KR20100131778A - 안정적인 포커싱이 가능한 이미지 촬상 장치용 렌즈 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예를 들어 소형 광학기기에서 안정적인 포커싱이 가능한 렌즈 액츄에이터로서, 렌즈부의 외주변으로 따라 배치되는 마그네트와 코일의 상호작용에 의한 구동력을 발휘할 수 있는 구동부와, 렌즈부 및 구동부가 안정적으로 조립될 수 있도록 렌즈부 및 구동부의 외주변을 에워쌀 수 있도록 중공 영역이 형성된 대략 육면체 형상의 케이스 부재의 하단을 이루는 베이스의 네 모서리 영역에서 상향 돌출된 후크 부재가 케이스 부재의 상단을 이루는 커버의 네 모서리 영역으로 안정적으로 끼워지는 렌즈 액츄에이터를 제안한다. 본 발명의 렌즈 액츄에이터는 안정적인 조립 구조를 통하여 안정적인 포커싱 구현은 물론이고, 렌즈 체결 과정에서의 회전 방지, 자세차에 의한 탄성체의 변형 방지, 이물질 투입으로 인한 포커싱 에러 등을 방지할 수 있어서 보다 안정적인 포커싱 구현이 가능하다.

Description

안정적인 포커싱이 가능한 이미지 촬상 장치용 렌즈 액츄에이터{Lens Actuator for Image Pickup Apparatus with Improved Stable Focusing}

본 발명은 카메라 렌즈 모듈의 렌즈 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형 촬상 장치에 장착되면서 안정적인 오토포커싱 구현이 가능한 이미지 촬상 장치용의 렌즈 액츄에이터에 관한 것이다.

예전부터 렌즈를 통하여 피사체를 촬영할 수 있는 기계 장치인 카메라가 사용되었다. 통상적으로 카메라에는 초점 조절 및/또는 줌 기능을 위하여 다수의 렌즈를 구비하고 있는데, 다수의 렌즈 사이의 상대적인 거리를 조절하여 초점을 조절하도록 구성되어 있다.

특히, 최근에는 디지털 방식의 이미지 촬상 장치(Image pickup device)로서 핸드폰과 같은 모바일 통신기기나 디지털 카메라와 같은 소형 광학 기기가 널리 보급되고 있다. 그런데, 이러한 디지털 방식의 이미지 촬상 장치에 장착되는 카메라 모듈에는 배율 조정(zooming)이나 자동 초점 조절(auto-focusing)을 위한 구동 기 기로서 다양한 렌즈 액츄에이터(Lens actuator)가 구비되어, 그 내부에 적절한 수로 형성되는 렌즈를 광축 방향을 따라 가동시키는 방법을 통해서 초점 및/또는 배율을 조정한다.

종래 이와 같은 소형 광학 기기에 장착되는 카메라 모듈에서는 촬상되는 피사체에 대한 초점을 자동으로 조절하기 위하여 기어 등을 통하여 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변화시키는 이른바, 회전 모터 방식의 기계식 장치가 널리 사용되었다. 그러나 이와 같은 기계식 장치의 경우, 기어와 모터 사이의 마찰력 등으로 인하여 초점을 미세하게 조절하기 곤란할 뿐 아니라 각 기계 장치가 차지하는 공간 문제 등으로 인하여 소형화가 곤란하기 때문에, 모바일 통신기기 등에 장착하기에는 많은 문제점과 한계를 가지고 있었다.

이에 따라, 특히, 휴대폰, PDA 등의 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈에서는 모바일 통신기기에서 요구되는 소형화, 경량화, 다기능화 등을 만족시킬 수 있도록 많은 방법이 제안되고 있다. 그런데, 점차적으로 소형화되는 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈의 광학계에서 피사체를 선명하게 보기 위해서는 다수의 렌즈와 이미지 센서 사이의 거리를 조정하거나 렌즈의 곡률을 변화시켜 피사체를 이미지 센서에 선명하게 결상시키는 포커싱(focusing) 기능이 구비되어야 한다. 즉, 포커싱 기능을 구현하기 위해서는 피사체의 위치에 따라 이미지 센서에 결상되는 피사체의 상의 위치가 변경되는데, 달리 말하면 피사체와 렌즈와의 거리에 따라 상이 형성되는 위치가 변경됨에 따라 포커싱이 이루어진다.

이에 따라, 이미지 센서에 선명한 상을 구현하기 위해서는 1개 이상의 렌즈가 서로 상대적으로 이동하는 구조를 갖는다. 이와 같이 구성된 렌즈에 있어서 포커싱 기능을 실현하기 위해서는 별도의 구동부로서 예를 들어 매뉴얼, 스텝 모터, 압전 소자, 음성 코일 모터(Voice Coil Motor, VCM) 등이 요청되고 있다. 여기서, 음성 코일 모터(VCM)나 음성 코일 액추에이터(Voice Coil Actuator, VCA) 방식이란, 영구자석 및 코일의 유도자기력을 이용하여 정밀하게 초점을 맞추는 방식을 의미하는데, 도 1은 종래 모바일 통신기기 등에 적용된 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터(1)를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 종래 모바일 통신기기에 적용된 렌즈 액츄에이터(1)는, 통상 다수의 초점 조절용 렌즈로 이루어진 렌즈 유닛(10)을 수용하는 대략 원통 형상의 캐리어(12)와, 캐리어(12)의 외주변을 따라 배치되는 대량 도넛 형상의 마그네트(20)와, 마그네트(20)의 자력을 제어할 수 있도록 대략 U자형의 단면을 갖는 요크(22)와, 캐리어(12)의 하단 외주면으로 배치되는 코일(24)이 배열된다. 이와 같은 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터에서, 자력을 발생시키는 마그네트(20)와, 전류가 인가되는 코일(24)을 대향 배치하여, 마그네트(20)에 의해 발생하는 자기력 내에서 코일(24)의 상호작용에 의한 유도자기력에 의하여 전류와 자기장의 수직방향, 즉 광축 방향으로 발생하는 로렌츠 힘을 이용하여 캐리어(12)를 구동시킨다.

아울러, 캐리어(12)의 구동력을 일정 한도로 제어하기 위하여 적절한 탄성력 을 갖는 상부 스프링(32)과 하부 스프링(34)이 각각 캐리어(12)의 상단과 하단에 체결된다. 한편, 전술한 캐리어(12) 및 구동부로서의 마그네트(20), 요크(22)가 고정된 위치에서 조립될 수 있도록 요크(22)의 외주변 및 상부 스프링(32)의 상단을 에워싸는 커버(42)가 조립되고, 캐리어(12)의 하단 및 외주변으로 베이스(44)가 결합되어 있다.

이와 같이 배치되는 모바일 통신기기와 같은 소형 촬상 장치에 채택되는 렌즈 액츄에이터의 외형을 제공함과 동시에 그 내부에 배치되는 캐리어 및 마그네트, 요크, 코일 등의 구동부가 안정적인 위치에서 조립하기 위해서는 커버(42)와 베이스(44)가 견고하게 결합될 필요가 있다. 하지만, 종래의 카메라 모듈용 렌즈 액츄에이터(1)에서 커버(42)는 베이스(44)의 주변부 상면으로 단순히 접촉하고 있어서 외부 충격 등에 의하여 커버(42)가 베이스(44)로부터 분리될 수 있다. 이 경우에는 그 내부에 배열되는 구동부가 적절한 위치에 배열되지 못하여 안정적인 포커싱에 장애가 될 수 있다. 이러한 문제점을 방지하기 위해서는 별도의 체결 수단을 구비하여 커버(42)와 베이스(44)를 견고하게 고정할 필요가 있다. 그렇지만 종래 제안되었던 체결 수단으로는 커버(42)와 베이스(44)가 분리될 가능성을 배제할 수 없었다. 뿐만 아니라, 렌즈를 캐리어(12) 내부로의 조립은 통상 렌즈 조립체의 외부에 형성된 나사산과 캐리어(12) 내부에 형성된 나사산 사이의 결합을 통하여 이루어지는데, 이 과정에서 렌즈 액츄에이터가 광축에 수직한 방향으로 회전함에 따라 구동부가 적절한 위치에 배열되지 못하게 되는 문제점이 있었다.

