KR101717207B1 - 복합 판 스프링 및 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈 - Google Patents

복합 판 스프링 및 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈 Download PDF

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Abstract

광학 손떨림 보정을 위한 렌즈 이동이 있은 후 원위치로 복귀시키는 스프링(spring)과 오토 포커싱 기능을 위한 렌즈 이동이 있은 후 원위치로 복귀시키는 스프링이 일체로 결합된 복합 판 스프링과, 이를 구비한 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈이 개시된다. 개시된 복합 판 스프링은, 렌즈의 광축(光軸)에 대해 대칭되는 제1 및 제2 판 스프링을 구비하며, 제1 및 제2 판 스프링은 각각, 카메라 렌즈 모듈의 하우징에 탑재되는 하우징 탑재부, 카메라 렌즈 모듈의 OIS 캐리어에 탑재되는 OIS 캐리어 탑재부, 카메라 렌즈 모듈의 렌즈 캐리어를 상기 광축에 평행한 방향으로 탄성 가압하도록 상기 OIS 캐리어 탑재부에서 연장된 AF 스프링부, 및 상기 하우징 탑재부와 상기 OIS 캐리어 탑재부를 연결하는 OIS 스프링부를 구비한다.

Description

복합 판 스프링 및 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈{Combined plate spring and camera lens module capable of optical image stabilization with the same}
본 발명은 손떨림으로 인한 이미지의 흔들림을 광학적으로 보정하는 기능을 갖는 카메라 렌즈 모듈에 관한 것이다.
근래에는 포터블 카메라뿐만 아니라 예컨대, 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 휴대형 단말기에도 고성능의 카메라 렌즈 모듈이 탑재되고 있다. 휴대형 단말기에 탑재되는 고성능 카메라 렌즈 모듈은 일반적으로, 오토 포커싱(auto focusing) 기능, 및 광학 손떨림 보정(OIS: optical image stabilization) 기능을 포함한다. 광학 손떨림 보정(OIS) 기능은 외부 진동이나 사용자의 손떨림으로 인한 사진의 흔들림을 줄여주는 기능이다. 광학 손떨림 보정 기능은 렌즈의 광축에 교차하는 방향으로 렌즈를 이동시키는 렌즈 시프트 방식(lens shift type)과, 렌즈의 광축에 교차하는 방향으로 이미지 센서(image sensor)를 이동시키는 이미지 센서 시프트 방식(image sensor shift type)으로 구분되며, 휴대형 단말기에는 일반적으로 렌즈 시프트 방식의 광학 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 렌즈 모듈이 탑재된다.
렌즈 시프트 방식으로 광학 손떨림을 보정하는 기능을 갖는 카메라 렌즈 모듈은, 오토 포커싱 기능 구현을 위해 AF 코일(coil)에 전류를 인가하여 렌즈를 승강 구동하도록 구성된다. 상기 카메라 렌즈 모듈은, 카메라 렌즈 모듈의 외부에서 AF 코일로 전류를 인가하기 위하여 예컨대, 서스펜션 와이어(suspension wire) 또는 와이어 스프링(wire spring)이라고 불리는 부품을 필요로 한다. 서스펜션 와이어는 탄성 복원력에 의해 손떨림 보정을 적용하여 사진을 찍은 후에 렌즈가 기준 지점, 즉 원위치로 재빨리 복귀하도록 돕는 기능을 수행하기도 한다. 그런데, 상기 서스펜션 와이어와 같은 부품은, 자동화된 조립 라인(assembly line) 상에서 소위 톱다운(top-down) 방식으로 부품을 적층하여 조립하는 공정에 포함시키기 어렵다. 따라서, 카메라 렌즈 모듈의 조립을 어렵게 하고, 조립 불량율을 높이며, 생산성을 저하시킨다.
대한민국 등록특허공보 제10-1200711호
본 발명은, 광학 손떨림 보정을 위한 렌즈 이동이 있은 후 원위치로 복귀시키는 스프링(spring)과 오토 포커싱 기능을 위한 렌즈 이동이 있은 후 원위치로 복귀시키는 스프링이 일체로 결합된 복합 판 스프링과, 이를 구비한 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.
또한 본 발명은, 톱다운(top-down) 방식으로 용이하게 조립 가능하고 생산성이 향상되는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.
본 발명은, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈 내부에 장착되는 판 스프링으로, 렌즈의 광축(光軸)에 대해 대칭되는 제1 및 제2 판 스프링을 구비하며, 상기 제1 및 제2 판 스프링은 각각, 카메라 렌즈 모듈의 하우징에 탑재되는 하우징 탑재부, 카메라 렌즈 모듈의 OIS 캐리어에 탑재되는 OIS 캐리어 탑재부, 카메라 렌즈 모듈의 렌즈 캐리어를 상기 광축에 평행한 방향으로 탄성 가압하도록 상기 OIS 캐리어 탑재부에서 연장된 AF 스프링부, 및 상기 하우징 탑재부와 상기 OIS 캐리어 탑재부를 연결하는 OIS 스프링부를 구비한 복합 판 스프링을 제공한다.
