KR20220162547A - 렌즈 배럴 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20220162547A
KR20220162547A KR1020210071115A KR20210071115A KR20220162547A KR 20220162547 A KR20220162547 A KR 20220162547A KR 1020210071115 A KR1020210071115 A KR 1020210071115A KR 20210071115 A KR20210071115 A KR 20210071115A KR 20220162547 A KR20220162547 A KR 20220162547A
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lens barrel
disposed
lens
camera module
ball bearings
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KR1020210071115A
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봉상훈
송영길
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

발명의 실시예에 개시된 카메라 모듈은 상부가 개방된 수납부, 제1코일 및 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제1렌즈 배럴; 상기 제1렌즈 배럴의 수납부에 배치되며, 제1자석 및 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제2렌즈 배럴; 및 상기 제1렌즈 배럴과 상기 제2렌즈 배럴 사이에 배치된 복수의 볼 베어링을 포함하며, 상기 제1렌즈 배럴에 구비된 상기 제1코일과 상기 제2렌즈 배럴에 구비되는 상기 제1자석을 갖는 제1구동부는 상기 제2 렌즈 배럴을 상기 볼 베어링들을 따라 광축 방향으로 이동시키며, 상기 제1구동부는 상기 제1코일의 외측 및 상측에 배치된 제1요크를 더 포함할 수 있다.

Description

렌즈 배럴 및 이를 포함하는 카메라 모듈{LENS BARREL AND CAMERA MODULE INCLUDING THE SAME}
실시예는 렌즈 배럴 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
카메라 모듈은 피사체를 촬영하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하며, 휴대폰 등의 이동 단말기, 노트북, 드론, 차량 등 다양한 장치에 장착되고 있다.
일반적으로 상술한 장치에는 초소형 카메라 모듈이 장착되며, 상기 카메라 모듈은 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 자동 조절하여 렌즈의 초점거리를 정렬하는 오토 포커스(autofocus, AF) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈은 줌 렌즈(zoom lens)를 통해 원거리의 피사체의 배율을 증가 또는 감소시켜 촬영하는 줌 업(zoom up) 또는 줌 아웃(zoom out)의 줌(zooming) 기능을 수행할 수 있다.
또한, 카메라 모듈은 영상 흔들림 방지(image stabilization, IS)기술을 채용하여 불안정한 고정장치 혹은 사용자의 움직임에 기인한 카메라의 움직임으로 인한 영상의 흔들림을 보정하거나 방지하는 기술이 채용되고 있다.
이러한 영상 흔들림 방지(IS) 기술에는 광학적 영상 흔들림 방지(OIS; optical image stabilizer)기술과 이미지 센서를 이용한 영상 흔들림 방지기술 등이 있다. 여기서 OIS기술은 빛의 경로를 변화시킴으로써 움직임을 보정하는 기술이며, 이미지 센서를 이용한 영상 흔들림 방지기술은 기계적인 방식과 전자적인 방식으로 움직임을 보정하는 기술이며 최근 OIS기술이 더 많이 채용되고 있다. 상기 카메라 모듈은 OIS 기능 구현을 위해 빛의 경로를 변화시킬 수 있는 반사 부재, 구동부 등을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 카메라 모듈은 상기 구동부에서 인가되는 구동력으로 상기 반사 부재의 위치를 제어하여 빛의 경로를 변화시킬 수 있다. 이러한 구동부로 코일, 마그넷 등을 포함하는 VCM(Voice Coil Motor) 방식의 구동부를 이용하여 반사 부재의 위치를 제어할 수 있다.
한편, 카메라 모듈에서 오토 포커스 또는 줌(zooming) 기능을 제공하기 위해 액츄에이터(actuator)를 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 액츄에이터는 마그넷, 코일, 볼 베어링 등을 포함하며 전자기력에 의해 형성된 구동력을 이용하여 렌즈의 위치를 제어할 수 있다. 그러나, 상기 액츄에이터의 기구적 움직임에 의한 렌즈 이동 시 마찰 토크가 발생하며, 이러한 마찰 토크에 의해 구동력 감소, 소비 전력 증가, 제어 특성 저하 등의 문제가 발생하고 있다.
발명의 실시예는 새로운 카메라 렌즈 배럴을 제공하고자 한다.
발명의 실시예는 복수의 렌즈 배럴 중 어느 하나는 다른 하나의 내부에 수납되고 광축 방향으로 가동되는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
발명의 실시예는 다양한 거리에 위치한 피사체에 대한 오토 포커스 기능을 제공할 수 있는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
발명의 실시예는 손떨림에 의해 발생하는 진동을 효과적으로 제어할 수 있는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
발명의 실시예는 컴팩트(compact)한 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
발명의 실시예는 오토 포커스(AF) 기능을 가지는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
발명의 실시예는 복수의 렌즈 배럴 중 어느 하나의 이동 시 발생하는 디센터, 틸트, 마찰 등의 문제를 방지할 수 있는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 카메라 모듈은, 상부가 개방된 수납부, 제1코일 및 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제1렌즈 배럴; 상기 제1렌즈 배럴의 수납부에 배치되며, 제1자석 및 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제2렌즈 배럴; 및 상기 제1렌즈 배럴과 상기 제2렌즈 배럴 사이에 배치된 복수의 볼 베어링을 포함하며, 상기 제1렌즈 배럴에 구비된 상기 제1코일과 상기 제2렌즈 배럴에 구비되는 상기 제1자석을 갖는 제1구동부는 상기 제2 렌즈 배럴을 상기 볼 베어링들을 따라 광축 방향으로 이동시키며, 상기 제1구동부는 상기 제1코일의 외측 및 상측에 배치된 제1요크를 더 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1렌즈 배럴은 상기 수납부의 물체 측에 배치되며 상기 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제1홀더, 상기 수납부의 양측에 배치된 제1 및 제2측면부, 상기 수납부의 센서측에 배치되며 투과홀을 갖는 후면부, 및 상기 수납홀의 바닥인 바닥부를 포함하며, 상기 제1코일과 상기 제1요크는 상기 제1측면부에 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2렌즈 배럴은 상기 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제2홀더; 및 상기 제2홀더에서 상기 제1측면부를 향해 돌출되는 제1측부; 및 상기 제2홀더에서 상기 제2측면부를 향해 돌출된 제2측부를 포함하며, 상기 제1측부는 상기 후면부를 향해 연장되는 제1연장부를 포함하며, 상기 제1측부 내에는 상기 제1자석이 상기 제1코일과 대향되게 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2렌즈 배럴의 제1측부와 상기 제2측부는 광축을 기준으로 비 대칭 형상일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2렌즈 배럴의 제1측부는 상기 제2측부보다 이미지 센서에 더 인접하게 돌출될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1측부의 외측 상부에서 광축 방향으로 이격된 제1가이드 홈 및 제2가이드 홈; 및 외측 하부에서 광축 방향으로 이격된 제3가이드 홈 및 제4가이드 홈을 포함하며, 상기 복수의 볼 베어링은 상기 제1 내지 제4가이드 홈 각각에 적어도 하나가 배치된 제1 내지 제4볼 베어링을 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2가이드 홈은 외측이 개방되고 내부에 배치된 상기 제1 및 제2 볼 베어링의 상측, 내측 및 하측을 각각 커버하며, 상기 제3 및 제4가이드 홈은 외측 및 상측이 개방되고, 내부에 배치된 상기 제3 및 제4 볼 베어링의 하측 및 내측을 각각 커버할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1홀더의 제1측면부는 상기 제1 및 제2가이드 홈의 외측에 배치되며 상기 제1 및 제2볼 베어링과 접촉된 상부 내벽; 및 상기 제3 및 제4가이드 홈의 외측 및 상측에 배치되며, 상기 제3 및 제4볼 베어링과 접촉된 하부 내벽을 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1홀더의 제1측면부는 상기 제1 및 제2볼 베어링과 한 지점에서 접촉되는 상부 내벽; 및 상기 제3 및 제4볼 베어링과 두 지점에서 접촉되는 하부 내벽을 포함하며, 상기 상부 내벽은 상기 제1코일과 상기 제1 및 제2가이드 홈 사이에 배치되며, 상기 하부 내벽은 상기 제1코일과 상기 제3 및 제4가이드 홈 사이에 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈은 상부가 개방된 수납부, 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제1렌즈 배럴; 상기 제1렌즈 배럴의 수납부에 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제2렌즈 배럴; 상기 제1렌즈 배럴과 상기 제2렌즈 배럴 사이에 배치된 복수의 볼 베어링; 상기 볼 베어링을 따라 상기 제2렌즈 배럴을 광축 방향으로 이동시키는 제1구동부; 및 상기 제1렌즈 배럴의 상부 및 양측에 배치되며 상기 제2렌즈 배럴을 향해 돌출된 복수의 누름 돌기를 갖는 커버를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1구동부는 상기 수납부의 일측에 배치되며, 상기 제1렌즈 배럴은 상기 수납부의 타측에 배치되며 복수의 가이드 리브를 갖는 측면부를 포함하며, 상기 커버는 상기 복수의 가이드 리브 사이에 삽입되는 복수의 걸림 돌기를 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 커버의 누름 돌기는 상기 복수의 걸림 돌기로부터 내측 방향으로 연장되며, 상기 걸림 돌기들 각각의 내측 단부는 상기 제2렌즈 배럴의 외측에 대면할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1구동부는 상기 제1렌즈 배럴의 일측에 배치된 제1코일, 상기 제2렌즈 배럴의 일측에 배치된 제1자석, 및 상기 제1코일의 외측에 배치된 제1요크를 포함하며, 상기 제1요크는 상기 제1코일의 외측에 배치된 제1요크부 및 상기 제1코일의 상측으로 절곡된 제2요크부를 포함하며, 상기 커버는 상기 제2요크부가 수용되는 홈을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2렌즈 배럴의 일측에 배치되며 상기 복수의 볼 베어링을 가이드하는 복수의 가이드 홈을 포함하며, 상기 복수의 가이드 홈은 상기 제1자석을 기준으로 비 대칭 형상을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1자석보다 낮은 위치에 배치된 상기 볼 베어링들과 상기 제1자석보다 높은 위치에 배치된 상기 볼 베어링들이 접촉되는 접점 개수는 서로 다를 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1렌즈 배럴은 물체 측으로 돌출되며 상부 및 하부 중 적어도 하나가 플랫한 제1돌출부를 포함하며, 상기 제1돌출부 내에 배치된 상기 적어도 하나의 렌즈는 비 원형일 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2렌즈 배럴은 상기 제1구동부에 인접한 일측에서 센서측으로 돌출된 제1스톱 돌기 및 타측에서 센서측으로 돌출된 제2스톱 돌기를 포함하며, 상기 제1스톱 돌기는 상기 제2스톱 돌기보다 이미지 센서에 더 가깝게 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 복수의 렌즈 배럴을 갖는 렌즈 모듈; 및 반사 모듈을 포함하고, 상기 렌즈 모듈은 오토 포커싱(Auto focusing) 또는 줌(Zoom) 기능을 수행하고, 상기 반사 모듈은 OIS(Optical Image Stabilizer) 기능을 수행하고, 상기 렌즈 모듈은 제1항 또는 제10항에 따른 제1,2렌즈 배럴을 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1렌즈 배럴은 서로 다른 측면 상에서 상기 복수의 볼 베어링이 안착되는 면과 대응되는 센싱 홀들을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 향상된 광학 특성을 가질 수 있으며, 고정 렌즈군을 갖는 제1렌즈 배럴과 이동 렌즈군을 갖는 제2렌즈 배럴의 결합이 용이할 수 있다. 상기 렌즈 모듈은 자석의 중심보다 어느 일측으로 더 연장된 요크를 포함하여, 상기 자석과 요크 사이의 인력에 의해 제2렌즈 배럴을 안정적으로 이동시켜 줄 수 있다. 또한 상기 제1,2렌즈 배럴 사이에 배치된 볼 베어링들이 접촉되는 영역을 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 렌즈 모듈은 상기 제1렌즈 배럴에 대한 치수, 형태 등의 자유도가 증가할 수 있고, 불량에 대한 산포를 감소시킬 수 향상된 효율을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 카메라 모듈은 제2 렌즈 배럴의 얼라인 특성 및 다른 렌즈 배럴과의 간격을 효과적으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 렌즈 모듈은 향상된 화질 및 해상력을 가질 수 있고, 다양한 거리, 예컨대 무한대(Infinity) 내지 근거리(예: 약 30mm)에 위치한 피사체를 촬영할 경우 피사체에 대한 초점을 효과적으로 잡을 수 있다.
