KR102365701B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR102365701B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 하우징; 반사부재를 구비하고, 상기 반사부재가 광축에 수직한 제1축과, 광축 및 상기 제1축에 수직하는 제2축 방향으로 유동 가능하게 상기 하우징의 내부에 구비되는 회전홀더; 및 상기 회전홀더의 상호 교차하는 면에 나뉘어 구비되는 복수의 마그네트;를 포함하고, 상기 복수의 마그네트는 상기 반사부재를 상기 제1축 방향으로 이동하게 구동하는 제1마그네트와 상기 반사부재를 상기 제2축 방향으로 이동하게 구동하는 제2마그네트를 포함하고, 상기 제1마그네트와 상기 제2마그네트는 상기 회전홀더의 교차하는 서로 다른 제1면과 제2면에 나누어 구비되고, 상기 제1마그네트에 의해 제공되는 구동력에 의해 유동하는 상기 반사부재의 이동을 센싱하는 제1위치감지센서를 포함하고, 상기 제1위치감지센서는 상기 회전홀더의 상기 제2마그네트가 구비되는 상기 제2면과 대향하게 구비될 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. 폴디드 모듈은 반사부재를 이용하여 광을 굴절시키면서 동시에 흔들림 보정 기능을 구현할 수도 있다.
그런데, 반사부재를 이용하여 광을 굴절시키는 경우에는 반사부재를 미세하게 조절하여야 하므로 정확한 위치센싱이 필요하나, 종래 코일의 권선 내부에 구비되는 홀센서는, 구비되는 위치적 한계에 따라 코일에 전류가 인가되는 경우에 위치 왜곡이 발생하거나 조립 공차나 외부 충격에 의해 마그네트의 위치가 약간이라도 어긋나게 되면 위치 센성 정확도가 많이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 코일에 인가되는 전류에 의한 영향을 최소화하고, 조립 공차나 외부 충격에 의해 마그네트의 위치가 약간 어긋나더라도 위치 센싱 정확도의 감소를 최소화하며, 마그네트와의 상대 위치에 따른 센싱 민감도를 증가하여 센싱 정확도를 높일 수 있는 홀센서를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 하우징; 반사부재를 구비하고, 상기 반사부재가 광축에 수직한 제1축과, 광축 및 상기 제1축에 수직하는 제2축 방향으로 유동 가능하게 상기 하우징의 내부에 구비되는 회전홀더; 및 상기 회전홀더의 상호 교차하는 면에 나뉘어 구비되는 복수의 마그네트;를 포함하고, 상기 복수의 마그네트는 상기 반사부재를 상기 제1축 방향으로 이동하게 구동하는 제1마그네트와 상기 반사부재를 상기 제2축 방향으로 이동하게 구동하는 제2마그네트를 포함하고, 상기 제1마그네트와 상기 제2마그네트는 상기 회전홀더의 교차하는 서로 다른 제1면과 제2면에 나누어 구비되고, 상기 제1마그네트에 의해 제공되는 구동력에 의해 유동하는 상기 반사부재의 이동을 센싱하는 제1위치감지센서를 포함하고, 상기 제1위치감지센서는 상기 회전홀더의 상기 제2마그네트가 구비되는 상기 제2면과 대향하게 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 하우징; 반사부재를 구비하고, 상기 반사부재가 광축에 수직한 제1축과 광축 및 상기 제1축에 수직하는 제2축 방향으로 유동 가능하게 상기 하우징의 내부에 구비되는 회전홀더; 상기 회전홀더의 제1면에 구비되는 센싱마그네트; 상기 회전홀더의 상기 제1면에 상기 센싱 마그네트와 나란하게 배치되고, 상기 반사부재가 상기 제1축 방향으로 유동하도록 구동력을 제공하는 제1마그네트; 상기 회전홀더의 상기 제1면과 교차하는 제2면에 구비되고 상기 반사부재가 상기 제2축 방항으로 유동하도록 구동력을 제공하는 제2마그네트; 및 상기 센싱마그네트 및 상기 제1마그네트와 대향하게 상기 하우징에 구비되고, 상기 제2마그네트에 의해 형성되는 상기 반사부재의 이동을 센싱하는 위치감지센서;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 코일에 인가되는 전류에 의한 영향을 최소화하고, 조립 공차나 외부 충격에 의해 마그네트의 위치가 약간 어긋나더라도 위치 센싱 정확도의 감소를 최소화하며, 마그네트와의 상대 위치에 따른 센싱 민감도를 증가하여 센싱 정확도를 높일 수 있는 위치감지센서를 포함하여 더욱더 정확한 흔들림 보정을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고,
도 3a 및 도 3b는 보 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해사시도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 하우징의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 회전판과 회전홀더의 분해사시도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 렌즈홀더의 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 덮개를 제외한 나머지의 결합사시도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 하우징과 기판의 결합사시도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 흔들림 보정용 코일, 마그네트, 센싱마그네트 및 홀센서의 위치관계를 도시한 사시도이고,
도 11은 도 10의 배치를 X축 방향으로 바라보는 측면도이고,
도 12a는 도 11에서 회전홀더(1120)를 Y축을 기준으로 회전시키는데 사용되는 구동마그네트와 이의 위치 센싱에 사용되는 위치감지센서의 위치 관계를 도시한 참고도이고,
도 12b는 도 11에서 회전홀더(1120)가 X축을 기준으로 회전할 때 사용되는 센싱마그네트와 이의 위치 센싱에 사용되는 위치감지센서의 위치 관계를 도시한 참고도이고,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 흔들림 보정용 코일, 마그네트, 센싱마그네트 및 홀센서의 위치관계를 도시한 사시도이고,
도 14a 내지 도 15b는 도 13의 배치를 X축 방향으로 바라보는 측면도로, 회전홀더(1120)가 X축을 기준으로 회전할 때 사용되는 센싱마그네트와 이의 위치 센싱에 사용되는 위치감지센서의 위치 관계를 도시한 참고도이고,
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 하우징과 회전홀더의 분해사시도이고,
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전홀더가 제1축(X축)을 기준으로 회전되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전홀더가 제2축(Y축)을 기준으로 회전되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기(1)는 카메라 모듈(1000)이 장착된 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대가능한 전자기기일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자기기(1)에는 피사체를 촬영할 수 있도록 카메라 모듈(1000)이 장착된다.
본 실시예에서, 카메라 모듈(1000)은 복수의 렌즈를 포함하고, 렌즈의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기(1)의 두께 방향(Y축 방향, 휴대용 전자기기의 전면(Front Surface)에서 후면(Rear Surface)을 향하는 방향 또는 그 반대 방향)에 수직하는 방향을 향할 수 있다.
일 예로, 카메라 모듈(1000)에 구비된 복수의 렌즈의 광축(Z축)은 휴대용 전자기기(1)의 폭 방향 또는 길이 방향으로 형성될 수 있다(X축 방향 또는 Z축 방향).
따라서, 카메라 모듈(1000)이 자동 초점 조정(Auto Focusing, 이하 AF), 줌(Zoom) 및 흔들림 보정(Optical Image Stabilizing, 이하 OIS) 등의 기능을 구비하더라도 휴대용 전자기기(1)의 두께가 증가하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 휴대용 전자기기(1)의 소형화가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 AF, Zoom 및 OIS 기능 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
AF, Zoom 및 OIS 기능 등을 구비하는 카메라 모듈(1000)은 다양한 부품이 구비되어야 하므로 일반적인 카메라 모듈에 비하여 카메라 모듈의 크기가 증가한다.
카메라 모듈(1000)의 크기가 증가하게 되면 카메라 모듈(1000)이 장착되는 휴대용 전자기기(1)의 소형화에 문제가 될 수 있다.
