KR20200092580A

KR20200092580A - 연속 줌 렌즈모듈 및 이를 포함하는 폴디드 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20200092580A
Application number: KR1020190009665A
Authority: KR
Inventors: 전재우
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-08-04
Also published as: KR102653203B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 연속 줌 렌즈모듈은 하우징; 상기 하우징의 내부에 구비되고 광축 방향으로 이동 가능한 복수의 줌렌즈; 상기 복수의 줌렌즈에 결합되는 복수의 구동판; 상기 하우징에 광축 방향으로 구비되는 이동가이드를 따라 이동하고, 상기 구동판의 광축 방향 이동량을 조절하는 구동링크; 및 상기 복수의 구동판 중 적어도 하나에 구비되는 구동부;를 포함하고, 상기 복수의 구동판은 상기 구동링크에 의해 상호 구동이 연동되고, 상기 복수의 줌렌즈는 상기 복수의 구동판에 구비되고 상기 구동링크가 끼워지는 구동가이드의 형상에 따라 광축 방향 이동량이 결정될 수 있다.

Description

연속 줌 렌즈모듈 및 이를 포함하는 폴디드 카메라 모듈 {CONTINULUS ZOOM MODULE AND FOLDED CAMERA MODULE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 연속 줌 렌즈모듈 및 이를 포함하는 폴디드 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, 오토포커스(AF, Auto Focus) 또는 줌(Zoom) 기능의 구현을 위하여 렌즈를 직접 움직이는 경우에는 렌즈의 무게와, 렌즈 또는 이미지 센서가 부착되어 있는 다른 부재들의 무게를 모두 고려하여야 하므로, 일정 수준 이상의 구동력이 필요하게 되고, 직접 복수의 렌즈를 움직이기 위해서는 광축의 길이가 길어져야 한다는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 광축 방향으로의 렌즈 구동이 용이하면서도 전력소모가 저감되는 연속 줌 카메라 모듈을 제공하고자 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 폴디드 카메라 모듈은 연속 줌 렌즈모듈; 상기 연속 줌 렌즈모듈의 전방에 구비되는 반사부재; 및 상기 연속 줌 렌즈모듈의 후방에 구비되는 이미지 센서;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 간단한 링크 구조를 이용하여 효율적으로 연속 줌 렌즈를 구현할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴디드 카메라 모듈이 모바일 단말에 설치된 형상을 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴디드 카메라 모듈의 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 줌 렌즈모듈의 분해사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 줌 렌즈모듈의 내부투시도이고,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 줌 렌즈모듈의 줌렌즈와 구동판이 결합되는 형상을 도시한 참고도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 줌 렌즈모듈의 구동판이 구동링크와 결합하여 하우징에 장착되는 모습을 도시한 분해사시도이고,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 AF렌즈 및 AF구동부가 하우징에 결합되는 형상을 도시한 참고도이고,
도 8a 내지 도 13b는 구동판의 다양한 형태에 따라 다양하게 움직임이 구현되는 줌렌즈부의 다양한 실시예를 도시한 참고도이다.

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 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도이다. 도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기(1)는 폴디드 카메라 모듈(1000) - 이하, 도 2 내지 도 13에서 설명하는 폴디드 카메라 모듈(1001)을 포함 - 이 장착된 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대가능한 전자기기일 수 있다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자기기(1)에는 피사체를 촬영할 수 있도록 폴디드 카메라 모듈(1000)이 장착된다.

본 실시예에서, 폴디드 카메라 모듈(1000)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, 폴디드 카메라 모듈(1000)에 구비된 복수의 렌즈의 광축(Z축)은 휴대용 전자기기(1)의 폭 방향 또는 길이 방향으로 형성될 수 있다.

따라서, 폴디드 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.

폴디드 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.

또한, 본 발명은, 도 1b에 개시된 다른 실시예에 따른 휴대용 전자기기(2)와 같이, 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, 이하, 도 2 내지 도 13을 참조로 설명한 본 발명의 실시예에 따른 폴디드 카메라 모듈(1001)을 포함할 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.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴디드 카메라 모듈의 사시도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴디드 카메라 모듈(1000)은 반사모듈, 연속 줌 렌즈모듈(1001) 및 이미지 센서모듈을 포함한다.

반사모듈은 프리즘 또는 거울 등의 반사부재(1002)를 포함하여 광의 진행 방향을 변경하도록 구성된다.

반사모듈로 입사된 광은, 반사모듈의 반사부재(1002)에 의해 연속 줌 렌즈모듈(1001)을 향하도록 경로가 바뀌게 된다. 가령, 폴디드 카메라 모듈(1000)의 두께 방향(Y축 방향)으로 입사된 광은 반사모듈에 의해 광축(Z축) 방향과 대략 일치하도록 경로가 변경된다.