아울러, 모바일 통신기기에 장착되는 렌즈 액츄에이터는 항상 고정적인 위치를 갖는 것이 아니라 모바일 통신기기를 사용하는 과정에서 렌즈 액츄에이터의 위치 관계가 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 1에서는 피사체의 방향을 상부 방향으로 도시하였으나, 그 반대로 피사체가 렌즈 액츄에이터(1)의 하단에 위치하는 형태로 모바일 통신기기를 사용하는 경우, 또는 탄성체의 복원력을 위하여 이른바 '자세차'에 의하여 렌즈 액츄에이터(1)의 위치가 변경되는 경우에, 중력에 의하여 캐리어(12)는 물론이고 그 주변을 따라 배치되는 구동부가 처짐으로써 및 원래는 캐리어(12)의 상단에 위치하였던 상부 스프링(32) 역시 캐리어(12) 및 구동부에 의한 압력을 이기지 못하고 변형되어, 스프링(32)에 의한 적절한 포커싱 제어가 곤란하게 된다.

한편, 조립 과정이나 렌즈 액츄에이터가 구동되는 과정에서 각 조립 부품들 사이의 틈으로 미세한 먼지와 같은 이물질이 유입될 수 있는데, 이러한 이물질이 렌즈 액츄에이터(1) 하단에 결합되는 이미지 센서의 상면으로 이동하게 되면 피사체에 대한 촬상에서 에러가 유발될 수 있다. 더욱이 렌즈 액츄에이터(1)가 장착되는 모바일 통신기기에는 그 외에도 다양한 전자기 부품을 포함하고 있는데, 카메라 모듈의 외부에 장착되는 이러한 전자기 부품에서 발생하는 외부의 전자기력의 영향에 의하여 렌즈 액츄에이터(1)의 구동이 방해받는 것을 방지할 필요도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 제안된 것으로, 본 발명의 주요한 목적은 안정적인 포커싱 구현이 가능하도록 특히 케이스 부재 사이의 견고하고 안정적인 결합이 가능한 카메라 모듈용의 렌즈 액츄에이터를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조립 과정이나 테스트 과정에서 렌즈 액츄에이터를 구성하는 각 부재들의 위치 변경이나 변형을 억제함으로써 안정적으로 오토-포커싱을 구현할 수 있는 카메라 모듈용의 렌즈 액츄에이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 조립 및 구동 과정에서 발생하는 이물질로 인하여 피사체에 대한 촬상 과정에서의 에러 유발을 억제함으로써 적절한 포커싱 구현이 가능한 카메라 모듈용의 렌즈 액츄에이터를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 외부의 전자기적 부품으로부터 야기되는 전자기적 영향으로 인한 포커싱 구동이 방해되는 것을 미연에 방지, 억제할 수 있는 카메라 모듈용의 렌즈 액츄에이터를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 이점 및 목적은 후술하는 발명의 상세한 설명 및 첨부하는 도면을 통해서 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명에 따르면, 피사체를 촬상하기 위한 렌즈 유닛을 수용하여 광축 방향으로 이동 가능한 렌즈부; 상기 렌즈부의 외주변으로 배치되는 마그네트와 코일의 상호 작용에 의한 구동력에 의하여 상기 렌즈부를 광축 방향으로 따라 이동시키는 구동부; 및 상기 렌즈부 및 상기 구동부를 수용하며 평면에서 보아 4각 형상의 케이스 부재로서, 상기 구동부의 외주변으로 결합되는 커버와, 상기 렌즈부의 하단을 지지하는 베이스를 포함하며, 상기 베이스의 각부에서 상향 돌출되어 있는 후크가 상기 커버의 각부 외주면에 형성된 홈으로 끼워지는 형태로 상기 커버와 상기 베이스가 결합되어 있는 케이스 부재를 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터를 제공한다.

상기 커버는 상기 구동부의 외주변을 따라 결합되는 상부 커버와, 상기 상부 커버의 하단과 체결되는 하부 커버를 포함한다.

이때, 상기 상부 커버는 각부에서 하향 연장되는 결합부를 통하여 상기 하부 커버 및 상기 베이스와 결합되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 상부 커버의 체결부는 상기 상부 커버의 각부 외주면을 따라 연직 방향으로 형성되어 상기 베이스의 후크가 끼워지는 결합홈과, 상기 상부 커버의 각부에 인접한 변부에서 하향 연장되어 상기 하부 커버의 각부에 인접한 변부에 형성된 상부 커버 관통홈으로 끼워지는 돌출단과, 상기 상부 커버의 각부 내주면에서 하향 연장되어 상기 하부 커버의 각부에 형성된 체결홀로 끼워지는 결합 돌기를 포함한다.

이 경우, 상기 베이스의 상기 후크는 상기 상부 커버의 상기 결합홈의 하단을 이루는 후크 결합홈으로 끼워질 수 있다.

아울러, 상기 상부 커버의 상기 후크 결합홈의 상단으로 단차부가 형성되며, 상기 베이스의 상기 후크의 상단은 내측을 향하여 연장되는 걸림단을 형성하여 상 기 단차부로 연결되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 베이스의 후크는 상기 하부 커버의 각부 외주면에 형성되는 후크 관통홈을 통과하여 상기 상부 커버의 결합홈으로 끼워진다.

한편, 상기 구동부는 상기 렌즈부의 외주변으로 배치되는 마그네트와, 상기 마그네트의 상단으로 배치되는 제 1 요크와, 상기 마그네트의 하단으로 배치되는 제 2 요크와, 상기 렌즈부의 외주면으로 권취되어 상기 렌즈부와 연동하여 이동하며 상기 제 2 요크의 내주면과 대향적으로 배치되는 코일을 포함하고 있다.

또한, 상기 렌즈부는 원통 형상의 캐리어와 상기 캐리어 내에 조립되는 렌즈 유닛을 포함하고, 상기 렌즈부가 광축을 따라 이동함에 따라 상기 캐리어가 상기 제 1 요크의 내주면 하단과 접촉할 수 있도록 상기 캐리어의 외주변 하단으로 걸림단이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 렌즈부는 원통 형상의 캐리어와 상기 캐리어 내에 조립되는 렌즈 유닛을 포함하고, 상기 렌즈 액츄에이터는 상기 캐리어의 상단 및 하단에 각각 접촉하는 탄성 부재를 더욱 포함할 수 있다.

이때, 상기 탄성 부재는 상기 캐리어 및 상기 렌즈 액츄에이터의 상단에 배치되는 제 1 탄성체와, 상기 캐리어 및 상기 렌즈 액츄에이터의 하단에 배치되는 제 2 탄성체를 포함하는데, 상기 제 1 탄성체 및 제 2 탄성체는 물결무늬를 갖는 판-스프링인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제 1 탄성체의 상면으로 배치되며 상기 커버부의 내주면에 형성되는 가이드 홈으로 끼워지는 가이드 링을 더욱 포함할 수 있다.

아울러, 상기 베이스는 상기 렌즈부의 하단 측면을 수용하기 위한 중공 영역에 형성되어 접착제가 도포되는 평탄부와, 상기 평탄부에 비하여 상향 돌출되어 상기 렌즈부의 저면과 접촉하는 이물질 차단부를 포함한다.

더욱이, 상기 케이스 부재는 상기 커버의 상면으로 결합되는 차폐 케이스를 더욱 포함할 수 있다.

본 발명에서는 VCM 방식을 채택하여 모바일 통신기기와 같은 소형 광학기기에 안정적으로 장착될 수 있는 렌즈 액츄에이터를 제안한다.

우선, 본 발명의 렌즈 액츄에이터는 렌즈를 수용하고 있는 캐리어 및 그 외주면을 따라 배치되는 구동부와 같은 구동 결합부가 안정적인 위치에서 조립될 수 있도록 케이스 부재를 견고하게 조립하였다. 따라서, 테스트 과정이나 또는 외부의 충격에 대해서도 케이스 부재가 분리되는 것을 방지할 수 있어서 안정적인 포커싱 구현이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서는 테스트 또는 렌즈의 체결 과정에서 야기될 수 있는 구성 부품들의 회전에 따른 위치 변경이나 또는 이른바 자세차에 의한 변경을 미연에 방지함으로써, 구성 부품의 파손 등으로 인한 포커싱 에러를 크게 줄일 수 있다.

