KR20170106185A - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20170106185A
KR20170106185A KR1020170005584A KR20170005584A KR20170106185A KR 20170106185 A KR20170106185 A KR 20170106185A KR 1020170005584 A KR1020170005584 A KR 1020170005584A KR 20170005584 A KR20170005584 A KR 20170005584A KR 20170106185 A KR20170106185 A KR 20170106185A
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박철진
장익진
김동률
이경훈
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 광축 방향으로 독립적으로 이동 가능하도록 구성된 제1 렌즈 모듈과 제2 렌즈 모듈; 상기 제1 렌즈 모듈과 상기 제2 렌즈 모듈을 수용하는 하나의 하우징; 및 상기 제1 렌즈 모듈을 상기 광축 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키며, 상기 제1 렌즈 모듈에 장착된 마그네트와 상기 하나의 하우징에 고정된 코일을 포함하는 제1 액추에이터; 및 상기 제2 렌즈 모듈을 상기 광축 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키며, 상기 제2 렌즈 모듈에 장착된 마그네트와 상기 하나의 하우징에 고정된 코일을 포함하는 제2 액추에이터;를 포함하며, 상기 제1 액추에이터의 마그네트와 상기 제2 액추에이터의 마그네트는 광축에 수직한 평면에서 서로 수직하게 배치될 수 있다.

Description

카메라 모듈{Camera module}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근에는 스마트 폰을 비롯하여 태블릿 PC, 노트북 등의 이동통신 단말기에 카메라 모듈이 채용되고 있다.
카메라 모듈에는 초점 조정을 위한 오토포커스 기능과 흔들림 보정을 위한 흔들림 보정 기능이 구현되고 있다.
또한, 최근에는 두 개의 렌즈 모듈이 장착된 듀얼 카메라 모듈이 채용되고 있다.
그러나, 종래의 듀얼 카메라 모듈은 두 개의 렌즈 모듈을 단순히 집합시키는 형태에 불과하므로, 작업 공정의 효율이 낮고, 크기가 커지는 문제가 있다.
또한, 두 개의 렌즈 모듈 사이의 간격을 좁게 구현하는데 기구적인 제약이 존재하는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 작업 공정의 효율을 높이고, 크기를 줄일 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 카메라 모듈에 채용되는 복수의 렌즈 모듈 사이의 간격을 최소화할 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 광축 방향으로 독립적으로 이동 가능하도록 구성된 제1 렌즈 모듈과 제2 렌즈 모듈; 상기 제1 렌즈 모듈과 상기 제2 렌즈 모듈을 수용하는 하나의 하우징; 및 상기 제1 렌즈 모듈을 상기 광축 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키며, 상기 제1 렌즈 모듈에 장착된 마그네트와 상기 하나의 하우징에 고정된 코일을 포함하는 제1 액추에이터; 및 상기 제2 렌즈 모듈을 상기 광축 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키며, 상기 제2 렌즈 모듈에 장착된 마그네트와 상기 하나의 하우징에 고정된 코일을 포함하는 제2 액추에이터;를 포함하며, 상기 제1 액추에이터의 마그네트와 상기 제2 액추에이터의 마그네트는 광축에 수직한 평면에서 서로 수직하게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 작업 공정의 효율을 높이고, 크기를 줄일 수 있으며, 카메라 모듈에 채용되는 복수의 렌즈 모듈 사이의 간격을 최소화할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 결합 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 케이스가 제거된 모습을 도시한 평면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 제공되는 하우징의 평면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 제2 액추에이터를 도시한 분해 사시도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 일부 분해 사시도이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 일부 분해 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로서, 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대가능한 전자 기기에 적용될 수 있다.
카메라 모듈은 사진 또는 동영상 촬영을 위한 광학 기기로서, 피사체로부터 반사된 빛을 굴절시키는 렌즈 및 초점을 조정하거나 흔들림을 보정하기 위해 렌즈를 이동시키는 렌즈 구동 장치를 구비한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 결합 사시도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 케이스가 제거된 모습을 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 제공되는 하우징의 평면도이다.
또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서 제2 액추에이터를 도시한 분해 사시도이다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 하우징(200), 상기 하우징(200)에 수용되는 복수의 렌즈 모듈(310, 320), 상기 복수의 렌즈 모듈(310, 320)을 이동시키는 렌즈 구동 장치, 이미지 센서 모듈 및 상기 하우징(200)과 결합하는 케이스(100)를 포함한다.
하우징(200)에는 복수의 렌즈 모듈(310, 320)과 렌즈 구동 장치가 수용된다.
일 예로, 하우징(200)은 상부와 하부가 개방된 형상이며, 하우징(200)의 내부 공간에 복수의 렌즈 모듈(310, 320)과 렌즈 구동 장치가 수용된다.
본 실시예에서는 하나의 하우징(200)에 복수의 렌즈 모듈(310, 320)이 수용된다. 따라서, 하우징(200)에는 각각의 렌즈 모듈이 독립적으로 수용되기 위한 내부 공간이 복수 개 마련된다.
즉, 하나의 하우징(200)은 제1 렌즈 모듈(310)과 제2 렌즈 모듈(320)이 독립적으로 이동할 수 있도록 구획된 두 개의 내부 공간을 구비한다.
