KR102114595B1 - 이중-조리개 디지털 카메라의 광학식 손떨림 방지 및 자동-초점을 위한 양-방향성 강성 - Google Patents

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Abstract

디지털 카메라의 적어도 한 방향으로의 손떨림 방지뿐만 아니라 자동 초점을 제공하기 위한 메커니즘은 디지털 카메라의 렌즈를 운반하는 적어도 하나의 렌즈 모듈에 기계적으로 결합되는 다수의 스프링을 포함하고, 다수의 스프링은 두 방향, 서로에 대해 직교하는 제1 및 제2 방향의 움직임에 대해 전체적으로 낮은 강성을 제공하고 렌즈 모듈의 비틀림에 대해 높은 강성을 제공한다.

Description

이중-조리개 디지털 카메라의 광학식 손떨림 방지 및 자동-초점을 위한 양-방향성 강성{BI-DIRECTIONAL STIFFNESS FOR OPTICAL IMAGE STABILIZATION AND AUTO-FOCUS IN A DUAL-APERTURE DIGITAL CAMERA}
개시된 실시예는 일반적으로 디지털 카메라에 관한 것으로 특히 단일 및/또는 이중 조리개("이중-광학 모듈") 디지털 카메라의 광학식 손떨림 방지(optical image stabilization, OIS) 및 자동-초점(AF)에 관한 것이다.
최근 몇 해 동안, 휴대전화(및 특히 스마트폰), 태블릿 및 랩톱(laptop)과 같은 모바일 장치는 어디에나 존재하게 되었다. 이들 장치 대부분은 하나 또는 둘의 소형 카메라: 메인 후방 카메라(즉, 사용자를 등지고 가벼운 사진촬영을 위해 종종 사용되는 장치 뒷면의 카메라) 및 부차적인 전방 카메라(즉, 장치 전면상에 배치되고 영상 회의를 위해 종종 사용되는 카메라)를 포함한다.
사실상 상대적으로 소형임에도 불구하고, 이들 카메라 대부분의 디자인은 디지털 스틸 카메라의 전통적인 구조와 매우 유사한데, 즉, 이미지 센서의 상단에 위치하는 광학 부품(또는 복수의 광학 소자 및 메인 조리개의 열)을 포함한다. 광학 부품("광학(optics)"이라고도 불리는)은 입사 광선을 굴절시키고 휘게 하여 센서상에 장면의 이미지를 생성하도록 한다. 이 카메라들의 크기는 센서의 크기 및 광학의 높이에 의해 주로 결정된다. 이들은 렌즈의 초점 거리("f") 및 그 화각(field of view, FOV)을 통해 보통 연관되어 있는데, 특정 FOV를 특정 크기의 센서상에 이미지화해야 하는 렌즈는 특정 초점 거리를 갖는다. FOV를 일정하게 유지하면, 센서 크기는 더욱 커지고(예를 들어, X-Y 평면에서) 초점 거리 및 광학 높이는 더욱 커진다.
광학 및 센서에 더하여, 현대의 카메라는 보통, 센서상에 이미지의 초점을 맞추고 광학식 손떨림 방지(OIS)하는 두 개의 주요 목적을 위해 기계적인 동작(작동) 메커니즘을 포함한다. 더욱 진보된 카메라에서, 초점을 맞추기 위해, 렌즈 모듈(또는 렌즈 모듈의 적어도 하나의 렌즈 소자)의 위치는 액추에이터에 의해 변경될 수 있고 초점 거리는 포착된 물체 또는 장면에 따라 변경될 수 있다. 이 카메라들에서 매우 가까운 거리(예를 들어 10㎝)로부터 무한대까지의 물체를 포착하는 것이 가능하다. 디지털 스틸 카메라의 추세는 확대축소(zooming) 능력(예를 들어 5x, 10x 또는 그 이상까지)을 증가시키는 것이고, 휴대폰(특히 스마트폰) 카메라에서, 픽셀 크기를 감소시키고 픽셀 수를 증가시키는 것이다. 이 추세는 손떨림(hand-shake)에 대한 더욱 큰 민감도 또는 더욱 긴 노출 시간에 대한 필요에서 야기된다. 이 추세의 필요에 응답하기 위해 OIS 메커니즘이 필요하다.
