KR102632371B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

내부 공간을 가지는 고정체와, 상기 고정체에 이동 가능하게 배치되는 제1 이동체와, 상기 제1 이동체에 배치되며 이미지 센서가 실장되는 기판과, 상기 고정체와 상기 제1 이동체 중 어느 하나에 배치되는 요크와, 상기 고정체와 상기 제1 이동체 중 나머지 하나에 배치되며 상기 요크와 마주보도록 배치되는 코일 및 상기 고정체 및 상기 제1 이동체에 연결되어 상기 제1 이동체에 복원력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 카메라 모듈을 개시한다.

Description

카메라 모듈{Camera module}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 휴대전화, 노트북, 웹캠 등에 장착되는 초소형 카메라이다. DSLR 카메라에 비해 화질이 떨어지지만 어느 곳에서나 찍을 수 있다는 즉시성을 장점으로 인기를 끌어 현재 모든 휴대전화가 카메라를 내장하고 있다. 또한, 휴대폰 카메라의 화질은 지속적으로 개선되어 왔다. 이를 위해, 고화소 이미지 센서 적용뿐만 아니라, 자동초점 (Auto-focus: AF), 광학적 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS), 플래쉬 등 다양한 기능들이 카메라 모듈에 채용되고 있다.
한편, 자동초점 (Auto-focus: AF), 광학적 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS)의 구현을 위해 AF(Auto Focus)용 액츄에이터와 OIS(Optical Image Stabilizer)용 액츄에이터가 채용되고 있다. 그리고, 상기한 액츄에이터는 외부 케이스에 코일이 배치되고 내부 렌즈 구동부(예를 들어, 경통)에 영구자석이 배치되는 구조를 가진다.
그리고, AF용 액츄에이터는 내측 영구자석과 외측 코일(전자석)의 상호작용으로 힘을 발생시켜 렌즈 경통을 상하로 구동하는 구조로 되어 있다. 코일의 외측 면에는 요크를 부착하여 발생 힘을 증가시키면서 외부로 자속 누설을 방지한다. 그런데, OIS용 액츄에이터도 AF용 액츄에이터와 유사하게 코일과 영구자석을 배치하였으나, AF용 액츄에이터와 달리 액츄에이터가 전후로 구동하며 코일 외측에 요크가 구비되지 않는다. 이로 인하여 OIS용 액츄에이터가 구동할 때 마다 외부로 자속이 누설되는 문제가 있다.
본 발명의 실시예는 자속이 누설되는 것을 방지할 수 있는 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 내부 공간을 가지는 고정체와, 상기 고정체에 이동 가능하게 배치되는 제1 이동체와, 상기 제1 이동체에 배치되며 이미지 센서가 실장되는 기판과, 상기 고정체와 상기 제1 이동체 중 어느 하나에 배치되는 요크와, 상기 고정체와 상기 제1 이동체 중 나머지 하나에 배치되며 상기 요크와 마주보도록 배치되는 코일 및 상기 고정체 및 상기 제1 이동체에 연결되어 상기 제1 이동체에 복원력을 제공하는 탄성부재를 포함한다.
본 발명에 따르면, 자속이 누설되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 카메라 모듈을 구성하는 구성요소들을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 하단부에 배치되는 주요 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 도 2를 상부에서 바라본 평면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 카메라 모듈의 구동 방식을 설명하기 위한 설명도이다.
도 10은 본 발명의 변형 실시예에 따른 카메라 모듈의 하단부에 배치되는 주요 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 11은 도 10을 상부에서 바라본 평면도이다.
도 12 내지 도 15는 카메라 모듈의 구동 방식을 설명하기 위한 설명도이다.
도 16은 본 발명의 변형 실시예에 따른 카메라 모듈의 하단부에 배치되는 주요 구성을 상부에서 바라본 평면도이다.
도 17은 본 발명의 변형 실시예에 따른 카메라 모듈의 하단부에 배치되는 주요 구성을 상부에서 바라본 평면도이다.
도 18은 본 발명의 변형 실시예에 따른 카메라 모듈의 하단부에 배치되는 주요 구성을 상부에서 바라본 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 카메라 모듈을 구성하는 구성요소들을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 실시 예에서 카메라 모듈(10)은 적어도 하나의 렌즈(21) 및 적어도 하나의 렌즈(21)를 수용하는 렌즈배럴(22)을 포함하는 렌즈모듈(20), 및 이미지 센서(11)를 포함한다. 광(L)은 렌즈모듈(20)을 통과하여 이미지 센서(11)의 촬상면에 닿는다. 카메라 모듈(10)은 초점거리를 조절하기 위해 렌즈모듈(20)을 광축 방향으로 움직이게 하는 AF 구동부(23)를 포함할 수 있다.
실시 예에서 카메라 모듈(10)은 광학적 이미지 안정화(optical image stabilization)(이하, 'OIS') 기능을 제공할 수 있다. 카메라 모듈(10)은 이미지 센서(11)를 구동하여 OIS 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(10)은 이미지 센서(11)를 광축에 수직인 방향으로 움직이게 하거나, 광축과 나란한 축을 기준으로 회전시키거나 광축과 수직인 축을 기준으로 회전시키는 OIS 구동부(12)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 카메라 모듈(10)은 렌즈모듈(20), 이미지 센서(11) 이외에 광학요소를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에서 카메라 모듈(1)은 2개 이상의 렌즈모듈들을 포함할 있다. 예를 들어, 제1 광학요소(30) 및/또는 제2 광학요소(40)는 렌즈모듈(20)과 구분되는 렌즈모듈일 수 있다.
