KR101696172B1

KR101696172B1 - 손 떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 렌즈 모듈

Info

Publication number: KR101696172B1
Application number: KR1020150025343A
Authority: KR
Inventors: 이병철; 김영석; 박병찬; 연제승; 정승현
Original assignee: 자화전자(주)
Priority date: 2015-02-23
Filing date: 2015-02-23
Publication date: 2017-01-23
Also published as: KR20160102804A; WO2016137081A1

Abstract

손 떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 렌즈 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 손 떨림 보정 장치는, 코일을 실장한 고정부(STATOR); 렌즈배럴을 탑재하고 코일에 대응하여 자성체가 실장되며 코일과 자성체의 상호작용에 의해 상기 고정부 위에서 2차원 평면운동을 하는 가동부(MOVER); 고정부와 가동부를 연결하며 고정부에 대한 가동부의 평면운동에 복원력을 제공하는 복수의 중공 탄성체; 및 각각의 탄성체 내측에서 고정부에 대한 가동부의 평면운동을 지지하는 볼을 구비한 지지부를 포함하여 구성됨을 요지로 한다.

Description

손 떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 렌즈 모듈{Optical Image Stabilizer device and Camera module containing the same}

본 발명은 카메라의 손 떨림 보정 장치에 관한 것으로, 특히 휴대용 모바일 기기의 소형 카메라로 정지 화상을 촬영 시 발생되는 손 떨림을 보정해 상 흔들림이 없는 화상을 촬영할 수 있도록 하는 손 떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 렌즈 모듈에 관한 것이다.

최근의 스마트 폰과 같은 휴대용 단말기(이하, '모바일' 이라 함)는, 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화 기능뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 등이 탑재되며 멀티 컨버젼스화 되고 있으며, 멀티 컨버젼스로의 전개를 이끌어 가는 요소 중의 하나가 카메라 렌즈 모듈(camera lens module)이다.

모바일에 탑재되는 카메라 렌즈 모듈은, 사용자 요구에 의한 고화소 및 고기능 중심으로의 최근 변화에 부합하기 위해 자동 초점 기능(AUTO FOCUS: AF), 광학 줌 기능(OPTICAL ZOOM) 등과 같은 다양한 부가 기능을 갖춘 구조로 변화되고 있다. 특히 최근에는 손 떨림 보정(OPTICAL IMAGE STABILIZER)을 모바일 크기에 구현하려는 시도가 다각도로 진행되고 있다.

손 떨림 보정 기술은 카메라 모듈을 구성하는 보정렌즈의 초점을 손 떨림에 대응하는 방향으로 움직이도록 자동 제어함으로써 촬상 이미지의 해상도를 최적으로 유지시키는 기술이다. 이러한 손 떨림 보정기술의 구현을 위해 모바일 기기에 적용되는 카메라 모듈에는 손 떨림 보정용 엑츄에이터가 탑재된다.

손 떨림 보정용 엑츄에이터 중 자기장과 전기장의 상호작용을 이용한 VCM(Voice Coil Motor) 타입이 잘 알려져 있다. VCM 타입은 보통, 대면 배치되는 코일과 자성체로 자기회로를 구성하고, 자기회로가 발생시키는 전자기력을 이용해 렌즈가 실장된 구동파트(mover)를 고정파트(stator)에 대해 평면 이동시켜 떨림에 대응하는 보정이 구현되도록 한다.

일반적으로는 X, Y 2축 방향으로 구동파트를 움직여 보정이 행해질 수 있도록, 2축 방향으로 대면하는 두 쌍, 총 네 개의 자기회로를 적용하는 방식이 채택되고 있으며, 고정파트에 대한 구동파트의 평면운동을 지지하고 구동파트의 2축 방향 움직임에 대한 복원력을 발생시켜 원위치에 정렬될 수 있도록 서스펜션 와이어를 이용하는 기술이 잘 알려져 있다.

종래 서스펜션 와이어를 이용하는 손 떨림 보정장치는 일본공개특허 제2011-065140호의 '카메라의 손 떨림 보정 장치', 한국공개특허 제2012-0045333호의 '손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬상 장치' 및 한국공개특허 제2012-0047384호의 '손떨림 보정 기능이 구비된 영상촬상 장치'를 비롯하여 다수의 기술이 다양한 형태로 제안된 바 있다.

