KR102078153B1 - 카메라 모듈의 손떨림 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈의 손떨림 보정장치는 가동렌즈; 상기 가동렌즈에 위치하는 적어도 한 쌍의 회전축; 및 상기 회전축이 결합되는 베이스; 및 상기 가동렌즈를 회전축을 중심으로 회전시키는 액츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라 모듈의 손떨림 보정장치{OIS for Camera Module}

본 발명은 카메라 모듈의 손떨림 보정장치에 관한 것이다.

초소형, 저전력 소모를 위한 카메라 모듈은 기존의 일반적인 카메라 모듈에 사용되었던 VCM 등의 기술을 적용하기 곤란하여, 이와 관련 연구가 활발히 진행되어 왔다.

스마트폰과 같은 소형 전자제품에 실장되는 카메라 모듈의 경우, 사용 도중에 빈번하게 카메라 모듈에 충격을 받을 수 있으며, 촬영하는 동안 사용자의 손떨림 등에 따라 미세하게 카메라 모듈이 흔들릴 수 있다. 이와 같은 점을 감안하여, 최근에는 손떨림 방지 수단을 추가적으로 카메라 모듈에 설치하는 카메라 모듈의 개발이 요구되고 있다.

OIS 모듈은 통상 X, Y축으로 이동시키는 대상에 따라 렌즈를 수평방향으로 움직이는 렌즈 시프트, 이미지 센서를 수평방향으로 움직이는 센서 시프트, AF 모듈을 수평방향으로 움직이는 모듈 틸트 등의 방식으로 구분되며, 상기한 방법들 중 렌즈 시프트 방식을 사용하여 손떨림 보정작업을 수행할 경우, 해상력이 떨어지기 시작하는 공차(tolerance)가 다른 방법에 비해 여유가 없기 때문에, 카메라 모듈 제작 시 불량 발생 가능성이 높다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2008-0022051호(2008.03.10.) 일본 공개특허 특개2007-041455호(2007.02.15.)

본 발명은 가동렌즈의 틸팅 구조가 개선된 카메라 모듈의 손떨림 보정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈의 손떨림 보정장치는 가동렌즈; 상기 가동렌즈에 위치하는 적어도 한 쌍의 회전축; 및 상기 회전축이 결합되는 베이스; 및 상기 가동렌즈를 회전축을 중심으로 회전시키는 액츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전축은 상기 가동렌즈와 함께 사출 성형될 수 있다.

상기 액츄에이터는 상기 가동렌즈의 단부에 광축과 평행한 방향으로 힘을 가하여 가동렌즈를 회전 시킬 수 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 상기 액츄에이터는 상기 가동렌즈의 하측에 연결되어, 광축 방향과 평행한 방향으로 길이 신장 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 상기 액츄에이터는 상기 가동렌즈 바깥쪽 영역에서 상기 가동렌즈의 측면과 연결되어, 광축 방향과 평행한 방향으로 길이 신장 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 상기 액츄에이터는 상기 회전축을 직접 회전시키는 구동모터로 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 베이스와 회전축 사이에 상기 회전축이 결합되는 프레임 부재가 개재될 수 있다.

이때, 상기 프레임 부재는 상기 회전축과 수직한 2차 회전축을 포함할 수 있는데, 상기 2차 회전축은 상기 프레임 부재와 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 프레임 부재를 회전 시키기 위한 액츄에이터를 더 포함할 수도 있다.

상기 가동렌즈는 카메라 모듈의 최외곽 렌즈로 마련될 수 있다.

회전축이 가동렌즈와 일체로 마련되기 때문에, 단렌즈 무빙 방식으로 손떨림 보정기능을 수행할 때, 움직이는 가동렌즈의 중심을 기준으로 가동렌즈가 틸트 회전 할 수 있도록 제어할 수 있어, 가동렌즈의 일측 단부를 가압하는 간단한 액츄에이터 구조만을 이용하여 손떨림 보정장치를 구현할 수 있다.

또한, 가동렌즈의 중심 기준으로 1개의 구동원을 액츄에이터로 사용하기 때문에, 디자인이 간소해지며 제조 단가를 절감하는 것이 가능하다.

또한, 회전축을 1개 이상으로 구성할 경우, 다양한 축에 대하여 가동렌즈를 움직일 수 있기 때문에, 보다 정밀한 손떨림 보정기능을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가동 렌즈의 사시도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 손떨림 보정장치의 동작 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 손떨림 보정장치의 동작 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 손떨림 보정장치의 도면, 그리고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 손떨림 보정장치의 구성을 도시한 평면도 이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가동 렌즈의 사시도, 도 2 및 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 손떨림 보정장치의 동작 상태를 개략적으로 도시한 도면, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 손떨림 보정장치의 동작 상태를 개략적으로 도시한 도면, 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 손떨림 보정장치의 도면, 그리고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 손떨림 보정장치의 구성을 도시한 평면도 이다.

