KR102642907B1 - 센서 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 센서 액추에이터는 촬상면을 갖는 이미지 센서가 배치되는 이동체; 상기 이동체를 수용하는 고정체; 및 상기 이미지 센서를 이동시키도록 구동력을 제공하는 구동부;를 포함하며, 상기 구동부는 전원을 인가함에 따라 길이가 변화하는 복수의 와이어를 구비하는 와이어부를 포함하고, 상기 복수의 와이어는 각각 일단이 상기 고정체에 결합되고, 타단이 상기 이동체에 결합되며, 각 와이어의 상기 일단 및 상기 타단 중 어느 하나는 탄성부를 통해 상기 고정체 또는 상기 이동체와 연결될 수 있다.

Description

센서 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈{Sensor actuator and camera module including the same}
본 발명은 센서 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근에는 스마트 폰을 비롯하여 태블릿 PC, 노트북 등의 이동통신 단말기에 카메라 모듈이 채용되고 있다.
또한, 카메라 모듈에는 고해상도의 이미지를 생성하기 위하여 초점 조정 기능 및 흔들림 보정 기능을 갖는 액추에이터가 구비되고 있다.
예컨대, 렌즈 모듈을 광축(Z축) 방향으로 이동시켜 초점을 조정하거나, 렌즈 모듈을 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시켜 흔들림을 보정한다.
그러나, 최근 카메라 모듈의 성능이 향상되면서 렌즈 모듈의 무게도 증가하고 있고, 렌즈 모듈을 이동시키기 위한 구동부의 무게의 영향도 있어, 흔들림 보정의 구동력을 정밀하게 제어하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 흔들림 보정 성능을 향상시킬 수 있는 센서 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 액추에이터는 촬상면을 갖는 이미지 센서가 배치되는 이동체; 상기 이동체를 수용하는 고정체; 및 상기 이미지 센서를 이동시키도록 구동력을 제공하는 구동부;를 포함하며, 상기 구동부는 전원을 인가함에 따라 길이가 변화하는 복수의 와이어를 구비하는 와이어부를 포함하고, 상기 복수의 와이어는 각각 일단이 상기 고정체에 결합되고, 타단이 상기 이동체에 결합되며, 각 와이어의 상기 일단 및 상기 타단 중 어느 하나는 탄성부를 통해 상기 고정체 또는 상기 이동체와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈모듈; 상기 렌즈모듈을 수용하는 하우징; 상기 렌즈모듈을 광축 방향으로 이동시키는 제1 구동부; 상기 하우징과 결합되는 고정체; 상기 고정체에 수용되며, 이미지 센서가 배치되는 이동체; 상기 이미지 센서가 상기 광축 방향에 수직한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동 가능하도록 구동력을 제공하는 제2 구동부;를 포함하며, 상기 제2 구동부는 전원을 인가함에 따라 길이가 변화하는 복수의 와이어를 구비하는 와이어부를 포함하고, 상기 복수의 와이어는 각각 일단이 상기 고정체에 결합되고, 타단이 상기 이동체에 결합되며, 각 와이어의 상기 일단 및 상기 타단 중 어느 하나는 탄성부를 통해 상기 고정체 또는 상기 이동체와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 흔들림 보정 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 액추에이터의 개략적인 단면도이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 센서 액추에이터의 개략적인 단면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 구동부가 고정체 및 이동체에 연결된 모습을 도시한 사시도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 제2 지지플레이트의 평면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 구동부가 제1 지지플레이트와 제2 지지플레이트에 연결된 모습을 도시한 사시도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 구동부의 일 부분이 제1 지지플레이트와 제2 지지플레이트에 고정된 모습을 도시한 사시도이다.
도 9a 내지 도 11b는 일 실시 예에 따른 구동부의 구동력 방향을 나타낸 개념도이다.
도 12a 내지 도 14b는 다른 실시 예에 따른 구동부의 구동력 방향을 나타낸 개념도이다.
도 15는 위치감지부의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 위치감지부의 센싱요크부와 센싱코일을 나타낸 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 일 실시 예에 따른 위치감지부에서 이미지 센서의 움직임에 따른 제1 센싱요크부와 제1 센싱코일 간의 위치관계 변화를 나타낸 도면이다.
도 18은 이미지 센서의 일 방향 움직임에 따른 제1 센싱코일의 인덕턴스를 나타낸 그래프이다.
도 19a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 액추에이터의 제1 센싱요크 및 제2 센싱요크에 각각 대응되는 제1 센싱코일의 복수의 인덕턴스를 나타낸 그래프이다.
도 19b는 도 19a에 도시된 복수의 인덕턴스의 아크탄젠트(arctanent) 처리 값을 나타낸 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 액추에이터(100)는 카메라 모듈의 일 구성일 수 있다. 그리고, 카메라 모듈은 휴대용 전자기기에 장착될 수 있다. 휴대용 전자기기는 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대 가능한 전자기기일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 액추에이터의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 센서 액추에이터(100)는 이동체(110), 고정체(130) 및 구동부(120)를 포함한다.
이동체(110)는 센서기판(112)을 포함한다. 이동체(110)는 고정체(130)에 대하여 상대이동 가능하게 배치된다.
센서기판(112)의 일면에는 이미지 센서(111)가 배치되고, 센서기판(112)의 타면에는 센서기판(112)의 강성보강을 위한 보강판(113)이 결합될 수 있다. 보강판(113)에 의해 이동체(110)가 이동되면서 센서기판(112)과 고정체(130)가 서로 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
센서기판(112)은 이미지 센서(111)의 신호를 외부로 전달하기 위한 커넥터기판(190)과 연결될 수 있다. 예컨대, 연결부(191)에 의해 센서기판(112)과 커넥터기판(190)이 전기적으로 연결될 수 있다. 연결부(191)는 이미지 센서(111)가 움직임에 따라 유연하게 휘어지는 복수의 브릿지를 포함할 수 있다.
이미지 센서(111)의 신호는 센서기판(112), 연결부(191) 및 커넥터기판(190)을 통해 다른 전자부품으로 전달될 수 있다.
일 실시 예에서, 센서기판(112)은 이미지 센서(111)를 수용하는 수용공간을 가질 수 있다. 수용공간은 홈 또는 홀 형태일 수 있다. 이미지 센서(111)는 수용공간에 배치되어 센서기판(112)과 전기적으로 연결될 수 있다.
고정체(130)는 하우징(131)을 포함할 수 있다. 하우징(131)은 이동체(110)를 수용하기 위한 내부공간을 갖는다.
구동부(120)는 이동체(110)를 이동시킬 수 있다.
구동부(120)를 통해 이동체(110)는 이미지 센서(111)의 촬상면(111a)이 향하는 방향과 수직인(orthogonal) 방향으로 움직일 수 있다. 일 실시 예에서, 구동부(120)는 이미지 센서(111)를 이동시켜 이미지 센서(111)를 탑재한 카메라 모듈(10, 20)의 촬영 시 발생하는 흔들림을 보정할 수 있다.
구동부(120)는 이미지 센서(111)를 포함하는 이동체(110)를 광축(Z축)에 수직인 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 움직이게 할 수 있다. 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)은 서로 교차할 수 있다. 예를 들어, 구동부(120)는 이동체(110)를 광축(Z축)에 수직인 제1 방향(X 방향) 및/또는 제2 방향(Y 방향)으로 움직이게 할 수 있고, 이에 따라 흔들림을 보정할 수 있다. 또한 구동부(120)는 이동체(110)를 광축(Z축)을 회전축으로 하여 회전시킬 수 있다.
구동부(120)는 전원을 인가함에 따라 길이가 변화하는 와이어부를 포함한다. 와이어부는 복수의 와이어를 포함할 수 있고, 복수의 와이어는 각각 형상기억합금(Shape Memory Alloy)일 수 있다.
