WO2022191521A1 - 센서 구동 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

센서 구동 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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WO2022191521A1
WO2022191521A1 PCT/KR2022/003088 KR2022003088W WO2022191521A1 WO 2022191521 A1 WO2022191521 A1 WO 2022191521A1 KR 2022003088 W KR2022003088 W KR 2022003088W WO 2022191521 A1 WO2022191521 A1 WO 2022191521A1
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WO
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sensor
driven actuator
region
guide
sensor cover
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Application number
PCT/KR2022/003088
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Inventor
박철순
연제승
조현익
Original Assignee
자화전자(주)
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Publication date
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    • H04N23/68—Control of cameras or camera modules for stable pick-up of the scene, e.g. compensating for camera body vibrations
    • H04N23/682—Vibration or motion blur correction
    • H04N23/685—Vibration or motion blur correction performed by mechanical compensation
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    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules

Definitions

  • the present invention relates to a sensor driving actuator and a camera module including the same.
  • the autofocus (autofocus control) function adjusts the focal length with the subject by linearly moving the carrier mounted with the lens in the direction of the optical axis to create a clear image on the image sensor (CMOS, CCD, etc.) provided at the rear end of the lens. means function.
  • the hand shake correction function refers to a function of improving image sharpness by adaptively moving a carrier (frame) on which a lens is mounted in a direction to compensate for the shake when the lens shake occurs due to hand shake.
  • One of the representative methods for implementing the autofocus or OIS function is to install a magnet (coil) on a moving body (carrier), install a coil (magnet) on a fixed body (housing or other type of carrier, etc.), and then install the coil and magnet It is a method of moving the moving object in the direction of the optical axis or in the direction perpendicular to the optical axis by generating electromagnetic force between them.
  • zoom lenses having specifications such as being able to variably adjust focal lengths or to shoot long-distance images in order to satisfy higher user needs and to implement user convenience more diversified. is being installed
  • Such a zoom lens has a structure in which a plurality of lenses or lens groups are arranged side by side or a lens itself has a long length with respect to the optical axis direction, a larger mounting space must be provided in the mobile terminal.
  • an actuator or a camera module having a physical structure to refract the light of a subject using a reflectometer disposed at the front of the lens has been disclosed.
  • These actuators employing a reflectometer implement OIS against hand shake by rotating and moving the reflectometer that reflects the light of the subject in the direction of the lens based on one or two axes, rather than moving the lens according to hand shake.
  • the actuator described above implements OIS for the yaw and pitch directions by rotating and moving the reflectometer in a direction to compensate for the movement when shaking due to hand shake occurs based on the x-axis and the y-axis.
  • OIS for the roll direction cannot be implemented when shaking due to hand shake or the like occurs based on the z-axis.
  • An object of the present invention is to provide a sensor-driven actuator capable of implementing OIS for an OIS and a camera module including the same.
  • the present invention provides a substrate including an image sensor, a first region on which the image sensor is disposed, a second region extending from the first region, and at least one slit between the first and second regions and a base frame on which the substrate is seated, a sensor cover coupled to the upper portion of the first region, and a driving unit for rotationally moving the sensor cover based on the base frame, wherein the first region rotates together according to the rotational movement of the sensor cover.
  • a moving sensor-driven actuator is provided.
  • first and second regions may be made of the same material or may be made of different materials.
  • the substrate may include a plurality of legs with a slit therebetween.
  • the sensor cover may be rotated by twisting of the plurality of legs.
  • the plurality of leg portions may be formed of a flexible printed circuit board (FPCB), and a wiring electrically connected to the image sensor may be formed.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the driving unit is provided on the base frame and includes a plurality of first guide parts including a first guide rail having an arc shape, and a second guide rail provided in the sensor cover corresponding to the first guide part and having an arc shape. and a plurality of second guide parts, and a ball provided between the first and second guide rails.
  • the centers of curvature of the first and second guide rails may coincide with the rotation centers of the image sensor.
  • the first region may include a plurality of fastening grooves so that the plurality of first and second guide portions abut against each other.
  • the plurality of second guide parts may be caught by the plurality of fastening grooves to rotate and move the first region when the sensor cover is rotated.
  • the plurality of second guide units may be provided at each corner of the sensor cover.
  • the driving unit may further include a magnet provided on the base frame and disposed between the first guide parts facing each other, and a driving coil disposed on the magnet and generating a magnetic force in the magnet so that the sensor cover rotates.
  • the driving unit may further include a yoke that is provided on the sensor cover and generates attractive force to the magnet.
  • the present invention provides the above-described sensor driving actuator, a lens assembly disposed on the sensor driving actuator, a reflectometer disposed on the lens assembly and reflecting or refracting light to the lens assembly, and a reflection system that rotates and moves the reflector
  • a camera module including a system driving module is provided.
  • OIS for the roll direction can be implemented by rotating the image sensor in a direction to compensate for the movement when shaking due to hand shake occurs based on the z-axis.
  • the image sensor can be easily rotated by twisting of the plurality of legs.
  • FIG. 1 is a combined perspective view of a sensor driving actuator and a camera module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a sensor driving actuator and a camera module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a combined perspective view of a sensor driving actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 are exploded perspective views of a sensor driving actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along VI-VI of FIG. 3 .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG. 3 .
