KR102076301B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

카메라 모듈이 개시된다. 본 발명의 카메라 모듈은 광학필터부를 이동시켜 일반 카메라와 홍채 카메라를 하나의 모듈로 구현할 수 있다.
본 발명의 카메라 모듈은, 빛을 굴절시켜 집광하는 렌즈를 포함하는 렌즈부, 일부가 상기 렌즈부의 하부에 위치하고, 서로 다른 대역의 빛을 통과시키는 제1 광학필터 및 제2 광학필터를 포함하는 광학필터부, 개구가 형성되고, 상기 광학필터부가 상기 개구의 일부를 덮도록 안착되고, 상기 광학필터부의 이동을 가이드하는 가이드부를 포함하는 베이스, 이동부 및 고정부를 포함하고, 코일 및 마그넷 중 어느 하나는 이동부에 결합되고 다른 하나는 고정부에 결합되며, 상기 코일 및 상기 마그넷 사이의 상호작용에 의해 이동부가 상기 렌즈부의 광축 방향으로 이동하는 광학필터 구동부, 상기 이동부가 상기 렌즈부의 광축 방향으로 이동하는 것을 광축에 직교하는 방향으로 변환하여 상기 광학필터부로 전달하는 기어모듈을 포함한다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트폰 등 전자 장치에 탑재되어 이미지를 촬상하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등 스마트 전자 장치는 복합적인 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 최근의 스마트폰은 종래의 통화 및 문자 메시지 전달뿐만 아니라 금융 기능, 모바일쇼핑 기능 및 헬스케어 기능 등도 수행할 수 있다. 이에 따라, 스마트 전자 장치가 처리하는 정보의 양도 많아지고, 민감한 개인정보도 처리하게 되었다. 따라서 스마트 전자 장치의 보안 기술이 중요한 요소로 대두되고 있다.
홍채 인식 기술은 다른 보안 기술보다 보안성이 높은 것으로 각광받고 있다. 홍채 인식 기술은 주로 적외선 램프를 홍채에 조사하고, 홍채에서 반사된 적외선 대역의 빛을 감지하여 홍채의 이미지를 촬상한다. 이를 위해서는 카메라 모듈이 적외선 대역만을 선택적으로 감지하여야 한다. 따라서 통상의 일반 카메라와는 별도로 전자 장치의 전면에 홍채 인식 카메라를 설치한다. 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0036359호(2015년 4월 4일 공개)에는 전자 장치의 전면에 일반 카메라와 홍채 인식 카메라가 각각 설치된 것이 개시되어 있다.
그러나 일반 카메라와는 별도로 홍채 인식 카메라를 설치하는 것은 전자 장치의 단가의 상승을 야기한다. 또한, 전자 장치의 전면부에는 일반 카메라 이외에도 근접 센서, 조도 센서 및 상태표시등 등이 설치되는데 홍채 인식 카메라까지 설치할 경우 공간의 확보가 어려울 수 있다. 또한, 전자 장치의 전면부에 투과창을 추가로 형성해야 하는데 이는 전자 장치의 미감을 떨어트리는 요인이 된다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 일반 카메라와 홍채 카메라를 하나의 모듈로 구현하는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 광학필터부를 이동시키는데 있어서 구동부가 차지하는 공간을 최소화할 수 있는 구조의 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 광학필터부가 반복적으로 이동하더라도 내구성이 확보될 수 있는 구조의 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 카메라 모듈은, 빛을 굴절시켜 집광하는 렌즈를 포함하는 렌즈부, 일부가 상기 렌즈부의 하부에 위치하고, 서로 다른 대역의 빛을 통과시키는 제1 광학필터 및 제2 광학필터를 포함하는 광학필터부, 개구가 형성되고, 상기 광학필터부가 상기 개구의 일부를 덮도록 안착되고, 상기 광학필터부의 이동을 가이드하는 가이드부를 포함하는 베이스, 이동부 및 고정부를 포함하고, 코일 및 마그넷 중 어느 하나는 이동부에 결합되고 다른 하나는 고정부에 결합되며, 상기 코일 및 상기 마그넷 사이의 상호작용에 의해 이동부가 상기 렌즈부의 광축 방향으로 이동하는 광학필터 구동부, 상기 이동부가 상기 렌즈부의 광축 방향으로 이동하는 것을 광축에 직교하는 방향으로 변환하여 상기 광학필터부로 전달하는 기어모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기어모듈은, 상기 광학필터 구동부의 이동부에 결합되어 일체로 움직이는 제1 랙 기어, 상기 광학필터부에 결합되어 일체로 움직이는 제2 랙 기어 및 상기 제1 랙 기어 및 상기 제2 랙 기어에 모두 결합되어 구동력을 전달하는 연결 기어를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연결 기어는 이중 기어로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연결 기어는 상기 제1 랙 기어와 결합되는 제1 기어 및 상기 제2 랙 기어와 결합되는 제2 기어를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 