KR102619641B1

KR102619641B1 - 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Info

Publication number: KR102619641B1
Application number: KR1020220137241A
Authority: KR
Inventors: 박상옥
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2023-12-29
Also published as: KR20220146397A; KR20160082035A; KR20220000394A; KR102459777B1

Abstract

렌즈 구동장치의 일 실시예는, 제1마그네트; 상기 제1마그네트가 안착되는 하우징; 외주면에 코일이 권선되는 보빈; 상기 보빈에 안착되는 제2마그네트; 및 상기 제2마그네트에 대향되어 배치되는 위치감지센서를 포함하고, 상기 코일은 상기 보빈의 외주면에 복수의 부위에 상기 제1방향으로 서로 이격되어 배치되며, 상기 위치감지센서는 상기 제2마그네트와 대향되는 면의 적어도 일부가 상기 복수의 코일들이 이격되어 형성되는 간극 사이에 배치되도록 구비될 수 있다.

Description

렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈{Lens driving unit and camera module including the same}

실시예는, 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

최근 들어, 초소형 디지털 카메라가 내장된 휴대폰, 스마트폰, 태블릿PC, 노트북 등의 IT 제품의 개발이 활발히 진행되고 있다.

종래의 초소형 디지털 카메라가 내장되는 IT제품의 경우, 외부광을 디지털 이미지 또는 디지털 영상으로 변환하는 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 조절하여 렌즈의 초점거리를 정렬하는 오토 포커싱을 수행하는 렌즈 구동장치가 내장되어 있다.

오토 포커싱은 렌즈 구동장치에 구비되는 광축방향 변위감지 수단에 의해 광축방향 즉, 제1방향 변위값을 측정하고, 측정된 변위값에 기하여 제어수단에 의해 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 조절함으로써 수행될 수 있다.

따라서, 제1방향 변위값을 정확히 측정할 수 있는 구조를 가진 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈의 개발이 요구된다.

따라서, 실시예는, 제1방향 변위값을 정확히 측정할 수 있는 구조를 가진 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하는 데 목적이 있다.

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.

상기 제1마그네트는 상기 복수의 코일에 대향되도록 구비될 수 있다.

상기 복수의 코일은 상기 보빈의 외주면에 서로 반대방향으로 권선될 수 있다.

상기 제2마그네트는 N극과 S극이 제1방향으로 배치될 수 있다.

상기 제2마그네트는 2개의 마그네트가 일체로 결합하여 구비되고, 각각의 마그네트는 N극과 S극이 제1방향으로 배치될 수 있다.

상기 2개의 제2마그네트는 제1방향과 수직한 방향으로 서로 극성이 다르게 배치될 수 있다.

상기 보빈의 외주면에는 상기 복수의 코일을 제1방향으로 이격시키는 이격부가 상기 보빈의 외주면을 따라 형성될 수 있다.

상기 이격부는, 상기 복수의 코일이 상기 보빈의 외주면에 서로 방대방향으로 권선되기 위해 적어도 하나의 불연속부가 형성되고, 상기 불연속부의 양단은 서로 이격되어 구비될 수 있다.

상기 위치감지센서는, 상기 제2마그네트와 대향되는 면의 적어도 일부가 상기 복수의 코일들이 이격되어 형성되는 간극 사이에 배치되어 상기 제2마그네트를 직접 마주보도록 구비될 수 있다.

상기 보빈의 측면에는 상기 제2마그네트가 안착되어 고정되는 마그네트 안착부가 형성될 수 있다.

상기 하우징의 마주하는 양측면 각각에는 한 쌍의 상기 제1마그네트가 안착하고, 상기 제1마그네트가 안착하는 양측면 이외의 측면에는 상기 위치감지센서가 안착할 수 있다.

상기 한 쌍의 제1마그네트들은 상기 하우징의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다.

상기 제2마그네트는 상기 위치감지센서와 제1방향에 수직한 방향으로 일정거리 이격되어 배치될 수 있다.

상기 하우징의 일측면에 설치되는 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다.

상기 보빈 및 상기 하우징과 결합하고, 상기 보빈 및 상기 하우징의 상측 및 하측에 각각 구비되는 상측 탄성부재와 하측 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

렌즈 구동장치의 다른 실시예는, 제1마그네트; 상기 제1마그네트가 안착되는 하우징; 외주면에 코일이 권선는 보빈; 및 보빈의 상기 제1방향으로의 변위값을 판단하는 변위감지부를 포함하고, 상기 코일은 상기 보빈의 외주면에 상기 제1방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수로 구비되며, 상기 제1마그네트는 복수의 코일에 대향되도록 구비될 수 있다.

상기 변위감지부는, 상기 보빈에 구비되는 제2마그네트; 및 상기 하우징에서 상기 제2마그네트와 대향되도록 구비되는 위치감지센서를 포함할 수 있다.

상기 위치감지센서는 상기 제2마그네트와 대향되는 면의 적어도 일부가 상기 복수의 코일들이 이격되어 형성되는 간극 사이에 배치되도록 구비될 수 있다.

