KR102368107B1 - 렌즈 구동 장치 및 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 배치되는 이미지 센서; 상기 인쇄회로기판의 위에 배치되는 하우징; 상기 하우징의 안에 배치되는 보빈; 상기 보빈에 결합되고 상기 이미지 센서 위에 배치되는 렌즈; 상기 보빈에 배치되는 마그네트; 상기 하우징에 배치되고 상기 마그네트와 대향하는 코일; 상기 하우징과 상기 보빈에 결합되고 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 지지부재; 및 상기 보빈에 배치되고 상기 지지부재와 전기적으로 연결되는 조리개를 포함하고, 상기 조리개는 전류의 인가에 따라 변형되는 제1탄성부재를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.

Description

렌즈 구동 장치 및 카메라 모듈{Lens driving device and camera module}
본 실시예는 렌즈 구동 장치 및 카메라 모듈에 관한 것이다.
이하에서 기술되는 내용은 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 기재한 것은 아니다.
각종 휴대단말기의 보급이 널리 일반화되고, 무선 인터넷 서비스가 상용화됨에 따라 휴대단말기와 관련된 소비자들의 요구도 다양화되고 있어 다양한 종류의 부가장치들이 휴대단말기에 장착되고 있다.
그 중에서 대표적인 것으로 피사체를 사진이나 동영상으로 촬영하는 카메라 모듈이 있다. 최근에는 카메라 모듈에 조리개를 적용하는 기술이 개발되고 있는데, 조리개의 구동을 위해 마그네트를 사용하는 경우 마그네트의 자기력이 AF 구동 등에 영향을 미치는 문제가 있다. 나아가, 마그네트와 코일의 사용으로 크기가 커지는 문제가 있다.
(특허문헌 1) KR 10-2010-0138269 A
본 실시예는 AF 구동 등을 수행하는 액츄에이터와 자계 간섭의 발생이 없는 조리개를 포함하는 렌즈 구동 장치를 제공하고자 한다.
또한, 소형화가 가능한 렌즈 구동 장치를 제공하고자 한다.
상기 렌즈 구동 장치를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
본 실시예에 따른 카메라 모듈은 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 배치되는 이미지 센서; 상기 인쇄회로기판의 위에 배치되는 하우징; 상기 하우징의 안에 배치되는 보빈; 상기 보빈에 결합되고 상기 이미지 센서 위에 배치되는 렌즈; 상기 보빈에 배치되는 마그네트; 상기 하우징에 배치되고 상기 마그네트와 대향하는 코일; 상기 하우징과 상기 보빈에 결합되고 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 지지부재; 및 상기 보빈에 배치되고 상기 지지부재와 전기적으로 연결되는 조리개를 포함하고, 상기 조리개는 전류의 인가에 따라 변형되는 제1탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 조리개는 상기 제1탄성부재와 결합되고 상기 제1탄성부재의 변형에 따라 움직이는 가동부와, 상기 가동부와 결합되는 2개의 블레이드를 포함하고, 상기 2개의 블레이드는 상기 가동부의 움직임에 따라 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다.
상기 조리개는 전류의 인가에 따라 변형되고 상기 가동부와 결합되는 제2탄성부재를 더 포함하고, 상기 제2탄성부재는 전류의 인가에 따라 상기 가동부를 상기 제1탄성부재와 반대 방향으로 움직이게 할 수 있다.
상기 제1탄성부재에 전류가 인가되면 상기 가동부는 초기 위치에서 제1방향으로 움직이고, 상기 조리개는 상기 가동부가 상기 초기 위치로 복귀하도록 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 상기 가동부를 가압하는 제3탄성부재를 더 포함할 수 있다.
상기 가동부는 상기 제1탄성부재의 변형에 따라 회전하고, 상기 2개의 블레이드는 상기 가동부의 회전에 따라 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다.
상기 제1탄성부재는 전류가 인가되는 양에 따라 변형되는 정도가 달라질 수 있다.
상기 카메라 모듈은 상기 제1탄성부재의 변형되는 정도를 실시간으로 감지하고 상기 제1탄성부재에 인가되는 전류의 양을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 지지부재는 상기 하우징에 결합되는 제1결합부와, 상기 보빈에 결합되는 제2결합부와, 상기 제1결합부와 상기 제2결합부를 연결하는 연결부와, 상기 제1결합부로부터 연장되고 상기 인쇄회로기판과 결합되는 단자부를 포함하고, 상기 지지부재는 연성의 기판을 포함할 수 있다.
상기 렌즈는 서로 이격되는 제1렌즈 유닛과 제2렌즈 유닛을 포함하고, 상기 조리개의 적어도 일부는 상기 제1렌즈 유닛과 상기 제2렌즈 유닛 사이에 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 하우징; 상기 하우징의 안에 배치되는 보빈; 상기 보빈에 배치되는 제1구동부; 상기 하우징에 배치되고 상기 제1구동부와 대향하는 제2구동부; 상기 하우징과 상기 보빈에 결합되는 지지부재; 및 상기 보빈에 배치되고 상기 지지부재와 전기적으로 연결되는 조리개를 포함하고, 상기 조리개는 전류의 인가에 따라 변형되는 탄성부재와, 상기 탄성부재의 변형과 연동하여 상기 조리개를 통과하는 광의 양을 조절하는 블레이드를 포함할 수 있다.
