KR20170067261A - 렌즈 엑추에이터 및 이를 포함하는 이미징 장치 - Google Patents

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Abstract

렌즈 엑추에이터 및 이를 포함하는 이미징 장치에 관해 개시되어 있다. 개시된 렌즈 엑추에이터는 지지 베이스, 상기 지지 베이스 상에 배치된 것으로 렌즈 유닛을 수용하는 보빈, 상기 보빈의 외주를 둘러싸도록 배치된 코일, 상기 보빈을 사이에 두고 상기 코일의 마주하는 양측에 각각 배치된 제1 및 제2 마그넷을 갖는 마그넷 부재 및 상기 지지 베이스 상에 상기 코일과 마그넷 부재를 하우징하도록 구비되고 상기 보빈과 코일 사이로 절곡하여 삽입되는 절곡부를 6개 이상 포함하는 요크를 구비할 수 있다. 상기 요크는 8개의 절곡부를 포함할 수 있다. 상기 8개의 절곡부는 상기 보빈의 사방에 2개씩 분할 배치될 수 있다.

Description

렌즈 엑추에이터 및 이를 포함하는 이미징 장치{Lens actuator and imaging apparatus including the same}
본 발명은 광학 장치, 보다 상세하게는 렌즈 엑추에이터 및 이를 포함하는 이미징 장치에 관한 것이다.
최근, 디지털 방식의 이미지 촬상 장치(image pickup apparatus)로서 휴대폰과 같은 모바일 통신기기나 디지털 카메라와 같은 소형 광학기기가 널리 보급되고 있다. 이러한 디지털 방식의 이미지 촬상 장치에 장착되는 카메라 모듈에는 자동 초점 조절(auto focusing)이나 배율 조정(zooming)을 위한 구동 장치로서 다양한 렌즈 엑추에이터(lens actuator)가 사용된다. 모바일 통신기기에 탑재되는 카메라 모듈의 렌즈 엑추에이터에는 보이스 코일 모터(voice coil motor)(VCM) 방식이 주로 적용되고 있다.
모바일 통신기기나 다양한 광학기기의 소형화/슬림화 및 고성능화가 진행됨에 따라, 이들에 적용되는 카메라 모듈 및 렌즈 엑추에이터의 소형화/슬림화 및 고성능화가 동시에 요구되고 있다. 특히, 렌즈 엑추에이터의 경우, 작은 사이즈/두께를 가지면서도, 높은 구동력을 발휘할 수 있는 구성이 요구된다. 그러나, 이러한 구성을 실현하는 것은 용이하지 않을 수 있다. 또한, 렌즈 엑추에이터를 개발함에 있어서, 생산 원가 절감을 통한 가격 경쟁력 확보 및 소모 전력의 절감 방안 등도 고려할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 소형화/슬림화에 유리하면서도 우수한 성능 및 높은 구동력(전자기력)을 갖는 렌즈 엑추에이터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제조 비용을 절감할 수 있는 렌즈 엑추에이터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저전류 구동을 통해 소모 전력을 줄일 수 있는 렌즈 엑추에이터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 렌즈 엑추에이터를 적용한 이미징 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면(aspect)에 따르면, 지지 베이스; 상기 지지 베이스 상에 배치된 것으로, 렌즈 유닛을 수용하는 보빈; 상기 보빈의 외주를 둘러싸도록 배치된 코일; 상기 보빈을 사이에 두고 상기 코일의 마주하는 양측에 각각 배치된 제1 및 제2 마그넷을 갖는 마그넷 부재; 및 상기 지지 베이스 상에 상기 코일과 마그넷 부재를 하우징하도록 구비되고, 상기 보빈과 코일 사이로 절곡하여 삽입되는 절곡부를 6개 이상 포함하는 요크;를 구비하고, 상기 코일, 마그넷 부재 및 요크에 의한 전자기력을 이용해서 상기 보빈의 위치를 조절하는 렌즈 엑추에이터(lens actuator)가 제공된다.
상기 요크는 8개의 상기 절곡부를 가질 수 있다.
상기 8개의 절곡부는 상기 보빈의 사방에 2개씩 균등 분할하여 배치될 수 있다.
상기 코일, 상기 마그넷 부재 및 상기 요크가 조립된 구동부의 높이(h)는 2.3 mm 보다 크거나 같고 2.8 mm 보다 작거나 같을 수 있다.
상기 코일, 상기 마그넷 부재 및 상기 요크가 조립된 구동부의 높이(h)와 폭(w)의 비는 0.270 ＜ h/w ＜ 0.330 을 만족할 수 있다.
