KR102306710B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 고정부에 대해 광축 방향으로 상대이동하는 이동부; 및 상기 고정부 또는 상기 이동부에 각각 선택적으로 광축 방향에 교차하는 방향으로 상호 대향하게 구비되는 2개의 위치감지센서와 마그네트;를 포함하고, 상기 마그네트는 상기 2개의 위치감지센서와의 대향면에 광축 방향으로 N극과 S극을 구비하고, 상기 N극과 S극의 사이에는 중립영역을 구비하고, 상기 이동부가 광축 방향으로 이동할 때, 상기 2개의 위치감지센서는 각각 N극과 S극 중 어느 하나 및 중립영역과 동시에 대향하는 위치을 갖도록 구비되고, 상기 2개의 위치감지센서 중 어느 하나가 상기 중립영역의 중심과 대향할 때, 상기 N극과 S극 중 어느 하나의 극은 나머지 1개의 위치감지센서와 대향하고 다른 하나의 극은 상기 2개의 위치감지센서 모두와 대향하지 않을 수 있다.

Description

카메라 모듈 {CAMERA MODULE}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근에는 스마트폰을 비롯하여 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 전자기기에 카메라가 기본적으로 채용되고 있으며, 모바일 단말용 카메라에는 자동 초점 기능, 흔들림(가령, 손떨림) 보정 기능 및 줌 기능 등을 부가되고 있다.
그러나, 다양한 기능을 구현하기 위하여 카메라 모듈의 구조가 복잡해지고, 크기가 증가하게 되어 결국 카메라 모듈이 탑재되는 휴대용 전자기기의 크기도 커지게 되는 문제가 있다.
또한, 줌 기능의 향상을 위해 모바일 단말에 구비되는 카메라 모듈은 반사부재를 이용하여 광을 굴절시키는 폴디드 모듈을 포함한다. 그리고 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈모듈에는 반사부재에서 반사된 광이 입사될 수 있으며, 이러한 경우에는 렌즈모듈이 광축 방향으로의 이동량이 매우 커질 수 있다.
물론, 이러한 렌즈모듈의 광축 방향으로의 이동량 증가는 소비자의 고성능 요구에 따라 비단 폴디드 모듈이 구비된 경우 뿐만 아니라 별도의 반사부재 없이 직접 빛이 입사되는 종래 구조의 카메라 모듈에서도 요구된다.
이에 따라, 최근에는 렌즈배럴의 광축 방향으로의 이동량이 매우 커지고 있으며, 이에 따라 렌즈배럴의 광축 방향으로의 위치를 정확하게 센싱하는 기술이 요구된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 간단한 구조적 변경에 의해 렌즈배럴의 광축 방향 위치를 더욱 정확하게 파악할 수 있는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 고정부에 대해 광축 방향으로 상대이동하는 이동부; 및 상기 고정부 또는 상기 이동부에 각각 선택적으로 광축 방향에 교차하는 방향으로 상호 대향하게 구비되는 2개의 위치감지센서와 마그네트;를 포함하고, 상기 마그네트는 상기 2개의 위치감지센서와의 대향면에 광축 방향으로 N극과 S극을 구비하고, 상기 N극과 S극의 사이에는 중립영역을 구비하고, 상기 이동부가 광축 방향으로 이동할 때, 상기 2개의 위치감지센서는 각각 N극과 S극 중 어느 하나 및 중립영역과 동시에 대향하는 위치을 갖도록 구비되고, 상기 2개의 위치감지센서 중 어느 하나가 상기 중립영역의 중심과 대향할 때, 상기 N극과 S극 중 어느 하나의 극은 나머지 1개의 위치감지센서와 대향하고 다른 하나의 극은 상기 2개의 위치감지센서 모두와 대향하지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 고정부에 대해 광축 방향으로 상대이동하는 이동부; 및 상기 고정부 또는 상기 이동부에 각각 선택적으로 광축 방향에 교차하는 방향으로 상호 대향하게 구비되는 적어도 2개의 위치감지센서와 마그네트;를 포함하고, 상기 마그네트는 상기 위치감지센서와의 대향면에 광축 방향으로 N극과 S극을 구비하고, 상기 N극과 S극의 사이에는 중립영역을 구비하고, 상기 이동부가 광축 방향으로 이동할 때, 상기 2개의 위치감지센서는 각각 N극과 S극 중 어느 하나 및 중립영역과 동시에 대향하는 위치을 갖도록 구비되고, 상기 2개의 위치감지센서는 제1 위치감지센서와 제2 위치감지센서를 포함하고, 상기 제1 위치감지센서와 상기 제2 위치감지센서의 센싱값을 각각 H1과 H2라고 할 때, 상기 이동부의 이동 범위 내의 적어도 일부 구간에서 arctan(H2/H1) 값은 증가하거나 감소할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 고정부에 대해 광축 방향으로 상대이동하는 이동부; 및 상기 고정부 또는 상기 이동부에 각각 선택적으로 광축 방향에 교차하는 방향으로 상호 대향하게 구비되는 적어도 2개의 위치감지센서와 마그네트;를 포함하고, 상기 마그네트는 상기 위치감지센서와의 대향면에 광축 방향으로 N극과 S극을 구비하고, 상기 N극과 S극의 사이에는 중립영역을 구비하고, 상기 이동부가 광축 방향으로 이동할 때, 상기 2개의 위치감지센서는 각각 N극과 S극 중 어느 하나 및 중립영역과 동시에 대향하는 위치을 갖도록 구비되고, 상기 2개의 위치감지센서가 각각 N극과 S극 중 어느 하나의 중심 및 중립영역의 중심과 동시에 대향하는 위치에 있을 때, 위치감지센서와 대향하지 않는 N극 또는 S극은 공기와 대향할 수 있다.
