KR20240009316A

KR20240009316A - 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법

Info

Publication number: KR20240009316A
Application number: KR1020220137544A
Authority: KR
Inventors: 원동준; 이승학; 김민욱; 추경성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-07-13
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2024-01-22

Abstract

하부 프레임; 상기 하부 프레임 상에 위치하며, 이미지 센서를 지지하는 상부 프레임; 상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이에 위치하며, 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 제1 방향으로 이동시키는 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터; 상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이에 위치하며, 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 이동시키는 제3 액츄에이터; 및 상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이의 가이드 볼; 을 포함하되, 상기 제1 액츄에이터와 상기 제2 액츄에이터는 상기 제2 방향으로 이격되는 이미지 센서 스태빌라이져가 제공된다.

Description

이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법{Image sensor actuator, camera module including the same and driving method for camera module}

본 발명은 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미지 센서를 회전시킬 수 있는 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법에 관한 것이다.

전자 장치의 발달로, 다양한 전자 장치가 우리 생활에 밀착되는 다양한 분야에 적용되고 있다. 이러한 전자 장치는 기능 및 사용자의 선호도에 따라 다양한 크기로 출시되고 있다. 예를 들어, 전자 장치는 넓은 시인성 확보와 조작의 편의성을 위한 대화면 터치 디스플레이를 포함할 수 있다. 전자 장치는 적어도 하나의 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 디스플레이 주변 또는 디스플레이를 통해 배치되는 적어도 하나의 카메라 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이미지 센서를 회전시킬 수 있는 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 작은 부피로 수평 이동 및 회전 이동을 구현할 수 있는 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전력이 인가되지 아니한 상태에서도 이미지 센서를 일정 위치에 고정시킬 수 있는 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서 스태빌라이져는 하부 프레임; 상기 하부 프레임 상에 위치하며, 이미지 센서를 지지하는 상부 프레임; 상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이에 위치하며, 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 제1 방향으로 이동시키는 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터; 상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이에 위치하며, 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 이동시키는 제3 액츄에이터; 및 상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이의 가이드 볼; 을 포함하되, 상기 제1 액츄에이터와 상기 제2 액츄에이터는 상기 제2 방향으로 이격될 수 있다.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서 스태빌라이져는 하부 프레임; 상기 하부 프레임 상의 상부 프레임; 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 제1 방향으로 이동시키는 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터; 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 이동시키는 제3 액츄에이터 및 제4 액츄에이터; 및 상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이의 가이드 볼; 을 포함하되, 상기 하부 프레임은 상기 가이드 볼을 수용하는 하부 수용공을 제공하고, 상기 상부 프레임은 상기 하부 수용공 상의 상부 수용공을 제공하되, 상기 상부 수용공의 상기 제1 방향으로의 제1 길이 및 상기 상부 수용공의 상기 제2 방향으로의 제2 길이의 각각은, 상기 가이드 볼의 직경보다 커, 상기 가이드 볼은 상기 상부 수용공 내에서 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 각각으로 이동 가능할 수 있다.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서; 상기 이미지 센서를 이동시키는 이미지 센서 스태빌라이져; 및 상기 이미지 센서 스태빌라이져 상의 AF 장치; 를 포함하되, 상기 이미지 센서 스태빌라이져는: 하부 프레임; 상기 하부 프레임 상의 상부 프레임; 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 제1 방향으로 이동시키는 제1 액츄에이터; 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 이동시키는 제2 액츄에이터; 및 상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이의 가이드 볼; 을 포함하고, 상기 제1 액츄에이터의 중심은, 상기 이미지 센서의 중심으로부터 상기 제2 방향으로 이격될 수 있다.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈 구동 방법은 이미지 센서 스태빌라이져를 이용해, 이미지 센서를 제1 방향으로 수평 이동시키는 것; 상기 이미지 센서를 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 수평 이동시키는 것; 및 상기 이미지 센서를 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 각각에 교차되는 제3 방향을 축으로 회전 이동시키는 것; 을 포함하되, 상기 이미지 센서 스태빌라이져는: 하부 프레임; 상기 하부 프레임 상에 위치하며, 상기 이미지 센서를 지지하는 상부 프레임; 및 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 상기 제1 방향으로 이동시키는 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터; 를 포함하고, 상기 제1 액츄에이터와 상기 제2 액츄에이터는 상기 제2 방향으로 이격되며, 상기 이미지 센서를 상기 제3 방향을 축으로 회전 이동시키는 것은, 상기 제1 액츄에이터 및 상기 제2 액츄에이터의 각각에 다른 크기의 파워를 인가하는 것을 포함할 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법에 따르면, 이미지 센서를 회전시킬 수 있다.

본 발명의 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법에 따르면, 작은 부피로 수평 이동 및 회전 이동을 구현할 수 있다.