  • FIG. 8 is a view for explaining the operation of the sensor driving actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a combined perspective view of a sensor driving actuator and a camera module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a sensor driving actuator and a camera module according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor driving actuator 300 of the present invention can be implemented as a single device by itself, and as shown in FIG. 1, a camera module ( 1000) can also be implemented.
  • the light of the subject does not directly flow into the lens assembly 210 and the path of light is changed (refracted, reflected) through the reflectometer 110 provided in the reflectometer driving module 100 . etc.) and then is configured to be introduced into the lens assembly 210 .
  • the path of light entering from the outside is Z1
  • the path of light entering the lens assembly 210 after being refracted or reflected by the reflectometer 110 is Z.
  • the Z-axis direction which is a direction in which light is introduced into the lens assembly 210, is referred to as an optical axis or an optical axis direction.
  • the reflectometer driving module 100 may be provided in front or above the lens driving module 200 (based on the optical axis direction), and reflects the light path Z1 of the subject to the path Z in the optical axis direction. It performs the function of refraction.
  • the light reflected or refracted in the optical axis direction is introduced into the image sensor 310 such as CMOS or CCD through the lens assembly 210 provided in the lens driving module 200 .
  • the reflectometer driving module 100 may include a reflectometer 210 that may be formed of one selected from a mirror and a prism or a combination thereof.
  • the reflectometer 210 may be implemented by various members that can change the light introduced from the outside in the optical axis direction, but is preferably implemented with a glass material in order to improve optical performance.
  • the camera module 1000 of the present invention including the reflectometer driving module 100 and the like is configured to refract the path of light so that light flows in the lens direction, so the device itself is not installed in the thickness direction of the portable terminal in the longitudinal direction. Because it can be installed as a portable terminal, it does not increase the thickness of the portable terminal, so it can be optimized for miniaturization or slimming of the portable terminal.
  • the reflectometer 110 may be configured to be rotated by a driving means for generating a magnetic force such as a magnet or a coil.
  • a driving means for generating a magnetic force such as a magnet or a coil.
  • the reflectometer driving module 100 of the present invention implements OIS for the first direction by rotating and moving the reflectometer 110 in a direction compensating for the movement when shaking due to hand shake occurs based on the X-axis.
  • the reflectometer driving module 100 of the present invention diversifies the frame structure to move in each direction and rotates the reflectometer 110 based on the Y axis through relative movement of the diversified frame structure in the second direction.
  • OIS for the first direction and the second direction may be implemented integrally.
  • the light of the subject reflected through the reflectometer driving module 100 is incident on the lens assembly 210 provided in the lens driving module 200, and in this process, the position of the lens assembly 210 (based on the optical axis direction) Functions such as Zoom or Auto Focus (AF, Auto Focus) are implemented by adjusting in combination.
  • Functions such as Zoom or Auto Focus (AF, Auto Focus) are implemented by adjusting in combination.
  • the lens driving module 200 may implement auto focus (AF) or zoom by linearly moving each of the plurality of carriers on which the lens assembly 210 is mounted in the optical axis direction.
  • AF auto focus
  • zoom by linearly moving each of the plurality of carriers on which the lens assembly 210 is mounted in the optical axis direction.
  • the lens assembly 210 may be a single lens as well as a zoom lens in which a plurality of lenses or lens groups or optical members such as prisms and mirrors may be included therein, and the lens assembly 210 is a zoom lens or a zoom lens barrel. When made, it may be formed in a shape extending in the vertical longitudinal direction (Z-axis direction).
  • An image sensor 310 such as a CCD or CMOS that converts a light signal into an electric signal may be provided at the rear end of the lens assembly 210 based on the optical axis direction, and a filter that blocks or transmits a light signal of a specific band is also provided. Of course it could be.
  • the sensor driving actuator 300 may include an image sensor 310 therein, and rotationally moves the image sensor 310 in a direction to compensate for the movement when shaking due to hand shake occurs based on the z-axis.
  • OIS for direction Roll direction
  • FIG. 3 is a combined perspective view of a sensor driving actuator according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 4 and 5 are exploded perspective views of the sensor driving actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along VI-VI of FIG. 3
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG.
  • the sensor driving actuator 300 may include an image sensor 310 , a substrate 330 , a base frame 340 , a sensor cover 350 , and a driving unit 360 .
  • the image sensor 310 may be a CCD, CMOS, or the like that converts a light signal introduced from the lens assembly 210 into an electrical signal, but is not limited thereto.
  • the substrate 330 includes a first region 320 on which an image sensor is disposed, a second region 332 extending from the first region 320 , and at least one between the first and second regions 320 and 332 .
  • the above slits 333 may be provided.
  • first region 320 and the second region 332 may be made of the same material or different materials.
  • first region 320 may be a hard printed circuit board (HPCB)
  • second region 330 may be a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the first region 320 may be formed by stacking a plurality of FPCBs.
  • the first region 320 is formed of HPCB
  • the second region 332 may be formed of an FPCB.
  • the substrate 330 may include a plurality of leg portions 331 with the slit 333 interposed therebetween.
  • the plurality of leg parts 331 may be formed of an FPCB and a wiring (not shown) electrically connected to the image sensor 310 may be formed.
