KR20210083980A - 광학 장치 - Google Patents

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KR20210083980A
KR20210083980A KR1020190176825A KR20190176825A KR20210083980A KR 20210083980 A KR20210083980 A KR 20210083980A KR 1020190176825 A KR1020190176825 A KR 1020190176825A KR 20190176825 A KR20190176825 A KR 20190176825A KR 20210083980 A KR20210083980 A KR 20210083980A
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윤태호
이경호
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 광학 장치는, 카메라 모듈, 상기 카메라 모듈을 이동 또는 회전시키는 적어도 하나의 엑추에이터, 일단이 상기 카메라 모듈에 연결되어 적어도 일부가 상기 카메라 모듈의 움직임을 따라 함께 움직이는 연결 기판, 및 상기 카메라 모듈과 이격 배치되는 기판 가이드를 포함하며, 상기 연결 기판은 상기 기판 가이드를 지지하며 타단 측의 배치 방향이 전환될 수 있다.

Description

광학 장치{OPTICAL UNIT}
본 발명은 연결 기판을 갖는 광학 장치에 관한 것이다.
디지털 카메라 또는 휴대폰 등의 촬상 장치가 많이 보급되면서, 고품질의 사진 및 동영상을 촬영하고자 하는 소비자들의 욕구가 증대되고 있다.
예컨대, 사용자의 손떨림으로 인한 사진의 해상력 저하를 방지하기 위해, 촬상 장치에 손떨림 보정 장치를 채용하는 경우가 늘고 있다.
이러한 손떨림 보정 장치는 피사체를 촬영하는 카메라 모듈에 사용되는 것으로서, 종래의 경우, CCD나 CMOS 센서로 마련되는 이미징 센서나 광학 렌즈를 이동시켜 손떨림 또는 외부 진동 및 충격에 따른 카메라 모듈의 흔들림을 보정하고 있다.
최근에는 카메라 모듈 전체가 사용자의 손떨림을 상쇄하거나 움직이는 피사체를 향해 피봇(Pivot) 회전 또는 틸트(Tilt) 되도록 하는 기술이 개발되고 있다. 하지만, 이처럼 카메라 모듈 자체를 움직이는 경우, 카메라 모듈과 외부를 전기적으로 연결하는 연결 기판이 카메라 모듈과 함께 움직여야 하므로, 연결 기판이 카메라 모듈의 움직임을 방해하는 요인으로 작용하고 있다.
미국등록특허 제9291832호
본 발명은 신호선의 움직임을 원활하게 함과 동시에 카메라 모듈의 움직임으로 인해 연결 기판에 가는 영향을 최소화할 수 있는 광학 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 장치는, 카메라 모듈, 상기 카메라 모듈을 이동 또는 회전시키는 적어도 하나의 엑추에이터, 일단이 상기 카메라 모듈에 연결되어 적어도 일부가 상기 카메라 모듈의 움직임을 따라 함께 움직이는 연결 기판, 및 상기 카메라 모듈과 이격 배치되는 기판 가이드를 포함하며, 상기 연결 기판은 상기 기판 가이드를 지지하며 타단 측의 배치 방향이 전환될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 장치는, 카메라 모듈이 피봇 회전하거나 병진 이동 시 카메라 모듈에 연결된 연결 기판에 가해지는 힘을 최소화할 수 있으므로, 반복적인 움직임으로 인해 연결 기판이 파손되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치의 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 광학 장치의 측면도.
도 3은 도 1의 A부분을 확대하여 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결 기판을 개략적으로 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 6은 도 5에 도시된 광학 장치의 측면도.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 광학 장치의 측면도이며 도 3은 도 1의 A부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 2을 참조하면 본 실시예에 따른 광학 장치(100)는 하우징(110), 카메라 모듈(130), 연결 기판(150), 및 기판 가이드(160)를 포함한다.
하우징(110)은 광학 장치(100)의 전체적인 외형을 형성하며, 내부에 카메라 모듈(130)과 연결 기판(150)을 수용한다. 본 실시예에서 카메라 모듈(130)은 피봇 회전 또는 틸트(tilt)가 가능하도록 하우징(110) 내에 배치된다. 따라서 하우징(110)은 카메라 모듈(130)이 회전 가능한 수용 공간을 구비한다.
카메라 모듈(130)은 렌즈 배럴과 이미지 센서를 포함할 수 있으며, 하부면에 결합되는 연결 기판(150)을 통해 광학 장치(100) 외부의 요소들과 전기적으로 연결된다.
카메라 모듈(130)은 회전 또는 선형 이동이 가능하도록 하우징(110)에 결합된다.
이를 위해, 본 실시예의 광학 장치(100)는 적어도 하나의 엑추에이터(170)를 구비할 수 있다.
