KR102207092B1 - 필터전환 장치를 포함하는 카메라 모듈 및 이를 구비하는 모바일 기기 - Google Patents

Abstract

필터전환 장치가 개시된다. 본 장치는, 광 통과공이 마련된 상부커버; 베이스의 제1 기준축을 중심으로 일정각도를 회전할 수 있도록 설치되어 광 통과공을 덮는 제1 필터를 구비하는 제1 필터 블레이드부; 제1 필터 블레이드부와 동일한 높이에서 베이스의 제2 기준축을 중심으로 제1필터 블레이드부와 동시에 회전하여 광 통과공을 덮는 제2 필터를 구비하는 제2 필터 블레이드부; 제1 및 제2 필터블레이드부와 각각 연결되고, 광 통과공을 중심으로 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전하여 제1 및 제2 필터 블레이드부를 동시에 회전시키는 회전부; 회전부를 자력에 의해 회전시키는 구동부; 및 회전부의 회전을 가이드하며 구동부를 수용하는 베이스;를 포함하며, 회전부는 시계방향으로 회전 시 제1 및 제2 필터 중 어느 하나가 광 통과공을 덮고, 반 시계방향으로 회전 시 제1 및 제2 필터 중 나머지 하나가 광 통과공을 덮을 수 있다.

Description

필터전환 장치를 포함하는 카메라 모듈 및 이를 구비하는 모바일 기기{CAMERA MODULE COMPRISING FILTER EXCHANGER AND MOBILE DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 필터전환 장치를 포함하는 카메라 모듈 및 이를 구비하는 모바일 기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 두 개의 필터블레이드가 회전부의 회전에 의해 동시에 구동하여 렌즈 전방에 필터를 선택적으로 배치하는 필터전환 장치를 포함하는 카메라 모듈 및 이를 구비하는 모바일 기기에 관한 것이다.

최근 널리 사용되고 있는 스마트 폰이나 태블릿 PC와 같은 모바일 기기는 카메라 모듈을 포함하고 있다.

이러한 카메라 모듈은 동영상 촬영이나 물체나 인물 등의 정지 화상 촬영, 생체인식 등에 사용된다.

동영상 촬영이나 정지 화상 촬영을 수행할 경우, 카메라의 이미지 센서는 불가시광선인 적외선에 대해서 민감하게 반응하기 때문에 주간에는 적외선을 차단하는 적외선 차단 필터를 렌즈의 전방에 위치시키고, 야간에는 적외선 차단 필터가 렌즈 전방에서 위치하지 않게 함으로써, 적외선을 적극적으로 투과하여 가시광선이 적은 환경에서도 피사체를 촬영한다.

또한, 홍채인식 등의 생체 인식 분야에서는 신분확인을 위해, 입사되는 빛을 필터링 하는 필터로 적외선 영역의 파장뿐만 아니라 가시광선 영역의 파장 역시 일부 투과하는 밴드패스 필터를 사용함으로써, 홍채 인증 용도와 일반 촬영용으로 사용하고 있다.

그러나, 종래에는 카메라 렌즈의 전면에서 적외선 차단 필터나 홍채인식 필터를 동작시키기 위해, 카메라 렌즈의 전면에서 선형으로 좌우로 구동되는 필터구동부를 사용하거나, 카메라 렌즈의 전면에 상하로 각 필터를 배치하고 각 필터가 구동하게 하였다.

이러한 종래의 구성은 필터를 구동하기 위한 구성이 복잡하였고, 각 필터가 상하로 배치됨에 따라 필터전환 장치의 사이즈가 증가하여 카메라 모듈을 콤팩트하게 구현할 수 없었다. 또한, 이러한 필터전환 장치의 구성으로 인해, 높이 및 사이즈의 제약이 많은 모바일 기기에는 두 가지 이상의 필터를 갖는 필터전환 장치를 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 필터를 구동하기 위한 구성을 단순하게 하고, 동일한 높이의 필터를 가진 회전부에 의해 필터가 동시에 동작하도록 함으로써 사이즈가 작고 콤팩트하여 박형 모바일 기기에 적용 가능한 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈을 구현하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 필터전환 장치는, 모바일 기기의 카메라 모듈에 사용되는 필터전환 장치에 있어서, 광 통과공이 마련된 상부커버; 베이스의 제1 기준축을 중심으로 일정각도를 회전할 수 있도록 설치되어 상기 광 통과공을 덮는 제1 필터를 구비하는 제1 필터 블레이드부; 상기 제1 필터 블레이드부와 동일한 높이에서 상기 베이스의 제2 기준축을 중심으로 상기 제1필터 블레이드부와 동시에 회전하여 상기 광 통과공을 덮는 제2 필터를 구비하는 제2 필터 블레이드부; 상기 제1 및 제2 필터블레이드부와 각각 연결되고, 상기 광 통과공을 중심으로 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전하여 상기 제1 및 제2 필터 블레이드부를 동시에 회전시키는 회전부; 상기 회전부를 자력에 의해 회전시키는 구동부; 및 상기 회전부의 회전을 가이드하며 상기 구동부를 수용하는 베이스;를 포함하며, 상기 회전부는 시계방향으로 회전 시 상기 제1 및 제2 필터 중 어느 하나가 상기 광 통과공을 덮고, 반 시계방향으로 회전 시 상기 제1 및 제2 필터 중 나머지 하나가 상기 광 통과공을 덮을 수 있다.

