KR101659395B1

KR101659395B1 - 카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치 및 카메라 모듈을 포함하는 모바일 기기

Info

Publication number: KR101659395B1
Application number: KR1020150100566A
Authority: KR
Inventors: 임대순; 윤학구; 최명원
Original assignee: 마이크로엑츄에이터(주)
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2016-09-23

Abstract

카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치 및 카메라 모듈을 포함하는 모바일 기기가 개시된다. 개시된 카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치는 카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치에 있어서, 광 통과공이 형성된 베이스; 상기 베이스의 기준축에 회전 가능하게 결합되며, 복수의 필터를 구비하는 필터 블레이드부; 및 상기 필터 블레이드부를 자력에 의해 회전시키는 구동부;를 포함하며, 상기 필터 블레이드부는 제1 방향으로 미리 설정된 각도만큼 회전 시 상기 복수의 필터 중 어느 하나가 상기 광 통과공에 대응하는 위치에 설정되고, 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 미리 설정된 각도만큼 회전 시 상기 복수의 필터 중 다른 하나가 상기 광 통과공에 대응하는 위치에 설정된다.

Description

카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치 및 카메라 모듈을 포함하는 모바일 기기{FILTER EXCHANGER FOR CAMERA MODULE AND MOBILE DEVICE HAVING CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치 및 카메라 모듈을 포함하는 모바일 기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 하나의 필터 블레이드부가 회전하여 렌즈 전방에 필터를 선택적으로 배치하는 카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치 및 카메라 모듈을 포함하는 모바일 기기에 관한 것이다.

최근 널리 사용되고 있는 스마트 폰이나 태블릿 PC와 같은 모바일 기기는 카메라 모듈을 포함하고 있다.

이러한 카메라 모듈은 동영상 촬영이나 물체나 인물 등의 정지 화상 촬영, 생체인식 등에 사용된다.

동영상 촬영이나 정지 화상 촬영을 수행할 경우, 카메라의 이미지 센서는 불가시광선인 적외선에 대해서 민감하게 반응하기 때문에 주간에는 적외선을 차단하는 적외선 차단 필터를 렌즈의 전방에 위치시키고, 야간에는 적외선 차단 필터가 렌즈 전방에서 위치하지 않게 함으로써, 적외선을 적극적으로 투과하여 가시광선이 적은 환경에서도 피사체를 촬영한다.

또한, 홍채인식 등의 생체 인식 분야에서는 신분확인을 위해, 입사되는 빛을 필터링 하는 필터로 적외선 영역의 파장뿐만 아니라 가시광선 영역의 파장 역시 일부 투과하는 밴드패스 필터를 사용함으로써, 홍채 인증 용도와 일반 촬영용으로 사용하고 있다.

그러나, 종래에는 카메라 렌즈의 전면에서 적외선 차단 필터나 홍채인식 필터를 동작시키기 위해, 카메라 렌즈의 전면에서 선형으로 좌우로 구동되는 필터구동부를 사용하거나, 카메라 렌즈의 전면에 상하로 각 필터를 배치하고 각 필터가 구동하게 하였다.

이러한 종래의 구성은 필터를 구동하기 위한 구성이 복잡하였고, 각 필터가 상하로 배치됨에 따라 필터전환 장치의 사이즈가 증가하여 카메라 모듈을 콤팩트하게 구현할 수 없었다. 또한, 이러한 필터전환장치의 구성으로 인해, 높이 및 사이즈의 제약이 많은 모바일 기기에는 2가지 이상의 필터를 갖는 필터전환 장치를 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 필터를 구동하기 위한 구성을 단순하게 하고, 적어도 하나의 필터를 가지며 회전 가능하게 마련된 필터 블레이드부에 의해 사이즈가 작고 콤팩트하여 박형 모바일 기기에 적용 가능한 카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치 및 카메라 모듈을 포함하는 모바일 기기를 구현하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치에 있어서, 광 통과공이 형성된 베이스; 상기 베이스의 기준축에 회전 가능하게 결합되며, 적어도 하나의 필터를 구비하는 필터 블레이드부; 및 상기 필터 블레이드부를 자력에 의해 회전시키는 구동부;를 포함하며, 상기 필터 블레이드부는 제1 방향 또는 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 미리 설정된 각도만큼 회전함에 따라 촬영 모드가 변경되는 것을 특징으로 하는 필터전환 장치를 제공한다.

