KR20190004121A - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20190004121A
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Abstract

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로서, 일 실시예에 따르면, 내부공간을 갖는 하우징; 반사부재를 구비하고, 상기 내부공간에 구비되도록 상기 하우징의 내벽에 유동 가능하게 지지되는 유동홀더를 포함하는 반사모듈; 및 상기 내부공간에 구비되도록 상기 반사모듈의 후방에 배치되고, 상기 반사부재에 반사된 광이 입사되도록 광축 방향으로 정렬된 복수의 렌즈를 구비하는 렌즈배럴을 구비하는 렌즈모듈;을 포함하고, 상기 유동홀더는 상기 반사부재가 상기 하우징에 대해 상기 광축에 대략 수직하는 일축 방향으로 유동 가능하게 구비되고, 상기 렌즈모듈은 상기 렌즈배럴이 상기 하우징에 대해 상기 광축 및 상기 일축에 대략 수직하는 다른축 방향으로 유동 가능하게 지지되는 캐리어를 구비할 수 있다.

Description

카메라 모듈{Camera module}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근에는 스마트폰을 비롯하여 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 전자기기에 카메라가 기본적으로 채용되고 있으며, 모바일 단말용 카메라에는 자동 초점 기능, 손떨림 보정 기능 및 줌 기능 등을 부가되고 있다.
그러나, 다양한 기능을 구현하기 위하여 카메라 모듈의 구조가 복잡해지고, 크기가 증가하게 되어 결국 카메라 모듈이 탑재되는 휴대용 전자기기의 크기도 커지게 되는 문제가 있다.
또한, 손떨림 보정을 위하여 렌즈 또는 이미지 센서를 직접 움직이는 경우에는 렌즈 또는 이미지 센서 자체의 무게와, 렌즈 또는 이미지 센서가 부착되어 있는 다른 부재들의 무게를 모두 고려하여야 하므로, 일정 수준 이상의 구동력이 필요하게 되어, 전력 소모가 심해지는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 자동 초점 조정, 줌, 손떨림 보정 등의 기능을 구현하면서도 구조가 간단하고, 크기를 줄일 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 전력 소모를 최소화할 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 내부공간을 갖는 하우징; 반사부재를 구비하고, 상기 내부공간에 구비되도록 상기 하우징의 내벽에 유동 가능하게 지지되는 유동홀더를 포함하는 반사모듈; 및 상기 내부공간에 구비되도록 상기 반사모듈의 후방에 배치되고, 상기 반사부재에 반사된 광이 입사되도록 광축 방향으로 정렬된 복수의 렌즈를 구비하는 렌즈배럴을 구비하는 렌즈모듈;을 포함하고, 상기 유동홀더는 상기 반사부재가 상기 하우징에 대해 상기 광축에 대략 수직하는 일축 방향으로 유동 가능하게 구비되고, 상기 렌즈모듈은 상기 렌즈배럴이 상기 하우징에 대해 상기 광축 및 상기 일축에 대략 수직하는 다른축 방향으로 유동 가능하게 지지되는 캐리어를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 자동 초점 조정, 줌, 손떨림 보정 등의 기능을 구현하면서도 구조가 간단하고, 크기를 줄일 수 있다. 또한, 전력 소모를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해사시도이고,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 하우징에 반사모듈과 렌즈모듈이 결합된 사시도이고,
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 하우징의 사시도이고,
도 7은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 하우징에 구동코일 등이 실장된 기판이 결합된 사시도이고,
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈에서 하우징과 유동홀더의 분해사시도이고,
도 9는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 하우징에 반사모듈과 렌즈모듈이 결합되는 형상을 도시한 분해사시도이고,
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유동홀더가 제1축(X축)을 기준으로 회전하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 렌즈배럴이 캐리어에서 제1축(X축)을 따라 직선이동하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고,
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해사시도이고,
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이고,
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 하우징의 사시도이고,
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈에서 하우징과 유동홀더의 분해사시도이고,
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유동홀더가 제2축(Y축)을 따라 직선운동하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 18은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 메인기판과 이에 장착된 코일 및 부품을 도시한 사시도이고,
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기(1)는 카메라 모듈(1000-1001,1002)이 장착된 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대가능한 전자기기일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자기기(1)에는 피사체를 촬영할 수 있도록 카메라 모듈(1000)이 장착된다.
본 실시예에서, 카메라 모듈(1000-1001,1002)은 복수의 렌즈를 포함하고, 렌즈의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기(1)의 두께 방향(Y축 방향, 휴대용 전자기기의 전면(Front Surface)에서 후면(Rear Surface)을 향하는 방향 또는 그 반대 방향)에 수직하는 방향을 향할 수 있다.
일 예로, 카메라 모듈(1000)에 구비된 복수의 렌즈의 광축(Z축)은 휴대용 전자기기(1)의 폭 방향 또는 길이 방향으로 형성될 수 있다.
따라서, 카메라 모듈(1000)이 자동 초점 조정(Auto Focusing, 이하 AF), 줌(Zoom) 및 손떨림 보정(Optical Image Stabilizing, 이하 OIS) 등의 기능을 구비하더라도 휴대용 전자기기(1)의 두께가 증가하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 휴대용 전자기기(1)의 소형화가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 AF, Zoom 및 OIS 기능 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
AF, Zoom 및 OIS 기능 등을 구비하는 카메라 모듈(1000)은 다양한 부품이 구비되어야 하므로 일반적인 카메라 모듈에 비하여 카메라 모듈의 크기가 증가한다.
카메라 모듈(1000)의 크기가 증가하게 되면 카메라 모듈(1000)이 장착되는 휴대용 전자기기(1)의 소형화에 문제가 될 수 있다.
예를 들어, 카메라 모듈은 Zoom 기능을 위하여 적층 렌즈의 수가 많아지게 되고, 다수의 적층 렌즈가 휴대용 전자기기의 두께 방향으로 형성되는 경우에는 적층되는 렌즈의 수에 따라 휴대용 전자기기의 두께도 증가하게 된다. 이에 따라, 휴대용 전자기기의 두께를 증가시키지 않으면 적층 렌즈의 수를 충분하게 확보할 수 없어 Zoom 성능이 약해지게 된다.
또한, AF 및 OIS 기능을 구현하기 위하여는 렌즈 군을 광축 방향 또는 광축에 수직한 방향으로 이동시키는 액츄에이터를 설치하여야 하는데, 렌즈 군의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기의 두께 방향으로 형성되는 경우에는 렌즈군을 이동시키기 위한 액츄에이터도 휴대용 전자기기의 두께 방향으로 설치되어야 한다. 따라서, 휴대용 전자기기의 두께가 증가하게 된다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 복수의 렌즈의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기(1)의 두께 방향에 수직하도록 배치되므로, AF, Zoom 및 OIS 기능을 구비한 카메라 모듈(1000)이 장착되더라도 휴대용 전자기기(1)를 소형화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해사시도이고, 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해사시도이다.
도 2, 도 3, 도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예(제1 및 제2 실시예)에 따른 카메라 모듈(1001, 1002)은 하우징(1010, 1010-2)에 구비되는 반사모듈(1100, 1100-2), 렌즈모듈(1200) 및 이미지 센서모듈(1300)을 포함한다.
