KR20230019171A - 센서 구동 액추에이터 - Google Patents

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KR20230019171A
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김희승
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자화전자(주)
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Abstract

본 발명은, 이미지 센서와, 이미지 센서가 배치되는 베이스와, 베이스 및 이미지 센서에 연결되며, 이미지 센서의 이동에 따라 베이스를 기준으로 광축 방향, 광축 방향과 수직인 제1 방향 및 제1 방향과 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동되는 유연 부재와, 이미지 센서를 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 OIS 캐리어와, 이미지 센서를 광축 방향으로 이동시키는 AF 캐리어와, AF 캐리어가 수용되는 하우징을 포함하는 센서 구동 액추에이터를 제공한다.

Description

센서 구동 액추에이터{ACTUATOR FOR DRIVING SENSOR}
본 발명은 카메라용 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 센서 구동을 통해 오토 포커스 및 손떨림 보정 기능을 구현할 수 있는 액추에이터에 관한 것이다.
영상 처리에 대한 하드웨어 기술이 발전하고 영상 촬영 등에 대한 사용자 니즈가 높아짐에 따라, 독립된 카메라 장치는 물론, 휴대폰, 스마트폰, 등과 같은 모바일 단말에 장착된 카메라 모듈 등에 오토 포커스(AF, Auto Focus), 손 떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 등의 기능이 구현되고 있다.
오토 포커스(자동 초점 조절) 기능은 렌즈 등이 탑재된 캐리어를 광축 방향으로 선형 이동하여 피사체와의 초점 거리를 조정함으로써 렌즈 후단에 구비된 이미지 센서(CMOS, CCD 등)에 선명한 이미지가 생성되도록 하는 기능을 의미한다.
또한, 손떨림 보정 기능은 손떨림에 의하여 렌즈의 흔들림이 발생하는 경우 그 흔들림을 보상하는 방향으로 렌즈가 탑재된 캐리어를 적응적으로 이동시킴으로써 영상의 선명도를 개선하는 기능을 의미한다.
AF 또는 OIS 기능을 구현하는 대표적인 방법 중 하나는 이동체(캐리어)에 마그네트(코일)을 설치하고, 고정체(하우징, 또는 다른 형태의 캐리어 등)에 코일(마그네트)을 설치한 후, 코일과 마그네트 사이에 전자기력을 발생시킴으로써 이동체를 광축 방향 또는 광축과 수직한 방향으로 이동시키는 방법이다.
한편, 캐리어의 물리적 지지 및 캐리어의 위치 복원 등을 구현하기 위하여 캐리어를 와이어에 연결하는 장치도 있으나, 이러한 장치의 경우 내외적 환경에 의하여 와이어의 물성 변형이 쉽게 일어나므로 구동 정밀성이 저하되기 쉽고 특히, 렌즈의 고사양화에 따라 렌즈의 무게와 크기가 커지는 경우 구동 성능이 더욱 저하될 수 있다.
이러한 와이어(wire) 타입의 문제점을 해소하기 위하여 최근에는 이동체와 고정체 사이에 볼(ball)을 개재시켜 이동체와 고정체 사이의 적절한 이격 거리가 지속적으로 유지되도록 하고 볼의 회전 운동 및 볼과의 점접촉(point contact)을 통한 최소화된 마찰력으로 캐리어가 더욱 유연하고 정확하게 이동하는 형태가 적용되고 있다.
AF와 OIS 기능이 통합된 장치 내지 액추에이터의 경우, AF는 광축 방향으로 이동하여야 하며 OIS는 광축과 수직한 방향으로 이동하여야 하므로 AF 및 OIS 캐리어들이 상호 적층되는 복합한 물리적 구조로 구현된다.