상기 복수의 코일은 상기 보빈의 외주면에 서로 반대방향으로 권선되고,

상기 위치감지센서는 상기 제2마그네트와 대향되는 면의 적어도 일부가 상기 복수의 코일들이 이격되어 형성되는 간극 사이에 배치되어 상기 제2마그네트를 직접 마주보도록 구비될 수 있다.

카메라 모듈의 일 실시예는, 상기 렌즈 구동장치; 및 상기 렌즈 구동장치에 실장되는 이미지 센서를 포함할 수 있다.

실시예에서, 상기 제2마그네트와 상기 위치감지센서 사이에 코일 회피부위를 마련하여 상기 코일에 흐르는 전류에 의한 상기 간섭현상을 부분적으로 회피할 수 있다. 이에 따라 상기 간섭현상에 의한 위치감지센서의 상기 제2마그네트의 제1방향 변위값 센싱오류를 현저히 줄일 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치에서 보빈에 코일이 결합된 모습을 나타낸 도면이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치에서 보빈에 제2마그네트가 결합된 모습을 나타낸 도면이다.
도 4b는 일 실시예에 따른 제2마그네트의 착자구조를 나타낸 정면도이다.
도 4c는 다른 실시예에 따른 제2마그네트의 착자구조를 나타낸 정면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치에서 보빈, 위치감지센서, 제2마그네트의 배치상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치에서 보빈, 위치감지센서, 제2마그네트, 코일의 배치상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치의 구동특성 실험결과를 나타낸 그래프이다.

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. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.

"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 목적으로만 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 위해서만 이용될 수도 있다.

또한, 도면에서는 직교 좌표계(x, y, z)를 사용할 수 있다. 도면에서 x축과 y축은 광축에 대하여 수직한 평면을 의미하는 것으로 편의상 광축 방향(z축 방향)은 제1방향, x축 방향은 제2방향, y축 방향은 제3방향이라고 지칭할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치를 나타낸 분해 사시도이다.

스마트폰 또는 태블릿 PC 등과 같은 모바일 디바이스의 소형 카메라 모듈에 적용되는 오토 포커싱 장치는 피사체의 화상의 초점을 자동으로 이미지센서(미도시) 면에 결상 시키는 장치이다. 이와 같은 오토 포커싱 장치는 다양하게 구성할 수 있는데, 실시예의 경우 복수의 렌즈들로 구성된 광학모듈을 제1방향으로 움직여 이와 같은 오토 포커싱 동작을 수행할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 렌즈 구동장치는 가동부를 포함할 수 있다. 이때, 가동부는 렌즈의 오토 포커싱 기능을 수행할 수 있다. 가동부는 보빈(110), 제1코일(120), 제1마그네트(130), 하우징(140), 상측 탄성부재(150), 하측 탄성부재(160), 위치감지센서(170), 제2마그네트(180)를 포함할 수 있다.

보빈(110)은 외주면에는 상기 제1마그네트(130)의 내측에 배치되는 제1코일(120)이 구비되며, 상기 제1마그네트(130)와 상기 제1코일(120) 간의 전자기적 상호작용에 의해 상기 하우징(140)의 내부 공간에 제1방향으로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다.

보빈(110)의 외주면에는 제1코일(120)이 설치되어 상기 제1마그네트(130)와 전자기적 상호 작용이 가능하도록 할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에서는 제1코일(120)이 상기 보빈(110)의 외주면에 상하로 2중으로 권선되었다. 즉, 상기 제1코일(120)은 상기 보빈(110)의 외주면에 복수의 부위에 상기 제1방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

한편, 제1코일(120)과 대응하는 제1마그네트(130)는 제1방향으로 N극과 S극이 나란히 배치되고, 제1방향과 수직한 방향으로 N극과 S극이 나란히 배치될 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 제1마그네트(130)은 제1방향으로만 N극과 S극이 배치되거나, 제1방향과 수직한 방향으로만 N극과 S극이 배치되는 구조를 가질 수도 있다.

또한, 상기 보빈(110)은 상측 및 하측 탄성부재(150)(160)에 의해 탄력적으로 지지되어, 제1방향으로 움직여 오토 포커싱 기능을 수행할 수 있다.

상기 보빈(110)은 내부에 적어도 하나의 렌즈가 설치되는 렌즈배럴(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 렌즈배럴을 보빈(110)의 내측에 다양한 방식으로 결합 가능하다.

예컨대, 상기 보빈(110)의 내주면에 암 나사산을 형성하고, 상기 렌즈배럴의 외주면에는 상기 나사산에 대응되는 수 나사산을 형성하여 이들의 나사 결합으로 렌즈배럴을 보빈(110)에 결합할 수 있다.

그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 보빈(110)의 내주면에 나사산을 형성하지 않고, 상기 렌즈배럴을 상기 보빈(110)의 안쪽에 나사결합 이외의 방법으로 직접 고정할 수도 있다. 또는, 렌즈배럴 없이 상기 한 장 이상의 렌즈가 보빈(110)과 일체로 형성되는 것도 가능하다.

상기 렌즈배럴에 결합되는 렌즈는 한 장으로 구성될 수도 있고, 2개 또는 그 이상의 렌즈들이 광학계를 형성하도록 구성할 수도 있다.

