KR101643160B1 - 틸팅 방식 ois 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈은, 렌즈를 구비하며, 오토 포커싱을 위한 AF 액츄에이터의 구동시 광축 방향으로 이동되는 보빈 유니트; 흔들림 보정을 위한 OIS 액츄에이터의 구동시 상기 보빈 유니트와 함께 상기 광축에 수직한 제1축 및 제2축을 중심으로 각각 회전되는 중간 유니트; 상기 중간 유니트를 상기 제1축 및 상기 제2축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 베이스 유니트; 를 포함한다.

Description

틸팅 방식 OIS 카메라 모듈{TILTING TYPE OPTICAL IMAGE STABILIZER CAMERA MODULE}

본 발명은 OIS(Optical Image Stabilizer) 및 AF(Auto Focus) 기능을 구현하는 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈에 관한 것이다.

카메라를 이용하여 촬영시에 선명한 사진을 얻기 위해서는 초점 조절과 흔들림에 대한 대책이 필요하다. 이들에 대한 대책으로 흔들림 방지 기능을 위한 OIS(Optical Image Stabilizer) 장치 및 자동 초점 조절 기능을 위한 AF(Auto Focus) 장치들이 사용되고 있다.

한국공개특허공보 제2007-0065195호에는 상 치우침 보정에 대한 장치가 기재되어 있지만 구조적으로 스마트폰과 같은 기기에 사용되는 카메라 크기로 소형화가 어렵다.

한국공개특허공보 제2007-0065195호

본 발명은 OIS(Optical Image Stabilizer) 및 AF(Auto Focus) 기능을 동시에 구현하는 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈에 관한 것이다. 일반적인 카메라 모듈을 이용하여 촬영시 손떨림이 발생하면 정확한 화상을 촬영하기 힘들다, 이를 광학식으로 보정하기 위한 OIS의 종류에는 카메라 틸팅(camera tilting) 방식과 렌즈 시프트(lens shift) 방식이 있다.

렌즈 시프트 방식은 이미지 센서를 그대로 두고 광축에 대하여 수평 방향으로 렌즈만 이동시키는 방식이다. 렌즈 시프트 방식의 장점은 구조가 간단하므로 소형화에 유리한 점이다. 그러나, 손떨림은 x축 및 y축 방향으로 렌즈만 직선 이동시킴으로써 완전히 보정될 수 없으므로 렌즈 시프트 방식은 손떨림 보정 기능에 한계가 있다.

반면에 카메라 틸팅 방식은 렌즈와 이미지 센서를 함께 틸팅시킴으로써, 피사체와 카메라 모듈의 중심을 연결하는 가상의 축과, 광축을 일치시키는 방식이다. 즉, 흔들림량에 따라 광축이 기울어지면서 상기 가상의 축과 광축이 항상 일치되므로, 이미지 센서에는 흔들림없는 화상이 촬영된다. 따라서, 카메라 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈은 손떨림 보정 기능이 매우 정교한 장점이 있다.

본 발명은 카메라 틸팅 방식의 OIS 카메라 모듈을 소형화하고, 얇은 두께와 작은 크기의 모바일 기기에 사용할 수 있도록 최적 설계된 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈을 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시예로서, 본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈은, 렌즈를 구비하며, 오토 포커싱을 위한 AF 액츄에이터의 구동시 광축 방향으로 이동되는 보빈 유니트; 흔들림 보정을 위한 OIS 액츄에이터의 구동시 상기 보빈 유니트와 함께 상기 광축에 수직한 제1축 및 제2축을 중심으로 각각 회전되는 중간 유니트; 상기 중간 유니트를 상기 제1축 및 상기 제2축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 베이스 유니트; 를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 AF 액츄에이터는, 상기 보빈 유니트의 외주에 권선되는 AF 코일과, 상기 AF 코일에 대면되는 자석부를 포함하고, 상기 AF 코일은 상기 보빈 유니트의 상측 및 하측에 각각 권선되는 제1 AF 코일 및 제2 AF 코일을 포함하며, 상기 제1 AF 코일 및 제2 AF 코일에는 서로 다른 방향의 전류가 흐른다.

일 실시예로서, 상기 AF 액츄에이터 또는 상기 OIS 액츄에이터는 자석부를 포함하고, 상기 자석부에는 광축의 상측 및 하측으로 서로 다른 극이 착자되며, 서로 다른 극의 경계선이 되는 상기 자석부의 분극선은 상기 광축에 수직하게 연장된다.

일 실시예로서, 상기 AF 액츄에이터 또는 상기 OIS 액츄에이터는 공통의 자석부를 포함하고, 상기 자석부를 사이에 두고 상기 AF 액츄에이터의 AF 코일 및 상기 OIS 액츄에이터의 OIS 코일이 일측 및 타측에 각각 배치된다.

일 실시예로서, 상기 보빈 유니트 및 이미지 센서는 상기 중간 유니트에 함께 연결되고, 상기 광축에 수직한 제1축 및 제2축 각각에 대한 회전 구동력은 상기 OIS 액츄에이터가 발생하며, 제1 힌지 및 제2 힌지가 마련되고, 상기 제1축을 중심으로 한 회전은 제2 힌지를 중심으로 한 회전에 대응되고, 상기 제2축을 중심으로 한 회전은 제1 힌지를 중심으로 한 회전에 대응된다.

