KR101790521B1 - 렌즈 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

렌즈 구동 장치가 개시된다. 본 발명의 렌즈 구동 장치는 적어도 하나의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴, 상기 렌즈 배럴의 외주면에 권선되는 AF 코일, 상기 AF 코일과 전기적으로 연결되는 제1 스프링 및 상기 AF 코일과 대향되어 배치되는 적어도 하나의 자석을 포함하는 AF 모듈 및 상기 자석과 상기 AF 코일과 다른 방향에서 대향되어 배치되는 적어도 하나의 OIS 코일, 상기 AF 모듈과 이격되어 배치되는 OIS 베이스 및 일단이 상기 OIS 베이스와 결합되고 타단이 상기 AF 모듈과 결합되어 상기 AF 모듈이 상기 OIS 베이스와 이격된 상태로 유지되도록 지지하는 적어도 하나의 지지 와이어를 포함하는 OIS 모듈을 포함하되, 상기 OIS 베이스는 상기 지지 와이어의 일단과 전기적으로 연결되는 급전 패턴을 포함하고, 상기 지지 와이어는 상기 제1 스프링과 전기적으로 연결된다.

Description

렌즈 구동 장치{Lens driving device}
본 발명은 카메라 모듈의 촬상용 렌즈를 촬상에 적합한 위치로 이동시키는 구동 장치에 관한 것이다.
사진이나 영상을 촬영하는 카메라 모듈은 기본적으로 렌즈 광학계와 이미지 센서를 포함한다. 피사체로부터 광이 입사되면 렌즈 광학계를 통과하며 굴절하고 이미지 센서에 결상된다. 고품질의 사진이나 영상을 얻기 위해서는 피사체의 상이 이미지 센서에 정확히 맺혀야 하고, 영상이 흔들림이 없어야 한다.
이를 위해서 피사체와의 거리 또는 흔들림에 따라 렌즈 광학계의 위치가 변경될 필요가 있다. 이를 위해 최근의 카메라 모듈은 AF(Auto Focus, 오토 포커스) 모듈 및 OIS(Optical Image Stabilizer, 광학식 이미지 안정화) 모듈을 포함하는 추세이다. AF 모듈은 렌즈 광학계를 광축 방향으로 이동시켜 피사체의 초점 위치를 조절하는 렌즈 구동 장치이다. OIS 모듈은 렌즈 광학계를 이미지 센서에 대해서 상대적으로 광축에 직교하는 방향으로 이동시켜 카메라 모듈의 흔들림을 보정하는 구동 장치이다.
OIS 모듈이 렌즈 광학계와 이미지 센서의 상대적인 위치를 조절하는 방식은 이미지 센서를 이동시키는 센서 시프트 방식과 렌즈 광학계를 이동시키는 렌즈 시프트 방식이 알려져 있다. 센서 시프트 방식은 일본국 공개특허공보 특개2004-274242호(2004.09.30 공개)에 개시되어 있다. 렌즈 시프트 방식은 대한민국 공개특허공보 10-2014-0089780호(2014.07.16 공개)에 개시되어 있다.
최근 카메라 모듈은 고화소, 고사양을 달성하기 위하여 렌즈 및 이미지 센서의 크기 및 구성이 복잡해지는 추세이다. 그러나 소형의 카메라 모듈이 장착되는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등의 전자 장치는 소형화, 박형화되는 추세이다. 따라서 구조가 간단하고 소형화된 렌즈 구동 장치가 필요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 구조가 간단하고 크기가 소형이어서, 카메라 모듈의 소형화를 달성할 수 있는 렌즈 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 오토 포커스를 위한 코일에 간단한 구조를 통해 안정적으로 전기 신호를 공급할 수 있는 렌즈 구동 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 렌즈 구동 장치는 적어도 하나의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴, 상기 렌즈 배럴의 외주면에 권선되는 AF 코일, 상기 AF 코일과 전기적으로 연결되는 제1 스프링 및 상기 AF 코일과 대향되어 배치되는 적어도 하나의 자석을 포함하는 AF 모듈 및 상기 자석과 상기 AF 코일과 다른 방향에서 대향되어 배치되는 적어도 하나의 OIS 코일, 상기 AF 모듈과 이격되어 배치되는 OIS 베이스 및 일단이 상기 OIS 베이스와 결합되고 타단이 상기 AF 모듈과 결합되어 상기 AF 모듈이 상기 OIS 베이스와 이격된 상태로 유지되도록 지지하는 적어도 하나의 지지 와이어를 포함하는 OIS 모듈을 포함하되, 상기 OIS 베이스는 상기 지지 와이어의 일단과 전기적으로 연결되는 급전 패턴을 포함하고, 상기 지지 와이어는 상기 제1 스프링과 전기적으로 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 급전 패턴은 서로 분리된 두 개의 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 와이어는 두 개 이상의 와이어를 포함하고, 상기 두 개의 패턴은 각각 서로 다른 상기 와이어와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 스프링은 서로 분리된 두 개의 탄성 부재를 포함하고, 상기 두 개의 탄성 부재는 각각 상기 AF 코일의 양단과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 와이어는 두 개 이상의 와이어를 포함하고, 상기 두 개의 탄성 부재는 각각 서로 다른 상기 와이어와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 급전 패턴은 서로 분리된 두 개의 패턴을 포함하고, 상기 두 개의 패턴은 각각 서로 다른 상기 와이어와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 급전 패턴의 일단은 신호 입력 단자와 연결되고, 타단은 상기 지지 와이어와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 급전 패턴은 상기 OIS 베이스의 상기 AF 모듈을 대향하는 면의 반대면에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 급전 패턴은 상기 OIS 베이스의 표면에 결합된 도금층으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 OIS 베이스는 처음에는 도금이 되지 않는 재질이었다가 레이저가 조사된 영역만 선택적으로 도금이 되는 재질로 변화되는 수지재로 형성되고, 상기 급전 패턴은 상기 OIS 베이스의 표면 중 레이저가 