본 발명은 간단한 구조적 변경에 의해 광축 방향으로의 이동량이 큰 렌즈배럴의 광축 방향 위치를 더욱 정확하게 파악할 수 있는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략 분해 사시도이고,
도 3은 도 1의 I-I'의 단면도이고,
도 4는 도 3의 A 부분의 개략 확대도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 부분 분해 사시도이고,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치감지센서와 마그네트와의 위치관계를 도시한 참고도이고,
도 7의 (a) 내지 도 7의 (d)는 도 6a에 예시된 위치감지센서와 마그네트와의 위치관계에서 이동부가 광축 방향으로 이동하는 경우의 위치관계 변화를 도시한 참고도이고,
도 8의 (a) 내지 도 8의 (d)는 도 6b에 예시된 위치감지센서와 마그네트와의 위치관계에서 이동부가 광축 방향으로 이동하는 경우의 위치관계 변화를 도시한 참고도이고,
도 9는 도 6a 및 도 6b에 도시된 위치감지센서와 마그네트와의 위치관계에서 이동부가 광축 방향으로 이동하는 경우의 위치감지센서의 센싱값을 각각 도시한 그래프이고,
도 10은 위치감지센서들의 센싱값의 합산값 또는 아크탄젠트값을 도시한 그래프이고,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치감지센서와 마그네트와의 위치관계를 도시한 참고도이고,
도 12의 (a) 내지 도 12의 (e)는 도 11에 도시된 위치감지센서와 마그네트와의 위치관계에서 이동부가 광축 방향으로 이동하는 경우의 위치감지센서의 센싱값을 각각 도시한 그래프이고,
도 13은 위치감지센서들의 센싱값의 합산값 또는 아크탄젠트값을 도시한 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로서, 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대가능한 전자 기기에 적용될 수 있다.
카메라 모듈은 사진 또는 동영상 촬영을 위한 광학 기기로서, 피사체로부터 반사된 빛을 굴절시키는 렌즈 및 초점을 조정하거나 줌 기능을 수행하고 흔들림을 보정하기 위해 렌즈를 이동시키는 렌즈 구동 장치를 구비한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 렌즈 배럴(200), 렌즈 배럴(200)을 이동시키는 렌즈 구동 장치(300), 렌즈 배럴(200)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서 유닛(600) 및 렌즈 배럴(200)과 렌즈 구동 장치(500)를 수용하는 하우징(120)과 케이스(110)를 포함한다.
렌즈 배럴(200)은 피사체를 촬상하는 복수의 렌즈가 내부에 수용될 수 있도록 중공의 원통 형상일 수 있으며, 복수의 렌즈는 광축을 따라 렌즈 배럴(200)에 장착된다.
복수의 렌즈는 렌즈 배럴(200)의 설계에 따라 필요한 수만큼 배치되고, 각각의 렌즈는 동일하거나 상이한 굴절률 등의 광학적 특성을 가진다.
렌즈 구동 장치(300)는 렌즈 배럴(200)을 이동시키는 장치이다.
일 예로, 렌즈 구동 장치(300)는 렌즈 배럴(200)을 광축(Z축) 방향으로 이동시킴으로써 초점을 조정하거나 줌 기능을 수행할 수 있고, 렌즈 배럴(200)을 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시킴으로써 촬영 시의 흔들림을 보정할 수 있다.
이미지 센서 유닛(600)은 렌즈 배럴(200)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 장치이다.
일 예로, 이미지 센서 유닛(600)은 이미지 센서(610) 및 이미지 센서(610)와 연결되는 인쇄회로기판(620)을 포함할 수 있고, 필터, 상세히는 적외선 필터를 더 포함할 수 있다.
필터는 렌즈 배럴(200)을 통해 입사된 광 중에서 특정 영역의 광을 차단할 수 있으며, 가령, 적외선 필터는 적외선 영역의 광을 차단하는 역할을 할 수 있다.