OIS-가능 카메라에서, 렌즈 또는 카메라 모듈은 이미지 캡쳐 도중에 손떨림을 취소하기 위해 측면 위치 또는 기울기 각도(tilt angle)를 빠른 방식으로 변경시킬 수 있다. 손떨림은 카메라 모듈을 6 자유도, 즉 3 자유도(X, Y, & Z), 피치(pitch)(X 축 주위의 기울기), 요(yaw)(Y축 주위의 기울기) 및 롤(roll)(Z 축 주위의 기울기)로 선형 운동시킨다. 도1은 단일-조리개 카메라 모듈(100)의 예시적인 고전적인 4개의 로드(rod)-스프링(102a-d) OIS 구조를 도시한다. 4개의 로드- 스프링은 렌즈 모듈(106)을 움직이게 하는 AF 액추에이터(도시되지 않음)를 일반적으로 수용하는 상부 프레임(104)에 단단하게 연결된다. 이 구조는 X-Y 평면에서의 원하는 운동 모드(이동)(도1a)를 허용하지만, Z 축 주위로 원치 않는 회전 모드("θ 회전" 또는 "비틀림(torsion)"으로 불리는)(도1b)도 허용한다. 후자는 코일에 의해 또는 사용자의(또는 전화) 움직임에 의해 적용되는 비대칭 힘, 로드 스프링의 결함 및 4개 스프링 로드 스프링 + 프레임 구조의 높은 회전 컴플라이언스(compliance)와 같은 복수의 요인의 조합에 기인할 수 있다.
중심에 있는 단일-조리개 카메라 모듈의 경우, 렌즈가 축 대칭이기 때문에, 이 회전은 이미지 품질에 심각하게 영향을 미치지 않는다. 그러나, 이것은 도2a 및 2b의 이중-카메라 모듈의 OIS에는 영향을 미친다. 도2a는 이중-조리개 카메라(200)의 두 카메라 모듈(204 및 206) 사이의 대략 중앙에 있는 축(202) 주위의 회전 모드를 도시한다. 회전축(202)의 위치 때문에, 회전은 이미지 품질의 현저한 악화를 초래할 수도 있다. 회전은 이것이 발생할 것인지 및 발생할 때를 예측할 어떤 능력도 갖지 않은 채, 원치않는 방향으로 각각의 렌즈가 이동하게 한다(도2b에 화살표로 표시된). 그 결과는 이미지의 모션 블러(motion blur) 및 각각의 카메라 모듈에 의해 수신된 이미지 사이의 편심(decenter)을 초래하고, 따라서 융합 알고리즘 결과에 잠재적으로 치명적인 영향을 초래하는 원치않는 회전에 의해 야기되는 마주보는 y 방향으로 두 렌즈의 이동이다.
또 다른 문제점은 도3에 도시된 카메라(300)와 같은 접이식 광학 줌 이중-조리개 카메라에서 발생할 수도 있다. 이러한 카메라는 예를 들어 그 전체가 참고문헌으로 인용되는 공동 소유의 국제 특허 출원 PCT/IB2016/052179에 상세히 기재되어 있다. 카메라(300)는 접이식 광학 카메라 모듈(302) 및 직립형(접이식이 아닌) 카메라 모듈(304)을 포함한다. 다른 부품들 중에서, 접이식 광학 카메라 모듈(302)은 렌즈 모듈(및 이하 "접이식 렌즈"라고 불리는, 그 안의 렌즈)을 X-Y 평면에서 이동시키기 위한 렌즈 작동 서브-어셈블리를 포함한다. 렌즈 작동 서브-어셈블리는 베이스(310) 위에 렌즈 모듈(306)을 거는 4개의 가요성 걸이 부재(즉, 위에 언급된 "로드-스프링")(308a-d)를 구비한 걸이 구조를 포함한다. 일부 실시예에서, 걸이 부재(306a-d)는 네 개의 와이어의 형태일 수 있고 "와이어 스프링" 또는 "폴"이라고 불릴 수 있다. 걸이 구조는 당업계에 공지된 바와 같이 평면내 움직임을 허용하고 공동 소유의 미국특허출원 14/373490에 예시적으로 기재되어 있다. 예시적으로, 렌즈의 제1 운동 방향(312)은 자동 초점(AF)을 달성하는데 사용되고 제2 운동 방향(314)은 OIS를 달성하는데 사용된다. 제3 운동, 전술된 바와 같이 Z 축에 대해 평행인 축에 대해 렌즈의 원치않는 회전(316)은 렌즈의 원하지 않는 동적 기울어짐의 효과를 초래하고(렌즈의 광학 축은 회전으로 인해 센서의 표면에 수직이 아닐 수 있다) 한편으로는 일반적으로 날카롭고 다른 한편으로는 흐릿한 이미지를 야기할 수 있다.
