KR100763277B1 - 선형 보이스 코일 모터의 영구자석 배치구조 및 이를구비한 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 보이스 코일 모터의 영구자석 배치구조 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰과 같은 휴대용 전자기기에 장착되는 카메라 모듈의 촛점이나 배율의 조절에 사용되는 선형 보이스 코일 모터(Linear Voice Coil Motor) 내부에 장착되는 영구자석의 배치 구조 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다. 본 발명은 요크내에 영구자석을 6개 이상 배치함으로써 달성된다.

보이스 코일모터, 영구자석, 카메라 모듈

Description

선형 보이스 코일 모터의 영구자석 배치구조 및 이를 구비한 카메라 모듈{ Arranging Structure of Magnets for Linear Voice Coil Motor and Camera Module Having the Same}

도 1은 보이스 코일모터의 원리를 나타낸 도.

도 2는 보이스 코일모터가 적용된 카메라 모듈의 단면도.

도 3은 통상적인 보이스 코일모터의 영구자석 배치형상을 나타낸 사시도.

도 4는 영구자석의 자화과정을 나타낸 도.

도 5는 영구자석의 자속밀도를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도.

도 6은 영구자석의 내측면 자속밀도를 측정한 결과를 나타낸 도.

도 7은 영구자석의 외측면 자속밀도를 측정한 결과를 나타낸 도.

도 8은 영구자석이 4개 설치된 카메라 모듈의 코일 설치위치에서의 자속밀도를 나타낸 도.

도 9는 본 발명에 따라 영구자석이 6개 설치된 카메라 모듈의 코일 설치위치에서의 자속밀도를 나타낸 도.

도 10은 본 발명에 따라 영구자석이 6개 배치된 형상을 나타낸 사시도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 영구자석 20 : 코일 60 : 요크

본 발명은 선형 보이스 코일 모터의 영구자석 배치구조 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰과 같은 휴대용 전자기기에 장착되는 카메라 모듈의 촛점이나 배율의 조절에 사용되는 선형 보이스 코일 모터(Linear Voice Coil Motor) 내부에 장착되는 영구자석의 배치 구조 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다.

보이스 코일모터는 통상 직선운동을 위한 선형 보이스 코일 모터와 회전운동을 위한 회전형 보이스 코일 모터로 나뉘며, 그 크기를 소형화할 수 있고 우수한 응답성과 직진성을 가지기 때문에 음향 스피커 뿐만 아니라 하드디스크와 같은 저장장치 등 여러가지 분야에서 폭 넓게 사용되고 있다. 본 발명은 선형 보이스 코일모터에 관한 것으로, 이하 설명에서 보이스 코일모터라 함은 선형 보이스코일모터를 칭하는 것이다. 본 발명의 보이스 코일 모터는 휴대폰의 카메라 모듈에 사용되며 초점이나 배율의 조절을 위하여 사용되는 보이스 코일 액튜에이터로 사용되면 보다 바람직하다.

보이스 코일모터는 도 1에 표시한 바와 같이 음향 스피커에 사용되는 보이스 코일의 원리를 이용한 모터로서, 코일(20)에 흐르는 전류에 의해 플레밍의 왼손법 칙에 의해 발생한 자력과 영구 자석(10)의 상호작용에 의해 발생한 힘을 이용하는 것이다.

이러한 보이스 코일모터가 휴대폰의 카메라 모듈에 사용되는 경우, 보이스 코일모터의 가동부는 도 2와 같이 렌즈를 포함한 경통(30)과, 상기 경통(30)이 삽입되어 고정되는 렌즈 캐리어(40)와, 상기 렌즈 캐리어(40)에 장착된 중공파이프 형상의 코일(20)을 포함하여 이루어진다.

또한 보이스 코일모터의 고정부는 상기 코일(20)이 삽입되는 요홈(50)과 이를 구비한 요크(60)와; 상기 요크(60)의 요홈(50)의 둘레에 배치된 영구자석(10)을 포함하여 이루어진다.

통상 영구자석(10)은 중공 파이프 형상의 단일체로 구성되거나, 또는 축방향으로 2분할 또는 4분할(도 3 참조)되어 상기 요크(60)내의 요홈(50)에 배치된다.

휴대폰 카메라 내부에 장착되는 부품의 경우 그 성능을 확보하면서 크기는 작아야 하므로, 영구자석은 자력이 강한 네오디뮴(Nd-Fe)계 자석을 주로 사용하게 된다.

그러나 페라이트계 자석등에 비해 상대적으로 자력이 월등히 강한 네오디뮴계 자석을 사용하더라도, 광축이 일정하게 유지되어야 하는 카메라 모듈의 경우에는 경통이 편심되는 등의 이상 현상이 발생되었다.

본 발명은 이러한 이상현상이 영구자석의 자속밀도에 차이가 있다고 판단하여 이를 바탕으로 발명된 것이다.