상기 OIS 스프링부는 지그재그(zigzag)로 연장된 지그재그 스프링부를 구비할 수 있다.
상기 하우징 탑재부는, 상기 하우징에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 및 제2 외측 단부와, 상기 제1 및 제2 외측 단부를 연결하는 외측 단부 연결 빔(beam)을 구비하고, 상기 OIS 캐리어 탑재부는, 상기 OIS 캐리어에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 및 제2 내측 단부와, 상기 제1 및 제2 내측 단부를 연결하는 내측 단부 연결 빔을 구비할 수 있다.
상기 OIS 스프링부는, 상기 외측 단부 연결 빔의 길이 방향과 평행하게 연장되며 일 측단이 상기 외측 단부 연결 빔에 연결되고 타 측단이 상기 지그재그 스프링부의 일 측단에 연결된 제1 직선 스프링부와, 상기 내측 단부 연결 빔의 길이 방향과 평행하게 연장되며 일 측단이 상기 내측 단부 연결 빔에 연결되고 타 측단이 상기 지그재그 스프링부의 타 측단에 연결된 제2 직선 스프링부를 구비할 수 있다.
상기 제1 직선 스프링부와 겹쳐지는 지그재그 스프링부의 일 측 부분은 상기 내측 단부 연결 빔에 치우쳐 배치되고, 상기 제2 직선 스프링부와 겹쳐지는 지그재그 스프링부의 타 측 부분은 상기 외측 단부 연결 빔에 치우쳐 배치될 수 있다.
또한 본 발명은, 하우징(housing), 적어도 하나의 렌즈가 고정 지지되는 것으로, 상기 적어도 하나의 렌즈의 광축(光軸)에 평행한 방향으로 승강 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 렌즈 캐리어(lens carrier), 상기 렌즈 캐리어를 상기 광축에 평행한 방향으로 승강 가능하게 안내하며 지지하는 것으로, 상기 광축에 교차하는 방향으로 이동 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 OIS 캐리어, 상기 하우징 내부에서 상기 OIS 캐리어 상측에 배치된, 상기 복합 판 스프링, 상기 하우징 내부에서 상기 렌즈 캐리어 아래에 배치되는 AF 하부 스프링을 구비하고, 상기 OIS 캐리어가 상기 광축에 교차하는 방향으로 이동하여 기준 위치(default position)에서 벗어나면, 상기 OIS 스프링부에 의해 상기 OIS 캐리어가 상기 기준 위치로 복귀하도록 탄성 가압되고, 상기 렌즈 캐리어가 상기 광축에 평행한 방향으로 이동하여 기준 높이(default level)에서 벗어나면, 상기 렌즈 캐리어는 상기 기준 높이로 복귀하도록 상기 AF 스프링부에 의해 아래로 탄성 가압되고 상기 AF 하부 스프링에 의해 위로 탄성 가압되는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.
본 발명의 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈은, 상기 OIS 캐리어와 상기 하우징의 상부 벽 사이에 개재되어 상기 OIS 캐리어가 상기 광축에 교차하는 방향으로 이동할 때 마찰을 줄여주는 복수의 베어링 볼(bearing ball)을 더 구비하고, 상기 복합 판 스프링에는, 상기 복수의 베어링 볼이 상기 복합 판 스프링을 관통하여 상기 OIS 캐리어에 접촉되도록 개방된, 상기 베어링 볼의 개수와 같은 개수의 볼 수용 공간이 형성될 수 있다.
상기 OIS 캐리어의 상측면에는 상기 복수의 베어링 볼의 하단이 하나씩 안착되는, 상기 베어링 볼의 개수와 같은 개수의 볼 하단 안착 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈은, 상기 하우징의 상부 벽과 상기 복수의 베어링 볼 사이에 개재된 스페이서(spacer)를 더 구비하고, 상기 스페이서의 하측면에는 상기 복수의 베어링 볼의 상단이 하나씩 안착되는, 상기 베어링 볼의 개수와 같은 개수의 볼 상단 안착 홈이 형성되며, 상기 베어링 볼이 상기 볼 상단 안착 홈에 안착된 채 상기 광축에 교차하는 방향으로 구름 이동할 수 있도록 상기 볼 상단 안착 홈의 내경이 상기 베어링 볼의 직경보다 클 수 있다.
본 발명의 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈은, 상기 OIS 캐리어에 고정 탑재된 영구 자석(permanent magnet), 상기 렌즈 캐리어의 외주면에 권선된 AF 코일(coil), 상기 하우징의 측벽 내측면에 지지되고, 상기 영구 자석과 마주보는 위치에 권선된 OIS 코일, 및 상기 하우징의 측벽 내측면에 지지되고, 상기 AF 코일 및 상기 OIS 코일에 전력을 공급하기 위한 FPCB(flexible printed circuit board)를 더 구비하고, 상기 FPCB와, 상기 복합 판 스프링과, 상기 AF 코일이 통전(通電) 가능하게 연결되어 상기 FPCB로부터 상기 AF 코일로 전력이 공급될 수 있다.
