KR20150104703A - 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터 - Google Patents

자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터로서, 카메라의 초점을 조절하기 위해 구동력을 발생시키는 초점 조절 구동부와 손떨림을 보정하기 위해 구동력을 발생시키는 손떨림 보정 구동부를 분리 배치하여 자동 초점 조절과 손떨림 보정을 위한 제어가 용이한 카메라 액추에이터에 관한 것이다.
본 발명의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터는, 이미지센서에 대한 렌즈의 위치를 조절하여 카메라의 초점을 조절하거나 손떨림을 보정하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터로서, 이미지센서의 상부에 배치되는 베이스; 렌즈가 장착되고, 상기 베이스의 상부에서 상기 렌즈의 광축 방향으로 이동하는 제1캐리어; 상기 베이스의 상부에서 상기 광축 방향의 수직 방향으로 이동하는 제2캐리어; 상기 제1캐리어를 기준으로 어느 일측에 배치되어 상기 제1캐리어를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 제1구동부; 및 상기 제1캐리어를 기준으로 타측에 배치되어 상기 제1구동부와 분리되고, 상기 제2캐리어를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 제2구동부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터{Camera actuator with function of auto-focus and image stabilize}
본 발명은 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터로서, 카메라의 초점을 조절하기 위해 구동력을 발생시키는 초점 조절 구동부와 손떨림을 보정하기 위해 구동력을 발생시키는 손떨림 보정 구동부를 분리 배치하여 자동 초점 조절과 손떨림 보정을 위한 제어가 용이한 카메라 액추에이터에 관한 것이다.
음성 통신을 주요 기능으로 하는 휴대단말기는 음성 통신 이외에 다양한 기능들을 사용할 수 있다.
특히, 카메라 기능은 휴대단말기에 있어서 필수적인 기능이 되었다.
휴대단말기가 발전함에 따라 휴대단말기의 카메라 화소가 증가하고 촬영을 위한 보조적인 기능들이 부가되면서 휴대단말기를 이용하여 고화질의 영상을 편리하게 촬영할 수 있게 되었다.
한편, 휴대단말기의 특성상, 카메라 모듈을 장착할 수 있는 내부 공간이 제한적이기 때문에 고화소 및 고성능 카메라 기능을 구현하면서도 카메라 모듈의 전체 크기를 소형으로 유지하여야 한다.
공개특허공보 제10-2010-0066678호에는 휴대단말기에 설치되는 손떨림 보정장치를 구비한 카메라 모듈이 개시되어 있다.
도 1은 종래의 손떨림 보정 장치를 구비한 카메라 모듈의 단면도이다.
종래의 손떨림 보정 장치를 구비한 카메라 모듈은 렌즈부(110), 하우징(120), 자동초점구동부(130), 서스팬션부재(140), 케이스(150), 회로기판(160) 및 보상 액츄에이터(170)로 이루어진다.
구체적으로 자동초점구동부(130)는 렌즈부(110)를 광축 방향으로 구동하기 위한 것으로, 제1코일(131)과 제1자석(132)로 구성된다.
제1코일(131)은 렌즈부(110)의 외주면에 권선되며, 제1자석(132)은 제1코일(131)에 마주하게 하우징(120)에 설치된다.
이와 같은 자동초점구동부(130)는 제1코일(131)에 흐르는 전류에 의한 전기장과 제1자석(132)에 의한 자기장 사이에 발생되는 전자기력으로 렌즈부(110)를 Z방향으로 수직이동, 즉 광축 방향으로 선형이동시킨다.
보상 액츄에이터(170)는 손떨림에 의한 하우징(120)의 X-Z방향의 수평흔들림을 보상하기 위한 것으로, 제2코일(171), 제2자석(172), 금속요크(173)로 구성된다.
제2코일(171)은 직사각형 또는 정사각형으로 권선되어 하우징(120)의 네 개의 측벽에 설치되어 전류가 흐른다.
제2자석(172)은 네 개의 제2코일(171)에 마주하게 케이스(150)의 측벽에 설치되며, 금속요크(173)에 의해 제2자석(172)의 자기력이 제2코일(171)로 집중된다.
자동초점구동부(130) 및 보상 액츄에이터(170)는, 자기장의 영향을 받는 코일에 전류가 흐를 때, 자기장의 방향에 따라 발생하는 전자기력을 이용하여 초점을 조절하거나 손떨림을 보정한다.
그러나 종래의 카메라 모듈은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1코일(131), 제1자석(132), 제2코일(171) 및 제2자석(172)이 나란히 인접하게 배열되어 있기 때문에, 제1코일(131)은 제1자석(132) 뿐만 아니라 제2자석(172)에 의해 발생하는 자기장의 영향을 받게 되고, 제2코일(271) 역시 제2자석(172) 뿐만 아니라 제1자석(132)에 의해 발생하는 자기장의 영향을 받게 된다.
