KR20160059564A - Ois 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 OIS 카메라 모듈은, 렌즈가 장착되는 렌즈 보빈부가 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동 유니트; 상기 광축 방향으로 상기 이동 유니트로부터 이격되어 배치되는 고정 유니트; 및 상기 고정 유니트에 대하여 상기 이동 유니트를 상기 광축 방향으로 일정 위치에 구속하는 구속 유니트;를 포함할 수 있다.

Description

OIS 카메라 모듈{OIS CAMERA MODULE}

본 발명은 피사체를 촬영하는 카메라 모듈에 관한 것으로서, 광학적 손떨림 보정 수단을 구비한 OIS 카메라 모듈에 관한 것이다.

피사체의 촬영시 렌즈의 초점이 자동으로 조절되는 오토 포커싱(AF : auto focusing) 기능을 갖는 카메라 모듈이 일반적인 디지털 카메라는 물론 핸드폰이나 태블릿 PC 등의 모바일 기기에 많이 적용되고 있다.

최근에는 오토 포커싱(AF) 기능에 한정되지 않고 손떨림 방지 수단이 채용된 카메라 모듈도 속속 등장하고 있다. 손떨림 방지 수단은 크게 전자식과 광학식으로 구분할 수 있다. 전자적 보정 방식(EIS : Electronic Image Stabilizer)은 이미지 센서에서 출력되는 이미지 신호를 영상 처리하는 방식이다. 광학식 손떨림 보정(OIS : Optical Image Stabilizer) 방식은 이미지 센서나 렌즈 광학계의 위치나 각도를 기구적으로 조절하는 방식이다.

OIS 장치가 장착된 카메라 모듈은 구조가 복잡하여 부피가 커지므로 모바일 기기용으로 채용되기 위해서는 많은 기술적 난관을 극복해야 한다.

한국공개특허공보 제2007-0065195호에는 상 치우침 보정에 대한 장치가 기재되어 있지만 구조적으로 스마트폰과 같은 모바일 기기용으로 소형화가 어렵다.

한국공개특허공보 제2007-0065195호

본 발명은 OIS(Optical Image Stabilizer) 기능을 구현하며 두께나 부피가 소형화된 모바일 기기에 최적화된 OIS 카메라 모듈에 관한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 OIS 카메라 모듈은 렌즈가 장착되는 렌즈 보빈부가 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동 유니트; 상기 광축 방향으로 상기 이동 유니트로부터 이격되어 배치되는 고정 유니트; 및 상기 고정 유니트에 대하여 상기 이동 유니트를 상기 광축 방향으로 일정 위치에 구속하는 구속 유니트;를 포함할 수 있다.

본 발명의 OIS 카메라 모듈은 모바일 기기에 최적화된 것으로서, 렌즈 시프트 방식에 해당하며 전자적 보정은 물론, 광학적으로 화상의 열화를 보정한다. 따라서, 노출 시간이 길어질 때 카메라가 흔들렸을 때에도 화상의 열화없이 고화질의 촬영이 가능하다. 또한, 저조도 환경에서도 고화질의 촬영을 할 수 있다.

본 발명의 OIS 카메라 모듈은 영구 자석을 공통으로 AF 액추에이터와 OIS 액추에이터로 사용함으로써, 공간을 효율적으로 사용하여 장치를 구성할 수 있다.

본 발명의 OIS 카메라 모듈의 센서부는 AF 코일 및 OIS 코일의 자기장의 영향을 받지않는 지점에 설치됨으로써, AF 코일 및 OIS 코일에서 발생하는 자기장으로 인한 노이즈를 방지할 수 있다.

본 발명의 볼은 이동 유니트의 이동시 마찰을 최소화하여 OIS 구동 전력을 줄이고 이동 유니트가 광축에 대하여 일정한 높이를 유지한 상태로 수평 방향으로만 자유 이동 가능하게 지지하므로 OIS 제어 정확도를 크게 높일 수 있다.

탄성체로 이동 유니트를 탄력적으로 지지하는 경우에 비하여, 본 발명의 볼은 OIS 구동시 마찰 부하를 이상적으로 0에 가깝게 감소시켜 구동 전력을 줄일 수 있으며, 위치 오차를 줄일 수 있어 렌즈 보빈부가 광축 방향에 대하여 기울어지는 스큐(skew)가 방지될 수 있다.

본 발명의 구속 유니트는 이동 유니트와 고정 유니트 간의 간격을 일정하게 유지시키므로, 볼 등에 의한 OIS 제어 정확도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 OIS 카메라 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 OIS 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 하우징의 일부를 절개한 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 볼 및 안내 구조를 모식적으로 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 가압 부재 및 볼을 모식적으로 도시한 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 흡입 자석을 모식적으로 도시한 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 OIS 카메라 모듈의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 구속 유니트를 나타낸 개략도이다.
도 9는 고정 유니트와 이동 유니트에 구속 유니트가 연결된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 10 내지 도 12는 AF 서스펜션과 구속 유니트가 일체로 형성된 상태를 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1 내지 도 6을 함께 참조하며 본 발명의 OIS 카메라 모듈의 구성 및 작용에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 OIS 카메라 모듈은 고정 유니트(400), 이동 유니트(300), 이동 유니트 지지 수단을 포함한다.

광이 입사하는 광축의 일측을 제1측이라고 하고, 이미지 센서(미도시) 방향으로 광이 나가는 광축의 타측을 제2측이라고 정의한다. 또한, xyz 직교 좌표계를 형성하는 제1축, 제2축 및 제3축을 정의한다. 광축 또는 제1축은 z축에 대응되고, 광축에 수직한 제2축은 x축에 대응되며, 광축에 수직한 제3축은 y축에 대응된다.

