KR20170024671A - 렌즈 구동 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20170024671A
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이광재
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엘지이노텍 주식회사
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
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Abstract

실시 예는 렌즈가 장착되는 보빈, 상기 보빈을 수용하는 하우징, 상기 하우징에 배치되는 제1 마그네트, 상기 제1 마그네트와 상호 작용하도록 상기 보빈에 배치되는 제1 코일, 상기 보빈에 배치되는 제2 마그네트, 상기 하우징을 이동시키도록 상기 제1 마그네트와 상호 작용하는 제2 코일, 상기 하우징에 배치되는 위치 센서 및 상기 하우징 아래에 배치되는 제3 마그네트를 포함하며, 상기 제3 마그네트는 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들, 및 상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 사이에 배치되는 비자성체 격벽을 포함하는 마그네트이고, 상기 위치 센서는 상기 제2 마그네트의 자기력의 세기 및 상기 제3 마그네트의 자기력의 세기를 감지한다.

Description

렌즈 구동 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈{LENS MOVING UNIT AND CAMERA MODULE INCLUDING THE SAME}
실시 예는 렌즈 구동 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
피사체를 촬상하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하는 카메라 모듈이 장착된 휴대폰 또는 스마트폰이 개발되고 있다. 일반적으로 카메라 모듈은 렌즈, 이미지 센서 모듈, 및 렌즈와 이미지 센서 모듈의 간격을 조절하는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor, VCM)를 포함할 수 있다.
피사체를 촬영하는 동안 사용자의 손떨림 등에 따라 미세하게 카메라 모듈이 흔들릴 수 있으며, 이러한 손떨림에 의하여 원하는 이미지 또는 동영상을 촬영할 수 없다.
실시 예는 자재비, 조립비 등의 원가를 절감할 수 있고, 회로 기판의 단자의 개수를 줄일 수 있고, 회로 패턴의 감소로 설계의 자유도를 향상시킬 수 있는 렌즈 구동 장치 및 카메라 모듈을 제공한다.
실시 예에 따른 렌즈 구동 장치는 렌즈가 장착되는 보빈(bobbin); 상기 보빈을 수용하는 하우징(Housing); 상기 하우징에 배치되는 제1 마그네트; 상기 제1 마그네트와 상호 작용하도록 상기 보빈에 배치되는 제1 코일; 상기 보빈에 배치되는 제2 마그네트; 상기 하우징을 이동시키도록 상기 제1 마그네트와 상호 작용하는 제2 코일; 상기 하우징에 배치되는 위치 센서; 및 상기 하우징 아래에 배치되는 제3 마그네트를 포함하며, 상기 제3 마그네트는 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들, 및 상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 사이에 배치되는 비자성체 격벽을 포함하는 마그네트이고, 상기 위치 센서는 상기 제2 마그네트의 자기력의 세기 및 상기 제3 마그네트의 자기력의 세기를 감지하는 렌즈 구동 장치.
초기 위치에서 상기 제3 마그네트의 중심은 상기 위치 센서의 중심에 정렬되며, 상기 제3 마그네트의 중심은 상기 제1 내지 제4 세그먼트들의 인접하는 모서리 사이에 위치하는 비자성체 격벽의 중심일 수 있다.
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 위치 센서는 상기 렌즈의 광축과 평행한 제1 방향으로 상기 제3 마그네트와 오버랩되고, 상기 제1 마그네트와는 오버랩되지 않을 수 있다.
상기 위치 센서는 상기 제1 방향과 수직한 방향으로 상기 제2 마그네트와 오버랩되며, 상기 제1 방향과 수직한 방향으로 상기 제1 코일과 오버랩되지 않을 수 있다.
상기 렌즈 구동 장치는 상기 보빈과 상기 하우징에 결합되는 상측 및 하측 탄성 부재들; 상기 제2 코일 아래에 배치되는 회로 기판; 상기 회로 기판 아래에 배치되는 베이스; 및 상기 하우징을 지지하고, 상기 상측 탄성 부재 또는 상기 하측 탄성 부재들 중 적어도 하나와 상기 회로 기판을 연결하는 지지 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 마그네트는 상기 베이스의 상부면에 마련되는 안착홈 내에 배치될 수 있다.
상기 위치 센서는 상기 렌즈의 광축 방향과 평행한 제1 방향으로 상기 제2 코일과 오버랩되지 않을 수 있다.
실시 예에 따른 카메라 모듈은 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치; 움직임에 의한 위치 정보를 출력하는 모션 센서; 및 상기 위치 정보, 및 상기 렌즈 구동 장치의 위치 센서의 출력에 기초하여, 상기 렌즈 구동 장치의 오토포커싱 피드백 구동을 위한 제1 구동 신호 또는 상기 렌즈 구동 장치의 손떨림 보정을 위한 제2 구동 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.
상기 제1 구동 신호는 상기 렌즈 구동 장치의 제1 코일에 제공되고, 상기 제2 구동 신호는 상기 렌즈 구동 장치의 제2 코일에 제공될 수 있다.
실시 예는 자재비, 조립비 등의 원가를 절감할 수 있고, 회로 기판의 단자의 개수를 줄일 수 있고, 회로 패턴의 감소로 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치의 개략적인 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 렌즈 구동 장치의 분해 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 1의 렌즈 구동 장치에서 커버 부재를 제거한 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 렌즈 구동 장치의 평면도를 나타낸다.
도 5는 도 2에 도시된 보빈의 제1 사시도를 나타낸다.
도 6은 도 2에 도시된 보빈의 제2 사시도를 나타낸다.
도 7은 도 2에 도시된 하우징의 사시도이다.
도 8은 도 2에 도시된 상측 탄성 부재, 및 하측 탄성 부재의 사시도를 나타낸다.
도 9는 상측 탄성 부재와 보빈의 결합 사시도를 나타낸다.
도 10은 하측 탄성 부재와 보빈의 결합 사시도를 나타낸다.
도 11은 도 2의 하우징에 배치되는 제1 마그네트 및 위치 센서를 나타낸다.
도 12는 상측 탄성 부재 상에 배치되는 제1 회로 기판을 나타낸다.
도 13은 도 2에 도시된 베이스, 제2 회로 기판, 및 제2 코일의 분리 사시도를 나타낸다.
도 14는 도 2에 도시된 제1 회로 기판의 사시도를 나타낸다.
도 15는 도 3에 도시된 렌즈 구동 장치의 AB 단면도를 나타낸다.
도 16은 제2 마그네트, 위치 센서, 및 제3 마그네트의 배치를 나타낸다.
도 17은 도 16에 도시된 제2 마그네트, 위치 센서, 및 제3 마그네트를 나타낸다.
도 18은 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도를 나타낸다.
도 19는 도 18에 도시된 카메라 모듈의 AF 피드백 구동 및 OIS 피드백 구동을 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.
스마트폰 또는 태블릿 PC 등과 같은 모바일 디바이스의 소형 카메라 모듈에 적용되는 손떨림 보정 장치란 정지 화상의 촬영 시 사용자의 손떨림에 의해 기인한 진동으로 인해 촬영된 이미지의 외곽선이 또렷하게 형성되지 못하는 것을 방지할 수 있도록 구성된 장치를 의미한다.
또한, 오토 포커싱 장치는 피사체의 화상의 초점을 자동으로 이미지 센서 면에 결상시키는 장치이다. 이와 같은 손떨림 보정 장치와 오토 포커싱 장치는 다양하게 구성할 수 있는데, 실시 예의 경우 복수 매의 렌즈들로 구성된 광학 모듈을 광축방향 또는 광축에 대해 평행한 방향으로 움직이거나, 수평방향 또는 광축에 대해 수직인 면에 대하여 움직여 이와 같은 오토 포커싱 동작과 손떨림 보정 동작을 수행할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치(100)의 개략적인 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 렌즈 구동 장치(100)의 분해 사시도를 나타내고, 도 3은 도 1의 렌즈 구동 장치(100)에서 커버 부재(300)를 제거한 사시도를 나타내고, 도 4는 도 3에 도시된 렌즈 구동 장치(100)의 평면도를 나타내고, 도 15는 도 3에 도시된 렌즈 구동 장치의 AB 단면도를 나타낸다.
도면에서는 직교 좌표계(x, y, z)를 사용할 수 있다. 도면에서 x축과 y축으로 이루어지는 xy 평면은 광축에 대하여 수직한 평면을 의미하는 것으로 편의상 광축 방향(z축 방향)은 제1 방향, x축 방향은 제2 방향, y축 방향은 제3 방향이라고 정의할 수 있다.
실시 예에 따른 렌즈 구동 장치(100)는 상측 탄성 부재(150), 보빈(110), 제1 코일(120), 하우징(140), 제1 마그네트(130; 130-1 내지 130-4), 제2 마그네트(185), 제3 마그네트(195), 하측 탄성 부재(160), 위치 센서(190), 제2 코일(230), 및 제1 회로 기판(170)를 포함한다.
또한 렌즈 구동 장치(100)는 커버 부재(300), 탄성 지지 부재(220a 내지 220d), 제2 회로 기판(250), 및 베이스(210)를 더 포함할 수 있다.
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 마그네트(130), 제2 마그네트(185), 하측 탄성부재(160), 탄성 지지 부재(220a 내지 220d), 제2 코일(230), 및 제2 회로 기판(250)을 수용한다.
커버 부재(300)는 하부가 개방되고, 상단부 및 측벽들을 포함하는 상자 형태일 수 있으며, 커버 부재(330)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 더 구비될 수 있다.
커버 부재(300)의 재질은 제1 마그네트(130)와 붙는 현상을 방지하기 위하여 SUS 등과 같은 비자성체일 수 있으나, 자성재질로 형성하여 요크기능을 할 수도 있다.
다음으로 보빈(110)에 대하여 설명한다.
보빈(110)은 후술하는 하우징(140)의 내측에 배치되고, 제1 코일(120)과 제1 마그네트(130) 간의 전자기적 상호 작용에 의하여 광축 방향 또는 광축과 평행한 방향, 예컨대, 제1 방향으로 이동할 수 있다.