그러나 서스펜션 와이어 방식의 종래 손 떨림 보정 장치는, 외부 충격 등에 의해 상기 서스펜션 와이어가 쉽게 휘어지거나 단선되어 버리는 등 내구성의 문제가 지적되고 있으며, 구성이 상당히 복잡하고, 복수의 서스펜션 와이어가 차지하는 공간만큼 카메라 모듈의 크기가 커질 수 밖에 없어 소형화에 적합하지 못하다는 단점이 있다.

또한, 구동파트와 고정파트를 서스펜션 와이어로 연결하는 조립 작업에 있어서도, 별도의 전용지그(jig)에 고정파트와 구동파트를 이격되게 고정시킨 상태에서 서스펜션 와이어의 양단을 상기 고정파트와 구동파트에 각각 솔더링(Soldering)하여 연결해야 했기 때문에, 조립성이 현저히 떨어지고 조립에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

일본공개특허 제2011-065140호(공개일 2011. 3. 31) 한국공개특허 제2012-0045333호(공개일 2012. 05. 09) 한국공개특허 제2012-0047384호(공개일 2012. 05. 14)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 구동파트에 대한 가동파트의 2차원 평면운동을 스프링이 가이드하는 방식으로서, 단순한 구성이면서도 안정적이고 정확한 손떨림 보정 구동 제어가 가능한 손 떨림 보정 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 낙하 충격 등에도 구동파트에 대한 가동파트의 2차원 평면운동을 지지하는 부분이 파손될 우려가 없어 내구성과 제품 신뢰도 향상시킬 수 있는 손 떨림 보정 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 손 떨림 보정 장치를 구현함에 있어 제품의 조립성을 개선하여 제품의 양산성 증대와 비용절감을 도모할 수 있는 손 떨림 보정 장치를 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

고정부(STATOR);

상기 고정부 위에서 2차원 평면운동을 하는 가동부(MOVER);

상기 고정부와 가동부 사이에 위치되어 고정부에 대한 가동부의 평면운동에 복원력을 제공하는 중공 탄성체; 및

상기 중공 탄성체 내측에 삽입되어 고정부에 대한 가동부의 평면운동을 지지하는 볼;을 포함하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.

여기서, 상기 고정부(STATOR)에는 코일이 실장되고, 상기 가동부(MOVER)에는 렌즈배럴이 탑재되고 상기 코일에 대응하여 자성체가 실장되며, 상기 코일과 자성체의 상호작용에 의해 고정부 위에서 가동부가 2차원 평면운동을 하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 적용된 상기 고정부(STATOR)는, 상기 코일이 실장되고 렌즈배럴에 대응하여 이미지 센서를 실장한 가요성 기판과; 상기 가요성 기판이 탑재되는 베이스;를 포함하는 구성일 수 있다.

그리고 상기 코일은, 상기 고정부의 상부면에 상기 렌즈배럴의 광축과 직교하는 제1 방향을 따라 대향 실장된 두 개의 X축 구동코일과; 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 상기 고정부의 상부면에 대향 실장된 두 개의 Y축 구동코일;로 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 두 개의 X축 구동코일 중 적어도 하나는 코일의 중앙부를 기준으로 좌우 쌍을 이루도록 분리 구성되며, 좌우 쌍을 이루도록 분리 구성된 X축 구동코일 중앙에 상기 제1 방향에 대한 가동부의 위치 변화를 검출하는 제1 위치 검출 센서가 실장될 수 있다.

마찬가지로, 상기 두 개의 Y축 구동코일 중 적어도 하나는 코일의 중앙부를 기준으로 좌우 쌍을 이루도록 분리 구성되며, 좌우 쌍을 이루도록 분리 구성된 Y축 구동코일 중앙에 상기 제2 방향에 대한 가동부의 위치 변화를 검출하는 제2 위치 검출 센서가 실장될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 자성체에 대응하여 각각의 코일 하부에 실장되는 요크;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 적용된 상기 가동부(MOVER)는, 둘레에 상기 자성체가 장착되는 자성체 실장면을 갖춘 떨림 보정 캐리어와; 상기 랜즈배럴이 실장되며, 상기 떨림 보정 캐리어에 렌즈배럴의 광축방향을 따라 진퇴 가능하게 수용되는 자동초점 캐리어;를 포함하는 구성일 수 있다.