어떤 구조의 일 방향 또는 다른 방향으로 동적으로 동작하는 경향을 반영하는 물리적 양은 각각의 동작 모드를 특성화하는 고유 진동수 값이다. 이것은 물론전술된 걸이 구조와도 관련이 있다. 도4(a)-(c)는 네 개의 둥근 로드-스프링 폴(pole)에 의해 지지되는 표준 강성 판의 모의 동작을 나타낸다. 강성 판은 임의의 광학 소자(예를 들어, 렌즈와 같은)를 나타낼 수도 있다. 로드-스프링 폴은 X-Y 평면(폴의 중립 축에 수직인)에서 임의의 방향으로 운동하도록 동일한 강성을 갖는다. 도면은 각각의 상이한 운동 모드에 대해 고유 진동수 비율 면에서 표현된 구조의 컴플라이언스를 나타내는데, 도4a는 X-이동을 나타내고, 도4b는 Y-이동을 나타내고, 도4c는 Z 축 주위의 회전을 나타낸다. 화살표는 상이한 운동을 개략적으로 나타낸다. 기준 바는 변형 스케일을 밀리미터로 표시한다. X 및 Y 이동을 위한 정규화된 고유 진동수(이 예시적인 경우 33.6Hz인 제1 진동수인 고유 진동수에 비해)는 동일한 차수(order)의 것이지만(구체적으로 (a)에서는 1이고 (b)에서는 1.1), 회전(c)에 대한 고유 진동수는 1.8의 상대적인 값을 가지며 동일한 차수의 X 및 Y 이동의 것이다. 비틀림(torsion)(Z 주위의 회전)에 대한 고유 진동수와 X 또는 Y 이동에 대한 고유 진동수 사이의 비율은 약 1.8이다. 일반적으로, 공지된 비율은 2보다 크지 않다. 이것은 비틀림 모드가 발생할 기회는 X 및 Y 이동 모드가 발생할 기회와 거의 같다는 것을 의미한다. 이것은 전술된 바와 같이 이중-조리개 및/또는 접이식 줌 카메라에 문제(동적 틸트로 표현될 것이다)를 야기할 수도 있다.
전술된 내용 때문에, 능동 제어 루프 없이 렌즈의 원하는 운동을 얻기는 매우 어려울 것이다(이러한 제어 루프를 갖는 것은 전술된 문제점을 극복하기 위한 하나의 가능한 방법이다). 원치않는 비틀림은 코일에 의해 인가되는 힘에 대한 전기적 제어에 의해 현저하게 줄어들 수도 있다(즉, 복수의 코일을 사용하고 제어하여 결과적인 토오크는 명시된 수용가능한 범위 내에서 렌즈의 회전을 제한하는 역할을 함). 그러나, 틸트를 막기 위해 활성 제어 루프를 추가하는 것은 디자인을 어렵게 하고 비용을 추가한다. 따라서 회전/틸트에 대한 활성 제어 루프 없이 OIS에 대한 렌즈 작동 서브-어셈블리를 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 목적은 회전/틸트에 대한 활성 제어 루프 없이 OIS에 대한 렌즈 작동 서브-어셈블리를 제공하는 것이다.
예시적인 실시예에서, 디지털 카메라의 적어도 하나의 방향으로 광학 이미지 안정화(OIS)를 제공하기 위한 메커니즘이 제공되며, 이 메커니즘은 디지털 카메라의 렌즈를 운반하는 적어도 하나의 렌즈 모듈에 기계적으로 결합되는 다수의 스프링을 포함하고, 다수의 스프링은 렌즈 모듈의 두 방향, 서로에 대해 직교하는 제1 및 제2 방향으로의 운동에 전체적으로 낮은 강성(stiffness)을 제공하고, 렌즈 모듈의 비틀림에 높은 강성을 제공하여, 높은 강성 및 낮은 강성으로부터 발생하는 고유 진동수 사이의 비율이 2보다 크다.
