KR20200045839A - 이물 방지 구조가 적용된 소형 카메라용 af 액츄에이터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

이물 방지 구조가 적용된 소형 카메라용 AF 액츄에이터 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 카메라 모듈의 렌즈를 상, 하 구동시키는 AF 액츄에이터는, 홀센서가 설치된 베이스와, 상기 베이스에 조립되는 보빈과, 상기 보빈의 외측에 권선되는 코일을 포함하는 제1 서브 어셈블리; 및 내측에 렌즈가 결합되는 렌즈캐리어와, 상기 코일과 상호작용하는 한 쌍의 구동자석 및 상기 홀센서와 상호작용하는 센싱자석이 부착된 홀더를 포함하는 제2 서브 어셈블리를 포함하되, 상기 제1 서브 어셈블리는 고정되고, 상기 제2 서브 어셈블리가 상, 하 구동하여 상기 렌즈를 상, 하 구동시킬 수 있다.

Description

이물 방지 구조가 적용된 소형 카메라용 AF 액츄에이터 및 그 제조방법{Auto focusing actuator for small camera which is applied particle prevention structure and making method thereof}

본 발명은 소형 카메라에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이물 방지 구조가 적용된 소형 카메라용 AF 액츄에이터(AF actuator) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

모바일 폰과 같은 모바일용 기기에는 촬영, 영상통화 등의 목적으로 소형 카메라가 사용되고 있다. 소형 카메라는 오토포커싱(Auto Focusing) 기능을 구현하기 위한 AF 액츄에이터(AF Actuator 혹은 VCM)를 구비하고 있다.

도 1은 기존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 전개도이고, 도 2는 존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 외관을 나타낸 도면이며, 도 3은 기존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 단면도이고, 도 4는 기존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈에서의 이물 유입 가능 경로를 나타낸 단면도이며, 도 5는 기존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 구동부를 나타낸 도면이며, 도 6은 기존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 구동부에서 발생 가능한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

카메라 모듈(1)의 베이스(19)에 하부 스프링(18), 렌즈캐리어(17), 코일(16), 자석(15), 상부 스프링(14), 스페이서(13), 쉴드캔(12)이 조립되어 AF 액츄에이터를 구성한다. 여기서, 렌즈캐리어(17) 및 코일(16)은 AF 액츄에이터의 구동부가 된다.

구동부는 오토포커싱 기능을 구현하기 위해 렌즈(11)를 상, 하 구동시키게 된다. 기본적으로 렌즈(11)의 상, 하 구동이 가능하도록 렌즈(11)를 고정하는 렌즈캐리어(17)의 외측에 코일(16)을 권선하고, 코일(16)과 마주하는 위치에 자석(15)을 배치한 구조를 가진다. 필요 시 코일(16)에 전류를 인가하면 코일(16)과 자석(15) 간에 발생하는 전자기력을 이용하여 오토포커싱을 수행한다. 일단이 하우징(베이스(19), 스페이서(13))에 고정되고, 타단이 렌즈캐리어(17)의 하부면 및 상부면에 각각 접하는 하부 스프링(18)과 상부 스프링(14)을 이용하여 상하 방향으로 탄성력을 제공함으로써 초기 상태로 손쉽게 복원될 수 있다.

도 4를 참조하면, 센서(이미지센서(21)) 상부에 설치된 IR 컷 필터(20)의 상면으로 유동성 이물 유입이 용이하다. 이는 이물 유입 가능 경로가 단순하기 때문이며, 카메라 모듈(1)의 외부 또는 내부의 유동성 이물 유입이 가능하다.

또한, 도 5를 참조하면, 구동부의 경우 상, 하측에 상부 스프링(14)과 하부 스프링(18)으로 지지되어 상, 하 구동시 구동부의 수평방향 유동을 최소화하고 있다. 하부 스프링(18)은 코일(16)에 전류가 인가되도록 하는 전선의 역할도 겸하고 있다. 따라서, 기존 구조의 카메라 모듈(1)에서는 하부 스프링(18)의 삭제가 불가능하다.

또한, 도 6에 도시된 것과 같이, 카메라 모듈(1)이 세로로 세워진 상태에서 구동부가 수평 방향으로 구동할 경우, 하부 스프링(18)이 제거된다면 구동부의 자중에 의해 중력 방향으로의 처짐(회전)이 발생하게 되는 문제점이 있다.