또한, 실시예에 따른 카메라 모듈은 무한대(Infinity) 내지 근거리(약 30mm)에 위치한 피사체를 촬영할 경우, 광학계의 전체 길이가 증가하지 않고 고정된 TTL 값으로 피사체를 촬영할 수 있어 보다 컴팩트하게 제공될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 카메라 모듈은 오토 포커스(AF) 동작 시 렌즈 디센터(decenter)나 기울어짐(tilt) 발생의 방지 또는 최소화할 수 있다. 따라서, 실시예는 복수의 렌즈군들 간의 얼라인(align) 특성을 향상시킬 수 있고, 화각이 변하거나 초점이탈 발생을 방지할 수 있고, 이로 인해 향상된 화질 및 해상력을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 카메라 모듈은 프리즘의 위치를 제어하는 구동부를 포함하며 상기 구동부에 의해 상기 프리즘의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서, 실시예는 손떨림에 의해 발생하는 진동을 효과적으로 제어할 수 있어 향상된 OIS 기능을 제공할 수 있다.
도 1은 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 카메라 모듈의 반사 모듈, 렌즈 모듈 및 센서 모듈의 결합 사시도이다.
도 4는 도 1의 카메라 모듈의 A-A 측 단면도이다.
도 5는 도 1의 카메라 모듈의 B-B 측 단면도이다.
도 6 및 도 7은 도 2에서 렌즈 모듈의 제1렌즈 배럴을 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 6의 제1렌즈 배럴의 배면도이다.
도 9는 도 2의 제1,2렌즈 배럴의 분해 사시도이다.
도 10은 도 9의 제2렌즈 배럴의 측면도이다.
도 11은 도 3의 제1,2렌즈 모듈과 제1구동부를 나타낸 도면이다.
도 12의 (a)(b)는 도 11의 제1,2렌즈 모듈 사이의 볼 베어링들의 결합 예를 나타낸 도면이다.
도 13의 (a)는 발명의 제1렌즈 배럴의 사시도이며, (b)(c)(d)는 발명의 제1렌즈 배럴의 측면도, 후면도 및 정면도의 예이다.
도 14의 (a)(b)는 제1구동부를 설명한 도면이다.
도 15 및 도 16은 발명의 제1,2렌즈 배럴 상에 커버의 결합 전 부분 단면도이다.
도 17은 발명의 제1,2렌즈 배럴 상에 커버의 결합 상태를 나타낸 부분 단면도이다.
도 18은 발명의 실시 예에 따른 커버의 사시도이다.
도 19는 도 3의 카메라 모듈의 상면도이다.
도 20의 (a)(b)은 발명의 실시 예에 따른 제1구동부 및 제1구동부에 의한 인력을 나타낸 그래프이다.
도 21의 (a)(b)은 비교 예에 따른 구동부와 인력을 나타낸 그래프이다.
도 22의 (a)(b)는 발명의 실시 예에 따른 제2렌즈 배럴의 Z축 방향 위치 변화를 요크 힘에 따라 비교한 그래프이다.
도 23의 (a)(b)는 도 21의 (a)의 구동부를 갖고 제2렌즈 배럴의 Z축 방향 위치 변화를 요크 힘에 따라 비교한 그래프이다.
도 24는 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용된 이동 단말기의 사시도이다.
도 25는 실시예에 따른 카메라 모듈이 적용된 차량의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 발명의 실시예에 대한 설명을 하기 앞서 제1 방향은 도면에 도시된 X축 방향을 의미할 수 있고, 제2 방향은 상기 제1 방향과 다른 방향일 수 있다. 일례로, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직인 방향으로 도면에 도시된 Y축 방향을 의미할 수 있다. 그리고, 제3 방향은 도면에 도시된 Z축 방향을 의미할 수 있고, 상기 제3 방향은 상기 제1 및 제2 방향과 다른 방향일 수 있다. 일례로, 상기 제3 방향은 상기 제1 및 제2 방향과 수직인 방향일 수 있다.
또한, 도면에 도시된 X축, Y축, Z축 방향에서 제1 방향인 X축 방향은 광축(optic axis) 방향 또는 이와 평행한 방향을 의미할 수 있다.
도 1은 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이며, 도 2는 도 1의 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 카메라 모듈의 반사 모듈, 렌즈 모듈 및 센서 모듈의 결합 사시도이며, 도 4는 도 1의 카메라 모듈의 A-A 측 단면도이고, 도 5는 도 1의 카메라 모듈의 B-B 측 단면도이며, 도 6 및 도 7은 도 2에서 렌즈 모듈의 제1렌즈 배럴을 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 6의 제1렌즈 배럴의 배면도이며, 도 9는 도 2의 제1,2렌즈 배럴의 분해 사시도이고, 도 10은 도 9의 제2렌즈 배럴의 측면도이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(10)은 복수의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 카메라 모듈(10)은 렌즈 모듈(1000), 반사 모듈(2000) 및 센서 모듈(550)을 포함할 수 있다. 상기 렌즈 모듈(1000)은 상기 반사 모듈(2000)과 상기 센서 모듈(550) 사이에 배치될 수 있다.
상기 카메라 모듈(10)은 상기 렌즈 모듈(1000), 상기 반사 모듈(2000) 및 센서 모듈(550)을 덮고 보호하는 덮개(500)를 포함할 수 있다. 상기 덮개(500)은 내부에 상기 렌즈 모듈(1000) 및 반사 모듈(2000)이 수납될 수 있도록, 적어도 하나의 측면, 예컨대 하면이 개방될 수 있다. 상기 센서 모듈(550)은 상기 덮개(500)의 내부에 수납될 수 있다.
상기 덮개(500)은 금속 재질 또는 비 금속 재질로 형성될 수 있으며, 쉴드 캔(shield CAN)으로 기능할 수 있다. 상기 덮개(500)는 상기 반사 모듈(2000)의 일부 예컨대, 상부를 개방하는 제1개구부(501)을 포함할 수 있으며, 상기 제1개구부(501)를 통해 빛이 입사될 수 있다. 여기서, 상기 반사 모듈(2000)의 상부는 카메라 모듈(10)을 갖는 장치의 적어도 한 측면 예컨대, 전면 또는 후면일 수 있다. 상기 덮개(500)는 상기 센서 모듈(550)의 적어도 일부를 노출하는 제2개구부(503)를 포함할 수 있다. 상기 덮개(500)는 반사 모듈(2000)의 상부를 커버하고, 다른 커버로 센서 모듈(1000)을 커버할 수 있다.
<반사 모듈(2000)>
상기 반사 모듈(2000)은 카메라 모듈(10)에 입사된 광의 경로를 변화시킬 수 있다. 상기 반사 모듈(2000)은 OIS(Optical Image Stabilizer) 액츄에이터일 수 있다. 이 경우, 외부에서 상기 카메라 모듈(10)에 입사된 광은 상기 반사 모듈(2000)에 먼저 입사될 수 있다. 또한, 상기 반사 모듈(2000)에 입사된 광은 광의 경로가 변화되어 상기 렌즈 모듈(1000)에 입사될 수 있다. 이어서, 상기 렌즈 모듈(1000)를 통과한 광은 이미지 센서(280)에 입사될 수 있다. 상기 반사 모듈(2000)는 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 2, 도 4 및 도 5와 같이, 상기 반사 모듈(2000)은 케이스(2200), 상기 케이스(2200) 내부에 무빙 홀더(2430), 반사 부재(2410), 복수의 구동부(2330,2340,2350), 구동 지지부(2360), 및 유동 가이드부(2600)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(2200)는 내부에 수용 공간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 케이스(2200)는 상기 반사부재(2410) 및 무빙 홀더(2430)를 수용할 공간을 포함할 수 있다. 상기 케이스(2200)는 적어도 하나의 측면 또는 상면과 한 측면이 오픈된 형상을 가질 수 있다. 상기 케이스(2200)는 리지드(rigid)한 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 케이스(2200)는 소정의 신뢰성을 가지는 수지, 금속, 세라믹 등의 재질을 포함할 수 있고, 내부에 배치되는 구성들을 지지할 수 있다.