여기서, 상기 필터 블레이드부는 제1 필터 및 제2 필터를 구비하며, 상기 제1 방향으로 미리 설정된 각도만큼 회전 시 상기 제1 필터가 상기 광 통과공에 대응하는 위치에 설정되고, 상기 제2 방향으로 미리 설정된 각도만큼 회전 시 상기 제2 필터가 상기 광 통과공에 대응하는 위치에 설정될 수 있다.

또한, 상기 제1 필터는 적외선 차단 필터, 밴드 패스 필터 및 글라스 중 어느 하나이고, 상기 제2 필터는 상기 제1 필터와 상이한 적외선 차단 필터, 밴드 패스 필터 및 글라스 중 어느 하나일 수 있다.

더욱이, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터는 상기 광 통과공에 대응하는 위치에 설정됨에 따라 상기 광 통과공을 덮을 수 있다.

아울러, 상기 필터 블레이드부는, 일단에 상기 적어도 하나의 필터가 배치되는 필터 블레이드; 및 상기 필터 블레이드의 상기 일단과 반대되는 타단에 형성되며, 상기 기준축에 회전 가능하게 결합되는 캠 홀을 포함할 수 있다.

더욱이, 상기 구동부는, 상기 필터 블레이드의 타단에 구비되며, 상기 기준축에 회전 가능하게 결합되는 마그네트; 및 양단이 상기 마그네트에 인접하도록 배치되는 전자석을 포함할 수 있다.

또한, 상기 전자석은, 선택적으로 전류가 흐르는 코일; 및 일부분에 상기 코일이 배치되며, 상기 코일에 의해 선택적으로 자화되는 요크를 포함하며, 상기 요크는 상기 양단이 형성된 부분과 상기 코일이 배치된 부분이 각각 상기 베이스의 상이한 면에 배치될 수 있도록 굽은 형상으로 이루어질 수 있다.

아울러, 상기 전자석의 양단면은 상기 마그네트의 외주면에 대응되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 구동부는 상기 전자석의 양단의 극성의 변화에 따라 상기 마그네트와의 인력 또는 척력에 의해 상기 필터 블레이드부를 회전시킬 수 있다.

아울러, 상기 마그네트는 상기 기준축의 중심축을 포함하는 가상의 평면을 경계로 N극 및 S극으로 구분될 수 있다.

더욱이, 상기 적어도 하나의 필터는, 상기 기준축을 중심으로 하며 상기 기준축으로부터 상기 광 통과공의 중심까지를 지름으로 하는 가상의 원의 원주 상에서 이동할 수 있다.

또한, 전술한 필터전환 장치를 포함하며, 상기 필터전환 장치가 상기 카메라 모듈에 구비되는 것을 특징으로 하는 모바일 기기를 제공함으로써 상술한 목적을 달성할 수 있다.

여기서, 상기 카메라 모듈은 렌즈 이송부 및 상기 렌즈 이송부를 따라 전진 및 후진하는 렌즈부를 포함하며, 상기 필터전환 장치는 상기 카메라 모듈의 전방에 배치될 수 있다.

또한, 상기 렌즈 이송부는 상기 필터전환 장치의 구동부가 회동하는 공간을 확보하도록 상기 렌즈부의 초기위치를 기준으로 상기 렌즈부의 전면보다 낮은 높이로 형성되어 상기 렌즈 이송부의 전면과 단차를 이룰 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터전환 장치에 의하면, 구동부가 베이스의 일측에 배치되며, 적어도 하나의 필터를 가지는 단일 필터 블레이드부가 베이스 상에서 회전 가능하게 배치되어 높이를 낮춤으로써 콤팩트하게 제작할 수 있고, 이에 따라, 사이즈가 작고 두께가 얇은 모바일 기기에도 상기 필터전환 장치를 적용할 수 있다.

