KR102480511B1

KR102480511B1 - 카메라 모듈

Info

Publication number: KR102480511B1
Application number: KR1020220023284A
Authority: KR
Inventors: 여인재
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2020-06-25
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2022-12-23
Also published as: KR102368109B1; KR20200083952A; KR20210055657A; KR102596542B1; KR102251859B1; KR20230006782A; KR20220027918A

Abstract

실시예는, 상측은 렌즈가 노출되기 위한 중공부가 형성되고, 하측은 전부 개방된 개방면이 형성된 커버캔과, 상기 커버캔의 하측에 체결되는 베이스와, 상기 베이스의 상측에 위치하며 제1 방향, 제2 방향으로 이동되는 하우징과, 상기 하우징에 수용되어 광축 방향으로 이동되며, 적어도 한 개 이상의 렌즈를 포함하는 보빈과, 상기 하우징의 내측면에 구비되는 마그넷부와, 상기 보빈을 z축 방향으로 이동시키기 위해 상기 보빈의 외측면에 구비된 제1 코일부와, 상기 보빈이 수용된 하우징을 제1 방향, 제2 방향으로 이동시키기 위해 상기 베이스의 상측면에 구비되는 제2 코일부를 포함하는 액추에이터와, 상기 제1 코일부와 제2 코일부를 제어하기 위한 전원을 각각 인가하기 위해 상기 제2 코일부와 상기 베이스 사이에 구비된 인쇄회로기판을 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이며, 구체적으로 손떨림보정기능과 오토 포커싱기능이 단일의 액추에이터로 구동되는 구조가 개선된 카메라 모듈에 관한 것이다.

촬영 장치를 손에 들고 촬영을 할 때는 불가피하게 손떨림을 겪게 된다. 이러한 손떨림으로 인해 촬영 장치까지 떨리게 된다. 이러한 손떨림으로 인하여 촬영된 이미지는 흐릿하게 보이게 되고, 대상물의 근거리 포커싱 시에는 초점을 맞추기 어렵게 된다.

이러한 손떨림에 의한 진동을 극복하기 위하여, 최근 촬영 장치는 사용자가 촬영 장치를 손으로 들고 촬영할 때, 손떨림에 의한 진동을 감소시키고자 손떨림 보정(OIS; Optical Image Stabilizer) 모듈이 구비된다. 이러한 OIS 모듈은 카메라 촬영시 손떨림 등을 보정하는 역할을 하는 이미지 안정화 모듈이다.

최근 들어 스마트폰, 태블릿 PC 등의 보급이 확대되면서, 자동초점(AF: Autofocus) 조정이 가능하고, 손떨림 보정이 가능한 모바일용 카메라 모듈이 개발되고 있다.

OIS 모듈은 통상 X, Y축으로 이동시키는 대상에 따라 렌즈를 수평방향으로 움직이는 렌즈 시프트 방식이 사용되고 있다.

그러나, 상기 렌즈 시프트 방식의 경우는 AF 모듈에 의해 Z축으로 이동하는 렌즈부를 추가적으로 X, Y축으로 흔드는 방식으로서, AF 모듈 내부에 렌즈부를 X, Y축으로 흔들 수 있는 공간이 필요하므로, 구조적 특성상 카메라 모듈의 폭이 넓어지게 되어 촬영 장치의 소형화, 박형화에 역행하는 문제가 있다.

또한, AF 모듈 내부에서 렌즈를 수평방향으로 흔들게 되므로 광학계의 광축이 흔들리는 단점을 지니고 있다.

(특허문헌 1) US 2011-0286732 A1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래에 비해 AF 기능과 OIS 기능에 대해 신속하고 우수한 신뢰성을 갖는 카메라 모듈을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제품 조립이 용이한 구조를 갖는 카메라 모듈을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 실시예는, 상측은 렌즈가 노출되기 위한 중공부가 형성되고, 하측은 전부 개방된 개방면이 형성된 커버캔과, 상기 커버캔의 하측에 체결되는 베이스와, 상기 베이스의 상측에 위치하며 제1 방향, 제2 방향으로 이동되는 하우징과, 상기 하우징에 수용되어 광축 방향으로 이동되며, 적어도 한 개 이상의 렌즈를 포함하는 보빈과, 상기 하우징의 내측면에 구비되는 마그넷부와, 상기 보빈을 z축 방향으로 이동시키기 위해 상기 보빈의 외측면에 구비된 제1 코일부와, 상기 보빈이 수용된 하우징을 제1 방향, 제2 방향으로 이동시키기 위해 상기 베이스의 상측면에 구비되는 제2 코일부를 포함하는 액추에이터와, 상기 제1 코일부와 제2 코일부를 제어하기 위한 전원을 각각 인가하기 위해 상기 제2 코일부와 상기 베이스 사이에 구비된 인쇄회로기판을 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.

