WO2023043037A1 - 센서 구동 액추에이터 - Google Patents

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WO2023043037A1
WO2023043037A1 PCT/KR2022/010645 KR2022010645W WO2023043037A1 WO 2023043037 A1 WO2023043037 A1 WO 2023043037A1 KR 2022010645 W KR2022010645 W KR 2022010645W WO 2023043037 A1 WO2023043037 A1 WO 2023043037A1
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WO
WIPO (PCT)
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carrier
image sensor
ois
optical axis
housing
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/010645
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김희승
전기훈
한민석
Original Assignee
자화전자(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 자화전자(주) filed Critical 자화전자(주)
Priority to CN202280012918.0A priority Critical patent/CN117015977A/zh
Publication of WO2023043037A1 publication Critical patent/WO2023043037A1/ko

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/18—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to an actuator for a camera, and more particularly, to an actuator capable of implementing autofocus and hand shake compensation functions through sensor driving.
  • the auto focus (auto focus control) function linearly moves the carrier on which the lens is mounted in the direction of the optical axis to adjust the focal distance to the subject so that a clear image is created on the image sensor (CMOS, CCD, etc.) provided at the rear of the lens. means function.
  • the handshake correction function refers to a function of improving the sharpness of an image by adaptively moving a carrier on which a lens is mounted in a direction to compensate for the shake when a lens shake occurs due to hand shake.
  • One of the representative methods of implementing the AF 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 It is a method of moving a movable body in the direction of an optical axis or in a direction perpendicular to an optical axis by generating an electromagnetic force between the optical axis and the optical axis.
  • a ball is interposed between the moving body and the fixed body so that an appropriate separation distance between the moving body and the fixed body is continuously maintained, and the rotational movement of the ball and the ball A form in which the carrier moves more flexibly and precisely with minimized frictional force through point contact is applied.
  • the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems in the background as described above, and can relatively easily implement OIS and AF through sensor driving instead of lens module driving, and a sensor driving actuator that can improve the reliability of the camera module. intended to provide
  • an object of the present invention is to provide a sensor driving actuator capable of facilitating movement of an image sensor when implementing OIS and AF by employing a flexible circuit board having a bent structure.
  • an image sensor the image sensor is mounted, the image sensor is moved in at least one direction of a first direction perpendicular to the optical axis direction and a second direction perpendicular to the first direction
  • a sensor driving actuator including a flexible circuit board bent in a direction perpendicular to a direction and an optical axis direction, and a second housing accommodating the first housing.
  • the flexible circuit board may be disposed between the outer surface of the first housing and the inner surface of the second housing.
  • a moving space of the flexible circuit board may be provided between the outer surface of the first housing and the inner surface of the second housing.
  • the direction perpendicular to the optical axis direction includes a first direction and a second direction orthogonal to each other, and according to the movement of the image sensor, the flexible circuit board is selected from among the optical axis direction, the first direction and the second direction in the movement space. It can be moved in at least one direction.
  • the flexible circuit board includes first and second substrate members attached to both sides of the image sensor, third and fourth substrate members extending from the first and second substrate members and bending in the optical axis direction, and third and fourth substrate members. It may include fifth and sixth substrate members extending from the fourth substrate member and bent in a first direction, and seventh and eighth substrate members extending from the fifth and sixth substrate members and bending in a second direction. .
  • the flexible circuit board may be configured such that the fifth and sixth substrate members and the seventh and eighth substrate members are separated from each other.
  • first and second substrate members may move in the optical axis direction according to the movement of the image sensor.
  • the third and fourth substrate members may move in the first direction according to the movement of the image sensor.
  • the fifth and sixth substrate members may move in the second direction according to the movement of the image sensor.
  • the sensor-driven actuator of the present invention may further include a middle guide provided between the OIS carrier and the AF carrier.
  • the OIS carrier may include first and second magnets
  • the first housing may include a first driving coil facing the first magnet and a second driving coil facing the second magnet.
  • the sensor drive actuator of the present invention the first guide rail formed in the second direction on the OIS carrier, the second guide rail formed facing the first guide rail under the middle guide, the first and second A first OIS ball provided between the guide rails may be further included.
  • the sensor drive actuator of the present invention includes a third guide rail formed in the first direction above the middle guide, a fourth guide rail formed facing the third guide rail below the AF carrier, and the third and fourth guide rails.
  • a second OIS ball provided between the guide rails may be further included.
  • the AF carrier may include a third magnet
  • the first housing may include a third driving coil facing the third magnet
  • the sensor drive actuator of the present invention includes a fifth guide rail formed outside the AF carrier in the optical axis direction, a sixth guide rail formed facing the fifth guide rail inside the housing, and the fifth and sixth guide rails An AF ball provided between them may be further included.
  • the lens module that accounts for most of the weight of the camera module
  • the flexible circuit board since the flexible circuit board has a structure bent in the three-axis direction, it is possible to minimize the tension (load) applied to the flexible circuit board by the movement of the image sensor when implementing OIS and AF, Through this, it is possible to facilitate movement of the image sensor.
