KR101730010B1 - 손 떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 렌즈 모듈 - Google Patents

Abstract

손 떨림 보정 장치 및 이를 포함하는 카메라 렌즈 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 손 떨림 보정 장치는, 이미지 센서를 실장한 고정부(STATOR)에 구비되는 하부 볼시트와, 렌즈배럴이 탑재되고 고정부 위에서 2차원 평면운동을 하는 가동부(MOVER)에 구비되는 상부 볼시트와, 하부 볼시트와 상부 볼시트 사이에서 구름운동을 하는 자성체 재질의 볼을 포함하며, 하부 볼시트 하면과 상부 볼시트 상면에 상기 볼에 대응하여 하부 자석과 상부 자석이 각각 부착된 것을 구성의 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 촬영할 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.

종래 고정파트에 대한 구동파트의 평면운동을 지지하는 다른 유형의 기술로서, 구동파트와 고정파트 사이에 고정파트에 대한 구동파트의 2축 방향 움직임을 지지하도록 볼(Ball)을 개재하여 손 떨림 보정을 구현하는 기술이 있다. 이는 상기 서스펜션 와이어 방식과는 다르게 외부 충격에 의한 단선의 우려가 전혀 없어 높은 내구성을 가진다는 특징이 있다.

그러나 종래 알려진 볼 타입의 손 떨림 보정 장치는, 고정파트와 구동파트 사이에서 구동파트의 평면운동을 가이드하는 미들 가이드(Middle guide)와, 구동파트의 2축 방향 움직임에 대해 복원력을 발생시켜 구동파트의 센터링(Centering, 광축 정렬 위치에 복원시키는 기술)을 구현하는 스프링이 요구되는 등 이를 구성하는 부품수가 많고 구성이 상당히 복잡하다.

또한, 미들 가이드와 스프링(떨림 복원용 판상 또는 코일 스프링) 등이 적용됨에 따라, 미들 가이드와 스프링이 차지하는 공간만큼 카메라 모듈의 크기가 커질 수 밖에 없어 제품 소형화가 어렵고, 제작에 많은 비용이 소요되며, 조립이 용이하지 못해 양산성이 떨어지는 등 제품의 경쟁력 확보에 있어 여러 가지 어려움이 지적되고 있다.

일본공개특허 제2011-065140호(공개일 2011. 3. 31) 한국공개특허 제2012-0045333호(공개일 2012. 05. 09) 한국공개특허 제2012-0047384호(공개일 2012. 05. 14) 한국공개특허 제2013-0042794호(공개일 2013. 04. 29)

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

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 구동파트와 가동파트의 영구자석(또는 영구자석과 자성체)들 간 인력을 이용하여 센터링을 구현하는 방식으로서, 센터링을 위한 별도 부품(복원 스프링)의 사용을 배제할 수 있는 손 떨림 보정 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 구동파트의 2차원 평면운동을 가이드하는 볼이 그 상부와 하부 또는 상부 또는 하부의 영구자석(또는 영구자석과 요크)의 자계의 영향을 받아 일측으로 치우침이 없이 항상 지정된 위치로 복원 가능하며, 따라서 볼에 의한 구동간섭을 최소화할 수 있는 손 떨림 보정 장치를 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

이미지 센서를 실장한 고정부(STATOR)에 구비되는 하부 볼시트;

렌즈배럴이 탑재되고 상기 고정부 위에서 2차원 평면운동을 하는 가동부(MOVER)에 구비되는 상부 볼시트;

상기 하부 볼시트와 상부 볼시트 사이에서 구름운동을 하는 자성체 재질의 볼;을 포함하며,

상기 하부 볼시트 하면과 상부 볼시트 상면에 상기 볼에 대응하여 하부 자석과 상부 자석이 각각 부착된 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 실시 예에서, 구동코일과 구동자석으로 구성된 떨림 보정 구동부에 의해 상기 가동부가 고정부 위에서 2차원 평면운동을 할 수 있다.

