KR20220029963A - 카메라용 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 카메라용 액추에이터는 제1가이드레일이 형성되는 하우징; 상기 제1가이드레일과 직교하는 방향으로 제2홈부레일이 형성되며 제1마그네트가 구비되는 제1캐리어; 상기 하우징과 상기 제1캐리어 사이에 배치되며, 상기 제1가이드레일과 대면하는 제1홈부레일 및 상기 제2홈부레일과 대면하는 제2가이드레일에 형성되는 제2캐리어; 상기 제2캐리어에 구비되는 제2마그네트; 상기 제1마그네트와 대면하며 상기 제1캐리어를 광축과 수직한 제1방향으로 구동시키는 제1코일; 상기 제2마그네트와 대면하며 상기 제2캐리어를 광축 및 상기 제1방향 모두와 수직한 제2방향으로 구동시키는 제2코일; 및 상기 제1캐리어에 구비되며 상기 제2마그네트와 인력을 발생시키는 밸런스요크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라용 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈{ACTUATOR FOR CAMERA AND CAMERA MODULE INCLUDING IT}

본 발명은 카메라용 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 OIS를 구현하는 이동체의 인력 구조를 개선하여 구동 성능을 향상시킨 카메라용 액추에이터 등에 관한 것이다.

영상 처리에 대한 하드웨어 기술이 발전하고 영상 촬영 등에 대한 사용자 니즈가 높아짐에 따라, 독립된 카메라 장치는 물론, 휴대폰, 스마트폰 등과 같은 모바일 단말에 장착된 카메라 모듈 등에 오토포커스(AF, Auto Focus), 손떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 등의 기능이 구현되고 있다.

오토포커스(자동초점조절) 기능은 렌즈 등이 탑재된 캐리어를 광축 방향으로 선형 이동하여 피사체와의 초점 거리를 조정함으로써 렌즈 후단에 구비된 이미지센서(CMOS, CCD 등)에 선명한 이미지가 생성되도록 하는 기능을 의미한다.

손떨림 보정 기능은 손떨림에 의하여 렌즈의 흔들림이 발생하는 경우 그 흔들림을 보상하는 방향으로 렌즈가 탑재된 캐리어를 적응적으로 이동시킴으로써 영상의 선명도를 개선하는 기능을 의미한다.

오토포커스 또는 OIS 기능을 구현하는 대표적인 방법 중 하나는 이동체(캐리어)에 마그네트(코일)를 설치하고 고정체(하우징, 또는 다른 형태의 캐리어 등)에 코일(마그네트)을 설치한 후, 코일과 마그네트 사이에 전자기력을 발생시킴으로써 이동체를 광축 방향 또는 광축과 수직한 방향으로 이동시키는 방법이다.

최근 더욱 높아진 사용자 니즈(needs)를 충족하고 사용자 편의성 등을 더욱 다양하게 구현하기 위하여 초점 거리를 다양하게 가변적으로 조절할 수 있거나 또는 원거리의 영상을 촬영할 수 있는 등의 스펙을 가지는 렌즈가 모바일 단말에 장착되고 있다.

이러한 렌즈의 경우 렌즈 자체의 고유한 광학적 특성에 의하여 렌즈와 이미지센서 사이에 충분한 거리가 확보되어야 하며, 나아가 렌즈(렌즈가 장착된 캐리어)를 선형 이동시켜 자동초점 등을 구현하기 위하여 렌즈가 선형 이동할 수 있는 더욱 확장된 거리 또한 확보되도록 설계되어야 한다.

또한, 이러한 사양(스펙)의 액추에이터 등을 구현하기 위해서는 액추에이터의 크기, 형상 및 구조 등의 측면에서 변화가 수반되게 되므로 단순히 종래 방법과 같이 이동체를 전자기력으로 이동시키는 구성만으로는 이러한 액추에이터를 최적화시킬 수 없다는 문제점이 있다.