기어 및 상기 제2 기어는 회전축을 공유하는 이중 기어로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 기어는 상기 제2 기어보다 작은 지름으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연결 기어는 상기 제1 랙 기어보다 상기 제2 랙 기어의 변위가 더 크도록 구동력을 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 랙 기어는 광축 방향으로 연장되고, 상기 제2 랙 기어는 광축에 직교하는 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고정부는 상기 베이스와 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이동부는 상기 코일 및 마그넷 중 어느 하나와 결합된 커버를 포함하고, 상기 커버의 일측단에는 제1 랙 기어가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 마그넷은 상기 코일에 삽입되어 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코일이 고정부에 결합되고, 상기 베이스에 결합되어 외부에서 입력된 전기 신호를 상기 코일에 전달하는 회로기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이동부가 광축 방향으로 이동하면 상기 광학필터부는 상기 기어모듈을 통해 구동력을 전달받아 광축에 직교하는 방향으로 이동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이동부가 제1 위치에 위치하면, 상기 제1 광학필터가 상기 렌즈부의 하부에 위치하게 되고, 상기 이동부가 제2 위치에 위치하면, 상기 제2 광학필터가 상기 렌즈부의 하부에 위치하게 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학필터부는 상기 제1 광학필터 및 제2 광학필터에 결합되고, 상기 베이스에 안착되는 필터 홀더를 더 포함하고, 상기 필터 홀더는 상기 마그넷과 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 필터 홀더의 일부에는 제2 랙 기어가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 필터 홀더 및 상기 가이드부 사이에 위치하는 베어링 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 일반 카메라와 홍채 카메라를 하나의 모듈로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 광학필터부를 이동시키는데 있어서 구동부가 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 광학필터부가 반복적으로 이동하더라도 충분한 내구성이 보장된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈에서 상부 커버를 제거한 것을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 카메라 모듈의 분해사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 카메라 모듈에서 렌즈부, 오토포커스 구동부를 제거한 것을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 카메라 모듈의 다른 상태를 도시한 사시도이다.
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.
이하, 첨부한 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 카메라 모듈의 상부로 렌즈(110)가 노출되어 있다. 렌즈(110)는 카메라 모듈의 상하 방향이 광축 방향이 되도록 배치된다. 렌즈(110)는 복수의 렌즈(110)가 일 방향으로 정렬되어 렌즈 배럴(120) 내부에 결합되어 있을 수 있다. 카메라 모듈은 카메라 모듈의 상부에 위치하는 피사체의 이미지를 촬상하게 된다.
본 명세서에서 카메라 모듈의 상하 방향 또는 광축 방향이라는 것은 도 1에 도시된 Z축 방향에 해당하는 것이다. 또한, 본 명세서에서 카메라 모듈의 수평 방향 또는 광축에 직교하는 방향이라는 것은 Z축에 직교하는 방향에 해당하는 것으로, X축 방향과 Y축 방향의 조합에 의해 결정되는 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈에서 상부 커버(700)를 제거한 것을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 카메라 모듈의 분해사시도이다. 도 4는 도 2에 도시된 카메라 모듈에서 렌즈부(100), 오토포커스 구동부(200)를 제거한 것을 도시한 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 카메라 모듈은 렌즈부(100), 오토포커스 구동부(200), 광학필터부(400), 베이스(500), 광학필터 구동부(600) 및 기어모듈(650)을 포함한다.
