KR20220161996A - Ois 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

개시된 OIS 카메라 모듈은, 베이스, 베이스에 대해 광축 방향으로 이동 가능하도록 베이스와 겹쳐지게 배치된 것으로, 내부에 매립되고 강자성체로 이루어진 X 방향 복귀 유도 요크 및 Y 방향 복귀 유도 요크를 구비하는 Z 캐리어, Z 캐리어에 대해 광축에 직교함과 동시에 서로 간에 직교하는 X 방향 및 Y 방향으로 이동 가능하도록 Z 캐리어와 겹쳐지게 배치되는 XY 캐리어, XY 캐리어에 설치된 것으로, XY 캐리어를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키는 전자기력을 유도하는 자기장를 형성하는 X 방향 구동 자석 및 Y 방향 구동 자석, 및 Z 캐리어와 XY 캐리어 사이에 개재되는 복수의 베어링 볼을 구비한다. XY 캐리어가 Z 캐리어에 대해 이동하면, X 방향 구동 자석이 X 방향 복귀 유도 요크와 광축 방향으로 정렬되고 Y 방향 구동 자석이 Y 방향 복귀 유도 요크와 광축 방향으로 정렬되는 위치로 이동하도록 XY 캐리어에 복귀력이 작용한다.

Description

OIS 카메라 모듈{Camera module capable of optical image stabilization}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학 손떨림 보정(OIS: optical image stabilization) 기능을 갖는 OIS 카메라 모듈에 관한 것이다.
근래에 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 휴대형 단말기에는 광학 손떨림 보정(OIS: optical image stabilization) 기능을 구비한 OIS 카메라 모듈이 탑재되고 있다. 광학 손떨림 보정(OIS) 기능은 외부 진동이나 사용자의 손떨림으로 인한 사진의 흔들림을 줄여주는 기능이다. 광학 손떨림 보정 기능은 렌즈의 광축에 교차하는 방향으로 렌즈를 이동시키는 렌즈 시프트 방식(lens shift type)과, 렌즈의 광축에 교차하는 방향으로 이미지 센서(image sensor)를 이동시키는 이미지 센서 시프트 방식(image sensor shift type)으로 구분되며, 휴대형 단말기에는 일반적으로 렌즈 시프트 방식의 광학 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 모듈이 탑재된다.
공개특허공보 제10-2019-0108317호에 개시된 카메라 모듈은, 렌즈가 광축에 직교하는 방향, 즉 XY 방향으로 마찰을 최소화하면서 이동할 수 있도록, 4개의 X 방향 베어링 볼(bearing ball)과 4개의 Y 방향 베어링 볼을 구비한다. 상기 4개의 X 방향 안내 베어링 볼과 4개의 Y 안내 베어링 볼은 서로 다른 높이에 위치하며, 상기 4개의 X 안내 베어링 볼과 Y 안내 베어링 볼 사이에는 중간 가이드(middle guide)라고도 불리우는 프레임(frame)이 개재된다. 이로 인해, 카메라 모듈의 두께가 두꺼워지고, 얇게 설계하기 어려운 문제가 있다.
공개특허공보 제10-2019-0108317호
본 발명은 손떨림 보정을 위해 광축에 직교하는 방향으로 이동하는 캐리어의 이동시 마찰을 저감하는 베어링 볼의 개수를 줄이고 대등한 높이에 배치하며, 중간 가이드를 제거함으로써 얇은 두께로 설계하기 용이한 OIS 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명은, 베이스, 상기 베이스에 대해 광축 방향으로 이동 가능하도록 상기 베이스와 겹쳐지게 배치된 것으로, 내부에 매립되고 강자성체로 이루어진 X 방향 복귀 유도 요크(yoke) 및 Y 방향 복귀 유도 요크를 구비하는 Z 캐리어, 상기 Z 캐리어에 대해 상기 광축에 직교함과 동시에 서로 간에 직교하는 X 방향 및 Y 방향으로 이동 가능하도록 상기 Z 캐리어와 겹쳐지게 배치되는 XY 캐리어, 상기 XY 캐리어에 설치된 것으로, 상기 XY 캐리어를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키는 전자기력을 유도하는 자기장(magnetic field)를 형성하는 X 방향 구동 자석 및 Y 방향 구동 자석, 및 상기 Z 캐리어와 상기 XY 캐리어 사이에 개재되는 복수의 베어링 볼(bearing ball)을 구비하고, 상기 XY 캐리어가 상기 Z 캐리어에 대해 이동하면, 상기 X 방향 구동 자석이 상기 X 방향 복귀 유도 요크와 상기 광축 방향으로 정렬되고 상기 Y 방향 구동 자석이 상기 Y 방향 복귀 유도 요크와 상기 광축 방향으로 정렬되는 위치로 이동하도록 상기 XY 캐리어에 복귀력이 작용하는 OIS 카메라 모듈을 제공한다.