이미지 센서(610)는 렌즈 배럴(200)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환한다. 일 예로 이미지 센서(610)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)일 수 있다.
이미지 센서(610)에 의해 변환된 전기 신호는 휴대가능한 전자기기의 디스플레이 유닛을 통해 영상으로 출력된다.
렌즈 배럴(200)과 렌즈 구동 장치(300)는 하우징(120)에 수용된다.
일 예로, 하우징(120)은 상부와 하부가 개방된 형상이며, 하우징(120)의 내부 공간에 렌즈 배럴(200)과 렌즈 구동 장치(300)가 수용된다. 그리고, 하우징(120)의 하부에는 이미지 센서 유닛(600)이 배치된다.
케이스(110)는 하우징(120)의 외부면을 감싸도록 하우징(120)과 결합하며, 카메라 모듈의 내부 구성부품을 보호하는 기능을 한다. 또한, 케이스(110)는 전자파를 차폐하는 기능을 할 수 있다.
또한, 휴대가능한 전자기기에는 카메라 모듈 이외에 여러 전자부품이 장착되므로, 이러한 전자부품에서 발생된 전자파가 카메라 모듈에 영향을 미치지 않도록 케이스(110)가 전자파를 차폐할 수 있다.
케이스(110)는 금속재질로 제공되어 인쇄회로기판(620)에 구비되는 접지패드에 접지될 수 있으며, 이에 따라 전자파를 차폐할 수 있다.
도 3은 도 1의 I-I'의 단면도이고, 도 4는 도 3의 A 부분의 개략 확대도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 부분 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치(300) 중 조정 유닛(초점 조정 또는 줌 기능)에 관하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치(300)는 피사체에 초점을 맞추거나 줌 기능을 수행하기 위하여 렌즈 배럴(200)을 이동시킨다.
일 예로, 본 발명은 렌즈 배럴(200)을 광축(Z축) 방향으로 이동시키는 조정 유닛(300)을 구비한다. 여기서, 렌즈 배럴(200)은 흔들림(손떨림)을 보정하는 유닛을 내부에 수용하거나, 또는 렌즈 배럴(200)이 흔들림(손떨림)을 보정하는 유닛을 내부에 수용될 수 있다.
조정 유닛(300)은, 렌즈 배럴(200)을 수용하는 캐리어(310) 및 렌즈 배럴(200)과 캐리어(310)를 광축(Z축) 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키는 구동부를 포함한다.
구동부는 마그네트(320a)와 코일(330a)을 포함한다. 마그네트(320a)와 코일(330a)은 선택적으로 각각 고정부와 이동부에 나뉘어 구비될 수 있다. 여기서 고정부는 하우징(120), 기판(130) 등 렌즈 구동 장치(300) 중 광축 방향으로 이동하기 않는 부재를 포함하고, 이동부는 렌즈배럴(200), 캐리어(310) 등 광축 방향으로 이동하는 부재를 모두 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 마그네트(320a)가 이동부에 구비되고 코일(330a)이 고정부에 구비되는 구조를 예시로 하여 상술한다.
마그네트(320a)는 캐리어(310)에 장착된다. 일 예로 마그네트(320a)는 캐리어(310)의 일면에 장착될 수 있다. 마그네트(320a)는 광축 방향으로 적어도 N극(320a2)과 S극(320a1)을 갖고, N극과 S극의 사이에는 중립영역(320a3)을 구비할 수 있다.
여기서, 마그네트(320a)는 1개의 마그네트가 광축 방향으로 N극과 S극을 갖도록 분극(polarization)되고 N극과 S극의 사이에 중립영역이 구비될 있다. 이 경우 중립영역은 광축 방향으로 N극과 S극의 사이에 형성되며, 가령, 중립영역은 마그네트(320a)의 전체 길이를 광축 방향으로 이분한 물리적인 길이의 중심에서 광축 방향 상하로 마그네트 전체 길이의 대략 5% 이내씩을 차지하도록 형성되어 마그네트 전체 길이의 10% 이내를 차지할 수 있다. 그리고, N극과 S극의 광축 방향 길이는, 마그네트 전체 길이에서 중립영역을 제외한 길이이므로, 각각 마그네트 전체 길이의 대략 45 % 이상씩 차지할 수 있다.
또한, 마그네트(320a)는 2개로 구비될 수 있다. 이 경우, 2개의 마그네트는 광축 방향으로 정렬되며, 각각의 마그네트 중 어느 하나는 N극이, 다른 하나는 S극이 2개의 위치감지센서(360a, 360b)와 대향하도록 광축 방향으로 배치될 수 있다. 그리고, 2개이 마그네트 사이에는 중립영역이 구비될 수 있다. 여기서, 중립영역은 별도로 분극 등이 되지 않아 자계(자기장)를 형성하지 않는 부분이며, 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
코일(330a)은 하우징(120)에 장착된다. 일 예로 코일(330a)은 기판(130)을 매개로 하우징(120)에 장착될 수 있다. 도 2에서 코일(330a)은 기판(130)에 고정되며, 기판(130)의 다른 면에는 흔들림 보정 유닛(미도시)의 코일이 구비될 수 있다.
