KR20210142955A - 카메라 엑추에이터 및 이를 포함하는 카메라 장치 - Google Patents

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KR20210142955A
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김경원
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는 하부에 배치되는 홀더; 상기 홀더 내에 배치되는 회전부; 상기 회전부 상에 배치되는 광학 부재; 및 상기 회전부를 가압하여 상기 광학 부재를 제1 축으로 틸트시키는 제1 구동부 및 제2 축으로 틸트시키는 제2 구동부;를 포함하고, 상기 회전부는, 내측에 배치되는 제1 회전 플레이트; 상기 제1 회전 플레이트 외측에 배치되는 제2 회전 플레이트; 상기 제2 회전 플레이트 외측에 배치되는 고정 플레이트; 상기 제1 회전 플레이트와 상기 제2 회전 플레이트 사이에서 상기 제1 축에 대응하여 위치한 제1 브릿지; 및 상기 제2 회전 플레이트와 상기 고정 플레이트 사이에서 상기 제2 축에 대응하여 위치한 제2 브릿지;를 포함하는 카메라 엑추에이터를 개시한다.

Description

카메라 엑추에이터 및 이를 포함하는 카메라 장치{CAMERA ACTUATOR AND CAMERA DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 카메라 엑추에이터 및 이를 포함하는 카메라 장치에 관한 것이다.
카메라는 피사체를 사진이나 동영상으로 촬영하는 장치이며, 휴대용 디바이스, 드론, 차량 등에 장착되고 있다. 카메라 장치는 영상의 품질을 높이기 위하여 사용자의 움직임에 의한 이미지의 흔들림을 보정하거나 방지하는 영상 안정화(Image Stabilization, IS) 기능, 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 자동 조절하여 렌즈의 초점거리를 정렬하는 오토포커싱(Auto Focusing, AF) 기능, 줌 렌즈(zoom lens)를 통해 원거리의 피사체의 배율을 증가 또는 감소시켜 촬영하는 주밍(zooming) 기능을 가질 수 있다.
한편, 이미지센서는 고화소로 갈수록 해상도가 높아져 화소(Pixel)의 크기가 작아지게 되는데, 화소가 작아질수록 동일한 시간 동안 받아들이는 빛의 양이 감소하게 된다. 따라서, 고화소 카메라일수록 어두운 환경에서 셔터속도가 느려지면서 나타나는 손떨림에 의한 이미지의 흔들림 현상이 더욱 심하게 나타날 수 있다. 영상 안정화(IS) 기술 중 대표적인 것으로 빛의 경로를 변화시킴으로써 움직임을 보정하는 기술인 광학식 영상 안정화(optical image stabilizer, OIS) 기술이 있다.
일반적인 OIS 기술에 따르면, 자이로 센서(gyrosensor) 등을 통해 카메라의 움직임을 감지하고, 감지된 움직임을 바탕으로 렌즈를 틸팅 또는 이동시키거나 렌즈와 이미지센서를 포함하는 카메라 모듈을 틸팅 또는 이동시킬 수 있다. 렌즈 또는 렌즈와 이미지센서를 포함하는 카메라 모듈이 OIS를 위하여 틸팅 또는 이동할 경우, 렌즈 또는 카메라 모듈 주변에 틸팅 또는 이동을 위한 공간이 추가적으로 확보될 필요가 있다.
한편, OIS를 위한 엑추에이터는 렌즈 주변에 배치될 수 있다. 이 때, OIS를 위한 엑추에이터는 광축 Z에 대하여 수직하는 두 축, 즉 X축 틸팅을 담당하는 엑추에이터와 Y축 틸팅을 담당하는 엑추에이터를 포함할 수 있다.
다만, 초슬림 및 초소형의 카메라 장치의 니즈에 따라 OIS를 위한 엑추에이터를 배치하기 위한 공간 상의 제약이 크며, 렌즈 또는 렌즈와 이미지센서를 포함하는 카메라 모듈 자체가 OIS를 위하여 틸팅 또는 이동할 수 있는 충분한 공간이 보장되기 어려울 수 있다. 또한, 고화소 카메라일수록 수광되는 빛의 양을 늘리기 위해 렌즈의 사이즈가 커지는 것이 바람직한데, OIS를 위한 엑추에이터가 차지하는 공간으로 인하여 렌즈의 사이즈를 키우는데 한계가 있을 수 있다.
또한, 카메라 장치 내에 주밍 기능, AF 기능 및 OIS 기능이 모두 포함되는 경우, OIS용 마그넷과 AF용 또는 Zoom용 마그넷이 서로 근접하게 배치되어 자계 간섭을 일으키는 문제도 있다.
또한, 렌즈의 이동을 위한 공간적 제약 또는 한계가 존재한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 초슬림, 초소형 및 고해상 카메라에 적용 가능한 카메라 엑추에이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 엑추에이터는 하부에 배치되는 홀더; 상기 홀더 내에 배치되는 회전부; 상기 회전부 상에 배치되는 광학 부재; 및 상기 회전부를 가압하여 상기 광학 부재를 제1 축으로 틸트시키는 제1 구동부 및 제2 축으로 틸트시키는 제2 구동부;를 포함하고, 상기 회전부는, 내측에 배치되는 제1 회전 플레이트; 상기 제1 회전 플레이트 외측에 배치되는 제2 회전 플레이트; 상기 제2 회전 플레이트 외측에 배치되는 고정 플레이트; 상기 제1 회전 플레이트와 상기 제2 회전 플레이트 사이에서 상기 제1 축에 대응하여 위치한 제1 브릿지; 및 상기 제2 회전 플레이트와 상기 고정 플레이트 사이에서 상기 제2 축에 대응하여 위치한 제2 브릿지;를 포함할 수 있다.
상기 제1 브릿지는 상기 제1 회전 플레이트를 상기 제2 축으로 이등분하는 가상선 상에 위치할 수 있다.
상기 제2 브릿지는 상기 제2 회전 플레이트와 상기 제1 축으로 이등분한 가상선 상에 위치할 수 있다.
상기 제1 구동부는, 광축 방향으로 신축하는 제1 압전부; 상기 제1 압전부와 연결되는 제1 링크부; 상기 제1 링크부와 연결되는 제1 이동부; 상기 제1 이동부와 연결되어 상기 제1 회전 플레이트와 접하는 제1 가동부; 및 상기 제1 회전 플레이트와 인접하게 배치되어 상기 제1 회전 플레이트를 당기는 제1 흡인부;를 포함할 수 있다.
상기 제2 구동부는, 광축 방향으로 신축하는 제2 압전부; 상기 제2 압전부와 연결되는 제2 링크부; 상기 제2 링크부와 연결되는 제2 이동부; 상기 제2 이동부와 연결되어 상기 제2 회전 플레이트와 접하는 제2 가동부; 및 상기 제2 회전 플레이트와 인접하게 배치되는 상기 제2 회전 플레이트를 당기는 제2 흡인부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 링크부 및 상기 제1 이동부는 상기 제1 압전부의 기계적 변형에 대응하여 이동하고, 상기 제2 링크부 및 제2 이동부는 상기 제2 압전부의 기계적 변형에 대응하여 이동하고, 상기 제1 이동부는 상기 제1 링크부가 소정의 속도 이상으로 이동하는 경우에 상기 제1 링크부에 대한 위치를 변경하고, 상기 제2 이동부는 상기 제2 링크부가 소정의 속도 이상으로 이동하는 경우에 상기 제2 링크부에 대한 위치를 변경할 수 있다.
상기 홀더 내에 배치되는 브라켓;을 더 포함할 수 있다.
상기 브라켓은, 상기 홀더 상에 배치되는 브라켓 지지부; 상기 브라켓 지지부 상에 위치하는 제1 돌출부와 제2 돌출부; 및 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌추부와 광축 방향으로 이격 배치되는 제3 돌출부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 돌출부는 제1 홀을 포함하고, 상기 제2 돌출부는 제2 홀을 포함하고, 상기 제3 돌출부는 제3 홀 및 제4 홀을 포함하고, 상기 제1 홀은 상기 제3 홀과 상기 광축 방향으로 중첩되고, 상기 제2 홀은 상기 제4 홀과 상기 광축 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제1 링크부는 상기 제1 홀 및 상기 제3 홀을 관통하고, 상기 제2 링크부는 상기 제2 홀 및 상기 제4 홀을 관통할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초슬림, 초소형 및 고해상 카메라에 적용 가능한 카메라 엑추에이터를 제공할 수 있다. 특히, 카메라 장치의 전체적인 사이즈를 늘리지 않으면서도 OIS용 엑추에이터를 효율적으로 배치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, X축 방향의 틸팅 및 Y축 방향의 틸팅이 서로 자계 간섭을 일으키지 않으며, 안정적인 구조로 X축 방향의 틸팅 및 Y축 방향의 틸팅이 구현될 수 있고, AF용 또는 주밍용 엑추에이터와도 서로 자계 간섭을 일으키지 않아 정밀한 OIS 기능을 실현할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 렌즈의 사이즈 제한을 해소하여 충분한 광량 확보가 가능하며, 저소비 전력의 OIS 구현이 가능하다.
도 1은 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고,
도 2는 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이고,
도 3는 도 1에서 AA'로 절단된 단면도이고,
도 4는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 사시도이고,
도 5는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 분해 사시도이고,
도 6은 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 홀더의 사시도이고,
도 7은 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 브라켓의 사시도이고,
도 8a는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 구동부의 사시도이고,
도 8b는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 구동부의 분해 사시도이고,
도 8c는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 가동부의 측면도이고,
도 9a는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제2 구동부의 사시도이고,
도 9b는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제2 구동부의 분해 사시도이고,
도 9c는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 가동부의 사시도이고,
도 9d는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 가동부의 측면도이고,
도 10은 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 기판부 및 위치 센서부의 사시도이고,
도 11은 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 회전부 및 광학 부재의 사시도이고,
도 12는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 회전부의 사시도이고,
도 13은 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 회전부의 정면도이고,
도 14는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 상부 사시도이고,
도 15는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 회전부 및 광학 부재를 제거한 정면도이고,
도 16a 및 도 16b는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 구동부에 의한 전진을 설명하는 도면이고,
도 17a 및 도 17b는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 구동부에 의한 후진을 설명하는 도면이고,
도 18은 실시예에 따른 제2 카메라 엑추에이터의 사시도이고,
도 19는 실시예에 따른 제2 카메라 엑추에이터의 분해 사시도이고,
도 20은 도 18에서 DD’로 절단된 단면도이고,
도 21은 도 18에서 EE’로 절단된 단면도이고,
도 22는 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용된 이동 단말기의 사시도이고,
도 23은 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용된 차량의 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
본 출원에서 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 출원에서, "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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 2는 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 3는 도 1에서 AA'로 절단된 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 커버(CV), 제1 카메라 엑추에이터(1100), 제2 카메라 엑추에이터(1200), 및 회로 기판(1300)으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1 카메라 엑추에이터(1100)는 제1 엑추에이터로, 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 제2 엑추에이터로 혼용될 수 있다.
