KR20180099512A - 듀얼 카메라 배치에 유리한 ois 카메라 모듈 및 그 ois 카메라 모듈을 포함한 듀얼 카메라 시스템 - Google Patents

듀얼 카메라 배치에 유리한 ois 카메라 모듈 및 그 ois 카메라 모듈을 포함한 듀얼 카메라 시스템 Download PDF

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KR1020180022055A
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정태훈
한진석
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(주) 엠디펄스
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Abstract

OIS 카메라 모듈은 모듈 베이스, 상기 모듈 베이스에 대해 이동 가능하게 장착되는 렌즈 캐리어, 및 상기 렌즈 캐리어의 광축에 수직한 수평 방향으로 상기 렌즈 캐리어의 이동을 제어하는 적어도 하나의 OIS 액츄에이터를 포함하되, 각각의 상기 OIS 액츄에이터는 코일 및 마그네트부를 포함하며, 마그네트부의 주 자력선 방향은 상기 광축에 나란하게 배향되는 것을 특징으로 한다.

Description

듀얼 카메라 배치에 유리한 OIS 카메라 모듈 및 그 OIS 카메라 모듈을 포함한 듀얼 카메라 시스템{OIS CAMERA MODULE FAVORABLE TO DUAL CAMERA ARRANGEMENT AND DUAL CAMERA SYSTEM INCLUDING THE OIS CAMERA MODULES}
본 발명은 손떨림 보정 기능을 가지는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 듀얼 카메라 배치에 유리한 OIS 카메라 모듈 및 듀얼 카메라 시스템에 관한 것이다.
피사체의 촬영시 렌즈의 초점이 자동으로 조절되는 오토 포커싱(AF: auto focusing) 기능을 갖는 카메라 모듈이 일반적인 디지털 카메라는 물론 핸드폰이나 태블릿 PC 등의 모바일 기기에 많이 적용되고 있다.
최근에는 오토 포커싱(AF) 기능에 한정되지 않고 카메라 모듈이 손떨림 방지 기능을 채용하고 있다. 손떨림 방지 방식은 전자식과 광학식으로 구분할 수 있다. 전자적 보정 방식(EIS : Electronic Image Stabilizer)은 이미지 센서에서 출력되는 이미지 신호를 프로그램으로 보정하여 처리하는 방식이다. 반면, 광학식 손떨림 보정 방식(OIS : Optical Image Stabilizer)은 이미지 센서나 렌즈 광학계의 위치나 각도를 기구적으로 조절하는 방식이다.
OIS 장치가 장착된 카메라 모듈은 구조가 복잡하고 부피가 커서 모바일 기기용으로 채용되기에 많은 어려움이 있었다. 예를 들어, 한국공개특허 제10-2007-0065195호에는 상 치우침 보정에 대한 장치가 기재되어 있지만 구조적으로 스마트폰과 같은 모바일 기기용에는 적용될 수 없었다.
하지만, OIS 장치를 소형화하는 것이 가능함에 따라 한국공개특허 제10-2011-0097122호와 같이 OIS 기능을 포함하면서도 소형인 카메라 모듈이 개발되었다. 하지만, 상기 카메라 모듈은 AF 및 OIS 기능을 위해서 4개의 마그네트를 모듈의 4면에 장착하고 있다.
상기 소형 카메라 모듈은 주변으로 자기장을 넓게 형성하기 때문에 외부 장치에 영향을 미칠 수 있다는 단점을 드러내고 있다. 특히, 듀얼 카메라를 장착하는 모바일 기기를 개발함에 있어서, 2개의 카메라 모듈을 일정 거리 이상 이격시켜야 하는 제한이 있다.
본 발명은 자기장으로 인한 외부 영향을 최대한 줄일 수 있는 OIS 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명은 자기장으로 인한 상호 영향을 최대한 줄여 듀얼 카메라 배치에서도 유리한 OIS 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명은 AF 기능을 위한 모듈 및 OIS 기능을 위한 모듈의 개수를 줄이고, 로드를 안전하게 균형적으로 배치할 수 있는 OIS 카메라 모듈을 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, OIS 카메라 모듈은 모듈 베이스, 상기 모듈 베이스에 대해 이동 가능하게 장착되는 렌즈 캐리어, 및 상기 렌즈 캐리어의 광축에 수직한 수평 방향으로 상기 렌즈 캐리어의 이동을 제어하는 적어도 하나의 OIS 액츄에이터를 포함하되, 각각의 상기 OIS 액츄에이터는 코일 및 마그네트부를 포함하며, 마그네트부의 주 자력선 방향은 상기 광축에 나란하게 배향되는 것을 특징으로 한다.
여기서 주 자력선 방향은 마그네트의 N극과 S극의 중심을 연결하는 직선과 나란한 방향을 의미할 수 있다. 종래의 OIS 카메라 모듈에서 OIS 액츄에이터의 마그네트는 주 자력선이 수평, 즉 광축에 수직한 방향으로 형성되며, OIS 카메라 모듈에서 4방향으로 방사상으로 배치된다. 따라서, 종래의 OIS 카메라 모듈에서 OIS 액츄에이터의 마그네트에 의한 자기장이 주변 다른 부품 등에 영향을 미칠 수 있으며, 자성체가 구비된 듀얼 카메라 구성에 있어서도 카메라 모듈간 약 5mm 이하로 근접시키는 것이 불가능하다.
