KR20170047826A - 카메라 렌즈 모듈 - Google Patents

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Abstract

카메라 렌즈 모듈을 포함하는 전자 장치와 관련된 실시예에 따르면, 전자장치(terminal)는 베이스(base); 렌즈 조립체를 수용하고, 상기 베이스에 결합하여 상기 렌즈 조립체의 광축에 수직인 평면에서 유동하는 제 1유동부; 및 상기 베이스 하부에 배치되며, 상기 렌즈 조립체의 광축 방향으로 이동하는 제 2유동부를 포함하며, 상기 제 2유동부는 상기 이동을 통하여 상기 제 1유동부 및 제 2유동부 사이에 가변 가능한 간극을 형성할 수 있다. 이외에도 다양한 다른 실시예들이 가능하다.

Description

카메라 렌즈 모듈{CAMERA LENS MODULE}
본 발명의 다양한 실시예들은 전자장치에 장착되는 카메라 렌즈 모듈의 손떨림 보정 장치에 관한 것이다.
일반적인 카메라는 피사체의 영상을 포착하여 영상 데이터화 하고, 적정의 파일 형태로 기록하는 것으로, 촬영자의 손떨림이나 주변 진동에 의한 흔들림 등이 촬영된 이미지 내에 그대로 반영되면 영상이 번지거나 흐려지는 등의 화질 저하가 발생하게 된다.
카메라 렌즈 모듈의 성능 향상을 위한 기술로서, 손떨림 보정 기술이 있다. 손떨림 보정 기술은 촬영 중, 사용자의 손떨림과 같은 인체의 진동 등에 따른 피사체 상의 흔들림을 보상하는 기술이다. 이러한 손떨림 보정은, 예를 들면, 카메라 등의 전자 기기에 탑재된 다수의 각속도 센서 등을 통해 기기에 가해지는 진동을 검출하고, 검출되는 진동의 각속도 및 방향에 따라 렌즈 또는 이미지 센서를 이동시킴으로써 가능하다.
최근에는 카메라의 흔들림을 자동으로 보정해주는 다양한 영상 안정화 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 카메라의 흔들림에 상응하는 적정의 이동량만큼 광학렌즈를 구동 제어함으로써 이미지 센서 상의 결상 위치를 고정시켜 주는 방식이 고려될 수 있다. 이때, 광학렌즈를 구동하기 위하여 마그네트와 구동코일 간의 전자기적인 상호작용을 이용하는 VCM(Voice Coil Motor) 액츄에이터가 적용될 수 있다.
카메라 렌즈 모듈에 성능이 향상된 손떨림 보정 기능을 구현하기 위해선 손떨림 보정각의 확대가 요구된다. 상기 보정각의 확대를 위해선 구동원의 사이즈를 키우거나 공진주파수를 낮게 하여 DC감도를 증가시켜야 한다. 그러나, 구동원 사이즈의 증가는 소형, 경량화 추세의 카메라 렌즈 모듈에 적합하지 않으며, 공진주파수를 낮게 설계하여 고정된 모듈을 설계하는 것은 낮은 복원력 및 흡착력으로 인하여 외부 충격에 매우 취약해지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 다양한 실시예들은 손떨림 보정 기능이 탑재되면서도 소형, 경량화 기능을 갖추며, 공진주파수 가변 가능한 카메라 렌즈 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 카메라 렌즈 모듈은 베이스(base); 렌즈 조립체를 수용하고, 상기 베이스에 결합하여 상기 렌즈 조립체의 광축에 수직 평면에서 유동하는 제 1유동부; 및 상기 베이스 하부에 배치되며, 상기 렌즈 조립체의 광축 방향으로 이동하는 제 2유동부를 포함하며, 상기 제 2유동부의 이동을 통하여 상기 제 1유동부 및 제 2유동부 사이에 가변 가능한 간극을 형성하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
여기서 상기 베이스와 상기 제 1유동부 중 하나에 장착된 적어도 하나의 자석(magnet); 및 상기 자석에 대응되도록 배치되며, 상기 제 2유동부에 장착된 적어도 하나의 요크(yoke)를 더 포함하고, 상기 자석과 요크는, 상기 제 2유동부가 상기 제 1유동부 또는 베이스에 대응하여 상기 광축 방향의 자기력을 생성할 수 있다.
또한, 상기 베이스 또는 제 2유동부 일측에 배치되며, 상기 제 2유동부를 상기 광축 방향으로 진퇴 운동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동부의 구동에 의하여, 제 2유동부의 상기 광축 방향 진퇴운동은, 상기 제 1유동부와 상기 제 2유동부와의 상기 간극을 가변하고, 이에 따라 상기 제 1유동부와 상기 제 2유동부 사이의 공진 주파수가 변경될 수 있다.
또한, 상기 제 1유동부 상부에 배치되어 상기 제 1유동부 상측을 커버하는 커버부를 포함하며, 상기 커버부는 상기 자석과 대면되도록 배치되는 적어도 하나의 구동코일을 장착할 수 있다.
또한, 상기 자석은 적어도 두 쌍이 상기 광축에 대하여 대칭을 이루게 배치될 수 있다.
더욱이, 상기 적어도 하나의 코일 및 상기 적어도 하나의 자석은 서로 대면 배치되며, 상기 구동코일과 자석의 상호작용에 의하여 제 1유동부가 유동 가능한 구동력을 발생시킬 수 있다.
그리고 상기 자석과 상기 요크 사이 간극의 가변에 따라, 상기 자석과 상기 요크의 흡착력, DC감도 및 상기 카메라 렌즈 모듈의 중력에 의한 처짐량이 가변될 수 있다.
또한 상기 제 2유동부는 적어도 하나의 요크가 안착하기 위한 적어도 하나의 요크홈을 구비하고, 상기 요크, 상기 자석, 상기 코일의 중심은 동일 선상에 배치될 수 있다.
