KR102090826B1 - 선형성 개선을 위한 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

제1 몸체, 상기 제1 몸체에 대해서 상대적으로 이동하는 제2 몸체, 상기 제1 몸체에 고정된 마그네트 및 상기 마그네트에 대향하여 상기 제2 몸체에 장착되는 코일을 포함하는 카메라 모듈이 개시되며, 상기 코일은 제1 몸체의 이동 방향에 나란하게 제공되는 종방향 요소 및 제1 몸체의 이동 방향에 교차하도록 제공되는 횡방향 요소를 포함하되, 마그네트의 중심과 코일의 중심이 일치한 상태에서 코일을 대면하는 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심은 횡방향 요소의 중심으로부터 이동 방향으로 이격되는 것을 특징으로 한다.

Description

선형성 개선을 위한 카메라 모듈{CAMERA MODULE FOR IMPROVEMENT OF LINEARITY}

본 발명은 긴 스트로크 제어를 위한 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 광학 줌 기능 등과 같이 긴 스트로크 영역이 필요한 카메라 모듈을 구현하기 위해 개선된 구조를 가지는 카메라 모듈에 관한 것이다.

피사체의 촬영시 렌즈의 초점이 자동으로 조절되는 오토 포커싱(AF: auto focusing) 기능을 갖는 카메라 모듈이 일반적인 디지털 카메라는 물론 핸드폰이나 태블릿 PC 등의 모바일 기기에 많이 적용되고 있다.

소형 카메라 모듈에서 줌 기능을 구현하기는 매우 어렵다. 예를 들어, 지금 많은 카메라 모듈에서 구현되는 줌 기능은 디지털 줌으로서, 촬영한 화상 데이터의 일부 화면을 디지털 처리 방식으로 확대 표시하여 줌 효과를 얻고 있다. 즉, 렌즈 등의 하드웨어를 변경하지 않고 소프트웨어적으로 간단하게 줌 효과를 얻을 수 있으나 전체 화면 중 한정된 일부 정보만을 확대 표시하는 것이므로 화질은 떨어질 수 있다.

하지만, 대형 카메라 또는 전문 카메라 등에서 구현되는 광학 줌은 소형 카메라 모듈에서 구현되기 어렵다. 왜냐하면, 광학 줌을 구현하기 위해서 렌즈가 광축을 따라 이동해야 하는데, 렌즈가 이동할 수 있는 공간을 확보하기 어려우며, 렌즈를 원하는 구간으로 이동시킨 이후에도, 홀 센서의 선형성이 전 구간에서 양호하지 않기 때문에 줌 이동을 한 다음 초점을 위한 미세한 조정을 하기가 어렵다는 단점이 있다.

일본특허공개 제2009-086433호(2009. 4. 23. 공개)에는 소형 줌렌즈 경통유니트가 개시되어 있다. 상기 소형 줌렌즈 경통 유니트를 보면, 광축 방향이 피사체 방향, 즉 촬영 방향과 일치하며, 확대 렌즈 그룹과 초점 렌즈 그룹을 포함하며, 각 렌즈 그룹은 압전형 선형 구동기를 사용한다.

중국특허공개 제 CN 101566714호(2009. 10. 28. 공개)에는 카메라 모듈이 개시되어 있다. 상기 카메라 모듈을 보면, 2개의 렌즈 그룹을 포함하며, 제1 작동기 및 제2 작동기가 렌즈를 촬영 방향으로 이동시키는 것을 포함한다.

한국등록특허 제10-1586244호(2016. 1. 12. 등록)에는 줌 기능 구비 카메라 모듈이 개시되어 있다. 상기 카메라 모듈을 보면, 반사부를 이용하여 입사광을 반사시키며, 자동초점렌즈와 줌 렌즈가 분리된 구조를 제시한다.

본 발명은 줌 기능 등을 위해 렌즈부의 이동 거리가 밀리미터 단위로 증가함에 따라 코일의 길이가 증가할 수 있는데, 이 경우에도 코일 및 자석의 조합에 의한 전자기력을 되도록 일정하게 유지할 수 있는 구동 방식을 가진 카메라 모듈을 제공한다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈은 기본적으로 제1 몸체, 상기 제1 몸체에 대해서 상대적으로 이동하는 제2 몸체, 상기 제1 몸체에 고정된 마그네트 및 상기 마그네트에 대향하여 상기 제2 몸체에 장착되는 코일을 포함하며, 상기 코일은 제1 몸체의 이동 방향에 나란하게 제공되는 종방향 요소 및 제1 몸체의 이동 방향에 교차하도록 제공되는 횡방향 요소를 포함하되, 마그네트의 중심과 코일의 중심이 일치한 상태에서 코일을 대면하는 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심은 횡방향 요소의 중심으로부터 이동 방향으로 이격되는 것을 특징으로 한다.

종래에는 마그네트 중심과 코일의 중심이 일치한 상태에서, 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심이 코일의 횡방향 요소 중심에 각각 일치하도록 설계되었다. 하지만, 이 경우 약 160㎛ 이하의 미세 범위에서 마그네트 또는 코일을 움직이는 경우 유리할 수 있지만, 마그네트 또는 코일을 4mm 이상 움직여야 하는 경우에는 선형성이 급격히 감소하여 전자기력이 일정하게 유지되지 않는 문제점이 있을 수 있다.

