KR20170126993A - 접이식 렌즈 카메라용 저-프로파일 3-축 액추에이터 - Google Patents

접이식 렌즈 카메라용 저-프로파일 3-축 액추에이터 Download PDF

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Abstract

접이식 렌즈 모듈 직경 및 렌즈 광축에 수직인 방향으로의 렌즈 모듈 이동에 의해 카메라 모듈 높이가 결정되는 접이식 카메라 모듈들 및 이러한 접이식 카메라 모듈들을 포함하는 이중 애퍼처 카메라들. 접이식 카메라 모듈은 카메라 모듈 높이보다 작은 크기를 가지는 OIS 및 AF 액추에이터들을 포함하며 따라서 카메라 모듈 높이를 부가하지 않는다.

Description

접이식 렌즈 카메라용 저-프로파일 3-축 액추에이터
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2015년 6월 24일에 출원된 미국 가출원 제62/183,974호의 우선권을 주장하며 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된다.
분야
본 명세서에 예시적으로 개시된 실시예들은 일반적으로 디지털 카메라, 특히 단일 및/또는 이중 애퍼처("이중 광학 모듈") 디지털 카메라의 광학 이미지 안정화(OIS) 및 오토 포커스(AF)에 관한 것이다.
최근에, 휴대폰(특히 스마트폰), 태블릿 및 랩톱과 같은 모바일 장치가 보편화되었다. 이들 장치 중 다수는, 주 후방 카메라(즉, 장치의 배면에 있는 카메라, 사용자와 반대 방향에 있으며 캐주얼한 사진 촬영에 자주 사용됨) 및 보조 전방 카메라(즉, 장치의 앞면에 위치되어 있으며 화상 회의에 자주 사용됨)를 포함하여 하나 또는 두 개의 소형 카메라를 포함한다.
상대적으로 사실상 소형이지만, 이들 카메라의 대부분의 디자인은 디지털 스틸 카메라의 전통적 구조와 매우 유사하며, 즉 이미지 센서의 상부에 위치된 광학 구성 요소(또는 일련의 몇몇 광학 요소들 및 주 애퍼처)를 포함한다. 광학 구성 요소(또는 "광학"이라고도 지칭됨)는 들어오는 광선들을 굴절시키고 그것들을 꺾어지게(bend)하여 센서 상에 장면의 이미지를 생성한다. 이들 카메라의 크기는 주로 센서의 크기와 광학의 높이에 의해 결정된다. 이들은 일반적으로 렌즈의 초점 거리("f")와 그것의 FOV(field of view)를 통해 함께 관련된다 - 특정 크기의 센서 상에 특정 FOV를 이미지화해야 하는 렌즈는 특정 초점 거리를 갖는다. FOV를 일정하게 유지하면, 센서 크기(예를 들어, X-Y 평면에서)가 커질수록 초점 길이 및 광학 높이가 더 커지게 된다.
광학 및 센서 외에도, 현대 카메라는 일반적으로 두 가지 주요 목적을 위한 기계적 움직임(작동) 메커니즘: 센서 상의 이미지 포커싱(focusing) 및 광학 이미지 안정화(OIS)를 더 포함한다. 포커싱을 위해, 보다 진보된 카메라에서는, 액추에이터에 의해서 렌즈 모듈(또는 적어도 렌즈 모듈의 렌즈 요소)의 위치가 변경될 수 있으며, 캡처된 대상 또는 장면에 따라 초점 거리가 변경될 수 있다.
이들 카메라들에서, 매우 짧은 거리(예를 들어, 10cm)에서 무한대까지 물체들을 캡처링하는 것이 가능하다. 디지털 스틸 카메라의 추세는 줌 기능(예를 들어, 5배, 10배 또는 그 이상)을 늘리고, 휴대 전화(특히 스마트폰) 카메라에서, 픽셀 크기를 줄이고 픽셀 수를 늘리는 것이다. 이러한 추세는 손떨림에 대한 더 큰 민감도 또는 더 긴 노출 시간의 필요성을 야기한다. 이러한 추세의 요구에 응답하기 위해 OIS 메커니즘이 필요하다.
