KR20160094636A - 렌즈 구동 장치, 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20160094636A
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Abstract

실시 예는 렌즈가 장착되는 보빈, 상기 보빈을 이동시키도록 전자기적 상호 작용하는 제1 코일 및 구동용 마그네트, 상기 보빈을 수용하는 하우징, 상기 보빈과 상기 하우징에 결합되는 탄성 부재, 상기 하우징을 이동시키도록 상기 구동용 마그네트와 전자기적 상호 작용하는 제2 코일, 상기 하우징에 배치되는 센싱용 마그네트 및 상기 하우징이 이동함에 따라 상기 센싱용 마그네트의 자기력의 변화를 감지하고 감지된 결과에 따른 궤환 신호를 출력하는 위치 센서를 포함하며, 상기 센싱용 마그네트는 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들, 및 상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 사이에 배치되는 비자성체 격벽을 포함하는 복수극 착자 마그네트이다.

Description

렌즈 구동 장치, 및 이를 포함하는 카메라 모듈{A LENS MOVING UNIT AND A CAMERA MODULE INCLUDING THE SAME}
실시 예는 렌즈 구동 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
초소형, 저전력 소모를 위한 카메라 모듈은 기존의 일반적인 카메라 모듈에 사용된 보이스 코일 모터(VCM:Voice Coil Motor)의 기술을 적용하기 곤란하여, 이와 관련 연구가 활발히 진행되어 왔다.
스마트폰과 같은 소형 전자제품에 실장되는 카메라 모듈의 경우, 사용 도중에 빈번하게 카메라 모듈이 충격을 받을 수 있으며, 촬영하는 동안 사용자의 손떨림 등에 따라 미세하게 카메라 모듈이 흔들릴 수 있다. 이와 같은 점을 감안하여, 최근에는 손떨림 방지 수단을 카메라 모듈에 추가 설치하는 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.
실시 예는 회로 패턴의 자유도를 향상시킬 수 있고, OIS(Optical Image Stabilizer)용 위치 센서의 센싱력을 증가시킬 수 있고, 제2 코일과의 간섭에 기인하는 오동작을 방지할 수 있는 렌즈 구동 장치 및 카메라 모듈을 제공한다.
실시 예에 따른 렌즈 구동 장치는 렌즈가 장착되는 보빈(bobbin); 상기 보빈을 이동시키도록 전자기적 상호 작용하는 제1 코일 및 구동용 마그네트; 상기 보빈을 수용하는 하우징(housing); 상기 보빈과 상기 하우징에 결합되는 탄성 부재; 상기 하우징을 이동시키도록 상기 구동용 마그네트와 전자기적 상호 작용하는 제2 코일; 상기 하우징에 배치되는 센싱용 마그네트; 및 상기 하우징이 이동함에 따라 상기 센싱용 마그네트의 자기력의 변화를 감지하고 감지된 결과에 따른 궤환 신호를 출력하는 위치 센서를 포함하며, 상기 센싱용 마그네트는 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들, 및 상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 사이에 배치되는 비자성체 격벽을 포함하는 복수극 착자 마그네트이다.
상기 센싱용 마그네트의 중심은 상기 위치 센서의 중심과 상기 렌즈의 광축과 평행한 제1 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 센싱용 마그네트는 상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 각각의 어느 하나의 모서리는 서로 인접하고, 상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 각각은 이웃하는 세그먼트와 2개의 면이 서로 마주볼 수 있다.
상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 중 2개의 세그먼트들은 N극이고, 나머지 2개의 세그먼트들은 S극일 수 있다.
상기 렌즈의 광축과 수직한 방향을 제1 방향이라 할 때, 제2 방향 및 제3 방향 각각으로 정렬되는 세그먼트들은 서로 다른 극성을 가지며, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직이고, 상기 제3 방향은 상기 제1 및 제2 방향들 각각과 수직일 수 있다.
상기 비자성체 격벽은 상기 제1 세그먼트와 상기 제2 세그먼트 사이에 위치하는 제1 비자성체 격벽; 상기 제2 세그먼트와 제3 세그먼트 사이에 위치하는 제2 비자성체 격벽; 상기 제3 세그먼트와 상기 제4 세그먼트 사이에 위치하는 제3 비자성체 격벽; 및 상기 제4 세그먼트와 상기 제1 세그먼트 사이에 위치하는 제4 비자성체 격벽을 포함할 수 있다.
상기 센싱용 마그네트의 중심은 상기 위치 센서의 중심과 상기 렌즈의 광축과 평행한 제1 방향으로 정렬되며, 상기 센싱용 마그네트의 중심은 상기 제1 내지 제4 비자성체 격벽들이 만나는 영역일 수 있다.
상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 각각의 일면은 상기 위치 센서와 대향할 수 있다.
상기 제1 코일은 상기 보빈의 외주면에 배치되며, 상기 구동용 마그네트는 상기 하우징에 배치될 수 있다.
상기 위치 센서는 상기 렌즈의 광축과 평행한 제1 방향으로 상기 센싱용 마그네트와 오버랩되고, 상기 구동용 마그네트와는 비오버랩될 수 있다.
상기 위치 센서는 상기 렌즈의 광축과 평행한 제1 방향으로 상기 제2 코일과 비오버랩될 수 있다.
상기 렌즈 구동 장치는 상기 코일이 배치되는 회로 기판; 상기 회로 기판 아래에 배치되는 베이스; 및 상기 하우징을 지지하고, 상기 상측 또는 상기 하측 탄성 부재 중 적어도 하나와 상기 회로 기판을 연결하는 지지 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 렌즈의 광축과 평행한 평면을 XY 평면이라 할 때, 상기 위치 센서는 상기 하우징의 X축 방향, 및 Y축 방향으로의 이동시의 자기력의 변화를 모두 감지할 수 있다.
실시 예에 따른 카메라 모듈은 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치; 움직임에 의한 손떨림 위치 정보를 출력하는 모션 센서; 및 상기 손떨림 위치 정보, 및 상기 렌즈 구동 장치의 궤환 신호에 기초하여, 상기 렌즈 구동 장치에 대한 손떨림 보정을 위한 구동 신호를 출력하는 손떨림 제어부를 포함한다.
상기 손떨림 제어부는 상기 손떨림 위치 정보에 기초하여 상기 손떨림 보정을 위한 타겟 위치를 설정하고, 상기 손떨림 위치 정보와 상기 궤환 신호에 기초하여 상기 렌즈 구동 장치의 현재 위치 정보를 추출하고, 상기 설정된 타겟 위치와 상기 현재 위치 정보에 기초하여 상기 구동 신호를 생성할 수 있다. 상기 구동 신호는 상기 렌즈 구동 장치의 제2 코일에 제공될 수 있다.
실시 예는 회로 패턴의 자유도를 향상시킬 수 있고, OIS용 위치 센서의 센싱력을 증가시킬 수 있고, 제2 코일과의 간섭에 기인하는 오동작을 방지할 수 있다.
도 1은 실시 예에 의한 렌즈 구동 장치의 개략적인 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 렌즈 구동 장치의 분해 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 1의 커버 부재(300)를 제거한 렌즈 구동 장치의 결합 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 보빈, 제1 코일, 구동용 마그네트, 제1 위치 센서 및 센서 기판의 분해 사시도를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 센서 기판의 사시도를 나타낸다.
도 6은 도 1에 도시된 하우징의 사시도를 나타낸다.
도 7은 도 1에 도시된 하우징, 제1 센싱용 마그네트, 구동용 마그네트, 제2 센싱용 마그네트의 저면 분해 사시도를 나타낸다.
도 8은 도 3에 도시된 I-I' 선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
도 9는 도 1의 보빈, 하우징, 상측 탄성 부재, 제1 위치 센서, 센서 기판, 및 복수의 지지 부재가 결합된 사시도를 나타낸다.
도 10은 도 1의 보빈, 하우징, 하측 탄성 부재 및 복수의 지지 부재가 결합된 저면 사시도를 나타낸다.
도 11은 도 1에 도시된 상측 탄성 부재, 하측 탄성 부재, 제1 위치 센서, 센서 기판, 베이스, 지지 부재 및 회로 기판의 결합 사시도를 나타낸다.
도 12는 도 1에 도시된 베이스, 제2 코일, 제2 위치 센서, 및 회로 기판의 분해 사시도를 나타낸다.
도 13은 도 2에 도시된 제2 센싱용 마그네트, 및 제2 위치 센서의 정렬 관계를 나타내는 사시도이다.
도 14a 내지 도 14e는 OIS 가동부의 이동에 따른 제2 센싱용 마그네트와 제2 위치 센서의 정렬 관계를 나타낸다.
도 15는 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도를 나타낸다.
도 16은 도 15에 도시된 카메라 모듈의 손떨림 보정을 설명하기 위한 블록도를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 의한 렌즈 구동 장치에 대해 다음과 같이 살펴본다. 설명의 편의상, 실시 예에 의한 렌즈 구동 장치는 데카르트 좌표계(x, y, z)를 사용하여 설명하지만, 다른 좌표계를 사용하여 설명할 수도 있으며, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 각 도면에서 x축과 y축은 광축 방향인 z축에 대하여 수직한 방향을 의미하며, 광축 방향인 z축 방향을 '제1 방향'이라 칭하고, x축 방향을 '제2 방향'이라 칭하고, y축 방향을 '제3 방향'이라 칭할 수 있다.
스마트폰 또는 태블릿 PC 등과 같은 모바일 디바이스의 소형 카메라 모듈에 적용되는 '손떨림 보정 장치'란 정지 화상의 촬영 시 사용자의 손떨림에 의해 기인한 진동으로 인해 촬영된 이미지의 외곽선이 또렷하게 형성되지 못하는 것을 방지할 수 있도록 구성된 장치를 의미할 수 있다.
또한, '오토 포커싱 장치'란, 피사체의 화상의 초점을 자동으로 이미지 센서 면에 결상시키는 장치이다. 이와 같은 손떨림 보정 장치와 오토 포커싱 장치는 다양하게 구성할 수 있는데, 실시 예에 의한 렌즈 구동 장치는, 적어도 한 장의 렌즈로 구성된 광학 모듈을 광축에 대해 평행한 제1 방향으로 움직이거나, 제1 방향에 수직인 제2 및 제3 방향에 의해 형성되는 면에 대하여 움직여 손떨림 보정 동작 및/또는 오토 포커싱 동작을 수행할 수 있다.
도 1은 실시 예에 의한 렌즈 구동 장치(100)의 개략적인 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 렌즈 구동 장치(100)의 분해 사시도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 렌즈 구동 장치(100)는 커버 부재(300), 상측 탄성 부재(150), 센서 기판(180), 제1 위치 센서(170), 제1 코일(120), 보빈(bobbin, 110), 하우징(housing, 140), 제1 센싱용 마그네트(magnet, 190), 구동용 마그네트(130), 제2 센싱용 마그네트(135), 하측 탄성 부재(160), 복수의 지지 부재(220), 제2 코일(230), 회로 기판(250), 제2 위치 센서(240), 및 베이스(210)를 포함한다.