이때 상기 자성체는, 상기 가동부의 둘레면에 상기 렌즈배럴의 광축과 직교하는 제1 방향으로 대향 실장된 두 개의 X축 구동자석과; 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 가동부의 둘레면에 대향 실장된 두 개의 Y축 구동자석;으로 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 중공 탄성체는 코일 스프링일 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 고정부에 형성되며, 상기 탄성체의 하부 내측에 일부가 끼워지게 조립되는 둘 이상의 제1 지지구와; 상기 제1 지지구에 대응하여 상기 가동부에 형성되며, 상기 탄성체의 상부 내측에 일부가 끼워지게 조립되는 둘 이상의 제2 지지구;를 더 포함하며, 상기 중공 탄성체 내측에서 상하 대면하는 상기 제1 지지구의 상면과 제2 지지구의 하면에 접하도록 볼이 개재될 수 있다.

이때 상기 제1 지지구는 코일을 사이에 두고 서로 대향 배치되는 구조로 상기 고정부의 모서리 부분에 하나씩 설치될 수 있으며, 상기 제2 지지구는 자성체를 사이에 두고 대향 배치되는 구조로 상기 가동부의 모서리 부분에 하나씩 설치될 수 있다.

또한, 상기 제1 지지구 둘레부의 고정부 상의 가요성 회로기판에 상기 회로기판과 전기적으로 통하는 제1 접속부가 형성되고, 상기 제2 지지구 둘레부에 가동부(MOVER)의 상기 렌즈배럴이 광축 방향을 따라 진퇴되도록 구동력을 발생하는 자동초점코일에 전기적으로 연결되는 제2 접속부가 형성되며, 상기 제1 접속부와 제2 접속부가 상기 중공 탄성체를 통해 전기적으로 접속되는 구성일 수 있다.

이를 위해 상기 탄성체는 비자성 도체로 구성됨이 바람직하다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 일 측면에 따른 손 떨림 보정 장치를 포함하는 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 구동파트에 대한 가동파트의 평면운동을 스프링이 가이드하는 방식으로서, 와이서 서스펜션 방식에 비해 구성이 단순하고 제품 소형화와 경량화에 유리하며, 낙하 충격에도 구동파트에 대한 가동파트의 평면운동을 지지하는 부분이 파손될 우려가 없어 제품의 내구성과 신뢰성을 증대시킬 수 있다.

또한, 스프링 내측에서 가동파트에 대한 구동파트의 2차원적인 평면운동을 볼이 안정적으로 지지하도록 구성됨으로써, 보다 안정적이고 정확한 손 떨림 보정이 이루어질 수 있으며, 이에 따라 흔들림이 없는 선명한 화질의 품질 높은 이미지 데이터를 사용자에게 제공 가능한 만족도 높은 카메라 렌즈 모듈을 구현할 수 있다.

더욱이, 종래 서스펜션 와이어 방식의 경우 별도의 전용 지그(jig)를 사용하여 가동파트와 구동파트를 서스펜션 와이어로 연결시켜야 했으나, 본 발명은 구동파트와 가동파트 각각에 실장된 자성체와 요크 사이의 인력(引力)에 의해 스프링을 연결시킨 상태에서 가동파트 위에 구동파트를 위치시키는 간단한 작업만으로 제품 조립이 가능한 장점이 있다.

즉 종래 서스펜션 와이어 방식과는 달리 전용 지그가 필요 없으며, 조립이 매우 간단해 대량 생산 유리하고, 단가 측면에서 유리하여 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치의 부분 분해 사시도.
도 3은 도 2를 측면에서 바라본 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치의 결합 사시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치의 결합 측면도.
도 6은 도 4에 도시된 손 떨림 보정 장치를 A-A선 방향에서 바라본 단면도.
도 7은 도 4에 도시된 손 떨림 보정 장치를 B-B선 방향에서 바라본 단면도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 다른 손 떨림 보정 장치를 통해 행해지는 X축 방향 떨림 보정과 관련한 작동 상태를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 다른 손 떨림 보정 장치를 통해 행해지는 Y축 방향 떨림 보정과 관련한 작동 상태를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

설명의 편의를 위해 3축 방향 좌표계를 사용하여 설명하기로 하되, 도면의 기재에서 Z축은 광축 방향으로 정의하며, X 축(제1 방향)은 광축 방향인 상기 Z축에 대해 직교하는 손 떨림 보정 방향, 그리고 Y축(제2 방향)은 동평면 상에서 상기 X축에 대해 직교하는 다른 손 떨림 보정 방향으로 정의하여 설명하기로 한다.

