KR20220133606A - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20220133606A
KR20220133606A KR1020210038924A KR20210038924A KR20220133606A KR 20220133606 A KR20220133606 A KR 20220133606A KR 1020210038924 A KR1020210038924 A KR 1020210038924A KR 20210038924 A KR20210038924 A KR 20210038924A KR 20220133606 A KR20220133606 A KR 20220133606A
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sensing coil
coils
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KR1020210038924A
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이창석
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 하우징(housing); 렌즈를 포함하고 하우징 내에서 이동자(mover)로서 배치된 렌즈 모듈; 및 렌즈 모듈로부터 이격되어 이동자에 대해 상대적 고정자(stator)로서 배치된 적어도 하나의 센싱 코일을 포함하고, 적어도 하나의 센싱 코일은 권선 차수가 달라짐에 따라 대응되는 권선 차수의 일측 권선 길이가 타측 권선 길이보다 더 변화하는 형태를 가질 수 있다.

Description

카메라 모듈{Camera module}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.
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.
등록특허공보 제10-2139765호
본 발명은 카메라 모듈에 포함된 렌즈 모듈의 움직임을 감지할 수 있는 구조를 가지는 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 하우징(housing); 렌즈를 포함하고 상기 하우징 내에서 이동자(mover)로서 배치된 렌즈 모듈; 및 상기 렌즈 모듈로부터 이격되어 상기 이동자에 대해 상대적 고정자(stator)로서 배치된 적어도 하나의 센싱 코일을 포함하고, 상기 적어도 하나의 센싱 코일은 권선 차수가 달라짐에 따라 대응되는 권선 차수의 일측 권선 길이가 타측 권선 길이보다 더 변화하는 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 렌즈 모듈(또는 피검출부)의 움직이는 거리에 따른 인덕턴스(또는 발진주파수)의 변화가 더욱 선형적일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 렌즈 모듈의 위치는 더욱 신속하거나 정확하게 판단될 수 있거나, 자동초점조절 제어 및/또는 손떨림 보정 제어의 제어 안정성은 더욱 효율적으로 확보될 수 있거나, 렌즈 모듈의 위치 검출 성능 대비 카메라 모듈의 전반적 크기(또는 비용)는 더욱 작아질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 구동 및 센싱을 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4의 피검출부와 위치 검출부를 더 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 6a 내지 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 센싱 코일을 나타낸 평면도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 결합 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(100)은 하우징 유닛(110) 및 렌즈 배럴(120)을 포함할 수 있고, 하우징 유닛(110)은 하우징(111) 및 쉴드 케이스(112)를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(100)은 자동초점조절 기능과 손떨림 보정 기능 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 일 예로, 카메라 모듈(100)이 자동초점조절 기능 및/또는 손떨림 보정 기능을 수행하기 위하여, 렌즈 배럴(120)은 하우징 유닛(110)의 내부에서 광축 방향(예: z방향) 및/또는 광축의 수직 방향(예: x방향 및/또는 y방향)으로 각각 움직일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(200)은 쉴드 케이스(210), 렌즈 모듈(220), 하우징(230), 스토퍼(240), 액츄에이터(250), 및 볼 베어링부(270)를 포함할 수 있다.
렌즈 모듈(220)은 렌즈 배럴(221)과 렌즈 배럴(221)을 내부에 수용하는 렌즈 홀더(223)를 포함할 수 있으며, 하우징(230) 내에서 이동자(mover)로서 배치될 수 있다.
렌즈 배럴(221)은 피사체를 촬상하는 복수의 렌즈가 내부에 수용될 수 있도록 중공의 원통 형상일 수 있으며, 복수의 렌즈는 광축 방향(1)을 따라 렌즈 배럴(221)에 구비될 수 있다. 복수의 렌즈는 렌즈 모듈(220)의 설계에 따라 필요한 수만큼 적층되고, 각각 동일하거나 상이한 굴절률 등의 광학적 특성을 가질 수 있다.
렌즈 배럴(221)은 렌즈 홀더(223)와 결합할 수 있다. 일 예로, 렌즈 배럴(221)은 렌즈 홀더(223)에 구비된 중공에 삽입되며, 렌즈 배럴(221)과 렌즈 홀더(223)는 나사결합 방식으로 결합되거나 접착제를 통해 결합될 수 있다. 렌즈 모듈(220)은 하우징(230)의 내부에 수용되어 자동 초점 조정을 위하여 광축 방향(1)으로 이동될 수 있다.
액츄에이터(250)는 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 구동할 수 있다. 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 이동시키기 위하여, 액츄에이터(250)는 렌즈 홀더(223)의 일측에 장착된 마그네트(251) 및 마그네트(251)와 마주보도록 배치된 구동 코일(253)을 포함할 수 있다. 구동 코일(253)은 기판(255)에 장착되며, 기판(255)은 구동 코일(253)이 마그네트(251)와 마주보도록 하우징(230)에 장착될 수 있다.
액츄에이터(250)는 구동 코일(253)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 액츄에이터(250)는 양방향 구동이 가능한 H 브리지(Bridge) 회로를 내부에 구비하여 보이스 구동 코일 모터(Voice coil motor) 방식으로 구동 코일(253)에 구동 신호를 인가할 수 있다.
액츄에이터(250)는 구동 신호를 구동 코일(253)에 인가하여, 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 액츄에이터(250)는 구동 코일(253)에 구동 신호를 인가하여 마그네트(251)에 구동력을 제공할 수 있고, 마그네트(251)의 구동력에 의해 렌즈 모듈(220)은 광축 방향(1)으로 이동할 수 있다. 구동 신호가 구동 코일(253)에 제공되는 경우, 구동 코일(253)에서 자속이 발생하고, 구동 코일(253)의 자속은 마그네트(251)의 자기장과 상호 작용하여, 플레밍의 왼손 법칙에 따라 렌즈 모듈(220)을 광축 방향(1)으로 이동시키는 구동력이 발생될 수 있다.
마그네트(251)는 제1 마그네트(magnet) 및 제2 마그네트를 포함할 수 있다. 제1 마그네트와 제2 마그네트는 마그네트(251)가 분극되어 형성될 수 있으며, 이에 따라 렌즈 모듈(220)의 이동이 용이할 수 있다. 한편, 마그네트(251)는 액츄에이터(250)가 렌즈 모듈(220)의 위치를 검출하는데 이용될 수 있다.
액츄에이터(250)는 마그네트(251)에 대향하여 기판(255)에 장착되는 센싱 코일(257)을 포함할 수 있다. 센싱 코일(257)은 구동 코일(253)의 외측에 배치될 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 센싱 코일(257)은 적어도 하나의 코일로 구성될 수 있다.
센싱 코일(257)은 렌즈 모듈(220)로부터 이격되어 고정자(stator)로서 배치될 수 있으므로, 센싱 코일(257)의 인덕턴스는 마그네트(251)의 위치 변화에 따라 변경될 수 있다. 구체적으로, 마그네트(251)가 일 방향으로 이동하는 경우, 센싱 코일(257)의 인덕턴스에 영향을 미치는 마그네트(251)의 자기장의 세기가 변화하고, 이에 따라 센싱 코일(257)의 인덕턴스가 변경될 수 있다.