또한, 상기 베이스는 상기 커버캔의 내측면과 대응되는 형상으로 형성되는 베이스 몸체와, 상기 베이스 몸체의 중앙에 형성된 개구부와, 상기 베이스 몸체의 상측에 돌출되어 상기 커버캔의 내측면과 면접하는 체결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징은 하측면에 돌출 형성되는 적어도 두 개 이상의 하측 스토퍼를 포함하고, 상기 베이스의 체결부는 상기 하측 스토퍼를 각각 수용하여 상기 하우징의 하방 이동과 제1 방향, 제2 방향 이동을 제한하는 리세스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보빈은 외주면에 적어도 두 개 이상 수직 형성되는 플랜지부를 포함하며, 상기 하우징은 내측면에 일정 간격으로 형성되어 상기 플랜지부가 안착되는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징은 상측면에 적어도 두 개 이상 돌출 형성되어 상기 커버캔에 인접하여 위치하는 상측 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징은 상측면에 적어도 두 개 이상 돌출 형성되어 상기 커버캔에 인접하여 위치하는 상측 스토퍼를 포함하며, 상기 상측 스토퍼와 하측 스토퍼는 z축을 기준으로 일직선상에 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상측 스토퍼와 하측 스토퍼는 마그넷부에 인접하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보빈은 외주면에 상기 제1 코일부가 고정될 수 있도록 돌출 형성된 고정리브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 코일부는 상기 마그넷부의 내측면과 대향되도록 구비되며, 상기 제2 코일부는 상기 마그넷부의 하측면과 대향되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 코일부는 패턴 코일로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 코일부와 상기 인쇄회로기판은 솔더링 방식으로 결합되며, 상기 베이스의 몸체에는 상기 제2 코일부와 상기 인쇄회로기판의 솔더링 방식으로 결합시 생성된 솔더볼을 수용하기 위한 솔더볼 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인쇄회로기판에 의해 인가된 전원을 상기 제1 코일부에 전달하며, 상기 보빈의 광축 방향, 제1 방향 또는 제2 방향 이동을 제한하는 탄성유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄성유닛은 상기 하우징의 상단부에 구비되는 상측 스프링과, 상기 하우징의 하단부에 구비되는 하측 스프링과, 상기 하우징과 상기 베이스 사이에 구비되는 두 개 이상의 측면 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측면 스프링 중 두 개는 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되고, 상기 두 개의 측면 스프링은 상측 스프링과 전기적으로 연결되고, 상기 상측 스프링은 상기 제1 코일부의 권선된 코일의 일단과 타단에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인쇄회로기판에 실장되어 상기 액추에이터의 이동을 감지하기 위한 홀센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스에는 상기 홀센서부를 수용하기 위한 홀센서 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 홀센서부는 광축을 기준으로 상기 마그넷부와 일직선상에 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마그넷부는 90°의 각도로 일정 간격 형성된 네 개의 마그넷을 포함하며, 상기 홀센서부는 상호 인접한 마그넷에 대해 구비되는 두 개의 홀센서인 것을 특징으로 한다.

실시예는 오토 포커싱을 위해 구비되는 마그넷부에 상호 개별적으로 작용하는 액추에이터를 개별적으로 구비하여 오토 포커싱 기능과 손떨림방지기능에 대해 신속하고 우수한 신뢰성을 갖는 효과가 있다.

또한, 실시예는 측면 스프링을 구비하여 내충격성 및 손떨림방지기능에 우수한 효과가 있다.

또한, 실시예는 제2 코일부와 마그넷부가 일직선상에 위치하여, 상호 인력에 의해 제품 조립이 용이한 효과가 있다.

도 1은 실시예에 따른 카메라 모듈의 결합 사시도.
도 2는 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도.
도 3은 실시예에 따른 하우징의 사시도.
도 4는 실시예에 따른 보빈의 사시도.
도 5는 실시예에 따른 베이스의 사시도.
도 6은 실시예에 따른 액추에이터를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 실시예에 따른 탄성유닛을 도시한 도면.
도 8은 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 측면 스프링의 변형 사시도.
도 9는 실시예에 따른 카메라 모듈의 대각선 방향 측단면도.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

실시예는 오토 포커싱(AF) 기능과 손떨림보정(OIS) 기능에 대해 신속하고 우수한 신뢰성을 갖으며, 내구성이 향상된 카메라 모듈을 구현하며, 이러한 기술적 특징은 이하 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 실시예에 따른 카메라 모듈의 결합 사시도이며, 도 2는 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 명세서에서 z축은 광축 방향을 의미하며, x축은 상기 z축 방향과 직교된 제1 방향, y축은 상기 z축과 x축에 각각 직교된 제2 방향을 의미한다.

도 2를 참조하면, 실시예는 크게 커버캔(100), 베이스(200), 보빈(300), 하우징(400), 액추에이터(500), 인쇄회로기판(600) 및 탄성유닛(700)을 포함한다.

상기 커버캔(100)의 상측은 렌즈가 노출되기 위한 중공부(110)가 형성되고, 하측은 전부 개방된 개방면(미도시)이 형성되며, 상기 베이스(200)는 상기 개방면을 밀폐하며 상기 커버캔(100)의 하측에 체결된다. 이러한 커버캔(100)과 베이스(200)의 체결 방법은 후술한다.

상기 하우징(400)은 상기 베이스(200)의 상측에 위치하여 x, y축으로 이동되며, 상기 보빈(300)은 상기 하우징(400)에 수용되어 광축 방향인 z축으로 이동되며, 적어도 한 개 이상의 렌즈를 포함한다.

이러한 하우징(400) 및/또는 보빈(300)의 이동을 위해, 상기 액추에이터(500)는 하우징(400)의 내측면에 구비되는 마그넷부((510)와, 상기 보빈(300)을 z축 방향으로 이동시키기 위해 상기 보빈(300)의 외측면에 구비된 제1 코일부(520)와, 상기 보빈(300)이 수용된 하우징(400)을 x, y축 방향으로 이동시키기 위해 상기 베이스(200)의 상측면에 구비되는 제2 코일부(530)를 포함한다.

한편, 상기 인쇄회로기판(600)은 상기 제1 코일부와(520) 제2 코일부(530)를 제어하기 위한 전원을 각각 인가하기 위해 상기 제2 코일부(530)와 상기 베이스(200) 사이에 구비될 수 있다.

한편, 상기 탄성유닛(700)은 상기 하우징(400)의 상단부에 구비되는 상측 스프링(710)과, 상기 하우징(400)의 하단부에 구비되는 하측 스프링(720)과, 상기 하우징(400)과 상기 베이스(200) 사이에 구비되는 두 개 이상의 측면 스프링(730)을 포함하여 보빈(300) 또는 하우징(400)에 복귀력을 제공하고, 상기 제1 코일부(520)에 상기 인쇄회로기판(600)으로부터 인가되는 전원을 공급한다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 각 구성요소에 대해 좀 더 상세하게 설명하자면 다음과 같다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 커버캔(100)은 상측에 렌즈가 노출되기 위한 중공부(110)가 형성되고 하측이 개방면(미도시)을 갖는다.

