KR102642909B1 - 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 제1 이동체; 상기 촬상면에 수직한 방향으로 상기 제1 이동체와 이격되게 배치된 제2 이동체; 상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체를 수용하는 고정체; 및 상기 제1 이동체에 구동력을 제공하도록 구성된 구동부;를 포함하며, 상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체는 상기 촬상면에 나란한 방향으로 함께 이동되며, 상기 제1 이동체는 상기 제2 이동체에 대하여 상대 회전 가능하도록 구성될 수 있다.

Description

센서 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈{Sensor actuator and camera moduel 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 제1 이동체; 상기 촬상면에 수직한 방향으로 상기 제1 이동체와 이격되게 배치된 제2 이동체; 상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체를 수용하는 고정체; 및 상기 제1 이동체에 구동력을 제공하도록 구성된 구동부;를 포함하며, 상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체는 상기 촬상면에 나란한 방향으로 함께 이동되며, 상기 제1 이동체는 상기 제2 이동체에 대하여 상대 회전 가능하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈모듈; 상기 렌즈모듈을 수용하는 하우징; 상기 하우징과 결합되는 고정체; 상기 고정체에 수용되며, 광축 방향으로 이격 배치된 제1 이동체와 제2 이동체; 상기 제1 이동체의 일면에 배치되는 이미지 센서; 상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체는 상기 광축 방향에 수직한 방향으로 함께 이동되며, 상기 제1 이동체는 상기 제2 이동체에 대하여 상대 회전되도록 구성될 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 2는 일 실시 예에 따른 풀링수단을 도시한 것이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 제1 하우징, 제1 이동체의 개략적인 평면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 제1 이동체가 이동되는 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 3의 변형 예이다.
도 6은 제1 이동체가 회전되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 일 실시 예에 따른 제4 구동부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 11은 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 액추에이터는 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, 센서 액추에이터(100)는 제1 이동체(110), 제2 이동체(120), 고정체(130) 및 구동부(140)를 포함한다.
제1 이동체(110)에는 이미지 센서(111)가 배치되며, 제1 이동체(110)는 고정체(130)에 대하여 상대이동 가능하게 배치된다.
제1 이동체(110)는 이미지 센서(111)와 함께 움직이는 구성요소이다. 예를 들어, 제1 이동체(110)는 이미지 센서(111)가 실장된(mounted) 센서기판(112) 및 센서기판(112)과 결합된 센서플레이트(113)를 포함할 수 있다.
센서기판(112)의 일면에는 이미지 센서(111)가 배치되고, 센서기판(112)의 타면은 센서플레이트(113)와 결합된다. 그리고, 센서기판(112)은 이미지 센서(111)의 신호를 외부로 전달하기 위한 커넥터(160)와 연결될 수 있다. 예컨대, 플렉서블 기판(150)에 의해 센서기판(112)과 커넥터(160)가 전기적으로 연결될 수 있다. 플렉서블 기판(150)에는 이미지 센서(111)가 움직임에 따라 유연하게 휘어지는 복수의 브릿지(151)가 배치될 수 있다(도 7 참조).
이미지 센서(111)의 신호는 센서기판(112), 플렉서블 기판(150) 및 커넥터(160)를 통해 다른 전자부품으로 전달될 수 있다.
고정체(130)는 제1 하우징(131) 및 제2 하우징(133)을 포함하며, 제1 하우징(131)과 제2 하우징(133)에 고정적으로 결합된 구성요소들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정체(130)는 후술하는 제1 마그네트(141a), 제2 마그네트, 제3 마그네트 및 제4 마그네트를 포함할 수 있다.
제1 하우징(131)과 제2 하우징(133)은 서로 결합되며, 제1 하우징(131)과 제2 하우징(133)의 결합에 의해 제공되는 내부공간에 제1 이동체(110)와 제2 이동체(120)가 수용된다.
구동부(140)는 이미지 센서(111), 제1 이동체(110) 및 제2 이동체(120)를 이동시킬 수 있다.
