KR102589278B1 - 카메라용 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 의한 카메라용 액추에이터는 내부 공간을 제공하는 하우징; 광축 방향과 수직한 제1방향으로 이동하는 제1캐리어; 상기 하우징의 내측과 상기 제1캐리어의 외측 사이에 구비되는 스위칭가이드; 상기 제1캐리어를 기준으로 광축 방향 및 상기 제1방향 모두와 수직한 제2방향으로 이동하는 제2캐리어; 및 상기 스위칭가이드의 내측과 상기 제1캐리어의 외측 사이에 구비되어 상기 제1캐리어의 광축 방향 이동을 제한하는 가이딩구조를 포함하며, 이 경우 상기 제1캐리어는 상기 스위칭가이드를 기준으로 상기 제1방향으로 이동하며, 상기 가이딩구조에 의하여 상기 스위칭가이드와 함께 광축 방향으로 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라용 액추에이터{ACTUATOR FOR CAMERA}

본 발명은 카메라용 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 캐리어의 선형 이동을 지지하는 구조 등을 개선시켜 구동 정밀성을 더욱 향상시킨 광학용 액추에이터에 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 오토포커스(AF, Auto Focus), 손떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 등의 기능이 구현되고 있다.

오토포커스(자동초점조절) 기능은 렌즈 등이 탑재된 캐리어를 광축 방향으로 선형 이동하여 피사체와의 초점 거리를 조정함으로써 렌즈 후단에 구비된 이미지센서(CMOS, CCD 등)에 선명한 이미지가 생성되도록 하는 기능을 의미한다.

손떨림 보정 기능은 손떨림에 의하여 렌즈 또는 이미지센서의 흔들림이 발생하는 경우 그 흔들림을 보상하는 방향으로 렌즈(또는 이미지센서)가 탑재된 캐리어를 적응적으로 이동시킴으로써 영상의 선명도를 개선하는 기능을 의미한다.

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

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.

그러므로 종래 장치의 경우 광축 방향을 기준으로 복수 개의 캐리어가 상하 적층되는 형태로 이루어지고 각 캐리어들 사이에 각각 볼들이 배치되므로 광축 방향을 기준으로 그 높이가 증가하게 된다.

카메라용 액추에이터는 스마트폰 등과 같은 휴대 단말의 메인 기판에 직립하는 형태로 설치되므로 액추에이터의 높이 증가는 곧 휴대 단말의 두께 증가를 의미하므로 종래 장치의 경우 휴대 단말의 슬림화 경향에 부합되지 못하며 공간 활용성이 낮다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 캐리어의 물리적 지지와 가이딩을 위한 구조를 개선시킴으로써, 구동의 정밀성은 물론, 액추에이터 자체의 두께 활용성 등을 더욱 향상시킬 수 있는 광학용(카메라용) 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

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 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 카메라용 액추에이터는 내부 공간을 제공하는 하우징; 광축 방향 및 광축 방향과 수직한 제1방향으로 이동하는 제1캐리어; 상기 하우징의 내측과 상기 제1캐리어의 외측 사이에 구비되는 스위칭가이드; 상기 제1캐리어를 기준으로 광축 방향 및 상기 제1방향 모두와 수직한 제2방향으로 이동하는 제2캐리어; 및 상기 스위칭가이드의 내측과 상기 제1캐리어의 외측 사이에 구비되어 상기 제1캐리어의 광축 방향 이동을 제한하는 가이딩구조를 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우 본 발명의 상기 제1캐리어는 상기 스위칭가이드를 기준으로 상기 제1방향으로 이동하며, 상기 가이딩구조에 의하여 상기 스위칭가이드와 함께 광축 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.

구체적으로 본 발명의 상기 가이딩구조는 상기 스위칭가이드의 내측 및 상기 제1캐리어의 외측 중 하나 이상에 구비되며 상기 제1방향으로 연장된 형상을 가지는 제1레일; 및 상기 제1레일에 배치되는 제1볼을 포함할 수 있다.

바람직하게, 본 발명은 상기 제1캐리어 및 상기 제2캐리어 중 하나 이상에 구비되며 상기 제2방향으로 연장된 형상을 가지는 제2레일; 및 상기 제2레일에 배치되는 제2볼을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 하우징의 내측 및 상기 스위칭가이드의 외측 중 하나 이상에 구비되며 광축 방향으로 연장된 형상을 가지는 AF레일; 및 상기 AF레일에 배치되는 AF볼을 더 포함할 수 있다.

나아가 본 발명은 상기 제1캐리어에 설치되는 AF마그네트; 및 상기 제1캐리어에 설치되는 제1마그네트를 더 포함할 수 있다.

이 경우 본 발명의 상기 제1캐리어는 AF코일과 상기 AF마그네트 사이에 구동력이 발생하는 경우 상기 가이딩구조에 의하여 상기 스위칭가이드와 함께 광축 방향으로 이동하며, 제1코일과 상기 제1마그네트 사이에 구동력이 발생하는 경우 상기 스위칭가이드를 기준으로 상기 제2캐리어와 함께 상기 제1방향으로 이동하하도록 구성될 수 있다.

