KR101566299B1 - 보이스 코일 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보이스 코일 모듈에 관한 것으로, 상세하게는 모바일 기기 등에 설치되는 카메라 모듈 내에 구비되는 자동 초점 조절용 보이스 코일 모듈에 관한 것이다.

본 발명은 하나 이상의 초점 조절용 렌즈가 구비되어 있는 렌즈 배럴 어셈블리; 내부에 상기 렌즈 배럴 어셈블리를 수용하는 하우징; 각각 상기 렌즈 배럴 어셈블리와 상기 하우징 중 어느 일 측에 결합하고, 상호 작용하여 자기력을 발생시키는 코일과 마그넷; 및 적어도 3개소 이상에서 상기 렌즈 배럴 어셈블리 및 상기 하우징과 각각 접하도록 상기 렌즈 배럴 어셈블리 및 상기 하우징 사이에 개재되는 가이드 부재를 포함하는 보이스 코일 모듈(Voice coil module)을 포함한다.

Description

보이스 코일 모듈{Voice coil module}

본 발명은 보이스 코일 모듈에 관한 것으로, 상세하게는 모바일 기기 등에 설치되는 카메라 모듈 내에 구비되는 자동 초점 조절용 보이스 코일 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 카메라는 다수의 렌즈를 구비하고 있으며 렌즈를 통하여 피사체를 촬영할 수 있는 기계로서, 통상적으로 다수의 렌즈 사이의 상대적인 거리를 조절하여 초점을 조절하도록 구성된다. 종래, 카메라의 초점을 자동으로 조절하기 위한 장치로서 기어 등을 통하여 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변화시키는 기계식 장치가 사용되었다. 그러나 이와 같은 기계식 장치의 경우, 기어와 모터 사이의 마찰력 등으로 인하여 초점을 미세하게 조절하기 곤란할 뿐 아니라 각 기계 장치가 차지하는 공간 문제 등으로 인하여 소형화가 곤란하였다.

특히, 최근에는 휴대폰, PDA 등의 모바일 통신기기 등에 카메라 모듈이 설치되어 정지화상 등을 촬영할 수 있도록 구성되는데, 이와 같은 모바일 통신기기 등에서 요구되는 소형화, 경량화, 다기능화 등을 충족시키기 위해서 영구자석 및 코일의 유도자기력을 이용하여 정밀하게 초점을 맞추는 카메라의 자동 초점 조절 장 치를 구비한 카메라 모듈이 개발되고 있다.

이와 같은 자동 초점 조절 기능을 위해서, 통상적으로 렌즈 유닛은 1개 이상의 다수의 렌즈로 구성되는데, 그 다수의 렌즈를 이동시켜 이미지 센서와의 상대적인 거리를 조절하는 방법으로 포커싱을 구현한다. 따라서 카메라 모듈이 포커싱 기능을 제공하기 위해서는 하나 이상의 렌즈가 광축을 중심으로 이동할 수 있어야 한다.

다시 말하면, 포커싱 기능을 구현하는 경우, 피사체의 위치에 따라 이미지 센서에 결상되는 피사체의 상의 위치가 바뀌게 되는데, 즉 피사체와 렌즈와의 거리에 따라 상이 형성되는 위치가 바뀌게 되는데, 이미지 센서에 선명한 상을 구현하기 위해서는 1개 이상의 렌즈가 서로 상대적으로 이동하는 구조를 갖는다. 이와 같이 구성된 렌즈에 있어서 포커싱 기능을 실현하기 위해서는 별도의 구동원으로써 예를 들어 매뉴얼, 스텝 모터, 압전 소자, 보이스 코일 모듈(Voice Coil Module, VCM) 등이 요청되고 있는데, 특히 VCM이 널리 이용되고 있다. VCM 방식을 이용한 자동 초점 조절 장치의 경우에는 일반적으로, 자력을 발생시키는 마그넷과 전류가 공급되는 코일을 대향적으로 배치하여, 전류와 자기장의 수직방향으로 발생하는 로렌츠 힘을 이용하여 렌즈의 위치를 이동시킬 수 있도록 렌즈 배럴을 구동시킨다.

