KR102248422B1

KR102248422B1 - 카메라 모듈을 위한 먼지 장벽을 구비한 자동 포커스 액추에이터 유닛

Info

Publication number: KR102248422B1
Application number: KR1020177005676A
Authority: KR
Inventors: 유스케 스즈키; 라이 후; 알렉스 첸
Original assignee: 액추에이터 솔루션스 게엠베하
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2021-05-07
Also published as: TW201621448A; WO2016038513A9; EP3108298A1; US20170075087A1; CN107079082B; CN107079082A; KR20170056526A; JP6637489B2; WO2016038513A1; EP3108298B1; TWI651577B; US9897773B2; JP2017526976A

Abstract

자동 포커스 액추에이터 유닛은 액추에이터에 의해 제공되는 왕복 운동을 위해 고정 하우징 프레임(HF) 내에 활주 가능하게 수납된 렌즈 캐리어(LC)를 포함하고, 하우징 프레임(HF)은 렌즈 캐리어(LC)에 의해 보유되는 하나 이상의 렌즈와 대응하는 개방부(BPO)를 구비한 바닥 플레이트(BP)에 의해 보유되고, 먼지 장벽(DB)이 렌즈 캐리어(LC)를 향해 돌출하며, 렌즈 캐리어의 전체 이동에 걸쳐 렌즈 캐리어(LC)와의 수직 중첩을 유지하는 높이를 갖는다.

Description

카메라 모듈을 위한 먼지 장벽을 구비한 자동 포커스 액추에이터 유닛 {AUTO-FOCUS ACTUATOR UNIT WITH DUST BARRIER FOR CAMERA MODULE}

본 발명은 이동 전화 등에 통합된 것과 같은 카메라 모듈 내에서 사용되는 자동 포커스 액추에이터 유닛에 관한 것이고, 특히 먼지 장벽을 구비한 액추에이터 유닛에 관한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 종래 기술의 카메라 모듈은 본질적으로 상부 상에 위치된 액추에이터 유닛(AU)을 구비한 센서 유닛(SU)으로 구성되는 것이 공지되어 있고, "상부"는 영상을 형성하는 입사광이 도달하는 측면이다. 더 구체적으로, 센서 유닛(SU)은 영상 센서(IS)(예컨대, CCD, CMOS 등)를 보유하는 기판(S), 및 영상 센서(IS) 위에서 개방부(BO)를 갖는 기부(B)를 포함하고, 적외선 차단 필터(IRF)가 영상 센서(IS)가 적외선 파장의 광을 수신하는 것을 방지하고 센서 유닛(SU)을 밀봉하기 위해 상기 개방부(BO) 내에 배열된다.

액추에이터 유닛(AU)은 대응하는 개방부(BPO)를 구비하며 하우징 프레임(HF)을 보유하는 바닥 플레이트(BP)를 포함하고, 하나 이상의 렌즈(L)를 보유하는 렌즈 캐리어(LC)가 고정 하우징 프레임(HF) 내에 왕복 운동하도록 활주 가능하게 수납된다. 상기 왕복 운동은, 예를 들어, 전자기 액추에이터에 의해 또는 형상 기억 합금(SMA) 작동 부재를 포함하는 액추에이터에 의해 제공될 수 있고, 운동 거리는 바닥 플레이트(BP)와 액추에이터 유닛(AU)의 외측 케이싱을 형성하는 바닥 플레이트 상에 고정된 차폐 캔(SC) 사이에서 제한된다.

그러한 카메라 모듈 구조의 결점은 렌즈 캐리어(LC)가 매크로 측면 상에서의 포커싱을 위해 상승되면, 액추에이터 유닛(AU) 내부의 먼지가 렌즈 캐리어(LC)와 주위 요소들 사이에서, 즉 하우징 프레임(HF)과 바닥 플레이트(BP) 사이에서 개방되는 (화살표에 의해 표시된) 경로를 따라 개방부(BPO)를 통해 필터(IRF)에 도달하여, 영상 센서(IS)에 의해 기록된 영상에 대해 결함을 야기할 수 있는 것이다. 본 문맥에서, "먼지"는 어떠한 이유로도 존재할 수 있는 임의의 외래 입자, 예컨대, 제조 공정에서 남겨지거나 상대 운동하는 구성요소들의 마모에 기인하는 먼지인 것으로 의미됨을 알아야 한다.

