KR101624241B1 - 카메라 모듈용 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 모듈용 액추에이터에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터는 마그넷과 코일의 구동력에 의해 광축으로 구동되는 보빈을 2점 지지하는 판 스프링을 포함한다. 따라서 상기 판 스프링의 반발력이 작아져 보빈을 용이하게 구동 가능함으로써, 상용화된 성능을 만족하면서도 원가 절감이 가능한 카메라 모듈용 액추에이터를 제공할 수 있다.

Description

카메라 모듈용 액추에이터{ACTUATOR FOR CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈용 액추에이터에 관한 것이다.

카메라 모듈은 일반적으로 광학계(Optical system)로써, 이미지센서(Image sensor), 외부의 광을 상기 이미지센서로 입사시키는 렌즈가 구비된 렌즈 배럴(Lens barrel) 및 상기 이미지센서가 실장되는 회로기판 등을 포함하고 있다. 그리고 상기 렌즈 배럴을 구동시키기 위한 액추에이터(Actuator)를 포함하고 있다.

이러한 카메라 모듈은 통상 카메라로 대표되는 촬영전용의 기기에 탑재되어 사용되고 있으나, 휴대성 및 촬영편의성 등의 이유로, 또한 소비자의 생활패턴 등으로 인하여 스마트폰을 포함하는 모바일기기(Mobile device)에 탑재되어 있는 것이 보편적 경향이다.

한편 상기 액추에이터는 마그넷(Magnet)과 코일(Coil)의 전자기력을 이용하여 렌즈 배럴을 구동하는 방식이 일반적이며, 상기 마그넷 및 코일과 함께 탄성체를 포함하고 있다. 이러한 액추에이터는 통상 보이스 코일 액추에이터(Voice Coil Actuator: VCA) 또는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor: VCM)로 지칭되고 있다.

상기 탄성체는 전자기력에 의해 구동되는 렌즈 배럴을 광축 방향으로 지지하기 위한 것으로서, 통상적으로 와이어(Wire) 또는 판 스프링(Leaf spring)으로 구성되고 있으며, 상기 와이어의 경우 (특허문헌 1)에서, 그리고 상기 판 스프링의 경우, (특허문헌 2)에서 각각 개시하고 있다.

여기서 탄성체로서의 와이어와 판 스프링은 각기 장단점이 있는데, 상기 와이어의 경우, 길이방향 충격에 약하고, 수율의 저하 및 이를 생산하기 위한 설비 비용의 증가 등이 대표적인 단점으로 지적되고 있다. 그리고 상기 판 스프링은 렌즈 배럴을 광축 방향에서 4점(Point) 지지하는 구조로써, 상기 렌즈 배럴의 구동 반발력이 크고 구동력의 균형상 최소 2개 또는 바람직하게는 4개의 마그넷을 사용해야 하는 설계상의 제약이 발생하고 있다.

KR 2014-0008169 A KR 2007-0013858 A

본 발명은 판 스프링의 4점 지지에 따른 구조적 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 관점은, 판 스프링을 2점 지지구조로 개선하여 반발력을 용이하게 줄일 수 있도록 한 카메라 모듈용 액추에이터를 제공하는 데 있다.

상기 관점을 달성하기 위해,

본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터는 렌즈 어셈블리가 광축 방향으로 장착되는 보빈;

상기 보빈의 외부에 설치된 코일;

상기 코일과 광축에 수직 교차하는 방향에서 대향 배치된 마그넷;

상기 보빈의 상부에 배치된 상부커버;

상기 보빈의 하부에 배치되고, 중앙에 관통 홀이 형성된 하부커버;

상기 보빈의 상부에 배치되는 제1,2 외부고정부 및 상기 제1,2 외부고정부의 내측에 굴곡 형성된 제1 굴곡부를 통해 연결되어 보빈의 상단을 2점 지지하는 원형의 링 형상으로 형성되는 내부고정부로 구성된 제1 판 스프링; 및

상기 보빈의 하부에 배치되며, 관통 홀을 중심으로 하부커버의 상면에 좌측과 우측으로 각각 분할 설치된 제1,2 외측고정부 및 상기 제1,2 외측고정부의 내측에 굴곡 형성된 제2 굴곡부를 통해 연결되어 보빈의 하단을 2점 지지하는 제1,2 내측고정부로 구성된 제2 판 스프링;