상기 무빙 홀더(2430)는 상기 케이스(2200) 내에서 상기 반사 부재(2410)를 지지할 수 있다. 상기 무빙 홀더(2430)는 광축(X) 방향 및 상부가 개방된 개방 영역을 갖고, 상기 개방 영역에 경사진 바닥면을 포함할 수 있다. 상기 경사진 바닥면은 40도 내지 50도의 범위 예컨대, 45도의 각도로 경사질 수 있다. 상기 반사부재(2410)는 상기 경사진 바닥면 상으로 삽입 및 부착되어 고정될 수 있다.
상기 무빙 홀더(2430)는 상기 케이스(2200) 내부 공간에 움직임이 가능하게 수용되며, 예컨대 상기 케이스(2200) 내에서 제2방향(Y축) 및 제3방향(Z축)을 기준으로 회전 운동 가능하게 수용될 수 있다. 여기서, 상기 제2방향(Y축) 및 제3방향(Z축)은 제1방향(X축)에 수직한 축을 의미할 수 있고, 상기 제2방향(Y축)과 제3방향(Z축)은 상호 수직한 축일 수 있다. 제1방향(X)은 광축 방향이며, 상기 제3방향(Z)은 상기 카메라 모듈(10)의 두께 방향이거나 수직 방향일 수 있다.
상기 반사부재(2410)는 미러 또는 프리즘 형상일 수 있으며, 프리즘 형상인 경우, 외부에 노출되거나 물체에 대향되는 입사면, 광축 방향으로 노출되는 출사면, 및 상기 무빙 홀더(2430)의 바닥면 상에 반사면을 포함하며, 입사된 광을 출사 면으로 반사할 수 있다.
상기 복수의 구동부(2330,2340,2350)는 상기 케이스(2200)와 무빙 홀더(2430) 사이의 측면들 중에서 적어도 3 측면에 각각 배치될 수 있다. 상기 복수의 구동부(2330,2340,2350)는 상기 무빙 홀더(2430)가 적어도 2개의 축으로 회전 가능토록 구동력을 발생시킬 수 있다. 상기 복수의 구동부(2330,2340,2350)는 상기 케이스(2200)과 상기 무빙 홀더(2430)의 바닥 영역, 상기 케이스(2200)과 상기 무빙 홀더(2430)의 제1측면 영역, 및 상기 케이스(2200)와 상기 무빙 홀더(2430)의 제2측면 영역에 각각 배치될 수 있다. 상기 제1측면 영역과 상기 제2측면 영역은 서로 반대 측면일 수 있다.
상기 복수의 구동부(2330,2340,2350)는 복수의 코일(C1,C2,C3)과 복수의 자석(M1,M2,M3)을 포함하며, 상기 복수의 코일(C1,C2,C3)은 케이스의 바닥, 양 측면에 각각 배치되며, 상기 복수의 자석(M1,M2,M3) 각각은 상기 복수의 코일(C1,C2,C3) 각각과 대향되는 무빙 홀더(2430)에 각각 배치될 수 있다. 상기 복수의 구동부(2330,2340,2350) 각각은 각 코일(C1,C2,C3) 내측에 배치된 복수의 홀 센서(H1,H2,H3) 및 상기 각 자석(M1,M2,M3)의 후면에 배치된 복수의 요크(Y1,Y2,Y3)를 각각 포함할 수 있다. 상기 홀 센서(H1,H2,H3)는 위치 센서일 수 있다.
상기 복수의 코일(C1,C2,C3)은 연결 기판 상에 배치되며, 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 연결 기판은 경성 인쇄회로기판(Rigid PCB), 연성 인쇄회로기판(Flexible PCB), 경연성 인쇄회로기판(Rigid Flexible PCB) 등 전기적으로 연결될 수 있는 배선패턴이 있는 회로기판을 포함할 수 있다. 상기 복수의 요크(Y1,Y2,Y3)는 각각 대응되는 영역에 배치된 각 자석(M1,M2,M3)에 대한 자속 차폐 기능을 제공할 수 있다.
상기 복수의 구동부(2330,2340,2350)는 복수의 코일(C1,C2,C3)에 선택적으로 전원이 인가되면, 각 자석(M1,M2,M3)과 코일(C1,C2,C3) 사이의 전자기적인 영향력에 의해 복수의 자석(M1,M2,M3)이 장착된 무빙 홀더(2430)를 제2방향(Y) 및 제3방향(Z)을 기준으로 회전시킬 수 있다. 여기서, 상기 복수의 자석(M1,M2,M3)은 무빙 홀더(2430)에 장착되며, 복수의 코일(C1,C2,C3)은 케이스(2200)의 연결 기판에 장착된다. 상기 무빙 홀더(2430)는 홀 센서(H1,H2,H3)들에 의해 상기 무빙 홀더(2430)의 위치를 감지하여 피드백하는 폐루프 제어 방식으로 구동될 수 있다.
여기서, 상기 무빙 홀더(2430)의 외측 즉, 상기 반사부재(2410)의 출사면의 반대측에는, 상기 케이스(2200)와 상기 무빙 홀더(2430) 사이에 무빙 홀더(2430)의 회전을 지지하는 부재가 배치될 수 있다. 상기 부재는 서로 다른 축 방향으로 배열된 복수의 볼록부(2611,2612)를 갖는 회전 플레이트(2600), 지지부(2500,2550), 구동 지지부(2360)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 지지부(2500,2550) 중에서 제1지지부(2500)는 케이스(2200) 또는 무빙 홀더(2430)에 구비되며, 제2지지부(2550)는 무빙 홀더(2430) 또는 케이스(2200)에 구비될 수 있다.
상기 무빙 홀더(2430)는 제2방향(Y축) 및 제3방향(Z축)을 기준으로 회전 운동이 원활하도록 제3방향(Z축)을 따라 정렬된 제1볼록부(2611)과 제2방향(Y축)을 따라 정렬된 제2 볼록부(1162)에 의해 케이스(2200)에 지지된다. 상기 각 볼록부(2611,2612)는 각 축(Y,Z) 방향을 따라 2개가 서로 이격되게 배치될 수 있으며, 구동부(2330,2340,2350)에 의해 제2방향(Y축) 및 제3방향(Z축)을 기준으로 상기 무빙 홀더(2430)의 회전 운동을 가이드할 수 있다. 상기 각 볼록부(2611,2612)는 반구형 형상 또는 원 기둥 형상일 수 있다. 상기 제1,2볼록부(2611,2612)는 상기 무빙 홀더(2430)의 외측 및 제2지지부(2550)의 내측에 배치된 제1,2오목부(R1,R2)에 결합될 수 있다. 상기 제1볼록부(2611)가 배치된 무빙 홀더(2430)의 제1오목부(R1)들은 다른 형상이며, 어느 하나는 반구형 형상이고 다른 하나는 다각형 형상일 수 있다. 상기 제2볼록부(2611)가 배치된 제2지지부(2550)의 제2오목부(R2)는 다른 형상으로서, 어느 하나는 반구형 또는 불 형상 형상이고 다른 하나는 다각형 형상일 수 있다. 상기 볼록부(2611,2612)는 볼 베어링으로 별도로 결합되거나, 구형, 반구형, 둥근 돌기 형상으로 일체로 형성될 수 있다.
상기 제2지지부(2550)의 외측과 제1지지부(2500)의 내측은 상기 회전 플레이트(2600)과 광축 방향으로 중첩될 수 있으며, 자석(M4) 및 요크(Y4)를 갖는 구동 지지부(2360)을 구비할 수 있다. 상기 구동 지지부(2360)의 자석(M4) 및 요크(Y4)는 서로 당기는 힘(즉, 인력)이 작용할 수 있다. 예컨대 상기 자석(M4)은 상기 무빙 홀더(2430)에 구비되는 풀링 마그네트이며, 상기 요크(Y4)는 상기 케이스(2200)에 구비되는 풀링 요크일 수 있다. 반대로 자석이 케이스(2200)에 구비되고, 요크가 무빙 홀더(2430)에 구비될 수 있다.
발명의 실시예에 따른 반사 모듈(2000)은 복수의 코일(C1,C2,C3), 복수의 자석(M1,M2,M3)을 포함하는 VCM(Voice Coil Motor) 방식의 구동부(2330,2340,2350)를 포함할 수 있다. 또한, 발명의 실시예는 입사된 광의 이동 경로를 제2축(Y) 및/또는 제3축(Z)으로 제어하여 OIS(optical image stabilizer)를 구현할 수 있다. 이때, 상기 반사 모듈(2000)은 OIS 구현 시 디센터(decent), 틸트(tilt) 현상의 발생을 최소화하여 향상된 광학적 특성을 가질 수 있다.
<렌즈 모듈(1000)>
도 2 내지 도 5와 같이, 상기 렌즈 모듈(1000)은 오토 포커스(Auto Focus; AF) 액츄에이터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 렌즈 모듈(1000)은 오토 포커스(AF) 및 줌(zoom) 액츄에이터를 포함할 수 있다. 상기 렌즈 모듈(1000)은 제어부의 제어 신호에 의해 어느 하나의 렌즈 배럴 또는 적어도 하나의 렌즈를 광축 방향으로 이동시켜 오토 포커스(AF) 기능을 제공하거나, 오토 포커스(AF) 및 줌(zoom) 기능을 제공할 수 있다. 상기 렌즈 모듈(1000)은 2개 이상의 렌즈 배럴을 포함할 수 있다. 상기 2개 이상의 렌즈 베럴 중 적어도 하나는 고정되며, 적어도 다른 하나는 이동될 수 있다. 상기 복수의 렌즈 배럴(100,200) 각각은 적어도 하나의 렌즈(11,21)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 렌즈 배럴(100,200)은 제1렌즈 배럴(100)과 상기 제1렌즈 배럴(100) 내부에 수납되는 제2렌즈 배럴(200)를 포함할 수 있다. 상기 제1렌즈 배럴(100)과 제2렌즈 배럴(200) 중 어느 하나는 고정되며, 다른 하나는 이동이 가능하게 결합될 수 있다. 예컨대, 상기 제1렌즈 배럴(100)은 고정되며, 상기 제2렌즈 배럴(200)은 광축(X) 방향으로 이동이 가능하게 결합될 수 있다.