보빈(110)은 도시하지는 않았으나, 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈가 설치되는 렌즈 배럴(lens barrel, 미도시)을 포함할 수 있으나, 렌즈 배럴은 후술할 카메라 모듈의 구성일 수 있고, 렌즈 구동 장치(10)의 필수 구성 요소가 아닐 수 있다. 렌즈 배럴은 보빈(110)의 내측에 다양한 방식으로 결합할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 보빈(110)의 제1 사시도를 나타내고, 도 6은 도 2에 도시된 보빈(110)의 제2 사시도를 나타내고, 도 8은 도 2에 도시된 상측 탄성 부재(150), 및 하측 탄성 부재(160)의 사시도를 나타내고, 도 9는 상측 탄성 부재(150)와 보빈(110)의 결합 사시도를 나타내고, 도 10은 하측 탄성 부재(160)와 보빈(110)의 결합 사시도를 나타낸다.
도 5, 도 6, 및 도 8 내지 도 10을 참조하면, 보빈(110)은 렌즈 또는 렌즈 배럴의 장착을 위하여 중공을 갖는 구조일 수 있다. 중공의 형상은 렌즈 또는 렌즈 배럴의 형상에 의하여 결정될 수 있다. 예컨대, 보빈(110)의 중공(101)은 원형, 타원형, 또는 다각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보빈(110)은 상부면에 형성되는 적어도 하나의 상측 지지 돌기(113), 및 하부면에 형성되는 적어도 하나의 하측 지지 돌기(114)를 구비할 수 있다.
보빈(110)의 상측 지지 돌기(113)는 상측 탄성 부재(150)의 내측 프레임(151)과 결합될 수 있고, 이로 인하여 보빈(110)이 상측 탄성 부재(150)에 결합 및 고정될 수 있다.
보빈(110)의 상측 지지 돌기(113)는 보빈(110)이 광축을 중심으로 회전하는 방향으로 힘을 받더라도, 보빈(110)이 회전하는 것을 방지하는 스토퍼 역할을 수행할 수 있다.
보빈(110)의 하측 지지 돌기(114)는 원통 형상 또는 각기둥 형상일 수 있으며, 1개 이상일 수 있다. 보빈(110)의 하측 지지 돌기(114)는 하측 탄성 부재(160)의 내측 프레임(161)과 결합될 수 있고, 이로 인하여 보빈(110)이 하측 탄성 부재(160)에 결합 및 고정될 수 있다.
보빈(110)의 외주면에는 제2 마그네트(185)와 대응되는 크기를 갖는 안착홈(116)이 마련될 수 있다.
보빈(110)의 안착홈(116)의 위치는 제2 마그네트(185)의 배치 위치, 및 제1 코일(120)의 배치 위치에 따라 결정될 수 있다.
예컨대, 제1 코일(120)이 보빈(110)의 외주면의 제1 영역(P1)에 위치할 경우에는 안착홈(116)은 보빈(110)의 외주면의 제2 영역(P2)에 위치할 수 있다. 반면에 제1 코일(120)이 보빈(110)의 외주면의 제2 영역(P2)에 위치할 경우에는 안착홈(116)은 보빈(110)의 외주면의 제1 영역(P1)에 위치할 수 있다.
여기서 보빈(110)의 외주면의 제1 영역(P1)은 보빈(110)의 외주면의 기준선(115-1) 아래에 위치하는 영역일 수 있고, 보빈(110)의 외주면의 제2 영역(P2)은 보빈(110)의 외주면의 기준선(115-1) 상부에 위치하는 영역일 수 있다.
이는 안착홈(116)에 배치되는 제2 마그네트(185)와 제1 코일(120)이 서로 간섭 또는 영향을 받지 않도록 함으로써, 오토포커싱(Auto Focusing)의 신뢰성을 향상시키기 위함이다.
보빈(110)의 외주면의 기준선(115-1)은 보빈(110)의 외주면의 상단 또는 하단으로부터 기준 거리만큼 이격된 점들을 잇는 선일 수 있다. 예컨대, 기준선(115-1)은 보빈(110)의 외주면의 중앙선일 수 있다.
보빈(110)의 외주면은 복수 개의 면들(115a,115b)을 포함할 수 있다.
예컨대, 보빈(110)의 외주면은 복수의 제1면들(115a) 및 복수의 제2면들(115b)을 포함할 수 있으며, 제1면들(115a) 각각은 이웃하는 2개의 제2면들(115b) 사이에 배치될 수 있다.
보빈(110)의 제1면들(115a)은 서로 마주보도록 위치할 수 있고, 보빈(110)의 제2면들은 서로 마주보도록 위치할 수 있다. 보빈(110)의 제1면들(115a) 각각의 면적은 동일할 수 있고, 제2면들(115b) 각각의 면적은 동일할 수 있으며, 제1면(115a)과 제2면(115b)의 면적은 다를 수 있다.
보빈(110)의 제1면들(115a)은 평편할 수 있고, 제2면들(115b)은 보빈(110)의 중공(101)의 중심으로부터 보빈(110)의 외주면 방향으로 볼록한 곡면일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보빈(110)의 제1면들(115a)은 하우징(140)에 배치되는 제1 마그네트들(130-1 내지 130-4)에 대응 또는 대향하는 면일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
안착홈(116)은 제1면들(115a) 중 어느 하나에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보빈(110)이 제1 방향으로 이동할 때, 상측 탄성 부재(150)의 연결부(153)와 보빈(110)과의 공간적 간섭을 배제하고, 연결부(153)의 탄성 변형을 보다 용이하게 하기 위하여 보빈(110)은 상측 탄성 부재(150)의 연결부(153)에 대응하여 외주면(110a) 상부에 상측 도피홈(112)을 구비할 수 있다. 예컨대, 상측 도피홈(112)은 보빈(110)의 제1면들(115a)의 상측에 형성될 수 있다.
또한 보빈(110)이 제1 방향으로 이동할 때, 하측 탄성 부재(160)의 연결부(163)와 보빈(110)과의 공간적 간섭을 배제하고, 연결부(163)의 탄성 변형을 보다 용이하게 하기 위하여 보빈(110)은 하측 탄성 부재(160)의 연결부(163)에 대응하여 외주면 하부에 하측 도피홈(118)을 구비할 수 있다. 예컨대, 하측 도피홈(118)은 보빈(110)의 제1면들의 하측에 형성될 수 있다.
다음으로 제2 마그네트(185)에 대하여 설명한다.
제2 마그네트(185)는 보빈(110)의 외주면에 배치된다. 예컨대, 제2 마그네트(185)는 보빈(110)의 외주면에 형성되는 안착홈(116) 내에 배치될 수 있다.
제2 마그네트(185)는 에폭시 등과 같은 접착 부재에 의하여 보빈(110)의 안착홈(116)에 고정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 마그네트(185)는 보빈(110)의 안착홈(116)에 끼워져서 고정될 수도 있다.
다음으로 제1 코일(120)에 대하여 설명한다.
제1 코일(120)은 보빈(110)의 외주면 상에 배치된다. 제1 코일(120)은 제2 마그네트와 이격하여 보빈(110)의 외주면 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 코일(120)은 보빈(110)의 외주면의 제1 영역(P1)에 배치될 수 있다.
제1 코일(120)은 도 9에 도시된 바와 같이 광축을 중심으로 회전하는 방향으로 보빈(110)의 외주면을 감싸도록 권선될 수 있다.
다른 실시 예에서 제1 코일(120)은 복수 개의 코일 블록들을 포함할 수 있으며, 코일 블록들 각각은 링(ring) 형상일 수 있다. 이때 코일 블록들 각각은 보빈(110)의 제1 면들(115a) 중 대응하는 어느 하나에 배치될 수 있으며, 코일 블록들 각각의 형상은 다각형, 예컨대, 8각형일 또는 원형일 수 있다.
다음으로 하우징(140)에 대하여 설명한다.
하우징(140)은 제1 마그네트(130)를 지지하며, 내부에 보빈(110)을 수용한다.
도 7은 도 2에 도시된 하우징(140)의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 하우징(140)은 전체적으로 중공 기둥 형상일 수 있다. 예컨대, 하우징(140)은 다각형(예컨대, 사각형, 또는 팔각형) 또는 원형의 중공(201)을 구비할 수 있다.
하우징(140)은 중공(201)을 갖는 상단부(710), 및 상단부(710)의 하부면과 연결되고 상단부(710)를 지지하는 하단부(720)를 포함할 수 있다.
하우징(140)의 상단부(710)는 사각형 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하우징(140)의 하단부(720)는 제1 측면들(720-1 내지 720-4) 및 제2 측면들(730-1 내지 730-4)을 포함할 수 있다. 제2 측면들(730-1 내지 730-4) 각각은 이웃하는 2개의 제1 측면들(720-1과 720-2, 720-2와 720-3, 720-3과 720-4, 720-4와 720-1) 사이에 배치될 수 있다.
예컨대, 하우징(140)의 제1 측면들(720-1 내지 720-4)은 서로 마주보도록 위치할 수 있고, 하우징(140)의 제2 측면들(730-1 내지 730-4)은 서로 마주보도록 위치할 수 있다. 하우징(140)의 제1 측면들(720-1 내지 720-4)은 보빈(110)의 제1 측면들(115a)에 대응하거나 정렬될 수 있고, 하우징(140)의 제2 측면들(730-1 내지 730-4)은 보빈(110)의 제2 측면들(115b)에 대응하거나 정렬될 수 있다.
또한 예컨대, 하우징(140)의 제2 측면들(730-1 내지 730-4)은 하우징(140)의 상단부(710)의 4개의 모서리들 각각에 대응하거나 또는 정렬할 수 있다.