한국공개특허 제10-2016-0068133호 (2016.06.15 공개) - 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈

본 발명은 AF 액츄에이터의 외부 및 내부의 유동성 이물이 IR 컷 필터 상면으로 전이되는 것을 방지하여 카메라 모듈의 멍 이물 불량 발생 요인을 차단한 소형 카메라용 AF 액츄에이터 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 렌즈, 렌즈캐리어, 홀더, 구동자석, 센싱자석을 구동부로 하여 상, 하부 스프리을 대체하고 볼을 적용함으로써 공정 단순화가 가능한 소형 카메라용 AF 액츄에이터 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 기존의 폐루프 액츄에이터 또는 피드백 액츄에이터 구조와 달리 부품 내측 형상에 볼 가이드를 적용하지 않고, 베이스에 포켓 및 렌즈캐리어의 대각 방향의 면 자체를 이용함으로써 내부 구조를 단순화한 소형 카메라용 AF 액츄에이터 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 홀더, 특히 자석 홀딩부의 단면이 ∏ 형상으로 구현되어 내 요크 역할을 수행함으로써 자석의 누설자속을 차단하고 자속의 직진성을 확보하여 코일의 전류와 자석의 자속에 의해 발생하는 전자기력의 효율을 향상시킨 소형 카메라용 AF 액츄에이터 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 카메라 모듈의 렌즈를 상, 하 구동시키는 AF 액츄에이터로서, 홀센서가 설치된 베이스와, 상기 베이스에 조립되는 보빈과, 상기 보빈의 외측에 권선되는 코일을 포함하는 제1 서브 어셈블리; 및 내측에 렌즈가 결합되는 렌즈캐리어와, 상기 코일과 상호작용하는 한 쌍의 구동자석 및 상기 홀센서와 상호작용하는 센싱자석이 부착된 홀더를 포함하는 제2 서브 어셈블리를 포함하되, 상기 제1 서브 어셈블리는 고정되고, 상기 제2 서브 어셈블리가 상, 하 구동하여 상기 렌즈를 상, 하 구동시키는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터가 제공된다.

상기 홀더는, 상하면이 개구된 원기둥 형상의 홀더 몸체와; 서로 이웃하면서 제1 대각 방향의 일측과 제2 대각 방향의 일측으로 돌출 설치된 2개의 구동자석 홀딩부와; 제1 대각 방향의 반대측에 돌출 설치된 센싱자석 홀딩부를 포함할 수 있다.

상기 구동자석 홀딩부 및 상기 센싱자석 홀딩부는 상기 홀더 몸체와의 사이에 하면이 개구된 ∏ 형상의 단면을 형성시킬 수 있다.

상기 구동자석은 상기 구동자석 홀딩부의 절곡부 내측면에 부착될 수 있다.

상기 홀더 몸체는 상기 보빈의 내측으로 삽입되고, 상기 보빈과 상기 코일은 상기 홀더 몸체와 상기 구동자석 사이에 배치될 수 있다.

상기 홀더는 자성체로 이루어져 내 요크(yoke) 역할을 수행할 수 있다.

상기 센싱자석은 상기 센싱자석 홀딩부의 절곡부 외측면에 부착될 수 있다.

상기 한 쌍의 구동자석에 근접한 상기 베이스의 측벽 외면에 형성된 요크 설치홈에 설치되는 요크를 더 포함할 수 있다.

상기 요크 설치홈이 형성된 측벽의 양 끝단 2개소에 형성된 볼 포켓에 삽입 설치되며, 상기 렌즈캐리어의 외측벽과 접촉하는 하나 이상의 볼을 더 포함할 수 있다.

상기 홀센서는 상기 제2 서브 어셈블리의 상, 하 구동에 따른 상기 센싱자석의 위치 변화에 상응하는 자속 변화를 감지하여 상기 제2 서브 어셈블리의 위치를 인식할 수 있다.

상기 제2 서브 어셈블리가 유동성 이물의 1차 차단벽으로 기능하고, 상기 제1 서브 어셈블리가 상기 유동성 이물의 2차 차단벽으로 기능할 수 있다.

한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 베이스에 홀센서가 부착된 F-PCB를 조립하는 단계; 상기 베이스의 내측에 보빈을 조립하는 단계; 상기 보빈의 외측에 코일을 권선하여 제1 서브 어셈블리를 제조하는 단계; 렌즈캐리어의 하부에 홀더를 조립하는 단계; 상기 홀더의 구동자석 홀딩부 내측 및 센싱자석 홀딩부 외측에 각각 구동자석 및 센싱자석을 부착하여 제2 서브 어셈블리를 제조하는 단계; 상기 제1 서브 어셈블리 상에 상기 제2 서브 어셈블리를 조립하는 단계; 상기 구동자석의 위치에 근접한 측벽의 양 끝단 2개소에 형성된 볼 포켓에 볼을 삽입 설치하는 단계; 및 상기 구동자석의 위치에 근접한 측벽의 외면에 형성된 요크 설치홈에 요크를 설치하는 단계를 포함하는 AF 액츄에이터의 제조방법이 제공된다.