이러한 커버캔(100)은 후술할 베이스(200)의 체결부(220)와 내측면이 밀착되어 결합되나, 더욱 견고한 체결을 위해 상기 커버캔(100) 측면 하단부에는 후술할 베이스(200)의 체결돌기(221)와 결합하는 하나 이상의 체결홀(120)이 형성될 수 있다.

한편, 실시예에서, 상기 커버캔(100)은 육면체로 도시되어 있으나, 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 실시예에 따른 베이스(200)의 사시도이다.

상기 베이스(200)는 상기 커버캔(100)의 개방면과 대응되는 형상으로 형성되며, 본 발명의 실시예에서는 사각형상으로 형성된다. 이러한 베이스(200)는 상기 커버캔(100)의 하측에 체결되어 이하 설명할 상기 커버캔(100) 내부에 수용되는 구성요소들을 밑에서 지지한다.

상기 베이스(200)는 상기 커버캔(100)의 내측면과 대응되는 형상으로 형성되는 베이스 몸체(210)와, 상기 베이스 몸체의 중앙에 형성된 개구부(210a)와, 상기 베이스 몸체(210)의 상측에 돌출되어 상기 커버캔(100)의 내측면과 면접하는 체결부(220)를 포함한다.

상기 커버캔(100)과의 견고한 체결을 위해, 상기 베이스 몸체(210) 또는 상기 체결부(220)의 측면에는 상기 커버캔(100)에 형성된 체결홀(120)에 대응되는 체결돌기(221)가 형성될 수 있으며, 반대로 상기 커버캔(100)에 측면 내측으로 체결돌기(221)가 형성되고 상기 베이스(200)에 체결홀(120)이 형성될 수 있을 수 있다.

또한, 상기 베이스 몸체(210)의 각 변에는 후술할 측면 스프링(730)의 제2 체결부(732)가 삽입되는 슬릿 형상의 측면 스프링 삽입홈(211)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 베이스 몸체(210)의 상면에는 후술할 제2 코일부(530)와 인쇄회로기판(600)이 솔더링 방식으로 결합시 생성되는 솔더볼(미도시)을 수용하기 위한 솔더볼 수용홈(213)과, 후술할 홀센서부를 수용하기 위한 홀센서 수용홈(212)이 형성되어 카메라 모듈의 전반적인 부피를 소형화할 수 있다.

상기 솔더볼 수용홈(213)은 일정 간격으로 상기 베이스 몸체(210)의 상면에 형성될 수 있으며, 상기 홀센서 수용홈(212)은 후술할 마그넷부와 z축 방향을 기준으로 일직선상에 형성된다(도 9 참조).

상기 체결부(220)의 자유단에는 후술할 하우징(400)의 하측 스토퍼(420)를 각각 수용하여 상기 하우징(400)의 하측 이동과 x, y축 회전 이동을 제한하는 리세스부(222)가 형성될 수 있다.

이러한 리세스부(222)는 상기 체결부(220)의 자유단에 반원형의 홈으로 형성되어, 밑면은 후술할 하우징(400)의 하측 스토퍼(420)와 함께 하방 이동을 제한하고, 측면은 하우징의 회전(x, y축) 운동을 제한한다.

도 4는 실시예에 따른 보빈(300)의 사시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 보빈(300)은 후술할 하우징(400)에 수용되며, 피사체를 촬영하는 렌즈배럴(미도시)을 포함한다. 상기 렌즈배럴은 하나 이상의 렌즈(미도시)를 고정하는 원통 형상의 케이스로 형성될 수 있으며, 도시된 것과 같이 상기 보빈(300)의 내측에 나사산(301) 결합으로 체결될 수 있으나, 무나사산 결합 방식으로 체결될 수 있다.

이러한 보빈(300)은 후술할 액추에이터(500)에 의해 광축 방향인 z축 방향으로 움직인다.

한편, 상기 보빈(300)은 외주면에 적어도 두 개 이상 수직 방향으로 돌출 형성된 플랜지부(310)가 구비될 수 있다. 상기 플랜지부(310)는 후술할 하우징(400)의 안착부(410)에 안착되며, 이러한 구조는 상기 보빈(300)의 하측 이동을 제한한다.

이러한 보빈(300)의 외주면에는 후술할 제1 코일부(520)가 고정될 수 있도록 돌출 형성된 고정리브(320)를 포함할 수 있으며, 이러한 고정리브(320)는 보빈(300)의 외주면 중 상기 플랜지부(310)의 하측에 형성될 수 있다.

또한, 상기 보빈(300)의 상측면에는 후술할 상측 스프링(710)의 제2 지지부(712)에 형성된 상면 체결홀(712a)에 대응되는 상면 체결돌기(330)가 적어도 두 개 이상 돌출 형성될 수 있으며, 상기 커버캔(100)에 인접하여 위치하는 예비 스토퍼(340)가 적어도 두 개 이상 돌출 형성될 수 있다.

도 5는 실시예에 따른 하우징(400)의 사시도이다.

도 5를 참조하면, 상기 하우징(400)은 상기 베이스(200) 상에 위치하며, 상기 보빈(300)을 지지하는 역할을 한다.

카메라 모듈에 전원이 인가되면, 상기 하우징(400)은 상기 베이스(200) 상에 부상하여 위치한다(도 9 참조).

구체적으로, 상기 하우징(400)은 상기 베이스(200)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 실시예에서는 상기 베이스(200) 및 하우징(400)이 사각형으로 형성되었으나, 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다.

