KR20230004407A

KR20230004407A - 보이스 코일 모터

Info

Publication number: KR20230004407A
Application number: KR1020220182192A
Authority: KR
Inventors: 박상옥; 이성민
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2023-01-06
Also published as: KR20220000890A; KR102482016B1; KR102637775B1

Abstract

보이스 코일 모터는 제1 구동부를 포함하는 고정자; 상기 고정자 내부에 배치되며 상기 제1 구동부로부터 발생된 제1 자기장에 의하여 상기 고정자로부터 이동되는 제2 자기장을 발생하는 제2 구동부를 포함하는 가동자; 상기 고정자를 고정하는 베이스; 및 상기 제1 및 제2 구동부 중 어느 하나에 구동신호가 인가되지 않았을 때 상기 베이스로부터 상기 가동자가 이격된 상태를 유지하도록 상기 가동자의 하부에 결합된 제1 탄성 부재 및 상기 가동자의 상기 하부와 대향하는 상부에 결합된 제2 탄성 부재를 포함하는 탄성 부재를 포함하며, 상기 가동자의 무게 중심에 의한 상기 가동자의 틸트를 방지하기 위해 상기 제1 및 제2 탄성 부재들은 서로 다른 스프링 상수(K)들을 갖는다.

Description

보이스 코일 모터{VOICE COIL MOTOR}

본 발명은 보이스 코일 모터에 관한 것이다.

최근 들어, 초소형 디지털 카메라가 내장된 휴대폰 등이 개발되고 있다.

종래 휴대폰 등에 적용되는 초소형 디지털 카메라의 경우, 외부광을 디지털 이미지 또는 디지털 영상으로 변경하는 이미지 센서 및 렌즈 사이의 간격을 조절할 수 없었으나, 최근 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 조절하는 보이스 코일 모터와 같은 렌즈 구동 장치가 개발되어 초소형 디지털 카메라에서 보다 개선된 디지털 이미지 또는 디지털 영상을 얻을 수 있게 되었다.

일반적으로 보이스 코일 모터는 내부에 렌즈가 장착되며 베이스에 배치된 보빈이 베이스로부터 상부로 이동하여 렌즈 및 베이스의 후면에 배치된 이미지 센서 사이의 간격을 조절한다.

또한, 보이스 코일 모터의 보빈에는 판 스프링이 결합되어 보이스 코일 모터가 작동하지 않을 때 보빈은 판 스프링의 탄성력에 의하여 항상 베이스와 접촉된다. 즉, 종래 보이스 코일 모터의 보빈은 베이스에 대하여 상부를 향해 일방향으로 구동된다.

종래 보이스 코일 모터가 일방향으로만 구동됨으로써 보이스 코일 모터를 구동하기 위해서는 보빈의 자중 및 판 스프링의 탄성력 보다 큰 구동력을 필요로 하고, 이로 인해 보이스 코일 모터의 소비 전력이 크게 증가 되는 문제점을 갖는다.

또한, 보이스 코일 모터를 구동하기 위해서는 보빈의 자중 및 판 스프링의 탄성력 보다 큰 구동력을 필요로 하기 때문에 마그네트 또는 보빈에 권선된 코일의 사이즈가 증가 되어 보이스 코일 모터의 전체적인 사이즈가 증가되는 문제점을 갖는다.

(특허문헌 1) KR10-2009-0026480 A

본 발명은 보다 작은 전류로 가동자를 구동하고 가동자의 자세에 따라서 발생되는 가동자의 틸트도 억제 또는 방지한 보이스 코일 모터를 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일실시예로서, 보이스 코일 모터는 제1 구동부를 포함하는 고정자; 상기 고정자 내부에 배치되며 상기 제1 구동부로부터 발생된 제1 자기장에 의하여 상기 고정자로부터 이동되는 제2 자기장을 발생하는 제2 구동부를 포함하는 가동자; 상기 고정자를 고정하는 베이스; 및 상기 제1 및 제2 구동부 중 어느 하나에 구동신호가 인가되지 않았을 때 상기 베이스로부터 상기 가동자가 이격된 상태를 유지하도록 상기 가동자의 하부에 결합된 제1 탄성 부재 및 상기 가동자의 상기 하부와 대향하는 상부에 결합된 제2 탄성 부재를 포함하는 탄성 부재를 포함하며, 상기 가동자의 무게 중심에 의한 상기 가동자의 틸트를 방지하기 위해 상기 제1 및 제2 탄성 부재들은 서로 다른 스프링 상수(K)들을 갖는다.

일실시예로서, 보이스 코일 모터는 제1 구동부를 포함하는 고정자; 상기 고정자 내부에 배치되며 상기 제1 구동부로부터 발생된 제1 자기장에 의하여 상기 고정자로부터 이동되는 제2 자기장을 발생하는 제2 구동부를 포함하는 가동자; 상기 고정자를 고정하는 베이스; 및 상기 제1 및 제2 구동부 중 어느 하나에 구동신호가 인가되지 않았을 때 상기 베이스로부터 상기 가동자가 이격된 상태를 유지하도록 상기 가동자의 하부에 결합된 제1 탄성 부재 및 상기 가동자의 상기 하부와 대향하는 상부에 결합된 제2 탄성 부재를 포함하는 탄성 부재를 포함하며, 상기 가동자의 중심으로부터 어느 일측으로 편심된 상기 가동자의 무게 중심에 의하여 발생된 상기 가동자의 모멘트를 상쇄시켜 상기 가동자의 틸트를 방지하기 위해 상기 제1 및 제2 탄성 부재들은 서로 다른 스프링 상수(K)들을 갖는다.

