KR102563645B1

KR102563645B1 - 카메라용 액추에이터

Info

Publication number: KR102563645B1
Application number: KR1020210051729A
Authority: KR
Inventors: 김덕현; 이경용; 이병철
Original assignee: 자화전자(주)
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2023-08-04
Also published as: WO2022225325A1; KR20230114256A; CN116685902A; US20240040254A1; KR20220145088A

Abstract

본 발명은, 제1 및 제2 마그네트와 이미지 센서를 구비하며, 광축 방향과 수직인 제1 방향으로 이동하는 제1 OIS 캐리어와, 제1 마그네트에 전자기력을 발생시켜 제1 OIS 캐리어를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동 코일과, 제1 OIS 상부에 구비되며, 광축 방향 및 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 이동하는 제2 OIS 캐리어와, 제2 마그네트에 전자기력을 발생시켜 제2 OIS 캐리어를 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동 코일과, 제1 및 제2 구동 코일을 구비하며, 제1 및 제2 OIS 캐리어의 이동 공간을 제공하는 지지 프레임을 포함하는 카메라용 액추에이터를 제공한다.

Description

카메라용 액추에이터{ACTUATOR FOR CAMERA}

본 발명은 카메라용 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 오토 포커스 및 손떨림 보정 기능을 구현할 수 있는 액추에이터에 대한 관한 것이다.

영상 처리에 대한 하드웨어 기술이 발전하고 영상 촬영 등에 대한 사용자 니즈가 높아짐에 따라, 독립된 카메라 장치는 물론, 휴대폰, 스마트폰, 등과 같은 모바일 단말에 장착된 카메라 모듈 등에 오토 포커스(AF, Auto Focus), 손 떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 등의 기능이 구현되고 있다.

오토 포커스(자동 초점 조절) 기능은 렌즈 등이 탑재된 캐리어를 광축 방향으로 선형 이동하여 피사체와의 초점 거리를 조정함으로써 렌즈 후단에 구비된 이미지 센서(CMOS, CCD 등)에 선명한 이미지가 생성되도록 하는 기능을 의미한다.

또한, 손떨림 보정 기능은 손떨림에 의하여 렌즈의 흔들림이 발생하는 경우 그 흔들림을 보상하는 방향으로 렌즈가 탑재된 캐리어를 적응적으로 이동시킴으로써 영상의 선명도를 개선하는 기능을 의미한다.

AF 또는 OIS 기능을 구현하는 대표적인 방법 중 하나는 이동체(캐리어)에 마그네트(코일)을 설치하고, 고정체(하우징, 또는 다른 형태의 캐리어 등)에 코일(마그네트)을 설치한 후, 코일과 마그네트 사이에 전자기력을 발생시킴으로써 이동체를 광축 방향 또는 광축과 수직한 방향으로 이동시키는 방법이다.

한편, 캐리어의 물리적 지지 및 캐리어의 위치 복원 등을 구현하기 위하여 캐리어를 와이어에 연결하는 장치도 있으나, 이러한 장치의 경우 내외적 환경에 의하여 와이어의 물성 변형이 쉽게 일어나므로 구동 정밀성이 저하되기 쉽고 특히, 렌즈의 고사양화에 따라 렌즈의 무게와 크기가 커지는 경우 구동 성능이 더욱 저하될 수 있다.

이러한 와이어(wire) 타입의 문제점을 해소하기 위하여 최근에는 이동체와 고정체 사이에 볼(ball)을 개재시켜 이동체와 고정체 사이의 적절한 이격 거리가 지속적으로 유지되도록 하고 볼의 회전 운동 및 볼과의 점접촉(point contact)을 통한 최소화된 마찰력으로 캐리어가 더욱 유연하고 정확하게 이동하는 형태가 적용되고 있다.

AF와 OIS 기능이 통합된 장치 내지 액추에이터의 경우, AF는 광축 방향으로 이동하여야 하며 OIS는 광축과 수직한 방향으로 이동하여야 하므로 AF 및 OIS 캐리어들이 상호 적층되는 복합한 물리적 구조로 구현된다.