반사모듈(1100, 1100-2)은 광의 진행 방향을 변경하도록 구성된다. 일 예로, 카메라 모듈(1001, 1002)을 상부에서 덮어주는 덮개(1030)의 개구부(1031)를 통해 입사된 광은 반사모듈(1100, 1100-2)을 통해 렌즈모듈(1200)로 향하도록 진행 방향이 바뀔 수 있다. 이를 위해 반사모듈(1100, 1100-2)은 광을 반사하는 반사부재(1110)를 구비할 수 있다.
개구부(1031)를 통해 입사된 광은, 반사모듈(1100, 1100-2)에 의해 렌즈모듈(1200)을 향하도록 경로가 바뀌게 된다. 가령, 카메라 모듈(1001, 1002)의 두께 방향(Y축 방향)으로 입사된 광은 반사모듈(1100, 1100-2)에 의해 광축(Z축) 방향과 대략 일치하도록 경로가 변경된다.
렌즈모듈(1200)은 반사모듈(1100)에 의해 진행 방향이 변경된 광이 통과되는 복수의 렌즈를 포함하며, 이미지센서모듈(1300)은 복수의 렌즈를 통과한 광을 전기신호로 변환하는 이미지센서(1310) 및 이미지센서(1310)가 실장되는 인쇄회로기판(1320)을 포함한다. 그리고, 이미지센서모듈(1300)은 렌즈모듈(1200)에서 입사되는 광을 필터링하는 광학필터(1340)를 포함할 수 있다. 광학필터(1340)는 적외선 차단 필터일 수 있다.
하우징(1010, 1010-2)의 내부공간에서, 렌즈모듈(1200)을 중심으로 이의 전방에 반사모듈(1100, 1100-2)이 구비되고, 렌즈모듈(1200)의 후방에 이미지센서모듈(1300)이 구비된다.
도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈(1001)은 하우징(1010)에 구비되는 반사모듈(1100), 렌즈모듈(1200) 및 이미지 센서모듈(1300)을 포함한다.
하우징(1010)의 내부에는 일측에서 타측으로 순차적으로 반사모듈(1100), 렌즈모듈(1200) 및 이미지센서모듈(1300)이 구비된다. 물론, 하우징(1010)은 반사모듈(1100), 렌즈모듈(1200) 및 이미지센서모듈(1300)이 내삽되도록 내부공간을 구비한다.
하우징(1010)은 내부공간에 반사모듈(1100) 및 렌즈모듈(1200)이 모두 내삽되도록 일체로 구비될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 가령, 반사모듈(1100)과 렌즈모듈(1200)을 각각 내삽하는 별도의 하우징이 상호 연결된 것일 수도 있다.
이미지센서모듈(1300)을 구비하는 인쇄회로기판(1320)은 하우징(1010)의 외부에 부착될 수 있다.
하우징(1010)은 덮개(1030)에 의해 내부공간이 보이지 않도록 덮여진다.
덮개(1030)는 광이 입사하도록 개구부(1031)를 구비하며, 개구부(1031)를 통해 입사된 광은 반사모듈(1100)에 의해 진행 방향이 변경되어 렌즈모듈(1200)로 입사한다. 덮개(1030)는 하우징(1010)의 전체를 덮도록 일체로 구비되거나, 반사모듈(1100)과 렌즈모듈(1200)을 각각 덮는 별개의 부재로 나누어져 구비될 수 있다.
이를 위해 반사모듈(1100)은 광을 반사하는 반사부재(1110)를 구비한다. 그리고, 렌즈모듈(1200)로 입사된 광은 복수의 렌즈를 통과한 후 이미지센서(1310)에 의해 전기신호로 변환되어 저장된다.
하우징(1010)은 내부공간에 반사모듈(1100) 및 렌즈모듈(1200)을 구비한다. 이에, 하우징(1010)의 내부공간은 반사모듈(1100)이 배치되는 공간과 렌즈모듈(1200)이 배치되는 공간이 돌출벽(1007)에 의해 상호 구별될 수 있다.
그리고, 돌출벽(1007)을 기준으로 전방측에는 반사모듈(1100)이 구비되고 후방측에는 렌즈모듈(1200)이 구비될 수 있다. 돌출벽(1007)은 하우징(1010)의 측벽에서 내부공간으로 양쪽에서 돌출되는 형상으로 구비될 수 있다.
전방측에 구비되는 반사모듈(1100)의 경우, 하우징(1010)의 내벽면에 구비되는 풀링요크(1153)와 유동홀더(1120)에 구비되는 풀링마그네트(1123)의 인력에 의해 유동홀더(1120)가 하우징(1010)의 내벽면에 밀착 지지되는 구조이다.
여기서, 도면의 도시는 생략하지만, 하우징(1010)에 풀링마그네트가 구비되고 유동홀더(1120)에 풀링요크가 구비될 수도 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 구조로 설명한다.
그리고, 하우징(1010)의 내벽면과 유동홀더(1120)의 사이에는 제1 볼베어링(1130)이 구비되며, 이하 상술하겠지만 제1 볼베어링(1130)은 안착홈(1011, 1121)에 일부가 삽입되면서 밀착되므로 유동홀더(1120)를 하우징(1010)의 내부공간에 삽입하는 경우에는 유동홀더(1120)와 돌출벽(1007) 사이에 약간의 공간이 필요하고, 유동홀더(1120)가 하우징(1010)에 장착되고 난 후에는 풀링요크와 풀링마그네트의 인력에 의해 유동홀더(1120)가 하우징(1010)의 내벽면에 밀착되므로 유동홀더(1120)와 돌출벽(1007) 사이에 약간의 공간이 남게 된다.
이에, 본 실시예에서는 유동홀더(1120)를 지지하면서 돌출벽(1007)에 끼워지는 후크 형상의 스토퍼(1050)를 구비할 수 있다(물론, 스토퍼(1050)가 없더라도 풀링마그네트(1123)와 풀링요크(1153)에 의한 인력에 의해 고정 가능하다). 스토퍼(1050)는 후크 형상으로 구비되어 후크 부분이 돌출벽(1007)의 상부에 걸림된 상태로 유동홀더(1120)를 지지할 수 있다.
스토퍼(1050)는 반사모듈(1100)이 구동되지 않는 경우에는 유동홀더(1120)를 지지하는 브라켓의 역할을 수행할 수 있고, 반사모듈(1100)이 구동되는 경우에는 추가로 유동홀더(1120)의 움직임을 조절하는 스토퍼(1050) 역할을 할 수 있다. 스토퍼(1050)는 양쪽에서 돌출되는 돌출벽(1007)에 각각 구비될 수 있다.
물론, 유동홀더(1120)의 회전이 원활하도록 스토퍼(1050)와 유동홀더(1120)의 사이에는 공간이 구비될 수 있다. 또는, 스토퍼(1050)를 탄성재질로 구비하여 유동홀더(1120)가 스토퍼(1050)에 지지된 상태로 원활하게 움직일 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 하우징(1010)은 반사모듈(1100)과 렌즈모듈(1200)을 각각 구동하기 위해 제1 구동부(1140)와 제2 구동부(1240)를 구비한다. 제1 구동부(1140)는 반사모듈(1100)의 구동을 위한 복수의 코일(1141b)을 포함하고, 제2 구동부(1240)는 렌즈모듈(1200)의 구동을 위한 복수의 코일(1241b, 1243b, 1245b, 1247b)을 포함한다.