  • the second region 332 may be connected to a wiring to form a circuit unit (not shown) for processing an electrical signal of the image sensor 310 .
  • the substrate 330 includes the slit 333 and the plurality of leg portions 331 are made of FPCB, a torsion operation may be performed by an external force. A detailed description of this will be given later.
  • the base frame 340 provides a seating groove 341 in which the substrate 330 is seated, and when the substrate 330 is seated in the seating groove 341 , the sensor cover 350 is fastened to the upper portion of the first region 320 . do.
  • the sensor cover 350 may have an opening 351 formed in the center so that a light signal can be introduced from the lens assembly 210 to the image sensor 310 , and the image sensor 310 has the opening 351 . can be exposed to the outside.
  • the driving unit 360 may rotate the sensor cover 350 based on the base frame 340 .
  • the base frame 340 corresponds to a fixed body in a relative perspective with respect to the sensor cover 350 .
  • the driving unit 360 includes a plurality of first guide units 361 , a second guide unit 362 , a ball 363 , a magnet 364 , a driving coil 365 and a yoke 366 . can be configured.
  • a plurality of first guide parts 361 are provided inside the base frame 340 and may include first guide rails 361a having an arc shape.
  • a plurality of second guide parts 362 are provided in the sensor cover 350 to correspond to the first guide part 361 and may include second guide rails 362a having an arc shape.
  • the ball 363 is provided between the first guide rail 361a and the second guide rail 362a, respectively, and may perform a rolling or rotating motion therebetween.
  • the second guide part 362 may be provided in a shape protruding downward from each corner of the sensor cover 350 , and the plurality of first guide parts 361 is a base frame corresponding to the second guide part 362 . It may be provided in a shape protruding upward at the position of 340 .
  • the first region 320 may include a plurality of fastening grooves 321 such that the first guide part 361 and the second guide part 362 contact each other.
  • the fastening groove 321 may be formed by cutting in the first region 320 in a shape corresponding to the first guide part 361 and the second guide part 362 .
  • the first guide part 361 and the second guide part 362 are connected to each other.
  • the ball 363 is accommodated between the first guide rail 361a and the second guide rail 362a in contact with each other.
  • the magnets 364 are provided inside the base frame 340 and may be respectively disposed between the first guide parts 361 facing each other.
  • the driving coil 365 is disposed on the magnet 364 and may generate a magnetic force in the magnet 364 so that the sensor cover 350 rotates.
  • a first mounting groove 342 for mounting the magnet 364 and the driving coil 365 may be formed between the first guide parts 361 facing each other.
  • the yoke 366 is provided inside the sensor cover 350 to correspond to the magnet 364 and is made of a magnetic material such as metal to generate an attractive force to the magnet 364 .
  • a second mounting groove 352 for mounting the yoke 366 may be formed between the second guide parts 362 facing each other.
  • the base frame 340 provided with the magnet 364 by the attractive force generated between the yoke 366 and the magnet 364 is pulled in the direction in which the yoke 366 is provided, that is, the sensor cover 350 direction. Therefore, between the base frame 340 and the ball 363 and between the ball 163 and the sensor cover 350 are in close contact with each other.
  • the yoke 366 may also perform a function of restoring the sensor cover 350 to its original position when the application of power to the driving coil 365 is stopped.
  • the yoke 366 is configured such that the center of the yoke 366 coincides with the center of the magnet 364 in order to improve the efficiency of functional control for the rotational movement of the sensor cover 350, and its shape It is preferable to be formed in the same way as the magnet 364 .
  • FIG. 8 is a view for explaining the operation of the sensor driving actuator according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor cover 350 when the driving coil 365 generates a magnetic force in the magnet 364 in a first rotational direction (eg, counterclockwise), the sensor cover 350 is the first
  • the ball 363 accommodated in the guide rail 361a and the second guide rail 362a may be rotated in the first rotational direction by the rolling motion of the ball 363 and the twisting of the plurality of leg parts 331 .
  • the first region 320 is rotated along with the rotational movement of the sensor cover 350 , but the second region 332 is fixed to the base frame 340 .
  • the first region 320 and the image sensor 310 are rotated together when the plurality of second guide parts 362 are caught by the plurality of fastening grooves 321 when the sensor cover 350 is rotated.
  • the first region 320 is rotated along with the rotational movement of the sensor cover 350 , but the second region 332 is fixed to the base frame 340 .
  • the first region 320 and the image sensor 310 are rotated together when the plurality of second guide parts 362 are caught by the plurality of fastening grooves 321 when the sensor cover 350 is rotated.
  • the sensor driving actuator 300 rotates and moves the image sensor 310 in a direction compensating for the movement when shaking due to hand shake occurs with respect to the z-axis in the third direction (roll (Roll) direction) can be implemented.
  • the center of curvature CG of the first guide rail 361a and the second guide rail 362a coincides with the center of rotation CS of the image sensor 310 .
  • the center of curvature CG of the first guide rail 361a and the second guide rail 362a is the rotation center CS of the image sensor 310 . Since the rotational movement amount of the image sensor 310 is the same regardless of the position of the image sensor 310 for the same driving force, the separate compensation algorithm is not required.