이에 본 실시예에서는 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심은 횡방향 요소의 중심으로부터 이동 방향으로 이격되게 배치하여, 각 양측의 중심에서 비대칭적인 전자기력 곡선을 형성하고, 이들이 조합하여 전체적으로 선형성을 갖는 전자기력 경향을 갖도록 할 수가 있다.

이를 구체적으로 구분하면, 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심 간의 거리는 횡방향 요소의 중심 간의 거리보다 길도록 형성될 수 있으며, 다르게는 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심 간의 거리가 횡방향 요소의 중심 간의 거리보다 짧도록 형성할 수도 있다.

본 명세서에서 마그네트의 제1 극 및 제2 극은 자석의 N극 또는 S극이 될 수 있으며, 제1 극 및 제2 극은 서로 다른 극인 경우라면 N극 또는 S극에 구분되지 않고 다양하게 선택될 수 있다.

또한, 마그네트는 주자력선이 제1 몸체의 이동 방향에 수직하며 코일을 향하도록 배향된 제1 마그네트 요소 및 제2 마그네트 요소를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 마그네트 요소 및 제2 마그네트 요소의 제1 극 및 제2 극은 서로 반대를 향할 수 있으며, 상술한 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심은 제1 마그네트 요소 및 제2 마그네트 요소의 주자력선과 일치하도록 정의될 수 있다.

본 실시예에서, 제1 마그네트 요소와 제2 마그네트 요소 사이에는 뉴트럴 영역이 형성될 수 있으며, 하나의 몸체에서 자화되는 극성에 따라 제1 마그네트 요소와 제2 마그네트 요소로 구분될 수 있고, 별도의 몸체를 접합하여 하나의 마그네트를 형성할 수가 있다.

코일은 와이어를 권취한 형태로 제공될 수 있지만, 기판 상에 형성된 평판 코일 형태로도 제공될 수 있다. 평판 코일 형태로 제공되는 경우, 코일은 종방향 요소 및 횡방향 요소가 표면 상에 패턴으로 형성된 기판을 베이스로 제공될 수 있으며, 종방향 요소를 위한 패턴의 종방향 패턴의 평균 선폭은 횡방향 요소를 위한 패턴의 선폭에 비해 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 종방향 요소를 위한 패턴은 횡방향 요소와 연결되도록 양단부에 형성된 연결부 및 연결부 사이를 연결하며 연결부 및 횡방향 요소의 선폭보다 넓게 형성된 확장부를 포함할 수 있다.

그리고, 긴 스트로크의 구현을 위해 코일의 종방향 요소는 횡방향 요소보다 길게 형성될 수가 있으며, 종방향 요소는 4mm~8mm 길이로 형성되는 것도 가능하다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 액츄에이터는 제1 몸체, 제1 몸체에 대해서 상대적으로 이동하는 제2 몸체, 제1 몸체에 고정된 마그네트 및 마그네트에 대향하여 제2 몸체에 장착되는 코일을 포함하며, 코일은 제1 몸체의 이동 방향에 나란하게 제공되는 종방향 요소 및 제1 몸체의 이동 방향에 교차하도록 제공되는 횡방향 요소를 포함할 수 있고, 마그네트의 중심과 코일의 중심이 일치한 상태에서, 코일을 대면하는 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심은 횡방향 요소의 중심으로부터 이동 방향으로 이격될 수 있다. 본 실시예에서 액츄에이터는 카메라 모듈 외에도 다양한 직선 이동을 위한 구동장치에 사용될 수 있다.

줌 기능 등을 위해 렌즈부의 이동 거리가 밀리미터 단위로 증가함에 따라 카메라 모듈에 필요한 코일의 길이가 증가해야 할 수 있는데, 본 발명의 카메라 모듈에서는 코일에서 유효한 요소의 중심과 마그네트의 중심을 불일치시켜 전체적으로 선형성 및 일정한 전자기력 곡선을 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 외부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 분해된 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 카메라 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 마그네트의 극 중심과 코일의 횡방향 요소의 중심이 일치한 경우의 전자기력 조합을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈에서 전자기력 조합을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈에서 다른 전자기력 조합을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 작동 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 분해된 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈에서 적용될 수 있는 코일을 비교하기 위한 도면이다.
도 11은 도 9의 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 단면을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용은 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 외부 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1의 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 분해된 내부 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1의 카메라 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 하우징(110), 제1 렌즈 모듈(130), 제2 렌즈 모듈(150) 및 제어부를 포함할 수 있다.

하우징(110)은 상부 커버(112) 및 베이스(114)를 포함하며, 베이스(114) 상에는 제1 렌즈 모듈(130)을 지지하기 위한 제1 지지부(122) 및 제2 렌즈 모듈(150)을 지지하기 위한 제2 지지부(124)가 형성된다. 제1 지지부(122)는 제1 내면(126) 상으로 제1 렌즈 모듈(130)을 지지하며, 제2 지지부(124)는 제2 내면(128) 상으로 제2 렌즈 모듈(150)을 지지한다.

하우징(110)에서 입사광이 진입하는 일측에는 프리즘(116)이 제공되어 빛을 반사 또는 굴절시키며, 반대측에는 이미지 센서(118)가 제공될 수 있다.