상세히, 종래 모바일 통신기기에 적용된 자동 초점 조절 장치는 다수의 렌즈로 구성된 렌즈 유닛이 나사 체결방식을 통하여 상단이 중공되어 있는 렌즈 배럴의 내부에 수용된다. 그리고, 렌즈 배럴의 외주변으로는 슬리브가 형성되며, 슬리브의 외주변에는 코일이 고정 결합되고, 이와 같은 렌즈 배럴, 슬리브 및 코일이 일체로 상하 왕복운동을 수행한다. 한편, 슬리브의 외측에는 요크가 결합되며, 이러한 요크의 내측에는 마그넷이 결합되어 있다. 이와 같이, 마그넷에 의해 형성되는 자기장 내에서 코일의 유도자기력이 생성되어 슬리브, 코일 및 렌즈 배럴의 상하 직선운동이 가능해지는 것이다.

이와 같은 종래의 보이스 코일 모듈에서는 렌즈 배럴이 좌우로 유동하는 것을 막기 위하여 렌즈 배럴의 상하에 판 스프링을 배치하는 것이 일반적이었다. 그러나, 이와 같은 판 스프링은 작은 충격이나 환경 변화에 의해서도 쉽게 변형 및 파괴되는 문제점이 존재하였으며, 따라서 휴대용 단말기 등 높은 신뢰성이 요구되는 제품에 적용하는데 한계가 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 판 스프링의 역할 중 일부를 센서로 대체하는 방법이 개발되었으나, 이 경우 부품 추가에 따른 단가 상승이 발생한다는 문제점이 존재하였다.

본 발명은 3축 또는 그 이상으로 지지되는 볼 가이드 구조를 채용하여, 구동 시 발생하는 틸트(tilt) 현상을 방지함으로써 해상력이 향상되는 보이스 코일 모듈(Voice Coil Module, VCM)을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 하나 이상의 초점 조절용 렌즈가 구비되어 있는 렌즈 배럴 어셈블리; 내부에 상기 렌즈 배럴 어셈블리를 수용하는 하우징; 각각 상기 렌즈 배럴 어셈블리와 상기 하우징 중 어느 일 측에 결합하고, 상호 작용하여 자기력을 발생시키는 코일과 마그넷; 및 적어도 3개소 이상에서 상기 렌즈 배럴 어셈블리 및 상기 하우징과 각각 접하도록 상기 렌즈 배럴 어셈블리 및 상기 하우징 사이에 개재되는 가이드 부재를 포함하는 보이스 코일 모듈(Voice coil module)을 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 가이드 부재는 적어도 세 개의 볼(ball)을 포함하며, 상기 볼(ball)들 각각은 상기 렌즈 배럴 어셈블리 및 상기 하우징과 각각 접하도록 배치될 수 있다.

여기서, 상기 가이드 부재는 상기 하우징의 내측면에 결합하는 제1 볼 가이드 홀더를 더 포함하며, 상기 제1 볼 가이드 홀더 및 상기 제1 볼 가이드 홀더와 마주보는 상기 렌즈 배럴 어셈블리의 외주면에는 각각 홈이 형성될 수 있다.

여기서, 적어도 하나의 상기 볼이 상기 제1 볼 가이드 홀더의 홈과 상기 렌즈 배럴 어셈블리의 홈 사이에 배치될 수 있다.

여기서, 상기 가이드 부재는 상기 하우징의 내측면에 결합하는 제2 볼 가이드 홀더를 더 포함하며, 상기 제2 볼 가이드 홀더 및 상기 제2 볼 가이드 홀더와 마주보는 상기 렌즈 배럴 어셈블리의 외주면에는 각각 홈이 형성될 수 있다.

여기서, 적어도 하나의 상기 볼이 상기 제2 볼 가이드 홀더의 홈과 상기 렌즈 배럴 어셈블리의 홈 사이에 배치될 수 있다.

여기서, 상기 가이드 부재는 상기 제2 볼 가이드 홀더와 상기 하우징 사이에 배치되는 가압 부재를 더 포함하며, 상기 가압 부재는 상기 제2 볼 가이드 홀더를 상기 렌즈 배럴 어셈블리 쪽으로 일정한 힘으로 가압할 수 있다.