*예를 들어, 카메라 모듈은 Zoom 기능을 위하여 적층 렌즈의 수가 많아지게 되고, 다수의 적층 렌즈가 휴대용 전자기기의 두께 방향으로 형성되는 경우에는 적층되는 렌즈의 수에 따라 휴대용 전자기기의 두께도 증가하게 된다. 이에 따라, 휴대용 전자기기의 두께를 증가시키지 않으면 적층 렌즈의 수를 충분하게 확보할 수 없어 Zoom 성능이 약해지게 된다.
또한, AF 및 OIS 기능을 구현하기 위하여는 렌즈 군을 광축 방향 또는 광축에 수직한 방향으로 이동시키는 액츄에이터를 설치하여야 하는데, 렌즈 군의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기의 두께 방향으로 형성되는 경우에는 렌즈군을 이동시키기 위한 액츄에이터도 휴대용 전자기기의 두께 방향으로 설치되어야 한다. 따라서, 휴대용 전자기기의 두께가 증가하게 된다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 복수의 렌즈의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기(1)의 두께 방향에 수직하도록 배치되므로, AF, Zoom 및 OIS 기능을 구비한 카메라 모듈(1000)이 장착되더라도 휴대용 전자기기(1)를 소형화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 하우징(1010)에 구비되는 반사모듈(1100), 렌즈모듈(1200) 및 이미지 센서모듈(1300)을 포함한다.
반사모듈(1100)은 광의 진행 방향을 변경하도록 구성된다. 일 예로, 카메라 모듈(1000)을 상부에서 덮어주는 덮개(1030)의 개구부(1031, 도 3a 참조)를 통해 입사된 광은 반사모듈(1100)을 통해 렌즈모듈(1200)로 향하도록 진행 방향이 바뀔 수 있다. 이를 위해 반사모듈(1100)은 광을 반사하는 반사부재(1110)를 구비할 수 있다.
개구부(1031)를 통해 입사된 광은, 반사모듈(1100)에 의해 렌즈모듈(1200)을 향하도록 경로가 바뀌게 된다. 가령, 카메라 모듈(1000)의 두께 방향(Y축 방향)으로 입사된 광은 반사모듈(1100)에 의해 광축(Z축) 방향과 대략 일치하도록 경로가 변경된다.
렌즈모듈(1200)은 반사모듈(1100)에 의해 진행 방향이 변경된 광이 통과되는 복수의 렌즈를 포함하며, 이미지센서모듈(1300)은 복수의 렌즈를 통과한 광을 전기신호로 변환하는 이미지센서(1310) 및 이미지센서(1310)가 실장되는 인쇄회로기판(1320)을 포함한다. 그리고, 이미지센서모듈(1300)은 렌즈모듈(1200)에서 입사되는 광을 필터링하는 광학필터(1340)를 포함할 수 있다. 광학필터(1340)는 적외선 차단 필터일 수 있다.
하우징(1010)의 내부공간에서, 렌즈모듈(1200)을 중심으로 이의 전방에 반사모듈(1100)이 구비되고, 렌즈모듈(1200)의 후방에 이미지센서모듈(1300)이 구비된다.
도 2 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 하우징(1010)에 구비되는 반사모듈(1100), 렌즈모듈(1200) 및 이미지 센서모듈(1300)을 포함한다.
하우징(1010)의 내부에는 일측에서 타측으로 순차적으로 반사모듈(1100), 렌즈모듈(1200) 및 이미지센서모듈(1300)이 구비된다. 물론, 반사모듈(1100), 렌즈모듈(1200) 및 이미지센서모듈(1300)이 내삽되도록 내부공간을 구비한다(여기서, 이미지센서모듈(1300)을 구비하는 인쇄회로기판(1320)은 하우징(1010)의 외부에 부착될 수 있다). 가령, 도면에 도시된 바와 같이, 하우징(1010)은 내부공간에 반사모듈(1100) 및 렌즈모듈(1200)이 모두 내삽되도록 일체로 구비될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 가령, 반사모듈(1100)과 렌즈모듈(1200)을 각각 내삽하는 별도의 하우징이 상호 연결된 것일 수도 있다.
그리고, 하우징(1010)은 덮개(1030)에 의해 내부공간이 보이지 않도록 덮여진다.
덮개(1030)는 광이 입사하도록 개구부(1031)를 구비하며, 개구부(1031)를 통해 입사된 광은 반사모듈(1100)에 의해 진행 방향이 변경되어 렌즈모듈(1200)로 입사한다. 덮개(1030)는 하우징(1010)의 전체를 덮도록 일체로 구비되거나, 반사모듈(1100)과 렌즈모듈(1200)을 각각 덮는 별개의 부재로 나누어져 구비될 수 있다.
이를 위해 반사모듈(1100)은 광을 반사하는 반사부재(1110)를 구비한다. 그리고, 렌즈모듈(1200)로 입사된 광은 복수의 렌즈를 통과한 후 이미지센서(1310)에 의해 전기신호로 변환되어 저장된다.
하우징(1010)은 내부공간에 반사모듈(1100) 및 렌즈모듈(1200)을 구비한다. 이에, 하우징(1010)의 내부공간은 반사모듈(1100)이 배치되는 공간과 렌즈모듈(1200)이 배치되는 공간이 돌출벽(1007)에 의해 상호 구별될 수 있다. 그리고, 돌출벽(1007)을 기준으로 전방측에는 반사모듈(1100)이 구비되고 후방측에는 렌즈모듈(1200)이 구비될 수 있다. 돌출벽(1007)은 하우징(1010)의 측벽에서 내부공간으로 양쪽에서 돌출되는 형상으로 구비될 수 있다.
전방측에 구비되는 반사모듈(1100)의 경우, 하우징(1010)의 내벽면에 구비되는 풀링요크(1153)와 회전홀더(1120)에 구비되는 풀링마그네트(1151)의 인력에 의해 회전홀더(1120)가 하우징(1010)의 내벽면에 밀착 지지되는 구조이다. 여기서, 도면의 도시는 생략하지만, 하우징(1010)에 풀링마그네트가 구비되고 회전폴더(1120)에 풀링요크가 구비될 수도 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 구조로 설명한다.
본 실시예는 회전홀더(1120)를 지지하면서 돌출벽(1007)에 끼워지는 후크 형상의 스토퍼(1050)를 구비할 수 있다(물론, 스토퍼(1050)가 없더라도 풀링마그네트(1151)와 풀링요크(1153)에 의한 인력에 의해 고정 가능하다). 스토퍼(1050)는 후크 형상으로 구비되어 후크 부분이 돌출벽(1007)의 상부에 걸림된 상태로 회전홀더(1120)의 이동범위를 제한할 수 있다. 스토퍼(1050)는 양쪽에서 돌출되는 돌출벽(1007)에 각각 구비될 수 있다. 물론, 회전홀더(1120)의 회전이 원활하도록 스토퍼(1050)와 회전홀더(1120)의 사이에는 공간이 구비될 수 있다.
또한, 하우징(1010)은 반사모듈(1100)과 렌즈모듈(1200)을 각각 구동하기 위해 제1 구동부(1140)와 제2 구동부(1240)를 구비한다. 제1 구동부(1140)는 반사모듈(1100)의 구동을 위한 복수의 코일(1141b, 1143b, 1145b)을 포함하고, 제2 구동부(1240)는 렌즈모듈(1200)의 구동을 위한 복수의 코일(1241b, 1243b)을 포함한다. 그리고, 복수의 코일(1141b, 1143b, 1145b, 1241b, 1243b)은 메인기판(1070)에 실장된 상태로 하우징(1010)에 구비되므로, 하우징(1010)에는 복수의 코일(1141b, 1143b, 1145b, 1241b, 1243b)이 하우징(1010)의 내부공간으로 노출되도록 복수의 관통홀(1015, 1016, 1017, 1018, 1019)이 구비될 수 있다.
여기서, 복수의 코일(1141b, 1143b, 1145b, 1241b, 1243b)이 실장되는 메인기판(1070)은 도면에 도시되는 것과 같이 전체적으로 연결되어 일체로 구비될 수 있다. 이 경우에는 단자가 1개로 구비되므로 외부전원 및 신호 연결이 용이할 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며 메인기판(1070)은, 가령, 반사모듈(1100)용 코일이 실장되는 기판과 렌즈모듈(1200)용 코일이 실장되는 기판을 분리하는 등에 의해 복수 개의 기판으로 구비될 수도 있다.
