KR20220059089A

KR20220059089A - 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20220059089A
Application number: KR1020200144269A
Authority: KR
Inventors: 이연중; 유제현; 조군식; 안병기
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2022-05-10
Also published as: KR102460751B1

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 하우징 내부에 광축과 나란한 제1방향으로 이동 가능하게 구비된 렌즈 배럴; 및 상기 렌즈 배럴의 일 측에 마련되는 마그네트와 마주하고, 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 배치되는 제1코일 및 제2코일을 포함하는 초점 조정부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1코일은 상기 제2코일보다 상기 제1방향으로 오프셋(offset)될 수 있다.

Description

카메라 모듈{camera module}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 기술이다.

일반적으로 휴대폰, PDA, 휴대용 PC 등과 같은 휴대 통신단말기는 최근 문자 또는 음성 데이터를 전송하는 것뿐만 아니라 화상 데이터 전송까지 수행하는 것이 일반화되어 가고 있다. 이러한 추세에 부응하여 화상 데이터 전송이나 화상 채팅 등을 할 수 있기 위해서 최근에 휴대 통신단말기에 카메라 모듈이 기본적으로 설치되고 있다.

일반적으로, 카메라 모듈은 내부에 렌즈를 구비하는 렌즈 배럴과 렌즈 배럴을 내부에 수용하는 하우징을 구비하며, 피사체의 영상을 전기신호로 변환하는 이미지 센서를 포함한다. 카메라 모듈은 고정된 초점에 의해 사물을 촬영하는 단초점 방식의 카메라 모듈을 채용할 수 있으나, 최근에는 기술 개발에 따라 자동초점(AF: Autofocus) 조정이 가능한 액츄에이터를 포함한 카메라 모듈이 채용되고 있다. 아울러, 카메라 모듈은 손떨림에 따른 해상도 저하현상을 경감시키기 위해 손떨림 보정기능(OIS: Optical Image Stabilization)을 위한 액츄에이터를 채용한다.

본 발명의 과제는 홀 센서를 채용함 없이, 마그네트의 위치를 정밀하게 산출할 수 있는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 하우징 내부에 광축과 나란한 제1방향으로 이동가능하게 구비된 렌즈 배럴; 및 상기 렌즈 배럴의 일 측에 마련되는 마그네트와 마주하고, 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 배치되는 제1코일 및 제2코일을 포함하는 초점 조정부;를 포함하고, 상기 제1코일은 상기 제2방향으로 연장하고 상기 제1방향으로 이격배치된 제1부분 및 제2부분을 포함하고, 상기 제2코일은 상기 제2방향으로 연장하고 상기 제1방향으로 이격배치된 제3부분 및 제4부분을 포함하고, 상기 제1코일은 상기 제1부분과 상기 제2부분에서 상이한 두께를 가지고, 상기 제2코일은 상기 제3부분과 상기 제4부분에서 상이한 두께를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 하우징 내부에 광축과 나란한 제1방향으로 이동가능하게 구비된 렌즈 배럴; 및 상기 렌즈 배럴의 일 측에 마련되는 마그네트와 마주하고, 상기 제1방향을 따라 배치되는 제1코일 및 제2코일을 포함하는 초점 조정부; 를 포함하고, 상기 제1코일 또는 상기 제2코일 중 적어도 하나는 이웃하는 코일과 인접한 부분에서 다른 부분보다 얇은 두께를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 별도의 홀 센서를 채용하지 않으므로, 카메라 모듈의 제조 비용을 절감할 수 있고 공간 효율성을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 개략 분해 사시도이다.
도 3은 제1실시 예에서 자동 초점 조절용 마그네트와 대향 배치된 코일들을 도시한다.
도 4는 제2실시 예에서 자동 초점 조절용 마그네트와 대향배치된 코일들을 도시한다.
도 5는 제3실시 예에서 자동 초점 조절용 마그네트와 대향배치된 코일들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초점 조정부의 블록도이다.
도 7은 일 실시 예에서 흔들림 방지용 마그네트와 대향배치된 코일들을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흔들림 보정부의 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 일 예로, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.

또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 개략 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(100)은 렌즈 배럴(210), 렌즈 배럴(210)을 이동시키는 액츄에이터를 포함한다. 또한, 카메라 모듈(100)은 렌즈 배럴(210)과 액츄에이터를 수용하는 케이스(110)와 하우징(120)을 포함하고, 추가적으로, 렌즈 배럴(210)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서 모듈(700)을 포함한다.

렌즈 배럴(210)은 피사체를 촬상하는 복수의 렌즈가 내부에 수용될 수 있도록 중공의 원통 형상일 수 있으며, 복수의 렌즈는 광축을 따라 렌즈 배럴(210)에 장착된다. 복수의 렌즈는 렌즈 배럴(210)의 설계에 따라 필요한 수만큼 배치되고, 각각의 렌즈는 동일하거나 상이한 굴절률 등의 광학적 특성을 가진다.

액츄에이터는 렌즈 배럴(210)을 이동시킬 수 있다. 일 예로, 액츄에이터는 렌즈 배럴(210)을 광축(Z축) 방향으로 이동시킴으로써 초점을 조정할 수 있고, 렌즈 배럴(210)을 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시킴으로써 촬영시의 흔들림을 보정할 수 있다. 액츄에이터는 초점을 조정하는 초점 조정부(400) 및 흔들림을 보정하는 흔들림 보정부(500)를 포함한다.