OIS 지원 카메라에서는, 이미지 캡처 중의 손떨림을 취소하기 위해 렌즈 및 카메라 모듈은 그것의 측면 위치 및 틸트 각을 신속한 방식으로 변경할 수 있다. 카메라 흔들림은 카메라 모듈을 6 자유도로 이동시키게 되며, 즉, 세 자유도의 선형 이동(X, Y 및 Z), 피치(X 축 중심의 틸트), 요(Y 축 중심의 틸트) 및 롤(Z 축 중심의 틸트)이다.
도 1은 단일 애퍼처 카메라 모듈(100) 내의 예시적인 고전적인 네 개의 로드 스프링(rod-springs)(102a-d) OIS 구조를 나타낸다. 네 개의 로드 스프링은 렌즈 모듈(106)을 이동시키는 AF 액추에이터(도시되지 않음)를 통상적으로 수용하는 상부 프레임(104)에 단단히 연결되어 있다. 이 구조는 도 1a의 X-Y 평면(이동)에서 원하는 모드의 이동을 가능하게 하지만, 도 1b의 Z 축 중심의 원치 않는 회전(비틀림) 모드를 허용한다. 후자는 코일에 의해 가해지는 비대칭 힘 또는 사용자의 (또는 전화) 움직임, 로드 스프링의 불완전성 및 네 개의 스프링 로드 스프링 + 프레임 구조의 높은 회전 컴플라이언스와 같은 여러 가지 원인의 조합에 의한 것일 수 있다.
중심에 있는 단일 애퍼처 카메라 모듈의 경우에는, 렌즈가 축 대칭이기 때문에 Z 축 중심의 회전은(도 1에 도시된 예시적인 좌표계에 따른) 이미지 품질에 심각한 영향을 미치지 않는다. 그러나 이것은 이중 카메라 모듈의 OIS에 영향을 미친다(도 2a). 도 2a는 이중 애퍼처 카메라(200)의 두 개의 카메라 모듈(204 및 206) 사이에 대략 중심에 있는(도면에서 Z 축에 평행한) 축(202) 중심의 회전 모드를 (a)에 나타낸다. 회전 축(202)의 위치 때문에, 회전은 이미지 품질의 현저한 저하를 야기할 수 있다. 회전은 예측할 수 없는 방식으로 각각의 렌즈가 원치 않는 방향(도 2a(b)에서 화살표로 도시됨)으로 시프트되게 한다. 그 결과, 이미지의 모션 블러 및 반대되는 Y 방향으로의 두 개의 렌즈의 시프트가 발생하여, 각 카메라 모듈에 의해 수신된 이미지 사이의 편심을 야기하고, 따라서 융합 알고리즘 결과에 잠재적으로 치명적인 영향을 미친다.
또 다른 문제점은 도 2b에 도시된 카메라(250)와 같은 접이식 광학 줌 이중 애퍼처 카메라에서 발생할 수 있다. 이러한 카메라는 공동 소유의 국제특허출원 PCT/IB2016/052179에 예로서 상세히 설명되어있다. 카메라(250)는 제 1 광축(270)을 가진 "접이식" 카메라 모듈(252) 및 축(270)에 수직인 제 2 광축(272)을 가진 직립형(upright)(비접이식) 카메라 모듈(254)을 포함한다.
축(272)에 평행한 광 경로의 축(270)에 평행한 광 경로에 대한 90° 폴딩은 광 경로 폴딩 요소(OPFE)(274)에 의해 수행된다. OPFE는 예시적으로 프리즘 또는 거울일 수 있다. 다른 구성 요소들 중에서, 접이식 카메라 모듈(252)은 X-Y 평면에서 렌즈 모듈(256)(및 이후 "접이식 렌즈"로 지칭되는 렌즈)을 이동시키는 렌즈 작동 서브어셈블리를 포함한다.
렌즈 작동 서브어셈블리는 렌즈 모듈(256)을 베이스(260) 위에 거는 네 개의 가요성 걸이 부재(즉, 위에 언급된 "로드 스프링")(258)를 갖는 걸이 구조를 포함한다. 일부 예시적인 실시예에서, 걸이 부재(256a-d)는 네 개의 와이어 형태일 수 있으며 "와이어 스프링" 또는 "폴"이라고 지칭될 수 있다. 걸이 구조는 당 업계에 공지된 바와 같이 평면 내 움직임을 허용하고 공동 소유의 미국 특허출원 제14/373,490호에 예시적으로 기술되어 있다. 예시적으로, AF를 달성하기 위해 렌즈의 제 1 이동 방향(262)이 사용되고 OIS를 달성하기 위해 제 2 이동 방향(264)이 사용된다.