구동부(140)를 통해 제1 이동체(110)는 이미지 센서(111)의 촬상면(111a)이 향하는 방향과 수직인(orthogonal) 방향으로 움직일 수 있다. 일 실시 예에서, 구동부(140)는 이미지 센서(111)를 탑재한 카메라 모듈(1)의 촬영 시 발생하는 흔들림을 보정할 수 있다.
구동부(140)는 이미지 센서(111)가 탑재된 제1 이동체(110)를 광축(Z축)에 수직인 제1 축 방향(X축 방향) 및 제2 축 방향(Y축 방향)으로 움직이게 할 수 있다. 제1 축 방향(X 방향)과 제2 축 방향(Y 방향)은 서로 교차할 수 있다. 예를 들어, 구동부(140)는 제1 이동체(110)를 광축(Z축)에 수직인 제1 축 방향(X축 방향) 및/또는 제2 축 방향(Y축 방향)으로 움직이게 할 수 있고, 이에 따라 흔들림을 보정할 수 있다.
본 명세서에서, 이미지 센서(111)의 촬상면(111a)이 향하는 방향은 광축(Z축) 방향으로 지칭될 수 있다. 즉, 제1 이동체(110)는 고정체(130)에 대해 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직일 수 있다.
본 명세서의 도면들에서 제1 이동체(110)가 촬상면(111a)에 나란한 방향으로 움직인다는 것은 제1 이동체(110)가 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직인다는 것으로 이해될 수 있다.
그리고, 제1 축 방향(X축 방향)과 제2 축 방향(Y축 방향)은 광축(Z축)에 수직하고 서로 교차하는 두개 방향의 예시로써, 본 명세서에서 제1 축 방향(X축 방향)과 제2 축 방향(Y축 방향)은 광축(Z축)에 수직하고 서로 교차하는 두개 방향으로 이해될 수 있다.
일 실시 예에서, 구동부(140)는 이미지 센서(111)가 탑재된 제1 이동체(110)를 회전시킬 수 있다. 예컨대, 제1 이동체(110)는 제1 축 방향(X축 방향) 및/또는 제2 축 방향(Y축 방향)을 회전축으로 하여 회전될 수 있다. 또한, 제1 이동체(110)는 광축(Z축)을 회전축으로 하여 회전될 수 있다.
센서 액추에이터(100)는 제1 이동체(110)와 고정체(130) 사이에 배치된 제2 이동체(120)를 포함할 수 있다. 제2 이동체(120)는 가이드플레이트(121) 및 가이드플레이트(121)에 고정적으로 결합된 구성요소(예: 제1 자성체(124))를 포함할 수 있다.
제1 이동체(110)와 제2 이동체(120)는 광축(Z축)에 수직한 방향으로 함께 이동될 수 있도록 구성된다. 예컨대, 제1 이동체(110)와 제2 이동체(120)는 제1 축 방향(X축 방향) 및/또는 제2 축 방향(Y축 방향)으로 함께 이동될 수 있다.
일 실시 예에서 고정체(130)와 제2 이동체(120) 사이에 제1 볼부재(B1)가 배치된다.
고정체(130) 및 제2 이동체(120)에는 각각 제1 볼부재(B1)를 적어도 일부 수용하는 제1 가이드홈(132)과 제2 가이드홈(123)이 구비될 수 있다. 예컨대, 고정체(130)와 제2 이동체(120)가 광축(Z축) 방향으로 서로 마주보는 면에 제1 가이드홈(132)과 제2 가이드홈(123)이 형성될 수 있다.
제1 볼부재(B1)는 고정체(130)의 제1 가이드홈(132)과 제2 이동체(120)의 제2 가이드홈(123) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 이동체(120)가 고정체(130) 내에서 이동될 때, 제1 볼부재(B1)에 의해 안내되어 제1 이동체(110)가 보다 원활하게 이동될 수 있다.