본 실시예를 통해 조리개와 액츄에이터 간의 자계 간섭이 방지될 수 있다.
또한, 마그네트, 코일, 요크 등의 부재의 생략으로 제품 크기의 초소형화가 가능하다.
또한, 형상기억합금 제어부(SMA controller)에서 폐루프(closed loop)가 구현되므로 홀(Hall) 소자가 불필요한 장점이 있다.
도 1은 본 실시예(제1실시예)에 따른 렌즈 구동 장치의 일부 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 가동자와 관련 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 고정자와 관련 구성을 도시하는 사이도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 가동자와 조리개 및 관련 구성을 도시하는 개념도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 조리개의 작동을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 변형례(제2실시예)에 따른 렌즈 구동 장치의 조리개를 도시하는 개념도이다.
도 7은 도 6을 측방에서 바라본 측면도이다.
도 8은 다른 변형례(제3실시예)에 따른 렌즈 구동 장치의 조리개를 도시하는 개념도이다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명의 일부 실시 예를 예시적인 도면을 통해 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결' 또는 '결합'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 '연결' 또는 '결합'될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서 사용되는 '광축 방향'은 렌즈 구동 장치에 결합된 렌즈의 광축 방향으로 정의한다. 한편, '광축 방향'은 '상하 방향', 'z축 방향' 등과 대응될 수 있다.
이하에서 사용되는 '오토 포커스 기능'는 이미지 센서에 피사체의 선명한 영상이 얻어질 수 있도록 피사체의 거리에 따라 렌즈를 광축 방향으로 이동시켜 이미지 센서와의 거리를 조절함으로써 피사체에 대한 초점을 자동으로 맞추는 기능으로 정의한다. 한편, '오토 포커스'는 'AF(Auto Focus)'와 혼용될 수 있다.
이하에서 사용되는 '변형'은 모양이나 형태 또는 부피가 달라지는 일을 의미한다.
이하에서 사용되는 '움직이다'는 멈추어 있던 자세나 자리가 바뀌는 일을 의미한다. 즉, '움직이다'는 '회전하다'와 '이동하다'의 의미를 포함한다.
이하에서는 본 실시예에 따른 광학기기의 구성을 설명한다.
광학기기는 핸드폰, 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 휴대용 스마트 기기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 및 네비게이션 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 광학기기의 종류가 이에 제한되는 것은 아니며 영상 또는 사진을 촬영하기 위한 어떠한 장치도 광학기기에 포함될 수 있다.
광학기기는 본체를 포함할 수 있다. 본체는 광학기기의 외관을 형성할 수 있다. 본체는 카메라 모듈을 수용할 수 있다. 본체의 일면에는 디스플레이부가 배치될 수 있다. 일례로, 본체의 일면에 디스플레이부 및 카메라 모듈이 배치되고 본체의 타면(일면의 반대편에 위치하는 면)에 카메라 모듈이 추가로 배치될 수 있다.
광학기기는 디스플레이부를 포함할 수 있다. 디스플레이부는 본체의 일면에 배치될 수 있다. 디스플레이부는 카메라 모듈에서 촬영된 영상을 출력할 수 있다.
광학기기는 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 카메라 모듈은 본체에 배치될 수 있다. 카메라 모듈은 적어도 일부가 본체의 내부에 수용될 수 있다. 카메라 모듈은 복수로 구비될 수 있다. 카메라 모듈은 본체의 일면 및 본체의 타면 각각에 배치될 수 있다. 카메라 모듈은 피사체의 영상을 촬영할 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성을 설명한다.
카메라 모듈은 렌즈 모듈을 포함할 수 있다. 렌즈 모듈은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈 모듈은 렌즈 및 배럴을 포함할 수 있다. 렌즈 모듈은 렌즈 구동 장치의 보빈(210)에 결합될 수 있다. 렌즈 모듈은 보빈(210)에 나사 결합 및/또는 접착제에 의해 결합될 수 있다. 렌즈 모듈은 보빈(210)과 일체로 이동할 수 있다. 렌즈는 보빈(210)에 결합되고 이미지 센서 위에 배치될 수 있다. 렌즈는 서로 이격되는 제1렌즈 유닛과 제2렌즈 유닛을 포함할 수 있다. 이때, 조리개(500)의 적어도 일부는 제1렌즈 유닛과 제2렌즈 유닛의 사이에 배치될 수 있다.
카메라 모듈은 필터를 포함할 수 있다. 필터는 적외선 필터를 포함할 수 있다. 적외선 필터는 이미지 센서에 적외선 영역의 광이 입사되는 것을 차단할 수 있다. 적외선 필터는 렌즈 모듈과 이미지 센서 사이에 배치될 수 있다. 일례로, 적외선 필터는 렌즈 구동 장치와 인쇄회로기판 사이에 배치되는 센서 베이스(미도시)에 배치될 수 있다. 다른 례로, 적외선 필터는 하우징(110)에 배치될 수 있다.
카메라 모듈은 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 인쇄회로기판에는 렌즈 구동 장치가 배치될 수 있다. 이때, 인쇄회로기판과 렌즈 구동 장치 사이에는 센서 베이스가 배치될 수 있다. 인쇄회로기판은 렌즈 구동 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판에는 이미지 센서가 배치될 수 있다. 인쇄회로기판은 이미지 센서와 전기적으로 연결될 수 있다.