이와 같이 코일이 전자기력을 발생시키기 위하여 정해진 자석으로부터 발생하는 자기장 이외에 다른 자석으로부터 발생하는 자기장의 영향을 받게 되면 목적하는 전자기력의 손실을 초래할 수 있다.
이러한 전자기력의 손실은 카메라 모듈을 빠른 속도로 정밀하게 제어하기 어렵게 하기 때문에 고성능 카메라의 구현에 어려움이 있다.
또한, 제1코일(131), 제1자석(132), 제2코일(171) 및 제2자석(172)이 나란히 인접하게 배열되어 있기 때문에, 자동초점구동부(130) 및 보상 액츄에이터(170)가 점유하는 내부공간이 증가하여 카메라 모듈을 소형화하기 불리하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전체 크기를 소형으로 유지하면서, 카메라의 초점 조절 및 손떨림 보정을 위하여 빠르고 정밀한 제어가 가능한 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터는, 이미지센서에 대한 렌즈의 위치를 조절하여 카메라의 초점을 조절하거나 손떨림을 보정하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터로서, 이미지센서의 상부에 배치되는 베이스; 렌즈가 장착되고, 상기 베이스의 상부에서 상기 렌즈의 광축 방향으로 이동하는 제1캐리어; 상기 베이스의 상부에서 상기 광축 방향의 수직 방향으로 이동하는 제2캐리어; 상기 제1캐리어를 기준으로 어느 일측에 배치되어 상기 제1캐리어를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 제1구동부; 및 상기 제1캐리어를 기준으로 타측에 배치되어 상기 제1구동부와 분리되고, 상기 제2캐리어를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 제2구동부를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터는, 상기 제1캐리어와 제2캐리어 사이에 배치되어 상기 제1캐리어와 제2캐리어 사이에서 발생하는 마찰력을 감소시키는 제1볼가이드; 및 상기 베이스와 제2캐리어 사이에 배치되어 상기 제2캐리어를 지지하면서 상기 베이스와 제2캐리어 사이에서 발생하는 마찰력을 감소시키는 제2볼가이드를 더 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 제1캐리어의 외주면 양측에는 가이드돌기가 돌출 형성되고, 상기 제2캐리어에는 상기 제1캐리어가 삽입 배치되는 구동홀이 형성되며, 상기 구동홀이 형성되어 있는 내측면에 상기 가이드돌기 및 제1볼가이드가 삽입되는 가이드홈이 형성되되, 상기 제1구동부는 상기 가이드돌기를 기준으로 상기 제1볼가이드가 배치되는 방향에 위치하고, 상기 제2구동부는 상기 가이드돌기를 기준으로 상기 제1구동부가 위치하는 방향의 반대 방향에 위치한다.
그리고 상기 제1구동부는, 상기 제1캐리어의 외주면에 장착되는 제1마그네트와, 상기 제1마그네트와 마주하도록 상기 제2캐리어에 장착되는 제1코일과, 상기 제2캐리어에 장착되어 상기 제1마그네트와의 사이에 인력이 발생하는 제1요크를 포함하여 이루어지되, 상기 가이드돌기는 상기 인력에 의해 상기 제1볼가이드를 상기 제1캐리어의 일측 방향으로 가압한다.
또한, 상기 제1구동부는, 상기 제1마그네트의 위치 변화를 감지하는 제1홀센서(hall sensor)를 더 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터는, 상기 베이스에 장착되어 상기 제2캐리어를 덮는 커버를 더 포함하여 이루어지되, 상기 제2구동부는, 상기 제2캐리어에 장착되는 제2마그네트와, 상기 제2마그네트와 마주하도록 상기 커버에 장착되는 제2코일을 포함하여 이루어지고, 상기 베이스에는 상기 제2마그네트와의 사이에 인력이 발생하는 스틸플레이트가 장착되며, 상기 제2캐리어는 상기 인력에 의해 상기 제2볼가이드를 상기 베이스 방향으로 가압한다.
그리고 상기 제2캐리어에는 상기 제2볼가이드의 상부와 접촉하는 접촉플레이트가 장착되고, 상기 스틸플레이트는 상기 제2볼가이드의 하부에 접촉한다.
그리고 상기 제2구동부는, 상기 제2마그네트의 위치 변화를 감지하는 제2홀센서와, 상기 제1캐리어와 제2마그네트 사이에 배치되는 제2요크를 더 포함하여 이루어지고, 상기 제2요크에는 상기 제2홀센서 주위에 형성되는 자기장의 변형 또는 왜곡을 방지하기 위한 회피부가 형성되어 있다.
또한, 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터는, 일단이 상기 베이스에 장착되고 타단이 상기 제2캐리어에 장착되어 상기 제2캐리어에 복원력을 제공하는 탄성부재를 더 포함하여 이루어지되, 상기 탄성부재의 단면 형상은 상기 광축 방향과 평행한 종축 방향의 길이가 횡축 방향의 길이보다 길거나 같다.
