KR101751133B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 내부공간을 갖는 하우징; 상기 내부공간에 수용되어 오토 포커싱을 위해 광축 방향으로 이동 가능하고, 렌즈 배럴을 내부에 수용하는 렌즈 홀더를 포함하는 렌즈 모듈; 상기 하우징과 상기 렌즈 홀더의 광축 방향과 나란한 면의 사이에 적어도 하나의 볼이 광축 방향으로 구비되는 볼 베어링; 및 상기 내부공간을 상부에서 덮어주는 케이스;를 포함하고, 상기 렌즈 모듈이 광축 방향으로 가장 하부에 위치할 때, 상기 렌즈 홀더의 상단부와 상기 케이스의 광축 방향으로의 사이 공간의 길이는 상기 볼 베어링 중 가장 상부에 위치하는 볼의 반경보다 작거나 같도록 할 수 있다. 이러한 구조에 의하면 실질적으로 간단한 구조의 변경에 의해 볼 베어링의 이탈을 효율적으로 방지할 수 있다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.

카메라 모듈은 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 이미지 센서를 주요 부품으로 하여 제작되고 있으며, 상기 이미지센서를 통하여 사물의 이미지를 집광시켜 기기내의 메모리 상에 데이터로 저장하고, 저장된 데이터는 기기내의 LCD 등의 디스플레이 매체를 통해 영상으로 출력된다.

또한, 상기 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈의 경우 자동초점조절(Auto-Focusing)이나 줌(Zoom) 기능 등을 수행할 수 있는 기능들이 일반적으로 장착되고 있다.

이때, 자동초점조절을 위해서는 렌즈 배럴 또는 이를 포함하는 구동부가 광축 방향으로 이동해야 하며, 이의 구현을 위해 구동부와 하우징의 내면 사이에는 볼 베어링이 다수 개 구비되어 베어링의 역할을 수행한다.

그런데, 구동부는 광축 방향으로 이동하게 되므로 상부의 케이스와 구동부의 사이 공간의 길이(간격)가 구동부의 위치에 따라 변하게 되며, 상기 간격이 너무 커서 볼 베어링을 구성하는 볼의 반경보다 크게 되는 경우에는 볼이 간격 사이로 삽입되어 끼일 수 있고, 볼의 미끄럼 유지를 위한 윤활유가 구동부 측으로 흘러 넘쳐 렌즈 모듈의 성능에 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 볼 베어링이 렌즈 모듈 쪽으로 이탈되지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 내부공간을 갖는 하우징; 상기 내부공간에 수용되어 오토 포커싱을 위해 광축 방향으로 이동 가능하고, 렌즈 배럴을 내부에 수용하는 렌즈 홀더를 포함하는 렌즈 모듈; 상기 하우징과 상기 렌즈 홀더의 광축 방향과 나란한 면의 사이에 적어도 하나의 볼이 광축 방향으로 구비되는 볼 베어링; 및 상기 내부공간을 상부에서 덮어주는 케이스;를 포함하고, 상기 렌즈 모듈이 광축 방향으로 가장 하부에 위치할 때, 상기 렌즈 홀더의 상단부와 상기 케이스의 광축 방향으로의 사이 공간의 길이는 상기 볼 베어링 중 가장 상부에 위치하는 볼의 반경보다 작거나 같도록 할 수 있다.

이러한 구조에 의하면 실질적으로 간단한 구조의 변경에 의해 볼 베어링의 이탈을 효율적으로 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 간단한 구조적 변경으로 볼 베어링이 렌즈 모듈 쪽으로 이탈되지 않도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이고,
도 3은 오토 포커스 모듈의 미구동 상태의 도 1의 A-A'의 단면도이고,
도 4는 오토 포커스 모듈의 구동 상태 중 렌즈 모듈이 광축 방향으로 가장 하부로 내려 왔을 때의 도 1의 A-A'의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고,
도 6은 오토 포커스 모듈의 미구동 상태의 도 5의 B-B'의 단면도이고,
도 7은 오토 포커스 모듈의 구동 상태 중 렌즈 모듈이 광축 방향으로 가장 하부로 내려왔을 때의 도 5의 B-B'의 단면도이고,
도 8은 오토 포커스 모듈의 구동 상태 중 렌즈 모듈이 광축 방향으로 가장 상부로 올라갔을 때의 도 5의 B-B'의 단면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 3은 오토 포커스 모듈의 미구동 상태의 도 1의 A-A'의 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(100)은 렌즈 모듈(20), 하우징(30) 및 케이스(10)를 포함한다.