나아가 광축과 수직한 두 방향의 조합된 방향으로 이동체를 이동시켜 OIS를 구현하는 경우, 특정 방향으로 이동하는 캐리어(이동체)가 대접이 지속적으로 유지되어야 할 볼로부터 이탈되는 등의 틸트(tilt) 현상이 발생하여 구동 정밀성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, OIS의 구현을 위한 이동체(캐리어)에 평형적인 인력이 지속적으로 유지되도록 하는 구조적 개선을 통하여 이동체의 틸트 현상을 원천적으로 억제시킴으로써 구동 성능을 더욱 정밀하게 구현할 수 있는 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 카메라용 액추에이터는 제1가이드레일이 형성되는 하우징; 상기 제1가이드레일과 직교하는 방향으로 제2홈부레일이 형성되며 제1마그네트가 구비되는 제1캐리어; 상기 하우징과 상기 제1캐리어 사이에 배치되며, 상기 제1가이드레일과 대면하는 제1홈부레일 및 상기 제2홈부레일과 대면하는 제2가이드레일에 형성되는 제2캐리어; 상기 제2캐리어에 구비되는 제2마그네트; 상기 제1마그네트와 대면하며 상기 제1캐리어를 광축과 수직한 제1방향으로 구동시키는 제1코일; 상기 제2마그네트와 대면하며 상기 제2캐리어를 광축 및 상기 제1방향 모두와 수직한 제2방향으로 구동시키는 제2코일; 및 상기 제1캐리어에 구비되며 상기 제2마그네트와 인력을 발생시키는 밸런스요크를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제1가이드레일 및 상기 제1홈부레일 사이에 배치되는 제1볼; 상기 제2가이드레일 및 상기 제2홈부레일 사이에 배치되는 제2볼; 상기 하우징에 구비되며 상기 제1마그네트에 인력을 발생시키는 제1요크; 및 상기 하우징에 구비되며 상기 제2마그네트에 인력을 발생시키는 제2요크를 더 포함하여 구성될 수 있다.

나아가 본 발명은 상기 하우징에 구비되며, 렌즈조립체를 통과한 광의 경로를 반사시키는 제1반사계를 더 포함할 수 있으며 이 경우 본 발명의 상기 제1캐리어는 광축을 기준으로 상방향으로 돌출된 형상을 가지며 상기 렌즈조립체가 탑재되는 마운터; 및 상기 제1반사계를 위한 제1공간이 상기 마운터의 하부에 형성되도록 일측이 개방된 형상을 가지며 상기 제2홈부레일이 형성되는 몸체부를 포함할 수 있고, 상기 제1마그네트는 상기 몸체부에 구비되되, 상기 제1방향을 기준으로 상기 제1공간의 반대 방향에 위치하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 제2캐리어는 상기 제1공간과 대응되는 위치에 제2공간이 형성되고 상기 제1방향을 기준으로 상기 제2공간의 반대 방향에 제3공간이 형성되도록 일측과 타측이 개방된 형상을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

나아가 본 발명의 상기 제2캐리어는 상기 제1방향으로 연장된 형상을 가지며, 상기 제1가이드레일이 상부에 형성되고 제2홈부레일이 하부에 형성되는 서브프레임을 포함할 수 있으며 이 경우 상기 서브프레임은 상기 제1방향을 기준으로 대칭되는 위치에 복수 개로 구비되도록 구성될 수 있으며 이 경우 본 발명의 상기 제1마그네트는 상기 제3공간을 통하여 하방으로 돌출되도록 구비될 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 상기 밸런스요크는 상기 제1캐리어의 몸체부 하면에 구비되되, 상기 몸체부의 가운데 부분을 기준으로 상기 제1마그네트의 반대 방향으로 편향된 위치에 구비될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 상기 밸런스요크가 상기 제2마그네트와 대면하는 너비는 상기 제2요크가 상기 제2마그네트와 대면하는 너비보다 작도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의할 때, OIS를 구현하는 각 방향별 캐리어의 개별 이동이 더욱 독립적으로 구현됨은 물론, 이동체 전체적으로 균형을 유지할 수 있도록 이동체에 인력을 발생시키는 구조를 개선함으로써 이동체의 틸트 현상을 원천적으로 방지할 수 있으며, 구동 정밀성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의할 때, 빛의 경로를 반사시키는 반사계(광학계)의 전단에 구비된 렌즈조립체의 각 방향별 이동을 제어하여 OIS를 구현하되, 그 이동을 선형적으로 제어하도록 구현함으로써 OIS 구현을 위한 구조를 더욱 단순화시킬 수 있음은 물론, 선형 이동 제어에 따른 구동 정밀성을 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 의하는 경우, 각 방향별 이동체, 해당 이동체에 구비되는 마그네트 및 이들 마그네트에 인력을 발생시키는 요크를 구조적으로 계층화시킴으로써 각 방향별 독립된 이동을 더욱 효과적으로 유도할 수 있으며, 상위 캐리어와 요크 사이의 인력이 하부 캐리어에도 자연스럽게 작용하도록 할 수 있어 장치 자체의 구성을 더욱 간소화시킬 수 있음은 물론, 더욱 안정적인 구동 성능을 구현할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 카메라용 액추에이터 및 카메라 모듈의 전체적인 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 카메라용 액추에이터의 상세 구성을 도시한 도면,
도 3은 X축방향 OIS를 구현하는 본 발명의 상세 구성을 도시한 도면,
도 4는 Y축방향 OIS를 구현하는 본 발명의 상세 구성을 도시한 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명의 구성들 사이에 인력이 작용하는 관계를 설명하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 카메라용 액추에이터(이하 '액추에이터'라 지칭한다)(100) 및 이를 포함하는 카메라 모듈(1000)의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 액추에이터(100)는 독립된 형태의 단일 장치로도 구현될 수 있음은 물론이며, 실시형태에 따라서 렌즈조립체(50) 등을 포함하는 카메라 모듈(1000)로도 구현될 수 있다.