이때, 상기 구동코일은 고정부에 배치되고 상기 구동자석은 가동부에 배치될 수 있다.

삭제

또한, 상기 구동자석의 측면과 후면을 둘러싸도록 가동부에 설치되는 요크;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 적용된 상기 볼, 하부 자석, 상부 자석은 그 중심이 서로 일치하도록 동축선 상에 배치되는 구성일 수 있다.

또한, 상기 상부 볼시트와 하부 볼시트 중 적어도 하나에 상기 볼의 일부가 노출되도록 둘러싸는 볼 수용부;가 더 구비될 수 있다.

바람직하게는, 상기 볼을 사이에 두고 대향되는 상기 하부 자석 상부와 상부 자석 하부의 극성이 서로 달라 인력(引力)을 형성하는 구성일 수 있다.

또한, 상기 상부 볼시트와 하부 볼시트는 비자성 도체 또는 볼과 접촉하는 면에 비자성 도체가 얇은 막두께로 증착된 사출물일 수 있다.

이 경우, 상기 하부 볼시트에 외부전원이 연결되며, 상기 하부 볼시트에 연결된 외부전원이 공급하는 전류가 상기 볼과 상부 볼시트를 거쳐 가동부 구동을 위한 전류로 공급될 수 있다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따른 다른 실시 예에 의하면,

이미지 센서를 실장한 고정부(STATOR)에 구비되는 하부 볼시트;

렌즈배럴이 탑재되고 상기 고정부 위에서 2차원 평면운동을 하는 가동부(MOVER)에 구비되는 상부 볼시트;

상기 하부 볼시트와 상부 볼시트 사이에서 구름운동을 하는 자성체 재질의 볼;을 포함하며,

상기 하부 볼시트 하면과 상부 볼시트 상면 중 어느 한 면에 상기 볼에 대응하여 자석이 부착되고, 다른 한 면에 상기 자석에 대응하여 자성체가 부착된 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 다른 실시 예에서, 구동코일과 구동자석으로 구성된 떨림 보정 구동부에 의해 상기 가동부가 고정부 위에서 2차원 평면운동을 할 수 있다.

이때, 상기 구동코일은 고정부에 배치되고 상기 구동자석은 가동부에 배치될 수 있다.

다른 실시 예에서 상기 구동자석의 측면과 후면을 둘러싸도록 가동부에 설치되는 요크;를 더 포함할 수 있다.

삭제

또한, 상기 볼, 자석, 자성체는 그 중심이 일치하도록 동축선 상에 배치되는 구성일 수 있다.

바람직하게는, 상기 상부 볼시트와 하부 볼시트 중 적어도 하나에는 상기 볼의 일부가 노출되도록 둘러싸는 볼 수용부;가 더 구비될 수 있다.

본 실시 예에 적용된 상기 자성체는 상기 볼과 대응되는 크기의 구체이거나, 소정의 두께를 갖는 원형 또는 다각형 입체 구조물일 수 있다.

또한, 상기 상부 볼시트와 하부 볼시트는 비자성 도체 또는 볼과 접촉하는 면에 비자성 도체가 얇은 막두께로 증착된 사출물일 수 있다.

이 경우, 상기 하부 볼시트에 외부전원이 연결되며, 상기 하부 볼시트에 연결된 외부전원이 공급하는 전류가 상기 볼과 상부 볼시트를 거쳐 상기 가동부 구동을 위한 전류로 공급될 수 있다.

과제의 해결을 위한 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 볼이 가이드하는 방식으로서, 미들 가이드가 필요 없어 구성이 단순하고 제품 소형화와 경량화에 유리하며, 와이어 서스펜션 방식과는 다르게 낙하 충격에도 구동파트에 대한 가동파트의 평면운동을 지지하는 부분이 파손될 우려가 없어 제품의 내구성과 신뢰성을 증대시킬 수 있다.