하지만, 본 발명에서 OIS 액츄에이터의 마그네트의 주 자력선 방향은 광축에 나란하기 때문에, OIS 액츄에이터의 마그네트에 의한 자기장이 주변 부품에 미치는 영향이 미비하며, 이를 듀얼 카메라 시스템에 접목하였을 때, 2개의 카메라 모듈을 3mm 이하로 근접 배치하는 것도 가능하다.
구체적으로, 마그네트부는 주 자력선의 방향을 광축에 나란하게 형성하기 때문에, 2개의 이상의 마그네트를 필요로 할 수 있다. 이를 위해서 마그네트부는 주 자력선이 수직한 방향으로 배향된 제1 마그네트 및 제2 마그네트를 포함할 수 있으며, 제1 마그네트 및 제2 마그네트는 수평 방향으로 서로 인접하게 배치되되 자기장의 극 방향은 상호 반대를 향하도록 배치될 수 있다.
다르게는, 마그네트부는 주 자력선이 수직하게 배향된 제1 마그네트 및 제3 마그네트를 포함할 수 있으며, 제1 마그네트 및 제3 마그네트는 수직 방향으로 서로 인접하게 배치, 즉 코일을 사이에 두고 상하로 서로 대응하게 배치될 수 있으며, 자기장의 극 방향은 동일하게 배치될 수가 있다.
여기서, 중심에 위치한 코일에 대향하여 제1 마그네트 및 제3 마그네트의 상부 또는 하부에 홀 센서가 위치할 수 있다. 즉, 코일을 중심으로 상하로 제1 마그네트 및 제3 마그네트가 제공되며, 제1 마그네트가 코일의 상부에 위치한다고 가정할 때, 홀 센서는 제1 마그네트의 상부 또는 제3 마그네트의 하부에 위치할 수 있으며, 이는 당연히 2개의 홀 센서가 제1 마그네트의 상부 및 제3 마그네트의 하부에 제공되는 경우도 포함한다.
그 외에도, 마그네트부는 하나의 코일에 대응하여 주 자력선 방향이 상기 광축에 나란한 제1 마그네트, 제2 마그네트, 제3 마그네트 및 제4 마그네트를 포함할 수 있다. 여기서, 앞서 설명된 바와 같이, 제1 마그네트 및 제2 마그네트는 코일의 상부에서 수평 방향으로 서로 인접하게 배치되되 자기장의 극 방향은 상호 반대를 향하고, 나머지 2개인 제3 마그네트 및 제4 마그네트는 코일의 하부에서 제1 및 제2 마그네트와 대응을 이루면서 제공될 수가 있다. 따라서, 하나의 코일에 제1 및 제2 마그네트만 사용된 경우보다 제3 및 제4 마그네트가 사용된 경우에는 거의 2배 이상의 힘이 작용할 수 있다. 상하로 배치되는 마그네트 세트의 힘을 강화시키기 위해 제1 마그네트 및 제3 마그네트는 코일의 상하에서 자기장의 극 방향이 동일하게 배치되면서 평면적으로 동일한 위치에 대응하게 배치될 수 있고, 극 방향이 반대인 제2 마그네트 및 제4 마그네트도 평면적으로 동일한 위치에 대응하게 배치될 수가 있다.
이렇게 마그네트 세트를 상하로 배치하는 경우, OIS 액츄에이터의 개수를 1/2 정도로 줄이는 것이 가능하다. 즉, 기존에 4개의 OIS 액츄에이터를 사용하는 것에 비해, 상하로 배치하는 경우 2개의 OIS 액츄에이터를 사용하는 것이 가능하며, 코일을 공유하기 때문에 OIS 액츄에이터를 크기도 작게 형성할 수 있다. 또한, 2개의 OIS 액츄에이터만 이용하더라도 충분한 추력을 형성할 수 있기 때문에, 카메라 모듈을 더 작게 설계하는 것이 가능하며, AF 액츄에이터와 OIS 액츄에이터를 서로 반대측에 배치함으로써 전반적으로 렌즈 캐리어의 균형을 조절하는 것도 훨씬 용이하게 할 수 있다.
물론, 이 경우에도 중심에 위치한 코일에 대향하여 제1 마그네트 및 제2 마그네트의 상부 또는 제3 마그네트 및 제4 마그네트의 하부에 홀 센서가 위치할 수 있다.
본 발명에 따른 OIS 카메라 모듈은 OIS 액츄에이터와 별도로 렌즈 캐리어의 렌즈를 광축 방향으로 움직이는 AF 액츄에이터를 더 포함할 수 있으며, 상술한 바와 같이 OIS 액츄에이터의 개수를 대략 절반 정도 줄일 수 있기 때문에, 렌즈 캐리어를 중심으로 OIS 액츄에이터와 AF 액츄에이터는 서로 반대 측에 배치되도록 설계하는 것이 가능하다.