제1 가이드홈(132)과 제2 가이드홈(123)은 서로 교차하는 방향으로 길이를 갖는 형상일 수 있다(도 3 참조). 일 예로, 제1 가이드홈(132)은 이미지 센서(111)의 촬상면(111a)과 나란한 방향으로 연장 형성될 수 있고, 제2 가이드홈(123)도 이미지 센서(111)의 촬상면(111a)과 나란한 방향으로 연장 형성될 수 있다. 여기서, 제1 가이드홈(132)이 연장되는 방향과 제2 가이드홈(123)이 연장되는 방향은 서로 교차할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 가이드홈(132)은 제1 축 방향(X축 방향)으로 길이를 갖고, 제2 가이드홈(123)은 제2 축 방향(Y축 방향)으로 길이를 가질 수 있다. 제1 축 방향(X축 방향)과 제2 축 방향(Y축 방향)은 이미지 센서(111)의 촬상면(111a)과 나란한 평면 내에서 서로 수직한 방향일 수 있다.
따라서, 제2 이동체(120)는 고정체(130)에 대하여 제1 축 방향(X축 방향) 및 제2 축 방향(Y축 방향)으로 이동 가능할 수 있다.
제1 축 방향(X축 방향)으로 구동력이 발생하는 경우, 제1 이동체(110)와 제2 이동체(120)가 함께 제1 축 방향(X축 방향)으로 고정체(130)에 대해 상대 이동된다. 그리고, 제2 축 방향(Y축 방향)으로 구동력이 발생하는 경우, 제1 이동체(110)와 제2 이동체(120)가 함께 제2 축 방향(Y축 방향)으로 고정체(130)에 대해 상대 이동된다.
다른 실시 예로, 제1 가이드홈(132)과 제2 가이드홈(123)은 모두 제1 볼부재(B1)의 구름방향을 구속하지 않는 형상일 수 있다. 예컨대, 제1 가이드홈(132)과 제2 가이드홈(123)은 제1 볼부재(B1)의 직경보다 큰 사이즈를 갖는 다각형 또는 원형의 형상을 가질 수 있다.
다른 실시 예로, 제1 가이드홈(132)은 제1 볼부재(B1)가 제자리에서 회전되도록 제1 볼부재(B1)와 3점 접촉되는 형상일 수 있고, 제2 가이드홈(123)은 제1 볼부재(B1)의 직경보다 큰 사이즈를 갖는 다각형 또는 원형의 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1 볼부재(B1)는 적어도 3개의 볼을 포함하며, 제1 가이드홈(132)과 제2 가이드홈(123)은 각각 제1 볼부재(B1)에 포함된 볼의 개수와 대응되는 개수의 가이드홈을 포함한다.
예컨대, 도 3을 참조하면, 제1 볼부재(B1)는 3개가 제공될 수 있고, 3개의 제1 볼부재(B1)는 삼각 형태로 배치될 수 있다.
또는 도 5를 참조하면, 제1 볼부재(B1)는 4개가 제공될 수 있다. 이 경우 3개의 제1 볼부재(B1)는 삼각 형태로 배치될 수 있고, 1개의 볼부재는 삼각형의 중심에 위치하도록 배치될 수 있다. 도 5에는 제2 볼부재(B2)가 생략되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고, 가이드플레이트(121)의 하부면에는 제1 볼부재(B1)가 배치되고, 가이드플레이트(121)의 상부면에는 제2 볼부재(B2)가 배치된다.
제1 볼부재(B1), 제1 가이드홈(132) 및 제2 가이드홈(123)은 제2 이동체(120)가 X-Y 평면에서 병진이동이 가능하도록 제2 이동체(120)의 이동을 안내하는 역할을 한다.
도 1을 참조하면, 제1 이동체(110)와 제2 이동체(120) 사이에 제2 볼부재(B2)가 배치될 수 있다.
제1 이동체(110) 및 제2 이동체(120)에는 각각 제2 볼부재(B2)를 적어도 일부 수용하는 제3 가이드홈(114)과 제4 가이드홈(122)이 구비될 수 있다. 예컨대, 제1 이동체(110)와 제2 이동체(120)가 광축(Z축) 방향으로 서로 마주보는 면에 제3 가이드홈(114)과 제4 가이드홈(122)이 형성될 수 있다.
