KR101703246B1

KR101703246B1 - 카메라 모듈 및 이를 포함하는 이동통신 단말기

Info

Publication number: KR101703246B1
Application number: KR1020160010630A
Authority: KR
Inventors: 김두희
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-02-06
Also published as: KR20160018625A

Abstract

본 발명 실시 예는 카메라 모듈 및 이를 포함하는 이동통신 단말기에 대한 것으로, 이동통신 단말기에 설치되는 카메라 모듈에 있어서, 개구부를 갖는 케이스; 상기 케이스의 하부를 지지하는 프레임; 상기 프레임 상에 위치하도록 상기 케이스 내에 배치되며 광축 방향을 따라 적층된 복수 개의 렌즈를 고정하는 렌즈 배럴; 상기 렌즈 배럴과 나사 결합되며, 상부와 하부가 개방된 원통 형상의 보빈을 포함하는 액추에이터; 및 상기 보빈과 상기 프레임 사이에 배치되어 상기 액추에이터에 전류가 인가되지 않은 초기 상태에서 상기 보빈의 하부를 지지하는 하부 탄성 부재를 포함하며, 상기 액추에이터에 제 1 전류가 인가되면 상기 초기 상태에서 상기 보빈이 제 1 방향으로 이동하여 상기 렌즈 배럴이 상기 광축 방향의 상측으로 이동하며, 상기 액추에이터에 제 2 전류가 인가되면 상기 보빈이 제 2 방향으로 이동하여 상기 렌즈 배럴이 상기 광축 방향의 하측으로 이동한다.

Description

카메라 모듈 및 이를 포함하는 이동통신 단말기{CAMERA MODULE AND MOBILE PHONE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 카메라 모듈 및 이를 포함하는 이동통신 단말기에 관한 것이다.

최근 통신 기술 및 디지털 정보 처리 기술의 발전과 더불어 정보 처리 및 연산, 통신, 화상 정보 입출력 등 다양한 기능이 집적된 이동통신 단말기 기술이 새롭게 대두되고 있다.

이와 더불어, 이동통신 단말기에 카메라 모듈을 설치하여 사물의 동화상, 정지화상을 찍어 보관하고, 상대방에게 전송하는 카메라 기능이 병합된 이동통신 단말기가 상용화되고 있다.

이러한 카메라 모듈이 설치된 이동통신 단말기는 단순히 사물을 찍는 기능에 머물지 않고, 찍고자 하는 사물의 초점을 조절하는 포커스 기능과, 먼 곳에 있는 사물을 가깝게 보이게 하거나 가까운 사물을 멀리 보이게 하는 줌 기능과 같은 부가기능이 추가되고 있는 실정이다.

종래 카메라 모듈의 렌즈부는 보이스 코일 모터(VCM, Voice Coil Motor)에 의해 광축 방향을 따라 상하로 이동하고, 이러한 동작을 통해 카메라 모듈은 사물의 초점을 오토 포커싱(Auto Focusing)할 수 있다.

이때, 렌즈부의 상부와 하부에는 판 형상의 상부 스프링과 하부 스프링이 설치되어 있으며, 보이스 코일 모터에 의해 렌즈부에 인가되는 힘이 스프링의 장력보다 클 경우 렌즈부는 광축 방향으로 이동하게 된다.

이와 같은 카메라 모듈이 설치된 이동통신 단말기는 진동 모터의 구동에 의해 진동하는 "진동 모드"로 동작할 수 있는데, 렌즈부를 지지하는 스프링은 진동 모드로 인해 이동통신 단말기가 흔들릴 때 같이 흔들릴 수 있다.

렌즈부를 지지하는 스프링이 흔들리면 렌즈부도 흔들리게 되고, 이로 인해 렌즈부가 바닥면에 닿아 진동 모드에서는 소음이 발생하게 된다.

본 발명은 이동통신 단말기의 진동 모드에서 렌즈부로 인해 발생하는 소음을 방지할 수 있는 카메라 모듈 및 이를 포함하는 이동통신 단말기를 제공한다.

