KR20160008445A - 액추에이터 유닛 및 렌즈 모듈 - Google Patents

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KR20160008445A
KR20160008445A KR1020140179301A KR20140179301A KR20160008445A KR 20160008445 A KR20160008445 A KR 20160008445A KR 1020140179301 A KR1020140179301 A KR 1020140179301A KR 20140179301 A KR20140179301 A KR 20140179301A KR 20160008445 A KR20160008445 A KR 20160008445A
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actuator unit
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김종범
이준규
박형재
김상진
이정원
이화선
박동현
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 액추에이터 유닛은 동일 평면상에 배치되는 고정부와 지지부를 연결하는 복수의 구동부; 상기 지지부가 상기 평면과 일치되지 않은 다른 평면상에 배치되도록 상기 구동부를 변형시키는 액추에이터; 및 상기 구동부의 변위를 측정하도록 구성되는 센서;를 포함한다.

Description

액추에이터 유닛 및 렌즈 모듈{Actuator Unit and Lens Module}
본 발명은 렌즈 구동을 위한 액추에이터 유닛 및 이를 포함한 렌즈 모듈에 관한 것이다.
고해상도의 카메라 장치는 복수 렌즈와 이미지 센서를 포함한다. 이러한 카메라 장치는 선명한 화상을 결상시키기 위해 렌즈 배럴을 광축 방향으로 이동시키는 이동 수단을 구비한다.
그런데 이러한 구조는 상당한 질량의 렌즈 배럴을 이동시켜 초점거리를 조정하므로 전류 소모량이 크고, 이동 수단의 구조가 복잡하여 카메라 장치의 소형화에 불리하다.
참고로, 본 발명과 관련된 선행기술로는 특허문헌 1 및 2가 있다.
KR 2005-042922 A KR 2008-001992 A
본 발명은 박형화 제작이 가능한 액추에이터 유닛 및 렌즈 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시 예에 따른 액추에이터 유닛은 웨이퍼 기판의 몸체와 압전 소자를 포함한다.
일 실시 예에 따른 렌즈 모듈은 웨이퍼 기판의 액추에이터와 이를 통해 구동되는 하나 이상의 렌즈를 포함한다.
본 발명은 신속하고 정확한 자동초점조정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터 유닛의 평면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 액추에이터 유닛의 A-A 단면도이고,
도 3은 도 1에 도시된 액추에이터 유닛의 B-B 단면도이고,
도 4는 도 1에 도시된 액추에이터 유닛의 C-C 단면도이고,
도 5는 도 1에 도시된 액추에이터 유닛의 D-D 단면도이고,
도 6 및 도 7은 도 1에 도시된 액추에이터 유닛의 작동 상태를 나타낸 D-D 단면도이고,
도 8 및 도 9는 도 1에 도시된 액추에이터 유닛의 다른 작동 상태를 나타낸 D-D 단면도이고,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 액추에이터 유닛의 평면도이고,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 액추에이터 유닛의 평면도이고,
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 액추에이터 유닛의 평면도이고,
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 액추에이터 유닛의 평면도이고,
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 액추에이터 유닛의 평면도이고,
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 액추에이터 유닛의 평면도이고,
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 액추에이터 유닛의 평면도이고,
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈의 분리 사시도이고,
도 18은 도 17에 도시된 렌즈 모듈의 결합 사시도이고,
도 19는 도 18에 도시된 렌즈 모듈의 E-E 단면도이고,
도 20은 다른 형태에 따른 렌즈 모듈의 E-E 단면도이고,
도 21은 또 다른 형태에 따른 렌즈 모듈의 E-E 단면도이고,
도 22는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 렌즈 모듈의 분리 사시도이고,
도 23은 도 22에 도시된 렌즈 모듈의 결합 사시도이고,
도 24는 도 23에 도시된 렌즈 모듈의 F-F 단면도이고,
도 25는 도 23에 도시된 렌즈 모듈의 G-G 단면도이고,
도 26은 본 발명의 또 다른 실시 예에 렌즈 모듈의 평면도이고,
도 27은 도 27에 도시된 H 부분의 확대도이고,
도 28은 본 발명의 또 다른 실시 에에 렌즈 모듈의 평면도이고,
도 29는 일 형태에 따른 표면 탄성파 센서가 장착된 J 부분의 확대도이고,
도 30은 다른 형태에 따른 표면 탄성파 센서가 장착된 J 부분의 확대도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하여 일 실시 예에 따른 액추에이터 유닛을 설명한다.
액추에이터 유닛(100)은 고정부(110), 지지부(120), 구동부(130)를 포함한다. 아울러, 액추에이터 유닛(100)은 구동부(130)에 형성되는 액추에이터(140)와 센서(150)를 포함한다.
액추에이터 유닛(100)은 웨이퍼를 기반으로 제작된다. 예를 들어, 액추에이터 유닛(100)의 고정부(110), 지지부(120), 구동부(130: 132, 134)는 웨이퍼의 가공공정을 통해 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 하나의 웨이퍼를 이용하여 다수의 액추에이터 유닛(100)을 일괄 생산할 수 있다.
