KR20150080730A - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판과 결합되며, 패턴코일이 설치되는 베이스; 상기 베이스 상측에 상기 패턴코일과 대응되는 위치에 마그네트가 설치되는 홀더부재; 및 상기 베이스의 상측과 홀더부재의 하측 사이에 복수 개가 개재되어 상기 홀더부재를 탄력적으로 지지하는 코일 스프링;을 포함하며, 상기 홀더부재는 상기 패턴코일과 마그네트의 전자기적 상호 작용에 의해 틸팅 및 쉬프팅 움직임이 가능하도록 설치될 수 있다.

Description

카메라 모듈 {Camera module}

본 실시예는 카메라 모듈에 관한 것이다.

초소형, 저전력 소모를 위한 카메라 모듈은 기존의 일반적인 카메라 모듈에 사용되었던 VCM 등의 기술을 적용하기 곤란하여, 이와 관련 연구가 활발히 진행되어 왔다.

스마트폰과 같은 소형 전자제품에 실장되는 카메라 모듈의 경우, 사용 도중에 빈번하게 카메라 모듈에 충격을 받을 수 있으며, 촬영하는 동안 사용자의 손떨림 등에 따라 미세하게 카메라 모듈이 흔들릴 수 있다. 이와 같은 점을 감안하여, 최근에는 손떨림 방지 수단을 추가적으로 카메라 모듈에 설치하는 카메라 모듈의 개발이 요구되고 있다.

이러한 손떨림 방지를 위한 카메라모듈은 X, Y축으로 손떨림을 보정하는데, 이렇게 x, y축으로 스프링에 의해 지지되어 움직이는 경우, 이때 스프링 변형이 발생할 수 있다.

본 실시예는 부품가격을 절감할 수 있으며, 신뢰성이 향상된 손떨림 방지기능을 가지는 카메라 모듈을 제공한다.

본 실시예에 따른 카메라 모듈은 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판과 결합되며, 패턴코일이 설치되는 베이스; 상기 베이스 상측에 상기 패턴코일과 대응되는 위치에 마그네트가 설치되는 홀더부재; 및 상기 베이스의 상측과 홀더부재의 하측 사이에 복수 개가 개재되어 상기 홀더부재를 탄력적으로 지지하는 코일 스프링;을 포함하며, 상기 홀더부재는 상기 패턴코일과 마그네트의 전자기적 상호 작용에 의해 틸팅 및 쉬프팅 움직임이 가능하도록 설치될 수 있다.

상기 코일 스프링은 상기 베이스의 상부면과 상기 홀더부재의 바닥면 사이에 형성된 제 1 및 제 2 포켓부에 설치될 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 포켓부는 상기 베이스와 홀더부재의 안쪽에 오목하게 형성될 수도 있고, 상기 베이스와 홀더부재의 측벽면에 개구부를 가지질 수도 있다.

또한, 상기 코일 스프링은 상기 베이스와 홀더부재의 이격 거리보다 길게 형성되며, 상기 개구부를 통해 압축된 상태로 조립될 수 있다.

상기 코일 스프링은 상기 베이스 및 홀더부재의 적어도 2개의 모서리 이상에 설치될 수 있다.

일 예로, 상기 코일 스프링은 상기 베이스 및 홀더부재 각각의 중심에 대해 대각 방향에 설치될 수도 있고, 상기 베이스 및 홀더부재의 4개의 모서리에 설치될 수도 있다.

또한, 상기 코일 스프링은 스틸, 고무, 실리콘 중 어느 하나의 재질일 수 있다.

상기 패턴코일은 상기 베이스 상측에 설치되는 회로기판에 설치될 수 있다.

상기 홀더부재는 상기 마그네트와 대응되는 위치에 코일유닛이 배치되고, 내부에 복수 매의 렌즈가 설치되는 렌즈배럴이 설치되는 보빈; 및 상기 보빈과 일단이 연결되고, 타단은 홀더부재와 연결되는 하부 및 상부 탄성부재;를 포함하며, 상기 보빈은 상기 렌즈의 광축과 평행하게 움직여 오토 포커싱 기능을 구현할 수 있다.

저렴하게 구성할 수 있는 코일 스프링을 사용할 수 있도록 손떨림 보정장치의 구조를 개선하므로 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 코일 스프링은 구조가 간단하고 신뢰성이 높기 때문에, 반복적인 사용 시에도 항상 안정적인 손떨림 보정장치의 동작을 제공하는 것이 가능하다.