본 발명에서 '수평 방향'은 광축에 수직한 방향인 x축 방향 또는 y축 방향을 말한다. 이를 확장하여, 광축에 수직은 아니지만 광축의 측면 방사상을 향하되 광축에 경사진 방향도 근사적으로 '수평 방향'으로 정의한다.

카메라 촬영시 손떨림이 발생하면 정확한 화상을 촬영하기 힘들다, 이를 광학식으로 보정하기 위한 수단으로 카메라 틸팅(camera tilting) 방식과 렌즈 시프트(lens shift) 방식이 있다.

카메라 틸팅 방식은 렌즈를 포함한 카메라 모듈 자체를 이미지 센서와 함께 틸팅시킴으로써 피사체와 OIS 카메라 모듈 중심을 연결하는 가상의 축과 실제 광이 입사되는 광축을 일치시키는 방식이다. 그러나 카메라 틸팅 방식은 부피가 커지고 틸팅 구동을 위한 소비 전력이 커지는 단점이 있다. 카메라 틸팅 방식을 간략화하여 이미지 센서는 가만히 두고 광축에 대하여 수평 방향으로 렌즈를 이동시키는 방식이 렌즈 시프트 방식이다.

본 발명의 OIS 카메라 모듈은 모바일 기기에 최적화된 것으로서, 렌즈 시프트 방식에 해당하며 상세한 설명은 생략하지만 전자적 보정(EIS)도 가능하고, 광학적으로 화상의 열화를 보정한다. 따라서, 노출 시간이 길고 카메라가 흔들렸을 때에도 화상의 열화없이 고화질의 촬영이 가능하다. 또한, 저조도 환경에서도 고화질의 촬영을 할 수 있다.

본 발명에서, 오토 포커싱(AF) 기능을 수행하기 위하여 렌즈를 광축 방향으로 이동할 수 있어야 한다. 한편, 광학적 보정(OIS)을 수행하기 위하여 렌즈를 광축에 수직한 수평 방향으로 이동할 수 있어야 한다. 본 발명의 OIS 카메라 모듈은 AF 기능이 동작되고 있는지 여부를 불문하고 AF 기능에 독립적으로 OIS 기능을 수행할 수 있다.

본체(410)는 이미지 센서와 대면되는 것으로, OIS 카메라 모듈의 외관을 형성하고, 모바일 기기 등의 외부 기기에 OIS 카메라 모듈이 조립될 때 조립 기반을 제공하며, 하중이나 외력을 지지한다. 케이스(100)는 본체(410)를 덮는 커버에 해당한다. 도시된 도면에 의하면 케이스(100) 및 하우징(310)의 절단된 상태로 도시된다. 고정 유니트(400)는 광축 방향으로 이동 유니트(300)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 고정 유니트(400)는 본체(410), 케이스(100) 중 적어도 하나를 포함한다.

고정된 요소인 본체(410)에 대하여 이동되는 요소인 이동 유니트(300)를 정의할 수 있다. 이동 유니트(300)는 하우징(310), 렌즈 보빈부(330), AF 액추에이터를 포함한다.

일 실시예로서, 이동 유니트(300)에는 렌즈가 장착되는 렌즈 보빈부(330)가 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 이동 유니트(300)는 OIS 구동시 고정 유니트(400)에 대하여 광축에 수직한 수평 방향으로 이동된다.

렌즈 보빈부(330)는 렌즈가 장착되는 곳으로 광축 방향 이동은 물론 수평 방향의 이동이 가능하다. 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 구동력은 AF 액추에이터가 제공하고, 수평 방향 구동력은 OIS 액추에이터가 제공한다.

오토 포커싱시, 렌즈 보빈부(330)는 하우징(310)에 대하여 광축 방향으로 이동된다. 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 구동력은 AF 액추에이터에 의하여 발생하며, AF 액추에이터는 OIS 액추에이터의 동작 여부에 독립적일 수 있다.

하우징(310)은 렌즈 보빈부(330)와 본체(410) 사이에 위치할 수 있다. 하우징(310)의 내부에 렌즈 보빈부(330)가 위치한다. 하우징(310)이 OIS 동작을 위하여 수평 방향으로 이동되면, 렌즈 보빈부(330)가 AF 기능을 위하여 광축 방향으로 이동되고 있더라도, 렌즈 보빈부(330)는 하우징(310)과 함께 하우징(310)과 동일한 수평 변위만큼 이동될 수 있다.

하우징(310)은 광학적 손떨림 보정시, 본체(410)에 대하여 수평 방향으로 이동될 수 있다. 하우징(310)의 수평 방향 구동력은 OIS 액추에이터에 의하여 발생하며, AF 액추에이터의 동작 여부에 독립적일 수 있다. 하우징(310)은 구동 자석(340a,340b)이 설치되는 자석 고정부(314)를 구비할 수 있다.

AF 액추에이터는 하우징(310)에 설치되는 구동 자석(340a,340b) 및 렌즈 보빈부(330)에 설치되는 AF 코일(350)을 포함할 수 있다. AF 액추에이터는 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 구동을 위한 전자기력을 발생한다. AF 액추에이터는 오토 포커싱 동작시 이동 유니트(300)에 대한 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 구동력을 발생한다.