상기 X 방향 구동 자석 및 상기 X 방향 복귀 유도 요크는 X 방향의 폭(width)보다 Y 방향의 길이가 길게 연장되고, 상기 Y 방향 구동 자석 및 상기 Y 방향 복귀 유도 요크는 Y 방향의 폭보다 X 방향의 길이가 길게 연장될 수 있다.
상기 X 방향 복귀 유도 요크 및 Y 방향 복귀 유도 요크는 금속 소재로 이루어지고, 상기 Z 캐리어는 금형(mold)에 상기 X 방향 복귀 유도 요크 및 Y 방향 복귀 유도 요크가 삽입된 상태로 용융된 합성수지를 상기 금형 내부에 사출 주입하고 상기 용융된 합성수지를 경화하는 삽입 사출에 의해 형성될 수 있다.
상기 복수의 베어링 볼은, 상기 X 방향 구동 자석과 겹쳐지게 접촉되는 복수의 X 방향 베어링 볼, 및 상기 Y 방향 구동 자석과 겹쳐지게 접촉되는 복수의 Y 방향 베어링 볼을 구비할 수 있다.
상기 복수의 베어링 볼은, 상기 X 방향 구동 자석 및 Y 방향 구동 자석과 겹쳐지지 않고 접촉되지도 않게 배치된 밸런싱 베어링 볼(balancing bearing ball)을 더 구비하고, 상기 밸런싱 베어링 볼은 상기 복수의 X 방향 베어링 볼을 관통하며 연장된 가상의 직선, 및 상기 복수의 Y 방향 베어링 볼을 관통하며 연장된 가상의 직선 상에 배치되지 않을 수 있다.
상기 Z 캐리어에는, 상기 복수의 X 방향 베어링 볼과 일대일로 접촉되어 상기 복수의 X 방향 베어링 볼을 X 방향에서 이탈하지 않게 안내하는 복수의 X 방향 안내 홈(groove), 및 상기 복수의 Y 방향 베어링 볼과 일대일로 접촉되어 상기 복수의 Y 방향 베어링 볼을 Y 방향에서 이탈하지 않게 안내하는 복수의 Y 방향 안내 홈이 형성될 수 있다.
상기 복수의 베어링 볼은 모두 상기 광축 방향으로 같은 높이에 위치할 수 있다.
본 발명의 OIS 카메라 모듈에 의하면, Z 캐리어와 XY 캐리어 사이에 개재된 복수의 베어링 볼이 서로 같은 높이에 위치하며 XY 캐리어가 원활하게 수평 방향으로 이동하도록 지지한다. 그러므로, 복수의 X 방향 베어링 볼과 복수의 Y 방향 베어링 볼이 서로 다른 높이에 배치되고, 상기 X 방향 베어링 볼과 복수의 Y 방향 베어링 볼 사이에 중간 가이드가 개재된 카메라 모듈에 비해 얇은 두께로 설계하기 용이하며, 부품 개수를 줄여 OIS 카메라 모듈의 생산 원가도 절감된다.
본 발명의 OIS 카메라 모듈은, XY 캐리어가 수평 방향으로 기준 지점(default position)으로부터 벗어나면 X 방향 구동 자석과 X 방향 복귀 유도 요크 사이의 인력(引力), 및 Y 방향 구동 자석과 Y 방향 복귀 유도 요크 사이의 인력에 의해 상기 기준 지점으로 복귀하게 된다. 따라서, XY 캐리어가 상기 기준 지점으로 정확하고 신속하게 복귀할 수 있으며, 상기 기준 지점으로 복귀하도록 유도하는 스프링을 구비하지 않아도 되므로, OIS 카메라 모듈의 생산 원가도 절감된다. 또한, 상기 X 방향 복귀 유도 요크와 Y 방향 복귀 유도 요크는 Z 캐리어에 매립되어 있고, 복귀력을 생성하기 위한 추가적인 영구자석을 구비하지 않으므로, OIS 카메라 모듈을 더욱 쉽게 더 얇은 두께로 설계할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈의 분해 사시도로서, 도 2는 위에서 본 그림이고, 도 3은 아래에서 본 그림이다.
도 4는 도 3의 XY 캐리어의 저면도로서, 베어링 볼과 복귀 유도 요크를 함께 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 Z 캐리어의 평면도로서, 베어링 볼과 복귀 유도 요크를 함께 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈을 도시한 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈의 분해 사시도로서, 도 2는 위에서 본 그림이고, 도 3은 아래에서 본 그림이고, 도 4는 도 3의 XY 캐리어의 저면도로서, 베어링 볼과 복귀 유도 요크를 함께 도시한 도면이며, 도 5는 도 2의 Z 캐리어의 평면도로서, 베어링 볼과 복귀 유도 요크를 함께 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 OIS 카메라 모듈(10)은 예컨대, 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 휴대형 단말기에 탑재 가능하고, 광학 손떨림 보정(OIS: optical image stabilization) 기능뿐만 아니라 오토 포커싱(AF: auto focusing) 기능도 구비한다.
