KR20170076123A

KR20170076123A - 광학용 일체형 액추에이터

Info

Publication number: KR20170076123A
Application number: KR1020150185990A
Authority: KR
Inventors: 설진수; 이병철; 박병찬; 고재용
Original assignee: 자화전자(주)
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2017-07-04

Abstract

본 발명의 광학용 일체형 액추에이터는 광축 방향으로 이동하며 외주에 AF 코일이 구비된 AF캐리어; 상기 광축의 수직 방향으로 이동하며 상기 AF 캐리어가 탑재되는 OIS 캐리어; 하우징에 구비되며 외부 전원과 전기적으로 연결되는 전도성 재질의 하부 볼플레이트; 상기 OIS 캐리어에 구비되며 상기 AF 코일과 전기적으로 연결되는 전도성 재질의 상부 볼플레이트; 및 상기 하부 볼플레이트와 상부 볼플레이트 사이에 위치하는 전도성 재질의 볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광학용 일체형 액추에이터{OPTICAL INTEGRATED ACTUATOR}

본 발명은 휴대 단말에 장착되는 카메라 모듈용 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 자동 초점 기능과 손떨림 보정 기능을 단일의 액추에이터로 구현하는 광학용 일체형 액추에이터에 관한 것이다.

영상 처리에 대한 하드웨어 기술이 발전하고 영상 촬영 등에 대한 사용자 니즈가 높아짐에 따라, 독립된 카메라 장치는 물론, 휴대폰, 스마트폰 등과 같은 모바일 단말에 장착된 카메라 모듈 등에 오토포커스(AF, Auto Focus), 손떨림 보정(Stabilization) 등의 기능이 구현되고 있다.

오토포커스(자동초점조절) 기능은 렌즈 조립체를 광축 방향으로 선형 이동하여 피사체와의 초점 거리를 조정함으로써 렌즈 후단에 구비된 이미지 센서에 선명한 이미지가 생성되도록 하는 기능을 의미한다.

또한, 손떨림 보정 기능은 사용자의 손떨림 등과 같은 진동 내지 흔들림 등의 환경이 이미지의 선예도(선명도)에 영향을 미쳐 이미지가 흐트러지거나 흐려지는 현상을 보정하는 기능을 의미하는데, 이러한 기술 중 렌즈 또는 이미지 소자의 위치를 물리적으로 보정하는 기술을 광학식 영상 보정(Optical Image Stabilization, OIS)기술이라고 한다.

스마트폰 등에 장착되는 카메라 모듈의 경우 단말 자체의 유동성이 크고, 인체에서 발생되는 손, 팔의 떨림 현상이 쉽게 카메라 모듈로 전달될 수 있으며 보행, 이동, 차량 탑승 등의 상태에서 촬영이 이루어지거나 단말 소지자 자신을 피사체로 한 영상 촬영과 같이 촬영 환경이 고정화되지 않은 상태에서 이루어지는 경우가 상대적으로 더 빈번하다고 할 수 있다.

그러므로 스마트폰 등에 장착되는 카메라 모듈에서는 이러한 촬영 환경에 따른 떨림이나 진동에 의한 영상 흐려짐 현상이 더욱 커지고 이에 따른 영상 보정의 필요성이 더욱 크다고 할 수 있다.

종래 손 떨림 등에 의한 영상 보정을 위한 기술(OIS)은 코일을 고정체(하우징 등)에 배치하고, 이에 대면하는 자성체를 이동체(OIS 캐리어 등)에 배치하여 자기 회로를 구성하고, 코일에 의하여 발생되는 전자기력에 의하여 자성체 즉, 자성체가 구비된 이동체를 광축 방향에 수직되는 평면의 두 방향의 조합된 방향으로 이동시켜 손 떨림 등에 상응하는 보정이 구현되도록 구성된다.

한국공개특허공보 10-2014-0144126호에 이와 같이 오토포커스 및 자동초점 기능 모두 구현된 액츄에이터가 개시되고 있다.

이 종래 기술은 코일에서 발생되는 전자기력을 이용하여 캐리어에 구비된 마그네트를 이동시키는 방법이 적용되어 있는데, 렌즈 조립체를 광축 방향으로 이동시켜 자동 초점 기능을 구현하는 구동부와 광축(Z)과 수직을 이루는 X-Y평면으로 캐리어를 이동시켜 손떨림 보정 기능을 구현하는 구동부가 개별적으로 구현되어 있어 2종의 마그네트가 각각 구비되어 있고 전원 인가를 위한 PCB 또한, 이원화되는 등 상당히 복합한 구조를 가지고 있다.