조사된 영역에 결합된 도금층으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 급전 패턴은 LDS(Laser Direct Structuring, 레이저 직접 구조화)방식에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 OIS 코일은 상기 자석과 상기 AF 코일과 반대 방향에서 대향되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 OIS 코일은 상기 자석과 상기 AF 코일과 직교하는 방향에서 대향되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 AF 코일과 상기 제1 스프링과 반대 방향에서 결합되는 제2 스프링을 더 포함하고, 상기 AF 코일의 양단은 각각 제1 스프링 및 제2 스프링과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 와이어는 두 개 이상의 와이어를 포함하고, 상기 와이어 중 일부는 상기 제1 스프링과 전기적으로 연결되고, 상기 와이어 중 다른 일부는 상기 제2 스프링과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 급전 패턴은 서로 분리된 두 개의 패턴을 포함하고, 상기 두 개의 패턴은 각각 서로 다른 스프링과 전기적으로 연결되는 상기 와이어와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 OIS 모듈은 상기 OIS 코일과 결합되고, 상기 OIS 코일의 양단과 연결되는 급전 패턴이 형성된 연성 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 AF 모듈은 상기 자석 및 상기 제1 스프링과 결합되는 자석 홀더를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 스프링과 지지 와이어는 상기 자석 홀더를 매개로 하여 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 AF 모듈은 상기 AF 코일 및 상기 렌즈 배럴과 결합되는 렌즈 캐리어를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 AF 코일의 양단 및 상기 제1 스프링은 상기 렌즈 캐리어를 매개로 하여 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 렌즈 캐리어는 상기 AF 코일의 양단과 상기 제1 스프링을 전기적으로 연결하는 도전성 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 구조가 간단하고 크기가 소형이어서, 카메라 모듈의 소형화를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 오토 포커스를 위한 코일에 간단한 구조를 통해 안정적으로 전기 신호를 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치가 조립된 상태의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치에 있어서, AF 모듈 부분의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 제1 스프링의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 OIS 모듈의 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 OIS 베이스의 저면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 일부의 구성만을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 일부의 구성만을 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 결합되어 있거나 연결되어 있다고 할 때, 이는 두 부분이 직접적으로 맞닿아 결합되거나 연결되어 있는 것뿐만 아니라 그 중간에 다른 부분을 사이에 두고 결합되어 있거나 연결되어 있는 경우를 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 도전성의 두 부분이 직접적으로 맞닿아 전기적으로 연결되어 있는 것뿐만 아니라 그 중간에 다른 도전성의 부분을 사이에 두고 결합되어 있거나 연결되어 있는 경우를 포함한다.
이하, 첨부한 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치가 조립된 상태의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치에 있어서, AF 모듈부분의 분해 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 제1 스프링의 평면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 OIS 모듈의 분해사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 OIS 베이스의 저면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 일부의 구성만을 나타낸 사시도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 일부의 구성만을 나타낸 단면도이다.
도 1, 도 2, 도 4, 도 6 및 도 8의 사시도는 직교좌표계(x, y, z)를 사용한다. 본 명세서에서 x방향은 전후 방향과 동일한 방향으로 지칭될 수 있고, y방향은 좌우 방향과 동일한 방향으로 지칭될 수 있으며, z방향은 상하 방향과 동일한 방향으로 지칭될 수 있다. 또한, z방향은 카메라 모듈에 있어서, 주광선(chief ray)이 진행하는 방향을 지칭하는 광축 방향과 동일한 방향일 수 있다. 따라서 x방향과 y방향은 광축에 직교하는 방향일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 렌즈 구동 장치는 사진이나 영상 등을 촬영하기 위한 촬상용 카메라 모듈의 일부로 구성된다. 카메라 모듈은 도 1에 도시된 장치에 쉴드 커버 및 IR 필터 베이스 구조물 등이 더 부가될 수 있다. 첨부된 도면에는 설명의 편의성을 위하여 렌즈 구동 장치와 직접적인 관련이 없는 카메라 모듈의 다른 구성 중 일부는 제외하고 설명하도록 한다.
