KR20070052443A - 렌즈 이송 장치 및 이를 이용한 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 광학기기 내에서 렌즈를 이송시키기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명은 적어도 하나 이상의 렌즈가 적층 결합된 렌즈배럴; 상기 렌즈배럴의 양측부에 일체로 연장된 가이드 홀더가 결합되고 상기 렌즈배럴이 승, 하강 이송되도록 하는 가이드 부재; 상기 렌즈배럴의 일면이 접촉 지지되는 코일형의 형상기억합금 엑츄에이터; 상기 렌즈배럴의 타면이 접촉 지지되는 탄성 스프링; 상기 형상기억합금 엑츄에이터의 상, 하 단부에 연결된 전원 배선을 통해 전원을 인가하는 전원 입력회로;로 구성된 렌즈 이송 장치를 포함하며, 별도의 종감속 기어를 필요로 하지 않고 기존의 카메라 모듈 내에 장착 가능하도록 하며, 상기 렌즈배럴의 상, 하 구동시 동력의 손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

렌즈 이송 장치, 케이싱, 렌즈배럴, 가이드 홀더, 가이드 부재, 코일형 엑츄에이터, 탄성 스프링, 이미지센서, 전원 입력회로 베이스판

Description

렌즈 이송 장치 및 이를 이용한 카메라 모듈{LENS DRIVING DEVICE AND CAMERA MODULE}

도 1은 종래의 렌즈 이송 장치의 구조를 도시한 단면도.

도 2는 종래의 다른 렌즈 이송 장치의 구조를 도시한 단면도.

도 3은 종래의 또 다른 렌즈 이송 장치의 구조를 도시한 단면도.

도 4는 도 3의 렌즈 이송 장치의 조립도.

도 5는 본 발명에 따른 렌즈 이송 장치가 내장된 카메라 모듈의 개략도.

도 6과 도 7은 본 발명에 따른 렌즈 이송 장치의 구성도.

도 6은 전원 비인가 상태의 구성도이고,

도 7은 전원 입력회로를 통한 전원 인가 상태의 구성도이다.

도 8은 본 발명에 따른 렌즈 이송 장치에 장착되는 코일형 엑츄에이터의 변형거동 형태가 도시된 그래프.

도 9는 본 발명에 따른 렌즈 이송 장치가 장착된 카메라 모듈의 분해 사시도.

도 10은 본 발명에 따른 렌즈 이송 장치가 장착된 카메라 모듈의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10. 렌즈 이송 장치 11. 케이싱

12. 렌즈배럴 13. 가이드 홀더

15. 가이드 부재 20. 코일형 엑츄에이터

30. 탄성 스프링 40. 이미지센서

50. 전원 입력회로 60. 베이스판

본 발명은 소형 광학기기 내에서 렌즈를 이송시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 카메라 모듈 내에 장착되는 렌즈배럴이 코일 스프링형 형상기억합금(SMA : Shape Memory Alloy)으로 이루어진 엑츄에이터에 지지되고 상기 액츄에이터의 신축량에 의해서 가이드를 따라 선형 이송되도록 함으로써, 접사 및 오토 포커스 기능이 구현될 수 있도록 한 소형 광학기기의 렌즈 이송 장치 및 카메라 모듈에 관한 것이다.

최근에 이르러, 휴대폰이나 PDA 등의 휴대용 단말기에 카메라가 일체형으로 내장된 휴대용 단말기 제품이 주로 출시되고 있으며, 소비자들도 보다 높은 화소와 다양한 기능을 갖는 카메라가 일체형으로 장착된 단말기를 주로 찾고 있는 바, 이와 같은 단말기 내장형 카메라들은 CCD, CMOS 등의 촬상소자에 렌즈를 부착시켜 피사체를 촬상하고 촬상된 피사체 데이터가 소정의 기록매체를 통하여 기록되도록 구성된다.

최근의 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 단말기는, 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화기능 뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 등으로 멀티 컨버전스로 사용되고 있으며, 이러한 멀티 컨버전스로의 전개를 이끌어 가는 것 중의 하나로서 카메라 모듈(CAMERA MODULE)이 가장 대표적이라 할 수 있다. 이러한 카메라 모듈은 기존의 30만 화소(VGA급)에서 현재 700만 화소의 고화소 중심으로 변화됨과 동시에 자동 초점 기능(AF), 광학 줌(OPTICAL ZOOM) 등과 같은 다양한 부가 기능이 구현 가능한 구조로 변화되고 있다.

