KR20160120472A

KR20160120472A - 광학용 일체형 액츄에이터

Info

Publication number: KR20160120472A
Application number: KR1020150049529A
Authority: KR
Inventors: 김희승; 전기훈; 이환휘
Original assignee: 자화전자(주)
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2016-10-18
Also published as: KR101679785B1

Abstract

본 발명의 광학용 일체형 액츄에이터는 광축과 수직인 제1 및 제2방향으로 이동하며 마그네트가 구비된 OIS캐리어; 상기 마그네트와 대향하는 방향에 구비되어 상기 마그네트에 전자기력을 발생시키는 OIS코일; 상기 OIS캐리어에 수용되며, 상기 광축방향으로 이동하고 외주에 AF코일이 구비된 AF캐리어; 상기 OIS캐리어의 하부와 하우징의 하부 사이에 개재되는 전도성 재질의 볼; 외부 전원과 전기적으로 연결되며 상기 볼과 대접하는 전도성 재질의 하부 볼플레이트; 및 상기 볼과 대접하며 상기 AF코일과 전기적으로 연결되는 전도성 재질의 상부 볼플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광학용 일체형 액츄에이터{OPTICAL INTEGRAL ACTUATOR}

본 발명은 휴대 단말에 장착되는 카메라 모듈용 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 자동 초점 기능과 손떨림 보정 기능을 단일의 액츄에이터로 구현하는 광학용 일체형 액츄에이터에 관한 것이다.

영상 처리에 대한 하드웨어 기술이 발전하고 영상 촬영 등에 대한 사용자 니즈가 높아짐에 따라, 독립된 카메라 장치는 물론, 휴대폰, 스마트폰, PDA, tablet, 노트북 등과 같은 모바일 단말에 장착된 카메라 모듈 등에 오토포커스(AF, Auto Focus), 손떨림 보정(Stabilization) 등의 기능이 구현되고 있다.

오토포커스(자동초점조절) 기능은 렌즈 조립체를 광축 방향으로 선형 이동하여 피사체와의 초점 거리를 조정함으로써 렌즈 후단에 구비된 이미지 센서에 선명한 이미지가 생성되도록 하는 기능을 의미한다.

또한, 손떨림 보정 기능은 사용자의 손떨림 등과 같은 환경이 이미지의 선예도(선명도)에 영향을 미쳐 이미지가 흐트러지거나 흐려지는 현상을 보정하는 기능을 의미하는데, 이러한 기술 중 렌즈 또는 이미지 소자의 위치를 물리적으로 보정하는 기술을 광학식 영상 보정(Optical Image Stabilization, OIS)기술이라고 한다.

스마트폰 등에 장착되는 카메라 모듈의 경우 단말 자체의 유동성이 크고, 인체에서 발생되는 손, 팔의 떨림 현상이 쉽게 카메라 모듈로 전달될 수 있으며 보행, 차량 탑승 등과 같이 이동 중에 촬영되는 경우가 많고 근래 사용자가 자신을 피사체로 하여 영상을 촬영하는 경우 셀카봉을 사용하는 경우가 더욱 많아지고 있으므로 모바일 단말을 지지하는 사용자의 팔 길이에 셀카봉의 길이가 연장되게 되므로 떨림이나 진동에 의한 영상 흐려짐 현상은 더욱 커지고 이에 따른 영상 보정의 필요성이 더욱 크다고 할 수 있다.

한국공개특허공보 10-2014-0144126호에 이와 같이 오토포커스 및 자동초점 기능 모두 구현된 액츄에이터가 개시되고 있다.

이 종래 기술은 코일에서 발생되는 전자기력을 이용하여 캐리어에 구비된 마그네트를 이동시키는 방법이 적용되어 있는데, 렌즈 조립체를 광축 방향으로 이동시켜 자동 초점 기능을 구현하는 구동부와 광축(Z)과 수직을 이루는 X-Y평면으로 캐리어를 이동시켜 손떨림 보정 기능을 구현하는 구동부가 개별적으로 구현되어 있어 2종의 마그네트가 각각 구비되어 있고 전원 인가를 위한 PCB 또한, 이원화되는 등 상당히 복합한 구조를 가지고 있다.