이러한 종래의 액추에이터는 렌즈 조립체를 광축 방향과 수직한 방향으로 이동시켜 손 떨림을 보정을 수행하였다. 그러나, 렌즈 조립체가 카메라 모듈의 무게 대부분을 차지하기 때문에, 렌즈 조립체 이동 정확도 및 카메라 모듈의 성능 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 종래의 액추에이터는 AF 및 OIS 캐리어를 이동시키기 위한 마그네트 및 구동 코일을 누워 있는 형태로 배치하기 때문에, 광축 방향 기준으로 그 높이가 상당히 증가하게 된다.

즉, 카메라용 액추에이터는 스마트폰 등과 같은 휴대 단말의 메인 기판에 입설(立設)되는 형태로 설치되므로 액추에이터의 높이 증가는 곧 휴대 단말의 두께 증가를 의미하므로 종래 액추에이터의 경우 휴대 단말의 슬림화 경향에 부합되지 못하며 공간 활용성이 극히 낮다는 문제점이 있다.

또한, 종래 액추에이터의 경우, 휴대 단말의 두께 스펙 등에 부합되도록 하기 위하여 구동 성능과 직접적으로 관련된 구조 및 부품 등의 높이 또는 크기 등을 줄여야 하므로 결국 종래 장치는 구동 성능이 저하되는 문제점을 가지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 비교적 쉽게 OIS를 구현할 수 있고, 카메라 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 카메라용 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 액추에이터의 두께(광축 방향 기준)을 비약적으로 줄일 수 있는 카메라용 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, OIS 구동부의 자계 필드가 AF 구동부 영향을 주는 것을 최소화할 수 있는 카메라용 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, OIS 볼의 외부 이탈을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, OIS 캐리어 이동 시 베이스에 의한 방해를 방지할 수 있는 카메라용 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 제1 및 제2 마그네트와 이미지 센서를 구비하며, 광축 방향과 수직인 제1 방향으로 이동하는 제1 OIS 캐리어와, 제1 마그네트에 전자기력을 발생시켜 제1 OIS 캐리어를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동 코일과, 제1 OIS 상부에 구비되며, 광축 방향 및 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 이동하는 제2 OIS 캐리어와, 제2 마그네트에 전자기력을 발생시켜 제2 OIS 캐리어를 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동 코일과, 제1 및 제2 구동 코일을 구비하며, 제1 및 제2 OIS 캐리어의 이동 공간을 제공하는 지지 프레임을 포함하는 카메라용 액추에이터를 제공한다.

또한, 본 발명의 카메라용 액추에이터는, 제1 OIS 캐리어 상부에 제1 방향으로 형성되는 제1 가이드 레일과, 제2 OIS 캐리어 하부에 제1 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제2 가이드 레일과, 제1 및 제2 가이드 레일 사이에 구비되는 제1 OIS 볼을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 카메라용 액추에이터는, 제2 OIS 캐리어 상부에 제2 방향으로 형성되는 제3 가이드 레일과, 지지 프레임 하부에 제3 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제4 가이드 레일과, 제3 및 제4 가이드 레일 사이에 구비되는 제2 OIS 볼을 더 포함할 수 있다.

또한, 지지 프레임은, 제1 및 제2 마그네트와 각각 대면하여 제1 OIS 캐리어를 지지 프레임 측으로 끌어 당기는 흡입 요크를 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 카메라용 액추에이터는, 제3 마그네트 및 렌즈 조립체를 구비하며, 광축 방향으로 이동하는 AF 캐리어와, 지지 프레임에 구비되며, 제3 마그네트에 전자기력을 발생시켜 AF 캐리어를 광축 방향으로 이동시키는 제3 구동 코일을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 카메라용 액추에이터는, AF 캐리어 외측에 광축 방향으로 형성되는 제5 가이드 레일과, 지지 프레임 내측에 제5 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제6 가이드 레일과, 제5 및 제6 가이드 레일 사이에 구비되는 AF 볼을 더 포함할 수 있다.

또한, 지지 프레임은, 제1 및 제2 마그네트를 수용하는 수용함를 구비할 수 있다.