액추에이터 유닛(100)은 대체로 다각형태로 제작된다. 예를 들어, 액추에이터 유닛(100)은 정사각형으로 제작될 수 있다. 그러나 액추에이터 유닛(100)의 형태가 정사각형으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 액추에이터 유닛(100)은 오각형, 육각형 등의 형태로 변형될 수 있다.
이하에서 액추에이터 유닛(100)의 고정부(110), 지지부(120), 구동부(130: 132, 134)를 설명한다.
고정부(110)는 사방이 폐쇄된 형태로 이루어진다. 예를 들어, 고정부(110)는 정사각형일 수 있다. 이와 같이 형성된 고정부(110)는 하우징, 렌즈 배럴 등과 결합한다.
지지부(120)는 고정부(110)의 내측에 형성된다. 지지부(120)는 고정부(110)와 닮은 꼴 형태일 수 있다. 일 예로, 도 1에서 지지부(120)는 고정부(110)와 마찬가지로 정사각형이다. 지지부(120)의 중앙은 렌즈의 유효광이 통과할 수 있도록 구멍(128)이 형성된다. 참고로, 본 실시 예에서는 상기 구멍(128)이 사각형이나 원형으로 변경될 수 있다. 이와 같이 구성된 지지부(120)는 렌즈가 배치될 수 있는 공간을 제공한다.
구동부(130: 132, 134)는 고정부(110)와 지지부(120)를 연결한다. 예를 들어, 구동부(130: 132, 134)는 고정부(110)로부터 지지부(120)로 연장되어, 공간적으로 분리된 고정부(110)와 지지부(120)를 연결한다. 참고로, 본 실시 예에서 구동부(130: 132, 134)는 2개이며, 각각 고정부(110)와 지지부(120)의 마주하는 변들을 연결한다. 일 예로, 구동부(130: 132, 134)는 고정부(110)의 한 변의 2등분 지점으로부터 지지부(120)의 한 변의 2등분 지점을 향해 연장된다.
다음에서는 액추에이터 유닛(100)의 액추에이터(140: 142, 144)와 센서(150: 152, 154)를 설명한다.
액추에이터(140: 142, 144)는 구동부(130: 132, 134)에 형성된다. 예를 들어, 액추에이터(140: 142, 144)는 2개의 구동부(130: 132, 134)에 각각 형성될 수 있다. 액추에이터(140: 142, 144)는 전기신호에 따라 구동부(130: 132, 134)를 변형시키도록 구성된다. 이를 위해 액추에이터(140: 142, 144)는 전기신호를 물리적 힘으로 변환하는 압전소자를 포함한다. 그러나 액추에이터(140: 142, 144)의 동력원이 압전소자로 한정되는 것은 아니다. 액추에이터(140: 142, 144)는 구동부(130: 132, 134)의 길이방향을 따라 길게 형성된다. 이와 같이 구성된 액추에이터(140: 142, 144)는 구동부(130: 132, 134)의 일 단과 타 단 간의 변위 차를 극대화시킬 수 있다.
센서(150)는 구동부(130: 132, 134)의 변형에 따른 위치변화를 감지하도록 구성된다. 예를 들어, 센서(150: 152, 154)는 구동부(130: 132, 134)와 지지부(120)의 연결지점에 형성되어, 해당 연결지점의 위치변화를 감지할 수 있다. 참고로, 센서(150: 152, 154)는 자기력선속을 감지하는 홀 소자일 수 있다. 아울러, 센서(150: 152, 154)는 구동부(130: 132, 134)의 물리적 변형을 전기신호로 변환하는 압저항체일 수도 있다.
도 2를 참조하여 구동부(134)의 A-A 단면 구조를 설명한다.
도 2에 도시된 단면은 구동부(134)에서 액추에이터(144)가 형성된 부분을 나타낸다. 이 부분은 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼 재질의 구동부(134), 복수의 전극(1502)이 형성되는 전극층, 절연층(170), 하부 전극(1402), 압전소자(1404), 상부 전극(1406)으로 구성된다. 여기서, 복수의 전극(1502)은 센서(154)와 연결되기 위한 구성이고, 하부 전극(1402)과 상부 전극(1406)은 압전소자(1404)에 전기신호를 송출하기 위한 구성이다. 한편, 상기 전극(1402, 1404, 1502)의 형성 위치 및 기능은 전술된 형태로 한정되지 않는다. 예를 들어, 하부 전극(1402)에 센서(154)용 신호 전극이 형성될 수도 있고, 상부 전극(1404)에 센서(154)용 신호 전극이 형성될 수도 있다.
도 3을 참조하여 구동부(134)의 B-B 단면 구조를 설명한다.
도 3에 도시된 단면은 구동부(134)에서 액추에이터(144)와 센서(154) 사이 부분을 나타낸다. 이 부분은 구동부(134), 복수의 전극(1502)이 형성되는 전극층, 절연층(170)으로 구성된다.
도 4를 참조하여 구동부(134)의 C-C 단면 구조를 설명한다.