먼저 커버 부재(300)에 대하여 설명한다.
커버 부재(300)는 베이스(210)와 함께 형성되는 수용 공간 내에 상측 탄성 부재(150), 보빈(110), 제1 코일(120), 하우징(140), 제1 센싱용 마그네트(190), 구동용 마그네트(130), 하측 탄성 부재(160), 복수의 지지 부재(220), 제2 코일(230), 및 회로 기판(250)을 수용한다.
커버 부재(300)는 하부가 개방되고, 상단부 및 측벽들을 포함하는 상자 형태일 수 있으며, 커버 부재(300)의 하부는 베이스(210)의 상부와 결합될 수 있다. 커버 부재(300)의 상단부의 형상은 다각형, 예컨대, 사각형 또는 팔각형 등일 수 있다.
커버 부재(300)는 보빈(110)과 결합하는 렌즈(미도시)를 외부광에 노출시키는 중공을 상단부에 구비할 수 있다. 또한, 카메라 모듈의 내부에 먼지나 수분 등의 이물질이 침투하는 것을 방지하기 위하여 커버 부재(300)의 중공에는 광투과성 물질로 이루어진 윈도우(Window)가 추가적으로 구비될 수 있다.
커버 부재(300)의 재질은 구동용 마그네트(130)와 붙는 현상을 방지하기 위하여 SUS 등과 같은 비자성체일 수 있으나, 자성 재질로 형성하여 요크(yoke) 기능을 할 수도 있다.
도 3은 도 1의 커버 부재(300)를 제거한 렌즈 구동 장치(100)의 결합 사시도를 나타내고, 도 4는 도 1에 도시된 보빈(110), 제1 코일(120), 구동용 마그네트(130; 130-1, 130-2, 130-3, 130-4), 제1 위치 센서(170) 및 센서 기판(180)의 분해 사시도를 나타낸다.
다음으로 보빈(110)을 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 보빈(110)은 후술하는 하우징(140)의 내측에 배치되고, 제1 코일(120)과 구동용 마그네트(130) 간의 전자기적 상호 작용에 의하여 광축 방향 또는 광축과 평행한 제1 방향, 예컨대, Z축 방향으로 이동할 수 있다.
보빈(110)은 도시하지는 않았으나, 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈가 설치되는 렌즈 배럴(lens barrel, 400, 도 15 참조)을 포함할 수 있으며, 렌즈 배럴(400, 도 15 참조)은 보빈(110)의 내측에 다양한 방식으로 결합할 수 있다.
예컨대, 보빈(110)은 렌즈 또는 렌즈 배럴의 장착을 위하여 중공을 갖는 구조일 수 있다. 중공의 형상은 원형, 타원형, 또는 다각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보빈(110)은 제1 및 제2 돌출부들(111, 112)을 포함할 수 있다.
보빈(110)의 제1 돌출부(111)는 가이드(guide)부(111a) 및 제1 스토퍼(stopper)(111b)를 포함할 수 있다.
보빈(110)의 가이드부(111a)는 상측 탄성 부재(150)의 설치 위치를 가이드 하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같이, 보빈(110)의 가이드부(111a)는 상측 탄성 부재(150)의 제1 프레임 연결부(153)가 지나가는 경로를 가이드할 수 있다.
예컨대, 복수 개의 가이드부(111a)가 제1 방향에 직교하는 제2 및 제3 방향으로 보빈(110)의 외주면으로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 또한, 예시된 바와 같이 가이드부(111a)는 x축과 y축이 형성하는 평면 상에서 보빈(110)의 중심에 대해 대칭 구조로 마련될 수도 있고, 예시된 바와 달리 다른 부품들과의 간섭이 배제된 비대칭 구조로 마련될 수도 있다.
보빈(110)의 제2 돌출부(112)는 보빈(110)의 외주면에서 제1 방향과 직교하는 제2 및 제3 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 또한, 보빈(110)의 제2 돌출부(112)의 상부면(112a)에는 후술되는 상측 탄성 부재(150)의 제1 내측 프레임(151)이 안착될 수 있는 형상을 가질 수 있다.
보빈(110)의 제1 돌출부(111)의 제1 스토퍼(111b) 및 제2 돌출부(112)는 보빈(110)이 오토 포커싱 기능을 위해 광축에 평행한 방향인 제1 방향 또는 제1 방향에 평행한 방향으로 움직일 때, 외부 충격 등에 의해 보빈(110)이 규정된 범위 이상으로 움직이더라도, 보빈(110)의 몸체 바닥면이 베이스(210) 및 회로 기판(250)의 상부면에 직접 충돌하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위해, 보빈(110)의 제1 스토퍼(111b)는 보빈(110)의 외주면으로부터 원주 방향인 제2 또는 제3 방향으로 보빈(110)의 가이드부(111a)보다 더 돌출 형성될 수 있으며, 보빈(110)의 제2 돌출부(112)도 상측 탄성 부재(150)가 안착되는 상부면(112a)보다 옆으로 더 돌출되어 형성될 수 있다.
보빈(110)은 센서 기판(180)이 제1 방향(z축 방향)으로 삽입될 수 있도록 보빈(110)의 내주면(110a)과 외주면(110b) 사이에 마련되는 지지홈(114)을 구비할 수 있다. 예컨대, 보빈(110)의 지지홈(114)은 센서 기판(180)의 제1 방향(z축 방향)으로 삽입될 수 있도록 보빈(110)의 내주면(110a)과 제1 및 제2 돌출부(111,112) 사이에 마련될 수 있다.
보빈(110)은 센서 기판(180)에 배치, 결합, 또는 실장된 제1 위치 센서(170)를 수용하기에 적합한 수용홈(116)을 가질 수 있다.
또한 보빈(110)은 센서 기판(180)에 실장된 제1 위치 센서(170)가 제1 방향으로 삽입될 수 있도록 보빈(110)의 제1 및 제2 돌출부(111, 112) 사이의 공간에 마련되는 수용홈(116)을 구비할 수 있다.
보빈(110)은 하측 탄성 부재(160)에 결합 및 고정되는 지지 돌기(117, 도 8 참조)를 하부면에 구비할 수 있다.
보빈(110)의 제1 및 제2 돌출부(111, 112)의 저면과 하우징(140)의 제1 안착홈(146)의 바닥면(146a)이 접촉된 상태가 초기 위치로 설정되면, 오토 포커싱 기능은 기존의 보이스 코일 모터(VCM:Voice Coil Motor)에서의 단방향 제어와 같이 제어될 수 있다. 즉, 전류가 제1 코일(120)에 공급될 때 보빈(110)이 상승하고, 전류의 공급이 차단될 때 보빈(120)이 하강하여, 오토 포커싱 기능이 구현될 수 있다.
그러나, 보빈(110)의 제1 및 제2 돌출부(111, 112)의 저면과 제1 안착홈(146)의 바닥면(146a)이 일정 거리 이격된 위치가 초기 위치로 설정되면, 오토 포커싱 기능은 기존의 보이스 코일 모터에서의 양방향 제어와 같이 전류의 방향에 따라 제어될 수 있다. 즉, 보빈(110)을 광축에 평행한 상측 또는 하측 방향으로 움직이는 동작을 통해 오토 포커싱 기능이 구현될 수도 있다. 예를 들면, 정방향 전류가 인가되면 보빈(110)이 상측으로 이동할 수 있으며, 역방향 전류가 인가되면 보빈(110)이 하측으로 이동할 수 있다.
다음으로 제1 코일(120)에 대하여 설명한다.
제1 코일(120)은 보빈(110)의 외주면(110a, 도 4 참조) 상에 배치된다. 제1 코일(120)은 제1 위치 센서(170)와 광축과 수직인 방향으로 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다.
예컨대, 제1 코일(130)과 제1 위치 센서(170)는 광축과 수직인 방향으로 서로 간섭 또는 오버랩되지 않도록, 제1 위치 센서(170)는 보빈(110)의 외주면(110a) 상측에 배치될 수 있고, 제1 코일(120)은 보빈(110)의 외주면(110a) 하측에 배치될 수 있다.
제1 코일(120)은 도 4에 도시된 바와 같이 광축을 중심으로 회전하는 방향으로 보빈(110)의 외주면(110a)을 감싸도록 권선될 수 있다. 제1 코일(120)은 보빈(110)의 외주면(110a)에 형성된 코일 홈부에 삽입 결합될 수 있다.
도 2에 예시된 바와 같이, 제1 코일(120)은 보빈(110)의 외주면에 직접 권선될 수 있다. 또는 다른 실시 예에서는 제1 코일(120)은 보빈(110)의 외측에 감기거나 배치되는 대신에 코일 링에 감길 수 있다.
또는 다른 실시 예에서 제1 코일(120)은 각진 링 형상의 코일 블록으로 마련될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 코일 블록으로 마련된 제1 코일(120)의 형상은 보빈(110)의 외주면 형상과 일치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 코일(120)은 전류가 공급되면 구동용 마그네트(130)와 상호 작용을 통하여 전자기력을 형성할 수 있으며, 형성된 전자기력이 보빈(110)을 제1 방향 또는 제1 방향과 평행한 방향으로 이동시킬 수 있다. 제1 코일(120)은 구동용 마그네트(130)와 대응되게 구성될 수 있다.
다음으로 제1 위치 센서(170) 및 센서 기판(180)에 대하여 설명한다.
제1 위치 센서(170)는 보빈(110)에 배치, 결합, 또는 실장되어, 보빈(110)과 함께 이동할 수 있다.
광축에 평행한 제1 방향 또는 제1 방향과 평행한 방향으로 보빈(110)이 이동할 때, 제1 위치 센서(170)는 보빈(110)과 함께 이동할 수 있다. 또한 제1 위치 센서(170)는 보빈(110)의 이동에 따른 제1 마그네트(190)의 자기장의 세기를 감지할 수 있고, 감지한 결과에 따른 AF 궤환 신호를 출력할 수 있다. AF 궤환 신호를 이용하여 보빈(110)의 제1 방향 또는 제1 방향과 평행한 방향으로의 변위가 AF 피드백 제어될 수 있다.
제1 위치 센서(170)는 센서 기판(180)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 홀 센서(Hall sensor)를 포함하는 드라이버 형태로 구현되거나, 또는 홀 센서 등과 같은 위치 검출 센서 단독으로 구현될 수 있다.
제1 위치 센서(170)는 다양한 형태로 보빈(110)에 배치, 결합, 또는 실장될 수 있으며, 제1 위치 센서(170)가 배치, 결합 또는 실장되는 형태에 따라 제1 위치 센서(170)는 다양한 방법으로 전류를 인가받을 수 있다.
제1 위치 센서(170)는 보빈(110)의 외주면에 배치, 결합, 또는 실장될 수 있다. 제1 위치 센서(170)는 센서 기판(180)에 배치, 결합, 또는 실장되고, 센서 기판(180)은 보빈(110)에 결합될 수 있다. 즉 제1 위치 센서(170)는 센서 기판(180)을 통하여 보빈(110)에 간접적으로 배치, 결합, 또는 실장될 수 있다.