상기 필터 블레이드부는, 상기 제1 및 제2 필터를 지지하는 제1 및 제2 블레이드; 및 상기 제1 및 제2 블레이드에서 상기 각 기준축으로부터 상기 제1 및 제2 필터를 향하여 각각 기설정된 거리만큼 원호 모양으로 형성되는 제1 및 제2 가이드홈;을 구비할 수 있다.

상기 회전부는, 상기 제1 및 제2 가이드홈을 따라 각각 이동하며 상기 각 기준축과 기설정된 거리로 회전링의 상측에 고정되는 제1 및 제2 돌기; 및 상기 베이스에 고정되며 상기 회전링이 회전하도록 가이드 하는 가이드링;을 포함할 수 있다.

상기 제3 및 제4 필터 블레이드부는, 상기 제1 및 제2 필터를 각각 지지하는 제3 및 제4 블레이드; 및 상기 제3 및 제4 블레이드에서 상기 각 기준축으로부터 상기 제1 및 제2 필터를 향하여 각각 기설정된 거리만큼 선형으로 형성되는 제3 및 제4 가이드홈;을 구비할 수 있다.

상기 회전부는, 상기 제1 및 제2 가이드홈을 따라 각각 이동하며 상기 각 기준축과 기설정된 거리로 회전 플레이트의 상측에 고정되는 제1 및 제2 돌기; 및 상기 베이스에 고정되며 상기 회전 플레이트가 회전하도록 가이드 하는 가이드링;을 포함할 수 있다.

상기 구동부는, 상기 회전부의 양측에 형성된 마그넷 결합부; 상기 마그넷 결합부에 결합하여 상기 회전부를 구동시키는 마그넷; 및 양단이 상기 제1 및 제2 마그넷과 일정 거리 이격되도록 설치되는 전자석;을 포함할 수 있다.

상기 구동부는 상기 전자석 양단의 극성의 변화에 따라 상기 마그넷과의 인력 또는 척력에 의해 상기 회전부를 회전 시킬 수 있다.

상기 마그넷은 상기 광 통과공과 상기 카메라 모듈의 렌즈를 관통하는 가상의 축 방향과 평행한 방향으로 서로 다른 극성을 가질 수 있다.

상기 제1 및 제2 기준축은 상기 구동부를 잇는 가상의 선과 평행한 축에 배열될 수 있다.

상기 제1 필터는 적외선 차단 필터이고, 상기 제2 필터는 홍채를 인식하기 위한 밴드 패스 필터일 수 있다.

상기 제1 필터는 적외선 차단 필터이고, 상기 제2 필터는 글래스로 구성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모바일 기기는 전면 카메라 및 후면 카메라 및 필터전환 장치를 포함하며, 상기 필터전환 장치는 상기 전면 카메라 또는 후면 카메라에 형성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모바일 기기는, 렌즈 이송부와, 상기 렌즈 이송부를 따라 전진 및 후진하는 렌즈부를 포함하는 카메라 모듈; 및

전자기력에 의해 구동되는 구동부를 포함하고, 상기 카메라 모듈 전방에 배치되는 필터전환 장치;를 포함할 수 있다.

상기 렌즈 이송부는 상기 필터전환 장치의 구동부가 회동하는 공간을 확보하도록 상기 렌즈부의 초기위치를 기준으로 상기 렌즈부의 전면보다 낮은 높이로 형성됨에 따라 상기 렌즈 이송부의 전면과 단차를 이룰 수 있다.

상기와 바와 같이 본 발명에 있어서는, 구동부를 베이스의 양측에 배치하고 각 필터 블레이드부가 동일한 높이에 형성됨으로써 높이가 낮고 콤팩트한 필터전환 장치를 구현할 수 있다. 이에 따라, 사이즈가 작고 두께가 얇은 모바일 기기에도 본 발명에 따른 필터전환 장치를 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 필터전환 장치는 전자석을 베이스의 양측에 배치하고 회전링에 의해 회전함으로써 구성이 단순하고 다른 부재와의 간섭이 거의 없어 잔고장이 적다.

도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기의 정면을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기의 후면을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기에 사용되는 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터전환 장치에서 커버를 분리한 경우를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 필터전환 장치에서 제2 필터가 광 통과공에 위치하는 경우를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 5의 필터전환 장치에서 제1 필터가 광 통과공에 위치하는 경우를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모바일 기기에 사용되는 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터전환 장치에서 커버를 분리한 경우를 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 10의 필터전환 장치에서 제2필터가 광 통과공에 위치하는 경우를 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 10의 필터전환 장치에서 제1 필터가 광 통과공에 위치하는 경우를 나타내는 평면도이다.
도 13a는 렌즈 이송부의 높이가 렌즈부 보다 낮은 본 발명에 따른 카메라 모듈을 나타내는 측면도이다.
도 13b는 렌즈 이송부의 높이가 렌즈부 보다 높은 종래 발명의 카메라 모듈을 나타내는 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈 및 이를 구비한 모바일 기기의 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 실시함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈의 필터전환 장치는 스마트 폰, 태블리 PC 등과 같은 카메라 모듈을 구비한 모바일 기기에 적용할 수 있다.

이하에서는 본 발명이 적용될 수 있는 모바일 기기의 일 예로서 스마트 폰을 예로 들어 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 모바일 기기, 즉 스마트 폰의 전면을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 스마트 폰의 후면을 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기에 사용되는 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 스마트 폰(1)은 하우징(10), 통신부(20), 전면 카메라 모듈(30), 후면 카메라 모듈(40), 플래시(50) 및 근적외선 엘이디(50)를 포함한다.

