KR101673428B1 - 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 중앙에 광통과공이 형성된 베이스; 상기 베이스의 바닥면에 상기 베이스의 바닥면에 대해 평행 이동 가능하도록 설치되며, 중앙에 설치 공간이 형성된 수평이동홀더; 상기 베이스와 상기 수평이동홀더 사이에 설치되며, 상기 수평이동홀더를 탄성지지하는 서스펜션 스프링; 상기 수평이동홀더의 설치 공간에 상기 수평이동홀더에 대해 수직 이동 가능하게 설치되며, 중앙에 고정 구멍이 형성된 수직이동홀더; 상기 수평이동홀더의 4개의 측면에 설치되는 4개의 영구자석; 상기 4개의 영구자석과 마주하도록 상기 베이스에 설치되는 4개의 수평이동코일; 상기 4개의 영구자석과 마주하도록 상기 수직이동홀더의 외주면에 설치되는 수직이동코일; 상기 수직이동홀더의 고정 구멍에 설치된 렌즈 모듈; 및 상기 베이스와 상기 수직이동홀더를 덮도록 설치되며, 상기 렌즈 모듈이 통과할 수 있는 개구가 형성된 쉴드 캔;을 포함한다.

Description

자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈{Camera module having autofocusing and optical image stabilization functions}

본 발명은 휴대폰, 태블릿 컴퓨터 등의 모바일 기기에 사용되는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈에 관한 것이다.

전자기술의 발달에 따라 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등과 같은 모바일 기기가 대중화하고 있다. 그런데, 이와 같은 모바일 기기는 카메라 기능을 수행하는 카메라 모듈이 기본으로 장착되어 있다.

모바일 기기에 사용되는 카메라 모듈은 촬영의 편의성을 높이기 위해 전용 카메라와 같이 자동초점기능을 갖는 자동초점 카메라 모듈이 개발되어 널리 사용되고 있다.

또한, 모바일 기기에 사용되는 카메라 모듈은 촬영된 이미지의 품질을 높이기 위해 전용 카메라와 같이 손떨림방지 기능을 구비하는 경우가 많다.

그런데 스마트폰이나 태블릿 컴퓨터와 같은 모바일 기기는 휴대성을 높이기 위해 그 구조가 전용 카메라와 다른 것이 일반적이다.

본 발명은 모바일 기기에 사용될 수 있는 구조를 갖는 자동초점기능과 손떨림방지기능을 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 필요성을 감안하여 창안한 것으로서, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등과 같은 모바일 기기에 사용될 수 있는 구조를 갖는 자동초점기능과 손떨림방지기능을 구비하는 카메라 모듈을 제공하는 것을 그 과제로 한다.

상기와 같은 본 발명의 과제는, 중앙에 광통과공이 형성된 베이스; 상기 베이스의 바닥면에 상기 베이스의 바닥면에 대해 평행 이동 가능하도록 설치되며, 중앙에 설치 공간이 형성된 수평이동홀더; 상기 베이스와 상기 수평이동홀더 사이에 설치되며, 상기 수평이동홀더를 탄성지지하는 서스펜션 스프링; 상기 수평이동홀더의 설치 공간에 상기 수평이동홀더에 대해 수직 이동 가능하게 설치되며, 중앙에 고정 구멍이 형성된 수직이동홀더; 상기 수평이동홀더의 4개의 측면에 설치되는 4개의 영구자석; 상기 4개의 영구자석과 마주하도록 상기 베이스에 설치되는 4개의 수평이동코일; 상기 4개의 영구자석과 마주하도록 상기 수직이동홀더의 외주면에 설치되는 수직이동코일; 상기 수직이동홀더의 고정 구멍에 설치된 렌즈 모듈; 및 상기 베이스와 상기 수직이동홀더를 덮도록 설치되며, 상기 렌즈 모듈이 통과할 수 있는 개구가 형성된 쉴드 캔;을 포함하는 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈을 제공함으로써 달성될 수 있다.

이때, 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈은 상기 베이스의 바닥면과 상기 수평이동홀더 사이에 설치되는 적어도 3개의 볼;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수평이동홀더는, 상기 베이스의 바닥면에 설치된 상기 적어도 3개의 볼에 의해 지지되는 하부 수평이동홀더; 및 상기 하부 수평이동홀더에 결합되며, 상기 서스펜션 스프링이 고정되는 상부 수평이동홀더;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수직이동홀더의 4개의 모서리에 형성된 4개의 수용 홈과 상기 수직이동코일 사이에는 4개의 수용 공간이 형성되며, 상기 수평이동홀더에 의해 고정되며, 상기 수직이동홀더의 수용 공간으로 연장되는 스커트를 포함하는 내부 요크를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수평이동홀더의 바닥판에 설치되며, 상기 수직이동홀더의 하단을 탄성지지하는 하부 탄성부재; 및 상기 수평이동홀더의 상단에 설치되며, 상기 수직이동홀더의 상단을 탄성지지하는 상부 탄성부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수직이동코일은 상기 서스펜션 스프링을 통해 외부 전원과 연결될 수 있다.

