KR20160060219A - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 카메라 모듈은 렌즈가 장착된 보빈 유니트, 상기 보빈 유니트가 이동 가능하게 삽입되는 베이스, 상기 보빈 유니트의 이동 동력을 제공하는 구동부 및 상기 렌즈의 변위 또는 상기 보빈 유니트의 변위를 측정하는 센서를 포함하고, 상기 구동부를 제어하는 제어 신호는 상기 센서의 측정값에 의해 결정될 수 있다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

본 발명은 렌즈를 이동시키는 카메라 모듈에 관한 것이다.

정보화 기술의 발전에 따라 휴대에 간편하도록 소형화된 핸드폰, MP3, 노트북 컴퓨터, PDA, 디지탈 캠코더, 디지탈 카메라 등의 멀티미디어 기기가 소비자들로부터 각광받고 있다.

이들 멀티미디어 기기는 소비자의 니즈(needs)와 제조 업체의 전략이 맞물려 새로운 개념의 기기들로 진화되고 있다. 최근에는, 여러 가지 기능을 하나의 제품에 통합한 디지탈 컨버전스 제품이 시장을 선도한다.

핸드폰의 경우를 예로 들면, 디지탈 카메라 모듈이 통합된 제품이 대부분이다. 여기서 '카메라 모듈'은 디지탈 카메라 모듈이 내장된 컴팩트 형의 멀티미디어 기기를 통칭하는 용어로 사용된다.

카메라 모듈로서 디지탈 카메라 모듈이 내장된 핸드폰은 기존의 디지탈 카메라 시장을 위협할 정도로 많은 성능 개선이 이루어져, 최근에는 수백만 화소를 가진 고해상도의 컴팩트형 디지탈 카메라 모듈을 내장하고 있다. 핸드폰 업계의 시장 동향은 단순 촬영 모드에서 화소수를 확대하는 방향으로 진행되었지만, 메가 픽셀 수준으로 화소수가 증가하면서 정밀한 화질의 구현을 위한 카메라 제어 기술의 경합으로 그 양상이 바뀌고 있다. 고해상도를 갖도록 차별화된 컴팩트형 디지탈 카메라 모듈은 작은 크기에도 불구하고 정밀한 화질을 구현하기 위하여 자동 초점 조절(auto focusing)이나 광학 줌(zoom)기능을 필요로 한다.

화소수가 낮은 종래의 카메라 모듈에서는 제조 단가나 제품 크기를 줄이기 위하여 렌즈군이 광축 방향으로 고정되었다. 광학 줌 기능도 구현할 수 없었으며, 이미지 센서 및 화상 처리 칩에 의하여 광 화상에 대한 전기적인 신호를 확대 처리하는 이른바 '디지탈 줌' 기능으로 렌즈군의 배율을 조절하였다.

자동 초점 조절 기능이나 광학 줌(zoom)기능은 기존의 디지탈 카메라에서 이미 보편화된 것이지만, 가로 및 세로의 크기가 수십mm 이내로 축소된 컴팩트형 디지탈 카메라 모듈에서는 여전히 구현하기 어렵다. 예를 들어, 무한 초점 모드에서 촬영할 때는 렌즈군의 이동이 억제된 채 고정되어야 하고, 렌즈군을 피사체에 근접시켜 촬영하는 매크로 및 접사 모드에서는 렌즈군이 광축 방향으로 이동되면서 자동 초점 조절 기능이 수행되어야 한다.

컴팩트형으로 축소된 카메라 모듈에서 자동 초점 조절이나 광학 줌 기능을 구현하려면 액츄에이터를 포함한 구동 메카니즘의 혁신적인 개선을 필요로 한다.

한국등록특허공보 제0649490호에는 래치 방식의 솔레노이드형 엑츄에이터를 사용하는 기술이 개시되고 있다. 그러나, 구조가 복잡한 문제가 있다.

한국등록특허공보 제0649490호

본 발명은 정확한 오토 포커싱이 가능한 카메라 모듈을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 카메라 모듈은 렌즈를 움직이는 코일 및 마그네트, 상기 코일의 변위 또는 상기 마그네트의 변위를 측정하는 센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 카메라 모듈은 렌즈가 장착된 보빈 유니트, 상기 보빈 유니트가 이동 가능하게 삽입되는 베이스, 상기 보빈 유니트의 이동 동력을 제공하는 구동부 및 상기 렌즈의 변위 또는 상기 보빈 유니트의 변위를 측정하는 센서를 포함하고, 상기 구동부를 제어하는 제어 신호는 상기 센서의 측정값에 의해 결정될 수 있다.

본 발명의 카메라 모듈은 렌즈가 장착된 보빈 유니트, 상기 보빈 유니트가 이동 가능하게 삽입되는 베이스 및 상기 베이스에 장착되고 상기 보빈 유니트의 측면에 대면하는 구동 기판을 포함하고, 상기 구동 기판에서 상기 보빈 유니트에 대면하는 면에는 상기 보빈 유니트의 이동 동력을 제공하는 구동부가 설치되거나, 상기 렌즈의 변위 또는 상기 보빈 유니트의 변위를 측정하는 센서가 설치될 수 있다.

본 발명의 카메라 모듈은 렌즈의 변위 또는 렌즈가 장착된 보빈 유니트의 변위를 측정하는 센서를 포함할 수 있다. 이에 따라, 렌즈의 변위를 파악할 수 있으며, 이를 토대로 렌즈의 위치를 피드백 제어할 수 있다.

그 결과, 자동 초점 조절시 구동시 렌즈를 정확한 위치로 이동시킬 수 있으므로, 정확하게 초점을 맞출 수 있다.

따라서, 본 발명의 카메라 모듈을 이용하면 선명한 화질의 정지 영상 또는 동영상을 획득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.
도 2는 코일, 마그네트 및 센서의 배치 상태를 나타낸 개략도이다.
도 3은 카메라 모듈의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 카메라 모듈에서 센서가 배치되는 위치를 나타낸 개략도이다.
도 5 및 도 7은 본 발명의 다른 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.
도 6은 카메라 모듈에 마련된 제1 가이드 및 제2 가이드를 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 카메라 모듈의 외관 사시도이다.
도 9는 본 발명의 카메라 모듈의 커버를 제거하고 그 내부를 도시한 부분 사시도이다.
도 10은 도 9와 관측점을 달리하는 부분 사시도이다.
도 11는 본 발명의 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 보빈 유니트의 동작을 간략화시켜 설명하는 측면도이다.
도 13은 본 발명의 카메라 모듈 및 이미지 센서와의 정렬 상태를 설명하는 설명도이다.
도 14는 본 발명의 또다른 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.
도 15는 본 발명의 카메라 모듈을 구성하는 구동 기판을 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 카메라 모듈은 렌즈(10)를 움직이는 코일(500) 및 마그네트(400), 코일(500)의 변위 또는 마그네트(400)의 변위를 측정하는 센서(800)를 포함할 수 있다.

렌즈에 코일(500) 또는 마그네트(400)를 설치하기 어려운 경우를 대비하여, 카메라 모듈에는 보빈 유니트(200), 베이스(100)가 추가로 마련될 수 있다.

보빈 유니트(200)에는 렌즈(10)가 장착되고, 베이스(100)에는 보빈 유니트(200)가 이동 가능하게 삽입될 수 있다. 보빈 유니트(200)와 베이스(100)가 마련된 경우 코일(500) 및 마그네트(400)는 보빈 유니트(200)의 이동 동력을 제공할 수 있다.