뿐만 아니라, 조립 및 구동 과정에서 발생하는 이물질이 마치 피사체의 일부분인 것처럼 인식되어 피사체에 대한 촬상 과정에서의 포커싱 에러를 방지할 수 있었다.

또한, 모바일 통신기기에 장착되는 다른 전자기적 부품에 의한 외부의 전자기적 영향력을 차폐함으로써, 포커싱 에러를 억제하는 것은 물론이고 적절한 오토-포커싱을 구현할 수 있게 되었다.

본 발명자들은 예를 들어 모바일 통신기기에 장착되는, 이른바 보이스-코일 모터(Voice-coil Motor, VCM) 방식을 이용한 렌즈 액츄에이터 및 이를 포함하는 자동 초점 렌즈 조립체와 관련해서, 내부에 배치되는 렌즈 및 구동부를 안정적으로 조립하기 위하여 이들을 내부에 수용하는 커버와 베이스 사이의 견고한 결합을 통하여 안정적인 포커싱을 구현하는 한편, 포커싱 에러를 방지할 수 있는 방안을 모색하던 중에 본 발명을 완성하였다. 이하, 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 형태 및 구동 기작에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명에 따라 모바일 통신기기와 같은 소형 광학 기기에 장착되는 카메라 모듈의 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터를 이루는 구성 부품 사이의 결합 관계를 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터가 조립된 상태를 전체적으로 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 렌즈 액츄에이터의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 절단한 단면도로서, 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터가 구동되기 전의 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 발명의 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터(100)는 예를 들어 모바일 통신기기와 같은 소형 광학 기기 또는 이미지 픽업 장치에서의 카메라 모듈을 구성하는데, 렌즈 액츄에이터(100)는 피사체에 대한 촬상 과정에서 광축 방향으로 이동하는 가동부에 해당하는 렌즈 모듈인 렌즈부(200)와, 상기 렌즈부(200)의 이동을 위한 구동력을 발생할 수 있도록 이 렌즈부(200)의 외주변을 따라 배치되는 구동부(300)와, 구동부(300)에 의한 구동력을 제어하기 위한 탄성 부재(410, 420)와, 렌즈부(200) 및/또는 구동부(300)의 외주변을 에워싸는 형태로 결합되는 케이스 부재(500)로 크게 기능적으로 구분될 수 있다.

렌즈 액츄에이터(100)의 중앙에 형성되는 렌즈부(200)는 피사체에 대한 이미지 촬상을 위하여 필요에 따라 적절한 곡률 및 크기를 가지는 하나 이상, 통상적으로 다수의 렌즈로 구성되는 렌즈 유닛(210)과, 이 렌즈 유닛(210)을 수용하는 중공부를 갖는 대략 원통 형상의 캐리어(220)로 구성된다. 렌즈 유닛(210)은 예를 들어, 렌즈 홀더 조립체의 형태로, 또는 각각의 렌즈에 대한 광축이 일치하도록 조립된 형태로 캐리어(220) 내부에 조립될 수 있다.

즉, 입사광이 투과되는 적어도 하나의 렌즈(L)를 광축 방향으로 정렬, 배치하는 중공 원통체의 렌즈 수용부를 이루는 렌즈 유닛(210)의 외측으로 중공부를 갖는 대략 원통체의 캐리어(220)가 체결된다. 이를 위하여, 렌즈 유닛(210)의 외주를 따라 형성된 제 1 나사산(212)과 중공된 캐리어(220)의 내주면을 따라 형성된 제 2 나사산(222) 사이의 스크류 결합에 의하여, 렌즈 유닛(210)은 캐리어(220)의 내부 로 견고하게 체결되어 렌즈 모듈로서의 렌즈부(200)를 구성할 수 있다. 다시 말하면, 렌즈부(200)를 구성하는 렌즈 유닛(210)은 그 중심에 하나 이상의 렌즈를 취부하고 있으며, 캐리어(220)는 그 중심부에 취부되어 있는 렌즈 유닛(210)을 견고하게 지지할 수 있도록 구성된다. 이에 따라 후술하는 것처럼, 캐리어(220)가 광축 방향으로 가동함에 따라 그 내부에 조립된 렌즈 유닛(210)이 이동하여, 피사체에 대한 초점 거리를 변경함으로써 포커싱이 구현될 수 있다.

이와 같이 렌즈를 장착할 수 있도록 상단이 중공되어 대략 원통 형상을 가지면서 렌즈부(200)의 외측을 형성하는 캐리어(220)는 절연 수지, 예를 들어 유리가 함유되어 있는 폴리카보네이트와 같은 절연 수지의 플라스틱 재질을 사용하여, 프레스 성형 가공에 의하여 일체로 제작될 수 있다. 이에 따라, 캐리어(220)는 후술하는 케이스 부재(500)를 구성하는 상부 커버(510), 하부 커버(520) 및 베이스(530)의 내부에서 상하 이동 가능하도록 수납되어 있다.

아울러, 렌즈 유닛(210)을 내부에 수용하고 있는 대략 원통 형상의 캐리어(220)의 하단 외주면을 따라서 후술하는 것처럼 외부의 전원과 전기적으로 연결되어 있는 코일(340)이 안착될 수 있도록 외측을 향하여 연장되어 있는 플랜지(224)가 형성되며, 플랜지(224)의 상단으로 걸림단(226)이 외측을 향하여 연장되어 있으며, 캐리어(220) 저면의 일부 영역으로 하향 돌출하는 캐리어 보스(228, 도 8 참조)가 형성되어 베이스(530)의 상면의 일부 영역과 접촉할 수 있도록 구성된다. 이때, 걸림단(226)은 플랜지(224)의 외주면을 따라 연속적인 형태로 구성될 수 도 있으나, 도시된 것처럼 플랜지(224) 상단의 캐리어(220)의 외주면 중 일정 영역으로만 다수가 동일한 간격으로 외측을 향하여 연장되는 형태로 형성될 수 있다.

한편, 렌즈부(200)의 외곽을 구성하는 캐리어(220)의 외주변을 따라 피사체에 대한 오토포커싱(Auto-focusing, AF) 과정을 제어하기 위하여 구동부(300)와, 이러한 구동부(300)의 작동을 제어하기 위한 다수의 부품이 적절하게 배치, 결합되는데, 이에 대해서 설명한다. 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터(100)는 이른바 보이스 코일 모터(VCM) 방식의 구동부(300)를 포함하고 있는데, 특히 마그네트(310)의 위치가 고정되어 있는 반면에 코일(340)이 렌즈부(200)의 이동에 따라 그 위치가 변하는 이른바 '코일 기동식'의 구동부를 형성한다. 이 구동부(300)는 피사체의 이미지에 대한 초점 조절을 위해서 렌즈부(200)를 이루는 캐리어(220)와 이 캐리어(220)의 내부에 수용된 렌즈 유닛(210)을 광축 방향으로 이동시킬 수 있도록 캐리어(220)의 외주변을 따라 배치된다. 구동부(300)는 크게 자계를 발생하는 마그네트(310), 마그네트(310)로부터 발생되는 자계의 흐름, 즉 자속을 제어하기 위하여 마그네트(310)의 상단 및 하단으로 배치되는 요크(320, 330) 및 외부 전원으로부터 소정의 전력을 인가받는 코일(340)로 구성된다.

우선, 마그네트(310)는 통상의 보이스 코일 모터 방식에서 사용되는 영구자석, 예를 들어 네오듐-계의 영구 자석을 사용할 수 있으며, 캐리어(220)의 상단 외주면과 일정 간격 이격된 형태로 배치될 수 있도록 중공부를 갖는 대략 링 형상이 다. 마그네트(310)는 일례로 도 4에 도시된 것처럼 상단이 S극, 하단이 N극의 극성을 가지도록 배치되거나 그 역방향의 배치도 가능하다. 즉, 본 발명의 바람직한 태양에 따르면 마그네트(310)는 수직 방향으로 서로 다른 극성이 배치될 수 있는데, 이극으로 구성할 경우에 단극을 상단과 하단으로 분할하는 방법을 사용하거나 또는 이극으로 착자되어 있는 단일 마그네트로 구성할 수 있다.

