KR20080105396A - 보이스 코일 모듈 - Google Patents

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KR20080105396A
KR20080105396A KR1020070052928A KR20070052928A KR20080105396A KR 20080105396 A KR20080105396 A KR 20080105396A KR 1020070052928 A KR1020070052928 A KR 1020070052928A KR 20070052928 A KR20070052928 A KR 20070052928A KR 20080105396 A KR20080105396 A KR 20080105396A
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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; 내부에 상기 렌즈 배럴을 수용하는 슬리브; 상기 슬리브의 외주면에 결합되는 코일; 상기 코일의 외측에 배치되어 자기장을 형성하는 마그네트; 내부에 상기 마그네트가 결합되는 요크; 상기 슬리브의 하측에 배치되어 상기 슬리브 및 상기 렌즈 배럴의 상하 운동을 구속하는 제1 탄성 부재; 상기 제1 탄성 부재의 하측에 배치되는 인쇄회로기판; 상기 제1 탄성 부재와 상기 인쇄회로기판 사이의 전기적 접점을 형성하도록 양단부가 각각 상기 제1 탄성 부재 및 상기 인쇄회로기판과 접하는 접속 부재; 및 상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재의 일 측에 구비되어, 상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재를 결합시키는 체결 부재를 포함하는 보이스 코일 모듈을 제공한다.
보이스 코일 모듈, 접속

Description

보이스 코일 모듈{Voice coil module}
도 1은 종래의 보이스 코일 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 보이스 코일 모듈의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 보이스 코일 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ의 단면도이다.
도 5는 도 2의 보이스 코일 모듈에 구비되는 제1 탄성 부재의 사시도이다.
도 6은 도 2의 보이스 코일 모듈에 구비되는 체결 부재의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 관한 보이스 코일 모듈의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 2의 보이스 코일 모듈의 분해 사시도이다.
도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ의 단면도이다.
도 10은 도 7의 보이스 코일 모듈에 구비되는 제1 탄성 부재의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200: 보이스 코일 모듈 110, 210: 캡
120, 220: 커버 131, 132, 231, 232: 탄성 부재
142, 242: 슬리브 144, 244: 코일
146, 246: 마그네트 148, 248: 요크
150, 250: 렌즈 배럴 151, 251: 렌즈
170, 270: 홀더 180, 280: 인쇄회로기판
190: 체결 부재
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 코 일의 유도자기력을 이용하여 정밀하게 초점을 맞추는 카메라의 자동 초점 조절 장치와 같은 카메라 모듈이 개발되고 있다.
도 1은 종래의 보이스 코일 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 모바일 통신기기에 적용된 자동 초점 조절 장치(10)는 다수의 렌즈로 구성된 렌즈 유닛(미도시)이 나사 체결방식을 통하여 상단이 중공되어 있는 렌즈 배럴(14)의 내부에 수용된다. 렌즈 배럴(14)의 외주변으로는 마그네트(미도시), 코일(미도시)및 요크(13)가 배열되고, 렌즈 배럴(14)의 상단과 하단에 각각 판 스프링이 구비되어 상하 왕복운동을 반복하는 렌즈 배럴(14)과 고정되어 있는 마그네트-요크-코일 사이를 체결하도록 구성되는데, 판 스프링은 코일의 양 끝단에 전류를 공급해주는 역할을 수행한다. 또한, 렌즈 배럴(14) 및 이를 구동시키기 위한 마그네트 등의 구동부는 예를 들어 나사 결합 등을 통하여 하우징의 내부에 수용되며, 하우징의 상단 내측으로는 커버 플레이트(11)가 형성된다. 또한, 하우징의 외측으로는 홀더(12)가 형성되고, 홀더(12)의 하측으로는 인쇄회로기판(15)이 형성된다. 한편, 이와 같은 모바일 통신기기 등에 사용되는 카메라 모듈의 자동 초점 조절 장치에서는 CCD, CMOS와 같은 고해상도 이미지 센서가 렌즈 배럴(14)의 하단에 구비되어 있다.
그런데, 점차 소형화되는 카메라 모듈의 광학계에서 우선적으로 피사체를 선명하게 보기 위해서는 렌즈와 이미지 센서 사이의 거리를 조정하거나 렌즈의 곡률을 변화시켜 피사체를 이미지 센서에 선명하게 결상시키는 포커싱(focusing) 기능이 요청된다. 이와 같은 포커싱 기능을 위해서 통상적으로 렌즈 유닛은 1개 이상, 통상적으로 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 마그네트와 전류가 공급되는 코일을 대향적으로 배치하여 전류와 자기장의 수직방향으로 발생하는 로렌츠 힘을 이용하여 렌즈의 위치를 이동시킬 수 있도록 렌즈 배럴을 구동시킨다.
그런데, 모바일 통신기기 등에 적용되는 카메라 모듈에서는 CCD, CMOS와 같은 고해상도 이미지 센서가 제품화되고 있으며, 이에 대응하는 렌즈의 초소형화 및 고정밀화 경향에 따라 카메라 모듈의 렌즈 조립체 또한 소형화가 요구되고 있는 실정이다.