그리고 상기 요크홈은 상기 요크가 안착시, 상기 요크와 상기 자석의 상호작용을 발생시키기 위하여 상기 요크홈의 중심에 요크홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 베이스는 상기 제 2유동부의 요크 홈에 안착된 상기 요크가 상기 광축 방향으로 이동할 수 있도록 가이드하는 가이드 홀을 구비할 수 있으며, 상기 가이드 홀은 상기 요크홈이 좌우 유동할 수 있는 공간을 확보할 수 있도록 요크홈보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 베이스를 관통하도록 배치되는 적어도 하나의 로드를 포함하며, 상기 적어도 하나의 로드는 광축 방향으로 이동하는 상기 제 2유동부 안내할 수 있으며, 상기 로드 외면에 배치되며, 상기 제 2유동부가 이동함에 따라, 상기 자석과 상기 요크 사이에서 가변하는 간극의 범위를 설정하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
그리고 상기 커버부에 구비되어 상기 구동부와 전기적으로 연결됨과 아울러 전원을 공급하는 연성회로기판을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 베이스, 상기 제 1유동부 및 상기 제 2유동부는 상기 렌즈 조립체의 측면을 따라 병렬로 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈은, 모듈 내의 자석과 요크 사이의 간극을 가변 가능하도록 구현하여, 공진주파수를 가변을 통한 손떨림 보정각의 조절을 통하여 손떨림 보정성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈은, 공진주파수를 가변형으로 설계하여, 촬영 상황에 따라, 예들 들어, 정지 영상/ 동영상 및 각 촬영 모드별 상황에 따라 변경되는 손떨림에 대하여 실시간으로 대처할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈은, 가변 가능한 공진주파수를 일정 수준이상으로 높임으로써 손떨림 락킹(Locking) 기능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 주요부를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 베이스 및 제 2유동부의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 주요부를 나타내는 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 제 2유동부를 상측에서 나타내는 상면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈 내 자석과 요크 사이의 상호 관계를 나타낸 간략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중력에 의한 카메라 렌즈 모듈의 처짐량을 설명하는 카메라 렌즈 모듈의 상면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크가 자석에 가깝게 이동한 카메라 렌즈 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크가 자석에 멀리 이동한 카메라 렌즈 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자석과 요크 사이의 간극에 따른 손떨림 구동의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 손떨림 락킹을 구현하기 이한 요크의 위치를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 손떨림 정지 영상 촬영을 위한 요크의 위치를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명이 일 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 손떨림 동영상 촬영을 위한 요크의 위치를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
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본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device), 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 전자 장치는 가전 제품(home appliance)일 수 있다. 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.
더불어, 상기 전자 장치에 적용되는 카메라 렌즈 모듈(camera lens module)은 카메라에 탈착 가능한 교환렌즈로서, 피사체와의 거리에 따라 이미지 센서의 전방에 위치되는 렌즈 또는 이미지 센서를 광축 방향을 따라 이동시킴으로써, 이미지 센서의 결상면에서 선명한 이미지를 획득할 수 있는 자동 초점조절 기능을 구비할 수 있다. 또한, 사용자의 손떨림과 같은 인체의 진동 등에 따른 피사체 상의 흔들림을 보상하는 손떨림 보정 기능을 구비할 수 있다.
본 실시예에서 상기 카메라 렌즈 모듈은 교환렌즈에서 사용하는 손떨림 보정 기술(OIS)에 관련된 내용을 예들 들어 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며, 스마트 폰에서 적용되는 카메라 등과 같이, 휴대용 전자장치에 사용되는 카메라 렌즈 모듈(10)이라면, 다양하게 적용될 수 있다. 여기서 본 실시예에서는 자석(magnet)과 요크(York) 사이 간극을 가변하여 공진주파수를 변경할 수 있는 카메라 렌즈 모듈을 적용하여 설명하기로 한다.
본 문서에서, 사용자라는 용어는 카메라 렌즈 모듈과 같은 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 카메라 렌즈 모듈의 주요부를 나타낸 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 카메라 렌즈 모듈의 베이스 및 제 2유동부의 구성을 나타낸 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 카메라 렌즈 모듈의 주요부를 나타내는 분리 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 카메라 렌즈 모듈의 제 2유동부를 상측에서 나타내는 상면도이다.
도 1 내지 4를 참조하여, 카메라 렌즈 모듈(10)을 포함하는 전자장치의 구성 부품에 대하여 설명하도록 한다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈(10)은, 베이스(100), 제 1유동부(200), 제 2유동부(300), 커버부(400)를 포함하여 구성할 수 있다.
카메라 렌즈 모듈(10)은 교환렌즈에 구현되어, 사용자가 원하는 피사체의 영상을 촬영자의 손떨림이나 주변 진동에 의한 흔들림없이 안정적으로 포착하여 카메라 내부로 전달할 수 있도록 한다.
베이스(100)는 제 1유동부(200) 및 제 2유동부(300) 사이에 배치되어, 제 1유동부(200) 및 제 2유동부(300)의 이동시 기준점을 제공하면서 각 카메라 렌즈 모듈(10)에 배치되는 부품들을 지지하는 역할을 한다.
베이스(100)는 광축(O)을 포함하는 중심홀(C)을 구비하고 있으며, 상기 중심홀(C) 주변부에 적어도 하나의 가이드 홀(101)을 포함할 수 있다. 또한, 제 2유동부(300)에 동력을 전달하는 구동부(500)가 실장될 수 있는 구동부 안착공간(102)을 포함할 수 있다.
상기 베이스(100)의 중심홀(C)은 베이스(100)의 중심축을 기준으로 원형으로 마련되며, 렌즈 조립체(210)에 제공하는 광의 통로 역할을 할 수 있다.
상기 가이드 홀(101)은 요크(310)가 렌즈 조립체(210)의 광축(O) 방향으로 이동할 수 있는 공간을 안내하는 역할을 하며, 요크(310)가 실장된 공간에 대응하여 이를 가이드하는 모양 및 구조로 설계될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서 가이드 홀(101)은 네 개로 구성되어 있으며, 중심홀(C)을 기준으로 서로 동일한 간격 및 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 다만, 상기 제시한 가이드 홀(101)의 개수 및 배치에 한정된 것을 아니며, 본 발명에서 이루고자 하는 손 떨림을 방지하기 위하여 필요한 다양한 개수로 마련되거나 다양한 위치에 배치될 수 있다.
상기 구동부 안착공간(102)은 베이스(100) 외측에 배치되며, 구동부(500)가 안착할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 구동부(500)는 베이스(100) 및 제 2유동부(300)에 걸쳐 배치되는바, 구동부 안착공간(102)은 제 2유동부(300)의 공간을 포함하여 구성될 수 있다.
이 외에 베이스(100)는 제 1유동부(200) 및 제 2유동부(300)와 결속 가능한 홈 및 홀 등의 형상을 포함하는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
제 1유동부(200)는 렌즈 조립체(210)를 수용하고 상기 베이스(100)에 상부에 결합하며, 유동할 수 있도록 구성한다. 예를 들면, 제 1유동부(200)는 사용자의 손떨림 등에 따라 상기 제 1유동부(200)가 렌즈 조립체(210)의 광축(O)에 수직인 평면(예:X-Y 평면)에서 유동함으로써, 손떨림 보정 동작을 수행할 수 있다.
상기 렌즈 조립체(210)는 적어도 하나의 렌즈를 포함하며, 상기 제 2유동부(300)에 수용될 수 있다. 상기 제 2유동부(300)가 상기 광축(O) 방향에 수직인 평면(예:X-Y 평면)에서 유동함에 따라, 상기 렌즈 조립체(210) 또한 상기 광축(O)에 수직인 평면에서 유동하면서 손떨림 보정 동작을 수행할 수 있다.
