KR20190031804A - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오토 포커싱 기능과 손떨림 방지 기능을 갖춘 카메라 모듈에 관한 것으로서, 상기 카메라 모듈은 렌즈베럴이 광축방향으로 결합되는 보빈, 상기 보빈을 광축방향으로 수용하는 제1 고정체, 상기 제1 고정체를 수용하는 제1 하우징, 상기 제1 하우징의 측면에 삽입되는 홀센서, 상기 제1 하우징 및 상기 홀센서의 외측면을 감싸도록 배치되어 상기 홀센서의 외측면과 결합되는 회로기판, 광축을 수직교차하는 평면 상에서 광축 기준으로 대칭 배치되는 마그넷, 상기 마그넷을 고정하는 제1 고정체 및 상기 회로기판 외측에서 상기 제1 하우징 및 상기 회로기판을 수용하는 제2 하우징을 포함하고, 상기 마그넷은 상기 제1 고정체의 모서리에 배치되며, 상기 마그넷의 측면은, 양극으로 분극되며, 상기 제1 하우징의 측면과 평행하게 배치되고, 상기 홀센서는, 상기 마그넷의 일측면의 분극되는 지점과 상기 홀센서의 내측면이 서로 대응되도록 상기 제1 하우징 측면에 배치된다.

Description

카메라 모듈{Camera Module}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.

카메라 모듈은 광학계(Optical system)로서, 이미지센서, 외부의 광을 상기 이미지센서로 입사시키는 렌즈가 구비된 렌즈 배럴(Lens barrel) 및 상기 이미지센서가 실장되는 회로기판 등을 포함하고 있다. 그리고 상기 렌즈 배럴을 구동시키기 위한 액추에이터 모듈 및 손떨림 보정을 위한 손떨림 보정장치(Optical Image Stablilization : OIS)를 포함하고 있다.

이러한 카메라 모듈은 통상 카메라로 대표되는 촬영 전용의 기기에 탑재되어 사용되고 있으나, 휴대성 및 촬영 편의성 등의 이유로, 또한 소비자의 생활패턴 등으로 인하여 스마트폰을 포함하는 모바일 기기(Mobile Device)에 탑재되어 있는 것이 보편적 경향이다.

스마트폰 등의 모바일 단말 등에 장착되는 카메라 모듈의 경우 단말 자체의 유동성이 크고, 인체에서 발생되는 손, 팔의 떨림 현상이 쉽게 카메라 모듈로 전달될 수 있으며, 보행, 차량 탑승 등과 같이 이동 중에 촬용되는 경우가 많으므로 이와 같은 영상 흐려짐 현상은 더욱 빈번해지며, 나아가 근래에는 사용자가 자신을 피사체로 하여 영상을 촬영하는 경우 셀카봉을 사용하는 경우가 많아지고 있어 물리적으로 모바일 단말을 지지하는 사용자의 팔 길이에 셀카봉의 길이가 연장되게 되므로 떨림이나 진동에 의한 영상 흐려짐 현상은 더욱 커진다고 할 수 있다.

여기서 액추에이터 모듈과 손떨림 보정장치는 카메라 모듈의 구동과 관련된 핵심기술이다. 손떨림 보정장치(Optical Image Stablilization : OIS)는 이러한 현상을 극복하기 위한 기술로서 손떨림 등에 의하여 발생되는 렌즈 또는 이미지 소자의 위치를 물리적으로 보정함으로써 이미지 센서에 생성되는 피사체의 영상에 흐트러짐 현상이 발생되지 않도록 한다. 액추에이터 모듈은 서로 마주보게 배치된 마그넷과 코일의 전자기력을 이용하여 렌즈를 구동하고 있으며, 마그넷 및 코일과 함께 스프링을 포함한다. 이러한 액추에이터 모듈은 통상 보이스 코일 액추에이터(Voice Coil Actuator : VCA) 또는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor : VCM)로 지칭되고 있다.

이러한 카메라 모듈은 렌즈 등의 광학 소자의 위치를 이동시키기 위한 구동부가 구비될 수 있는 충분한 공간이 확보 가능한 디지털 카메라 등에는 쉽게 적용될 수 있으나, 스마트폰과 같은 작은 크기의 모바일 단말은 그 적용에 일정 부분 한계가 있다고 할 수 있고 나아가 모바일 단말에 대한 슬림화 구현 등의 특성이 더욱 필요하게 되었으므로 이러한 특성의 모바일 단말에 카메라 모듈을 최적화하기 위한 요구가 증가되고 있다. 또한 카메라 모듈의 슬림화와 동시에 손떨림 기능의 유지 또는 개선이 필요하다.

KR 10-2015-0054719 A

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 액추에이터와 손떨림 보정장치를 개선하기 위한 것이다.

본 발명의 관점은, 손떨림 보정장치를 이용한 손떨림 보정이 용이하게 이루어질 수 있도록 하고, 다른 한편으로는 슬림화 및 조립의 용이함이 달성된 카메라 모듈을 제공하는 것에 있다.