하우징(140)의 제1 측면들(720-1 내지 720-4) 각각의 면적은 제2 측면들(730-1 내지 730-4) 각각의 면적보다 넓을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하우징(140)의 제2 측면들(730-1 내지 730-4) 각각의 내주면(740)은 하우징(140)의 중공(201)의 중심으로부터 하우징(140)의 외주면(730) 방향으로 볼록한 곡면일 수 있다.
하우징(140)의 간섭없이 보빈(110)이 하우징(140) 내에서 용이하게 제1 방향으로 이동할 수 있도록 하기 위하여 하우징(140)의 제2 측면들(730-1 내지 730-4) 각각의 내주면(740)은 보빈(110)의 외주면의 곡면과 대응 또는 일치하는 곡면을 가질 수 있다.
제1 마그네트(130), 및 위치 센서(190)를 지지하기 위하여, 하우징(140)은 제1 측면들(720-1 내지 720-4)의 하부로부터 돌출되는 단턱(731)을 구비할 수 있다. 실시 예에서는 제1 마그네트(130), 및 위치 센서(190)를 지지하기 위하여 단턱(731)을 구비하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서 하우징(140)은 제1 마그네트(130), 및 위치 센서(190)를 삽입 또는 안착시킬 수 있는 적어도 하나의 홈을 구비할 수 있다. 예컨대, 제1 마그네트(130), 및 위치 센서(190)를 안착시키기 위한 적어도 하나의 홈은 하우징(140)의 제1 측면들의 외주면 또는 내주면 중 적어도 하나에 마련될 수 있다.
하우징(140)은 커버 부재(300)와 충돌을 방지하기 위하여 상부면으로부터 돌출되는 적어도 하나의 제1 스토퍼(143)를 구비할 수 있다. 하우징(140)의 제1 스토퍼(143)는 외부 충격 발생 시 하우징(140)의 상단부(710)가 커버 부재(300)의 내측면에 직접 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
예컨대, 제1 스토퍼(143)는 하우징(140)의 제2 측면들(730-1 내지 730-4)에 대응 또는 정렬되도록 하우징(140)의 상단부(710) 상부면의 일 영역으로부터 돌출될 수 있다.
예컨대, 제1 스토퍼(143)의 수는 복수 개일 수 있으며, 복수의 제1 스토퍼들은 서로 이격하여 배치될 수 있다. 예컨대, 적어도 한 쌍의 제1 스토퍼들은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 또한 제1 스토퍼(143)는 원통 또는 다각 기둥 형상일 수 있으며, 2개 이상으로 분할될 수 있다. 예컨대, 제1 스토퍼(143)은 2개로 분할될 수 있으며, 분할된 2개의 제1 스토퍼들(143a, 143b)은 기설정된 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 하우징(140)의 제1 스토퍼(143)는 상측 탄성 부재(150)의 설치 위치를 가이드하는 역할을 수행할 수 있다.
하우징(140)은 커버 부재(300)와 충돌을 방지하기 위하여 상단부(710)의 측면으로부터 돌출되는 적어도 하나의 제2 스토퍼(146)를 구비할 수 있다. 즉 하우징(140)의 제2 스토퍼(146)는 외부 충격 발생 시 하우징(140)의 상단부(710)의 측면이 커버 부재(300)의 내측면에 직접 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
하우징(140)은 상측 탄성 부재(150)의 외측 프레임(152)과의 결합을 위하여 상단부(710)의 상부면으로 돌출되는 적어도 하나의 상측 프레임 지지 돌기(144)를 더 구비할 수 있다.
하우징(140)의 상측 프레임 지지 돌기(144)의 수는 복수 개일 수 있으며, 하우징(140)의 복수의 상측 프레임 지지 돌기(144)은 하우징(140)의 상단부(710)의 상부면 상에 서로 이격하여 배치될 수 있다. 예컨대, 상측 지지 돌기(144)는 제1 스토퍼(143)와 이격하며, 하우징(140)의 모서리와 인접하여 배치될 수 있다.
또한 하우징(140)은 하측 탄성 부재(160)의 외측 프레임(162)과의 결합을 위하여 하우징(140)의 하단부(720)의 하부면, 예컨대, 제2 측면들(730-1 내지 730-4)의 하부면으로부터 돌출되는 적어도 하나의 하측 프레임 지지 돌기(미도시)를 구비할 수 있다.
하우징(140)의 상단부(710)는 중공(201)에 접하고, 상부면과 단차(d1)를 갖는 완충 지지부(741)를 구비할 수 있다. 완충 지지부(741)에는 댐퍼(damper)가 배치 또는 도포될 수 있다.
예컨대, 하우징(140)의 상단부(710)의 상부면(740)은 완충 지지부(741), 및 외측 지지부(742)를 포함할 수 있으며, 완충 지지부(741)와 외측 지지부(742) 사이에는 단차(d1)가 존재할 수 있다.
외측 지지부(742)는 하우징(140)의 제1 및 제2 측면들(720-1 내지 720-4, 730-1 내지 730-4)과 접하고, 상측 탄성 부재(150)의 외측 프레임(152)와 대응 또는 일치하는 형상일 수 있으며, 상측 탄성 부재(150)의 외측 프레임(152)을 지지할 수 있다.
완충 지지부(741)는 외측 지지부(742)로부터 아래로 함몰되는 홈 형태일 수 있고, 외측 지지부(742)와 단차(d1)를 가질 수 있다.
완충 지지부(741)는 하우징(140)의 제2 측면들(730-1 내지 730-4) 각각에 대응 또는 정렬하여 위치하는 제1 부분(S1), 및 인접하는 2개의 제1 부분들 사이에 위치하고, 상측 탄성 부재의 절곡부(151a)에 대응하여 위치하는 제2 부분(S2)을 포함할 수 있다.
완충 지지부(741)의 제1 부분(S1)은 상측 탄성 부재(150)의 연결부(153), 및 보빈(110)의 상측 도피홈(112)와 수직 방향으로 정렬될 수 있다.
보빈(110)의 이동시 발진 현상을 방지하기 위하여 완충 지지부(741)와 상측 탄성 부재(150)의 연결부(153) 간에는 댐퍼가 도포될 수 있다. 또한 상측 탄성 부재(150)의 내측 프레임(151)과 하우징(140) 사이에도 댐퍼가 배치될 수 있다. 또한 하측 탄성 부재(160)의 내측 프레임(161)과 하우징(140) 사이에도 댐퍼가 배치될 수 있다.
완충 지지부(741)의 제2 부분(S2)은 상측 탄성 부재(150)의 내측 프레임(151)의 절곡부(151a)와의 공간적 간섭을 배제하기 위한 도피홈(750)을 구비할 수 있다. 공간적 간섭을 피하기 위하여 도피홈(750)의 길이는 절곡부(151a)의 길이와 동일하거나 길 수 있다.
하우징(140)은 상단부(710)의 측면의 모서리에 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)가 통과하는 관통 홈(751)을 구비할 수 있다.
관통 홈(751)은 하우징(140)의 상단부(710)의 측면으로부터 함몰되는 홈 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 하우징(140)의 상단부(710)의 상부면과 하부면을 관통하는 홀 구조일 수도 있다.
하우징(140)의 관통 홈(751)은 관통 홈(751)에 삽입된 탄성 지지 부재(220a 내지 220d) 부분이 하우징(140)의 측면 밖으로 노출되지 않을 정도의 깊이를 가질 수 있다. 하우징(140)의 관통 홈(751)은 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)를 가이드하거나, 지지하는 역할을 할 수 있다.
다음으로 위치 센서(190)에 대하여 설명한다.
위치 센서(190)는 하우징(140)에 배치된다. 예컨대, 위치 센서(190)는 제2 마그네트(185)에 대향 또는 정렬되도록 하우징(140)의 외주면에 배치될 수 있다.
예컨대, 위치 센서(190)는 제2 마그네트(185)에 대향 또는 정렬되도록 하우징(140)의 제1 측면들(720-1 내지 720-4) 중 어느 하나(예컨대, 720-2)에 제1 마그네트(130)와 이격하여 배치될 수 있으며, 하우징(140)의 단턱(731)에 의하여 지지될 수 있다.
위치 센서(190)는 제2 마그네트(185), 및 제3 마그네트(195)에서 방출되는 자기력을 감지할 수 있다. 예컨대, 위치 센서(190)는 보빈(110)이 제1 방향으로 이동함에 따른 제2 마그네트(185)로부터 방출되는 자기력의 변화를 감지한 결과에 따른 출력 값을 발생할 수 있다. 또한 위치 센서(190)는 하우징(140)이 제2 및 제3 방향으로 이동함에 따른 제3 마그네트(195)의 변화를 감지한 결과에 따른 출력 값을 발생할 수 있다.
위치 센서(190)는 자기력 변화를 감지하는 센서일 수 있다. 예컨대, 위치 센서(190)는 홀 센서(Hall sensor) 단독으로 구현될 수 있다. 또는 위치 센서(190)는 및 홀 센서로부터 데이터를 전달받아, 외부의 컨트롤러와 프토토콜(protocol)을 이용한 데이터 통신, 예컨대, I2C 통신을 수행할 수 있는 홀 센서를 포함하는 드라이버 IC로 구현될 수도 있다.
위치 센서(190)는 솔더링 또는 납땜 방식으로 제1 회로 기판(170)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 위치 센서(190)는 솔더링 또는 납땜 등을 통하여 제1 회로 기판(170)의 제1 단자면(170a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로 제1 제1 마그네트(130)에 대하여 설명한다.
제1 마그네트(130)는 제1 코일(120)과 대응되도록 하우징(140)의 외주면에 배치된다. 예컨대, 제1 마그네트(130)는 하우징(140)의 제1 측면들(720-1 내지 720-4) 상에 배치될 수 있다.
도 11은 도 2의 하우징(140)에 배치되는 제1 마그네트 및 위치 센서를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 제1 마그네트(130)는 접착제 또는 양면 테이프 등과 같은 접착 부재를 이용하여 하우징(140)의 제1 측면들(720-1 내지 720-4)에 고정될 수 있다. 다른 실시 예에서 제1 마그네트(130)는 하우징(140)에 마련된 홈 내에 안착될 수도 있다.