상기 렌즈 엑추에이터는 상기 지지 베이스와 상기 보빈 사이에 구비된 제1 판형 스프링; 및 상기 보빈과 상기 요크 사이에 구비된 제2 판형 스프링;을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 판형 스프링은 4개의 마디부를 갖는 내측 링(ring); 상기 4개의 마디부로부터 연장되어 상기 내측 링의 외주를 둘러싸면서 단부가 상기 내측 링의 바깥으로 돌출된 구조를 갖는 4개의 연장부;를 포함할 수 있다. 상기 4개의 연장부 각각은 상기 지지 베이스와의 결합을 위한 장착홀을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 판형 스프링은, 예컨대, 0.045 mm 보다 큰 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 렌즈 엑추에이터; 상기 렌즈 엑추에이터에 장착된 렌즈 유닛; 상기 렌즈 유닛의 출사면 측에 배치된 이미지센서; 및 상기 이미지센서에 의해 감지된 신호를 처리하는 회로부;를 포함하는 이미징 장치(imaging apparatus)가 제공된다.
상기 이미징 장치는 전자장치, 예컨대, 모바일 폰(mobile phone)에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 지지 베이스; 상기 지지 베이스 상에 배치된 것으로, 렌즈 유닛을 수용하는 보빈; 상기 보빈의 외주를 둘러싸도록 배치된 코일; 상기 보빈을 사이에 두고 상기 코일의 마주하는 양측에 각각 배치된 제1 및 제2 마그넷을 갖는 마그넷 부재; 상기 지지 베이스 상에 상기 코일과 마그넷 부재를 하우징하도록 구비되고, 상기 보빈과 코일 사이로 절곡하여 삽입되는 복수의 절곡부를 포함하는 요크; 상기 지지 베이스와 상기 보빈 사이에 구비된 제1 판형 스프링; 및 상기 보빈과 상기 요크 사이에 구비된 제2 판형 스프링;을 포함하고,
상기 제1 판형 스프링은 4개의 마디부를 갖는 내측 링(ring); 상기 4개의 마디부로부터 연장되어 상기 내측 링의 외주를 둘러싸면서 단부가 상기 내측 링의 바깥으로 돌출된 구조를 갖는 4개의 연장부;를 포함하고, 상기 4개의 연장부 각각은 상기 지지 베이스와의 결합을 위한 장착홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 엑추에이터가 제공된다.
소형화/슬림화에 유리하면서도 우수한 성능 및 높은 구동력(전자기력)을 갖는 렌즈 엑추에이터를 구현할 수 있다. 생산 원가를 절감할 수 있는 렌즈 엑추에이터를 구현할 수 있다. 저전류 구동을 통해 소모 전력을 줄일 수 있는 렌즈 엑추에이터를 구현할 수 있다. 상기한 렌즈 엑추에이터를 적용하여 우수한 성능의 이미징 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 엑추에이터(lens actuator)의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 구성 부품들이 결합되어 있는 렌즈 엑추에이터의 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 단면 구조를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 렌즈 엑추에이터를 위에서 바라본 상측 평면도이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 요크(yoke)의 상면부 및 하면부를 각각 보여주는 사시도이다.
도 6은 (A) 및 (B)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 보빈(bobbin)의 상면부 및 하면부를 각각 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 렌즈 엑추에이터에 적용될 수 있는 제1 판형 스프링을 보여주는 사시도이다.
도 8은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 렌즈 엑추에이터에 적용될 수 있는 제2 판형 스프링을 보여주는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 엑추에이터에 의해 발생되는 자기장의 세기를 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명과 비교되는 비교예에 따른 렌즈 엑추에이터에 의해 발생되는 자기장의 세기를 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 렌즈 엑추에이터를 적용할 수 있는 이미징 장치(imaging apparatus)의 개략적인 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 엑추에이터를 포함하는 이미징 장치를 적용할 수 있는 전자장치를 예시적으로 보여주는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 렌즈 엑추에이터 및 이를 포함하는 이미징 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 엑추에이터(lens actuator)의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 구성 부품들이 결합되어 있는 렌즈 엑추에이터의 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 단면 구조를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 렌즈 엑추에이터(1000)는 지지 베이스(supporting base)(100)를 구비할 수 있다. 지지 베이스(100)는 대략적으로 사각형의 프레임 구조를 가질 수 있고, 그 중앙에 광 통과를 허용하는 윈도우영역(105)을 가질 수 있다. 지지 베이스(100)는 네 개의 모서리에서 수직하게 돌출되어 있는 가이드부(기둥부)(110)를 포함할 수 있다. 각 가이드부(110)의 하단부 일측에 제1 결합돌기(111)가 마련될 수 있다. 제1 결합돌기(111)는 추후에 설명할 제1 판형 스프링(300)의 제2 장착홀(322)과의 결합을 위한 것일 수 있다. 각 가이드부(110)의 상단에는 제2 결합돌기(112)가 마련될 수 있다. 제2 결합돌기(112)는 추후에 설명할 제2 판형 스프링(600)의 제2 장착홀(622)과의 결합을 위한 것일 수 있다.