자동 초점 조정, 자동 배율 조정, 손떨림 방지 등 여러 가지 목적을 위하여 렌즈(10)가 광축(도 11의 C0) 방향으로 이동될 필요가 있다. 명확한 설명을 위하여 카메라 모듈의 직교 좌표계를 도입하는데, 렌즈의 중심축과 일치하는 광축(C0)을 z축으로 정의하고, z축에 수직한 xy평면을 이루는 가상축을 x축 및 y축으로 정의한다.

코일(500) 및 마그네트(400)는 코일(500)에 전원 인가시 전자기력을 발생하여 x축, y축, z축 중 적어도 하나의 축에 대한 렌즈(10)의 이동력 또는 xy평면, xz평면, yz 평면 중 적어도 하나의 평면 내에서 렌즈(10)의 이동력을 제공할 수 있다. 코일(500) 및 마그네트(400)는 베이스(100) 및 보빈 유니트(200)에 각각 설치되는데, 코일(500)이 보빈 유니트(200)에 부착되어 렌즈(10)와 함께 이동하는 것을 '무빙 코일 타입(moving coil type)'이라 칭하고, 마그네트(400)가 보빈 유니트(200)에 부착되어 렌즈(10)와 함께 이동하는 것을 '무빙 마그네트 타입(moving magnet type)'이라 칭한다. 본 발명의 카메라 모듈은 무빙 코일 타입 또는 무빙 마그네트 타입 중 어떠한 것이라도 무방하지만 도시된 실시예는 무빙 마그네트 타입이다.

본 발명의 카메라 모듈은 렌즈(10)가 장착된 보빈 유니트(200)의 이동 방향이 렌즈(10)의 광축 방향을 따르도록 하기 위해 코일(500) 또는 마그네트(400)는 보빈 유니트(200)의 측면에 설치될 수 있다. 보빈 유니트(200)의 이동 방향이 렌즈 광축 방향에 수직한 수평 방향을 따르도록 하기 위해 코일(500) 또는 마그네트(400)가 보빈 유니트(200)의 상면 또는 하면에 설치될 수도 있다.

코일(500) 및 마그네트(400)는 서로 대면되는 것으로 렌즈(10) 또는 렌즈가 장착된 보빈 유니트(200)를 광축 방향으로 이동시키는 전자기력을 생성할 수 있다.

일예로, 무빙 마그네트 타입에서 보빈 유니트(200)의 측면에는 마그네트(400)가 부착되고, 베이스(100)에는 마그네트에 대면하도록 코일(500)이 부착될 수 있다. 이에 따르면 보빈 유니트(200)를 렌즈(10)의 광축 방향으로 신뢰성 있게 이동시킬 수 있다.

본 발명의 카메라 모듈에는 센서(800)의 측정값에 따라 코일(500) 또는 마그네트(400)를 제어하는 제어부(900)가 마련될 수 있다. 마그네트(400)가 영구 자석인 경우 제어부(900)는 영구 자석을 직접 제어하기 어렵다. 그러나, 마그네트(400)가 전자석인 경우 제어부(900)는 전자석을 직접 제어할 수 있다. 제어부(900)는 카메라 모듈에 설치되거나, 카메라 모듈이 장착되고 이미지 센서가 마련된 카메라 기판(미도시)에 설치될 수 있다.

서로 대면되는 코일(500) 및 마그네트(400)에서 생성되는 전자기력은 제어부(900)의 제어에 의해 조절될 수 있다. 위 전자기력은 렌즈(10)를 움직이는 이동 동력이 되므로, 결과적으로 제어부(900)는 렌즈(10)의 변위를 제어할 수 있다.

제어부(900)는 센서(800)의 측정값에 따라 코일(500) 또는 마그네트(400)를 제어할 수 있으며, 이에 따라 코일의 변위 또는 마그네트의 변위는 소위 피드백 제어될 수 있다.

코일의 변위 또는 마그네트의 변위를 측정하기 위해 센서(800)는 다양하게 구성될 수 있다. 일예로, 센서(800)는 코일(500) 또는 마그네트(400)의 자기장의 세기를 감지하는 홀 센서를 포함할 수 있다.

코일(500)의 경우, 전력이 인가된 경우에만 자기장이 생성되므로, 홀 센서는 마그네트(400)의 자기장의 세기를 감지하는 것이 좋다.

마그네트(400)의 자기장의 세기를 정확하게 감지하기 위해 홀 센서는 마그네트(400)와 대면되는 위치에 배치될 수 있다. 그리고, 최대한 마그네트(400)에 가깝게 배치되는 것이 좋다.

그런데, 카메라 모듈에는 이미 마그네트(400)와 대면되는 위치에, 그리고 최대한 마그네트에 가깝게 배치된 요소가 있다. 바로 코일(500)이다.

따라서, 코일(500)에 센서(800)를 설치하면 위 조건을 만족할 수 있다. 그러나, 코일(500)에 센서(800)를 배치할 경우, 전력 인가시 코일(500)에서 생성되는 자기장이 센서(800)에 미치는 영향과, 코일(500)에 흐르는 전류가 센서(800)로 유입되는 영향이 배제되어야 한다.

도 2는 코일, 마그네트 및 센서의 배치 상태를 나타낸 개략도이다.

살펴보면, 마그네트(400)의 자기장 세기를 감지하기 위해 센서(800)는 코일(500) 측에 배치될 수 있다. 코일(500)은 고리 형태로 와이어가 감긴 것일 수 있으며, 센서는 코일(500)의 가운데에 마련된 빈 공간(510)에 배치될 수 있다.

코일(500)에 전력이 인가되면 자기장이 발생되는데, 코일의 중심에서 위 자기장은 서로 상쇄되므로 자기장의 세기는 0에 수렴할 수 있다. 따라서, 코일의 중심에 해당하는 코일(500)의 빈 공간(510)에 배치된 센서는 코일에서 발생되는 자기장을 고려하지 않아도 된다.

또한, 코일(500)의 빈 공간(510)에 배치된 센서(800)는 코일을 구성하는 와이어 또는 권선으로부터 이격될 수 있다. 따라서, 코일(500)을 흐르는 전력이 센서(800)로 인가되지 않는다.

이와 아울러, 코일의 가운데에 마련된 빈 공간(510)은 마그네트(400)에 대면되는 위치이고, 카메라 모듈에서 마그네트(400)에 가장 가까운 위치에 해당한다. 따라서, 마그네트의 자기장을 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 평소 사용하지 않는 코일(500)의 빈 공간(510)에 센서가 설치되므로, 센서 설치를 위한 여분의 공간이 마련될 필요가 없다. 따라서, 외형적으로 기존 카메라 모듈의 크기를 그대로 유지할 수 있다.

도 3은 카메라 모듈의 동작을 나타낸 개략도이다.

자동 초점 조절 또는 광학 줌을 구현하기 위해 렌즈(10)가 장착된 보빈 유니트(200)는 베이스(100)에 대해 광축 방향을 따라 이동할 수 있다.

일예로, z1에 위치한 보빈 유니트가 z2로 이동할 필요가 있는 경우, 제어부(900)는 코일의 제어 신호를 생성할 수 있다.

이때의 제어 신호에는 z1의 보빈 유니트를 z2까지 이동시키는데 필요한 크기의 전압 또는 전류 또는 전력이 포함될 수 있다.

보빈 유니트를 z1으로부터 z2까지 이동시키는데 필요한 실제의 전력이 A일 때, A는 렌즈를 포함한 보빈 유니트의 무게, 마그네트의 자기장 세기, 코일의 열화 상태에 따라 달라질 수 있다. 즉, A는 기기마다 달라질 수 있다.

일반적으로, 이동 통신 단말기에 장착되는 카메라 모듈에는 코일의 변위 또는 마그네트의 변위를 측정하는 센서가 마련되지 않고 있다. 따라서, 제어부(900)는 기실험에 의해 획득된 데이터에 근거하여 획일적으로 설정된 B의 전력을 코일에 제공할 수 있다.