그런데 이와 같은 소형화, 경량화, 저가격 요건을 충족시키기 위하여 카메라 모듈을 제작하고자 하는 경우, 종래의 보이스 코일 모듈에서는 인쇄회로기판(15)과 보이스 코일 모듈(10) 간의 전기적인 접속을 위한 접속부(16)가 별도로 구비되었다. 상기 접속부(16)는 금속판으로 형성되어, 인쇄회로기판(15) 및 보이스 코일 모듈(10)과 각각 용접에 의하여 결합되었다.
그런데, 이와 같은 종래의 금속판으로 형성된 접속부(16)의 경우, 접속부(16)의 하단부가 인쇄회로기판(15)의 상측에 용접되었는데, 인쇄회로기판(15)과 접속부(16)의 두께는 매우 얇기 때문에 용접이 용이하게 이루어지지 아니하는 문제점이 존재하였다. 또한, 접속부(16)의 길이가 짧기 때문에 용접 재료가 부족할 경우 용접이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 존재하였다. 또한, 접속부(16)가 얇은 금속판으로 형성되기 때문에 벤딩(bending)에 취약하고, 접속부(16)가 벤딩(bending)되었을 경우 용접이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 존재하였다. 또한, 용접 시 가하여지는 고열로 인하여 보이스 코일 모듈의 하우징이 손상되는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 보이스 코일 모듈과 외부 회로기판이 용이하게 결합되도록 하고, 보이스 코일 모듈과 외부 회로기판 사이의 전기적 접점의 역할을 원활하게 수행하는 접속 부재 및 체결 부재를 구비하는 보이스 코일 모듈(Voice Coil Module, VCM)을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하나 이상의 초점 조절용 렌즈가 구비되어 있는 렌즈 배럴; 내부에 상기 렌즈 배럴을 수용하는 슬리브; 상기 슬리브의 외주면에 결합되는 코일; 상 기 코일의 외측에 배치되어 자기장을 형성하는 마그네트; 내부에 상기 마그네트가 결합되는 요크; 상기 슬리브의 하측에 배치되어 상기 슬리브 및 상기 렌즈 배럴의 상하 운동을 구속하는 제1 탄성 부재; 상기 제1 탄성 부재의 하측에 배치되는 인쇄회로기판; 상기 제1 탄성 부재와 상기 인쇄회로기판 사이의 전기적 접점을 형성하도록 양단부가 각각 상기 제1 탄성 부재 및 상기 인쇄회로기판과 접하는 접속 부재; 및 상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재의 일 측에 구비되어, 상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재를 결합시키는 체결 부재를 포함하는 보이스 코일 모듈을 제공한다.
이러한 구성을 구비함으로써, 보이스 코일 모듈과 외부 회로기판이 용이하게 결합되고, 보이스 코일 모듈과 외부 회로기판 사이의 전기적 접점의 역할을 원활하게 수행하는 접속 부재 및 체결 부재를 구비하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 탄성 부재와 상기 접속 부재는 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 접속 부재는 상기 제1 탄성 부재의 일 측에서 상기 인쇄회로기판 측으로 연장 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 체결 부재는 클립(clip) 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 체결 부재는 소정의 탄성력을 가지도록 형성되어, 상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재를 밀착 결합시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 체결 부재는 일 측이 개구되도록 형성되어, 상기 개구 측이 상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재의 측부에 끼워질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 체결 부재는 개구 측과 폐쇄 측의 폭이 서로 다르도록 형성되어, 상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재의 결합 구조에 탄성력을 제공하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 탄성 부재는 판 스프링을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 슬리브의 상측에서 상기 슬리브를 광축 방향으로 가압하는 제2 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 일 측에는 함몰부가 더 형성될 수 있다.
다른 측면에 관한 본 발명은, 하나 이상의 초점 조절용 렌즈가 구비되어 있는 렌즈 배럴; 내부에 상기 렌즈 배럴을 수용하는 슬리브; 상기 슬리브의 외주면에 결합되는 코일; 상기 코일의 외측에 배치되어 자기장을 형성하는 마그네트; 내부에 상기 마그네트가 결합되는 요크; 상기 슬리브의 하측에 배치되는 인쇄회로기판; 및 상기 슬리브와 상기 인쇄회로기판 사이에 배치되고, 상기 인쇄회로기판 측으로 연장되어 형성되는 접속부와, 상기 접속부의 일 단부에 형성되어 상기 인쇄회로기판과 결합하는 체결부를 포함하는 제1 탄성 부재를 포함하는 보이스 코일 모듈을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 체결부는 일 측이 개구된 판 스프링으로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 체결부는 폐쇄 측에서 개구 측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 일 측에는 비아 홀(via hole)이 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 체결부의 일 측이 상기 하프 비아 홀에 수용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 보이스 코일 모듈의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 보이스 코일 모듈의 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ의 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 보이스 코일 모듈(Voice coil module)(100)은, 제1 탄성 부재(131), 제2 탄성 부재(132), 슬리브(142), 코일(144), 마그네트(146), 요크(148), 렌즈 배럴(150), 인쇄회로기판(180) 및 체결 부재(190)를 포함한다. 또한, 캡(110), 커버(120), 홀더(170)를 더 포함할 수 있다.