일 실시예로서, 제1 힌지 및 제2 힌지가 서로 직교하는 위치에 마련되며, 서로 독립적으로 상기 중간 유니트의 회전 중심을 형성하고, 상기 제2 힌지는 베이스 플레이트의 적어도 일부 및 제2 힌지 플레이트의 적어도 일부를 탄성적으로 연결하며, 상기 베이스 플레이트로부터 상기 제2 힌지 플레이트를 향하여 상기 광축 방향으로 연장되고, 상기 광축에 수직한 제1축을 따라 한 쌍이 일정 간격을 두고 배열되며, 상기 제1 힌지는 상기 제2 힌지 플레이트의 적어도 일부 및 제1 힌지 플레이트의 적어도 일부를 탄성적으로 연결하며, 상기 제2 힌지 플레이트로부터 상기 제1 힌지 플레이트를 향하여 상기 광축 방향으로 연장되고, 상기 제1축에 수직한 제2축을 따라 한 쌍이 일정 간격을 두고 배열된다.

일 실시예로서, 상기 베이스 유니트는, 상기 베이스 유니트의 바닥부를 형성하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트의 상측으로 한 쌍 돌출되는 제2 힌지, 상기 제2 힌지의 상측을 커버하는 제2 힌지 플레이트, 상기 제2 힌지 플레이트의 상측으로 한 쌍 돌출되며 상기 제2 힌지와 어긋난 위치에 배치되는 제1 힌지, 상기 제1 힌지의 상측을 커버하는 제1 힌지 플레이트 중 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 AF 액츄에이터 또는 상기 OIS 액츄에이터를 형성하는 자석부가 마련되고, 상기 자석부는 4극으로 착자되고, 상기 자석부의 2개의 분극선 중 하나는 상기 광축 방향에 수직한 방향으로 연장되고, 상기 자석부의 2개의 분극선 중 나머지 하나는 상기 광축에 수직한 제1축 또는 제2축 방향으로 연장된다.

일 실시예로서, 이미지 센서는 상기 중간 유니트에 설치되며, 상기 이미지 센서에 대하여 상기 보빈 유니트는 광축 방향으로 수직 이동된다.

일 실시예로서, 렌즈가 장착되는 보빈 유니트가 마련되고, AF 구동시 상기 보빈 유니트가 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 베이스 유니트가 마련되며, 상기 베이스 유니트는 OIS 구동시 고정된 위치를 유지하는 고정부와, OIS 구동시 제1축 또는 제2축을 중심으로 회전되는 이동부를 구비한다.

일 실시예로서, 상기 베이스 유니트의 고정부는 상기 베이스 유니트의 바닥부를 형성하는 베이스 플레이트, 상기 OIS 구동을 위한 OIS 코일, 상기 OIS 코일이 장착되는 OIS 코일 장착홈을 구비한 OIS 코일 홀더, 상기 베이스 플레이트에 대하여 상기 OIS 코일 홀더를 지지하는 베이스 기둥 중 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 베이스 유니트의 이동부는 상기 베이스 유니트의 바닥부를 형성하는 상기 베이스 플레이트에 탄성적으로 연결되는 제1 힌지 또는 제2 힌지를 포함하고, 상기 보빈 유니트 및 상기 베이스 유니트 사이에 중간 유니트가 마련되며, 상기 제1 힌지 및 상기 제2 힌지는 제1 힌지 플레이트 및 제2 힌지 플레이트에 의하여 연결되며, 상기 제1 힌지 플레이트 또는 상기 제2 힌지 플레이트에 상기 중간 유니트가 안착되고, 상기 제1 힌지 또는 상기 제2 힌지는 상기 중간 유니트의 상기 제1축 또는 제2축 회전 중심이 된다.

일 실시예로서, 렌즈가 장착되는 보빈 유니트 및 외부 몸체를 형성하는 베이스 유니트가 마련되고, 상기 보빈 유니트 및 상기 베이스 유니트 사이에는 제1 힌지 및 제2 힌지가 직렬 연결되며, 상기 제1 힌지 및 제2 힌지는 광축에 수직이며 서로 직교하는 제1축 및 제2축과 평행하게 배치되고, 상기 제1 힌지의 휨 변형과 상기 제2 힌지의 휨 변형이 서로 독립적으로 구분됨으로써 상기 보빈 유니트의 제1축 회전 변위 및 상기 보빈 유니트의 제2축 회전 변위가 독립적으로 제어된다.

일 실시예로서, 본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈은, 렌즈가 장착되는 보빈 유니트; 외부 몸체를 형성하는 베이스 유니트; 상기 보빈 유니트 및 상기 베이스 유니트 사이에 배치되는 중간 유니트; 를 포함한다.

여기서, 상기 베이스 유니트에 대하여 상기 중간 유니트 또는 상기 보빈 유니트가 직렬로 연결되며, 상기 베이스 유니트에 대한 상기 중간 유니트 또는 상기 보빈 유니트의 틸팅에 의하여 흔들림 보정이 수행되고, 상기 중간 유니트에 대한 상기 보빈 유니트의 수직 이동에 의하여 오토 포커싱이 수행되는 것이 바람직하다.

일 실시예로서, 렌즈가 장착되는 보빈 유니트의 오토 포커싱을 수행하는 AF 액츄에이터 및 흔들림 보정을 수행하는 OIS 액츄에이터가 마련되고, 상기 AF 액츄에이터를 형성하는 AF 코일은 상기 보빈 유니트에 마련되며, 상기 OIS 액츄에이터를 형성하는 OIS 코일은 베이스 유니트에 마련되고, 상기 AF 코일에 대면되는 자석부 및 상기 OIS 코일에 대면되는 자석부는 공통의 영구 자석이며, 상기 자석부는 상기 보빈 유니트와 상기 베이스 유니트 사이에 배치되는 중간 유니트에 마련된다.

