KR101813392B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR101813392B1
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lens module
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박철진
장익진
김동률
이재선
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 하나의 하우징 내에 배치된 복수의 렌즈 모듈; 상기 복수의 렌즈 모듈을 각각 독립적으로 광축 방향으로 이동시키도록 구성된 초점 조정부; 및 상기 복수의 렌즈 모듈을 함께 상기 광축 방향에 수직한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동시키도록 구성된 흔들림 보정부;를 포함할 수 있다.

Description

카메라 모듈{Camera module}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근에는 스마트 폰을 비롯하여 태블릿 PC, 노트북 등의 이동통신 단말기에 카메라 모듈이 채용되고 있다.
또한, 최근에는 두 개의 렌즈 모듈이 장착된 듀얼 카메라가 개시되고 있으며, 이러한 듀얼 카메라는 두 개의 독립된 카메라 모듈을 단순히 병렬적으로 집합시킨 형태로만 설계되고 있다.
이러한 방식은 후 변형 등에 취약하여 보강재를 통한 추가적인 보강이 필요한 문제가 있다.
또한, 두 개의 독립된 카메라 모듈마다 액추에이터가 구비되므로, 이로 인해 카메라 모듈의 전체 크기가 커지게 되는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 복수의 렌즈 모듈을 채용하고, 복수의 렌즈 모듈에 초점 조정 및 흔들림 보정 기능을 적용하면서도 크기를 소형화할 수 있고, 외부 충격 등에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 하나의 하우징 내에 배치된 복수의 렌즈 모듈; 상기 복수의 렌즈 모듈을 각각 독립적으로 광축 방향으로 이동시키도록 구성된 초점 조정부; 및 상기 복수의 렌즈 모듈을 함께 상기 광축 방향에 수직한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동시키도록 구성된 흔들림 보정부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 복수의 렌즈 모듈을 채용하고, 복수의 렌즈 모듈에 초점 조정 및 흔들림 보정 기능을 적용하면서도 크기를 소형화할 수 있고, 외부 충격 등에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략 분해 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 렌즈 모듈 및 흔들림 보정부의 분해 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 렌즈 모듈 및 제2 렌즈 모듈이 제1 방향 및 제2 방향으로 움직이는 모습을 도시한 평면도이고,
도 5는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 부분을 절개한 사시도이고,
도 6은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 부분을 절개한 사시도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 렌즈 모듈 및 초점 조정부를 도시한 분해 사시도이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 렌즈 모듈 및 초점 조정부를 도시한 분해 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로서, 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대가능한 전자 기기에 적용될 수 있다.
카메라 모듈은 사진 또는 동영상 촬영을 위한 광학 기기이며, 초점을 조정하거나 흔들림을 보정하기 위해 렌즈를 이동시키는 렌즈 구동 장치를 구비한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 독립적으로 이동 가능하게 구성된 복수의 렌즈 모듈(210, 230), 복수의 렌즈 모듈(210, 230)을 이동시키는 렌즈 구동 장치(400), 복수의 렌즈 모듈(210, 230)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서 모듈(500) 및 복수의 렌즈 모듈(210, 230)과 렌즈 구동 장치(400)를 수용하는 하우징(110)과 케이스(120)를 포함한다.
복수의 렌즈 모듈(210, 230)은 두 개 이상의 렌즈 모듈을 포함하는 의미일 수 있다. 본 실시예에서는 두 개의 렌즈 모듈(제1 렌즈 모듈(210) 및 제2 렌즈 모듈(230))을 기준으로 설명하였으나, 렌즈 모듈의 개수에 본 발명의 사상이 한정되는 것은 아니다.
제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(220)은 각각 광축 방향(Z 방향)으로 이동 가능하도록 하우징(110)의 내부에 수용된다.
여기서, 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)은 서로 다른 화각을 가지도록 구성된다.
일 예로, 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230) 중 어느 하나의 화각이 상대적으로 넓게 구성(광각 렌즈)되고, 나머지 하나의 화각이 상대적으로 좁게 구성(망원 렌즈)될 수 있다.
이처럼 두 개의 렌즈 모듈의 화각을 서로 다르게 설계함으로써, 피사체의 이미지를 다양한 심도로 촬영할 수 있다.
또한, 하나의 피사체 대한 두 개의 이미지를 이용(일 예로, 합성)하여 높은 해상도의 이미지를 생성하거나 밝은 이미지를 생성할 수 있으므로, 저조도 환경에서도 피사체의 이미지를 선명하게 촬영할 수 있다.
또한, 복수의 이미지를 이용하여 3D 영상을 구현할 수 있으며, 줌 기능도 구현할 수 있다.
렌즈 구동 장치(400)는 복수의 렌즈 모듈(210, 230)을 이동시키는 장치이다.
일 예로, 렌즈 구동 장치(400)는 복수의 렌즈 모듈(210, 230)을 각각 광축 방향(Z축 방향)으로 이동시킴으로써 초점을 조정할 수 있고, 복수의 렌즈 모듈(210, 230)을 광축 방향(Z축 방향)에 수직한 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 함께 이동시킴으로써 촬영 시의 흔들림을 보정할 수 있다.