본 발명 실시 예의 카메라 모듈은 개구부를 갖는 케이스; 상기 케이스의 하부를 지지하는 프레임; 상기 프레임 상에 위치하도록 상기 케이스 내에 배치되며 광축 방향을 따라 적층된 복수 개의 렌즈를 고정하는 렌즈 배럴; 상기 렌즈 배럴과 나사 결합되며, 상부와 하부가 개방된 원통 형상의 보빈을 포함하는 액추에이터; 및 상기 보빈과 상기 프레임 사이에 배치되어 상기 액추에이터에 전류가 인가되지 않은 초기 상태에서 상기 보빈의 하부를 지지하는 하부 탄성 부재를 포함하며, 상기 액추에이터에 제 1 전류가 인가되면 상기 초기 상태에서 상기 보빈이 제 1 방향으로 이동하여 상기 렌즈 배럴이 상기 광축 방향의 상측으로 이동하며, 상기 액추에이터에 제 2 전류가 인가되면 상기 보빈이 제 2 방향으로 이동하여 상기 렌즈 배럴이 상기 광축 방향의 하측으로 이동한다.

본 발명 실시 예의 이동통신 단말기는 상기 카메라 모듈의 내부에 위치하여 순방향 전류가 인가되면 광축 방향의 상측으로 상기 카메라 모듈의 렌즈 배럴을 이동시키고, 역방향 전류가 인가되면 상기 렌즈 배럴을 광축 방향의 하측으로 이동시키는 액추에이터; 및 상기 카메라 모듈의 외측에 위치하여 외부로부터 진동 모드로 동작하라는 신호가 입력되면 진동 모터부 및 액추에이터 구동부를 제어하는 진동 제어부를 포함하며, 상기 진동 모드 시, 상기 진동 모터부는 모터를 구동하여 상기 이동통신 단말기를 진동시키며, 상기 액추에이터 구동부는 상기 액추에이터로 상기 역방향 전류를 인가하면, 상기 렌즈 배럴이 상기 카메라 모듈 내의 하부 탄성 부재에 밀착된다.

본 발명의 실시 예에서는 이동통신 단말기가 진동 모드로 동작되기 전에 카메라 모듈의 렌즈부를 구동하는 액추에이터에 역방향 전류를 인가하여 렌즈부를 하부에 위치하는 탄성 부재에 최대한 밀착시킴으로써, 진동 모드에서 렌즈부가 흔들려 발생하는 소음을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기의 외형도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기의 중앙 제어부 및 액추에이터의 개략적인 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기의 외형도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이동통신 단말기는 본체(200)와 본체(200)의 설정 위치에 장착되는 카메라 모듈(100)을 포함한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈(100)의 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈(200)은 본 발명의 카메라 모듈은 케이스(10), 상부 탄성 부재(20), 렌즈 배럴(30), 액추에이터(40), 하부 탄성 부재(50), 프레임(60), IR 필터(70), 이미지 센서(80) 및 인쇄회로기판(90)을 포함한다.

오토 포커싱(Auto Focusing)을 위해서 렌즈 배럴(30)을 광축 방향(O)을 따라 이동시키는 가동부인 액추에이터(Actuator)(40)가 필요하며, 본 발명에서는 액추에이터(40) 중에서도 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor)이다.

액추에이터(40)는 보빈(41), 코일(42), 영구 자석(43), 요크(44)를 포함한다.

케이스(10)는 하부가 개방된 육면체의 형태를 가지며, 상부 중심부에는 광투과홀(11)이 형성되어 있다. 케이스(10)의 하부는 프레임(60)에 의해 지지된다.

케이스(10)는 프레임(60)과 결합하여 공간을 형성하며, 공간에는 상부 탄성 부재(20), 렌즈 배럴(30), 액추에이터(40), IR 필터(70)가 포함된다.

케이스(10)는 그 내부와 외부의 절연을 위해 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하며, 대량생산을 위하여 사출 성형되는 것도 가능하다.

상부 탄성 부재(20)는 판 스프링으로서 케이스(10)의 상부에 삽입되며, 외측부는 액추에이터(40)의 요크(44)에 의해 지지되며 내측부는 액추에이터(40)의 보빈(41)과 맞닿아 보빈(41)의 상측을 가압한다.