B는 렌즈를 포함한 보빈 유니트의 대표 무게, 마그네트의 대표 대기장 세기를 고려하여 설정된 제어 신호일 수 있다. 동일 모델의 카메라 모듈을 복수로 제조하는 경우, 보빈 유니트의 무게를 대표 무게에 일치시키고, 자기장 세기를 대표 세기에 일치시키는 것은 대단히 어렵다.

따라서, 카메라 모듈 a에서 보빈 유니트를 z1으로부터 z2까지 이동시키는데 필요한 실제의 전력 A가 9.5이고, 카메라 모듈 b에서 필요한 실제의 전력 A가 10.5라 하더라도, 제어부는 대표 전력 10을 코일에 제공할 수 있다.

이에 따르면, 카메라 모듈 a의 경우 보빈 유니트는 z2를 초과하여 이동하게 되고, 카메라 모듈 b의 경우 보빈 유니트는 z2에 못미치게 이동할 것이다.

이에 따라, 초점이 정확하게 잡히지 않는 형상이 발생하게 된다. 이러한 초점 문제는 이동 통신 단말기 등 소형 기기에 장착되는 카메라 모듈의 고질적인 문제로, 특히 동영상 촬영에서 심각한 문제로 나타날 수 있다. 쉽게 말해, 카메라가 내장된 이동 통신 단말기로 동영상 촬영시 초점이 잡히지 않는 경우가 많은데, 이는 획일적으로 대표 제어 신호 B가 제공되기 때문에 발생하는 문제이다.

이러한, 문제를 해소하기 위해 카메라 모듈의 제조 업체에서는 보빈 유니트의 무게를 대표 무게에 일치시키고, 마그네트의 자기장의 세기를 대표 세기에 일치시키고자 노력하고 있다. 이러한 현상은 이른바 수율 문제로 나타나고 있다. 즉, 수율이 높다는 것은 제조된 각 부품과 대표 부품의 편차가 적은 것을 의미하고, 수율이 낮다는 것은 각 부품과 대표 부품의 편차가 큰 것을 의미한다. 수율이 낮다는 것은 곧 불량률이 높다는 것과 일맥상통한다.

위 예에서, 사용자의 만족도를 개선시키기 위해 수율을 1%로 정한 경우, 실제의 전력 A가 9.9~10.1인 카메라 모듈은 정상 제품으로 판정될 수 있다. 그리고, 대표값과 5%의 편차를 갖는 위 카메라 모듈 a와 b는 불량으로 판정되어 폐기될 수 있다.

그런데, 본 발명의 카메라 모듈에 마련된 센서에 의하면, 정확한 오토 포커싱을 구현하는 동시에 수율 문제를 해소할 수 있다.

본 발명의 카메라 모듈에서 코일(500) 또는 마그네트(400) 등을 포함하는 구동부(400, 500)를 제어하는 제어 신호는 센서(800)의 측정값에 의해 결정될 수 있다.

코일 및 마그네트 중 하나는 보빈 유니트에 고정되며, 나머지 하나는 베이스에 고정될 수 있다. 이때, 코일의 변위 또는 마그네트의 변위는 베이스를 기준으로 하고 렌즈의 광축 방향으로 움직이는 보빈 유니트의 변위일 수 있다.

보빈 유니트가 제1 위치 z1으로부터 제2 위치 z2까지 이동할 때 필요한 실제의 이동 동력이 A일 때, 앞에서 설명된 바와 같이 A는 보빈 유니트, 베이스, 코일, 마그네트 중 적어도 어느 하나의 상태에 따라 달라질 수 있다.

보빈 유니트의 상태는 렌즈가 포함된 무게, 베이스와의 마찰력 등을 포함할 수 있다.

베이스의 상태는 보빈 유니트와의 마찰력 등을 포함할 수 있다.

코일의 상태 또는 마그네트의 상태는 자기장의 세기 등을 포함할 수 있다.

기본적으로, 제어 신호는 대표값으로 B의 이동 동력이 제공되도록 코일 또는 마그네트를 제어할 수 있다.

이때의 이동 동력 B에 의하면 보빈 유니트는 정확하게 z1으로부터 z2까지 h1만큼 이동하지 못할 수 있다. 그런데, 제어 신호는 센서의 측정값에 의해 결정되므로, 위 제어 신호에 포함된 B는 A를 추종하고, 결국 A와 같은 값을 가질 수 있다.

다시 말해, 위 예에서 z1의 보빈 유니트를 z2로 이동시키고자 하는 경우, 초기에 B에 해당하는 10의 제어 신호가 코일로 인가될 수 있다. 이에 따르면, 보빈 유니트는 z2를 초과하여 이동할 것이다. 이러한 상태는 센서에 의해 측정되고, 센서부는 측정값을 제어부로 전송할 수 있다. 제어부는 측정값에 근거하여 B의 값을 낮추어 가며 보빈 유니트가 z2에 위치했는지 여부를 지속적으로 파악할 수 있다. 이 과정이 지속되면, 결국 제어부에서 생성된 제어 신호에 포함된 이동 동력 B는 카메라 모듈 a의 A에 일치하는 9.5의 전력을 갖게 될 것이다.

다시 도 1로 돌아가서, 마그네트(400)가 보빈 유니트(200)의 측면에 부착되면, 코일(500)은 마그네트(400)에 대면하도록 베이스(100)에 부착될 수 있다. 만약, 코일(500)이 보빈 유니트(200)의 측면에 부착되면, 마그네트(400)는 코일(500)에 대면하도록 베이스(100)에 부착될 수 있다.

이때, 센서(800)는 코일(500)의 가운데에 마련된 빈 공간(510) 또는 마그네트의 가운데에 마련된 빈 공간에 배치될 수 있다. 마그네트가 영구 자석인 경우 해당 영구 자석의 가운데에 빈 공간을 별도로 형성해야 하므로, 가능하면 센서는 코일의 가운데에 마련된 빈 공간에 배치되는 것이 좋다.

도 4는 본 발명의 카메라 모듈에서 센서가 배치되는 위치를 나타낸 개략도이다.

베이스에 대한 보빈 유니트의 변위를 정확하게 측정하기 센서는 복수로 배치될 수 있다.

일예로, 렌즈의 광축 방향에서 바라보았을 때, 서로 대면하는 코일과 마그네트로 이루어진 구동부(400, 500)가 보빈 유니트의 상하좌우 중 적어도 두 곳에 배치될 수 있다. 왜냐하면 한쪽에만 구동부(400, 500)가 마련되면 보빈 유니트가 기울어진 상태로 이동할 수 있기 때문이다.

이때, 각 구동부의 특성이 서로 다르므로, 센서는 각 구동부마다 설치되는 것이 좋다. 또한, 각 구동부는 각 센서에 연결된 서로 다른 제어부(900)의 제어를 받을 수 있다.

도 4에는 평면상으로 상 ⓒ, 하 ⓓ, 좌 ⓐ, 우 ⓑ 4군데에 구동부가 마련된 경우가 개시된다.

이때, 각 구동부는 그 특성이 다르므로, 서로 독립적으로 구동될 필요가 있다. 다시 말해, 상 ⓒ의 구동부에서 10의 전력을 필요로 할 때, 똑같은 10의 전력을 그대로 다른 ⓓ, ⓐ, ⓑ의 구동부에 적용하면 곤란하다.

따라서, 각 구동부마다 센서가 설치될 수 있다. 또한, 각 구동부마다 다른 제어부가 연결될 수 있다.

일예로, 좌 ⓐ에 마련된 구동부는 제1 제어부(910)에 연결되고, 우 ⓑ에 마련된 구동부는 제2 제어부(920)에 연결될 수 있다.