엑추에이터(170)는 카메라 모듈(130)과 하우징(110) 사이에 배치되어 카메라 모듈(130)을 피봇 회전시키거나 선형 이동 시킨다.
본 실시예의 엑추에이터(170)는 z축을 회전축으로 하여 카메라 모듈(130)을 피봇 회전시키는 제1 엑추에이터(171), x축을 회전축으로 카메라 모듈(130)을 피봇 회전시키는 제2 엑추에이터(172), 그리고 z축 방향으로 카메라 모듈(130)을 선형 이동시키는 제3 엑추에이터(173)를 포함할 수 있다.
각각의 엑추에이터들(170)은 일정 거리 이격되어 서로 마주보도록 배치되는 코일부(170a)와 자성부(170b)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 코일부(170a)는 하우징(110)의 내벽에 배치되고, 자성부(170b)는 카메라 모듈(130)의 외벽에 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 서로 반대되는 위치에 배치될 수 있다.
본 실시예에서 제1 엑추에이터(171)와 제2 엑추에이터(172)는 코일부(170a)와 자성부(170b) 간에 인력과 척력이 작용하도록 구성하여 카메라 모듈(130)을 회전시킨다. 그리고 제3 엑추에이터(173)는 로렌츠의 힘을 이용하여 카메라 모듈(130)을 선형 이동시킨다. 선형 이동 방식은 OIS(Optical Image Stabilization) 장치에 폭넓게 적용되는 방식이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이러한 엑추에이터(170)는 사용자의 손떨림 정보에 대응하여 카메라 모듈(130)을 움직여 손떨림에 따른 화상의 흔들림을 보정한다. 이에 영상의 품질을 높일 수 있다.
한편, 도시되어 있지 않지만, 본 실시예의 광학 장치(100)는 카메라 모듈의 회전 및 이동을 위해, 카메라 모듈(130)은 하우징(110)의 바닥면(110a)과 일정 거리 이격 배치된다.
이를 위해 카메라 모듈(130)은 하우징(110)의 바닥면(110a)과 힌지 결합될 수 있다. 이 경우, 카메라 모듈(130)은 힌지 결합된 부분을 회전축으로 하여 회전될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 하우징(110)의 바닥면(110a)에 구비되는 별도의 지지물을 통해 카메라 모듈(130)을 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.
연결 기판(150)은 일단이 하우징(110)의 측벽을 관통하여 카메라 모듈(130)에 연결되고 타단은 광학 장치 외부에 배치되는 다른 요소에 연결된다. 이를 위해, 연결 기판(150)의 타단에는 커넥터(155)가 결합될 수 있다.
연결 기판(150)은 적어도 하나의 절연층과 적어도 하나의 배선층이 적층된 회로 기판일 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 연결 기판(150)은 하나의 절연층 양면에 배선층이 형성된 양면 기판이 이용될 수 있다.
절연층의 재료는 특별히 한정되는 않는다. 예를 들어 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 와 같은 절연 물질이 사용될 수 있다.
배선층은 절연층 상에 적층 배치되며, 카메라 모듈(130)의 외부의 요소들과 전기적으로 연결하는 배선 패턴을 포함한다.
배선층의 재료로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질이 사용될 수 있다.
연결 기판(150)은 일단이 카메라 모듈(130)에 연결되므로, 회전이나 선형 이동과 같은 카메라 모듈(130)의 움직임에 따라 연결 기판(150)도 적어도 일부가 함께 움직이게 된다. 따라서 본 실시예의 연결 기판(150)은 반복적인 움직임에 대응할 수 있도록 연성 회로 기판(Flexible PCB)으로 구성될 수 있다. 그러나 필요에 따라 강성 회로 기판과 연성 회로 기판을 함께 포함하는 회로 기판을 이용하는 것도 가능하다.
본 실시예의 연결 기판(150)은 일단 측이 카메라 모듈(130)에 비스듬하게 연결된다. 보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 연결 기판(150)은 길이 방향의 중심선(C)이 카메라 모듈(130)의 제1 측면(130a)과 직교하는 형태로 카메라 모듈에 연결되지 않고, 비스듬한 사선 형태로 연결된다. 여기서 카메라 모듈(130)의 제1 측면(130a)은 연결 기판(150)이 인출되는 측에 배치되는 측면을 의미한다.
이에 따라, 본 실시예에서 연결 기판(150)은 카메라 모듈(130)에서 멀어질수록 카메라 모듈(130)의 일측으로 치우치도록 배치된다.