한편, 마그네트(310)에서 생성되는 자력의 흐름(자속)을 제어할 수 있도록, 예를 들어, 자기투과율이 우수한 철, 냉간압연강 또는 니켈과 같은 도전성 물질로 제조될 수 있는 요크(320, 330)가 마그네트(310)의 주변으로 배치되어 있다. 구체적으로 마그네트(310)의 상단 및 내주면을 따라 연장되는 단면, 대략 "ㄱ"자 형태의 단면을 갖는 제 1 요크(320)와, 마그네트(310)의 외주측 저면에서 하향 연장되어 코일(340)의 외주면과 대향적으로 배치되는 제 2 요크(320)를 갖는다.

이때, 제 1 요크(320)의 상단(322)은 외측으로 확장되어 있어서 전술한 것처럼 'ㄱ'자 단면을 가지는데, 제 1 요크(320) 상단(322)의 상면으로 후술하는 제 1 탄성체(410)가 안정적으로 위치할 수 있다. 아울러, 제 1 요크(320)의 상단(322)은 마그네트(310)의 상면과 접촉하는 상태로 안착되어 있으며, 그 하단은 마그네트(310)의 중공부에 비하여 작은 중공부를 갖는 대략 링 형상이다. 이때, 제 1 요크(320)의 내주면은 캐리어(220)의 외주면과 밀착되어 있으며, 하단 외주면은 전술한 마그네트(310)의 내주면과 대향하도록 구성되어 있어서, 마그네트(310)로부터 발생하는 자속이 광축에 수직한 방향으로만 흐를 수 있다.

즉, 제 1 요크(320)는 마그네트(310)의 상단과 내주면을 에워싸는 형태이기 때문에 마그네트(310)의 상단 내주면에서 자속의 누설을 줄일 수 있다. 아울러, 제 1 요크(320)의 하단과 코일(340)의 상단 사이에 마그네트(310)가 배치되지 않으므로, 즉 제 1 요크(320)의 하단 외주면이 코일(340)의 상단 내주면에 대향적으로 배치되어 있기 때문에 마그네트(310)에서 발생되는 자속을 효율적으로 제어할 수 있다. 이때, 구동부(300)를 이루는 부품 사이의 치수 오차나 조립시의 어긋남 등에 의하여 마그네트(310)가 다른 부재와 접촉하는 것을 방지하기 위해서, 제 1 요크(320)의 하단 외주면과 마그네트(310)의 내주면 사이에는 일정 간극이 형성될 수 있도록 제 1 요크(320)의 형태를 조절할 수 있다.

한편, 대략 링 형상을 갖는 제 2 요크(330)는 그 상면이 마그네트(310)의 외주측 저면과 접촉하는 형태로 배치되는데, 그 외경은 마그네트(310)의 외경과 실질적으로 동일하다. 반면, 제 2 요크(330)의 내경은 마그네트(310)에 비하여 커질 수 있도록 중공되어 있어서, 제 2 요크(330)의 내주면은 후술하는 코일(340)의 외주면과 대향적으로 배치될 수 있다. 이와 같이, 제 2 요크(330)가 마그네트(310)의 저면과 접촉하면서도, 제 2 요크(330)의 내주면이 캐리어(220)에 권선되어 있는 코일(340)의 외주면과 대향적으로 배치됨에 따라 마그네트(310)로부터 누설 자속을 억제하는 한편 자속을 효율적으로 제어할 수 있게 된다.

이러한 배치를 갖는 제 1 요크(320) 및 제 2 요크(330)에 의하여, 마그네트(310)에서의 자속의 흐름은 렌즈 액츄에이터(100)의 직경 방향으로만 흐를 수 있 도록 제어되고, 마그네트(310)에 의해 발생되는 자기장이 코일(340)로 집중되게 함으로써, 최종적으로 렌즈 액츄에이터의 구동력을 향상시킬 수 있다.

한편, 소정의 전류가 인가되어 마그네트(310)에서 생성되는 자기장과 상호 작용하여 전자기력에 의한 로렌츠의 힘, 즉 구동력을 발생시킬 수 있도록 외부의 전원과 전기적으로 연결되어 있는 코일(340)은 캐리어(220)의 하단 영역에서 외측을 향하여 돌출되어 있는 플랜지(224)의 상면으로 안착되는 형태로, 캐리어(220)의 외주변을 따라 권선된 형태로 측설되어, 렌즈부(200)와 함께 광축 방향으로 그 위치가 변경될 수 있도록 구성되어 있다. 코일(340)의 상단은 마그네트(310)의 저면과 일정 간격 이격되어 있으며, 전술한 것과 같이, 코일(340)의 내주면은 캐리어(220)의 외주면을 따라 밀착, 배치된 제 1 요크(320)의 하단 외주면과 대향적으로 배치되는 한편, 코일(340)의 외주면은 마그네트(310)의 외주측 저면과 접촉하고 있는 제 2 요크(330)의 내주면과 각각 대향적으로 배치되어 있다.

이와 같이 형성된 코일(340)로는 마그네트(310)에 의해 생성되는 자기장이 투과하여, 자기장과 전기장의 상호 작용에 의한 전자기력, 즉 로렌츠의 힘이 발생한다. 즉, 외부의 전자 회로로부터 코일(340)과 연결되어 있는 전극(미도시)을 통해 코일(340)로 전류가 인가되면 코일(340)에 자계가 형성되고, 코일(340)의 주위에는 마그네트(310)로부터 요크(320, 340)를 경유하는 방향으로 자계가 형성되어 있으므로, 로렌츠의 힘에 의해서 코일(340)과 결합되어 있는 캐리어(220) 및 그 내부에 조립된 렌즈 유닛(210)으로 구성되는 렌즈부(200)가 자계 방향에 수직한 광축 방향으로 구동된다. 즉, 상술한 것과 같은 배치를 갖는 마그네트(310) 및 코일(340)에 따른 유도자기력에 의하여 렌즈부(200)가 광축 방향으로 상향 또는 하향 직선 운동을 하게 된다.

결국, 캐리어(220) 하단의 플랜지(224)를 통하여 캐리어(220)에 안착되어 있는 코일(340)은 촬상되는 피사체에 대한 포커싱 조절을 위해서 광축을 따라 상하 왕복운동을 반복하는 가동부로 기능하고, 마그네트(310) 및 요크(320, 330)는 그 위치가 고정되어 있는 고정부로 기능하며, 가동부와 고정부는 적절한 배치를 통하여 일종의 구동 결합부를 형성한다. 코일(340)은 일반적으로 구리 합금-선을 사용하여 대략 원통 형상으로 권취해서 형성되며, 코일(340)의 양 끝단은 베이스(430)의 저면으로부터 하향 도출되는 형태로서 구리 합금 등의 도체로 이루어진 전극(미도시)으로 납땜 등의 방법으로 각각 접속될 수 있다. 또는 코일(340)의 양 끝단을 후술하는 탄성 부재(410, 420)에 전기적으로 연결하고, 이들 탄성 부재(410, 420)의 단부가 전극으로 접속될 수 있다.

한편, 본 발명의 이미지 촬상용의 렌즈 액츄에이터(100)에는 전술한 구동부(300)에 의한 구동력에 대한 복원력을 제공함과 아울러, 전술한 코일(340)로의 급전 경로를 제공할 수 있는 탄성 부재(410, 420)에 대해서 설명한다. 전술한 것과 같이, 광축을 따라 상하 왕복운동을 반복하는 캐리어(220) 및 코일(340)과, 그 위치가 고정되어 있는 마그네트(310) 및 요크(320, 330) 사이를 체결할 수 있도록 캐리어(220)의 상단과 하단으로는 각각 탄성 부재(410, 420)가 형성되어 있다.