이미지 센서 모듈(700)은 렌즈 배럴(210)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환할 수 있다. 일 예로, 이미지 센서 모듈(700)은 이미지 센서(710) 및 이미지 센서(710)와 연결되는 인쇄회로기판(720)을 포함할 수 있고, 적외선 필터를 더 포함할 수 있다. 적외선 필터는 렌즈 배럴(210)을 통해 입사된 광 중에서 적외선 영역의 광을 차단한다. 이미지 센서(710)는 렌즈 배럴(210)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환한다. 일 예로, 이미지 센서(710)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(710)에 의해 변환된 전기 신호는 휴대가능한 전자기기의 디스플레이 유닛을 통해 영상으로 출력된다. 이미지 센서(710)는 인쇄회로기판(720)에 고정되며, 와이어 본딩에 의하여 인쇄회로기판(720)과 전기적으로 연결된다.

렌즈 배럴(210)과 액츄에이터는 하우징(120)에 수용된다. 일 예로, 하우징(120)은 상부와 하부가 개방된 형상이며, 하우징(120)의 내부 공간에 렌즈 배럴(210)과 액츄에이터가 수용된다. 하우징(120)의 하부에는 이미지 센서 모듈(700)이 배치된다.

케이스(110)는 하우징(120)의 외부면을 감싸도록 하우징(120)과 결합하며, 카메라 모듈(100)의 내부 구성부품을 보호할 수 있다. 또한, 케이스(110)는 전자파를 차폐할 수 있다. 일 예로, 카메라 모듈에서 발생된 전자파가 휴대가능한 전자기기 내의 다른 전자부품에 영향을 미치지 않도록 케이스(110)가 전자파를 차폐할 수 있다.

전술한 바와 같이, 액츄에이터는 초점을 조정하는 초점 조정부(400) 및 흔들림을 보정하는 흔들림 보정부(500)를 포함한다.

초점 조정부(400)는 렌즈 배럴(210) 및 렌즈 배럴(210)을 수용하는 캐리어(300)를 광축(Z축) 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키는 마그네트(410) 및 코일들(420, 430)을 포함한다. 후술할 바와 같이, 제1코일(420) 및 제2코일(430)에 구동 신호가 제공되어, 제1코일(420)과 제2코일(430)은 구동 코일로 동작할 수 있다. 또한, 렌즈 배럴(210)의 이동에 따라 변화하는 제1코일(420)및 제2코일(430)의 인덕턴스들에 따라 렌즈 배럴(210)의 변위가 산출되므로, 제1코일(420)및 제2코일(430)은 센싱 코일로도 동작할 수 있다.

마그네트(410)는 캐리어(300)에 장착된다. 일 예로, 마그네트(410)는 캐리어(300)의 일면에 장착될 수 있다. 통합 코일(430)은 하우징(120)에 장착되어, 마그네트(410)와 대향 배치될 수 있다. 일 예로, 코일들(420, 430)은 기판(600)의 일면에 배치되고, 기판(600)은 하우징(120)에 장착될 수 있다.

마그네트(410)는 캐리어(300)에 장착되어 캐리어(300)와 함께 광축(Z축) 방향으로 이동할 수 있고, 코일들(420, 430)은 하우징(120)에 고정될 수 있다. 다만, 실시 예에 따라, 마그네트(410)와 코일들(420, 430)의 위치는 서로 변경될 수 있다. 코일들(420, 430)에 구동 신호가 인가되면, 마그네트(410)와 코일들(420, 430) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 캐리어(300)를 광축(Z축) 방향으로 이동시킬 수 있다.

렌즈 배럴(210)은 캐리어(300)에 수용되어, 캐리어(300)의 이동에 의해 렌즈 배럴(210)도 광축(Z축) 방향으로 이동된다. 또한, 프레임(310) 및 렌즈 홀더(320)는 캐리어(300)에 수용되어, 캐리어(300)의 이동에 의해 프레임(310), 렌즈 홀더(320) 및 렌즈 배럴(210)도 함께, 광축(Z축) 방향으로 이동된다.

캐리어(300)가 이동될 때, 캐리어(300)와 하우징(120) 사이의 마찰을 저감하도록 캐리어(300)와 하우징(120) 사이에 구름부재(B1)가 배치된다. 구름부재(B1)는 볼 형태일 수 있다. 구름부재(B1)는 마그네트(410)의 양측에 배치된다.

하우징(120)에는 요크(450)가 배치된다. 일 예로, 요크(450)는 기판(600)에 장착되어, 하우징(120)에 배치된다. 요크(450)는 기판(600)의 타면에 마련된다. 따라서, 요크(450)는 통합 코일(430)을 사이에 두고 마그네트(410)와 마주보도록 배치된다. 요크(450)와 마그네트(410) 사이에는 광축(Z축)에 수직한 방향으로 인력이 작용한다. 따라서, 요크(450)와 마그네트(410) 사이의 인력에 의해 구름부재(B1)는 캐리어(300) 및 하우징(120)과 접촉 상태를 유지할 수 있다. 또한, 요크(450)는 마그네트(410)의 자기력을 집속하여, 누설 자속이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 일 예로, 요크(450)와 마그네트(410)는 자기 회로(Magnetic circuit)를 형성한다.

본 발명은 초점 조정 과정에서 렌즈 배럴(210)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다. 따라서, 폐루프 제어를 위하여 위치 산출부가 제공된다. 위치 산출부는 코일들(420, 430)의 인덕턴스들에 기초하여, 렌즈 배럴(210)의 위치를 산출할 수 있다.