또한, 볼을 중심으로 구동파트와 가동파트 각각에 영구자석(또는 영구자석과 자성체)들을 실장하여 이들 사이에 작용하는 인력을 이용하여 센터링(구동파트를 광축 정렬 위치에 복원시키는 기술)을 구현하는 방식으로서, 종래의 볼 타입과는 다르게 센터링을 위한 별도의 부품(복원 스프링)의 사용을 배제할 수 있어 조립성을 개선할 수 있고 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.

또, 구동파트의 2차원 평면운동을 가이드하는 볼이 그 상부와 하부 또는 상부 또는 하부의 영구자석(또는 영구자석과 요크)의 자계의 영향을 받아 일측으로 치우치지 않고 항상 지정된 위치로 복원 가능함에 따라, 볼의 치우침에 의한 구동간섭을 회피할 수 있고, 이에 따라 구동파트의 동특성을 개선할 수 있으며 안정적이고 정확한 손 떨림 보정이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 손 떨림 보정 장치의 바람직한 실시 예에 따른 부분 분해 사시도.
도 2는 도 1의 손 떨림 보정 장치를 저부에서 바라본 부분 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 손 떨림 보정 장치의 결합 측면도.
도 4는 도 1 내지 도 3에서 고정부에 대한 가동부의 평면운동을 가이드하는 부분의 바람직한 제1 실시 예를 나타낸 개략도.
도 5는 고정부에 대한 가동부의 평면운동을 가이드하는 부분의 바람직한 제2 실시 예를 나타낸 개략도.
도 6은 고정부에 대한 가동부의 평면운동을 가이드하는 부분의 바람직한 제3 실시 예를 나타낸 개략도.
도 7은 고정부에 대한 가동부의 평면운동을 가이드하는 부분의 바람직한 제4 실시 예를 나타낸 개략도.

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.

먼저 첨부도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 손 떨림 보정 장치의 바람직한 실시 예에 대해 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 손 떨림 보정 장치의 바람직한 실시 예에 따른 부분 분해 사시도이며, 도 2는 도 1의 손 떨림 보정 장치를 저부에서 바라본 부분 분해 사시도이다. 그리고 도 3은 도 1에 도시된 손 떨림 보정 장치의 결합 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 손 떨림 보정 장치는 크게, 이미지 센서가 실장된 고정부(STATOR, 1)와 렌즈배럴을 탑재한 가동부(MOVER, 2)로 구성된다. 손 떨림 발생 시 고정부(1) 상에서 상기 가동부(2)가 고정부(1)에 대해 손 떨림에 대응하는 방향으로 2차원 평면운동을 하며, 이를 통해 손 떨림에 대응하는 보정이 구현된다.

고정부(1)에 대한 가동부(2)의 평면운동은 구동코일(10)과 구동자석(20)으로 구성된 떨림 보정 구동부(15)에 의해 구현될 수 있다. 이때 구동코일(10)과 구동자석(20)은, 도면과 같이 고정부(1)와 가동부(2) 각각에 서로 대응되어 쌍을 이루도록 설치될 수 있다.

구동코일(10)에 전류가 인가된 때 상기 구동코일(10)이 발생시킨 전기장과 상기 구동자석(20)의 자기장 사이의 상호작용에 의해 고정부(1)에 대한 가동부(2)의 2차원 평면운동이 구현되며, 고정부(1)에 대한 가동부(2)의 평면운동을 가이드하는 가이드부(3)에 실장된 자석들(또는 자석과 자성체, 후술 함)에 의해 센터링(가동부를 광축 정렬 위치에 복원시키는 기술)이 구현된다.

고정부(STATOR, 1)는 코일(10) 및 상기 가동부(2)에 탑재되는 렌즈배럴(22)에 대응하여 이미지 센서(미도시)를 실장한 가요성 기판(미도시)과, 가요성 기판(미도시)이 탑재되는 베이스(14)를 포함할 수 있다. 가요성 기판은 본 발명의 손 떨림 보정 장치가 적용된 카메라 렌즈 모듈의 외부로 연장되고 모바일 기기의 메인 기판과 전기적으로 연결된다.