또한 본 발명은, 하우징(housing), 적어도 하나의 렌즈가 고정 지지되는 것으로, 상기 적어도 하나의 렌즈의 광축(光軸)에 평행한 방향으로 승강 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 렌즈 캐리어(lens carrier), 상기 렌즈 캐리어를 상기 광축에 평행한 방향으로 승강 가능하게 안내하며 지지하는 것으로, 상기 광축에 교차하는 방향으로 이동 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 OIS 캐리어, 상기 하우징 내부에서 상기 OIS 캐리어 하측에 배치된, 상기 복합 판 스프링, 및 상기 하우징 내부에서 상기 렌즈 캐리어 위에 배치되는 AF 상부 스프링을 구비하고, 상기 OIS 캐리어가 상기 광축에 교차하는 방향으로 이동하여 기준 위치(default position)에서 벗어나면, 상기 OIS 스프링부에 의해 상기 OIS 캐리어가 상기 기준 위치로 복귀하도록 탄성 가압되고, 상기 렌즈 캐리어가 상기 광축에 평행한 방향으로 이동하여 기준 높이(default level)에서 벗어나면, 상기 렌즈 캐리어는 상기 기준 높이로 복귀하도록 상기 AF 상부 스프링에 의해 아래로 탄성 가압되고 상기 AF 스프링부에 의해 위로 탄성 가압되는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 종래의 오토 포커스 기능 및 광학 손떨림 보정 기능을 함께 구비한 카메라 렌즈 모듈에서 별개로 분리된 서스펜션 와이어와 AF 스프링이 복합 판 스프링으로 대체된다. 또한 복합 판 스프링은, 서스펜션 와이어와 달리 부품을 적층하여 조립하는, 소위 톱다운(top-down) 방식으로 자동화된 카메라 렌즈 모듈 조립 라인(assembly line)에 포함될 수 있다. 따라서, 카메라 렌즈 모듈의 조립 생산성이 향상되고, 조립 불량율이 낮아진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 일 부분을 확대 도시한 분해 사시도로서, 도 3은 위에서 본 모습을, 도 4는 아래에서 본 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2 내지 도 4의 복합 판 스프링을 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 복합 판 스프링과, 이를 구비한 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 도시한 분해 사시도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 일 부분을 확대 도시한 분해 사시도로서, 도 3은 위에서 본 모습을, 도 4는 아래에서 본 모습을 도시한 도면이며, 도 5는 도 2 내지 도 4의 복합 판 스프링을 도시한 평면도이다. 도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈(10)은 예컨대, 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 휴대형 단말기에 탑재 가능하고, 오토 포커싱(AF: auto focusing) 기능과 광학 손떨림 보정(OIS: optical image stabilization) 기능을 구비한다. 카메라 렌즈 모듈(10)은, 하우징(11)과, 렌즈 캐리어(30)와, OIS 캐리어(40)와, 영구 자석(50)과, AF 코일(39)과, OIS 코일(52)과, FPCB(55)와, 스페이서(130)와, 하부 스토퍼(57)와, AF 하부 스프링(61)과, 베어링 볼(bearing ball)(65)과, 복합 판 스프링(70)을 구비한다.
하우징(11)은 베이스(12)와, 베이스(12)에 결합되는 커버(20)를 구비한다. 베이스(12)는 평면에서 볼 때 대략 사각형인 부재로서, 중앙에 개구(13)가 형성된 사각 창틀 형상의 바닥(17)과, 상기 바닥(17)의 4 곳의 코너(corner)에서 위로 돌출된 4개의 기둥(15)을 구비한다. 상기 4개의 기둥(15)의 상단에는 스페이서(130)에 체결되는 체결 돌기(16)가 돌출 형성된다.
커버(20)는 사각형의 상부 벽(25)과, 사각형 상부 벽(25)의 4 모서리에서 아래로 절곡되어 연장되는 4개의 측벽(23)을 구비한다. 상부 벽(25)의 중앙에는 개구(21)가 형성된다. 빛은 커버(20)의 개구(21) 중심과 베이스(12)의 개구(13) 중심을 관통하는 렌즈(미도시)의 광축(AL)을 따라 하우징(11)을 관통하여 이미지 센서(image sensor)(미도시)에 수광(受光)된다.
렌즈 캐리어(30)는 중앙에 상하 방향으로 개방된 통공(31)이 형성된 링(ring) 형상의 부재로서 하우징(11) 내부에서 상기 광축(AL)에 평행한 방향으로 승강 가능하게 배치된다. 렌즈 캐리어(30)의 내주면(32)에는 적어도 하나의 렌즈(lens)(미도시)를 고정 지지하는 렌즈 경통(미도시)이 삽입되어 고정 장착된다. 렌즈 캐리어(30)의 외주면(32)에는 AF 코일(coil)(39)이 권선된다.
OIS 캐리어(40)는 렌즈 캐리어(30)를 에워싸는 사각 창틀 형상의 부재로서, 사각형의 4곳의 코너(corner)에서 아래로 돌출된 4개의 다리(41)를 구비한다. OIS 캐리어(40)는 렌즈 캐리어(30)를 광축(AL)에 평행한 방향으로 승강 가능하게 안내하며 지지한다. OIS 캐리어(40)는 광축(AL)에 교차하는 방향, 부연하면 XY 평면과 평행한 방향으로 이동 가능하게 하우징(11) 내부에 배치된다.