특히, 자동 초점 기능(AUTOFOCUS : AF) 기능이 부가된 카메라 모듈이 장착되는 휴대용 단말기의 경우에는 피사체와의 초점 거리에 상관없이 포커싱이 구현된 양질의 화상을 제공할 수 있다는 점에서 그 수요가 급증하고 있는 상태이나, 오토포커싱 기능을 비롯한 다양한 기능의 구현은 카메라 모듈에 내장되는 부품 수를 증가시키게 됨으로써, 일반 카메라 모듈의 크기보다 전체적인 크기가 커질 수 밖에 없었다.

따라서, 휴대용 단말기에 상기와 같은 카메라 모듈의 장착 시, 단말기 본체내의 카메라 모듈 장착 공간의 부족에 따른 조립성의 어려움이 도출되고 있다.

또한, 가까운 거리의 피사체를 정확한 초점으로 촬영하기 위한 접사 기능은 구동 방식에 따라 자동 또는 수동의 구동 방식이 적용되고 휴대폰에 내장되는 카메라가 소형으로 제작될 수 밖에 없는 특성상 렌즈의 미세한 위치 변화에 의한 초점 조절에 의해 구현된다.

상기 수동 방식의 접사 기능은 자동 구동 방식에 비해 비교적 저렴하고 간단한 구조를 적용할 수가 있기 때문에 휴대폰용 카메라에 주로 적용되고 있는 바, 현재로서는 렌즈의 초점 조절이 렌즈 외측으로 돌출된 레버에 의해서 렌즈를 직접 구동시키는 구조로 이루어진다.

이와 같은 초점거리 가변에 의한 오토 포커스 기능과 접사 기능을 수행하기 위하여 종래에는 주로 캠 구동 방식이 적용되어 왔으며, 상기 캠 구동 방식은 전자기 모터에 의하여 구동되는 경통과 그 측면에 위치하는 캠 형상의 홈을 따라서 각 렌즈의 상대적인 거리를 변화시켜 각각의 렌즈의 상, 하 구동이 이루어지는 방식이다.

도 1은 종래의 렌즈 구동 구조가 도시된 도면으로서, 미국특허 제6,268,970호(발명의 명칭 : 줌 렌즈 배럴)가 도시되어 있다. 종래의 렌즈 구동 장치는 각 렌즈 그룹(120,130,140)들을 지지하는 프레임들이 있고, 상기 프레임들을 지지하는 캠 튜브(160,170)들을 포함하게 된다. 상기 캠 튜브들은 프레임이 축방향으로 렌즈를 움직이게 하는 기능을 하며, 상기 캠 튜브는 구동 액츄에이터(110)에 의해 구동하게 된다.

이러한 캠 구조의 줌 구동방식은 줌 작동시 캠의 형상에 의하여 각 렌즈의 상대적 위치가 결정된다. 이 때문에 특정 배율에서 초점을 맞추기 위한 초점렌즈 및 구동부가 추가적으로 요구되며, 종감속 기어 및 캠을 따라 움직이는 렌즈 홀딩 구조 등의 구동기구가 복잡해지는 단점이 있다.

도 2는 대한민국 특허공개공보 제2000-55180호(발명의 명칭 : 카메라의 줌 렌즈 매커니즘)에 기재된 종래의 다른 렌즈 구동구조가 도시된 도면으로서, 카메라 바디(200)에 복수의 렌즈로 형성되는 고정렌즈군(201)이 결합되어 있다. 카메라 바디(200)에는 내부에 수납 공간이 형성되어 있고, 이 수납 공간에는 줌 모터(203)가 수납되어 있다. 줌 모터(203)의 축에는 안내 스크류(205)가 결합되어 있으며, 이 안내 스크류(205)의 외주에는 나사산 및 나사홈이 형성되어 있다. 그리고, 안내 스크류(205)의 외주에는 동력 전달을 위한 클립(207)이 결합되어 있다. 상기 클립(207)에는 안내 스크류(205)에 접촉하고 있는 일측이 안내 스크류(205)에 형성된 나사산 및 나사홈과 결합되도록 동일한 형상의 나사산 및 나사홈이 형성되어 있다. 그리고 이 클립(207)의 일측은 줌 배럴(209)과 결합되어 있다. 상기 줌 배럴(209)에는 이동렌즈군(202)이 결합되어 있다. 그리고 상기 줌 배럴(209)은 광축 방향으로 배치되어 있는 가이드 샤프트(211)와 미끄럼 결합되어 있어 광축 방향으로 가이드 샤프트를 따라 이동할 수 있다.