본 발명의 손 떨림 보정 장치는 모바일용 초소형 카메라 렌즈 모듈에 적용된다. 구체적으로는, 카메라 렌즈 모듈로 정지 화상을 촬영할 때 생긴 손 떨림을 보정하여 상 흔들림이 없는 선명한 화질의 사진을 얻을 수 있도록 한 것으로, 렌즈 또는 이미지센서에 각각 광축과 수직한 방향으로 상대 변위를 부여하여 손 떨림에 대한 보정을 구현한다.

첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치의 구체적인 구성에 대해 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치의 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치의 부분 분해 사시도이다. 그리고 도 3은 도 2를 측면에서 바라본 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치의 결합 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치의 결합 측면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치의 구성은 크게, 고정부(STATOR, 1)와 가동부(MOVER, 2)로 구분될 수 있다. 가동부(2)는 상기 고정부(1) 상에서 고정부(1)에 대해 2차원 평면운동을 하며, 이를 위해 고정부(1)와 가동부(2)에는 서로 대응하는 위치에 코일(10)과 자성체(20)가 각각 실장된다.

코일(10)에 전류가 인가된 때 코일(10)이 발생시킨 전기장과 상기 자성체(20)의 자기장 사이의 상호작용에 의해 상기 고정부(1) 위에서 가동부(2)가 2차원 평면운동을 하며, 고정부(1)에 대한 가동부(2)의 2차원 평면운동(가동부(2)의 X축 방향 직선운동 또는 Y축 방향 직선운동)에 대한 복원력을 상기 고정부(1)와 가동부(2)를 연결하는 복수의 중공 탄성체(3)가 제공한다.

중공 탄성체(3)는 바람직하게, 도면을 통해 예시된 바와 같이 소정의 길이를 갖고 신장 및 압축되는 방향에 대해 소정의 탄성을 갖춘 코일 스프링일 수 있으며, 각각의 중공 탄성체(3) 내측에서 구름운동을 하는 볼(42)을 구비하는 지지부(4)에 의해 전류 인가 시 상기 고정부(1)에 대한 가동부(2)의 2차원 평면운동이 안정적으로 지지된다.

고정부(STATOR, 1)는 코일(10) 및 상기 가동부(2)에 탑재되는 렌즈배럴(22)에 대응하여 이미지 센서(미도시)를 실장한 가요성 기판(12)과, 가요성 기판(12)이 탑재되는 베이스(14)를 포함한다. 가요성 기판(12)은 본 발명의 손 떨림 보정 장치를 탑재한 카메라 렌즈 모듈의 외부로 연장되고 모바일 기기의 메인 기판과 전기적으로 연결되며 상기 코일(10)에 전류를 인가한다.

본 발명의 실시 예에 적용된 코일(10)은, 상기 고정부(1)의 상부면, 구체적으로는 상기 가요성 기판(12) 상면에 상기 렌즈배럴(22)의 광축과 직교하는 제1 방향을 따라 대향 실장된 두 개의 X축 구동코일(10a)과, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 상기 고정부(1)의 상부면에 대향 실장된 두 개의 Y축 구동코일(10b)로 구성될 수 있다.

두 개의 X축 구동코일(10a)은 각각에 대응하여 상기 가동부(2)에 실장되는 두 개의 X축 구동자석(20a, 후술 함)과 함께 손 떨림에 대응하는 보정이 수행될 경우, 고정부(1)에 대해 상기 가동부(2)가 제1 방향(X축 방향)을 따라 탄성체(3)가 허용하는 소정의 범위 내에서 진퇴 이동될 수 있도록 구동력을 발생시키는 X축 떨림 보정 구동부(15)를 구성한다.

마찬가지로, 두 개의 Y축 구동코일(10b) 역시 각각에 대응하여 가동부(2)에 실장되는 두 개의 Y축 구동자석(20b, 후술 함)과 함께 손 떨림에 대응하는 보정이 수행될 경우, 고정부(1)에 대해 상기 가동부(2)가 제2 방향(Y축 방향)을 따라 탄성체(3)가 허용하는 소정의 범위 내에서 진퇴 이동될 수 있도록 구동력을 발생시키는 Y축 떨림 보정 구동부(25)를 구성한다.

두 개의 X축 구동코일(10a) 중 적어도 하나는 코일의 중앙부를 기준으로 좌우 대칭되는 쌍을 이루도록 분리 구성되며, 분리 구성된 X축 구동코일(10a)의 중앙에는 상기 제1 방향에 대한 가동부(2)의 위치 변화, 구체적으로는 상기 X축 구동코일(10a)에 대응되는 X축 구동자석(20a)의 위치변화를 검출하는 제1 위치 검출 센서(11a)가 실장될 수 있다.