또한, 이 종래 기술의 경우, 외부 및 내부 캐리어에 전원을 공급하는 각각의 구조가 상호 공유되거나 유기적으로 결합되는 구성없이 단순히 병합된 형태를 이루고 있어 장치가 복잡함은 물론, OIS 및 AF 기능의 거동 특성이 정확히 독립되어 정밀하게 이루어지기 어렵다는 문제점이 있다. 나아가 이러한 구조의 복잡성 등은 장치의 소형화 내지 경량화 등에 최적화될 수 없다는 본질적인 문제를 가지고 있다고 할 수 있다.

나아가 이 종래 기술의 경우, OIS 캐리어의 보정 이동이 수행된 후, 다시 원래의 기준 위치로 OIS캐리어를 복원시키기 위하여 별도의 복잡한 다른 추가 구성이 적용되어야 하므로 공정 효율성, 장치 소형화 등에 상당히 제약이 따른다고 할 수 있다.

한국공개특허공보 10-2014-0144126호(2014.12.18)

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, AF를 위한 구성과 OIS를 위한 구성을 상호 유기적으로 배치하고 일부 구성이 상호 공유되도록 하고, 내부에 구비되는 AF 캐리어에 전원을 안정적으로 인가하는 구조를 구현하여 각 기능의 효율성을 더욱 향상시킴은 물론, 장치 내 공간 활용도를 더욱 비약적으로 최적화시킬 수 있는 광학용 일체형 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.

상기 목적을 구현하기 위한 본 발명의 광학용 일체형 액추에이터는 광축 방향으로 이동하며 외주에 AF 코일이 구비된 AF캐리어; 상기 광축의 수직 방향으로 이동하며 상기 AF 캐리어가 탑재되는 OIS 캐리어; 하우징에 구비되며 외부 전원과 전기적으로 연결되는 전도성 재질의 하부 볼플레이트; 상기 OIS 캐리어에 구비되며 상기 AF 코일과 전기적으로 연결되는 전도성 재질의 상부 볼플레이트; 및 상기 하부 볼플레이트와 상부 볼플레이트 사이에 위치하는 전도성 재질의 볼을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 광학용 일체형 액추에이터는 상기 상부 볼플레이트 상면에 부착되는 상부지지체; 및 상기 하부 볼플레이트 하면에 부착되며 상기 상부지지체와 대향하는 위치에 구비되는 하부지지체를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 상부지지체 및 하부지지체는 서로 다른 극이 마주 보는 자석으로 이루어지거나, 상기 상부지지체 또는 하부 지지체 중 하나는 자석으로, 다른 하나는 자성체로 이루어지도록 구성될 수 있다. 아울러 본 발명의 상기 볼은 자성체로 재질로 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하다.

여기에서 본 발명의 상기 상부지지체는 전도성 재질로 이루어지며, 상기 AF 코일과 상기 상부 볼플레이트를 전기적으로 연결시키도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 AF 코일과 전기적으로 연결되며 상기 AF 캐리어를 기준 위치로 복원시키는 판스프링을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 상부지지체는 상기 판스프링과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 상기 상부 볼플레이트는 복수 개로 구비될 수 있으며, 이 경우 상기 2개의 볼플레이트를 상호 연결하는 전도성 재질의 커넥터를 더 포함하도록 구성될 수 있으며, 여기에서 본 발명의 상기 커넥터와 2개의 상부 볼플레이트는 일체형으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명의 상기 상기 커넥터는 양단 부위에 하나 이상의 곡선 또는 직선으로 벤딩된 형상의 서스펜션부를 포함하도록 구성될 수 있으며, 나아가 아래 방향으로 연장되는 형상을 가지며 상기 하부 볼플레이트와 전기적으로 접속하는 연장커넥터를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

이 경우 본 발명의 상기 연장커넥터는 하나 이상의 댐핑부를를 포함하여 탄성적으로 상기 하부 볼플레이트와 대접하도록 구성될 수 있다.