하우징(10)은 스마트 폰(1)의 외형을 형성하며, 전면에는 각종 데이터를 출력하는 디스플레이부(11)가 구비된다. 디스플레이부(11)는 LCD나 OLED 등이 사용될 수 있다. 하우징(10)의 내부에는 스마트 폰(1)이 다양한 기능을 발휘할 수 있도록 제어부(미도시)를 포함하는 여러 종류의 인쇄회로기판(미도시)이 설치된다. 이와 같은 하우징(10) 내부에 설치되는 인쇄회로기판(미도시)이나 제어부(미도시)는 종래 기술에 의한 스마트 폰에 사용되는 것과 동일하거나 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.

하우징(10)의 전면의 상부의 일측에는 통신부(20)가 구비된다. 통신부(20)는 적외선에 의해 텔레비전과 오디오, 셋톱박스와 같은 적외선 리모컨을 사용하는 각종 기기들을 스마트 폰으로 조작할 수 있도록 하는 것이다. 스마트 폰의 종류에 따라 통신부(20)가 구비되지 않을 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.

한편, 통신부(20)가 구비되는 곳이나, 통신부(20)의 일측에 근적외선 엘이디(미도시)가 설치되어, 야간 촬영이 가능할 수 있다.

전면 카메라 모듈(30)은 통신부(20)의 일측에 위치한다. 전면 카메라 모듈(30)은 셀프 촬영을 위한 용도로 사용되거나, 홍채 인식을 위한 용도로 사용될 수 있다. 최근에는 셀프 촬영을 위한 용도로 스마트 폰 거치대(셀카봉)가 많이 사용되고 있다. 이에 따라, 후면 카메라 모듈(40)의 카메라(미도시)만큼 전면 카메라 모듈(30)도 그 사용성이 높아지고 있다.

전면 카메라 모듈(30)은 커버 유리(미도시), 자동 초점 렌즈(미도시), 이미지 센서(미도시) 및 이미지 센서(미도시)가 설치된 인쇄회로기판(미도시)이 설치된다. 이러한 커버 유리(미도시), 자동 초점 렌즈(미도시), 이미지 센서(미도시) 및 이미지 센서가 설치된 인쇄회로기판(미도시)은 종래 기술에 의한 스마트 폰에 사용되는 것과 동일한 것을 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

후면 카메라 모듈(40)은 하우징(10)의 후면에 설치된다. 후면 카메라 모듈(40)도 전면 카메라 모듈(30)과 대부분의 구성이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

플래시(50)는 후면 카메라 모듈(40)의 일측에 형성될 수 있다. 또한, 근적외선 엘이디(60)는 플래시(50)의 일측에 구비될 수 있다. 야간에 적외선 모드로 촬영할 경우, 근적외선 엘이디(60)가 근적외선을 방출하여 어두운 곳에 있는 피사체를 비출 수 있으므로 적외선 촬영이 가능하다.

도 3을 참조하면, 전면 카메라 모듈(30)이나 후면 카메라 모듈(40)에서 피사체 방향으로 전면 카메라 모듈(30)이나 후면 카메라 모듈(40)을 감싸는 형태로 필터전환 장치(100)가 구비된다. 필터전환 장치(100)에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈의 필터전환 장치(100)의 분해 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈의 필터전환 장치(100)에서 커버(110,120)를 분리한 경우를 나타내는 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참고하면, 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈의 필터전환 장치(100)는 외측커버(110), 내측커버(120), 제1 필터 블레이드부(130), 제2 필터 블레이드부(140), 회전부(150), 베이스(160), 구동부(170)를 포함한다.

외측커버(110)는 전면 카메라 모듈(30)이나 후면 카메라 모듈(40)을 감싸도록 구성된다. 외측커버(110)는 직육면체 형태로서, 전면커버(111) 및 제1 광 통과공(113)을 포함한다. 전면커버(111)는 필터전환 장치(100)의 피사체와 가장 가까운 전방의 외면을 형성한다. 제1 광 통과공(113)은 전면커버(111)의 중앙부분에서 원형으로 형성된다. 제1 광 통과공(113)은 피사체의 빛을 통과시킨다.

내측커버(120)는 전면커버(111)의 후방과 베이스(160)의 전방에서 설치된다. 내측커버(120)는 필터 블레이드부(130,140) 및 회전부(150)를 감싸며 보호하는 기능을 한다. 내측커버(120)에도 전면커버(111)에 대응되는 제1 커버(121)가 형성되고, 광 통과공(113)의 광이 통과하도록 내측커버 제2 광 통과공(123)이 형성된다. 바람직하게는, 내측커버 제2 광 통과공(123)에 커버유리(미도시)가 설치되어 필터 블레이드부(130,140) 및 회전부(150)를 보호하도록 구성할 수 있다. 내측커버(120)는 외측커버(110)와 일체로 형성되는 것도 물론 가능하다. 이에 따라, 필터전환 장치(100)의 조립공정이 단순해 질 수 있다.

제1 필터 블레이드부(130)는 베이스(160)의 기준축(167a)을 중심으로 일정각도를 회전할 수 있도록 설치된다. 제1 필터 블레이드(130)는 제1 필터(131), 제1 필터 블레이드(133), 제1 가이드홈(135) 및 캠 홀(137)을 포함한다.

제1 필터(131)는 광 통과공(113,123)을 선택적으로 차단하는 것으로, 적외선 차단 필터, 홍채를 인식하기 위한 밴드 패스 필터 혹은 필터 없이 글래스로 구성될 수 있다. 제1 필터(131)는 원형으로 형성되며, 제1 필터 블레이드(133)의 일단에 위치한다.