렌즈부(100)는 렌즈(110), 렌즈 배럴(120) 및 렌즈 캐리어(130)를 포함한다. 렌즈(110)는 빛을 굴절시켜 집광한다. 렌즈(110)는 하나 또는 둘 이상의 렌즈들이 서로 마주보게 배열되어, 렌즈 배럴(120) 내부에 결합된다. 렌즈 배럴(120)은 원통형으로 형성되고 상면과 하면의 적어도 일부에 개구가 형성될 수 있다. 렌즈 배럴(120)은 차광성 수지재로 형성되어 외부의 빛이 렌즈 배럴(120)을 통과하여 내부로 유입되지 못하게 차단한다. 렌즈 캐리어(130)는 렌즈 배럴(120)의 외부에 결합될 수 있다. 렌즈 캐리어(130)는 오토포커스 구동부(200)에 의해 외력을 받아 렌즈부(100)를 광축 방향으로 이동시킨다. 렌즈 캐리어(130)에는 오토포커스 구동부(200)의 일부가 결합될 수 있다. 렌즈부(100)가 광축 방향으로 움직임에 따라 피사체의 초점이 맺히게 된다.
오토포커스 구동부(200)는 오토포커스용 코일(210) 및 오토포커스용 마그넷(220)을 포함한다. 오토포커스 구동부(200)는 오토포커스용 코일(210) 및 오토포커스용 마그넷(220) 사이에서 외력을 발생시켜, 렌즈부(100)를 광축 방향으로 이동시킨다. 오토포커스용 코일(210) 및 오토포커스용 마그넷(220) 중 어느 하나는 렌즈부(100) 측에 결합되고, 다른 하나는 렌즈부(100) 측에 결합된 것에 마주본 상태로 렌즈부(100)와 분리되어 위치한다. 첨부된 도면에서는 오토포커스용 마그넷(220)이 렌즈부(100)에 결합되고, 오토포커스용 코일(210)은 오토포커스용 마그넷(220)과 대향된 상태로 렌즈부(100)와 분리되어 위치하는 것이 도시되어 있다. 그러나 그 반대의 경우도 가능하다.
오토포커스용 코일(210)에 외부로부터 전류를 인가하는 회로기판(310)이 더 포함될 수 있다. 회로기판(310)은 전류를 전달하는 회로 패턴을 포함한다. 회로 패턴의 일단은 외부 단자와 연결되고, 타단은 오토포커스용 코일(210)의 양단에 연결되어 오토포커스용 코일(210)에 전류를 인가할 수 있다. 회로기판(310)은 연성 회로기판(FPCB; Flexible Printed Circuit Board)로 형성될 수 있다.
회로 패턴의 타단이 형성된 부분의 회로기판에 있어서, 오토포커스용 코일(210)은 회로기판(310)의 일면에 결합되어 회로 패턴의 타단과 연결될 수 있다. 그리고 상기 부분의 회로기판(310)의 타면에는 요크(230)가 결합될 수 있다. 따라서 요크(230)는 회로 패턴의 타단이 형성된 부분의 회로기판(300), 오토포커스용 코일(210)을 사이에 두고 오토포커스용 마그넷(220)과 대향될 수 있다. 요크(230)에 의해 오토포커스용 마그넷(220)의 자속은 오토포커스용 코일(210) 방향으로 집중되게 된다. 또한, 요크(230)에 의해 오토포커스용 마그넷(220)은 요크(230) 방향으로 밀착되게 된다.
오토포커스 구동부(200)는 렌즈부(100)의 광축 방향 이동 시 발생하는 마찰을 최소화하기 위한 베어링(240)을 포함할 수 있다. 베어링(240)은 예를 들어, 볼 베어링일 수 있다. 볼 베어링(240)은 복수의 볼과 볼이 구르며 움직일 수 있는 베어링 경로를 포함한다. 베어링은 구체적으로, 렌즈 캐리어(130)와 상부 커버(700) 사이에 위치할 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 상부 커버(700)를 도시하지 않았지만, 렌즈 캐리어(130)와 마주보는 부분 사이에 볼 베어링(240)이 위치하게 된다. 렌즈 캐리어(130)와 상부 커버(700) 중 서로 마주보는 부분에는 홈의 형태로 형성된 베어링 경로가 형성된다. 그리고 복수의 볼은 베어링 경로 상에 위치하여 렌즈부(100)가 광축 방향으로 움직임에 따라 회전하며 마찰을 최소화한다. 렌즈부(100)는 오토포커스용 마그넷(220)과 요크(230) 사이의 인력에 의해 요크(230) 방향으로 밀착되므로, 볼 베어링(240)을 사이에 둔 렌즈 캐리어(130)와 상부 커버(700)도 밀착되게 된다.