커버(CV)는 제1 카메라 엑추에이터(1100) 및 제2 카메라 엑추에이터(1200)를 덮을 수 있다. 커버(CV)에 의해 제1 카메라 엑추에이터(1100)와 제2 카메라 엑추에이터(1200) 간의 결합력이 개선될 수 있다.
나아가, 커버(CV)는 전자파 차단을 수행하는 재질로 이루어질 수 있다. 이에, 커버(CV) 내의 제1 카메라 엑추에이터(1100)와 제2 카메라 엑추에이터(1200)를 용이하게 보호할 수 있다.
그리고 제1 카메라 엑추에이터(1100)는 OIS(OP1tical Image Stabilizer) 엑추에이터일 수 있다.
제1 카메라 엑추에이터(1100)는 소정의 경통(미도시)에 배치된 고정 초점거리 렌즈(fixed focal length les)를 포함할 수 있다. 고정 초점거리 렌즈(fixed focal length les)는“단일 초점거리 렌즈” 또는 “단(單) 렌즈”로 칭해질 수도 있다.
제1 카메라 엑추에이터(1100)는 광의 경로를 변경할 수 있다. 실시예로, 제1 카메라 엑추에이터(1100)는 내부의 광학 부재(예컨대, 미러)를 통해 광 경로를 수직으로 변경할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 이동 단말기의 두께가 감소하더라도 광 경로의 변경을 통해 이동 단말기의 두께보다 큰 렌즈 구성이 이동 단말기 내에 배치되어 배율, 오토 포커싱(AF) 및 OIS 기능이 수행될 수 있다.
제2 카메라 엑추에이터(1200)는 제1 카메라 엑추에이터(1100) 후단에 배치될 수 있다. 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 제1 카메라 엑추에이터(1100)와 결합할 수 있다. 그리고 상호 간의 결합은 다양한 방식에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 줌(Zoom) 엑추에이터 또는 AF(Auto Focus) 엑추에이터일 수 있다. 예를 들어, 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 하나 또는 복수의 렌즈를 지지하며 소정의 제어부의 제어신호에 따라 렌즈를 움직여 오토 포커싱 기능 또는 줌 기능을 수행할 수 있다.
회로 기판(1300)은 제2 카메라 엑추에이터(1200) 후단에 배치될 수 있다. 회로 기판(1300)은 제2 카메라 엑추에이터(1200) 및 제1 카메라 엑추에이터(1100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 회로 기판(1300)은 복수 개일 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 단일 또는 복수의 카메라 모듈로 이루어질 수도 있다. 예컨대, 복수의 카메라 모듈은 제1 카메라 모듈과 제2 카메라 모듈을 포함할 수 있다.
그리고 제1 카메라 모듈은 단일 또는 복수의 엑추에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 카메라 모듈은 제1 카메라 엑추에이터(1100)와 제2 카메라 엑추에이터(1200)를 포함할 수 있다.
그리고 제2 카메라 모듈은 소정의 하우징(미도시)에 배치되고, 렌즈부를 구동할 수 있는 엑추에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 엑추에이터는 보이스 코일 모터, 마이크로 엑추에이터, 실리콘 엑추에이터 등일 수 있고, 정전방식, 써멀 방식, 바이 모프 방식, 정전기력방식 등 여러 가지로 응용될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 카메라 엑추에이터는 엑추에이터 등으로 언급할 수 있다. 또한, 복수 개의 카메라 모듈로 이루어진 카메라 모듈은 이동 단말기 등 다양한 전자 기기 내에 실장될 수 있다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 카메라 모듈은 OIS 기능을 하는 제1 카메라 엑추에이터(1100) 및 주밍(zooming) 기능 및 AF 기능을 하는 제2 카메라 엑추에이터(1200)를 포함할 수 있다.
광은 제1 카메라 엑추에이터(1100)의 상면에 위치한 개구 영역을 통해 카메라 모듈 내로 입사될 수 있다. 즉, 광은 광축 방향(예컨대, X축 방향)을 따라 제1 카메라 엑추에이터(1100)의 내부로 입사되고, 광학 부재를 통해 광경로가 수직 방향(예컨대, Z축 방향)으로 변경될 수 있다. 그리고 광은 제2 카메라 엑추에이터(1200)를 통과하고, 제2 카메라 엑추에이터(1200)의 일단에 위치하는 이미지 센서(IS)로 입사될 수 있다(PATH).
본 명세서에서, 저면은 제1 방향에서 일측을 의미한다. 그리고 제1 방향은 도면 상 X축 방향이다. 제2 방향은 도면 상 Y축 방향이다. 제2 방향은 제1 방향과 수직한 방향이다. 또한, 제3 방향은 도면 상 Z축 방향이다. 제1 방향 및 제2 방향에 모두 수직한 방향이다. 여기서, 제3 방향(Z축 방향)은 광축의 방향에 대응하며, 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)은 광축에 수직한 방향이며 제2 카메라 엑추에이터에 의해 틸팅될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
또한, 이하에서 제2 카메라 엑추에이터(1200)에 대한 설명에서 광축 방향은 제3 방향(Z축 방향)이며 이를 기준으로 이하 설명한다.
그리고 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 카메라 모듈은 광의 경로를 변경하여 제1 카메라 엑추에이터 및 제2 카메라 엑추에이터의 공간적 한계를 개선할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 카메라 모듈은 광의 경로 변경에 대응하여 카메라 모듈의 두께가 최소화하면서 광 경로를 확장할 수 있다. 나아가, 제2 카메라 엑추에이터는 확장된 광 경로에서 초점 등을 제어하여 높은 범위의 배율을 제공할 수도 있음을 이해해야 한다.
또한, 실시예에 따른 카메라 모듈은 제1 카메라 엑추에이터에 의해 광경로의 제어를 통해 OIS를 구현할 수 있으며, 이에 따라 디센터(decent)나 틸트(tilt) 현상의 발생을 최소화하고, 최상의 광학적 특성을 낼 수 있다.
나아가, 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 광학계와 렌즈 구동부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 제1 렌즈 어셈블리, 제2 렌즈 어셈블리, 제3 렌즈 어셈블리 및 가이드 핀 중 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다.
또한. 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 코일과 마그넷을 구비하여 고배율 주밍 기능을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제1 렌즈 어셈블리와 제2 렌즈 어셈블리는 코일, 마그넷과 가이드 핀을 통해 이동하는 이동 렌즈(moving lens)일 수 있으며, 제3 렌즈 어셈블리는 고정 렌즈일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제3 렌즈 어셈블리는 광을 특정 위치에 결상하는 집광자(focator)의 기능을 수행할 수 있고, 제1 렌즈 어셈블리는 집광자인 제3 렌즈 어셈블리에서 결상된 상을 다른 곳에 재결상시키는 변배자(variator) 기능을 수행할 수 있다. 한편, 제1 렌즈 어셈블리에서는 피사체와의 거리 또는 상 거리가 많이 바뀌어서 배율변화가 큰 상태일 수 있으며, 변배자인 제1 렌즈 어셈블리는 광학계의 초점거리 또는 배율변화에 중요한 역할을 할 수 있다. 한편, 변배자인 제1 렌즈 어셈블리에서 결상되는 상점은 위치에 따라 약간 차이가 있을 수 있다. 이에 제2 렌즈 어셈블리는 변배자에 의해 결상된 상에 대한 위치 보상 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 어셈블리는 변배자인 제1 렌즈 어셈블리에서 결상된 상점을 실제 이미지 센서 위치에 정확히 결상시키는 역할을 수행하는 보상자(compensator) 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 어셈블리와 제2 렌즈 어셈블리는 코일과 마그넷의 상호작용에 의한 전자기력으로 구동될 수 있다. 상술한 내용은 후술하는 렌즈 어셈블리에 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따라 OIS용 엑추에이터와 AF 또는 Zoom용 엑추에이터가 배치될 경우, OIS 구동 시 AF 또는 Zoom용 마그넷과의 자계 간섭이 방지될 수 있다. 제1 카메라 엑추에이터(1100)의 제1 구동 마그넷이 제2 카메라 엑추에이터(1200)와 분리되어 배치되므로, 제1 카메라 엑추에이터(1100)와 제2 카메라 엑추에이터(1200) 간 자계 간섭이 방지될 수 있다. 본 명세서에서, OIS는 손떨림 보정, 광학식 이미지 안정화, 광학식 이미지 보정, 떨림 보정 등의 용어와 혼용될 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 사시도이고, 도 5는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 분해 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터(1100)는 홀더(1110), 브라켓(1120), 제1,2 구동부(1130, 1140), 제1 기판부(1150), 위치 센서부(1160), 회전부(1170) 및 광학 부재(1180)를 포함할 수 있다.
먼저, 홀더(1110)는 제1 카메라 엑추에이터(1100)의 외측에 위치할 수 있다. 그리고 홀더(1110)는 브라켓(1120), 제1,2 구동부(1130, 1140), 제1 기판부(1150), 위치 센서부(1160), 회전부(1170) 및 광학 부재(1180)를 지지할 수 있다.
브라켓(1120)은 홀더(1110) 상에 위치할 수 있다. 그리고 브라켓(1120)은 제1 구동부(1130)를 지지할 수 있다. 보다 구체적으로, 브라켓(1120)은 제1,2 구동부(1130, 1140)의 제1 링크부 및 제2 링크부를 지지할 수 있다.
또한, 브라켓(1120)은 상부에 안착한 추가 기판 및 위치 센서부(1160)의 복수의 홀 센서를 지지할 수 있다.
그리고 브라켓(1120)은 일체로 제1 구동부와 제2 구동부를 지지하여 링크부의 이동 및 하중에 따른 신뢰성을 개선할 수 있다.
제1,2 구동부(1130, 1140)는 회전부(1170)를 요(Yaw) 축을 기준으로 틸트 또는 요(Yaw) 틸트(또는 회전)할 수 있다. 또한, 제1,2 구동부(1130, 1140)는 회전부(1170)를 피치(Pitch) 축을 기준으로 틸트 또는 피치(Pitch) 틸트(또는 회전)할 수 있다. 본 명세서에서 요(Yaw) 방향은 제1 축에 대응하며 요(Yaw) 틸트는 요(Yaw) 방향을 중심축으로한 회전이다. 또한, 피치(Pitch) 방향은 제2 축에 대응하며 피치(Pitch) 틸트는 피치(Pitch) 방향을 중심축으로한 회전이다. 그리고 요(Yaw) 방향은 경사진 회전부의 세로 방향으로 평면(XZ) 상의 일 방향이며, 피치(Pitch) 방향은 경사진 회전부의 가로 방향으로 평면(YZ) 상의 일 방향이다.