하부 스토퍼(57)는 중앙에 광축(AL)이 관통하는 개구(58)가 형성된 사각형의 부재로서, 베이스(12)의 바닥(17)과 렌즈 캐리어(30) 사이에 개재되며, 렌즈 캐리어(30)가 Z축과 평행하게 하강할 때 그 하강 범위를 제한한다. 하부 스토퍼(57)는 베이스(12)의 바닥(17)에 지지된다. OIS 캐리어(40)의 4개의 다리(41) 하단에서 아래로 돌출된 체결 돌기(46)가 하부 스토퍼(57)의 4곳의 코너에 형성된 돌기 체결 홈(59)에 삽입 체결되어 하부 스토퍼(57)가 OIS 캐리어(40)에 고정 체결된다.
4개의 영구 자석(50)은 OIS 캐리어(40)의 인접한 한 쌍의 다리(41) 사이에 끼워져 OIS 캐리어(40)에 고정 탑재된다. 4개의 영구 자석(50)은 하우징(11) 내부에서 커버(20)의 4개의 측벽(23) 내측면과 마주보도록 배치된다. 4개의 권선된 OIS 코일(52)은 커버(20)의 4개의 측벽(23) 내측면에 지지되어 4개의 영구 자석(50)과 마주보는 위치에 배치된다. 구체적으로, FPCB(55)가 상기 측벽(23) 내측면에 고정 지지되고, 상기 FPCB(55)에 4개의 권선된 OIS 코일(52)이 FPCB(55)에 지지된다. OIS 코일(52)은 FPCB(55)와 통전(通電) 가능하게 연결된다. 한편, FPCB(55)에는 OIS 캐리어(40)와 렌즈(미도시)의 위치를 측정하기 위한 홀 센서(hall sensor)(54)도 탑재된다.
FPCB(55)는 일 측 하단부가 하우징(11) 외부로 노출되어 하우징(11) 외부의 전력 공급선(미도시)과 연결된다. 복합 판 스프링(70)은 금속과 같은 도전성(導電性) 재료로 이루어질 수 있다. 또는, 복합 판 스프링(70)은 전극과 도전층이 내부에 형성되거나 전선이 배선(配線)된 비금속성 탄성 소재로 이루어질 수 있다. 복합 판 스프링(70)의 하우징 탑재부(72, 102)는 FPCB(55)와 통전(通電) 가능하게 연결되고, 복합 판 스프링(70)의 AF 스프링부(86, 116)의 말단은 AF 코일(39)의 말단과 통전 가능하게 연결된다. 이와 같은 구성으로, 하우징(11)의 외부로부터 FPCB(55)를 통해 OIS 코일(52)에 전력이 공급될 수 있고, FPCB(55)와 복합 판 스프링(70)을 통해 AF 코일(39)로 전력이 공급될 수 있다.
부연하면, 카메라 렌즈 모듈(10)은, 렌즈 캐리어(30), OIS 캐리어(40), 및 복합 판 스프링(70)을 순차적으로 쌓아 올려 조립할 수 있고, 복합 판 스프링(70)을 통해 AF 코일(39)에 전력을 공급하도록 구성되므로, 카메라 렌즈 모듈(10)의 조립 지체를 유발하는 예컨대, 서스펜션 와이어(suspension wire) 등의 배선용 부품을 제거할 수 있다. 이로 인해 카메라 렌즈 모듈(10)의 조립이 용이해지고 생산성이 향상된다.
스페이서(130)는 중앙에 광축(AL)이 관통하는 개구(131)가 형성된 사각 창틀 형상의 부재로서, 커버(20)의 상부 벽(25) 내측면과 복합 판 스프링(70) 사이에 개재된다. 스페이서(130)의 4곳의 코너 하측면에는 베이스 체결 홈(133)이 형성되어 있고, 베이스(12)의 4개의 기둥(15) 상단의 체결 돌기(16)가 상기 4개의 체결 홈(133)에 끼워져 체결됨에 의해 스페이서(130)가 베이스(12)에 고정 지지된다. 스페이서(130)에는 자성체(磁性體)로 이루어진 스페이서 코어(135)가 결합된다. OIS 캐리어(40)에 장착된 자석(50)에 의해 스페이서 코어(135)에 인력(引力)이 작용한다. 이로 인해 스페이서(130)와 OIS 캐리어(40)가 베어링 볼(65)을 사이에 두고 서로 밀착된다.
도 3 내지 도 5를 함께 참조하면, 복합 판 스프링(70)은, 하우징(11)(도 1 참조) 내부에서 스페이서(130)의 아래 및 OIS 캐리어(40) 상측에 배치되는 것으로, 렌즈 광축(AL)에 대해 대칭되며 분리된 제1 및 제2 판 스프링(71, 101)을 구비한다. 제1 및 제2 판 스프링(71, 101)은 각각, 하우징(11)에 탑재되는 하우징 탑재부(72, 102), OIS 캐리어(40)에 탑재되는 OIS 캐리어 탑재부(78, 108), 렌즈 캐리어(30)를 광축(AL)에 평행한 방향으로 탄성 가압하도록 OIS 캐리어 탑재부(78, 108)에서 연장된 AF 스프링부(86, 116), 및 하우징 탑재부(72, 102)와 OIS 캐리어 탑재부(78, 108)를 연결하는 OIS 스프링부(90, 120)를 구비한다.