도 1 내지 도 3과 같이 고정부(1)에 구동코일을 실장한 구성인 경우에 상기 구동코일(10)은, 베이스 상면 가장자리에 상기 렌즈배럴(22)의 광축과 직교하는 제1 방향(X축 방향)에 실장되는 X축 구동코일(10a)과, 제1 방향과 직교하는 제2 방향(Y축 방향)에 실장되는 Y축 구동코일(10b)로 구성될 수 있으며, 두 구동코일(10a)(10b)에 대응하여 가동부(2)의 측면에는 X축, Y축 구동자석(20a)(20b)이 각각 실장될 수 있다.

X축 구동코일(10a)의 대향부 측과 Y축 구동코일(10b)의 대향부 측 고정부(1)의 베이스 상에는 상기 제1 방향과 제2 방향 각각에 대한 가동부(2)의 위치 변화, 구체적으로는 상기 X축 구동코일(10a)에 대한 X축 구동자석(20a)의 위치변화와 Y축 구동코일(10b)에 대한 Y축 구동자석(20b)의 위치 변화를 검출하는 제1 위치 검출 센서(11a)와 제2 위치 검출 센서(11b)가 각각 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 떨림 보정 구동부(15)에 대한 피드백 제어가 수행되도록 함으로써 떨림에 대한 보정이 정확하게 구현되도록 한다.

가동부(2)에 실장되는 각각의 구동자석(20)(X축 구동자석 및 Y축 구동자석)은 해당 자석에서 발생되는 자기력이 이에 대응되는 구동코일(10)에 집중되도록 후면부에 요크(Yoke, 26)를 실장할 수 있다. 요크(26)는 바람직하게, 구동자석(20)의 후면뿐 아니라 양 측면을 둘러싸는 형태로 제공됨으로써 각 구동자석(20)의 자력이 후술하는 가이드부(3)의 자석에 영향을 미치지 않도록 차폐하는 역할도 한다.

가동부(MOVER, 2)에는 광경로를 형성한 렌즈배럴(22)이 탑재된다. 가동부(2)는 바람직하게, 상기 구동코일(10)에 대응하여 둘레면에 상기 구동자석(20)을 실장한 떨림 보정 캐리어(24)를 포함한다. 경우에 따라서는 렌즈배럴(22)이 실장되며 상기 떨림 보정 캐리어(24)에 렌즈배럴(22)의 광축방향을 따라 진퇴 가능하게 수용되는 자동 초점 캐리어(도시 생략)를 더 포함할 수도 있다.

렌즈배럴(22)에는 다수의 렌즈로 이루어진 렌즈군(도시 생략)이 장착되어 있으며, 상기 떨림 보정 캐리어(24)에는 렌즈배럴(22)을 안정적으로 수용할 수 있을 정도 직경을 갖는 홀이 제공될 수 있으며, 떨림 보정 캐리어(24) 내에서의 상기 렌즈배럴의 광축 방향(Z축 방향) 이동은 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) 방식 외에, 피에죠(Piezo)를 이용한 초음파 모터 방식이나 형상기억합금을 이용한 방식과 같이 랜즈배럴을을 광축 방향으로 구동시켜 자동 초점이 수행될 수 있도록 하는 공지된 모든 형태 수단을 포함할 수 있다.

카레라 렌즈 모듈 구현 시 상기 가동부(2)를 둘러싸는 구조로 실드 커버(4)(도시 생략)가 결합됨으로써, 가동부(2) 및 고정부(1)에 실장된 부품들을 외부로부터 보호하고 외부 전자파를 차단하여 손 떨림 보정을 위한 구동 시 고정부(1)에 실장된 구동코일(10)과 가동부(2)에 실장된 구동자석(20) 사이에 발생되는 전자기력에 영향이 미치지 않도록 한다.