또한 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터에 있어서, 상기 제1,2 굴곡부는 마그넷의 배치방향과 교차하는 방향으로 배치될 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터에 있어서, 상기 제1,2 굴곡부는 양끝단이 광축의 중심을 기준으로 서로 반대로 배치될 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터에 있어서, 상기 제1 굴곡부는 제1,2 외부고정부에 형성된 핀 홀과 인접하게 끝단이 상기 제1,2 외부고정부와 연결된 제1 탄성부; 및

상기 제1 탄성부에서 연장되어 끝단이 내부고정부와 연결된 제2 탄성부;

를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터에 있어서, 상기 제2 굴곡부는 제1,2 외측고정부에 형성된 가이드구멍과 인접하게 끝단이 상기 제1,2 외측고정부와 연결된 제3 탄성부; 및

상기 제3 탄성부에서 연장되어 끝단이 제1,2 내측고정부와 연결된 제4 탄성부;

를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터에 있어서, 상기 제1 판 스프링은 제1,2 외부고정부의 일단을 상호 연결하는 제3 외부고정부; 및

상기 제3 외부고정부와 대향 배치되어 제1,2 외부고정부의 타단을 상호 연결하는 제4 외부고정부;

를 더 포함할 수 있다.

이러한 해결 수단은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 렌즈 어셈블리가 장착되는 보빈을 광축 방향으로 2점 지지함으로써, 종래의 4점 지지에 비해 판 스프링의 반발력이 작아져 보빈의 용이한 구동이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터를 분해하여 나타내 보인 사시도.
도 2 내지 7은 도 1의 요부를 나타내 보인 사시도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터의 조립상태를 나타내 보인 단면도.

본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어 지는 이하의 구체적인 내용과 실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터는 판 스프링(Leaf spring)의 일반적인 지지구조인 4점(Point) 지지를 2점 지지구조로 개선하기 위한 것이다. 즉 보빈(Bobbin)을 광축 방향으로 지지하기 위한 지지점이 4개인 종래의 판 스프링은 반발력의 중심이 광축 방향(Z방향)과 일치함에 따라 광축 방향 충격 이외에 광축에 수직인 X축 및 Y축 방향 충격에 대해서도 판 스프링이 탄성 변형을 하면서 충격을 완화할 수 있어 설계 및 관리가 용이한데 반해, 반발력이 강해 상기 보빈을 용이하게 구동시키기 위해서는 최소한 2개의 마그넷, 바람직하게는 4개의 마그넷이 필요하다.

이와 달리 지지점을 2개로 구성할 경우 상대적으로 반발력이 약하므로, 최소한의 마그넷(Magnet)으로 보빈의 용이한 구동이 가능하다. 다만 무게 중심, 마그넷과 코일(Coil)에 의한 구동력 그리고 판 스프링의 반발력을 적절히 배분해야만 액추에이터(VCA/ VCM)에서 요구하는 스펙(Spec)을 만족할 수 있게 된다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터는 2점 지지가 용이한 구조로의 변경과 함께, 형상에서 충격을 완화할 수 있는 라운드(Round) 및 일부 구간에 대해 굴곡을 반영하고 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 6에서 보듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터(100)는 렌즈 어셈블리(Lens assembly)가 장착되는 보빈(Bobbin), 상기 보빈(110)에 설치된 코일(Coil), 상기 코일(112)과 광축에 수직인 X축 방향에서 대향 배치된 마그넷(Magnet), 상기 보빈(110)의 상,하부에 배치되어 보빈(110)을 광축으로 지지하는 제1 판 스프링(Top leaf spring) 및 제2 판 스프링(Bottom leaf spring)을 포함한다. 그리고 상기 보빈(110)의 상부에 배치된 홀더(Holder), 상기 홀더(120)의 하부에 조립된 하부커버(Bottom cover) 및 상기 홀더(120)의 상부에 설치되는 상부커버(140)가 부가될 수 있다.