렌즈 구동 장치(400)는 흔들림을 보정하는 흔들림 보정부(410) 및 초점을 조정하는 초점 조정부(420)를 포함한다.
이미지 센서 모듈(500)은 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 장치이다.
일 예로, 이미지 센서 모듈(500)은 인쇄회로기판(550), 인쇄회로기판(550)에 연결되는 제1 이미지 센서(510) 및 제2 이미지 센서(530)를 포함할 수 있고, 적외선 필터를 더 포함할 수 있다.
적외선 필터는 각 렌즈 모듈(210, 230)을 통해 입사된 광 중에서 적외선 영역의 광을 차단하는 역할을 한다.
제1 및 제2 이미지 센서(510, 530)는 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환한다. 일 예로 제1 및 제2 이미지 센서(510, 530)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)일 수 있다.
제1 및 제2 이미지 센서(510, 530)에 의해 변환된 전기 신호는 휴대가능한 전자기기의 디스플레이부를 통해 영상으로 출력된다.
제1 및 제2 이미지 센서(510, 530)는 인쇄회로기판(550)에 고정되며, 와이어 본딩에 의하여 인쇄회로기판(550)과 전기적으로 연결된다.
제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)과 렌즈 구동 장치(400)는 하우징(110)에 수용된다.
일 예로, 하우징(110)은 상부와 하부가 개방된 형상이며, 하우징(110)의 내부 공간에 복수의 렌즈 모듈(210, 230)과 렌즈 구동 장치(400)가 수용된다.
하우징(110)의 하부에는 이미지 센서 모듈(500)이 배치된다.
두 개의 독립된 카메라 모듈을 단순히 병렬적으로 결합시키는 경우에는, 두 개의 독립된 카메라 모듈 사이의 공간에 보강재를 추가하여 충격 등에 의한 변형을 방지할 필요가 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 추가적인 보강재가 필요치 않으며, 두 개의 이동 공간을 구비한 하나의 하우징(110) 내에 복수의 렌즈 모듈(210, 230)을 배치함으로써 외부 충격 등에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
케이스(120)는 하우징(110)의 외부면을 감싸도록 하우징(110)과 결합하며, 카메라 모듈의 내부 구성부품을 보호하는 기능을 한다.
또한, 케이스(120)는 전자파를 차폐하는 기능을 할 수 있다.
일 예로, 카메라 모듈에서 발생된 전자파가 휴대가능한 전자기기 내의 다른 전자부품에 영향을 미치지 않도록 케이스(120)가 전자파를 차폐할 수 있다.
또한, 휴대가능한 전자기기에는 카메라 모듈 이외에 여러 전자부품이 장착되므로, 이러한 전자부품에서 발생된 전자파가 카메라 모듈에 영향을 미치지 않도록 케이스(120)가 전자파를 차폐할 수 있다.
케이스(120)는 금속재질로 제공되어 인쇄회로기판(550)에 구비되는 접지패드에 접지될 수 있으며, 이에 따라 전자파를 차폐할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 렌즈 모듈 및 흔들림 보정부의 분해 사시도이다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치(400) 중 흔들림 보정부(410)에 관하여 설명한다.
흔들림 보정부(410)는 이미지 촬영 또는 동영상 촬영 시 사용자의 손떨림 등의 요인에 의해 이미지가 번지거나 동영상이 흔들리는 것을 보정하기 위해 사용된다.
예를 들어, 흔들림 보정부(410)는 사용자의 손떨림 등에 의해 영상 촬영 시 흔들림이 발생할 때, 흔들림에 대응하는 상대변위를 제1 렌즈 모듈(210) 및 제2 렌즈 모듈(230)에 부여함으로써 흔들림을 보상한다.
일 예로, 흔들림 보정부(410)는 제1 렌즈 모듈(210) 및 제2 렌즈 모듈(230)을 광축 방향(Z축 방향)에 수직한 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동시켜 흔들림을 보정한다.
여기서, 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)은 서로 수직한 방향일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 제1 렌즈 모듈(210) 및 제2 렌즈 모듈(230)의 이동을 가이드하는 제1 가이드 부재(310) 및 제2 가이드 부재(320)를 포함한다.
제1 가이드 부재(310) 및 제2 가이드 부재(320)는 하우징(110) 내에 삽입된다. 일 예로 제1 가이드 부재(310)와 제2 가이드 부재(320)는 하우징(110) 내에 광축 방향(Z축 방향)으로 순차로 삽입 배치된다.
제1 가이드 부재(310)와 제2 가이드 부재(320)는 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)이 삽입될 수 있는 공간을 구비한다.
제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)과, 제1 및 제2 가이드 부재(310, 320)는 제1 방향(X 방향)으로 함께 이동되어 제1 방향(X 방향)으로의 흔들림을 보정한다.