하부 탄성 부재(50)는 판 스프링으로서 액추에이터(40)의 하부에 위치하여 보빈(41)의 하측을 가압한다.

하부 탄성 부재(50)는 보빈(41)에서 인서트 사출될 수도 있고, 본드로 접착될 수도 있다.

렌즈 배럴(30)은 복수의 렌즈를 고정, 보호하는 수단으로, 렌즈 배럴(30)의 내측에는 피사체의 광 이미지를 입사할 수 있는 복수의 렌즈가 광축 방향(O)을 따라 순차적으로 적층되어 있다.

렌즈 배럴(30)의 둘레면에는 나사산(31)이 형성되어 있으며, 나사산(31)은 보빈(41)의 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합된다.

보빈(41)은 상부와 하부가 개방된 원통 형상으로, 내주면에 렌즈 배럴(30)의 나사산(31)에 대응되는 나사산이 형성되어 있다. 본 발명에서는 렌즈 배럴(30)을 보빈(41)의 내주면에 나사 결합하면서 카메라 모듈의 원거리 포커싱을 맞출 수 있다.

보빈(41)의 둘레면에는 영구 자석(43)과 상호 작용하는 코일(42)이 자속과 수직인 방향으로 권취되어 있다.

케이스(10)의 내측에는 코일(42)과 영구 자석(43) 사이의 자기장이 외부로 유출되는 것을 방지하는 요크(44)가 삽입되며, 영구 자석(43)은 보빈(41)을 기준으로 서로 마주보도록 요크(44) 내측에 장착되어 있다. 요크(44)는 프레임(60)에 의해 지지된다.

코일(42)에 전압이 인가되면 코일에 흐르는 전류와 영구 자석(43)의 자기장이 상호 작용(플레밍의 왼손법칙)하여, 보빈(41)은 광축 방향의 상측으로 힘을 받게 된다. 이때, 코일(42)에 인가되는 전류의 세기가 클수록 렌즈 배럴(30)과 보빈(41)이 광축 방향을 따라 상부로 이동하는 거리가 늘어난다.

이어, 코일(42)에 인가되던 전압이 차단되면, 상부 탄성 부재(20) 및 하부 탄성 부재(50)의 탄성력에 의해 렌즈 배럴(30)과 보빈(41)은 광축 방향을 따라 하부로 이동하여 원 상태로 돌아오게 된다.

인쇄회로기판(90)에는 광 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서(80)가 장착되어 있으며, 프레임(60)은 이미지 센서(80)로 광 이미지를 통과시킬 수 있는 중앙 개구부를 구비한 ㅁ자 형상으로, 프레임(60)은 렌즈 배럴(30)의 하부에 위치되며, 적외선을 필터링하는 IR 필터(70)가 장착된다.

이미지 센서(80)는 렌즈 배럴(30)의 하부 및 인쇄회로기판(90)의 상부에 위치하여, 복수의 렌즈를 통해 입사된 광 이미지를 전기적인 신호로 변환한다.

인쇄회로기판(90)은 평탄도가 좋은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)이며, FPCB 중 외부로 연장된 부분에는 외부 장치와 연결되는 수단(도시하지 않음)이 구비되어 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 렌즈배럴(30)은 상부 탄성 부재(20)와 하부 탄성 부재(50)의 탄성력에 의해 지지되고 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기의 중앙 제어부(300) 및 액추에이터(40)의 개략적인 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이동통신 단말기의 중앙 제어부(300)는 이동통신 단말기의 진동을 제어하는 진동 제어부(310)와, 진동 제어부(310)의 제어 신호에 따라 전원전압을 입력 받아 이동통신 단말기를 진동 모드로 구동하는 진동 모터부(320)와, 카메라 모듈의 액추에이터(40)를 구동하는 액추에이터 구동부(330)를 포함한다.