제 1유동부(200)는 렌즈 조립체(210) 주변부에 적어도 하나의 자석(magnet)(220)을 장착할 수 있다.
자석(220)은 상부에 배치된 구동코일(410)과 서로 마주보는 위치에 조립되며 전자기적 상호 작용을 수행함으로써, 예를 들어, VCM(Voice Coil Motor) 액츄에이터를 구성하게 된다. 구동코일(410)의 양단은 제어된 구동 전원을 인가해주는 회로기판(420)에 접속될 수 있다. 제 1유동부(200)는 자석(220)과 구동코일(410) 간의 전자기적 상호작용에 따라 광축(O)에 수직인 평면(예:X-Y 평면)에서 구동되며 보정동작을 수행할 수 있다.
따라서 제 1유동부(200)는 상기 렌즈 조립체(210)를 수용하기 위한 렌즈 안착부(202) 및 상기 적어도 하나의 자석(220)을 장착하기 위한 자석 안착부(201)를 포함할 수 있다.
상기 렌즈 안착부(202)는 렌즈 조립체(210)가 안전하게 결합 또는 지지되어 안착될 수 있도록 중심홀(C) 주변부에 단턱 등과 같은 구조를 포함할 수 있다.
상기 자석 안착부(201)는 상기 렌즈 안착부(202)를 중심으로 주변부에 배치되며, 자석(220)이 안착시 안전하게 지지될 수 있도록 자석(220) 가장자리를 감싸도록 구성할 수 있다. 또한 자석 안착부(201)에 자석(220)이 안착되는 경우, 상측에 배치된 구동코일(410)과 상호 작용이 가능하도록 상측이 개구되도록 구성되며, 하측에 배치된 요크(310)와 상호 작용이 가능하도록 하측 중심부에 자석 안착홀(201a)를 구비할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서 렌즈 안착부(202)는 광축(O)을 포함하는 중심홀(C) 가장자리 부에 배치되어 있으며, 자석 안착부(201)은 네 개의 자석(220)을 안착할 수 있도록 네 개로 구성되어 있고, 중심홀(C)을 기준으로 서로 동일한 간격 및 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 여기서 상기 구동코일(410), 자석(220)의 중심은 동일 선상에 배치되어 서로 상호 작용을 일으킬 수 있다.
또한, 자석 안착부(201)는 상측에서 하측방향으로 자석(220)을 안착 배치할 수 있도록 상부면은 개구되고 하부면의 적어도 일부가 폐쇄되도록 구성할 수 있다. 또한 상기 자석 안착부(201)에 안착된 자석(220)과 상, 하면에서 구동코일(410) 또는 요크(310)가 서로 상호 작용할 수 있도록 하부면의 일부는 홀(안착홀(201a))을 포함하여 구성할 수 있다. 다만, 일 실시예에 따라 상기 제시한 자석 안착부(201)의 개수 및 배치에 한정된 것을 아니며, 본 발명에서 이루고자 하는 손 떨림을 방지하기 위하여 필요한 다양한 개수로 마련되거나 다양한 위치에 배치될 수 있다. 또한, 자석(220)을 하측에서 상측방향으로 안착 배치할 수 있는 구조의 경우 하면이 개구되고 상면에 안착홀(201a)을 구성할 수 도 있으며, 안착홀(201a)도 설계 변경에 따라 다양한 개수 및 다양한 위치에 배치될 수 있음은 당연하다.
제 2유동부(300)는 상기 베이스(100)의 하부에 결합하며 유동할 수 있도록 구성한다. 예를 들면, 제 2유동부(300)는 사용자의 손떨림 등에 따라 상기 제 2유동부(300)가 렌즈 조립체(210)의 광축(O) 방향으로 유동함으로써, 손떨림 보정 동작을 수행할 수 있다.
제 2유동부(300)는 광축(O)을 포함하는 중심홀(C) 주변부에 적어도 하나의 요크(yoke)를 장착할 수 있다.
요크(310)는 상부에 배치된 제 1유동부(200)의 자석(220)과 서로 마주보는 위치에 조립되며, 상기 자석(220)과의 간극(g)이 가변됨에 따라 광축(O) 방향의 자기력 생성되며, 공진주파수(f)가 조절될 수 있다. 상기 공진주파수(f)의 가변에 따라 수행되는 손떨림 보정 동작과정은 후술하도록 한다.
제 2유동부(300)는 상기 적어도 하나의 요크(310)를 장착하기 위한 요크홈(301)을 포함할 수 있다.
상기 요크홈(301)는 상기 중심홀(C)을 중심으로 주변부에 배치되며, 요크(310)가 안착될 때, 안전하기 지지될 수 있도록 요크(310) 가장자리를 감싸도록 구성할 수 있다. 또한, 요크홈(301)에 요크(310)가 안착되는 경우, 상측에 배치된 자석(220)과 상호 작용하도록 상측이 개구되도록 상측에 요크홀(301a)을 포함할 수 있다. 요크홈(301) 하단에는, 하측에서 상측방향으로 요크가 안착되고 하측으로 요크(310)가 이탈되지 않도록, 요크마개(301b)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서 요크홈(301)는 네 개의 요크(310)를 수용할 수 있도록 네 개로 구성되어 있으며, 중심홀(C)을 기준으로 서로 동일한 간격 및 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 여기서 상기 구동코일(410), 자석(220) 및 요크(310)의 중심은 동일 선상에 배치되어 서로 상호 작용을 일으킬 수 있다.
또한, 요크홈(301)은 하측에서 상측방향으로 요크(310)를 배치하되, 상기 요크(310)가 자석(220)과 상호 작용으로 위치가 변동되지 않도록 요크홀(301a)의 크기를 요크(310)의 크기보다 작게 구성하고 요크(310)의 가장자리를 가이드하여, 요크(310)의 상하, 좌우 이동을 제한할 수 있다. 다만, 일 실시예에 따라 상기 제시한 요크홈(301)의 개수 및 배치에 한정된 것을 아니며, 본 발명에서 이루고자 하는 손 떨림을 방지하기 위하여 필요한 다양한 개수로 마련되거나 다양한 위치에 배치될 수 있다.
제 2유동부(300)는 중심부에 요크 중심축(330) 배치되어, 광축(O)으로 운동하는 제 2유동부(300)를 안내할 수 있다. 요크 중심축(330)은 복수개의 요크홈(301)의 중앙에서 제 2유동부(300)가 안전하게 구동할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.
