KR102090625B1

KR102090625B1 - 자동초점 조절장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈

Info

Publication number: KR102090625B1
Application number: KR1020190143146A
Authority: KR
Inventors: 박철순; 이병철; 이경용; 연제승; 강인수
Original assignee: 자화전자(주)
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2020-03-18
Also published as: DE102020110179A1; CN112782829A; CN211955955U; US10921552B1; CN112782829B

Abstract

본 발명의 자동초점 조절장치는 렌즈조립체의 후방에 구비되며, 상기 렌즈조립체를 통과한 광이 이미지센서를 향하도록 상기 광의 경로를 변경시키는 반사계; 상기 반사계가 장착되며, 광축 방향으로 선형 이동하는 캐리어; 상기 캐리어를 수용하는 하우징; 및 상기 반사계와 상기 렌즈조립체 사이 및 상기 반사계와 이미지센서 사이의 거리가 동시에 변화되도록 상기 캐리어를 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동초점 조절장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈{APPARATUS FOR AUTO FOCUS AND CAMERA MODULE INCLUDING IT}

본 발명은 자동초점 조절장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 렌즈와 이미지센서 사이에 위치하는 광학계의 이동을 통하여 자동초점을 구현하는 자동초점 조절장치 등에 대한 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 캐리어를 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.

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 렌즈가 장착되고 있다.

이러한 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.

또한, 이러한 렌즈의 경우 렌즈 자체의 고유한 광학적 특성에 의하여 렌즈와 이미지센서 사이에 충분한 거리가 확보되어야 하며, 나아가 렌즈(렌즈가 장착된 캐리어)를 선형 이동시켜 자동초점을 구현하기 위하여 렌즈가 선형 이동할 수 있는 더욱 확장된 거리 또한 확보되도록 설계되어야 한다.

그러므로 이러한 렌즈를 구동하는 장치 내지 액추에이터의 경우 상당히 긴 길이적 특성을 가지므로 모바일 단말이 지향하는 장치 소형화 또는 슬림화와 관련된 본질적 특성에 최적화되기 어렵고 휴대 단말 내 다른 장치, 소자, 부품 등의 설계 환경을 상당히 제약한다는 문제점이 있다고 할 수 있다.

나아가 이러한 렌즈를 구동하는 장치 내지 액추에이터의 경우, 자동초점조절기능(AF. Auto Focus)을 구현하기 위하여 렌즈 자체의 이동 거리가 길어지므로 그만큼 자동초점 조절을 구현하는 시간이 지연되므로 시간 응답성의 효율을 저하시킨다고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 자동초점 조절장치 내지 액추에이터의 공간적 활용이 더욱 효과적으로 구현될 수 있음은 물론, 자동초점기능이 구현되는 시간 응답성을 더욱 비약적으로 향상시킬 수 있는 자동초점 조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

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 위한 본 발명의 자동초점 조절장치는 렌즈조립체의 후방에 구비되며, 상기 렌즈조립체를 통과한 광이 이미지센서를 향하도록 상기 광의 경로를 변경시키는 반사계; 상기 반사계가 장착되며, 광축 방향으로 선형 이동하는 캐리어; 상기 캐리어를 수용하는 하우징; 및 상기 반사계와 상기 렌즈조립체 사이 및 상기 반사계와 이미지센서 사이의 거리가 동시에 변화되도록 상기 캐리어를 이동시키는 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 반사계는 상기 렌즈조립체를 통과한 광을 반사시키는 제1반사면; 및 상기 제1반사면으로부터 입사된 광을 상기 이미지센서 방향으로 반사키는 제2반사면을 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 상기 제1반사면 및 제2반사면은 45도의 기울기를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.