이러한 종래의 액추에이터는 렌즈 모듈을 광축 방향과 수직한 방향으로 이동시켜 손 떨림을 보정을 수행하였다. 그러나, 렌즈 모듈이 카메라 모듈의 무게 대부분을 차지하기 때문에, 렌즈 모듈 이동 정확도 및 카메라 모듈의 성능 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 렌즈 모듈 구동 대신 센서 구동을 통해 비교적 쉽게 OIS 및 AF를 구현할 수 있고, 카메라 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 센서 구동 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, OIS 및 AF 구현 시 유연 부재를 통해 이미지 센서의 이동을 용이하게 할 수 있는 센서 구동 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 이미지 센서와, 이미지 센서가 배치되는 베이스와, 베이스 및 이미지 센서에 연결되며, 이미지 센서의 이동에 따라 베이스를 기준으로 광축 방향, 광축 방향과 수직인 제1 방향 및 제1 방향과 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동되는 유연 부재와, 이미지 센서를 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 OIS 캐리어와, 이미지 센서를 광축 방향으로 이동시키는 AF 캐리어와, AF 캐리어가 수용되는 하우징을 포함하는 센서 구동 액추에이터를 제공한다.
여기서, OIS 캐리어는, 이미지 센서가 장착되며, AF 캐리어에 수용될 수 있다. 이와 달리, AF 캐리어는, 이미지 센서가 장착되며, OIS 캐리어에 수용될 수 있다.
또한, 유연 부재는 제1 및 제2 유연 부재를 포함하며, 이미지 센서의 이동에 따라, 제1 및 제2 유연 부재 중 어느 하나는 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동되고, 나머지 다른 하나는 광축 방향으로 이동될 수 있다.
또한, 유연 부재는, AF 캐리어에 고정되는 제1 고정부와 제1 고정부 및 이미지 센서 사이에 연결되는 제1 유연부로 구성되는 제1 유연 부재와, 베이스에 고정되는 제2 고정부와 제2 고정부 및 AF 캐리어 사이에 연결되는 제2 유연부로 구성되는 제2 유연 부재를 포함할 수 있다.
또한, 제1 유연 부재는 이미지 센서의 이동에 따라 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동될 수 있다.
또한, 제2 유연 부재는 이미지 센서의 이동에 따라 광축 방향으로 이동될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 유연부는, 복수의 브릿지와 복수의 브릿지 사이의 슬릿으로 구성되며, 이미지 센서를 둘러싸며 배치될 수 있다.
여기서, 제1 유연 부재는 제2 유연 부재 내측에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 센서 구동 액추에이터는, OIS 캐리어 및 AF 캐리어 사이에 구비되는 미들 가이드를 더 포함할 수 있다.
또한, OIS 캐리어는 제1 및 제2 마그네트를 구비하고, 하우징은 제1 마그네트에 전자기력을 발생시켜 OIS 캐리어를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동 코일과 제2 마그네트에 전자기력을 발생시켜 OIS 캐리어를 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동 코일을 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 센서 구동 액추에이터는, OIS 캐리어 상부에 제1 방향으로 형성되는 제1 가이드 레일과, 미들 가이드 하부에 제1 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제2 가이드 레일과, 제1 및 제2 가이드 레일 사이에 구비되는 제1 OIS 볼을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 센서 구동 액추에이터는, 미들 가이드 상부에 제2 방향으로 형성되는 제3 가이드 레일과, AF 캐리어 하부에 제3 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제4 가이드 레일과, 제3 및 제4 가이드 레일 사이에 구비되는 제2 OIS 볼을 더 포함할 수 있다.
또한, AF 캐리어는 제3 마그네트를 구비하고, 하우징은 제3 마그네트에 전자기력을 발생시켜 AF 캐리어를 광축 방향으로 이동시키는 제3 구동 코일을 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 센서 구동 액추에이터는, AF 캐리어 외측에 광축 방향으로 형성되는 제5 가이드 레일과, 하우징 내측에 제5 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제6 가이드 레일과, 제5 및 제6 가이드 레일 사이에 구비되는 AF 볼을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 센서 구동 액추에이터는, 하우징에 장착되는 렌즈 모듈과, 하우징을 덮도록 구성되는 케이스를 더 포함할 수 있다.
여기서, 렌즈 모듈은 하우징 또는 케이스에 고정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 카메라 모듈의 무게 대부분을 차지하는 렌즈 모듈을 이동시키는 것 대신 상대적으로 무게가 가벼운 이미지 센서를 이동시켜 손 떨림을 보정 및 오토 포커싱을 수행함으로써, 비교적 쉽게 OIS 및 AF를 구현할 수 있고, 카메라 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, OIS 및 AF 구현 시 유연 부재를 통해 이미지 센서의 이동을 용이하게 할 수 있고, 특히, 유연 부재를 두 개로 분리 구성하여, OIS 및 AF 구동 부하를 분리함으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 구성을 도시한 분해 결합도이다.