카메라 모듈에 있어서, 렌즈는 렌즈를 통과한 광을 수광하여 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서와의 상대적인 위치가 조절될 수 있다. 이를 위해서 카메라 모듈 전체에 대해서 렌즈가 이동하는 렌즈 시프트 방식과 이미지 센서가 이동하는 센서 시프트 방식이 알려져 있다. 본 발명의 렌즈 구동 장치는 렌즈 시프트 방식의 카메라 모듈을 구성하는 장치이다.
본 발명의 렌즈 구동 장치는 카메라 모듈의 렌즈를 이동시키는 구동 장치이다. 카메라 모듈에 있어서 렌즈는 오토 포커스(Auto Focus, AF)를 위하여 이동할 수도 있고, 광학식 이미지 안정화(Optical Image Stabilizer, OIS)를 위하여 이동할 수도 있다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 렌즈 구동 장치는 렌즈 배럴(100), AF 모듈(200) 및 OIS 모듈(300)을 포함한다.
렌즈 배럴(100)은 수광하는 광이 통과하는 적어도 하나의 렌즈를 수용한다. AF 모듈(200)은 오토 포커스를 위하여 렌즈 배럴(100)을 광축 방향으로 이동시킨다. OIS 모듈(300)은 광학식 이미지 안정화를 위하여 렌즈 배럴(100)을 광축에 직교하는 방향으로 이동시킨다. 구체적으로 OIS 모듈(300)은 렌즈 배럴(100)을 x방향 및 y방향으로 이동시킬 수 있다.
렌즈 배럴(100)은 통형으로 형성된다. 렌즈 배럴(100)의 단면(xy 평면)은 원형이거나 다각형으로 형성될 수 있다. 렌즈 배럴(100)은 내부에 상하면이 개방된 내부 공간을 형성한다. 렌즈 배럴(100)은 측면을 통해 광이 유입되지 않도록 차광성을 재질로 형성될 수 있다.
렌즈 배럴(100)의 내부 공간에는 적어도 하나의 렌즈가 수용된다. 적어도 하나의 렌즈는 렌즈 광학계를 구성한다. 카메라 모듈이 수광하는 광은 렌즈 광학계를 상부에서 하부로 통과하여 렌즈 광학계 하부에 위치하는 이미지 센서로 조사된다. 카메라 모듈이 수광하는 광은 렌즈 광학계를 통과하면서 굴절될 수 있다.
도 4를 참조하여, AF 모듈(200)에 대해 설명하도록 한다.
AF 모듈(200)은 렌즈 배럴(100)을 광축 방향(z방향)으로 이동시킨다. 그 결과 렌즈 배럴(100)과 이미지 센서 사이의 거리가 조절될 수 있다. AF 모듈(200)에 의해 렌즈 배럴(100)이 이동함에 따라 렌즈 광학계를 통과한 광이 이미지 센서에 초점이 맺힌다. 피사체와 렌즈 광학계 사이의 거리가 바뀜에 따라 AF 모듈(200)은 렌즈 배럴(100)을 광축 방향으로 이동시켜 광이 이미지 센서에 초점이 맺히도록 조절된다. 이를 위해 AF 모듈(200)은 렌즈 배럴(100)의 주변에 위치할 수 있다.
AF 모듈(200)은 AF 코일(210), 렌즈 캐리어(110), 스프링(220, 230), 자석(240) 및 자석 홀더(250)를 포함한다.
AF 코일(210)은 렌즈 배럴(100)의 외주면에 권선된다. 구체적으로, AF 코일(210)은 렌즈 배럴(100)의 측면에 z방향을 중심으로 수회 권선된 도선으로 형성된다.
AF 코일(210)과 렌즈 배럴(100) 사이에는 렌즈 캐리어(110)가 위치할 수 있다. 렌즈 캐리어(110)는 렌즈 배럴(100), AF 코일(210) 및 스프링(220, 230)을 결합시키기 위한 구조물일 수 있다. 이러한 경우 AF 코일(210)은 렌즈 캐리어(110)를 매개로 하여 렌즈 배럴(100)의 외주면에 권선되는 형태가 된다.
스프링(220, 230)은 하나 또는 두 개가 형성될 수 있다. 구체적으로, 스프링(220, 230)은 렌즈 배럴(100)의 상면에 위치하는 제1 스프링(상부 스프링) (220) 및 렌즈 배럴(100)의 하면에 위치하는 제2 스프링(하부 스프링)(230)을 포함할 수 있다. 따라서 제1 스프링(220)과 제2 스프링(230)은 AF 코일(210)을 사이에 두고 서로 반대 방향에 위치할 수 있다. 경우에 따라서 스프링(220, 230)은 제1 스프링(220) 및 제2 스프링(230) 중 하나만 형성될 수도 있다.