또한, 각각의 렌즈 모듈을 통과한 외부 광이 이미지 센서(610, 620)에 전달될 수 있도록, 하우징(200)에는 각각의 렌즈 모듈의 하부에 대응되는 위치에 광 경로 윈도우(W1, W2)가 복수 개 형성된다.
본 실시예에서는 하나의 하우징(200)에 복수의 렌즈 모듈(310, 320)이 수용되므로, 각각의 렌즈 모듈을 각각의 하우징에 수용하는 경우에 비하여 작업 공정의 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 각각의 렌즈 모듈마다 별도의 하우징을 채용하여, 복수의 하우징을 하나의 인쇄회로기판(700)에 결합시킬 경우에는 복수의 하우징 사이에 존재하는 공간에 의하여 카메라 모듈의 크기가 커지게 되며, 충격 등에 의하여 인쇄회로기판(700)이 휘어질 수 있는 문제가 있다.
인쇄회로기판(700)이 휘어지는 경우에는 생산 과정에서 설정해 놓은 카메라 모듈의 설정 값이 변하게 되어 성능이 저하되게 된다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 하나의 하우징(200)에 복수의 렌즈 모듈(310, 320)이 수용되므로, 카메라 모듈의 크기를 줄일 수 있으며, 충격 등에 의해 인쇄회로기판(700)이 휘어지는 문제를 방지할 수 있다.
복수의 렌즈 모듈(310, 320)은 서로 다른 초점 거리 또는 화각을 가진다. 일 예로, 복수의 렌즈 모듈(310, 320)은 제1 렌즈 모듈(310) 및 제2 렌즈 모듈(320)을 포함할 수 있고, 제1 렌즈 모듈(310)과 제2 렌즈 모듈(320)의 초점 거리 또는 화각은 서로 다를 수 있다.
예를 들어, 제1 렌즈 모듈(310) 및 제2 렌즈 모듈(320) 중 어느 하나는 상대적으로 넓은 화각을 가지고, 나머지 하나는 상대적으로 좁은 화각을 갖는다.
또는, 제1 렌즈 모듈(310) 및 제2 렌즈 모듈(320) 중 어느 하나는 상대적으로 짧은 초점 거리를 가지고, 나머지 하나는 상대적으로 긴 초점 거리를 갖는다.
여기서, 상대적으로 넓은 화각을 갖는 렌즈 모듈은 광각 렌즈(Wide-angle lens)이고, 상대적으로 좁은 화각을 갖는 렌즈 모듈은 망원 렌즈(Telephoto lens)일 수 있다.
이처럼 하나의 하우징(200)에 서로 다른 화각을 갖는 복수의 렌즈 모듈(310, 320)이 구비되는 경우, 광각 렌즈를 이용하여 넓은 배경을 촬영할 수 있을 뿐만 아니라, 필요에 따라 망원 렌즈를 이용하여 원거리의 피사체도 선명하게 촬영할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 광각 렌즈와 망원 렌즈를 통하여 동일 피사체에 대한 복수의 이미지 또는 영상을 촬영하고, 촬영된 복수의 이미지 또는 영상을 이용(일 예로, 합성 등)하여 최종적으로 선명하게 촬영된 피사체의 이미지 또는 영상을 얻을 수 있다. 또한, 저조도 조건에서 피사체를 촬영하더라도 복수의 이미지 또는 영상을 합성하여 밝은 이미지 또는 영상을 얻을 수 있으며, 줌 효과도 구현할 수 있다.
한편, 제1 렌즈 모듈(310) 및 제2 렌즈 모듈(320)은 서로 간의 간격이 최소화되도록 하우징(200)의 내부에 수용된다.
일 예로, 제1 렌즈 모듈(310)의 광 중심과 제2 렌즈 모듈(320)의 광 중심 사이의 거리는 하우징(200)의 너비보다 작게 형성된다.
또한, 제1 렌즈 모듈(310)의 광축과 제2 렌즈 모듈(320)의 광축 사이의 최단 거리는 하우징(200)의 너비보다 작게 형성된다.
여기서, 광 중심은 광이 각 렌즈 모듈(310, 320)의 광축과 만나는 점을 의미하고, 너비는 도 3을 기준으로 직사각 형태의 하우징(200)의 변 중에서 짧은 측의 변의 길이를 의미한다.
제1 렌즈 모듈(310) 및 제2 렌즈 모듈(320)에는 각각 광축이 형성되는데, 제1 렌즈 모듈(310) 및 제2 렌즈 모듈(320)에 의해 촬영된 이미지 또는 영상을 서로 합성할 경우, 제1 렌즈 모듈(310)의 광축과 제2 렌즈 모듈(320)의 광축 사이의 간격이 좁을수록 합성에 이용할 수 있는 이미지 또는 영상의 범위가 넓어지게 된다.
즉, 두 개의 렌즈 모듈(310, 320)로 촬영한 두 개의 이미지를 이용하여 높은 해상도의 이미지를 생성하거나 밝은 이미지를 생성하기 위하여는, 두 개의 렌즈 모듈(310, 320)의 광 중심 간의 거리(또는 광축 사이의 거리)를 가깝게 설계하는 것이 바람직하다.