본 명세서에서, 이미지 센서(111)의 촬상면(111a)이 향하는 방향은 광축(Z축) 방향으로 지칭될 수 있다. 즉, 이동체(110)는 고정체(130)에 대해 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직일 수 있다.
본 명세서의 도면들에서 이동체(110)가 촬상면(111a)에 나란한 방향으로 움직인다는 것은 이동체(110)가 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직인다는 것으로 이해될 수 있다.
이동체(110)가 제1 방향(X 방향)으로 움직인다는 것은 이동체(110)가 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직인다는 것으로 이해될 수 있다.
그리고, 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)은 광축(Z축)에 수직하고 서로 교차하는 두개 방향의 예시로써, 본 명세서에서 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)은 광축(Z축)에 수직하고 서로 교차하는 두개 방향으로 이해될 수 있다.
일 실시 예에서, 고정체(130)와 이동체(110) 사이에 볼부재(B)가 배치된다.
고정체(130) 및 이동체(110)에는 각각 볼부재(B)를 적어도 일부 수용하는 제1 가이드홈(132)과 제2 가이드홈(114)이 구비될 수 있다. 예컨대, 고정체(130)와 이동체(110)가 광축(Z축) 방향으로 서로 마주보는 면에 제1 가이드홈(132)과 제2 가이드홈(114)이 형성될 수 있다.
볼부재(B)는 고정체(130)의 제1 가이드홈(132)과 이동체(110)의 제2 가이드홈(114) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 이동체(110)가 고정체(130) 내에서 이동될 때, 볼부재(B)에 의해 안내되어 이동체(110)가 보다 원활하게 이동될 수 있다.
제1 가이드홈(132)과 제2 가이드홈(114)은 모두 볼부재(B)의 구름방향을 구속하지 않는 형상일 수 있다. 예컨대, 제1 가이드홈(132)과 제2 가이드홈(114)은 볼부재(B)의 직경보다 큰 사이즈를 갖는 다각형 또는 원형의 형상을 가질 수 있다.
볼부재(B)는 적어도 3개의 볼을 포함하며, 제1 가이드홈(132)과 제2 가이드홈(114)은 각각 볼부재(B)에 포함된 볼의 개수와 대응되는 개수의 가이드홈을 포함한다.
볼부재(B), 제1 가이드홈(132) 및 제2 가이드홈(114)은 이동체(110)가 X-Y 평면에서 병진이동 및/또는 회전이동이 가능하도록 이동체(110)를 가이드하는 역할을 한다.
도 1을 참조하면, 볼부재(B)와 제1 가이드홈(132) 및 제2 가이드홈(114)은 모두 이동체(110)의 상부에 배치될 수 있다.
도 2 내지 4는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 센서 액추에이터의 개략적인 단면도이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 볼부재(B)와 제1 가이드홈(132) 및 제2 가이드홈(114)은 모두 이동체(110)의 하부에 배치될 수 있다.
그리고, 센서기판(112)과 이격된 위치에 적외선 차단필터(140)가 배치된다. 적외선 차단필터(140)는 스페이서(141)에 의해 센서기판(112)과의 사이에 간격을 두고 배치될 수 있다. 스페이서(141)는 촬상면(111a)의 둘레를 따라 연속하여 배치될 수 있다. 적외선 차단필터(140) 및 스페이서(141)에 의해 촬상면(111a)은 외부로부터 보호될 수 있다.
도 3을 참조하면, 이동체(110)는 지지기판(150)과 결합될 수 있다. 예컨대, 지지기판(150)은 센서기판(112)을 이동가능하게 지지할 수 있다.
지지기판(150)은 센서기판(112)이 안착되는 가동부(151) 및 고정체(130)에 고정되는 고정부(152)를 포함한다. 그리고, 지지기판(150)은 이동체(110)가 이동됨에 따라 탄성 변형되는 변형부(153)을 포함한다.
변형부(153)는 가동부(151)와 고정부(152)를 탄성 연결할 수 있다.
이동체(110)는 지지기판(150)의 가동부(151)와 함께 이동될 수 있고, 이동체(110)가 이동됨에 따라 변형부(153)는 유연하게 휘어질 수 있다.
도 4를 참조하면, 이동체(110)와 지지기판(150) 사이에 볼부재(B)가 배치된다.
이동체(110) 및 지지기판(150) 중 적어도 하나에는 볼부재(B)를 적어도 일부 수용하는 가이드홈(114)이 구비될 수 있다. 예컨대, 지지기판(150)과 광축(Z축) 방향으로 마주보는 이동체(110)의 일면에 가이드홈(114)이 형성될 수 있다.
도 4에는 이동체(110)에 가이드홈(114)이 형성되어 있으나, 이는 예시에 불과하며, 가이드홈은 지지기판(150)에도 형성될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 구동부가 고정체 및 이동체에 연결된 모습을 도시한 사시도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 제2 지지플레이트의 평면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 구동부가 제1 지지플레이트와 제2 지지플레이트에 연결된 모습을 도시한 사시도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 구동부의 일 부분이 제1 지지플레이트와 제2 지지플레이트에 고정된 모습을 도시한 사시도이다.
도 9a 내지 도 11b는 일 실시 예에 따른 구동부의 구동력 방향을 나타낸 개념도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 고정체(130)는 제1 고정판(131a), 제2 고정판(131b) 및 제1 지지플레이트(131c)를 포함할 수 있다.
제1 고정판(131a)과 제2 고정판(131b) 사이에 제1 지지플레이트(131c)가 배치될 수 있고, 제1 고정판(131a), 제2 고정판(131b) 및 제1 지지플레이트(131c)는 하우징(131)에 결합되는 구성일 수 있다.
제1 고정판(131a) 및 제2 고정판(131b)은 선택적 구성요소이며, 필요에 따라 제1 지지플레이트(131c)가 하우징(131)에 직접 결합되는 것도 가능하다.
이동체(110)는 제1 센서기판(112a), 제2 센서기판(112b) 및 제2 지지플레이트(112c)를 포함할 수 있다.
제1 센서기판(112a)과 제2 센서기판(112b) 사이에 제2 지지플레이트(112c)가 배치될 수 있고, 이미지 센서(111)는 제1 센서기판(112a) 또는 제2 센서기판(112b)에 배치될 수 있다.
제1 센서기판(112a) 및 제2 센서기판(112b) 중 어느 하나는 선택적 구성요소이며, 필요에 따라 이동체(110)가 제1 센서기판(112a)과 제2 지지플레이트(112c)만을 포함하거나, 제2 센서기판(112b)과 제2 지지플레이트(112c)만을 포함하는 것도 가능하다.
구동부(120)는 전원을 인가함에 따라 길이가 변화하는 복수의 와이어를 포함할 수 있다. 복수의 와이어는 각각 일단이 고정체(130)에 결합되고, 타단이 이동체(110)에 결합될 수 있다.
예컨대, 복수의 와이어는 각각 일단이 제1 지지플레이트(131c)에 결합되고, 타단이 제2 지지플레이트(112c)에 결합될 수 있다.
제1 지지플레이트(131c)와 제2 지지플레이트(112c)에는 각각 복수의 와이어에 전원을 공급하기 위한 기판(131d)이 결합될 수 있다. 예컨대, 도 8을 참조하면, 제1 지지플레이트(131c)에는 기판(131d)이 결합되고, 복수의 와이어의 일단은 기판(131d)에 고정될 수 있다. 도 8에 도시되어 있지는 않으나 제2 지지플레이트(112c)에도 복수의 와이어에 전원을 공급하기 위한 기판이 결합될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 지지플레이트(112c)는 본체부(112d), 지지부(112e) 및 탄성부(112f)를 포함할 수 있다. 본체부(112d)는 이미지 센서(111)의 주위를 둘러싸는 판 형상일 수 있으며, 지지부(112e)는 본체부(112d)에서 돌출된 형상일 수 있다. 지지부(112e)에는 복수의 와이어가 고정될 수 있다. 본체부(112d)와 지지부(112e)는 탄성부(112f)에 의해 연결될 수 있다. 탄성부(112f)는 복수의 와이어의 길이 변화에 따라 휘어질 수 있는 형상을 가질 수 있다.