또한, 상기 서스펜션 스프링은 길이 방향으로 절곡 길이가 변하는 복수의 절곡부를 포함하며, 인접한 2개의 절곡부 사이의 간격이 변하도록 형성될 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 의한 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈은 손떨림방지 기능을 수행하는 수평이동홀더의 내부에 자동초점기능을 수행하는 수직이동홀더가 설치되어 있으므로, 기존과 다른 구조로 손떨림방지 기능과 자동초점 기능을 동시에 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈을 나타내는 사시도;
도 2는 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈에서 렌즈 모듈과 쉴드 캔이 분리된 상태를 나타내는 사시도;
도 3은 렌즈 모듈을 제외한 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈의 분해 사시도;
도 4는 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈을 선 4-4를 따라 절단한 단면도;
도 5는 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈을 선 5-5를 따라 절단하여 나타낸 단면도;
도 6은 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈의 베이스를 나타내는 사시도;
도 7은 쉴드 캔이 제거된 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈에서 플렉시블 기판을 분리한 경우를 나타낸 사시도;
도 8은 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈의 수직이동홀더가 분리된 수평이동홀더를 나타내는 사시도;
도 9는 쉴드 캔이 제거된 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈의 평면도;
도 10은 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈의 서스펜션 스프링을 나타내는 도면;
도 11은 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈의 서스펜션 스프링의 동작을 설명하기 위한 부분도;
도 12는 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈의 수직이동홀더를 나타내는 사시도;
도 13은 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈의 수평이동홀더에 내부 요크가 설치된 상태를 나타내는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈의 실시 예들에 대하여 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈에서 렌즈 모듈과 쉴드 캔이 분리된 상태를 나타내는 사시도이다. 도 3은 렌즈 모듈을 제외한 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈의 분해 사시도이다. 도 4는 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈을 선 4-4를 따라 절단한 단면도이고, 도 5는 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈을 선 5-5를 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈(1)은 베이스(10), 수평이동홀더(30), 수직이동홀더(40), 영구자석(60), 및 쉴드 캔(shield can)(90)을 포함할 수 있다.

베이스(10)는 수평이동홀더(30)가 베이스(10)의 바닥면(11)에 대해 평행 이동 가능하도록 지지하는 것으로서, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 대략 속이 빈 직육면체의 상자 형상으로 형성된다. 여기서, 도 6은 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈(1)의 베이스(10)를 나타내는 사시도이다.

구체적으로, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스(10)의 바닥면(11)의 중앙에는 광통과공(12)이 형성되며, 광통과공(12)의 주위에는 3개의 볼 수용홈(13)이 마련된다. 3개의 볼 수용홈(13)에는 각각 동일한 형상의 볼(19)이 수용된다. 3개의 볼(19)은 수평이동홀더(30)의 바닥판(36)을 점 접촉하여 지지한다. 따라서, 베이스(10)는 수평이동홀더(30)를 안정적으로 지지할 수 있다. 본 실시예에서는 볼(19)과 볼 수용홈(13)이 3개인 경우에 대해 설명하였으나, 이는 일 예일 뿐이며, 볼(19)과 볼 수용홈(13)은 4개 이상으로 할 수도 있다.

베이스(10)의 4개의 측벽(14)은 각각 중앙 부분에 개구부(15)가 형성되어 있으며, 각 측벽(14)의 개구부(15)에는 수평이동코일(20)이 설치된다. 또한, 베이스(10)의 상면은 개방되어 있다. 베이스(10) 상단의 4개의 모서리 각각에는 후술하는 서스펜션 스프링(80)이 고정되는 스프링 고정홈(18)이 마련된다.

수평이동홀더(30)는 렌즈 모듈(120)을 베이스(10)의 바닥면(11)에 대해 수평 방향으로 이동시키는 것으로서, 도 7에 도시된 바와 같이 베이스(10)의 내부에 이동 가능하게 설치된다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이 수평이동홀더(30)의 중앙에는 수직이동홀더(40)가 설치될 수 있는 설치 공간(30-1)이 형성된다. 수평이동홀더(30)의 바닥판(36)은 베이스(10)의 바닥면(11)에 설치된 3개의 볼(19)에 의해 지지된다. 따라서, 수평이동홀더(30)는 베이스(10)의 바닥면(11)에 대해 평행하게 이동할 수 있다. 여기서, 도 7은 쉴드 캔(90)이 제거된 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈(1)에서 플렉시블 기판(100)을 분리한 경우를 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈(1)의 수직이동홀더(40)가 분리된 수평이동홀더(30)를 나타내는 사시도이다.

수평이동홀더(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 상부 수평이동홀더(31)와 상부 수평이동홀더(31)에 고정되는 하부 수평이동홀더(35)로 구성될 수 있다.