OIS 액추에이터는 하우징(310)에 설치되는 구동 자석(340a,340b) 및 본체(410)에 설치되는 OIS 코일(450a,450b)을 포함할 수 있다. OIS 액추에이터는 하우징(310)의 수평 방향 구동을 위한 전자기력을 발생한다. OIS 액추에이터는 광학적 손떨림 보정시 고정 유니트(400)에 대한 이동 유니트(300)의 수평 방향 구동력을 발생한다.

AF 액추에이터의 구동 자석(340a,340b)과 OIS 액추에이터의 구동 자석(340a,340b)은 하우징(310)의 내부에 고정되는 별개의 영구 자석 또는 공통의 영구 자석일 수 있다. 공통의 영구 자석인 실시예는, AF 액추에이터의 자석과 OIS 액추에이터의 자석이 별개로 설치되는 실시예에 비하여, 자력의 간섭에 의한 전자기력의 왜곡을 피할 수 있고, 설치 공간을 절약할 수 있으며, 이동되는 부분인 하우징(310)의 관성을 줄일 수 있고, 액추에이터의 소비 전력을 줄일 수 있다.

구동 자석(340a,340b)은 제1축 방향으로 서로 마주보는 한 쌍의 제1 구동 자석(340a)과, 제2축 방향으로 서로 마주보는 한 쌍의 제2 구동 자석(340b)을 포함할 수 있다.

일 실시예로서, 구동 자석(340a,340b)의 측면은 렌즈 보빈부(330)의 외주를 따라 방사상으로 AF 코일(350)과 대면된다. 구동 자석(340a,340b)의 상면 또는 배면은 광축 방향을 따라 OIS 코일(450a,450b)과 대면될 수 있다.

OIS 코일(450a,450b)은 한 쌍의 제1 구동 자석(340a)에 대면되는 한 쌍의 제1 OIS 코일(450a)과, 제2 구동 자석(340b)에 대면되는 한 쌍의 제2 OIS 코일(450b)을 포함할 수 있다. 여러 개의 OIS 코일(450a,450b)은 OIS 코일 기판(460)에 형성된 패턴일 수 있다. 따라서, 코일의 두께를 줄이고 조립 공수를 줄일 수 있다.

OIS 액추에이터의 정확한 피드백 제어를 위하여 하우징(310)의 수평 방향 변위를 측정하는 수단이 필요하다. 이를 위하여 센서부(210a,210b)가 장착된다. 센서부(210a,210b)는 본체(410)에 설치되어 고정 위치에 있으며, OIS 구동시 이동되는 구동 자석(340a,340b)의 자기력 변화를 감지한다. 구동 자석(340a,340b)의 자기력 변화는 하우징(310)의 수평 방향 변위에 비례하므로 센서부(210a,210b)에서 측정된 신호는 OIS 코일(450a,450b)의 피드백 신호로 입력된다.

센서부(210a,210b)는 제2축 및 제3축에 대한 이동량을 독립적으로 감지하기 위하여 제1 구동 자석(340a)의 이동량을 감지하여 제1 OIS 코일(450a)에 피드백하는 제1 센서부(210a)와, 제2 구동 자석(340b)의 이동량을 감지하여 제2 OIS 코일(450b)에 피드백하는 제2 센서부(210b)를 포함할 수 있다.

일 실시예로서, 제1 구동 자석(340a)에 대면되는 제1 센서부(210a) 및 제2 구동 자석(340b)에 대면되는 제2 센서부(210b)가 장착되며, 제1 센서부(210a) 및 제2 센서부(210b)를 본체(410)에 장착하고 이들에 전원 또는 신호를 입출력하는 패턴이 형성된 센서부 홀더(200)가 마련된다.

한편, 하우징(310) 내부에 있어서 렌즈 보빈부(330)가 광축으로 이동 가능하게 설치되어야 하므로 렌즈 보빈부(330)를 광축 방향으로 탄성 지지하거나, 렌즈 보빈부(330)의 자중을 지지하는 수단이 필요하다. 렌즈 보빈부(330)의 탄성 지지 수단으로서 광축 방향을 따라 AF 서스펜션(321)이 마련된다. 광축 방향으로 서로 다른 위치에 복수의 AF 서스펜션(321, 322)이 마련될 수 있으며, 이에 따라 렌즈 보빈부(330)의 스큐가 방지될 수 있다.

일 실시예로서, AF 서스펜션(321,322)은 탄성을 갖는 금속판으로 이루어지며, 광축 방향의 휨 변형이 쉽도록 금속판의 일부를 절개하여 탄성 특성을 조절할 수 있다. AF 서스펜션(321,322)은 제1축 방향의 탄성 변형은 허용하되, 제2축 및 제3축 방향을 따른 렌즈 보빈부(330)의 이동은 억제할 수 있는 형상으로 마련되는 것이 바람직하다. 이는 AF 구동 변위나 자중 처짐이나 진동/충격 변위에 대하여 렌즈 보빈부(330)의 광중심을 초기 세팅된 OIS 카메라 모듈의 광중심과 일치시키기 위함이다.

한편, 본체(410)에 대하여 하우징(310)이 이동 가능하게 설치되어야 하므로 본체(410)에 대하여 하우징(310)을 수평 방향으로 탄력적으로 지지하는 수단이 필요하다. 또한, 하우징(310)의 자중도 지지되어야 한다. 여기서 '자중'은 OIS 카메라 모듈의 자세에 따라 광축 방향 벡터, 수평 방향 벡터, 광축 및 수평 방향의 분력을 합한 벡터 등 다양한 형태가 될 수 있다. 이러한 실시예로서 이동 유니트 지지 수단이 마련된다.