그리고, 복수의 코일(1141b, 1241b, 1243b, 1245b, 1247b)는 메인기판(1070)에 실장된 상태로 하우징(1010)에 구비되므로, 하우징(1010)에는 복수의 코일(1141b, 1241b, 1243b, 1245b, 1247b)이 하우징(1010)의 내부공간으로 노출되도록 복수의 관통홀(1015, 1018, 1019)이 구비될 수 있다(제2 구동부(1240)의 코일(1241b, 1243b, 1245b, 1247b)을 위한 관통홀(1018, 1019)은 복수의 코일을 위해 하나의 관통홀이 구비되는 실시예를 도시하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 각 코일은 각각 1개의 관통홀을 통해 하우징(1010)의 내부로 노출될 수도 있다).
여기서, 복수의 코일(1141b, 1241b, 1243b, 1245b, 1247b)이 실장되는 메인기판(1070)은 도면에 도시되는 것과 같이 전체적으로 연결되어 일체로 구비될 수 있다. 이 경우에는 단자가 1개로 구비되므로 외부전원 및 신호 연결이 용이할 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며 메인기판(1070)은, 가령, 반사모듈(1100)용 코일이 실장되는 기판과 렌즈모듈(1200)용 코일이 실장되는 기판을 분리하는 등에 의해 복수 개의 기판으로 구비될 수도 있다.
반사모듈(1100)은 개구부(1031)를 통해 입사되는 광의 경로를 변경할 수 있다. 이미지 또는 동영상 촬영 시 사용자의 손떨림 등에 의해 이미지가 번지거나 동영상이 흔들릴 수 있으며, 이 경우 반사모듈(1100)은 반사부재(1110)가 장착된 유동홀더(1120)를 움직여 사용자의 손떨림 등에 따른 일방향의 변위을 보정할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 손떨림 등에 의해 이미지 촬영 또는 동영상 촬영 시 흔들림이 발생할 때, 흔들림에 대응하는 상대변위를 유동홀더(1120)에 부여함으로써 흔들림을 보상한다. 본 실시예에서는 반사모듈(1100)은 반사부재(1110)가 광축방향(Z축)에 수직한 방향 중 어느 하나의 방향으로 움직일 수 있도록 함으로써(도면의 도시에서 반사부재(1110)는 제2축(Y축) 방향으로 움직임이 가능함), 손떨림 보정 기능을 수행할 수 있다(이하 설명하겠지만, 제1축(X축) 방향으로의 움직임은 렌즈모듈(1200)에 구비되는 렌즈배럴(1220)이 캐리어(1210)에 대해 제1축(X축) 방향으로 움직임으로써 구현될 수 있음).
그리고, 본 실시예는 렌즈 등을 포함하지 않아 상대적으로 무게가 가벼운 유동홀더(1120)의 이동에 의해 손떨림 보정 기능(OIS) 중 일부가 구현되므로, 전력 소모를 최소화할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, 손떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilizer) 기능을 구현하기 위하여, 복수의 렌즈가 구비되는 렌즈배럴(1220)의 이동이 일방향(OIS X - X축 방향으로 렌즈배럴(1220)이 이동)을 담당하고, 반사부재(1110)가 구비되는 유동홀더(1120)의 이동이 다른방향(OIS Y - Y축 방향으로 반사부재(1110)가 이동)을 담당할 수 있다. 반사부재(1110)는 광의 진행 방향을 변경시키고(OIS Y), 렌즈배럴(1220)은 광이 입사되는 위치가 광축(Z축)과 대략 나란하도록 렌즈배럴(1220)을 이동시킬 수 있다(OIS X)
반사모듈(1100)은 하우징(1010)에 지지되게 구비되는 유동홀더(1020), 유동홀더(1020)에 장착되는 반사부재(1110), 및 유동홀더(1120)를 이동시키는 제1 구동부(1140)를 포함한다.
반사부재(1110)는 광의 진행 방향을 제2축(Y축) 방향으로 변경할 수 있다. 가령, 반사부재(1110)는 광을 반사시키는 미러(Mirror) 또는 프리즘(Prism)일 수 있다(설명의 편의를 위해, 제1 실시예와 관련한 도면의 도시에서는 반사부재(1110)를 프리즘으로 도시한다).
반사부재(1110)는 유동홀더(1120)에 고정된다. 유동홀더(1120)에는 반사 부재(1110)가 장착되는 장착면(1122)이 구비된다.
유동홀더(1120)의 장착면(1122)은 광의 경로가 변경되도록 경사진 면으로 구성될 수 있다. 가령, 장착면(1122)은 복수의 렌즈의 광축(Z축)에 대하여 30~60도 기울어진 경사면일 수 있다. 그리고, 유동홀더(1120)의 경사면은 광이 입사되는 덮개(1030)의 개구부(1031)를 향할 수 있다.
반사부재(1110)가 장착된 유동홀더(1120)는 하우징(1010)의 내부공간에 반사부재(1110)가 제2축(Y축) 방향 움직임이 가능하게 수용된다. 가령, 유동홀더(1120)는 하우징(1010) 내에서 제1축(X축)을 기준으로 회전 운동 가능하게 수용될 수 있다. 여기서, 제1축(X축) 및 제2축(Y축)은 광축(Z축)에 수직한 축을 의미할 수 있고, 제1축(X축)과 제2축(Y축)은 상호 수직한 축일 수 있다.
유동홀더(1120)는 반사부재(1110)가 제2축(Y축) 방향으로 유동하도록 제1축(X축)을 따라 정렬된 제1 볼베어링(1130)에 의해 하우징(1010)에 지지될 수 있다. 이러한 구성에 의해 유동홀더(1120)는 제1축(X축)을 기준으로 회전 운동할 수 있다.
도면의 도시에서는, 일 예로 제1축(X축)을 따라 정렬되는 2개의 제1 볼베어링(1130)을 도시한다. 그리고, 유동홀더(1120)는 이하 설명하는 제1 구동부(1140)에 의해 제1축(X축)을 기준으로 회전 운동할 수 있다.
여기서, 제1축(X축)을 따라 정렬되는 복수 개의 제1 볼베어링(1130)은 구(球), 반구(半球), 둥근 돌기 형상으로 구비될 수 있다. 또한, 제1축(X축)을 따라 정렬되는 복수개의 제1 볼베어링(1130)은 제1축(X축)으로 연장된 원기둥, 반원기둥, 둥근 돌기 형상으로 구비될 수 있다.
각각의 경우에 안착홈(1011, 1121)의 형상은 제1 볼베어링의 형상에 상응하는 형상으로 구비될 수 있다(도 8a, 도 8b 참조). 한편, 도 8b의 도시에서는 제1 볼베어링(1130)이 2개 구비되는 것을 도시했으나, 제1 볼베어링(1130)은 제1축(X축) 방향으로 길게 연장된 1개 또는 2개 이상으로 구비될 수도 있다.
또한, 제1 볼베어링(1130)은 유동홀더(1120)와 하우징(1010)의 대향면 사이에 구비된다. 그리고, 유동홀더(1120)에 구비되는 풀링마그네트(1123) - 또는 풀링요크 - 와 하우징(1010)에 구비되는 풀링요크(1153) - 또는 풀링마그네트 - 의 인력에 의해 유동홀더(1120)가 제1 볼베어링(1130)을 사이에 두고 하우징(1010)에 지지될 수 있다.
또한, 하우징(1010)에는 제1 볼베어링(1130)이 일부 삽입되도록 안착홈(1011)이 구비될 수 있고, 유동홀더(1120)에도 제1 볼베어링(1130)이 일부 삽입되도록 안착홈(1121)이 구비될 수 있다.