커버부(400)는 상기 제 1유동부(200) 상부에 배치되며, 카메라 렌즈 모듈(10)의 상측을 덮을 수 있도록 구성한다. 예를 들면, 커버부(400)는 렌즈 조립체(210), 베이스(100), 제 1유동부(200), 제 2유동부(300) 등의 각각의 구동장치가 결합된 상태에서, 상기 렌즈 조립체(210)를 위한 촬영용 개구(예를 들어, 중심홀)를 제외하고, 상부에서 개방된 부분을 모두 폐쇄함으로써, 각 구성요소들을 보호할 수 있다.
커버부(400) 하측면에 배치되는, 광축(O)을 포함하는 중심홀(C) 주변부에 적어도 하나의 구동코일(410)을 장착할 수 있다.
구동코일(410)은 하부에 배치된 제 1유동부(200)의 자석(220)과 서로 마주보는 위치에 조립되며, 상기 자석과 전자기적 상호 작용을 수행하므로써, VCM(Voice Coil Motor) 액츄에이터를 구성하게 된다. 구동코일(410)의 양단은 제어된 구동 전원을 인가해주는 회로기판(420)에 접속될 수 있다. 구동코일(410)은 커버부(400) 하단에 고정 배치되고, 자석(220)이 장착된 제 1유동부(200)는 자석(220)과 구동코일(410) 간의 전자기적 상호작용에 따라 광축(O)에 수직인 평면(예:X-Y 평면)에서 구동되며 보정동작을 수행할 수 있다. 다만, 이에 한정된 것은 아니며, 자석(220)이 고정되고 구동코일(410)이 광축(O)에 수직인 평면(예:X-Y 평면)에서 구동되며 보정동작을 수행할 수도 있다
구동코일(410)은 적어도 하나로 구성되며, 각각의 구동코일(410)들은 상기 제 1유동부에 장착된 자석(220)들과 각각 마주보게 배치될 수 있다. 상기 구동코일(410)로 각각 전기 신호를 인가하기 위해 주변부에 가요성 인쇄회로 기판(420)이 구비될 수 있으며, 상기 구동코일(410)은 가요성 인쇄회로 기판(420)에 접속될 수 있다. 상기 가요성 인쇄회로 기판(420)에는, 예를 들어, 위치를 감지하는 홀 센서(미도시)가 장착되어 상기 제 1유동부(200) 또는 상기 제 1유동부(200)에 수용된 렌즈 조립체(210)의 위치를 검출할 수 있다. 상기 제 1방향(X)으로 장축을 형성하도록 배치되는 구동코일(410)에 전기 신호가 인가되면 상기 제 1유동부(200)와 렌즈 조립체(210)는 상기 광축(O)에 수직인 평면에서 상기 제 1방향(X)으로 유동하고, 상기 제 2방향(Y)으로 장축을 형성하도록 배치되는 구동코일(410)에 전기 신호가 인가되면 상기 제 1유동부(200)와 렌즈 조립체(210)는 상기 광축(O)에 수직인 평면에서 제 2방향(Y)으로 유동할 수 있다. 이와 같이, 사용자의 손떨림 등 외력에 의한 진동에 따라 상기 구동코일(410)들 중 적어도 하나에 전기 신호가 인가되어 상기 제 1유동부(200)와 렌즈 조립체(210)를 유동시킴으로써 진동에 의한 촬상 이미지의 흐트러짐 등을 억제, 완화할 수 있다.
따라서 커버부(400)는 상기 적어도 하나의 구동코일(410)을 장착하기 위한 구동코일 안착부(402)를 구비할 수 있으며, 구동코일(410)에 전기 신호를 인가하기 위한 가요성 인쇄회로기판(420)을 구비할 수 있다.
상기 구동코일 안착부(402)는 커버부(400) 하면에 상기 중심홀(C)을 중심으로 주변부에 배치되며, 상기 구동코일(410)이 안착될 때, 안전하기 지지되고 고정될 수 있도록 구동코일(410) 가장자리를 감싸도록 구성할 수 있다. 또한, 구동코일 안착부(402)에 구동코일(410)이 안착되는 경우, 하측에 배치된 자석(220)과 상호 작용하도록 하측이 개구되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서 구동코일 안착부(402)는 네 개의 구동코일(410)을 수용할 수 있도록 네 개로 구성되어 있으며, 중심홀(C)을 기준으로 서로 동일한 간격 및 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 구동코일(410) 중 상기 제 1방향(X)으로 장축을 형성하도록 배치되는 한 쌍의 구동코일(410)은 서로 평행하게 배치되어, 상기 제 1유동부(200)와 렌즈 조립체(210)가 상기 광축(O)에 수직인 평면에서 제 1유동부(200)가 상기 제 1방향(X)으로 유동할 수 있도록 돕는다. 또한, 구동코일 중 상기 제 2방향(Y)으로 장축을 형성하도록 배치되는 구동코일(410)은 서로 평행하게 배치되어, 상기 제 1유동부(200)와 렌즈 조립체(210)가 상기 광축(O)에 수직인 평면에서 제 1유동부(200)가 제 2방향(Y)으로 유동시킬 수 있도록 돕는다. 여기서 상기 구동코일(410), 자석(220)의 중심은 동일 선상에 배치되어 서로 상호 작용을 일으킬 수 있다.
다만, 일 실시예에 따라 상기 제시한 구동코일(410)의 개수 및 배치에 한정된 것을 아니며, 본 발명에서 이루고자 하는 손 떨림을 방지하기 위하여 필요한 다양한 개수로 마련되거나 다양한 위치에 배치될 수 있다.
커버부(400) 상측에는 구동코일(410)에 전기를 인가하기 위하여 가요성 인쇄회로기판(420)을 배치할 수 있다. 상기 가요성 인쇄회로기판(420)은 카메라 모듈을 구성하는 부품들의 형상과 같이, 광축(O)을 포함하는 중심홀(C)에 영향을 가하지 않도록 링 형상으로 구성될 수 있다.
상기 카메라 렌즈 모듈(10)은 제 2유동부(300)를 구동할 수 있는 구동부(500), 광축(O) 방향 흡착력을 보상하기 위한 탄성부재(510) 및 로드(520)를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부(500)는 상기 베이스(100) 또는 제 2유동부(300) 일측에 배치되며, 상기 제 2유동부(300)를 상기 광축(O) 방향으로 진퇴 운동시킬 수 있는 구동력을 제공한다. 예를 들면, 구동부(500)의 구동력으로 상기 제 1유동부(200)와 제 2유동부(300) 사이의 간극(g)을 제어하여 상기 자석(220)과 요크(310) 사이의 공진주파수(f)를 가변시킴으로 손 떨림 보정 성능을 향상시킬 수 있다. 구동부(500)는 상기 간극(g)을 제어하기 위하여 설치되며, 예를 들어, 제 2유동부(300)의 구동을 위한 샤프트(shaft), 클립(clip), 브라켓(bracket) 등이 연결된 DC 또는 스텝 모터 어셈블리 등으로 구성될 수 있다.