도 1은 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도,
도 2는 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도,
도 3 및 도 4는 제 1 및 제 2 실시예에 따른 탄성부재 결합 구조를 개략적으로 도시한 도면, 그리고,
도 5 및 도 6은 제 1 및 제 2 실시예에 따른 탄성부재의 배치 위치를 개략적으로 도시한 도면 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도, 도 2는 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도, 도 3 및 도 4는 제 1 및 제 2 실시예에 따른 탄성부재 결합 구조를 개략적으로 도시한 도면, 그리고, 도 5 및 도 6은 제 1 및 제 2 실시예에 따른 탄성부재의 배치 위치를 개략적으로 도시한 도면 이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 카메라 모듈은 인쇄회로기판(10), 베이스(20), 홀더부재(30), 보빈(40), 및 하우징(50)을 포함할 수 있다.

인쇄회로기판(10)은 이미지 센서(11)가 실장 되며, 카메라 모듈의 바닥면을 형성할 수 있다.

베이스(20)는 상기 이미지 센서(11)의 상측에 결합될 수 있으며, 도 2와 같이 상기 이미지 센서(11)를 마주보는 면에 적외선 차단 필터(21)가 설치될 수 있다. 또한 베이스(20)는 홀더부재(30)의 바닥면을 지지할 수 있으며, 후술할 회로기판(25) 및 패턴코일(26)이 결합되거나 배치될 수 있다.

베이스(20)는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 모서리 부분에 지지기둥이 돌출 형성될 수도 있으며, 지지기둥은 상기 베이스 상부로 돌출되어 형성되거나 상기 베이스 하부로 돌출되어 형성될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 필요에 따라 지지기둥의 구성은 생략하는 것도 가능하다. 베이스(20)는 회로기판(25)과 패턴코일(26) 등이 상측에 고정 설치될 수 있도록 안착구조가 상부면에 형성될 수 있다.

회로기판(25)은 플랙시블 인쇄회로기판으로 마련될 수 있으며, 내부에 드라이버 IC, 컨덴서 등의 소자 부품들이 실장될 수 있으며 전원을 공급 받아 홀더부재(30) 및 보빈(40)에 배치된 후술할 상부 탄성부재(42) 및 또는 패턴코일(26)에 전달하여 코일(43)과 회로기판(25)이 전기적으로 연결될 수 있다.

패턴코일(26)은 상기 회로기판(25) 표면에 적층 형성되거나, 직접 형성될 수 있으며, 또한 4개의 상호 대칭되는 크기의 자기장 형성 영역을 구성할 수 있다. 상기 패턴코일(26)은 대략 사각형상으로 자기장 형성 영역을 구성하여, 홀더부재(30)의 측면 또는 모서리에 설치되는 마그네트(31)와 전자기적 상호작용을 수행할 수 있다. 이에 따라, 홀더부재(30)는 패턴코일(26)에 인가되는 전원 제어를 통해 광축에 대하여 틸팅 및/또는 쉬프팅 제어 가능하다. 이에 대해서는 뒤에 다시 설명한다.

홀더부재(30)는 대략 사각형상으로 형성되며, 도 1과 같이 모서리 부분에 복수 개의 마그네트(31)가 설치될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 도시하지는 않았으나 4개의 각 면에 평평한 형상으로 설치될 수도 있다. 이때, 상기 마그네트(31)들은 서로 대응되는 크기로 형성될 수 있으며, 마주보는 마그네트(31)들은 서로 평행하게 배치될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 홀더부재(30)는 상기 패턴코일(26)과 마그네트(31)의 전자기적 상호 작용에 의해 틸팅 및/또는 쉬프팅 움직임이 가능하도록 설치될 수 있다. 즉, 도 1과 같이 회로기판(25)의 상측에 배치된 패턴코일(26)이 모서리 부분에 배치될 경우, 상기 마그네트(31)역시 이에 대응되는 위치인 모서리 부분에 설치될 수 있다. 그러면, 소정의 전원이 상기 회로기판(25)을 통해 패턴코일(26)에 인가되면, 상기 마그네트(31)와 전자기적 상호작용을 형성할 수 있다. 그러면, 상기 홀더부재(30)는 각각의 패턴코일(26)에 인가되는 전류량에 따라 이미지 센서(11)의 센서면에 평행한 x, y 축 방향으로 쉬프팅 제어될 수도 있고, 어느 한쪽만이 상승 또는 하강하면서 상기 x, y 축 방향에 수직한 z 축 방향으로 틸팅 제어될 수도 있다. 한편, 상기한 바와 같이 패턴코일(26)과 마그네트(31)의 설치 위치는 4군대의 모서리에 한정되는 것은 아니며, 도시하지는 않았으나, 설계상의 필요에 따라 홀더부재(30)의 측벽면 등으로 이동 배치되는 것도 가능하다.

