KR20220102501A

KR20220102501A - 줌 구동 액추에이터

Info

Publication number: KR20220102501A
Application number: KR1020210004908A
Authority: KR
Inventors: 김희승; 이규민
Original assignee: 자화전자(주)
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2022-07-20
Also published as: WO2022154243A1; KR102467587B1; CN220064580U

Abstract

본 발명은, 제1 렌즈 조립체가 탑재되는 제1 마운터와, 제1 마그네트가 장착되는 제1 지지부와, 제1 마운터를 기준으로 제1 지지부 반대편에 구비되는 제1 가이더를 포함하며, 광축 방향으로 이동하는 제1 캐리어와, 제2 렌즈 조립체가 탑재되는 제2 마운터와, 제2 마그네트가 장착되는 제2 지지부와, 제2 마운터를 기준으로 제2 지지부 반대편에 구비되는 제2 가이더를 포함하며, 제1 캐리어 상부 또는 하부에서 광축 방향으로 이동하는 제2 캐리어와, 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어를 수용하는 하우징과, 제1 마그네트와 대면하는 제1 코일부와, 제2 마그네트와 대면하는 제2 코일부를 포함하고, 제1 지지부는, 하우징에 형성된 제1 가이드 레일과 대면하며, 제1 마그네트의 중심선 위치에 제1 격벽이 형성되어 적어도 두 개로 구획되는 제1 레일을 포함하고, 제1 가이더는, 하우징에 형성된 제2 가이드 레일과 대면하며, 제1 격벽과 대향하는 위치에 제2 격벽이 형성되어 적어도 두 개로 구획되는 제2 레일을 포함하는 줌 구동 액추에이터를 제공한다.

Description

줌 구동 액추에이터{ACTUATOR FOR DRIVING ZOOM}

본 발명은 줌 구동 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 렌즈의 확장된 이동거리에 따른 구동 성능을 더욱 안정적으로 향상시킬 수 있는 줌 구동 액추에이터에 대한 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.

또한 최근에는 줌인(Zoom-in) 및 줌아웃(Zoom-out) 기능 등을 통하여 초점 거리를 조정함으로써 피사체의 크기 등을 다양하게 가변시킬 수 있는 줌렌즈용 액추에이터도 개시되고 있으며, 실시형태에 따라서 복수 개 렌즈(렌즈조립체)의 상호 위치 관계를 조합적으로 적용함으로써 줌 기능을 더욱 다양하게 구현하는 액추에이터도 개시되고 있다.

이러한 줌렌즈용 액추에이터의 경우 광축 방향으로 이동하는 줌렌즈의 이동거리(스트로크(stroke)라고도 지칭된다)가 일반 렌즈보다 연장 내지 확장되므로 그 만큼 구동력이 확보되도록 설계되어야 한다.

그러나 종래 액추에이터의 경우 복수 개 캐리어 각각의 독자적인 이동공간이 각각 확보되도록, 캐리어를 구동시키는 물리적 구조가 단순히 복수 개로 구현되는 형태로 설계된다.

그러므로 종래 액추에이터의 경우 액추에이터 자체의 크기가 비대해지게 되므로 크기나 부피 등이 중요한 이슈가 되는 스마트폰 등과 같은 응용 장치에 적용되기 어렵다고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 각 캐리어의 구동이 더욱 안정적으로 유지됨은 물론, 액추에이터의 공간적 활용을 더욱 효과적으로 구현할 수 있는 줌 구동 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 장 스트로크 구동 시에도, 볼이 마그네트의 중심선을 기준으로 한쪽으로 치우쳐 배열되는 것을 방지할 수 있고, 캐리어의 일측이 가이드 레일 측으로 기울어져 하우징에 흡착되는 것을 방지할 수 있는 줌 구동 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 위해, 본 발명은, 제1 렌즈 조립체가 탑재되는 제1 마운터와, 제1 마그네트가 장착되는 제1 지지부와, 제1 마운터를 기준으로 제1 지지부 반대편에 구비되는 제1 가이더를 포함하며, 광축 방향으로 이동하는 제1 캐리어와, 제2 렌즈 조립체가 탑재되는 제2 마운터와, 제2 마그네트가 장착되는 제2 지지부와, 제2 마운터를 기준으로 제2 지지부 반대편에 구비되는 제2 가이더를 포함하며, 제1 캐리어 상부 또는 하부에서 광축 방향으로 이동하는 제2 캐리어와, 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어를 수용하는 하우징과, 제1 마그네트와 대면하는 제1 코일부와, 제2 마그네트와 대면하는 제2 코일부를 포함하고, 제1 지지부는, 하우징에 형성된 제1 가이드 레일과 대면하며, 제1 마그네트의 중심선 위치에 제1 격벽이 형성되어 적어도 두 개로 구획되는 제1 레일을 포함하고, 제1 가이더는, 하우징에 형성된 제2 가이드 레일과 대면하며, 제1 격벽과 대향하는 위치에 제2 격벽이 형성되어 적어도 두 개로 구획되는 제2 레일을 포함하는 줌 구동 액추에이터를 제공한다.

또한, 본 발명의 줌 구동 액추에이터는, 제1 가이드 레일 및 적어도 두 개로 구획된 제1 레일 사이와, 제2 가이드 레일 및 적어도 두 개로 구획된 제2 레일 사이에 각각 배치되는 볼을 더 포함할 수 있다.