본 발명의 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법에 따르면, 전력이 인가되지 아니한 상태에서도 이미지 센서를 일정 위치에 고정시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 카메라 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서 스태빌라이져를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서 스태빌라이져를 나타낸 부분 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서 스태빌라이져를 나타낸 상세 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서 스태빌라이져를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5의 X 영역을 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 2의 I-I'을 따라 절단한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 7의 Y 영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 카메라 모듈 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10 내지 도 12는 이미지 센서를 수평 이동시키는 과정을 나타낸 도면들이다.
도 13 내지 도 14는 이미지 센서를 수평 이동시키는 과정을 나타낸 도면들이다.
도 15 내지 도 16은 이미지 센서를 회전 이동시키는 과정을 나타낸 도면들이다.
도 17은 본 발명의 실시 예들에 따른 카메라 모듈이 전자 장치에 적용된 상태를 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명한다. 명세서 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 카메라 모듈을 나타낸 사시도이다.

이하에서, D1을 제1 방향, 제1 방향(D1)에 교차되는 D2를 제2 방향, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)의 각각에 교차되는 D3를 제3 방향이라 칭할 수 있다. 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)의 각각은 수평 방향이라 칭할 수도 있다. 또한, 제3 방향(D3)은 수직 방향이라 칭할 수도 있다.

도 1을 참고하면, 카메라 모듈(M)이 제공될 수 있다. 카메라 모듈(M)은 외부로부터 광 신호를 받아 전기적 신호로 변환하는 일련의 장치를 의미할 수 있다. 카메라 모듈(M)은 전자 장치에 결합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(M)은 스마트폰 및/또는 노트북 등에 결합되어 사용될 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 도 17을 참고하여 후술하도록 한다.

카메라 모듈(M)은 이미지 센서(IMS, 도 3 참고), 이미지 센서 스태빌라이져(B) 및 AF(Auto Focus) 장치(A)를 포함할 수 있다.

이미지 센서(IMS)는 광 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이를 위해 이미지 센서(IMS)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CIS(CMOS Image Sensor)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(IMS)가 변환한 전기적 신호는, 전자 장치로 전달될 수 있다. 이미지 센서(IMS)에 대한 보다 상세한 내용은 후술하도록 한다.

이미지 센서 스태빌라이져(B)는 이미지 센서(IMS)를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서 스태빌라이져(B)는 이미지 센서(IMS)를 수평 방향으로 평행 이동 시킬 수 있다. 또는, 이미지 센서 스태빌라이져(B)는 이미지 센서(IMS)를 제3 방향(D3)에 평행한 축을 중심으로 회전시킬 수 있다. 이미지 센서 스태빌라이져(B)는 카메라 모듈(M)의 움직임과 반대되는 방향으로 이미지 센서(IMS)를 이동시킬 수 있다. 즉, 카메라 모듈(M)의 움직임을 감지하여, 카메라 모듈(M)의 움직임을 보상하기 위해, 카메라 모듈(M)의 움직임에 반대되는 방향으로 이미지 센서(IMS)를 이동시킬 수 있다. 이를 통해 이미지 센서(IMS)의 떨림이 보정될 수 있다. 즉, 이미지 센서 스태빌라이져(B)는 광학식 손떨림 보정 장치(Optical Image Stabilization, OIS)일 수 있다. 이미지 센서 스태빌라이져(B)에 대한 보다 상세한 내용은 후술하도록 한다.

AF 장치(A)는 이미지 센서 스태빌라이져(B) 상에 위치할 수 있다. AF 장치(A) 내에 렌즈가 배치될 수 있다. AF 장치(A)는 렌즈를 상하로 이동시킬 수 있다. 이에 따라 AF 장치(A)는 렌즈의 초점을 조절할 수 있다. 이를 위해 AF 장치(A)는 렌즈를 이동시킬 수 있는 구동 메커니즘 등을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서 스태빌라이져를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서 스태빌라이져를 나타낸 부분 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서 스태빌라이져를 나타낸 상세 분해 사시도이다.

도 2, 도 3 및 도 4를 참고하면, 이미지 센서 스태빌라이져(B)는 하부 프레임(1), 상부 프레임(3), 액츄에이터, 고정 자석(52), 가이드 볼(BA), 요크(7) 및 커버(9)를 포함할 수 있다.

하부 프레임(1)은 일측에 고정될 수 있다. 예를 들어, 하부 프레임(1)은 전자 장치(P, 도 17 참고)의 일측에 고정될 수 있다. 하부 프레임(1)은 이미지 센서(IMS) 아래에 위치할 수 있다. 혹은, 하부 프레임(1)의 일부는 이미지 센서(IMS)를 평면적 관점에서 둘러쌀 수 있다. 하부 프레임(1)은 하부 수용공(113h)을 제공할 수 있다. 하부 수용공(113h)에 가이드 볼(BA)의 일부가 삽입될 수 있다. 하부 프레임(1)은 볼 가이드 구조체(11) 및 기판(13)을 포함할 수 있다.

