KR20150104964A - 카메라 렌즈 모듈 - Google Patents

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Abstract

카메라 렌즈 모듈이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈은, 렌즈 배럴을 수용하는 떨림 보정 캐리어, 떨림 보정 캐리어를 탑재하는 자동 초점 캐리어, 자동 초점 캐리어에 대한 상기 떨림 보정 캐리어의 광축과 직교하는 평면 운동을 지지하는 구름부, 떨림 보정 캐리어를 탑재한 자동 초점 캐리어를 광축 방향으로 진퇴 가능하게 수용하는 베이스, 그리고 떨림 보정 구동부와 자동 초점 구동부를 포함하여 구성됨을 요지로 한다.

Description

카메라 렌즈 모듈{Camera lens module}
본 발명은 휴대용 모바일 기기에 탑재되는 카메라 렌즈 모듈에 관한 것으로, 특히 떨림 보정 기능 및 자동 초점 기능을 갖춘 카메라 렌즈 모듈에 관한 것이다.
최근의 스마트 폰과 같은 휴대용 단말기(이하, '모바일' 이라 함)는, 그 기술의 발전과 더불어 단순한 전화 기능뿐만 아니라, 음악, 영화, TV, 게임 등이 탑재되며 멀티 컨버젼스화 되고 있으며, 멀티 컨버젼스로의 전개를 이끌어 가는 요소 중의 하나가 카메라 렌즈 모듈(camera lens module)이다.
모바일에 탑재되는 카메라 렌즈 모듈은, 사용자 요구에 의한 고화소 및 고기능 중심으로의 최근 변화에 부합하기 위해 자동 초점 기능(AUTO FOCUS: AF), 광학 줌 기능(OPTICAL ZOOM) 등과 같은 다양한 부가 기능을 갖춘 구조로 변화되고 있다. 특히 최근에는 손 떨림 보정(OPTICAL IMAGE STABILIZER)을 모바일 크기에 구현하려는 시도가 다각도로 진행되고 있다.
손 떨림 보정 기술은 카메라 모듈을 구성하는 보정렌즈의 초점을 손 떨림에 대응하는 방향으로 움직이도록 자동 제어함으로써 촬상 이미지의 해상도를 최적으로 유지시키는 기술이다. 이러한 손 떨림 보정기술의 구현을 위해 모바일, 캠코더 등에 적용되는 카메라 모듈에는 초점 조절을 위한 손 떨림 보정용 엑츄에이터가 탑재된다.
손 떨림 보정 엑츄에이터로서 자기장과 전기장의 상호작용을 이용한 VCM(Voice Coil Motor) 타입이 잘 알려져 있다. 이 VCM 타입은 보통, 대면 배치되는 코일과 자성체로 구성된 자기회로를 포함하며, 자기회로가 발생시키는 전자기력을 이용해 렌즈가 실장되는 구동파트(mover)를 고정파트(stator)에 대해 평면 이동시켜 떨림에 대응하는 보정을 수행한다.
일반적으로는 X, Y 2축 방향으로 구동파트를 움직여 보정이 행해질 수 있도록, 2축 방향으로 대면하는 두 쌍, 총 네 개의 자기회로를 적용하는 방식이 채택되고 있다. 그러나 네 개의 자기회로를 적용하려면 그 만큼의 공간이 필요하므로 카메라 모듈의 사이즈가 전반적으로 커지고 장치 구성이 복잡해져 제품 소형화 달성에 어려움이 있다.
모듈의 소형화를 위해 구동부의 크기나 부품 수를 줄이게 되면 손 떨림 보정의 정밀성과 신속성이 떨어지는 문제가 있으며, 특히 직교하는 X, Y 2축 방향으로 작용하는 힘의 합력으로 손 떨림 보정이 수행됨에 있어 구동파트가 구동 범위를 초과해 구동되거나 구동 시 불필요한 회전이 발생해 보정의 정확도가 떨어지는 문제가 있다.
한국공개특허 제10-2011-0046855호(공개일 2011. 5. 6)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 콤팩트한 구조로서 제품 소형화와 동시에 안정적이고 정확한 손떨림 보정 구동 제어가 가능한 카메라 렌즈 모듈을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 손 떨림 보정에 있어 구동 범위를 초과하는 구동파트의 움직임과 불필요한 회전을 억제시킴으로써, 정확성과 정밀도 높은 손 떨림 보정 기능을 갖춘 카메라 렌즈 모듈을 구현하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명은, 카메라 렌즈 모듈에 있어서, 상기 카메라 렌즈 모듈의 모서리에 배치된 자동 초점 구동부와; 상기 자동 초점 구동부가 위치된 모서리 반대편 면 또는 모서리에 상호 수직하게 배치된 떨림 보정 구동부들;을 포함함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈은 또한, 렌즈 배럴을 수용하며 상기 떨림 보정 구동부에 의해 구동되는 떨림 보정 캐리어; 상기 떨림 보정 캐리어를 탑재하며 상기 자동 초점 구동부에 의해 구동되는 자동 초점 캐리어; 떨림 보정 캐리어를 탑재한 상기 자동 초점 캐리어를 광축 방향으로 진퇴 가능하게 수용하는 베이스;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 적용된 상기 떨림 보정 구동부는, 자동 초점 구동부가 위치된 모서리 반대편 면 또는 모서리 인접 측부 배치된 제1 떨림 보정 구동부와; 제1 떨림 보정 구동부와 수직한 제2 떨림 보정 구동부;로 구성될 수 있다.
상기 제1 떨림 보정 구동부는, 베이스의 제1 측면에 실장되는 제1 코일과; 상기 제1 측면과 대면하는 떨림 보정 캐리어의 장착면에 실장되는 제1 자석과; 상기 제1 자석에 대해 좌우 쌍을 이뤄 대응되는 제1, 제2 요크;로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 코일에 대한 제1 자석의 위치 변화를 검출하는 제1 위치 검출 센서;를 더 포함할 수 있다.
