KR102491569B1 - 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베이스; 상기 베이스 내에 배치되는 제1 렌즈군; 상기 제1 렌즈군과 결합하는 제1 바디; 및 상기 제1 바디와 회전 가능하도록 결합하고 상기 베이스 상에서 상기 제1 렌즈군을 이동시키는 제1 바퀴를 포함하는 렌즈 어셈블리를 제공한다.

Description

렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈{Lens assembly and Camera module comprising the same}
실시예는 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
피사체를 촬영하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하는 카메라 모듈이 장착된 휴대폰 또는 스마트폰이 개발되고 있다. 일반적으로 카메라 모듈은 렌즈, 이미지 센서 모듈, 및 렌즈와 이미지 센서 모듈의 간격을 조절하는 렌즈 구동장치를 포함할 수 있다.
휴대폰, 스마트폰, 태블릿PC, 노트북 등의 휴대용 디바이스에는 초소형 카메라 모듈이 내장된다. 카메라 모듈은 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 조절하여 렌즈의 초점 거리를 정렬하는 오토포커싱을 수행할 수 있다.
한편, 카메라 모듈은 줌업(zoom up) 즉, 원거리의 피사체 배율을 증가시켜 촬영하는 기능을 수행할 수도 있다.
초소형 카메라 모듈에서는 크기의 제한을 받으므로, 일반적인 대형카메라에서 적용되는 줌업기능을 수행하도록 구현하기가 어려운 문제가 있다.
실시예는 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이고, 줌업 기능을 수행할 수 있는 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 베이스; 상기 베이스 내에 배치되는 제1 렌즈군; 상기 제1 렌즈군과 결합하는 제1 바디; 및 상기 제1 바디와 회전 가능하도록 결합하고 상기 베이스 상에서 상기 제1 렌즈군을 이동시키는 제1 바퀴를 포함하는 렌즈 어셈블리를 제공한다.
상기 제1 바디는 상기 제1 바퀴가 배치되는 제1 홀을 포함할 수 있다.
상기 베이스는, 상기 제1 바퀴의 일부가 배치되고 상기 제1 바퀴를 가이드하는 홈이 형성될 수 있다.
상기 제1 바디에 배치되는 제1 마그네트; 및 상기 베이스에 배치되고, 상기 제1 마그네트와 대향하여 배치되는 제1 코일부를 포함할 수 있다.
상기 제1 코일부는, 상기 베이스에 배치되고 긴 변이 광축방향과 평행하게 배치되는 요크; 및 상기 요크에 권선되고, 상기 제1 마그네트와 대향하여 배치되는 코일을 포함할 수 있다.
상기 제1 마그네트를 사이에 두고 상기 제1 바디에 배치되는 제1 센싱마그네트와 제2 센싱마그네트; 및 상기 베이스 상에서 상기 제1 센싱마그네트에 대응되는 위치에 배치되는 제1 위치센서와 상기 제2 센싱마그네트에 대응되는 위치에 배치되는 제2 위치센서를 포함할 수 있다.
상기 베이스에 배치되는 제1 로드(rod); 및 상기 제1 바디와 결합되고 상기 제1 로드 상에서 상기 제1 바디를 이동시키는 제2 바퀴를 포함할 수 있다.
상기 제1 바퀴와 상기 제2 바퀴는 서로 접촉하여 구름운동할 수 있다.
상기 제2 바퀴는 상기 제1 바퀴의 일부가 배치되는 홈을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 베이스; 상기 베이스에 배치되는 제1 렌즈군; 상기 제1 렌즈군과 결합하여 상기 제1 렌즈군을 이동시키는 제1 바디(mover); 및 상기 베이스에 배치되는 제1 로드(rod)를 포함하고, 상기 제1 바디는 상기 로드를 따라 상기 제1 렌즈군을 이동시키는 제1 바퀴를 포함하는 렌즈 어셈블리를 제공한다.
상기 제1 로드의 일면과 접촉하는 상기 제1 바퀴의 일면은 상기 로드의 일면의 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 발명은 베이스; 상기 베이스에 배치되는 제1 렌즈군; 상기 제1 렌즈군과 광축방향으로 이격되어 배치되는 제2 렌즈군; 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군 사이에 배치되는 제3 렌즈군; 상기 베이스 상에서 상기 제2 렌즈군을 광축방향으로 이동시키는 제1 바퀴; 및 상기 베이스 상에서 상기 제3 렌즈군을 광축방향으로 이동시키는 제2 바퀴를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
실시예에서, 바디는 바퀴의 구름을 통해 베이스 상에서 광축방향으로 효율적으로 이동할 수 있다.
실시예에서, 제1 렌즈군 후방에 순차적으로 제3 렌즈군 및 제2 렌즈군이 구비되고, 복수의 렌즈군 중 적어도 2개의 군(예를 들어 제2 렌즈군 및 제3 렌즈군)은 각각 제1 바디 및 제2 바디에 의해 이동방향 및 이동거리가 별도로 조절되므로, 실시예의 카메라 모듈은 효율적이고 정확한 줌업기능을 수행할 수 있다.
도 1은 일 실시예의 카메라 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1을 측면에서 바라본 단면도이다.
도 3은 도 1을 정면에서 바라본 단면도이다.
도 4는 도 1에서 커버를 제거한 사시도이다.
도 5는 도 4에서 일부구성을 제거한 사시도이다.
도 6은 도 5의 평면도이다.
도 7은 도 4에서 일부구성을 제거한 사시도이다.
도 8은 일 실시예의 카메라 모듈의 일부구성을 나타낸 사시도이다.