제1 필터 블레이드(133)는 구동부(170)에 의해 회전 운동을 하는 회전부(150)의 제1 가이드 돌기(151)에 의해 시계 또는 반시계 방향으로 회전하는 것이다. 제1 필터 블레이드(133)는 얇은 판상으로 형성된다. 제1 필터 블레이드(133)의 일단에는 제1 필터(131)가 위치하고, 타단에는 제1 기준축(167a)과 결합되는 캠 홀(137)이 구비된다. 제1 필터 블레이드(133)은 제1 기준축(167a)을 중심으로 회전한다.

제1 가이드홈(135)은 제1 가이드 돌기(151)가 회전부(150)의 회전에 의해 이동할 수 있도록 가이드 하는 것이다. 제1 가이드홈(135)은 소정의 폭과 소정의 길이를 가진 원호모양으로 형성되며, 제1 필터(131)와 캠 홀(137) 사이에 위치한다. 여기서, 원호모양이란 원둘레의 일부분을 가진 형상이다. 제1 및 제2 가이드 홈(135,145)은 제1 및 제2 블레이드(133,143)에서 각 기준축(167a,167b)으로부터 제1 및 제2 필터(131,141)을 향하여 각각 기설정된 거리만큼 형성된다.

캠 홀(137)은 제1 필터 블레이드(133)의 타단에 위치한다. 캠 홀(137)은 제1 기준축(167a)과 결합하도록 원형의 구멍으로 형성된다.

제2 필터 블레이드부(140)는 베이스(160)의 기준축(167b)을 중심으로 일정각도 회전할 수 있도록 설치된다. 제2 필터 블레이드부(140)는 제2 필터(141), 제2 필터 블레이드(143), 제2 가이드홈(145) 및 캠 홀(147)을 포함한다.

제2 필터 블레이드부(140)의 대부분의 구성은 제1 필터 블레이드부(130)의 구성과 동일하다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 실시예에서는 가이드홈(135,145)의 형상은 선형으로 구현할 수도 있으나, 제1 필터(131)와 제2 필터(141)의 간섭되거나 충돌되는 것을 방지하기 위해 원호형상으로 구현하는 것이 바람직하다.

제1 및 제2 필터 블레이드부(130,140)는 서로 동시에 회전한다. 이에 따라, 제1 필터 블레이드부(130)의 제1 필터(131)가 광 통과공(113,123)에 위치할 경우, 제2 필터 블레이드부(140)의 제2 필터(141)가 광 통과공(113,123)에 위치하지 않게 된다. 마찬가지로, 제2 필터 블레이드부(140)의 제2 필터(141)가 광 통과공(113,123)에 위치할 경우, 제1 필터 블레이드부(130)의 제1 필터(131)가 광 통과공(113,123)에 위치하지 않게 된다.

제1 및 제2 필터 블레이드부(130,140)는 동일한 높이에 형성된다. 이에 따라, 복수의 필터 블레이드가 상하로 형성되는 기존의 발명에 비해 본 발명은 필터전환 장치(100)의 전체적인 높이를 낮출 수 있으므로 콤팩트한 구성의 구현이 가능하다.

제1 및 제2 필터 블레이드부(130,140)의 캠 홀(137,147)은 베이스(160)의 X-X 축의 일측에 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제2 필터 블레이드부(130,140)는 서로 간섭할 경우가 없어, 필터전환 장치(100)를 잔고장 없이 안정적으로 오랫동안 사용할 수 있다.

회전부(150)는 제1 및 제2 필터 블레이드부(130,140)가 회전하게 하는 것이다. 회전부(150)는 제1 돌기(151), 제2 돌기(153), 제1 회전링(155), 회전 플레이트(157) 및 대응 구멍(159)을 포함한다.

제1 돌기(151)는 회전 플레이트(157)의 상면 일측 , 즉 제1 기준축(167a) 근처에 위치하게 된다. 제2 돌기(153)는 회전 플레이트(157)의 상면 타측, 즉 제2 기준축(167b) 근처에 위치하게 된다. 제1 및 제2 돌기(151,153)는 각각 제1 가이드홈(135) 및 제2 가이드홈(145)을 따라 이동하게 된다.

제1 회전링(155)은 회전부(150)의 하면에 형성된다. 제1 회전링(155)은 소정의 폭과 소정의 두께를 가지고 있으며, 베이스(160)의 가이드링(161) 내부에서 가이드 되어 회전하도록 구성된다.

회전 플레이트(157)는 구동부(170)에 의해 회전하는 것이다. 회전 플레이트(157)는 가운데 부분이 원형이고, 가상의 X-X축 방향으로 양단에는 사각형상의 마그넷 결합부(152,154)가 구비된다. 회전 플레이트(157)의 상면에는 제1 및 제2 돌기(151,153)가 형성되고, 하면에는 제1 회전링(155)이 형성된다. 회전 플레에트(157)의 마그넷 결합부(152,154)에는 각각 마그넷(171,173)이 형성된다.

대응 구멍(159)은 제1 회전링(155) 보다 작은 지름으로 광을 통과하도록 회전 플레이트(157)의 중앙부분에 원형으로 형성된다.

베이스(160)는 필터전환 장치(100)의 하부를 형성하는 것이다. 베이스(160)는 가이드링(161), 대응 구멍(163), 전자석 안착부(165), 기준축(167) 및 마그넷 수용부(169a,169b)를 포함한다.