일 예로, 두 개의 렌즈 모듈(310, 320)의 광 중심 사이의 거리가 멀게 설계될 경우에는 하나의 피사체에 대한 두 개의 이미지가 서로 다르게 촬영되어, 높은 해상도의 이미지 또는 밝은 이미지의 생성이 어려울 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서는 제1 렌즈 모듈(310)의 광 중심과 제2 렌즈 모듈(330)의 광 중심 사이의 거리를 하우징(200)의 너비보다 작게 설계함으로써, 하나의 피사체에 대한 두 개의 이미지를 이용하여 다양한 이미지를 생성할 수 있다.
렌즈 구동 장치는 복수의 렌즈 모듈(310, 320)을 각각 독립적으로 이동시키는 장치이다.
렌즈 구동 장치는 복수의 렌즈 모듈(310, 320)을 광축(Z축) 방향으로 독립적으로 이동시킴으로써 초점을 조정할 수 있고, 복수의 렌즈 모듈(310, 320)을 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시킴으로써 촬영 시의 흔들림을 보정할 수 있다.
일 예로, 렌즈 구동 장치는 제1 및 제2 렌즈 모듈(310, 320)을 광축(Z축) 방향으로 이동시킴으로써 초점을 조정할 수 있고, 제1 및 제2 렌즈 모듈(310, 320) 중 어느 하나를 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시킴으로써 촬영 시의 흔들림을 보정할 수 있다.
제1 및 제2 렌즈 모듈(310, 320) 중 어느 하나는 하나의 축(일 예로, 광축(Z축))을 따라 이동될 수 있고, 나머지 하나는 세 개의 축(일 예로, 광축(Z축), 제1 축(X축), 제2 축(Y축))을 따라 이동될 수 있다.
이를 위하여, 렌즈 구동 장치는 초점만을 조정하는 제1 액추에이터(410) 및 초점을 조정하고 흔들림을 보정하는 제2 액추에이터(420)를 포함한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에서, 제1 렌즈 모듈(310)은 광축 방향으로만 이동 가능하도록 구성되고, 제2 렌즈 모듈(320)은 세 개의 축을 따라 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
하우징(200)에는 제1 렌즈 모듈(310) 및 제2 렌즈 모듈(320)이 광축 방향으로 이동될 때, 제1 렌즈 모듈(310) 및 제2 렌즈 모듈(320)을 가이드 하는 복수의 가이드부(210, 220)를 구비한다.
복수의 가이드부(210, 220)는 홈 형상으로 제공되고, 복수의 볼 부재(AFB1, AFB2)가 광축 방향을 따라 복수의 가이드부(210, 220)에 배치되며, 복수의 볼 부재(AFB1, AFB2)는 구름 운동을 통해 제1 렌즈 모듈(310) 및 제2 렌즈 모듈(320)의 광축 방향으로의 이동을 가이드한다.
일 예로, 하우징(200)에는 제1 렌즈 모듈(310)의 광축 방향으로의 이동을 가이드하는 제1 가이드부(210) 및 제2 렌즈 모듈(320)의 광축 방향으로의 이동을 가이드하는 제2 가이드부(220)가 구비된다.
제1 가이드부(210) 및 제2 가이드부(220)는 광축에 수직한 평면상에서 서로 수직하게 배치된다.
또한, 제1 가이드부(210) 및 제2 가이드부(220)는 하우징(200)의 면 중에서 제1 렌즈 모듈(310)과 제2 렌즈 모듈(320)이 서로 마주보는 측 이외의 면에 구비된다.
또한, 제1 가이드부(210)는 하우징(200)의 측면 중 길이가 더 짧은 면 측에 구비될 수 있고, 제2 가이드부(220)는 하우징(200)의 측면 중 길이가 더 긴 면 측에 구비될 수 있다.
이미지 센서 모듈은 복수의 렌즈 모듈(310, 320)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 장치이다.
일 예로, 이미지 센서 모듈은 복수의 이미지 센서(610, 620), 복수의 이미지 센서(610, 620)와 연결되는 인쇄회로기판(700) 및 적외선 필터(510, 520)를 포함할 수 있다.
적외선 필터(510, 520)는 복수의 렌즈 모듈(310, 320)을 통해 입사된 광 중에서 적외선 영역의 광을 차단하는 역할을 한다.
복수의 이미지 센서(610, 620)는 복수의 렌즈 모듈(310, 320)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환한다. 일 예로 복수의 이미지 센서(610, 620)는 각각 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)일 수 있다.
복수의 이미지 센서(610, 620)는 제1 렌즈 모듈(310)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 제1 이미지 센서(610) 및 제2 렌즈 모듈(320)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 제2 이미지 센서(620)를 포함한다.
제1 이미지 센서(610) 및 제2 이미지 센서(620)에 의해 변환된 전기 신호는 휴대가능한 전자기기의 디스플레이 유닛을 통해 영상으로 출력된다.
제1 이미지 센서(610) 및 제2 이미지 센서(620)는 각각 인쇄회로기판(700)에 고정되며, 와이어 본딩에 의하여 인쇄회로기판(700)과 전기적으로 연결된다.
케이스(100)는 하우징(200)과 결합하며, 카메라 모듈의 내부 구성부품을 보호하는 기능을 한다.
또한, 케이스(100)는 전자파를 차폐하는 기능을 할 수 있다.
일 예로, 카메라 모듈에서 발생된 전자파가 휴대가능한 전자기기 내의 다른 전자부품에 영향을 미치지 않도록 케이스(100)가 전자파를 차폐할 수 있다.