본 실시예에서 카메라 모듈(130)의 제1 측면(130a)과 연결 기판(150)의 중심선(C) 사이의 각도(θ)는 45°로 구성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 본 실시예의 광학 장치(100)는 적어도 하나의 기판 가이드(160)를 포함한다.
기판 가이드(160)는 카메라 모듈(130)과 일정 거리 이격 배치되며, 제1 측면과 나란하게 배치될 수 있다.
연결 기판(150)은 기판 가이드(160)의 외주면을 일부 감싸며 방향이 전환되도록 배치된다. 따라서 기판 가이드(160)는 연결 기판(150)의 파손을 방지하기 위해 원통 형상으로 형성될 수 있으며 연결 기판(150)의 폭보다 길게 형성될 수 있다.
기판 가이드(160)를 기준으로, 본 실시예의 연결 기판(150)은 카메라 모듈(130)과 기판 가이드(160) 사이에 배치되는 제1 구간(150a)과, 기판 가이드(160)를 통해 방향이 전환되어 제1 구간(150a)과 다른 방향으로 배치되는 제2 구간(150b)으로 구분될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서 제1 구간(150a)은 기판 가이드(160)의 하부에 배치되고 제2 구간(150b)은 기판 가이드(160)의 상부에 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 제2 구간(150b)이 기판 가이드(160)의 하부에 배치되도록 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
이러한 기판 가이드(160)는 일단 측이 하우징(110)에 고정 체결될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 광학 장치(100)가 탑재되는 기기에 마련될 수도 있다.
이러한 기판 가이드(160)에 의해, 도 1에 도시된 바와 같이 연결 기판(150)의 타단은 카메라 모듈(130)의 일측에 배치될 수 있다.
한편 본 실시예에서는 기판 가이드(160)가 원형의 단면을 갖는 경우를 예로 들었으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 기판 가이드(160)의 단면을 반원형이나 타원형, 또는 내부가 빈 파이프 형태로 형성하여 연결 기판(150)을 지지하도록 구성하는 것도 가능하다.
이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 광학 장치(100)는, 카메라 모듈(130)이 움직임에 따라 연결 기판(150)에 가해지는 힘을 최소화할 수 있다. 카메라 모듈(130)의 회전 또는 이동으로 인해, 카메라 모듈(130)에 체결된 연결 기판(150)의 일단이 D1 방향으로 이동하는 경우, 연결 기판(150)에는 D1 방향으로 힘이 가해진다.
연결 기판(150)의 중심선(C)이 카메라 모듈(130)의 제1 측면(130a)과 직교하도록 연결 기판(150)을 배치하는 경우, 카메라 모듈(130)로부터 가해지는 힘은 연결 기판(150)에 모두 전달되므로 연결 기판(150)의 수명이 저하될 수 있다.
반면에 본 실시예와 같이 연결 기판(150)의 중심선(C)이 카메라 모듈(130)의 제1 측면(130a)과 비스듬하도록 연결 기판(150)을 배치하게 되면, 연결 기판(150)에 가해지는 힘은 제1 측면(130a)과 직교하는 제1 방향과 연결 기판(150)의 중심선(C)이 배치된 제2 방향으로 분산되므로, 연결 기판(150)에 직접적으로 가해지는 힘을 최소화할 수 있다.
또한 연결 기판(150)을 비스듬하게 카메라 모듈(130)에 연결하므로, 카메라 모듈(130)의 제1 측면(130a)과 직교하도록 연결 기판(150)을 배치하는 경우에 비해, 연결 기판(150)의 전체 길이를 늘릴 수 있다. 따라서 연결 기판(150)이 단위 면적당 받는 힘을 줄일 수 있다.
더하여, 기판 가이드(160)를 이용해 연결 기판(150)의 배치 방향을 전환하더라도 연결 기판(150)의 타단이 카메라 모듈(130)의 상부나 하부가 아닌, 일측에 배치될 수 있으므로, 광학 장치(100)의 두께를 유지하면서 연결 기판(150)의 커넥터(155)를 다양한 위치에 연결할 수 있다.
한편, 카메라 모듈(130)의 회전 또는 이동으로 인해, 카메라 모듈(130)에 체결된 연결 기판(150)의 일단이 D2 방향으로 이동하는 경우, 제1 구간(150a)은 신장되어야 한다. 제1 구간(150a)이 기판 가이드(160)에 밀착하도록 배치하게 되면 제1 구간(150a)은 전체적으로 팽팽하게 배치되어야 한다. 이 경우 제1 구간(150a)은 신장되기 어렵다. 따라서 본 실시예에서 제1 구간(150a)은 부분적으로 기판 가이드(160)와 일정 거리 이격 배치되도록 구성될 수 있다.
한편 본 발명에 따른 광학 장치는 전술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결 기판(150)을 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 실시예에 따른 연결 기판(150)은 내부에 적어도 하나의 강성 저감부를 구비한다.