이동 유니트 지지 수단은 고정 유니트(400)에 대하여 이동 유니트(300)를 수평 방향으로 이동 가능하게 지지할 수 있다.

일 실시예로서, 이동 유니트 지지 수단은, 고정 유니트(400) 및 이동 유니트(300) 사이에 개재되는 볼(900)을 포함한다. 볼(900)은 고정 유니트(400) 및 이동 유니트(300) 각각에 구름 접촉되므로 OIS 구동시 이동 유니트(300)의 마찰 부하를 극소화시킬 수 있고, 이동 유니트(300)의 광축 방향 유동을 차단할 수 있다.

볼(900)이 정해진 위치에서 이탈되는 것을 방지하거나 볼(900)의 이동 궤적을 원하는 범위 내로 두기 위한 수단으로서, 가이드 수단이 마련될 수 있다.

일 실시예로서, 가이드 수단은, 볼(900) 및 이동 유니트(300)의 구름 접촉면을 형성하는 제1 삽입홈(390)과, 볼(900) 및 고정 유니트(400)의 구름 접촉면을 형성하는 제2 삽입홈(490)을 포함한다. 볼(900)이 삽입되는 제1 삽입홈(390) 및 제2 삽입홈(490)은 고정 유니트(400) 및 이동 유니트(300)에 각각 마련될 수 있다.

제1 삽입홈(390)의 개구 및 제2 삽입홈(490)의 개구는 광축을 따라 마주보는 것이 바람직하며, 이에 따르면 볼(900)의 조립성이 개선되고 볼(900)의 상태를 외부에서 관찰 가능하게 할 수 있다.

한편, 이동 유니트 지지 수단은 고정 유니트(400)에 대하여 이동 유니트(300)를 광축 방향으로 일정 위치에 구속하는 것이 바람직하다. 이러한 실시예에 따르면, OIS 구동 및 AF 구동이 상호 영향을 받지 않고 서로 독립적인 제어가 가능하게 하거나 이동 유니트(300)의 자중을 지지하거나 이동 유니트(300)가 광축에 대하여 기울어지는 스큐가 방지된다. 또한, 이동 유니트 지지 수단은 이동 유니트(300), 하우징(310) 또는 렌즈 보빈부(330)의 AF 구동 변위 및 OIS 구동 변위를 허용하면서, 이동되는 부품의 자중 지지나 충격/진동 대응력을 확보할 수 있다.

일 실시예로서, 제1 삽입홈(390)의 구름 접촉면 및 제2 삽입홈(490)의 구름 접촉면은 광축에 수직하게 형성됨으로써, 광학적 손떨림 보정시 이동 유니트(300)가 수평 방향으로 정확하게 안내된다.

한편, OIS 구동이나 진동/충격 작용시 볼(900)이 정해진 위치에서 이?하는 것을 방지하거나, 이동 유니트(300)가 OIS 구동에 필요한 범위를 벗어나 케이스(100) 등의 타 부품에 수평 방향으로 접촉 간섭되는 것을 방지하는 이동 유니트(300)의 위치 제한 수단이 마련된다.

도 4에 도시된 일 실시예로서, 제1 삽입홈(390)의 적어도 일부 또는 제2 삽입홈(490)의 적어도 일부가 볼(900)을 감싸는 방향으로 돌출된다. 상기 돌출된 부분과 볼(900)의 접촉 간섭에 의하여 이동 유니트(300)의 수평 방향 이동량이 일정 범위 내로 제한되는 것이 바람직하다.

한편, 자중이나 외력에 의하여 고정 유니트(400)와 이동 유니트(300)가 광축 방향으로 이격되는 것을 방지할 수 있는 흡입 수단이 마련된다. 흡입 수단은 광축 방향을 따라 이동 유니트(300)를 고정 유니트(400)에 접근되는 방향으로 흡입할 수 있다.

흡입 수단의 일 실시예로서, 렌즈 보빈부(330)의 광축 방향 이동력 또는 수평 방향 이동력을 발생하는 구동 자석(340a,340b)이 이동 유니트(300)에 마련되고, 고정 유니트(400)에 흡입 요크(420) 또는 흡입 자석(430)이 배치된다. 구동 자석(340a,340b)에 대한 흡입 요크(420) 또는 흡입 자석(430)의 인력에 의하여 이동 유니트(300)가 광축 방향을 따라 고정 유니트(400)에 접근되는 방향으로 흡입될 수 있다.

일 실시예로서, 흡입 수단은 자기력을 발생하여 이동 유니트(300)를 고정 유니트(400)에 광축 방향으로 연결시킨다. 이에 따라 이동 유니트(300)의 광축 방향 이탈이 방지된다.

한편, 균일한 탄성 지지와 설치 공간 절약을 위하여 이동 유니트 지지 수단은 광축에 대하여 축대칭 위치에 복수로 배열될 수 있다. 일 실시예로서, 이동 유니트 지지 수단은 본체(410)가 형성하는 내부 공간의 꼭지점 부분에 배치된다. 이동 유니트 지지 수단은 광축을 따라 렌즈 보빈부(330)의 일측 또는 타측 중 어느 한 쪽에 집중적으로 모두 배치될 수 있다. 도시된 예를 참조하면 볼(900)이 축대칭 위치에 4개 배열되거나 렌즈 보빈부(330)에 대하여 제2측 위치에 배열되며, 본체(410) 내부 공간의 꼭지점 부분에 배치되어 설치 공간이 감소될 수 있다.