지지 베이스(100) 상에 렌즈 유닛(미도시)을 수용하는 보빈(bobbin)(400)이 배치될 수 있다. 보빈(400)은 '렌즈 보빈', '구동 보빈' 또는 '렌즈 캐리어'라고 할 수 있다. 보빈(400)의 내주에는 나사부(나사산)(415)가 형성될 수 있다. 상기한 렌즈 유닛(렌즈 모듈/배럴)(미도시)의 외주에는 보빈(400)의 나사부(415)에 대응하는 나사부가 형성될 수 있고, 이들을 결합함으로써 상기 렌즈 유닛을 보빈(400)에 장착할 수 있다. 보빈(400)의 하면에 복수의 제1 결합돌기(411)가 마련될 수 있고, 보빈(400)의 상면에 복수의 제2 결합돌기(412)가 마련될 수 있다. 제1 결합돌기(411)는 제1 판형 스프링(300)의 제1 장착홀(311)과의 결합을 위한 것일 수 있고, 제2 결합돌기(412)는 제2 판형 스프링(600)의 제1 장착홀(611)과의 결합을 위한 것일 수 있다. 보빈(400)의 하단부에는 보빈(400)의 외측으로 돌출되어 있는 플랜지부(flange portion)(420)가 구비될 수 있다. 또한, 보빈(400)의 외주면에는 보빈(400)의 안쪽 방향으로 파여 있는 복수의 홈(groove)(430)이 마련될 수 있다. 보빈(400)의 외주를 대략 4각형으로 생각할 때, 4각형의 4면에 각각 두 개의 홈(430)이 마련될 수 있다. 따라서, 홈(430)은 총 8개일 수 있다.
보빈(400)의 외주를 둘러싸도록 배치된 코일(500)이 마련될 수 있다. 코일(500)은 보빈(400)의 플랜지부(420) 상에서 보빈(400)의 외주를 감싸도록 마련될 수 있다. 편의상, 코일(500)을 단순하게 도시하였지만, 실제로, 코일(500)은 가는 와이어가 여러 번 감겨진(권취된) 구조를 가질 수 있다.
코일(500)의 마주하는 양측에 각각 배치되는 제1 및 제2 마그넷(210, 220)이 구비될 수 있다. 제1 및 제2 마그넷(210, 220)을 합하여 하나의 마그넷 부재(200)로 여길 수 있다. 제1 마그넷(210)은 지지 베이스(100)의 한 쌍의 가이드부(110)에 의해 마련된 공간에 배치될 수 있고, 제2 마그넷(220)은 다른 한 쌍의 가이드부(110)에 의해 마련된 공간에 배치될 수 있다. 제1 마그넷(210)은 4각형의 렌즈 엑추에이터(1000)의 한 변을 대부분 커버하도록 구비될 수 있고, 제2 마그넷(220)은 렌즈 엑추에이터(1000)의 다른 한 변을 대부분 커버하도록 구비될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 마그넷(210, 220)은 보빈(400)과 코일(500)을 사이에 두고 서로 마주하도록 그리고 서로 평행하게 배치될 수 있다. 이와 같은 두 개의 마그넷(210, 220)을 사용하는 것과 관련해서, 렌즈 엑추에이터(1000)의 구동력(전자기력)을 향상시킬 수 있고, 총 부품의 수를 줄일 수 있다. 종래의 렌즈 엑추에이터의 경우, 일반적으로 4개의 모서리(코너부) 각각에 하나의 마그넷을 구비시키므로, 총 4개의 마그넷을 사용한다. 이 경우, 마그넷이 엑추에이터의 모서리(코너부)에 배치되므로, 면적대비 동력 발생 효율이 감소하고 구동력(전자기력)을 향상시키기가 어려울 수 있다. 따라서, 렌즈 엑추에이터의 사이즈/높이를 감소시킬 경우, 원하는 수준의 구동력(전자기력)을 확보하기가 어려울 수 있다. 또한, 사용하는 총 부품의 수가 많아지기 때문에, 제조 원가가 높아지고 조립 공정의 효율이 저하될 수 있다.
지지 베이스(100) 상에 코일(400)과 마그넷 부재(200) 등을 하우징(housing)하는 요크(yoke)(700)가 구비될 수 있다. 요크(700)는 일종의 '실드 케이스(shield case)'라고 할 수 있다. 요크(700)는 본체부(이하, 요크 본체부)(710)를 가질 수 있다. 요크 본체부(710)는 전체적으로 덮개 구조를 가지면서 중앙에 중공부(705)를 가질 수 있다. 중공부(705)는 대략적으로 4각형 형태를 가질 수 있고, 그 위치는 지지 베이스(100)의 윈도우영역(105)에 대응될 수 있다. 요크(700)는 보빈(400)과 코일(500) 사이로 절곡하여 삽입되는 복수의 절곡부(750)를 가질 수 있다. 절곡부(750)는 6개 이상일 수 있다. 구체적인 예로, 절곡부(750)는 8개일 수 있다. 복수의 절곡부(750)는 보빈(400) 외주에 마련된 복수의 홈(430)으로 삽입될 수 있다. 8개의 절곡부(750)가 마련된 경우, 이들은 보빈(400)의 사방(four sides)에 2개씩 균등 분할하여 배치될 수 있다. 8개의 절곡부(750) 중 2개가 제1 마그넷(210)에 대향하도록 배치될 수 있고, 다른 2개가 제2 마그넷(220)에 대향하도록 배치될 수 있다(도 4 참조). 나머지 4개의 절곡부(750)는 2개씩 짝을 이루어 두 개의 마그넷(210, 220)에 수직하거나 대체로 수직하게 배치될 수 있다(도 4 참조). 본체부(710)와 이로부터 연장된 복수의 절곡부(750)를 갖는 요크(700) 전체는 하나의 물질로 형성된 단일체일 수 있다. 따라서, 모든 절곡부(750)는 본체부(710)에 연결되어 상호 영향을 줄 수 있다. 또한, 모든 절곡부(750)는 렌즈 엑추에이터(1000)의 구동력(전자기력)에 기여할 수 있다. 이러한 요크(700)의 구조 및 이와 관련된 마그넷 부재(200)와 코일(500)의 구조/배치에 의해 렌즈 엑추에이터(1000)의 구동력(전자기력)이 향상될 수 있다. 이에 대해서는 추후에 보다 상세히 설명한다.