오토 포커싱 기능은 전류의 방향에 따라 제어되며, 보빈(110)을 제1방향으로 움직이는 동작을 통해 오토 포커싱 기능이 구현될 수도 있다.

예를 들면, 정방향 전류가 인가되면 초기위치로부터 보빈(110)이 상측으로 이동할 수 있으며, 역방향 전류가 인가되면 초기위치로부터 보빈(110)이 하측으로 이동할 수 있다. 또는 한방향 전류의 양을 조절하여 초기위치로부터 한 방향으로의 이동거리를 증가 또는 감소시킬 수도 있다.

보빈(110)의 상부면과 하부면에는 복수의 상측 지지돌기와 하측 지지돌기가 돌출 형성될 수 있다. 상측 지지돌기는 원통형상, 또는 각기둥 형상으로 마련될 수 있으며, 상측 탄성부재(150)를 결합 및 고정할 수 있다.

하측 지지돌기는 상기한 상측 지지돌기와 같이 원통형상 또는 각기둥형상으로 마련될 수 있으며, 하측 탄성부재(160)를 결합 및 고정할 수 있다.

이때, 상측 탄성부재(150)에는 상기 상측 지지돌기에 대응하는 통공이 형성되고, 하측 탄성부재(160)에는 상기 하측 지지돌기에 대응하는 통공이 형성될 수 있다. 상기 각 지지돌기들과 통공들은 열 융착 또는 에폭시 등과 같은 접착부재에 의해 고정적으로 결합할 수 있다.

하우징(140)은 제1마그네트(130)를 지지하는 중공기둥 형상을 가지고, 대략 사각형상으로 형성될 수 있다. 하우징(140)에는 제1마그네트(130)가 결합하여 배치될 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이 하우징(140)의 내주면에는 하우징(140)에 지지되어 제1방향으로 이동하는 보빈이 배치될 수 있다.

하우징(140)은 4개의 평평한 측면을 구비할 수 있다. 상기 하우징(140)의 측면은 제1마그네트(130)와 대응되는 면적 또는 그보다 크게 형성될 수 있다. 상기 하우징(140)의 4개의 측면 중에서 마주하는 양측면 각각에는 제1마그네트(130)가 안착하는 마그네트용 관통공 또는 홈이 구비될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 각 측면에 제1방향으로 2개의 제1마그네트(130)가 상하로 상기 하우징(140)에 장착되었다. 따라서, 상기 하우징(140)의 마그네용 관통공 또는 홈도 이에 대응하는 개수로 구비될 수 있다.

이에 따라 상기 한 쌍의 제1마그네트(130)들은 상기 하우징(140)의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다.

만약, 제1마그네트(130)들이 상기 하우징(140)의 중심과 무관하게 일측에 편향된 채로 서로 대향되게 배치되는 경우 상기 보빈(110)의 코일(120)에 전자기력이 일측에 편향되게 작용하므로 보빈(110)이 틸트(tilt)될 가능성이 존재한다.

따라서, 상기 한 쌍의 제1마그네트(130)들은 상기 하우징(140)의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 배치되는 것이 적절하다.

또한, 상기 하우징(140)의 4개의 측면 중에서 상기 제1마그네트(130)가 안착하는 측면 이외의 면에는 후술할 위치감지센서(170)가 안착되는 센서용 관통공이 구비될 수 있다.

따라서, 상기 하우징(140)의 4개의 측면 중에서 상기 하우징(140)의 마주하는 양측면 각각에는 상기 제1마그네트(140)가 안착하고, 상기 제1마그네트(140)가 안착하는 양측면 이외의 측면에는 상기 위치감지센서(170)가 안착할 수 있다.

상측 탄성부재(150) 및 하측 탄성부재(160)는 상기 보빈(110) 및 상기 하우징(140)과 결합하고, 상기 보빈(110) 및 상기 하우징(140)의 상측 및 하측에 각각 구비될 수 있다.

상측 탄성부재(150) 및 하측 탄성부재(160)는 상기 보빈(110)의 제1방향으로 상승 및/또는 하강 동작을 탄력적으로 지지할 수 있다. 상측 탄성부재(150)와 하측 탄성부재(160)는 판 스프링으로 구비될 수 있다.

상기 하측 탄성부재(160)는 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 분리된 2개로 구비될 수 있다. 이러한 2분할 구조를 통해 하측 탄성부재(160)의 분할된 각 부분은 서로 다른 극성의 전류 또는 서로 다른 전원을 인가받을 수 있다.

또한, 변형 실시예로서, 상기 상측 탄성부재(150)가 2분할 구조로 구성되고, 상기 하측 탄성부재(160)가 일체형 구조로 구성될 수 있다.

한편, 상측 탄성부재(150), 하측 탄성부재(160), 보빈(110) 및 하우징(140)은 열 융착 및/또는 접착제 등을 이용한 본딩 작업 등을 통해 조립될 수 있다. 이때, 예를 들어, 열 융착 고정 후 접착제를 이용한 본딩으로 고정 작업을 마무리할 수 있다.