가이드링(161)은 베이스(160)의 상부에 형성된다. 가이드링(161)은 도넛모양으로 형성되며, 소정의 두께와 소정의 폭으로 형성될 수 있다. 가이드링(161)은 제1 회전링(155)을 가이드 하기 위해, 제1 회전링(155)의 반지름보다 크게 형성된다.

본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 가이드링(161)이 베이스(160)의 상부에서 소정의 두께로 형성됨을 예시하였으나, 바람직하게는 가이드링(161)은 베이스(160)와 동일한 높이로 형성된다. 베이스(160)와 동일한 높이로 형성되는 가이드링(161)의 구성과 얇은 회전 플레이트(157)의 구성에 의해, 필터전환 장치(100)는 가이드링(161)이 소정의 두께를 가질 때보다 더욱 얇게 구성할 수 있어 박형화 되어가는 모바일 제품에 최적화될 수 있다.

대응 구멍(163)은 가이드링(161)에 의해 형성되면 원형이다. 대응 구멍(163)은 피사체의 빛을 카메라 모듈(30,40)로 안내할 수 있다.

전자석 안착부(165)는 전자석(175,177)이 안착할 수 있는 것이다. 전자석 안착부(165)는 'ㄷ'자 형상으로 구성될 수 있으나 이에 제한되지 않고 전자석(175,177)을 안착시킬 수 있는 구성이면 가능하다. 카메라 모듈(30,40)에는 렌즈부(31,41)를 광축방향으로 이송시킴으로써 배율조정(zooming)이나 초점조절(focusing)을 수행하는 렌즈 이송부(VCM,33,43)가 구비된다.

기준축(167)은 베이스(160)의 상부의 일측에 형성된다. 기준축(167)은 제1 기준축(167a) 및 제2 기준축(167b)을 포함한다. 기준축(167)에는 제1 및 제2 필터 블레이드부(130,140)의 캠 홀(137,147)이 결합할 수 있다. 기준축(167)은 원형의 캠 홀(137,147)이 결합할 수 있도록 원기둥 모양으로 형성될 수 있다. 기준축(167)은 베이스(160)의 가상의 X-X 축의 일측에 형성된다. 즉, 제1 기준축(167a)은 전자석(175)의 일단부(175b) 근방에 위치하고, 제2 기준축(167b)은 전자석(177)의 타단부(177a) 근방에 위치하게 된다.

마그넷 수용부(169a,169b)는 마그넷(171,173)이 베이스(160)의 상면에 간섭받지 않고 자유롭게 회전시키도록 하는 것이다. 마그넷 수용부(169a,169b)는 베이스(160)의 상면의 양 측단에서 형성되며, 가상의 X-X 축을 중심으로 직사각형의 형상으로 형성된다.

구동부(170)는 회전부(150)를 회전하도록 구성된다. 구동부(170)는 마그넷(171,173), 전자석(175,177)으로 구성된다.

마그넷(171,173)은 영구자석으로서 회전부(150)의 마그넷 결합부(152,154)의 상면 및 하면에 형성될 수 있다. 바람직하게는, 마그넷(171,173)은 양단(175a,175b,177a,177b) 사이에 어느 하나의 극성이 배치되고, 대응 구멍(159)과 가까운 마그넷 결합부(152,154) 부분은 반대의 극성이 배치되도록 마그넷 결합부(152,154)의 하면에만 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 블레이드(133,143)와 마그넷(171,173)이 간섭하지 않고, 필터전환 장치(100)의 높이를 작게 할 수 있다.

전자석(175,177)은 대략 U자 형상으로 형성된다. 전자석(175,177)은 양단(175a,175b,177a,177b)이 마그넷(171,173)과 각각 이격되도록 구성된다. 구체적으로, 전자석(177)의 양단(177a,177b)은 회전부(150)의 날개(154)에 의해 회전하는 마그넷(173)이 그리는 궤적과 일정한 거리로 이격되어 위치하도록 형성된다. 따라서, 도 6 과 같이 마그넷(173)이 전자석(177)의 제1 단(177a)과 마주한 경우의 간격과 도 7과 같이 마그넷(173)이 전자석(177)의 제2 단(177b) 과 마주한 경우의 간격은 동일하다. 타측의 마그넷(171)과 전자석(175)의 관계도 상기 마그넷(173)과 전자석(177)의 관계와 동일하게 작동한다.

전자석(175,177)의 U자 형상의 요크(175d,175e,177d,177e)는 철과 같은 자성재료로 형성되며, 각 요크((175d,175e,177d,177e)의 가운데에는 코일(175c,177c)이 감겨있다. 따라서, 코일((175c,177c)에 전류가 인가되면, 전자석(175,177)의 U자 형상의 요크(175d,175e,177d,177e)들이 자화되어 각 마그넷(171,173)에 인력이나 척력을 가하게 된다. 이때, 각 요크(175d,175e,177d,177e)의 단부(175a,175b,177a,177b)들은 가능한 넓고 동일한 면적으로 마그넷(171,173)과 마주할 수 있도록 형성할 수 있다.