볼 가이드 구조체(11)는 볼 가이드 몸체(111) 및 수용 블록(113)을 포함할 수 있다. 볼 가이드 몸체(111)는 사각 틀 형상을 가질 수 있다. 수용 블록(113)은 하부 수용공(113h)을 제공할 수 있다. 즉, 하부 수용공(113h)은 수용 블록(113)에 제공될 수 있다. 하부 수용공(113h)은 수용 블록(113)의 상면에서 밑으로 일정 깊이 함입된 구멍일 수 있다. 실시 예들에서, 수용 블록(113)은 복수 개가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이 수용 블록(113)은 4개가 제공될 수 있다. 4개의 수용 블록(113)은 서로 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 이격 배치될 수 있다. 이 경우, 하부 수용공(113h)도 복수 개가 제공될 수 있다. 그러나 이하에서 편의 상 수용 블록(113)과 하부 수용공(113h)은 단수로 서술하도록 한다.

기판(13)은 볼 가이드 구조체(11) 밑에 결합될 수 있다. 기판(13)은 기판 틀(131) 및 연결 기판(133)을 포함할 수 있다. 기판 틀(131)은 사각 틀 형상을 가질 수 있다. 기판 틀(131)은 볼 가이드 구조체(11)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 기판 틀(131)은 볼 가이드 구조체(11)의 내측면에 결합될 수 있다. 기판 틀(131)은 연장 수용공(131h)을 제공할 수 있다. 연장 수용공(131h)은 하부 수용공(113h) 밑에 위치할 수 있다. 연장 수용공(131h)은 하부 수용공(113h)에 연결될 수 있다. 연장 수용공(131h)은 기판 틀(131)을 상하로 관통할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 연결 기판(133)은 기판 틀(131)에 연결될 수 있다. 연결 기판(133)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 등을 포함할 수 있다.

이상에서 볼 가이드 구조체(11)가 기판(13)과 별개의 구성인 것으로 도시하고 서술하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 볼 가이드 구조체(11)와 기판(13)은 일체로 형성될 수도 있다. 혹은, 기판(13)이 생략될 수도 있다. 혹은, 볼 가이드 구조체(11)가 생략될 수도 있다. 이 경우 기판(13)에 하부 수용공(113h)이 제공될 수도 있다.

상부 프레임(3)은 하부 프레임(1) 상에 위치할 수 있다. 상부 프레임(3)은 이미지 센서(IMS)를 지지할 수 있다. 상부 프레임(3)은 하부 프레임(1)에 대해 이동 가능할 수 있다. 예를 들어, 상부 프레임(3)은 하부 프레임(1)에 대해 제1 방향(D1)으로 평행 이동 가능할 수 있다. 혹은, 상부 프레임(3)은 하부 프레임(1)에 대해 제2 방향(D2)으로 평행 이동 가능할 수 있다. 상부 프레임(3)은 하부 프레임(1)에 대해 회전 이동 가능할 수 있다. 이미지 센서(IMS)는 상부 프레임(3)에 고정 결합될 수 있다. 따라서 이미지 센서(IMS)는 상부 프레임(3)과 함께 이동 가능할 수 있다. 상부 프레임(3)은 상부 수용공(33h, 도 8 참고)을 제공할 수 있다. 상부 수용공(33h)에 가이드 볼(BA)의 일부가 삽입될 수 있다. 상부 프레임(3)은 상부 프레임 몸체(31), 볼 수용 부재(33) 및 IRCF(Infrared Ray Color Filter, 35)를 포함할 수 있다.

상부 프레임 몸체(31)는 사각 틀 형상을 가질 수 있다. 상부 프레임 몸체(31)는 상부 중심공(31h)을 제공할 수 있다. 상부 중심공(31h)은 이미지 센서(IMS)를 노출시킬 수 있다.

볼 수용 부재(33)는 상부 프레임 몸체(31)에 결합될 수 있다. 볼 수용 부재(33)는 상부 수용공(33h, 도 8 참고)을 제공할 수 있다. 즉, 상부 수용공(33h)은 볼 수용 부재(33)에 제공될 수 있다. 상부 수용공(33h)은 볼 수용 부재(33)의 하면으로부터 위로 일정 깊이 함입된 구멍일 수 있다. 상부 수용공(33h)은 하부 수용공(113h) 상에 위치할 수 있다. 실시 예들에서, 볼 수용 부재(33)는 복수 개가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 것과 같이 볼 수용 부재(33)는 4개가 제공될 수 있다. 4개의 볼 수용 부재(33)는 서로 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 이격 배치될 수 있다. 이 경우, 상부 수용공(33h)도 복수 개가 제공될 수 있다. 그러나 이하에서 편의 상 볼 수용 부재(33)와 상부 수용공(33h)은 단수로 서술하도록 한다.

IRCF(35)는 상부 프레임 몸체(31)에 결합될 수 있다. IRCF(35)는 상부 중심공(31h)에 배치될 수 있다. IRCF(35)는 이미지 센서(IMS) 상에 배치될 수 있다. IRCF(35)는 적외선을 필터링할 수 있다. 즉, IRCF(35)는 이미지 센서(IMS)에 유입되는 적외선을 필터링할 수 있다.