제1 렌즈 모듈(130)은 하우징(110)의 일측에서 제1 내면(126)을 따라 좌우로 이동하는 제1 렌즈 고정부(132) 및 제1 렌즈 고정부(132)에 장착된 제1 렌즈부(140)를 포함하며, 제2 렌즈 모듈(150)은 하우징(110)의 일측에서 제2 내면(128)을 따라 좌우로 이동하는 제2 렌즈 고정부(152) 및 제2 렌즈 고정부(152)에 장착된 제2 렌즈부(160)를 포함한다.

제1 렌즈부(140) 및 제2 렌즈부(160) 사이에는 고정 렌즈부(170)가 제공되며, 고정 렌즈부(170)를 중심으로 좌우로 각각 제1 렌즈부(140) 및 제2 렌즈부(160)가 제공되어 광축(OA)을 따라 좌우로 슬라이드 이동을 할 수 있다.

제1 렌즈 모듈(130) 및 하우징(110) 사이에는 제1 구동부(180)가 제공될 수 있다. 제1 구동부(180)는 제1 렌즈 고정부(132)에 장착된 제1 마그네트(250) 및 제1 마그네트(250)에 대향하여 하우징(110)의 제1 내면(126)에 장착된 제1 코일(200)을 포함한다. 또한, 제1 렌즈 고정부(132) 및 제1 내면(126)에는 복수의 볼이 제공되고, 볼들은 구름 방향을 가이드 할 수 있는 포켓 레일에 부분적으로 수용되어 제1 렌즈 모듈(130)의 슬라이드 이동을 안내할 수 있다. 그리고, 제1 코일(200)에 인접하게 제1 홀 센서(186)가 제공되어 제1 마그네트(250)의 위치 감지 센서로 기능을 할 수 있다.

이와 유사하게, 제2 렌즈 모듈(150) 및 하우징(110) 사이에는 제2 구동부(190)가 제공될 수 있다. 제2 구동부(190)는 제2 렌즈 고정부(152)에 장착된 제2 마그네트(252) 및 제2 마그네트(252)에 대향하여 하우징(110)의 제2 내면(128)에 장착된 제2 코일(202)을 포함한다. 또한, 제2 렌즈 고정부(152) 및 제2 내면(128)에는 제1 구동부(180)와 마찬가지로 복수의 볼 및 이들을 위한 포켓 레일이 형성되어 제2 렌즈 모듈(150)의 이동을 안내할 수 있다. 그리고, 제2 코일(202)에 인접하게 제2 홀 센서(196)가 제공될 수 있다.

본 실시예에서 제1 및 제2 코일(200, 202)은 좌우폭이 약 4~6mm로 제공될 수 있으며, 제1 및 제2 마그네트(250, 252) 역시 8~12mm의 좌우 길이를 갖도록 제공될 수가 있다.

참고로, 줌 기능이 없는 종래의 카메라 모듈의 자동초점은 약 0.3mm의 이동 구간만 제어하는 마그네트 및 코일 조합을 이용한다. 하지만, 이동 거리가 4~7mm까지 증가하게 되면 선형성 및 코일 저항 등의 관점에서 기존에 문제가 되지 않았던 문제점들이 발생할 수 있다.

참고로, 본 실시예에서 렌즈부(lens section)는 단일 렌즈(single lens) 또는 2개 이상의 렌즈 그룹(lens group)으로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서 제1 구동부(180) 및 제2 구동부(190)는 동일한 코일 및 마그네트의 조합으로 제공되지만, 다른 사이즈의 코일 및 마그네트의 조합으로 제공될 수 있고, 작동 원리도 상이한 압전 소자, 초음파 소자 등 다양한 소자를 이용하여 제공될 수도 있다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 고정 렌즈부(170)를 중심으로 제1 렌즈 모듈(130) 및 제2 렌즈 모듈(150)이 제공되며, 제1 렌즈 모듈(130) 및 제2 렌즈 모듈(150)은 줌을 위한 줌 이동 및 자동초점을 위한 초점 제어를 수행할 수 있다. 줌 이동의 경우 제1 렌즈부(140) 및 제2 렌즈부(160) 중 적어도 하나가 좌우로 이동하여 설계된(designed) 줌 배율에 맞게 이동할 수 있다. 줌 이동 후, 담당 구간에 위치한 제1 렌즈부(140) 또는 제2 렌즈부(160)가 미세하게 조정되어 초점 제어를 수행할 수 있다.

도 5는 마그네트의 극 중심과 코일의 횡방향 요소의 중심이 일치한 경우의 전자기력 조합을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈에서 전자기력 조합을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 카메라 모듈에서 마그네트 및 코일의 중심이 일치하도록 배치된 상황에서, 마그네트의 극 중심(MC1, MC2)과 코일의 횡방향 요소의 중심(CC1, CC2)가 일치하도록 배치된 경우를 가정할 수 있다. 즉, 이 경우 마그네트의 극 중심(MC1, MC2) 간의 거리가 코일의 횡방향 요소의 중심(CC1, CC2) 간의 거리와 동일한 경우라 할 수 있다.

도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 코일 양단부에서 전자기력은 좌우 대칭적인 전자기력 곡선을 형성할 수 있으며, 이들은 동일한 유형을 가짐으로써 상호 조합을 이루는 경우 최종 전자기력은 중심 부분에서 가장 강하고 그 주변으로 갈수록 전자기력이 급격하게 감소하는 경향을 가질 수가 있다.