OIS 카메라 모듈(10)은, 베이스(base)(11), Z 캐리어(carrier)(20), XY 캐리어(50), XY 캐리어 푸셔(pusher)(57), 커버(cover)(17), Z 방향 구동 자석(38), X 방향 구동 자석(53), Y 방향 구동 자석(55), 복수의 베어링 볼(bearing ball)(66, 67, 68, 69), FPCB(flexible printed circuit board)(60), Z 방향 구동 코일(coil)(62), X 방향 구동 코일(63), 및 Y 방향 구동 코일(64)를 구비한다.
베이스(11)와 상기 베이스(11)에 씌워져 결합되는 커버(17)는 OIS 카메라 모듈(10)의 하우징(housing)을 구성한다. 베이스(11)는 이미지 센서(미도시)가 배치되는 중앙창(13)이 형성된 바닥판(12)과, 바닥판(12)의 외주변에서 절곡되어 Z축 양(+)의 방향과 평행하게 상향 연장된 측벽(14)을 구비한다. 커버(17)는 렌즈(lens)(미도시)를 구비한 렌즈 경통(barrel)(미도시)이 Z축과 평행한 광축(AX)을 따라 승강할 수 있도록 개방된 렌즈 통공(18)이 형성된 상판과, 상기 상판의 외주변에서 절곡되어 Z축 음(-)의 방향과 평행하게 하향 연장된 측벽(19)을 구비한다. 상기 베이스(11)의 측벽(14)이 상기 커버(17)의 측벽(19)의 안쪽에 끼워지도록 상기 베이스(11)에 커버(17)가 씌워져 결합된다. 베이스(11)의 측벽(14)에는 Z 방향 구동 코일(62)이 수용되는 하나의 Z 방향 구동 코일 수용 통공(15)과, X 방향 구동 코일(63)이 수용되는 X 방향 구동 코일 수용 통공(16)과, Y 방향 구동 코일(64)이 수용되는 Y 방향 구동 코일 수용 통공(17)이 형성된다.
Z 캐리어(20)는 베이스(11)에 대해 광축(AX) 방향으로 이동 가능하도록 상기 베이스(11)의 바닥판(12)과 겹쳐지게 배치된다. Z 캐리어(20)는 렌즈 경통(미도시)을 통과한 가시광이 상기 이미지 센서(미도시)에 입사되도록 개방된 중앙창(22)이 형성된 사각형의 바닥판(21)과, 상기 사각형 바닥판(21)의 4개의 모서리에서 절곡되어 상향 연장된 4개의 측벽(28, 30, 33, 36)을 구비한다. 상기 4개의 측벽 중 하나의 측벽(28)은 외측면에 Z 방향 구동 자석(38)이 고정 부착되는 자석 고정 측벽이다.
상기 자석 고정 측벽(28)의 길이 방향 양 측에는 Z축과 평행하게 연장된 한 쌍의 Z 방향 안내 홈(groove)(29)이 형성되고, 상기 한 쌍의 Z 방향 안내 홈(29) 각각에 3개씩의 Z 방향 베어링 볼(66)이 끼워진다. 상기 6개의 Z 방향 베어링 볼(66)은 상기 Z 방향 안내 홈(29)과 베이스(11)의 측벽(14)의 내측면 사이에 개재되어서, 상기 Z 캐리어(20)가 베이스(11)에 대해 광축(AZ) 방향으로 이동할 때 마찰을 줄여준다. 상기 광축(AZ) 방향은 도면에서 Z축과 평행한 방향으로 Z 방향이라 말할 수도 있다. 6개의 Z 방향 베어링 볼(66)은 예컨대, 세라믹(ceramics) 소재로 형성된다.
Z 캐리어(20)의 4개의 측벽 중 상기 자석 고정 측벽(28)의 양 측에서 연결되는 한 쌍의 측벽(30, 33)은 XY 캐리어 푸셔(57)가 체결되는 제1 및 제2 푸셔 고정 측벽이다. 제1 푸셔 고정 측벽(30)은 길이 방향 양 측에 상기 XY 캐리어 푸셔(57)의 4개의 체결 브라켓(bracket)(59) 중 2개와 체결되는 한 쌍의 브라켓 고정 돌기(31)를 구비한다. 상기 한 쌍의 고정 돌기(31) 사이에는 X 방향 구동 자석(53)이 X 방향 구동 코일(63)과 마주보도록 개방된 X 방향 구동 자석 노출 덴트(dent)(32)가 형성된다.
제2 푸셔 고정 측벽(33)은 제1 푸셔 고정 측벽(30)과 마찬가지로 길이 방향 양 측에 상기 XY 캐리어 푸셔(57)의 4개의 체결 브라켓(59) 중 2개와 체결되는 한 쌍의 브라켓 고정 돌기(34)를 구비한다. 제1 푸셔 고정 측벽(30)과 달리 제2 푸셔 고정 측벽(33)에는 덴트가 형성되지 않는다. Z 캐리어(20)의 4개의 측벽 중 나머지 하나의 측벽(36)은 Y 방향 구동 자석(55)이 Y 방향 구동 코일(64)과 마주보도록 개방된 Y 방향 구동 자석 노출 덴트(37)가 형성된 측벽이다.