더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 본 발명은 상기 볼과 상기 하부 볼플레이트의 접촉 부위 또는 상기 볼과 상기 상부 볼플레이트의 접촉 부위에 도포되는 전도성 유체를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 의한 광학용 일체형 액추에이터는 자동초점기능의 구현을 위한 구성과 손떨림 보정을 위한 구성을 상호 유기적으로 배치하여 장치의 공간 활용도를 더욱 향상시킬 수 있고 이를 통하여 장치의 경량화 내지 소형화 등을 더욱 최적화시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의할 때, 간단한 구조적 적용을 통하여 OIS 캐리어 내부에 위치하는 AF 코일에 외부 전원을 인가할 수 있는 구조를 용이하게 구현할 수 있음은 물론, 외부 환경에 강인하게 대처하여 더욱 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 구조를 구현할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의할 때, 상호 인력을 발생시키는 구조를 볼을 기준으로 상하부에 배치하여 복잡한 추가 구성없이 OIS캐리어가 원래의 기준 위치로 유연하게 복원되도록 할 수 있어 구동 성능을 개선하고 조립 공정의 효율성은 물론, 장치의 경량화 내지 소형화 등을 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의할 때, 볼을 기준으로 상하부에 배치되는 구조체가 발생시키는 자계에 의하여 볼이 정해진 가운데 위치에 복원되도록 유도할 수 있어, 볼의 편향 이동에 의하여 발생되는 문제점을 해소할 수 있어 OIS 구동 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 액추에이터의 전반적인 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 액추에이터의 상세 구성을 도시한 도면,
도 3은 외부 전원이 내부의 AF코일 측으로 전달되도록 하는 본 발명의 바람직한 일 실시예의 구조를 도시하는 도면,
도 4는 상부 및 하부지지체와 볼 사이의 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 커넥터 및 관련 구성을 도시한 도면,
도 6은 도 5에 도시된 발명의 커넥터 및 관련 구성이 OIS 캐리어에 결합되는 모습을 도시한 저면 사시도,
도 7은 도 5에 도시된 커넥터 및 관련 구성의 정면을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 광학용 일체형 액추에이터(이하 ‘액추에이터’라고 지칭한다)(1000)는 자동 초점 기능 및 손떨림 보정 기능이 일체형으로 통합 구현된 액추에이터이다. 본 발명의 액추에이터(1000)는 도 1에 도시된 바와 같이 AF 캐리어(100), OIS 캐리어(200), 하우징(300) 및 볼(400)을 포함하여 구성되며, 내부 공간이 형성된 하우징(300)에 결합되어 케이스 및 외부와의 절연 등의 기능을 수행하는 쉴드 캔(500)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명은 도 1 등에 도시된 바와 같이 OIS 캐리어(200)에 AF 캐리어(100)가 탑재되는 형태로 이루어질 수 있으며, 이 AF 캐리어(100)의 가운데 부분에 형성되는 렌즈장착공간(110)에 렌즈 조립체(50)가 탑재된다.

본 발명의 액추에이터(1000)는 도 1 등에 도시된 바와 같이 하우징(300) 외측면 등에 (연성)회로기판(FPCB)(330)이 구비된다. 이 연성회로기판(330)은 본 발명의 액추에이터(1000)가 장착되는 외부 장치(모바일 기기, 스마트폰 등)로부터 입력되는 전원을 본 발명의 액추에이터(1000) 내부의 코일 등으로 전달하며, 또한, 후술되는 바와 같이 홀센서(320)의 신호를 외부 장치에 구비되는 구동 드라이브칩(또는 메인 보드) 등으로 전달하는 인터페이싱 기능을 수행한다.

그러므로 전원, 신호 등의 효과적인 인터페이싱을 구현하기 위하여 상기 연성회로기판(330)의 단자(331)는 하우징(300) 외부로 노출되는 형태로 구현하는 것이 바람직하다.

도면에 도시된 바와 같이 Z 축은 광축을 지칭하는 축 방향으로서 초점 조절 등을 위하여 렌즈가 선형 이동(forward or backward)하는 방향을 의미하며, X축 및 Y축은 이 광축과 수직을 이루는 평면의 양 축을 의미한다. 이하 설명에서 제1방향 및 제2방향은 이와 같이 광축에 수직하는 X-Y 평면상의 양 축 방향으로서 서로 직교하는 방향을 의미한다.

광축 방향으로 선형 이동하는 본 발명의 AF캐리어(100)는 가운데 부분에 렌즈장착공간(110)이 구비되는데, 이 렌즈장착공간(110)에 렌즈조립체(50)가 결합되며, 이와 같은 결합에 의하여 본 발명의 AF캐리어(100)는 렌즈조립체(50)와 그 물리적 이동을 함께 하게 된다. AF 캐리어(100) 및 AF 구동에 대한 설명은 후술하도록 한다.

본 발명의 OIS 캐리어(200)는 상기 AF 캐리어(100)를 수용하며, 광축과 수직을 이루는 평면(X축과 Y축이 형성하는 평면)에서 제1방향(X축방향) 또는 제2방향(Y축 방향)의 조합에 의한 방향으로 이동한다.

상기 OIS캐리어(200)는 전체적으로 다양한 형상을 이룰 수 있으나 손떨림에 의한 위치 이동 및 그에 따른 위치 보정은 X-Y평면을 기준으로 서로 직교하는 양 방향으로 이루어지므로 OIS캐리어(200)는 전체적으로 사각 형상을 이루는 것이 바람직하다.

본 발명의 하우징(300)은 가운데 부분에 내부 공간이 형성되는데, 이 내부 공간은 상기 OIS 캐리어(200)가 탑재되는 공간은 물론, 상기 OIS 캐리어(200)의 손떨림, 진동 등에 의한 이동, OIS 구동에 의한 보정 이동, 기준 위치로의 복원 이동 등을 위한 이동 공간이 된다.