또한, 흡입 요크는 수용함 상부에 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 카메라용 액추에이터는, 제1 구동 코일 내측에 배치되는 제1 홀 센서와, 제2 구동 코일 내측에 배치되는 제2 홀 센서와, 제3 구동 코일 외측에 배치되되 제1 및 제2 마그네트와 가장 이격된 위치에 배치되는 제3 홀 센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 제1 마그네트는, 중심 기준으로 제2 마그네트 측으로 치우쳐 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 카메라 모듈의 무게 대부분을 차지하는 렌즈 조립체를 이동시키는 것 대신 상대적으로 무게가 가벼운 이미지 센서를 이동시켜 손 떨림을 보정함으로써, 비교적 쉽게 OIS를 구현할 수 있고, 카메라 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, AF 및 OIS 구동부를 구성하는 마그네트 및 구동 코일을 광축 방향으로 입설(立設)하여 배치함으로써 액추에이터의 두께(광축 방향 기준)을 비약적으로 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, OIS 구동부의 자계 필드가 AF 구동부 영향을 주는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, OIS 볼의 외부 이탈을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, OIS 캐리어 이동 시 베이스에 의한 방해를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라용 액추에이터의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 구성을 도시한 분해 결합도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 OIS 캐리어의 분해 결합도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 OIS 캐리어의 OIS의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지지 프레임의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지지 프레임 및 AF 캐리어의 분해 결합도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지지 프레임 및 AF 캐리어의 결합 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지지 프레임에 구비되는 흡입 요크의 기능을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라용 액추에이터(이하 '액추에이터'로 지칭한다)의 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 구성을 도시한 분해 결합도이다.

이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 전체적인 구성을 먼저 설명하고, AF와 OIS 각각의 기능을 구현하는 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는 오토 포커스(AF, Auto Focus) 및 손떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization)이 함께 구현된 실시예이나, 본 발명의 액추에이터(100)는 실시 형태에 따라서 OIS만을 위한 액추에이터로 구현될 수도 있음은 물론이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는 베이스(110), 제1 OIS 캐리어(130), 제2 OIS 캐리어(140), 지지 프레임(150), AF 캐리어(160) 및 케이스(170)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 OIS 캐리어(130)는 제1 및 제2 마그네트(M1, M2)와 이미지 센서(120)를 구비하며, 지지 프레임(150)은 제1 내지 제3 구동 코일(C1, C2, C3)를 구비한다. 그리고, AF 캐리어(160)는 제3 마그네트(M3) 및 렌즈 조립체(미도시)를 구비한다.

여기서, AF 캐리어(160)는 중앙에 렌즈 조립체를 장착하기 위한 개방부가 형성될 수 있고, 제2 OIS 캐리어(140) 및 지지 프레임(150)은 중앙에 AF 구현 시 렌즈 조립체가 상하 방향으로 이동할 수 있도록 개방부가 형성된다.

또한, 이미지 센서(120)는 제1 OIS캐리어(130) 하부에 장착된다. 그리고, 제1 OIS 캐리어(130)는 중앙에 이미지 센서(120)를 광축 방향으로 노출하기 위한 개방부가 형성된다. 이에 따라, 이미지 센서(120)는 렌즈 조립체로부터 들어오는 광을 감지할 수 있게 된다. 여기서, 이미지 센서(120)는 CCD(Charged-coupled Device), CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)와 같은 촬상 소자로 이루어질 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 Z축 방향은 렌즈 조립체로 빛이 유입되는 방향인 광축 방향으로서 후술되는 AF 캐리어(160)가 진퇴 이동하는 방향에 해당한다.

AF 캐리어(160)가 이 광축 방향으로 진퇴 이동하면 액추에이터(100) 후단에 구비된 이미지 센서(120)와 렌즈 조립체 사이의 초점 거리가 조정됨으로써 AF 기능이 구현된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술 하겠다.

한편, 광축 방향(Z축 방향)과 수직을 이루는 두 방향인 X축 방향 및 Y축 방향은 손떨림에 의한 흔들림이 보상되도록 OIS 구동에 의하여 이미지 센서(120)가 이동하는 방향을 의미한다. 이하 설명에서 X축 방향을 제1 방향으로, Y축 방향을 제2 방향으로 지칭하나 이는 상대적 관점에 따른 하나의 예시일 뿐, X축 방향과 Y축 방향 중 어느 하나의 방향이 제1 방향이며, 나머지 하나의 방향이 제2 방향이 될 수 있음은 물론이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는 베이스(110)를 기준으로 제1 OIS 캐리어(130), 제2 OIS 캐리어(140), 지지 프레임(150), AF 캐리어(160) 및 케이스(170)가 순차적으로 구비되는 구조를 가진다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 OIS 캐리어의 분해 결합도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 OIS 캐리어의 OIS의 기능을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지지 프레임의 사시도이다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 OIS 구현을 설명하겠다.