XY 캐리어(50)는 중앙창(51)이 형성된 대략 사각형의 평면 형상을 갖는 부재로서, Z 캐리어(20)에 대해 광축(AX)에 직교함과 동시에 서로 간에 직교하는 X 방향 및 Y 방향으로 이동 가능하도록 상기 Z 캐리어(20)에 겹쳐지게 배치된다. X 방향은 도면에서 X축과 평행한 방향이고, Y 방향은 도면에서 Y축과 평행한 방향이다.
XY 캐리어(50)의 중앙창(51)의 내주면에 렌즈(미도시)를 구비한 렌즈 경통(미도시)이 탑재 지지된다. XY 캐리어(50)의 4개의 외측면 중 하나의 측면에는 X 방향 구동 자석(53)이 고정 부착되고, 이에 인접한 다른 하나의 측면에는 Y 방향 구동 자석(55)이 고정 부착된다. 상술한 바와 같이 상기 X 방향 구동 자석(53)은 X 방향 구동 코일(63)과 마주보고, 상기 Y 방향 구동 자석(55)은 Y 방향 구동 코일(64)과 마주보게 배치된다.
XY 캐리어 푸셔(57)는 상기 렌즈 경통(미도시)이 관통하는 중앙창(58)이 형성된 대략 사각판 형상의 부재로서, 예컨대, 스테인레스스틸과 같은 금속 소재로 형성된다. XY 캐리어 푸셔(57)는 4곳의 코너(corner)에 상기 제1 푸셔 고정 측벽(30)의 한 쌍의 브라켓 고정 돌기(31)와 제2 푸셔 고정 측벽(33)의 한 쌍의 브라켓 고정 돌기(34)에 체결되는, 절곡되어 하향 연장된 4개의 체결 브라켓(59)을 구비한다. XY 캐리어 푸셔(57)는 XY 캐리어(50)가 Z 캐리어(20)에서 이탈되지 않도록 가로막는다.
FPCB(60)는 베이스(11)의 측벽(14)을 에워싸도록 상기 측벽(14)에 고정 설치되며, 상기 커버(17)의 측벽(19)의 내측면과 베이스(11)의 측벽(14)의 외측면 사이에 개재된다. FPCB(60)의 내측면에는 각각 권취된 Z 방향 구동 코일(62), X 방향 구동 코일(63), 및 Y 방향 구동 코일(64)이 상기 FPCB(60)와 통전 가능하게 탑재된다. 상기 Z 방향 구동 코일(62)은 상기 베이스(11)의 측벽(14)에 형성된 Z 방향 구동 코일 수용 통공(15)에 끼워져서 상기 Z 방향 구동 자석(38)과 마주보게 배치된다. 상기 X 방향 구동 코일(63)은 상기 베이스(11)의 측벽(14)에 형성된 X 방향 구동 코일 수용 통공(16)에 끼워져서 상기 X 방향 구동 자석(53)과 마주보게 배치되고, 상기 Y 방향 구동 코일(64)은 상기 베이스(11)의 측벽(14)에 형성된 Y 방향 구동 코일 수용 통공(17)에 끼워져서 상기 Y 방향 구동 자석(55)과 마주보게 배치된다.
전류가 흐르는 Z 방향 구동 코일(62)과 Z 방향 구동 자석(38)의 자력의 상호 작용으로 발생하는 전자기력에 의해 상기 XY 캐리어(50)를 지지하는 Z 캐리어(20)가 베이스(11)에 대해 광축(AX) 방향, 즉 Z 방향으로 이동한다. X 방향 구동 코일(63)은 XY 캐리어(50)를 X 방향으로 이동시키는 전자기력을 유도하고, Y 방향 유도 코일(64)은 XY 캐리어(50)를 Y 방향으로 이동시키는 전자기력을 유도한다. 부연하면, 전류가 흐르는 X 방향 구동 코일(63)과 X 방향 구동 자석(53)의 자력의 상호 작용으로 발생하는 전자기력에 의해 XY 캐리어(50)가 Z 캐리어(20)에 대해 X 방향으로 이동하고, 전류가 흐르는 Y 방향 구동 코일(64)과 Y 방향 구동 자석(55)의 자력의 상호 작용으로 발생하는 전자기력에 의해 XY 캐리어(50)가 Z 캐리어(20)에 대해 Y 방향으로 이동한다.
FPCB(60)의 하단은 커버(17)의 측벽(19) 아래로 노출되고, 상기 FPCB(60)의 하단에는 외부 연결 단자(61)가 마련된다. 예컨대, 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 휴대형 단말기의 전력 공급 단자(미도시)와 상기 외부 연결 단자(61)가 통전 가능하게 연결되어서, 외부로부터 상기 FPCB(60)를 통해 Z 방향 구동 코일(62), X 방향 구동 코일(63), 및 Y 방향 구동 코일(64)에 전류가 공급된다.