흔들림 보정부(500)는 이미지 촬영 또는 동영상 촬영시 사용자의 손떨림 등의 요인에 의해 이미지가 번지거나 동영상이 흔들리는 것을 보정하기 위해 사용된다. 예를 들어, 흔들림 보정부(500)는 사용자의 손떨림 등에 의해 영상 촬영 시 흔들림이 발생할 때, 흔들림에 대응하는 상대변위를 렌즈 배럴(210)에 부여하여, 흔들림을 보상한다. 일 예로, 흔들림 보정부(500)는 렌즈 배럴(210)을 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시켜 흔들림을 보정한다.

흔들림 보정부(500)는 가이드 부재를 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키는 마그네트들(510a, 520a)과 코일들(530, 550)을 포함한다. 후술할 바와 같이, (530, 550) 각각에는 구동 신호가 제공되어, (530, 550) 각각은 구동 코일로 동작할 수 있고, 또한, 렌즈 배럴(210)의 이동에 따라 변화하는 (530, 550) 각각의 인덕턴스에 따라 렌즈 배럴(210)의 변위가 산출되므로, (530, 550) 각각은 센싱 코일로 동작할 수 있다.

프레임(310)과 렌즈 홀더(320)는 캐리어(300) 내에 삽입되어 광축(Z축) 방향으로 배치되며, 렌즈 배럴(210)의 이동을 가이드 할 수 있다. 프레임(310)과 렌즈 홀더(320)는 렌즈 배럴(210)이 삽입될 수 있는 공간을 구비한다. 렌즈 배럴(210)은 렌즈 홀더(320)에 삽입 고정된다.

프레임(310) 및 렌즈 홀더(320)는 마그네트들(510a, 520a)과 코일들(530, 550)에 의해 발생된 구동력으로 캐리어(300)에 대하여 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동된다.

마그네트들(510a, 520a)과 코일들(530, 550) 중에서, 제1마그네트(510a)와 제1코일(530)은 광축(Z축)에 수직한 제1축(X축) 방향으로 구동력을 발생시키고, 제2마그네트(520a)와 제2코일(550)은 제1축(X축)에 수직한 제2축(Y축) 방향으로 구동력을 발생시킨다. 여기서, 제2축(Y축)은 광축(Z축)과 제1축(X축)에 모두 수직한 축을 의미한다. 복수의 마그네트들(510a, 520a)은 광축(Z축)에 수직한 평면에서 서로 직교하도록 배치된다.

마그네트들(510a, 520a)은 렌즈 홀더(320)에 장착되고, 마그네트들(510a, 520a) 각각과 마주보는 코일들(530, 550) 각각은 기판(600)에 배치되어, 하우징(120)에 장착된다.

마그네트들(510a, 520a)은 렌즈 홀더(320)와 함께 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동할 수 있고, 코일들(530, 550)은 하우징(120)에 고정될 수 있다. 다만, 실시 예에 따라, 마그네트들(510a, 520a)과 코일들(530, 550)의 위치는 서로 변경될 수 있다.

본 발명은 흔들림 보정 과정에서 렌즈 배럴(210)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식을 사용한다. 따라서, 폐루프 제어를 위한 위치 산출부가 제공된다. 위치 산출부는 코일들(530, 550)의 인덕턴스에 기초하여, 렌즈 배럴(210)의 위치를 산출할 수 있다. 한편, 실시 예에 따라, 흔들림 보정부(500)는 코일들(530, 550) 각각과 일체로 형성되는 레퍼런스 코일(530, 560)을 더 포함할 수 있다. 제1레퍼런스 코일(530)은 제1코일(530)과 일체로 형성되고, 제2레퍼런스 코일(560)은 제2통합 코일(550)과 일체로 형성될 수 있다. 코일들(530, 550), 레퍼런스 코일(530, 560) 및 후술할 차폐층(570)은 OIS 코일부(515)를 구성할 수 있다.

위치 산출부는 레퍼런스 코일(530, 560)의 인덕턴스에 대응하는 발진 신호를 생성하고, 생성된 발진 신호의 주파수로부터 카메라 모듈에 유입되는 공통 노이즈 성분을 산출할 수 있다. 흔들림 보정부(500)의 위치 산출부는 코일들(530, 550)으로부터 산출되는 발진 신호의 주파수에서, 공통 노이즈 성분을 제거하여, 렌즈 배럴(210)의 변위 산출의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 3은 제1실시 예에서 AF용 마그네트(410)와 대향 배치된 코일들(420, 430)을 도시한다. 도 4는 제2실시 예에서 AF용 마그네트(410)와 대향배치된 코일들(420, 430)을 도시한다.

일 실시 예에서 카메라 모듈은 렌즈배럴(210)에 마련된 마그네트(410)와 하우징(120)에 마련되는 코일들(420, 430)을 포함할 수 있다. 마그네트(410)와 코일들(420, 430) 사이의 전자기적 상호작용에 의해 렌즈배럴(210)이 광축(Z축)과 나란한 방향(A)으로 하우징(120)에 대해 이동할 수 있다.

일 실시 예에서 카메라 모듈은 마그네트(410)를 마주하는 제1코일(420) 및 제2코일(430)을 포함할 수 있다. 제1코일(420), 제2코일(430), 및 마그네트(410)가 초점 조정부를 구성할 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420)과 제2코일(430)은 광축과 수직인 방향(즉, X축과 나란한 방향)으로 이격배치될 수 있다. 일 실시 예에서 마그네트(410)는 광축과 수직인 방향으로 연장하고, 마그네트(410)는 제1코일(420)과 제2코일(430)에 각각 적어도 일부 대향할 수 있다.