나아가 본 발명의 상기 구동부는 상기 캐리어에 구비되는 제1 및 제2마그네트; 및 상기 하우징에 구비되며 상기 제1 및 제2마그네트와 각각 대면하는 제1 및 제2 코일을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 상기 캐리어는 상기 반사계가 탑재되며 가운데 부분에 구비되는 탑재공간; 및 상기 탑재공간을 기준으로 대칭되는 위치에 구비되고, 상기 탑재공간보다 낮은 높이를 가지며 상기 제1 및 제2마그네트가 각각 장착되는 제1 및 제2 장착공간을 포함할 수 있으며, 이 경우 본 발명의 상기 하우징은 상기 제1 및 제2코일 각각을 상기 제1 및 제2마그네트 방향으로 노출시키는 제1 및 제2홀을 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 캐리어 또는 하우징 중 하나 이상은 상기 하우징과 캐리어 사이에 배치되는 복수 개의 제1볼그룹이 수용되며 상기 제1장착공간의 외측에 형성되는 제1가이드부; 및 상기 하우징과 캐리어 사이에 배치되는 복수 개의 제2볼그룹이 수용되며 상기 제2장착공간의 외측에 형성되는 제2가이드부를 더 포함할 수 있다.

더욱 바람직하게, 본 발명의 상기 반사계는 수평면을 기준으로 한 단면이 사다리꼴 형상을 가지는 단일 프리즘으로 이루어지며, 이 경우 본 발명의 상기 제1 및 제2마그네트 각각은 상기 제1 및 제2반사면 각각의 외측에 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 하우징은 상기 렌즈조립체에 대향하는 부분에 형성된 제1개구; 및 상기 이미지센서에 대향하는 부분에 형성된 제2개구를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제1반사면은 상기 제1개구를 통하여 유입된 광을 상기 제2반사면으로 반사시키고 상기 제2반사면은 제1반사면에서 유입된 광을 상기 제2개구를 통하여 상기 이미지센서로 반사시키도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의한 카메라 모듈은 상술된 구성을 포함하는 자동초점 조절장치; 상기 자동초점 조절장치 전방에 배치되는 렌즈조립체; 및 상기 렌즈조립체 전방에 배치되어 외부에서 입사된 광의 경로를 상기 렌즈조립체를 향하는 방향으로 변경시키는 반사계모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의할 때, 렌즈와 이미지센서 사이에 구비되는 반사계(광학계)를 이용하여 빛의 경로가 변경되도록 구성하여 장치 전체의 구조와 형상을 더욱 공간 집약된 형태로 구현할 수 있어 전체적인 공간을 최소화할 수 있음은 물론, 모바일 단말의 소형화 등에 더욱 최적화될 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의할 때, 렌즈와 이미지센서 사이에 구비된 반사계(광학계)를 선형 이동시키는 구조로 자동초점조절 기능을 구현함으로써, 자동초점기능의 구현을 위한 이동 공간을 더욱 최소화할 수 있다.

나아가 본 발명에 의하는 경우, 단축된 이동 거리만으로도 렌즈 스펙에 부합되는 자동초점조절기능을 구현할 수 있고 나아가 자동초점기능을 더욱 단축된 시간으로 구현할 수 있어 AF를 위한 시간 응답 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 자동초점 조절장치 및 카메라 모듈의 전체적인 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 자동초점 조절장치의 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 의한 상세 구성 및 본 발명에 의하여 변경되는 광-경로(light-path)를 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 캐리어 및 이와 관련된 구성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 이한 하우징 및 이와 관련된 구성을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 의하여 AF가 구현되는 과정을 설명하는 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 1 및 도 2는 본 발명에 의한 자동초점 조절장치(이하 '조절장치'라 지칭한다)(100) 및 이를 포함하는 카메라 모듈(1000)의 전체적인 구성을 설명하는 도면이며, 도 3은 본 발명에 의한 상세 구성 및 본 발명에 의하여 변경되는 광-경로를 설명하는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 조절장치(100)는 렌즈조립체(300)의 후방(Z축 기준)에 구비되며, 렌즈조립체(300)을 통과한 빛이 이미지센서(400)(도 3 참조)로 유입되도록 빛의 경로를 변경시키는 장치에 해당한다.