한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67), 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68), 및 하나의 밸런싱 베어링 볼(balancing bearing ball)(69)은 Z 캐리어(20)의 바닥판(21)과 XY 캐리어(50) 사이에 개재되어, XY 캐리어(50)가 Z 캐리어(20)에 대해 X 방향 또는 Y 방향으로 이동할 때 마찰을 줄여준다. 상기 베어링 볼(67, 68, 69)은 모두 광축(AX) 방향으로 같은 높이에 위치하며, 예컨대, 스테인레스스틸과 같은 금속 소재, 또는 세라믹 소재로 형성된다.
X 방향 구동 자석(53)은 X 방향의 폭(width)보다 Y 방향의 길이(length)가 더 길게 연장된 직육면체 형상이고, X 방향 구동 자석(53)의 저면(54)은 아래로 노출되고, 그 높이는 XY 캐리어(50)의 저면(52)의 높이와 같다. 상기 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)은 X 방향 구동 자석(53)과 겹쳐지고, 상기 X 방향 구동 자석(53)의 저면(54)과 접촉된다. 부연하면, 상기 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)은 Y축과 평행한 가상의 일 직선 상에 배치된다.
Y 방향 구동 자석(55)은 Y 방향의 폭보다 X 방향의 길이가 더 길게 연장된 직육면체 형상이고, Y 방향 구동 자석(55)의 저면(56)은 아래로 노출되고, 그 높이는 XY 캐리어(50)의 저면(52)의 높이와 같다. 상기 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)은 Y 방향 구동 자석(55)과 겹쳐지고, 상기 Y 방향 구동 자석(55)의 저면(56)과 접촉된다. 부연하면, 상기 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)은 X축과 평행한 가상의 일 직선 상에 배치된다.
하나의 밸런싱 베어링 볼(69)은 X 방향 구동 자석(53) 및 Y 방향 구동 자석(55)과 겹쳐지지 않고 접촉되지도 않게 배치된다. 상기 밸런싱 베어링 볼(69)은 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)을 관통하여 연장된, Y축과 평행한 가상의 일 직선, 및 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)을 관통하여 연장된, X축과 평행한 가상의 일 직선 상에 배치되지 않는다. 구체적으로, 상기 밸런싱 베어링 볼(69)은 상기 X 방향 구동 자석(53)이 설치된 XY 캐리어(50)의 측벽 및 Y 방향 구동 자석(55)이 설치된 XY 캐리어(50)의 측벽이 교차하는 코너(corner)와 대각선 방향에 위치한 코너에 가까운 XY 캐리어(50)의 저면(52)에 접촉하도록 배치된다. 상기 밸런싱 베어링 볼(69)에 의해 XY 캐리어(50)가 OIS 보정을 위해 광축(AX)과 직교하는 방향으로 이동할 때 Z 캐리어(20)에 대해 기울어지지 않는다.
Z 캐리어(20)의 바닥판(21)에는 상기 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)과 일대일로 접촉되어 상기 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)을 X 방향, 즉 X축과 평행한 방향에서 이탈하지 않게 안내하는 한 쌍의 X 방향 안내 홈(groove)(23), 및 상기 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)과 일대일로 접촉되어 상기 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)을 Y 방향, 즉 Y축과 평행한 방향에서 이탈하지 않게 안내하는 한 쌍의 Y 방향 안내 홈(24)이 형성된다. 또한, 상기 Z 캐리어(200의 바닥판(21)에는 상기 하나의 밸런싱 베어링 볼(69)이 X 방향 또는 Y 방향으로 구를 수 있도록 매끄럽고 편평한 구름면(25)이 형성된다. 상기 X 방향 안내 홈(23), Y 방향 안내 홈(24), 및 구름면(25)은 각각 단차지게 돌출된 경계벽(barrier)에 의해 대략 사각 평면 형상으로 한정되어서, 베어링 볼들(67, 68, 69)은 상기 X 방향 안내 홈(23), Y 방향 안내 홈(24), 및 구름면(25)을 이탈할 수 없다.
상기 한 쌍의 X 방향 안내 홈(23)을 X 방향과 직교하는 YZ 평면으로 절단한 단면 형상, 및 상기 한 쌍의 Y 방향 안내 홈(24)을 Y 방향과 직교하는 ZX 평면으로 절단한 단면 형상은, 예컨대 알파벳 V자형 또는 U자형으로 파인 형상일 수 있다. 각각의 X 방향 베어링 볼(67)의 상측은 X 방향 구동 자석(53)의 저면(54)에 접촉되고, X 방향 베어링 볼(67)의 하측은 X 방향 안내 홈(23)에 접촉되므로, 상기 X 방향 베어링 볼(67)은 Z 캐리어(20)의 바닥판(21)에 대해 X 방향으로만 이동 가능하다. 또한, 각각의 Y 방향 베어링 볼(68)의 상측은 Y 방향 구동 자석(55)의 저면(56)에 접촉되고, Y 방향 베어링 볼(69)의 하측은 Y 방향 안내 홈(24)에 접촉되므로, 상기 Y 방향 베어링 볼(68)은 Z 캐리어(20)의 바닥판(21)에 대해 Y 방향으로만 이동 가능하다.