여기서 AF 액츄에이터 역시 별도의 코일 및 마그네트를 포함할 수 있으며, AF 액츄에이터의 마그네트의 주 자력선 방향의 방향은 광축에 나란하게 형성할 수도 있고 광축에 수직하게 형성할 수도 있다.
OIS 카메라 모듈은 OIS 액츄에이터로서 제1 OIS 액츄에이터 및 제2 OIS 액츄에이터를 포함할 수 있으며, 렌즈 캐리어를 중심으로 제1 OIS 액츄에이터는 AF 액츄에이터에 대해 110~145도 각도를 형성하며 배치되고, 제2 OIS 액츄에이터는 AF 액츄에이터에 대해 215~250도 각도를 형성하며 배치될 수가 있다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 휴대 단말기에 적용될 수 있는 듀얼 카메라 시스템은 2개의 OIS 카메라 모듈을 이용하여 제공될 수 있으며, 각 OIS 카메라 모듈은 모듈 베이스, 모듈 베이스에 대해 이동 가능하게 장착되는 렌즈 캐리어, 및 렌즈 캐리어의 광축에 수직한 수평 방향으로 렌즈 캐리어의 이동을 제어하는 적어도 하나의 OIS 액츄에이터를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 OIS 카메라 모듈 및 제2 OIS 카메라 모듈은 상호 0mm 초과 3mm 이하의 간격으로 제공되며, 제1 OIS 카메라 모듈 및 제2 OIS 카메라 모듈에서 OIS 액추에이터 각각은 코일 및 마그네트부를 포함하며, OIS 액츄에이터에 포함된 마그네트부 모두의 주 자력선 방향은 광축에 나란하게 배향될 수가 있다.
본 발명의 OIS 카메라 모듈은 적어도 하나의 OIS 액츄에이터를 포함하되, 일반적으로 OIS 액츄에이터는 평면적으로 2차원 운동을 제어하기 때문에 2개 이상 제공되는 경우가 많다. 따라서 OIS 액츄에이터에 사용되는 마그네트의 주 자력선 방향을 수직하게 배치하는 경우 자기장으로 인한 외부 영향을 최대한 줄일 수 있다.
본 발명의 OIS 카메라 모듈은 자기장으로 인한 상호 영향을 최대한 줄일 수 있기 때문에, 2개의 OIS 카메라 모듈이 사용된다고 가정해도 양 카메라 모듈을 근접하게 배치하는 데에 매우 유리하다.
특히, 상술한 바와 같이, 하나의 코일을 사이에 두고 극 방향이 서로 반대인 마그네트 세트를 상하로 배치한다면, 하나의 OIS 액츄에이터가 2개의 기존 OIS 액츄에이터를 대신할 수 있으며, 종래와 동일한 OIS 기능을 유지하면서 OIS 액츄에이터의 개수를 절반 정도로 줄일 수가 있다.
결과적으로, OIS 액츄에이터의 개수를 줄일 수 있다는 것은 카메라 모듈의 크기를 더 컴팩트하게 줄일 수 있다는 것을 의미하며, OIS 액츄에이터를 2개로 사용할 수 있다는 것은 AF 액츄에이터와 OIS 액츄에이터를 적절히 배치하여 광축을 중심으로 렌즈 캐리어의 하중을 균형 있게 분산시킬 수 있음을 의미한다. 또한, OIS 액츄에이터 들은 물론 AF 액츄에이터 모두가 최대한 넓게 위치하여 서로 자기적으로 간섭을 일으키는 것을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈의 구조를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 OIS 카메라 모듈의 단면도이다.
도 3은 도 2의 OIS 액츄에이터의 작동을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 4의 OIS 액츄에이터의 작동을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈의 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 도 6의 OIS 카메라 모듈에서 마그네트에 의한 주 자력선의 방향을 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈을 이용하여 듀얼 카메라 시스템을 구성한 예들을 설명하기 위한 평면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용은 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈의 구조를 설명하기 위한 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 OIS 카메라 모듈의 단면도이며, 도 3은 도 2의 OIS 액츄에이터의 작동을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈(100)은 모듈 베이스(110), 렌즈 캐리어(120), 4개의 OIS 액츄에이터(150) 및 1개의 AF 액츄에이터(170)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 모듈 베이스(110), 렌즈 캐리어(120) 등이 결합된 상태에서 중앙에 홀이 형성된 커버(190)가 더 장착될 수가 있다.
본 실시예에서 '광축'은 렌즈의 중심과 이미지 센서의 중심을 연결하는 선으로 이해될 수 있으며, 모듈 베이스(110)를 기준으로 중심을 통과하는 수직한 선으로 이해될 수도 있다. 이에 '광축 방향'은 광축과 일치하거나 광축에 나란하거나 실질적으로 평행을 이루는 방향으로 이해될 수 있다. 이에 따라 '수평 방향'은 광축에 수직하거나 광축에 거의 수직인 방향으로 이해될 수 있다. 일 예로, x축, y축 및 z축을 이루는 좌표계를 가정할 때, z축이 광축이라면, x축 및 y축은 물론 (x, y)만 표현되는 방향은 수평 방향이라 할 수 있다.