각 와이어의 일단 및 타단 중 어느 하나는 탄성부(112f)를 통해 이동체(110)와 연결될 수 있다.
본 실시예에서는, 탄성부(112f)가 이동체(110)의 일 구성일 수 있으나, 이는 예시이며 탄성부(112f)가 제1 지지플레이트(131c)에 형성되어 고정체(130)의 일 구성으로 제공되는 것도 가능하다.
도 9a 내지 도 11b를 참조하면, 구동부(120)는 제1 와이어부(121), 제2 와이어부(122), 제3 와이어부(123) 및 제4 와이어부(124)를 포함한다.
제1 와이어부(121) 내지 제4 와이어부(124)는 각각 전원을 인가함에 따라 길이가 변화하는 복수의 와이어를 포함한다. 예컨대, 제1 와이어부(121) 내지 제4 와이어부(124)는 각각 2개의 와이어를 포함한다. 와이어는 형상기억합금(Shape Memory Alloy)일 수 있다.
제1 와이어부(121) 내지 제4 와이어부(124)는 각각 일단이 고정체(130)에 고정되고, 타단이 이동체(110)에 고정된다. 그리고, 각 와이어부의 타단은 탄성부(112f)에 의해 이동체(110)와 연결될 수 있다.
따라서, 각 와이어부의 길이 변화에 의해 이동체(110)가 고정체(130)에 대하여 상대 이동될 수 있다.
제1 와이어부(121)와 제2 와이어부(122)는 각각 이동체(110)를 촬상면(111a)에 나란한 제1 방향(X 방향)으로 이동시키도록 구동력을 제공한다. 여기서, 제1 와이어부(121)에 의한 이동체(110)의 이동방향과, 제2 와이어부(122)에 의한 이동체(110)의 이동방향은 서로 반대이다. 예컨대, 제1 와이어부(121)에 의해 이동체(110)는 +X 방향으로 이동될 수 있고, 제2 와이어부(122)에 의해 이동체는 -X 방향으로 이동될 수 있다.
제3 와이어부(123)와 제4 와이어부(124)는 각각 이동체(110)를 촬상면(111a)에 나란한 제2 방향(Y 방향)으로 이동시키도록 구동력을 제공한다. 여기서, 제3 와이어부(123)에 의한 이동체(110)의 이동방향과, 제4 와이어부(124)에 의한 이동체(110)의 이동방향은 서로 반대이다. 예컨대, 제3 와이어부(123)에 의해 이동체(110)는 +Y 방향으로 이동될 수 있고, 제4 와이어부(124)에 의해 이동체(110)는 -Y 방향으로 이동될 수 있다.
제1 와이어부(121) 내지 제4 와이어부(124)는 각각 2개의 와이어를 포함한다. 그리고 각 와이어의 일단은 고정체(130)에 연결되고, 각 와이어의 타단은 이동체(110)에 연결된다.
제1 와이어부(121)의 2개의 와이어는 제2 방향(Y 방향)으로 이격되게 배치된다. 그리고, 광축(Z축) 방향에서 바라볼 때 제1 와이어부(121)의 2개의 와이어는 제1 방향(X 방향)으로 길이를 갖는 형상이다. 예컨대, 제1 와이어부(121)의 2개의 와이어는 일단에서 타단을 향하여 +X 방향으로 연장되며, 제1 와이어부(121)의 2개의 와이어의 타단은 탄성부(112f)를 통해 이동체와 연결된다.
제2 와이어부(122)의 2개의 와이어는 제2 방향(Y 방향)으로 이격되게 배치된다. 그리고, 광축(Z축) 방향에서 바라볼 때 제2 와이어부(122)의 2개의 와이어는 제1 방향(X 방향)으로 길이를 갖는 형상이다. 예컨대, 제2 와이어부(122)의 2개의 와이어는 일단에서 타단을 향하여 -X 방향으로 연장되며, 제2 와이어부(122)의 2개의 와이어의 타단은 탄성부(112f)를 통해 이동체(110)와 연결된다.
따라서, 제1 와이어부(121)와 제2 와이어부(122)는 제2 방향(Y 방향)에서 바라볼 때 X 형태로 교차하게 배치된다.
제3 와이어부(123)의 2개의 와이어는 제1 방향(X 방향)으로 이격되게 배치된다. 그리고, 광축(Z축) 방향에서 바라볼 때 제3 와이어부(123)의 2개의 와이어는 제2 방향(Y 방향)으로 길이를 갖는 형상이다. 예컨대, 제3 와이어부(123)의 2개의 와이어는 일단에서 타단을 향하여 +Y 방향으로 연장되며, 제3 와이어부(123)의 2개의 와이어의 타단은 탄성부(112f)를 통해 이동체(110)와 연결된다.
제4 와이어부(124)의 2개의 와이어는 제1 방향(X 방향)으로 이격되게 배치된다. 그리고, 광축(Z축) 방향에서 바라볼 때 제4 와이어부(124)의 2개의 와이어는 제2 방향(Y 방향)으로 길이를 갖는 형상이다. 예컨대, 제4 와이어부(124)의 2개의 와이어는 일단에서 타단을 향하여 -Y 방향으로 연장되며, 제4 와이어부(124)의 2개의 와이어의 타단은 탄성부(112f)를 통해 이동체(110)와 연결된다.
따라서, 제3 와이어부(123)와 제4 와이어부(124)는 제1 방향(X 방향)에서 바라볼 때 X 형태로 교차하게 배치된다.
도 9a를 참조하면, 제1 와이어부(121)에 전원이 인가되면 제1 와이어부(121)는 수축된다. 따라서, 제1 와이어부(121)의 길이변화에 의해 이동체(110)가 화살표 방향으로 당겨지고, 이에 따라 이동체(110)가 +X 방향으로 이동될 수 있다.
이때, 제2 와이어부(122) 내지 제4 와이어부(124)의 각 타단과 연결된 탄성부(112f)는 탄성 변형된다.
도 9b를 참조하면, 제2 와이어부(122)에 전원이 인가되면 제2 와이어부(122)는 수축된다. 따라서, 제2 와이어부(122)의 길이변화에 의해 이동체(110)가 화살표 방향으로 당겨지고, 이에 따라 이동체(110)가 -X 방향으로 이동될 수 있다.
이때, 제1 와이어부(121), 제3 와이어부(123) 및 제4 와이어부(124)의 각 타단과 연결된 탄성부(112f)는 탄성 변형된다.
도 10a를 참조하면, 제3 와이어부(123)에 전원이 인가되면 제3 와이어부(123)는 수축된다. 따라서, 제3 와이어부(123)의 길이변화에 의해 이동체(110)가 화살표 방향으로 당겨지고, 이에 따라 이동체(110)가 +Y 방향으로 이동될 수 있다.
이때, 제1 와이어부(121), 제2 와이어부(122) 및 제4 와이어부(124)의 각 타단과 연결된 탄성부(112f)는 탄성 변형된다.
도 10b를 참조하면, 제4 와이어부(124)에 전원이 인가되면 제4 와이어부(124)는 수축된다. 따라서, 제4 와이어부(124)의 길이변화에 의해 이동체(110)가 화살표 방향으로 당겨지고, 이에 따라 이동체(110)가 -Y 방향으로 이동될 수 있다.
이때, 제1 와이어부(121) 내지 제3 와이어부(123)의 각 타단과 연결된 탄성부(112f)는 탄성 변형된다.
한편, 서로 반대방향으로 구동력을 발생시키는 적어도 2개의 와이어들에 의해 이동체(110)는 광축(Z축)을 기준으로 회전될 수 있다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 각 와이어부에 포함된 2개의 와이어 중 1개의 와이어(따라서, 총 4개의 와이어)에 전원을 인가하여 이동체(110)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킬 수 있다.