본 발명의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터는 다음과 같은 효과가 있다.
제1구동부와 제2구동부를 분리 배치함으로써, 소형화에 유리하고, 제1구동부에 의해 발생되는 카메라의 초점을 조절하기 위한 구동력과, 제2구동부에 의해 발생되는 손떨림 보정을 위한 구동력의 손실을 최소화하여, 제1캐리어와 제2캐리어의 동작을 제어하기 용이하고 카메라의 초점을 조절하거나 손떨림을 보정하기 위한 액추에이터의 반응 속도를 높일 수 있다.
또한, 베이스에 스틸플레이트를 장착하고, 제2캐리어에 접촉플레이트를 장착하여, 스틸플레이트와 접촉플레이트 사이에 제2볼가이드가 배치되어 상호 접촉한 상태로 제2캐리어가 이동함으로써, 베이스와 제2캐리어가 제2볼가이드에 직접 접촉하지 않도록 하여 제2볼가이드에 의해 베이스와 제2캐리어가 마모되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2요크에 회피부를 형성하여 제2홀센서에 의해 감지되는 자기장의 변형 및 왜곡을 방지함으로써, 제2캐리어의 위치에 대한 정확한 피드백 정보를 제공하여 제2캐리어를 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 종래의 손떨림 보정장치를 구비한 카메라 모듈의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터의 일방향 분해사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터의 타방향 분해사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 베이스의 사시도.
도 6은 도 2의 A-A선을 취하여 본 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제2캐리어 및 제2캐리어에 장착되는 제1회로기판과 제2마그네트를 분리하여 나타낸 도면.
도 8은 도 2의 B-B선을 취하여 본 단면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 커버 및 커버에 장착되는 제2회로기판을 분리하여 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제2캐리어와 제2요크를 분리하여 나타낸 도면.
도 11은 도 2의 C-C선을 취하여 본 단면도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 탄성부재의 사시도.
본 발명은 휴대단말기 등에 장착되는 카메라 액추에이터에 관한 것으로서, 이미지센서에 대한 렌즈의 위치를 조절하여 카메라의 초점을 조절하거나 손떨림을 보정하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터에 관한 것이다.
다음은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터에 대하여 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터를 상부에서 바라본 일방향 분해사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터를 하부에서 바라본 타방향 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 베이스 및 베이스에 장착되는 스틸플레이트를 분리하여 나타낸 도면이며, 도 6은 도 2의 A-A선을 취하여 본 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제2캐리어 및 제2캐리어에 장착되는 제1회로기판과 제2마그네트를 분리하여 나타낸 도면으로서, 제1회로기판에는 제1코일, 제1홀센서, 제1요크가 장착되어 있으며, 도 8은 도 2의 B-B선을 취하여 본 단면도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 커버 및 커버에 장착되는 제2회로기판을 분리하여 나타낸 도면으로서, 제2회로기판에는 제2코일과 제2홀센서가 장착되어 있으며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제2캐리어와 제2요크를 분리하여 나타낸 도면으로서, 제2요크는 접촉플레이트와 일체로 형성되어 있고, 도 11은 도 2의 C-C선을 취하여 본 단면도이며, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 탄성부재의 사시도로서, 탄성부재의 단면 형상을 보여주기 위하여 일부분을 절단하여 도시하였다.
본 실시예에서 상하 방향은 설명의 편의를 위하여 첨부된 도면을 기준으로 지정한 것이며, 카메라의 사용에 따라 또는 액추에이터를 바라보는 시각에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터는 도 2 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 베이스(10), 제1캐리어(20), 제2캐리어(30), 제1볼가이드(40), 제2볼가이드(50), 커버(60), 제1구동부(70), 제2구동부(80) 및 탄성부재(90)로 이루어진다.
베이스(10)는 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 사각판 형상으로 형성되고 이미지센서(미도시)의 상부에 배치된다.
이러한 베이스(10)의 중심부에는 빛이 렌즈(미도시)를 통해 상기 이미지센서로 입사되도록 관통구(11)가 형성되어 있다.
그리고 베이스(10)의 내부에는 스틸플레이트(12)가 장착된다.
스틸플레이트(12)는 도 5에 도시된 바와 같이 'ㄴ' 형상으로 형성되고, 금속재질로 이루어져 자석과의 사이에 인력이 발생한다.
이러한 스틸플레이트(12)는 베이스(10)를 제작할 때 인서트사출 방식으로 베이스(10)의 내부에 장착되어 베이스(10)와 일체로 형성될 수 있다.
그리고 베이스(10)에는 스틸플레이트(12)의 일부가 베이스(10)의 상부로 노출되도록 제1노출공(13)이 형성되어 있다.
제1노출공(13)은 베이스(10)의 각 모서리 부분에 형성된다.
도 3 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1노출공(13)은 베이스(10)의 네 모서리 중 세 부분에 각각 형성되어 있다.
