KR20190067144A - 보이스 코일 모터 - Google Patents

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이성민
정태진
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

보이스 코일 모터는 베이스 상에 배치된 몸체, 상기 몸체의 외주면으로부터 돌출된 서포트부 및 상기 몸체의 상기 외주면의 상단 및 하단을 연결하는 보빈 홈이 형성된 보빈; 상기 보빈의 하면에 한 쌍이 결합 된 제1 및 제2 탄성 부재들; 상기 서포트부에 지지 되며, 상기 제1 탄성 부재와 연결된 제1 단부 및 상기 제1 단부로부터 통 형상으로 권선 되며 상기 보빈 홈을 통과하여 상기 제2 탄성 부재와 연결된 제2 단부를 포함하는 코일 블럭; 및 상기 코일 블럭과 마주하는 마그네트 및 상기 베이스 상에 배치되어 상기 마그네트를 고정하는 하우징을 포함한다.

Description

보이스 코일 모터{VOICE COIL MOTOR}
본 발명은 보이스 코일 모터에 관한 것이다.
최근 들어, 휴대용 통신장치에는 이미지 또는 동영상을 저장하는 카메라 모듈이 설치되고 있고, 카메라 모듈은 외부광을 이미지로 변경하는 이미지 센서 모듈 및 외부광을 이미지 센서 모듈에 포커싱 하는 렌즈를 포함한다.
종래 카메라 모듈은 렌즈 및 이미지 센서 모듈 사이의 거리를 조절할 수 없어 사용자가 원하는 이미지를 얻기 어려웠다.
최근, 카메라 모듈의 렌즈 및 이미지 센서 모듈 사이의 거리를 조절할 수 있는 보이스 코일 모터가 개발되고 있다.
종래 보이스 코일 모터는 렌즈가 장착되는 보빈, 보빈에 권선 된 코일 및 코일과 마주하는 마그네트를 포함하며, 코일 및 마그네트로부터 발생 된 자기장의 작용에 의하여 발생 된 인력 및 척력을 이용하여 보빈에 장착된 렌즈 및 이미지 센서 모듈 사이의 간격을 조절한다.
종래 보빈에 권선 된 코일은 보빈에 권선 된 형태를 갖기 때문에 코일의 일측단은 안쪽에 배치되고, 코일의 타측단은 외측에 배치되고, 코일의 외측에 배치된 타측단이 풀어지거나 다른 구성요소와 간섭되는 문제점을 갖는다.
본 발명은 보빈에 권선 되는 코일 및 보빈의 구조를 개선하여 코일을 이루는 전선의 풀어짐 방지 및 코일이 다른 구성요소와 간섭되는 것을 방지하는 보이스 코일 모터를 제공한다.
*본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예로서, 보이스 코일 모터는 베이스 상에 배치된 몸체, 상기 몸체의 외주면으로부터 돌출된 서포트부 및 상기 몸체의 상기 외주면의 상단 및 하단을 연결하는 보빈 홈이 형성된 보빈; 상기 보빈의 하면에 한 쌍이 결합 된 제1 및 제2 탄성 부재들; 상기 서포트부에 지지 되며, 상기 제1 탄성 부재와 연결된 제1 단부 및 상기 제1 단부로부터 통 형상으로 권선 되며 상기 보빈 홈을 통과하여 상기 제2 탄성 부재와 연결된 제2 단부를 포함하는 코일 블럭; 및 상기 코일 블럭과 마주하는 마그네트 및 상기 베이스 상에 배치되어 상기 마그네트를 고정하는 하우징을 포함한다.
본 발명에 따른 보이스 코일 모터에 의하면, 보빈에 장착되는 렌즈의 사이즈를 보다 증가시킬 수 있고, 코일 블럭을 이루는 코일의 풀림을 방지 및 코일 블럭이 코일 블럭 주변의 구성 요소와 간섭되는 것을 방지하여 이미지 품질 및 구동 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 조립 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 보빈의 저면 사시도이다.
도 4는 도 3의 보빈, 제1 및 제2 탄성 부재들 및 코일 블럭을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 'A' 부분 확대도이다.
도 6은 도 1에 도시된 보빈에 배치된 코일 블럭의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 조립 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 보이스 코일 모터(800)는 베이스(100), 보빈(200), 제1 및 제2 탄성 부재(300,400)들, 코일 블럭(500), 고정자(600) 및 커버 캔(700)을 포함할 수 있다. 이에 더하여, 보이스 코일 모터(800)는 제3 탄성 부재(750)를 더 포함할 수 있다.