도 9는 일 실시예의 제1 바디를 나타낸 사시도이다.
도 10은 일 실시예의 베이스를 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 10의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
실시예의 설명에서, 광축방향은 제1 렌즈군(200) 내지 제3 렌즈군(400)이 정렬된 방향과 동일하거나 이와 평행한 방향을 의미한다.
도 1은 일 실시예의 카메라 모듈을 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1을 측면에서 바라본 단면도이다. 도 3은 도 1을 정면에서 바라본 단면도이다. 도 4는 도 1에서 커버(1300)를 제거한 사시도이다. 도 5는 도 4에서 일부구성을 제거한 사시도이다. 도 6은 도 5의 평면도이다.
일 실시예의 렌즈 어셈블리는 제1 내지 제3 렌즈군 중 적어도 하나의 렌즈군과 제1 내지 제3 렌즈군 중 적어도 하나의 렌즈군이 배치되는 적어도 하나의 바디를 포함할 수 있다. 일 실시예의 렌즈 어셈블리는 제1 렌즈군(200), 제2 렌즈군(300), 제3 렌즈군(400), 제1 바디(500), 제2 바디(600), 베이스(700), 및 구름 구동부(900)를 포함할 수 있다. 본 명세서 상 구름 구동부는 바퀴일 수 있다.
일 실시예의 렌즈 어셈블리는 커버(1300), 제1 프리즘(100), 제2 프리즘(1100), 이미지센서(1200), 제1 렌즈군(200), 제2 렌즈군(300), 제3 렌즈군(400), 제1 바디(500), 제2 바디(600), 베이스(700), 로드(800) 및 구름 구동부(900)를 포함할 수 있다. 제1 프리즘(100)과 제2 프리즘(1100)은 하나 또는 전부가 생략될 수 있다.
카메라 모듈은 렌즈 어셈블리를 포함하고, 이미지 센서와 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
커버(1300)는 상기 베이스(700)와 결합하고, 베이스(700)에 수용되는 부품을 덮어, 카메라 모듈의 구성부품들을 보호할 수 있다. 커버(1300)는 베이스(700)와 형상끼워맞춤 및/또는 접착제에 의해 결합할 수 있다.
예를 들어, 베이스(700)의 측면에는 훅(hook)이 돌출형성될 수 있고, 커버(1300)는 상기 훅에 대응되는 위치에 홀이 형성되며, 베이스(700)의 훅이 커버(1300)의 홀에 장착되어, 커버(1300)는 베이스(700)에 결합할 수 있다. 더불어, 접착제를 사용하여 커버(1300)를 베이스(700)에 안정적으로 결합할 수 있다.
제1 프리즘(100)은 제1 렌즈군(200) 전방에 배치되고, 입사광의 광경로를 변경할 수 있다. 도 5를 참조하면, 외부로부터 제1 프리즘(100)에 입사하는 광은 광축방향 즉, 제1 렌즈군(200) 내지 제3 렌즈군(400)이 정렬되는 방향과 수직한 방향으로 제1 프리즘(100)에 입사할 수 있다. 제1 프리즘(100)은 삼각 기둥 형상을 갖는 광학부재일 수 있다. 또한 제1 프리즘(100)은 프리즘이 아닌 반사판 또는 미러일 수 있으며 프리즘과 동일한 목적으로 외부로부터 입사되는 광 경로를 제1 렌즈군(200) 내지 제3 렌즈군(400)의 광축 방향으로 전송하기 위한 광학 부재를 포함할 수 있다.
상기 제1 프리즘(100)에 입사한 외부광은 상기 제1 프리즘(100)에 의해 광경로가 광축방향으로 변경되어, 도 6을 참조하면, 제1 렌즈군(200), 제3 렌즈군(400) 및 제2 렌즈군(300)을 차례로 통과할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 프리즘(100)은 광축방향과 소정의 각도를 형성하며 배치되는 전반사면을 구비하고, 제1 프리즘(100)에 입사한 외부광은 반사면에서 반사를 일으켜 제1 렌즈군(200) 내지 제3 렌즈군(400)의 광축방향으로 광경로가 변환될 수 있다. 제1 프리즘(100)은 렌즈 어셈블리 또는 카메라 모듈에서 생략될 수 있다.
제2 프리즘(1100)은 상기 제2 렌즈군(300)과 인접하여 배치되고, 출사광의 광경로를 변경할 수 있다. 제1 프리즘(100)에서 출사하는 광은 제1 렌즈군(200), 제3 렌즈군(400) 및 제2 렌즈군(300)을 순차적으로 통과하여 제2 프리즘(1100)으로 입사할 수 있다. 제2 프리즘(1100)은 렌즈 어셈블리 또는 카메라 모듈에서 생략될 수 있으며 제1 프리즘(100)에 대한 설명과 마찬가지로 반사판 또는 미러일 수 있으며 동일 목적을 달성하기 위한 광학 부재를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 프리즘(1100)은 광축방향과 대각선 방향으로 배열되는 반사면을 구비하고, 제2 프리즘(1100)에 입사한 광은 반사면에서 반사를 일으켜 광축방향에서 광축방향과 수직한 방향으로 광경로가 변환될 수 있다.
이미지센서(1200)는 상기 제2 프리즘(1100)의 출광면과 대향하여 배치될 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 프리즘(1100)을 통과하는 광은 경로가 광축방향과 수직한 방향으로 변경될 수 있다.
따라서, 광이 카메라 모듈의 상측방향으로 향하도록 제2 프리즘(1100)의 출광면이 배치되고, 상기 출광면에 상하방향으로 대향하도록 상기 이미지센서(1200)가 배치될 수 있다.