본 실시예는 한 장의 렌즈를 틸트 회전시켜 손떨림 보정을 수행할 수 있는 구조를 가지는 카메라 모듈에 관한 것으로, 발명의 특징은 손떨림 보정장치의 구조에 있다. 따라서 카메라 모듈의 일반적인 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다. 카메라 모듈은 이미지 센서가 실장 된 인쇄회로기판과 복수 매의 렌즈들로 구성되는 렌즈 배럴이 결합되어 일정 길이의 광 경로를 형성하는 구조라면 어떠한 것이든 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가동렌즈의 사시도를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동렌즈(100)에는 중심축을 기준으로 한 쌍의 회전축(110)이 돌출 형성될 수 있다. 이때, 회전축(110)은 상기 가동렌즈(100)와 한 몸이 되도록 형성될 수 있는데, 가동렌즈(100)를 금형을 이용한 사출 성형으로 구성할 경우, 상기 금형에 상기 회전축(110)의 형상을 구성하여 가동렌즈(100)와 함께 형성할 수 있다.

그러나, 이를 한정하는 것은 아니며 상기 회전축(110)은 핀 부재 등을 별도 부재로 하여 상기 가동렌즈(100)에 삽입하여 구성하는 것도 가능하다. 이때, 상기 회전축(110)은 한 쌍이 되도록 형성될 수 있다.

상기 회전축(110)의 형상은 도시된 바와 같이 원통형이 되도록 마련되는 것이 좋은데, 구형 또는 반구형 등과 같이 단면이 원형으로 형성되는 돌출 형상을 가지도록 마련되는 것도 가능하다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 손떨림 보정장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 손떨림 보정장치는 상기한 바와 같이 구성되는 가동렌즈(100)와 베이스(200), 및 액츄에이터(300)를 포함할 수 있다.

베이스(200)는 미도시된 카메라 모듈의 최상단 또는 렌즈배럴의 상단 또는 렌즈배럴과 이미지 센서가 설치되는 인쇄회로기판 사이 등 카메라 모듈의 설계에 따라 필요한 위치에 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스(200)는 광 경로를 간섭하지 않도록 구성되면서, 상기 가동렌즈(100)를 회전축(110)을 중심으로 회전 가능하게 지지할 수 있는 축 지지부(210)를 구비할 수 있다.

이때, 상기 축 지지부(210)는 상기 회전축(110)과 대응되는 위치에 마련될 수 있으며, 도시된 바와 같이 베이스(200)에 결합되어 회전축(110)을 지지할 수도 있고, 도시하지는 않았으나, 베이스(200)의 일측 벽면에 상기 회전축(110)과 대응되는 크기의 관통공을 형성하여 마련할 수도 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 액츄에이터(300)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스(200)에 설치되어, 광축과 평행한 방향으로 신장 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 액츄에이터(300)가 도 3에 도시된 바와 같이 광축과 평행한 방향으로 신장 가능하게 형성될 경우, 상기 가동렌즈(100)의 바닥면의 일단을 밀어주게 되는데, 이 경우, 상기 가동렌즈(100)는 회전축(110)을 중심으로 회전하면서 틸팅 운동할 수 있다.

한편, 상기 액츄에이터(300)의 끝단으로, 상기 가동렌즈(100)와 연결되는 위치는 상기 가동렌즈(100)의 유효 화상영역과는 간섭되지 않도록 연결되는 것이 좋다. 이는 액츄에이터(300)의 배치로 인해 가동렌즈(100)를 통과하는 이미지의 빛이 간섭되는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 액츄에이터(300)의 신장은 물론 수축 시에도 가동렌즈가 움직일 수 있도록 액츄에이터(300)과 가동렌즈(100)는 항상 연결 상태를 유지하도록 마련될 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 손떨림 보정장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

앞서 설명한 제 1 실시예와 비교할 때, 제 2 실시예는 액츄에이터(400)의 설치 위치에 차이가 있다. 즉, 제 2 실시예에서의 액츄에이터(400)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 가동렌즈(100)의 하측 영역을 벗어난 위치에 설치될 수 있으며, 상기 액츄에이터(400)는 가동렌즈(100)의 바닥면이 아니라, 측면 측과 연결될 수 있다. 따라서 액츄에이터(400)가 광축과 평행한 방향으로 신장될 경우, 상기 가동렌즈(100)의 측벽을 위아래로 움직여 피벗 회전 시키므로, 상기 가동렌즈(100)는 회전축(110)을 중심으로 회전하면서 틸팅 운동할 수 있다.

한편, 상기한 제 1 및 제 2 실시예에 따른 액츄에이터(300)(400)의 광축방향 신장 및 수축은 다양한 구성으로 이루어질 수 있으며, 일 예로 형상기억합금 등과 같이 일정 온도 조건 및 전류 인가 조건 내에서 길이 변화를 제어할 수 있는 재질로 구성하여, 제어부가 필요로 하는 틸팅 동작을 위한 액츄에이터(300)(400)의 길이 변화를 제공하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 상기한 제 1 및 제 2 실시예에서 설명된 바와 같이 액츄에이터(300)(400)를 승강 가능한 구성으로 베이스(200)에 설치하지 않고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(110)을 직접 회전시킬 수 있는 구동모터(120) 등을 회전축(110) 상에 직접 설치하여 구성하는 것도 가능하다.