제 3 이동, 전술한 바와 같이 Z 축에 평행한 축을 중심으로 하는 렌즈의 원치 않는 회전(266)은 실제로 렌즈의 동적 틸트의 원치 않는 영향을 야기하며(렌즈의 광축은 그 회전으로 인해 센서의 표면에 수직일 수 없다), 보통 한 쪽 면은 날카롭고 다른 쪽 면은 흐릿해질 수 있는 결과를 낳는다. 이러한 카메라의 액추에이터는 일반적으로 보이스 코일 자석(VCM) 액추에이터이다. OIS 이동 및 Z-방향 AF 이동을 제공하는 공지된 VCM의 주요 문제점은 이동된 렌즈 모듈보다 VCM이 X 및 Y 축을 따라 더 크다는 점이다.
이러한 메커니즘 및 기능의 통합은 표준 제조 공정을 따라야 하며 카메라 높이에 불이익을 초래해서는 안 되는 AF 및 OIS 메커니즘을 갖춘 접이식 카메라 모듈을 갖는 것이 유리할 것이다. 이러한 접이식 카메라 모듈을 포함하는 접이식 렌즈 이중 애퍼처 카메라를 갖는 것이 더욱 유리할 것이다.
다양한 예시적인 실시예에서, 각각의 접이식 카메라 모듈 높이를 갖는 접이식 카메라 모듈, 제 1 광축을 갖는 렌즈를 구비한 렌즈 모듈을 포함하는 각각의 접이식 카메라 모듈, 상기 접이식 카메라 모듈의 제 1 단부에 위치된 이미지 센서, 상기 카메라 모듈의 측면에 위치되며 상기 제 1 광축에 평행한 제 1("포커싱") 방향으로 상기 렌즈 모듈의 제 1 이동을 제공하도록 동작 가능한 제 1 액추에이터, 상기 카메라 모듈의 제 2 단부에 위치되고 상기 제 1 방향에 수직인 제 2("높이") 방향으로 상기 렌즈 모듈의 제 2 이동을 제공하도록 동작 가능한 제 2 액추에이터, 여기서 상기 접이식 카메라 모듈 높이는 상기 렌즈 모듈의 직경 및 상기 제 2 이동 범위에 의해 정의되며, 상기 카메라 모듈의 제 2 단부에 위치되고 상기 제 1 및 제 2 방향 모두에 수직인 제 3("폭") 방향으로 상기 렌즈 모듈의 제 3 이동을 제공하도록 동작 가능한 제 3 액추에이터가 제공된다.
예시적인 실시예에서, 카메라 높이 방향의 각 액추에이터용 액추에이터 크기는 카메라 높이보다 작다.
예시적인 실시예에서, 접이식 카메라 모듈은 제 1 방향을 향해 제 1 방향에 평행한 광 경로를 폴딩하도록 구성된 OPFE를 더 포함한다.
예시적인 실시예에서, 제 1 이동은 렌즈 모듈에 부착된 부재에 형성된 복수의 홈에 결합된 복수의 롤링 볼에 의해 가능해진다.
예시적인 실시예에서, 제 1 이동은 렌즈 모듈에 부착된 복수의 리프 스프링(leaf spring)들에 의해 가능해진다.
예시적인 실시예에서, 제 2 및 제 3 이동은 OPFE와 이미지 센서 사이에 위치된 접이식 카메라 모듈의 정적 부분(static part)에 부착된 리프 스프링에 의해 가능해진다.
예시적인 실시예에서, 복수의 롤링 볼 및 복수의 홈은 접이식 카메라 모듈 높이를 증가시키지 않도록 크기가 형성된다.
예시적인 실시예에서, 복수의 리프 스프링은 접이식 카메라 모듈 높이를 증가시키지 않도록 크기가 형성된다.