제2 볼부재(B2)는 제1 이동체(110)의 제3 가이드홈(114)과 제2 이동체(120)의 제4 가이드홈(122) 사이에 배치될 수 있다. 제2 볼부재(B2)는 하나의 볼을 포함하며, 광축(Z축) 또는 촬상면(111a)의 중심선(촬상면(111a)의 중심을 통과하며 광축(Z축)에 나란하게 연장된 가상선)이 제2 볼부재(B2)를 통과하도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 광축(Z축) 방향으로 제1 이동체(110)의 무게중심과 제2 볼부재(B2)가 오버랩될 수 있다.
제2 볼부재(B2)는 제3 가이드홈(114)과 3점 접촉하며, 제4 가이드홈(122)과 3점 접촉된다. 따라서, 제2 볼부재(B2)는 제3 가이드홈(114)과 제4 가이드홈(122) 사이에서 그 위치가 고정될 수 있다(도 3 참조).
이에 따라, 제1 이동체(110)가 제2 이동체(120)에 대하여 상대적으로 회전될 때, 제2 볼부재(B2)가 회전축을 형성할 수 있다.
제1 이동체(110)는 제1 축 방향(X축 방향) 및/또는 제2 축 방향(Y축 방향)을 회전축으로 하여 제2 이동체(120)에 대해 상대 회전될 수 있다. 또한, 제1 이동체(110)는 광축(Z축)을 회전축으로 하여 제2 이동체(120)에 대해 상대 회전될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 풀링수단을 도시한 것이다.
제1 이동체(110)는 제2 이동체(120)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있으므로, 구동부(140)의 구동력이 작용하지 않을 때의 제1 이동체(110)의 위치(이하, 초기위치라 함)를 설정할 필요가 있다. 또한, 제1 이동체(110)와 제2 이동체(120)는 각각 제2 볼부재(B2)와 접촉상태를 유지할 수 있어야 한다.
그리고, 제2 이동체(120)와 고정체(130)는 각각 제1 볼부재(B1)와 접촉상태를 유지할 수 있어야 한다.
이를 위해, 센서 액추에이터(100)는 풀링수단을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 풀링수단은 광축(Z축) 방향으로 대향 배치된 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125, 126)를 포함할 수 있다. 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125, 126) 사이에는 자기적 인력이 작용할 수 있다. 예를 들어, 제1 자성체(124)는 영구자석이고, 제2 자성체(125, 126)는 요크일 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125, 126)는 모두 영구자석일 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 이동체(110)와 고정체(130) 사이에 배치된 제2 이동체(120)에, 영구자석인 제1 자성체(124)가 배치될 수 있다. 그리고, 제1 자성체(124)와 광축(Z축) 방향으로 마주보는 위치인 제1 이동체(110)와 고정체(130)에 각각 제2 자성체(125, 126)가 배치될 수 있다.
제1 자성체(124)와 제2 자성체(125, 126) 사이에 발생하는 자기력에 의해 제1 이동체(110)와 고정체(130)가 각각 제2 이동체(120)를 향해 당겨지고, 이에 따라 고정체(130)와 제2 이동체(120)는 제1 볼부재(B1)와 밀착되고, 제1 이동체(110)와 제2 이동체(120)는 제2 볼부재(B2)와 밀착될 수 있다.
한편, 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125, 126) 사이에 발생하는 자기력이 일측으로 치우칠 경우에는 제1 이동체(110)가 제2 이동체(120)에 대하여 기울어질 염려가 있다. 따라서, 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125, 126)는 각각 적어도 3개씩 마련되어 적어도 3쌍의 자기력이 작용하도록 할 수 있다.
제1 자성체(124)와 제2 자성체(125, 126)가 3개씩 구비되는 경우, 3개의 제1 자성체(124)는 삼각형태로 배치될 수 있고, 이와 대응되도록 3개의 제2 자성체(125, 126)도 삼각형태로 배치될 수 있다.
그리고, 삼각형의 중심과 제1 이동체(110)의 무게중심은 제2 볼부재(B2)와 광축(Z축)에 방향으로 오버랩될 수 있다.