구동코일(10)과 구동자석(20)으로 구성된 떨림 보정 구동부(15)에 의한 고정부(1)에 대한 가동부(2)의 평면운동은 고정부(1)와 가동부(2)에 서로 대응되도록 구비되는 적어도 두 쌍 이상의 볼시트(30)(32)와, 대응되는 볼시트(30)(32) 사이에 각각 개재되어 구름운동을 하는 볼(ball, 34)을 포함하는 가이드부(3)를 통해 안정적으로 구현될 수 있다.

고정부(1)와 가동부(2) 각각에 구비되는 상기 볼시트(30)(32)는 바람직하게, 고정부(1)를 구성하는 상기 베이스(14)와 가동부(2)를 구성하는 상기 떨림 보정 캐리어(24) 성형 시 인서트 사출에 의해 일체로 형성되거나, 상기 베이스(14)와 떨림 보정 캐리어(24) 자체가 시트로서 구성될 수 있다.

상기 가이드부(3)의 구성에 대해서는 해당 도면을 참조하여 실시 예 별로 살펴보기로 한다.

제1 실시 예

도 4는 도 1 내지 도 3에서 고정부에 대한 가동부의 평면운동을 가이드하는 부분의 바람직한 제1 실시 예를 나타낸 개략도이다.

도 4를 참조하면, 제1 실시 예에 따른 가이드부(3-1)는 상기 고정부(STATOR, 1) 가동부(MOVER, 2)에 서로 대응되도록 구비되는 하부 볼시트(30)와 상부 볼시트(도 1과 도 2에서 도면부호 32), 하부 볼시트(30)와 상부 볼시트(32) 사이에서 구름운동을 하는 자성체 재질의 볼(34)을 포함하며, 상기 하부 볼시트(30)의 하면과 상부 볼시트(32)의 상면에 상기 볼(34)에 대응하여 각각 부착되는 하부 자석(36)과 상부 자석(38)을 구비한다.

볼(34), 하부 자석(36), 상부 자석(38)은 그 중심이 서로 일치하도록 동축선(동일 수직선) 상에 배치될 수 있으며, 상기 상부 볼시트(32)와 하부 볼시트(30) 중 적어도 하나에는 고정부(1)에 대한 가동부(2)의 2차원 평면운동 시 상기 볼 시트(30)(32)들 사이에 개재된 볼(34)의 이탈이 저지될 수 있도록 상기 볼(34)의 상부 또는 하부가 노출되도록 볼(34)의 측부를 둘러싸는 볼 수용부(39)가 구비될 수 있다.

볼(34)을 사이에 두고 하부 볼시트(30) 상면과 상부 볼시트(32) 하면에 각각 대향 설치되는 상기 하부 자석(36) 상부와 상부 자석(38) 하부의 극성(極性)이 서로 달라 상호간에 인력(引力)이 작용하도록 구성된다. 즉 하부 자석(36) 상부가 N극이면 상부 자석(38) 하부는 S극이 되며, 반대로 하부 자석(36) 상부가 S극이면 상부 자석(38) 하부는 N극이 된다.

고정부(1)와 가동부(2)의 볼시트 이면에 서로 상반되는 자극(磁極)이 볼(34)을 사이에 두고 마주하는 구조로 자석(36)(38)들이 실장됨으로써, 고정부(1)에 대한 가동부(2)의 평면운동으로 두 자석 사이의 거리가 자속의 허용한도 내에서 멀어지더라도 두 자석 간 인력(引力)으로 인해 센터링(가동부를 광축 정렬 위치에 복원시키는 기술)이 구현될 수 있다.

다시 말해, 손 떨림 보정이 행해지지 않는 경우 상기 상부 자석(38)과 하부 자석(36) 사이에 작용하는 인력(引力)은 가동부(2)를 고정부(1) 상의 정확한 광축 정렬 위치에 고정시키는 힘으로 작용하며, 구동코일(10)에 전류가 인가되어 고정부(1)에 대해 가동부(2)의 상대 변위가 발생한 경우 상기 인력(引力)은 가동부(2)를 원래의 위치로 되돌리려는 복원력으로 작용한다.

