KR20110106148A

KR20110106148A - 발광 램프가 장착된 카메라 모듈용 렌즈 액츄에이터

Info

Publication number: KR20110106148A
Application number: KR1020100025400A
Authority: KR
Inventors: 김영준
Original assignee: (주)차바이오앤디오스텍
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2011-09-28

Abstract

본 발명은 모바일 통신기기에 채택되는 카메라 모듈을 이루는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터로서, 피사체를 촬상하기 위한 렌즈 유닛을 수용하여 구동부에서 발생하는 구동력에 의하여 광축 방향으로 이동 가능한 원통 형상의 렌즈부; 상기 렌즈부를 수용하는 4각 형상의 케이스 부재; 및 상기 케이스 부재의 상단에 결합되는 발광 모듈을 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터는 자체 발광 수단을 구비하고 있어서 특히 가까운 거리에 있는 피사체에 대한 이미지의 품질을 향상시킬 수 있으며, 전체적인 렌즈 액츄에이터의 크기가 늘어나지 않기 때문에 소형화를 도모할 수 있다.

Description

발광 램프가 장착된 카메라 모듈용 렌즈 액츄에이터{Lens Actuator for Camera Module with LED Lamp}

본 발명은 카메라 렌즈 모듈의 렌즈 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대용 단말기에 채택되어 오토-포커싱을 원활하게 구현할 수 있도록 발광 램프가 장착된 이미지 촬상용의 렌즈 액츄에이터에 관한 것이다.

최근 디지털 기술이 널리 보급됨에 따라 디지털 방식의 이미지 촬상 장치(Image pickup device)로서 핸드폰과 같은 모바일 통신기기나 디지털 카메라와 같은 소형 광학 기기가 널리 보급되고 있다. 특히, 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈의 기술이 발전하여 수백만 화소 이상의 고-해상도 이미지 센서가 부착된 것이 시중에 판매되고 있으며, 이러한 디지털 방식의 이미지 촬상 장치에 장착되는 카메라 모듈에는 배율 조정(zooming)이나 자동 초점 조절(auto-focusing)을 위한 구동 기기로서 다양한 렌즈 액츄에이터(Lens actuator)가 구비되어, 그 내부에 적절한 수로 형성되는 렌즈를 광축 방향을 따라 가동시키는 방법을 통해서 초점 및/또는 배율을 조정한다.

그런데, 기존의 모바일 통신기기에 장착된 카메라 모듈과 별도로 조명 장치가 구비되어 있지 않은 관계로 어두운 곳이나 야간에 피사체를 촬상하는 경우에 선명한 이미지를 얻기 곤란한 문제가 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 핸드폰과 같은 모바일 통신기기에 별도로 조명 장치를 부착하는 것이 제안되고 있는데, 도 1 및 도 2는 대한민국 등록특허 제10-0526556호(특허문헌1)에서 개시하고 있는 발광 램프를 구비한 폴더형 휴대 단말기의 결합 사시도 및 측단면도이다. 도시된 것과 같이, 특허문헌1에서 제시된 휴대 단말기는 본체 하우징(10)과, 폴더(20)와, 본체 하우징(10)과 폴더(20)를 회전 가능하게 연결하는 힌지 장치(30)와, 힌지 장치(30)의 길이 방향을 따라서 카메라 렌즈 모듈을 구비한 렌즈 하우징(40)으로 구성된다. 그 외에 빛을 발산하도록 본체 하우징(10)과 폴더(20)의 소정 위치에 형성된 엘이디 램프(60)와, 엘이디 램프(60)를 내장하면서 엘이디 램프(60)에서 발산되는 빛을 렌즈 하우징(40) 내에 구비된 카메라 렌즈(41)의 전방으로 가이드 하도록 본체 하우징(10)의 외측으로 가이드 커버(50)가 형성된다. 사용자가 어두운 곳이나 야간에 피사체를 촬영할 경우에 엘이디 램프(60)에서 빛이 발산되고, 가이드 커버(50)의 엘이디 도파로(51)에 의하여 카메라 렌즈(41)의 전방으로 엘이디 램프(60)에서 빛이 발산되어 어두운 곳이나 야간에 피사체를 선명하게 촬영할 수 있다.

