KR20060124418A

KR20060124418A - 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치

Info

Publication number: KR20060124418A
Application number: KR1020050046337A
Authority: KR
Inventors: 김희승; 이종필; 신두식; 신정길
Original assignee: 자화전자(주); 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2006-12-05
Also published as: US7505677B2; CN1873474A; KR100713520B1; EP1729509A2; US20060269263A1; JP2006337987A; EP1729509A3

Abstract

본 발명은 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치에 있어서, 메인 프레임; 상기 메인 프레임 상에서 적어도 일방향으로 유동하는 구동 프레임; 상기 구동 프레임 상에 장착된 카메라 소자; 상기 메인 프레임 또는 구동 프레임 중 어느 한 쪽에 설치되는 한 쌍의 구동용 영구 자석들과, 다른 한 쪽에 설치되어 상기 한 쌍의 구동용 영구 자석들에 각각 대면하는 한 쌍의 코일들; 및 상기 메인 프레임의 내측벽과 상기 구동 프레임의 외측벽 사이에 개재되어 상기 구동 프레임의 유동을 원활하게 하는 적어도 하나 이상의 볼 베어링을 포함하고, 상기 코일들에 전류가 인가됨에 따라 발생되는 전자기력이 상기 구동용 영구 자석들의 자기력과 상호 작용함에 따라 상기 구동 프레임이 유동함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 개시한다.

카메라, 손떨림, 보정, 프레임, 볼 베어링

Description

카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치 {OPTICAL IMAGE STABILIZER FOR CAMERA LENS ASSEMBLY}

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 나타내는 분리 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 나타내는 조립 사시도,

도 3은 각각 도 2에 도시된 A-A'와 B-B'을 따라 절개한 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 나타내는 분리 사시도,

도 5는 도 4에 도시된 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 나타내는 조립 사시도,

도 6은 각각 도 5에 도시된 C-C'을 따라 절개한 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 나타내는 단면도,

도 7은 본 발명의 바람직한 제3 실시 예에 따른 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 나타내는 분리 사시도,

도 8은 도 7에 도시된 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 나타내는 조립 사시도,

도 9는 각각 도 8에 도시된 D-D'을 따라 절개한 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 나타내는 단면도.

본 발명은 카메라 렌즈 어셈블리에 관한 것으로서, 특히, 디지털 카메라 또는 이동통신 단말기 등에 장착된 광학 장치에서 피사체를 촬영하는 중에 손떨림에 의해 흐트러지는 영상을 보정하는 손떨림 보정 장치에 관한 것이다.

최근 디지털 카메라의 소형, 경량화 기술의 발달로 이동통신 단말기에도 카메라 소자를 장착할 수 있게 되면서, 광학 렌즈 및 카메라 소자가 장착된 이동통신 단말기가 보편화되고 있는 추세이다.

이동통신 단말기에 장착되는 카메라 렌즈 어셈블리는 그 유동성이 더욱 증가됨에 따라 미세한 진동이나 인체에서 발생되는 손떨림 등에 의한 영상 흐트러짐이 심화됨과 아울러, 이동 중에 촬영이 많아지면서 선명한 영상을 촬영하기 위해서는 손떨림 등의 진동을 보정해야 할 필요성이 증대되고 있다.

또한, 광학기술의 발전으로 고해상도 카메라가 출현하고 있으나 떨림 진동에 의한 영상 흐트러짐으로 인하여 고해상도 카메라를 장착하는 효과가 반감되고 있어 손떨림 보정 장치의 필요성이 가중되고 있는 것이다.

현재 손떨림을 보정하는 기술은 크게 두 가지로 분류된다. 손떨림 보정 기술 중 하나는 전자식 손떨림 보정 기술인 DIS(Digital Image Stabilization), EIS(Electronic Image Stabilization) 방식으로서 촬영한 영상의 결과물로부터 손떨림을 검출해서 카메라 소자 내지 메모리에 저장된 데이터를 보정하는 것으로, 흐트러진 영상을 그대로 카메라 소자가 받아들여, 그것을 전자식 방법 또는 프로그램으로 위치와 색 등을 조정해서 흐트러짐이 없는 영상을 만들어내는 방식이다.

이러한 전자식 손떨림 보정 기술은 별도의 기계적, 물리적 구성이 불필요하여 가격이 저렴하고 구조적 제약이 적어 채용이 용이한 장점이 있으나, 프로그램으로 보정하기 때문에 별도의 Memory 또는 고성능 카메라 소자가 요구되는 단점이 있다. 또한, 이미 흐트러진 영상을 보정하는데 소요되는 시간이 길어지기 때문에 촬영속도가 느려질 수 있고, 프로그램을 통해 잔상을 제거하는데 한계가 있기 때문에 보정률이 떨어지는 단점이 있다.

다른 형태의 손떨림 보정 기술로서, 광학식 손떨림 보정 장치(OIS; Optical Image Stabilization)가 있다. 광학식 손떨림 보정 장치는 사용자의 손떨림을 검출하여 광학 렌즈 또는 카메라 소자의 위치를 변경함으로써, 촬영 기기의 떨림이 있더라도 카메라 소자 상에 형성되는 피사체의 영상은 흔들림이 없도록 보정하는 방법이다.

이러한 광학식 손떨림 보정 장치는 별도의 보정 장치가 설치되어 제조 비용이 증가하고 설치 공간을 마련해야 하는 어려움은 있으나, 카메라 소자 상에 흐트 러짐이 없는 영상을 착상시켜 잔상을 제거할 수 있으므로 보정률을 90%이상 유지할 수 있고 동일한 성능의 카메라 소자를 사용하는 조건이라면 전자식 손떨림 보정 장치를 사용하는 기기에 비해 상대적으로 선명한 영상을 촬영할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 고해상도를 요하는 촬영 기기에는 전자식 손떨림 보정 장치보다 광학식 손떨림 보정 장치가 더 많이 사용되고 있다.