제1 떨림 보정 구동부를 구성하는 상기 제1, 제2 요크는, 상기 제1 자석의 광축 방향 중앙 축선을 기준으로 나뉘어지는 각각의 영역에 하나씩 대응되는 형태의 배치를 이루도록 자동 초점 캐리어 일측에 실장될 수 있다.
상기 제2 떨림 보정 구동부는, 베이스의 제2 측면에 실장되는 제2 코일과; 상기 제2 측면과 대면하는 떨림 보정 캐리어의 장착면에 실장되는 제2 자석과; 상기 제2 자석에 대해 좌우 쌍을 이뤄 대응되는 제3, 제4 요크;로 이루어진 구성일 수 있다.
또한, 상기 제2 코일에 대한 제2 자석의 위치 변화를 검출하는 제2 위치 검출 센서;를 더 포함할 수 있다.
제2 떨림 보정 구동부를 구성하는 상기 제3, 제4 요크는, 상기 제2 자석의 광축 방향 중앙 축선을 기준으로 나뉘어지는 각각의 영역과 하나씩 대응되는 형태의 배치를 이루도록 자동 초점 캐리어 타측에 실장될 수 있다.
상기 자동 초점 구동부는 바람직하게, 상기 카메라 렌즈 모듈의 베이스 모서리에 실장되는 자동 초점 코일; 상기 자동 초점 코일 인접 측부에 배치되는 구동 드라이버; 상기 자동 초점 코일과 대면하는 자동 초점 캐리어 외면부에 실장되는 자동 초점 자석;을 포함하는 구성일 수 있다.
다른 예로서 상기 자동 초점 구동부는, 상기 카메라 렌즈 모듈의 베이스 모서리에 실장되는 자동 초점 코일; 상기 자동 초점 코일을 실장한 기판에 탑재되는 자동 초점 조절 센서; 상기 자동 초점 코일과 대면하는 자동 초점 캐리어 외면부에 실장되는 자동 초점 자석;을 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈은, 자동 초점 캐리어에 대한 상기 떨림 보정 캐리어의 광축과 직교하는 평면 운동을 지지하는 구름부;를 더 포함할 수 있다.
이때 상기 구름부는, 상기 자동 초점 캐리어의 모서리에 일체로 제공되고 상면에 오목한 수용면을 형성한 둘 이상의 지지구; 떨림 보정 캐리어의 둘레에 상기 지지구에 대응되는 형태로 돌출 형성되며 하면에 오목한 수용면을 형성한 둘 이상의 안착구; 및 상기 지지구와 안착구의 수용면에 일부와 다른 일부가 각각 수용되는 형태로 개재되는 둘 이상이 볼;을 포함하는 구성일 수 있다.
상기 지지구와 안착구는 광축 방향에 대해 상하로 적층되는 형태로 배치되어 하나의 요동억제구를 형성하며, 상기 요동억제구가 삽입 가능한 형상의 둘 이상의 요면부가 베이스 모서리 내측에 광축 방향을 따라 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 적용된 상기 베이스는, 자동 초점 캐리어의 하부면을 감싸는 중앙부가 개구된 바닥부와; 자동 초점 캐리어와 이에 탑재된 떨림 보정 캐리어를 감싸는 직사각형 모양의 측면부;로 이루어진 구성일 수 있다.
또한, 상기 베이스의 모서리에 자동 초점 구동부의 일부 구성이 실장되는 실장부가 형성되며, 상기 실장부가 형성된 모서리를 사이로 상호 수직한 측면부에 광축 가이드 장치를 구성하는 한 쌍의 가이드 부재가 마련될 수 있다.
상기 베이스에 조립되고 랜즈 배럴을 수용한 떨림 보정 캐리어의 광축 방향 이동을 제한하는 스토퍼;를 더 포함할 수 있다.
더하여, 상기 베이스 하부에 장착되는 이미지 센서 모듈;을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 이미지 센서 모듈은, 상기 베이스의 바닥부 개구에 중앙에 배치되는 적외선 필터와; 상기 적외선 필터가 실장되는 필터 베이스와; 적외선 필터 하부에 배치되는 이미지 센서를 실장한 기판;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 카메라 렌즈 모듈에 의하면, 구동파트(렌즈 배럴을 탑재한 떨림 조정 캐리어와 자동 초점 캐리어)와 고정파트(베이스) 사이의 여유 공간(모서리부 여유공간)을 유효하게 활용하여 자동 초점 기능 및 떨림 보정 기능을 부가한 콤팩트한 구조로써, 제품 소형화와 기능성을 모두 충족시킬 수 있다.
또한, 떨림 보정용 자석(제1, 제2 자석)에 대응하여 분할 배치되는 복수의 요크들에 의하여, 손 떨림 보정이 행해짐에 있어 구동파트가 떨림 보정의 범위를 넘어서거나 불필요하게 회전하는 등의 오동작이 억제되며, 이에 따라 손 떨림 보정에 있어 높은 정확성과 정밀도를 갖춘 만족도 높은 카메라 렌즈 모듈을 제공할 수 있다.
더욱이, 렌즈 배럴을 실장한 캐리어들이 베이스에 수용되는 구성을 이룸으로써, 렌즈 배럴과 베이스에 조립되는 이미지 센서 모듈의 이미지 센서 사이의 광축 조정(Active-align)이 카메라 렌즈 모듈 조립과정에서 베이스에 대한 이미지 센서 모듈의 조립 각도 조정만으로 가능하기 때문에 별도의 번거로운 광축 정렬 과정이 요구되지 않는다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 부분 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 결합 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 카메라 렌즈 모듈을 A-A선 방향에서 바라본 절개 사시도.