도 11a 및 도 11b에는 총 4개의 와이어로 이동체(110)를 회전시키는 예가 도시되어 있으나, 이는 예시에 불과하며, 서로 반대방향으로 구동력을 발생시키는 적어도 2개의 와이어들에 의해 이동체(110)가 회전될 수 있다.
도 12a 내지 도 14b는 다른 실시 예에 따른 구동부의 구동력 방향을 나타낸 개념도이다.
도 12a 내지 도 14b를 참조하면, 구동부(120)는 제1 와이어부(121), 제2 와이어부(122), 제3 와이어부(123), 제4 와이어부(124), 제5 와이어부(125) 및 제6 와이어부(126)를 포함한다.
제1 와이어부(121) 내지 제6 와이어부(126)는 각각 전원을 인가함에 따라 길이가 변화하는 하나의 와이어를 포함한다. 와이어는 형상기억합금(Shape Memory Alloy)일 수 있다.
제1 와이어부(121) 내지 제6 와이어부(126)는 각각 일단이 고정체(130)에 고정되고, 타단이 이동체(110)에 고정된다. 그리고, 각 와이어부의 타단은 탄성부(112f)에 의해 이동체(110)와 연결될 수 있다.
따라서, 각 와이어부의 길이 변화에 의해 이동체(110)가 고정체(130)에 대하여 상대 이동될 수 있다.
제1 와이어부(121)와 제2 와이어부(122)는 각각 이동체(110)를 촬상면(111a)에 나란한 제1 방향(X 방향)으로 이동시키도록 구동력을 제공한다. 여기서, 제1 와이어부(121)에 의한 이동체(110)의 이동방향과, 제2 와이어부(122)에 의한 이동체(110)의 이동방향은 서로 반대이다. 예컨대, 제1 와이어부(121)에 의해 이동체(110)는 +X 방향으로 이동될 수 있고, 제2 와이어부(122)에 의해 이동체(110)는 -X 방향으로 이동될 수 있다.
제3 와이어부(123)와 제4 와이어부(124)는 각각 이동체(110)를 촬상면(111a)에 나란한 제2 방향(Y 방향)으로 이동시키도록 구동력을 제공한다. 여기서, 제3 와이어부(123)에 의한 이동체(110)의 이동방향과, 제4 와이어부(124)에 의한 이동체(110)의 이동방향은 서로 반대이다. 예컨대, 제3 와이어부(123)에 의해 이동체(110)는 +Y 방향으로 이동될 수 있고, 제4 와이어부(124)에 의해 이동체(110)는 -Y 방향으로 이동될 수 있다.
제1 와이어부(121)는 광축(Z축) 방향에서 바라볼 때 제1 방향(X 방향)으로 길이를 갖는 형상이다. 예컨대, 제1 와이어부(121)는 일단에서 타단을 향하여 +X 방향으로 연장되며, 제1 와이어부(121)의 타단은 탄성부(112f)를 통해 이동체(110)와 연결된다.
제2 와이어부(122)는 광축(Z축) 방향에서 바라볼 때 제1 방향(X 방향)으로 길이를 갖는 형상이다. 예컨대, 제2 와이어부(122)는 일단에서 타단을 향하여 -X 방향으로 연장되며, 제2 와이어부(122)의 타단은 탄성부(112f)를 통해 이동체(110)와 연결된다.
따라서, 제1 와이어부(121)와 제2 와이어부(122)는 제2 방향(Y 방향)에서 바라볼 때 X 형태로 교차하게 배치된다.
제3 와이어부(123)는 광축(Z축) 방향에서 바라볼 때 제2 방향(Y 방향)으로 길이를 갖는 형상이다. 예컨대, 제3 와이어부(123)는 일단에서 타단을 향하여 +Y 방향으로 연장되며, 제3 와이어부(123)의 타단은 탄성부(112f)를 통해 이동체(110)와 연결된다.
제4 와이어부(124)는 광축(Z축) 방향에서 바라볼 때 제2 방향(Y 방향)으로 길이를 갖는 형상이다. 예컨대, 제4 와이어부(124)는 일단에서 타단을 향하여 -Y 방향으로 연장되며, 제4 와이어부(124)의 타단은 탄성부(112f)를 통해 이동체(110)와 연결된다.
따라서, 제3 와이어부(123)와 제4 와이어부(124)는 제1 방향(X 방향)에서 바라볼 때 X 형태로 교차하게 배치된다.
제1 와이어부(121) 내지 제4 와이어부(124)는 각각 촬상면(111a)의 중심을 가로지르도록 배치된다. 따라서, 제1 와이어부(121) 내지 제4 와이어부(124)는 이미지 센서(111)의 하부측 공간에 배치되는 것이 바람직하다.
도 12a를 참조하면, 제1 와이어부(121)에 전원이 인가되면 제1 와이어부(121)는 수축된다. 따라서, 제1 와이어부(121)의 길이변화에 의해 이동체(110)가 화살표 방향으로 당겨지고, 이에 따라 이동체(110)가 +X 방향으로 이동될 수 있다.
이때, 제2 와이어부(122) 내지 제6 와이어부(126)의 각 타단과 연결된 탄성부(112f)는 탄성 변형된다.
도 12b를 참조하면, 제2 와이어부(122)에 전원이 인가되면 제2 와이어부(122)는 수축된다. 따라서, 제2 와이어부(122)의 길이변화에 의해 이동체(110)가 화살표 방향으로 당겨지고, 이에 따라 이동체(110)가 -X 방향으로 이동될 수 있다.
이때, 제1 와이어부(121), 제3 와이어부(123) 내지 제6 와이어부(126)의 각 타단과 연결된 탄성부(112f)는 탄성 변형된다.
도 13a를 참조하면, 제3 와이어부(123)에 전원이 인가되면 제3 와이어부(123)는 수축된다. 따라서, 제3 와이어부(123)의 길이변화에 의해 이동체(110)가 화살표 방향으로 당겨지고, 이에 따라 이동체(110)가 +Y 방향으로 이동될 수 있다.
이때, 제1 와이어부(121), 제2 와이어부(122), 제4 와이어부(124) 내지 제6 와이어부(126)의 각 타단과 연결된 탄성부(112f)는 탄성 변형된다.
도 13b를 참조하면, 제4 와이어부(124)에 전원이 인가되면 제4 와이어부(124)는 수축된다. 따라서, 제4 와이어부(124)의 길이변화에 의해 이동체(110)가 화살표 방향으로 당겨지고, 이에 따라 이동체(110)가 -Y 방향으로 이동될 수 있다.
이때, 제1 와이어부(121) 내지 제3 와이어부(123), 제5 와이어부(125), 제6 와이어부(126)의 각 타단과 연결된 탄성부(112f)는 탄성 변형된다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 제5 와이어부(125) 및 제6 와이어부(126)에 의해 이동체(110)가 회전될 수 있다. 예컨대, 제5 와이어부(125)에 의해 이동체(110)는 반시계방향으로 회전될 수 있고, 제6 와이어부(126)에 의해 이동체(110)는 시계방향으로 회전될 수 있다.
제5 와이어부(125)와 제6 와이어부(126)는 각각 광축(Z축) 방향에서 바라볼 때 제1 방향(X 방향)으로 길이를 갖는 형상이다. 예컨대, 제5 와이어부(125)와 제6 와이어부(126)는 각각 일단에서 타단을 향하여 +X 방향으로 연장되며, 제5 와이어부(125)와 제6 와이어부(126)의 타단은 탄성부(112f)를 통해 이동체(110)와 연결된다. 다만, 제5 와이어부(125)와 제6 와이어부(126)가 각각 일단에서 타단을 향하여 -X 방향으로 연장되는 형태도 가능하다.