위치감지센서(170)는 후술할 보빈(110)의 제2마그네트(180)와 함께 보빈(110)의 상기 제1방향으로의 변위값을 판단하는 변위감지부가 될 수 있다. 이를 위하여, 상기 위치감지센서(170) 및 상기 센서용 관통공은 상기 제2마그네트(180)의 위치에 대향하는 위치에 배치될 수 있다.

위치감지센서(170)는 보빈(110)의 제2마그네트(180)에서 방출되는 자기력 변화를 감지하는 센서일 수 있다. 또한, 상기 위치감지센서(170)는 홀센서(Hall sensor)일 수 있다.

그러나, 이는 예시적인 것으로서 본 실시예는 홀센서에 제한되지 않으며 자기력 변화를 감지할 수 있는 센서라면 어떠한 것이든 사용 가능하며, 자기력 이외에 위치를 감지할 수 있는 센서라면 어느 것이든 가능하며, 예를 들어, 포토리플렉터 등을 이용한 방식도 가능하다.

제2마그네트(180)는 상기 보빈(110)에 결합될 수 있다. 이로 인해, 상기 제2마그네트(180)는 상기 보빈(110)의 제1방향 이동시에 상기 보빈(110)과 동일한 변위량만큼 상기 제1 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 상기 제2마그네트(180)는 한 몸으로 구성될 수 있으며, 보빈(110)의 상부 방향이 N극, 보빈(110)의 하부 방향이 S극이 되도록 배치할 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 반대로 구성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 제2마그네트(180)는 하나의 마그네트를 사용할 수도 있고, 2개 이상의 마그네트들을 일체로 결합하여 사용할 수도 있다. 제2마그네트(180)의 구체적인 구조는 도 4b, 도 4c를 참조하여 후술한다.

또한, 상기 제2마그네트(180)는 광축에 수직한 평면으로 2분할되어 구성될 수도 있다. 상기 제2마그네트(180)는 상기 위치감지센서(170)와 제1방향에 수직한 방향으로 일정거리 이격되어 배치될 수 있다.

베이스(210)는 상기 보빈(110)의 하부에 배치되고, 대략 사각 형상으로 마련될 수 있으며, 인쇄회로기판(250)과 하측 탄성부재(160)가 안착될 수 있다.

또한, 베이스(210)의 상부에는 커버부재(300)가 결합할 수 있고, 상기 베이스(210)와 커버부재(300)는 서로 접촉하는 각각의 단부에서 접착제 등에 의해 고정 및 밀봉될 수 있다.

인쇄회로기판(250)은 하우징(140)의 일측면에 결합될 수 있다. 인쇄회로기판(250)에는 단자면(253)이 형성될 수 있다.

상기 단자면(253)에는 복수의 단자(251)들이 배치되어, 외부 전원을 인가받아 상기 보빈(110)의 코일(120) 및 위치감지센서(170)에 전류를 공급할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(250)에 형성된 단자(251)들의 개수는 제어가 필요한 구성요소들의 종류에 따라 증감될 수 있다. 한편, 본 실시예에 따르면, 상기 인쇄회로기판(250)은 FPCB로 마련될 수 있다.

상기 인쇄회로기판(250)은 상기 변위감지부에서 감지된 변위값에 기초하여 상기 코일(120)의 인가전류량을 재조절하는 제어부를 포함할 수 있다.

즉, 제어부는 상기 인쇄회로기판(250) 상에 실장될 수 있다. 또한, 다른 실시예는 상기 제어부가 상기 인쇄회로기판(250)에 실장되지 않고 별도의 다른 기판에 실장될 수 있으며, 이는 카메라모듈의 이미지센서가 실장되는 기판일 수 있으며 또는 별도의 다른 기판일 수도 있다.

커버부재(300)는 대략 상자 형태로 마련될 수 있으며, 상기한 가동부, 인쇄회로기판(250)의 일부 등을 수용하고, 베이스(210)와 결합할 수 있다.

커버부재(300)는 그 내부에 수용되는 가동부, 인쇄회로기판(250) 등이 손상되지 않도록 보호하고, 특히, 그 내부에 수용되는 제1마그네트(130), 제1코일(120) 등에 의해 발생하는 전자기장이 외부로 누설되는 것을 제한하여 전자기장이 집속되도록 할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치에서 보빈(110)에 코일(120)이 결합된 모습을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실시예에서 코일(120)은 상기 보빈(110)의 외주면에 제1방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수로 구비될 수 있다. 도 3에서는 실시예로 상기 코일(120)이 제1방향으로 2중으로 배치되었다.

복수로 구비되는 코일(120)들이 이격되어 형성되는 간극을 일정하게 유지하고, 상기 코일(120)들이 상기 보빈(110)의 외주면에 권선된 상태를 안정적으로 유지하기 위해, 상기 보빈(110)의 외주면에는 이격부(111)가 형성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이격부(111)는 상기 보빈(110)의 외주면의 중간 부위에 상기 보빈(110)의 외주면을 따라 형성되고, 제1방향으로 일정한 폭을 가지고 형성될 수 있으며, 이러한 이격부(111)의 제1방향 폭은 상기 복수의 코일(120) 사이의 제1방향 이격간극이 될 수 있다.