또한, 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)과, 제2 가이드 부재(320)는 제2 방향(Y 방향)으로 함께 이동되어 제2 방향(Y 방향)으로의 흔들림을 보정한다.
즉, 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)과, 제2 가이드 부재(320)는 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동될 수 있다. 또한, 제1 가이드 부재(310)는 제1 방향(X 방향)으로만 이동될 수 있다.
흔들림 보정부(410)는 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로의 구동력을 발생시키는 복수의 마그네트(410a)와 복수의 코일(410b)을 포함한다.
흔들림 보정부(410)에서 발생된 구동력에 의하여 제1 가이드 부재(310) 및 제2 가이드 부재(320)는 하우징(110) 내에서 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동된다.
복수의 마그네트(410a)와 복수의 코일(410b) 중 일부의 마그네트와 코일은 제1 방향(X 방향)으로 마주보게 배치되며, 제1 방향(X 방향)으로의 구동력을 발생시킨다. 나머지 마그네트와 나머지 코일은 제2 방향(Y 방향)으로 마주보게 배치되며, 제2 방향(Y 방향)으로의 구동력을 발생시킨다.
복수의 마그네트(410a)는 제2 가이드 부재(320)에 장착되고, 복수의 코일(410b)은 기판(600)을 매개로 하우징(110)에 장착된다. 기판(600)은 하우징(110)의 측면에 장착되고, 복수의 코일(410b)은 복수의 마그네트(410a)와 마주보도록 기판(600)에 배치된다.
복수의 마그네트(410a)는 제2 가이드 부재(320)와 함께 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동되는 이동부재이고, 복수의 코일(410b)은 하우징(110)에 고정된 고정부재이다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 마그네트(410a)와 복수의 코일(410b)의 위치를 서로 바꾸는 것도 가능하다.
본 발명은 흔들림 보정 과정에서 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다.
따라서, 폐루프 제어를 위한 위치 센서(410c)가 제공되며, 위치 센서(410c)는 흔들림 보정을 위한 복수의 코일(410b)의 내측에 배치될 수 있다.
위치 센서(410c)는 홀 센서일 수 있으며, 제2 가이드 부재(320)에 장착된 복수의 마그네트(410a)의 자기력선속 밀도의 변화를 통해 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)의 위치를 감지할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)의 위치는 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로의 위치를 의미할 수 있다.
본 발명은 제1 가이드 부재(310) 및 제2 가이드 부재(320)를 지지하는 복수의 볼 부재(700)를 포함한다. 복수의 볼 부재(700)는 흔들림 보정 과정에서 제1 가이드 부재(310) 및 제2 가이드 부재(320)를 가이드 한다. 또한, 하우징(110), 제1 가이드 부재(310) 및 제2 가이드 부재(320) 간의 광축 방향(Z 방향)으로의 간격을 유지시키는 기능도 한다.
복수의 볼 부재(700)는 제1 볼 부재(710) 및 제2 볼 부재(720)를 포함한다.
제1 볼 부재(710)는 하우징(110)과 제1 가이드 부재(310) 사이에 배치되고, 제2 볼 부재(720)는 제1 가이드 부재(310)와 제2 가이드 부재(320) 사이에 배치된다.
제1 볼 부재(710)는 제1 가이드 부재(310)와 제2 가이드 부재(320)의 제1 방향(X 방향)으로의 이동을 가이드하고, 제2 볼 부재(720)는 제2 가이드 부재(320)의 제2 방향(Y 방향)으로의 이동을 가이드한다.
일 예로, 제1 볼 부재(710)는 제1 방향(X 방향)으로의 구동력이 발생한 경우에 제1 방향(X 방향)으로 구름운동한다. 이에 따라, 제1 볼 부재(710)는 제1 가이드 부재(310)와 제2 가이드 부재(320)의 제1 방향(X 방향)으로의 이동을 가이드한다.
또한, 제2 볼 부재(720)는 제2 방향(Y 방향)으로의 구동력이 발생한 경우에 제2 방향(Y 방향)으로 구름운동한다. 이에 따라, 제2 볼 부재(720)는 제2 가이드 부재(320)의 제2 방향(Y 방향)으로의 이동을 가이드한다.
하우징(110)과 제1 가이드 부재(310)가 서로 광축 방향(Z 방향)으로 마주보는 면에는 각각 제1 볼 부재(710)를 수용하는 제1 가이드홈부(710a)가 형성된다.
제1 볼 부재(710)는 제1 가이드홈부(710a)에 수용되어 하우징(110)과 제1 가이드 부재(310) 사이에 끼워진다.
제1 볼 부재(710)는 제1 가이드홈부(710a)에 수용된 상태에서, 광축 방향(Z 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로의 이동이 제한되고, 제1 방향(X 방향)으로만 이동될 수 있다. 일 예로, 제1 볼 부재(710)는 제1 방향(X 방향)으로만 구름운동 가능하다.