일 실시 예에서 카메라 모듈(1)은 렌즈모듈(20) 전방에 배치된 광로변환요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광학요소(30)는 프리즘이나 미러(mirror)일 수 있다. 또 다른 실시 예에서 광로변환요소는 이미지 센서(11)와 렌즈모듈(20) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 광학요소(40)는 프리즘이나 미러일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 하단부에 배치되는 주요 구성을 설명하기 위한 구성도이고, 도 3은 도 2를 상부에서 바라본 평면도이고, 도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이고, 도 5는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 카메라 모듈(100)은 일예로서, 고정체(110), 제1 이동체(120), 기판(130), 요크(140), 코일(150), 탄성부재(160) 및 볼(170)을 포함할 수 있다.
고정체(110)는 내부 공간을 가진다. 일예로서, 고정체(110)는 상부가 개방된 직육면체 형상을 가질 수 있다. 즉, 고정체(110)의 측벽은 상부에서 바라볼 때 사각형 프레임 형상을 가질 수 있다. 한편, 고정체(110)에는 요크(140)가 설치될 수 있다. 그리고, 고정체(110)에 설치되는 요크(140)에는 코일(150)이 고정 설치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다. 또한, 고정체(110)의 측벽 내부면에는 탄성부재(160)가 연결될 수 있다. 이때, 탄성부재(160)는 고정체(110)에 배치된 요크(140)의 하부에 배치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명도 후술하기로 한다. 그리고, 고정체(110)의 내부면 중 바닥면에는 볼(170)이 설치되는 제1 홈(112)이 구비될 수 있다.
제1 이동체(120)는 고정체(110)에 이동 가능하게 설치된다. 한편, 제1 이동체(120)의 측벽은 상부에서 바라볼 때 사각형 프레임 형상을 가질 수 있다. 일예로서, 제1 이동체(120)는 하단부로부터 내측으로 연장 형성되며 기판(130)의 설치를 위한 지지프레임(122)을 구비할 수 있다. 한편, 지지프레임(122)의 저면에는 볼(170)이 설치되는 제2 홈(122a)이 구비될 수 있다. 즉, 볼(170)은 고정체(110)의 제1 홈(112)과 지지프레임(122)의 제2 홈(122a) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 이동체(120)가 고정체(110) 내에서 이동될 때, 볼(170)에 의해 안내되어 제1 이동체(120)가 보다 원활하게 이동될 수 있다.
제1 홈(112)과 제2 홈(122a)은 서로 교차하는 방향으로 길이를 갖는 형상일 수 있다. 일 예로, 제1 홈(112)은 이미지 센서(132)의 촬상면과 나란한 방향으로 연장 형성될 수 있고, 제2 홈(122a)도 이미지 센서(132)의 촬상면과 나란한 방향으로 연장 형성될 수 있다. 여기서, 제1 홈(112)이 연장되는 방향과 제2 홈(122a)이 연장되는 방향은 서로 교차할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 홈(112)은 제1 방향(X 방향)으로 길이를 갖고, 제2 홈(122a)은 제2 방향(Y 방향)으로 길이를 가질 수 있다. 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)은 이미지 센서(132)의 촬상면과 나란한 평면 내에서 서로 수직한 방향일 수 있다.
다른 실시 예로, 제1 홈(112)과 제2 홈(122a)은 모두 볼(170)의 구름방향을 구속하지 않는 형상일 수 있다. 예컨대, 제1 홈(112)과 제2 홈(122a)은 볼(170)의 직경보다 큰 사이즈를 갖는 다각형 또는 원형의 형상을 가질 수 있다.
다른 실시 예로, 제1 홈(112)은 볼(170)이 제자리에서 회전되도록 볼(170)과 3점 접촉되는 형상일 수 있고, 제2 홈(122a)은 볼(170)의 직경보다 큰 사이즈를 갖는 다각형 또는 원형의 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1 이동체(120)의 측벽의 외부면에는 고정체(110)에 설치되는 요크(140)에 대향 배치되도록 요크(140)가 설치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
또한, 제1 이동체(120)의 측벽 외부면에는 탄성부재(160)가 연결될 수 있다. 이때, 탄성부재(160)는 고정체(110)에 배치되는 요크(140)의 하부에 배치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명도 후술하기로 한다.
기판(130)은 제1 이동체(120)에 설치되며, 상면에 이미지 센서(132)가 실장된다. 일예로서, 기판(130)은 접착제(102)를 매개로 하여 제1 이동체(120)의 지지프레임(122) 상면에 고정 설치된다. 한편, 기판(130)의 저면에는 플렉시블 회로기판(104)과의 연결을 위한 커넥터(134)를 구비할 수 있다.
고정체(110)와 제1 이동체(120) 중 어느 하나에는 요크(140)가 배치되고, 나머지 하나에는 코일(150)이 배치된다. 그리고, 코일(150)의 자기장을 집속하도록 고정체(110)와 제1 이동체(120) 중 코일(150)이 배치되는 부재에는 요크(140)가 추가로 배치될 수 있다.