여기서, 상기 가압 부재는 코일 스프링, 판 스프링 및 와이어 스프링 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가압 부재는, 상기 제2 볼 가이드 홀더 측에 배치되는 제1 자기 부재와, 상기 하우징 측에 배치되는 제2 자기 부재를 포함하며, 상기 제1 자기 부재와 상기 제2 자기 부재 사이에 작용하는 자기력에 의하여 상기 제2 볼 가이드 홀더를 상기 렌즈 배럴 어셈블리 쪽으로 일정한 힘으로 가압할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 렌즈 배럴 어셈블리와 상기 하우징 사이에는, 상기 렌즈 배럴 어셈블리에 소정의 탄성력을 제공하는 탄성 부재가 더 형성될 수 있다.

여기서, 상기 탄성 부재는 판 스프링이며, 상기 판 스프링의 일 단부는 상기 렌즈 배럴 어셈블리와 결합하고 상기 판 스프링의 타 단부는 상기 하우징에 결합할 수 있다.

여기서, 상기 탄성 부재는 상기 렌즈 배럴 어셈블리를 상기 하우징의 바닥면 으로 잡아당기는 방향으로 소정의 탄성력을 제공하여, 상기 렌즈 배럴 어셈블리의 초기 위치를 유지시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 전류가 인가되는 상기 코일은 상기 하우징과 결합하고, 상기 코일에 인가되는 전류에 의해 상기 코일과 자기장 상호작용을 일으키는 마그넷은 상기 코일과 마주보도록 상기 렌즈 배럴 어셈블리의 외주면에 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 가이드 부재는 상기 렌즈의 광축에 수직인 평면상에서의 상기 렌즈 배럴 어셈블리의 유동을 제한할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 가이드 부재는 적어도 세 개의 축(shaft) 또는 적어도 세 개의 실린더(cylinder)를 포함하며, 상기 축(shaft)들 또는 실린더(cylinder)들 각각은 상기 렌즈 배럴 어셈블리 및 상기 하우징과 각각 접하도록 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 보이스 코일 모듈에 의해서, 구동 시 발생하는 틸트(tilt) 현상을 방지함으로써 해상력이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 보이스 코일 모듈의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 보이스 코일 모듈의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ의 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 1의 보이스 코일 모듈의 평면도로 써, 커버를 제거한 모습을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 보이스 코일 모듈(Voice coil module)(100)은, 렌즈 배럴 어셈블리(110), 마그넷(120), 코일(130), 인쇄회로기판(140), 요크(152), 가이드 부재(160), 탄성 부재(170), 제1 하우징(180) 및 커버(190)를 포함한다.

렌즈 배럴 어셈블리(110)에는 적어도 하나 이상의 렌즈(111)로 구성되어 있는 렌즈 유닛이 내부에 수용된다. 렌즈 유닛을 구성하는 렌즈(111)의 수는 임의로 조정될 수 있으며, 렌즈 유닛을 구성하는 다수의 렌즈(111)는 각 렌즈(111)의 광축이 일치하도록 렌즈 배럴 어셈블리(110)에 수용 조립된다. 렌즈 배럴 어셈블리(110)는 제1 하우징(180) 내부에서 직선 운동함으로써 초점을 조절하게 된다.

렌즈 배럴 어셈블리(110)의 외측으로는 제1 하우징(180)이 형성되어 상술한 렌즈 배럴 어셈블리(110) 등을 지지한다. 한편, 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 상부에는 커버(190)가 더 형성될 수 있다. 이러한 커버(190)는 렌즈 배럴 어셈블리(110), 코일(130), 인쇄회로기판(140) 등이 외부로 탈거되지 않고 안정적으로 고정되도록 지지하는 역할을 수행한다.

제1 하우징(180)의 하부에는 영상기억소자인 CCD 또는 CMOS 등의 이미지 센서(196)가 안착되어 있는 인쇄회로기판(195)이 배치된다. 인쇄회로기판(195)은 적어도 어느 한 측면으로 연장된 연장부를 가질 수 있고, 연장부의 일 단부에는 외부 회로와 연결되는 커넥터(connector) 또는 소켓(socket) 등의 외부 연결 부재가 더 형성될 수 있다. 여기서, 인쇄회로기판(195)으로는 경질의 인쇄회로기판(hard printed circuit board; HPCB)이나 유연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board; FPCB)을 사용할 수 있다.