이 경우, 이동 거리에 따라 전자기력이 급격하게 변화하게 될 수 있으며, 마그네트가 고정된 제1 몸체의 이동에서 정확한 제어가 방해를 받을 수가 있다.

이와 비교하여, 도 6과 같이, 코일 양단부에서 전자기력은 좌우 비대칭적인 전자기력 곡선을 형성할 수 있으며, 이들 전자기력 곡선이 서로 상반된 유형으로 제공되는 경우를 가정할 수 있다.

구체적으로, 카메라 모듈(100)에서 제2 구동부(190)를 기준으로 제1 몸체는 제2 렌즈 고정부(152)에 해당하고, 제2 몸체는 제2 지지부(124)에 대응될 수 있다. 제2 마그네트(302)는 제2 렌즈 고정부(152)에 고정되고, 제2 코일(202)은 제2 지지부(124)에 장착될 수 있다. 참고로, 제1 코일(200) 및 제1 마그네트(300) 역시 이하 설명되는 구조와 동일한 구조를 갖는다고 할 수 있다.

제2 코일(202)은 제2 렌즈 고정부(152)의 이동 방향에 나란하게 제공되는 종방향 요소(230) 및 제2 렌즈 고정부(152)의 이동 방향에 수직하게 제공되는 횡방향 요소(240)를 포함할 수 있다. 마그네트의 중심과 코일의 중심이 일치한 상태에서 코일을 대면하는 마그네트(252)의 제1 극(262) 및 제2 극(264)의 중심은 횡방향 요소(240)의 중심으로부터 이동 방향으로 이격된다. 마그네트(252)의 중심(MC1, MC2) 간의 거리는 코일(202)의 횡방향 요소(240)의 중심(CC1, CC2) 간의 거리보다 길게 형성될 수 있으며, 코일(202)의 중심(CC1, CC2)은 마그네트(252)의 중심(MC1, MC2)보다 안쪽에 위치할 수 있다.

본 실시예에서는 마그네트(252)의 제1 극(262) 및 제2 극(264)의 중심(MC1, MC2)은 횡방향 요소(240)의 중심(CC1, CC2)으로부터 이동 방향으로 이격되게 배치되어, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 좌우 비대칭적인 전자기력 곡선을 형성할 수 있으며, 양측에서의 전자기력이 상반되는 유형을 가짐으로써 상호 조합을 이루는 경우 최종 전자기력은 중심 부분에서 일정 범위에서 균일한 선형성을 유지할 수 있다. 즉, 중심 부분에서 일정한 전자기력을 제공할 수가 있다.

도 6의 (c)를 보면, 마그네트(252)와 코일(202) 간의 관계를 평면에서 확인할 수 있다. 마그네트(252)는 주자력선이 이동 방향에 수직하며 코일(202)을 향하도록 배향된 제1 마그네트 요소(270) 및 제2 마그네트 요소(280)를 포함할 수 있고, 그 사이 중심에 뉴트럴 영역(275)이 형성될 수 있다.

이와 관련하여, 제1 마그네트 요소(270)의 N극이 코일(202)을 향하며, 반대로 제2 마그네트 요소(280)에서는 S극이 코일(202)을 향하도록 배치될 수 있고, 제1 마그네트 요소(270)의 주자력선이 마그네트 중심(MC1)에 일치하고, 제2 마그네트 요소(280)의 주자력선이 다른 마그네트 중심(MC2)에 일치하도록 하고, 이들은 코일(202)의 횡방향 요소(240)의 중심(CC1, CC2)보다 바깥쪽에 위치한다.

본 실시예에서는, 제1 마그네트 요소(270), 뉴트럴 영역(275) 및 제2 마그네트 요소(280)가 일체로 형성되어 있지만, 다르게는 이들이 하나의 마그네트를 형성하도록 별도의 몸체를 접합하여 제공될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈에서 다른 전자기력 조합을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 도 6과는 다르게 코일 양단부에서 전자기력이 좌우 비대칭적인 전자기력 곡선을 형성하도록 할 수 있다. 구체적으로, 마그네트의 중심(MC1, MC2) 간의 거리는 코일의 횡방향 요소의 중심(CC1, CC2) 간의 거리보다 짧게 형성될 수 있으며, 코일의 중심(CC1, CC2)은 마그네트의 중심(MC1, MC2)보다 바깥쪽에 위치할 수 있다.

도 7의 (b)와 같이, 코일의 양단부에서 좌우 비대칭적인 전자기력 곡선을 형성할 수 있으며, 양측에서의 전자기력이 상반되는 유형을 가짐으로써 상호 조합을 이루는 경우 최종 전자기력은 중심 부분에서 일정 범위에서 균일한 선형성을 유지할 수 있다. 즉, 중심 부분에서 일정한 전자기력을 제공할 수가 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 작동 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 제1 코일(200')의 양 중심이 제1 마그네트(250')의 극 중심보다 안쪽에 위치하며, 제2 코일(202')의 양 중심도 제2 마그네트(252')의 극 중심보다 안쪽에 위치할 수 있다.

제1 코일(200')과 제1 마그네트(250')의 중심이 일치하는 제1 뉴트럴 지점(NP1) 및 제2 코일(202')과 제2 마그네트(252')의 중심이 일치하는 제2 뉴트럴 지점(NP2)이 정의될 수 있다. 또한, 제1 홀 센서(186')에 대해서 제1 렌즈부(140)가 성형성을 가지고 이동하는 제1 선형 이동 구간(LR1-1, LR1-2) 및 제2 홀 센서(196')에 대해서 제2 렌즈부(160)가 성형성을 가지고 이동하는 제2 선형 이동 구간(LR2-1, LR2-2)도 정의할 수 있다.

