KR20200015051A - 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

실시예는 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
실시예에 따른 렌즈 구동장치는 베이스; 상기 베이스에 결합되는 가이드 레일; 렌즈군을 포함하며 상기 가이드 레일을 따라 광축방향으로 이동되는 제1 렌즈 어셈블리; 상기 제1 렌즈 어셈블리의 일측에 배치된 제1 마그넷; 상기 제1 마그넷과 이격되어 상기 베이스에 배치되는 제1 코일부;를 포함할 수 있다.
상기 가이드 레일은, 일측 끝단에 상기 제1 렌즈 어셈블리의 제1 스토퍼를 구비할 수 있다.
상기 제1 스토퍼는 상기 제1 렌즈 어셈블리의 이동을 제한할 수 있다.
상기 가이드 레일의 제1 스토퍼의 재질은 상기 베이스의 재질과 다를 수 있다.

Description

렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈{Lens Actuator and Camera module including the same}
실시예는 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 피사체를 촬영하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하며, 휴대폰 등의 이동단말기, 노트북, 드론, 차량 등에 장착되고 있다.
한편, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 디바이스에는 초소형 카메라 모듈이 내장되며, 이러한 카메라 모듈은 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 자동 조절하여 렌즈의 초점거리를 정렬하는 오토포커스(autofocus) 기능을 수행할 수 있다.
최근 카메라 모듈은 줌 렌즈(zoom lens)를 통해 원거리의 피사체의 배율을 증가 또는 감소시켜 촬영하는 줌 업(zoom up) 또는 줌 아웃(zoom out)의 주밍(zooming) 기능을 수행할 수 있으며, 최근 카메라 모듈의 2배 이상의 고 배율 주밍의 요구가 증가하고 있다.
한편, 카메라 모듈에서 주밍(zooming) 기능을 위해 렌즈 구동장치를 이용하여 기구적 움직임에 의해 렌즈 이동 시 마찰 토크가 발생하고 있으며, 이러한 마찰 토크에 의해 구동력의 감소, 소비전력의 증가 또는 제어특성 저하 등의 기술적 문제점이 발생되고 있다.
또한 카메라 모듈에서 최상의 광학적 특성을 내기 위해서는 렌즈들 간의 얼라인(align)이 잘 맞아야 하는데, 렌즈간 구면 중심이 광축에서 이탈하는 디센터(decent)나 렌즈 기울어짐 현상인 틸트(tilt) 발생시 화각이 변하거나 초점이탈이 발생하여 화질이나 해상력에 악영향을 주게 된다.
그런데, 종래기술의 카메라 모듈에서 주밍(zooming) 기능을 위해 렌즈 구동장치를 이용하여 기구적 움직임에 의해 소정의 스트로크(stroke) 범위 내에서 렌즈 하우징 이동하게 되며 이동범위 한계에서 스토퍼에 의해 멈추게 되고 줌 운동의 반전이 가능할 수 있다.
그런데, 종래기술에서는 렌즈하우징과 스토퍼의 충격에 의해 렌즈 하우징에 장착된 렌즈의 충격이 발생하는 경우가 있으며, 이러한 충격으로 줌 운동의 반전 시에 렌즈 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt)가 발생하는 기술적 문제가 발생하고 있다.
또한 렌즈하우징과 스토퍼의 충격에 의해 렌즈 하우징에 장착된 스토퍼 자체의 손상, 마그넷의 신뢰성 저하, 제어특성 저하 등의 기술적 문제점이 발생되고 있다.
또한 초소형의 컴팩트 카메라 모듈에서는 크기 제한이 있으므로 주밍을 위한 공간 제약이 있어서 일반적인 대형 카메라에서 적용되는 주밍 기능이 구현되기 어려운 문제가 있다. 예를 들어, 휴대폰 높이가 슬림(Slim)해지면서 렌즈 두께의 제약이 있다.
또한 종래기술에서 렌즈하우징에 배치된 마그넷과 베이스에 배치된 코일부 간의 전자기력에 의해 렌즈하우징이 구동된다. 한편, 종래기술에서는 코일부 후면에 소정의 요크를 배치하여 마그넷과 자력에 의해 렌즈하우징의 초기 위치를 제어할 수 있다.
그런데, 종래기술에서는 요크가 코일부에 의해 대부분 가려지며, 요크와 마그넷 간의 거리가 최소한 코일부의 두께를 초과하여 이격되어 있으므로 요크와 마그넷 간의 자력이 약한 문제가 있다.
한편, 항목에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 카메라 모듈에서 주밍(zooming)을 통한 렌즈 이동 시 마찰 토크를 감소시킬 수 있는 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 함이다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 렌즈하우징과 스토퍼 간의 충격에 의해 렌즈 하우징에 장착된 렌즈의 렌즈 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt)가 발생하는 문제를 해결할 수 있는 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 함이다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 렌즈하우징과 스토퍼의 충격에 의해 렌즈 하우징에 장착된 마그넷의 신뢰성 저하, 스토퍼 자체의 손상, 제어특성 저하 등의 문제점을 해결할 수 있는 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 함이다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 초소형의 컴팩트한 카메라 모듈에서도 주밍 기능이 원활히 수행될 수 있는 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 함이다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 요크와 마그넷 간의 자력이 약한 문제를 해결할 수 있는 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 함이다.