또한, 제2 지지부는, 하우징에 형성된 제3 가이드 레일과 대면하며, 제2 마그네트의 중심선 위치에 제3 격벽이 형성되어 적어도 두 개로 구획되는 제3 레일을 포함하고, 제2 가이더는, 하우징에 형성된 제4 가이드 레일과 대면하며, 제3 격벽과 대향하는 위치에 제4 격벽이 형성되어 적어도 두 개로 구획되는 제4 레일을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 줌 구동 액추에이터는, 제3 가이드 레일 및 적어도 두 개로 구획된 제3 레일 사이와, 제4 가이드 레일 및 적어도 두 개로 구획된 제4 레일 사이에 각각 배치되는 볼을 더 포함할 수 있다.

또한, 제1 캐리어는, 제2 가이더가 이동 가능하도록 통로를 형성하는 제1 공간을 포함하고, 제2 캐리어는, 제1 가이더가 이동 가능하도록 통로를 형성하는 제2 공간을 포함할 수 있다.

여기서, 제1공간은, 제1 마운터 및 제1 지지부 사이에 형성되고, 제2 공간은, 제2 마운터 및 제2 지지부 사이에 형성될 수 있다.

또한, 제1 지지부 및 상기 제1 가이더는, 광축 방향을 기준으로 제1 마운터 보다 연장된 형상을 가지며, 제1 가이더는, 제1 지지부 보다 낮은 높이를 가질 수 있다.

또한, 제2 지지부 및 제2 가이더는, 광축 방향을 기준으로 제2 마운터 보다 연장된 형상을 가지되, 제1 지지부 및 제1 가이더의 연장 방향과 반대 방향으로 연장된 형상을 가지며, 제2 가이더는, 제2 지지부 보다 낮은 높이를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 줌 구동 액추에이터는, 하우징에 구비되며 제1 마그네트 및 상기 제2 마그네트와 인력을 발생시키는 요크를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 줌 구동 액추에이터는, 초기 구동 시 제1 캐리어 및 제2 캐리어를 원점으로 이동하여, 볼의 위치를 제1 캐리어 및 제2 캐리어의 이동 방향에 위치한 제1 내지 제4 레일 끝단으로 정렬 시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의할 때, 복수 개 캐리어의 물리적 구조를 서로 상반되는 방향으로 대칭되도록 구현함으로써, 각 캐리어에 탑재된 각 렌즈(렌즈조립체)의 독자적인 각각의 이동 범위를 충분히 확보할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의할 때, 각 캐리어의 일부가 상호 교차 내지 중첩되는 형태로 물리적 구조를 개선시킴으로써, 복수 개 캐리어 각각의 독립된 이동을 효과적으로 확보할 수 있음은 물론, 장치 전체의 구조와 형상을 더욱 공간 집약된 형태로 구현할 수 있어 전체적인 공간의 최소화와 이를 통한 모바일 단말의 소형화 등에 더욱 최적화될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의할 때, 렌즈가 탑재되는 공간을 기준으로 각 캐리어마다 상호 비대칭을 이루도록 마그네트 탑재공간을 제공함으로써 충분한 크기의 마그네트를 각 캐리어에 구비시킬 수 있어 각 캐리어의 구동력을 더욱 효과적으로 증강시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의할 때, 마그네트의 중심선 위치에 격벽을 형성하여 캐리어의 레일을 적어도 두 개 이상 구획함으로써, 구획된 각 레일 내에 볼이 구속되어 캐리어를 균형적으로 지지할 수 있게 된다. 이에 따라, 장 스트로크 구동 시에도, 볼이 마그네트의 중심선을 기준으로 한쪽으로 치우쳐 배열되는 것을 방지할 수 있고, 캐리어의 일측이 가이드 레일 측으로 기울어져 하우징에 흡착되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터 및 카메라 모듈의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터의 제1 캐리어, 제2 캐리어 및 하우징 등의 상세 구성과 상호 관계를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 세부 구성을 설명하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터에 있어서, 캐리어에 형성된 레일 및 하우징에 형성된 가이드레일의 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터의 비교예를 도시한 도면으로서, 캐리어의 레일이 연속적으로 형성된 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터의 캐리어의 레일이 구획된 형상을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터의 비교예를 도시한 도면으로서, 볼의 초기 정렬이 없는 경우 구동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터에 있어서 볼의 초기 정렬 동작을 설명하기 위한 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 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터 및 카메라 모듈의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 줌 구동 액추에이터(100)는 자체로서 단일의 장치로 구현될 수 있음은 물론이며, 도 1에 도시된 바와 같이 반사계 모듈(200) 등과 함께 카메라 모듈(1000)로도 구현될 수 있다.

본 발명의 줌 구동 액추에이터(100)는 후술되는 바와 같이 렌즈 조립체가 탑재된 복수 개 캐리어 각각을 광축 방향으로 선형 이동시켜 자동 초점(AF, Auto Focus) 또는 줌(Zoom)을 구현하는 액추에이터에 해당한다.

반사계 모듈(200)은, 줌 구동 액추에이터(100)의 전방 내지 상부(광축 방향 기준)에 구비될 수 있으며, 피사체의 빛(light) 경로(Z1)를 렌즈 방향의 경로(Z)로 반사 내지 굴절시키는 기능을 수행한다. 이와 같이 광축 방향으로 반사 내지 굴절된 빛은 캐리어에 구비되는 렌즈 조립체를 거쳐 CMOS, CCD 등과 같은 이미지 센서로 유입된다.