한편, OIS 액추에이터의 구동이 오프되었을 때 또는 OIS 제어 편의성 향상 등 다양한 목적을 달성하기 위하여, 이동 유니트(300)를 초기 위치로 복귀시키는 센터링 수단이 마련될 수 있다.

일 실시예로서, 센터링 수단은 이동 유니트(300)를 수평 방향의 초기 위치(x0)에 수렴시킬 수 있도록, 이동 유니트(300)에 수평 방향의 외력을 가할 수 있다.

도 5에 도시된 일 실시예로서, 이동 유니트(300)를 고정 유니트(400)에 대하여 수평 방향으로 복귀시키거나 탄력적으로 가압하는 가압 부재(800) 또는 영구 자석 등의 비접촉식 가압 수단(미도시)이 마련될 수 있다.

도 6에 도시된 일 실시예로서, 구동 자석(340a,340b)이 이동 유니트(300)에 마련되고, 고정 유니트(400)에 흡입 자석(430)이 배치된다.

OIS 구동력이나 다른 외력에 의하여 이동 유니트(300)가 수평 방향 임의의 위치로 이동되었을 때 또는 구동 자석(340a,340b) 및 흡입 자석(430) 각각의 자기력 중심(MC1,MC2)이 편차(d)를 가지며 어긋났을 때, 구동 자석(340a,340b) 및 흡입 자석(430) 상호간에 작용하는 인력은 이동 유니트(300)의 중심이 광축에 접근하도록 하는 기능을 할 수 있다. 구동 자석(340a,340b) 및 흡입 자석(430)은 각각의 자기력 중심(MC1,MC2)이 일치하는 방향으로의 인력을 상호작용하기 때문에 이동 유니트(300)의 센터링 수단으로서 기능할 수 있다.

일 실시예로서, 구동 자석(340a,340b)의 수평 방향 자기력 중심점(MC1)과 흡입 자석(430)의 수평 방향 자기력 중심점(MC2)이 일치되도록, 흡입 자석(430)이 이동 유니트(300)를 끌어당긴다. 이에 따라, 이동 유니트(300)의 광학 중심이 광축에 대하여 정위치로 정렬되거나, 이동 유니트(300)를 수평 방향의 초기 위치(x0)에 수렴될 수 있다.

한편, 본 발명의 볼(900)과 같이 적어도 3점 지지 이상의 이동 유니트 지지 수단이 마련되면, 렌즈 보빈부(330)가 광축에 대하여 기울어지는 스큐(skew)가 근본적으로 차단된다. 광축 방향 위치를 제한하는 볼(900)의 배열 구조는 이동 유니트(300), 하우징(310) 또는 렌즈 보빈부(330)이 광축을 기준으로 기울어지는 스큐를 원천적으로 방지한다.

흡입 수단 및 센터링 수단은 위에서 살펴본 실시예 외에도 다양하게 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 OIS 카메라 모듈의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 구속 유니트를 나타낸 개략도이다.

일 실시예로서, OIS 카메라 모듈은 이동 유니트(300), 고정 유니트(400) 및 구속 유니트(328, 329)를 포함할 수 있다.

구속 유니트(328, 329)는 고정 유니트(400)에 대하여 이동 유니트(300)를 광축 방향으로 일정 위치에 구속할 수 있다. 이에 따르면 구속 유니트(328, 329)는 앞에서 설명된 흡입 수단과 유사한 기능을 수행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 고정 유니트(400)와 이동 유니트(300)의 사이에는 정밀한 OIS 구동 제어를 위한 볼(900) 등의 이동 유니트 지지 수단이 개재될 수 있다.

OIS 구동 제어시 볼(900)이 초기 설계치대로 정확하게 동작하기 위한 조건으로 해당 볼(900)이 고정 유니트(400) 및 이동 유니트(300)에 구름 접촉되어야 한다. 이를 위해 구속 유니트(328, 329)는 고정 유니트(400)와 이동 유니트(300)가 서로 가까워지는 방향으로 고정 유니트(400) 또는 이동 유니트(300)를 가압할 수 있다.

구속 유니트(328, 329)에 의한 가압이 지나치게 세다면 해당 압력을 받는 고정 유니트(400), 이동 유니트(300), 볼(900) 등이 훼손될 수 있다. 이러한 현상은 특히 구속 유니트(328, 329)가 강체로 이루어진 경우에 발생하기 쉽다.

이동 유니트 지지 수단에 의해 OIS 구동 제어가 정확하게 이루어지도록 하고, 각 부재의 훼손을 방지하기 위해 구속 유니트(328, 329)는 광축 방향으로 탄성을 갖도록 형성될 수 있다.

구속 유니트(328, 329)의 탄성에 의해 이동 유니트(300)와 고정 유니트(400)가 서로 가압되도록, 광축 방향으로 구속 유니트(328, 329)의 길이 L1은 이동 유니트(300)와 고정 유니트(400)의 간격 L2보다 짧게 형성될 수 있다.

이때, 광축 방향으로 탄성을 갖는 구속 유니트(328, 329)는 외력에 의해 광축 방향으로 늘어날 수 있다. 따라서, 구속 유니트(328, 329)는 L2만큼 늘어난 상태에서 이동 유니트(300)와 고정 유니트(400)에 고정될 수 있다.

도 9는 고정 유니트와 이동 유니트에 구속 유니트가 연결된 상태를 나타낸 개략도이다.