예시적인 실시예에서, 접이식 카메라 모듈은 카메라 모듈의 제 2 단부에 위치되고 제 1 광축 중심의 롤(roll)을 피하기 위해 제 4 이동을 제공하도록 동작 가능한 제 4 액추에이터를 더 포함하며, 상기 제 4 액추에이터는 카메라 높이보다 작은 카메라 높이의 방향의 액추에이터 크기를 갖는다.
일부 예시적인 실시예에서, OPFE는 프리즘이다. 이러한 일부 실시예에서, 렌즈 모듈은 프리즘에 단단히 부착되어 렌즈-프리즘 유닛을 형성한다.
일부 예시적인 실시예에서, 접이식 카메라 모듈은 이중 애퍼처 카메라에 제 2 카메라 모듈과 함께 포함된다. 상기 제 2 카메라 모듈은 상기 제 2 방향과 평행한 제 2 광축을 갖는 직립형 카메라 모듈일 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들의 비제한적인 예가 본 단락에 열거된 첨부 도면을 참조하여 아래에서 설명된다. 이러한 도면 및 설명은 본 명세서에 개시된 실시예들을 나타내고 명료화하기 위한 것이며, 어떠한 방식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 다른 도면에서의 동일한 요소는 동일한 도면 부호로 표시될 수 있다.
도 1은 예시적인 고전적인 네 개의 와이어 스프링 OIS 구조를 갖는 카메라 모듈: (a) 원하는 X-Y 변형 모드, 및 (b) Z 축 중심의 원치 않는 회전 모드를 도시한다;
도 2a는 (a) 두 개의 카메라 모듈 사이의 대략 중심에 있는 축 중심의 회전 모드, 및 (b) 원치 않은 방향으로의 각 렌즈의 이동에 있는 이중 애퍼처 카메라를 도시한다.
도 2b는 접이식 광학 카메라 모듈을 갖는 이중 카메라 모듈을 도시한다.
도 3a는 본 명세서에 개시된 접이식 카메라 모듈의 제 1 실시예의 등각도를 개략적으로 도시한다.
도 3b는 도 3a의 접이식 카메라 모듈의 제 1 분해 등각도를 개략적으로 도시한다.
도 3c는 도 3a의 접이식 카메라 모듈의 제 2 분해 등각도를 개략적으로 도시한다.
도 4a는 본 명세서에 개시된 접이식 카메라 모듈의 제 2 실시예의 등각도를 개략적으로 도시한다.
도 4b는 도 4a의 접이식 카메라 모듈의 두 개의 분해 등각도를 개략적으로 도시한다.
도 4c는 렌즈 모듈 X 축 이동으로 인한 전체 카메라 높이의 작은 변화를 개략적으로 도시한다.
도 5a는 본 명세서에 개시된 접이식 카메라 모듈의 제 3 실시예의 등각도를 개략적으로 도시한다.
도 5b는 도 5a의 접이식 카메라 모듈의 분해 등각도를 개략적으로 도시한다.
이하의 설명에서, 다음의 X-Y-Z 좌표계는 설명의 목적으로만 예시적으로 선택된다: Z 축은 후술하는 접이식 카메라 모듈("제 1" 광축이라 지칭함)의 렌즈 모듈의 광축에 평행하지만, X 및 Y 축은 Z 축 및 서로에 수직이며 접이식 카메라 이미지 센서의 평면과 평행한 평면을 형성한다(예를 들어, 도 3 참조). X 축은 또한 도 2b의 축(272)과 같은 "제 2" 광축에 평행하다.
도 3a는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른 접이식 카메라 모듈(300)의 제 1 실시예의 등각도를 개략적으로 도시한다.
도 3b는 접이식 카메라 모듈(300)의 제 1 분해 등각도를 개략적으로 도시하고, 도 3c는 접이식 카메라 모듈(300)의 제 2 분해 등각도를 개략적으로 도시한다.
상기 카메라 모듈(100)과 유사하게, 카메라 모듈(100)은 카메라(250) 또는 공동 소유의 미국 특허출원 제2016-0044247호에 기술된 다른 카메라처럼 접이식 렌즈 이중 애퍼처 카메라에 예시적으로 포함될(통합될) 수 있다.