렌즈 배럴(150)에는 적어도 하나 이상의 렌즈(151)로 구성되어 있는 렌즈 유닛이 내부에 수용된다. 렌즈 유닛을 구성하는 렌즈(151)의 수는 임의로 조정될 수 있으며, 렌즈 유닛을 구성하는 다수의 렌즈(151)는 각 렌즈(151)의 광축이 일치하도록 렌즈 배럴(150)에 수용 조립된다. 렌즈 배럴(150)은 직선 운동하는 슬리브(142) 내부에 삽입 장착되어 슬리브(142)와 함께 직선 운동함으로써 초점을 조절하게 된다.
렌즈 배럴(150)의 외주변에는 렌즈 배럴(150)을 상하로 구동시킬 수 있도록 슬리브(142), 코일(144), 마그네트(146) 및 요크(148)가 측설된다.
슬리브(142)는 내부에 렌즈 배럴(150)이 수용될 수 있도록 속이 빈 원통의 형상으로 형성된다. 그리고 슬리브(142)의 내부에 렌즈 배럴(150)이 결합하여 슬리브(142)와 렌즈 배럴(150)이 일체로 직선 운동을 하게 된다. 이와 같이 렌즈 배럴(150)과 슬리브(142)의 결합을 위하여, 렌즈 배럴(150)의 외주면과 슬리브(142)의 내주면에는 각각 나사산이 형성될 수도 있다. 또한, 렌즈 배럴(150)과 슬리브(142)에 각각 결합홀이 형성되어, 별도의 체결 부재에 의하여 렌즈 배럴(150)과 슬리브(142)가 결합할 수도 있다. 또한, 여기서는 렌즈 배럴(150)과 슬리브(142) 사이의 결합 관계로서 나사결합 또는 볼트 결합 등을 예시하고 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 렌즈 배럴(150)과 슬리브(142)가 결합할 수 있는 다양한 결합 형태가 본 발명의 권리범위에 속함은 자명하다 할 것이다.
슬리브(142)의 외측으로는 렌즈 배럴(150)을 구동시킬 수 있도록 외부의 전원공급수단과 전기적으로 연결되어 있는 코일(144)이 결합된다. 도면에는 코일(144)이 두 개 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 보이스 코일 모듈(100)이 배치되는 전자 기기의 사양 또는 사용 환경에 따라 코일의 개수 및 특성이 변경 가능함은 자명하다 할 것이다.
슬리브(142) 및 슬리브(142)에 결합된 코일(144)의 외측으로는 마그네트(146)가 배치된다. 마그네트(146)에 의해 형성되는 자기장 내에서 코일(144)의 유도자기력이 생성되어 슬리브(142), 코일(144) 및 렌즈 배럴(150)의 직선운동을 유발시키게 된다. 이러한 마그네트(146)로는 영구자석 등을 사용할 수 있다. 도면에는 마그네트(146)가 네 개의 조각으로 분리되어 슬리브(142)를 감싸는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 보이스 코일 모듈(100)의 설계 및 제조상의 편의성 또는 사용 환경에 따라 마그네트(146)의 개수 및 특성이 변경 가능함은 자명하다 할 것이다.
이와 같은 배치를 갖는 마그네트(146) 및 코일(144)에 따른 유도자기력에 의하여 슬리브(142), 렌즈 배럴(150) 및 그 내부에 수용/조립되는 렌즈 유닛 역시 광축 방향으로 직선 운동을 하게 된다. 즉, 본 실시예에 따라 렌즈 배럴(150)의 외주면에 배치되어 있는 코일(144)로 전류가 인가되면, 코일(144)과 대향적으로 형성된 마그네트(146)에 의하여 형성된 자기장에서 코일(144)의 유도자기력이 로렌츠 힘으로 작용하여 렌즈 배럴(150)의 광축 방향으로 직선 운동을 유발한다. 이에 따라 본 실시예에 따른 코일(144)은 마그네트(146)로부터 형성되는 자력선의 흐름 방향을 변경하는 역할을 수행할 수 있게 된다.
한편, 요크(148)는 속이 빈 상자의 형상으로 형성되어 내부에 중공부가 형성되고, 이러한 중공부에 상술한 렌즈 배럴(150), 슬리브(142), 코일(144), 마그네트(146)가 수용된다. 그리고, 요크(148)의 상부에는 캡(110) 및 커버(120)가 더 형성될 수 있다. 이러한 캡(110)과 커버(120)는 요크(148) 내에 수용되는 슬리브(142), 코일(144), 마그네트(146), 렌즈 배럴(150) 등이 외부로 탈거되지 않고 안정적으로 고정되도록 지지하는 동시에, 제1 탄성 부재(131)와 제2 탄성 부재(132)의 탄성 계수가 일정하게 유지되도록 하는 역할을 한다. 그리고, 요크(148) 의 하부에는 홀더(170)가 형성되어 상술한 슬리브(142), 코일(144), 마그네트(146), 렌즈 배럴(150)을 지지한다.