센싱 코일(257)의 인덕턴스는 렌즈 모듈(220)에서 와전류(eddy current)가 흐르는 부분(예: 렌즈 모듈의 일측 표면에 적층된 금속층 및/또는 도금층)의 위치에 종속적일 수 있으므로, 센싱 코일(257)의 인덕턴스 변경 및 렌즈 모듈(220)의 변위 판단에 있어서 마그네트(251)는 필수적이지 않다.
액츄에이터(250)는 센싱 코일(257)의 인덕턴스의 변화로부터 렌즈 모듈(220)의 변위를 판단할 수 있다. 일 예로, 액츄에이터(250)는 적어도 하나의 커패시터를 추가적으로 구비할 수 있고, 적어도 하나의 커패시터와 센싱 코일(257)은 소정의 발진 회로를 형성할 수 있다. 일 예로, 상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 센싱 코일(257)의 개수에 대응되게 마련되어, 하나의 커패시터와 하나의 센싱 코일(257)은 소정의 LC 발진기와 같은 형태로 구성될 수 있고, 이외에도 적어도 하나의 커패시터와 상기 센싱 코일(257)은 널리 알려진 콜피츠 발진기와 같은 형태로 구성될 수 있다.
액츄에이터(250)는 발진 회로에서 생성되는 발진 신호의 주파수 변화로부터 렌즈 모듈(220)의 변위를 판단할 수 있다. 구체적으로, 발진 회로를 형성하는 센싱 코일(257)의 인덕턴스가 변경되는 경우, 발진 회로에서 생성되는 발진 신호의 주파수가 변경되므로 주파수의 변화에 기초하여 렌즈 모듈(220)의 변위 검출이 가능할 수 있다.
렌즈 모듈(220)이 하우징(230) 내에서 광축 방향(1)으로 이동될 때, 렌즈 모듈(220)의 이동을 가이드하는 가이드 수단으로서, 볼 베어링부(270)가 제공될 수 있다. 볼 베어링부(270)는 하나 이상의 볼 베어링을 포함하며, 복수의 볼 베어링이 제공될 경우에는 상기 복수의 볼 베어링은 상기 광축 방향(1)을 따라 배치될 수 있다. 볼 베어링부(270)는 렌즈 홀더(223)의 외부면 및 하우징(230)의 내부면과 접촉하여 렌즈 모듈(220)의 광축 방향(1)으로의 이동을 안내할 수 있다. 즉, 볼 베어링부(270)는 렌즈 홀더(223)와 하우징(230) 사이에 배치되며, 구름 운동을 통해 렌즈 모듈(220)의 광축 방향으로의 이동을 안내할 수 있다.
하우징(230)에는 스토퍼(240)가 장착되어 렌즈 모듈(220)의 이동 거리를 제한할 수 있다. 일 예로, 스토퍼(240)는 하우징(230)의 상부에 장착되며, 스토퍼(240)와 렌즈 모듈(220)은 상기 구동 코일(253)에 전원이 인가되지 않은 경우에 상기 광축 방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 따라서, 구동 코일(253)에 전원이 인가되어 렌즈 모듈(220)이 광축 방향으로 이동될 때, 스토퍼(240)에 의하여 렌즈 모듈(220)의 이동 거리가 제한되므로, 렌즈 모듈(220)은 스토퍼(240)와의 간격 범위 내에서 이동될 수 있다. 스토퍼(240)와 렌즈 모듈(220)이 서로 충돌할 경우 충격을 완화시키도록 스토퍼(240)는 탄성력을 가진 재질로 제공될 수 있다.
쉴드 케이스(210)는 하우징(230)의 외부면을 감싸도록 하우징(230)과 결합하며, 카메라 모듈의 구동 중에 발생되는 전자파를 차폐하는 기능을 할 수 있다.
카메라 모듈은 구동시에 전자파가 발생되고, 이와 같은 전자파가 외부로 방출되는 경우에는 다른 전자부품에 영향을 미쳐 통신 장애나 오작동을 유발시킬 수 있다. 이를 방지하기 위해, 쉴드 케이스(210)는 금속재질로 제공되어 하우징(230)의 하부에 장착되는 기판의 접지패드에 접지될 수 있으며, 이에 따라 전자파를 차폐할 수 있다. 이와 달리, 쉴드 케이스(210)가 플라스틱 사출물로 제공될 경우에는 쉴드 케이스(210)의 내부면에 전도성 도료가 도포되어 전자파를 차폐할 수 있다. 상기 전도성 도료로는 전도성 에폭시가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전도성을 가진 다양한 재료가 사용될 수 있고, 전도성 필름 또는 전도성 테이프를 쉴드 케이스(210)의 내부면에 부착하는 방식도 가능할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(300)은 하우징 유닛(310), 액츄에이터부(320), 및 렌즈 모듈(330)을 포함할 수 있다.
하우징 유닛(310)은 하우징(311)과 쉴드 케이스(312)를 포함할 수 있다. 하우징(311)은 성형이 용이한 재질로 이루어질 수 있다. 일 예로, 하우징(311)은 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 하우징(311)에는 하나 이상의 액츄에이터부(320)가 장착될 수 있다. 일 예로, 하우징(311)의 내부에는 렌즈 모듈(330)이 완전히 또는 부분적으로 수용될 수 있는 공간이 형성된다.
하우징(311)은 6면이 개방된 형태일 수 있다. 일 예로, 하우징(311)의 저면은 이미지 센서가 장착되기 위한 홀이 형성되고, 하우징(311)의 상면은 렌즈 모듈(330)이 장착되기 위한 홀이 형성될 수 있다. 아울러, 하우징(311)의 서로 반대 방향인 제1 및 제2 측면(Side1, Side2)에는 제1 액츄에이터(321)의 제1 구동 코일(321a)이 삽입될 수 있는 구멍이 형성되고, 제1 및 제2 측면(Side1, Side2)에 수직인 제3 및 제4 측면에는 제2 액츄에이터(322)의 제2 구동 코일(322a)이 삽입될 수 있는 구멍이 형성될 수 있다.
쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 일 부분을 덮도록 구성될 수 있다. 일 예로, 쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 상면 및 서로 다른 법선방향을 가지는 4개 측면을 덮도록 구성될 수 있다. 또한, 이와 달리, 쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 4개 측면만을 덮도록 구성거나, 쉴드 케이스(312)는 하우징(311)의 상면 및 4개 측면을 부분적으로 덮도록 구성될 수 있다.
액츄에이터부(320)는 복수의 액츄에이터를 포함할 수 있다. 일 예로, 액츄에이터부(320)는 렌즈 모듈(330)을 Y축 방향으로 이동시키도록 구성되는 제1 액츄에이터(321) 및 렌즈 모듈(330)을 X축 방향으로 이동시키도록 구성되는 제2 액츄에이터(322)를 포함할 수 있다.
제1 액츄에이터(321)는 하우징(311) 및 렌즈 모듈(330)의 제1 프레임(331)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제1 액츄에이터(321)의 일부는 하우징(311)에 장착되고, 제1 액츄에이터(321)의 나머지 부분은 제1 프레임(331)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제1 액츄에이터(321)는 제1 구동 코일(321a), 제1 마그네트(321b), 제1 기판(321c), 및 적어도 하나의 센싱 코일(321d)을 포함할 수 있다. 제1 구동 코일(321a) 및 적어도 하나의 센싱 코일(321d)은 제1 및 제2 기판(321c, 322c)에 형성될 수 있다. 제1 기판(321c)은 하우징(311)의 제1 측면(Side1)에 장착되고, 제1 마그네트(321b)는 제1 기판(321c)과 마주하는 제1 프레임(331)의 제1 측면에 장착될 수 있다.