제1 마그네트(130)의 수는 1개 이상일 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 실시 예는 4개의 제1 마그네트들(130-1 내지 130-4)을 포함할 수 있으며, 4개의 제1 마그네트들(130-1 내지 130-4) 각각은 하우징(140)의 제1 측면들(720-1 내지 720-4) 중 대응하는 어느 하나에 배치될 수 있다.
제1 마그네트들(130-1 내지 130-4) 각각은 직육면체 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 사다리꼴 형상일 수도 있다.
제1 마그네트들(130-1 내지 130-4) 각각은 넓은 면이 하우징(140)의 외주면을 마주보도록 배치될 수 있으며, 서로 마주보는 제1 마그네트들(130-1과 130-3, 및 130-2와 130-4)은 평행하게 배치될 수 있다.
제1 마그네트들(130-1 내지 130-4) 각각은 제1 코일(120)을 마주보는 면은 N극, N극의 반대면은 S극이 되도록 배치할 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 제1 마그네트들(130-1 내지 130-4) 각각의 극성을 반대로 구성하는 것도 가능하다.
다른 실시 예에서는 제1 마그네트들(130-1 내지 130-4) 각각은 광축에 수직한 면으로 2분할되어 제1 코일(120)과 마주보는 면이 2개 또는 그 이상으로 구분될 수 있으며, 이러한 경우 제1 마그네트들(130) 각각의 분할된 개수에 대응하도록 제1 코일(120)도 분할될 수 있다.
다음으로 상측 탄성 부재(150), 및 하측 탄성 부재(160)에 대하여 설명한다.
상측 탄성 부재(150), 및 하측 탄성 부재(160)는 광축과 평행한 제1 방향으로 상승 및 하강 동작을 수행하도록 보빈(110)을 탄성에 의하여 지지하며, 또한 하우징(140)을 탄성에 의하여 지지한다.
도 8에 도시된 바와 같이. 상측 탄성 부재(150)는 보빈(110)과 결합하는 내측 프레임(151), 하우징(140)과 결합하는 외측 프레임(152), 및 내측 프레임(151)과 외측 프레임(152)을 연결하는 연결부(153)를 포함할 수 있다.
하측 탄성 부재(160)는 보빈(110)과 결합하는 내측 프레임(161)과 하우징(140)과 결합하는 외측 프레임(162), 및 내측 프레임(161)과 외측 프레임(162)을 연결하는 연결부(163)를 포함할 수 있다. 상측 탄성 부재(150)와 하측 탄성 부재(160)는 판 스프링 형태일 수 있다.
상측 및 하측 탄성 부재들(150, 160) 각각의 연결부(153, 163)는 적어도 한 번 이상 절곡 형성되어 일정 형상의 패턴을 형성할 수 있다.
연결부들(153, 163)의 위치 변화 및 미세 변형을 통하여 광축에 평행한 제1 방향으로의 보빈(110)의 상승 및/또는 하강 동작이 탄성력에 의하여 지지될 수 있다. 연결부들(153, 163)은 내측 프레임(151,161)이 외측 프레임(152,162)에 대하여 제1 방향으로 소정 범위 탄성적으로 변형가능하도록 내측 프레임(151,161)과 외측 프레임(152, 162)을 연결할 수 있다.
상측 탄성 부재(150)의 내측 프레임(151)은 보빈(110)의 중공(101), 또는/및 하우징(140)의 중공(201)에 대응하는 중공을 구비할 수 있다. 상측 탄성 부재(150)의 외측 프레임(152)은 내측 프레임(151)의 둘레에 배치되는 다각형의 링 형상일 수 있다.
상측 탄성 부재(150)의 내측 프레임(151)에는 보빈(110)의 상측 지지 돌기(113)와 결합하는 절곡부(151a)를 가질 수 있다. 절곡부(151a)는 내측 프레임(151)의 중심에서 내측 프레임(151)의 외주면 방향으로 볼록한 홈 형상일 수 있다. 보빈(110)의 상측 지지 돌기(113)와 상측 탄성 부재(150)의 절곡부(151a)는 열 융착으로 고정되거나 또는 에폭시 등과 같은 접착 부재로 고정될 수 있다.
상측 탄성 부재(150)의 외측 프레임(152)에는 하우징(140)의 상측 프레임 지지 돌기(144)와 결합하는 통공(152a)이 마련될 수 있다. 하우징(140)의 상측 프레임 지지 돌기(144)와 상측 탄성 부재(150)의 통공(152a)은 열 융착으로 고정되거나 또는 에폭시 등과 같은 접착 부재로 고정될 수 있다.
상측 탄성 부재(150)의 외측 프레임(152)에는 하우징(140)의 제1 스토퍼(143)와 결합하는 제1 가이드 홈(155; 155a,155b)을 구비할 수 있다. 상측 탄성 부재(150)의 가이드 홈(155)은 하우징(140)의 제1 스토퍼(143)와 대응하는 위치, 예컨대, 외측 프레임(152)의 모서리에 인접하여 형성될 수 있다.
하측 탄성 부재(160)의 내측 프레임(161)은 보빈(110)의 중공(101), 또는/및 하우징(140)의 중공(201)에 대응하는 중공을 구비할 수 있다.
하측 탄성 부재(160)의 외측 프레임(162)은 내측 프레임(161)의 둘레에 배치되는 다각형의 링 형상일 수 있다.
하측 탄성 부재(160)는 전원을 인가받기 위하여 2개로 분할될 수 있다. 하측 탄성 부재(160)는 서로 전기적으로 분리되는 제1 하측 탄성 부재(150a) 및 제2 하측 탄성 부재(150b)를 포함할 수 있다.
하측 탄성 부재(160)의 내측 프레임(161) 및 외측 프레임(162) 각각은 전기적으로 분리되도록 2개로 분할될 수 있다.
예컨대, 제1 하측 탄성 부재(160a)는 분할된 2개의 내측 프레임들 중 어느 하나, 및 분할된 2개의 외측 프레임들 중 어느 하나, 및 양자를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다. 제2 하측 탄성 부재(160b)는 분할된 2개의 내측 프레임들 중 나머지 다른 하나, 및 분할된 2개의 외측 프레임들 중 나머지 다른 하나, 및 양자를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다
하측 탄성 부재(160)의 내측 프레임(161)에는 보빈(110)의 하측 지지 돌기(114)와 결합하는 통공(161a)이 마련될 수 있다. 보빈(110)의 하측 지지 돌기(114)와 하측 탄성 부재(150)의 통공(161a)은 열 융착으로 고정되거나 또는 에폭시 등과 같은 접착 부재로 고정될 수 있다.
하측 탄성 부재(160)의 외측 프레임(162)에는 하우징(140)의 하측 프레임 지지 돌기와 결합하는 삽입 홈(162a)을 구비할 수 있다. 하우징(140)의 하측 프레임 지지 돌기와 하측 탄성 부재(160)의 삽입 홈(162a)은 열 융착으로 고정되거나 또는 에폭시 등과 같은 접착 부재로 고정될 수 있다.
하측 탄성 부재(160)는 제1 코일(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 코일(120)의 시선은 제1 하측 탄성 부재(160a)에 전기적으로 연결될 수 있고, 제1 코일(120)의 종선은 제2 하측 탄성 부재(160b)에 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 제1 하측 탄성 부재(160a)의 내측 프레임의 일단에는 납땜 또는 솔더링 등에 의하여 제1 코일(120)의 시선이 전기적으로 연결되는 제1 본딩부를 구비할 수 있다. 또한 제2 하측 탄성 부재(160b)의 내측 프레임의 일단에는 제1 코일(120)의 종선이 전기적으로 연결되는 제2 본딩부를 구비할 수 있다.
하측 탄성 부재(160)는 후술하는 제1 회로 기판(170)과 전기적으로 연결된다. 예컨대, 제1 및 제2 하측 탄성 부재들(160a, 160b) 각각의 외측 프레임(162)은 납땜 또는 솔더링 등을 통하여 제1 회로 기판(170)과 전기적으로 연결되는 패드부(165a, 165b)를 구비할 수 있다.
하측 탄성 부재(160)의 패드부(165a, 165b)는 제1 회로 기판(170)의 제1 단자면(170a)에 형성되는 제1 단자들(175-1 내지 175-n, n>1인 자연수) 중 대응하는 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
상측 탄성 부재(150)의 내측 프레임(151)의 통공(151a)과 보빈(110)의 상측 지지 돌기(113) 사이의 결합, 및 하측 탄성 부재(160)의 내측 프레임(161)의 제3 통공(161a)과 보빈(110)의 하측 지지 돌기(114) 사이의 결합에 의하여, 보빈(110)은 상측 및 하측 탄성 부재들(150, 160)의 내측 프레임들(151,161)에 고정될 수 있다.
또한 상측 탄성 부재(150)의 외측 프레임(152)의 통공(152a)과 하우징(140)의 상측 프레임 지지 돌기(144) 사이의 결합, 및 하측 탄성 부재(160)의 외측 프레임(162)의 삽입 홈(162a)과 하우징(140)의 하측 프레임 지지 돌기 사이의 결합에 의하여, 하우징(140)은 상측 및 하측 탄성 부재들(150, 160)의 외측 프레임들(152, 162)에 고정될 수 있다.
실시 예에서는 하측 탄성 부재(160)가 2개로 분할되고, 상측 탄성 부재(150)는 분할되지 않지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 하측 탄성 부재(160)는 분할하지 않고, 상측 탄성 부재(150)를 2 분할하고, 2 분할된 상측 탄성 부재들을 제1 회로 기판(170)과 전기적으로 연결함으로써, 제1 코일(120)에 전원을 공급할 수 있다.