도 4는 도 1의 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서가 OIS 캐리어에 장착된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서가 유연 부재에 의해 베이스에 연결된 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 X축 방향 OIS의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 Y축 방향 OIS의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 광축 방향 AF의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유연 부재의 역할을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터(이하 '액추에이터'로 지칭한다)의 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 구성을 도시한 분해 결합도이다. 그리고, 도 4는 도 1의 절단선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서가 OIS 캐리어에 장착된 모습을 도시한 도면이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서가 유연 부재에 의해 베이스에 연결된 모습을 도시한 도면이다.
이하 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 전체적인 구성을 먼저 설명하고, AF와 OIS 각각의 기능을 구현하는 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는 이미지 센서(120) 구동을 통해 오토 포커스(AF, Auto Focus) 및 손떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization)이 함께 구현된 실시예이나, 본 발명의 액추에이터(100)는 실시 형태에 따라서 OIS만을 위한 액추에이터로 구현될 수도 있음은 물론이다.
도면에 도시된 Z축 방향은 렌즈 모듈(190)로 빛이 유입되는 방향인 광축 방향으로서 후술되는 AF 캐리어(160)가 진퇴 이동하는 방향에 해당한다. 그리고, 광축은 이미지 센서(120)의 중심축을 의미한다.
그리고, 광축 방향(Z축 방향)과 수직을 이루는 두 방향인 X축 방향 및 Y축 방향은 손떨림에 의한 흔들림이 보상되도록 OIS 구동에 의하여 이미지 센서(120)가 이동하는 방향을 의미한다. 이하 설명에서 X축 방향을 제1 방향으로, Y축 방향을 제2 방향으로 지칭하나 이는 상대적 관점에 따른 하나의 예시일 뿐, X축 방향과 Y축 방향 중 어느 하나의 방향이 제1 방향이며, 나머지 하나의 방향이 제2 방향이 될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는, 베이스(110), 이미지 센서(120), 스토퍼(125), OIS 캐리어(130), 미들 가이드(140), 하우징(150), AF 캐리어(160), 케이스(170), 유연 부재(180) 및 카메라 모듈(190)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는 베이스(110)를 기준으로 OIS 캐리어(130), 미들 가이드(140), AF 캐리어(160), 하우징(150) 및 케이스(170)가 순차적으로 결합되는 구조를 가질 수 있다.
이미지 센서(120)는 베이스(110) 상부에 배치된다. 여기서, 베이스(110)는 이미지 센서(120)와 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 구성된 인쇄 회로 기판일 수 있다.
유연 부재(180)는 베이스(110) 및 이미지 센서(120)를 연결하여 이미지 센서(120)가 베이스(110)를 기준으로 이동할 수 있도록 한다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 유연 부재(180)는 베이스(110) 및 이미지 센서(120)와 연결되어, 이미지 센서(120)의 이동에 따라 베이스(110)를 기준으로 광축 방향, 광축 방향과 수직인 제1 방향 및 제1 방향과 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동된다.
유연 부재(180)는, 제1 유연 부재(181) 및 제2 유연 부재(182)를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 하나의 유연 부재로 구성될 수도 있다.
여기서, 유연 부재(180)는 금속 재질이거나 플렉시블(flexible) 기판일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 이미지 센서(120) 이동 시 함께 이동될 수 있는 유연한 재질이면 족하다.
유연 부재(180)가 제1 유연 부재(181) 및 제2 유연 부재(182)를 포함하여 구성되는 경우, 제1 및 제2 유연 부재(181, 182) 중 어느 하나는 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동되고, 나머지 다른 하나는 광축 방향으로 이동될 수 있다.
제1 유연 부재(181)는, AF 캐리어(160)에 고정되는 제1 고정부(181a)와 제1 고정부(181a) 및 이미지 센서(120) 사이에 연결되는 제1 유연부(181b)로 구성된다.
제2 유연 부재(182)는 베이스(110)에 고정되는 제2 고정부(182a)와 제2 고정부(182a) 및 AF 캐리어(160) 사이에 연결되는 제2 유연부(182b)로 구성된다.
여기서, 제1 유연 부재(181)는 제2 유연 부재(182) 내측에 배치될 수 있다.