도 1에 도시된 바와 같이 하우징(300)과 OIS 캐리어(200) 사이에는 복수 개의 볼(400)이 구비되는데, 본 발명의 OIS 캐리어(200)는 이 볼(400)의 상부와 점접촉(point-contact)하며 볼(400)의 구름 운동(rolling)을 통하여 제1방향 또는 제2방향으로 이동, 보정 이동, 복원 이동하게 된다.

본 발명에서 손떨림 보정이 구현되는 방법을 간략히 기술하면 다음과 같다.

손떨림, 진동, 흔들림 등에 의한 물리적 현상이 발생되면 기준 위치에 정렬되어 있던 본 발명의 OIS 캐리어(200)는 볼(400)의 최상부와 점접촉한 상태에서 상기 물리적 현상에 의한 힘의 방향으로 이동하게 된다.

OIS 캐리어(200)가 이동하게 되면, 하우징(300)에 구비되는 홀센서(320)는 홀효과(hall effect)를 이용하여 제1 및 제2방향을 기준으로 한 OIS 캐리어(200)의 위치를 센싱하고 이 센싱된 데이터 내지 신호를 외부에 구비되는 구동 드라이브 칩(미도시)으로 전달한다. 이를 위하여 상기 홀센서(320)는 제1방향 및 제2방향 각각에 구비되며, 이 홀센서(320)가 도 1에 도시된 바와 같이 OIS코일(320) 가운데 부분에 위치하는 형태는 물론, 실시형태에 따라서 하우징(300) 베이스(바닥부)에 위치할 수도 있다.

외부에 구비될 수 있는 드라이브 모듈 내지 칩(미도시)은 상기 홀센서(320)로부터 센싱값이 입력되면 센싱값(즉, OIS 캐리어(200)의 이동 변위의 크기)에 상응하는 전원(크기 및 방향)이 상기 OIS 코일(320)에 인가되도록 제어한다.

OIS 캐리어(200)에 전원이 인가되면 OIS 캐리어(200)는 인가되는 전원의 크기와 방향에 상응하는 전자기력을 발생시키고 이 전자기력은 OIS 캐리어(200)에 구비된 마그네트(210)(도 2참조)에 전달됨으로써 발생된 전자기력의 크기와 방향에 따라 OIS 캐리어(200)가 보정 이동하게 된다.

OIS 캐리어(200)에는 상부지지체(220)가 구비되며, 하우징(300)에는 하부지지체(350)이 구비되는데, 보정 프로세싱이 종료되면 이 상부지지체(220) 와 하부지지체(350) 사이의 자력에 의하여 OIS 캐리어(200)가 원래의 기준 위치로 복원 이동하게 된다. 상부지지체(220) 및 하부지지체(350)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

앞서 설명된 바와 같이 손 떨림 보정은 제1방향 및 제2방향의 조합된 방향으로 이루어지므로 상기 홀센서(320)는 제1방향 및 제2방향 각각에 구비되는 것이 바람직하며, OIS코일(310) 및 마그네트(210) 또한, 제1방향 및 제2방향 각각에 구비되는 것이 바람직하다.

제1 및 제2 방향으로 OIS캐리어(200)가 이동할 수 있으면 되므로 상기 OIS 코일(310)과 마그네트(210)는 제1방향 및 제2방향으로 하나씩 구비되어도 무방하나, OIS 캐리어(200)의 하중 평형 및 위치 제어를 더욱 신속하고 정밀하게 구현하기 위하여 상기 마그네트(210)와 OIS 코일(310)은 제1 방향 및 제2 방향 각각을 기준으로 상호 대칭되도록 복수 개로 구비될 수 있다.

또한, 나아가 마그네트(210) 하나에 대응되는 OIS코일(310)이 다수 개로 분할될 수 있으며, 이에 상응하여 OIS코일(310) 하나에 대응되는 마그네트(210)가 다수 개로 분할될 수도 있다.

한편, 자기력의 외부 누설 방지 및 자기력 집중을 위하여 마그네트(210) 후면 즉, OIS코일(310)의 반대 방향에는 백요크(미도시)가 더 구비될 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 액추에이터(1000)의 상세 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 도면을 정면에서 바라본 도면으로서 외부 전원이 내부의 AF코일(120)으로 전달되도록 하는 본 발명의 바람직한 일 실시예의 구조를 도시하는 도면이다.

본 발명의 상세 구성에 대한 설명에 앞서 본 발명의 일 실시예에 의한 AF 구동 방법에 대하여 간략히 먼저 설명하도록 한다.