실시예의 기술적 과제는 본 항목에 기재된 것에 한정되지 않으며, 발명의 설명 전체로부터 파악될 수 있는 것을 포함한다.
실시예에 따른 렌즈 구동장치는 베이스(20); 상기 베이스(20)에 결합되는 가이드 레일(210); 렌즈군을 포함하며 상기 가이드 레일(210)을 따라 광축방향으로 이동되는 제1 렌즈 어셈블리(110); 상기 제1 렌즈 어셈블리(110)의 일측에 배치된 제1 마그넷(116); 상기 제1 마그넷(116)과 이격되어 상기 베이스(20)에 배치되는 제1 코일부(310);를 포함할 수 있다.
상기 가이드 레일(210)은, 일측에 상기 제1 렌즈 어셈블리의 제1 스토퍼(216)를 구비할 수 있다.
상기 제1 스토퍼(216)는 상기 제1 렌즈 어셈블리의 이동을 제한할 수 있다.
상기 가이드 레일(210)의 제1 스토퍼(216)의 재질은 상기 베이스(20)의 재질과 다를 수 있다.
상기 가이드 레일(210)의 제1 스토퍼(216)의 재질은 금속재질을 포함할 수 있다.
상기 제1 스토퍼는 상기 볼과 상기 광축방향과 평행한 방향 상에서 오버랩 될 수 있다.
상기 가이드 레일(210)은 가이드 리세스(214)를 포함할 수 있다.
실시예는 상기 제1 렌즈 어셈블리(110)와 상기 가이드 레일(210) 사이에 볼(220)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 렌즈 어셈블리(110)는 제1 렌즈 하우징(112)과 제1 구동부 하우징(114)을 포함하고, 상기 제1 구동부 하우징(114) 일측에 제1 가이드 홈(114r)을 구비하며, 상기 볼(220)이 상기 제1 구동부 하우징(114)의 제1 가이드 홈(114r)에 배치될 수 있다.
상기 제1 코일부(310)는, 내측 코일부(312); 외측 코일부(314) 및 상기 내측 코일부(312)와 상기 외측 코일부(314) 사이에 배치되는 요크(313)를 포함할 수 있다.
실시예는 상기 광축 방향에 평행한 방향으로 상기 베이스(20)에 배치된 가이드 핀(25)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 마그넷(116)은 구동용 마그넷 기능 및 위치 센싱용 마그넷 기능을 동시에 수행할 수 있다.
또한 실시예에 따른 카메라 모듈은 상기 어느 하나의 렌즈 구동 장치를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 의하면, 카메라 모듈에서 주밍(zooming)을 통한 렌즈 이동 시 마찰 토크를 감소시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 또한 실시예에 의하면, 렌즈하우징과 스토퍼 간의 충격을 감소시킴으로서 줌 운동의 반전 시에 렌즈 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt)가 발생하는 문제를 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
이에 따라 실시예에 의하면 주밍(zooming) 시, 마찰 토크를 최소화하면서도 렌즈의 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt) 발생을 방지하여 화질이나 해상력을 현저히 향상시킬 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 렌즈하우징과 스토퍼 간의 충격을 감소시켜 렌즈 하우징에 장착된 마그넷의 신뢰성 저하, 스토퍼 자체의 손상, 제어특성 저하 등의 문제점을 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 초소형의 컴팩트한 카메라 모듈에서도 주밍 기능이 원활히 수행될 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 요크와 마그넷 간의 자력을 강화할 수 있는 기술적 효과가 있다.
실시예의 기술적 효과는 본 항목에 기재된 것에 한정되지 않으며, 발명의 설명 전체로부터 파악될 수 있는 것을 포함한다.
도 1은 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈에서 베이스가 제거된 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈에서 일부 구성이 제거된 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈에서 가이드 레일의 확대 사시도.
도 6은 도 4에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈에서 코일부의 확대 사시도.
도 7a와 도 7b는 도 6에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈에서 코일부의 분해도.
도 8a는 실시예에 따른 카메라 모듈의 부분 단면도.
도 8b는 실시예에 따른 카메라 모듈의 부분 사시도.
도 9는 비교예에 따른 카메라 모듈에서 코일부와 마그넷 간의 관계 예시도.
도 10은 실시예에 따른 카메라 모듈에서 코일부와 마그넷 간의 관계 예시도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다.
한편, 실시예의 설명에 있어서, 각 구성(element)의 "상/하" 또는 "위/아래"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, “상/하” 또는 “위/아래”는 두개의 구성이 서로 직접(directly) 접촉되거나, 하나 이상의 다른 구성이 두 구성 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상/하” 또는 "위/아래”로 표현되는 경우 하나의 구성을 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 구성 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 구성 또는 요소를 다른 구성 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
또한 실시예의 설명에서 "제1", "제2" 등의 용어가 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지나, 이 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 카메라 모듈(100)의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈에서 베이스(20)가 제거된 사시도이다.