카메라 모듈은 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 인쇄회로기판에 배치될 수 있다. 이미지 센서는 인쇄회로기판에 전기적으로 연결될 수 있다. 일례로, 이미지 센서는 인쇄회로기판에 표면 실장 기술(SMT, Surface Mounting Technology)에 의해 결합될 수 있다. 다른 예로, 이미지 센서는 인쇄회로기판에 플립 칩(flip chip) 기술에 의해 결합될 수 있다. 이미지 센서는 렌즈와 광축이 일치되도록 배치될 수 있다. 즉, 이미지 센서의 광축과 렌즈의 광축은 얼라인먼트(alignment) 될 수 있다. 이미지 센서는 이미지 센서의 유효화상 영역에 조사되는 광을 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이미지 센서는 CCD(charge coupled device, 전하 결합 소자), MOS(metal oxide semi-conductor, 금속 산화물 반도체), CPD 및 CID 중 어느 하나일 수 있다.
카메라 모듈은 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 인쇄회로기판에 배치될 수 있다. 제어부는 렌즈 구동 장치의 코일(120)에 공급하는 전류의 방향, 세기, 양 및 진폭 등을 제어할 수 있다. 제어부는 렌즈 구동 장치를 제어하여 오토 포커스 기능을 수행할 수 있다. 나아가, 제어부는 렌즈 구동 장치에 대한 오토 포커스 피드백 제어를 수행할 수 있다. 제어부는 렌즈 구동 장치의 조리개(500)의 제1탄성부재(510)에 공급하는 전류의 방향, 세기, 양 및 진폭 등을 제어할 수 있다. 제어부는 조리개(500)를 제어하여 조리개(500)를 통과하는 광의 양을 조절할 수 있다. 제어부는 제1탄성부재(510)의 변형되는 정도를 실시간으로 감지하고 제1탄성부재(510)에 인가되는 전류의 양을 제어할 수 있다. 즉, 제어부는 조리개(500)의 제1탄성부재(510)에 대한 피드백 제어를 수행할 수 있다.
이하에서는 본 실시예(제1실시예)에 따른 렌즈 구동 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시예(제1실시예)에 따른 렌즈 구동 장치의 일부 구성을 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 가동자와 관련 구성을 도시하는 사시도이고, 도 3은 본 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 고정자와 관련 구성을 도시하는 사이도이고, 도 4는 본 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 가동자와 조리개 및 관련 구성을 도시하는 개념도이고, 도 5는 본 실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 조리개의 작동을 설명하기 위한 개념도이다.
렌즈 구동 장치는 보이스 코일 모터(VCM, Voice Coil Motor)일 수 있다. 렌즈 구동 장치는 오토 포커스(AF, Auto Focus) 기능을 수행할 수 있다. 렌즈 구동 장치는 오토 포커스 피드백(AF feedback, Auto Focus Feedback) 제어를 수행할 수 있다. 이때, 렌즈 구동 장치는 '폐루프 오토 포커스(CLAF, Closed Loop Auto Focus) VCM'으로 호칭될 수 있다. 렌즈 구동 장치는 손떨림 보정(OIS, Optical Image stabilization) 기능을 수행할 수 있다. 이때, 렌즈 구동 장치는 'OIS 모듈'로 호칭될 수 있다. 렌즈 구동 장치는 손떨림 보정 피드백 제어를 수행할 수 있다.
렌즈 구동 장치는 고정자(100)를 포함할 수 있다. 고정자(100)는 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판에 고정되는 이미지 센서에 대하여 이동하지 않는(고정된) 부재일 수 있다. 고정자(100)는 가동자(200)를 이동시킬 수 있다.
고정자(100)는 하우징(110)을 포함할 수 있다. 하우징(110)은 인쇄회로기판의 위에 배치될 수 있다. 하우징(110)은 보빈(210)과 이격될 수 있다. 하우징(110)은 보빈(210)의 밖에 배치될 수 있다. 하우징(110)에는 코일(120)이 결합될 수 있다. 하우징(110)은 커버와 결합될 수 있다. 하우징(110)은 절연재질로 형성되고, 생산성을 고려하여 사출물로서 이루어질 수 있다.
하우징(110)은 홀이 형성되는 하판과 하판의 에지로부터 연장되는 3개의 측판을 포함하는 홀더부(110a)와, 별도의 부재로 형성되어 베이스에 결합되어 홀더부(110a)의 측판에 대응하게 배치되는 결합부(110b)를 포함할 수 있다. 하우징(110)의 홀더부(110a)의 내측에는 보빈(210)이 배치될 수 있다. 하우징(110)의 결합부(110b)에는 기판(130)과 코일(120)이 배치될 수 있다. 변형례로, 홀더부(110a)와 결합부(110b)는 일체로 형성될 수 있다.
하우징(110)은 돌기(111)를 포함할 수 있다. 돌기(111)는 하우징(110)의 하판의 상면으로부터 돌출될 수 있다. 돌기(111)는 지지부재(400)의 홀에 삽입될 수 있다.
고정자(100)는 코일(120)을 포함할 수 있다. 코일(120)은 하우징(110)에 배치될 수 있다. 코일(120)은 마그네트(220)와 대향할 수 있다. 코일(120)은 마그네트(220)와 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 코일(120)에 전원이 인가되면 코일(120)과 마그네트(220)가 전자기적 상호작용을 할 수 있다. 즉, 코일(120)에 전원이 인가되면 마그네트(220)가 이동할 수 있다. 이때, 마그네트(220)는 보빈(210)과 일체로 이동할 수 있다.