상기 제1렌즈 배럴(100)은 반사 모듈(2000)과 상기 제2렌즈 배럴(200) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2렌즈 배럴(200)은 상기 제1렌즈 배럴(100)과 센서 모듈(550) 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2렌즈 배럴(200)의 센서 측에 서브 반사 부재(미도시)가 더 배치된 경우, 제2렌즈 배럴(200)은 상기 제1렌즈 배럴(100)과 서브 반사 부재 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 3개 이상의 렌즈 배럴이 배치된 경우, 1개 또는 2개의 렌즈 배럴은 고정되며, 다른 하나는 이동될 수 있다.
상기 제1렌즈 배럴(100)은 내부에 수납부(190) 및 적어도 하나의 렌즈(11)를 갖는 제1홀더(110)를 포함할 수 있다. 상기 제1몸체(110)는 반사 모듈(2000)을 향해 돌출된 제1돌출부(101), 센서측을 향해 돌출된 제2돌출부(102)를 포함할 수 있다. 상기 제1돌출부(101)는 상기 반사 부재(2410)의 출사면과 대향되며, 상기 반사 모듈(200)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 제2돌출부(102)는 상기 수납부(190)를 향해 돌출될 수 있으며, 상기 제2렌즈 배럴(200)의 제2홀더(210)와 대향될 수 있다. 상기 제1홀더(110)는 제1 및 제2돌출부(101,102)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 제1돌출부(101) 및 상기 제2돌출부(102) 중 어느 하나 또는 모두는 내부에 적어도 하나의 렌즈를 구비할 수 있다.
상기 제1홀더(110)는 상부가 개방된 수납부(190)의 일측에 제1측면부(111), 타측에 제2측면부(121), 바닥부(131) 및 후면부(141)를 포함하며, 상기 제1측면부(111)와 제2측면부(121)는 상기 제2렌즈 배럴가 배치된 수납부(190)의 양측에서 서로 대면하며, 상기 바닥부(131)는 상기 수납부(190)의 바닥에 배치되며, 상기 후면부(141)는 내부에 투과홀(145)을 갖고 상기 제1,2측면부(111,121)의 센서측 단부와 연결될 수 있다. 상기 후면부(141)는 상기 제1,2측면부(111,121) 사이의 물체측을 지지하는 제3측면부일 수 있다.
상기 제1홀더(110)는 제1,2측면부(111,121), 바닥부(131) 및 후면부(141)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 제1홀더(110)는 플라스틱 같은 수지 재질로 형성될 수 있으며, 사출 성형시 수납부(190), 제1,2측면부(111,121), 바닥부(131), 및 후면부(141)를 함께 형성할 수 있다.
도 6 및 도 7과 같이, 상기 제1홀더(110)의 전면부에 배치된 상기 제1돌출부(101)는 상부 또는/및 하부가 평평한 플랫부(F1,F2)를 구비할 수 있으며, 상기 플랫부(F1,F2)는 내부의 렌즈(11)의 상부 또는/및 하부가 커팅된 비 원형 형상일 수 있다. 여기서, 상기 제1돌출부(101)의 상부 및 하부는 광축과 직교되는 Z축 방향의 양단부일 수 있다. 상기 플랫부(F1,F2)는 상기 렌즈 모듈(1000)의 높이 또는 상기 카메라 모듈(10)의 두께를 낮추어 줄 수 있다.
도 7 및 도 11과 같이, 상기 제1홀더(110)의 제1측면부(111)는 상기 수납부(190)와 연결되는 결합 홀(115)을 구비하며, 외측에 제1구동부(150)의 일부가 수납되는 수납 영역(113)을 포함할 수 있다. 상기 수납 영역(113)은 상기 제1측면부(111)의 외측보다 내측으로 함몰되며, 제1코일(51) 및 서브 기판(560)이 배치될 수 있다. 상기 제1측면부(111)의 외측에는 기둥 형태의 결합 돌기가 배치되어, 서브 기판(560)의 홀과 형합될 수 있다.
상기 가이드 리브(123)는 상기 제2측면부(121)의 내측에서 제1측면부(111)를 향해 복수개가 돌출되며, 광축과 직교하는 축 방향으로 교대로 배열될 수 있다. 상기 가이드 리브(123)는 복수개가 상기 제2홀더(210)의 제2측부(214)와 대향되게 배치될 수 있다. 상기 제2측면부(121)는 외측에 수납 영역이 배치되며, 상기 수납 영역에는 상기 반사 모듈(1000)의 외측으로 연장되는 연장 기판(554)의 일부가 배치되거나 커버(400)의 제2측벽(421)이 배치될 수 있다. 여기서, 상기 센서 모듈(550)의 상기 연장 기판(554)은 커넥터 기판(556)과 연결될 수 있으며, 보강재 등이 내측 또는/및 외측에 더 배치될 수 있다. 상기 제2측면부(121)의 외측에는 기둥 형태의 결합 돌기가 배치되어, 상기 연장 기판(554)의 홀과 형합될 수 있다.
상기 제1홀더(110)의 바닥부(131)는 상기 제1측면부(111)에 인접한 영역에서 상기 제1측면부(111)의 내측을 따라 전면부(즉, 물체측)에서 후면부(141)에 인접한 영역까지 연장되는 가이드홀(135)을 구비할 수 있다. 도 11과 같이, 상기 가이드홀(135)은 상기 제1홀더(110)의 사출 성형시 성형 틀이 분리되는 공간일 수 있으며, 상기 가이드홀(135)을 통해 인접한 볼 베어링(B3,B4)이 구속되는 지를 체크할 수 있다.
상기 후면부(141)는 상기 제1홀더(110)에서 센서 모듈(550)에 인접한 부분으로서, 내부에 투과홀(145)를 구비하여, 광학 필터(559)가 결합될 수 있다. 상기 광학 필터(559)는 적외선 필터, 커버 글래스 등의 광학적 필터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 광학 필터(559)는 설정된 파장 대역의 광을 통과시키고, 이와 다른 파장 대역의 광을 필터링할 수 있다. 상기 광학 필터(556)가 적외선 필터를 포함할 경우 외부 광으로부터 방출되는 복사열이 상기 이미지 센서에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 상기 광학 필터(556)는 가시광선을 투과할 수 있고 적외선을 반사시킬 수 있다.
상기 센싱 모듈(550)은 메인 기판(552), 상기 메인 기판(552)의 일단으로부터 광축 방향으로 연장되는 연장 기판(554)을 포함하며, 상기 연장 기판(554)의 일 영역에는 커넥터 기판(556)이 결합될 수 있다. 상기 연장 기판(554)와 대면하는 영역에는 서브 기판(560)이 배치되며, 상기 서브 기판(560)은 제1구동부(150)에 전원을 공급하거나 제어하는 드라이버를 구비할 수 있다.
상기 센싱 모듈(550)은 상기 메인 기판(552)의 내측에 배치된 이미지 센서(551)를 포함하며, 상기 이미지 센서(551)는 상기 제1,2렌즈 배럴(100,200)의 렌즈(11,21)과 광축 방향으로 정렬될 수 있다. 상기 이미지 센서(551)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등을 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(551)는 입사되는 광을 전기적으로 신호로 변환할 수 있다.
상기 메인 기판(552)의 외측에는 강성을 보강하기 위한 보강재가 배치될 수 있다. 상기 센서 모듈(550)은 상기 메인 기판(552)의 내측 둘레에 배치된 센서 베이스(558) 및 상기 센서 베이스(558)의 내측에 커버 글라스(556)를 포함할 수 있다. 상기 센서 베이스(558)는 상기 이미지 센서(552)의 주변을 보호하며, 상기 제1렌즈 배럴(110)의 후면부(141)와 대면할 수 있다. 상기 커버 글라스(556)는 상기 광학 필터(559)과 이미지 센서(551) 사이에 배치되며, 상기 이미지 센서(551)의 상부를 보호하며 이미지 센서(551)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
상기 메인 기판(552)은 경성 인쇄회로기판(Rigid PCB), 연성 인쇄회로기판(Flexible PCB), 경연성 인쇄회로기판(Rigid Flexible PCB) 등 전기적으로 연결될 수 있는 배선패턴이 있는 회로기판을 포함할 수 있다.
도 2, 도 9 내지 도 11을 참조하면, 상기 제2렌즈 배럴(200)은 적어도 하나의 렌즈(21)를 갖는 제2홀더(210)를 포함할 수 있다. 상기 제2렌즈 배럴(200)은 상기 제1렌즈 배럴(100)의 수납부(190) 내에 수납될 수 있다. 상기 제2렌즈 배럴(200)는 바닥부(131) 상에 배치되고, 제1홀더(110)의 제1측면부(111), 제2측면부(121), 및 후면부(141)의 내측에 배치될 수 있다.
상기 제2홀더(210)는 광축과 직교되는 제2방향(Y)으로 연장되는 제1측부(213) 및 제2측부(214)를 포함할 수 있으며, 상기 제1측부(213)는 내부 렌즈(21)를 기준으로 제1측면부(211) 방향으로 돌출되며, 상기 제2측부(214)는 상기 렌즈(21)를 기준으로 제2측면부(121) 방향으로 돌출될 수 있다. 상기 제1측부(213)는 센서측 또는 후면부(141)를 향해 돌출된 제1연장부(212)를 포함할 수 있다. 상기 제1연장부(212)의 외측은 제1측면부(111)와 대향되며, 내측은 제2측면부(121)와 대향될 수 있다. 상기 제1연장부(212)의 센서측 면은 상기 제2측부(214)의 센서측 면보다 더 센서 측을 향해 돌출될 수 있다.
상기 제1홀더(110)와 상기 제2홀더(210) 사이의 영역 중에서 서로 대면하는 적어도 한 영역에 제1구동부(150)가 배치될 수 있다. 상기 제1구동부(150)는 상기 제2홀더(210)의 제1측부(213)와 상기 제1홀더(110)의 제1측면부(111) 사이 및 내측에 배치될 수 있다. 상기 제1구동부(150)는 서로 대향되는 제1코일(51) 및 제1자석(52)를 포함할 수 있다. 상기 제1구동부(150)에서 상기 제1코일(51)는 상기 제1홀더(110)의 제1측면부(111)에 장착된 고정자일 수 있다. 상기 제1자석(52)은 상기 제2홀더(210)의 제1측부(121)에 장착된 가동자일 수 있다. 반대로, 상기 자석은 고정자이고, 상기 코일은 가동자일 수 있다.