상기 보빈(110)은 전체적으로 원통형으로 형성되어 내부에 수용공간(111)이 형성되며, 상기 수용공간(111)에 광축에서 렌즈 어셈블리(101)가 장착된다. 이러한 보빈(110)은 X축 방향에 위치하는 측면이 평면으로 형성되어 코일(112)이 설치되며, 이때의 상기 코일(112)을 용이하게 결합할 수 있도록 코일 결합용 돌기(112a)가 형성된다.

상기 마그넷(113)은 코일(112)과 X축 방향에서 대향 배치되어 보빈(110)을 광축으로 구동시키기 위한 구동력인 전자기력을 발생시키게 된다. 이러한 마그넷(113)은 보빈(110)의 상부에 배치되는 홀더(120)의 하부에 구비되어 코일(112)과 대향 배치되는데, 외부 충격 또는 조립 공차 등에 의한 위치 이동이 발생할 수 있고, 이는 전자기력의 발생에 영향을 줄 수 있으므로, 상기 보빈(110)의 하부에 배치되는 하부커버(130)의 상면에 안내부(133)를 돌출 형성하여 마그넷(113)을 지지토록 함으로써, 이를 방지하게 된다.

상기 홀더(120)와 하부커버(130)는 각 모서리에 광축으로 돌출 형성된 상,하부조립부(121)(131)를 통해 상호 조립되어 서로 내부공간을 공유하게 되며, 이러한 내부공간에 보빈(110)을 수용하게 된다. 그리고 상기 홀더(120)와 하부커버(130)는 중심부에 렌즈 어셈블리(101)를 외부로 노출하는 개구부(122)와 관통 홀(132)이 각각 형성되어 보빈(110)에 형성된 수용공간(111)과 연통하게 되며, 상기 개구부(122)와 관통 홀(132)을 기준으로 주변에 제1,2 판 스프링(150)(160)을 고정하기 위한 핀(Pin)이 다수로 형성된다.

상기 상부커버(140)는 금속재질을 이용하여 측면이 하부커버(130)에 닿도록 형성되어 홀더(120)를 전체적으로 덮게 되며, 이로 인해 자력선의 외부유출을 방지하게 된다. 이러한 상부커버(140)는 쉴드 캔(Shield can)으로 지칭 가능하다.

도 1, 4, 7에서 보듯이, 제1 판 스프링(150)은 제1,2 외부고정부(151a)(151b) 및 상기 제1,2 외부고정부(151a)(151b)의 내부에 배치되어 보빈(110)의 상단을 지지하는 원형의 링(Ring) 형상으로 형성된 내부고정부(152)로 구성하되, 상기 내부고정부(152)의 두 부분을 제1,2 외부고정부(151a)(151b)의 내측에 각각 연결한 구성으로 이루어지게 된다.

구체적으로 상기 제1 판 스프링(150)은 핀 홀(150a)을 통해 홀더(120)에 체결되는 제1,2 외부고정부(151a)(151b) 및 상기 제1,2 외부고정부(151a)(151b)의 내측에 라운드와 직선을 통해 전체적으로 굴곡 형성된 제1 굴곡부(153)를 통해 연결되는 원형의 링 형상으로 형성된 내부고정부(152)로 구성되어 보빈(110)의 상단을 상기 내부고정부(152)가 2점 지지하게 된다.

여기서 상기 제1 판 스프링(150)은 제1,2 외부고정부(151a)(151b)의 일단을 연결하는 제3 외부고정부(151c)를 더 포함할 수 있고, 이에 부가하여 상기 제1,2 외부고정부(151a)(151b)의 타단을 연결하는 제4 외부고정부(151d)를 더 포함할 수 있으며, 이로 인해 전체적으로 사각 틀의 형상으로 형성됨으로써, 뒤틀림이나 꺾임 등이 방지될 수 있다.

한편 상기 제1 굴곡부(153)는 마그넷(113)의 배치방향과 교차하는 방향으로 배치되는데, 예컨대 상기 마그넷(113)이 광축과 수직 교차하는 X축으로 배치되어 있을 경우, Y축으로 제1 굴곡부(153)가 배치되는 것이다.