이를 위하여, 제1 가이드홈부(710a)의 평면 형상은 제2 방향(Y 방향)으로의 폭보다 제1 방향(X 방향)으로의 길이가 더 긴 직사각형일 수 있다.
제1 가이드 부재(310)와 제2 가이드 부재(320)가 서로 광축 방향(Z 방향)으로 마주보는 면에는 각각 제2 볼 부재(720)를 수용하는 제2 가이드홈부(720a)가 형성된다.
제2 볼 부재(720)는 제2 가이드홈부(720a)에 수용되어 제1 가이드 부재(310)와 제2 가이드 부재(320) 사이에 끼워진다.
제2 볼 부재(720)는 제2 가이드홈부(720a)에 수용된 상태에서, 광축 방향(Z 방향) 및 제1 방향(X 방향)으로의 이동이 제한되고, 제2 방향(Y 방향)으로만 이동될 수 있다. 일 예로, 제2 볼 부재(720)는 제2 방향(Y 방향)으로만 구름운동 가능하다.
이를 위하여, 제2 가이드홈부(720a)의 평면 형상은 제1 방향(X 방향)으로의 폭보다 제2 방향(Y 방향)으로의 길이가 더 긴 직사각형일 수 있다.
한편, 본 발명에는 제1 볼 부재(710)가 하우징(110) 및 제1 가이드 부재(310)와 접촉 상태를 유지하고, 제2 볼 부재(720)가 제1 가이드 부재(310) 및 제2 가이드 부재(320)와 접촉 상태를 유지하도록 요크부(800)가 제공된다.
요크부(800)는 하우징(110)에 고정되고, 제2 가이드 부재(320)에 장착된 복수의 마그네트(410a)와 광축 방향(Z 방향)으로 마주본다.
요크부(800)는 복수의 마그네트(410a)와의 사이에서 인력을 발생시킬 수 있는 재질이다. 일 예로, 요크부(800)는 자성체로 제공된다.
따라서, 요크부(800)와 복수의 마그네트(410a) 사이에는 광축 방향(Z 방향)으로 인력이 발생한다.
요크부(800)와 복수의 마그네트(410a) 사이의 인력에 의하여 복수의 마그네트(410a)가 요크부(800)를 향하는 방향으로 가압되므로, 제1 및 제2 볼 부재(710, 720)가 각 부재들과 접촉 상태를 유지할 수 있다.
예를 들어, 요크부(800)와 복수의 마그네트(410a) 사이의 인력에 의하여, 복수의 마그네트(410a)가 장착된 제2 가이드 부재(320)가 제1 가이드 부재(310)를 향하여 가압되고, 이에 따라 제1 가이드 부재(310)가 하우징(110)을 향하여 가압된다.
카메라 모듈의 전원이 켜지면, 위치 센서(410c)에 의해 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)의 초기 위치(제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)에서의 위치)가 감지된다. 그리고, 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)은 감지된 초기 위치로부터 설정위치로 이동된다.
여기서, 설정위치는 제1 방향(X 방향)으로의 이동 가능 범위의 중앙과 제2 방향(Y 방향)으로의 이동 가능 범위의 중앙을 의미할 수 있다. 기구적으로는, 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)이 수용되는 하우징(110)의 제1 방향(X 방향)으로의 중앙과 제2 방향(Y 방향)으로의 중앙을 의미할 수 있다.
카메라 모듈에 흔들림이 발생하지 않는 경우에는, 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)이 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 움직이지 않도록 고정시킬 필요가 있다.
본 발명에서는 요크부(800)가 복수의 마그네트(410a)를 광축 방향(Z축 방향)으로 당기고 있기 때문에 흔들림 보정 신호가 인가되지 않으면, 요크부(800)와 복수의 마그네트(410a) 사이의 인력에 의해 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)은 소정 위치에서 고정된 상태를 유지할 수 있다.
그러나, 카메라 모듈의 각 구성 부품은 제조 과정에서의 공차를 수반하고 있으므로, 요크부(800)와 복수의 마그네트(410a) 사이의 인력만으로 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)을 고정시킬 경우에는 각 렌즈 모듈(210, 230)의 광축이 각 이미지 센서(510, 530)의 중심과 틀어질 염려가 존재하며, 이는 화질저하의 원인이 될 수 있다.
또한, 요크부(800)와 복수의 마그네트(410a) 사이의 인력만으로는 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)을 고정된 상태로 유지하기 어려울 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 카메라 모듈의 전원이 켜지면, 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)이 기구적으로 중앙에 위치하도록 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)의 위치(제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로의 위치)를 조정하게 된다.
따라서, 카메라 모듈에 전원이 켜진 상태에서 카메라 모듈에 흔들림이 발생하지 않는다면, 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)은 요크부(800)와 복수의 마그네트(410a) 사이의 인력 및 복수의 마그네트(410a)와 복수의 코일(410b)에 의해 발생되는 구동력에 의해 기구적으로 중앙에서 고정된 상태를 유지할 수 있게 된다.