상기와 같이 이루어지는 카메라의 줌 렌즈 메커니즘은 줌 모터(203)가 회전하게 되면 안내 스크류(205)가 역시 회전하게 된다. 이 후에 안내 스크류(205)가 회전되고 이 회전력이 클립(207)을 통하여 직선운동으로 변환된다. 따라서, 클립 (207)은 광축방향으로 직선운동을 하게 된다. 클립(207)이 직선 운동을 하게 됨에 따라 줌 배럴(209)이 광축방향을 따라 이동하게 된다. 상기 줌 배럴(209)이 광축 방향을 따라 이동할 때 가이드 샤프트(211)와 접촉된 부분이 미끄럼 이동을 하게 되어 정해진 구간에서 광축 방향으로 왕복 운동을 할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 종래의 줌 렌즈 메커니즘은 전자기 모터를 사용하기 때문에 전자기파의 발생에 문제가 있으며, 이 때문에 소형 통신기기에의 사용이 제한되는 등의 문제점이 지적되고 있다. 또한 전자기 모터를 사용하기 때문에 종감속 기어가 사용되며, 기계적 구조가 복잡하게 된다. 또한, 초점을 맞추기 위하여 줌 렌즈와 초점렌즈가 독립적으로 움직여야 하는 문제도 발생되고 있다.

최근에는 이와 같은 문제점을 극복하고 보다 소형의 광학기기에 줌 기능을 사용하기 위하여 초소형 광학 줌 기구의 개발이 이루어지고 있으며, 이러한 초소형 광학기구는 종래의 전자기 모터에 의한 구동 방식에서 벗어나 압전 소자와 같은 지능형 소자를 주로 사용하고 있는 추세이다. 이와 같이 종래의 모터 구동방식을 대체하게 되면 렌즈를 구동시키기 위한 구동 구조를 단순화 시킬 수 있게 되며, 직접 구동에 의한 고효율화를 실현할 수 있는 장점이 있다.

이런한, 압전 소자를 사용한 줌 렌즈 장치가 도 3과 도 4에 도시되어 있는 바, 도 3은 미국특허 제6,215,605호(발명의 명치 : 구동장치)에 기재된 다른 렌즈 구동 구조가 도시된 도면으로서, 종래의 렌즈 구동장치는 압전소자(311,312)를 베이스 브록(321,322)에 고정시키고 구동환봉(316,317)에 변위를 전달하여, 슬라이드 부(331a,332a)에서 발생하는 예압과 렌즈 홀더(331,332)의 관성력, 가속도 효과로서 렌즈(L2,L4)를 이송하게 된다. 상기 압전 소자(312)는 가진 압력의 파형에 따라서 렌즈 홀더가 환봉과 함께 이송되거나 또는 슬라이딩되어 제자리에 머물게 되는 운동을 통해 이송되며, 또한 양방향으로 이송 가능하다.

도 3과 같은 렌즈 구동장치는 도 4에서와 같은 형태로 실제 배열되어 사용되며, 이때 서로 이웃해서 배열되는 압전소자(311a,311b) 중 하나의 변위가 베이스 블록(313)을 통햐여 전달되는 경우 다른 렌즈에 변위가 전달될 우려가 있게 된다. 따라서 베이스 블록(313)에 홈(313g)을 형성하여 압전 소자들 간의 변위 전달을 방지하게 된다. 이러한 홈의 가공은 구조를 복잡하게 하고, 가공의 어려움을 초래하게 됨과 아울러 압전 소자들 간의 변위 간섭 문제를 완전히 제거할 수는 없게 된다.

또한, 상기 압전 소자를 통해 전후로 이동하여 렌즈를 이송시키는 구동 환봉(316,317)의 길이는 압전 소자의 크기에 따라 제한되며, 이러한 구동 환봉의 길이 제약은 렌즈 이송길이의 제약으로 작용하게 됨으로써, 제품 성능에 영향을 미치게 된다.