반사모듈(1100)은 개구부(1031)를 통해 입사되는 광의 경로를 변경할 수 있다. 이미지 또는 동영상 촬영 시 사용자의 흔들림 등에 의해 이미지가 번지거나 동영상이 흔들릴 수 있으며, 이 경우 반사모듈(1100)은 반사부재(1110)가 장착된 회전홀더(1120)를 움직여 사용자의 흔들림 등을 보정할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 흔들림 등에 의해 이미지 촬영 또는 동영상 촬영 시 흔들림이 발생할 때, 흔들림에 대응하는 상대변위를 회전홀더(1120)에 부여함으로써 흔들림을 보상한다.
그리고, 본 실시예는 렌즈 등을 포함하지 않아 상대적으로 무게가 가벼운 회전홀더(1120)의 이동에 의해 OIS 기능이 구현되므로, 전력 소모를 최소화할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, 흔들림 보정(OIS, Optical Image Stabilizer) 기능을 구현하기 위하여 복수의 렌즈가 구비되는 렌즈배럴 또는 이미지센서를 이동시키지 않고, 반사부재(1110)가 구비되는 회전홀더(1120)를 이동하여 광의 진행 방향을 변경하여, 흔들림 등이 보정된 광이 렌즈모듈(1200)에 입사되도록 한다.
반사모듈(1100)은 하우징(1010)에 지지되게 구비되는 회전홀더(1020), 회전홀더(1020)에 장착되는 반사부재(1110), 및 회전홀더(1120)를 이동시키는 제1 구동부(1140)를 포함한다.
반사부재(1110)는 광의 진행 방향을 변경할 수 있다. 가령, 반사부재(1110)는 광을 반사시키는 미러(Mirror) 또는 프리즘(Prism)일 수 있다(설명의 편의를 위해, 실시예와 관련한 도면의 도시에서는 반사부재(1110)를 프리즘으로 도시한다).
반사부재(1110)는 회전홀더(1120)에 고정된다. 회전홀더(1120)에는 반사 부재(1110)가 장착되는 장착면(1123)이 구비된다.
회전홀더(1120)의 장착면(1123)은 광의 경로가 변경되도록 경사진 면으로 구성될 수 있다. 가령, 장착면(1123)은 복수의 렌즈의 광축(Z축)에 대하여 30~60도 기울어진 경사면일 수 있다. 그리고, 회전홀더(1120)의 경사면은 광이 입사되는 덮개(1030)의 개구부(1031)를 향할 수 있다.
반사부재(1110)가 장착된 회전홀더(1120)는 하우징(1010)의 내부공간에 움직임이 가능하게 수용된다. 가령, 회전홀더(1120)는 하우징(1010) 내에서 제1축(X축) 및 제2축(Y축)을 기준으로 회전 운동 가능하게 수용될 수 있다. 여기서, 제1축(X축) 및 제2축(Y축)은 광축(Z축)에 수직한 축을 의미할 수 있고, 제1축(X축)과 제2축(Y축)은 상호 수직한 축일 수 있다.
회전홀더(1120)는 제1축(X축) 및 제2축(Y축)을 기준으로 회전 운동이 원활하도록 제1축(X축)을 따라 정렬된 제1 볼베어링(1131)과 제2축(Y축)을 따라 정렬된 제2 볼베어링(1133)에 의해 하우징(1010)에 지지된다. 도면의 도시에서는, 일 예로 제1축(X축)을 따라 정렬되는 2개의 제1 볼베어링(1131)과 제2축(Y축)을 따라 정렬되는 2개의 제2 볼베어링(1133)을 개시한다. 그리고, 회전홀더(1120)는 이하 설명하는 제1 구동부(1140)에 의해 제1축(X축) 및 제2축(Y축)을 기준으로 회전 운동할 수 있다.
또한, 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)은 각각 회전판(1130)의 전면과 후면에 구비되며(또는 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)이 반대로 회전판(1130)의 후면과 전면에 위치를 바꿔 구비되는 것도 가능, 즉, 제1 볼베어링(1131)이 제 2축(Y축), 제2 볼베어링(1133)이 제1축(X축)을 따라 정렬될 수 있음, 이하에서는, 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 구조로 설명함), 회전판(1130)은 회전홀더(1120)와 하우징(1010)의 내측면 사이에 구비될 수 있다. 그리고, 회전홀더(1120)에 구비되는 풀링마그네트(1151) - 또는 풀링요크 - 와 하우징(1010)에 구비되는 풀링요크(1153) - 또는 풀링마그네트 - 의 인력에 의해 회전홀더(1120)가 회전판(1130)을 매개로 하우징(1010)에 지지될 수 있다(물론, 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)도 회전홀더(1120)와 하우징(1010)의 사이에 구비되어 있음).
회전판(1130)의 전면과 후면에는 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)이 삽입되도록 안착홈(1132, 1134)이 구비될 수 있으며, 안착홈(1132, 1134)은 제1 볼베어링(1131)이 일부 삽입되는 제1 안착홈(1132)과 제2 볼베어링(1133)이 일부 삽입되는 제2 안착홈(1134)을 포함할 수 있다.
또한, 하우징(1010)에는 제1 볼베어링(1131)이 일부 삽입되도록 제3 안착홈(1021)이 구비될 수 있고, 회전홀더(1120)에는 제2 볼베어링(1133)이 일부 삽입되도록 제4 안착홈(1121)이 구비될 수 있다.
이상 설명한 제1 안착홈(1132), 제2 안착홈(1134), 제3 안착홈(1021), 및 제4 안착홈(1121)은 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)의 회전이 용이하도록 반구 또는 다각(다각 기둥 또는 다각 뿔)의 홈 형상으로 구비될 수 있다(물론, 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)의 회전 용이성을 위해 홈의 깊이는 반경보다 작게 구비될 수 있다. 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)이 홈의 내부로 전체가 잠기지 않고 일부는 노출되어 회전판(1130)과 회전홀더(1120)의 회전이 용이할 수 있다). 또한, 제1 안착홈(1132), 제2 안착홈(1134), 제3 안착홈(1021), 및 제4 안착홈(1121)은 제1축(X축)을 따라 정렬된 제1 볼베어링(1131)과 제2축(Y축)을 따라 정렬된 제2 볼베어링(1133)에 상응하는 위치 및 개수로 구비될 수 있다.
여기서, 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)은 제1 안착홈(1132), 제2 안착홈(1134), 제3 안착홈(1021), 및 제4 안착홈(1121)에서 구름 이동하거나 미끄럼 이동하면서 베어링 역할을 수행할 수 있다.
한편, 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)은 하우징(1010), 회전판(1130) 및 회전홀더(1120) 중 적어도 어느 하나에 고정 구비되는 구조일 수 있다. 가령, 제1 볼베어링(1131)은 하우징(1010) 또는 회전판(1130)에 고정 구비되고, 제2 볼베어링(1133)은 회전판(1130) 또는 회전홀더(1120)에 고정 구비될 수 있다. 이 경우에는 제1 볼베어링(1131) 또는 제2 볼베어링(1133)이 고정 구비되는 부재와 대향하는 부재에만 안착홈이 구비될 수 있으며, 이 경우에는 볼베어링의 회전이 아닌 미끄럼 이동에 의한 마찰 베어링 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)은 하우징(1010), 회전판(1130) 및 회전홀더(1120) 중 어느 하나에 고정 구비되는 구조일 경우에는 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)은 구형 또는 반구형으로 구비될 수 있다(물론, 반구형은 일 예이고, 반구보다 더 크거나 반구보다 더 작은 돌출 길이를 갖도록 구비될 수도 있다). 물론, 전술한 바와 같이 볼베어링(1131, 1133)이 각각 제1축(X축) 및 제2축(Y축)을 따라 연장된 원기둥 형상으로 구비되는 경우도 동일하게 적용할 수 있다.