상기 제1 서브 어셈블리와 상기 제2 어셈블리를 조립할 때, 상기 홀더의 홀더 몸체는 상기 보빈의 내측으로 삽입되고, 상기 보빈과 상기 코일은 상기 홀더 몸체와 상기 구동자석 사이에 배치되게 할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, AF 액츄에이터의 외부 및 내부의 유동성 이물이 IR 컷 필터 상면으로 전이되는 것을 방지하여 카메라 모듈의 멍 이물 불량 발생 요인을 차단한 효과가 있다.

또한, 렌즈, 렌즈캐리어, 홀더, 구동자석, 센싱자석을 구동부로 하여 상, 하부 스프리을 대체하고 볼을 적용함으로써 공정 단순화가 가능한 효과도 있다.

또한, 기존의 폐루프 액츄에이터 또는 피드백 액츄에이터 구조와 달리 부품 내측 형상에 볼 가이드를 적용하지 않고, 베이스에 포켓 및 렌즈캐리어의 대각 방향의 면 자체를 이용함으로써 내부 구조를 단순화한 효과가 있다.

또한, 홀더, 특히 자석 홀딩부의 단면이 ∏ 형상으로 구현되어 내 요크 역할을 수행함으로써 자석의 누설자속을 차단하고 자속의 직진성을 확보하여 코일의 전류와 자석의 자속에 의해 발생하는 전자기력의 효율을 향상시킨 효과도 있다.

도 1은 기존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 전개도,
도 2는 존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 외관을 나타낸 도면,
도 3은 기존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 단면도,
도 4는 기존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈에서의 이물 유입 가능 경로를 나타낸 단면도,
도 5는 기존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 구동부를 나타낸 도면,
도 6은 기존의 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 구동부에서 발생 가능한 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 전개도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 외관 모습을 나타낸 도면,
도 9 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 조립 과정을 나타낸 도면,
도 20 및 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 제1 단면선(A-A선)에 따른 단면도,
도 22 및 도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 제2 단면선(B-B선)에 따른 단면도,
도 24 내지 도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 제3 단면선(C-C선)에 따른 단면도,
도 27 내지 도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 제4 단면선(D-D선)에 따른 단면도,
도 30은 구동자석 및 요크 위치에 대한 도면,
도 31은 내 요크 유무에 따른 자속 차이를 나타낸 도면,
도 32 및 도 34는 홀더, 코일, 구동자석, 센싱자석의 위치 관계를 나타내는 도면,
도 35는 양극착자 자석 적용 시의 코일 및 자석의 상호 관계를 나타낸 도면,
도 36은 착자방식에 따른 다양한 센싱자석을 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서에 첨부된 도면에서는 구성요소의 구분을 돕고자 색상이 부여되어 있다. 하지만, 동일 구성요소라 할지라도 사시도와 단면도에서는 그 색상이 달라질 수 있다. 그리고 다른 구성요소라 할지라도 동일 혹은 유사한 색상이 부여될 수도 있다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 전개도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 외관 모습을 나타낸 도면이며, 도 9 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 조립 과정을 나타낸 도면이고, 도 20 및 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 제1 단면선(A-A선)에 따른 단면도이며, 도 22 및 도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 제2 단면선(B-B선)에 따른 단면도이고, 도 24 내지 도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 제3 단면선(C-C선)에 따른 단면도이며, 도 27 내지 도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 제4 단면선(D-D선)에 따른 단면도이고, 도 30은 구동자석 및 요크 위치에 대한 도면이며, 도 31은 내 요크 유무에 따른 자속 차이를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터(VCM)는 유동성 이물의 유입 가능 경로를 복집하게 한 이물 유입 차단 구조를 적용하여 멍 불량을 유발하는 센서 상면(특히, IR 컷 필터 상면) 전이를 방지한 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 AF 액츄에이터는 오토포커싱 기능을 구현하기 위해 렌즈(101)의 상, 하 구동이 가능하도록 렌즈(101)를 고정시키는 렌즈캐리어(104) 및 홀더(105)에 자석(구동자석(106))을 부착하고, 자석과 마주하는 위치에 코일(108)을 고정하여 코일(108)에 인가되는 전류와 자석의 자속에 의해 발생하는 전자기력을 사용한다.