지지 베이스(100)와 보빈(400) 사이에 제1 판형 스프링(300)이 마련될 수 있다. 또한, 보빈(400)과 요크(700) 사이에 제2 판형 스프링(600)이 마련될 수 있다. 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600)은 전자기력에 의해 광축을 따라 이동하는 보빈(400)을 탄력적으로 지지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600) 중 적어도 하나, 예컨대, 제1 판형 스프링(300)은 코일(500)에 전기적 신호를 인가하기 위한 연결배선의 역할을 겸할 수 있다. 제1 판형 스프링(300)이 상기 연결배선의 역할을 하는 경우, 제1 판형 스프링(300)은 제1 및 제2 전원단자(351, 352)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전원단자(351, 352)를 통해 코일(500)에 전기적 신호(전류)를 인가할 수 있다.
제1 판형 스프링(300)은, 예컨대, 4개의 제1 장착홀(311)을 가질 수 있고, 또한, 4개의 제2 장착홀(322)을 가질 수 있다. 제1 장착홀(311)은 보빈(400)의 제1 결합돌기(411)에 결합될 수 있고, 제2 장착홀(322)은 지지 베이스(100)의 제1 결합돌기(111)에 결합될 수 있다. 제2 판형 스프링(600)은, 예컨대, 4개의 제1 장착홀(611)을 가질 수 있고, 또한, 4개의 제2 장착홀(622)을 가질 수 있다. 제1 장착홀(611)은 보빈(400)의 제2 결합돌기(412)에 결합될 수 있고, 제2 장착홀(622)은 지지 베이스(100)의 제2 결합돌기(112)에 결합될 수 있다. 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600)의 구체적인 구조는 추후에 도 7 및 도 8을 참조하여 보다 자세히 설명한다. 여기서 설명한 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600)의 구조 및 역할 등은 예시적인 것이고, 이들의 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 경우에 따라서는, 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600) 중 적어도 하나를 사용하지 않거나, 비슷한 역할을 하는 다른 요소로 대체할 수도 있다.
도 1의 구성 부품들을 앞서 설명한 바와 같이 결합(조립)하면, 도 2와 같은 구조를 얻을 수 있다. 도 2를 참조하면, 렌즈 엑추에이터(1000)의 내부에 개구 영역(중공부)이 존재하고, 그 내주 면에는 보빈(도 1의 400)의 나사부(415)가 노출되어 있을 수 있다. 나사부(415)에 렌즈 유닛(렌즈 모듈/배럴)(미도시)을 결합할 수 있다. 렌즈 엑추에이터(1000)의 하단에는 지지 베이스(100)의 일부가 노출될 수 있고, 그 위에는 마그넷 부재(도 1의 200)와 보빈(도 1의 400) 및 코일(도 1의 500) 등을 덮는 요크(700)가 구비될 수 있다. 요크(700)로부터 연장된 복수의 절곡부(750)가 보빈(도 1의 400)과 코일(도 1의 500) 사이로 삽입될 수 있다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 단면 구조를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 코일(500)은 보빈(400)의 외주를 감싸도록 배치될 수 있고, 요크(700)의 절곡부(750)들은 보빈(400)과 코일(500) 사이로 삽입될 수 있다. 제1 및 제2 마그넷(210, 220)은 코일(500)의 양측에 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 따라서, 코일(500)은 마그넷(210, 220)과 보빈(400) 사이에 배치될 수 있다.