이하의 설명에서는, 고정체(110)와 제1 이동체(120)에 각각 요크(140)가 설치되고, 코일(150)은 2개의 요크(140) 중 어느 하나와 간격을 두고 마주보도록 배치되는 것으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
요크(140)는 고정체(110)와 제1 이동체(120)에 상호 마주보도록 설치된다. 일예로서, 요크(140)는 4쌍이 고정체(110)와 제1 이동체(120)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 요크(140)는 고정체(110)의 일측벽 내부면과 이에 대향 배치되는 제1 이동체(120)의 외부면에 설치되는 제1 요크(141)를 구비하며, 제1 요크(141)는 고정체(110)의 일측벽 내부면에 설치되는 제1-1 요크(141a)와, 이에 대향 배치되는 제1-2 요크(141b)를 구비할 수 있다. 또한, 요크(140)는 고정체(110)의 일측벽에 이웃하여 배치되는 측벽 내부면과 이에 대향 배치되는 제1 이동체(120)의 외부면에 설치되는 제2 요크(142)를 구비하며, 제2 요크(142)는 고정체(110)의 내부면에 설치되는 제2-1 요크(142a)와, 이에 대향 배치되는 제2-2 요크(142b)를 구비할 수 있다. 나아가, 요크(140)는 고정체(110)의 일측벽에 대향 배치되는 측벽 내부면과 이에 대향 배치되는 제1 이동체(120)의 외부면에 설치되는 제3 요크(143)를 구비하며, 제3 요크(143)는 고정체(110)의 내부면에 설치되는 제3-1 요크(143a)와, 이에 대향 배치되는 제3-2 요크(143b)를 구비할 수 있다. 한편, 요크(140)는 고정체(110)의 일측벽에 이웃하여 배치되는 측벽 내부면과 이에 대향 배치되는 제1 이동체(120)의 외부면에 설치되는 제4 요크(144)를 구비하며, 제4 요크(144)는 고정체(110)의 내부면에 설치되는 제4-1 요크(144a)와, 이에 대향 배치되는 제4-2 요크(144b)를 구비할 수 있다.
다시 말해, 요크(140)는 제1 내지 4 요크(141,142,143,144)를 구비하며, 제1 내지 4 요크(141,142,143,144)는 2개가 한 쌍을 이루도록 배치될 수 있다.
코일(150)은 고정체(110)의 내부면에 설치되는 요크(140)에 설치된다. 일예로서, 코일(150)은 제1 내지 4 요크(141,142,143,144) 중 고정체(110)의 내부면에 설치되는 제1-1 요크(141a), 제2-1 요크(142a), 제3-1 요크(143a) 및 제4-1 요크(144a)에 설치된다. 즉, 코일(150)은 제1-1 요크(141a)에 설치되는 제1 코일(151)과, 제2-1 요크(142a)에 설치되는 제2 코일(152)과, 제3-1 요크(143a)에 설치되는 제3 코일(153) 및 제4-1 요크(144a)에 설치되는 제4 코일(154)를 구비할 수 있다. 그리고, 코일(150)에 전원이 공급되는 경우 코일(150)과 자성체로 이루어지는 요크(140)에서 발생되는 힘(Reluctance Force)에 의해 제1 이동체(120)가 고정체(110)의 내부 공간에서 이동된다.
일 실시 예에서, 코일(150)에 전류가 흐르지 않을 때, 요크(140)로 인한 자기장은 0(zero)이거나 매우 작은 수준일 수 있다. 이에 따라 요크(140)로 인한 자기장이 다른 전자부품(예: 카메라 모듈 내부의 다른 전자부품, 또는 다른 카메라 모듈 내부의 전자부품)에 영향을 주는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.
일 실시 예에서 요크(140)는 연자성체(soft magnetic material)일 수 있다. 연자성체는 작은 보자력(coercive force)을 가지며, 자기장에 노출되었을 때 자화되나 자기장이 사라지면 자성을 잃거나 비교적 낮은 수준의 자성을 가진다.
코일(150)에 전류가 인가되면 요크(140)는 자화되며, 이에 따라 코일부(150)와 요크(140) 사이에 릴럭턴스힘(reluctance force)이 생긴다. 요크(140)와 코일(150)이 간격을 두고 서로 마주보는 방향으로 인력이 생기고, 이는 제1 이동체(120)를 고정체(130)에 대해 해당 방향으로 움직이게 한다.
탄성부재(160)는 고정체(110) 및 제1 이동체(120)에 연결되어 제1 이동체(120)에 복원력을 제공한다. 일예로서, 탄성부재(160)는 코일(150)과 요크(140)의 하부에 배치되도록 고정체(110) 및 제1 이동체(120)에 연결된다. 예를 들어, 탄성부재(160)는 제1 요크(141)와 제1 코일(151)의 하부에 배치되는 제1 탄성부재(161)와, 제2 요크(142)와 제2 코일(152)의 하부에 배치되는 제2 탄성부재(162)와, 제3 요크(143)와 제3 코일(153)의 하부에 배치되는 제3 탄성부재(163) 및 제4 요크(144)와 제4 코일(154)의 하부에 배치되는 제4 탄성부재(164)를 구비할 수 있다. 또한, 탄성부재(160)는 일예로서, 양단부가 고정체(110)에 연결되며 중앙부가 제1 이동체(120)에 연결될 수 있다.
한편, 제1 내지 제4 탄성부재(161 내지 164)는 코일(150)에 공급되는 전류가 차단되는 경우 제1 이동체(120)를 원위치로 복귀시키기 위한 복원력을 제공한다. 예를 들어, 탄성부재(160)는 판 스프링으로 이루어질 수 있다.