한편, 카메라 모듈의 전원이 꺼진 상태에서는, 요크부(800)와 복수의 마그네트(410a) 사이의 인력에 의해 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)의 위치가 고정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 렌즈 모듈 및 제2 렌즈 모듈이 제1 방향 및 제2 방향으로 움직이는 모습을 도시한 평면도이다.
또한, 도 5는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 부분을 절개한 사시도이고, 도 6은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 부분을 절개한 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하여, 제1 렌즈 모듈(210) 및 제2 렌즈 모듈(230)이 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동되는 모습을 설명한다.
제1 방향(X 방향)으로 구동력(Fx)이 발생하면, 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)과, 제1 및 제2 가이드 부재(310, 320)가 함께 제1 방향(X 방향)으로 이동된다(도 4 및 도 5 참조).
여기서, 제1 볼 부재(710)는 제1 방향(X 방향)으로 구름 운동한다. 이때, 제2 볼 부재(720)의 움직임은 제한된다.
제2 방향(Y 방향)으로 구동력(Fy)이 발생하면, 제1 및 제2 렌즈 모듈(210, 230)과, 제2 가이드 부재(320)가 함께 제2 방향(Y 방향)으로 이동된다(도 4 및 도 6 참조).
여기서, 제2 볼 부재(720)는 제2 방향(Y 방향)으로 구름 운동한다. 이때, 제1 볼 부재(710)의 움직임은 제한된다.
이와 같이, 흔들림 보정 과정에서 일부 볼 부재의 움직임을 제한함으로써, 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)을 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 모두 이동시킬 수 있다.
또한, 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)이 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동될 때, 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)이 광축(Z축)을 기준으로 회전되는 것을 방지할 수 있다.
카메라 모듈의 흔들림은 초당 수십 Hz에 달할 정도로 빠르게 일어나므로, 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)은 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)으로 연속적으로 이동되게 된다. 따라서, 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)에 부착된 복수의 마그네트(410a)와 하우징(110)에 고정된 복수의 코일(410b)이 마주보는 면적이 미세하게 변하게 되고, 이에 따른 구동력의 편차로 인하여 흔들림 보정 과정에서 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)이 광축(Z축)을 중심으로 회전될 염려가 있다.
제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)이 광축(Z축)을 중심으로 회전되는 현상은 화질저하의 원인이 된다.
그러나, 본 발명은 흔들림 보정 과정에서 일부 볼 부재의 움직임을 제한함으로써, 기구적인 구조로 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)이 광축(Z축)을 중심으로 회전되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 흔들림 보정 시에는 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)은 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 함께 이동되나, 후술하는 바와 같이 초점 조정 시에는 제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)이 광축 방향(Z 방향)으로 독립적으로 이동된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 렌즈 모듈 및 초점 조정부를 도시한 분해 사시도이다.
도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치(400) 중 초점 조정부(420)에 관하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치(400)는 피사체에 초점을 맞추기 위하여 제1 렌즈 모듈(210) 및 제2 렌즈 모듈(230)을 각각 이동시킨다.
일 예로, 본 발명은 제1 렌즈 모듈(210) 및 제2 렌즈 모듈(230)을 각각 광축 방향(Z축 방향)으로 이동시키는 초점 조정부(420)를 구비한다.
제1 렌즈 모듈(210) 및 제2 렌즈 모듈(230)은 각각 렌즈 배럴(210a, 230a) 및 캐리어(210b, 230b)를 포함한다.
각각의 렌즈 배럴(210a, 230a)은 피사체를 촬상하는 복수의 렌즈가 내부에 수용될 수 있도록 중공의 원통 형상일 수 있다. 복수의 렌즈는 광축(Z축)을 따라 배치된다.
각각의 캐리어(210b, 230b)의 일 측면에는 마그네트(420a)가 부착된다.
제1 렌즈 모듈(210)과 제2 렌즈 모듈(230)의 구성은 유사하므로, 이하에서는 동일하거나 중복되는 제2 렌즈 모듈(230)의 설명은 생략하고, 제1 렌즈 모듈(210)을 중심으로 설명하도록 한다.
초점 조정부(420)는 제1 렌즈 모듈(210)을 광축 방향(Z축 방향)으로 이동시키도록 구동력을 발생시킨다. 일 예로, 초점 조정부(420)에서 발생된 구동력에 의하여 제1 렌즈 모듈(210)은 제2 가이드 부재(320) 내에서 광축 방향(Z 방향)으로 이동된다.
초점 조정부(420)는 마그네트(420a)와 코일(420b)을 포함한다.
마그네트(420a)는 캐리어(210b)에 장착된다. 일 예로 마그네트(420a)는 캐리어(210b)의 일 측면에 장착될 수 있다.
코일(420b)은 하우징(110)에 장착된다. 일 예로 코일(420a)은 기판(600)을 매개로 하우징(110)에 장착될 수 있다. 기판(600)은 하우징(110)의 측면에 장착되고, 코일(420b)은 기판(600)에 구비된다(도 2 및 도 3 참조).