렌즈부(100)의 하부에는 이미지 센서(미도시)가 위치한다. 구체적으로, 이미지 센서는 렌즈부(100)와 광학필터부(400) 사이에 위치한다. 이미지 센서는 베이스(500)에 둘러싸이게 위치할 수 있다. 이미지 센서는 렌즈부(100)를 통과한 빛을 전기신호로 변환하는 전자소자이다. 이미지 센서는 가시광선 및 적외선 대역의 빛을 감지하여 전기신호로 변환할 수 있다. 이미지 센서는 피사체의 이미지를 촬상할 수 있도록 복수의 픽셀을 포함한다.
광학필터부(400)는 제1 광학필터(410), 제2 광학필터(420) 및 필터 홀더(430)를 포함한다. 제1 광학필터(410) 및 제2 광학필터(420)는 서로 다른 대역의 빛을 통과시킨다. 구체적으로, 제1 광학필터(410)는 가시광선 대역의 빛은 통과시키되, 적외선 대역의 빛은 차단하는 특성을 가질 수 있다. 이러한 제1 광학필터(410)는 통상의 이미지를 촬상할 때 사용될 수 있다. 제2 광학필터(420)는 적외선 대역의 빛은 통과시키되, 가시광선 대역의 빛은 차단하는 특성을 가질 수 있다. 이러한 제2 광학필터(420)는 적외선 이미지를 촬상하거나, 특히 홍채의 적외선 이미지를 촬상하는데 사용될 수 있다.
제1 광학필터(410) 및 제2 광학필터(420)는 필터 홀더(430)에 결합된다. 필터 홀더(430)는 제1 광학필터(410) 및 제2 광학필터(420)의 테두리 부분에 결합될 수 있다. 제1 광학필터(410) 및 제2 광학필터(420)는 광축에 직교하는 방향으로 배열될 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 광학필터(410) 및 제2 광학필터(420)는 X축 방향으로 배열되도록 형성된다.
광학필터부(400)는 후술할 광학필터 구동부(600)에 의해 광축에 직교하는 방향으로 이동할 수 있다. 구체적으로, 광학필터부(400)는 제1 광학필터(410)와 제2 광학필터(420)가 배열된 방향으로 이동하게 된다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 광학필터부(400)는 X축 방향으로 이동하게 된다. 광학필터부(400)가 이동하여, 제1 광학필터(410)와 제2 광학필터(420) 중 어느 하나가 렌즈부(100)의 하부에 위치하게 된다. 상기 어느 하나의 광학필터는 렌즈부(100)와 이미지 센서 사이에 위치하게 되어, 렌즈부(100)를 통과한 빛을 선택적으로 통과시킨다. 따라서 이미지 센서에는 광학필터에 의해 선택적으로 통과된 대역의 빛만이 조사되게 된다. 다른 하나의 광학 필터는 렌즈부(100)와 이미지 센서 사이가 아닌 위치에 위치하게 된다.
제1 광학필터(410) 및 제2 광학필터(420)가 선택적으로 렌즈부(100)의 하부에 위치함에 따라 이미지 센서는 다른 대역의 빛을 수광하게 된다. 구체적으로, 제1 광학필터(410)가 렌즈부(100)의 하부에 위치하는 경우에는 이미지 센서가 가시광선을 수광하게 된다. 그리고 제2 광학필터(420)가 렌즈부(100)의 하부에 위치하는 경우에는 이미지 센서가 적외선을 수광하게 된다.