구동부(500)는 상기 구성요소 이외에도 구동커버(530)를 포함할 수 있다. 구동커버(530)는 베이스(100) 또는 제 2유동부(300)에 배치된 구동부(500)의 주변을 감싸도록 구성하여 구동부(500)가 외부 충격에 의하여 손상되는 것을 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 구동부(500)는 베이스(100) 및 제 2유동부(300)에 걸쳐 배치되는 동시에 각 베이스(100) 및 제 2유동부(300)의 가장자리에 맞닿아 배치되어 있다. 이에 따라, 구동커버(530)는 상기 구동부(500)의 상부를 보호할 수 있도록 베이스(100)에도 설치될 수 있으며, 상기 구동부(500)의 하부를 보호할 수 있도록 제 2유동부(300)에도 설치될 수 있다. 다만, 일 실시예에 따라 상기 제시한 구동부(500)의 수 및 배치에 한정된 것을 아니며, 본 발명에서 이루고자 하는 손 떨림을 방지하기 위하여 필요한 다양한 개수로 마련되거나 다양한 위치에 배치될 수 있음은 당연하다.
상기 탄성부재(510)는 상기 카메라 렌즈 모듈(10) 내부에 배치되며 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있다. 탄성부재(510)는 제 2유동부(300)가 구동부(500)에 의하여 광축(O) 방향으로 상, 하 운동을 하는 경우, 자석(220)과 요크(310) 사이의 간극(g)의 최대 간극과 최소 간극의 범위를 설정하는 역할을 할 수 있다.
예를 들면, 탄성부재(510)는 베이스(100) 내부에 배치되며, 로드(520)를 통하여 제 2유동부(300)와 연결되어 제 2유동부(300)의 이동을 안내한다. 자석(220)과 요크(310)의 간극(g)이 최소가 될 때, 탄성부재(510)는 최대로 압축되며, 후술할 복원력(R)의 크기와 방향에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 자석(220)과 요크(310)의 간극이 최대가 될 때, 탄성부재(510)는 최대로 인장되며, 역시 후술할 복원력(R)의 크기와 방향에 영향을 미칠 수 있다. 탄성부재(510)는 판스프링, 코일스프링 등과 같은 압축과 인장이 작용하여, 탄성력이 구현가능한 다양한 부재를 사용할 수 있으며, 카메라 렌즈 모듈(10)을 관통하는 로드(520) 외면에 배치될 수 있다.
상기 로드(520)는 상기 탄성부재(510)가 인장 또는 수축이 일어날 때, 인장 또는 수축의 이동을 안내하는 역할을 하며, 탄성부재(510) 내측으로 배치될 수 있다. 로드(520)는 상기 중심홀(C)을 중심으로 주변부에 적어도 하나로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 로드(520)는 네 개로 구성되어 있으며, 중심홀(C)을 기준으로 동일한 간격 및 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 또한 로드(520) 외면 상에 탄성부재(510)가 배치되는 것 이외에도 베이스(100) 또는 제 2유동부(300)를 관통하도록 배설되어, 제 2유동부(300)의 광축(O) 방향의 이동을 안내할 수 있다. 다만, 일 실시예에 따라 상기 제시한 로드(520)의 개수 및 배치에 한정된 것을 아니며, 본 발명에서 이루고자 하는 손 떨림을 방지하기 위하여 필요한 다양한 개수로 마련되거나 다양한 위치에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(1)에 구비된 카메라 렌즈 모듈(10)은 자석(220)과 요크(310)의 간극을 가변 가능하도록 구성하여 종래 구성보다 부품의 수를 절약하여 손떨림 구동 락킹을 구현하는 동시에 촬영 상황에 따라 적절한 손떨림 구동을 제어하여 부품비 절감 및 전자장치의 슬림화를 이룰 수 있다.
또한, 본 발명의 카메라 렌즈 모듈(10)은 제 1유동부(200) 및 제 2유동부(300) 간의 발생하는 상호 작용을 통하여 손떨림 보정량을 매우 향상시킬 수 있다. 일반적으로, 제 1유동부(200)에 장착된 자석(220)과 제 2유동부(300)에 장착된 요크(310)는 마주보는 위치에 조립되어 서로에 대해 자기적인 인력이 작용한다. 일반적으로, 자석(220)과 요크(310) 간의 인력을 이용하여 렌즈 조립체(210)와 제 2유동부(300)가 서로에 대해 밀착되도록 하며, 구동 전원이 차단되었을 시에 자석(220)의 중심을 요크(310)의 중심과 일치시킴으로써 렌즈 조립체(210)를 정 위치로 복귀시킨다. 그러나 본 발명의 카메라 렌즈 모듈(10)의 실시예에 따르면, 상기 일반적인 자석(220)과 요크(310)의 상호 관계 이외에도, 자석(220)과 요크(310) 사이, 광축(O) 방향의 간극(g) 조절을 통하여 보정각 확대를 통한 손떨림 보정량을 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 자석(220)과 요크(310)의 간극(g)을 가변함으로써, 자석(220)과 요크(310) 사이의 상호 작용을 통해 발생하는 공진주파수(f)를 가변할 수 있으며, 이와 연관된 흡착력(A), 복원력(R) 및 DC감도(D)를 제어할 수 있다. 상기 각 용어들은 손떨림 보정각을 확대와 관련된 주파수 및 힘들이다. 이하, 흡착력(A), 복원력(R), 공진주파수(f) 및 DC감도(D)의 설명과 각 발생하는 주파수 및 힘들의 제어를 통한 손떨림 보정각을 조절하는 과정을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 대한 카메라 렌즈 모듈 내 자석과 요크 사이의 상호 관계를 나타낸 간략도이다.
도 5(a)는 자석(220)과 요크(310) 상호 간에 발생하는 흡착력(A)을 간략히 나타낸 것이며, 도 5(b)는 자석(220)과 요크(310) 상호 간에 발생하는 복원력(R)을 간략히 나타낸 것이다.
종래 기술은 자석(220)과 요크(310) 사이의 간극(g)이 고정 설계되어 전원 차단에 의하여 자석(220)과 요크(310) 사이의 정 위치 복귀만을 위해 상기 구성요소들을 사용하였다. 그러나 본 발명은 자석(220)과 요크(310) 사이의 간극(g)을 조절할 수 있도록 설계하여, 자석(220)과 요크(310) 사이에 발생하는 상호 작용에 따른 힘들을 조절하여 손떨림 보정각 제어에 활용할 수 있다.