이와 같이 제1노출공(13)을 통해 베이스(10)의 상부로 노출되는 스틸플레이트(12)는 제2볼가이드(50)와 접촉한다.
즉 제2볼가이드(50)는 제1노출공(13)을 통해 노출되는 스틸플레이트(12)의 상부에 배치된다.
스틸플레이트(12)와 제2볼가이드(50)에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
경우에 따라 베이스(10)에 제1노출공(13)을 형성하지 않고 베이스(10)의 상부에 스틸플레이트(12)를 장착할 수도 있다.
제1캐리어(20)는 원통 형상으로 형성되고, 중심부에 렌즈(미도시)가 장착된다.
이러한 제1캐리어(20)는 제2캐리어(30)에 결합되어 베이스(10)의 상부에서 상기 렌즈의 광축 방향으로 이동한다.
즉 제1캐리어(20)는 이미지센서의 상부에서 상하 방향으로 이동한다.
그리고 제1캐리어(20)의 외주면에는 가이드돌기(21)가 돌출 형성된다.
구체적으로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가이드돌기(21)는 상하 방향으로 길게 형성되고, 제1캐리어(20)의 양측에 2개가 형성되며, 상호 반대 방향으로 돌출되어 있다.
또한, 제1캐리어(20)의 외주면에는 장착부(22)가 형성된다.
장착부(22)는 가이드돌기(21)를 기준으로 일측 방향에 형성되며, 제1마그네트(71)가 장착되는 부분이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1캐리어(20)의 중심과 두 개의 가이드돌기(21)를 지나가는 가상의 직선(L)을 그었을 때, 장착부(22)는 상기 직선을 기준으로 제1캐리어(20)의 일측(우측)에 형성된다.
그리고 장착부(22)는 두 면이 상호 수직이 되도록 형성되어 두 개의 제1마그네트(71)가 각각 장착된다.
상기 직선(L)은 제1캐리어(20)를 기준으로 제1캐리어(20) 주위의 공간을 두 부분으로 구분하기 위한 임의의 선이고, 상기 직선에 의해 구분되는 공간이 반드시 등분(等分)되어야 하는 것은 아니다.
제2캐리어(30)는 베이스(10)의 상부에서 상기 광축 방향의 수직 방향으로 이동한다.
즉 제2캐리어(30)는 전후 및 좌우 방향으로 이동할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2캐리어(30)에는 제1캐리어(20)가 삽입 배치되는 구동홀(31)이 형성되고, 구동홀(31)이 형성되어 있는 제2캐리어(30)의 내측면에는 가이드돌기(21) 및 제1볼가이드(40)가 삽입되는 가이드홈(32)이 형성된다.
가이드홈(32)은 제1캐리어(20)가 상하로 이동할 수 있도록 상하로 길게 형성된다.
그리고 제2캐리어(30)에는 도 7에 도시된 바와 같이 제1코일(74)이 삽입 배치되는 제1삽입공(33)이 형성된다.
제1삽입공(33)은 장착부(22)에 대응되도록 제2캐리어(30)에 형성되어, 장착부(22)에 장착되는 제1마그네트(71)와 제1삽입공(33)에 삽입되는 제1코일(74)이 마주하게 된다.
이러한 제1삽입공(33)은 상기 직선(L)을 기준으로 제1캐리어(20)의 일측 방향에 형성된다.
그리고 제2캐리어(30)에는 제2마그네트(81) 및 제2요크(87)가 장착되는 장착홈(34)이 형성된다.
장착홈(34)은 상기 직선(L)을 기준으로 제1캐리어(20)의 타측 방향에 형성된다.
즉 도 6에 도시된 바와 같이, 제1삽입공(33)과 장착홈(34)은 상기 직선(L)을 중심으로 서로 반대 방향에 형성되어 있다.
그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 제2캐리어(30)의 하부에는 각각의 제1노출공(13)에 대응되는 제2노출공(35)이 형성되고, 제2노출공(35)을 통해 제2캐리어(30)에 장착되어 있는 접촉플레이트(36)가 노출된다.
접촉플레이트(36)는 금속재질이며 제2볼가이드(50)의 상부에 접촉된다.
이에 따라 제2캐리어(30)는 제2볼가이드(50)에 의해 지지되어 베이스(10)로부터 상방향으로 이격되며, 전후 및 좌우 방향으로 이동할 수 있다.
제1볼가이드(40)는 도 8에 도시된 바와 같이, 제1캐리어(20)와 제2캐리어(30) 사이에 배치되어, 제1캐리어(20)의 상하 방향 이동이 용이하도록 제1캐리어(20)와 제2캐리어(30) 사이에서 발생하는 마찰력을 감소시킨다.
전술한 바와 같이 제1볼가이드(40)는 가이드돌기(21)와 함께 가이드홈(32)에 삽입 배치된다.