그리고, 이러한 경우 구동 환봉이 기본적으로 고정되어 있으므로 렌즈가 내장되는 경통의 길이를 가변하는 것이 불가능한 문제가 있으며, 렌즈의 이송길이를 위한 공간 이외에 구동을 위한 요소들이 배열되는 별도의 공간이 필요하게 되어 전체적인 장치의 크기를 소형화시키기 힘든 문제도 있게 된다. 또한 구동환봉에 렌즈부의 일단만이 지지되고 있어, 구동시 렌즈에 비대칭성 변위가 발생하게 되어 불안 정한 구동을 일으킬 수 있게 되는 문제점이 지적되고 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 렌즈 구동장치에서 지적되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 카메라 모듈 내의 렌즈배럴이 렌즈배럴이 코일 스프링형 형상기억합금(SMA : Shape Memory Alloy)으로 이루어진 엑츄에이터에 지지되어 상기 액츄에이터의 신축량에 의해서 가이드를 따라 선형 이송되도록 함으로써, 접사 및 오토 포커스 기능 구현을 위한 렌즈 구동 장치를 단순화하여 카메라 모듈의 크기를 소형화할 수 있도록 한 렌즈 이송 장치가 제공됨에 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전기저항에 의해 자체 발열되는 형상기억합금에 의해서 렌즈배럴이 구동됨으로써, 기계적인 구동기어를 사용하지 않기 때문에 소음 발생을 억제하고 기계적 제어에 의한 동력손실을 최소화할 수 있는 카메라 모듈이 제공됨에 있다.

본 발명의 상기 목적은, 적어도 하나 이상의 렌즈가 적층 결합된 렌즈배럴과, 상기 렌즈배럴의 양측부로 연장된 홀더가 결합되어 상기 렌즈배럴이 승, 하강 이송되도록 하는 가이드 부재와, 상기 렌즈배럴의 일면이 접촉 지지되는 코일형의 형상기억합금 엑츄에이터와, 상기 렌즈배럴의 타면에 탄성 지지되는 스프링과, 상 기 형상기억합금 엑츄에이터의 상, 하 단부를 통해 전원을 인가하는 전원 입력회로로 이루어진 렌즈 이송 장치가 제공됨에 의해서 달성된다.

상기 렌즈배럴은 양측으로 가이드 홀더가 일체로 연장형성되고, 상기 가이드 홀더는 카메라 모듈을 구성하는 케이싱 내에 지지되는 한 쌍의 가이드 부재에 결합되어 상기 가이드부재를 따라 렌즈배럴의 수직 또는 수평 방향 이송을 안내하게 된다.

또한, 상기 렌즈배럴은 형상기억합금으로 구성된 코일형의 엑츄에이터에 지지되며, 상기 형상기억합금의 늘어난 길이에 대응하여 상기 가이드를 따라 광축에 평행 이송된다.

상기 코일형 엑츄에이터는 양 끝단, 즉 코일형 엑츄에이터의 상, 하부 단부측에 각각 전압이 인가되는 전원 배선이 연결되고, 상기 전원 배선은 렌즈 이송 장치의 외부로 인출되어 별도의 광학기기의 외부 단자 및 인쇄회로기판의 전원 전달 단자에 연결된다.

그리고, 상기 가이드를 따라 이송되는 렌즈배럴의 상부에는 탄성 스프링이 장착되고 상기 엑츄에이터의 신축량에 대응하는 탄성 반발력이 구비되며, 이때 상기 스프링은 상기 렌즈배럴의 하단부를 지지하는 코일형 엑츄에이터의 신축 발생력보다 작은 탄성 반발력이 구비됨이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 렌즈 이송 장치는, 상기 렌즈배럴의 일면이 지지되는 코일형 엑츄에이터에 연결된 전원 입력 회로를 통해 전원이 인가되면 회로내에서 발생되는 저항값에 의해 엑츄에이터가 자체 발열되어 형상기억합금으로 이 루어진 엑츄에이터의 온도 상승에 따른 신장이 이루어지게 된다.

상기 코일형의 엑츄에이터가 신장됨에 따라 상기 엑츄에이터에 지지되는 렌즈배럴은 가이드 부재를 통해 그 길이 방향의 이송이 이루어지고, 상기 렌즈배럴의 상부에 장착된 스프링에 의해서 그 이송 방향과 반대 방향의 탄성 복원력을 지닌 채 상기 가이드 부재를 따라 이송된다.

이때, 상기 탄성 스프링은 상기 렌즈배럴의 상면에 안착 지지되고 상기 스프링의 상부는 렌즈배럴의 상부를 비롯한 외주면에 복개되는 케이스의 상부 저면에 접촉 지지된다.