Y축 구동코일(10b) 역시 두 개의 Y축 구동코일(10b) 중 적어도 하나는 코일의 중앙부를 기준으로 좌우 대칭되는 쌍을 이루도록 분리 구성되며, 분리 구성된 Y축 구동코일(10b)의 중앙에는 상기 제2 방향에 대한 가동부(2)의 위치 변화, 구체적으로는 상기 Y축 구동코일(10b)에 대응되는 Y축 구동자석(20b)의 위치변화를 검출하는 제2 위치 검출 센서(11b)가 실장될 수 있다.

제1 위치 검출 센서(11a) 및 제2 위치 검출 센서(11b)는 각 센서에 대응되는 자석의 자기장 변화로서 고정부(1)에 대한 가동부(2)의 위치를 실시간으로 인식하며, 초기 위치에 대한 상기 인식된 위치 값에 기초하여 상기 제1, 제2 떨림 보정 구동부(11)(21)에 대한 피드백 제어가 수행됨으로써 떨림에 대한 보정이 정확하고 세밀하게 구현될 수 있다.

가동부(2)에 실장되는 자성체(20)(후술하는 X축 구동자석(20a) 및 Y축 구동자석(20b))에 대응하여 각각의 코일(10) 하부의 고정부(1)(베이스(14))에는 요크(Yoke, 16)가 매립될 수 있으며, 이 경우 요크(16)와 각각의 자성체(20) 사이에 작용하는 인력(引力)이 상기 탄성체(3)의 탄성 복원력과 함께 떨림 보정 시 변위된 가동부(2)를 원래의 위치로 되돌리려는 복원력으로 작용한다.

즉 전류가 인가되지 않아 손 떨림 보정이 수행되지 않는 경우에는, 상기 요크(16)와 자성체(20) 사이에 작용하는 인력(引力)이 가동부(2)를 고정부(1) 상의 정확한 광축 정렬 위치에 고정시키고, 손 떨림에 대한 보정을 위해 코일(10)에 전류가 인가되어 가동부(2)가 변위된 경우 상기 인력(引力)은 탄성체(3)의 복원력과 함께 가동부(2)를 원위치로 복귀시키는 힘으로 작용하게 된다.

가동부(MOVER, 2)에는 광경로를 형성한 렌즈배럴(22)이 탑재된다. 가동부(2)는 구체적으로, 상기 코일(10)에 대응하여 둘레면에 상기 자성체(20)가 장착되는 자성체 실장면(240)을 갖춘 떨림 보정 캐리어(24)를 구비한다. 또한 상기 렌즈배럴(22)이 실장되며 상기 떨림 보정 캐리어(24)에 렌즈배럴(22)의 광축방향을 따라 진퇴 가능하게 수용되는 자동 초점 캐리어(도시 생략)를 포함한다.

렌즈배럴(22)에는 다수의 렌즈로 이루어진 렌즈군(도시 생략)이 장착되어 있으며, 상기 떨림 보정 캐리어(24)에는 렌즈배럴(22)을 탑재한 자동 초점 캐리어를 안정적으로 수용할 수 있을 정도 직경을 갖는 홀이 제공될 수 있다. 이때 떨림 보정 캐리어(24) 내에서의 자동 초점 캐리어의 광축방향 승강은 도시하지 않았으나 자동 초점 구동부를 통해 구현될 수 있다.

자동 초점 구동부(Auto Focusing Actuator)는 코일과 자석을 이용해 자기회로를 구성한 VCM(Voice Coil Motor) 방식일 수 있다. 이외에도 피에죠(Piezo)를 이용한 초음파 모터 방식이나 형상기억합금을 이용한 방식과 같이 자동초점 캐리어를 수직 구동시켜 자동 초점이 수행될 수 있도록 하는 공지된 모든 형태 구동수단을 포함할 수 있다.

가동부(2)에 설치되는 자성체(20)는 구체적으로, 상기 가동부(2)의 둘레면에 상기 렌즈배럴(22)의 광축과 직교하는 제1 방향(X축 방향)으로 대향 실장되는 두 개의 X축 구동자석(20a)과, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향(Y축 방향)으로 상기 가동부(2)의 둘레면에 대향 실장되는 두 개의 Y축 구동자석(20b)으로 이루어진 구성일 수 있다.