제5 와이어부(125)와 제6 와이어부(126)는 촬상면(111a)에 나란한 방향으로 이격 배치될 수 있다. 도 14a 및 도 14b에서는 제5 와이어부(125)와 제6 와이어부(126)가 제2 방향(Y 방향)으로 이격 배치되는 예가 도시되어 있으나, 이는 예시에 불과하며 제5 와이어부(125)와 제6 와이어부(126)가 제1 방향(X 방향)으로 이격 배치되는 것도 가능하다.
다만, 이미지 센서(111)는 직사각 형태이므로, 제5 와이어부(125)와 제6 와이어부(126)는 각각 이미지 센서(111)의 단변을 따라 길이를 갖고, 이미지 센서(111)의 장변을 따라 이격 배치되는 형태를 갖는 것이 보다 바람직하다.
도 15는 위치감지부의 개략적인 구성을 도시한 도면이며, 도 16은 일 실시 예에 따른 위치감지부의 센싱요크부와 센싱코일을 나타낸 도면이다.
도 1, 도 15 및 도 16을 참조하면, 일 실시 예에 따른 센서 액추에이터(100)는 위치감지부(160)를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 이미지 센서(111)가 제1 방향(X 방향)으로 이동될 때 위치감지부(160)에 의해 이미지 센서(111)의 위치를 감지할 수 있고, 이미지 센서(111)가 제2 방향(Y 방향)으로 이동될 때 위치감지부(160)에 의해 이미지 센서(111)의 위치를 감지할 수 있다.
위치감지부(160)는 제1 위치센서(170) 및 제2 위치센서(180)를 포함한다. 제1 위치센서(170)는 이미지 센서(111)의 제1 방향(X 방향)으로의 위치를 검출하는데 이용될 수 있고, 제2 위치센서(180)는 이미지 센서(111)의 제2 방향(Y 방향)으로의 위치를 검출하는데 이용될 수 있다.
제1 위치센서(170)는 제1 센싱코일(172) 및 제1 센싱요크부(171)를 포함한다. 제1 센싱코일(172)과 제1 센싱요크부(171) 중 어느 하나는 이동체(110)에 배치되고, 나머지 하나는 고정체(130)에 배치된다. 일 실시 예에서, 제1 센싱요크부(171)는 하우징(131)에 배치되고, 제1 센싱코일(172)은 센서기판(112)에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 센싱코일(172)은 이미지 센서(111)와 함께 이동되는 이동부재일 수 있다.
제1 센싱코일(172)과 제1 센싱요크부(171)는 광축(Z축) 방향으로 마주보게 배치될 수 있다.
제1 센싱요크부(171)는 서로 이격 배치된 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)를 포함할 수 있다.
제2 위치센서(180)는 제2 센싱코일(182) 및 제2 센싱요크부(181)를 포함한다. 제2 센싱코일(182)과 제2 센싱요크부(181) 중 어느 하나는 이동체(110)에 배치되고, 나머지 하나는 고정체(130)에 배치된다. 일 실시 예에서, 제2 센싱요크부(181)는 하우징(131)에 배치되고, 제2 센싱코일(182)은 센서기판(112)에 배치될 수 있다. 따라서, 제2 센싱요크부(181)는 이미지 센서(111)와 함께 이동되는 이동부재일 수 있다.
제2 센싱코일(182)과 제2 센싱요크부(181)는 광축(Z축) 방향으로 마주보게 배치될 수 있다.
제2 센싱요크부(181)는 서로 이격 배치된 제3 센싱요크(181a) 및 제4 센싱요크(181b)를 포함할 수 있다.
제1 위치센서(170)와 제2 위치센서(180)의 구성 및 센싱방법은 동일하므로, 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 위치센서(170)에 대하여만 설명한다.
제1 센싱코일(172)의 인덕턴스는 마주보는 제1 센싱요크부(171)의 위치 변화에 따라 변경될 수 있다.
구체적으로, 제1 센싱코일(172)과 제1 센싱요크부(171)의 상대적인 위치가 변경되는 경우, 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스에 영향을 미치는 제1 센싱요크부(171)의 와전류(eddy current)의 크기가 변화하고, 와전류에 따른 자기장의 세기가 변화하며, 이에 따라 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스가 변경될 수 있다.
제1 센싱요크부(171)는 도전체 또는 자성체일 수 있다.
센서 액추에이터(100)는 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스의 변화로부터 이미지 센서(111)의 변위를 판단할 수 있다. 일 예로, 센서 액추에이터(100)는 적어도 하나의 커패시터를 추가적으로 구비할 수 있고, 적어도 하나의 커패시터와 제1 센싱코일(172)은 소정의 발진 회로를 형성할 수 있다.
일 예로, 적어도 하나의 커패시터는 제1 센싱코일(172)의 개수에 대응되게 마련되어, 하나의 커패시터와 하나의 제1 센싱코일(172)은 소정의 LC 발진기와 같은 형태로 구성될 수 있고, 이외에도 적어도 하나의 커패시터와 제1 센싱코일(172)은 널리 알려진 콜피츠 발진기와 같은 형태로 구성될 수 있다.
센서 액추에이터(100)는 발진 회로에서 생성되는 발진 신호의 주파수 변화로부터 이미지 센서(111)의 변위를 판단할 수 있다. 구체적으로, 발진 회로를 형성하는 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스가 변경되는 경우, 발진 회로에서 생성되는 발진 신호의 주파수가 변경되므로 주파수의 변화에 기초하여 이미지 센서(111)의 변위 검출이 가능할 수 있다.
도 16을 참조하면, 제1 센싱요크부(171)는 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 센싱요크부(171)는 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)가 배치되는 지지부재(171c)를 더 포함할 수 있다. 지지부재(171c)는 하우징(131)에 부착될 수 있다.
지지부재(171c)에 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)를 부착하거나, 인서트 사출 방식으로 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)가 지지부재(171c)에 일체화되도록 제조할 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 센싱요크부(171)는 지지부재(171c)를 포함하지 않을 수 있고, 이 경우 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)는 하우징(131)에 직접 부착되거나, 인서트 사출 방식으로 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)가 하우징(131)에 일체화되도록 제조할 수 있다.
제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)는 제2 방향(Y 방향) 방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 각 센싱요크는 제1 센싱코일(172)의 일 부분과 마주보도록 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)는 각각 제1 센싱코일(172)과 광축(Z축) 방향으로 마주보도록 배치될 수 있다.
제1 센싱요크(171a)와 마주보는 제1 센싱코일(172)의 일 부분에 흐르는 전류의 방향은 제2 센싱요크(171b)와 마주보는 제1 센싱코일(172)의 일 부분에 흐르는 전류의 방향과 다를 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 센싱요크(171a)와 마주보는 제1 센싱코일(172)의 일 부분에 흐르는 전류의 방향은 제2 센싱요크(171b)와 마주보는 제1 센싱코일(172)의 일 부분에 흐르는 전류의 방향과 반대 방향일 수 있다.
제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)가 제2 방향(Y 방향)으로 이격된 거리는, 제1 센싱코일(172)의 제2 방향(Y 방향)으로의 양 끝단 사이의 거리보다 짧을 수 있다.
제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각은 이미지 센서(111)가 이동되는 방향(예: X 방향)의 좌표에 따라 달라지는 폭을 가질 수 있다.
제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)는 각각 와전류에 기인한 자속(magnetic flux)을 출력할 수 있다. 와전류의 크기와 자속의 크기는 서로 종속적일 수 있다.
제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각에 형성될 수 있는 와전류의 크기는 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)와, 제1 센싱코일(172)이 마주보는 부분의 폭에 종속적일 수 있다.
예컨대, 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)의 관점에서 제1 센싱코일(172)이 제1 방향(X 방향)으로 움직일 수 있으므로, 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각에 형성될 수 있는 와전류의 크기는 제1 센싱코일(172)의 제1 방향(X 방향)의 상대적 움직임에 종속적일 수 있다.