이미지센서모듈은 연속 줌 렌즈모듈(1001)의 복수의 렌즈를 통과한 광을 전기신호로 변환하는 이미지센서(1003)를 포함하며, 이미지센서(1003)가 실장되는 인쇄회로기판(미도시)을 포함할 수 있다. 그리고, 이미지센서모듈은 연속 줌 렌즈모듈(1001)에서 입사되는 광을 필터링하는 광학필터(미도시)를 포함할 수 있다. 광학필터는 적외선 차단 필터일 수 있다.

연속 줌 렌즈모듈(1001)은 반사모듈에 의해 진행 방향이 변경된 광이 통과되는 복수의 렌즈를 포함한다.

연속 줌 렌즈모듈(1001)을 중심으로 이의 전방에 반사모듈이 구비되고, 후방에 이미지센서모듈이 구비된다.

도 3 내지 도 7b를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 줌 렌즈모듈(1001)은, 하우징(100), 줌렌즈모듈(200), AF렌즈모듈(300)을 포함할 수 있다.

하우징(100)의 내부에는 순차적으로 AF렌즈모듈(300)과 줌렌즈모듈(200)이 배치될 수 있다.

AF렌즈모듈(300)의 전방에는 반사부재(1002)가 구비되고, 후방에는 줌렌즈모듈(200)이 구비될 수 있다. 또한, 줌렌즈모듈(200)의 전방에는 AF렌즈모듈(300)이 구비되고, 후방에는 이미지센서(1003)가 구비될 수 있다.

AF렌즈모듈(300)과 줌렌즈모듈(200)은 하우징(100)의 내부에서 구동이 상호 독립될 수 있다. 이에 따라 AF렌즈모듈(300)과 줌렌즈모듈(200)은 각각 개별 구동부를 구비하며, 각각 코일 및 마그네트를 포함하는 AF구동부(330)와 줌구동부(230)일 수 있다.

하우징(100)은 박스, 특히 사각박스, 형상으로 광축 방향으로 길이가 길게 구비될 수 있다. 이에 따라 AF렌즈(310)와 줌렌즈(210)는 각각 광축 방향으로 이동 가능하게 내삽될 수 있다.

하우징(100)에는 줌렌즈모듈(200)과 연동하여 각 줌렌즈(210)의 이동량을 제어하는 구동링크(240)와 줌렌즈(210)가 각각 고정되고 구동링크(240)와 연동되는 구동판(220)이 내부에 구비될 수 있다.

이에 따라, 하우징(100)에는, 구동링크(240)의 일단부가 고정되는 고정가이드(107)와, 구동링크(240)의 나머지 부분이 광축 방향으로 이동할 수 있도록 광축 방향으로 길게 홈 또는 구멍 형상으로 구비되는 제2이동가이드(105)와, 구동판(220)이 광축 방향으로 이동할 수 있도록 광축 방향으로 길게 홈 또는 구멍 형상으로 구비되는 제1이동가이드(101)가 구비될 수 있다.

더욱 구체적으로는, 고정가이드(107)에는 구동링크(240)의 일측 단부에 구비되는 고정돌기(247)가 회전 가능하게 끼움 고정되고, 제2이동가이드(105)에는 구동링크(240)의 관절(241)이 교차되는 부분에 구비되는 복수의 제2이동돌기(245)가 광축 방향으로 정렬된 상태로 끼워지며, 제1이동가이드(101)에는 구동판(220)의 상부에 구비되는 제1이동돌기(221a,b,c)가 광축 방향으로 정렬된 상태로 끼워질 수 있다.

그리고, 고정돌기(247)는 위치가 고정된 상태로 회전구동만 하고, 제1이동돌기(221a,b,c)와 제2이동돌기(245)는 구동링크(240)가 접히거나 펼쳐질 때 제1이동가이드(101)와 제2이동가이드(105)를 따라 광축 방향으로 이동할 수 있다.

여기서, 제2이동돌기(245)의 이동량은 구동링크(240)가 접히거나 펼쳐지는 양에 비례하여 항상 일정하지만, 제1이동돌기(221a,b,c)는 각 구동판(220)에 형성되는 구동가이드(223a,b,c)의 형상에 따라 이동량이 달라질 수 있다.

또한, 하우징(100)에는, AF렌즈(310)와 줌렌즈(210)의 구동을 위한 AF구동부(330)와 줌구동부(230)가 구비될 수 있다. AF구동부(330)와 줌구동부(230)는 코일과 마그넷으로 구성되어 전자력에 의해 구동되는 리니어 모터일 수 있다. 물론, 이에 한정하는 것은 아니며, 압전소자, 형상기억합금 등 다양한 구동부의 적용이 가능하다.