상기 제1코일(51) 및 제1자석(52) 사이에 발생되는 전자기력에 의해 상기 제1렌즈 배럴(100) 내에서 상기 제2렌즈 배럴(200)을 광축(X) 방향으로 이동시켜 줄 수 있다. 상기 제1구동부(150)는 상기 제1홀더(110) 내에서 상기 제2홀더(210)를 광축(X) 방향으로 이동시켜 줄 수 있다. 상기 렌즈 모듈(1000)은 상기 제1구동부(150)를 제어하여 이미지 센서(551)와 렌즈(11,21) 사이의 간격을 자동 조절하여 렌즈(11,21)의 초점거리를 정렬하는 오토 포커스(autofocus, AF) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 렌즈 모듈(1000)은 상기 제1구동부(150)를 제어하여 줌 렌즈(zoom lens)를 통해 원거리의 피사체의 배율을 증가 또는 감소시켜 촬영하는 줌 업(zoom up) 또는 줌 아웃(zoom out)의 줌(zooming) 기능을 수행할 수 있다.
도 10, 도 11 및 도 14와 같이, 상기 제1구동부(150)는 상기 제1코일(51)의 외측면들 중에서 적어도 두 외측면에 배치된 제1요크(53)를 포함할 수 있다. 상기 제1코일(51), 제1자석(52) 및 제1요크(53)는 제2방향(Y축)으로 중첩될 수 있다. 상기 제1요크(53)는 상기 제1코일(51) 및 상기 제1자석(52)과 제2방향(Y축)으로 중첩된 제1요크부(53A)와, 상기 제1코일(51)과 제3방향(Z축)으로 중첩된 제2요크부(53B)를 포함할 수 있다.
상기 제2요크부(53B)는 상기 제1요크부(53A)의 상단에서 상기 제1코일(51)의 상면 방향 또는 제2렌즈 배럴(200)을 향해 절곡될 수 있다. 상기 제2요크부(53B)는 상기 제1자석(52)와 제3방향(Z축)으로 중첩되지 않을 수 있다. 상기 제2요크부(53)는 커버(400)의 플레이트(401)의 내측 홈(402)에 수납될 수 있어, 플레이트(401)의 두께가 증가되거나 돌출되는 구조를 방지할 수 있고, 또한 커버(400)와 덮개(500)의 결합이 복잡하지 않을 수 있다.
상기 제1 구동부(150)에서 제1자석(52)의 착자 방식은 수직 착자 방식일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1자석(52)의 N극과 S극은 모두 상기 제1코일(51)과 마주하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1코일(51)에서 전류가 지면에서 수직한 제3 방향(z축 방향)으로 흐르는 영역에 대응하도록 제1자석(52)의 N극 및 S극이 각각 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1 구동부(150)의 N극에서 제2 방향(y축)에 반대 방향으로 자력이 가해지고(자력의 방향은 도시된 방향의 양의 방향 또는 음의 방향일 수 있음), N극에 대응하는 상기 제1코일(51) 영역에서 제3 방향(z축)으로 전류가 흐르면 플레밍의 왼손 법칙에 따라 제1 방향(x축 방향)으로 전자기력이 작용할 수 있다. 또한, 상기 제1 구동부(150)의 S극에서 제2 방향(y축 방향)으로 자력이 가해지고, S극에 대응하는 상기 제1코일(51)에서 지면에 수직한 제3 방향(z축 방향)으로 전류가 흐르면 플레밍의 왼손 법칙에 따라 제1 방향(x축 방향)으로 전자기력이 작용할 수 있다.
이때, 상기 제1 구동부(150)에서 상기 제1코일(51)은 고정된 상태이므로, 상기 제1자석(52)이 배치된 상기 제2홀더(210)를 갖는 상기 제2 렌즈 배럴(200)은 전류 방향에 따른 전자기력에 의해 광축 방향(x축, 제1 방향)으로 물체측 또는 센서측(전/후)으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 렌즈 모듈(2000)는 오토 포커싱(AF) 동작 시 렌즈의 디센터(decenter) 또는 틸트(tilt) 현상이 발생하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 따라서, 발명의 실시예는 렌즈들 사이의 얼라인(align) 특성을 향상시킬 수 있어 화각이 변화하거나 초점 이탈 발생을 방지할 수 있고, 이로 인해 향상된 화질 및 해상력을 가질 수 있다.
여기서, 서브 기판(560)은 상기 제1요크(53)와 상기 제1코일(51) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1코일(51)는 상기 서브 기판(560) 상에 배치되며, 상기 서브 기판(560)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 서브 기판(560)에는 위치 검출을 위한 홀 센서(55)를 포함할 수 있다. 상기 서브 기판(560)의 외측에는 보강재(562)가 배치되어, 플렉시블 재질의 서브 기판(560)의 외측 강성을 강화시켜 줄 수 있다. 상기 제1요크(53)는 상기 보강재(562) 또는 서브 기판(560)의 외 측면 및 상단 위에 배치될 수 있다. 상기 제1요크(53)의 하단은 상기 제3,4볼 베어링(B3,B4)의 상단을 지나는 수평한 직선보다 위에 배치될 수 있다. 상기 서브 기판(560)은 센서 모듈(550)의 메인 기판(552)에 연결될 수 있다.
상기 제2홀더(210)는 상기 제2렌즈 배럴(200)의 이동을 제한하기 위해 스톱 돌기(P1,P2)를 구비할 수 있다. 제1스톱 돌기(P1)는 상기 제1측부(113)의 센서측 면에 돌출되며, 제2스톱 돌기(P2)는 제2측부(114)의 센서측 면에 돌출될 수 있다. 상기 제1스톱 돌기(P1)는 상기 제2스톱 돌기(P2)보다 센서 측에 더 가깝게 위치할 수 있다. 상기 제1스톱 돌기(P1)와 상기 제2스톱 돌기(P2)는 상기 제2홀더(210)가 광축 방향으로 이동할 때, 제2홀더(210)의 이동 거리를 제한하고 보호할 수 있다.
상기 제1스톱 돌기(P1)와 상기 제2스톱 돌기(P2) 각각은 제3방향(Z)으로 복수개가 정렬될 수 있어, 상기 제2홀더(210)가 이동할 때, 스톱 돌기(P1,P2)들에 의해 균형이 틀어지는 문제를 방지할 수 있다.
도 10 및 도 11과 같이, 상기 제2홀더(210)에 있어서, 상기 제1측부(213)의 외벽에는 제1자석(52)이 삽입되는 안착부(209)를 가지며, 상기 제1자석(52)은 내부에 부착되며, 그 둘레에 가이드 턱들이 배치되어, 상기 가이드 턱들은 상기 제1자석(52)의 삽입을 가이드할 수 있다. 상기 제1자석(52)은 접착제로 접착되거나, 별도의 구조물에 의해 고정될 수 있다.
상기 제2홀더(210)는 상기 제1측부(213)의 외측 상부에 물체측 및 센서측에 제1가이드 홈(G1) 및 제2 가이드 홈(G2)을 가지며, 외측 하부에 물체측 및 센서측에 제3 가이드 홈(G3) 및 제4 가이드 홈(G4)을 구비할 수 있다. 상기 제1가이드 홈(G1)과 상기 제2 가이드 홈(G3)은 광축(X) 방향으로 이격되며, 상기 제3가이드 홈(G3)과 상기 제4가이드 홈(G4)은 광축(X) 방향으로 이격될 수 있다. 상기 제1,2가이드 홈(G1,G2)과 상기 제3,4가이드 홈(G3,G4)은 제3방향으로 이격되며, 상기 제1자석(52)의 제3방향(Z)의 폭보다 큰 간격으로 이격될 수 있다.
상기 제1 내지 제4가이드 홈(G1,G2,G3,G4) 각각에는 볼 베어링(B1,B2,B3,B4)이 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 가이드 홈(G1,G2)의 단면 형상은 서로 동일하며, 상기 제3 및 제4가이드 홈(G3,G4)의 단면 형상은 서로 동일할 수 있다. 상기 제1 및 제2 가이드 홈(G1,G2)의 단면 형상과 상기 제3 및 제4가이드 홈(G3,G4)의 단면 형상은 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 가이드 홈(G1,G2)의 단면 형상은 반구형 또는 뿔 형상일 수 있으며, 상기 제3 및 제4가이드 홈(G3,G4)의 단면 형상은 다각형 형상 예컨대, 사각형 형상일 수 있다.
상기 볼 베어링(B1,B2,B3,B4)은 외측에 상기 제1코일(51)과 대향될 수 있으며, 내벽(81,83)은 상기 볼 베어링(B1,B2,B3,B4)와 상기 제1코일(51) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1,2가이드 홈(G1,G2)은 외측이 개방되며, 제1,2볼 베어링(B1,B2)의 상측, 내측 및 하측을 커버하며, 상기 제3,4가이드 홈(G3,G4)는 상기 제3,4볼 베어링(B3,B4)의 내측 및 하측을 커버하고 외측 및 상측은 개방될 수 있다. 여기서, 상기 상측과 하측은 서로 반대측 방향이며, 상기 외측과 내측은 서로 반대측 방향이다.
상기 제1 및 제2 가이드 홈(G1,G2)은 제1,2가이드부(71,72)의 적어도 한 내측 예컨대, 제1측면부(111) 방향이 개방되며, 상기 제3 및 제4가이드 홈(G3,G4)는 가이드부(73,74)의 적어도 2측면 예컨대, 제1측면부(111)와 상부 방향이 개방될 수 있다. 도 11과 같이, 상기 제1 및 제2가이드 홈(G1,G2), 상기 제3,4가이드 홈(G3,G4)은 제3방향으로 제1자석(52)와 중첩될 수 있다. 상기 볼 베어링(B1,B2,B3,B4)는 제3방향(Z)으로 제1자석(52)와 중첩될 수 있다.