또 다른 실시 예에서는 상측 및 하측 탄성 부재들(150, 160)을 분할하지 않고, 제1 코일(120)의 시선을 상측 탄성 부재(150)와 연결하고, 제1 코일(120)의 종선을 하측 탄성 부재(160)와 연결하고, 상측 및 하측 탄성 부재들(150)을 제1 회로 기판과 전기적으로 연결함으로써, 제1 코일(120)에 전원을 공급할 수 있다.
또 다른 실시 예에서는 상측 및 하측 탄성 부재들(150,160)을 분할하지 않고, 제1 회로 기판(170)과 전기적으로 연결하지 않으며, 제1 회로 기판(170)과 제1 코일(120)을 전기적으로 직접 연결하고, 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)에 의하여 제1 회로 기판(170)과 제2 회로 기판(250)을 전기적으로 연결함으로써, 제1 코일(120)에 전원을 공급할 수 있다.
다음으로 제1 회로 기판(170)에 대하여 설명한다.
제1 회로 기판(170)은 상측 탄성 부재(150)의 상에 배치된다.
도 14는 도 2에 도시된 제1 회로 기판(170)의 사시도를 나타내고, 도 12는 상측 탄성 부재 상에 배치되는 제1 회로 기판(170)을 나타낸다.
도 12 및 도 14를 참조하면, 제1 회로 기판(170)은 상측 탄성 부재(150)의 외측 프레임(152) 상에 배치되는 제1 상면부(170b), 및 제1 상면부(170b)로부터 하측 방향으로 절곡되는 제1 단자면(170a)을 포함할 수 있다.
제1 회로 기판(170)의 제1 상면부(170b)는 상측 탄성 부재(150)의 외측 프레임(152)와 대응 또는 일치하는 형상일 수 있다. 예컨대, 제1 회로 기판(170)의 제1 상면부(170b)는 중공(170b1)을 갖는 링(ring) 형상일 수 있으며, 제1 회로 기판(170)의 상면부(170b)의 외주면은 사각형일 수 있다.
제1 회로 기판(170)은 하우징(140)의 상측 지지 돌기(144)와 결합하는 통공(171)을 제1 상부면(170b)에 구비할 수 있다. 하우징(140)의 상측 지지 돌기(144)와 제1 회로 기판(170)의 통공(171)은 열 융착 또는 에폭시 등과 같은 접착 부재로 고정될 수 있다.
제1 회로 기판(170)은 하우징(140)의 제1 스토퍼(143)와 결합하는 제2 가이드 홈(172)을 구비할 수 있다. 여기서 제2 가이드 홈(172)는 제1 회로 기판(170)을 관통하는 관통 홈 형태일 수 있다.
하우징(140)의 제1 스토퍼(143)는 상측 탄성 부재(150)의 외측 프레임(152)의 제1 가이드 홈(155), 및 제1 회로 기판(170)의 제2 가이드 홈(172; 172a,172b)과 함께 결합할 수 있다.
제1 회로 기판(170)은 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)의 일단이 전기적으로 연결되는 제1 패드(174a 내지 174d)를 제1 상부면(170b)에 구비할 수 있다.
예컨대, 제1 회로 기판(170)의 제1 패드(174a 내지 174d)는 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)의 일단이 접속되는 전극 패드일 수 있다. 또한 다른 실시 예에서 제1 회로 기판(170)의 제1 패드(174a 내지 174d)는 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)가 삽입되어 관통할 수 있는 관통 홀을 구비할 수 있다.
솔더링 또는 납땜에 의하여 제1 회로 기판(170)의 제1 패드들(174a 내지 174d) 각각은 탄성 지지 부재(220a 내지 220d) 중 대응하는 어느 하나의 일단과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 회로 기판(170)의 제1 단자면(170a)은 제1 상면부(170b)로부터 아래로 수직으로 절곡될 수 있으며, 외부로부터 전기적 신호가 입력되는 복수 개의 제1 단자들(terminals) 또는 제1 핀들(pins, 175-1 내지 175-n, n>1인 자연수)을 포함할 수 있다.
예컨대, 위치 센서(190)와의 전기적 연결을 용이하게 하도록 하기 위하여 제1 회로 기판(170)의 제1 단자면(170a)은 하우징(140)의 상단부(710)의 제1 측면들 중 어느 하나로 절곡될 수 있다.
복수 개의 단자들(175-1 내지 175-n, n>1인 자연수)은 외부로부터 전원을 인가받아 위치 센서(190)에 전원을 공급하는 단자, 위치 센서(190)의 출력을 출력하는 단자, 또는/및 위치 센서(190)의 테스트를 위한 단자를 포함할 수 있다. 제1 회로 기판(170)에 형성되는 단자들(175-1 내지 175-n, n>1인 자연수)의 개수는 제어가 필요한 구성 요소들의 종류에 따라 증감될 수 있다.
솔더링 또는 납땜 방식에 의하여 위치 센서(190)는 제1 회로 기판(170)의 제1 단자면(170a)에 형성되는 복수의 단자들(175-1 내지 175-n, n>1인 자연수) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있으며, 위치 센서(190)의 구현 형태에 따라 전기적으로 연결되는 단자들의 수가 결정될 수 있다.
다른 실시 예에서는 제1 회로 기판(170)과 상측 탄성 부재(150)가 일체로 구현될 수 있다. 예컨대, 제1 회로 기판(170)을 생략하고, 상측 탄성 부재(150)가 내열, 내화학, 및 내굴곡성을 갖는 얇은 필름, 및 회로 배선을 위한 동박 패턴을 적층한 구조를 포함하도록 할 수 있다.
또한 다른 실시 예에서는 제1 회로 기판(170)과 하측 탄성 부재(160)를 일체로 구현할 수 있다. 예컨대, 제1 회로 기판(170)을 생략하고, 하측 탄성 부재(160)를 연성 필름, 및 동박 패턴을 적층한 구조를 포함하도록 할 수 있다.
다음으로 베이스(210), 제2 회로 기판(250), 및 제2 코일(230)에 대하여 설명한다.
베이스(210)는 상술한 커버 부재(300)와 연결되며, 하우징(140)의 하단부(720)는 베이스(210)에 고정될 수 있다.
도 13은 도 2에 도시된 베이스(210), 제2 회로 기판(250), 및 제2 코일(230)의 분리 사시도를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 베이스(210)는 상술한 보빈(110)의 중공(101), 또는/및 하우징(140)의 중공(201)에 대응하는 중공을 구비하며, 커버 부재(300)와 일치 또는 대응되는 형상, 예컨대, 사각형 형상일 수 있다.
또한, 베이스(210)는 상부면으로부터 함몰되고(recessed), 하우징(140)의 지지부들(720-1 내지 72-4)의 하측 프레임 지지 돌기(145)를 삽입 또는 고정하는 안착홈(213)을 구비할 수 있다.
예컨대, 안착홈(213)은 하우징(140)의 제2 측면들(730-1 내지 730-4)에 대응하여 베이스(210)의 상부면에 형성될 수 있다. 하우징(140)의 하측 프레임 지지 돌기의 삽입을 용이하게 하기 위하여 안착홈(213)의 측면의 일부는 베이스(210)의 중공으로 개통될 수 있다.
하우징(140)의 하측 프레임 지지 돌기는 베이스(210)의 안착홈(213)에 삽입될 수 있고, 에폭시 등과 같은 접착 부재에 의하여 베이스(210)의 안착홈(213)에 고정될 수 있다.
베이스(210)는 측면으로부터 일정 깊이 안쪽으로 오목하게 형성되고, 제2 회로 기판(250)의 단자면(250a)을 지지하기 위하여 제2 회로 기판(250)의 단자면(250a)과 대응하는 크기를 갖는 단자면 지지홈(210a)를 구비할 수 있다.
단자면 지지홈(210a)은 베이스(210)의 측면들 중 적어도 하나에 형성될 수 있으며, 베이스(210)의 외주면 밖으로 돌출되지 않거나, 베이스(210)의 외주면 밖으로 돌출되는 정도를 조절하도록 제2 회로 기판(250)의 단자면(250a)을 안착시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 베이스(210)는 상부면으로부터 함몰되고, 제3 마그네트(195)가 배치 또는 안착되는 안착홈(215b)을 구비할 수 있다. 실시 예에 따르면, 제3 마그네트(195)는 하우징(140)에 배치된 위치 센서(190)와 제1 방향으로 정렬되도록 베이스(210)의 안착홈(215b)에 배치될 수 있다. 도 13에서 안착홈(215b)은 베이스(210) 상부면의 일측 모서리, 또는 베이스(210)의 안착홈(213)과 인접하게 배치되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 베이스(210)의 안착홈(215b)에 별도의 에폭시 등이 주입되지 않고, 제3 마그네트(195)가 베이스(210)의 안착홈(215b) 내에 배치될 수도 있으나, 에폭시 등을 주입하여 제3 마그네트(195)를 베이스(210)의 안착홈(215b)에 고정시킬 수도 있다.
또한, 베이스(210)는 외주면 하부로부터 돌출되는 단턱(210b)을 더 포함할 수 있다. 베이스(210)와 커버 부재(300)의 결합 시에 베이스(210)의 단턱(210b) 상부는 커버 부재(300)를 가이드할 수 있고, 커버 부재(300)의 하부와 접촉할 수 있다. 베이스(210)의 단턱(210b)과 커버 부재(300)의 단부는 접착제 등에 의해 접착 고정 및 실링 될 수 있다.
베이스(210)는 제2 회로 기판(250)을 고정하기 위하여 상부면으로부터 돌출되는 결합 돌기(212a)를 구비할 수 있다. 결합 돌기(212a)는 베이스(210)의 모서리와 인접하는 상부면 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 결합 돌기(212a)는 베이스(210)의 모서리와 안착홈(213) 사이에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 제2 회로 기판(250)을 설명한다.