한편, 광학 렌즈를 이동시켜 보정하는 기술은 광학 렌즈를 구동시키기 위한 구동부를 내장할 만큼 충분한 공간을 갖는 디지털 카메라에 채용이 가능하나 공간상 제약이 많은 소형 디지털 카메라 또는 이동통신 단말기 등에 채용하는데 한계가 있기 때문에 카메라 소자를 이동시켜 손떨림 등을 보정하는 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

일본특허공보 특개평10-39350호는 광학식 손떨림 보정 장치를 개시하고 있다. 개시된 손떨림 보정 장치는 광학렌즈의 외곽에 X축용 압전소자와 Y축용 압전소자를 배치하고 이들을 지지하는 별도의 지지부를 마련하여 흐트러짐 정도에 따라 광학 렌즈를 압전소자의 구동축에 접촉시켜 마찰력을 이용하여 소정의 거리만큼 이동시키는 구성이다. 이와 같이 광학렌즈의 외곽에 압전소자와 같은 구동장치를 설치하기 위해서는 광학 렌즈 등의 외경이 충분히 확보되어야 하기 때문에 카메라 렌즈 어셈블리의 길이 및 외경 등이 극히 제한되는 이동통신 단말기에 장착하는데 어려움이 있는 것이다.

또한, 일정 중량을 갖는 광학 렌즈를 구동시키기 위해서 상당한 구동력을 발생시켜야 하기 때문에 구동 장치를 소형화하는데 한계가 있으며, 상당한 소비전력 이 요구되므로 충전용 전지를 사용하는 휴대용 촬영 장치에 장착하는데 제한이 따르고 있다.

또한, 소형 구동장치 설계의 어려움, 부품수의 증가에 따른 제조 원가의 상승은 손떨림 보정 장치를 내장하는 촬영 기기의 가격 경쟁력을 확보하는데 장애가 되고 있다.

또한, 압전소자와 같이 구동축과의 마찰력을 이용하는 접촉식 구동 장치의 경우 접촉면의 공차 관리에 어려움이 있을 뿐만 아니라, 접촉면의 마모가 있는 경우 오동작이 발생하여 신뢰성 확보하는데 문제점이 있다. 더욱이, 압전소자와 같은 구동 장치를 구동시키기 위해 특정한 전압파형을 생성, 인가하는 구동회로가 요구되어 제조 비용이 가중되고, 촬영 기기의 간소화에 제약이 따르고 있다.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 초소형 디지털 카메라, 이동통신 단말기와 같은 소형, 경량화된 촬영 기기에도 내장이 가능하고, 손떨림 등에 의한 촬영 기기의 떨림에도 선명한 영상의 촬영을 가능하게 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 코일과 영구 자석을 이용하여 사용자의 손떨림에 따라 카메라 소자를 유동시킴으로써 구조가 간소화되고, 제어가 용이하며, 제조 비용을 절감할 수 있는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 손떨림 보정을 위한 구동에 있어서, 비 접촉식 구동 방식을 채택함으로써 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 고정체와 구동체 사이에 볼 베어링을 삽입하여 손떨림 보정 동작에서 구동체의 유동을 원활하게 할 수 있는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 손떨림 보정에 동작에서 구동체의 구동 시 적어도 두 개의 방향으로 유동 가능하게 구성함으로써 보정률을 향상시킬 수 있는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치에 있어서,

메인 프레임;

상기 메인 프레임 상에서 적어도 일방향으로 유동하는 구동 프레임;

상기 구동 프레임 상에 장착된 카메라 소자;

상기 메인 프레임 또는 구동 프레임 중 어느 한 쪽에 설치되는 한 쌍의 구동용 영구 자석들과, 다른 한 쪽에 설치되어 상기 한 쌍의 구동용 영구 자석들에 각각 대면하는 한 쌍의 코일들; 및

상기 메인 프레임의 내측벽과 상기 구동 프레임의 외측벽 사이에 개재되어 상기 구동 프레임의 유동을 원활하게 하는 적어도 하나 이상의 볼 베어링을 포함하고,

상기 코일들에 전류가 인가됨에 따라 발생되는 전자기력이 상기 구동용 영구 자석들의 자기력과 상호 작용함에 따라 상기 구동 프레임이 유동하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치를 개시한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치(100)는 메인 프레임(101), 구동 프레임(102), 코일(143) 및 영구 자석(125a; 도 3에 도시됨)을 포함하여 구성되며, 상기 코일(143)과 영구 자석(125a)의 상호 작용에 의해 상기 구동 프레임(102)이 상기 메인 프레임(101) 상에서 유동하여 카메라 소자(103)의 위치를 변경시킴으로써 사용자의 손떨림으로 인한 촬영 영상의 흐트러짐을 보정하는 구성이다.

상기 메인 프레임(101)은 피사체 영상이 카메라 소자(103)로 입사되도록 상면의 적어도 일부분이 개방된 형상이며, 제1 방향(X)을 따르는 내측벽에는 각각 적어도 하나 이상의 제1 슬라이딩 홈(111a)이 형성되어 있다. 상기 메인 프레임(101)의 하면은 코일부(104)에 의해 폐쇄된다. 상기 코일부(104)는 일단에 커넥터(149)가 형성된 인쇄회로 기판(141)과, 상기 인쇄회로 기판(141) 상에 장착되는 한 쌍의 코일들(143)과 상기 구동 프레임(102)의 유동 여부 및 그 양을 검출하는 위치검출용 센서들(145)이 장착된다. 상기 코일들(143)은 일반적으로 권선기로 권선된 권선코일을 사용할 수 있으며, 또한 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기법을 이용하여 제작된 적층코일을 사용할 수 있다. 상기 인쇄회로 기판(141)의 하부면에는 요크(147)가 장착된다. 상기 메인 프레임(101)은 상기 구동 프레임(102)을 감싸는 형상이며, 일측면이 개방된 제1 프레임 부재(101a)와 상기 제1 프레임 부재(101a)의 일측면을 폐쇄시키는 제2 프레임 부재(101b)가 압입핀(119)에 의해 상기 제1 프레임 부재(101a)에 결합되는 구성이다.