상기 하우징(400)의 외측면에는 후술할 측면 스프링(730)의 제1 체결부(731)를 체결하기 위한 측면 체결돌기(433)가 각각의 측면마다 돌출 형성되어 있을 수 있으며, 후술할 측면 스프링(730)의 제1 체결부(731)에는 상기 측면 체결돌기(433)에 대응되는 제1 체결홀(731a)이 형성되어 있을 수 있다.

또한, 상기 하우징(400)의 상측면에는 후술할 상측 스프링(710)을 체결하기 위한 상측 체결돌기(431)가 각각의 상면마다 돌출 형성되어 있으며, 상기 상측 스프링(710)의 제1 지지부(711)에는 상기 상측 체결돌기(431)에 대응되는 상면 체결홀(711a)이 형성되어 있다.

또한, 상기 하우징(400)에는 상측면에 적어도 두 개 이상 돌출 형성되어 상기 커버캔(100)의 상측 내면에 인접하여 위치하는 상측 스토퍼(430)를 포함하며, 하측면에 돌출 형성되어 상기 베이스(200)의 리세스부(222)에 부상한 상태로 위치하는 적어도 두 개 이상의 하측 스토퍼(420)를 포함한다.

상기 상측 스토퍼(430) 및 하측 스토퍼(420)는 z축을 기준으로 일직선상에 형성되어 충격에 대한 내구성을 강화할 수 있으며, 또한, 후술할 마그넷부(510)에 인접하여 형성되어 마그넷부(510)의 자중에 의한 굽힘 응력으로부터 하우징(400)의 변형을 방지할 수 있다.

또한, 상기 하우징(400)에는 측면의 내측으로 안착부(410)가 형성되어 있으며, 상기 안착부(410)에 상기 보빈(300)의 플랜지부(310)가 안착되어 결과적으로 상기 보빈(300)의 하측 이동을 제한한다. 상기 안착부(410)는 림 형상으로 상기 하우징(400)의 내측면에 연속적으로 돌출 형성될 수도 있으나, 도시된 것과 같이 일정 간격으로 형성될 수 있다.

도 6은 실시예에 따른 액추에이터를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(500)는 마그넷부(510)에 두 개의 코일부(520, 530)가 작용하여 손떨림기능과 오토포커싱 기능을 구현한다.

전술한 것과 같이, 상기 액추에이터(500)는 하우징(400)의 내측면에 구비되는 마그넷부((510)와, 상기 보빈(300)을 z축 방향으로 이동시키기 위해 상기 보빈(300)의 외측면에 구비된 제1 코일부(520)와, 상기 보빈(300)이 수용된 하우징(400)을 x, y축 방향으로 이동시키기 위해 상기 베이스(200)의 상측면에 구비되는 제2 코일부(530)를 포함한다.

여기서, 상기 제1 코일부(520)는 상기 마그넷부(510)의 내측면과 대향되도록 구비되며, 상기 제2 코일부(530)는 상기 마그넷부(510)의 하측면과 대향되도록 구비된다.

구체적으로, 상기 제1 코일부(520)는 상기 보빈(300)의 외주면과 대응되는 형상으로 형성되어 상기 보빈(300)의 외주면에 구비되며, 상기 인쇄회로기판(600)과 전기적으로 연결되어 후술할 인쇄회로기판(600)에 의해 제어된다.

즉, 상기 제1 코일부(520)는 권선된 코일에 인가되는 전류로써 전자기장을 형성하여 상기 마그넷부(510)의 자기장과 상호 작용함으로써 상기 보빈(300)을 광축 방향인 z축 방향에서 상, 하 이동시킨다. 이러한 보빈(300)의 상, 하 운동은 상측 스프링(710)과 하측 스프링(720)으로써 제한된다.

상기 제1 코일부(520)에 인가되는 전원은 상기 인쇄회로기판(600), 상기 인쇄회로기판(600)과 전기적으로 연결된 한 쌍의 대향되는 측면 스프링(730), 상기 한 쌍의 대향되는 측면 스프링(730)과 전기적으로 연결된 상측 스프링(710)을 순차적으로 지나 인가될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 전기적 결합관계는 후술한다.

한편, 상기 제2 코일부(530)는 상기 하우징(400)을 x, y 축으로 이동시키기 위해 상기 베이스(200)의 상측면에 구비된다.

구체적으로, 상기 제2 코일부(530)는 상기 인쇄회로기판(600) 상에 실장되어 상기 인쇄회로기판(600)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 환형의 제1 코일부(520)와는 달리 인쇄회로기판(600)에 90°의 각도로 네 개가 구비될 수 있으며, 이러한 네 개의 제2 코일부(530)는 후술할 인쇄회로기판(600)에 의해 각각 개별적으로 제어될 수 있다.

물론, 상기 제2 코일부(530)는 상기 하우징(400)을 x, y 축으로 이동시키기 위해 상기 마그넷부(510)와 z축을 기준으로 일직선상에 위치해야 한다.

상기 인쇄회로기판(600)을 통하여 인가된 전류는 상기 제2 코일부의 권선된 코일에 흘러 전자기장을 형성하며, 상기 마그넷부(510)의 자기장과 상호 작용하여 상기 하우징(400)을 x, y축으로 이동시킨다.

한편, 카메라 모듈의 소형화, 구체적으로, 광축 방향인 z축 방향으로의 높이를 낮게 하는 것을 고려할 때, 상기 제2 코일부(530)는 패턴 코일(patterned coil)로 형성될 수 있다.

이러한 경우, 상기 제2 코일부(530)의 하측면은 인쇄회로기판(600)의 측면에서 솔더링되어 인쇄회로기판(600)에 실장되며, 상기 솔더링시 형성되는 솔더볼은 카메라 모듈의 z축 방향의 높이를 형성하게 하므로, 본 발명의 베이스(200)에는 이러한 솔더볼을 수용하기 위한 솔더링 수용홈(213)이 형성될 수 있다.