제1 위치 센서(170)는 후술하는 상측 탄성 부재(150) 또는 하측 탄성 부재(160) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 위치 센서(170)는 상측 탄성 부재(150)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 센서 기판(180)의 사시도를 나타낸다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 센서 기판(180)은 보빈(110)에 장착되며, 광축 또는 광축과 평행한 방향으로 보빈(110)과 함께 이동할 수 있다. 예컨대, 센서 기판(180)은 보빈(110)의 지지홈(114)에 삽입되어 보빈(110)에 결합될 수 있다. 센서 기판(180)은 보빈(110)에 장착되기에 적합하면 충분하며, 도 4에서는 링(ring) 형상을 예시하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 위치 센서(170)는 에폭시 또는 양면 테이프 등의 접착 부재를 이용하여 센서 기판(180)의 전면에 부착되어 지지될 수 있다.
보빈(110)의 외주면은 구동용 마그네트(130)가 배치되는 하우징(140)의 제1 측부들(141)과 대응하는 제1 측면들, 및 제1 측면들 사이에 배치되고 제1 측면들을 서로 연결하는 제2 측면들을 포함할 수 있다.
제1 위치 센서(170)는 보빈(110)의 제1 측면들 중 어느 하나 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 보빈(110)의 수용홈(116)은 보빈(110)의 제1 측면들 중 어느 하나에 마련될 수 있으며, 제1 위치 센서(170)는 보빈(110)의 수용홈(116) 내에 배치될 수 있다.
제1 위치 센서(170)는 센서 기판(180)의 외주면의 상측(A1), 중간(A2) 또는 하측(A3)에 다양한 형태로 배치, 결합, 또는 실장될 수 있다. 이때, 제1 위치 센서(170)는 센서 기판(180)의 회로를 통해 외부로부터 전류를 인가받을 수 있다.
예컨대, 제1 위치 센서(170)는 센서 기판(180)의 외주면의 상측(A1)에 배치, 결합 또는 실장될 수 있다. 이는 제1 위치 센서(170)를 제1 코일(120)로부터 멀리 배치시킴으로써, 고주파 영역에서 제1 위치 센서(170)가 제1 코일(120)의 자기장의 영향을 받지 않도록 하여, 제1 위치 센서(170)의 오동작 및 에러를 방지하기 위함이다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 센서 기판(180)은 외주면의 상측(A1)에 장착홈(183)을 구비할 수 있고, 제1 위치 센서(170)는 센서 기판(180)의 장착홈(183)에 배치, 결합, 또는 실장될 수 있다.
센싱 기판(180)의 장착홈(183)에 별도의 에폭시 등이 주입되지 않을 수도 있으나, 에폭시 등을 주입하여 제1 위치 센서(170)의 배치력, 결합력, 또는 실장력을 증가시킬 수도 있다.
센서 기판(180)은 몸체(182), 탄성 부재 접촉부(184-1, 184-2, 184-3, 184-4) 및 회로 패턴(미도시)을 포함할 수 있다.
보빈(110)의 지지홈(114)이 보빈(110)의 외주면과 동일한 형상을 가질 경우, 보빈(110)의 지지홈(114)에 삽입되는 센서 기판(180)의 몸체(182)는 지지홈(114)에 삽입되어 고정 가능한 형상을 가질 수 있다.
센서 기판(180)의 몸체(182)는 제1 위치 센서(170)가 배치, 결합, 또는 실장되는 제1 세그먼트(182a), 및 제1 세그먼트(182a)에 접하여 연장되고 보빈(110)의 지지홈(114)에 삽입되는 제2 세그먼트(182b)를 포함할 수 있다. 센서 기판(180)은 제1 세그먼트(182a)와 마주하는 부분에 오프닝(opening, 181)을 마련하여 보빈(110)의 지지홈(114)에 용이하게 삽입될 수 있으나, 실시 예는 센서 기판(180)의 특정 형상에 국한되지 않는다.
센서 기판(180)의 탄성 부재 접촉부(184-1, 184-2, 184-3, 184-4)는 후술하는 상측 탄성 부재(150)의 제1 내측 프레임(151)과 연결될 수 있다.
센서 기판(180)의 회로 패턴(미도시)은 센서 기판(180)의 몸체(182)에 형성될 수 있고 제1 위치 센서(170)와 탄성 부재 접촉부(184-1, 184-2, 184-3, 184-4)를 전기적으로 연결할 수 있다.
제1 위치 센서(170)는 하우징(140)에 배치되는 제1 센싱용 마그네트(190)에 대향하거나 또는 정렬될 수 있다.
예컨대, 제1 위치 센서(170)의 적어도 일부는 광축과 수직인 제2 방향으로 제1 센싱용 마그네트(190)와 중첩될 수 있고, 구동용 마그네트(130)와 중첩되지 않을 수 있다.
예컨대, 제1 위치 센서(170)의 중심을 지나고, 광축과 수직인 제2 방향과 평행한 가상의 수평선(172)이 제1 센싱용 마그네트(190)의 중심에 정렬되도록 제1 위치 센서(170)는 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 가상의 수평선(172)이 제1 센싱용 마그네트(190)의 중심과 일치하는 지점을 기준점으로 보빈(110)은 광축 방향인 제1 방향 또는 제1 방향과 평행한 방향으로 승강 이동할 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
다음으로 하우징(140)을 설명한다.
하우징(140)은 제1 센싱용 마그네트(190), 및 구동용 마그네트(130)를 지지하며, 광축과 평행한 제1 방향으로 보빈(110)이 이동할 수 있도록 내부에 보빈(110)을 수용할 수 있다.
하우징(140)은 전체적으로 중공 기둥 형상일 수 있다. 예컨대, 하우징(140)은 다각형(예컨대, 사각형, 또는 팔각형) 또는 원형의 중공을 구비할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 하우징(140)의 사시도를 나타내고, 도 7은 도 1에 도시된 하우징(140), 제1 센싱용 마그네트(190), 구동용 마그네트(130), 제2 센싱용 마그네트(135)의 저면 분해 사시도를 나타내고, 도 8은 도 3에 도시된 I-I' 선을 따라 절개한 단면도를 나타내고, 도 9는 도 1의 보빈(110), 하우징(140), 상측 탄성 부재(150), 제1 위치 센서(170), 센서 기판(180) 및 복수의 지지 부재(220)가 결합된 사시도를 나타내고, 도 10은 도 1의 보빈(110), 하우징(140), 하측 탄성 부재(160) 및 복수의 지지 부재(220)가 결합된 저면 사시도를 나타낸다.
하우징(140)은 보빈(110)의 제1 및 제2 돌출부(111, 112)와 대응되는 위치에 형성되는 제1 안착홈(146)을 구비할 수 있다.
하우징(140)은 보빈(110)의 제1 및 제2 돌출부(111, 112) 사이의 제1 폭(W1)을 갖는 부분과 대응하며 제2 폭(W2)을 갖는 제3 돌출부(148)를 구비할 수 있다.
보빈(110)과 대향하는 하우징(140)의 제3 돌출부(148)의 면은 보빈(110)의 측부 형상과 동일한 형상을 가질 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 보빈(110)의 제1 및 제2 돌출부(111, 112) 사이의 제1 폭(W1)과 도 6에 도시된 하우징(140)의 제3 돌출부(148)의 제2 폭(W2)이 일정 공차를 가질 수 있다. 이로 인하여 보빈(110)의 제1 및 제2 돌출부(111, 112) 사이에서 하우징(40)의 제3 돌출부(148)가 회전하는 것이 규제될 수 있다. 그러면, 보빈(110)이 광축 방향이 아닌 광축을 중심으로 회전하는 방향으로 힘을 받더라도, 하우징(140)의 제3 돌출부(148)가 보빈(110)의 회전을 방지할 수 있다.
예컨대, 하우징(140)의 외곽의 상측은 사각 평면 형상을 갖지만 도 6 및 도 7에 예시된 바와 같이 내곽의 하측은 8각 평면 형상을 가질 수 있다. 하우징(140)은 복수의 측부들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 4개의 제1 측부들(141)과 4개의 제2 측부들(142)을 포함할 수 있다.
하우징(140)의 제1 측부들(141)은 구동용 마그네트(130)가 설치되는 부분에 해당할 수 있다. 하우징(140)의 제2 측부들(142)은 인접하는 2개의 제1 측부들(141) 사이에 위치할 수 있고, 지지 부재(220)가 배치되는 부분에 해당할 수 있다. 하우징(140)의 제1 측부들(141)은 하우징(140)의 제2 측부들(142)을 상호 연결할 수 있다.
하우징(140)은 제1 센싱용 마그네트(190), 구동용 마그네트들(130-1, 130-2,130-3,130-4), 및 제2 센싱용 마그네트(135)를 수용하기 위하여 제1 측부들(141)의 내면에 마련되는 마그네트 안착부(141a)를 구비할 수 있다.
구동용 마그네트들(130-1,130-2,130-3,130-4) 각각은 하우징(140)의 제1 측부들(141) 중 대응하는 어느 하나에 마련되는 마그네트 안착부(141a)에 고정될 수 있다.
하우징(140)의 마그네트 안착부(141a)는 구동용 마그네트(130)의 크기와 대응되는 요홈으로 형성될 수 있으며, 구동용 마그네트(130)와 적어도 3면, 즉 양 측면과 상부면이 마주보게 배치될 수 있다.
하우징(140)의 마그네트 안착부(141a)의 바닥면, 즉 후술할 제2 코일(230)을 마주보는 면에 개구가 형성될 수 있고, 마그네트 안착부(141a)에 고정된 구동용 마그네트(130)의 바닥면은 제2 코일(230)과 직접 마주볼 수 있다.
구동용 마그네트(130)는 하우징(140)의 마그네트 안착부(141a)에 접착제로 고정될 수 있으나 이를 한정하는 것은 아니며, 양면 테이프와 같은 접착 부재 등이 사용될 수도 있다.
또는 하우징(140)의 마그네트 안착부(141a)를 도 7과 같이 오목한 요홈으로 형성하는 대신, 구동용 마그네트(130)의 일부가 노출 또는 끼워질 수 있는 장착공으로 형성할 수도 있다.
제1 센싱용 마그네트(190)는 광축과 수직인 제2 방향으로 제1 위치 센서(170)와 마주보도록 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 센싱용 마그네트(190)는 하우징(140)의 제1 측부들 중 어느 하나에 배치될 수 있고, 제1 위치 센서(170)는 보빈(110)의 제1 측면들 중 제1 센싱용 마그네트(190)가 배치되는 하우징(140)의 제1 측부와 대응하는 어느 하나에 배치될 수 있다.
예컨대, 제1 센싱용 마그네트(190)는 구동용 마그네트(130) 상에 배치되도록 하우징(140)의 마그네트 안착부(141a)에 고정될 수 있다. 예컨대, 제1 센싱용 마그네트(190)는 구동용 마그네트들(130-1, 130-2,130-3,130-4) 중 어느 하나(예컨대, 130-1) 상에 배치될 수 있다.