구체적으로, 제1 유연부(181a) 및 제2 유연부(182a)는, 복수의 브릿지와 복수의 브릿지 사이의 슬릿으로 구성될 수 있으며, 이미지 센서(120)를 둘러싸며 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이미지 센서(120)의 이동에 따라 이동될 수 있는 형태로 배치되면 족하다. 여기서, 제2 유연부(182a)는 제1 유연부(181a) 외측에 위치할 수 있다.
제1 유연부(181a) 및 제2 유연부(182a)에 구성된 복수의 브릿지는 신호 라인이 형성될 수 있으며, 이를 통해 베이스(110) 및 이미지 센서(120) 간 신호 전달 역할을 수행할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 이미지 센서(120)는 OIS 캐리어(130)에 장착되고, 미들 가이드(140)는 OIS 캐리어(130) 상부에 배치된다. 여기서, OIS 캐리어(130) 및 미들 가이드(140)는 AF 캐리어(160)에 수용된다. 그리고, AF 캐리어(160)는 하우징(150)에 수용된다.
이에 따라, OIS 캐리어(130)는 AF 캐리어(160) 내부에서 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 한 방향으로 이동할 수 있고, AF 캐리어(160)는 하우징(150) 내부에서 광축 방향으로 이동할 수 있다.
이 때, OIS 캐리어(130)는 AF 캐리어(160)에 수용된 상태이기 때문에, AF 캐리어(160) 이동 시 함께 이동될 수 있다.
도면과 달리, 이미지 센서(120)는 AF 캐리어(160)에 장착되고, AF 캐리어(160)는 OIS 캐리어(130)에 수용될 수도 있다. 여기서, 미들 가이드(140)는 OIS 캐리어(130) 상부에 배치되고, OIS 캐리어(130)는 하우징(150)에 수용된다.
이에 따라, AF 캐리어(160)는 OIS 캐리어(130) 내부에서 광축 방향으로 이동할 수 있고, OIS 캐리어(130)는 하우징(150) 내부에서 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 한 방향으로 이동할 수 있다.
이 때, AF 캐리어(160)는 OIS 캐리어(130)에 수용된 상태이기 때문에, OIS 캐리어(130) 이동 시 함께 이동될 수 있다.
OIS 캐리어(130)는 제1 및 제2 마그네트(M1, M2)를 구비하며, AF 캐리어(160)는 제3 마그네트(M3)를 구비한다. 그리고, 하우징(150)은 제1 내지 제3 마그네트(M1, M2, M3)에 각각 대면하여 제1 내지 제3 구동 코일(C1, C2, C3)을 구비한다.
여기서, 제1 내지 제3 구동 코일(C1, C2, C3)은 기판(155)에 실장된 상태에서 하우징(150) 내주면에 구비될 수 있다.
OIS 캐리어(130)는 이미지 센서(120)를 광축 방향으로 노출시키기 위한 개방부가 중앙에 형성된다. 이에 따라, 이미지 센서(120)는 렌즈 모듈(190)로부터 들어오는 광을 감지할 수 있게 된다.
여기서, 이미지 센서(120)는 CCD(Charged-coupled Device), CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)와 같은 촬상 소자로 이루어질 수 있다.
AF 캐리어(160)가 광축 방향으로 진퇴 이동하면 액추에이터(100) 후단에 구비된 이미지 센서(120)도 광축 방향으로 진퇴 이동되어 이미지 센서(120)와 렌즈 모듈(190) 사이의 초점 거리가 조정됨으로써 AF 기능이 구현된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술 하겠다.
미들 가이드(140)는 OIS 캐리어(130) 및 AF 캐리어(160) 사이에 구비된다.
OIS 캐리어(130) 상부에는 제1 방향으로 제1 가이드 레일(131)이 형성되고, 미들 가이드(140) 하부에는 제1 가이드 레일(131)과 대면하여 제2 가이드 레일(141)이 형성된다. 그리고, 제1 및 제2 가이드 레일(131, 141) 사이에는 제1 OIS 볼(B1)이 구비된다.
미들 가이드(140) 상부에는 제2 방향으로 제3 가이드 레일(142)이 형성되고, AF 캐리어(160) 하부에는 제3 가이드 레일(142)과 대면하여 제4 가이드 레일(162)이 형성된다. 그리고, 제3 및 제4 가이드 레일(142, 162) 사이에는 제2 OIS 볼(B2)이 구비된다.