렌즈 캐리어(120)는 렌즈(미도시)가 장착되는 렌즈 실린더(140) 및 캐리어 몸체(130)를 포함한다. 렌즈 실린더(140)와 캐리어 몸체(130) 사이에는 AF 액츄에이터(170)가 장착되며, 렌즈 실린더(140)가 주변으로 캐리어 몸체(130)와 모듈 베이스(110) 사이에 OIS 액츄에이터(150)가 각 모서리에 장착된다.
구체적으로 AF 액츄에이터(170)는 렌즈 실린더(140)의 외면에 장착되는 AF 마그네트(172) 및 AF 마그네트(172)에 대향하도록 캐리어 몸체(130)의 내면에 장착되는 AF 코일(174) 및 홀 센서(176)를 포함한다. AF 코일(174)로 공급되는 전류의 세기 및 방향에 따라서 렌즈 실린더(140)가 캐리어 몸체(130)에 대해 상하로 움직일 수 있으며, 렌즈 실린더(140)의 렌즈는 상하로 이동하면서 이미지 센서(미도시)에 초점을 맞출 수가 있다. 도면에는 별도로 도시되어 있지는 않지만, 렌즈 실린더(140) 및 캐리어 몸체(130) 간의 간격을 유지하기 위해 볼이나 돌기를 이용한 지지부가 더 제공될 수도 있다.
또한, OIS 액츄에이터(150)는 OIS 카메라 모듈(100)의 네 모서리에 제공되며, 각각 대각선 방향으로 렌즈 캐리어(120)를 이동시키면서 사용자의 손떨림에 의한 보정을 수행할 수 있다. OIS 액츄에이터(150) 역시 전기적으로 위치를 제어하기 위한 OIS 코일(152), 제1 OIS 마그네트(161) 및 제2 OIS 마그네트(162)를 포함한다.
본 실시예에서 제1 OIS 마그네트(161) 및 제2 OIS 마그네트(162)는 하나의 마그네트부를 형성하며, 주 자력선(M1, M2)의 방향이 광축(O)에 나란한 방향으로 배향된다. 제1 OIS 마그네트(161) 및 제2 OIS 마그네트(162)는 OIS 액츄에이터(150)의 제어 방향, 즉 대각선 방향으로 인접하게 배치되며, 종래와 달리 N극과 S극이 상하 또는 수직하게 배열된다. 좀 더 구체적으로 제1 OIS 마그네트(161)는 N극이 위로 S극이 아래를 향하도록 배향되는 반면, 제2 OIS 마그네트(162)에서는 S극이 위를 N극이 아래를 향하도록 배향된다. 따라서, OIS 코일(152)에 흐르는 전류의 방향에 따라 동일한 방향으로 힘을 받도록 할 수 있다.
제어부는 4개의 OIS 액츄에이터(150)를 제어함으로써 모듈 베이스(110)에 대한 렌즈 캐리어(120)의 수평 위치를 2차원적으로 제어할 수 있다. OIS 액츄에이터(150)의 제어는 4개를 개별적으로 제어할 수도 있지만, 서로 대각선에 위치한 OIS 액츄에이터(150)를 함께 제어하여 렌즈 캐리어(120)의 2차원 위치를 제어하게 할 수도 있다.
모듈 베이스(110)에 대한 렌즈 캐리어(120)의 수평 높이를 유지하기 위해서, 모듈 베이스(110)의 네 모서리에 각각 볼 포켓과 볼(182)이 제공될 수 있으며, 각 볼(182) 사이로 모듈 베이스(110)에 장착되는 석션 마그네트(114) 및 렌즈 캐리어(120)의 저면에 장착되는 석션 요크가 더 제공될 수 있다. 석션 마그네트(114)와 석션 요크는 모듈 베이스(110)에 대해 렌즈 캐리어(120)가 이탈되지 않고 밀착된 상태를 유지하게 할 수 있으며, 볼 포켓에 수용된 볼(182)은 렌즈 캐리어(120)가 마찰 없이 수평 이동을 하도록 렌즈 캐리어(120)를 지지할 수 있다. 이 외에도 평면적으로 원위치 복귀를 위한 스프링 등이 더 제공될 수도 있다.
모듈 베이스(110)는 렌즈 실린더(140)에 대응하여 중앙 하부에 홀이 형성될 수 있으며, 홀에는 이미지 센서 등이 위치하여 OIS 카메라 모듈(100)의 자동 초점 및 손떨림 방지에 의한 이미지를 획득할 수가 있다.
도 3을 보면, 제1 OIS 마그네트(161) 및 제2 OIS 마그네트(162)의 극 방향이 서로 반대이며, OIS 코일(152)에 대응하여 캐리어 몸체(130)를 광축(O)에 수직한 방향으로 이동시킬 수가 있다. 제1 OIS 마그네트(161) 및 제2 OIS 마그네트(162) 주변으로도 자기장이 형성되지만, N극과 S극을 연결하는 중심선, 즉 주 자력선(M1, M2)이 광축에 나란하게 배치되어 있다. 따라서, 자기장은 주 자력선 방향으로 높은 밀도로 형성되며, 주변으로는 낮은 밀도로 외부로 미치는 영향을 줄일 수가 있다.