또한 상기 제1 굴곡부(153)는 제1,2 외부고정부(151a)(151b)에 형성된 핀 홀(150a)과 인접하게 끝단이 상기 제1,2 외부고정부(151a)(151b)와 연결되어 X축 및 Y축에서의 충격을 흡수하는 제1 탄성부(153a) 및 상기 제1 탄성부(153a)에서 연결되어 끝단이 내부고정부(152)와 연결됨으로써, 광축에서의 충격을 흡수하는 제2 탄성부(153b)로 구성된다. 즉 상기 제1 굴곡부(153)의 양끝단은 광축의 중심을 기준으로 서로 반대로 배치되며, 상기 제2 탄성부(153b)의 길이를 최대한 길게 형성할 수 있도록 서로 멀리 떨어지게 배치된다.

따라서 마그넷(113)과 코일(112)의 전자기력에 의한 보빈(110)의 구동시 반발력의 용이한 배분이 이루어져 광축에서의 충격 이외에 광축에 수직인 X축 및 Y축에서의 충격에 대해서도 용이한 완충이 이루어지게 된다.

도 1, 2, 7에서 보듯이, 제2 판 스프링(160)은 하부커버(130)에 형성된 관통 홀(132)을 중심으로 상기 하부커버(130)의 상면에 좌측과 우측으로 각각 분할 설치되어 보빈(110)의 하부에 배치된다.

더욱 구체적으로 상기 제2 판 스프링(160)은 가이드구멍(160a)을 통해 하부커버(130)에 가이드 되는 제1,2 외측고정부(161a)(161b) 및 상기 제1,2 외측고정부(161a)(161b)의 내측에 전체적으로 원형으로 라운드 형성된 제2 굴곡부(163)를 통해 연결되어 보빈(110)의 하단을 광축으로 2점 지지하는 제1,2 내측고정부(162a)(162b)로 구성되며, 상기 하부커버(130)의 외부로 노출되어 외부전원을 인가받는 접지부(164)가 제1,2 외측고정부(161a)(161b)의 말단에 형성된다.

여기서 상기 제2 굴곡부(163)는 마그넷(113)의 배치방향과 교차하는 방향으로 배치되는데, 예컨대 상기 마그넷(113)이 광축과 수직 교차하는 X축으로 배치되어 있을 경우, Y축으로 제2 굴곡부(163)가 배치되는 것이다.

또한 상기 제2 굴곡부(163)는 제1,2 외측고정부(161a)(161b)에 형성된 가이드구멍(160a)과 인접하게 끝단이 상기 제1,2 외측고정부(161a)(161b)와 연결되어 X축 및 Y축에서의 충격을 흡수하는 제3 탄성부(163a) 및 상기 제3 탄성부(163a)에서 연장되어 끝단이 제1,2 내측고정부(162a)(162b)와 연결됨으로써, 광축에서의 충격을 흡수하는 제4 탄성부(163b)로 구성된다. 즉 상기 제2 굴곡부(163)의 양끝단은 광축의 중심을 기준으로 서로 반대로 배치되며, 상기 제4 탄성부(163b)의 길이를 최대한 길게 형성할 수 있도록 서로 멀리 떨어지게 배치된다.

따라서 상기 제2 판 스프링(160)은 마그넷(113)과 코일(112)의 전자기력에 의한 보빈(110)의 구동시 반발력의 용이한 배분이 이루어져 광축에서의 충격 이외에 광축에 수직인 X축 및 Y축에서의 충격에 대해서도 용이한 완충이 이루어지게 된다.

도 8에서 보듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터(100)는 평상시 제1,2 판 스프링(150)(160)의 탄성력을 이용하여 보빈(110)의 상단과 하단을 광축으로 각각 2점 지지하고 있다. 그리고 마그넷(113)과 코일(112)의 전자기력에 의한 상기 보빈(110)의 구동시 구동방향을 (+)방향으로 정의할 때, 제1,2 판 스프링(160)(150)은 반발력에 의해 이의 반대방향인 (-)방향으로 밀게 된다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈용 액추에이터(100)에 따르면, 종래의 4점 지지에 비해 반발력이 현저하게 작은 제1,2 판 스프링(150)(160)을 이용하여 보빈(110)을 광축으로 지지하게 됨으로써, 마그넷(113)과 코일(112)의 구동력을 통해 상기 보빈(110)을 용이하게 구동 가능하다.