또한 도 3은 도 1에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈(100)의 A1-A1'선을 따른 단면도이다.
또한 도 4는 도 3에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈에서 일부 구성이 제거된 사시도로서, 예를 들어 렌즈커버(30), 제3 렌즈군(130), 가이드 레일(210)의 일부 및 가이드 핀(25)이 제거된 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 x-y-z 축 방향에서, xz평면은 지면을 나타내며, z축은 광축(optic axis) 방향 또는 이와 평행방향을 의미하며, x축은 지면(xz평면)에서 z축과 수직인 방향을 의미하고, y축은 지면과 수직방향을 의미할 수 있다.
이하 실시예의 설명에서 이동 렌즈군(moving lens group)이 2개인 경우로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며, 이동 렌즈군은 3개, 4개 또는 5개 이상일 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 실시예에서 제1 렌즈 어셈블리(110)와 제2 렌즈 어셈블리(120)는 이동 렌즈군(moving lens group)일 수 있으며, 제3 렌즈군(130)은 고정 렌즈군일 수 있다. 또한 광축 방향(z)은 렌즈군들이 정렬된 방향과 동일하거나 이와 평행한 방향을 의미할 수 있다.
우선 도 1과 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 소정의 베이스(20)에 제1 렌즈 어셈블리(110), 제2 렌즈 어셈블리(120), 제3 렌즈군(130) 등의 각종 광학계들이 배치되고, 베이스(20)의 일측면, 예를 들어 제3 렌즈군(130) 방향의 베이스(20)의 일측면은 렌즈 커버(30)와 결합될 수 있으며, 상기 베이스(20)의 타측면, 예를 들어 제1 렌즈 어셈블리(110) 방향에 소정의 이미지 센서부(미도시)가 배치될 수 있다.
상기 렌즈 커버(30)는 상기 베이스(20)와 형상끼워 맞춤 또는 접착제에 의해 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스(20)의 측면에는 훅(미도시)이 돌출될 수 있고, 상기 렌즈 커버(30)는 상기 훅에 대응되는 위치에 구멍이 형성되며, 상기 베이스(20)의 훅이 렌즈 커버(30)의 구멍에 장착되어 렌즈 커버(30)와 베이스(20)가 결합될 수 있다. 또한, 접착제에 의해 렌즈 커버(30)가 베이스(20)에 안정적으로 결합될 수도 있다.
상기 베이스(20)의 재질은 플라스틱, 유리계열의 에폭시, 폴리카보네이트, 또는 복합재료 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 베이스(20)에 제1 렌즈 어셈블리(110), 제2 렌즈 어셈블리(120), 제3 렌즈군(130)이 광축 방향에 평행하게 배치될 수 있고, 또한 상기 베이스(20) 일측면에 제1 회로기판(301), 타측면에 제2 회로기판(302)(도 4 참조)이 배치되어 베이스(20) 내부의 렌즈 구동부들과 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에서 소정의 프리즘(미도시)이 상기 제3 렌즈군(130) 측에 배치될 수 있고, 소정의 이미지 센서부(미도시)는 제1 렌즈 어셈블리(110) 측에 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈 어셈블리(110), 상기 제2 렌즈 어셈블리(120), 상기 제3 렌즈군(130), 상기 프리즘, 상기 이미지 센서부 등은 광학계로 분류될 수 있다.
실시예에서 프리즘은 입사광을 평행 광으로 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 프리즘은 입사광의 광경로를 렌즈 군의 중심축에 평행한 광축(z축)으로 변경시켜 입사광을 평행 광으로 변경시킨다. 이후 평행 광은 제3 렌즈군(130), 제2 렌즈 어셈블리(120) 및 제1 렌즈 어셈블리(110)를 통과하여 이미지 센서부에 입사되어 영상이 촬상될 수 있다.
상기 프리즘은 삼각기둥 형상을 갖는 광학부재일 수 있다. 또한 실시예는 프리즘 대신 또는 외에 반사판 또는 반사경을 채용할 수 있다.
또한 실시예는 이미지 센서부가 광축에 수직한 방향에 배치되지 않는 경우, 렌즈 군을 통과한 광이 이미지 센서부로 촬상되기 위해 추가 프리즘(미도시)을 구비할수 있다.
실시예에서 이미지 센서부는 평행 광의 광축 방향에 수직하게 배치될 수 있다. 상기 이미지 센서부는 소정의 제3 회로기판(미도시) 상에 배치된 고체 촬상소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서부는 CCD(Charge Coupled Device) 이미지센서나 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서를 포함할 수 있다.
도 1과 도 2를 함께 참조하면, 실시예에서 이동 렌즈군(moving lens group)인 제1 렌즈 어셈블리(110)와 제2 렌즈 어셈블리(120)는 가이드 레일(210)을 따라 광축방향으로 이동될 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 베이스(20)와, 상기 베이스(20)에 결합되는 가이드 레일(210)과, 렌즈군을 포함하며 상기 가이드 레일(210)을 따라 광축방향으로 이동되는 렌즈 어셈블리, 예를 들어 제1 렌즈 어셈블리(110), 제2 렌즈 어셈블리(120)를 포함할 수 있다.