도 4에 도시된 단면은 구동부(134)에서 센서(154)가 형성된 부분을 나타낸다. 이 부분은 도 4에 도시된 바와 같이 구동부(134), 복수의 전극(1502), 센서(154)의 층으로 이루어진다. 여기서, 복수의 전극(1502)은 센서(154)와 연결되어, 센서(154)로부터 감지된 신호를 외부로 송출한다.
도 5를 참조하여 액추에이터 유닛의 D-D 단면 형태를 설명한다.
액추에이터 유닛(100)은 도 5에 도시된 단면 형태를 갖는다. 고정부(110), 지지부(120), 복수의 구동부(132, 134)는 앞서 설명한 바와 같이 하나의 웨이퍼에 의해 형성되어, 특별한 경계 구분없이 일체로 연결된다. 따라서, 본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 고정부(110), 지지부(120), 구동부(132, 134) 간의 결합 신뢰성을 확보하는데 유리하다. 또한, 본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 웨이퍼 기반으로 제작되므로, 고정부(110), 지지부(120), 구동부(132, 134)의 박형화가 유리하다.
액추에이터(142, 144)는 구동부(132, 134)에 각각 형성된다. 일 예로, 액추에이터(142, 144)는 고정부(110)와 구동부(132, 134)의 연결지점으로부터 구동부(132, 134)와 지지부(120)의 연결지점까지 길게 형성된다. 이와 같이 구성된 액추에이터(142, 144)는 구동부(132, 134)를 상방 또는 하방(도 5 기준 방향임)으로 변형시켜, 지지부(120)에 배치되는 렌즈(200)의 위치를 변경시킨다.
한편, 첨부된 도면에는 액추에이터(142, 144)가 구동부(132, 134)의 일면(상면)에만 형성되어 있으나, 필요에 따라 구동부(132, 134)의 양면(즉, 상면 및 하면)에 모두 형성될 수도 있다.
센서(152, 154)는 구동부(132, 134)에 각각 형성된다. 일 예로, 센서(152, 154)는 구동부(132, 134)와 지지부(120)가 연결되는 부분에 형성된다. 그러나 센서(152, 154)의 형성위치가 전술된 형태로 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 센서(152, 154)는 구동부(132, 134)와 고정부의 연결지점 등 변위측정이 용이한 어떠한 부분에도 형성될 수 있다.
다음에서는 위와 같이 구성된 액추에이터 유닛(100)의 작동상태를 설명한다.
렌즈(200)를 제조하거나 또는 렌즈(200)를 지지부(120)에 형성하는 과정에서 오차가 발생하면, 렌즈(200)의 광축(ZL-ZL)과 렌즈 모듈의 광축(Z-Z)이 불일치될 수 있다. 본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 이러한 상태를 교정할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터 유닛(100)은 구동부(130)를 변형시켜 고정부(110)에 대한 지지부(120)의 기울기를 조정하고, 이를 통해 렌즈(200)의 광축(ZL-ZL)과 렌즈 모듈의 광축(Z-Z)을 일치시킬 수 있다.
먼저, 도 6을 참조하여 렌즈(200)의 광축(ZL-ZL)이 렌즈 모듈의 광축(Z-Z)에 대해 제1각도(θ1)로 기울어진 경우를 설명한다.
도 6은 렌즈(200)의 광축(ZL-ZL)이 렌즈 모듈의 광축(Z-Z)에 대해 반 시계 방향으로 제1각도(θ1)만큼 기울어진 상태이다. 이 경우, 구동부(132)가 하방으로 휘어지도록 액추에이터(142)를 작동시키고, 구동부(134)가 상방으로 휘어지도록 액추에이터(144)를 작동시키면, 렌즈(200)의 광축(ZL-ZL)과 렌즈 모듈의 광축(Z-Z)을 일치시킬 수 있다. 아울러, 렌즈(200)의 광축(ZL-ZL)과 렌즈 모듈의 광축(Z-Z)이 일치되는지 여부는 센서(152, 154)를 통해 감지되는 구동부(132, 134)의 변위로 확인할 수 있다.
도 7을 참조하여 렌즈(200)의 광축(ZL-ZL)이 렌즈 모듈의 광축(Z-Z)에 대해 제2각도(θ2)로 기울어진 경우를 설명한다.
도 7은 렌즈(200)의 광축(ZL-ZL)이 렌즈 모듈의 광축(Z-Z)에 대해 시계 방향으로 제2각도(θ2)만큼 기울어진 상태이다. 이 경우, 구동부(132)가 상방으로 휘어지도록 액추에이터(142)를 작동시키고, 구동부(134)가 하방으로 휘어지도록 액추에이터(144)를 작동시키면, 렌즈(200)의 광축(ZL-ZL)과 렌즈 모듈의 광축(Z-Z)을 일치시킬 수 있다. 아울러, 렌즈(200)의 광축(ZL-ZL)과 렌즈 모듈의 광축(Z-Z)이 일치되는지 여부는 센서(152, 154)를 통해 감지되는 구동부(132, 134)의 변위로 확인할 수 있다.