즉 볼(34)을 중심으로 고정부(1)와 가동두 각각에 실장된 자석 사이의 인력(引力)을 이용하여 센터링(가동부를 광축 정렬 위치에 복원시키는 기술)을 구현하는 구조로서, 종래의 일반적으로 알려진 볼 타입 손 떨림 보정 장치와는 다르게 센터링 구현을 위한 별도의 부품(판형 또는 코일형 스프링이나 서스펜션 와이어)의 사용이 배제될 수 있다.

상부 볼시트(32)와 하부 볼시트(30) 사이에서 2차원 평면운동을 가이드하는 볼(34) 역시 그 상부와 하부에 배치되는 자석(36)(38)의 자계의 영향을 받아 일측으로 치우치지 않고 자속 밀도가 가장 높은 자석의 중심과 일치하는 선 상에 항상 위치하게 된다. 따라서 볼(34)의 일방향 치우침에 따른 구동간섭이나 부정확한 보정 등의 성능저하를 회피할 수 있다.

제2 실시 예

도 5는 고정부에 대한 가동부의 평면운동을 가이드하는 부분의 바람직한 제2 실시 예를 나타낸 개략도로서, 렌즈배럴의 승강 구동용 자동 초점 구동부(도시 생략)가 상기 떨림 보정 구동부(15)와는 별도로 상기 가동부(2)에 구비되는 형태의 카메라 렌즈 모듈인 경우에 적용되는 실시 예를 도시하고 있다.

렌즈배럴의 승강 구동용 자동 초점 구동부가 상기 떨림 보정 구동부(15)와는 별도로 상기 가동부(2)에 구비되는 형태의 구조인 경우에는, 상기 하부 볼시트(30)와 상부 볼시트(32) 및 이들 사이에 개재된 볼(34)로 구성되는 상기 가이드부(3-2)가 상기 고정부(1)에 장착되는 가요성 기판(도시 생략)과 가동부(2)에 구비되는 상기 자동 초점 구동부를 전기적으로 연결시키는 커넥터 역할을 겸하도록 구성할 수 있다.

즉 자동 초점 구동부가 떨림 보정 구동부(15)와는 별도로 상기 가동부(2)에 구비되는 형태의 구조에서는, 상기 가이드부(3)를 통해 고정부(1) 측 상기 가요성 기판과 가동부(2) 측 상기 자동 초점 구동부가 서로 통전 가능하게 연결되도록 구성함으로써, 가요성 기판(12)을 통해 입력된 전류가 가이드부(3)를 통해 상기 가동부(2)의 자동 초점 구동부에 공급되도록 구성할 수 있다.

이를 위해 상부 볼시트(32)와 하부 볼시트(30)를 비자성 도체(자성을 띠지 않고 전기를 통하는 물체, 예컨대 구리(Cu), SUS 316, SUS 304 등) 또는 볼이 접촉하는 면에만 비자성 도체가 얇은 막두께로 증착된 사출물 형태로 구성하고, 도 5와 같이 하부 볼시트(30)에 상기 전원을 연결함으로써, 추가적인 전기부품의 사용 없이 고정부(1)에서 가동부(2) 측으로 전기가 공급되는 구성이 구현될 수 있다.

제3, 제4 실시 예

도 6과 도 7은 고정부에 대한 가동부의 평면운동을 가이드하는 부분의 바람직한 제3 실시 예 및 제4 실시 예를 각각 도시한 개략도이다.

도 6과 도 7의 제3 및 제4 실시 예를 구성하는 가이드부(3-3)(3-4)는, 하부 볼시트(30) 하면과 상부 볼시트(32) 상면 중 어느 한 면에 볼(34)에 대응하여 자석(36)이 부착되고, 다른 한 면에 상기 자석(36)에 대응하여 자성체(37)가 부착된 점을 제외하고는 앞선 제1 실시 예와 동일하다. 즉 볼의 상하 양측 모두에 자석(36)(38)을 배치한 제1 실시 예와는 달리, 볼(34)의 상부 또는 하부 중 어느 한쪽에 자석 대신 자성체(37)를 부착시킨 점에 차이가 있다.