이하, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 필터전환 장치(100)의 동작에 대하여 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 전면 카메라 모듈(30)에 필터전환 장치(100)가 설치되며, 제1 필터(131)는 밴드 패스 필터가 적용되고 제2 필터(141)는 적외선 차단 필터가 적용된 것으로 한다. 또한, 마그넷(171,173)은 광축과 평행한 축 방향으로 마그넷 결합부(152,154)의 일측에 결합될 수 있다. 설명의 편의상, 마그넷(171,173)의 상부 즉, 광축과 평행한 축 방향으로 피사체를 향한 방향의 극성은 S극을 띠고, 마그넷(171,173)의 하부 즉, 광축과 평행한 축에 대하여 피사체를 향한 방향과 반대방향의 극성은 N극을 띠는 것으로 예시한다. 또한, 전자석(175,177)의 양단(175a,175b,177a,177b)은 마그넷(171,173)의 N극과 마주하는 것으로 예시한다.

일반적인 경우에는 적외선 차단 필터(141)가 도 6과 같이 광 통과공(113)에 위치한다.

이 상태에서 신분확인 등의 목적으로 홍채 인식을 하는 경우, 홍채 인식 모드를 선택한다. 홍채 인식 모드를 선택하는 방법은 다음과 같이 예시할 수 있다. 사용자가 스마트 폰(1)의 디스플레이부(11)에 카메라 앱을 실행시키면, 카메라 모드를 선택할 수 있는 화면이 디스플레이부(11)에 출력된다. 이에 따라, 사용자는 디스플레이부(11)를 터치하여 홍채 인식 모드를 선택할 수 있다. 이 때, 사용자가 디스플레이부(11)에서 홍채 인식 모드를 선택하면, 필터전환 장치(100)는 홍채 인식 모드로 동작한다.

상술한 카메라 앱으로 홍채 인식 모드를 선택하는 방법 이외에도 전용 버튼이나 키를 통해 홍채 인식 모드를 선택할 수 있으며, 이러한 방법들은 공지된 방법이므로 상세한 설명은 생략한다.

도 6의 경우, 전자석(177)의 일단(177b)은 N극으로 자화되어 있고, 타단(177a)은 S극으로 자화되어 있다. 반대편의 전자석(175)의 일단(175b)은 N극으로 자화되어 있고, 타단(175a)은 S극으로 자화되어 있다. 이에 따라, 전자석(177)의 일단(177b)은 N극으로 마주하는 마그넷(171)을 밀고, 전자석(177)의 타단(177a)은 N극으로 마주하는 마그넷(171)을 당기게 된다. 반대편의 전자석(175)도 상기 전자석(175)과 동일한 원리로 인력과 척력을 마그넷(173)에 가한다. 이에 따라, 적외선 차단 필터(141)가 광 통과공(113)에 위치하고, 밴드 패스 필터(131)는 광구멍(159)에서 벗어나게 된다.

이 상태에서 홍채 인식 모드가 선택되면, 제어부(미도시)는 전자석(175,177)의 코일(175c,177c)에 반대 방향의 전류를 흘린다. 전자석(177)의 일단(177b)은 S극으로 자화되고, 타단(177a)은 N극으로 자화된다. 반대편의 전자석(175)의 일단(175b)은 S극으로 자화되어 있고, 타단(175a)은 N극으로 자화된다. 이에 따라, 전자석(177)의 일단(177b)은 N극으로 마주하는 마그넷(171)을 당기고, 전자석(177)의 타단(177a)은 N극으로 마주하는 마그넷(171)을 밀게 된다. 반대편의 전자석(175)의 일단(175b)은 S극으로 자화되어 N극으로 마주하는 마그넷(173)을 당기고, 전자석(175)의 타단(175a)은 N극으로 자화되어 N극으로 마주하는 마그넷(173)을 밀게 된다.

상술한 전자석(175,177)의 양단(175a,175b,177a,177b)의 자화에 의해, 회전 플레이트(157)가 도 7과 같이 회전한다. 이 경우, 제1 필터 블레이드(133)는 기준축(167a)을 중심으로 회전 플레이트(157)의 상부에 형성된 돌기(151)가 가이드 홈(135)에 의해 가이드 되어 시계 방향으로 회전한다. 제2 필터 블레이드(143)는 기준축(167b)을 중심으로 회전 플레이트(157)의 상부에 형성된 돌기(153)가 가이드 홈(145)에 의해 가이드 되어 반시계 방향으로 회전한다. 이 경우, 가이드 홈(135)은 소정의 길이로 형성되어, 전자석(175,177)의 양단(175a,175b,177a,177b)과 마그넷(171,173)은 붙지 않고 소정의 거리로 이격된 상태를 유지할 수 있다.

이에 따라, 밴드 패스 필터를 가진 제1 필터(131)가 광 통과공(113)에 위치하고, 적외선 차단 필터를 가진 제2 필터(141)는 광 통과공(113)에서 벗어난 위치에 위치하게 된다. 이러한 배치에 의해, 스마트 폰(1)에서 홍채 인식을 하여 신분확인이 가능하게 된다.

사용자가 홍채 인식 모드에서 다시 일반 촬영 모드, 즉 적외선 차단 필터를 광 통과공(113)에 위치하는 모드를 선택하면, 제어부(미도시)는 전자석(175,177)의 코일에 다시 반대 방향의 전류를 인가한다. 이에 의해, 도 6과 같이 적외선 차단 필터를 가진 제2 필터(141)가 광 통과공(113)에 위치하고, 밴드 패스 필터를 가진 제1 필터(131)는 광 통과공(113)에서 벗어난 위치에 위치하게 된다. 일반 촬영 모드에서는 주간에 적외선 차단 필터가 적외선을 차단하고 가시광선만을 투과하므로 화질이 개선될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 사용자가 필요에 의해 밴드 패스 필터나 적외선 차단 필터를 선택적으로 제어하여 목적에 따라 촬영을 수행할 수 있다. 또한, 제1 필터는 밴드 패스 필터 이외에도 적외선 차단 필터나 일반 글라스가 될 수도 있고, 제2 필터 또한 적외선 차단 필터 이외에도 일반 글라스나 밴드 패스 필터가 되는 것도 물론 가능하다.