상 ⓒ에 마련된 구동부는 제3 제어부(930)에 연결되고, 하 ⓓ에 마련된 구동부는 제4 제어부(940)에 연결될 수 있다.

구동부, 센서 및 제어부의 개수 증가는 생산성을 저해하므로, 가능한 구동부, 센서 및 제어부의 개수를 줄이는 것이 좋다.

생산성을 개선하기 위해 렌즈의 광축 방향에서 바라보았을 때, 코일, 마그네트 등을 포함하는 구동부 및 센서는 베이스의 일측에만 배치될 수 있다. 이에 따르면, 카메라 모듈에는 1개의 코일, 1개의 마그네트, 1개의 센서가 마련될 수 있다. 아울러, 카메라 기판에는 1개의 제어부만 마련되면 충분하다.

이때, 보빈 유니트의 기울어짐을 방지하기 위한 수단이 마련될 수 있다.

일예로, 보빈 유니트에는 베이스의 타측에 배치되는 고정 부재가 마련될 수 있다.

고정 부재는 베이스에 외팔보 상태로 고정되거나, 베이스에 슬라이딩되는 상태로 고정될 수 있다. 이러한 고정 부재에 의하면 보빈 유니트의 타측이 기울어지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 보빈 유니트의 일측에만 코일 또는 마그네트가 마련되면 충분하다.

보빈 유니트가 제1 위치 z1으로부터 제2 위치 z2로 이동할 때 필요한 이동 동력이 A일 때, A는 앞에서 살펴본 요소 외에도 고정 부재의 상태에 따라 달라질 수 있다. 그리고, 제어 신호는 센서의 측정값에 따라 A를 추종할 수 있다.

이하, 고정 부재에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.

도 5 및 도 7은 본 발명의 다른 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 베이스(100)에는 렌즈의 광축 방향을 따라 연장되는 제1 가이드(190)가 마련될 수 있다.

이에 대응하여, 보빈 유니트(200)에는 제1 가이드(190)에 의해 광축 방향을 따라 슬라이딩되는 제2 가이드(290)가 마련될 수 있다. 또한, 베이스와 보빈 유니트 간의 마찰력을 줄이기 위해 보빈 유니트와 베이스 사이에 볼 베어링(280)이 개재될 수 있다.

이때, 제1 가이드, 제2 가이드 및 볼 베어링이 위에서 살펴본 고정 부재를 구성할 수 있다. 이때의 고정 부재는 일예로, 보빈 유니트에서 ⓐ측에 설치될 수 있다. 이에 따르면, 보빈 유니트의 ⓑ에만 코일 또는 마그네트 등의 구동부를 설치하면 기울어짐 없이 보빈 유니트를 이동시킬 수 있다.

본 실시예에 따르면, A는 제1 가이드, 제2 가이드 및 볼 베어링 중 적어도 어느 하나의 상태에 따라 달라질 수 있다.

제1 가이드(190) 및 제2 가이드(290)는 다양하게 형성될 수 있다.

도 6은 카메라 모듈에 마련된 제1 가이드 및 제2 가이드를 나타낸 개략도이다.

제1 가이드(190)는 광축 방향을 따라 연장되는 홈 또는 돌기일 수 있으며, 제2 가이드(290)는 제1 가이드에 끼워지고 광축 방향을 따라 슬라이딩되는 돌기 또는 홈일 수 있다.

제1 가이드와 제2 가이드는 수평 방향을 따라 서로 이탈되지 않는 단면을 가질 수 있다.

제1 가이드와 제2 가이드의 가공 상태에 따라 둘 사이의 마찰력이 달라질 수 있다. 이때의 마찰력은 A를 변화시키는 요인이 될 수 있다.

또한, 볼 베어링(280)의 크기, 표면 거칠기에 따라서도 A가 변화될 수 있다.

실제 제조시, 볼 베어링의 상태를 모두 일정하게 유지하고, 제1 가이드 및 제2 가이드의 상태를 일정하게 유지하는 것은 어렵다. 따라서, 각 카메라 모듈마다 다른 A를 가질 수 있다. 센서가 구비되지 않은 경우 제1 범위를 벗어난 A를 갖는 카메라 모듈은 폐기 처분되어야 할 것이다. 그러나, 센서가 구비된 본 발명에 따르면 제1 범위를 어느 정도 벗어난 A를 갖더라도 해당 카메라 모듈은 정상으로 처리될 수 있다. 결과적으로 피드백 제어가 적용됨으로써, 제1 범위는 보다 넓은 범위의 제2 범위로 확대될 수 있다.

제2 범위를 벗어나는 A를 갖는 경우라 하더라도 정상적으로 동작할 수 있으나, 전력 소모가 심각하게 증가할 수 있으므로, 제2 범위는 전력 소모와 관련하여 적절하게 정해지는 것이 좋다.

다음으로 도 7을 참조하면, 보빈 유니트에는 베이스에 고정되는 고정부(220), 코일 및 마그네트 중 하나가 부착되며 렌즈가 장착되는 이동부(210), 고정부(220)에 대하여 이동부(210)가 움직이도록 이동부를 탄성 지지하는 서스펜션부(230)가 마련될 수 있다.

서스펜션부(230)에는 고정부(220)와 이동부(210)에 양단이 각각 연결되고, 렌즈의 광축 방향으로 서로 이격되며, 이동부의 이동시 동일 각도로 회동되는 제1 링크(231a)와 제2 링크(231b)가 마련될 수 있다.

도 7에서 서스펜션부는 베이스에 일단이 연결된 외팔보의 형태를 취할 수 있다.

이때, A를 서스펜션부의 탄성력에 의해 달라질 수 있으며, 이렇게 달라지는 A에 따른 보빈 유니트의 이동 편차는 센서에 의해 피드백 제어될 수 있다.

한편, 도 7과 같이 외팔보 형태의 고정 부재에 의하면 보빈 유니트가 미세하게 틸팅될 수 있다. 이러한 틸팅을 해소하기 위해 고정 부재는 다르게 구성될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 카메라 모듈의 외관 사시도이다. 도 9는 본 발명의 카메라 모듈의 커버를 제거하고 그 내부를 도시한 부분 사시도이다. 도 10은 도 9와 관측점을 달리하는 부분 사시도이다. 도 11는 본 발명의 카메라 모듈의 분해 사시도이다. 도 12는 본 발명의 보빈 유니트의 동작을 간략화시켜 설명하는 측면도이다. 도 13은 본 발명의 카메라 모듈 및 이미지 센서와의 정렬 상태를 설명하는 설명도이다. 도 8 내지 도 13을 함께 참조하며 본 발명의 카메라 모듈의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

위 도면에는 무빙 마그네트 타입이 개시된다.

도시된 무빙 마그네트 타입의 경우 코일(500)의 양단부는 베이스(100)에 돌출된 베이스 기둥(105)의 코일 안착면(106)에 부착된다. 안정한 접착력을 위하여 접착제가 사용될 수 있다.

이때, 코일(500)과 대면되는 마그네트(400)는 보빈 유니트(200)의 이동부(210)에 형성된 마그네트 안착면(206)에 부착된다. 도 10을 참조하면, 코일(500) 및 마그네트(400)는 소정의 이격 거리(G)만큼 이격된 상태에서 서로 대면되며, 이격 거리(G)의 크기는 이동부(210)가 상하 좌우 방향으로 위치 이동될 때 이동부(210)에 부착된 마그네트(400)가 코일(500)에 접촉 간섭되지 않을 정도이다.