하지만, 특허문헌1은 다음과 같은 문제점을 갖는다. 특허문헌1의 경우에 휴대폰 단말의 본체 하우징(10)의 외부에 엘이디 램프(60)와 가이드 커버(50)를 형성하기 때문에 외부의 충격에 의해서 쉽게 파손될 가능성이 매우 높다. 또한 카메라 렌즈(41)가 내부에 수용되는 렌즈 하우징(40)과 별도로 엘이디 램프(60)가 형성되어 있기 때문에 실제로 카메라 렌즈(41)에 의하여 촬영되는 피사체에 대해서 엘이디 램프(60)가 집중적으로 빛을 발산하는데 어려움이 있다. 이를 방지하기 위해서 특허문헌1에서는 엘이디 램프(60)의 상부에 별도로 가이드 커버(50)를 구비하고 있으나, 하나의 엘이디 램프(60)로부터 빛을 발산하는 경우에는 피사체의 영역에 따라 불균일하게 빛이 조사된다. 따라서 어두운 곳에서 촬영된 피사체에 대해서는 엘이디 램프(60)에서 발산되는 빛을 충분히 조사받는 영역과 이 빛을 조사받지 못하는 영역으로 구분되기 때문에 이미지 품질을 확보하는 데에도 어려움이 있다.

1. 대한민국 등록특허 제10-0526556호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 모바일 통신기기에 채택되는 카메라 모듈 내에 엘이디(LED) 모듈이 일체로 통합되어 있는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이와 같이 렌즈 액츄에이터에 발광 모듈을 일체로 형성하여 어두운 곳이나 야간에 근거리에 위치한 피사체를 촬영하더라도 해당 피사체에 대하여 균일하게 빛이 조사되도록 유도함으로써 양질의 이미지 구현이 가능한 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 외부의 충격에 의하여 발광 모듈이 쉽게 파손되는 것을 방지하는 동시에 소형화 추세에 부합하는 렌즈 액츄에이터를 제공하고자 하는 것이다.

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

상기와 같은 본 발명에 따르면, 모바일 통신기기에 채택되는 카메라 모듈을 이루는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터로서, 피사체를 촬상하기 위한 렌즈 유닛을 수용하여 구동부에서 발생하는 구동력에 의하여 광축 방향으로 이동 가능한 원통 형상의 렌즈부; 상기 렌즈부를 수용하는 4각 형상의 케이스 부재; 및 상기 케이스 부재의 상단에 결합되는 발광 모듈을 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터를 제공한다.

이때, 상기 발광 모듈은 상기 케이스 부재의 모서리부 상단에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발광 모듈은 내부에 수용공간이 형성되며 상기 케이스 부재 상단에 결합되는 엘이디 케이스와, 상면에 발광 소자가 배치되고 저면에 패턴이 형성되며 상기 엘이디 케이스 내에 수용되는 인쇄 기판과, 상기 인쇄 기판에 형성된 패턴을 통하여 상기 발광 소자로 전원을 인가하는 전원공급선을 포함한다.

필요에 따라, 상기 발광 모듈은, 상기 인쇄 기판이 장착되어 있는 상기 엘이디 케이스의 내부를 충진하는 실링 부재 또는 상기 엘이디 케이스의 상부를 덮는 투명 재질의 윈도우를 더욱 포함할 수 있다.

일예로서, 상기 구동부는 상기 렌즈부의 외주변으로 배치되는 마그네트와, 상기 마그네트에서 발생하는 자력을 제어하기 위하여 상기 마그네트의 상단 및 하단에 배치되는 요크와, 상기 렌즈부의 외주면으로 권취되어 상기 렌즈부와 연동하여 이동 가능한 구동 코일을 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.

본 발명에서는 예를 들어 모바일 통신기기에 사용되어 오토-포커싱이 가능한 카메라 모듈을 이루면서, 발광 모듈이 통합되어 있는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터를 제안한다.