AF 액츄에이터의 제조 방법은 다음과 같다.

베이스(110)에 F-PCB(111)를 조립하여 베이스 조립체(130)를 제조한다(도 9 참조). F-PCB(111)는 플렉시블 인쇄회로기판이며, 홀센서(hall sensor)(112)가 설치되어 있을 수 있다. 베이스(110)는 상면 및 하면이 개구된 직육면체 형상을 가진다. 베이스(110)의 측벽 중 하나에는 F-PCB 끼움홈(1101)이 형성되어 있어, F-PCB(111)가 끼움 결합될 수 있다. F-PCB(111)는 F-PCB 끼움홈(1101)에 끼움 결합하여 베이스(110)의 측면 중 하나로서 기능할 수 있다.

F-PCB 끼움홈(1101)이 형성된 측벽에 이웃하는 측벽의 외면에는 요크 설치홈(1103)이 형성되어 있어, 후술할 요크(113)가 삽입 설치될 수 있다.

그리고 요크 설치홈(1103)이 형성된 측벽의 양 끝단에 위치하는 베이스(110)의 대각방향에는 볼 포켓(1102)이 형성되어 있어, 후술할 볼(103)이 삽입 설치될 수 있다.

다음으로 베이스 조립체(130)에 보빈(109)을 조립한다(도 10 참조). 보빈(109)은 상, 하면이 개구된 원기둥 형상을 가진다. 보빈(109)은 금속 재질로, 코일(108)과의 상호 작용을 막기 위해 비자성체로 이루어질 수 있다.

베이스-보빈 조립체(131)에 대해 보빈(109)의 외측에 코일(108)을 권선한다(도 11 참조). 코일(108)이 권선된 베이브-보빈 조립체(131)는 제1 서브 어셈블리(132)에 해당한다. 코일(108)은 보빈(109)의 외측벽과 베이스(110)의 내측에 조립된다. 코일(108)과 보빈(109)은 유동성 이물이 IR 컷 필터(120) 상면에 전이되지 못하도록 하는 차단벽(2차 차단)으로서 기능한다.

렌즈캐리어(104)의 하부에 홀더(105)를 조립한다(도 12 참조). 여기서, 홀더(105)는 금속으로, 자성체로 이루어져 내 요크(yoke) 역할을 할 수 있다.

홀더(105)는 상, 하면이 개구된 원기둥 형상의 홀더 몸체(1051)와, 서로 이웃하면서 제1 대각 방향(C-C선)의 일측과 제2 대각 방향(D-D선)의 일측으로 돌출 설치된 2개의 구동자석 홀딩부(1052)와, 제1 대각 방향의 반대측에 돌출 설치된 1개의 센싱자석 홀딩부(1053)를 포함한다. 제2 대각 방향의 반대측에는 홀더(105)의 균형을 맞추기 위한 더미 홀딩부(1054)가 돌출 설치될 수도 있다.

구동자석 홀딩부(1052)는 대각 방향의 수평 방향으로 연장된 제1 수평 연장부와, 제1 수평 연장부의 끝단에서 수직 방향으로 절곡된 제1 절곡부를 포함한다. 즉, 구동자석 홀딩부(1052)는 대각 방향으로 홀더 몸체(1051)와의 사이에 하면이 개구된 ∏ 형상의 단면을 형성시키며, 절곡부의 내측면에 구동자석(106)이 부착된다.

센싱자석 홀딩부(1053)는 대각 방향의 수평 방향으로 연장된 제2 수평 연장부와, 제2 수평 연장부의 끝단에서 수직 방향으로 절곡된 제2 절곡부를 포함한다. 제2 절곡부의 외측면에 센싱자석(107)이 부착된다.

캐리어-홀더 조립체(140)에 대해 구동자석 홀딩부(1052) 내에 구동자석(106)을 조립한다(도 13 참조). 여기서, 구동자석(106)은 구동자석 홀딩부(1052)의 내측면(즉, 제1 절곡부의 내측면)에 부착될 수 있다. 구동자석 홀딩부(1052)에 상응하는 렌즈캐리어(104)의 대각방향 측벽에는 구동자석 홀딩부(1052)를 커버하는 커버벽(1041)이 형성된다. 커버벽(1041)은 대각방향에 대해 수직한 면을 구비하고 있어, 후술할 볼(103)과의 접촉점을 형성한다.