상기 관점을 달성하기 위해,

렌즈베럴이 광축방향으로 결합되는 보빈, 상기 보빈을 광축방향으로 수용하는 제1 고정체, 상기 제1 고정체를 수용하는 제1 하우징, 상기 제1 하우징의 측면에 삽입되는 홀센서, 상기 제1 하우징 및 상기 홀센서의 외측면을 감싸도록 배치되어 상기 홀센서의 외측면과 결합되는 회로기판, 광축을 수직교차하는 평면 상에서 광축 기준으로 대칭 배치되는 마그넷, 상기 마그넷을 고정하는 제1 고정체 및 상기 회로기판 외측에서 상기 제1 하우징 및 상기 회로기판을 수용하는 제2 하우징,을 포함하고,

상기 마그넷은 상기 제1 고정체의 모서리에 배치되며, 상기 마그넷의 측면은, 양극으로 분극되며, 상기 제1 하우징의 측면과 평행하게 배치되고, 상기 홀센서는, 상기 마그넷의 일측면의 분극되는 지점과 상기 홀센서의 내측면이 서로 대응되도록 상기 제1 하우징 측면에 배치된다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서,

상기 제1 하우징의 측면에는 상기 홀센서가 삽입될 수 있도록 제1 관통홀이 형성되고, 상기 제1 관통홀은 상기 제1 하우징의 인접한 2개의 측면에 각각 하나씩 형성되며, 2개의 홀센서가 상기 제1 관통홀에 각각 삽입되고, 상기 회로기판은 상기 제1 하우징의 상기 제1 관통홀이 형성된 인접한 2개의 외측면 사이의 모서리에서 절곡되고, 상기 2개의 외측면을 감싸도록 배치되어, 상기 2개의 홀센서의 외측면과 결합할 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 마그넷은 광축을 향하는 방향으로 양극이 형성되며, 상기 마그넷의 광축방향에 수직이 되는 단면은 상기 제1 고정체의 모서리를 향해 좁아지는 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 보빈의 외측면에 광축방향으로 결합되는 제1 코일, 상기 제1 고정체의 상단에 배치되어 상기 보빈의 상단을 광축방향으로 탄성 지지하는 상부 판스프링, 상기 제1 고정체의 하단에 배치되어 상기 보빈의 하단을 광축방향으로 탄성 지지하는 하부 판스프링, 상기 제1 고정체의 하단 방향에 배치되어, 각 모서리에 서스펜션 와이어가 결합되는 제2 고정체 및 상기 제2 고정체의 상단에 부착되는 제2 코일을 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 제2 고정체는, 광축 방향 두께의 중심에 광축에 수직하는 평면을 따라 인서트홈이 형성된 외부 프레임 및 상기 인서트홈에 배치되며 전도성 물질로 이루어진 내부 프레임으로 구분되며, 상기 외부 프레임은 절연 물질로 구성되고, 상기 서스펜션 와이어가 상기 내부 프레임의 각 모서리에 결합될 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈에 있어서, 상기 내부 프레임은, 상기 내부 프레임의 일측단에서 광축 하부 방향으로 절곡되어 형성되는 전류 입력부를 더 포함하고, 상기 외부 프레임은, 상기 내부 프레임에 입력된 전류가 제2 코일에 인가될 수 있도록 상기 내부 프레임과 상기 제2 코일 사이가 연통되도록 형성되는 제2 관통홀 및 상기 제2 관통홀에 충진되어 상기 제2 코일과 상기 내부 프레임을 전기적으로 접속시키는 충진재를 더 포함할 수 있다.

이러한 해결 수단은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해 질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자산의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 홀센서와 회로기판가 제1 하우징의 외측면에 배치됨으로써 카메라 모듈이 슬림화될 수 있고, 홀센서의 감도 조절이 용이해진다. 또한, 제2 하우징을 제1 하우징의 외부에 배치시킴으로써 홀센서와 회로기판을 보호할 수 있고, 2중 하우징 구조를 통해 강성에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 제1 하우징에 홀센서를 삽입함으로써 제1 하우징의 내부공간을 보다 넓게 확보하여 카메라 모듈의 화각을 증가시킬 수 있고, 카메라 모듈의 손떨림 방지기능을 향상시킬 수 있다. 또한, 홀센서와 측면이 양극으로 분극된 마그넷을 대응되게 배치함으로써 홀센서의 센싱의 정확성 및 연사속도의 향상을 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈의 분해도이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 홀센서, 회로기판, 제1 하우징 및 제2 하우징의 분해도이다.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 홀센서, 회로기판 및 제1 하우징의 결합도이다.
도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 홀센서, 회로기판, 제1 하우징 및 제2 하우징의 결합도이다.
도 2d는 도 2c의 반대측을 도시한 결합도이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 광축방향에 수직하는 단면도이다.
도 3b는 도 3a에서 하우징을 제거한 단면도이다.
도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 홀센서와 마그넷의 배치관계 및 이동방향을 나타낸 것이다.
도 4a는 종래의 자기장이 수직방향으로 인가되는 홀센서의 배치도 및 그에 따른 센싱 출력 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 자기장이 수평방향으로 인가되는 홀센서의 배치도 및 그에 따른 센싱 출력 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 고정체의 내부 프레임의 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 고정체의 외부 프레임의 사시도이다.
도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 내부 프레임와 외부 프레임이 결합된 제2 고정체 및 제2 코일의 사시도이다.

본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "상면", "하면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

도 1에서 광축 방향(x)을 기준으로 렌즈베럴(100)이 위치하는 방향을 광축 상부 방향이라고 정의한다. 마찬가지로 광축 방향(x)을 기준으로 제2 고정체(170)가 위치하는 방향을 광축 하부 방향으로 정의한다. 광축 방향(x)은 광축 상부 방향 및 광축 하부 방향을 모두 포함하는 개념으로 정의한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈(1)의 분해도이고, 도 2a 내지 도 2c는 홀센서(300), 회로기판(400) 및 하우징(200 ; 500)의 결합관계를 도시하며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈(1)의 광축방향(x)에 수직하는 단면도이며, 도 3c는 마그넷(110)과 홀센서(300)의 배치관계를 도시한다.