하우징 탑재부(72, 102)는 베이스(12)에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 및 제2 외측 단부(73, 75, 103, 105)와, 제1 및 제2 외측 단부(73, 75, 103, 105)를 연결하는 외측 단부 연결 빔(beam)(77, 107)을 구비한다. OIS 캐리어 탑재부(78, 108)는 OIS 캐리어(40)에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 및 제2 내측 단부(79, 82, 109, 112)와, 제1 및 제2 내측 단부(79, 82, 109, 112)를 연결하는 내측 단부 연결 빔(85, 115)을 구비한다.
구체적으로, 제1 외측 단부(73, 103)와 제2 외측 단부(75, 105)에는 체결 통공(74, 76, 104, 106)이 형성되고, 베이스 기둥(15)(도 2 참조) 상단의 체결 돌기(16)(도 2 참조)가 체결 통공(74, 76, 104, 106)에 끼워진 채 스페이서(130)의 체결 홈(133)에 삽입 체결됨으로써 제1 외측 단부(73, 103)와 제2 외측 단부(75, 105)가 베이스(12)(도 2 참조)에 체결 고정된다. 또한, 제1 내측 단부(79, 109)와 제2 내측 단부(82, 112)에는 한 쌍씩 체결 통공(80, 83, 110, 113)이 형성되고, OIS 캐리어(40)의 4개의 다리(41)에 각각 한 쌍씩 형성된 체결 돌기(45)가 상기 내측 단부 체결 통공(80, 83, 110, 113)에도 끼워짐으로써 OIS 캐리어(40) 상단부에 제1 내측 단부(79, 109)와 제2 내측 단부(82, 112)가 체결 고정된다.
OIS 스프링부(90, 120)는 외측 단부 연결 빔(77, 107)과 내측 단부 연결 빔(85, 115) 사이에 배치된다. OIS 스프링부(90, 120)는 지그재그(zigzag)로 연장된 지그재그 스프링부(93, 123)와, 외측 단부 연결 빔(77, 107)의 길이 방향과 평행하게 연장되며 일 측단이 외측 단부 연결 빔(77, 107)에 연결되고 타 측단이 지그재그 스프링부(93, 123)의 일 측단에 연결된 제1 직선 스프링부(91, 121)와, 내측 단부 연결 빔(85, 115)의 길이 방향과 평행하게 연장되며 일 측단이 내측 단부 연결 빔(85, 115)에 연결되고 타 측단이 지그재그 스프링부(93, 123)의 타 측단에 연결된 제2 직선 스프링부(92, 122)를 구비한다.
도 5에 도시된 것처럼, 제1 직선 스프링부(91, 121)와 겹쳐지는 지그재그 스프링부(93, 123)의 일 측 부분은 내측 단부 연결 빔(85, 115)에 치우쳐 배치되고, 제2 직선 스프링부(92, 122)와 겹쳐지는 지그재그 스프링부(93, 123)의 타 측 부분은 외측 단부 연결 빔(77, 107)에 치우쳐 배치된다. 이와 같은 구조로 OIS 스프링부(90, 120)가 외측 단부 연결 빔(77, 107)과 내측 단부 연결 빔(85, 115) 사이에서 최소한의 공간을 차지하며 콤팩트(compact)하게 배치된다.
지그재그 스프링부(93, 123)는 도 5에 도시된 바와 같이, 외측 단부 연결 빔(77, 107)과 내측 단부 연결 빔(85, 115)의 길이 방향과 직교하는 방향으로 지그재그로 확장되고 외측 단부 연결 빔(77, 107)과 내측 단부 연결 빔(85, 115)의 길이 방향과 평행한 방향으로 연장될 수도 있으나, 이와 반대로 외측 단부 연결 빔(77, 107)과 내측 단부 연결 빔(85, 115)의 길이 방향과 평행하는 방향으로 지그재그로 확장되고 외측 단부 연결 빔(77, 107)과 내측 단부 연결 빔(85, 115)의 길이 방향과 직교하는 방향으로 연장될 수도 있다.
OIS 스프링부(90, 120)는 OIS 캐리어(40)가 광축(AL)에 교차하는 방향으로 이동할 때 그 이동 경로를 가이드(guide)하고 이동 범위를 제한한다. 또한, OIS 캐리어(40)가 광축(AL)에 교차하는 방향으로 이동하여 기준 위치(default position)에서 벗어나면 OIS 스프링부(90, 120)는 OIS 캐리어(40)가 상기 기준 위치로 복귀하도록 탄성 가압한다.