실시형태에 따라서 본 발명은 상기 제2캐리어에 설치되는 제2마그네트를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 본 발명의 상기 제2캐리어는 제2코일과 상기 제2마그네트 사이에 구동력이 발생하는 경우 상기 제1캐리어를 기준으로 상기 제2방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.

더욱 바람직하게, 본 발명은 상기 제1캐리어에 구비되며 상기 제2마그네트와 인력을 발생시키는 풀링요크; 및 상기 제2캐리어에 구비되며, 상기 제1마그네트와 인력을 발생시키는 인력요크를 더 포함할 수 있다.

이 경우 본 발명의 상기 인력요크는 상기 제2방향으로 연장된 형상을 가지며, 상기 제2마그네트의 반대 방향으로 편향된 위치에 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 제2캐리어는 상기 제1마그네트의 상부 공간으로 돌출되는 플랜지를 포함할 수 있으며, 이 경우 본 발명의 상기 인력요크는 상기 플랜지에 구비되는 것이 바람직하다.

나아가 본 발명의 상기 AF마그네트는 상기 제1캐리어의 하부보다 하방으로 더 연장된 형상을 가질 수 있으며 이 경우 상기 스위칭가이드의 몸체부는 상기 제1캐리어의 하부에 배치되되, 상기 AF마그네트의 후방에 배치될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의할 때, AF와 OIS를 동시에 구현하는 캐리어를 적용함으로써 AF와 OIS의 복합 이동을 구현하는 물리적 객체를 더욱 간소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하는 경우 각 방향별 이동체를 광축 방향 즉, 액추에이터가 응용장치(스마트폰)에 설치되는 방향으로 상하 적층시키는 구조에서 좌우로 확장시키는 구조로 개선시킴으로써 액추에이터의 두께 및 공간 활용성을 근본적으로 향상시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하는 경우, AF를 위한 이동과 OIS를 위한 이동이 서로 다른 영역에서 이루어지므로 개별 방향 이동이 더욱 독립적으로 구현될 수 있어 AF 및 OIS의 구동 성능 및 각 방향별 선형 이동의 정밀성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의할 때, 마그네트와 인력을 발생시키는 요크를 상하 방향은 물론, 평면 방향을 기준으로 분산 적용함으로써 캐리어 사이의 밀착력을 더욱 효과적으로 유지할 수 있음은 물론, 캐리어의 선형 이동에 대한 정밀성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의할 때, AF마그네트를 광축 방향으로 확장시킬 수 있어 공간 활용성을 높일 수 있음은 물론, 더욱 증강된 AF구동력을 제공할 수 있다.

나아가 스위칭가이드와 제1캐리어 사이의 물리적 지지 구조가 구현되므로 지그(jig) 등을 이용하여 위치를 유지하기 위한 공정이 생략될 수 있고 이를 통하여 조립 공정 등의 효율성 또한, 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 카메라용 액추에이터의 전체적인 구성을 도시한 도면,
도 3은 AF와 제1OIS의 구동을 위한 상세 구성을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 AF구동을 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 제1OIS의 구동을 설명하는 도면,
도 6은 제2OIS의 구동을 위한 상세 구성을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 제2OIS의 구동을 설명하는 도면,
도 8 및 도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 인력요크를 설명하는 도면,
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 AF마그네트를 설명하는 도면,
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 제2레일을 설명하는 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 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 카메라용 액추에이터(이하 '액추에이터라' 지칭한다)(1000)의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.

이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 전체적인 구성을 먼저 설명하고, AF, 제1방향 OIS 및 제2방향 OIS 각각을 구현하는 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명을 후술하도록 한다.

도 1 등에 도시된 본 발명의 액추에이터(1000)는 AF 및 두 방향 OIS가 함께 구현된 실시예이나, 본 발명의 액추에이터(1000)는 실시형태에 따라서 OIS만을 위한 액추에이터 또는 AF와 한 방향 OIS만을 위한 액추에이터로 구현될 수도 있음은 물론이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 액추에이터(1000)는 제1캐리어(100) 및 제2캐리어(200) 중 하나 이상으로 이루어질 수 있는 캐리어유닛(500), 스위칭가이드(300), 하우징(400), 스토퍼(800) 및 케이스(900)를 포함하여 구성될 수 있다.

내부 공간을 제공하는 하우징(400)은 본 발명에 의한 액추에이터(1000)의 기본 프레임 구조에 해당하는 구성으로서, 일체형은 물론, 조립 공정 등의 효율성을 높이기 위하여 필요에 따라 복수 개의 파트로 구분된 후 조립되는 형태로 구현될 수 있다. 또한, 하우징(400)에는 쉴드 캔(shield can)으로 기능하는 케이스(900)가 결합될 수 있다.

본 발명의 캐리어유닛(500)은 렌즈 또는 렌즈조립체(이하 '렌즈'라 지칭한다)(미도시)가 장착되는 구성으로서, 광축 방향(Z축 방향), 광축 방향과 수직한 방향(X축 방향 및 Y축 방향 중 하나 이상의 방향)으로 이동하는 이동체에 해당한다.