본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈(1)은, 렌즈베럴(100)이 광축방향(x)으로 결합되는 보빈(130), 상기 보빈(130)을 광축방향(x)으로 수용하는 제1 고정체(120), 상기 제1 고정체(120)를 수용하는 제1 하우징(200), 상기 제1 하우징(200)의 측면에 삽입되는 홀센서(300), 상기 제1 하우징(200) 및 상기 홀센서(300)의 외측면을 감싸도록 배치되어 상기 홀센서(300)의 외측면과 결합되는 회로기판(400), 광축을 수직교차하는 평면 상에서 광축 기준으로 대칭 배치되는 마그넷(110) 및 상기 회로기판(400) 외측에서 상기 제1 하우징(200) 및 상기 회로기판(400)을 수용하는 제2 하우징(500)을 포함하고,

상기 마그넷(110)은 상기 제1 고정체(120)의 모서리에 배치되며, 상기 마그넷(110)의 측면은, 양극으로 분극되며, 상기 제1 하우징(200)의 측면과 평행하게 배치되고, 상기 홀센서(300)는, 상기 마그넷(110)의 일측면의 분극되는 지점과 상기 홀센서(300)의 내측면이 서로 대응되도록 상기 제1 하우징(200) 측면에 배치된다.

카메라 모듈(1)은 렌즈를 광축방향(x)으로 구동시킬 수 있을 뿐만 아니라 렌즈를 광축과 수직인 방향으로 이동시켜 광축과 일치시킴으로써, 손떨림 보정이 이루어지도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈베럴(100)은 피사체를 촬상하는 복수의 렌즈가 내부에 수용될 수 있도록 중공의 원통 형상일 수 있으며, 복수의 렌즈는 광축을 따라 렌즈베럴(100)에 구비된다. 상기 복수의 렌즈는 렌즈베럴(100)의 설계에 따라 필요한 수만큼 적층되며, 상기 복수의 렌즈는 각각 동일하거나 상이한 굴절률 등의 광학적 특성을 가진다. 상기 렌즈베럴(100)은 보빈(130)과 결합한다. 보빈(130)은 렌즈가 결합되는 내부가 원형으로 형성되며, 외부에 후술할 제1 코일(140)의 권선을 위한 권선홈이 형성된다. 보빈(130)은 렌즈베럴(100)과 광축방향(x)으로 결합된다.

상기 보빈(130)은 상기 렌즈베럴(100)과 함께 제1 고정체(120)에 수용되며, 상기 제1 고정체(120)의 내부에서 오토 포커싱을 위하여 광축방향(x)으로 구동될 수 있다. 또한 상기 제1 고정체(120)는 내부에 보빈(130) 및 렌즈베럴(100)을 수용한 상태로 손떨림 보정을 위하여 광축방향(x)에 수직한 방향으로 구동될 수 있다. 여기서 렌즈베럴(100), 보빈(130) 및 제1 고정체(120)는 오토 포커싱 및 손떨림 보정을 위해 구동되는 구동부로서 기능한다. 상기 구동부는 후술할 홀센서(300)의 센싱 대상이 된다.

상기 제1 고정체(120)가 수용되는 제1 하우징(200)의 수용공간은 상기 구동부가 수용될 수 있도록 직육면체 형상일 수 있다. 제1 하우징(200)의 측면에는 홀센서(300)가 삽입된다. 홀센서(300)는 마그넷(110)의 움직임에 따른 자기장 변화를 감지한다. 홀센서(300)가 적층형태인 경우 홀센서(300)의 적층부 공간이 필요하기 때문에 카메라 모듈(1)을 슬림화하는데 한계가 있다. 이에 반해 본 발명의 홀센서(300)는 제1 하우징(200)의 측면에 삽입되어 적층부공간이 필요없는바 카메라 모듈(1)이 슬림해지는 효과가 있다. 또한, 홀센서(300)가 적층되는 구조에서는 홀센서(300)의 위치를 조절할 수 있는 범위가 제한적이어서 센서 감도의 조절이 용이하지 않았으나, 본 발명과 같이 홀센서(300)가 측면에 배치되는 경우에는 카메라 모듈(1)의 제작시에 홀센서(300)의 위치를 조절할 수 있는 범위가 제1 하우징(200)의 측면에 해당되므로 홀센서(300) 적층시보다 넓어져 홀센서(300)의 감도를 조절하는 것이 용이해진다.

또한 홀센서(300)는 마그넷(110)의 일측면의 분극되는 지점과 홀센서(300)의 내측면이 서로 대응되도록 제1 하우징(200) 측면에 배치된다. 즉, 마그넷(110)의 측면은 N극과 S극으로 분극되는데, 제1 하우징(200)의 측면에 배치되는 홀센서(300)는 마그넷(110)의 분극되는 지점과 대응되도록 배치된다. 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 마그넷(110)과 홀센서(300)의 배치관계를 나타내는데, 홀센서(300)의 중심이 마그넷(110)의 분극지점과 대응되도록 배치된다. 즉 마그넷(110)의 자기장이 홀센서(300)에 수평방향으로 인가되도록 배치되는 것이다.