이상 본 발명을 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 카메라 모듈용 액추에이터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100: 액추에이터 101: 렌즈 어셈블리
110: 보빈 111: 수용공간
112: 코일 112a: 코일 결합용 돌기
113: 마그넷 120: 홀더
121: 상부조립부 122: 개구부
130: 하부커버 131: 하부조립부
132: 관통 홀 133: 안내부
140: 상부커버 150: 제1 판 스프링
150a: 핀 홀 151a: 제1 외부고정부
151b: 제2 외부고정부 151c: 제3 외부고정부
151d: 제4 외부고정부 152: 내부고정부
153: 제1 굴곡부 153a: 제1 탄성부
153b: 제2 탄성부 160: 제2 판 스프링
160a: 가이드구멍 161a: 제1 외측고정부
161b: 제2 외측고정부 162a: 제1 내측고정부
162b: 제2 내측고정부 163: 제2 굴곡부
163a: 제3 탄성부 163b: 제4 탄성부
164: 접지부

Claims (6)

1. 렌즈 어셈블리(Lens assembly)가 광축 방향으로 장착되는 보빈(Bobbin);
   상기 보빈의 외부 일측면에만 설치된 단일의 코일(Coil);
   상기 코일과 광축에 수직 교차하는 방향으로 대향 배치되어 상기 보빈의 일측면에 구동력을 전달하는 단일의 마그넷(Magnet);
   상기 보빈의 상부에 배치된 상부커버(Top cover);
   상기 보빈의 하부에 배치되고, 중앙에 관통 홀이 형성된 하부커버(Bottom cover);
   상기 보빈의 상부에 배치되는 제1, 2 외부고정부 및 상기 제1, 2 외부고정부의 내측에서 상기 마그넷의 대향면에 수직한 방향으로 굴곡 형성되고 상기 마그넷의 대향면에 수직한 방향을 기준으로 대칭을 이루는 한 쌍의 제1 굴곡부를 통해 상기 보빈의 상단 양측단을 2점 지지하도록 상기 제1 굴곡부와 연결되고 원형의 링(Ring) 형상으로 형성되는 내부고정부로 구성된 제1 판 스프링(Top leaf spring); 및
   상기 보빈의 하부에 배치되며 상기 관통 홀을 중심으로 하부커버의 상면에 좌측과 우측으로 각각 분할 설치된 제1, 2 외측고정부 및 상기 제1, 2 외측고정부의 내측에서 상기 마그넷의 대향면에 수직한 방향으로 굴곡 형성되고 상기 마그넷의 대향면에 수직한 방향을 기준으로 대칭을 이루는 한 쌍의 제2 굴곡부를 통해 상기 보빈의 하단 양측단을 2점 지지하도록 상기 제2 굴곡부와 연결되는 제1, 2 내측고정부로 구성된 제2 판 스프링(Bottom leaf spring);을 포함하고,
   상기 제2 굴곡부는 상기 제1 굴곡부와 실질적으로 대응되는 위치에 배치되는 카메라 모듈용 액추에이터.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1,2 굴곡부는 양끝단이 광축의 중심을 기준으로 서로 반대로 배치된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈용 액추에이터.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 굴곡부는 제1,2 외부고정부에 형성된 핀 홀과 인접하게 끝단이 상기 제1,2 외부고정부와 연결된 제1 탄성부; 및
   상기 제1 탄성부에서 연장되어 끝단이 내부고정부와 연결된 제2 탄성부;
   를 포함하는 카메라 모듈용 액추에이터.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 제2 굴곡부는 제1,2 외측고정부에 형성된 가이드구멍과 인접하게 끝단이 상기 제1,2 외측고정부와 연결된 제3 탄성부; 및
   상기 제3 탄성부에서 연장되어 끝단이 제1,2 내측고정부와 연결된 제4 탄성부;
   를 포함하는 카메라 모듈용 액추에이터.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 판 스프링은 제1,2 외부고정부의 일단을 상호 연결하는 제3 외부고정부; 및
   상기 제3 외부고정부와 대향 배치되어 제1,2 외부고정부의 타단을 상호 연결하는 제4 외부고정부;
   를 더 포함하는 카메라 모듈용 액추에이터.

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