볼(170)은 고정체(110)과 제1 이동체(120)의 저면 사이에 배치된다. 일예로서, 볼(170)은 고정체(110)의 제1 홈(112)과 제1 이동체(120)의 제2 홈(122a) 사이에 배치된다. 일예로서, 볼(170)은 4개가 제1 이동체(120)의 모서리 측에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 볼(170)의 개수 및 설치 위치는 변경 가능할 것이다.
제1 홈(112)은 제1 방향으로 길이를 가지므로 볼(170)은 제1 홈(112)을 따라 제1 방향으로 구름운동할 수 있다. 그리고, 제2 홈(122a)은 제2 방향으로 길이를 가지므로 볼(170)은 제2 홈(122a)을 따라 제2 방향으로 구름운동할 수 있다.
제1 방향과 제2 방향은 모두 이미지 센서(132)의 촬상면과 나란한 방향(예컨대, 광축에 수직한 방향)이며, 서로 수직한 방향일 수 있다.
따라서, 제1 이동체(120)는 제1 방향과 제2 방향을 따라 이동될 수 있다.
상기한 바와 같이, 카메라 모듈(100)은 요크(140)와 코일(150)에서 발생하는 힘(Reluctance Force)과 판 스프링으로 이루어지는 탄성부재(160)의 복원력을 이용하여 제1 이동체(120)를 구동시키는 방식을 채용하고 있다. 즉, 고정체(110)에 설치되는 코일(150)에 전류가 인가되면 코일(150)에 자기장에 형성되고, 형성된 자기장은 제1 이동체(120)에 설치되는 요크와 함께 힘(Reluctance Force)을 발생시킨다. 이 힘을 통해 제1 이동체(120)에 설치된 요크(140)를 당기고, 이에 따라, 제1 이동체(120)가 이동된다. 이후, 전류가 차단되면 요크(140)와 코일(150)의 하부에 배치되는 탄성부재(160)가 제1 이동체(120)를 원위치로 복원시킨다. 이에 따라, 제1 이동체(120)에 부착된 이미지 센서(132)의 OIS 구동이 가능할 것이다.
이와 같이, 카메라 모듈(100)은 영구자석을 사용하지 않기 때문에 영구자석으로 인한 자기장의 외부 간섭 현상을 제거할 수 있다. 나아가, 코일(150)이 요크(140)에 설치되므로 외부로 누설되는 자속에 대한 차폐 효과가 있으며, 자기저항 감소를 통한 힘(Reluctance Force)가 증가될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 카메라 모듈의 구동 방식에 대하여 살펴보기로 한다.
도 6 내지 도 9는 카메라 모듈의 구동 방식을 설명하기 위한 설명도이다.
도 6을 참조하면, 제1 이동체(120)가 -X 축 방향으로 이동하는 경우 제4 코일(154)에 전류가 인가된다. 이에 따라, 제4 요크(144)와 제4 코일(154)에 의해 발생된 힘을 통해 제1 이동체(120)를 -X 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이후, 제4 코일(154)에 전류의 공급이 차단되면 제1 이동체(120)는 제4 탄성부재(164)의 복원력에 의해 원위치로 복귀한다. 이때, 제1 탄성부재(161)와 제3 탄성부재(163)의 복원력도 제1 이동체(120)에 제공될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 이동체(120)가 +X 축 방향으로 이동하는 경우 제2 코일(152)에 전류가 인가된다. 이에 따라, 제2 요크(142)와 제2 코일(152)에 의해 발생된 힘을 통해 제1 이동체(120)를 +X 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이후, 제2 코일(152)에 전류의 공급이 차단되면 제1 이동체(120)는 제2 탄성부재(162)의 복원력에 의해 원위치로 복귀한다. 이때, 제1 탄성부재(161)와 제3 탄성부재(163)의 복원력도 제1 이동체(120)에 제공될 수 있다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 이동체(120)가 +Y 축 방향으로 이동하는 경우 제1 코일(151)에 전류가 인가된다. 이에 따라, 제1 요크(141)와 제1 코일(151)에 의해 발생된 힘을 통해 제1 이동체(120)를 +Y 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이후, 제1 코일(151)에 전류의 공급이 차단되면 제1 이동체(120)는 제1 탄성부재(161)의 복원력에 의해 원위치로 복귀한다. 이때, 제2 탄성부재(162)와 제4 탄성부재(164)의 복원력도 제1 이동체(120)에 제공될 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 이동체(120)가 -Y 축 방향으로 이동하는 경우 제3 코일(153)에 전류가 인가된다. 이에 따라, 제3 요크(143)와 제3 코일(153)에 의해 발생된 힘을 통해 제1 이동체(120)를 -Y 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이후, 제3 코일(153)에 전류의 공급이 차단되면 제1 이동체(120)는 제3 탄성부재(163)의 복원력에 의해 원위치로 복귀한다. 이때, 제2 탄성부재(162)와 제4 탄성부재(164)의 복원력도 제1 이동체(120)에 제공될 수 있다.