일 실시 예에서, 삼각형의 중심, 제2 볼부재(B2)의 중심 및 제1 이동체(110)의 무게중심이 광축(Z축) 방향으로 오버랩될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 일 실시 예에서 구동부(140)는 제1 구동부(141), 제2 구동부(142), 제3 구동부(143) 및 제4 구동부(144)를 포함할 수 있다.
제1 구동부(141)는 제1 축 방향으로 구동력을 발생시키고, 제2 구동부(142)는 제2 축 방향으로 구동력을 발생시키며, 제3 구동부(143)는 광축 방향으로 구동력을 발생시키며, 제4 구동부(144)는 제1 축 방향 또는 제2 축 방향으로 구동력을 발생시킬 수 있다.
제1 구동부(141)는 제1 이동체(110)와 고정체(130) 중 어느 하나에 결합된 제1 마그네트(141a) 및 나머지 하나에 결합된 제1 코일(141b)을 포함한다. 제1 마그네트(141a)와 제1 코일(141b)은 광축(Z축) 방향으로 마주보게 배치된다. 도 1에서는 제1 마그네트(141a)가 제2 하우징(133)에 결합되고, 제1 코일(141b)이 제1 이동체(110)에 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 제1 마그네트(141a)와 제1 코일(141b)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
제1 마그네트(141a)의 일면은 제1 축 방향을 따라 N극과 S극이 배치되도록 착자될 수 있다. 즉, 제1 코일(141b)과 마주보는 제1 마그네트(141a)의 일면은 N극과 S극을 가지며, N극과 S극 사이의 중립영역은 제2 축 방향으로 형성될 수 있다.
제1 마그네트(141a)와 제1 코일(141b) 사이의 전자기력에 의해 제1 축 방향으로 구동력이 발생하고, 이에 따라 제1 이동체(110)와 제2 이동체(120)가 함께 제1 축 방향으로 이동될 수 있다(도 4a 및 도 4b 참조).
제2 구동부(142)는 제1 이동체(110)와 고정체(130) 중 어느 하나에 결합된 제2 마그네트(142a) 및 나머지 하나에 결합된 제2 코일(142b)을 포함한다. 제2 마그네트(142a)와 제2 코일(142b)은 광축(Z축) 방향으로 마주보게 배치된다. 도 1에서는 제2 마그네트(142a)가 제2 하우징(133)에 결합되고, 제2 코일(142b)이 제1 이동체(110)에 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 제2 마그네트(142a)와 제2 코일(142b)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
제2 마그네트(142a)의 일면은 제2 축 방향을 따라 N극과 S극이 배치되도록 착자될 수 있다. 즉, 제2 코일(142b)과 마주보는 제2 마그네트(142a)의 일면은 N극과 S극을 가지며, N극과 S극 사이의 중립영역은 제1 축 방향으로 형성될 수 있다.
제2 마그네트(142a)와 제2 코일(142b) 사이의 전자기력에 의해 제2 축 방향으로 구동력이 발생하고, 이에 따라 제1 이동체(110)와 제2 이동체(120)가 함께 제2 축 방향으로 이동될 수 있다(도 4c 및 도 4d 참조).
제3 구동부(143)는 제1 이동체(110)와 고정체(130) 중 어느 하나에 결합된 제3 마그네트(143a) 및 나머지 하나에 결합된 제3 코일(143b)을 포함한다. 제3 마그네트(143a)와 제3 코일(143b)은 광축(Z축) 방향으로 마주보게 배치된다. 도 1에서는 제3 마그네트(143a)가 제2 하우징(133)에 결합되고, 제3 코일(143b)이 제1 이동체(110)에 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 제3 마그네트(143a)와 제3 코일(143b)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
제3 마그네트(143a)의 일면은 N극 또는 S극을 갖도록 착자될 수 있다. 즉, 제3 코일(143b)과 마주보는 제1 마그네트(143a)의 일면은 N극 또는 S극을 갖는다.