도면에 도시된 축, 그 축을 지칭하는 용어 및 해당 축을 기준으로 설명되는 상부, 하부, 전방, 후방, 수직, 수평 등과 같은 용어는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 상대적 기준을 제시하기 위한 것을 뿐, 절대적 기준에서 어떤 방향이나 위치 등을 특정하기 위한 것이 아님은 자명하며, 대상이 되는 객체의 위치나 관측자의 위치, 바라보는 방향(view direction) 등에 따라 상대적으로 달라질 수 있음은 물론이다.

이하 본 발명의 설명에 있어, 렌즈로 빛이 유입되는 경로에 대응되는 방향축 즉, 렌즈의 수직 길이 방향에 대응하는 방향축을 광축(Z축)으로 정의하며, 이 광축(Z축)과 수직한 평면상의 두 축을 X축 및 Y축으로 정의한다.

스위칭가이드(300)는 하우징(400)의 내측과 캐리어유닛(500)의 외측 사이에 구비되며 캐리어유닛(500)의 이동을 가이딩한다.

본 발명의 가이딩구조(GS)는 스위칭가이드(300)의 내측과 캐리어유닛(500)의 외측 사이에 구비되며, 캐리어유닛(500)이 특정 방향으로만 이동하도록 유도하고 캐리어유닛(500)이 다른 방향으로 이동하는 것을 억제 내지 제한하도록 구성된다.

본 발명의 캐리어유닛(500)은 OIS가 구동되는 경우 스위칭가이드(300)를 상대적 고정체로 광축 방향(Z축 방향)과 수직한 방향으로 이동하며, AF가 구동되는 경우 가이딩구조(GS)에 의하여 스위칭가이드(300)와 함께 광축 방향(Z축 방향)으로 이동하도록 구성된다.

본 발명의 액추에이터(1000)는 도면에 예시된 바와 같이 캐리어유닛(500)의 측면 방향에 스위칭가이드(300)가 구비되고 이들 사이의 상호 유기적 결합 구조에 의하여 광축 방향(Z축 방향) 및 이와 수직한 방향으로 렌즈 모듈이 이동하도록 구성된다.

이러한 본 발명의 실시 구성에 의하면 이동체들이 광축 방향을 기준으로 상하 적층되는 종래의 형태를 피할 수 있어 액추에이터(1000)의 두께 및 공간 효율성을 근본적으로 향상시킬 수 있다.

AF코일(CA)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되면 제1캐리어(100)에 설치된 AF마그네트(MA)와 AF코일(CA) 사이에 전자기력이 발생하고 이 발생된 전자기력을 구동력으로 AF가 구현된다.

AF구동력이 직접적으로 발생되는 것은 AF마그네트(MA)이나 AF마그네트(MA)가 구비된 캐리어유닛(500)은 광축 방향 이동이 억제되도록 설계된 가이딩구조(GS)를 매개로 스위칭가이드(300)와 대면하고 있으므로 이 AF구동력은 스위칭가이드(300)에 전달된다.

그러므로 AF가 구동되는 경우 캐리어유닛(500)은 스위칭가이드(300)와 함께 광축 방향(Z축 방향)으로 이동하게 된다.

도면에 예시된 바와 같이 스위칭가이드(300)의 외측과 하우징(400)의 내측 사이에는 AF볼(BA)이 구비될 수 있다. 이와 같이 AF볼(BA)이 구비되는 경우 스위칭가이드(300)는 최소화된 마찰력으로 더욱 유연하게 광축 방향으로 이동한다.

실시형태에 따라서 AF홀센서(HA)와 같은 감지 센서가 더 포함될 수 있다. 이 경우 AF홀센서(HA)가 홀효과(hall effect)를 이용하여 AF마그네트(MA)의 위치를 감지하고 그에 해당하는 신호를 AF드라이버(DA)로 전달하면 AF드라이버(DA)는 이에 대응되는 크기와 방향의 전원이 AF코일(CA)에 인가되도록 제어한다.

AF드라이버(DA)는 독립된 전자 부품, 소자 등으로 구현될 수도 있음은 물론이나 SOC(System On Chip) 등을 통하여 홀센서와 통합된 단일 전자부품(chip)의 형태로 구현될 수 있으므로 도면에는 홀센서(HA)와 구동드라이버(DA)가 동일 구성에 표기되어 있다. 후술되는 제1 및 제2드라이버(D1, D2)도 이와 같다.

또한, 드라이버는 개별 홀센서와 동수(同數)로 구비되어 개별 홀센서와 단일 칩으로 구현될 수 있으나, 실시형태에 따라서 홀센서와의 전기적 연결을 위한 채널 개수의 조정 등을 통하여 개별 홀센서와 동수로 구비되지 않을 수 있으며 개별 홀센서 중 일부와 단일 칩으로 구현될 수도 있다.

제1캐리어(100)가 스위칭가이드(300)와 함께 광축 방향(Z축 방향)으로 이동하면 액추에이터(1000) 후단에 구비된 CCD(Charged-coupled Device), CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)와 같은 촬상소자(미도시)와 렌즈 사이의 초점 거리가 조정됨으로써 자동 초점 기능이 구현된다.

AF코일(CA) 및 AF홀센서(HA) 등은 회로기판(600)에 실장되는 형태로 하우징(400)에 구비될 수 있다. 이하 후술되는 제1코일(C1) 제2코일(C2) 등도 이와 같다.