고정자(100)는 기판(130)을 포함할 수 있다. 기판(130)은 코일(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 기판(130)은 코일(120)에 전원을 공급할 수 있다. 기판(130)은 하우징(110)에 배치될 수 있다. 기판(130)은 하우징(110)의 결합부(110b)에 배치될 수 있다. 기판(130)은 하우징(110)의 내부에 배치될 수 있다. 기판(130)은 하우징(110)에 세로로 배치될 수 있다.
기판(130)은 단자(131)를 포함할 수 있다. 단자(131)는 기판(130)의 하단에 배치될 수 있다. 단자(131)는 인쇄회로기판에 솔더링(soldering)에 의해 결합될 수 있다. 단자(131)는 인쇄회로기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
고정자(100)는 커버(미도시)를 포함할 수 있다. 커버는 내부에 하우징(110)에 결합될 수 있다. 커버는 하우징(110)의 적어도 일부를 안에 수용할 수 있다. 커버는 렌즈 구동 장치의 외관을 형성할 수 있다. 커버는 하면이 개방된 육면체 형상일 수 있다. 커버는 비자성체일 수 있다. 커버는 금속재로 형성될 수 있다. 커버는 금속의 판재로 형성될 수 있다. 커버는 인쇄회로기판의 그라운드부와 연결될 수 있다. 이를 통해, 커버는 그라운드될 수 있다. 커버는 전자 방해 잡음(EMI, electro magnetic interference)을 차단할 수 있다. 이때, 커버는 'EMI 쉴드캔'으로 호칭될 수 있다. 커버는 상판 및 측판을 포함할 수 있다. 커버는 상판과, 상판의 외주(outer periphery) 또는 에지(edge)로부터 아래로 연장되는 측판을 포함할 수 있다.
렌즈 구동 장치는 가동자(200)를 포함할 수 있다. 가동자(200)는 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판에 고정되는 이미지 센서에 대하여 이동할 수 있다. 가동자(200)에는 렌즈가 결합될 수 있다. 가동자(200)는 고정자(100)와의 상호작용을 통해 이동할 수 있다. 가동자(200)의 이동에 따라 AF 구동 등이 실현될 수 있다. 본 실시예에서는 가동자(200)에 조리개(500)가 배치될 수 있다. 즉, 가동자(200)와 조리개(500)가 일체로 이동할 수 있다.
가동자(200)는 보빈(210)을 포함할 수 있다. 보빈(210)은 하우징(110)의 안에 배치될 수 있다. 보빈(210)은 하우징(110)과 이격될 수 있다. 보빈(210)에는 마그네트(220)가 결합될 수 있다. 보빈(210)에는 조리개(500)가 결합될 수 있다. 보빈(210)은 조리개(500)와 일체로 형성될 수 있다. 보빈(210)은 조리개(500)와 일체로 이동할 수 있다. 보빈(210)은 커버의 안에 배치될 수 있다. 보빈(210)은 렌즈 모듈과 결합될 수 있다. 보빈(210)의 내주면에는 렌즈 모듈의 외주면이 결합될 수 있다. 보빈(210)은 하우징(110)에 대하여 이동가능하게 지지될 수 있다. 보빈(210)은 하우징(110)에 대해 광축 방향으로 이동할 수 있다.
가동자(200)는 마그네트(220)를 포함할 수 있다. 마그네트(220)는 보빈(210)에 배치될 수 있다. 마그네트(220)는 보빈(210)에 결합될 수 있다. 마그네트(220)와 보빈(210)은 일체로 이동할 수 있다. 마그네트(220)는 코일(120)과 대향할 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 마그네트(220)는 코일(120)과 전자기적 상호작용을 할 수 있다. 마그네트(220)는 코일(120)과의 전자기적 상호작용을 통해 이동할 수 있다. 변형례로, 마그네트(220)와 코일(120)은 서로 자리를 바꾸어 배치될 수 있다. 즉, 마그네트(220)는 하우징(110)에 배치되고, 코일(120)은 보빈(210)에 배치될 수 있다.
렌즈 구동 장치는 가이드 부재(300)를 포함할 수 있다. 가이드 부재(300)는 보빈(210)과 하우징(110) 사이에 배치될 수 있다. 가이드 부재(300)는 보빈(210)과 하우징(110)에 접촉될 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 가이드 부재(300)는 보빈(210)이 하우징(110)에 대하여 상대적으로 이동하는 경우에 보빈(210)의 이동을 가이드할 수 있다. 가이드 부재(300)는 보빈(210)의 상하 방향(z축 방향, 광축 방향) 이동을 가이드할 수 있다. 가이드 부재(300)는 2개로 구비되어 코일(120)의 양측방에 하나씩 배치될 수 있다. 변형례로, 가이드 부재(300)는 일측에 2개씩 총 4개로 구비될 수 있다. 가이드 부재(300)는 볼을 포함할 수 있다.