상기 구동 프레임(102)은 상기 메인 프레임(101)에 의해 감싸지게 구성된 제1 프레임(102a, 102b)과, 상기 제1 프레임(102a)에 의해 감싸지게 구성된 제2 프레임(102c)을 구비한다.

상기 제1 프레임(102a, 102b)은 상기 제1 방향(X)를 따르는 외측벽에 형성된 제2 슬라이딩 홈(111b)을 구비하고, 상기 제2 슬라이딩 홈(111b)은 상기 제1 슬라이딩 홈(111a)과 대면하게 위치되며, 상기 제1, 제2 슬라이딩 홈(111a, 111b)은 각각 상기 제1 방향(X)으로 연장된 형상이다. 상기 메인 프레임(101)과 제1 프레임(102a, 102b) 사이에 볼(ball)(113)이 개재된다. 상기 볼(113)의 일부분은 상기 제1 슬라이딩 홈(111a)에 수용되고, 다른 일부분은 상기 제2 슬라이딩 홈(111b)에 수용되어, 상기 메인 프레임(101)의 내측벽과 제1 프레임(102a, 102b)의 외측벽 사이를 이격시키게 된다. 상기 제1, 제2 슬라이딩 홈들(111a, 111b)은 각각 상기 제1 방향(X)을 따르는 상기 메인 프레임(101)의 양 내측벽과, 상기 제1 프레임(102a, 102b)의 양 외측벽에 각각 형성되어 있으므로, 상기 제1 프레임(102a, 102b)은 상기 메인 프레임(101)과의 마찰없이 상기 제1 방향(X)을 따라 원활하게 유동할 수 있다.

즉, 상기 제1, 제2 슬라이딩 홈들(111a, 111b)과 상기 볼(113)이 서로 조합되어 상기 제1 프레임(102a, 102b)의 유동을 원활하게 하는 볼 베어링으로서의 역할을 수행하게 되는 것이다. 이때, 상기 볼 베어링 조합은 상기 제1 프레임(102a, 102b)이 상기 메인 프레임(101)에 대하여 제1 방향(X)으로만 유동 가능하게 하면서, 상기 제1 방향(X)을 제외한 다른 방향으로 유동하는 것을 제한하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 제1, 제2 슬라이딩 홈들(111a, 111b)은 다양한 홈 형태로 구성될 수 있으나 그 단면이 알파벳 'V'자 형으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 제2 프레임(102c)은 상기 제1 프레임(102a, 102b)의 내부에 수용되어 제2 방향(Y)으로 유동하게 된다. 상기 제2 방향(Y)은 상기 제1 방향(X)의 수직방향으로 설정된다.

상기 제2 프레임(102c)의 조립을 용이하게 하기 위하여, 상기 제1 프레임(102a, 102b)은 일측이 개방된 제3 프레임 부재(102a)와 상기 제3 프레임 부재(102a)의 일측을 폐쇄하는 제4 프레임 부재(102b)로 구성되며, 이들은 압입핀(129) 등에 의해 서로 결합된다.

상기 제2 프레임(102c)이 상기 제1 프레임(102a, 102b) 내에 수용되므로, 상기 제2 프레임(102c)은 상기 메인 프레임(101)에 대하여 상기 제1 방향(X)으로 유동하는 것이 가능하다. 또한, 상기 제1 프레임(102a, 102b) 상에서 제2 방향(Y)으 로 유동 가능하게 구성되어 있으므로, 결국 상기 제2 프레임(102c)은 상기 메인 프레임(101)에 대하여 제1, 제2 방향(X, Y)으로 유동 가능하게 구성되는 것이다.

상기 제2 프레임(102c)에는 상기 한 쌍의 코일들(143)과 각각 대면하는 한 쌍의 구동용 영구 자석들(125a)과, 상기 위치검출용 센서들(145)에 각각 대면하는 센서용 영구 자석들(127; 도 3에 도시됨)이 설치된다. 또한, 상기 구동용 영구 자석들(125a)의 상면에는 각각 자로를 형성하는 요크(125b)가 부착되어 상기 구동용 영구 자석들(125a)의 자기력을 효과적으로 활용할 수 있게 구성된다.

상기 구동용 영구 자석들(125a)은 상기 코일들(143)과의 상호작용에 의해 상기 제2 프레임(102c)을 유동시키는 구동력을 발생시키며, 상기 위치검출용 센서(145)는 상기 센서용 영구 자석들(127)의 위치 변화를 검출함으로써, 상기 제2 프레임(102c)이 유동한 위치를 감시하게 된다.

상기 제2 프레임(102c)이 상기 제2 방향(Y) 방향을 따라 원활한 유동을 할 수 있도록, 상기 제2 방향(Y)을 따르는 상기 제1 프레임(102a, 102b)의 내측벽에는 적어도 하나의 제3 슬라이딩 홈(121a)이 형성되고, 상기 제2 프레임(102c)의 외측벽에는 제4 슬라이딩 홈(121b)이 형성되어 상기 제3 슬라이딩 홈(121a)에 대면하게 위치된다.