실시예로, 제1 구동부(1130)는 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하는 제1 링크부를 통해 제1 이동부와 제1 가동부의 위치를 이동시켜 회전부(1170)를 요(Yaw) 틸트할 수 있다. 또한, 제2 구동부(1140)는 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하는 제2 링크부를 통해 제2 이동부와 제2 가동부를 이동시켜 회전부(1170)를 피치(Pitch) 틸트할 수 있다.
제1 기판부(1150)는 홀더(1110) 상에 안착할 수 있다. 그리고 제1 기판부(1150)는 제1 구동부와 전기적으로 연결되어 제1 구동부에 의해 제1 압전부 및 제2 압전부의 제3 방향(Z축 방향)으로 길이를 변경할 수 있다. 다시 말해, 제1 기판부(1150)를 통해 입력되는 전기적 신호(예로, 전압)는 제1 압전부와 제2 압전부를 제3 방향(Z축 방향)으로 신장시킬 수 있다.
또한, 제1 기판부(1150)는 경성 인쇄 회로 기판(Rigid PCB), 연성 인쇄 회로 기판(Flexible PCB), 경연성 인쇄 회로 기판(RigidFlexible PCB) 등 전기적으로 연결될 수 있는 배선 패턴이 있는 회로 기판을 포함할 수 있다. 다만, 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다.
위치 센서부(1160)는 제1 홀 센서, 제2 홀 센서, 제1 마그넷 및 제2 마그넷을 포함할 수 있다. 제1 홀 센서 및 제1 마그넷 중 어느 하나는 제1 가동부와 접할 수 있다. 또한, 제1 홀 센서 및 제1 마그넷 중 다른 하나는 브라켓(1120)과 접할 수 있다. 또는 제1 홀 센서 및 제1 마그넷 중 다른 하나는 브라켓(1120) 상의 추가 기판과 접할 수 있다. 이하에서는 제1 마그넷은 제1 가동부와 접하고, 제1 홀 센서는 브라켓(1120)과 접하는 것을 기준으로 설명한다.
이에 따라, 제1 가동부와 접한 제1 마그넷은 제1 가동부의 제3 방향(Z축 방향)으로 이동에 대응하여 이동할 수 있다. 그리고 제1 홀 센서는 이러한 제1 마그넷의 이동에 따른 자기력 변화를 감지할 수 있다.
마찬가지로, 제2 홀 센서 및 제2 마그넷 중 어느 하나는 제2 가동부와 접할 수 있다. 또한, 제2 홀 센서 및 제2 마그넷 중 다른 하나는 브라켓(1120)과 접할 수 있다. 또는 제2 홀 센서 및 제2 마그넷 중 다른 하나는 브라켓(1120) 상의 추가 기판과 접할 수 있다. 이하에서는 제2 마그넷은 제2 가동부와 접하고, 제2 홀 센서는 브라켓(1120)과 접하는 것을 기준으로 설명한다.
그리고 제2 가동부와 접한 제2 마그넷은 제2 가동부의 제3 방향(Z축 방향)으로 이동에 대응하여 이동할 수 있다. 그리고 제2 홀 센서는 이러한 제2 마그넷의 이동에 따른 자기력 변화를 감지할 수 있다.
회전부(1170)는 홀더(1110) 상에 위치하여, 홀더(1110)에 의해 지지될 수 있다. 그리고 회전부(1170)는 광학 부재(1180)를 지지할 수 있다. 다시 말해, 회전부(1170)는 광학 부재(1180)가 안착할 수 있다.
실시예로, 회전부(1170)는 일부 영역이 제1 구동부에 의해 요(Yaw) 틸트할 수 있다. 또한, 회전부(1170)는 일부 영역이 제2 구동부에 의해 피치(Pitch) 틸트 할 수 있다. 이러한 회전부(1170)의 회전(요/피치 틸트)에 대응하여 광학 부재(1180)도 요(Yaw) 틸트 또는 피치(Pitch) 틸트할 수 있다.
회전부(1170)는 제1 구동부에 의한 가압 및 결합력으로 요(Yaw) 틸트하고, 제2 구동부에 의한 가압 및 결합력으로 (Pitch) 틸트할 수 있다.
광학 부재(1180)는 프리즘(prism) 또는 미러(mirror) 등의 반사부재를 포함할 수 있다. 광학 부재(1180)는 상기 반사부재의 앞 또는 뒤에 적어도 하나의 렌즈를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 광학 부재(1180)는 회전부(1170)의 회전에 대응하여 요(Yaw) 틸트 또는 피치(Pitch) 틸트하므로, 상술한 바와 같이 광축(Z축 방향)에 수직한 방향으로 광 경로 변경이 이루어질 수 있다. 이에, 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터는 손떨림 보정(OIS)을 수행할 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 홀더의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 홀더(1110)는 제1 카메라 엑추에이터에서 외측에 위치할 수 있다.
실시예로, 홀더(1110)는 측벽부(1111), 제1 하측부(1112), 제2 하측부(1113) 및 회전 지지부(1114)를 포함할 수 있다.
측벽부(1111)는 홀더(1110)에서 일측에 위치할 수 있다. 측벽부(1111)는 제1 기판부와 접할 수 있다.
제1 하측부(1112)는 측벽부(1111)와 수직으로 접할 수 있다. 제1 하측부(1112)는 측벽부(1111)와 일체로 이루어질 수도 있다.
제1 하측부(1112)는 제1 카메라 엑추에이터에서 최하측에 위치할 수 있다. 그리고 제1 하측부(1112)는 제1 기판부를 지지할 수 있다.
제2 하측부(1113)는 제1 하측부(1112)와 접할 수 있다. 제2 하측부(1113)는 제1 하측부(1112)에서 제3 방향(Z축 방향)으로 연장된 형태일 수 있다. 이 때, 제2 하측부(1113)와 제1 하측부(1112)는 일체로 이루어질 수 있다. 제2 하측부(1113) 상에는 회전부(1170)가 위치할 수 있다.
회전 지지부(1114)는 제2 하측부(1113)와 접할 수 있다. 회전 지지부(1114)는 제2 하측부(1113)의 측면에 접하며 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다.
또한, 회전 지지부(1114)는 평면(YZ)에 대해 기울어진 경사면(1114a)을 가질 수 있다. 경사면(1114a)은 평면(YZ)에 대해 제1 기울기(θa)를 가질 수 있다.
그리고 경사면(1114a)에는 회전부가 안착할 수 있다. 이에, 회전부도 평면(YZ)에 대해 제1 기울기(θa)를 가질 수 있다.
즉, 회전 지지부(1114)는 회전부를 지지하면서 회전부를 소정의 각도(예로, 제1 기울기)로 기울어지게 지지할 수 있다. 이에 따라, 상부를 통해 입사된 광이 기울어진 광학 부재에 의해 반사될 수 있다. 이로써, 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터는 동시에 광 경로의 변경을 수행하여 두께(예로, 제1 방향으로 길이)를 최소화할 수 있고 광 경로 상의 렌즈 자유도를 향상시켜 광학 성능도 개선할 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 브라켓의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 제1 카메라 엑추에이터의 브라켓(1120)은 브라켓 지지부(1121), 제1 돌출부(1122), 제2 돌출부(1123) 및 제3 돌출부(1124)를 포함할 수 있다.
브라켓 지지부(1121)는 브라켓(1120)의 하부에 위치할 수 있다. 브라켓 지지부(1121)는 상술한 홀더(1110)의 제1 하측부 및 제2 하측부 상에 위치할 수 있다. 이에, 브라켓 지지부(1121)는 제1 하측부 및 제2 하측부와 제1 방향(X축 방향)으로 중첩될 수 있다.
제1 돌출부(1122), 제2 돌출부(1123) 및 제3 돌출부(1124)는 브라켓 지지부(1121)의 가장자리에 위치할 수 있다.
제1 돌출부(1122)는 브라켓 지지부(1121)의 상면에 위치하고, 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 제1 돌출부(1122)는 브라켓 지지부(1121)에 수직으로 형성될 수 있다.
제1 돌출부(1122)는 브라켓 지지부(1121)의 가장자리에 인접하게 위치할 수 있다. 구체적으로, 제1 돌출부(1122)는 제2 방향(Y축 방향)으로 마주하는 일면에 인접하게 위치할 수 있다.
그리고 제1 돌출부(1122)는 제1 홀(1122a)을 포함할 수 있다. 제1 홀(1122a)은 제1 돌출부(1122) 상부에 위치할 수 있다. 제1 홀(1122a)에는 제2 링크부가 안착할 수 있다.
제2 돌출부(1123)는 브라켓 지지부(1121의 상면에 위치하고 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있다. 제2 돌출부(1123)는 브라켓 지지부(1121)에 수직으로 형성될 수 있다.
제2 돌출부(1123)는 브라켓 지지부(1121)의 가장자리에 인접하게 위치할 수 있다. 구체적으로, 제2 돌출부(1123)는 제2 방향(Y축 방향)으로 마주하는 면에 인접하는 타면에 인접하게 위치할 수 있다. 실시예로, 제2 돌출부(1123)는 제1 돌출부(1122)와 제1 방향(X축 방향) 및 제3 방향(Z축 방향)에 대해 대칭으로 위치할 수 있다.
제2 돌출부(1123)는 제2 홀(1123a)을 포함할 수 있다. 제2 홀(1123a)은 제2 돌출부(1123) 상부에 위치할 수 있다. 제2 홀(1123a)에는 제1 링크부가 안착할 수 있다.
또한, 제2 홀(1123a)은 제3 돌출부의 제4 홀(1123b)과 대응하여 위치할 수 있다. 예컨대, 제2 홀(1123a)은 제4 홀(1123b)과 제1 방향(X축 방향)으로 대칭으로 배치도리 수 있다. 이에, 제1 링크부는 제2 홀(1123a)과 제4 홀(1123b)을 관통할 수 있다. 또한, 제1 링크부는 제2 홀(1123a)과 제4 홀(1123b)에 의해 지지되고, 제1 링크부가 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하는 경우 제1 링크부에 마찰력을 가할 수 있다.