제2 프리즘(1100)의 출광면으로부터 출사하는 광은 이미지센서(1200)에 입사되고, 이미지센서(1200)에서는 입사광에 의해 영상이 촬상될 수 있다. 이미지센서(1200)는 제2 프리즘(1100)이 생략된 경우 제1 렌즈군(200) 내지 제3 렌즈군(400)의 광축상에 배치될 수 있다.
실시예에서는, 제1 렌즈군(200), 제3 렌즈군(400) 및 제2 렌즈군(300) 사이의 간격을 조절함으로써, 카메라 모듈에서 촬영되는 영상에 대한 줌업이 구현될 수 있다.
실시예에서는 제2 렌즈군(300) 및 제3 렌즈군(400)을 광축방향으로 이동시켜 제1 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(400) 사이의 간격 및, 제3 렌즈군(400)과 제2 렌즈군(300) 사이의 간격을 조절하여 줌업이 가능하다.
제1 렌즈군(200) 내지 제3 렌즈군(400)은 각각, 하나 또는 2개 이상의 렌즈들이 광축방향으로 정렬되어 광학계를 형성할 수 있고, 하나 또는 2개 이상의 렌즈들은 배럴에 장착된 상태로 구비될 수 있다.
제1 렌즈군(200)은 상기 제1 프리즘(100)과 대향하여 배치되고, 제1 프리즘(100)으로부터 출사하는 광이 입사할 수 있다. 제1 프리즘(100)은 생략될 수 있다. 제1 렌즈군(200) 내지 제3 렌즈군(400) 중 적어도 어느 하나는 카메라 모듈에 고정적으로 배치되어 광축방향으로 이동하지 않도록 구비될 수 있다.
따라서, 상기 베이스(700)는 상기 제1 렌즈군(200)이 고정적으로 결합하는 장착부를 구비할 수 있다. 제1 렌즈군(200)은 장착부에 안착되고, 접착제에 의해 상기 장착부에 고정될 수 있다.
제2 렌즈군(300)은 상기 제1 렌즈군(200)과 광축방향으로 이격되어 배치되고, 광축방향으로 이동할 수 있다. 제3 렌즈군(400)은 상기 제1 렌즈군(200)과 상기 제2 렌즈군(300) 사이에 배치되고, 광축방향으로 이동할 수 있다.
제2 렌즈군(300)으로부터 출사하는 광은 제2 렌즈군(300)의 후방에 배치되는 제2 프리즘(1100)을 통과하면서 광경로가 변경되어 출사하고, 제2 프리즘(1100)으로부터 출사하는 광은 상기 이미지센서(1200)에 입사할 수 있다.
제2 렌즈군(300) 및 제3 렌즈군(400)이 광축방향으로 이동함으로써, 제1 렌즈군(200)과 제3 렌즈군(400) 사이의 간격 및, 제3 렌즈군(400)과 제2 렌즈군(300) 사이의 간격을 조절할 수 있고, 이로 인해 카메라 모듈은 줌업이 가능하다.
제1 바디(500)는 상기 제2 렌즈군(300)과 결합하여 상기 제2 렌즈군(300)을 광축방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 제1 바디(500)는 렌즈장착부(2100) 및 프레임(2200)을 포함할 수 있다.
렌즈장착부(2100)는 프레임(2200)으로부터 광축방향과 수직한 방향으로 돌출되고, 적어도 하나의 렌즈가 장착될 수 있다. 상기 렌즈장착부(2100)에 장착되는 적어도 하나의 렌즈는 제2 렌즈군(300)을 형성할 수 있다.
프레임(2200)은 길이방향이 광축방향으로 배치되고, 구동마그네트(3100) 및 센싱마그네트(4100)가 장착될 수 있고, 구름 구동부(900)를 구비할 수 있다.
프레임(2200)은 구동마그네트(3100)와 코일부(3200)의 전자기적 상호작용에 의해 광축방향으로 이동하고, 이에 따라 렌즈장착부(2100) 및 상기 렌즈장착부(2100)에 결합한 제2 렌즈군(300)이 광축방향으로 이동할 수 있다.
제2 바디(600)는 상기 제3 렌즈군(400)과 결합하여 상기 제3 렌즈군(400)을 광축방향으로 이동시킬 수 있다. 한편, 제2 바디(600)도 렌즈장착부(2100)가 제1 바디(500)의 렌즈장착부(2100)보다 광축방향으로 전방에 배치되는 차이가 있을 뿐, 전체적으로 제1 바디(500)와 유사한 구조를 가질 수 있다.
따라서, 이하에서는 특별한 경우를 제외하고, 제1 바디(500) 및 제2 바디(600)와 관련된 내용을 일괄적으로 설명할 수도 있다.
베이스(700)는 제1 렌즈군(200) 내지 제3 렌즈군(400), 제1 바디(500) 및 제2 바디(600)를 수용할 수 있고, 상기한 바와 같이, 제1 렌즈군(200)은 베이스(700)에 구비되는 장착부에 고정적으로 장착될 수 있다.
실시예의 카메라 모듈은 상기 베이스(700)의 하면에 결합하는 회로기판(1400)을 더 포함할 수 있다. 상기 회로기판(1400)은, 가동코일(3220), 위치센서(4200) 등과 전기적으로 연결되어 카메라 모듈의 작동에 필요한 전류를 공급할 수 있다. 또한, 회로기판(1400)에는 제어부(미도시)가 구비되거나, 별도로 구비되는 제어부와 전기적으로 연결될 수도 있다.