스프링(220, 230)은 판 스프링 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 스프링(220, 230)은 내측부와 외측부를 포함할 수 있다. 외측부는 내측부의 외부에 위치하는 내측부의 대략적인 동심원 형태로 형성될 수 있다. 내측부와 외측부는 연결부에 의해 연결된다. 내측부와 외측부는 z축 상으로는 이격될 수 있다. 특히, 스프링이 탄성에 의해 압축 및 신장을 반복함에 따라 내측부와 외측부가 z축 방향으로 이격되는 정도가 변화할 수 있다.
하나의 스프링에 있어서, 스프링(220, 230)의 일단은 자석(240) 측과 결합되고 타단은 AF 코일(210) 측과 결합된다. 스프링(220, 230)의 일단과 자석(240) 및 스프링(220, 230)의 타단과 AF 코일(210)은 그 사이가 직접 맞닿아 연결되는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구조물을 매개로 하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 스프링(220, 230)의 일단과 자석(240)은 자석 홀더(250)를 매개로 하여 결합될 수 있다. 또한, 스프링(220, 230)의 타단과 AF 코일(210) 사이는 렌즈 캐리어(110)를 매개로 하여 결합될 수 있다.
특히, 스프링(220, 230)의 타단과 AF 코일(210)이 결합되는 것은 전기적으로 연결되는 것일 수 있다. 스프링(220, 230)은 전기가 통할 수 있는 금속성 재질로 형성될 수 있다. 따라서 스프링(220, 230)의 타단과 AF 코일(210) 사이는 전기가 통하도록 연결될 수 있다. 구체적으로 스프링(220, 230)의 타단과 AF 코일(210)의 양단(211, 212)이 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 스프링을 통해 전기 신호가 AF 코일(210)에 인가될 수 있다.
스프링(220, 230)의 타단과 AF 코일(210)은 그 사이가 직접적으로 맞닿아 연결되는 것뿐만 아니라 사이에 다른 도전성의 구조물을 매개로 하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 스프링(220, 230)의 타단과 AF 코일(210)이 렌즈 캐리어(110)를 매개로 결합되는 경우, 렌즈 캐리어(110)는 전기 신호를 전달할 수 있는 부분을 포함한다. 예를 들어, 렌즈 캐리어(110)는 도전성 패턴을 포함할 수 있다.
스프링(220, 230)의 일단은 상술한 외측부의 적어도 일부일 수 있다. 따라서 외측부의 적어도 일부는 자석(240)과 결합될 수 있다. 구체적으로, 외측부에는 자석(240)과 결합될 수 있는 체결부(225)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 외측부와 자석(240)이 자석 홀더(250)를 매개로 하여 연결되는 경우 외측부와 자석 홀더(250)는 홀(225)과 돌기(255)의 체결에 의해 결합될 수 있다.
또한, 스프링(220, 230)의 타단은 상술한 내측부의 적어도 일부일 수 있다. 따라서 내측부의 적어도 일부는 AF 코일(210)과 결합될 수 있다. 구체적으로, 내측부에는 AF 코일(210)과 결합될 수 있는 체결부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 내측부와 AF 코일(210)이 렌즈 캐리어(110)를 매개로 하여 연결되는 경우 내측부와 렌즈 캐리어(110)는 홀과 돌기의 체결에 의해 결합될 수 있다.
스프링(220, 230)은 렌즈 배럴(100) 및 AF 코일(210)이 광축 방향으로 이동함에 따라 압축과 신장을 반복할 수 있다. 스프링(220, 230)은 렌즈 배럴(100) 및 AF 코일(210)의 광축 방향의 이동 변위를 간접적으로 제한할 수 있다. 즉, 렌즈 배럴(100) 및 AF 코일(210)이 초기 위치보다 z축의 일 방향으로 이동함에 따라 스프링은 신장되어 복원력이 증대된다. 따라서 렌즈 배럴(100) 및 AF 코일(210)이 z축의 일 방향으로 미리 지정된 범위를 초과하여 이동하기 위해서는 렌즈 배럴(100) 또는 AF 코일(210)에 미리 지정된 범위 내에서 가해지는 스프링(220, 230)의 복원력보다 더 큰 복원력을 상쇄할 수 있는 힘이 가해져야 한다. 통상적인 사용 환경에서 렌즈 배럴(100) 또는 AF 코일(210)에 이러한 큰 힘이 가해지는 경우는 없으므로 렌즈 배럴(100) 및 AF 코일(210)의 이동 변위가 제한될 수 있다.
자석(240)은 AF 코일(210)의 주변에서 AF 코일(210)과 대향되도록 배치된다. 자석(240)과 AF 코일(210)은 소정의 간격으로 이격된 상태로 배치되는 것이 바람직하다. 자석(240)은 하나 또는 둘 이상이 AF 코일(210) 주변을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 첨부한 도면에는 자석(240)이 4개(241, 242, 243, 244)가 배치된 것으로 도시되어 있으나, 자석(240)의 개수는 변경될 수 있다.