제2 회로 기판(250)을 기준으로 상부면에는 제2 코일(230)이, 하부면에는 제3 마그네트(195)가 배치될 수 있다. 제2 회로 기판(250)은 베이스(210)의 상부면 상에 배치되며, 보빈(110)의 중공(101), 하우징(140)의 중공(201), 또는/및 베이스(210)의 중공에 대응하는 중공을 구비할 수 있다. 제2 회로 기판(250)의 외주면의 형상은 베이스(210)의 상부면과 일치 또는 대응되는 형상, 예컨대, 사각형 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 회로 기판(250)은 상부면으로부터 절곡되고, 외부로부터 전기적 신호들을 공급받는 복수 개의 단자들(terminals), 또는 핀들(pins)이 형성되는 적어도 하나의 제2 단자면(250a)을 구비할 수 있다.
예컨대, 제2 회로 기판(250)은 단자면(250a)에 제2 코일용 단자들, 및 제1 회로 기판용 단자들을 포함할 수 있다.
제2 코일용 단자들은 제2 코일들(230a 내지 230d)을 구동하기 위한 신호들이 입력되는 단자들일 수 있다. 예컨대, 4개의 제2 코일들(230a 내지 230d) 각각을 독립적으로 구동하기 위해서는 제2 코일용 단자들은 총 8개일 수 있다. 또는 제2 방향용 코일들(230a, 230b) 및 제3 방향용 코일들(230c,230d)을 독립적으로 구동하기 위해서는 제2 코일용 단자들은 총 4개일 수 있다.
제2 코일용 단자들은 제2 회로 기판(250)의 배선 패턴을 통하여 제2 회로 기판(250)의 패드들(253)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 회로 기판용 단자들은 제1 회로 기판(170)에 할당되는 단자들일 수 있다. 예컨대, 위치 센서(190)가 홀 센서, 및 I2C 통신을 하는 드라이버를 포함하는 구조인 경우에는 제1 전원(VCC), 제2 전원(GND), 동기용 클럭 신호(SCL), 및 데이터 비트 정보(SDA)를 위한 4개의 단자들이 필요할 수 있다.
또한 예컨대, 위치 센서(190)가 홀 센서 단독으로 구현되는 경우에는 홀 센서용 4개의 전원 단자가 필요할 수 있다. 따라서 위치 센서(190)가 홀 센서 단독으로 구현될 경우에는 제1 회로 기판용 단자들은 총 4개일 수 있다.
제2 회로 기판(250)의 제1 회로 기판용 단자들은 후술하는 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)에 의하여 제1 회로 기판(170)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 회로 기판(250)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)일 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 베이스(210)의 표면에 표면 전극 방식 등을 이용하여 회로 기판의 단자를 구성할 수도 있다.
제2 회로 기판(250)은 제2 코일(230)의 시선, 또는 종선이 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 단자 또는 패드(253)를 구비할 수 있다.
제2 회로 기판(250)은 베이스(210)의 결합 돌기(212a)와 결합하는 통공(251)을 구비할 수 있다. 회로 기판(250)의 통공(251)은 복수 개일 수 있으며, 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
제2 회로 기판(250)은 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)의 타단이 연결되는 제2 패드들(252a 내지 252d)을 구비할 수 있다. 예컨대, 제2 패드들(252a 내지 252d)은 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)의 타단이 삽입될 수 있는 홈 또는 관통 홀을 구비할 수 있다.
제2 패드들(252a 내지 252d) 각각은 제2 회로 기판(250)의 모서리와 인접하여 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 패드들(252a 내지 252d)은 제2 회로 기판(250)에 형성되는 배선 패턴에 의하여 단자면(251a, 251b)에 마련되는 복수의 핀들 또는 단자들과 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로 제2 코일(230)에 대하여 설명한다.
제2 코일(230a 내지 230d)은 제1 마그네트(130)와 대응 또는 대향하여 제2 회로 기판(250)의 상부면 상에 배치된다.
제2 코일(230a 내지 230d)의 개수는 1 개 이상일 수 있으며, 제1 마그네트(130)의 개수와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 13에서 제2 코일들(230a 내지 230d)은 제2 회로 기판(250)의 상부면 상에 서로 이격하여 배치되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 제2 회로 기판(250)과는 별도의 회로 기판 내에 코일이 포함되는 구조일 수 있으며, 베이스(210)와 밀착 배치될 수도 있고, 베이스(210)와 일정 거리 이격하여 배치될 수도 있다.
제2 코일(230a 내지 230d)은 제1 마그네트(130)와 동일 축 상에 정렬될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 제2 코일(230a 내지 230d)은 보빈의 중공(101)과 하우징(140)의 중공(201)을 지나는 가상의 중심축으로부터 제1 마그네트(130)와의 이격 거리보다 큰 이격 거리를 갖도록 배치될 수도 있고 동일한 이격 거리를 갖도록 배치될 수도 있다.
제2 코일(230a 내지 230d)은 제2 회로 기판(250)의 상부면 상에 서로 이격하여 총 4개가 설치될 수 있다. 예컨대, 제2 코일(230a 내지 230d)은 제2 방향과 평행하도록 정렬되는 제2 방향용 제2 코일들(230a,230b), 및 제3 방향과 평행하도록 정렬되는 제3 방향용 제2 코일들(230c, 230d)을 포함할 수 있다.
다른 실시 예는 1개의 제2 방향용 제2 코일, 및 1개의 제3 방향용 제2 코일을 포함하는 제2 코일을 구비할 수도 있으며, 또 다른 실시 예는 3개 이상의 제2 방향용 제2 코일들, 및 3개 이상의 제3 방향용 제2 코일들을 포함할 수 있다.
예컨대, 제2 코일(230a 내지 230d)은 도넛 형상 권선된 와이어 형태일 수 있으며, 제2 회로 기판(250)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제2 코일(230a 내지 230d)은 제2 회로 기판(250)의 단자들(253-1 내지 253-8)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)에 대하여 설명한다.
탄성 지지 부재(220a 내지 220d)는 제1 회로 기판(170)과 제2 회로 기판(250)을 전기적으로 연결한다.
탄성 지지 부재(220a 내지 220d)의 일단은 제1 회로 기판(170)과 전기적으로 연결될 수 있고, 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)의 타단은 제2 회로 기판(250)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)의 일단은 제1 회로 기판(170)의 제1 패드(174a 내지 174d)에 본딩되어 전기적으로 연결될 수 있다. 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)의 타단은 제2 회로 기판(250)의 제2 패드(252a 내지 252d)에 본딩되어 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 회로 기판(120)의 제1 상면부는 1개 이상의 제1 모서리 영역을 포함하고, 제2 회로 기판(250)의 제2 상면부는 제1 모서리 영역과 대응하는 1개 이상의 제2 모서리 영역을 포함할 수 있다. 탄성 지지 부재들(220a 내지 220d) 중 적어도 하나는 제1 모서리 영역 및 제2 모서리 영역 사이에 배치될 수 있다.
제1 모서리 영역은 제1 회로 기판(120)의 제1 상부면의 모서리로부터 기설정된 거리 이내의 영역일 수 있고, 제2 모서리 영역은 제2 회로 기판(250)의 제2 상부면으로부터 기설정된 거리 이내의 영역일 수 있다.
예컨대, 제1 패드들(174a 내지 174d)은 제1 회로 기판(170)의 제1 모서리 영역에 마련될 수 있으며, 제2 패드들(252a 내지 252d)은 제2 회로 기판(250)의 제2 모서리 영역에 마련될 수 있다.
예컨대, 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)의 일단은 제1 회로 기판(170)의 제1 패드들(174a 내지 174d)과 전기적으로 연결될 수 있고, 나머지 다른 일단은 제2 회로 기판(250)의 제2 패드들(252a 내지 252d)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 패드들(252a 내지 252d)은 제2 회로 기판(250)의 배선 패턴에 의하여 제1 회로 기판용 단자들과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 탄성 지지 부재들(220a 내지 220d)은 서로 마주보도록 배치될 수 있고, 제1 회로 기판(170)의 제1 모서리 영역 및 제2 회로 기판(250)의 제2 모서리 영역을 연결하는 탄성 지지 부재의 수는 1개일 수 있다.
예컨대, 탄성 지지 부재들(220a 내지 220d)은 하우징(140)의 중심을 기준으로 제1 방향과 수직인 제2 및 제3 방향으로 점 대칭일 수 있다.
제2 회로 기판(250)의 제2 패드들(252a 내지 252d)은 제2 회로 기판(250)의 제2 단자면(250a)에 형성되는 제1 회로 기판용 단자들과 전기적으로 연결될 수 있다.
탄성 지지 부재(220a 내지 220d)는 제2 회로 기판(250)과 제1 회로 기판(170) 간의 전기적인 신호가 이동하는 통로 역할을 할 수 있으며, 베이스(210)에 대하여 하우징(140)을 탄성에 의하여 지지할 수 있다.
탄성 지지 부재(220a 내지 220d)는 상측 탄성 부재(150)와 별도의 부재로 형성될 수 있으며, 탄성에 의하여 지지할 수 있는 부재, 예컨대, 판스프링(leaf spring), 코일스프링(coil spring), 서스펜션와이어 등으로 구현될 수 있다. 또한 다른 실시 예에 탄성 지지 부재(220a 내지 220d)는 상측 탄성 부재와 일체로 형성될 수 있다.
다음으로 제3 마그네트(195)에 대하여 설명한다.
제3 마그네트(195)는 양극 착자 마그네트일 수 있다. 제3 마그네트(195)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 양극 착자 마그네트의 종류에 국한되지 않는다.
도 16은 제2 마그네트(185), 위치 센서(190), 및 제3 마그네트(195)의 배치를 나타내고, 도 17은 도 16에 도시된 제2 마그네트(185), 위치 센서(190), 및 제3 마그네트(195)를 나타낸다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 제3 마그네트(195)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, 제3 마그네트(195)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.
제1 내지 제4 세그먼트들(401 내지 404) 각각의 일면은 제1 방향으로 위치 센서(190)를 마주보거나 또는 대향하도록 배치될 수 있다.