베이스(100)는 후술 될 보빈(200), 제1 및 제2 탄성 부재(300,400)들, 고정자(600) 및 커버 캔(700)을 고정하는 역할을 한다.
베이스(100)는, 예를 들어, 중앙부에 개구(105)가 형성된 직육면체 플레이트 형상으로 형성되며, 베이스(100)의 후면에는 IR 필터 및 이미지 센서 모듈이 장착되고, 이미지 센서 모듈은 베이스(100)의 개구(105)를 통해 입사된 외부광에 대응하는 이미지를 생성한다.
베이스(100)의 상면(110)의 4 개의 코너들에는 각각 상면(110)에 대하여 수직한 방향으로 돌출된 4 개의 결합 기둥(120)들이 형성된다. 또한, 베이스(100)의 상면(110)에는 후술 될 제1 및 제2 탄성 부재(300,400)들에 결합되는 보스(130)들이 형성된다.
도 3은 도 1에 도시된 보빈의 저면 사시도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 보빈(200)은 내부에 고정된 렌즈 및 베이스(100)의 후면에 고정된 이미지 센서 모듈 사이의 간격을 조절한다.
보빈(200)은 몸체(210), 서포트부(220) 및 보빈 홈(230)을 포함한다.
몸체(210)는, 예를 들어, 외부광이 통과하는 중공이 형성된 통 형상으로 형성된다. 본 발명의 일실시예에서, 몸체(210)는 상기 중공이 형성된 원통, 사각통, 다각통 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
몸체(210)의 외측면에는 곡면부(212)들 및 평면부(214)들이 형성되며, 각 곡면부(212)들 및 각 평면부(214)들은 몸체(210)의 외측면에 교대로 형성되며, 본 발명의 일실시예에서, 몸체(210)는 4 개의 곡면부(212)들 및 4 개의 평면부(214)들이 교대로 형성된다.
베이스(100)의 상면(110)과 마주하는 보빈(200)의 몸체(210)의 하단에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 복수개의 보스(216)들이 돌출되며, 보스(216)들에는 후술될 제1 및 제2 탄성 부재(300,400)들이 고정된다. 보스(216)들은 베이스(100)의 상면(110)과 마주하게 배치된다.
서포트부(220)는 몸체(210)의 외측면의 하단에 형성되며, 서포트부(220)는 후술 될 코일 블럭(500)의 하면을 지지하는 역할을 한다.
서포트부(220)는 몸체(210)의 외측면 하단을 따라 돌출되며, 서포트부(220)는, 예를 들어, 리브(rib) 형상으로 몸체(210)의 외측면 하단으로부터 돌출될 수 있다.
비록 본 발명의 일실시예에서, 서포트부(220)는 몸체(210)의 외측면 하단을 따라 리브 형상으로 형성되는 것이 도시 및 설명되고 있지만, 이와 다르게, 서포트부(220)는 몸체(210)의 외측면 하단으로부터 복수개가 단속적으로 돌출되어도 무방하다.
본 발명의 일실시예에서, 리브 형상으로 형성된 서포트부(220)에는 일부가 절개 또는 제거된 절개부(222)가 형성될 수 있고, 절개부(222)로는 후술 될 코일 블럭(500)의 제1 단부 및 제2 단부가 통과한다.
절개부(222)와 대응하는 위치에는 가이드 돌기(226)가 형성되며, 가이드 돌기(226)의 상면은 서포트부(220)의 상면 보다 낮은 위치에 배치되며, 가이드 돌기(226)는 서포트부(220)와 평행하게 형성된다.
보빈(200)은 절개부(222)에 의하여 노출된 몸체(210)의 외주면으로부터 오목하게 형성되어 후술 될 제1 및 제2 탄성 부재(300,400)들 중 제1 및 제2 단부들과 전기적으로 연결되는 부분의 노출 면적을 증가시키기 위한 노출부(224)를 포함할 수 있다.
보빈 홈(230)은 몸체(210)의 상기 외측면의 상단 및 상기 상단과 마주하는 하단을 향하는 방향으로 형성되며, 보빈 홈(230)은 몸체(210)의 상기 외측면에 그루브(groove) 형상으로 형성될 수 있다. 보빈 홈(230)은 후술 될 코일 블럭(500)의 일측단이 통과하기에 적합한 사이즈로 형성된다.
보빈 홈(230)은, 예를 들어, 몸체(210)의 곡면부(212) 및 평면부(214)가 만나는 부분에 형성될 수 있다.