일 실시 예에서 마그네트(410)는 광축 방향으로 분극(411, 412)될 수 있다. 일 실시 예에서 마그네트(410)는 광축과 수직인 방향으로 분극 경계(또는 중립 영역)(413)를 가질 수 있다. 예를 들어, 분극 경계(413)를 기점으로 마그네트(410)의 일측은 N극, 타측은 S극일 수 있다. 다른 예를 들어, 분극 경계(413)을 기점으로 마그네트(410)의 일측은 S극, 타측은 N극일 수 있다.

일 실시 예에서 마그네트(410)가 특정 위치에 있을 때, 제1코일(420)에서 마그네트(410)와 마주하는 부분과 제2코일(430)에서 마그네트(410)와 마주하는 부분은 다른 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3과 같이 제1코일(420)이 제2코일(430)보다 +Z 방향으로 오프셋된 상태로 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 도 4와 같이 제1코일(420)과 제2코일(430)의 두께가 비대칭적으로 구비될 수 있다. 이경우 마그네트(410)의 이동에 따른 인턱턴스 변화량 또는 변경된 인덕턴스는 제1코일(420)과 제2코일(430)에서 각각 다르게 센싱될 수 있다. 이를 이용하면, 하우징(120)에 대한 렌즈배럴(210)의 광축방향 위치가 감지될 수 있다.

도 3을 참고하면, 일 실시 예에서 제1코일(420)은 제2코일(430)보다 광축방향으로 오프셋될 수 있다. 예를 들어, 제1코일(420)의 하측 가장자리(421)는 제2코일(430)의 하측 가장자리(431)보다 +Z 방향으로 소정 거리(d1)만큼 이격 위치될 수 있다. 또는 제1코일(420)의 상측 가장자리(422)는 제2코일(430)의 상측 가장자리(432)보다 +Z 방향으로 소정 거리(d2)만큼 이격 위치될 수 있다.

한편, 도 3에서 제1코일(420)과 제2코일(430)이 서로 오프셋된 거리는 제1코일(420)과 제2코일(430)이 마그네트(410)에 충분한 구동력을 제공하여 자동 초점거리 조정 기능이 유지될 수 있는 범위에서 결정될 수 있다.

도 4를 참고하면, 제1코일(420) 및/또는 제2코일(430)은 상부와 하부에서 다른 두께를 가질 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420)과 제2코일(430)은 모두 마그네트(410)와 마주하게 배치될 수 있다. 일 실시 예에서 제1코일(420)과 제2코일(430)은 광축에 방향을 따라 배치될 수 있다. 제1코일(420), 제2코일(430), 및 마그네트(410)가 초점 조정부를 구성할 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420)은 광축과 수직인 방향으로 연장하는 제1부분(420L)과 제2부분(420U)을 포함할 수 있다. 제1부분(420L)과 제2부분(420U)은 서로 광축과 나란한 방향으로 이격 배치될 수 있다. 일 실시 예에서 제1부분(420L)은 코일 개구부를 기준으로 -Z방향에 위치되고, 제2부분(420U)은 +Z방향에 위치될 수 있다.

일 실시 예에서 제2코일(430)은 광축과 수직인 방향으로 연장하는 제3부분(430L)과 제4부분(430U)을 포함할 수 있다. 제3부분(430L)과 제4부분(430U)은 서로 광축과 나란한 방향으로 이격 배치될 수 있다. 일 실시 예에서 제3부분(430L)은 코일 개구부를 기준으로 -Z방향에 위치되고, 제4부분(430U)은 +Z방향에 위치될 수 있다.

본 개시에서 제1코일(420)에서 제1부분(420L)과 제2부분(420U)은 각각 제1코일(420)의 하부와 상부로 지칭될 수 있다. 또, 제2코일(430)에서 제3부분(430L)과 제4부분(430U)은 각각 제2코일(430)의 하부와 상부로 지칭될 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420)은 제1부분(420L)(또는 하부)과 제2부분(420U)(또는 상부)에서 상이한 두께를 가질 수 있다. 일 실시 예에서 제2코일(430)은 제3부분(430L)(또는 하부)과 제4부분(430U)(또는 상부)에서 상이한 두께를 가질 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420)의 상부(420U)는 하부(420L)보다 광축과 나란한 방향으로 더 큰 두께(W2>W1)를 가질 수 있다. 일 실시 예에서 제2코일(430)의 상부(430U)는 하부(430L)보다 광축과 나란한 방향으로 더 작은 두께(W3<W4)를 가질 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420)의 상부(420U)에서 코일을 구성하는 도선들 사이 간격은 위로(+Z 방향) 갈수록 점진적으로 커질 수 있다. 일 실시 예에서 제2코일(430)의 하부(430L)에서 코일을 구성하는 도선들 사이 간격은 아래(-Z 방향)로 갈수록 점진적 커질 수 있다.

본 개시에서 코일(420, 430)의 두께는 코일(420, 430)에서 개구부(423, 433)와 접하는 내측 가장자리(424, 434)와 바깥 가장자리 사이(421, 422, 431, 432)의 거리를 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1코일 하부(420L)의 두께(W1)는 코일 하측 가장자리(421)와 코일 내측 가장자리(424) 사이의 거리이고, 제1코일 상부(420U)의 두께(W2)는 코일 상측 가장자리(422)와 코일 내측 가장자리(424) 사이의 거리에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제2코일 하부(430L)의 두께(W4)는 코일 하측 가장자리(431)와 코일 내측 가장자리(434) 사이의 거리이고, 제2코일 상부(420U)의 두께(W3)는 코일 상측 가장자리(432)와 코일 내측 가장자리(434) 사이의 거리에 대응할 수 있다.