본 발명에 따른 보이스 코일 모터에 의하면, 렌즈가 장착된 보빈을 이미지 센서가 탑재된 베이스의 상면에 형성된 보빈 수납홈으로부터 플로팅 시켜 가동자를 베이스로부터 멀어지는 방향 또는 베이스로 접근하는 방향으로 양방향 구동함으로써 보이스 코일 모터를 저전류로 구동 및 소비 전력을 감소시키고 보다 빠른 시간 내에 렌즈 및 이미지 센서 사이의 포커스를 조절할 수 있고, 보빈의 구동에 따른 접촉 소음을 감소시킬 수 있으며, 베이스로부터 이격된 가동자의 무게 중심에 의하여 가동자가 틸트되는 것을 방지하여 이미지의 품질을 향상시키는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터를 개념적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 보이스 코일 모터의 구체적인 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 조립 단면도이다.
도 4 및 도 5는 제1 비교예 및 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터를 비교 도시한 단면도들이다.
도 6 및 도 7은 제2 비교예 및 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터를 비교 도시한 단면도들이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터를 개념적으로 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1의 보이스 코일 모터의 구체적인 구성을 도시한 분해 사시도이다. 도 3은 도 2의 조립 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 보이스 코일 모터(600)는 고정자(100), 가동자(200), 베이스(300) 및 탄성 부재(400)를 포함한다. 이에 더하여, 보이스 코일 모터(600)는 커버 캔(500)을 포함할 수 있다.

고정자(100)는 제1 구동부(120) 및 하우징(150)을 포함한다. 고정자(100)는 후술 될 가동자(200)를 구동하기 위한 자기장을 발생시킨다.

제1 구동부(120)는, 예를 들어, 절연 수지에 의하여 절연된 긴 전선을 통 형상으로 권선하여 형성된 코일 블럭을 포함할 수 있다. 절연 수지에 의하여 절연된 긴 전선을 권선하여 형성된 코일 블럭을 포함하는 제1 구동부(120)에 전압차를 갖는 전압을 인가할 경우 제1 구동부(120)로부터는 제1 자기장이 발생 되며, 제1 자기장의 방향은 제1 구동부(120)에 흐르는 전류의 방향에 따라 변경된다.

비록 본 발명의 일실시예에서는 고정자(100)의 제1 구동부(120)가 코일 블럭인 것이 도시 및 설명되고 있지만, 제1 구동부(120)는 자기장을 발생시키는 마그네트를 포함하여도 무방하다.

하우징(150)은 제1 구동부(120)를 고정한다. 하우징(150)은, 예를 들어, 하우징 몸체(152) 및 기둥(154)들을 포함한다.

하우징 몸체(152)는, 예를 들어, 직사각형 플레이트 형상으로 형성되며, 하우징 몸체(152)의 중앙부에는 후술 될 보빈에 장착된 렌즈를 노출하는 개구(153)가 형성된다.

하우징 몸체(152)의 상면에는 후술 될 탄성 부재를 고정하기 위한 복수개의 결합 보스(156)들이 형성된다.

기둥(154)들은 베이스(300)와 마주하는 하우징 몸체(152)의 하면의 4 개의 모서리들로부터 각각 돌출된다. 코일 블럭을 포함하는 제1 구동부(120)의 내측면은 기둥(154)들의 외주면에 고정된다. 기둥(154)들은 후술 될 베이스(300)의 상면에 결합 될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 코일 블럭을 포함하는 제1 구동부(120)는 통 형상으로 권선 된 상태에서 하우징(150)의 기둥(154)들에 접착제 등에 의하여 부착 또는 하우징(150)의 기둥(154)들에 직접 권선 될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(150)은 제2 탄성 부재(450)의 제2 연결 탄성부(453)에 대응하는 위치에 하우징(150)의 상면의 위치보다 낮은 위치에 배치되는 제1면(157)을 포함할 수 있다. 하우징(150)의 제1면(157)은 하우징(150)의 상면으로부터 함몰되어 내측으로 오픈되는 홈에 의해 형성될 수 있다.

가동자(200)는 보빈(210) 및 제2 구동부(250)를 포함한다.

보빈(210)의 내부에는 원기둥 형상의 렌즈(205)가 고정된다. 가동자(200)는 고정자(100)에 대하여 이동하여 후술 될 베이스(300)의 하면에 배치되는 이미지 센서 및 렌즈(205) 사이의 간격을 조절한다.

보빈(210)은, 예를 들어, 중공이 형성된 원통 형상으로 형성되며, 보빈(210)의 내주면에는 렌즈(205)를 고정하기 위한 나사산이 형성된다.

