KR20230152557A - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20230152557A
KR20230152557A KR1020230019807A KR20230019807A KR20230152557A KR 20230152557 A KR20230152557 A KR 20230152557A KR 1020230019807 A KR1020230019807 A KR 1020230019807A KR 20230019807 A KR20230019807 A KR 20230019807A KR 20230152557 A KR20230152557 A KR 20230152557A
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camera module
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KR1020230019807A
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정재원
김재경
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삼성전기주식회사
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Abstract

개시된 카메라 모듈은, 내부 공간을 가지며 내측면에 내면 구름부를 갖는 하우징, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되고 렌즈 배럴을 수용하며, 외측면에 상기 내면 구름부에 대응하는 외면 구름부를 갖는 캐리어, 상기 하우징 내에서 상기 캐리어를 광축 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키는 AF (Auto Focus) 구동부, 및 상기 내면 구름부와 상기 외면 구름부 사이에 개재되는 구름 부재를 포함하고, 상기 내면 구름부 및 상기 외면 구름부 중 적어도 하나는 상기 하우징 또는 상기 캐리어의 외관을 형성하는 몰드의 외면에 구비된 가이드 면과, 상기 몰드보다 더 높은 강도의 재질로 이루어지며 상기 가이드 면에서 서로 이격되어 배치되는 복수의 레일을 갖는 보강 삽입체를 포함한다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}
본 개시는 카메라 모듈에 관한 것이다.
정보통신 기술과 반도체 기술 등의 눈부신 발전에 힘입어 전자기기의 보급과 이용이 급속도로 증가하고 있다. 이러한 전자기기들은 각자의 전통적인 고유 영역에 머무르지 않고 다양한 기능들을 컨버전스(convergence)하여 제공하는 추세에 있다.
최근에는 스마트폰을 비롯하여 태블릿 PC, 랩탑 컴퓨터 등의 휴대용 전자기기에 카메라가 기본적으로 채용되고 있으며, 이 휴대용 전자기기의 카메라에는 자동 초점(Auto Focus, AF) 기능, 광학 이미지 안정화(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 및 줌(zoom) 기능 등이 부가되고 있다.
광학 이미지 안정화 기능이란 카메라 흔들림 보정 또는 손 떨림 보정 등을 모두 포함할 수 있으며, 카메라가 이동하는 상태 또는 고정된 상태에서 촬영자가 의도하지 않은 손 떨림 또는 카메라 흔들림 등이 발생하여 촬영되는 피사체의 이미지가 진동하는 것을 방지할 수 있다.
자동 초점 기능은 피사체와의 거리에 따라 이미지 센서의 전방에 위치되는 렌즈를 광축 방향을 따라 이동시킴으로써 이미지 센서의 결상면에서 선명한 이미지를 획득할 수 있도록 하는 기능이다.
휴대용 전자기기의 카메라는 점차 고성능화 되면서 고배율의 렌즈와 고용량의 액추에이터를 도입하고 있다. 이에 따라 구성 부품의 중량은 증가하고 실생활 조건에서 진동 등의 상황에 노출되면서 이러한 구성 부품 간의 충격에 의한 변형 우려가 잦은 편이다. 따라서 고배율 고용량의 성능 실현에 대비한 구성 부품의 강성을 추가로 확보할 필요가 있다.
개시된 실시예의 일 측면은 자동 초점 기능과 흔들림 보정 기능을 원활하게 구현하면서도 강한 내충격성을 가짐으로써 구동 성능을 유지할 수 있는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 내부 공간을 가지며, 내측면에 내면 구름부를 갖는 하우징, 상기 하우징의 내부 공간에 배치되고 렌즈 배럴을 수용하며, 외측면에 상기 내면 구름부에 대응하는 외면 구름부를 갖는 캐리어, 상기 하우징 내에서 상기 캐리어를 광축 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키는 AF (Auto Focus) 구동부, 및 상기 내면 구름부와 상기 외면 구름부 사이에 개재되는 구름 부재를 포함하고, 상기 내면 구름부 및 상기 외면 구름부 중 적어도 하나는 상기 하우징 또는 상기 캐리어의 외관을 형성하는 몰드의 외면에 구비된 가이드 면과, 상기 몰드보다 더 높은 강도의 재질로 이루어지며 상기 가이드 면에서 서로 이격되어 배치되는 복수의 레일을 갖는 보강 삽입체를 포함한다.