하부 수평이동홀더(35)는 베이스(10)의 바닥면(11)에 대응하며, 베이스(10)의 바닥면(11)보다 면적이 작은 바닥판(36)과 바닥판(36)의 4개의 모서리에서 상측으로 수직하게 연장된 4개의 기둥부(38)를 포함한다. 바닥판(36)의 중앙에는 렌즈 모듈(120)을 통과한 외부의 광이 통과하는 원형의 개구(37)가 형성된다. 하부 수평이동홀더(35)의 바닥판(36)의 상면에는 개구(37)의 둘레에 수직이동홀더(40)의 하단을 탄성지지하는 하부 탄성부재(50)가 설치될 수 있다.

상부 수평이동홀더(31)는 하부 수평이동홀더(35)의 바닥판(36)에 대응하는 상부판(32)과 상부판(32)의 4개의 모서리에서 하측으로 수직하게 연장되는 4개의 수직 연장부(34)를 포함한다. 상부판(32)의 중앙에는 수직이동홀더(40)가 통과할 수 있는 팔각형 형상의 개구(32a)가 형성된다. 각 수직 연장부(34)의 외측면에는 수직방향으로 하부 수평이동홀더(35)의 기둥부(38)가 삽입되어 결합되는 결합홈(34a)이 마련된다. 상부 수평이동홀더(31)의 수직 연장부(34)의 결합홈(34a)에 하부 수평이동홀더(35)의 기둥부(38)를 삽입하면, 상부 수평이동홀더(31)와 하부 수평이동홀더(38)가 일체로 조립된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 수평이동홀더(31)와 하부 수평이동홀더(35)를 결합한 경우에, 상부판(32), 바닥판(36) 및 4개의 수직 연장부(34)에 의해 형성된 수평이동홀더(30)의 4개의 측벽의 공간에는 각각 영구자석(60)이 설치된다. 즉, 4개의 영구자석(60)은 상부 수평이동홀더(31)와 하부 수평이동홀더(35)에 의해 고정된다.

수평이동홀더(30)는 베이스(10)와 수평이동홀더(30) 사이에 설치되는 서스펜션 스프링(80)에 의해 탄성 지지된다. 구체적으로, 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이 베이스(10) 상단의 4개의 모서리와 수평이동홀더(30)의 4개의 모서리 사이에는 4개의 서스펜션 스프링(80)이 설치되어 있어, 수평이동홀더(30)를 4개의 모서리에서 중심축(C)을 향하여 가압한다. 4개의 서스펜션 스프링(80)이 대각선으로 배열되어 있으므로 수평이동홀더(30)는 X축 및 Y축 양 방향으로의 이동이 용이하다. 여기서, 도 9는 쉴드 캔(90)이 제거된 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈(1)의 평면도이다. 도 10은 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈(1)의 서스펜션 스프링(80)의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이 서스펜션 스프링(80)은 얇은 띠 형상의 부재를 절곡하여 형성할 수 있다. 이때, 서스펜션 스프링(80)은 길이 방향(A)으로 절곡된 길이가 다르게 복수의 절곡부(81)를 형성하고, 인접한 2개의 절곡부(81)의 간격이 변하도록 형성된다. 구체적으로, 서스펜션 스프링(80)은 인접한 2개의 절곡부(81)가 서로 연결된 부분(82)에서 멀어질수록 절곡부(81) 사이의 간격이 넓어지도록 형성된다. 즉, 도 10에서 연결 부분(82)에 가까운 쪽의 폭(w1)이 연결부에서 먼 쪽의 폭(w2)보다 좁다. 또한, 서스펜션 스프링(80)은 복수의 절곡부(81)가 서스펜션 스프링(80)의 중심점(M)에 대해 점대칭이 되도록 형성할 수 있다. 도 10에 도시된 서스펜션 스프링(80)은 양단에서 중심점(M)을 향해 복수의 절곡부(81)의 길이가 길어지며, 중심점(M)에 대해 점대칭이 되도록 형성되어 있다. 이와 같이 서스펜션 스프링(80)을 길이 방향(A)으로 복수의 절곡부(81)의 길이가 변하고, 인접한 2개의 절곡부(81) 사이의 간격이 변하도록 형성하면 수평이동홀더(30)가 이동시 최대 변위를 가질 수 있다.

서스펜션 스프링(80)의 일단은 베이스(10)의 상단 모서리에 고정될 수 있도록 형성되고, 타단은 수평이동홀더(30)의 상단에 고정될 수 있도록 형성된다. 구체적으로, 도 9 및 도 10을 참고하면, 서스펜션 스프링(80)의 일단은 베이스 (10) 상단의 모서리에 형성된 스프링 고정홈(18)에 삽입되는 삽입부(83)와 삽입부(83)가 베이스(10)에 대해 이동하지 않도록 베이스(10)의 측벽(14)에 걸리는 복수의 걸림 돌기(84)를 포함한다. 서스펜션 스프링(80)의 타단은 수평이동홀더(30)의 모서리부에 대응하는 형상의 고정부(85)로 형성된다. 서스펜션 스프링(80)의 고정부(85)에는 수평이동홀더(30)의 상단의 모서리에 마련된 2개의 고정 돌기(33)가 삽입되는 2개의 고정 구멍(86)이 형성된다. 따라서, 서스펜션 스프링(80)의 고정부(85)의 고정 구멍(86)을 수평이동홀더(30)의 2개의 고정 돌기(33)에 삽입하고, 서스펜션 스프링(80)의 삽입부(83)를 베이스(10)의 스프링 고정홈(18)에 삽입하면, 서스펜션 스프링(80)이 베이스(10)와 수평이동홀더(30)에 고정된다. 따라서, 수평이동홀더(30)는 4개의 모서리에 설치된 4개의 서스펜션 스프링(80)에 의해 중심축(C)을 향해 탄성력을 받게 된다.