광축 방향(Z축 방향)과 수직을 이루는 두 방향인 X축 방향 및 Y축 방향은 손떨림에 의한 흔들림이 보상되도록 OIS 구동에 의하여 렌즈가 이동하는 방향을 의미한다.

이하 설명에서는 X축 방향을 제1방향으로, Y축 방향을 제2방향으로 지칭하나 이는 상대적 관점에 따른 하나의 예시일 뿐, X축 방향과 Y축 방향 중 어느 하나의 방향이 제1방향이며, 나머지 하나의 방향이 제2방향이 될 수 있음은 물론이다.

도면에 예시된 바와 같이 본 발명의 캐리어유닛(500)은 구체적으로 제1캐리어(100)와 제2캐리어(200)를 포함할 수 있다.

제1캐리어(100)는 스위칭가이드(300)의 내측과 대면하며 광축 방향(Z축 방향)과 수직한 제1방향(X축 방향)으로 이동하도록 구성되며, 제2캐리어(200)는 광축 방향(Z축 방향) 및 상기 제1방향 모두와 수직한 제2방향(Y축 방향)으로 이동하도록 구성된다. 이 경우 렌즈(미도시)는 제2캐리어(200)에 탑재될 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이 AF마그네트(MA)와 AF코일(CA) 사이에 구동력이 발생되면 스위칭가이드(300)와 함께 제1캐리어(100)가 광축 방향(Z축 방향)으로 이동하고 그에 따라 제1캐리어(100)에 구비된 제2캐리어(200)(렌즈 탑재)가 광축 방향으로 이동함으로써 AF가 구현된다.

이와 같이 캐리어유닛(500)이 제1캐리어(100)와 제2캐리어(200)를 포함하도록 구성되는 경우, 상술된 가이딩구조(GS)는 제1캐리어(100)의 외측과 스위칭가이드(300)의 내측 사이에 구비된다. 가이딩구조(GS)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

제1코일(C1)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되면 X축 방향(제1방향)을 기준으로 제1코일(C1)과 대면하고 있는 제1마그네트(M1)에 구동력이 발생하고 그에 따라 제1캐리어(100)가 스위칭가이드(300)를 상대적 고정체로 제1방향으로 이동함으로써 제1방향 OIS(이하 '제1OIS'라 지칭한다)가 구현된다.

도면에 도시된 바와 같이 제2코일(C2)과 제2마그네트(M2)는 Y축 방향(제2방향)을 기준으로 서로 대면한다. 제2코일(C2)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되어 제2마그네트(M2)에 구동력이 발생하면 제2캐리어(200)는 상대적 고정체인 제1캐리어(100)를 기준으로 제2방향으로 이동함으로써 제2방향 OIS(이하 '제2OIS'라 지칭한다)가 구현된다.

제1OIS의 구동에도 앞서 기술된 바와 같이 제1홀센서(H1) 및 제1드라이버(D1)의 피드백 제어가 적용될 수 있음은 물론이다. 제2홀센서(H2) 및 제2드라이버(D2) 또한 이와 같다.

본 발명의 스토퍼(800)는 제2캐리어(200)가 제1캐리어(100)에 탑재된 후, 제1캐리어(100)의 상부에서 제1캐리어(100)에 결합된다. 이 구성을 통하여 제2캐리어(200)의 선형 이동이 더욱 유연하게 유도됨은 물론, 광축 방향으로 들뜨거나 이격되는 현상이 방지된다.

또한, 스토퍼(800)의 모서리 부분 등에는 하우징(400) 또는 케이스(900) 등과의 물리적 충격을 완화시키는 댐퍼 또는 이와 유사한 기능을 구현하는 부재가 구비되도록 구성하는 것이 바람직하다.

이 발명에 의한 액추에이터(1000)는 후술되는 바와 같이 각 이동체와 이에 상응하는 상대적 고정체가 서로 수직을 이루는 레일 구조에 의하여 상호 맞물려 있으므로 이동체가 의도된 방향 이외의 다른 방향으로 이동하는 것이 효과적으로 억제되고 그로 인하여 광축 방향(Z축 방향), 제1방향(X축 방향) 및 제2방향(Y축 방향) 각각의 이동이 더욱 독립적으로 구현될 수 있다.

도 3은 AF와 제1OIS의 구동을 위한 상세 구성을 설명하는 도면, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 AF구동을 설명하는 도면이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 제1OIS의 구동을 설명하는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도 3 내지 도 5 등을 참조하여 AF와 제1OIS를 구현하는 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

앞서 기술된 바와 같이, 스위칭가이드(300)는 하우징(400)의 내측과 제1캐리어(100)의 외측 사이에 구비되며, 도면에 도시된 바와 같이 스위칭가이드(300)의 외측 및 하우징(400)의 내측 중 하나 이상에는 광축 방향(Z축 방향)으로 연장된 형상을 가지는 AF레일(301, 401)이 구비된다.

또한, AF레일(301, 401)에는 최소화된 마찰력으로 이동체의 물리적 이동을 가이딩하는 AF볼(BA)이 배치될 수 있다. 실시형태에 따라 AF볼(BA)은 복수 개로 이루어질 수 있음은 물론이다.