베이스(100)는 카메라 모듈의 외관을 형성하는 것으로서, 커버(300)가 체결되며 코일(500) 및 마그네트(400) 중 어느 하나가 부착된다. 베이스(100)의 개구된 부분은 이미지 센서(600)와 대면된다. 피사체에서 반사된 광은 렌즈로 입수되고 렌즈에서 입수된 광은 상기 개구된 부분을 통하여 베이스(100)를 통과하여 이미지 센서(600)로 도달된다.

본 발명의 카메라 모듈은 보빈 유니트(200)가 일체로 마련될 수 있다. 보빈 유니트(200)는 베이스(100)에 고정되는 고정부(220)를 갖고, 렌즈가 장착되는 이동부(210)를 가지며, 고정부(220)에 대하여 이동부(210)가 광축(C0) 방향으로 승강 가능하게 연결된 것이다.

본 발명의 보빈 유니트(200)는 종래의 카메라 모듈의 예를 들자면, 보빈의 상측 및 하측을 각각 탄성 지지하는 2 장의 판 스프링, 판 스프링의 외곽을 하우징 및 베이스에 각각 고정시키며 판 스프링의 변형시 주위 부품과 간섭 방지를 위한 여유 공간을 확보해주는 2 장의 스페이서를 일체화된 하나의 부품으로 대체하는 구성이다.

대표적으로 종래의 판 스프링의 제조 및 조립시 틸팅 불량 및 탄성 감도와 관련하여 많은 문제점이 야기되었는데, 본 발명은 기본적으로 종래의 보빈에 해당하는 이동부(210)와 종래의 판 스프링(40)에 해당하는 서스펜션부(230)를 종래의 스페이서(51)에 해당하는 고정부(220)와 함께 일체로 형성하는 것이 가장 큰 특징이다.

보빈 유니트(200)의 일측은 베이스(100)에 고정되고 보빈 유니트(200)의 타측은 렌즈 설치 장소가 된다. 베이스(100)에 고정되는 보빈 유니트(200)의 일측 및 렌즈가 설치되는 보빈 유니트(200)의 타측은 상대 이동이 가능하도록 되어 있으며, 렌즈가 설치되는 측에 코일(500) 또는 마그네트(400) 중 하나가 부착되어 전자기력을 제공받는다.

구체적으로, 보빈 유니트(200)는 고정부(220)와, 이동부(210)와, 서스펜션부(230)로 이루어져 있다. 고정부(220)는 베이스(100)에 고정되는 부분이고, 이동부(210)는 코일(500) 및 마그네트(400) 중 하나가 부착되며 렌즈가 장착되는 부분이며, 서스펜션부(230)는 고정부(220)에 대하여 이동부(210)의 이동이 가능하도록 이동부(210)를 탄성 지지하는 부분이다.

고정부(220), 이동부(210) 및 서스펜션부(230)는 일체로 형성되며, 동일한 금형에서 한 번에 성형될 수 있는 것도 두드러진 장점이다. 이때, 고정부(220), 이동부(210) 및 서스펜션부(230)는 합성 수지, 고무 등의 동일한 재질을 이용하여 성형되거나 일부에 금속 재질을 포함하여 인서트(insert) 금형 또는 아웃서트(outsert) 금형에서 사출될 수 있다.

도 11를 참조하여 구체적인 실시예를 설명하면, 베이스(100)에 고정되는 고정부(220)는 고정부 결합 구멍(229)과, 고정부 기둥(225)을 구비한다. 베이스(100)에는 고정부 결합봉(109)이 돌출되는데, 베이스(100) 및 고정부(220)의 조립시 고정부 결합봉(109)이 고정부 결합 구멍(229)에 삽입됨으로써 정확한 조립 위치가 안내되고, 부가적으로 UV접착제나 온도 경화성 접착제가 결합면에 도포됨으로써 내진동성 및 내충격성을 확보한다. 고정부 기둥(225)은 커버(300)의 조립시 위치 안내 기능을 하는데, 커버(300)의 모서리에 개구된 4개의 가이드 홈(305) 중 고정부 기둥(225)과 대면되는 2개의 가이드 홈(305)이 여기에 삽입된다.

커버(300)는 보빈 유니트(200), 코일(500), 마그네트(400)가 내부에 수용되며, 베이스(100)에 체결되는 것이다. 커버(300)를 금속 등의 자성체 재질로 마련하면 마그네트(400)의 자속 누설을 방지하는 요크 기능을 겸할 수 있다.

커버(300)에는 후크 홈(304)이 마련되며, 후크 홈(304)은 베이스(100)에 돌출된 후크(104)에 체결됨으로써 커버(300)의 이탈이 방지된다. 커버(300)에 형성된 일부의 가이드 홈(305)은 베이스(100)에 돌출된 베이스 기둥(105)에 끼워짐으로써 커버(300)의 조립 위치가 안내된다.

이동부(210)는 렌즈가 안착되는 렌즈 안착면(216)과, 마그네트(400)가 안착되는 마그네트 안착면(206)을 구비하며, 설치 공간의 절약을 위하여 렌즈 안착면(216)이 위치한 부분은 원통 형상으로 되어 있고, 마그네트 안착면(206)이 위치한 부분은 평판 형상으로 되어 있다.

도 11 내지 도 13에 도시된 카메라 모듈의 직교 좌표계에 의하면, 광축(C0)은 z축이고, 코일(500) 및 마그네트(400)는 x축에 수직하게 연장되는 면을 갖고 있으며 x축에 수직한 방향으로 서로 대면된다.

이때, 서스펜션부(230)는 x축의 일측 및 타측에 각각 배치되며 x축을 기준축으로 하여 축대칭인 위치에 배치된다. 이는 x축을 중심축으로 한 회전 모멘트력 발생을 억제하여 이동부(210)가 이동되더라도 광축(C0)에 대한 이동부(210)의 틸팅각(θ)이 일정하게 유지되도록 한다.

도시하지는 않았지만, 이와 마찬가지로 코일(500) 및 마그네트(400)가 y축에 수직하게 대면되는 경우 서스펜션부(230)는 y축의 일측 및 타측에 각각 배치되며 y축을 중심으로 축대칭인 위치에 서스펜션부(230)가 배치되는 것이 바람직하다.

서스펜션부(230)는 고정부(220)와 이동부(210)에 양단이 각각 연결되는 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)를 포함한다. 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)는 광축(C0) 방향을 따라 이격된다. 도시된 바에 의하면 보빈 유니트(200)의 한쪽에 2 개의 링크(231a, 231b)가 마련되는 실시예가 도시되지만 한쪽당 2 개 이상의 링크만 마련되면 틸팅각(θ)을 일정하게 유지하면서 이동부(210)를 이동시킬 수 있다.

도 12를 참조하면, 보빈 유니트(200)의 한쪽 및 그 반대쪽에는 서스펜션부(230), 고정부(220), 이동부(210)가 평행사변형을 이루면서 이동부(210)가 이동되는 상태가 잘 도시되고 있다. 즉, 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)를 한 쌍의 대변으로 하고 고정부(220) 및 이동부(210)를 다른 한 쌍의 대변으로 하는 가상의 평행사변형이 형성됨으로써, 이동부(210)는 광축(C0)에 대한 틸팅각(θ)을 일정하게 유지하며 이동된다.

제1 링크(231a)의 양단 및 제2 링크(231b)의 양단이 고정부(220) 및 이동부(210)와 연결되는 위치에는 보빈 유니트(200)의 한쪽당 4개의 힌지부(210a,210b,220a,220b)가 형성된다.