본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는, 제1 OIS 캐리어(130) 상부에 제1 방향(X축 방향)으로 형성되는 제1 가이드 레일(131)과, 제2 OIS 캐리어(140) 하부에 제1 가이드 레일(131)과 대면하여 형성되는 제2 가이드 레일(141)과, 제1 및 제2 가이드 레일(131, 141) 사이에 구비되는 제1 OIS 볼(B1)을 포함한다.

제1 OIS 볼(B1)은 제1 및 제2 가이드 레일(131, 141) 사이에서 구름 이동함으로써 제1 OIS 캐리어(130)를 제1 방향으로 이동시킬 수 있다.

제1 가이드 레일(131)은 제1 OIS 캐리어(130)의 각 모서리에 형성될 수 있고, 제2 가이드 레일(141)도 제2 OIS 캐리어(140)의 각 모서리에 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 마그네트(M1)는 제1 OIS 캐리어(130) 상부에 입설(立設)되는 형태로 구비되며, 두 개의 제1 OIS 볼(B1) 사이에 제1 방향으로 배치된다.

제1 구동 코일(C1)은, 지지 프레임(150)의 내측면에 제1 마그네트(M1)와 대면하여 배치되고, 제1 홀 센서(S1)는 제1 구동 코일(C1) 내측에 배치될 수 있다.

제1 OIS 캐리어(130)는 제1 방향(X축 방향)의 OIS 기능이 구현되는 경우 지지 프레임(150)의 내부 공간에서 제2 OIS 캐리어(140)를 기준으로 제1 방향으로 이동한다. 이러한 점에서 제1 OIS 캐리어(130)는 이동체에 해당하며, 이에 상응하는 관점에서 제2 OIS 캐리어(140)는 고정체에 해당한다.

제1 홀 센서(S1)는 손떨림에 의한 움직임 "?항?* 그 크기에 대응되는 전기적 신호를 구동 드라이버(미도시)로 전송하며, 구동 드라이버는 이에 대응하는 크기와 방향의 전원이 제1 구동 코일(C1)에 인가되도록 제어한다.

제1 구동 코일(C1)에 전원이 인가되면 제1 구동 코일(C1)은 제1 OIS 캐리어(130)에 설치된 제1 마그네트(M1)에 전자기력을 발생시키고 이 전자기력에 의하여 제1 OIS캐리어(130)가 제1 방향으로 이동한다.

여기서, 이미지 센서(120)는 제1 OIS 캐리어(130)에 결합되는 형태이므로 제1 OIS캐리어(130)가 제1 방향으로 이동하는 경우 이미지 센서(120)도 제1 방향으로 이동한다. 이에 따라, 제1 방향 성분에 의한 손떨림이 보정된다.

제1 OIS캐리어(130)는 제1 홀 센서(S1) 및 구동 드라이버 간 피드백 제어를 통해 이동될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는, 제2 OIS 캐리어(140) 상부에 제2 방향(Y축 방향)으로 형성되는 제3 가이드 레일(142)과, 지지 프레임(150) 하부에 제3 가이드 레일(142)과 대면하여 형성되는 제4 가이드 레일(153)과, 제3 및 제4 가이드 레일(142, 153) 사이에 구비되는 제2 OIS 볼(B2)을 포함한다.

제2 OIS 볼(B2)은 제3 및 제4 가이드 레일(142, 153) 사이에서 구름 이동함으로써 제2 OIS 캐리어(140)를 제2 방향으로 이동시킬 수 있다.

제3 가이드 레일(142)은 제2 OIS 캐리어(140)의 각 모서리에 형성될 수 있고, 제4 가이드 레일(153)도 지지 프레임(150)의 각 모서리에 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제3 및 제4 가이드 레일(142, 153)은 제1 및 제2 가이드 레일(131, 141)과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.

제2 마그네트(M2)는 제1 OIS 캐리어(130) 상부에 입설(立設)되는 형태로 구비되며, 두 개의 제2 OIS 볼(B2) 사이에 제2 방향으로 배치된다.

제2 구동 코일(C2)은, 지지 프레임(150)의 내측면에 제2 마그네트(M2)와 대면하여 배치되고, 제2 홀 센서(S2)는 제2 구동 코일(C2) 내측에 배치될 수 있다.