본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈은 모바일 기기에 최적화된 것으로서, 렌즈 시프트 방식보다 개량된 카메라 틸팅 방식에 해당하며 전자적 보정은 물론, 광학적으로 화상의 열화를 보정한다. 따라서, 노출 시간이 길어지고 카메라가 흔들렸을 때에도 화상의 열화없이 고화질의 촬영이 가능하다. 또한, 저조도 환경에서도 고화질의 촬영을 할 수 있다.

본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈은 모바일 기기의 협소한 장착 공간에 장착할 수 있으며, 렌즈 시프트 방식에 비하여 더욱 정교한 광학적 손떨림 보정을 달성할 수 있다.

본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈은 공통의 영구 자석을 AF 자석과 OIS 자석으로 사용하므로, 공통 자석 구조이며, 이에 따라 공간을 효율적으로 사용하여 모바일 기기에 최적화된 카메라 모듈을 구성할 수 있다.

한편, AF 액츄에이터와 OIS 액츄에이터가 별개의 자석을 사용하는 경우 자기 회로가 간섭되어 왜곡된 동작 특성을 보이고 구동 제어가 어려워질 수 있지만, 본 발명은 공통의 영구 자석 사용으로 AF 및 OIS 두개의 자기 회로의 상호 간섭을 줄이고 공통 자석 사용으로 인하여 희토류 자석의 재료비를 절감할 수 있다.

또한, 영구 자석의 설치 위치에 있어서, 본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈의 공통 자석 구조는 영구 자석이 AF 코일의 자기장 및 OIS 코일의 자기장이 서로 간섭되지 않도록 영구 자석의 일측 및 타측에 AF 코일 및 OIS 코일이 각각 배치된다. 즉, 공통의 영구 자석을 사이에 두고 AF 코일 및 OIS 코일이 영구 자석의 일측 및 타측에 각각 배치됨으로써, AF 코일 및 OIS 코일의 자기장 간섭으로 인한 노이즈를 방지할 수 있고, AF 및 OIS 제어 안정성과 제어 정확도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈의 조립 사시도이다.
도 2는 본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 절단선 A-A'를 따라 절개한 본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 OIS 코일 및 자석부 사이에 작용하는 전자기력을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 OIS 액츄에이터의 작용을 도시한 모식도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈의 조립 사시도이다. 도 2는 본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈의 분해 사시도이다. 도 3은 도 2의 절단선 A-A'를 따라 절개한 본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 개략 단면도이다. 도 4는 본 발명의 OIS 코일 및 자석부 사이에 작용하는 전자기력을 도시한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 OIS 액츄에이터의 작용을 도시한 모식도이다.도 1 내지 도 5를 함께 참조하며, 본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈은 베이스 유니트(100), 중간 유니트(200), 보빈 유니트(300)를 포함한다. 이하 본 발명의 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈을 간단히 줄여서 '카메라 모듈'로 칭한다. 또한, 설명의 편의를 위하여 광축 방향을 z축 방향으로 정의하고, 광축에 수직한 수평축을 x축 및 y축이라 정의한다. x축, y축, z축은 직교 좌표계를 형성한다. x축을 제1축, y축을 제2축, z축을 제3축이라 칭한다.

일 실시예로서, 렌즈를 구비하며, 오토 포커싱을 위한 AF 액츄에이터의 구동시 광축 방향으로 이동되는 보빈 유니트(300)가 마련된다.

일 실시예로서, 보빈 유니트(300)를 탄성 지지하는 보빈 서스펜션(390)이 고정되고, 보빈 유니트(300)와 함께 상기 광축에 수직한 제1축 및 제2축을 중심으로 각각 회전되는 중간 유니트(200)가 마련된다.

일 실시예로서, 상기 중간 유니트(200)를 상기 제1축 및 상기 제2축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 베이스 유니트(100)가 마련된다.

보빈 유니트(300)에는 피사체를 촬영하는 렌즈가 장착된다. 오토 포커싱(AF : Auto Focusing) 동작시, 렌즈가 장착된 보빈 유니트(300)는 광축 방향으로 이동된다. 오토 포커싱 동작시 보빈 유니트(300)를 광축 방향으로 이동시키기 위하여 AF 액츄에이터가 마련된다.

일 실시예로서, 보빈 유니트(300)를 광축 방향으로 이동시키는 AF 액츄에이터는 보빈 유니트(300)의 외주에 권선되는 AF 코일(310a,310b)과, 상기 AF 코일(310a,310b)에 대면되는 자석부(210a,210a',210b,210b')를 포함한다.

일 실시예로서, AF 코일(310a,310b)은 보빈 유니트(300)의 상측 및 하측에 각각 권선되는 제1 AF 코일(310a) 및 제2 AF 코일(310b)을 포함한다. 제1 AF 코일(310a) 및 제2 AF 코일(310b)에는 서로 다른 방향의 전류가 흐른다.

자석부(210a,210a',210b,210b')에는 광축의 상측 및 하측으로 서로 다른 극이 착자되며, 서로 다른 극의 경계선이 되는 상기 자석부(210a,210a',210b,210b')의 분극선은 상기 광축에 수직하게 연장된다.