이에 따라 본 발명에서는 어두운 곳이나 야간에 특히 근거리에 위치한 피사체를 촬상하는 경우, 렌즈 모듈을 포함한 렌즈 액츄에이터에 통합적으로 형성된 발광 모듈로부터 발산되는 빛이 피사체를 향하여 균일하게 조사될 수 있어서 양질의 이미지 구현이 가능하다.

아울러, 종래 모바일 통신기기의 본체 하우징에 구비된 발광 램프와 달리, 모바일 통신기기의 내부에 형성되는 렌즈 액츄에이터에 발광 모듈이 통합되어 있어서 외부의 충격에 대해서도 상대적으로 파손될 우려가 적다.

아울러, 렌즈 액츄에이터의 일부 남는 공간을 활용하여 발광 모듈을 배치함으로써, 발광 모듈의 통합에도 불구하고 전체 렌즈 액츄에이터의 크기는 실질적으로 늘어나지 않기 때문에 소형화 추세에 부합하는 장점을 갖는다.

또한, 렌즈 액츄에이터를 제조하는 업체 측에서 발광 모듈이 구비된 카메라 모듈을 모바일 통신기기 제조업체에 일괄적으로 공급할 수 있어서 부품의 불량이나 오작동과 같은 문제가 있는 경우, 렌즈 액츄에이터 제조업체에서 신속하게 문제를 해결할 수 있는 장점도 갖는다.

도 1은 종래 발광 램프를 구비한 휴대 단말기의 결합 사시도.
도 2는 종래 발광 램프를 구비한 휴대 단말기의 측면 단면도.
도 3은 본 발명에 따라 발광 모듈이 통합된 렌즈 액츄에이터를 구성하는 부품 사이의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분해 사시도로서, 예시적으로 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명에 따라 발광 모듈이 통합된 렌즈 액츄에이터가 조립된 상태를 도시한 전체 사시도.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 라인을 따라 절개한 단면도.

본 발명자들은 전술한 종래 기술이 갖는 문제점을 인식하고, 발광 모듈을 통합하여 특히 어두운 곳이나 야간에 피사체를 촬영하더라도 양질의 이미지를 얻을 수 있는 동시에 전체 카메라 모듈의 크기에는 실질적으로 차이가 없는 방법을 연구하여 본 발명을 완성하였다. 이하에서는 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명에 따라 발광 모듈이 통합된 렌즈 액츄에이터를 구성하는 부품 사이의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분해 사시도, 도 4는 본 발명에 따라 발광 모듈이 통합된 렌즈 액츄에이터가 조립된 상태를 도시한 전체 사시도, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 라인을 따라 절개한 단면도이다. 본 발명에 따른 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터(100)는 예를 들어 모바일 통신기기와 같은 소형 광학 기기 또는 이미지 픽업 장치에서의 카메라 모듈을 구성한다. 도면에서는 예시로 이른바 VCM(voice-coil motor) 방식의 렌즈 액츄에이터를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 오토 포커싱(auto-focusing)이 가능하도록 렌즈부의 위치를 상대적으로 조정할 수 있는 다른 구동 수단, 예를 들어 스텝-모터라든가 압전 소자를 구비한 렌즈 액츄에이터에 대해서도 적용될 수 있다.

예시적으로 VCM 방식을 채택한 것을 중심으로 설명하면, 본 발명에 따른 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터(100)는 크게 피사체에 대한 촬상 과정에서 광축 방향으로 이동하는 가동부에 해당하는 렌즈 모듈인 렌즈부(200)와, 상기 렌즈부(200)의 이동을 위한 구동력을 발생할 수 있도록 상기 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)와, 상기 케이스 부재(500)의 상단 주변부에 결합되는 발광 모듈(600)로 기능적으로 구분될 수 있다.