상기 제1 프레임(102a, 102b)과 제2 프레임(102c) 사이, 구체적으로 상기 제3, 제4 슬라이딩 홈들(121a, 121b) 사이에는 볼(123)이 개재되어 상기 제2 프레임(102c)의 제2 방향(Y)을 따르는 유동을 원활하게 한다. 즉, 상기 제3, 제4 슬라이딩 홈들(121a, 121b)은 각각 상기 제2 방향(Y)으로 연장되는 것이다. 이러한 제3, 제4 슬라이딩 홈들(121a, 121b)과 볼(123)의 조합에 의해 볼 베어링 형태가 구성되며, 이는 상기 메인 프레임(101)과 제1 프레임(102a, 102b) 사이의 볼 베어링 조합을 통해 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

이때, 상기 제1 슬라이딩 홈(111a)은 상기 메인 프레임(101)의 양 내측벽에 각각 한 쌍이 형성되고, 마찬가지로 상기 제2, 제3, 제4 슬라이딩 홈들(111b, 121a, 121b)도 각각 동일 측벽에 한 쌍씩 형성됨으로써 상기 제1 프레임(102a, 102b)과 제2 프레임(102c)은 일정한 평면 상에서만 수평방향으로 유동할 수 있도록 제한됨이 바람직하다.

상기 제2 프레임(102c) 상에는 상기 카메라 소자(103)가 장착된다. 상기 카메라 소자(103)는 피사체의 영상을 입력받는 이미지 센서(131)와 상기 이미지 센서(131)로부터 입력된 영상 신호를 전달하는 가요성 인쇄회로(133)로 구성되며, 소정의 기판(135)에 의해 지지되어 상기 제2 프레임(102c) 상에 장착된다. 따라서, 상기 카메라 소자(103)는 상기 제2 프레임(102c)과 함께 상기 메인 프레임(101)에 대하여 제1, 제2 방향(X, Y)으로 유동할 수 있게 구성된다.

상기 메인 프레임(101)은 디지털 카메라 또는 이동통신 단말기와 같은 촬영 기기에 장착, 고정되고, 촬영 시 사용자의 손떨림 정도에 따라 상기 코일들(143)에 전류가 인가되어 상기 제2 프레임(102c), 구체적으로 상기 카메라 소자(103)의 위치를 변경하게 된다.

이때, 상기 코일들(143) 중 어느 하나는 그에 대면하는 구동용 영구 자석(125a)과 함께 상기 제1 방향(X)으로 설치되고, 다른 하나는 그에 대면하는 구동용 영구 자석(125a)과 함께 상기 제2 방향(Y)으로 설치된다. 상기 코일들(143)에 인가되는 전류에 따라 발생되는 전자기력은 상기 구동용 영구 자석들(125a)의 자기력과 상호 작용하여, 상기 제2 프레임(102c)을 제1 또는 제2 방향(X, Y)으로 유동시키게 된다.

상기 코일들(143)에 전류가 인가되지 않는 상태에서, 상기 구동용 영구 자석들(125a)은 상기 코일부(104)의 요크(1147)와의 사이에서 인력이 작용하여 상기 제2 프레임(102c)을 최초 조립시 설정된 초기 위치로 돌아가게 된다.

또한, 상기 구동용 영구 자석들(125a)과 코일부(104)의 요크(147)는 서로 간의 인력에 의해 상기 제2 프레임(102c)이 제3의 방향(Z), 즉 피사체 상이 입사되는 방향으로 유동하는 것을 제한한다. 동시에, 상기 제1 내지 제4 슬라이딩 홈들(111a, 111b, 121a, 121b)은 각각 상기 제2 프레임(102c)이 제1, 제2 방향(X, Y)으로 유동하는 것을 원활하게 하지만, 다른 방향으로 유동하는 것을 제한함으로써 상기 카메라 소자(103)가 상기 제3 방향(Z)으로 유동한 것을 제한한다. 따라서, 상기 카메라 소자(103)가 유동하여 그의 전방에 장착되는 렌즈계(미도시)의 초점 거리에서 이탈되는 것을 제한하게 된다.

상기 구동용 영구 자석들(125a)의 자력이 약하여 상기 코일부(104)의 요크(147) 사이에서 발생되는 인력이 약해 제3 방향(Z)의 유동을 방지하기 어려운 경우, 스프링과 같은 별도의 탄성부재를 설치하여 이를 보완할 수 있다. 상기 탄성부재는 상기 메인 프레임(101)과 구동 프레임(102) 사이에 설치되어 상기 제2 프레임(102c)의 제3 방향(Z)을 따르는 유동을 제한할 수 있다.

한편, 상기 구동용 영구 자석들(125a)의 상면에 부착되는 요크(125b)와 상기 코일부(104)의 요크(147)는 상기 구동용 영구 자석(125a)의 자기력이 효과적으로 작용하도록 그 자기장을 유도하면서, 외부로 유출되는 것을 제한하는 자계차폐 구조를 형성함으로써 상기 구동용 영구 자석(125a)의 자기력이 주변의 회로 장치 등에 영향을 미치는 것을 제한하게 된다.

상기 위치검출용 센서(145)는 상기 제2 프레임(102c)의 이동 위치를 추적하기 위한 것이며, 상기 코일들(143)에서 발생되는 전자기력의 영향을 받지 않도록 상기 코일들(143)로부터 일정 거리만큼 이격시키는 것이 바람직하다. 상기와 같은 위치검출용 센서(145)로는 광센서, 홀센서 등을 사용할 수 있다. 광센서는 고정밀도의 검출이 가능한 장점이 있으나 고가이기 때문에 제조 비용의 상승을 유발할 수 있다. 홀센서는 광센서에 비해 검출감도는 낮지만, 비용이 저렴하면서 손떨림에 보정에 적절한 정도의 감도를 갖출 수 있는 장점이 있다. 본 실시 예에서는 한 쌍의 홀센서를 사용하여 상기 위치검출용 센서(145)를 구성하고, 상기 제2 프레임(102c)에 센서용 영구 자석들(127)을 장착하여 상기 제2 프레임(102c)의 위치 변동을 감지할 수 있게 구성되어 있다.