그리고, 코일(330a)과 인접하여, 고정부에 광축 방향으로 일정 거리 이격하여 적어도 2개의 위치감지센서(360a, 360b)가 구비될 수 있다. 위치감지센서(360a, 360b)는 마그네트와 대향하게 구비되어 마그네트의 이동을 감지할 수 있다. 여기서 위치감지센서(360a, 360b)의 센싱에 사용되는 마그네트는 캐리어(310)의 이동에 동력을 제공하는 구동용 마그네트 이거나 또는 이와는 무관하게 별도로 구비되는 센싱용 마그네트일 수 있다.
마그네트(320a)는 캐리어(310)에 장착되어 캐리어(310)와 함께 광축(Z축) 방향으로 이동하는 이동부재이고, 코일(330a)은 하우징(120)에 고정된 고정부재이다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 마그네트(320a)와 코일(330a)의 위치를 서로 바꾸는 것도 가능하다. 위치가 바뀌게 되면 전술한 위치감지센서(360a, 360b)도 코일(330a)을 따라 이동부로 위치를 이동할 수 있다.
코일(330a)에 전원이 인가되면, 마그네트(320a)와 코일(330a) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 캐리어(310)를 광축(Z축) 방향으로 이동시킬 수 있다.
캐리어(310)에는 렌즈 배럴(200)이 수용되므로, 캐리어(310)의 이동에 의해 렌즈 배럴(200)도 광축(Z축) 방향으로 이동된다.
캐리어(310)가 이동될 때, 캐리어(310)와 하우징(120) 사이의 마찰을 저감하도록 캐리어(310)와 하우징(120) 사이에 구름부재(370)가 배치될 수 있다. 구름부재(370)는 볼 형태일 수 있으며, 마그네트(320a)의 양측에 배치될 수 있다.
하우징(120)에는 요크가 배치될 수 있으며, 요크와 마그네트(320a)와의 인력에 의해 캐리어(310)가 하우징(120)에 밀착 지지될 수 있다. 또한, 요크는 마그네트(320a)의 자기력이 집속되도록 하는 기능도 한다. 이에 따라, 누설 자속이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 렌즈 배럴(200)의 위치를 감지하여 활용하는 제어 방식을 사용할 수 있다. 이에 따라 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 렌즈 배럴(200)의 위치를 감지하고 이동에 활용하도록 제어부를 구비할 수 있다.
렌즈 배럴(200)의 위치를 감지하기 위해 위치감지센서(360a, 360b)가 적어도 2개 구비될 수 있다. 위치감지센서(360a, 360b)는 홀 센서일 수 있다.
위치감지센서(360a, 360b)는 코일(330a)의 외측에 광축 방향으로 일정 간격 이격하게 배치될 수 있고, 코일(330a)이 장착되는 기판(130)에 위치감지센서(360a, 360b)가 장착될 수 있다.
또한, 위치감지센서(360a, 360b)는 조정 유닛(300)에 구동 신호를 제공하는 회로소자와 일체로 형성될 수 있다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니며, 위치감지센서(360a, 360b)와 회로소자가 별개의 부품으로 각각 제공되는 것도 가능하다.
가령, 카메라 모듈의 전원이 켜지면, 위치감지센서(360a, 360b)에 의해 렌즈 배럴(200)의 초기 위치가 감지될 수 있다. 그리고, 렌즈 배럴(200)은 감지된 초기 위치로부터 초기 설정위치로 이동된다. 여기서, 초기 위치는 카메라 모듈의 전원이 켜졌을 때 렌즈 배럴(200)의 광축 방향으로의 위치를 의미할 수 있다.
렌즈 배럴(200)은 회로소자의 구동신호에 의해 초기 설정위치로부터 목표 위치까지 이동될 수 있다.
초점 조정 과정에서 렌즈 배럴(200)은 광축(Z축) 방향으로 전진 및 후진이 가능하다(즉, 양방향 이동이 가능하다).
한편, 초점 조정 시에 충분한 구동력을 확보하기 위하여 마그네트(320b)와 코일(330b)이 추가로 구비될 수 있다.
카메라 모듈의 슬림화 추세에 따라 마그네트가 장착되는 면적이 작아질 경우, 마그네트의 크기가 작아지게 되고, 이에 따라 초점 조정에 필요한 충분한 구동력이 확보되지 않을 수 있다.
그러나, 본 발명은 캐리어(310)의 서로 다른 면에 각각 마그네트(320a, 320b)를 부착하고, 각각의 마그네트(320a, 320b)와 마주보도록 하우징(120)의 서로 다른 면에 각각 코일(330a, 330b)을 제공함으로써, 카메라 모듈을 슬림화 하더라도 초점 조정에 필요한 충분한 구동력을 확보할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치감지센서와 마그네트와의 위치관계를 도시한 참고도이다.