본 실시예에서는 OIS 액츄에이터(150) 중 OIS 코일(152)이 모듈 베이스(110)에 장착되고 제1 OIS 마그네트(161) 및 제2 OIS 마그네트(162)가 렌즈 캐리어(120)에 장착되지만, 본 발명의 다른 실시예에서 OIS 코일 및 OIS 마그네트의 위치가 서로 바뀔 수 있다. 이러한 가능성은 AF 액츄에이터(170)의 코일 및 마그네트 위치에도 동일하게 적용될 수가 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈의 구조를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 4의 OIS 액츄에이터의 작동을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈(200)은 모듈 베이스(210), 캐리어 몸체(230)와 렌즈 실린더(240)를 포함하는 렌즈 캐리어, OIS 액츄에이터(250) 및 AF 액츄에이터(270)를 포함한다. 또한, 모듈 베이스(210), 렌즈 캐리어 등이 결합된 상태에서 중앙에 홀이 형성된 커버(290)가 더 장착될 수가 있다.
상술한 바와 같이, 렌즈 캐리어는 렌즈(미도시)가 장착되는 렌즈 실린더(240) 및 캐리어 몸체(230)를 포함한다. 렌즈 실린더(240)와 캐리어 몸체(230) 사이에는 AF 액츄에이터(270)가 장착되며, 렌즈 실린더(240)가 주변으로 캐리어 몸체(230)와 모듈 베이스(210) 사이에 OIS 액츄에이터(250)가 장착될 수 있다.
구체적으로 AF 액츄에이터(270)는 렌즈 실린더(240)의 외면에 장착되는 AF 마그네트(272) 및 AF 마그네트(272)에 대향하도록 캐리어 몸체(230)의 내면에 장착되는 AF 코일(274) 및 AF 홀 센서(276)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 OIS 액츄에이터(250)는 4개의 마그네트, 즉 제1 OIS 마그네트(261), 제2 OIS 마그네트(262), 제3 OIS 마그네트(263) 및 제4 OIS 마그네트(264)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제1 OIS 마그네트(261) 및 제2 OIS 마그네트(262)는 하나의 마그네트부를 형성하며 OIS 코일(252)의 상부에 위치하며, 제3 OIS 마그네트(263) 및 제4 OIS 마그네트(264)도 다른 마그네트부를 형성하며 OIS 코일(252)의 하부에 위치한다.
제1 내지 제4 OIS 마그네트(261~264)의 주 자력선(M1, M2) 방향은 광축(O)에 나란한 방향으로 배향된다. 즉, 종래와 달리 N극과 S극이 상하 또는 수직하게 배열된다. 제1 및 제3 OIS 마그네트(261, 263)는 N극이 위로 S극이 아래를 향하도록 배향되는 반면, 제2 및 제4 OIS 마그네트(262, 264)에서는 S극이 위를 N극이 아래를 향하도록 배향된다. 따라서, OIS 코일(252)에 흐르는 전류의 방향에 따라 동일한 방향으로 힘을 받도록 할 수 있다.
또한, OIS 액츄에이터(250)는 OIS 코일(252)에 대향하여 제3 OIS 마그네트(263) 및 제4 OIS 마그네트(264) 하부에 위치하는 OIS 홀 센서(254)를 더 포함할 수 있다. AF 홀 센서(276)는 AF 코일(274)의 중앙 또는 그 주변에 위치하기 때문에, AF 코일(274)에 의한 영향을 받을 수 있으며, AF 홀 센서(276)와 AF 코일(274) 사이에는 차단 구조가 형성되거나 그 사이 간격을 너무 가깝게 유지하기에 제약이 있다. 또한, AF 홀 센서(276)와 AF 마그네트(272) 간의 간격을 멀리 유지하기가 어렵다.
하지만, 본 실시예에 따르면, OIS 코일(252)과 OIS 홀 센서(254) 사이에 제3 OIS 마그네트(263) 및 제4 OIS 마그네트(264)가 존재하기 때문에, OIS 코일(252)에 의해서 OIS 홀 센서(254)가 영향을 받는 것을 차단할 수 있으며, OIS 홀 센서(254)는 마그네트 이외의 부속으로부터 영향을 거의 받지 않기 때문에, OIS 홀 센서(254)의 감도는 높게 향상될 수가 있다. 또한, OIS 홀 센서(254)와 마그네트 간의 간격을 자유롭게 설계하는 것도 가능하다.
본 실시예에서는 OIS 홀 센서(254)가 제3 OIS 마그네트(263) 및 제4 OIS 마그네트(264)의 하부에 위치하지만, 다른 OIS 홀 센서가 제1 OIS 마그네트(261) 및 제2 OIS 마그네트(262)의 상부에 위치할 수도 있고, 이때 커버의 저면에 위치할 수가 있다. 이 외에도 2개의 OIS 홀 센서가 OIS 코일에 대향하여 상하에 각각 제공될 수도 있다.