한편, 도면의 도시에서는 고정부재인 하우징(100)에 AF코일(333)과 줌코일(233)이 고정 장착되고, 이동부재인 AF렌즈(310)와 줌렌즈(210)에 AF마그넷(331)과 줌마그넷(231)이 고정 장착되는 구조를 개시하나, 이에 한정하는 것은 아니며 코일과 마그넷은 상호 반대로 구비될 수도 있다.

줌렌즈(210-210a,b,c)는 광축 방향으로 정렬되게 복수개가 구비될 수 있다. 그리고, 각각의 줌렌즈(210-210a,b,c)에는 구동판(220-220a,b,c)이 고정 결합될 수 있다. 각각의 구동판(220-220a,b,c)은 구동링크(240)에 의해 이동이 상호 연동되며, 이에 따라 각각의 줌렌즈(210-210a,b,c)는 구동링크(240)의 이동에 의해 구동될 수 있다.

그리고, 복수의 구동판(220-220a,b,c) 중 어느 하나에는 줌구동부(230)가 구비될 수 있다. 특히, 복수의 줌렌즈(210-210a,b,c) 중 이동량이 상대적으로 적을 가능성이 높은 첫번째 줌렌즈(210a) - 고정가이드(107)에 가장 가까운 줌렌즈(210a) - 에 결합되는 구동판(220a)에 줌구동부(230)가 구비될 수 있다.

각각의 구동판(220-220a,b,c)에는 제1이동돌기(221-221a,b,c)가 구비되며, 제1이동돌기(221-221a,b,c)가 하우징(100)의 제1이동가이드(101)에 광축 방향으로 나란하게 끼워진 상태로 광축 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 각각의 구동판(220-220a,b,c)에는 홈 또는 구멍 형상의 구동가이드(223-223a,b,c)가 구비된다. 구동가이드(223-223a,b,c)에는 구동링크(240)의 구동돌기(243-243a,b,c)가 각각 끼워지며 구동돌기(243-243a,b,c)의 광축방향 이동에 따라 각각의 구동판(220-220a,b,c)이 광축 방향으로 이동한다.

구동가이드(223-223a,b,c)는 구현하려는 줌 렌즈에 따라 다양한 형상을 갖을 수 있다. 가령, 복수의 줌렌즈(210)를 모두 같은 방향으로 이동시키려면 경사 방향을 모두 동일한 방향으로 할 수 있고, 복수의 줌렌즈(210) 중 어느 하나 이상을 다른 방향으로 이동시키려면 경사 방향을 상호 다르게 할 수 있다. 이에 대해서는 도 8A 내지 도 8F를 참조하여 후술한다.

구동링크(240)는 줌렌즈(210)와 하우징(100)의 사이에 개재되어 광축 방향으로 접철되거나 또는 늘려지면서 복수의 줌렌즈(210)를 광축 방향으로 이동시킬 수 있다.

구동링크(240)는 복수의 관절(241)이 상호 연결된 형상일 수 있으며, 각 관절이 연결되는 부분에는 광축 방향으로 정렬되는 2 세트의 돌기가 구비될 수 있다.

하나는 구동링크(240)가 일단에서 고정된 상태로 광축 방향으로 접철 또는 늘려지도록 하는 고정돌기(247) 및 제2이동돌기(245)이고, 다른 하나는 복수의 구동판(220)에 각각 끼워지는 고정돌기(243a,b,c)이다.

도 8a 내지 도 13b는 구동판의 다양한 형태에 따라 다양하게 움직임이 구현되는 줌렌즈부의 다양한 실시예를 도시한 참고도이다.

도 8a 및 도 8b를 참고하면, 복수의 구동판(220-220a,b,c)에 구비되는 구동가이드(223-223a,b,c)가 모두 동일한 경사 방향 및 경사각을 갖도록 구현한 구조이다. 이에 따르면, 가령, 구동전(도 8a)에 가장 좌측에 몰려있던 줌렌즈(210-201a,b,c)들이 구동후(도 8b)에는 동일 간격을 갖도록 우측으로 이동된 것을 알 수 있다.

다음으로 도 9a 및 도 9b를 참고하면, 복수의 구동판(220-220a,b,c)에 구비되는 구동가이드(223-223a,b,c)가 모두 동일한 경사 방향을 갖기는 하나 중간의 구동판(220b)은 직선이 아닌 라운드 형상의 구동가이드(223b)를 갖도록 구현한 구조이다. 이에 따르면, 가령, 구동전(도 9a)에 가장 좌측에 몰려있던 줌렌즈(210-201a,b,c)들이 구동후(도 9b)에는 간격을 갖도록 우측으로 이동되나, 중간의 줌렌즈(201b)는 좌측의 줌렌즈(201a)에 더 가깝게 배치된 것을 알 수 있다.