렌즈 액츄에이터(100)의 중앙에 형성되어 피사체 대한 이미지 촬상을 위한 영역을 정의하는 렌즈부(200)는 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. 구체적으로, 입사광이 투과되는 적어도 하나의 렌즈(L)를 광축 방향으로 정렬, 배치하는 렌즈 유닛(210)은 중공 원통체로서 렌즈 수용부를 이루며, 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)이 결합하는 방법으로 렌즈 유닛(210)은 캐리어(220)의 내부로 견고하게 체결되어 렌즈 모듈로서의 렌즈부(200)를 구성한다. 이에 따라 캐리어(220)가 광축 방향으로 가동함에 따라 그 내부에 조립된 렌즈 유닛(210)이 이동하게 되면 렌즈(L)와 도시하지 않은 이미지 센서 사이의 거리, 즉 피사체에 대한 초점 거리를 변경함으로써 포커싱을 구현한다. 여기서, 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, 대략 원통 형상의 캐리어(220)의 하단 외주면을 따라서, 외부의 전원과 전기적으로 연결되어 있는 구동 코일(340)이 안착될 수 있도록 외측을 향하여 연장되어 있는 플랜지(224)가 형성되며, 플랜지(224)의 상단으로 걸림단(226)이 외측을 향하여 돌출되어 있다. 이때, 걸림단(226)은 플랜지(224)의 외주면을 따라 연속적인 형태로 구성될 수도 있으나, 도시된 것처럼 플랜지(224) 상단의 캐리어(220)의 외주면 중 일정 영역으로만 다수가 동일한 간격으로 외측을 향하여 돌출되는 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, 결합된다. 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터(100)는 예를 들어 보이스 코일 모터(VCM) 방식의 구동부(300)를 포함한다. 이때, 예시적으로 마그네트(310)의 위치가 고정되어 있는 반면에 구동 코일(340)이 렌즈부(200)의 이동에 따라 그 위치가 변하는 이른바 '코일 기동식'의 구동부(300)를 형성한다. 이 구동부(300)는 피사체의 이미지에 대한 초점 조절을 위해서 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.

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 형상이다. 마그네트(310)는 일례로 상단이 S극, 하단이 N극의 극성을 가지도록 배치되거나 그 역방향의 배치도 가능하다.

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 외측 저면에서 하향 연장되어 코일(340)의 외주면과 대향적으로 배치되는 제 2 요크(330)를 갖는다.

이때, 제 1 요크(320)의 상단(322)은 외측으로 확장되어 있어서 제 1 요크(320) 상단(322)의 상면으로 후술하는 제 1 탄성 부재(410)가 안정적으로 위치할 수 있다. 제 1 요크(320)의 상단(322)은 마그네트(310)의 상면과 접촉하는 상태로 안착되어 있으며, 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 구동 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.

대략 링 형상을 갖는 제 2 요크(330)는 그 상면이 마그네트(310)의 외측 저면과 접촉하는 형태로 배치되는데, 그 외경은 마그네트(310)의 외경과 실질적으로 동일하다. 반면, 제 2 요크(330)의 내경은 마그네트(310)에 비하여 큰 중공을 이루도록 형성되어 있어서, 제 2 요크(330)의 내주면은 후술하는 구동 코일(340)의 외주면과 대향적으로 배치될 수 있다. 이처럼, 제 2 요크(330)가 마그네트(310)의 저면과 접촉하면서, 제 2 요크(330)의 내주면이 캐리어(220)에 권선되어 있는 구동 코일(340)의 외주면과 대향적으로 배치됨에 따라 마그네트(310)로부터 누설 자속을 억제하는 한편 자속을 효율적으로 제어할 수 있게 된다. 결국, 본 발명에 따른 제 1 요크(320) 및 제 2 요크(330)에 의하여, 마그네트(310)에서의 자속의 흐름은 광축에 수직한 방향으로만 흐를 수 있도록 제어되고, 마그네트(310)에 의해 발생되는 자기장이 구동 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 구동 코일(340)은 캐리어(220)의 하단에서 외측으로 돌출된 플랜지(224)의 상면으로 안착된다. 이에 따라, 구동 코일(340)은 캐리어(220)의 외주변을 따라 권선된 형태로 배치되어, 렌즈부(200)와 함께 광축 방향으로 그 위치가 변경될 수 있도록 구성되어 있다. 구동 코일(340)의 상단은 마그네트(310)의 저면과 일정 간격 이격되어 있으며, 구동 코일(340)의 내주면은 제 1 요크(320)의 하단 외주면과 대향적으로 배치되는 한편, 구동 코일(340)의 외주면은 제 2 요크(330)의 내주면과 각각 대향적으로 배치되어 있다. 특히, 구동 코일(340)이 권취된 캐리어(220) 외주에 형성된 플랜지(224)의 상면에 걸림단(226)이 형성되어, 캐리어(220)가 광축 방향으로 상향 이동하면 제 1 요크(320)의 내측 하단과 접촉함으로써 캐리어(220)의 이동을 제한한다.