도 5를 보면, 이렇게 OIS 마그네트들(261~264)을 상하로 배치하면서, OIS 액츄에이터(250)는 도 3의 OIS 액츄에이터에 비해서 더 높은 파워를 제공할 수 있으며, 동일한 파워를 기준으로 OIS 액츄에이터의 개수를 약 1/2 정도로 줄이는 것이 가능하다. 예를 들어, 기존에 4개의 OIS 액츄에이터를 사용하는 것과 동일한 기능을 하면서, 마그네트들을 상하로 배치하면서 2개의 OIS 액츄에이터(250)만 사용하는 것이 가능할 수 있다. 또한, 코일을 공유하기 때문에 OIS 액츄에이터를 크기도 작게 형성할 수 있다는 장점이 있다.
기존에 비해 절반의 개수로 OIS 액츄에이터(250)를 이용하는 것이 가능하기 때문에, 카메라 모듈(200)을 더 작게 설계하는 것이 가능하다.
제1 및 제3 OIS 마그네트(261, 263)가 동일한 극 방향을 유지하면서 상하로 배치되고, 제2 및 제4 OIS 마그네트(262, 264)도 방향은 반대이지만 동일한 극 방향을 유지하면서 상하로 배치되기 때문에, OIS 코일(252)을 종래와 동일한 방식으로 제어함으로써 사용자 손떨림에 의한 보정을 수행할 수 있다.
제1 OIS 마그네트(261) 및 제2 OIS 마그네트(262)의 극 방향이 서로 반대이며, OIS 코일(252)에 대응하여 캐리어 몸체(230)를 광축(O)에 수직한 방향으로 이동시킬 수가 있다. 제1 OIS 마그네트(261) 및 제2 OIS 마그네트(262) 주변으로도 자기장이 형성되지만, N극과 S극을 연결하는 중심선, 즉 주 자력선(M1, M2)이 광축에 나란하게 배치되어 있다. 따라서, 자기장은 주 자력선 방향으로 높은 밀도로 형성되며, 주변으로는 낮은 밀도로 외부로 미치는 영향을 줄일 수가 있다.
본 실시예에서는 OIS 액츄에이터(250) 중 OIS 코일(252)이 모듈 베이스(210)에 장착되고 제1 내지 제4 OIS 마그네트(261~264)가 렌즈 캐리어에 장착되지만, 본 발명의 다른 실시예에서 OIS 코일 및 OIS 마그네트의 위치가 서로 바뀔 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈의 구조를 설명하기 위한 평면도이고, 도 7은 도 6의 OIS 카메라 모듈에서 마그네트에 의한 주 자력선의 방향을 설명하기 위한 사시도이다.
참고로, 본 실시예는 도 4 및 도 5에서 설명한 OIS 액츄에이터(250)의 구조를 이용할 수 있으므로, 구체적인 구조는 이전 실시예를 설명할 수가 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈은 1개의 AF 액츄에이터(270) 및 2개의 OIS 액츄에이터, 즉 제1 OIS 액츄에이터(250-1) 및 제2 OIS 액츄에이터(250-2)를 포함할 수 있다.
AF 액츄에이터(270)는 렌즈 실린더(240) 및 캐리어 몸체(230) 사이에 배치되며, 렌즈 캐리어(220)를 중심으로 제1 OIS 액츄에이터(250-1)는 AF 액츄에이터(270)에 대해 약 135도의 각도(α)를 형성하며 배치되고, 제2 OIS 액츄에이터(250-2)는 AF 액츄에이터(270)에 대해 약 225도의 각도(β)를 형성하면 배치될 수 있다. 이 외에도 제1 OIS 액츄에이터(250-1)는 AF 액츄에이터(270)에 대해 약 110~145도의 각도(α)를 형성하며 배치될 수 있고, 제2 OIS 액츄에이터(250-2)는 AF 액츄에이터(270)에 대해 약 215~250도의 각도(β)를 형성하면 배치될 수 있다.
결과적으로, 제1 및 제2 OIS 액츄에이터(250-1, 250-2))는 OIS 카메라 모듈의 우측 두 모서리에 제공되며, 각각 독립적으로 작동을 하여 렌즈 캐리어(220)를 2차원적으로 움직일 수 있다.
도 5에서 설명한 바와 같이, 하나의 OIS 코일(252)을 중심으로 상하로 4개의 OIS 마그네트들(261~264)이 제공되기 때문에, 렌즈 캐리어(220)는 2개의 제1 및 제2 OIS 액츄에이터(250-1, 250-2)만으로도 충분한 OIS 기능을 수행할 수 있다.
도 6을 보면, 전반적으로 OIS 카메라 모듈의 좌측으로 AF 액츄에이터(270)가 배치되고, 우측으로 제1 OIS 액츄에이터(250-1) 및 제2 OIS 액츄에이터(250-2)가 제공되기 때문에 렌즈 캐리어(220)을 중심으로 좌우 균형을 이룰 수 있으며, 상하로 역시 제1 OIS 액츄에이터(250-1) 및 제2 OIS 액츄에이터(250-2)가 균형을 형성하여 전반적으로 밸런스를 유지할 수 있다.