그리고 캐리어-홀더-구동자석 조립체(141)에 대해 센싱자석 홀딩부(1053)에 센싱자석(107)을 조립한다(도 14 참조). 여기서, 센싱자석(107)은 센싱자석 홀딩부(1053)의 외측면(즉, 제2 절곡부의 외측면)에 부착될 수 있다. 여기서, 센싱자석 홀딩부(1053)에 상응하는 렌즈캐리어(104)의 대각방향 측벽에는 센싱자석(107)을 설치하고 외부로 노출시키는 센싱자석 설치홈(1042)이 형성된다.

센싱자석(107)까지 부착된 캐리어-홀더-구동자석 조립체(141)는 제2 서브 어셈블리(142)에 해당한다. 여기서, 구동자석(106)과 센싱자석(107)의 조립 순서는 변경되거나 그 조립이 동시에 수행될 수도 있다.

제1 서브 어셈블리(132) 상에 제2 서브 어셈블리(142)를 조립한다(도 15 참조). 이 때 홀더 몸체(1051)는 보빈(109)의 내측으로 삽입되어 오버랩될 수 있다. 그리고 제1 서브 어셈블리(132)의 보빈(109)과 코일(108)은 제2 서브 어셈블리(142)의 자석 홀딩부(구동자석 홀딩부(1052), 센싱자석 홀딩부(1053) 등) 내에 위치하도록 조립될 수 있다. 예를 들어, 구동자석 홀딩부(1052)의 경우 보빈(109)과 코일(108)은 홀더 몸체(1051)와 구동자석(106) 사이에 배치될 수 있다.

제1 서브 어셈블리(132)와 제2 서브 어셈블리(142)의 조립을 통해 이물 유입 가능 경로가 상하로 여러 차례 절곡되어 복잡하게 됨으로써 이물 유입 방지 기능이 강화될 수 있다(도 21, 도 23, 도 25, 도 26, 도 28, 도 29 참조).

이후 서브 어셈블리 조립체(150)에 볼(103)을 조립하여 메인 어셈블리를 제조한다(도 16 및 도 17 참조).

베이스(110)에는 구동자석(106)이 조립되는 대각 방향의 2개소, 즉 요크 설치홈(1103)이 형성된 측벽의 양 끝단에 볼(103)이 삽입될 수 있는 볼 포켓(1102)이 형성되어 있다.

볼 포켓(1102)에 대응되는 렌즈캐리어(104)의 외측벽은 대각 방향과 수직한 평면으로 이루어지며, 볼 포켓(1102)이 형성된 베이스 포켓의 대각 방향의 내측벽과는 일정 간격 이격된다. 이는 구동부(즉, 제2 서브 어셈블리(142))의 상, 하 구동 시 제1 서브 어셈블리(132), 특히 베이스(110)에 의한 간섭이 발생하지 않게 하기 위함이다.

볼 포켓(1102)에 삽입된 볼(103)은 일부가 외측으로 노출되어, 렌즈캐리어(104)의 외측벽과 점 접촉하게 된다. 이러한 볼(103)과의 접촉을 통해 렌즈캐리어(104)의 상, 하 구동 시 X, Y, 대각 방향으로의 유동을 최소화할 수 있다.

볼(103)을 사이에 두고 베이스 포켓의 내측벽과 렌즈캐리어(104)의 외측벽은 구동자석(106)과 후술할 요크(113)의 자력에 의해 서로 밀착하며, 렌즈캐리어(104)의 외측벽은 볼(103)과의 접촉 상태를 유지할 수 있게 된다. 다만, 요크(113)의 조립 전에는 각 부품과 볼(103)이 접촉하지 않을 수도 있으며, 이는 볼(103)의 용이한 조립을 위함이다.

또한, 볼 포켓(1102)에는 하나 이상의 볼(103)이 삽입될 수 있다. 예를 들어, 3개의 볼(103)이 볼 포켓(1102)에 삽입되어 1개소마다 3개의 접촉점을 만들어 보다 안정적으로 렌즈캐리어(104)를 지지해 줄 수 있다.

다음으로 메인 어셈블리(151)에 커버(102)를 덮어준다(도 18 참조). 커버(102)는 F-PCB(111)를 보호하고, 내부의 렌즈캐리어(104) 등의 부품을 보호해준다. 또한, 커버(102)는 볼 포켓(1102)에 삽입된 볼(103)이 상방으로 이탈하는 것을 방지하는 볼 스토퍼로서도 기능한다.

그리고 요크 설치홈(1103)에 요크(113)를 설치한다(도 19 참조). 요크(113)는 금속으로 자성체로 이루어질 수 있다.