다음에서는 액추에이터 유닛(100)의 다른 작동상태를 설명한다.
본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 광학계의 초점거리를 조정하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터 유닛(100)은 렌즈(200)를 피사체 측으로 이동시켜, 렌즈(200)와 상면(image plane) 간의 거리를 증가시키도록 작동할 수 있다. 이와 달리, 액추에이터 유닛(100)은 렌즈(200)를 상면 측으로 이동시켜, 렌즈(200)와 상면 간의 거리를 감소시키도록 작동할 수 있다.
도 8 및 도 9를 액추에이터 유닛(100)에 의한 자동초점거리 조정방법을 설명한다.
상면에 맺히는 피사체 상의 선명도는 광학계의 초점거리에 의해 결정되며, 광학계의 초점거리는 렌즈(200)와 상면 간의 거리에 의해 변경된다. 따라서, 렌즈(200)와 상면 간의 거리를 조정하면, 광학계의 해상도를 향상시킬 수 있다.
본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 광학계의 해상도를 향상시키기 위한 광학계의 초점거리의 조정이 가능하다.
일 예로, 광학계의 초점거리를 증가시킬 필요가 있는 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같이 구동부(132, 134)가 피사체 측(도 8 기준으로 위쪽)으로 휘어지도록 액추에이터(142, 144)를 작동시킬 수 있다. 이 경우, 렌즈(200)는 피사체 쪽으로 이동한다.
다른 예로, 광학계의 초점거리를 감소시킬 필요가 있는 경우에는, 도 9에 도시된 바와 같이 구동부(132, 134)가 상면 측(도 9 기준으로 아래쪽)으로 휘어지도록 액추에이터(142, 144)를 작동시킬 수 있다. 이 경우, 렌즈(200)는 상면 쪽으로 이동한다.
위와 같은 구동부(132, 134) 및 액추에이터(142, 144)의 작동은 센서(152, 154)와 이미지 센서(도시되지 않음)의 전기신호를 토대로 조정된다. 예를 들어, 구동부(132, 134) 및 액추에이터(142, 144)는 광학계가 최적의 초점거리를 갖도록 렌즈(200)의 위치를 지속적으로 변경할 수 있다.
다음에서는 액추에이터 유닛(100)의 다른 실시 예를 설명한다.
먼저, 도 10을 참조하여 액추에이터 유닛(100)의 다른 실시 예를 설명한다.
본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 구동부(130: 132, 134, 136, 138)가 4개라는 점에서 구별된다. 각각의 구동부(130: 132, 134, 136, 138)는 고정부(110)의 각 변에서 마주하는 지지부(120)의 변을 향해 연장된다.
이러한 형태의 액추에이터 유닛(100)은 다수의 구동부(130: 132, 134, 136, 138)에 의해 고정부(110)와 지지부(120)가 연결되므로, 고정부(110)와 지지부(120)의 연결 신뢰성을 높일 수 있다. 아울러, 본 액추에이터 유닛(100)은 다수의 액추에이터(140: 142, 144, 146, 148)를 구비하므로, 고정부(110)에 대한 지지부(120)의 기울기를 신속하게 조정할 수 있다.
도 11을 참조하여 액추에이터 유닛(100)의 또 다른 실시 예를 설명한다.
본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 지지부(120)가 원형이라는 점에서 구별된다. 아울러, 본 액추에이터 유닛(100)은 구동부(130: 132, 134, 136, 138)가 고정부(110)로부터 지지부(120)의 접선방향으로 연장된다는 점에서 구별된다.
이러한 형태는 상당한 길이의 구동부(130: 132, 134, 136, 138)를 확보할 수 있으며, 이를 통해 구동부(130: 132, 134, 136, 138)의 변위 폭을 향상시킬 수 있다. 참고로, 각각의 구동부(130: 132, 134, 136, 138)에는 액추에이터(140: 142, 144, 146, 148)가 형성된다. 다만, 필요에 따라 일부 구동(130)에는 액추에이터(140)를 생략할 수 있다.
도 12를 참조하여 액추에이터 유닛(100)의 또 다른 실시 예를 설명한다.
본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 구동부(130: 132, 134)가 서로 다른 2개 이상의 방향으로 연장된 형태라는 점에서 구별된다. 일 예로, 본 실시 예에서 구동부(130: 132, 134)는 고정부(110)의 일 측 변으로부터 이웃한 2개의 변과 대체로 평행하게 연장되다가 지지부(120)와 연결된다. 각각의 구동부(130: 132, 134)에는 액추에이터(140: 142, 144)가 형성된다.
이러한 형태는 충분한 길이의 구동부(130: 132, 134)를 확보할 수 있으며, 이를 통해 구동부(130: 132, 134)의 변위 폭을 더욱 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 구동부(130: 132, 134)에 형성되는 액추에이터의 수와 배치형태를 조정하여, 구동부(130)를 수평방향으로 변형시킬 수 있다.
도 13을 참조하여 액추에이터 유닛(100)의 또 다른 실시 예를 설명한다.