보빈(210)의 외주면에는 제2 구동부(250)들을 고정하기 위한 평탄한 고정부(215)들이 형성된다. 예를 들어, 고정부(215)들은, 예를 들어, 보빈(210)의 외주면에 4 개가 등 간격으로 형성된다.

제2 구동부(250)들은, 예를 들어, 플레이트 형상을 갖고 제2 자기장을 발생시키는 마그네트를 포함할 수 있고, 제2 구동부(250)들은 보빈(210)의 외주면에 형성된 각 고정부(215)에 고정된다. 각 제2 구동부(250)들은 접착제 등에 의하여 고정부(215)에 부착될 수 있다.

각 제2 구동부(250)들은 고정자(100)의 제1 구동부(120)와 마주하게 배치된다.

비록 본 발명의 일실시예에서는 제2 구동부(250)가 마그네트인 것이 도시 및 설명되고 있지만, 이와 다르게 제2 구동부(250)는 절연된 긴 전선을 권선하여 형성된 코일 블럭을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1 구동부(120)가 코일 블럭을 포함할 경우, 제2 구동부(250)는 마그네트를 포함하며, 반대로 제1 구동부(120)가 마그네트를 포함할 경우, 제2 구동부(250)는 코일 블럭을 포함한다.

고정자(100)의 제1 구동부(120)로부터 발생된 제1 자기장 및 가동자(200)의 제2 구동부(250)로부터 발생된 제2 자기장에 의하여 발생된 인력 또는 척력에 의하여 가동자(200)는 후술 될 베이스(300)를 기준으로 업-다운된다. 한편, 본 발명의 일실시예에서, 가동자(200)는 제1 구동부(120) 또는 제2 구동부(250)에 구동 신호가 인가되지 않은 상태에서 베이스(300)의 상면으로부터 이격 된다.

베이스(300)는, 예를 들어, 직육면체 플레이트 형상으로 형성되며, 고정자(100)를 고정하는 역할을 한다.

베이스(300)의 중앙부에는 가동자(200)의 보빈(210)의 내부에 내장된 렌즈(205)를 통과한 광이 통과하는 개구(310)가 형성된다.

플레이트 형상으로 형성된 베이스(300)의 상면(320)의 4 개의 모서리들에는 각각 결합 기둥(325)들이 형성되며, 결합 기둥(325)은 후술 될 커버 캔(500)과 베이스(300)를 상호 결합하는 역할을 한다.

베이스(300)의 후면에는 보빈(210)의 렌즈(205)를 통과한 광에 대응하는 이미지를 생성하는 IR 필터(301) 및 이미지 센서(미도시)가 고정된다.

한편, 베이스(300)의 상면(320)에는 상면(320)으로부터 오목하게 형성된 보빈 수납홈(330)이 형성된다. 보빈 수납홈(330)은 보빈(210)의 하단을 수납하는 역할을 한다.

보빈 수납홈(330)은 보빈(210)의 평면적 보다 크게 형성되고, 보빈 수납홈(330)에 의하여 보빈(210) 및 베이스(300)는 일부가 상호 오버랩 될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 보빈 수납홈(330)의 깊이는 가동자(200)의 스트로크 길이를 감안하여 형성될 수 있다.

한편, 보빈 수납홈(330)에 의하여 형성된 베이스(300)의 바닥면(335)에는 베이스(300)의 개구(310)를 따라 형성된 충격 흡수 부재(350)가 배치된다. 충격 흡수 부재(350)는, 예를 들어, 보빈(210) 및 베이스(300)의 바닥면(335)의 충돌에 따른 충격 및 진동을 흡수한다.

본 발명의 일실시예에서, 충격 흡수 부재(350)는 스폰지, 탄성을 갖는 합성 수지 및 고무 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 충격 흡수 부재(350)는 얇은 두께를 갖는 환형 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 고정자(100)의 제1 구동부(120) 및 가동자(200)의 제2 구동부(250)에 구동 신호가 인가되지 않은 상태에서 가동자(200)는 탄성 부재(400)에 의하여 베이스(300)의 상면으로부터 이격된다.

이와 같이 상기 구동 신호가 인가되지 않은 상태에서 가동자(200)가 베이스(300)의 상면으로부터 이격될 경우, 가동자(200)의 제2 구동부(250) 또는 고정자(100)의 제1 구동부(120) 중 어느 하나에 구동 신호가 인가됨에 따라 가동자(200)는 베이스(300)의 상면으로부터 멀어지는 방향 또는 베이스(300)의 상면과 가까워지는 방향으로 이동된다. 이로써, 가동자(200)를 구동하는데 필요로 하는 전류의 세기 및 소비 전력량을 크게 감소시킬 수 있다.

가동자(200)를 베이스(300)의 상면으로 이격시키기 위한 탄성 부재(400)는 제1 탄성 부재(440) 및 제2 탄성 부재(450)를 포함한다. 제1 탄성 부재(440)는 보빈(210)의 하부에 결합되는 하부 탄성부재일 수 있다. 제2 탄성 부재(450)는 보빈(210)의 상부에 결합되는 상부 탄성부재일 수 있다.