이와 같이, 빛의 경로를 변경시키는 반사계 모듈(200)은, 미러(mirror) 또는 프리즘(prism) 중 선택된 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있는 반사계(210)를 포함할 수 있다. 이 반사계(210)는 외부에서 유입되는 빛을 광축 방향으로 변경시킬 수 있는 다양한 부재에 의하여 구현될 수 있으나, 광학적 성능을 향상시키기 위하여 유리(glass) 재질로 구현하는 것이 바람직하다.

반사계 모듈(200) 등이 함께 포함되는 본 발명의 카메라 모듈(1000)은 빛의 경로를 굴절시켜 빛이 렌즈 방향으로 유입되도록 구성되므로 장치 자체를 휴대 단말의 두께 방향으로 설치하지 않고 길이 방향으로 설치할 수 있어 휴대 단말의 두께를 증가시키지 않아 휴대 단말의 소형화 내지 슬림화 등에 최적화될 수 있다.

실시 형태에 따라서, 반사계(210)는 마그네트 및 코일과 같은 자기력을 발생시키는 구동 수단 등에 의하여 회전 이동되도록 구성될 수도 있다. 이와 같이 반사계(210)가 이동 또는 회전 이동하면, 반사계(210)를 통하여 반사(굴절)되는 피사체의 빛이 ±Y 방향 및/또는 ±X 방향으로 이동하여 렌즈 및 촬상 소자로 입사하게 되므로 손떨림에 의한 X축 및/또는 Y축 방향 보정이 구현될 수 있다.

반사계 모듈(200)을 통하여 반사된 피사체의 빛은, 줌 구동 액추에이터(100) 내부에 구비되는 제1 렌즈 조립체(60) 및 제2 렌즈 조립체(70) 등으로 입사되며, 이 과정에서 제1 렌즈 조립체(60)와 제2 렌즈 조립체(70) 각각의 위치(광축 방향 기준)가 조합적으로 조정됨으로써 줌 또는 AF 등의 기능이 구현된다.

실시 형태에 따라서, 액추에이터(100)의 줌 배율 등과 같은 광학적 성능을 향상시키기 위하여, 도 1에 예시된 바와 같이, 액추에이터(100)의 전방(광축 방향 기준)에 고정 렌즈 조립체(50)가 구비될 수도 있다.

이하, 본 발명의 설명에 있어, 제1 렌즈 조립체(60) 등으로 빛이 유입되는 경로에 대응되는 방향 축을 광축(Z축)으로 정의하며, 이 광축(Z축)과 수직한 평면 상의 두 축을 X축 및 Y축으로 정의한다.

고정 렌즈 조립체(50), 제1 렌즈 조립체(60) 및 제2 렌즈 조립체(70)는, 하나 이상의 렌즈 또는 광학 유닛과 하우징 등으로 이루어질 수 있으나, 도면에는 내부 구성이 좀 더 명확히 현출되도록 렌즈 등이 탑재되지 않은 고정 렌즈 조립체(50), 제1 렌즈 조립체(60) 및 제2 렌즈 조립체(70)가 도시되어 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 줌 구동 액추에이터(100)는, 액추에이터(100)의 기본적인 프레임 구조에 해당하며 내부 구성을 수용하는 하우징(110), 이 하우징(110)에 결합되며 쉴드 캔으로 기능할 수 있는 케이스(190), 제1 캐리어(120) 및 제2 캐리어(130)를 포함한다.

제1 렌즈 조립체(60)가 탑재되는 제1 캐리어(120) 및 제2 렌즈 조립체(70)가 탑재되는 제2 캐리어(130)는 각각 광축 방향(Z축 방향)으로 선형 이동하는 이동체에 해당하며, 이에 상응하는 상대적 관점에서 하우징(110)은 고정체에 해당한다.

도 2를 참조하면, 제2 렌즈 조립체(70)가 제2 캐리어(130)에 탑재되되, 제2 렌즈 조립체(70)가 광축 방향을 기준으로 제1 렌즈 조립체(60) 보다 상부 또는 하부에 위치하도록 제2 캐리어(130)에 탑재되며, 이 상태에서 제2 캐리어(130)가 광축 방향으로 선형 이동한다.

후술되는 바와 같이 제1 캐리어(120)에는 제1 마그네트(M1)가 구비되며 하우징(110) 측에는 상기 제1 마그네트(M1)와 대면하며 제1 마그네트(M1)에 구동력을 제공하는 제1 코일부(C1)가 구비된다.

제1 구동 드라이버(미도시)의 제어에 의하여 적절한 크기와 방향의 전원이 제1 코일부(C1)로 인가되면 제1 코일부(C1)와 제1 마그네트(M1) 사이에 전자기력이 발생하고 이 발생된 전자기력에 의하여 제1 캐리어(120)가 광축 방향으로 진퇴 이동하게 된다. 상기 제1 코일부(C1) 등은 제1 회로기판(170-1)에 실장되는 형태로 하우징(110)의 개방된 면부에 구비될 수 있다.