홀더부재(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 육면체 형상으로 형성되되, 사면이 얇은 프레임 형상으로 마련될 수 있으며, 상부면과 하부면에는 후술할 하부 및 상부 탄성부재(41)(42)가 설치되어 내부 공간부에 설치되는 보빈(40)의 광축(z축) 방향 왕복 이동을 탄성 지지할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 홀더부재(30)의 바닥면은 상기 베이스(20)에 코일 스프링(100)에 의해 지지되어 움직일 수 있도록 결합될 수 있다. 또한 상기 홀더부재의 상부면은 하우징(50)에 의해 움직임이 규제될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 홀더부재는 상기 베이스 부재에 고정되어 있는 상기 회로기판과 전기적으로 연결되는 측면 탄성부재에 의해 지지될 수 있다. 또한, 상기 측면 탄성부재는 상기 홀더부재의 상측면에 있는 상부 탄성부재와 전기적으로 연결되어 코일(43)에 전원을 인가할 수 있다. 이때, 상기 상부 탄성부재(42)는 상기 홀더부재(30)와 하우징(50) 사이에 개재될 수 있고, 상기 하부 탄성부재(41)는 상기 홀더부재(30)와 베이스(20) 사이에 개재될 수 있다. 이 때 측면탄성부재는 코일스프링(100)이 될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며 별도의 측면 스프링이 상기 홀더부재의 측면에 배치될 수 있으며, 또는 상기 홀더부재의 모서리에 와이어부재가 배치되어 상기 홀더부재를 상기 베이스에 대하여 지지하며, 상기 코일(43)에 전원을 인가할수 있다. 상기 측면스프링은 상기 홀더부재의 4개의 측면에 배치될 수 있으며, 상기 와이어부재는 상기 홀더부재의 4개의 모서리에 배치될 수 있다.

한편, 상기 상부 탄성부재(42)는 도 1에 도시된 바와 같이 2분할된 구조를 가질 수 있다. 즉, 상부 탄성부재(42)를 2분할 하여, 각각이 서로 다른 극성의 전원을 인가 받아 이를 상기 보빈(40)의 외주면에 권선되는 코일유닛(43) 측으로 전달할 수 있다. 이때, 분할된 상부 탄성부재(42)는 서로 대칭 형상으로 마련될 수 있다.

그러나, 이를 한정하는 것은 아니며, 상부 탄성부재(42) 대신 하부 탄성부재(41)를 2분할된 구조로 구성하여, 서로 다른 극성의 전원을 인가 받아 보빈(40)의 외주면에 권선된 코일유닛(43) 측으로 전달할 수 있다.

보빈(40)은 상기 홀더부재(30)의 내부 공간에 광축에 대해 평행한 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다. 보빈(40)은 상기 마그네트(31)와 전자기적 상호 작용이 가능하도록 외주면에 코일유닛(43)이 설치될 수 있다. 한편, 상기 코일유닛(43)은 상기 보빈(40)의 외주면에 삽입 결합되는 링 형상의 코일블록으로 마련될 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며 코일을 직접 보빈(40)의 외주면에 권선할 수도 있다.

상기 보빈(40)은 도시하지는 않았으나, 내부에 적어도 하나의 렌즈가 설치되는 렌즈배럴을 포함할 수 있다. 상기 렌즈배럴은 상기 보빈(40)의 내부에 나사 결합 가능하도록 형성될 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 도시하지는 않았으나 상기 렌즈배럴이 상기 보빈(40)의 안쪽에 나사결합 이외의 방법으로 직접 고정되거나, 렌즈배럴 없이 상기 한 장 이상의 렌즈가 보빈과 일체로 형성되는 것도 가능하다. 상기 렌즈는 한 장으로 구성될 수도 있고, 2개 또는 그 이상의 렌즈들이 광학계를 형성하도록 구성할 수도 있다.

상기 보빈(40)의 하부는 상기 하부 탄성부재(41)와 연결되고, 상부는 상기 상부 탄성부재(42)와 연결되어, 이들에 의해 탄력적으로 축 방향 왕복이동이 지지될 수 있다. 즉, 상기 하부 및 상부 탄성부재(41)(42)는 일단은 상기 홀더부재(30)와 연결되고, 타단은 상기 보빈(40)의 상부 및 하부면과 연결된다. 이와 같은 구성에 따라, 상기 보빈(40)은 광축 방향에 대하여 왕복 이동할 때, 상기 하부 및 상부 탄성부재(41)(42)가 홀더부재(30)의 고정위치를 중심으로 캔틸레버 운동을 하면서, 상기 보빈(40)을 탄력 지지할 수 있다.