상기 이격부(111)는 상기 보빈(110)의 외주면을 따라 형성되되, 상기 보빈(110)으로부터 돌출되어 일체로 형성될 수 있으며, 상기한 바와 같이, 상기 복수의 코일(120)이 상기 보빈(110)의 외주면에서 제1방향으로 일정한 이격 간극을 가지고 이격되도록 하는 역할을 할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 코일(120)이 보빈(110)의 외주면에 복수의 부위에 배치됨에 따라 상기 코일(120)에 대응하는 상기 제1마그네트(130)는 복수로 구비 또는 하나의 마그네트를 양극착자화 하여 구비되고, 상기 복수의 코일(120)에 대향되도록 구비될 수 있다.

이때, 상기 복수의 코일(120)은 상기 보빈(110)의 외주면에 서로 반대방향으로 권선될 수 있다. 제1마그네트(130)의 자기력을 높이기 위해 상기 복수의 코일(120)에 각각 대향하여 구비되는 제1마그네트(130)가 제1방향으로 서로 마주보는 면에서는 각각 서로 다른 극성을 가지도록 배치되는 것이 적절하다.

이에 따라 플레밍의 왼손법칙에 따라 코일(120)과 제1마그네트(130)에 의해 발생하는 힘의 방향을 일치시키기 위해 복수의 코일(120)에 흐르는 전류의 방향을 서로 다르게 형성할 필요가 있기 때문이다.

따라서, 예를 들어, 상기 복수의 코일(120) 중 상측 코일(120)은 제1방향으로 보아 시계방향으로 상기 보빈(110)의 외주면에 권선되고, 하측 코일(120)은 제1방향으로 보아 반시계방향으로 상기 보빈(110)의 외주면에 권선될 수 있다.

또한, 반대로, 상측 코일(120)은 제1방향으로 보아 반시계방향으로, 하측 코일(120)은 시계방향으로 상기 보빈(110)의 외주면에 권선될 수 있다.

도 4a는 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치에서 보빈(110)에 제2마그네트(180)가 결합된 모습을 나타낸 도면이다.

상기한 바와 같이, 제2마그네트(180)는 이와 대향되어 구비되는 위치감지센서(170)와 함께 상기 보빈(110)의 제1방향 변위값을 감지하는 변위감지부를 구성할 수 있다.

이때, 상기 제2마그네트(180)는 실시예에서 상기 보빈(110)에 구비될 수 있는데, 이를 위해 상기 보빈(110)의 측면에는 상기 제2마그네트(180)가 안착되어 고정되는 마그네트 안착부(113)가 형성될 수 있다.

상기 마그네트 안착부(113)는 도 4a에 도시된 바와 같이, 보빈(110) 측면에 상기 제2마그네트(180)가 안착되어 고정될 수 있는 크기 및 형상으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 마그네트 안착부(113)는 보빈(110) 측면의 일부가 함몰된 홈 형상으로 형성될 수 있다.

상기 제2마그네트(180)는 상기 마그네트 안착부(113)에 안착되어 접착제 등에 의해 상기 보빈(110)에 고정될 수 있다. 이때, 상기 마그네트 안착부(113)가 형성되는 부위에서는 상기 이격부(111)가 절개되어 구비된다.

상기 코일(120)이 상기 보빈(110)의 외주면에 권선되어도, 제2마그네트(180)는 상기 이격부(111)가 절개된 부위에서 상기 복수의 코일(120) 간 상하 간극만큼 코일(120) 회피부위를 가질 수 있다.

따라서, 상기 보빈(110)에 고정된 상기 제2마그네트(180)는 상기 위치감지센서(170)와 대향되는 면 중 상기 코일(120) 회피부위에서 상기 위치감지센서(170)와 직접 마주보도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2마그네트(180)는 위치감지센서(170)의 센싱부분이 마주보도록 구비될 수 있다.

상기와 같이, 상기 제2마그네트(180)와 상기 위치감지센서(170) 사이에 코일(120)이 개재되지 않는 코일(120) 회피부위를 마련함으로써 상기 제2마그네트(180)와 상기 위치감지센서(170)는 코일(120)의 간섭없이 직접 마주보도록 구비되고, 이에 따라 상기 코일(120)에 흐르는 전류의 간섭에 의해 발생하는 상기 위치감지센서(170)의 센싱 오류값을 줄일 수 있다.

도 4b는 일 실시예에 따른 제2마그네트(180)의 착자구조를 나타낸 정면도이다. 도 4c는 다른 실시예에 따른 제2마그네트(180)의 착자구조를 나타낸 정면도이다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 제2마그네트(180)는 1개의 마그네트로 구성되고, 상기 제2마그네트(180)는 N극과 S극이 제1방향으로 배치되도록 구비될 수 있다.

이때, 제2마그네트(180)는 N극이 상측에 배치되고 S극이 하측에 비치될 수도 있고, 반대로 S극이 상측에 배치되고 N극이 하측에 배치될 수도 있다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 제2마그네트(180-1)(180-2)는 1개의 마그네트가 마치 도 4b의 마그네트가 일체로 결합한 것처럼 4개의 N 또는 S 극이 형성된 착자구조를 가지고, 각각의 마그네트는 N극과 S극이 제1방향으로 배치되도록 구비될 수 있다.