회로기판(1400)에는 위치센서(4200)가 결합하는 부위가 형성될 수 있다. 실시예에서 위치센서(4200)는 베이스(700)의 내측공간에 배치될 수 있다. 이를 위해, 도 4를 참조하면, 상기 회로기판(1400)에는 홀이 형성되고, 상기 회로기판(1400)은 절곡부(1410)를 포함하고, 상기 절곡부(1410)는 상기 홀을 통하여 상기 베이스(700)의 내측공간에 배치될 수 있다.
상기 위치센서(4200)는 베이스(700)의 내측공간에 배치된 상기 절곡부(1410)에서 회로기판(1400)에 결합함으로써, 위치센서(4200)는 베이스(700)의 내측공간에 배치될 수 있다.
이하에서, 도 2, 도 3, 도 7 내지 도 9를 참조하여 로드(800) 및 구름 구동부(900)에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 7은 도 4에서 일부구성을 제거한 사시도이다. 도 8은 일 실시예의 카메라 모듈의 일부구성을 나타낸 사시도이다. 도 9는 일 실시예의 제1 바디(500)를 나타낸 사시도이다.
로드(800)는 길이방향이 광축방향으로 배치되고, 상기 제1 바디(500) 및 상기 제2 바디(600)와 슬라이딩접촉을 하며 상기 제1 바디(500) 및 상기 제2 바디(600)의 이동을 안내하는 역할을 할 수 있다.
제1 바디(500) 및 제2 바디(600)가 광축방향으로 이동함으로써, 이들에 결합되는 제2 렌즈군(300) 및 제3 렌즈군(400)도 광축방향으로 이동할 수 있다.
제1 바디(500)와 제2 렌즈군(300)의 구조와, 제2 바디(600)와 제3 렌즈군(400)의 구조는 유사하므로, 이하에서는 제1 바디(500)와 제2 바디(600)를 바디로, 제2 렌즈군(300)과 제3 렌즈군(400)을 가동렌즈군(300, 400)으로 통칭하여 설명할 수도 있다.
로드(800)는 카메라 모듈에 고정되고, 가동렌즈군(300, 400)은 바디에 의해 로드(800)에 대하여 광축방향으로 직선운동을 하여 이동할 수 있다. 따라서, 가동렌즈군(300, 400)에 구비되는 바디가 광축방향으로 이동하는 경우, 바디와 로드(800)는 서로 슬라이딩접촉을 할 수 있다.
한편, 로드(800)는 길이방향이 광축방향으로 배치되어 바디 및 가동렌즈군(300, 400)의 광축방향 직선이동을 가이드함으로써, 가동렌즈군(300, 400)이 설계되지 않은 방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
로드(800)는 상기 베이스(700)에 고정적으로 장착될 수 있다. 로드(800)를 상기 베이스(700)에 고정하기 위해, 베이스(700)에는 로드(800)의 양단이 결합하는 홈이 형성될 수 있다.
상기 홈은 광축방향으로 베이스(700)의 전방부 및 후방부에 형성될 수 있고, 상기 홈에 로드(800)의 양 단부가 억지끼워맞춤 또는 접착제에 의해 고정적으로 결합할 수 있다.
상기 로드(800)는 광축방향과 수직한 방향으로 이격되어 배치되는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 실시예에서는 제1 바디(500)와 제2 바디(600)를 각각 가이드하는 총 2개의 로드(800)가 구비될 수 있고, 2개의 로드(800)는 광축방향과 수직한 방향으로 서로 이격되고, 서로 평행하게 배치될 수 있다.
2개의 로드(800)는 베이스(700)에 형성되는 홈에 고정적으로 결합함으로써, 광축방향과 수직한 방향으로 서로 일정한 이격거리를 유지할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 렌즈장착부(2100)는 상기 로드(800)가 안착하고, 상기 로드(800)와 슬라이딩 접촉하는 가이드홈(2110)이 형성될 수 있다. 물론, 상기 가이드홈(2110)은 제1 바디(500) 및 제2 바디(600)에 구비되는 각각의 렌즈장착부(2100)에 각각 구비될 수 있다.
따라서, 바디는 상기 가이드홈(2110)에 의해 안내되어, 상기 로드(800)와 슬라이딩접촉을 하면서 광축방향으로 이동할 수 있다.
상기 바디는 로드(800)에 의해 가이드되어 광축방향으로 직선운동을 하여 광축방향으로 이동할 수 있고, 별도의 회전운동은 바디 및 로드(800)에서 발생하지 않는다.
실시예에서는 로드(800)와 바디 사이의 슬라이딩접촉에 의해 바디가 광축방향으로 이동하도록 구비되므로, 간단한 구조를 가지면서 효율적인 오토포커싱 및 줌업기능을 수행하는 카메라 모듈을 구현할 수 있다.
다음으로, 도 2, 도 3, 도 7 내지 도 9를 참조하여 구름 구동부(900)에 대하여 구체적으로 설명한다. 구름 구동부(900)는 상기 제1 바디(500) 및 상기 제2 바디(600)에 배치되고, 상기 로드(800) 및 상기 베이스(700)와 롤링접촉할 수 있다.
상기 구름 구동부(900)는 하나 또는 두개 이상 구비될 수 있다. 구름 구동부(900)는, 예를 들어, 제1 바디(500)의 프레임(2200)에 형성된 홀에 하나가 구비되거나 복수의 홀 각각에 하나씩 배치되도록 복수개가 배치될 수 있다. 또한, 구름 구동부(900)는 제2 바디(600)의 프레임(2200)에 형성된 홀에 하나가 구비되거나 프레임(2200)에 형성된 복수의 홀에 하나씩 배치되도록 복수개가 구비될 수 있다.