본 실시예에서는 제1 선형 이동 구간(LR1-1, LR1-2) 및 제2 선형 이동 구간(LR2-1, LR2-2)이 서로 동일하지 않거나 뉴트럴 구간을 보완할 수 있도록 상호 연결될 수 있으며, 이를 위한 경우 중 하나로서 제1 뉴트럴 지점(NP1) 및 제2 뉴트럴 지점(NP2)이 렌즈의 이동 방향으로 이격될 수 있다.

종래의 줌 기능을 포함하는 카메라 모듈에서 2개의 구동부가 광축 방향에 대해 나란하게 배치되는 동시에, 하나의 구동부는 줌 이동을 담당하고 다른 하나는 초점 제어를 담당하는 것이었다면, 본 실시예에 따른 카메라 모듈에서는 제1 구동부(180') 및 제2 구동부(190')는 광축을 중심으로 평행하게 배치되거나 다른 면에 배치될 수 있고, 둘 다 줌 이동 및 초점 제어에 관여할 수 있다는 점에서 구분될 수도 있다.

일 예로, 종래의 줌 기능을 포함하는 카메라 모듈에서 줌 이동을 담당하는 구동부의 렌즈에서도 선형성이 떨어지는 뉴트럴 지점이 존재할 수 있으며, 하나의 렌즈로 전구간에 걸친 줌 이동을 담당하기 때문에 두 개의 렌즈부를 이용하여 줌 이동을 수행하는 카메라 모듈보다 그 크기가 길어지거나 소형화에 불리할 수 있고, 선형성이 감퇴되는 구간에서의 제어의 어려움이 여전히 발생할 수 있다.

하지만, 본 실시예에서는 제1 뉴트럴 지점(NP1) 및 제2 뉴트럴 지점(NP2)이 일치하지 않기 때문에, 제어 거리와 홀 센서의 신호 간에 선형성을 유지하는 선형 이동 구간 및 선형성이 저감된 뉴트럴 구간(NR1, NR2)이 서로 다른 영역에 존재할 수도 있고, 이들의 조합을 통해 모든 배열에서 렌즈부(140, 160) 중 적어도 하나는 선형성이 우수한 구간을 선택하여 배치되도록 할 수가 있다.

말하자면, 동일한 마그네트 및 홀 센서의 조합이라고 하더라도, 선형 이동 구간이 부분적으로 교차하여 제공될 수 있고, 선형성이 우수한 구간을 담당 구간으로 사용함으로써 스트로크 전 구간에서 안정된 선형성을 확보하게 할 수 있다.

본 실시예에서 마그네트(252')의 중심 간의 거리는 코일(202')의 횡방향 요소의 중심 간의 거리보다 짧게 형성될 수 있으며, 코일(202')의 중심은 마그네트(252')의 중심보다 바깥쪽에 위치할 수 있다.

본 실시예에서는 마그네트(252')의 제1 극 및 제2 극의 중심은 코일의 횡방향 요소의 중심으로부터 이동 방향으로 이격되게 배치되어, 좌우 비대칭적인 전자기력 곡선을 형성할 수 있으며, 양측에서의 전자기력이 상반되는 유형을 가짐으로써 상호 조합을 이루는 경우 최종 전자기력은 중심 부분에서 일정 범위에서 균일한 선형성을 유지할 수 있다. 즉, 중심 부분에서 일정한 전자기력을 제공할 수가 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 분해된 내부 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈에서 적용될 수 있는 코일을 비교하기 위한 도면이고, 도 11은 도 9의 선형성 개선을 위한 카메라 모듈의 단면을 설명하기 위한 도면이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 카메라 모듈은 하우징, 제1 렌즈 모듈(330), 제2 렌즈 모듈(350) 및 제어부를 포함할 수 있다.

하우징은 상부 커버 및 베이스(314)를 포함하며, 베이스(314) 상에는 제1 렌즈 모듈(330)을 지지하기 위한 제1 지지부(322) 및 제2 렌즈 모듈(350)을 지지하기 위한 제2 지지부(324)가 형성된다. 제1 지지부(322)는 제1 내면(326) 상으로 제1 렌즈 모듈(330)을 지지하며, 제2 지지부(324)는 제2 내면(328) 상으로 제2 렌즈 모듈(350)을 지지한다.

제1 렌즈 모듈(330)은 하우징의 일측에서 제1 내면(326)을 따라 좌우로 이동하는 제1 렌즈 고정부(332) 및 제1 렌즈 고정부(332)에 장착된 제1 렌즈부(340)를 포함하며, 제2 렌즈 모듈(350)은 하우징의 일측에서 제2 내면(328)을 따라 좌우로 이동하는 제2 렌즈 고정부(352) 및 제2 렌즈 고정부(352)에 장착된 제2 렌즈부(360)를 포함한다.

제1 렌즈부(340) 및 제2 렌즈부(360) 사이에는 고정 렌즈부(370)가 제공되며, 고정 렌즈부(370)를 중심으로 좌우로 각각 제1 렌즈부(340) 및 제2 렌즈부(360)가 제공되어 광축을 따라 좌우로 슬라이드 이동을 할 수 있다.