그리고, 홀더(170)의 하부에는 영상기억소자인 CCD 또는 CMOS 등의 이미지 센서(185)가 안착되어 있는 인쇄회로기판(180)이 배치된다. 인쇄회로기판(180)은 적어도 어느 한 측면으로 연장된 연장부(182)를 가질 수 있고, 연장부(182)의 일 단부에는 외부 회로와 연결되는 커넥터(connector) 또는 소켓(socket) 등의 외부연결부재(183)가 더 형성될 수 있다. 여기서, 인쇄회로기판(180)으로는 경질의 인쇄회로기판(hard printed circuit board; HPCB)이나 유연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board; FPCB)을 사용할 수 있다.
상술한 렌즈 배럴(150), 슬리브(142), 코일(144), 마그네트(146) 및 요크(148)의 상호 이동관계는 다음과 같다. 먼저, 렌즈 배럴(150)과 슬리브(142)는 나사 결합을 하여 고정되고, 슬리브(142)의 외측에는 코일(144)이 끼워짐으로써, 렌즈 배럴(150)과 슬리브(142)와 코일(144)은 일체로 상하 이동을 한다. 한편, 최외곽의 하우징을 이루는 요크(148)의 내측에는 마그네트(146)가 고정 결합된다. 따라서, 고정되어 있는 요크(146) 및 마그네트(146)의 내부에 형성되어 있는 중공부에서, 일체로 결합되어 있는 렌즈 배럴(150), 슬리브(142) 및 코일(144)이 함께 상하 이동을 하는 것이다. 이때, 렌즈 배럴(150), 슬리브(142) 및 코일(144)의 상하 이동은 코일(144)과 마그네트(146)에 의하여 형성된 자기장에 의하여 수행된다.
한편, 홀더(170)와 슬리브(142) 사이에는 제1 탄성 부재(131)가 개재되어 있고, 커버(120)와 슬리브(142) 사이에는 제2 탄성 부재(132)이 개재되어 있다. 제1 탄성 부재(131)와 제2 탄성 부재(132)는 렌즈 배럴(150)과 결합하고 있는 슬리브(142)와 접촉하여 이를 탄성적으로 가압하기 위한 것으로서, 상술한 코일(144)과 마그네트(146)의 상호 작용에 따른 직선 운동에 의하여 슬리브(142) 및 렌즈 배럴(150)이 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.
제1 탄성 부재(131)와 제2 탄성 부재(132)로서 2개의 판 스프링을 적용하는 경우에 본 발명의 보이스 코일 모듈(100)의 작동에 필요한 신호 단자와 접지 단자로서 이들 판 스프링을 겸용함으로써 관련 부품을 줄일 수 있다. 또한, 제1 탄성 부재(131)와 제2 탄성 부재(132)로서 일반 코일스프링을 사용하면 슬리브(142)의 외측의 2개의 포인트에 스프링을 고정해야 하고 안전성을 향상시키기 위해 가이드를 설치하여야하므로 소형화가 어려운 반면, 판 스프링(131)(132)은 슬리브(142)와 적은 점유면적을 가지고 면 접촉하므로 균일한 탄성에 의한 편심 방지와 소형화에 유용하다.
이하 제1 탄성 부재(131)와 인쇄회로기판(180)과 체결 부재(190)의 구조 및 결합 관계에 대하여 상세히 설명한다.
제1 탄성 부재(131)의 사시도인 도 5를 참조하면, 제1 탄성 부재(131)는 슬리브(142)와 접촉하여 이를 탄성적으로 가압하는 동시에, 보이스 코일 모듈(100)의 작동에 필요한 신호 단자와 접지 단자로서의 역할을 수행할 수 있다. 이때, 제1 탄 성 부재(131)과 인쇄회로기판(180)을 전기적으로 연결하기 위하여, 종래에는 별도의 접속부(도 1의 14 참조)를 구비하여, 이 접속부가 제1 탄성 부재 및 인쇄회로기판과 각각 용접되었다. 이에 반하여, 본 발명에서는 제1 탄성 부재(131)와 접속부(131a)가 일체로 형성되는 것을 일 특징으로 한다. 즉, 접속부(131a)가 제1 탄성 부재(131)의 일 측에서 인쇄회로기판(180) 측으로 연장 형성된다. 이와 같은 구성에 의하여, 제조 비용이 감소하고 제조 공정이 간결해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 접속부(131a)의 일 단은 일 측으로 절곡되어 절곡부(131b)를 형성한다. 이 절곡부(131b)가 인쇄회로기판(180)과 접촉되고, 후술할 체결 부재(190)에 의하여 절곡부(131b)와 인쇄회로기판(180)의 결합이 체결된다.
한편, 체결 부재(190)의 사시도인 도 6을 참조하면, 체결 부재(190)는 클립(clip) 형상으로서, 대략 'ㄷ'자 형상의 판 스프링으로 형성된다. 체결 부재(190)의 일 측은 개구되도록 형성되고 그 내부에 수용부(190a)가 형성되어, 제1 탄성 부재(131)의 절곡부(131b)와 홀더(170)와 인쇄회로기판(180)은 수용부(190a)에 수용된다.