도 1은 모바일 단말의 메인 기판 등에 입설(立設)되는 형태의 실시예를 도시한 도면으로서, 실시형태에 따라서 이와는 달리 도 1의 XY평면에 해당하는 액추에이터(100)의 면부가 메인 기판 등에 설치되는 형태로도 구현될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 액추에이터(100)는 광축 방향(Z축 방향)으로 입사된 피사체의 광(LIGHT)을 특정 방향으로 반사(굴절)시키는 반사계(140)가 포함될 수 있다.

이 경우, 본 발명의 일 실시예에 의한 카메라 모듈(1000)은 반사계(140)에서 유출된 빛을 다시 복수 회 반사(굴절)시켜 이미지센서(CMOS, CCD 등)(300)로 유입시키는 제2반사계(200)를 포함할 수 있다.

즉, 도 1의 상단 및 하단에 도시된 도면과 같이 피사체의 빛은 렌즈조립체(50)를 통과한 후, 제1반사계(140)에 의하여 그 경로가 변경되며 다시 제2반사계(200)에 의한 복수 회 반사를 통하여 이미지센서(300)로 최종 유입된다.

이와 같이 구성되는 경우, 제2반사계(200)에 의하여 굴절되는 빛-경로(light path)가 이중으로 형성되므로 제2반사계(200)의 이동(도 1기준 Y축 방향)에 의하여 렌즈조립체(50)의 초점 거리가 조정될 수 있음은 물론, 제2반사계(200)의 실제 이동거리의 2배가 되는 초점 거리가 조정되어 구동 정밀성을 높이고 나아가 시간 응답 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 카메라 모듈(1000)의 경우 종래와 같이 특정 방향으로 지나치게 연장되는 형상이나 구조를 효과적으로 극복할 수 있어 공간적 활용도 및 구조 설계의 효율성 등 또한, 더욱 높일 수 있다.

상기 제1반사계(140) 및 제2반사계(200)는 액추에이터(100) 또는 카메라 모듈(1000)의 물리적 또는 광학적 물성이나 특성 등에 기초하여 거울(mirror) 또는 프리즘(prism) 등과 같이 경로를 변경시킬 수 있는 다양한 재질로 이루어질 수 있으며 광학적 소실을 방지하는 등 광학적 특성을 더욱 높이기 위하여 글라스 재질로 구현되는 것이 바람직하다.

본 발명의 액추에이터(100)는 후술되어 상세히 설명되는 바와 같이 피사체의 빛이 유입되는 렌즈조립체(50)를 광축과 수직한 평면을 형성하는 두 축의 조합된 방향으로 렌즈조립체(50)를 이동시킴으로써 OIS를 구현하는 장치에 해당한다.

이하 본 발명의 설명에 있어, 렌즈조립체(50)로 빛이 들어가는 경로에 대응되는 방향축 즉, 렌즈조립체(50)를 수직으로 관통하는 방향에 대응하는 방향축을 광축(Z축)으로 정의하며, 이 광축(Z축)과 수직한 평면상의 두 축 방향을 Y축 방향(제1방향) 및 X축 방향(제2방향)으로 정의한다.

또한, 본 발명의 렌즈조립체(50)는 하나 또는 둘 이상의 렌즈가 포함되는 형태로 구현될 수 있으며, 복수 개의 렌즈가 포함되는 경우 실시형태에 따라서 추가적인 광학적인 수단이 더 포함될 수도 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 액추에이터(100)의 상세 구성을 도시한 도면이다. 도 2 등에 도시된 바와 같이 본 발명의 액추에이터(100)는 하우징(110), 제1캐리어(120), 제2캐리어(130), 케이스(150), 회로기판(170), 제1캐리어(120)에 구비되는 제1마그네트(M1), 제2캐리어(130)에 구비되는 제2마그네트(M2), 상기 회로기판(170)에 탑재되는 제1코일(C1) 및 제2코일(C2) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 하우징(110)은 액추에이터(100)의 기본적인 프레임 구조에 해당하는 구성으로서, 후술되는 본 발명의 다른 구성들을 수용하는 공간 등을 제공하는 구성에 해당한다.