또한. 본 발명의 일 실시예에 따른 필터전환 장치는 단일 필터 블레이드에 적어도 하나의 필터가 결합된 필터 블레이드부를 구비함에 따라, 전체적인 구조를 단순하게 할 수 있고, 필터 블레이드부 회동 시 다른 부재와의 간섭을 제거함으로써 필터 블레이드부의 작동 오류를 미연에 방지할 수 있으므로 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기의 정면을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기의 후면을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기에 사용되는 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터전환 장치에서 커버를 분리한 경우를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 필터전환 장치에서 필터가 하나만 구비된 경우를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 5의 필터전환 장치에서 제2 필터가 광 통과공에 위치하는 경우를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 5의 필터전환 장치에서 제1 필터가 광 통과공에 위치하는 경우를 나타내는 평면도이다.
도 9는 렌즈 이송부의 높이가 렌즈부 보다 높은 종래 기술의 카메라 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 10은 렌즈 이송부의 높이가 렌즈부 보다 낮은 본 발명의 카메라 모듈을 나타내는 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치 및 카메라 모듈을 포함하는 모바일 기기의 일 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 실시함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 필터전환 장치는 스마트 폰, 태블릿 PC 등과 같은 카메라 모듈을 구비한 모바일 기기에 적용할 수 있다.

이하에서는 본 발명이 적용될 수 있는 모바일 기기의 일예로서 스마트 폰을 예로 들어 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 스마트 폰(1)은 하우징(10), 통신부(20), 전면 카메라 모듈(30), 후면 카메라 모듈(40), 플래시(50) 및 근적외선 엘이디(60)를 포함한다.

하우징(10)은 스마트 폰(1)의 외형을 형성하며, 전면에는 각종 데이터를 출력하는 디스플레이부(11)가 구비된다. 디스플레이부(11)는 LCD나 OLED 등이 사용될 수 있다. 하우징(10)의 내부에는 스마트 폰(1)이 다양한 기능을 발휘할 수 있도록 제어부(미도시)를 포함하는 여러 종류의 인쇄회로기판(미도시)이 설치된다. 이와 같은 하우징(10)의 내부에 설치되는 인쇄회로기판이나 제어부는 종래 기술에 의한 스마트 폰에 사용되는 것과 동일하거나 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.

하우징(10)의 전면의 상부의 일측에는 통신부(20)가 구비된다. 통신부(20)는 적외선에 의해 텔레비전과 오디오, 셋톱박스와 같은 적외선 리모컨을 사용하는 각종 기기들을 스마트 폰으로 조작할 수 있도록 하는 것이다. 스마트 폰의 종류에 따라 통신부(20)가 구비되지 않을 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.

한편, 도시하지는 않았지만, 통신부(20)가 구비되는 곳이나 통신부(20)의 일측에 근적외선 엘이디가 구비되어, 야간 촬영이 가능하도록 할 수도 있다.

전면 카메라 모듈(30)은 통신부(20)의 일측에 위치한다. 전면 카메라 모듈(30)은 셀프 촬영을 위한 용도로 사용되거나, 홍채 인식을 위한 용도로 사용될 수 있다. 최근에는 셀프 촬영을 위한 용도로 스마트 폰 거치대(셀카봉)가 많이 사용되고 있다. 이에 따라, 후면 카메라 모듈(40)만큼 전면 카메라 모듈(30)도 그 사용성이 높아지고 있다.

전면 카메라 모듈(30)은 커버 유리(미도시), 자동 초점 렌즈(미도시), 이미지 센서(미도시) 및 인쇄회로기판(미도시)을 포함한다. 이러한 커버유리, 자동 초점 렌즈, 이미지 센서 및 인쇄회로기판은 종래 기술에 의한 스마트 폰에 사용되는 것과 동일한 것을 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

후면 카메라 모듈(40)은 하우징(10)의 후면에 설치된다. 후면 카메라 모듈(40)도 전면 카메라 모듈(30)과 대부분의 구성이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

플래시(50)는 후면 카메라 모듈(40)의 일측에 형성될 수 있다. 또한, 근적외선 엘이디(60)는 플래시(50)의 일측에 구비될 수 있다. 야간에 적외선 모드로 촬영할 경우, 근적외선 엘이디(60)가 근적외선을 방출하여 어두운 곳에 있는 피사체를 비출 수 있으므로 적외선 촬영이 가능하다.

도 3을 참조하면, 전면 카메라 모듈(30)이나 후면 카메라 모듈(40)에서 피사체 방향으로 전면 카메라 모듈(30)이나 후면 카메라 모듈(40)을 감싸는 형태로 필터전환 장치(100)가 구비된다. 필터전환 장치(100)에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 필터전환 장치(100)는 외측커버(110), 내측커버(120), 필터 블레이드부(130), 베이스(140) 및 구동부(150)를 포함한다.