이상 설명한 안착홈(1011, 1121)은 제1 볼베어링(1130)의 회전이 용이하도록 반구 또는 다각(다각 기둥 또는 다각 뿔)의 홈 형상으로 구비될 수 있다(물론, 제1 볼베어링(1130)의 회전 용이성을 위해 홈의 깊이는 반경보다 작게 구비될 수 있다. 제1 볼베어링(1130)이 안착홈의 내부로 전체가 잠기지 않고 일부는 노출되어 유동홀더(1120)의 회전이 용이할 수 있다). 또한, 안착홈(1011, 1121)은 제1축(X축)을 따라 정렬된 제1 볼베어링(1130)에 상응하는 위치 및 개수로 구비될 수 있다.
여기서, 제1 볼베어링(1130)은 안착홈(1011, 1121)에서 구름 이동하거나 미끄럼 이동하면서 베어링 역할을 수행할 수 있다.
한편, 제1 볼베어링(1130)은 하우징(1010) 및 유동홀더(1120) 중 적어도 어느 하나에 고정 구비되는 구조일 수 있다. 가령, 제1 볼베어링(1130)은 하우징(1010) 또는 유동홀더(1120)에 고정 구비될 수 있다. 이 경우에는 제1 볼베어링(1130)이 고정 구비되는 부재와 대향하는 부재에만 안착홈이 구비될 수 있으며, 이 경우에는 볼베어링의 회전이 아닌 미끄럼 이동에 의한 마찰 베어링 역할을 수행할 수 있다.
제1 볼베어링(1130)은 하우징(1010) 및 유동홀더(1120) 중 어느 하나에 고정 구비되는 구조일 경우에는 구형 또는 반구형으로 구비될 수 있다(물론, 반구형은 일 예이고, 반구보다 더 크거나 반구보다 더 작은 돌출 길이를 갖도록 구비될 수도 있다). 물론, 전술한 바와 같이 볼베어링(1130)이 제1축(X축)을 따라 연장된 원기둥 형상으로 구비되는 경우도 동일하게 적용할 수 있다.
그리고, 제1 볼베어링(1130)은 별도로 제조된 것을 하우징(1010) 및 유동홀더(1120) 중 어느 하나에 부착할 수 있다. 또는, 제1 볼베어링(1130)을 하우징(1010) 및 유동홀더(1120)의 제조시에 일체로 구비될 수도 있다.
제1 구동부(1140)는 유동홀더(1120)가 제1축(X축)을 기준으로 회전 가능하도록 구동력을 발생시킨다.
일 예로, 제1 구동부(1140)는 마그네트(1141a) 및 마그네트(1141a)와 마주보도록 배치되는 코일(1141b)을 포함한다(도면의 도시에서는 마그네트와 코일이 각각 대향하게 1개씩 배치되는 것을 도시하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 마그네트와 코일은 각각 복수 개로 구비될 수 있다. 또한, 마그네트와 코일은 유동홀더(1120)와 하우징(1010)의 바닥에 구비되는 것을 도시하나, 측면에도 구비될 수 있다.)
코일(1141b)에 전원을 인가하면, 마그네트(1141a)와 코일(1141b) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 마그네트(1141a)가 장착된 유동홀더(1120)를 제1축(X축)을 기준으로 회전시킬 수 있다.
마그네트(1141a)는 유동홀더(1120)에 장착된다. 일 예로, 마그네트(1141a)는 유동홀더(1120)의 하부면에 장착될 수 있다.
코일(1141b)은 하우징(1010)에 장착된다. 일 예로, 코일(1141b)은 메인기판(1070)을 매개로 하우징(1010)에 장착될 수 있다. 즉, 코일(1141b)은 메인기판(1070)에 구비되며, 메인기판(1070)은 하우징(1010)에 장착된다.
여기서, 도면의 도시에서 메인기판(1070)은 반사모듈(1100)용 코일과 렌즈모듈(1200)용 코일이 모두 실장되도록 전체적으로 일체형으로 구비되는 예시를 도시하나, 메인기판(1070)은 반사모듈(1100)용 코일과 렌즈모듈(1200)용 코일이 각각 실장되도록 2개 이상의 기판으로 분리되어 구비될 수도 있다.
메인기판(1070)의 하부에는 강도 보강을 위해 보강판(미도시)이 장착될 수 있다.
본 실시예에서는 유동홀더(1120)를 회전시킬 때, 유동홀더(1120)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다.
따라서, 폐루프 제어를 위하여 위치 센서(1141c)가 필요하다. 위치 센서(1141c)는 홀 센서일 수 있다.
위치 센서(1141c)는 코일(1141b)의 내측 또는 외측에 배치되며, 코일(1141b)이 장착되는 메인기판(1070)에 위치 센서(1141c)가 장착될 수 있다.
한편, 메인기판(1070)에는 사용자의 손떨림 등과 같은 흔들림 요인을 감지하는 자이로 센서(미도시)가 구비될 수 있고, 코일(1141b)에 구동 신호를 제공하는 구동 회로소자(Driver IC, 미도시)가 구비될 수 있다.
렌즈모듈(1200)은 반사모듈(1100)에서 반사되는 광이 입사될 수 있다. 그리고, 입사되는 광은 렌즈모듈(1200)에 구비되는 렌즈배럴(1220)의 유동에 의해 일방향의 손떨림 보정이 이루어질 수 있다(OIS X). 즉, 상술한 바와 같이, 반사모듈(1100)에서는 반사부재(1110)가 제2축(Y축) 방향으로 유동하도록 하여 제2축(Y축) 방향의 손떨림을 보정하고(OIS Y), 렌즈모듈(1200)에서는 렌즈배럴(1220)이 제1축(X축) 방향으로 유동하도록 하여 제1축(X축) 방향의 손떨림을 보정할 수 있다(OIS X). 제1축(X축)은 대략 광축(Z축)에 수직하고, 제2축(Y축)은 대략 제1축(X축) 및 광축(Z축)에 수직한다.
렌즈모듈(1200)에 구비되는 복수의 적층 렌즈는 광축이 반사모듈(1100)에서 광이 출사되는 방향인 Z축으로 정렬된다. 그리고, 렌즈모듈(1200)은 제1축(X축) 방향 손떨림 보정, AF 및 줌 기능 등의 구현을 위해 제2 구동부(1240)를 구비한다.
렌즈모듈(1200)은 하우징(1010)의 내부공간에 광축(Z축) 방향으로 이동 가능하게 구비되는 캐리어(1210), 캐리어(1210)의 상부에 제1축(X축) 방향으로 이동 가능하게 구비되고 내부에 적층 렌즈를 포함하는 렌즈배럴(1220), 캐리어(1210)를 하우징(1010)에 대해 광축(Z축) 방향으로 이동시키거나(렌즈배럴(1220)도 이동) 렌즈배럴(1220)를 캐리어(1210)에 대해 제1축(X축) 방향으로 이동시키는 제2 구동부(1240)를 포함한다.
그리고, 캐리어(1210)에 올려진 렌즈배럴(1220)의 이탈을 방지하고 렌즈배럴(1220)의 이동을 제한할 수 있는 스토퍼(1219)가 캐리어(1210)에 구비될 수 있다.
반사모듈(1100)에 의해 제2축(Y축) 진행 방향이 변경된 광은 복수의 렌즈를 통과하며 굴절된다.