제3 돌출부(1124)는 브라켓 지지부(1121)의 가장자리에 인접하게 위치할 수 있다. 구체적으로, 제3 돌출부(1124)는 제1 돌출부(1122) 및 제2 돌출부(1123)와 마주하게 위치할 수 있다. 제3 돌출부(1124)는 제1 돌출부(1122)와 제1 방향(X축 방향)을 기준으로 대응되게 위치할 수 있다. 또한, 제3 돌출부(1124)는 제2 돌출부(1123)와 제1 방향(X축 방향)을 기준으로 대응되게 위치할 수 있다.
제3 돌출부(1124)는 제3 홀(1124a) 및 제4 홀(1124b)을 포함할 수 있다. 제3 홀(1124a) 및 제4 홀(1124b)은 제3 돌출부(1124)의 상부에 위치할 수 있다.
그리고 제3 홀(1124a)은 제1 홀(1122a)과 대응되게 위치할 수 있다. 또한, 제4 홀(1124b)은 제2 홀(1123b)에 대응되게 위치할 수 있다. 실시예로, 제3 홀(1124a)은 제1 홀(1122a)과 제1 방향(X축 방향)을 기준으로 마주보게 위치할 수 있다. 또한, 제4 홀(1124b)은 제2 홀(1123b)과 제1 방향(X축 방향)을 기준으로 마주보게 위치할 수 있다. 이에, 제2 링크부는 제1 홀(1122a) 및 제3 홀(1124a)을 관통하여, 제1 돌출부(1122) 및 제3 돌출부(1124)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 제1 링크부는 제2 홀(1123a)과 제4 홀(1124b)을 관통하여 제2 돌출부(1123) 및 제3 돌출부(1124)에 의해 지지될 수 있다.
또한, 제3 돌출부(1124)는 제2 방향(Y축 방향)으로 길이가 제1 돌출부(1122) 또는 제2 돌출부(1123)의 제2 방향(Y축 방향)으로 길이보다 클 수 있다. 또한, 제1 돌출부(1122)와 제2 돌출부(1123)는 서로 이격 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 제3 돌출부(1124)에 의해 제1 링크부 및 제2 링크부에 대한 지지력이 개선될 수 있다. 또한, 제1 돌출부(1122)와 제2 돌출부(1123) 사이에 이격 공간을 두어 제1 구동부의 배치 공간이 용이하게 확보될 수 있다.
또한, 제1 돌출부(1122), 제2 돌출부(1123) 및 제3 돌출부(1124)는 브라켓 지지부(1121)와 일체로 형성될 수 있다.
도 8a는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 구동부의 사시도이고, 도 8b는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 구동부의 분해 사시도이고, 도 8c는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 가동부의 측면도이다.
도 8a 내지 도 8b를 참조하면, 제1 카메라 엑추에이터의 제1 구동부(1130)는 제1 압전부(1131), 제1 링크부(1132), 제1 이동부(1133), 제1 가동부(1134) 및 제1 흡인부(1135)를 포함할 수 있다.
제1 압전부(1131)는 압전 소자로 이루어질 수 있다. 실시예로, 제1 압전부(1131)는 세라믹 재질의 압전 소자를 포함할 수 있다.
실시예로, 제1 압전부(1131)는 전압 인가로 인해 전계가 형성되며 길이가 변할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 압전부(1131)는 양이온과 음이온이 탄성적으로 연결된 결정격자로 이루어 질 수 있다. 이에, 제1 압전부(1131)는 전계가 형성되면 양이온과 음이온이 이동할 수 있다. 예컨대, 양이온은 전계 방향으로 음이온은 전계 방향의 반대 방향으로 당겨질 수 있다. 그리고 이러한 이동 또는 힘에 대응하는 응력이 발생하며, 결정격자가 변형될 수 있다.
이러한 제1 압전부(1131)는 다결정체일 수 있고, 결정 격자는 일반적으로 분극 방향이 다른 몇 개의 분극으로 나누어져 있을 수 있다. 그리고 분극 상태에서 전체로의 분극이 상쇄된 상태일 수 있다. 이 때, 제1 압전부(1131)는 전계를 가하면 결정내부의 분극 방향이 전계 방향에 따라 분극하고 동시에 결정립의 길이가 전계방향으로 늘어날 수 있다. 반대로, 전계를 제거하면 전체가 분극된 상태로 유지될 수 있다. 이에 따라, 제1 압전부(1131)는 전압에 따라 각각의 결정체가 늘어난 상태인 신장 상태 또는 결정체가 줄어든 상태인 축소 상태로 동작할 수 있다. 다시 말해, 제1 압전부(1131)는 전압 등의 전기 신호가 인가되면 기계적 변형(제3 방향(Z축 방향)으로 신축)을 수행할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터는 전자적인 간섭이 없고 형태의 영향이 적어 신뢰성이 높고 향상된 에너지 효율성을 제공할 수 있다.
제1 링크부(1132)는 제1 압전부(1131)와 연결될 수 있다. 이에, 제1 링크부(1132)는 제1 압전부(1131)의 신축에 대응하여 제3 방향(Z축 방향)으로 이동될 수 있다.
제1 링크부(1132)는 샤프트(shaft) 형태일 수 있다. 그리고 제1 링크부(1132)는 상술한 바와 같이 제2 홀과 제4 홀을 관통할 수 있다. 이에, 제1 링크부(1132)는 브라켓(1120)에 의해 지지될 수 있다.
제1 이동부(1133)는 제1 링크부(1132)와 연결될 수 있다. 제1 이동부(1133)는 제1 링크부(1132)를 커버할 수 있다. 나아가, 제1 이동부(1133)는 제1 가동부(1134)와 접할 수 있다. 실시예로, 제1 이동부(1133)는 일측이 제1 링크부(1132)와 접하고, 타측이 제1 가동부(1134)와 접할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 제1 이동부(1133)는 제1 링크부(1132)의 이동에 대응하여 제3 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있다. 다만, 제1 이동부(1133)는 제1 링크부(1132)와 소정의 마찰력을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 이동부(1133)는 제1 링크부(1132)가 소정의 속도 이상으로 이동하는 경우 관성력에 의해 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하지 않을 수 있다. 즉, 제1 이동부(1133)는 제1 링크부(1132)에 대해 상대적으로 위치가 변할 수 있다. 다시 말해, 제1 이동부(1133)는 제1 링크부(1132)에 대해 위치가 변경될 수 있다.
이와 달리, 제1 이동부(1133)는 제1 링크부(1132)가 소정의 속도보다 낮은 속도로 이동하는 경우 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하지 않을 수 있다. 즉, 제1 이동부(1133)는 제1 링크부(1132)에 대해 상대적으로 위치가 유지될 수 있다.
제1 이동부(1133)는 타측에서 결합홀을 포함할 수 있다. 이러한 결합홀은 제1 가동부(1134)와 접할 수 있다. 결합홀에는 접합 부재가 도포될 수 있다 이에, 제1 가동부(1134)와 제1 이동부(1133)는 서로 결합할 수 있다.
제1 가동부(1134)는 제1 가동 지지부(1134a), 제1 가동 연장부(1134b), 제1 안착부(1134c) 및 제1 가압부(1134d)를 포함할 수 있다.
제1 가동 지지부(1134a)는 제1 링크부(1132)와 이격 배치될 수 있다. 그리고 제1 가동 지지부(1134a)는 제1 이동부(1133)와 적어도 일부 접할 수 있다. 예컨대, 제1 가동 지지부(1134a)는 제1 이동부(1133)와 제1 방향(X축 방향)으로 적어도 일부 중첩될 수 있다. 예컨대, 제1 가동 지지부(1134a)의 저면(1134as)은 제1 이동부(1133)와 결합할 수 있다.
제1 가동 연장부(1134b)는 제1 가동 지지부(1134a)와 연결될 수 있다. 제1 가동 연장부(1134b)는 제1 가동 지지부(1134a)의 하부에서 제1 링크부(1132)를 향해 연장될 수 있다. 즉, 제1 가동 연장부(1134b)는 제1 링크부(1132)와 제1 가동 지지부(1134a) 사이에 위치할 수 있다.
제1 안착부(1134c)는 제1 가동 지지부(1134a)와 연결되고, 상면이 평면(ZY)에 대해 제2 기울기(θb)로 경사질 수 있다. 제1 안착부(1134c)에는 제1 흡인부(1135)가 안착할 수 있다.
실시예로, 제1 안착부(1134c)는 제1 안착홈(1134h)을 포함할 수 있다. 제1 안착홈(1134h)도 평면(ZY)에 대해 제2 기울기(θb)로 경사질 수 있다. 제2 기울기(θb)는 제1 기울기와 대응될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 회전부와 제1 흡인부에 의한 흡인력이 균일하게 제공되어 요(Yaw) 틸트가 정확하게 수행될 수 있다.
제1 가압부(1134d)는 제1 안착부(1134c)에 인접하게 위치할 수 있다. 또한, 제1 가압부(1134d)는 제1 안착부(1134c)와 접할 수 있다. 제1 가압부(1134d)는 제1 안착부(1134c)와 회전부 사이에 위치할 수 있다. 이에, 제1 가압부(1134d)는 제1 안착부(1134c)대비 회전부에 인접하게 위치할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제1 가압부(1134d)는 요(Yaw) 틸트하도록 회전부를 가압할 수 있다. 제1 가압부(1134d)는 회전부와 접촉하는 제1 접촉면(1134ds)을 가질 수 있다. 제1 접촉면(1134ds)도 평면(ZY)에 대해 제3 기울기(θc)로 경사질 수 있다. 제3 기울기(θc)는 제2 기울기(θb)와 대응할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제1 가압부는 회전부를 균일하게 가압하게 되므로, 요(Yaw) 틸트가 정확하게 수행될 수 있다.
나아가, 제1 안착부(1134c)는 제1 흡인부(1135)를 통해 회전부가 요(Yaw) 틸트하도록 흡인할 수 있다. 다시 말해, 제1 가압부(1134d)가 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하면서 회전부를 가압하여 요(Yaw) 틸트가 수행될 수 있다. 또한, 제1 가압부(1134d)가 제3 방향(Z축 방향)에 반대 방향으로 이동하더라도 제1 흡인부(1135)에 의해 회전부가 제1 가압부(1134d)와 접촉을 유지하므로 요(Yaw) 틸트가 수행될 수 있다.
제1 흡인부(1135)는 제1 안착홈(1134h)에 안착할 수 있다. 제1 흡인부(1135)는 자성체로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1 흡인부(1135)는 자석일 수 있으며, 금속 재질의 회전부와 인력을 형성할 수 있다. 이에 따라, 제1 가압부(1134d)가 제3 방향(Z축 방향)을 따라 이동하더라도 제1 흡인부(1135)에 의해 회전부와 제1 가압부(1134d) 간의 접촉이 유지되어 회전부의 요(Yaw) 틸트가 수행될 수 있다.