예시적인 실시예에서, 다수의 스프링은 제1 방향으로 낮은 강성을 갖고 제2 방향으로 높은 강성을 갖는 제1 다수의 스프링; 및 제1 방향으로 높은 강성을 갖고 제2 방향으로 낮은 강성을 갖는 제2 다수의 스프링을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 높은 강성 및 낮은 강성으로부터 발생하는 고유 진동수 사이의 비율은 3보다 크다.
예시적인 실시예에서, 높은 강성 및 낮은 강성으로부터 발생하는 고유 진동수 사이의 비율은 5보다 크다.
예시적인 실시예에서, 높은 강성 및 낮은 강성으로부터 발생하는 고유 진동수 사이의 비율은 10보다 크다.
예시적인 실시예에서, 상기 메커니즘은 렌즈를 통과하는 광학 경로를 가로막지 않고 렌즈 모듈을 수용할 크기이다.
예시적인 실시예에서, 제1 다수의 스프링은 두 쌍의 리프 스프링(leaf spring)을 포함하고 제2 다수의 스프링은 한 쌍의 크로스 스프링(cross spring)을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 제1 다수의 스프링은 한 쌍의 리프 스프링 및 하나의 크로스 스프링을 포함하고 제2 다수의 스프링은 한 쌍의 크로스 스프링을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 제1 및 제2 다수의 스프링 각각은 한 쌍의 크로스 스프링을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 디지털 카메라는 이중-광학 모듈 카메라이다.
예시적인 실시예에서, 렌즈는 접이식(folded) 렌즈이다.
예시적인 실시예에서, 카메라는 자동-초점을 수행하도록 구성된다.
AF 및 OIS를 수행하는 동안 원치않는 선형 움직임 및 회전(비틀림)의 회피에 관해 여기에 제공된 지지 구조물의 성능은 동일한 목적으로 사용되는 공지된 지지 구조물보다 많이 우수하다.
여기에 개시된 실시예의 비제한적인 예는 이 단락 이후에 나열되고 첨부되는 도면을 참고로 서술된다. 도면 및 설명은 여기에 개시된 실시예를 밝히고 명확하게 하기 위한 것이며, 어떤 방식으로든 제한하기 위한 것으로 이해되어서는 안 된다. 상이한 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 숫자로 표시될 수 있다.
도1은 예시적인 전통적인 4개의 로드-스프링 OIS 구조를 구비한 카메라 모듈을 도시한다: (a) 원치않은 X-Y 평행이동 모드, 및 (b) 원치않은 Z-축 주위 회전 모드;
도2는 이중-조리개 카메라를 도시한다 : (a) 두 개의 카메라 모듈 사이에 대략 중심에 있는 축 주위 회전 모드, (b) 원하지 않는 방향으로의 각각의 렌즈의 움직임;
도3은 접이식 광학 카메라 모듈을 구비한 이중-카메라 모듈을 도시한다.
도4는 4개의 둥근 로드-스프링 폴에 의해 지지된 표준 강성판의 모의 동작을 도시한다: (a) X-방향으로의 움직임, (b) Y-방향으로의 움직임 및 (c) 회전 축 주위의 틸트;
도5는 접이식 광학 카메라 모듈에서 여기에 개시된 OIS 및 AF 지지 구조물의 예시적인 실시예를 (a) 등각 투영도(isometric view), (b) 측면도 및 (c) 방사상 단면도로 도시한다.
도6은 (a) X-방향으로의 움직임, (b) Y 방향으로의 움직임 및 (c) 회전 축 주위의 틸트에 대해 지지 구조물의 모의 동작을 도시한다.
도7은 접이식 광학 카메라 모듈의 OIS 및 AF 지지 구조물의 예시적인 실시예의 등각 투영도를 도시한다.
도8은 여기에 개시된 지지 구조물에 의해 지탱되는 두 개의 카메라 모듈을 구비한 이중-조리개 카메라의 예시적인 실시예의 등각 투영도를 도시한다.