유사한 관점에서, 제2 구동 드라이버(미도시)가 적절한 크기와 방향의 전원이 제2 코일부(C2)로 인가되도록 제어하면 제2 캐리어(130)에 구비된 제2 마그네트(M2)와 제2 코일부(C2) 사이에 발생된 전자기력에 의하여 제2 캐리어(130)가 광축 방향으로 선형 이동하게 된다. 상기 제2 코일부(C2) 등은 제2 회로기판(170-2)에 실장되는 형태로 하우징(110)의 개방된 면부에 구비될 수 있다.

도면에는 제1 렌즈 조립체(60)가 탑재된 제1 캐리어(120) 및 제2 렌즈 조립체(70)가 탑재된 제2 캐리어(130)를 도시하고 있으나, 이는 하나의 실시예로서 실시 형태에 따라서 더 많은 개수의 렌즈 조립체와 캐리어가 구비될 수 있음은 물론이다.

이하 설명에서는 설명의 효율성을 위하여 줌 구동 액추에이터(100)에 구비되는 캐리어를 2개로 예시하며, 도 2의 광축 방향을 기준으로 상부(전방)에 위치한 캐리어를 제1 캐리어(120)로, 하부(후방)에 위치한 캐리어를 제2 캐리어(130)로 지칭한다.

이와 같이 제1 캐리어(120) 및 제2 캐리어(130)가 각각 광축 방향으로 선형 이동하면, 각 캐리어에 탑재된 렌즈 조립체 또한, 광축 방향으로 선형 이동하게 되며 이들 렌즈들의 상대적인 위치 관계에 의하여 AF 또는 줌 기능이 구현된다.

앞서 설명된 바와 같이 줌 구동 액추에이터(100)의 광학적 성능이나 스펙 등에 부합되도록 실시 형태에 따라서 제1 렌즈 조립체(60) 앞쪽에 고정 렌즈 조립체(50)가 구비될 수도 있다.

한편, 제1 캐리어(120)와 제2 캐리어(130)가, 최소화된 마찰력으로 더욱 유연하게 선형 이동할 수 있도록 제1 캐리어(120)와 하우징(110) 사이 그리고 제2 캐리어(130)와 하우징(110) 사이에는 볼(B1~B8, 도 10 참조)이 배치되도록 구성되는 것이 바람직하다.

하우징(110)의 하부면(YZ 평면)에는 제1 마그네트(M1)와 제2 마그네트(M2)와 인력을 발생시켜, 제1 캐리어(120)와 제2 캐리어(130)가 볼(B1~B8)을 사이에 두고 하우징(110) 방향으로 밀착되도록 유도하는 금속 재질의 요크(180)가 구비된다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터의 제1 캐리어, 제2 캐리어 및 하우징 등의 상세 구성과 상호 관계를 도시한 도면이다.

앞서 기술된 바와 같이, 제1 렌즈 조립체(60)가 탑재되는 제1 캐리어(120)는 광축 방향으로 선형 이동하는 이동체로서, 구체적으로, 제1 렌즈 조립체(60)가 탑재되는 제1 마운터(121), 제1 마그네트(M1)가 탑재되는 제1 지지부(123) 및 제1 가이더(125)를 포함한다.

제1 마운터(121)는 도면에 예시된 바와 같이 제1 렌즈 조립체(60)가 탑재되도록 제1 렌즈 조립체(60)의 형상에 대응되는 공간이 마련되며, 실시 형태에 따라서 제1 렌즈 조립체(60)가 X축 방향 등으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 케이스 내지 스토퍼(stopper)(미도시)가 제1 마운터(121)의 상부에 구비될 수 있다.

제1 마그네트(M1)가 탑재되는 제1 지지부(123)는 제1 마운터(121)의 좌측 또는 우측 중 일측에 구비되며, 도면에 도시된 바와 같이 광축 방향을 기준으로 제1 마운터(121)의 광축 방향 길이보다 연장된 형상을 가진다.

제1 지지부(123)는 제1 마운터(121)와 일체형으로 이루어질 수 있으며, 후술되는 제2 캐리어(130)의 제2 지지부(135)와 상호 대칭되는 물리적 구조를 구현하기 위하여, 광축 방향(Z축 방향) 중 어느 한 방향으로 연장된 형상을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명의 제1 지지부(123)는 광축 방향으로 연장된 형상을 가지도록 구성되므로, 그 확장된 영역에 대응되는 크기의 제1 마그네트(M1)가 탑재될 수 있어, 제1 캐리어(120)의 구동력을 더욱 증강시킬 수 있다.

또한, 제1 지지부(123)에는 하우징(110)에 형성된 제1 가이드 레일(111)과 대면하는 제1 레일(128)이 형성될 수 있다. 이 경우 제1 볼(B1) 및 제5 볼(B5)은 제1 가이드 레일(111)과 제1 레일(128) 사이에 그 일부가 수용되는 형태로 배치된다.

제1 가이더(125)는 제1 마운터(121)의 좌측 또는 우측 중 상기 제1 지지부(123)가 구비되지 않는 반대측에 구비되며 도면에 예시된 바와 같이 제1 지지부(123)보다 낮은 높이(X축 기준)를 가지며 제1 마운터(121)의 광축 방향 길이보다 더 연장된 바(bar) 형상으로 이루어질 수 있다.

이 제1 가이더(125)에는 하우징(110)에 형성된 제2 가이드 레일(112)과 대면하는 제2 레일(129)이 형성되며, 본 발명의 제2 볼(B2) 및 제6 볼(B6)은 제2 가이드 레일(112)과 제2 레일(129) 사이에 그 일부가 수용되는 형태로 배치된다.