도 9a는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제2 구동부의 사시도이고, 도 9b는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제2 구동부의 분해 사시도이고, 도 9c는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 가동부의 사시도이고, 도 9d는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 가동부의 측면도이다.
도 9a 내지 도 9d를 참조하면, 제2 카메라 엑추에이터의 제2 구동부(1140)는 제2 압전부(1141), 제2 링크부(1142), 제2 이동부(1143), 제2 가동부(1144) 및 제2 흡인부(1145)를 포함할 수 있다.
제2 압전부(1141)는 제1 압전부(1131)와 마찬가지로 압전 소자로 이루어질 수 있다. 실시예로, 제2 압전부(1141)는 세라믹 재질의 압전 소자를 포함할 수 있다.
또한, 제2 압전부(1141)는 전압 인가로 인해 전계가 형성되며 길이가 변할 수 있다. 상술한 바와 같이 제2 압전부(1141)는 전압에 따라 각각의 결정체가 늘어난 상태인 신장 상태 또는 결정체가 줄어든 상태인 축소 상태로 동작할 수 있다. 다시 말해, 제2 압전부(1141)는 제3 방향(Z축 방향)으로 신축될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 제2 카메라 엑추에이터는 전자적인 간섭이 없고 형태의 영향이 적어 신뢰성이 높고 향상된 에너지 효율성을 제공할 수 있다.
제2 링크부(1142)는 제2 압전부(1141)와 연결될 수 있다. 이에, 제2 링크부(1142)는 제2 압전부(1141)의 신축에 대응하여 제3 방향(Z축 방향)으로 이동될 수 있다.
제2 링크부(1142)는 샤프트(shaft) 형태일 수 있다. 그리고 제2 링크부(1142)는 상술한 바와 같이 제1 홀과 제3 홀을 관통할 수 있다. 이에, 제2 링크부(1142)는 브라켓(1120)에 의해 지지될 수 있다. 제1 링크부 및 제2 링크부(1142)와 브라켓(1120)의 제1 홀 내지 제4 홀 간에 소정의 마찰력 및 결합력을 형성하기 위하여, 제1 홀 내지 제4 홀에는 마찰력을 갖는 결합부재가 위치할 수 있다.
제2 이동부(1143)는 제2 링크부(1142)와 연결될 수 있다. 제2 이동부(1143)는 제2 링크부(1142)를 감싸도록 위치할 수 있다. 나아가, 제2 이동부(1143)는 제2 가동부(1144)와 접할 수 있다. 실시예로, 제2 이동부(1143)는 일측이 제2 링크부(1142)와 접하고, 타측이 제2 가동부(1144)와 접할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 제2 이동부(1143)는 제2 링크부(1142)의 이동에 대응하여 제3 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있다. 다만, 제2 이동부(1143)는 제2 링크부(1142)와 소정의 마찰력을 가질 수 있다. 예컨대, 제2 이동부(1143)는 제2 링크부(1142)가 소정의 속도 이상으로 이동하는 경우 관성력에 의해 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하지 않을 수 있다. 즉, 제2 이동부(1143)는 제2 링크부(1142)에 대해 상대적으로 위치가 변할 수 있다. 다시 말해, 제2 이동부(1143)는 제2 링크부(1142)에 대해 위치가 변경될 수 있다.
이와 달리, 제2 이동부(1143)는 제2 링크부(1142)가 소정의 속도보다 낮은 속도로 이동하는 경우 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하지 않을 수 있다. 즉, 제2 이동부(1143)는 제2 링크부(1142)에 대해 상대적으로 위치가 유지될 수 있다.
제2 이동부(1143)는 타측에서 결합홀을 포함할 수 있다. 이러한 결합홀은 제2 가동부(1144)와 접할 수 있다. 결합홀에는 접합 부재가 도포될 수 있다 이에, 제2 가동부(1144)와 제2 이동부(1143)는 서로 결합할 수 있다.
제2 가동부(1144)는 제2 가동 지지부(1144a), 제2 가동 연장부(1144b), 제2 안착부(1144c) 및 제2 가압부(1144d)를 포함할 수 있다.
제2 가동 지지부(1144a)는 제2 링크부(1142)와 이격 배치될 수 있다. 그리고 제2 가동 지지부(1144a)는 제2 이동부(1143)와 적어도 일부 접할 수 있다. 예컨대, 제2 가동 지지부(1144a)는 제2 이동부(1143)와 제2 방향(X축 방향)으로 적어도 일부 중첩될 수 있다. 예컨대, 제2 가동 지지부(1144a)의 저면(1144as)은 제2 이동부(1143)와 결합할 수 있다.
제2 가동 연장부(1144b)는 제2 가동 지지부(1144a)와 연결될 수 있다. 제2 가동 연장부(1144b)는 제2 가동 지지부(1144a)의 하부에서 제1 링크부(1132)를 향해 연장될 수 있다. 또는 제2 가동 연장부(1144b)는 제2 가동 지지부(1144a)의 하부에서 제1-1 구동부를 향해 연장될 수 있다. 즉, 제2 가동 연장부(1144b)는 제1 링크부(1132)와 제2 가동 지지부(1144a) 사이에 위치할 수 있다. 이에 따라, 소정의 공간 내에 제1 가동부와 제2 가동부를 모두 배치하여 카메라 엑추에이터의 기기 소형화를 도모할 수 있다.
제2 안착부(1144c)는 제2 가동 지지부(1144a)와 연결되고, 상면이 평면(ZY)에 대해 제4 기울기(θd)로 경사질 수 있다. 제2 안착부(1144c)에는 제2 흡인부(1145)가 안착할 수 있다.
실시예로, 제2 안착부(1144c)는 제2 안착홈(1144h)을 포함할 수 있다. 제2 안착홈(1144h)도 평면(ZY)에 대해 제4 기울기(θd)로 경사질 수 있다. 제4 기울기(θd)는 제1 기울기 또는 회전부가 평면(ZY)에 기울어진 각도와 대응될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 회전부와 제2 흡인부에 의한 흡인력이 균일하게 제공되어 피치(Pitch) 틸트가 정확하게 수행될 수 있다.
제2 가압부(1144d)는 제2 안착부(1144c)에 인접하게 위치할 수 있다. 또한, 제2 가압부(1144d)는 제2 안착부(1144c)와 접할 수 있다. 제2 가압부(1144d)는 제2 안착부(1144c)와 회전부 사이에 위치할 수 있다. 이에, 제2 가압부(1144d)는 제2 안착부(1144c) 대비 회전부에 인접하게 위치할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제2 가압부(1144d)는 피치(Pitch) 틸트하도록 회전부를 가압할 수 있다. 제2 가압부(1144d)는 회전부와 접촉하는 제2 접촉면(1144ds)을 가질 수 있다. 제2 접촉면(1144ds)도 평면(ZY)에 대해 제5 기울기(θe)로 경사질 수 있다. 제5 기울기(θe)는 제4 기울기(θd)와 대응할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제2 가압부는 회전부를 균일하게 가압하게 되므로, 피치(Pitch) 틸트가 정확하게 수행될 수 있다.
나아가, 제2 안착부(1144c)는 제2 흡인부(1145)를 통해 회전부가 피치(Pitch) 틸트하도록 흡인할 수 있다. 다시 말해, 제2 가압부(1144d)가 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하면서 회전부를 가압하여 피치(Pitch) 틸트가 수행될 수 있다. 또한, 제2 가압부(1144d)가 제3 방향(Z축 방향)에 반대 방향으로 이동하더라도 제2 흡인부(1145)에 의해 회전부가 제2 가압부(1144d)와 접촉을 유지하므로 피치(Pitch) 틸트가 수행될 수 있다.
제2 흡인부(1145)는 제2 안착홈(1144h)에 안착할 수 있다. 제2 흡인부(1145)는 자성체로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2 흡인부(1145)는 자석일 수 있으며, 금속 재질의 회전부와 인력을 형성할 수 있다. 이에 따라, 제2 가압부(1144d)가 제3 방향(Z축 방향)을 따라 이동하더라도 제2 흡인부(1145)에 의해 회전부와 제2 가압부(1144d) 간의 접촉이 유지되어 회전부의 피치(Pitch) 틸트가 수행될 수 있다.
도 10은 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 기판부 및 위치 센서부의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터는 제1 기판부(1150) 및 위치 센서부(1160)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 기판부(1150)는 홀더(1110) 상에 안착할 수 있다. 그리고 제1 기판부(1150)는 제1 구동부와 전기적으로 연결되어 제1 구동부에 의해 제1 압전부 및 제2 압전부의 제3 방향(Z축 방향)으로 길이를 변경할 수 있다. 다시 말해, 제1 기판부(1150)를 통해 입력되는 전기적 신호(예로, 전압)는 제1 압전부와 제2 압전부를 제3 방향(Z축 방향)으로 신장시킬 수 있다.
또한, 제1 기판부(1150)는 경성 인쇄 회로 기판(Rigid PCB), 연성 인쇄 회로 기판(Flexible PCB), 경연성 인쇄 회로 기판(RigidFlexible PCB) 등 전기적으로 연결될 수 있는 배선 패턴이 있는 회로 기판을 포함할 수 있다. 다만, 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다.
위치 센서부(1160)는 제1 홀 센서(1161b), 제2 홀 센서(1162b), 제1 마그넷(1161a) 및 제2 마그넷(1162a)을 포함할 수 있다.
실시예로, 제1 마그넷(1161a)은 제1 가동부와 결합할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 마그넷(1161a)은 제1 가동부의 제1 가동 지지부(1134a)의 저면(1134as)에 위치할 수 있다. 그리고 제2 마그넷(1162a)은 제2 가동부와 결합할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 마그넷(1162a)은 제2 가동부의 제2 가동 지지부(1144a)의 저면(1144as)에 위치할 수 있다.
그리고 제1 홀 센서(1161b) 및 제2 홀 센서(1162b)는 브라켓(1120) 또는 브라켓 상의 추가 기판과 연결될 수 있다.
이에 따라, 제1 마그넷(1161a)은 제1 가동부의 제3 방향(Z축 방향)으로 이동에 대응하여 이동할 수 있다. 그리고 제1 홀 센서(1161b)는 이러한 제1 마그넷(1161a)의 이동에 따른 자기력 변화를 감지할 수 있다.
그리고 제2 가동부와 접한 제2 마그넷(1162a)은 제2 가동부의 제3 방향(Z축 방향)으로 이동에 대응하여 이동할 수 있다. 그리고 제2 홀 센서(1162b)는 이러한 제2 마그넷(1162a)의 이동에 따른 자기력 변화를 감지할 수 있다.