제1 센싱코일(172)의 인덕턴스는 상기 자속에 기인한 상호 인덕턴스와 제1 센싱코일(172)의 셀프(self) 인덕턴스의 합 또는 차일 수 있으므로, 상기 와전류에 기인한 자속의 크기에 따라 달라질 수 있다. 이미지 센서(111)의 위치는 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스에 기반하여 감지될 수 있다.
이미지 센서(111)의 움직임 변위에 따른 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각의 와전류의 크기 변화가 선형적일수록, 이미지 센서(111)의 위치는 더욱 정밀하게 감지될 수 있다.
제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)는 각각 이미지 센서(111)가 이동되는 방향(예: X 방향)을 따라 폭이 반복적으로 증감하는 형상을 가질 수 있다. 폭은 제2 방향(Y 방향) 방향으로의 폭을 의미한다.
예컨대, 제1 센싱요크(171a)는 폭이 제1 방향(X 방향)을 따라 감소-증가-감소-증가가 반복되는 형상일 수 있다. 제2 센싱요크(171b)는 폭이 제1 방향(X 방향)을 따라 감소-증가-감소-증가-감소가 반복되는 형상일 수 있다.
제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)는 각각 폭이 일 방향을 따라 증감하는 형상을 가질 수 있고, 제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)는 폭이 증감되는 위치가 다른 형상을 가질 수 있다.
제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)는 각각 복수의 최소폭 및 복수의 최대폭을 가질 수 있다.
각 센싱요크의 폭을 정의하는 경계선은 정현파(sinusoidal wave) 형태를 가질 수 있다.
제1 센싱코일(172)의 권선두께는 각 센싱요크의 최소폭보다 크고, 각 센싱요크의 최대폭보다 작을 수 있다.
제1 센싱요크(171a)가 최소폭을 갖는 위치와 제2 센싱요크(171b)가 최소폭을 갖는 위치는 상이하다. 그리고, 제1 센싱요크(171a)가 최대폭을 갖는 위치와 제2 센싱요크(171b)가 최대폭을 갖는 위치는 상이하다.
따라서, 제1 센싱요크(171a)의 최대폭(제2 방향(Y 방향)으로의 최대폭)에 대응되는 이미지 센서(111)의 일 방향(예: X 방향) 좌표와 제2 센싱요크(171b)의 최대폭(제2 방향(Y 방향)으로의 최대폭)에 대응되는 이미지 센서(111)의 일 방향(예: X 방향) 좌표가 서로 다르다.
예를 들어, 제1 센싱요크(171a)의 최소폭(W1)에 대응되는 이미지 센서(111)의 X 방향 좌표와, 제2 센싱요크(171b)의 최소폭에 대응되는 X 방향 좌표는 서로 다를 수 있으며, 제1 센싱요크(171a)의 최대폭(W2)에 대응되는 X 방향 좌표와, 제2 센싱요크(171b)의 최대폭에 대응되는 X 방향 좌표는 서로 다르다.
이에 따라, 제1 센싱코일(172)의 상대적 움직임에 따른 제1 센싱요크(171a)의 와전류의 크기 변화 패턴(pattern)에서 제1 센싱요크(171a)의 일 방향 변위에 따른 영향과, 제1 센싱코일(172)의 상대적 움직임에 따른 제2 센싱요크(171b)의 와전류의 크기 변화 패턴에서 제2 센싱요크(171b)의 일 방향 변위에 따른 영향은 서로 상호보완적일 수 있다.
따라서, 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스는 제1 센싱요크(171a)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인과 제2 센싱요크(171b)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인의 통합에 따라 더욱 안정적으로 변할 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 액추에이터(100)는 이미지 센서(111)의 움직임을 더욱 안정적 및/또는 정확하게 검출할 수 있고, 선형적 및/또는 효율적으로 검출할 수 있다.
제1 센싱요크(171a)의 제1 방향(X 방향) 길이는 제1 센싱요크(171a)의 폭의 주기의 1주기 이상일 수 있고, 제2 센싱요크(171b)의 제1 방향(X 방향) 길이는 제2 센싱요크(171b)의 폭의 주기의 1주기 이상일 수 있다.
제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각의 폭은 1주기마다 반복될 수 있다. 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각의 폭의 주기의 제1 방향(X 방향) 길이는 이미지 센서(111)의 움직임 감지 범위에 따라 달라질 수 있다.
제1 센싱요크(171a)의 최대폭에 대응되는 이미지 센서(111)의 일 방향(예: X 방향) 좌표와 제2 센싱요크(171b)의 최대폭에 대응되는 이미지 센서(111)의 일 방향(예: X 방향) 좌표 간의 차이로 인해, 각 센싱요크의 이동에 따른 제1 센싱코일(172)의 출력값은 90도 위상차를 갖는 정현파일 수 있다.
이에 따라, 90도 위상차가 나는 정현파의 출력을 아크탄젠트(arctangent) 처리한 출력값은 이미지 센서(111)의 움직임에 대해 선형적일 수 있다.
제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각은 구리, 은, 금, 알루미늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구리, 은, 금, 알루미늄은 상대적으로 높은 전도도를 가지므로, 제1 센싱코일(172)의 자속에 따라 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)에서 형성되는 와전류의 전반적인 크기는 커질 수 있으며, 이미지 센서(111)의 움직임 감지 감도는 더욱 향상될 수 있다.
설계에 따라, 제1 센싱코일(172)은 제1 센싱요크(171a)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인과 제2 센싱요크(171b)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인이 각각 적용되는 복수의 센싱코일로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)는 서로 다른 센싱코일과 마주보게 배치될 수 있다.
복수의 센싱코일 각각의 인덕턴스가 이미지 센서(111)의 움직임의 정보의 생성에 함께 사용됨으로써, 제1 센싱요크(171a)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인과 제2 센싱요크(171b)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인은 통합적으로 사용될 수 있고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 액추에이터(100)는 이미지 센서(111)의 움직임을 더욱 선형적으로 감지할 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 일 실시 예에 따른 위치감지부에서 이미지 센서의 움직임에 따른 제1 센싱요크부와 제1 센싱코일 간의 위치관계 변화를 나타낸 도면이다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 제1 센싱요크부(171)는 이미지 센서(111)의 이동 방향을 따라 폭이 변화하므로, 이미지 센서(111)가 움직임에 따라 제1 센싱요크부(171)와 제1 센싱코일(172)이 광축(Z축) 방향으로 오버랩되는 영역에 변화가 생긴다.
제1 센싱코일(172)과 광축(Z축) 방향으로 오버랩되는 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)의 부분의 폭은, 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)의 제1 방향(X 방향) 움직임에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스는 이미지 센서(111)의 제1 방향(X 방향) 움직임에 따라 달라질 수 있으며, 이미지 센서(111)의 제1 방향(X 방향) 움직임이 감지될 수 있다.
도 18은 이미지 센서의 일 방향 움직임에 따른 제1 센싱코일의 인덕턴스를 나타낸 그래프이다.
도 18을 참조하면, 제1 센싱요크(171a)의 폭의 주기는 360도 위상에 대응될 수 있다.
제1 센싱코일(172)의 특정영역(예컨대, 제1 센싱코일(172)의 중심)과 제1 센싱요크(171a)의 최소폭이 오버랩되는 경우, 제1 센싱코일(172)의 정규화 인덕턴스는 최대값을 가질 수 있다.
제1 센싱코일(172)의 특정영역(예컨대, 제1 센싱코일(172)의 중심)과 제1 센싱요크(171a)의 최대폭이 오버랩되는 경우, 제1 센싱코일(172)의 정규화 인덕턴스는 최소값을 가질 수 있다.
여기서, 정규화는 인덕턴스에 특정 가중치가 적용된 값일 수 있다.
도 19a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 액추에이터의 제1 센싱요크 및 제2 센싱요크에 각각 대응되는 제1 센싱코일의 복수의 인덕턴스를 나타낸 그래프이다.