AF(Auto Focus) 기능은 렌즈조립체(50)를 광축 방향(Z축 방향)으로 선형적으로 진퇴(forward or backward)이동시킴으로써, 피사체와의 초점 거리를 정확히 일치시켜 피사체에 대한 더욱 선명한 영상이 생성되도록 하는 기능에 해당한다.

도면에 도시된 본 발명의 실시예에서는 렌즈조립체(50)가 AF 캐리어(100)에 결합되어 있고 이 AF 캐리어(100)가 OIS 캐리어(200)를 베이스로 광축 방향으로 진퇴 이동됨으로써 자동초점 기능이 구현된다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 AF 캐리어(100) 외주 부분에는 인가된 전원의 크기와 방향에 상응하는 전자기력을 발생시키는 AF 코일(120)이 권선된 형태로 구비되어 있다.

이 AF코일(120)에 적절한 크기와 방향의 전원이 공급되면, OIS 캐리어(200)에 구비된 마그네트(210)와 AF 캐리어(100) 사이에서 전자기력이 발생되고 이 발생된 전자기력에 의하여 AF 캐리어(100)가 마그네트(210) 즉, 마그네트(210)가 구비된 OIS 캐리어(200)를 기준으로 진퇴 이동하게 된다.

본 발명은 이와 같이 앞서 설명된 OIS구동에 사용되는 마그네트(210)를 그대로 AF구동에 이용하는 실시형태로 구현되므로 개별적으로 각각 구동되는 종래 액추에이터와 대비하여 월등히 높은 공간 활용도를 창출할 수 있으므로 장치 소형화/경량화를 더욱 최적화시킬 수 있게 된다.

한편, 광축 방향으로 진퇴 이동하는 AF 캐리어(100)의 위치 제어와 관련하여, AF코일(120)에 전원 인가가 종료되면 AF 캐리어(100)와 고정체 사이에 설치된 판스프링의 탄성 복원력에 의하여 이동체가 초기 위치로 복원되도록 하는 형태가 있는데 이를 오픈 루프 타입(open loop type) 내지 판스프링 타입이라고 지칭한다.

본 발명의 AF 캐리어(100)는 판스프링(130)에 의하여 상호 연결되며 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 액추에이터(1000)는 상부에서 AF 캐리어(100)와 OIS 캐리어(200)를 연결해주는 상부 판스프링(131)과 하부에서 AF 캐리어(100)와 OIS 캐리어(200)를 연결해주는 하부 판스프링(133)을 구비할 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이 인가된 전원에 의하여 전방 또는 후방으로 이동한 AF 캐리어(100)는 전원 인가가 종료되면 상부 및 하부 판스프링(131, 133)의 탄성 복원력에 의하여 최초의 기준 위치(높이)로 복원하게 된다.

이하에서는 상기 본 발명의 실시예의 구조를 이용하여 외부 전원이 상기 AF코일(120)에 효과적으로 인가되도록 하는 구조를 설명하도록 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 하우징(300)에는 하부 볼플레이트(340)가 구비되는데, 이 하부 볼플레이트(340)는 앞서 설명된 FPCB(330)과 전기적으로 연결되도록 구성되므로 하부 볼플레이트(340)는 외부 전원과 전기적으로 연결되는 FPCB(330)를 통하여 외부 전원과 연결된다.

상기 하부 볼플레이트(340)를 FPCB(330)와 전기적으로 연결하는 방법은 다양하게 적용될 수 있는데, 그 하나의 실시예로 도 2에 도시된 바와 같이 하부 볼플레이트(340)에 돌출부(341)를 형성하고 이 돌출부(341)를 도 1에 도시된 FPCB(330)의 모서리 부분에 형성된 연결홈부(332)에 끼움 결합시킨 후 접합(솔더링 등)시키는 방법이 적용될 수 있다.

하우징(300)에 구비되는 하부 볼플레이트(340)와 상응하는 구성으로 OIS 캐리어(200)에는 상부 볼플레이트(220)가 구비된다. 상부 볼플레이트(220)는 전기 배선 등을 통하여 상술된 AF코일(120)가 전기적으로 연결되도록 구성된다.

상기 상부 볼플레이트(220)와 하부 볼플레이트(340) 사이에는 전도성 재질로 이루어지는 볼(400)이 구비되는데 이 볼(400)은 상부에서 상부 볼플레이트(220)의 하면과 점접촉하며 하부에서 상기 하부 볼플레이트(340)의 상면도 점접촉한다.

상기와 같은 구조를 통하여 외부전원은 FPCB(330) → 하부 볼플레이트(340) → 볼(400) → 상부 볼플레이트(220) → AF코일(120)이 형성하는 경로를 통하여 최종적으로 AF코일(120)로 인가된다.