도9는 (a) X-방향으로의 움직임, (b) Y 방향으로의 움직임 및 (c) 회전 축 주위의 틸트에 대해 접이식 광학 카메라 모듈의 지지 구조의 다른 예시적인 실시예의 모의 동작을 도시한다.
AF 및 OIS에 대해 사용되는 렌즈 지지 구조는 상이한 종류의 움직임이 상이한 방향으로 움직이도록 상이한 컴플라이언스(강성)를 갖는 지지 부재를 써서 디자인될 수 있다. 상이한 움직임 방향의 상이한 컴플라이언스 또는 상이한 움직임 종류는 이러한 지지 부재의 둥글지 않은 또는 직각이 아닌 지지 단면에 의해 얻어질 수 있다.
도5는 (a) 등각 투영도, (b) 측면도 및 (c) 방사상 단면도에서 502로 번호 붙여진 지지 구조물에 의해 지탱되는 접이식 렌즈(500)의 예시적인 실시예를 도시한다. 바람직하게는, 지지 구조물(502)은 4개의 지지 스프링 부재(502a-d)를 포함하는데, 각각의 스프링 부재는 반드시 한 방향(예를 들어 Y)으로는 높은 강성을 갖고 제1 방향과 수직인 제2 방향(예를 들어 X)으로 낮은 강성을 갖는 얇은 리프-스프링이다. 이 설명에서, 스프링 구조물에 대해 참고로 사용되는 용어 "높은 강성"은 수백 내지 수천 헤르츠의 범위, 바람직하게는 200-400Hz의 고유 진동수를 갖는 스프링 구조물에 적용된다. 스프링 구조물에 대해 참고로 사용되는 용어 "낮은 강성"은 수십 헤르츠 범위, 바람직하게는 30-100Hz의 고유 진동수를 갖는 스프링 구조물에 적용된다. 일반적으로, 스프링의 고유 진동수는 그 강성의 제곱근에 비례한다.
이하, 지지 부재(502)는 "리프 스프링"으로 불린다. 바람직하게는, 리프 스프링(502)은 4.8-5.5mm의 길이(L3) 및 굽힘 방향(여기서는 X)으로는 작은(바람직하게는 20-60㎛) 두께(d1)와 비-굽힘 방향(여기서는 Y)으로는 현저하게 큰(바람직하게는 0.5-1mm) 폭(d2)을 갖는 직사각형 단면을 갖는다. 리프 스프링의 구조 및 기계적 속성은 X 방향으로 AF을 위한 움직임만을 허용한다. 각각의 리프 스프링은 각각의 상단(504a-d)에서 경성 상부 프레임(506)에 단단하게 연결되고 각각의 하단에서 베이스(310)와 같은 베이스에 단단하게 연결된다. 리프 스프링(502a 및 502b)은 바(530)에 의해 하단에서 선택적으로 연결될 수도 있다. 지지 구조물(502)은 상단(510)에서 프레임(506)에 단단하게 결합되고 하단(각각 514a 및 514b)에서 렌즈 지지판(512)에 단단하게 결합된 두 개의 지지 스프링(508a 및 508b)을 추가로 포함한다. 지지 스프링(508a 및 508b)은 OIS 움직임을 위해 Y 방향으로 낮은 강성을 갖고 X 방향으로 높은 강성을 갖지만, 카메라 모듈 폭을 현저하게 증가시키지는 않도록 디자인된다. 바람직하게 및 별도로 도시된 바와 같이, 스프링(508a 또는 508b)은 두 개의 대각선 리프 스프링 부재(522 및 524)에 의해 연결되는 두 개의 리프 스프링 부재(520 및 521)를 포함한다. 리프 스프링 및 대각선 스프링은 상단에서 부재(523)에 연결된다. 이하, 스프링(508)과 같은 지지 스프링은 "크로스 스프링"으로 불린다. 바람직하게는, 대각선 리프 스프링 부재는 리프 스프링(502)의 것과 동일한 차수의 두께(바람직하게는 20-60㎛) 및 약 0.2mm의 폭(d3)을 갖는 직사각형 단면을 갖는다. 바람직하게는, 크로스 스프링(508)은 7-10mm 범위의 길이 치수(L4) 및 4-5mm 범위의 높이(H)를 가질 수 있다. 일 실시예에서 바람직하게는, L4는 대략 9.5mm이고 H는 대략 4.6mm이다. 선택적으로 또는 대안적으로, 리프 스프링(502a 및 502b)은 광학 경로를 방해하지 않도록 주의하면서(필요할 경우), 크로스 스프링(508)으로 대체될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시예에서, 크로스 스프링(508)은 또한 광학 경로를 방해하지 않도록 주의하면서(필요할 경우), 리프 스프링(502c 및 502d)으로 대체될 수 있다.