이하, 본 발명의 다른 실시예로서, 회전부가 회전 플레이트가 아닌 회전링으로 구성된 경우를 예를 들어 설명한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 것으로서, 모바일 기기에 사용되는 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈을 나타내는 사시도이고, 도 9는 도 8의 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈의 분해 사시도이다. 도 10은 도 8의 필터전환 장치에서 커버를 분리한 경우를 나타내는 사시도이고, 도 11은 도 10의 필터전환 장치에서 제2 필터가 광 통과공에 위치하는 경우를 나타내는 평면도이다. 도 12는 도 10의 필터전환 장치에서 제1 필터가 광 통과공에 위치하는 경우를 나타내는 평면도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 필터전환 장치를 포함한 카메라 모듈의 필터전환 장치(200)는 외측커버(210), 내측커버(220), 제3 필터 블레이드부(230), 제4 필터 블레이드부(240), 회전부(250), 베이스(260), 구동부(270)를 포함한다.

본 실시예에서는 가이드홈(235,245), 회전부(250) 및 가이드링(261)의 구성을 제외하고는 대부분의 구성이 상술한 실시예에 의한 필터전환 장치(100)의 구성과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다. 본 발명의 다른 실시예는 상술한 일 실시예와 대응되는 구성에 대해서는 대응되는 번호를 부여하였다. 이하, 가이드홈(235,245), 회전부(250) 및 가이드링(261)의 구성을 상세하게 설명한다.

본 실시예에서는 가이드홈(235,245)은 선형으로 소정의 폭과 소정의 길이를 가지도록 형성된다. 이에 따라, 제2 회전링(255)에 형성된 제3 및 제4 돌기(251,253)는 제3 및 제4 가이드홈(235,245)을 직선으로 이동하면서 제3 및 제4 필터(231,241)를 선택적으로 광 통과공(213)에 위치시킬 수 있다.

회전부(250)는 제3 및 제3 필터 블레이드부(230,240)를 회전하게 하는 것이다. 회전부(250)는 제3 돌기(251), 제4 돌기(253), 제2 회전링(255), 마그넷 결합부(258) 및 광 대응 구멍(259)을 포함한다.

제3 돌기(251)는 제2 회전링(255)의 상면 일측, 즉 제3 기준축(267a) 근처에 위치하게 된다. 제4 돌기(253)는 제2 회전링(255)의 상면 타측, 즉 제4 기준축(267b) 근처에 위치하게 된다. 제3 및 제4 돌기(251,253)는 각각 제3 가이드홈(235) 및 제4 가이드홈(245)을 따라 이동하게 된다.

제2 회전링(255)은 회전부(250)의 대부분을 차지하고 원형으로 형성된다. 제2 회전링(255)은 소정의 폭과 소정의 두께를 가지고 있으며, 베이스(260)의 가이드링(261) 외부에서 가이드 되어 회전하도록 구성된다.

본 실시예에서는 제2 회전링(255)이 얇은 두께를 가진 가이드링(261)에 의해 가이드 되어 회전하여, 제3 및 제4 돌기(251,253)가 제3 및 제4 가이드홈(235,245)을 따라 직선으로 이동하므로 제3 및 제4 필터 블레이드부(230,240)의 정확한 제어가 가능하다. 또한, 상술한 필터전환 장치(100)의 회전 플레이트(157)에 비하여, 본 실시예는 얇은 두께를 가진 제2 회전링(255)과 가이드링(261)을 사용함으로써, 재료가 적게 들게 되고 부피도 줄어들게 되는 장점이 있다.

제2 회전링(255)은 가상의 X-X축 방향으로 양단에는 마그넷 결합부(258)가 구비된다. 마그넷 결합부(258a,258b)에는 각각 제3 및 제4 마그넷(271,273)이 결합할 수 있다.

대응 구멍(259)은 제2 회전링(255) 보다 작은 지름으로 광을 통과하도록 회전부(250)의 중앙부분에 원형으로 형성된다.

가이드링(261)은 베이스(260)의 상부에 원형으로 형성된다. 가이드링(261)의 외부 둘레를 따라 제2 회전링(255)이 회전할 수 있다. 가이드링(261)은 마그넷(271,273)이 회전 시, 베이스(260)에 간섭하지 않는 최소한의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 다른 실시예에 의한 필터전환 장치(200)의 동작에 대하여 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다.

본 실시예에서는 가이드홈(235,245), 회전부(250) 및 가이드링(261)의 동작을 제외하고는 대부분의 동작이 상술한 실시예에 의한 필터전환 장치(100)의 동작과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

전자석(275,277)의 양단(275a,275b,277a,277b)의 자화에 의해, 제2 회전링(255)이 도 11에서부터 도 12와 같이 회전한다. 이 경우, 제3 필터 블레이드(233)는 기준축(267a)을 중심으로 제2 회전링(255)의 상부에 형성된 돌기(251)가 가이드 홈(235)에 의해 가이드 되어 시계 방향으로 회전한다. 제4 필터 블레이드(243)는 기준축(267b)을 중심으로 제2 회전링(255)의 상부에 형성된 돌기(253)가 가이드 홈(245)에 의해 가이드 되어 반시계 방향으로 회전한다. 이 경우, 가이드 홈(235)은 소정의 길이로 형성되어, 전자석(275,177)의 양단(275a,275b,277a,277b)과 마그넷(271,273)은 붙지 않고 소정의 거리로 이격된 상태를 유지할 수 있다.