제3 마그네트(143a)와 제3 코일(143b) 사이의 전자기력에 의해 광축 방향으로 구동력이 발생하고, 이에 따라 제1 이동체(110)가 제2 이동체(120)에 대하여 제1 축을 회전축으로 하여 회전될 수 있다(도 6 참조). 참고로, 제3 구동부(143)의 위치 또는 배치형태에 따라 제1 이동체(110)가 제2 축을 회전축으로 하여 회전될 수 있음은 물론이다.
제4 구동부(144)는 제1 이동체(110)와 고정체(130) 중 어느 하나에 결합된 제4 마그네트(144a) 및 나머지 하나에 결합된 제4 코일(144b)을 포함한다. 제4 마그네트(144a)와 제4 코일(144b)은 광축(Z축)에 수직한 방향으로 마주보게 배치된다. 도 1에서는 제4 마그네트(144a)가 제1 하우징(131)에 결합되고, 제4 코일(144b)이 제1 이동체(110)에 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 제4 마그네트(144a)와 제4 코일(144b)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
제4 마그네트(144a)는 제1 하우징(131)의 내측면에 배치될 수 있고, 제4 코일(144b)은 제1 이동체(110)의 측면에 배치될 수 있다. 도 1에서는, 제4 마그네트(144a)와 제4 코일(144b)이 제2 축 방향으로 마주보게 배치되어 있으나, 제1 축 방향으로 마주보게 배치되는 것도 가능하다.
그리고, 제4 마그네트(144a)는 제1 하우징(131)의 내측면의 중심으로부터 이격되게 배치될 수 있고, 제4 코일(144b)도 제1 이동체(110)의 측면의 중심으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 이는 제4 구동부(144)의 구동력에 의해 제1 이동체(110)를 회전시키기 위함이다.
일 실시 예에서, 제4 구동부(144)는 제1 축 방향으로 이격배치된 2개의 제4 마그네트(144a)와 2개의 제4 코일(144b)을 포함할 수 있다(도 7 및 도 8 참조).
일 실시 예에서, 제4 구동부(144)는 이미지 센서(111)의 대각 방향으로 이격배치된 2개의 제4 마그네트(144a)와 2개의 제4 코일(144b)을 포함할 수 있다(도 9 참조).
제4 마그네트(144a)의 일면은 N극 또는 S극을 갖도록 착자될 수 있다. 즉, 제4 코일(144b)과 마주보는 제4 마그네트(144a)의 일면은 N극 또는 S극을 갖는다.
제4 마그네트(144a)와 제4 코일(144b) 사이의 전자기력에 의해 제2 축 방향으로 구동력이 발생한다. 제4 마그네트(144a)와 제4 코일(144b)은 각각 제1 하우징(131)의 내측면의 중심과 제1 이동체(110)의 측면의 중심으로부터 이격되어 있으므로, 제4 마그네트(144a)와 제4 코일(144b) 사이에서 발생하는 구동력에 의해 제1 이동체(110)는 광축을 회전축으로 하여 회전될 수 있다(도 7 내지 도 9 참조).
한편, 제1 구동부(141) 내지 제4 구동부(144)는 각각 제1 이동체(110)의 위치를 감지할 수 있도록 위치센서(125)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 구동부(141)는 제1 마그네트(141a)와 마주보도록 배치된 제1 위치센서(141c)를 포함할 수 있고, 제2 구동부(142)는 제2 마그네트(142a)와 마주보도록 배치된 제2 위치센서(142c)를 포함할 수 있고, 제3 구동부(143)는 제3 마그네트(143a)와 마주보도록 배치된 제3 위치센서(143c)를 포함할 수 있고, 제4 구동부(144)는 제4 마그네트(144a)와 마주보도록 배치된 제4 위치센서(144c)를 포함할 수 있다. 각 위치센서는 홀센서일 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(10)은 렌즈모듈(200), 렌즈모듈(200)을 수용하는 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.
하우징(300)에는 렌즈모듈(200)이 수용되며, 하우징(300)은 센서 액추에이터(100)와 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 구동부(140)에 의해 제1 축 방향(X축 방향) 및 제2 축 방향(Y축 방향)으로 이동될 수 있고, 제1 축 및/또는 제2 축을 회전축으로 하여 회전될 수 있으며, 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 모듈(10)은, 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.