이와 같이 AF볼(BA)이 구비되는 경우, 스위칭가이드(300)는 AF볼(BA)의 매개를 통하여 하우징(400)과 적절한 간격을 유지하며, AF볼(BA)의 점접촉(point-contact), AF볼(BA)의 이동(moving) 또는 구름(rolling) 등에 의한 최소화된 마찰력으로 더욱 유연하게 선형 이동할 수 있어 소음의 감소는 물론, 스위칭가이드(300)의 선형 이동을 위한 구동력을 최소화시킬 수 있다.

선형적 가이딩과 상호 맞물림이 효과적으로 구현되도록 AF볼(BA)은 홈부 형상으로 이루어질 수 있는 상기 AF레일(301, 401)에 그 일부가 수용되는 형태가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.

앞서 기술된 바와 같이 스위칭가이드(300)의 내측 및 제1캐리어(100)의 외측 사이에는 가이딩구조(GS)가 구비된다. 구체적으로 가이딩구조(GS)는 스위칭가이드(300)의 내측 및 제1캐리어(100)의 외측 중 하나 이상에 구비되며 제1방향으로 연장된 형상을 가지는 제1레일(302, 102) 및 이 제1레일(302, 102)에 배치되는 제1볼(B1)을 포함할 수 있다.

이와 같이 광축과 수직한 방향으로 연장되는 형상의 제1레일(102, 302)과 제1볼(B1)에 의하여, 스위칭가이드(300)를 상대적 고정체로 하는 제1캐리어(100)의 제1방향(X축 방향) 선형 이동이 효과적으로 유도된다.

상기 제1레일(102, 302)의 연장 방향은 앞서 기술된 AF레일(301, 401)의 연장 방향과 수직을 이루므로 각 방향의 이동이 다른 방향의 이동을 상호 억제시키는 걸림 구조가 자연스럽게 구현된다.

앞서 설명된 실시예와 같이 제1캐리어(100)에는 AF마그네트(MA) 및 제1마그네트(M1)가 모두 설치될 수 있다.

그러므로 AF코일(CA)과 AF마그네트(MA) 사이에 구동력이 발생하면, 제1캐리어(100)는 가이딩구조(GS), 구체적으로 제1레일(102, 302) 및 제1볼(B1)에 의한 이동 억제를 통하여 스위칭가이드(300)와 함께 광축 방향으로 이동한다. 이 경우 스위칭가이드(300)는 AF볼(BA)의 가이딩을 통하여 광축 방향으로 이동한다.

제1코일(C1)과 제1마그네트(M1) 사이에 구동력이 발생하는 경우 제1캐리어(100)는 스위칭가이드(300)를 기준으로 제2캐리어(200)와 함께 제1방향으로 이동하도록 구성된다.

이러한 점에서 제1캐리어(100)는 AF와 제1OIS를 동시적으로 구현하는 복합 이동체에 해당한다고 할 수 있다.

본 발명의 가이딩구조(GS)는 AF가 구동되는 경우, 걸림 구조로 기능하여 제1캐리어(100)가 스위칭가이드(300)와 함께 이동하도록 유도하며, 제1OIS가 구동되는 경우에는 제1방향 이동을 유도하는 구조로 기능한다.

한편, 제1OIS가 구동되는 경우 AF레일(301, 401)과 AF볼(BA)은 걸림 구조로 기능하여 스위칭가이드(300)의 제1방향 이동을 억제한다. 스위칭가이드(300)를 기준으로 할 때, 스위칭가이드(300)의 외측으로는 AF레일(301)이, 스위칭가이드(300)의 내측으로는 제1레일(302)이 구비될 수 있다.

본 발명의 하우징(400)에는 AF마그네트(MA)와 인력을 발생시키는 요크플레이트(700, 도 1 등 참조)가 구비된다.

AF마그네트(MA)는 제1캐리어(100)에 구비되므로 요크플레이트(700)와 AF마그네트(MA) 사이에 인력이 발생하면, 제1캐리어(100)가 하우징(400) 방향으로 당겨지게 된다.

제1캐리어(100)와 하우징(400) 사이에는, 내측에서 외측의 순서로 제1볼(B1), 스위칭가이드(300) 및 AF볼(BA)이 위치한다. 그러므로 제1캐리어(100)가 하우징(400) 방향으로 당겨지면 제1볼(B1)이 매개된 제1캐리어(100)와 스위칭가이드(300) 사이의 밀착력은 물론, AF볼(BA)이 매개된 스위칭가이드(300)와 하우징(400) 사이의 밀착력이 동시에 구현될 수 있다.

종래 OIS와 AF가 복합된 액추에이터의 경우, AF용 볼이 매개된 밀착력과 OIS용 볼이 매개된 밀착력이 개별적으로 구현된다. 그러나 이 발명에 의하는 경우 AF마그네트(MA)와 요크플레이트(700) 사이의 단일(single) 인력으로 AF와 OIS(구체적으로 제1OIS)의 밀착력이 동시에 구현될 수 있음은 물론, 상대적으로 큰 크기의 자기력을 발생시키는 AF마그네트(MA)의 인력을 밀착력으로 사용하므로 제1볼(B1)이 매개된 제1OIS의 밀착력을 더욱 증강시킬 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 스위칭가이드(300)는 제1캐리어(130)의 외측 (Y축 방향) 부분 즉, 하우징(400)과 제1캐리어(100) 사이 공간에만 위치하도록 구성될 수 있다.