본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 구동부(130: 132, 134)가 곡선 형태라는 점에서 구별된다. 이러한 형태의 액추에이터 유닛(100)은 구동부(130: 132, 134)가 지지부(120)에 가해지는 충격을 흡수할 수 있다. 참고로, 각각의 구동부(130: 132, 134)에는 액추에이터(140: 142, 144)가 형성된다.
도 14를 참조하여 액추에이터 유닛(100)의 또 다른 실시 예를 설명한다.
본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 고정부(110)의 형상에 있어서 구별된다. 예를 들어, 고정부(110)는 지지부(120)와 마찬가지로 원형이다. 여기서, 구동부(130)는 소정의 반지름을 갖는 곡선 형태일 수 있다.
이러한 형태의 액추에이터 유닛(100)은 고정부(110)와 지지부(120)가 모두 원형이므로, 구동부(130)의 수와 형성위치를 조정하기 용이하다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이 구동부(130)의 수를 3개로 변경하거나 또는 5개 이상으로 조정할 수 있다. 한편, 각각의 구동부(130: 132, 134, 136)에는 액추에이터(140: 142, 144, 146)가 형성된다.
도 15를 참조하여 액추에이터 유닛(100)의 또 다른 실시 예를 설명한다.
본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 구동부(130)의 수에 있어서 도 14에 도시된 형태와 구별된다. 즉, 본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 4개의 구동부(130)에 의해 고정부(110)와 지지부(120)가 연결된다. 각각의 구동부(130: 132, 134, 136, 138)에는 액추에이터(140: 142, 144, 146, 148)가 형성된다. 그러나 모든 구동부(130)에 액추에이터(140)가 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 구동부(132, 136 또는 134, 148)에는 액추에이터를 형성하지 않을 수도 있다.
도 16을 참조하여 액추에이터 유닛(100)의 또 다른 실시 예를 설명한다.
본 실시 예에 따른 액추에이터 유닛(100)은 구동부(130)의 형상에 있어서 구별된다. 예를 들어, 본 실시 예에서 구동부(130)는 고정부(110)의 일 측에서 이웃한 변을 따라 평행하게 연장되다가 소정의 위치에서 지지부(120)의 원주방향으로 평행하게 연장되는 형태일 수 있다. 여기서, 구동부(130: 132, 134, 136, 138)의 직선 구간 또는 곡선 구간에는 액추에이터(140: 142, 144, 146, 148)가 형성된다.
다음에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈을 설명한다.
참고로, 첨부된 도면 및 명세서에서는 액추에이터 유닛(100)이 하나의 형태로 도시 및 설명되어 있으나, 액추에이터 유닛(100)을 전술된 여러 실시 예 중 어느 하나로 변경할 수 있음을 밝혀둔다.
도 17을 참조하여 렌즈 모듈(300)의 분리 형태를 설명한다.
렌즈 모듈(300)은 액추에이터 유닛(100), 렌즈(200), 하우징(310)을 포함한다. 일 예로, 렌즈 모듈(300)은 하우징(310)의 내부에 렌즈(200)와 액추에이터 유닛(100)이 결합하는 구조를 가질 수 있다.
액추에이터 유닛(100)은 전술된 액추에이터 유닛 중 어느 하나일 수 있다. 일 예로, 본 실시 예에서 액추에이터 유닛(100)은 도 11에 도시된 형태로 대체로 동일 또는 유사할 수 있다. 액추에이터 유닛(100)은 고정부(110), 지지부(120), 구동부(130), 액추에이터(140), 센서(150)를 포함한다. 고정부(110)는 하우징(310)과 결합한다. 고정부(110)과 하우징(310)의 결합은 접착, 억지 끼움 등에 의해 이루어질 수 있다. 지지부(120)는 렌즈(200)와 결합한다. 일 예로, 지지부(120)와 렌즈(200)는 접착제에 의해 결합할 수 있다. 구동부(130)는 고정부(110)에 대한 지지부(120)의 움직임을 가능케 하도록 변형된다. 일 예로, 구동부(130)는 액추에이터(140)에 의해 상방 또는 하방으로 휘어져, 렌즈(200)의 틸트 보정을 가능케 할 수 있다. 센서(150)는 구동부(110)에 형성되어 구동부(110)의 변위를 측정한다. 일 예로, 센서(150)는 구동부(110)와 하우징(310) 일면(저면) 간의 거리를 측정하고, 이를 전기신호로 변환하여 송출할 수 있다.
렌즈(200)는 지지부(120)에 형성된다. 렌즈(200)는 입사되는 유효광을 적절하게 굴절시킬 수 있도록 정 또는 부의 굴절력을 가질 수 있다. 한편, 도 17에서는 하나의 렌즈(200)가 도시되어 있으나, 필요에 따라 2개 이상의 렌즈(200)가 지지부(120)에 형성될 수 있다.
하우징(310)은 액추에이터 유닛(100)과 렌즈(200)를 수용하도록 구성된다. 하우징(310)에는 구멍(312)이 형성된다. 일 예로, 렌즈(200)와 마주하는 하우징(310)의 일 면에 유효광이 입사되기 위한 구멍(312)이 형성된다.