AF코일(120)은 하부 판스프링(133)과 물리적으로 근접된 구조를 가지므로 이 구조를 활용할 수 있도록 AF코일(120)을 이 하부 판스프링(133)과 전기적으로 연결하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 하부 판스프링(133)의 돌출된 외주 부분에 상술된 상부 볼플레이트(220)를 전기적으로 연결시켜 외부 전원 인가를 위한 루프를 형성할 수 있다.

이러한 실시형태의 경우, 외부 전원은 FPCB(330) → 하부 볼플레이트(340) → 볼(400) → 상부 볼플레이트(220) → 하부 판스프링(133) → AF코일(120)이 형성하는 경로를 통하여 AF코일(120)로 인가된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 본 발명의 상부지지체(230), 하부지지체(350) 및 볼(400) 사이의 구조를 도시한 도면이다.

이하에서는 도 4 등을 참조하여 본 발명의 OIS 캐리어(200)가 볼(400)과 점접촉된 상태로 하우징(300)과 이격된 거리를 지속적으로 유지하기 위한 본 발명의 상부지지체(230), 하부지지체(350) 및 볼(400)에 대한 설명을 상세히 기술하도록 한다.

먼저 본 발명의 상부지지체(230)는 OIS 캐리어(200)에 구비되며 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상술된 상부 볼플레이트(220)의 상면과 연결된다.

이 상부지지체(230)는 전도성 재질로 이루어지거나 표면에 전도성을 가지는 물질이 도포 내지 코팅되는 방식으로 구현될 수 있는데, 이 경우 아래 방향으로는 상기 상부 볼플레이트(220)와 전기적으로 연결되고 윗 방향으로는 액추에이터(1000) 구조에 따라 높이차를 형성하고 있는 하부 판스프링(133)과 전기적으로 연결되도록 구성할 수 있다.

이와 같은 실시형태의 경우 외부에서 공급되는 AF구동을 위한 전원은 아래와 같은 완성된 경로를 거쳐 AF 코일(120)으로 인가된다.

외부 전원 → FPCB(330) → 하부 볼플레이트(340) → 볼(400) → 상부 볼플레이트(220) → 하부 판스프링(133) → 상부지지체(230) → AF코일(120)

한편, 본 발명의 액추에이터(1000)는 상기 상부지지체(230)와 상응하는 구성으로서, 상기 하부 볼플레이트(340) 하면에 부착되며 상기 상부지지체(230)와 대향하는 위치(수직 축 방향이 동일함)에 구비되는 하부지지체(350)를 더 포함할 수 있다. 이 하부지지체(350)는 하우징(300)의 바닥 부분(베이스)에 구비된다.

이 상부지지체(230)와 하부지지체(350)는 자력에 의하여 상호 인력이 발생되는 구조로 형성된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상부지지체(230)와 하부지지체(350)는 모두 자석으로 구현하되, 서로 다른 극이 마주 보는 자석으로 이루어지거나, 상부지지체(230) 또는 하부지지체(350) 중 하나는 자석으로, 다른 하나는 자성체로 이루어질 수 있다.

이와 같이 상부지지체(230)와 하부지지체(350)가 상호 인력이 발생되는 구조로 구현되는 경우, 상부지지체(230)는 OIS 캐리어(200)에 구비되며, 하부지지체(350)는 하우징(300)에 구비되므로 상부 및 하부지지체(230, 450) 사이에서 발생되는 인력은 OIS 캐리어(200)가 하우징(300)을 기준으로 XY 평면 상에서 이동하더라도 다시 OIS 캐리어(200)가 원래의 기준 위치로 복원시키는 힘을 제공하게 된다.

이와 같은 구조를 통하여 요크 등과 같은 추가적인 구성을 구비하여야 하는 종래 기술과는 전혀 다른 방식으로 OIS 캐리어(200)를 기준 위치로 복원시키는 방법을 구현할 수 있다.

도 4 등에 도시된 바와 같이 볼(400)은 상부 볼플레이트(220)와 하부 볼플레이트(340)와 각각 점접촉함과 동시에 구조적으로 상기 상부지지체(230)와 하부지지체(350) 사이에 위치하게 된다.

상부지지체(230)와 하부지지체(350)는 서로 다른 극성이 마주보는 자석의 조합 또는 자석과 자성체의 조합으로 이루어지므로 볼(400)은 상부지지체(230)와 하부지지체(350) 사이에 형성되는 자계 영역 안에 위치하게 된다.

이 때, 상기 볼(400)을 자성체 재질로 구현하는 경우, 상기 볼(400)은 상부지지체(230)와 하부지지체(350)가 생성하는 자력의 영향을 받게 되므로 볼(400)이 외부로 이탈되는 것이 효과적으로 억제되며, 항상 지정된 기준 위치로 복원하게 되므로 볼의 편향 이동에 따라 발생되는 구동 간섭이 최소화되며 OIS 캐리어(200)의 틸트(수평 균형) 환경이 더욱 개선되며 OIS 구동 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

한편 도 4의 맨 오른쪽 그림에 도시된 바와 같이 볼(400)과 하부 볼플레이트(340)의 접촉 부위 또는 볼(400)과 상부 볼플레이트(220)의 접촉 부위에는 철, 니켈, 구리 등의 전도성 재질이 포함된 유체(600)가 도포될 수 있다.