이와 같이 제1 캐리어(120)는 제1 마운터(121)를 기준으로 좌측과 우측 각각에 위치하며 광축 방향을 기준으로 제1 마운터(121)보다 연장된 형상을 가지는 제1 지지부(123)와 제1 가이더(125)에 의하여 제1 렌즈 조립체(60)의 광축 방향 이동을 더욱 안정적으로 지지할 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이 제1 캐리어(120)의 제1 지지부(123)에 구비되는 제1 마그네트(M1)는 하우징(110)에 구비되는 요크(180)와 인력이 발생된다.

그러므로 본 발명의 제1 캐리어(120)는 제1 마그네트(M1)와 요크(180) 사이의 인력에 의하여 전체적으로 평형을 유지하면서 하우징(110) 방향으로 밀착되므로 볼(B1, B2, B5, B6)에 의한 물리적 가이딩이 더욱 안정적으로 구현될 수 있다.

하우징(110) 측에 구비되는 제1 코일부(C1)는 구동력 증강을 위하여 광축 방향을 기준으로 상하로 배열되는 n(2이상의 자연수)개의 코일로 이루어지는 것이 바람직하다.

제2 캐리어(130)는 상술된 제1 캐리어(120)와 상응하는 물리적 구조를 가지되, 도면에 도시된 바와 같이 상반되는 방향에서 제1 캐리어(120)와 상호 대칭되는 구조로 이루어진다.

구체적으로 제2 캐리어(130)는, 제2 렌즈 조립체(70)가 탑재되는 제2 마운터(131), 제2 마그네트(M2)가 탑재되는 제2 지지부(133) 및 제2 가이더(135)를 포함한다.

제2 캐리어(130)의 제2 지지부(133)는, 제2 마운터(131)의 좌측 또는 우측 중 일측에 구비되되, 앞서 기술된 제1 캐리어(120)의 제1 지지부(123)가 구비된 방향과 반대되는 방향에 구비되며, 광축 방향으로 상기 제2 마운터(131)의 길이보다 연장된 형상을 가지되, 제1 캐리어(120)의 제1 지지부(123)가 연장된 방향과 반대되는 방향으로 연장된 형상을 가진다.

이와 같이 제1 캐리어(120)와 제2 캐리어(130)는 전체적으로 유사한 물리적 구조를 가지되, 가운데 부분에서 제1 렌즈 조립체(60)가 탑재되는 제1 마운터(121)와 제2 렌즈 조립체(70)가 탑재되는 제2 마운터(131)가 위치하도록 함으로써, 제1 및 제2 렌즈 조립체(60, 70)의 충분한 이동거리가 확보될 수 있다.

이와 동시에, 제1 캐리어(120)의 구동을 위한 제1 마그네트(M1) 및 제2 캐리어(130)의 구동을 위한 제2 마그네트(M2)는 제1 지지부(123)와 제2 지지부(133)를 통하여 상대적으로 더 큰 크기로 설치 가능하므로 구동력 증강을 효과적으로 도모할 수 있다.

나아가 제1 마그네트(M1)와 제2 마그네트(M2)는 각각 좌측과 우측(Y축 기준)으로 서로 이격되어 있고 이에 대응되도록 제1 마그네트(M1)와 대면하는 제1 코일부(C1)와 제2 마그네트(M2)와 대면하는 제2 코일부(C2) 또한 이격된다.

이와 같이, 제1 마그네트(M1)와 제1 코일부(C1), 제2 마그네트(M2)와 제2 코일부(C2)가 서로 원거리로 이격되므로 각 캐리어의 구동을 위한 전자기력의 상호 간섭이나 영향을 최소화할 수 있어 제1 캐리어(120) 및 제2 캐리어(130)의 독립된 구동을 더욱 정밀하게 구현할 수 있다.

제2 지지부(133)에는 하우징(110)에 형성된 제3 가이드 레일(113)과 대면하는 제3 레일(138)이 형성될 수 있으며, 이 경우 제3 볼(B3) 및 제7 볼(B7)은 제3 가이드 레일(113)과 제3 레일(138) 사이에 그 일부가 수용되는 형태로 배치된다.

제2 가이더(135)는 제2 마운터(131)의 좌측 또는 우측 중 상기 제2 지지부(133)가 구비되지 않는 반대측에 구비되며, 도면에 예시된 바와 같이 제2 지지부(133)보다 낮은 높이(X축 기준)를 가지며 제2 마운터(131)의 광축 방향 길이보다 더 연장된 바(bar) 형상으로 이루어질 수 있다.

이 제2 가이더(135)에는 하우징(110)에 형성된 제4 가이드 레일(114)과 대면하는 제4 레일(139)이 형성되며, 본 발명의 제4 볼(B4) 및 제8 볼(B8)은 제4 가이드 레일(114)과 제4 레일(139) 사이에 그 일부가 수용되는 형태로 배치된다.

이와 같이 제2 캐리어(130)는, 제2 마운터(131)를 기준으로 좌측과 우측 각각에 위치하며 광축 방향을 기준으로 제2 마운터(131)보다 연장된 형상을 가지는 제2 지지부(133)와 제2 가이더(135)에 의하여 제2 렌즈 조립체(70)의 광축 방향 이동을 더욱 안정적으로 지지할 수 있다.

제2 캐리어(130)의 제2 지지부(133)에 구비되는 제2 마그네트(M2)는 하우징(110)에 구비되는 요크(180)와 인력이 발생된다.