상기 렌즈 모듈(20)은 렌즈 배럴(21)과 상기 렌즈 배럴(21)을 내부에 수용하는 렌즈 홀더(23)를 포함한다. 그리고, 상기 렌즈 모듈(20)은 오토 포커스(Auto Focus)의 수행을 위해 하우징(30)의 내부공간에 배치되어, 상기 내부공간에서 광축 방향으로 이동하는 구동부를 모두 포함하는 개념이고, 도면에서는 렌즈 모듈(20)이 렌즈 홀더(23) 및 렌즈 홀더(23)에 수용되는 렌즈 배럴(21)로 구성되는 것으로 도시했으나 이에 한정하는 것은 아니며 렌즈 모듈(20)은 손떨림 보정 기능(Optical Image Stabilization)의 구현을 위한 구조가 구비되는 것도 포함한다.

상기 렌즈 배럴(21)은 피사체를 촬상하는 복수의 렌즈가 내부에 수용되도록 중공의 원통 형상일 수 있으며, 상기 복수의 렌즈는 광축을 따라 상기 렌즈 배럴(21)에 구비된다.

상기 복수의 렌즈는 상기 렌즈 모듈(20)의 설계에 따라 필요한 수만큼 적층되고, 각각 동일하거나 상이한 굴절률 등의 광학적 특성을 가진다.

상기 렌즈 배럴(21)은 상기 렌즈 홀더(23)와 결합한다. 예를 들어, 상기 렌즈 배럴(21)은 상기 렌즈 홀더(23)에 구비된 중공에 삽입된다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며 렌즈 배럴(21)은 렌즈 홀더(23)와 일체로 제작될 수도 있다.

상기 렌즈 모듈(20)은 상기 하우징(30)의 내부에 수용되어 자동 초점 조정을 위하여 광축 방향으로 이동될 수 있다.

상기 렌즈 모듈(20)을 광축 방향으로 이동시키기 위하여 상기 렌즈 홀더(23)의 일면에는 마그네트(51)가 장착될 수 있으며, 상기 마그네트(51)와 마주보도록 상기 하우징(30)에는 코일(53)이 배치될 수 있다.

상기 마그네트(51)와 상기 코일(53)은 상기 렌즈 모듈(20)을 광축 방향으로 이동시키는 액츄에이터 유닛(50)일 수 있다.

상기 코일(53)은 인접하는 상기 마그네트(51)와의 전자기적 상호 작용에 의하여 상기 렌즈 모듈(20)을 광축 방향으로 이동시킬 수 있다.

즉, 상기 마그네트(51)는 일정한 자기장을 형성하며 상기 코일(53)에 전원이 인가되면, 상기 마그네트(51)와 상기 코일(53) 사이의 전자기적 영향력에 의한 구동력이 발생하고 상기 구동력에 의해 상기 렌즈 모듈(20)을 광축 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 코일(53)은 기판(55)을 매개로 상기 하우징(30)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(55)은 상기 하우징(30)의 개방된 일면에 장착될 수 있으며, 상기 기판(55)에는 상기 마그네트(51)와 광축에 수직한 방향으로 마주보도록 상기 코일(53)이 고정될 수 있다.

상기 코일(53)은 도넛 형상일 수 있으며, 상기 코일(53)의 중앙에 구비된 공간에는 상기 마그네트(51)의 위치를 센싱하는 홀 센서(57)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 홀 센서(57)는 드라이버 IC와 일체로 형성될 수 있다.

한편, 상기 렌즈 모듈(20)이 상기 하우징(30) 내에서 광축 방향으로 이동할 때, 상기 렌즈 모듈(20)의 구동을 가이드하는 가이드 수단으로서, 상기 렌즈 홀더(23)에는 광축 방향을 따라 복수의 볼 베어링(59)이 구비된다.