카레라 렌즈 모듈 구현 시 상기 가동부(2)를 둘러싸는 구조로 실드 커버(도시 생략)가 결합되어 가동부(2) 및 고정부(1)에 실장된 부품들을 외부로부터 보호하며, 동시에 외부 전자파를 차단하여 손 떨림 보정을 위한 구동 시 고정부(1)에 실장된 코일(10)과 가동부(2)에 실장된 자성체(20) 사이에 발생되는 전자기력에 영향이 미치지 않도록 기능한다.

본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 탄성체(3) 내측에서 고정부(1)에 대한 가동부(2)의 평면운동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 볼(42)을 구비하는 상기 지지부(4)를 통해 상기 고정부(1)에 대해 가동부(2)가 소정의 간격(볼(42)의 직경에 해당하는 만큼의 간격)을 유지하는 상태로 결합된다.

지지부(4)를 도시한 도 6 및 도 7과 같이, 지지부(4)는 바람직하게, 고정부(1)와 가동부(2)의 서로 대응되는 위치에 각각 형성되는 제1 지지구(40)와 제2 지지구(44) 및 상기 제1 지지구(40)와 제2 지지구(44) 사이에 개재되어 고정부(1)에 대한 가동부(2)의 2차원 평면운동 시 구름운동을 하면서 상기 가동부(2)의 평면운동을 안정적으로 가이드하는 볼(42)을 포함한다.

고정부(1)의 상기 제1 지지구(40)는 둘 이상이 고정부(1) 상면에서 광축 방향(Z축 방향)으로 상향 돌출되는 원기둥체 형상으로 형성되어 상기 탄성체(3)의 하부 내측에 일부가 끼워지게 조립될 수 있으며, 제2 지지구(44)는 가동부(2)의 일측에 광축 방향으로 하향 돌출되는 원기둥체 형상으로 형성되어 상기 탄성체(3)의 상부 내측에 일부가 끼워지게 조립될 수 있다.

볼(42)은 상기 탄성체(3)의 내측에서 상하 대면하는 제1 지지구(40)의 최상면과 제2 지지구(44)의 최하면에 상부 정점과 하부 저점이 점접촉 하는 형태로 개재되며, 이에 따라 제품 조립 시 상기 고정부(1)에 대해 가동부(2)가 상기 볼(42)의 직경에 해당하는 만큼의 간격을 유지하며 부양(浮揚)된 상태로 상기 탄성체(3)를 통해 상호 결합될 수 있다.

제1 지지구(40)는 바람직하게, 코일(10)(X축 구동코일(10a)과 Y축 구동코일(10b))들을 사이에 두고 서로 대향 배치되는 구조로 상기 고정부(1)의 모서리 부분에 각각 하나씩 형성될 수 있으며, 상기 제2 지지구(44) 역시 사면(四面)에 설치된 자성체(20)를 사이에 두고 대향 배치되는 구조로 상기 가동부(2)의 모서리 부분에 각각 하나씩 형성되는 구성일 수 있다.

한편, 상기 중공 탄성체(3)는 상기 가요성 기판(12)과 렌즈배럴(22)을 광축 방향으로 승강시키기 위한 구동력을 발생시키는 가동부(2)의 자동 초점 구동부를 전기적으로 연결하는 커넥터 역할을 겸한다. 다시 말해 상기 탄성체(3)를 통해 상기 기판(12)과 자동 초점 구동부가 통전 가능하게 연결됨으로써 기판(12)을 통한 전류가 상기 가동부(2)의 자동 초점 구동부에 공급될 수 있다.

탄성체(3)를 통한 고정부(1) 측과 가동부(2) 측의 전기적인 연결은, 상기 제1 지지구(40) 둘레부의 고정부(1) 상의 가요성 회로기판(12)에 제1 접속부(100)를 형성하고, 상기 제2 지지구(44) 둘레부에 가동부(2)의 상기 자동 초점 구동부에 전기적으로 연결되는 제2 접속부(200)를 형성하며, 제1 접속부(100)와 제2 접속부(200)에 탄성체(3)의 양단이 각각 접속되도록 함으로써 구현될 수 있다.