한편, 상기와 같은 손떨림 보정 장치(100)를 구비하는 촬영 기기는 대부분 충전식 전지를 사용하기 때문에 상기 손떨림 보정 장치(100)에서 소모되는 전력을 절감하기 위해 상기 구동용 영구 자석(143)의 세기가 큰 ND계열의 영구 자석을 사용하게 된다. 이때, 자력의 세기가 큰 영구 자석을 사용하는 경우 상기 코일부(104)의 요크(147)와 상기 제2 프레임(102c) 상의 영구 자석들(125a) 간의 과도한 인력으로 인해 상기 구동 프레임(102)의 반응 속도 또는 보정 속도가 저하될 우려가 있으므로 자력에 의한 인력, 구동 프레임의 무게, 손떨림 보정을 위한 유동 시 마찰력 등을 고려하여 영구 자석의 세기를 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메인 프레임(101)의 일측에 투자율을 갖는 요크 또는 별도의 영구 자석을 배치하여 상기 제2 프레임(102c)의 영구 자석들(125a)과의 인력 또는 반력을 이용하여 상기 카메라 소자(103)의 최초 정지 위치를 더 정밀하게 유지할 수 있게 된다. 따라서 상기 제2 프레임(102c)의 위치 제어 알고리즘의 구현이 용이하고 보정 속도를 향상시킬 수 있다.

상기 영구 자석들(125a)의 상면에 부착되어 자극의 자로를 형성하는 요크(125b)는 상기 영구 자석들(125a)에서 발생하는 자속의 자기저항을 감소시키면서 상기 코일들(143)에 공급하는 자력의 세기를 증가시키는 역할을 수행하고 있는 것으로 투자율이 높은 금속재질을 사용하는 것이 바람직하며 상기 영구 자석들(125a)의 위치에 맞추어 분리, 적층시키는 것도 가능하고 일체형으로 제작하는 것도 가능하다.

상기 이미지 센서(131)는 촬영 대상인 피사체상을 입사 받아 피사체상의 색상 및 밝기 등 영상정보를 디지털 처리하는 것이 가능한 광전 변환 소자로서 CCD 센서, CMOS 센서 등을 사용할 수 있다. 상기 이미지 센서(131)는 상기 제2 프레임(102c)의 상단에 노출된 상태로 탑재되어 제2 방향(Y)의 흐트러짐은 제2 프레임(102c)의 유동으로 보정하고 제1 방향(X)의 흐트러짐은 상기 제1 프레임(102a, 102b)의 유동으로 보정하여 선명한 영상을 촬영할 수 있다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치(200)를 도시하고 있다. 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치(200)는 코일들(243)과 위치검출용 센서들(245)이 제2 프레임(202c) 상에 장착되고, 구동용 및 센서용 영구 자석들(225a, 227)이 메인 프레임(201) 상에 장착되는 점을 제외하면 선행 실시 예와 동일하게 구성된다. 따라서, 본 실시 예를 상세하게 설명함에 있어서, 선행 실시 예와 동일하거나 선행 실시 예를 통해 용이하게 이해할 수 있는 구성은 그 참조번호를 선행 실시 예와 동일하게 부여하거나 생략하며, 그 상세한 설명 또한 생략할 수 있음에 유의한다.

본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치(200)는 상기 제2 프레임(202c)의 상면에 상기 코일부(204), 구체적으로 상기 코일부(204)의 인쇄회로 기판(241)이 장착된다.

상기 코일들(243)과 위치검출용 센서들(245)은 상기 인쇄회로 기판(241)의 하면에 장착되며, 상기 인쇄회로 기판(241)을 상기 제2 프레임(202c) 상에 조립하면 상기 코일들(243)과 위치검출용 센서들(245)은 상기 제2 프레임(202c)에 둘러 싸이게 위치된다. 상기 인쇄회로 기판(241)에는 상기 코일들(243)과 상기 위치검출용 센서들(245)에 전원을 인가하면서 상기 센서(245)로부터 발생된 신호를 전달할 수 있는 회로 패턴(미도시)이 인쇄되어 있다. 이러한 회로 패턴과 소정의 커넥터(249)를 통해 상기 인쇄회로 기판(241)은 전원을 입력받거나 상기 센서(245)로부터 발생된 신호를 전달하게 된다. 상기 카메라 소자(103)는 상기 코일부(204) 인쇄회 로 기판(241)의 상면에 장착된 상태로 상기 제2 프레임(202c) 상에 위치된다.