  • FIG. 1 is a perspective view of a sensor driven actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are exploded and coupled views showing the configuration of an actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a view showing a state in which a flexible circuit board is mounted on an image sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a state in which a flexible circuit board according to an embodiment of the present invention is disposed between first and second housings.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the function of the X-axis direction OIS of the actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the function of the Y-axis direction OIS of the actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a function of an optical axis direction AF of an actuator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the role of a flexible circuit board according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a sensor-driven actuator (hereinafter referred to as 'actuator') according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 and 3 are exploded views showing the configuration of the actuator according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 1
  • FIG. 5 is a view showing a flexible circuit board mounted on an image sensor according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a view showing a state in which a flexible circuit board according to an embodiment of the present invention is disposed between first and second housings.
  • the actuator 100 is an embodiment in which auto focus (AF) and optical image stabilization (OIS) are implemented together by driving the image sensor 120, but the actuator of the present invention Of course, 100 may be implemented as an actuator only for OIS according to embodiments.
  • AF auto focus
  • OIS optical image stabilization
  • the Z-axis direction shown in the drawing is an optical axis direction, which is a direction in which light is introduced into the lens module 190, and corresponds to a direction in which the AF carrier 160 to be described later moves forward and backward.
  • the optical axis means the central axis of the image sensor 120 .
  • the X-axis direction and the Y-axis direction which are two directions perpendicular to the optical axis direction (Z-axis direction), mean directions in which the image sensor 120 moves by OIS driving to compensate for shaking caused by hand shaking.
  • the X-axis direction is referred to as the first direction and the Y-axis direction as the second direction, but this is only an example according to a relative point of view, and any one of the X-axis direction and the Y-axis direction is the first direction, , the other direction may be the second direction.
  • the actuator 100 includes a flexible circuit board 110, an image sensor 120, a stopper 125, an OIS carrier 130, a middle guide 140, a first housing 150, It may include the AF carrier 160, the second housing 170, and the lens module 190.
  • the actuator 100 includes an OIS carrier 130, a middle guide 140, an AF carrier 160, a first housing 150, and a lens module 190 based on the second housing 170. ) may have a structure in which these are sequentially combined.
  • the image sensor 120 is mounted on the OIS carrier 130, and the middle guide 140 is disposed on the OIS carrier 130.
  • the OIS carrier 130 and the middle guide 140 are accommodated in the AF carrier 160 .
  • the AF carrier 160 is accommodated in the first housing 150 .
  • the OIS carrier 130 may move in at least one of the first and second directions inside the AF carrier 160, and the AF carrier 160 may move in the optical axis direction inside the first housing 150.
  • the OIS carrier 130 since the OIS carrier 130 is accommodated in the AF carrier 160, it can be moved together when the AF carrier 160 moves.
  • the image sensor 120 may be mounted on the AF carrier 160, and the AF carrier 160 may be accommodated in the OIS carrier 130.
  • the middle guide 140 is disposed above the OIS carrier 130, and the OIS carrier 130 is accommodated in the first housing 150.
  • the AF carrier 160 may move in the optical axis direction inside the OIS carrier 130, and the OIS carrier 130 may move in at least one of the first direction and the second direction inside the first housing 150.
  • the AF carrier 160 since the AF carrier 160 is accommodated in the OIS carrier 130, it can be moved together when the OIS carrier 130 moves.
  • the OIS carrier 130 includes first and second magnets M1 and M2, and the AF carrier 160 includes a third magnet M3. Also, the first housing 150 faces the first to third magnets M1 , M2 , and M3 and includes first to third driving coils C1 , C2 , and C3 .
  • first to third driving coils C1 , C2 , and C3 may be provided on an inner circumferential surface of the first housing 150 while being mounted on the board 155 .
  • An opening for exposing the image sensor 120 in the optical axis direction is formed at the center of the OIS carrier 130 . Accordingly, the image sensor 120 can detect light coming from the lens module 190 .
  • the image sensor 120 may be formed of an imaging device such as a charged-coupled device (CCD) or a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS).
  • CCD charged-coupled device
  • CMOS complementary metal-oxide semiconductor
  • the image sensor 120 provided at the rear end of the actuator 100 also moves forward and backward in the optical axis direction, thereby adjusting the focal distance between the image sensor 120 and the lens module 190.
  • AF function is implemented. A detailed explanation of this will be given later.
  • the middle guide 140 is provided between the OIS carrier 130 and the AF carrier 160 .
  • a first guide rail 131 is formed in the second direction on the upper part of the OIS carrier 130, and a second guide rail 141 is formed facing the first guide rail 131 on the lower part of the middle guide 140. And, the first OIS ball (B1) is provided between the first and second guide rails (131, 141).
  • a third guide rail 142 is formed on the middle guide 140 in the first direction, and a fourth guide rail 162 is formed on the bottom of the AF carrier 160 facing the third guide rail 142 . And, the second OIS ball (B2) is provided between the third and fourth guide rails (142, 162).
  • a fifth guide rail 161 is formed outside the AF carrier 160 in the optical axis direction, and a sixth guide rail (not shown) is formed facing the fifth guide rail 161 inside the first housing 150. . Also, an AF ball B3 is provided between the fifth and sixth guide rails 161 (not shown).
  • the stopper 125 serves to limit the downward movement of the AF carrier 160 in the optical axis direction.
  • the lens module 190 may be fixed to the first housing 150 .