도 10은 본 발명의 변형 실시예에 따른 카메라 모듈의 하단부에 배치되는 주요 구성을 설명하기 위한 구성도이고, 도 11은 도 10을 상부에서 바라본 평면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 카메라 모듈(200)은 일예로서, 고정체(210), 제1 이동체(220), 기판(130), 요크(240), 코일(250), 탄성부재(260) 및 볼(170)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(130)과 볼(170)은 상기에서 설명한 구성요소와 실질적으로 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
고정체(210)는 내부 공간을 가진다. 일예로서, 고정체(210)는 상부가 개방된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 고정체(210)의 측벽은 상부에서 바라볼 때 팔각형 프레임 형상을 가질 수 있다. 한편, 고정체(210)의 하단부에는 요크(240)가 설치될 수 있다. 그리고, 고정체(210)의 하단부에 설치되는 요크(240)에는 코일(250)이 고정 설치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다. 또한, 고정체(210)의 측벽 내부면에는 탄성부재(260)이 연결될 수 있다. 이때, 탄성부재(260)는 요크(240)와 이웃하여 배치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명도 후술하기로 한다. 그리고, 고정체(210)의 내부면 중 바닥면에는 볼(170)이 설치되는 제1 홈(212)이 구비될 수 있다.
제1 이동체(220)는 고정체(210)에 이동 가능하게 설치된다. 제1 이동체(220)의 측벽은 상부에서 바라볼 때 팔각형 프레임 형상을 가질 수 있다. 일예로서, 제1 이동체(220)는 하단부로부터 내측으로 연장 형성되며 기판(130)의 설치를 위한 지지프레임(222)을 구비할 수 있다. 한편, 지지프레임(222)의 저면에는 볼(170)이 설치되는 제2 홈(222a)이 구비될 수 있다. 이에 따라, 제1 이동체(220)가 고정체(210) 내에서 이동될 때, 볼(170)에 의해 제1 이동체(220)가 보다 원활하게 이동될 수 있다.
한편, 제1 이동체(220)의 측벽의 외부면에는 고정체(210)의 하단부에 설치되는 요크(140)에 대향 배치되도록 요크(140)가 설치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
또한, 제1 이동체(220)의 측벽 외부면에는 탄성부재(260)가 연결될 수 있다. 이때, 탄성부재(260)는 요크(240)와 이웃하여 배치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명도 후술하기로 한다.
요크(240)는 고정체(210)와 제1 이동체(220)에 상호 마주보도록 설치된다. 일예로서, 요크(240)는 4쌍이 고정체(210)와 제1 이동체(220)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 요크(240)는 고정체(110)의 8개의 측벽 중 상부에서 바라볼 때 경사지게 배치되는 측벽 중 어느 하나의 측벽 내부면과 이에 대향 배치되는 제1 이동체(220)의 외부면에 설치되는 제1 요크(241)를 구비하며, 제1 요크(241)는 고정체(210)의 내부면에 설치되는 제1-1 요크(241a)와, 이에 대향 배치되는 제1-2 요크(241b)를 구비할 수 있다. 또한, 요크(240)는 고정체(210)의 8개의 측벽 중 상부에서 바라볼 때 경사지게 배치되는 측벽 중 다른 하나의 측벽 내부면과 이에 대향 배치되는 제1 이동체(220)의 외부면에 설치되는 제2 요크(242)를 구비하며, 제2 요크(242)는 고정체(210)의 내부면에 설치되는 제2-1 요크(242a)와, 이에 대향 배치되는 제2-2 요크(242b)를 구비할 수 있다. 나아가, 요크(240)는 고정체(210)의 8개의 측벽 중 상부에서 바라볼 때 경사지게 배치되는 측벽 중 어느 하나의 측벽에 마주보는 측벽 내부면과 이에 대향 배치되는 제1 이동체(220)의 외부면에 설치되는 제3 요크(243)를 구비하며, 제3 요크(243)는 고정체(210)의 내부면에 설치되는 제3-1 요크(243a)와, 이에 대향 배치되는 제3-2 요크(243b)를 구비할 수 있다. 한편, 요크(240)는 고정체(210)의 8개의 측벽 중 상부에서 바라볼 때 경사지게 배치되는 측벽 중 다른 하나의 측벽과 마주보는 측벽 측벽 내부면과 이에 대향 배치되는 제1 이동체(220)의 외부면에 설치되는 제4 요크(244)를 구비하며, 제4 요크(244)는 고정체(210)의 내부면에 설치되는 제4-1 요크(244a)와, 이에 대향 배치되는 제4-2 요크(244b)를 구비할 수 있다.
다시 말해, 요크(240)는 제1 내지 4 요크(241,242,243,244)를 구비하며, 제1 내지 4 요크(241,242,243,244)는 2개가 한 쌍을 이루도록 배치될 수 있다.
코일(250)은 고정체(210)의 내부면에 설치되는 요크(240)에 설치된다. 일예로서, 코일(250)은 제1 내지 4 요크(241,242,243,244) 중 고정체(210)의 내부면에 설치되는 제1-1 요크(241a), 제2-1 요크(242a), 제3-1 요크(243a) 및 제4-1 요크(244a)에 설치된다. 즉, 코일(250)은 제1-1 요크(241a)에 설치되는 제1 코일(251)과, 제2-1 요크(242a)에 설치되는 제2 코일(252)과, 제3-1 요크(243a)에 설치되는 제3 코일(253) 및 제4-1 요크(244a)에 설치되는 제4 코일(254)를 구비할 수 있다. 그리고, 코일(250)에 전류가 공급되는 경우 코일(250)과 자성체로 이루어지는 요크(240)에서 발생되는 힘(Reluctance Force)에 의해 제1 이동체(220)가 고정체(210)의 내부 공간에서 이동된다.