케이스(150)는 하우징(110)에 결합되는 구성으로서, 내부 구성품을 물리적으로 보호함은 물론, 자기장 차폐 등과 같은 기능을 수행하는 일종의 쉴드 캔(shield can)으로 기능할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의할 때, 하우징(110)의 가운데 하단(Y축 기준) 부분에는 제1반사계(140)가 설치될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이 제1반사계(140)는 광축 방향(Z축 방향)으로 유입된 피사체의 빛을 특정 방향(도 2 기준, Y축 방향)으로 반사시킨다.

제1반사계(140)의 후단(Y축 기준)에는 실시형태에 따라서 도 1을 참조하여 설명된 제2반사계(200) 등과 같은 추가 구성이 설치될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 액추에이터(100)는 광축(Z축)을 기준으로 하우징(110), 제2캐리어(130) 및 제1캐리어(120)가 계층화되는 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 제2캐리어(130)는 하우징(110)과 제1캐리어(120) 사이에 위치하는 구성으로서 X축 방향 OIS가 구동되면 하우징(110)을 기준으로 광축과 수직한 일 방향인 X축 방향(제2방향)으로 선형 이동한다.

제2캐리어(130)의 상부(Z축 기준)에 구비되며 렌즈조립체(50)가 탑재되는 제1캐리어(120)는 후술되는 바와 같이 제2캐리어(130)에 형성된 레일 구조와 수직을 이루는 레일 구조를 가지므로 제1캐리어(120)가 X축 방향으로 이동하는 경우 제1캐리어(120)와 함께 X축 방향으로 이동한다.

이와 같이 제2캐리어(130)가 X축 방향으로 이동하면 제1캐리어(120)에 탑재된 렌즈조립체(50) 또한, X축 방향으로 이동하게 되므로 X축 방향의 손떨림이 보정된다.

이러한 점에서 X축 방향 OIS와 관련하여 제2캐리어(130)는 이동체에 해당하며 이에 상응하는 관점에서 하우징(110)은 고정체에 해당한다.

한편, Y축 방향 OIS가 구동되면 본 발명의 제1캐리어(120)는 제2캐리어(130)를 기준으로 광축 및 X축 방향 모두와 수직을 이루는 Y축 방향(제1방향)으로 선형 이동한다.

이와 같이 제1캐리어(120)가 Y축 방향으로 선형 이동하면, 제1캐리어(120)에 탑재된 렌즈조립체(50) 또한, Y축 방향으로 선형 이동하게 되므로 Y축 방향의 손떨림이 보정된다.

제1캐리어(120) 및 제2캐리어(130)를 물리적으로 이동시키는 구동부는 외부 제어신호나 감지된 신호 체계 등을 이용하여 상기 캐리어(120, 130)를 특정 방향으로 이동시킬 수 있다면 형상기억합금(Shape Memory Alloy, SMA), 압전소자, 초소형 정밀 기계 시스템(Micro Electro Mechanical System, MEMS) 등 다양한 적용례로 구현될 수 있음은 물론이다.

다만, 장치 소형화, 소비전력, 소음 억제, 공간 활용, 선형적 이동 특성, 정밀 제어 등의 효율성을 고려하여 상기 구동부는 마그네트와 코일 사이에 발생하는 전자기력을 적용하는 형태로 구현하는 것이 바람직하다.

도 3은 X축 방향(제2방향) OIS를 구현하는 본 발명의 상세 구성을 도시한 도면이며, 도 4는 Y축 방향(제1방향) OIS를 구현하는 본 발명의 상세 구성을 도시한 도면이다.

이하에서는 도 3 및 도 4 등을 참조하여 X축 방향 및 Y축 방향 OIS를 구현하는 본 발명의 구체적인 구성에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

앞서 설명된 바와 같이 본 발명의 제2캐리어(130)는 하우징(110)을 기준으로 제2방향(X축 방향)으로 이동하는 이동체에 해당한다.

제2코일(C2)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되면 제2코일(C2)과 대면하는 방향에 위치하며 제2캐리어(130)에 구비되는 제2마그네트(M2)에 전자기력이 발생되고 이 발생된 전자기력에 의하여 제2캐리어(130)가 X축 방향으로 선형이동하게 된다.