도 4는 도 3의 보빈, 제1 및 제2 탄성 부재들 및 코일 블럭을 도시한 사시도이다. 도 5는 도 4의 'A' 부분 확대도이다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 탄성 부재(300) 및 제2 탄성 부재(400)는 보빈(200)의 하면에 배치되며, 제1 및 제2 탄성 부재(300,400)들은 보빈(200)을 탄력적으로 지지하는 역할을 한다.
보빈(200)의 하면에 배치된 제1 탄성 부재(300) 및 제2 탄성 부재(400)는 상호 이격되며 전기적으로 접촉되지 않는다.
제1 탄성 부재(300) 및 제2 탄성 부재(400)는 보빈(200)의 중심을 기준으로 상호 대칭된 형상으로 형성된다. 제1 및 제2 탄성 부재(300,400)는 각각 내측 탄성부(310,410), 외측 탄성부(320,420) 및 연결 탄성부(330,430)를 포함한다.
내측 탄성부(310,410)는, 평면상에서 보았을 때, 반원형 플레이트 형상으로 형성되며, 내측 탄성부(310,410)에는 보빈(200)의 하면에 형성된 보스(216)와 결합 되는 관통홀(312,412)들이 형성된다. 내측 탄성부(310,410)들은 보빈(200)의 하면에 고정된다.
외측 탄성부(320,420)들은 내측 탄성부(310,410)의 외측에 배치되며, 외측 탄성부(320,420)들은, 평면상에서 보았을 때, 반원형 플레이트 형상으로 형성된다. 외측 탄성부(320,420)에는 베이스(100)의 상면(110)에 형성된 보스(130)와 결합되는 관통홀(322,422)이 형성된다.
외측 탄성부(320,420)에는 외부로부터 전원을 인가 받기 위한 단자부(315,415)가 형성되며, 단자부(315,415)는 베이스(100)를 통해 외부 회로 기판 등과 전기적으로 연결된다.
연결 탄성부(330,430)들은 내측 탄성부(310,410) 및 외측 탄성부(320,420)를 탄력적으로 연결하며, 연결 탄성부(330,430)들은 탄성력을 발생시키기 위해, 평면상에서 보았을 때, 지그재그 형태로 형성된다.
한편, 보빈(200)의 상단에는 제3 탄성 부재(750)가 보빈(200)의 상단과 탄력적으로 결합될 수 있다. 상기 제3 탄성 부재(750)는 도 1에 도시된 바와 같이, 보빈(200)의 상면에 결합되는 내측 탄성부(751), 하우징(620)의 상부에 결합되는 외측 탄성부(752) 및, 상기 내측 탄성부(751)와 외측 탄성부(752)를 연결하는 연결 탄성부(753)를 포함할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 보빈에 배치된 코일 블럭의 단면도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 코일 블럭(500)은 보빈(200)의 몸체(210)의 외주면에 삽입되는 통 형상으로 형성되며, 코일 블럭(500)은 몸체(210)의 외주면 하단에 형성된 서포트부(220) 상에 배치된다.
코일 블럭(500)은 에나멜 수지와 같은 절연 수지가 코팅된 전선을 통 형상으로 권선 하여 형성되며, 코일 블럭(500)은 보빈(200)의 서포트부(220)의 상면과 평행한 방향으로 권선 된다. 이하, 코일 블럭(500)의 어느 하나의 단부를 제1 단부(510) 및 제1 단부(510)와 대향 하는 단부를 제2 단부(520)로서 정의하기로 한다.
코일 블럭(500)은, 복수개의 레이어로 이루어지며, 코일 블럭(500)은, 예를 들어, 2N+1(N>1, 단 N은 자연수) 코일 레이어로 이루어진다.
구체적으로 코일 블럭(500)은 3 개 이상의 홀수 레이어로 이루어진다. 본 발명의 일실시예에서, 홀수 레이어로 코일 블럭(500)을 형성함으로써 보빈(200)에 장착되는 렌즈의 구경을 한층 향상시킬 수 있다.
코일 블럭(500)은 제1 코일 레이어(501), 제2 코일 레이어(503) 및 제3 코일 레이어(505)를 포함한다.
제1 단부(510)가 형성된 제1 코일 레이어(501)는 보빈(200)의 서포트부(220) 및 몸체(210)의 외주면이 만나는 부분으로부터 형성되며, 제1 코일 레이어(501)는 몸체(210)의 외주면을 따라 몸체(210)의 외주면의 상단까지 권선된 형상으로 형성된다.