상기 구름 부재는 상기 보강 삽입체와 접촉하도록 위치할 수 있다.
상기 복수의 레일 각각은 원형의 횡단면을 갖는 샤프트(shaft) 형상을 가질 수 있다.
상기 샤프트 형상의 레일의 횡단면 직경은 0.3mm 내지 1.5mm 범위에 속할 수 있다.
상기 복수의 레일은 상기 광축 방향으로 서로 평행하게 연장할 수 있다.
상기 몰드는 폴리머 소재로 이루어지고, 상기 보강 삽입체는 금속재로 이루어질 수 있다.
상기 보강 삽입체는 표면에 저마찰 코팅될 수 있다.
상기 복수의 레일은 상기 가이드 면으로부터 적어도 부분적으로 노출되도록 배치될 수 있다.
상기 몰드의 가이드 면은 미리 설정된 각도로 서로 마주보는 한 쌍의 구름면을 포함할 수 있다.
상기 보강 삽입체는 한 쌍의 레일을 포함하고, 상기 한 쌍의 레일은 상기 한 쌍의 구름면에 각각 분산 배치될 수 있다.
상기 내면 구름부와 상기 외면 구름부 각각에 상기 보강 삽입체가 배치될 수 있다.
상기 내면 구름부와 상기 외면 구름부에 배치되는 상기 보강 삽입체는 각각 한 쌍의 레일을 포함할 수 있다.
상기 내면 구름부에 배치되는 상기 보강 삽입체는 한 쌍의 레일을 포함하고, 상기 외면 구름부에 배치되는 상기 보강 삽입체는 단일의 평판 부재를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 카메라 모듈은, 내부 공간을 가지며, 내측면에 내면 구름부를 갖는 외부 프레임, 상기 외부 프레임의 내부 공간에 배치되고 렌즈 배럴을 수용하며, 외측면에 상기 내면 구름부에 대응하는 외면 구름부를 갖는 내부 프레임, 상기 내면 구름부와 상기 외면 구름부 사이에 개재되는 구름 부재를 포함하고, 상기 내면 구름부 및 상기 외면 구름부 중 적어도 하나는, 상기 외부 프레임 또는 상기 내부 프레임의 외관을 형성하는 몰드의 외면으로부터 적어도 부분적으로 노출되고 상기 몰드보다 더 높은 강도의 재질로 이루어지며 서로 이격되어 상기 구름 부재와 접촉하도록 배치되는 복수의 레일을 갖는 보강 삽입체를 포함한다.
실시예의 카메라 모듈에 따르면, 자동 초점 기능과 이미지 안정화 기능을 구현하면서도 렌즈 이동을 위한 구동력과 구성 부품의 내충격성을 확보할 수 있다.
자동 초점 기능 구현에 있어 볼 유닛을 적용하는 경우에 볼 가이드 홈 내 구름면에 금속 인서트를 구비함으로써 볼 유닛에 의한 몰드 찍힘 현상을 방지하고 볼 가이드 변형(dent)을 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 카메라 모듈의 캐리어와 구름 부재를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 카메라 모듈의 하우징과 구름 부재를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 1에 나타낸 카메라 모듈의 커버를 제거하고 내부를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 카메라 모듈의 보강 삽입체로서 복수의 레일을 추출하여 구름 부재와 함께 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 복수의 레일과 구름 부재를 함께 도시한 평면도이다.
도 8은 도 5에 나타낸 카메라 모듈의 보강 삽입체로서 레일과 평판 부재를 추출하여 구름 부재와 함께 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8에 나타낸 레일과 평판 부재, 그리고 구름 부재를 함께 도시한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 또한, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
명세서 전체에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "연결된다"라고 할 때, 이는 둘 이상의 구성요소가 직접적으로 연결되는 것만을 의미하는 것이 아니고, 둘 이상의 구성요소가 다른 구성요소를 통하여 간접적으로 연결되는 것, 물리적으로 연결되는 것뿐만 아니라 전기적으로 연결되는 것, 또는 위치나 기능에 따라 상이한 명칭들로 지칭되었으나 일체인 것을 의미할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 외관을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 렌즈 배럴(120), 렌즈 배럴(120)을 이동시키는 렌즈 구동 장치(130), 렌즈 배럴(120)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서 유닛(170), 및 렌즈 배럴(120)과 렌즈 구동 장치(130)를 내부 공간에 수용하는 하우징(110)과 이를 덮는 커버(113)를 포함한다.