실시형태에 따라서 감지센서가 더 포함될 수 있는데, 이 경우 감지센서가 제2캐리어(130)의 위치를 감지하고 그에 해당하는 신호를 구동 드라이버로 전달하면 구동 드라이버는 이에 대응되는 크기와 방향의 전원이 제2코일(C2)로 인가되도록 제어한다.

상기 감지센서는 홀 효과(hall effect)를 이용하여 감지 영역 내에 존재하는 마그네트의 자기장 크기 및 방향의 변화를 감지하고 그에 따른 전기적 신호를 출력하는 홀센서(hall sensor)(도 3의 H2)로 구현될 수 있다.

이와 같이 감지센서가 홀센서로 구현되는 경우 홀센서(H2)는 제2캐리어(130)에 구비된 제2마그네트(M2)의 자기력의 크기 및/또는 방향을 감지하고 그에 대응되는 신호를 출력하도록 구성된다.

홀센서(H2)의 감지 및 구동 드라이버의 제어 프로세싱이 피드백 제어를 통하여 순환적으로 적용됨으로써 구동 정밀성이 더욱 향상될 수 있다. 구동드라이버는 SOC 등을 통하여 홀센서(H2)와 통합된 단일 전자부품(chip)으로 구현될 수 있음은 물론이다.

도 3 하단의 단면도(XY평면 기준)에 도시된 바와 같이 하우징(110)에는 X축 방향으로 연장된 형상의 제1가이드레일(111)이 형성되며, 제2캐리어(130)에는 제1가이드레일(111)과 대면하며 제1가이드레일(111)과 동일하게 X축 방향으로 연장된 형상을 가지는 제1홈부레일(131)이 형성된다.

실시형태에 따라서 이 제1가이드레일(111)과 제1홈부레일(131) 사이에는 도 3에 도시된 바와 같이 제2볼(B2)이 배치될 수 있는데, 선형성에 대한 효과적인 가이딩이 구현되도록 제2볼(B2)은 제1가이드레일(111) 또는/및 제1홈부레일(131) 중 하나 이상에 그 일부가 수용될 수 있다.

이와 같이 제2볼(B2)이 구비되는 경우, 제2캐리어(130)는 제2볼(B2)을 통하여 하우징(110)과 적절한 간격을 유지하며 제2볼(B2)의 이동(moving), 구름(rolling) 등에 의한 최소화된 마찰력으로 더욱 유연하게 선형 이동할 수 있어 소음의 감소는 물론, 제2캐리어(130)의 선형 이동을 위한 구동력을 최소화시킬 수 있다.

본 발명의 하우징(110)에는 제2마그네트(M2)와 인력을 발생시키는 제2요크(162)(도 2 등 참조)가 구비된다. 제2요크와 제2마그네트(M2) 사이에 발생되는 이 인력에 의하여 제2캐리어(130)가 하우징(110) 방향으로 밀착되므로 제2캐리어(130)와 제2볼(B2) 사이 그리고 하우징(110)과 제2볼(B2) 사이의 대접 유지력이 효과적으로 지속될 수 있다.

도 3 및 도 4 등에 도시된 바와 같이, 상기 제2캐리어(130)의 상부에는 제2가이드레일(132)이 형성되며, 이 제2가이드레일(132)은 제2캐리어(130)의 하부에 형성되는 제1홈부레일(131)과 직교하는 방향 즉, 제1방향(Y축 방향)으로 연장된 형상을 가진다.

본 발명의 제1캐리어(120)는 도 4 등에 도시된 바와 같이 제2캐리어(130)의 상부(Z축 기준)에 위치하며, 제1캐리어(120)의 하부에는 제2캐리어(130)에 구비되는 제2가이드레일(132)과 대면하는 제2홈부레일(122)이 형성된다.

제2캐리어(130)의 제2가이드레일(132)과 제1캐리어(120)의 제2홈부레일(122) 사이에는 제1볼(B1)이 배치될 수 있다. 제1볼(B1)의 기능 및 제1볼(B1)에 의한 제1캐리어(120)의 선형 이동 등에 대한 내용은 앞서 설명된 제2볼(B2) 및 제2캐리어(130)의 선형 이동 등에 대한 내용과 대응되므로 상세한 설명은 생략한다.

제1마그네트(M1)는 제1캐리어(120)에 탑재되는 구성으로서, 회로기판(170)에 실장된 형태로 하우징(110) 측에 구비되는 제1코일(C1)과 대면하도록 배치된다.