제1 액츄에이터(321)는 제1 구동 코일(321a)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 제1 액츄에이터(321)는 양방향 구동이 가능한 H 브리지(Bridge) 회로를 내부에 구비하여 보이스 구동 코일 모터(Voice coil motor) 방식으로 제1 구동 코일(321a)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 구동 신호가 제1 구동 코일(321a)에 인가되는 경우, 제1 구동 코일(321a)에서 자속이 발생하고, 제1 구동 코일(321a)의 자속은 제1 마그네트(321b)의 자기장과 상호 작용하여, 하우징(311)에 대한 제1 프레임(331) 및 렌즈 배럴(334)의 상대적인 이동을 가능케 하는 구동력이 발생될 수 있다. 제1 액츄에이터(321)는, 도 2의 액츄에이터(250)와 유사하게, 적어도 하나의 센싱 코일(321d)의 인덕턴스의 변화로부터 렌즈 배럴(334) 및 제1 프레임(331)의 변위를 판단할 수 있다. 제1 마그네트(321b)는 도시된 바와 같이, 제1 프레임(331)의 일 면(331c)에 배치될 수 있으며, 이와 달리, 제1 프레임(331)의 모서리(331d)들 중 하나에 배치될 수도 있다.
제2 액츄에이터(322)는 하우징(311) 및 렌즈 모듈(330)의 제3 프레임(333)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제2 액츄에이터(322)의 일부는 하우징(311)에 장착되고, 제2 액츄에이터(322)의 나머지 일부는 제3 프레임(333)에 장착될 수 있다. 이와 달리, 제2 액츄에이터(322)는 하우징(311) 및 제3 프레임(333)의 제1 내지 제4 측면이 접하는 제1 내지 제4 모서리 중 일부에 장착될 수도 있다. 전술한 설명에서, 제2 액츄에이터(322)가 제3 및 제4 측면 또는 제1 내지 제4 모서리에 모두 형성되는 것으로 기술되었으나, 각 측면 또는 각 모서리에 형성되는 액츄에이터가 독립적으로 렌즈 모듈(330)에 구동력을 제공할 수 있으므로, 제2 액츄에이터(322)는 실시예에 따라, 제3 및 제4 측면 중 일부에 형성될 수 있다. 이하, 설명의 편의상, 제3 측면에 형성되는 액츄에이터를 제2 액츄에이터(322)로 가정하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 설명이 다른 측면 또는 다른 모서리에 형성되는 액츄에이터에 적용될 수 있음은 물론이다.
제2 액츄에이터(322)는 렌즈 모듈(330)을 광축(예: z방향)의 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 제2 액츄에이터(322)는 제2 구동 코일(322a), 제2 마그네트(322b), 제2 기판(322c), 및 적어도 하나의 센싱 코일(322d)을 포함할 수 있다. 제2 구동 코일(322a) 및 적어도 하나의 센싱 코일(322d)은 제2 기판(322c)에 형성된다. 제2 기판(322c)은 대체로 ㄷ자 형태로 형성되며, 하우징(311)의 제2 측면(Side2) 내지 제4 측면을 둘러싸는 형태로 장착된다. 제2 마그네트(322b)는 제2 기판(322c)과 마주하도록 제3 프레임(333)의 제3 측면에 장착될 수 있다.
제2 액츄에이터(322)는 제2 구동 코일(322a)과 제2 마그네트(322b) 사이에서 생성되는 자기력의 크기 및 방향을 변화시켜 제1 프레임(331)에 대한 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)의 상대적인 이동을 가능하게 할 수 있다. 렌즈 배럴(334)은 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)의 이동에 의해 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)과 동일방향으로 이동할 수 있다.
제2 액츄에이터(322)는, 도 2의 액츄에이터(250)와 유사하게, 적어도 하나의 센싱 코일(322d)의 인덕턴스 변화로부터 제2 프레임(332) 또는 제3 프레임(333)의 위치를 검출할 수 있다.
렌즈 모듈(330)은 하우징(311) 내에서 이동자(mover)로서 배치될 수 있으므로, 상대적으로 고정자(stator)로서 배치된 적어도 하나의 센싱 코일(321d, 322d)에 의해 위치가 검출될 수 있다. 일 예로, 렌즈 모듈(330)은 하우징(311)과 쉴드 케이스(312)에 의해 형성되는 수납 공간에 적어도 3축 방향으로 이동할 수 있도록 수용될 수 있다.
렌즈 모듈(330)은 복수의 프레임을 포함할 수 있다. 일 예로, 렌즈 모듈(330)은 제1 프레임(331), 제2 프레임(332), 제3 프레임(333)을 포함할 수 있다. 제1 프레임(331)은 하우징(311)에 대한 이동이 가능할 수 있다. 일 예로, 제1 프레임(331)은 전술된 제1 액츄에이터(321)에 의해 하우징(311)의 Y축 방향으로 이동할 수 있다. 제1 프레임(331)에는 복수의 안내 홈(331a, 331b)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 프레임(331)의 제1 측면(Side1)에는 광축 방향(Z축 방향)으로 길게 연장되는 제1 안내 홈(331a)이 형성되고, 제1 프레임(331)의 안쪽 바닥면의 4개 모서리에는 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향)으로 길게 연장되는 제2 안내 홈(331b)이 각각 형성될 수 있다. 제1 프레임(331)은 적어도 3개의 측면이 개방된 형태로 제작될 수 있다. 일 예로, 제1 프레임(331)의 제2 측면(Side2) 내지 제4 측면은 제3 프레임(333)의 제2 마그네트(322b)와 하우징(311)의 제2 구동 코일(322a)이 마주할 수 있도록 개방되어 있다.
제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)의 내부 공간에 장착될 수 있다. 제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)에 대해 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향)으로 이동할 수 있다. 일 예로, 제2 프레임(332)은 제1 프레임(331)의 제2 안내 홈(331b)을 따라 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향)으로 이동할 수 있다. 제2 프레임(332)에는 복수의 안내 홈(332a)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 프레임(332)의 모서리에는 광축의 제2 수직 방향(X축 방향)으로 길게 연장되는 4개의 제3 안내 홈(332a)이 형성될 수 있다.
제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)의 상면에 장착될 수 있다. 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)에 대해 광축의 제2 수직 방향(X축 방향)으로 이동하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)의 제3 안내 홈(332a)을 따라 광축의 제2 수직 방향(X축 방향)으로 이동할 수 있다. 제3 프레임(333)에는 복수의 제2 마그네트(322b)가 장착될 수 있다. 일 예로, 제3 프레임(333)의 제2 내지 제4 측면에는 적어도 2개의 제2 마그네트(322b)가 각각 장착될 수 있고, 또한 일 예로, 제3 프레임(333)의 제2 내지 제4 측면에는 3개의 제2 마그네트(322b)가 각각 장착될 수 있다.