탄성 부재(400)는 제2 구동부(250)에 구동 신호가 인가되지 않았을 때, 보빈(210)의 하면 및 베이스(300)의 상면(320)에 형성된 보빈 수납홈(330)에 의하여 형성된 바닥면(335) 사이가 이격되도록 한다.

제1 탄성 부재(440)는 가동자(200)의 보빈(210)의 하부를 탄력적으로 지지하며, 제1 탄성 부재(440)는 가동자(200)의 보빈(210)의 하면이 베이스(300)의 보빈 수납홈(330)의 상부에 플로팅 되도록 한다.

제1 탄성 부재(440)는 제1 내측 탄성부(410), 제1 외측 탄성부(420) 및 제1 연결 탄성부(430)를 포함한다.

제1 내측 탄성부(410)는, 예를 들어, 환형 링 형상으로 형성되며, 제1 내측 탄성부(410)는 보빈(210)의 하면 또는 하단에 결합 된다. 제1 내측 탄성부(410)는, 예를 들어, 접착제 또는 열융착에 의하여 보빈(210)의 하면에 결합 된다.

제1 내측 탄성부(410)는 보빈(210)의 하면 또는 하단에 결합 되기 때문에 제1 내측 탄성부(410) 역시 베이스(300)의 보빈 수납홈(330)에 삽입되는 사이즈로 형성된다.

제1 외측 탄성부(420)는 제1 내측 탄성부(410)의 외측에 배치되며, 제1 외측 탄성부(420)는 사각 프레임 형상으로 형성된다.

제1 외측 탄성부(420)는 베이스(300)의 보빈 수납홈(330) 보다 큰 사이즈로 형성되고 따라서 제1 외측 탄성부(420)는 베이스(300)의 상면(320) 상에 배치된다. 제1 외측 탄성부(420)는, 예를 들어, 고정자(100)의 하우징(150)의 기둥(154)들에 의하여 베이스(300)의 상면(320) 상에 고정될 수 있다.

제1 연결 탄성부(430)는 제1 내측 탄성부(410) 및 제1 외측 탄성부(420)를 상호 탄력적으로 연결하며, 제1 연결 탄성부(430)에 의하여 제1 내측 탄성부(410)는 탄성을 갖게 된다. 제1 연결 탄성부(430)는 제1 스프링 상수(K)를 갖고, 제1 스프링 상수(K)는 제1 연결 탄성부(430)의 형상, 두께, 길이 및 치수 등에 의하여 변경될 수 있다.

비록 본 발명의 일실시예에서는 제1 탄성 부재(440)가 하나로 형성되는 것이 도시 및 설명되고 있지만, 이와 다르게, 제1 탄성 부재(440)는 상호 대칭되는 형상으로 한 쌍이 보빈(210)의 하면에 결합 되어도 무방하다.

제2 탄성 부재(450)는 고정자(100)의 하우징(150)의 하우징 몸체(152)의 상면에 형성된 결합 보스(156)에 결합 된다.

제2 탄성 부재(450)는 제2 내측 탄성부(451), 제2 외측 탄성부(452) 및 제2 연결 탄성부(453)를 포함한다.

제2 내측 탄성부(451)는 보빈(210)의 상면 또는 상단에 결합되며, 제2 외측 탄성부(452)는 하우징 몸체(152)의 상면에 배치된다. 제2 연결 탄성부(453)는 제2 외측 및 제2 내측 탄성부(451,452)들을 상호 연결하며, 제2 연결 탄성부(453)는 제2 스프링 상수(K)를 갖는다. 제2 연결 탄성부(453)의 제2 스프링 상수(K)는 제2 연결 탄성부(453)의 형상, 두께, 길이 및 치수 등에 의하여 변경될 수 있다.

하우징 몸체(152)의 상면에 배치된 제2 외측 탄성부(452)에는 하우징 몸체(152)의 상면에 형성된 결합 보스(156)와 결합되는 결합홀(455)이 형성된다.

도 2를 다시 참조하면, 보이스 코일 모터(600)는 커버 캔(500)을 더 포함할 수 있다.

커버 캔(500)은 가동자(200)의 렌즈(205)를 노출하는 개구가 형성된 상판(510) 및 상판(510)의 에지로부터 베이스(300)를 향하는 방향으로 연장된 측면판(520)을 포함하며, 측면판(520)은 베이스(300)의 측면과 결합 된다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가동자(200)의 보빈(210)은 제1 구동부(120) 및 제2 구동부(250)로부터 발생된 힘에 의하여 상기 베이스(300)의 상면(320)으로부터 멀어지는 제1 방향(도 1의 FD 참조) 및 상기 제1 방향(FD)과 반대 방향으로 베이스(300)의 보빈 수납홈(330)의 바닥면을 향하는 제2 방향(도 1의 SD 참조)으로 각각 구동될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 가동자(200)의 보빈(210)은, 예를 들어, 제1 구동부(120)에 정방향 전류가 인가될 때 제1 방향(FD)으로 구동되고, 보빈(210)은 제1 구동부(120)에 상기 정방향 전류와 반대 방향인 역방향 전류가 인가될 때 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향(SD)으로 구동된다.