그러므로 종래와 같이 OIS용 이동체가 AF용 이동체 상에 전체적으로 탑재되는 형태 즉, AF용 이동체가 OIS용 이동체를 떠받치는 구조를 본질적으로 피할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시 구성에 의하면, 스위칭가이드(300)의 중량을 감소시킴으로써 액추에이터(1000) 자체의 중량을 더욱 경량화시킬 수 있음은 물론, 액추에이터(1000)의 전체 높이를 낮출 수 있어 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도면에는 상부가 개방된 형태의 스위칭가이드(300)가 도시되어 있으나 실시형태에 따라서 스위칭가이드(300)의 상부에는 플레이트 또는 바(bar) 등의 형태를 가지는 인서트 구조물 등이 추가될 수 있다.

이러한 실시 구성에 의하면, 스위칭가이드(300)의 구조공학적 내구성을 증진할 수 있음은 물론, 스위칭가이드(300)의 사출 성형 과정의 효율성을 높일 수 있고 나아가 제1캐리어(100)와의 관계에서 물리적 지지 구조가 상방에서도 자연스럽게 유도되어 조립 공정의 효율성도 높일 수 있다.

도 6은 제2OIS의 구동을 위한 상세 구성을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 제2OIS의 구동을 설명하는 도면이다.

앞서 설명된 바와 같이 본 발명의 제2캐리어(200)는 제1캐리어(100)에 탑재되어 제1캐리어(100)를 기준으로 광축 및 제1방향(X축 방향) 모두와 수직한 제2방향(Y축 방향)으로 이동하는 이동체에 해당한다.

제2캐리어(200)에는 제2코일(C2)과 대면하는 제2마그네트(M2)가 구비되는데, 이 제2마그네트(M2)에 제2코일(C3)에 의한 구동력이 발생하면 제2캐리어(200)가 제1캐리어(100)를 상대적 고정체로 제2방향(Y축 방향)으로 이동함으로써 제2방향 성분의 손떨림 등이 보정된다.

상기 제2코일(C2)은 하우징(400)에 구비되는 코일로서, 각 방향별 전자기력의 간섭 등이 억제될 수 있도록 하우징(400)을 구성하는 면부 중 AF코일(CA) 및 제1코일(C1)이 구비되는 면부와는 다른 면부에 구비되는 것이 바람직하다.

제1캐리어(100) 및 제2캐리어(200) 중 하나 이상에는 제2방향(Y축 방향)으로 연장된 형상을 가지는 제2레일(103, 203)이 구비되며, 이 제2레일(103, 203)에는 제2볼(B2)이 배치된다.

앞서 기술된 바와 같이, AF레일(301, 401), 제1레일(102, 302) 및 제2레일(103, 203)은 각각 서로가 수직한 방향으로 연장된 형상을 가진다.

그러므로 제2레일(103, 203)만이 제2방향으로 연장된 형상을 가지며, 다른 레일들은 모두 이와 수직한 방향으로 연장되어 있으므로 제2OIS가 구동되는 경우 다른 캐리어들의 이동은 억제되며 제2캐리어(200)만이 제1캐리어(100)를 상대적 고정체로 제2볼(B2)의 물리적 지지를 받으면서 제2방향으로 이동하게 된다.

대응되는 관점에서, AF레일(301, 401)만 광축 방향(Z축 방향)으로 연장된 형상을 가지며, 제1레일(102, 302) 및 제2레일(103, 203)은 광축 방향으로 연장된 형상을 가지지 않으므로 AF가 구동되는 경우, 스위칭가이드(300)가 AF레일(301, 401)에 배치된 AF볼(BA)의 가이딩을 통해 광축 방향으로 이동한다.

스위칭가이드(300)가 광축 방향으로 이동하면 제1캐리어(100) 및 제1캐리어(100)에 위치한 제2캐리어(200)가 함께 이동하게 됨은 앞서 살펴본 바와 같다.

또한, 앞서 살펴본 바와 같이 제1OIS가 구동되는 경우, 제1레일(102, 302)만이 제1방향으로 연장된 형상을 가지므로 다른 캐리어의 이동은 억제되며 제1캐리어(100)만 스위칭가이드(300)를 상대적 고정체로 제1방향으로 이동하고, 제2캐리어(200)는 제1캐리어(100) 상에서의 상대적 위치가 고정되므로 제2캐리어(200) 또한, 제1캐리어(100)와 함께 제1방향으로 이동한다.

이와 같이 본 발명에 의하는 경우, 광축과 수직한 평면을 기준으로 이동하며, 더욱 미세하고 정밀하게 제어되는 제1OIS와 제2OIS가 물리적으로 근접한 위치에서 이루어지므로 상호 간 이동에 따른 틸팅(tilting) 편차 등을 더욱 최소화될 수 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 인력요크(250)를 설명하는 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 인력요크(250)는 제2캐리어(200)의 상부에 인서트 등으로 설치될 수 있으며, 제2캐리어(200)의 하부(광축 방향 기준)에 위치하며 제1캐리어(100)에 설치되는 제1마그네트(M1)와 인력을 발생시킨다.