한편, 상술한 제3 프레임(333)은 제2 프레임(332)과 일체로 형성될 수 있다. 이러한 경우 제3 프레임(333)은 생략될 수 있고, 제2 프레임(332)은 광축의 제1 수직 방향(Y축 방향) 및 제2 수직 방향(X축 방향)으로 이동할 수 있다
렌즈 모듈(330)은 렌즈 배럴(334)을 포함할 수 있다. 일 예로, 렌즈 모듈(330)은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 배럴(334)을 포함할 수 있다. 렌즈 배럴(334)은 제3 프레임(333)에 장착될 수 있다. 일 예로, 렌즈 배럴(334)은 제3 프레임(333)에 끼워져 제3 프레임(333)과 일체로 움직일 수 있다. 렌즈 배럴(334)은 광축 방향(Z축 방향) 및 광축의 수직 방향(X축 및 Y축 방향)으로 이동할 수 있다. 일 예로, 렌즈 배럴(334)은 제1 액츄에이터(321)에 의해 Y축 방향으로 이동하고, 제2 액츄에이터(322)에 의해 X축 방향)으로 이동할 수 있다.
설계에 따라, 제1 마그네트(321b) 중 적어도 일부는 90도 회전될 수 있고, 제1 액츄에이터(321) 중 적어도 일부는 도 2에 도시된 액츄에이터(250)와 같이 렌즈 배럴(334)을 광축 방향(Z축 방향)으로 이동시킬 수 있고, 제1 액츄에이터(321) 중 나머지와 제2 액츄에이터(322)는 렌즈 배럴(334)을 광축의 수직 방향(X축 및 Y축 방향)으로 이동시킬 수 있다. 설계에 따라, 도 2에 도시된 액츄에이터(250)는 도 3의 제1 및 제2 액츄에이터(321, 322)에 인접하여 배치될 수 있으므로, 도 2에 도시된 액츄에이터(250)와 도 3의 제1 및 제2 액츄에이터(321, 322)는 하나의 카메라 모듈에서 양립할 수 있다.
볼 베어링부(340)는 렌즈 모듈(330)의 이동을 안내할 수 있다. 일 예로, 볼 베어링부(340)는 렌즈 모듈(330)이 광축 방향 및 광축의 수직 방향으로 원활하게 이동하도록 구성된다. 볼 베어링부(340)는 제1 볼 베어링(341), 제2 볼 베어링(342), 제3 볼 베어링(343)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 볼 베어링(341)은 제1 프레임(331)의 제1 안내 홈(331a)에 배치되어, 제1 프레임(331)이 광축 방향으로 원활하게 움직이게 할 수 있다. 다른 예로, 제2 볼 베어링(342)은 제1 프레임(331)의 제2 안내 홈(331b)에 배치되어, 제2 프레임(332)이 광축의 제1 수직 방향으로 원활하게 움직이게 할 수 있다. 또 다른 예로, 제3 볼 베어링(343)은 제2 프레임(332)의 제3 안내 홈(332a)에 배치되어, 제3 프레임(333)이 광축의 제2 수직 방향으로 원활하게 움직이게 할 수 있다.
제1 및 제2 볼 베어링(341, 342) 각각은 적어도 3개의 볼을 구비할 수 있으며, 각 볼 베어링의 상기 적어도 3개의 볼은 제1 또는 제2 안내 홈(331a, 331b)에 각각 배치될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 볼 베어링(341, 342) 각각은 4개의 볼을 구비할 수 있으며, 각 볼 베어링의 상기 4개의 볼은 제1 또는 제2 안내 홈(331a, 331b)에 각각 배치될 수 있다.
볼 베어링부(340)가 배치되는 모든 부위에는 마찰 및 소음저감을 위한 윤활 물질이 충전될 수 있다. 일 예로, 각각의 안내 홈(331a, 331b, 332a)에는 점성 유체가 주입될 수 있다. 점성 유체로는 점성 및 윤활 특성이 우수한 그리스(grease)가 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 구동 및 센싱을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 액츄에이터(400)는, 도 2의 액츄에이터(250) 및 도 3의 제1 및 제2 액츄에이터(321, 322)에 대응될 수 있으며, 구동 장치(410), 구동 코일(420), 피검출부(430) 및 위치 검출부(440)를 포함할 수 있다.
구동 장치(410)는 외부로부터 인가되는 입력 신호(Sin)와 위치 검출부(440)로부터 생성되는 피드백 신호(Sf)에 따라 구동 신호(Sdr)를 생성하고, 생성된 구동 신호(Sdr)를 구동 코일(420)에 제공할 수 있다. 구동 코일(420)에 구동 장치(410)으로부터 제공되는 구동 신호(Sdr)가 인가되는 경우, 구동 코일(420)과 마그네트 간의 전자기적 상호작용에 의해 렌즈 모듈은 이동할 수 있다.
예를 들어, 입력 신호(Sin)는 렌즈 모듈의 가속도를 감지하는 가속도 센서(예: 자이로스코프)의 출력값일 수 있고, 렌즈 모듈은 구동 코일(420)에 기반하여 상기 가속도의 반대방향으로 움직이는 힘을 받을 수 있다. 예를 들어, 입력 신호(Sin)는 렌즈 모듈의 자동초점조절을 위한 지령 신호일 수 있다.
위치 검출부(440)는 마그네트와 구동 코일(420)의 전자기적 상호 작용에 의해 이동하는 렌즈 배럴의 위치를 피검출부(430)를 통해 산출하여 피드백 신호(Sf)를 생성하고, 피드백 신호(Sf)를 구동 장치(410)에 제공할 수 있다. 피검출부(430)는 렌즈 배럴의 이동 방향과 동일 방향으로 이동하도록, 렌즈 배럴의 일 측에 마련될 수 있다. 일 예로, 피검출부(430)는 렌즈 배럴의 일면 및 타면에 각각 마련되어, 위치 검출부(440)의 센싱 코일과 대향할 수 있다. 실시예에 따라, 피검출부(430)는 렌즈 배럴 외에, 렌즈 배럴과 결합하는 복수의 프레임에 마련될 수 있다. 여기서, 렌즈 배럴의 일면 및 타면은 렌즈 배럴의 광축 방향과 수직한 두 개의 방향 각각과 직교하는 면에 해당할 수 있다.
피검출부(430)는 자성체, 및 도체 중 하나로 구성될 수 있다. 일 예로, 피검출부(430)는 도 2 및 도 3의 마그네트(251, 321b. 322b)에 대응할 수 있다. 다만, 실시예에 따라, 마그네트(251, 321b. 322b) 외에 별도의 구조(예: 렌즈 모듈의 일측 표면에 적층된 금속층 및/또는 도금층)를 채용하여, 피검출부(430)를 구성할 수 있다.
위치 검출부(440)는 적어도 하나의 센싱 코일을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 센싱 코일의 인덕턴스에 따라 렌즈 배럴의 위치를 산출할 수 있다. 렌즈 배럴의 일 측에 마련되는 피검출부(430)가 이동하는 경우, 센싱 코일과 피검출부 간의 거리가 변화하므로, 위치 검출부(440)는 피검출부(430)의 이동에 따라 변화하는 센싱 코일의 인덕턴스에 따라 렌즈 배럴의 X축, Y축 및 Z축 방향 중 적어도 하나의 위치를 산출할 수 있다. 이 때, 위치 검출부(440)에 구비되는 적어도 하나의 센싱 코일은 도 2 및 도 3의 센싱 코일(257, 321d, 322d)에 대응할 수 있다.
도 5는 도 4의 피검출부와 위치 검출부를 더 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 검출부(440)는 발진부(441), 연산부(443), 및 산출부(445)를 포함할 수 있다.