여기서, 상기 제1홀더(110)의 제1측면부(111)의 내벽은 상기 제2홀더(210)의 외벽과 대면하며, 상기 제1,2가이드 홈(G1,G2)의 외측을 커버하며, 제1,2볼 베어링(B1,B2)와 접촉되는 상부 내벽(81)과, 상기 제3,4가이드 홈(G3,G4)의 외측을 커버하며, 상기 제3,4볼 베어링(B3,B4)의 외측 단과 접촉되는 하부 내벽(83)을 포함할 수 있다. 상기 하부 내벽(83)은 상기 제3,4가이드 홈(G3,G4)의 상부를 커버할 수 있도록 단차부(83A)를 포함할 수 있으며, 상기 단차부(83A)는 상기 제3,4볼 베어링(B3,B4) 각각의 상단과 접촉될 수 있다. 즉, 상기 상부 내벽(81)은 제1,2볼 베어링(B1,B2)과 한 지점에서 접촉되며, 상기 하부 내벽(83)은 제3,4볼 베어링(B3,B4)의 서로 다른 두 지점에서 접촉된다.
상기 제1,2가이드 홈(G1,G2)과 상기 제3,4가이드 홈(G3,G4)은 상기 제1자석(52)를 기준을 비 대칭 형상일 수 있다. 상기 제1자석(52)보다 낮은 위치에 배치된 상기 볼 베어링(B3,B4)과 상기 제1자석(52)보다 높은 위치에 배치된 상기 볼 베어링(B1,B2)의 접점 개수가 서로 다를 수 있으며, 예컨대 낮은 위치의 볼 베어링(B3,B4)들의 접점 개수가 더 많을 수 있다.
상기 상부 및 하부 내벽(81,83)은 광축(X) 방향으로 긴 길이로 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 제2렌즈 배럴(200)의 광축(X) 방향의 최대 길이와 같거나 큰 길이로 제공될 수 있다. 상기 단차부(83A)는 상기 하부 내벽(83)의 길이와 같은 길이로 형성될 수 있다. 상기 하부 내벽(83)은 광축(X) 방향으로 긴 길이를 갖는 레일 형태로 제공될 수 있다.
상기 제1,2가이드 홈(G1,G2) 각각은 상기 제2렌즈 배럴(200)의 광축(X) 방향의 길이의 1/2 미만 또는 1/3 이하의 길이로 형성될 수 있다. 상기 제3,4가이드 홈(G3,G4)은 상기 제1,2가이드 홈(G1,G2) 각각의 길이와 대응되거나 동일한 길이를 가질 수 있으며, 상기 제2렌즈 배럴(200)의 광축 방향의 길이의 1/2 미만 또는 1/3 이하의 길이로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 단차부(83A)는 제3,4가이드부(73,74)의 상부에 오목한 오목부(76)를 향해 연장되며, 상기 제1자석(52)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 제1자석(52)의 외면은 상기 제1측면부(111)의 내벽보다 더 외측으로 연장되어, 상기 결합 홀(115) 내부로 돌출될 수 있다.
도 12의 (a)(b)와 같이, 상기 하부 내벽(83)의 내면(83a)과 상기 제3,4가이드부(73,74) 사이의 간격(D2)은 상기 상부 내벽(81)의 내면(81a)과 상기 제1,2가이드부(71,72) 사이의 간격(D1) 보다 작을 수 있다. 상기 간격(D2)는 0.15mm 이하 예컨대, 0.07mm 내지 0.15mm의 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 큰 경우 하부 홈(G3,G4)에 위치한 볼 베어링(B3,B4)의 구속력이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 작으면 조립 불량이 발생될 수 있다.
여기서, 상기 제1,2가이드부(71,72)의 외면은 상기 제1,2볼 베어링(B1,B2)의 상/하측에 배치되며, 상기 제1,2볼 베어링(B1,B2)의 중심에 수직한 직선(BC1)보다 더 외측으로 연장되어, 상기 제1,2볼 베어링(B1,B2)을 효과적으로 구속시켜 줄 수 있다. 상기 제3,4가이드부(73,74)의 외면은 제3,4볼 베어링(B3,B4)의 하측에 배치되며, 상기 제3,4볼 베어링(B3,B4)의 중심에 수직한 직선(BC2)보다 더 외측으로 연장되어, 상기 제3,4볼 베어링(B3,B4)을 더 효과적으로 구속시켜 줄 수 있다. 상기 볼 베어링(B1,B2,B3,B4)은 서로 동일한 사이즈이거나, 상부 볼 베어링이 하부 볼 베어링보다 클 수 있다. 여기서, 상기 각 가이드부(71,72,73,74)는 볼 베어링(B1,B2,B3,B4) 각각에 수직한 중심 선(BC1,BC2)보다 더 내측에 배치됨으로써, 볼 베어링(B1,B2,B3,B4) 각각에 대한 수평 방향(Y)으로의 구속을 개선시켜 줄 수 있다.
또한 상기 제3,4가이드부(73,74)는 하부 내벽(83)의 단차부(83A)와 수직하게 중첩됨으로써, 제3,4볼 베어링(B3,B4)에 대해 상/하 방향(Z)으로 구속시켜 줄 수 있다. 상기 단차부(83A)와 가이드부(73,74)의 상단 사이는 소정의 간격(D3)에 의해 이격될 수 있으며, 상기 간격(D2)보다 클 수 있으며, 2mm 이하일 수 있다.
상기 제1 내지 제4볼 베어링(B1,B2,B3,B4) 각각은 가이드 홈(G1,G2,G3,G4)을 따라 광축(X) 방향으로 이동이 가능하며, 제2렌즈 배럴(200)과 함께 광축 방향으로 이동될 수 있다. 이에 따라 상기 제1렌즈 배럴(100) 내부에 결합된 제2렌즈 배럴(200)이 광축 방향으로 이동되므로, 카메라 모듈(10)은 AF 또는 줌 기능을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 제1자석(52)과 제1요크(53) 사이의 인력은 상기 제2렌즈 배럴(200) 또는 제2몸체(210)를 수평 방향(Ph1)과 대각선 방향(P0)으로 끌어당기게 된다. 이에 따라 상기 제1내지 제4볼 베어링(B1,B2,B3,B4)은 수평 방향(Ph1)과 대각선 방향(P0)의 인력에 의해 접촉된 상태에서 이동될 수 있다. 상기 제1요크(53)는 풀링 자성체일 수 있다.
상기 제3,4가이드부(73,74)는 상기 제1,2가이드부(71,72)와 다른 형상 예컨대, 비대칭 형상이며, 상기 하부 내벽(83)은 상기 상부 내벽(81)과 다른 형상 예컨대, 비대칭 형상일 수 있다. 상기 제3,4가이드부(73,74)의 내측 형상은 상기 제1요크(53)의 내측 형상과 대응되도록 절곡된 형상을 가질 수 있다. 이에 따라 상기 제1,2볼 베어링(B1,B2)은 외주면 중에서 주변 구조물과 3점 접촉된 상태로 이동될 수 있고, 상기 제3,4볼 베어링(B3,B4)은 외주면 중에서 주변 구조물과 4점 접촉된 상태로 이동될 수 있다. 상기 주변 구조물은 가이드부(71,72,73,74)의 홈(G1,G2,G3,G4) 및 내벽(81,83)들이다.
상기 제1요크(53)는 상기 제1자석(52)과의 사이에 인력을 발생시켜 상기 제1자석(52)이 배치된 상기 제2홀더(210)를 갖는 상기 제2 렌즈 배럴(200)이 설정된 위치로부터 이탈되지 않도록 할 수 있다. 또한, 상기 제1요크(53)은 상기 제1홀더(110)와 상기 제1 홀더(210) 사이에 배치된 볼 베어링(B1,B2,B3,B4)들이 상기 주변 구조물과 점 접촉을 효과적으로 유지할 수 있도록 할 수 있다.
도 13의 (a)-(d)를 참조하면, 도 13의 (a)와 같이, 제1홀더(110)는 상기 볼 베어링(B1,B2,B3,B4)에 안착되는 영역의 치수를 측정하기 위해, 각 측면부에 센싱 홀(H11,H12,H14,H13)들을 배치할 수 있다. 예컨대, 도 13의 (b)와 같이, 상기 제1홀더(110)의 제1측면부(121)의 광축 방향으로 서로 이격된 센싱 홀(H11,H12)가 배치될 수 있으며, 도 13의 (c)와 같이, 후면부에는 투과홀(145)의 일측에 센싱 홀(H14)가 배치되며, 도 13의 (d)와 같이 전면부 측 제1돌출부(101)의 일측에는 센싱 홀(H13)이 배치될 수 있다. 상기 센싱 홀(H11,H12,H13,H14)는 각 측 방향에서 상기 볼 베어링(B1,B2,B3,B4)의 예컨대, 제3,4볼 베어링(B3,B4)과 대향되며, 제3,4볼 베어링(B3,B4)가 안착되는 치수를 측정할 수 있고 구속되는 지를 체크할 수 있다.
상기 커버(400)는 도 15 내지 도 18를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 커버(400)는 상부 벽(410), 제1측벽(411) 및 제2측벽(421)을 포함하며, 상기 상부 벽(410)에는 내부에 관통 홀(401) 및 상기 관통홀(401) 주변에 복수의 돌기(403)가 배치된다. 도 16 및 도 19와 같이, 상기 관통홀(401)은 상기 커버(400)를 통해 상기 제2렌즈 배럴(200)의 마크부(91)를 통해 틸트 여부를 체크할 수 있다. 상기 마크부(91)는 상기 제2렌즈 배럴(200)의 틸트 여부 및 결합 불량을 체크할 수 있는 정렬 기준이 될 수 있으며, 광축(X) 방향으로 복수의 홈들 또는 복수의 돌기를 포함할 수 있다.
상기 커버(400)의 상부 벽(410)의 상면에는 접착 필름(405)이 배치되어, 덮개(500)와 접착될 수 있고, 상기 복수의 돌기(403)는 상기 관통홀(401)의 둘레를 따라 각각 배치되며 상기 덮개(500)의 홈(미도시)과 형합될 수 있다.
상기 커버(400)의 제1측벽(411)과 제2측벽(421)은 서로 대향되며, 상기 제1홀더(110)의 제1측면부(111)와 제2측면부(121) 외측을 커버하도록 배치될 수 있다. 상기 제1측벽(411) 및 상기 제2측벽(421)의 하단은 상기 제1렌즈 배럴(100)의 외측 상면에 위치될 수 있다. 상기 커버(400)는 상기 제1측벽(411)과 상기 제2측벽(421) 사이의 영역은 광축 방향으로 개방될 수 있다.