본 발명의 조절장치(100)는 독립된 형태의 단일 장치로도 구현될 수 있음은 물론이며, 실시형태에 따라서 렌즈조립체(300)을 포함하는 카메라 모듈(1000)의 일 구성으로도 구현될 수 있다.

본 발명의 카메라 모듈(1000)은 도 1에 도시된 바와 같이 실시형태에 따라서 렌즈조립체(300)의 전방(Z축 기준)에 구비되어 피사체의 빛을 렌즈조립체(300) 방향으로 변경시키는 반사계 모듈(200)을 더 포함할 수 있다.

반사계 모듈(200)은 내부에 거울 또는 프리즘 등으로 이루어지는 광학계(210)가 포함되며, 이 광학계(210)는 외계에서 피사체 등의 빛이 유입되면(도 1의 Z1 경로) 유입된 빛을 렌즈조립체(300) 방향(도 1의 Z 경로)으로 변경시킨다.

실시형태에 따라서 상기 반사계 모듈(200)은 내부에 코일(230), 마그네트(220) 등과 같은 구동 수단을 더 포함할 수 있다. 이 경우 광학계(210)는 상기 구동 수단의 구동을 통하여 X축 또는 Y축 중 어느 하나 이상의 방향을 기준으로 회전 이동하도록 구성되며 이러한 광학계(210)의 회전 이동은 X축 또는 Y축 방향을 기준으로 한 빛의 이동을 발생시켜 손-떨림에 의한 보정을 구현한다.

이와 같이 본 발명의 카메라 모듈(1000)이 반사계 모듈(200)을 포함하는 경우, 외계에서 유입되는 빛은 반사계 모듈(200)을 통하여 한 차례 그 경로가 변경(굴절)되며, 본 발명의 조절장치(100)에 의하여 다시 그 경로가 변경되어 이미지센서(400)로 유입되도록 구성된다.

이하 본 발명의 설명에 있어, 렌즈조립체(300)로 빛이 들어가는 경로에 대응되는 방향축 즉, 렌즈조립체(300)의 길이 방향에 대응하는 방향축을 광축(Z축)으로 정의하며, 이 광축(Z축)과 수직한 평면상의 두 축을 X축 및 Y축으로 정의한다.

또한, 본 발명의 렌즈조립체(300)는 하나 또는 둘 이상의 렌즈가 포함되는 형태로 구현될 수 있으며, 복수 개의 렌즈가 포함되는 경우 실시형태에 따라서 추가적인 광학적인 수단이 더 포함될 수도 있음은 물론이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 조절장치(100)는 반사계(110), 반사계(110)가 탑재되는 캐리어(120), 하우징(130), 캐리어(120)의 선형 이동을 구동하는 구동부(140), FPCB 등으로 구현되는 회로기판(170), 캐리어(120)와 하우징(130) 사이에 배치되는 볼(150-1, 150-2) 및 쉴드 캔(shield can)으로 기능하는 케이스(190)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 반사계(110)는 렌즈조립체(300)의 후방(렌즈조립체를 통과하는 광경로 기준)에 구비되며, 렌즈조립체(300)을 통과한 빛(光)이 이미지센서(400)를 향하도록 광의 경로를 변경시키는 구성에 해당한다.

후술되는 바와 같이 장치 자체의 공간적 활용도를 더욱 높이고 장치 전체의 크기를 컴팩트(compact)하게 구현하기 위하여 본 발명의 반사계(110)는 빛의 경로를 복수 회 변경시켜 최종적으로 광축 방향을 기준으로 빛이 이미지센서(400)로 유입되도록 하는 구조로 구현되는 것이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 반사계(110)가 빛의 경로를 변경시키되, 최종적으로 다시 광축 방향으로 빛의 경로를 변경시키는 구조로 구현되는 경우, 관련 구성 또한, 이와 대응되는 구조적 설계로 구현될 수 있어 종래와 같이 광축 방향과 같은 특정 방향으로 지나치게 연장되는 형상이나 구조를 효과적으로 극복할 수 있어 공간적 활용도 등을 더욱 높일 수 있게 된다.