이때, 제1 구동부(120)에 인가된 정방향 전류 또는 역방향 전류는 제1 구동부(120)의 양단에 인가되는 전압차를 조절함으로써 구현할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 보이스 코일 모터(600)는 렌즈(205)의 광축이 지면(또는 수평면)에 대하여 수직하게 배치되었을 때, 즉, 보이스 코일 모터(600)가 지면(또는 수평면)에 바르게 놓인 상태에서 보이스 코일 모터(600)의 가동자(200)는 지면에 대하여 수직한 방향으로 틸트 없이 배치된다.

그러나, 보이스 코일 모터(600)가 장착된 스마트 폰 등을 이용하여 사용자가 사물을 촬상할 경우, 보이스 코일 모터(600)는 다양한 방향으로 배치된다. 예를 들어, 보이스 코일 모터(600)의 가동자(200)에 장착된 렌즈(205)의 광축을 지면(또는 수평면)과 평행한 방향으로 향하게 할 경우 가동자(200)의 무게 중심에 따라서 가동자(200)는 중력 및 가동자(200)의 무게 중심의 위치에 따라서 모멘트가 작용되고 이로 인해 가동자(200)의 틸트가 발생 될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서는, 보이스 코일 모터(600)가 기준면(지면 또는 수평면)을 기준으로 자세 또는 배치가 변경됨에 따라서 발생 되는 가동자(200)의 틸트를 억제 또는 방지한다.

보이스 코일 모터(600)의 자세 또는 배치의 변경에 따라 가동자(200)의 틸트를 억제 또는 방지하기 위하여, 가동자(200)를 탄력적으로 지지하는 탄성 부재(400)의 제1 탄성 부재(440) 및 제2 탄성 부재(450)는 가동자(200)의 무게 중심에 대응하여 서로 다른 스프링 상수(K)를 갖는다.

비록 본 발명의 일실시예에서는 가동자(200)의 무게 중심에 대응하여 제1 및 제2 탄성 부재(440,450)들이 서로 다른 스프링 상수(K)를 갖는 것이 도시 및 설명되고 있지만, 가동자(200)의 무게 중심에 대하여 제1 및 제2 탄성 부재(440,450)들이 서로 다른 탄성 계수(E)들을 갖는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터와 대비되는 비교예에 따른 보이스 코일 모터를 도시한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 가동자(200a)는 탄성 부재(440a,450a;400a)에 의하여 고정자(100a)에 결합 되어 있고, 가동자(200a)는 구동 신호가 인가되지 않았을 때 베이스(300a)의 상면으로부터 이격 된다. 비교예에서, 탄성 부재(400a)의 제1 탄성 부재(440a) 및 제2 탄성 부재(450a)는 각각 동일한 탄성 계수(E) 및 각각 동일한 스프링 상수(K)를 갖는다. 또한, 비교예에서, 가동자(200a)의 무게 중심(G)은 가동자(200a)의 센터(C)를 기준으로 L1의 길이만큼 가동자(200a)의 상단을 향해 이격된 위치에 형성된다.

비교예에서, 보이스 코일 모터(600a)의 가동자(200a)의 광축이 지면과 평행하게 배치될 경우, 즉, 탄성 부재(400a)가 지면에 대하여 수직한 방향인 제2 방향(SD)을 향해 배치될 경우, 가동자(200a)의 무게 중심(G)에서는 가동자(200a)의 자중에 의한 모멘트(moment,M)가 발생 되며, 가동자(200a)는 시계 방향으로 발생된 모멘트(M)에 의하여 틸트 된다.

비교예에서, 가동자(200a)가 틸트 됨에 따라 렌즈의 광축은 이미지 센서의 광축과 일치하지 못하게 되고 이로 인해 심각한 이미지 생성 불량이 발생 될 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 비교예와 대비되는 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터를 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 가동자(200)는 탄성 부재(440,450;400)에 의하여 고정자(100)에 결합 되어 있고, 가동자(200)는 구동 신호가 인가되지 않았을 때 베이스(300)의 상면으로부터 이격 된다. 탄성 부재(400)의 제1 탄성 부재(440) 및 제2 탄성 부재(450)는 서로 다른 스프링 상수(K)들을 갖는다. 또한, 가동자(200)의 무게 중심(G)은 도 4의 비교예와 동일하게 가동자(200)의 센터(C)를 기준으로 L1의 길이만큼 가동자(200)의 상단을 향해 이격된 위치에 형성된다.

보이스 코일 모터(600)의 가동자(200)의 광축이 지면과 평행하게 배치될 경우, 즉, 탄성 부재(400)가 지면에 대하여 수직한 방향인 제2 방향(SD)을 향해 배치될 경우, 가동자(200)의 무게 중심(G)에서는 가동자(200)의 자중에 의한 모멘트(moment,M)가 발생 되지만 본 발명의 일실시예에서는 도 4의 비교예와 같이 모멘트에 의한 가동자(200)의 틸트가 발생되지 않는다.