마그네트(420a)가 캐리어(210b)에 장착되고, 코일(420b)이 하우징(110)에 장착되므로, 마그네트(420a)와 코일(420b) 사이에는 제2 가이드 부재(320)(일 예로, 제2 가이드 부재(320)의 측벽)가 위치하게 된다. 그러나, 제2 가이드 부재(320)는 비자성체이므로, 마그네트(420a) 및 코일(420b)에 의해 발생되는 구동력은 제2 가이드 부재(320)의 영향을 받지 않는다.
마그네트(420a)는 캐리어(210b)에 장착되어 캐리어(210b)와 함께 광축 방향(Z축 방향)으로 이동하는 이동부재이고, 코일(420b)은 하우징(110)에 고정된 고정부재이다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 마그네트(420a)와 코일(420b)의 위치를 서로 바꾸는 것도 가능하다.
코일(420b)에 전원이 인가되면, 마그네트(420a)와 코일(420b) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 캐리어(210b)를 광축 방향(Z축 방향)으로 이동시킬 수 있다.
캐리어(210b)는 렌즈 배럴(210a)과 결합되므로, 캐리어(210b)의 이동에 의해 렌즈 배럴(210a)도 광축 방향(Z축 방향)으로 이동된다.
캐리어(210b)가 이동될 때, 캐리어(210b)와 제2 가이드 부재(320) 사이의 마찰을 저감하도록 캐리어(210b)와 제2 가이드 부재(320) 사이에 구름부재(730)가 배치된다. 구름부재(730)는 볼 형태일 수 있다.
캐리어(210b)와 제2 가이드 부재(320)가 서로 마주보는 면에는 구름부재(730)가 수용되는 수용홈(730a)이 형성된다. 구름부재(730)는 수용홈(730a)에 삽입되어 광축 방향(Z 방향)으로 구름운동된다.
구름부재(730)는 마그네트(420a)의 양측에 배치된다.
하우징(110)에는 요크(420d)가 배치된다. 일 예로, 요크(420d)는 코일(420b) 및 제2 가이드 부재(320)를 사이에 두고 마그네트(420a)와 마주보도록 배치된다.
요크(420d)와 마그네트(420a) 사이에는 광축 방향(Z 방향)에 수직한 방향(일 예로, 제1 방향(X 방향))으로 인력이 작용한다.
따라서, 요크(420d)와 마그네트(420a) 사이의 인력에 의해 구름부재(730)는 캐리어(210b) 및 제2 가이드 부재(320)와 접촉 상태를 유지할 수 있다.
또한, 요크(420d)는 마그네트(420a)의 자기력이 집속되도록 하는 기능도 한다. 이에 따라, 누설 자속이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
일 예로, 요크(420d)와 마그네트(420a)는 자기 회로(Magnetic circuit)를 형성한다.
요크(420d)는 제1 렌즈 모듈(210)의 캐리어(210b)에 장착된 마그네트(420a) 및 제2 렌즈 모듈(230)의 캐리어(230b)와 광축 방향(Z 방향)에 수직한 방향으로 마주보도록 배치된 하나의 요크(420d)일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 두 개의 요크가 배치되는 것도 가능하다.
본 발명은 제1 렌즈 모듈(210)의 광축 방향(Z 방향)으로의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다.
따라서, 폐루프 제어를 위하여 위치 센서(420c)가 필요하다. 위치 센서(420c)는 홀 센서일 수 있으며, 캐리어(210b)에 장착된 마그네트(420a)의 자기력선속 밀도의 변화를 통해 제1 렌즈 모듈(210)의 위치를 감지할 수 있다. 여기서, 제1 렌즈 모듈(210)의 위치는 광축 방향(Z 방향)으로의 위치를 의미할 수 있다.
위치 센서(420c)는 코일(420b)의 내측 또는 외측에 배치되며, 코일(420b)이 장착되는 기판(600)에 장착될 수 있다.
또한, 위치 센서(420c)는 초점 조정을 위한 코일(420b)에 구동 신호를 제공하는 회로소자와 일체로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 위치 센서(420c)와 회로소자가 별개의 부품으로 각각 제공되는 것도 가능하다.
카메라 모듈의 전원이 켜지면, 위치 센서(420c)에 의해 제1 렌즈 모듈(210)의 초기 위치(광축 방향(Z 방향)으로의 위치)가 감지된다. 그리고, 제1 렌즈 모듈(210)은 감지된 초기 위치로부터 설정위치로 이동된다. 여기서, 초기 위치는 카메라 모듈의 전원이 켜졌을 때 제1 렌즈 모듈(210)의 광축 방향(Z 방향)으로의 위치를 의미할 수 있고, 설정위치는 제1 렌즈 모듈(210)의 초점이 무한대가 되는 위치를 의미할 수 있다.
회로소자의 구동신호에 의해 제1 렌즈 모듈(210)이 제2 가이드 부재(320) 내에서 설정위치로부터 목표 위치까지 이동됨으로써 초점이 조정된다.