그리고, 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)은 별도로 제조된 것을 하우징(1010), 회전판(1130) 및 회전홀더(1120) 중 어느 하나에 부착할 수 있다. 또는, 제1 볼베어링(1131)과 제2 볼베어링(1133)을 하우징(1010), 회전판(1130) 및 회전홀더(1120)의 제조시에 일체로 구비될 수도 있다.
제1 구동부(1140)는 회전홀더(1120)가 2개의 축을 기준으로 회전 가능하도록 구동력을 발생시킨다.
일 예로, 제1 구동부(1140)는 복수의 마그네트, 가령 제1 내지 제3 구동마그네트(1141a, 1143a, 1145a) 및 복수의 마그네트(1141a, 1143a, 1145a)와 마주보도록 배치되는 복수의 코일, 가령 제1 내지 제3 구동코일(1141b, 1143b, 1145b)을 포함한다.
복수의 코일(1141b, 1143b, 1145b)에 전원을 인가하면, 복수의 마그네트(1141a, 1143a, 1145a)와 복수의 코일(1141b, 1143b, 1145b) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 복수의 마그네트(1141a, 1143a, 1145a)가 장착된 회전홀더(1120)를 제1축(X축) 및 제2축(Y축)을 기준으로 회전시킬 수 있다.
복수의 마그네트(1141a, 1143a, 1145a)는 회전홀더(1120)에 장착된다. 일 예로, 복수의 마그네트(1141a, 1143a, 1145a) 중 일부(1141a)는 회전홀더(1120)의 하부면에 장착되고, 나머지(1143a, 1145a)는 회전홀더(1120)의 측면에 장착될 수 있다.
복수의 코일(1141b, 1143b, 1145b)은 하우징(1010)에 장착된다. 일 예로, 복수의 코일(1141b, 1143b, 1145b)은 메인기판(1070)을 매개로 하우징(1010)에 장착될 수 있다. 즉, 복수의 코일(1141b, 1143b, 1145b)은 메인기판(1070)에 구비되며, 메인기판(1070)은 하우징(1010)에 장착된다. 여기서, 도면의 도시에서 메인기판(1070)은 반사모듈(1100)용 코일과 렌즈모듈(1200)용 코일이 모두 실장되도록 전체적으로 일체형으로 구비되는 예시를 도시하나, 메인기판(1070)은 반사모듈(1100)용 코일과 렌즈모듈(1200)용 코일이 각각 실장되도록 2개 이상의 기판으로 분리되어 구비될 수도 있다.
메인기판(1070)의 하부에는 강도 보강을 위해 보강판(미도시)이 장착될 수 있다.
본 실시예에서는 회전홀더(1120)를 회전시킬 때, 회전홀더(1120)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다.
따라서, 폐루프 제어를 위하여 위치감지센서(1141c, 1143c)가 필요하다. 위치감지센서(1141c, 1143c)는 홀 센서일 수 있다.
위치감지센서(1141c, 1143c)는 각 코일(1141b, 1143b)의 외측에 배치되며, 각 코일(1141b, 1143b)이 장착되는 메인기판(1070)에 위치감지센서(1141c, 1143c)가 장착될 수 있다.
메인기판(1070)에는 사용자의 흔들림 등과 같은 흔들림 요인을 감지하는 자이로 센서(미도시)가 구비될 수 있고, 복수의 코일(1141b, 1143b, 1145b)에 구동 신호를 제공하는 구동 회로소자(Driver IC, 미도시)가 구비될 수 있다.
한편, 본 실시예는 코일에 인가되는 전류에 의한 영향을 최소화하고, 조립 공차나 외부 충격에 의해 구동마그네트의 위치가 약간 어긋나더라도 위치 센싱 정확도의 감소를 최소화하며, 마그네트와의 상대 위치에 따른 센싱 민감도를 증가하여 센싱 정확도를 높일 수 있는 폴디드 모듈 카메라를 제공하고자 한다.
가령, 외부 충격이나 반복 사용에 의해 볼 베어링(1131, 1133)에 의해 제1 내지 제4 안착홈(1132, 1134, 1021, 1121)에 누름(덴트, dent)가 발생할 수 있고, 이 경우에는 광축(Z축) 방향으로 회전홀더(1120)의 위치가 변경될 수 있다. 그러므로, 회전홀더(1120)의 광축 방향 위치 변경에 따라 구동 마그네트(1141a, 1143a, 1145a)의 위치가 약간 어긋나더라도 홀센서(1141c, 1143c)의 센싱 정확도가 최대한 유지될 수 있는 구조가 필요한 것이다.
이에 따라, 도 10 내지 도 15를 참고하여, 홀센서(1141c, 1143c)와 마그트(1141a, 1143a, 1145a)의 상대 위치를 여러가지 환경 요인을 고려하여 최적화한 실시예를 제공하고자 한다.
먼저, 도 10을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흔들림 보정용 코일, 구동마그네트, 센싱마그네트 및 위치감지센서의 위치관계가 도시된다.
상세 설명에 앞서, 본 실시예에 따른 회전홀더(1120)의 X축 또는 Y축 방향 이동에 따른 위치의 센싱은 위치감지센서(가령, 홀센서)에 의해 구현된다. 그리고, 위치감지센서가 코일의 권선 내부에 있는 경우에는 코일과 자석 간의 전자기력에 의해 영향을 받을 수 있으므로, 가급적 코일의 권선 외부에 위치감지센서가 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예는 회전홀더(1120)가 제1축(X축)을 기준으로 회전하는 경우의 위치를 더욱 정확하게 센싱하고자, 구동마그네트와는 별도로 센싱마그네트(1147)를 구비한다. 물론, 이에 한정하는 것은 아니며 이하 설명하는 센싱마그네트는 회전홀더의 구동과 관련된 회전홀더의 구동마그네트 일수도 있다.
도 10 내지 도 12b를 참고하면, 회전홀더(1120)는, 가령, 제1 내지 제3 구동마그네트(1141a, 1143a, 1145a)를 구비하며, 이에 대향하도록 제1 내지 제3 구동코일(1141b, 1143b, 1145b)을 구비한다. 여기서, 제1 구동마그네트(1141a)와 제1 구동코일(1141b)은 회전홀더(1120)를 제1축(X축)을 기준으로 회전가능하게 하고, 제2 및 제3 구동마그네트(1143a, 1145a)와 제2 및 제3 구동코일(1143b, 1145b)은 회전홀더(1120)를 제2축(Y축)을 기준으로 회전가능하게 한다.
그리고, 회전홀더(1120)를 제1축(X축)을 기준으로 회전시키는 경우 - 즉, 회전홀더(1120)가 Y축 방향으로 움직이는 경우 - 에 회전홀더(1120)의 위치를 센싱하고자 제1 위치감지센서(1141c)가 구비되고, 제1 위치감지센서(1141c)는 회전홀더(1120)에 구비되는 센싱마그네트(1147)의 위치 변화를 감지할 수 있다.
센싱마그네트(1147)는 회전홀더(1120)가 제1축(X축)을 기준으로 회전하는 경우에 움직임을 감지할 수 있는 위치라면 어디든 설치 가능하며, 본 실시예에서는 공간 활용과 센싱 감도를 감안하여 X축 방향에 교차하는 면인 회전홀더(1120)의 측면에 센싱마그네트(1147)가 구비될 수 있다. 그리고, 센싱마그네트(1147)는 회전홀더(1120)의 측면에 구비되는 제2 구동마그네트(1143a)의 옆에 인접한 위치에 고정될 수 있다.