도 10a 및 도 10b를 참고하면, 복수의 구동판(220-220a,b,c)에 구비되는 구동가이드(223-223a,b,c) 중 일부(223b)는 경사 방향이 반대로 되도록 구현한 구조이다. 이에 따르면, 가령, 구동전(도 10a)과 구동후(도 10b)를 비교하면, 가운데의 줌렌즈(201b)는 이동 방향이 다른 줌렌즈(201a,c)와 반대임을 알 수 있다.

도 11a 및 도 11b를 참고하면, 복수의 구동판(220-220a,b,c)에 구비되는 구동가이드(223-223a,b,c) 중 일부(223b)는 경사 방향이 반대이고 라운드 형상으로 되도록 구현한 구조이다. 이에 따르면, 가령, 구동전(도 11a)과 구동후(도 11b)를 비교하면, 가운데의 줌렌즈(201b)는 이동 방향이 다른 줌렌즈(201a,c)와 같기는 하나 이동량이 현저히 저감됨을 알 수 있다.

도 12a 및 도 12b를 참고하면, 복수의 구동판(220-220a,b,c)에 구비되는 구동가이드(223-223a,b,c) 중 일부(223c)는 경사 방향이 반대로 되도록 구현한 구조이다. 이에 따르면, 가령, 구동전(도 12a)과 구동후(도 12b)를 비교하면, 좌측과 가운데의 줌렌즈(201a,b)는 우측으로 현저히 이동함에 반해 가장 우측의 줌렌즈(201c)는 이동량이 적어서 각 렌즈 간의 간격 크기가 변경됨을 알 수 있다.

도 13a 및 도 13b를 참고하면, 복수의 구동판(220-220a,b,c)에 구비되는 구동가이드(223-223a,b,c) 중 일부(223a)는 경사 방향이 반대로 되고 다른 일부는 라운드 형상으로 되도록 구현한 구조이다. 이에 따르면, 가령, 구동전(도 13a)과 구동후(도 13b)를 비교하면, 좌측과 가운데의 줌렌즈(201a,b)는 더욱 가까워짐을 알 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
100: 하우징
200: 줌렌즈모듈
210: 줌렌즈
220: 구동판
230: 줌구동부
240: 구동링크
300: AF렌즈모듈
310: AF렌즈
320: AF구동부
1000: 폴디드 카메라 모듈
1001: 연속 줌 렌즈모듈
1002: 반사부재
1003: 이미지 센서

Claims

하우징;
상기 하우징의 내부에 구비되고 광축 방향으로 이동 가능한 복수의 줌렌즈;
상기 복수의 줌렌즈에 결합되는 복수의 구동판;
상기 하우징에 광축 방향으로 구비되는 이동가이드를 따라 이동하고, 상기 구동판의 광축 방향 이동량을 조절하는 구동링크; 및
상기 복수의 구동판 중 적어도 하나에 구비되는 구동부;를 포함하고,
상기 복수의 구동판은 상기 구동링크에 의해 상호 구동이 연동되고,
상기 복수의 줌렌즈는 상기 복수의 구동판에 구비되고 상기 구동링크가 끼워지는 구동가이드의 형상에 따라 광축 방향 이동량이 결정되는 연속 줌 렌즈모듈.
제1항에 있어서,
상기 하우징은 사각 박스 형상인 연속 줌 렌즈모듈.
제1항에 있어서,
상기 복수의 줌렌즈는 각각 개별 구동판을 갖는 연속 줌 렌즈모듈.
제1항에 있어서,
상기 구동링크는 접어지는 관절 구조를 갖는 연속 줌 렌즈모듈.
제4항에 있어서,
상기 구동링크는 졀쳐질수록 관절간 거리가 멀어지는 연속 줌 렌즈모듈.
제1항에 있어서, 상기 구동부는,
상기 구동판 적 적어도 하나에 구비되는 마그네트; 및 상기 마그네트에 대향하게 상기 하우징에 구비되는 코일;을 포함하는 연속 줌 렌즈모듈.
제1항에 있어서,
상기 하우징에 구비되는 AF렌즈를 더 포함하는 연속 줌 렌즈모듈.
제7항에 있어서,
상기 AF렌즈는 상기 줌렌즈와는 별개로 광축 방향으로 이동 가능하게 구비되는 연속 줌 렌즈모듈.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 연속 줌 렌즈모듈;
상기 연속 줌 렌즈모듈의 전방에 구비되는 반사부재; 및
상기 연속 줌 렌즈모듈의 후방에 구비되는 이미지 센서;를 포함하는 폴디드 카메라 모듈.
제9항에 있어서,
상기 연속 줌 렌즈모듈의 상기 복수의 줌렌즈는 상기 이미지 센서에 인접하게 구비되는 폴디드 카메라 모듈.