또한, 휴대가능한 전자기기에는 카메라 모듈 이외에 여러 전자부품이 장착되므로, 이러한 전자부품에서 발생된 전자파가 카메라 모듈에 영향을 미치지 않도록 케이스(100)가 전자파를 차폐할 수 있다.
케이스(100)는 금속재질로 제공되어 인쇄회로기판(700)에 구비되는 접지패드에 접지될 수 있으며, 이에 따라 전자파를 차폐할 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 렌즈 구동 장치 중에서 제1 렌즈 모듈(310)을 광축 방향으로 이동시킴으로써 초점을 조정하는 제1 액추에이터(410)에 관하여 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 액추에이터(410)는 마그네트(410a), 코일(410b), 위치 센서(410c), 기판(410d) 및 요크(410e)를 포함할 수 있다.
마그네트(410a)는 제1 렌즈 모듈(310)에 장착되며, 제1 렌즈 모듈(310)과 함께 이동된다.
코일(410b)은 마그네트(410a)와 마주보도록 배치되며, 기판(410d)을 매개로 하우징(200)에 고정된다. 즉, 코일(410b)은 하우징(200)에 장착되는 기판(410d)의 일면에 구비될 수 있다.
코일(410b)의 내측 또는 외측에는 제1 렌즈 모듈(310)의 위치를 감지할 수 있도록 구성된 위치 센서(410c)가 배치될 수 있다. 위치 센서(410c)는 홀 센서일 수 있으며, 제1 렌즈 모듈(310)에 장착된 마그네트(410a)의 자기력 선속의 변화를 통해 제1 렌즈 모듈(310)의 위치를 감지할 수 있다.
코일(410b)과 마그네트(410a) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 제1 렌즈 모듈(310)을 광축 방향(Z 방향)으로 이동시킬 수 있다. 초점 조정 과정에서 제1 렌즈 모듈(310)은 광축 방향(Z 방향)으로 전진 및 후진이 가능하다(즉, 양방향 이동이 가능하다).
여기서, 코일(410b)이 구비된 기판(410d)은 하우징(200)의 측면 중에서 길이가 더 짧은 면에 고정된다.
마그네트(410a)는 하우징(200)의 측면 중에서 길이가 더 짧은 면을 바라보도록 제1 렌즈 모듈(310)의 일 측면에 고정 배치된다.
기판(410d)의 타면에는 요크(410e)가 배치된다. 요크(410e)는 코일(410b)을 사이에 두고 마그네트(410a)와 마주보도록 배치된다.
요크(410e)와 마그네트(410a) 사이에는 광축 방향(Z 방향)에 수직한 방향으로 인력이 작용한다.
따라서, 요크(410e)와 마그네트(410a) 사이의 인력에 의해 볼 부재(AFB1)가 제1 렌즈 모듈(310) 및 하우징(200)과 접촉 상태를 유지할 수 있다.
또한, 요크(410e)는 마그네트(410a)의 자기력이 집속되도록 하는 기능도 한다. 일 예로, 요크(410e)와 마그네트(410a)는 자기 회로(Magnetic circuit)를 형성한다. 이에 따라, 누설 자속이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 렌즈 모듈(310)에 장착된 마그네트(410a)는 하우징(200)의 측면 중에서 길이가 더 짧은 면을 바라보도록 배치되나, 제2 렌즈 모듈(320)에 장착된 마그네트(321a)는 하우징(200)의 측면 중에서 길이가 더 긴 면을 바라보도록 배치된다.
즉, 제1 렌즈 모듈(310)에 장착된 마그네트(410a)와 제2 렌즈 모듈(320)에 장착된 마그네트(321a)는 광축에 수직한 평면에서 서로 수직하게 배치된다. 이와 같은 배치관계를 통하여 두 개의 마그네트(410a, 321a)에 의한 자계가 간섭되지 않도록 할 수 있고, 이에 따라 자동 초점 조정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 렌즈 구동 장치 중에서 제2 렌즈 모듈(320)을 광축 방향 및 광축 방향에 수직한 방향으로 이동시킴으로써, 초점을 조정하고 흔들림을 보정하는 제2 액추에이터(420)에 관하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 제2 렌즈 모듈(320)을 서로 수직한 세 방향(X, Y, Z 방향)으로 이동시키는 제2 액추에이터(420)를 포함한다.
제2 액추에이터(420)는 제2 렌즈 모듈(320)을 광축 방향(Z 방향), 광축 방향(Z 방향)에 수직한 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동시킨다. 여기서, 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)은 서로 수직한 방향이다.
제2 액추에이터(420)에 의해 제2 렌즈 모듈(320)을 광축 방향(Z 방향)으로 이동시킴으로써 초점을 조정할 수 있고, 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동시킴으로써 손떨림과 같은 흔들림을 보정할 수 있다.
제2 액추에이터(420)는 초점을 조정하는 코일(321b) 및 마그네트(321a), 및 흔들림을 보정하는 코일(325b) 및 마그네트(325a)를 포함한다.
도 6을 참조하면, 제2 렌즈 모듈(320)을 서로 수직한 세 방향으로 이동시키기 위하여, 제2 렌즈 모듈(320)과 함께 광축 방향(Z 방향)으로 이동되는 프레임(321) 및 제2 렌즈 모듈(320)이 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동되도록 가이드하는 가이드 부재(323)를 포함한다.