이하, 서스펜션 스프링(80)의 동작에 대해 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11은 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈(1)의 서스펜션 스프링(80)의 동작을 설명하기 위한 부분도이다.

서스펜션 스프링(80)이 압축될 때, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 서스펜션 스프링(80)은 간격이 넓은 쪽의 절곡부(81) 사이의 간격이 감소하고(d1), 간격이 좁은 쪽은 간격이 상대적으로 간격이 적게 감소한다. 또한, 서스펜션 스프링(80)이 인장될 때, 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 서스펜션 스프링(80)은 간격이 넓은 쪽의 절곡부(81) 사이의 간격이 넓어지고(d2), 간격이 좁은 쪽은 간격이 상대적으로 적게 넓어진다. 서스펜션 스프링(80)에 힘이 인가되지 않는 경우에는, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 서스펜션 스프링의 절곡부(81)는 원래의 상태(d)를 유지한다.

또한, 서스펜션 스프링(80)의 삽입부(83)와 고정부(85)의 높이를 다르게 하면, 수평이동홀더(30)에 일정한 예압을 인가할 수 있다. 따라서, 서스펜션 스프링(80)의 삽입부(82)와 고정부(85)의 높이 차이를 적절하게 조절하면, 수평이동홀더(30)에 인가하는 예압을 적절하게 조절할 수 있다.

수직이동홀더(40)는 수평이동홀더(30)의 내부에 설치되어 수평이동홀더(30)의 바닥판(36)에 대해 수직하게, 즉 중심축(C) 방향으로 이동할 수 있도록 형성된다. 구체적으로, 수평이동홀더(30)는 도 3 및 도 12에 도시된 바와 같이 그 외면은 수평이동홀더(30)의 설치 공간(30-1)에 삽입될 수 있는 대략 사각 캔 형상이며, 내부에는 원형 단면의 고정 구멍(41)이 형성된다. 수직이동홀더(40)의 고정 구멍(41)의 내면에는 렌즈 모듈(120)이 결합된다. 수직이동홀더(40)는 수지와 같은 비자성체로 형성된다. 여기서, 도 12는 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈(1)의 수직이동홀더(40)를 나타내는 사시도이다.

수직이동홀더(40)의 네 개의 모서리 각각에는 내부 요크(70)의 스커트(71)의 형상에 대응하는 수용 홈(43)이 일정 깊이로 형성된다. 따라서, 수직이동홀더(40)의 네 모서리에 형성된 수용 홈(43)은 수직이동홀더(40)의 하단면(42)을 관통하지 않는다.

또한, 수직이동홀더(40)의 외주면을 따라 수직이동코일(15)이 설치된다. 구체적으로, 수직이동홀더(40)의 외주면을 따라 수직이동코일(15)을 감을 수 있다. 다른 예로서, 수직이동코일(15)은 수직이동홀더(40)의 외주면에 끼우는 형태로 형성할 수도 있다. 수직이동코일(15)은 수직이동홀더(40)의 외주면 형상에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 대략 정사각형 형상(또는, 팔각형 형상)으로 설치되게 된다.

따라서, 수직이동홀더(40)의 외주면에 코일(15)이 감기거나 끼워진 상태에서는 수직이동홀더(40)의 네 개의 모서리의 수용 홈(43)과 수직이동코일(15) 사이에는 네 개의 수용 공간(45)이 형성된다. 각 수용 공간(45)은 도 12에 도시된 바와 같이 내부 요크(70)의 스커트(71)의 단면에 대응하는 형상으로 형성된다. 수직이동홀더(40)의 수용 홈(43)과 수직이동코일(15) 사이에 형성된 수용 공간(45)에는 내부 요크(70)에서 연장된 스커트(71)가 삽입된다. 따라서, 수직이동홀더(40)에 감긴 수직이동코일(15)의 일부분은, 도 5 및 도 13에 도시된 바와 같이, 영구자석(60)과 내부 요크(70)의 스커트(71)에 의해 둘러싸인 형태가 된다. 여기서, 도 13은 도 1의 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈(1)의 수평이동홀더(30)에 내부 요크(70)가 설치된 상태를 나타내는 사시도이다.