한편, 상기 체결 부재(190)는 개구측이 폐쇄측보다 일정 정도 폭이 좁도록 형성되어, 상기 개구측의 양 단이 서로 모이는 방향으로 탄성력을 받도록 형성된다. 다시 말하면, 상기 체결 부재(190)의 개구측의 폭(b)이 폐쇄측의 폭(a)보다 약간 좁게 형성된다. 따라서, 상기 체결 부재(190)가 상기 적층된 각 구성요소들에 체결되었을 경우, 상기 체결 부재(190)는 상기 적층된 각 구성요소들을 서로 밀착시키는 방향의 탄성력을 제공하여, 상기 체결구조가 더욱 견고해지는 효과가 있다.
제1 탄성 부재(131)와 인쇄회로기판(180)과 체결 부재(190)가 결합되는 과정을 살펴본다. 먼저 인쇄회로기판(180) 상부에 홀더(170)가 안착되고, 홀더(170) 상부에 제1 탄성 부재(131)가 안착되면, 제1 탄성 부재(131)의 일 측에서 하방으로 연장 형성된 접속부(131a) 일단의 절곡부(131b)와 인쇄회로기판(180)이 접촉하게 된다. 그리고, 인쇄회로기판(180)과 절곡부(131b)를 고정하기 위하여, 체결 부재(190)가 밖에서 안쪽으로 끼워진다. 이때, 인쇄회로기판(180)에는 소정의 함몰부(181)가 더 형성되어, 체결 부재(190)가 안정적으로 체결될 수 있도록 할 수 있다. 즉, 종래와 같이 접속부와 인쇄회로기판이 용접에 의하여 결합되지 아니하고, 체결 부재(190)에 의하여 간편하게 체결 가능해 짐으로써, 접속부와 인쇄회로기판의 결합이 용이해지고, 용접시 가하여지는 열에 의하여 보이스 코일 모듈이 파손되는 현상이 방지되는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같은 보이스 코일 모듈(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
상술한 바와 같이, 커버(120)와 슬리브(142) 사이에는 제1 탄성 부재(131)가 개재되어 있으며, 홀더(170)와 슬리브(142) 사이에는 제2 탄성 부재(132)가 개재되어, 슬리브(142)를 광축 방향에서 가압하도록 구성된다. 그리고, 렌즈 조립체를 통과한 피사체의 영상이 보이스 코일 모듈(100)의 하부에 배치되는 이미지 센서(미도시)로 전달되어 전기적인 신호로 변환되고, 카메라 모듈 본체에 구비된 제어부로 전송되어 포커싱이 수행되고, 이 과정에서 렌즈 배럴(150)과 결합된 슬리브(142)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(미도시)가 작동되고, 렌즈 배럴(150)의 전방에 위치한 피사체의 상은 렌즈 배럴(150) 내의 렌즈(151)를 통과하여 이미지 센서에서 전기적인 신호로 변환되어 카메라 모듈 내의 제어부(미도시)로 전송된다. 제어부에서 이미지 센서로 전달된 피사체의 영상 신호가 흐릿하면, 렌즈 유닛의 포커싱 에러가 있는 것으로 판단하여, 렌즈 배럴(150)이 결합된 슬리브(142)를 광축 방향으로 이동시키기 위한 전류가 코일(144)로 인가된다. 코일(144)로 소정의 전류가 인가되면, 코일(144)에 자기장이 발생하여 마그네트(146)로부터 전달된 자속과의 척력이나 인력에 의하여 렌즈 배럴(150)이 결합된 슬리브(142)를 광축 방향으로 구동시키는 로렌츠의 힘이 발생한다. 이와 같은 구동력에 의하여 렌즈 배럴(150)은 그 중간에 개재된 제1 탄성 부재(131) 및 하단에 체결된 제2 탄성 부재(132)의 탄성력을 극복하여 광축 방향으로 왕복 운동할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 관한 보이스 코일 모듈의 개략적인 구조를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 2의 보이스 코일 모듈의 분해 사시도이고, 도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ의 단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 관한 보이스 코일 모듈은 제1 탄성 부재와 체결 부재가 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 관한 보이스 코일 모듈(Voice coil module)(200)은, 제1 탄성 부재(231), 제2 탄성 부재(232), 슬리 브(242), 코일(244), 마그네트(246), 요크(248), 렌즈 배럴(250) 및 인쇄회로기판(280)을 포함한다. 또한, 캡(210), 커버(220), 홀더(270)를 더 포함할 수 있다.
렌즈 배럴(250)에는 적어도 하나 이상의 렌즈(251)로 구성되어 있는 렌즈 유닛이 내부에 수용된다. 렌즈 유닛을 구성하는 렌즈(251)의 수는 임의로 조정될 수 있으며, 렌즈 유닛을 구성하는 다수의 렌즈(251)는 각 렌즈(251)의 광축이 일치하도록 렌즈 배럴(250)에 수용 조립된다. 렌즈 배럴(250)은 직선 운동하는 슬리브(242) 내부에 삽입 장착되어 슬리브(242)와 함께 직선 운동함으로써 초점을 조절하게 된다.