제2 렌즈 모듈(320) 및 가이드 부재(323)는 프레임(321)에 수용되고, 초점 조정 시에 제2 렌즈 모듈(320), 제2 가이드 부재(323) 및 프레임(321)이 광축 방향(Z 방향)으로 함께 이동된다.
흔들림 보정 시에는 제2 렌즈 모듈(320) 및 가이드 부재(323)가 프레임(321) 내에서 광축 방향(Z 방향)에 수직한 방향으로 이동된다.
한편, 외부 충격 등에 의하여 제2 렌즈 모듈(320) 및 가이드 부재(323)가 프레임(321)의 외부로 이탈되는 것을 방지하도록 스토퍼가 제공된다(도 5 및 6 참조).
스토퍼는 제2 렌즈 모듈(320)의 상면 중 적어도 일부를 커버하도록 프레임(321)에 결합된다.
또한, 스토퍼에는 완충부재가 구비될 수 있다(도 5 참조). 완충부재는 프레임(321)이 광축 방향(Z축 방향)으로 이동되는 과정에서 케이스(100)와 충돌할 경우 발생하는 소음, 충격 등을 완충하는 기능을 한다.
또한, 완충부재는 프레임(321) 내에 배치된 제2 렌즈 모듈(320)과 스토퍼가 충돌할 경우 발생하는 소음, 충격 등을 완충하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 완충부재는 스토퍼의 일면(일 예로, 상면)과 타면(일 예로, 하면)으로부터 돌출될 수 있으며, 탄성 재질일 수 있다.
스토퍼의 일면으로부터 돌출된 완충부재는 케이스(100)에 대한 소음, 충격 등을 완충할 수 있고, 스토퍼의 타면으로부터 돌출된 완충부재는 제2 렌즈 모듈(320)에 대한 소음, 충격 등을 완충할 수 있다.
도 6을 참조하여, 제2 렌즈 모듈(320)이 이동되는 방식을 설명한다.
제2 렌즈 모듈(320)은 초점을 조정하기 위하여 제2 액추에이터(420)에 의해 광축 방향(Z 방향)으로 이동된다.
제2 액추에이터(420)는 초점 조정을 위한 구동력을 발생시키는 마그네트(321a)와 코일(321b)을 포함한다.
마그네트(321a)는 프레임(321)에 장착된다. 일 예로, 마그네트(321a)는 프레임(321)의 일면에 장착될 수 있다.
코일(321b)은 마그네트(321a)와 마주보도록 하우징(200)에 장착된다. 일 예로, 코일(321b)은 기판(321d)을 매개로 하우징(200)에 장착될 수 있다. 기판(321d)은 하우징(200)에 장착되고, 코일(321b)은 기판(321d)의 일면에 구비된다.
도면에 도시되지는 않았으나, 기판(321d)의 타면에는 요크가 배치된다.
마그네트(321a)는 프레임(321)에 장착되어 프레임(321)과 함께 광축 방향(Z 방향)으로 이동하는 이동부재이고, 코일(321b)은 하우징(200)에 고정된 고정부재이다.
코일(321b)에 전원이 인가되면, 마그네트(321a)와 코일(321b) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 프레임(321)를 광축 방향(Z 방향)으로 이동시킬 수 있다.
프레임(321)에는 제2 렌즈 모듈(320)이 수용되므로, 프레임(321)의 이동에 의해 제2 렌즈 모듈(320)도 광축 방향(Z 방향)으로 이동된다.
프레임(321)이 이동될 때, 프레임(321)과 하우징(200) 사이의 마찰을 저감하도록 프레임(321)과 하우징(200) 사이에 볼 부재(AFB2)가 배치된다.
볼 부재(AFB2)는 마그네트(321a)의 양측에 배치된다.
본 발명은 제2 렌즈 모듈(320)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다.
따라서, 폐루프 제어를 위하여 위치 센서(321c)가 필요하다. 위치 센서(321c)는 홀 센서일 수 있으며, 제2 렌즈 모듈(320)에 장착된 마그네트(321a)의 자기력 선속의 변화를 통해 제2 렌즈 모듈(320)의 위치를 감지할 수 있다.
위치 센서(321c)는 코일(321b)의 내측 또는 외측에 배치되며, 코일(321b)이 장착되는 기판(321d)에 장착될 수 있다.
초점 조정 과정에서 제2 렌즈 모듈(320)은 광축 방향(Z 방향)으로 전진 및 후진이 가능하다(즉, 양방향 이동이 가능하다).
제2 렌즈 모듈(320)은 흔들림을 보정하기 위하여 제2 액추에이터(420)에 의해 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동된다.
예를 들어, 제2 액추에이터(420)는 사용자의 손떨림 등에 의해 영상 촬영 시 흔들림이 발생할 때, 흔들림에 대응하는 상대변위를 제2 렌즈 모듈(320)에 부여함으로써 흔들림을 보상한다.
여기서, 프레임(321) 내에는 가이드 부재(323)가 수용되며, 가이드 부재(323)는 제2 렌즈 모듈(320)의 이동을 가이드하는 기능을 한다.