도 7은 실시예에 따른 탄성유닛을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 탄성유닛(700)은 상측 스프링(710), 하측 스프링(720) 및 측면 스프링(730)을 포함한다.

상기 상측 스프링(710), 하측 스프링(720) 및 측면 스프링(730)은 하우징(400)의 각각의 면에 배치되며, 일반적인 코일 스프링으로 이루어질 수도 있지만, 생산의 효율성을 위하여 단일의 판재가 절곡 및 절단된 형상으로 이루어진 판 스프링으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 상측 스프링(710)은 상기 하우징(400)의 상면 및 보빈(300)의 상면에 체결되어 보빈(300)을 지지하며, 상기 보빈(300)의 상방 이동시 복귀력을 제공하기 위해 상기 하우징(400)의 상단부에 구비된다.

구체적으로, 상기 상측 스프링(710)은 상기 인쇄회로기판(600)으로부터 인가된 전원이 유입되는 전원입력부재(710a)와, 인가된 전원이 상기 제1 코일부(520)에 통전되어 유출되는 전원출력부재(710b)를 포함한다.

상기 전원입력부재(710a)와 전원출력부재(710b)는 광축을 중심으로 대칭되는 형상으로 판스프링으로써 형성될 수 있으며, 단일 판스프링으로 형성될 수도 있으나, 전원의 입출력을 위해 별도의 판스프링으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 상측 스프링(710)의 전원입력부재(710a)와 전원출력부재(710b) 각각은, 상기 하우징(400)에 체결되는 제1 지지부(711)와, 상기 보빈(300)에 체결되는 제2 지지부(712)와, 상기 제1 지지부(711)와 제2 지지부(712)를 전기적으로 연결하며 적어도 하나의 벤딩부가 형성된 상측 탄성부(713)를 포함한다.

도시된 것과 같이, 상기 상측 탄성부(713)는 상기 제1 지지부(711)와 제2 지지부(712) 사이에 형성된 두 개의 벤딩부로 형성될 수 있다.

전술한 것과 같이, 상기 하우징(400)의 상측면에는 적어도 한 개 이상의 상면 체결돌기(431)가 형성되며, 상기 제1 지지부(711)에는 상기 상면 체결돌기(431)에 대응되게 형성된 상면 체결홀(711a)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 지지부(711)에는 후술할 두 개의 측면 스프링(730)에 전기적으로 연결되기 위한 제1 돌기부(711b)가 형성된다.

한편, 상기 보빈(300)의 상측면에는 적어도 한 개 이상의 상면 체결돌기(330)가 형성되며, 상기 제2 지지부(712)에는 상기 상면 체결돌기(330)에 대응되게 형성된 상면 체결홀(712a)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 상측 스프링(710)의 전원입력부재(710a)와 전원출력부재(710b) 각각의 제2 지지부(712)에는 상기 제1 코일부(520)에 권선된 코일의 일단(520a)과 타단(520b)에 전기적으로 연결되기 위한 제2 돌기부(712b)가 각각 형성된다.

상기 제1 돌기부(711b)와 측면 스프링(730), 상기 제2 돌기부(712b)와 코일의 일단(520a)과 타단(520b)은 솔더링으로써 전기적 결합될 수 있다.

한편, 상기 하측 스프링(720)은 상기 보빈(300)의 하측을 지지하기 위해 상기 하우징(400)의 하단부에 구비되며, 인쇄회로기판(600)의 전원이 입, 출력되지 아니하므로, 단일의 판스프링으로 형성될 수 있다. 이러한 하측 스프링(720) 또한, 상기 보빈(300)의 하측면에 형성된 돌기(미도시)에 체결되는 하면 체결홀(720a, 720b)이 적어도 두 개 이상 형성될 수 있다.

한편, 상기 측면 스프링(730)은 상기 x, y축의 진동 감쇄를 위해 상기 하우징(400)의 측면에 일측이 체결되고, 상기 베이스(200)의 측면에 타측이 체결된다. 이러한 상기 측면 스프링(730)은 90°의 각도로 일정 간격을 형성하는 네 개의 측면 스프링으로 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 측면 스프링(730)은 각각 상기 하우징(400)의 일측면에 체결되는 제1 체결부(731)와, 상기 베이스(200)의 일측면에 체결되는 제2 체결부(732)와, 상기 제1 체결부(731)와 제2 체결부(732)에 수직하게 형성된 탄성부(733)를 포함한다.

상기 탄성부(733)는 적어도 하나의 벤딩부가 형성되며, 상기 탄성부(733)는 하나의 측면 스프링(730)에 상호 대향되는 형상으로 두 개가 형성될 수 있다.

상기 측면 스프링(730)의 제1 체결부(731)에는 상기 하우징(400)에 형성된 측면 체결돌기(433)에 대응되는 제1 체결홀(731a)이 형성되어 있다.

마찬가지로, 상기 제2 체결부(732)는 상기 제1 체결부(731)와 같은 방식으로 상기 베이스(200)에 체결되거나, 전술한 것과 같이 베이스(200)에 상기 제2 체결부(732)의 폭과 동일한 슬릿 형상의 측면 스프링 삽입홈(211)을 형성하여 상기 제2 체결부(732)를 슬라이드 결합하여 체결할 수도 있다.

상기 측면 스프링(730)은 적어도 두 개 이상이 대향되도록 상기 하우징(400)과 베이스(200) 측면에 구비되며, 효율적인 진동 감쇄를 위해 상기 하우징(400)의 네 개의 변에 각각 구비될 수 있다.