소정의 지지 플레이트(225b)에 의해 상기 메인 프레임(201)의 하부면이 폐쇄되고, 상기 메인 프레임(201)의 하부면에는 상기 구동용 및 센서용 영구 자석들(225a, 227)이 각각 위치될 수 있는 홀들(219)이 형성되어 있다. 제품에 따라서 상기 지지 플레이트(225b)는 상기 메인 프레임(201)과 일체형으로 제작될 수 있다. 상기 구동용 및 센서용 영구 자석들(225a, 227)은 상기 지지 플레이트(225b)에 부착된 상태로 상기 홀들(219)을 통해 상기 메인 프레임(201)의 내측으로 돌출된다. 이때, 상기 지지 플레이트(225b)는 요크의 기능을 수행함으로써 상기 영구 자석들(225a)의 자기력이 외부로 유출되는 것을 제한하면서, 상기 손떨림 보정 장치(200) 내에서 효율적으로 작용하게 한다. 이러한 요크는 상기 코일들(243)의 상면에도 부착하여 동일한 기능을 수행하게 할 수 있다. 또한, 상기 제1, 제2 프레임(102a, 102b, 202c)의 유동 시 하중을 경감시키기 위하여, 상기 코일들(243)의 상면에 요크를 부착하지 않고 상기 메인 프레임(201) 상에 부착하여 상기 코일들(243)의 상부를 차폐시킬 수 있다. 이때, 상기 메인 프레임(201) 상에 요크를 부착하여 상기 코일들(243)의 상부를 차폐시키면, 상기 제1, 제2 프레임(102a, 102b, 202c)의 유동 시 상기 영구 자석들(225a)의 인력에 의한 하중도 경감시킬 수 있다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치(300)를 도시하고 있다. 본 발명의 바람직한 제3 실시 예에 따른 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치(300)는 선행 실시 예들의 구성 에서 두께를 줄일 수 있도록 카메라 소자(303)를 제2 프레임(302c)의 측면에 장착하여, 카메라 소자(303)가 상기 제2 프레임(302c)의 동일 평면 상에 위치되는 구성이다.

상기 손떨림 보정 장치(300)는 메인 프레임(301), 구동 프레임(302) 및 카메라 소자(303)를 포함하고, 상기 카메라 소자(303)는 상기 구동 프레임(302) 중 제2 프레임(302c)의 일측에 장착된다.

상기 메인 프레임(301)은 제2 방향(Y)을 따르는 일 측면이 개방된 제1 프레임 부재(301a)와, 상기 제1 프레임 부재(301a)의 개방된 측면에 결합되는 제2 프레임 부재(301b)로 구성되며, 상기 제1 프레임 부재(301a)의 제2 방향(Y)을 따르는 폐쇄된 타측의 내벽에는 볼 베어링 조합을 위한 슬라이딩 홈들이 형성되어 있다. 상기 제1 프레임 부재(301a)의 개방된 측면에 결합되는 상기 제2 프레임 부재(301b)의 일단은 그의 일부분이 상기 메인 프레임(301)의 내측으로 돌출되는 형상이며, 도시되지는 않지만 상기 메인 프레임(301)의 내측으로 돌출된 부분에는 또 다른 슬라이딩 홈들이 형성되어 있다. 상기 제1 프레임 부재(301a)의 타측 내측벽에 형성된 슬라이딩 홈들과, 상기 제2 프레임 부재(301b)에 형성된 슬라이딩 홈들은 서로 마주보는 구성이다. 상기 메인 프레임(301)에 형성된 슬라이딩 홈들은 상기 제2 방향(Y)으로 연장되어 상기 구동 프레임(302) 중 제1 프레임(302a, 302b)이 제2 방향(Y)으로 유동하는 것을 가이드하게 된다.

상기 구동 프레임(302)의 제1 프레임(302a, 302b)은 서로 대칭되는 형상으로 제작된 제3 프레임 부재(302a)와 제4 프레임 부재(302b)로 구성되며, 조립되었을 때 상기 제2 방향(Y)을 따르는 일 측면이 개방된 형상을 이루게 된다. 상기 제1 프레임(302a, 302b)의 개방된 측면에는 슬라이딩 홈들이 형성되어 상기 제2 프레임 부재(301b)에 형성된 슬라이딩 홈들과 대면하며, 그들 사이에 볼이 개재되어 볼 베어링을 구성하게 된다. 상기 제1 프레임(302a, 302b)의 폐쇄된 타측 외측벽에는 상기 제1 프레임 부재(301a)에 형성된 슬라이딩 홈들과 대면하는 슬라이딩 홈들이 형성되고, 그들 사이에 볼이 개재되어 볼 베어링을 구성하게 된다. 상기와 같은 볼 베어링 조합에 의해 상기 제1 프레임(302a, 302b)은 상기 메인 프레임(301)에 대하여 제2 방향(Y)으로 유동하게 된다.

상기 구동 프레임(302)의 제2 프레임(302c)은 상기 제1 프레임(302a, 302b)에 의해 세 개의 외측벽이 감싸지고, 나머지 하나의 외측벽에는 상기 카메라 소자(303)가 장착된다. 상기 카메라 소자(303)는 이미지 센서(331)에 전원을 인가하면서, 상기 이미지 센서(331)로부터 촬영된 영상 신호를 전달하기 위한 커넥터(333)를 구비한다. 상기 제1 프레임 부재(301a)와 제1 프레임(302a, 302b)의 개방된 측면은 상기 제2 프레임 부재(301b)와 소통되는 구성이다. 이때, 상기 카메라 소자(303)는 상기 제1 프레임(302a, 302b) 및 제1 프레임 부재(301a)의 개방된 측면을 통해 연장되어 일부분은 상기 제2 프레임 부재(301b) 상에 위치된다.

상기 제1 방향(X)을 따르는 상기 제1 프레임(302a, 302b)의 내측벽과 상기 제2 프레임(302c)의 외측벽에는 각각 슬라이딩 홈들이 형성되고, 그들 사이에 볼이 개재되어 볼 베어링을 구성하게 된다. 따라서, 상기 제2 프레임(302c)은 상기 제1 프레임(302a, 302b)에 대하여 제1 방향(X)으로 유동하게 된다. 결국, 상기 제2 프 레임(302c)은 상기 메인 프레임(301)에 대하여 제1, 제2 방향(X, Y)으로 유동할 수 있게 구성되는 것이다.

상기 손떨림 보정 장치(300)는 사용자의 손떨림 등에 의한 촬영 영상의 흐트러짐을 보정하기 위하여 상기 메인 프레임(301)에 대하여 상기 제2 프레임(302c)을 유동시키는 코일부(104)와 영구 자석들(325a, 327)을 구비한다.