제1 마그넷(1161a) 및 제2 마그넷(11262a)은 각각이 제1 가동 지지부(1134a) 및 저면(1134as) 및 제2 가동 지지부(1144a)의 저면(1144as)에 접하므로 상술한 소정의 각도로 기울어질 수 있다.
도 11은 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 회전부 및 광학 부재의 사시도이고, 도 12는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 회전부의 사시도이고, 도 13은 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 회전부의 정면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 회전부(1170)에는 광학 부재(1180)가 안착할 수 있다. 광학 부재(1180)는 상술한 바와 같이 프리즘(prism) 또는 미러(mirror) 등의 반사부재를 포함할 수 있다. 또한, 광학 부재(1180)는 상기 반사부재의 앞 또는 뒤에 적어도 하나의 렌즈를 더 포함할 수 있다.
실시예로, 회전부(1170)는 제1 회전 플레이트(1171), 제2 회전 플레이트(1172), 고정 플레이트(1173), 제1 브릿지(BR1) 및 제2 브릿지(BR2)를 포함할 수 있다.
제1 회전 플레이트(1171)는 회전부(1170)에서 최 내측에 위치할 수 있다. 제1 회전 플레이트(1171)는 광학 부재(1180)를 지지할 수 있다. 제1 회전 플레이트(1171)는 면적이 광학 부재(1180)의 면적 이상일 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제1 회전 플레이트의 회전에 대응하여 광학 부재(1180)도 용이하게 회전할 수 있다.
제2 회전 플레이트(1172)는 제1 회전 플레이트(1171) 외측에 위치할 수 있다. 제2 회전 플레이트(1172)는 내측이 개구된 형태일 수 있으며, 제2 회전 플레이트(1172)의 내측에는 제1 회전 플레이트(1171)가 위치할 수 있다. 예컨대, 제2 회전 플레이트(1172)는 폐루프 또는 개루프 형태일 수 있다.
제2 회전 플레이트(1172)는 제1 회전 플레이트(1171)를 커버할 수 있다. 제2 회전 플레이트(1172)는 제1 회전 플레이트(1172)와 독립 또는 종속하여 회전할 수 있다. 예컨대, 제1 회전 플레이트(1171)만 회전할 수 있다(예로, 요(Yaw) 틸트). 또는, 제1 회전 플레이트(1171) 및 제2 회전 플레이트(1172)는 모두 회전할 수 있다(예로, 피치(Pitch) 틸트).
제1 브릿지(BR1)는 제1 회전 플레이트(1171)와 제2 회전 플레이트(1172) 사이에 위치할 수 있다. 제1 브릿지(BR1)는 제1-1 브릿지(BR1a)와 제1-2 브릿지(BR1b)를 포함할 수 있다. 제1-1 브릿지(BR1a)는 상부에 위치할 수 있다. 그리고 제1-2 브릿지(BR1b)는 하부에 위치할 수 있다.
제1-1 브릿지(BR1a)와 제1-2 브릿지(BR1b)는 제1 회전 플레이트(1171)와 제2 회전 플레이트(1172) 사이에서 피치(Pitch) 방향으로 이등분하는 지점에 위치할 수 있다. 요(Yaw) 방향은 상술한 바와 같이 평면(XZ)에서 일 방향으로, 회전부를 평면으로할 때 정의될 수 있다. 그리고 피치(Pitch) 방향은 상술한 바와 같이 평면(YZ)에서 일 방향으로, 회전부를 평면으로할 때 정의될 수 있다.
또한, 제1-1 브릿지(BR1a)와 제1-2 브릿지(BR1b)는 요 방향으로 중첩될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제1-1 브릿지(BR1a)와 제1-2 브릿지(BR1b)를 기준으로 내측의 제1 회전 플레이트(1171)의 회전(요 틸트)이 정확하게 이루어질 수 있다.
고정 플레이트(1173)는 회전부(1170)에서 최외측에 위치할 수 있다. 고정 플레이트(1173)는 회전 지지부(1114)의 경사면(1114a) 상에 위치할 수 있다. 이에, 고정 플레이트(1173)는 회전 지지부(1114)에 의해 지지될 수 있으며, 회전하지 않을 수 있다.
고정 플레이트(1173)는 제1 회전 플레이트(1171)와 제2 회전 플레이트(1172) 외측에서 제2 회전 플레이트(1172)와 제2 브릿지(BR2)를 통해 결합될 수 있다.
제2 브릿지(BR2)는 제2-1 브릿지(BR2a)와 제2-2 브릿지(BR2b)를 포함할 수 있다. 제2-1 브릿지(BR2a)와 제2-2 브릿지(BR2b)는 피치 방향으로 중첩될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제2-1 브릿지(BR2a)와 제2-2 브릿지(BR2b)를 기준으로 내측의 제1 회전 플레이트(1171)와 제2 회전 플레이트(1172)의 회전(피치 틸트)이 정확하게 이루어질 수 있다.
제2-1 브릿지(BR2a)와 제2-2 브릿지(BR2b)는 피치 방향으로 회전부를 이등분하는 제1 가상선(CV1)과 나란하게 위치할 수 있다.
또한, 제1-1 브릿지(BR1a)와 제1-2 브릿지(BR1b)는 요 방향으로 회전부를 이등분하는 제2 가상선(CV2)과 나란하게 위치할 수 있다.
그리고 제1 가상선(CV1)은 피치 방향과 평행하고, 제2 가상선(CV2)은 요 방향과 평행할 수 있다.
실시예로, 제1 회전 플레이트(1171)는 상술한 제1 구동부의 구동에 의해 요 틸트할 수 있다. 이 때, 제1 회전 플레이트(1171)와 제1 구동부의 접촉 지점(CP1, CP2)은 제1 회전 플레이트(1171)의 가장자리에 위치할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 적은 전압으로도 요 틸트를 용이하게 수행할 수 있다. 즉, 제1 카메라 엑추에이터는 향상된 전력 효율을 제공할 수 있다.
제1 회전 플레이트(1171)의 접촉 지점(CP1, CP2)은 점/포인트 또는 영역일 수 있다. 예컨대, 점(예컨대, 제1 포인트(CP1))인 경우 제1 가상선(CV1) 상에 또는 제1 회전 플레이트(1171)의 세로 방향으로 이등분선 상에 위치할 수 있다. 그리고 영역(예컨대, 제1 영역(CP2))인 경우에 제1 가상선(CV1)에 대칭으로 위치할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 가압 및 흡인력에 따른 회전부의 회전이 일측에 집중되지 않고 회전부의 요 틸트가 정확하게 수행될 수 있다.
또한, 제2 회전 플레이트(1172)는 제2 구동부의 구동에 의해 제1 회전 플레이트(1171)와 함께 피치 틸트할 수 있다. 이 때, 제2 회전 플레이트(1172)와 제2 구동부의 접촉 지점(CP3, CP4)은 제2 회전 플레이트(1172)의 가장자리에 위치할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 피치 틸트가 용이하게 수행될 수 있다.
제2 회전 플레이트(1172)의 접촉 지점(CP3, CP4)은 점/포인트 또는 영역일 수 있다. 예컨대, 점(예컨대, 제2 포인트(CP3))인 경우 제2 가상선(CV2) 상에 또는 제2 회전 플레이트(1172)의 세로 방향으로 이등분선 상에 위치할 수 있다. 그리고 영역(예컨대, 제2 영역(CP4))인 경우에 제2 가상선(CV2)에 대칭으로 위치할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 가압 및 흡인력에 따른 회전부의 회전이 일측에 집중되지 않고 회전부의 피치 틸트가 정확하게 수행될 수 있다.
도 14는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 상부 사시도이고, 도 15는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 회전부 및 광학 부재를 제거한 정면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터에서 제1 구동부(1130)에 의해 회전부(1170)의 제1 회전 플레이트(1171)가 요 틸트할 수 있다. 이 때, 제1 구동부(1130)에서 제1 링크부, 제1 연결부, 제1 가동부 및 제1 흡인부가 제3 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있다. 제1 링크부, 제1 연결부, 제1 가동부 및 제1 흡인부는 제3 방향(Z축 방향)으로 신장 수축할 수 있다.
예컨대, 제1 링크부, 제1 연결부 및 제1 가동부는 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하여(F1a) 회전부를 가압(F1b)할 수 있다. 또한, 제1 링크부, 제1 연결부 및 제1 가동부는 제3 방향(Z축 방향)에 반대 방향으로 이동하면서 제1 흡인부의 흡인력 의해(F1c) 회전부와 접촉을 유지할 수 있다. 또는 제1 흡인부와 회전부 간의 소정 거리가 유지될 수 있다.
실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터에서 제2 구동부(1140)에 의해 회전부(1170)의 제2 회전 플레이트(1172) 및 제1 회전 플레이트(1171)가 피치 틸트할 수 있다. 이 때, 제2 구동부(1140)에서 제2 링크부, 제2 연결부, 제2 가동부 및 제2 흡인부가 제3 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있다(F2a). 제2 링크부, 제2 연결부, 제2 가동부 및 제2 흡인부는 제3 방향(Z축 방향)으로 신장 수축할 수 있다.
예컨대, 제2 링크부, 제2 연결부 및 제2 가동부는 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하여 회전부를 가압할 수 있다. 또한, 제2 링크부, 제2 연결부 및 제2 가동부는 제3 방향(Z축 방향)에 반대 방향으로 이동하면서 제2 흡인부의 흡인력에 의해(F2c) 회전부와 접촉을 유지할 수 있다. 또는 소정 거리가 유지될 수 있다.
그리고, 제1 홀 센서(1161b)는 제1 마그넷(1161a)의 하부에 위치할 수 있다. 이동이 없는 경우, 제1 홀 센서(1161b)는 제1 마그넷(1161a)과 제1 방향(X축 방향)으로 중첩하게 위치할 수 있다.
그리고 제2 홀 센서(1162b)는 제2 마그넷(1162a)의 하부에 위치할 수 있다. 마찬가지로, 이동이 없는 경우, 제2 홀 센서(1162b)는 제2 마그넷(1162a)과 제1 방향(X축 방향)으로 중첩하게 위치할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터는 제1 가동부와 제2 가동부의 위치 이동을 정확하게 감지할 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 구동부에 의한 전진을 설명하는 도면이고, 도 17a 및 도 17b는 실시예에 따른 제1 카메라 엑추에이터의 제1 구동부에 의한 후진을 설명하는 도면이다.