초점 조정 과정에서 제1 렌즈 모듈(210)은 광축 방향(Z 방향)으로 전진 및 후진이 가능하다(즉, 양방향 이동이 가능하다).
한편, 렌즈 배럴(210a)은 착탈 가능하도록 캐리어(210b)와 결합된다. 따라서, 렌즈에 불량이 발생한 경우 카메라 모듈 전체를 폐기하지 않고도 렌즈 배럴(210a)만을 분리하여 교체할 수 있으므로, 제조 공정 및 비용을 절감할 수 있다.
렌즈 배럴(210a)의 외부면에는 렌즈 배럴(210a)의 원주 방향을 따라 복수의 돌기(211)가 돌출 형성되고, 복수의 돌기(211)는 서로 이격 배치된다.
캐리어(210b)에는 렌즈 배럴(210a)이 삽입되는 삽입홀(213)이 형성되며, 삽입홀(213)은 상대적으로 작은 직경을 갖는 제1 내경부(213a)와 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2 내경부(213b)를 포함한다.
따라서, 캐리어(210b)의 내부면에는 제1 내경부(213a)와 제2 내경부(213b)의 경계 부분에 단턱부(213c)가 형성된다. 또한, 단턱부(213c)는 캐리어(210b)의 원주 방향을 따라 형성된다.
렌즈 배럴(210a)은 캐리어(210b)의 삽입홀(213)에 삽입된다. 일 예로, 렌즈 배럴(210a)이 캐리어(210b)의 삽입홀(213)에 삽입될 때, 렌즈 배럴(210a)의 복수의 돌기(211)가 캐리어(210b)의 단턱부(213c)에 안착된다.
렌즈 배럴(210a)의 복수의 돌기(211)가 캐리어(210b)의 단턱부(213c)에 안착되면, 렌즈 배럴(210a)을 광축(Z축)을 중심으로 회전시킨다. 따라서, 렌즈 배럴(210a)의 복수의 돌기(211)는 단턱부(213c)를 따라 이동하게 된다.
여기서, 캐리어(210b)의 내부면에는 렌즈 배럴(210a)의 복수의 돌기(211)의 회전 이동을 제한하는 걸림부(213d)가 형성되고, 렌즈 배럴(210a)의 복수의 돌기(211)는 단탁부(213c)를 따라 회전 이동하다가 걸림부(213d)에 걸리게 되고, 이에 따라 렌즈 배럴(210a)의 회전이 제한된다.
렌즈 배럴(210a)의 복수의 돌기(211)가 캐리어(210b)의 걸림부(213d)에 걸리게 되면, 렌즈 배럴(210a)과 캐리어(210b)는 접착제에 의해 고정된다. 카메라 모듈의 조립이 완료된 이후에 해상력 검사 등을 수행하게 되는데, 검사 결과 불량인 경우에는 접착제를 제거하고 렌즈 배럴(210a)만을 교체할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 렌즈 모듈 및 초점 조정부를 도시한 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 도 8의 실시예는 제2 가이드 부재(320')의 형상을 제외하면 앞서 설명한 도 7의 실시예와 동일하므로, 제2 가이드 부재(320')의 형상 이외의 설명은 생략하도록 한다.
도 8의 실시예에서는 도 7의 실시예와는 달리, 제2 가이드 부재(320')의 측면 일부가 개방된 형상이다.
일 예로, 제2 가이드 부재(320')의 세 개 측면에는 흔들림 보정을 위한 복수의 마그네트(410a)가 장착될 수 있고, 제2 가이드 부재(320')의 나머지 한 측면에는 초점 조정을 위한 마그네트(420a)와 코일(420b)이 직접 마주볼 수 있도록 개구부(321)가 형성된다.
도 7의 실시예와 같이 초점 조정을 위한 마그네트(420a)와 코일(420b) 사이에 제2 가이드 부재(320)가 위치할 경우, 카메라 모듈의 크기를 줄이는 데 한계가 있다.
제2 가이드 부재(320)는 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동되는 부재이므로, 초점 조정을 위한 마그네트(420a)와 코일(420b) 사이에는 제2 가이드 부재(320)가 이동되기 위한 공간이 필요하기 때문이다.
그러나, 도 8의 실시예와 같이, 제2 가이드 부재(320')의 측면에 개구부(321)를 형성하여 초점 조정을 위한 마그네트(420a)와 코일(420b)이 직접 마주보도록 할 경우에는, 초점 조정을 위한 마그네트(420a)와 코일(420b) 사이에 제2 가이드 부재(320')가 이동되기 위한 공간이 필요하지 않게 된다.
따라서, 카메라 모듈의 크기를 줄일 수 있어, 소형화의 요구를 만족시킬 수 있다.