카메라 모듈(300)은 카메라 모듈(300)의 제 1 단부(303)에 위치되고 X-Y 평면 내에 이미징 표면을 갖는 이미지 센서(302), Z 축에 평행한 제 1 광학 축(306)을 갖는 렌즈 모듈(304), 및 이미지 센서 표면에 대해 45도 정상 틸트된 반사면(310)을 갖는 프리즘(308)의 형상인 OPFE를 포함하며, X 방향으로부터 도달하는 광이 상기 프리즘에 의해 Z 방향으로 틸트된다.
OPFE는 이후 일반적으로 "프리즘(prism)"으로 지칭될 것이며, 거울 또는 임의의 다른 반사 요소일 수 있다는 것을 이해해야 한다. 렌즈 모듈(304)은 프리즘에 단단히 결합되고 두 개의 요소는 단일 "렌즈-프리즘 유닛"(324)(렌즈와 프리즘이 함께 움직이도록)을 형성한다. 카메라 모듈(100)과 대조적으로, 카메라 모듈(300)은 세 방향 X-Y-Z로 렌즈-프리즘 유닛(324)을 이동시키는 결합 렌즈 및 프리즘 작동 어셈블리(렌즈-프리즘 작동 어셈블리라고도 지칭함)를 포함한다. 렌즈-프리즘 작동 어셈블리는 베이스(318) 및 이동 지지 구조(330)에 단단히 결합된 수직 섹션(312a 또는 312b) 사이에서 렌즈-배럴 유닛을 거는 네 개의 가요성 걸이 부재(316a-d)를 포함하는 걸이 부재(316)를 포함한다.
부재(316a-d)는 네 개의 와이어 형태일 수 있으며 "와이어 스프링" 또는 "폴"이라고 지칭될 수 있다. 걸이 부재(316)는 당 업계에 공지된 바와 같이 X-Y 움직임을 허용한다. 지지 구조(330)는 두 개의 사이드 부재(320a 및 320b) 및 후면 프레임(322)을 갖는 U 자형을 갖는 것으로 예시적으로 도시되어 있다. 후면 패널은 접이식 카메라 모듈의 제 1 광축을 따른 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부(321)에 위치되어 있다. 걸이 부재(316a-d)는 수직 섹션(312a 및 312b)과 사이드 부재(320a 및 320b) 사이에서 연장한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "제 1 단부" 및 "제 2 단부"는 반드시 접이식 카메라 모듈의 물리적인 단부에 한정되는 것이 아니라, 광학 경로를 따르는 위치와 관련된다: 제 1 단부는 본 명세서의 도 3a-c에서와 같이 프리즘 및/또는 접이식 렌즈 모듈 이전의 광학 경로에 있고, 제 2 단부는 접이식 렌즈 모듈 및/또는 추가의 프리즘 내에(후자는 예를들면 공동 소유의 미국 특허출원 제2016-0044247호의 도 3에 도시된 접이식 카메라 모듈에서와 같음) 있다.
카메라 모듈(300)에서, 렌즈-프리즘 작동 어셈블리는 네 개의 액추에이터(예를 들어, 보이스 코일 모터 또는 "VCM")를 포함하고, 각각의 액추에이터는 각각의 자석 및 코일을 포함한다. 따라서, 제 1 액추에이터는 자석(326a) 및 코일(328a)을 포함하고, 제 2 액추에이터는 자석(326b) 및 코일(328b)을 포함하고, 제 3 액추에이터는 자석(326c) 및 코일(328c)을 포함하고, 제 4 액추에이터는 자석(326d) 및 코일(328d)을 포함한다. 제 1, 제 2 및 제 3 액추에이터는 예를 들어 OIS를 위해 실질적으로 X-Y 평면 내의 베이스(318)에 대해 렌즈-프리즘 유닛에 평면 내 움직임을 부여하도록 동작 가능하다.