Z 캐리어(20) 내부에는 하나의 X 방향 복귀 유도 요크(yoke)(40) 및 하나의 Y 방향 복귀 유도 요크(43)가 매립된다. 상기 X 방향 복귀 유도 요크(40) 및 Y 방향 복귀 유도 요크(43)는 강자성체로 이루어진다. 구체적으로는, 상기 X 방향 복귀 유도 요크(40) 및 Y 방향 복귀 유도 요크(43)는 예컨대, 스테인레스스틸(stainless steel)과 같은 금속 소재로 이루어질 수 있다.
형합(型合)에 의해 Z 캐리어(20)의 형상에 대응되는 캐비티(cavity)가 형성되는 금형(mold)에 상기 X 방향 복귀 유도 요크(40) 및 Y 방향 복귀 유도 요크(43)를 삽입한 상태로 용융된 합성수지를 상기 금형 내부, 즉 상기 캐비티 공간에 사출 주입하고, 상기 용융된 합성수지를 경화하는 삽입 사출에 의해 상기 Z 캐리어(20)를 형성할 수 있다. Z 캐리어(20)에서 X 방향 복귀 유도 요크(40) 및 Y 방향 복귀 유도 요크(43) 이외의 부분의 재질은, 합성수지가 경화되어 형성된 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics)일 수 있다. X 방향 복귀 유도 요크(40) 및 Y 방향 복귀 유도 요크(43)는 Z 캐리어(20)의 바닥판(21)의 상측면으로 노출되지 않게 Z 캐리어(20)의 내부에 매립된다.
X 방향 복귀 유도 요크(40)는 X 방향의 폭보다 Y 방향의 길이가 길게 연장된 금속판으로, 상기 X 방향 복귀 요크(40)의 Y 방향의 길이는 X 방향 구동 자석(53)의 Y 방향의 길이와 같을 수 있다. Y 방향 복귀 유도 요크(43)는 Y 방향의 폭보다 X 방향의 길이가 길게 연장된 금속판으로, 상기 Y 방향 복귀 요크(43)의 X 방향의 길이는 Y 방향 구동 자석(55)의 X 방향의 길이와 같을 수 있다.
XY 캐리어(50)의 중앙창(51)의 중심이 Z 캐리어(20)의 중앙창의 중심과 같이 광축(AX) 상에 위치한 때가 XY 캐리어(50)가 Z 캐리어(20)에 대해 기준 지점(default position)에 위치한 상태이다. XY 캐리어(50)가 상기 기준 지점에 위치할 때, X 방향 구동 자석(53)은 상기 X 방향 복귀 유도 요크(40)와 광축(AX) 방향으로 정렬되며 겹쳐지게 배치되고, Y 방향 구동 자석(55)은 상기 Y 방향 복귀 유도 요크(43)와 광축(AX) 방향으로 정렬되며 겹쳐지게 배치된다.
X 방향 베어링 볼(67)과 Y 방향 베어링 볼(68)이 예컨대, 강자성체인 스테인레스스틸 소재로 형성된 경우에, 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)은 X 방향 구동 자석(53)의 저면(54)에 접촉되게 위치하고, 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)은 Y 방향 구동 자석(55)의 저면(56)에 접촉되게 위치한다. 구체적으로, 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)의 상단은 X 방향 구동 자석(53)의 저면(54)에서 자기장이 감지되지 않는 제1 자기장 중립선(NM1) 상에 위치하고, 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)의 상단은 Y 방향 구동 자석(55)의 저면(56)에서 자기장이 감지되지 않는 제2 자기장 중립선(NM2) 상에 위치한다.
XY 캐리어(50)가 상기 기준 지점에 위치한 상태에서는, 상기 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)은 X 방향 복귀 유도 요크(40)와 광축(AX) 방향으로 겹쳐지고 상기 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)은 Y 방향 복귀 유도 요크(43)와 광축(AX) 방향으로 겹쳐지게 배치된다. 상기 X 방향 복귀 유도 요크(40)와 Y 방향 복귀 유도 요크(43)는 Z 캐리어(20)의 바닥판(21)의 표면으로 노출되지 않으므로 상기 X 방향 베어링 볼(67) 및 Y 방향 베어링 볼(68)이 상기 X 방향 복귀 유도 요크(40) 및 Y 방향 복귀 유도 요크(43)에 접촉되지는 않는다.
X 방향 구동 코일(63)에 전류가 흐를 때 발생하는 전자기력에 의해 XY 캐리어(50)가 Z 캐리어(20)에 대해 기준 지점으로부터 X 방향으로 이동하면, 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)은 한 쌍의 X 방향 안내 홈(23)의 길이 방향을 따라 X 방향으로 롤링(rolling) 이동한다. 상기 X 방향 구동 자석(53)의 자력의 영향으로 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)의 상단은 상기 제1 자기장 중립선(NM1) 상에 위치하게 되므로, 상기 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)의 X 방향 이동 거리는 XY 캐리어(50)의 X 방향 이동 거리와 같다.