제1 센싱용 마그네트(190)는 어느 하나의 구동용 마그네트(예컨대, 130-1)와 접촉할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서 제1 센싱용 마그네트(190)는 구동용 마그네트(예컨대, 130-1)와 이격하여 배치될 수도 있으며, 이를 위하여 하우징(140)은 구동용 마그네트(예컨대, 130-1)를 제1 센싱용 마그네트(예컨대, 190)와 이격하여 수용하기 위한 별도의 마그네트 안착부(미도시)를 구비할 수 있다. 즉 제1 센싱용 마그네트(190)와 구동용 마그네트(예컨대, 130-1) 사이에는 하우징(140)의 일부가 배치될 수 있다.
제2 센싱용 마그네트(135)는 하우징(140)의 제1 측부들 중 어느 하나에 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 센싱용 마그네트(135)는 하우징(140)의 제1 측부들(141) 중 어느 하나와 대응하여 마련되는 마그네트 안착부(141a)에 고정될 수 있다.
하우징(140)의 제1 측부들 중 어느 하나에는 구동용 마그네트들(130-1 내지 130-4) 중 어느 하나(예컨대, 130-2)와 제2 센싱용 마그네트(135)가 배치될 수 있다.
예컨대, 하우징(140)의 제1 측부들 중 어느 하나에 마련되는 마그네트 안착부(141a)에는 어느 하나의 구동용 마그네트(예컨대, 130-2)와 제2 센싱용 마그네트(135)가 배치될 수 있다.
제2 센싱용 마그네트(135)는 어느 하나의 구동용 마그네트(예컨대, 130-2)의 일 측에 배치되도록 마그네트 안착부(141a)에 고정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 후술하는 제2 위치 센서(240)와 광축 방향 또는 광축과 평행한 제1 방향으로 정렬 또는 중첩되도록 하우징(140)에 배치될 수 있다.
또는 다른 실시 예에서는 하우징(140)의 제1 측부들에는 구동용 마그네트들(130-1 내지 130-4)이 배치되고, 하우징(140)의 제2 측부들 중 어느 하나에는 제2 센싱용 마그네트(135)가 배치될 수도 있다.
제2 센싱용 마그네트(135)는 어느 하나의 구동용 마그네트(예컨대, 130-2)와 이격할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 제2 센싱용 마그네트(135)는 어느 하나의 구동용 마그네트(예컨대, 130-2)와 접촉할 수도 있다.
하우징(140)은 구동용 마그네트(예컨대, 130-2)를 제2 센싱용 마그네트(예컨대, 135)와 이격하여 수용하기 위하여 별도의 마그네트 안착부(미도시)를 구비할 수 있다. 즉 제2 센싱용 마그네트(135)와 구동용 마그네트(예컨대, 130-2) 사이에는 하우징(140)의 일부가 배치될 수 있고, 하우징(140)의 일부는 양자를 분리 또는 격리할 수 있다.
하우징(140)의 제1 측부(141)는 커버 부재(300)의 측면과 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 하우징(140)의 제1 측부(141)는 제2 측부(142)보다 큰 면을 가질 수 있다. 하우징(140)의 제2 측부(142)는 지지 부재(220)가 지나가는 경로를 형성할 수 있다. 하우징(140)의 제2 측부(142)의 상부는 제1 통공(147)을 포함할 수 있다. 지지 부재(220)는 제1 통공(147)을 관통하거나 홈부(도면 미기재)에 배치되어 상측 탄성 부재(150)와 연결될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 커버 부재(300)의 내측면에 직접 충돌하는 것을 방지하기 위하여, 하우징(140)은 상단에는 제2 스토퍼(144)가 마련될 수 있다.
하우징(140)은 상측 탄성 부재(150)와 결합을 위하여 상부면에 적어도 하나의 제1 상측 지지 돌기(143)을 구비할 수 있다.
예컨대, 하우징(140)의 제1 상측 지지 돌기(143)는 하우징(140)의 제2 측부(142)에 대응하는 하우징(140)의 상부면에 형성될 수 있다. 하우징(140)의 제1 상측 지지 돌기(143)는 예시된 바와 같이 반구 형상을 가질 수도 있고, 이와 달리 원통 형상 또는 각기둥 형상을 가질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하우징(140)은 하측 탄성 부재(160)와 결합 및 고정되는 지지 돌기(145)를 하부면에 구비할 수 있다.
지지 부재(220)가 지나가는 경로를 형성하기 위해서일 뿐만 아니라, 댐핑 역할을 할 수 있는 젤 형태의 실리콘을 채우기 위한 공간을 확보하기 위하여 하우징(140)은 제2 측부(142)에 형성되는 제1 요홈(142a)를 구비할 수 있다. 즉, 하우징(140)의 요홈(142a)에는 댐핑 실리콘이 채워질 수 있다.
하우징(140)은 측면으로부터 돌출된 복수 개의 제3 스토퍼(149)를 구비할 수 있다. 제3 스토퍼(149)는 하우징(140)이 제2 및 제3 방향으로 움직일 때 커버 부재(300)와 충돌하는 것을 방지하기 위한 것이다.
하우징(140)의 바닥면이 후술할 베이스(210) 및/또는 회로 기판(250)과 충돌하는 것을 방지하기 위하여 하우징(140)은 하부면으로부터 돌출되는 제4 스토퍼(미도시)를 더 구비할 수 있다. 이러한 구성을 통해 하우징(140)은 아래쪽으로는 베이스(210)와 이격되고, 상측으로는 커버 부재(300)와 이격되어 상하 간섭 없이 광축 방향 높이가 유지되도록 할 수 있다. 따라서 하우징(140)은 광축에 수직한 평면에서 전후좌후 방향인 제2 및 제 3 방향으로 쉬프팅 동작을 수행할 수 있다.
제1 센싱용 마그네트(190), 구동용 마그네트(130), 및 제2 센싱용 마그네트(135)는 하우징(140)의 제1 측부(141) 내측에 수용되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시 예에서 제1 센싱용 마그네트(190), 구동용 마그네트(130), 및 제2 센싱용 마그네트(135)는 하우징(140)의 제1 측부(141)의 외측 또는 하우징(140)의 제2 측부(142)의 내측 또는 외측에 배치될 수도 있다.
또한 다른 실시 예에서는 제1 센싱용 마그네트(190)는 하우징(140)의 제1 측부(141)의 내측에 수용될 수 있고, 구동용 마그네트(190), 및 제2 센싱용 마그네트(135)는 하우징(140)의 제1 측부(141)의 외측에 수용되거나, 그 반대로 배치되어 수용될 수도 있다.
또한 다른 실시 예에서는 제1 센싱용 마그네트(190)는 하우징(140)의 제1 측부(141)의 내측 또는 외측에 수용될 수 있고, 제2 센싱용 마그네트(135) 및 구동용 마그네트(190)는 하우징(140)의 제2 측부(142)의 내측 또는 외측에 수용되거나, 그 반대로 배치되어 수용될 수도 있다.
다음으로 제1 센싱용 마그네트(190), 구동용 마그네트(130), 및 제2 센싱용 마그네트(135)에 대하여 설명한다.
제1 센싱용 마그네트(190)는 상측 및 하측의 극성이 서로 다른 단극 착자일 수 있다. 예컨대, 제1 센싱용 마그네트(190)의 S극과 N극 사이의 경계면은 구동용 마그네트(130)의 S극 및 N극 사이의 경계면과 수직일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 센싱용 마그네트(190)의 크기는 구동용 마그네트들(130-1 내지 130-4) 각각의 크기보다 작을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 센싱용 마그네트(190)의 하측의 극성(예컨대, N극)은 제1 센싱용 마그네트(190)와 접촉하는 구동용 마그네트(예컨대, 130-1)의 부분의 극성(예컨대, S극)과 반대 극성일 수 있다.
또는 제1 센싱용 마그네트(190)는 상측과 하측의 극성이 서로 다른 양극 착자 마그네트일 수 있다.
구동용 마그네트들(130-1 내지 130-4) 각각은 한 몸으로 구성될 수 있으며, 내측과 외측의 극성이 서로 다른 단극 착자 마그네트일 수 있다. 구동용 마그네트들(130-1 내지 130-4) 각각의 S극 및 N극 사이의 경계면이 구동용 마그네트(130)와 제1 코일(120)이 서로 대향하는 방향과 수직인 방향에 평행하도록 배치될 수 있다.
예컨대, 구동용 마그네트들(130-1 내지 130-4) 각각은 제1 코일(120)을 마주보는 면을 S극(132), 바깥쪽 면은 N극(134)이 되도록 배치할 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 반대로 구성하는 것도 가능하다.
구동용 마그네트(130) 및 제2 센싱용 마그네트(135) 각각의 형상은 하우징(140)의 제1 측부(141)에 대응되는 형상으로 대략 육면체 형상일 수 있다.
구동용 마그네트(130)는 적어도 2개 이상이 설치될 수 있으며, 실시 예에 따르면 4개가 설치될 수 있다. 이때, 구동용 마그네트(130)는 단면이 사각형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하우징(140)에 배치되는 위치에 따라서 삼각형상, 마름모 형상일 수도 있다.
제1 코일(120)과 마주보는 구동용 마그네트(130)의 면은 평평한 면일 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며 제1 코일(120)의 마주보는 면이 곡면일 수도 있다.
복수의 구동용 마그네트들(130-1 내지 130-4) 중 한 쌍(130-2, 130-4)은 제2 방향(x축 방향)으로 평행하게 배치되고, 다른 한 쌍(130-1, 130-3)은 제3 방향(y축 방향)으로 평행하게 배치될 수 있다.
제2 센싱용 마그네트(135)는 복수극 착자 마그네트일 수 있다. 제2 센싱용 마그네트(135)의 종류는 페라이트(ferrite), 알리코(alnico), 희토류 자석 등으로 크게 나눌 수 있으며, 자기 회로의 형태에 의하여 내자형(Ptype)과 외자형(F-type)으로 분류할 수 있지만, 실시 예는 이러한 마그네트의 종류에 국한되지 않는다.
도 13은 도 2에 도시된 제2 센싱용 마그네트(135), 및 제2 위치 센서(240)의 정렬 관계를 나타내는 사시도이다.
도 13을 참조하면, 제2 센싱용 마그네트(135)는 4개로 분할된 세그먼트들(401 내지 404), 및 분할된 세그먼트들(401 내지 404) 사이에 배치되는 비자성체 격벽(406)을 포함할 수 있다. 4개로 분할된 세그먼트들(401 내지 404)은 2개의 N극 및 2개의 S극을 포함할 수 있다.
예컨대, 제2 센싱용 마그네트(135)는 서로 이격하도록 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들(401 내지 404), 및 제1 내지 제4 세그먼트들(401 내지 404) 사이에는 배치되는 비자성체 격벽(406)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 세그먼트들(401 내지 404) 중 2개의 세그먼트들(401, 403)는 N극일 수 있고, 나머지 2개의 세그먼트들(402,404)은 S극일 수 있다.