  • the center of curvature CG of the first guide rail 361a and the second guide rail 362a coincide with the center of rotation CS of the image sensor 310, but is not limited thereto. Even if the center is partially shifted due to the like, it falls within the scope of the present invention.
  • first and second are only instrumental terms used to relatively distinguish between components, so they are used to indicate a specific order, priority, etc. It should not be construed as a term that
  • the sensor driving actuator according to the present invention may be applied to a camera module mounted on a mobile terminal such as a mobile phone or a smart phone, as well as an independent camera device.

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Abstract

이미지 센서와, 이미지 센서가 배치되는 제1 영역과 제1 영역으로부터 연장되는 제2 영역과 제1 및 제2 영역 사이에 적어도 하나 이상의 슬릿을 구비하는 기판과, 상기 기판이 안착되는 베이스 프레임과, 제1 영역 상부에 체결되는 센서 커버와, 센서 커버를 베이스 프레임을 기준으로 회전 이동시키는 구동부를 포함하고, 제1 영역은 센서 커버의 회전 이동에 따라 함께 회전 이동되는 센서 구동 액추에이터

Description

센서 구동 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈
본 발명은 센서 구동 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 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 오토포커스(AF, Auto Focus), 손 떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 등의 기능이 구현되고 있다.
오토포커스(자동초점조절) 기능은 렌즈 등이 탑재된 캐리어를 광축 방향으로 선형 이동하여 피사체와의 초점 거리를 조정함으로써 렌즈 후단에 구비된 이미지센서(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 캐리어(프레임)를 적응적으로 이동시킴으로써 영상의 선명도를 개선하는 기능을 의미한다.
오토포커스 또는 OIS 기능을 구현하는 대표적인 방법 중 하나는 이동체(캐리어)에 마그네트(코일)를 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, 최근 모바일 단말에는 더욱 높아진 사용자 니즈(needs)를 충족하고 사용자 편의성 등을 더욱 다양하게 구현하기 위하여 초점 거리를 다양하게 가변적으로 조절할 수 있거나 또는 원거리의 영상을 촬영할 수 있는 등의 스펙을 가지는 줌렌즈가 장착되고 있다.
이러한 줌 렌즈는 복수 개 렌즈 또는 렌즈군 등이 나란히 배열되는 구조를 가지거나 또는 광축 방향을 기준으로 한 렌즈 자체의 길이가 긴 특성을 가지므로 모바일 단말에서 더욱 커진 탑재공간이 마련되어야 한다.
최근에는 이러한 줌렌즈의 물리적 특성을 휴대 단말의 형상적 특징에 유기적으로 접목시키기 위하여 렌즈 전단에 배치된 반사계를 이용하여 피사체의 광이 굴절되도록 하는 물리적 구조를 가진 액추에이터 또는 카메라 모듈 등이 개시되고 있다.
반사계를 채용하는 이러한 액추에이터 등은 손떨림에 따라 렌즈를 보정 이동시키는 것이 아니라, 피사체의 빛을 렌즈 방향으로 반사시키는 반사계를 한 축 또는 두 축을 기준으로 회전 이동시킴으로써 손떨림에 대한 OIS를 구현한다.
그러나, 전술한 액추에이터는 x축 및 y축을 기준으로 손떨림 등에 의한 흔들림이 발생하는 경우 그 움직임을 보상하는 방향으로 반사계를 회전 이동시킴으로써 요(Yaw) 방향 및 피치(Pitch) 방향에 대한 OIS를 구현하는 것으로서, z축을 기준으로 손떨림 등에 의한 흔들림이 발생하는 경우 롤(Roll) 방향에 대한 OIS를 구현할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, z축을 기준으로 손떨림 등에 의한 흔들림이 발생하는 경우 그 움직임을 보상하는 방향으로 이미지 센서를 회전 이동시킴으로써 롤(Roll) 방향에 대한 OIS를 구현할 수 있는 센서 구동 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 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 제1 영역과 제1 영역으로부터 연장되는 제2 영역과 제1 및 제2 영역 사이에 적어도 하나 이상의 슬릿을 구비하는 기판과, 기판이 안착되는 베이스 프레임과, 제1 영역 상부에 체결되는 센서 커버와, 센서 커버를 베이스 프레임을 기준으로 회전 이동시키는 구동부를 포함하고, 제1 영역은 센서 커버의 회전 이동에 따라 함께 회전 이동되는 센서 구동 액추에이터를 제공한다.
여기서, 제1 및 제2 영역은 동일한 재질로 이루어지거나 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 기판은 슬릿을 사이에 두고 복수의 다리부를 구비할 수 있다.
또한, 센서 커버는 복수의 다리부의 비틀림에 의해 회전 이동될 수 있다.
또한, 복수의 다리부는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 이루어지며, 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 배선이 형성될 수 있다.
또한, 구동부는 베이스 프레임에 구비되며 원호 형상을 갖는 제1 가이드 레일을 포함하는 복수의 제1 가이드부와, 제1 가이드부에 대응하여 센서 커버에 구비되며 원호 형상을 갖는 제2 가이드 레일을 포함하는 복수의 제2 가이드부와, 제1 및 제2 가이드 레일 사이에 구비되는 볼을 포함할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 가이드 레일의 곡률 중심은 이미지 센서의 회전 중심과 일치될 수 있다.