상기 복수의 볼 베어링(59)은 상기 렌즈 홀더(23)의 외부면 및 상기 하우징(30)의 내부면과 접촉하여 상기 렌즈 모듈(20)의 광축 방향으로의 이동을 안내할 수 있다.

즉, 상기 복수의 볼 베어링(59)은 상기 렌즈 홀더(23)와 상기 하우징(30) 사이에 배치되며, 구름 운동을 통해 상기 렌즈 모듈(20)의 광축 방향으로의 이동을 지지할 수 있다. 이를 위해, 상기 렌즈 홀더(23)의 외측면에는 볼 베어링(59)이 수용되도록 광축 방향으로 길게 구비되는 제1 안착홈(23a)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 하우징(30)의 내측면에는 볼 베어링(59)이 수용되도록 광축 방향으로 길게 구비되는 제2 안착홈(33)이 구비될 수 있다. 물론, 제1 안착홈(23a)과 제2 안착홈(33)은 이들 중 어느 하나만 구비될 수 있고, 둘 다 구비되는 것도 가능하다.

나아가, 렌즈 모듈(20)을 구성하는 렌즈 홀더(23)에는 볼 베어링(59)이 구비되는 부분의 광축 방향 상부에 연장돌기(23b)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 연장돌기(23b)의 외측면에는 상기 제1 안착홈(23a)이 연장되어 구비될 수 있고, 이를 따라 볼 베어링(59)이 움직일 수 있다.

케이스(10)는 상기 하우징(30)의 외부면을 감싸도록 상기 하우징(30)과 결합하며, 상기 케이스(10)의 상부면은 외부광이 입사하는 관통홀(11)이 형성될 수 있다.

상기 케이스(10)는 카메라 모듈의 구동 중에 발생되는 전자파를 차폐하는 기능을 할 수 있다.

즉, 카메라 모듈은 구동시에 전자파가 발생되고, 이와 같은 전자파가 외부로 방출되는 경우에는 다른 전자부품에 영향을 미쳐 통신 장애나 오작동을 유발시킬 수 있게 된다.

본 실시예에서 상기 케이스(10)는 자성체로 제공되어 상기 하우징(30)의 하부에 장착되는 인쇄회로기판(미도시)의 접지패드(미도시)에 접지될 수 있으며, 이에 따라 전자파를 차폐할 수 있다.

또한, 상기 케이스(10)가 자성체로 제공되므로, 상기 케이스(10)는 상기 마그네트(51)의 자기력선을 상기 코일(53)에 집중시키는 요크의 기능을 할 수 있다.

예를 들어, 상기 기판(55)의 일면에는 상기 마그네트(51)와 마주보도록 상기 코일(53)이 장착되고, 상기 기판(55)의 일면의 반대면은 상기 케이스(10)와 마주보므로, 상기 마그네트(51)의 자기력선은 상기 케이스(10)에 의하여 상기 코일(53)을 향해 집중되게 된다.

따라서, 상기 기판(55)의 일면의 반대면에 별도로 요크를 장착하지 않아도 되므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 요크의 장착을 위해 필요한 공간만큼을 줄일 수 있고, 이에 따라 소형화의 요구를 만족시킬 수 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 카메라 모듈(100)에서는 케이스(10)가 오토 포커싱을 위해 광축 방향으로 움직이는 렌즈 모듈(20)을 상부에서 막아주는 스토퍼 기능도 수행할 수 있다.

물론, 상기 케이스(10)와 렌즈 모듈(20)의 사이에 별도의 스토퍼(40)가 구비될 수도 있다. 상기 스토퍼(40)는 상기 렌즈 홀더(23)가 광축 방향으로 이동할 때, 이동 거리를 제한하고, 상기 렌즈 홀더(23)와 상기 하우징(30) 사이에 배치된 상기 복수의 볼 베어링(59)이 이탈되는 것을 방지할 수 있는 기능을 한다.

도 4는 오토 포커스 모듈의 구동 상태 중 렌즈 모듈이 광축 방향으로 가장 하부로 내려 왔을 때의 도 1의 A-A'의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(100)에서 볼 베어링(59)이 지정된 위치에서 이탈되지 않은 원리를 알 수 있다.