도 5는 도 3에 도시된 카메라 렌즈 모듈을 B-B선 방향에서 바라본 절개 사시도.
도 6은 커버를 생략 도시한 카메라 렌즈 모듈의 평면도.
도 7은 도 3에 도시된 카메라 렌즈 모듈을 C-C선 방향에서 바라본 평 단면도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 구성하는 떨림 보정 캐리어와 자동 초점 캐리어의 결합 전 상태를 나타낸 사시도.
도 9는 자동 초점 구동부와 떨린 보정 구동 사이의 배치 관계를 보이기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 평면 개략도.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 X축 방향 떨림 보정과 관련한 작동 상태를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 Y축 방향 떨림 보정과 관련한 작동 상태를 나타낸 도면.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
설명의 편의를 위해 3축 방향 좌표계를 사용하여 설명하기로 하되, 도면의 기재에서 Z축은 광축 방향으로 정의하며, X 축은 상기 광축 방향인 Z축에 대해 직교하는 손 떨림 보정 방향, 그리고 Y축은 동평면 상에서 상기 X축에 대해 직교하는 다른 손 떨림 보정 방향으로 정의하여 설명하기로 한다.
도 1, 도 2, 도 3은 각각, 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 분해 사시도와 부분 분해 사시도, 결합 사시도이며, 도 4, 도 5는 각각 도 3에 도시된 카메라 렌즈 모듈을 A-A선과 B-B선 방향에서 바라본 절개 사시도이다. 그리고 도 6은 커버를 생략 도시한 카메라 렌즈 모듈의 평면도이며, 도 7은 도 3에 도시된 카메라 렌즈 모듈을 C-C선 방향에서 바라본 평 단면도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈은, 렌즈 배럴(13)을 수용하는 떨림 보정 캐리어(10)와, 떨림 보정 캐리어(10)가 안착되는 자동 초점 캐리어(12)를 포함한다. 떨림 보정 캐리어(10)를 탑재한 자동 초점 캐리어(12)는 베이스(14)에 렌즈 광축 방향을 따라 진퇴 가능하게 수용되며, 상기 캐리어들(10)(12)을 수용한 베이스(14)를 커버(11)가 상부에서 덮는다.
떨림 보정 캐리어(10)는 광축과 직교하는 평면 상에서 X, Y 2축 방향에 대해 유동 가능하도록 상기 자동 초점 캐리어(12) 상에 안착되며, 자동 초점 캐리어(12)와 떨림 보정 캐리어(10) 사이에는 자동 초점 캐리어(12)에 대한 상기 떨림 보정 캐리어(10)의 상기 광축과 직교하는 평면 운동 즉, 떨림 보정을 위한 구동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 지지하는 구름부(15)가 마련된다.
떨림 보정 캐리어(10)가 안착된 자동 초점 캐리어(12)를 평면에서 봤을 때, 대략 4개의 모서리를 갖는 사각형상의 모양에서 1개의 모서리 부분이 제거된 형상으로 형성된다.
렌즈 배럴(13)에는 다수의 렌즈로 이루어진 렌즈군(도시 생략)이 장착되어 있으며, 상기 떨림 보정 캐리어(10)에는 상기 렌즈 배럴(13)을 안정적으로 수용할 수 있을 정도의 직경을 갖는 홀(부호 생략)이 제공된다. 그리고 베이스(14)는 자동 초점 캐리어(12)의 하부면을 감싸는 바닥부(140)와, 캐리어들(10)(12)의 외면부를 감싸는 직사각형 모양의 측면부(142)로 구성된다.
캐리어의 하부면을 감싸는 상기 베이스(14)의 바닥부(140) 중앙에는 이미지 센서 모듈(19)을 구성하는 적외선 필터(190)가 위치하게 될 개구가 형성된다. 또한 개구 하방의 상기 바닥부(140) 하부면에 상기 적외선 필터(190)가 실장되는 필터 베이스(192)가 조립되고, 상기 필터 베이스(192) 하면에 이미지 센서(194)를 실장한 기판(196)이 조립되는데, 상기 기판(196)은 가요성 기판일 수 있다.
렌즈 배럴(13)을 수용하는 떨림 보정 캐리어(10)는 원통형으로 제공되고 상기 베이스(14) 육면체 형상으로 제공된다. 따라서 베이스(14)에 떨림 보정 캐리어(10)가 수용되면 베이스(14)의 각 모서리 영역에는 4개의 여유 공간이 발생되며, 이 여유 공간의 유효한 활용을 통한 효율적인 부품 실장과 제품 소형화를 위해 자동 초점 구동부(16)와 후술될 요동 제한부(155)가 배치된다.
원통형으로 제공되는 떨림 보정 캐리어(10)의 일부를 광축 방향으로 절개하면, 렌즈 배럴(13)의 외경과 떨림 보정 캐리어(10)의 내경 사이에 가공 공차(예를 들어, 렌즈 배럴의 외경이 떨림 보정 캐리어의 내경보다 클 경우)가 존재하더라도 소정의 범위 내에서 탄성 확장이 가능하므로 양호한 조립성을 확보할 수 있으며, 하단 일부를 제거하여 부품 실장 공간을 확보하는 변형이 있을 수도 있다.
자동 초점 구동부(16)는 4개의 여유 공간 중 어느 한 모서리 영역의 여유 공간에 배치되어 자동 초점 캐리어(12)의 광축 방향 이동을 위한 구동력을 발생시키며, 다른 3개의 여유공간에는 외부 충격이 있을 때 렌즈 배럴(13)을 탑재한 캐리어들(10)(12)이 광축 정렬 위치에서 이탈되는 것을 방지하는 요동 제한부(155)가 배치된다.