따라서, 상기 엑츄에이터에 연결된 전원이 차단되면 상기 엑츄에이터는 수축됨과 동시에 상기 스프링의 탄성 반발력에 의해서 상기 렌즈배럴이 제위치로 가이드부재를 따라 이송된다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전원 입력회로로부터 인가된 전압에 의한 코일형 액츄에이터의 신축에 의해서 가이드 부재를 따라 이송 가능하게 렌즈배럴이 장착된 렌즈 이송 장치와, 상기 렌즈 이송 장치가 안착되며 중앙부에 입사광의 수광 영역이 천공된 베이스판과, 상기 베이스판의 저면에 부착되고 중앙부에 이미지센서가 실장된 인쇄회로기판과, 상기 렌즈 이송 장치를 감싸며 베이스판의 테두리부에 하단 주연부가 안착되는 케이싱을 포함하는 카메라 모듈이 제공됨에 의해서 달성된다.

상기 베이스판은 중앙부에 천공된 수광 영역을 통해 상기 렌즈배럴의 렌즈를 투과한 입사광이 집광되며, 상기 수광 영역에 이미지센서가 노출되도록 부착된 인쇄회로기판이 그 저면에 밀착 결합된다.

또한, 상기 베이스판은 중앙부에 상기 렌즈 이송 장치의 코일형 엑츄에이터의 하단부가 안착되는 엑츄에이터 안착부가 구비되며, 상기 엑츄에이터 안착부의 양측부에 가이드 부재가 수직 결합되는 가이드 결합구가 형성된다.

상기 베이스판의 상면과 저면에 각각 렌즈 이송 장치와 이미지센서가 실장된 인쇄회로기판이 결합되면 상기 베이스판 상부에는 상기 렌즈 이송 장치를 감싸는 케이스가 렌즈 이송 장치를 감싸며 복개되어 오토 포커스 및 접사 기능이 가능한 카메라 렌즈로 구성된다.

본 발명의 렌즈 이송 장치 및 렌즈 이송 장치가 내장된 카메라 모듈의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

렌즈 이송 장치의 구조

먼저, 도 5는 본 발명에 따른 렌즈 이송 장치가 내장된 카메라 모듈의 개략도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 렌즈 이송 장치(10)는 상부의 입사 영역(11a)이 개방된 사각함체형의 케이싱(11) 내부에 다수의 렌즈(L)가 내장된 렌즈배럴(12)이 직진 이송 가능하게 장착된 구조이다.

상기 렌즈배럴(12)은 양측부로 가이드 홀더(13)가 일체로 연장형성되고, 상기 가이드 홀더(13)가 상기 케이싱(11) 내부에 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드 부재(15)에 결합됨으로써, 상기 렌즈배럴(12)이 가이드 부재(15)를 따라 왕복 이송된다.

또한, 상기 렌즈배럴(12)은 그 이송 방향의 양측부에 장착되는 코일형 엑츄에이터(20)와 탄성 스프링(30)에 의해서 상기 가이드 부재(15)를 따라 왕복 이송되는 데, 상기 코일형 엑츄에이터(20)의 가열에 의한 신축과 상기 코일형 엑츄에이터(20)가 신장됨에 따라 발생되는 탄성 스프링(30)의 반발력인 탄성 복원력에 의해서 소정 범위 내에서의 왕복 이송이 이루어지게 된다.

이때, 상기 코일형 엑츄에이터(20)는 변태 온도 이상으로 가열되었을 때 일정량 신장되고, 변태 온도 이하로 냉각되었을 때 원래의 형상을 기억하여 원 형상으로 수축 복원되는 형상기억합금(SMA : Shape Memory Alloy)로 구성되며, 주로 니티놀(Nitinol) 계열의 형상기억합금이 사용된다.

또한, 상기 케이싱(11)의 하부에는 상부의 입사 영역(11a)으로 입사된 입사광이 렌즈배럴(12) 내의 렌즈(L)를 통해 투과되어 집광되는 이미지센서(40)가 장착되며, 상기 이미지센서(40)를 통해 수광된 화상 신호는 상기 이미지센서(40) 상에서 촬상 데이터로 변환되어 별도의 디스플레이부(도면 미도시)를 통해 출력된다.