세그먼트들(401 내지 404)은 어느 하나의 모서리가 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 예컨대, 4개의 세그먼트들(401 내지 401) 각각은 이웃하는 세그먼트와 2개의 면이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
제2 방향(예컨대, X축 방향) 및 제3 방향(예컨대, Y축 방향) 각각으로 정렬되는 세그먼트들은 서로 다른 극성을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 세그먼트(401)는 N극일 수 있고, 제2 세그먼트(402)는 S극일 수 있고, 제3 세그먼트(403)는 N극일 수 있고, 제4 세그먼트(404)는 S극일 수 있다.
비자성체 격벽(406)은 실질적으로 자성을 갖지 않는 부분으로서 극성이 거의 없는 구간을 포함할 수 있으며, 또한 공기로 채워지거나 비자성체 물질을 포함할 수 있다.
예컨대, 비자성체 격벽(406)은 제1 세그먼트(401)와 제2 세그먼트(402) 사이에 위치하는 제1 비자성체 격벽(301), 제2 세그먼트(402)와 제3 세그먼트(403) 사이에 위치하는 제2 비자성체 격벽(302), 제3 세그먼트(403)와 제4 세그먼트(404) 사이에 위치하는 제3 비자성체 격벽(303), 및 제4 세그먼트(404)와 제1 세그먼트(401) 사이에 위치하는 제4 비자성체 격벽(304)을 포함할 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 내지 제4 세그먼트들(401 내지 404) 각각의 일면은 제2 위치 센서(240)를 마주보거나 또는 대향하도록 배치될 수 있다.
제2 위치 센서(240)는 제1 방향(z축 방향)으로 제2 센싱용 마그네트(135)와 중첩되거나 또는 제2 센싱용 마그네트(135)에 정렬될 수 있다. 또한 예컨대, 제2 위치 센서(240)는 제1 방향으로 구동용 마그네트(130)와 비오버랩될 수 있다.
예컨대, 제2 위치 센서(240)의 중심(241)은 제2 센싱용 마그네트(135)의 중심에 정렬될 수 있다. 여기서 제2 위치 센서(240)의 중심(241)은 제2 코일(230)의 자기력을 감지하는 영역의 중심일 수 있다.
또한 제2 센싱용 마그네트(135)의 중심(406a)은 제1 내지 제4 세그먼트들(401 내지 404)의 인접하는 모서리 사이에 위치하는 비자성체 격벽(406)의 중심일 수 있다. 또는 제2 센싱용 마그네트(135)의 중심(406a)은 제1 내지 제4 비자성체 격벽들(301 내지 304)이 만나는 영역일 수 있다.
초기 위치에서 제2 위치 센서(240)의 중심은 제1 방향으로 제2 센싱용 마그네트(135)의 중심과 서로 마주보도록 정렬될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 초기 위치는 제2 코일(240)에 전원 또는 구동 전류를 인가하지 않은 상태에서 OIS 가동부의 최초 위치이거나, 또는 상측 및 하측 탄성 부재(150, 160)가 단지 OIS 가동부의 무게에 의하여 탄성 변형됨에 따라 OIS 가동부가 놓이는 위치일 수 있다.
여기서 OIS 가동부는 AF 가동부, 및 하우징(140)에 장착되는 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예컨대, OIS 가동부는 적어도 AF 가동부 및 하우징(140)을 포함할 수 있으며, 실시 예에 따라서 제2 센싱용 마그네트(135), 및 구동용 마그네트(130-1 내지 130-4)를 포함할 수도 있다.
AF 가동부는 보빈(110), 및 보빈(110)에 장착되어 보빈(110)과 함께 이동하는 구성들을 포함할 수 있다. 예컨대 가동부는 적어도 보빈(110), 및 보빈(110)에 장착되는 렌즈(미도시)를 포함할 수 있으며, 실시 예에 따라서 제1 코일(120), 제1 위치 센서(170), 및 제1 센싱용 마그네트(190) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제2 위치 센서(240)는 OIS 가동부, 예컨대, 하우징의 X축 방향, 및 Y축 방향으로의 이동시의 제2 센싱용 마그네트(135)의 자기력의 변화를 모두 감지할 수 있고, 감지한 결과에 따른 궤한 신호를 출력할 수 있다.
도 14a 내지 도 14e는 OIS 가동부의 이동에 따른 제2 센싱용 마그네트(135)와 제2 위치 센서(240)의 정렬 관계를 나타낸다. 위치 관계의 설명하기 위하여 XY 평면의 원점(0,0)을 제2 센싱용 마그네트(135)의 중심에 정렬시킬 때, 제2 센싱용 마그네트(135)의 제1 내지 제4 세그먼트들(401 내지 404)은 XY의 제1 내지 제4 분면들 중 어느 하나에 대응하여 위치할 수 있다. 예컨대, XY 평면의 제1 사분면은 제4 세그먼트(404)가 위치하는 평면일 수 있고, XY 평면의 제2 사분면은 제1 세그먼트(401)가 위치하는 평면일 수 있고, XY 평면의 제3 사분면은 제2 세그먼트(402)가 위치하는 평면일 수 있고, XY 평면의 제3 사분면은 제3 세그먼트(403)가 위치하는 평면일 수 있다.
도 14a를 참조하면, 초기 위치에서 제2 위치 센서(240)의 중심(241)은 제2 센싱용 마그네트(135)의 중심(406a)에 정렬될 수 있다.
도 14b를 참조하면, 손떨림에 의하여 OIS 가동부가 이동함에 따라서 제2 위치 센서(240)의 중심(241)은 XY 평면의 제1 사분면 방향으로 이동할 수 있다. 또한 도 14c를 참조하면, 손떨림에 의하여 OIS 가동부가 이동함에 따라서 제2 위치 센서(240)의 중심(241)은 XY 평면의 제2 사분면 방향으로 이동할 수 있다. 또한 도 14d를 참조하면, 손떨림에 의하여 OIS 가동부가 이동함에 따라서 제2 위치 센서(240)의 중심(241)은 XY 평면의 제3 사분면 방향으로 이동할 수 있다. 또한 도 14e를 참조하면, 손떨림에 의하여 OIS 가동부가 이동함에 따라서 제2 위치 센서(240)의 중심(241)은 XY 평면의 제4 사분면 방향으로 이동할 수 있다.
손떨림에 의하여 OIS 가동부가 이동함에 따라서 제2 위치 센서(240)의 중심은 제1 내지 제4 분면들 중 어느 하나에 위치할 수 있고, 제2 센싱용 마그네트(135)의 자기력의 변화를 감지할 수 있고, 감지된 결과에 따른 궤환 신호를 출력할 수 있다.
제2 위치 센서(240)의 중심이 제1 내지 제4 분면들 각각에 위치할 때, 제2 위치 센서(240)의 궤환 신호의 값은 서로 다를 수 있다.
제2 위치 센서(240)는 X축 및 Y축 방향에 대하여 제2 센싱용 마그네트(135)의 자기력의 변화를 감지할 수 있지만, 제2 위치 센서(240)의 궤환 신호는 크기만을 나타낼 뿐이고, “‡향성을 알 수 없다. 즉 제2 위치 센서(240)의 출력인 궤환 신호의 값만으로는 OIS 가동부가 실제로 어느 방향으로 이동하였는지에 대한 방향성을 알 수가 없다. OIS 가동부가 어느 방향으로 이동하였는지에 대한 방향성은 후술하는 모션 센서(820)로부터 제공되는 손떨림 위치 정보(Gy)에 기초하여 알 수 있다.
다음으로 상측 탄성 부재(150), 하측 탄성 부재(160), 및 지지 부재(220)에 대하여 설명한다.
상측 탄성 부재(150) 및 하측 탄성 부재(160)는 보빈(110)을 탄성에 의하여 지지한다. 지지 부재(220)는 하우징(140)을 베이스(210)에 대하여 광축과 수직인 방향으로 이동 가능하게 지지할 수 있고, 상측 또는 상기 하측 탄성 부재들(150,160) 중 적어도 하나와 회로 기판(250)을 전기적으로 연결할 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 상측 탄성 부재(150), 하측 탄성 부재(160), 제1 위치 센서(170), 센서 기판(180), 베이스(210), 지지 부재(220) 및 회로 기판(250)의 결합 사시도를 나타낸다.
상측 탄성 부재(150)는 서로 전기적으로 분리된 복수의 상측 탄성 부재들(150-1 내지 150-4)을 포함할 수 있다.
탄성 부재 접촉부들(184-1 내지 184-4)은 상측 탄성 부재(150) 또는 하측 탄성 부재(160) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 도 11에서는 상측 탄성 부재 접촉부들(150-1 내지 150-4)이 상측 탄성 부재들(150-1 내지 150-4)과 전기적으로 접촉하는 것을 예시하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 탄성 부재 접촉부들(184-1 내지 184-4)은 하측 탄성 부재(160)에 전기적으로 접촉하거나 또는 상측 탄성 부재(150) 및 하측 탄성 부재(160)에 모두 전기적으로 접촉할 수도 있다.
제1 위치 센서(170)와 전기적으로 연결된 탄성 부재 접촉부들(184-1 내지 184-4) 각각은 복수의 상측 탄성 부재들(150-1 내지 150-4) 중 대응하는 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 복수의 상측 탄성 부재들(150-1 내지 150-4) 각각은 복수의 지지 부재들(220) 중 대응하는 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 및 제3 상측 탄성 부재(150-1, 150-3) 각각(150a)은 제1 내측 프레임(151), 제1-1 외측 프레임(152a) 및 제1 프레임 연결부(153)를 포함할 수 있다.
제2 및 제4 상측 탄성 부재(150-2, 150-4) 각각(150b)은 제1 내측 프레임(151), 제1-1 외측 프레임(152b) 및 제1 프레임 연결부(153)를 포함할 수 있다.
제1 내측 프레임(151)은 보빈(110) 및 탄성 부재 접촉부들(184-1 내지 184-4) 중 대응하는 어느 하나와 결합할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 제2 돌출부(112)의 상부면(112a)이 평평할 경우 제1 내측 프레임(151)은 상부면(112a)에 얹혀진 후, 접착 부재에 의해 고정될 수 있다. 다른 실시 예에 의하면, 도 4에 도시된 바와 달리 상부면(112a)에 지지 돌기(미도시)가 형성될 경우, 제1 내측 프레임(151)에 형성된 제2-1 통공(151a)에 지지 돌기가 삽입된 후 열 융착으로 고정될 수 있고, 에폭시 등과 같은 접착 부재로 고정될 수 있다.
제1-1 외측 프레임(152a, 152b)은 하우징(140)과 결합되고 지지 부재(220)와 연결될 수 있고, 제1 프레임 연결부(153)는 제1 내측 프레임(151)과 제1-1 외측 프레임(152a, 152b)을 연결할 수 있다. 제1-1 외측 프레임(152b)은 제1-1 외측 프레임(152a)을 양분한 형태를 갖지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 제1-1 외측 프레임(152a)은 제1-1 외측 프레임(152b)과 동일 또는 대칭되는 형상으로 양분될 수도 있다.
제1 프레임 연결부(153)는 적어도 한 번 이상 절곡 형성되어 일정 형상의 패턴을 형성할 수 있다. 제1 프레임 연결부(153)의 위치 변화 및 미세 변형을 통해 보빈(110)은 광축에 평행한 제1 방향으로의 상승 및/또는 하강 동작이 탄력 지지될 수 있다.