이와 같이 형성된 구동 코일(340)로 마그네트(310)에 의해 생성되는 자기장이 투과하여, 자기장과 전기장의 상호 작용에 의한 전자기력, 즉 로렌츠의 힘이 발생한다. 즉, 외부의 전자 회로로부터 구동 코일(340)과 연결되어 있는 전극(미도시)을 통해 구동 코일(340)로 전류가 인가되면 구동 코일(340)에 전계가 형성된다. 그런데, 구동 코일(340)의 주위에는 마그네트(310)로부터 요크(320, 340)를 경유하는 방향으로 자계가 형성되어 있으므로, 로렌츠의 힘에 의해서 구동 코일(340)과 결합되어 있는 캐리어(220) 및 그 내부에 조립된 렌즈 유닛(210)이 자계 방향에 수직한 광축 방향으로 구동된다.

결국, 캐리어(220) 하단의 플랜지(224)를 통하여 캐리어(220)에 안착되어 있는 구동 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. 구동 코일(340)은 일반적으로 구리 합금-선을 사용하여 대략 원통 형상으로 권취해서 형성되며, 구동 코일(340)의 양 끝단은 베이스(530)의 저면으로부터 하향 도출되는 형태로서 구리 합금 등의 도체로 이루어진 전극(미도시)으로 납땜 등의 방법으로 각각 접속될 수 있다. 또는 구동 코일(340)의 양 끝단을 후술하는 탄성 부재(410, 420)에 전기적으로 연결하고, 이들 탄성 부재(410, 420)의 단부가 전극으로 접속될 수 있다.

이어서, 구동부(300)의 구동력에 의하여 렌즈부(200)가 이동하는데 따른 복원력을 제공하는 동시에 구동 코일(340)로의 급전 경로를 제공할 수 있는 탄성 부재(410, 420)에 대해서 설명한다. 탄성 부재(410, 420)는 코일(340)의 양 끝단에 전류를 공급하는 한편, 캐리어(220)가 광축 방향으로 이동하는데 따른 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 결합하는데, 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.

이때, 탄성 부재는 제 1 요크(320)의 상면과 캐리어(220)의 상단으로 배치되는 제 1 탄성 부재(410)와, 캐리어(220) 및 후술하는 하부 커버(520)의 저면으로 설치되는 제 2 탄성 부재(420)를 포함할 수 있으며, 이들 탄성부재(410, 420)는 판-스프링 형태일 수 있다. 특히, 제 1 탄성 부재(410) 및/또는 제 2 탄성 부재(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 이미지에 따라 구동 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 탄성 부재(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 탄성 부재(410)와 달리 제 2 탄성 부재(420)는 평면이 대략 4각형 형상으로서, 네 모서리의 각부(角部)에는 관통홀(424)이 형성되어 후술하는 베이스(530)의 각부에서 상향 돌출한 체결단(536)이 통과할 수 있도록 구성되어 있다.

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(510, 520)와, 캐리어(220)의 저면을 지지함과 동시에 커버(502)와 결합되는 베이스(530) 및 커버(510, 520)의 상면에 결합되는 차폐 케이스(540)로 구분될 수 있다. 케이스 부재(500)는 예를 들어 절연 수지로 제작할 수 있는데, 이들 사이의 결합에 대해서 간략하게 설명한다.