AF 캐리어(160) 외측에는 광축 방향으로 제5 가이드 레일(161)이 형성되고, 하우징(150) 내측에는 제5 가이드 레일(161)과 대면하여 제6 가이드 레일(미도시)이 형성된다. 그리고, 제5 및 제6 가이드 레일(161, 미도시) 사이에는 AF 볼(B3)이 구비된다.
스토퍼(125)는 AF 캐리어(160)의 광축 방향으로의 하부 이동을 제한하는 역할을 수행한다.
케이스(170)는 하우징(150)을 덮도록 구성될 수 있다. 여기서, 렌즈 모듈(190)은 하우징(150) 또는 케이스(170)에 고정될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는 렌즈 모듈(190)이 고정된 상태에서 이미지 센서(120)를 3축으로 이동함으로써, OIS 및 AF를 모두 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 X축 방향 OIS의 기능을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 Y축 방향 OIS의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는, OIS 캐리어(130) 상부에 제1 방향(X축 방향)으로 형성되는 제1 가이드 레일(131)과, 미들 가이드(140) 하부에 제1 가이드 레일(131)과 대면하여 형성되는 제2 가이드 레일(141)과, 제1 및 제2 가이드 레일(131, 141) 사이에 구비되는 제1 OIS 볼(B1)을 포함한다.
제1 OIS 볼(B1)은 제1 및 제2 가이드 레일(131, 141) 사이에서 구름 이동함으로써 OIS 캐리어(130)를 제1 방향으로 이동시킬 수 있다.
제1 가이드 레일(131)은 OIS 캐리어(130)의 각 모서리에 형성될 수 있고, 제2 가이드 레일(141)도 미들 가이드(140)의 각 모서리에 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 마그네트(M1)는 OIS 캐리어(130) 상부에 입설(立設)되는 형태로 구비되며, 두 개의 제1 OIS 볼(B1) 사이에 제1 방향으로 배치된다.
제1 구동 코일(C1)은, 하우징(150)의 내측면에 제1 마그네트(M1)와 대면하여 배치된다. 여기서, 제 제1 구동 코일(C1) 내측에 홀 센서가 배치될 수 있다.
OIS 캐리어(130)는 제1 방향(X축 방향)의 OIS 기능이 구현되는 경우 AF 캐리어(160)의 내부 공간에서 베이스(110)를 기준으로 제1 방향으로 이동한다.
홀 센서는 손떨림에 의한 움직임 방향과 그 크기에 대응되는 전기적 신호를 구동 드라이버(미도시)로 전송하며, 구동 드라이버는 이에 대응하는 크기와 방향의 전원이 제1 구동 코일(C1)에 인가되도록 제어할 수 있다. 즉, OIS 캐리어(130)는 홀 센서 및 구동 드라이버 간 피드백 제어를 통해 이동될 수 있다.
제1 구동 코일(C1)에 전원이 인가되면 제1 구동 코일(C1)은 OIS 캐리어(130)에 설치된 제1 마그네트(M1)에 전자기력을 발생시키고 이 전자기력에 의하여 제1 OIS 볼(B1)은 제1 및 제2 가이드 레일(131, 141) 사이에서 구름 이동하고, 이에 따라 OIS캐리어(130)가 제1 방향으로 이동한다.
여기서, 이미지 센서(120)는 OIS 캐리어(130)에 결합되는 형태이므로 OIS 캐리어(130)가 제1 방향으로 이동하는 경우 이미지 센서(120)도 제1 방향으로 이동한다. 이에 따라, 제1 방향 성분에 의한 손떨림이 보정된다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는, 미들 가이드(140) 상부에 제2 방향(Y축 방향)으로 형성되는 제3 가이드 레일(142)과, AF 캐리어(160) 하부에 제3 가이드 레일(142)과 대면하여 형성되는 제4 가이드 레일(162)과, 제3 및 제4 가이드 레일(142, 162) 사이에 구비되는 제2 OIS 볼(B2)을 포함한다.
제2 OIS 볼(B2)은 제3 및 제4 가이드 레일(142, 162) 사이에서 구름 이동함으로써 미들 가이드(140)를 제2 방향으로 이동시킬 수 있다.