일반적으로 2개의 마그네트들의 이격 거리가 가까워지면 자력선은 서로 영향을 받을 수 있다. 일 예로, 마그네트에서 극성이 다른 극이 인접하게 되면 자력선이 서로 연결되면서 인력이 발생할 수 있으며, 극성이 같은 극이 인접하게 되면 자력선이 변형되면서 서로 밀어내는 척력이 발생할 수 있다.
이러한 경우는, 도 1과 같이, AF 마그네트(172)를 중심으로 양측에 제1 OIS 마그네트(161) 및 제2 OIS 마그네트(162)가 가깝게 배치되는 경우에도 발생할 수 있다. 즉, AF 마그네트(172)는 렌즈 실린더(140)를 중심으로 반대측에 위치한 OIS 마그네트들에 의한 영향을 거의 받지 않지만, 양측에서 가깝게 배치된 OIS 마그네트들에 의해서는 영향을 받을 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, OIS 마그네트들의 주 자력선이 수직하게 배향된 경우에도 자력선은 서로 연결되거나 밀어내면서 ㅈ자력선의 분포에 서로 간섭을 발생시킬 수 있으며, 이는 정밀한 제어를 방해할 수 있다.
하지만, 본 실시예에서와 같이, 렌즈 캐리어(220)를 중심으로 AF 액츄에이터(270)가 좌측에 배치되고, 제1 OIS 액츄에이터(250-1) 및 제2 OIS 액츄에이터(250-2)가 우측에 제공되는 경우에는, 마그네트들 간의 상호 간섭을 해결할 수 있다. 다만, 기존에 비해 OIS 액츄에이터의 개수가 반으로 줄어들기 때문에, 도 5와 같이, 하나의 OIS 코일에 2개의 마그네트부를 상하로 배치하여 OIS 액츄에이터의 힘을 증가시켜 이를 해결할 수 있다.
OIS 마그네트(261, 262)의 주 자력선(M1, M2)도 광축에 나란하게 형성되기 때문에, 주변으로 전달되는 자기장의 영향을 줄일 수 있다. 다만, AF 액츄에이터(270)의 주 자력선(A)이 광축에 수직한 수평 방향으로 형성될 수 있지만, 이는 카메라 모듈을 적절히 배치함으로써 다른 카메라에 미치는 영향을 최소로 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈을 이용하여 듀얼 카메라 시스템을 구성한 예들을 설명하기 위한 평면도이다.
도 8을 참조하면, 도 6에 도시된 카메라 모듈을 이용하여 다양한 배치를 할 수 있다. 예를 들어, (a)에 도시된 바와 같이, OIS 카메라 모듈을 서로 인접하게 배치하되, 각 OIS 카메라 모듈에 포함된 AF 액츄에이터를 서로 반대되는 위치에 배치되도록 장착할 수 있다. 이 경우 AF 액츄에이터의 주 자력선(A)이 수평 방향으로 배향되지만, 서로 멀리 떨어져 있어 카메라 모듈 간의 거리(d1)를 3mm 또는 그 이하로 줄이는 것이 가능하다.
반면, (d)를 보면, 기존의 카메라 모듈에서는 AF 액츄에이터가 OIS 카메라 모듈의 4변에 모두 장착되고, 주 자력선(a)도 외부를 향해 어느 방향으로 배치하여도 카메라 모듈 간의 거리(d4)를 5mm 이하로 좁히는 것이 불가능했다.
하지만, 본 실시예에 따르면, OIS 액츄에이터를 2개만 사용하여도 충분한 파워를 제공할 수 있으며, OIS 액츄에이터를 AF 액츄에이터에 대해 반대 측에 배치하는 것이 가능하여 (a), (b), (c)와 같이 서로 근접한 듀얼 카메라의 배치가 가능하다. 특히, OIS 액츄에이터의 주 자력선이 광축 방향에 나란하기 때문에 OIS 액츄에이터들을 서로 밀착시키는 방향으로 배열하더라도 자기장에 의한 간섭을 최소로 할 수가 있다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 8의 (a), (b) 및 (c)의 배치를 이용하여 듀얼 카메라의 다양한 배치를 실시할 수 있으며, 듀얼이 아닌 트리플 또는 쿼드러플 배치에도 응용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : OIS 카메라 모듈 110 : 모듈 베이스
120 : 렌즈 캐리어 130 : 캐리어 몸체
140 : 렌즈 실린더 150 : OIS 액츄에이터
170 : AF 액츄에이터 190 : 커버

Claims (12)

  1. 모듈 베이스, 상기 모듈 베이스에 대해 이동 가능하게 장착되는 렌즈 캐리어, 및 상기 렌즈 캐리어의 광축에 수직한 수평 방향으로 상기 렌즈 캐리어의 이동을 제어하는 적어도 하나의 OIS 액츄에이터를 포함하는 OIS 카메라 모듈에 있어서,
    각각의 상기 OIS 액츄에이터는 코일 및 마그네트부를 포함하며,