외측커버(110)는 전면 카메라 모듈(30)이나 후면 카메라 모듈(40)을 감싸도록 구성된다. 외측커버(110)는 직육면체 형태로서, 전면커버(111) 및 제1 광 통과공(113)을 포함한다. 전면커버(111)는 필터전환 장치(100)의 피사체와 가장 가까운 전방의 외면을 형성한다. 제1 광 통과공(113)은 전면커버(111)의 중앙부분에서 대략 원형으로 형성된다. 제1 광 통과공(113)은 피사체의 광을 통과시킨다.

내측커버(120)는 전면커버(111)와 베이스(140)의 사이에 배치되며, 필터 블레이드부(130)를 감싸며 보호하는 기능을 한다. 내측커버(120)에도 전면커버(111)에 대응되는 제1 커버(121)가 형성되고, 제1 광 통과공(113)을 통과한 광이 통과하는 제2 광 통과공(123)이 형성된다. 바람직하게는, 제2 광 통과공(123)에 커버유리(미도시)가 구비되어 필터 블레이드부(130)를 보호하도록 할 수 있다. 내측커버(120)는 외측커버(110)와 일체로 형성되는 것도 물론 가능하다. 이에 따라 필터전환 장치(100)의 조립공정이 단순해질 수 있다.

필터 블레이드부(130)는 베이스(140)의 기준축(147)을 중심으로 일정각도 회전할 수 있도록 베이스(140)에 결합된다. 필터 블레이드부(130)는 제1 필터(131), 제2 필터(132), 필터 블레이드(133) 및 캠 홀(137)을 포함한다.

제1 필터(131) 및 제2 필터(132)는 선택적으로 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 대응하는 위치에 설정될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 필터(131, 132)는 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)을 선택적으로 덮는다. 아울러, 제1 및 제2 필터(131, 132)는 적외선 차단 필터 또는 홍채를 인식하기 위한 밴드 패스 필터 중 어느 하나일 수 있다.

구체적으로, 전면 카메라 모듈(30)은 주로 홍채 인식을 위해 사용될 수 있으므로, 전면 카메라 모듈(30)에 배치되는 필터 블레이드(130)의 경우, 제1 필터(131) 및 제2 필터(132) 중 어느 하나는 홍채 인식이 가능한 밴드 패스 필터를 사용하고, 나머지 하나는 적외선 차단 필터를 사용할 수 있다. 반면, 후면 카메라 모듈(40)은 주로 야간 촬영을 위해 사용될 수 있으므로, 후면 카메라 모듈(40)에 배치되는 필터 블레이드(130)의 경우, 제1 필터(131) 및 제2 필터(132) 중 어느 하나는 야간촬영이 가능한 적외선 차단 필터를 사용하고, 나머지 하나는 밴드 패스 필터를 사용할 수 있다.

또한, 제1 필터(131) 및 제2 필터(132)는 상이한 필터로 구성되어 필요에 따라 다양한 기능을 제공하도록 할 수 있다. 구체적으로, 제1 필터(131)가 적외선 차단 필터라면 제2 필터(132)는 밴드 패스 필터일 수 있고, 제1 필터(131)가 밴드 패스 필터라면 제2 필터(132)는 적외선 차단 필터일 수 있다. 아울러, 제1 필터(131) 또는 제2 필터(132)는 필터 없이 글라스만으로 구성될 수도 있다.

또한, 제1 및 제2 필터(131, 132)는 기준축(147)을 중심으로 하며 기준축(147)으로부터 제3 광 통과공(143)의 중심까지를 지름으로 하는 가상의 원의 원주 상에서 이동하도록 구비될 수 있다. 이러한 가상의 원주는 필터 블레이드(133)의 회전 궤적에 대응할 수 있다. 이렇게, 필터 블레이드(133)는 적어도 하나의 필터를 구비함으로써, 다양한 촬영 모드를 제공할 수 있다.

반면, 도 6에 도시된 바와 같이, 필터 블레이드부(130)는 제1 필터(131a)만을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 필터(131a)는 선택적으로 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)을 선택적으로 덮는다. 즉, 제3 광 통과공(143)은 제1 필터(131a)에 의해 덮여 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 간접적으로 노출되거나, 제1 필터(131a)에 의해 덮이지 않은 채 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 직접적으로 노출될 수 있다. 이러한 제1 필터(131a)는 적외선 차단 필터 또는 밴드 패스 필터 중 어느 하나일 수 있다.