상기 가이드 레일(210)은 복수로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 가이드 레일(210)은 제1 가이드 레일(210a), 제2 가이드 레일(210b), 제3 가이드 레일(210c), 제4 가이드 레일(210d)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 실시예는 상기 광축 방향에 평행한 방향으로 배치된 가이드 핀(25)을 더 포함할 수 있으며, 상기 가이드 핀(25)은 상기 베이스(20)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 실시예는 베이스(20)에 광축방향에 평행하게 배치된 제1 가이드 핀(25a), 제2 가이드 핀(25b), 제3 가이드 핀(25c), 및 제4 가이드 핀(25d)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가이드 핀(25)은 상기 베이스(20)의 재질과 동일하거나 유사한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 가이드 핀(25)은 플라스틱, 유리계열의 에폭시, 폴리카보네이트, 또는 복합재료 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가이드 핀(25)은 주밍 시, 제1 렌즈 어셈블리(110) 또는 제2 렌즈 어셈블리(120)를 측면에서 지지하여 렌즈의 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt) 발생을 방지하여 화질이나 해상력을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
다시 3과 도 4를 설명하면, 도 3은 도 1에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈(100)의 A1-A1'선을 따른 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈에서 렌즈커버(30), 제3 렌즈군(130), 가이드 레일(210)의 일부 및 가이드 핀(25)이 제거된 사시도이다.
이하 도 3과 도 4을 중심으로 실시예의 기술적 특징을 좀 더 상술하기로 한다.
실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 베이스(20)에 광학계와 렌즈 구동부가 배치될 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 베이스(20)에 제1 렌즈 어셈블리(110), 제2 렌즈 어셈블리(120), 제3 렌즈군(130), 제1 코일부(310), 제2 코일부(320), 가이드 레일(210), 볼(220)과 볼 가이드(225)를 포함하는 구름 구동부 및 가이드 핀(50) 중 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 베이스(20)와, 상기 베이스(20)에 결합되는 가이드 레일(210)과, 렌즈군을 포함하며 상기 가이드 레일(210)을 따라 광축방향으로 이동되는 제1 렌즈 어셈블리(110), 제2 렌즈 어셈블리(120)와, 상기 제1 렌즈 어셈블리(110)의 일측에 제1 마그넷(116), 상기 제1 마그넷(116)과 이격하여 상기 베이스(20)에 배치되는 제1 코일부(310)를 포함할 수 있다.
실시예에서 렌즈 구동장치는 무버(mover)와 고정부를 포함할 수 있다. 상기 무버는 고정부에 대응되는 개념으로 이동부로 칭해질 수 있다. 예를 들어, 상기 무버는 가이드 레일(210)을 통해 이동되는 렌즈 어셈블리를 의미할 수 있다. 반면, 고정부는 이동되지 않는 베이스(20), 가이드 핀(25), 가이드 레일(210), 제1 코일부(310), 제2 코일부(320) 등을 의미할 수 있다.
상기 제1 코일부(310), 제2 코일부(320), 가이드 레일(210) 등은 렌즈 구동부로 분류될 수 있으며, 제1 렌즈 어셈블리(110)와 제2 렌즈 어셈블리(120)도 제1 마그넷(116)과 제2 마그넷(126)을 각각 구비하고 있으므로 렌즈 구동부 기능을 겸비할 수 있다. 상기 제1 코일부(310)와 제2 코일부(320)는 코일과 요크를 구비한 구동부일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
계속하여 도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 카메라 모듈은 주밍 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 제1 렌즈 어셈블리(110)와 제2 렌즈 어셈블리(120)는 제1 코일부(310), 제2 코일부(320)와 가이드 레일(210)을 통해 이동하는 이동 렌즈(moving lens)일 수 있으며, 제3 렌즈군(130)은 고정 렌즈일 수 있다.
예를 들어, 실시예에서 제1 렌즈 어셈블리(110), 제2 렌즈 어셈블리(120)는 이동 렌즈군일 수 있으며, 제3 렌즈군(130)은 고정 렌즈군일 수 있다.
이때 상기 제3 렌즈군(130)은 평행 광을 특정 위치에 결상하는 집광자(focator) 기능을 수행할 수 있다.
다음으로, 제2 렌즈 어셈블리(120)는 집광자인 제3 렌즈군(130)에서 결상된 상을 다른 곳에 재결상 시키는 변배자(variator) 기능을 수행할 수 있다. 한편, 제2 렌즈 어셈블리(120)에서는 피사체와의 거리 또는 상거리가 많이 바뀌어서 배율변화가 큰 상태일 수 있으며, 변배자인 제2 렌즈 어셈블리(120)는 광학계의 초점거리 또는 배율변화에 중요한 역할을 할 수 있다.
한편, 변배자인 제2 렌즈 어셈블리(120)에서 결상되는 상점은 위치에 따라 약간 차이가 있을 수 있다.