우선, 도 5(a)를 참조하면, 자석(220)과 요크(310) 사이에 발생하는 흡착력(A), 예를 들면, 요크(310)가 자석(220)을 요크(310)쪽으로 당기는 힘에 관하여 도시하고 있다. 자석(220)과 요크(310)는 서로 상호 인력이 작용하여, 자석(220)이 장착된 제 1유동부(200)와 요크(310)가 장착된 제 2유동부(300) 간에 서로 유기적인 관계를 가진 움직임이 발생할 수 있다. 여기서 제 1유동부(200)는 광축(O)에 수직인 평면(예를 들어 X,Y방향)으로 이동 가능하기 때문에 구동이 일어나지 않지만, 제 2유동부(300)는 광축(O) 방향으로 이동 가능하기 때문에 상기 흡착력(A)에 의하여 구동할 수 있다. 따라서 상기 도 5(a)와 같이 사이즈가 고정 설계된 경우, 요크(310)가 자석(220)으로 이동시 흡착력(A)은 증가되며, 요크(310)가 자석(220)과 멀어지는 쪽으로 이동시 흡착력(A)은 감소할 수 있다.
도 5(b)를 참조하면, 자석(220)과 요크(310)사이에 발생하는 복원력(R), 예를 들면 자석(220)이 이동 전 초기위치로 복귀하는 힘에 관하여 도시하고 있다. 자석(220)과 구동코일(410) 간의 상호 작용에 의하여 발생된 VCM구동력(D)에 의해 자석(220)이 광축(O)에 수직인 평면 상을 이동하게 되면, 자석(220)은 자석(220)이 이동하기 전의 초기 위치로, 자석(220)의 중심이 요크(310)의 중심을 향하여 이동하게 되는데 이를 복원력(R)이라 한다.
상기 흡착력(A) 및 복원력(R)은 손떨림 보정각과 상호 작용하는 힘들이며, 흡착력(A), 복원력(R)이 작아질수록 공진주파수(f)가 작아지며, 손떨림 보정각 및 구동략은 증가하게 된다.
이하, 공진주파수(f)는 공진이 일어날 때, 물체에서 발생하는 주파수를 말하며, 하기 공진주파수(f)의 수학식을 도시하였다.
Figure pat00001
f는 공진주파수
k는 스프링 상수
m은 움직이는 물체의 질량
ΔF는 복원력의 변화량
Δx는 변위량
상기에 제시된 수학식 1을 참고하면, 공진주파수(f)는 움직이는 물체(Moving part) 전체의 질량과 복원력(R) 관계에 의하여 결정됨을 알 수 있다. 상기 VCM 구동력에 의해 이동되어지는 움직이는 물체의 질량이 고정된 경우, 스프링 상수(k)에 의해 공진주파수(f)는 결정되며, 스프링 상수(k) 값이 커질수록 공진주파수(f)는 높아지며, 스프링 상수(k) 값이 작아질수록 공진주파수(f)는 낮아지게 된다.
또한, 상기 스프링 상수(k)는 복원력(R)이 변화략과 연관관계에 따라, 복원력(R)의 변화량에 따라 공진주파수(f)를 제어할 수 있다.
본 발명에서 움직이는 물체를 제 2유동부(300)로 설정하고, 상기 제 2유동부(300)의 질량은 고정되어 있으므로, 상기 공진주파수(f)는 k값에 의하여 결정된다. 상기 k는 복원력(R)의 비례하기 때문에 상기 자석(220)과 요크(310) 간의 복원력(R)의 변화량에 따라 공진주파수(f)를 가변할 수 있다.
DC감도(DC Sensitivity)(D)는 스프링 상수(k)에 반비례하며, 단위는 [mm/V]이며, 단위 V에 해당하는 수치를 입력시 손떨림 구동장치가 구동 가능한 거리를 나타낸다. DC감도(D)가 높을수록 더 큰 손떨림 보정량에 대응하는 손떨림 구동장치가 구동될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중력에 의한 카메라 렌즈 모듈의 처짐량을 설명하는 카메라 렌즈 모듈의 상면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 카메라 렌즈 모듈(10)을 중력 방향으로 세우면, 중력의 영향으로 처짐이 발생할 수 있다.
카메라 렌즈 모듈(10)에서 발생하는 중력에 의한 처짐량(X)은 보정하면, 별도의 손떨림 락킹 구조를 사용한 것과 동일한 효과를 낼 수 있는바, 상기 처짐량(X)과 상호 관련된 힘들을 살펴볼 필요가 있다.
중력에 의한 처짐량(X)의 수학식은 다음과 같다.
Figure pat00002
x는 중력에 의한 처짐량
f는 공진주파수
상기 수학식 2를 참조하면, 처짐량(X)은 공진주파수(f)와 반비례 관계가 있음을 확인할 수 있다. 예를 들면, 공진주파수(f)를 높이면 카메라 렌즈 모듈(10)에서 발생하는 중력 처짐량(X)을 낮출 수 있다. 이는 종래 기술에서 별도로 구비하던 손떨림 락킹 구조를 사용하지 않고 이와 동등한 설계가 구현되는 것을 의미하며, 더욱이, 중력에 의해 이동한 카메라 렌즈 모듈(10)의 구성요소 들을 다시 정위치로 옮기기 위한 전력이 소비되지 않는 소비절감 효과를 가질 수 있다. 또한, 외부 충격에 의한 떨림량이 감소하게 되므로 카메라 렌즈 모듈(10)에서 발생하는 소음이 현저히 감소하고 파손 우려도 감소할 수 있는 효과가 있다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면, 카메라 렌즈 모듈(10)을 설계함에 있어서, 공진주파수(f)를 조절하여 중력의 처짐량(X)을 최소화 할 수 있도록 구현함에 따라, 이에 따라 별도의 부품없이 손떨림 락킹을 구현가능함을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크가 자석에 가깝게 이동한 카메라 렌즈 모듈을 나타낸 단면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크가 자석에 멀리 이동한 카메라 렌즈 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 7 및 8을 참조하면, 상기 구동부(500)의 구동에 의해 요크(310)가 장착된 제 2유동부(300)가 광축(O) 방향으로 이동함에 따라, 요크(310)와 자석(220) 간의 간극(g)을 제어할 수 있음을 알 수 있다.
우선, 요크(310)가 장착된 제 2유동부(300)가 광축(O)의 상측 방향으로 이동하면, 요크(310)가 장착된 제 2유동부(300)와 자석(220)이 장착된 제 1유동부(200)와의 간극(g)이 최소가 될 수 있다. 여기서 요크(310)와 자석(220)이 최소 간극(g)을 유지할 수 있도록 탄성부재(510)가 배치될 수 있다.