상기 제1 하우징(180)과 렌즈 배럴 어셈블리(110) 사이에는 상기 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 좌우 방향 유동, 다시 말하면 도 2의 X축 방향 및 Y축 방향으로의 유동을 방지하는 가이드 부재(160)가 배치된다. 상기 가이드 부재(160)에 대하여는 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.

한편, 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 외주면에는 렌즈 배럴 어셈블리(110)를 상하로 구동시킬 수 있도록 마그넷(120), 코일(130), 인쇄회로기판(140) 및 요크(152)가 측설된다.

이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
제2 하우징(151)은 대략 평평한 플레이트 형상으로 형성되며, 그 양단부는 소정의 곡률을 갖도록 만곡 형성되어 있다. 제2 하우징(151)은 제1 하우징(180)의 일 측면에 결합되어, 제1 하우징(180)의 일 측벽을 이룬다. 이와 같이, 제2 하우징(151)이 제1 하우징(180)의 일 측에 결합 됨으로써, 내부에 중공부가 형성된 속이 빈 상자 형상이 완성된다. 도면에는 제1 하우징(180)과 제2 하우징(151)이 별도의 부재로 형성되어서 서로 결합하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 제1 하우징과 제2 하우징이 일체로 형성되는 것도 가능하다 할 것이다.

제2 하우징(151)의 양 측부에는 요크(yoke)(152)가 배치된다. 상기 요크(yoke)(152)는 마그넷(120)의 자기장을 코일(130) 방향으로 유도하는 역할을 수행한다.

제2 하우징(151)의 양단부에는 인쇄회로기판(140) 및 코일(130)이 배치된다. 상세히, 코일(130)은 렌즈 배럴 어셈블리(110)를 구동시킬 수 있도록 인쇄회로기판(140)을 통하여 외부의 전원공급수단과 전기적으로 연결되어 있다.

렌즈 배럴 어셈블리(110)의 외주면, 상세하게는 상기 코일(130)과 마주보는 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 외주면에는 마그넷(120)이 배치된다. 상세히, 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 외주면에는 마그넷 수용부(113)가 형성되고, 마그넷(120)은 상기 마그넷 수용부(113) 내에 안착된다.

마그넷(120)에 의해 형성되는 자기장 내에서 코일(130)의 유도자기력이 생성되어, 마그넷(120) 및 이와 결합한 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 직선운동을 유발시키게 된다. 이러한 마그넷(120)으로는 영구자석 등을 사용할 수 있다.

여기서, 도면에는 마그넷(120), 코일(130), 인쇄회로기판(140) 및 요크(152)가 각각 두 개씩 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 보이스 코일 모듈(100)의 설계 및 제조상의 편의성 또는 사용 환경에 따라 마그넷(120), 코일(130), 인쇄회로기판(140) 및 요크(152)의 개수 및 특성이 변경 가능함은 자명하다 할 것이다.

이와 같은 배치를 갖는 마그넷(120) 및 코일(130)에 따른 유도자기력에 의하여 마그넷(120), 렌즈 배럴 어셈블리(110) 및 그 내부에 수용/조립되는 렌즈들(111) 역시 광축 방향(Z축 방향)으로 직선 운동을 하게 된다. 즉, 본 실시예에 따라 제2 하우징(151)의 양단부에 고정 배치되어 있는 코일(130)로 전류가 인가되면, 코일(130)과 마주보도록 형성된 마그넷(120)에 의하여 형성된 자기장에서 코일(130)의 유도자기력이 로렌츠 힘으로 작용하여, 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 광축 방향(Z축 방향)으로 직선 운동을 유발한다. 즉, 코일(130)은 마그넷(120)으로부터 형성되는 자력선의 흐름 방향을 변경하는 역할을 수행할 수 있게 된다.