물론, 도 6 및 도 7과 같이 볼(34)의 상부와 하부 중 어느 한쪽에 자석 대신 자성체(37)를 부착하더라도 자성체(37) 반대편에 부착되는 자석(36)과 상기 자성체(37) 사이의 인력(引力)에 의해 센터링이 구현되는 것은 제1 실시 예와 동일하나, 자석대신 자성체가 사용됨에 따라 단가 측면에서 유리하고, 떨림 보정 구동 시 상기 인력(引力)을 극복하는 힘 즉, 구동부하는 제1 실시 예에 비해 줄어들게 된다.

자성체는 바람직하게, 도 6과 같이 상기 볼(34)과 대응되는 크기의 구체(37-1)이거나 도 7과 같이 소정의 두께를 갖는 원형 또는 다각형 입체 구조물(37-2)일 수 있으며, 이때 볼(34), 자석(36), 상기 자성체(37-`1)(37-2)는 제1 실시 예와 마찬가지로 그 중심이 서로 일치하도록 동축선 상에 배치하는 것이 바람직하다.

도면에서는 상부 볼시트(32) 상면에 자성체(37)가 부착되고, 하부 볼시트(30) 하면에 자석(36)을 부착시킨 실시 예를 예로 들어 도시하고 있지만 상기 자석(36)과 자성체(37)의 위치를 바꾸어도 기능은 동일하게 발휘될 수 있으며, 앞선 제2 실시 예와 같이 상부와 하부 볼시트(30)(32)를 비자성 도체로 구성하여 고정부(1)와 가동부(2)가 전기적으로 연결되도록 구성할 수도 있음은 물론이다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 의하면, 구동파트에 대한 가동파트의 평면운동을 볼이 가이드하는 방식으로서, 미들 가이드가 필요 없어 구성이 단순하고 제품 소형화와 경량화에 유리하며, 와이어 서스펜션 방식과는 다르게 낙하 충격에도 구동파트에 대한 가동파트의 평면운동을 지지하는 부분이 파손될 우려가 없어 제품의 내구성과 신뢰성을 증대시킬 수 있다.

또한, 볼을 중심으로 구동파트와 가동파트 각각에 영구자석(또는 영구자석과 자성체)들을 실장하여 이들 사이에 작용하는 인력을 이용하여 센터링(구동파트를 광축 정렬 위치에 복원시키는 기술)을 구현하는 방식으로서, 종래의 볼 타입과는 다르게 센터링을 위한 별도의 부품(복원 스프링)의 사용을 배제할 수 있어 조립성을 개선할 수 있고 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.

또, 구동파트의 2차원 평면운동을 가이드하는 볼이 그 상부와 하부 또는 상부 또는 하부의 영구자석(또는 영구자석과 요크)의 자계의 영향을 받아 일측으로 치우치지 않고 항상 지정된 위치로 복원 가능함에 따라, 볼의 치우침에 의한 구동간섭을 회피할 수 있고, 이에 따라 구동파트의 동특성을 개선할 수 있으며 안정적이고 정확한 손 떨림 보정이 이루어질 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 : 가이드부 10 : 구동코일
11a, 11b : 제1, 제2 위치 검출 센서
14 : 베이스 15 : X축 떨림 보정 구동부
20 : 구동자석 22 : 렌즈배럴
24 : 떨림 보정 캐리어 26 : 요크(YOKE)
30 : 하부 볼시트 32 : 상부 볼시트
34 : 볼 36 : 하부 자석
37 : 자성체(제3, 제4 실시 예) 38 : 하부 자석

Claims (22)