탄성부재(260)는 고정체(210) 및 제1 이동체(220)에 연결되어 제1 이동체(220)에 복원력을 제공한다. 일예로서, 탄성부재(260)는 코일(250)과 요크(240)가 설치되는 면의 이웃하는 면에 연결된다. 예를 들어, 탄성부재(260)는 제1 요크(241)와 제1 코일(251)에 이웃하여 배치되는 제1 탄성부재(261)와, 제2 요크(242)와 제2 코일(252)에 이웃하여 배치되는 제2 탄성부재(262)와, 제3 요크(243)와 제3 코일(253)에 이웃하여 배치되는 제3 탄성부재(263) 및 제4 요크(244)와 제4 코일(254)에 이웃하여 배치되는 제4 탄성부재(264)를 구비할 수 있다. 즉, 탄성부재(260)는 코일(250)과 교번적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 고정체(210) 및 이동체(220)의 광축 방향 길이를 감소시킬 수 있다. 또한, 탄성부재(260)는 일예로서, 양단부가 고정체(210)에 연결되며 중앙부가 제1 이동체(220)에 연결될 수 있다.
한편, 제1 내지 제4 탄성부재(261 내지 264)는 코일(250)에 공급되는 전류가 차단되는 경우 제1 이동체(220)를 원위치로 복귀시키기 위한 복원력을 제공한다. 예를 들어, 탄성부재(260)는 판 스프링으로 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같이, 카메라 모듈(200)은 요크(240)와 코일(250)에서 발생하는 힘(Reluctance Force)과, 판 스프링으로 이루어지는 탄성부재(260)의 복원력을 이용하여 제1 이동체(220)를 구동시키는 방식을 채용하고 있다. 즉, 고정체(210)에 설치되는 코일(250)에 전류가 인가되면 코일(250)에 자기장에 형성되고, 형성된 자기장은 제1 이동체(220)에 설치되는 요크(240)와 함께 힘(Reluctance Force)을 발생시킨다. 이 힘을 통해 제1 이동체(220)에 설치된 요크(240)를 당기고, 이에 따라, 제1 이동체(220)가 이동된다. 이후, 전류가 차단되면 요크(240)와 코일(250)에 이웃하여 배치되는 탄성부재(260)가 제1 이동체(220)를 원위치로 복원시킨다. 이에 따라, 제1 이동체(220)에 부착된 이미지 센서(132)의 OIS 구동이 가능할 것이다.
이와 같이, 카메라 모듈(200)은 영구자석을 사용하지 않기 때문에 영구자석으로 인한 자기장의 외부 간섭 현상을 제거할 수 있다. 나아가, 코일(250)이 요크(240)에 설치되므로 외부로 누설되는 자속에 대한 차폐 효과가 있으며, 자기저항 감소를 통한 힘(Reluctance Force)가 증가될 수 있다.
도 12 내지 도 15는 카메라 모듈의 구동 방식을 설명하기 위한 설명도이다.
먼저, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 이동체(220)가 -X 축 방향으로 이동하는 경우 제3 코일(253)과 제4 코일(254)에 전류가 인가된다. 이에 따라, 제3 코일(253)과 제3 요크(243) 및 제4 요크(244)와 제4 코일(254)에 의해 발생된 힘을 통해 제1 이동체(220)가 -X 축 방향으로 이동될 수 있다. 이후, 제3 코일(253)과 제4 코일(254)에 전류의 공급이 차단되면 제1 이동체(220)는 제1 탄성부재(261)의 복원력에 의해 원위치로 복귀한다. 이때, 제2 탄성부재(262)와 제4 탄성부재(264)의 복원력도 제1 이동체(220)에 제공될 수 있다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 이동체(220)가 +X 축 방향으로 이동하는 경우 제1 코일(251)과, 제2 코일(252)에 전류가 인가된다. 이에 따라, 제1 요크(251)와 제1 코일(251) 및 제2 요크(242)와 제2 코일(252)에 의해 발생된 힘을 통해 제1 이동체(220)가 +X 축 방향으로 이동될 수 있다. 이후, 제1 코일(251)과, 제2 코일(252)에 전류의 공급이 차단되면 제1 이동체(220)는 제3 탄성부재(263)의 복원력에 의해 원위치로 복귀한다. 이때, 제2 탄성부재(262)와 제4 탄성부재(264)의 복원력도 제1 이동체(220)에 제공될 수 있다.
그리고, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 이동체(220)가 +Y 축 방향으로 이동하는 경우 제1 코일(251) 및 제4 코일(254)에 전류가 인가된다. 이에 따라, 제1 요크(241)와 제1 코일(251) 및 제4 요크(244)와 제4 코일(254)에 의해 발생된 힘을 통해 제1 이동체(220)가 +Y 축 방향으로 이동될 수 있다. 이후, 제1 코일(151)과 제4 코일(254)에 전류의 공급이 차단되면 제1 이동체(220)는 제2 탄성부재(162)의 복원력에 의해 원위치로 복귀한다. 이때, 제1 탄성부재(261)와 제3 탄성부재(263)의 복원력도 제1 이동체(220)에 제공될 수 있다.
또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 이동체(120)가 -Y 축 방향으로 이동하는 경우 제2 코일(252)와 제3 코일(253)에 전류가 인가된다. 이에 따라, 제2 요크(242)와 제2 코일(252) 및 제3 요크(243)와 제3 코일(253)에 의해 발생된 힘을 통해 제1 이동체(220)가 -Y 축 방향으로 이동될 수 있다. 이후, 제2 코일(252)와, 제3 코일(253)에 전류의 공급이 차단되면 제1 이동체(220)는 제4 탄성부재(264)의 복원력에 의해 원위치로 복귀한다. 이때, 제1 탄성부재(261)와 제3 탄성부재(263)의 복원력도 제1 이동체(220)에 제공될 수 있다.