도 4a를 참고하면, 종래의 자기장이 홀센서(300)에 수직방향으로 인가되는 방식은, 동일 진동이라 하더라도 센싱 거리에 따라 센싱 출력값의 크기가 달라진다. 즉, 도 4a의 A와 같이 홀센서(300)와 거리가 가까운 경우에는 출력값이 크게 나오고, C와 같이 홀센서(300)와 거리가 먼 경우에는 출력값이 작게 나온다. 따라서 동일 진동에 대한 센싱 출력값이 달라지므로, 동일 진동에 대한 센싱 결과가 동일하게 도출되려면 센싱 거리에 대한 보상이 이루어지는 계산과정이 필요하다. 센싱 거리에 대한 보상이 이루어지는 계산과정은 추가적인 연산과정을 의미하므로, 카메라 모듈(1)의 제어 프로그램의 복잡성을 증대시켜 카메라 모듈(1)의 연사속도를 느리게 한다. 그러나 본 발명의 일실시예에 따른 도 4b의 경우, 자기장이 홀센서(300)에 수평방향으로 인가되는 방식은, 홀센서(300)와 마그넷(110)의 거리와 관계없이 동일 진동에 대하여는 동일 출력값이 나온다. 도 4b의 A, B 및 C의 경우 동일 진동에 대하여 동일 출력을 발생시키기 때문에 도 4a와는 달리 센싱 거리에 대한 보상이 필요없다. 따라서 카메라 모듈(1)의 제어 프로그램은 단순화되어 카메라 모듈(1)의 연사속도가 향상될 수 있다.

도 2b 및 도 2c는 회로기판(400)과 제1 및 제2 하우징(200, 500)간의 결합관계를 도시한다. 회로기판(400)은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 구성된다. FPCB로 구성된 상기 회로기판(400)은 제1 하우징(200)의 측면을 감싸기 위해 절곡된다. 회로기판(400)은 제1 하우징(200) 및 홀센서(300)의 측면의 외측면을 감싸도록 배치되어, 홀센서(300)와 결합한다. 즉, 회로기판(400)은 홀센서(300)의 외측면을 감싸 홀센서(300)와 제2 하우징(500)이 직접적으로 접촉하지 않도록 한다. 이로 인해 충격에 민감한 홀센서(300)가 제2 하우징(500) 및 회로기판(400)에 의해 외부의 충격으로부터 보호된다. 또한, 회로기판(400)이 구동부와 함께 적층되지 않고, 카메라 모듈(1)의 측면에 배치됨으로써, 카메라 모듈(1)의 광축방향(x) 두께가 얇아진다. 또한, 회로기판(400)은 절곡되어 제1 하우징(200)의 측면에 배치됨으로써 회로기판(400)과 제1 하우징(200)이 맞물리는 구조가 되므로 카메라 모듈(1)의 조립이 용이하게 된다. 또한, 구조적 단순화로 인해 카메라 모듈(1)의 불량시 수리가 용이한 효과가 있다.

또한 회로기판(400)은 데이터 출력부(400a)를 포함한다. 도 2b를 참고하면, 데이터 출력부(400a)는 절곡된 회로기판(400)의 두 개의 측면 중 하나에 형성된다. 도 2c를 참고하면, 데이터 출력부(400a)가 카메라 모듈(1)의 외부에 노출되도록 제2 하우징(500)과 결합한다. 이에 따라 회로기판(400)에 결합된 홀센서(300)를 통해 얻어진 센싱 데이터가 회로기판(400)에 형성된 데이터 출력부(400a)을 통해 외부로 출력될 수 있다.

마그넷(110)은 오토 포커싱을 위한 구동과 손떨림 보정을 위한 구동에 모두 이용된다. 카메라 모듈(1)에서 오토 포커싱 구동을 위한 마그넷과 손떨림 보정을 위한 마그넷이 별도로 제공되는 것이 아니기 때문에, 카메라 모듈(1)의 소형화를 구현할 수 있다. 도 3a 및 도3b와 같이 마그넷(110)은 광축(x)을 수직교차하는 평면 상에서 광축(x) 기준으로 대칭 배치된다. 마그넷(110)은 홀센서(300)의 센싱 대상이 되는 자기장을 형성한다. 마그넷(110)은 광축(x)을 기준으로 4개의 마그넷(110)이 제공된다. 상기 4개의 마그넷(110)은 광축(x)에서 동일간격 이격되고, 인접한 마그넷(110)이 동일간격을 이루도록 배치될 수 있다. 마그넷(110)은 제1 고정체(120)의 모서리에 배치되며, 마그넷(110)의 양측면은 제1 하우징(200)의 측면과 평행하게 배치된다. 마그넷(110)의 양측면은 N극과 S극으로 분극된다. 도 3a 및 도 3b의 카메라 모듈(1)의 광축(x)에 수직되는 단면을 보았을 때, 마그넷(110)의 측면은 제1 하우징(200)의 측면과 평행하다. 이로서 제1 하우징(200)에 삽입된 홀센서(300)는 마그넷(110)의 측면에서 센싱하게 된다.

제1 고정체(120)는 마그넷(110)을 고정한다. 제1 고정체(120)는 제1 하우징(200)의 수용공간에 배치될 수 있다. 제1 고정체(120)의 광축방향(x)에 수직되는 단면은 4개의 모서리를 갖는다. 상기 4개의 모서리에는 마그넷(110)이 고정될 수 있다. 제1 고정체(120)에 마그넷(110)이 고정되는 4개의 모서리에는, 마그넷(110)의 진동을 방지하기 위한 마그넷 수용홈이 형성될 수 있다. 이때 마그넷 수용홈은 마그넷(110)에서 광축(x)을 향하는 방향과 광축(x)의 하부 방향이 개방된 형태일 수 있다. 따라서 마그넷 수용홈은 마그넷(110)의 광축(x)에 수직하는 움직임과 광축(x) 방향으로의 움직임을 제한할 수 있다. 이에 따라 마그넷(110)의 용이한 조립도 가능하다.