캐리어(1210)는 AF(오토포커스) 등을 위하여 광축(Z축) 방향으로 이동되도록 구성된다(캐리어(1210)에 실린 렌즈배럴(1220)도 함께 이동). 일 예로, 캐리어(1210)는 반사모듈(1100)에 의해 제2축(Y축) 진행 방향이 변경된 광이 복수의 렌즈를 통과하는 방향(그 반대 방향을 포함함)으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
그리고, 렌즈배럴(1220)은 제1축(X축) 방향 손떨림 보정을 위해 제2축(Y축) 및 광축(Z축)에 대략 수직하는 제1축(X축) 방향으로 이동될 수 있다.
이에, 제2 구동부(1240)는 캐리어(1210)가 광축(Z축) 방향으로, 그리고, 렌즈배럴(1220)이 제1축(X축) 방향으로 이동 가능하도록 구동력을 발생시킨다. 즉, 제2 구동부(1240)는 렌즈홀더(1220)와 반사모듈(1100) 사이의 거리를 변화시키도록 렌즈홀더(1220)를 이동시키거나, 렌즈배럴(1220)이 제1축(X축) 방향으로 이동하여 제1축(X축) 방향 손떨림 보정이 되도록 할 수 있다.
일 예로, 제2 구동부(1240)는 복수의 마그네트(1241a, 1243a, 1245a, 1247a) 및 복수의 마그네트(1241a, 1243a, 1245a, 1247a)와 마주보도록 배치되는 복수의 코일(1241b, 1243b, 1245b, 1247b)을 포함한다.
복수의 코일(1241b, 1243b, 1245b, 1247b)에 전원을 인가하면, 복수의 마그네트(1241a, 1243a, 1245a, 1247a)와 복수의 코일(1241b, 1243b, 1245b, 1247b) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 복수의 마그네트(1241a, 1243a, 1245a, 1247a)가 장착된 캐리어(1210)를 광축(Z축) 방향으로, 또는 렌즈배럴(1220)을 제1축(X축) 방향으로 이동시킬 수 있다.
복수의 마그네트(1241a, 1243a, 1245a, 1247a) 중 일부 마그네트(1241a, 1243a)는 캐리어(1210)에 장착된다. 일 예로, 일부 마그네트(1241a, 1243a)는 캐리어(1210)의 측면에 장착될 수 있다. 그리고, 나머지 마그네트(1245a, 1247a)는 렌즈배럴(1220)에 장착된다. 일 예로, 나머지 마그네트(1245a, 1247a)는 렌즈배럴(1220)의 측면에 장착될 수 있다.
복수의 코일(1241b, 1243b, 1245b, 1247b) 중 일부(1241b, 1243b)는 복수의 마그네트 중 일부(1241a, 1243a)와 대향하도록 하우징(1010)에 장착된다. 또한, 나머지 코일(1245b, 1247b)은 나머지 마그네트(1245a, 1247a)와 대향하도록 하우징(1010)에 장착된다.
일 예로, 복수의 코일(1241b, 1243b, 1245b, 1247b)은 메인기판(1070)에 실장된 상태로, 메인기판(1070)이 하우징(1010)에 장착될 수 있다. 여기서, 설명의 편의를 위해, 도면의 도시에서는 메인기판(1070)에 반사모듈(1100)용 코일과 렌즈모듈(1200)용 코일이 모두 실장된 형상으로 도시하나, 이에 한정하는 것은 아니고, 메인기판(1070)은 반사모듈(1100)용 코일과 렌즈모듈(1200)용 코일이 각각 실장된 별개의 기판으로 구비될 수도 있다.
본 실시예에서는 캐리어(1210) 및 렌즈홀더(1220)를 이동시킬 때, 캐리어(1210) 및 렌즈홀더(1220)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다. 따라서, 폐루프 제어를 위하여 위치 센서(1243c, 1247c)가 필요하다. 위치 센서(1243c, 1247c)는 홀 센서일 수 있다.
위치 센서(1243c, 1247c)는 코일(1243b, 1247b)의 내측 또는 외측에 배치되며, 코일(1243b, 1247b)이 장착되는 메인기판(1070)에 위치 센서(1243c, 1247c)가 장착될 수 있다.
캐리어(1210)는 광축(Z축) 방향으로 이동 가능하도록 하우징(1010)에 구비된다. 일 예로, 캐리어(1210)와 하우징(1010) 사이에는 복수의 볼 부재(1211)가 배치된다.
복수의 볼 부재(1211)는 AF 과정에서 캐리어(1210)의 이동을 가이드하는 베어링의 역할을 한다. 또한, 캐리어(1210)와 하우징(1010) 간의 간격을 유지시키는 기능도 한다.
복수의 볼 부재(1211)는 광축(Z축) 방향으로의 구동력이 발생한 경우에 광축(Z축) 방향으로 구름운동하도록 구성된다. 이에 따라, 복수의 볼 부재(1211)는 캐리어(1210)의 광축(Z축) 방향으로의 이동을 가이드한다.
캐리어(1210)와 하우징(1010)이 서로 마주보는 면에는 각각 볼 부재(1211)를 수용하는 복수의 가이드홈(1213, 1013)이 형성되며, 이들 중 일부는 광축(Z축) 방향으로 길게 구비될 수 있다.
복수의 볼 부재(1211)는 가이드홈(1213, 1013)에 수용되어 캐리어(1210)와 하우징(1010) 사이에 끼워진다.
복수의 볼 부재(1211)는 가이드홈(1213, 1013)에 수용된 상태에서, 제1축(X축) 및 제2축(Y축) 방향으로의 이동이 제한되고, 광축(Z축) 방향으로만 이동될 수 있다.
이를 위하여, 복수의 가이드홈(1213, 1013) 각각은 광축(Z축) 방향으로 길게 형성될 수 있다. 그리고, 복수의 가이드홈(1213, 1013)의 단면은 둥근형상, 다각형상 등 다양한 형상일 수 있다.
여기서, 복수의 볼 부재(1211)가 캐리어(1210) 및 하우징(1010)과 접촉 상태를 유지할 수 있도록 캐리어(1210)는 하우징(1010)을 향해 가압된다.
이를 위하여, 하우징(1010)에는 캐리어(1210)에 장착된 복수의 마그네트(1241a, 1243a)와 마주보도록 요크(1216)가 장착될 수 있다. 요크(1216)는 자성체일 수 있다.
요크(1216)와 복수의 마그네트(1241a, 1243a) 사이에는 인력이 작용한다. 따라서, 캐리어(1210)는 복수의 볼 부재(1211)와 접촉한 상태에서 제2 구동부(1240)의 구동력에 의해 광축(Z축) 방향으로 이동될 수 있다.
렌즈배럴(1220)은 제1축(X축) 방향으로 이동 가능하도록 캐리어(1210)에 구비된다. 일 예로, 렌즈배럴(1220)과 캐리어(1210) 사이에는 복수의 제2 볼베어링(1250)이 구비되고, 렌즈배럴(1220)은 제2 볼베어링(1250)에 의해 캐리어(1210)에 대해 미끄럼 또는 구름이동 할 수 있다.
복수의 제2 볼베어링(1250)은 제1축(X축) 방향 손떨림 보정 과정에서 렌즈배럴(1220)의 이동을 가이드하는 베어링의 역할을 한다.
복수의 제2 볼베어링(1250)은 제1축(X축) 방향으로의 구동력이 발생한 경우에 제1축(X축) 방향으로 구름운동 또는 미끄럼 운동하도록 구성된다.