이때, 상기 제2마그네트(180-1)(180-2)는 제1방향과 수직한 방향으로 서로 극성이 다르게 배치될 수 있다.

즉, 도면의 오른쪽에 배치되는 일부의 제2마그네트(180-1)의 N극이 상측에 배치되고 S극이 하측에 배치될 수 있으며, 도면의 왼쪽에 배치되는 다른 일부의 제2마그네트(180-2)의 S극이 상측에 배치되고 N극이 하측에 배치될 수 있다.

반대로, 도면의 오른쪽에 배치되는 일부의 제2마그네트(180-1)의 S극이 상측에 배치되고 N극이 하측에 배치될 수 있으며, 도면의 왼쪽에 배치되는 다른 일부의 제2마그네트(180-2)의 N극이 상측에 배치되고 S극이 하측에 배치될 수도 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치에서 보빈(110), 위치감지센서(170), 제2마그네트(180)의 배치상태를 나타낸 도면이다.

상기 제2마그네트(180)는 상기 보빈(110)의 측면에 안착되고, 상기 위치감지센서(170)는 상기 하우징(140)에 안착되며 상기 제2마그네트(180)에 대향되어 배치될 수 있다.

상기 제2마그네트(180)는 보빈(110)이 제1방향으로 이동함에 따라 상기 보빈(110)과 함께 제1방향으로 이동하게 되고, 하우징(140)에 안착되는 상기 위치감지센서(170)는 상기 제2마그네트(180)가 제1방향으로 이동함에 따라 발생하는 자기력의 변화를 감지하여 상기 제2마그네트(180) 및 보빈(110)의 제1방향 변위값을 감지할 수 있다.

한편, 상기 제2마그네트(180)와 상기 위치감지센서(170) 사이에는 상기 코일(120)이 개재되므로, 상기 제2마그네트(180)와 상기 위치감지센서(170)의 서로 대향되는 면은 제1방향으로 수직한 방향으로 일정거리 이격되도록 배치될 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치에서 보빈(110), 위치감지센서(170), 제2마그네트(180), 코일(120)의 배치상태를 나타낸 도면이다.

상기한 바와 같이, 코일(120)은 보빈(110)의 외주면에 제1방향으로 복수로 권선되되, 상측 코일(120)과 하측 코일(120)은 이격부(111)에 의해 제1방향으로 일정한 간극을 가지도록 배치되고, 상측 코일(120)과 하측 코일(120)은 서로 반대방향으로 권선될 수 있다.

상기 위치감지센서(170)는 상기 제2마그네트(180)와 대향되는 면의 적어도 일부가 상기 복수의 코일(120)들이 이격되어 형성되는 간극 사이에 배치되어 상기 제2마그네트(180)를 직접 마주보도록 구비될 수 있다.

즉, 상기 코일(120)이 상기 보빈(110)의 외주면에 권선되어도, 제2마그네트(180)는 상기 상측 코일(120)과 하측 코일(120) 사이의 상하 간극과 상기 제2마그네트(180)의 제1방향과 수직한 방향의 폭이 형성하는 면적만큼 상기 코일(120)이 개재되지 않는 코일(120) 회피부위를 가질 수 있다.

따라서, 상기 제2마그네트(180)와 상기 위치감지센서(170) 사이에 코일(120)이 개재되지 않는 코일(120) 회피부위를 마련함으로써 상기 제2마그네트(180)와 상기 위치감지센서(170)는 코일(120)의 간섭없이 직접 마주보도록 구비될 수 있다.

제2마그네트(180)와 위치감지센서(170) 사이에 코일(120)이 개재되는 경우, 상기 코일(120)에 흐르는 전류가 상기 제2마그네트(180)가 형성하는 자기장의 구조, 세기를 왜곡하는 간섭현상이 발생할 수 있다.

이러한 간섭현상으로 인해 위치감지센서(170)는 제2마그네트(180)가 제1방향으로 이동하는 경우 상기 제2마그네트(180)가 형성하는 정확한 자기장이 아닌 코일(120)에 흐르는 전류에 의해 왜곡된 자기장의 변화를 감지하게 된다.

이로 인해, 상기 위치감지센서(170)에서는 센싱오류가 발생하여 결국, 위치감지센서(170)는 상기 제2마그네트(180)의 제1방향 변위값을 정확하게 감지할 수 없다.

실시예에서는 상기한 바와 같이, 상기 제2마그네트(180)와 상기 위치감지센서(170) 사이에 상기 코일(120) 회피부위를 마련하여 상기 코일(120)에 흐르는 전류에 의한 상기 간섭현상을 부분적으로 회피할 수 있다.

이에 따라 상기 간섭현상에 의한 위치감지센서(170)의 상기 제2마그네트(180)의 제1방향 변위값 센싱오류를 현저히 줄일 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 렌즈 구동장치의 구동특성 실험결과를 나타낸 그래프이다. 그래프에서 이득(GAIN)은 위치감지센서(170)의 센싱값으로 적당한 변환을 통해 제2마그네트(180)의 제1방향 변위값으로 환산할 수 있다.