렌즈 액츄에이터(100) 외관을 형성할 수 있도록 제 1 탄성 부재(420)의 외주부 상면으로 배치되는 상부 커버(510)는 캐리어(220) 및 구동부(300)를 수용할 수 있는 중공 영역이 형성되어 있으며 평면에서 볼 때 4각 형상이다. 상부 커버(510)의 측면을 이루는 변부(邊部)는 개방되어 있는 반면에 모서리 각부(角部, 518)로는 하향 연장되는 결합부(511)가 형성되어 있다. 이에 따라, 구동부를 이루는 마그네트(310), 요크(320, 330), 제 1 탄성 부재(410)가 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)에 안정적이면서도 견고하게 결합될 수 있다. 구체적으로, 이 결합부(511)의 구성 및 형태를 보다 구체적으로 살펴보면, 상부 커버(510)의 각부(518) 외주면의 대략 중앙부터 하단을 향하여 연직 방향으로 연장되는 결합홈(512)과, 상부 커버(510)의 각부 내주면 측에서 예컨대 원기둥 형태로 하향 연장되는 결합 돌기(516)를 포함한다. 결합홈(512)으로는 후술하는 베이스(530)의 후크(536)가 삽입되며, 결합 돌기(516)는 하부 커버(520)의 체결홀(526)로 끼워질 수 있도록 구성된다.

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 탄성 부재(420)의 외주부의 형태와 대응될 수 있도록 형성되어, 하부 커버(520)가 제 2 탄성 부재(420)의 중앙 및 외주를 견고하게 고정할 수 있도록 가압한다.

특히, 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 형성된다. 또한, 하부 커버(510)의 각부에 인접한 변부에 상부 커버 관통홈(524)이 형성되어 상부 커버(510)의 각부(518)에 형성된 결합부(511)가 삽입된다. 아울러, 하부 커버(520)의 후크 관통홀(522)의 내주측에 체결홀(526)이 형성되어 상부 커버(510)의 각부 내주측에서 하향 연장된 결합 돌기(516)가 체결될 수 있다. 이와 같은 방법을 통하여 하부 커버(520)는 렌즈 액츄에이터(100)의 구동부(300)가 상부 커버(510)의 내주면으로 안정적으로 조립될 수 있도록 하는 동시에, 마그네트(310) 및 요크(320, 330)가 하부 커버(520)로부터 이탈되지 않도록 기능한다.

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)의 중앙은 캐리어(220)를 수용할 수 있을 정도의 중공을 가지는 윈도우 활성창(535)을 이루어 도시하지 않은 필터나 이미지 센서로 피사체에 대한 이미지가 전달될 수 있다. 특히, 베이스(530)의 내주측은 캐리어(220)의 하단을 지지할 수 있도록 구성된다. 구체적으로, 캐리어(220) 하단에 다수 형성되어 있는 보스(미도시)와 접촉할 수 있도록 약간 돌출되어 있는 지지단(532)과, 이물질 유입을 방지하기 위하여 접착제가 도포되는 이물질 차단부(534)가 형성된다. 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. 아울러, 베이스(530)의 변부 측 내주면과 윈도우 활성창(535) 사이, 캐리어(220)의 저면과 접촉하는 상면에 4개의 지지단(532)이 상향 돌출되어 있어서, 캐리어(220)가 가장 낮은 위치에 배치되어 있는 경우에 캐리어(220) 하단의 보스(미도시)는 지지단(532)의 상면에 의하여 지지될 수 있다.

베이스(530)를 전술한 커버(510, 520)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 상부 커버(510)의 각부 외주면에 형성된 결합홈(512)으로 끼워질 수 있다. 즉, 상향 연장되어 있는 후크(536)는 하부 커버(520)의 각부 외주면에 형성된 후크 관통홀(522)을 통과하여 최종적으로 상부 커버(510)의 각부 외주면에 형성된 결합홈(512)의 하단으로 끼워진다.

또한, 예를 들어 제 2 탄성 부재(430)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. 아울러, 도면으로 도시하지는 않았으며, 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.