이렇게 필터 블레이드부(130)가 하나의 제1 필터(131a)만을 포함하는 경우는 도 5에 도시된 바와 같이 필터 블레이드부(130)가 제1 및 제2 필터(131, 132)를 갖는 경우에 있어서 제1 및 제2 필터(131, 132) 중 어느 하나가 글라스로 구성된 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

필터 블레이드(133)는 전자석(157)에 의해 회전 운동을 하는 마그네트(151)에 의해 기준축(147)을 중심으로 시계 또는 반시계방향으로 회전한다. 필터 블레이드(133)는 얇은 판상으로 형성된다. 필터 블레이드(133)의 일단에는 제1 및 제2 필터(131, 132)가 구비되고, 타단에는 기준축(147)과 결합되는 캠 홀(137) 및 마그네트(151)가 구비된다. 아울러, 도 6에 도시한 바와 같이 제1 필터(131a)만이 구비되는 것도 가능하다.

캠 홀(137)은 필터 블레이드(133)의 타단에 위치하며, 기준축(147)에 회전 가능하게 결합될 수 있도록 원형의 구멍으로 형성된다.

상술한 필터 블레이드부(130)는 기준축(147)을 회전축으로 미리 설정된 각도만큼 회전을 하여 제1 및 제2 필터(131, 132)가 선택적으로 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 위치할 수 있게 한다. 즉, 제1 필터(131)가 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 위치하는 경우 제2 필터(132)는 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 위치하지 않게 되고, 제2 필터(132)가 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 위치하는 경우 제1 필터(131)는 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 위치하지 않게 된다.

이러한 제1 및 제2 필터(131, 132)는 동일한 높이에 구비되므로 복수의 필터들이 상하로 형성되는 기존의 발명에 비해 필터전환 장치(100)의 전체적인 높이를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 필터전환 장치(100)를 콤팩트하게 구현하는 것이 가능하다.

아울러, 제1 및 제2 필터(131, 132)는 하나의 필터 블레이드(133)에 구비되므로, 필터전환 과정에서 상호 간섭할 우려를 근본적으로 차단함으로써 필터전환 장치(100)를 잔고장 없이 안정적으로 장시간 사용할 수 있다.

베이스(140)는 필터전환 장치(100)의 하부를 형성하며, 제3 광 통과공(143), 전자석 안착부(145) 및 기준축(147)을 포함한다.

제3 광 통과공(143)은 대략 원형으로 형성되며, 광이 통과될 수 있도록 그 중심축이 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)의 중심축과 일치하도록 마련된다.

전자석 안착부(145)는 전자석(157)이 안착되는 곳이다. 전자석 안착부(145)는 한 변이 생략된 대략 직사각형 형상으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 전자석(157)을 안착시킬 수 있는 구성이면 어떠한 형상이라도 가능하다.

기준축(147)은 베이스(140) 상부의 전자석(157)이 배치된 부분에 인접한 일 모서리에 인접하게 형성된다. 구체적으로 기준축(147)은 구동부(150)의 마그네트 수용부(159)가 형성된 부분에 마련된다. 이러한 기준축(147)에는 필터 블레이드부(130)의 캠 홀(137) 및 마그네트(151)가 결합된다. 기준축(147)은 원형의 캠 홀(137) 및 마그네트(151)의 홀(미도시)이 회전 가능하게 결합될 수 있도록 대략 원기둥 모양으로 형성될 수 있다.

구동부(150)는 필터 블레이드부(130)를 회전시키기 위해 마그네트(151) 및 전자석(157)을 포함한다.

마그네트(151)는 영구자석으로 필터 블레이드(133)의 타단의 하측에 배치되며, 기준축(147)에 회전 가능하게 결합될 수 있도록 중앙에 홀(미도시)이 형성된 도넛 형상을 가진다. 이러한 홀의 중심은 캠 홀(137)의 중심과 일치하도록 형성되는 것이 바람직하다. 아울러, 마그네트(151)는 지름방향을 따라 반으로 나누어 대략 절반은 N극을 가지고 나머지 절반은 S극을 가질 수 있다. 구체적으로, 마그네트(151)는 기준축(147)의 중심축을 포함하는 가상의 평면을 경계로 N극 및 S극으로 구분되어, N극과 S극은 각각 아치 모양으로 구비될 수 있다. 이러한 마그네트(151)는 전자석(157)과의 자기력에 의해 기준축(147)을 중심으로 회전할 수 있다.