도 30을 참조하면, 요크(113)가 설치된 경우 구동자석(106)의 자력에 의한 밀착 방향(화살표 (가) 참조)과, 구동자석(106)을 포함하는 렌즈캐리어(104)의 밀착 방향(화살표 (나) 참조)이 도시되어 있다. 이처럼 요크(113)와 구동자석(106)의 자력을 활용하여 베이스 포켓, 볼(103), 렌즈캐리어(104)가 상시 접촉 상태를 유지하게 한다.

요크(113)까지 설치된 AF 액츄에이터(152)는 중심에 상하 방향으로 원형의 렌즈 삽입홈이 형성되어 있으며, 렌즈 삽입홈 내에 렌즈(101)를 조립함으로써 도 8에 도시된 것과 같은 카메라 모듈(100)을 완성할 수 있게 된다.

본 실시예에 따른 AF 액츄에이터(152)에서는 기존과 달리 렌즈(101), 렌즈캐리어(104), 홀더(105), 자석(구동자석(106), 센싱자석(107))을 포함하는 제2 서브 어셈블리(142)가 렌즈(101)의 포커싱을 위해 상, 하 구동하는 구동부에 해당하며, 보빈(109)과 코일(108)은 고정된 상태에 있다.

코일(108)이 고정되어 있으므로, 기존 AF 액츄에이터 구조에서 코일에 전류를 전달하기 위한 하부 스프링이 불필요하여 삭제하고, 구동부의 수평 방향 유동을 최소화하기 위해 볼(103)이 적용되어 있다.

또한, 센싱자석(107) 및 홀센서(112)에 의해 구동부의 위치 제어가 가능하여, 상부 스프링도 삭제할 수 있다.

F-PCB(111)에 홀센서(112)가 부착되며, 홀센서(112)와 마주한 위치에 센싱자석(107)이 배치된다. 홀센서(112)는 센싱자석(107)으로부터의 자속을 측정한다.

구동부가 상, 하 구동됨에 따라 센싱자석(107) 역시 상, 하 이동하게 되며, 홀센서(112)는 이에 따라 발생하는 자속의 변화를 측정할 수 있다. 이러한 자속의 변화가 구동부의 위치값으로 인식될 수 있으며, 원하는 위치로 이동할 때까지 코일(108)에 지속적으로 전류가 인가되게 하는 폐루프 타입(Closed Loop Type)에 해당한다.

본 실시예에서는 구동부(렌즈캐리어(104), 홀더(105), 구동자석(106), 센싱자석(107))의 포커싱을 위한 상, 하 구동에 있어서 코일(108)의 전류와 구동자석(106)의 자속에 의해 발생하는 전자기력 이외의 외력에 간섭받지 않도록 기존 AF 액츄에이터와는 달리 상, 하부 스프링을 삭제한다.

상, 하부 스프링의 삭제에 따른 구동부의 상, 하 유동 시 수평 방향의 유동을 최소화하기 위해 전술한 것과 같이 2개소에 볼(103)을 적용하고, 볼(103)과 타 부품(렌즈캐리어(104), 베이스 포켓) 간 접촉 상태를 상시 유지하기 위해 구동자석(106)과 요크(113)간 자력을 이용한다.

도 20 및 도 21에는 A-A선에 따른 단면(section 1)이 도시되어 있고, 도 22 및 도 23에는 B-B선에 따른 단면(section 2)이 도시되어 있으며, 도 24 내지 도 26에는 C-C선에 따른 단면(section 3)이 도시되어 있고, 도 27 내지 도 29에는 D-D선에 따른 단면(section 4)이 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 AF 액츄에이터(152)의 경우, 도 21, 도 23, 도 25-26, 도 28-29에 도시된 것과 같이 이물 유입 가능 경로가 홀더(105)에 의해 1차 차단되어 하방을 향하게 되고, 이후 보빈(109)과 코일(108)이 베이스(110) 내측과 조립되어 2차 차단 역할을 함으로써 상방을 향하게 되며, 그 이후 다시 하방을 향하게 된다. 이처럼 AF 액츄에이터(152)의 다양한 위치에서의 이물 유입 가능 경로가 여러 차례 절곡된 복잡한 구조를 가짐으로써 멍 불량을 유발하는 유동성 이물이 IR 컷 필터(120)의 상면에 전이되는 것을 방지할 수 있게 된다.