여기서, 센싱마그네트(1147)의 설치 위치는 특별히 한정하지는 않으나, 회전홀더(1120)가 제1축(X축)을 기준으로 회전하는 경우에 제2축(Y축) 방향으로의 움직임이 가장 크게 발생하는 곳에 센싱마그네트(1147)가 설치될 수 있다. 본 실시예에서 회전홀더(1120)는 하우징(1010)의 내벽과 회전판(1130)과의 사이에 제1축(X축) 방향과 나란하게 형성되는 회전축을 기준으로 회전하므로 회전홀더(1120)에서 움직임이 가장 크게 발생하는 위치는 하우징(1010)의 내벽에서 광축 방향(Z축 방향)으로 가장 먼 위치, 즉, 렌즈배럴(1200) 에 가장 가까운 곳이다. 이에, 본 실시예에서는 회전홀더(1120)에서 광축 방향으로 렌즈배럴(1200)에 가장 인접한 위치(회전홀더(1120)가 지지되는 하우징(1010)의 내벽에서 광축 방향으로 가장 먼 위치)에 치우치게 센싱마그네트(1147)를 설치할 수 있고, 센싱마그네트(1147)와 대향하게 광축 방향으로 렌즈배럴(1200)에 최대한 치우친 위치, 즉, 센싱마그네트(1147) 중 광축 방향으로 렌즈배럴(1200)에 최대한 치우친 위치와 대향하게 위치감지센서(1141c)를 설치할 수 있다.
센싱마그네트(1147)는 2극 착자된 2극 마그네트일 수 있고, 회전홀더(1120)가 움직이는 방향인 Y축 방향으로 N극, 중립영역, S극이 순차적으로 배치될 수 있다. 즉, 센싱마그네트(1147)의 N극, 중립영역, S극의 적층 방향이 Y축 방향과 나란할 수 있다.
이에 따라 센싱마그네트(1147)의 착자된 각 극(S, N극)과 중립영역은 Z축 방향으로 길게 형성될 수 있다.
그리고, 제1 위치감지센서(1141c)는 제2 코일(1143b)의 옆에 나란하게 동일 평면에 구비될 수 있다. 이에 따라 제1 위치감지센서(1141c)는 제2 코일(1143b)과 함께 메인기판(1070)에 실장된 상태로 하우징(1010)의 측면에 구비되는 관통홀(1016)을 통해 하우징(1010)의 내부로 노출될 수 있다.
한편, 제1 위치감지센서(1141c)는 센싱마그네트(1147)와 대향할 수 있고, 더욱 상세히는 제1 위치감지센서(1141c)는 회전홀더(1120)가 비구동 상태일때 2극 착자된 센싱마그네트(1147)의 N극과 S극이 만나는 중간 지점과 대향하게 정렬될 수 있다. 또한, 센싱마그네트(1147)는 N극과 S극의 사이에 중립영역을 구비할 수 있으며, 이 경우에는 제1 위치감지센서(1141c)는 회전홀더(1120)가 비구동 상태일때 2극 착자된 센싱마그네트(1147)의 중립영역의 대략 중심과 대향하게 정렬될 수 있다.
또한, 상세 설명에서는 제1 위치감지센서(1141c)와 센싱마그네트(1147)가 회전홀더(1120)의 일측 쪽에만 구비되는 것을 중점적으로 설명하나, 도 10의 점선으로 도시한 바와 같이 이들은 회전홀더(1120)의 양쪽 측면 쪽에 모두 구비될 수도 있다. 즉, 제1 위치감지센서(1141c)와 센싱마그네트(1147)는 회전홀더(1120)의 일측 또는 양측에 구비될 수 있다.
다음으로, 도 10 및 도 12b를 참고하면, 회전홀더(1120)를 제2축(Y축)을 기준으로 회전시키는 경우 - 즉, 회전홀더(1120)가 X축 방향으로 움직이는 경우 - 에 회전홀더(1120)의 위치를 센싱하고자 제2 위치감지센서(1143c)가 구비되고, 제2 위치감지센서(1143c)는 회전홀더(1120)에 구비되는 제2 구동마그네트(1143a)의 위치 변화를 감지할 수 있다.
제2 위치감지센서(1143c)는 회전홀더(1120)가 제2축(Y축)을 기준으로 회전하는 경우에 움직임을 감지할 수 있는 위치라면 어디든 설치 가능하며, 본 실시예에서는 센싱마그네트(1147)와 제1 위치감지센서(1141c)의 설치에 따라 공간 활용을 위해 하우징(1010)의 바닥에 제2 위치감지센서(1143c)가 설치될 수 있다. 그리고, 제2 위치감지센서(1143c)는 회전홀더(1120)의 측면에 구비되는 제2 구동마그네트(1143a)의 위치 변화를 감지할 수 있다.
제2 구동마그네트(1143a)는 2극 착자된 2극 마그네트일 수 있고, 회전홀더(1120)가 움직이는 방향인 Z축 방향으로 N극, 중립영역, S극이 순차적으로 배치될 수 있다. 즉, 제2 구동마그네트(1143a)의 N극, 중립영역, S극의 적층 방향이 Z축 방향과 나란할 수 있다.
이에 따라 제2 구동마그네트(1143a)의 착자된 각 극(S, N극)과 중립영역은 X축 방향으로 길게 형성될 수 있다.
그리고, 제2 위치감지센서(1143c)는 제1 코일(1141b)의 옆에 구비될 수 있다. 이에 따라 제2 위치감지센서(1143c)는 제1 코일(1141b)과 함께 메인기판(1070)에 실장된 상태로 하우징(1010) 바닥에 구비되는 관통홀(1015)을 통해 하우징(1010)의 내부로 노출될 수 있다.
한편, 제2 위치감지센서(1143c)는 제2 구동마그네트(1143a)와 대향할 수 있고, 더욱 상세히는 제2 위치감지센서(1143c)는 2극 착자된 제2 구동마그네트(1143a)의 중립영역과 정렬되게 배치될 수 있다(회전홀더(1120)가 비구동 상태일때의 상태).
*또한, 본 실시예는 제2 구동마그네트(1143a)가 회전홀더(1120)의 일측면에 구비되고 이에 대향하게 제2 위치감지센서(1143c)가 하우징(1010)의 바닥면에 구비되는 것을 중점적으로 설명하나, 본 실시예는 추가로, 제3 구동마그네트(1145a)가 회전홀더(1120)의 타측면 - 일측면의 반대쪽 - 에 구비되고 이에 대향하게 제3 위치감지센서(1145c)가 하우징(1010)의 바닥면에 구비되어 제3 위치감지센서(1145c)와 제3 구동마그네트(1145a)에 의해 회전홀더(1120)의 위치를 센싱하는 것도 포함한다. 물론, 제3 위치감지센서(1145c)와 제3 구동마그네트(1145a)의 위치관계, 개별 구조, 특성 등은 전술한 제2 위치감지센서(1143c)는 제2 구동마그네트(1143a)와 동일하다.
나아가, 제2 위치감지센서(1143c)와 제3 위치감지센서(1145c)는 제1 구동코일(1141b)의 양쪽 단부 방향에 각각 나뉘어 배치되고, 제2 위치감지센서(1143c)와 제3 위치감지센서(1145c)는 회전홀더(1120)의 X축 방향 움직임 센싱과 무관한 부재인 제1 구동마그네트(1141a)와의 전자기적 상호 작용을 최소화하고자, 제2 위치감지센서(1143c)와 제3 위치감지센서(1145c)는 제1 구동마그네트(1141a)의 중립영역 - 제1 구동마그네트(1141a)는 2극 착자된 2극 마그네트일 수 있고, 이에 따라 N극, 중립영역, S극으로 순차적으로 착자된 형상일 수 있음 - 과 정렬되게 배치될 수 있다(회전홀더(1120)가 비구동 상태일때의 상태).
그리고, 제2 위치감지센서(1143c)와 제3 위치감지센서(1145c)는 제1 구동코일(1141b)의 양쪽 단부 방향에 각각 나뉘어 배치된 상태로 메인기판(1070)에 실장되어 하우징(1010) 바닥에 구비되는 관통홀(1015)을 통해 하우징(1010)의 내부로 노출될 수 있다.