미국 특허 제7,525,096호는 먼지로부터 IR 차단 필터를 보호하도록 의도된 "댐 부재"를 제공함으로써 이러한 문제를 처리하고, 상기 댐 부재의 3개의 실시예가 다음과 같이 예시된다:

- 필터의 주연 부분 내에 형성된, 예컨대, 에폭시 수지의 돌출 링; 또는

- 필터가 배열되는 개방부 둘레에서 기부의 상부 표면 상에 형성된 돌출 부분; 또는

- 필터가 배열되는 개방부 둘레에서 기부의 상부 표면 상에 형성된 홈.

그러나, 그러한 배열은 완전히 만족스럽지는 않고, 여전히 다음의 이유로 몇몇 결점이 있다:

- 댐 부재는 먼지로의 경로의 개방을 방지하지 않으며, 필터를 향한 장애물로서만 작용하고, 이에 의해 카메라 모듈은 먼지가 장애물 위로 올라타서 필터에 도달하는 방식으로 사용자에 의해 이동될 수 있음;

- 댐 부재는 필터 상에 또는 센서 유닛의 기부의 상부 표면 상에 형성되고, 그러므로 댐 부재는 액추에이터 유닛으로부터 "하류에서" 작동하지만, 먼지를 필터로의 그의 경로 상에서 정지시키기를 시도하기보다는 먼지가 액추에이터 유닛의 외부로 나오는 것을 방지하는 것이 바람직함; 및

- 댐 부재는 기부의 상부 표면에 대해 상방으로 돌출하거나 그 위에 형성되어, 액추에이터 유닛과의 결합을 어렵게 만들고, 사실, 도시된 카메라 모듈은 바닥 플레이트를 포함하지 않고, 하우징 프레임은 댐 부재에 대해 외부에서 기부 상에 직접 장착됨.

미국 특허 출원 공개 제2005/116138호는 임의의 자동 포커싱 능력 또는 임의의 액추에이터가 없는 고체 상태 영상 감지 장치를 개시하고, 여기서 렌즈 캐리어는 포커싱 작업이 장치 제조 방법의 하나의 단계로서 수행된 후에 열 용접에 의해 하우징 프레임에 고정되지만, 장치의 사용 중에 초점을 변화시키는 것은 가능하지 않다. 렌즈 홀더는 제조 공정 중에 초점을 조정할 때, 렌즈 캐리어가 회전될 때 나사산으로부터 출현하는 임의의 가능한 먼지가 하우징 프레임의 내부로 떨어져서 적외선 필터에 부착하지 않도록, 바람직하게는 하우징 프레임의 외부 상에 위치되는 나사산 커플링을 통해 하우징 프레임 상에 장착된다.

그러므로, 본 발명의 목적은 전술한 결점을 극복하는 자동 포커스 액추에이터 유닛을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 바닥 플레이트의 상부 표면 상에 형성되며, 렌즈 캐리어의 전체 이동에 걸쳐 렌즈 캐리어와의 수직 중첩을 유지하는 높이를 갖는 먼지 장벽을 포함하는 자동 포커스 액추에이터 유닛에 의해 달성된다. 다른 유리한 특징은 종속 청구항에 개시되어 있다.

이러한 신규한 배열의 주요 장점은 렌즈 캐리어의 이동이 액추에이터 유닛 내부에 존재하는 먼지로의 경로를 개방하지 않고, 그러므로 카메라 모듈의 배향 및 운동에 관계없이 먼지는 유닛을 떠나서 IR 필터에 도달할 수 없는 것이다.

본 액추에이터 유닛의 다른 현저한 장점은 완성되면, 그가 센서 유닛과 실질적으로 동일하게 밀봉되어 유지되는 사실로부터 유래하고, 이에 의해 결합 중에 또는 사용 중에 이들 사이에 먼지가 있을 위험이 없이 2개의 밀봉된 유닛들을 취급하고 결합시키는 것이 더 용이하다.