렌즈 배럴(250)의 외주변에는 렌즈 배럴(250)을 상하로 구동시킬 수 있도록 슬리브(242), 코일(244), 마그네트(246) 및 요크(248)가 측설된다.
슬리브(242)는 내부에 렌즈 배럴(250)이 수용될 수 있도록 속이 빈 원통의 형상으로 형성된다. 그리고 슬리브(242)의 내부에 렌즈 배럴(250)이 결합하여 슬리브(242)와 렌즈 배럴(250)이 일체로 직선 운동을 하게 된다. 이와 같이 렌즈 배럴(250)과 슬리브(242)의 결합을 위하여, 렌즈 배럴(250)의 외주면과 슬리브(242)의 내주면에는 각각 나사산이 형성될 수도 있다. 또한, 렌즈 배럴(250)과 슬리브(242)에 각각 결합홀이 형성되어, 별도의 체결 부재에 의하여 렌즈 배럴(250)과 슬리브(242)가 결합할 수도 있다. 또한, 여기서는 렌즈 배럴(250)과 슬리브(242) 사이의 결합 관계로서 나사결합 또는 볼트 결합 등을 예시하고 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 렌즈 배럴(250)과 슬리브(242)가 결합할 수 있는 다양한 결합 형태가 본 발명의 권리범위에 속함은 자명하다 할 것이다.
슬리브(242)의 외측으로는 렌즈 배럴(250)을 구동시킬 수 있도록 외부의 전원공급수단과 전기적으로 연결되어 있는 코일(244)이 결합된다. 도면에는 코일(244)이 두 개 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 보이스 코일 모듈(200)이 배치되는 전자 기기의 사양 또는 사용 환경에 따라 코일의 개수 및 특성이 변경 가능함은 자명하다 할 것이다.
슬리브(242) 및 슬리브(242)에 결합된 코일(244)의 외측으로는 마그네트(246)가 배치된다. 마그네트(246)에 의해 형성되는 자기장 내에서 코일(244)의 유도자기력이 생성되어 슬리브(242), 코일(244) 및 렌즈 배럴(250)의 직선운동을 유발시키게 된다. 이러한 마그네트(246)로는 영구자석 등을 사용할 수 있다. 도면에는 마그네트(246)가 네 개의 조각으로 분리되어 슬리브(242)를 감싸는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 보이스 코일 모듈(200)의 설계 및 제조상의 편의성 또는 사용 환경에 따라 마그네트(246)의 개수 및 특성이 변경 가능함은 자명하다 할 것이다.
이와 같은 배치를 갖는 마그네트(246) 및 코일(244)에 따른 유도자기력에 의하여 슬리브(242), 렌즈 배럴(250) 및 그 내부에 수용/조립되는 렌즈 유닛 역시 광축 방향으로 직선 운동을 하게 된다. 즉, 본 실시예에 따라 렌즈 배럴(250)의 외주면에 배치되어 있는 코일(244)로 전류가 인가되면, 코일(244)과 대향적으로 형성된 마그네트(246)에 의하여 형성된 자기장에서 코일(244)의 유도자기력이 로렌츠 힘으로 작용하여 렌즈 배럴(250)의 광축 방향으로 직선 운동을 유발한다. 이에 따라 본 실시예에 따른 코일(244)은 마그네트(246)로부터 형성되는 자력선의 흐름 방향을 변경하는 역할을 수행할 수 있게 된다.
한편, 요크(248)는 속이 빈 상자의 형상으로 형성되어 내부에 중공부가 형성되고, 이러한 중공부에 상술한 렌즈 배럴(250), 슬리브(242), 코일(244), 마그네트(246)가 수용된다. 그리고, 요크(248)의 상부에는 캡(210) 및 커버(220)가 더 형성될 수 있다. 이러한 캡(210)과 커버(220)는 요크(248) 내에 수용되는 슬리브(242), 코일(244), 마그네트(246), 렌즈 배럴(250) 등이 외부로 탈거되지 않고 안정적으로 고정되도록 지지하는 동시에, 제1 탄성 부재(231)와 제2 탄성 부재(232)의 탄성 계수가 일정하게 유지되도록 하는 역할을 한다. 그리고, 요크(248)의 하부에는 홀더(270)가 형성되어 상술한 슬리브(242), 코일(244), 마그네트(246), 렌즈 배럴(250)을 지지한다.
그리고, 홀더(270)의 하부에는 영상기억소자인 CCD 또는 CMOS 등의 이미지 센서(285)가 안착되어 있는 인쇄회로기판(280)이 배치된다. 인쇄회로기판(280)은 적어도 어느 한 측면으로 연장된 연장부(282)를 가질 수 있고, 연장부(282)의 일 단부에는 외부 회로와 연결되는 커넥터(connector) 또는 소켓(socket) 등의 외부연결부재(283)가 더 형성될 수 있다. 여기서, 인쇄회로기판(280)으로는 경질의 인쇄회로기판(hard printed circuit board; HPCB)이나 유연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board; FPCB)을 사용할 수 있다.
