KR20100121145A

KR20100121145A - 자동초점조절장치

Info

Publication number: KR20100121145A
Application number: KR1020090040164A
Authority: KR
Inventors: 김학권; 김동식; 손철
Original assignee: 재영솔루텍 주식회사
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2010-11-17

Abstract

소형화되도록 구조가 개선된 자동초점조절장치에 대한 것이다. 이를 위한, 자동초점조절장치는, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 배럴이 결합된 캐리어와, 캐리어의 외주면을 따라 형성된 코일과, 코일의 외주면을 따라 이격되게 형성된 영구자석과, 영구자석의 외주면과 접촉되고, 영구자석의 상측을 감싸도록 연장 형성된 것으로, 금속 재질로 이루어져서 영구자석에서 발생된 자극이 형성되어 캐리어를 승강 시킬 수 있는 하우징을 포함한다. 이에 따라 하우징은 영구자석의 측면 및 상면을 감싸도록 형성되어 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하면서 요크의 역할을 겸하고 있는 구조이므로, 이물질을 차단하기 위한 별도의 케이스를 필요로 하지 않는다. 이에 따라, 케이스가 차지하는 부피만큼의 크기를 감소시킬 수 있기 때문에 자동초점조절장치의 크기를 소형화할 수 있다.

Description

자동초점조절장치{Auto focusing apparatus}

휴대폰과, 휴대기기 등에 구비되어 영상을 촬영하기 위한 카메라 모듈 내에 설치되어 피사체의 초점을 조절하는 자동초점조절장치에 관한 것이다.

디지털 카메라, 휴대폰 등과 같은 소형 전자기기에 탑재되는 카메라 모듈은 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등과 같은 이미지 센서를 채용하여 광 신호를 전기 신호로 바꾸어서 화상을 구현한다.

피사체에 초점이 자동으로 맞춰지는 기능, 이른바 자동초점 기능을 갖는 카메라 모듈은 이미지 센서와 렌즈 사이의 거리를 변경하여 이미지 센서에 선명한 영상이 맺히게 한다. 이러한 자동초점조절장치의 일예로 VCM(Voice Coil Motor) 방식의 자동초점조절장치가 제안되었다. VCM 방식의 자동초점조절장치는 복수의 렌즈들로 이루어진 배럴과, 상기 배럴이 나사 결합되어 상기 배럴의 수직 위치를 조절할 수 있도록 형성된 케리어와, 자력을 발생시키는 영구자석과, 상기 영구자석의 외면에 고정되어 상기 영구자석으로부터 발생되는 자력선의 흐름을 변경시키는 요크(out-yoke), 상기 영구자석과 케리어 사이에 배치되어 전류를 공급받아 전자기력 을 발생시키는 코일을 포함하고, 상기 배럴과, 케리어와, 영구자석과, 요크와, 코일을 외부의 접촉으로부터 보호하고, 이물질이 유입되는 것을 방지하는 케이스를 포함한다. 이러한 종래의 자동초점조절장치는 영구자석 주변에 형성된 자기장과, 코일에 인가되는 전류에 수직으로 발생하는 로렌츠 힘에 의해 캐리어의 위치를 가변시켜서 피사체의 영상이 맺히는 위치를 조절하여 이미지 센서에 피사체의 영상이 선명하게 입사되게 한다.

한편, 최근에는 휴대폰, 소형 전자기기 등이 소형화 됨에 따라, 이러한 제품에 장착되는 카메라 모듈도 소형화가 요구되고 있다. 이에 따라, 카메라 모듈에 구비된 상기와 같은 VCM 방식의 자동초점조절장치를 더욱 소형화할 필요성이 있다.

따라서, 본 발명은 소형화되도록 구조가 개선된 자동초점조절장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 배럴이 결합된 캐리어와, 캐리어의 외주면을 따라 형성된 코일과, 코일의 외주면을 따라 이격되게 형성된 영구자석과, 영구자석의 외주면과 접촉되고, 영구자석의 상측을 감싸도록 연장 형성된 것으로, 금속 재질로 이루어져서 영구자석에서 발생된 자극이 형성되어 캐리어를 승강시킬 수 있는 하우징을 포함하는 자동초점조절장치를 제공한다.