렌즈 구동 장치는 지지부재(400)를 포함할 수 있다. 지지부재(400)는 보빈(210)에 결합될 수 있다. 지지부재(400)는 하우징(110)에 결합될 수 있다. 지지부재(400)는 보빈(210)과 하우징(110)에 결합될 수 있다. 지지부재(400)는 적어도 일부에서 탄성을 가질 수 있다. 지지부재(400)는 연성의 기판을 포함할 수 있다. 지지부재(400)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 포함할 수 있다. 지지부재(400)는 FPCB가 복수회 절곡되어 형성될 수 있다. 지지부재(400)는 일체로 형성될 수 있다. 변형례로, 지지부재(400)는 판스프링과 같은 탄성부재일 수 있다. 지지부재(400)는 인쇄회로기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 지지부재(400)는 조리개(500)와 전기적으로 연결될 수 있다.
지지부재(400)는 하우징(110)에 결합되는 제1결합부(410)와, 보빈(210)에 결합되는 제2결합부(420)와, 제1결합부(410)와 제2결합부(420)를 연결하는 연결부(430)와, 제1결합부(410)로부터 연장되고 인쇄회로기판과 결합되는 단자부(440)를 포함할 수 있다.
지지부재(400)는 제1결합부(410)를 포함할 수 있다. 제1결합부(410)는 하우징(110)에 결합될 수 있다. 제1결합부(410)는 하우징(110)의 돌기(111)와 결합되는 홀을 포함할 수 있다. 제1결합부(410)는 2개로 구비되어 기판(130)의 양측에 배치될 수 있다.
지지부재(400)는 제2결합부(420)를 포함할 수 있다. 제2결합부(420)는 보빈(210)에 결합될 수 있다. 제2결합부(420)는 보빈(210)의 하면으로부터 돌출되는 돌기(미도시)와 결합되는 홀을 포함할 수 있다. 제2결합부(420)는 조리개(500)의 제1탄성부재(510)와 전기적으로 연결될 수 있다.
지지부재(400)는 연결부(430)를 포함할 수 있다. 연결부(430)는 제1결합부(410)와 제2결합부(420)를 연결할 수 있다. 연결부(430)는 탄성을 가질 수 있다. 연결부(430)는 적어도 2회 절곡될 수 있다. 연결부(430)는 제2결합부(410)와 제1결합부(410)의 구분 구성 중 어느 하나를 연결하는 제1연결부와, 제2결합부(410)와 제1결합부(410)의 구분 구성 중 나머지 하나를 연결하는 제2연결부를 포함할 수 있다. 제1연결부와 제2연결부의 각각의 길이는 제1결합부(410)와 제2결합부(420) 사이의 거리 약 3배 정도일 수 있다. 제1연결부와 제2연결부의 각각의 길이는 제1결합부(410)와 제2결합부(420) 사이의 거리의 2.5배 이상 3배 이하일 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 연결부(430)는 요구되는 탄성을 확보할 수 있다.
지지부재(400)는 단자부(440)를 포함할 수 있다. 단자부(440)는 제1결합부(410)로부터 연장될 수 있다. 단자부(440)는 인쇄회로기판과 결합될 수 있다. 단자부(440)는 솔더링에 의해 인쇄회로기판과 결합될 수 있다. 단자부(440)는 복수의 단자를 포함할 수 있다. 단자부(440)는 2개로 분리 구비되어 기판(130)의 양측에 배치될 수 있다.
렌즈 구동 장치는 AF 센서(미도시)를 포함할 수 있다. AF 센서는 오토 포커스 피드백(Feedback)을 위해 사용될 수 있다. AF 센서는 보빈(210)에 배치되는 마그네트(220)의 위치를 감지할 수 있다. AF 센서는 하우징(110)에 배치될 수 있다. AF 센서는 기판(130)에 배치될 수 있다. AF 센서는 폐곡선형의 코일(120)의 사이 공간에 배치될 수 있다. AF 센서는 홀센서를 포함할 수 있다. 이때, 홀센서는 마그네트(220)의 자기장을 센싱하여 마그네트(220)의 위치를 감지할 수 있다.
렌즈 구동 장치는 조리개(500)를 포함할 수 있다. 조리개(500)는 보빈(210)에 배치될 수 있다. 조리개(500)는 지지부재(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 조리개(500)는 전류의 인가에 따라 변형되는 제1탄성부재(510)를 포함할 수 있다. 조리개(500)는 제1탄성부재(510)와 결합되고 제1탄성부재(510)의 변형에 따라 움직이는 가동부(520)와, 가동부(520)와 결합되는 2개의 블레이드(530)(540)를 포함할 수 있다. 조리개(500)는 전류의 인가에 따라 변형되는 탄성부재(510)와, 탄성부재(510)의 변형과 연동하여 조리개(500)를 통과하는 광의 양을 조절하는 블레이드(530)(540)를 포함할 수 있다.
조리개(500)는 제1탄성부재(510)를 포함할 수 있다. 제1탄성부재(510)는 형상 기억 합금(SMA, Shape Memory Alloy)일 수 있다. 제1탄성부재(510)는 전류가 인가되는 양에 따라 변형되는 정도가 달라질 수 있다. 이때, 제1탄성부재(510)는 일정 범위 내에서 전류가 인가되는 양과 변형량이 선형 관계를 가질 수 있다. 본 실시예에서는 제1탄성부재(510)의 선형 변형 구간의 전류를 조리개(500)의 제어에 사용할 수 있다. 제1탄성부재(510)가 형상 기억 합금인 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 전류를 인가하면 제1탄성부재(510)가 수축하고 전류를 차단하면 제1탄성부재(510)가 인장될 수 있다.