도 3을 참조하면, 플레밍의 왼손 법칙에 따라, 제1 AF 코일(310a)에 대면되는 자석부(210a,210a',210b,210b')의 하측의 자기력이 중간 유니트(200)의 외주에 위치한 N 극으로부터 중간 유니트(200)의 내주에 위치한 S극 방향을 향하고 제1 AF 코일(310a)의 전류가 도 3에 도시된 것과 같이 오른손 나사 방향으로 인가되면, 자석부(210a,210a',210b,210b')의 하측 및 제1 AF 코일(310a) 사이에 작용하는 힘은 보빈 유니트(300)를 상측으로 밀어올린다.

또한, 제2 AF 코일(310b)에 대면되는 자석부(210a,210a',210b,210b')의 상측의 자기력이 중간 유니트(200)의 내주에 위치한 N 극 방향으로부터 중간 유니트(200)의 외주에 위치한 S 극을 향하고 제2 AF 코일(310b)의 전류가 도 3에 도시된 것과 같이 왼손 나사 방향으로 인가되면, 자석부(210a,210a',210b,210b')의 상측 및 제2 AF 코일(310b) 사이에 작용하는 힘은 보빈 유니트(300)를 상측으로 밀어올린다.

일 실시예로서, 광축의 상측 및 하측으로 자석부(210a,210a',210b,210b')에 서로 다른 극이 착자되고 자석부(210a,210a',210b,210b')의 분극선이 광축에 수직한 방향으로 연장되는 경우, AF 코일(310a,310b)은 보빈 유니트(300)의 상측 및 하측에 각각 권선되는 제1 AF 코일(310a) 및 제2 AF 코일(310b)을 포함하고, AF 구동시 제1 AF 코일(310a) 및 제2 AF 코일(310b)에는 서로 다른 방향의 전류가 인가되는 것이 바람직하다.

보빈 유니트(300)를 하측으로 끌어당기는 경우는 위에서 설명한 제1 AF 코일(310a) 및 제2 AF 코일(310b)의 전류 방향을 각각 반대로 인가하면 되므로, 자세한 설명은 생략한다.

한편, OIS(Optical Image Stabilizer) 동작시 렌즈 시프트 방식 카메라 모듈은 이미지 센서(500)는 기준 위치에 그대로 있고 보빈 유니트(300)만 광축에 수직한 수평 방향으로 이동된다. 이에 비하여, 본 발명의 틸팅 방식 카메라 모듈은 보빈 유니트(300) 및 이미지 센서(500)가 함께 기울어지며, 피사체와 카메라 모듈을 연결한 직선(이를 '피사체축'으로 정의한다)과 광축이 손떨림에도 불구하고 계속 일치된다. 도 2를 참조하면 제1축을 중심으로 한 회전각으로 정의되는 제1 틸팅각(Mx) 및 제2축을 중심으로 한 회전각으로 정의되는 제2 틸팅각(My)이 표시되며, OIS 동작시 중간 유니트(200)가 제1 틸팅각(Mx) 및 제2 틸팅각(My)만큼 회전되면서 광축과 피사체축이 일치된다.

이와 같이, 본 발명은 모바일 기기에 채용 가능한 소형 카메라 모듈로서 렌즈 시프트 방식보다 더 향상된 OIS 기능을 구현할 수 있는 틸팅 방식이다. 따라서, 보빈 유니트(300)와 이미지 센서(500)가 일체로 연결된 상태로 함께 기울어진다.

일 실시예로서, 중간 유니트(200)는 보빈 유니트(300) 및 이미지 센서(500)를 일체로 연결하며, 보빈 유니트(300) 및 이미지 센서(500)가 장착된 중간 유니트(200)가 제1 틸팅각(Mx) 및 제2 틸팅각(My)만큼 회전된다. 제1 틸팅각(Mx) 및 제2 틸팅각(My)만큼 중간 유니트(200)가 회전되면, 보빈 유니트(300)에 장착된 렌즈의 중심 및 이미지 센서(500)의 중심을 일직선상으로 연결하는 광축이 제1 틸팅각(Mx) 및 제2 틸팅각(My)만큼 기울어진다. 그 결과, 광축과 피사체축이 일치된다.

더 구체적인 설명을 위하여 초기 상태를 제1 위치라 하고, 초기 상태로부터 손떨림이 발생한 상태를 제2 위치라고 한다. 제1 위치에 있어서 피사체와 카메라 모듈을 연결하는 가상의 직선을 제1 피사체축이라 하고, 제2 위치에 있어서 피사체와 카메라 모듈을 연결하는 가상의 직선을 제2 피사체축이라고 한다. 피사체를 중심점으로 보았을 때, 제2 피사체축은 제1 피사체축에 대하여 공간상에서 제1 틸팅각(Mx) 및 제2 틸팅각(My)만큼 기울어진 상태이다. 따라서, 손떨림이 발생하였을 때, 중간 유니트(200)를 제1 틸팅각(Mx) 및 제2 틸팅각(My)만큼 기울이면, 렌즈의 중심 및 이미지 센서(500)의 중심을 일직선으로 연결하는 광축이 제2 피사체축과 일치하도록 보정된다. 따라서, 렌즈 시프트 방식에 비하여 틸팅 방식은 정확한 OIS 기능을 구현한다.