일 실시 예에서 마그네트(410)는 광축과 나란한 방향으로 분극될 수 있다. 예를 들어, 마그네트(410)는 광축과 수직인 방향으로 연장하는 분극 경계(또는 중립 영역)(413)를 가질 수 있다. 이때, 마그네트(410)는 분극 경계(413)를 기준으로 상반되는 극성들을 가질 수 있다. 마그네트(410)는 분극 경계를 기준으로 일측에서 제1극성(411), 타측(412)에서 제1극성과 반대인 제2극성을 가질 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420)의 제1부분(420L) 및 제2부분(420U)은 마그네트(410)의 제1극성(411) 및 제2극성(412)에 각각 마주할 수 있다. 상기 제2코일(430)의 상기 제3부분(430L) 및 상기 제4부분(430U)은 마그네트(410)의 제1극성(411) 및 제2극성(412)에 각각 마주할 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420)의 상부(420U)와 제2코일(430)의 상부(430U)가 마그네트(410)의 제1극성(411)과 마주보도록 배치될 수 있다. 제1코일(420)의 상부(420U)와 제2코일(430)의 상부(430U)는 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1코일(420)의 상부(420U)는 제2코일(430)의 상부(430U)보다 광축과 나란한 방향으로 더 큰 두께(W2>W3)를 가질 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420)의 하부(420L)와 제2코일(430)의 하부(430L)가 마그네트(410)의 제2극성(412)과 마주보도록 배치될 수 있다. 제1코일(420)의 하부(420L)와 제2코일(430)의 하부(430L)는 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1코일(420)의 하부(420L)는 제2코일(430)의 하부(430L)보다 광축과 나란한 방향으로 더 작은 두께(W1<W4)를 가질 수 있다.

도 5는 제3실시 예에서 AF용 마그네트(410)와 대향배치된 코일들(420, 430)을 도시한다.

일 실시 예에서 제1코일(420)과 제2코일(430)은 마그네트(410)와 대향 배치될 수 있다. 일 실시 예에서 마그네트(410)는 광축과 나란한 방향으로 분극되고, 광축과 수직인 방향으로 분극 경계(413)(또는 중립 영역)를 가질 수 있다. 일 실시 예에서 제1코일(420)과 제2코일(430)은 광축과 나란한 방향(Z축 방향)으로 상호 이격 배치될 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420) 또는 제2코일(430) 중 적어도 하나는 이웃하는 코일과 인접한 부분에서 다른 부분보다 얇은 두께를 가질 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420)은 광축과 수직인 방향으로 연장하는 제1부분(420L)과 제2부분(420U)을 포함할 수 있다. 제1부분(420L)과 제2부분(420U)은 각각 제1코일(420)의 하부와 상부로 지칭될 수 있다.

일 실시 예에서 제2코일(430)은 광축과 수직인 방향으로 연장하는 제3부분(430L)과 제4부분(430U)을 포함할 수 있다. 제3부분(430L)과 제4부분(430U)은 각각 제2코일(430)의 하부와 상부로 지칭될 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일의 제1부분(420L)은 제2코일(430)과 인접 위치될 수 있다. 제1코일(420)의 제2부분(420U)은 제1부분(420L)을 기준으로 제2코일(430)과 반대편에 위치될 수 있다. 일 실시 예에서 제2코일의 제4부분(430U)은 제1코일(420)과 인접 위치될 수 있다. 제2코일(430)의 제3부분(430L)은 제4부분(430U)을 기준으로 제1코일(420)과 반대편에 위치될 수 있다.

일 실시 예에서 제1코일(420)의 하부(420L)는 제2코일(430)의 상부(430U)와 인접 배치될 수 있다. 일 실시 예에서 제1코일(420)의 상부(420U)는 하부(420L)보다 광축과 나란한 방향으로 더 큰 두께(W2>W1)를 가질 수 있다. 일 실시 예에서 제2코일(430)의 상부(430U)는 하부(430L)보다 광축과 나란한 방향으로 더 작은 두께(W3<W4)를 가질 수 있다.

도 3 내지 도 5에서 설명된 일 실시 예에서 제1코일(420)과 제2코일(430)은 모두 마그네트(410)와 전자기적으로 상호작용하여 초점 조정을 위한 구동력을 제공할 수 있다. 또, 제1코일(420)과 제2코일(430)의 인덕턴스들을 비교함으로써 마그네트(410)와 코일 사이의 상대적인 위치(또는 하우징(120)과 렌즈배럴(210)의 상대적인 위치)가 측정될 수 있다.

일 실시 예에서 카메라 모듈은 제1코일(420)과 제2코일(430)에 구동 신호를 제공하는 구동 장치, 및 제1코일(420)의 인덕턴스 및 제2코일(430)의 인덕턴스에 따라 상기 렌즈배럴(210)의 위치를 산출하는 위치 산출부(예를 들어, 도 6의 위치산출부(1400))를 더 포함할 수 있다. 위치산출부는 제1코일(420)의 인덕턴스 및 제2코일(430)의 인덕턴스를 비교하여, 렌즈배럴(210)의 하우징(120)에 대한 위치를 산출할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초점 조정부의 블록도이다.