  • the actuator 100 according to the embodiment of the present invention can implement both OIS and AF by moving the image sensor 120 in three axes while the lens module 190 is fixed.
  • the image sensor 120 is attached to the flexible circuit board 110 at the center of both sides.
  • the flexible circuit board 110 may be a printed circuit board configured to transmit and receive electrical signals to and from the image sensor 120 .
  • the second housing 170 accommodates the first housing 150 .
  • the flexible circuit board 110 is attached to the center of both sides of the image sensor 120 and along the outer surface of the first housing 150 in the optical axis direction, the first direction, and the second direction. are bent, respectively.
  • this is an example, and may be applied to an FPCB structure bent in an optical axis direction and in one direction perpendicular to the optical axis.
  • the flexible circuit board 110 extends from the first and second substrate members 111 and 112 attached to both sides of the image sensor 110 and from the first and second substrate members 111 and 112, respectively.
  • the third and fourth substrate members 113 and 114 that are bent in the optical axis direction
  • the fifth and sixth substrate members that extend from the third and fourth substrate members 113 and 114 and are bent in the first direction ( 115 and 116)
  • seventh and eighth substrate members 117 and 118 extending from the fifth and sixth substrate members 115 and 116 and bent in the second direction, respectively.
  • At least a portion of the flexible circuit board 111 may be disposed between the outer surface of the first housing 150 and the inner surface of the second housing 170 . Also, a movement space in which the flexible circuit board 110 can move may be provided between the outer surface of the first housing 150 and the inner surface of the second housing 170 .
  • the flexible circuit board 110 moves in the optical axis direction and the first direction within the movement space between the outer surface of the first housing 150 and the inner surface of the second housing 170. And it may be moved in at least one direction of the second direction. A detailed explanation of this will be given later.
  • the flexible circuit board 110 may be configured such that the fifth and sixth substrate members 115 and 116 and the seventh and eighth substrate members 117 and 118 are separated from each other.
  • the second housing 170 may have a slit so that the members of the seventh and eighth substrates 117 and 118 penetrate in the second direction and are exposed to the outside.
  • FIG. 7 is a view for explaining the function of the X-axis direction OIS of the actuator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a view for explaining the function of the Y-axis direction OIS of the actuator according to the embodiment of the present invention.
  • the actuator 100 includes a first guide rail 131 formed on an OIS carrier 130 in a second direction (Y-axis direction), and a middle guide 140 ) includes a second guide rail 141 formed facing the first guide rail 131 at the bottom and a first OIS ball B1 provided between the first and second guide rails 131 and 141 .
  • the first OIS ball B1 may move the OIS carrier 130 in the second direction by rolling between the first and second guide rails 131 and 141 .
  • the first guide rail 131 may be formed at each corner of the OIS carrier 130, and the second guide rail 141 may also be formed at each corner of the middle guide 140, but is not limited thereto.
  • the first magnet M1 is provided in the form of standing upright on the OIS carrier 130 and is disposed in the second direction between the two first OIS balls B1.
  • the first driving coil C1 is disposed on the inner surface of the first housing 150 to face the first magnet M1.
  • a Hall sensor may be disposed inside the first driving coil C1.
  • the OIS carrier 130 moves in the second direction with respect to the base 110 in the inner space of the AF carrier 160 when the OIS function in the second direction (Y-axis direction) is implemented.
  • the Hall sensor transmits an electrical signal corresponding to the movement direction and magnitude caused by the hand shake to a driving driver (not shown), and the driving driver controls power having a corresponding magnitude and direction to be applied to the first driving coil C1. can do. That is, the OIS carrier 130 may be moved through feedback control between the hall sensor and the driving driver.
  • the first driving coil C1 When power is applied to the first driving coil C1, the first driving coil C1 generates electromagnetic force in the first magnet M1 installed on the OIS carrier 130, and the first OIS ball B1 is formed by the electromagnetic force. Rolling moves between the first and second guide rails 131 and 141, and accordingly, the OIS carrier 130 moves in the second direction.
  • the image sensor 120 is coupled to the OIS carrier 130, when the OIS carrier 130 moves in the second direction, the image sensor 120 also moves in the second direction. Accordingly, hand shake caused by the component in the second direction is corrected.
  • the actuator 100 includes a third guide rail 142 formed on a middle guide 140 in a first direction (X-axis direction) and an AF carrier 160 )
  • a fourth guide rail 162 formed facing the third guide rail 142 at the bottom and a second OIS ball B2 provided between the third and fourth guide rails 142 and 162 .
  • the second OIS ball B2 may move the middle guide 140 in the first direction by rolling between the third and fourth guide rails 142 and 162 .
  • the third guide rail 142 may be formed at each corner of the middle guide 140, and the fourth guide rail 162 may also be formed at each corner of the AF carrier 160, but is not limited thereto.
  • the second magnet (M2) is provided in the form of standing on top of the OIS carrier 130, and is disposed between the two second OIS balls (B2) in the first direction.
  • the second driving coil C2 may be disposed facing the second magnet M2 on the inner surface of the first housing 150, and a hall sensor may be disposed inside the second driving coil C2.
  • the middle guide 140 moves in the first direction with respect to the base 110 in the inner space of the AF carrier 160 when the OIS function in the first direction (X-axis direction) is implemented.