자동 초점 구동부(16)는 후술될 떨림 보정 구동부(17)의 일부 구성이 실장되는 베이스(14)의 제1 측면(144)과 제2 측면(146)이 직교하는 모서리 반대편의 모서리에 실장되는 자동 초점 코일(160)과 이 코일의 인접 측부에 배치되는 구동 드라이버(162), 그리고 자동 초점 코일(160)과 대면하는 자동 초점 캐리어(12) 외면부의 자석 실장부(120)에 실장되는 자동 초점 자석(164)을 포함한다.
구동 드라이버(162)는 경우에 따라 카메라 렌즈 모듈 외부(카메라 렌즈 모듈이 탑재되는 모바일 기기)에 탑재되는 형태로 제공될 수 있으므로 생략 가능하며, 이 경우 자동 초점 코일(160) 내측 또는 인접 측부에 자동 초점 구동 시 베이스에 대한 상기 자동 초점 캐리어(12)의 위치 변화를 감지하는 자동 초점 조절 센서가 배치될 수 있다.
자동 초점 자석(164)의 좌우 양측 및 이에 대응되는 베이스(14)의 모서리 영역에는 볼(B)을 포함하는 공지된 형태의 광축 가이드 장치(18, 상세한 설명 생략) 한 쌍이 배치됨으로써 베이스(14)에 대한 자동 초점 캐리어(12)의 광축 이동을 가이드하며, 자동 초점 자석(164) 배면에는 백 요크(y3)가 배치되어 자동 초점 코일(160)과 자석에 의한 전자기장을 집중시켜 구동 효율을 향상시킨다.
광축 가이드 장치(18)를 구성함에 있어서는 도 7과 같이, 자동 초점 구동부(16)를 이루는 일부 구성(자동 초점 코일)이 실장되는 베이스(14)의 모서리의 실장부(147)를 사이로 직교하는 베이스 양 측면에 형성되는 가이드 부재(180)의 안내면을 비대칭 구조(일측 안내면은 V자형 단면 다른 일측 안내면은 U자형 단면)로 구성함으로써, 광축 방향 진퇴운동이 원활히 이루어질 수 있도록 함이 바람직하다.
자동 초점 코일(160)은 그 후방에 배치되는 기판(166)으로부터 전원을 공급받아 전기장을 발생시킴으로써 자동 초점 코일(160)이 발생시키는 전기장과 상기 자동 초점 자석(164)의 자기장이 발생시키는 힘(로렌츠의 힘)에 의해 자동 초점 캐리어(12)는 베이스(14) 내에서 상기 한 쌍의 가이드 장치(18)의 안내를 받아 광축을 따라 흔들림 없는 안정적인 진퇴 운동을 하게 된다.
떨림 보정을 위한 구동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 지지하는 전술한 구름부에 대해 이후 도 8을 참조하기로 한다.
도 8을 참조하면, 구름부(15)는 자동 초점 캐리어(12)의 각 모서리에 일체로 제공되고 상면에 오목한 수용면을 형성한 둘 이상의 지지구(128)와, 떨림 보정 캐리어(10)의 둘레에 상기 지지구(128)에 대응되는 형태로 돌출 형성되며 하면에 오목한 수용면을 형성한 둘 이상의 및 지지구(128)와 상기 안착구(108) 사이에 개재되는 둘 이상의 볼(B)을 포함한다.
지지구(128)는 구체적으로, 베이스(14)의 일 측 모서리에 사선으로 배치된 상기 자석 실장부(163)의 인접 양 측부 모서리 및 대각선 방향 대향부 모서리에 각각 형성되며, 안착구(108)는 지지구(128)에 일대일 대응되는 형태로 떨림 보정 캐리어(10)의 둘레면에 일체로 형성된다. 그리고 지지구(128)와 안착구(108) 각각의 수용면에 일부와 다른 일부가 수용되는 형태로 상기 볼(B)이 개재된다.
지지구(128)와 안착구(108)는 조립 후 광축 방향에 대해 상하로 배치되어 하나의 요동억제구를 형성하게 되며, 요동억제구가 삽입 가능한 형상의 둘 이상의 요면부(148)가 상기 요동억제구에 대응되는 베이스(14)의 모서리 내측에 각각 광축 방향을 따라 제공됨으로써, 상기 요동억제구(108)(128)와 요면부(148)는 앞서 언급한 요동 제한부(155)를 구성하게 된다.
지지구(128)와 안착구(108), 그리고 상기 요면부(148)가 구성하는 상기 요동 제한부(155)에 의해, 자동 초점 조절이나 손 떨림 보정 내지는 카메라 렌즈 모듈에 외부나 내부 충격이 발생했을 때 베이스(14)에 대한 상기 캐리어들(10)(12)의 과도한 유동 또는 이탈 억제됨으로써 내 충격성과 신뢰성을 증대시킬 수 있다.
또한, 자동 초점 캐리어(12)의 바닥 측에서 돌출되는 각 지지구(128)의 측면과 떨림 보정 캐리어(10)의 후술되는 장착부(102) 측면이 소정의 갭을 두고 대면하는 하는 형태로 상기 지지구(128) 사이에 장착부(102)가 맞물리게 조립됨으로써, 마찬가지로 외부나 내부 충격 시 자동 초점 캐리어(12)에 대한 떨림 보정 캐리어(10)의 과도한 유동 또는 이탈이 억제된다.
자동 초점 구동부(16)의 타측에는 손 떨림에 대응하는 적절한 보정이 이루어질 수 있도록, 자동 초점 캐리어(12)에 대한 떨림 보정 캐리어(10)의 XY 평면 상에서의 평면 운동을 위한 힘을 발생시키는 떨림 보정 구동부(17)가 배치된다. 상기 떨림 보정 구동부(17)에 대해서는 이하 도 9 및 앞서 첨부된 도 8을 참조하기로 한다.