요크(310)가 자석(220)으로 가장 가깝게 이동하게 되면, 요크(310)와 자석(220) 사이의 간극(g)은 최소가 되며, 상기 설명한 흡착력(A) 및 공진주파수(f)는 가장 높아지게 된다. DC감도(D)는 가장 낮아질 수 있다. 또한, 탄성부재(510)의 압축량이 최대가 되며, 복원력(R)이 흡착력(A)의 반대 방향으로 작용할 수 있다.
그리고 요크(310)가 장착된 제 2유동부(300)가 광축(O)의 하측 방향으로 이동하면, 요크(310)가 장착된 제 2유동부(300)와 자석(220)이 장착된 제 1유동부(200)와의 간극(g)이 최대가 될 수 있다. 여기서 요크(310)와 자석(220)이 최대 간극(g)의 한계를 유지할 수 있도록 탄성부재(510)가 배치될 수 있다.
요크(310)가 자석(220)으로 가장 멀게 이동하게 되면, 요크(310)와 자석(220) 사이의 간극(g)은 최대가 되며, 상기 설명한 흡착력(A) 및 공진주파수(f)는 가장 낮아지게 된다. DC감도(D)는 가장 높아질 수 있다. 또한, 탄성부재(510)의 압축량은 최소가 되며, 복원력(R)이 흡착력(A)의 반대 방향으로 작용할 수 있다.
그리고 자석(220)과 요크(310)의 흡착력(A)과 탄성부재(510)의 복원력(R)이 상호 유사하도록 설계하여 상호간 힘의 평형을 이룰 수 있도록 함으로써, 요크(310)가 장착된 제 2유동부(300)의 이동이 정밀하고 원할하게 이루어질 수 있다.
상기 설명한 대로, 본 발명에 따른 카메라 렌즈 모듈(10)은 제 2유동부(300)의 광축(O) 방향 이동을 통하여 자석(220)과 요크(310) 상호간의 간극(g)을 제어할 수 있다. 상기 간극(g)의 크기에 따라 공진주파수(f), 흡착력(A), 복원력(R), DC감도(D)의 제어가 가능하며, 이와 연관된 손떨림 보정각을 사용자가 원하는 만큼 상황에 따라 조절 가능한 전자장치의 구현이 가능하다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자석과 요크 사이의 간극에 따른 손떨림 구동의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9(a)는 자석(220)과 요크(310) 사이의 가변하는 간극(g)에 따른, 공진주파수(f) 및 DC감도(D) 변화량을 나타낸 그래프이다.
그래프를 살펴보면, 자석(220)과 요크(310) 사이의 간극(g)이 커질수록, 공진주파수(f)의 크기는 줄어들고, DC감도(D)는 증가함을 알 수 있다. 또한, 반대로 자석(220)과 요크(310) 사이의 간극(g)이 작아질수록, 공진주파수(f)의 크기는 증가하고, DC감도(D)는 감소함을 알 수 있다. 이는 앞서 본 수학식을 통해서도 설명될 수 있으며, 상기 가변하는 간극(g)을 가진 카메라 렌즈 모듈(10)을 이용하여 공진주파수(f), DC감도(D)를 제어하여 피사체를 촬영함에 있어 뛰어난 손떨림 방지 기능을 구현할 수 있다.
도 9(b)는 자석(220)과 요크(310) 사이의 가변하는 간극(g)에 따른, 흡착력(A)과 처짐량(X)의 변화량을 나타낸 그래프이다.
그래프를 살펴보면, 자석(220)과 요크(310) 사이의 간극(g)이 커질수록, 흡착력(A)의 크기는 줄어들고, 처짐량(X)은 증가함을 알 수 있다. 또한, 반대로 자석(220)과 요크(310) 사이의 간극(g)이 작아질수록, 흡착력(A)의 크기는 증가하고, 처짐량(X)은 감소함을 알 수 있다. 이는 앞서 본 수학식을 통해서도 설명될 수 있으며, 상기 가변하는 간극(g)을 가진 카메라 렌즈 모듈(10)을 이용하여 피사체를 촬영함에 있어 뛰어난 손떨림 방지 기능을 구현할 수 있다.
이하에서는, 상기 간극(g)을 가변함에 따라, 카메라 렌즈 모듈(10)이 촬영 상황에 따라, 예들 들어, 정지 영상/ 동영상 등의 각 촬영 모드별 상황에 따라 변경되는 손떨림에 대하여 실시간으로 대처할 수 있는 효과에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 손떨림 락킹을 구현하기 이한 요크의 위치를 나타내는 단면도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 손떨림 정지 영상 촬영을 위한 요크의 위치를 나타내는 단면도이다. 도 12는 본 발명이 일 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈의 손떨림 동영상 촬영을 위한 요크의 위치를 나타내는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 별도의 추가 전자장치 없이, 손떨림 구동 락킹(OIS Locking) 기능을 구현하기 위한 카메라 렌즈 모듈(10)을 나타낸다. 전술한 것처럼, 수학식 2를 보면, 처짐량(X)은 공진주파수(f)와 반비례 관계임을 알 수 있다. 따라서 처짐량(X)을 최소화하기 위하여 공진주파수(f)를 증가시킬 필요가 있다.
자석(220)과 요크(310) 사이의 거리를 최소 간극(g)으로 형성하려면, 광축(O) 방향으로 이동 가능하며 요크(310)를 장착한 제 2유동부(300)를 상승시켜 구현할 수 있다. 따라서 구동부(500)를 구동하여 요크(310)를 탄성부재(510)가 허용하는 범위에서 자석(220)과 가깝게 상승시켜 간극(g)을 최소화하고, 이에 따른 공진주파수(f)는 최대가 되어 처짐량(X)을 최대 수치로 낮출 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 공진주파수(f)가 50Hz이상에서 처짐량(X)이 0.1mm이하로 낮아짐을 알 수 있다.
이렇게 카메라 렌즈 모듈(10)의 자석(220)과 요크(310) 사이의 간극(g)의 가변을 통하여 중력에 의한 처짐량(X)을 낮춤에 따라 손떨림 구동 락킹(OIS Locking) 기능이 가능한 발명을 만들 수 있다. 더욱이 상기 기능 구현으로 종래와 달리, 락킹(Locking) 모드 진입 시 손떨림 구동장치가 중심을 유지하기 위한 별도의 전력이 소모되지 않으며 높은 복원력(R)을 갖고 있어 외부의 충격에도 다른 기구물과 부딪혀 소음이 발생되거나 파손될 우려가 매우 낮아지는 효과가 있다.