선택된 광학필터에 따라 서로 다른 특성을 가지는 이미지가 촬상될 수 있다. 구체적으로, 제1 광학필터(410)가 렌즈부(100)의 하부에 위치하는 경우에는 통상의 카메라가 이미지를 촬상하는 것에 해당한다. 이에 따른 이미지는 통상의 카메라가 촬상한 이미지와 유사하고, 사람이 육안으로 본 것과 유사하다. 반면에, 제2 광학필터(420)가 렌즈부(100)의 하부에 위치하는 경우에는 적외선 카메라가 이미지를 촬상하는 것과 유사하다. 이에 따른 이미지는 적외선 카메라가 촬상한 이미지와 유사할 수 있다. 이는 야간과 같이, 조도가 낮은 상태에서 이미지를 촬상할 때 사용될 수 있다. 또한, 홍채 인식용 등 특정한 용도를 위해 이미지를 촬상할 때 사용될 수 있다.
베이스(500)는 광학필터부(400)가 안착되는 부분이다. 베이스(500)에는 중앙 부분에 개구(510)가 형성되고, 광학필터부(400)는 개구(510)의 적어도 일부를 덮으면서 안착된다. 구체적으로, 베이스(500)는 개구(510)의 내측으로 연장된 가이드부(520)를 포함한다. 광학필터부(400)의 필터 홀더(430)는 안착부(431)가 가이드부(520) 상부에 위치하여 안착되게 된다. 광학필터부(400)는 필터 홀더(430)의 안착부(431)는 필터 홀더(430)의 테두리 부분에 해당할 수 있다. 광학필터부(400)는 필터 홀더(430)의 안착부(431)가 가이드부(520)의 상부에 위치하는 것을 유지한 상태로 광학필터 구동부(600)에 의해 광축에 직교하는 방향으로 이동할 수 있다.
안착부(431)와 가이드부(520) 사이에는 베어링 부재가 위치할 수 있다. 베어링 부재는 광학필터부(400)가 베이스(500) 상에서 움직이는 경우, 안착부(431)와 가이드부(520) 사이에서 마찰을 줄여준다. 베어링 부재는 예를 들어, 볼 베어링으로 형성될 수 있다.
베이스(500)의 하부에는 이미지 센서가 위치한다. 베이스(500)의 상부에는 렌즈부(100)가 위치한다. 베이스(500)는 상부 커버(700)와 결합되어 내부 공간을 형성할 수 있다. 내부 공간에는 오토포커스 구동부(200) 및 광학필터 구동부(600)의 적어도 일부가 수용될 수 있다. 그리고 베이스(500)에는 오토포커스용 코일(210) 및 광학필터 구동부(600)의 코일(621)에 전류를 인가하는 회로기판(310, 320)이 결합될 수 있다.
광학필터 구동부(600)는 이동부(610) 및 고정부(620)를 포함한다. 고정부(620)는 베이스(500)에 고정되어 결합되고, 이동부(610)는 고정부(620)를 기준으로 이동하는 부분이다. 구체적으로, 이동부(610)는 고정부(620)를 기준으로 광축 방향으로 이동한다.
광학필터 구동부(600)는 코일(621) 및 마그넷(611)을 포함한다. 코일(621) 및 마그넷(611) 중 어느 하나는 이동부(610)에 결합되고, 다른 하나는 고정부(620)에 결합된다. 첨부한 도면에는, 코일(621)이 고정부(620)에 결합되고, 마그넷(611)이 이동부(610)에 결합된 형태가 도시되어 있으나 그 반대의 경우도 가능하다. 이하, 첨부된 도면에 도시된 형태를 기준으로 설명하도록 한다.
코일(621)과 마그넷(611)은 적어도 일부가 서로 대향되도록 배치된다. 구체적으로, 코일(621)은 내부 관통홀을 형성하면서 권취된 형태로 형성되고, 마그넷(611)은 적어도 일부가 코일(621)의 관통홀 내부에 삽입될 수 있다. 코일(621)과 마그넷(611)은 서로 사이의 상호작용에 의해 힘을 발생시킨다. 상기 힘에 의해 이동부(610)가 고정부(620)에 대해 이동하게 된다. 코일(621)에 인가되는 전류의 방향에 따라 이동부(610)가 움직이는 방향이 조절될 수 있다.