하우징(50)은 철과 같은 강자성체로 형성될 수 있으며, 상기 홀더부재(30)를 모두 감쌀 수 있도록 상기 홀더부재(30)와 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이, 홀더부재(30)가 사각형이면, 상기 하우징(50)도 사각형상으로 마련될 수 있다. 또는 하우징(50)의 네 모서리(corner)는 라운드진 형상으로 마련될 수 있다. 물론 각진 모서리로 형성하는 것도 가능하나, 하우징(50)은 판재를 밴딩 하거나 프레스 가공을 통해 구부려서 형성되므로, 각각의 모서리에는 라운드부가 형성되는 것이 일반적이기 때문이다.

코일 스프링(100)은 도 2와 같이, 상기 베이스(20)의 상측과 홀더부재(30)의 하측 사이에 복수 개가 개재되어 상기 홀더부재(30)를 탄력적으로 지지할 수 있다.

일 예로, 상기 코일 스프링(100)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 베이스(20)의 상부면과 상기 홀더부재(30)의 바닥면 사이에 형성된 제 1 및 제 2 포켓부(210)(220)에 설치될 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 포켓부(210)(220)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 베이스(20)와 홀더부재(30) 각각의 서로 마주보는 면의 안쪽으로 오목하게 형성될 수 있다. 이와 같이 구성될 경우, 오목한 부분에 상기 코일 스프링(100)을 개재한 상태로 베이스(20)와 홀더부재(30)의 조립을 수행할 수 있다. 이때, 홀더부재(30)는 베이스(20)와 일정 거리 이격 된 상태가 초기 위치가 되도록 구성할 수 있으며, 상기한 패턴코일(26)에 인가되는 전원에 따라 홀더부재(30)의 위치는 가변 될 수 있다. 이와 같이 오목한 제 1 및 제 2 포켓부(210)(220)를 구성하면, 상기 제 1 및 제 2 포켓부(210)(220)의 내주면에 의해 상기 코일 스프링(100)이 가이드 되어, 코일 스프링(100)의 신축 방향에 수직한 방향으로 이탈되는 것이 방지될 수 있다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 포켓부(210)(220)는 도 4와 같이, 상기 베이스(20)와 홀더부재(30)의 측벽면에 개구부를 형성하여, 이 오픈된 개구부를 통해 삽입 결합되는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 코일 스프링(100)은 그 길이를 베이스(20)와 홀더부재(30)의 이격 거리보다 더 길게 형성하여, 조립시 도 4에 도시된 바와 같이 압축하여 베이스(20)와 홀더부재(30)의 측면을 통해 삽입 결합할 수 있다. 이 경우, 상기한 도 3의 실시예와 비교할 때, 베이스(20)와 홀더부재(30)의 조립을 선행한 후에 코일 스프링(100)을 삽입 결합하므로, 조립성이 향상될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 코일 스프링(100)은 복수 개가 마련될 수 있는데, 도 5에 도시된 바와 같이 홀더부재(30)의 4개의 모서리와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 홀더부재(30)의 중심을 기준으로 서로 대각선 방향에 2개가 배치되는 것도 가능하다. 또는, 도시하지는 않았으나, 홀더부재(30)의 4개 면 또는 서로 마주보는 2개의 면에 설치될 수도 있다. 코일 스프링(100)은 홀더부재(30)의 틸팅 및 쉬프팅 움직임 후에, 초기 상태로 원상 복귀 시키는 역할을 수행하기 때문에, 상기 도면에서와 같이 상호 대칭되는 위치에 배치되는 것이 좋다.

상기한 바와 같이 구성된 카메라 모듈은 렌즈 시프트 방식으로서, 렌즈의 움직임을 통해 오토 포커싱(AF) 및 손떨림 보정(OIS)을 수행하는 구성이다. 이때, 오토 포커싱 기능을 구비한 홀더부재(30)의 바닥면을 지지하도록 탄성 복원력을 제공하는 코일 스프링(100)을 설치하면, 상기 코일 스프링(100)에 의해 홀더부재(30)의 틸팅 및 쉬프팅 움직임을 탄력적으로 지지할 수 있다. 특히, 코일 스프링(100)은 제조 비용은 절감하면서 신뢰성은 높은 카메라 모듈을 제공하는 것이 가능하다.