액츄에이터는 상부 프레임(3)을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 액츄에이터는 상부 프레임(3)을 하부 프레임(1)에 대해 제1 방향(D1)으로 평행 이동시킬 수 있다. 혹은, 액츄에이터는 상부 프레임(3)을 하부 프레임(1)에 대해 제2 방향(D2)으로 평행 이동시킬 수 있다. 혹은, 액츄에이터는 상부 프레임(3)을 하부 프레임(1)에 대해 회전 이동시킬 수 있다. 액츄에이터는 예를 들어 상부 프레임(3)과 하부 프레임(1) 사이에 위치할 수 있다. 액츄에이터는 VCM(Voice Coil Motor)일 수 있다. 이 경우, 액츄에이터는 자석 및 코일을 포함할 수 있다. 자석은 상부 프레임(3)에 고정 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 자석은 상부 프레임 몸체(31)의 하면 상에 고정 결합될 수 있다. 코일은 하부 프레임(1)에 고정 결합될 수 있다. 예를 들어, 코일은 기판 틀(131)의 상면 상에 고정 결합될 수 있다. 액츄에이터는 복수 개가 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 액츄에이터(51), 제2 액츄에이터(53), 제3 액츄에이터(55) 및 제4 액츄에이터(57)가 제공될 수 있다.

제1 액츄에이터(51)는 상부 프레임(3)을 하부 프레임(1)에 대해 제1 방향(D1)으로 이동시킬 수 있다. 제1 액츄에이터(51)는 제1 자석(511) 및 제1 코일(513)을 포함할 수 있다. 제1 자석(511)은 상부 프레임(3)에 고정 결합될 수 있다. 제1 코일(513)은 하부 프레임(1)에 고정 결합될 수 있다. 제1 자석(511)은 제1 코일(513) 상에 위치할 수 있다. 제1 자석(511)은 제1 코일(513)에 대해 상대적으로 이동 가능할 수 있다. 즉, 제1 코일(513)에 전력이 인가되면, 제1 자석(511)이 제1 코일(513)에 대해 상대적으로 이동할 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다.

제2 액츄에이터(53)는 상부 프레임(3)을 하부 프레임(1)에 대해 제1 방향(D1)으로 이동시킬 수 있다. 제2 액츄에이터(53)는 제2 자석(531) 및 제2 코일(533)을 포함할 수 있다. 제2 자석(531)은 상부 프레임(3)에 고정 결합될 수 있다. 제2 코일(533)은 하부 프레임(1)에 고정 결합될 수 있다. 제2 자석(531)은 제2 코일(533) 상에 위치할 수 있다. 제2 자석(531)은 제2 코일(533)에 대해 상대적으로 이동 가능할 수 있다. 즉, 제2 코일(533)에 전력이 인가되면, 제2 자석(531)이 제2 코일(533)에 대해 상대적으로 이동할 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다.

제3 액츄에이터(55)는 상부 프레임(3)을 하부 프레임(1)에 대해 제2 방향(D2)으로 이동시킬 수 있다. 제3 액츄에이터(55)는 제3 자석(551) 및 제3 코일(553)을 포함할 수 있다. 제3 자석(551)은 상부 프레임(3)에 고정 결합될 수 있다. 제3 코일(553)은 하부 프레임(1)에 고정 결합될 수 있다. 제3 자석(551)은 제3 코일(553) 상에 위치할 수 있다. 제3 자석(551)은 제3 코일(553)에 대해 상대적으로 이동 가능할 수 있다. 즉, 제3 코일(553)에 전력이 인가되면, 제3 자석(551)이 제3 코일(553)에 대해 상대적으로 이동할 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다.

제4 액츄에이터(57)는 상부 프레임(3)을 하부 프레임(1)에 대해 제2 방향(D2)으로 이동시킬 수 있다. 제4 액츄에이터(57)는 제4 자석(571) 및 제4 코일(573)을 포함할 수 있다. 제4 자석(571)은 상부 프레임(3)에 고정 결합될 수 있다. 제4 코일(573)은 하부 프레임(1)에 고정 결합될 수 있다. 제4 자석(571)은 제4 코일(573) 상에 위치할 수 있다. 제4 자석(571)은 제4 코일(573)에 대해 상대적으로 이동 가능할 수 있다. 즉, 제4 코일(573)에 전력이 인가되면, 제4 자석(571)이 제4 코일(573)에 대해 상대적으로 이동할 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다.

고정 자석(52)은 상부 프레임(3)과 하부 프레임(1) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 고정 자석(52)은 상부 프레임 몸체(31)의 하면 상에 고정 결합될 수 있다. 고정 자석(52)은 복수 개가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이 제1 고정 자석(521) 및 제2 고정 자석(523)이 제공될 수 있다. 고정 자석(52)과 요크(7) 사이에 인력이 작용할 수 있다. 이에 따라, 액츄에이터가 작동하지 아니한 시점에서, 고정 자석(52)과 요크(7) 간의 인력에 의해 상부 프레임(3)이 하부 프레임(1) 상의 일정 위치에 고정될 수 있다.