이동부(610)는 마그넷(611)과 커버(612)를 포함한다. 커버(612)는 마그넷(611)을 상부에서 덮는 형태로 형성될 수 있다. 마그넷(611)과 커버(612)는 일체로 결합되어 움직이게 된다. 커버(612)의 일측단에는 제1 랙 기어(651)가 형성된다. 제1 랙 기어(651)에 대해서는 아래에서 상세하게 설명하도록 한다.
고정부(620)는 베이스(500)에 고정되어 결합된다. 고정부(620)는 베이스(500)에 결합되어 설치된 회로기판(320)과 연결된다. 회로기판(320)은 외부에서 입력된 전기 신호를 고정부(620)의 코일(621)에 전달한다. 회로기판(320)은 연성 회로기판(FPCB; Flexible Printed Circuit Board)으로 형성될 수 있다.
이동부(610)와 다른 구성 사이에는 베어링 부재(630)가 위치할 수 있다. 베어링 부재(630)는 이동부(610)가 이동할 때 이동부(610)와 다른 구성 사이에서 발생하는 마찰을 줄여준다. 베어링 부재(630)는 예를 들어, 볼 베어링으로 형성될 수 있다. 첨부한 도면을 참조하면, 베어링 부재(630)는 이동부(610)와 상부 커버(700) 사이에 위치하여 마찰을 줄여준다.
코일(621)에 전류가 인가되면 이동부(610)는 고정부(620)에 대해 광축 방향으로 이동하게 된다. 구체적으로, 코일(621)에 인가된 전류의 방향에 따라 상방 또는 하방으로 이동하게 된다. 설명의 편의성을 위하여, 이동부(610)가 하부로 이동하여 위치한 것을 제1 위치에 위치한 것으로 하고, 이동부(610)가 상부로 이동하여 위치한 것을 제2 위치에 위치한 것으로 한다. 이동부(610)가 제1 위치 또는 제2 위치에 위치하는 것에 의해서 광학필터부의 위치가 달라지게 된다. 이동부(610)가 각각의 위치에 위치한 상태에 대해서는 아래에서 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
기어모듈(650)은 광학필터부(400)와 광학필터 구동부(600) 사이에 위치한다. 기어모듈(650)은 광학필터 구동부(600)의 이동부(610)의 이동에 따라 발생한 구동력을 광학필터부(400)에 전달하는 기능을 한다. 또한, 이동부(610)의 광축 방향의 이동을 광축에 직교하는 방향으로 변환하여 광학필터부(400)로 전달한다.
기어모듈(650)은 제1 랙 기어(651), 제2 랙 기어(652) 및 연결 기어(653)를 포함한다. 랙 기어는 톱니가 직선 형태로 배열된 것이고, 연결 기어는 피니언으로 형성되어 랙 기어와 결합되는 기어이다.
제1 랙 기어(651)는 광학필터 구동부(600)의 이동부(610)에 결합되어 일체로 움직이는 부분이다. 구체적으로, 제1 랙 기어(651)는 이동부(610)의 일측에 형성된다. 더욱 구체적으로, 제1 랙 기어(651)는 이동부(610)의 커버(612)의 일측단에 형성된다. 제1 랙 기어(651)는 광축 방향으로 연장된다.
제2 랙 기어(652)는 광학필터부(400)에 결합되어 일체로 움직이는 부분이다. 구체적으로, 제2 랙 기어(652)는 광학필터부(400)의 필터 홀더(430)의 일부에 형성된다. 제2 랙 기어(652)는 광축에 직교하는 방향으로 연장된다.
연결 기어(653)는 제1 랙 기어(651) 및 제2 랙 기어(652)에 모두 결합되어 구동력을 전달한다. 구체적으로 연결 기어(653)는 제1 랙 기어(651)가 광축 방향으로 이동하는 것에 따라 회전하게 되고, 제2 랙 기어(652)는 연결 기어(653)가 회전하는 것에 따라 광축에 직교하는 방향으로 이동하게 된다.