본 실시예에서도 제3 필터(231)와 제4 필터(241)는 원하는 모드에 따라, 밴드 패스 필터, 적외선 차단 필터 및 일반 글라스로 형성될 수 있다.

도 13a는 렌즈 이송부의 높이가 렌즈부 보다 낮은 모바일 기기에 적용되는 본 발명에 따른 카메라 모듈을 나타내는 도면이고, 도 13b는 렌즈 이송부의 높이가 렌즈부 보다 높은 종래 발명의 카메라 모듈을 나타내는 도면이다.

도 13b를 참조하면, 종래 발명의 경우 렌즈 이송부(433)의 높이는 카메라 모듈의 최하단으로부터H3이고, 렌즈부(431)의 상단과 렌즈 이송부(433) 간의 간격은 H4이다. 또한, 렌즈부(431)의 스트로크 영역은 H4와 같거나 작다. 이에 따라, 종래의 발명은 렌즈 이송부(433)가 렌즈부(431) 보다 높아 카메라 모듈을 작게 구현할 수 없었다. 또한, 필터전환 장치와 같은 구성을 렌즈부(431)의 전면에 적용할 경우, 렌즈부(431)와 렌즈 이송부(433) 간의 빈 공간이 없어, H4에 따른 추가적인 부피가 요구되었다.

도 13a를 참조하면, 본 발명에 따른 모바일 기기에 적용되는 카메라 모듈은 카메라 모듈의 최하단으로부터 렌즈부(331)의 초기위치까지의 높이가 H1이고, 렌즈 이송부(333)와 렌즈부(331)의 초기위치 간의 간격은 H2이다. 이러한 구성에 의해, 렌즈부(331)는 렌즈 이송부(333)의 전면과 단차를 이루도록 형성된다. 여기서, 초기위치란 렌즈부(331)가 초점조절을 위해 이동할 때, 렌즈 이송부(333)의 최상부와의 간격이 최소가 되는 위치를 의미한다.

본 발명의 렌즈 이송부(333)는 렌즈부(331)보다 높이가 낮다. 즉, 렌즈 이송부(333)는 필터전환 장치와 같은 추가적인 구성이 카메라 모듈의 전면에 적용될 경우, 필터전환 장치의 공간을 확보하도록 렌즈부(331)의 초기위치를 기준으로 렌즈부(331)의 전면보다 낮은 높이로 형성된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 전체적으로 낮고 콤팩트한 구성을 구현할 수 있어, 높이 및 사이즈의 제약이 많은 모바일 기기에 적용이 용이하다.

또한, 본 발명의 렌즈부(331)의 스트로크 영역이 도 13b에 따른 종래의 카메라 모듈과 동일하게 형성되어도, 렌즈 이송부(333)의 상부와 렌즈부(331)의 초기위치 및 스트로크 영역의 양측에는 빈 공간이 형성된다. 이 공간은 필터전환 장치의 전자석이 위치하거나 마그넷의 회동과 같은 카메라의 구동을 위한 공간으로 활용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 카메라 모듈은 공간 이용의 효율성이 증대되고, 필터전환 장치의 구동부의 마그넷 등이 회동 시 다른 부재들과 간섭하지 않도록 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

1: 스마트 폰 10: 하우징
20: 전면 카메라 모듈 40: 후면 카메라 모듈
50: 플래시 60: 근적외선 엘이디
100(200): 필터 전환 장치 110(210): 외측커버
120(220): 내측 커버 130(230): 제1 및 제3 필터 블레이드부
140(240): 제2 및 제4 필터 블레이드부
150(250): 회전부 160(260): 베이스
170(270): 구동부 331: 렌즈부
333: 렌즈 이송부

Claims (6)

1. 렌즈부;
   상기 렌즈부를 전진 및 후진 구동시키는 렌즈 이송부; 및
   상기 렌즈부의 전방에 배치되는 필터 전환 장치;를 포함하고,
   상기 렌즈부의 초기위치의 전면은 상기 렌즈 이송부의 전면보다 높게 형성되고,
   상기 렌즈부의 적어도 일부는 상기 렌즈 이송부 내에 삽입되며,
   상기 렌즈부가 전진 및 후진 구동하는 스트로크 영역의 외측면과 상기 렌즈 이송부의 상측에는 빈 공간이 형성되고,
   상기 필터 전환 장치는,
   상기 렌즈부로 입사되는 광을 선택적으로 차단하는 제1 및 제2 필터; 및
   상기 렌즈부의 중심을 기준으로 정방향 또는 역방향으로 회전하고 상기 제1 및 제2 필터와 연동하는 회전부와, 상기 회전부의 일부를 이루는 제1 및 제2 마그넷과, 전류가 정방향 또는 역방향으로 인가됨에 따라 상기 제1 및 제2 마그넷에 인력 또는 척력을 가하는 제1 및 제2 코일을 구비한 구동부;를 포함하고,
   상기 빈 공간에는 상기 제1 및 제2 마그넷이 위치하여 일정 구간 이동 시 상기 렌즈 이송부에 비 간섭되는 카메라 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 초기위치는 상기 렌즈부가 전진 및 후진 구동하여 상기 렌즈 이송부의 최상부와의 간격이 최소가 되는 위치인 카메라 모듈.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항에 기재된 카메라 모듈을 포함하는, 모바일 기기.
   

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