렌즈배럴(1220)과 캐리어(1210)가 서로 마주보는 면에는 각각 제2 볼베어링(1250)을 수용하는 복수의 가이드홈(1224, 1214)이 형성되며, 이들 중 일부는 제1축(X축) 방향으로 길게 구비될 수 있다.
복수의 제2 볼베어링(1250)은 가이드홈(1224, 1214)에 수용되어 렌즈배럴(1220)과 캐리어(1210) 사이에 끼워진다.
복수의 제2 볼베어링(1250)은 가이드홈(1224, 1214)에 수용된 상태에서, 광축(Z축) 및 제2축(Y축) 방향으로의 이동이 제한되고, 제1축(X축) 방향으로만 이동될 수 있다.
이를 위하여, 복수의 가이드홈(1224, 1214) 각각은 제1축(X축) 방향으로 길게 형성될 수 있다. 그리고, 복수의 가이드홈(1224, 1214)의 단면은 둥근형상, 다각형상 등 다양한 형상일 수 있다.
여기서, 복수의 제2 볼베어링(1250)이 렌즈배럴(1220) 및 캐리어(1210)와 접촉 상태를 유지할 수 있도록 렌즈배럴(1220)은 캐리어(1210)를 향해 가압된다. 즉, 렌즈배럴(1220)은 제2 볼베어링(1250)이 구비되는 방향으로 캐리어(1210)에 가압될 수 있다.
이를 위하여, 렌즈배럴(1220)에는 캐리어(1210)에 장착된 복수의 마그네트(1241a, 1243a)와 마주보도록 요크(1260)가 장착될 수 있다. 요크(1260)는 자성체일 수 있다.
요크(1260)와 복수의 마그네트(1241a, 1243a) 사이에는 인력이 작용한다. 따라서, 렌즈배럴(1220)은 복수의 볼 부재(1250)와 접촉을 유지한 상태에서 제2 구동부(1240)의 구동력에 의해 제1축(X축) 방향으로 이동될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유동홀더가 제1축(X축)을 기준으로 회전하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 제2축(Y축) 방향으로의 손떨림 보정(OIS Y)을 위해 제1축(X축)을 기준으로 회전하는 경우에는, 유동홀더(1120)과 하우징(1010)의 사이에 구비되고 제1축(X축)을 따라 배열된 제1 볼베어링(1130)을 타고 유동홀더(1120)가 회전하게 된다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈배럴이 캐리어에서 제1축(X축)을 따라 직선이동하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 제1축(X축) 방향으로 손떨림 보정(OIS X)을 위해 렌즈배럴(1220)이 제1축(X축)을 따라 직선운동하는 경우에는, 캐리어(1210)와 렌즈배럴(1220)의 사이에 적어도 2세트(1250a, 1250b)로 구비되고 제1축(X)축을 따라 배열된 제2 볼베어링(1250)을 타고 렌즈배럴(1220)이 제1축(X축) 방향으로 직선운동하게 된다.
즉, 제1 실시예에 따른 카메라 모듈(1001)은 X축 방향으로의 손떨림 보정(OIS X)을 위해서는 렌즈모듈(1200)에 구비되는 렌즈배럴(1220)이 캐리어(1210)에 대해 제1축(X축) 방향으로 직선운동하고, Y축 방향으로의 손떨림 보정(OIS Y)을 위해서는 반사모듈(1100)에 구비되는 유동홀더(1120)가 하우징(1010)에 대해 제1축(X축)을 중심으로 회전운동한다.
도 13 내지 도 16과 도 5, 도 7, 도 9 및 도 11a 내지 도 11c를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈(1002)은 하우징(1010-2)에 구비되는 반사모듈(1100-2), 렌즈모듈(1200) 및 이미지 센서모듈(1300)을 포함한다.
제2 실시예에 따른 카메라 모듈(1002)는 제1 실시예의 카메라 모듈(1001)과 반사모듈(1100-2)의 구조와 반사모듈(1100-2)이 하우징(1010-2)에 결합되는 구조만 상이하고 나머지 구성은 모두 동일하므로(렌즈모듈(1200) 및 이미지 센서모듈(1300)이 하우징에 결합되는 구조는 제1 실시예와 동일), 동일한 구성에 대해서는 도면부호를 동일하게 사용하고 구체적인 설명은 생략한다.
도 13 내지 도 16과 도 5, 도 7 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈(1002)은 하우징(1010-2)에 구비되는 반사모듈(1100-2), 렌즈모듈(1200) 및 이미지 센서모듈(1300)을 포함한다.
전방측에 구비되는 반사모듈(1100-2)의 경우, 하우징(1010-2)의 내벽면에 구비되는 풀링요크(1153)와 유동홀더(1120-2)에 구비되는 풀링마그네트(1123)의 인력에 의해 유동홀더(1120-2)가 하우징(1010-2)의 내벽면에 밀착 지지되는 구조이다.
그리고, 하우징(1010-2)의 내벽면과 유동홀더(1120-2)의 사이에는 제3 볼베어링(1130-2)이 구비되며, 이하 상술하겠지만 제3 볼베어링(1130-2)은 안착홈(1011-2, 1121-2)에 일부가 삽입되면서 밀착될 수 있다.
반사모듈(1100-2)은 개구부(1031)를 통해 입사되는 광의 경로를 변경할 수 있다. 이미지 또는 동영상 촬영 시 사용자의 손떨림 등에 의해 이미지가 번지거나 동영상이 흔들릴 수 있으며, 이 경우 반사모듈(1100-2)은 반사부재(1110)가 장착된 유동홀더(1120-2)를 움직여 사용자의 손떨림 등에 따른 일방향의 변위을 보정할 수 있다. 본 실시예에서는 반사모듈(1100-2)은 반사부재(1110)가 광축방향(Z축)에 수직한 방향 중 어느 하나의 방향으로 움직일 수 있도록 함으로써(도면의 도시에서 반사부재(1110)는 제2축(Y축) 방향으로 움직임이 가능함), 손떨림 보정 기능(OIS)을 수행할 수 있다(이하 설명하겠지만, 제1축(X축) 방향으로의 움직임은 렌즈모듈(1200)에 구비되는 렌즈배럴(1220)이 캐리어(1210)에 대해 제1축(X축) 방향으로 움직임으로써 구현될 수 있음).
본 실시예에서는, 손떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilizer) 기능을 구현하기 위하여, 복수의 렌즈가 구비되는 렌즈배럴(1220)의 이동이 일방향(OIS X - X축 방향으로 렌즈배럴(1220)이 이동)을 담당하고, 반사부재(1110)가 구비되는 유동홀더(1120-2)의 이동이 다른방향(OIS Y - Y축 방향으로 반사부재(1110)가 이동)을 담당할 수 있다.
반사모듈(1100-2)은 하우징(1010-2)에 지지되게 구비되는 유동홀더(1020-2), 유동홀더(1020-2)에 장착되는 반사부재(1110), 및 유동홀더(1120-2)를 이동시키는 제1 구동부(1140)를 포함한다. 반사부재(1110)는 광의 진행 방향을 제2축(Y축) 방향으로 변경할 수 있다.
반사부재(1110)가 장착된 유동홀더(1120-2)는 하우징(1010-2)의 내부공간에 반사부재(1110)가 제2축(Y축) 방향 움직임이 가능하게 수용된다. 가령, 유동홀더(1120-2)는 하우징(1010-2) 내에서 제2축(Y축) 방향으로 직선 운동 가능하게 수용될 수 있다.