가이드 볼(BA)은 상부 프레임(3)과 하부 프레임(1) 사이에 위치할 수 있다. 가이드 볼(BA)의 일부는 상부 수용공(33h)에 삽입될 수 있다. 가이드 볼(BA)의 다른 일부는 하부 수용공(113h)에 삽입될 수 있다. 가이드 볼(BA)은, 상부 프레임(3)이 하부 프레임(1)에 대해 이동할 때, 상부 프레임(3)의 이동 범위를 제한할 수 있다. 가이드 볼(BA)은 복수 개가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이 가이드 볼(BA)은 4개가 제공될 수 있다. 4개의 가이드 볼(BA)은 서로 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 이격 배치될 수 있다. 그러나 이하에서 편의 상 가이드 볼(BA)은 단수로 기술하도록 한다. 가이드 볼(BA)에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다.

요크(7)는 하부 프레임(1)을 지지할 수 있다. 요크(7)는 하부 프레임(1)의 밑에 결합될 수 있다. 요크(7)는 금속을 포함할 수 있다. 따라서 요크(7)와 고정 자석(52) 간에 인력이 작용할 수 있다.

커버(9)는 상부 프레임(3) 상에 위치할 수 있다. 커버(9)는 상부 프레임(3) 등을 보호할 수 있다. 커버(9)는 커버 홀(9h)을 제공할 수 있다. 커버 홀(9h)은 이미지 센서(IMS)를 노출시킬 수 있다.

이미지 센서(IMS)는 센서 칩(SC) 및 센서 기판(G)을 포함할 수 있다. 센서 칩(SC)은 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CIS(CMOS Image Sensor)를 포함할 수 있다. 센서 기판(G)은 센서 칩(SC)을 지지할 수 있다. 센서 기판(G)은 센서 칩(SC)을 평면적 관점에서 둘러쌀 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서 스태빌라이져를 나타낸 평면도이고, 도 6은 도 5의 X 영역을 확대하여 나타낸 평면도이며, 도 7은 도 2의 I-I'을 따라 절단한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 8은 도 7의 Y 영역을 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 5를 참고하면, 제1 액츄에이터(51)의 중심(C2)은, 이미지 센서(IMS)의 중심(C1)으로부터 제2 방향(D2)으로 이격될 수 있다. 즉, 제1 액츄에이터(51)의 제1 방향(D1)으로의 축(AX2)은, 이미지 센서(IMS)의 제1 방향(D1)으로의 축(AX1)으로부터 일정 거리(d)만큼 이격될 수 있다. 따라서, 제1 액츄에이터(51)가 상부 프레임(3)을 제1 방향(D1)으로 밀면, 상부 프레임(3)에 회전 모멘트가 발생할 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다.

제1 액츄에이터(51)와 제2 액츄에이터(53)는 제2 방향(D2)으로 서로 이격 배치될 수 있다. 제3 액츄에이터(55)는 제1 액츄에이터(51) 및 제2 액츄에이터(53)의 각각으로부터 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제3 액츄에이터(55)와 제4 액츄에이터(57)는 제1 방향(D1)으로 서로 이격 배치될 수 있다.

도 6, 도 7 및 도 8을 참고하면, 상부 수용공(33h)과 하부 수용공(113h)은 평면적 관점에서 중첩될 수 있다. 상부 수용공(33h) 및/또는 하부 수용공(113h) 내에 가이드 볼(BA)이 삽입될 수 있다.

상부 수용공(33h)의 제1 방향(D1)으로의 길이는 제1 길이(L1)라 칭할 수 있다. 제1 길이(L1)는 예를 들어 약 1.0mm 내지 약 1.6mm일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 길이(L1)는 약 1.3mm일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다.

상부 수용공(33h)의 제2 방향(D2)으로의 길이는 제2 길이(L2)라 칭할 수 있다. 제2 길이(L2)는 예를 들어 약 1.0mm 내지 약 1.6mm일 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 길이(L2)는 약 1.3mm일 수 있다. 제2 길이(L2)는 제1 길이(L1)와 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있다. 이 경우, 상부 수용공(33h)은 평면적 관점에서 정사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다.

실시 예들에서, 상부 수용공(33h)의 평면적 관점에서의 면적은, 하부 수용공(113h)의 평면적 관점에서의 면적과 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다.

가이드 볼(BA)의 직경(L3)은, 제1 길이(L1)보다 작을 수 있다. 따라서, 가이드 볼(BA)은 상부 수용공(33h) 내에서 제1 방향(D1)으로 이동 가능할 수 있다.

가이드 볼(BA)의 직경(L3)은, 제2 길이(L2)보다 작을 수 있다. 따라서, 가이드 볼(BA)은 상부 수용공(33h) 내에서 제2 방향(D2)으로 이동 가능할 수 있다.

제1 길이(L1)는 가이드 볼(BA)의 직경(L3)의 약 1.1배 내지 약 1.5배일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 길이(L1)는 가이드 볼(BA)의 직경(L3)의 약 1.3배일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다.