제2 OIS 캐리어(140)는 제2 방향(Y축 방향)의 OIS 기능이 구현되는 경우 지지 프레임(150)의 내부 공간에서 지지 프레임(150)를 기준으로 제2 방향으로 이동한다. 이러한 점에서 제2 OIS 캐리어(140)는 이동체에 해당하며, 이에 상응하는 관점에서 지지 프레임(150)은 고정체에 해당한다.

제2 홀 센서(S2)는 손떨림에 의한 움직임 "?항?* 그 크기에 대응되는 전기적 신호를 구동 드라이버(미도시)로 전송하며, 구동 드라이버는 이에 대응하는 크기와 방향의 전원이 제2 구동 코일(C2)에 인가되도록 제어한다.

제2 구동 코일(C2)에 전원이 인가되면 제2 구동 코일(C2)은 제1 OIS 캐리어(130)에 설치된 제2 마그네트(M2)에 전자기력을 발생시키고 이 전자기력에 의하여 제2 OIS캐리어(140)가 제2 방향으로 이동한다.

여기서, 이미지 센서(120)는 제1 OIS 캐리어(130)에 결합되고, 제1 OIS 캐리어(130)는 제2 OIS 캐리어(140)와 결합되는 형태이므로 제2 OIS캐리어(140)가 제2 방향으로 이동하는 경우 제1 OIS 캐리어(130) 및 이미지 센서(120)도 제2 방향으로 이동한다. 이에 따라, 제2 방향 성분에 의한 손떨림이 보정된다.

제2 OIS캐리어(140)는 제2 홀 센서(S2) 및 구동 드라이버 간 피드백 제어를 통해 이동될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는, 카메라 모듈의 무게 대부분을 차지하는 렌즈 조립체를 이동시키는 것 대신 상대적으로 무게가 가벼운 이미지 센서(120)를 이동시켜 손 떨림을 보정함으로써, 비교적 쉽게 OIS를 구현할 수 있고, 카메라 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 지지 프레임(150)은 제1 및 제2 마그네트(M1, M2)를 수용하는 수용함(152)을 구비할 수 있다. 여기서, 수용함(152)은 대략 “ㄱ”자 형상으로 형성될 수 있다. 물론 수용함 내부에는 제1 및 제2 마그네트(M1, M2)와 각각 대면하는 제1 및 제2 코일(C1, C2)이 구비되어 있다.

이와 같이, 제1 및 제2 마그네트(M1, M2)가 수용함(152)에 수용된 형태로 배치됨으로써, 제3 홀 센서(S3)가 제1 및 제2 마그네트(M1, M2)에 의해 형성된 자계 필드에 의해 영향 받는 것을 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지지 프레임 및 AF 캐리어의 분해 결합도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지지 프레임 및 AF 캐리어의 결합 평면도이다.

이하, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 AF 기능 구현을 설명하겠다.

본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는, AF 캐리어(160) 외측에 광축 방향(Z축 방향)으로 형성되는 제5 가이드 레일(161)과, 지지 프레임(150) 내측에 제5 가이드 레일(161)과 대면하여 형성되는 제6 가이드 레일(151)과, 제5 및 제6 가이드 레일(161, 151) 사이에 구비되는 AF 볼(B3)을 포함한다.

AF 볼(B3)은 제5 및 제6 가이드 레일(161, 151) 사이에서 구름 이동함으로써 AF 캐리어(160)를 광축 방향으로 이동시킬 수 있다.

제5 가이드 레일(131)은 제1 내지 제4 가이드 레일(131, 141, 142, 153)이 구비되지 않은 AF 캐리어(160) 외측면 양측에 각각 형성될 수 있다.

제3 마그네트(M3)는 제5 가이드 레일(131) 사이에 구비될 수 있고, 제3 구동 코일(C3)은 지지 프레임(150)의 내측면에 제3 마그네트(M3)와 대면하여 배치되고, 제3 홀 센서(S3)는 제3 구동 코일(C3) 외측에 배치될 수 있다.

지지 프레임(150)은 AF 캐리어(160)의 이동 공간을 제공한다. 그리고, AF 캐리어(160)는 지지 프레임(150) 내부에 구비되어 지지 프레임(150)을 기준으로 광축 방향(Z축 방향)으로 이동한다. 이러한 점에서 AF 캐리어(160)가 이동체라면 이에 상응하는 관점에서 지지 프레임(150)은 고정체에 해당한다.