이와 같이, 사각함체형의 케이싱(11) 내부에서 렌즈배럴(12)이 직진 이송되도록 하여 그 가변 위치에 따른 오토 포커스와 접사(Macro)가 구현되도록 하는 렌 즈 이송 장치를 아래 도시된 도 6과 도 7에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 6과 도 7은 본 발명에 따른 렌즈 이송 장치의 구성도로서, 도 6은 전원 비인가 상태의 구성도이고, 도 7은 전원 입력회로를 통한 전원 인가 상태의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 렌즈 이송 장치(10)는 상기 렌즈배럴(12)의 양측부에 배치된 코일형 엑츄에이터(20)와 탄성 스프링(30)에 의해서 양측면이 각각 접촉 지지되고, 상기 코일형 엑츄에이터(20) 상에 전원을 인가 또는 차단시키기 위한 전원 입력회로(50)가 연결된다.

상기 전원 입력회로(50)는, 상기 코일형 엑츄에이터(20)의 양 끝단, 즉 코일형을 구성하는 형상기억합금의 상, 하 단부측에 (+)극과 (-)극이 각각 연결되고, 상기 전원 입력회로(50)에 장착된 스위치(51)의 작동에 의해서 소정의 전압이 코일형 엑츄에이터(20)에 인가됨으로써 상기 엑츄에이터(20)의 길이 가변 구동이 이루어지도록 한다.

또한, 상기 전원 입력회로(50)는 전원을 인가하기 위한 스위치(51)와, 전원(52) 및 전압의 크기를 조절하기 위한 전류조절 저항(53) 및 콘덴서(54)로 구성되며, 상기 코일형 엑츄에이터(20)에 와이어 형태의 전원 배선으로 연결됨과 아울러 상기 전원 배선은 상기 렌즈 이송 장치(10)의 외부로 인출되어 렌즈 이송 장치(10) 저면에 부착되는 인쇄회로기판의 전원 전달 단자(도면 미도시)에 연결된다.

상기 전원 입력회로(50)를 통해 코일형 엑츄에이터(20)로 전원이 인가되면 엑츄에이터(20)는 전기 저항에 의해서 자체 발열됨에 따라 변태 온도 이상이 되면 소정의 범위 내에서 길이가 늘어나게 된다. 따라서, 상기 코일형 엑츄에이터(20)에 일면이 지지되는 렌즈배럴(12)은 상기 엑츄에이터(20) 가변 길이의 신장 폭만큼 이송 변위가 발생하게 된다.

이때, 상기 코일형 엑츄에이터(20)의 이송 변위는 0.1~0.7㎜의 범위 내에서 결정되며, 바람직하게는 0.3㎜의 이송 변위가 유지되도록 함이 바람직하다.

이에 따라, 상기 코일형 엑츄에이터(20)에 의해 일면이 지지되는 렌즈배럴(12)의 타측면에 접촉되도록 장착되는 탄성 스프링(30)은 상기 엑츄에이터(20)의 이송 범위만큼 수축됨으로써, 상기 엑츄에이터(20)의 신장량에 대응되는 스프링(30) 수축 변위만큼의 반발력이 발생된다.

따라서, 상기 전원 입력회로(50)의 스위치(51) 단락에 의해서 상기 코일형 엑츄에이터(20)로의 전원 공급이 차단되면 상기 코일형 엑츄에이터(20)는 변태 온도 이하로 냉각됨과 동시에 원 상태로의 수축이 이루어지게 되고, 이때 상기 탄성 스프링(30)의 반발력에 의해서 상기 렌즈배럴(20)이 원위치된다.

다음, 도 8은 본 발명에 따른 렌즈 이송 장치에 장착되는 코일형 엑츄에이터의 변형거동 형태가 도시된 그래프로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 렌즈 이송 장치(10)에 장착된 코일형 엑츄에이터(20)가 전원 입력회로(50)를 통한 전원 공급에 의해서 가열되면 Ⅰ지점에서 Ⅱ 지점으로의 길이 변형과 그에 따른 스트레스(σ)가 가중되고, 상기 Ⅱ 지점에서 엑츄에이터(20)의 최대 가변 변위에 도달되었을 때 상기 엑츄에이터(20)에 연결된 전원 입력회로(50)를 통한 전원 입력이 차단되면 상기 코일형 엑츄에이터(20)에 가해진 스트레스(σ)가 제거되면서 Ⅲ 지점에 이르게 된다.

이와 같이, 상기 Ⅲ 지점에서 코일형 엑츄에이터(20)는 상기 렌즈배럴(12)의 타측면이 접촉 지지된 탄성 스프링(30)의 반발력으로 인하여 수축 변형의 탄성력을 회복하게 됨으로써, 상기 코일형 엑츄에이터(20)의 가변 전 지점인 Ⅰ 지점으로의 모상 회복이 이루어지게 된다.