이 경우, 구동모터(120)의 회전 방향을 제어하는 동작으로 회전축(110)을 직접 회전시킬 수 있기 때문에, 별도의 힘을 가동렌즈(100)의 측벽이나 바닥면 등에 가할 필요가 없으며, 가동렌즈(100)의 유효화상 영역을 보다 폭 넓게 사용할 수도 있다.

상기한 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 액츄에이터(300)(400)의 구성은 일 예일 따름으로, 상기 가동렌즈(100)를 회전축(110)을 중심으로 회전시킬 수 있는 구성이라면 어떠한 것이든 적용 가능하다.

한편, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 손떨림 보정장치의 구성을 도시한 평면도 이다.

도시된 바와 같이, 상기한 제 1 및 제 2 실시예의 경우에는 한 축을 기준으로 틸팅 회전하는 가동렌즈(100)를 이용하여 손떨림 보정기능을 수행하는 과정을 설명한 바 있다. 만일, 보다 정밀한 손떨림 보정기능을 수행할 필요가 있을 경우, 축을 추가하여 제어하는 방법을 고려해볼 수도 있는데, 이를 위해 상기 가동렌즈(100)를 프레임 부재(500)에 피벗 회전 가능하게 설치할 수 있다.

즉, 도시된 바와 같이 상기 가동렌즈(100)의 회전축(110)과 평행한 축을 x축이라고 한다면, 상기 x축과 수직한 y축과 평행한 방향으로 상기 프레임 부재(500)의 양 단에 2차 회전축(510)을 형성할 수 있다. 상기 2차 회전축(510)은 x축과 수직한 y축에 대하여 상기 프레임 부재(500)를 피벗 회전시킬 수 있다.

따라서 상기 가동렌즈(100)는 상기한 제 1 및 제 2 실시예에서와 같이 구성되는 액츄에이터(300)(400)에 의해 x축으로 회전하면서 손떨림 보정기능을 수행할 수 있고, 만일 추가적인 액츄에이터를 설치하여 이 액츄에이터가 상기 프레임 부재(500)를 가압하면, 상기 프레임 부재(500)가 2차 회전축(510)을 중심으로 회전하게 되는데, 이때, 회전 방향은 상기한 가동렌즈(100)의 회전방향과는 수직한 방향으로 형성될 수 있으므로, 2개의 축으로 가동렌즈(100)를 움직여 손떨림 보정을 수행할 수 있다.

이상과 같은 본 실시예들에 따르면, 기존의 렌즈 배럴 쉬프트 방식이나, 모듈 쉬프트 방식 및 렌즈 쉬프트 방식에 비해, 가동렌즈(100)가 회전축(110)을 중심으로 미세하게 틸팅 하여 초점의 위치를 변경하는 것으로 손떨림 보정작업을 수행할 수 있다. 따라서 해상력이 떨어지기 시작하는 공차의 여유를 충분하게 확보할 수 있음은 물론, 구동부 설계가 단순해 지고, 조립성 및 생산 단가를 절감하는 것이 가능하다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100; 가동렌즈 110; 회전축
200; 베이스 210; 고정부
300, 400; 액츄에이터 500; 프레임 부재

Claims (11)

1. 프레임 부재;
   상기 프레임 부재에 피벗 가능하게 배치되는 가동렌즈;
   상기 가동렌즈에 위치하는 제1 회전축;
   상기 프레임 부재에 배치되는 제2 회전축;
   상기 가동렌즈를 상기 제1 회전축을 중심으로 회전시키는 제1 액츄에이터; 및
   상기 프레임 부재를 상기 제2 회전축을 중심으로 회전시키는 제2 액츄에이터를 포함하고,
   상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축은 서로 직교하고,
   상기 제1 회전축은 상기 가동렌즈의 중앙 영역을 지나고,
   상기 제2 회전축은 상기 가동렌즈의 중앙 영역과 광축 방향으로 오버랩되고,
   상기 제1 액츄에이터는 상기 가동렌즈 중 상기 제1 회전축 이외의 영역에 힘을 가하는 카메라 모듈의 손떨림 보정장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 회전축은 상기 가동렌즈와 함께 사출 성형되고,
   상기 제2 회전축은 상기 프레임 부재와 일체로 형성되는 카메라 모듈의 손떨림 보정장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 액츄에이터는 상기 가동렌즈의 단부에 상기 광축 방향과 평행한 방향으로 힘을 가하여 가동렌즈를 회전 시키는 카메라 모듈의 손떨림 보정장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 액츄에이터는 상기 가동렌즈의 하측에 연결되어, 상기 광축 방향과 평행한 방향으로 길이 신장 가능하게 설치되는 카메라 모듈의 손떨림 보정장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 액츄에이터는 상기 가동렌즈 바깥쪽 영역에서 상기 가동렌즈의 측면과 연결되어, 상기 광축 방향과 평행한 방향으로 길이 신장 가능하게 설치되는 카메라 모듈의 손떨림 보정장치.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서, 상기 가동렌즈는,
    카메라 모듈의 최외곽 렌즈인 카메라 모듈의 손떨림 보정장치.
    
    
    
    

Images