렌즈 배럴(120)은 피사체를 촬상하는 복수의 렌즈가 내부에 수용될 수 있도록 중공의 원통 형상일 수 있으며, 복수의 렌즈는 광축을 따라 렌즈 배럴(120)에 장착된다. 복수의 렌즈는 렌즈 배럴(120)의 설계에 따라 필요한 수만큼 배치되고, 각각의 렌즈는 동일하거나 상이한 굴절률 등의 광학적 특성을 가질 수 있다.
광축은 렌즈 배럴(120)에 수용된 렌즈의 중심축으로 설정될 수 있으며, 광축 방향은 이러한 중심축에 나란한 방향을 의미한다. 도면에서 광축은 z축으로 설정되며, 이러한 광축에 수직한 방향으로 x축과 y축이 설정된다. 이때 x축과 y축은 서로 수직하며, x축과 y축에 의해 형성되는 x-y 평면은 광축에 수직한 평면이 된다.
렌즈 구동 장치(130)는 렌즈 배럴(120)을 이동시키는 장치로서 초점을 조정하는 AF (Auto Focus) 유닛(140) 및 손 떨림 또는 흔들림을 보정하는 OIS (Optical Image Stabilization) 유닛(150)을 포함한다.
예를 들어, 렌즈 구동 장치(130)는 AF 유닛(140)을 이용하여 렌즈 배럴(120)을 광축 방향(도면의 z축 방향)으로 이동시킴으로써 초점을 조절할 수 있고, OIS 유닛(150)을 이용하여 렌즈 배럴(120)을 광축에 수직한 방향(도면의 x축 또는 y축 방향)으로 이동시킴으로써 촬영 시의 흔들림을 보정할 수 있다.
AF 유닛(140)은 렌즈 배럴(120)을 수용하는 캐리어(141) 및 렌즈 배럴(120)과 캐리어(141)를 광축 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키는 AF 구동부를 포함한다. AF 구동부는 AF 구동 마그넷(148a)과 AF 구동 코일(148c)을 포함한다.
AF 구동 코일(148c)에 전원이 인가되면, AF 구동 마그넷(148a)과 AF 구동 코일(148c) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 캐리어(141)를 광축 방향으로 이동시킬 수 있다. 캐리어(141)에는 렌즈 배럴(120)이 수용되므로, 캐리어(141)의 이동에 의해 렌즈 배럴(120)도 광축 방향으로 이동되면서 초점이 조정될 수 있다.
예를 들어, AF 구동 마그넷(148a)은 캐리어(141)의 일면에 장착될 수 있으며, AF 구동 코일(148c)은 기판(112)을 매개로 하우징(110)에 장착될 수 있다. 여기서 AF 구동 마그넷(148a)은 캐리어(141)에 장착되어 캐리어(141)와 함께 광축 방향으로 이동하는 이동 부재이고, AF 구동 코일(148c)은 하우징(110)에 고정된 고정 부재이다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 AF 구동 마그넷(148a)과 AF 구동 코일(148c)의 위치를 서로 바꾸는 것도 가능할 것이다.
캐리어(141)가 이동될 때, 캐리어(141)와 하우징(110) 사이의 마찰을 저감하며 광축 방향 이동을 안내하도록 하우징(110)과 캐리어(141)에는 각각 내면 구름부(115, 116)와 외면 구름부(145, 146)가 형성될 수 있다. 하우징(110)의 내측면에는 내면 구름부(115, 116)가 형성되고, 캐리어(141)의 외측면에는 외면 구름부(145, 146)가 형성될 수 있으며, 내면 구름부(115, 116)와 외면 구름부(145, 146)는 서로 대응되게 배치될 수 있다.
내면 구름부(115, 116)와 외면 구름부(145, 146)의 사이에는 구름 부재(161, 162)가 배치되어 캐리어(141)의 광축 방향 이동시 마찰을 저감할 수 있다. 구름 부재(161, 162)는 일례로 볼 형태일 수 있으며, 산화 세라믹 재료로 이루어질 수 있다. 구름 부재(161, 162)는 내면 구름부(115, 116)와 외면 구름부(145, 146)의 사이에 광축 방향으로 복수의 볼 유닛들이 정렬되어 배치될 수 있다.