특히, 본 발명에서는 전체적으로 4각형의 단면을 갖는 케이스 부재(500)의 상면으로 발광 모듈(LED module, 600)이 결합된다. 이 발광 모듈(600)은 예를 들어 내부에 수용 공간이 형성되며 케이스 부재(500), 일례로 차폐 케이스(540)의 상면에 결합되는 엘이디 케이스(610)와, 상면에 예를 들어 엘이디 소자인 발광 소자(630)가 배치되고 소정의 패턴이 형성되며 엘이디 케이스(610) 내부에 수용되는 인쇄 기판(printed circuit board(PCB), 620)과, 인쇄 기판(620)에 형성된 패턴을 통하여 발광 소자(630)로 전원을 인가할 수 있도록 외부 전원과 연결되는 전원공급선(640)을 포함한다.

전원공급선(640)이 외부로 연결될 수 있도록 엘이디 케이스(610)의 측면에는 전선관통홀(612)이 구비될 수 있으며, 케이스 부재(500) 중에서 이 발광 모듈(600)이 상단에 일체로 결합되는 상부 커버(510)의 각부 상단 및 외주면을 따라 도시하지 않은 전원공급선 가이드홈이 형성될 수 있다. 아울러, 엘이디 케이스(610)가 케이스 부재(500)의 상단에 안정적으로 조립될 수 있도록 엘이디 케이스(610)의 저면에 고정 부재로서의 접착테이프 바람직하게는 양면테이프가 부착될 수 있다. 고정부재로서의 접착테이프는 예시에 불과한 것으로서, 접착테이프 외에 접착성이 우수한 접착제와 같은 다른 접착 수단이 적용될 수 있음은 물론이다.

발광 모듈(600)은 케이스 부재(500)의 상단에 1개 이상 형성될 수 있으며, 바람직하게는 대칭적인 위치에서 2개 이상 형성된다. 이와 같이, 렌즈부(200)의 외측 상단으로 대칭적인 위치에서 2개 이상의 발광 모듈(600)이 렌즈 액츄에이터(100)에 일체로 통합된다. 따라서 어두운 곳이나 야간에 피사체를 촬상하더라도 피사체를 향하여 발광 모듈(600)의 발광 소자(630)로부터 빛이 발산되어 원하는 이미지를 얻을 수 있으며, 특히 다수의 발광 모듈(600)을 대칭적으로 형성함으로써 피사체로 빛이 균일하게 조사될 수 있으므로 더욱 양질의 이미지를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 다수의 렌즈를 수용하는 렌즈부(200)와 이 렌즈부(200)를 광축 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발휘하는 구동부(300)는 전체적으로 원통 형상인 반면, 렌즈부(200)와 구동부(300)를 수용하는 케이스 부재(500)는 전체적으로 사각 형상이다. 이에 따라 케이스 부재(500)의 변부 내주면은 구동부(300) 및/또는 렌즈부(200)의 외주면과 밀착되게 조립되지만, 케이스 부재(500)의 각부 내주면은 구동부(300)의 외주면과 일정한 간극이 형성된다.

이에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 구동부(300)의 외주면으로부터 간극이 형성되는 케이스 부재(500)의 각부 상단에 각각 발광 모듈(600)을 형성하여 공간 활용을 극대화할 수 있다. 다시 말하면, 본 발명에 따라 발광 모듈(600)을 케이스 부재(500)의 상단에 결합하더라도 전체 렌즈 액츄에이터(100)의 폭은 증가하지 않기 때문에 동일한 공간에서 발광 모듈(600)이 일체로 장착된 렌즈 액츄에이터(100)는 확실히 매력적인 선택이 될 수 있다.