자석(240)은 영구 자석이다. 자석(240)은 AF 코일(210)에 전기 신호가 인가됨에 따라 렌즈 배럴(100) 및 AF 코일(210)이 광축 방향으로 이동할 수 있도록 착자된다. 일예로, 자석(240)은 AF 코일(210)과 대향하는 내측면이 상부는 N극으로 하부는 S극으로 착자되는 형태일 수 있다. 상부와 하부의 극성은 서로 바뀔 수 있다. 둘 이상의 자석(240)이 배치되는 경우, 착자되는 방향은 모두 동일한 것이 바람직하다.
자석(240)은 자석 홀더(250)에 결합될 수 있다. 자석 홀더(250)는 자석(240)이 결합될 수 있는 결합부(251)를 구비하고, 자석(240)은 자석 홀더(250)의 결합부(251)에 체결된다. 경우에 따라서, 자석 홀더(250)는 스프링(220, 230)과 결합될 수 있는 체결부(255)가 구비될 수 있다.
도 5를 참조하면, 스프링(220, 230)은 서로 분리된 제1 탄성 부재(221) 및 제2 탄성 부재(222)를 포함하도록 형성될 수 있다. 두 개의 탄성 부재(221, 222)는 특히 전기적으로 직접 연결되지 않는 형태로 형성된다. 도 5에 도시된 것과 같이 서로 분리된 두 개의 탄성 부재(221, 222)를 포함하는 스프링(220, 230)은 제1 스프링(220) 및 제2 스프링(230) 중 적어도 하나일 수 있다.
제1 탄성 부재(221) 및 제2 탄성 부재(222)는 반원형 탄성 부재로 형성될 수 있다. 반원형 탄성 부재는 내측부와 외측부의 대략 절반에 해당하는 반원형의 내측부와 외측부를 포함한다. 두 개의 반원형의 탄성 부재가 서로 이격된 상태로 배치되어 각각 원형의 내측부와 외측부를 형성할 수 있다. 두 개의 탄성 부재는 z축 방향으로는 동일한 위치에 위치할 수 있다.
스프링(220, 230)이 제1 탄성 부재(221) 및 제2 탄성 부재(222)를 포함하는 경우에, 제1 탄성 부재(221)와 제2 탄성 부재(222)는 각각 AF 코일(210)의 양단(211, 212)과 연결될 수 있다. 따라서 AF 코일(210)에 인가되는 전기 신호는 제1 탄성 부재(221)에서 제2 탄성 부재(222) 방향으로 전달될 수 있다.
상술한 것과 같이 AF 모듈(200)은 그 내부에 위치하는 렌즈 배럴(100)을 광축 방향으로 이동시킨다. AF 코일(210)에 전기적 신호가 인가되어 특정한 방향으로 전류가 흐르면 AF 코일(210) 내부 및 주변에 특정한 방향으로 자기력선이 생성된다. 이러한 AF 코일(210)과 자석(240)의 상호 작용에 의해 렌즈 배럴(100)에 광축 방향의 힘이 가해진다. 이에 따라 렌즈 배럴(100)은 광축 방향으로 이동할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 OIS 모듈(300)에 대해 설명하도록 한다.
OIS 모듈(300)은 렌즈 배럴(100)을 광축과 직교하는 방향으로 이동시킨다. 구체적으로 OIS 모듈(300)은 렌즈 배럴(100)을 x방향 및 y방향으로 이동시킨다. 그러나 OIS 모듈(300)에 의한 렌즈 배럴(100)의 이동 방향은 x방향 및 y방향으로 한정되는 것은 아니다. 렌즈 배럴(100)의 이동 방향은 광축과 직교하는 방향이면 되고, 반드시 직교하는 두 방향으로 이동되는 것으로 한정되는 것은 아니다.
OIS 모듈(300)은 OIS 코일(310), 연성 회로 기판(320), OIS 베이스(330) 및 지지 와이어(350)를 포함한다.
OIS 코일(310)은 AF 모듈(200)의 주변에서 자석(240)과 대향되도록 배치된다. OIS 코일(310)과 자석(240)은 이격된 상태로 배치되는 것이 바람직하다. OIS 코일(310)은 자석(240)과 각각 x방향, y방향으로 대향되는 적어도 두 개의 코일을 포함하는 것이 바람직하다. 첨부한 도면에는 x방향, y방향으로 배향된 4개의 자석(241, 242, 243, 244)과 각각 대향되도록 배치된 4개의 OIS 코일(311, 312, 313, 314)이 도시되어 있으나, OIS 코일(310)의 개수는 변경될 수 있다.