힌지부(210a,210b,220a,220b)는 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)보다 작은 단면적을 가지며, 이동부(210)의 이동시 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)보다는 힌지부(210a,210b,220a,220b)가 먼저 탄성 변형된다. 따라서, 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)의 양단부가 힌지부(210a,210b,220a,220b)와 연결되는 부분에는 두께 감소부(234)가 형성된다. 두께 감소부(234)는 크랙이나 피로 파괴를 방지하기 위하여 점차 두께가 감소되는 경사면으로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구조에 따라, 보빈 유니트(200)의 질량이 작을 때, 코일(500)에 인가되는 전압이 작을 때, 미소한 변위만큼 이동부(210)를 이동시켜야 할 때, 이동부(210)의 이동 가속도를 빠르게 할 때와 같이, 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)보다 민감한 탄성을 갖는 힌지부(210a,210b,220a,220b)의 탄성 변형은 상술한 다양한 제어 목표를 달성할 수 있게 하고, 제어 민감도(sensitivity) 및 이동부(210)의 위치 추종성을 크게 향상시킨다.

도 11을 참조하면 광축(C0) 방향에서 보았을 때, 코일(500) 및 마그네트(400)는 광축(C0)의 일측에 치우치도록 배치된다. 도 8에서는 코일(30) 또는 마그네트(54)가 보빈(10)의 외주 둘레를 따라 일정 각도로 여러 개 배치되어야 하지만, 본 발명은 구조의 특성상 코일(500) 및 마그네트(400)가 보빈 유니트(200)의 한 쪽에만 장착되면 충분하다. 따라서, 부품수의 절감 및 원가 절감에 크게 기여할 수 있다.

서스펜션부(230)는 고정부(220) 및 이동부(210)에 양단이 각각 연결되는 양단 지지보 형상이다. 서스펜션부(230)는 코일(500) 및 마그네트(400) 사이에 작용하는 전자기력에 의하여 휨 변형됨으로써 이동부(210)를 탄성 지지한다. 서스펜션부(230)가 힌지부(210a,210b,220a,220b)를 포함하는 실시예에서 휨 변형되는 구체적 요소는 힌지부(210a,210b,220a,220b)이다.

제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)는 힌지부(210a,210b,220a,220b)에 비하여 충분한 강성을 가지므로, 앞에서 설명한 고정부(220) 및 이동부(210)와 함께 평행사변형을 형성하여 이동부(210)의 틸팅각(θ)을 일정하게 유지하는데 기여한다.

또한, 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)는 동일한 길이만큼 연장되고, 코일(500) 및 마그네트(400) 사이에 작용하는 전자기력에 의하여 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)가 동일 각도만큼 회동되는 구조로 되어 있다. 따라서, 이동부(210)는 광축(C0)에 대한 틸팅각(θ)을 일정하게 유지하며 이동되는 장점이 있다.

본 발명과 비교를 위한 가상의 실시예로서, 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)의 단면적을 힌지부(210a,210b,220a,220b)와 동일한 정도로 감소시켜 서스펜션부(230)의 전체를 균일한 단면적으로 하는 경우, 휨 변형을 포함한 탄성 변형이 광범위한 길이에 걸쳐 발생될 것이 예측되므로 이동부(210)의 일정한 틸팅각(θ) 유지가 어려워짐은 물론 이동부(210)의 위치 응답이 비선형 특성을 갖게 될 염려가 있다.

따라서, 본 발명은 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)는 단면적을 크게 하여 실질적으로 강체로 작용할 수 있게 하고, 휨 변형을 포함한 탄성 변형 영역은 국부적인 힌지부(210a,210b,220a,220b)의 영역으로 제한한다.

그 결과, 보빈 유니트(200)의 제조 및 품질 관리가 간편하게 되고, 탄성 특성과 관련된 품질 관리 영역이 힌지부(210a,210b,220a,220b)로 제한되므로 탄성 계수의 편차 관리가 용이해지며, 제1 링크(231a) 및 제2 링크(231b)의 강성에 의하여 일정한 틸팅각(θ) 유지가 가능해지는 장점이 있다.

한편, 코일(500)에 전원을 인가하는 단자부(102)가 마련된다. 단자부(102)는 외측 연장부(102a)와 내측 연장부(102b)를 포함한다. 외측 연장부(102a)는 베이스(100)의 외측으로 연장되며 코일(500)의 단부가 납땜되는 부분이다. 내측 연장부(102b)는 베이스(100)의 내측으로 연장되며 이동부(210)에 부착된 마그네트(400)를 베이스(100) 방향으로 끌어당긴다. 이에 따라, 이동부(210)는 초기 위치에 고정된 상태에서 동작을 개시한다.

따라서, 코일(500)에 전원 미인가시 또는 카메라 모듈가 동작 정지 상태에 있을 때, 또는 카메라 모듈에 충격이나 진동이 가해질 때, 베이스(100) 또는 커버(300)에 대한 이동부(210)의 내충격성을 강화시킬 수 있고, 카메라 모듈의 동작시 이동부(210)가 초기 위치에서 이동 개시되도록 할 수 있어 위치 제어가 용이한 장점이 있다.

도 12를 참조하여 이동부(210)의 동작을 한번 더 설명하면, 참조 부호 P0 및 실선으로 표시된 것은 이동부(210)가 중립 위치에 있을 때이다. 참조 부호 P2 및 이점 쇄선으로 표시된 것은 이동부(210)가 베이스(100) 방향으로 끌어 당겨져 초기 위치에 있을 때이다. 참조 부호 P1 및 일점 쇄선으로 표시된 것은 이동부(210)가 상승하여 초점 또는 배율 제어 동작 중에 있을 때이다.

고정부(220)에 대면되는 이동부(210)의 단부와 고정부(220) 사이의 간극은 P0 위치에서 D0 이지만, P1 위치에서는 D1 으로 감소된다. 상기 간극의 최대값인 D0는 이동부(210)가 중립 위치 P0에 있을 때이며, 이동부(210)가 상승 또는 하강함에 따라 간극이 감소된다. 따라서, 이동부(210)의 단부와 고정부(220) 사이의 간극은 이동부(210)의 상승 또는 하강 가능 높이를 고려하여 설정된다.

도 12에 잘 도시된 것과 같이 이동부(210)의 이동에 불구하고 광축(C0)에 대한 틸팅각(θ)은 일정하게 유지되는 것을 볼 수 있다. 이때, 도 13에서 광축이 C0에서 C1으로 x축 방향을 따라 시프트되는 현상이 관찰되지만, 이와 같은 광축(C0)의 시프트 현상은 렌즈와 이미지 센서(600)의 틸팅각(θ)을 왜곡시키는 것이 아니기 때문에, 촬영되는 이미지의 품질에 아무런 영향을 주지 않는다.

현재 휴대용 단말기에 설치된 카메라의 화소 수는 디지털 카메라 수준까지 올라가 있으며, 다수의 휴대폰은 300만 화소 이상이 주종을 이루고 있다. 향후에도 화소수는 계속 상승하여 500만 화소수 이상의 휴대폰들이 점차 늘어날 것으로 생각된다. 화소수가 증가되면 카메라 모듈의 제어 정밀도가 더욱 민감해진다는 것이고, 특히 틸트각에 민감하다. 종래의 경우 매우 얇은 금속성의 판 스프링을 사용하므로 렌즈의 상하 구동시 틸트 관련 성능이 불안해지는 요인도 발생하였다.

본 발명은 렌즈의 상하 구동에 관련된 서스펜션부(230)의 품질 관리 요인을 완화시켜주고, 종래의 판 스프링 조립 공정이 불필요하게 되어 틸팅 불량을 크게 줄일 수 있다.

렌즈가 조립되는 이동부(210)의 광축(C0)에 대한 경사각인 틸트(Tilt)각이 정해진 범위를 벗어나면 실제 촬영한 이미지가 기울어지는 현상이 발생한다.