제1코일(C1)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되면 제1코일(C1)과 제1마그네트(M1) 사이에 전자기력이 발생하고 이 발생된 전자기력에 의하여 제1캐리어(120)가 광축과 수직한 제1방향(Y축 방향)으로 선형 이동한다. 이러한 제1방향 OIS 구동에도 앞서 기술된 바와 같이 구동드라이버와 홀센서(H1)가 적용될 수 있음은 물론이다.

실시형태에 따라서, 제1마그네트(M1)가 제1코일(C1)에 더욱 근접할 수 있도록 도 4에 도시된 바와 같이 제1마그네트(M1)는 하방(Z축 기준)으로 돌출되는 구조로 몸체부(125)의 하부에 구비되도록 구성되는 것이 바람직하다.

제1캐리어(120)는 구체적으로 광축을 기준으로 상방향으로 돌출된 형상을 가지며 렌즈조립체(50)가 탑재되는 마운터(121) 및 몸체부(125)를 포함할 수 있다.

상기 몸체부(125)는 앞서 기술된 제1마그네트(M1)가 구비되며, 제2홈부레일(122)이 형성되는 구성으로서, 하우징(110)에 제1반사계(140)가 설치되는 실시예의 경우, 제1반사계(140)의 점유 공간이 확보되도록 하는 제1공간(127)이 상기 마운터(121)의 하부에 형성되도록 일측이 개방된 형상을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 일측에 제1공간(127)이 형성되도록 구성되는 경우, 본 발명의 제1마그네트(M1)는 상기 몸체부(125)에 구비되되, 상기 제1방향(Y축 방향)을 기준으로 제1공간(127)의 반대 방향에 위치하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 제1캐리어(120)의 형상이나 구조적 특징에 상응할 수 있도록 본 발명의 제2캐리어(130)는 하나 이상의 서브프레임(135)을 가지도록 구성될 수 있다.

제1방향(Y축방향)으로 연장된 형상을 가지는 서브프레임(135)은 제2가이드레일(132)이 상부에 형성되고 제2홈부레일(122)이 하부에 형성된다.

선형 이동이 더욱 효과적으로 구현되도록 도 3 등에 예시된 바와 같이 상기 서브프레임(135)은 제1방향(Y축 방향)을 기준으로 대칭되는 위치에 나란하게 배치되는 복수 개로 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 제2캐리어(130)는 자신의 상부에 위치하는 제1캐리어(120)의 구조적 특징과 상응할 수 있도록 제1캐리어(120)의 제1공간(127)과 대응되는 위치에 제2공간(137)이 형성되며, 상기 제2공간(137)의 반대 방향으로는 제3공간(139)이 형성되도록 양 측이 각각 개방된 형상을 가지도록 구성될 수 있다.

제2캐리어(130)의 제2공간(137)은 제1캐리어(120)의 제1공간(127)과 함께 제1반사계(140)를 위한 공간이며, 제3공간(139)은 제1캐리어(120)에서 하방으로 돌출되는 형상으로 구비되는 제1마그네트(M1)를 위한 공간에 해당한다.

이와 같이 제1캐리어(120)와 제2캐리어(130)는 제2볼(B2)이 사이에 위치하는 제2가이드레일(132)과 제2홈부레일(122)의 대면구조, 제1공간(127)과 제2공간(137)의 상응구조, 제3공간(139)과 제1마그네트(M1)의 상응구조 등을 통하여 전체적으로 상호 유기적인 계층적 구조를 형성할 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 구성들 사이에 인력이 작용하는 관계를 설명하는 도면이다.

본 발명의 하우징(110)에는 제1캐리어(120)에 구비되는 제1마그네트(M1)와 인력을 발생시키는 제1요크(161)가 구비된다.

이와 같이 하우징(110)에 구비된 제1요크(161)와 제1캐리어(120)에 구비된 제1마그네트(M1) 사이에 인력이 발생하면, 제1캐리어(120)가 하우징(110) 방향으로 당겨져 제2캐리어(130)와 밀착되고, 이러한 인력의 작용에 의하여 제1캐리어(120)는 제1볼(B1)과의 점접촉을 지속적으로 유지할 수 있게 된다.

또한, 제1캐리어(120)와 하우징(110) 사이에 제2캐리어(130)가 배치되므로 이 인력은 제1캐리어(120)가 제2캐리어(130)를 하방으로 가압하는 힘으로도 작용하게 되어 제2캐리어(130)가 하우징(110) 방향으로 더욱 효과적으로 밀착되도록 유도할 수 있다.