이 탄성 부재(410, 420)는 코일(340)의 양 끝단에 전류를 공급하는 한편, 렌즈 유닛(210)을 내부에 수용하고 있는 캐리어(220)의 광축 방향으로의 이동에 대한 복원력을 부여함으로써, 캐리어(220)의 상대적인 위치를 결정할 수 있도록 구성된다. 이를 위해서 캐리어(220)의 상단과 하단으로 각각 탄성 부재(410, 420)가 견고하게 결합한다. 이 탄성 부재(410, 420)는 코일(340)의 양 끝단에 전류를 공급하는 한편, 렌즈부(200)가 광축 방향으로 이동하는데 따른 복원력을 부여함으로써, 렌즈부(200)의 상대적인 위치를 결정할 수 있도록 구성된다. 이를 위해서 탄성 부재(410, 420)는 가동부로서의 캐리어(220)/코일(340)과, 고정부로서의 마그네트(310)/요크(320, 330)를 상호 탄성적으로 연결할 수 있도록 가동부 및 고정부의 상면 및 저면의 결합 부근에 설치되는 것이 바람직하다.

구체적으로 본 발명의 탄성 부재는 마그네트(310)의 상면에 안착되는 형태로 배치되는 제 1 요크(320)의 상면과 캐리어(220)의 상단으로 배치되는 제 1 탄성체(410)와, 캐리어(220) 및 후술하는 하부 커버(520)의 저면으로 설치되는 제 2 탄성체(420)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 제 1 탄성체(410) 및 제 2 탄성체(420)는 예를 들어 판-스프링 형태일 수 있다. 바람직한 태양에 따르면, 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 제 1 탄성체(410) 및/또는 제 2 탄성체(420)는 그 원주면을 따라 구불구불한 파형(波形)의 홈(412, 422)이 구비되어 있는 물결무늬 판-스프링일 수 있는데, 이러한 외형을 가짐으로써, 외부의 충격을 완화시킴과 동시에 복원력 향상을 도모할 수 있다.

이처럼 판스프링 형태를 갖는 탄성 부재(410, 420)는 구동부(300)를 지지함과 동시에 구동부(300)로부터 얻어지는 구동력에 대한 반발력을 발휘함으로써 포커싱 과정에서 렌즈부(200)가 급속하게 광축 방향으로 이동하는 것을 방지하는 한편, 전류의 인가를 위한 급전 경로를 제공하는바, 이를 위해서는 탄성 부재(410, 420)와 코일(340) 사이를 전기적으로 연결할 필요가 있다. 즉, 피사체에 대한 초점을 조절하기 위해서는 이들 가동부(220, 340)와 고정부(310, 320, 330) 사이에 탄성 부재(410, 420)를 체결하고 있다. 이와 함께 피사체에 대한 이미지에 따라 코일(340)로 소정의 전류를 인가할 필요가 있는데, 렌즈 액츄에이터(100)의 상단과 하단에 형성되는 이들 탄성 부재(410, 420) 중 적어도 하나의 탄성 부재의 일 끝단이 외부의 전원과 연결되도록 구성할 수 있다.

일례로, 도면에서는 제 2 탄성체(420)의 일측에 급전 단자(426)를 형성하고 있는데, 이 급전 단자(426)는 베이스(530)의 외주면을 따라 연장되어 최종적으로 외부의 전원과 연결된다. 한편, 평면이 대략 원 형상인 제 1 탄성체(410)와 달리 제 2 탄성체(420)는 평면이 대략 4각형 형상으로서, 네 모서리의 각부(角部)에는 관통홀(424)이 형성되어 후술하는 상부 커버(510)의 결합 돌기(518)가 통과할 수 있도록 구성되어 있다.

특히, 탄성 부재(410, 420)는 내주부와 외주부로 구분되는데, 내주부는 외주부와 달리 가동할 수 있도록 배치, 형성된다. 구체적으로 살펴보면 제 1 탄성체(410)의 내주부는 캐리어(220)의 상면에 열-코킹 또는 본딩 등의 방법으로 결합 되어 있을 뿐이어서 제 1 탄성체(410)의 내주부를 구속하는 별도의 수단이 존재하지 않으나, 외주부는 제 1 요크(510)와 후술하는 상부 커버(510) 사이에 밀착, 개재되어 고정되어 있다. 아울러, 제 2 탄성체(420)의 경우에도 내주부는 캐리어(220)의 하단에 본딩 또는 열-코팅 등의 방법으로 결합되어 있을 뿐이어서 제 2 탄성체(420)의 내주부를 구속하는 별도의 수단이 존재하지 않지만, 그 외주부는 후술하는 하부 커버(520)와 베이스(530) 사이에 밀착 개재되어 그 위치가 고정되어 있다.

따라서 코일(230)로 전압이 인가됨에 따라 캐리어(220)가 광축 방향으로의 직선 운동을 하는 경우, 제 1 탄성체(410)의 외주부 영역은 상부 커버(410)에 의하여 구속되어 특정 위치로 고정되어 있는 반면, 그 내주부 영역은 캐리어(220)의 이동에 대응하여 탄성력에 따라 그 위치가 변할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 탄성체(420)의 외주 영역은 하부 커버(520)의 저면에 의하여 구속되어 있는 반면에, 내주 영역은 특정한 결합수단으로 고정되어 있지 않으므로, 캐리어(220)가 직선 운동을 하는 경우에 제 2 탄성체(420)의 외주 영역은 그 위치가 고정되어 있으나, 내주 영역은 캐리어(220)의 움직임에 대응하여 그 위치가 탄성적으로 가변될 수 있도록 구성된다.

아울러, 본 발명에 따르면 얇은 금속판 형태의 제 1 탄성체(410)의 상면으로 바람직하게는 자성체로 제조되는 가이드 링(430)이 배치되어 있다. 가이드 링(430) 은 대략 제 1 탄성체(410)와 실질적으로 동일한 내경을 갖는 링 형상으로서, 그 외주면으로는 다수의 가이드 걸림단(432)이 외측으로 연장되어 있다. 이 가이드 걸림단(432)은 바람직하게는 90ㅀ마다 형성되어 있어서, 그 평면 형상이 대략 4각형인 상부 커버(410)의 상단 모서리 각부 내주면에 형성되는 가이드 홈(516)으로 끼워진다.

이 가이드 링(516)의 기능에 대해서 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터의 평면도이며, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 라인을 따라 절단한 단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터가 자세차에 의하여 상단과 하단이 뒤바뀐 상태를 도시한 단면도이다. 도 5에 가장 잘 도시되어 있는 것처럼 가이드 링(430)의 외주면을 따라 바람직하게는 동일 간격으로 형성되어 있는 가이드 걸림단(432)은 상부 커버(510)의 모서리 각부의 상단 내주면에 형성되어 있는 가이드 홈(516)으로 끼워져 있다.

그런데, 렌즈부(200) 및 구동부(300)로 구성되는 '구동 결합부'가 조립된 상태에서 렌즈 액츄에이터(100)에 대한 충격 테스트(test)를 수행하거나 또는 렌즈 유닛(210)을 캐리어(220)로 체결하는 과정에서 렌즈부(200) 및/또는 그 외주변에 배치되어 있는 구동부(300) 및 탄성 부재(410, 420)가 광축에 수직한 방향으로 회전할 수 있다. 그렇지만, 본 발명에 따르면 제 1 탄성체(410)의 내주측 상면에 결합되어 있는 가이드 링(430)이 상부 커버(510)의 상단 내주면에 형성된 가이드 홈(516)으로 삽입되어 있는 구조를 가지므로, 이러한 구조가 일종의 '스토퍼'로 기능하여 회전을 방지할 수 있다.