그러므로, 본 발명의 제2 캐리어(120)는 제2 마그네트(M2)와 요크(180) 사이의 인력에 의하여 전체적으로 평형을 유지하면서, 하우징(110) 방향으로 밀착되므로 볼(B3, B4, B7, B8)에 의한 물리적 가이딩이 더욱 안정적으로 구현될 수 있다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 제1 캐리어(120)는 제2 캐리어(130)의 제2 가이더(135)가 이동 가능하도록 광축 방향으로 연장된 형상의 통로를 가지는 제1공간(127)을 포함한다.

이에 상응하도록 제2 캐리어(130)는 제1 캐리어(120)의 제1 가이더(125)가 이동 가능하도록 광축 방향으로 연장된 형상의 통로를 가지는 제2 공간(137)을 포함한다.

이러한 제1 캐리어(120)의 제1 공간(127) 및 제2 캐리어(130)의 제2 공간(137)의 물리적 구조를 통하여, 제1 캐리어(120)의 제1 가이더(125)는 제2 캐리어(130)의 제2 공간(137)으로 유입되고, 제2 캐리어(130)의 제2 가이더(135)는 제1 캐리어(120)의 제1 공간(127)으로 유입된다.

그러므로 본 발명의 제1 캐리어(120)와 제2 캐리어(130)는 각각 독립적으로 이동할 수 있음은 물론, 각각의 일부 구성이 상호 교차 내지 적층되는 형태의 물리적 구조로 구현될 수 있어 공간 활용성을 더욱 높일 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 세부 구성을 설명하는 단면도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터에 있어서, 캐리어에 형성된 레일 및 하우징에 형성된 가이드레일의 구조를 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제2 캐리어(130)의 제2 가이더(135)는 제1 캐리어(120)의 제1 공간(127)에 위치하며, 제2 캐리어(130)가 이동하는 경우, 제4 볼(B4) 및 제8 볼(B8)의 물리적 가이딩을 받으면서 광축 방향으로 선형 이동한다.

상응하는 관점에서, 제1 캐리어(120)의 제1 가이더(125)는 제2 캐리어(130)의 제2 공간(137)에 위치하며, 제1 캐리어(120)가 이동하는 경우, 제2 공간(137)을 통하여 제2 볼(B2) 및 제6 볼(B6)의 가이딩을 받으면서 광축 방향으로 선형 이동한다.

이와 같이 제1 캐리어(120)와 제2 캐리어(130) 각각의 일부분이 상호 적층 내지 중첩되는 형태로 물리적 구조가 구현되므로 각각의 독립된 구동이 보장됨과 동시에 전체적인 크기를 축소시킬 수 있어 공간적 활용도를 더욱 높일 수 있게 된다.

이러한 공간적 설계의 효율성을 더욱 높이기 위하여 상기 제1 공간(127)은 제1 마운터(121)와 제1 지지부(123) 사이에 형성되고, 제2 공간(137)은 제2 마운터(131)와 제2 지지부(133) 사이에 형성되는 것이 바람직하다.

도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 저면(X축 기준)에는 제1 내지 제4 가이드 레일(111, 112, 113, 114)이 형성된다.

제1 가이드레일(111)과 제2 가이드레일(112)은 제1 캐리어(120)와 하우징(110) 사이에 위치하는 볼(B1, B2, B5, B6)을 가이딩하기 위한 구성으로서, 제1 가이드 레일(111)은 제1 레일(128)과 대면하며, 제2 가이드 레일(112)은 제2 레일(129)과 대면한다.

제3 가이드레일(113)은 제2 캐리어(130)의 제2 지지부(133)에 형성되는 제3 레일(138)과 대면하며, 제4 가이드레일(114)은 제2 캐리어(130)의 제2 가이더(135)에 형성되는 제4 레일(139)과 대면한다.

앞서 기술된 바와 같이, 본 발명의 제1 캐리어(120)와 제2 캐리어(130) 각각은 렌즈가 장착되는 부분과 구동용 마그네트가 장착되는 부분이 이원화되고 마그네트가 장착되는 부분이 광축 방향으로 연장된 형상을 가지며, 제1 캐리어(120)와 제2 캐리어(130) 자체는 서로 다른 방향을 기준으로 대칭되는 물리적 구조를 가지도록 구성된다.

그러므로 앞서 살펴본 바와 같이 가이드 레일에 대한 구조를 광축 방향으로 더욱 확장시킬 수 있고 이를 기초로 이동에 따른 간섭이나 물리적 방해 없이 제1 캐리어(120) 및 제2 캐리어(130)의 광축 방향 이동 거리를 더욱 효과적으로 확장시킬 수 있다.

선형성에 대한 효과적인 가이딩이 구현되도록 볼(B1~B8)은 레일(128, 129, 138, 139) 또는/및 가이드 레일(111, 112, 113, 114) 중 하나 이상에 그 일부가 수용되는 형태로 구비되는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터의 비교예를 도시한 도면으로서, 캐리어의 레일이 연속적으로 형성된 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터의 캐리어의 레일이 구획된 형상을 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 제1 캐리어(120)의 제1 레일(128)이 연속적으로 형성된 경우, 장(long) 스트로크(stroke) 구동 시, 제1 캐리어(120)가 가이드 레일(111, 112)을 따라 이동하는 과정에서, 볼들(B1, B2, B5, B6)이 제1 마그네트(M1)의 중심선(MCL)을 기준으로 한쪽으로 치우쳐 배열될 수 있다.