도 2c에 도시된 바와 같이, 제2 하우징(500)은 회로기판(400) 외측에서 제1 하우징(200) 및 회로기판(400)을 수용한다. 제2 하우징(500)은 제1 하우징(200)을 수용할 수 있도록 보다 크게 형성된다. 제2 하우징(500)의 수용공간은 제1 하우징(200)과 마찬가지로 직육면체일 수 있다. 제2 하우징(500)은 회로기판(400)의 외측을 감싸는 것으로써 회로기판(400) 및 이에 결합된 홀센서(300)를 외부의 충격으로부터 보호한다. 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈(1)은 제1 및 제2 하우징(200 ; 500)으로 구성된 2중 구조이기 때문에, 카메라 모듈(1)의 강성에 대한 신뢰를 확보할 수 있다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c는 회로기판(400), 홀센서(300), 제1 하우징(200) 및 제2 하우징(500)의 결합관계를 도시하고 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈(1)에 있어서, 상기 제1 하우징(200)의 측면에는 상기 홀센서(300)가 삽입될 수 있도록 제1 관통홀(210)이 형성되고, 상기 제1 관통홀(210)은 상기 제1 하우징(200)의 인접한 2개의 측면에 각각 하나씩 형성되며, 2개의 홀센서(300)가 상기 제1 관통홀(210)에 각각 삽입되고, 상기 회로기판(400)은 상기 제1 하우징(200)의 상기 제1 관통홀(210)이 형성된 인접한 2개의 외측면 사이의 모서리에서 절곡되고, 상기 2개의 외측면을 감싸도록 배치되어, 상기 2개의 홀센서(300)의 외측면과 결합한다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 관통홀(210)은 제1 하우징(200)의 외부와 내부 수용공간이 연결되는 구멍이다. 제1 관통홀(210)은 홀센서(300)를 고정하기 위해 홀센서(300)의 모양과 같은 형태로 제작될 수 있다. 제1 관통홀(210)은 제1 하우징(200)의 인접한 2개의 측면에 각각 하나씩 형성될 수 있다. 그리고 각각의 제1 관통홀(210)에 홀센서(300)가 배치될 수 있고, 따라서 홀센서(300)는 2개로 구성된다. 2개의 홀센서(300)의 위치는 회로기판(400)의 절곡되는 모서리에 대응되는 마그넷(110)의 측면과 대응되도록 위치한다. 마그넷(110)과 홀센서(300) 사이에는 제1 고정체(120)만이 존재하여 홀센서(300)의 자기장 센싱이 용이해진다. 또한, 홀센서(300)가 제1 관통홀(210)에 배치됨으로써 외부충격에 의해 홀센서(300)의 고장이 유발될 가능성이 낮아지고, 제1 하우징(200) 및 제2 하우징(500)으로 구성되는 카메라 모듈(1)의 두께가 얇아질 수 있다.

위와 같은 제1 관통홀(210)이 형성되어 홀센서(300)가 제1 하우징(200)에 삽입됨으로써, 제1 하우징(200)의 내부 공간이 넓어진다. 내부 공간이 넓어지는 것은 상기 구동부가 움직이는 공간이 넓어진다는 것을 의미한다. 구동부가 움직이는 공간이 커지면 피사체의 광이 렌즈베럴(100)에 들어오는 범위가 넓어지기 때문에, 카메라 모듈(1)의 화각이 커진다. 이에 따라 후술할 마그넷(110)과 제2 코일(190)의 손떨림 방지 구동에 있어서, 상기 마그넷(110)과 제2 코일(190)이 상기 구동부의 손떨림에 의한 제1 고정체(120)의 움직임을 억제하는 반대 움직임을 제1 고정체(120)에 가할 수 있는 제1 하우징(200)의 내부 공간이 넓어지므로 손떨림 보정 기능이 개선될 수 있다.

또한, 홀센서(300)가 제1 하우징(200)의 내측에 결합되는 경우 렌즈베럴(100) 등의 움직임에 의해 홀센서(300)가 손상될 위험이 있으나, 제1 하우징(200)에 내장되는 경우에는 제1 고정체(120)와 직접적인 접촉을 하지 않아 고장 위험이 낮아진다.

도 2b를 참고하면, 상술한 바와 같이 회로기판(400)은 FPCB로 구성되므로, 회로기판(400)은 제1 관통홀(210)이 형성된 인접한 2개의 측면 사이의 모서리에서 절곡될 수 있다. 이때 회로기판(400)은 제1하우징(200)의 외측을 감싸도록 배치되면서 홀센서(300)의 외측면과 결합한다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 마그넷(110)의 배치 및 형상을 나타낸다.

본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈(1)에 있어서, 상기 마그넷(110)은 광축을 향하는 방향으로 양극이 형성되며, 상기 마그넷(110)의 광축방향(x)에 수직이 되는 단면은 상기 제1 고정체(120)의 모서리를 향해 좁아지는 사다리꼴 형태로 형성된다.