진동 제어부(310)는 외부로부터 입력되는 신호를 처리하여 이동통신 단말기가 진동 모드로 동작해야 하는지를 판단하고, 이동통신 단말기가 진동 모드로 동작해야 된다고 판단되면 진동 모터부(320)로 제1 제어신호를 출력한다.

그러면, 진동 모터부(320)는 제1 제어신호에 따라 이동통신 단말기가 진동하도록 모터를 구동한다.

진동 제어부(310)는 전화가 착신 시 진동 모드일 경우나 사용자가 키패드를 조작하여 벨 모드에서 진동 모드로 변환할 경우와 같이 외부로부터 진동 모드로 동작하라는 신호가 입력되면, 진동 모터부(320) 및 액추에이터 구동부(330)로 진동 모드 개시를 알리는 제1 제어 신호 및 제2 제어신호를 각각 출력한다.

액추에이터 구동부(330)는 오토 포커싱 동작 시 액추에이터(40)의 코일(42)에에 "순방향 전류"를 인가하나, 진동 제어부(310)로부터 제2 제어 신호가 입력되면 액추에이터(40)의 코일(42)에 "역방향 전류"를 인가한다.

코일(42)에 역방향 전류가 인가되면, 액추에이터(40)의 보빈(41)은 플레밍의 왼손 법칙에 의해 광축 방향의 하측으로 힘을 받게 된다. 그러면, 보빈(41)과 연결된 렌즈부를 포함하는 렌즈 배럴(30)이 하부 탄성 부재(50)에 최대한 밀착되어 이동통신 단말기의 진동 모드에서 렌즈부가 흔들려 발생하는 소음을 방지할 수 있다.

액추에이터(40)에 순방향 전류 및 역방향 전류를 인가하는 회로는 다양하게 구현될 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

진동 제어부(310)는 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 동시에 출력할 수도 있으나, 제2 제어 신호를 출력하고 소정의 시간이 경과된 후에 제1 제어 신호를 출력할 수 있다.

본 발명에서 진동 제어부(310)는 제2 제어 신호를 출력하고 제1 제어 신호가 출력되는 사이에 소정의 시간 간격을 둠으로써, 렌즈 배럴(30)이 하부 탄성 부재(50)에 최대한 밀착된 이후에 진동 모드를 개시하여 렌즈부가 흔들려 발생하는 소음을 방지할 수 있다.

이때, 소정의 시간 간격은 진동 모드 개시 전에 렌즈 배럴(30)이 하부 탄성 부재(50)에 밀착될 수 있는 시간이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 케이스 11: 광투과홀
20: 상부 탄성 부재 30: 렌즈 배럴
40: 액추에이터 41: 보빈
42: 코일 43: 영구 자식
44: 요크5 50: 하부 탄성 부재
60: 프레임 70: IR 필터
80: 이미지 센서 90: 인쇄회로기판
100: 카메라 모듈 200: 본체
300: 중앙 제어부 310: 진동 제어부
320: 진동 모터부 330: 액추에이터 구동부