이와 같은 렌즈 엑추에이터(1000) 구조에서, 코일(500)과 마그넷 부재(210, 220) 및 요크(700)에 의한 전자기력(구동력)을 이용해서 보빈(400)의 위치를 조절/제어할 수 있다. 즉, 보빈(400)의 위치를 광축에 따라 이동(도면상 상하 이동)할 수 있다. 이를 통해, 보빈(400) 내에 장착되는 렌즈 유닛(미도시)의 초점을 조절할 수 있다. 다시 말해, 자동 초점 조절(auto focusing) 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 마그넷 부재(200=210+220)와 보빈(400), 코일(500) 및 요크(700)를 적절히 설계하고 배치함으로써, 우수한 성능 및 높은 구동력(전자기력)을 용이하게 확보할 수 있고, 아울러, 렌즈 엑추에이터(1000)의 소형화 및 슬림화를 용이하게 달성할 수 있다. 특히, 요크(700)의 절곡부(750)를 6개 이상(예컨대, 8개) 구비시키되, 이들을 보빈(400)의 사방에 분산 배치함으로써, 전자기력이 보빈(400) 전체에 비교적 강하게 인가될 수 있도록 하였다. 또한, 두 개의 마그넷(210, 220)을 사각형(ex, 정사각형) 형태의 지지 베이스(100)의 양변을 따라 평행하게 배치함으로써, 마그넷을 엑추에이터의 4개의 모서리(코너부)에 배치하는 종래의 경우보다 높은 전자기력을 확보할 수 있도록 하였다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 높은 전자기력을 용이하게 확보할 수 있기 때문에, 렌즈 엑추에이터(1000)의 사이즈/높이를 줄이더라도, 종래와 유사하거나 그보다 우수한 구동력을 확보할 수 있다. 이와 관련해서, 렌즈 엑추에이터(1000)에서 구동부의 높이(도 3의 h)는 약 2.8 mm 이하로 작을 수 있다. 상기 구동부의 높이(h)는 약 2.3∼2.8 mm 정도일 수 있다. 예를 들어, 상기 구동부의 높이(h)는 약 2.3∼2.6 mm 정도로 작을 수 있다. 여기서, 상기 구동부는 마그넷 부재(200=210+220)와 코일(500) 및 요크(700)를 결합한 구조체를 의미하며, 이들이 실제적으로 보빈(400)의 이동, 즉, 구동에 기여한다고 할 수 있다. 상기 구동부의 높이(h)는, 곧, 요크(700)의 높이(h)에 대응될 수 있다. 따라서, 요크(700)의 높이(h)는 약 2.8 mm 이하일 수 있다. 예컨대, 요크(700)의 높이(h)는 약 2.3∼2.8 mm 정도 또는 약 2.3∼2.6 mm 정도일 수 있다. 한편, 상기 구동부의 폭(w), 즉, 렌즈 엑추에이터(1000)의 폭(w)은, 예컨대, 8.5 mm 정도일 수 있다. 따라서, 상기 구동부의 높이(h)와 폭(w)의 비는 0.270 ＜ h/w ＜ 0.330 을 만족할 수 있다. 여기서, 상기 구동부의 폭(w)은 요크(700)의 폭(w)에 대응될 수 있다. 따라서, 요크(700)의 높이(h)와 폭(w)의 비는 0.270 ＜ h/w ＜ 0.330 을 만족할 수 있다. 폭(w) 대비 높이(h)의 비를 0.270 내지 0.330 정도로 낮출 수 있기 때문에, 렌즈 엑추에이터(1000)의 슬림화 및 소형화를 용이하게 달성할 수 있다. 상기 구동부의 높이(h)를 최소화할 경우, 렌즈 엑추에이터(1000)의 전체 높이도 최소화할 수 있다. 필요에 따라, 렌즈 엑추에이터(1000)의 전체 높이는 약 2.7∼4.1 mm 정도에서 적절히 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 높은 전자기력을 용이하게 확보할 수 있기 때문에, 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600)으로 고강도 탄성체를 용이하게 적용할 수 있다. 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600)의 재료로는, 예컨대, 주석(Sn)을 포함하는 합금을 사용할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600) 각각의 두께를 약 0.045 mm 이상으로 두껍게 만들 수 있다. 구체적인 예로, 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600) 각각의 두께는 약 0.05 mm 정도일 수 있다. 이와 같이 비교적 두꺼운 두께를 갖는 판형 스프링(300, 600)을 사용할 수 있기 때문에, 렌즈 엑추에이터(1000)의 신뢰성 및 내구성 등이 향상될 수 있다. 종래 기술에 따른 렌즈 엑추에이터의 경우, 전자기력(구동력)이 비교적 낮기 때문에, 소정 두께 이상의 스프링 부재를 사용하기가 어려울 수 있고, 이와 관련해서, 신뢰성 및 내구성을 개선하기가 어려울 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면 이러한 종래의 문제점들을 극복할 수 있다. 부가해서, 본 발명의 실시예에 따르면, 코일(500)에 고전류/고전력을 인가하지 않아도, 높은 전자기력을 확보할 수 있기 때문에, 전력 소모량을 줄일 수 있다는 이점이 있다. 이와 관련해서, 코일(500)을 제조할 때, 와이어를 감는 횟수(즉, 턴수)를 줄일 수 있고, 저저항 및 저전력으로 렌즈 엑추에이터(1000)를 구동할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 렌즈 엑추에이터(1000)를 구성하기 위한 구성 부품의 수를 최소화할 수 있고, 따라서, 생산 원가 절감 및 가격 경쟁력 확보에 유리할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 총 5종의 8개 부품으로 렌즈 엑추에이터(1000)를 제조할 수 있다. 지지 베이스(100)와 보빈(400)을 한 종류의 2개 부품이라 할 수 있고, 제1 및 제2 마그넷(210, 220)을 한 종류의 2개 부품이라 할 수 있고, 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600)을 한 종류의 2개 부품이라 할 수 있으며, 여기에 코일(500)과 요크(700)를 더하여, 총 5종의 8개 부품이 될 수 있다. 종래 기술에 따른 렌즈 엑추에이터가 일반적으로 총 11개의 부품을 포함하는 것과 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 엑추에이터(1000)는 상대적으로 적은 수의 부품으로 구성될 수 있다. 따라서, 생산 원가 절감, 공정 효율 개선, 생산성 향상, 가격 경쟁력 확보 등의 측면에서 유리할 수 있다.