또한, 제1 영역은 복수의 제1 및 제2 가이드부가 서로 맞닿도록 복수의 체결 홈을 구비할 수 있다.
또한, 제1 영역은 센서 커버의 회전 이동 시 복수의 제2 가이드부가 상기 복수의 체결 홈에 걸려 회전 이동될 수 있다.
또한, 복수의 제2 가이드부는 센서 커버의 각 모서리에 구비될 수 있다.
또한, 구동부는, 베이스 프레임에 구비되며 서로 마주보는 제1 가이드부 사이에 배치되는 마그네트와, 마그네트 상부에 배치되며 센서 커버가 회전 이동하도록 마그네트에 자기력을 발생시키는 구동 코일을 더 포함할 수 있다.
또한, 구동부는, 센서 커버에 구비되며 마그네트에 인력을 발생시키는 요크를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 전술한 센서 구동 액추에이터와, 센서 구동 액추에이터 상부에 배치되는 렌즈 어셈블리와, 렌즈 어셈블리 상부에 배치되며 광을 렌즈 어셈블리로 반사 또는 굴절시키는 반사계와, 반사계를 회전 이동시키는 반사계 구동 모듈을 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, z축을 기준으로 손떨림 등에 의한 흔들림이 발생하는 경우 그 움직임을 보상하는 방향으로 이미지 센서를 회전 이동시킴으로써 롤(Roll) 방향에 대한 OIS를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 이미지 센서가 배치되는 기판 양측에 복수의 다리부를 구비함으로써, 복수의 다리부의 비틀림에 의해 이미지 센서를 용이하게 회전 이동할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터 및 카메라 모듈의 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터 및 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터의 결합 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터의 분해 사시도이다.
도 6은 도 3의 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터의 동작을 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 및 카메라 모듈의 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터 및 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
본 발명의 센서 구동 액추에이터(300)는 자체로서 단일의 장치로 구현될 수 있음은 물론이며, 도 1에 도시된 바와 같이 반사계 구동 모듈(100) 및 렌즈 구동 모듈(200)과 함께 카메라 모듈(1000)로도 구현될 수 있다.
본 발명에 의하는 경우, 피사체의 광(light)은 렌즈 어셈블리(210)로 바로 유입되지 않고 반사계 구동 모듈(100)에 구비되는 반사계(110)를 통하여 빛의 경로가 변경(굴절, 반사 등)된 후 렌즈 어셈블리(210)로 유입되도록 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 외부에서 들어오는 광의 경로가 Z1이며, 외부에서 유입된 광이 반사계(110)에 의하여 굴절 내지 반사되어 렌즈 어셈블리(210)로 유입되는 빛의 경로가 Z이다. 이하 설명에서 이와 같이 렌즈 어셈블리(210)로 광이 유입되는 방향인 Z축 방향을 광축 내지 광축 방향이라고 지칭한다.
반사계 구동 모듈(100)은, 렌즈 구동 모듈(200)의 전방 내지 상부(광축 방향 기준)에 구비될 수 있으며, 피사체의 빛(light) 경로(Z1)를 광축 방향의 경로(Z)로 반사 내지 굴절시키는 기능을 수행한다. 이와 같이 광축 방향으로 반사 내지 굴절된 빛은 렌즈 구동 모듈(200)에 구비되는 렌즈 어셈블리(210)를 거쳐 CMOS, CCD 등과 같은 이미지 센서(310)로 유입된다.
반사계 구동 모듈(100)은, 미러(mirror) 또는 프리즘(prism) 중 선택된 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있는 반사계(210)를 포함할 수 있다. 이 반사계(210)는 외부에서 유입되는 빛을 광축 방향으로 변경시킬 수 있는 다양한 부재에 의하여 구현될 수 있으나, 광학적 성능을 향상시키기 위하여 유리(glass) 재질로 구현하는 것이 바람직하다.
반사계 구동 모듈(100) 등이 함께 포함되는 본 발명의 카메라 모듈(1000)은 빛의 경로를 굴절시켜 빛이 렌즈 방향으로 유입되도록 구성되므로 장치 자체를 휴대 단말의 두께 방향으로 설치하지 않고 길이 방향으로 설치할 수 있어 휴대 단말의 두께를 증가시키지 않아 휴대 단말의 소형화 내지 슬림화 등에 최적화될 수 있다.
실시 형태에 따라서, 반사계(110)는 마그네트 및 코일과 같은 자기력을 발생시키는 구동 수단 등에 의하여 회전 이동되도록 구성될 수도 있다. 이와 같이 반사계(110)가 이동 또는 회전 이동하면, 반사계(110)를 통하여 반사(굴절)되는 피사체의 빛이 이동하여 렌즈 및 촬상 소자로 입사하게 되므로 손떨림에 의한 OIS를 구현할 수 있다.
즉, 본 발명의 반사계 구동 모듈(100)은, X축을 기준으로 손떨림 등에 의한 흔들림이 발생하는 경우 그 움직임을 보상하는 방향으로 반사계(110)를 회전 이동시킴으로써 제1 방향에 대한 OIS를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 반사계 구동 모듈(100)은, 각 방향으로 이동하도록 프레임 구조를 다원화하고 다원화된 프레임 구조의 상대적 이동을 통하여 Y축을 기준으로 반사계(110)를 회전 이동시킴으로써 제2 방향에 대한 OIS를 구현할 수 있고, 아울러, 제1 방향 및 제2 방향에 대한 OIS를 통합적으로 구현할 수도 있다.