즉, 도 13에서 이미지 센서(600)의 서로 다른 위치를 나타내는 참조 부호 A,B,C,D,E 위치에서 렌즈까지의 거리가 달라지므로 각 위치별로 초점이나 배율이 일치하지 않거나, 이미지 센서(600)와 렌즈의 각도가 틀어져 이미지가 왜곡되는 현상이 발생한다.

이와 같은 틸트 불량은 카메라 모듈와 같이 정밀성이 요구되는 장치에 있어서는, 장치의 작동 불량을 결정할 수 있는 중요한 요소가 된다.

틸트각 불량은 각 부품의 단품 공차에 기인한 경우도 있지만, 다이나믹 틸트(Dynamic Tilt)라 불리우는 불량 유형은 각 부품의 단품 공차에는 이상이 없지만 여러 개의 부품이 조립될 때 조립 공차에 기인한 것으로, 도 8에서 종래의 보빈(10), 이를 둘러싼 코일(30), 코일(30)의 주변을 둘러싼 다수의 마그네트(54), 여러 장의 판 스프링(40) 등의 조립 공차에 기인하며, 많은 수의 부품이 설치될수록 전자기력이 균형을 이루지 못하고, 조립 공차가 누적되는 것은 당연한 결과였다.

그러나, 위 실시예에 따르면 제품의 공차와 상관없이 틸팅 문제를 신뢰성 있게 해소할 수 있다.

다만, 힌지부에 따른 수율 문제가 제기될 있다.

위 실시예에서 제1 링크의 양단 및 제2 링크의 양단이 고정 및 이동부와 연결되는 위치에 힌지부가 형성되고 있다. 이때의 힌지부는 제1 링크 및 제2 링크보다 작은 단면적을 가질 수 있다.

이때의 힌지부는 이동부의 이동시 탄성 변형될 수 있는데, 제1 링크 및 제2 링크와 관련하여 힌지부를 설정된 규격으로 제조하기가 어렵다.

따라서, 이동부가 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 때 필요한 이동 동력이 A일 때, A는 힌지부의 상태에 따라 달라질 수 있다.

이에 따라 수율 문제가 발생하는데, 제어 신호가 센서의 측정값에 따라 A를 추종함으로써 해당 수율 문제를 완화시킬 수 있다.

이상에서는 코일 또는 보빈 유니트에 이동 동력을 제공하는 구동부로 코일 및 마그네트를 예시하였으나, 이외에도 구동부는 다양하게 구성될 수 있다.

일예로, 구동부는 바이메탈 또는 피에조를 포함할 수 있다.

바이메탈 또는 피에조는 입력되는 전력의 세기에 따라 렌즈 또는 보빈 유니트의 변위를 조절할 수 있다. 이때의 전력의 세기는 센서의 측정값에 따라 결정될 수 있다.

한편, 렌즈의 변위 또는 보빈 유니트의 변위를 측정하는 센서가 추가됨으로써, 센서의 단자를 이미지 센서가 마련된 카메라 기판에 연결하기 위한 회로 패턴이 추가될 수 있다.

이때의 회로 패턴을 구현하기 위해 본 발명의 카메라 모듈에는 구동 기판(810)이 마련될 수 있다.

도 14는 본 발명의 또다른 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.

보빈 유니트(200)의 측면에 대면하도록 구동 기판(810)은 베이스(100)에 장착될 수 있다.

그리고, 구동 기판(810)에서 보빈 유니트에 대면하는 면에는 보빈 유니트의 이동 동력을 제공하는 구동부(400, 500)가 설치되거나, 렌즈의 변위 또는 보빈 유니트의 변위를 측정하는 센서(800)가 설치될 수 있다.

구동 기판(810)에는 제어부(900)가 마련된 카메라 본체, 구체적으로 카메라 기판에 착탈되는 커넥터(111), 회로 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.

회로 패턴에는 구동부의 단자 및 센서의 단자 중 적어도 하나가 전기적으로 연결되는 제1 단자가 마련될 수 있다. 그리고, 제1 단자에 전기적으로 연결된 제2 단자가 마련될 수 있다.

이때의 제2 단자는 커넥터에 형성될 수 있으며, 이에 따라 해당 커넥터를 카메라 본체에 장착하면 위 회로 패턴을 통해 구동부, 센서는 카메라 본체에 전기적으로 연결될 수 있다.

도 15는 본 발명의 카메라 모듈을 구성하는 구동 기판을 나타낸 개략도이다.

렌즈 또는 보빈 유니트를 움직이는 구동부가 코일 및 마그네트를 포함할 경우, 구동 기판에서 보빈 유니트에 대면하는 면에는 코일 또는 마그네트 중 하나와, 센서가 함께 설치될 수 있다.

이때, 센서와 함께 구동 기판에 설치되는 코일 또는 마그네트의 가운데에는 빈 공간이 마련되고, 이때의 빈 공간(510)에 센서(800)가 설치될 수 있다.

구동 기판에는 베이스에 설치되는 얼라인 홀(819)이 마련될 수 있다.

이에 대응하여 베이스에는 얼라인 홀에 끼워지는 얼라인 돌기(107)가 마련될 수 있다.

얼라인 홀 및 얼라인 돌기에 의하면 구동 기판을 용이하게 베이스에 장착할 수 있다.

이와 아울러, 얼라인 홀은 구동부 및 센서 중 적어도 하나의 초기 위치를 가이드할 수 있다. 즉, 구동 기판에서 설정 위치에 얼라인 홀과 구동부, 센서를 형성하면, 얼라인 홀과 구동부 간의 거리, 얼라인 홀과 센서 간의 거리는 일정하게 유지될 수 있다. 이 상태에서 얼라인 홀을 베이스의 얼라인 돌기에 설치하면, 구동부 또는 센서는 초기 설계 위치에 자연스럽게 배치될 수 있다.

카메라 모듈에는 보빈 유니트 또는 베이스를 덮는 커버(300)가 마련될 수 있다.

이 경우, 구동 기판은 보빈 유니트와 커버의 사이에 위치하게 되는데, 소형화를 위해 커버(300)와 보빈 유니트(200) 간의 이격 공간의 매우 작다.

따라서, 구동 기판은 가능한 얇을수록 유리하며, 이러한 목적을 달성하기 위해 구동 기판은 얇은 두께를 갖는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 포함할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10...렌즈 100...베이스
102...단자부 102a...외측 연장부
102b...내측 연장부 104...후크
105...베이스 기둥 106...코일 안착면
107...얼라인 돌기 109...고정부 결합봉
111...커넥터 190...제1 가이드
200...보빈 유니트 206...마그네트 안착면
210...이동부 216...렌즈 안착면
210a,210b,220a,220b...힌지부 220...고정부
225...고정부 기둥 229...고정부 결합 구멍
230...서스펜션부 231a...제1 링크
231b...제2 링크 234...두께 감소부
280...볼 베어링 290...제2 가이드
300...커버 304...후크 홈
305...가이드 홈 400...마그네트
500...코일 510...빈 공간
520...기판 521...제a 기판
522..제b 기판 528...제2 통공
529...제1 통공 530...코일 패턴
531...제1 전도막 532...제2 전도막
533...제3 전도막 534...제4 전도막
560...전도체 571...제1 연결부
572...제2 연결부 580...제1 코일 패턴
581, 591...시작단 582, 592...끝단
590...제2 코일 패턴 600...이미지 센서
800...센서 810...구동 기판
819...얼라인 홀 900...제어부
910...제1 제어부 920...제2 제어부
930...제3 제어부 940...제4 제어부
C0,C1...광축 θ...틸팅각

Claims (19)

1. 렌즈를 움직이는 코일 및 마그네트;
   상기 코일의 변위 또는 상기 마그네트의 변위를 측정하는 센서;
   를 포함하는 카메라 모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 센서의 측정값에 따라 상기 코일 또는 상기 마그네트를 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 코일 및 상기 마그네트는 서로 대면되는 것에 의해 상기 렌즈를 광축 방향으로 움직이는 전자기력을 생성하며,
   상기 전자기력은 상기 제어부의 제어에 의해 조절되는 카메라 모듈.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 코일 및 상기 마그네트는 서로 대면되도록 배치되고,
   상기 코일은 와이어가 감긴 것이며,
   상기 센서는 상기 코일의 가운데에 마련된 빈 공간에 배치되는 카메라 모듈.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 센서는 상기 코일 또는 상기 마그네트의 자기장의 세기를 감지하는 홀 센서를 포함하는 카메라 모듈.
   