이 때 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)은 한 쌍의 Y 방향 안내 홈(24)에 가로 막혀 X 방향으로 이동할 수는 없으나, 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)의 상단이 상기 제2 자기장 중립선(NM2) 상에서 벗어나지는 않는다. 또한, 상기 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)이 한 쌍의 Y 방향 안내 홈(24)과 Y 방향 구동 자석(55)의 저면(56) 사이에서 제자리 롤링(rolling)할 수는 있으므로 XY 캐리어(50)의 X 방향 이동시 마찰은 최소화된다.
한편, 상기 XY 캐리어(50)가 상기 기준 지점으로부터 X 방향으로 일정 거리만큼 이동하면, X 방향 구동 자석(53)이 X 방향 복귀 유도 요크(40)와 광축(AX) 방향으로 정렬되지 않게 되고, Y 방향 구동 자석(55)도 Y 방향 복귀 유도 요크(43)와 광축(AX) 방향으로 정렬되지 않게 된다. 이렇게 되면, 상기 X 방향 구동 자석(53)이 상기 X 방향 복귀 유도 요크(40)와 광축(AX) 방향으로 정렬되고 상기 Y 방향 구동 자석(55)이 상기 Y 방향 복귀 유도 요크(43)와 광축(AX) 방향으로 정렬되는 위치로 이동하도록 XY 캐리어(50)에 복귀력, 즉 인력(引力)이 작용한다. 따라서, 상기 X 방향 구동 코일(63)에 전류 흐름이 차단되어 전자기력이 소멸되면 XY 캐리어(50)가 상기 기준 지점으로 복귀하도록 촉진된다.
마찬가지로, Y 방향 구동 코일(64)에 전류가 흐를 때 발생하는 전자기력에 의해 XY 캐리어(50)가 Z 캐리어(20)에 대해 기준 지점으로부터 Y 방향으로 이동하면, 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)은 한 쌍의 Y 방향 안내 홈(24)의 길이 방향을 따라 Y 방향으로 롤링 이동한다. 상기 Y 방향 구동 자석(55)의 자력의 영향으로 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)의 상단은 상기 제2 자기장 중립선(NM2) 상에 위치하게 되므로, 상기 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)의 Y 방향 이동 거리는 XY 캐리어(50)의 Y 방향 이동 거리와 같다.
이 때 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)은 한 쌍의 X 방향 안내 홈(23)에 가로 막혀 Y 방향으로 이동할 수는 없으나, 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)의 상단이 상기 제1 자기장 중립선(NM1) 상에서 벗어나지는 않는다. 또한, 상기 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)이 한 쌍의 X 방향 안내 홈(23)과 X 방향 구동 자석(53)의 저면(54) 사이에서 제자리 롤링할 수는 있으므로 XY 캐리어(50)의 Y 방향 이동시 마찰은 최소화된다.
한편, 상기 XY 캐리어(50)가 상기 기준 지점으로부터 Y 방향으로 일정 거리만큼 이동하면, Y 방향 구동 자석(55)이 Y 방향 복귀 유도 요크(43)와 광축(AX) 방향으로 정렬되지 않게 되고, X 방향 구동 자석(53)도 X 방향 복귀 유도 요크(40)와 광축(AX) 방향으로 정렬되지 않게 된다. 이렇게 되면, 상기 Y 방향 구동 자석(55)이 상기 Y 방향 복귀 유도 요크(43)와 광축(AX) 방향으로 정렬되고 상기 X 방향 구동 자석(53)이 상기 X 방향 복귀 유도 요크(40)와 광축(AX) 방향으로 정렬되는 위치로 이동하도록 XY 캐리어(50)에 복귀력, 즉 인력이 작용한다. 따라서, 상기 Y 방향 구동 코일(64)에 전류 흐름이 차단되어 전자기력이 소멸되면 XY 캐리어(50)가 상기 기준 지점으로 복귀하도록 촉진된다.
한편, 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)과 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)이 비자성체인 세라믹 소재로 형성되면, 상술한 바와 달리 상기 한 쌍의 X 방향 베어링 볼(67)은 상기 X 방향 구동 자석(53)의 제1 자기장 중심선(NM1)과 광축(AX) 방향으로 정렬되게 위치하지 않을 수 있고, 상기 한 쌍의 Y 방향 베어링 볼(68)은 상기 Y 방향 구동 자석(55)의 제2 자기장 중심선(NM2)과 광축(AX) 방향으로 정렬되게 위치하지 않을 수 있다.
이상에서 설명한 OIS 카메라 모듈(10)은 Z 캐리어와(20) XY 캐리어(50) 사이에 개재된 복수의 베어링 볼(67, 68, 69)이 서로 같은 높이에 위치하며 XY 캐리어(50)가 원활하게 수평 방향, 즉 광축(AX)에 직교하는 방향으로 이동하도록 지지한다. 그러므로, 복수의 X 방향 베어링 볼과 복수의 Y 방향 베어링 볼이 서로 다른 높이에 배치되고, 상기 X 방향 베어링 볼과 복수의 Y 방향 베어링 볼 사이에 중간 가이드가 개재된 카메라 모듈에 비해 얇은 두께로 설계하기 용이하며, 부품 개수를 줄여 OIS 카메라 모듈의 생산 원가도 절감된다.