또한, 이들 액추에이터는 Z 축 중심의 렌즈-프리즘 유닛 회전(틸트) 움직임을 피하도록 동작 가능하다. 제 4 액추에이터는 포커싱(즉, 오토 포커스)을 위해 렌즈-프리즘 유닛에 Z 축을 따른 움직임을 부여하도록 동작 가능한 "사이드" 액추에이터이다. 도 3b의 분해도에 도시된 바와 같이, 자석(326a, 326b 및 326c)은 후면 프레임(322)에 평행한 후면 패널(332) 상에 위치되는 반면, 자석(326d)은 렌즈에 단단히 부착된 사이드 패널(340) 상에 위치된다. 코일(328a, 328b 및 328c)은 후면 패널(332)상의 각각의 자석(326a, 326b 및 326c)과 마주하는 후면 보드(332) 상에 위치되는 반면, 코일(328d)은 사이드 부재(320b)에 단단히 부착되는 사이드 보드(334) 상에 위치된다.
제 1, 제 2 및 제 3 액추에이터는 또한 "후면 액추에이터"라고 지칭되는 반면 제 4 액추에이터는 또한 "사이드 액추에이터"로 지칭된다. 위치 센서(예를 들어, 홀 바 위치 센서)(336)는 각각의 자석-코일 쌍에 제공된다. 예를 들어, 홀 바 센서(336a)는 자석(326a)에 근접적으로 위치되고, 홀 바 센서(336b)는 자석(326b)에 근접적으로 위치되고, 홀 바 센서(336c)는 자석(326c)에 근접적으로 위치되고, 홀 바 센서(336d)는 자석(326d)에 근접적으로 위치된다. 사이드 액추에이터에 의해 작동되는 포커싱을 위한 Z 축을 따른 이동은 당 업계에 공지된 바와 같이, 사이드 보드(334) 내의 두 개의 홈(352a 및 352b) 및 사이드 패널(340) 내의 두 개의 홈(354a 및 354b) 사이에 결합되어 위치되는 두 세트의 롤링 볼(350a 및 350b)에 의해 가능해진다.
바람직하게는, 네 개의 액추에이터 모두는 접이식 카메라 모듈에 높이를 부가하지 않도록 위치된다. 접이식 카메라 모듈의 높이는 렌즈 모듈의 직경 및 X 방향의 이동 범위에 따라 결정된다(또한 도 4 참조). 사이드 패널(340)상의 자석(326d) 및 사이드 보드(334)상의 코일(328d) 등 사이드 액추에이터 구성 요소의 위치 설정은 카메라 모듈 높이에 영향을 미치지 않고 Z 방향 이동을 제공하는데 유리하다. 더욱 바람직하게는, 액추에이터의 위치 설정은 촬영 대상물과 접이식 카메라 모듈 이미지 센서 사이의 광 경로를 차단하거나 간섭하지 않도록 한다. 특히, 프리즘은 OIS용 액추에이터 및 이미지 센서 사이에 위치된다. 더욱 바람직하게는, 여기에 개시된 카메라 모듈은 입증된 기술로 저비용으로 제조될 수 있다.
작동 시, 로렌츠 힘이 X 축 방향을 따라 자석들(326a-b)에 가해질 수 있으며 Y 축 방향을 따라 자석(326c)에 가해질 수 있다. 세 개의 자석에 이 세 가지 힘을 가하는 것은 렌즈 및 프리즘의 질량 중심의 움직임에 있어 세 가지 기계적 자유도: 선형 X 및 Y의 움직임 및 Z 축 움직임 중심의 틸트를 허용한다. 렌즈-프리즘 유닛의 X-Y 움직임은 각각의 자석에 의해 생성된 자기장에 결합된 각각의 홀 바에 의해 측정될 수 있다. 유사하게, 로렌츠 힘은 Z 축을 따른 선형 운동을 허용하도록 Z 방향을 따른 자석(326d)에 의해 가해질 수 있다. 다양한 액추에이터의 작동에 대한 보다 상세한 설명은 공동 소유의 특허출원 PCT/IB2016/052179호에서 찾을 수 있다.
도 4a는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른 접이식 카메라 모듈(400)의 제 2 실시예의 등각도를 개략적으로 도시한다. 도 4b는 접이식 카메라 모듈(400)의 두 개의 분해 등각도를 개략적으로 도시하고, 도 4c는 전체 높이 크기 H뿐만 아니라 카메라 모듈(400)의 렌즈 모듈의 X 축 이동으로 인한 전체 카메라 높이의 작은 변화를 개략적으로 도시한다. 일반적으로, 실시예(400)는 렌즈 모듈이 프리즘으로부터 분리되는 것을 제외하고는, 실시예(300)와 동일한 구성 요소를 포함한다. 렌즈는 프리즘이 고정되어있는 동안(움직이지 않음) X-Y 평면에서 이동할 수 있다.