렌즈 모듈(20)은 하우징(30)의 내부공간에서 광축 방향으로 이동하므로 하우징(30)의 바닥면과 하우징(30)의 상부를 덮는 케이스(10)가 스토퍼의 역할을 수행한다. 물론, 케이스(10)와 렌즈 모듈(20)의 사이에 별도의 스토퍼(40)가 구비될 수는 있다.

이 경우, 하부는 문제의 발생 여지가 적으나, 상부의 경우는 볼 베어링(59)이 이탈되지 않도록 하는 구조가 요구된다. 즉, 렌즈 모듈(20)은 광축 방향으로 이동하게 되므로 상부의 케이스(10)와 렌즈 모듈(20)의 사이 공간의 길이(간격)가 렌즈 모듈(20)의 위치에 따라 변하게 되며, 상기 간격이 너무 커서 볼 베어링(59)을 구성하는 볼의 반경보다 크게 되는 경우에는 볼이 렌즈 모듈(20)과 케이스(10)의 광축 방향의 사이 간격으로 삽입되어 끼일 수 있고, 볼의 미끄럼 유지를 위한 윤활유가 렌즈 모듈(20) 측으로 흘러 넘쳐 렌즈 모듈의 성능에 영향을 미칠 수 있다.

이에, 따라, 렌즈 모듈(20)이 광축 방향으로 이동하더라도 광축 방향으로 렌즈 모듈(20)의 상단부와 케이스(10)의 하부면의 사이 간격이 볼 베어링(59)을 구성하는 볼의 반경(r)을 초과하지 않도록 할 수 있다. 즉, 렌즈 모듈(20)이 광축 방향으로 가장 하부로 이동되는 경우에 형성되는 렌즈 모듈(20)의 상단부와 케이스(10)의 하부면의 사이 간격(g)이 볼 베어링(59)을 구성하는 볼의 반경(r)보다 작거나 같도록 할 수 있다. 특히, 여기서, 볼은 볼 베어링(59)을 구성하는 볼들 중 광축 방향으로 가장 상부에 있는 것일 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 6은 오토 포커스 모듈의 미구동 상태의 도 5의 B-B'의 단면도이고, 도 7은 오토 포커스 모듈의 구동 상태 중 렌즈 모듈이 광축 방향으로 가장 하부로 내려왔을 때의 도 5의 B-B'의 단면도이고, 도 8은 오토 포커스 모듈의 구동 상태 중 렌즈 모듈이 광축 방향으로 가장 상부로 올라갔을 때의 도 5의 B-B'의 단면도이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈(200)은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 일 실시예와 동일하게 렌즈 모듈(20), 하우징(30) 및 케이스(10)를 포함한다. 다만, 다른 실시예에 따른 카메라 모듈(200)은 케이스(10)의 상부면에 관통홀(10b)을 구비한다. 그 외는 모든 구성이 동일하므로 동일한 도면부호를 사용하고, 차이가 있는 부분 이외의 상세한 설명은 생략한다.

일 실시예에 따른 카메라 모듈(200)의 경우는 렌즈 모듈(20)이 오토 포커싱의 수행을 위해 광축 방향으로 구동되는데, 볼 베어링(59)의 이탈을 방지하기 위해 렌즈 모듈(20)이 광축 방향으로 가장 하부로 이동되는 경우에 형성되는 렌즈 모듈(20)의 상단부와 케이스(10)의 하부면의 사이 간격(g)이 볼 베어링(59)을 구성하는 볼의 반경(r)보다 작거나 같도록 해야 한다. 그러므로, 실질적으로 오토 포커싱을 위해 렌즈 모듈(20)이 이동될 수 있는 구간의 길이가 볼 베어링(59)의 반경(r)으로 한정된다. 이렇게 오토 포커싱 길이가 한정되면 자동촛점기능에 한계가 있을 수 있게 된다.

이에 따라, 다른 실시예에 따른 카메라 모듈(200)에서는 렌즈 모듈(20)의 이동 구간을 늘리기 위해 케이스(10)에 관통홀(10b)을 구비하고, 렌즈 모듈(20)에 구비되는 연장돌기(23b)가 관통홀(10b)로 삽입될 수 있도록 한다. 물론, 연장돌기(23b)는 관통홀(10b)에 삽입되어 외부로 노출될 수도 있으며, 관통홀(10b)은 연장돌기(23b)가 구비되는 위치에 상응하면서 상응하는 형상으로 구비될 수 있다.