도 3a 및 도 3b에서 광축은 카메라 모듈(1) 단면의 중심이다. 각각의 마그넷(110)은 광축(x)을 향하는 방향으로 양극이 형성된다. 또한, 마그넷(110)의 광축방향(x)에 수직이 되는 단면은 제1 고정체(120)의 모서리를 향해 좁아지는 사다리꼴 형태다. 광축(x)에 가깝게 형성되는 마그넷(110)의 아랫면은 광축에 멀리 형성되는 마그넷(110)의 윗면보다 더 넓게 형성된다. 따라서 도 3a 내지 3c에 도시된 바와 같이 마그넷(110)의 광축(x)에 수직하는 단면은 아랫면에서 윗면으로 갈수록 좁아지는 사다리꼴 형상이 된다. 상기 사다리꼴 형상의 마그넷(110)으로 인해 하나의 모서리에 배치된 마그넷(110)의 양측면은 제1 하우징(200)의 상기 마그넷(110)에 대응되는 양측면과 평행하게 배치될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈(1)에 있어서, 상기 보빈(130)의 외측면에 광축방향(x)으로 결합되는 제1 코일(140), 상기 제1 고정체(120)의 상단에 배치되어 상기 보빈(130)의 상단을 광축방향(x)으로 탄성 지지하는 상부 판스프링(150), 상기 제1 고정체(120)의 하단에 배치되어 상기 보빈(130)의 하단을 광축방향(x)으로 탄성 지지하는 하부 판스프링(160), 상기 제1 고정체(120)의 하단 방향에 배치되어, 각 모서리에 서스펜션 와이어(180)가 결합되는 제2 고정체(170) 및 상기 제2 고정체(170)의 상단에 부착되는 제2 코일(190)을 포함한다.

보빈(130)을 광축방향(x)으로 구동시키거나, 제1 고정체(120)를 광축방향(x)에 수직한 방향으로 구동시키는 렌즈를 구동시키는 구성은 제1 코일(140), 마그네트(110) 및 제2 코일(190)을 포함한다. 제1 코일(140)은 AF 코일(Auto Focus Coil), 제2 코일(190)은 FP 코일(Fine Pattern Coil)로 구성된다.

오토 포커싱 구동에 관하여 설명하면, 보빈(130)의 외부면에는 제1 코일(140)이 구비되고, 제1 고정체(120)에는 제1 코일(140)과 마주보도록 마그넷(110)이 고정된다. 상술한 바와 같이 마그넷 수용홈은 광축(x)을 향하는 방향으로 개방되어 있어 마그넷(110)과 제1 코일(140)이 광축방향(x)에 수직한 방향으로 마주보게 된다. 마그넷(110)은 일정한 자기장을 형성하며 제1 코일(140)에 전원이 인가되면, 마그넷(110)과 제1 코일(140) 사이의 전자기적 영향력에 의한 구동력이 발생되고 상기 구동력에 의해 보빈(130)을 제1 고정체(120) 내에서 광축방향(x)으로 이동시킬 수 있다. 위와 같은 보빈(130)의 광축방향(x) 이동을 통해, 자동초점조절 또는 줌기능 등을 수행할 수 있게 된다.

제1 고정체(120)의 상단에는 상부 판스프링(150)이 구비된다. 상부 판스프링(150)은 보빈(130)의 상단을 광축방향(x)으로 탄성 지지한다. 하부 판스프링(160)은 보빈(130)의 하단을 광축방향(x)으로 탄성 지지한다. 이를 통해 보빈(130)은 제1 고정체(120)를 광축방향(x)으로 이동하면서도, 상부 및 하부 판스프링(150 ; 160)에 의해 고정됨으로써 제1 고정체(120)의 외부로 벗어나지 않는다.

손떨림 보정을 위한 구동에 대하여 설명하면, 마그넷(110)은 일정한 자기장을 형성하며 제2 코일(190)에 전원이 인가되면, 마그넷(110)과 제2 코일(190) 사이의 전자기적 영향력에 의한 구동력이 발생하고 상기 구동력에 의해 제1 고정체(120)를 광축방향(x)에 수직한 방향으로 이동시킬 수 있다. 제1 고정체(120)는 렌즈베럴(100)과 보빈(130)이 수용되므로, 렌즈베럴(100)과 보빈(130)도 광축방향(x)에 수직한 방향으로 구동된다. 위와 같은 동작에 의해 제1 고정체(120)를 이동시킴으로써 손떨림 방지 기능을 수행할 수 있다.

도 5c를 참고하면, 제2 코일(190)은 가운데에 동공부가 있는 판 형태일 수 있고, 제2 코일(190)의 각 모서리에 대응되는 4개의 패턴이 형성될 수 있다. 각 패턴은 하나의 코일로서 역할을 할 수 있다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 서스펜션 와이어(180)는 제2 고정체(170)에 결합된다. 제2 고정체(170)는 제1 고정체(120)의 하단에 배치되어, 제2 고정체(170)의 상단에 제2 코일(190)이 배치된다. 서스펜션 와이어(180)는 상기 구동부와 제2 고정체(170) 사이의 광축방향(x) 간격을 규정한다. 서스펜션 와이어(180)는 제2 고정체(170)의 각 모서리에 배치되도록 총 4개가 제공되며, 손떨림 보정시에 구동부의 구동을 지지한다. 또한, 후술할 제2 고정체(170)의 내부 프레임(171)에 전류가 입력되는데, 서스펜션 와이어(180)는 상기 전류를 제1 코일(140)에 인가하는 역할을 한다.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 제2 고정체(170)를 도시한다.

본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈(1)에 있어서, 상기 제2 고정체(170)는, 광축 방향(x) 두께의 중심에 광축에 수직하는 평면을 따라 인서트홈이 형성된 외부 프레임(172) 및 상기 인서트홈에 배치되며 전도성 물질로 이루어진 내부 프레임(171)으로 구분되며, 상기 외부 프레임(172)은 절연체로 구성되고, 상기 서스펜션 와이어(180)가 상기 내부 프레임(171)의 각 모서리에 결합될 수 있다.