구체적으로 하나의 제1볼가이드(40)는 상하 방향으로 배열되는 세 개의 볼부재(40a,40b,40c)로 구성되며, 세 개의 볼부재 중 가운데 위치한 볼부재의 지름은 다른 두 개의 볼부재의 지름보다 작다.
제2볼가이드(50)는 베이스(10)와 제2캐리어(30) 사이에 배치되어 제2캐리어(30)를 지지하면서, 제2캐리어(30)의 전후 및 좌우 방향 이동이 용이하도록 베이스(10)와 제2캐리어(30) 사이에서 발생하는 마찰력을 감소시킨다.
구체적으로 도 8에 도시된 바와 같이 제2볼가이드(50)는 제1노출공(13)과 제2노출공(35) 사이에 배치되고, 하부가 스틸플레이트(12)에 접촉하며 상부가 접촉플레이트(36)에 접촉하여 제2캐리어(30)를 전후 및 좌우 방향으로 이동 가능하도록 지지한다.
합성수지재질로 제작되는 베이스(10) 및 제2캐리어(30)가 제2볼가이드(50)와 직접 접촉하여 제2캐리어(30)가 구동될 경우, 지속적인 마찰에 의해 제2볼가이드(50)가 접촉하는 부분이 마모되어 제2캐리어(30)를 정밀하게 제어하거나 자연스러운 움직임이 이루어지도록 할 수 없기 때문에, 제2볼가이드(50)가 닿는 상하 부분에 금속재질의 스틸플레이트(12)와 접촉플레이트(36)를 배치하여 제2캐리어(30)를 정밀하게 제어할 수 있고 자연스러운 움직임이 이루어지도록 하였다.
이러한 제2볼가이드(50)는 제2캐리어(30)를 안정적으로 지지하기 위하여 세 개 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.
커버(60)는 베이스(10)에 장착되어 제1캐리어(20)와 제2캐리어(30)를 덮는다.
구체적으로 도 9에 도시된 바와 같이, 커버(60)는 제2캐리어(30)의 측면을 감싸는 측면 커버(61)와 상기 측면 커버(61)의 상단으로부터 절곡 형성되어 제2캐리어(30)의 상부를 덮는 상부 커버(62)로 이루어진다.
측면 커버(61)에는 장착홈(34)에 대응되는 제2삽입공(63)이 형성된다.
제2삽입공(63)에는 제2코일(85)이 삽입 배치되어, 장착홈(34)에 장착되어 있는 제2마그네트(81)와 제2삽입공(63)에 삽입되어 있는 제2코일(85)이 서로 마주하도록 배치된다.
또한, 제2삽입공(63)이 형성되어 있는 측면 커버(61)의 외측면에는 안착홈(64)이 형성된다.
안착홈(64)에는 제2코일(85)에 전류를 공급하기 위한 회로기판(제2회로기판(82))이 장착된다.
이와 같이 측면 커버(61)의 외측면에 회로기판(제2회로기판(82))이 장착됨으로써, 커버(60)의 전체 크기를 증가시키지 않고 커버(60)의 내부 공간을 증가시킬 수 있다.
제1구동부(70)는 제1캐리어(20)를 기준으로 일측에 배치되어 상기 제1캐리어(20)를 이동시키기 위한 구동력을 발생시킨다.
즉 제1구동부(70)는 가이드돌기(21)를 기준으로 제1볼가이드(40)가 배치되는 일측 방향에 위치하며, 도 6에 도시된 바와 같이 제1구동부(70)는 상기 직선(L)을 기준으로 우측에 위치한다.
이러한 제1구동부(70)는 제1마그네트(71), 제1회로기판(73), 제1코일(74), 제1요크(75) 및 제1홀센서(76)로 이루어진다.
제1마그네트(71)는 제1캐리어(20)의 외주면에 장착되어 제1코일(74) 주위에 자기장을 형성한다.
구체적으로 도 11에 도시된 바와 같이, 제1캐리어(20)에 형성되어 있는 장착부(22)에 패스플레이트(72)가 장착되고, 제1마그네트(71)는 패스플레이트(72)에 장착되어 제2캐리어(30)의 내측에 배치된다.
패스플레이트(72)는 제1마그네트(71)에 의해 형성되는 자기장의 흐름을 유도하여 제2구동부(80)가 위치한 방향으로 자기장이 형성되는 것을 최소화하면서 제1코일(74)의 주위에 자기장이 형성되도록 한다.
제1회로기판(73)은 제1삽입공(33)이 형성되어 있는 제2캐리어(30)의 외측면에 장착되고, 제1코일(74), 제1요크(75) 및 제1홀센서(76)가 장착된다.
제1코일(74)은 제1마그네트(71)와 마주하도록 제2캐리어(30)에 장착된다.
구체적으로 제1코일(74)은 제2캐리어(30)에 장착되는 제1회로기판(73)에 장착되어 제1삽입공(33)에 삽입 배치된다.