아울러, VCM 방식의 렌즈 액츄에이터(100)에서 카메라 모듈이 90ㅀ 및/또는 180ㅀ 회전하는 경우에 카메라 모듈을 이루는 렌즈 액츄에이터(100) 중앙에 형성된 캐리어(220)가 그 자중에 의하여 아래로 처지는 것을 방지하기 위해서는, 캐리어(220)의 상단과 하단에 각각 체결된 탄성 부재(410, 420)의 내주측이 실제로는 상부를 향하여 기울어지게 함으로써 소정의 반발력에 의하여 캐리어(220)를 가압하여 캐리어(220)의 위치를 설정할 필요가 있다. 이를 '초기구동전압', '프리-로드(pre-load)'또는 '자세차'에 의한 캐리어의 초기 구동 위치라고 하는데, 이는 카메라의 방향과 무관하게 렌즈가 중력에 의하여 처지거나 기울어지는 등의 현상을 방지하기 위한 것이다. 그런데 도 7에 도시되어 있는 것과 같이 실제로 렌즈 액츄에이터(100)가 '자세차'가 일어나는 경우에 '렌즈 유닛(210)-캐리어(220)-마그네트(310)-요크(320, 330)-코일(340)-탄성 부재(410, 420)'로 구성되는 구동 결합부는 중력에 의하여 아래 방향으로 처질 수밖에 없어서 특히 제 1 탄성체(410)가 늘어나는 변형이 일어난다.

하지만, 본 발명에 따르면 이러한 '자세차'가 일어나는 경우에, 제 1 탄성체(410)의 저면에 배치되어 있는 자성체의 가이드 링(430)이 마그네트(410)와의 인력으로 위쪽으로 힘을 받아 제 1 탄성체(410)에 밀착된다. 이에 따라, 제 1 탄성체(410)가 처지는 것을 방지할 수 있어서 '초기 구동 전압'에 의한 캐리어(220)의 초기 구동 위치를 적절하게 제어, 조정할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터(100)의 외관을 제공하면서 안정적이면서도 견고한 결합을 갖는 케이스 부재(500)는 전체적으로 평면에서 보아 대략 4각형 형상을 갖는다. 케이스 부재(500)는 크게 렌즈 액츄에이터(100)의 최 외곽을 형성하는 커버(502, 도 8 참조)와, 캐리어(220)의 저면을 지지함과 동시에 커버(502)와 결합되는 베이스(530) 및 커버(502)의 상면에 결합되는 차폐 케이스(540)로 구분될 수 있다.

이러한 케이스 부재(500)는 예를 들어 절연 수지로 제작할 수 있는데, 이들 케이스 부재(500) 사이의 결합 관계 등에 대해서 도 8 및 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 8은 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터의 외곽을 형성하는 케이스 부재 사이의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분해사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터에서 렌즈부를 이루는 캐리어가 베이스 부재의 중공 영역으로 안착되는 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도시된 것과 같이, 커버(502)는 크게 본 발명의 렌즈 액츄에이터(100)의 렌즈 액츄에이터(100)의 외관을 형성할 수 있도록 제 1 탄성체(420)의 외주부 상면으로 배치되는 상부 커버(510)와, 상부 커버(510)의 모서리 각부 저면이 관통되며 제 2 요크(330)의 저면이 안착되는 하부 커버(520)로 구분될 수 있다.

상부 커버(510)는 렌즈 액츄에이터(100)의 외형을 제공하는 것으로서, 캐리어(220) 및 구동부(300)를 수용할 수 있는 중공 영역이 형성되어 있으며 평면에서 볼 때 4각 형상이다. 이때, 상부 커버(510)의 측면을 이루는 변부(邊部)의 중앙은 개방되어 있는 반면에 모서리 각부(角部)에는 하향 연장되는 결합부(511)가 형성되어 있어서, 구동부를 이루는 마그네트(310), 요크(320, 330), 제 1 탄성체(410) 및 가이드 링(430)이 이탈되지 않도록 구성된다. 아울러, 상부 커버(510)의 각부에 하향 연장되는 형태의 이 결합부(511)를 통하여 하부 커버(520) 및 베이스(530)가 상부 커버(510)가 안정적이면서도 견고하게 결합될 수 있다.

상부 커버(510)의 각부에 형성되는 결합부(511)의 구성 및 형태를 보다 구체적으로 살펴보면, 상부 커버(510)의 각부 외주면을 따라 연직 방향으로 연장되도록 형성되어 있는 결합홈(512)과, 상부 커버(510)의 각부에 인접한 변부에서 하향 연장되어 있으며, 바람직하게는 결합홈(512)의 양측에 각각 형성되어 있는 돌출단(514a, 514b)과, 상부 커버(510)의 각부 내주면 측에서 예컨대 원기둥 형태로 하향 연장되는 결합 돌기(518)를 포함한다. 결합홈(512)은 도 8에 도시되어 있는 것처럼, 상단의 차폐 케이스 결합홈(513a)과, 하단의 후크 결합홈(513c)으로 구분될 수 있는데, 특히 차폐 케이스 결합홈(513a)에 비하여 후크 결합홈(513c)이 약간 돌출될 수 있도록 차폐 케이스 결합홈(513a)과 후크 결합홈(513c) 사이에는 단차부(513b)가 형성된다. 이때, 이 단차부(513b)는 외측을 향해 수평하게 돌출될 수 있으나 바람직하게는 케이스 결합홈(513a)에서 후크 결합홈(513c)을 향하여 아래 방향으로 일정한 각도의 경사면을 형성하는 형태로 돌출될 수 있다.

한편, 상부 커버(510)와 결합되는 하부 커버(520) 역시 중공부를 가지면서 상부 커버(510)에 대응되도록 평면이 대략 4각 형상을 갖는다. 하부 커버(520)의 상단으로 제 2 요크(330)가 안착될 수 있도록 하부 커버(520)의 내경은 제 2 요크(330)에 비하여 약간 작도록 구성되어 캐리어(220)의 하단 외주면과 대향적으로 위치하고 있다. 아울러, 하부 커버(520)는 그 크기 및 외형이 그 하단에 배치되는 제 2 탄성체(420)의 외주부의 형태와 대응될 수 있도록 형성되어, 하부 커버(520)가 제 2 탄성체(420)의 중앙 및 외주를 견고하게 고정할 수 있도록 가압하고 있다.

특히, 본 발명에 따르면 하부 커버(520)의 각부가 상부 커버(510)에 대응되는 형태로 구성되는 한편 베이스(530)의 후크(536)를 위한 경로를 제공한다. 구체적으로 살펴보면, 하부 커버(520)의 각부 외주면으로는 베이스(530)의 각부에서 상향 돌출되어 있는 후크(536)가 상부 커버(510)로 결합되는 경로를 제공하는 후크 관통홈(522)이 형성되고, 상부 커버(510)의 각부에 인접한 변부에 각각 형성되는 돌출단(514a, 514b)이 삽입될 수 있도록 하부 커버(510)의 각부에 인접한 변부, 바람직하게는 후크 관통홀(522)을 중심으로 그 양 측면에 형성되는 상부 커버 관통홈(524a, 524b)과, 상부 커버(510)의 각부 내주측에서 하향 연장된 결합 돌기(518)가 체결될 수 있도록 후크 관통홈(522)의 내주측에 형성되는 체결홀(526)을 포함하고 있다.

이와 같은 방법을 통하여 하부 커버(520)는 렌즈 액츄에이터(100)의 구동부(300)가 상부 커버(510)의 내주면으로 안정적으로 조립될 수 있으며, 마그네트(310) 및 요크(320, 330)가 하부 커버(520)로부터 이탈되지 않도록 구성된다. 특히, 본 발명에 따르면, 상부 커버(510)와 하부 커버(520)는 다수의 대응되는 체결 수단으로 결합되어 있어서 종전에 비하여 훨씬 양호한 결합이 가능하게 되므로, 외 부 충격이나 테스트 과정에서도 분리되지 않기 때문에 안정적인 포커싱 구현이 가능하게 된다.

한편, 캐리어(220)의 하단 및 하부 커버(520)의 하단을 견고하게 지지함으로써, 렌즈 액츄에이터(100)의 하단 외형을 제공할 수 있도록 평면에서 볼 때 대략 4각 형상을 갖는 베이스(530)가 캐리어(220)의 하단을 에워싸고 있다. 베이스(530)는 캐리어(220)를 수용할 수 있을 정도의 중공을 가지기 때문에 윈도우 활성창(535)을 이루어 도시하지 않은 필터나 이미지 센서로 피사체에 대한 이미지가 전달될 수 있다.