반사계 구동 모듈(100)을 통하여 반사된 피사체의 빛은, 렌즈 구동 모듈(200) 내부에 구비되는 렌즈 어셈블리(210)로 입사되며, 이 과정에서 렌즈 어셈블리(210)의 위치(광축 방향 기준)가 조합적으로 조정됨으로써 줌(Zoom) 또는 자동 초점(AF, Auto Focus) 등의 기능이 구현된다.
렌즈 구동 모듈(200)은 렌즈 어셈블리(210)가 탑재된 복수 개의 캐리어 각각을 광축 방향으로 선형 이동시켜 자동 초점(AF, Auto Focus) 또는 줌(Zoom)을 구현할 수 있다.
렌즈 어셈블리(210)는 단일의 렌즈는 물론, 복수 개의 렌즈 내지 렌즈군 또는 프리즘, 미러 등과 같은 광학 부재가 내부에 포함될 수 있는 줌 렌즈일수 있으며, 렌즈 어셈블리(210)가 줌 렌즈 또는 줌 렌즈 배럴로 이루어지는 경우 수직 길이 방향(Z축 방향)으로 연장된 형상으로 이루어질 수 있다.
광축 방향을 기준으로 렌즈 어셈블리(210) 후단에는 빛 신호를 전기 신호로 변환시키는 CCD, CMOS 등과 같은 이미지 센서(310)가 구비될 수 있으며, 특정 대역의 빛 신호를 차단하거나 투과시키는 필터가 함께 구비될 수도 있음은 물론이다.
센서 구동 액추에이터(300)는, 이미지 센서(310)가 내부에 포함될 수 있으며, z축을 기준으로 손떨림 등에 의한 흔들림이 발생하는 경우 그 움직임을 보상하는 방향으로 이미지 센서(310)를 회전 이동시킴으로써 제3 방향(롤(Roll) 방향)에 대한 OIS를 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터의 결합 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터의 분해 사시도이다. 그리고, 도 6은 도 3의 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절단한 단면도이고, 도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절단한 단면도이다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터의 구성을 자세히 설명하겠다.
본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터(300)는, 이미지 센서(310), 기판(330), 베이스 프레임(340), 센서 커버(350) 및 구동부(360)를 포함하여 구성될 수 있다.
이미지 센서(310)는 렌즈 어셈블리(210)로부터 유입된 빛 신호를 전기 신호로 변환시키는 CCD, CMOS 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(330)은 이미지 센서가 배치되는 제1 영역(320)과, 제1 영역(320)으로부터 연장되는 제2 영역(332)과, 제1 및 제2 영역(320, 332) 사이에 적어도 하나 이상의 슬릿(333)을 구비할 수 있다.
여기서, 제1 영역(320) 및 제2 영역(332)은 동일한 재질로 이루어지거나 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(320)은 HPCB(Hard Printed Circuit Board)일 수 있으며, 제2 영역(330)은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
또한, 제1 영역(320)은 복수의 FPCB가 적층되어 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 영역(320) 및 제2 영역(332)을 FPCB로서 일체로 형성한 후 제2 영역(330)에만 복수의 FPCB 적층함으로써, 제1 영역(320)은 HPCB로 형성되고, 제2 영역(332)은 FPCB로 형성될 수 있다.
기판(330)은 슬릿(333)을 사이에 두고 복수의 다리부(331)를 구비할 수 있다.
여기서, 복수의 다리부(331)는 FPCB로 형성되며 이미지 센서(310)와 전기적으로 연결되는 배선(미도시)이 형성될 수 있다. 그리고, 제2 영역(332)는 배선과 연결되어 이미지 센서(310)의 전기 신호를 처리하는 회로부(미도시)가 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 기판(330)은 슬릿(333)을 구비하며 복수의 다리부(331)는 FPCB로 이루어지기 때문에, 외력에 의해 비틀림 동작을 수행할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하겠다.
베이스 프레임(340)은 기판(330)이 안착되는 안착홈(341)을 제공하며, 기판(330)이 안착홈(341)에 안착되면 센서 커버(350)는 제1 영역(320) 상부에 체결된다.
여기서, 센서 커버(350)는 렌즈 어셈블리(210)에서 이미지 센서(310)로 빛 신호가 유입될 수 있도록 중앙에 개구부(351)가 형성될 수 있으며, 이미지 센서(310)는 개구부(351)를 통해 외부로 노출될 수 있다.
구동부(360)는 센서 커버(350)를 베이스 프레임(340)을 기준으로 회전 이동시킬 수 있다.
이러한 점에서 베이스 프레임(340)은 센서 커버(350)를 기준으로 한 상대적 관점에서 고정체에 해당한다.
구체적으로, 구동부(360)는, 복수의 제1 가이드부(361), 제2 가이드부(362), 볼(363), 마그네트(364), 구동 코일(365) 및 요크(366)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 가이드부(361)는 베이스 프레임(340) 내부에 복수 개로 구비되며 원호 형상을 갖는 제1 가이드 레일(361a)을 포함할 수 있다.