초기 L1 길이를 갖는 구속 유니트(328, 329)가 L2 간격의 이동 유니트(300)와 고정 유니트(400)가 연결되면, 구속 유니트(328, 329)가 갖는 탄성력은 f=kx(여기서, k는 탄성 계수, x는 변위이다)가 된다. 이때, x는 L2와 L1의 차이와 같다. 따라서, 구속 유니트(328, 329)에 의해 고정 유니트(400) 또는 이동 유니트(300)가 받는 힘은 F1=k(L2-L1)일 수 있다. 즉, 볼(900)의 정확한 구름 접촉에 필요한 힘 F1은 구속 유니트(328, 329)의 길이 L1에 의해 쉽게 조절될 수 있다.

광축 방향으로 탄성을 갖도록 구속 유니트(328, 329)는 고무와 같은 탄성 재질을 포함하거나, 스프링과 같은 형상을 가질 수 있다.

일 실시예로서, 구속 유니트(328, 329)는 광축 방향으로 탄성력이 생성되도록 구부러지게 형성될 수 있다. 고정 유니트(400)를 향해 이동 유니트(300)를 당기기 위해 구속 유니트(328, 329)는 고정 유니트(400) 및 이동 유니트(300)에 연결될 수 있다. 고정 유니트(400)는 광축 방향을 따라 이동 유니트(300)로부터 이격되어 배치되므로, 두 유니트(300, 400)를 연결하기 위해 구속 유니트(328, 329)는 기본적으로 광축 방향으로 연장될 수 있다.

그러나, 광축 방향으로 연장된 상태만으로는 광축 방향으로 탄성력을 생성하기 힘들다. 광축 방향으로 연장되는 구속 유니트(328, 329)에 광축 방향의 탄성력을 부여하기 위해, 구속 유니트(328, 329)는 도시된 바와 같이 웨이브 형태로 구부러질 수 있다.

또한, 구부러진 형태의 구속 유니트(328, 329)에 의하면 광축에 수직한 수평 방향으로도 탄성력을 생성할 수 있다. 물론, 직선 형태의 와이어로도 수평 방향으로 탄성력을 제공할 수 있으나, 본 발명의 OIS 카메라 모듈에는 적용되기 어렵다.

본 발명에서 이동 유니트(300)는 구속 유니트(328, 329)로부터 제공된 광축 방향의 탄성 및 이동 유니트 지지 수단에 의해 광축 방향으로 일정 위치에 구속될 수 있다. 그리고, OIS 액추에이터에 의해 수평 방향으로 이동될 수 있다. 그런데, 직선 와이어를 통해 두 유니트(300, 400)가 연결된다면 수평 방향의 이동이 어려울 것이다. 이동 유니트(300)가 수평 방향으로 이동하려면, 직선 와이어는 고정 유니트(400)를 중심으로 회동해야 한다. 이때, 이동 유니트(300)는 직선 와이어의 회동 운동으로 형성된 가상의 원주를 따라 움직일 수밖에 없는데, 이러한 움직임에 따르면 광축 방향으로 이동 유니트(300)의 위치가 변해야 한다. 그러나, 본 발명에 따르면 이동 유니트 지지 수단에 의해 이동 유니트(300)의 광축 방향 위치가 고정되므로, 직선 와이어의 적용시 이동 유니트(300)의 수평 이동이 어렵다. 즉, 비탄성재질의 직선 와이어로 이동 유니트(300)와 고정 유니트(400)가 연결된다면, 이동 유니트(300)는 수평 방향으로 움직일 수 없다.

그러나, 본 발명과 같이 구부러진 형태의 구속 유니트(328, 329)에 의하면 이러한 문제가 없고, 수평 방향으로 탄성을 가질 수 있다.

이때, 구속 유니트(328, 329)로부터 제공된 수평 방향의 탄성은 이동 유니트(300)에 수평 방향으로 가해진 충격을 완화시킬 수 있다.

예를 들어, 낙하 충격 등에 의해 OIS 액추에이터에서 설정된 범위를 넘어선 힘 F3이 이동 유니트(300)에 인가될 수 있다. F3에 의하면, 이동 유니트(300)는 허용된 거리를 넘어서 이동하고 고정 유니트(400) 또는 커버 등에 충돌할 수 있다.

그런데, 이동 유니트(300)의 수평 방향 변위가 커지게 되면 구속 유니트(328, 329)의 길이도 초기 설치 길이 L2보다 커지게 된다. 즉, 구속 유니트(328, 329)의 탄성력이 이동 유니트(300)의 수평 방향 변위의 저항 F2로 작용하게 된다.

저항 F2는 이동 유니트(300)의 수평 방향 변위에 비례하므로, 설정 범위 내의 작은 변위에 대해서 저항 F2는 매우 작다. 이때의 설정 범위가 OIS 구동 제어시 이동 유니트(300)가 이동하는 거리 범위일 수 있다. 그러나, 충격 F3에 의해 이동 유니트(300)가 설정 범위를 넘어서게 되면, F2도 따라서 커지게 된다. 이렇게 커진 F3은 충격 F3을 완화시키는 동시에 이동 유니트(300)의 이동에 저항할 수 있다.

정리하면, 수평 방향으로 탄성력을 갖는 구속 유니트(328, 329)에 의하면, 이동 유니트(300)의 수평 방향 변위가 설정 범위를 넘는 것을 제한할 수 있다. 설사, 외부 충격 F3이 구속 유니트(328, 329)의 저항력 F2보다 커서 이동 유니트(300)가 설정 범위를 넘어 이동하더라도, F3이 F2만큼 약해진 상태이므로 다른 부재와 충돌해도 파손의 위험이 경감될 수 있다.