유동홀더(1120-2)는 제2축(Y축) 방향으로 직선 운동하도록 제2축(Y축)을 따라 정렬된 적어도 2개의 볼베어링 세트(1130a, 1130b)에 의해 하우징(1010-2)에 지지될 수 있다.
도면의 도시에서는, 일 예로 제2축(Y축)을 따라 정렬되는 2개로 구성된 제3 볼베어링(1130-2) 2세트(1130a, 1130b)를 개시한다. 유동홀더(1120-2)가 하우징(1010-2)에 지지된 상태로 제2축(Y축)을 따라 이동하므로, 안정적인 이동을 위해 제2축(Y축) 방향과 나란하게 배치되는 복수의 제3 볼베어링(1130-2) 세트(1130a, 1130b)가 제1축(X축) 방향으로 이격하여 적어도 2개 필요하다. 이 경우, 2개의 세트(1130a, 1130b) 중 어느 하나의 세트에는 1개의 제3 볼베어링(1130-2)만 구비되어도 무방하다.
여기서, 제2축(X축)을 따라 정렬되는 복수 개의 제3 볼베어링(1130-2)은 구(球), 반구(半球), 둥근 돌기 형상으로 구비될 수 있다. 또한,제2축(Y축)을 따라 정렬되는 복수 개의 제3 볼베어링(1130-2)은 제2축(Y축)으로 연장된 원기둥, 반원기둥, 둥근 돌기 형상으로 구비될 수 있다.
각각의 경우에 안착홈(1011-2, 1121-2)의 형상은 제3 볼베어링의 형상에 상응하는 형상으로 구비될 수 있다(도 16b, 도 16b 참조). 한편, 도 16b의 도시에서는 제3 볼베어링(1130-2)이 2개 구비되는 것을 도시했으나, 제3 볼베어링(1130-2)은 제2축(Y축) 방향으로 길게 연장된 1개 또는 2개 이상으로 구비될 수도 있다.
제3 볼베어링(1130-2)은 유동홀더(1120-2)와 하우징(1010-2)의 대향면 사이에 구비된다. 그리고, 유동홀더(1120-2)에 구비되는 풀링마그네트(1123) - 또는 풀링요크 - 와 하우징(1010-2)에 구비되는 풀링요크(1153) - 또는 풀링마그네트 - 의 인력에 의해 유동홀더(1120-2)가 제3 볼베어링(1130-2)을 사이에 두고 하우징(1010-2)에 지지될 수 있다.
또한, 하우징(1010-2)에는 제3 볼베어링(1130-2)이 일부 삽입되도록 안착홈(1011-2)이 구비될 수 있고, 유동홀더(1120-2)에도 제3 볼베어링(1130-2)이 일부 삽입되도록 안착홈(1121-2)이 구비될 수 있다. 이 경우, 유동홀더(1120-2)는 제2축(Y축) 방향으로 구름이동 또는 미끄럼 이동해야 하므로 안착홈(1011-2, 1121-2) 중 일부는 제2축(Y축) 방향으로 길게 구비될 수 있다.
이상 설명한 안착홈(1011-2, 1121-2)은 제3 볼베어링(1130-2)의 구름 또는 미끄럼이 용이하도록 단면이 반구 또는 다각 뿔의 홈 형상으로 구비될 수 있다(물론, 제3 볼베어링(1130-2)의 회전 용이성을 위해 홈의 깊이는 반경보다 작게 구비될 수 있다. 제3 볼베어링(1130-2)이 안착홈의 내부로 전체가 잠기지 않고 일부는 노출되어 유동홀더(1120-2)의 구름 또는 미끄럼이 용이할 수 있다). 또한, 안착홈(1011-2, 1121-2)은 제2축(Y축)을 따라 정렬된 제3 볼베어링(1130-2)에 상응하는 위치 및 개수로 구비될 수 있다.
한편, 제3 볼베어링(1130-2)은 하우징(1010-2) 및 유동홀더(1120-2) 중 적어도 어느 하나에 고정 구비되는 구조일 수 있다. 가령, 제3 볼베어링(1130-2)은 하우징(1010-2) 또는 유동홀더(1120-2)에 고정 구비될 수 있다. 이 경우에는 제3 볼베어링(1130-2)이 고정 구비되는 부재와 대향하는 부재에만 안착홈이 구비될 수 있으며, 이 경우에는 볼베어링의 회전이 아닌 미끄럼 이동에 의한 마찰 베어링 역할을 수행할 수 있다.
제3 볼베어링(1130-2)은 하우징(1010-2) 및 유동홀더(1120-2) 중 어느 하나에 고정 구비되는 구조일 경우에는 구형 또는 반구형으로 구비될 수 있다(물론, 반구형은 일 예이고, 반구보다 더 크거나 반구보다 더 작은 돌출 길이를 갖도록 구비될 수도 있다). 물론, 전술한 바와 같이 제3 볼베어링(1130-2)이 제1축(X축)을 따라 연장된 원기둥 형상으로 구비되는 경우도 동일하게 적용할 수 있다.
그리고, 제3 볼베어링(1130-2)은 별도로 제조된 것을 하우징(1010-2) 및 유동홀더(1120-2) 중 어느 하나에 부착할 수 있다. 또는, 제3 볼베어링(1130-2)을 하우징(1010-2) 및 유동홀더(1120-2)의 제조시에 일체로 구비될 수도 있다.
코일(1141b)에 전원을 인가하면, 마그네트(1141a)와 코일(1141b) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 마그네트(1141a)가 장착된 유동홀더(1120)를 제2축(Y축) 방향으로 직선 이동시킬 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유동홀더가 제2축을 따라 직선운동하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 17a 내지 도 17c를 참조하면, Y축 방향으로의 손떨림 보정(OIS Y)을 위해 유동홀더(1120-2)가 제2축(Y축)을 따라 직선운동하는 경우에는, 하우징(1010-2)의 내벽에 적어도 2세트(1130a, 1130b)로 구비되고 제2축(Y축)을 따라 배열된 제3 볼베어링(1130-2)을 타고(구름 또는 미끄럼 이동) 유동홀더(1120-2)가 제2축(Y축) 방향으로 직선운동하게 된다.
그리고, 도 11a 내지 도 11c를 참조하면, X축 방향으로의 손떨림 보정(OIS X)을 위해 렌즈배럴(1220)이 제1축(X축)을 따라 직선운동하는 경우에는, 제1 실시예와 동일하게, 캐리어(1210)에 적어도 2세트로 구비되고 제1축(X)축을 따라 배열된 제2 볼베어링(1250)을 타고 렌즈배럴(1220)이 제1축(X축) 방향으로 직선운동하게 된다.
즉, 제2 실시예에 따른 카메라 모듈(1002)은 X축 방향으로의 손떨림 보정(OIS X)을 위해서는 렌즈모듈(1200)에 구비되는 렌즈배럴(1220)이 캐리어(1210)에 대해 제1축(X축) 방향으로 직선운동하고, Y축 방향으로의 손떨림 보정(OIS Y)을 위해서는 반사모듈(1100-2)에 구비되는 유동홀더(1120-2)가 하우징(1010-2)에 대해 제2축(Y축)을 따라 직선운동한다.