상술한 렌즈 배럴 어셈블리(110), 마그넷(120), 코일(130), 인쇄회로기판(140) 및 요크(152)의 상호 이동관계는 다음과 같다. 먼저, 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 외주면에 마그넷(120)이 끼워짐으로써, 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 마그넷(120)은 일체로 상하 이동을 한다. 한편, 제1 하우징(180)의 일 측면에는 요크(152)가 결합된 제2 하우징(151)이 고정 결합되며, 제2 하우징(151)의 양단부에는 인쇄회로기판(140) 및 코일(130)이 고정 결합된다. 따라서, 고정되어 있는 제2 하우징(151) 및 코일(130)의 내부에 형성되어 있는 중공부에서, 일체로 결합되어 있는 렌즈 배럴 어셈블리(110) 및 마그넷(120)이 함께 상하 이동을 하는 것이다. 이때, 렌즈 배럴 어셈블리(110) 및 마그넷(120)의 상하 이동은 코일(130)과 마그넷(120)에 의하여 형성된 자기장에 의하여 수행된다.
이와 같이, 종래의 보이스 코일 모듈(100)에서는 사용되지 않던 제1 하우징(180)의 모서리 부분에 구동부, 즉 요크(152), 인쇄회로기판(140), 코일(130)을 배치함으로써, 보이스 코일 모듈(100)의 사이즈를 전체적으로 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 하단부와 제2 하우징(151)의 하단부 사이에는 탄성 부재(170)가 개재되어 있다. 상세히, 탄성 부재(170)는 판 스프링의 형태로 구비되며, 일 단부는 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 하단부와 결합하고, 타 단부는 제2 하우징(151)의 하단부와 결합하여, 렌즈 배럴 어셈블리(110)에 소정의 탄성력을 제공한다. 여기서, 상기 탄성 부재(170)는 렌즈 배럴 어셈블리(110)를 아래쪽, 다시 말하면 제1 하우징(180)의 바닥면 쪽으로 잡아당기는 방향으로 소정의 탄성력을 제공한다. 이와 같은 탄성 부재(170)에 의하여, 마그넷(120)과 코일(130) 사이에 자기력이 작용하지 않고 있는 상태, 즉 초기 상태에서, 렌즈 배럴 어셈블리(110)는 제1 하우징(180)의 내측 하단부와 접촉한 상태를 유지하게 된다. 이와 같은 탄성 부재(170)로는, 상술한 코일(130)과 마그넷(120)의 상호 작용에 따른 직선 운동에 의하여 렌즈 배럴 어셈블리(110)가 이동할 경우에 원래의 위치로 돌아올 수 있도록 적당한 탄성 계수를 갖는 것이라면 특별한 종류로 제한되지 않으며, 도시된 바와 같이 바람직하게 판 스프링을 사용할 수 있다.

이와 같은 탄성 부재(170)를 구비하여, 렌즈 배럴 어셈블리(110)를 초기 위치로 이동시키기 위한 센서 등의 별도 구조물이 불필요해짐으로써, 보이스 코일 모듈(Voice coil module)(100)의 구성이 간단해지고, 따라서 전체 모듈의 소형화를 구현할 수 있다.

이하에서는 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 제1 하우징(180) 사이에 개재되는 가이드 부재(160)에 대하여 상세히 설명한다.

종래의 보이스 코일 모듈에서는 렌즈 배럴이 좌우로 유동하는 것을 막기 위하여 렌즈 배럴의 상하에 판 스프링을 배치하는 것이 일반적이었다. 그러나, 이와 같은 판 스프링은 작은 충격이나 환경 변화에 의해서도 쉽게 변형 및 파괴되는 문제점이 존재하였으며, 따라서 휴대용 단말기 등 높은 신뢰성이 요구되는 제품에 적용하는데 한계가 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 보이스 코일 모듈(100)에서는 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 센터링(centering)을 위하여 판 스프링 대신 볼 가이드(ball guide)를 구비하는 것을 일 특징으로 한다.

가이드 부재(160)는 제1 볼 가이드 홀더(161), 제2 볼 가이드 홀더(163), 볼(165) 및 가압 부재(167)를 포함한다.