제1요크(161)와 제2요크(162)는 금속 재질과 같이 마그네트와 인력을 발생시킬 수 있는 자성 재질로 이루어지며, 실시형태에 따라서 개별 구성으로 구현될 수 있음은 물론, 도 2에 예시된 바와 같이 단일의 요크(160)로도 구현될 수 있다.

더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 본 발명의 제1캐리어(120)에는 밸런스요크(180)가 구비될 수 있다. 이 밸런스요크(180)는 자성재질로 이루어지며 제2캐리어(130)에 구비된 제2마그네트(M2)와 인력을 발생시킨다.

앞서 살펴본 바와 같이 제1캐리어(120)에 구비되는 제1마그네트(M1)와 하우징(110)에 구비되는 제1요크(161) 사이에 발생되는 인력에 의하여 제1캐리어(120)가 하우징(110) 방향으로 밀착된다.

그러나 제1마그네트(M1)가 한쪽으로 편향되어 위치하는 경우 제1마그네트(M1)와 제1요크(161) 사이의 인력 또한, 편향되어 작용하게 되므로 제1마그네트(M1)가 구비되지 않은 반대편 부분에서는 들뜸 현상이 발생될 수 있고 이로 인하여 제2캐리어(130)가 특정 방향으로 기울어지는 틸트 현상이 발생될 수 있다.

특히 제2캐리어(130)가 고속으로 진퇴 이동하는 경우 이동 및 정지 등의 상태 변화에 따른 힘이 가해져 이러한 틸트 현상이 심화될 수 있다.

본 발명은 이러한 틸트 현상을 원천적으로 억제하기 위하여 밸런스요크(180)를 포함한다. 제1캐리어(120)에 구비되는 밸런스요크(180)는 제1캐리어(120)의 하부(광축 기준)에 구비되며, 제2캐리어(130)에 구비되는 제2마그네트(M2)와 인력을 발생시킨다.

즉, 제1캐리어(120)의 제1마그네트(M1)는 하우징(110)에 구비되는 제1요크(161)와 인력을 발생시키고, 제1캐리어(120)에 구비되는 구성으로서 제1마그네트(M1)와 다른 위치에 구비되는 밸런스요크(180)는 제2캐리어(130)에 구비되는 제2마그네트(M2)와 인력을 발생시킨다.

이와 같이 제1캐리어(120)에서 인력이 발생되는 구성을 제1마그네트(M1)와 밸런스요크(180)로 이원화시키고, 이원화된 이들이 서로 다른 객체인 하우징(110)과 제2캐리어(130)에 구비된 제1요크(161)와 제2마그네트(M2) 각각과 인력이 발생되도록 하는 유기적인 관계를 통하여 제1캐리어(120)는 제2캐리어(130)에서 이격되지 않고 수평 내지 평형 자세를 지속할 수 있게 된다.

또한, 밸런스요크(180)와 제2마그네트(M2) 사이에 발생되는 인력은 제1캐리어(120)와 제2캐리어(130)의 밀착력을 향상시키므로 제1캐리어(120)와 제1볼(B1) 사이 그리고 제2캐리어(130)와 제1볼(B1) 사이의 대접 효율성 또한 향상시킬 수 있게 된다.

구체적으로 밸런스요크(180)는 제1캐리어(120)의 몸체부(125) 하면에 구비되되, 몸체부(125)의 가운데 부분을 기준으로 상기 제1마그네트(M1)의 반대 반향으로 편향된 위치에 구비되며, 나아가 그 직하방에 제2마그네트(M2)가 위치하는 영역에 구비되는 것이 바람직하다.

제2마그네트(M2)는 상기 밸런스요크(180)와도 인력이 발생되며 앞서 기술된 바와 같이 하우징(110)에 구비되는 제2요크(162)와도 인력이 발생된다.

밸런스요크(180)의 주요 기능은 제1마그네트(M1)와 제1요크(161) 사이의 편향된 인력을 보정 내지 평형화시키는 것이므로 제2마그네트(M2)와 밸런스요크(180) 사이의 인력이 제2마그네트(M2)와 제2요크(162) 사이의 인력보다 강하게 되는 경우 제2캐리어(130)와 하우징(110) 사이에 들뜸 현상이 발생될 수 있다.