도 18을 참조하여 렌즈 모듈(300)의 결합 형태를 설명한다.
렌즈 모듈(300)은 도 18에 도시된 바와 같이 대체로 낮은 높이를 갖는 직육면체 형태를 갖는다. 따라서, 렌즈 모듈(300)은 휴대용 단말기, 소형 전자 기기 등에 용이하게 탑재될 수 있다.
도 19를 참조하여 렌즈 모듈(300)의 단면 형태를 설명한다.
렌즈 모듈(300)은 구동부(130)로부터 하우징(310)까지의 거리 측정이 가능한 구성을 포함한다. 일 예로, 렌즈 모듈(300)은 센서(150)와 자성체(160)를 포함할 수 있다. 센서(150)는 구동부(130)에 형성되고, 자성체(160)는 하우징(310)의 저면에서 대체로 센서(150)와 마주하는 부분에 형성된다.
이와 같이 구성된 렌즈 모듈(300)은 센서(150)와 자성체(160) 간의 거리에 따른 자기력선속 변화를 통해 구동부(130)의 위치를 감지할 수 있다. 또한, 렌즈 모듈(300)은 이러한 구동부(130)의 위치를 통해 렌즈(200)의 기울기(또는 틸트) 각도를 판단할 수 있다. 참고로, 센서(150)는 자성체(160)의 자기력선속을 감지하는 홀 소자일 수 있다.
도 20을 참조하여 렌즈 모듈(300)의 다른 형태에 따른 단면 형태를 설명한다.
본 형태에 따른 렌즈 모듈(300)은 도 20에 도시된 바와 같이 스토퍼(320)를 더 구비한다.
스토퍼(320)는 하우징(310)에 형성된다. 일 예로, 스토퍼(320)는 하우징(310)에서 대체로 구동부(130) 또는 렌즈(200)의 가장자리 부분과 마주하도록 형성된다. 이와 같이 구성된 스토퍼(320)는 구동부(130)가 설정된 한계범위 이상으로 변형되지 않도록, 구동부(130)의 휨 변형을 억제할 수 있다. 한편, 스토퍼(320)는 별도의 재질로 이루어지거나 또는 하우징(310)의 일 부분일 수 있다. 일 예로, 스토퍼(320)는 하우징(310)에서 하방으로 돌출되는 돌기 형태일 수 있다.
도 21을 참조하여 렌즈 모듈(300)의 또 다른 형태에 따른 단면 형태를 설명한다.
본 형태에 따른 렌즈 모듈(300)은 센서(150)와 자성체(160)의 위치가 변경된 점에서 구별된다. 이러한 형태는 액추에이터 유닛(100)에서 전극(1502)이 형성되는 층을 생략시킬 수 있으므로, 액추에이터 유닛(100)의 제작을 용이하게 할 수 있다.
참고로, 도 17 내지 도 21에 도시된 렌즈 모듈(300)은 하우징(310) 및 스토퍼(320)가 렌즈(200)의 일 측(도 17 기준으로 상부)에 형성되도록 구성되어 있으나, 필요에 따라 하우징(310) 및 스토퍼(320)가 렌즈(200)의 타 측(도 17 기준으로 하부)에 형성되도록 구성될 수 있다.
도 22를 참조하여 다른 실시 예에 따른 렌즈 모듈(300)을 설명한다.
본 실시 예에 따른 렌즈 모듈(300)은 2개의 액추에이터 유닛(102, 104)과 1개의 렌즈(200), 하우징(310)을 포함한다. 일 예로, 렌즈 모듈(300)은 렌즈(200)를 사이에 두고 2개의 액추에이터 유닛(102, 104)이 배치되는 구조를 갖는다.
제1액추에이터 유닛(102)은 고정부(112), 지지부(122), 구동부(132)를 포함하고, 제2액추에이터 유닛(104)은 고정부(114), 지지부(124), 구동부(134)를 포함한다.
액추에이터 유닛(102, 104)은 서로 다른 작동 변위를 가진다. 예를 들어, 제1액추에이터 유닛(102)은 지지부(122) 또는 렌즈(200)를 Z-Y 평면방향으로 회전시키도록 구성되고, 제2액추에이터 유닛(104)은 지지부(124) 또는 렌즈(200)를 Z-X 평면방향으로 회전시키도록 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 렌즈 모듈(300)은 렌즈(200)의 틸트 보정의 신뢰성과 신속성을 향상시키는데 유리할 수 있다. 참고로, 하우징(310)은 제1액추에이터(102)와 제2액추에이터(104) 간의 거리를 유지시키는 간격 유지 수단으로써 이용될 수 있다.
도 23을 참조하여 다른 실시 예에 따른 렌즈 모듈(300)의 결합 형태를 설명한다.
렌즈 모듈(300)은 제1액추에이터(102), 하우징(310)과 렌즈(200), 제2액추에이터(104)가 순차적으로 결합한 형태이다. 이와 같이 구성된 렌즈 모듈(300)은 대체로 상하 대칭인 형태이므로 제작 및 제조가 용이할 수 있다.