내부 요크(70)는 상부 수평이동홀더(31)의 아래에 설치되며, 상부 수평이동홀더(31)를 하부 수평이동홀더(35)에 결합하면, 상부 수평이동홀더(31)와 영구자석(60)에 의해 고정된다. 내부 요크(70)는 상부 수평이동홀더(31)의 상부판(32)에 대응하는 형태로 형성되며, 내부 요크(70)의 4개의 모서리에서 하부로 연장되는 4개의 스커트(71)를 포함한다. 내부 요크(70)의 4개의 모서리에서 연장된 4개의 스커트(71)는 상술한 수용 공간(45)에 삽입될 수 있도록 내부 요크(70)의 상면에 대해 대략 90도로 굽힘 가공된다. 스커트(71)의 길이(L)는 수직이동홀더(40)에 설치된 수직이동코일(15)의 일부를 마주하면서, 수직이동홀더(40)의 이동 거리를 확보할 수 있도록 스커트(71)의 선단이 수직이동홀더(40)의 하단면(42)에서 일정 간격(G) 떨어지는 길이로 형성될 수 있다. 따라서, 수직이동홀더(40)가 이동할 수 있는 거리는, 수직이동홀더(40)가 수평이동홀더(30)의 바닥판(36) 위에 위치할 때, 수직이동홀더(40)의 하단면(42)과 스커트(71) 선단 사이의 간격(G)과 동일하거나 짧다.

내부 요크(70)의 4개의 스커트(71) 각각은 수직이동코일(15)의 내부에 위치한 상태에서 수평이동홀더(30)의 측면에 설치된 영구자석(60)의 일단부를 마주하도록 좌우로 절곡될 수 있다. 이때, 스커트(71)의 좌우 절곡부(72)는 도 8에 도시된 바와 같이 마주하는 영구자석(60)과 평행하게 형성할 수 있다. 이때, 스커트(71)의 좌우 절곡부(72)의 폭은 영구자석(60)과 일정 면적 마주할 수 있도록 결정된다. 좌우 절곡부(72)의 폭은 수직이동홀더(40)가 필요로 하는 추력에 따라 적절하게 결정할 수 있다. 또한, 내부 요크(70)는 수평이동홀더(30)를 동작시키는 수평이동코일(20)과 영구자석(60) 사이에서 발생하는 자계에 주는 간섭이나 영향이 적으므로, 자동초점기능, 즉 수직이동홀더(40)의 작동성에 맞도록 내부 요크(70)의 형태를 적절하게 변경할 수 있다.

이와 같은 내부 요크(70)는 수직이동코일(15)과 영구자석(60) 사이의 자계 흐름을 원활하게 하고, 효율성을 높여 추력 향상에 효과가 있다. 또한, 본 발명에서는 내부 요크(70)는 인접한 2개의 영구자석(60)의 자계를 동시에 이용할 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 내부 요크(70)는 수직이동코일(15)과 영구자석(60) 사이의 자력선의 통로를 형성할 수 있도록 자성체로 형성된다. 자성체로는 냉간 압연 강판(SPCC; steel plate cold commercial), 탄소공구강(SK5), 순철, 퍼멀로이(pemalloy) 등이 사용될 수 있다.

수직이동홀더(40)의 상부와 하부에는 수직이동홀더(40)를 탄성 지지하는 상부 탄성부재(55)와 하부 탄성부재(50)가 설치될 수 있다.

상부 탄성부재(55)는 수직이동홀더(40)의 상단을 하측 방향으로 탄성 지지할 수 있도록 수평이동홀더(30)의 상단에 설치된다. 상부 탄성부재(55)는 서로 대칭인 좌측 및 우측 상부 탄성부재(55L,55R)로 형성된다. 좌측 하부 탄성부재(55L)는 수평이동홀더(30)에 고정되는 테두리부(56)와 수직이동홀더(40)의 상단을 지지하는 지지부(57)를 포함한다. 지지부(57)는 2개의 연결부(58)에 의해 테두리부(56)에 연결된다. 테두리부(56)는 수평이동홀더(30)의 상단부에 대응하는 형상으로 형성되며, 지지부(57) 및 연결부(58)는 대략 얇은 띠 형상으로 형성된다. 구체적으로, 상부 탄성부재(55)의 테두리부(56)는 상부 수평이동홀더(31)의 상단의 2개의 모서리에 대응하는 형상으로 형성되며, 2개의 모서리 각각에 마련된 2개의 고정 돌기(33)에 삽입되는 4개의 관통 구멍(56a)이 형성되어 있다. 또한, 지지부(57)에도 수직이동홀더(40)의 상단에 마련된 고정 돌기(44)가 삽입될 수 있는 2개의 관통 구멍(57a)이 형성되어 있다. 따라서, 테두리부(56)의 관통 구멍(56a)을 수평이동홀더(30)의 고정 돌기(33)에 삽입하고, 지지부(57)의 관통 구멍(57a)을 수직이동홀더(40)의 고정 돌기(44)에 삽입하면, 상부 탄성부재(55)가 고정되게 된다.