제3 가이드 레일(142)은 미들 가이드(140)의 각 모서리에 형성될 수 있고, 제4 가이드 레일(162)도 AF 캐리어(160)의 각 모서리에 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 마그네트(M2)는 OIS 캐리어(130) 상부에 입설(立設)되는 형태로 구비되며, 두 개의 제2 OIS 볼(B2) 사이에 제2 방향으로 배치된다.
제2 구동 코일(C2)은, 하우징(150)의 내측면에 제2 마그네트(M2)와 대면하여 배치되고, 제2 구동 코일(C2) 내측에 홀 센서가 배치될 수 있다.
미들 가이드(140)는 제2 방향(Y축 방향)의 OIS 기능이 구현되는 경우 AF 캐리어(160)의 내부 공간에서 베이스(110)를 기준으로 제2 방향으로 이동한다.
홀 센서는 손떨림에 의한 움직임 방향과 그 크기에 대응되는 전기적 신호를 구동 드라이버(미도시)로 전송하며, 구동 드라이버는 이에 대응하는 크기와 방향의 전원이 제2 구동 코일(C2)에 인가되도록 제어한다. 즉, 미들 가이드(140)는 홀 센서 및 구동 드라이버 간 피드백 제어를 통해 이동될 수 있다.
제2 구동 코일(C2)에 전원이 인가되면 제2 구동 코일(C2)은 OIS 캐리어(130)에 설치된 제2 마그네트(M2)에 전자기력을 발생시키고 이 전자기력에 의하여 제2 OIS 볼(B2)은 제3 및 제4 가이드 레일(142, 162) 사이에서 구름 이동하고, 이에 따라, 미들 가이드(140)가 제2 방향으로 이동한다.
여기서, 이미지 센서(120)는 OIS 캐리어(130)에 결합되고, OIS 캐리어(130)는 미들 가이드(140)와 결합되는 형태이므로 미들 가이드(140)가 제2 방향으로 이동하는 경우 OIS 캐리어(130) 및 이미지 센서(120)도 제2 방향으로 이동한다. 이에 따라, 제2 방향 성분에 의한 손떨림이 보정된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는, 카메라 모듈의 무게 대부분을 차지하는 렌즈 모듈(190)을 이동시키는 것 대신 상대적으로 무게가 가벼운 이미지 센서(120)를 이동시켜 손 떨림을 보정함으로써, 비교적 쉽게 OIS를 구현할 수 있고, 카메라 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 광축 방향 AF의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는, AF 캐리어(160) 외측에 광축 방향(Z축 방향)으로 형성되는 제5 가이드 레일(161)과, 하우징(150) 내측에 제5 가이드 레일(161)과 대면하여 형성되는 제6 가이드 레일(미도시)과, 제5 및 제6 가이드 레일(161, 미도시) 사이에 구비되는 AF 볼(B3)을 포함한다.
AF 볼(B3)은 제5 및 제6 가이드 레일(161, 미도시) 사이에서 구름 이동함으로써 AF 캐리어(160)를 광축 방향으로 이동시킬 수 있다.
제5 가이드 레일(161)은 제3 마그네트(M3)가 구비된 AF 캐리어(160) 외측면 양측에 각각 형성될 수 있다.
제3 마그네트(M3)는 제5 가이드 레일(161) 사이에 구비되고, 제3 구동 코일(C3)은 하우징(150)의 내측면에 제3 마그네트(M3)와 대면하여 배치되고, 제3 구동 코일(C3) 내측에 홀 센서가 배치될 수 있다.
AF 캐리어(160)는 홀 센서 및 구동 드라이버 간 피드백 제어를 통해 이동될 수 있다.
하우징(150)은 AF 캐리어(160)의 이동 공간을 제공한다. 그리고, AF 캐리어(160)는 하우징(150) 내부에 구비되어 베이스(110)를 기준으로 광축 방향(Z축 방향)으로 이동한다.
제3 구동 코일(C3)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되면 제3 코일(C3)은 AF 캐리어(160)에 설치된 제3 마그네트(M3)에 전자기력을 발생시키고 이 전자기력에 의하여 AF 볼(B3)은 제5 및 제6 가이드 레일(161, 미도시) 사이에서 구름 이동하며, 이에 따라, AF 캐리어(160)가 광축 방향으로 이동한다.