도 18은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 메인기판과 이에 장착된 코일 및 부품을 도시한 사시도이다.
도 13을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 메인기판(1070)에는 제1 구동부(1140)의 반사모듈(1100, 1100-2)의 구동을 위한 코일(1141b)과, 제2 구동부(1240)의 렌즈모듈(1200)의 구동을 위한 복수의 코일(1241b, 1243b, 1245b, 1247b)이 내면에 실장될 수 있다. 그리고, 외면에는 각종 수동소자, 능동소자 등의 부품(1078), 자이로(Gyro) 센서(1079) 등이 실장될 수 있다. 이에, 메인기판(1070)은 양면기판일 수 있다.
구체적으로, 대략 평행하게 배치되는 제1측면기판(1071)과 제2측면기판(1072), 제1측면기판(1071)과 제2측면기판(1072)을 상호 연결하는 바닥기판(1073)을 포함하고, 제1측면기판(1071), 제2측면기판(1072) 및 바닥기판(1073) 중 어느 하나에는 외부 전원 및 신호 연결을 위한 단자부(1074)가 연결될 수 있다.
제1측면기판(1071)에는 제2 구동부(1240)의 렌즈모듈(1200)의 구동을 위한 복수의 코일(1241b, 1243b, 1245b, 1247b) 중 일부(도면의 도시에서는 1241b, 1245b)가 실장될 수 있다.
제2측면기판(1072)에는 제2 구동부(1140)의 렌즈모듈(1200)의 구동을 위한 복수의 코일(1241b, 1243b, 1245b, 1247b) 중 일부(도면의 도시에서는 1243b, 1247b)와 렌즈모듈(1200)의 캐리어(1210)와 렌즈배럴(1220)의 위치를 센싱하는 센서(1143c, 1247c)가 실장될 수 있다.
바닥기판(1073)에는 제1 구동부(1140)의 반사모듈(1100)의 구동을 위한 코일(1141b)과 반사모듈(1100)의 위치를 센싱하는 센서(1141c)가 실장될 수 있다.
도면의 도시에서는 제1측면기판(1071)에 각종 수동소자, 능동소자 등의 부품(1078), 자이로(Gyro) 센서(1079) 등이 실장되는 것으로 도시했으나, 이들은 제2측면기판(1072)에 실장되거나, 제1측면기판(1071)과 제2측면기판(1072)에 적절히 나누어서 실장될 수 있다.
또한, 제1측면기판(1071), 제2측면기판(1072) 및 바닥기판(1073)에 실장되는 복수의 코일(1241b, 1243b, 1245b, 1247b)과 위치 센싱 센서(1141c, 1143c, 1247c)는 카메라 모듈의 설계에 따라 각 기판에 다양하게 분배되어 실장될 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 전자기기(2)는 복수의 카메라 모듈(500, 1000)이 장착된 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대가능한 전자기기일 수 있다.
본 실시예에서는 휴대용 전자기기(2)에 복수의 카메라 모듈(500, 1000)이 장착될 수 있다.
복수의 카메라 모듈(500, 1000) 중 적어도 어느 하나의 카메라 모듈은, 도 2 내지 도 18을 참조로 설명한 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)일 수 있다.
즉, 듀얼 카메라 모듈을 구비하는 휴대용 전자기기의 경우, 2개의 카메라 모듈 중 적어도 어느 하나를 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)로 구비할 수 있다.
이러한 실시예를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈 및 이를 포함하는 휴대용 전자기기는 자동 초점 조정, 줌, 손떨림 보정 등의 기능을 구현하면서도 구조가 간단하고, 크기를 줄일 수 있다. 또한, 전력 소모를 최소화할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
1, 2: 휴대용 전자기기
1000(1001, 1002): 카메라 모듈
1010, 1010-2: 하우징
1100, 1100-2: 반사모듈
1110: 반사부재
1120, 1120-2: 유동홀더
1140: 제1 구동부
1200: 렌즈모듈
1210: 캐리어
1220: 렌즈홀더
1240: 제2 구동부
1300: 이미지 센서 모듈

Claims (17)

  1. 내부공간을 갖는 하우징;
    반사부재를 구비하고, 상기 내부공간에 구비되도록 상기 하우징의 내벽에 유동 가능하게 지지되는 유동홀더를 포함하는 반사모듈; 및
    상기 내부공간에 구비되도록 상기 반사모듈의 후방에 배치되고, 상기 반사부재에 반사된 광이 입사되도록 광축 방향으로 정렬된 복수의 렌즈를 구비하는 렌즈배럴을 구비하는 렌즈모듈;을 포함하고,
    상기 유동홀더는 상기 반사부재가 상기 하우징에 대해 상기 광축에 대략 수직하는 일축 방향으로 유동 가능하게 구비되고,
    상기 렌즈모듈은 상기 렌즈배럴이 상기 하우징에 대해 상기 광축 및 상기 일축에 대략 수직하는 다른축 방향으로 유동 가능하게 지지되는 캐리어를 구비하는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유동홀더는 상기 하우징에 대해 상기 다른축을 기준으로 회전 운동하는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유동홀더와 상기 하우징의 사이에는 대략 상기 다른축을 따라 정렬된 적어도 2개의 볼베어링이 구비되는 카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 볼베어링은 상기 유동홀더 또는 상기 하우징에 자유회전 가능하게 구비되는 카메라 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 볼베어링은 구형 또는 원기둥 형상인 손떨림 보정 반사모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 볼베어링은 상기 유동홀더 또는 상기 하우징에 고정 구비되는 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 볼베어링은 구(球), 반구(半球), 원기둥, 반원기둥 또는 둥근돌기 형상인 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유동홀더는 상기 하우징에 대해 상기 일축을 따라 직선 운동하는 카메라 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유동홀더와 상기 하우징의 사이에는 상기 일축 방향으로 정렬되게 복수 개로 구비되는 볼베어링 세트가 적어도 2개 구비되는 카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 볼베어링 세트는 상기 유동홀더 또는 상기 하우징에 고정되거나 자유회전 가능하게 구비되는 카메라 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 및 상기 유동홀더에는 각각 선택적으로 풀링마그네트 또는 풀링요크가 구비되고, 상기 풀링마그네트와 상기 풀링요크의 인력에 의해 상기 유동홀더가 상기 하우징의 내벽에 지지되는 카메라 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈배럴과 상기 캐리어의 사이에는 상기 다른축 방향으로 정렬되게 복수 개로 구비되는 볼베어링 세트가 적어도 2개 구비되는 카메라 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈배럴에는 상기 캐리어의 구동 마그네트와의 인력에 의해 상기 렌즈배럴이 상기 캐리어에 지지되도록 하는 풀링요크가 구비되는 카메라 모듈.
  14. 제1항에 있어서
    상기 캐리어에는 상기 렌즈배럴의 이탈을 방지하는 스토퍼가 구비되는 카메라 모듈.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어는 상기 하우징에 대해 광축 방향으로 이동 가능하게 구비되는 카메라 모듈.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 측면 및 바닥면에는 상기 렌즈모듈과 상기 반사모듈의 구동을 위한 코일이 실장되는 메인기판이 구비되는 카메라 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 메인기판은 양면기판으로 구비되고,
    상기 메인기판의 상기 하우징의 내부공간을 향하는 내면에는 상기 코일이 실장되고,
    상기 메인기판의 상기 내면의 반대면인 외면에는 각종 부품과 자이로 센서가 실장되는 카메라 모듈.
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