조리개(500)는 가동부(520)를 포함할 수 있다. 가동부(520)는 제1탄성부재(510)와 연동할 수 있다. 가동부(520)는 제1탄성부재(510)의 변형에 따라 회전할 수 있다. 가동부(520)는 중심축을 기준으로 회전할 수 있다. 가동부(520)는 제1블레이드(530)와 결합되는 제1결합부와, 제2블레이드(540)와 결합되는 제2결합부를 포함할 수 있다.
조리개(500)는 2개의 블레이드(530)(540)를 포함할 수 있다. 조리개(500)는 제1 및 제2블레이드(530)(540)를 포함할 수 있다. 2개의 블레이드(530)(540)는 가동부(520)의 움직임에 따라 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다. 2개의 블레이드(530)(540)는 가동부(520)의 회전에 따라 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 조리개(500)에서 광이 통과하는 홀의 크기가 작아지거나 커질 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 작동을 설명한다.
먼저, AF 구동 및 AF 피드백 제어에 대하여 설명한다. 인쇄회로기판, 기판(130) 및 코일(120) 순으로 전류가 인가되면, 코일(120) 주변에 전자기장이 발생되어 코일(120)과 대향하는 마그네트(220)는 이동하게 된다. 이때, 마그네트(220)가 고정된 보빈(210)은 마그네트(220)와 일체로 이동하게 되고, 보빈(210)에 결합된 렌즈도 보빈(210)과 일체로 이동하게 된다. 이와 같은 이동에 의해 렌즈는 인쇄회로기판에 배치되는 이미지 센서에 대하여 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동하게 되므로 포커스 조절이 수행될 수 있다. 나아가, AF 센서는 마그네트(220)를 감지하고 이를 통해 제어부는 렌즈의 위치를 산정하고 추가적으로 렌즈에 대한 이동을 수행할지 여부를 결정한다. 이와 같은 피드백 제어는 실시간으로 이루어지기 때문에 보다 정밀한 오토 포커스 기능이 수행될 수 있다.
나아가, 조리개 구동에 대하여 설명한다. 형상기억합금인 제1탄성부재(510)에 전류가 인가되면 제1탄성부재(510)의 수축에 의해 가동부(520)가 중심축을 중심으로 회전하게 된다. 이때, 가동부(520)의 양측에 각각 결합된 제1블레이드(530)와 제2블레이드(540)는 서로 반대 방향으로 이동하게 되고 제1블레이드(530)와 제2블레이드(540) 사이에 형성되는 홀의 크기가 조절되어 조리개(500)를 통과하는 광의 양이 조절된다.
이하에서는 변형례(제2실시예)에 따른 렌즈 구동 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 변형례(제2실시예)에 따른 렌즈 구동 장치의 조리개를 도시하는 개념도이고, 도 7은 도 6을 측방에서 바라본 측면도이다.
제2실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 고정자(100), 가동자(200), 가이드 부재(300), 지지부재(400) 및 조리개(500)를 포함할 수 있다. 다만, 제2실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 고정자(100), 가동자(200), 가이드 부재(300), 지지부재(400) 및 조리개(500)에 대해서는 앞선 제1실시예에서의 설명이 유추 적용될 수 있다. 이하에서는 제1실시예와 구분되는 제2실시예의 차이점을 위주로 설명한다.
가동부(520)는 중심축을 중심으로 회전하고 제1 및 제2블레이드(530)(540)와 결합되는 몸체부(521)와, 몸체부(521)로부터 연장되고 제1탄성부재(510) 및 제2탄성부재(550)에 결합되는 결합부(522)를 포함할 수 있다. 결합부(522)의 상부는 제2탄성부재(550)와 결합되고, 결합부(522)의 하부는 제1탄성부재(510)와 결합될 수 있다. 변형례로, 결합부(522)의 하부는 제2탄성부재(550)와 결합되고, 결합부(522)의 상부는 제1탄성부재(510)와 결합될 수 있다.
제1탄성부재(510)는 결합부(511)를 포함할 수 있다. 결합부(511)는 솔더링을 포함할 수 있다. 결합부(511)는 제1탄성부재(510)의 SMA 와이어와 도전라인을 연결한 부분일 수 있다. 결합부(511)는 고정된 부분으로 '고정부'로 호칭될 수 있다. 따라서, 제1탄성부재(510)는 결합부(511)를 기준으로 수축되고 인장될 수 있다. 제2탄성부재(510)도 결합부(511)를 포함할 수 있다.
조리개(500)는 전류의 인가에 따라 변형되고 가동부(520)와 결합되는 제2탄성부재(550)를 포함할 수 있다. 제2탄성부재(550)는 전류의 인가에 따라 가동부(520)를 제1탄성부재(510)와 반대 방향으로 움직이게 할 수 있다. 보다 상세히, 제1탄성부재(510)는 가동부(520)를 제1방향(도 6의 A 참조)으로 회전시킬 수 있고, 제2탄성부재(550)는 가동부(520)를 제1방향(A)과 반대인 제2방향(도 6의 B 참조)으로 회전시킬 수 있다. 형상 기억 합금(SMA)의 특성상 전류를 인가했을 때 제1탄성부재(510)가 수축하는 속도는 즉각적이지만 전류를 차단했을 때 제1탄성부재(510)가 인장되는 속도는 즉각적이지 않을 수 있다. 제2실시예는 가동부(520)를 제1탄성부재(510)와 반대 반향으로 움직이게 하는 제2탄성부재(520)를 구비함으로써 가동부(520)가 제1방향(A)과 제2방향(B) 모두로 즉각적으로 움직일 수 있도록 한 것이다.