가이드 부재(323)와 제2 렌즈 모듈(320)은 프레임(321) 내에 삽입된다. 가이드 부재(323)와 제2 렌즈 모듈(320)은 프레임(321) 내에서 제1 방향(X 방향)으로 함께 이동되도록 구성되고, 제2 렌즈 모듈(320)은 가이드 부재(323)에 대하여 제2 방향(Y 방향)으로 이동되도록 구성된다.
제2 액추에이터(420)는 흔들림 보정을 위한 구동력을 발생시키는 복수의 마그네트(325a)와 복수의 코일(325b)을 포함한다.
복수의 마그네트(325a)와 복수의 코일(325b) 중에서, 일부는 제1 방향(X 방향)으로 마주보도록 배치되어 제1 방향(X 방향)으로의 구동력을 발생시키고, 나머지는 제2 방향(Y 방향)으로 마주보도록 배치되어 제2 방향(Y 방향)으로의 구동력을 발생시킨다.
복수의 마그네트(325a)는 제2 렌즈 모듈(320)에 장착되고, 복수의 마그네트(325a)와 마주보는 복수의 코일(325b)은 기판(325c)을 매개로 하우징(200)에 장착된다.
복수의 마그네트(325a)는 제2 렌즈 모듈(320)과 함께 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동되는 이동부재이고, 복수의 코일(325b)은 하우징(200)에 고정된 고정부재이다.
한편, 본 발명에는 가이드 부재(323) 및 제2 렌즈 모듈(320)을 지지하는 복수의 볼 부재(OISB1, OISB2)가 제공된다. 복수의 볼 부재(OISB1, OISB2)는 흔들림 보정 과정에서 가이드 부재(323) 및 제2 렌즈 모듈(320)을 가이드하는 기능을 한다. 또한, 프레임(321), 가이드 부재(323) 및 제2 렌즈 모듈(320) 간의 광축 방향(Z 방향)으로의 간격을 유지시키는 기능도 한다.
복수의 볼 부재(OISB1, OISB2)는 제1 볼 부재(OISB1) 및 제2 볼 부재(OISB2)를 포함한다.
제1 볼 부재(OISB1)는 프레임(321)과 가이드 부재(323) 사이에 배치되고, 제2 볼 부재(OISB2)는 가이드 부재(323)와 제2 렌즈 모듈(320) 사이에 배치된다.
제1 볼 부재(OISB1)는 가이드 부재(323)와 제2 렌즈 모듈(320)의 제1 방향(X 방향)으로의 이동을 가이드하고, 제2 볼 부재(OISB2)는 제2 렌즈 모듈(320)의 제2 방향(Y 방향)으로의 이동을 가이드한다.
일 예로, 제1 볼 부재(OISB1)는 제1 방향(X 방향)으로의 구동력이 발생한 경우에 제1 방향(X 방향)으로 구름운동한다. 이에 따라, 제1 볼 부재(OISB1)는 가이드 부재(323)와 제2 렌즈 모듈(320)의 제1 방향(X 방향)으로의 이동을 가이드한다.
또한, 제2 볼 부재(OISB2)는 제2 방향(Y 방향)으로의 구동력이 발생한 경우에 제2 방향(Y 방향)으로 구름운동한다. 이에 따라, 제2 볼 부재(OISB2)는 제2 렌즈 모듈(320)의 제2 방향(Y 방향)으로의 이동을 가이드한다.
프레임(321)과 가이드 부재(323)가 서로 광축 방향(Z 방향)으로 마주보는 면에는 각각 제1 볼 부재(OISB1)를 수용하는 제1 가이드홈부(323a)가 형성된다.
제1 볼 부재(OISB1)는 제1 가이드홈부(323a)에 수용되어 프레임(321)과 가이드 부재(323) 사이에 끼워진다.
제1 볼 부재(OISB1)는 제1 가이드홈부(323a)에 수용된 상태에서, 광축 방향(Z 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로의 이동이 제한되고, 제1 방향(X 방향)으로만 이동될 수 있다. 일 예로, 제1 볼 부재(OISB1)는 제1 방향(X 방향)으로만 구름운동 가능하다.
이를 위하여, 제1 가이드홈부(323a)의 평면 형상은 제2 방향(Y 방향)으로의 폭보다 제1 방향(X 방향)으로의 길이가 더 긴 직사각형일 수 있다.
가이드 부재(323)와 제2 렌즈 모듈(320)이 서로 광축 방향(Z 방향)으로 마주보는 면에는 각각 제2 볼 부재(OISB2)를 수용하는 제2 가이드홈부(323b)가 형성된다.
제2 볼 부재(OISB2)는 제2 가이드홈부(323b)에 수용되어 가이드 부재(323)와 제2 렌즈 모듈(320) 사이에 끼워진다.
제2 볼 부재(OISB2)는 제2 가이드홈부(323b)에 수용된 상태에서, 광축 방향(Z 방향) 및 제1 방향(X 방향)으로의 이동이 제한되고, 제2 방향(Y 방향)으로만 이동될 수 있다. 일 예로, 제2 볼 부재(OISB2)는 제2 방향(Y 방향)으로만 구름운동 가능하다.
이를 위하여, 제2 가이드홈부(323b)의 평면 형상은 제1 방향(X 방향)으로의 폭보다 제2 방향(Y 방향)으로의 길이가 더 긴 직사각형일 수 있다.
제1 방향(X 방향)으로 구동력이 발생하면, 가이드 부재(323) 및 제2 렌즈 모듈(320)이 함께 제1 방향(X 방향)으로 움직인다.