이와 같이 전도성 유체(600)가 계면에 도포되는 경우 볼(400)의 구름 운동(rolling)을 유연하게 유도할 수 있음은 물론, 이와 동시에 전기적 접촉 면적을 유효하게 넓힐 수 있어 전기 저항을 낮출 수 있으므로 외부전원이 AF코일(120)로 인가되는 경로의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 전도성 유체(600)에 자성을 가지는 성분이 포함되거나 전도성과 자성을 함께 가지는 성분이 포함되는 경우, 상부지지체(230), 볼(400) 및 하부지지체(350) 사이에 형성되는 자력에 의하여 상기 전도성 유체가 포집되므로 이산되거나 분산되지 않게 되어 상술된 전기 저항 감소의 효과를 지속시킬 수 있게 된다.

이하에서는 첨부된 도 5 내지 7을 참조하여 AF코일 측으로 전기를 더욱 안정적이고 효과적으로 인가하는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 상부 볼플레이트(220)는 도면 등에 도시된 바와 같이 복수 개로 구비될 수 있으며, 실시형태에 따라서 위치 평형과 이동의 효율성을 높이기 위하여 액추에이터(1000)의 각 모서리 부분에 하나씩 전체적으로 4개가 구비될 수 있다.

이 경우 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 커넥터(240)는 상기 2개의 상부 볼플레이트(220)를 물리적/전기적으로 상호 연결하며, 상기 2개의 상부 볼플레이트(220)의 전기적 연결을 위하여 상기 커넥터(240)는 전도성 재질로 이루어진다.

물리적 및 전기적 연결의 효율성을 높이기 위하여 상기 커넥터(240)는 도 5 등에 도시된 바와 같이 2개의 상부 볼플레이트(220)와 함께 일체형으로 구현하는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같이 2개의 상부 볼플레이트(220)가 커넥터(240)에 의하여 전기적으로 함께 연결되므로 전기 접촉에 대한 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있고 나아가 충격, 진동 등의 물리적 환경에 더욱 강인하게 대처할 수 있게 된다.

이 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 커넥터(240)에 의하여 물리적/전기적으로 연결되는 2개의 상부 볼플레이트(220) 아래에 위치하는 하부 볼플레이트(340)는 FPCB(330)에 의하여 동일한 극성의 전원이 전기적으로 연결되며, 이 경우 도 5에 도시된 바와 같이 하부 볼플레이트(340)의 면적을 넓혀 2개의 볼(400)이 동시에 접촉하도록 구성할 수도 있다.

액추에이터(1000)가 외부 진동이나 충격에 노출되거나 또는 OIS 캐리어(200)가 이동, 보정 이동, 복원 이동하더라도 그 물리적 충격을 흡수함과 동시에 전기적 접속의 신뢰성이 지속적으로 유지될 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 커넥터(240)는 양단 부위에 하나 이상의 곡선 또는 직선으로 구부러진(벤딩된) 형상의 서브펜션부(241)를 더 포함하도록 구성하고, 이 서스펜션부 끝쪽에 상부 볼플레이트(220)가 연결되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다. 이 경우에도 본 발명의 커넥터(240), 서브펜션부(241) 및 상부 볼플레이트(220)를 일체형으로 구현하는 것이 바람직하다.

나아가, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 커넥터(240)는 아래 방향으로 연장되는 형상을 가지며, 상기 하부 볼플레이트(340)와 전기적으로 접속하는 연장커넥터(243)를 더 포함할 수 있다.

이 경우 상기 연장커넥터(243)가 커넥터(240)의 가운데 부분에서 다시 한 번 하부 볼플레이트(340)와 전기적으로 접촉하게 되므로 전기적 연결의 신뢰성을 한층 더 향상시킬 수 있다.

또한, 도면에 도시된 바와 같이 상기 연장커넥터(243)는 하나 이상의 충격 흡수부 내지 댐핑부(244)를 포함하여 탄성적으로 상기 하부 볼플레이트(340)와 대접하도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

도 6은 본 발명의 OIS 캐리어(200)의 저면 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 상술된 본 발명의 커넥터(240) 양단부에 구비되는 상부 볼플레이트(220)는 OIS 캐리어(200)의 저면에 구비되는 하부끼움부(250)에 끼움 결합되는 형태로 구현될 수 있다.