연결 기어(653)는 이중 기어로 형성된다. 연결 기어(653)는 상부 커버에 고정되어 설치된다. 구체적으로, 연결 기어(653)의 회전축이 상부 커버에 결합될 수 있다. 따라서 연결 기어(653)는 고정된 상태로 제자리에서 안정적으로 회전할 수 있다. 연결 기어(653)는 제1 기어(654) 및 제2 기어(655)를 포함하는 이중 기어로 형성된다. 이중 기어란 서로 다른 두 기어가 하나의 회전축을 공유하도록 형성된 것이다. 여기서, 제1 기어(654) 및 제2 기어(655)는 서로 다른 지름으로 형성된 별개의 기어이지만 하나의 회전축을 공유하며 연결되어 있다. 제1 기어(654)가 구동되어 회전하게 되면, 제2 기어(655)도 함께 회전하며 구동력을 전달할 수 있다.
연결 기어(653)의 제1 기어(654)는 제1 랙 기어(651)에 결합된다. 제1 랙 기어(651)가 움직임에 따라 제1 기어(654)가 회전하면 제2 기어(655)도 함께 회전하게 된다. 제2 기어(655)가 회전함에 따라 제2 랙 기어(652)도 움직이게 된다. 따라서 이동부(610)의 움직임이 광학필터부(400)로 전달되게 된다.
구체적으로, 제1 랙 기어(651)는 제1 기어(654)의 측면과 결합된다. 제2 랙 기어(652)는 연결 기어(653)의 하단과 결합된다. 따라서 제1 랙 기어(651)가 광축 방향으로 움직이게 되면, 제2 랙 기어(652)는 광축에 직교하는 방향으로 움직이게 된다.
연결 기어(653)의 제1 기어(654)와 제2 기어(655)는 서로 다른 지름으로 형성된다. 구체적으로, 제1 기어(654)는 제2 기어(655)보다 작은 지름으로 형성된다. 이러한 경우, 제1 기어(654)와 결합되는 제1 랙 기어(651)가 움직이는 변위보다 제2 기어(655)와 결합되는 제2 랙 기어(652)가 움직이는 변위가 더 크게 된다. 따라서 광학필터부(400)가 이동부(610)가 움직이는 변위보다 더 큰 변위로 이동한다. 제1 기어(654)와 제2 기어(655)의 지름비에 따라서 제1 랙 기어(651)가 움직이는 변위에 대해서 제2 랙 기어(652)가 움직이는 변위의 증폭 정도가 조절될 수 있다.
이러한 연결 기어(653)의 지름비에 의해서 광학필터 구동부(600)의 이동부(610)의 작은 변위만 확보되어도 광학필터부(400)를 충분한 변위로 이동시킬 수 있다. 이로 인해 광학필터 구동부(600)의 이동부(610)의 변위를 확보하기 위해 마련해야 하는 공간을 최소화할 수 있다. 결과적으로 본 발명의 카메라 모듈 전체의 소형화를 달성할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 카메라 모듈의 사용 상태에 대해 설명하도록 한다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 카메라 모듈의 상부 커버(700), 렌즈부(100), 오토포커스 구동부(200)를 제거한 것을 도시한 사시도이다.
도 4는 이동부(610)가 제1 위치에 위치한 상태를 도시한 것이다. 도 4의 상태에서는 광학필터부(400)의 제1 광학필터(410)가 렌즈부(100)의 하부에 위치하게 된다.
도 5는 이동부(610)가 제2 위치에 위치한 상태를 도시한 것이다. 도 5의 상태에서는 광학필터부(400)의 제2 광학필터(420)가 렌즈부(100)의 하부에 위치하게 된다.
광학필터 구동부(600)의 코일(621)에 적절한 방향의 전류를 인가하여, 이동부(610)의 위치를 제1 위치 및 제2 위치 중 어느 하나로 제어할 수 있다. 이동부(610)의 위치에 따라, 광학필터부(400)의 제1 광학필터(410) 및 제2 광학필터(420) 중 어느 하나가 렌즈부(100)의 하부에 위치하여 렌즈부(100)를 통과한 빛을 필터링 하게 된다. 따라서 구동부의 코일(621)에 인가되는 전기 신호의 제어를 통해, 카메라 모듈의 기능 및 용도를 제어할 수 있다.