  • the Hall sensor transmits an electrical signal corresponding to the movement direction and magnitude caused by the hand shake to a driving driver (not shown), and the driving driver controls power having a corresponding magnitude and direction to be applied to the second driving coil C2. do. That is, the middle guide 140 can be moved through feedback control between the hall sensor and the driving driver.
  • the second driving coil (C2) When power is applied to the second driving coil (C2), the second driving coil (C2) generates an electromagnetic force in the second magnet (M2) installed in the OIS carrier 130, and by this electromagnetic force, the second OIS ball (B2) It rolls between the third and fourth guide rails 142 and 162, and accordingly, the middle guide 140 moves in the first direction.
  • the image sensor 120 is coupled to the OIS carrier 130, and since the OIS carrier 130 is coupled to the middle guide 140, when the middle guide 140 moves in the first direction, the OIS carrier 130 ) and the image sensor 120 also moves in the first direction. Accordingly, the hand shake caused by the first direction component is corrected.
  • the actuator 100 instead of moving the lens module 190, which accounts for most of the weight of the camera module, moves the image sensor 120, which is relatively light in weight, to compensate for hand shake. By doing so, it is possible to implement OIS relatively easily and improve the reliability of the camera module.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a function of an optical axis direction AF of an actuator according to an embodiment of the present invention.
  • the actuator 100 includes a fifth guide rail 161 formed outside the AF carrier 160 in an optical axis direction (Z-axis direction), and a first housing 150 ) A sixth guide rail (not shown) formed facing the fifth guide rail 161 on the inside and an AF ball B3 provided between the fifth and sixth guide rails 161 (not shown) .
  • the AF ball B3 may move the AF carrier 160 in the optical axis direction by rolling between the fifth and sixth guide rails 161 (not shown).
  • the fifth guide rail 161 may be formed on both sides of the outer surface of the AF carrier 160 equipped with the third magnet M3.
  • the third magnet M3 is provided between the fifth guide rails 161, the third drive coil C3 is disposed on the inner surface of the first housing 150 to face the third magnet M3, and 3 A hall sensor may be disposed inside the driving coil C3.
  • the AF carrier 160 may be moved through feedback control between the Hall sensor and the driving driver.
  • the first housing 150 provides a moving space for the AF carrier 160 .
  • the AF carrier 160 is provided inside the first housing 150 and moves in the optical axis direction (Z-axis direction) with respect to the base 110 .
  • the third coil (C3) When power of an appropriate size and direction is applied to the third drive coil (C3), the third coil (C3) generates electromagnetic force in the third magnet (M3) installed in the AF carrier 160, and by this electromagnetic force, the AF ball (B3) ) moves between the fifth and sixth guide rails 161 (not shown), and accordingly, the AF carrier 160 moves in the optical axis direction.
  • the OIS carrier 130 is accommodated in the AF carrier 160 and the OIS carrier 130 is coupled to the image sensor 120, when the AF carrier 130 moves in the optical axis direction, the OIS carrier 130 and the image sensor ( 120) is also moved in the optical axis direction, so that the focal distance between the lens module 190 and the image sensor 120 is adjusted.
  • the movement in each direction may be individually performed.
  • movement in a plurality of mutually combined directions (XY, XZ, YZ, XYZ, etc.) may be performed simultaneously.
  • the first to third magnets M1, M2, and M3 and the first to third driving coils C1, C2, and C3 are placed in the optical axis direction, By arranging it, the thickness of the actuator 100 (based on the optical axis direction) can be drastically reduced.
  • the width of the main substrate is also sufficiently increased as the screen display means is widened.
  • a structure that more closely matches the tendency of can be implemented.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the role of a flexible circuit board according to an embodiment of the present invention.
  • the first and second board members 111 and 112 are attached to both sides of the image sensor 120, and the third to sixth board members 113 to 116 are attached to the outer surface of the first housing 150 and the second housing. It can be arranged in the moving space provided between the inner surfaces of (170).
  • the fifth and sixth substrate members 115 and 116 and the seventh and eighth substrate members 117 and 118 are separated from each other and at least a portion thereof may be exposed to the outside of the first and second housings 150 and 170. there is.
  • first and second substrate members 111 and 112 serve to facilitate movement of the image sensor 120 in the optical axis direction.
  • the third and fourth substrate members 113 and 114 serve to facilitate movement of the image sensor 120 in the first direction
  • the fifth and sixth substrate members 115 and 116 are image sensors ( 120) serves to facilitate movement in the second direction.
  • the first and second substrate members 111 and 112 when the AF function in the optical axis direction is implemented and the image sensor 120 moves in the optical axis direction, the first and second substrate members 111 and 112 also follow the movement of the image sensor 120 . move in the direction of the optical axis.
  • the first and second substrate members 111 and 112 are attached to the image sensor 120 and the image sensor 120 is mounted on the OIS carrier 130, driving of the OIS carrier 130 When the image sensor 120 moves in the optical axis direction, the first and second substrate members 111 and 112 may move in the optical axis direction according to the movement of the image sensor 120 .
  • first and third substrate members 111 and 113 and the second and fourth substrate members 112 and 114 each have a structure bent in the optical axis direction, the first and second substrate members 111 and 112 ) It is possible to minimize the tension (load) applied to the first and second substrate members 111 and 112 during movement, and through this, the movement of the image sensor 120 in the optical axis direction can be facilitated.