도 9는 자동 초점 구동부와 떨림 보정 구동부 사이의 배치 관계를 개략적으로 보인 도면이다.
도 8과 도 9를 참조하면, 떨림 보정 구동부(17)는, 자동 초점 코일(160)이 실장된 베이스(14)의 일측 모서리에 대각선 방향으로 대향되는 모서리 양 측의 베이스(14) 측면(설명의 편의를 제1 측면(144)과 제2 측면(146)으로 명명함)과 이와 마주하는 떨림 보정 캐리어(10)의 외면에 각각 실장되는 코일(170a)(170b)과 자석(172a)(172b)으로 구성된다.
그리고 자석(172a)(172b)에 대응되도록 캐리어들(10)(12) 사이에 배치되는 요크들(174a, 176a)(174b, 176b)을 포함한다.
떨림 보정 구동부(17)는 구체적으로, 베이스(14)의 제1 측면(144)과 떨림 보정 캐리어(10) 사이에 배치되어 떨림 보정 캐리어(10)의 X축 방향 이동을 위한 힘을 발생시키는 제1 떨림 보정 구동부(17a)와, 제1 측면(144)과 직교하는 베이스(14)의 제2 측면(146)과 떨림 보정 캐리어(10) 사이에 배치되어 떨림 보정 캐리어(10)의 Y축 방향 이동을 위한 힘을 발생시키는 제2 떨림 보정 구동부(17b)로 구분될 수 있다.
제1 떨림 보정 구동부(17) 발생시키는 X축 방향 힘의 성분과, 제2 떨림 보정 구동부(17) 발생시키는 Y축 방향 힘의 성분의 벡터적인 합(합력)에 의해, 떨림 보정 캐리어(10)는 자동 초점 캐리어(12) 상의 XY 평면 상에서 상기 합력이 작용하는 방향으로 평면 운동하면서 손 떨림에 대응하는 적절한 보정이 이루어지게 된다.
제1 떨림 보정 구동부(17a)는 구체적으로, 베이스(14)의 상기 제1 측면(144)에 실장되는 제1 코일(170a)과, 제1 측면(144)의 상기 제1 코일(170a)과 대면하는 떨림 보정 캐리어(10)의 장착면(102)에 실장되는 제1 자석(172a)을 포함한다. 그리고 상기 제1 자석(172a)에 대해 좌우 쌍을 이뤄 대응되는 제1, 제2 요크(174a)(176a)와, 제1 코일(170a)에 대한 제1 자석(172a)의 위치 변화를 검출하는 제1 위치 검출 센서(178a)를 구비한다.
제1, 제2 요크(174a)(176a)는 제1 자석(172a)의 광축 방향 중앙 축선(A1)을 기준으로 나뉘어지는 각각의 영역에 하나씩 대응되는 형태의 배치를 이루도록 상기 자동 초점 캐리어(12)의 바닥 테두리 일측에 분할 실장된다. 바람직하게는, 상기 축선(A1)을 기준으로 대칭이 되는 위치에 동일한 크기로 배치된다.
축선(A1)을 기준으로 대칭되는 형태로 배치되는 제1 요크(174a)와 제1 자석(172a) 그리고 제2 요크 (176a)와 제1 자석(172a) 사이에 같은 크기로 인력(引力)이 작용하며, 따라서 떨림 보정 구동 시 떨림 보정 캐리어(10)가 XY 평면 상에서 일측 방향으로의 회전이 억제되고 보정 후 광축 중심 위치로 정확히 복귀될 수 있다.
즉, 제1 자석(172a)의 광축 방향 중앙 축선을 기준으로 나뉘어지는 각각의 영역에 대응되도록 분할 설치되는 상기 제1, 제2 요크(174a)(176a)는, 떨림 보정을 위한 떨림 보정 캐리어(10)의 구동 시 상기 제1 자석(172a)과의 사이에 인력(引力)을 발생시켜 떨림 보정 구동력이 작용하는 방향에 대해 떨림 보정 캐리어(10)가 회전 없는 안정적인 직선운동을 할 수 있도록 한다.
제1 위치 검출 센서(178a)는 제1 코일(170a)에 대한 제1 자석(172a)의 위치 변화를 검출한다. 이는 제1 자석(172a)의 자기장 변화로서 베이스(14)에 대한 떨림 보정 캐리어(10)의 위치를 실시간으로 인식하며, 초기 위치에 대비한 상기 인식된 위치 값에 기초해 제1 떨림 보정 구동부(17)에 대한 피드백 제어가 수행되도록 함으로써 떨림에 대한 보정이 정밀하게 이루어질 수 있도록 한다.
제2 떨림 보정 구동부(17b)는, 베이스(14)의 상기 제2 측면(146)에 실장되는 제2 코일(170b)과, 제2 측면(146)의 상기 제2 코일(170b)과 대면하는 떨림 보정 캐리어(10)의 장착면(104)에 실장되는 제2 자석(172b)을 포함한다. 그리고 제2 자석(172b)에 대해 좌우 쌍을 이뤄 대응되는 제3, 제4 요크(174b)(176b)와, 제2 코일(170b)에 대한 제2 자석(172b)의 위치 변화를 검출하는 제2 위치 검출 센서(178b)를 구비한다(후술 될 도 11 참조).