이하에서는 다른 변형례(제3실시예)에 따른 렌즈 구동 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 8은 다른 변형례(제3실시예)에 따른 렌즈 구동 장치의 조리개를 도시하는 개념도이다.
제3실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 고정자(100), 가동자(200), 가이드 부재(300), 지지부재(400) 및 조리개(500)를 포함할 수 있다. 다만, 제3실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 고정자(100), 가동자(200), 가이드 부재(300), 지지부재(400) 및 조리개(500)에 대해서는 앞선 제1실시예에서의 설명이 유추 적용될 수 있다. 이하에서는 제1실시예와 구분되는 제3실시예의 차이점을 위주로 설명한다.
가동부(520)는 중심축을 중심으로 회전하고 제1 및 제2블레이드(530)(540)와 결합되는 몸체부(521)와, 몸체부(521)로부터 연장되고 제1탄성부재(510) 및 제3탄성부재(560)에 결합되는 결합부(522)를 포함할 수 있다.
제1탄성부재(510)는 결합부(511)를 포함할 수 있다. 결합부(511)는 솔더링을 포함할 수 있다. 결합부(511)는 제1탄성부재(510)의 SMA 와이어와 도전라인을 연결한 부분일 수 있다. 결합부(511)는 고정된 부분으로 '고정부'로 호칭될 수 있다. 따라서, 제1탄성부재(510)는 결합부(511)를 기준으로 수축되고 인장될 수 있다.
제1탄성부재(510)에 전류가 인가되면 가동부(520)는 초기 위치에서 제1방향(도 8의 A 참조)으로 움직일 수 있다. 이때, 조리개(500)는 가동부(520)가 초기 위치로 복귀하도록 제1방향(A)과 반대 방향인 제2방향(도 8의 B 참조)으로 가동부(520)를 가압하는 제3탄성부재(560)를 포함할 수 있다. 다만, 제3탄성부재(560)가 가동부(520)의 결합부(522)를 제3방향(도 8의 C 참조)으로 가압하면 가동부(520)의 몸체부(521)가 제2방향(B)으로 회전되는 것으로 설명될 수 있다. 제3탄성부재(560)는 와이어일 수 있다. 제3탄성부재(560)는 SMA가 아닐 수 있다. 제3탄성부재(560)는 가동부(520)를 가압하는 상태를 유지할 수 있다. 이때, 제1탄성부재(510)에 전류가 인가되면 제1탄성부재(510)의 힘이 제3탄성부재(560)의 가압력을 이겨 가동부(520)를 회전시킬 수 있다. 한편, 제1탄성부재(510)에 인가되는 전류가 차단되면 제3탄성부재(560)의 가압력에 의해 가동부(520)는 원상복귀 될 수 있다.
제2실시예에서 설명한 바와 마찬가지로 형상 기억 합금(SMA)의 특성상 전류를 인가했을 때 제1탄성부재(510)가 수축하는 속도는 즉각적이지만 전류를 차단했을 때 제1탄성부재(510)가 인장되는 속도는 즉각적이지 않을 수 있다. 제3실시예는 가동부(520)를 제1탄성부재(510)와 반대 반향으로 움직이게 하는 제3탄성부재(530)를 구비함으로써 가동부(520)가 제1방향(A)과 제2방향(B) 모두로 즉각적으로 움직일 수 있도록 한 것이다.
변형례는 조리개(IRIS) 구동을 위해 마그네트를 사용할 수 있다. 다만, 마그네트를 사용하는 경우 마그네트 필드(magnet field) 형성으로 다른 액츄에이터(actuator) 및 시스템(system)을 간섭할 수 있다. 또한, 마그네트 사용으로 코일을 사용해야 하므로 크기가 커질 수 있다.
이에, 본 실시예에서는 마그네트 구조를 형상 기억 합금(SMA, shape memory alloy) 적용 구조로 변경한 것이다. 본 실시예에서는 구동부 구조 변경으로 크기(size) 최소화가 가능하다. 또한, 자성체 영향이 없어 기존 AF/OIS 액츄에이터와 함께 사용이 가능하다.
본 실시예는 SMA를 적용시켜 조리개의 구동부를 제어할 수 있다. 이를 통해, 변형례의 마그네트, 코일, 요크는 제거될 수 있다. 본 실시예에서는 블레이드 구동을 SMA로 적용하면서 마그네트 필드 간섭이 없어질 수 있다. 또한, 본 실시예는 사이즈 최소화로 모바일(Mobile) 및 소형 기기에 장착이 가능한 장점을 갖는다.