도 6a 및 도 6b를 참고하면, 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은, 이동부인 캐리어(310)에 마그네트(320a)를 구비하고, 고정부인 하우징(120)에 기판(130)을 매개로 하여 2개의 위치감지센서(H1, H2)(360a, 360b)를 구비할 수 있다. 이 경우, 2개 중 광축 방향 하부에 위치하는 것을 제1 위치감지센서(H1, 360a), 광축방향 상부에 위치하는 것을 제2 위치감지센서(H2, 360b)로 지칭한다.
제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)(360a, 360b)는 광축 방향으로 서로 다른 위치에 구비될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)(360a, 360b) 중 어느 하나는 광축 방향으로 코일(330a)의 중심과 대응하는 위치에 구비될 수 있고, 나머지 하나는 코일(330a)의 중심보다 광축 방향으로 상부 또는 하부로 일정 간격 이격하여 구비될 수 있다.
도 6a는 제2 위치감지센서(H2, 360b)가 코일(330a)의 중심과 대응하는 위치에 구비되는 경우이고, 도 6b는 제1 위치감지센서(H1, 360a)가 코일(330a)의 중심과 대응하는 위치에 구비되는 경우이다.
여기서, 광축 방향으로 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)(360a, 360b)의 중심 간의 거리(d1)는, 광축 방향으로 마그네트(320a)의 S극(320a1)의 중심과 중립영역(320a3)의 중심 간의 거리(d2) 또는 N극(320a2)의 중심과 중립영역(320a3)의 중심 간의 거리(d3)와 (대략) 동일할 수 있다. 이에 따라 마그네트(320a)의 N극(320a2)과 S극(320a1)의 광축 방향으로의 길이는 동일할 수 있다.
여기서, 마그네트의 각 부분의 중심은 각 부분의 광축 방향 전체 길이를 이분한 물리적인 길이의 중심을 의미할 수 있다. 가령, S극(320a1), N극(320a2) 또는 중립영역(320a3)의 중심은 S극(320a1), N극(320a2) 또는 중립영역(320a3)의 광축 방향 전체 길이를 이분한 위치인 물리적인 중심을 의미할 수 있다.
또한, 마그네트(320a)를 포함하는 이동부가 광축 방향으로 이동할 때, 2개의 위치감지센서(H1, H2)(360a, 360b)는 각각 마그네트(320a)의 N극(320a2)과 S극(320a1) 중 어느 하나 및 중립영역(320a3)과 동시에 대향하는 위치을 갖도록 구비될 수 있다. 그리고, 2개의 위치감지센서가 각각 N극과 S극 중 어느 하나의 중심 및 중립영역의 중심과 동시에 대향하는 위치에 있을 때, 위치감지센서와 대향하지 않는 N극 또는 S극은 공기와 대향할 수 있다.
도 7의 (a) 내지 도 7의 (d) 및 도 8의 (a) 내지 도 8의 (d)는 도 6a 및 도 6b에 예시된 위치감지센서와 마그네트와의 위치관계에서 이동부가 광축 방향으로 이동하는 경우의 위치관계 변화를 도시한 참고도이고, 도 9는 도 6a 및 도 6b에 도시된 위치감지센서와 마그네트와의 위치관계에서 이동부가 광축 방향으로 이동하는 경우의 위치감지센서의 센싱값을 각각 도시한 그래프이고,
이동부(310)가 광축 방향(Z)으로 이동하면 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2), 가령, 홀센서는 마그네트(320a)의 위치에 따라 서로 다른 센싱값(단위는 가령, T, 테슬라)을 보이게 되며, 본 실시예의 경우는 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)가 마그네트(320a)의 이동에 따라 사인(sin) 또는 코사인(cos) 커브 모양을 그리게 된다.
도 7의 (a) 내지 도 7의 (d) 및 도 8의 (a) 내지 도 8의 (d)를 참고하면, 광축 방향으로 상부에 위치하는 마그네트(320a)의 N극(320a2)의 중심이 광축 방향으로 하부에 위치하는 제1 위치감지센서(H1, 360a)와 대향하는 위치(즉, 마그네트가 가장 하부에 위치함, 도 7의 (a))에서부터 광축 방향으로 하부에 위치하는 마그네트(320a)의 S극(320a1)의 중심이 광축 방향으로 상부에 위치하는 제2 위치감지센서(H2, 360b)와 대향하는 위치(즉, 마그네트가 가장 상부에 위치함, 도 7의 (d))로 이동할 수 있다.