발진부(441)는 제1 발진 회로부(441X) 및 제2 발진 회로부(441Y)를 구비하여 복수의 발진 신호(Sosc)를 생성할 수 있다. 제1 발진 회로부(441X) 및 제2 발진 회로부(441Y) 각각은 적어도 두 개의 발진 회로를 포함할 수 있다. 제1 발진 회로부(441X)는 렌즈 배럴의 일면에 대향하여 배치될 수 있고, 제2 발진 회로부(441Y)는 렌즈 배럴의 타면에 대향하여 배치될 수 있다. 여기서, 렌즈 배럴의 일면 및 타면은 렌즈 배럴의 광축 방향과 수직한 두 개의 방향 각각과 직교하는 면에 해당할 수 있다.
제1 발진 회로부(441X)는 제1 메인 발진 회로(441a) 및 제1 서브 발진 회로(441b)를 포함할 수 있고, 제2 발진 회로부(441Y)는 제2 메인 발진 회로(441c) 및 제2 서브 발진 회로(441d)를 포함할 수 있다.
제1 메인 발진 회로(441a), 제1 서브 발진 회로(441b), 제2 메인 발진 회로(441c), 및 제2 서브 발진 회로(441d) 각각은 센싱 코일 및 커패시터를 포함하여, 소정의 LC 발진기를 구성할 수 있다. 구체적으로, 제1 메인 발진 회로(441a)는 제1 메인 센싱 코일(ML1) 및 제1 메인 커패시터(MC1)를 포함할 수 있고, 제1 서브 발진 회로(441b)는 제1 서브 센싱 코일(SL1) 및 제1 서브 커패시터(SC1)를 포함할 수 있고, 제2 메인 발진 회로(441c)는 제2 메인 센싱 코일(ML2) 및 제2 메인 커패시터(MC2)를 포함할 수 있고, 제2 서브 발진 회로(441d)는 제2 서브 센싱 코일(SL2) 및 제2 서브 커패시터(SC2)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 메인 발진 회로(441a), 제1 서브 발진 회로(441b), 제2 메인 발진 회로(441c), 제2 서브 발진 회로(441d)에 구비되는 제1 메인 센싱 코일(ML1), 제1 서브 센싱 코일(SL1), 제2 메인 센싱 코일(ML2), 및 제2 서브 센싱 코일(SL2)은 도 2 및 도 3의 센싱 코일(257, 321d, 322d)에 대응할 수 있다. 일 예로, 제1 메인 센싱 코일(ML1) 및 제1 서브 센싱 코일(SL1)은 도 3의 제1 및 제2 측면(Side1, Side2)에 배치되는 센싱 코일(321d)에 대응될 수 있고, 제2 메인 센싱 코일(ML2) 및 제2 서브 센싱 코일(SL2)은 제1 및 제2 측면(Side1, Side2)에 수직인 제3 및 제4 측면에 배치되는 센싱 코일(322d)에 대응될 수 있다.
또는, 제1 메인 센싱 코일(ML1) 및 제1 서브 센싱 코일(SL1)은 렌즈 배럴의 일면(예: 제1 측면)과 대향하여 배치될 수 있고, 제2 메인 센싱 코일(ML2), 및 제2 서브 센싱 코일(SL2)은 렌즈 배럴의 타면(예: 제3 측면)과 대향하여 배치될 수 있다. 설계에 따라, 제1 서브 센싱 코일(SL1) 및 제2 서브 센싱 코일(SL2)은 생략될 수 있다.
제1 메인 센싱 코일(ML1)은 렌즈 배럴의 Y축 방향의 위치를 검출하기 위해 구비되고, 제1 서브 센싱 코일(SL1)은 온도 등에 의한 공통 노이즈를 제거하기 위해 구비될 수 있다. 제1 메인 센싱 코일(ML1) 및 제1 서브 센싱 코일(SL1)은 모두 렌즈 배럴의 Y축 방향으로의 이동에 따라 인덕턴스가 변화할 수 있다. 또한, 제2 메인 센싱 코일(ML2)은 렌즈 배럴의 X축 방향의 위치를 검출하기 위해 구비되고, 제2 서브 센싱 코일(SL2)은 온도 등에 의한 공통 노이즈를 제거하기 위해 구비될 수 있다. 제2 메인 센싱 코일(ML2) 및 제2 서브 센싱 코일(SL2)은 모두 렌즈 배럴의 X축 방향으로의 이동에 따라 인덕턴스가 변화할 수 있다.
공통 노이즈 제거를 위하여, 제1 서브 센싱 코일(SL1)로부터 생성되는 주파수는 제1 메인 센싱 코일(ML1)로부터 생성되는 주파수와 차분 연산될 수 있다. 공통 노이즈 제거를 위하여, 제2 서브 센싱 코일(SL2)로부터 생성되는 주파수는 제2 메인 센싱 코일(ML2)로부터 생성되는 주파수와 차분 연산될 수 있다.
제1 메인 발진 회로(441a), 제1 서브 발진 회로(441b), 제2 메인 발진 회로(441c), 제2 서브 발진 회로(441d)는 개략적으로 도시된 것으로, 제1 메인 발진 회로(441a), 제1 서브 발진 회로(441b), 제2 메인 발진 회로(441c), 제2 서브 발진 회로(441d)는 널리 알려진 다양한 형태의 발진기의 형태로 구성될 수 있다.
제1 메인 발진 회로(241a), 제1 서브 발진 회로(441b), 제2 메인 발진 회로(441c), 제2 서브 발진 회로(441d)의 발진 신호(Sosc)의 주파수는 제1 메인 센싱 코일(ML1), 제1 서브 센싱 코일(SL1), 제2 메인 센싱 코일(ML2), 및 제2 서브 센싱 코일(SL2)의 인덕턴스에 의해 결정될 수 있다.
발진 회로가 센싱 코일과 커패시터로 구성되는 LC 발진기로 구현되는 경우, 발진 신호(Sosc)의 주파수(f)는 하기의 수학식 1로 나타낼 수 있다. 수학식 1에서 l은 제1 메인 센싱 코일(ML1), 제1 서브 센싱 코일(SL1), 제2 메인 센싱 코일(ML2), 및 제2 서브 센싱 코일(SL2)의 인덕턴스를 나타내고, c는 제1 메인 커패시터(MC1), 제1 서브 커패시터(SC1), 제2 메인 커패시터(MC2), 제2 서브 커패시터(SC2)의 커패시턴스를 나타낸다.
Figure pat00001
렌즈 배럴이 이동하는 경우, 제1 메인 센싱 코일(ML1), 제1 서브 센싱 코일(SL1), 제2 메인 센싱 코일(ML2), 및 제2 서브 센싱 코일(SL2)의 인덕턴스에 영향을 미치는 피검출부(430)의 자기장의 세기가 변화하므로, 제1 메인 센싱 코일(ML1), 제1 서브 센싱 코일(SL1), 제2 메인 센싱 코일(ML2), 및 제2 서브 센싱 코일(SL2)의 인덕턴스가 변경될 수 있다. 따라서, 제1 메인 발진 회로(241a), 제1 서브 발진 회로(241b), 제2 메인 발진 회로(241c), 제2 서브 발진 회로(241d)에서 출력되는 제1 메인 발진 신호(SoscM1), 제1 서브 발진 신호(SoscS1), 제2 메인 발진 신호(SoscM2), 및 제2 서브 발진 신호(SoscS2)의 주파수는 피검출부(430)의 이동에 따라 변동될 수 있다.