OIS 코일(310)은 자석(240)과 AF 코일(210)과 반대 방향에서 대향되도록 배치될 수 있다. 따라서 자석(240)은 AF 코일(210)과 오아일 코일 사이에 위치하게 된다. 경우에 따라서 OIS 코일(310)은 자석(240)과 AF 코일(210)과 직교하는 방향에서 대향되어 배치될 수 있다. 이러한 경우 OIS 코일(310)은 자석(240)의 하부에 위치할 수 있다. OIS 코일(310)은 자석(240)과 대향되는 방향을 중심으로 수회 권선된 도선으로 형성된다.
OIS 코일(310)은 연성 회로 기판(320)에 결합되어 있을 수 있다. 연성 회로 기판(320)은 OIS 코일(310)의 양단과 연결되는 급전 패턴(321)이 형성되어 있다. 급전 패턴(321)은 입력 단자(322)로 연결되어 전기 신호를 입력받을 수 있다. 연성 회로 기판(320)은 OIS 케이스(325)에 결합될 수 있다.
도 7 내지 도 8을 참조하면, AF 모듈(200)은 OIS 베이스(330) 상에서 지지 와이어(350)에 의해 AF 모듈(200) 상에서 부양된 상태로 위치한다. OIS 베이스(330)는 AF 모듈(200)의 하부에 위치하는 판형의 구조물로 형성된다. 지지 와이어(350)의 일단은 OIS 베이스(330)와 결합되고, 타단은 AF 모듈(200)과 결합된다. 지지 와이어(350)에 의해 AF 모듈(200)은 OIS 베이스(330)의 상면 상에서 이격된 상태로 부양되어 위치한다. AF 모듈(200)이 안정적으로 부양되어 위치하기 위해서 지지 와이어(350)는 둘 또는 셋 이상이 형성되는 것이 바람직하다. 지지 와이어(350)는 외력이 가해지지 않는 상태에서는 그 형태가 일정하게 유지될 수 있는 특징을 가진다. 또한, 지지 와이어(350)는 OIS 모듈(300)에 의해서 AF 모듈(200)이 광축과 직교하는 방향으로 힘을 받을 경우 휘어질 수 있는 특징을 가진다. 지지 와이어(350)은 외력이 제거되면 원래의 형태로 복원될 수 있다. 지지 와이어(350)는 예를 들어, 형상 기억 합금으로 형성될 수 있다.
지지 와이어(350)는 도전성의 재질로 형성된다. 지지 와이어(350)는 두 개 이상의 와이어를 포함하고, 두 개 이상의 와이어는 각각 AF 코일(210)의 양단(211, 212)에 전기적으로 연결될 수 있다. 두 개 이상의 와이어 중 AF 코일(210)의 일단(211)과 연결되는 와이어를 제1 와이어(351), AF 코일(210)의 타단(212)과 연결되는 와이어를 제2 와이어(352)로 구분할 수 있다. 도면에 도시된 것과 같이, 4개의 지지 와이어(350)가 있는 경우에는 2개의 와이어가 각각 AF 코일(210)의 양단(211, 212)에 연결될 수 있다.
제1 와이어(351) 및 제2 와이어(352)의 타단과 AF 코일(210)의 양단(211, 212)은 각각 스프링(220, 230)을 매개로 하여 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 와이어(351) 및 제2 와이어(352)는 각각 서로 분리된 두 개의 스프링을 통해 연결될 수 있다. 그리고 분리된 두 개의 스프링은 각각 AF 코일(210)의 양단(211, 212)과 연결될 수 있다. 이를 통해, 제1 와이어(351) 및 제2 와이어(352)는 AF 코일(210)의 양단(211, 212)과 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서 분리된 두 개의 스프링은 스프링의 서로 분리된 두 개의 탄성 부재(211, 212)일 수 있다. 제1 와이어(351) 및 제2 와이어(352)의 타단은 각각 제1 탄성 부재(221) 및 제2 탄성 부재(212)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 와이어(350)의 타단과 탄성 부재(211, 212)는 탄성 부재(211, 212)의 외측부와 연결될 수 있다. 그리고 제1 탄성 부재(221) 및 제2 탄성 부재(222)는 각각 AF 코일(210)의 양단(211, 212)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 탄성 부재(221) 및 제2 탄성 부재(222)의 내측단이 각각 AF 코일(210)의 양단(211, 212)과 연결될 수 있다. 경우에 따라서, 탄성 부재(211, 212)는 렌즈 캐리어(110)를 매개로 하여 AF 코일(210)의 양단(211, 212)과 연결될 수 있다.
다른 경우에 제1 와이어(351) 및 제2 와이어(352)는 제1 스프링(220) 및 제2 스프링(230)을 통해 AF 코일(210)의 양단(211, 212)과 연결될 수 있다.
도 9를 참조하면, OIS 베이스(330)는 급전 패턴(340)을 포함한다. 급전 패턴(340)은 OIS 베이스(330)의 표면에 형성된 도전성의 패턴일 수 있다. 구체적으로 급전 패턴(340)은 OIS 베이스(330)의 상면 또는 하면에 형성될 수 있다.