이러한 제1코일(74)은 제1마그네트(71)와 마주하도록 배치되어 주위에 자기장이 형성되고, 제1회로기판(73)을 통해 전류가 공급되면 제1코일(74)의 도선을 따라 전류가 흐르면서 제1캐리어(20)를 상하로 이동시키는 구동력인 전자기력이 발생하게 된다.
제1요크(75)는 제2캐리어(30)에 장착되고, 제1마그네트(71)와의 사이에 인력이 발생한다.
구체적으로 제1요크(75)는 제2캐리어(30)에 장착되는 제1회로기판(73)의 외측면, 즉 제1코일(74)이 장착되어 있는 면의 반대면에 장착된다.
그리고 제1요크(75)와 제1마그네트(71) 사이에 발생하는 인력에 의해 제1캐리어(20)가 제1요크(75) 방향으로 당겨지고, 가이드돌기(21)가 제1볼가이드(40)를 제1구동부(70)가 배치되어 있는 방향인 일측 방향으로 가압한다.
이에 따라 가이드돌기(21)와 제1볼가이드(40)가 서로 밀착된 상태에서 제1캐리어(20)가 상하로 이동할 수 있다.
제1홀센서(76)는 제1회로기판(73)에 장착되어 제1삽입공(33)에 삽입 배치되고, 제1코일(74)의 권취 중심부에 위치한다.
이러한 제1홀센서(76)는 제1마그네트(71)의 자기장 변화를 감지하여, 초점 조절을 위해 상하로 이동하는 제1캐리어(20)의 위치에 대한 피드백 정보를 제공한다.
제2구동부(80)는 제1캐리어(20)를 기준으로 타측에 배치되어 제1구동부(70)와 분리되고, 제2캐리어(30)를 이동시키기 위한 구동력을 발생시킨다.
즉 도 6에 도시된 바와 같이, 제2구동부(80)는 가이드돌기(21)(또는 직선(L))를 기준으로 제1구동부(70)가 위치하는 방향의 반대 방향에 위치한다.
이러한 제2구동부(80)는 제2마그네트(81), 제2회로기판(82), 제2코일(85), 제2홀센서(86) 및 제2요크(87)로 이루어진다.
제2마그네트(81)는 제2캐리어(30)에 장착된다.
구체적으로 제2마그네트(81)는 장착홈(34)에 장착되어 제2코일(85)의 주위에 자기장을 형성한다.
그리고 제2마그네트(81)와 스틸플레이트(12) 사이에 인력이 발생하여, 도 8에 도시된 바와 같이 제2캐리어(30)와 베이스(10)는 제2볼가이드(50)에 의해 상하방향으로 소정 간격 이격된 상태로 유지된다.
제2회로기판(82)은 도 9에 도시된 바와 같이, 측면 커버(61)에 형성되어 있는 안착홈(64)에 장착되는 측면기판부(83)와 측면기판부(83)로부터 절곡되어 제2마그네트(81)의 상부에 배치되는 상부기판부(84)로 이루어진다.
이러한 측면기판부(83)는 측면 커버(61)의 외측에 배치되고, 상부기판부(84)는 상부 커버(62)의 하부에 배치된다.
제2코일(85)은 제2마그네트(81)와 마주하도록 커버(60)에 장착된다.
구체적으로 도 11에 도시된 바와 같이, 제2코일(85)은 측면 커버(61)에 장착되는 측면기판부(83)에 장착되어 제2삽입공(63)에 삽입 배치된다.
제2홀센서(86)는 제2마그네트(81) 상부에 배치되어 상기 제2마그네트(81)의 위치 변화를 감지한다.
구체적으로 제2홀센서(86)는 상부기판부(84)의 하면에 장착되어 제2마그네트(81)의 상부에 배치된다.
이러한 제2홀센서(86)는 제2마그네트(81)의 자기장 변화를 감지하여, 손떨림 보정을 위해 전후 및 좌우로 이동하는 제2캐리어(30)의 위치에 대한 피드백 정보를 제공한다.
제2요크(87)는 장착홈(34)에 삽입되어 제1캐리어(20)와 제2마그네트(81) 사이에 배치된다.
그리고 제2요크(87)에는 제2홀센서(86)가 감지하는 자기장의 변형 또는 왜곡을 방지하기 위한 회피부(88)가 형성되어 있다.
회피부(88)는 제2요크(87)의 상단에서 하부로 오목하게 함몰 형성된 공간이다.
제2요크(87)는 제2마그네트(81)에 의해 형성되는 자기장의 흐름을 유도하여, 제1캐리어(20) 방향으로 자기장이 형성되는 것을 최소화하고 제2코일(85)의 주위에 자기장이 형성되도록 한다.
이때, 제2홀센서(86)가 제2요크(87)에 의해 변형 또는 왜곡된 자기장을 감지하는 것을 방지하기 위하여 제2요크(87)의 상단부에 회피부(88)를 형성하였다.