본 실시예는 단순 SMA wire 구조로 비용이 감소될 수 있다. 본 실시예에서는 SMA controller에서 closed loop가 구현되므로 별도의 Hall 소자가 불필요한 장점이 있다. 본 실시예에서는 마그네트, 코일, 요크의 제거로 사이즈 최소화가 가능하다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 고정자 200: 가동자
300: 가이드 부재 400: 지지부재
500: 조리개

Claims (20)

  1. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 배치되는 이미지 센서;
    상기 인쇄회로기판의 위에 배치되는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치되는 보빈;
    상기 보빈에 결합되고 상기 이미지 센서의 위에 배치되는 렌즈;
    상기 보빈을 광축방향으로 이동시키는 마그네트와 코일;
    상기 하우징과 상기 보빈에 결합되고 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 지지부재; 및
    상기 보빈에 배치되고 상기 지지부재와 전기적으로 연결되는 조리개를 포함하고,
    상기 조리개는 전류의 인가에 따라 변형되는 제1탄성부재를 포함하고,
    상기 지지부재는 상기 하우징에 결합되는 제1결합부와, 상기 보빈에 결합되는 제2결합부와, 상기 제1결합부와 상기 제2결합부를 연결하는 연결부와, 상기 제1결합부로부터 연장되고 상기 인쇄회로기판과 결합되는 단자부를 포함하고,
    상기 지지부재는 연성의 기판을 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조리개는 상기 제1탄성부재와 결합되고 상기 제1탄성부재의 변형에 따라 움직이는 가동부와, 상기 가동부와 결합되는 2개의 블레이드를 포함하고,
    상기 2개의 블레이드는 상기 가동부의 움직임에 따라 서로 반대 방향으로 이동하는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조리개는 전류의 인가에 따라 변형되고 상기 가동부와 결합되는 제2탄성부재를 포함하고,
    상기 제2탄성부재는 전류의 인가에 따라 상기 가동부를 상기 제1탄성부재와 반대 방향으로 움직이게 하는 카메라 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1탄성부재에 전류가 인가되면 상기 가동부는 초기 위치에서 제1방향으로 움직이고,
    상기 조리개는 상기 가동부가 상기 초기 위치로 복귀하도록 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 상기 가동부를 가압하는 제3탄성부재를 포함하는 카메라 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 가동부는 상기 제1탄성부재의 변형에 따라 회전하고,
    상기 2개의 블레이드는 상기 가동부의 회전에 따라 서로 반대 방향으로 이동하는 카메라 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1탄성부재는 전류가 인가되는 양에 따라 변형되는 정도가 달라지는 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1탄성부재의 변형되는 정도를 실시간으로 감지하고 상기 제1탄성부재에 인가되는 전류의 양을 제어하는 제어부를 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조리개는 상기 보빈과 일체로 이동하는 카메라 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는 서로 이격되는 제1렌즈 유닛과 제2렌즈 유닛을 포함하고,
    상기 조리개의 적어도 일부는 상기 제1렌즈 유닛과 상기 제2렌즈 유닛 사이에 배치되는 카메라 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에 배치되는 기판을 포함하고,
    상기 마그네트는 상기 보빈에 배치되고,
    상기 코일은 상기 기판에 상기 마그네트와 마주보게 배치되고,
    상기 제1탄성부재는 형상기억합금 와이어를 포함하는 카메라 모듈.
  11. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 배치되는 이미지 센서;
    상기 인쇄회로기판의 위에 배치되는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치되는 보빈;
    상기 보빈에 결합되고 상기 이미지 센서의 위에 배치되는 렌즈;
    상기 보빈을 광축방향으로 이동시키는 마그네트와 코일;
    상기 보빈에 배치되는 조리개; 및
    상기 조리개와 상기 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 지지부재를 포함하고,
    상기 조리개는 전류의 인가에 따라 변형되는 제1탄성부재와, 상기 제1탄성부재와 결합되고 상기 제1탄성부재의 변형에 따라 움직이는 가동부와, 상기 가동부와 결합되는 2개의 블레이드를 포함하고,
    상기 제1탄성부재에 전류가 인가되면 상기 가동부는 초기 위치에서 제1방향으로 움직이고,
    상기 조리개는 상기 가동부가 상기 초기 위치로 복귀하도록 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 상기 가동부를 가압하는 제3탄성부재를 포함하는 카메라 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 2개의 블레이드는 상기 가동부의 움직임에 따라 서로 반대 방향으로 이동하는 카메라 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1탄성부재는 형상기억합금 와이어를 포함하고,
    상기 제3탄성부재는 형상기억합금이 아닌 카메라 모듈.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 조리개는 상기 보빈과 일체로 이동하는 카메라 모듈.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 가동부는 상기 제1탄성부재의 변형에 따라 회전하고,
    상기 2개의 블레이드는 상기 가동부의 회전에 따라 서로 반대 방향으로 이동하는 카메라 모듈.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1탄성부재는 전류가 인가되는 양에 따라 변형되는 정도가 달라지는 카메라 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1탄성부재의 변형되는 정도를 실시간으로 감지하고 상기 제1탄성부재에 인가되는 전류의 양을 제어하는 제어부를 포함하는 카메라 모듈.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 하우징에 결합되는 제1결합부와, 상기 보빈에 결합되는 제2결합부와, 상기 제1결합부와 상기 제2결합부를 연결하는 연결부와, 상기 제1결합부로부터 연장되고 상기 인쇄회로기판과 결합되는 단자부를 포함하고,
    상기 지지부재는 연성의 기판을 포함하는 카메라 모듈.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 렌즈는 서로 이격되는 제1렌즈 유닛과 제2렌즈 유닛을 포함하고,
    상기 조리개의 적어도 일부는 상기 제1렌즈 유닛과 상기 제2렌즈 유닛 사이에 배치되는 카메라 모듈.
  20. 본체;
    상기 본체에 배치되는 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 카메라 모듈; 및
    상기 본체에 배치되고 상기 카메라 모듈에 의해 촬영된 영상을 출력하는 디스플레이를 포함하는 카메라 모듈.
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