이에 제1 렌즈 어셈블리(110)는 변배자에 의해 결상된 상에 대한 위치 보상 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 어셈블리(110)는 변배자인 제2 렌즈 어셈블리(120)에서 결상된 상점을 실제 이미지 센서부 위치에 정확히 결상시키는 역할을 수행하는 보상자(compensator) 기능을 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 렌즈 어셈블리(110)는 제1 렌즈 하우징(112), 제1 구동부 하우징(114)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 렌즈 하우징(112)에는 소정의 렌즈(미도시)를 포함할 수 있고, 상기 제1 구동부 하우징(114)에는 소정의 제1 마그넷(116)이 배치될 수 있다.
또한 상기 제2 렌즈 어셈블리(120)는 제2 렌즈 하우징(122), 제2 구동부 하우징(124)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 렌즈 하우징(122)에는 소정의 렌즈(미도시)를 포함할 수 있고, 상기 제2 구동부 하우징(124)에는 소정의 제2 마그넷(126)이 배치될 수 있다.
실시예에서 제1 렌즈 어셈블리(110)와 제2 렌즈 어셈블리(120)는 각각 제1 코일부(310)와 제2 코일부(320)와 상호작용에 의한 전자기력으로 구동될 수 있다.
상기 제1 코일부(310)와 제2 코일부(320)는 코일과 요크를 구비한 구동부일 수 있다(도 6 참조). 예를 들어, 제1 코일부(310)는 내측 코일부(312), 외측 코일부(314) 및 상기 내측 코일부(312)와 상기 외측 코일부(314) 사이에 배치되는 요크(313)를 포함할 수 있으며, 이후에 상술하기로 한다.
이하 도 4를 참조하여 제1 렌즈 어셈블리(110)를 중심으로 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 렌즈 어셈블리(110)의 제1 렌즈 하우징(112)은 배럴 또는 경통 기능을 하며, 제1 렌즈군(미도시)이 장착될 수 있다. 상기 제1 렌즈군은 이동 렌즈군(moving lens group)일 수 있으며, 단일 또는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈 어셈블리(120)도 제2 렌즈 하우징(122)과 제2 구동부 하우징(124)을 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 제1 렌즈 어셈블리(110)의 제1 구동부 하우징(114)에는 제1 마그넷(116)이 배치될 수 있다.
상기 제1 렌즈 어셈블리(110)의 제1 마그넷(116)는 마그넷 구동부일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 마그넷(116)는 영구자석인 제1 마그넷(magnet)을 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 렌즈 어셈블리(120)의 제2 코일부(126)도 마그넷 구동부일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 카메라 모듈에서 제1 마그넷(116)의 착자 방식은 수직 착자 방식일 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 제1 마그넷(116)의 N극과 S극은 모두 제1 코일부(310)와 마주보도록 착자될 수 있다. 이에 따라 제1 코일부(310)에서 전류가 지면에 수직한 y축 방향으로 흐르는 영역에 대응하도록 제1 마그넷(116)의 N극과 S극이 배치될 수 있으며, 제1 마그넷(116)과 제1 코일부(310) 간의 전자기력이 작용하여 제1 렌즈 어셈블리(110)가 구동될 수 있고, 전자기력은 제1 코일부(314)에 가해지는 전류에 비례하여 제어될 수 있다.
마찬가지로 실시예에 따른 카메라 모듈에서 제2 마그넷(126)과 제2 코일부(320)간의 전자기력이 발생하여 제2 렌즈 어셈블리(120)를 광축에 수평하게 이동할 수 있다.
다시 도 3과 도 4를 참조하면, 실시예는 제1 렌즈 어셈블리(110), 제2 렌즈 어셈블리(120)와 가이드 레일(210) 사이에 볼(220)과 볼 가이드(225)를 포함하는 구름 구동부를 구비하여 상기 제1 렌즈 어셈블리(110) 및 제2 렌즈 어셈블리(120)를 광축 방향에 평행하게 정밀 가이드 할 수 있다.
앞서 기술한 대로, 상기 가이드 레일(210)은 복수로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 가이드 레일(210)은 제1 가이드 레일(210a), 제2 가이드 레일(210b), 제3 가이드 레일(210c) 및 제4 가이드 레일(210d)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 볼(220)은 복수로 배치될 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 볼(220)은 제1 볼(220a), 제2 볼(220b), 제3 볼(220c) 및 제4 볼(220d)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 볼 가이드(225)는 복수로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 볼 가이드(225)는 제1 볼 가이드(225a), 제2 볼 가이드(225b), 제3 볼 가이드(225c) 및 제4 볼 가이드(225d)를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 볼 가이드(225)에는 볼(220)이 복수로 배치될 수 있으며, 예를 들어 어느 하나의 볼 가이드(225)에 볼(220)이 2개 이상 배치될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
실시예에서 상기 제1 렌즈 어셈블리(110)의 제1 구동부 하우징(114) 일측에 제1 가이드 홈(114r)을 구비할 수 있고, 상기 제2 렌즈 어셈블리(120)의 제2 구동부 하우징(124) 일측에 제2 가이드 홈(124r)을 구비할 수 있다.