제3, 제4 요크(174b)(176b)는 제1, 제2 요크(174a)(176a)와 마찬가지 형태로, 상기 제2 자석(172b)의 광축 방향 중앙 축선(A2)을 기준으로 나뉘어지는 각각의 영역에 하나씩 대응되는 형태의 배치를 이루도록 상기 자동 초점 캐리어(12)의 바닥 테두리 타측에 분할 실장됨으로써, 떨림 보정 구동 시 떨림 보정 캐리어(10)가 XY 평면 상에서 일측 방향으로 회전하는 것을 억제하고 보정 후 광축 중심 위치에 복귀될 수 있도록 복원력을 제공한다.
즉, 제2 자석(172b)의 광축 방향 중앙 축선을 기준으로 나뉘어지는 각각의 영역에 대응되도록 분할 설치되는 상기 제3, 제4 요크(174b)(176b)는, 떨림 보정을 위한 떨림 보정 캐리어(10)의 구동 시 상기 제2 자석(172b)과의 사이에 인력(引力)을 발생시켜 떨림 보정 구동력이 작용하는 방향에 대해 떨림 보정 캐리어(10)가 회전 없는 안정적인 직선운동을 할 수 있도록 한다.
제2 위치 검출 센서(178b)는 제2 코일(170b)에 대한 제2 자석(172b)의 위치 변화를 검출한다. 이는 제2 자석(172b)의 자기장 변화로서 베이스(14)에 대한 떨림 보정 캐리어(10)의 위치를 실시간으로 인식하며, 초기 위치에 대비한 상기 인식된 위치 값에 기초해 제2 떨림 보정 구동부(17)에 대한 피드백 제어가 수행되도록 함으로써 떨림에 대한 보정이 정밀하게 이루어질 수 있도록 한다.
도면부호 20은 자동 초점 조절 시 렌즈 배럴(13)을 실장한 캐리어들(10)(12)의 Z축 방향 이탈 방지 및 최대 스트로크를 결정하는 자동 초점 스토퍼이며, 22는 떨림 보정 구동 시 떨림 보정 캐리어(10)의 Z축 이동을 제한하기 위해 마련되는 떨림 보정 스토퍼이다. 그리고 도면부호 179는 떨림 보정 구동부(17)를 구성하는 코일이 실장되고 이에 전원을 공급하는 기판이다.
도면에서는 상기 자동 초점 스토퍼(20)가 베이스 상부에 조립식으로 제공되는 구성을 예를 들어 도시하고 있으나, 자동 초점 스토퍼(20)와 대응되는 위치의 커버에 단차를 형성시킴으로써 상기 자동 초점 스토퍼(20)를 대체할 수도 있으며, 이 경우 상기 단차면에는 댐퍼를 부착하여 캐리어가 닿았을 때의 충격이 감쇄될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 미설명 부호 y1, y2, y4는 전자기장을 집중시켜 자동 초점 구동 및 떨림 보정 구동 시 구동 효율을 증대시키기 위해 상기 자동 초점 구동부(16) 측 기판(166)과, 제1, 제2 떨림 보정 구동부(17a)(17b)의 제1, 제2 자석(172a)(172b) 배면에 각각 배치되는 백요크(Back Yoke)를 가리킨다.
이하 상기한 구성의 떨림 보정 구동부에 의해 수행되는 손 떨림 보정에 대하여 살펴보기로 한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 X축 방향 떨림 보정과 관련한 작동 상태를 나타낸 도면으로서, 도 10의 (a)는 X축 방향 떨림 보정과 관련한 제1 떨림 보정 구동부의 동작원리를 개략적으로 나타낸 작동 개념도이며, 도 10의 (b)는 X축 방향에 대한 손 떨림 보정 시 제1 자석과 제1, 제2 요크 사이의 관계를 설명하기 위한 요부 확대 사시도이다.
도 10의 (a)를 참조하면, 정지상태 즉, 전원이 입력되지 않은 상태에서는 제1 자석(172a)과 제2 자석(172b)이 제1 코일(170a)과 제2 자석(172b)을 향해 발생시키는 자기력에 의한 인력(引力)으로 인해, 상기 떨림 보정 캐리어(10)는 자동 초점 캐리어(12) 상에서 XY 평면에 대해 어느 한 쪽으로 쏠림 됨이 없이 그 중심이 광축과 정확히 일치하는 정렬 상태를 유지하고 있다.
정지상태에서 떨림 보정 구동부(17)의 기판(179)을 통해 제1 코일(170a)에 전원이 공급되면, 제1 코일(170a)의 전기장과 제1 자석(172a)의 자기장의 상호 작용에 의해 상기 떨림 보정 캐리어(10)를 X축 방향으로 진퇴시키는 힘이 발생하게 되는데, 이 힘이 렌즈 배럴(13)을 수용한 떨림 보정 캐리어(10)가 상기 XY 평면 상에서 X축 방향 떨림에 대응하여 움직이도록 하는 힘이 된다.
X축 방향 떨림에 대한 보정 과정에서 제1 위치 검출 센서(178a)는 제1 코일(170a)에 대한 제1 자석(172a)의 위치 변화를 검출하여 베이스(14)에 대한 떨림 보정 캐리어(10)의 위치를 실시간으로 인식하며, 초기 위치에 대비한 상기 인식된 위치 값에 기초해 제1 떨림 보정 구동부(17)에 대한 피드백 제어가 수행됨으로써 떨림에 대한 보정이 정밀하게 이루어지는 것이다.
X축 방향에 대한 떨림 보정에 있어, 제1, 제2 요크(174a)(176a)가 제1 자석(172a)의 광축 방향 중앙 축선을 기준으로 나뉘어지는 각각의 영역에 하나씩 대응되는 형태의 배치를 이루도록 분할 실장됨에 따라, 도 10의 (b)와 같이 2분할된 각각의 영역에 균등한 힘으로 인력이 작용하게 되며, 이에 따라 떨림 보정 캐리어(10)는 회전 없는 안정적인 직선운동을 하게 된다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 Y축 방향 떨림 보정과 관련한 작동 상태를 나타낸 도면으로서, 도 11의 (a)는 Y축 방향 떨림 보정과 관련한 제2 떨림 보정 구동부의 동작원리를 개략적으로 나타낸 작동 개념도이며, 도 11의 (b)는 Y축 방향에 대한 손 떨림 보정 시 제2 자석과 제3, 제4 요크 사이의 관계를 설명하기 위한 요부 확대 사시도이다.