  • the third and fourth substrate members 113 and 114 also move the image sensor 120. It moves in the first direction within the movement space according to the movement of .
  • the first and second substrate members 111 and 112 are attached to the image sensor 120 and the image sensor 120 is mounted on the OIS carrier 130, driving of the OIS carrier 130
  • the third and fourth substrate members 113 and 114 are provided between the first and second housings 150 and 170 according to the movement of the image sensor 120. It can be moved in the first direction within the moved space.
  • first and third substrate members 111 and 113 and the second and fourth substrate members 112 and 114 each have a structure bent in the optical axis direction
  • the third and fifth substrate members 113 and 115 Since the and fourth and sixth substrate members 114 and 116 each have a structure bent in the first direction, when the third and fourth substrate members 113 and 114 move, the third and fourth substrate members 113, The tension (load) applied to 114 may be minimized, and through this, movement of the image sensor 120 in the first direction may be facilitated.
  • the third and fourth substrate members 113 and 114 are moved.
  • the tension (load) applied to the third and fourth substrate members 113 and 114 may be further minimized, and through this, movement of the image sensor 120 in the first direction may be further facilitated.
  • the fifth and sixth substrate members 115 and 116 also move the image sensor 120 It moves in the second direction within the movement space according to the movement of .
  • the first and second substrate members 111 and 112 are attached to the image sensor 120 and the image sensor 120 is mounted on the OIS carrier 130, driving of the OIS carrier 130
  • the fifth and sixth substrate members 115 and 116 are provided between the first and second housings 150 and 170 according to the movement of the image sensor 120. It can be moved in the second direction within the moved space.
  • the third and fifth substrate members 113 and 115 and the fourth and sixth substrate members 114 and 116 each have a structure bent in the first direction
  • the fifth and seventh substrate members 115 and 117 ) and the sixth and eighth substrate members 116 and 118 have a structure bent in the second direction, respectively, when the fifth and sixth substrate members 115 and 116 move, the fifth and sixth substrate members 115 , 116) can be minimized, and through this, movement of the image sensor 120 in the second direction can be facilitated.
  • the fifth and sixth substrate members 115 and 116 and the seventh and eighth substrate members 117 and 118 are configured to be separated from each other, the fifth and sixth substrate members 115 and 116 are moved.
  • the tension (load) applied to the fifth and sixth substrate members 115 and 116 may be further minimized, and through this, movement of the image sensor 120 in the second direction may be further facilitated.
  • first and second are only terms of instrumental concepts used to relatively distinguish components from each other, so they are used to indicate a specific order, priority, etc. It should be interpreted that it is not a term that
  • the sensor-driven actuator according to the present invention may be applied to a camera module mounted on a mobile terminal such as a mobile phone or smart phone as well as an independent camera device.

Abstract

본 발명은, 이미지 센서와, 이미지 센서가 장착되며, 이미지 센서를 광축 방향에 수직인 제1 방향과 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 OIS 캐리어와, 이미지 센서를 광축 방향으로 이동시키는 AF 캐리어와, OIS 캐리어 및 AF 캐리어를 수용하는 제1 하우징과, 이미지 센서가 장착된 OIS 캐리어의 상부로부터 연장되어 제1 하우징의 외측면을 따라 광축 방향과 광축 방향에 수직인 방향으로 각각 벤딩되는 연성 회로 기판과, 제1 하우징을 수용하는 제2 하우징을 포함하는 센서 구동 액추에이터를 제공한다.

Description

센서 구동 액추에이터
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 벤딩된 구조를 갖는 연성 회로 기판을 채용함으로써, OIS 및 AF 구현 시 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 장착되며, 이미지 센서를 광축 방향에 수직인 제1 방향과 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 OIS 캐리어와, 이미지 센서를 광축 방향으로 이동시키는 AF 캐리어와, OIS 캐리어 및 AF 캐리어를 수용하는 제1 하우징과, 이미지 센서가 장착된 OIS 캐리어의 상부로부터 연장되어 제1 하우징의 외측면을 따라 광축 방향과 광축 방향에 수직인 방향으로 각각 벤딩되는 연성 회로 기판과, 제1 하우징을 수용하는 제2 하우징을 포함하는 센서 구동 액추에이터를 제공한다.
여기서, 연성 회로 기판은 적어도 일부가 제1 하우징 외측면 및 제2 하우징 내측면 사이에 배치될 수 있다.
또한, 제1 하우징의 외측면 및 제2 하우징 내측면 사이에 연성 회로 기판의 이동 공간이 구비될 수 있다.
또한, 광축 방향에 수직인 방향은 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향을 포함하고, 연성 회로 기판은, 이미지 센서의 이동에 따라, 이동 공간 내에서 광축 방향, 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동될 수 있다.
또한, 연성 회로 기판은, 이미지 센서의 양측에 부착되는 제1 및 제2 기판 부재와, 제1 및 제2 기판 부재에서 연장되어 광축 방향으로 벤딩되는 제3 및 제4 기판 부재와, 제3 및 제4 기판 부재에서 연장되어 제1 방향으로 벤딩되는 제5 및 제6 기판 부재와, 제5 및 제6 기판 부재에서 연장되어 제2 방향으로 벤딩되는 제7 및 제8 기판 부재를 포함할 수 있다.