급전 패턴(340)은 OIS 베이스(330)의 표면에 결합된 도금층일 수 있다. 급전 패턴(340)을 형성하는 도금층은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도금층은 LDS(Laser Direct Structuring, 레이저 직접 구조화)방식에 의해 형성될 수 있다. LDS 방식은 레이저에 반응하는 수지재로 OIS 베이스(330)를 형성한 후, 급전 패턴(340) 영역에만 레이저를 조사한 후, 레이저가 조사된 영역에만 선택적으로 도금층을 형성하는 방법이다. 여기서 레이저에 반응하는 수지재는 처음에는 도금이 되지 않는 재질이었다가 레이저가 조사된 영역만 선택적으로 도금이 되는 재질로 변화되는 수지재이다. 구체적으로, 처음에는 수지재의 실질적으로 전체의 영역이 비도전성 재질이었다가 레이저가 조사되면 일부 영역이 도전성 재질로 변화되는 수지재이다. 레이저가 조사된 수지재를 도금액에 침지하면 도전성 재질로 변한 부분을 시드(seed)로 하여 도금층이 형성된다. 이러한 레이저에 반응하는 수지재는, 예를 들어 0.01 내지 20 중량%의 스피넬 구조의 금속산화물이 첨가된 수지재일 수 있다. 스피넬 구조의 금속산화물로는, 예를 들어 아크롬산구리스피넬(CuCr2O4)일 수 있다.
급전 패턴(340)은 서로 분리된 두 개의 제1 패턴(341) 및 제2 패턴(342)을 포함할 수 있다. 제1 패턴(341) 및 제2 패턴(342)은 OIS 베이스(330)의 표면 상에서 서로 이격된 상태로 형성된다. 제1 패턴(341) 및 제2 패턴(342)의 일단은 신호 입력 단자(343)와 연결되고, 타단은 각각 제1 와이어(351) 및 제2 와이어(352)의 일단과 연결된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 급전 패턴(340)의 일단에 형성된 신호 입력 단자(343)를 통해 AF 코일(210)에 전기 신호가 인가될 수 있다. 구체적으로, 신호 입력 단자(343)는 급전 패턴(340)의 일단과 연결되고, 급전 패턴(340)의 타단은 지지 와이어(350)의 일단과 연결되고, 지지 와이어(350)의 타단은 스프링(220)의 일단과 연결되고, 스프링(220)의 타단은 AF 코일(210)의 양단(211, 212)에 연결된다.
따라서 전기 신호는 제1 신호 입력 단자(343), 제1 패턴(341), 제1 와이어(351), 제1 탄성 부재(221), AF 코일(210)의 일단을 통해 AF 코일(210)에 인가될 수 있다. 인가된 신호는 AF 코일(210)의 타단, 제2 탄성 부재(222), 제2 와이어(352), 제2 패턴(342), 제2 신호 입력 단자(343)로 진행한다. 전기 신호는 역방향으로 진행할 수도 있다.
OIS 코일(310)에 전기 신호가 인가되어 특정한 방향으로 전류가 흐르면 OIS 코일(310) 내부 및 주변에 특정한 방향으로 자기력선이 생성된다. 이러한 오아일 코일과 자석(240)의 상호 작용에 의해 AF 모듈(200)에 x방향 및 y방향의 힘이 가해진다. 이에 따라 AF 모듈(200)은 x방향 및 y방향으로 이동할 수 있다. OIS 모듈(300)이 AF 모듈(200)을 이동시킴에 따라 렌즈 배럴(100)도 함께 이동하게 된다.