본 실시예에서는 상, 하부 스프링의 삭제로 인해 제조 공정의 단순화가 가능하다. 기존에는 하부 스프링의 조립을 위해 제2 서브 어셈블리(142)를 반전시키고 정렬하고 조립한 후 다시 반전시키는 복잡한 공정이 요구되었으나, 본 실시예에 따른 AF 액츄에이터에 대해서는 이러한 공정이 삭제될 수 있다. 코일 조립 후 리드선은 베이스에 조립되는 별도의 단자에 납땜하면 충분하기 때문이다.

홀더(105)의 형상은 대각 방향으로의 단면 확인 시 하면이 개구된 ∏ 형상을 가진다. 그리고 내측 1개 측벽에 구동자석(106)이 부착되어 내 요크 역할을 한다. 본 실시예에서는 이러한 내 요크가 구동부에 포함되어 상, 하 구동하게 된다.

도 31을 참조하면, (a)에는 기존 AF 액츄에이터에 적용된 코일(16)과 자석(15) 사이의 자속 흐름이 도시되어 있다.

하지만, (b)에서와 같이 내 요크를 적용함으로써 구동자석(106)의 누설자속을 차단하고 자속의 직진성을 확보하여 코일(108)의 전류와 구동자석(106)의 자속에 의해 발생하는 전자기력의 효율을 향상시킬 수 있다.

따라서, 기존의 4개 자석을 사용하는 경우 대비 적은 수(2개)의 구동자석(106)을 적용하는 경우에도 내 요크 방식의 적용을 통해 충분한 구동력을 확보할 수 있게 된다.

도 32 및 도 34는 홀더, 코일, 구동자석, 센싱자석의 위치 관계를 나타내는 도면이며, 도 35는 양극착자 자석 적용 시의 코일 및 자석의 상호 관계를 나타낸 도면이고, 도 36은 착자방식에 따른 다양한 센싱자석을 나타낸 도면이다.

홀더(105)에 대해 구동자석(106)은 내부에 부착되어 코일(108)과의 관계에서 자속을 발생시킨다. 그리고 홀더(105)에 대해 센싱자석(107)은 외부에 부착되어 코일(108)이 아닌 베이스(110)에 조립된 홀센서(112)와의 관계에서 자속을 발생시킨다.

즉, 구동자석(106)은 구동자석 홀딩부(1052) 내측면에 부착되며, 센싱자석(107)은 센싱자석 홀딩부(1053) 외측면에 부착된다.

그리고 코일(108)은 구동자석 홀딩부(1052)와 센싱자석 홀딩부(1053) 내를 지나가게 배치된다.

도 34를 참조하면, 구동자석(106)에서 자속이 발생되고 있는 상태에서 코일(108)에 전류가 인가되면, 구동부에 힘이 가해져 상, 하 구동이 가능하게 된다. 이 경우 코일(108)의 전류 흐름 방향이 일정하므로, 구동자석(106)은 면 단극 착자 자석을 사용할 수 있다.

도 35에 도시된 것과 같이, 코일(108a, 108b)이 상, 하 구분되어 권선될 경우에는 상, 하 코일(108a, 108b)의 전류 방향이 상이하여, 구동자석(106a)은 착자 방식이 변경된 양극 착자 자석을 사용할 수 있다.

본 실시예에서 센싱자석(107)의 경우, 도 36의 (a)에 도시된 기본 형상과 같이 외관 상으로는 착자 상태가 확인이 불가능하다.

도 36의 (b)에 도시된 제1 착자 방식에 의하면, 홀센서(112)와 마주하는 자석 면은 홀센서(112)가 센싱자석(107A)의 상, 하 구동에 따른 자속 변화(위치 변화)를 감지할 수 있도록 면 양극 착자가 적용될 수 있다. 이 경우 센싱자석(107A)의 전면에는 N극(211), 공극(230), S극(221) 순으로 배치되고, 후면에는 S극(212), 공극(230), N극(222) 순으로 배치될 수 있다.

또는 도 36의 (c)에 도시된 제2 착자 방식과 같이, 센싱자석(107B)에 대해 공극 없이 막대자석과 같은 구조로 N극(250)과 S극(260)을 가지는 구조로 착자될 수도 있다.

본 실시예에 따른 AF 액츄에이터에 의하면, 카메라 모듈 제조 공정의 수율 향상에 기여하고, 멍 이물에 대한 신뢰성 확보가 가능하다.