한편, 본 실시예에서 제2요크(87)는 접촉플레이트(36)와 일체로 형성되어 있으며, 인서트사출 방식으로 합성수지 재질의 제2캐리어(30)의 내부에 장착될 수 있다.
이에 따라 제2캐리어(30), 접촉플레이트(36) 및 제2요크(87)는 일체로 형성된다.
경우에 따라 접촉플레이트(36)와 제2요크(87)는 상호 분리되어 있는 별도의 구성으로 이루어질 수도 있다.
탄성부재(90)는 일단이 베이스(10)에 장착되고 타단이 제2캐리어(30)에 장착되어 상기 제2캐리어(30)에 복원력을 제공한다.
구체적으로 탄성부재(90)는 일단이 베이스(10)의 상부에 장착되고 타단이 제2캐리어(30)의 하부에 장착되어, 손떨림을 방지하기 위하여 베이스(10)와 평행한 방향으로 이동하는 제2캐리어(30)에 복원력을 제공한다.
이에 따라 손떨림 보정 기능이 작동하지 않을 때는 탄성부재(90)의 탄성력에 의해 렌즈의 중심축과 이미지센서의 중심이 일치하게 된다.
이러한 탄성부재(90)의 단면 형상은 도 12에 도시된 바와 같이, 렌즈의 광축 방향과 평행한 종축 방향의 길이(y)가 횡축 방향의 길이(x)보다 길게 형성된다.
또한, 탄성부재(90)는 상기 횡축 방향의 길이(x)와 종축 방향의 길이(y)가 같도록 형성할 수도 있다.
한편, 탄성부재(90)에 있어서, 내측에 곡선 형상으로 형성된 부분(T)은 제1코일(74) 및 제1홀센서(76)에 전류를 공급하기 위하여 제1회로기판(73)에 연결되는 단자부이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터의 작동 방법에 대하여 설명한다.
제1코일(74) 및 제2코일(85)에 전류가 공급되지 않은 초기 상태에서, 제1캐리어(20)와 제2캐리어(30)는 제1마그네트(71)와 제1요크(75) 사이에 발생하는 인력에 의해 제1볼가이드(40)를 가압하여 측방향으로 소정 거리 이격된 상태로 유지된다.
구체적으로 가이드홈(32)에 삽입되어 있는 가이드돌기(21)가 제1볼가이드(40)를 제1구동부(70)가 위치한 일측 방향으로 가압한다.
그리고 베이스(10)와 제2캐리어(30)는 스틸플레이트(12)와 제2마그네트(81) 사이에 발생하는 인력에 의해 제2볼가이드(50)를 가압하여 상하방향으로 소정 거리 이격된 상태로 유지된다.
이때, 제2볼가이드(50)는 제1노출공(13)에 배치되어 하부가 스틸플레이트(12)에 접촉하고, 상부에 접촉플레이트(36)가 접촉되어, 제2캐리어(30)를 상방향으로 지지한다.
그리고 제2캐리어(30)는 탄성부재(90)에 의해 측방향으로 유동하지 않고 고정되어, 렌즈의 중심축과 이미지센서의 중심이 일치한 상태로 유지된다.
한편, 제1코일(74)에 전류가 공급되면, 제1캐리어(20)를 상하로 이동시킬 수 있는 구동력이 발생하고, 상기 구동력에 의해 제1캐리어(20)가 가이드홈(32)을 따라 상하로 이동한다.
이에 따라 제1캐리어(20)에 장착되어 있는 렌즈와 이미지센서 사이의 거리를 조절하여 카메라의 초점을 조절할 수 있다.
그리고 카메라 사용자에 의해 떨림이 발생하면 제2코일(85)에 전류가 공급되고, 제2캐리어(30)를 전후 또는 좌우 방향으로 이동시킬 수 있는 구동력이 발생하여, 상기 구동력에 의해 제1캐리어(20)가 결합되어 있는 제2캐리어(30)가 렌즈 광축의 수직 방향으로 이동하여 손떨림을 보정할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 액추에이터는 전류가 흐르는 코일과 상기 코일의 주위에 자기장을 형성하는 마그네트에 의해 발생하는 전자기력을 이용하는 것으로, 카메라의 초점을 조절하기 위한 제1구동부(70)와 손떨림을 보정하기 위한 제2구동부(80)가 액추에이터의 내부 공간에서 분리되어 있다.
이에 따라 제1코일(74)이 제2마그네트(81)에서 발생하는 자기장의 영향을 받아 카메라의 초점 조절을 위한 구동력이 감소하거나, 제2코일(85)이 제1마그네트(71)에서 발생하는 자기장의 영향을 받아 손떨림 보정을 위한 구동력이 감소하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 각각의 구동력을 증가시켜 제1캐리어(20)와 제2캐리어(30)의 동작을 제어하기 용이하고, 카메라의 초점을 조절하거나 손떨림을 보정하기 위한 액추에이터의 반응 속도를 높일 수 있다.