이 경우 탄성체(3)는 비자성 도체, 즉 자성을 띠지 않고 전기를 통하는 소재로 구성될 수 있다. 다시 말해 제1 접속부(100)와 제2 접속부(200) 간 통전을 구현하면서도 주변에 실장된 코일(10)과 자성체(20)가 발생시키는 전기장과 자기장의 영향을 받지 않는 비자성 도체일 수 있다. 예를 들어, 구리(Cu), SUS 316, SUS 304 등이 소재로 채택될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치에 의해 수행되는 손 떨림 보정을 위한 구동에 대해 살펴보기로 한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 다른 손 떨림 보정 장치를 통해 행해지는 X축 방향 떨림 보정과 관련한 작동 상태를 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명의 실시 예에 다른 손 떨림 보정 장치를 통해 행해지는 Y축 방향 떨림 보정과 관련한 작동 상태를 나타낸 도면이다.

도 8 내지 도 9를 참조하면, 손 떨림 구동명령 비인가 시 가동부(2)의 자성체(20)와 고정부(1)의 코일(10) 저부에 실장된 요크(16) 사이에 작용하는 인력(引力)으로 인하여 상기 가동부(2)는 고정부(1) 상의 XY 평면에 대해 어느 한 쪽으로도 쏠림 됨이 없이 그 중심이 광축과 정확히 일치하는 정렬 상태를 유지하고 있다.

이 상태에서 X축 방향 손 떨림이 발생하면, 기판(12)을 통해 X축 방향 구동코일(10)에 전원이 공급되고, X축 구동코일(10a)과 이에 대응되는 X축 구동자석(20a)의 상호 작용으로 가동부(2)를 X축 방향으로 진퇴시키는 힘이 발생하며, 이 힘에 의해 도 8과 같이 렌즈배럴(22)을 탑재한 가동부(2)가 X축 방향 떨림에 대응하는 방향으로 움직여 떨림에 대응하는 보정이 이루어지는 것이다.

X축 방향 떨림 보정 과정에서 제1 위치 검출 센서(11a)가 X축 구동자석(20a)의 위치 변화를 검출하여 고정부(1)에 가동부(2)의 변위량을 실시간으로 인식하며, 초기 위치에 대한 상기 인식된 위치 값에 기초하여 제어부에 의해 상기 가동부(2)에 대한 피드백 제어가 수행됨으로써 X축 방향 떨림에 대한 보정이 정확하고 세밀하게 이루질 수 있다.

Y축 방향 떨림 보정 역시 상기 X축 방향 떨림 보정과 마찬가지로, Y축 떨림에 의해 Y축 구동코일(10b)에 전원이 공급될 경우 Y축 구동코일(10b)과 이에 대응되는 Y축 구동자석(20b)의 상호 작용으로 가동부(2)를 Y축 방향으로 진퇴시키는 힘이 발생하며, 이 힘에 의해 도 9와 같이 가동부(2)가 Y축 방향 떨림에 대응하는 방향으로 움직여 떨림 보정이 이루어지게 된다.

Y축 방향 떨림 보정 과정에서도 제2 위치 검출 센서(11b)가 Y축 구동자석(20b)의 위치 변화를 검출하여 고정부(1)에 가동부(2)의 변위량을 실시간으로 인식하며, 초기 위치에 대한 상기 인식된 위치 값에 기초하여 제어부에 의해 상기 가동부(2)에 대한 피드백 제어가 수행됨으로써 Y축 방향 떨림에 대한 보정이 정확하고 세밀하게 이루어질 수 있다.

물론, 실제 손 떨림의 경우 X, Y축 방향에 복합적으로 작용한다. 따라서 실제 손 떨림 보정에 있어서는 X축 떨림 보정 구동부(15)와 Y축 떨림 보정 구동부(25)가 해당 방향 떨림에 대응되도록 동시에 구동되어 가동부(2)를 X축과 Y축 방향으로 이동시키며, 이를 통해 X, Y축 방향에 복합적으로 작용하는 떨림에 대응하는 보정이 행해지는 것이다.

이상의 본 발명의 실시 예에 의하면, 구동파트에 대한 가동파트의 평면운동을 스프링이 가이드하는 방식으로서, 와이서 서스펜션 방식에 비해 구성이 단순하고 제품 소형화와 경량화에 유리하며, 낙하 충격에도 구동파트에 대한 가동파트의 평면운동을 지지하는 부분이 파손될 우려가 없어 제품의 내구성과 신뢰성을 증대시킬 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 고정부(STATOR) 2 : 가동부(MOVER)
3 : 중공 탄성체 4 : 지지부
10 : 코일(COIL) 11a, 11b : 위치 검출 센서
12 : 가요성 기판 14 : 베이스
15 : X축 떨림 보정 구동부 16 : 요크(YOKE)
20 : 자성체(MAGNET) 22 : 렌즈배럴
24 : 떨림 보정 캐리어 25 : Y축 떨림 보정 구동부
40 : 제1 지지구 42 : 볼(BALL)
44 : 제2 지지구