도 19a를 참조하면, 제1 센싱요크(171a)에 대응되는 제1 센싱코일(172)의 제1 인덕턴스(L1)와 제2 센싱요크(171b)에 대응되는 제1 센싱코일(172)의 제2 인덕턴스(L2) 간의 위상차는 90도일 수 있다. 여기서, 인덕턴스는 정규화 인덕턴스에서 평균값이 0이 되도록 특정 값이 감산된 값일 수 있다.
도 19b는 도 19a에 도시된 복수의 인덕턴스의 아크탄젠트(arctanent) 처리 값을 나타낸 그래프이다.
도 19b를 참조하면, 아크탄젠트(arctanent) 처리 값은 위상의 변화에 대해 선형적으로 변할 수 있다.
제1 인덕턴스(L1) 및 제2 인덕턴스(L2)가 서로 90도의 위상차를 이룰 경우, 제1 인덕턴스(L1) 및 제2 인덕턴스(L2) 중 하나는 {sin(위상)}에 대응되고 다른 하나는 {cos(위상)}에 대응될 수 있다.
삼각함수 모델에서, 원점부터 원(circle)의 일 지점을 향하는 각도는 센싱요크의 1주기의 위상에 대응될 수 있으며, 원점부터 원의 일 지점까지의 거리는 r이고, 원점부터 원의 일 지점까지의 X 방향 벡터값과 Y 방향 벡터값은 각각 X 및 Y일 수 있다.
{sin(위상)}는 (y/r)이고, {cos(위상)}는 (x/r)이다. {tan(위상)}는 (y/x)이고, {sin(위상)}/{cos(위상)}이며, (제2 인덕턴스)/(제1 인덕턴스)이다.
따라서, arctan{(제2 인덕턴스)/(제1 인덕턴스)}는 변위 식별층의 1주기의 위상에 대응될 수 있으며, arctan 처리 값일 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 렌즈모듈(200), 하우징(300) 및 센서 액추에이터(100)를 포함한다.
렌즈모듈(200)에는 피사체를 촬상하는 적어도 하나의 렌즈가 수용될 수 있다. 복수의 렌즈가 배치될 경우 복수의 렌즈는 광축(Z축)을 따라 렌즈모듈(200)의 내부에 장착된다.
렌즈모듈(200)은 중공의 원통 형상일 수 있다.
다른 실시예로, 렌즈모듈(200)은 렌즈배럴과 렌즈홀더를 포함할 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 렌즈는 렌즈배럴에 수용되고, 렌즈배럴은 렌즈홀더에 결합된다.
렌즈모듈(200)은 하우징(300)에 수용된다. 그리고, 하우징(300)은 센서 액추에이터(100)의 하우징(131)과 결합될 수 있다.
센서 액추에이터(100)는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 액추에이터(100)일 수 있다.
센서 액추에이터(100)에는 이미지 센서(111)가 배치되며, 이미지 센서(111)는 구동부(120)에 의해 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동될 수 있고, 광축(Z축)을 회전축으로 하여 회전될 수 있다.
따라서, 이미지 센서(111)의 이동에 의해 흔들림 보정 기능이 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 렌즈모듈(200)이 아닌 이미지 센서(111)를 이동시켜 흔들림 보정을 수행할 수 있다. 상대적으로 가벼운 이미지 센서(111)를 이동시키므로, 보다 작은 구동력으로 이미지 센서(111)를 이동시킬 수 있다. 따라서, 카메라 모듈을 소형화시킬 수 있다.
그리고, 렌즈모듈(200)은 하우징(300)에 대해 광축(Z축) 방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 렌즈모듈(200)의 광축(Z축) 방향으로의 이동에 의해 초점을 조정할 수 있다.
초점 조정용 구동부는 광축(Z축) 방향으로 구동력을 발생시키는 마그네트(210) 및 코일(230)을 포함하며, 마그네트(210)는 렌즈모듈(200)에 부착될 수 있고, 코일(230)은 마그네트(210)와 마주보도록 하우징(300)에 장착될 수 있다. 하우징(300)에는 코일(230)에 전원을 인가하기 위한 기판이 배치될 수 있다. 코일(230)은 기판의 일면에 배치된다.
코일(230)에 전원이 인가되면, 마그네트(210)와 코일(230) 사이의 전자기력에 의하여 렌즈모듈(200)을 광축(Z축) 방향으로 이동시킬 수 있다.
렌즈모듈(200)이 이동될 때, 렌즈모듈(200)과 하우징(300) 사이의 마찰을 저감하도록 렌즈모듈(200)과 하우징(300) 사이에 볼 부재(B)가 배치된다. 볼 부재(B)는 복수의 볼을 포함할 수 있다.
렌즈모듈(200)과 하우징(300)이 서로 광축(Z축)에 수직한 방향으로 마주보는 면 중 적어도 하나에는 볼 부재(B)를 수용하는 가이드홈부가 형성된다.
볼 부재(B)는 가이드홈부에 수용되어 렌즈모듈(200)과 하우징(300) 사이에 끼워진다.
요크는 마그네트(210)와 광축(Z축)에 수직한 방향으로 마주보도록 배치된다. 일 예로, 요크는 기판의 타면에 배치된다. 따라서, 요크는 코일(230)을 사이에 두고 마그네트(210)와 마주보도록 배치된다.
요크와 마그네트(210) 사이에는 광축(Z축)에 수직한 방향으로 인력이 작용한다.
따라서, 요크와 마그네트(210) 사이의 인력에 의해 볼 부재(B)는 렌즈모듈(200) 및 하우징(300)과 접촉 상태를 유지할 수 있다.
그리고, 기판에는 마그네트(210)와 마주보는 위치센서가 배치될 수 있다.
도 20에서는 볼 부재(B)가 마그네트(210)의 반대편에 배치되어 있으나, 이는 볼 부재(B)의 도시를 위한 것이고, 볼 부재(B)는 마그네트(210)와 요크 사이의 인력에 의해 렌즈모듈(200) 및 하우징(300)과 접촉 상태를 유지할 수 있는 위치에 배치될 수 있다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 21을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈(20)은 하우징(300), 반사모듈(R), 렌즈모듈(200) 및 센서 액추에이터(100)를 포함한다.
본 실시예에서, 렌즈모듈(200)의 광축(Z축)은 휴대용 전자기기의 두께 방향(휴대용 전자기기의 전면(Front Surface)에서 후면(Rear Surface)을 향하는 방향 또는 그 반대 방향)에 수직한 방향을 향할 수 있다.
일 예로, 렌즈모듈(200)의 광축(Z축)은 휴대용 전자기기의 폭 방향 또는 길이 방향으로 형성될 수 있다.
카메라 모듈을 구성하는 부품이 휴대용 전자기기의 두께 방향을 따라 적층 배치될 경우, 휴대용 전자기기의 두께가 증가하는 문제가 있다.
그러나, 본 실시예의 카메라 모듈(20)은 렌즈모듈(200)의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기의 폭 방향 또는 길이 방향으로 형성되므로, 휴대용 전자기기의 두께를 줄일 수 있다.
하우징(300)의 내부에는 반사모듈(R) 및 렌즈모듈(200)이 배치된다. 다만, 반사모듈(R)과 렌즈모듈(200)을 각각 별개의 하우징에 배치하고, 각 하우징을 서로 결합하는 구조도 가능하다.
반사모듈(R)은 광의 진행 방향을 변경하도록 구성된다. 일 예로, 하우징(300)의 내부로 입사된 광은 반사모듈(R)을 통해 렌즈모듈(200)을 향하도록 진행 방향이 바뀔 수 있다. 반사모듈(R)은 광을 반사시키는 미러(Mirror) 또는 프리즘(Prism)일 수 있다.
센서 액추에이터(100)는 하우징(300)에 결합된다.
센서 액추에이터(100)는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 액추에이터(100)일 수 있다.