앞서 기술된 바와 같이 제2캐리어(200)는 제2마그네트(M2)에 의한 구동력으로 제2방향(Y축 방향)으로 이동하는 이동체이므로 이러한 선형 이동이 더욱 효과적으로 가이딩되도록 상기 인력요크(250)는 도면에 예시된 바와 같이, 제1마그네트(M1)의 장축 길이방향 즉, 제2방향(Y축 방향)으로 연장된 형상을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 9에 도시된 바와 같이 제1캐리어(100)에는 제2캐리어(200)에 설치되는 제2마그네트(M2)와 인력을 발생시키는 풀링요크(170)가 설치될 수 있다. 상기 풀링요크(170) 또한, 제1캐리어(100)에 인서트되는 방식으로 구비될 수 있음은 물론이다.

제2캐리어(200)와 제1캐리어(100) 사이에는 제2캐리어(200)의 선형 이동을 가이딩하도록 제2레일(103, 203) 및 이에 배치되는 제2볼(B2)이 구비된다.

그러므로 본 발명에 의하는 경우, 제2마그네트(M2)와 풀링요크(170) 사이의 인력 그리고 인력요크(250)와 제1마그네트(M1) 사이의 인력이 평면 방향은 물론, 상하 방향 모두를 기준으로 다원적으로 그리고 입체적으로 작용하게 되므로 제2볼(B2)을 사이에 둔 제2캐리어(200)와 제1캐리어(100)의 사이의 밀착력을 더욱 안정적으로 구현할 수 있다.

또한, 이와 같은 구성을 통하여 제2마그네트(M2)와 제2코일(C2) 사이의 구동력이 작용하는 경우 제2캐리어(200)의 일부가 제1캐리어(100)로부터 들뜨거나 회전하는 현상 등을 효과적으로 억제할 수 있다.

인력이 더욱 분산적으로 적용되도록 상기 인력요크(250)는 제2캐리어(200)의 가운데 부분을 기준으로 제2마그네트(M2)가 구비된 위치와 반대되는 방향으로 편향된 위치에 구비되는 것이 더욱 바람직하다.

실시형태에 따라 본 발명의 제2캐리어(200)는 상기 제1마그네트(M1)의 상부 공간을 커버링하도록 외측으로 돌출되는 플랜지(270)를 더 포함할 수 있으며 이 경우 상기 인력요크(250)는 상기 플랜지(270)에 구비될 수 있다.

이러한 본 발명의 실시 구성에 의하는 경우, 제2캐리어(200)의 이동을 더욱 효과적으로 가이딩할 수 있음은 물론, 인력요크(250)의 수직 방향을 기준으로 제1마그네트(M1)와의 인력이 발생되므로 인력 발생의 효율성을 향상시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 AF마그네트(MA)를 설명하는 도면이다.

제1캐리어(100)에 설치되는 AF마그네트(MA)는 도 10에 도시된 바와 같이 제1캐리어(100)의 하부보다 하방(광축 방향 기준)으로 더 연장된(△H) 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 실시형태에 따라서 제1캐리어(100) 중 AF마그네트(MA)가 설치되는 부분이 전방(Y축 방향)으로 돌출되도록 구성될 수 있다.

이러한 실시구성에 의하는 경우 제1캐리어(100) 전방(Y축 기준) 하부는 하방으로 연장 돌출된 제1마그네트(M1)에 의하여 일종의 단턱 구조가 형성될 수 있다.

본 발명의 스위칭가이드(300)는 제1캐리어(100)의 제1방향 이동을 가이딩하는 제1레일(302)이 후방에, AF레일(301)이 전방에 형성되는 버티컬부(320A, 320B) 및 이들을 상호 물리적으로 연결하는 몸체부(310)를 포함할 수 있다.

이 경우 상기 스위칭가이드(300)의 몸체부(310)는 도면에 예시된 바와 같이 제1캐리어(100)의 하부에 배치되되, 제1캐리어(100)의 하부보다 하방으로 더 연장된 AF마그네트(MA)의 후방에 배치되도록 구성될 수 있다. 즉, AF마그네트(MA)에 의한 일종의 단턱 구조가 스위칭가이드(300)의 몸체부(310)에 배치되어 물리적으로 지지되는 형태가 되도록 구성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 경우, AF마그네트(MA)가 광축 방향을 기준으로 더 확장될 수 있어 더욱 증강된 AF구동력을 제공할 수 있음은 물론, 제1캐리어(100)와 스위칭가이드(300) 사이의 물리적 지지 구조가 자연스럽게 유도되므로 조립 과정에서 위치를 유지 위한 공정을 생략할 수 있어 조립 공정의 효율성 또한, 높일 수 있다.

실시형태에 따라서 상기 AF마그네트(MA)는 몸체부(310)의 위치보다 더 하방으로(광축 방향 기준) 연장되도록 구성될 수도 있음은 물론이다.

도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 제2레일(103)을 설명하는 도면이다.