본 발명의 반사계(110)는 렌즈조립체(300)을 통과한 광을 반사시키는 제1반사면(111) 및 상기 제1반사면(111)으로부터 입사된 광을 이미지센서(400) 방향으로 반사키는 제2반사면(112)을 포함한다.

또한, 광축으로 유입된 빛이 다시 정확하게 광축 방향으로 유출될 수 있도록 제1반사면(111)의 기울기(A°)와 제1반사면(111)의 기울기(B°)의 합은 90도가 되는 것이 바람직하며, 물리적 그리고 광학적 구조의 정밀성을 높이기 위하여 제1반사면(111)의 기울기(A°)와 제1반사면(111)의 기울기(B°) 각각은 45도가 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 제1반사면(111)과 제2반사면(112)은 각각의 개별 광학 부재로 구현될 수 있음은 물론이며, 각 빗면의 굴절/반사에 대한 광학적 특성이 상술된 내용과 대응되는 단일의 프리즘으로 구현될 수도 있음은 물론이다.

즉, 본 발명에 의한 반사계(110)는 2개 이상의 개별 광학 부재(거울, 프리즘 등)로 구현될 수 있음은 물론이며, 단일의 광학 부재(프리즘 등)로 구현될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 구성을 통하여, 렌즈조립체(300)을 광축 방향으로 통과한 빛은 틸트(tilt)나 편이(shift)없이 정확하게 다시 광축 방향을 기준으로 이미지센서(400)로 유입될 수 있다.

상기 반사계(110)는 미러(mirror), 프리즘(prism) 중 선택된 하나 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있으며 유입된 빛의 경로를 반사, 굴절시킬 수 있는 다양한 부재로 구현될 수 있음은 물론이다. 한편, 상기 반사계(110)는 광학적 소실을 방지하는 등 광학적 특성을 더욱 높이기 위하여 글라스 재질로 구현되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 캐리어(120)는 가운데 부분에 상기 반사계(110)가 설치 내지 탑재되는 탑재공간(121)이 구비되며, 후술되는 바와 같이 하우징(130)을 기준으로 광축 방향(Z축 방향)으로 선형 이동하는 이동체에 해당한다. 본 발명의 캐리어(120)는 반사계(110)를 물리적으로 지지하는 일종의 홀더(holder)로 기능한다.

본 발명의 하우징(130)은 본 발명에 의한 조절장치(100)의 몸체를 이루는 프레임으로서 상기 캐리어(120)를 수용하며 이동체인 캐리어(120)와의 상대적 관점에서 고정체에 해당한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 캐리어(120) 및 이와 관련된 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 이한 하우징(130) 및 이와 관련된 구성을 도시한 도면이다.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 상세 구성 및 본 발명의 캐리어(120)가 하우징(130)을 기준으로 이동하는 구동 관계를 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 구동부(140)는 하우징(130)을 기준으로 캐리어(120)를 광축 방향으로 선형 이동시키는 구성으로서, 외부 제어신호나 감지된 신호 체계 등을 이용하여 상기 캐리어(120)를 광축 방향으로 이동시킬 수 있다면 형상기억합금(Shape Memory Alloy, SMA), 압전소자, 초소형 정밀 기계 시스템(Micro Electro Mechanical System, MEMS) 등 다양한 적용례로 구현될 수 있음은 물론이다.

다만, 장치 소형화, 소비전력, 소음 억제, 공간 활용, 선형적 이동 특성, 정밀 제어 등의 효율성을 고려하여 마그네트와 코일 사이에 발생하는 전자기력을 적용하는 형태로 구현하는 것이 바람직하다.

구체적으로 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 구동부(140)는 이동체인 캐리어(120) 또는 고정체인 하우징(130) 중 어느 하나에 구비되는 마그네트(141-1, 141-2) 및 캐리어(120) 또는 하우징(130) 중 마그네트(141-1, 141-2)가 구비되는 않는 구성에 구비되는 코일(142-1, 142-2)을 포함할 수 있다.