프레임(506)은 바람직하게는 LCP(VECTRA® E525T)와 같은 플라스틱 재료로 제작될 수 있다. 판(512)은 렌즈(516)(또는 렌즈를 운반하는 렌즈 캐리어)에 단단하게 연결된다. 이 실시예에서, 상부 프레임(506)은 경로-접이식 광학 소자(예를 들어, 거울 또는 프리즘, 도시되지 않음)으로의 광학 경로를 차단하지 않도록 U-형상을 갖는다. 바람직하게는, 프레임(506)은 L1=11.9mm 및 L2=7.6mm의 치수를 갖는다. 더욱 일반적으로, 비율 L2/L1은 0.5-0.7 사이일 수 있다.
도6은 모달(modal) 유한 소자 분석에 기인하는 도5의 지지 구조의 첫 번째 세가지 모드를 나타내는데, (a)는 AF을 위한 X-방향으로의 움직임의 모드를 설명하고, (b)는 OIS를 위한 Y-방향으로의 움직임의 모드를 설명하고, (c)는 도3의 움직임(316)처럼 회전축 주위의 기울기(원하지 않은)의 모드를 설명한다. 화살표는 상이한 움직임을 개략적으로 도시한다. AF를 위해 사용시, 렌즈 및 상부 프레임(506)은 스프링을 구부리는 동안 X-방향으로 움직이도록 작동된다. Y-방향으로의 움직임 및 도3의 Z-축 주위의 회전(316)과 같은 원하지 않는 회전은 최소화된다. OIS를 위해, Y-방향으로의 렌즈 움직임은 크로스 스프링(508)을 구부림으로써 허용되지만(도6b 참조), X-방향으로의 움직임 및 Z-축 주의의 원하지 않는 회전은 다시 최소화된다. 구체적으로, X 및 Y 이동을 위한 정규화된 고유 진동수는 동일한 차수의 것이지만(구체적으로 (a)에서 1이고 (b)에서는 1.2임), 회전(c)에 대한 고유 진동수는 29.3의 상대값을 갖는다. 즉, 도6c의 고유 진동수는 도6a 및 6b의 것보다 현저하게 높은 차수의 것이다. 바람직하게는, 독립된 리프 스프링(X-방향으로 구부러질 수 있는) 및 크로스 스프링(Y-방향으로 구부러질 수 있는)의 배열은 Z-축 주위의 원하지 않은 회전 운동을 방지한다.
일 실시예에서 예시적으로, 스프링은 125 GPa의 탄성 계수를 구비한 구리-니켈-주석 mx-215 합금으로 제조된다. 다른 예시적인 실시예에서, 스프링은 치수 및 탄성 속성이 카메라 형태 요건에 맞도록 선택되는, 일부 다른 금속 합금 또는 비-금속, 예를 들어 폴리머 또는 플라스틱 재료, 복합 재료(composite material) 또는 금속/세라믹 및/또는 플라스틱 재료로 제조될 수 있다.
도7은 접이식 광학 카메라(700)의 지지 구조물의 다른 예시적인 실시예의 등각 투영도를 도시한다. 여기에서, 상부 프레임(706)은 폐쇄되고 리프 스프링(702c 및 702d)은 하단에서 Y-방향으로 추가된 강성을 주는 바(704)에 의해 연결된다. 대안적으로, 리프 스프링 및 바는 크로스 스프링으로 대체될 수 있다. 프레임은 광학 경로 폴딩 소자(프리즘 또는 거울) 뒤에서 폐쇄되기 때문에 이 소자에 대한 광학 경로를 방해하는 문제가 전혀 없다. 도9에 도시된 또 다른 실시예에서, 상부 프레임(906)은 두 개의 크로스 바 부재(906a 및 906b)에 의해 보강된 폐쇄형 직사각 형상을 갖는다.