본 발명에 따른 자동초점조절장치는 하우징은 영구자석의 측면 및 상면을 감싸도록 형성되어 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하면서 요크의 역할을 겸하고 있는 구조이므로, 이물질을 차단하기 위한 별도의 케이스를 필요로 하지 않는다. 이에 따라, 케이스가 차지하는 부피만큼의 크기를 감소시킬 수 있기 때문에 자동초점조절장치의 크기를 소형화할 수 있다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동초점조절장치를 포함하는 카메라 모듈을 도시한 분해사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈이 조립된 상태를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 카메라 모듈에서 III-III를 따라 취한 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 카메라 모듈에서 IV-IV를 따라 취한 것으로, 캐리어가 하강된 상태를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 자동초점조절장치(110)는 캐리어(120)와, 코일(130)과, 영구자석(140)과, 하우징(150)을 포함한다.

캐리어(120)는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 미도시된 배럴이 결합된다. 상기 캐리어(120)는 후술할 영구자석(140)과 코일(130)의 전자기력 작용에 의해 승강된다. 상기 배럴은 복수의 렌즈로 이루어진 렌즈 어레이를 포함한다. 이 경우, 상기 렌즈들은 광축이 일치되도록 정렬된 것이 바람직하다. 이는, 이미지 센서에 선명한 영상이 입사되게 하기 위함이다. 상기 배럴은 캐리어(120)와 함께 승강된다. 이에 따라, 배럴 내부에 배치된 렌즈에 의해 외부로부터 입사되는 빛의 경로가 변경됨으로써 피사체의 초점이 조절될 수 있다. 상기 렌즈들은 이를 통과하는 피사체의 영상을 굴절시켜서 미도시된 이미지 센서에 입사시킨다. 상기 캐리어(120)의 형상은 원통, 다각기둥 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있으나, 승하강 운동이 원활하게 이루어질 수 있도록 원통 형상인 것이 유리하다.

한편, 캐리어(120)와 배럴은 서로 나사결합될 수 있다. 이러한 구조는 자동초점조절장치(110)의 초점을 초기화하는데 사용될 수 있다.

코일(130)은 상기 캐리어(120)의 외주면을 따라 형성된다. 상기 코일(130) 은 영구자석(140)과의 로렌츠 힘에 의해 승강되며, 상기 캐리어(120)는 상기 코일(130)과 연동되어 승강된다. 그리고, 상기 코일(130)은 상기 영구자석(140)과 인접하게 배치되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 코일(130)이 하우징(150)과 영구자석(140) 사이에 형성된 자기장 내에 배치되게 하여 로렌츠 힘이 최대한 작용하게 함으로써 전류 및 자속의 흐름을 최적화하기 위함이다. 이를 위한 코일(130)의 형상은 영구자석(140)과 대응되는 형상으로 이루어진 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 영구자석(140)이 링(Ring)형상으로 이루어진 경우에는 상기 코일(130)의 형상도 링으로 이루어짐으로써, 코일(130)이 영구자석(140)과 최대한 가깝게 배치될 수 있다.

상기와 같은 구조는 영구자석(140)과, 코일(130)과, 하우징(150)과, 캐리어(120)가 조밀하게 배치될 수 있으므로, 자동초점조절장치(110)의 크기를 소형화하는데 유리할 수 있다.

영구자석(140)은 상기 코일(130)의 외주면을 따라 이격되게 형성된다. 이를 위해 영구자석(140)의 내경은 캐리어(120)의 외경보다 크게 형성된다. 영구자석(140)의 형상은 캐리어(120)가 원통 형상인 경우, 상기 캐리어(120)의 외주면을 따라 형성된 링(ring)형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지는 않으며, 캐리어(120)의 외형과 대응되는 형상이면 어떠한 형상으로 형성되어도 무방하다. 한편, 상기 영구자석(140)의 N극과 S극은 수평방향으로 배치된 것이 바람직하다. 더욱 상세하게는, 상기 영구자석(140)의 외측은 N극 내측은 S극이 되도록 측자되거나, 이와 반대로 내측은 N극 외측은 S극이 될 수 있다. 여기서 측자란 영구자 석(140)의 제조시, N극 또는 S극이 영구자석(140)의 특정 영역에 형성되게 하는 것을 지칭한다.