OIS 모듈(300)이 렌즈 배럴(100)을 이동시킬 때, AF 모듈(200)은 렌즈 배럴(100)과 함께 광축과 직교하는 방향으로 이동하게 된다. OIS 모듈(300)에 의해 렌즈 배럴(100)이 이동함에 따라 카메라 모듈 전체의 떨림에도 불구하고 이미지 센서에 맺히는 상이 흔들리지 않고 안정화될 수 있다. 카메라 모듈의 떨림은 주로 사용자의 손떨림에서 야기될 수 있는데, OIS 모듈(300)은 이로 인한 영상의 흔들림을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 렌즈 구동 장치의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 렌즈 배럴 110: 렌즈 캐리어
200: AF 모듈 210: AF 코일
220: 제1 스프링 221: 제1 탄성 부재
222: 제2 탄성 부재 230: 제2 스프링
240: 자석 250: 자석 홀더
300: OIS 모듈 310: OIS 코일
320: 연성 회로 기판 330: OIS 베이스
340: 급전 패턴 350: 지지 와이어

Claims (22)

  1. 적어도 하나의 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴;
    상기 렌즈 배럴의 외주면에 권선되는 AF 코일, 상기 AF 코일과 전기적으로 연결되는 제1 스프링 및 상기 AF 코일과 대향되어 배치되는 적어도 하나의 자석을 포함하는 AF 모듈; 및
    상기 자석과 상기 AF 코일과 다른 방향에서 대향되어 배치되는 적어도 하나의 OIS 코일, 상기 AF 모듈과 이격되어 배치되는 OIS 베이스 및 일단이 상기 OIS 베이스와 결합되고 타단이 상기 AF 모듈과 결합되어 상기 AF 모듈이 상기 OIS 베이스와 이격된 상태로 유지되도록 지지하는 적어도 하나의 지지 와이어를 포함하는 OIS 모듈을 포함하되,
    상기 OIS 베이스는 상기 지지 와이어의 일단과 전기적으로 연결되는 급전 패턴을 포함하고,
    상기 지지 와이어는 상기 제1 스프링과 전기적으로 연결되고,
    상기 OIS 코일은 상기 자석과 상기 AF 코일과 반대 방향에서 대향되어 배치되는 렌즈 구동 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 급전 패턴은 서로 분리된 두 개의 패턴을 포함하는 렌즈 구동 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 지지 와이어는 두 개 이상의 와이어를 포함하고,
    상기 두 개의 패턴은 각각 서로 다른 상기 와이어와 전기적으로 연결되는 렌즈 구동 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스프링은 서로 분리된 두 개의 탄성 부재를 포함하고, 상기 두 개의 탄성 부재는 각각 상기 AF 코일의 양단과 전기적으로 연결되는 렌즈 구동 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 지지 와이어는 두 개 이상의 와이어를 포함하고,
    상기 두 개의 탄성 부재는 각각 서로 다른 상기 와이어와 전기적으로 연결되는 렌즈 구동 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 급전 패턴은 서로 분리된 두 개의 패턴을 포함하고, 상기 두 개의 패턴은 각각 서로 다른 상기 와이어와 전기적으로 연결되는 렌즈 구동 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 급전 패턴의 일단은 신호 입력 단자와 연결되고, 타단은 상기 지지 와이어와 연결되는 렌즈 구동 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 급전 패턴은 상기 OIS 베이스의 상기 AF 모듈을 대향하는 면의 반대면에 형성되는 렌즈 구동 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 급전 패턴은 상기 OIS 베이스의 표면에 결합된 도금층으로 형성된 렌즈 구동 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 OIS 베이스는 처음에는 도금이 되지 않는 재질이었다가 레이저가 조사된 영역만 선택적으로 도금이 되는 재질로 변화되는 수지재로 형성되고,
    상기 급전 패턴은 상기 OIS 베이스의 표면 중 레이저가 조사된 영역에 결합된 도금층으로 형성된 렌즈 구동 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 급전 패턴은 LDS(Laser Direct Structuring, 레이저 직접 구조화)방식에 의해 형성된 렌즈 구동 장치.
  12. 삭제
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 OIS 코일은 상기 자석과 상기 AF 코일과 직교하는 방향에서 대향되어 배치되는 렌즈 구동 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 AF 코일과 상기 제1 스프링과 반대 방향에서 결합되는 제2 스프링을 더 포함하고,
    상기 AF 코일의 양단은 각각 제1 스프링 및 제2 스프링과 전기적으로 연결되는 렌즈 구동 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 지지 와이어는 두 개 이상의 와이어를 포함하고,
    상기 와이어 중 일부는 상기 제1 스프링과 전기적으로 연결되고, 상기 와이어 중 다른 일부는 상기 제2 스프링과 전기적으로 연결되는 렌즈 구동 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 급전 패턴은 서로 분리된 두 개의 패턴을 포함하고, 상기 두 개의 패턴은 각각 서로 다른 스프링과 전기적으로 연결되는 상기 와이어와 연결되는 렌즈 구동 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 OIS 모듈은 상기 OIS 코일과 결합되고, 상기 OIS 코일의 양단과 연결되는 급전 패턴이 형성된 연성 회로 기판을 더 포함하는 렌즈 구동 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 AF 모듈은 상기 자석 및 상기 제1 스프링과 결합되는 자석 홀더를 더 포함하는 렌즈 구동 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 스프링과 지지 와이어는 상기 자석 홀더를 매개로 하여 전기적으로 연결되는 렌즈 구동 장치.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 AF 모듈은 상기 AF 코일 및 상기 렌즈 배럴과 결합되는 렌즈 캐리어를 더 포함하는 렌즈 구동 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 AF 코일의 양단 및 상기 제1 스프링은 상기 렌즈 캐리어를 매개로 하여 전기적으로 연결되는 렌즈 구동 장치.
  22. 제20 항에 있어서,
    상기 렌즈 캐리어는 상기 AF 코일의 양단과 상기 제1 스프링을 전기적으로 연결하는 도전성 패턴을 포함하는 렌즈 구동 장치.
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