제1 볼 가이드 홀더(161)는 대략 사각 기둥의 형상으로 형성되어서 상술한 제2 하우징(151)과 결합한다. 상세히, 제1 볼 가이드 홀더(161)의 일 면은 대략 평평하도록 형성되어, 제2 하우징(151)의 일 면과 맞닿도록 형성된다. 한편, 제1 볼 가이드 홀더(161)의 반대쪽 면에는 볼(165)이 안착될 수 있도록, 소정의 제1 홀더 홈(161a)이 형성되어 있다. 한편, 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 외주면에서 상기 제1 볼 가이드 홀더(161)의 제1 홀더 홈(161a)과 마주보는 면에도 역시 볼(165)이 안착될 수 있도록, 소정의 제1 배럴 홈(110a)이 형성되어 있다. 즉, 상기 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 제1 배럴 홈(110a)과 제1 볼 가이드 홀더(161)의 제1 홀더 홈(161a) 사이에 볼(165)이 끼워지는 것이다.

도면에는 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 제1 배럴 홈(110a)과 제1 볼 가이드 홀더(161)의 제1 홀더 홈(161a)이 각각 두 개씩 형성되며, 상기 홈들 사이에 볼(165)이 하나씩 끼워지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 홈 및 볼의 개수 및 형상은 보이스 코일 모듈(100)에서 요구되는 사양에 따라 다양하게 변경가능하다 할 것이다.

한편, 제2 볼 가이드 홀더(163)는 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 제1 하우징(180)의 내측면 사이, 다시 말하면 상기 제1 볼 가이드 홀더(161)가 배치된 측의 반대 측에 배치된다. 제2 볼 가이드 홀더(163)는 대략 플레이트 형상으로 형성되어서 제1 하우징(180)과 렌즈 배럴 어셈블리(110) 사이에 배치된다. 상세히, 제2 볼 가이드 홀더(163)의 일 면에는 볼(165)이 안착될 수 있도록, 소정의 제2 홀더 홈(163a)이 형성되어 있다. 한편, 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 외주면에서 상기 제2 볼 가이드 홀더(163)의 제2 홀더 홈(163a)과 마주보는 부분에도 역시 볼(165)이 안착될 수 있도록, 소정의 제2 배럴 홈(110b)이 형성되어 있다. 즉, 상기 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 제2 배럴 홈(110b)과 제2 볼 가이드 홀더(163)의 제2 홀더 홈(163a) 사이에 볼(165)이 끼워지는 것이다.

도면에는 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 제2 배럴 홈(110b)과 제2 볼 가이드 홀더(163)의 제2 홀더 홈(163a)이 각각 하나씩 형성되며, 상기 홈들 사이에 볼(165)이 하나 끼워지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 홈 및 볼의 개수 및 형상은 보이스 코일 모듈(100)에서 요구되는 사양에 따라 다양하게 변경가능하다 할 것이다.

한편, 상기 제2 볼 가이드 홀더(163)와 제1 하우징(180)의 내측면 사이에는 가압 부재(167)가 더 개재될 수 있다. 가압 부재(167)는 제2 볼 가이드 홀더(163)와 제1 하우징(180) 사이에 개재되어서, 제2 볼 가이드 홀더(163) 및 이에 수용된 볼(165)을 렌즈 배럴 어셈블리(110) 쪽으로 가압하는 역할을 수행한다.

여기서, 도면에는 가압 부재(167)로서 코일 스프링(coil spring)이 적용되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 렌즈 배럴 어셈블리(110)를 일 방향으로 지속적으로 가압할 수 있는 다양한 부재들, 예를 들어 판 스프링, 와이어 스프링 등 다양한 부재가 가압 부재(167)로 사용될 수 있을 것이다. 나아가, 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 제1 하우징(180)에 각각 자석을 장착하여, 상기 자석 간의 인력 또는 척력을 이용하여 렌즈 배럴 어셈블리(110)를 일 방향으로 지속적으로 가압하는 것도 가능하다 할 것이다. 이와 같은 가압 부재(167)에 의하여, 렌즈 배럴 어셈블리(110)는 항상 특정 방향으로의 일정한 힘을 받게 되고, 따라서 렌즈 배럴 어셈블리(110)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 유동하지 아니하게 된다.