따라서, 상기 코일형 엑츄에이터(20)는 상기 전원 입력회로(50)를 통한 전원 공급에 의해 Ⅰ지점에서 Ⅱ지점까지 자체 발열에 의한 일정량의 스트레스(σ)를 가지며 신장된 탄성 변위(Ⅱ') 지점에서 길이 수축에 의한 모상 회복 지점인 Ⅰ지점까지의 탄성 가변량(ε)을 가진다.

이와 같이 구성된 렌즈 이송 장치가 장착되어 오토 포커스와 접사 기능이 구현 가능한 카메라 모듈의 구조를 아래 도시된 도 9와 도 10에 의거하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

카메라 모듈의 구조

도 9는 본 발명에 따른 렌즈 이송 장치가 장착된 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 10은 본 발명에 따른 렌즈 이송 장치가 장착된 카메라 모듈의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈(80)은 코일형 액츄에이터(20)의 신축에 의해서 케이싱(11) 내의 가이드 부재(15)를 따라 렌즈배럴(12)이 이송 가능하게 장착된 렌즈 이송 장치(10)와, 상기 렌즈 이송 장치(10) 하단부가 안착되는 베이스판(60) 및 그 저면에 부착되는 인쇄회로기판(70)과, 케이싱(11)으로 구성된다.

상기 렌즈 이송 장치(10)는 렌즈배럴(12)의 하부를 지지하는 코일형 엑츄에이터(20)가 상기 베이스판(60)의 중앙부에 안착되어 상기 코일형 엑츄에이터(20)와 렌즈배럴(12) 및 그 상부의 탄성 스프링(30)이 상기 베이스판(60)의 상부에 순차적으로 적층 결합된다.

이때, 상기 렌즈배럴(12)의 양측부에는 상기 베이스판(60) 상부 양측에 배치되는 한 쌍의 가이드 부재(15)에 결합되는 가이드 홀더(13)가 연장 형성되어 상기 렌즈배럴(12)이 상기 가이드 부재(15)를 따라 상, 하부로 이송 가능하게 장착된다.

상기 베이스판(60)은 중앙부에 상기 렌즈배럴(12)의 렌즈군을 통해 입사되는 광이 이미지센서(40)로 집광되는 수광 영역(61)이 천공되고 상기 수광 영역(61)과 인접하여 상기 렌즈 이송 장치(10)의 코일형 엑츄에이터(20)가 안착되는 안착부(62)가 구비된다.

또한, 상기 안착부(62)의 양측부에는 상기 렌즈배럴(12)의 양측부로 연장된 가이드 홀더(13)가 결합되는 가이드 결합구(63)가 형성되며, 상기 가이드 결합구(63)를 통해 가이드 부재(15)의 일단부가 삽입 결합됨으로써, 상기 베이스판(60) 상에 렌즈배럴(12)의 양측부가 지지될 수 있도록 수직 결합된다.

그리고, 상기 베이스판(60)의 저면에는 중앙부의 수광 영역(61)을 통해 이미 지센서(40)의 수광부(41)가 노출되도록 하기 위하여 상면 중앙부에 이미지센서(40)가 실장된 인쇄회로기판(70)이 밀착 결합된다.

한편, 상기 케이싱(11)은 상부 중앙부에 입사 영역(11a)이 개방된 사각함체형으로 구성되고 그 하단 주연부가 베이스판(60)의 가장자리부에 안착되어 상기 베이스판(60) 상부에 적층 결합된 렌즈 이송 장치(10)를 감싸며 접착 고정된다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 렌즈 이송 장치 및 카메라 모듈은 카메라 모듈 내에 장착된 렌즈배럴의 구동이 코일형 형상기억합금으로 이루어진 엑츄에이터에 의해서 상, 하 이송됨으로써 별도의 종감속 기어를 필요로 하지 않고 기존의 카메라 모듈 내에 장착 가능하도록 하며, 상기 렌즈배럴의 상, 하 구동시 동력의 손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 직류 전원에 의해 구동되는 단순한 전원 입력회로가 연결됨에 따라 카메라 모듈의 소형화를 도모할 수 있으며, 렌즈 구동에 따른 기계적 동력 전달 구성부재를 갖지 않기 때문에 기능 구현을 위한 동작시 소음이 발생되지 않도록 구성됨과 아울러 형상기억합금을 이용한 코일형 엑츄에이터에 의해서 렌즈배럴이 직접 구동됨에 따른 고효율화를 도모할 수 있는 작용효과가 발휘될 수 있다.