아울러, 구속 유니트(328, 329)의 수평 저항력 F2에 따르면, 이동 유니트(300)는 OIS 액추에이터 비구동시 수평 방향으로 초기 위치 X0에 위치할 수 있다. 즉, 구속 유니트(328, 329)는 앞에서 설명된 흡입 자석(430)과 유사하게 이동 유니트(300)의 센터링 수단으로 기능할 수 있다.

구속 유니트(328, 329)의 일단은 이동 유니트(300)를 구성하는 다양한 부재에 고정될 수 있다.

일 실시예로서, 이동 유니트에는 렌즈 보빈부(330)를 광축 방향으로 탄성 지지하는 AF 서스펜션(321)이 마련될 수 있다. 이때, 구속 유니트(328, 329)는 AF 서스펜션(321)에 일단이 고정되고, 고정 유니트(400)에 타단이 고정될 수 있다.

AF 서스펜션(321)은 렌즈 보빈부(330)에 마련된 AF 코일(350) 등에 전원 또는 전기 신호를 제공하는 전기 통로로 기능할 수 있다. 만약, 전원 또는 전기 신호를 제공하는 전력부(미도시) 등이 고정 유니트(400)에 마련된 경우, AF 서스펜션(321)과 고정 유니트(400)를 전기적으로 연결할 수 있는 수단이 필요하다.

이미 본 발명의 OIS 카메라 모듈에는 이동 유니트(300)와 고정 유니트(400)를 연결하는 요소로 구속 유니트(328, 329)가 마련되고 있다.

따라서, 구속 유니트(328, 329)에 전도성 재질을 포함시키고, 구속 유니트(328, 329)를 이동 유니트(300)의 AF 서스펜션(321)에 연결하면, 전원 또는 전기 신호의 공급 문제를 간단하게 해결할 수 있다.

구속 유니트(328, 329)는 AF 서스펜션(321)과 별도로 마련되어도 무방하나, 제작 공정의 간소화, 전기적 연결의 신뢰성 등을 고려하여 AF 서스펜션(321)과 일체로 형성될 수 있다.

일 실시예로서, 구속 유니트(328, 329)는 AF 서스펜션(321)의 일부가 광축 방향으로 연장된 것일 수 있다. 이때, 생산 공정의 편의를 위해 구속 유니트(328, 329)는 AF 서스펜션(321)과 동일하게 수평 방향으로 연장되는 형태로 제조될 수 있다. 그리고, 벤딩 공정에 의해 광축 방향에 매칭되도록 밴딩 처리될 수 있다.

구체적으로, AF 서스펜션(321)은 광축에 수직한 수평 방향을 따라 확장 또는 연장될 수 있다.

이때, 구속 유니트(328, 329)는 AF 서스펜션으로부터 광축 방향으로 벤딩된 벤딩부(328), 벤딩부(328)로부터 광축 방향으로 연장되며 광축 방향으로 탄성력이 생성되도록 구부러지게 형성된 연장부(329)를 포함할 수 있다. 벤딩부(328)의 폭 W2는 연장부(329)의 폭 W1보다 클 수 있다.

벤딩부(328)를 배제하고, 연장부(329)를 직접 AF 서스펜션(321)에 형성할 수도 있다. 그러나, 연장부(329)의 폭 W1이 매우 작다면, 수평 방향의 연장부(329)를 광축 방향으로 벤딩 처리하는 과정에서 벤딩 부위 ⓐ에 해당하는 연장부(329)가 끊어질 수 있다. 또는 연장부(329)의 연장 방향을 광축 방향에 매칭시키기 어려울 수 있다. 왜냐하면, 연장부(329)는 다양한 방향으로 휘어질 수 있는 소위 와이어의 형태를 취하기 때문이다.

이러한 문제는 연장부(329)보다 큰 폭 W2를 갖는 벤딩부(328)를 마련함으로써 해소될 수 있다. 벤딩부(328)에 따르면 벤딩 처리되는 부위 ⓐ의 폭이 연장부(329)보다 큰 W2가 되므로, 벤딩 처리 과정에서 구속 유니트가 끊어지는 현상을 줄일 수 있다. 또한, 벤딩부(328)는 소위 판 형상을 가지므로, 적어도 연장부(329)에 비해 광축 방향을 벗어나게 벤딩될 가능성이 낮다. 이는 벤딩부(328)의 벤딩 자유도(ⓐ를 직선축으로 하는 자유도)가 연장부(329)의 벤딩 자유도(ⓐ를 점축으로 하는 자유도)에 비해 제한되는 것으로 설명될 수 있다. 따라서, 벤딩부(328)에 의하면 벤딩 처리시 연장부(329)를 광축에 용이하게 매칭시킬 수 있다.

물론, 이러한 문제가 크게 제기되지 않는 경우 벤딩부(328)는 배제되어도 무방할 것이다.

도 10 내지 도 12는 AF 서스펜션과 구속 유니트가 일체로 형성된 상태를 나타낸 개략도이다. 해당 도면에는 AF 서스펜션(321)에 일체로 형성된 구속 유니트(328, 329)가 광축 방향으로 벤딩 처리되기 전의 상태가 개시된다.

도 10은 평면상으로 사각형 형태의 이동 유니트(300)에 설치되는 AF 서스펜션이 1개로 구성된 경우를 나타낸다.

구속 유니트(328, 329)는 편심 등의 방지, 볼의 이탈 방지를 위해 복수로 마련될 수 있다. 이때, 각 구속 유니트 ①, ②, ③, ④는 평면상으로 이동 유니트(300)의 각 모서리 부근에 배치될 수 있다.