하우징(140)의 제1 상측 지지 돌기(143)는 도 11에 예시된 상측 탄성 부재(150)의 제1-1 외측 프레임(152a, 152b)과 하우징(140)을 결합 및 고정할 수 있다. 실시 예에 따르면, 제1-1 외측 프레임(152a, 152b)에서 제1 상측 지지 돌기(143)와 대응되는 위치에 대응되는 형상의 제2-2 통공(157)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 상측 지지 돌기(143)와 제2-2 통공(157)은 열 융착으로 고정될 수도 있고, 에폭시 등과 같은 접착 부재로 고정될 수도 있다.
제1 내측 프레임(151)이 보빈(110)과 결합하고, 제1-1 외측 프레임(152a, 152b)이 하우징(140)에 결합된 후, 센서 기판(180)의 탄성 부재 접촉부(184-1 내지 184-4)와 제1 내측 프레임(151)에 납땜 등과 같은 통전성 연결(CP11, CP12, CP13, CP14)을 도 9에 도시된 바와 같이 수행할 수 있다. 이러한 통전성 연결을 통하여 제1 위치 센서(170)에는 (+) 전원 및 (-) 전원이 인가될 수 있고, 제1 위치 센서(170)는 양(+)의 궤환 신호 또는 음(-)의 궤환 신호를 출력할 수 있다. 또한 이와 같이 제1 위치 센서(170)가 회로 기판(250)으로부터 (+) 전원 및 (-) 전원이 인가받고, 양(+)의 궤환 신호 또는 음(-)의 궤환 신호를 회로 기판(250)으로 출력할 수 있도록 상측 탄성 부재(150)는 제1 내지 제4 상측 탄성 부재들(150-1 내지 150-4)로 분할될 수 있다.
제1 내지 제4 상측 탄성 부재들(150-1 내지 150-4) 각각은 지지 부재(220)를 통해 회로 기판(250)에 연결된다. 즉, 제1 상측 탄성 부재(150-1)는 제1-1 또는 제1-2 지지 부재(220-1a, 220-1b) 중 적어도 하나 또는 양자 모두를 통해 회로 기판(250)에 연결될 수 있고, 제2 상측 탄성 부재(150-2)는 제2 지지 부재(220-2)를 통해 회로 기판(250)에 연결될 수 있고, 제3 상측 탄성 부재(150-3)는 제3-1 또는 제3-2 지지 부재(220-3a, 220-3b) 중 적어도 하나를 또는 양자 모두를 통해 회로 기판(250)에 연결될 수 있고, 제4 상측 탄성 부재(150-4)는 제4 지지 부재(220-4)를 통해 회로 기판(250)에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 위치 센서(170)는 지지 부재(220)와 상측 탄성 부재(150)를 통해 회로 기판(250)으로부터 전원을 공급받거나 자신으로부터 출력되는 궤환 신호를 회로 기판(250)으로 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 지지 부재(220)는 회로 부재(231) 및 회로 기판(250) 각각에 형성되는 통공을 통하여 회로 기판(250)에 연결될 수 있다. 반면에 다른 실시 예에서는 회로 부재 및 회로 기판에 통공이 형성되지 않을 수 있으며, 지지 부재는 회로 부재에 솔더링(soldering) 등을 통하여 전기적으로 연결될 수도 있다.
한편, 하측 탄성 부재(160)는 서로 전기적으로 분리된 제1 및 제2 하측 탄성 부재(160-1, 160-2)를 포함할 수 있다. 제1 코일(120)은 제1 및 제2 하측 탄성 부재(160-1, 160-2)를 통해 복수의 지지 부재(220)와 연결될 수 있다.
제1 및 제2 하측 탄성 부재(160-1, 160-2) 각각은 적어도 하나의 제2 내측 프레임(161-1, 161-2), 적어도 하나의 제2 외측 프레임(162-1, 162-2) 및 적어도 하나의 제2 프레임 연결부(163-1, 163-2)를 포함할 수 있다.
제2 내측 프레임(161-1, 161-2)은 보빈(110)과 결합될 수 있고, 제2 외측 프레임(162-2, 162-2)은 하우징(140)과 결합될 수 있다. 제2-1 프레임 연결부(163-1)는 제2 내측 프레임(161-1)과 제2 외측 프레임(162-1)을 연결할 수 있고, 제2-2 프레임 연결부(163-2)는 2개의 제2 외측 프레임(162-1, 162-2)을 연결할 수 있고, 제2-3 프레임 연결부(163-3)은 제2 내측 프레임(161-2)과 제2 외측 프레임(162-2)을 연결할 수 있다.
또한, 제1 하측 탄성 부재(160-1)는 제1 코일 프레임(164-1)을 더 포함할 수 있고, 제2 하측 탄성 부재(160-2)는 제2 코일 프레임(164-2)을 더 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 및 제2 코일 프레임(164-1, 164-2)은 제1 코일(120)의 양 끝선과 솔더 등과 같은 통전선 연결 부재에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 제1 및 제2 하측 탄성 부재(160-1, 160-2)는 서로 다른 극성의 전원들을 인가받아 제1 코일(120)로 전달할 수 있다. 이와 같이, 서로 다른 극성의 전원들을 제1 코일(120)로 전달할 수 있도록 하측 탄성 부재(160)는 제1 및 제2 하측 탄성 부재(160-1, 160-2)로 2분할될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 하측 탄성 부재(160-1, 160-2) 각각은 제2-4 프레임 연결부(163-4)를 더 포함할 수 있다. 제2-4 프레임 연결부(163-4)는 코일 프레임(164)과 제2 내측 프레임(161-2)을 연결할 수 있다.
전술한 제2-1 내지 제2-4 프레임 연결부(163-1, 163-2, 163-3, 163-4) 중 적어도 하나는 적어도 한 번 이상 절곡 형성되어 일정 형상의 패턴을 형성할 수 있다. 특히, 제2-1 및 제2-3 프레임 연결부(163-1, 163-3)의 위치 변화 및 미세 변형을 통해 보빈(110)은 광축에 평행한 제1 방향으로의 상승 및/또는 하강 동작이 탄력적으로 지지될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 도시된 바와 같이 제1 및 제2 하측 탄성 부재(160-1, 160-2) 각각은 절곡부(165)를 더 포함할 수 있다. 절곡부(165)는 제2-2 프레임 연결부(163-2)로부터 상측 탄성 부재(150)를 향하여 제1 방향으로 절곡될 수 있다.
다른 실시 예에서는 절곡부(165) 대신에 별도의 와이어를 통하여 연결 프레임(154)과 연결될 수도 있다.
또한 상측 탄성 부재(160)는 서로 전기적으로 분리된 제5 및 제6 상측 탄성 부재들(150-5, 150-6)을 더 포함할 수 있다. 제5 및 제6 상측 탄성 부재들(150-5, 150-6) 각각은 연결 프레임(154) 및 제1-2 외측 프레임(155)을 포함할 수 있다.
연결 프레임(154)은 절곡부(165)와 연결될 수 있고, 제1 방향으로 연장 형성될 수 있다. 제1-2 외측 프레임(155)은 연결 프레임(154)으로부터 제1 방향과 직교하는 방향으로 절곡되어 하우징(155)과 결합될 수 있고, 지지 부재(220)와 연결될 수 있다. 즉, 제5 상측 탄성 부재(150-5)는 제5 지지 부재(220-5)와 연결될 수 있고, 제6 상측 탄성 부재(150-6)는 제6 지지 부재(220-6)와 연결될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 하측 탄성 부재들(160-1, 160-2) 각각의 절곡부(165)와 제5 및 제6 상측 탄성 부재들(150-5, 150-6)의 연결 프레임(154) 및 제1-2 외측 프레임(155)은 일체로 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 하측 탄성 부재들(160-1, 160-2) 각각과 제5 및 제6 상측 탄성 부재들(150-5, 150-6) 각각은 제1 방향으로 절곡된 부분(165, 154)을 가질 수 있다.
한편, 제1-2 외측 프레임(155)은 제1-1 외측 프레임(152b)과 마찬가지로 제2-2 통공(157)을 더 포함할 수 있다.
한편, 제1 하측 탄성 부재(160-1)는 제6 상측 탄성 부재(160-6)와 제6 지지 부재(220)를 통해 회로 기판(250)에 연결될 수 있고, 제2 하측 탄성 부재(160-2)는 제5 상측 탄성 부재(160-5)와 제5 지지 부재(220-5)를 통해 회로 기판(250)에 연결될 수 있다.
실시 예에서는 상측 및 하측 탄성 부재들(150, 160) 각각이 분할되지만, 다른 실시 예에서는 상측 및 하측 탄성 부재들(150, 160)이 분할되지 않을 수도 있다.
보빈(110)의 제1 하측 지지 돌기(117)는 하측 탄성 부재(160)의 제2 내측 프레임(161-1, 161-2)과 보빈(110)을 결합 및 고정할 수 있다. 하우징(140)의 제2 하측 지지 돌기(145)는 하측 탄성 부재(160)의 제2 외측 프레임(162-1, 162-2)과 하우징(140)을 결합 및 고정할 수 있다.
도 11을 참조하면, 실시 예에 따르면, 제1 및 제2 하측 탄성 부재(160-1, 160-1) 각각의 제2 내측 프레임(161-1, 161-2)에서 제1 하측 지지 돌기(117)와 대응되는 위치에 대응되는 형상으로 제3 통공(161a)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 하측 지지 돌기(117)와 제3 통공(161a)은 열 융착으로 고정될 수 있고, 에폭시 등과 같은 접착 부재로 고정될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 하측 탄성 부재(160-1, 160-2) 각각의 제2 외측 프레임(162-1, 162-2)에서 제2 하측 지지 돌기(145)와 대응되는 위치에는 제4 통공(162a)이 형성될 수 있다. 이때, 제2 하측 지지 돌기(145)와 제4 통공(162a)은 열 융착으로 고정될 수도 있고, 에폭시 등과 같은 접착 부재로 고정될 수도 있다.
전술한 상측 탄성 부재(150)와 하측 탄성 부재(160) 각각은 판 스프링으로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 코일 스프링 등으로 구현될 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 복수의 상측 탄성 부재(150)의 전기적인 연결 역할과 복수의 하측 탄성 부재(160)의 전기적인 연결 역할은 서로 바뀔 수 있다.
다음으로 베이스(210), 회로 기판(250), 및 제2 코일(230)에 대하여 설명한다.
베이스(210)는 상술한 보빈(110)의 중공, 또는/및 하우징(140)의 중공에 대응하는 중공을 구비할 수 있고, 커버 부재(300)와 일치 또는 대응되는 형상, 예컨대, 사각형 형상일 수 있다.
도 12는 도 1에 도시된 베이스(210), 제2 코일(230), 제2 위치 센서(240), 및 회로 기판(250)의 분해 사시도를 나타낸다.