이를 위하여, 틸팅 방식 OIS 동작시 보빈 유니트(300) 및 이미지 센서(500)를 함께 제1축 중심으로 회전시키거나 제2축 중심으로 회전시켜야 한다.

일 실시예로서, 보빈 유니트(300) 및 이미지 센서(500)는 중간 유니트(200)에 함께 연결되고, 제1축 및 제2축 각각에 대한 회전 구동력은 OIS 액츄에이터가 발생하며, 제1축을 중심으로 한 회전은 제2 힌지(140)를 중심으로 한 회전에 대응되고, 제2축을 중심으로 한 회전은 제1 힌지(150)를 중심으로 한 회전에 대응된다.

일 실시예로서, 제1 힌지(150) 및 제2 힌지(140)는 서로 직교하는 위치에 마련되며, 서로 독립적으로 중간 유니트(200)의 회전 중심을 형성한다.

일 실시예로서, 제2 힌지(140)는 베이스 플레이트(190)의 적어도 일부 및 제2 힌지 플레이트(142)의 적어도 일부를 탄성적으로 연결하며, 베이스 플레이트(190)로부터 제2 힌지 플레이트(142)를 향하여 광축 방향으로 연장되고, 광축에 수직한 제1축을 따라 한 쌍이 일정 간격을 두고 배열된다.

일 실시예로서, 제1 힌지(150)는 제2 힌지 플레이트(142)의 적어도 일부 및 제1 힌지 플레이트(152)의 적어도 일부를 탄성적으로 연결하며, 제2 힌지 플레이트(142)로부터 제1 힌지 플레이트(152)를 향하여 광축 방향으로 연장되고, 상기 제1축에 수직한 제2축을 따라 한 쌍이 일정 간격을 두고 배열된다.

일 실시예로서, 제1 힌지(150) 및 제2 힌지(140)는 광축을 중심으로 축대칭 위치에 마련되며, 90도 간격으로 배치된다.

일 실시예로서, 베이스 유니트(100)는, 상기 베이스 유니트(100)의 바닥부를 형성하는 베이스 플레이트(190), 상기 베이스 플레이트(190)의 상측으로 한 쌍 돌출되는 제2 힌지(140), 상기 제2 힌지(140)의 상측을 커버하는 제2 힌지 플레이트(142), 상기 제2 힌지 플레이트(142)의 상측으로 한 쌍 돌출되며 상기 제2 힌지(140)와 어긋난 위치에 배치되는 제1 힌지(150), 상기 제1 힌지(150)의 상측을 커버하는 제1 힌지 플레이트(152) 중 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 제1 힌지 플레이트(152)의 상측에는 중간 유니트(200)가 연결된다. 중간 유니트(200)에는 보빈 유니트(300)가 광축 방향으로 이동 가능하게 배치된다. 따라서, 베이스 유니트(100)를 기준으로 중간 유니트(200) 또는 보빈 유니트(300)는 제1축을 중심으로 회전하거나 제2축을 중심으로 회전하고, 이에 따라 흔들림 보정 기능이 수행된다.

한편, 중간 유니트(200)를 기준으로 보빈 유니트(300)는 광축 방향으로 직선 이동되고, 이에 따라 오토 포커싱 기능이 수행된다.

일 실시예로서, 베이스 유니트(100)에 대하여 중간 유니트(200) 또는 보빈 유니트(300)가 직렬로 연결되며, 베이스 유니트(100)에 대한 중간 유니트(200) 또는 보빈 유니트(300)의 틸팅에 의하여 흔들림 보정이 수행되고, 중간 유니트(200)에 대한 보빈 유니트(300)의 수직 이동에 의하여 오토 포커싱이 수행된다.

일 실시예로서, 제1 힌지(150) 및 제2 힌지(140)가 직렬 연결되며, 서로 직교하는 제1축 및 제2축과 평행하게 배치되고, 제1 힌지(150)의 휨 변형과 제2 힌지(140)의 휨 변형이 서로 독립적으로 구분됨으로써 제1축 회전 변위 및 제2축 회전 변위가 독립적으로 제어 가능하다.

이와 같이, 제1 힌지(150) 및 제2 힌지(140)는 서로 직렬로 연결된다. 따라서, 제1 힌지(150)를 중심으로 한 회전 변위와 제2 힌지(140)를 중심으로 한 회전 변위는 각각 독립적으로 제어 가능하며 각 힌지를 중심으로 한 회전 변위는 중첩된다.

예를 들어, 제1 힌지(150)를 중심으로 한 회전각만 제어하면 제2 틸팅각(My)만 제어되고, 제2 힌지(140)를 중심으로 한 회전각만 제어하면 제1 틸팅각(Mx)만 제어되며, 제1 힌지(150)를 중심으로 한 회전각과 제2 힌지(140)를 중심으로 한 회전각을 동시에 제어하면 제2 틸팅각(My) 및 제1 틸팅각(Mx)을 동시에 제어할 수 있다.

일 실시예로서, 베이스 유니트(100)는 OIS 구동시 고정된 위치를 유지하는 고정부와, OIS 구동시 제1축 또는 제2축을 중심으로 회전되는 이동부를 구비한다.