강성 저감부는 연결 기판(150)을 관통하는 관통 구멍의 형태로 형성된다.
강성 저감부는 카메라 모듈(130)의 움직임에 따라 연결 기판(150)이 유연하게 움직이도록 연결 기판(150)의 강성을 낮추기 위해 구비된다.
본 실시예에서는 연결 기판(150)의 길이 방향을 따라 연결 기판(150) 전체에 강성 저감부가 배치되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 연결 기판(150)이 움직일 때 연결 기판(150)에 비틀림이나 휨이 발생되는 부분에 집중적으로 강성 저감부를 배치하는 것도 가능하다.
도 4의 (a)는 파선 형태로 슬릿(157)을 형성하여 강성 저감부를 구성하며 (b)는 연결 기판(150)의 중심선을 따라 배치되는 제1 슬릿(157a)과, 제1 슬릿(157a)에 직교하도록 배치되는 다수의 제2 슬릿(157b)으로 강성 저감부를 구성한다.
또한 (c)는 다수의 원형 구멍(158)을 등간격으로 이격 배치하여 강성 저감부를 구성하고, (d)는 (c)의 원형 구멍(158)을 연결하는 슬릿(157c)을 추가적으로 배치하여 강성 저감부를 구성한다.
이처럼 강성 저감부는 특정한 형상으로 한정되지 않으며, 연결 기판(150)의 강성을 낮출 수만 있다면 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 광학 장치의 측면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 광학 장치(200)는 연결 기판(150)이 기판 가이드(160)에 적어도 1회 감기도록 구성된다.
이처럼 연결 기판(150)이 기판 가이드(160)에 완전히 감기는 경우, 연결 기판(150)의 타단은 카메라 모듈(130)의 일측이 아닌, 카메라 모듈(130)과 멀어지는 측에 배치되며, 기판 가이드(160)는 카메라 모듈(130)과 커넥터(155) 사이에 위치한다.
또한 제1 구간(150a)과 제2 구간(150b)이 모두 기판 가이드(160)의 하부에 배치된다.
그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 연결 기판(150)을 기판 가이드(160)에 더 감아 전술한 실시예와 같이 카메라 모듈(130)의 일측에 커넥터(155)를 배치하는 것도 가능하다.
이처럼 본 발명의 연결 기판(150)은 커넥터(155)가 연결되는 부분의 위치에 대응하여 다양한 형태로 변형될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
또한 전술한 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수 있다.
100, 200: 광학 장치
110: 하우징
130: 카메라 모듈
150: 연결 기판
155: 커넥터
170: 엑추에이터

Claims (10)

  1. 카메라 모듈;
    상기 카메라 모듈을 이동 또는 회전시키는 적어도 하나의 엑추에이터;
    일단이 상기 카메라 모듈에 연결되어 적어도 일부가 상기 카메라 모듈의 움직임을 따라 함께 움직이는 연결 기판; 및
    상기 카메라 모듈과 이격 배치되는 기판 가이드;
    를 포함하며,
    상기 연결 기판은 상기 기판 가이드를 지지하며 타단 측의 배치 방향이 전환되는 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연결 기판은,
    상기 카메라 모듈과 상기 기판 가이드 사이에 배치되는 제1 구간; 및
    상기 기판 가이드에 의해 방향이 전환되어 상기 제1 구간과 다른 방향으로 배치되는 제2 구간;
    을 포함하는 광학 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 구간은 상기 기판 가이드 하부에 배치되고, 상기 제2 구간은 상기 기판 가이드의 상부에 배치되는 광학 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결 기판의 타단은 상기 카메라 모듈의 일측에 배치되는 광학 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연결 기판은,
    상기 기판 가이드에 적어도 1회 감기도록 배치되는 광학 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판 가이드는,
    원통 형상으로 형성되며 길이가 상기 연결 기판의 폭보다 길게 형성되는 광학 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 연결 기판은,
    상기 연결 기판의 길이 방향에 따른 중심선이 상기 카메라 모듈의 측면과 비스듬하게 배치되도록 상기 카메라 모듈에 연결되는 광학 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 카메라 모듈의 측면과 상기 연결 기판의 중심선 사이의 각도는 45° 인 광학 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 연결 기판은,
    유연성을 증가시키는 강성 저감부가 구비되는 광학 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 강성 저감부는,
    상기 연결 기판을 관통하는 적어도 하나의 관통 구멍을 포함하는 광학 장치.
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US9291832B2 (en) 2010-04-30 2016-03-22 Nidec Sankyo Corporation Optical unit with shake correcting function with flexible circuit board having folded-back portions

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