Claims

이동통신 단말기에 설치되는 카메라 모듈에 있어서,
개구부를 갖는 케이스;
상기 케이스의 하부를 지지하는 프레임;
상기 프레임 상에 위치하도록 상기 케이스 내에 배치되며 광축 방향을 따라 적층된 복수 개의 렌즈를 고정하는 렌즈 배럴;
상기 렌즈 배럴과 나사 결합되며, 상부와 하부가 개방된 원통 형상의 보빈을 포함하는 액추에이터; 및
상기 보빈과 상기 프레임 사이에 배치되어 상기 액추에이터에 전류가 인가되지 않은 초기 상태에서 상기 보빈의 하부를 지지하는 하부 탄성 부재를 포함하며,
상기 액추에이터에 제 1 전류가 인가되면 상기 초기 상태에서 상기 보빈이 제 1 방향으로 이동하여 상기 렌즈 배럴이 상기 광축 방향의 상측으로 이동하며, 상기 액추에이터에 제 2 전류가 인가되면 상기 보빈이 제 2 방향으로 이동하여 상기 렌즈 배럴이 상기 광축 방향의 하측으로 이동하며,
상기 렌즈 배럴의 외측면은 상기 보빈의 내측면과 나사 결합하는 나사산과 나사골을 포함하는 제1영역과 나머지 영역인 제2영역을 포함하며,
상기 나사골에 대응되는 상기 렌즈 배럴의 외측면의 직경이 상기 제2영역에 대응되는 상기 렌즈 배럴의 외측면의 직경보다 긴 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 액추에이터로 상기 제 2 전류를 인가하면, 상기 보빈이 상기 액추에이터 하부에 배치된 상기 하부 탄성 부재에 밀착되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
오토 포커싱 모드시, 상기 액추에이터로 상기 제 1 전류를 인가하는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 하부 탄성 부재는 판 스프링인 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 액추에이터는 코일과 영구 자석을 더 포함하며,
상기 제 1 전류 및 상기 제 2 전류는 상기 코일에 인가되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제 1 전류는 순방향 전류이며, 상기 제 2 전류는 역방향 전류인 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 보빈은 상기 제 1 전류 및 상기 제 2 전류의 세기가 커질수록 이동하는 거리가 늘어나는 카메라 모듈.
제5항에 있어서,
상기 케이스와 상기 영구 자석 사이에 배치된 요크를 포함하는 카메라 모듈.
제8항에 있어서,
상기 액추에이터 상부에서 상기 요크와 상기 보빈 사이에 배치된 상부 탄성 부재를 포함하는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 이동통신 단말기의 진동 모드 시, 상기 액추에이터로 상기 제 2 전류를 인가하는 카메라 모듈.
카메라 모듈이 설치된 이동통신 단말기에 있어서,
상기 카메라 모듈의 내부에 위치하여 순방향 전류가 인가되면 광축 방향의 상측으로 상기 카메라 모듈의 렌즈 배럴을 이동시키고, 역방향 전류가 인가되면 상기 렌즈 배럴을 광축 방향의 하측으로 이동시키는 액추에이터; 및
상기 카메라 모듈의 외측에 위치하여 외부로부터 진동 모드로 동작하라는 신호가 입력되면 진동 모터부 및 액추에이터 구동부를 제어하는 진동 제어부를 포함하며,
상기 진동 모드 시, 상기 진동 모터부는 모터를 구동하여 상기 이동통신 단말기를 진동시키며, 상기 액추에이터 구동부는 상기 액추에이터로 상기 역방향 전류를 인가하면, 상기 렌즈 배럴이 상기 카메라 모듈 내의 하부 탄성 부재에 밀되착며,
상기 렌즈 배럴의 외측면은 상기 보빈의 내측면과 나사 결합하는 나사산과 나사골을 포함하는 제1영역과 나머지 영역인 제2영역을 포함하며,
상기 나사골에 대응되는 상기 렌즈 배럴의 외측면의 직경이 상기 제2영역에 대응되는 상기 렌즈 배럴의 외측면의 직경보다 긴 이동통신 단말기.
제11항에 있어서,
상기 액추에이터로 상기 역방향 전류를 인가하면 상기 렌즈 배럴과 결합된 보빈이 상기 하부 탄성 부재에 밀착되는 이동통신 단말기.
제11항에 있어서,
상기 진동 제어부는 상기 진동 모터부를 제어하는 제1 제어 신호와 상기 액추에이터 구동부를 제어하는 제2 제어 신호를 동시에 출력하는 이동통신 단말기.
제11항에 있어서,
상기 진동 제어부는 상기 액추에이터 구동부를 제어하는 제2 제어 신호를 출력한 이후에 상기 진동 모터부를 제어하는 제1 제어 신호를 출력하는 이동통신 단말기.
제11항에 있어서,
상기 액추에이터 구동부는 오토 포커싱 모드에서 상기 액추에이터로 상기 순방향 전류를 인가하는 이동통신 단말기.
제1항에 있어서,
상기 제2영역은 상기 제1영역보다 상기 광축 방향의 하측에 위치하는 카메라 모듈.
제11항에 있어서,
상기 제2영역은 상기 제1영역보다 상기 광축 방향의 하측에 위치하는 이동통신 단말기.