AF 캐리어(160)에는 OIS 캐리어(130)가 수용되고, OIS 캐리어(130)는 이미지 센서(120)가 결합되므로 AF 캐리어(130)가 광축 방향으로 이동하는 경우 OIS 캐리어(130) 및 이미지 센서(120)도 광축 방향으로 이동하게 되어 렌즈 모듈(190)과 이미지 센서(120) 간 초점 거리가 조정된다.
전술한 OIS 캐리어(130)의 제1 및 제2 방향 이동 및 AF 캐리어(160)의 광축 방향 이동은 각각 별개의 프로세싱과 별개의 물리적 구조에 의하여 독립적으로 구동되므로 각 방향 별 이동은 개별적으로 이루어질 수 있음은 물론, 상호 조합된 복수 개 방향(XY, XZ, YZ, XYZ 등)의 이동이 동시적으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)에 따르면, 제1 내지 제3 마그네트(M1, M2, M3)와 제1 내지 제3 구동 코일(C1, C2, C3)을 광축 방향으로 입설(立設)하여 배치함으로써 액추에이터(100)의 두께(광축 방향 기준)를 비약적으로 줄일 수 있게 된다.
즉, 최근 휴대 단말의 경우 화면 표시 수단이 넓어짐에 따라 메인 기판의 너비 또한, 충분히 커지고 있는데, 본 발명의 액추에이터(100)는 광축을 기준으로 수평 방향인 너비 방향으로만 크기가 증가되므로 이러한 휴대 단말의 경향성에 더욱 부합되는 구조를 구현할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유연 부재의 역할을 설명하기 위한 도면이다.
제1 유연 부재(181)는 제1 고정부(181a)가 AF 캐리어(160)에 고정되고, 제1 유연부(181b)가 제1 고정부(181a) 및 이미지 센서(120) 사이를 연결한다.
제2 유연 부재(182)는 제2 고정부(182a)가 베이스(110)에 고정되고, 제2 유연부(182b)가 제2 고정부(182a) 및 AF 캐리어(160) 사이를 연결한다.
여기서, 제1 유연 부재(181)는 이미지 센서(120)의 제1 및 제2 방향 이동을 용이하게 하는 역할을 수행하고, 제2 유연 부재(182)는 이미지 센서(120)의 광축 방향 이동을 용이하게 하는 역할을 수행한다.
도 10 (a)와 같이, OIS 기능이 구현되어, 이미지 센서(120)가 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동하는 경우, 제1 유연 부재(181)도 이미지 센서(120)의 이동에 따라 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동한다.
즉, 제1 유연 부재(181)의 제1 고정부(181a)가 AF 캐리어(160)에 고정되어 있고, 제1 유연부(181b)는 이미지 센서(120)에 연결되어 있기 때문에 이미지 센서(120)의 이동에 따라 제1 유연부(181b)도 이동될 수 있다.
도 10 (b)와 같이, AF 기능이 구현되어, 이미지 센서(120)가 광축 방향으로 이동하는 경우, 제2 유연 부재(182)도 이미지 센서(120)의 이동에 따라 광축 방향으로 이동한다.
즉, 제2 유연 부재(182)의 제2 고정부(182a)가 베이스(110)에 고정되어 있고, 제2 유연부(182b)는 AF 캐리어(160)에 연결되어 있기 때문에 이미지 센서(120)의 이동에 따라 제2 유연부(182b)도 이동될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는 유연 부재(180)를 제1 및 제2 유연 부재(181, 182)로 분리 구성하여, OIS 및 AF 구동 부하를 분리함으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상술된 본 발명의 설명에 있어 제1 및 제2 등과 같은 수식어는 상호 간의 구성요소를 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐이므로, 특정의 순서, 우선 순위 등을 나타내기 위하여 사용되는 용어가 아니라고 해석되어야 한다.
본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술 분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.