각 구속 유니트(328, 329)는 광축을 중심으로 90도씩 회전되어도 모두 동일한 배치가 되도록 대칭적으로 형성될 수 있다. 이는 AF 서스펜션(321)도 마찬가지일 수 있다. 구체적으로, AF 서스펜션(321)을 오른쪽으로 90도 회전시킬 경우, 구속 유니트 ①은 구속 유니트 ②의 위치로 이동된다. 그런데, 이 상태에서 구속 유니트 ①의 형태는 90도 회전 전의 구속 유니트 ②의 형태와 동일하다. 이러한 현상은 구속 유니트 ①, ②, ③, ④에 모두 똑같이 적용될 수 있다.

이에 따르면, AF 서스펜션(321)을 어느 방향으로 돌려서 이동 유니트(300)에 설치하더라도, 각 구속 유니트(328, 329)는 초기 설계 위치에 정확하게 배치될 수 있다.

도 11은 AF 서스펜션이 2개의 부재로 나뉘어 있는 경우가 개시되고, 도 12는 AF 서스펜션이 4개의 부재로 나뉘어 있는 경우가 개시된다. 이때에도 구속 유니트(328, 329) 및 AF 서스펜션(321)은 광축을 중심으로 90도씩 회전해도 동일한 배치가 되도록 대칭적으로 형성될 수 있다.

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

100...케이스 200...센서부 홀더
210a...제1 센서부 210b...제2 센서부
300...이동 유니트 310...하우징
314...자석 고정부 321...제1 AF 서스펜션
322...제2 AF 서스펜션 328...벤딩부
329...연장부 330...렌즈 보빈부
340a...제1 구동 자석 340b...제2 구동 자석
350...AF 코일 390...제1 삽입홈
400...고정 유니트 410...본체
420...흡입 요크 430...흡입 자석
450a...제1 OIS 코일 450b...제2 OIS 코일
460...OIS 코일 기판 490...제2 삽입홈
800...가압 부재 900...볼

Claims (8)

1. 렌즈가 장착되는 렌즈 보빈부가 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 이동 유니트;
   상기 광축 방향으로 상기 이동 유니트로부터 이격되어 배치되는 고정 유니트; 및
   상기 고정 유니트에 대하여 상기 이동 유니트를 상기 광축 방향으로 일정 위치에 구속하는 구속 유니트;
   를 포함하는 OIS 카메라 모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정 유니트에 대하여 상기 이동 유니트를 상기 광축에 수직한 수평 방향으로 이동 가능하게 지지하는 이동 유니트 지지 수단;을 포함하고,
   상기 이동 유니트 지지 수단은 상기 고정 유니트와 상기 이동 유니트의 사이에 개재되며,
   상기 구속 유니트는 상기 고정 유니트와 상기 이동 유니트가 서로 가까워지는 방향으로 상기 고정 유니트 또는 상기 이동 유니트를 가압하고,
   상기 구속 유니트에 의해 상기 이동 유니트 지지 수단은 상기 고정 유니트 및 상기 이동 유니트에 접촉되는 OIS 카메라 모듈.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 구속 유니트는 상기 광축 방향으로 탄성을 갖도록 형성되고,
   상기 광축 방향으로 상기 구속 유니트의 길이는 상기 이동 유니트와 상기 고정 유니트의 간격보다 짧으며,
   상기 구속 유니트는 외력에 의해 상기 광축 방향으로 늘어난 상태에서 상기 이동 유니트와 상기 고정 유니트에 고정되는 OIS 카메라 모듈.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 구속 유니트는 상기 이동 유니트에 일단이 연결되고, 상기 고정 유니트에 타단이 연결되며,
   상기 구속 유니트는 상기 광축 방향으로 탄성력이 생성되도록 구부러지게 형성된 OIS 카메라 모듈.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 이동 유니트에는 상기 렌즈 보빈부를 상기 광축 방향으로 탄성 지지하는 AF 서스펜션이 마련되고,
   상기 구속 유니트는 상기 AF 서스펜션에 일단이 고정되고, 상기 고정 유니트에 타단이 고정되며, 전도성 재질을 포함하는 OIS 카메라 모듈.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 이동 유니트에는 상기 렌즈 보빈부를 상기 광축 방향으로 탄성 지지하는 AF 서스펜션이 마련되고,
   상기 구속 유니트는 상기 AF 서스펜션의 일부가 상기 광축 방향으로 연장된 것인 OIS 카메라 모듈.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 AF 서스펜션은 상기 광축에 수직한 수평 방향을 따라 형성되고,
   상기 구속 유니트는 상기 AF 서스펜션으로부터 상기 광축 방향으로 벤딩된 벤딩부, 상기 벤딩부로부터 상기 광축 방향으로 연장되며 상기 광축 방향으로 탄성력이 생성되도록 구부러지게 형성된 연장부를 포함하며,
   상기 벤딩부의 폭은 상기 연장부의 폭보다 큰 OIS 카메라 모듈.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 구속 유니트는 상기 광축 방향 및 상기 광축에 수직한 수평 방향으로 탄성을 갖도록 형성되고,
   상기 광축 방향의 탄성은 상기 이동 유니트를 상기 광축 방향으로 상기 일정 위치에 구속하며,
   상기 수평 방향의 탄성은 상기 수평 방향으로 상기 이동 유니트에 가해진 충격을 완화시키는 OIS 카메라 모듈.

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