연산부(443)는 제1 메인 발진 회로(441a), 제1 서브 발진 회로(441b), 제2 메인 발진 회로(441c), 제2 서브 발진 회로(441d)에서 생성되는 제1 메인 발진 신호(SoscM1), 제1 서브 발진 신호(SoscS1), 제2 메인 발진 신호(SoscM2), 및 제2 서브 발진 신호(SoscS2)의 주파수(f_SoscM1, f_SoscS1, f_SoscM2, f_SoscS2)를 연산할 수 있다. 일 예로, 연산부(443)는 기준 클럭(CLK)을 이용하여 제1 메인 발진 신호(SoscM1), 제1 서브 발진 신호(SoscS1), 제2 메인 발진 신호(SoscM2), 및 제2 서브 발진 신호(SoscS2)의 주파수(f_SoscM1, f_SoscS1, f_SoscM2, f_SoscS2)를 연산할 수 있다. 구체적으로, 연산부(443)는 발진 신호를 기준 클럭(CLK)을 이용하여 카운트하고, 카운트된 기준 클럭(CLK)의 수와 기준 클럭(CLK)의 주파수를 이용하여, 주파수를 연산할 수 있다. 일 예로, 연산부(443)는 기준 구간 동안의 발진 신호를 기준 클럭(CLK)으로 카운트 할 수 있다.
판단부(445)는 연산부(443)로부터 제1 메인 발진 신호(SoscM1), 제1 서브 발진 신호(SoscS1), 제2 메인 발진 신호(SoscM2), 및 제2 서브 발진 신호(SoscS2)의 주파수(f_SoscM1, f_SoscS1, f_SoscM2, f_SoscS2)를 전달받고, 주파수(f_SoscM1, f_SoscS1, f_SoscM2, f_SoscS2)에 따라 렌즈 배럴의 X축 및 Y축 방향의 위치를 판단할 수 있다.
판단부(445)는 제1 메인 주파수(f_SoscM1)와 제1 서브 주파수(f_SoscS1)의 차로부터 렌즈 배럴의 Y축 방향의 위치를 산출할 수 있고, 제2 메인 주파수(f_SoscM2)와 제2 서브 주파수(f_SoscS2)의 차로부터 렌즈 배럴의 X축 방향의 위치를 산출할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제1 메인 주파수(f_SoscM1)에서 제1 서브 주파수(f_SoscS1)를 차분하거나, 제2 메인 주파수(f_SoscM2)에서 제2 서브 주파수(f_SoscS2)를 차분하여, 메인 주파수로부터 공통 노이즈를 제거할 수 있고, 따라서, 노이즈에 강건한 센싱 특성을 확보할 수 있다.
판단부(445)는 메모리를 구비할 수 있고, 메모리에는 발진 신호의 주파수에 대응하는 렌즈 배럴의 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. 판단부(445)는 제1 메인 주파수(f_SoscM1)와 제1 서브 주파수(f_SoscS1)의 차 또는 2 메인 주파수(f_SoscM2)와 제2 서브 주파수(f_SoscS2)의 차에 따른 연산 결과를 메모리에 기 저장된 렌즈 배럴의 위치 정보와 비교하여, 렌즈 배럴의 위치를 판단할 수 있다.
연산부(443) 및 판단부(445)의 전반적인 연산양은 렌즈 모듈의 위치 변화에 따른 센싱 코일의 인덕턴스(또는 발진주파수)의 변화율이 상수에 가까울수록 작아질 수 있다. 즉, 연산부(443) 및 판단부(445)의 전반적인 연산양은 센싱 코일의 인덕턴스(또는 발진주파수)가 선형적일수록 작아질 수 있다.
연산부(443) 및 판단부(445)의 전반적인 연산양이 작아질수록, 렌즈 배럴의 위치는 더욱 신속하게 판단될 수 있으므로, 자동초점조절 제어 및/또는 손떨림 보정 제어의 제어 안정성은 더욱 효율적으로 확보될 수 있다. 또한, 연산부(443) 및 판단부(445)의 전반적인 연산양이 작아질수록, 렌즈 배럴의 위치는 카메라 모듈의 전반적 크기 대비 더욱 정확하게 판단될 수 있다.
도 6a 내지 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 센싱 코일을 나타낸 평면도이다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)을 포함할 수 있고, 구동 코일(253)을 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)은 도 2의 센싱 코일(257)에 대응될 수 있으며, 권선 차수가 달라짐에 따라 대응되는 권선 차수의 일측 권선 길이(L2)의 변화(G2)가 타측 권선 길이(L1, L3, L4 중 적어도 하나)의 변화(G1, G3, G4 중 적어도 하나)보다 더 큰 형태를 가질 수 있다. L1, L2, L3, L4 각각은 G1, G2, G3, G4 각각에 비례할 수 있다. 여기서, 일측과 타측은 서로 반대 방향일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)은 권선 차수가 달라짐에 따라 대응되는 권선 차수의 중심이 일측(예: z방향)으로 이동되는 형태를 가질 수 있다. 권선 차수의 중심은 해당 권선 차수(order)의 자속(magnetic flux)이 가장 집중되는 지점일 수 있으며, 자속의 밀도는 권선 차수의 중심에서부터 멀어질수록 작아질 수 있다.
렌즈 모듈의 피검출부(TARGET)의 중심이 대응되는 권선 차수의 중심에서부터 멀어질수록, 대응되는 권선 차수의 인덕턴스는 달라질 수 있으며, 피검출부(TARGET) 이동에 따른 인덕턴스(또는 발진주파수)의 변화율도 달라질 수 있다. 대응되는 권선 차수의 인덕턴스는 피검출부(TARGET)의 전반적 오버랩 면적에 기반하여 결정될 수 있고, 대응되는 권선 차수의 인덕턴스 변화율은 대응되는 권선 차수의 중심과 피검출부(TARGET)의 중심 간의 위치 관계에 기반하여 결정될 수 있다.
피검출부(TARGET)가 일측(예: z방향)으로 이동할수록, 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)에서 권선 면적이 작은 권선 차수와 피검출부(TARGET) 간의 전반적인 오버랩 면적은 먼저 작아질 수 있고, 권선 면적이 큰 차수와 피검출부(TARGET) 간의 전반적인 오버랩 면적은 나중에 작아질 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 인덕턴스는 피검출부(TARGET)가 일측(예: z방향)으로 장거리 이동하면서 지속적으로 변화할 수 있다.
이때, 피검출부(TARGET)가 대응되는 권선 차수의 중심으로부터 벗어나는 방향은 권선 길이가 더 긴 권선 차수의 중심을 향하여 피검출부(TARGET)가 향하는 방향일 수 있다. 따라서, 대응되는 권선 차수의 인덕턴스의 변화율이 달라지는 요인(또는 비선형성 요소)과 권선 길이가 더 긴 권선 차수의 인덕턴스의 변화율이 달라지는 요인은 서로 상쇄될 수 있으며, 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 인덕턴스(또는 발진주파수)는 선형적으로 변할 수 있다.
결국, L1, L2, L3, L4(또는 G1, G2, G3, G4)가 동일한 센싱 코일과 비교하여, L2(또는 G2)가 L1, L3, L4(또는 G1, G3, G4) 중 적어도 하나보다 더 긴 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)은 피검출부(TARGET)의 광축 방향으로의 움직이는 거리에 따른 인덕턴스(또는 발진주파수)의 변화가 더욱 선형적인 특성을 가질 수 있다.