이상, 본 발명의 카메라 모듈의 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: 렌즈부 110: 렌즈
120: 렌즈 배럴 130: 렌즈 캐리어
200: 오토포커스 구동부 210: 오토포커스용 코일
220: 오토포커스용 마그넷 230: 요크
240: 오토포커스용 베어링
310: 오토포커스용 회로기판 320: 광학필터 구동부용 회로기판
400: 광학필터부 410: 제1 광학필터
420: 제2 광학필터 430: 필터 홀더
431: 안착부
500: 베이스 510: 개구
520: 가이드부
600: 광학필터 구동부 610: 이동부
611: 마그넷 620: 고정부
621: 코일 630: 베어링 부재
650: 기어모듈 651: 제1 랙 기어
652: 제2 랙 기어 653: 연결 기어
654: 제1 기어 655: 제2 기어
700: 상부 커버

Claims (17)

  1. 빛을 굴절시켜 집광하는 렌즈를 포함하는 렌즈부;
    일부가 상기 렌즈부의 하부에 위치하고, 서로 다른 대역의 빛을 통과시키는 제1 광학필터 및 제2 광학필터를 포함하는 광학필터부;
    개구가 형성되고, 상기 광학필터부가 상기 개구의 일부를 덮도록 안착되고, 상기 광학필터부의 이동을 가이드하는 가이드부를 포함하는 베이스;
    이동부 및 고정부를 포함하고, 코일 및 마그넷 중 어느 하나는 이동부에 결합되고 다른 하나는 고정부에 결합되며, 상기 코일 및 상기 마그넷 사이의 상호작용에 의해 이동부가 상기 렌즈부의 광축 방향으로 이동하는 광학필터 구동부;
    상기 이동부가 상기 렌즈부의 광축 방향으로 이동하는 것을 광축에 직교하는 방향으로 변환하여 상기 광학필터부로 전달하는 기어모듈을 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기어모듈은,
    상기 광학필터 구동부의 이동부에 결합되어 일체로 움직이는 제1 랙 기어;
    상기 광학필터부에 결합되어 일체로 움직이는 제2 랙 기어; 및
    상기 제1 랙 기어 및 상기 제2 랙 기어에 모두 결합되어 구동력을 전달하는 연결 기어를 포함하는 카메라 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 연결 기어는 이중 기어로 형성되는 카메라 모듈.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 연결 기어는 상기 제1 랙 기어와 결합되는 제1 기어 및 상기 제2 랙 기어와 결합되는 제2 기어를 포함하는 카메라 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 기어 및 상기 제2 기어는 회전축을 공유하는 이중 기어로 형성되는 카메라 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 기어는 상기 제2 기어보다 작은 지름으로 형성되는 카메라 모듈.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 연결 기어는 상기 제1 랙 기어보다 상기 제2 랙 기어의 변위가 더 크도록 구동력을 전달하는 카메라 모듈.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 랙 기어는 광축 방향으로 연장되고,
    상기 제2 랙 기어는 광축에 직교하는 방향으로 연장되는 카메라 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 베이스와 결합되는 카메라 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 이동부는 상기 코일 및 마그넷 중 어느 하나와 결합된 커버를 포함하고,
    상기 커버의 일측단에는 제1 랙 기어가 형성되는 카메라 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 마그넷은 상기 코일에 삽입되어 위치하는 카메라 모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 코일이 고정부에 결합되고,
    상기 베이스에 결합되어 외부에서 입력된 전기 신호를 상기 코일에 전달하는 회로기판을 더 포함하는 카메라 모듈.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 이동부가 광축 방향으로 이동하면 상기 광학필터부는 상기 기어모듈을 통해 구동력을 전달받아 광축에 직교하는 방향으로 이동하는 카메라 모듈.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 이동부가 제1 위치에 위치하면, 상기 제1 광학필터가 상기 렌즈부의 하부에 위치하게 되고,
    상기 이동부가 제2 위치에 위치하면, 상기 제2 광학필터가 상기 렌즈부의 하부에 위치하게 되는 카메라 모듈.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 광학필터부는 상기 제1 광학필터 및 제2 광학필터에 결합되고, 상기 베이스에 안착되는 필터 홀더를 더 포함하고,
    상기 필터 홀더는 상기 마그넷과 결합되는 카메라 모듈.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 필터 홀더의 일부에는 제2 랙 기어가 형성되는 카메라 모듈.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 필터 홀더 및 상기 가이드부 사이에 위치하는 베어링 부재를 더 포함하는 카메라 모듈.
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