제2 코일 레이어(503)는 제1 코일 레이어(501) 상에 배치되며, 보빈(200)의 외주면의 상단으로부터 서포트부(220)를 향해 권선된다.
제3 코일 레이어(505)는 제2 코일 레이어(503) 상에 배치되며, 제3 코일 레이어(505)는 서포트부(220)로부터 보빈(200)의 외주면 상단으로 권선 되며, 제3 코일 레이어(505)에 형성된 제2 단부(520)는 보빈(200)의 몸체(210)에 형성된 보빈 홈(230)으로 삽입된 후 절개부(222)를 통과한다.
보빈 홈(230)으로 삽입되어 절개부(222)를 통과한 제3 코일 레이어(505)에 형성된 제2 단부(520)는 도 5에 도시된 바와 같이 서포트부(220)와 평행하게 절곡 된 제1 절곡부(522) 및 제1 절곡부(522)로부터 하부를 향해 절곡된 제2 절곡부(524)를 포함한다.
제1 절곡부(522)는 보빈(200)의 절개부(222)에 형성된 가이드 돌기(226)에 의하여 가이드 된다.
코일 블럭(500)의 제1 단부(510)는 제2 탄성 부재(400)의 내측 탄성부(410)에 솔더에 의하여 전기적으로 연결되고, 코일 블럭(500)의 제2 단부(520)는 제1 탄성 부재(300)의 내측 탄성부(310)에 솔더에 의하여 전기적으로 연결된다.
본 발명의 일실시예에서, 코일 블럭(500)의 제2 단부(520)를 보빈 홈(230)을 통과하여 제1 탄성 부재(300)에 결합함으로써 코일 블럭(500)으로부터 전선이 풀어지는 치명적인 불량을 방지할 수 있다.
제1 탄성 부재(300) 및 제2 탄성 부재(400)로 인가된 구동 신호는 코일 블럭(500)의 제1 단부(510) 및 제2 단부(520)로 인가되고, 이로 인해 권선 된 코일 블럭(500)에 흐르는 전류에 의하여 자기장이 발생 된다.
고정자(600)는 마그네트(610) 및 일체형 하우징(620)을 포함한다.
마그네트(610)는 보빈(200)에 권선된 코일 블럭(500)과 마주하게 배치되며, 마그네트(610)는 복수개로 이루어진다.
*
*본 발명의 일실시예에서, 마그네트(610)는 플레이트 형상으로 형성된 플랫 마그네트를 포함하며, 마그네트(610)는 4 개가 상호 수직하게 코일 블럭(500)과 마주하게 배치된다.
일체형 하우징(620)은 마그네트(610)를 지정된 위치에 고정 시키는 역할을 한다.
일체형 하우징(620)은 보빈(200)의 몸체(210)의 외측면과 평행하게 배치된 복수개의 측면(622)들을 갖고, 각 측면(622)들에는 마그네트(610)를 수납하기 위한 마그네트 수납홀(624)이 형성된다.
한편, 일체형 하우징(620)의 측면(622)에는 베이스(100)의 상면(110)의 각 모서리에 형성된 결합 기둥(120)들과 결합 되는 결합 홈(626)들이 형성된다.
커버 캔(700)은 상판(710) 및 측면판(720)을 포함한다.
상판(710)은 보빈(200)의 중공과 대응하는 개구를 포함하며, 측면판(720)은 상판(710)의 각 에지들로부터 일체형 하우징(620)의 마그네트(610)를 감싸는 방향으로 연장된다. 본 발명의 일실시예에서, 코일 블럭(500)과 마주하는 마그네트(610)의 전면과 대향 하는 후면은 커버 캔(700)의 측면판(720)의 내측면과 접촉된다.