제3 구동 코일(C3)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되면 제3 코일(C3)은 AF 캐리어(160)에 설치된 제3 마그네트(M3)에 전자기력을 발생시키고 이 전자기력에 의하여 AF 캐리어(160)가 광축 방향으로 이동한다.

AF 캐리어(160)에 렌즈 조립체가 탑재되므로 AF 캐리어(130)가 광축 방향으로 이동하는 경우 렌즈 조립체도 광축 방향으로 이동하게 되어 이미지 센서(120)와의 초점 거리가 조정된다.

AF 캐리어(160)는 제3 홀 센서(S3) 및 구동 드라이버 간 피드백 제어를 통해 이동될 수 있다.

한편, 제3 홀 센서(S3)는 제1 및 제2 마그네트(M1, M2)에 의해 형성된 자계 필드에 의해 영향을 받을 수 있다. 특히, 제2 마그네트(M2)는 제3 홀 센서(S3)와 멀리 떨어져 있어 큰 영향은 없으나 제1 마그네트(M1)는 제4 홀 센서(S3)와 비교적 가까이 배치되므로 그 이동에 따라 제3 홀 센서(S3)에 영향을 줄 수 있다.

이를 방지하기 위해, 도 6에 도시한 바와 같이, 제3 홀 센서(S3)는 제3 구동 코일(C3) 외측에 배치되되 제1 및 제2 마그네트(M1, M2)와 가장 이격된 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 마그네트(M1)를 중심 기준으로 제2 마그네트(M2) 측으로 치우쳐 배치함으로써, 제3 홀 센서(S3)가 제1 마그네트(M1)에 의해 영향을 받는 것을 최소화 할 수 있다.

전술한 제1 OIS 캐리어(130)의 제1 방향 이동, 제2 OIS 캐리어(140)의 제2 방향 이동 및 AF 캐리어(160)의 광축 방향 이동은 각각 별개의 프로세싱과 별개의 물리적 구조에 의하여 독립적으로 구동되므로 각 방향 별 이동은 개별적으로 이루어질 수 있음은 물론, 상호 조합된 복수 개 방향(XY, XZ, YZ, XYZ 등)의 이동이 동시적으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.

전술한 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)에 따르면, 제1 내지 제3 마그네트(M1, M2, M3)와 제1 내지 제3 구동 코일(C1, C2, C3)을 광축 방향으로 입설(立設)하여 배치함으로써 액추에이터(100)의 두께(광축 방향 기준)을 비약적으로 줄일 수 있게 된다.

즉, 최근 휴대 단말의 경우 화면 표시 수단이 넓어짐에 따라 메인 기판의 너비 또한, 충분히 커지고 있는데, 본 발명의 액추에이터(100)는 광축을 기준으로 수평 방향인 너비 방향으로만 크기가 증가되므로 이러한 휴대 단말의 경향성에 더욱 부합되는 구조를 구현할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지지 프레임에 구비되는 흡입 요크의 기능을 설명하기 위한 도면이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 지지 프레임(150)은 제1 및 제2 마그네트(M1, M2) 상부(광축 방향 기준)와 각각 대면하여 제1 OIS 캐리어(130)를 지지 프레임(150) 측으로 끌어 당기는 흡입 요크(154)를 구비할 수 있다.

여기서, 흡입 요크(154)는 지지 프레임(150)의 수용함(152) 상부에 구비되어 제1 및 제2 마그네트(M1, M2) 상부(광축 방향 기준)와 각각 대면할 수 있다. 그리고, 흡입 요크(154)는 자성을 가진 금속 재질 등으로 이루어지며, 제1 및 제2 마그네트(M1, M2)와 인력을 발생시킬 수 있다.

이에 따라, 흡입 요크(154)는, 제1 및 제2 마그네트(M1, M2) 간 인력으로 인해, 제1 OIS 캐리어(130)를 지지 프레임(150) 측으로 끌어 당길 수 있고, 이를 통해 제1 OIS 볼(B1)의 외부 이탈을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 OIS 캐리어(130)를 베이스(110)의 바닥면과 일정 거리 이격시켜 제1 OIS 캐리어(130) 이동 시 베이스(110)에 의한 방해를 방지할 수 있다.