그런데, 도 11에 제시된 일 실시예에 따른 위치 센싱구조는, 제1 센싱마그네트(1147)의 회전홀더(1120)에의 설치 공간이 협소함에 따라 작은 사이즈로 구비될 수 밖에 없어 위치감지센서(1141c)와의 상호 작용에서 센싱 감도가 약할 수 있다(회전홀더(1120)의 측면에는 제2 구동마그네트(1143b) 또는 제3 구동마그네트(1145b)가 설치되어야 한다).
이에 따라, 도 13 내지 도 15에서 보듯이, 다른 실시예에 따른 위치 센싱구조는, 제2 센싱마그네트(1149)는 단극 착자(전체가 한쪽 방향으로만 착자되며, 편의상 착자 방향에 따라 극성은 S극 또는 N극이라 지칭함)된 단극마그넷으로 구비하고, 인접하여 설치되는 제2 구동마그네트(1143b)의 극성 중 일부를 위치센싱에 사용할 수 있다(물론, 다른 실시예는 동일한 방식으로 제3 구동마그네트(1145b)를 이용하고 추가로 구비되는 센싱마그네트와 함께 위치 센싱을 구현할 수 있으며 - 도 13에서 점선으로 표시된 부분 - , 설명의 편의를 위해 제2 구동마그네트(1143b)를 이용하여 위치센싱을 구현하는 구조로 설명한다).
다시 말해, 회전홀더(1120)가 Y축 방향으로 움직임에 따라 제2 센싱마그네트(1149)와 제2 구동마그네트(1143b)의 일 극성의 위치를 위치감지센서(1141c)가 센싱하도록 하여 회전홀더(1120)의 위치를 더욱 정확하게 감지할 수 있다.
한편, 도 13 내지 도 15에 개시된 다른 실시예에 따른 위치 센싱구조도, 도 10 내지 도 12b를 참고하여 설명한 일 실시예에서 회전홀더(1120)를 제2축(Y축)을 기준으로 회전시키는 경우 - 즉, 회전홀더(1120)가 X축 방향으로 움직이는 경우 - 에 제2 위치감지센서(1143c)와 제2 구동마그네트(1143a)를 이용하는 구조 및 방법은 동일하므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다.
도 13 내지 도 15를 참고하면, 회전홀더(1120)를 제1축(X축)을 기준으로 회전시키는 경우 - 즉, 회전홀더(1120)가 Y축 방향으로 움직이는 경우 - 에 회전홀더(1120)의 위치를 센싱하고자 제1 위치감지센서(1141c)가 구비되고, 제1 위치감지센서(1141c)는 회전홀더(1120)에 구비되는 센싱마그네트(1149)와 제2 구동마그네트(1143a)의 위치 변화를 감지할 수 있다.
센싱마그네트(1149)는 회전홀더(1120)가 제1축(X축)을 기준으로 회전하는 경우에 제2 구동마그네트(1143a)와 함께 움직임을 감지할 수 있는 위치라면 어디든 설치 가능하며, 본 실시예에서는 공간 활용과 센싱 감도를 감안하여 X축 방향에 교차하고 제2 구동마그네트(1143a)가 구비되는 면인 회전홀더(1120)의 측면에 센싱마그네트(1149)가 구비될 수 있다. 그리고, 센싱마그네트(1149)는 회전홀더(1120)의 측면에 구비되는 제2 구동마그네트(1143a)의 옆에 인접한 위치에 고정될 수 있다.
여기서, 센싱마그네트(1149)의 설치 위치는 특별히 한정하지는 않으나, 회전홀더(1120)가 제1축(X축)을 기준으로 회전하는 경우에 제2축(Y축) 방향으로의 움직임이 가장 크게 발생하는 곳에 센싱마그네트(1149)가 설치될 수 있다. 본 실시예에서 회전홀더(1120)는 하우징(1010)의 내벽과 회전판(1130)과의 사이에 제1축(X축) 방향과 나란하게 형성되는 회전축을 기준으로 회전하므로 회전홀더(1120)에서 움직임이 가장 크게 발생하는 위치는 하우징(1010)의 내벽에서 광축 방향(Z축 방향)으로 가장 먼 위치, 즉, 렌즈배럴(1200) 에 가장 가까운 곳이다. 이에, 본 실시예에서는 회전홀더(1120)에서 광축 방향으로 렌즈배럴(1200)에 가장 인접한 위치(회전홀더(1120)가 지지되는 하우징(1010)의 내벽에서 광축 방향으로 가장 먼 위치)에 치우치게 센싱마그네트(1149)를 설치할 수 있다. 그리고, 센싱마그네트(1149) 및 구동마그네트(1143a)와 대향하게 광축 방향으로 렌즈배럴(1200)에 최대한 치우친 위치, 즉, 센싱마그네트(1149) 중 광축 방향으로 렌즈배럴(1200)에 최대한 치우친 위치와 대향하게 위치감지센서(1141c)를 설치할 수 있다.
센싱마그네트(1149)는 단극 착자된 단극 마그네트일 수 있고, 센싱마그네트(1148)가 제2 구동마그네트(1143a)의 옆에 배치될 때 센싱마그네트(1149)의 극성과 반대 극성을 갖는 쪽으로 치우치게 배치될 수 있다.
그리고, 센싱마그네트(1149), 제2 구동마그네트(1143a)는 약간의 간격을 두고 Y축 방향으로 순차적으로 배치될 수 있으며, 이에 따라, 회전홀더(1120)가 움직이는 방향인 Y축 방향으로 센싱마그네트(1149), 제2 구동마그네트(1143a), 이들 사이의 간격에 의해 N극, 중립영역, S극이 순차적으로 구현될 수 있다. 그리고, 제1 위치감지센서(1141c)는 센싱마그네트(1149)와 제2 구동마그네트(1143a)의 사이에 형성되는 중립 영역과 대향하게 배치될 수 있다(도 14a, 도 15a).
또는, 센싱마그네트(1149), 제2 구동마그네트(1143a)는 간격이 없이 상호 밀착되게 Y축 방향으로 순차적으로 배치될 수 있으며, 이에 따라, 회전홀더(1120)가 움직이는 방향인 Y축 방향으로 센싱마그네트(1149), 제2 구동마그네트(1143a)에 의해 N극, S극이 순차적으로 구현될 수 있다. 그리고, 제1 위치감지센서(1141c)는 센싱마그네트(1149)와 제2 구동마그네트(1143a)의 사이의 대략 중간 쯤에 대향하게 배치될 수 있다(도 14b, 도 15b).
물론, 제2 구동마그네트(1143a)는 광축(Z축) 방향으로 순차적으로 2극 착자된 2극 마그네트(서로 다른 2개의 착자 방향을 갖도록 착자되며, 편의상 착자 방향에 따라 구분하여 N극, S극으로 지칭하고, 그 사이의 영역을 중립영역이라 함)이므로, 센싱마그네트(1149)는 제2 구동마그네트(1143a)와 Z축 방향으로 상부 또는 하부에 치우쳐 대향하도록 배치되며, 대향하는 제2 구동마그네트(1143a)의 극성에 따라 센싱마그네트(1149)의 극성(착자 방향)도 변경될 수 있다.
가령, 도 14a 및 도 14b와 같이 센싱마그네트(1149)가 제2 구동마그네트(1143a)의 S극 쪽에 치우쳐 대향하는 경우에는 센싱마그네트(1149)는 N극으로 착자되고, 도 15a 및 도 15b와 같이 센싱마그네트(1149)가 제2 구동마그네트(1143a)의 N극 쪽에 치우쳐 대향하는 경우에는 센싱마그네트(1149)는 S극으로 착자될 수 있다. 그리고, 제1 위치감지센서(1141c)는 도 14a 내지 도 15b에 도시된 바와 같이 센싱마그네트(1149)의 위치에 따라 제2 구동마그네트(1143a)와의 사이의 Z축 방향 일측 또는 타측으로 치우치게 배치될 수 있다. 나아가, 센싱마그네트(1149)와 제2 구동마그네트(1143a)는, 도 14a 및 도 15a에 도시된 바와 같이 이들 사이에 중립 영역을 형성하도록 소정 간격 이격하여 배치되거나, 도 14b 및 도 15b에 도시되니 바와 같이 상호 밀착되게 배치될 수 있다.