여기서, 연성 회로 기판은 제5 및 제6 기판 부재와 제7 및 제8 기판 부재가 서로 분리되도록 구성될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 기판 부재는 이미지 센서의 이동에 따라 광축 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 제3 및 제4 기판 부재는 이미지 센서의 이동에 따라 제1 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 제5 및 제6 기판 부재는 이미지 센서의 이동에 따라 제2 방향으로 이동할 수 있다.
또한, 본 발명의 센서 구동 액추에이터는 OIS 캐리어 및 AF 캐리어 사이에 구비되는 미들 가이드를 더 포함할 수 있다.
여기서, OIS 캐리어는 제1 및 제2 마그네트를 구비하고, 제1 하우징은 제1 마그네트와 대면하는 제1 구동 코일과 제2 마그네트와 대면하는 제2 구동 코일을 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 센서 구동 액추에이터는, OIS 캐리어 상부에 제2 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 제1 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, 제1 하우징은 제3 마그네트와 대면하는 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.
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, 연성 회로 기판이 3축 방향으로 벤딩된 구조를 갖기 때문에, OIS 및 AF를 구현 시 이미지 센서의 이동에 의해 연성 회로 기판에 인가되는 장력(부하)을 최소화할 수 있고, 이를 통해, 이미지 센서의 이동을 용이하게 할 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 센서에 연성 회로 기판이 장착된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연성 회로 기판이 제1 및 제2 하우징 사이에 배치된 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 연성 회로 기판의 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 센서에 연성 회로 기판이 장착된 모습을 도시한 도면이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연성 회로 기판이 제1 및 제2 하우징 사이에 배치된 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, 연성 회로 기판(110), 이미지 센서(120), 스토퍼(125), OIS 캐리어(130), 미들 가이드(140), 제1 하우징(150), AF 캐리어(160), 제2 하우징(170) 및 렌즈 모듈(190)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는 제2 하우징(170)을 기준으로 OIS 캐리어(130), 미들 가이드(140), AF 캐리어(160), 제1 하우징(150) 및 렌즈 모듈(190)이 순차적으로 결합되는 구조를 가질 수 있다.
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 제1 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 제1 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 제1 하우징(150)에 수용된다.
이에 따라, AF 캐리어(160)는 OIS 캐리어(130) 내부에서 광축 방향으로 이동할 수 있고, OIS 캐리어(130)는 제1 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, 제1 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 제1 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 제2 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 제1 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, 제1 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.
렌즈 모듈(190)은 제1 하우징(150)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.
이미지 센서(120)는 양측 중앙에 연성 회로 기판(110)이 부착된다. 여기서, 연성 회로 기판(110)은 이미지 센서(120)와 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 구성된 인쇄 회로 기판일 수 있다. 그리고, 제2 하우징(170)은 제1 하우징(150)을 수용한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 연성 회로 기판(110)은, 이미지 센서(120)의 양측 중앙에 각각 부착되어 제1 하우징(150)의 외측면을 따라 광축 방향, 제1 방향 및 제2 방향으로 각각 벤딩된다. 다만, 이는 예시로써, 광축 방향과, 광축에 수직한 일방향으로 벤딩된 FPCB 구조로도 적용이 가능하다 할 것이다.
구체적으로, 연성 회로 기판(110)은, 이미지 센서(110)의 양측에 부착되는 제1 및 제2 기판 부재(111, 112)와, 제1 및 제2 기판 부재(111, 112)에서 각각 연장되어 광축 방향으로 벤딩되는 제3 및 제4 기판 부재(113, 114)와, 제3 및 제4 기판 부재(113, 114)에서 각각 연장되어 제1 방향으로 벤딩되는 제5 및 제6 기판 부재(115, 116)와, 제5 및 제6 기판 부재(115, 116)에서 각각 연장되어 제2 방향으로 벤딩되는 제7 및 제8 기판 부재(117, 118)를 포함할 수 있다.
연성 회로 기판(111)은 적어도 일부가 제1 하우징(150) 외측면 및 제2 하우징(170) 내측면 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 하우징(150)의 외측면 및 제2 하우징(170) 내측면 사이에 연성 회로 기판(110)이 이동할 수 있는 이동 공간이 구비될 수 있다.
이에 따라, 연성 회로 기판(110)은 이미지 센서(120)의 이동에 따라, 제1 하우징(150)의 외측면 및 제2 하우징(170) 내측면 사이의 이동 공간 내에서 광축 방향, 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하겠다.
연성 회로 기판(110)은 제5 및 제6 기판 부재(115, 116)와 제7 및 제8 기판 부재(117, 118)가 서로 분리되도록 구성될 수 있다. 그리고, 제2 하우징(170)은 제7 및 제8 기판(117, 118) 부재가 제2 방향으로 관통하여 외부로 노출될 수 있도록 슬릿이 형성될 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 제2 방향(Y축 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 제2 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 입설되는 형태로 구비되며, 두 개의 제1 OIS 볼(B1) 사이에 제2 방향으로 배치된다.
제1 구동 코일(C1)은, 제1 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 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 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 제2 방향으로 이동한다.