상술한 렌즈 배럴(250), 슬리브(242), 코일(244), 마그네트(246) 및 요크(248)의 상호 이동관계는 다음과 같다. 먼저, 렌즈 배럴(250)과 슬리브(242)는 나사 결합을 하여 고정되고, 슬리브(242)의 외측에는 코일(244)이 끼워짐으로써, 렌즈 배럴(250)과 슬리브(242)와 코일(244)은 일체로 상하 이동을 한다. 한편, 최외곽의 하우징을 이루는 요크(248)의 내측에는 마그네트(246)가 고정 결합된다. 따라서, 고정되어 있는 요크(246) 및 마그네트(246)의 내부에 형성되어 있는 중공부에서, 일체로 결합되어 있는 렌즈 배럴(250), 슬리브(242) 및 코일(244)이 함께 상하 이동을 하는 것이다. 이때, 렌즈 배럴(250), 슬리브(242) 및 코일(244)의 상하 이동은 코일(244)과 마그네트(246)에 의하여 형성된 자기장에 의하여 수행된다.
한편, 홀더(270)와 슬리브(242) 사이에는 제1 탄성 부재(231)가 개재되어 있고, 커버(220)와 슬리브(242) 사이에는 제2 탄성 부재(232)이 개재되어 있다. 제1 탄성 부재(231)와 제2 탄성 부재(232)는 렌즈 배럴(250)과 결합하고 있는 슬리브(242)와 접촉하여 이를 탄성적으로 가압하기 위한 것으로서, 상술한 코일(244)과 마그네트(246)의 상호 작용에 따른 직선 운동에 의하여 슬리브(242) 및 렌즈 배럴(250)이 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.
제1 탄성 부재(231)와 제2 탄성 부재(232)로서 2개의 판 스프링을 적용하는 경우에 본 발명의 보이스 코일 모듈(200)의 작동에 필요한 신호 단자와 접지 단자로서 이들 판 스프링을 겸용함으로써 관련 부품을 줄일 수 있다. 또한, 제1 탄성 부재(231)와 제2 탄성 부재(232)로서 일반 코일스프링을 사용하면 슬리브(242)의 외측의 2개의 포인트에 스프링을 고정해야 하고 안전성을 향상시키기 위해 가이드를 설치하여야하므로 소형화가 어려운 반면, 판 스프링(231)(232)은 슬리브(242)와 적은 점유면적을 가지고 면 접촉하므로 균일한 탄성에 의한 편심 방지와 소형화에 유용하다.
이하 제1 탄성 부재(231)와 인쇄회로기판(280)의 구조 및 결합 관계에 대하여 상세히 설명한다.
제1 탄성 부재(231)의 사시도인 도 10을 참조하면, 제1 탄성 부재(231)는 슬리브(242)와 접촉하여 이를 탄성적으로 가압하는 동시에, 보이스 코일 모듈(200)의 작동에 필요한 신호 단자와 접지 단자로서의 역할을 수행할 수 있다. 이때, 제1 탄성 부재(231)와 인쇄회로기판(280)을 전기적으로 연결하기 위하여, 종래에는 별도의 접속부(도 1의 14 참조)를 구비하여, 이 접속부가 제1 탄성 부재 및 인쇄회로기판과 각각 용접되었다. 이에 반하여, 본 발명의 다른 실시예에서는 제1 탄성 부재(231)와 접속부(231a)가 일체로 형성되는 것을 일 특징으로 한다. 즉, 접속부(231a)가 제1 탄성 부재(231)의 일 측에서 인쇄회로기판(280) 측으로 연장 형성된다. 이와 같은 구성에 의하여, 제조 비용이 감소하고 제조 공정이 간결해지는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 접속부(231a)의 일 단에는 체결부(231b)가 형성된다. 체결부(231b)는 대략 'ㄷ'자 형상의 판 스프링으로 구성된다. 체결부(231b)의 일 측은 개구되도록 형성되어, 홀더(270)와 인쇄회로기판(280)이 수용된다.
한편, 상기 체결부(231b)는 개구측이 폐쇄측보다 일정 정도 폭이 좁도록 형성되어, 상기 개구측의 양 단이 서로 모이는 방향으로 탄성력을 받도록 형성된다. 따라서, 상기 체결부(231b)가 상기 적층된 각 구성요소들에 체결되었을 경우, 상기 체결부(231b)는 상기 적층된 각 구성요소들을 서로 밀착시키는 방향의 탄성력을 제공하여, 상기 체결구조가 더욱 견고해지는 효과가 있다.