그래프에서 상기한 코일(120) 회피부가 구비되는 실시예의 렌즈 구동장치의 이득은 L1으로 표시된다. 그래프에서 상기 보빈(110)의 외주면에 하나의 코일(120)이 권선되어 상기한 코일(120) 회피부위가 없는 렌즈 구동장치의 이득은 L2로 표시된다.

그래프에서 위상(PHASE)은 코일(120)의 전류 입력값 및 위치감지센서(170)의 출력값의 위상차이를 이용하여 그릴 수 있으며, 그래프에서 위상은 L3으로 표시된다.

제2마그네트(180)의 제1방향 변위값과 보빈(110)의 제1방향 변위값은 일치하므로, L1 또는 L2는 L3와 되도록 일치할수록 위치감지센서(170)의 센싱값 오류는 감소할 수 있다.

그래프에서 A구간을 고려하면, L3 그래프는 진동수(FREQUENCY)가 높을수록 지속적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 그러나, A구간에서 L1 또는 L2 그래프는 증가하는 구간을 가짐을 알 수 있다.

다시, A구간에서 L1과 L2 그래프를 비교한다. 진동수가 높아질수록, L1은 L3에 비해 이득이 큰 폭으로 증가하게 되고, 그 증가 폭은 대체로 일정한 추이를 보여준다.

진동수가 높아질수록, L2는 L3에 비해 이득이 증가하지만, 그 증가폭은 L1에 비해 현저히 낮으며, 증가 후 진동수가 더 높아지면 이득은 감소하는 추이를 보여준다.

L1과 L2 그래프를 비교하면, L1보다 L2가 L3에 더 가까운 추이를 보여준다. 이는 결과적으로, 코일(120) 회피부가 구비되는 실시예의 렌즈 구동장치가 코일(120) 회피부가 구비되지 않은 렌즈 구동장치에 비해 코일(120)에 흐르는 전류에 의한 위치감지센서(170)의 센싱오류값이 작다는 것을 보여준다.

한편, 실시예의 렌즈 구동장치의 상기 이득과 코일(120)의 전류 입력값을 나타내는 위상의 차이에 의한 위치감지센서(170)의 제1방향 변위값 센싱오류는 기준점 조정(calibration)에 의해 현저히 줄이거나, 없앨 수 있다.

한편, 전술한 실시예에 의한 렌즈 구동 장치는 다양한 분야 예를 들어 카메라 모듈에 이용될 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈은 휴대폰 등 모바일 기기 등에 적용 가능하다.

실시예에 의한 카메라 모듈은 보빈(110)과 결합되는 렌즈배럴, 이미지 센서(미도시), 인쇄회로기판(250) 및 광학계를 포함할 수 있다.

렌즈배럴은 전술한 바와 같고, 인쇄회로기판(250)은 이미지 센서가 실장되는 부분으로부터 카메라 모듈의 바닥면을 형성할 수 있다.

또한, 광학계는 이미지 센서에 화상을 전달하는 적어도 한 장의 렌즈를 포함할 수 있다. 이때, 광학계에는 오토 포커싱 기능과 손떨림 보정 기능을 수행할 수 있는 액츄에이터 모듈이 설치될 수 있다. 오토 포커싱 기능을 수행하는 액츄에이터 모듈은 다양하게 구성될 수 있으며, 보이스 코일 유닛 모터를 일반적으로 많이 사용한다. 전술한 실시예에 의한 렌즈 구동 장치는 오토 포커싱 기능과 손떨림 보정 기능을 모두 수행하는 액츄에이터 모듈의 역할을 수행할 수 있다.

또한, 카메라 모듈은 적외선 차단 필터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 적외선 차단 필터는 이미지 센서에 적외선 영역의 빛이 입사됨을 차단하는 역할을 한다. 이 경우, 도 2에 예시된 베이스(210)에서, 이미지 센서와 대응되는 위치에 적외선 차단 필터가 설치될 수 있으며, 홀더 부재(미도시)와 결합될 수 있다. 또한, 베이스(210)는 홀더 부재의 하측을 지지할 수 있다.

베이스(210)에는 인쇄회로기판(250)과의 통전을 위해 별도의 터미널 부재가 설치될 수도 있고, 표면 전극 등을 이용하여 터미널을 일체로 형성하는 것도 가능하다. 한편, 베이스(210)는 이미지 센서를 보호하는 센서 홀더 기능을 할 수 있으며, 이 경우, 베이스(210)의 측면을 따라 하측 방향으로 돌출부가 형성될 수도 있다. 그러나 이는 필수적인 구성은 아니며, 도시하지는 않았지만, 별도의 센서 홀더가 베이스(210)의 하부에 배치되어 그 역할을 수행하도록 구성할 수도 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.