한편, 베이스(530)의 내주측은 캐리어(220)의 하단을 지지할 수 있도록 구성되는데, 도 9에 도시되어 있는 것처럼 캐리어(220)의 하단에 다수 형성되어 있는 보스(228)와 접촉할 수 있도록 약간 돌출되어 있는 지지단(532)과, 이물질 유입을 방지하기 위하여 접착제가 도포되는 이물질 차단부(534)가 형성된다. 즉, 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터(100)를 조립하는 과정이나 또는 이미지 촬상 과정에서 외부의 이물질이 일종의 '파티클(particle)'로 생성되어 캐리어(220)의 외주변과 구동부(300) 사이의 간극을 경유하여 베이스(530)의 내주측으로 유입될 수 있다.

이러한 이물질이 윈도우 활성창(535)으로 유입되는 경우에, 베이스(530)의 하단으로 체결되는 필터 또는 이미지 센서는 이러한 이물질을 피사체의 일부분으로 오인하여 포커싱 에러를 유발할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 평탄한 단면을 가지는 이물질 차단부(534)로는 접착제를 도포함으로써 이물질이 윈도우 활성창(535) 으로 유입되지 않도록 방지한다. 즉, 이물질 차단부(534)는 피사체가 실제로 촬상되는 광학계의 외측에 형성되어 있어서, 미세한 이물질이 피사체를 촬상하는 광학계 안으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

한편, 윈도우 활성창(535)의 외측 주변을 모두 접착제로 도포하게 되면 캐리어(220)와 베이스(530)가 접촉한 후에는 광축 방향으로의 이동이 곤란하게 된다. 이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 베이스(530)의 변부 내주면으로 4개의 지지단(532)이 상향 돌출되어 있어서 이 영역으로는 접착제가 도포되지 않도록 구성된다. 이에 따라, 캐리어(220)가 가장 낮은 위치에 배치되어 있는 경우에 캐리어(220) 하단의 보스(228)는 지지단(532)의 상면에 의하여 지지될 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 베이스(530)를 전술한 커버(502)로 안정적으로 결합할 수 있도록 평면이 대략 4각 형상인 베이스(530)의 각부에서 상향 연장되는 형태의 후크(536)가 형성되어 있다. 이 후크(536)는 도 8에 도시되어 있는 것처럼 상부 커버(510)의 각부 외주면에 형성된 결합홈(512)으로 끼워질 수 있다.

구체적으로 상향 연장되어 있는 후크(536)는 하부 커버(520)의 각부 외주면에 형성된 관통홀(522)을 통과하여 최종적으로 상부 커버(510)의 각부 외주면에 형성된 결합홈(512)의 하단으로 끼워지는데, 후크(536)의 상단은 내측을 향하여 돌출되는 걸림단(537)을 형성하고 있다. 한편, 결합홈(512)은 상대적으로 외측으로 돌출되어 있는 하단의 후크 결합홈(513c)과, 후크 결합홈(513c)에서 볼 때 내측으로 함몰되어 있는 상단의 차폐 케이스 결합홈(513a) 사이로 단차부(513b)가 형성되어 있으므로, 이러한 단차부(513b)로 후크(536) 상단의 걸림단(537)이 안정적으로 끼워질 수 있다. 바람직하게는 걸림단(537)의 상면과 저면은 소정의 경사를 이루도록 구성하여, 상부 커버(510)의 각부 외주에 형성된 결합홈(510)을 이루는 대략 중간 높이의 단차부(513b)가 경사면을 이루는 경우에 이에 대응되도록 구성할 수 있다.

아울러, 예를 들어 제 2 탄성체(420)의 일측에서 하향 연장되는 급전 단자(426)가 외부의 전극과 전기적으로 연결될 수 있도록, 베이스(530)의 일측 외주면으로는 단자 삽입홈(538)이 구비되어 급전 단자(426)가 끼워질 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 도면으로 도시하지는 않았으나, 베이스(530)의 중공된 영역으로 렌즈를 통해 들어온 입사광의 일부를 차단하여 광량을 제어하기 위한 필터(예를 들어 IR 필터)가 배치되고, 베이스(530)의 저면으로 이미지 센서가 형성된다.

아울러, 본 발명의 케이스 부재(500)에는 커버(502)의 상면을 덮도록 결합되는 차폐 케이스(540)를 포함한다. 이 차폐 케이스(540) 역시 평면에서 볼 때 대략 4각 형상을 가지는데, 그 각부는 하향 연장되어 있는 고정단(542)으로서, 도 8에 도시된 것처럼 상부 커버(510) 각부의 외주면에 형성된 결합홈(512) 상단의 차폐 케이스 결합홈(513a)으로 내입될 수 있도록 구성된다. 이 차폐 케이스(540)는 예컨대, 본 발명의 자동 초점 렌즈 액츄에이터(100)가 실제로 장착되는 모바일 통신기기에서 다른 모듈에 형성되는 자석에서 발생하는 자계를 차단하여 해당 자계에 의한 초점 불량 등의 문제를 해소하기 위한 것이다. 뿐만 아니라 차폐 케이스(540)는 본 발명의 렌즈 액츄에이터(100)를 이루는 구성 부품 사이의 틈새를 보정하고, 이 물질 유입을 방지하고, 충격 흡수 및 차광성 향상을 도모하기 위한 것으로, 예를 들어 일본의 INOAC사와 미국의 Rogers사의 합작 설립 회사인 Rogers-INOAC이 생산한 고밀도이며, 극히 세밀한 동시에 균일한 셀(cell)구조를 가진 고성능 우레탄폼인 「PORONㄾ」 재질로 만들어질 수 있다.

계속해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 통신기기용 렌즈 액츄에이터(100)의 구동에 대해서 설명한다. 상술한 것과 같이, 본 발명의 렌즈 액츄에이터(100)는 마그네트(310), 요크(320, 330) 및 코일(340) 사이의 상호 작용에 따라 캐리어(220) 및 그 내부의 렌즈 유닛(210)의 위치를 변경하는 방법으로 포커싱이 수행된다. 즉, 렌즈 유닛(210)의 중앙을 통과한 피사체의 영상은 필터(미도시)를 경유하여 이미지 센서(미도시)로 전달되어 전기적인 신호로 변환되는데, 전기적 신호로 변환된 이미지 데이터는 카메라 모듈 본체에 구비된 제어부로 전송되어 포커싱이 수행되고, 인가되는 전류의 방향에 따라 이 과정에서 캐리어(220), 캐리어(220)에 권취된 코일(340) 및 캐리어(220) 내부에 수용된 렌즈 유닛(210)이 광축을 따라 전후 방향으로 움직임으로써 오토 포커싱이 가능하게 된다.

따라서 이미지 센서로 피사체에 대한 광학상의 초점을 맞추기 위해서는 렌즈 유닛(210)이 내부에 조립되어 있는 렌즈부(200)가 광축 방향으로 운동을 하여 초점거리를 맞추어야 한다. 구체적으로 오토 포커싱은 촬상된 영상의 콘트라스트를 데이터화하여 오토포커싱 데이터를 생성하고, 이 데이터가 가장 큰 위치에 렌즈부를 위치시킴으로서 초점 조정을 하는데, 만약 피사체에 대한 초점이 맞으면 피사체의 형태가 선명하여 명암구분이 명확하기 때문에, 오토포커싱 데이터가 커짐을 이용하는 것이다.

따라서 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터(100)가 채택된 모바일 통신기기의 사용자가 촬영 버튼을 누르면 이미지 센서가 작동되어, 렌즈 액츄에이터(100)의 전방에 위치한 피사체의 상은 중공되어 있는 렌즈부(200) 및 필터를 통과하여 이미지 센서에서 전기적인 신호로 변환되어 카메라 모듈 내의 제어부(미도시)로 전송된다. 제어부에서 이미지 센서로 전달된 피사체의 영상 신호가 흐릿하면, 렌즈 액츄에이터에서 포커싱 에러가 있는 것으로 판단하여, 렌즈부(200)를 광축 방향으로 이동시키기 위한 전류가 양 끝단이 각각 전원공급수단과 전기적으로 연결되어 있는 코일(340)로 인가된다.