도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 카메라 모듈 구동 방법을 나타낸 순서도이다.

도 9를 참고하면, 카메라 모듈 구동 방법(S)이 제공될 수 있다. 카메라 모듈 구동 방법(S)은 도 1 내지 도 8을 참고하여 설명한 카메라 모듈(M, 도 1 참고)을 구동하는 방법일 수 있다. 카메라 모듈 구동 방법(S)은 이미지 센서를 제1 방향으로 수평 이동시키는 것(S1), 이미지 센서를 제2 방향으로 수평 이동시키는 것(S2), 이미지 센서를 회전 이동시키는 것(S3) 및 이미지 센서를 일정 위치에 고정하는 것(S4)을 포함할 수 있다.

이상에서 이미지 센서를 제1 방향으로 수평 이동시키는 것(S1), 이미지 센서를 제2 방향으로 수평 이동시키는 것(S2), 이미지 센서를 회전 이동시키는 것(S3) 및 이미지 센서를 일정 위치에 고정하는 것(S4)을 순차적으로 나열하였으나, 그 구동 순서는 변경될 수 있다.

이하에서, 도 10 내지 도 16을 참고하여 도 9의 카메라 모듈 구동 방법(S)을 상세히 서술하도록 한다.

도 10 내지 도 12는 이미지 센서를 수평 이동시키는 과정을 나타낸 도면들이다.

도 10 내지 도 12 및 도 9를 참고하면, 이미지 센서를 제2 방향으로 수평 이동시키는 것(S2)은, 제3 액츄에이터(55) 및/또는 제4 액츄에이터(57)를 이용해 수행될 수 있다. 예를 들어, 제3 액츄에이터(55)가 볼 수용 부재(33)를 제2 방향(D2) 및/또는 제2 방향(D2)의 반대 방향으로 밀어낼 수 있다. 이때 제3 자석(551)이 제3 코일(553) 상에서 제2 방향(D2) 및/또는 제2 방향(D2)의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라 상부 프레임(3)이 하부 프레임(1)에 대해 제2 방향(D2) 및/또는 제2 방향(D2)의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 이 과정에서, 제1 액츄에이터(51) 및/또는 제2 액츄에이터(53)는, 볼 수용 부재(33)가 제1 방향(D1)으로 이동하지 아니하도록 힘을 가할 수도 있다.

상부 프레임(3)의 이동은, 가이드 볼(BA)에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 도 11 및 도 12에 도시된 것과 같이, 가이드 볼(BA)의 일측이 상부 수용공(33h)을 정의하는 내측면 및/또는 하부 수용공(113h)을 정의하는 내측면에 접촉하면, 상부 프레임(3)의 이동이 멈출 수 있다.

도 13 내지 도 14는 이미지 센서를 수평 이동시키는 과정을 나타낸 도면들이다.

도 13 내지 도 14 및 도 9를 참고하면, 이미지 센서를 제1 방향으로 수평 이동시키는 것(S1)은 제1 액츄에이터(51) 및/또는 제2 액츄에이터(53)를 이용해 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 액츄에이터(51)가 볼 수용 부재(33)를 제1 방향(D1) 및/또는 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 밀어낼 수 있다. 이때 제1 자석(511)이 제1 코일(513) 상에서 제1 방향(D1) 및/또는 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라 상부 프레임(3)이 하부 프레임(1)에 대해 제1 방향(D1) 및/또는 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 이 과정에서, 제3 액츄에이터(55) 및/또는 제4 액츄에이터(57)는, 볼 수용 부재(33)가 제2 방향(D2)으로 이동하지 아니하도록 힘을 가할 수도 있다.

상부 프레임(3)의 이동은, 가이드 볼(BA)에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 것과 같이, 가이드 볼(BA)의 일측이 상부 수용공(33h)을 정의하는 내측면 및/또는 하부 수용공(113h)을 정의하는 내측면에 접촉하면, 상부 프레임(3)의 이동이 멈출 수 있다.

도 15 내지 도 16은 이미지 센서를 회전 이동시키는 과정을 나타낸 도면들이다.

도 15 내지 도 16 및 도 9를 참고하면, 이미지 센서를 회전 이동시키는 것(S3)은, 제1 액츄에이터(51) 및 제2 액츄에이터(53)의 각각에 다른 크기의 파워를 인가하는 것을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 액츄에이터(51)에 인가되는 파워보다, 제2 액츄에이터(53)에 인가되는 파워가 클 수 있다. 또한, 제3 액츄에이터(55)에 인가되는 파워보다, 제4 액츄에이터(57)에 인가되는 파워가 클 수 있다. 이 경우, 상부 프레임(3)은 하부 프레임(1)에 대해 회전 이동할 수 있다. 보다 구체적으로, 상부 프레임(3)은 하부 프레임(1)에 대해 제3 방향(D3)에 평행한 축을 중심으로 회전 이동할 수 있다. 예를 들어, 상부 프레임(3)은 이미지 센서(IMS)의 중심(C1)을 기준으로 회전할 수 있다. 상부 프레임(3)의 회전에 따라, 이미지 센서(IMS)도 회전할 수 있다.