도 16은 본 발명의 변형 실시예에 따른 카메라 모듈의 하단부에 배치되는 주요 구성을 상부에서 바라본 평면도이다.
도 16을 참조하면, 카메라 모듈(300)은 일예로서, 고정체(310), 제1 이동체(320), 기판(130), 요크(340), 코일(350), 탄성부재(360) 및 볼(170, 도 2 참조)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 기판(130)과 볼(170)은 상기에서 설명한 구성요소와 실질적으로 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
고정체(310)는 내부 공간을 가진다. 일예로서, 고정체(310)는 상부가 개방된 직육면체 형상을 가질 수 있다. 즉, 고정체(310)의 측벽은 상부에서 바라볼 때 사각형 프레임 형상을 가질 수 있다. 한편, 고정체(310)의 하단부에는 요크(340)가 설치될 수 있다. 그리고, 고정체(310)의 하단부에 설치되는 요크(340)에는 코일(350)이 고정 설치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다. 또한, 고정체(310)의 측벽 내부면에는 탄성부재(360)이 연결될 수 있다. 이때, 탄성부재(360)는 요크(340)의 하부에 배치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명도 후술하기로 한다. 한편, 고정체(310)에는 네 모서리측에 배치되는 설치부(314)를 구비할 수 있다. 일예로서, 설치부(314)는 4개가 고정체(310)의 네 모서리측에 배치되고, 제1 내지 4 설치부(314a,314b,314c,314d)를 구비할 수 있다.
제1 이동체(320)는 고정체(310)에 이동 가능하게 설치된다. 제1 이동체(320)의 측벽은 상부에서 바라볼 때 팔각형 프레임 형상을 가질 수 있다. 한편, 제1 이동체(320)의 측벽의 외부면에는 고정체(210)의 하단부에 설치되는 요크(340)에 대향 배치되도록 요크(340)가 설치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
또한, 제1 이동체(320)의 측벽 외부면에는 탄성부재(360)가 연결될 수 있다. 이때, 탄성부재(360)는 요크(340)와 이웃하여 배치될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명도 후술하기로 한다.
요크(340)는 고정체(310)와 제1 이동체(320)에 상호 마주보도록 설치된다. 일예로서, 요크(340)는 4쌍이 고정체(310)의 설치부(314)와 제1 이동체(320)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 요크(340)는 고정체(310)의 4개의 설치부(314) 중 제1 설치부(314a) 및 이에 대향 배치되는 제1 이동체(320)의 외부면에 설치되는 제1 요크(341)를 구비하며, 제1 요크(341)는 고정체(310)의 제1 설치부(314a) 내부면에 설치되는 제1-1 요크(341a)와, 이에 대향 배치되는 제1-2 요크(341b)를 구비할 수 있다. 또한, 요크(340)는 고정체(310)의 4개의 설치부(314) 중 제2 설치부(314b) 및 이에 대향 배치되는 제1 이동체(320)의 외부면에 설치되는 제2 요크(342)를 구비하며, 제2 요크(342)는 고정체(310)의 제2 설치부(314b) 내부면에 설치되는 제2-1 요크(342a)와, 이에 대향 배치되는 제2-2 요크(342b)를 구비할 수 있다. 나아가, 요크(340)는 고정체(310)의 제3 설치부(314c) 내부면과 이에 대향 배치되는 제1 이동체(320)의 외부면에 설치되는 제3 요크(343)를 구비하며, 제3 요크(343)는 고정체(310)의 내부면에 설치되는 제3-1 요크(343a)와, 이에 대향 배치되는 제3-2 요크(343b)를 구비할 수 있다. 한편, 요크(340)는 고정체(210)의 제4 설치부(314d) 내부면과 이에 대향 배치되는 제1 이동체(320)의 외부면에 설치되는 제4 요크(344)를 구비하며, 제4 요크(344)는 고정체(310)의 내부면에 설치되는 제4-1 요크(344a)와, 이에 대향 배치되는 제4-2 요크(344b)를 구비할 수 있다.
다시 말해, 요크(340)는 제1 내지 4 요크(341,342,343,344)를 구비하며, 제1 내지 4 요크(341,342,343,344)는 2개가 한 쌍을 이루도록 배치될 수 있다.
코일(350)은 고정체(310)의 내부면에 설치되는 요크(340)에 설치된다. 일예로서, 코일(350)은 제1 내지 4 요크(341,342,343,344) 중 고정체(310)의 내부면에 설치되는 제1-1 요크(341a), 제2-1 요크(342a), 제3-1 요크(343a) 및 제4-1 요크(344a)에 설치된다. 즉, 코일(350)은 제1-1 요크(341a)에 설치되는 제1 코일(351)과, 제2-1 요크(342a)에 설치되는 제2 코일(352)과, 제3-1 요크(343a)에 설치되는 제3 코일(353) 및 제4-1 요크(344a)에 설치되는 제4 코일(354)를 구비할 수 있다. 그리고, 코일(350)에 전류가 공급되는 경우 코일(350)과 자성체로 이루어지는 요크(340)에서 발생되는 힘(Reluctance Force)에 의해 제1 이동체(320)가 고정체(310)의 내부 공간에서 이동된다.