여기서, 이미지 센서(120)는 OIS 캐리어(130)에 결합되는 형태이므로 OIS 캐리어(130)가 제2 방향으로 이동하는 경우 이미지 센서(120)도 제2 방향으로 이동한다. 이에 따라, 제2 방향 성분에 의한 손떨림이 보정된다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터(100)는, 미들 가이드(140) 상부에 제1 방향(X축 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 제1 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 입설되는 형태로 구비되며, 두 개의 제2 OIS 볼(B2) 사이에 제1 방향으로 배치된다.
제2 구동 코일(C2)은, 제1 하우징(150)의 내측면에 제2 마그네트(M2)와 대면하여 배치되고, 제2 구동 코일(C2) 내측에 홀 센서가 배치될 수 있다.
미들 가이드(140)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 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 제1 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 제1 방향으로 이동하는 경우 OIS 캐리어(130) 및 이미지 센서(120)도 제1 방향으로 이동한다. 이에 따라, 제1 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, 제1 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 제1 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.
제1 하우징(150)은 AF 캐리어(160)의 이동 공간을 제공한다. 그리고, AF 캐리어(160)는 제1 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 입설하여 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 연성 회로 기판의 역할을 설명하기 위한 도면이다.
제1 및 제2 기판 부재(111, 112)는 이미지 센서(120)의 양측에 부착되고, 제3 내지 제6 기판 부재(113~116)는 제1 하우징(150)의 외측면 및 제2 하우징(170)의 내측면 사이에 구비된 이동 공간에 배치될 수 있다. 그리고, 제5 및 제6 기판 부재(115, 116)와 제7 및 제8 기판 부재(117, 118)는 서로 분리되며 적어도 일부가 제1 및 제2 하우징(150, 170) 외부로 노출될 수 있다.
여기서, 제1 및 2 기판 부재(111, 112)는 이미지 센서(120)의 광축 방향 이동을 용이하게 하는 역할을 수행한다. 그리고, 제3 및 제4 기판 부재(113, 114)는 이미지 센서(120)의 제1 방향 이동을 용이하게 하는 역할을 수행하고, 제5 및 제6 기판 부재(115, 116)는 이미지 센서(120)의 제2 방향 이동을 용이하게 하는 역할을 수행한다.
도 10을 참조하면, 광축 방향의 AF 기능이 구현되어, 이미지 센서(120)가 광축 방향으로 이동하는 경우, 제1 및 제2 기판 부재(111, 112)도 이미지 센서(120)의 이동에 따라 광축 방향으로 이동한다.
즉, 제1 및 제2 기판 부재(111, 112)은 이미지 센서(120)에 부착되어 있고, 이미지 센서(120)는 OIS 캐리어(130)에 장착되어 있기 때문에, OIS 캐리어(130)의 구동에 의해 이미지 센서(120)가 광축 방향으로 이동하면, 제1 및 제2 기판 부재(111, 112)는 이미지 센서(120)의 이동에 따라 광축 방향으로 이동될 수 있다.
여기서, 제1 및 제3 기판 부재(111, 113)와 제2 및 제4 기판 부재(112, 114)가 각각 광축 방향으로 벤딩된 구조를 갖기 때문에, 제1 및 제2 기판 부재(111, 112) 이동 시 제1 및 제2 기판 부재(111, 112)에 인가되는 장력(부하)을 최소화할 수 있고, 이를 통해, 이미지 센서(120)의 광축 방향 이동을 용이하게 할 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 제1 방향의 OIS 기능이 구현되어, 이미지 센서(120)가 제1 방향으로 이동하는 경우, 제3 및 제4 기판 부재(113, 114)도 이미지 센서(120)의 이동에 따라 이동 공간 내에서 제1 방향으로 이동한다.
즉, 제1 및 제2 기판 부재(111, 112)은 이미지 센서(120)에 부착되어 있고, 이미지 센서(120)는 OIS 캐리어(130)에 장착되어 있기 때문에, OIS 캐리어(130)의 구동에 의해 이미지 센서(120)가 제1 방향으로 이동하면, 제3 및 제4 기판 부재(113, 114)는 이미지 센서(120)의 이동에 따라 제1 및 제2 하우징(150, 170) 사이에 구비된 이동 공간 내에서 제1 방향으로 이동될 수 있다.
여기서, 제1 및 제3 기판 부재(111, 113)와 제2 및 제4 기판 부재(112, 114)가 각각 광축 방향으로 벤딩된 구조를 갖고, 제3 및 제5 기판 부재(113, 115)와 제4 및 제6 기판 부재(114, 116)가 각각 제1 방향으로 벤딩된 구조를 갖기 때문에, 제3 및 제4 기판 부재(113, 114) 이동 시 제3 및 제4 기판 부재(113, 114)에 인가되는 장력(부하)을 최소화할 수 있고, 이를 통해, 이미지 센서(120)의 제1 방향 이동을 용이하게 할 수 있다.