한편, 일 실시 예에서, 렌즈모듈(200)은 하우징(300)에 대하여 광축 방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 렌즈모듈(200)의 이동에 의해 초점 조정 기능이 수행될 수 있다. 렌즈모듈(200)을 이동시키는 구동부는 마그네트와 코일을 포함할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈(20)은 하우징(300), 반사부재(R), 렌즈모듈(200) 및 센서 시프팅 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 모듈은 렌즈모듈(200)의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기의 폭 방향 또는 길이 방향으로 형성되므로, 휴대용 전자기기의 두께를 줄일 수 있다.
하우징(300)의 내부에는 반사부재(R) 및 렌즈모듈(200)이 배치된다. 다만, 반사부재(R)와 렌즈모듈(200)을 각각 별개의 하우징에 배치하고, 각 하우징을 서로 결합하는 구조도 가능하다.
반사부재(R)는 광의 진행 방향을 변경하도록 구성된다. 일 예로, 하우징(300)의 내부로 입사된 광은 반사부재(R)를 통해 렌즈모듈(200)을 향하도록 진행 방향이 바뀔 수 있다. 반사부재(R)는 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 구동부(140)에 의해 제1 축 방향(X축 방향) 및 제2 축 방향(Y축 방향)으로 이동될 수 있고, 제1 축 및/또는 제2 축을 회전축으로 하여 회전될 수 있으며, 광축(Z축)을 회전축으로 하여 회전될 수 있다.
따라서, 이미지 센서(111)의 이동에 의해 흔들림 보정 기능이 수행될 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 통상의 기술자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 센서 시프팅 액추에이터
110: 제1 이동체
111: 이미지 센서
112: 센서기판
113: 센서플레이트
120: 제2 이동체
121: 가이드플레이트
130: 고정체
131: 제1 하우징
133: 제2 하우징
140: 구동부
141: 제1 구동부
142: 제2 구동부
143: 제3 구동부
144: 제4 구동부

Claims (16)

  1. 촬상면을 갖는 이미지 센서가 배치되는 제1 이동체;
    상기 촬상면에 수직한 방향으로 상기 제1 이동체와 이격되게 배치된 제2 이동체;
    상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체를 수용하는 고정체; 및
    상기 제1 이동체에 구동력을 제공하도록 구성된 구동부;를 포함하며,
    상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체는 상기 촬상면에 나란한 방향으로 함께 이동되며, 상기 제1 이동체는 상기 제2 이동체에 대하여 상대 회전 가능하도록 구성된 센서 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정체와 상기 제2 이동체 사이에 배치되고, 상기 제2 이동체가 상기 촬상면과 나란한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동 가능하도록 상기 제2 이동체를 지지하는 제1 볼부재;를 더 포함하는 센서 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정체와 상기 제2 이동체가 상기 촬상면에 수직한 방향으로 서로 마주보는 면에는 제1 볼부재를 수용하는 제1 가이드홈과 제2 가이드홈이 배치되는 센서 액추에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가이드홈과 상기 제2 가이드홈은 각각 상기 촬상면에 나란한 방향으로 길이를 갖는 형상이고,
    상기 제1 가이드홈과 상기 제2 가이드홈은 서로 교차하는 방향으로 길이를 갖는 센서 액추에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체 사이에 배치되고, 상기 제1 이동체가 회전 가능하도록 상기 제1 이동체를 지지하는 제2 볼부재;를 포함하는 센서 액추에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체가 상기 촬상면에 수직한 방향으로 서로 마주보는 면에는 상기 제2 볼부재를 수용하는 제3 가이드홈과 제4 가이드홈이 배치되며, 상기 제2 볼부재는 상기 제3 가이드홈 및 상기 제4 가이드홈에 각각 3점 접촉되는 센서 액추에이터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 촬상면에 수직한 방향으로 상기 제1 이동체의 무게중심과 상기 제2 볼부재가 오버랩되는 센서 액추에이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고정체와 상기 제2 이동체 사이에 배치되고, 상기 제2 이동체가 상기 촬상면과 나란한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동 가능하도록 상기 제2 이동체를 지지하는 제1 볼부재; 및