110: 보빈
111: 이격부
112: 불연속부의 양단
113: 마그네트 안착부
120: 코일
130: 제1마그네트
140: 하우징
150: 상측 탄성부재
160: 하측 탄성부재
170: 위치감지센서
180: 제2마그네트
250: 인쇄회로기판

Claims

제1 마그네트;
상기 제1 마그네트와 대면하는 코일;
외주면에 상기 코일이 권선된 보빈;
상기 보빈에 배치된 제2 마그네트; 및
상기 제2 마그네트에 대향하여 배치된 위치감지센서를 포함하고,
상기 보빈은 상기 외주면으로부터 돌출되고 광축 방향과 나란한 제1 방향으로 상기 코일과 오버랩하는 돌출부를 포함하고,
상기 보빈은 상기 외주면에 형성된 마그네트 안착부를 포함하고,
상기 제2 마그네트는 상기 마그네트 안착부에 배치되고,
상기 마그네트 안착부가 형성된 부위에서는 상기 돌출부가 절개되고,
상기 코일은 상기 제2 마그네트와 상기 위치감지센서 사이에 배치된 렌즈 구동 장치.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 마그네트 안착부는 상기 외주면의 일부 및 상기 돌출부의 일부가 함몰된 홈 형상을 갖는 렌즈 구동 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제2 마그네트의 일부는 상기 권선된 코일에 의해 덮이지 않고 노출되고,
상기 제2 마그네트의 타부는 상기 권선된 코일에 의해 덮인 렌즈 구동 장치.
제4 항에 있어서, 상기 제2 마그네트의 상기 타부, 상기 코일 및 상기 위치감지센서는 상기 광축 방향에 수직한 제2 방향으로 중첩하는 렌즈 구동 장치.
제4 항에 있어서, 상기 코일은
상기 보빈의 상기 외주면에 상기 광축 방향과 나란한 상기 제1 방향으로 상기 돌출부를 사이에 두고 서로 이격되어 배치된 복수의 코일을 포함하며,
상기 제2 마그네트의 일부는 상기 돌출부가 절개된 부위에서 상기 복수의 코일 사이의 간극의 일부를 통해 노출되어 상기 위치감지센서와 직접 대면하는 렌즈 구동 장치.
제6 항에 있어서, 상기 제2 마그네트의 상기 일부를 노출시키는 상기 간극의 상기 일부인 코일 회피 부위는 상기 돌출부와 상기 보빈의 원주 방향으로 연장된 렌즈 구동 장치.
제6 항에 있어서,
상기 복수의 코일은 상기 보빈의 상기 외주면에 서로 반대방향으로 권선된 렌즈 구동 장치.
제8 항에 있어서,
상기 제2 마그네트는 N극과 S극이 상기 제1 방향으로 배치된 렌즈 구동 장치.
제8 항에 있어서,
상기 제2 마그네트는 일체로 결합된 2개의 마그네트를 포함하고,
상기 2개의 마그네트 각각은 N극과 S극이 상기 제1 방향으로 배치된 렌즈 구동 장치.
제10 항에 있어서,
상기 2개의 제2마그네트는 상기 제1 및 제2 방향 각각과 수직한 제3 방향으로 서로 극성이 다르게 배치된 렌즈 구동 장치.
제6 항에 있어서,
상기 돌출부는,
상기 보빈의 상기 외주면에서 상기 제1 방향으로 중간 부위에 형성되고, 상기 제1 방향으로 일정한 폭을 갖는 렌즈 구동 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 마그네트가 배치된 하우징을 더 포함하는 렌즈 구동 장치.
제13 항에 있어서,
상기 하우징의 마주하는 양측면 각각에는 한 쌍의 상기 제1 마그네트가 배치되고,
상기 하우징의 측면 중에서 상기 제1 마그네트가 배치되는 상기 양측면 이외의 측면 중 한 측면과 대응되는 위치에 상기 위치감지센서가 배치된 렌즈 구동 장치.
제14 항에 있어서,
상기 한 쌍의 제1 마그네트들은 상기 하우징의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 배치된 렌즈 구동 장치.
제1 마그네트;
상기 제1 마그네트와 대면하는 코일;
상기 코일이 권선된 보빈; 및
상기 보빈의 광축 방향으로의 변위값을 감지하는 변위감지부를 포함하고,
상기 변위감지부는,
상기 보빈에 배치된 제2 마그네트; 및
상기 제2 마그네트에 대향하여 배치된 위치감지센서를 포함하고,
상기 보빈은 외주면으로부터 함몰되어 상기 코일이 권선되는 홈을 포함하고,
상기 보빈은 상기 외주면 및 상기 홈으로부터 함몰되어 형성된 마그네트 안착부를 포함하고,
상기 제2 마그네트는 상기 마그네트 안착부에 배치되는 렌즈 구동 장치.
제16 항에 있어서,
상기 제2 마그네트의 일부는 상기 홈에 권선되는 코일에 의해 덮이고, 상기 제2 마그네트의 타부는 상기 홈에 권선되는 코일에 의해 덮이지 않고,
상기 제2 마그네트의 타부는 상기 위치감지센서와 마주보는 렌즈 구동 장치.
제16 항에 있어서, 상기 코일은 상기 제2 마그네트와 상기 위치감지센서 사이에 배치되는 렌즈 구동 장치.
제1 항, 제3 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 기재된 렌즈 구동 장치; 및
상기 렌즈 구동 장치에 실장되는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈.
제19 항에 기재된 카메라 모듈을 포함하는 모바일 기기.