도 6의 초점 조정부는 렌즈 배럴을 광축 방향으로 구동하는 액츄에이터로 동작할 수 있다. 이하, 설명의 편의상 초점 조정부를 액츄에이터로 지칭하도록 한다. 도 6의 액츄에이터(1000)는 카메라 모듈의 자동 초점(AF: Auto Focusing) 기능을 수행하기 위해 렌즈 배럴을 광축 방향으로 구동할 수 있다. 따라서, 도 6의 액츄에이터(1000)가 자동 초점 기능을 수행하는 경우, 구동 장치(1100)는 코일부(1200)에 구동 신호를 인가하여 렌즈 배럴에 광축 방향으로의 구동력을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 액츄에이터(1000)는 구동 장치(1100), 제1코일(1210)과 제2코일(1220)을 포함하는 자동 초점 조절용 코일부(1200), 피검출부(1300) 및 위치 산출부(1400)를 포함할 수 있다. 여기서 제1코일(1210) 또는 제2코일(1220) 중 하나는 각각 도 2 내지 도 5의 코일들(420, 430) 중 하나에 대응할 수 있다.

구동 장치(1100)는 외부로부터 인가되는 입력 신호(Sin)와 위치 산출부(1400)로부터 생성되는 피드백 신호(Sf)에 따라 구동 신호(Sdr)를 생성하고, 생성된 구동 신호(Sdr)를 코일부(1200)에 제공할 수 있다.

코일부(1200)에 구동 장치(1100)으로부터 제공되는 구동 신호(Sdr)가 인가되는 경우, 코일부(1200)와 피검출부(1300) 간의 전자기적 상호작용에 의해 렌즈 배럴은 광축 방향으로 이동할 수 있다. 일 예로, 구동 신호(Sdr)는 전류 및 전압 중 적어도 하나의 형태로 제1코일 및 제2코일에 제공될 수 있다.

위치 산출부(1400)는 제1코일(1210)의 인덕턴스에 기초하여 생성되는 발진 신호(Sosc1) 및 제2코일(1220)의 인덕턴스에 기초하여 생성되는 발진 신호(Sosc2)의 주파수에 따라 피검출부(1300) 및 렌즈 배럴의 위치를 산출할 수 있다. 즉, 위치 산출부(1400)는 인덕턴스로부터 생성되는 발진 신호에 따라 피검출부(1300)의 위치를 산출하므로, 인덕턴스에 따른 위치 산출 및 발진 신호에 따른 위치 산출은 동일한 의미로 이해될 수 있다.

제1코일(1210)로부터 생성되는 발진 신호(Sosc1) 및 제2코일(1220)로부터 생성되는 발진 신호(Sosc2)의 주파수는 피검출부(1300)의 위치에 따라 가변될 수 있다.

피검출부(1300)는 자성체, 및 도체 중 하나로 구성되어, 제1코일(1210) 및 제2코일(1220)의 자기장 범위 내에 위치한다. 일 예로, 피검출부(1300)는 제1코일(1210) 및 제2코일(1220)에 대향 배치될 수 있다. 피검출부(1300)는 렌즈 배럴의 이동 방향과 동일 방향으로 이동하도록, 렌즈 배럴의 일 측에 마련될 수 있다. 실시 예에 따라, 피검출부(1400)는 렌즈 배럴 외에, 렌즈 배럴과 결합하는 캐리어 및 복수의 프레임 중 적어도 하나에 마련될 수 있다.

본 실시 예에서, 피검출부(1300)는 제1코일(1210) 및 제2코일(1220)과 대향 배치되는 도 2의 마그네트(410)에 대응할 수 있고, 실시 예에 따라, 피검출부(1300)의 구현을 위하여 별도의 소자가 마련될 수 있다.

자성체, 및 도체 중 하나로 구성되는 피검출부(1300)가 렌즈 배럴과 함께 이동하는 경우, 제1코일(1210) 및 제2코일(1220)의 인덕턴스가 변경된다. 즉, 제1코일(1210) 및 제2코일(1220)의 인덕턴스에 따라 생성되는 발진 신호(Sosc1) 및 발진 신호(Sosc2)의 주파수는 피검출부(1300)의 이동에 따라 변동될 수 있다.

위치 산출부(1400)는 피검출부(1300)의 위치를 산출하여, 피드백 신호(Sf)를 생성하고, 피드백 신호(Sf)를 구동 장치(1100)에 제공할 수 있다.

연산부(1430)는 제1발진 신호(Sosc1) 및 제2발진 신호(Sosc2)의 주파수를 연산할 수 있다. 연산부(1430)는 기준 클럭(CLK)을 이용하여 제1발진 신호(Sosc1) 및 제2발진 신호(Sosc2)의 주파수를 연산할 수 있다. 구체적으로, 연산부(1430)는 기준 클럭(CLK)을 이용하여 제1발진 신호(Sosc1) 및 제2발진 신호(Sosc2)를 카운트할 수 있다. 기준 클럭(CLK)은 극히 높은 주파수를 가지는 클럭 신호로써, 기준 구간 동안, 일 예로, 한 주기의 제1발진 신호(Sosc1) 및 제2발진 신호(Sosc2)를 기준 클럭(CLK)으로 카운트하는 경우, 한 주기의 제1발진 신호(Sosc1) 및 제2발진 신호(Sosc2)에 대응되는 기준 클럭(CLK)의 카운트 값이 산출될 수 있다. 연산부(1430)는 기준 클럭(CLK)의 카운트 값과, 기준 클럭(CLK)의 주파수를 이용하여, 제1발진 신호(Sosc1) 및 제2발진 신호(Sosc2)의 주파수를 연산할 수 있다.