이상의 실시예를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 복수의 렌즈 모듈을 채용하고, 복수의 렌즈 모듈에 초점 조정 및 흔들림 보정 기능을 적용하면서도 크기를 소형화할 수 있고, 외부 충격 등에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
110: 하우징 120: 케이스
210: 제1 렌즈 모듈 230: 제2 렌즈 모듈
310: 제1 가이드 부재 320: 제2 가이드 부재
400: 렌즈 구동 장치 410: 흔들림 보정부
420: 초점 조정부 500: 이미지 센서 모듈
510: 제1 이미지 센서 530: 제2 이미지 센서
550: 인쇄회로기판 700: 복수의 볼 부재
800: 요크부

Claims (16)

  1. 각각 피사체를 촬영하도록 구성된 복수의 렌즈 모듈;
    상기 복수의 렌즈 모듈을 수용하는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 모듈을 각각 독립적으로 광축 방향으로 이동시키도록 구성된 초점 조정부; 및
    상기 하우징 내에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 모듈을 함께 상기 광축 방향에 수직한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동시키도록 구성된 흔들림 보정부;를 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 수직한 방향인 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈 모듈의 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로의 이동을 가이드 하도록 상기 하우징 내에 배치되는 적어도 하나의 가이드 부재;를 더 포함하는 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 내에 배치되는 제1 가이드 부재 및 제2 가이드 부재;를 더 포함하고,
    상기 제1 가이드 부재 및 상기 제2 가이드 부재는 상기 복수의 렌즈 모듈과 함께 상기 제1 방향으로 이동되도록 구성되고,
    상기 제2 가이드 부재는 상기 복수의 렌즈 모듈과 함께 상기 제2 방향으로 이동되도록 구성된 카메라 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 흔들림 보정부는,
    상기 제2 가이드 부재에 부착되는 복수의 마그네트; 및
    상기 복수의 마그네트와 마주보도록 배치되는 복수의 코일;을 포함하는 카메라 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 복수의 마그네트에 대하여 상기 광축 방향으로 인력을 발생시키는 요크부가 구비되는 카메라 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 제1 가이드 부재 사이에는 제1 볼 부재가 배치되는 카메라 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 제1 가이드 부재가 서로 마주보는 면 중 적어도 하나에는,
    상기 제1 볼 부재가 상기 제1 방향으로만 구름 운동 가능하도록 상기 제1 볼 부재를 수용하는 제1 가이드홈부가 형성되는 카메라 모듈.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제1 가이드 부재와 상기 제2 가이드 부재 사이에는 제2 볼 부재가 배치되는 카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 가이드 부재와 상기 제2 가이드 부재가 서로 마주보는 면 중 적어도 하나에는,
    상기 제2 볼 부재가 상기 제2 방향으로만 구름 운동 가능하도록 상기 제2 볼 부재를 수용하는 제2 가이드홈부가 형성되는 카메라 모듈.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈 모듈은 상기 제2 가이드 부재에 수용되고, 상기 제2 가이드 부재에 대하여 상기 광축 방향으로 각각 상대 이동하는 카메라 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈 모듈과 상기 제2 가이드 부재 사이에는 상기 광축 방향으로 구름 운동 가능한 구름부재가 배치되는 카메라 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 초점 조정부는,
    상기 복수의 렌즈 모듈에 각각 부착되는 마그네트; 및
    상기 마그네트와 마주보도록 배치되는 코일;을 포함하는 카메라 모듈.
  14. 하우징에 수용되는 제1 가이드 부재 및 제2 가이드 부재;
    상기 제2 가이드 부재에 수용되는 제1 렌즈 모듈 및 제2 렌즈 모듈;
    상기 제1 렌즈 모듈과 상기 제2 렌즈 모듈에 각각 부착되는 마그네트 및 상기 마그네트에 마주보도록 배치된 코일을 포함하는 초점 조정부; 및
    상기 제2 가이드 부재에 부착되는 복수의 마그네트 및 상기 복수의 마그네트에 마주보도록 배치된 복수의 코일을 포함하는 흔들림 보정부;를 포함하고,
    상기 제1 렌즈 모듈과 상기 제2 렌즈 모듈은 각각 상기 제2 가이드 부재에 대해 광축 방향으로 상대 이동되도록 구성되며,
    상기 제1 가이드 부재, 상기 제2 가이드 부재, 상기 제1 렌즈 모듈 및 상기 제2 렌즈 모듈은 상기 광축 방향에 수직한 제1 방향으로 함께 이동되도록 구성되고,
    상기 제2 가이드 부재, 상기 제1 렌즈 모듈 및 상기 제2 렌즈 모듈은 상기 광축 방향과 상기 제1 방향에 모두 수직한 제2 방향으로 함께 이동되도록 구성된 카메라 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 흔들림 보정부의 상기 복수의 마그네트에 대하여 상기 광축 방향으로 인력을 발생시키는 요크부가 구비되는 카메라 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 하우징의 측면에는 복수의 개구부가 형성되고,
    상기 초점 조정부의 상기 코일 및 상기 흔들림 보정부의 상기 복수의 코일은 상기 복수의 개구부에 배치되는 카메라 모듈.
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