AF 스프링부(86, 116)는 렌즈 캐리어(30) 상단부에 체결되는 말단부(87, 117)와, OIS 캐리어 탑재부(78, 108)의 내측 단부(82, 109)와 상기 말단부(87, 117)를 연결하는 내측 단부 연결 빔(beam)(88, 118)을 구비한다. 또한, 렌즈 캐리어(30)의 상단부에는 상향 돌출된 복수의 체결 돌기(33)가 형성된다. AF 스프링부(86, 116)의 말단부(87, 117)가 상기 복수의 체결 돌기(33) 중 두 개에 끼워지면, 상기 말단부(87, 117)가 체결 돌기(33)의 주변을 내리 누르도록 탄성 가압하게 된다.
한편, AF 하부 스프링(61)은 하우징(11)(도 1 참조) 내부에서 하부 스토퍼(57)의 위 및 렌즈 캐리어(30)의 아래에 배치되어 렌즈 캐리어(30)를 위로 탄성 가압한다. OIS 캐리어(40)의 4개의 다리(41) 하단에서 아래로 돌출된 4개의 체결 돌기(46)는, AF 하부 스프링(61)의 4곳의 코너에 형성된 돌기 관통공(62)을 관통하여 하부 스토퍼(57)의 4개의 돌기 체결 홈(59)에 삽입 체결된다.
AF 하부 스프링(61)과 AF 스프링부(80)는 의도하지 않은 충격이나 진동에 의해 렌즈 캐리어(30)가 하우징(11)(도 1 참조) 내부에서 상하로 유동하는 것을 제한한다. 렌즈 캐리어(30)가 광축(AL)에 평행한 방향, 즉 Z축과 평행하게 이동하여 기준 높이(default level)에서 벗어나면 렌즈 캐리어(30)가 상기 기준 높이로 복귀하도록 AF 스프링부(80)는 렌즈 캐리어(30)를 아래로 탄성 가압하고 AF 하부 스프링(61)은 렌즈 캐리어(30)를 위로 탄성 가압한다.
4개의 베어링 볼(65)은 OIS 캐리어(40)와 스페이서(130) 사이에 개재되어 OIS 캐리어(40)가 광축(AL)에 교차하는 방향으로 이동할 때 마찰을 줄여준다. 4개의 베어링 볼(65)이 정해진 위치에서 이탈되지 않도록, OIS 캐리어(40)의 4곳의 코너의 상측면에는 4개의 베어링 볼(65)의 하단이 하나씩 안착되는 4개의 볼 하단 안착 홈(43)이 형성된다. 또한, 스페이서(130)의 4곳의 코너 하측면에는 4개의 베어링 볼(65)의 상단이 하나씩 안착되는 4개의 볼 상단 안착 홈(132)이 형성된다. 베어링 볼(65)이 볼 상단 안착 홈(132)에 안착된 채 광축(AL)에 직교하는 방향으로 구름(rolling) 이동할 수 있도록 상기 볼 상단 안착 홈(132)의 내경은 베어링 볼(65)의 직경보다 크다.
볼 하단 안착 홈(43)과 볼 상단 안착 홈(132)은 각각, 폭에 비해 길이가 길어지게 일 방향으로 연장되지 않으며, 서로 직교하는 방향으로 연장되지도 않는다. 따라서, OIS 코일(52)(도 2 참조)에 전류가 인가되어 OIS 캐리어(40)에 전자기력이 작용하여 광축(AL)에 교차하는 방향으로 이동할 때, OIS 캐리어(40)가 특정 방향으로 우회하여 목적 지점까지 이동하지 않고, 목적 지점까지 최단 경로를 따라 빠르게 이동할 수 있다.
한편, 복합 판 스프링(70)에는 4개의 베어링 볼(65)이 복합 판 스프링(70)을 관통하여 OIS 캐리어(40)의 볼 하단 안착 홈(43)에 안착되도록 개방된, 베어링 볼(65)의 개수와 같은 개수의 볼 수용 공간(81, 84, 111, 114)이 형성된다.
도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 오토 포커싱 기능 구현을 위한 카메라 렌즈 모듈(10)의 동작은 다음과 같다. AF 코일(39)에 전류가 흐르면 영구 자석(50)과 AF 코일(39) 사이의 전자기력에 의해 렌즈 캐리어(30)가 하우징(11) 내에서 기준 높이(default level)에서 OIS 캐리어(40)에 지지된 상태로 상승 또는 하강하여 렌즈 초점이 맞춰지는 높이로 이동한다. 렌즈 초점이 맞춰진 렌즈 캐리어(30)의 높이는 AF 코일(39)이 권선된 렌즈 캐리어(30)에 가해지는 전자기력과 AF 스프링부(86, 116)와 AF 하부 스프링(61)의 탄성력이 평형을 이루는 위치이다. 한편, AF 코일(39)에 흐르던 전류가 끊어지면 AF 캐리어(30)는 AF 스프링부(86, 116)와 AF 하부 스프링(61)의 탄성력에 의해 기준 높이로 복귀한다.