여기서, 상기 측면 스프링(730) 중 두 개의 측면 스프링(730a, 730b)의 제2 체결부(732)는 각각 인쇄회로기판(600)과 전기적으로 연결되고, 상기 두 개의 측면 스프링(730a, 730b)의 제1 체결부(731)는 각각 상측 스프링(710)과 전기적으로 연결되고, 상기 상측 스프링(710)은 상기 제1 코일부(520)의 권선된 코일의 일단(520a)과 타단(520b)에 전기적으로 연결된다.

상기 제1 코일부(520)에 전원을 인가하기 위한 이러한 구성은 별도의 전원 공급선등이 불요하여 카메라 모듈의 신뢰성과 내구성이 향상되고, 제품의 소형화를 구현할 수 있는 이점이 있다.

상기 인쇄회로기판(600)은 상기 두 개의 측면 스프링(730a, 730b)의 제2 체결부(732)와 각각 전기적으로 접속하기 위해 형성된 두 개의 솔더링 포인트(610a, 610b, 도 2 참조)를 포함하고, 상기 두 개의 제2 체결부(732)는 상기 인쇄회로기판(600)의 솔더링 포인트(610a, 610b)에 솔더링되기 위한 솔더링부(732a)가 각각 형성된다.

도 8은 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 측면 스프링의 변형 사시도이다.

도 8을 기준으로 볼 때, 측면 스프링(730)은 좌측 방향으로 힘을 받고 있다. 여기서, 양 측의 측면 스프링(730a)은 f_x방향으로 힘을 받고 있고, 앞, 뒤의 측면 스프링(730b)은 f_y방향으로 힘을 받고 있다.

모든 측면 스프링(730)의 각각의 탄성부(733)의 일단과 타단은 수평하게 형성된 상기 제1 체결부(731) 및 제2 체결부(732)에 대해 수직선상에 위치하기만 하면 되고, 중간에 적어도 하나 이상의 탄성부(733)인 벤딩부가 형성되면 되나, 하기 조건식을 만족하는 것이 바람직하다.

<조건식>

K_x= 0.5~2.0K_y

K_z= 5~100K_x

여기서, K는 스프링 상수를 나타낸다.

요컨대, x축 방향의 스프링 상수와 y축 방향의 스프링 상수는 대략적으로 동일한 것이 바람직하고, z축 방향의 스프링 상수는 상기 x축 또는 y축 방향의 스프링 상수에 비해 5배 내지 100배의 스프링 상수를 갖는 것이 바람직하다.

이러한 조건식을 만족하면 바람직한 이유는, f=Kx의 공식에서 비롯된다. 여기서 f는 마그넷, 코일의 힘이고, x는 이동거리이다. 즉, K값이 작아야 f 값에 의해 보빈이 이동될 수 있으며, 이러한 K 값인 스프링 상수는 x, y, z, 방향에서 고려되어야 한다.

x, y 축 이동에 대한 복귀력을 제공하기 위한 측면 스프링(730)에 z축 이동을 고려한 이유는, 렌즈가 수용된 보빈(300) 자체의 무게를 고려하기 위함이며, 또한, 카메라 촬영 방향이 지면 또는 하늘을 향할 수 있기 때문이다.

한편, 도 1을 참조하면, 상기 인쇄회로기판(600)은 상기 베이스(200)의 상측에 체결되어, 상기 액추에이터(500)를 제어하기 위해 상기 베이스(200) 상에 구비된다. 이러한 인쇄회로기판(600)에는 렌즈를 통해 유입된 광신호를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서(미도시) 및 각종 소자(미도시)들이 실장될 수 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판(600)은 상기 제1 코일부(520)에 전원을 인가하기 위해, 측면 스프링(730)과 전기적으로 접속할 수 있도록 두 군데에 솔더링 포인트(610a, 610b)를 두고 있다. 전술한 것과 같이, 상기 솔더링 포인트(610a, 610b)는 상기 측면 스프링(730)의 제2 체결부(732)에 형성된 솔더링부(732a)와 솔더링되어 전기적으로 결합한다.

실시예는 상기 두 개의 코일부(520, 530), 즉, 광축 방향인 z축 방향으로 보빈(300)을 이동시키는 제1 코일부(520)와, x축 또는 y축 방향으로 보빈(300)이 수용된 하우징(400)을 이동시키는 제2 코일부(530)를 개별적으로 구동함으로써 우수하면서 신속한 오토포커싱 기능과 손떨림 방지기능을 구현 가능하게 하는 이점이 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 구조 및 결합관계에 대하여 자세히 설명하자면 다음과 같다.

도 9는 실시예에 따른 카메라 모듈의 대각선 방향 측단면도이다. 즉, 도 1에 도시된 A-A 방향의 절단면도이다.

도 9를 참조하면, 전술한 것과 같이 상기 하우징(400) 및 베이스(200)는 상기 커버캔의 내측면의 형상에 대응되게 형성되므로, 상기 커버캔(100)의 내측면이 사각형상으로 형성된다면 상기 하우징(400) 및 베이스(200) 또한 사각형상으로 형성된다.

이러한 상태에서, 상기 하우징(400) 내에 위치하는 원형의 보빈(300)을 고려할 때, 상기 액추에이터(500)의 마그넷부(510)는 상기 하우징(400)의 빈 공간인 모서리에 각각 구비되는 것이 상기 커버캔(100)의 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있으므로 바람직하다. 즉, 상기 마그넷부(510)는 상기 하우징(400)의 내측면에 90°의 각도로 일정 간격 구비된 네 개의 마그넷(511, 512, 513, 514)을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 인쇄회로기판(600)에 구비되며 상기 마그넷부(510)의 이동을 감지하기 위한 홀센서부(900)를 더 포함할 수 있다. 상기 홀센서부(900)는 인가되는 전압과 코일에 흐르는 전류의 세기 및 위상을 센싱하며, 인쇄회로기판(600)과 상호 작용하여 상기 액추에이터(500)를 정밀하게 제어하기 위해 구비된다.