제1 렌즈 모듈(330) 및 하우징 사이에는 제1 구동부(380)가 제공될 수 있다. 제1 구동부(380)는 제1 렌즈 고정부(332)에 장착된 제1 마그네트(450) 및 제1 마그네트(450)에 대향하여 하우징의 제1 내면(326)에 장착된 제1 코일(400)을 포함한다. 제1 렌즈 고정부(332) 및 제1 내면(326)에는 복수의 볼이 제공되고, 볼들은 구름 방향을 가이드 할 수 있는 포켓 레일에 부분적으로 수용되어 제1 렌즈 모듈(330)의 슬라이드 이동을 안내할 수 있다. 그리고, 제1 코일(400)에 인접하게 제1 홀 센서(386)가 제공되어 제1 마그네트(450)의 위치 감지 센서로 기능을 할 수 있다.

이와 유사하게, 제2 렌즈 모듈(350) 및 하우징 사이에는 제2 구동부(390)가 제공될 수 있다. 제2 구동부(390)는 제2 렌즈 고정부(352)에 장착된 제2 마그네트(452) 및 제2 마그네트(452)에 대향하여 하우징의 제2 내면(328)에 장착된 제2 코일(402)을 포함한다. 또한, 제2 렌즈 고정부(352) 및 제2 내면(328)에는 제1 구동부(380)와 마찬가지로 복수의 볼 및 이들을 위한 포켓 레일이 형성되어 제2 렌즈 모듈(350)의 이동을 안내할 수 있다. 그리고, 제2 코일(402)에 인접하게 제2 홀 센서(396)가 제공될 수 있다.

본 실시예에서 제1 및 제2 코일(400, 402)도 좌우폭이 약 4~6mm로 제공될 수 있으며, 제1 및 제2 마그네트(450, 452) 역시 8~12mm의 좌우 길이를 갖도록 제공될 수가 있다.

코일은 와이어를 권취한 형태로 제공될 수 있지만, 본 실시예에서 제1 및 제2 코일(400, 402)은 기판 상에 형성된 평판 코일 형태로도 제공될 수 있다. 평판 코일 형태로 제공되는 경우, 코일은 종방향 요소(430) 및 횡방향 요소(440)가 표면 상에 에칭으로 형성된 패턴(420)으로 형성된 기판(410)을 베이스로 제공될 수 있으며, 종방향 요소(430)를 위한 패턴의 종방향 패턴의 평균 선폭은 횡방향 요소(440)를 위한 패턴의 선폭에 비해 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

도 10의 (a)를 참조하면, 종래의 방식에 따라 와이어를 권취한 코일(200)은 종방향으로 연장된 I 영역과 무관하게 횡방향으로 연장된 Ⅱ 영역을 통과하는 와이어의 권취수에서 의해서 전자기력의 세기가 결정될 수 있다. 하지만, 동일한 굵기의 와이어를 사용하기 때문에, I 영역 및 Ⅱ 영역의 폭 및 두께는 동일해야 한다. 이와 동시에 종래의 권취형 코일에서는 코일의 종방향 길이가 길어질수록 코일의 저항을 증가하기 때문에, 전류는 저항과 반대로 감소하게 되며, 동일 권취수에서 전자기력이 감소할 수 있다.

도 10의 (b)를 참조하면, 본 실시예에 따른 코일(400)은 제2 몸체로서 하우징의 제1 지지부(322)에 장착되며, 코일(400)에 대응하여 제1 몸체인 제1 렌즈 고정부(332)에 제1 마그네트(250)가 장착될 수 있다.

코일(400)은 연성 기판과 같은 기판(410) 및 기판(410) 상에 형성된 와이어 패턴(420)을 포함할 수 있다. 와이어 패턴(420)은 포토레지스트 등의 방법을 통해서 기판(410) 상에 형성될 수 있다.

본 실시예에서 와이어 패턴(420)은 제1 렌즈 고정부(332)의 이동 방향에 나란하게 제공되는 종방향 요소(430) 및 제1 렌즈 고정부(332)의 이동 방향에 수직하도록 제공되는 횡방향 요소(440)를 포함할 수 있다.

종방향 요소(430)는 횡방향 요소(440)와 연결되며, 종방향 요소(430)와 횡방향 요소(440)는 상호 교차로 연결됨으로써 전체적으로 연결된 나선형의 코일 패턴을 형성할 수 있다. 종방향 요소(430)는 양단부에서 횡방향 요소(440)와 연결되는 연결부(432) 및 연결부(432) 사이를 연결하는 확장부(434)를 포함할 수 있다.

종방향 요소에서 연결부와 확장부는 동일한 선폭으로 형성될 수 있고, 다른 선폭으로 형성될 수 있지만, 평균 선폭은 횡방향 요소의 선폭에 비해 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

이를 위해서, 본 실시예에서 확장부(434)의 폭(w2)이 연결부(432)의 폭(w1)보다 크게 형성되고, 그 길이도 확장부(434)가 연결부(432)보다 길게 형성될 수 있다. 이렇게 하면, 종방향 요소(430)의 평균 선폭이 횡방향 요소(440)의 선폭에 비해 크게 형성될 수 있으며, 종방향 요소(430)에 의한 저항 증가를 제한할 수가 있다.