판단부(1440)는 연산부(1430)로부터 제1발진 신호(Sosc1) 및 제2발진 신호(Sosc2)의 주파수를 전달받고, 제1발진 신호(Sosc1) 및 제2발진 신호(Sosc2)의 주파수에 따라 피검출부(1300)의 위치를 판단할 수 있다. 판단부(1440)는 메모리를 구비할 수 있고, 메모리에는 제1발진 신호(Sosc1) 및 제2발진 신호(Sosc2)의 주파수에 대응하는 피검출부(1300)의 위치 정보가 저장될 수 있다. 메모리는 플래쉬 메모리(Flash Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 및 FeRAM(Ferroelectric RAM) 중 하나를 포함하는 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.

피드백 신호(Sf)가 구동 장치(1100)로 제공되는 경우, 구동 장치(1100)는 입력 신호(Sin)와 피드백 신호(Sf)를 비교하여 구동 신호(Sdr)를 다시 생성할 수 있다. 즉, 구동 장치(1100)는 입력 신호(Sin)와 피드백 신호(Sf)를 비교하는 클로즈 루프(Close Loop) 타입으로 구동될 수 있다. 클로즈 루프 타입의 구동 장치(1100)는 입력 신호(Sin)에 포함되는 피검출부(1300)의 목표 위치와 피드백 신호(Sf)에 포함되는 마그네트(1300)의 현재 위치의 오차를 감소시키는 방향으로 구동될 수 있다. 클로즈 루프 방식의 구동은 오픈 루프(Open Loop) 방식과 비교하여, 선형성(Linearity), 정확도(Accuracy), 및 반복성(Repeatability)이 향상되는 장점이 있다.

도 7은 일 실시 예에서 OIS용 마그네트와 대향배치된 코일들을 도시한다.

도 7을 참고하면 흔들림 방지부의 레퍼런스 코일(540, 560)은 통합 코일(530, 550)과 이격 배치될 수 있다. 일 실시 예에서 코일들(530, 540, 550, 560)은 기판(600) 상에 배치되며, 기판(600)에는 통합 코일(530, 550)의 전기적 신호를 전달하기 위한 패드들(610)이 배치될 수 있다. 일 실시 예에서 레퍼런스 코일(540, 560)은 패드들(610)이 배치되는 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 레퍼런스 코일(540, 560)은 패드들(610) 사이에 배치될 수 있다.

일 실시 예에서 흔들림 보정부는 레퍼런스 코일(540, 560) 상에 배치되는 차폐층(570)을 더 포함할 수 있다. 차폐층(570)은 레퍼런스 코일(540, 560)과 마그네트(예를 들어, 도 2의 마그네트(510a, 520a))의 사이에 배치되고, 마그네트의 이동에 의해 레퍼런스 코일(540, 560)의 인덕턴스가 변화하는 것을 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흔들림 보정부의 블록도이다. 도 8의 흔들림 보정부는 렌즈 배럴을 광축에 수직한 방향으로 구동하는 액츄에이터로 동작할 수 있다. 이하, 설명의 편의상, 흔들림 보정부를 액츄에이터로 지칭하도록 한다.

도 8의 액츄에이터(2000)는 카메라 모듈의 광학식 흔들림 보정(OIS: Optical Image Stabilization) 기능을 수행하기 위해 렌즈 배럴(210)을 광축에 수직한 방향으로 구동할 수 있다. 따라서, 도 8의 액츄에이터(2000)가 광학식 흔들림 보정 기능을 수행하는 경우, 구동 장치(2100)는 통합 코일(2210)에 구동 신호를 인가하여 렌즈 배럴(210)에 광축과 수직한 방향으로의 구동력을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 액츄에이터(2000)는 구동 장치(2100), 통합 코일(2210), 레퍼런스 코일(2220)과 차폐층(2230)(예를 들어, 도 7의 차폐층(570))을 포함하는 OIS 코일부(2200), 피검출부(2300) 및 위치 산출부(2400)를 포함할 수 있다.

통합 코일(2210)은 도 2 또는 도 7의 코일(530, 550)에 대응할 수 있다. 피검출부(2300)는 통합 코일(2210)과 대향 배치되는 도 2의 마그네트(510a, 520a)에 대응할 수 있고, 실시 예에 따라, 피검출부(2300)의 구현을 위하여 별도의 소자가 마련될 수 있다.

도 8의 실시 예에 따른 액츄에이터(2000)는 도 6의 실시 예에 따른 액츄에이터(2000)와 유사하므로, 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.

OIS 코일부(2220)는 통합 코일(2210), 레퍼런스 코일(2220), 및 차폐층(2230)을 포함한다. 차폐층(2230)은 레퍼런스 코일(2220)과 피검출부(2300)의 사이에 배치되어, 피검출부(2300)의 이동에 따라, 레퍼런스 코일(2220)의 인덕턴스가 변화하는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 통합 코일(2210)으로부터 생성되는 제1발진 신호(Sosc1)의 주파수는 피검출부(2300)의 이동에 따라 변화하고, 레퍼런스 코일(2220)으로부터 생성되는 제2발진 신호(Sosc2)의 주파수는 피검출부(2300)가 이동하는 경우에도 유지될 수 있다. 다만, 제1발진 신호(Sosc1)의 주파수 및 제2발진 신호(Sosc2)의 주파수는 카메라 모듈로 유입되는 공통 노이즈 성분에 따라 변동될 수 있다.