상기 볼(220)과 볼 가이드(225)는 상기 제1 구동부 하우징(114)의 제1 가이드 홈(114r)과 상기 제2 구동부 하우징(124)의 제2 가이드 홈(124r)에 배치될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이를 통해 실시예에 의하면 가이드 레일(210)과 구름 구동부에 의해 제1 렌즈 어셈블리(110), 제2 렌즈 어셈블리(120)가 이동됨으로써, 가이드 레일(210)과 볼(220) 사이의 상호 접을 최소화하여 마찰 저항을 방지할 수 있다. 이에 따라 실시예에 의하면 주밍(zooming) 시 마찰 토크 발생을 방지하여 구동력의 향상, 소비전력의 감소 등의 기술적 효과가 있다.
또한 도 3을 참조하면, 실시예는 상기 광축 방향에 평행한 방향으로 배치된 가이드 핀(25)을 포함할 수 있으며, 상기 가이드 핀(25)은 상기 베이스(20)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 실시예는 베이스(20)에 광축방향에 평행하게 배치된 제1 가이드 핀(25a), 제2 가이드 핀(25b), 제3 가이드 핀(25c), 및 제4 가이드 핀(25d)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가이드 핀(25)은 상기 베이스(20)의 재질과 동일하거나 유사한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 가이드 핀(25)은 플라스틱, 유리계열의 에폭시, 폴리카보네이트, 또는 복합재료 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가이드 핀(25)은 상기 베이스(20)와 별도로 형성 후 베이스(20)에 결합되거나, 상기 베이스(20)와 동시에 사출되어 형성될 수도 있다.
실시예에 의하면, 상기 가이드 핀(25)은 주밍 시, 제1 렌즈 어셈블리(110) 또는 제2 렌즈 어셈블리(120)를 측면에서 지지하여 렌즈의 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt) 발생을 방지하여 화질이나 해상력을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 4를 참조하면, 실시예는 제1 회로 기판(301), 제2 회로 기판(302)의 양측에 홀 센서(316)를 구비할 수 있으며, 종래기술과 달리 홀 센서가 코일부 내부에 배치되지 않아 홀 센서와 코일부 간의 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 실시예에서 제1 마그넷(116), 제2 마그넷(126)은 구동용 마그넷 기능을 할 수 있으며, 위치 센싱용 마그넷 기능을 동시에 할 수 있으므로 이를 통해 컴팩트한 카메라 모듈이 제공이 가능한 효과가 있다.
다음으로, 도 5는 도 4에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈에서 가이드 레일(210)의 확대 사시도이다.
실시예에서 상기 가이드 레일(210)은, 몸체(212)와 몸체(212)의 일측 끝단에 상기 렌즈 어셈블리의 스토퍼, 예를 들어 제1 스토퍼(216)를 구비할 수 있다. 또한 실시예에서 가이드 레일(210)은, 몸체(212)의 타측 끝단에 상기 렌즈 어셈블리의 제2 스토퍼(218)를 구비할 수 있다.
상기 가이드 레일(210)의 제1 스토퍼(216), 제2 스토퍼(218)의 재질은 상기 베이스(20)의 재질과 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 가이드 레일(210)의 제1 스토퍼(216), 제2 스토퍼(218)의 재질은 Al 등의 금속재질을 포함할 수 있다.
실시예에서 가이드 레일(210)은 금속재질로 형성됨으로써 표면 조도(Surface Roughness)가 우수하여 마찰 토크 저항을 감소시킬 수 있는 기술적 효과가 있다. 또한 상기 가이드 레일(210)의 가공방향을 광축에 평행한 방향으로 하여 렌즈 어셈블리의 이동시 마찰토크를 더욱 저감할 수 있다.
특히 앞서 기술한 바와 같이, 종래기술의 카메라 모듈에서 주밍(zooming) 기능을 위해 렌즈 구동장치를 이용하여 기구적 움직임에 의해 소정의 스트로크(stroke) 범위 내에서 렌즈 하우징 이동하게 되며 이동범위 한계에서는 스토퍼에 의해 멈추게 되고 줌 운동의 반전이 가능할 수 있다.
그런데, 종래기술에서는 렌즈하우징과 스토퍼의 충격에 의해 렌즈 하우징에 장착된 렌즈의 충격이 발생하는 경우가 있으며, 이러한 충격으로 줌 운동의 반전 시에 렌즈 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt)가 발생하는 기술적 문제가 발생하고 있다.
또한 렌즈하우징과 스토퍼의 충격에 의해 렌즈 하우징에 장착된 마그넷의 신뢰성 저하, 스토퍼 자체의 손상, 제어특성 저하 등의 기술적 문제점이 발생되고 있다.
이러한 기술적 문제를 해결하기 위해 실시예에서 제1 스토퍼(216), 제2 스토퍼(218)의 재질은 가이드 레일(210)의 재질과 동일한 금속재질로 형성될 수 있다.
반면 종래기술에서는 스토퍼가 베이스에 형성되고, 스토퍼 재질이 폴리카보네이트 등으로 형성됨으로써 충격흡수력이 낮은 문제가 있었다.