도 4는 도 2의 렌즈 엑추에이터(1000)를 위에서 바라본 상측 평면도이다. 편의상, 도 4에서는 보빈(도 1의 400) 없이, 마그넷 부재(210, 220)와 코일(500) 및 요크(700)를 개략적으로 도시하였다.
도 4를 참조하면, 환형의 코일(500)이 구비될 수 있고, 그 일측 및 타측에 제1 및 제2 마그넷(210, 220)이 배치될 수 있다. 코일(500)과 두 개의 마그넷(210, 220)을 덮는 요크(700)가 구비될 수 있다. 요크(700)는 코일(500)의 안쪽으로 연장된 복수의 절곡부(750)를 포함할 수 있다. 예컨대, 8개의 절곡부(750)가 균일하게 혹은 대체로 균일하게 분산 배치될 수 있다. 렌즈 엑추에이터(1000)가 대략적으로 정사각형 형태를 갖는다고 하면, 8개의 절곡부(750)는 정사각형 구조의 각 변에 2개씩 대응하도록 배치될 수 있다. 복수의 절곡부(750) 중 2개는 제1 마그넷(210)에 대응하도록 배치될 수 있고, 다른 2개는 제2 마그넷(220)에 대응하도록 배치될 수 있다. 나머지 4개의 절곡부(750)는 2개씩 짝을 이루어 두 개의 마그넷(210, 220)에 수직하거나 대체로 수직하게 배치될 수 있다.
도 5의 (A) 및 (B)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 요크(700)의 상면부 및 하면부를 각각 보여주는 사시도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 요크(700)는 요크 본체부(710) 및 복수의 절곡부(750)를 포함할 수 있다.
도 6은 (A) 및 (B)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 보빈(400)의 상면부 및 하면부를 각각 보여주는 사시도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 보빈(400)은 제1 결합돌기(411), 제2 결합돌기(412), 나사부(415), 플랜지부(420) 및 복수의 홈(430)을 포함할 수 있다.
도 7은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 렌즈 엑추에이터(1000)에 적용될 수 있는 제1 판형 스프링(300)을 보여주는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 제1 판형 스프링(300)은 4개의 마디부(305)를 갖는 내측 링(ring)(310)을 구비할 수 있다. 또한, 제1 판형 스프링(300)은 4개의 마디부(305)로부터 연장되어 내측 링(310)의 외주를 둘러싸면서 단부가 내측 링(310)의 바깥으로 돌출된 구조를 갖는 4개의 연장부(320)를 포함할 수 있다. 각각의 마디부(305)에는 제1 장착홀(311)이 구비될 수 있다. 또한, 각각의 연장부(320)에는 제2 장착홀(322)이 구비될 수 있다. 제1 장착홀(311)은 보빈(400)과의 결합을 위한 것일 수 있고, 제2 장착홀(322)은 지지 베이스(100)와의 결합을 위한 것일 수 있다. 4개의 연장부(320) 중 인접한 2개의 단부에는 제1 및 제2 전원단자(351, 352)가 구비될 수 있다. 이와 같이, 제1 판형 스프링(300)이 내측 링(310) 외측에 4개의 연장부(320)를 갖는 경우, 이러한 구조와 관련해서, 우수한 탄성력을 가질 수 있다. 그러나, 제1 판형 스프링(300)의 구체적인 구조는 도 7에 도시된 바에 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다. 한편, 제1 판형 스프링(300)의 두께는 약 0.045 mm 이상일 수 있지만, 이에 한정되지 않고 경우에 따라 달라질 수 있다.
도 8은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 렌즈 엑추에이터(1000)에 적용될 수 있는 제2 판형 스프링(600)을 보여주는 사시도이다.