도 7의 (a)(도 8의 (a))에서 도 7의 (d)(도 8의 (d))까지 위치감지센서(H1, H2)들과 마그네트(320a)의 위치관계가 변함에 따라 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)에서는 도 9에 도시된 바와 같이 사인(sin) 또는 코사인(cos) 커브 모양을 그리게 된다. 이에 따라 마그네트(320a)의 위치는 가장 아래에 있는 경우를 '0도'로 표현하고(도 7의 (a)), 마그네트(320a)가 점진적으로 이동하여 가장 상부에 있는 경우를 '270도'로 표현하기로 한다(도 7의 (d)). 여기서, '0도'에서 '270'도 까지의 실제 거리는 설계자가 자석의 자력과 위치감지센서의 센싱도를 감안하여 적절히 조절할 수 있다.
즉, 도 7의 (a)(도 8의 (a))의 위치관계인 경우가 위치가 '0도'인 가장 왼쪽이고, 도 7의 (d)(도 8의 (d))의 위치관계인 경우가 위치가 '270도'인 가장 오른쪽의 위치이다. 그리고, 도 7의 (b)(도 8의 (b))의 위치관계인 경우가 '90도'이고, 도 7의 (c)(도 8의 (c))의 위치관계인 경우가 '180도'인 경우이다.
도 10은 위치감지센서들의 센싱값의 합산값 또는 아크탄젠트값을 도시한 그래프이다.
도 9에 도시된 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)의 센싱값이 나타내는 사인(sin) 또는 코사인(cos) 커브 값에서 H1과 H2의 아크탄젠드값, 즉, arctan(H2/H1)의 값을 취해보면 도 10에 도시된 직선이 도출될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 2개의 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)의 센싱값의 아크탄젠트값을 이용하면 위치가 0도 에서 270도까지인 경우의 위치를 점진적으로 증가 또는 감소하는 그래프로 표현할 수 있으며, 더욱 상세하게는 일정한 기울기를 갖고 일정하게 증가하거나 감소하는 그래프로 표현할 수 있다.
이 경우에는 각각의 위치에 따라 아크탄젠트값이 (일정하게) 증가하거나 감소할 수 있으므로 이동부(310)의 위치를 더욱 간단하고 정확하게 센싱할 수 있다.
한편, 본 실시예와 같이 2개의 위치감지센서를 갖고 N극, 중립영역 및 S극으로 분극된 마그네트를 이용하는 경우에는 상부에 위치하는 제2 위치감지센서(H1)는 '0도' ~ '360도' 까지 무리 없이 측정이 가능하지만, 하부에 있는 제1 위치감지센서(H2)는 '270도' 이후에는 센싱값이 지속적으로 '0' 테슬라(T)로 나올 것이므로 아크탄젠트 값을 적용하더라도 일정한 기울기를 갖는 증감곡선이 나올 수 없게 된다.
이에 따라, 본 실시예에서는 렌즈배럴(200)의 이동범위를 길게 가져가야 하는 경우라면, 제어부에 의해 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)의 센싱값의 아크탄젠트값을 이용하여 '0도' ~ '270도'까지 도출된 증감곡선을 '270도' ~ '360도' 까지 연장하여 적용하거나 제2 위치감지센서(H1)의 센싱값을 이용하여 위치를 정확하게 센싱할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치감지센서와 마그네트와의 위치관계를 도시한 참고도이다.
도 6a 또는 도 6b에 예시된 2개의 위치감지센서와 1개의 마그네트를 이용하는 경우에는 '0도' ~ '360도' 까지 정확한 아크탄젠트값에 의한 위치 도출이 어렵다는 점을 감안하여, 본 실시예에서는 추가로 1개의 위치감지센서를 더 구비할 수 있다.
그리고, 총 3개의 위치감지센서(H1, H2, H3)를 이용하여 '270도' ~ '360도' 까지의 아크탄젠트값을 정확하게 도출할 수 있다.
도 11을 참고하면, 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은, 이동부인 캐리어(310)에 마그네트(320a)를 구비하고, 고정부인 하우징(120)에 기판(130)을 매개로 하여 3개의 위치감지센서(H1, H2, H3)(360a, 360b, 360c)를 구비할 수 있다. 이 경우, 3개 중 광축 방향 하부에 위치하는 것을 제1 위치감지센서(H1, 360a)라 하고, 순차적으로 상부로 갈수록 제2 위치감지센서(H2, 360b), 제3 위치감지센서(H3, 360c)로 지칭한다.
제1 내지 제3 위치감지센서(H1, H2, H3)(360a, 360b, 360c)는 광축 방향으로 서로 다른 위치에 구비될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 위치감지센서(H1, H2, H3)는 광축 방향으로 하부에서부터 상부로 순차적으로 각각 S극(320a1)의 중심, 중립영역(320a3)의 중심, N극의 중심(320a3)과 대향하는 위치를 갖도록 구비될 수 있다.