압전부(상기 제1,2 압전부에 대응)는 인가되는 전압에 따라 신축할 수 있다. 예컨대, 압전부는 전압이 인가된 전압이 증가하면 신장하고(F1aa, 도 16b) 전압이 감소하면 축소(F1ab, 도 17b)될 수 있다.
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 제1 구동 신호(PS1)에 따라 압전부의 신축이 조절되며, 이동부(제1,2 이동부에 대응)는 링크부(제1,2 링크부에 대응)에서 위치가 변경될 수 있다.
예컨대, 전압이 소정의 시간(t0에서 t1)동안 인가되고 가압부와 링크부가 소정의 속도 이하로 신장되면 이동부는 링크부에서 위치가 동일할 수 있다. 즉, 이동부와 가압부 간의 거리가 유지될 수 있다(d1).
다만, 전압이 소정의 시간(t1에서 t2)동안 인가되고 가압부와 링크부가 소정의 속도보다 큰 속도로 축소되면 이동부는 링크부에서 위치가 변경될 수 있다. 시간(t1 내지 t2)동안 인가된 전체 전압(ST2)은 시간(t0 내지 t1)동안 인가된 전체 전압(ST1)과 동일할 수 있다. 예컨대, 전압의 크기는 시간(t0 내지 t1)보다 시간(t1 내지 t2)에서 더 클 수 있다. 이는 압전부에 따라 변경될 수 있다. 이하에서는 +전압이 압전부에 인가되면 압전부의 길이는 제3 방향(Z축 방향)으로 신장되고, -전압이 압전부에 인가되면 압전부의 길이는 제3 방향(Z축 방향)으로 축소된다.
이에 따라, 이동부는 관성에 의해 위치가 유지되어 링크부에서 상대적인 위치가 신장 방향과 동일할 수 있다. 즉, 이동부와 가압부 간의 거리가 증가할 수 있다(d1에서 d2로 증가). 즉, 최종적으로 제1 구동 신호(PS1)의 인가로 압전부의 길이는 동일하더라도 압전부와 이동부 간의 위치가 증가하여 가동부 및 흡인부가 제3 방향으로 이동할 수 있다.
이러한 제1 구동 신호(PS1)는 소정의 시간동안 수회 반복될 수 있다. 예컨대, 제1 구동 신호는 초당 100회로 반복하여 압전부로 인가될 수 있다. 이에, 1 주기의 제1 구동 신호는 제1 이동부를 제3 방향으로 이동시켜 회전부를 가압하고 요 틸트를 수행할 수 있다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 제2 구동 신호(PS1')에 따라 압전부의 신축이 조절되며, 이동부(제1,2 이동부에 대응)는 링크부(제1,2 링크부에 대응)에서 위치가 변경될 수 있다.
예컨대, 전압이 소정의 시간(t0'에서 t1')동안 인가되고 가압부와 링크부가 소정의 속도 이하로 축소되면 이동부는 링크부에서 위치가 동일할 수 있다. 즉, 이동부와 가압부 간의 거리가 유지될 수 있다(d3).
다만, 전압이 소정의 시간(t1'에서 t2')동안 인가되고 가압부와 링크부가 소정의 속도보다 큰 속도로 신장되면 이동부는 링크부에서 위치가 변경될 수 있다. 시간(t1' 내지 t2')동안 인가된 전체 전압(ST2')은 시간(t0' 내지 t1')동안 인가된 전체 전압(ST1')과 동일할 수 있다. 예컨대, 전압의 크기는 시간(t0' 내지 t1')보다 시간(t1 내지 t2')에서 더 클 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 압전부에 따라 변경될 수 있다.
이에 따라, 이동부는 관성에 의해 위치가 유지되어 링크부에서 상대적인 위치가 신장 방향과 동일할 수 있다. 즉, 이동부와 가압부 간의 거리가 감소할 수 있다(d3에서 d4로 감소). 즉, 최종적으로 제2 구동 신호(PS1')의 인가로 압전부의 길이는 동일하더라도 압전부와 이동부 간의 위치가 감소하여 가동부 및 흡인부가 제3 방향에 반대 방향으로 이동할 수 있다.
이러한 제2 구동 신호(PS1')는 소정의 시간동안 수회 반복될 수 있다. 예컨대, 제2 구동 신호는 초당 100회로 반복하여 압전부로 인가될 수 있다. 이에, 1 주기의 제2 구동 신호는 제1 이동부를 제3 방향으로 이동시켜 회전부를 가압하고 요 틸트를 수행할 수 있다.
도 18은 실시예에 따른 제2 카메라 엑추에이터의 사시도이고, 도 19는 실시예에 따른 제2 카메라 엑추에이터의 분해 사시도이고, 도 20은 도 18에서 DD’로 절단된 단면도이고, 도 21는 도 18에서 EE’로 절단된 단면도이다.
도 18 내지 도 21을 참조하면, 실시예에 따른 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 렌즈부(1220), 제2 하우징(1230), 제3 구동부(1250), 베이스부(미도시됨) 및 제2 기판부(1270)를 포함할 수 있다. 나아가, 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 제2 쉴드 캔(미도시됨), 탄성부(미도시됨) 및 접합 부재(미도시됨)를 더 포함할 수 있다. 나아가, 실시예에 따른 제2 카메라 엑추에이터(1200)는 이미지 센서(IS)를 더 포함할 수 있다.
제2 쉴드 캔(미도시됨)은 제2 카메라 엑추에이터(1200)의 일 영역(예컨대, 최외측)에 위치하여, 후술하는 구성요소(렌즈부(1220), 제2 하우징(1230), 탄성부(미도시됨), 제3 구동부(1250), 베이스부(미도시됨), 제2 기판부(1270) 및 이미지 센서(IS))를 감싸도록 위치할 수 있다.
이러한 제2 쉴드 캔(미도시됨)은 외부에서 발생한 전자기파를 차단 또는 저감할 수 있다. 이에 따라, 제3 구동부(1250)에서 오작동의 발생이 감소할 수 있다.
렌즈부(1220)는 제2 쉴드 캔(미도시됨) 내에 위치할 수 있다. 렌즈부(1220)는 제3 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있다. 이에 따라 상술한 AF 기능이 수행될 수 있다.
구체적으로, 렌즈부(1220)는 렌즈 어셈블리(1221) 및 보빈(1222)을 포함할 수 있다.
렌즈 어셈블리(1221)는 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 렌즈 어셈블리(1221)는 복수 개일 수 있으나, 이하에서는 하나를 기준으로 설명한다.
렌즈 어셈블리(1221)는 보빈(1222)과 결합되어 보빈(1222)에 결합된 제3 마그넷(1252a) 및 제2 마그넷(1252b)에서 발생한 전자기력에 의해 제3 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있다.
보빈(1222)은 렌즈 어셈블리(1221)를 감싸는 개구 영역을 포함할 수 있다. 그리고 보빈(1222)은 렌즈 어셈블리(1221)와 다양한 방법에 의해 결합될 수 있다. 또한, 보빈(1222)은 측면에 홈을 포함할 수 있으며, 상기 홈을 통해 제3 마그넷(1252a) 및 제2 마그넷(1252b)과 결합할 수 있다. 상기 홈에는 접합 부재 등이 도포될 수 있다.
또한, 보빈(1222)은 상단 및 후단에 탄성부(미도시됨)와 결합될 수 있다. 이에, 보빈(1222)은 제3 방향(Z축 방향)으로 이동하는데 탄성부(미도시됨)로부터 지지될 수 있다. 즉, 보빈(1222)의 위치가 유지되면서 제3 방향(Z축 방향)으로 유지될 수 있다. 탄성부(미도시됨)는 판스프링으로 이루어질 수 있다.
제2 하우징(1230)은 렌즈부(1220)와 제2 쉴드 캔(미도시됨) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 제2 하우징(1230)은 렌즈부(1220)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
제2 하우징(1230)은 측부에 홀이 형성될 수 있다. 상기 홀에는 제3 코일(1251a) 및 제4 코일(1251b)이 배치될 수 있다. 상기 홀은 상술한 보빈(1222)의 홈에 대응하도록 위치할 수 있다.
제3 마그넷(1252a)은 제3 코일(1251a)과 마주보게 위치할 수 있다. 또한, 제2 마그넷(1252b)은 제4 코일(1251b)과 마주보게 위치할 수 있다.
탄성부(미도시됨)는 제1 탄성부재(미도시됨) 및 제2 탄성부재(미도시됨)를 포함할 수 있다. 제1 탄성부재(미도시됨)는 보빈(1222)의 상면과 결합될 수 있다. 제2 탄성부재(미도시됨)는 보빈(1222)의 하면과 결합할 수 있다. 또한, 제1 탄성부재(미도시됨)와 제2 탄성부재(미도시됨)는 상술한 바와 같이 판 스프링으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 탄성부재(미도시됨)와 제2 탄성부재(미도시됨)는 보빈(1222)의 이동에 대한 탄성을 제공할 수 있다.
제3 구동부(1250)는 렌즈부(1220)를 제3 방향(Z축 방향)으로 이동시키는 구동력(F3, F4)을 제공할 수 있다. 이러한 제3 구동부(1250)는 구동 코일(1251) 및 구동 마그넷(1252)을 포함할 수 있다.
구동 코일(1251)및 구동 마그넷(1252) 간에 형성된 전자기력으로 렌즈부(1220)가 제3 방향(Z축 방향)으로 이동할 수 있다.
구동 코일(1251)은 제3 코일(1251a) 및 제4 코일(1251b)을 포함할 수 있다. 제3 코일(1251a) 및 제4 코일(1251b)은 제2 하우징(1230)의 측부에 형성된 홀 내에 배치될 수 있다. 그리고 제3 코일(1251a) 및 제4 코일(1251b)은 제2 기판부(1270)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에, 제3 코일(1251a) 및 제4 코일(1251b)은 제2 기판부(1270)를 통해 전류 등을 공급받을 수 있다.
구동 마그넷(1252)은 제3 마그넷(1252a) 및 제4 마그넷(1252b)을 포함할 수 있다. 제3 마그넷(1252a) 및 제4 마그넷(1252b)은 보빈(1222)의 상술한 홈에 배치될 수 있으며, 제3 코일(1251a) 및 제4 코일(1251b)에 대응하도록 위치할 수 있다.
베이스부(미도시됨)는 렌즈부(1220)와 이미지 센서(IS) 사이에 위치할 수 있다. 베이스부(미도시됨)는 필터 등의 구성요소가 고정될 수 있다. 또한, 베이스부(미도시됨)는 이미지 센서(IS)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 이미지 센서(IS)는 이물질 등으로부터 자유로워지므로, 소자의 신뢰성이 개선될 수 있다.