위치 센서(190)의 적어도 일부는 제1 방향(z축 방향)으로 제3 마그네트(195)와 중첩(overlap)되거나 또는 제3 마그네트(195)에 정렬될 수 있다. 또한 예컨대, 위치 센서(290)는 제1 방향으로 제1 마그네트(130)와 오버랩되지 않을 수 있다.
또한 위치 센서(190)는 제1 방향과 수직한 방향으로 제1 코일(120)과 오버랩되지 않을 수 있다.
예컨대, 렌즈의 광축과 평행한 제1 방향으로 위치 센서(190)의 중심(241)은 제3 마그네트(195)의 중심(406a)에 정렬될 수 있다. 여기서 위치 센서(190)의 중심(241)은 제2 코일(230)의 자기력을 감지하는 센싱 요소(sensing element)의 중심일 수 있다.
또한 제3 마그네트(195)의 중심(406a)은 제1 내지 제4 세그먼트들(401 내지 404)의 인접하는 모서리 사이에 위치하는 비자성체 격벽(406)의 중심일 수 있다. 예컨대, 제3 마그네트(135)의 중심(406a)은 제1 내지 제4 비자성체 격벽들(301 내지 304)이 만나는 영역일 수 있다.
제2 마그네트(185)는 제1 방향과 수직한 방향, 예컨대, 제2 방향 또는 제3 방향으로 위치 센서(190)와 마주보도록 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 마그네트(185)의 적어도 일부는 제1 방향과 수직한 방향, 예컨대, 제2 방향 또는 제3 방향으로 위치 센서(190)와 오버랩되거나 또는 위치 센서(190)에 정렬될 수 있다.
초기 위치에서 위치 센서(190)의 중심은 제1 방향으로 제3 마그네트(195)의 중심과 서로 마주보도록 정렬될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 초기 위치는 제2 코일(230)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 AF 가동부 및 하우징(140)을 포함할 수 있으며, 실시 예에 따라서 제1 마그네트(130), 위치 센서(190)를 더 포함할 수도 있다.
AF 가동부는 보빈(110), 및 보빈(110)에 장착되어 보빈(110)과 함께 이동하는 구성들을 포함할 수 있다. 예컨대 AF 가동부는 보빈(110), 및 보빈(110)에 장착되는 렌즈(미도시)를 포함할 수 있으며, 실시 예에 따라서 제1 코일(120), 및 제2 마그네트(185)를 더 포함할 수 있다.
하우징(140)에 배치되는 위치 센서(190)는 보빈(110)이 제1 방향으로 이동함에 따라 보빈(110)에 배치되는 제2 마그네트(185)의 자기력의 세기의 변화를 감지할 수 있다. 또한 하우징(140)에 배치되는 위치 센서(190)는 하우징(140)이 제2 방향 또는 제3 방향으로 이동함에 따라 베이스(210)에 배치되는 제3 마그네트(195)의 자기력의 변화를 감지할 수 있다.
위치 센서(190)의 출력은 제2 마그네트(185)의 자기력의 세기의 변화 또는 제3 마그네트(195)의 자기력의 변화에 따른 출력, 예컨대, 출력 전압 또는 출력 전류를 생성할 뿐이고, 방향성을 알 수는 없다.
위치 센서(190)의 출력만으로는 AF 가동부의 이동 또는 OIS 가동부의 이동 중 어느 것에 대응하는 출력인지, 및 실제로 어느 방향으로 이동하였는지에 대한 방향성을 알 수가 없다.
따라서 이러한 AF 구동 및 OIS 구동인지 여부 및 AF 가동부 및 OIS 가동부가 어느 방향으로 이동하였는지에 대한 방향성은 후술하는 모션 센서(820)로부터 제공되는 위치 정보(Gx,Gy,Gz)에 기초하여 알 수 있다.
일반적인 렌즈 구동 장치에서는 AF 피드백 구동을 위한 1개의 위치 센서, OIS 피드백 구동을 위한 2개의 위치 센서들(예컨대, X축 위치 센서, 및 Y축 위치 센서)를 포함한다.
반면에 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치(100)는 제1 마그네트(130)와는 별도로 AF 피드백 구동을 위한 제2 마그네트(185), OIS 피드백 구동을 위한 하나의 제3 마그네트(195), 및 제2 마그네트(185)의 자기력의 세기, 및 제3 마그네트(195)의 자기력의 세기를 감지하는 하나의 위치 센서(190)를 구비할 수 있다. 실시 예는 1개의 위치 센서를 이용하여, AF 피드백 구동 및 OIS 피드백 구동을 모두 구현할 수 있다.
따라서 실시 예는 위치 센서의 개수를 3개에서 1개로 줄일 수 있기 때문에, 자재비, 조립비 등의 원가를 절감할 수 있다.
또한 실시 예는 위치 센서의 개수를 3개에서 1개로 줄일 수 있기 때문에, 회로 기판(250)의 단자면(253)의 단자(251)의 개수를 줄일 수 있고, 회로 패턴의 감소로 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한 제1 마그네트(130)와 별도로 제2 마그네트(195)를 구비하기 때문에, 제1 마그네트(130)의 배치 위치와 상관없이 제2 마그네트(195)를 배치시킬 수 있고, 이로 인하여 제2 마그네트(195)와 위치 센서(190) 간의 이격 거리를 줄일 수 있어, 위치 센서(190)의 홀 센싱력을 증가시킬 수 있다.
일반적으로 위치 센서는 제1 방향으로 제2 코일 또는 제2 코일의 중심에 정렬 또는 오버랩되도록 배치될 수 있는데, 이러한 배치에서는 제2 코일에서 발생하는 자기장의 간섭에 의하여 위치 센서가 오작동하거나, 위치 센서의 출력에 오차가 발생할 수 있다. 반면에 실시 예는 별도의 센싱용 제2 마그네트(195)를 사용하기 때문에, 위치 센서(190)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 위치 센서(190)의 오작동을 방지할 수 있다.
AF 가동부 이동, 및 OIS 가동부 이동의 방향성은 카메라 모듈에 장착되는 모션 센서(820)로부터 제공되는 위치 정보(Gx,Gy,Gz)에 기초하여, 파악될 수 있다. 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치(100)를 구비하는 카메라 모듈은 모션 센서(820)로부터 제공되는 위치 정보(Gx,Gy,Gz)와 렌즈 구동 장치(100)의 위치 센서(190)로부터 제공되는 출력에 기초하여, AF 피드백 구동 및 OIS 피드백 구동을 수행할 수 있다.
도 18은 실시 예에 따른 카메라 모듈(200)의 분해 사시도를 나타내고, 도 19는 도 18에 도시된 카메라 모듈(200)의 AF 피드백 구동 및 OIS 피드백 구동을 설명하기 위한 블록도를 나타낸다.
도 18 및 도 19를 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), 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 제어부(830)와 전기적으로 연결될 수 있다.
모션 센서(820)는 카메라 모듈(200)의 움직임에 의한 위치 정보, 예컨대, 회전 각속도 정보를 출력한다. 모션 센서(820)는 3축(X축, Y축, Z축) 자이로 센서(Gyro Sensor), 또는 3축 각속도 센서로 구현될 수 있다.
모션 센서(820)는 회전율(rate-of-turn), 회전 각속도, 가속도 등 정보를 출력할 수 있다. 예컨대, 모션 센서(820)는 카메라 모듈(200)의 움직임의 각속도(예컨대, 회전 각속도)를 감지하고, 감지한 결과에 따른 회전 각속도 데이터를 출력할 수 있다.
예컨대, 모션 센서(820)는 카메라 모듈(200)의 움직임의 X축 위치 정보(Gx), Y축 위치 정보(Gy), 및 Z축 위치 정보(Gz)를 출력할 수 있다.
제어부(830)는 제2 홀더(800)에 실장되며, 렌즈 구동 장치(100)의 위치 센서(190), 제1 코일(120), 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 제어부(820)는 회로 기판(250)을 통하여 위치 센서(190), 제1 코일(120) 및 제2 코일(230)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부(830)는 모션 센서(820)로부터 제공되는 위치 정보(Gx, Gy, Gz), 및 렌즈 구동 장치(100)의 위치 센서(190)로부터 제공되는 출력(FD)에 기초하여, 렌즈 구동 장치(100)의 AF 피드백 구동을 위한 제1 구동 신호(DI1) 및 OIS 피드백 구동을 위한 제2 구동 신호(DI2)를 출력할 수 있다.
제1 구동 신호(DI1) 및 제2 구동 신호(DI2)를 생성하기 위한 제1 내지 제3 경우들에 대하여 설명한다.
제1 경우는 OIS 가동부의 이동은 없고, 이에 따른 제3 마그네트(195)의 자기력의 변화는 없는 경우에 AF 피드백 구동에 대한 것이다.
모션 센서(820)로부터 제공되는 위치 정보(Gx, Gy, Gz)에 기초할 때, 카메라 모듈(20)의 이동이 없는 경우, 위치 센서(190)의 출력이 변화는 제1 방향으로 AF 가동부(예컨대, 보빈(110))의 이동에 의한 제2 마그네트(185)의 자기력의 세기의 변화에 기인한 것일 수 있고, 위치 센서(190)의 출력의 변화에 기초하여 제어부(830)는 제1 구동 신호(DI1)를 생성할 수 있다.
제2 경우는 AF 가동부의 이동은 없고, 이에 따른 제2 마그네트(185)의 자기력의 변화는 없는 경우에 OIS 피드백 구동에 대한 것이다. 초기 위치에서 위치 센서(190)의 중심(241)에 정렬되는 제3 마그네트(195)의 중심(406a)을 원점(0,0,0)으로 하는 XYZ 평면에서 방향성을 설명한다.
손떨림에 의하여 OIS 가동부가 이동함에 따라서 위치 센서(190)의 중심(241)은 XYZ 평면의 어느 위치로 이동할 수 있다. 다만 위치 센서(190)의 출력은 크기만을 나타내기 때문에, 실제로 어느 방향으로 이동하였는지는 모션 센서(820)의 위치 정보(Gx, Gy, Gz)에 기초하여 알 수 있다.