전술한 종래 기술에 대한 본 액추에이터 유닛의 또 다른 장점은, 명확하게 입사광의 통로에 대한 개방부를 제외하고, 액추에이터와 센서 유닛을 그들의 전체 대면 표면들을 따라 결합시키는 것을 허용하는 것이고, 이에 의해 더 강한 구조가 달성되고, IR 필터는 바닥 플레이트에 의해 위로부터 그의 시트 내에 견고하게 고정된다.

본 발명에 따른 먼지 장벽을 구비한 자동 포커스 액추에이터 유닛의 이러한 장점 및 특징은 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 2개의 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확할 것이다.

도 1 및 도 2는 렌즈 캐리어를 그의 2개의 이동 종료 위치에서 도시하는 종래 기술의 카메라 모듈의 개략적인 수직 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액추에이터 유닛을 포함하는 카메라 모듈의 이전의 도면들과 유사한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액추에이터 유닛의 이전의 도면들과 유사한 도면이다.

이전에 언급된 바와 같이, "상부/바닥", "수직/수평", "위/아래" 등의 정의는 통상적일 뿐이며, 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기 위해서만 사용되고, 액추에이터 유닛은 제조 및 사용 중에 임의의 방식으로 배향될 수 있음이 명확하고, 이러한 용어들은 제한적으로 의도되지 않아야 한다.

도 3 및 도 4 에 도시된 제1 실시예는 먼지 장벽(DB)이 바닥 플레이트(BP)의 상부 표면 상에서 렌즈 캐리어(LC) 둘레에 제공되는 점에서 도 1 및 도 2에 도시된 종래 기술과 상이하다. 더 구체적으로, 상기 먼지 장벽(DB)은 렌즈 캐리어(LC)를 향해 그에 인접하게 수직으로, 즉 먼지 장벽과 렌즈 캐리어 사이에서의 먼지의 통과를 방지하기에 충분히 가깝게 (바람직하게는, 0.05mm와 0.5mm 사이의 거리로), 또한 렌즈 캐리어가 매크로 측면 상에서 포커싱하기 위해 완전히 위로 이동될 때(도 4)에도 렌즈 캐리어(LC)와의 수직 중첩을 유지하기에 충분히 높게, 돌출한다.

이러한 방식으로, 액추에이터 유닛(AU)의 내부와 외부 사이의 경로는 렌즈 캐리어가 바닥 플레이트(BP)로부터 가장 멀리 있을 때에도 렌즈 캐리어(LC)의 임의의 위치에서 개방되지 않고, 이에 의해 유닛 내부의 먼지는 바닥 플레이트 개방부(BPO)를 통해 IR 차단 필터(IRF)에 도달할 수 없다.

도 5 및 도 6에 도시된 제2 실시예는 먼지 장벽(DB)이 바닥 플레이트(BP)의 중심 개방부(BPO) 둘레에 제공되는 점에서 도 3 및 도 4에 도시된 제1 실시예와 상이하고, 이에 의해 먼지 장벽(DB)은 대응하는 바닥 리세스(BR)를 갖는 렌즈 캐리어(LC)에 의해 덮여서 둘러싸인다.

바꾸어 말하면, 제1 실시예에서 렌즈 캐리어(LC)의 외부에 적용된 동일한 신규한 개념이 이제 제2 실시예에서 렌즈 캐리어(LC)의 내부에 적용되어, 먼지 장벽(DB)은 항상 렌즈 캐리어의 내부에서도 렌즈 캐리어(LC)와 수직으로 중첩하여 유지된다 (도 6).

바닥 리세스(BR)는 바람직하게는 렌즈 캐리어(LC)가 바닥 플레이트(BP) 상에 맞닿게 허용하도록 크기 설정되지만, 상기 리세스는 또한 (수직 중첩이 항상 유지되는 한) 먼지 장벽(DB)보다 더 짧을 수 있음을 알아야 하고, 이에 의해 렌즈 캐리어(LC)는 바닥 플레이트(BP)가 아닌 먼지 장벽(DB)의 상부 표면 상에 맞닿는다.