또한, 우측 상부 탄성부재(55R)도 좌측 상부 탄성부재(55L)와 동일한 구조로 형성된다. 따라서, 복수의 고정 돌기(33)에 의해 테두리부(56)가 수평이동홀더(30)에 고정되고, 지지부(57)가 복수의 고정 돌기(44)에 의해 수직이동홀더(40)의 상단에 고정되면, 수직이동홀더(40)는 2개의 상부 탄성부재(55L, 55R)에 의해 탄성 지지된다. 또한, 수평이동홀더(30)에 고정된 상부 탄성부재(55)의 상측에는 상술한 서스펜션 스프링(80)이 고정된다. 즉, 수평이동홀더(30)의 고정 돌기(33)에는 상부 탄성부재(55)의 테두리부(56)와 서스펜션 스프링(80)의 고정부(85)가 차례로 적층되어 고정된다.

하부 탄성부재(50)는 하부 수평이동홀더(35)의 바닥판(36)과 수직이동홀더(40)의 하단면(42)에 고정되며, 수직이동홀더(40)를 하측 방향으로 탄성 지지한다. 구체적으로, 하부 탄성부재(50)는 하부 수평이동홀더(35)의 바닥판(36)의 4개의 모서리에 고정되는 4개의 고정부(51)와 수직이동홀더(40)의 하단을 지지하는 지지부(52)를 포함한다. 지지부(52)는 4개의 연결부(53)에 의해 4개의 고정부(51)에 연결된다. 지지부(52)는 수직이동홀더(40)의 하단면에 대응하는 형상으로 형성되며, 연결부(53)는 얇은 띠 형상으로 형성된다. 지지부(52)에는 수직이동홀더(40)의 하단면에 형성된 4개의 돌기(미도시)에 대응하는 4개의 관통 구멍(52a)이 형성되어 있다. 고정부(51)는 상부 수평이동홀더(31)의 수직 연장부(34)와 하부 수평이동홀더(35)의 기둥부(38)를 결합한 경우, 하부 수평이동홀더(35)의 바닥판(36)에 접촉하는 수직 연장부(34)의 하단에 대응하는 형상으로 형성된다. 고정부(51)를 하부 수평이동홀더(35)에 고정하기 위해, 하부 수평이동홀더(35)의 바닥판(36)과 하부 탄성부재(50)의 고정부(51)에는 각각 2개의 구멍(39,51a)이 형성되며, 상부 수평이동홀더(31)의 수직 연장부(34)의 하단에는 이 2개의 구멍(39,51a)에 삽입되는 2개의 돌기(미도시)가 형성된다. 따라서, 상부 수평이동홀더(31)와 하부 수평이동홀더(35)를 결합하면, 하부 탄성부재(50)의 4개의 고정부(51)가 하부 수평이동홀더(35)의 4개의 모서리에 고정된다. 따라서, 하부 탄성부재(50)의 4개의 고정부(51)가 하부 수평이동홀더(35)에 고정되고, 지지부(52)가 수직이동홀더(40)의 하단에 고정되면, 수직이동홀더(40)는 하부 탄성부재(50)에 의해 탄성 지지된다.

수직이동홀더(40)에 감긴 수직이동코일(15)에 전류가 흐르지 않는 경우에는 이와 같은 상부 탄성부재(55)와 하부 탄성부재(50)에 의해 수직이동홀더(40)는 항상 일정한 위치(원위치)를 유지하게 된다. 따라서, 수직이동코일(15)에 전류가 흘러 수직이동홀더(40)가 이동한 상태에서 수직이동코일(15)에 흐르는 전류가 차단된 경우에 상부 탄성부재(55)와 하부 탄성부재(50)에 의해 수직이동홀더(40)는 원위치로 복귀할 수 있다.

영구자석(60)은 상술한 수평이동홀더(30)의 4개의 측면에 설치된다. 영구자석(60)은 막대형상으로 형성된다. 따라서, 베이스(10)와 수직이동홀더(40)의 사이에는 4개의 막대형 영구자석(60)이 설치된다. 4개의 막대형 영구자석(60) 각각은 수직이동홀더(40)의 외주면에 설치된 수직이동코일(15)의 일 측면과 베이스(10)의 측벽(14)에 설치된 수평이동코일(20)에 대응하는 길이를 갖는다. 따라서, 4개의 영구자석(60)은 수평이동홀더(30)의 4개의 모서리에서 서로 겹치지 않도록 설치된다. 또한, 영구자석(60)의 폭은 수직이동홀더(40)에 감긴 수직이동코일(15)의 폭보다 큰 폭을 갖도록 형성된다. 즉, 영구자석(60)은 수직이동홀더(40)의 이동 거리를 커버할 수 있는 폭을 갖는다. 또한, 도 4개의 영구자석(60)은 동일한 극성이 수직이동홀더(40)를 향하도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 4개의 영구자석(60)은 모두 N극이 내측의 수직이동홀더(40)에 마련된 수직이동코일(15)을 마주하고, S극이 외측의 수평이동코일(20)을 마주하도록 설치될 수 있다.