도 24 및 도 25를 참조하여 다른 실시 예에 따른 렌즈 모듈(300)의 F-F 단면 및 G-G 단면을 설명한다.
렌즈 모듈(300)은 도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이 제1액추에이터 유닛(102)과 제2액추에이터 유닛(104)을 포함한다. 각각의 액추에이터 유닛(102, 104)는 구동부(132, 134)와 구동부(132, 134)를 변형시키는 액추에이터(142, 144)를 포함한다. 또한, 각각의 액추에이터 유닛(102, 104)는 구동부(132, 134)의 변위를 감지하는 수단(152, 154)을 포함한다. 한편, 도면부호 152가 홀 소자인 경우, 도면부호 154는 자성체일 수 있다.
이와 같이 구성된 렌즈 모듈(300)은 2개의 액추에이터(102, 104)가 렌즈(200)의 상면과 하면을 지지하는 형태이므로, 렌즈(200)의 안정적인 지지가 가능하고, 렌즈(200)의 정확한 광축 조정이 가능할 수 있다.
도 26 및 도 27을 참조하여 또 다른 실시 예에 렌즈 모듈을 설명한다.
본 실시 예에 따른 렌즈 모듈(300)은 구동부(132, 134)의 형태에 있어서 구별된다. 예를 들어, 구동부(132, 134)는 액추에이터(142, 144)에 의한 변형이 용이하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 구동부(132, 134)는 탄성 변형이 어려운 경성 부분(1322, 1342)과 탄성 변형이 용이한 연성 부분(1324, 1326, 1344, 1346)으로 구획될 수 있다.
경성 부분(1322, 1342)은 일정한 두께와 폭을 가질 수 있다. 아울러, 경성 부분(1322, 1342)은 대체로 구동부(132, 134)의 길이방향에 따른 단면 형태가 일정할 수 있다.
이와 같이 구성된 경성 부분(1322, 1342)은 액추에이터(142, 144)를 위한 장착공간으로 이용될 수 있다.
연성 부분(1324, 1326, 1344, 1346)은 도 27에 도시된 바와 같이 경성 부분(1322, 1342)보다 작은 두께 또는 폭을 가질 수 있다. 일 예로, 연성 부분(1324, 1326, 1344, 1346)은 구동부(132, 134)에서 단면크기가 감소되는 부분일 수 있다. 다른 예로, 연성 부분(1324, 1326, 1344, 1346)은 구동부(132, 134)에서 너비가 감소되는 부분일 수 있다. 또 다른 예로, 연성 부분(1324, 1326, 1344, 1346)은 구동부(132, 134)에서 곡선 형태로 형성된 부분일 수 있다.
연성 부분(1324, 1326, 1344, 1346)은 구동부(132, 134)의 일 부분에 형성될 수 있다. 일 예로, 연성 부분(1324, 1326, 1344, 1346)은 구동부(132, 134)의 양단 또는 중앙에 형성될 수 있다. 다른 예로, 연성 부분(1324, 1344)은 구동부(132, 134)와 고정부(110)가 연결되는 부분에 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 연성 부분(1326, 1346)은 구동부(132, 134)와 렌즈 지지부(120)가 연결되는 부분에 형성될 수 있다.
이와 같이 구성된 연성 부분(1324, 1326, 1344, 1346)은 액추에이터(142, 144)의 구동력에 의해 쉽게 변형되어 고정부(110)에 대한 렌즈 지지부(120)의 위치 변경이 용이하게 이루어지게 할 수 있다. 일 예로, 연성 부분(1324, 1326, 1344, 1346)은 액추에이터(142, 144)의 구동력에 의해 광축 방향으로 변형되어 렌즈 모듈(300)의 초점거리를 변경시킬 수 있다. 다른 예로, 연성 부분(1324, 1326, 1344, 1346)은 액추에이터(142, 144)의 구동력에 의해 광축의 수직 방향으로 변형되어 렌즈 모듈(300)의 틸트 보정 또는 손 떨림 보정을 가능케 할 수 있다.
도 28을 참조하여 또 다른 실시 예에 렌즈 모듈을 설명한다.
본 실시 예에 따른 렌즈 모듈(300)은 표면 탄성파 센서(400)를 구비한다는 점에서 구별된다. 일 예로, 표면 탄성파 센서(400)는 고정부(110), 렌즈 지지부(120), 구동부(130) 중 적어도 어느 한 부분에 형성될 수 있다. 다른 예로, 표면 탄성파 센서(400)는 고정부(110)와 구동부(130)가 연결되는 부분에 형성될 수 있다. 또 다른 예로, 표면 탄성파 센서(400)는 렌즈 지지부(120)와 구동부(130)가 연결되는 부분에 형성될 수 있다.
도 29를 참조하여 표면 탄성파 센서의 일 형태를 설명한다.
표면 탄성파 센서(400)는 압전 기판(410), 입력단 전극(422, 424), 출력단 전극(432, 434)을 포함한다. 압전 기판(410)은 입력단 전극(422, 424)과 출력단 전극(432, 434) 간의 탄성파를 전달하는 매질 구실을 한다. 입력단 전극(422, 424)은 구동부(134)의 변형 에너지를 탄성파로 변환시키고, 출력단 전극(432, 434)은 상기 탄성파를 감지하여 전기신호로 변환시킨다.