이는 가동자(200)의 무게 중심(G)에 의한 가동자(200)의 틸트를 방지하기 위해 앞서 설명한 바와 같이 제1 및 제2 탄성 부재(440,450)들이 서로 다른 스프링 상수(K)를 갖기 때문이다.

구체적으로, 가동자(200)의 무게 중심(G)이 가동자(200)의 중심(C)을 기준으로 제2 탄성 부재(450)에 가깝게 형성될 경우, 제1 탄성 부재(440)는 제1 스프링 상수(K1)를 갖는 반면, 제2 탄성 부재(450)는 모멘트를 상쇄시켜 가동자(200)의 틸트를 방지하기 위하여 제1 탄성 부재(440)의 제1 스프링 상수(K1) 보다 큰 제2 스프링 상수(K2)를 갖는다.

본 발명의 일실시예에서, 제2 스프링 상수(K2)는 가동자(200)를 틸트시키는 모멘트를 상쇄시키기에 적합한 값을 갖고, 제2 스프링 상수(K2)는 가동자(200)의 중심(C) 및 가동자(200)의 무게 중심(G) 사이의 길이(L1)에 비례하여 증가 될 수 있다. 이와 다르게, 제1 탄성 부재(440)의 제1 스프링 상수(K1)를 제2 스프링 상수(K2)에 반비례하여 감소시켜도 무방하다.

본 발명의 일실시예에서, 제1 탄성 부재(440)가 제1 스프링 상수(K1)를 갖고, 제2 탄성 부재(450)가 제1 스프링 상수(K1) 보다 큰 제2 스프링 상수(K2)를 갖도록 하기 위해, 제1 탄성 부재(440)는 제1 단면적으로 형성되고, 제2 탄성 부재(450)는 제1 단면적보다 큰 제2 단면적으로 형성될 수 있다.

또한, 제1 탄성 부재(440)가 제1 스프링 상수(K1)를 갖고, 제2 탄성 부재(450)가 제1 스프링 상수(K1) 보다 큰 제2 스프링 상수(K2)를 갖도록 하기 위해, 제1 탄성 부재(440)의 제1 연결 탄성부(430)는 제1 길이로 형성되고, 제2 탄성 부재(450)의 제2 연결 탄성부(453)는 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이로 형성된다.

또한, 제1 탄성 부재(440)가 제1 스프링 상수(K1)를 갖고, 제2 탄성 부재(450)가 제1 스프링 상수(K1) 보다 큰 제2 스프링 상수(K2)를 갖도록 하기 위해, 제1 탄성 부재(440)의 제1 연결 탄성부(430) 및 제2 탄성 부재(450)의 제2 연결 탄성부(453)는 서로 다른 형상으로 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터와 대비되는 비교예2에 따른 보이스 코일 모터를 도시한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 가동자(200b)는 탄성 부재(440b,450b;400b)에 의하여 고정자(100b)에 결합 되어 있고, 가동자(200b)는 구동 신호가 인가되지 않았을 때 베이스(300b)의 상면으로부터 이격 된다. 비교예2에서, 탄성 부재(400b)의 제1 탄성 부재(440b) 및 제2 탄성 부재(450b)는 각각 동일한 탄성 계수(E) 및 각각 동일한 스프링 상수(K)를 갖는다. 또한, 비교예2에서, 가동자(200b)의 무게 중심(G)은 가동자(200b)의 센터(C)를 기준으로 L1의 길이만큼 가동자(200b)의 하단을 향해 이격된 위치에 형성된다.

비교예2에서, 보이스 코일 모터(600b)의 가동자(200b)의 광축이 지면과 평행하게 배치될 경우, 즉, 탄성 부재(400b)가 지면에 대하여 수직한 방향인 제2 방향(SD)을 향해 배치될 경우, 가동자(200b)의 무게 중심(G)에서는 가동자(200b)의 자중에 의한 모멘트(moment,M)가 발생 되며, 가동자(200b)는 반시계 방향으로 발생된 모멘트(M)에 의하여 틸트 된다.

비교예2에서, 가동자(200b)가 반시계 방향으로 틸트 됨에 따라 렌즈의 광축은 이미지 센서의 광축과 일치하지 못하게 되고 이로 인해 심각한 이미지 생성 불량이 발생 될 수 있다.

도 7은 도 6에 도시된 비교예2와 대비되는 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터를 도시한 단면도이다.

도 7을 참조하면, 가동자(200)는 탄성 부재(440,450;400)에 의하여 고정자(100)에 결합 되어 있고, 가동자(200)는 구동 신호가 인가되지 않았을 때 베이스(300)의 상면으로부터 이격 된다. 탄성 부재(400)의 제1 탄성 부재(440) 및 제2 탄성 부재(450)는 서로 다른 스프링 상수(K)들을 갖는다. 또한, 가동자(200)의 무게 중심(G)은 도 6의 비교예2와 동일하게 가동자(200)의 센터(C)를 기준으로 L1의 길이만큼 가동자(200)의 하단을 향해 이격된 위치에 형성된다.