상기 OIS 카메라 모듈(10)은, XY 캐리어(50)가 수평 방향으로 기준 지점(default position)으로부터 벗어나면 X 방향 구동 자석(53)과 X 방향 복귀 유도 요크(40) 사이의 인력(引力), 및 Y 방향 구동 자석(55)과 Y 방향 복귀 유도 요크(43) 사이의 인력에 의해 상기 기준 지점으로 복귀하게 된다. 따라서, XY 캐리어(50)가 상기 기준 지점으로 정확하고 신속하게 복귀할 수 있으며, 상기 기준 지점으로 복귀하도록 유도하는 스프링을 구비하지 않아도 되므로, OIS 카메라 모듈의 생산 원가도 절감된다. 또한, 상기 X 방향 복귀 유도 요크(40)와 Y 방향 복귀 유도 요크(43)는 Z 캐리어(20)에 매립되어 있고, 복귀력을 생성하기 위한 추가적인 영구자석을 구비하지 않으므로, OIS 카메라 모듈을 더욱 쉽게 더 얇은 두께로 설계할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: OIS 카메라 모듈 11: 베이스
17: 커버 20: Z 캐리어
40, 43: 복귀 유도 요크 50: XY 캐리어
60: FPCB 66 내지 69: 베어링 볼

Claims (7)

  1. 베이스; 상기 베이스에 대해 광축 방향으로 이동 가능하도록 상기 베이스와 겹쳐지게 배치된 것으로, 내부에 매립되고 강자성체로 이루어진 X 방향 복귀 유도 요크(yoke) 및 Y 방향 복귀 유도 요크를 구비하는 Z 캐리어; 상기 Z 캐리어에 대해 상기 광축에 직교함과 동시에 서로 간에 직교하는 X 방향 및 Y 방향으로 이동 가능하도록 상기 Z 캐리어와 겹쳐지게 배치되는 XY 캐리어; 상기 XY 캐리어에 설치된 것으로, 상기 XY 캐리어를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키는 전자기력을 유도하는 자기장(magnetic field)를 형성하는 X 방향 구동 자석 및 Y 방향 구동 자석; 및, 상기 Z 캐리어와 상기 XY 캐리어 사이에 개재되는 복수의 베어링 볼(bearing ball);을 구비하고,
    상기 XY 캐리어가 상기 Z 캐리어에 대해 이동하면, 상기 X 방향 구동 자석이 상기 X 방향 복귀 유도 요크와 상기 광축 방향으로 정렬되고 상기 Y 방향 구동 자석이 상기 Y 방향 복귀 유도 요크와 상기 광축 방향으로 정렬되는 위치로 이동하도록 상기 XY 캐리어에 복귀력이 작용하는 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 X 방향 구동 자석 및 상기 X 방향 복귀 유도 요크는 X 방향의 폭(width)보다 Y 방향의 길이가 길게 연장되고,
    상기 Y 방향 구동 자석 및 상기 Y 방향 복귀 유도 요크는 Y 방향의 폭보다 X 방향의 길이가 길게 연장된 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 X 방향 복귀 유도 요크 및 Y 방향 복귀 유도 요크는 금속 소재로 이루어지고,
    상기 Z 캐리어는 금형(mold)에 상기 X 방향 복귀 유도 요크 및 Y 방향 복귀 유도 요크가 삽입된 상태로 용융된 합성수지를 상기 금형 내부에 사출 주입하고 상기 용융된 합성수지를 경화하는 삽입 사출에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 베어링 볼은, 상기 X 방향 구동 자석과 겹쳐지게 접촉되는 복수의 X 방향 베어링 볼, 및 상기 Y 방향 구동 자석과 겹쳐지게 접촉되는 복수의 Y 방향 베어링 볼을 구비하는 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 베어링 볼은, 상기 X 방향 구동 자석 및 Y 방향 구동 자석과 겹쳐지지 않고 접촉되지도 않게 배치된 밸런싱 베어링 볼(balancing bearing ball)을 더 구비하고,
    상기 밸런싱 베어링 볼은 상기 복수의 X 방향 베어링 볼을 관통하며 연장된 가상의 직선, 및 상기 복수의 Y 방향 베어링 볼을 관통하며 연장된 가상의 직선 상에 배치되지 않는 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 Z 캐리어에는, 상기 복수의 X 방향 베어링 볼과 일대일로 접촉되어 상기 복수의 X 방향 베어링 볼을 X 방향에서 이탈하지 않게 안내하는 복수의 X 방향 안내 홈(groove), 및 상기 복수의 Y 방향 베어링 볼과 일대일로 접촉되어 상기 복수의 Y 방향 베어링 볼을 Y 방향에서 이탈하지 않게 안내하는 복수의 Y 방향 안내 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 베어링 볼은 모두 상기 광축 방향으로 같은 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 OIS 카메라 모듈.
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