도8은 여기에 개시된 지지 구조물에 의해 지탱되는 두 개의 카메라 모듈(802 및 804)을 구비한 이중-조리개 카메라(800)의 예시적인 실시예의 등각 투영도를 도시한다. 상부 프레임(806)은 도7의 프레임(706)처럼 폐쇄형이지만, 지지 구조물에는 크로스 스프링(808a-d)이 포함되어 있다. 여기에서, 지지 구조물은 OIS를 위해 두 방향-X 및 Y으로 디자인되어 있다.
도9는 형태상의 시뮬레이션으로 야기되는 접이식 광학 카메라 모듈의 지지 구조의 다른 예시적인 실시예의 첫 번째 세 가지 모드를 도시하는데, (a)는 AF를 위한 X-방향으로의 움직임의 모드를 설명하고, (b)는 OIS를 위한 Y 방향으로의 움직임의 모드를 설명하고 (c)는 회전 축 주위의 기울기(원하지 않은)의 모드를 설명한다. 화살표는 상이한 움직임을 개략적으로 도시한다. 제1 진동수는 100Hz이고, X 및 Y 이동에 대해 정규화된 고유 진동수는 동일한 차수의 것이지만(구체적으로 (a)에서 1이고 (b)에서 1.2임), 비틀림(c)에 대한 고유 진동수는 23.9의 상대적인 값을 갖는다.
요약하면, AF 및 OIS를 수행하는 동안 원치않는 선형 움직임 및 회전(비틀림)의 회피에 관해 여기에 제공된 지지 구조물의 성능은 동일한 목적으로 사용되는 공지된 지지 구조물의 것보다 많이 우수하다.
이 게시물은 특정 실시예 및 일반적으로 연관된 방법으로 설명되었지만, 실시예 및 방법의 변경 및 치환은 당업자에게 명백할 것이다. 이 게시물은 여기에 기재된 특정 실시예에 의해 제한되지 않고 첨부된 청구범위의 범주에 의해서만 이해되어야 한다.
100 : 단일 조리개 카메라 모듈 102a-d, 308a-d : 로드-스프링
104 : 상부 프레임 106, 306 : 렌즈 모듈
200, 800 : 이중 조리개 카메라 202 : 회전 축
204, 206, 802, 804 : 카메라 모듈 500 : 접이식 렌즈
502 : 지지 부재 506, 706, 806, 906 : 프레임
508, 808a-d, : 크로스 스프링 508a, 508b : 지지 스프링
502, 502a, 502b, 502c, 502d, 520, 521, 522, 524 : 리프 스프링 부재
516 : 렌즈 702c, 702d : 리프 스프링
704 : 바 906a, 906b : 바 부재

Claims (20)

  1. a) 제1 광학 경로부터 렌즈 광학 축을 따르는 제2 광학 경로까지 이미지 센서를 향하는 광을 폴딩하기 위한 광학 경로 폴딩 소자(OPFE);
    b) 이미지 센서,
    c) OPFE 및 이미지 센서 사이에 위치하는 렌즈 광학 축을 갖는 렌즈 모듈;
    d) 제2 광학 경로에 실질적으로 평행한 제1방향을 따라 렌즈 모듈을 렌즈 작동 서브-어셈블리에 의해 작동시킴으로써 자동 초점(AF)을 제공하고, 접이식 카메라가 제1방향 주위의 기울기(tilt)를 보상하기 위해 제1 및 제2 광학 경로 모두에 실질적으로 직교하는 제2방향을 따라 렌즈 모듈을 렌즈 작동 서브-어셈블리에 의해 작동시킴으로써 광학식 손떨림 방지(optical image stabilization, OIS)를 제공하기 위한 렌즈 지지 구조물을 포함하고,
    렌즈 작동 서브-어셈블리는 렌즈 모듈을 이동시키기 위해 렌즈 모듈에 기계적으로 결합되는 다수의 스프링을 포함하고, 다수의 스프링은 제1 및 제2 방향으로 렌즈 모듈의 움직임에 대해 전체적으로 낮은 강성 및 렌즈 모듈의 비틀림(torsion)에 대해 높은 강성을 제공하여, 비틀림에 대한 높은 강성 및 제1 및 제2방향 각각으로의 움직임에 대한 낮은 강성으로부터 발생하는 고유 진동수 사이의 비가 2보다 큰
    접이식 카메라.