하우징(150)은 상기 영구자석(140)의 외주면과 접촉되고, 상기 영구자석(140)의 상측을 감싸도록 연장 형성된다. 이러한 하우징(150)에는 영구자석(140)에서 발생된 자극이 형성되어 영구자석(140)으로부터 발생되는 자력선의 흐름방향을 변경한다. 이를 위한 하우징(150)의 재질은 자력이 전달될 수 있는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 더욱 바람직하게 하우징(150)은 순철, SUS 및 저탄소(low carbon steel)강 등으로 이루어질 수 있으며, 높은 투자율을 갖도록 열처리 될 수 있다. 상기와 같은 하우징(150)은 상기 캐리어(120)와 영구자석(140)과 코일(130)을 외부로부터 보호하고 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지함과 동시에, 상기 영구자석(140)의 자극이 형성되는 요크(yoke)로서의 기능을 겸할 수 있다. 그리고, 하우징(150)이 연장형성된 부분과 영구자석(140) 사이에 자력선이 형성되고, 상기 코일(130)은 상기 자력선 내에 형성되어 상기 코일(130)에 작용하는 로렌츠 힘이 극대화될 수 있다. 상기 자력선과 코일(130)에 인가된 전류에 의해 캐리어(120)가 승강될 수 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 자동초점조절장치(110)에서 하우징(150)은 영구자석(140)의 측면 및 상면을 감싸도록 형성되어 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하면서 요크의 역할을 겸하고 있는 구조이므로, 이물질을 차단하기 위한 별도의 케이스를 필요로 하지 않는다. 이에 따라, 종래의 자동초점조절장치에 포함되었던 케이스가 차지하는 부피만큼의 크기를 감소시킬 수 있기 때문에 자동초점 조절장치(110)의 크기를 소형화할 수 있다.

한편, 상기 하우징(150)의 상세한 구조를 설명하면, 상기 하우징(150)은 고정부(151)와 연장부(152)를 포함할 수 있다.

고정부(151)는 상기 영구자석(140)의 외주면에 고정된다. 고정부(151)의 내측벽은 영구자석(140)의 외주면 전체가 맞닿도록 형성되어 영구자석(140)의 자력이 고정부(151)로 원활하게 전달될 수 있게 한다.

연장부(152)는 상기 고정부(151)로부터 절곡 형성된다. 그리고, 연장부(152)는 상기 영구자석(140)의 상측과 이격된 것이 바람직하다. 이는, 상기 연장부(152)에 N극 및 S극 중 선택된 어느 하나의 자력만 전달되게 하기 위함이다. 이와 반대로, 연장부(152)에 영구자석(140)의 상측이 접촉되는 경우, 연장부(152)에 N극 및 S극 중 선택된 어느 하나의 자력이 전달되지 않고 N극 및 S극의 자력이 모두 전달되어 연장부(152)와 영구자석(140) 사이에 자력선이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 상기 연장부(152)는 끝 부분이 상기 배럴의 외주면과 접하도록 연장형성된 것이 바람직하다. 이는, 배럴과 연장부(152) 사이로 이물질이 유입되는 것을 최대한 억제하기 위함이다.

상기와 같은 구조로 이루어진 하우징(150)은 영구자석(140)의 외면을 감싸고 있으므로, 외부의 이물질이 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 하우징(150)에는 미도시된 부식방지층이 형성될 수 있다. 상기 부식방지층의 일례로 크롬 및 니켈 중 어느 하나로 코팅된 것일 수 있다. 상기 부식방지층은 외부의 수분에 의해 상기 하우징(150)이 부식되는 것을 방지한다. 여 기서, 하우징(150)의 외면에 부식방지층을 형성하는 방법은 도금 또는 증착 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.

한편, 자동초점조절장치(110)는 홀더(160)를 포함한다. 상기 홀더(160)는 상기 하우징(150)의 하측에 결합되어 자동초점조절장치(110)의 하측 외형을 형성한다.