전자석(157)은 대략 U자 형상에서 일단(157a)이 베이스(140)의 일 변을 따라 타단(157b)을 향해 연장 형성된 형상으로 마련된다. 이때, 전자석(157)의 일단(157a) 및 타단(157b)은 미리 설정된 간격만큼 이격되어 마그네트(151)가 배치될 수 있는 마그네트 수용부(159)를 형성한다. 즉, 마그네트(151)는 마그네트 수용부(159)에 형성된 기준축(147)에 회전 가능하게 결합된다.

또한, 전자석(157)은 U자 형상의 요크(157d, 157e)를 포함하며, 요크(157d, 157e)는 철과 같은 자성 재료로 형성되고, 각 요크(157d, 157e)의 가운데에는 코일(157c)이 감겨있다. 따라서, 코일(157c)에 전류가 인가되면, 전자석(157)의 U자 형상의 요크(157d, 157e)들이 자화되어 마그네트(151)에 인력이나 척력을 가하게 된다. 이때, 각 요크(157d, 157e)의 일단(157a) 및 타단(157b)의 단면은 가능한 넓고 동일한 면적으로 마그네트(151)와 마주할 수 있도록 마그네트(151)의 외주면의 형상에 대응되는 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.

아울러, 요크(157d, 157e)는 코일(157c)이 베이스(140)의 일측면에 배치되고, 양단부(157a, 157b)가 베이스(140)의 상면에 배치될 수 있도록 대략 90°만큼 굽은 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상에 따라 본 발명에 따른 필터전환 장치(100)는 더욱 콤팩트하게 구현될 수 있다.

전면 및 후면 카메라 모듈(30, 40)에는 전면 및 후면 렌즈부(31, 41)를 광축 방향으로 이송시킴으로써 배율조정(zooming)이나 초점조절(focusing)을 수행하는 전면 및 후면 렌즈 이송부(VCM, 33, 43)가 구비된다.

이하, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 필터전환 장치(100)의 동작에 대하여 도 5, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 전면 카메라 모듈(30)에 필터전환 장치(100)가 설치되며, 제1 필터(131)는 밴드 패스 필터가 적용되고 제2 필터(132)는 적외선 차단 필터가 적용된 것으로 한정하여 설명한다. 아울러, 마그네트(151)의 제1 극(151a)은 N극을 띠고, 마그네트(151)의 제2 극(151b)은 S극을 띠는 것으로 예시한다.

일반적인 경우에는 적외선 차단 필터(132)가 도 7에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 위치한다.

이 상태에서 신분확인 등의 목적으로 홍채 인식을 하는 경우, 홍채 인식 모드를 선택한다. 홍채 인식 모드를 선택하는 방법은 다음과 같이 예시할 수 있다. 사용자가 스마트 폰(1)의 디스플레이부(11)에 카메라 앱을 실행시키면, 카메라 모드를 선택할 수 있는 화면이 디스플레이부(11)에 표시된다. 이에 따라, 사용자는 디스플레이부(11)를 터치하여 홍채 인식 모드를 선택할 수 있다. 이때, 사용자가 디스플레이부(11)에서 홍채 인식 모드를 선택하면, 필터전환 장치(100)는 홍채 인식 모드로 동작한다.

상술한 카메라 앱으로 홍채 인식 모드를 선택하는 방법 이외에도 전용 버튼이나 키를 통해 홍채 인식 모드를 선택할 수 있으며, 이러한 방법들은 공지된 방법이므로 상세한 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 전자석(157)의 일단(157a)은 S극으로 자화되어 있고, 타단(157b)는 N극으로 자화되어 있다. 이에 따라, 전자석(157)의 일단(157a)은 마그네트(151)의 N극을 끌어당기게 되며, 전자석(157)의 타단(157b)은 마그네트(151)의 S극을 끌어당기게 된다. 이에 따라, 적외선 차단 필터(132)가 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 위치하고, 밴드 패스 필터(131)는 제 및 제2 광 통과공(113, 123)에서 벗어나게 된다.

이 상태에서 홍채 인식 모드가 선택되면, 제어부(미도시)는 전자석(157)의 코일(157c)에 반대 방향으로 전류를 흘린다. 이에 따라, 전자석(157)의 일단(157a)은 N극으로 자화되고, 타단(157b)은 S극으로 자화된다. 이렇게 전자석(157)의 일단(157a) 및 타단(157b)의 극이 변경됨에 따라, 전자석(157)의 일단(157a)은 마그네트(151)의 N극을 밀어내게 되고, 타단(157b)는 마그네트(151)의 N극을 끌어당기게 된다.