또한, 제1 서브 어셈블리(132)와 제2 서브 어셈블리(142)의 제조 공정 이후, 반전 공정이 불필요함으로 인해 각 서브 어셈블리 및 부품의 조립을 동일 지그(jig) 상에서 작업할 수 있어 생산성 향상에 기여할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 카메라 모듈 101: 렌즈
102: 커버 103: 볼
104: 렌즈캐리어 105: 홀더
106: 구동자석 107: 센싱자석
108: 코일 109: 보빈
110: 베이스 111: F-PCB
112: 홀센서 113: 요크
120: IR 컷 필터 121: 이미지센서
1101: F-PCB 끼움홈 1102: 볼 포켓
1103: 요크 설치홈 1051: 홀더 몸체
1052: 구동자석 홀딩부 1053: 센싱자석 홀딩부
1054: 더미 홀딩부

Claims (13)

1. 카메라 모듈의 렌즈를 상, 하 구동시키는 AF 액츄에이터로서,
   홀센서가 설치된 베이스와, 상기 베이스에 조립되는 보빈과, 상기 보빈의 외측에 권선되는 코일을 포함하는 제1 서브 어셈블리; 및
   내측에 렌즈가 결합되는 렌즈캐리어와, 상기 코일과 상호작용하는 한 쌍의 구동자석 및 상기 홀센서와 상호작용하는 센싱자석이 부착된 홀더를 포함하는 제2 서브 어셈블리를 포함하되,
   상기 제1 서브 어셈블리는 고정되고, 상기 제2 서브 어셈블리가 상, 하 구동하여 상기 렌즈를 상, 하 구동시키는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 홀더는,
   상하면이 개구된 원기둥 형상의 홀더 몸체와;
   서로 이웃하면서 제1 대각 방향의 일측과 제2 대각 방향의 일측으로 돌출 설치된 2개의 구동자석 홀딩부와;
   제1 대각 방향의 반대측에 돌출 설치된 센싱자석 홀딩부를 포함하는 AF 액츄에이터.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 구동자석 홀딩부 및 상기 센싱자석 홀딩부는 상기 홀더 몸체와의 사이에 하면이 개구된 ∏ 형상의 단면을 형성시키는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 구동자석은 상기 구동자석 홀딩부의 절곡부 내측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 홀더 몸체는 상기 보빈의 내측으로 삽입되고,
   상기 보빈과 상기 코일은 상기 홀더 몸체와 상기 구동자석 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 홀더는 자성체로 이루어져 내 요크(yoke) 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 센싱자석은 상기 센싱자석 홀딩부의 절곡부 외측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 구동자석에 근접한 상기 베이스의 측벽 외면에 형성된 요크 설치홈에 설치되는 요크를 더 포함하는 AF 액츄에이터.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 요크 설치홈이 형성된 측벽의 양 끝단 2개소에 형성된 볼 포켓에 삽입 설치되며, 상기 렌즈캐리어의 외측벽과 접촉하는 하나 이상의 볼을 더 포함하는 AF 액츄에이터.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 홀센서는 상기 제2 서브 어셈블리의 상, 하 구동에 따른 상기 센싱자석의 위치 변화에 상응하는 자속 변화를 감지하여 상기 제2 서브 어셈블리의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 서브 어셈블리가 유동성 이물의 1차 차단벽으로 기능하고, 상기 제1 서브 어셈블리가 상기 유동성 이물의 2차 차단벽으로 기능하는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터.
    
12. 베이스에 홀센서가 부착된 F-PCB를 조립하는 단계;
    상기 베이스의 내측에 보빈을 조립하는 단계;
    상기 보빈의 외측에 코일을 권선하여 제1 서브 어셈블리를 제조하는 단계;
    렌즈캐리어의 하부에 홀더를 조립하는 단계;
    상기 홀더의 구동자석 홀딩부 내측 및 센싱자석 홀딩부 외측에 각각 구동자석 및 센싱자석을 부착하여 제2 서브 어셈블리를 제조하는 단계;
    상기 제1 서브 어셈블리 상에 상기 제2 서브 어셈블리를 조립하는 단계;
    상기 구동자석의 위치에 근접한 측벽의 양 끝단 2개소에 형성된 볼 포켓에 볼을 삽입 설치하는 단계; 및
    상기 구동자석의 위치에 근접한 측벽의 외면에 형성된 요크 설치홈에 요크를 설치하는 단계를 포함하는 AF 액츄에이터의 제조방법.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 서브 어셈블리와 상기 제2 어셈블리를 조립할 때,
    상기 홀더의 홀더 몸체는 상기 보빈의 내측으로 삽입되고, 상기 보빈과 상기 코일은 상기 홀더 몸체와 상기 구동자석 사이에 배치되게 하는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터의 제조방법.

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