제1 탄성 부재(231)와 인쇄회로기판(280)이 결합되는 과정을 살펴본다. 먼저 인쇄회로기판(280) 상부에 홀더(270)가 안착된다. 그리고, 홀더(270) 상부에 제1 탄성 부재(231)가 안착된다. 이때, 제1 탄성 부재(231)의 체결부(231b)가 밖에서 안쪽으로 끼워진다. 따라서, 체결부(231b)의 상부 내측은 인쇄회로기판(280)과 접촉하여 전기적으로 연결된다. 또한, 클립 형상의 체결부(231b)에 의하여 제1 탄성부재(231)와 홀더(270)와 인쇄회로기판(280)이 용이하고 견고하게 체결될 수 있다. 즉, 종래와 같이 접속부와 인쇄회로기판이 용접에 의하여 결합되지 아니하고, 체결부(231b)에 의하여 간편하게 체결 가능해 짐으로써, 접속부와 인쇄회로기판의 결합이 용이해지고, 용접시 가하여지는 열에 의하여 보이스 코일 모듈이 파손되는 현상이 방지되는 효과를 얻을 수 있다.
이때, 인쇄회로기판(280)에는 소정의 하프 비아 홀(half via hole)(281)이 더 형성되어, 체결부(231b)가 안정적으로 체결될 수 있도록 할 수 있다. 상세히, 하프 비아 홀(half via hole)(281)은 인쇄회로기판(280)의 일 측에 반원형 원통 형상으로 형성된다. 그리고, 하프 비아 홀(half via hole)(281)의 반경은 체결부(231b)의 폭보다 약간 정도 크게 형성된다. 따라서, 체결부(231b)가 인쇄회로기판(280)에 체결될 때, 체결부(231b)는 하프 비아 홀(half via hole)(281) 내에 수용되게 된다. 즉, 체결부(231b)가 하프 비아 홀(half via hole)(281) 내에 수용되 어, 인쇄회로기판(280)의 외부로 돌출되지 않게 됨으로써, 보이스 코일 모듈(200)이 차지하는 공간이 감소하고, 조립이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 의해서, 인쇄회로기판과 접속부의 결합이 용이해짐으로써 작업성이 향상되고, 제품의 불량률이 감소하는 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.

Claims (15)

  1. 하나 이상의 초점 조절용 렌즈가 구비되어 있는 렌즈 배럴;
    내부에 상기 렌즈 배럴을 수용하는 슬리브;
    상기 슬리브의 외주면에 결합되는 코일;
    상기 코일의 외측에 배치되어 자기장을 형성하는 마그네트;
    내부에 상기 마그네트가 결합되는 요크;
    상기 슬리브의 하측에 배치되어 상기 슬리브 및 상기 렌즈 배럴의 상하 운동을 구속하는 제1 탄성 부재;
    상기 제1 탄성 부재의 하측에 배치되는 인쇄회로기판;
    상기 제1 탄성 부재와 상기 인쇄회로기판 사이의 전기적 접점을 형성하도록 양단부가 각각 상기 제1 탄성 부재 및 상기 인쇄회로기판과 접하는 접속 부재; 및
    상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재의 일 측에 구비되어, 상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재를 결합시키는 체결 부재를 포함하는 보이스 코일 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 탄성 부재와 상기 접속 부재는 일체로 형성되어 있는 보이스 코일 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접속 부재는 상기 제1 탄성 부재의 일 측에서 상기 인쇄회로기판 측으로 연장 형성되어 있는 보이스 코일 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결 부재는 클립(clip) 형상으로 형성되어 있는 보이스 코일 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결 부재는 소정의 탄성력을 가지도록 형성되어, 상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재를 밀착 결합시키는 보이스 코일 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결 부재는 일 측이 개구되도록 형성되어, 상기 개구 측이 상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재의 측부에 끼워지는 보이스 코일 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 체결 부재는 개구 측과 폐쇄 측의 폭이 서로 다르도록 형성되어, 상기 인쇄회로기판과 상기 접속 부재의 결합 구조에 탄성력을 제공하도록 형성되어 있는 보이스 코일 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 탄성 부재는 판 스프링을 포함하는 보이스 코일 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬리브의 상측에서 상기 슬리브를 광축 방향으로 가압하는 제2 탄성 부재를 더 포함하는 보이스 코일 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 일 측에는 함몰부가 더 형성되어 있는 보이스 코일 모듈.
  11. 하나 이상의 초점 조절용 렌즈가 구비되어 있는 렌즈 배럴;
    내부에 상기 렌즈 배럴을 수용하는 슬리브;
    상기 슬리브의 외주면에 결합되는 코일;
    상기 코일의 외측에 배치되어 자기장을 형성하는 마그네트;
    내부에 상기 마그네트가 결합되는 요크;
    상기 슬리브의 하측에 배치되는 인쇄회로기판; 및
    상기 슬리브와 상기 인쇄회로기판 사이에 배치되고, 상기 인쇄회로기판 측으로 연장되어 형성되는 접속부와, 상기 접속부의 일 단부에 형성되어 상기 인쇄회로기판과 결합하는 체결부를 포함하는 제1 탄성 부재를 포함하는 보이스 코일 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 체결부는 일 측이 개구된 판 스프링으로 형성되어 있는 보이스 코일 모듈.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 체결부는 폐쇄 측에서 개구 측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사지게 형성되어 있는 보이스 코일 모듈.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 일 측에는 하프 비아 홀(half via hole)이 형성되어 있는 보이스 코일 모듈.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 체결부의 일 측이 상기 하프 비아 홀에 수용되는 보이스 코일 모듈.
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