상기 코일부(104)는 한 쌍의 코일들(143)과 한 쌍의 위치검출용 센서들(145) 및 요크(147)가 인쇄회로 기판(141)의 상면과 하면에 각각 장착된 구성이고, 상기 영구 자석들(325a, 327)은 상면에 요크(325b)가 부착된 한 쌍의 구동용 영구 자석들(325a)과 한 쌍의 센서용 영구 자석들(327)로 구성된다. 상기 코일들(143)과 구동용 영구 자석들(325a)의 상호 작용으로 상기 메인 프레임(301)에 대하여 상기 제2 프레임(302c)을 상기 제1 또는 제2 방향(X, Y)으로 유동시키는 구동력을 발생시키고, 상기 센서용 영구 자석들(327)의 위치변화를 상기 위치검출용 센서들(145)이 검출하여 상기 제2 프레임(302c)의 위치를 제어하는데 이용하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 손떨림 보정 장치들(100, 200, 300)은 공통적으로 서로 수직하는 두 개의 방향(X, Y)으로 카메라 소자의 위치를 변경시킬 수 있게 구성된다. 카메라 소자의 위치를 변경시키는 구동력은 전류가 인가됨에 따라 전자기력을 발생시키는 코일과 영구 자석의 자기력이 상호작용함에 따라 형성된다. 이때, 상기 손떨림 보정 장치들(100, 200, 300) 상에서 카메라 소자의 유동 범위는 수십 ~ 수백 ㎛ 범위로 제한된다. 카메라 소자의 유동 범위가 클수록 더 큰 손떨림 등에 의한 촬영 영상의 흐트러짐을 보정하는데 유리할 것은 자명한 사실이 다. 그러나 일반적으로 촬영 시 손떨림에 의한 촬영 영상의 흐트러짐은 수십 ~ 수백 ㎛ 범위에서 카메라 소자를 유동시켜 보정하는 것이 가능하다. 또한, 카메라 소자를 유동시켜 촬영 영상의 흐트러짐을 보정하는 것은 카메라 렌즈 어셈블리를 초소형 디지털 카메라 또는 이동통신 단말기 등에 장착하기 위한 것임을 고려할 때, 카메라 소자의 유동 범위를 확장하는 것은 바람직하지 못하다.

상기와 같은 손떨림 등에 의한 촬영 영상의 흐트러짐을 보정하기 위한 카메라 소자의 유동 범위는 제품과, 해당 제품의 용도에 따라 당업자가 적절하게 설정할 수 있을 것이다.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

예를 들어, 본 발명의 제3 실시 예에서 이미지 센서의 전원 인가와 신호 전달을 위하여 커넥터를 구성하였으나, 제2 프레임의 유동시 강성을 갖는 커넥터에 의해 하중이 발생되는 것을 방지하기 위하여 이미지 센서와 커넥터를 가요성 인쇄회로를 이용하여 연결시킬 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 실시 예들에서 제2 프레임의 유동을 원활하게 하면서 수평 상태를 유지시키기 위하여 적어도 한 쌍 이상의 볼 베어링 조합을 구성하였으나, 제2 프레임의 유동과 수평 상태를 원활하게 유지시킬 수 있다면 볼 베어링 조합의 수는 다양하게 변경될 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 손떨림 보정 장치들은 한 쌍의 코일들과 영구 자석을 이용하여 카메라 소자의 위치를 변경할 수 있게 구성되므로, 렌즈계를 유동시켜 손떨림 보정을 실시하는 종래의 기술보다 소형화에 유리하다. 따라서, 초소형 디지털 카메라, 이동통신 단말기 등 소형화된 촬영 기기에 장착하여 선명한 영상을 촬영하기 용이한 장점이 있다. 또한, 코일과 영구 자석을 이용하여 사용자의 손떨림에 따라 카메라 소자를 구동시킴으로써 구조가 간소화되고, 제어가 용이하며, 제조 비용을 절감할 수 있고, 압전 소자가 아닌 코일과 영구 자석을 이용하는 비 접촉식 구동 방식을 채택함으로써 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 되었다. 더욱이, 고정체인 메인 프레임과 구동체인 구동 프레임 사이에 볼 베어링을 삽입하여 손떨림 보정 동작에서 구동체의 유동을 원활하게 이루어지며, 손떨림 보정에 동작에서 구동체의 구동 시 적어도 두 개의 방향으로 유동 가능하게 구성하는 것이 용이하여 보정률을 향상시키게 되었다.

Claims

카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치에 있어서,

메인 프레임;

상기 메인 프레임 상에서 적어도 일방향으로 유동하는 구동 프레임;

상기 구동 프레임 상에 장착된 카메라 소자;

상기 메인 프레임 또는 구동 프레임 중 어느 한 쪽에 설치되는 한 쌍의 구동용 영구 자석들과, 다른 한 쪽에 설치되어 상기 한 쌍의 구동용 영구 자석들에 각각 대면하는 한 쌍의 코일들; 및

상기 메인 프레임의 내측벽과 상기 구동 프레임의 외측벽 사이에 개재되어 상기 구동 프레임의 유동을 원활하게 하는 적어도 하나 이상의 볼 베어링을 포함하고,