전기적 배선 및 회로기판(170)의 배치 등을 더욱 간소하게 구현하고 이와 관련된 구조를 더욱 효과적으로 구현하기 위하여 이동체인 캐리어(120)에 마그네트(141-1, 141-2)가 구비되고 고정체인 하우징(130)에 코일(142-1, 142-2)이 구비되는 것이 바람직하다.

실시형태에 따라서 마그네트와 코일은 각각 단일 개수로 구비될 수도 있으나, 캐리어(120)의 물리적 구동이 더욱 안정적으로 구현될 수 있도록 도면에 예시된 바와 같이 서로 다른 위치에 각각 복수 개로 구비되도록 구성하는 것이 바람직하다.

구동 효율성을 높이기 위하여 캐리어(120)에 구비되는 제1마그네트(141-1)와 제2마그네트(141-2)는 각각 하우징(130)에 구비되는 제1코일(142-1)과 제2코일(142-2) 각각과 대면하도록 구성된다.

이와 같은 구성을 통하여 하우징(130) 측에 구비된 코일(142-1, 142-2)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되면 그에 상응하는 크기와 방향의 자기력이 마그네트(141-1, 141-2)와 코일(142-1, 142-2) 사이에 발생되어 마그네트(141-1, 141-2)가 구비된 캐리어(120)가 광축 방향으로 진퇴(forward and backward) 이동한다.

한편, 본 발명의 조절장치(100)는 구동의 정밀성을 높이기 위하여, 센서(160) 및 구동 드라이버를 더 포함할 수 있다.

센서(160)는 캐리어(120), 구체적으로 캐리어(120)에 구비된 반사계(110)의 위치를 센싱하는 구성으로서, 홀효과(hall effect)를 이용한 홀센서(hall sensor)로 구현될 수 있으며, 제1마그네트(141-1) 또는/및 제2마그네트141-2)의 위치(캐리어(120)의 위치 즉, 반사계(110)의 위치)를 감지하고 이에 대응되는 신호를 구동 드라이브로 전달한다. 구동 드라이버는 입력된 홀 센서(160)의 신호를 이용하여 적절한 크기와 방향의 전원이 제1코일(142-1) 또는/ 및 제2코일(142-2) 측으로 인가되도록 제어한다.

이러한 방법을 통하여 광축 방향을 기준으로 반사계(110)의 정확한 위치를 피드백 제어에 순환적으로 활용함으로써 더욱 정밀한 자동초점기능이 구현된다.

상기 제1코일(142-1), 제2코일(142-2), 홀센서(160) 등은 외부 모듈, 전원부, 외부 장치 등과 전기적으로 인터페이싱(interfacing)되는 회로기판(170) 상에 탑재되며, 구동드라이버는 SOC 등을 통하여 홀센서(160)와 함께 단일 칩의 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.

도 4에 도시된 바와 같이 캐리어(120)의 하부면(Y축 기준)에는 반사계(110)가 탑재되는 탑재공간(121)을 기준으로 상호 대칭되는 위치에 제1마그네트(141-1)가 장착되는 제1장착공간(122-1)과 제2마그네트(141-2)가 장착되는 제2장착공간(122-2)이 구비된다.

상기 제1장착공간(122-1) 및 제2장착공간(122-2)은 캐리어(120)의 공간 및 구조 활용도를 높이기 위하여 캐리어(120) 중 반사계(110)가 탑재되는 탑재공간(121) 이외의 마진(margin) 영역에 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 앞서 설명된 바와 같이 수평면(XZ 평면)을 기준으로 한 단면이 사다리꼴 형상을 가지는 단일의 프리즘으로 본 발명의 반사계(110)가 구현되는 경우, 본 발명의 제1마그네트(141-1) 및 제2마그네트(141-2) 각각은 프리즘(반사계)(110)의 사선면부 즉, 제1반사면(111) 및 제2반사면(112) 각각의 외측에 구비되도록 구성된다.