본 발명을 통하여 실험한 바에 의하면, 카메라 모듈에 사용되는 원호형상의 네오디뮴계 자석은 상기 도 4의 화살표 방향으로 자속을 형성하여 제조되는 것으로, 이러한 현상을 컴퓨터 시뮬레이션한 결과를 도 5에 나타내었으며, 도 6 및 도 7에는 이를 측정한 결과를 나타낸 것으로, 자석의 둘레방향으로 자력의 크기가 다르게 분포됨을 발견하였다.

영구자석의 내측면 자력 분포를 나타낸 도 6의 경우에는 영구자석의 가장자리에 강력한 자력을 형성하는 반면, 도 7에 표시한 외측면의 경우에는 가장자리에 자력이 형성되며 그 중심영역에서는 자력이 일정하게 분포함을 알 수 있었다.

실제 코일과 반응하게 되는 자속은 내측면의 자속인데, 이러한 자속이 영구자석의 가장자리에 집중되므로, 2 ~ 4개의 영구자석을 사용하는 보이스 코일 모터에서 렌즈 경통의 편심을 초래하거나 그 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전체적으로 균일하게 영구자석을 분포시켜, 경통의 편심을 방지하기 위한 보이스 코일 모터를 제공하는데 그 목적을 두고 있다.

또한 본 발명은 6개 이상의 영구자석을 배치시킴에 따라 높은 자력을 얻을 수 있으며, 또한 영구자석의 크기(두께)를 줄일 수 있어 보다 소형화 경량화가 달성되는 보이스 코일모터를 제공하는데 또 다른 목적을 두고 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

렌즈를 포함한 경통과, 상기 경통이 삽입되어 고정되는 렌즈 캐리어와, 상기 렌즈 캐리어에 장착된 중공파이프 형상의 코일을 포함하여 이루어진 가동부와;

상기 코일이 삽입되는 요홈과 상기 경통이 삽입되는 요크와; 상기 요크의 요홈의 둘레에 등간격으로 배치된 6개 이상의 영구자석을 포함하여 이루어진 고정부로 이루어진 것을 특징으로 하여 선형 보이스 코일 모터의 영구자석 배치구조를 이룬다.

또한 본 발명의 영구자석은 네오디뮴계 자석을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

또한 본 발명의 카메라 모듈은 상기 선형 보이스 코일모터를 이용하여 초점이나 배율을 조절하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

도 8과 도 9에는 각각 요크 내에 4개, 6개 배치된 영구자석과 요크 사이에서 측정한 요크의 반경 방향의 자속밀도(B)를 나타낸 그래프이다. 측정에는 펄스자장을 이용한 자성측정장치인 펄스 마그네토미터(Pulse Magnetometer)를 사용하였다.

측정에 사용된 각 영구자석은 동일한 자화장치에서 동일한 조건으로 가공된 것이다.

자속밀도는 각 자석의 경계점에서 약 0.375 테슬라(Tesla) 정도의 피크치를 가지며, 자석의 중심부위에서는 약 0.30 테슬라 정도의 일정 값을 보인다. 도 8과 도 8에 표시된 선의 아래 면적이 전체 자력의 크기를 나타내는 것으로, 중심부위의 최저치는 영구자석이 4개인 경우와 6개인 경우가 비슷하지만, 최대값을 나타내는 피크의 수는 2개와 3개로 나뉘게 되며 피크치 역시 유사한 값을 나타냄을 알 수 있었다. 도 10은 본 발명의 영구자석 배치에 따른 형상을 나타낸 것이다.

따라서, 영구자석을 6개 부착하면 4개를 부착하는 것보다 전체 자력의 크기가 커지게 되므로, 보이스 코일모터에 사용되는 영구자석의 자력이 강하게 된다. 따라서, 일정량의 자력이 필요한 경우에는 영구자석의 크기(두께)를 작게 할 수 있으므로 보이스 코일모터의 크기를 작게 할 수 있고, 따라서 카메라 모듈의 크기도 소형화 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 보다 균일하게 영구자석의 자속을 분포시켜, 경통의 편심을 방지할 수 있으며, 또한 6개 이상의 영구자석을 배치시킴에 따라 높은 자력을 얻을 수 있고 영구자석의 크기(두께)를 줄일 수 있어 보다 소형화 경량화가 달성되는 보이스 코일모터과 카메라 모듈을 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 렌즈를 포함한 경통과, 상기 경통이 삽입되어 고정되는 렌즈 캐리어와, 상기 렌즈 캐리어에 장착된 중공파이프 형상의 코일을 포함하여 이루어진 가동부와;

   상기 코일이 삽입되는 요홈과 상기 경통이 삽입되는 요크와; 상기 요크의 요홈의 둘레에 등간격으로 배치된 6개 이상의 영구자석을 포함하여 이루어진 고정부로 이루어진 것을 특징으로 하는 선형 보이스 코일 모터의 영구자석 배치구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 영구자석은 네오디뮴계 자석을 사용하는 것을 특징으로 하는 선형 보이스 코일 모터의 영구자석 배치구조.
3. 제 1항 또는 제2항의 상기 선형 보이스 코일모터를 이용하여 초점이나 배율을 조절하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.

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