반면 실시예는 스토퍼를 가이드 레일(210) 양측 끝 단에 형성하여 보다 정밀하게 렌즈 어셈블리의 이동과 멈춤을 제어할 수 있음과 아울러, 가이드 레일(210)의 제1 스토퍼(216), 제2 스토퍼(218)의 재질을 Al 등의 금속재질로 형성함으로써 충격흡수력을 향상시킴으로써, 렌즈하우징과 스토퍼 간의 충격을 감소시킬 수 있다. 이를 통해 실시예는 줌 운동의 반전 시에 렌즈 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt)가 발생하는 문제를 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
실시예에 의하면 주밍(zooming) 시, 가이드 레일을 Al 등의 표면 조도 특성이 우수한 금속재질로 형성함으로써 마찰 토크를 최소화할 수 있고, 가이드 레일의 양측 단에 스토퍼를 Al 등의 충격흡수력이 우수한 금속재질로 형성함으로써 렌즈의 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt) 발생을 방지하여 화질이나 해상력을 현저히 향상시킬 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 렌즈하우징과 스토퍼 간의 충격을 감소시켜 렌즈 하우징에 장착된 마그넷의 신뢰성 저하, 스토퍼 자체의 손상, 제어특성 저하 등의 문제점을 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에서 상기 가이드 레일(210)은 가이드 리세스(214)를 포함할 수 있다.
도 5와 도 3을 참조하면, 상기 가이드 리세스(214)의 단면은 삼각형 형상일 수 있으며, 이에 따라 볼(220)은 3점 점촉함으로써 마찰 토크를 최소화할 수 있는 기술적 효과가 있다. 예를 들어, 상기 볼(220)은 삼각형 단면을 구비하는 가이드 리세스(214)에 2점 접촉하고, 제1 구동부 하우징(114), 제2 구동부 하우징(124)의 제1 가이드 홈(114r), 제2 가이드 홈(124r)(도 4 참조)에 1점 접촉함으로써 총 3점 접촉하여 마찰 토크를 최소화할 수 있다.
이를 통해 실시예에 따른 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 의하면, 카메라 모듈에서 주밍(zooming)을 통한 렌즈 이동 시 마찰 토크를 감소시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 상기 볼(220)은 가이드 리세스(214)에 2점 접촉하고, 제1 구동부 하우징(114), 제2 구동부 하우징(124)의 제1 가이드 홈(114r), 제2 가이드 홈(124r)에 1점 접촉함으로써, 안정적으로 제1 구동부 하우징(114)와 제2 구동부 하우징(124)을 가이드함으로써, 카메라 모듈에서 주밍을 통한 렌즈 이동 시 렌즈 디센터(decenter)나 렌즈 틸트(tilt) 발생을 방지할 수 있는 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 6은 도 4에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈에서 코일부, 예를 들어 제1 코일부(310)의 확대 사시도이다.
또한 도 7a와 도 7b는 도 6에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈에서 제1 코일부(310)의 분해도이다. 예를 들어, 도 7b는 도 6에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 코일부(310)에서 제1 요크(313)의 사시도이고, 도 7a는 도 6에 도시된 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 코일부(310)에서 제1 요크(313)가 제거된 사시도이다.
실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 코일부(310)는, 코일 내에 요크가 배치된 구조일 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 카메라 모듈의 제1 코일부(310)는, 내측 코일부(312)와, 외측 코일부(314) 및 상기 내측 코일부(312)와 상기 외측 코일부(314) 사이에 배치되는 요크(313)를 포함할 수 있다.
실시에서 상기 요크(313)의 두께와 상기 내측 코일부(312), 외측 코일부(314)의 두께는 동일할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 의하면, 소정의 제1 지그(미도시)에 내측 코일부(312)를 권선할 수 있으며, 이후 요크(313)로 내측 코일부(312)를 감쌀 수 있다. 이후 제1 지그를 제거 후, 상기 요크(313)를 제2 지그로 하여 외측 코일부(314)를 권선할 수 있으나 권선의 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라 실시예에 의하면, 요크(313)가 코일 내에 배치됨과 아울러 지그 기능을 함으로서 코일부의 사이즈를 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 초소형의 컴팩트한 카메라 모듈에서도 주밍 기능이 원활히 수행될 수 있는 기술적 효과가 있다.
다음으로 도 8a는 실시예에 따른 카메라 모듈의 부분 단면도이며, 도 8b는 실시예에 따른 카메라 모듈의 부분 사시도이다.
도 8a와 도 8b를 참조하면, 실시예에 따른 카메라 모듈(100)의 제2 코일부(320)는 제2 회로기판(302) 상에 배치될 수 있으며, 제2 렌즈 어셈블리(120)의 제2 마그넷(126)과 인접하게 배치될 수 있다.
실시예에 의하면, 코일 내에 요크가 배치된 구조일 수 있으며, 예를 들어, 제2 코일부(320)는, 제2 내측 코일부(322)와, 제2 외측 코일부(324) 및 상기 제2 내측 코일부(322)와 상기 제2 외측 코일부(324) 사이에 배치되는 제2 요크(323)를 포함할 수 있다. 또한 도 8b와 같이, 상기 제2 회로기판(302) 상에는 홀 센서(316)가 배치될 수 있다.