손떨림 보정 기능 구현을 위한 카메라 렌즈 모듈(10)의 동작은 다음과 같다. 카메라 렌즈 모듈(10)이 장착된 휴대용 단말기(미도시)의 자이로 센서(gyro sensor)를 통해 손떨림에 의한 휴대용 단말기의 흔들림이 감지되면 OIS 코일(52)에 전류가 흐르고, 영구 자석(50)과 OIS 코일(52) 사이의 전자기력에 의해 OIS 캐리어(40)와 이에 지지된 렌즈 캐리어(30)가 하우징(11) 내에서 기준 위치(default position)에서 광축(AL)과 교차하는 방향, 즉 XY 평면과 평행하게 이동하여 이미지 센서(미도시)에 맺히는 화상의 흔들림이 감소되는 위치로 이동한다. 이 변경된 위치는 OIS 캐리어(40)에 가해지는 전자기력과 OIS 스프링부(90, 120)의 탄성력이 평형을 이루는 위치이다. 한편, OIS 코일(52)에 흐르던 전류가 끊어지면 OIS 캐리어(40) 및 이에 지지된 렌즈 캐리어(30)는 OIS 스프링부(90, 120)의 탄성력에 의해 기준 위치로 복귀한다. 홀 센서(54)에 의해 OIS 캐리어(40)의 XY 평면상의 위치가 감지되고, 기준 위치로 복귀 이동하도록 OIS 코일(52)에 적절한 전류가 흘러 OIS 캐리어(40)의 기준 위치 복귀를 도울 수도 있다.
손떨림 보정 동작에 의해 OIS 캐리어(40)가 기준 위치에서 벗어나면, OIS 캐리어(40)에 체결된 OIS 캐리어 탑재부(78, 108)는 OIS 캐리어(40)와 함께 XY 평면과 평행하게 이동하고, OIS 스프링부(90, 120)는 탄성 복원 가능하게 변형된다. 이후에 손떨림이 없어지거나 촬상(撮像)이 완료되면, OIS 스프링부(90, 120)가 원래 형태로 탄성 복원되어 OIS 캐리어 탑재부(78, 108)와 이에 체결된 OIS 캐리어(40)가 기준 위치로 복귀한다.
한편, 도 2 내지 도 4에는 하우징 내부에서 복합 판 스프링이 OIS 캐리어 위에 배치되고, AF 하부 스프링이 렌즈 캐리어 아래에 배치된 카메라 렌즈 모듈이 개시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 카메라 렌즈 모듈은 하우징 내부에서 복합 판 스프링이 OIS 캐리어 아래에 배치되고, AF 상부 스프링이 렌즈 캐리어 위에 배치된 카메라 렌즈 모듈도 본 발명에 포함될 수 있다. 이 경우, 렌즈 캐리어가 광축에 평행한 방향으로 이동하여 기준 높이(default level)에서 벗어나면, 렌즈 캐리어는 기준 높이로 복귀하도록 AF 상부 스프링에 의해 아래로 탄성 가압되고 AF 스프링부에 의해 위로 탄성 가압된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 카메라 렌즈 모듈 12: 베이스
20: 커버 30: 렌즈 캐리어
39: AF 코일 40: OIS 캐리어
50: 영구 자석 52: OIS 코일
55: FPCB 61: AF 하부 스프링
70: 복합 판 스프링 86, 116: AF 스프링부
90, 120: OIS 스프링 130: 스페이서

Claims (11)

  1. 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈 내부에 장착되는 판 스프링으로, 렌즈의 광축(光軸)에 대해 대칭되는 제1 및 제2 판 스프링을 구비하며, 상기 제1 및 제2 판 스프링은 각각,
    카메라 렌즈 모듈의 하우징에 탑재되는 하우징 탑재부; 카메라 렌즈 모듈의 OIS 캐리어에 탑재되는 OIS 캐리어 탑재부; 카메라 렌즈 모듈의 렌즈 캐리어를 상기 광축에 평행한 방향으로 탄성 가압하도록 상기 OIS 캐리어 탑재부에서 연장된 AF 스프링부; 및, 상기 하우징 탑재부와 상기 OIS 캐리어 탑재부를 연결하는 OIS 스프링부;를 구비한 것을 특징으로 하는 복합 판 스프링.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 OIS 스프링부는 지그재그(zigzag)로 연장된 지그재그 스프링부를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 판 스프링.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 하우징 탑재부는, 상기 하우징에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 및 제2 외측 단부와, 상기 제1 및 제2 외측 단부를 연결하는 외측 단부 연결 빔(beam)을 구비하고,
    상기 OIS 캐리어 탑재부는, 상기 OIS 캐리어에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 및 제2 내측 단부와, 상기 제1 및 제2 내측 단부를 연결하는 내측 단부 연결 빔을 구비한 것을 특징으로 하는 복합 판 스프링. ,
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 OIS 스프링부는, 상기 외측 단부 연결 빔의 길이 방향과 평행하게 연장되며 일 측단이 상기 외측 단부 연결 빔에 연결되고 타 측단이 상기 지그재그 스프링부의 일 측단에 연결된 제1 직선 스프링부와, 상기 내측 단부 연결 빔의 길이 방향과 평행하게 연장되며 일 측단이 상기 내측 단부 연결 빔에 연결되고 타 측단이 상기 지그재그 스프링부의 타 측단에 연결된 제2 직선 스프링부를 구비한 것을 특징으로 하는 복합 판 스프링.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 직선 스프링부와 겹쳐지는 지그재그 스프링부의 일 측 부분은 상기 내측 단부 연결 빔에 치우쳐 배치되고, 상기 제2 직선 스프링부와 겹쳐지는 지그재그 스프링부의 타 측 부분은 상기 외측 단부 연결 빔에 치우쳐 배치되는 것을 특징으로 하는 복합 판 스프링.