제2 고정체(170)는 2개의 프레임으로 이루어진 구조이다. 즉 내부 프레임(171)이 인서트물이고 외부 프레임(172)이 사출물로서, 제2 고정체는 인서트 사출(Insert Molding)을 통해 형성된다. 인서트홈은 외부 프레임(172)의 광축 방향(x) 두께의 중심에서 광축에 수직하는 평면을 따라 형성된다. 내부 프레임(171)은 인서트홈에 삽입되면서 형성된다. 외부 프레임(172)은 절연체, 예를 들어 플라스틱으로 이루어진다. 따라서 제2 고정체(170)의 상단에 부착되는 제2 코일(190)과 상기 제2 고정체(170) 사이의 전기적 쇼트를 방지할 수 있다.

내부 프레임(171)은 전도성 물질로 이루어져, 후술할 전류 입력부(171a)를 통해 입력된 전류가 내부 프레임(171)에 인가될 수 있다. 내부 프레임(171)의 모서리에는 서스펜션 와이어(180)가 결합될 수 있는 와이어홈이 형성된다. 상기 와이어홈에 서스펜션 와이어(180)가 연결됨으로써, 서스펜션 와이어(180)의 탄성이 제2 고정체(170)의 내부 프레임(171)에 인가되어 카메라 모듈(1)의 구조적인 휨 현상이 방지될 수 있다.

서스펜션 와이어(180)는 전도성 물질로 이루어지며, 서스펜션 와이어(180)의 일단은 내부 프레임(171)의 와이어홈에 결합되고, 타단은 상부 판스프링(150)에 연결된다. 상부 판스프링(150)은 제1 코일(140)과 전기적으로 접속된다. 따라서 후술할 내부 프레임(171)의 전류 입력부(171a)에 입력된 전류는 서스펜션 와이어(180)을 통해 제1 코일(140)에 인가될 수 있다. 따라서 측면에 배치된 회로기판(400)의 광축을 향하는 방향으로의 절곡되는 구성없이, 내부 프레임(171)을 통해 제1 코일(140)에 전류를 인가시킬 수 있으므로, 회로기판(400)에 의한 기구적 간섭이 없게 된다.

외부 프레임(172)는 모서리 부분이 식각되어, 내부 프레임(171)과의 결합시에 내부 프레임(171)의 모서리부가 외부에 노출될 수 있도록 한다. 이에 따라 내부 프레임(171)의 모서리부의 와이어홈에 연결된 서스펜션 와이어(180)가 외부 프레임(172)의 방해를 받지 않고 상부 판스프링(150)과 연결된다. 외부 프레임(172)의 중심은 원형의 동공이 형성되어 있다. 내부 프레임(171)의 결합시 내부 프레임(171)의 구조가 외부 프레임(172)의 원형의 동공에 노출되지 않도록, 내부 프레임(171)의 중심에는 외부 프레임(172)의 원형의 동공보다 큰 팔각형의 동공이 형성되어 있다.

도 5d는 제2 고정체(170) 및 제2 코일(190)의 결합 관계를 도시한다.

본 발명의 일실시예에 따른 카메라 모듈(1)에 있어서, 상기 내부 프레임(171)은, 상기 내부 프레임(171)의 일측단에서 광축 하부 방향으로 절곡되어 형성되는 전류 입력부(171a)를 더 포함하고, 상기 외부 프레임(172)은, 상기 내부 프레임(171)에 입력된 전류가 제2 코일(190)에 인가될 수 있도록 상기 내부 프레임(171)과 상기 제2 코일(190) 사이가 연통되도록 형성되는 제2 관통홀(172a) 및 상기 제2 관통홀(172a)에 충진되어 상기 제2 코일(190)과 상기 내부 프레임(171)을 전기적으로 접속시키는 충진재를 더 포함할 수 있다.

도 5a를 참고하면, 내부 프레임(171)에 형성된 전류 입력부(171a)를 통해 제2 코일(190)에 전류가 인가될 수 있다. 즉 본 발명의 일실시예는 회로기판(400)의 측면 배치에 따라 제2 코일(190)에 전류를 효과적으로 인가시킬 수 있는 구성인 전류 입력부(171a)를 형성시킬 수 있다. 전류 입력부(171a)는 내부 프레임(171)의 일측단이 광축 하부 방향으로 절곡되어 형성된다. 도 2d를 참고하면 전류 입력부(171a)는 카메라 모듈(1) 외부로 노출되도록 제2 하우징(500)과 결합한다.

외부 프레임(172)에는 제2 관통홀(172a)이 형성된다. 제2 관통홀(172a)은 내부 프레임(171)과 제2 코일(190) 사이를 연통시키도록 외부 프레임(172)에 형성된다. 이에 따라 전류 입력부(171a)을 통해 내부 프레임(171)에 입력된 전류는 제2 관통홀(172a)를 따라 제2 코일(190)에 인가된다. 제2 관통홀(172a)는 도 5c에서 제2 고정체(170)의 일측에 두 개, 타측에 두 개 형성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 코일 등의 배치구조에 따라 제2 관통홀(172a)의 갯수 및 외부 프레임(172)에 연통되는 위치 등이 조정 가능하여, 카메라 모듈(1)의 조립에 있어서 구조적 자유도가 높아진다.