상기 커버(400)는 적어도 일부가 상기 제1홀더(110)의 어느 한 측면부의 외측 및 내측에 결합될 수 있으며, 다른 일부가 상기 제2홀더(210)의 적어도 한 측부의 상면 또는/및 외측을 지지할 수 있다.
상기 커버(400)는 상기 상부 벽(410)의 하부 및 상기 제2측벽(421)의 내측에 돌출된 걸림 돌기(452) 및 누름 돌기(455)를 포함할 수 있다. 상기 걸림 돌기(452)는 광축(X) 방향으로 복수로 배열되며, 상기 제1홀더(110)의 제2측면부(121)의 내측에 배치된 가이드 리브(123)들 사이의 걸림 홈(124)들 각각에 삽입될 수 있다. 이에 따라 커버(400)는 상기 제1홀더(110)와 가이드 리브(123) 및 걸림 돌기(452)들의 결합으로 광축(X) 방향으로의 유동이 억제될 수 있다.
상기 커버(400)의 누름 돌기(455)는 상기 제2홀더(210)의 제2측부(214) 상에 배치될 수 있다. 상기 누름 돌기(455)는 광축 방향으로 복수로 배치되며, 상기 걸림 돌기(452)들 각각으로부터 연장될 수 있다. 상기 누름돌기(455)는 상기 제2홀더(210)의 제2측부(214) 상면을 눌러줄 수 있다. 상기 커버(400)의 누름 돌기(455)들 각각의 외측 즉, 상기 제2걸림 돌기(452)의 내측 단부(453)는 상기 제2홀더(210)의 제2측부(214)의 외측과 대면하며, 수평 방향으로의 이동을 제한시켜 줄 수 있다. 상기 내측 단부(453)와 상기 걸림 돌기(452)는 지지 프레임(451)에 의해 연결될 수 있다. 상기 지지 프레임(451)은 상기 가이드 리브(123)의 내측 및 상기 제2홀더(210)의 제2측부(214) 외측에 배치될 수 있다.
도 20 및 도 21은 실시예 및 비교예에 따른 렌즈 모듈의 구동부를 설명하기 위한 도면이다. 도 20 및 도 21 각각의 (b) 그래프에서 X축은 상기 제2 렌즈 배럴(200)의 이동 거리(d, mm)를 의미하고, Y축은 단위 전류당 힘(mN/mA)을 의미한다.
발명의 실시예에 따른 제1구동부(150)에서 상기 제1코일(51), 제1자석(52) 및 제1요크(53)는 제2방향(Y축)으로 중첩될 수 있다. 상기 제1요크(53)는 상기 제1코일(51)과 제1자석(52)과 제2방향으로 중첩된 제1요크부(53A)와, 상기 제1코일(51)과 제3방향(Z축)으로 중첩된 제2요크부(53B)를 포함할 수 있다. 상기 제2요크부(53B)는 상기 제1요크부(53A)의 상단에서 상기 제1코일(51)의 상면 방향 또는 제2렌즈 배럴(200)을 향해 절곡될 수 있다. 상기 제2요크부(53B)는 상기 제1자석(52)와 제3방향(Z축)으로 중첩되지 않을 수 있다. 상기 제2요크부(53)는 커버(400)의 플레이트(401)의 내측 홈(402)에 수납될 수 있어, 플레이트(401)의 두께가 증가되거나 돌출되는 구조를 방지할 수 있고, 또한 커버(400)와 덮개(500)의 결합이 복잡하지 않을 수 있다. 이때, 상기 제1요크(53)의 길이 또는 면적을 후술할 비교예의 요크(54)보다 제2요크부(53B)를 더 배치하여, 상기 제1요크(53)의 중심이 상기 제1코일(51)의 중심 및 상기 제1자석(52)의 중심보다 상부에 배치되도록 형성하였다. 이후, 상기 제1자석(53)과 상기 제1요크(53) 사이에 발생하는 인력을 측정하였다.
비교예는 요크(54)가 코일(51A) 외측에만 배치하고 있다. 비교 예의 요크(54)의 중심이 코일(51A)의 중심 및 자석(51A)의 중심과 동일 평면 사에 배치될 수 있다. 이때의 비교 예의 자석(52A)과 요크(54) 사이에 발생하는 인력을 측정하였다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 발명의 실시예에 따른 상기 제1자석(52)과 상기 제1요크(52) 사이에 인력과 비교 예의 구동부에 의해 인력이 발생하는 것을 알 수 있다. 여기서, 비교예는 코일(51A)와 대면하는 자석(52A)과 상기 요크(54) 사이에 제1 방향(x축 방향)으로 인력이 발생하는 것을 알 수 있다. 반면, 발명의 실시예에 따른 제1 구동부(150)는 상기 제1자석(52)과 제1요크(53) 사이에 제1 방향(x축 방향) 뿐만 아니라 제1,3 방향 사이의 방향 즉, 대각선 방향(P0)으로 인력이 발생하는 것을 알 수 있다. 즉, 비교예의 경우 수평 방향으로 인력이 발생하는 반면, 실시예의 경우 도 12와 같이 수평 방향(Ph1) 및 대각선 방향(P0)으로 인력이 발생하는 것을 알 수 있다. 이에 따라 도 20의 (b)에서의 비교 예의 구동부에 의한 인력은 1.79mN이며, 발명의 구동부에 의한 인력은 4.2mN으로서, 비교 예보다 2배 이상 높게 나타남을 알 수 있다.
이에 따라, 인가되는 구동력으로 상기 제2 렌즈 배럴(200)를 제1렌즈 배럴(100)를 기준으로 효과적으로 이동시킬 수 있으며, 따라서, 상기 제1 내지 제4 가이드부(71,72,73,74)의 레일에 대한 치수, 형태 등의 대한 자유도가 향상될 수 있고, 상기 제1 내지 제4 가이드부(71,72,73,74)에 대한 산포를 감소시킬 수 있어, 전체적인 제조 불량을 방지할 수 있다.
도 22 및 도 23은 발명과 실시 예에 따른 요크 형상과 끌어당기는 힘에 따른 시간(x축, s)과 이동 길이(y축, mm)를 비교한 도면이다.
도 22는 발명의 실시 예에 따른 제1요크에 따른 인력 차이를 비교하기로 한다. 도 22의 (a)와 같이, 제2렌즈 배럴(200)의 총 무게가 0.3mg(3mN)인 경우, 상기 제1요크(53)의 형상을 제1,2요크부(53A,53B)를 갖는 형상으로 변경함으로써, 제1요크(53)가 제2렌즈 배럴(200)을 끌어당기는 힘이 예컨대, 3.9mN이 되었을 때(제2렌즈 배럴 무게의 약 1.3배)부터 구동 안정성이 확보됨을 알 수 있다. 즉, 안정화 구간이 0.03초부터 진입하게 되어, 제2렌즈 배럴(200)이 Z축 방향으로 이탈없이 구동될 수 있다.
도 22의 (b)와 같이, 제2렌즈 배럴(200)의 총 무게가 0.3mg(3mN)인 경우, 상기 제1요크(53)의 형상을 제1,2요크부(53A,53B)를 갖는 형상으로 변경함으로써, 제1요크(53)가 제2렌즈 배럴(200)을 끌어당기는 힘이 예컨대, 4.2mN이 되었을 때(제2렌즈 배럴 무게의 약 1.4배), 안정화 구간에 흔들림이 줄어드는 것을 알 수 있다. 즉, 안정화 구간이 0.03초 이후에는 3.9mN일 때(도 22의 a)와 4.2mN(도 22의 b)일 때, 제1요크(53)이 끌어당기는 힘의 차이는 없음을 알 수 있다. 발명의 실시 예는 제2렌즈 배럴의 무게보다 작은 인력에서도 안정적이며, 안정화시간을 최소로 유도할 수 있다.
도 23은 도 21의 (b)와 같은 구동부를 갖는 비교 예에 따른 요크에서의 인력 차이를 비교하기로 한다. 도 23의 (a)와 같이, 제2렌즈 배럴(즉, 이동 렌즈군)의 총 무게가 0.3mg(3mN)인 경우, 상기 요크(54)의 형상을 플랫한 형상인 경우, 요크(54)가 제2렌즈 배럴(200)의 무게보다 작은 힘(예: 2.7mN)으로 요크가 끌어당기면, 제2렌즈 배럴은 구동과 동시에 이탈되는 문제가 발생됨을 알 수 있다. 도 23의 (b)와 같이, 제2렌즈 배럴(200)의 총 무게가 0.3mg(3mN)보다 더 큰 인력(예: 3.3mN)으로 끌어당기면, 구동시 불안정한 노이즈가 발생하여, 0.25초부터 바닥 방향으로 제2렌즈 배럴이 이탈되는 문제가 발생됨을 알 수 있다.
도 24는 발명의 실시예에 개시된 카메라 모듈이 적용된 이동 단말기의 사시도이다.
도 24를 참조하면, 실시예에 따른 이동 단말기(3000)는 후면에 제공되는 카메라 모듈(10)을 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈(10)은 이미지 촬영 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(10)은 자동 초점(Auto focus), 줌(zoom) 기능 및 OIS 기능 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 카메라 모듈(10)은 촬영 모드 또는 화상 통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지 영상 이미지 또는 동영상의 화상 프레임을 처리할 수 있다. 처리된 화상 프레임은 상기 이동 단말기(3000)의 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있으며 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 이동 단말기(3000)의 전면에도 상기 카메라 모듈이 더 배치될 수 있다.
상기 카메라 모듈(10)은 제1 카메라 모듈(10A) 및 제2 카메라 모듈(10B)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 카메라 모듈(10A) 및 상기 제2 카메라 모듈(10B) 중 적어도 하나는 상술한 렌즈 모듈(1000) 및 반사 모듈(2000)를 포함하는 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라 모듈은 오토 포커스(AF) 기능과 함께 OIS 기능을 제공할 수 있다. 특히, 상기 카메라 모듈(10)에서 상기 제1 렌즈 배럴(100)은 고정된 위치에 배치되고, 상기 제2 렌즈 배럴(200)은 상기 제1렌즈 배럴(100) 내에서 광축 방향으로 이동 가능하게 제공되어, 상기 광학계의 전체 길이(TTL)는 일정할 수 있다. 따라서, 상기 카메라 모듈은 무한대(Infinity) 내지 근거리(약 30mm)에 위치한 피사체를 촬영할 경우, 상기 카메라 모듈 예컨대 광학계의 전체 길이가 증가하지 않고 촬영할 수 있어 컴팩트하게 제공될 수 있다.