적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 권선 폭(W1, W2, W3, W4)은 일정할 수 있으나, W2는 설계에 따라 W1, W3 및 W4보다 더 클 수 있다. 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 전체 길이(S1, S2)는 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 권선 차수의 개수는 3개 이상일 수 있다. 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 제1 및 제2 권선 차수 간의 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: +z방향)은 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 제2 및 제3 권선 차수 간의 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: +z방향)과 동일할 수 있다.
적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 권선 차수의 개수가 많을수록, 피검출부(TARGET)에 대응되는 렌즈 모듈의 선형적 위치 감지 범위(또는 dynamic range)는 더욱 길어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 렌즈의 개수가 많아져서 길이가 길어진 렌즈 배럴을 포함하는 렌즈 모듈의 자동초점조절 기능을 더욱 효율적으로 제공할 수 있다.
구동 코일(253)은 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)로부터 전기적으로 분리될 수 있으며, 도 2 및 도 4의 구동 코일(253, 420)에 대응될 수 있다.
구동 코일(253)의 권선 차수 간의 간격(G5, G6, G7, G8)은 서로 동일할 수 있으며, 구동 코일(253)의 권선 폭(W5, W6, W7, W8)도 서로 동일할 수 있다. 구동 코일(253)의 권선 면적이 클수록 구동 코일(253)이 렌즈 모듈을 구동하는 힘이 클 수 있으므로, 구동 코일(253)의 넓은 권선 면적의 확보를 위해, 구동 코일(253)의 Y방향 길이(S3)은 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 Y방향 길이(S2)보다 더 길 수 있다.
적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 Z방향 길이(S1)가 길수록 피검출부(TARGET)에 대응되는 렌즈 모듈의 위치 감지 범위가 더욱 길어질 수 있으므로, 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 적어도 일부분은 구동 코일(253)의 적어도 일부분을 오버랩하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 카메라 모듈의 전반적 크기 대비 피검출부(TARGET)에 대응되는 렌즈 모듈의 선형적 위치 감지 범위(또는 dynamic range)는 더욱 효율적으로 넓어질 수 있다.
예를 들어, 구동 코일(253)과 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)은 복수의 금속층과 적어도 하나의 절연층이 교대로 적층된 인쇄회로기판의 구조와 유사한 적층 구조로 구현될 수 있으며, 적층 구조의 서로 다른 금속층에 배치될 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 개수는 2개 이상일 수 있고, 설계에 따라 1개일 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 제1 서브 센싱 코일(SL1) 및 제2 서브 센싱 코일(SL2)은 도 6b에서와 같이 생략될 수 있다. 이에 따라, 구동 코일(253a)의 X방향 길이(S3C)는 더 짧아질 수 있다.
적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 개수가 2개 이상일 경우, 복수의 센싱 코일 중 하나(257a)는 도 5에 도시된 제1 및 제2 메인 센싱 코일(ML1, ML2)에 대응될 수 있고, 복수의 센싱 코일 중 다른 하나(257b)는 도 5에 도시된 제1 및 제2 서브 센싱 코일(SL1, SL2)에 대응될 수 있다.
따라서, 복수의 센싱 코일(257a, 257b)의 인덕턴스(또는 발진주파수)에 포함된 공통 노이즈(noise)는 인덕턴스의 포괄적 값(예: 2개의 절대값의 합을 2로 나눈 값)을 얻는 과정에서 제거될 수 있으므로, 렌즈 모듈에 대응되는 피검출부(TARGET)의 위치값은 노이즈에 강건해질 수 있다.
예를 들어, 복수의 센싱 코일 중 하나(257a)의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: +z방향)과 복수의 센싱 코일 중 다른 하나(257b)의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: -z방향)은 서로 반대일 수 있다.
이에 따라, 복수의 센싱 코일(257a, 257b)의 인덕턴스(또는 발진주파수)의 포괄적 값에 남을 수 있는 미미한 비선형성 요소는 더욱 상쇄될 수 있으므로, 적어도 하나의 센싱 코일(257a, 257b)의 인덕턴스(또는 발진주파수)의 선형성은 더욱 향상될 수 있다.
예를 들어, 복수의 센싱 코일(257a, 257b)은 복수의 센싱 코일(257a, 257b)에서 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(z방향)과 다른 방향(예: y방향)으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 센싱 코일(257a, 257b)의 복수의 인덕턴스의 서로 간의 z방향 좌표 변수는 제거될 수 있으므로, 공통 노이즈 제거 효율은 더욱 향상될 수 있고, 복수의 센싱 코일(257a, 257b) 각각의 z방향 권선 길이 변화율에 따른 z방향 선형적 위치 감지 범위(또는 dynamic range)는 더욱 효율적으로 넓어질 수 있다.
예를 들어, 복수의 센싱 코일(257a, 257b)에서 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: z방향)은 렌즈 모듈의 광축 방향(예: z방향) 또는 광축 방향의 반대 방향일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 복수의 센싱 코일(257a, 257b)의 인덕턴스에 기반하여 자동초점조절 제어를 수행할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)을 포함할 수 있고, 구동 코일(321a)을 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)은 도 3의 센싱 코일(321d)에 대응될 수 있으며, 권선 차수가 달라짐에 따라 대응되는 권선 차수의 일측 권선 길이의 변화(G12)가 타측 권선 길이의 변화(G11, G13, G14 중 적어도 하나)보다 더 큰 형태를 가질 수 있다.
이하, 설명의 편의상, 적어도 하나의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)을 렌즈 모듈의 제1 및 제2 측면(Side1, Side2)에 배치된 센싱 코일(321d)로 가정하여 설명하도록 한다. 도 3의 센싱 코일(321d, 322d)은 렌즈 모듈의 제1 내지 제4 측면 중 하나 이상에 배치될 수 있으므로, 이하의 설명은 y방향과 x방향을 서로 교체하여 도 3의 센싱 코일(322d)에도 적용될 수 있다.
예를 들어, 도 3의 센싱 코일(321d, 322d)이 렌즈 모듈의 서로 다른 법선방향을 가지는 제1 내지 제4 측면에 모두 배치될 수 있다. 여기서, 적어도 4개의 센싱 코일(321d, 322d)의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: +x방향, +y방향, -x방향, -y방향)은 서로 수직이거나 서로 반대일 수 있다.
예를 들어, 도 3의 센싱 코일(321d, 322d) 중 적어도 일부는 도 2의 센싱 코일(257)은 하나의 카메라 모듈에 함께 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 센싱 코일 중 하나의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: z방향)은 렌즈 모듈의 광축 방향(예: z방향) 또는 광축 방향의 반대 방향이고, 복수의 센싱 코일 중 다른 하나의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: x방향 및/또는 y방향)은 광축 방향에 수직일 수 있다.
복수의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)에서 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: +y방향 또는 -y방향)은 렌즈 모듈의 광축 방향(예: z방향)에 수직일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 복수의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)의 인덕턴스에 기반하여 손떨림 보정 제어를 수행할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)의 Y방향 길이(S11)는 Z방향 길이(S12)보다 길 수 있다. 이에 따라, 손떨림 보정 제어 범위는 더욱 넓어질 수 있다.
적어도 하나의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)의 개수가 2개 이상일 경우, 복수의 센싱 코일 중 하나(321d-1)는 도 5에 도시된 제1 및 제2 메인 센싱 코일(ML1, ML2)에 대응될 수 있고, 복수의 센싱 코일 중 다른 하나(321d-2)는 도 5에 도시된 제1 및 제2 서브 센싱 코일(SL1, SL2)에 대응될 수 있다.