도 10과는 반대로, 정지상태에서 떨림 보정 구동부(17)의 기판(179)을 통해 제2 코일(170b)에 전원이 공급되면, 제2 코일(170b)의 전기장과 제2 자석(172b)의 자기장의 상호 작용에 의해 떨림 보정 캐리어(10)를 Y축 방향으로 진퇴시키는 힘이 발생하게 된다. 이때 이 힘은 렌즈 배럴(13)을 수용한 떨림 보정 캐리어(10)가 상기 XY 평면 상에서 Y축 방향 떨림에 대응하도록 하는 힘이 된다.
마찬가지로, Y축 방향 떨림에 대한 보정 과정에서 제2 위치 검출 센서(178b)는 제2 코일(170b)에 대한 제2 자석(172b)의 위치 변화를 검출하여 베이스(14)에 대한 떨림 보정 캐리어(10)의 위치를 실시간으로 인식하며, 초기 위치에 대비한 상기 인식된 위치 값에 기초해 제2 떨림 보정 구동부(17a)에 대한 피드백 제어가 수행됨으로써 떨림에 대한 보정이 정밀하게 이루어지는 것이다.
Y축 방향에 대한 떨림 보정에 있어서도, 제3, 제4 요크(174b)(176b)가 제2 자석(172b)의 광축 방향 중앙 축선을 기준으로 나뉘어지는 각각의 영역에 하나씩 대응되는 형태의 배치를 이루도록 분할 실장됨에 따라, 도 11의 (b)와 같이 2분할된 각각의 영역에 균등한 힘으로 인력이 작용하게 되며, 이에 따라 떨림 보정 캐리어(10)는 회전 없는 안정적인 직선운동을 하게 된다.
물론, 도면을 통해 구체적으로 도시하지는 않았으나, 실제 떨림 보정을 위한 구동에 있어서는 제1 떨림 보정 구동부(17)와 제2 떨림 보정 구동부(17) 각각에 의해 X축과 Y축 방향으로 크기와 방향이 다른 힘이 동시에 작용되며, 제1, 제2 떨림 보정 구동부(17)에 의한 X축과 Y축 각 벡터 성분을 합성시킨 방향으로 떨림 보정 캐리어(10)가 이동되어 떨림을 보정한다.
이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 의한 카메라 렌즈 모듈에 의하면, 구동파트(렌즈 배럴을 탑재한 떨림 조정 캐리어와 자동 초점 캐리어)와 고정파트(베이스) 사이의 여유 공간(모서리부 여유공간)을 유효하게 활용하여 자동 초점 기능 및 떨림 보정 기능을 부가한 콤팩트한 구조로써, 제품 소형화와 기능성을 모두 충족시킬 수 있다.
또한, 떨림 보정용 자석(제1, 제2 자석)에 대응하여 분할 배치되는 복수의 요크들에 의하여, 손 떨림 보정이 행해짐에 있어 구동파트가 떨림 보정의 범위를 넘어서거나 불필요하게 회전하는 등의 오동작이 억제되며, 이에 따라 손 떨림 보정에 있어 높은 정확성과 정밀도를 갖춘 만족도 높은 카메라 렌즈 모듈을 제공할 수 있다.
더욱이, 렌즈 배럴을 실장한 캐리어들이 베이스에 수용되는 구성을 이룸으로써, 렌즈 배럴과 베이스에 조립되는 이미지 센서 모듈의 이미지 센서 사이의 광축 조정(Active-align)이 카메라 렌즈 모듈 조립과정에서 베이스에 대한 이미지 센서 모듈의 조립 각도 조정만으로 가능하기 때문에 별도의 번거로운 광축 정렬 과정이 요구되지 않는다는 장점이 있다.
이상에서는 떨림 보정 캐리어가 자동 초점 캐리어에 탑재된 구성을 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 반대로 상기 베이스(14)가 상기 떨림 보정 캐리어(10)를 실장하고, 떨림 보정 캐리어(10)에 자동초점 캐리어(12)가 탑재되는 변형이 있을 수도 있으며, 따라서 이러한 변형 예 역시 본 발명의 범주에 포함될 수 있음을 밝혀둔다.
이와 같은 변형 예의 경우에는, 전술한 일 실시 예에 적용된 구름부(15)와 제1 내지 제4 요크(176a, 174a, 176b, 174b)는 상기 떨림 보정 캐리어(10)와 상기 베이스(14)의 사이에 장착되어 마찬가지로 상기 떨림 보정 캐리어(10)의 떨림 보정 구동과 과도한 회전을 방지하는 기능을 제공할 수 있다.