도시된 바에 따르면, 전체 패턴(420)에서 종방향 요소(430)의 전체 폭(I)을 횡방향 요소(440)의 전체 폭(Ⅱ)보다 넓게 설계할 수 있고, 종방향 요소(430)의 폭을 넓게 형성하여 동일 전압에서의 전류 값을 크게 형성할 수 있다.

또한, 횡방향 요소(440)의 선폭을 더 좁게 형성하는 대신 종방향 요소(430)의 평균 선폭을 증가시켜 전체적으로 저항값을 크게 변화시키지 않을 수 있으며, 횡방향 요소(440)에 의한 권취수를 더욱 증가시켜 전자기력을 더 향상시키는 것도 가능하다.

물론, 본 실시예에서는 기판(410) 상에 패턴(420)이 단일층으로 형성되지만, 기판은 복수의 적층된 형태로 제공될 수 있고, 적층 기판 및 비아홀(via hole)을 이용하여 복수 층의 와이어 패턴을 상호 연결하여 권취수를 더 증가시키는 것도 가능하다.

본 실시예에서 마그네트(450, 452)의 중심 간의 거리는 코일(400, 402)의 횡방향 요소의 중심 간의 거리보다 길게 형성될 수 있으며, 코일(400, 402)의 중심은 마그네트(450, 452)의 중심보다 안쪽에 위치할 수 있다.

본 실시예에서는 마그네트(450, 452)의 제1 극 및 제2 극의 중심은 코일의 횡방향 요소의 중심으로부터 이동 방향으로 이격되게 배치되어, 좌우 비대칭적인 전자기력 곡선을 형성할 수 있으며, 양측에서의 전자기력이 상반되는 유형을 가짐으로써 상호 조합을 이루는 경우 최종 전자기력은 중심 부분에서 일정 범위에서 균일한 선형성을 유지할 수 있다. 즉, 중심 부분에서 일정한 전자기력을 제공할 수가 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형성 개선을 위한 카메라 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 카메라 모듈은 하우징, 제1 렌즈부(540), 제2 렌즈부(560) 및 고정 렌즈부(570)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제1 렌즈부(540) 및 제2 렌즈부(560)의 일측에 제공되며, 고정 렌즈부(570)가 입사광에 인접한 일측에 제공될 수 있다.

좌측의 고정 렌즈부(570)에 대해 제1 렌즈부(540) 및 제2 렌즈부(560)는 우측에 배치되며, 고정 렌즈부(570)의 후방에서 제1 렌즈부(540) 및 제2 렌즈부(560)는 광축을 따라 좌우 또는 전후로 슬라이드 이동을 할 수 있다.

제1 코일(600)과 제1 마그네트(650)의 중심이 일치하는 제1 뉴트럴 지점 및 제2 코일(602)과 제2 마그네트(652)의 중심이 일치하는 제2 뉴트럴 지점은 광축 방향으로 상호 이격될 수가 있다.

본 실시예에 따른 카메라 모듈에서는 제1 구동부(580) 및 제2 구동부(590)는 광축을 중심으로 평행하게 배치되거나 다른 면에 배치될 수 있고, 둘 다 줌 이동 및 초점 제어에 관여할 수 있다는 점에서 구분될 수도 있다.

일 예로, 종래의 줌 기능을 포함하는 카메라 모듈에서 줌 이동을 담당하는 구동부의 렌즈에서도 선형성이 떨어지는 뉴트럴 지점이 존재하며, 하나의 렌즈로 전구간에 걸친 줌 이동을 담당하기 때문에 두 개의 렌즈부를 이용하여 줌 이동을 수행하는 카메라 모듈보다 그 크기가 길어지거나 소형화에 불리할 수 있고, 선형성이 감퇴되는 구간에서의 제어의 어려움이 여전히 발생할 수 있다.

하지만, 본 실시예에서는 제1 뉴트럴 지점 및 제2 뉴트럴 지점이 좌우로 이격되어 있으며, 양 지점이 광축 방향을 따라 소정의 간격만큼 이격되어 있다. 따라서, 동일한 마그네트 및 홀 센서의 조합이라고 하더라도, 선형 이동 구간이 부분적으로 교차하여 제공될 수 있고, 선형성이 우수한 구간을 담당 구간으로 사용함으로써 스트로크 전 구간에서 안정된 선형성을 확보하게 할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 마그네트(650, 652)의 중심 간의 거리는 코일(600, 602)의 횡방향 요소의 중심 간의 거리보다 길게 형성될 수 있으며, 코일(600, 602)의 중심은 마그네트(650, 652)의 중심보다 안쪽에 위치할 수 있다.

본 실시예에서는 마그네트(650, 652)의 제1 극 및 제2 극의 중심은 코일의 횡방향 요소의 중심으로부터 이동 방향으로 이격되게 배치되어, 좌우 비대칭적인 전자기력 곡선을 형성할 수 있으며, 양측에서의 전자기력이 상반되는 유형을 가짐으로써 상호 조합을 이루는 경우 최종 전자기력은 중심 부분에서 일정 범위에서 균일한 선형성을 유지할 수 있다. 즉, 중심 부분에서 일정한 전자기력을 제공할 수가 있다.