    상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체 사이에 배치되고, 상기 제1 이동체가 회전 가능하도록 상기 제1 이동체를 지지하는 제2 볼부재;를 더 포함하며,
    상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체 사이, 및 상기 제2 이동체와 상기 고정체 사이에 각각 자기력이 작용하도록, 상기 제1 이동체, 상기 제2 이동체 및 상기 고정체에는 각각 자성체가 배치되는 센서 액추에이터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체에는 각각 적어도 3개의 상기 자성체가 배치되고, 적어도 3개의 상기 자성체는 삼각 형태를 이루며,
    삼각형의 중심과 상기 제1 이동체의 무게중심은 상기 제2 볼부재와 상기 촬상면에 수직한 방향으로 오버랩되는 센서 액추에이터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 촬상면에 나란한 제1 축 방향으로 구동력을 발생시키는 제1 구동부 및 상기 촬상면에 나란한 제2 축 방향으로 구동력을 발생시키는 제2 구동부를 포함하고,
    상기 제1 축 방향과 상기 제2 축 방향은 서로 수직한 방향이며,
    상기 제1 구동부는 상기 제1 이동체와 상기 고정체 중 어느 하나에 배치된 제1 마그네트 및 나머지 하나에 배치된 제1 코일을 포함하고,
    상기 제2 구동부는 상기 제1 이동체와 상기 고정체 중 어느 하나에 배치된 제2 마그네트 및 나머지 하나에 배치된 제2 코일을 포함하는 센서 액추에이터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 촬상면에 수직한 방향으로 구동력을 발생시키는 제3 구동부를 더 포함하고,
    상기 제3 구동부는 상기 제1 이동체와 상기 고정체 중 어느 하나에 배치된 제3 마그네트 및 나머지 하나에 배치된 제3 코일을 포함하는 센서 액추에이터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 촬상면에 나란한 방향으로 구동력을 발생시키는 제4 구동부를 더 포함하고,
    상기 제4 구동부는 상기 제1 이동체와 상기 고정체 중 어느 하나에 배치된 제4 마그네트 및 나머지 하나에 배치된 제4 코일을 포함하며,
    상기 제4 마그네트와 상기 제4 코일은 구동력이 상기 제1 이동체의 중심에서 이격된 위치에 작용하도록 배치된 센서 액추에이터.
  13. 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈모듈;
    상기 렌즈모듈을 수용하는 하우징;
    상기 하우징과 결합되는 고정체;
    상기 고정체에 수용되며, 광축 방향으로 이격 배치된 제1 이동체와 제2 이동체;
    상기 제1 이동체의 일면에 배치되는 이미지 센서;
    상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체는 상기 광축 방향에 수직한 방향으로 함께 이동되며, 상기 제1 이동체는 상기 제2 이동체에 대하여 상대 회전되도록 구성된 카메라 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 고정체와 상기 제2 이동체 사이에 배치되고, 상기 제2 이동체가 상기 광축 방향에 수직한 제1 축 방향 및 제2 축 방향으로 이동 가능하도록 상기 제2 이동체를 지지하는 제1 볼부재; 및
    상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체 사이에 배치되고, 상기 제1 이동체가 회전 가능하도록 상기 제1 이동체를 지지하는 제2 볼부재;를 더 포함하는 카메라 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 볼부재는 적어도 3개가 제공되고, 상기 제2 볼부재는 1개가 제공되며,
    상기 광축 방향으로 상기 제1 이동체의 무게중심과 상기 제2 볼부재가 오버랩되는 카메라 모듈.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체를 상기 광축 방향에 수직한 제1 축 방향으로 이동시키는 제1 구동부, 상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체를 상기 광축 방향에 수직한 제2 축 방향으로 이동시키는 제2 구동부 및 상기 제1 이동체를 상기 제2 이동체에 대해 상대 회전시키는 제3 구동부를 더 포함하는 카메라 모듈.
KR1020220002129A 2022-01-06 2022-01-06 센서 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈 KR102642909B1 (ko)

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