Claims (11)

1. 적어도 하나 이상의 렌즈가 적층 결합된 렌즈배럴;

   상기 렌즈배럴의 양측부에 일체로 연장된 가이드 홀더가 결합되고 상기 렌즈배럴이 승, 하강 이송되도록 하는 한 쌍의 가이드 부재;

   상기 렌즈배럴의 일면이 접촉 지지되며, 외부 전원의 인가에 의한 발열로 신축되어 길이 가변 구동되는 코일형의 형상기억합금 엑츄에이터;

   상기 렌즈배럴의 타면이 접촉 지지되는 탄성 스프링; 및

   상기 형상기억합금 엑츄에이터의 상, 하 단부에 연결된 전원 배선을 통해 전원을 인가하는 전원 입력회로;

   를 포함하는 렌즈 이송 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 코일형 엑츄에이터는 상, 하 단부측에 각각 전압이 인가되는 전원 배선이 연결되고, 상기 전원 배선은 렌즈 이송 장치의 외부로 인출되어 별도의 전원 전달 단자를 가지는 전원 입력회로와 연결된 것을 특징으로 하는 렌즈 이송 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 탄성 스프링은, 상기 렌즈배럴의 일면을 지지하는 코일형 엑츄에이터의 신축 발생력보다 작은 탄성 반발력이 구비된 것을 특징으로 하는 렌즈 이송 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 형상기억합금(SMA : Shape Memory Alloy)은 니티놀(Nitinol) 계열의 형상기억합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 렌즈 이송 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 코일형 엑츄에이터는 그 길이 가변 구동의 변위는 0.1 ~ 0.7㎜ 의 범위 내에서 유지되는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송 장치.
6. 적어도 하나 이상의 렌즈가 적층 결합된 렌즈배럴과, 상기 렌즈배럴의 양측부에 일체로 연장된 가이드 홀더가 결합되고 상기 렌즈배럴이 승, 하강 이송되도록 하는 가이드 부재와, 상기 렌즈배럴의 일면이 접촉 지지되며, 외부 전원의 인가에 의한 발열로 신축되어 길이 가변 구동되는 코일형의 형상기억합금 엑츄에이터와, 상기 렌즈배럴의 타면이 접촉 지지되는 탄성 스프링과, 상기 형상기억합금 엑츄에이터의 상, 하 단부에 연결된 전원 배선을 통해 전원을 인가하는 전원 입력회로를 포함하는 렌즈 이송 장치;

   상기 렌즈 이송 장치가 순차적으로 적층되게 안착되며 중앙부에 입사광의 수광 영역이 천공된 베이스판;

   상기 베이스판의 저면에 부착되고 중앙부에 이미지센서가 실장된 인쇄회로기판;

   상부에 입사 영역이 개방된 사각함체형으로 구성되어 상기 렌즈 이송 장치를 감싸며 베이스판의 테두리부에 하단 주연부가 안착되는 케이싱;

   을 포함하는 카메라 모듈.
7. 제6항에 있어서,

   상기 베이스판은 상기 수광 영역과 인접한 위치에 코일형 엑츄에이터가 안착되는 안착부가 구비되며, 상기 안착부의 양측부에 가이드 부재의 일단부가 삽입되어 수직 결합되는 한 쌍의 가이드 결합구가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
8. 제6항에 있어서,

   상기 코일형 엑츄에이터는 상, 하 단부측에 각각 전압이 인가되는 전원 배선이 연결되고, 상기 전원 배선은 렌즈 이송 장치의 외부로 인출되어 상기 인쇄회로 기판에 실장된 전원 전달 단자에 결합되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
9. 제6항에 있어서,

   상기 탄성 스프링은, 상기 렌즈배럴의 일면으 지지하는 코일형 엑츄에이터의 신축 발생력보다 작은 탄성 반발력이 구비된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
10. 제6항에 있어서,

    상기 형상기억합금(SMA : Shape Memory Alloy)은 니티놀(Nitinol) 계열의 형상기억합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
11. 제6항에 있어서,

    상기 코일형 엑츄에이터는 그 길이 가변 구동의 변위는 0.1 ~ 0.7㎜ 의 범위 내에서 유지되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.

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