본 실시예에서 제어부는 코일 등이 장착된 PCB에 장착될 수 있지만, 경우에 따라서는 홀 센서 기능을 하는 칩에 동일하게 내장되어 제공될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 카메라 모듈 110 : 하우징
130 : 제1 렌즈 모듈 140 : 제1 렌즈부
150 : 제2 렌즈 모듈 160 : 제2 렌즈부
170 : 고정 렌즈부 180 : 제1 구동부
190 : 제2 구동부 200, 202 : 코일
250, 252 : 마그네트

Claims (9)

1. 삭제
2. 제1 몸체, 상기 제1 몸체에 대해서 상대적으로 이동하는 제2 몸체, 상기 제1 몸체에 고정된 마그네트 및 상기 마그네트에 대향하여 상기 제2 몸체에 장착되는 코일을 포함하는 카메라 모듈에 있어서,
   상기 코일은 상기 제1 몸체의 이동 방향에 나란하게 제공되는 종방향 요소 및 상기 제1 몸체의 상기 이동 방향에 교차하도록 제공되는 횡방향 요소를 포함하되,
   상기 마그네트의 중심과 상기 코일의 중심이 일치한 상태에서, 상기 코일을 대면하는 상기 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심은 상기 횡방향 요소의 중심으로부터 상기 이동 방향으로 이격되고,
   상기 마그네트의 상기 제1 극 및 상기 제2 극의 중심 간의 거리는 상기 횡방향 요소의 중심 간의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
3. 제1 몸체, 상기 제1 몸체에 대해서 상대적으로 이동하는 제2 몸체, 상기 제1 몸체에 고정된 마그네트 및 상기 마그네트에 대향하여 상기 제2 몸체에 장착되는 코일을 포함하는 카메라 모듈에 있어서,
   상기 코일은 상기 제1 몸체의 이동 방향에 나란하게 제공되는 종방향 요소 및 상기 제1 몸체의 상기 이동 방향에 교차하도록 제공되는 횡방향 요소를 포함하되,
   상기 마그네트의 중심과 상기 코일의 중심이 일치한 상태에서, 상기 코일을 대면하는 상기 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심은 상기 횡방향 요소의 중심으로부터 상기 이동 방향으로 이격되고,
   상기 마그네트의 상기 제1 극 및 상기 제2 극의 중심 간의 거리는 상기 횡방향 요소의 중심 간의 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
4. 제1 몸체, 상기 제1 몸체에 대해서 상대적으로 이동하는 제2 몸체, 상기 제1 몸체에 고정된 마그네트 및 상기 마그네트에 대향하여 상기 제2 몸체에 장착되는 코일을 포함하는 카메라 모듈에 있어서,
   상기 코일은 상기 제1 몸체의 이동 방향에 나란하게 제공되는 종방향 요소 및 상기 제1 몸체의 상기 이동 방향에 교차하도록 제공되는 횡방향 요소를 포함하되,
   상기 마그네트의 중심과 상기 코일의 중심이 일치한 상태에서, 상기 코일을 대면하는 상기 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심은 상기 횡방향 요소의 중심으로부터 상기 이동 방향으로 이격되고,
   상기 마그네트는 주자력선이 상기 제1 몸체의 이동 방향에 수직하며 상기 코일을 향하도록 배향된 제1 마그네트 요소 및 제2 마그네트 요소를 포함하며, 상기 제1 마그네트 요소 및 상기 제2 마그네트 요소의 제1 극 및 제2 극은 서로 반대를 향하고,
   상기 마그네트의 상기 제1 극 및 상기 제2 극의 중심은 상기 제1 마그네트 요소 및 상기 제2 마그네트 요소의 주자력선에 의해서 정의되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 코일은 상기 종방향 요소 및 상기 횡방향 요소가 표면 상에 패턴으로 형성된 기판을 포함하고, 상기 종방향 요소를 위한 패턴의 상기 종방향 패턴의 평균 선폭은 상기 횡방향 요소를 위한 패턴의 선폭에 비해 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
6. 제5항에 있어서,
   상기 종방향 요소를 위한 패턴은 상기 횡방향 요소와 연결되도록 양단부에 형성된 연결부 및 상기 연결부 사이를 연결하며 상기 연결부 및 상기 횡방향 요소의 선폭보다 넓게 형성된 확장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
7. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 종방향 요소는 상기 횡방향 요소보다 긴 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
8. 제7항에 있어서,
   상기 종방향 요소는 4mm~8mm 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
9. 제1 몸체, 상기 제1 몸체에 대해서 상대적으로 이동하는 제2 몸체, 상기 제1 몸체에 고정된 마그네트 및 상기 마그네트에 대향하여 상기 제2 몸체에 장착되는 코일을 포함하는 액츄에이터에 있어서,
   상기 코일은 상기 제1 몸체의 이동 방향에 나란하게 제공되는 종방향 요소 및 상기 제1 몸체의 상기 이동 방향에 교차하도록 제공되는 횡방향 요소를 포함하되,
   상기 마그네트의 중심과 상기 코일의 중심이 일치한 상태에서, 상기 코일을 대면하는 상기 마그네트의 제1 극 및 제2 극의 중심은 상기 횡방향 요소의 중심으로부터 상기 이동 방향으로 이격되고,
   상기 마그네트의 상기 제1 극 및 상기 제2 극의 중심 간의 거리는 상기 횡방향 요소의 중심 간의 거리보다 길거나 짧은 것을 특징으로 하는 액츄에이터.

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