OIS 유닛(150)은 이미지 촬영 또는 동영상 촬영 시 사용자의 손 떨림 등의 요인에 의해 이미지가 번지거나 동영상이 흔들리는 것을 보정하기 위해 사용된다. OIS 유닛(150)은 사용자의 손 떨림 등에 의해 영상 촬영 시 흔들림이 발생할 때, 흔들림에 대응하는 상대변위를 렌즈 배럴(120)에 부여함으로써 흔들림을 보상한다. 일례로, OIS 유닛(150)은 렌즈 배럴(120)을 광축 방향에 수직한 제1 및 제2 방향(x축 및 y축 방향)으로 이동시켜 흔들림을 보정할 수 있다.
OIS 유닛(150)은 렌즈 배럴(120)의 이동을 안내하는 가이드 부재 및 이 가이드 부재를 광축에 수직한 방향으로 이동하도록 구동력을 발생시키는 OIS 구동부를 포함한다.
가이드 부재는 지지 프레임(151) 및 렌즈 홀더(153)를 포함한다. 지지 프레임(151)과 렌즈 홀더(153)는 캐리어(141) 내에 수용되어 광축 방향을 따라 정렬되며, 렌즈 배럴(120)의 이동을 안내하는 역할을 한다.
OIS 구동부는 제1 OIS 구동부(155)와 제2 OIS 구동부(156)를 포함하고, 제1 OIS 구동부(155)는 광축에 수직한 제1 방향(도면의 x축 방향)으로 구동력을 발생시키고, 제2 OIS 구동부(156)는 제1 방향에 수직한 제2 방향(도면의 y축 방향)으로 구동력을 발생시킨다. 제1 및 제2 OIS 구동부(155, 156) 각각은 OIS 구동 마그넷(155a, 156a)과 OIS 구동 코일(155c, 156c)을 포함한다.
한편, OIS 유닛(150)을 지지하는 복수의 구름 부재(142, 152)가 제공된다. 복수의 구름 부재(142, 152)는 OIS 구동 과정에서 렌즈 홀더(153) 및 지지 프레임(151)의 움직임을 원활하게 하는 기능을 한다. 또한, 캐리어(141), 지지 프레임(151) 및 렌즈 홀더(153) 간의 간격을 유지시키는 기능도 한다.
복수의 구름 부재(142, 152)는 제1 구름 부재(152) 및 제2 구름 부재(142)를 포함한다. 제1 구름 부재(152)는 OIS 유닛(150)의 제1 방향(x축 방향)으로의 이동에 관여하고, 제2 구름 부재(142)는 OIS 유닛(150)의 제2 방향(y축 방향)으로의 이동에 관여한다. 제1 구름 부재(152)는 렌즈 홀더(153)와 지지 프레임(151) 사이에 배치되는 복수의 볼 부재를 포함하고, 제2 구름 부재(142)는 지지 프레임(151)과 캐리어(141) 사이에 배치되는 복수의 볼 부재를 포함한다.
이미지 센서 유닛(170)은 렌즈 배럴(120)을 통해 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 장치이다. 일례로, 이미지 센서 유닛(170)은 이미지 센서(171) 및 이와 연결되는 회로 기판(173)을 포함할 수 있고, 적외선 필터를 더 포함할 수 있다. 적외선 필터는 렌즈 배럴(120)을 통해 입사된 광 중에서 적외선 영역의 광을 차단하는 역할을 한다.
렌즈 배럴(120)과 렌즈 구동 장치(130)는 하우징(110) 내부 공간에 수용되며, 일례로, 하우징(110)은 상부와 하부가 개방된 상자 형상일 수 있다. 하우징(110)의 하부에는 이미지 센서 유닛(170)이 배치된다. 렌즈 배럴(120)의 상부에는 캐리어(141)의 내부 공간으로부터 지지 프레임(151)과 렌즈 홀더(153)의 이탈을 방지하도록 스토퍼(121)가 더 배치될 수 있으며, 스토퍼(121)는 캐리어(141)와 결합될 수 있다.
커버(113)는 하우징(110)의 외부면을 감싸도록 하우징(110)과 결합하며, 카메라 모듈의 내부 구성부품을 보호하는 기능을 한다. 또한, 커버(113)는 전자파를 차폐하는 기능을 할 수 있다. 일례로, 카메라 모듈(100)에서 발생된 전자파가 휴대가능한 전자 기기 내의 다른 전자부품에 영향을 미치지 않도록 커버(113)가 금속의 실드 캔(shield can)으로 구성되어 전자파를 차폐할 수 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 카메라 모듈의 캐리어와 구름 부재를 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 카메라 모듈(100)의 캐리어(141)는 한 측벽의 외측면에 형성된 외면 구름부(145, 146)를 포함할 수 있다. 이 외면 구름부(145, 146)는 상기 한 측벽의 폭 방향(y축 방향) 중심을 기준으로 한 쌍이 양쪽에 배치될 수 있다. 상기 한 측벽은 AF 구동 마그넷(148a)이 배치되는 캐리어(141)의 측벽일 수 있다.