그러므로 밸런스요크(180)가 제2마그네트(M2)와 대면하는 너비는 제2요크(162)가 제2마그네트(M2)와 대면하는 너비보다 작도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 경우 밸런스요크(180)의 기능과 제2요크(162)의 기능이 상호 조화를 이룰 수 있어 제1캐리어(120)의 틸트 현상도 효과적으로 억제되며 나아가 제2캐리어(130)와 하우징(110) 사이의 밀착력도 효과적으로 유지될 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술된 본 발명의 설명에 있어 제1 및 제2 등과 같은 수식어는 상호 간의 구성요소를 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐이므로, 특정의 순서, 우선순위 등을 나타내기 위하여 사용되는 용어가 아니라고 해석되어야 한다.

본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.

1000 : 카메라 모듈
100 : 본 발명의 액추에이터 110 : 하우징
111 : 제1가이드레일 120 : 제1캐리어
121 : 마운터 122 : 제2홈부레일
125 : 몸체부 127 : 제1공간
130 : 제2캐리어 131 : 제1홈부레일
132 : 제2가이드레일 135 : 서브프레임
137 : 제2공간 139 : 제3공간
140 : 제1반사계 150 : 케이스
160 : 요크 161 : 제1요크
162 : 제2요크 170 : 회로기판
180 : 밸런스요크
C1 : 제1코일 C2 : 제2코일
M1 : 제1마그네트 M2 : 제2마그네트
B1 : 제1볼 B2 : 제2볼

Claims (9)

1. 제1가이드레일이 형성되는 하우징;
   상기 제1가이드레일과 직교하는 방향으로 제2홈부레일이 형성되며 제1마그네트가 구비되는 제1캐리어;
   상기 하우징과 상기 제1캐리어 사이에 배치되며, 상기 제1가이드레일과 대면하는 제1홈부레일 및 상기 제2홈부레일과 대면하는 제2가이드레일에 형성되는 제2캐리어;
   상기 제2캐리어에 구비되는 제2마그네트;
   상기 제1마그네트와 대면하며 상기 제1캐리어를 광축과 수직한 제1방향으로 구동시키는 제1코일;
   상기 제2마그네트와 대면하며 상기 제2캐리어를 광축 및 상기 제1방향 모두와 수직한 제2방향으로 구동시키는 제2코일; 및
   상기 제1캐리어에 구비되며 상기 제2마그네트와 인력을 발생시키는 밸런스요크를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1가이드레일 및 상기 제1홈부레일 사이에 배치되는 제1볼;
   상기 제2가이드레일 및 상기 제2홈부레일 사이에 배치되는 제2볼;
   상기 하우징에 구비되며 상기 제1마그네트에 인력을 발생시키는 제1요크; 및
   상기 하우징에 구비되며 상기 제2마그네트에 인력을 발생시키는 제2요크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 하우징에 구비되며, 렌즈조립체를 통과한 광의 경로를 반사시키는 제1반사계를 더 포함하며,
   상기 제1캐리어는,
   광축을 기준으로 상방향으로 돌출된 형상을 가지며 상기 렌즈조립체가 탑재되는 마운터; 및
   상기 제1반사계를 위한 제1공간이 상기 마운터의 하부에 형성되도록 일측이 개방된 형상을 가지며 상기 제2홈부레일이 형성되는 몸체부를 포함하고,
   상기 제1마그네트는 상기 몸체부에 구비되되, 상기 제1방향을 기준으로 상기 제1공간의 반대 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
4. 제3항에 있어서, 제2캐리어는,
   상기 제1공간과 대응되는 위치에 제2공간이 형성되고 상기 제1방향을 기준으로 상기 제2공간의 반대 방향에 제3공간이 형성되도록 일측과 타측이 개방된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
5. 제4항에 있어서, 상기 제2캐리어는,
   상기 제1방향으로 연장된 형상을 가지며, 상기 제1가이드레일이 상부에 형성되고 제2홈부레일이 하부에 형성되는 서브프레임을 포함하고,
   상기 서브프레임은 상기 제1방향을 기준으로 대칭되는 위치에 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
6. 제4항에 있어서, 상기 제1마그네트는,
   상기 제3공간을 통하여 하방으로 돌출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
7. 제3항에 있어서, 상기 밸런스요크는,
   상기 제1캐리어의 몸체부 하면에 구비되되, 상기 몸체부의 가운데 부분을 기준으로 상기 제1마그네트의 반대 방향으로 편향된 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
8. 제2항에 있어서,
   상기 밸런스요크가 상기 제2마그네트와 대면하는 너비는 상기 제2요크가 상기 제2마그네트와 대면하는 너비보다 작은 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 카메라용 액추에이터를 포함하는 카메라 모듈.

Images