도 11을 참조하면, 정지 영상을 촬영하는 경우, 손떨림 구동 장치 기능을 구현하기 위한 카메라 렌즈 모듈(10)을 나타낸다. 전술한 그래프를 살펴보면(도 9참조) 공진주파수(f)가 너무 높을 경우, DC감도(D)가 급격히 감소하기 때문에 광학장치에서 요구하는 손떨림 보정각을 보정하기 위한 이동량을 구현할 수 없는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 공진주파수(f)를 조절하여, 필요한 DC감도(D)를 설정하여 상기 문제점을 해결하였다.
예를 들면, 자석(220)에 대한 요크(310)의 간극(g)을 손떨림 락킹에 구현된 간극(g)보다 증가시키는 방향으로 조절할 수 있다. 상기 간극(g)의 증가로 인하여 공진주파수(f)는 낮아지면서 DC감도(D)는 높아지므로 정상적인 손떨림 구동을 통해 흔들림없는 촬상이 가능해진다.
도 12를 참조하면, 동영상을 촬영하는 경우, 손떨림 구동 장치 기능을 구현하기 위한 카메라 렌즈 모듈(10)을 나타낸다.
사용자가 촬영하는 도중 이동(예를 들면, 걷거나 계단을 오르는 행동과 같은)에 카메라를 잡은 손은 움직임 일어나는 경우가 빈번하게 발생할 수 있다. 이 경우는 정지 영상을 촬영하는 경우보다 좀 더 큰 손떨림이 일어날 수 있다. 이에 발생된 더 큰 손떨림을 보정하기 위해선 더 큰 손떨림 보정량이 요구된다.
전술한 그래프를 살펴보면(도 9참조), 자석(220)과 요크(310)의 간극(g)이 커질수록, 공진주파수(f)는 감소하고 DC감도(D)가 증가됨을 알 수 있다. 따라서 정지 촬영시보다 더 DC감도(D)의 증가가 요구되는 동영상 촬영시에는 상기 간극(g)을 최대로 하여 DC감도(D)를 최대로 증가시켜 촬영을 하는 방법을 채택할 수 있다. 따라서 움직이면서 화면을 촬상하는 경우에도 본 발명에 따라 흔들림 없는 이미지를 획득할 수 있다.
이 외에도 다양한 상황에서 손떨림 보정량 변경 대응이 필요한 경우, 간극(g)을 가변하면서 상기 카메라 렌즈 모듈(10)을 유용하게 적용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 다양한 실시예의 카메라 렌즈 모듈은 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전자장치 : 1
카메라 렌즈 모듈 : 10
베이스 : 100
제 1유동부 : 200
제 2유동부 : 300
커버부 : 400
구동부 : 500
렌즈 조립체 : 210
자석 : 220
요크 : 310
구동코일 : 410
연성회로기판 : 420
탄성부재 : 510
광축 : O
공진주파수 : f
중심홀 : C

Claims (19)

  1. 카메라 렌즈 모듈에 있어서,
    베이스;
    렌즈 조립체를 수용하고, 상기 베이스에 결합하여 상기 렌즈 조립체의 광축에 수직인 평면에서 유동하는 제 1유동부; 및
    상기 베이스 하부에 배치되며, 상기 렌즈 조립체의 광축 방향으로 이동하는 제 2유동부를 포함하며,
    상기 제 2유동부는 상기 이동을 통하여 상기 제 1유동부 및 제 2유동부 사이에 가변 가능한 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스와 상기 제 1유동부 중 하나에 장착된 적어도 하나의 자석; 및
    상기 자석에 대응되도록 배치되며, 상기 제 2유동부에 장착된 적어도 하나의 요크를 더 포함하고,
    상기 자석과 요크는, 상기 제 2유동부가 상기 제 1유동부 또는 베이스 사이에서 상기 광축 방향의 자기력을 생성하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 베이스 또는 제 2유동부 일측에 배치되며, 상기 제 2유동부를 상기 광축 방향으로 진퇴 운동시키는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 구동부의 구동에 의하여, 제 2유동부의 상기 광축 방향 진퇴운동은,
    상기 제 1유동부와 상기 제 2유동부와의 상기 간극을 가변하고, 이에 따라 상기 제 1유동부와 상기 제 2유동부 사이의 공진 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1유동부 상부에 배치되어 상기 제 1유동부 상측을 커버하는 커버부를 더 포함하며,
    상기 커버부는 상기 자석과 대면되도록 배치되는 적어도 하나의 구동코일을 장착하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 자석은 적어도 두 쌍이 상기 광축에 대하여 대칭을 이루게 배치된 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구동코일 및 상기 적어도 하나의 자석은 서로 대면 배치되며, 상기 코일과 자석의 상호작용에 의하여 제 1유동부가 유동 가능한 구동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 자석과 상기 요크의 흡착력은, 상기 자석과 상기 요크 사이 간극의 가변에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 자석과 상기 요크의 DC감도는, 상기 자석과 상기 요크 사이 상기 간극의 가변에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 카메라 렌즈 모듈의 중력에 의한 처짐량은 상기 자석과 상기 요크 사이 상기 간극의 가변에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2유동부는 적어도 하나의 요크가 안착하기 위한 적어도 하나의 요크홈을 구비하고,
    상기 요크, 상기 자석, 상기 코일의 중심은 동일 선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 요크홈은 상기 요크가 안착시, 상기 요크와 상기 자석의 상호작용을 발생시키기 위하여 상기 요크홈의 중심에 요크홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 제 2유동부의 요크 홈에 안착된 상기 요크가 상기 광축 방향으로 이동할 수 있도록 가이드하는 가이드 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 가이드 홀은 상기 요크홈이 좌우 유동할 수 있는 공간을 확보할 수 있도록 요크홈보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  15. 제 5항에 있어서,
    상기 베이스를 관통하도록 배치되는 적어도 하나의 로드를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 로드는 광축 방향으로 이동하는 상기 제 2유동부를 안내하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 로드 외면에 배치되며, 상기 제 2유동부가 이동함에 따라, 상기 자석과 상기 요크 사이에서 가변하는 간극의 범위를 설정하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  17. 제 5항에 있어서,
    상기 커버부에 구비되어 상기 구동부와 전기적으로 연결됨과 아울러 전원을 공급하는 연성회로기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  18. 제 4항에 있어서,
    상기 베이스, 상기 제 1유동부 및 상기 제 2유동부는 상기 렌즈 조립체의 측면을 따라 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
  19. 카메라 렌즈 모듈에 있어서,
    베이스;
    렌즈 조립체의 광축에 수직인 평면에서 유동하는 적어도 하나의 자석; 및
    상기 자석 하부에 대면 배치되며, 상기 렌즈 조립체의 광축 방향으로 이동하는 적어도 하나의 요크를 포함하며,
    상기 요크는 상기 이동을 통하여 상기 자석 및 요크 사이에 가변 가능한 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈 모듈.
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