이와 같이 구성된 표면 탄성파 센서(400)는 전극들(422, 424, 432, 434) 간의 주파수 편차를 통해 구동부(134)의 변형 상태를 정밀하게 측정할 수 있다.
도 30을 참조하여 표면 탄성파 센서의 다른 형태를 설명한다.
다른 형태에 따른 표면 탄성파 센서(400)는 흡음재(440, 450)를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 제1흡음재(440)는 입력단 전극(422, 424) 측에 형성되고, 제2흡음재(450)는 출력단 전극(432, 434) 측에 형성된다.
이와 같이 구성된 흡음재(440, 450)는 노이즈 성분에 의한 제거할 수 있다. 따라서, 본 형태에 따른 표면 탄성파 센서(400)는 구동부(134)의 변형 상태를 더욱 정밀하고 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전술된 실시형태에 기재된 다양한 특징사항은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한 다른 실시형태에 결합하여 적용될 수 있다.
100 액추에이터 유닛
110 고정부
120 (렌즈) 지지부
130, 132, 134, 136, 138 구동부
140, 142, 144, 146, 148 액추에이터
1402 하부 전극
1404 압전 소자
1406 상부 전극
150, 152, 154, 156, 158 센서
1502 (센서용) 전극
160 자성체
170 절연층
200 렌즈
300 렌즈 모듈
310 하우징
320 스토퍼
410, 420 표면 탄성파 센서

Claims (18)

  1. 동일 평면상에 배치되는 고정부와 지지부를 연결하는 복수의 구동부;
    상기 지지부가 상기 평면과 일치되지 않은 다른 평면상에 배치되도록 상기 구동부를 변형시키는 액추에이터; 및
    상기 구동부의 변위를 측정하도록 구성되는 센서;
    를 포함하는 액추에이터 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 고정부의 일 측으로부터 상기 지지부의 중심을 향해 연장되도록 구성되는 액추에이터 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 고정부의 일 측으로부터 상기 지지부의 접선방향으로 연장되도록 구성되는 액추에이터 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 고정부의 일 측으로부터 이웃한 복수의 변을 따라 평행하게 연장되다가 상기 지지부와 연결되도록 구성되는 액추에이터 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 지그재그 형태인 액추에이터 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 구동부의 물리적 변형 크기를 전기적 신호로 변환하도록 구성된 압저항체이고,
    상기 센서는 상기 구동부의 최대 스트레스 발생지점에 형성되는 액추에이터 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 압전 소자를 포함하는 액추에이터 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 액추에이터가 장착되고 상기 액추에이터의 구동력에 의한 변형에 둔감하도록 구성된 경성 부분; 및
    상기 액추에이터의 구동력에 의한 변형에 민감하도록 구성된 연성 부분;
    을 포함하는 액추에이터 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연성 부분은 곡선 형태로 형성되는 액추에이터 유닛.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 표면 탄성파 센서인 액추에이터 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 표면 탄성파 센서는,
    압전 기판;
    상기 압전 기판에 형성되고 상기 구동부의 변형에 따라 주파수를 생성하도록 구성되는 입력단 전극; 및
    상기 입력단 전극의 주파수에 반영하여 전기신호를 송출하도록 구성되는 출력단 전극;
    을 포함하는 액추에이터 유닛.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 표면 탄성파 센서는 노이즈 성분이 상기 입력단 전극 및 출력단 전극에 전달되는 것을 차단하도록 구성되는 흡음재를 포함하는 액추에이터 유닛.
  13. 렌즈를 수용하는 하우징;
    상기 렌즈를 지지하는 지지부, 상기 렌즈의 기울기를 조정하도록 구성된 구동부, 및 구동부에 형성되는 액추에이터를 포함하는 액추에이터 유닛; 및
    상기 하우징과 상기 구동부 간의 거리변화를 감지하도록 구성되는 센서;
    를 포함하는 렌즈 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 하우징에 형성되어 상기 구동부의 최대 변위를 제한하도록 구성되는 스토퍼를 포함하는 렌즈 모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 하우징에 형성되는 자성체를 포함하고,
    상기 센서는 상기 자성체와 상기 구동부 간의 거리변화에 따른 자기력선속을 감지하는 홀 소자 또는 압저항체인 렌즈 모듈.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 센서는 상기 구동부의 물리적 변형 크기를 전기적 신호로 변환하도록 구성된 압저항체인 렌즈 모듈.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 액추에이터 유닛은,
    상기 렌즈의 제1면에 형성되는 제1액추에이터 유닛; 및
    상기 렌즈의 제2면에 형성되는 제2액추에이터 유닛;
    을 포함하는 렌즈 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1액추에이터 유닛의 구동부와 상기 제2액추에이터 유닛의 구동부는 서로 다른 방향으로 연장되도록 구성되는 렌즈 모듈.
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