여기서, 하우징(150)과 홀더(160)의 결합구조의 일예로, 상기 하우징(150)에는 걸림홈(153)이 형성된다. 상기 걸림홈(153)은 하우징(150) 하측을 수평 방향으로 관통하도록 형성된다. 이러한 걸림홈(153)의 다른 예로 상기 하우징(150)의 하측 끝 부분으로부터 하측으로 연장형성된 부분에 형성될 수 있다. 이와 함께, 상기 홀더(160)에는 걸림턱(161)이 형성된다. 걸림턱(161)은 홀더(160)의 외주면으로부터 돌출형성되며, 상기 걸림홈(153)에 안착되도록 형성된다.

상기와 같은 걸림턱(161)과 걸림홈(153)에 의해 상기 홀더(160)와 하우징(150)은 용이하게 결합될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 하우징(150) 내에 많은 공간을 확보할 수 있으므로, 자동초점장치 전체의 크기를 소형화하기가 더욱 유리할 수 있다.

전술한 자동초점조절장치(110)의 상세한 구조의 일예로, 상측 탄성부재(170)와, 상측 스페이서(175)와, 하측 탄성부재(180)와, 하측 스페이서(185)를 포함할 수 있다.

상측 탄성부재(170)는 상기 영구자석(140)의 상측에 결합되어 상기 캐리어(120)의 상측을 하측 방향으로 탄성 지지한다.

상측 탄성부재(170)에는 외부의 빛이 상기 배럴로 유입될 수 있도록 중공이 형성된 것이 바람직하다. 상측 탄성부재(170)에서 중공에 인접한 부분은 상기 캐리어(120) 상측에 밀착된다. 이러한 상측 탄성부재(170)는, 캐리어(120)가 승,하강된 이후에 원래의 위치로 복귀할 수 있게 하는 것이면 어느 것을 사용하여도 무방하다. 단, 자동초점조절장치(110)의 전체적인 높이를 감소시켜서 소형화하기가 용이하도록 상측 탄성부재(170)는 판스프링인 것이 바람직하다.

상측 스페이서(175)는 상기 캐리어(120)와 대응되는 영역이 개구되게 형성된다. 이러한 상측 스페이서(175)는 상기 상측 탄성부재(170)를 상기 영구자석(140)에 고정한다. 이를 위해 상기 상측 탄성부재(170)에는 복수의 홀이 형성되고, 상기 상측 스페이서(175)는 상기 홀을 관통하여 영구자석(140)에 결합될 수 있다.

하측 탄성부재(180)는 상기 홀더(160)에 고정되어 상기 캐리어(120)의 하측을 상측 방향으로 탄성 지지한다. 하측 탄성부재(180)에는 상기 배럴을 통과한 피사체의 영상이 지나갈 수 있도록 중공이 형성된 것이 바람직하다. 하측 탄성부재(180)에서 중공에 인접한 부분은 상기 배럴의 하측에 밀착된다.

하측 스페이서(185) 상기 캐리어(120)와 대응되는 영역이 개구되게 형성된 것으로, 상기 하측 탄성부재(180)를 상기 홀더(160)에 고정하는 역할을 한다.

상기와 같은 구조로 이루어진 자동초점조절장치(110)에서 상기 코일(130)에 전류가 공급되면 코일(130)과, 하우징(150)과, 영구자석(140)에 의한 로렌츠 힘에 의해 상기 캐리어(120)가 승강되고, 상기 코일(130)에 전류를 차단하면 상기 상측 탄성부재(170)와 하측 탄성부재(180)에 의해 캐리어(120)는 원위치로 이동될 수 있 다.

한편, 상기 상측 탄성부재(170)와 하측 탄성부재(180) 중 적어도 어느 하나는 상기 코일(130)과 전기적으로 연결되어 외부전원을 상기 코일(130)로 인가시킬 수 있다. 이 경우, 상기 상측 스페이서(175)와 하측 스페이서(185)는 절연재질로 이루어져서 영구자석(140) 또는 하우징(150)으로 전원이 인가되는 것을 방지하는 역할을 한다.