제1 위치감지센서(1141c)는 제2 코일(1143b)의 옆에 구비될 수 있다. 이에 따라 제1 위치감지센서(1141c)는 제2 코일(1143b)과 함께 메인기판(1070)에 실장된 상태로 하우징(1010)의 측면에 구비되는 관통홀(1016)을 통해 하우징(1010)의 내부로 노출될 수 있다.
한편, 도면의 도시에서는 제1 위치감지센서(1141c)와 센싱마그네트(1149)가 회전홀더(1120)의 일측 쪽에만 구비되는 것만 도시하나, 이들은 회전홀더(1120)의 타측 쪽에도 구비될 수 있으며, 이 경우에는 제1 위치감지센서(1141c)는 센싱마그네트(1149)와 제3 구동마그네트(1145a)를 이용하여 회전홀더(1120)의 Y축 방향 위치를 센싱할 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전홀더가 제1축을 기준으로 회전되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더가 제2축을 기준으로 회전되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 17a 내지 도 17c를 참조하면, 제1축(X축)을 기준으로 회전하는 경우에는 제1축(X축)을 따라 볼베어링이 배열된 제1 볼베어링(1131)을 타고 회전판(1130)이 회전하게 되면서 회전홀더(1120)는 덩달아 회전하게 된다(이 경우 회전홀더(1120)는 회전판(1130)에 상대이동하지 않음). 또한, 도 18a 내지 도 18c를 참조하면, 제2축(Y축)을 기준으로 회전하는 경우에는 제2축(Y축)을 따라 볼베어링이 배열된 제2 볼베어링(1133)을 타고 회전홀더(1120)가 회전하게 된다(이 경우 회전판(1130)은 회전하지 않으므로, 회전홀더(1120)가 회전판(1130)에 상대이동하게 됨).
즉, 제1축(X축)을 기준으로 회전하는 경우에는 제1 볼베어링(1131)이 작용하고, 제2축(Y축)을 기준으로 회전하는 경우에는 제2 볼베어링(1133)이 작용한다. 이는 도면에 도시된 바와 같이, 제1축(X축)을 기준으로 회전하는 경우에는 제2축(Y축)을 기준으로 정렬된 제2 볼베어링(1133)은 안착홈에 끼워진 상태로 움직일 수 없는 구조이고, 제2축(Y축)을 기준으로 회전하는 경우에는 제1축(X축)을 기준으로 정렬된 제1 볼베어링(1131)이 안착홈에 끼워진 상태로 움직일 수 없는 구조이기 때문이다.
렌즈모듈(1200)로 반사모듈(1100)에 의해 경로가 변경된 광이 입사된다. 그러므로 렌즈모듈(1200)에 구비되는 복수의 적층 렌즈는 광축이 반사모듈(1100)에서 광이 출사되는 방향인 Z축으로 정렬된다. 그리고, 렌즈모듈(1200)은 AF, 줌 기능 등의 구현을 위해 제2 구동부(1240)를 구비한다. 아울러, AF, 줌 기능의 구현을 위해 흔들림 보정을 위한 다른 구성을 포함하지 않아 상대적으로 가벼운 렌즈모듈(1200)이 광축 방향으로 이동되므로 전력 소모를 최소화할 수 있다.
렌즈모듈(1200)은 하우징(1010)의 내부공간에 구비되는 렌즈홀더(1220), 내부에 적층 렌즈를 포함하는 렌즈홀더(1220), 및 렌즈홀더(1220)를 이동시키는 제2 구동부(1240)를 포함한다.
렌즈홀더(1220)에는 피사체를 촬상하는 복수의 렌즈가 수용되며, 복수의 렌즈는 광축을 따라 렌즈홀더(1220)에 장착된다.
반사모듈(1100)에 의해 진행 방향이 변경된 광은 복수의 렌즈를 통과하며 굴절된다. 복수의 렌즈의 광축(Z축)은 렌즈모듈(1100)의 두께 방향(Y축 방향)에 대하여 수직하게 형성된다.
렌즈홀더(1220)는 AF(오토포커스)를 위하여 광축(Z축) 방향으로 이동되도록 구성된다. 일 예로, 렌즈홀더(1220)는 반사모듈(1100)에 의해 진행 방향이 변경된 광이 복수의 렌즈를 통과하는 방향(그 반대 방향을 포함함)으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
제2 구동부(1240)는 렌즈홀더(1220)가 광축(Z축) 방향으로 이동 가능하도록 구동력을 발생시킨다. 즉, 제2 구동부(1240)는 렌즈홀더(1220)와 반사모듈(1100) 사이의 거리를 변화시키도록 렌즈홀더(1220)를 이동시킬 수 있다.
일 예로, 제2 구동부(1240)는 복수의 마그네트(1241a, 1243a) 및 복수의 마그네트(1241a, 1243a)와 마주보도록 배치되는 복수의 코일(1241b, 1243b)을 포함한다.
복수의 코일(1241b, 1243b)에 전원을 인가하면, 복수의 마그네트(1241a, 1243a)와 복수의 코일(1241b, 1243b) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 복수의 마그네트(1241a, 1243a)가 장착된 렌즈홀더(1220)를 광축(Z축) 방향으로 이동시킬 수 있다.
복수의 마그네트(1241a, 1243a)는 렌즈홀더(1220)에 장착된다. 일 예로, 복수의 마그네트(1241a, 1243a)는 렌즈홀더(1220)의 측면에 장착될 수 있다.
복수의 코일(1241b, 1243b)은 하우징(1010)에 장착된다. 일 예로, 복수의 코일(1241b, 1243b)은 메인기판(1070)에 실장된 상태로, 메인기판(1070)이 하우징(1010)에 장착될 수 있다. 여기서, 설명의 편의를 위해, 도면의 도시에서는 메인기판(1070)에 반사모듈(1100)용 코일과 렌즈모듈(1200)용 코일이 모두 실장된 형상으로 도시하나, 이에 한정하는 것은 아니고, 메인기판(1070)은 반사모듈(1100)용 코일과 렌즈모듈(1200)용 코일이 각각 실장된 별개의 기판으로 구비될 수도 있다.
본 실시예에서는 렌즈홀더(1220)를 이동시킬 때, 렌즈홀더(1220)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다. 따라서, 폐루프 제어를 위하여 위치감지센서(1243c)가 필요하다. 위치감지센서(1243c)는 홀 센서일 수 있다.
위치감지센서(1243c)는 코일(1243b)의 내측 또는 외측에 배치되며, 코일(1243b)이 장착되는 메인기판(1070)에 위치감지센서(1243c)가 장착될 수 있다.
렌즈홀더(1220)는 광축(Z축) 방향으로 이동 가능하도록 하우징(1010)에 구비된다. 일 예로, 렌즈홀더(1220)와 하우징(1010) 사이에는 복수의 볼 부재(1250)가 배치된다.
복수의 볼 부재(1250)는 AF 과정에서 렌즈홀더(1220)의 이동을 가이드하는 베어링의 역할을 한다. 또한, 렌즈홀더(1220)와 하우징(1010) 간의 간격을 유지시키는 기능도 한다.
복수의 볼 부재(1250)는 광축(Z축) 방향으로의 구동력이 발생한 경우에 광축(Z축) 방향으로 구름운동하도록 구성된다. 이에 따라, 복수의 볼 부재(1250)는 렌즈홀더(1220)의 광축(Z축) 방향으로의 이동을 가이드한다.
렌즈홀더(1220)와 하우징(1010)이 서로 마주보는 면 중 적어도 하나에는 복수의 볼 부재(1250)를 수용하는 복수의 가이드홈(1221, 1231)이 형성된다.