이 때, 제1 캐리어(120)는 볼들(B1, B2, B5, B6)이 위치하지 않는 부분이 제1 가이드 레일(111) 측으로 기울어져 하우징(110)에 흡착됨에 따라, 제1 캐리어(120)의 이동을 방해하는 문제점이 발생한다.

이와 같은 문제점을 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터(100)는 캐리어(120, 130)의 레일(128, 129, 138, 139)을 적어도 두 개 이상 구획하여, 볼들(B1~B8)이 마그네트(M1, M2)의 중심선(MCL)을 기준으로 한쪽으로 치우쳐 배열되는 것을 방지한다.

구체적으로, 도 10을 참조하면, 제1 캐리어(120)의 제1 지지부(123)에 형성된 제1 레일(128)은, 하우징(110)에 형성된 제1 가이드 레일(111)과 대면하며, 제1 마그네트(M1)의 중심선(MCL) 위치에 제1 격벽(128a)이 형성되어 적어도 두 개로 구획된다.

여기서, 제1 가이드 레일(111) 및 적어도 두 개로 구획된 제1 레일(128) 사이에 각각 제1 볼(B1) 및 제5 볼(B5)이 배치된다.

또한, 제1 캐리어(120)의 제1 가이더(125)에 형성된 제2 레일(129)은, 하우징(110)에 형성된 제2 가이드 레일(112)과 대면하며, 제1 격벽(128a)과 대향하는 위치에 제2 격벽(129a)이 형성되어 적어도 두 개로 구획된다.

여기서, 제2 가이드 레일(112) 및 적어도 두 개로 구획된 제2 레일(129) 사이에 각각 제2 볼(B2) 및 제6 볼(B6)이 배치된다.

또한, 제2 캐리어(130)의 제2 지지부(133)에 형성된 제3 레일(138)은, 하우징(110)에 형성된 제3 가이드 레일(113)과 대면하며, 제2 마그네트(M2)의 중심선(MCL) 위치에 제3 격벽(138a)이 형성되어 적어도 두 개로 구획된다.

여기서, 제3 가이드 레일(113) 및 적어도 두 개로 구획된 제3 레일(138) 사이에 각각 제3 볼(B3) 및 제7 볼(B7)이 배치된다.

또한, 제2 캐리어(130)의 제2 가이더(135)에 형성된 제4 레일(139)은, 하우징(110)에 형성된 제4 가이드 레일(114)과 대면하며, 제3 격벽(138a)과 대향하는 위치에 제4 격벽(139a)이 형성되어 적어도 두 개로 구획된다.

여기서, 제4 가이드 레일(114) 및 적어도 두 개로 구획된 제4 레일(139) 사이에 각각 제4 볼(B4) 및 제8 볼(B8)이 배치된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터(100)는, 마그네트(M1, M2)의 중심선(MCL) 위치에 격벽(128a, 129a, 138a, 139a)을 형성하여 레일(128, 129, 138, 139)을 적어도 두 개 이상 구획함으로써, 구획된 각 레일(128, 129, 138, 139) 내에 볼(B1~B8)이 구속되어 캐리어(120, 130)를 균형적으로 지지할 수 있게 된다. 이에 따라, 장 스트로크 구동 시에도, 볼(B1~B8)이 마그네트(M1, M2)의 중심선(MCL)을 기준으로 한쪽으로 치우쳐 배열되는 것을 방지할 수 있고, 캐리어(120, 130)의 일측이 가이드 레일(111~114) 측으로 기울어져 하우징(110)에 흡착되는 것을 방지할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터의 비교예를 도시한 도면으로서, 볼의 초기 정렬이 없는 경우 구동 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터에 있어서 볼의 초기 정렬 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, 사용 상태에 따라, 제1 캐리어(120)를 이동시키는 볼들(B1, B2, B5, B6) 중 적어도 하나의 볼은, 제1 캐리어(120)의 이동 방향과 반대 방향에 위치한 제1 레일(128) 끝단에 접촉할 수 있다. 이 상태에서 제1 캐리어(120)가 제1 가이드 레일(111)을 따라 상기 이동 방향으로 이동하게 되면, 제1 레일(128) 끝단에 접촉된 볼은 구름 운동이 아닌 끌림 운동을 하게 되어 제1 캐리어(120)를 원활하게 이동시킬 수 없는 문제점이 발생된다.

이와 같은 문제점을 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 줌 구동 액추에이터(100)는 액추에이터 구동 시 볼의 초기 정렬 동작을 수행한다.

구체적으로, 초기 구동 시 제1 캐리어(120) 및 제2 캐리어(130)를 원점으로 이동하여, 볼(B1~B8)의 위치를 제1 캐리어(120) 및 제2 캐리어(130)의 이동 방향에 위치한 제1 내지 제4 레일(128, 129, 138, 139) 끝단으로 정렬 시킨다.

예를 들어, 도 12를 참조하면, 초기 구동 시 제1 캐리어(120)를 이동 방향과 반대 방향인 원점으로 이동하여, 볼(B1, B2, B5, B6)의 위치를 제1 캐리어(120)의 이동 방향에 위치한 제1 및 제2 레일(128, 129) 끝단으로 정렬 시킨다. 이 상태에서 제1 캐리어(120)가 가이드 레일(111, 112)을 따라 상기 이동 방향으로 이동하게 되면, 제1 레일(128) 끝단에 접촉된 볼은 끌림 운동이 아닌 구름 운동을 하게 되어 제1 캐리어(120)를 원활하게 이동시킬 수 있게 된다.