앞서 기술된 바와 같이 제2레일(103, 203)은 제1캐리어(100) 및 제2캐리어(200) 중 하나 이상에 구비되며 제2방향(Y축 방향)으로 연장된 형상을 가지도록 구성된다.

이 경우 본 발명의 제2레일(103)은 도 11에 도시된 바와 같이, 복수 개로 구비될 수 있는데, 특히 제1마그네트(M1)가 설치되는 방향에 구비되는 제2레일(103)의 경우 하나가 다른 하나보다 안쪽으로 유입된(△S) 위치에 구비될 수 있다.

이와 같이 구성되는 경우, 제2캐리어(200)의 이동(제2방향)이 가이딩되는 위치를 이원화시킬 수 있어 제2캐리어(200)의 이동에 대한 직진성을 더욱 강화시킬 수 있음은 물론, 제1마그네트(M1)가 설치되는 공간을 추가적으로 확보할 수 있다.

이와 같이 제1마그네트(M1)가 설치되는 공간이 추가적으로 확보되면 상대적으로 크기가 큰 제1마그네트(M1)를 설치할 수 있어 제1마그네트(M1)에 의한 구동력을 증강시킬 수 있다.

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, 우선순위 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 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.

1000 : 액추에이터
100 : 제1캐리어 102 : 제1레일
103 : 제2레일 170 : 풀링요크
200 : 제2캐리어 203 : 제2레일
250 : 인력요크 270 : 플랜지
300 : 스위칭가이드 301 : AF레일
302 : 제1레일 310 : 몸체부
320A(B) : 버티컬부 400 : 하우징
401 : AF레일 500 : 캐리어유닛
600 : 회로기판 700 : 요크플레이트
800 : 스토퍼 900 : 케이스
MA : AF마그네트 M1 : 제1마그네트
M2 : 제2마그네트 CA : AF코일
C1 : 제1코일 C2 : 제2코일
BA : AF볼 B1 : 제1볼
B2 : 제2볼 HA : AF홀센서
H1 : 제1홀센서 H2 : 제2홀센서
DA : AF드라이버(DA) D1 : 제1드라이버
D2 ; 제2드라이버 GS : 가이딩구조

Claims (10)

1. 내부 공간을 제공하는 하우징;
   광축 방향 및 광축 방향과 수직한 제1방향으로 이동하는 제1캐리어;
   상기 하우징의 내측과 상기 제1캐리어의 외측 사이에 구비되는 스위칭가이드;
   상기 제1캐리어를 기준으로 광축 방향 및 상기 제1방향 모두와 수직한 제2방향으로 이동하는 제2캐리어;
   상기 스위칭가이드의 내측과 상기 제1캐리어의 외측 사이에 구비되어 상기 제1캐리어의 광축 방향 이동을 제한하는 가이딩구조;
   상기 제1캐리어에 설치되며, 상기 제1캐리어의 하부보다 하방으로 더 연장된 형상을 가지는 AF마그네트; 및
   상기 제1캐리어에 설치되는 제1마그네트를 포함하고,
   상기 제1캐리어는,
   AF코일과 상기 AF마그네트 사이에 구동력이 발생하는 경우 상기 가이딩구조에 의하여 상기 스위칭가이드와 함께 광축 방향으로 이동하며, 제1코일과 상기 제1마그네트 사이에 구동력이 발생하는 경우 상기 스위칭가이드를 기준으로 상기 제2캐리어와 함께 상기 제1방향으로 이동하도록 구성되고,
   상기 스위칭가이드의 몸체부는, 상기 제1캐리어의 하부에 배치되되, 상기 AF마그네트의 후방에 배치되는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
2. 제1항에 있어서, 상기 가이딩구조는,
   상기 스위칭가이드의 내측 및 상기 제1캐리어의 외측 중 하나 이상에 구비되며 상기 제1방향으로 연장된 형상을 가지는 제1레일; 및
   상기 제1레일에 배치되는 제1볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1캐리어 및 상기 제2캐리어 중 하나 이상에 구비되며 상기 제2방향으로 연장된 형상을 가지는 제2레일; 및
   상기 제2레일에 배치되는 제2볼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 내측 및 상기 스위칭가이드의 외측 중 하나 이상에 구비되며 광축 방향으로 연장된 형상을 가지는 AF레일; 및
   상기 AF레일에 배치되는 AF볼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2캐리어에 설치되는 제2마그네트를 더 포함하고,
   상기 제2캐리어는,
   제2코일과 상기 제2마그네트 사이에 구동력이 발생하는 경우 상기 제1캐리어를 기준으로 상기 제2방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1캐리어에 구비되며 상기 제2마그네트와 인력을 발생시키는 풀링요크; 및
   상기 제2캐리어에 구비되며, 상기 제1마그네트와 인력을 발생시키는 인력요크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
8. 제7항에 있어서, 상기 인력요크는,
   상기 제2방향으로 연장된 형상을 가지며, 상기 제2마그네트의 반대 방향으로 편향된 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
9. 제7항에 있어서, 상기 제2캐리어는,
   상기 제1마그네트의 상부 공간으로 돌출되는 플랜지를 포함하고,
   상기 인력요크는 상기 플랜지에 구비되는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
10. 삭제

Images