제1 바디(500)와 제2 바디(600)가 유사한 구조를 가지므로, 이하에서 제1 바디(500)와 제2 바디(600)를 바디로 통칭하여 설명할 수도 있다.
구름 구동부(900)는 바퀴 또는 롤러로 구비되어 프레임(2200)에 장착되는데, 상기 롤러에 회전축이 돌출형성되고, 상기 바퀴 또는 롤러는 회전축이 프레임(2200)에 결합하여 상기 프레임(2200)에 장착될 수 있다. 상기 회전축은 상기 프레임(2200)에 회전 가능하도록 결합할 수 있다. 구름 구동부(900)는 제1 바퀴(910)와 제2 바퀴(920)를 포함할 수 있다. 제1 바퀴(910)와 제2 바퀴(920) 중 하나는 생략될 수 있다.
제1 바퀴(910)는 상기 프레임(2200)의 상부에 장착되고, 상기 로드(800)를 타고 구름 운동할 수 있다. 또한, 로드(800)는 렌즈장착부(2100)의 가이드홈(2110)과 슬라이딩 접촉할 수 있다.
제2 바퀴(920)는 상기 프레임(2200)에 배치되고, 상기 베이스(700)를 타고 구름 운동할 수 있다. 따라서, 바디가 광축방향으로 이동하는 경우, 바디가 베이스(700)와 슬라이딩 접촉하는 경우에 비해, 바디와 베이스(700) 사이에 발생하는 마찰을 현저히 줄일 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 바퀴(910)와 상기 제2 바퀴(920)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 바퀴(910)와 상기 제2 바퀴(920)는 서로 접촉하지 않도록, 외주면이 상하방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 바퀴(910)의 외주면은 적어도 일부가 함몰된 홈이 형성되고, 이러한 홈에 제2 바퀴(920)의 일부가 배치되도록 하여, 제1 바퀴(910)와 제2 바퀴(920)가 서로 접촉하지 않도록 구비될 수 있다. 반대로 제1 바퀴(910)의 홈에 제2 바퀴(920)가 배치되어 서로 접촉하여 함께 구를 수 있게 구비될 수도 있다.
한편, 제1 바퀴(910)의 상기 함몰된 부위는 상기 로드(800)가 배치되는 공간으로 사용될 수도 있다.
상기한 구조로, 제1 바퀴(910)와 제2 바퀴(920)의 접촉을 회피함으로써, 제1 바퀴(910)와 제2 바퀴(920)의 접촉으로 인한 불필요한 마찰의 발생을 억제하고, 제1 바퀴(910)와 제2 바퀴(920)가 원활하게 회전할 수 있고, 제1 바퀴(910)와 제2 바퀴(920)를 접촉시킴으로 서로 동기화된 운동을 구현할 수도 있다.
실시예에서, 구름 구동부(900)는 로드(800) 및 베이스(700)에 대하여 구름운동하므로, 바디의 이동시 바디 및 로드(800) 사이, 바디 및 베이스(700) 사이에 발생하는 마찰을 현저히 줄일 수 있다.
만약, 카메라 모듈에 구름 구동부(900) 구비되지 않는 경우, 바디의 이동시 바디 및 로드(800) 사이, 바디 및 베이스(700) 사이에는 슬라이딩접촉이 발생하므로, 롤링접촉에 비해, 현저히 큰 마찰이 발생할 수 있다.
슬라이딩접촉에 의해 큰 마찰이 발생하는 경우, 바디를 이동하는데 소모되는 전류의 양이 증가하고, 큰 마찰로 인해 바디가 광축방향과 평행이 아닌 다른 방향으로 이동하는 틸트(tilt) 현상이 발생하여 바디의 정확한 이동이 어려워질 수 있다.
따라서, 실시예에서는 롤링접촉하는 구름 구동부(900)를 사용하여 바디의 광축방향 이동을 안정적으로 지지하므로, 슬라이딩접촉의 경우에 비해, 바디를 이동시키는데 소모되는 전류의 양을 줄일 수 있고, 틸트의 발생을 효과적으로 줄일 수 있다.
상기 바디는 구름 구동부(900)에 의해 지지되고, 로드(800)에 의해 지지 및 가이드되어 광축방향으로 직선운동을 하여 광축방향으로 이동할 수 있고, 별도의 회전운동은 상기 바디에서 발생하지 않는다.
실시예에서는 로드(800)와 바디 사이의 슬라이딩접촉과, 구름 구동부(900)와 바디 사이의 롤링접촉에 의해 바디가 광축방향으로 이동하도록 구비되므로, 간단한 구조를 가지면서 효율적인 오토포커싱 및 줌업기능을 수행하는 카메라 모듈을 구현할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 7을 참조하여, 제1 바디(500) 및 제2 바디(600)를 광축방향으로 이동시키기 위한 구동장치에 대해 구체적으로 설명한다.
바디를 광축방향으로 이동시키기 위한 구동장치는 구동마그네트(3100)와 코일부(3200)를 포함할 수 있다. 구동마그네트(3100)는 상기 제1 바디(500) 및 상기 제2 바디(600)의 프레임(2200)에 각각 장착되고, 코일부(3200)는 상기 베이스(700)에 결합하고 상기 구동마그네트(3100)와 대향하여 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 구동마그네트(3100)는 바디의 프레임(2200)에 결합하고, 구체적으로 상기 프레임(2200)에서 광축방향으로 한 쌍으로 구비되는 구름 구동부(900) 사이에 배치될 수 있다. 상기 구동마그네트(3100)는 접착제에 의해 상기 프레임(2200)에 고정될 수 있다.