여기서, 제1 캐리어(120) 및 제2 캐리어(130)의 원점은 미리 설정되어 저장될 수 있다.

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, 우선 순위 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 기술 분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.

1000 : 카메라 모듈
50 : 고정 렌즈 조립체 60 : 제1 렌즈 조립체
70 : 제2 렌즈 조립체 200 : 반사계 모듈
100 : 액추에이터
110 : 하우징 111(112, 113, 114) : 가이드 레일
C1 : 제1 코일부 C2 : 제2 코일부
120 : 제1 캐리어 121 : 제1 마운터
123 : 제1 지지부 125 : 제1 가이더
128 : 제1 레일 129 : 제2 레일
M1 : 제1 마그네트
130 : 제2 캐리어 131 : 제2 마운터
133 : 제2 지지부 135 : 제2 가이더
138 : 제3 레일 139 : 제4 레일
M2 : 제1 마그네트
180 : 요크 190 : 케이스

Claims

제1 렌즈 조립체가 탑재되는 제1 마운터와, 제1 마그네트가 장착되는 제1 지지부와, 상기 제1 마운터를 기준으로 상기 제1 지지부 반대편에 구비되는 제1 가이더를 포함하며, 광축 방향으로 이동하는 제1 캐리어;
제2 렌즈 조립체가 탑재되는 제2 마운터와, 제2 마그네트가 장착되는 제2 지지부와, 상기 제2 마운터를 기준으로 상기 제2 지지부 반대편에 구비되는 제2 가이더를 포함하며, 상기 제1 캐리어 상부 또는 하부에서 광축 방향으로 이동하는 제2 캐리어;
상기 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어를 수용하는 하우징;
상기 제1 마그네트와 대면하는 제1 코일부; 및
상기 제2 마그네트와 대면하는 제2 코일부를 포함하고,
상기 제1 지지부는,
상기 하우징에 형성된 제1 가이드 레일과 대면하며, 상기 제1 마그네트의 중심선 위치에 제1 격벽이 형성되어 적어도 두 개로 구획되는 제1 레일을 포함하고,
상기 제1 가이더는,
상기 하우징에 형성된 제2 가이드 레일과 대면하며, 상기 제1 격벽과 대향하는 위치에 제2 격벽이 형성되어 적어도 두 개로 구획되는 제2 레일을 포함하는
줌 구동 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 가이드 레일 및 적어도 두 개로 구획된 상기 제1 레일 사이와, 상기 제2 가이드 레일 및 적어도 두 개로 구획된 상기 제2 레일 사이에 각각 배치되는 볼
을 더 포함하는 줌 구동 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 지지부는,
상기 하우징에 형성된 제3 가이드 레일과 대면하며, 상기 제2 마그네트의 중심선 위치에 제3 격벽이 형성되어 적어도 두 개로 구획되는 제3 레일을 포함하고,
상기 제2 가이더는,
상기 하우징에 형성된 제4 가이드 레일과 대면하며, 상기 제3 격벽과 대향하는 위치에 제4 격벽이 형성되어 적어도 두 개로 구획되는 제4 레일을 포함하는
줌 구동 액추에이터.
제 3 항에 있어서,
상기 제3 가이드 레일 및 적어도 두 개로 구획된 상기 제3 레일 사이와, 상기 제4 가이드 레일 및 적어도 두 개로 구획된 상기 제4 레일 사이에 각각 배치되는 볼
을 더 포함하는 줌 구동 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 캐리어는 상기 제2 가이더가 이동 가능하도록 통로를 형성하는 제1 공간을 포함하고, 상기 제2 캐리어는 상기 제1 가이더가 이동 가능하도록 통로를 형성하는 제2 공간을 포함하는
줌 구동 액추에이터.
제 5 항에 있어서,
상기 제1공간은
상기 제1 마운터 및 상기 제1 지지부 사이에 형성되고,
상기 제2 공간은
상기 제2 마운터 및 상기 제2 지지부 사이에 형성되는
줌 구동 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 지지부 및 상기 제1 가이더는
광축 방향을 기준으로 상기 제1 마운터 보다 연장된 형상을 가지며,
상기 제1 가이더는
상기 제1 지지부 보다 낮은 높이를 갖는
줌 구동 액추에이터.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 지지부 및 상기 제2 가이더는
광축 방향을 기준으로 상기 제2 마운터 보다 연장된 형상을 가지되, 상기 제1 지지부 및 상기 제1 가이더의 연장 방향과 반대 방향으로 연장된 형상을 가지며,
상기 제2 가이더는
상기 제2 지지부 보다 낮은 높이를 갖는
줌 구동 액추에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징에 구비되며 상기 제1 마그네트 및 상기 제2 마그네트와 인력을 발생시키는 요크
를 더 포함하는 줌 구동 액추에이터.
제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
초기 구동 시 상기 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어를 원점으로 이동하여, 상기 볼의 위치를 상기 제1 캐리어 및 상기 제2 캐리어의 이동 방향에 위치한 제1 내지 제4 레일 끝단으로 정렬 시키는
줌 구동 액추에이터.