외면 구름부(145, 146)는 캐리어(141)의 외관을 형성하는 몰드 외면에 형성된 가이드 면(1451, 1461)을 포함할 수 있다. 가이드 면(1451, 1461)은 광축 방향(z축 방향)으로 길게 연장되면서 구름 부재(161, 162)의 광축 방향 움직임을 안내할 수 있다. 가이드 면(1451, 1461)은 광축에 수직한 방향으로 함몰되어 오목한 그루브(groove)로 이루어질 수 있다.
캐리어(141)에 배치되는 외면 구름부(145, 146)는 볼 형태의 구름 부재(161)가 가이드 면(1451)에서 2점 접촉하는 제1 외면 구름부(145)와 가이드 면(1461)에서 1점 접촉하는 제2 외면 구름부(146)를 포함할 수 있다. 제1 외면 구름부(145)의 가이드 면(1451)은 미리 설정된 각도로 서로 마주보며 구름 부재(161)에 각각 접촉하는 한 쌍의 V형 구름면을 포함할 수 있으며, 제2 외면 구름부(146)의 가이드 면(1461)은 구름 부재(162)와 접촉하는 평탄 구름면을 포함할 수 있다. 그러나 제1 외면 구름부(145)와 제2 외면 구름부(146)의 상기 형상은 서로 바꾸어 적용될 수 있으며, 양 쪽 모두에 V형 구름면이 형성될 수도 있으며, 이 또한 본 개시의 범위에 속하는 것이다.
본 실시예에서 제1 외면 구름부(145)는 가이드 면(1451)에서 서로 이격되어 배치된 복수의 레일(1453)을 갖는 보강 삽입체를 포함할 수 있으며, 제2 외면 구름부(146)는 가이드 면(1461)에서 단일의 평판 부재(1463)를 갖는 보강 삽입체를 포함할 수 있다. 보강 삽입체는 상기 몰드보다 더 높은 강도의 재질로 이루어질 수 있으며, 인서트 사출을 통해 상기 보강 삽입체가 상기 몰드 내에 일체로 고정될 수 있다. 일례로 몰드는 폴리머 소재로 이루어지고 보강 삽입체는 금속재로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 보강 삽입체는 SUS, Ti, Al으로 이루어진 군에서 선택된 금속재로 이루어질 수 있고, 선택적으로 열처리를 통해 기계적 특성을 향상시킬 수도 있다. 또한 렌즈 구동을 위한 구동력을 최적화하기 위하여 상기 보강 삽입체의 표면에 저마찰 코팅을 할 수 있으며, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE) 코팅하거나, 또는 서브미크론 PTFE 입자가 포함된 무전해 니켈 코팅을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 외면 구름부(145)에 배치된 보강 삽입체의 한 쌍의 레일(1453)은 가이드 면(1451)에서 광축 방향으로 서로 평행하게 연장될 수 있으며, 가이드 면(1451)으로부터 적어도 부분적으로 노출될 수 있다. 또한 한 쌍의 레일(1453) 각각은 서로 마주보는 한 쌍의 구름면에 분산 배치될 수 있다.
따라서 볼 형태로 이루어진 구름 부재(161, 162)는 제1, 제2 외면 구름부(145, 146)의 가이드 면(1451, 1461)에서 한 쌍의 레일(1453) 및 평판 부재(1463)와 접촉하면서 이를 따라 구름 운동하게 된다. 구름 부재(161, 162)는 금속의 볼로 이루어질 수 있는데, 가이드 면(1451, 1461)에서 금속재의 보강 삽입체와 접촉하게 됨에 따라 구름 부재(161, 162)에 의한 가이드 면(1451, 1461) 찍힘 현상이 방지되고 이에 따라 볼 가이드 변형(dent)이 예방될 수 있다. 일례로, 제1 외면 구름부(145)에 대응하는 구름 부재(161)는 4개의 볼 부재를 포함하고, 제2 외면 구름부(146)에 대응하는 구름 부재(162)는 3개의 볼 부재를 포함할 수 있다.