도 4를 참조하면, 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 제1 하우징(180) 사이에는 세 개의 볼(165)이 개재되어 있다. 이 세 개의 볼(165)들은 각각 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 제1 하우징(180)에 접하고 있다. 이와 같이, X-Y 평면에서 보았을 때, 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 제1 하우징(180) 사이에 세 개의 볼(165)들이 개재되어서 렌즈 배럴 어셈블리(110)에 대한 3점 지지가 이루어짐으로써, 렌즈 배럴 어셈블리(110)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 유동하지 아니하게 된다. 더욱이, 가압 부재(167)가 렌즈 배럴 어셈블리(110)에 일정한 탄성력을 지속적으로 가하기 때문에, 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 센터링(centerring)이 더욱 확고하게 수행될 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의해서, 구동 시 발생하는 틸트(tilt) 현상을 방지함으로써 해상력이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 도면에는 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 제1 하우징(180) 사이에 세 개의 볼(165)들이 개재되어서 3점 지지가 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 렌즈 배럴 어셈블리(110)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 유동하지 아니하도록 하기 위해서는, 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 제1 하우징(180) 사이에 4개 또는 그 이상의 볼이 개재되어서, 4점 지지 또는 그 이상의 지지가 이루어지는 것도 가능하다 할 것이다.

한편, 도면에는 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 제1 하우징(180) 사이에 접촉 부재로써 볼(165)이 개재되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 제1 하우징(180)에 각각 접할 수 있는 구조라면, 축(shaft) 및 실린더(cylinder) 등 다양한 부재가 접촉 부재로서 활용될 수 있을 것이다.

이와 같은 보이스 코일 모듈(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상술한 바와 같이, 렌즈 배럴 어셈블리(110)와 제2 하우징(151) 사이에는 탄성 부재(170)가 개재되어 있어서, 렌즈 배럴 어셈블리(110)가 제1 하우징(180)의 하단부에 밀착 결합하는 방향으로 소정의 탄성력을 제공하도록 구성된다. 이와 같이 탄성 부재가 제공하는 탄성력에 의해서 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 초기 위치가 유지된다.

한편, 렌즈 조립체를 통과한 피사체의 영상이 보이스 코일 모듈(100)의 하부에 배치되는 이미지 센서(196)로 전달되어 전기적인 신호로 변환되고, 카메라 모듈 본체에 구비된 제어부로 전송되어 포커싱이 수행되고, 이 과정에서 렌즈 배럴 어셈블리(110)가 광축을 따라 전후 방향으로 이동할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 따른 보이스 코일 모듈(100)이 채택된 기기, 예컨대 모바일 통신기기의 사용자가 촬영 버튼을 누르면 이미지 센서(196)가 작동되고, 렌즈 배럴 어셈블리(110)의 전방에 위치한 피사체의 상은 렌즈 배럴 어셈블리(110) 내의 렌즈(111)를 통과하여 이미지 센서(196)에서 전기적인 신호로 변환되어 카메라 모듈 내의 제어부(미도시)로 전송된다. 제어부에서 이미지 센서(196)로 전달된 피사체의 영상 신호가 흐릿하면, 렌즈 유닛의 포커싱 에러가 있는 것으로 판단하여, 렌즈 배럴 어셈블리(110)를 광축 방향으로 이동시키기 위한 전류가 코일(130)로 인가된다. 코일(130)로 소정의 전류가 인가되면, 코일(130)에 자기장이 발생하여 마그넷(120)으로부터 전달된 자속과의 척력이나 인력에 의하여 렌즈 배럴 어셈블리(110)를 광축 방향으로 구동시키는 로렌츠의 힘이 발생한다. 이와 같은 구동력에 의하여 렌즈 배럴 어셈블리(110)는 그 중간에 개재된 탄성 부재(170)의 탄성력 및 볼(165) 과의 마찰력을 극복하여 광축 방향으로 왕복 운동할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 관한 보이스 코일 모듈의 평면도로써, 커버를 제거한 모습을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 관한 보이스 코일 모듈(Voice coil module)(100)은, 렌즈 배럴 어셈블리(110), 마그넷(120), 코일(130), 인쇄회로기판(140), 요크(252), 가이드 부재(160), 탄성 부재(170), 제1 하우징(180) 및 커버(190)를 포함한다.
본 실시 형태에서는, 제2 하우징(251) 내에서의 요크(252)의 형성 위치가 전술한 실시 형태와 구별된다. 상세히, 제2 하우징(251)은 대략 평평한 플레이트 형상으로 형성되며, 그 양단부는 소정의 곡률을 갖도록 만곡 형성되어 있다. 제2 하우징(251)은 제1 하우징(180)의 일 측면에 결합되어, 제1 하우징(180)의 일 측벽을 이룬다. 이와 같이, 제2 하우징(251)이 제1 하우징(180)의 일 측에 결합 됨으로써, 내부에 중공부가 형성된 속이 빈 상자 형상이 완성된다. 도 5에는 제1 하우징(180)과 제2 하우징(251)이 별도의 부재로 형성되어서 서로 결합하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 하우징과 제2 하우징이 일체로 형성되는 것도 가능하다 할 것이다.
한편, 제2 하우징(251)의 만곡된 양단부에는 요크(yoke)(252)가 배치된다. 즉, 상기 요크(252)는 인쇄회로기판(140) 및 코일(130)과 직접적으로 마주보는 위치에 형성된다. 상기 요크(yoke)(252)는 마그넷(120)의 자기장을 코일(130) 방향으로 유도하는 역할을 수행한다.
본 발명에 따른 보이스 코일 모듈에 의해서, 구동 시 발생하는 틸트(tilt) 현상을 방지함으로써 해상력이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