또한, 캐리어(120)의 전체 높이(Y축 기준)를 낮추기 위하여 상기 제1마그네트(141-1)와 제2마그네트(141-2)가 각각 구비되는 제1 및 제2장착공간(122-1, 122-2)은 반사계(110)가 탑재되는 탑재공간(121)보다 낮은 높이(Y축 기준)를 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.

이러한 단차 구조에 상응할 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하우징(130)은 제1코일(142-1)을 제1마그네트(141-1) 방향으로 노출시키는 제1홀(133) 및 제2코일(142-2)을 제2마그네트(141-2) 방향으로 노출시키는 제2홀(134)을 포함한다.

이와 같이 본 발명은 제1 및 제2마그네트(141-1, 141-2)의 단자 구조 및 하우징(130)의 제1 및 제2홀(133, 134)의 구성을 통하여 캐리어(120) 자체의 높이를 높이지 않고도 제1 및 제2마그네트(141-1, 141-2)와 제1 및 제2코일(142-1, 142-2)을 최대한 근접시킬 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 하우징(130)과 캐리어(120) 사이에 는 광축 방향으로 배열되는 복수 개의 볼들로 이루어진 제1볼그룹(150-1) 및 제2볼(150-2)그룹이 위치한다.

캐리어(120)는 상기 볼(150-1, 150-2)을 통하여 하우징(130)과 적절한 간격을 유지하며 볼(150-1, 150-2)의 점접촉(point-contact), 볼(150-1, 150-2)의 이동(moving), 구름(rolling) 등에 의한 최소화된 마찰력으로 더욱 유연하게 선형 이동할 수 있어 소음의 감소는 물론, 캐리어(120)의 선형 이동을 위한 구동력을 최소화시킬 수 있다.

본 발명의 하우징(130)에는 제1마그네트(141-1) 또는/ 및 제2마그네트(141-2)와 인력을 발생시키는 요크(180)가 구비된다. 캐리어(120)는 요크(180)와 마그네트(141-1, 141-2) 사이의 인력에 의하여 볼(150-1, 150-2)과 점접촉을 지속적으로 유지할 수 있어 외부로 이탈되지 않으며 볼(150-1, 150-2)의 직경에 대응되는 정확한 이격거리를 하우징(130)과 유지할 수 있다.

볼(150-1, 150-2)에 의한 물리적 지지 및 선형 이동에 대한 가이딩이 더욱 효과적으로 구현될 수 있도록 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 캐리어(120) 또는 하우징(130) 중 하나 이상은 상기 제1볼그룹(150-1)이 수용되는 제1가이드부(123-1) 또는/및 제2볼그룹(150-2)이 수용되는 제2가이드부(123-2)를 포함할 수 있다.

상기 제1가이드부(123-1) 및 제2가이드부(123-2)는 도면에 도시된 바와 같이 캐리어(120)의 가운데 부분을 기준으로 양 측으로 치우쳐진 위치에 구비되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하는 경우 외부에서 충격이 가해지는 경우 강성이 상대적으로 강한 금속 재질로 구현되는 볼(150-1, 150-2)에 일차 충격이 전달되므로 장치 내부의 구성에 미치는 충격을 완화시킬 수 있다.

또한, 볼(150-1, 150-2)에 의한 선형 가이딩이 양측 끝단 부분에서 이루어지므로 캐리어(120)가 틸트(tilt)되거나 뒤틀리는(twist) 등의 자세 불균형 현상이 최대한 억제될 수 있어 캐리어(120)의 선형 이동이 더욱 정밀하게 구현될 수 있다.

본 발명의 하우징은 도 5에 도시된 바와 같이 렌즈조립체(300)을 향하는 면부에 제1개구(131) 및 제2개구(132)가 형성된다. 상기 제1개구(131)는 렌즈조립체(300)에 대향하는 부분에 형성되며 반사계(110)의 일부를 개방시킴으로써 렌즈조립체(300)을 통과한 빛이 유입되는 윈도우(window)가 된다.