도 4는 도 2에 나타낸 카메라 모듈의 하우징과 구름 부재를 도시한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 카메라 모듈(100)의 하우징(110)은 한 측벽의 내측면에 형성된 내면 구름부(115, 116)를 포함할 수 있다. 이 내면 구름부(115, 116)는 상기 한 측벽의 폭 방향(y축 방향) 중심을 기준으로 한 쌍이 양쪽에 배치될 수 있다. 상기 한 측벽은 AF 구동 코일(148c) 또는 AF 구동 마그넷(148c)이 배치되는 하우징(110)의 측벽일 수 있다(도 2 참조).
내면 구름부(115, 116)는 하우징(110)의 외관을 형성하는 몰드 외면에 형성된 가이드 면(1151, 1161)을 포함할 수 있다. 가이드 면(1151, 1161)은 광축 방향(z축 방향)으로 길게 연장되면서 구름 부재(161, 162)의 광축 방향 움직임을 안내할 수 있다.
또한 내면 구름부(115, 116)는 가이드 면(1151, 1161)에서 서로 이격된 복수의 레일(1153, 1163)을 갖는 보강 삽입체를 포함할 수 있다. 보강 삽입체는 상기 몰드보다 더 높은 강도의 재질로 이루어질 수 있으며, 인서트 사출을 통해 상기 보강 삽입체가 상기 몰드 내에 일체로 고정될 수 있다. 일례로 몰드는 폴리머 소재로 이루어지고 보강 삽입체는 금속재로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 보강 삽입체는 SUS, Ti, Al으로 이루어진 군에서 선택된 금속재로 이루어질 수 있고, 선택적으로 열처리를 통해 기계적 특성을 향상시킬 수도 있다. 또한 렌즈 구동을 위한 구동력을 최적화하기 위하여 상기 보강 삽입체의 표면에 저마찰 코팅을 할 수 있으며, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE) 코팅하거나, 또는 서브미크론 PTFE 입자가 포함된 무전해 니켈 코팅을 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 보강 삽입체의 한 쌍의 레일(1153, 1163)은 각 가이드 면(1151, 1161)에서 광축 방향으로 서로 평행하게 연장될 수 있으며, 가이드 면(1151, 1161)으로부터 노출될 수 있다. 또한 가이드 면(1151, 1161)은 미리 설정된 각도로 서로 마주보는 한 쌍의 구름면을 포함할 수 있는데, 이때 한 쌍의 레일(1153, 1163) 각각은 상기 한 쌍의 구름면에 분산 배치될 수 있다.
따라서 볼 형태로 이루어진 구름 부재(161, 162)는 내면 구름부(115, 116)의 가이드 면(1151, 1161)에서 보강 삽입체의 한 쌍의 레일(1153, 1163)과 접촉하면서 이를 따라 구름 운동하게 된다. 구름 부재(161, 162)는 금속의 볼로 이루어질 수 있는데, 가이드 면(1151, 1161)에서 금속재의 보강 삽입체와 마주보며 접촉하게 됨에 따라 구름 부재(161, 162)에 의한 가이드 면(1151, 1161) 찍힘 현상이 방지되고 이에 따른 볼 가이드 변형(dent)이 예방될 수 있다.
도 5는 도 1에 나타낸 카메라 모듈의 커버를 제거하고 내부를 도시한 평면도이다.
도 5를 참조하면, 외면 구름부(145, 146)와 내면 구름부(115, 116)는 캐리어(141)와 하우징(110)이 결합됨에 따라 서로 대향하도록 위치하며, 외면 구름부(145, 146)와 내면 구름부(115, 116) 사이에는 구름 부재(161, 162)가 배치될 수 있다. 외면 구름부(145, 146)와 내면 구름부(115, 116)는 각각 광축에 수직하며 서로 반대 방향으로 함몰되어 오목한 가이드 면(1451, 1461, 1151, 1161)을 가진다. 구름 부재(161, 162)는 복수의 볼 부재를 포함하고, 이들 중 적어도 하나의 볼 부재는 외면 구름부(145, 146)와 내면 구름부(115, 116)의 각 보강 삽입체에 동시에 접촉할 수 있다.