상기 제1 바디(500)와 제2 바디(600)는 광축방향 이동거리 및 이동방향이 별도로 제어되므로, 상기 구동마그네트(3100)와 코일부(3200)는 제1 바디(500) 및 제2 바디(600)에 대응되는 위치에 각각 별도로 구비될 수 있다.
따라서, 도 7을 참조하면, 제1 바디(500) 및 제2 바디(600)를 구동하는 2개의 구동마그네트(3100)는 광축방향과 수직한 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 2개의 구동마그네트(3100)와 각각 대향하도록 배치되어 전자기적 상호작용을 일으키는 2개의 코일부(3200)도, 2개의 구동마그네트(3100)와 마찬가지로, 광축방향과 수직한 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
구동마그네트(3100)는 상기 바디에 결합할 수 있다. 구동마그네트(3100)는 상기 바디에서 광축방향과 수직한 방향으로 외측에 구비되어 코일부(3200)와 근접한 위치에 배치되도록 하는 것이 적절하다.
상기 구동마그네트(3100)는 영구마그네트일 수 있고, 하나로 구비될 수 있으나, 다른 실시예로, 광축방향과 수직한 방향으로 복수의 영구마그네트가 적층되어 구비될 수도 있다.
코일부(3200)는 상기 베이스(700)에 결합하고, 상기 구동마그네트(3100)와 대향하여 배치될 수 있다. 한편, 코일부(3200)와 구동마그네트(3100)는 서로 대향되지만 이격되어 배치될 수 있다.
상기 코일부(3200)는 상기 베이스(700)의 측부에 형성되는 공간에 배치될 수 있고, 요크(3210) 및 가동코일(3220)을 포함할 수 있다.
요크(3210)는 상기 베이스(700)에 장착되고 길이방향이 광축방향으로 배치될 수 있다. 가동코일(3220)은 상기 요크(3210)에 권선되고, 일부가 상기 구동마그네트(3100)와 대향하여 배치될 수 있다. 따라서, 요크(3210)에 권선된 가동코일(3220)은 길이방향이 광축방향으로 배치되어 길이방향이 선형을 가질 수 있다.
코일부(3200)를 베이스(700)에 결합하기 위해, 예를 들어, 요크(3210)의 양단을 베이스(700)에 고정할 수도 있고, 다른 실시예로, 접착성 충진재를 사용하여 요크(3210) 및 가동코일(3220)을 베이스(700)에 접착고정할 수도 있다.
상기 가동코일(3220)의 양 끝선은 회로기판(1400)과 전기적으로 연결되어, 가동코일(3220)은 외부전원(미도시)으로부터 전류를 공급받을 수 있다.
상기 가동코일(3220)에 전류가 인가되면, 가동코일(3220)과 구동마그네트(3100) 사이에 전자기적 상호작용이 발생하고, 전류가 인가되는 방향에 따라 플레밍의 왼손법칙에 의해 구동마그네트(3100)가 결합한 바디는 광축방향으로 이동할 수 있다.
가동코일(3220)에 전류가 인가되는 방향을 조절하여 바디의 광축방향 이동방향 즉, 바디가 제1 렌즈군(200) 쪽으로 이동할지 아니면, 그 반대방향으로 이동할지를 조절할 수 있다. 또한, 가동코일(3220)에 전류가 인가되는 시간을 조절하여 바디의 광축방향 이동거리를 조절할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 가동코일(3220)과 구동마그네트(3100)의 상호작용에 의해 바디의 이동방향 및 이동거리가 조절됨으로써, 카메라 모듈은 줌업 기능을 수행할 수 있다.
상기한 바와 같이 실시예에서, 제1 렌즈군(200) 후방에 순차적으로 제3 렌즈군(400) 및 제2 렌즈군(300)이 구비되고, 제2 렌즈군(300) 및 제3 렌즈군(400)은 각각 제1 바디(500) 및 제2 바디(600)에 의해 이동방향 및 이동거리가 별도로 조절되므로, 실시예의 카메라 모듈은 효율적이고 정확한 줌업 기능을 수행할 수 있다.
계속하여, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 제1 바디(500) 및 제2 바디(600)의 광축방향 이동위치를 감지하는 구조를 구체적으로 설명한다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 바디의 광축방향 이동위치를 감지하는 수단은 센싱마그네트(4100), 위치센서(4200)를 포함할 수 있다.
센싱마그네트(4100)는 상기 프레임(2200)의 양단에 각각 결합하여 광축방향으로 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 위치센서(4200)는 상기 센싱마그네트(4100)에 대향하여 배치되고, 광축방향으로 서로 이격되도록 배치되는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 센싱마그네트는 적어도 두개가 배치되어 센싱 선형성 확보를 할 수 있다. 즉, 하나의 센싱마그네트가 대응되는 위치센서로부터 멀어질 때 다른 하나의 센싱마그네트는 대응되는 위치센서에 가까워 질 수 있도록 배치할 수 있다. 예를들어 바디의 일단측과 타단측 각각에 센싱 마그네트를 배치하고 대응되는 위치에 위치 센서를 배치하여 선형성 확보를 할 수 있다. 두개의 센싱 마그네트 사이에는 구동 마그네트가 배치될 수 있다.