    상기 마그네트부의 주 자력선 방향은 상기 광축에 나란하게 배향되는 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트부는 하나의 상기 코일에 대응하여 주 자력선 방향이 상기 광축에 나란한 제1 마그네트 및 제2 마그네트를 포함하며, 상기 제1 마그네트 및 상기 제2 마그네트는 상기 수평 방향으로 서로 인접하게 배치되되 자기장의 극 방향은 상호 반대를 향하는 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트부는 하나의 상기 코일에 대응하여 주 자력선 방향이 상기 광축에 나란한 제1 마그네트 및 제3 마그네트를 포함하며, 상기 제1 마그네트 및 상기 제3 마그네트는 상기 코일의 상하로 서로 대응하게 배치되되 자기장의 극 방향은 동일한 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    중심에 위치한 상기 코일에 대향하여 상기 제1 마그네트 및 상기 제3 마그네트의 상부 또는 하부에 홀 센서가 위치하는 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마그네트부는 하나의 상기 코일에 대응하여 주 자력선 방향이 상기 광축에 나란한 제1 마그네트, 제2 마그네트, 제3 마그네트 및 제4 마그네트를 포함하며, 상기 제1 마그네트 및 상기 제2 마그네트는 상기 코일의 상부에서 상기 수평 방향으로 서로 인접하게 배치되되 자기장의 극 방향은 상호 반대를 향하고, 상기 제3 마그네트 및 상기 제4 마그네트는 상기 코일의 하부에서 상기 수평 방향으로 서로 인접하게 배치되되 자기장의 극 방향은 상호 반대를 향하고, 상기 제1 마그네트 및 상기 제3 마그네트는 상기 코일의 상하에서 서로 대응하게 배치되고, 상기 제2 마그네트 및 상기 제4 마그네트는 상기 코일의 상하에 서로 대응하게 배치되는 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    중심에 위치한 상기 코일에 대향하여 상기 제1 마그네트 및 상기 제2 마그네트의 상부 또는 상기 제3 마그네트 및 상기 제4 마그네트의 하부에 홀 센서가 위치하는 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 OIS 액츄에이터와 별도로 상기 렌즈 캐리어의 렌즈를 광축 방향으로 움직이는 AF 액츄에이터를 더 포함하며,
    상기 렌즈 캐리어를 중심으로 상기 OIS 액츄에이터와 상기 AF 액츄에이터는 서로 반대 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 AF 액츄에이터는 마그네트를 포함하며, 상기 AF 액츄에이터의 상기 마그네트의 주 자력선 방향은 상기 광축에 수직한 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 OIS 카메라 모듈은 상기 OIS 액츄에이터로서 제1 OIS 액츄에이터 및 제2 OIS 액츄에이터를 포함하며, 상기 렌즈 캐리어를 중심으로 상기 제1 OIS 액츄에이터는 상기 AF 액츄에이터에 대해 110~145도 각도를 형성하며 배치되고, 상기 제2 OIS 액츄에이터는 상기 AF 액츄에이터에 대해 215~250도 각도를 형성하며 배치되는 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  10. 모듈 베이스, 상기 모듈 베이스에 대해 이동 가능하게 장착되는 렌즈 캐리어, 및 상기 렌즈 캐리어의 광축에 수직한 수평 방향으로 상기 렌즈 캐리어의 이동을 제어하는 적어도 하나의 OIS 액츄에이터를 포함하는 2개의 OIS 카메라 모듈을 이용하여 제공되는 듀얼 카메라 시스템에 있어서,
    제1 OIS 카메라 모듈 및 제2 OIS 카메라 모듈은 상호 0mm 초과 3mm 이하의 간격으로 제공되며,
    상기 제1 OIS 카메라 모듈 및 상기 제2 OIS 카메라 모듈에서 상기 OIS 액츄에이터 각각은 코일 및 마그네트부를 포함하며,
    상기 OIS 액츄에이터에 포함된 상기 마그네트부 모두의 주 자력선 방향은 상기 광축에 나란하게 배향되는 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 마그네트부는 하나의 상기 코일에 대응하여 주 자력선 방향이 상기 광축에 나란한 제1 마그네트 및 제2 마그네트를 포함하며, 상기 제1 마그네트 및 상기 제2 마그네트는 상기 수평 방향으로 서로 인접하게 배치되되 자기장의 극 방향은 상호 반대를 향하는 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 마그네트부는 하나의 상기 코일에 대응하여 주 자력선 방향이 상기 광축에 나란한 제1 마그네트, 제2 마그네트, 제3 마그네트 및 제4 마그네트를 포함하며, 상기 제1 마그네트 및 상기 제2 마그네트는 상기 코일의 상부에서 상기 수평 방향으로 서로 인접하게 배치되되 자기장의 극 방향은 상호 반대를 향하고, 상기 제3 마그네트 및 상기 제4 마그네트는 상기 코일의 하부에서 상기 수평 방향으로 서로 인접하게 배치되되 자기장의 극 방향은 상호 반대를 향하고, 상기 제1 마그네트 및 상기 제3 마그네트는 상기 코일의 상하에서 서로 대응하게 배치되고, 상기 제2 마그네트 및 상기 제4 마그네트는 상기 코일의 상하에 서로 대응하게 배치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라 시스템.
KR1020180022055A 2017-02-27 2018-02-23 듀얼 카메라 배치에 유리한 ois 카메라 모듈 및 그 ois 카메라 모듈을 포함한 듀얼 카메라 시스템 KR20180099512A (ko)

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