한편, 도 4를 참조하면, 흡입 요크(154)와 제1 및 제2 마그네트(M1, M2) 간 인력을 최대한 이용하기 위해서는 제1 OIS 볼(B1)을 제1 및 제2 마그네트(M1, M2)와 동일선 상에 배치하는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술된 본 발명의 설명에 있어 제1 및 제2 등과 같은 수식어는 상호 간의 구성요소를 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐이므로, 특정의 순서, 우선 순위 등을 나타내기 위하여 사용되는 용어가 아니라고 해석되어야 한다.

본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술 분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.

100 : 카메라용 액추에이터
110 : 베이스
120 : 이미지 센서
130 : 제1 OIS 캐리어
140 : 제2 OIS 캐리어
150 : 지지 프레임
160 : AF 캐리어
170 : 케이스

Claims

렌즈 조립체가 이동 가능하게 수용되는 지지 프레임;
제1 및 제2 마그네트와, 상기 렌즈 조립체와 대면하는 이미지 센서를 구비하며, 광축과 수직한 제1 방향으로 이동하는 제1 OIS 캐리어;
상기 지지 프레임과 상기 제1 OIS 캐리어 사이에 위치되어 상기 광축 및 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 이동하는 제2 OIS 캐리어; 및
상기 제1 OIS 캐리어 및 제2 OIS 캐리어와, 상기 제2 OIS 캐리어와 상기 지지 프레임 사이에 위치하는 복수의 볼을 포함하고,
상기 지지 프레임은
상기 제1 및 제2 마그네트 측면과 대면하는 제1 및 제2 구동 코일과, 상기 제1 및 제2 마그네트 상부와 대면하는 흡입 요크를 구비하는
카메라용 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 OIS 캐리어 상부에 상기 제1 방향으로 형성되는 제1 가이드 레일; 및
상기 제2 OIS 캐리어 하부에 상기 제1 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제2 가이드 레일을 더 포함하고,
상기 복수의 볼은
상기 제1 및 제2 가이드 레일 사이에 구비되는 제1 OIS 볼을 포함하는
카메라용 액추에이터.
제 2 항에 있어서,
상기 제2 OIS 캐리어 상부에 상기 제2 방향으로 형성되는 제3 가이드 레일; 및
상기 지지 프레임 하부에 상기 제3 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제4 가이드 레일을 더 포함하고,
상기 복수의 볼은
상기 제3 및 제4 가이드 레일 사이에 구비되는 제2 OIS 볼을 포함하는
카메라용 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 흡입 요크는
상기 제1 및 제2 마그네트와의 인력 작용으로 상기 제1 OIS 캐리어를 상기 지지 프레임 측으로 끌어 당기는
카메라용 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
제3 마그네트 및 렌즈 조립체를 구비하며, 상기 광축 방향으로 이동하는 AF 캐리어를 더 포함하고,
상기 지지 프레임은
상기 제3 마그네트와 대면하는 제3 구동 코일을 구비하는
카메라용 액추에이터.
제 5 항에 있어서,
상기 AF 캐리어 외측에 상기 광축 방향으로 형성되는 제5 가이드 레일; 및
상기 지지 프레임 내측에 상기 제5 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제6 가이드 레일을 더 포함하고,
상기 복수의 볼은
상기 제5 및 제6 가이드 레일 사이에 구비되는 AF 볼을 포함하는
카메라용 액추에이터.
제 4 항에 있어서,
상기 지지 프레임은
상기 제1 및 제2 마그네트를 수용하는 수용함를 구비하는
카메라용 액추에이터.
제 7 항에 있어서,
상기 흡입 요크는 상기 수용함 상부에 구비되는
카메라용 액추에이터.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 구동 코일 내측에 배치되는 제1 홀 센서;
상기 제2 구동 코일 내측에 배치되는 제2 홀 센서; 및
상기 제3 구동 코일 외측에 배치되되 상기 제1 및 제2 마그네트와 가장 이격된 위치에 배치되는 제3 홀 센서;
를 더 포함하는 카메라용 액추에이터.
제 9 항에 있어서,
상기 제1 마그네트는
중심 기준으로 상기 제2 마그네트 측으로 치우쳐 배치되는
카메라용 액추에이터.