상기 홀센서부(900)는 상기 마그넷부(510)와 일직선상에 구비되며, x축 및 y축의 변위를 감지하여야 하므로, 상기 홀센서부(900)는 상기 인쇄회로기판(600)의 모서리 중 인접한 두 개의 모서리에 각각 구비된 두 개의 홀센서를 포함하며, 이는 도 3에 도시된 베이스의 홀센서 수용홈(212)에 실장된다.

이러한 홀센서부(900)는 마그넷부(510) 보다 제2 코일부(530)에 인접하게 구비되나, 마그넷에서 형성되는 자기장의 세기가 코일에서 형성되는 전자기장의 세기보다 몇 백배 큰 것을 감안하면, 마그넷부(510)의 이동 감지에 있어 제2 코일부(530)의 영향은 고려 대상이 되지 않는다.

위에서 사용한 마그넷부(510)는 '마그넷'이라 하고 제1코일부(520)는 '제1코일'이라 하고 제2코일부(530)는 '제2코일'이라 하고 상측 스프링(710)은 '상부 탄성유닛'이라 하고 하측 스프링(720)은 '하부 탄성유닛'이라 하고 측면 스프링(730)은 '측방 탄성유닛'이라 하고 인쇄회로기판(600)은 '기판'이라 하고 홀센서부(900)는 '홀센서'라 할 수 있다. 카메라 모듈에서 이미지 센서가 배치된 인쇄회로기판과 렌즈가 조립되기 전의 구성을 '렌즈 구동 액추에이터'라 할 수 있다.

이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.

100: 커버캔 110: 중공부
120: 체결홀 200: 베이스
210: 베이스 몸체 210a: 개구부
211: 측면 스프링 삽입홈 212: 홀센서 수용홈
213: 솔더링 수용홈 220: 체결부
221: 체결돌기 222: 리세스부
300: 보빈 301: 나사산
310: 플랜지부 320: 고정리브
330: 상면 체결돌기 340: 예비 스토퍼
400: 하우징 410: 안착부
420: 하측 스토퍼 430: 상측 스토퍼
431: 상면 체결돌기 433: 측면 체결돌기
500: 액추에이터 510: 마그넷부
520: 제1 코일부 530: 제2 코일부
600: 인쇄회로기판 700: 탄성유닛
710: 상측 스프링 710a: 전원입력부재
710b: 전원출력부재 711: 제1 지지부
711a: 상면 체결홀 711b: 제1 돌기부
712: 제2 지지부 712a: 상면 체결홀
712b: 제2 돌기부 720: 하측 스프링
730: 측면 스프링 731: 제1 체결부
731a: 제1 체결홀 732: 제2 체결부
732a: 솔더링부 733: 탄성부
900: 홀센서부