상기 베이스 유니트(100)의 고정부는 상기 베이스 유니트(100)의 바닥부를 형성하는 베이스 플레이트(190), 상기 OIS 코일(110a,110a',110b,110b'), 상기 OIS 코일(110a,110a',110b,110b')이 장착되는 OIS 코일 장착홈(124)을 구비한 OIS 코일 홀더(120), 상기 베이스 플레이트(190)에 대하여 상기 OIS 코일 홀더(120)를 지지하는 베이스 기둥(191) 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 베이스 유니트(100)의 이동부는 상기 베이스 플레이트(190)에 탄성적으로 연결되는 제1 힌지(150) 또는 제2 힌지(140)를 포함한다. 상기 제1 힌지(150) 및 상기 제2 힌지(140)는 제1 힌지 플레이트(152) 및 제2 힌지 플레이트(142)에 의하여 연결되며, 상기 제1 힌지 플레이트(152) 또는 상기 제2 힌지 플레이트(142)에 상기 중간 유니트(200)가 안착된다. 따라서, 제1 힌지(150) 또는 제2 힌지(140)는 상기 중간 유니트(200)의 제1축 또는 제2축 회전 중심이 된다.

일 실시예로서, 광축에 수직한 제1축 및 제2축에 대하여, 중간 유니트(200) 또는 보빈 유니트(300)를 제1축을 중심으로 회전시키거나, 제2축을 중심으로 회전시키는 OIS 액츄에이터가 마련된다.

일 실시예로서, OIS 액츄에이터는 베이스 유니트(100)에 마련되는 OIS 코일(110a,110a',110b,110b')과, 상기 OIS 코일(110a,110a',110b,110b')에 대면되는 자석부(210a,210a',210b,210b')를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 AF 액츄에이터를 형성하는 자석부(210a,210a',210b,210b') 및 상기 OIS 액츄에이터를 형성하는 자석부(210a,210a',210b,210b')는 공통의 영구 자석이며, 상기 자석부(210a,210a',210b,210b')는 상기 보빈 유니트(300)와 상기 베이스 유니트(100) 사이에 배치되는 중간 유니트(200)에 마련된다.

따라서, AF 액츄에이터 및 OIS 액츄에이터는 공통의 자석부(210a,210a',210b,210b')를 구비하며, 각 액츄에이터에 별개의 자석이 사용되는 경우에 비하여 구조가 간단해지고, 자석부(210a,210a',210b,210b')의 재료비가 절감된다. 광축 방향 직선 이동 또는 광축에 수직한 축을 중심으로 한 회전 이동에 대한 관성 모멘트가 작아진다. 보빈 유니트(300)나 중간 유니트(200)를 포함하는 이동부의 관성 모멘트 저감에 따라 AF 코일(310a,310b) 및 OIS 코일(110a,110a',110b,110b')의 소비 전류가 감소되며, AF 및 OIS 제어 정확도와 안정성이 향상된다.

한편, 공통의 자석부(210a,210a',210b,210b')를 사이에 두고 AF 코일(310a,310b) 및 OIS 코일(110a,110a',110b,110b')이 일측 및 타측에 각각 배치되므로, AF 코일(310a,310b) 및 OIS 코일(110a,110a',110b,110b')에서 발생하는 전자기력의 상호 간섭이 방지된다. 자석부(210a,210a',210b,210b')가 AF 코일(310a,310b) 및 OIS 코일(110a,110a',110b,110b') 사이에 배치되어 자석부(210a,210a',210b,210b')는 각 코일을 격리시키는 차단벽을 형성한다. 따라서, 두개의 자기 회로에서 발생하는 전자기력선의 분포를 자석부(210a,210a',210b,210b')의 일측 및 타측에 집중시키며, 이에 따라 자석부(210a,210a',210b,210b')의 일측은 AF 동작을 위한 전자기력을 발생하고, 자석부(210a,210a',210b,210b')의 타측은 OIS 동작을 위한 전자기력을 발생하며, 자석부(210a,210a',210b,210b')의 일측 및 타측은 AF 동작 또는 OIS 동작에 필요한 전자기력을 집중 발생하게 되므로 자기 회로의 간섭 방지는 물론 구동 전력의 감소도 동시에 달성할 수 있다.

일 실시예로서, 자석부(210a,210a',210b,210b')는 4극으로 착자되고, 자석부(210a,210a',210b,210b')의 2개의 분극선 중 하나는 광축 방향에 수직한 방향으로 연장되고, 자석부(210a,210a',210b,210b')의 2개의 분극선 중 나머지 하나는 제1축 또는 제2축 방향으로 연장된다.

일 실시예로서, 자석부(210a,210a',210b,210b')는 제1축 방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 한 쌍의 제1 자석부(210a,210a') 및 제2축 방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 한 쌍의 제2 자석부(210b,210b')를 포함한다.

일 실시예로서, OIS 코일(110a,110a',110b,110b')은 제1축 방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 한 쌍의 제1 OIS 코일(110a,110a') 및 제2축 방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 한 쌍의 제2 OIS 코일(110b,110b')을 포함한다. 제1 OIS 코일(110a,110a')은 제1 자석부(210a,210a')에 대면되고, 제2 OIS 코일(110b,110b')은 제2 자석부(210b,210b')에 대면된다. 제1 AF 코일(310a) 및 제2 AF코일은 한 쌍의 제1 자석부(210a,210a') 및 한 쌍의 제2 자석부(210b,210b')가 형성하는 공간의 내부에 광축 방향을 따라 상측 및 하측에 각각 배치된다.