상기 코일들에 전류가 인가됨에 따라 발생되는 전자기력이 상기 구동용 영구 자석들의 자기력과 상호 작용함에 따라 상기 구동 프레임이 유동함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제1 항에 있어서, 상기 코일들과 함께 상기 메인 프레임 또는 구동 프레임 중 다른 한 쪽에 설치되는 요크를 더 구비하고, 상기 요크와 상기 구동용 영구 자석 사이의 인력에 의해 상기 카메라 소자에 피사체 상이 입사되는 방향을 따르는 상기 구동 프레임의 유동이 제한됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제1 항에 있어서, 상기 코일들과 구동용 영구 자석들을 감싸는 요크를 더 구비하고, 상기 요크는 자계차폐 구조를 형성함으로써 외부 자계에 의한 간섭 및 전파 장애를 방지함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제1 항에 있어서, 상기 코일들 중 어느 하나는 그에 대면하는 구동용 영구 자석과 함께 상기 제1 방향을 따라 설치되고, 다른 하나는 그에 대면하는 구동용 영구 자석과 함께 상기 제2 방향으로 설치되어, 전류가 인가되는 코일에 따라 상기 제2 프레임은 상기 제1 방향 또는 제2 방향으로 유동함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제1 항에 있어서,

상기 메인 프레임 또는 구동 프레임 중 어느 한 쪽에 설치되는 적어도 하나 이상의 센서용 영구 자석; 및

상기 메인 프레임 또는 구동 프레임 중 어느 한 쪽에 설치되어 상기 센서용 영구 자석에 대면하는 적어도 하나 이상의 위치검출용 센서를 더 구비하고,

상기 위치검출용 센서는 상기 센서용 영구 자석으로부터 발생되는 자기력선의 변화에 따라 상기 구동 프레임의 유동을 검출함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제1 항에 있어서, 상기 구동 프레임은,

상기 메인 프레임 상에서 상기 메인 프레임에 대하여 제1 방향으로 유동 가능하게 설치되는 제1 프레임; 및

상기 제1 프레임 상에 설치되어 상기 제1 프레임과 함께 제1 방향으로 유동함과 동시에, 상기 메인 프레임에 대하여 제2 방향으로 유동 가능하게 설치되는 제2 프레임으로 구성됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제6 항에 있어서, 상기 제2 방향은 상기 제2 프레임이 유동하는 평면 상에서 상기 제1 방향의 수직방향으로 설정됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제6 항에 있어서,

상기 제1 또는 제2 방향 중 어느 한 방향을 따르는 상기 메인 프레임의 내측벽에 형성되는 적어도 하나 이상의 제1 슬라이드 홈;

상기 제1 또는 제2 방향 중 어느 한 방향을 따르는 상기 제1 프레임의 외측벽에 형성되어 상기 제1 슬라이드 홈에 대면하게 형성된 제2 슬라이드 홈; 및

일부분은 상기 제1 슬라이드 홈에, 다른 일부분은 상기 제2 슬라이드 홈에 수용되면서, 상기 메인 프레임의 내측벽과 상기 제1 프레임의 외측벽을 이격시키는 볼을 더 구비하고,

상기 제1 및 제2 슬라이드 홈은 상기 제1 또는 제2 방향 중 어느 한 방향을 따라 연장되어, 상기 제1 프레임은 상기 제1 및 제2 슬라이드 홈이 연장된 방향으로 유동함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제6 항에 있어서, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 개재되는 적어도 하나 이상의 볼 베어링을 더 구비함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제9 항에 있어서, 상기 볼 베어링은,

상기 제1 또는 제2 방향 중 다른 한 방향을 따르는 상기 제1 프레임의 내측벽에 형성되는 적어도 하나 이상의 제3 슬라이드 홈;

상기 제1 또는 제2 방향 중 다른 한 방향을 따르는 상기 제2 프레임의 외측벽에 형성되어 상기 제3 슬라이드 홈에 대면하게 형성된 제4 슬라이드 홈; 및

일부분은 상기 제3 슬라이드 홈에, 다른 일부분은 상기 제4 슬라이드 홈에 수용되면서, 상기 제1 프레임의 내측벽과 상기 제2 프레임의 외측벽을 이격시키는 볼을 구비하고,

상기 제3 및 제4 슬라이드 홈은 상기 제1 또는 제2 방향 중 다른 한 방향을 따라 연장되어, 상기 제1 프레임은 상기 제3 및 제4 슬라이드 홈이 연장된 방향으로 유동함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제6 항에 있어서,

상기 메인 프레임 또는 제2 프레임 중 어느 한 쪽에 설치되는 적어도 하나 이상의 센서용 영구 자석; 및

상기 메인 프레임 또는 제2 프레임 중 어느 한 쪽에 설치되어 상기 센서용 영구 자석에 대면하는 적어도 하나 이상의 위치검출용 센서를 더 구비하고,

상기 위치검출용 센서는 상기 센서용 영구 자석으로부터 발생되는 자기력선의 변화에 따라 상기 제2 프레임의 유동을 검출함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제6 항에 있어서,

상기 영구 자석들은 상기 메인 프레임 또는 구동 프레임의 제2 프레임 중 어느 한 쪽에 설치되고, 상기 코일들은 다른 한 쪽에 설치됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.
제1 항에 있어서, 상기 볼 베어링은,

상기 제1 또는 제2 방향 중 어느 한 방향을 따르는 상기 메인 프레임의 내측벽에 형성되는 적어도 하나 이상의 제1 슬라이드 홈;

상기 제1 또는 제2 방향 중 어느 한 방향을 따르는 상기 구동 프레임의 외측벽에 형성되어 상기 제1 슬라이드 홈에 대면하게 형성된 제2 슬라이드 홈; 및

일부분은 상기 제1 슬라이드 홈에, 다른 일부분은 상기 제2 슬라이드 홈에 수용되면서, 상기 메인 프레임의 내측벽과 상기 구동 프레임의 외측벽을 이격시키는 볼을 포함하여 구성되고,

상기 구동 프레임은 상기 제1 및 제2 슬라이드 홈이 연장된 방향으로 유동함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 어셈블리의 손떨림 보정 장치.