제1 외면 구름부(145)와 제1 내면 구름부(115)의 사이에 개재되는 구름 부재(161)를 구성하는 적어도 하나의 볼 부재는 제1 외면 구름부(145)의 한 쌍의 레일(1453)과 제1 내면 구름부(115)의 한 쌍의 레일(1153)에 접촉하도록 위치할 수 있다. 제2 외면 구름부(146)와 제2 내면 구름부(116)의 사이에 개재되는 구름 부재(162)를 구성하는 적어도 하나의 볼 부재는 제2 외면 구름부(146)의 평판 부재(1463)와 제2 내면 구름부(116)의 한 쌍의 레일(1163)에 접촉하도록 위치할 수 있다.
도 6은 도 5에 나타낸 카메라 모듈의 보강 삽입체로서 복수의 레일을 추출하여 구름 부재와 함께 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6에 나타낸 복수의 레일과 구름 부재를 함께 도시한 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 외면 구름부(145)와 제1 내면 구름부(115)에 배치되는 복수의 레일(1453, 1153) 각각은 원형의 횡단면을 갖는 샤프트(shaft) 형상으로 가질 수 있다. 또한 복수의 레일(1453, 1153)은 광축 방향으로 서로 평행하게 연장될 수 있다. 예를 들어 샤프트 형상의 레일(1453, 1153) 각각의 횡단면 직경은 0.3mm 내지 1.5mm 범위에 속할 수 있다. 레일(1453, 1153)의 횡단면 직경이 0.3mm 미만이면 인서트 사출이 어려워 실시가 곤란할 수 있고, 1.5mm 초과이면 구동부의 크기가 불필요하게 커질 수 있다.
제1 외면 구름부(145)와 제1 내면 구름부(115)의 사이에 개재되는 구름 부재(161)는 4 개의 볼 부재(161a, 161b, 161c, 161d)를 포함할 수 있다. 4 개의 볼 부재 중에서 광축 방향으로 최외곽(최상단 또는 최하단)에 배치되는 볼 부재(161a, 161d)의 직경이 다른 볼 부재(161b, 161c)의 직경보다 더 크게 이루어질 수 있다. 따라서 상기 최외곽에 위치하는 두 개의 볼 부재(161a, 161d)가 제1 외면 구름부(145)와 제1 내면 구름부(115)의 복수의 레일(1453, 1153)과 접촉할 수 있다. 그러나 본 개시는 이에 한정되지 않으며 다른 조합으로 레일과 접촉하는 볼 부재를 선택할 수 있다.
도 8은 도 5에 나타낸 카메라 모듈의 보강 삽입체로서 레일과 평판 부재를 추출하여 구름 부재와 함께 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8에 나타낸 레일과 평판 부재, 그리고 구름 부재를 함께 도시한 평면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 내면 구름부(116)에 배치되는 복수의 레일(1163) 각각은 원형의 횡단면을 갖는 샤프트(shaft) 형상으로 가질 수 있다. 또한 복수의 레일(1163)은 광축 방향으로 서로 평행하게 연장될 수 있다. 예를 들어 샤프트 형상 레일(1163) 각각의 횡단면 직경은 0.3mm 내지 1.5mm 범위에 속할 수 있다. 레일(1163)의 횡단면 직경이 0.3mm 미만이면 인서트 사출이 어려워 실시가 곤란할 수 있고, 1.5mm 초과이면 구동부의 크기가 불필요하게 커질 수 있다.
제2 외면 구름부(146)에 배치되는 평판 부재(1463)는 광축 방향으로 연장될 수 있으며, 평판 부재(1463)의 길이 방향 일 단부에는 광축 방향에 수직하게 절곡되어 연장된 접속 돌기(1464)가 일체로 연결될 수 있다. 접속 돌기(1464)는 캐리어(141)의 몰드 내에 삽입되어 평판 부재(1463)를 고정시킬 수 있다.