따라서, 복수의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)의 인덕턴스(또는 발진주파수)에 포함된 공통 노이즈(noise)는 인덕턴스의 포괄적 값(예: 2개의 절대값의 합을 2로 나눈 값)을 얻는 과정에서 제거될 수 있으므로, 렌즈 모듈에 대응되는 피검출부(TARGET)의 위치값은 노이즈에 강건해질 수 있다.
예를 들어, 복수의 센싱 코일 중 하나(321d-1)의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: -y방향)과 복수의 센싱 코일 중 다른 하나(321d-2)의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: +y방향)은 서로 반대일 수 있다.
이에 따라, 복수의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)의 인덕턴스(또는 발진주파수)의 포괄적 값에 남을 수 있는 미미한 비선형성 요소는 더욱 상쇄될 수 있으므로, 적어도 하나의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)의 인덕턴스(또는 발진주파수)의 선형성은 더욱 향상될 수 있다.
예를 들어, 피검출부(TARGET)에 대응되는 렌즈 모듈은 복수의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)의 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)의 복수의 인덕턴스의 서로 간의 y방향 및/또는 z방향 좌표 변수는 제거될 수 있으므로, 공통 노이즈 제거 효율은 더욱 향상될 수 있고, 복수의 센싱 코일(321d-1, 321d-2) 각각의 y방향 권선 길이 변화율에 따른 y방향 선형적 위치 감지 범위(또는 dynamic range)는 더욱 효율적으로 넓어질 수 있다.
구동 코일(321a)은 복수의 구동 코일(321a-1, 321a-2, 321a-3, 321a-4, 321a-5, 321a-6, 321a-7, 321a-8)을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)로부터 전기적으로 분리될 수 있으며, 도 3 및 도 4의 구동 코일(321a, 322a, 420)에 대응될 수 있다.
예를 들어, 복수의 구동 코일(321a-1, 321a-2, 321a-3, 321a-4, 321a-5, 321a-6, 321a-7, 321a-8) 각각은 적어도 하나의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)에서 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향(예: y방향)을 따라 배열될 수 있다. 이에 따라, 복수의 구동 코일(321a-1, 321a-2, 321a-3, 321a-4, 321a-5, 321a-6, 321a-7, 321a-8) 각각의 x방향 길이와 y방향 길이(S13) 간의 차이는 작아질 수 있으므로, 구동 코일(321a)의 구동력에서 은 피검출부(TARGET)에 대응되는 렌즈 모듈의 y방향 좌표의 변수는 줄어들 수 있고, 구동 코일(321a)의 구동 선형성을 더욱 향상될 수 있다.
예를 들어, 복수의 구동 코일(321a-1, 321a-2, 321a-3, 321a-4, 321a-5, 321a-6, 321a-7, 321a-8) 각각의 적어도 일부분은 복수의 센싱 코일(321d-1, 321d-2) 중 하나의 적어도 일부분을 오버랩하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 카메라 모듈의 전반적 크기 대비 피검출부(TARGET)에 대응되는 렌즈 모듈의 선형적 위치 감지 범위(또는 dynamic range)는 더욱 효율적으로 넓어질 수 있다.
도 7b를 참조하면, 복수의 구동 코일(321a-9, 321a-10)은 복수의 센싱 코일(321d-1, 321d-2)에 일대일 대응되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 구동 코일(321a-9, 321a-10)의 Y방향 길이(S13C)는 더 길어질 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
100, 200, 300: 카메라 모듈
220, 330: 렌즈 모듈
230, 311: 하우징(housing)
253, 321a, 322a: 구동 코일
257, 321d, 322d: 센싱 코일

Claims (16)

  1. 하우징(housing);
    렌즈를 포함하고 상기 하우징 내에서 이동자(mover)로서 배치된 렌즈 모듈; 및
    상기 렌즈 모듈로부터 이격되어 상기 이동자에 대해 상대적 고정자(stator)로서 배치된 적어도 하나의 센싱 코일을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 센싱 코일은 권선 차수가 달라짐에 따라 대응되는 권선 차수의 일측 권선 길이가 타측 권선 길이보다 더 변화하는 형태를 가지는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센싱 코일은 권선 차수가 달라짐에 따라 대응되는 권선 차수의 중심이 일측으로 이동되는 형태를 가지는 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센싱 코일의 권선 차수의 개수는 3개 이상이고,
    상기 적어도 하나의 센싱 코일의 제1 및 제2 권선 차수 간의 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향은 상기 적어도 하나의 센싱 코일의 제2 및 제3 권선 차수 간의 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향과 동일한 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센싱 코일로부터 전기적으로 분리된 구동 코일을 더 포함하고,
    상기 구동 코일의 적어도 일부분은 상기 적어도 하나의 센싱 코일의 적어도 일부분을 오버랩(overlap)하도록 배치된 카메라 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센싱 코일로부터 전기적으로 분리된 복수의 구동 코일을 더 포함하고,
    상기 복수의 구동 코일 각각은 상기 적어도 하나의 센싱 코일에서 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향을 따라 배열되는 카메라 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센싱 코일은 복수의 센싱 코일을 포함하고,
    상기 복수의 센싱 코일 중 하나의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향과 상기 복수의 센싱 코일 중 다른 하나의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향은 서로 반대인 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 코일은 상기 복수의 센싱 코일에서 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향과 다른 방향으로 서로 이격되도록 배치된 카메라 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 코일로부터 전기적으로 분리된 구동 코일을 더 포함하고,
    상기 구동 코일의 적어도 일부분은 상기 복수의 센싱 코일 각각의 적어도 일부분을 오버랩하도록 배치된 카메라 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 코일에서 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향은 상기 렌즈 모듈의 광축 방향 또는 상기 광축 방향의 반대 방향인 카메라 모듈.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 코일에서 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향은 상기 렌즈 모듈의 광축 방향에 수직인 카메라 모듈.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 코일로부터 전기적으로 분리된 복수의 구동 코일을 더 포함하고,
    상기 복수의 구동 코일 각각은 상기 복수의 센싱 코일 중 하나에서 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향을 따라 배열되는 카메라 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 구동 코일 각각의 적어도 일부분은 상기 복수의 센싱 코일 중 하나의 적어도 일부분을 오버랩하도록 배치된 카메라 모듈.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 렌즈 모듈은 상기 복수의 센싱 코일의 사이에 배치된 카메라 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센싱 코일은 적어도 4개의 센싱 코일을 포함하고,
    상기 적어도 4개의 센싱 코일은 상기 렌즈 모듈의 서로 다른 법선방향을 가지는 적어도 4개의 측면 상에 각각 배치되고,
    상기 적어도 4개의 센싱 코일의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향은 서로 수직이거나 서로 반대인 카메라 모듈.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센싱 코일은 상기 렌즈 모듈의 서로 다른 법선방향을 가지는 복수의 측면 상에 각각 배치된 복수의 센싱 코일을 포함하는 카메라 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 코일 중 하나의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향은 상기 렌즈 모듈의 광축 방향 또는 상기 광축 방향의 반대 방향이고,
    상기 복수의 센싱 코일 중 다른 하나의 권선 차수가 달라짐에 따라 권선 길이가 가장 크게 변화하는 방향은 상기 광축 방향에 수직인 카메라 모듈.
KR1020210038924A 2021-03-25 2021-03-25 카메라 모듈 KR20220133606A (ko)

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