여기서, 광축 방향으로 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)(360a, 360b)의 중심 간의 거리(d1)는 제2 및 제3 위치감지센서(H2, H3)(360b, 360c)의 중심 간의 거리(d1)와 같고, 또한, 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)(360a, 360b)의 중심 간의 거리(d1)는 광축 방향으로 마그네트(320a)의 S극(320a1)의 중심과 중립영역(320a3)의 중심 간의 거리(d2) 또는 N극(320a2)의 중심과 중립영역(320a3)의 중심간의 거리(d3)와 (대략) 동일할 수 있다.
본 실시예는, 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)(360a, 360b)를 이용하여 도 6a 및 도 6b를 참고하여 상술한대로 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)의 센싱값의 아크탄젠트값을 이용하여 '0도' ~ '270도'까지의 렌즈배럴(200)의 위치를 센싱하고, 제2 위치감지센서(H2)와 제3 위치감지센서(H3)의 센싱값의 아크탄젠트값을 이용하여 '270도' ~ '360도'에서의 렌즈배럴(200)의 위치를 센싱할 수 있다.
즉, 도 12의 (a) 내지 도 12의 (e)는 도 11에 도시된 위치감지센서와 마그네트와의 위치관계에서 이동부가 광축 방향으로 이동하는 경우의 위치감지센서의 센싱값을 각각 도시한 그래프이고, 도 13은 위치감지센서들의 센싱값의 합산값 또는 아크탄젠트값을 도시한 그래프이다.
도 12의 (a) 내지 도 12D는 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)를 사용하므로 실질적으로 도 7의 (a) 내지 도 7의 (d)의 마그네트의 위치이동에 대응될 수 있다. 다만, 도 12D에서 도 12의 (e)로의 마그네트의 위치 이동에 따른 위치감지는 제2 및 제3 위치감지센서(H2, H3)를 이용할 수 있다.
즉, 제2 위치감지센서(H2)는 전술한 바와 같이 '0도' 부터 '360도' 까지 정확한 사인 또는 코사인 커브를 그리도록 마그네트의 위치를 센싱할 수 있고, 제3 위치감지센서(H3)가 대향하는 영역이 마그네트(320a)의 중립영역(320a3)에서 S극(320a1)으로 이동하는 과정인 '270도' ~ '360도'에서의 산정값을 정확하게 측정할 수 있다.
다만, 제1 위치감지센서(H1)의 센싱값과 제3 위치감지센서(H3)의 센싱값은 위치차이(위상차)에 따라 부호가 상이하므로 제3 위치감지센서(H3)의 센싱값에 마이너스 부호(-)를 붙여주면 도 13에 도시된 것과 같이 제1 위치감지센서(H1)의 센싱값과 제3 위치감지센서(H3)의 센싱값이 연속적으로 사인 또는 코사인 커브를 그리는 결과를 도출할 수 있다.
그리고, 도 14에서 보듯이, '0도' ~ '270도'까지는 제1 및 제2 위치감지센서(H1, H2)의 센싱값의 아크탄젠트값(arctan(H2/H1))을 이용하고, '270도' ~ '360도'에서는 제2 위치감지센서(H2)와 제3 위치감지센서(H3)의 센싱값의 아크탄젠트값(arctan(H2/(-H3)))을 이용하면, '0도' ~ '360도' 까지 직선으로 연결되는 증감선을 도출할 수 있다. 이에 따라 너 긴 범위에서 렌즈배럴(200)의 위치를 더욱 정확하게 센싱할 수 있다.
한편, 상세 설명은 생략하지만, 3개 이상의 위치감지센서를 이용할 수도 있고, 본 발명의 사상을 적용하여 2개의 위치감지센서 만으로도 매우 긴 범위의 렌즈배럴 이동을 센싱할 수 있다.
이상의 실시예를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 구동 장치(500) 및 이를 포함하는 카메라 모듈(1000)은, 더욱 넓은 범위에서 렌즈모듈을 이동할 수 있으므로 자동초점조절 및 줌기능을 더욱 정확하게 구현할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
110: 케이스 120: 하우징
130: 기판 200: 렌즈 배럴
210: 스토퍼 300: 렌즈 구동 장치
310: 캐리어 600: 이미지 센서 유닛
1000: 카메라 모듈

Claims (16)

  1. 고정부에 대해 광축 방향으로 상대이동하는 이동부; 및
    상기 고정부 또는 상기 이동부에 각각 선택적으로 광축 방향에 교차하는 방향으로 상호 대향하게 구비되는 2개의 위치감지센서와 마그네트;를 포함하고,
    상기 마그네트는 상기 2개의 위치감지센서와의 대향면에 광축 방향으로 N극과 S극을 구비하고, 상기 N극과 S극의 사이에는 중립영역을 구비하고,
    상기 이동부가 광축 방향으로 이동할 때, 상기 2개의 위치감지센서는 각각 N극과 S극 중 어느 하나 및 중립영역과 동시에 대향하는 위치을 갖도록 구비되고,
    상기 2개의 위치감지센서 중 어느 하나가 상기 중립영역의 중심과 대향할 때, 상기 N극과 S극 중 어느 하나의 극은 나머지 1개의 위치감지센서와 대향하고 다른 하나의 극은 상기 2개의 위치감지센서 모두와 대향하지 않는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 위치감지센서는 제1 위치감지센서와 제2 위치감지센서를 포함하고,
    상기 제1 위치감지센서의 중심과 상기 제2 위치감지센서의 중심 간의 광축 방향으로의 거리는 상기 마그네트의 N극 또는 S극의 중심과 상기 중립영역의 중심 간의 거리와 동일한 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 위치감지센서는 제1 위치감지센서와 제2 위치감지센서를 포함하고,
    상기 제1 위치감지센서와 상기 제2 위치감지센서의 센싱값은 광축 방향을 따라 상기 이동부가 이동할 때 사인 또는 코사인 커브를 갖도록 구비되는 카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 위치감지센서와 상기 제2 위치감지센서의 센싱값은 상기 이동부가 이동할 때 90도 위상차를 갖도록 배치되는 카메라 모듈.