도 8을 참조하면, 제2 판형 스프링(600)은 4개의 마디부(605)를 갖는 내측 링(610)을 구비할 수 있다. 4개의 마디부(605) 각각에서 연장되어 내측 링(610)을 둘러싸는 구조의 4개의 연장부(620)가 더 구비될 수 있다. 각각의 마디부(605)에 제1 장착홀(611)이 구비될 수 있고, 각각의 연장부(620)의 단부에 제2 장착홀(622)이 마련될 수 있다. 내측 링(610)의 내주는 원형일 수 있고, 4개의 연장부(620)는 대략적으로 사각형 형태를 이루도록 배치될 수 있다. 제1 장착홀(611)은 보빈(400)과 결합될 수 있고, 제2 장착홀(622)은 지지 베이스(100)와 결합될 수 있다. 이러한 구조의 제2 판형 스프링(600)은 우수한 탄성력을 가질 수 있다. 그러나, 제2 판형 스프링(600)의 구체적인 구조는 도 8에 도시된 바에 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다. 한편, 제2 판형 스프링(600)의 두께는 약 0.045 mm 이상일 수 있지만, 이에 한정되지 않고 경우에 따라 달라질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 엑추에이터에 의해 발생되는 자기장의 세기를 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다. 본 실시예서는 8개의 절곡부를 갖는 요크(실드 케이스)를 사용하였다.
도 10은 본 발명과 비교되는 비교예에 따른 렌즈 엑추에이터에 의해 발생되는 자기장의 세기를 시뮬레이션한 결과를 보여주는 그래프이다. 본 비교예에서는 4개의 절곡부를 갖는 요크(실드 케이스)를 사용하였다.
도 9 및 도 10을 비교하면, 도 9의 코일에는 붉은색 영역이 넓게 분포되어 있지만, 도 10의 코일에는 붉은색 영역이 없고 파란색이나 연두색 영역이 주로 분포되어 있음을 확인할 수 있다. 붉은색은 강한 자기장을 나타내므로, 도 9의 구조가 도 10의 구조보다 강한 전자기력(구동력)을 발생시킬 수 있다. 따라서, 도 10(비교예)과 같이 4개의 절곡부를 사용하는 경우보다, 도 9(실시예)와 같이 사방에 배치된 8개의 절곡부를 사용하는 것이 강한 구동력(전자기력)을 구현하는데 상당히 유리할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 렌즈 엑추에이터를 적용할 수 있는 이미징 장치(imaging apparatus)의 개략적인 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 11을 참조하면, 렌즈 엑추에이터(1000) 내에 렌즈 유닛(1100)이 장착될 수 있고, 렌즈 유닛(1100)의 출사면 측에 이미지센서(1200)가 배치될 수 있다. 피사체(OBJ)의 상이 렌즈 유닛(1100)에 의해 이미지센서(1200)에 결상이 될 수 있다. 렌즈 엑추에이터(1000), 렌즈 유닛(1100) 및 이미지센서(1200)가 하나의 광학 유닛(optical unit)(1500)을 구성한다고 할 수 있다.
이미지센서(1200)에 연결된 신호처리부(2000)가 구비될 수 있다. 신호처리부(2000)는 이미지센서(1200)에 의해 감지된 신호를 처리하는 회로부를 포함할 수 있다. 렌즈 엑추에이터(1000)에 연결되어 렌즈 엑추에이터(1000)의 동작을 제어하는 제어부(3000)가 구비될 수 있다. 제어부(3000)에 의해 렌즈 유닛(1100)의 초점이 자동으로 조절될 수 있다.
신호처리부(2000) 및 제어부(3000)에 연결된 중앙처리장치(central processing unit)(CPU)(4000)가 구비될 수 있다. 또한, 중앙처리장치(4000)에 연결된 메모리(5000) 및 디스플레이(6000)가 구비될 수 있다. 메모리(5000)에는 이미징 장치의 동작에 필요한 다양한 데이터나 촬영된 영상에 대한 데이터 등이 저장될 수 있다. 디스플레이(6000)는 촬영된 영상에 대한 데이터나 그 밖에 다양한 정보를 표시해주는 장치일 수 있다. 중앙처리장치(4000)는 신호처리부(2000), 제어부(3000), 메모리(5000), 디스플레이(6000) 등을 제어하고, 관련된 연산/처리 동작을 수행할 수 있다.
도 11의 렌즈 엑추에이터(1000)로 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 렌즈 엑추에이터(1000)를 적용할 수 있다. 또한, 렌즈 엑추에이터(1000)의 구체적인 구성은 앞서 언급한 바와 같이 다양하게 변형될 수 있다. 그리고, 도 11을 참조하여 설명한 이미징 장치의 구성은 예시적인 것에 불과하고, 이 또한 다양하게 변화될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 엑추에이터를 포함하는 이미징 장치를 적용할 수 있는 전자장치(광학적 전자장치)를 예시적으로 보여주는 사시도이다. 도 12는 모바일 폰(mobile phone)을 예시적으로 보여준다. 이러한 모바일 폰의 광학 유닛, 예컨대, 카메라 모듈에 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 엑추에이터가 적용될 수 있다.