도 9는 비교예에 따른 카메라 모듈에서 코일부(32)와 마그넷(26) 간의 관계 예시도이다.
반면 도 10은 실시예에 따른 카메라 모듈에서 제2 코일부(320)와 제2 마그넷(126) 간의 관계 예시도이다.
도 9를 참조하면, 비교예에서 코일부(32)와 마그넷(26)간의 전자기력(F1a)에 의해, 렌즈 어셈블리(12)가 구동될 수 있다.
이때, 비교예에서 요크(23)가 코일부(32)의 뒷 편(마그넷 반대편)에 배치됨에 따라 요크(23)와 마그넷(26)간의 자력(F2a)이 약한 문제가 있다.
예를 들어, 비교예에서는 요크(23)가 코일부(32)에 의해 대부분 가려지며, 요크(23)와 마그넷(26) 간의 거리가 최소한 코일부(32)의 두께를 초과하여 이격되어 있으므로 요크(23)와 마그넷(26) 간의 자력(F2a)이 약한 문제가 있다.
반면, 도 10과 같이 실시예에서는 제2 코일부(320)와 제2 마그넷(126)간의 전자기력(F1b)에 의해, 제2 렌즈 어셈블리(120)가 구동될 수 있다.
이때, 도 8a 및 도 8b와 같이, 실시예에서 제2 요크(313)가 제2 코일부(320) 내에 배치됨에 따라 제2 요크(323)와 제2 마그넷(126)간의 자력(F2b)이 매우 향상되는 기술적 효과 있다.
예를 들어, 실시예에서는 제2 요크(323)가 제2 코일부(320)에 내에 배치됨에 따라 코일이 제2 요크(323)와 제2 마그넷(126) 사이의 자력(F2b)을 가리거나 코일과 자력 사이의 간섭이슈가 배제될 수 있는 기술적 효과와 더불어 제2 요크(323)와 제2 마그넷(126) 간의 거리를 매우 근접하게 배치시킬 수 있으므로 자력(F2b)을 매우 높일 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
실시예에 따른 렌즈 구동장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 의하면, 카메라 모듈에서 주밍(zooming)을 통한 렌즈 이동 시 마찰 토크를 감소시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 또한 실시예에 의하면, 렌즈하우징과 스토퍼 간의 충격을 감소시킴으로서 줌 운동의 반전 시에 렌즈 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt)가 발생하는 문제를 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
이에 따라 실시예에 의하면 주밍(zooming) 시, 마찰 토크를 최소화하면서도 렌즈의 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt) 발생을 방지하여 화질이나 해상력을 현저히 향상시킬 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 렌즈하우징과 스토퍼 간의 충격을 감소시켜 렌즈 하우징에 장착된 마그넷의 신뢰성 저하, 스토퍼 자체의 손상, 제어특성 저하 등의 문제점을 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 초소형의 컴팩트한 카메라 모듈에서도 주밍 기능이 원활히 수행될 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 요크와 마그넷 간의 자력을 강화할 수 있는 기술적 효과가 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 베이스;
    상기 베이스에 결합되는 가이드 레일;
    렌즈군을 포함하며 상기 가이드 레일을 따라 광축방향으로 이동되는 제1 렌즈 어셈블리;
    상기 제1 렌즈 어셈블리의 일측에 배치된 제1 마그넷;
    상기 제1 마그넷과 이격되어 상기 베이스에 배치되는 제1 코일부;및
    상기 제1 렌즈 어셈블리와 상기 가이드 레일 사이에 배치되는 볼을 포함하고,
    상기 가이드 레일은,
    일측에 상기 제1 렌즈 어셈블리의 이동을 제한하는 제1 스토퍼를 구비하는 렌즈 구동장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가이드 레일의 제1 스토퍼의 재질은
    상기 베이스의 재질과 다른 렌즈 구동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가이드 레일의 제1 스토퍼의 재질은 금속재질을 포함하고,
    상기 제1 스토퍼는 상기 볼과 상기 광축방향과 평행한 방향 상에서 오버랩 되는 렌즈 구동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가이드 레일은 가이드 리세스를 포함하는 렌즈 구동장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 어셈블리는 제1 렌즈 하우징과 제1 구동부 하우징을 포함하고,
    상기 제1 구동부 하우징 일측에 제1 가이드 홈을 구비하며,
    상기 볼이 상기 제1 구동부 하우징의 제1 가이드 홈에 배치되는 렌즈 구동장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 코일부는,
    내측 코일부;
    외측 코일부 및
    상기 내측 코일부와 상기 외측 코일부 사이에 배치되는 요크를 포함하는 렌즈 구동장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광축 방향에 평행한 방향으로 상기 베이스에 배치된 가이드 핀을 더 포함하는 렌즈 구동장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 마그넷은 구동용 마그넷 기능 및 위치 센싱용 마그넷 기능을 동시에 수행하는 렌즈 구동장치.
  9. 제1항 내지 제8 항 중 어느 하나의 렌즈 구동 장치를 포함하는 카메라 모듈.
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