Claims

고정부(STATOR);
상기 고정부 위에서 2차원 평면운동을 하는 가동부(MOVER);
상기 고정부와 가동부 사이에 위치되어 고정부에 대한 가동부의 평면운동에 복원력을 제공하는 중공 탄성체; 및
상기 중공 탄성체 내측에 삽입되어 고정부에 대한 가동부의 평면운동을 지지하는 볼;을 포함하며,
상기 고정부에는 중공 탄성체의 하부 내측에 일부가 끼워지게 조립되는 둘 이상의 제1 지지구가 형성되고, 제1 지지구에 대응하여 상기 가동부에는 상기 중공 탄성체의 상부 내측에 일부가 끼워지게 조립되는 둘 이상의 제2 지지구가 형성되며, 중공 탄성체 내측에서 대면하는 상기 제1 지지구의 상면과 제2 지지구의 하면에 일부가 접하도록 상기 볼이 개재됨을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 고정부(STATOR)에는 코일이 실장되고,
상기 가동부(MOVER)에는 렌즈배럴이 탑재되고 상기 코일에 대응하여 자성체가 실장되며,
상기 코일과 자성체의 상호작용에 의해 고정부 위에서 가동부가 2차원 평면운동을 하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 고정부는,
상기 코일이 실장되고 렌즈배럴에 대응하여 이미지 센서를 실장한 가요성 기판과;
상기 가요성 기판이 탑재되는 베이스;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치..
제 2 항에 있어서,
상기 코일은,
상기 고정부의 상부면에 상기 렌즈배럴의 광축과 직교하는 제1 방향을 따라 대향 실장된 두 개의 X축 구동코일과;
상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 상기 고정부의 상부면에 대향 실장된 두 개의 Y축 구동코일;로 구성됨을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 두 개의 X축 구동코일 중 적어도 하나는 코일의 중앙부를 기준으로 좌우 쌍을 이루도록 분리 구성되며,
좌우 쌍을 이루도록 분리된 X축 구동코일 중앙에 상기 제1 방향에 대한 가동부의 위치 변화를 검출하는 제1 위치 검출 센서가 실장됨을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 두 개의 Y축 구동코일 중 적어도 하나는 코일의 중앙부를 기준으로 좌우 쌍을 이루도록 분리 구성되며,
좌우 쌍을 이루도록 분리된 Y축 구동코일 중앙에 상기 제2 방향에 대한 가동부의 위치 변화를 검출하는 제2 위치 검출 센서가 실장됨을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
제 4 항에 있어서,
자성체에 대응하여 각각의 코일 하부에 실장되는 요크;를 더 포함하는 손 떨림 보정 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 가동부(MOVER)는,
둘레에 상기 자성체가 장착되는 자성체 실장면을 갖춘 떨림 보정 캐리어와;
상기 렌즈배럴이 실장되며, 상기 떨림 보정 캐리어에 렌즈배럴의 광축방향을 따라 진퇴 가능하게 수용되는 자동초점 캐리어;를 포함함을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 자성체는,
상기 가동부의 둘레면에 상기 렌즈배럴의 광축과 직교하는 제1 방향에 대향 실장된 두 개의 X축 구동자석과;
상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향에 상기 가동부의 둘레면에 대향 실장된 두 개의 Y축 구동자석;으로 구성됨을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 중공 탄성체는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제1 지지구는 코일을 사이에 두고 서로 대향 배치되도록 상기 고정부의 모서리 부분에 하나씩 설치되고,
상기 제2 지지구는 자성체를 사이에 두고 대향 배치되도록 상기 가동부의 모서리 부분에 하나씩 설치됨을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
제 2 항에 있어서,
제1 지지구 둘레의 고정부 상의 가요성 회로기판에 상기 회로기판과 전기적으로 통하는 제1 접속부가 형성되고,
제2 지지구 둘레부에는 가동부의 렌즈배럴을 구동시키는 자동 초점 구동부에 전기적으로 연결되는 제2 접속부가 형성되며,
상기 제1 접속부와 제2 접속부가 중공 탄성체를 통해 전기적으로 접속됨을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 중공 탄성체는 비자성 도체인 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 및 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 하나의 항에 기재된 손 떨림 보정 장치를 포함하는 카메라 렌즈 모듈.