예컨대, 제1 지점(x1,y1,z1)에서 제2 지점(x2,y2,z2)으로 OIS 가동부가 이동하면, 모션 센서(820)의 위치 정보(Gx, Gy, Gz)에 의하여 OIS 가동부의 위치 변화를 알 수 있으며, 위치 센서(190)는 이러한 OIS 가동부의 위치 변화에 대응하는 제3 마그네트(195)의 자기력의 세기의 변화를 감지한 결과에 따른 출력을 발생할 수 있다. 이때 OIS 가동부의 위치 변화와 위치 센서(190)의 출력은 1:1 매칭될 수 있으며, 이러한 매칭 정보는 카메라 모듈의 저장 장치 또는 제어부에 저장될 수 있다.
제2의 경우, OIS 가동부(예컨대, 하우징(140))의 이동에 의한 제3 마그네트(195)의 자기력의 세기의 변화에 기인한 것일 수 있고, 위치 정보(Gx, Gy, Gz) 및 위치 센서(190)의 출력의 변화에 기초하여, 제어부(830)는 제2 구동 신호(DI2)를 생성할 수 있다.
제3 경우는 AF 가동부의 이동 및 OIS 가동부의 이동이 모두 있는 경우이며, 위치 센서(190)는 AF 가동부의 이동에 따른 제2 마그네트(185)의 자기력의 변화, 및 OIS 가동부의 이동에 따른 제3 마그네트(195)의 자기력의 변화를 모두 감지할 수 있다.
제3 경우의 위치 센서(190)의 출력은 제2 경우의 위치 센서(190)의 출력에 AF 가동부의 이동에 따른 제2 마그네트(185)의 자기력의 변화를 고려하면 된다.
모션 센서(820)의 위치 정보(Gx, Gy, Gz), 위치 센서(190)의 출력, 및 제2 경우에 대하여 미리 저장된 매핑 정보에 기초하여, 제어부(830)는 AF 피드백 구동을 수행하기 위한 제1 구동 신호(DI1), 및 OIS 구동을 위한 제2 구동 신호(DI2)를 생성할 수 있다.
예컨대, 제3 경우에 모션 센서(820)의 위치 정보(Gx, Gy, Gz)에 기초하여, OIS 구동의 위치 변화를 알 수 있으며, 제어부(830)는 위치 센서(190)의 출력과 매핑 정보를 비교한 결과에 기초하여 제2 구동 신호(DI2)를 생성할 수 있다.
제3 경우의 위치 센서(190)의 출력은 매핑 정보와 다르다.
제3 경우의 위치 센서(190)의 출력과 매핑 정보의 차이는 AF 가동부의 이동에 의한 제2 마그네트(185)의 자기력의 변화에 기인한 것이므로, 위치 센서(190)의 출력과 매핑 정보의 차이에 기초하여 AF 가동부의 위치 변화를 산출할 수 있고, 산출된 AF 가동부의 위치 변화에 기초하여 제어부(830)는 제1 구동 신호(DI1)를 생성할 수 있다.
또는 다른 실시 예에서는 OIS 구동의 경우, Z축으로의 이동은 X축 및 Y축으로의 이동에 비하여 미미하기 때문에, Gx, 및 Gy 위치 정보를 이용하여, OIS 가동부의 위치 변화를 알 수 있다. 즉 모션 센서(820)로부터 제공되는 Gx, Gy의 위치 정보, 위치 센서(190)의 출력, 및 매칭 정보에 기초하여, 제1 내지 제3 경우에서 설명한 바와 같이, 제어부(830)는 제1 및 제2 구동 신호들(DI1,DI2)을 생성할 수 있다. 예컨대, 매핑 정보는 Gx, Gy의 위치 정보에 기초하여 설정된 위치 센서(190)의 출력과 OIS 가동부의 위치 변화에 대응하는 정보일 수 있다.
커넥터(840)는 제2 홀더(800)와 전기적으로 연결되며, 외부 장치와 전기적으로 연결되기 위한 포트(port)를 구비할 수 있다.
모션 센서(820)는 카메라 모듈(200)의 움직임에 따른 카메라 모듈(200)의 X축 위치 정보(Gx), Y축 위치 정보(Gy), 및 Z축 위치 정보(Gz)를 생성할 수 있다.
제어부(830)는 모션 센서(Gy)로부터 제공되는 위치 정보(Gx, Gy, Gz), 및 렌즈 구동 장치(100)의 위치 센서(190)로부터 제공되는 출력(FD)에 기초하여, 렌즈 구동 장치(100)의 제1 코일(120)을 구동하는 제1 구동 신호(DI1), 또는 렌즈 구동 장치(100)의 제2 코일(230)을 구동하는 제2 구동 신호(DI2)를 출력할 수 있다.
예컨대, 제어부(830)는 위치 정보(Gx,Gy,Gz)에 기초하여 AF 피드백 구동을 위한 타겟 위치 또는 OIS 피드백 구동을 위한 타겟 위치를 설정할 수 있다.
또한 제어부(830)는 위치 정보(Gx,Gy,Gz), 위치 센서(190)의 출력(FD), 및 매핑 정보에 기초하여 렌즈 구동 장치(100)의 현재 위치 정보를 추출할 수 있다.
또한 제어부(830)는 설정된 타겟 위치와 현재 위치 정보에 기초하여, 타겟 위치와의 에러를 최소화할 수 있도록 AF 피드백 구동을 위한 제1 구동 신호(DI1) 또는 OIS 피드백 구동을 위한 제2 구동 신호(DI2)를 생성할 수 있다. 이때 제1 및 제2 구동 신호들(DI1, DI2)은 구동 전류일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 19에 도시된 제어부(830)는 제1 코일(120)을 구동하기 위한 제1 구동 신호(DI1), 또는 제2 코일(230)을 구동하기 위한 제2 구동 신호(DI2), 예컨대, 구동 전류를 직접 생성하는 것으로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시 예에서는 제어부(830)는 위치 정보((Gx,Gy,Gz)와 위치 센서(190)의 출력(FD)에 기초하여, AF 피드백 구동 또는 OIS 피드백 구동을 위한 제어 신호들만을 생성할 수 있고, 제어 신호들에 기초하여 제1 및 제2 구동 전원들(DI1. DI2)을 생성할 수 있는 별도의 드라이버들을 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: 제1 마그네트 140: 하우징
150: 상측 탄성 부재 160: 하측 탄성 부재
170: 제1 회로 기판 185: 제2 마그네트
190: 위치 센서 195: 제3 마그네트
210: 베이스 220: 지지 부재
230: 제2 코일 250: 회로 기판
300: 커버 부재 400: 렌즈 배럴
610: 제1 홀더 610: 필터
710: 접착 부재 810: 이미지 센서
820: 모션 센서 830: 제어부
840: 커넥터.

Claims (11)

  1. 렌즈가 장착되는 보빈(bobbin);
    상기 보빈을 수용하는 하우징(Housing);
    상기 하우징에 배치되는 제1 마그네트;
    상기 제1 마그네트와 상호 작용하도록 상기 보빈에 배치되는 제1 코일;
    상기 보빈에 배치되는 제2 마그네트;
    상기 하우징을 이동시키도록 상기 제1 마그네트와 상호 작용하는 제2 코일;
    상기 하우징에 배치되는 위치 센서; 및
    상기 하우징 아래에 배치되는 제3 마그네트를 포함하며,
    상기 제3 마그네트는,
    분할된 제1 내지 제4 세그먼트들, 및 상기 분할된 제1 내지 제4 세그먼트들 사이에 배치되는 비자성체 격벽을 포함하는 마그네트이고,
    상기 위치 센서는 상기 제2 마그네트의 자기력의 세기 및 상기 제3 마그네트의 자기력의 세기를 감지하는 렌즈 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    초기 위치에서 상기 제3 마그네트의 중심은 상기 위치 센서의 중심에 정렬되며, 상기 제3 마그네트의 중심은 상기 제1 내지 제4 세그먼트들의 인접하는 모서리 사이에 위치하는 비자성체 격벽의 중심인 렌즈 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    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. 제1항에 있어서,
    상기 위치 센서는 상기 렌즈의 광축과 평행한 제1 방향으로 상기 제3 마그네트와 오버랩되고, 상기 제1 마그네트와는 오버랩되지 않는 렌즈 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위치 센서는 상기 제1 방향과 수직한 방향으로 상기 제2 마그네트와 오버랩되며, 상기 제1 방향과 수직한 방향으로 상기 제1 코일과 오버랩되지 않는 렌즈 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보빈과 상기 하우징에 결합되는 상측 및 하측 탄성 부재들;
    상기 제2 코일 아래에 배치되는 회로 기판;
    상기 회로 기판 아래에 배치되는 베이스; 및
    상기 하우징을 지지하고, 상기 상측 탄성 부재 또는 상기 하측 탄성 부재들 중 적어도 하나와 상기 회로 기판을 연결하는 지지 부재를 더 포함하는 렌즈 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 마그네트는 상기 베이스의 상부면에 마련되는 안착홈 내에 배치되는 렌즈 구동 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 위치 센서는 상기 렌즈의 광축 방향과 평행한 제1 방향으로 상기 제2 코일과 오버랩되지 않는 렌즈 구동 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 렌즈 구동 장치;
    움직임에 의한 위치 정보를 출력하는 모션 센서; 및
    상기 위치 정보, 및 상기 렌즈 구동 장치의 위치 센서의 출력에 기초하여, 상기 렌즈 구동 장치의 오토포커싱 피드백 구동을 위한 제1 구동 신호 또는 상기 렌즈 구동 장치의 손떨림 보정을 위한 제2 구동 신호를 생성하는 제어부를 포함하는 카메라 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 구동 신호는 상기 렌즈 구동 장치의 제1 코일에 제공되고,
    상기 제2 구동 신호는 상기 렌즈 구동 장치의 제2 코일에 제공되는 카메라 모듈.
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