베이스(210)는 커버 부재(300)를 접착 고정할 때, 접착제가 도포될 수 있는 단턱(211)을 구비할 수 있다. 이때, 단턱(211)은 상측에 결합되는 커버 부재(300)를 가이드할 수 있으며, 커버 부재(300)의 단부가 면 접촉하도록 결합될 수 있다.
베이스(210)의 단턱(211)과 커버 부재(300)의 단부는 접착제 등에 의해 접착 고정 및 실링 될 수 있다.
베이스(210)에서 회로 기판(250)의 단자(251)가 형성된 부분과 마주하는 면에는 대응되는 크기의 받침부(255)가 형성될 수 있다. 받침부(255)는 베이스(210)의 외측면으로부터 일정한 단면으로 단턱(211) 없이 형성될 수 있고, 단자(251)가 형성된 회로 기판(250)의 단자면(253)을 지지할 수 있다.
베이스(210)의 모서리는 제2 요홈(212)를 가질 수 있다. 커버 부재(300)의 모서리가 돌출된 형태를 가질 경우, 커버 부재(300)의 돌출부는 제2 요홈(212)에서 베이스(210)와 체결될 수 있다.
또한, 베이스(210)의 상부면에는 제2 위치 센서(240)가 배치될 수 있는 제2 안착홈(215-1)이 마련될 수 있다. 실시 예에 따르면, 제2 위치 센서(240)는 제2 센싱용 마그네트(135)와 제1 방향으로 정렬되도록 제2 안착홈(215-1)에 배치됨으로써, 하우징(140)이 움직이는 정도를 감지하고, 감지한 결과에 따른 궤환 신호를 출력할 수 있다. 도 12에서는 제2 안착홈(215-1)이 베이스(210) 상부면의 일측 모서리, 또는 제2 요홈(212)과 인접하게 마련되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 안착홈(215-1)에 별도의 에폭시 등이 주입되지 않을 수도 있으나, 에폭시 등을 주입하여 제2 위치 센서(240)를 고정시킬 수도 있다.
또한, 베이스(210)의 하면에는 필터(610, 도 15 참조)가 설치되는 안착부(미도시)가 형성될 수도 있다.
지지 부재(220)는 탄성에 의하여 지지할 수 있는 부재, 예컨대, 판스프링(leaf spring), 코일스프링(coil spring), 서스펜션와이어 등으로 구현될 수 있다. 또한 다른 실시 예에 지지 부재(220)는 상측 탄성 부재(150)와 일체로 형성될 수도 있다.
한편, 지지 부재(220)는 하우징(140)의 제2 측부들(142)에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 4개의 제2 측부들(142) 각각에 2개의 지지 부재들(220)이 배치될 수 있다.
또는, 하우징(140)에서 4개의 제2 측부(142) 중 2개의 제2 측부들(142) 각각에는 하나의 지지 부재(220)만 배치되고, 나머지 2개의 제2 측부들(142) 각각에 두 개의 지지 부재(220)가 배치될 수도 있다.
또한 다른 실시 예에서 지지 부재(220)는 하우징(140)의 제1 측부(141)에 판스프링 형태로 배치될 수도 있다.
회로 기판(250)을 기준으로 상부에는 제2 코일(230)이, 하부에는 제2 위치 센서(240)가 배치될 수 있다.
제2 위치 센서(240)는 광축과 수직인 방향으로 OIS 가동부의 변위를 감지할 수 있다. 제2 위치 센서(240)와 제2 센싱용 마그네트(135)는 서로 동일 축에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
회로 기판(250)은 베이스(210)의 상부면 상에 배치되며, 보빈(110)의 중공, 하우징(140)의 중공, 또는/및 베이스(210)의 중공에 대응하는 중공을 구비할 수 있다. 회로 기판(250)의 외주면의 형상은 베이스(210)의 상부면과 일치 또는 대응되는 형상, 예컨대, 사각형 형상일 수 있다.
회로 기판(250)은 상부면으로부터 절곡되고, 외부로부터 전기적 신호들을 공급받는 복수 개의 단자들(terminals), 또는 핀들(pins)이 형성되는 적어도 하나의 단자면(253)을 구비할 수 있다.
도 12에서 제2 코일(230)은 회로 기판(250)과 별도의 회로 부재(231)에 마련되는 형태로 구현되지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 다른 실시 예에서 제2 코일(230)은 링 형상의 코일 블록 형태로 구현되거나, 또는 FP 코일 형태로 구현되거나, 또는 회로 기판(250)에 형성되는 회로 패턴 형태로 구현될 수도 있다.
제2 코일(230)은 회로 부재(231)의 모서리 부분을 관통하는 제5 통공(230a)을 포함할 수 있다. 지지 부재(220)는 제5 통공(230a)을 관통하여 회로 기판(250)에 연결될 수 있다.
제2 코일(230)은 하우징(140)에 고정되는 구동용 마그네트(130)와 대향하도록 회로 기판(250)의 상부에 배치된다.
제2 코일(230)은 회로 부재(231)의 네 변에 총 4개 설치될 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 제2 방향용 1개, 제3 방향용 1개 등 2개만이 설치되는 것도 가능하고, 4개 이상 설치될 수도 있다.
전술한 바와 같이 서로 대향하도록 배치된 구동용 마그네트(130)와 제2 코일(230)의 상호 작용에 의해 하우징(140)이 제2 및/또는 제3 방향으로 움직여 손떨림 보정이 수행될 수 있다.
제2 위치 센서(240)는 홀 센서로 마련될 수 있으며, 자기장 세기를 감지할 수 있는 센서라면 어떠한 것이든 사용 가능하다. 예컨대, 제2 위치 센서(240)는 홀 센서(Hall sensor)를 포함하는 드라이버 형태로 구현되거나, 또는 홀 센서 등과 같은 위치 검출 센서 단독으로 구현될 수 있다.
회로 기판(250)에는 지지 부재(220)가 관통 가능한 제6 통공(250a1, 250a2)을 포함할 수 있다. 지지 부재(220)는 회로 기판(250)의 제6 통공(250a1, 250a2)을 통하여 회로 기판(250)에 마련되는 회로 패턴과 솔더링 등을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
회로 기판(250)은 제7 통공(250b)을 더 포함할 수 있다. 베이스(210)의 제2 상측 지지 돌기(217)와 제7 통공(250b)은 도 11에 도시된 바와 같이 결합되어 열 융착으로 고정될 수도 있고, 에폭시 등과 같은 접착 부재로 고정될 수도 있다.
회로 기판(250)의 단자면(253)에는 적어도 하나의 단자(251)가 설치될 수 있다. 단자면(253)에 설치된 복수 개의 단자(251)를 통해 외부 전원을 인가받아 제1 및 제2 코일들(120, 230), 제1 및 제2 위치 센서들(170, 240)에 전원을 공급할 수도 있고, 제1 및 제2 위치 센서들(170)로부터 출력되는 궤환 신호들을 외부로 출력할 수도 있다. 단자(251)가 설치되는 단자면(253)에 형성된 단자들의 개수는 제어가 필요한 구성 요소들의 종류에 따라 증감될 수 있다.
실시 예에 따르면, 회로 기판(250)은 FPCB로 마련될 수 있으나 이를 한정하는 것은 아니며, 회로 기판(250)의 단자들을 베이스(210)의 표면에 표면 전극 방식 등을 이용하여 직접 형성하는 것도 가능하다.
한편, 전술한 실시 예에 의한 렌즈 구동 장치는 다양한 분야 예를 들어 카메라 모듈에 이용될 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈은 휴대폰 등 모바일 기기 등에 적용 가능하다.
실시 예에 따른 렌즈 구동 장치(100)는 구동용 마그네트(130)와는 별도로 손떨림 보정을 위하여 제2 센싱용 마그네트(135)를 구비한다. 일반적인 렌즈 구동 장치의 손떨림 보정을 위한 마그네트는 총 2개(예컨대, X축 방향용 1개, Y축 방향용 1개)가 필요한데, 실시 예(100)는 복수극 착자로 구성된 1개의 제2 센싱용 마그네트(135)를 구비한다.
가동부 이동의 방향성은 카메라 모듈에 장착되는 모션 센서(820)로부터 제공되는 손떨림 위치 정보(Gy)에 기초하여, 파악될 수 있다. 즉 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치를 구비하는 카메라 모듈은 모션 센서(Gy)로부터 제공되는 손떨림 위치 정보(Gy)와 렌즈 구동 장치(100)의 제2 위치 센서(240)로부터 제공되는 궤환 신호에 기초하여, OIS 가동부의 최적 위치를 검출할 수 있다.
또한 손떨림 보정을 위하여 제2 위치 센서(240)의 개수를 2개에서 1개로 줄일 수 있으므로, 실시 예는 원가 절감 및 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한 제2 위치 센서(240)의 개수를 2개에서 1개로 줄일 수 있으므로, 실시 예는 회로 기판(250)의 단자면(253)의 단자(251)의 개수를 줄일 수 있고, 회로 패턴의 감소로 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한 구동용 마그네트(130)와 별도로 제2 센싱용 마그네트(135)를 구비하기 때문에, 구동용 마그네트(130)의 배치 위치와 상관없이 제2 센싱용 마그네트(135)를 배치시킬 수 있고, 이로 인하여 제2 센싱용 마그네트(135)와 제2 위치 센서(240)의 이격 거리를 줄일 수 있어, 제2 위치 센서(240)의 홀 센싱력을 증가시킬 수 있다.
일반적으로 제2 위치 센서는 제1 방향으로 제2 코일 또는 제2 코일의 중심에 정렬 또는 오버랩되도록 배치될 수 있는데, 이러한 배치에서는 제2 코일에서 발생하는 자기장의 간섭에 의하여 제2 위치 센서가 오작동하거나, 제2 위치 센서의 출력에 오차가 발생할 수 있다. 반면에 실시 예는 별도의 제2 센싱용 마그네트(135)를 사용하기 때문에, 제2 위치 센서(240)를 제2 코일(230)과 제1 방향으로 비오버랩되도록 하거나, 또는 제1 방향으로 제2 코일(230)에 정렬되지 않도록 배치할 수 있기 때문에, 제2 코일(230)에서 발생하는 자기장의 영향을 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 제2 코일(230)에서 발생하는 자기장에 기인하는 제2 위치 센서(240)의 오작동을 방지할 수 있다.
도 15는 실시 예에 따른 카메라 모듈(200)의 분해 사시도를 나타낸다.
도 15를 참조하면, 카메라 모듈은 렌즈 배럴(400), 렌즈 구동 장치(100), 접착 부재(710), 필터(610), 제1 홀더(600), 제2 홀더(800), 이미지 센서(810), 모션 센서(motion sensor, 820), 손떨림 제어부(830), 및 커넥터(connector, 840)를 포함할 수 있다.
렌즈 배럴(400)은 렌즈 구동 장치(100)의 보빈(110)에 장착될 수 있다.
제1 홀더(600)는 렌즈 구동 장치(100)의 베이스(210) 아래에 배치될 수 있다. 필터(610)는 제1 홀더(600)에 장착되며, 제1 홀더(600)는 필터(610)가 안착되는 돌출부(500)를 구비할 수 있다.