영구자석(60)과 베이스(10)의 측벽(14)에 설치된 수평이동코일(20)은 수평이동홀더(30)를 베이스(10)의 바닥면(11)에 대해 평행하게 이동시킬 수 있는 구동력을 발생시키는 손떨림방지 구동부를 형성한다. 또한, 영구자석(60)과 수직이동홀더(40)의 외주면에 설치된 수직이동코일(15)은 수직이동홀더(40)를 베이스(10)의 바닥면(11) 또는 수평이동홀더(30)의 바닥판(36)에 대해 수직 방향으로 이동시킬 수 있는 구동력을 발생시키는 자동초점 구동부를 형성한다.

베이스(10)의 측벽(14)의 외측에는 플렉시블 기판(100)이 설치될 수 있다. 플렉시블 기판(100)은 베이스(10)의 측벽(14)에 설치된 4개의 수평이동코일(20)에 전원을 공급할 수 있도록 형성된다. 또한, 플렉시블 기판(100)은 4개의 서스펜션 스프링(80)을 통해 수평이동홀더(30)의 내부에 설치된 수직이동홀더(40)에 감긴 수직이동코일(15)에 전원을 공급할 수 있도록 형성된다. 플렉시블 기판(100)에는 외부로부터 전원을 공급받을 수 있는 단자와 제어부와 신호를 주고받을 수 있는 입출력단자가 마련될 수 있다.

또한, 베이스(10)의 하측에는 적외선 차단필터(110)가 설치될 수 있다.

쉴드 캔(shield can)(90)은 베이스(10)를 덮을 수 있도록 형성된다. 구체적으로, 쉴드 캔(90)은 베이스(10)에 대응하는 대략 정사각형 또는 직사각형의 단면을 갖는 사각 캔 형상으로 형성되며, 베이스(10)의 외측면에 플렉시블 기판(100)이 조립된 상태에서 베이스(10)와 플렉시블 기판(100)을 감쌀 수 있도록 형성된다. 따라서, 쉴드 캔(90)은 베이스에 설치된 영구자석(60), 수평이동코일(20) 등을 보호한다. 쉴드 캔(90)의 상면에는 렌즈 모듈(120)이 통과할 수 있는 관통공(91)이 형성된다. 쉴드 캔(90)은 양백 등과 같은 소정의 강도를 갖는 무자성체 금속 재료로 형성될 수 있다.

렌즈 모듈(120)은 피사체에서 반사된 광이 모바일 기기(미도시)의 이미지 센서(미도시)에 결상되도록 하는 것으로서, 수직이동홀더(40)의 고정 구멍(41)에 나사 결합될 수 있다. 따라서, 렌즈 모듈(120)은 수직이동홀더(40)의 이동에 의해 광축(C) 방향으로 직선 이동할 수 있다. 또한, 렌즈 모듈(120)은 수직이동홀더(40)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 본 실시 예의 경우에는 렌즈 모듈(120)의 외주면에는 수직이동홀더(40)와의 결합을 위해 수나사(121)가 형성된다. 렌즈 모듈(120)을 통과한 광은 모바일 기기에 설치된 이미지 센서에 결상된다. 렌즈 모듈(120)과 이미지 센서의 구체적인 구성은 본 발명의 대상이 아니며, 종래의 렌즈 모듈 및 이미지 센서와 동일하거나 유사한 것을 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈의 동작에 대해 설명한다.

먼저, 손떨림방지기능을 수행하는 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈(1)이 설치된 모바일 기기(미도시)의 손떨림 검출 센서(미도시)에 의해 손떨림이 검출되면, 모바일 기기의 제어부(미도시)는 이러한 손떨림을 보상하기 위한 렌즈 모듈(120)의 X,Y 방향의 이동량을 결정한다. 그 후, 제어부는 카메라 모듈(1)의 손떨림방지 구동부를 제어하여 수평이동홀더(30)를 베이스(10)에 대해 X,Y 방향으로 이동시킨다.

예를 들면, 도 9에서 제어부가 손떨림방지 구동부를 구성하는 우측의 수평이동코일(20-1)에 전원을 인가하여 영구자석(60)과 수평이동코일(20-1) 사이에 인력을 발생시키면, 수평이동홀더(30)는 X 방향으로 이동하게 된다. 수평이동홀더(30)가 X방향으로 이동하면 렌즈 모듈(120)도 함께 이동하므로 렌즈 모듈(120)의 중심축(C)이 변경되어 손떨림을 보정할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈(1)은 베이스(10)에 설치된 4개의 수평이동코일(20)과 수평이동홀더(30)의 측벽에 설치된 4개의 영구자석(60)에 의해 카메라 모듈(1)이 설치된 모바일 기기의 손떨림을 방지할 수 있다.

다음으로, 자동초점기능을 수행하는 방법에 대해 설명한다.