이 경우에는, 자동 초점 구동부가 장착되는 부분의 떨림 보정 캐리어(10)에 관통 홀을 형성하고, 일 실시 예에 적용된 전술한 자동 초점 자석(164)과 상기 자동 초점 코일(160)은 상기 관통 홀을 사이에 두고 상호 대면하는 배치를 이루도록 구성할 수 있으며, 관통 홀이 없는 경우에는 떨림 보정 캐리어(10)와 자동 초점 캐리어(12) 사이에 자동 초점 구동부가 배치되도록 구성하고 떨림 보정 캐리어에 배치된 코일에 전원을 인가함으로써 자동 초점 구동이 구현되도록 할 수도 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 떨림 보정 캐리어 11 : 커버
12 : 자동 초점 캐리어 13 : 렌즈 배럴
14 : 베이스 15 : 구름부
16 : 자동 초점 구동부 17 : 떨림 보정 구동부
19 : 이미지 센서 모듈 20, 22 : 스토퍼

Claims (18)

  1. 카메라 렌즈 모듈에 있어서,
    상기 카메라 렌즈 모듈의 모서리에 배치된 자동 초점 구동부와;
    상기 자동 초점 구동부가 위치된 모서리 반대편 면 또는 모서리에 상호 수직하게 배치된 떨림 보정 구동부들;을 포함함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    렌즈 배럴을 수용하며 상기 떨림 보정 구동부에 의해 구동되는 떨림 보정 캐리어;
    상기 떨림 보정 캐리어를 탑재하며 상기 자동 초점 구동부에 의해 구동되는 자동 초점 캐리어;
    떨림 보정 캐리어를 탑재한 상기 자동 초점 캐리어를 광축 방향으로 진퇴 가능하게 수용하는 베이스;를 더 포함함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 떨림 보정 구동부는,
    자동 초점 구동부가 위치된 모서리 반대편 면 또는 모서리 인접 측부에 배치된 제1 떨림 보정 구동부와;
    제1 떨림 보정 구동부와 수직한 제2 떨림 보정 구동부;로 구성됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 떨림 보정 구동부는,
    베이스의 제1 측면에 실장되는 제1 코일과;
    상기 제1 측면과 대면하는 떨림 보정 캐리어의 장착면에 실장되는 제1 자석과;
    상기 제1 자석에 대해 좌우 쌍을 이뤄 대응되는 제1, 제2 요크;로 구성됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 코일에 대한 제1 자석의 위치 변화를 검출하는 제1 위치 검출 센서;를 더 포함함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  6. 제 4 항에 있어서,
    제1, 제2 요크는,
    상기 제1 자석의 광축 방향 중앙 축선을 기준으로 나뉘어지는 각각의 영역에 하나씩 대응되는 형태의 배치를 이루도록 자동 초점 캐리어 일측에 실장됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 떨림 보정 구동부는,
    베이스의 제2 측면에 실장되는 제2 코일과;
    상기 제2 측면과 대면하는 떨림 보정 캐리어의 장착면에 실장되는 제2 자석과;
    상기 제2 자석에 대해 좌우 쌍을 이뤄 대응되는 제3, 제4 요크;로 구성됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 코일에 대한 제2 자석의 위치 변화를 검출하는 제2 위치 검출 센서;를 더 포함함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제3, 제4 요크는,
    상기 제2 자석의 광축 방향 중앙 축선을 기준으로 나뉘어지는 각각의 영역에 하나씩 대응되는 형태의 배치를 이루도록 자동 초점 캐리어 타측에 실장됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자동 초점 구동부는,
    상기 카메라 렌즈 모듈의 베이스 모서리에 실장되는 자동 초점 코일;
    상기 자동 초점 코일 인접 측부에 배치되는 구동 드라이버;
    상기 자동 초점 코일과 대면하는 자동 초점 캐리어 외면부에 실장되는 자동 초점 자석;을 포함함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자동 초점 구동부는,
    상기 카메라 렌즈 모듈의 베이스 모서리에 실장되는 자동 초점 코일;
    상기 자동 초점 코일을 실장한 기판에 탑재되는 자동 초점 조절 센서;
    상기 자동 초점 코일과 대면하는 자동 초점 캐리어 외면부에 실장되는 자동 초점 자석;을 포함함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  12. 제 2 항에 있어서,
    자동 초점 캐리어에 대한 상기 떨림 보정 캐리어의 광축과 직교하는 평면 운동을 지지하는 구름부;를 더 포함함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 구름부는,
    상기 자동 초점 캐리어의 모서리에 일체로 제공되고 상면에 오목한 수용면을 형성한 둘 이상의 지지구;
    떨림 보정 캐리어의 둘레에 상기 지지구에 대응되는 형태로 돌출 형성되며 하면에 오목한 수용면을 형성한 둘 이상의 안착구; 및
    상기 지지구와 안착구의 수용면에 일부와 다른 일부가 각각 수용되는 형태로 개재되는 둘 이상이 볼;을 포함함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지구와 안착구는 광축 방향에 대해 상하로 적층되는 형태로 배치되어 하나의 요동억제구를 형성하며,
    상기 요동억제구가 삽입 가능한 형상의 둘 이상의 요면부가 베이스의 모서리 내측에 광축 방향을 따라 제공됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스는,
    자동 초점 캐리어의 하부면을 감싸는 중앙부가 개구된 바닥부와;
    자동 초점 캐리어와 이에 탑재된 떨림 보정 캐리어를 감싸는 직사각형 모양의 측면부;로 구성됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 베이스의 모서리에 자동 초점 구동부의 일부 구성이 실장되는 실장부가 형성되며,
    상기 실장부가 형성된 모서리를 사이로 상호 수직한 측면부에 광축 가이드 장치를 구성하는 한 쌍의 가이드 부재가 마련됨을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  17. 제 2 항에 있어서
    상기 베이스에 조립되고 랜즈 배럴을 수용한 떨림 보정 캐리어의 광축 방향 이동을 제한하는 스토퍼;를 더 포함함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  18. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 하부에 장착되는 이미지 센서 모듈;을 더 포함하며,
    상기 이미지 센서 모듈은,
    상기 베이스의 바닥부 개구에 중앙에 배치되는 적외선 필터와;
    상기 적외선 필터가 실장되는 필터 베이스와;
    적외선 필터 하부에 배치되는 이미지 센서를 실장한 기판;을 포함함을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
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