도 12는 렌즈 엑추에이터를 포함하는 이미징 장치가 적용될 수 있는 전자장치를 예시적으로 보여주는 것이고, 그 밖에 다양한 전자장치(광학장치)에 상기 렌즈 엑추에이터나 이를 포함하는 이미징 장치가 적용될 수 있다. 예컨대, 디지털 카메라나 PDA(personal digital assistant), PMP(personal multimedia player) 및 다양한 휴대용/소형의 전자장치(광학장치)에 본원의 실시예들에 따른 렌즈 엑추에이터 및 이미징 장치가 적용될 수 있다. 또한, 렌즈 엑추에이터는 자동 초점 조절(auto focusing) 기능이 아닌 다른 기능, 예컨대, 배율 조정(zooming)이나 그 밖에 다른 기능을 위해서 적용될 수도 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 구체적인 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 렌즈 엑추에이터(1000)의 구성은 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예컨대, 지지 베이스(100)나 보빈(400)의 구조, 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600)의 구조는 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 제1 및 제2 판형 스프링(300, 600) 중 적어도 하나는 사용되지 않거나, 유사한 역할을 하는 다른 요소로 대체될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한 이미징 장치 및 전자장치의 구성/종류도 다양하게 변화될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
100 : 요크 105 : 윈도우영역
110 : 가이드부 111 : 요크의 제1 결합돌기
112 : 요크의 제2 결합돌기 200 : 마그넷 부재
210 : 제1 마그넷 220 : 제2 마그넷
300 : 제1 판형 스프링 305 : 마디부
310 : 내측 링 311 : 제1 장착홀
320 : 연장부 322 : 제2 장착홀
351 : 제1 전원단자 352 : 제2 전원단자
400 : 보빈 411 : 보빈의 제1 결합돌기
412 : 보빈의 제2 결합돌기 415 : 나사부
420 : 플랜지부 430 : 홈
500 : 코일 600 : 제2 판형 스프링
605 : 마디부 610 : 내측 링
611 : 제1 장착홀 620 : 연장부
622 : 제2 장착홀 700 : 요크
705 : 중공부 710 : 요크 본체부
750 : 요크 절곡부 1000 : 렌즈 엑추에이터
1100 : 렌즈 유닛 1200 : 이미지센서
1500 : 광학 유닛 2000 : 신호처리부
3000 : 제어부 4000 : 중앙처리장치
5000 : 메모리 6000 : 디스플레이

Claims (9)

  1. 지지 베이스;
    상기 지지 베이스 상에 배치된 것으로, 렌즈 유닛을 수용하는 보빈;
    상기 보빈의 외주를 둘러싸도록 배치된 코일;
    상기 보빈을 사이에 두고 상기 코일의 마주하는 양측에 각각 배치된 제1 및 제2 마그넷을 갖는 마그넷 부재; 및
    상기 지지 베이스 상에 상기 코일과 마그넷 부재를 하우징하도록 구비되고, 상기 보빈과 코일 사이로 절곡하여 삽입되는 절곡부를 6개 이상 포함하는 요크;를 구비하고,
    상기 코일, 마그넷 부재 및 요크에 의한 전자기력을 이용해서 상기 보빈의 위치를 조절하는 렌즈 엑추에이터(lens actuator).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요크는 8개의 상기 절곡부를 갖는 렌즈 엑추에이터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 8개의 절곡부는 상기 보빈의 사방에 2개씩 균등 분할하여 배치된 렌즈 엑추에이터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일, 상기 마그넷 부재 및 상기 요크가 조립된 구동부의 높이(h)는 2.3 mm 보다 크거나 같고 2.8 mm 보다 작거나 같은 렌즈 엑추에이터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일, 상기 마그넷 부재 및 상기 요크가 조립된 구동부의 높이(h)와 폭(w)의 비는 0.270 ＜ h/w ＜ 0.330 을 만족하는 렌즈 엑추에이터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 베이스와 상기 보빈 사이에 구비된 제1 판형 스프링; 및
    상기 보빈과 상기 요크 사이에 구비된 제2 판형 스프링;을 더 포함하는 렌즈 엑추에이터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 판형 스프링은 4개의 마디부를 갖는 내측 링(ring); 상기 4개의 마디부로부터 연장되어 상기 내측 링의 외주를 둘러싸면서 단부가 상기 내측 링의 바깥으로 돌출된 구조를 갖는 4개의 연장부;를 포함하고,
    상기 4개의 연장부 각각은 상기 지지 베이스와의 결합을 위한 장착홀을 포함하는 렌즈 엑추에이터.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 판형 스프링은 모두 0.045 mm 보다 큰 두께를 갖는 렌즈 엑추에이터.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 하나에 기재된 렌즈 엑추에이터;
    상기 렌즈 엑추에이터에 장착된 렌즈 유닛;
    상기 렌즈 유닛의 출사면 측에 배치된 이미지센서; 및
    상기 이미지센서에 의해 감지된 신호를 처리하는 회로부;를 포함하는 이미징 장치.
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