제2 관통홀(172a)에는 제2 코일(190)과 내부 프레임(171)을 전기적으로 접속시킬 수 있도록 전도성 물질의 충진재가 충진된다. 제2 고정체(170)와 제2 코일(190)의 부착 과정에서, 볼과 비슷한 형상의 납구조체가 제2 관통홀(172a)에 배치되어 납구조체와 제2 코일(190) 및 내부 프레임(171)의 열에 의한 결합이 이루어질 수 있으나, 제2 코일(190) 및 내부 프레임(171)의 전기적 연결 방식은 이에 제한되는 것은 아니다.

따라서 회로기판(400)의 광축을 향한 방향으로의 절곡되는 구성없이 제2 코일(190)에 전류를 인가시킬 수 있어, 회로기판(400)을 카메라 모듈(1)의 측면에 배치할 수 있고 이에 따라 회로기판(400)에 의한 기구적인 간섭이 없게 된다.

또한, 도 2c 및 2d를 참고하면, 전류 입력부(171a)와 데이터 출력부(400a)는 서로 대향되도록 배치될 수 있다. 즉 데이터 출력부(400a)가 제2 하우징(500)의 일측면에서 광축 하부 방향으로 노출되도록 배치되고, 상기 제2 하우징(500)의 일측면에 대향하는 타측면에서 광축 하부 방향으로 노출되도록 전류 입력부(171a)가 배치될 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

x : 광축방향 1 : 카메라 모듈
100 : 렌즈베럴 110 : 마그넷
120 : 제1 고정체 130 : 보빈
140 : 제1 코일 150 : 상부 판스프링
160 : 하부 판스프링 170 : 제2 고정체
171 : 내부 프레임 171a : 전류 입력부
172 : 외부 프레임 172b : 제2 관통홀
180 : 서스펜션 와이어 190 : 제2 코일
200 : 제1 하우징 210 : 제1 관통홀
300 : 홀센서 400 : 회로기판
400a : 데이터 출력부 500 : 제2 하우징

Claims (6)

1. 렌즈베럴이 광축방향으로 결합되는 보빈;
   상기 보빈을 광축방향으로 수용하는 제1 고정체;
   상기 제1 고정체를 수용하는 제1 하우징;
   상기 제1 하우징의 측면에 삽입되는 홀센서;
   상기 제1 하우징 및 상기 홀센서의 외측면을 감싸도록 배치되어 상기 홀센서의 외측면과 결합되는 회로기판;
   광축을 수직교차하는 평면 상에서 광축 기준으로 대칭 배치되는 마그넷; 및
   상기 회로기판 외측에서 상기 제1 하우징 및 상기 회로기판을 수용하는 제2 하우징;을 포함하고,
   상기 마그넷은 상기 제1 고정체의 모서리에 배치되며,
   상기 마그넷의 측면은, 양극으로 분극되며, 상기 제1 하우징의 측면과 평행하게 배치되고,
   상기 홀센서는, 상기 마그넷의 일측면의 분극되는 지점과 상기 홀센서의 내측면이 서로 대응되도록 상기 제1 하우징 측면에 배치되는, 카메라 모듈.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 하우징의 측면에는 상기 홀센서가 삽입될 수 있도록 제1 관통홀이 형성되고, 상기 제1 관통홀은 상기 제1 하우징의 인접한 2개의 측면에 각각 하나씩 형성되며, 2개의 홀센서가 상기 제1 관통홀에 각각 삽입되고,
   상기 회로기판은 상기 제1 하우징의 상기 제1 관통홀이 형성된 인접한 2개의 외측면 사이의 모서리에서 절곡되고, 상기 2개의 외측면을 감싸도록 배치되어, 상기 2개의 홀센서의 외측면과 결합하는, 카메라 모듈.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 마그넷은 광축을 향하는 방향으로 양극이 형성되며, 상기 마그넷의 광축방향에 수직이 되는 단면은 상기 제1 고정체의 모서리를 향해 좁아지는 사다리꼴 형태로 형성되는, 카메라 모듈.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 보빈의 외측면에 광축방향으로 결합되는 제1 코일;
   상기 제1 고정체의 상단에 배치되어 상기 보빈의 상단을 광축방향으로 탄성 지지하는 상부 판스프링;
   상기 제1 고정체의 하단에 배치되어 상기 보빈의 하단을 광축방향으로 탄성 지지하는 하부 판스프링;
   상기 제1 고정체의 하단 방향에 배치되어, 각 모서리에 서스펜션 와이어가 결합되는 제2 고정체; 및
   상기 제2 고정체의 상단에 부착되는 제2 코일;을 더 포함하는, 카메라 모듈.
5. 청구항 4에 있어서
   상기 제2 고정체는, 광축 방향 두께의 중심에 광축에 수직하는 평면을 따라 인서트홈이 형성된 외부 프레임 및 상기 인서트홈에 배치되며 전도성 물질로 이루어진 내부 프레임으로 구분되며,
   상기 외부 프레임은 절연체로 구성되고,
   상기 서스펜션 와이어가 상기 내부 프레임의 각 모서리에 결합되는, 카메라 모듈
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 내부 프레임은, 상기 내부 프레임의 일측단에서 광축 하부 방향으로 절곡되어 형성되는 전류 입력부를 더 포함하고,
   상기 외부 프레임은, 상기 내부 프레임에 입력된 전류가 제2 코일에 인가될 수 있도록 상기 내부 프레임과 상기 제2 코일 사이가 연통되도록 형성되는 제2 관통홀 및 상기 제2 관통홀에 충진되어 상기 제2 코일과 상기 내부 프레임을 전기적으로 접속시키는 전도성의 충진재를 더 포함하는, 카메라 모듈.

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