  6. 하우징(housing); 적어도 하나의 렌즈가 고정 지지되는 것으로, 상기 적어도 하나의 렌즈의 광축(光軸)에 평행한 방향으로 승강 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 렌즈 캐리어(lens carrier); 상기 렌즈 캐리어를 상기 광축에 평행한 방향으로 승강 가능하게 안내하며 지지하는 것으로, 상기 광축에 교차하는 방향으로 이동 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 OIS 캐리어; 상기 하우징 내부에서 상기 OIS 캐리어 상측에 배치되며, 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항의 복합 판 스프링; 및, 상기 하우징 내부에서 상기 렌즈 캐리어 아래에 배치되는 AF 하부 스프링;을 구비하고,
    상기 OIS 캐리어가 상기 광축에 교차하는 방향으로 이동하여 기준 위치(default position)에서 벗어나면, 상기 OIS 스프링부에 의해 상기 OIS 캐리어가 상기 기준 위치로 복귀하도록 탄성 가압되고,
    상기 렌즈 캐리어가 상기 광축에 평행한 방향으로 이동하여 기준 높이(default level)에서 벗어나면, 상기 렌즈 캐리어는 상기 기준 높이로 복귀하도록 상기 AF 스프링부에 의해 아래로 탄성 가압되고 상기 AF 하부 스프링에 의해 위로 탄성 가압되는 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 OIS 캐리어와 상기 하우징의 상부 벽 사이에 개재되어 상기 OIS 캐리어가 상기 광축에 교차하는 방향으로 이동할 때 마찰을 줄여주는 복수의 베어링 볼(bearing ball);을 더 구비하고,
    상기 복합 판 스프링에는, 상기 복수의 베어링 볼이 상기 복합 판 스프링을 관통하여 상기 OIS 캐리어에 접촉되도록 개방된, 상기 베어링 볼의 개수와 같은 개수의 볼 수용 공간이 형성된 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 OIS 캐리어의 상측면에는 상기 복수의 베어링 볼의 하단이 하나씩 안착되는, 상기 베어링 볼의 개수와 같은 개수의 볼 하단 안착 홈이 형성된 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 하우징의 상부 벽과 상기 복수의 베어링 볼 사이에 개재된 스페이서(spacer);를 더 구비하고,
    상기 스페이서의 하측면에는 상기 복수의 베어링 볼의 상단이 하나씩 안착되는, 상기 베어링 볼의 개수와 같은 개수의 볼 상단 안착 홈이 형성되며,
    상기 베어링 볼이 상기 볼 상단 안착 홈에 안착된 채 상기 광축에 교차하는 방향으로 구름 이동할 수 있도록 상기 볼 상단 안착 홈의 내경이 상기 베어링 볼의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 OIS 캐리어에 고정 탑재된 영구 자석(permanent magnet); 상기 렌즈 캐리어의 외주면에 권선된 AF 코일(coil); 상기 하우징의 측벽 내측면에 지지되고, 상기 영구 자석과 마주보는 위치에 권선된 OIS 코일; 및, 상기 하우징의 측벽 내측면에 지지되고, 상기 AF 코일 및 상기 OIS 코일에 전력을 공급하기 위한 FPCB(flexible printed circuit board);를 더 구비하고,
    상기 FPCB와, 상기 복합 판 스프링과, 상기 AF 코일이 통전(通電) 가능하게 연결되어 상기 FPCB로부터 상기 AF 코일로 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  11. 하우징(housing); 적어도 하나의 렌즈가 고정 지지되는 것으로, 상기 적어도 하나의 렌즈의 광축(光軸)에 평행한 방향으로 승강 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 렌즈 캐리어(lens carrier); 상기 렌즈 캐리어를 상기 광축에 평행한 방향으로 승강 가능하게 안내하며 지지하는 것으로, 상기 광축에 교차하는 방향으로 이동 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 OIS 캐리어; 상기 하우징 내부에서 상기 OIS 캐리어 하측에 배치되며, 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항의 복합 판 스프링; 및, 상기 하우징 내부에서 상기 렌즈 캐리어 위에 배치되는 AF 상부 스프링;을 구비하고,
    상기 OIS 캐리어가 상기 광축에 교차하는 방향으로 이동하여 기준 위치(default position)에서 벗어나면, 상기 OIS 스프링부에 의해 상기 OIS 캐리어가 상기 기준 위치로 복귀하도록 탄성 가압되고,
    상기 렌즈 캐리어가 상기 광축에 평행한 방향으로 이동하여 기준 높이(default level)에서 벗어나면, 상기 렌즈 캐리어는 상기 기준 높이로 복귀하도록 상기 AF 상부 스프링에 의해 아래로 탄성 가압되고 상기 AF 스프링부에 의해 위로 탄성 가압되는 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
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