제2 외면 구름부(146)와 제2 내면 구름부(116)의 사이에 개재되는 구름 부재(162)는 3 개의 볼 부재(162a, 162b, 162c)를 포함할 수 있다. 3 개의 볼 부재 중에서 광축 방향으로 최외곽(최상단 또는 최하단)에 배치되는 볼 부재(162a, 162c)의 직경이 다른 볼 부재(162b)의 직경보다 더 크게 이루어질 수 있다. 따라서 상기 최외곽에 위치하는 두 개의 볼 부재(162a, 162c)가 제2 외면 구름부(146)의 평판 부재(1463)와 제2 내면 구름부(116)의 복수의 레일(1163)에 접촉할 수 있다. 그러나 본 개시는 이에 한정되지 않으며 다른 조합으로 레일과 평판 부재에 접촉하는 볼 부재를 선택할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 카메라 모듈
110: 하우징
115, 116: 제1, 제2 내면 구름부
130: 렌즈 구동 장치
140: AF 유닛
141: 캐리어
145, 146: 제1, 제2 외면 구름부
150: OIS 유닛
155, 156: 제1, 2 OIS 구동부
161, 162: 구름 부재
1153, 1163, 1453: 레일
1151, 1161, 1451, 1461: 가이드 면
1463: 평판 부재

Claims (16)

  1. 내부 공간을 가지며, 내측면에 내면 구름부를 갖는 하우징;
    상기 하우징의 내부 공간에 배치되고 렌즈 배럴을 수용하며, 외측면에 상기 내면 구름부에 대응하는 외면 구름부를 갖는 캐리어;
    상기 하우징 내에서 상기 캐리어를 광축 방향으로 이동시키도록 구동력을 발생시키는 AF (Auto Focus) 구동부; 및
    상기 내면 구름부와 상기 외면 구름부 사이에 개재되는 구름 부재
    를 포함하고,
    상기 내면 구름부 및 상기 외면 구름부 중 적어도 하나는 상기 하우징 또는 상기 캐리어의 외관을 형성하는 몰드의 외면에 구비된 가이드 면과, 상기 몰드보다 더 높은 강도의 재질로 이루어지며 상기 가이드 면에서 서로 이격되어 배치되는 복수의 레일을 갖는 보강 삽입체를 포함하는, 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구름 부재는 상기 보강 삽입체와 접촉하도록 위치하는, 카메라 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 레일 각각은 원형의 횡단면을 갖는 샤프트(shaft) 형상을 갖는, 카메라 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 샤프트 형상의 레일의 횡단면 직경은 0.3mm 내지 1.5mm 범위에 속하는, 카메라 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 레일은 상기 광축 방향으로 서로 평행하게 연장하는, 카메라 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드는 폴리머 소재로 이루어지고, 상기 보강 삽입체는 금속재로 이루어지는, 카메라 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보강 삽입체는 표면에 저마찰 코팅된, 카메라 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 레일은 상기 가이드 면으로부터 적어도 부분적으로 노출되도록 배치된, 카메라 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드의 가이드 면은 미리 설정된 각도로 서로 마주보는 한 쌍의 구름면을 포함하는, 카메라 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 보강 삽입체는 한 쌍의 레일을 포함하고,
    상기 한 쌍의 레일은 상기 한 쌍의 구름면에 각각 분산 배치되는, 카메라 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 내면 구름부와 상기 외면 구름부 각각에 상기 보강 삽입체가 배치되는, 카메라 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 내면 구름부와 상기 외면 구름부에 배치되는 상기 보강 삽입체는 각각 한 쌍의 레일을 포함하는, 카메라 모듈.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 내면 구름부에 배치되는 상기 보강 삽입체는 한 쌍의 레일을 포함하고,
    상기 외면 구름부에 배치되는 상기 보강 삽입체는 단일의 평판 부재를 포함하는, 카메라 모듈.
  14. 내부 공간을 가지며, 내측면에 내면 구름부를 갖는 외부 프레임;
    상기 외부 프레임의 내부 공간에 배치되고 렌즈 배럴을 수용하며, 외측면에 상기 내면 구름부에 대응하는 외면 구름부를 갖는 내부 프레임;
    상기 내면 구름부와 상기 외면 구름부 사이에 개재되는 구름 부재
    를 포함하고,
    상기 내면 구름부 및 상기 외면 구름부 중 적어도 하나는, 상기 외부 프레임 또는 상기 내부 프레임의 외관을 형성하는 몰드의 외면으로부터 적어도 부분적으로 노출되고 상기 몰드보다 더 높은 강도의 재질로 이루어지며 서로 이격되어 상기 구름 부재와 접촉하도록 배치되는 복수의 레일을 갖는 보강 삽입체를 포함하는, 카메라 모듈.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 레일 각각은 원형의 횡단면을 갖는 샤프트(shaft) 형상을 갖는, 카메라 모듈.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 몰드는 폴리머 소재로 이루어지고, 상기 보강 삽입체는 금속재로 이루어지는, 카메라 모듈.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102632682B1 (ko) * 2023-11-15 2024-02-02 (주)세미광전 레일 샤프트가 적용된 광학 액추에이터용 프레임 조립체 및 이의 제조방법

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