보이스 코일 모터(600)의 가동자(200)의 광축이 지면과 평행하게 배치될 경우, 즉, 탄성 부재(400)가 지면에 대하여 수직한 방향인 제2 방향(SD)을 향해 배치될 경우, 가동자(200)의 무게 중심(G)에서는 가동자(200)의 자중에 의한 모멘트(moment,M)가 발생 되지만 본 발명의 일실시예에서는 도 6의 비교예와 같이 모멘트에 의한 가동자(200)의 틸트가 발생 되지 않는다.

구체적으로, 가동자(200)의 무게 중심(G)이 가동자(200)의 중심(C)을 기준으로 제1 탄성 부재(440)에 가깝게 형성될 경우, 제2 탄성 부재(450)는 제2 스프링 상수(K2)를 갖는 반면, 제1 탄성 부재(440)는 모멘트를 상쇄시켜 가동자(200)의 틸트를 방지하기 위하여 제2 탄성 부재(450)의 제2 스프링 상수(K2) 보다 큰 제1 스프링 상수(K1)를 갖는다.

본 발명의 일실시예에서, 제1 탄성 부재(440)의 제1 스프링 상수(K1)는 가동자(200)를 틸트시키는 모멘트(M)를 상쇄시키기에 적합한 값을 갖고, 제1 스프링 상수(K1)는 가동자(200)의 중심(C) 및 가동자(200)의 무게 중심(G) 사이의 길이(L1)에 비례하여 증가 될 수 있다. 이와 다르게, 제2 탄성 부재(450)의 제2 스프링 상수(K2)를 제1 스프링 상수(K1)에 반비례하여 감소시켜도 무방하다.

본 발명의 일실시예에서, 제2 탄성 부재(450)가 제2 스프링 상수(K2)를 갖고, 제1 탄성 부재(440)가 제2 스프링 상수(K2) 보다 큰 제1 스프링 상수(K1)를 갖도록 하기 위해, 제1 탄성 부재(440)는 제1 단면적으로 형성되고, 제2 탄성 부재(450)는 제1 단면적보다 작은 제2 단면적으로 형성될 수 있다.

또한, 제1 탄성 부재(440)가 제1 스프링 상수(K1)를 갖고, 제2 탄성 부재(450)가 제1 스프링 상수(K1) 보다 큰 제2 스프링 상수(K2)를 갖도록 하기 위해, 제1 탄성 부재(440)의 제1 연결 탄성부(430)는 제1 길이로 형성되고, 제2 탄성 부재(450)의 제2 연결 탄성부(453)는 상기 제1 길이보다 짧은 제2 길이로 형성된다.

또한, 제2 탄성 부재(450)가 제2 스프링 상수(K2)를 갖고, 제1 탄성 부재(450)가 제2 스프링 상수(K2) 보다 큰 제1 스프링 상수(K1)를 갖도록 하기 위해, 제1 탄성 부재(440)의 제1 연결 탄성부(430) 및 제2 탄성 부재(450)의 제2 연결 탄성부(453)는 서로 다른 형상으로 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 바에 의하면 가동자의 틸트를 방지하기 위하여 가동자의 상단 및 하단에 결합된 제1 탄성 부재(440) 및 제2 탄성 부재(450)의 스프링 상수(K)를 개별적으로 조절하는 기술이 개시되어 있지만, 이와 다르게, 제1 및 제2 탄성 부재(440,450)들의 고유한 탄성 계수(E)를 변경시켜 가동자의 틸트를 방지하여도 무방하다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 렌즈가 장착된 보빈을 이미지 센서가 탑재된 베이스의 상면에 형성된 보빈 수납홈으로부터 플로팅 시켜 가동자를 베이스로부터 멀어지는 방향 또는 베이스로 접근하는 방향으로 양방향 구동함으로써 보이스 코일 모터를 저전류로 구동 및 소비 전력을 감소 시키고 보다 빠른 시간 내에 렌즈 및 이미지 센서 사이의 포커스를 조절할 수 있고, 보빈의 구동에 따른 접촉 소음을 감소시킬 수 있으며, 베이스로부터 이격된 가동자의 무게 중심에 의하여 가동자가 틸트되는 것을 방지하여 이미지의 품질을 향상시키는 효과를 갖는다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