따라서, 도 6을 참조하면, 하나의 프레임(2200)에 대하여 광축방향으로 센싱마그네트(4100) 및 위치센서(4200) 한 쌍이 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1 바디(500)와 제2 바디(600)는 광축방향 이동거리 및 이동방향이 별도로 제어되므로, 도 6을 참조하면, 서로 평행하게 배치되는 2개의 프레임(2200) 양단에 각각 2개씩 총 4개의 센싱마그네트(4100)가 구비되고, 이에 대응하여 위치센서(4200)도 총 4개로 구비될 수 있다.
4개의 센싱마그네트(4100)는 광축방향 및 상기 광축방향과 수직한 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있고, 마찬가지로, 센싱마그네트(4100)와 대향하여 배치되는 4개의 위치센서(4200)도 광축방향 및 상기 광축방향과 수직한 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
센싱마그네트(4100) 및 위치센서(4200)가 하나의 프레임(2200)에 대하여 광축방향으로 각각 2개씩 구비됨으로써, 센싱마그네트(4100) 및 위치센서(4200)가 광축방향으로 하나씩 구비되는 경우에 비해, 카메라 모듈은 바디의 이동위치 및 이동방향을 더욱 정확하게 감지할 수 있다.
한편, 센싱마그네트(4100)와 위치센서(4200)는 서로 대향하여 배치될 수 있다. 한편, 센싱마그네트(4100)가 프레임(2200)의 양단에 배치되고, 위치센서(4200)는 회로기판(1400)에 결합할 수 있다.
따라서, 센싱마그네트(4100)와 위치센서(4200)가 광축방향으로 대향되도록 하기 위해, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 회로기판(1400)의 일부에 광축방향과 수직한 방향으로 절곡되는 절곡부(1410)를 형성하고, 상기 절곡부(1410)에 위치센서(4200)를 배치할 수 있다.
한편, 센싱마그네트(4100)는 구동마그네트(3100)와 자기적 간섭을 회피하기 위해, 구동마그네트(3100)와 이격되어 배치될 필요가 있다.
따라서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 구동마그네트(3100)는 프레임(2200)의 중앙부에 배치되고 센싱마그네트(4100)는 프레임(2200)의 양단에 각각 배치되어, 구동마그네트(3100)와 센싱마그네트(4100)는 광축방향 및 광축방향과 수직한 방향으로 서로 이격될 수 있다.
한편, 위치센서(4200)는 코일부(3200)에 인가되는 전류에 의해 작동불량이 발생할 수 있으므로, 위치센서(4200)와 코일부(3200)는 서로 이격되어 배치되는 것이 적절하다.
따라서, 도 6을 참조하면, 광축방향으로 보아 위치센서(4200)는 상기 코일부(3200)의 가동코일(3220)의 전방 및 후방에 위치하고, 코일부(3200)와 위치센서(4200)는 광축방향으로 서로 이격될 수 있다.
제1 바디(500) 및 제2 바디(600)에 각각 관련되어 총 4쌍으로 구비되는 센싱마그네트(4100) 및 위치센서(4200)는, 상기한 바와 같이, 배치위치가 서로 다르지만, 유사한 구조 및 기능을 수행하므로 일괄하여 설명한다.
센싱마그네트(4100)는 상기 바디에 고정적으로 결합하고, 따라서, 바디의 이동시 함께 광축방향으로 이동할 수 있다. 상기 센싱마그네트(4100)는 영구마그네트로 구비될 수 있고, 하나로 구비될 수 있으나, 복수의 마그네트가 적층된 구조로 구비될 수도 있다.
위치센서(4200)는 상기 회로기판(1400)에 결합하고, 상기 센싱마그네트(4100)와 대향하여 배치될 수 있다. 상기 위치센서(4200)는 센싱마그네트(4100)의 자기력의 변화를 감지할 수 있는 것으로, 예를 들어 홀센서(hall sensor)로 구비될 수 있다.
회로기판(1400)은 상기 베이스(700)의 하면에 결합하고, 상기 센싱마그네트(4100)와 대향하는 절곡부(1410)에 상기 위치센서(4200)가 결합 및 배치될 수 있다. 회로기판(1400)은 위치센서(4200)와 전기적으로 연결되어, 외부전원으로부터 공급되는 전류를 상기 위치센서(4200)에 인가할 수 있다.
상기 위치센서(4200)로부터 전송되는 신호는 상기 회로기판(1400)을 통해, 상기 회로기판(1400)에 구비되거나 상기 회로기판(1400)과 연결된 제어부로 전달될 수 있다.
센싱마그네트(4100)가 바디가 이동함에 따라 함께 이동함으로써 자기장의 변화가 발생하고, 센싱마그네트(4100)와 대향되는 위치에 고정적으로 배치되는 감지센서는 이러한 센싱마그네트(4100)의 자기장의 변화추이를 감지하여, 바디의 이동방향, 이동속도 등 이동에 관한 정보를 감지할 수 있다.
위치센서(4200)가 감지한 바디의 이동에 관한 정보는 제어부로 전송되고, 제어부는 상기 이동에 관한 정보를 바탕으로 상기 바디의 이동방향, 이동속도 및 이동위치에 대한 피드백제어를 할 수 있다.
상기 제어부에 의한 바디의 피드백제어를 통해 카메라 모듈은 효율적이고 정확한 줌업 기능을 수행할 수 있다.
도 10은 일 실시예의 베이스(700)를 나타낸 사시도이다. 도 11은 도 10의 평면도이다. 상기 베이스(700)에는 가이드홈(710)이 형성될 수 있다.
가이드홈(710)은 베이스(700)의 바닥면에 길이방향이 광축방향으로 형성되며, 상기 제2 바퀴(920)와 롤링접촉하고, 상기 제2 바퀴(920)의 광축방향 이동을 가이드할 수 있으며, 볼록레일(711)과 오목레일(712)을 포함할 수 있다.