렌즈가 축 대칭이고 프리즘이 고정되어 있기 때문에, Z 중심의 틸트는 이미지 센서에서 얻은 이미지의 품질에 영향을 미치지 않는다. 이러한 이유로, 액추에이터(324a)가 X-Y 평면 내 이동을 위해 필요하지 않기 때문에, 카메라 모듈(400)은 네 개의 액추에이터 중 세 개, 즉 액추에이터(324b-d)만을 포함할 수 있다. 결과적으로, 세 개의 홀-바 센서만 위치 감지에 필요하다. 이 중, 326b 및 326c만 도시된다. 렌즈 모듈 이동(즉, 렌즈 모듈 이동 범위)으로 인한 변화는 두 개의 초 렌즈 모듈 위치 사이의 거리, 즉 낮은 위치(402)와 높은 위치(404) 사이의 거리와 동일하다. 접이식 카메라 모듈의 전체 높이 H는 렌즈 모듈 직경 D에 렌즈 모듈 이동으로 인한 변화를 더한 값에 의해 결정된다.
도 5a는 본 명세서에 개시된 실시예에 따른 접이식 카메라 모듈(500)의 제 3 실시예의 등각도를 개략적으로 도시한다. 카메라 모듈(300 및 400)과 대조적으로, 카메라 모듈(500)에서, 포커싱을 위한 Z 축을 따른 이동은 렌즈 배럴을 사이드 보드(334)에 거는 네 개의 가요성 걸이 부재(502a-d)를 포함하는 걸이 구조에 의해 가능해진다. 이것은 롤링 볼 및 홈의 필요성을 제거한다. 부재(502a-c)는 리프 스프링일 수 있다. 부재(502a-d)는 렌즈 모듈에 단단히 부착된 패널(504)을 통해 렌즈 모듈(304)에 기계적으로 결합된다. 사이드 액추에이터(자석(326d)만이 도시됨)에 의한 작동은 부재(502a-d)가 Z-방향으로 구부러져 AF를 위한 렌즈 모듈의 Z-이동을 허용한다.
본 출원에 언급된 모든 특허 및 특허출원은 본 명세서에 기재된 모든 목적을 위해 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다. 본원에서의 참조 문헌의 인용 또는 식별은 그러한 참조 문헌이 선행 기술로서 사용 가능하거나 또는 허용된다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명이 특정 실시예 및 일반적으로 관련된 방법으로 설명되었지만, 이 실시예 및 방법의 변경 및 치환은 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 이중 애퍼처 카메라에서의 본 명세서에 설명된 접이식 카메라 모듈의 통합이 일부 상세히 설명되었지만, 접이식 카메라 모듈은 세 개 이상의 카메라 모듈을 갖는 다중 애퍼처 카메라에 통합될 수도 있다.
예를 들어, 위치 센서의 예시로서 홀 바의 사용이 상세히 기술되어 있지만, 다른 위치 센서(예를 들어, MEMS-타입)가 본 명세서에 설명된 목적을 위해 사용될 수도 있다. 본 발명은 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 제한되지 않고, 첨부된 청구 범위에 의해서만 이해되어야 한다.