제2개구(132)는 상기 제1개구(131)와 동일면부에 형성되되, 이미지센서(400)에 대향하는 부분에 형성되며, 반사계(110)의 또 다른 일부를 개방시킴으로써 반사계(110)를 통과한 빛이 이미지센서(400)로 향하도록 하는 원도우가 된다.

즉, 반사계(110)의 제1반사면(111)은 상기 제1개구(131)를 통하여 유입된 광을 반사계(110)의 제2반사면(112)으로 반사시키고 제2반사면(112)은 제1반사면(111)에서 유입된 광을 상기 제2개구(132)를 통하여 이미지센서(400)로 반사시킨다.

이와 같은 제1개구(131) 및 제2개구(132)의 구성을 통하여 반사계(110)로 유입되는 빛의 영역과 반사계(110)에서 유출되는 빛의 영역을 정확히 특정하여 외부 등에서 들어오는 불필요한 빛을 효과적으로 차단할 수 있음은 물론, 캐리어(120)의 물리적 지지를 증강시키는 일종의 구조물로서의 기능을 함께 구현할 수 있다.

도 6은 본 발명에 의하여 AF가 구현되는 과정을 설명하는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 캐리어(120)는 빛을 복수 회 반사시키는 반사계(110)를 내장한 상태로 광축방향으로 선형 이동한다.

AF는 렌즈와 이미지센서 사이의 거리를 조절함으로써 이미지센서에 선명한 이미지가 생성되도록 하는 기능으로서, AF를 구현하기 위하여 렌즈 또는 이미지센서 중 하나 이상을 광축 방향을 기준으로 물리적으로 이동시켜야 한다.

렌즈의 광학적 특성이나 물리적 스펙에 따라, 렌즈와 이미지센서 사이에 충분한 거리가 확보되지 않아도 되는 경우에는 크게 문제가 되지 않을 수 있으나, 앞서 언급된 바와 같이 원거리용 렌즈 또는 줌 렌즈의 경우, 자체 광학적 스펙에 의하여 렌즈와 이미지센서 사이에 충분한 거리 내지 공간이 확보되어야 하며 나아가 AF를 위한 이동 거리 또한, 충분히 확보되어야 한다.

그러나 본 발명에 의한 조절장치(100) 내지 조절장치(100)가 포함된 카메라 모듈(1000)의 경우 렌즈 또는 이미지센서를 이동시키는 것이 아니라 렌즈조립체(300)을 통과한 빛을 복수 회(2회) 반사/굴절시키는 반사계(110)를 선형 이동시키는 것이므로 도 6에 도시된 바와 같이 반사계(110)의 이동 범위(광축 방향기준)가 D1인 경우, 렌즈조립체(300)과 이미지센서(400) 사이의 이격 거리(D)는 그 2배인 2D1이 된다.

즉, AF를 위하여 렌즈조립체(300)과 이미지센서(400)를 a만큼 이동시켜야 할 때, 종래 장치의 경우, 렌즈 또는 이미지센서를 a만큼 이동시켜야 하나, 본 발명에 의한 조절장치(100)의 경우 반사계(110)를 1/2a만 이동시켜도 되므로 AF를 위한 이동 범위를 더욱 효과적으로 활용할 수 있게 된다.

나아가 반사계(110)의 이동 범위가 종래와 대비하여 반으로 단축되므로 그에 상응하는 전력 소비, 소요 시간 등 또한, 줄어들게 되므로 AF와 관련된 전반적인 기능이 더욱 향상된다.

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, 우선순위 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 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.