복수의 볼 부재(1250)는 복수의 가이드홈(1221, 1231)에 수용되어 렌즈홀더(1220)와 하우징(1010) 사이에 끼워진다.
복수의 가이드홈(1221, 1231)은 광축(Z축) 방향으로 길이를 갖는 형상일 수 있다.
복수의 볼 부재(1250)는 복수의 가이드홈(1221, 1231)에 수용된 상태에서, 제1 축(X축) 및 제2 축(Y축) 방향으로의 이동이 제한되고, 광축(Z축) 방향으로만 이동될 수 있다. 일 예로, 복수의 볼 부재(1250)는 광축(Z축) 방향으로만 구름운동 가능하다.
이를 위하여, 복수의 가이드홈(1221, 1231) 각각은 광축(Z축) 방향으로 길게 형성될 수 있다. 그리고, 복수의 가이드홈(1221, 1231)의 단면은 둥근형상, 다각형상 등 다양한 형상일 수 있다.
여기서, 복수의 볼 부재(1250)가 렌즈홀더(1220) 및 하우징(1010)과 접촉 상태를 유지할 수 있도록 렌즈홀더(1220)는 하우징(1010)을 향해 가압된다.
이를 위하여, 하우징(1010)에는 렌즈홀더(1220)에 장착된 복수의 마그네트(1241a, 1243a)와 마주보도록 요크(1260)가 장착될 수 있다. 요크(1260)는 자성체일 수 있다.
요크(1260)와 복수의 마그네트(1241a, 1243a) 사이에는 인력이 작용한다. 따라서, 렌즈홀더(1220)는 복수의 볼 부재(1250)와 접촉한 상태에서 제2 구동부(1240)의 구동력에 의해 광축(Z축) 방향으로 이동될 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기(2)는 복수의 카메라 모듈(500, 1000)이 장착된 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대가능한 전자기기일 수 있다.
본 실시예에서는 휴대용 전자기기(2)에 복수의 카메라 모듈(500, 1000)이 장착될 수 있다.
복수의 카메라 모듈(500, 1000) 중 적어도 어느 하나의 카메라 모듈은, 도 2 내지 도 15를 참조로 설명한 본 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)일 수 있다.
즉, 듀얼 카메라 모듈을 구비하는 휴대용 전자기기의 경우, 2개의 카메라 모듈 중 적어도 어느 하나를 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)로 구비할 수 있다.
이러한 실시예를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈 및 이를 포함하는 휴대용 전자기기는 자동 초점 조정, 줌, 흔들림 보정 등의 기능을 구현하면서도 구조가 간단하고, 크기를 줄일 수 있다. 또한, 전력 소모를 최소화할 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.
1, 2: 휴대용 전자기기
1000: 카메라 모듈
1100: 반사모듈
1110: 반사부재
1120: 회전홀더
1010: 하우징
1140: 제1 구동부
1147, 1149: 센싱마그네트
1200: 렌즈모듈
1220: 렌즈홀더
1240: 제2 구동부
1300: 이미지 센서 모듈

Claims (17)

  1. 내부공간을 갖는 하우징;
    반사부재를 구비하고, 상기 반사부재와 함께 광축에 수직한 제1축과, 상기 광축 및 상기 제1축에 수직하는 제2축을 회전축으로 하여 회전 가능하게 상기 하우징의 내부공간에 구비되는 회전홀더; 및
    상기 회전홀더의 서로 다른 면에 나뉘어 구비되는 복수의 마그네트;를 포함하고, 상기 복수의 마그네트는 상기 회전홀더를 상기 제1축을 회전축으로 하여 회전시키는 제1마그네트와 상기 회전홀더를 상기 제2축을 회전축으로 회전시키는 제2마그네트를 포함하고, 상기 제1마그네트와 상기 제2마그네트는 상기 회전홀더의 서로 다른 제1면과 제2면에 나누어 구비되고,
    상기 제1마그네트에 의해 제공되는 구동력에 의해 회전하는 상기 회전홀더의 위치를 센싱하는 제1위치감지센서를 포함하고,
    상기 제1위치감지센서는 상기 회전홀더의 상기 제2마그네트가 구비되는 상기 제2면과 마주보게 구비되는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전홀더의 상기 제2면에는 상기 제1위치감지센서와 대향하는 센싱마그네트가 구비되는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센싱마그네트는 2극 착자된 2극 마그네트이고, 상기 제2축 방향으로 N극과 S극이 순차적으로 배치되는 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1위치감지센서는 상기 제2마그네트와 적어도 일부가 대향하게 구비되는 카메라 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 센싱마그네트는 N극과 S극의 사이에 중립영역이 구비되고,
    상기 회전홀더가 구동하지 않을 때 상기 중립영역의 중심은 상기 제1위치감지센서의 중심과 대향하게 구비되는 카메라 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 센싱마그네트는 상기 회전홀더에 구동력을 제공하는 상기 제1마그네트 및 상기 제2마그네트와는 별개로 구비되는 카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위치감지센서는 상기 회전홀더가 상기 제2축을 회전축으로 하여 회전하도록 구동력을 제공하는 구동코일과 나란하게 구비되는 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2축을 회전축으로 하여 회전하는 상기 회전홀더의 위치를 센싱하는 제2 위치감지센서를 더 포함하는 카메라 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2위치감지센서는 상기 회전홀더가 상기 제1축을 회전축으로 하여 회전하도록 구동력을 제공하는 구동코일과 나란하게 구비되는 카메라 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1위치감지센서와 상기 제2위치감지센서는 상기 하우징의 서로 다른 면에 구비되는 카메라 모듈.
  11. 내부공간을 갖는 하우징;
    반사부재를 구비하고, 상기 반사부재와 함께 광축에 수직한 제1축, 상기 광축 및 상기 제1축에 수직하는 제2축을 회전축으로 하여 회전 가능하게 상기 하우징의 내부공간에 구비되는 회전홀더;
    상기 회전홀더의 제1면에 구비되는 센싱마그네트;
    상기 회전홀더의 상기 제1면에 상기 센싱 마그네트와 나란하게 배치되고, 상기 회전홀더가 상기 제1축을 회전축으로 하여 회전하도록 구동력을 제공하는 제1마그네트;
    상기 회전홀더의 상기 제1면에 수직한 제2면에 구비되고 상기 회전홀더가 상기 제2축을 회전축으로 하여 회전하도록 구동력을 제공하는 제2마그네트; 및
    상기 센싱마그네트 및 상기 제1마그네트와 마주보게 상기 하우징에 구비되고, 상기 제2마그네트에 의해 회전되는 상기 회전홀더의 위치를 센싱하는 위치감지센서;를 포함하는 카메라 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 회전홀더는 상기 하우징의 내면에 지지되고,
    상기 센싱 마그네트는 광축 방향으로 상기 회전홀더가 지지되는 상기 내면과 반대 방향으로 치우치게 배치되는 카메라 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 회전홀더는 상기 하우징의 내면에 지지되고,
    상기 위치감지센서는 광축 방향으로 상기 센싱 마그네트의 중심에서 상기 내면과 반대 방향으로 더욱 치우치게 배치되는 카메라 모듈.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 센싱마그네트는 상기 제2축 방향으로 N극과 S극이 순차적으로 형성되게 배치되는 카메라 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1마그네트와 상기 센싱마그네트는 나란하게 배치되고,
    상기 제1마그네트와 상기 센싱마그네트의 경계와 대향하게 상기 위치감지센서가 배치되는 카메라 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1마그네트는 광축 방향으로 N극과 S극이 순차적으로 형성되게 착자된 2극 마그네트이고,
    상기 센싱마그네트는, 상기 제1마그네트의 N극 또는 S극과 인접하게 배치되고, 상기 센싱마그네트는 상기 제1마그네트와 마주보는 면이 상기 제1마그네트의 극성과 다른 극성을 갖도록 배치되는 카메라 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1마그네트와 상기 센싱마그네트는 상호 밀착되거나 이격되게 구비되는 카메라 모듈.
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