  5. 고정부에 대해 광축 방향으로 상대이동하는 이동부; 및
    상기 고정부 또는 상기 이동부에 각각 선택적으로 광축 방향에 교차하는 방향으로 상호 대향하게 구비되는 적어도 2개의 위치감지센서와 마그네트;를 포함하고,
    상기 마그네트는 상기 위치감지센서와의 대향면에 광축 방향으로 N극과 S극을 구비하고, 상기 N극과 S극의 사이에는 중립영역을 구비하고,
    상기 이동부가 광축 방향으로 이동할 때, 상기 2개의 위치감지센서는 각각 N극과 S극 중 어느 하나 및 중립영역과 동시에 대향하는 위치을 갖도록 구비되고,
    상기 2개의 위치감지센서는 제1 위치감지센서와 제2 위치감지센서를 포함하고,
    상기 제1 위치감지센서와 상기 제2 위치감지센서의 센싱값을 각각 H1과 H2라고 할 때, 상기 이동부의 이동 범위 내의 적어도 일부 구간에서 arctan(H2/H1) 값은 증가하거나 감소하는 카메라 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이동부의 이동 범위 내의 적어도 일부 구간에서 arctan(H2/H1) 값은 일정하게 증가하거나 감소하는 카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    광축 방향으로 상기 마그네트의 중립영역의 중심에서 N극의 중심 간의 거리와 S극의 중심 간의 거리는 동일한 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트의 N극과 S극의 광축 방향으로의 길이는 동일한 카메라 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 위치감지센서는 코일과 인접하게 구비되는 제1 위치감지센서와 제2 위치감지센서를 포함하고,
    상기 제1 위치감지센서와 상기 제2 위치감지센서 중 어느 하나는 광축 방향으로 상기 코일의 중심과 동일한 위치에 구비되는 카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 위치감지센서와 상기 제2 위치감지센서 중 나머지 하나는 상기 코일의 중심보다 광축 방향으로 상부 또는 하부로 일정 간격 이격하여 구비되는 카메라 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 위치감지센서는 코일과 인접하게 구비되는 제1 위치감지센서와 제2 위치감지센서를 포함하고,
    상기 마그네트는 상기 코일과 광축 방향에 교차하는 방향으로 대향하게 구비되는 카메라 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 이동부가 광축 방향으로 이동할 때, 상기 2개의 위치감지센서 중 어느 하나만이 N극 및 S극 중 어느 하나와 대향하는 위치을 갖도록 구비되는 카메라 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이동부가 광축 방향으로 가장 상부 또는 가장 하부에 있을 때, 상기 2개의 위치감지센서 중 어느 하나만이 N극 및 S극 중 어느 하나와 대향하는 위치를 갖도록 구비되는 카메라 모듈.
  14. 고정부에 대해 광축 방향으로 상대이동하는 이동부; 및
    상기 고정부 또는 상기 이동부에 각각 선택적으로 광축 방향에 교차하는 방향으로 상호 대향하게 구비되는 적어도 2개의 위치감지센서와 마그네트;를 포함하고,
    상기 마그네트는 상기 위치감지센서와의 대향면에 광축 방향으로 N극과 S극을 구비하고, 상기 N극과 S극의 사이에는 중립영역을 구비하고,
    상기 이동부가 광축 방향으로 이동할 때, 상기 2개의 위치감지센서는 각각 N극과 S극 중 어느 하나 및 중립영역과 동시에 대향하는 위치을 갖도록 구비되고,
    상기 2개의 위치감지센서가 각각 N극과 S극 중 어느 하나의 중심 및 중립영역의 중심과 동시에 대향하는 위치에 있을 때, 위치감지센서와 대향하지 않는 N극 또는 S극은 공기와 대향하는 카메라 모듈.
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