100 : 카메라용 액추에이터
110 : 베이스
120 : 이미지 센서
130 : OIS 캐리어
140 : 미들 가이드
150 : 하우징
160 : AF 캐리어
170 : 케이스

Claims (17)

  1. 이미지 센서;
    상기 이미지 센서가 배치되는 베이스;
    상기 베이스 및 상기 이미지 센서에 연결되며, 상기 이미지 센서의 이동에 따라 상기 베이스를 기준으로 광축 방향, 상기 광축 방향과 수직인 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동되는 유연 부재;
    상기 이미지 센서를 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 OIS 캐리어;
    상기 이미지 센서를 상기 광축 방향으로 이동시키는 AF 캐리어; 및
    상기 OIS 캐리어 및 AF 캐리어가 수용되는 하우징
    을 포함하는 센서 구동 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 OIS 캐리어는
    상기 이미지 센서가 장착되며, 상기 AF 캐리어에 수용되는
    센서 구동 액추에이터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 AF 캐리어는
    상기 이미지 센서가 장착되며, 상기 OIS 캐리어에 수용되는
    센서 구동 액추에이터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연 부재는 제1 및 제2 유연 부재를 포함하며,
    상기 이미지 센서의 이동에 따라, 상기 제1 및 제2 유연 부재 중 어느 하나는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동되고, 나머지 다른 하나는 상기 광축 방향으로 이동되는
    센서 구동 액추에이터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연 부재는
    상기 AF 캐리어에 고정되는 제1 고정부와 상기 제1 고정부 및 상기 이미지 센서 사이에 연결되는 제1 유연부로 구성되는 제1 유연 부재; 및
    상기 베이스에 고정되는 제2 고정부와 상기 제2 고정부 및 상기 AF 캐리어 사이에 연결되는 제2 유연부로 구성되는 제2 유연 부재를 포함하는
    센서 구동 액추에이터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 유연 부재는
    상기 이미지 센서의 이동에 따라 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동되는
    센서 구동 액추에이터.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 유연 부재는
    상기 이미지 센서의 이동에 따라 상기 광축 방향으로 이동되는
    센서 구동 액추에이터.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유연부는
    복수의 브릿지와 상기 복수의 브릿지 사이의 슬릿으로 구성되며, 상기 이미지 센서를 둘러싸며 배치되는
    센서 구동 액추에이터.
  9. 제 4 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 유연 부재는
    제2 유연 부재 내측에 배치되는
    센서 구동 액추에이터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 OIS 캐리어 및 상기 AF 캐리어 사이에 구비되는 미들 가이드
    를 더 포함하는 센서 구동 액추에이터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 OIS 캐리어는
    제1 및 제2 마그네트를 구비하고,
    상기 하우징은
    상기 제1 마그네트에 전자기력을 발생시켜 상기 OIS 캐리어를 상기 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동 코일과 상기 제2 마그네트에 전자기력을 발생시켜 상기 OIS 캐리어를 상기 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동 코일을 구비하는
    센서 구동 액추에이터.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 OIS 캐리어 상부에 상기 제1 방향으로 형성되는 제1 가이드 레일;
    상기 미들 가이드 하부에 상기 제1 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제2 가이드 레일; 및
    상기 제1 및 제2 가이드 레일 사이에 구비되는 제1 OIS 볼
    을 더 포함하는 센서 구동 액추에이터.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 미들 가이드 상부에 상기 제2 방향으로 형성되는 제3 가이드 레일;
    상기 AF 캐리어 하부에 상기 제3 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제4 가이드 레일; 및
    상기 제3 및 제4 가이드 레일 사이에 구비되는 제2 OIS 볼
    을 더 포함하는 센서 구동 액추에이터.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 AF 캐리어는
    제3 마그네트를 구비하고,
    상기 하우징은
    상기 제3 마그네트에 전자기력을 발생시켜 상기 AF 캐리어를 상기 광축 방향으로 이동시키는 제3 구동 코일을 구비하는
    센서 구동 액추에이터.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 AF 캐리어 외측에 상기 광축 방향으로 형성되는 제5 가이드 레일;
    상기 하우징 내측에 상기 제5 가이드 레일과 대면하여 형성되는 제6 가이드 레일; 및
    상기 제5 및 제6 가이드 레일 사이에 구비되는 AF 볼
    을 더 포함하는 센서 구동 액추에이터.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징에 장착되는 렌즈 모듈; 및
    상기 하우징을 덮도록 구성되는 케이스
    를 더 포함하는 센서 구동 액추에이터.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈 모듈은
    상기 하우징 또는 케이스에 고정되는
    센서 구동 액추에이터.












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