접착 부재(710)는 렌즈 구동 장치(100)의 베이스(210)를 제1 홀더(600)에 결합 또는 부착시킬 수 있다. 접착 부재(710)는 상술한 접착 역할 외에 렌즈 구동 장치(100) 내부로 이물질이 유입되지 않도록 하는 역할을 할 수도 있다.
예컨대, 접착 부재(710)는 에폭시, 열경화성 접착제, 자외선 경화성 접착제 등일 수 있다.
필터(610)는 렌즈 배럴(400)을 통과하는 광에서의 특정 주파수 대역의 광이 이미지 센서(810)로 입사하는 것을 차단하는 역할을 할 수 있다. 필터(610)는 적외선 차단 필터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 필터(610)는 x-y평면과 평행하도록 배치될 수 있다.
필터(610)가 실장되는 제1 홀더(600)의 부위에는 필터(610)를 통과하는 광이 이미지 센서(810)에 입사할 수 있도록 중공이 형성될 수 있다.
제2 홀더(800)는 제1 홀더(600)의 하부에 배치되고, 제2 홀더(600)에는 이미지 센서(810)가 실장될 수 있다. 이미지 센서(810)는 필터(610)를 통과한 광이 입사하여 광이 포함하는 이미지가 결상되는 부위이다.
제2 홀더(800)는 이미지 센서(810)에 결상되는 이미지를 전기적 신호로 변환하여 외부장치로 전송하기 위해, 각종 회로, 소자, 제어부 등이 구비될 수도 있다.
제2 홀더(800)는 이미지 센서가 실장될 수 있고, 회로 패턴이 형성될 수 있고, 각종 소자가 결합하는 회로 기판으로 구현될 수 있다.
필터(610)와 이미지 센서(810)는 제1 방향으로 서로 대향되도록 이격하여 배치될 수 있다.
모션 센서(820)는 제2 홀더(800)에 실장되며, 제2 홀더(800)에 마련되는 회로 패턴을 통하여 손떨림 제어부(830)와 전기적으로 연결될 수 있다.
모션 센서(820)는 카메라 모듈(200)의 움직임에 의한 손떨림 위치 정보, 예컨대, 회전 각속도 정보를 출력한다. 모션 센서(820)는 2축 또는 3축 자이로 센서(Gyro Sensor), 또는 각속도 센서로 구현될 수 있다.
모션 센서(820)는 회전율(rate-of-turn), 즉 회전 각속도, 또는 각속도 등의 정보를 출력할 수 있다. 예컨대, 모션 센서(820)는 카메라 모듈(200)의 손떨림 움직임의 각속도, 즉 회전 각속도를 감지하고, 감지한 결과에 따른 회전 각속도 데이터를 출력할 수 있다.
모션 센서(820)는 회전 각속도 정보 중에서 사용자의 손떨림에 의한 정보만을 추출하기 위한 필터(filter)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 모션 센서(820)에 포함되는 필터는 사용자의 손떨림에 의한 주파수 범위(예컨대, 5Hz ~ 15Hz)의 신호만을 통과시키는 대역 통과 필터로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
손떨림 제어부(820)는 제2 홀더(800)에 실장되며, 렌즈 구동 장치(100)의 제2 위치 센서(240), 및 제2 코일(230)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제2 홀더(800)는 렌즈 구동 장치(100)의 회로 기판(250)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 홀더(800)에 실장된 손떨림 제어부(820)는 회로 기판(250)을 통하여 제2 위치 센서(240), 및 제2 코일(230)과 전기적으로 연결될 수 있다.
손떨림 제어부(830)는 모션 센서(820)로부터 제공되는 손떨림 위치 정보(Gy), 및 렌즈 구동 장치(100)의 제2 위치 센서(240)로부터 제공되는 궤환 신호에 기초하여, 렌즈 구동 장치(100)의 OIS 가동부에 대한 손떨림 보정을 수행할 수 있는 구동 신호를 출력할 수 있다.
커넥터(840)는 제2 홀더(800)와 전기적으로 연결되며, 외부 장치와 전기적으로 연결되기 위한 포트(port)를 구비할 수 있다.
도 16은 도 15에 도시된 카메라 모듈(200)의 손떨림 보정을 설명하기 위한 블록도를 나타낸다.
도 16을 참조하면, 모션 센서(820)는 사용자에 손떨림에 의한 움직임의 각속도를 감지한 결과에 따른 손떨림 위치 정보(Gy)를 생성할 수 있다.
손떨림 제어부(830)는 모션 센서(Gy)로부터 제공되는 손떨림 위치 정보(Gy)와 렌즈 구동 장치(100)의 제2 위치 센서(240)로부터 제공되는 궤환 신호(FD)에 기초하여, 렌즈 구동 장치(100)의 제2 코일(230)을 구동하는 구동 신호(DI)를 출력할 수 있다.
예컨대, 손떨림 제어부(830)는 손떨림 위치 정보(Gy)에 기초하여 손떨림 보정을 위한 타겟 위치를 설정할 수 있다. 또한 손떨림 제어부(830)는 손떨림 위치 정보(Gy)와 궤환 신호(FD)에 기초하여 렌즈 구동 장치(100)의 현재 위치 정보를 추출할 수 있다. 또한 손떨림 제어부(830)는 설정된 타겟 위치와 현재 위치 정보에 기초하여, 타겟 위치와의 에러를 최소화할 수 있도록 손떨림 보정을 위한 구동 신호(DI)를 생성할 수 있다.
도 16에 도시된 손떨림 제어부(830)는 제2 코일을 구동하기 위한 구동 신호, 예컨대, 구동 전류를 직접 생성하는 것으로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시 예에서는 손떨림 제어부(830)는 손떨림 위치 정보(Gy)와 궤환 신호(FD)에 기초하여 손떨림 보정을 위한 제어 신호만을 생성할 수 있고, 제어 신호에 기초하여 구동 전원(DI)을 생성할 수 있는 별도의 OIS 드라이버를 더 포함할 수도 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 보빈 120: 제1 코일
130: 구동용 마그네트 135: 제2 센싱용 마그네트
140: 하우징 150: 상측 탄성 부재 160: 하측 탄성 부재 170: 제1 위치 센서
180: 센서 기판 190: 제1 센싱용 마그네트
210: 베이스 220: 지지 부재
230: 제2 코일 240: 제2 위치 센서
250: 회로 기판 300: 커버 부재
400: 렌즈 배럴 610: 제1 홀더
610: 필터 710: 접착 부재
810: 이미지 센서 820: 모션 센서
830: 손떨림 제어부 840: 커넥터.

Claims (16)

  1. 렌즈가 장착되는 보빈(bobbin);
    상기 보빈을 이동시키도록 전자기적 상호 작용하는 제1 코일 및 구동용 마그네트;
    상기 보빈을 수용하는 하우징(housing);
    상기 보빈과 상기 하우징에 결합되는 탄성 부재;
    상기 하우징을 이동시키도록 상기 구동용 마그네트와 전자기적 상호 작용하는 제2 코일;
    상기 하우징에 배치되는 센싱용 마그네트; 및
    상기 하우징이 이동함에 따라 상기 센싱용 마그네트의 자기력의 변화를 감지하고 감지된 결과에 따른 궤환 신호를 출력하는 위치 센서를 포함하며,
    상기 센싱용 마그네트는,
    분할된 제1 내지 제4 세그먼트들, 및 상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 사이에 배치되는 비자성체 격벽을 포함하는 복수극 착자 마그네트인 렌즈 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱용 마그네트의 중심은 상기 위치 센서의 중심과 상기 렌즈의 광축과 평행한 제1 방향으로 정렬되는 렌즈 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 센싱용 마그네트는,
    상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 각각의 어느 하나의 모서리는 서로 인접하고, 상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 각각은 이웃하는 세그먼트와 2개의 면이 서로 마주보는 렌즈 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 중 2개의 세그먼트들은 N극이고, 나머지 2개의 세그먼트들은 S극인 렌즈 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 렌즈의 광축과 수직한 방향을 제1 방향이라 할 때, 제2 방향 및 제3 방향 각각으로 정렬되는 세그먼트들은 서로 다른 극성을 가지며, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직이고, 상기 제3 방향은 상기 제1 및 제2 방향들 각각과 수직인 렌즈 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 비자성체 격벽은,
    상기 제1 세그먼트와 상기 제2 세그먼트 사이에 위치하는 제1 비자성체 격벽;
    상기 제2 세그먼트와 제3 세그먼트 사이에 위치하는 제2 비자성체 격벽;
    상기 제3 세그먼트와 상기 제4 세그먼트 사이에 위치하는 제3 비자성체 격벽; 및
    상기 제4 세그먼트와 상기 제1 세그먼트 사이에 위치하는 제4 비자성체 격벽을 포함하는 렌즈 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센싱용 마그네트의 중심은 상기 위치 센서의 중심과 상기 렌즈의 광축과 평행한 제1 방향으로 정렬되며, 상기 센싱용 마그네트의 중심은 상기 제1 내지 제4 비자성체 격벽들이 만나는 영역인 렌즈 구동 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 각각의 일면은 상기 위치 센서와 대향하는 렌즈 구동 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일은 상기 보빈의 외주면에 배치되며, 상기 구동용 마그네트는 상기 하우징에 배치되는 렌즈 구동 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 센서는 상기 렌즈의 광축과 평행한 제1 방향으로 상기 센싱용 마그네트와 오버랩되고, 상기 구동용 마그네트와는 비오버랩되는 렌즈 구동 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 위치 센서는 상기 렌즈의 광축과 평행한 제1 방향으로 상기 제2 코일과 비오버랩되는 렌즈 구동 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 코일이 배치되는 회로 기판;
    상기 회로 기판 아래에 배치되는 베이스; 및
    상기 하우징을 지지하고, 상기 상측 또는 상기 하측 탄성 부재 중 적어도 하나와 상기 회로 기판을 연결하는 지지 부재를 포함하는 렌즈 구동 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈의 광축과 평행한 평면을 XY 평면이라 할 때,
    상기 위치 센서는 상기 하우징의 X축 방향, 및 Y축 방향으로의 이동시의 자기력의 변화를 모두 감지하는 렌즈 구동 장치.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 렌즈 구동 장치;
    움직임에 의한 손떨림 위치 정보를 출력하는 모션 센서; 및
    상기 손떨림 위치 정보, 및 상기 렌즈 구동 장치의 궤환 신호에 기초하여, 상기 렌즈 구동 장치에 대한 손떨림 보정을 위한 구동 신호를 출력하는 손떨림 제어부를 포함하는 카메라 모듈.
  15. 제14항에 있어서, 상기 손떨림 제어부는 상기 손떨림 위치 정보에 기초하여 상기 손떨림 보정을 위한 타겟 위치를 설정하고, 상기 손떨림 위치 정보와 상기 궤환 신호에 기초하여 상기 렌즈 구동 장치의 현재 위치 정보를 추출하고, 상기 설정된 타겟 위치와 상기 현재 위치 정보에 기초하여 상기 구동 신호를 생성하는 카메라 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 구동 신호는 상기 렌즈 구동 장치의 제2 코일에 제공되는 카메라 모듈.
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