  2. 제1항에 있어서,
    비틀림에 대한 높은 강성 및 제1 및 제2방향 각각으로의 움직임에 대한 낮은 강성으로부터 발생하는 고유 진동수 사이의 비가 3보다 큰
    접이식 카메라.
  3. 제1항에 있어서,
    비틀림에 대한 높은 강성 및 제1 및 제2방향 각각으로의 움직임에 대한 낮은 강성으로부터 발생하는 고유 진동수 사이의 비가 5보다 큰
    접이식 카메라.
  4. 제1항에 있어서,
    비틀림에 대한 높은 강성 및 제1 및 제2방향 각각으로의 움직임에 대한 낮은 강성으로부터 발생하는 고유 진동수 사이의 비가 10보다 큰
    접이식 카메라.
  5. 제1항에 있어서,
    다수의 스프링은 제1 방향으로의 움직임에 대한 낮은 강성을 갖고 제2 방향으로의 움직임에 대한 높은 강성을 갖는 제1 다수의 스프링, 및 제1 방향으로의 움직임에 대한 높은 강성 및 제2 방향으로의 움직임에 대한 낮은 강성을 갖는 제2 다수의 스프링을 포함하고, 움직임에 대한 높은 강성 및 각각의 방향으로의 움직임에 대한 낮은 강성으로부터 발생하는 고유 진동수 사이의 비율은 2와 같거나 2보다 큰
    접이식 카메라.
  6. 제1항에 있어서,
    렌즈 작동 서브-어셈블리는 렌즈 모듈을 관통하는 광 경로를 방해하지 않고 렌즈 모듈을 수용하도록 치수화되는
    접이식 카메라.
  7. 제1항에 있어서,
    다수의 스프링은
    ⅰ) 하부 스프링 단부에서 베이스에 연결되고 상부 스프링 단부에서 경성 상부 프레임에 연결되며, 경성 상부 프레임이 제1 방향으로는 제1 강성으로 이동하고 제2 방향으로는 제1 강성보다 2배 만큼 또는 2배 이상으로 높은 제2 강성으로 이동하도록 하는 제1 다수의 스프링; 및
    ⅱ) 상부 스프링 단부에서 경성 상부 프레임에 연결되고 하부 스프링 단부에서 렌즈 모듈에 연결되며, 렌즈 모듈이 제2 방향으로는 제3 강성으로 이동하고 제1 방향으로는 제3 강성보다 2배 만큼 또는 2배 이상으로 큰 제4 강성으로 이동하도록 하는 제2 다수의 스프링을 포함하는
    접이식 카메라.
  8. 제1항에 있어서,
    다수의 스프링은,
    하부 스프링 단부에서 베이스에 연결되고 상부 스프링 단부에서 경성 상부 프레임에 연결되며, 경성 상부 프레임이 제2 방향으로는 제1 강성으로 이동하고 제1 방향으로는 제1 강성보다 2배 만큼 또는 2배 이상으로 큰 제2 강성으로 이동하도록 하는 제1 다수의 스프링; 및
    상부 스프링 단부에서 경성 상부 프레임에 연결되고 하부 스프링 단부에서 렌즈에 연결되며, 렌즈가 제1 방향으로는 제3 강성으로 이동하고 제2 방향으로는 제3 강성보다 2배 만큼 또는 2배 이상으로 큰 제4 강성으로 이동하도록 하는 제2 다수의 스프링을 포함하는
    접이식 카메라.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    OPFE는 프리즘 또는 거울을 포함하는
    접이식 카메라.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    접이식 카메라는 4-7mm 범위의 높이를 갖고, 렌즈 모듈은 6-15mm 범위의 유효 초점 거리(EFLF)를 갖는
    접이식 카메라.
  16. 제1항에 있어서,
    비-접이식 카메라와 함께 듀얼 카메라에 포함되며, 비-접이식 렌즈 모듈은 3-6mm 범위의 유효 초점 거리(EFLF)를 갖는
    접이식 카메라.
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    스마트폰 안에 포함되는
    접이식 카메라,
  19. 제16항에 있어서,
    스마트폰 안에 포함되는
    접이식 카메라.
  20. 삭제
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