오목레일(712)은 제2 바퀴(920)의 외주면이 롤링접촉하고, 따라서, 바디는 오목레일(712)에 의해 베이스(700)에 대해 구름 접촉하면서 광축방향으로 이동할 수 있다.
볼록레일(711)은 오목레일(712)의 양측에 돌출형성되고, 따라서, 제2 바퀴(920)는 볼록레일(711)에 의해 가이드되어 광축방향으로 이동할 수 있다. 볼록레일(711)은 제2 바퀴(920)가 광축방향과 다른 방향으로 과도하게 이동하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 제2 바퀴(920)의 외주면의 폭은 오목레일(712)의 폭보다 작게 형성되는 것이 적절할 수 있다. 만약, 제2 바퀴(920)의 외주면의 폭과 오목레일(712)의 폭이 서로 근접하는 경우, 제2 바퀴(920)의 측면이 볼록레일(711)의 측면과 접촉하여 불필요한 마찰을 발생시킬 수 있으므로, 이러한 불필요한 마찰의 발생을 억제하기 위함이다.
렌즈 어셈블리는 무버(mover)와 고정부로 구성될 수 있다. 무버는 바퀴의 구름 운동에 의해 이동되는 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들어 무버는 제1 렌즈군, 제1 바디, 제1 바퀴, 제1 구동마그네트를 포함할 수 있다. 바퀴가 타고 움직이는 베이스와 고정된 부분을 고정부로 부를 수 있다. 예를들어 고정부는 베이스, 로드, 위치센서 등을 포함할 수 있다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
100: 제1 프리즘
200: 제1 렌즈군
300: 제2 렌즈군
400: 제3 렌즈군
500: 제1 바디
600: 제2 바디
700: 베이스
710: 가이드홈
800: 로드
900: 구름 구동부

Claims (12)

  1. 베이스;
    상기 베이스 내에 배치되는 제1 렌즈군;
    상기 제1 렌즈군과 결합하는 제1 바디;
    상기 베이스에 배치되는 제1 로드(rod);
    상기 제1 바디와 회전 가능하도록 결합하고 상기 베이스 상에서 상기 제1 렌즈군을 이동시키는 제1 바퀴; 및
    상기 제1 바디와 결합되고 상기 베이스 상에서 상기 제1 바디를 이동시키는 제2 바퀴;를 포함하고,
    상기 제2 바퀴는 상기 제1 로드와 이격되어 배치되는 렌즈 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 바디는 상기 제1 바퀴가 배치되는 제1 홀을 포함하는 렌즈 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는,
    상기 제1 바퀴의 일부가 배치되고 상기 제1 바퀴를 가이드하는 홈이 형성된 렌즈 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 바디에 배치되는 제1 마그네트; 및
    상기 베이스에 배치되고, 상기 제1 마그네트와 대향하여 배치되는 제1 코일부를 포함하는 렌즈 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 코일부는,
    상기 베이스에 배치되고 긴 변이 광축방향과 평행하게 배치되는 요크; 및
    상기 요크에 권선되고, 상기 제1 마그네트와 대향하여 배치되는 코일을 포함하는 렌즈 어셈블리.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 마그네트를 사이에 두고 상기 제1 바디에 배치되는 제1 센싱마그네트와 제2 센싱마그네트; 및
    상기 베이스 상에서 상기 제1 센싱마그네트에 대응되는 위치에 배치되는 제1 위치센서와 상기 제2 센싱마그네트에 대응되는 위치에 배치되는 제2 위치센서를 포함하는 렌즈 어셈블리.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 바퀴와 상기 제2 바퀴는 서로 접촉하여 구름운동하는 렌즈 어셈블리.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 바퀴는 상기 제1 바퀴의 일부가 배치되는 홈을 포함하는 렌즈 어셈블리.
  10. 베이스;
    상기 베이스에 배치되는 제1 렌즈군;
    상기 제1 렌즈군과 결합하여 상기 제1 렌즈군을 이동시키는 제1 바디(mover); 및
    상기 베이스에 배치되는 로드(rod);를 포함하고,
    상기 제1 바디는
    상기 로드를 따라 상기 제1 렌즈군을 이동시키는 제1 바퀴와
    상기 제1 바디와 결합되고 상기 베이스 상에서 상기 제1 바디를 이동시키는 제2 바퀴를 포함하고,
    상기 제1 바퀴는 상기 로드와 상기 제2 바퀴 사이에 배치되고,
    상기 제2 바퀴는 상기 로드와 이격되어 배치되는 것을 포함하는 렌즈 어셈블리.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 로드의 일면과 접촉하는 상기 제1 바퀴의 일면은 상기 로드의 일면의 형상과 대응되는 형상을 갖는 렌즈 어셈블리.
  12. 베이스;
    상기 베이스에 배치되는 제1 렌즈군;
    상기 제1 렌즈군과 광축방향으로 이격되어 배치되는 제2 렌즈군;
    상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군 사이에 배치되는 제3 렌즈군;
    상기 베이스 상에서 상기 제2 렌즈군을 광축방향으로 이동시키는 제1 바퀴; 및
    상기 베이스 상에서 상기 제3 렌즈군을 광축방향으로 이동시키는 제2 바퀴;
    를 포함하고,
    상기 제1 바퀴는 상기 베이스에 배치되는 로드와 상기 제2 바퀴 사이에 배치되고,
    상기 제2 바퀴는 상기 로드와 이격되어 배치되는 카메라 모듈.
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