상술한 전자석(157)의 일단(157a) 및 타단(157b)의 자화에 의해, 마그네트(151)가 회전하며, 이러한 마그네트(151)의 회전에 의해 필터 블레이드(133)가 기준축(147)을 중심으로 회전을 하게 된다. 이에 따라, 밴드 패스 필터인 제1 필터(131)가 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 위치하고, 적외선 차단 필터인 제2 필터(132)가 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에서 벗어난 위치에 위치하게 된다. 이러한 배치에 의해, 스마트 폰(1)에서 홍채 인식을 하여 신분 확인이 가능하게 된다.

사용자가 홍채 인식 모드에서 다시 일반 촬영 모드, 즉 적외선 차단 필터인 제2 필터(132)를 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 위치하는 모드를 선택하면, 제어부는 전자석(157)의 코일(157c)에 다시 반대 방향의 전류를 인가한다. 이에 따라, 도 7과 같이 적외선 차단 필터인 제2 필터(132)는 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에 위치하고, 밴드 패스 필터인 제1 필터(131)는 제1 및 제2 광 통과공(113, 123)에서 벗어난 곳에 위치하게 된다. 일반 촬영 모드에서는 주간에 적외선 차단 필터가 적외선을 차단하고 가시광선만을 투과하므로 화질이 개선될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 사용자가 필요에 의해 밴드 패스 필터나 적외선 차단 필터를 선택적으로 제어하여 목적에 따라 촬영 모드를 설정할 수 있다. 또한, 제1 필터(131)는 밴드 패스 필터 이외에도 적외선 차단 필터나 일반 글라스가 될 수도 있고, 제2 필터(132) 또한 적외선 차단 필터 이외에 일반 글라스나 밴드 패스 필터가 될 수 있다.

도 9를 참조하면, 종래 발명의 경우 렌즈 이송부(333)의 높이는 카메라 모듈의 최하단으로부터 H1이며, 렌즈부(331)의 상단과 렌즈 이송부(333) 간의 간격은 H2이다. 또한, 렌즈부(331)의 스트로크 영역은 H2와 같거나 작다. 이에 따라, 종래의 발명은 렌즈 이송부(333)가 렌즈부(331) 보다 높아 카메라 모듈을 작게 구현할 수 없었다. 또한, 필터전환 장치와 같은 구성을 렌즈부(331)의 전면에 적용할 경우, 렌즈부(331)와 렌즈 이송부(333) 간의 빈 공간이 없어, H2에 따른 추가적인 부피가 요구되었다.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 모바일 기기에 적용되는 카메라 모듈은 카메라 모듈의 최하단으로부터 렌즈부(431)의 초기위치까지의 높이가 H3이고, 렌즈 이송부(433)와 렌즈부(431)의 초기위치 간의 간격은 H4이다. 이러한 구성에 의해, 렌즈부(431)는 렌즈 이송부(433)의 전면과 단차를 이루도록 형성된다. 여기서, 초기위치란 렌즈부(431)가 초점조절을 위해 이동할 때, 렌즈 이송부(433)의 최상부와의 간격이 최소가 되는 위치를 의미한다.

본 발명의 렌즈 이송부(433)는 렌즈부(431)보다 높이가 낮다. 즉, 렌즈 이송부(433)는 필터전환 장치와 같은 추가적인 구성이 카메라 모듈의 전면에 적용될 경우, 필터전환 장치의 공간을 확보하도록 렌즈부(431)의 초기위치를 기준으로 렌즈부(431)의 전면보다 낮은 높이로 형성된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 전체적으로 낮고 콤팩트한 구성을 구현할 수 있어, 높이 및 사이즈 제약이 많은 모바일 기기에 적용이 용이하다.