여기서, 제1 볼 부재(OISB1)는 제1 방향(X 방향)으로 구름 운동한다. 이때, 제2 볼 부재(OISB2)의 움직임은 제한된다.
또한, 제2 방향(Y 방향)으로 구동력이 발생하면, 제2 렌즈 모듈(320)이 제2 방향(Y 방향)으로 움직인다.
여기서, 제2 볼 부재(OISB2)는 제2 방향(Y 방향)으로 구름 운동한다. 이때, 제1 볼 부재(OISB1)의 움직임은 제한된다.
이와 같이, 흔들림 보정 과정에서 일부 볼 부재의 움직임을 제한함으로써, 제2 렌즈 모듈(320)을 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 모두 이동시킬 수 있다.
본 발명은 흔들림 보정 과정에서 제2 렌즈 모듈(320)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다.
따라서, 폐루프 제어를 위한 위치 센서(325d)가 제공되며, 위치 센서(620d)는 복수의 코일(325b)의 내측에 배치될 수 있다.
위치 센서(325d)는 홀 센서일 수 있으며, 위치 센서(325d)는 복수의 마그네트(325a)의 자기력 선속의 변화를 통해 제2 렌즈 모듈(320)의 위치를 감지할 수 있다.
한편, 본 발명에는 흔들림 보정을 위한 복수의 마그네트(325a)에 대하여 광축 방향(Z 방향)으로 인력을 발생시키는 요크부(327)가 제공된다. 요크부(327)는 자성체일 수 있다.
요크부(327)는 프레임(321)에 고정되고, 흔들림 보정을 위한 복수의 마그네트(325a)와 광축 방향(Z 방향)으로 마주본다.
따라서, 요크부(327)와 복수의 마그네트(325a) 사이에는 광축 방향(Z 방향)으로 인력이 발생한다.
요크부(327)와 복수의 마그네트(325a) 사이의 인력에 의하여 제2 렌즈 모듈(320)이 요크부(327)를 향하는 방향으로 가압되므로, 제2 렌즈 모듈(320), 가이드 부재(323) 및 프레임(321)은 제1 볼 부재(OISB1) 및 제2 볼 부재(OISB2)와 접촉 상태를 유지할 수 있다.
예를 들어, 요크부(327)와 복수의 마그네트(325a) 사이의 인력에 의하여, 제2 렌즈 모듈(320)이 가이드 부재(323)를 향하여 가압되고, 이에 따라 가이드 부재(323)가 프레임(321)을 향하여 가압된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 일부 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은 하우징(2000), 하우징(2000)에 수용되는 제1 및 제2 렌즈 모듈(3100, 3200) 및 하우징(2000)과 결합하는 케이스(1000)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 제1 렌즈 모듈(3100)과 제2 렌즈 모듈(3200)이 모두 세 개의 축을 따라 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
즉, 제1 렌즈 모듈(3100) 및 제2 렌즈 모듈(3200)은 각각 초점 조정 및 흔들림 보정이 가능하도록 구성될 수 있다.
초점 조정 및 흔들림 보정을 위한 구성 및 각 렌즈 모듈(3100, 3200)을 이동시키는 방식은 앞서 설명한 도 6의 실시예와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 제1 렌즈 모듈(3100)에 구비된 초점 조정을 위한 마그네트는 하우징(2000)의 측면 중에서 길이가 더 긴 면을 바라보도록 배치되고, 제2 렌즈 모듈(3200)에 구비된 초점 조정을 위한 마그네트는 하우징(2000)의 측면 중에서 길이가 더 짧은 면을 바라보도록 배치된다.
즉, 제1 렌즈 모듈(3100)에 장착된 초점 조정을 위한 마그네트와 제2 렌즈 모듈(3200)에 장착된 초점 조정을 위한 마그네트는 광축에 수직한 평면에서 서로 수직하게 배치된다.
또한, 각 렌즈 모듈(3100, 3200)에 장착되는 흔들림 보정을 위한 코일(OISC1, OISC2)은 각 렌즈 모듈(3100, 3200)이 서로 마주보는 면 이외의 면에 장착된다.
이와 같은 배치관계를 통하여 각 렌즈 모듈(3100, 3200)에 장착된 마그네트 및 코일의 자계가 간섭되지 않도록 할 수 있고, 이에 따라 자동 초점 조정 및 흔들림 보정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 일부 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은 하우징(20), 하우징(20)에 수용되는 제1 및 제2 렌즈 모듈(31, 32) 및 하우징(20)과 결합하는 케이스(10)를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 제1 렌즈 모듈(31)을 광축 방향으로 이동시키는 액추에이터(41) 및 제2 렌즈 모듈(32)을 광축 방향으로 이동 시키는 액추에이터(42)를 포함한다.
액추에이터(41)는 제1 렌즈 모듈(31)에 장착되는 마그네트(41a), 마그네트(41a)와 마주보도록 기판(50)에 구비되는 코일(41b)과 위치 센서(41c)를 포함할 수 있다.
또한, 액추에이터(42)는 제2 렌즈 모듈(32)에 장착되는 마그네트(42a), 마그네트(42a)와 마주보도록 기판(50)에 구비되는 코일(42b)과 위치 센서(42c)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 제1 렌즈 모듈(31)과 제2 렌즈 모듈(32)이 각각 독립적으로 광축 방향으로만 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
즉, 제1 렌즈 모듈(31) 및 제2 렌즈 모듈(32)은 각각 초점 조정이 가능하도록 구성될 수 있다.