Claims (22)

  1. 각각의 접이식 카메라 모듈 높이 및 제 1 및 제 2 단부들을 갖는 접이식 카메라 모듈로서,
    a) 제 1 광축을 갖는 렌즈를 구비하는 렌즈 모듈;
    b) 상기 제 1 단부에 위치된 이미지 센서;
    c) 상기 카메라 모듈의 측면에 위치되고 상기 제 1 광축에 평행한 제 1 방향으로 상기 렌즈 모듈의 제 1 이동을 제공하도록 동작 가능한 제 1 액추에이터;
    d) 상기 제 2 단부에 위치되고 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 상기 렌즈 모듈의 제 2 이동을 제공하도록 동작 가능한 제 2 액추에이터로서, 상기 접이식 카메라 모듈 높이는 상기 렌즈 모듈의 직경 및 제 2 이동 범위에 의해 정의되는, 상기 제 2 액추에이터; 및
    e) 상기 카메라 모듈의 상기 제 2 단부에 위치되고 상기 제 1 및 제 2 방향들 모두에 수직인 제 3 방향으로 상기 렌즈 모듈의 제 3 이동을 제공하도록 동작 가능한 제 3 액추에이터를 포함하는, 접이식 카메라 모듈
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접이식 카메라 모듈 높이 방향의 상기 제 1, 제 2 및 제 3 액추에이터들 각각에 대한 액추에이터 크기는 상기 접이식 카메라 모듈 높이보다 작은, 접이식 카메라 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향을 향해 상기 제 2 방향에 평행한 광 경로를 폴딩(folding)하도록 구성된 광 경로 폴딩 요소(optical path folding element, OPFE)를 더 포함하는, 접이식 카메라 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이동은 상기 렌즈 모듈에 부착된 부재에 형성된 복수의 홈(groove)들에 결합된 복수의 롤링 볼(rolling ball)들에 의해 가능해지는, 접이식 카메라 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이동은 상기 렌즈 모듈에 부착된 복수의 리프 스프링(leaf spring)들에 의해 가능해지는, 접이식 카메라 모듈.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 이동들은 상기 OPFE와 상기 이미지 센서 사이에 위치된 상기 접이식 카메라 모듈의 정적 부분(static part)에 부착된 리프 스프링들에 의해 가능해지는, 접이식 카메라 모듈.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 롤링 볼들 및 상기 복수의 홈들은 상기 접이식 카메라 모듈 높이를 증가시키지 않는 크기로 형성되는, 접이식 카메라 모듈.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 리프 스프링들은 상기 접이식 카메라 모듈 높이를 증가시키지 않는 크기로 형성되는, 접이식 카메라 모듈.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 OPFE는 프리즘인, 접이식 카메라 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프리즘은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 액추에이터들에 대해 고정되는, 접이식 카메라 모듈.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 렌즈 모듈은 상기 프리즘에 단단히 부착되어 렌즈-프리즘 유닛을 형성하는, 접이식 카메라 모듈.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 카메라 모듈의 상기 제 2 단부에 위치되고 상기 제 1 광축 중심의 롤(roll)을 회피하기 위한 제 4 이동을 제공하도록 동작 가능한 제 4 액추에이터를 더 포함하며, 상기 제 4 액추에이터는 상기 카메라 높이 방향의 액추에이터 크기가 카메라 높이보다 작은, 접이식 카메라 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 접이식 카메라 모듈 높이 방향의 제 4 액추에이터 크기는 상기 접이식 카메라 모듈 높이보다 작은, 접이식 카메라 모듈.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 방향을 향하여 상기 제 2 방향과 평행한 광 경로를 폴딩하도록 구성된 광 경로 폴딩 요소(OPFE)를 더 포함하는, 접이식 카메라 모듈.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 이동은 상기 렌즈 모듈에 부착된 부재에 형성된 복수의 홈들에 결합된 복수의 롤링 볼들에 의해 가능해지는, 접이식 카메라 모듈.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 이동은 상기 렌즈 모듈에 부착된 복수의 리프 스프링들에 의해 가능해지는, 접이식 카메라 모듈.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 롤링 볼들 및 상기 복수의 홈들은 상기 접이식 카메라 모듈 높이를 증가시키지 않는 크기로 형성되는, 접이식 카메라 모듈.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 리프 스프링들은 상기 접이식 카메라 모듈 높이를 증가시키지 않는 크기로 형성되는, 접이식 카메라 모듈.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 OPFE는 프리즘인, 접이식 카메라 모듈.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 프리즘은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 액추에이터들에 대해 고정되는, 접이식 카메라 모듈.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이중 애퍼처 카메라(dual-aperture camera)의 제 2 카메라 모듈에 포함된, 접이식 카메라 모듈.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 2 카메라 모듈은 상기 제 2 방향에 평행한 제 2 광축을 갖는 직립형(upright) 카메라 모듈인, 접이식 카메라 모듈.
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