또한, 상기 이동 단말기(3000)는 자동 초점 장치(3010)를 더 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(3010)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(3010)는 상기 카메라 모듈(10)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예컨대 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다. 상기 자동 초점 장치(3010)는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자를 포함하는 발광부와, 포토 다이오드와 같은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수광부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동 단말기(3000)는 플래쉬 모듈(3030)을 더 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(3030)은 내부에 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(3030)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다.
도 25는 발명의 실시예에 개시된 카메라 모듈이 적용된 차량의 사시도이다. 예를 들어, 도 25는 발명의 실시예에 개시된 카메라 모듈(10)이 적용된 차량운전 보조장치를 구비하는 차량의 외관도이다.
도 25를 참조하면, 실시예에 따른 차량(4000)은 동력원에 의해 회전하는 바퀴(4210, 4230) 및 카메라 모듈(4100)을 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈(4100)은 상기 차량의 전면, 후면, 측면, 상면 및 하면 중 적어도 하나의 방향을 향해 배치되어 정지 영상 이미지 또는 동영상의 화상 프레임을 처리할 수 있다. 이때, 상기 카메라 모듈(4100)은 상술한 렌즈 모듈(1000) 및 반사 모듈(2000)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 카메라 모듈은 AF 또는 줌 기능과 함께 OIS 기능을 제공할 수 있다.
이러한 상기 카메라 모듈(4100)은 상기 차량(4000)에 배치되어 다양한 정보를 제공할 수 있다. 일례로, 상기 카메라 모듈(4100)은 차량(4000)의 전방 영상 또는 주변 영상을 촬영할 수 있고 카메라 센서를 통해 영상 정보를 획득할 수 있다. 상기 카메라 모듈(4100)은 획득한 상기 영상 정보를 이용하여 차선 미식별 상황을 판단하고 미식별시 가상 차선에 대한 정보를 제공할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈(4100)은 상기 차량(4000)의 전방 영상을 획득할 수 있고, 프로세서(미도시)는 이러한 전방 영상에 포함된 오브젝트를 분석하여 영상 정보 제공할 수 있다.
또한, 상기 카메라 모듈(4100)이 촬영한 영상에 차선, 인접차량, 주행 방해물 및 간접도로 표시물에 해당하는 중앙 분리대, 연석, 가로수 등의 오브젝트가 포함될 경우, 프로세서는 이러한 오브젝트를 검출하여 영상 정보를 제공할 수 있다. 이때, 프로세서는 상기 카메라 모듈(4100)을 통해 검출된 오브젝트와의 거리 정보를 획득하여, 영상 정보를 더 보완할 수 있다. 영상 정보는 영상에 촬영된 오브젝트에 관한 정보일 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 카메라 모듈 51: 제1코일
52: 제1자석 53: 제1요크
1000: 렌즈 모듈 2000: 반사 모듈
100: 제1 렌즈배럴 200: 제2 렌즈배럴
150: 제1 구동부 551: 이미지 센서

Claims (19)

  1. 상부가 개방된 수납부, 제1코일 및 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제1렌즈 배럴;
    상기 제1렌즈 배럴의 수납부에 배치되며, 제1자석 및 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제2렌즈 배럴; 및
    상기 제1렌즈 배럴과 상기 제2렌즈 배럴 사이에 배치된 복수의 볼 베어링을 포함하며,
    상기 제1렌즈 배럴에 구비된 상기 제1코일과 상기 제2렌즈 배럴에 구비되는 상기 제1자석을 갖는 제1구동부는 상기 제2 렌즈 배럴을 상기 볼 베어링들을 따라 광축 방향으로 이동시키며,
    상기 제1구동부는 상기 제1코일의 외측 및 상측에 배치된 제1요크를 더 포함하는, 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈 배럴은 상기 수납부의 물체 측에 배치되며 상기 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제1홀더, 상기 수납부의 양측에 배치된 제1 및 제2측면부, 상기 수납부의 센서측에 배치되며 투과홀을 갖는 후면부, 및 상기 수납홀의 바닥인 바닥부를 포함하며,
    상기 제1코일과 상기 제1요크는 상기 제1측면부에 배치되는, 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2렌즈 배럴은 상기 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제2홀더; 및 상기 제2홀더에서 상기 제1측면부를 향해 돌출되는 제1측부; 및 상기 제2홀더에서 상기 제2측면부를 향해 돌출된 제2측부를 포함하며,
    상기 제1측부는 상기 후면부를 향해 연장되는 제1연장부를 포함하며,
    상기 제1측부 내에는 상기 제1자석이 상기 제1코일과 대향되게 배치되는, 카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2렌즈 배럴의 제1측부와 상기 제2측부는 광축을 기준으로 비 대칭 형상인, 카메라 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2렌즈 배럴의 제1측부는 상기 제2측부보다 이미지 센서에 더 인접하게 돌출되는, 카메라 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1측부의 외측 상부에서 광축 방향으로 이격된 제1가이드 홈 및 제2가이드 홈; 및 외측 하부에서 광축 방향으로 이격된 제3가이드 홈 및 제4가이드 홈을 포함하며,
    상기 복수의 볼 베어링은 상기 제1 내지 제4가이드 홈 각각에 적어도 하나가 배치된 제1 내지 제4볼 베어링을 포함하는, 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2가이드 홈은 외측이 개방되고 내부에 배치된 상기 제1 및 제2 볼 베어링의 상측, 내측 및 하측을 각각 커버하며,
    상기 제3 및 제4가이드 홈은 외측 및 상측이 개방되고, 내부에 배치된 상기 제3 및 제4 볼 베어링의 하측 및 내측을 각각 커버하는, 카메라 모듈.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1홀더의 제1측면부는 상기 제1 및 제2가이드 홈의 외측에 배치되며 상기 제1 및 제2볼 베어링과 접촉된 상부 내벽; 및 상기 제3 및 제4가이드 홈의 외측 및 상측에 배치되며, 상기 제3 및 제4볼 베어링과 접촉된 하부 내벽을 포함하는, 카메라 모듈.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1홀더의 제1측면부는 상기 제1 및 제2볼 베어링과 한 지점에서 접촉되는 상부 내벽; 및 상기 제3 및 제4볼 베어링과 두 지점에서 접촉되는 하부 내벽을 포함하며,
    상기 상부 내벽은 상기 제1코일과 상기 제1 및 제2가이드 홈 사이에 배치되며,
    상기 하부 내벽은 상기 제1코일과 상기 제3 및 제4가이드 홈 사이에 배치되는, 카메라 모듈.
  10. 상부가 개방된 수납부, 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제1렌즈 배럴;
    상기 제1렌즈 배럴의 수납부에 배치되며, 적어도 하나의 렌즈를 갖는 제2렌즈 배럴;
    상기 제1렌즈 배럴과 상기 제2렌즈 배럴 사이에 배치된 복수의 볼 베어링;
    상기 볼 베어링을 따라 상기 제2렌즈 배럴을 광축 방향으로 이동시키는 제1구동부; 및
    상기 제1렌즈 배럴의 상부 및 양측에 배치되며 상기 제2렌즈 배럴을 향해 돌출된 복수의 누름 돌기를 갖는 커버를 포함하는, 카메라 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1구동부는 상기 수납부의 일측에 배치되며,
    상기 제1렌즈 배럴은 상기 수납부의 타측에 배치되며 복수의 가이드 리브를 갖는 측면부를 포함하며,
    상기 커버는 상기 복수의 가이드 리브 사이에 삽입되는 복수의 걸림 돌기를 갖는, 카메라 모듈.
  12. 제12항에 있어서,
    상기 커버의 누름 돌기는 상기 복수의 걸림 돌기로부터 내측 방향으로 연장되며,
    상기 걸림 돌기들 각각의 내측 단부는 상기 제2렌즈 배럴의 외측에 대면하는, 카메라 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1구동부는 상기 제1렌즈 배럴의 일측에 배치된 제1코일, 상기 제2렌즈 배럴의 일측에 배치된 제1자석, 및 상기 제1코일의 외측에 배치된 제1요크를 포함하며,
    상기 제1요크는 상기 제1코일의 외측에 배치된 제1요크부 및 상기 제1코일의 상측으로 절곡된 제2요크부를 포함하며,
    상기 커버는 상기 제2요크부가 수용되는 홈을 갖는, 카메라 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2렌즈 배럴의 일측에 배치되며 상기 복수의 볼 베어링을 가이드하는 복수의 가이드 홈을 포함하며,
    상기 복수의 가이드 홈은 상기 제1자석을 기준으로 비 대칭 형상을 갖는, 카메라 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1자석보다 낮은 위치에 배치된 상기 볼 베어링들과 상기 제1자석보다 높은 위치에 배치된 상기 볼 베어링들의 접점 개수는 서로 다른, 카메라 모듈.
  16. 제1항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1렌즈 배럴은 물체 측으로 돌출되며 상부 및 하부 중 적어도 하나가 플랫한 제1돌출부를 포함하며,
    상기 제1돌출부 내에 배치된 상기 적어도 하나의 렌즈는 비 원형인, 카메라 모듈.
  17. 제1항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제2렌즈 배럴은 상기 제1구동부에 인접한 일측에서 센서측으로 돌출된 제1스톱 돌기 및 타측에서 센서측으로 돌출된 제2스톱 돌기를 포함하며,
    상기 제1스톱 돌기는 상기 제2스톱 돌기보다 이미지 센서에 더 가깝게 배치되는, 카메라 모듈.
  18. 복수의 렌즈 배럴을 갖는 렌즈 모듈; 및
    반사 모듈을 포함하고,
    상기 렌즈 모듈은 오토 포커싱(Auto focusing) 또는 줌(Zoom) 기능을 수행하고,
    상기 반사 모듈은 OIS(Optical Image Stabilizer) 기능을 수행하고,
    상기 렌즈 모듈은 제1항 또는 제10항에 따른 제1,2렌즈 배럴을 갖는 카메라 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1렌즈 배럴은 서로 다른 측면 상에서 상기 복수의 볼 베어링이 안착되는 면과 대응되는 센싱 홀들을 포함하는 카메라 모듈.
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