제2 가이드부(362)는 제1 가이드부(361)에 대응하여 센서 커버(350) 내부에 복수 개로 구비되며 원호 형상을 갖는 제2 가이드 레일(362a)을 포함할 수 있다.
볼(363)은 제1 가이드 레일(361a) 및 제2 가이드 레일(362a) 사이에 각각 구비되며 그 사이에서 구름(rolling or rotating) 운동할 수 있다.
제2 가이드부(362)는 센서 커버(350)의 각 모서리에 하측으로 돌출된 형상으로 구비될 수 있고, 복수의 제1 가이드부(361)는 제2 가이드부(362)와 대응하는 베이스 프레임(340)의 위치에 상측으로 돌출된 형상으로 구비될 수 있다.
제1 영역(320)은 제1 가이드부(361) 및 제2 가이드부(362)가 서로 맞닿도록 복수의 체결 홈(321)을 구비할 수 있다.
체결 홈(321)은 제1 가이드부(361) 및 제2 가이드부(362)와 대응하는 형상으로 제1 영역(320)에서 절개하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 기판(330)이 안착홈(341)에 안착되고 센서 커버(350)가 제1 영역(320) 상부에 체결되면, 제1 가이드부(361) 및 제2 가이드부(362)가 서로 맞닿아 제1 가이드 레일(361a) 및 제2 가이드 레일(362a) 사이에는 볼(363)이 수용되게 된다.
마그네트(364)는 베이스 프레임(340) 내부에 구비되며 서로 마주보는 제1 가이드부(361) 사이에 각각 배치될 수 있다.
구동 코일(365)은 마그네트(364) 상부에 배치되며 센서 커버(350)가 회전 이동하도록 마그네트(364)에 자기력을 발생시킬 수 있다.
이를 위해, 베이스 프레임(340)은 서로 마주보는 제1 가이드부(361) 사이에 마그네트(364) 및 구동 코일(365)를 장착하기 위한 제1 장착홈(342)이 형성될 수 있다.
요크(366)는 마그네트(364)에 대응하여 센서 커버(350) 내부에 구비되며 금속 등의 자성체 재질로 이루어져 마그네트(364)에 인력을 발생시킬 수 있다. 이를 위해, 센서 커버(350)는 서로 마주보는 제2 가이드부(362) 사이에 요크(366)를 장착하기 위한 제2 장착홈(352)이 형성될 수 있다.
이와 같이 요크(366)와 마그네트(364) 사이에서 발생된 인력에 의하여 마그네트(364)가 구비된 베이스 프레임(340)은 요크(366)가 구비된 방향 즉, 센서 커버(350) 방향으로 당겨지게 되므로 베이스 프레임(340)과 볼(363) 사이 및 볼(163)과 센서 커버(350) 사이가 상호 밀착되게 된다.
또한, 요크(366)는 구동 코일(365)에 전원 인가가 중단되면 센서 커버(350)가 원래의 위치로 복원되도록 하는 기능도 수행할 수 있다. 또한, 요크(366)는 센서 커버(350)의 회전 이동에 대한 함수적 제어의 효율성을 향상시키기 위하여, 요크(366)는 그 중심이 마그네트(364)의 중심과 일치되도록 구성하고, 그 형상을 마그네트(364)와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 (a) 및 (b)를 참조하면, 구동 코일(365)이 마그네트(364)에 제1 회전 방향(예컨대, 반시계 방향)으로 자기력을 발생시키면, 센서 커버(350)는 제1 가이드 레일(361a) 및 제2 가이드 레일(362a)에 수용된 볼(363)의 구름 운동과 복수의 다리부(331)의 비틀림에 의해 제1 회전 방향으로 회전 이동할 수 있다.
이 때, 제1 영역(320)은 센서 커버(350)의 회전 이동에 따라 함께 회전 이동되지만, 제2 영역(332)은 베이스 프레임(340)에 고정된 상태이다.
즉, 제1 영역(320) 및 이미지 센서(310)는 센서 커버(350)의 회전 이동 시 복수의 제2 가이드부(362)가 복수의 체결 홈(321)에 걸려 함께 회전 이동된다.
마찬가지로, 도 8의 (a) 및 (c)를 참조하면, 구동 코일(365)이 마그네트(364)에 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향(예컨대, 시계 방향)으로 자기력을 발생시키면, 센서 커버(350)는 제1 가이드 레일(361a) 및 제2 가이드 레일(362a)에 수용된 볼(363)의 구름 운동과 복수의 다리부(331)의 비틀림에 의해 제2 회전 방향으로 회전 이동할 수 있다.
이 때, 제1 영역(320)은 센서 커버(350)의 회전 이동에 따라 함께 회전 이동되지만, 제2 영역(332)은 베이스 프레임(340)에 고정된 상태이다.
즉, 제1 영역(320) 및 이미지 센서(310)는 센서 커버(350)의 회전 이동 시 복수의 제2 가이드부(362)가 복수의 체결 홈(321)에 걸려 함께 회전 이동된다.