1. 이미지 센서를 실장한 고정부(STATOR)에 구비되는 하부 볼시트;
   렌즈배럴이 탑재되고 상기 고정부 위에서 2차원 평면운동을 하는 가동부(MOVER)에 구비되는 상부 볼시트;
   상기 하부 볼시트와 상부 볼시트 사이에서 구름운동을 하는 자성체 재질의 볼; 및
   상기 볼에 대응하여 상기 하부 볼시트 하면과 상부 볼시트 상면에 각각 부착된 하부 자석과 상부 자석;을 포함하며,
   상기 고정부 측과 가동부 측이 서로 통전 가능하게 연결되도록, 상기 상부 볼시트와 하부 볼시트는 비자성 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   구동코일과 구동자석으로 구성된 떨림 보정 구동부에 의해 상기 가동부가 고정부 위에서 2차원 평면운동을 하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 구동코일은 고정부에 배치되고 상기 구동자석은 가동부에 배치되는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
   
4. 삭제
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 구동자석의 측면과 후면을 둘러싸도록 가동부에 설치되는 요크;를 더 포함하는 손 떨림 보정 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 볼, 하부 자석, 상부 자석은 각각의 중심이 일치하도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 볼시트와 하부 볼시트 중 적어도 하나에 상기 볼의 일부가 노출되도록 둘러싸는 볼 수용부;가 더 구비됨을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 볼을 사이에 두고 대향되는 상기 하부 자석 상부와 상부 자석 하부의 극성이 서로 다른 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
   
9. 제 1 항에 있어서
   상기 비자성 도체는 볼과 접촉하는 상부 볼시트와 하부 볼시트의 면에 얇은 막두께로 증착된 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부 볼시트에 외부전원이 연결되며, 상기 하부 볼시트에 연결된 외부전원이 공급하는 전류가 상기 볼과 상부 볼시트를 거쳐 가동부 구동을 위한 전류로 공급되는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
    
11. 이미지 센서를 실장한 고정부(STATOR)에 구비되는 하부 볼시트;
    렌즈배럴이 탑재되고 상기 고정부 위에서 2차원 평면운동을 하는 가동부(MOVER)에 구비되는 상부 볼시트;
    상기 하부 볼시트와 상부 볼시트 사이에서 구름운동을 하는 자성체 재질의 볼;을 포함하며,
    상기 하부 볼시트 하면과 상부 볼시트 상면 중 어느 한 면에 상기 볼에 대응하여 자석이 부착되고, 다른 한 면에 상기 자석에 대응하여 자성체가 부착되며,
    상기 고정부 측과 가동부 측이 서로 통전 가능하게 연결되도록, 상기 상부 볼시트와 하부 볼시트는 비자성 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    구동코일과 구동자석으로 구성된 떨림 보정 구동부에 의해 상기 가동부가 고정부 위에서 2차원 평면운동을 하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 구동코일은 고정부에 배치되고 상기 구동자석은 가동부에 배치되는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
    
14. 삭제
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 구동자석의 측면과 후면을 둘러싸도록 가동부에 설치되는 요크;를 더 포함하는 손 떨림 보정 장치.
    
16. 제 11 항에 있어서,
    상기 볼, 자석, 자성체는 각각의 중심이 일치하도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
    
17. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 볼시트와 하부 볼시트 중 적어도 하나에 상기 볼의 일부가 노출되도록 둘러싸는 볼 수용부;가 더 구비됨을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
    
18. 제 11 항에 있어서,
    상기 자성체는 상기 볼과 대응되는 크기의 구체인 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
    
19. 제 11 항에 있어서,
    상기 자성체는 소정의 두께를 갖는 원형 또는 다각형 입체 구조물인 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
    
20. 제 11 항에 있어서
    상기 비자성 도체는 볼과 접촉하는 상부 볼시트와 하부 볼시트의 면에 얇은 막두께로 증착된 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
    
21. 제 20 항에 있어서
    상기 하부 볼시트에 외부전원이 연결되며, 상기 하부 볼시트에 연결된 외부전원이 공급하는 전류가 상기 볼과 상부 볼시트를 거쳐 상기 가동부 구동을 위한 전류로 공급되는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치
    
22. 제 1 항 또는 제 11 항에 기재된 손 떨림 보정 장치를 포함하는 카메라 렌즈 모듈.

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