1000 : 본 발명의 카메라 모듈
100 : 자동초점 조절장치
110 : 반사계 111 : 제1반사면
112 : 제2반사면 120 : 캐리어
121 : 탑재공간 122-1 : 제1장착공간
122-2 : 제2장착공간 123-1 : 제1가이드부
123-2 : 제2가이드부 130 : 하우징
131 : 제1개구 132 : 제2개구
133 : 제1홀 134 : 제2홀
140 : 구동부 141-1 : 제1마그네트
141-2 : 제2마그네트 142-1 : 제1코일
142-2 : 제2코일 150-1 : 제1볼
150-2 : 제2볼 160 : 홀센서(구동드라이버)
170 : 회로기판 180 : 요크
190 : 케이스
200 : 반사계모듈 210 : 광학계
220 : 마그네트 230 : 코일
300 : 렌즈조립체 400 : 이미지센서

Claims

렌즈조립체의 후방에 구비되며 상기 렌즈조립체를 통과한 광이, 광축 방향을 기준으로 상기 렌즈조립체와 나란히 배치된 이미지센서를 향하도록 상기 광의 경로를 변경시키는 반사계;
상기 반사계가 장착되며, 광축 방향으로 선형 이동하는 캐리어;
상기 캐리어를 수용하는 하우징; 및
상기 반사계와 상기 렌즈조립체 사이 및 상기 반사계와 이미지센서 사이 각각의 광축 방향 직선거리가 동시에 선형적으로 변화되도록 상기 캐리어를 광축 방향으로 선형 이동시키는 구동부를 포함하고,
상기 반사계는,
상기 렌즈조립체를 통과한 광을 반사시키는 제1반사면; 및
상기 제1반사면으로부터 입사된 광을 다시 광축 방향과 나란한 방향으로 반사시켜 상기 이미지센서로 입사사키는 제2반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 제1반사면 및 제2반사면은,
45도의 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
제 1항에 있어서, 상기 구동부는,
상기 캐리어에 구비되는 제1 및 제2마그네트; 및
상기 하우징에 구비되며 상기 제1 및 제2마그네트와 각각 대면하는 제1 및 제2 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
제 4항에 있어서, 상기 캐리어는,
상기 반사계가 탑재되며 가운데 부분에 구비되는 탑재공간; 및
상기 탑재공간을 기준으로 대칭되는 위치에 구비되고, 상기 탑재공간보다 낮은 높이를 가지며 상기 제1 및 제2마그네트가 각각 장착되는 제1 및 제2장착공간을 포함하고,
상기 하우징은 상기 제1 및 제2코일 각각을 상기 제1 및 제2마그네트 방향으로 노출시키는 제1 및 제2홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
제 5항에 있어서, 상기 캐리어 또는 하우징 중 하나 이상은,
상기 하우징과 캐리어 사이에 배치되는 복수 개의 제1볼그룹이 수용되며 상기 제1장착공간의 외측에 형성되는 제1가이드부; 및
상기 하우징과 캐리어 사이에 배치되는 복수 개의 제2볼그룹이 수용되며 상기 제2장착공간의 외측에 형성되는 제2가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
제 4항에 있어서, 상기 반사계는,
수평면을 기준으로 한 단면이 사다리꼴 형상을 가지는 단일 프리즘으로 이루어지며,
상기 제1 및 제2마그네트 각각은,
상기 제1 및 제2반사면 각각의 외측에 구비되는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
제 1항에 있어서, 상기 하우징은,
상기 렌즈조립체에 대향하는 부분에 형성된 제1개구; 및
상기 이미지센서에 대향하는 부분에 형성된 제2개구를 포함하고,
상기 제1반사면은 상기 제1개구를 통하여 유입된 광을 상기 제2반사면으로 반사시키고 상기 제2반사면은 제1반사면에서 유입된 광을 상기 제2개구를 통하여 상기 이미지센서로 반사시키는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
제 1항 또는 제 3항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 자동초점 조절장치;
상기 자동초점 조절장치 전방에 배치되는 렌즈조립체; 및
상기 렌즈조립체 전방에 배치되어 외부에서 입사된 광의 경로를 상기 렌즈조립체를 향하는 방향으로 변경시키는 반사계모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.