한편, 구동 코일(365)에 전원 인가가 중단되면, 요크(366) 및 마그네트(364)의 인력에 의해 센서 커버(350) 및 이미지 센서(310)는 원래의 위치로 복원된다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터(300)는, z축을 기준으로 손떨림 등에 의한 흔들림이 발생하는 경우 그 움직임을 보상하는 방향으로 이미지 센서(310)를 회전 이동시킴으로써 제3 방향(롤(Roll) 방향)에 대한 OIS를 구현할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 제1 가이드 레일(361a) 및 제2 가이드 레일(362a)의 곡률 중심(CG)은 이미지 센서(310)의 회전 중심(CS)과 일치된다.
한편, 제1 가이드 레일(361a) 및 제2 가이드 레일(362a)의 곡률 중심(CG)이 이미지 센서(310)의 회전 중심(CS)과 일치하지 않으면, 마그네트(364)에 동일한 구동력을 인가하더라도 이미지 센서(310)의 위치에 따라 이미지 센서(310)의 회전 이동량이 상이하게 되고, 이와 같이 위치 별로 상이한 회전 이동량을 보상하기 위해서는 별도의 보상 알고리즘을 적용해야 하는 문제점이 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 센서 구동 액추에이터(300)는, 제1 가이드 레일(361a) 및 제2 가이드 레일(362a)의 곡률 중심(CG)이 이미지 센서(310)의 회전 중심(CS)과 일치되기 때문에, 동일한 구동력에 대해 이미지 센서(310)의 위치와 상관 없이 이미지 센서(310)의 회전 이동량은 동일하게 되기 때문에 상기 별도의 보상 알고리즘이 필요 없다.
한편, 제1 가이드 레일(361a) 및 제2 가이드 레일(362a)의 곡률 중심(CG)은 이미지 센서(310)의 회전 중심(CS)이 일치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 않으며 제조 상의 공차 등으로 인해 중심이 일부 어긋나는 경우에도 본 발명의 권리 범위에 속한다.
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.
본 발명에 따른 센서 구동 액추에이터는 독립된 카메라 장치는 물론, 휴대폰, 스마트폰 등과 같은 모바일 단말에 장착된 카메라 모듈 등에 적용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 이미지 센서;
    상기 이미지 센서가 배치되는 제1 영역과, 상기 제1 영역으로부터 연장되는 제2 영역과, 상기 제1 및 제2 영역 사이에 적어도 하나 이상의 슬릿을 구비하는 기판;
    상기 기판이 안착되는 베이스 프레임;
    상기 제1 영역 상부에 체결되는 센서 커버; 및
    상기 센서 커버를 상기 베이스 프레임을 기준으로 회전 이동시키는 구동부를 포함하고,
    상기 제1 영역은 상기 센서 커버의 회전 이동에 따라 함께 회전 이동되는
    센서 구동 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 영역은
    동일한 재질로 이루어지거나 서로 다른 재질로 이루어지는
    센서 구동 액추에이터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은
    상기 슬릿을 사이에 두고 복수의 다리부를 구비하는
    센서 구동 액추에이터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 센서 커버는
    상기 복수의 다리부의 비틀림에 의해 회전 이동되는
    센서 구동 액추에이터.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 다리부는
    FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 이루어지며, 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 배선이 형성되는
    센서 구동 액추에이터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 베이스 프레임에 구비되며 원호 형상을 갖는 제1 가이드 레일을 포함하는 복수의 제1 가이드부;
    상기 제1 가이드부에 대응하여 상기 센서 커버에 구비되며 원호 형상을 갖는 제2 가이드 레일을 포함하는 복수의 제2 가이드부; 및
    상기 제1 및 제2 가이드 레일 사이에 구비되는 볼을 포함하는
    센서 구동 액추에이터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가이드 레일의 곡률 중심은 상기 이미지 센서의 회전 중심과 일치되는
    센서 구동 액추에이터.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 영역은
    상기 복수의 제1 및 제2 가이드부가 서로 맞닿도록 복수의 체결 홈을 구비하는
    센서 구동 액추에이터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 영역은
    상기 센서 커버의 회전 이동 시 상기 복수의 제2 가이드부가 상기 복수의 체결 홈에 걸려 회전 이동되는
    센서 구동 액추에이터.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 가이드부는
    상기 센서 커버의 각 모서리에 구비되는
    센서 구동 액추에이터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 베이스 프레임에 구비되며 서로 마주보는 상기 제1 가이드부 사이에 배치되는 마그네트; 및
    상기 마그네트 상부에 배치되며 상기 센서 커버가 회전 이동하도록 상기 마그네트에 자기력을 발생시키는 구동 코일을 더 포함하는
    센서 구동 액추에이터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 센서 커버에 구비되며 상기 마그네트에 인력을 발생시키는 요크를 더 포함하는
    센서 구동 액추에이터.
  13. 상기 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 센서 구동 액추에이터;
    상기 센서 구동 액추에이터 상부에 배치되는 렌즈 어셈블리;
    상기 렌즈 어셈블리 상부에 배치되며 광을 상기 렌즈 어셈블리로 반사 또는 굴절시키는 반사계; 및
    상기 반사계를 회전 이동시키는 반사계 구동 모듈
    을 포함하는 카메라 모듈.
PCT/KR2022/003088 2021-03-10 2022-03-04 센서 구동 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈 WO2022191521A1 (ko)

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