Claims

베이스;
상기 베이스 상에 배치되는 하우징;
상기 하우징 내에 배치되는 보빈;
상기 보빈에 배치되는 제1코일;
상기 하우징에 배치되는 마그넷;
제2코일을 포함하고 상기 베이스에 배치되는 기판;
상기 하우징과 상기 보빈을 연결하는 상부 탄성유닛; 및
상기 상부 탄성유닛과 상기 기판을 전기적으로 연결하는 측방 탄성유닛을 포함하고,
상기 상부 탄성유닛은 제1탄성유닛과 제2탄성유닛을 포함하고,
상기 제1탄성유닛과 상기 제2탄성유닛 각각은 상기 하우징에 결합되는 제1지지부와, 상기 보빈에 결합되는 제2지지부와, 상기 제1지지부와 상기 제2지지부를 연결하는 탄성부를 포함하고,
상기 제1탄성유닛의 제2지지부는 상기 제1코일과 결합되는 제1영역을 포함하고,
상기 제2탄성유닛의 제2지지부는 상기 제1코일과 결합되는 제2영역을 포함하고,
상기 제1영역과 상기 제2영역을 연결하고 광축과 평행한 가상의 면은 상기 제1탄성유닛의 상기 탄성부와 만나지 않는 렌즈 구동 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 보빈은 2개의 고정리브를 포함하고,
상기 제1코일은 상기 2개의 고정리브 사이에 배치되는 제1부분과, 상기 상부 탄성유닛과 결합되는 제2부분과, 상기 제1부분과 상기 제2부분을 연결하는 제3부분을 포함하는 렌즈 구동 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 제1코일은 전도성 부재를 통해 상기 상부 탄성유닛에 연결되는 렌즈 구동 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 제1코일은 솔더링을 통해 상기 상부 탄성유닛에 직접 결합되는 렌즈 구동 액추에이터.
제2항에 있어서,
상기 제1탄성유닛의 상기 제2지지부는 솔더에 의해 상기 제1코일의 상기 제2부분에 전기적으로 연결되는 렌즈 구동 액추에이터.
제5항에 있어서,
상기 제1탄성유닛의 상기 제2지지부는 체결홀을 포함하고,
상기 보빈은 상기 보빈의 상면에 형성되는 체결돌기를 포함하고,
상기 보빈의 상기 체결돌기는 상기 제1탄성유닛의 상기 체결홀에 결합되고,
상기 제1코일의 상기 제2부분은 상기 제1코일의 일단과 타단인 렌즈 구동 액추에이터.
제6항에 있어서,
상기 제1탄성유닛의 상기 제1영역과 상기 체결홀 사이의 거리는 상기 제1탄성유닛의 상기 제1영역과 상기 제1탄성유닛의 상기 탄성부 사이의 거리보다 짧은 렌즈 구동 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 제1코일은 상기 제1탄성유닛, 상기 제2탄성유닛 및 상기 측방 탄성유닛을 통해 상기 기판에 전기적으로 연결되는 렌즈 구동 액추에이터.
제2항에 있어서,
상판과 측판을 포함하고 상기 베이스 상에 배치되는 커버캔을 포함하고,
상기 하우징은 상기 하우징의 상면으로부터 돌출되는 적어도 2개의 상측 스토퍼를 포함하고,
상기 하우징의 상기 적어도 2개의 상측 스토퍼는 광축방향으로 상기 커버캔의 상기 상판에 인접하게 배치되는 렌즈 구동 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 상기 하우징의 하면으로부터 돌출되는 하측 스토퍼를 포함하고,
상기 베이스는 상기 하우징의 상기 하측 스토퍼를 수용하여 상기 하우징의 하측 이동과 회전 이동을 제한하는 리세스부를 포함하는 렌즈 구동 액추에이터.
제2항에 있어서,
상기 보빈은 상기 고정리브보다 외측으로 더 돌출되는 플랜지부를 포함하고,
상기 보빈이 하측으로 이동하는 경우 상기 보빈의 상기 플랜지부는 상기 하우징에 접촉되는 렌즈 구동 액추에이터.
제11항에 있어서,
상기 플랜지부는 상기 보빈의 상면과 상기 제1코일 사이에 배치되는 렌즈 구동 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 제2코일은 상기 기판에 솔더볼을 통해 결합되고,
상기 베이스는 상기 베이스의 상면에 형성되는 솔더볼 수용홈을 포함하고,
상기 솔더볼은 상기 베이스의 상기 솔더볼 수용홈에 배치되는 렌즈 구동 액추에이터.
제13항에 있어서,
상기 기판에 배치되고 상기 마그넷을 감지하는 홀센서를 포함하고,
상기 베이스는 상기 베이스의 상기 상면에 형성되는 홀센서 수용홈을 포함하고,
상기 홀센서는 상기 베이스의 상기 홀센서 수용홈에 배치되고,
상기 홀센서 수용홈은 상기 솔더볼 수용홈과 이격되는 렌즈 구동 액추에이터.
베이스;
상기 베이스 상에 배치되는 하우징;
상기 하우징 내에 배치되는 보빈;
상기 보빈에 배치되는 제1코일;
상기 하우징에 배치되는 마그넷;
제2코일을 포함하고 상기 베이스에 배치되는 기판;
상기 하우징과 상기 보빈을 연결하는 상부 탄성유닛; 및
상기 상부 탄성유닛과 상기 기판을 전기적으로 연결하는 측방 탄성유닛을 포함하고,
상기 상부 탄성유닛은 서로 이격되는 제1탄성유닛과 제2탄성유닛을 포함하고,
상기 제1탄성유닛과 상기 제2탄성유닛 각각은 상기 보빈에 결합되는 지지부와, 상기 지지부와 연결된 탄성부를 포함하고,
상면에서 보았을 때, 상기 제1코일과 연결되는 상기 제1탄성유닛의 제1영역과 상기 제1코일과 연결되는 상기 제2탄성유닛의 제2영역을 연결하는 가상의 직선은 상기 제1탄성유닛의 상기 탄성부와 중첩되지 않는 렌즈 구동 액추에이터.
제15항에 있어서,
상기 보빈은 상부 고정리브와 하부 고정리브를 포함하고,
상기 상부 고정리브는 상기 하부 고정리브보다 위에 배치되고,
상기 제1코일은 상기 상부 고정리브와 상기 하부 고정리브 사이에 배치되는 제1부분과, 상기 제1부분의 위에 배치되고 상기 상부 탄성유닛과 결합되는 제2부분과, 상기 제1부분과 상기 제2부분을 연결하는 제3부분을 포함하고,
상기 제1코일의 상기 제2부분은 상기 상부 고정리브보다 위에 배치되는 렌즈 구동 액추에이터.
베이스;
상기 베이스 상에 배치되는 하우징;
상기 하우징 내에 배치되는 보빈;
상기 보빈에 배치되는 제1코일;
상기 하우징에 배치되는 마그넷;
제2코일을 포함하고 상기 베이스에 배치되는 기판;
상기 하우징과 상기 보빈을 연결하는 상부 탄성유닛; 및
상기 상부 탄성유닛과 상기 기판을 전기적으로 연결하는 측방 탄성유닛을 포함하고,
상기 상부 탄성유닛은 상기 하우징 및 상기 보빈과 결합되는 지지부와 상기 지지부와 연결되는 탄성부를 포함하는 제1탄성유닛과 제2탄성유닛을 포함하고,
상기 제1탄성유닛은 상기 제1코일과 결합되는 제1영역을 포함하고,
상기 제2탄성유닛은 상기 제1코일과 결합되는 제2영역을 포함하고,
상기 제1영역과 상기 제2영역을 연결하고 광축과 평행한 가상의 면은 상기 제1탄성유닛의 상기 탄성부와 만나지 않는 렌즈 구동 액추에이터.
제17항에 있어서,
상기 보빈은 상부 고정리브와 하부 고정리브를 포함하고,
상기 상부 고정리브는 상기 하부 고정리브보다 위에 배치되고,
상기 제1코일은 상기 상부 고정리브와 상기 하부 고정리브 사이에 배치되는 제1부분과, 상기 제1부분의 위에 배치되고 상기 상부 탄성유닛과 결합되는 제2부분과, 상기 제1부분과 상기 제2부분을 연결하는 제3부분을 포함하고,
상기 제1코일의 상기 제2부분은 상기 상부 고정리브보다 위에 배치되는 렌즈 구동 액추에이터.
인쇄회로기판;
상기 인쇄회로기판에 배치되는 이미지 센서;
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 렌즈 구동 액추에이터; 및
상기 렌즈 구동 액추에이터의 상기 보빈에 결합되고 상기 이미지 센서와 대응하는 위치에 배치되는 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
제19항의 카메라 모듈을 포함하는 스마트폰.