다시 도 9 및 도 4를 참고하면, 이미지 센서를 일정 위치에 고정하는 것(S4)은 요크(7)와 고정 자석(52) 간에 인력에 의해, 상부 프레임(3)이 요크(7) 상의 특정 위치에 고정되는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액츄에이터에 파워가 인가되지 아니한 상태에서, 요크(7)와 고정 자석(52) 간에 인력에 의해, 상부 프레임(3)이 요크(7) 상의 특정 위치에 고정될 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시 예들에 따른 카메라 모듈이 전자 장치에 적용된 상태를 나타낸 평면도이다.

도 17을 참고하면, 카메라 모듈(M)이 전자 장치(P)에 적용될 수 있다. 전자 장치(P)는 예를 들어 스마트폰일 수 있다. 이 경우, 카메라 모듈(M)은 하우징(PB)에 결합될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 카메라 모듈(M)은 다른 전자 장치에 적용될 수도 있다.

본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법에 의하면, 이미지 센서를 회전시킬 수 있다. 또한, 이미지 센서를 수평 방향으로 평행 이동시킬 수 있다. 즉, 이미지 센서를 다양한 방식으로 이동시킬 수 있다. 따라서 카메라 모듈의 떨림이 발생하더라도, 이미지 센서의 떨림을 최소화할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법에 의하면, 단층(layer)의 가이드 볼만으로, 3가지의 움직임을 구현할 수 있다. 즉, 3가지의 움직임을 위해, 여러 종류의 가이드 볼이 요구되지 아니할 수 있다. 이에 따라 카메라 모듈 전체의 부피를 줄일 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 이미지 센서 스태빌라이져, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 구동 방법에 의하면, 이미지 센서를 일정 위치에 고정시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 액츄에이터에 전력이 인가되지 아니한 상황에서, 고정 자석과 요크와의 인력을 이용해 이미지 센서를 일정 위치에 고정시킬 수 있다. 따라서 이미지 센서가 임의로 이동하여 파손되는 것을 방지할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

M: 카메라 모듈
A: AF 장치
B: 이미지 센서 스태빌라이져
1: 하부 프레임
11: 볼 가이드 구조체
113h: 하부 수용공
13: 기판
131h: 연장 수용공
3: 상부 프레임
31: 상부 프레임 몸체
33: 볼 수용 부재
33h: 상부 수용공
35: IRCF
IMS: 이미지 센서
51: 제1 액츄에이터
53: 제2 액츄에이터
55: 제3 액츄에이터
57: 제4 액츄에이터
52: 고정 자석
BA: 가이드 볼
7: 요크
9: 커버