탄성부재(360)는 고정체(310) 및 제1 이동체(320)에 연결되어 제1 이동체(320)에 복원력을 제공한다. 일예로서, 탄성부재(360)는 코일(350)과 요크(340)가 설치되는 면의 이웃하는 면에 연결된다. 예를 들어, 탄성부재(360)는 제1 요크(341)와 제1 코일(351)에 이웃하여 배치되는 제1 탄성부재(361)와, 제2 요크(342)와 제2 코일(352)에 이웃하여 배치되는 제2 탄성부재(362)와, 제3 요크(343)와 제3 코일(353)에 이웃하여 배치되는 제3 탄성부재(363) 및 제4 요크(344)와 제4 코일(354)에 이웃하여 배치되는 제4 탄성부재(364)를 구비할 수 있다. 즉, 탄성부재(360)는 코일(350)과 교번적으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 고정체(310) 및 이동체(320)의 광축 방향 길이를 감소시킬 수 있다. 또한, 탄성부재(360)는 일예로서, 양단부가 고정체(310)에 연결되며 중앙부가 제1 이동체(320)에 연결될 수 있다.
한편, 제1 내지 제4 탄성부재(361 내지 364)는 코일(350)에 공급되는 전류가 차단되는 경우 제1 이동체(320)를 원위치로 복귀시키기 위한 복원력을 제공한다. 예를 들어, 탄성부재(360)는 판 스프링으로 이루어질 수 있다.
도 17은 본 발명의 변형 실시예에 따른 카메라 모듈의 하단부에 배치되는 주요 구성을 상부에서 바라본 평면도이다.
도 17을 참조하면, 카메라 모듈(400)은 코일(450)이 제1 이동체(420)에 설치되는 요크(410)에 설치된다는 점을 제외하고는 상기한 도 2 내지 도 5에 도시된 카메라 모듈(100)에 구비되는 구성과 실질적으로 동일하다.
도 18은 본 발명의 변형 실시예에 따른 카메라 모듈의 하단부에 배치되는 주요 구성을 상부에서 바라본 평면도이다.
도 18을 참조하면, 카메라 모듈(500)은 코일(550)이 제1 이동체(520)에 설치된느 요크(510)에 설치된다는 점을 제외하고는 상기한 도 10 및 도 11에 도시된 카메라 모듈(200)에 구비되는 구성과 실질적으로 동일하다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500 : 카메라 모듈
110, 210, 310 : 고정체
120, 220, 320, 420, 520 : 제1 이동체
130, 230 : 기판
140, 240, 340, 440, 540 : 요크
150, 250, 350, 450, 550 : 코일
160, 260, 360 : 탄성부재
170, 270 : 볼

Claims (16)

  1. 내부 공간을 가지는 고정체;
    상기 고정체에 이동 가능하게 배치되는 제1 이동체;
    상기 제1 이동체에 배치되며 이미지 센서가 실장되는 기판;
    상기 고정체와 상기 제1 이동체 중 어느 하나에 배치되는 요크;
    상기 고정체와 상기 제1 이동체 중 나머지 하나에 배치되며, 상기 요크와 마주보도록 배치되는 코일; 및
    상기 고정체 및 상기 제1 이동체에 연결되어 상기 제1 이동체에 복원력을 제공하는 탄성부재;를 포함하고,
    상기 탄성부재는 일단과 타단이 상기 고정체에 연결되고, 상기 탄성부재는 상기 제1 이동체를 향하여 만곡된 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요크와 상기 코일은 4쌍이 상기 고정체과 상기 제1 이동체에 설치되는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정체의 측벽과 상기 제1 이동체의 측벽은 상부에서 바라볼 때 사각형 프레임 형상을 가지며,
    상기 요크는 상기 고정체에 구비되는 측벽의 내부면에 설치되는 카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 요크와 상기 코일의 하부에 배치되는 카메라 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 요크가 설치되는 면에 연결되는 카메라 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 고정체와 상기 제1 이동체는 상부에서 바라볼 때 팔각형 프레임 형상을 가지며,
    상기 요크와 상기 코일은 상기 이미지 센서의 대각방향으로 마주보는 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 요크는 상기 고정체에 구비되는 측벽의 내부면에 설치되며,
    상기 탄성부재는 상기 요크가 설치되는 면과 이웃하는 면에 배치되는 카메라 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄성부재와 상기 요크는 이웃하여 배치되는 카메라 모듈.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 고정체의 측벽은 상부에서 바라볼 때 사각형 프레임 형상을 가지며, 상기 고정체에는 네 모서리측에 배치되는 설치부를 구비하며,
    상기 제1 이동체의 측벽은 상부에서 바라볼 때 팔각형 프레임 형상을 가지며,
    상기 요크는 상기 고정체에 구비되는 설치부에 설치되는 카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 고정체의 측벽 내부면과 상기 제1 이동체의 측벽 외부면에 연결되며,
    상기 탄성부재와 상기 요크는 교번적으로 배치되는 카메라 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 판 스프링으로 이루어지는 카메라 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 고정체와 상기 제1 이동체에 배치되는 볼을 더 포함하는 카메라 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 고정체와 상기 제1 이동체가 서로 마주보는 면에는 각각 상기 볼이 설치되는 홈이 구비되고,
    상기 고정체의 상기 홈과 상기 제1 이동체의 상기 홈은 서로 교차하는 방향으로 연장되는 카메라 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 요크는 상기 코일의 자기장에 의해 자화되는 연자성체로 구성되는 카메라 모듈.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 상기 고정체에 설치되는 요크에 설치되는 카메라 모듈.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 상기 제1 이동체에 설치되는 요크에 설치되는 카메라 모듈.
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