또한, 제5 및 제6 기판 부재(115, 116)와 제7 및 제8 기판 부재(117, 118)는 서로 분리되어 구성되기 때문에, 제3 및 제4 기판 부재(113, 114) 이동 시 제3 및 제4 기판 부재(113, 114)에 인가되는 장력(부하)을 더욱더 최소화할 수 있고, 이를 통해, 이미지 센서(120)의 제1 방향 이동을 더욱더 용이하게 할 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 제2 방향의 OIS 기능이 구현되어, 이미지 센서(120)가 제2 방향으로 이동하는 경우, 제5 및 제6 기판 부재(115, 116)도 이미지 센서(120)의 이동에 따라 이동 공간 내에서 제2 방향으로 이동한다.
즉, 제1 및 제2 기판 부재(111, 112)은 이미지 센서(120)에 부착되어 있고, 이미지 센서(120)는 OIS 캐리어(130)에 장착되어 있기 때문에, OIS 캐리어(130)의 구동에 의해 이미지 센서(120)가 제2 방향으로 이동하면, 제5 및 제6 기판 부재(115, 116)는 이미지 센서(120)의 이동에 따라 제1 및 제2 하우징(150, 170) 사이에 구비된 이동 공간 내에서 제2 방향으로 이동될 수 있다.
여기서, 제3 및 제5 기판 부재(113, 115)와 제4 및 제6 기판 부재(114, 116)가 각각 제1 방향으로 벤딩된 구조를 갖고, 제5 및 제7 기판 부재(115, 117)와 제6 및 제8 기판 부재(116, 118)가 각각 제2 방향으로 벤딩된 구조를 갖기 때문에, 제5 및 제6 기판 부재(115, 116) 이동 시 제5 및 제6 기판 부재(115, 116)에 인가되는 장력(부하)을 최소화할 수 있고, 이를 통해, 이미지 센서(120)의 제2 방향 이동을 용이하게 할 수 있다.
또한, 제5 및 제6 기판 부재(115, 116)와 제7 및 제8 기판 부재(117, 118)는 서로 분리되어 구성되기 때문에, 제5 및 제6 기판 부재(115, 116) 이동 시 제5 및 제6 기판 부재(115, 116)에 인가되는 장력(부하)을 더욱더 최소화할 수 있고, 이를 통해, 이미지 센서(120)의 제2 방향 이동을 더욱더 용이하게 할 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.
본 발명에 따른 센서 구동 액추에이터는 독립된 카메라 장치는 물론, 휴대폰, 스마트폰 등과 같은 모바일 단말에 장착된 카메라 모듈 등에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 이미지 센서;
    상기 이미지 센서가 장착되며, 상기 이미지 센서를 광축 방향에 수직인 제1 방향과 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 OIS 캐리어;
    상기 이미지 센서를 상기 광축 방향으로 이동시키는 AF 캐리어;
    상기 OIS 캐리어 및 AF 캐리어를 수용하는 제1 하우징;
    상기 이미지 센서와 전기적 신호를 주고 받으며, 상기 이미지 센서가 장착된 OIS 캐리어의 상부로부터 연장되어 상기 제1 하우징의 외측면을 따라 상기 광축 방향과 상기 광축 방향에 수직한 방향으로 각각 벤딩되며, 상기 이미지 센서의 이동에 따라 이동되는 연성 회로 기판; 및
    상기 제1 하우징을 수용하는 제2 하우징
    을 포함하는 센서 구동 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연성 회로 기판은
    적어도 일부가 상기 제1 하우징 외측면 및 상기 제2 하우징 내측면 사이에 배치되는
    센서 구동 액추에이터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 하우징의 외측면 및 상기 제2 하우징 내측면 사이에 상기 연성 회로 기판의 이동 공간이 구비되는
    센서 구동 액추에이터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광축 방향에 수직인 방향은 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향을 포함하고,
    상기 연성 회로 기판은, 상기 이미지 센서의 이동에 따라, 상기 이동 공간 내에서 상기 광축 방향, 제1 방향 및 제2 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동되는
    센서 구동 액추에이터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연성 회로 기판은
    상기 이미지 센서의 양측에 부착되는 제1 및 제2 기판 부재;
    상기 제1 및 제2 기판 부재에서 연장되어 광축 방향으로 벤딩되는 제3 및 제4 기판 부재;
    상기 제3 및 제4 기판 부재에서 연장되어 상기 제1 방향으로 벤딩되는 제5 및 제6 기판 부재; 및
    상기 제5 및 제6 기판 부재에서 연장되어 상기 제2 방향으로 벤딩되는 제7 및 제8 기판 부재
    를 포함하는 센서 구동 액추에이터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연성 회로 기판은
    상기 제5 및 제6 기판 부재와 상기 제7 및 제8 기판 부재가 서로 분리되도록 구성되는
    센서 구동 액추에이터.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판 부재는
    상기 이미지 센서의 이동에 따라 상기 광축 방향으로 이동하는
    센서 구동 액추에이터.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 기판 부재는
    상기 이미지 센서의 이동에 따라 상기 제1 방향으로 이동하는
    센서 구동 액추에이터.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제5 및 제6 기판 부재는
    상기 이미지 센서의 이동에 따라 상기 제2 방향으로 이동하는
    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 제1 하우징은
    상기 제1 마그네트와 대면하는 제1 구동 코일과 상기 제2 마그네트와 대면하는 제2 구동 코일을 구비하는
    센서 구동 액추에이터.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 OIS 캐리어 상부에 상기 제2 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 제1 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 제1 하우징은
    상기 제3 마그네트와 대면하는 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.
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