또한, 제2 카메라 엑추에이터는 줌(Zoom) 엑추에이터 또는 AF(Auto Focus) 엑추에이터일 수 있다. 예를 들어, 제2 카메라 엑추에이터는 하나 또는 복수의 렌즈를 지지하며 소정의 제어부의 제어신호에 따라 렌즈를 움직여 오토포커싱 기능 또는 줌 기능을 수행할 수 있다.
그리고 제2 카메라 엑추에이터는 고정줌 또는 연속줌일 수 있다. 예컨대, 제2 카메라 엑추에이터는 렌즈 어셈블리(1221)의 이동을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 제2 카메라 엑추에이터는 복수 개의 렌즈 어셈블리로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2 카메라 엑추에이터는 제1 렌즈 어셈블리(미도시됨), 제2 렌즈 어셈블리(미도시됨), 제3 렌즈 어셈블리(미도시됨), 및 가이드 핀(미도시됨) 중 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다. 이에 대해서는 상술한 내용이 적용될 수 있다. 이에, 제2 카메라 엑추에이터는 구동부를 통해 고배율 주밍 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 어셈블리(미도시됨)와 제2 렌즈 어셈블리(미도시됨)는 구동부와 가이드 핀(미도시됨)을 통해 이동하는 이동 렌즈(moving lens)일 수 있으며, 제3 렌즈 어셈블리(미도시됨)는 고정 렌즈일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제3 렌즈 어셈블리(미도시됨)는 광을 특정 위치에 결상하는 집광자(focator)의 기능을 수행할 수 있고, 제1 렌즈 어셈블리(미도시됨)는 집광자인 제3 렌즈 어셈블리(미도시됨)에서 결상된 상을 다른 곳에 재결상시키는 변배자(variator) 기능을 수행할 수 있다. 한편, 제1 렌즈 어셈블리(미도시됨)에서는 피사체와의 거리 또는 상거리가 많이 바뀌어서 배율변화가 큰 상태일 수 있으며, 변배자인 제1 렌즈 어셈블리(미도시됨)는 광학계의 초점거리 또는 배율변화에 중요한 역할을 할 수 있다. 한편, 변배자인 제1 렌즈 어셈블리(미도시됨)에서 결상되는 상점은 위치에 따라 약간 차이가 있을 수 있다. 이에 제2 렌즈 어셈블리(미도시됨)는 변배자에 의해 결상된 상에 대한 위치 보상 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 제2 렌즈 어셈블리(미도시됨)는 변배자인 제1 렌즈 어셈블리(미도시됨)에서 결상된 상점을 실제 이미지 센서 위치에 정확히 결상시키는 역할을 수행하는 보상자(compensator) 기능을 수행할 수 있다.
이미지 센서(IS)는 제2 카메라 엑추에이터의 내측에 또는 외측에 위치할 수 있다. 실시예로는, 도시한 바와 같이 이미지 센서(IS)가 제2 카메라 엑추에이터의 내측에 위치할 수 있다. 이미지 센서(IS)는 광을 수신하고, 수광된 광을 전기신호로 변환할 수 있다. 또한, 이미지 센서(IS)는 복수 개의 픽셀이 어레이 형태로 이루어질 수 있다. 그리고 이미지 센서(IS)는 광축 상에 위치할 수 있다.
도 22는 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용된 이동 단말기의 사시도이고,
도 22를 참조하면, 실시예의 이동단말기(1500)는 후면에 제공된 카메라 모듈(1000), 플래쉬모듈(1530), 자동초점장치(1510)를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(1000)은 이미지 촬영 기능 및 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 예컨대, 카메라 모듈(1000)은 이미지를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다.
카메라 모듈(1000)은 촬영 모드 또는 화상 통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지 영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다.
처리된 화상 프레임은 소정의 디스플레이부에 표시될 수 있으며, 메모리에 저장될 수 있다. 이동단말기 바디의 전면에도 카메라(미도시)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 카메라 모듈(1000)은 제1 카메라 모듈(1000)과 제2 카메라 모듈(1000)을 포함할 수 있고, 제1 카메라 모듈(1000A)에 의해 AF 또는 줌 기능과 함께 OIS 구현이 가능할 수 있다.
플래쉬모듈(1530)은 내부에 광을 발광하는 발광 소자를 포함할 수 있다. 플래쉬모듈(1530)은 이동단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다.
자동초점장치(1510)는 발광부로서 표면 광 방출 레이저 소자의 패키지 중의 하나를 포함할 수 있다.
자동초점장치(1510)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 자동초점장치(1510)는 카메라 모듈(1000)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예컨대 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다.
자동초점장치(1510)는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자를 포함하는 발광부와, 포토 다이오드와 같은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수광부를 포함할 수 있다.
도 23은 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용된 차량의 사시도이다.
예를들어, 도 23은 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)이 적용된 차량 운전 보조 장치를 구비하는 차량의 외관도이다.
도 23을 참조하면, 실시예의 차량(700)은, 동력원에 의해 회전하는 바퀴(13FL, 13FR), 소정의 센서를 구비할 수 있다. 센서는 카메라센서(2000)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
카메라(2000)는 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)이 적용된 카메라 센서일 수 있다. 실시예의 차량(700)은, 전방 영상 또는 주변 영상을 촬영하는 카메라센서(2000)를 통해 영상 정보를 획득할 수 있고, 영상 정보를 이용하여 차선 미식별 상황을 판단하고 미식별시 가상 차선을 생성할 수 있다.
예를 들어, 카메라센서(2000)는 차량(700)의 전방을 촬영하여 전방 영상을 획득하고, 프로세서(미도시)는 이러한 전방 영상에 포함된 오브젝트를 분석하여 영상 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 카메라센서(2000)가 촬영한 영상에 차선, 인접차량, 주행방해물, 및 간접 도로 표시물에 해당하는 중앙 분리대, 연석, 가로수 등의 오브젝트가 촬영된 경우, 프로세서는 이러한 오브젝트를 검출하여 영상 정보에 포함시킬 수 있다. 이 때, 프로세서는 카메라센서(2000)를 통해 검출된 오브젝트와의 거리 정보를 획득하여, 영상 정보를 더 보완할 수 있다.
영상 정보는 영상에 촬영된 오브젝트에 관한 정보일 수 있다. 이러한 카메라센서(2000)는 이미지 센서와 영상 처리 모듈을 포함할 수 있다.
카메라센서(2000)는 이미지 센서(예를 들면, CMOS 또는 CCD)에 의해 얻어지는 정지 영상 또는 동영상을 처리할 수 있다.
영상 처리 모듈은 이미지센서를 통해 획득된 정지 영상 또는 동영상을 가공하여, 필요한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 프로세서에 전달할 수 있다.
이 때, 카메라센서(2000)는 오브젝트의 측정 정확도를 향상시키고, 차량(700)과 오브젝트와의 거리 등의 정보를 더 확보할 수 있도록 스테레오 카메라를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 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 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 하부에 배치되는 홀더;
    상기 홀더 내에 배치되는 회전부;
    상기 회전부 상에 배치되는 광학 부재; 및
    상기 회전부를 가압하여 상기 광학 부재를 제1 축으로 틸트시키는 제1 구동부 및 제2 축으로 틸트시키는 제2 구동부;를 포함하고,
    상기 회전부는,
    내측에 배치되는 제1 회전 플레이트;
    상기 제1 회전 플레이트 외측에 배치되는 제2 회전 플레이트;
    상기 제2 회전 플레이트 외측에 배치되는 고정 플레이트;
    상기 제1 회전 플레이트와 상기 제2 회전 플레이트 사이에서 상기 제1 축에 대응하여 위치한 제1 브릿지; 및
    상기 제2 회전 플레이트와 상기 고정 플레이트 사이에서 상기 제2 축에 대응하여 위치한 제2 브릿지;를 포함하는 카메라 엑추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 브릿지는 상기 제1 회전 플레이트를 상기 제2 축으로 이등분하는 가상선 상에 위치하는 카메라 엑추에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 브릿지는 상기 제2 회전 플레이트와 상기 제1 축으로 이등분한 가상선 상에 위치하는 카메라 엑추에이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동부는,
    광축 방향으로 신축하는 제1 압전부;
    상기 제1 압전부와 연결되는 제1 링크부;
    상기 제1 링크부와 연결되는 제1 이동부;
    상기 제1 이동부와 연결되어 상기 제1 회전 플레이트와 접하는 제1 가동부; 및
    상기 제1 회전 플레이트와 인접하게 배치되어 상기 제1 회전 플레이트를 당기는 제1 흡인부;를 포함하는 카메라 엑추에이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 구동부는,
    광축 방향으로 신축하는 제2 압전부;
    상기 제2 압전부와 연결되는 제2 링크부;
    상기 제2 링크부와 연결되는 제2 이동부;
    상기 제2 이동부와 연결되어 상기 제2 회전 플레이트와 접하는 제2 가동부; 및
    상기 제2 회전 플레이트와 인접하게 배치되는 상기 제2 회전 플레이트를 당기는 제2 흡인부;를 포함하는 카메라 엑추에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 링크부 및 상기 제1 이동부는 상기 제1 압전부의 기계적 변형에 대응하여 이동하고,
    상기 제2 링크부 및 제2 이동부는 상기 제2 압전부의 기계적 변형에 대응하여 이동하고,
    상기 제1 이동부는 상기 제1 링크부가 소정의 속도 이상으로 이동하는 경우에 상기 제1 링크부에 대한 위치를 변경하고,
    상기 제2 이동부는 상기 제2 링크부가 소정의 속도 이상으로 이동하는 경우에 상기 제2 링크부에 대한 위치를 변경하는 카메라 엑추에이터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 홀더 내에 배치되는 브라켓;을 더 포함하는 카메라 엑추에이터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 브라켓은,
    상기 홀더 상에 배치되는 브라켓 지지부;
    상기 브라켓 지지부 상에 위치하는 제1 돌출부와 제2 돌출부; 및
    상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌추부와 광축 방향으로 이격 배치되는 제3 돌출부;를 포함하는 카메라 엑추에이터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 제1 홀을 포함하고,
    상기 제2 돌출부는 제2 홀을 포함하고,
    상기 제3 돌출부는 제3 홀 및 제4 홀을 포함하고,
    상기 제1 홀은 상기 제3 홀과 상기 광축 방향으로 중첩되고,
    상기 제2 홀은 상기 제4 홀과 상기 광축 방향으로 중첩되는 카메라 엑추에이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 링크부는 상기 제2 홀 및 상기 제4 홀을 관통하고,
    상기 제2 링크부는 상기 제1 홀 및 상기 제3 홀을 관통하는 카메라 엑추에이터.
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