일 실시예로서, 중간 유니트(200)는 제1 자석부(210a,210a') 또는 제2 자석부(210b,210b')가 장착되는 자석부 홀더(230), 이미지 센서(500)가 장착되는 센서부 플레이트(240)를 포함한다. 일 실시예로서, 이미지 센서(500)는 중간 유니트(200)에 설치되며, 이미지 센서(500)에 대하여 보빈 유니트(300)는 광축 방향으로 수직 이동된다.

자석부 홀더(230)는 자석부(210a,210a',210b,210b')가 장착되는 자석부 장착홈(234), 자석부 장착홈(234)의 테두리를 형성하는 지지 기둥(231) 또는 지지 리브(232)를 포함한다.

일 실시예로서, 자석부 홀더(230)의 하측을 통하여 자석부(210a,210a',210b,210b')를 장착하고 자석부 홀더(230)의 하측에 센서부 플레이트(240)를 고정시킴으로써, 중간 유니트(200)의 조립이 완성된다.

다음으로 도 4 및 도 5를 함께 참조하며, OIS 구동에 대하여 설명한다.

어느 하나의 제1 OIS 코일(110a)의 상측에 인가되는 전류(Iu)는 y축의 음의 방향으로 흐르고, 자기장(B)는 x축의 음의 방향을 향한다. 따라서, 플레밍의 왼손 법칙에 의하여 힘(F11)은 z축 음의 방향으로 작용한다. 어느 하나의 제1 OIS 코일(110a)의 하측에 인가되는 전류(IL)은 y축의 양의 방향으로 흐르고, 자기장(B)는 x축의 양의 방향을 향한다. 따라서, 플레밍의 왼손 법칙에 의하여 힘(F12)은 z축 음의 방향으로 작용한다.

마찬가지 원리로, x축을 따라 일정 간격으로 배치되는 다른 하나의 제1 OIS 코일(110a')에 인가되는 전류(I) 및 자기장(B)에 의하여 힘(F21) 및 힘(F22)는 z축 양의 방향으로 작용한다.

따라서, 어느 하나의 제1 자석부(210a)가 장착된 중간 유니트(200)의 일측에 작용하는 힘(F1)은 F11 및 F12의 합력으로서 z축 음의 방향을 향하고, x축을 따라 일정 간격으로 배치되는 다른 하나의 제1 자석부(210a')가 장착된 중간 유니트(200)의 타측에 작용하는 힘(F2)은 F21 및 F22의 합력으로서 z축 양의 방향을 향한다. 그 결과, 중간 유니트(200)는 y축을 중심으로 반시계 방향으로 회전하며, 제2축을 중심으로 한 제2 틸팅각(My)만큼 회전된다. 마찬가지 원리로 중간 유니트(200)의 제1 틸팅각(Mx) 제어도 설명된다.

일 실시예로서, 자석부(210a,210a',210b,210b')를 4극 착자하고, OIS 코일(110a,110a',110b,110b')을 한 방향으로 권선하되 OIS 코일(110a,110a',110b,110b')의 일측 및 타측을 자석부(210a,210a',210b,210b')의 서로 다른 극에 대면시키며, 자석부(210a,210a',210b,210b')의 분극선은 OIS 코일(110a,110a',110b,110b')의 중앙부에 위치시킨다. 이에 따라 제1 틸팅각(Mx) 또는 제2 틸팅각(My)의 독립적 제어가 가능하다.

요크(400)는 자석부(210a,210a',210b,210b')에서 발생하는 자기력선을 카메라 모듈의 내부에 해당하는 보빈 유니트(300) 방향으로 유도한다. 따라서, 자석부(210a,210a',210b,210b')가 작은 크기로 마련되더라도 자석부(210a,210a',210b,210b')의 자기력선을 AF 코일(310a,310b) 또는 OIS 코일(110a,110a',110b,110b') 방향으로 유도하며, AF 코일(310a,310b) 또는 OIS 코일(110a,110a',110b,110b')에 적은 전류를 흘리더라도 자석부(210a,210a',210b,210b')/AF 코일(310a,310b)/OIS 코일(110a,110a',110b,110b') 상호간에 작용하는 전자기력이 최대가 되게 한다. 한편, 요크(400)는 카메라 모듈에서 발생하는 전자파(EMI)를 차단하여 카메라 모듈 외부로 누설되는 유해 전가기파를 차폐하는 기능도 겸할 수 있다. 한편, 요크(400)는 베이스 유니트(100) 또는 중간 유니트(200)를 밀폐하여 외부 이물질이 카메라 모듈 내부로 유입되지 않도록 하는 이물질 방지 기능도 겸할 수 있다.

한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100...베이스 유니트 110a,110a'...제1 OIS 코일
110b,110b'...제2 OIS 코일 120...OIS 코일 홀더
124...OIS 코일 장착홈 140...제2 힌지
142...제2 힌지 플레이트 150...제1 힌지
152...제1 힌지 플레이트 190...베이스 플레이트
191...베이스 기둥 200...중간 유니트
210a,210a'...제1 자석부 210b,210b'...제2 자석부
230...자석부 홀더 231...지지 기둥
232...지지 리브 234...자석부 장착홈
240...센서부 플레이트 300...보빈 유니트
310a...제1 AF 코일 310b...제2 AF 코일
390...보빈 서스펜션 400...요크
500...이미지 센서 Mx...제1 틸팅각
My...제2 틸팅각

Claims (15)