본 발명인 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10 : 베이스, 11 : 관통구, 12 : 스틸플레이트, 13 : 제1노출공,
20 : 제1캐리어, 21 : 가이드돌기, 22 : 장착부,
30 : 제2캐리어, 31 : 구동홀, 32 : 가이드홈, 33 : 제1삽입공, 34 : 장착홈, 35 : 제2노출공, 36 : 접촉플레이트,
40 : 제1볼가이드, 40a,40b,40c : 볼부재,
50 : 제2볼가이드,
60 : 커버, 61 : 측면 커버, 62 : 상부 커버, 63 : 제2삽입공, 64 : 안착홈,
70 : 제1구동부, 71 : 제1마그네트, 72 : 패스플레이트, 73 : 제1회로기판, 74 : 제1코일, 75 : 제1요크, 76 : 제1홀센서,
80 : 제2구동부, 81 : 제2마그네트, 82 : 제2회로기판, 83 : 측면기판부, 84 : 상부기판부, 85 : 제2코일, 86 : 제2홀센서, 87 : 제2요크, 88 : 회피부,
90 : 탄성부재,

Claims (9)

  1. 이미지센서에 대한 렌즈의 위치를 조절하여 카메라의 초점을 조절하거나 손떨림을 보정하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터에 있어서,
    이미지센서의 상부에 배치되는 베이스;
    렌즈가 장착되고, 상기 베이스의 상부에서 상기 렌즈의 광축 방향으로 이동하는 제1캐리어;
    상기 베이스의 상부에서 상기 광축 방향의 수직 방향으로 이동하는 제2캐리어;
    상기 제1캐리어를 기준으로 어느 일측에 배치되어 상기 제1캐리어를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 제1구동부; 및
    상기 제1캐리어를 기준으로 타측에 배치되어 상기 제1구동부와 분리되고, 상기 제2캐리어를 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 제2구동부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1캐리어와 제2캐리어 사이에 배치되어 상기 제1캐리어와 제2캐리어 사이에서 발생하는 마찰력을 감소시키는 제1볼가이드; 및
    상기 베이스와 제2캐리어 사이에 배치되어 상기 제2캐리어를 지지하면서 상기 베이스와 제2캐리어 사이에서 발생하는 마찰력을 감소시키는 제2볼가이드를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1캐리어의 외주면 양측에는 가이드돌기가 돌출 형성되고,
    상기 제2캐리어에는 상기 제1캐리어가 삽입 배치되는 구동홀이 형성되며, 상기 구동홀이 형성되어 있는 내측면에 상기 가이드돌기 및 제1볼가이드가 삽입되는 가이드홈이 형성되되,
    상기 제1구동부는 상기 가이드돌기를 기준으로 상기 제1볼가이드가 배치되는 방향에 위치하고,
    상기 제2구동부는 상기 가이드돌기를 기준으로 상기 제1구동부가 위치하는 방향의 반대 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1구동부는,
    상기 제1캐리어의 외주면에 장착되는 제1마그네트와,
    상기 제1마그네트와 마주하도록 상기 제2캐리어에 장착되는 제1코일과,
    상기 제2캐리어에 장착되어 상기 제1마그네트와의 사이에 인력이 발생하는 제1요크를 포함하여 이루어지되,
    상기 가이드돌기는 상기 인력에 의해 상기 제1볼가이드를 상기 제1캐리어의 일측 방향으로 가압하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1구동부는,
    상기 제1마그네트의 위치 변화를 감지하는 제1홀센서(hall sensor)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터.
  6. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 베이스에 장착되어 상기 제2캐리어를 덮는 커버를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 제2구동부는,
    상기 제2캐리어에 장착되는 제2마그네트와,
    상기 제2마그네트와 마주하도록 상기 커버에 장착되는 제2코일을 포함하여 이루어지고,
    상기 베이스에는 상기 제2마그네트와의 사이에 인력이 발생하는 스틸플레이트가 장착되며,
    상기 제2캐리어는 상기 인력에 의해 상기 제2볼가이드를 상기 베이스 방향으로 가압하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2캐리어에는 상기 제2볼가이드의 상부에 접촉하는 접촉플레이트가 장착되고,
    상기 스틸플레이트는 상기 제2볼가이드의 하부에 접촉하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2구동부는,
    상기 제2마그네트의 위치 변화를 감지하는 제2홀센서(hall sensor)와,
    상기 제1캐리어와 제2마그네트 사이에 배치되는 제2요크를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 제2요크에는 상기 제2홀센서 주위에 형성되는 자기장의 왜곡을 방지하기 위한 회피부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터.
  9. 청구항 1에 있어서,
    일단이 상기 베이스에 장착되고 타단이 상기 제2캐리어에 장착되어 상기 제2캐리어에 복원력을 제공하는 탄성부재를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 탄성부재의 단면 형상은 상기 광축 방향과 평행한 종축 방향의 길이가 횡축 방향의 길이보다 길거나 같은 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 및 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 액추에이터.
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