한편, 엘이디 케이스(610) 내부로 수용되는 인쇄 기판(620) 및 발광 소자(630)로 수분이 침투하는 것을 방지하고 발광 소자(630)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하여 발광 소자(630)로부터 발생되는 고열에 의하여 인쇄 기판(620) 및 발광 소자(630)가 손상되는 것을 방지함으로써 제품의 신뢰성을 확보할 필요가 있다. 이를 위하여 일례로, 인쇄 기판(620)이 안착되어 있는 엘이디 케이스(610)의 내부로 실리콘 수지 및/또는 에폭시 수지 등과 같은 실링 부재(봉지재, 650)를 충진할 수 있다. 이때, 실링 부재(650)는 인쇄 기판(620) 상에 장착된 발광 소자(630)의 상단만 노출시킨 상태로 충진하여, 엘이디 케이스(610) 내에 장착된 인쇄 기판(620)과 함께 발광 소자(630)가 고정된 모듈화 상태를 이루도록 구성되는 것이 바람직하다. 또는 실링 부재와 별도로, 엘이디 케이스(610)의 상면으로 투명 재질의 윈도우를 부착하여 발광 소자(630)로부터 발산되는 빛이 피사체를 향하여 균일하게 조사될 수 있도록 구성할 수도 있다.

도면에서는 설명의 편의를 위해서 발광 모듈(600)이 인쇄 기판(620)의 형태로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 예를 들어 세라믹 패키지(ceramic package) 방식이나 또는 CPS(chip scale package) 방식을 통해서도 패키징 될 수 있다. 또한, 발광 모듈로서의 발광 모듈이 일체로 결합된 이동통신 단말기용의 카메라 모듈을 이루는 렌즈 액츄에이터로서 오토 포커싱을 구현할 수 있는 VCM 방식으로 설명하였다. 하지만, 이동통신 단말기용의 오토 포커싱을 구현할 수 있는 렌즈 액츄에이터라고 한다면 반드시 VCM 방식으로 한정되는 것은 결코 아니다. 예를 들어 스텝 모터라든가 압전 소자를 채택하여 렌즈와 이미지 촬상 소자 사이의 상대적 거리를 조절하여 오토 포커싱을 구현하는 임의의 렌즈 액츄에이터는 모두 본 발명의 다른 변형에 불과한 것이다.

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 보다 분명해질 것이다.

100 : 렌즈 액츄에이터 200 : 렌즈부(렌즈 모듈)
210 : 렌즈 유닛 220 : 캐리어
300 : 구동부 310 : 마그네트
320, 330 : 요크 340 : 구동 코일
410, 420 : 탄성 부재 500 : 케이스 부재
510 : 상부 커버 520 : 하부 커버
530 : 베이스 600 : 발광 모듈
610 : 엘이디 케이스 620 : 인쇄 기판
630 : 발광 소자 640 : 전원공급선

Claims

모바일 통신기기에 채택되는 카메라 모듈을 이루는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터로서,
피사체를 촬상하기 위한 렌즈 유닛을 수용하며, 구동부에서 발생한 구동력에 의하여 광축 방향으로 이동 가능한 원통 형상의 렌즈부;
상기 렌즈부를 수용하는 4각 형상의 케이스 부재; 및
상기 케이스 부재의 상단에 결합되는 발광 모듈을 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
제 1항에 있어서,
상기 발광 모듈은 상기 케이스 부재의 모서리부 상단에 배치되어 있는 것을 특징으로 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
제 1항에 있어서,
상기 발광 모듈은 내부에 수용공간이 형성되며 상기 케이스 부재 상단에 결합되는 엘이디 케이스와, 상면에 발광 소자가 배치되고 저면에 패턴이 형성되며 상기 엘이디 케이스 내에 수용되는 인쇄 기판과, 상기 인쇄 기판에 형성된 패턴을 통하여 상기 발광 소자로 전원을 인가하는 전원공급선을 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
제 3항에 있어서,
상기 발광 모듈은, 상기 인쇄 기판이 장착되어 있는 상기 엘이디 케이스의 내부를 충진하는 실링 부재 또는 상기 엘이디 케이스의 상부를 덮는 투명 재질의 윈도우를 더욱 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동부는 상기 렌즈부의 외주변으로 배치되는 마그네트와, 상기 마그네트에서 발생하는 자력을 제어하기 위하여 상기 마그네트의 상단 및 하단에 배치되는 요크와, 상기 렌즈부의 외주면으로 권취되어 상기 렌즈부와 연동하여 이동 가능한 구동 코일을 포함하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.