따라서, 판단부(2440)는 제1발진 신호(Sosc1)와 제2발진 신호(Sosc2)를 차분하여, 공통 노이즈 성분을 제거할 수 있다. 판단부(2440)는 메모리를 구비할 수 있고, 메모리에는 제1발진 신호(Sosc1)의 주파수 및 제2발진 신호(Sosc2)의 주파수의 차분값에 대응하는 피검출부(2300)의 위치 정보가 저장될 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

110: 케이스
120: 하우징
210: 렌즈 배럴
300: 캐리어
310: 프레임
320: 렌즈 홀더
400: 초점 조정부
410: 마그네트
420, 430: 코일
435: AF 코일부
440: 센싱 코일
500: 흔들림 보정부
510a, 520a: 마그네트
530, 550: 통합 코일
540, 560: 레퍼런스 코일
570: 차폐층
515: OIS 코일부
600: 기판
700: 이미지 센서 모듈

Claims

하우징 내부에 광축과 나란한 제1방향으로 이동 가능하게 구비된 렌즈모듈; 및
상기 렌즈모듈의 일 측에 마련되는 마그네트와 마주하고, 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 배치되는 제1코일 및 제2코일을 포함하는 초점 조정부;를 포함하고,
상기 제1코일은 상기 제2코일보다 상기 제1방향으로 오프셋(offset)된 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 마그네트는 상기 제1방향으로 분극되고, 상기 제1방향과 수직인 방향으로 분극 경계를 가지는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1코일과 상기 제2코일에 구동 신호를 제공하는 구동 장치; 및
상기 제1코일의 인덕턴스 및 상기 제2코일의 인덕턴스에 따라 상기 렌즈 배럴의 위치를 산출하는 위치 산출부를 더 포함하는 카메라 모듈.
하우징 내부에 광축과 나란한 제1방향으로 이동가능하게 구비된 렌즈모듈; 및
상기 렌즈모듈의 일 측에 마련되는 마그네트와 마주하고, 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 배치되는 제1코일 및 제2코일을 포함하는 초점 조정부;를 포함하고,
상기 제1코일은 상기 제2방향으로 연장하고 상기 제1방향으로 이격배치된 제1부분 및 제2부분을 포함하고, 상기 제2코일은 상기 제2방향으로 연장하고 상기 제1방향으로 이격배치된 제3부분 및 제4부분을 포함하고,
상기 제1코일은 상기 제1부분과 상기 제2부분에서 상이한 두께를 가지고, 상기 제2코일은 상기 제3부분과 상기 제4부분에서 상이한 두께를 가지는 카메라 모듈.
제4항에 있어서,
상기 마그네트는 상기 제1방향으로 분극되고, 상기 제1방향과 수직인 방향으로 분극 경계를 가지는 카메라 모듈.
제5항에 있어서,
상기 마그네트는 제1극성과 상기 제1극성과 반대인 제2극성으로 분극되고,
상기 제1코일의 상기 제1부분 및 상기 제2부분은 상기 제1극성 및 상기 제2극성에 각각 마주하고,
상기 제2코일의 상기 제3부분 및 상기 제4부분은 상기 제1극성 및 상기 제2극성에 각각 마주하는 카메라 모듈.
제4항에 있어서,
상기 제1코일은 상기 제1부분과 상기 제2부분에서 상기 제1방향으로 상이한 두께를 가지고, 상기 제2코일은 상기 제3부분과 상기 제4부분에서 상기 제1방향으로 상이한 두께를 가지는 카메라 모듈.
제4항에 있어서,
상기 제1코일과 상기 제2코일에 구동 신호를 제공하는 구동 장치; 및
상기 제1코일의 인덕턴스 및 상기 제2코일의 인덕턴스에 따라 상기 렌즈 배럴의 위치를 산출하는 위치 산출부를 더 포함하는 카메라 모듈.
제8항에 있어서, 상기 위치 산출부는,
상기 제1코일의 인덕턴스 및 상기 제2코일의 인덕턴스를 비교하여, 상기 렌즈 배럴의 위치를 산출하는 카메라 모듈.
하우징 내부에 광축과 나란한 제1방향으로 이동가능하게 구비된 렌즈모듈; 및
상기 렌즈모듈의 일 측에 마련되는 마그네트와 마주하고, 상기 제1방향을 따라 배치되는 제1코일 및 제2코일을 포함하는 초점 조정부; 를 포함하고,
상기 제1코일 또는 상기 제2코일 중 적어도 하나는 이웃하는 코일과 인접한 부분에서 다른 부분보다 얇은 두께를 가지는 카메라 모듈.
제10항에 있어서,
상기 마그네트는 상기 제1방향으로 분극되고, 상기 제1방향과 수직인 방향으로 분극 경계를 가지는 카메라 모듈.
제10항에 있어서,
상기 제1코일은 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 연장하고 상기 제2코일과 인접한 제1부분, 및 상기 제2방향으로 연장하되 상기 제1부분으로부터 상기 제2코일과 반대편으로 이격 배치된 제2부분을 포함하고,
상기 제1부분은 상기 제2부분보다 상기 제1방향으로 얇은 두께를 가지는 카메라 모듈.
제10항에 있어서,
상기 제2코일은 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 연장하고 상기 제1코일과 인접한 제3부분, 및 상기 제2방향으로 연장하되 상기 제3부분으로부터 상기 제1코일과 반대편으로 이격 배치된 제4부분을 포함하고,
상기 제3부분은 상기 제4부분보다 상기 제1방향으로 얇은 두께를 가지는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1코일과 상기 제2코일에 구동 신호를 제공하는 구동 장치; 및
상기 제1코일의 인덕턴스 및 상기 제2코일의 인덕턴스에 따라 상기 렌즈 배럴의 위치를 산출하는 위치 산출부를 더 포함하는 카메라 모듈.