5. 렌즈가 장착된 보빈 유니트;
   상기 보빈 유니트가 이동 가능하게 삽입되는 베이스;
   상기 보빈 유니트의 이동 동력을 제공하는 구동부; 및
   상기 렌즈의 변위 또는 상기 보빈 유니트의 변위를 측정하는 센서;를 포함하고,
   상기 구동부를 제어하는 제어 신호는 상기 센서의 측정값에 의해 결정되는 카메라 모듈.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 보빈 유니트가 제1 위치로부터 제2 위치까지 이동할 때 필요한 이동 동력이 A일 때,
   상기 A는 상기 보빈 유니트, 상기 베이스, 상기 구동부 중 적어도 어느 하나의 상태에 따라 달라지고,
   상기 제어 신호는 B의 이동 동력이 제공되도록 상기 구동부를 제어하며,
   상기 센서의 측정값에 의해 상기 B는 상기 A를 추종하는 카메라 모듈.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 구동부는 코일 및 마그네트를 포함하고,
   상기 센서는 상기 코일의 가운데에 마련된 빈 공간 또는 상기 마그네트의 가운데에 마련된 빈 공간에 배치되는 카메라 모듈.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 구동부는 바이메탈 또는 피에조를 포함하고,
   상기 바이메탈 또는 상기 피에조로 입력되는 전력의 세기는 상기 센서의 측정값에 따라 결정되는 카메라 모듈.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 렌즈의 광축 방향에서 바라보았을 때, 상기 구동부는 상기 보빈 유니트의 상하좌우 중 적어도 두 곳에 배치되고,
   상기 센서는 상기 각 구동부마다 설치되며,
   상기 각 구동부는 상기 각 센서에 연결된 서로 다른 제어부의 제어를 받는 카메라 모듈.
   
10. 제5항에 있어서,
    상기 렌즈의 광축 방향에서 바라보았을 때, 상기 보빈 유니트의 일측에는 상기 구동부 및 상기 센서가 배치되고, 상기 보빈 유니트의 타측에는 고정 부재가 마련되며,
    상기 고정 부재는 상기 베이스에 외팔보 상태로 고정되거나, 상기 베이스에 슬라이딩되는 상태로 고정되고,
    상기 보빈 유니트가 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 때 필요한 이동 동력이 A일 때,
    상기 A는 상기 고정 부재의 상태에 따라 달라지며,
    상기 제어 신호는 상기 센서의 측정값에 따라 상기 A를 추종하는 카메라 모듈.
    
11. 제5항에 있어서,
    상기 베이스에는 상기 렌즈의 광축 방향을 따라 연장되는 제1 가이드가 마련되고,
    상기 보빈 유니트에는 상기 제1 가이드에 의해 상기 광축 방향을 따라 슬라이딩되는 제2 가이드, 상기 보빈 유니트와 상기 베이스 사이에 개재되는 볼 베어링이 마련되며,
    상기 보빈 유니트가 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 때 필요한 이동 동력이 A일 때,
    상기 A는 상기 제1 가이드, 상기 제2 가이드 및 상기 볼 베어링 중 적어도 어느 하나의 상태에 따라 달라지고,
    상기 제어 신호는 상기 센서의 측정값에 따라 상기 A를 추종하는 카메라 모듈.
    
12. 제5항에 있어서,
    상기 보빈 유니트에는 상기 베이스에 고정되는 고정부, 상기 코일 및 상기 마그네트 중 하나가 부착되며 상기 렌즈가 장착되는 이동부, 상기 고정부에 대하여 상기 이동부가 움직이도록 상기 이동부를 탄성 지지하는 서스펜션부가 마련되고,
    상기 서스펜션부에는 상기 고정부와 상기 이동부에 양단이 각각 연결되고, 상기 렌즈의 광축 방향으로 서로 이격되며, 상기 이동부의 이동시 동일 각도로 회동되는 제1 링크와 제2 링크가 마련되는 카메라 모듈.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 링크의 양단 및 상기 제2 링크의 양단이 상기 고정부 및 상기 이동부와 연결되는 위치에는 상기 제1 링크 및 상기 제2 링크보다 작은 단면적을 갖는 힌지부가 형성되고,
    상기 이동부의 이동시 상기 힌지부가 탄성 변형되며,
    상기 이동부가 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 때 필요한 이동 동력이 A일 때,
    상기 A는 상기 힌지부의 상태에 따라 달라지고,
    상기 제어 신호는 상기 센서의 측정값에 따라 상기 A를 추종하는 카메라 모듈.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 링크 및 상기 제2 링크를 한 쌍의 대변으로 하고 상기 고정부 및 상기 이동부를 다른 한 쌍의 대변으로 하는 가상의 평행사변형이 형성됨으로써, 상기 이동부는 상기 광축에 대한 틸팅각을 일정하게 유지하며 이동되는 카메라 모듈.
    
15. 렌즈가 장착된 보빈 유니트;
    상기 보빈 유니트가 이동 가능하게 삽입되는 베이스; 및
    상기 베이스에 장착되고, 상기 보빈 유니트의 측면에 대면하는 구동 기판;을 포함하고,
    상기 구동 기판에서 상기 보빈 유니트에 대면하는 면에는 상기 보빈 유니트의 이동 동력을 제공하는 구동부가 설치되거나, 상기 렌즈의 변위 또는 상기 보빈 유니트의 변위를 측정하는 센서가 설치되는 카메라 모듈.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 구동 기판에는 제어부가 마련된 카메라 본체에 착탈되는 커넥터, 회로 패턴이 형성되고,
    상기 회로 패턴에는 상기 구동부의 단자 및 상기 센서의 단자 중 적어도 하나가 전기적으로 연결되는 제1 단자, 상기 제1 단자에 전기적으로 연결된 제2 단자가 마련되며,
    상기 제2 단자는 상기 커넥터에 형성되는 카메라 모듈.
    
17. 제15항에 있어서,
    상기 구동부는 코일 및 마그네트를 포함하고,
    상기 구동 기판에서 상기 보빈 유니트에 대면하는 면에는 상기 코일 또는 상기 마그네트 중 하나와 상기 센서가 함께 설치되고,
    상기 센서와 함께 상기 구동 기판에 설치되는 상기 코일 또는 상기 마그네트의 가운데에는 빈 공간이 마련되며,
    상기 센서는 상기 빈 공간에 설치되는 카메라 모듈.
    
18. 제15항에 있어서,
    상기 구동 기판에는 상기 베이스에 설치되는 얼라인 홀이 마련되고,
    상기 얼라인 홀은 상기 구동부 및 상기 센서 중 적어도 하나의 초기 위치를 가이드하는 카메라 모듈.
    
19. 제15항에 있어서,
    상기 보빈 유니트를 덮는 커버;를 포함하고,
    상기 구동 기판은 상기 보빈 유니트와 상기 커버의 사이에 위치하며,
    상기 구동 기판은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 포함하는 카메라 모듈.

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