Claims

하부 프레임;
상기 하부 프레임 상에 위치하며, 이미지 센서를 지지하는 상부 프레임;
상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이에 위치하며, 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 제1 방향으로 이동시키는 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터;
상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이에 위치하며, 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 이동시키는 제3 액츄에이터; 및
상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이의 가이드 볼; 을 포함하되,
상기 제1 액츄에이터와 상기 제2 액츄에이터는 상기 제2 방향으로 이격되는 이미지 센서 스태빌라이져.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 액츄에이터, 상기 제2 액츄에이터 및 상기 제3 액츄에이터의 각각은:
상기 하부 프레임에 고정 결합되는 코일; 및
상기 상부 프레임에 고정 결합되는 자석; 을 포함하는 이미지 센서 스태빌라이져.
제 1 항에 있어서,
상기 제3 액츄에이터는 상기 제1 액츄에이터 및 상기 제1 액츄에이터로부터 상기 제1 방향으로 이격되는 이미지 센서 스태빌라이져.
제 1 항에 있어서,
상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이에 위치하며, 상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 상기 제2 방향으로 이동시키는 제4 액츄에이터를 더 포함하되,
상기 제3 액츄에이터와 상기 제4 액츄에이터는 상기 제1 방향으로 이격되는 이미지 센서 스태빌라이져.
제 1 항에 있어서,
상기 하부 프레임을 지지하는 요크(Yoke)를 더 포함하되,
상기 요크는 금속을 포함하는 이미지 센서 스태빌라이져.
제 1 항에 있어서,
상기 하부 프레임은:
볼 가이드 구조체; 및
상기 볼 가이드 구조체 밑에 결합되는 기판; 을 포함하되,
상기 볼 가이드 구조체는 상기 가이드 볼을 수용하는 하부 수용공을 제공하는 이미지 센서 스태빌라이져.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 프레임은 상기 가이드 볼을 수용하는 상부 수용공을 제공하되,
상기 상부 수용공의 상기 제1 방향으로의 길이 및 상기 상부 수용공의 상기 제2 방향으로의 길이의 각각은, 상기 가이드 볼의 직경보다 큰 이미지 센서 스태빌라이져.
하부 프레임;
상기 하부 프레임 상의 상부 프레임;
상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 제1 방향으로 이동시키는 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터;
상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 이동시키는 제3 액츄에이터 및 제4 액츄에이터; 및
상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이의 가이드 볼; 을 포함하되,
상기 하부 프레임은 상기 가이드 볼을 수용하는 하부 수용공을 제공하고,
상기 상부 프레임은 상기 하부 수용공 상의 상부 수용공을 제공하되,
상기 상부 수용공의 상기 제1 방향으로의 제1 길이 및 상기 상부 수용공의 상기 제2 방향으로의 제2 길이의 각각은, 상기 가이드 볼의 직경보다 커, 상기 가이드 볼은 상기 상부 수용공 내에서 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 각각으로 이동 가능한 이미지 센서 스태빌라이저.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 길이와 상기 제2 길이는 동일한 이미지 센서 스태빌라이져.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 길이는, 상기 가이드 볼의 상기 직경의 1.1배 내지 1.5배인 이미지 센서 스태빌라이져.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 길이는 1.0mm 내지 1.6mm인 이미지 센서 스태빌라이져.
제 8 항에 있어서,
상기 상부 수용공의 평면적 관점에서의 면적은, 상기 하부 수용공의 평면적 관점에서의 면적과 동일한 이미지 센서 스태빌라이져.
제 8 항에 있어서,
상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임 사이의 고정 자석을 더 포함하되,
상기 고정 자석은, 상기 제1 액츄에이터, 상기 제2 액츄에이터, 상기 제3 액츄에이터 및 상기 제4 액츄에이터의 각각으로부터 이격된 이미지 센서 스태빌라이져.
제 8 항에 있어서,
상기 하부 프레임을 지지하는 요크(Yoke)를 더 포함하되,
상기 요크는 금속을 포함하여, 상기 고정 자석과 인력을 형성하는 이미지 센서 스태빌라이져.
이미지 센서;
상기 이미지 센서를 이동시키는 이미지 센서 스태빌라이져; 및
상기 이미지 센서 스태빌라이져 상의 AF 장치; 를 포함하되,
상기 이미지 센서 스태빌라이져는:
하부 프레임;
상기 하부 프레임 상의 상부 프레임;
상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 제1 방향으로 이동시키는 제1 액츄에이터;
상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 이동시키는 제2 액츄에이터; 및
상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이의 가이드 볼; 을 포함하고,
상기 제1 액츄에이터의 중심은, 상기 이미지 센서의 중심으로부터 상기 제2 방향으로 이격된 카메라 모듈.
제 15 항에 있어서,
상기 가이드 볼은 복수 개가 제공되되,
상기 복수 개의 가이드 볼은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 서로 이격 배치되는 카메라 모듈.
제 15 항에 있어서,
상기 하부 프레임은 상기 가이드 볼을 수용하는 하부 수용공을 제공하며,
상기 상부 프레임은 상기 하부 수용공 상의 상부 수용공을 제공하되,
상기 상부 수용공의 상기 제1 방향으로의 제1 길이 및 상기 상부 수용공의 상기 제2 방향으로의 제2 길이의 각각은, 상기 가이드 볼의 직경보다 큰 카메라 모듈.
제 17 항에 있어서,
상기 제1 액츄에이터 및 상기 제2 액츄에이터의 각각은:
상기 하부 프레임에 고정 결합되는 코일; 및
상기 상부 프레임에 고정 결합되는 자석; 을 포함하는 카메라 모듈.
제 18 항에 있어서,
상기 상부 프레임은:
상기 이미지 센서를 노출시키는 상부 중심공을 제공하는 상부 프레임 몸체; 및
상기 상부 중심공에 배치되도록 상기 상부 프레임 몸체에 결합되는 IRCF(Infrared Ray Color Filter); 를 포함하되,
상기 자석은 상기 상부 프레임 몸체의 하면 상에 고정 결합되는 카메라 모듈.
이미지 센서 스태빌라이져를 이용해, 이미지 센서를 제1 방향으로 수평 이동시키는 것;
상기 이미지 센서를 상기 제1 방향에 교차되는 제2 방향으로 수평 이동시키는 것; 및
상기 이미지 센서를 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향의 각각에 교차되는 제3 방향을 축으로 회전 이동시키는 것; 을 포함하되,
상기 이미지 센서 스태빌라이져는:
하부 프레임;
상기 하부 프레임 상에 위치하며, 상기 이미지 센서를 지지하는 상부 프레임; 및
상기 상부 프레임을 상기 하부 프레임에 대해 상기 제1 방향으로 이동시키는 제1 액츄에이터 및 제2 액츄에이터; 를 포함하고,
상기 제1 액츄에이터와 상기 제2 액츄에이터는 상기 제2 방향으로 이격되며,
상기 이미지 센서를 상기 제3 방향을 축으로 회전 이동시키는 것은, 상기 제1 액츄에이터 및 상기 제2 액츄에이터의 각각에 다른 크기의 파워를 인가하는 것을 포함하는 카메라 모듈 구동 방법.