초점 조정을 위한 구성 및 각 렌즈 모듈(31, 32)을 이동시키는 방식은 앞서 설명한 도 1 내지 5의 실시예와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 하우징(20)에는 기판(50)이 부착되며, 코일(31b, 32b)들은 기판(50)을 매개로 하우징(20)에 고정된다.
기판(50)은 하우징(20)의 측면 중에서 길이가 더 긴 면에 부착되고, 기판(50)의 일면에는 코일(31b, 32b)들이 구비된다.
도면에 도시되지는 않았으나, 기판(50)의 타면에는 마그네트(31a, 32a)에 대하여 광축 방향에 수직한 방향으로 인력을 발생시키는 요크가 구비된다.
또한, 요크는 마그네트(31a, 32a)들의 자기력이 집속되도록 하는 기능도 한다. 일 예로, 요크와 마그네트(31a, 32a)들은 자기 회로(Magnetic circuit)를 형성한다. 이에 따라, 누설 자속이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
요크와 마그네트(31a, 32a)들이 각각 자기 회로(Magnetic circuit)를 형성하므로, 액추에이터(41, 42)들을 하우징(20)의 측면 중에서 길이가 더 긴 면에 함께 형성하더라도, 자계가 간섭되지 않도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은 구조를 간단하게 하면서도 자동 초점 조정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 케이스
200: 하우징
310: 제1 렌즈 모듈
320: 제2 렌즈 모듈
410: 제1 액추에이터
420: 제2 액추에이터
700: 인쇄회로기판

Claims (9)

  1. 광축 방향으로 독립적으로 이동 가능하도록 구성된 제1 렌즈 모듈과 제2 렌즈 모듈;
    상기 제1 렌즈 모듈과 상기 제2 렌즈 모듈을 수용하는 하나의 하우징; 및
    상기 제1 렌즈 모듈을 상기 광축 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키며, 상기 제1 렌즈 모듈에 장착된 마그네트와 상기 하나의 하우징에 고정된 코일을 포함하는 제1 액추에이터; 및
    상기 제2 렌즈 모듈을 상기 광축 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키며, 상기 제2 렌즈 모듈에 장착된 마그네트와 상기 하나의 하우징에 고정된 코일을 포함하는 제2 액추에이터;를 포함하며,
    상기 제1 액추에이터의 마그네트와 상기 제2 액추에이터의 마그네트는 광축에 수직한 평면에서 서로 수직하게 배치되는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 하우징은 상기 제1 렌즈 모듈과 상기 제2 렌즈 모듈이 독립적으로 이동할 수 있도록 구획된 두 개의 내부 공간을 구비하는 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 모듈은 상기 광축 방향으로만 이동 가능하도록 구성되고,
    상기 제2 렌즈 모듈은 상기 광축 방향 및, 상기 광축 방향에 수직한 제1 방향과 제2 방향으로 이동 가능하도록 구성되는 카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 렌즈 모듈을 수용하며, 상기 하우징 내에서 상기 제2 렌즈 모듈과 함께 상기 광축 방향으로 이동할 수 있도록 구성되는 프레임; 및
    상기 프레임 내에 배치되고, 상기 프레임과 함께 상기 광축 방향으로 이동할 수 있도록 구성되는 가이드 부재;를 더 포함하고,
    상기 제2 렌즈 모듈과 상기 가이드 부재는 상기 프레임 내에서 상기 제1 방향으로 이동할 수 있도록 구성되고,
    상기 제2 렌즈 모듈은 상기 가이드 부재에 대해 상기 제2 방향으로 이동할 수 있도록 구성되는 카메라 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프레임과 상기 가이드 부재 사이, 및 상기 가이드 부재와 상기 제2 렌즈 모듈 사이에는 각각 복수의 볼 부재가 배치되는 카메라 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 액추에이터는,
    상기 제2 렌즈 모듈을 상기 광축 방향에 수직한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키며, 상기 제2 렌즈 모듈에 부착되는 복수의 마그네트 및 상기 복수의 마그네트와 마주보게 배치되는 복수의 코일을 더 포함하는 카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 모듈과 상기 제2 렌즈 모듈은 각각 상기 광축 방향 및, 상기 광축 방향에 수직한 제1 방향과 제2 방향으로 이동 가능하도록 구성되는 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액추에이터는,
    상기 제1 렌즈 모듈을 상기 광축 방향에 수직한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키며, 상기 제1 렌즈 모듈에 부착되는 복수의 마그네트 및 상기 복수의 마그네트와 마주보게 배치되는 복수의 코일을 더 포함하며,
    상기 제2 액추에이터는,
    상기 제2 렌즈 모듈을 상기 광축 방향에 수직한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키며, 상기 제2 렌즈 모듈에 부착되는 복수의 마그네트 및 상기 복수의 마그네트와 마주보게 배치되는 복수의 코일을 더 포함하는 카메라 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 액추에이터의 복수의 마그네트와 상기 제2 액추에이터의 복수의 마그네트는 광축에 수직한 평면에서 서로 수직하게 배치되는 카메라 모듈.
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