한편, 도 4를 참조하면, 상기 자동초점조절장치(110)는 스토퍼(181)를 더 포함할 수 있다. 상기 스토퍼(181)는 하우징의 내벽에 형성되어 상기 캐리어가 과도하게 승강되는 것을 방지하는 역할을 한다. 도 1로 되돌아가서 이러한 스토퍼(181)는 상기 하측 스페이서(185)와 일체로 형성될 수 있다. 이러한 구조는 스토퍼(181)와 하측 스페이서(185)를 별개로 제조하고, 상기 스토퍼(181)를 하우징의 내벽에 조립하는 공정과, 하측 스페이서(185)를 홀더(160)에 조립하는 공정을 각각 수행하지 않아도 되므로, 제조시간을 감소시킬 수 있다.

한편, 도 1로 되돌아가서, 상기와 같은 구조로 이루어진 자동초점조절장치(110)가 적용된 카메라 모듈(100)의 구조의 일예를 설명한다.

상기 카메라 모듈(100)은 자동초점조절장치(110)와, 기판(190)과, 이미지 센서(195)를 포함할 수 있다.

기판(190)은 홀더(160)의 하측에 결합된다. 이러한 기판(190) 상에는 자동초점조절장치(110)를 통과한 피사체의 영상을 전자 신호로 변환하는 이미지 센서(195)가 형성될 수 있다. 이러한 이미지 센서(195)의 일예로 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등 다양한 이미지 센서(195)가 사용될 수 있다.

전술한 구조로 이루어져서 소형화 될 수 있는 자동초점조절장치(110)가 카메라 모듈(100)에 적용됨으로써, 카메라 모듈(100)의 크기도 소형화될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동초점조절장치를 포함하는 카메라 모듈을 도시한 분해사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈이 조립된 상태를 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 카메라 모듈에서 III-III 라인을 따라 취한 단면도이다.

도 4는 도 2에 도시된 카메라 모듈에서 IV-IV 라인을 따라 취한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 카메라 모듈 110: 자동초점조절장치

120: 캐리어 130: 코일

140: 영구자석 150: 하우징

151: 고정부 152: 연장부

153: 걸림홈 160: 홀더

161: 걸림턱 170: 상측 탄성부재

175: 상측 스페이서 180: 하측 탄성부재

181: 스토퍼 185: 하측 스페이서

Claims

적어도 하나의 렌즈를 포함하는 배럴이 결합된 캐리어;

상기 캐리어의 외주면을 따라 형성된 코일;

상기 코일의 외주면을 따라 이격되게 형성된 영구자석; 및

상기 영구자석의 외주면과 접촉되고, 상기 영구자석의 상측을 감싸도록 연장 형성된 것으로, 금속 재질로 이루어져서 상기 영구자석에서 발생된 자극이 형성되어 상기 캐리어를 승강 시킬 수 있는 하우징;

을 포함하는 자동초점조절장치.
제1항에 있어서,

상기 하우징은:

상기 영구자석의 외주면에 고정된 고정부; 및

상기 영구자석의 상측으로부터 이격되면서 상기 고정부로부터 절곡 형성되어 끝 부분이 상기 배럴의 외주면과 접하도록 연장형성된 연장부;

를 포함하는 자동초점조절장치.
제1항에 있어서,

상기 하우징의 적어도 외면에는 부식방지층이 형성된 것을 특징으로 하는 자동초점조절장치.
제1항에 있어서,

상기 하우징의 하측에는 걸림홈이 형성되고,

상기 자동초점조절장치는 상기 하우징의 하측에 결합되는 홀더를 더 포함하며, 상기 홀더는 외주면으로부터 돌출 형성되어 상기 걸림홈과 결합되는 걸림턱을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점조절장치.
제4항에 있어서,

상기 영구자석의 상측에 결합되어 상기 캐리어의 상측을 하측 방향으로 탄성 지지하는 상측 탄성부재;

상기 캐리어와 대응되는 영역이 개구되게 형성된 것으로, 상기 상측 탄성부재를 상기 영구자석에 고정하는 상측 스페이서;

상기 홀더에 고정되어 상기 캐리어의 하측을 상측 방향으로 탄성 지지하는 하측 탄성부재; 및

상기 캐리어와 대응되는 영역이 개구되게 형성된 것으로, 상기 하측 탄성부재를 상기 홀더에 고정하는 하측 스페이서;

를 더 포함하는 자동초점조절장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 자동초점조절장치를 포함하는 카메라 모듈.