센서 액추에이터(100)에는 이미지 센서(111)가 배치되며, 이미지 센서(111)는 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동되거나, 광축(Z축)을 회전축으로 하여 회전될 수 있다.
따라서, 이미지 센서(111)의 이동에 의해 흔들림 보정 기능이 수행될 수 있다.
그리고, 렌즈모듈(200)은 하우징(300)에 대해 광축(Z축) 방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 렌즈모듈(200)의 광축(Z축) 방향으로의 이동에 의해 초점을 조정할 수 있다.
초점 조정용 구동부의 구성은 도 20을 참조로 설명한 초점 조정용 구동부의 구성과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
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 통상의 기술자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 센서 액추에이터
110: 이동체
111: 이미지 센서
120: 구동부
121: 제1 와이어부
122: 제2 와이어부
123: 제3 와이어부
124: 제4 와이어부
130: 고정체
160: 위치감지부

Claims (16)

  1. 촬상면을 갖는 이미지 센서가 배치되는 이동체;
    상기 이동체를 수용하는 고정체; 및
    상기 이미지 센서를 이동시키도록 구동력을 제공하는 구동부;를 포함하며,
    상기 구동부는 전원을 인가함에 따라 길이가 변화하는 복수의 와이어를 구비하는 와이어부를 포함하고,
    상기 복수의 와이어는 각각 일단이 상기 고정체에 결합되고, 타단이 상기 이동체에 결합되며,
    각 와이어의 상기 일단 및 상기 타단 중 어느 하나는 탄성부를 통해 상기 고정체 또는 상기 이동체와 연결되고,
    상기 구동부의 상기 구동력은 상기 복수의 와이어의 길이 변화에 의해 제공되는 센서 액추에이터.
  2. 촬상면을 갖는 이미지 센서가 배치되는 이동체;
    상기 이동체를 수용하는 고정체; 및
    상기 이미지 센서를 이동시키도록 구동력을 제공하는 구동부;를 포함하며,
    상기 구동부는 전원을 인가함에 따라 길이가 변화하는 복수의 와이어를 구비하는 와이어부를 포함하고,
    상기 복수의 와이어는 각각 일단이 상기 고정체에 결합되고, 타단이 상기 이동체에 결합되며,
    각 와이어의 상기 일단 및 상기 타단 중 어느 하나는 탄성부를 통해 상기 고정체 또는 상기 이동체와 연결되고,
    상기 고정체는 제1 지지플레이트를 포함하고, 상기 이동체는 제2 지지플레이트를 포함하며,
    상기 탄성부는 상기 제1 지지플레이트 또는 상기 제2 지지플레이트에 배치되는 센서 액추에이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 와이어부는 제1 와이어부, 제2 와이어부, 제3 와이어부 및 제4 와이어부를 포함하며,
    각 와이어부는 2개의 와이어를 포함하고,
    상기 제1 와이어부 내지 상기 제4 와이어부는 각각 일단이 상기 고정체에 고정되고, 타단이 상기 이동체에 고정되는 센서 액추에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 와이어부와 상기 제2 와이어부는 각각 상기 이동체를 상기 촬상면에 나란한 제1 방향으로 이동시키도록 구동력을 제공하고,
    상기 제1 와이어부에 의한 상기 이동체의 이동방향과, 상기 제2 와이어부에 의한 상기 이동체의 이동방향은 서로 반대인 센서 액추에이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 와이어부와 상기 제2 와이어부 중 어느 하나에 전원을 인가함에 따라 상기 어느 하나의 와이어부가 수축되며,
    나머지 와이어부에 연결된 상기 탄성부는 탄성 변형되는 센서 액추에이터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제3 와이어부와 상기 제4 와이어부는 각각 상기 이동체를 상기 촬상면에 나란한 제2 방향으로 이동시키도록 구동력을 제공하고,
    상기 제3 와이어부에 의한 상기 이동체의 이동방향과, 상기 제4 와이어부에 의한 상기 이동체의 이동방향은 서로 반대인 센서 액추에이터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 와이어부와 상기 제4 와이어부 중 어느 하나에 전원을 인가함에 따라 상기 어느 하나의 와이어부가 수축되며,
    나머지 와이어부에 연결된 상기 탄성부는 탄성 변형되는 센서 액추에이터.
  8. 제6항에 있어서,
    서로 반대방향으로 구동력을 발생시키는 적어도 2개의 와이어들에 의해 상기 이동체가 회전되도록 구성된 센서 액추에이터.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제1 와이어부와 상기 제2 와이어부는 각각 상기 이동체를 상기 촬상면에 나란한 제1 방향으로 이동시키도록 구동력을 제공하고,
    상기 제1 와이어부의 상기 2개의 와이어와 상기 제2 와이어부의 상기 2개의 와이어는 각각 상기 촬상면에 나란한 제2 방향으로 이격 배치되며,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 수직한 센서 액추에이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 와이어부와 상기 제4 와이어부는 각각 상기 이동체를 상기 제2 방향으로 이동시키도록 구동력을 제공하고,
    상기 제3 와이어부의 상기 2개의 와이어와 상기 제4 와이어부의 상기 2개의 와이어는 각각 상기 제1 방향으로 이격 배치되는 센서 액추에이터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이동체와 상기 고정체 사이에는 상기 이동체의 이동을 지지하는 볼부재가 배치되는 센서 액추에이터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 이동체가 이동 가능하도록 상기 이동체를 지지하는 지지기판;을 더 포함하며,
    상기 지지기판은 상기 이동체가 이동됨에 따라 탄성 변형되는 변형부를 포함하는 센서 액추에이터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지지기판은 상기 이동체가 배치되는 가동부 및 상기 고정체와 결합된 고정부를 더 포함하고,
    상기 탄성부는 상기 가동부와 상기 고정부를 탄성 연결하는 센서 액추에이터.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서의 위치를 감지하도록 구성되고, 상기 이동체와 상기 고정체 중 어느 하나에 배치된 센싱코일 및 나머지 하나에 배치된 센싱요크부를 포함하는 위치감지부;를 포함하며,
    상기 센싱요크부는 상기 촬상면에 나란한 방향으로 이격 배치된 복수의 센싱요크를 포함하고,
    각 센싱요크는 상기 이미지 센서의 이동 방향을 따라 폭이 변하도록 구성된 센서 액추에이터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 센싱요크는 제1 센싱요크 및 제2 센싱요크를 포함하고,
    상기 제1 센싱요크 및 상기 제2 센싱요크는 각각 상기 촬상면에 수직한 방향으로 상기 센싱코일과 마주보며,
    상기 제1 센싱요크와 상기 제2 센싱요크는 각각 폭이 상기 이미지 센서의 이동 방향을 따라 증감하는 형상을 갖고, 상기 제1 센싱요크와 상기 제2 센싱요크는 폭이 증감되는 위치가 서로 다른 형상을 갖는 센서 액추에이터.
  16. 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈모듈;
    상기 렌즈모듈을 수용하는 하우징;
    상기 렌즈모듈을 광축 방향으로 이동시키는 제1 구동부;
    상기 하우징과 결합되는 고정체;
    상기 고정체에 수용되며, 이미지 센서가 배치되는 이동체;
    상기 이미지 센서가 상기 광축 방향에 수직한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동 가능하도록 구동력을 제공하는 제2 구동부;를 포함하며,
    상기 제2 구동부는 전원을 인가함에 따라 길이가 변화하는 복수의 와이어를 구비하는 와이어부를 포함하고,
    상기 복수의 와이어는 각각 일단이 상기 고정체에 결합되고, 타단이 상기 이동체에 결합되며,
    각 와이어의 상기 일단 및 상기 타단 중 어느 하나는 탄성부를 통해 상기 고정체 또는 상기 이동체와 연결되고,
    상기 제2 구동부의 상기 구동력은 상기 복수의 와이어의 길이 변화에 의해 제공되는 카메라 모듈.
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