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도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 보이스 코일 모듈의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1의 보이스 코일 모듈의 분해 사시도이다.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ의 단면도이다.

도 4는 도 1의 보이스 코일 모듈의 평면도로써, 커버를 제거한 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 관한 보이스 코일 모듈의 평면도로써, 커버를 제거한 모습을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

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100: 보이스 코일 모듈 110: 렌즈 배럴 어셈블리

120: 마그넷 130: 코일

140: 인쇄회로기판 152: 요크

160: 가이드 부재 170: 탄성 부재

180: 하우징 190: 커버

Claims (15)

1. 하나 이상의 초점 조절용 렌즈가 구비되어 있는 렌즈 배럴 어셈블리;

   내부에 상기 렌즈 배럴 어셈블리를 수용하는 하우징;

   각각 상기 렌즈 배럴 어셈블리와 상기 하우징 중 어느 일 측에 결합하고, 상호 작용하여 자기력을 발생시키는 코일과 마그넷; 및

   적어도 3개소 이상에서 상기 렌즈 배럴 어셈블리 및 상기 하우징과 각각 접하도록 상기 렌즈 배럴 어셈블리 및 상기 하우징 사이에 개재되는 가이드 부재를 포함하며,

   상기 렌즈 배럴 어셈블리와 상기 하우징 사이에는, 상기 렌즈 배럴 어셈블리에 소정의 탄성력을 제공하는 탄성 부재가 더 형성되며,

   상기 탄성 부재는 판 스프링이며, 상기 판 스프링의 일 단부는 상기 렌즈 배럴 어셈블리와 결합하고 상기 판 스프링의 타 단부는 상기 하우징에 결합하며,

   상기 탄성 부재는 상기 렌즈 배럴 어셈블리를 상기 하우징의 바닥면 쪽으로 잡아당기는 방향으로 소정의 탄성력을 제공하여, 상기 렌즈 배럴 어셈블리의 초기 위치를 유지시키는 보이스 코일 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드 부재는 적어도 세 개의 볼(ball)을 포함하며, 상기 볼(ball)들 각각은 상기 렌즈 배럴 어셈블리 및 상기 하우징과 각각 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모듈.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 가이드 부재는 상기 하우징의 내측면에 결합하는 제1 볼 가이드 홀더를 더 포함하며, 상기 제1 볼 가이드 홀더 및 상기 제1 볼 가이드 홀더와 마주보는 상기 렌즈 배럴 어셈블리의 외주면에는 각각 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 보이스 코일 모듈.
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