상술된 바와 같이 하부 판스프링(133)과 전기적으로 접촉하는 본 발명의 상부지지체(230)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 상부 볼플레이트(220)가 끼움 결합되는 하부끼움부(250)의 가운데 부분의 홀을 통하여 노출되어 있으며, 이러한 구조를 통하여 상기 상부지지체(230)와 상부 볼플레이트(220)는 상호 전기적으로 접착 내지 연결되도록 구성될 수 있다.

판스프링(131, 133)에 의하여 AF캐리어(100)가 물리적으로 탄성 지지되는 형태의 액추에이터(1000)의 경우, 위치 제어를 위한 홀센서 등이 필요하지 않고 AF 캐리어(100)의 외주에 권선되는 형태로 구비되는 AF코일 측으로만 전원이 인가되면 충분하므로 상술된 커넥터(240)를 2개를 이용하여 각각 플러스 전원과 마이너스 전원이 안정적으로 인가되도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 액추에이터(1000) 아래에는 렌즈를 통해 입력된 빛 신호를 전기적 신호로 변환시키는 씨모스(CMOS), 씨씨디(CCD) 등의 이미지 센서 및 이미지 프로세서가 구비될 수 있으며, 렌즈와 이미지 센서(프로세서) 사이에는 빛신호의 필터링을 위한 필터가 더 포함될 수 있다.

상술된 본 발명의 설명에 있어 제1 및 제2 등과 같은 수식어는 상호 간의 구성요소를 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐이므로, 특정의 순서, 우선 순위 등을 나타내기 위하여 사용되는 용어가 아니라고 해석되어야 한다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.

1000 : 액추에이터
100 : AF캐리어 110 : 렌즈장착공간
120 : AF코일 130 : 판스프링
131 : 상부판스프링 133 : 하부판스프링
200 : OIS 캐리어 210 : 마그네트
220 : 상부 볼플레이트 230 : 상부지지체
240 : 커넥터 241 : 서스펜션부
243 : 연장커넥터 244 : 댐핑부
300 : 하우징 310 : OIS코일
320 : 홀센서 330 : FPCB
340 : 하부 볼플레이트 350 : 하부지지체
400 : 볼 500 : 쉴드캔
600 : 전도성 유체

Claims

광축 방향으로 이동하며 외주에 AF 코일이 구비된 AF캐리어;
상기 광축의 수직 방향으로 이동하며 상기 AF 캐리어가 탑재되는 OIS 캐리어;
하우징에 구비되며 외부 전원과 전기적으로 연결되는 전도성 재질의 하부 볼플레이트;
상기 OIS 캐리어에 구비되며 상기 AF 코일과 전기적으로 연결되는 전도성 재질의 상부 볼플레이트; 및
상기 하부 볼플레이트와 상부 볼플레이트 사이에 위치하는 전도성 재질의 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액추에이터.
제 1항에 있어서,
상기 상부 볼플레이트 상면에 부착되는 상부지지체; 및
상기 하부 볼플레이트 하면에 부착되며 상기 상부지지체와 대향하는 위치에 구비되는 하부지지체를 더 포함하고,
상기 상부지지체 및 하부지지체는 서로 다른 극이 마주 보는 자석으로 이루어지거나, 상기 상부지지체 또는 하부 지지체 중 하나는 자석으로, 다른 하나는 자성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액추에이터.
제 2항에 있어서,
상기 볼은 자성체로 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액추에이터.
제 2항에 있어서, 상기 상부지지체는,
전도성 재질로 이루어지며, 상기 AF 코일과 상기 상부 볼플레이트를 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액추에이터.
제 4항에 있어서,
상기 AF 코일과 전기적으로 연결되며 상기 AF 캐리어를 기준 위치로 복원시키는 판스프링을 더 포함하고,
상기 상부지지체는 상기 판스프링과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액추에이터.
제 1항에 있어서, 상기 상부 볼플레이트는,
복수 개로 구비되며,
상기 2개의 상부 볼플레이트를 상호 연결하는 전도성 재질의 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액추에이터.
제 6항에 있어서, 상기 커넥터와 2개의 상부 볼플레이트는,
일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액추에이터.
제 7항에 있어서, 상기 커넥터는,
양단 부위에 하나 이상의 곡선 또는 직선으로 벤딩된 형상의 서스펜션부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액추에이터.
제 6항에 있어서, 상기 커넥터는,
아래 방향으로 연장되는 형상을 가지며 상기 하부 볼플레이트와 전기적으로 접속하는 연장커넥터를 더 포함하고,
상기 연장커넥터는 하나 이상의 댐핑부를 포함하여 탄성적으로 상기 하부 볼플레이트와 대접하는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액추에이터.
제 1항에 있어서,
상기 볼과 상기 하부 볼플레이트의 접촉 부위 또는 상기 볼과 상기 상부 볼플레이트의 접촉 부위에 도포되는 전도성 유체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액추에이터.