600...보이스 코일 모터 100...고정자
200...가동자 300...베이스
400...탄성 부재 500...커버 캔

Claims

커버;
상기 커버 내에 배치되는 제1구동부;
상기 커버 내에 배치되는 보빈과, 상기 보빈에 배치되고 상기 제1구동부와 마주보는 제2구동부를 포함하는 가동자;
상기 보빈의 하면에 결합되는 제1탄성부재; 및
상기 보빈의 상면에 결합되는 제2탄성부재를 포함하고,
상기 가동자의 무게중심과 상기 제2탄성부재 사이의 거리는 상기 가동자의 상기 무게중심과 상기 제1탄성부재 사이의 거리보다 짧고,
상기 제2탄성부재의 제2스프링 상수는 상기 제1탄성부재의 제1스프링 상수보다 큰 보이스 코일 모터.
커버;
상기 커버 내에 배치되는 제1구동부;
상기 커버 내에 배치되는 보빈과, 상기 보빈에 배치되고 상기 제1구동부와 마주보는 제2구동부를 포함하는 가동자;
상기 보빈의 하면에 결합되는 제1탄성부재; 및
상기 보빈의 상면에 결합되는 제2탄성부재를 포함하고,
상기 가동자의 무게중심과 상기 제1탄성부재 사이의 거리는 상기 가동자의 상기 무게중심과 상기 제2탄성부재 사이의 거리보다 짧고,
상기 제1탄성부재의 제1스프링 상수는 상기 제2탄성부재의 제2스프링 상수보다 큰 보이스 코일 모터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2구동부는 코일을 포함하고,
상기 제1구동부는 마그네트를 포함하는 보이스 코일 모터.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 커버와 상기 보빈 사이에 배치되는 하우징을 포함하고,
상기 커버는 상판과 측면판을 포함하는 보이스 코일 모터.
제4항에 있어서,
상기 제2탄성부재는 상기 하우징에 결합되는 외측 탄성부와, 상기 보빈에 결합되는 내측 탄성부와, 상기 외측 탄성부와 상기 내측 탄성부를 연결하는 연결 탄성부를 포함하고,
상기 제2탄성부재의 상기 외측 탄성부는 상기 커버의 상기 상판과 상기 하우징 사이에 배치되고,
상기 보빈이 광축방향 하측으로 이동하는 경우 상기 제2탄성부재의 상기 연결 탄성부는 상기 제2탄성부재의 상기 외측 탄성부보다 낮은 위치로 이동하는 보이스 코일 모터.
제5항에 있어서,
상기 제2탄성부재의 상기 외측 탄성부는 상기 하우징의 상면에 배치되고,
상기 하우징은 상기 하우징의 상기 상면에 오목하게 형성되고 내측으로 오픈되는 홈을 포함하고,
상기 제2탄성부재의 상기 연결 탄성부는 상기 하우징의 상기 홈과 대응하는 위치에 배치되는 보이스 코일 모터.
제6항에 있어서,
상기 하우징은 상기 하우징의 상기 상면으로부터 돌출되는 결합 보스를 포함하고,
상기 하우징의 상기 상면은 상기 결합 보스에 의해 상기 커버의 상기 상판과 이격되는 보이스 코일 모터.
제5항에 있어서,
상기 코일에 정방향 전류가 인가되는 경우, 상기 제2탄성부재의 상기 내측 탄성부가 상기 제2탄성부재의 상기 외측 탄성부보다 높게 배치되도록 상기 제2탄성부재의 상기 연결 탄성부는 변형되고,
상기 코일에 역방향 전류가 인가되는 경우, 상기 제2탄성부재의 상기 내측 탄성부가 상기 제2탄성부재의 상기 외측 탄성부보다 낮게 배치되도록 상기 제2탄성부재의 상기 연결 탄성부는 변형되는 보이스 코일 모터.
제8항에 있어서,
상기 제2탄성부재의 상기 연결 탄성부가 상기 제2탄성부재의 상기 외측 탄성부보다 낮은 위치로 이동하는 경우 상기 제2탄성부재의 상기 연결 탄성부는 광축방향에 수직한 방향으로 상기 하우징과 오버랩되는 보이스 코일 모터.
제5항에 있어서,
상기 커버의 상기 측면판과 결합되는 베이스를 포함하고,
상기 제1탄성부재는 상기 베이스에 결합되는 외측 탄성부와, 상기 보빈에 결합되는 내측 탄성부와, 상기 제1탄성부재의 상기 외측 탄성부와 상기 제1탄성부재의 상기 내측 탄성부를 연결하는 연결 탄성부를 포함하는 보이스 코일 모터.
제10항에 있어서,
상기 제2탄성부재의 상기 연결 탄성부의 형상은 상기 제1탄성부재의 상기 연결 탄성부의 형상과 상이한 보이스 코일 모터.
제10항에 있어서,
상기 제2탄성부재의 상기 연결 탄성부의 길이는 상기 제1탄성부재의 상기 연결 탄성부의 길이와 상이한 보이스 코일 모터.
제10항에 있어서,
상기 제2탄성부재의 상기 연결 탄성부는 상기 제1탄성부재의 상기 연결 탄성부의 단면적과 상이한 단면적을 갖는 부분을 포함하는 보이스 코일 모터.
이미지 센서;
제1항 또는 제2항의 보이스 코일 모터; 및
상기 보이스 코일 모터의 상기 보빈에 결합되고 상기 이미지 센서와 이격되는 렌즈를 포함하는 카메라.
제14항의 카메라를 포함하는 휴대폰.
커버;
상기 커버 내에 배치되는 보빈;
상기 보빈과 상기 커버 사이에 배치되는 하우징;
상기 보빈의 아래에 배치되고 상기 커버와 결합되는 베이스; 및
상기 커버 내에 배치되고 상기 보빈을 광축방향으로 이동시키는 마그네트와 코일을 포함하는 보이스 코일 모터.