또한, 본 발명의 렌즈부(331)의 스트로크 영역이 도 9에 따른 종래의 카메라 모듈과 동일하게 형성되어도, 렌즈 이송부(433)의 상부와 렌즈부(431)의 초기위치 및 스트로크 영역의 양측에는 빈 공간이 형성된다. 이 공간은 필터전환 장치의 전자석이 위치하거나 마그네트의 회동과 같은 카메라의 구동을 위한 공간으로 활용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 공간 이용의 효율성이 증대되고, 필터전환 장치의 구동부의 마그네트 등이 회동 시 다른 부재들과 간섭하지 않도록 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

100; 필터전환 장치
131; 제1 필터
132; 제2 필터
133; 필터 블레이드
151; 마그네트
147; 기준축
157; 전자석

Claims

카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치에 있어서,
광 통과공이 형성된 베이스;
상기 베이스의 기준축에 회전 가능하게 결합되며, 적어도 하나의 필터를 구비하는 필터 블레이드부; 및
상기 필터 블레이드부를 자력에 의해 회전시키는 구동부;를 포함하며,
상기 필터 블레이드부는,
일단에 상기 적어도 하나의 필터가 배치되는 필터 블레이드; 및
상기 필터 블레이드의 상기 일단과 반대되는 타단에 형성되며, 상기 기준축에 회전 가능하게 결합되는 캠 홀;을 포함하고,
상기 구동부는,
상기 필터 블레이드의 타단에 구비되며, 상기 기준축에 자전 가능하게 결합되는 마그네트; 및
양단이 상기 마그네트에 인접하도록 배치되는 전자석을 포함하며,
상기 필터 블레이드는 제1 방향 또는 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 미리 설정된 각도만큼 회전함에 따라 촬영 모드가 변경되는 것을 특징으로 하는 필터전환 장치.
제1항에 있어서,
상기 필터 블레이드부는 제1 필터 및 제2 필터를 구비하며, 상기 제1 방향으로 미리 설정된 각도만큼 회전 시 상기 제1 필터가 상기 광 통과공에 대응하는 위치에 설정되고, 상기 제2 방향으로 미리 설정된 각도만큼 회전 시 상기 제2 필터가 상기 광 통과공에 대응하는 위치에 설정되는 것을 특징으로 하는 필터전환 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 필터는 적외선 차단 필터, 밴드 패스 필터 및 글라스 중 어느 하나이고,
상기 제2 필터는 상기 제1 필터와 상이한 적외선 차단 필터, 밴드 패스 필터 및 글라스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 필터전환 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 필터 및 상기 제2 필터는 상기 광 통과공에 대응하는 위치에 설정됨에 따라 상기 광 통과공을 덮는 것을 특징으로 하는 필터전환 장치.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 전자석은,
선택적으로 전류가 흐르는 코일; 및
일부분에 상기 코일이 배치되며, 상기 코일에 의해 선택적으로 자화되는 요크를 포함하며,
상기 요크는 상기 양단이 형성된 부분과 상기 코일이 배치된 부분이 각각 상기 베이스의 상이한 면에 배치될 수 있도록 굽은 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 필터전환 장치.
제1항에 있어서,
상기 전자석의 양단면은 상기 마그네트의 외주면에 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 필터전환 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부는 상기 전자석의 양단의 극성의 변화에 따라 상기 마그네트와의 인력 또는 척력에 의해 상기 필터 블레이드부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 필터전환 장치.
제1항에 있어서,
상기 마그네트는 상기 기준축의 중심축을 포함하는 가상의 평면을 경계로 N극 및 S극으로 구분되는 것을 특징으로 하는 필터전환 장치.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 필터는, 상기 기준축을 중심으로 하며 상기 기준축으로부터 상기 광 통과공의 중심까지를 지름으로 하는 가상의 원의 원주 상에서 이동하는 것을 특징으로 하는 필터전환 장치.
카메라 모듈을 포함하는 모바일 기기에 있어서,
제1항 내지 제4항, 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 필터전환 장치를 포함하며,
상기 필터전환 장치는 상기 카메라 모듈에 구비되는 것을 특징으로 하는 모바일 기기.
제12항에 있어서,
상기 카메라 모듈은 렌즈 이송부 및 상기 렌즈 이송부를 따라 전진 및 후진하는 렌즈부를 포함하며,
상기 필터전환 장치는 상기 카메라 모듈의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 모바일 기기.
제13항에 있어서,
상기 렌즈 이송부는 상기 필터전환 장치의 구동부가 회동하는 공간을 확보하도록 상기 렌즈부의 초기위치를 기준으로 상기 렌즈부의 전면보다 낮은 높이로 형성되어 상기 렌즈 이송부의 전면과 단차를 이루는 것을 특징으로 하는 모바일 기기.