모바일 기기(미도시)의 제어부가 수직이동코일(15)에 일 방향의 전류를 흘리면, 수직이동홀더(40)에 감긴 수직이동코일(15)과 수평이동홀더(30)에 설치된 영구자석(60) 사이에 생기는 자력에 의해 수직이동코일(15)이 감긴 수직이동홀더(40)가 수평이동홀더(30)에 대해 상측 방향으로 이동한다.

또한, 제어부가 수직이동코일(15)에 흐르는 전류량을 줄이거나, 구동방식에 따라 반대방향의 전류를 흘리면, 수직이동코일(15)과 영구자석(60) 사이에 생기는 자력에 의해 수직이동코일(15)이 감긴 수직이동홀더(40)가 하측 방향으로 이동한다. 수직이동홀더(40)에는 렌즈 모듈(120)이 설치되어 있으므로, 수직이동홀더(40)가 상하 방향으로 이동하면, 렌즈 모듈(120)도 일체로 상하 방향으로 이동한다.

따라서, 모바일 기기의 자동초점센서(미도시)에 의해 피사체의 거리가 검출되면, 모바일 기기의 제어부는 본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈(1)의 수직이동코일(15)에 소정의 전류를 흘려 수직이동홀더(40)를 이동시킴으로써 렌즈 모듈(120)의 초점을 자동으로 조절할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈(1)은 손떨림방지 기능을 수행하는 수평이동홀더(30)의 내부에 자동초점기능을 수행하는 수직이동홀더(40)가 설치되어 있으므로, 손떨림방지와 자동초점 기능을 동시에 수행할 수 있다.

상기에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

1; 카메라 모듈 10; 베이스
11; 바닥면 18; 스프링 고정홈
20; 수평이동코일 30; 수평이동홀더
31; 상부 수평이동홀더 34; 수직 연장부
35; 하부 수평이동홀더 38; 기둥부
40; 수직이동홀더 41; 고정 구멍
46; 암나사부 50; 하부 탄성부재
51; 고정부 52; 지지부
53; 연결부 55; 상부 탄성부재
56; 테두리부 57; 지지부
60; 영구자석 70; 내부 요크
71; 스커트 80; 서스펜션 스프링
81; 절곡부 83; 삽입부
90; 쉴드 캔 100; 플렉시블 기판
110; 적외선 차단 필터 120; 렌즈 모듈

Claims (7)

1. 중앙에 광통과공이 형성된 베이스;
   상기 베이스의 바닥면에 상기 베이스의 바닥면에 대해 평행 이동 가능하도록 설치되며, 중앙에 설치 공간이 형성된 수평이동홀더;
   상기 베이스와 상기 수평이동홀더 사이에 설치되며, 상기 수평이동홀더를 탄성지지하는 서스펜션 스프링;
   상기 수평이동홀더의 설치 공간에 상기 수평이동홀더에 대해 수직 이동 가능하게 설치되며, 중앙에 고정 구멍이 형성된 수직이동홀더;
   상기 수평이동홀더의 4개의 측면에 설치되는 4개의 영구자석;
   상기 4개의 영구자석과 마주하도록 상기 베이스에 설치되는 4개의 수평이동코일;
   상기 4개의 영구자석과 마주하도록 상기 수직이동홀더의 외주면에 설치되는 수직이동코일;
   상기 수직이동홀더의 고정 구멍에 설치된 렌즈 모듈;
   상기 베이스와 상기 수직이동홀더를 덮도록 설치되며, 상기 렌즈 모듈이 통과할 수 있는 개구가 형성된 쉴드 캔; 및
   상기 베이스의 바닥면과 상기 수평이동홀더 사이에 설치되는 적어도 3개의 볼;을 포함하고,
   상기 수평이동홀더는,
   상기 베이스의 바닥면에 설치된 상기 적어도 3개의 볼에 의해 지지되는 하부 수평이동홀더; 및
   상기 하부 수평이동홀더에 결합되며, 상기 서스펜션 스프링이 고정되는 상부 수평이동홀더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 수직이동홀더의 4개의 모서리에 형성된 4개의 수용 홈과 상기 수직이동코일 사이에는 4개의 수용 공간이 형성되며,
   상기 수평이동홀더에 의해 고정되며, 상기 수직이동홀더의 수용 공간으로 연장되는 스커트를 포함하는 내부 요크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 수평이동홀더의 바닥판에 설치되며, 상기 수직이동홀더의 하단을 탄성지지하는 하부 탄성부재; 및
   상기 수평이동홀더의 상단에 설치되며, 상기 수직이동홀더의 상단을 탄성지지하는 상부 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 수직이동코일은 상기 서스펜션 스프링을 통해 외부 전원과 연결된 것을 특징으로 하는 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 서스펜션 스프링은 길이 방향으로 절곡 길이가 변하는 복수의 절곡부를 포함하며,
   인접한 2개의 절곡부 사이의 간격이 변하도록 형성된 것을 특징으로 하는 자동초점 및 손떨림방지 기능을 갖는 카메라 모듈.
   

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