이에 따라, 도 10에서 도시한 것과 같이, 코일(340)로 소정의 전류가 인가되면, 코일(340)에 자기장이 발생하여 마그네트(310)로부터 전달된 자속과의 척력이나 인력에 의하여 로렌츠의 힘이 발생한다. 이와 같은 구동력에 의하여 캐리어(220), 캐리어(220) 내부에 수용된 렌즈 유닛(210) 및 캐리어(220)와 결합된 코일(340)이 광축 방향으로 운동하는데, 카메라 모듈 내의 제어부는 전류의 방향을 변환시키는 방법으로, 캐리어(220)를 광축선상에서 상하 이동시켜 이미지 센서에 촬상되는 피사체의 영상을 선명하게 하는 포커싱을 실현할 수 있다. 만약 코일(340)로 반대 방향의 전류를 공급하면 캐리어(220)를 포함한 렌즈부(200)를 아래 방향으로 이동시킬 수 있을 것이다.

특히, 본 발명에 따르면 코일(340)을 안착시킬 수 있도록 캐리어(220)의 외주면을 따라 형성된 플랜지(224)의 상단에 외측으로 연장된 걸림단(226)이 형성되어 있으므로, 캐리어(220)가 광축 방향을 따라 상-방향으로 이동하게 되면, 이 걸림단(226)이 제 1 요크(320)의 내주측 저면과 접촉함으로써, 캐리어(220)가 그 이상으로 움직이는 것을 제한한다. 이에 따라, 캐리어(220)의 구동 거리 또한 제한되어, 캐리어(220)의 과도한 광축 방향으로의 움직임에 의하여 그 상단 및 하단에 각각 형성된 탄성체(410, 420)가 그 복원력을 넘어서 파손되는 것을 방지할 수 있으므로, 안정적인 포커싱 구현이 가능하게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 기술하였으나, 이는 어디까지나 당업자의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 에에 한정되는 것은 결코 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 분야의 평균적 기술자라면 상술한 실시예 및 첨부한 도면으로부터 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다는 점이 자명하다 할 것이다. 그러나 그와 같은 변형과 변경은 본 발명의 기본 정신을 훼손하지 아니하는 범위 내에서 본 발명의 권리범위에 속한다는 점은 후술하는 청구의 범위를 통하여 더욱 분명해 질 것이다.

도 1은 종래 소형 광학 기기에 장착되었던 카메라 모듈을 구성하는 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따라 소형 광학 기기에 장착되는 카메라 모듈을 이루는 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 이루는 구성 부품 사이의 결합 관계를 도시한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따라 조립된 렌즈 액츄에이터의 개략적인 전체 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 렌즈 액츄에이터의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 절단한 단면도로서, 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터가 구동되기 전의 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터의 평면도이다.

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터가 자세차에 의하여 상단과 하단이 뒤바뀐 상태를 도시한 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터의 외곽을 형성하는 케이스 부재 사이의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분해사시도이다.

도 9는 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터에서 렌즈부를 이루는 캐리어가 베이스 부재의 중공 영역으로 안착되는 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 10은 도 4에 도시되어 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 액츄에이터가 오토-포커싱을 위해서 구동된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 렌즈 액츄에이터 200 : 렌즈부(렌즈 모듈)

210 : 렌즈 유닛 220 : 캐리어

300 : 구동부 310 : 마그네트

320, 330 : 요크 340 : 코일

410, 420 : 탄성체 430 : 가이드 링

500 : 케이스 부재 502 : 커버

510 : 상부 커버 520 : 하부 커버

530 : 베이스 540 : 차폐 케이스

Claims (15)

1. 피사체를 촬상하기 위한 렌즈 유닛을 수용하여 광축 방향으로 이동 가능한 렌즈부;

   상기 렌즈부의 외주변으로 배치되는 마그네트와 코일의 상호 작용에 의한 구동력에 의하여 상기 렌즈부를 광축 방향으로 따라 이동시키는 구동부; 및

   상기 렌즈부 및 상기 구동부를 수용하며 평면에서 보아 4각 형상의 케이스 부재로서, 상기 구동부의 외주변으로 결합되는 커버와, 상기 렌즈부의 하단을 지지하는 베이스를 포함하며, 상기 베이스의 각부에서 상향 돌출되어 있는 후크가 상기 커버의 각부 외주면에 형성된 홈으로 끼워지는 형태로 상기 커버와 상기 베이스가 결합되어 있는 케이스 부재를 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 커버는 상기 구동부의 외주변을 따라 결합되는 상부 커버와, 상기 상부 커버의 하단과 체결되는 하부 커버를 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 상부 커버는 각부에서 하향 연장되는 결합부를 통하여 상기 하부 커버 및 상기 베이스와 결합되는 것을 특징으로 하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 상부 커버의 결합부는 상기 상부 커버의 각부 외주면을 따라 연직 방향으로 형성되어 상기 베이스의 후크가 끼워지는 결합홈과, 상기 상부 커버의 각부에 인접한 변부에서 하향 연장되어 상기 하부 커버의 각부에 인접한 변부에 형성된 상부 커버 관통홈으로 끼워지는 돌출단과, 상기 상부 커버의 각부 내주면에서 하향 연장되어 상기 하부 커버의 각부에 형성된 체결홀로 끼워지는 결합 돌기를 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 베이스의 상기 후크는 상기 상부 커버의 상기 결합홈의 하단을 이루는 후크 결합홈으로 끼워지는 것을 특징으로 하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 상부 커버의 상기 후크 결합홈의 상단으로 내측 방향으로의 단차부가 형성되며, 상기 베이스의 상기 후크의 상단은 내측을 향하여 연장되는 걸림단을 형 성하여 상기 단차부로 연결되는 것을 특징으로 하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 베이스의 후크는 상기 하부 커버의 각부 외주면에 형성되는 후크 관통홈을 통과하여 상기 상부 커버의 결합홈으로 끼워지는 것을 특징으로 하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 구동부는 상기 렌즈부의 외주변으로 배치되는 마그네트와, 상기 마그네트의 상단으로 배치되는 제 1 요크와, 상기 마그네트의 하단으로 배치되는 제 2 요크와, 상기 렌즈부의 외주면으로 권취되어 상기 렌즈부와 연동하여 이동하며 상기 제 2 요크의 내주면과 대향적으로 배치되는 코일을 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 렌즈부는 원통 형상의 캐리어와 상기 캐리어 내에 조립되는 렌즈 유닛 을 포함하고, 상기 렌즈부가 광축을 따라 이동함에 따라 상기 캐리어가 상기 제 1 요크의 내주면 하단과 접촉할 수 있도록 상기 캐리어의 외주변 하단으로 걸림단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 렌즈부는 원통 형상의 캐리어와 상기 캐리어 내에 조립되는 렌즈 유닛을 포함하고, 상기 렌즈 액츄에이터는 상기 캐리어의 상단 및 하단에 각각 접촉하는 탄성 부재를 더욱 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 탄성 부재는 상기 캐리어 및 상기 렌즈 액츄에이터의 상단에 배치되는 제 1 탄성체와, 상기 캐리어 및 상기 렌즈 액츄에이터의 하단에 배치되는 제 2 탄성체를 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 제 1 탄성체 및 제 2 탄성체는 물결무늬를 갖는 판-스프링인 것을 특징으로 하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
13. 제 11항에 있어서,

    상기 제 1 탄성체의 상면으로 배치되며 상기 커버부의 내주면에 형성되는 가이드 홈으로 끼워지는 가이드 링을 더욱 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 베이스는 상기 렌즈부의 하단 측면을 수용하기 위한 중공 영역에 형성되어 접착제가 도포되는 이물질 차단부와, 상기 이물질 차단부에 비하여 상향 돌출되어 상기 렌즈부의 저면과 접촉하는 지지단을 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
15. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 케이스 부재는 상기 커버의 상면으로 결합되는 차폐 케이스를 더욱 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.

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