1. 렌즈를 구비하며, 오토 포커싱을 위한 AF 액츄에이터의 구동시 광축 방향으로 이동되는 보빈 유니트;
   흔들림 보정을 위한 OIS 액츄에이터의 구동시 상기 보빈 유니트와 함께 상기 광축에 수직한 제1축 및 제2축을 중심으로 각각 회전되는 중간 유니트;
   상기 중간 유니트를 상기 제1축 및 상기 제2축을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 베이스 유니트; 를 포함하고,
   상기 AF 액츄에이터 또는 상기 OIS 액츄에이터는 공통의 자석부를 포함하며,
   상기 AF 액츄에이터의 AF 코일은 상기 보빈 유니트에 설치되고,
   상기 자석부는 상기 중간 유니트에 설치되며,
   상기 OIS 액츄에이터의 OIS 코일은 상기 베이스 유니트에 설치되고,
   상기 AF 액츄에이터는 상기 AF 코일과 상기 자석부에 의해 상기 보빈 유니트를 이동시키며,
   상기 OIS 액츄에이터는 상기 OIS 코일과 상기 자석부에 의해 상기 중간 유니트를 회전시키고,
   상기 광축에 수직한 방향으로 상기 AF 코일, 상기 자석부, 상기 OIS 코일이 순서대로 배치되며,
   상기 중간 유니트에는 상기 자석부가 장착되는 자석부 장착홈이 형성된 자석부 홀더, 이미지 센서가 장착되고 상기 자석부 홀더의 하측에 고정되는 센서부 플레이트가 마련되고,
   상기 베이스 유니트에는 OIS 구동시 고정된 위치를 유지하는 고정부와, OIS 구동시 상기 제1축 또는 상기 제2축을 중심으로 회전되는 이동부가 마련되며,
   상기 고정부에는 상기 베이스 유니트의 바닥부를 형성하는 베이스 플레이트, 상기 OIS 코일이 장착되는 OIS 코일 장착홈을 구비한 OIS 코일 홀더, 상기 베이스 플레이트에 대하여 상기 OIS 코일 홀더를 지지하며 상기 베이스 플레이트에 일체로 형성된 베이스 기둥이 마련되고,
   상기 이동부에는 상기 베이스 플레이트와 일체로 형성되며 상기 베이스 플레이트의 상측으로 한 쌍 돌출되는 제2 힌지, 상기 제2 힌지의 상측을 커버하는 제2 힌지 플레이트, 상기 제2 힌지 플레이트의 상측으로 한 쌍 돌출되며 상기 제2 힌지와 어긋난 위치에 배치되는 제1 힌지, 상기 제1 힌지의 상측을 커버하는 제1 힌지 플레이트가 마련되며,
   상기 제1축을 중심으로 한 회전은 상기 제2 힌지를 중심으로 한 회전에 대응되고, 상기 제2축을 중심으로 한 회전은 상기 제1 힌지를 중심으로 한 회전에 대응되며,
   상기 베이스 플레이트, 상기 제2 힌지, 상기 제2 힌지 플레이트, 상기 제1 힌지, 상기 제1 힌지 플레이트는 일체로 형성되고,
   상기 제1 힌지 플레이트에 상기 센서부 플레이트가 안착되며,
   상기 OIS 코일 홀더를 지지하는 상기 베이스 기둥은 상기 광축 방향을 따라 상기 베이스 플레이트로부터 상기 제1 힌지 플레이트까지의 거리보다 길게 연장되며,
   상기 베이스 기둥의 단부에 설치된 상기 OIS 코일 홀더는 상기 센서부 플레이트의 상측에 고정된 상기 자석부 홀더에 대면되고,
   상기 중간 유니트의 상측에는 상기 보빈 유니트를 탄성 지지하는 보빈 서스펜션이 고정되는 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 AF 코일은 상기 보빈 유니트의 상측 및 하측에 각각 권선되는 제1 AF 코일 및 제2 AF 코일을 포함하며,
   상기 제1 AF 코일 및 제2 AF 코일에는 서로 다른 방향의 전류가 흐르는 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 힌지 및 상기 제2 힌지가 서로 직교하는 위치에 마련되며, 서로 독립적으로 상기 중간 유니트의 회전 중심을 형성하고,
   상기 제2 힌지는 상기 베이스 플레이트의 적어도 일부 및 상기 제2 힌지 플레이트의 적어도 일부를 탄성적으로 연결하며, 상기 베이스 플레이트로부터 상기 제2 힌지 플레이트를 향하여 상기 광축 방향으로 연장되고, 상기 광축에 수직한 제1축을 따라 한 쌍이 일정 간격을 두고 배열되며,
   상기 제1 힌지는 상기 제2 힌지 플레이트의 적어도 일부 및 상기 제1 힌지 플레이트의 적어도 일부를 탄성적으로 연결하며, 상기 제2 힌지 플레이트로부터 상기 제1 힌지 플레이트를 향하여 상기 광축 방향으로 연장되고, 상기 제1축에 수직한 제2축을 따라 한 쌍이 일정 간격을 두고 배열되는 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 자석부는 4극으로 착자되고, 상기 자석부의 2개의 분극선 중 하나는 상기 광축 방향에 수직한 방향으로 연장되고, 상기 자석부의 2개의 분극선 중 나머지 하나는 상기 광축에 수직한 제1축 또는 제2축 방향으로 연장되는 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈.
9. 제1항에 있어서,
   상기 이미지 센서에 대하여 상기 보빈 유니트는 광축 방향으로 수직 이동되는 틸팅 방식 OIS 카메라 모듈.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

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