이러한 구조를 형성하면, 실질적으로 오토 포커싱을 위해 렌즈 모듈(20)이 이동될 수 있는 구간의 길이가 볼 베어링(59)의 반경(r)에 연장돌기(23b)의 돌출 길이를 합한 길이까지 오토 포커싱 길이가 연장될 수 있다(연장돌기(23b)의 전 길이가 관통홀(10b)에 삽입될 수 있는 경우로 가정).

이상의 실시예를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 오토 포커싱이 충분히 될 수 있도록 렌즈 모듈의 이동이 가능하게 하면서도 볼 베어링의 이탈을 방지할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

10: 케이스
20: 렌즈 모듈
21: 렌즈 배럴
23: 렌즈 홀더
30: 하우징
40: 스토퍼
50: 액츄에이터 유닛

Claims (10)

1. 내부공간을 갖는 하우징;
   상기 내부공간에 수용되어 오토 포커싱을 위해 광축 방향으로 이동 가능하고, 렌즈 배럴을 내부에 수용하는 렌즈 홀더를 포함하는 렌즈 모듈;
   상기 하우징과 상기 렌즈 홀더의 광축 방향과 나란한 면의 사이에 적어도 하나의 볼이 광축 방향으로 구비되는 볼 베어링; 및
   상기 내부공간을 상부에서 덮어주는 케이스;를 포함하고,
   상기 렌즈 모듈이 광축 방향으로 가장 하부에 위치할 때, 상기 렌즈 홀더의 상단부와 상기 케이스의 광축 방향으로의 사이 공간의 길이는 상기 볼 베어링 중 가장 상부에 위치하는 볼의 반경보다 작거나 같은 카메라 모듈.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 홀더는,
   상기 볼 베어링이 구비되는 부분의 광축 방향 상부에 연장돌기를 구비하고,
   상기 연장돌기의 광축 방향 상단부와 상기 케이스의 사이 공간의 길이가 상기 볼 베어링 중 가장 상부에 위치하는 볼 베어링의 반경보다 작거나 같은 카메라 모듈.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 케이스는,
   광축 방향으로 상기 연장돌기와 마주보는 부분에 관통홀이 구비되는 카메라 모듈.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 렌즈 모듈이 광축 방향으로 가장 상부에 위치할 때, 상기 연장돌기는 상기 관통홀에 삽입되는 카메라 모듈.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 관통홀은 상기 연장돌기에 상응하는 형상으로 구비되는 카메라 모듈.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 케이스와 상기 렌즈 모듈의 사이에는 스토퍼가 구비되는 카메라 모듈.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 렌즈 홀더의 상단부와 상기 스토퍼의 광축 방향 사이 공간의 길이는 상기 볼 베어링 중 가장 상부에 위치하는 볼의 반경보다 작거나 같은 카메라 모듈.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈 홀더의 측면에는 상기 볼 베어링이 수용되도록 광축 방향으로 길게 구비되는 제1 안착홈이 구비되는 카메라 모듈.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 내측면에는 상기 볼 베어링이 수용되도록 광축 방향으로 길게 구비되는 제2 안착홈이 구비되는 카메라 모듈.
   
10. 내부공간을 갖는 하우징;
    상기 내부공간에 수용되어 오토 포커싱을 위해 광축 방향으로 이동 가능한 렌즈 모듈;
    상기 하우징과 상기 렌즈 모듈의 광축 방향과 나란한 면의 사이에 적어도 하나의 볼이 광축 방향으로 구비되는 볼 베어링; 및
    상기 내부공간을 상부에서 덮어주는 케이스;를 포함하고,
    상기 렌즈 모듈에는 상기 볼 베어링이 구비되는 부분의 광축 방향 상부에 연장돌기가 구비되고,
    상기 케이스의 상면에는 상기 연장돌기가 삽입될 수 있도록 관통홀이 구비되는 카메라 모듈.
    

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