본 발명의 일실시예에서, 상판(710) 및 측면판(720)은 일체로 형성될 수 있다. 상판(710)의 측면판(720)은 베이스(100)에 고정된다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 보빈에 장착되는 렌즈의 사이즈를 보다 증가시킬 수 있고, 코일 블럭을 이루는 코일의 풀림을 방지 및 코일 블럭이 코일 블럭 주변의 구성 요소와 간섭되는 것을 방지하여 이미지 품질 및 구동 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
800...보이스 코일 모터 100...베이스
200...보빈 300,400...제1 및 제2 탄성 부재
500...코일 블럭 600...고정자
700...커버 캔 750...제3 탄성 부재

Claims (15)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 안에 배치되는 보빈;
    상부로 인출되는 제1 단부와 하부로 인출되는 제2 단부를 포함하고, 상기 보빈에 배치되는 코일블럭;
    상기 하우징에 배치되고 상기 코일블럭과 대향하는 마그네트;
    상기 보빈의 아래 배치되는 베이스; 및
    상기 보빈의 중심을 기준으로 대칭되는 제1 및 제2 탄성 부재를 포함하고, 상기 보빈과 상기 베이스에 연결되는 하부 탄성부재를 포함하고,
    상기 보빈은 외주면에 형성되는 보빈홈과, 상기 외주면에 형성되어 상기 코일블럭의 하부를 지지하는 서포트부를 포함하고,
    상기 제1 단부는 상기 보빈홈을 지나 상기 제2 탄성 부재에 연결되고,
    상기 제2 단부는 상기 제1 탄성 부재와 연결되는 보이스 코일 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보빈은 상기 서포트부의 일부가 제거된 절개부를 포함하고,
    상기 제1 단부와 상기 제2 단부는 상기 절개부를 지나 상기 하부 탄성부재에 연결되는 보이스 코일 모터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 단부는 상기 보빈홈을 지난 후 상기 서포트부와 평행하게 절곡되는 제1 절곡부와, 상기 제1 절곡부로부터 아래로 절곡되는 제2 절곡부를 포함하고,
    상기 제2 절곡부는 상기 제2 단부와 서로 평행하게 배치되는 보이스 코일 모터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보빈은 상기 절개부에 인접하여 상기 제1 및 제2 탄성 부재의 노출 면적을 증가시키기 위한 노출부를 포함하는 보이스 코일 모터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보빈은 상기 노출부에 형성되는 가이드 돌기를 포함하고,
    상기 가이드 돌기의 상면은 상기 서포트부의 상면보다 낮은 위치에 형성되는 보이스 코일 모터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 단부의 상기 제2 절곡부는 상기 가이드 돌기에 의해 가이드되는 보이스 코일 모터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 탄성 부재는 각각, 상기 보빈에 결합되는 내측 탄성부와, 상기 하우징과 상기 베이스 사이에 결합되는 외측 탄성부와, 상기 내측 탄성부와 외측 탄성부를 연결하는 연결 탄성부를 포함하고,
    상기 외측 탄성부는 외부 전원에 전기적으로 연결되는 보이스 코일 모터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코일블럭의 상기 제1 단부는 상기 제2 탄성 부재의 내측 탄성부에 솔더링되고, 상기 제2 단부는 상기 제1 탄성 부재의 내측 탄성부에 솔더링되는 보이스 코일 모터.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 탄성 부재의 내측 탄성부에는 상기 보빈의 하면에 형성된 제1 보스와 결합되는 제1 관통홀이 형성되는 보이스 코일 모터.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 탄성 부재의 외측 탄성부는 상기 베이스의 상면에 형성된 제2 보스와 결합되는 제2 관통홀이 형성되는 보이스 코일 모터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상판 및 측면판을 포함하고 상기 하우징의 밖에 배치되는 커버캔과,
    상기 보빈과 상기 하우징에 연결되는 상부 탄성부재를 포함하고,
    상기 상부 탄성부재는 상기 커버캔의 상기 상판의 내측면과 이격되고 상기 보빈의 상면에 결합되는 내측 탄성부와, 상기 하우징의 상부에 결합되는 외측 탄성부와, 상기 내측 탄성부와 상기 외측 탄성부를 연결하는 연결 탄성부를 포함하는 보이스 코일 모터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 커버캔은 상기 베이스에 결합되고,
    상기 보빈은 상기 몸체의 외주면에 돌출된 곡면부들 및 상기 곡면부들 사이에 교대로 형성된 평면부들을 포함하고,
    상기 보빈홈은 상기 곡면부와 상기 평면부가 만나는 부분에 형성되는 보이스 코일 모터.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일블럭은 절연 수지가 코팅된 전선을 통 형상으로 권선하여 형성되며,
    상기 코일블럭은 상기 보빈의 상기 서포트부의 상면과 평행한 방향으로 권선되는 보이스 코일 모터.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 보빈의 외측면과 평행하게 배치된 복수의 측면을 포함하고,
    상기 복수의 측면 각각에는 상기 마그네트가 수납되는 마그네트 수납홀을 포함하는 보이스 코일 모터.
  15. 제 1 항의 보이스 코일 모터;
    상기 보빈에 결합된 렌즈; 및
    상기 렌즈를 통과한 광을 이미지로 변경하는 이미지센서 모듈을 포함하는 카메라 모듈.
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