즉, 코일 스프링(100)의 경우, 부품의 물류이동성이 양호하며, 조립 공정 중 작업자의 취급 부주의로 인해 변형될 가능성이 적기 때문에 카메라 모듈의 조립 불량 발생을 최소화할 수 있기 때문이다.

또한, 코일 스프링(100)은 제조 원가가 매우 저렴하면서도 반복적인 사용 시에도 높은 신뢰성을 유지할 수 있어 장기간 사용 시에도 카메라 모듈의 손떨림 보정 기능을 안정적으로 유지할 수 있다.

한편, 상기한 실시예에서는 상기 코일 스프링(100)을 베이스(20)와 홀더부재(30) 사이에 개재한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 코일 스프링(100)을 대체한 다른 종류의 탄성부재가 치환되어 사용되는 것도 가능하다. 예컨대, 코일 스프링(100)을 대신하도록 와이어 스프링, 측면 판스프링이나, 길이 방향으로 신장 가능한 실리콘, 고무 등과 같은 탄성 변형 가능한 다른 재료를 이용한 탄성부재 등으로 교체할 수도 있다.

또는, 상기 코일 스프링(100)은 일반적으로 많이 사용되는 스틸 재질은 물론, 상기한 고무, 실리콘 등과 같이 탄성 복원력을 제공할 수 있는 다른 종류의 재질로 구성되되, 코일 형상을 가지도록 마련될 수도 있다.

이상에서 본 실시예에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하고, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 실시예의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10; 인쇄회로기판 11; 이미지 센서
20; 베이스 21; 적외선 차단 필터
25; 회로기판 26; 패턴코일
30; 홀더부재 31; 마그네트
40; 보빈 41; 하부 탄성부재
42; 상부 탄성부재 43; 코일유닛
50; 하우징 100; 코일 스프링

Claims (11)

1. 이미지 센서가 실장되는 인쇄회로기판;
   상기 인쇄회로기판과 결합되며, 패턴코일이 설치되는 베이스;
   상기 베이스 상측에 상기 패턴코일과 대응되는 위치에 마그네트가 설치되는 홀더부재; 및
   상기 베이스의 상측과 홀더부재의 하측 사이에 복수 개가 개재되어 상기 홀더부재를 탄력적으로 지지하는 코일 스프링;을 포함하며,
   상기 홀더부재는,
   상기 패턴코일과 마그네트의 전자기적 상호 작용에 의해 틸팅 및 쉬프팅 움직임이 가능하도록 설치된 카메라 모듈.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 코일 스프링은,
   상기 베이스의 상부면과 상기 홀더부재의 바닥면 사이에 형성된 제 1 및 제 2 포켓부에 설치되는 카메라 모듈.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 포켓부는 상기 베이스와 홀더부재의 안쪽에 오목하게 형성된 카메라 모듈.
   
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 포켓부는 상기 베이스와 홀더부재의 측벽면에 개구부를 가지는 카메라 모듈.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 코일 스프링은 상기 베이스와 홀더부재의 이격 거리보다 길게 형성되며, 상기 개구부를 통해 압축된 상태로 조립되는 카메라 모듈.
   
6. 제 1 항에 있어서, 상기 코일 스프링은,
   상기 베이스 및 홀더부재의 적어도 2개의 모서리 이상에 설치되는 카메라 모듈.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 코일 스프링은,
   상기 베이스 및 홀더부재 각각의 중심에 대해 대각 방향에 설치되는 카메라 모듈.
   
8. 제 6 항에 있어서, 상기 코일 스프링은,
   상기 베이스 및 홀더부재의 4개의 모서리에 설치되는 카메라 모듈.
   
9. 제 1 항에 있어서, 상기 코일 스프링은,
   스틸, 고무, 실리콘 중 어느 하나의 재질로 형성되는 카메라 모듈.
   
10. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴코일은,
    상기 베이스 상측에 설치되는 회로기판에 설치되는 카메라 모듈.
    
11. 제 1 항에 있어서, 상기 홀더부재는,
    상기 마그네트와 대응되는 위치에 코일유닛이 배치되고, 내부에 복수 매의 렌즈가 설치되는 렌즈배럴이 설치되는 보빈; 및
    상기 보빈과 일단이 연결되고, 타단은 홀더부재와 연결되는 하부 및 상부 탄성부재;를 포함하며,
    상기 보빈은 상기 렌즈의 광축과 평행하게 움직여 오토 포커싱 기능을 구현하는 카메라 모듈.
    

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