본 발명에 따른 자동 포커스 액추에이터 유닛의 위에서 설명되고 도시된 실시예들은 다양한 변형이 가능한 예일 뿐임이 명확하다. 특히, 먼지 장벽(DB) 및 (가능하게는 바닥 리세스(BR)를 구비한) 렌즈 캐리어(LC)의 정확한 형상, 크기, 및 배열은 그들의 수직 중첩이 임의의 시점에서 보장되는 한 다소 변화될 수 있다. 예를 들어, 먼지 장벽(DB)은 도면에 도시된 바와 같은 직사각형이 아닌 삼각형인 단면을 가질 수 있고, 그리고/또는 바닥 플레이트(BP)에 대해 수직이기보다는, 렌즈 캐리어(LC)를 향해 (즉, 제1 실시예에서 내측으로 그리고 제2 실시예에서 외측으로) 기울어질 수 있다.

또한, 가스켓이 먼지 장벽(DB)과 렌즈 캐리어(LC) 사이에 제공되어, 가능하게는, 예를 들어, 차등 열팽창으로 인한 임의의 가능한 마찰 문제를 방지하기 위해 두 요소들을 약간 이격되게 위치시키면서, 먼지 차단 밀봉을 달성할 수 있다. 또한, 2개의 실시예들은 이중 먼지 장벽에 의해 훨씬 더 먼지를 차단하는 유닛을 획득하기 위해 조합될 수 있다.

Claims

액추에이터에 의해 제공되는 왕복 운동을 위해 고정 하우징 프레임 내에 활주 가능하게 수납된 렌즈 캐리어를 포함하며, 상기 하우징 프레임은 상기 렌즈 캐리어에 의해 보유되는 하나 이상의 렌즈와 대응하는 개방부를 구비한 바닥 플레이트에 의해 보유되는, 자동 포커스 액추에이터 유닛이며,
상기 바닥 플레이트는 또한 그의 상부 표면으로부터 렌즈 캐리어를 향해 돌출하는 먼지 장벽을 구비하고, 상기 먼지 장벽은 렌즈 캐리어의 전체 이동에 걸쳐 렌즈 캐리어와의 거리를 유지하는 높이를 가지고, 먼지 장벽 및 렌즈 캐리어는 그들 사이에서의 먼지의 통과를 방지하기에 충분히 가깝고, 먼지 장벽과 렌즈 캐리어 사이의 거리는 0.05 mm 내지 0.5 mm인, 자동 포커스 액추에이터 유닛.
제1항에 있어서, 먼지 차단 밀봉을 달성하는 데 적합한 가스켓이 먼지 장벽과 렌즈 캐리어 사이에 제공되는 것인 자동 포커스 액추에이터 유닛.
제1항에 있어서, 먼지 장벽은 렌즈 캐리어의 외부에 위치되는 것인 자동 포커스 액추에이터 유닛.
제1항에 있어서, 먼지 장벽은 대응하는 바닥 리세스를 갖는 렌즈 캐리어의 내부에 위치되는 것인 자동 포커스 액추에이터 유닛.
제4항에 있어서, 먼지 장벽은 바닥 플레이트의 개방부 둘레에 제공되는 것인 자동 포커스 액추에이터 유닛.
제4항에 있어서, 렌즈 캐리어의 바닥 리세스는 렌즈 캐리어가 바닥 플레이트 상에 맞닿게 허용하도록 크기 설정되는 것인 자동 포커스 액추에이터 유닛.
제1항에 있어서, 먼지 장벽은 바닥 플레이트에 대해 수직으로 돌출하는 것인 자동 포커스 액추에이터 유닛.
제1항에 있어서, 액추에이터 유닛의 외측 케이싱을 형성하는, 바닥 플레이트 상에 고정된 차폐 캔을 추가로 포함하는 자동 포커스 액추에이터 유닛.
센서 유닛의 상부 상에 위치된, 제1항에 따른 액추에이터 유닛을 포함하는 카메라 모듈이며,
상기 센서 유닛은 영상 센서를 보유하는 기판, 및 상기 영상 센서 위에서 액추에이터 유닛의 바닥 플레이트 내의 개방부와 정렬된 개방부를 갖는 기부를 포함하고, 적외선 차단 필터가 상기 기부의 상기 개방부 내에 배열되는, 카메라 모듈.
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