특히 OIS와 AF 기능을 동시에 구현하기 위하여 외부에 구비되는 캐리어 및 내부에 구비되는 캐리어 각각에 전원을 공급하기 위한 구조가 구현되어야 하는데, 이 기술의 경우 외부 및 내부 캐리어에 전원을 공급하는 각각의 구조가 상호 공유되거나 유기적으로 결합되는 구성없이 단순히 병합된 형태를 이루고 있어 장치가 복잡함은 물론, OIS 및 AF 기능의 거동 특성이 정확히 독립되어 정밀하게 이루어지기 어렵다는 문제점이 있다. 나아가 이러한 구조의 복잡성 등은 장치의 소형화 내지 경량화 등에 최적화될 수 없다는 본질적인 문제를 가지고 있다고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, AF를 위한 구성과 OIS를 위한 구성을 상호 유기적으로 배치하고 일부 구성이 상호 공유되도록 구현하며, 내부 캐리어에 전원을 인가하는 구조를 혁신적으로 변화시킴으로써 각 기능의 효율성을 더욱 향상시킴은 물론, 장치 내 공간 활용도를 더욱 비약적으로 최적화시킬 수 있는 광학용 일체형 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광학용 일체형 액츄에이터는 광축과 수직인 제1 및 제2방향으로 이동하며 마그네트가 구비된 OIS캐리어; 상기 마그네트와 대향하는 방향에 구비되어 상기 마그네트에 전자기력을 발생시키는 OIS코일; 상기 OIS캐리어에 수용되며, 상기 광축방향으로 이동하고 외주에 AF코일이 구비된 AF캐리어; 상기 OIS캐리어의 하부와 하우징의 하부 사이에 개재되는 전도성 재질의 볼; 외부 전원과 전기적으로 연결되며 상기 볼과 대접하는 전도성 재질의 하부 볼플레이트; 및 상기 볼과 대접하며 상기 AF코일과 전기적으로 연결되는 전도성 재질의 상부 볼플레이트를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 AF캐리어와 OIS캐리어와 연결되어 상기 AF캐리어를 탄성 지지하는 하나 이상의 판스프링을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 본 발명의 상기 판스프링은 상기 AF코일과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있으며, 상기 상부 볼플레이트는 상기 판스프링과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.

나아가 본 발명은 상기 볼플레이트와 상기 판스프링을 전기적으로 연결하는 커넥터를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 이 경우 본 발명의 상기 커넥터는 상기 판스프링과 전기적으로 연결되는 몸체부; 및 상기 몸체부 양단 각각에서 연장되며, 상기 상부 볼플레이트 복수 개와 전기적으로 연결되는 접속부를 포함할 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 상기 상부 볼플레이트는 상기 볼과 대접하는 접속부; 및 상방으로 연장되는 접속연장부를 포함하여 구성될 수 있으며 이 경우 본 발명의 상기 커넥터의 접속연결부는 상기 접속연장부와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.

더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 본 발명의 상기 커넥터는 제1 및 제2커넥터로 이루어질 수 있으며, 이 경우 상기 제1커넥터는 동일한 제1극성을 가지는 2개의 상부 볼 플레이트와 연결되며, 상기 제2커넥터는 동일한 제2극성을 가지는 2개의 상부 볼 플레이트와 연결되도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 마그네트는 상기 OIS캐리어 외주 부분에 상기 제1방향 및 제2방향을 기준으로 상호 대칭되도록 4개로 구비될 있으며, 이 경우 상기 4개의 마그네트 각각과 대응되는 위치의 하우징 하부에 구비되어 상기 4개의 마그네트 각각에 인력을 발생시키는 4개의 요크를 더 포함하여 구성될 수 있다.

나아가 상기 본 발명은 볼과 하부 볼플레이트 사이 또는 볼과 상부 볼플레이트 사이에 도포되는 전도성 윤활부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 의한 광학용 일체형 액츄에이터는 자동초점기능의 구현을 위한 구성과 손떨림 보정을 위한 구성을 상호 유기적으로 배치하여 장치의 공간 활용도를 더욱 향상시킬 수 있고 나아가 장치의 경량화 내지 소형화 등을 더욱 최적화시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의할 때, 전자기력에 의한 구동력이 제공되는 마그네트가 공유되도록 구현함으로써 장치의 구조를 더욱 단순화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의할 때, OIS캐리어가 볼(ball) 수단과 점접촉하도록 구성하고 마그네트와 요크 사이의 인력을 통하여 이 점접촉이 유지되도록 할 수 있어 OIS캐리어의 X-Y평면상 이동 및 위치 제어를 더욱 정확하고 효과적으로 구현할 수 있고, 마그네트와 요크를 정확히 대칭되도록 배치함으로써 렌즈가 장착되는 캐리어가 원 위치로 복귀하는 것을 더욱 효과적으로 유도할 수 있다

나아가 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 의할 때, OIS 캐리어 내부에 구비되는 AF캐리어에 외부 전원을 인가하는 구조를 OIS의 기능을 위한 볼(ball) 수단 등을 활용하며 구현함으로써 전원 인가 구조를 혁신적으로 변화시켜 장치의 소형화 및 경량화에 최적화된 구조를 가지는 액츄에이터를 제공할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 광학용 일체형 액츄에이터의 상세 구성 및 결합 관계를 도시한 분해 결합도,
도 2는 도 1에 도시된 OIS캐리어(120) 및 인접 구성의 결합 관계를 도시한 도면,
도 3은 도 1에 도시된 하우징(190) 및 인접 구성의 결합 관계를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 광학용 일체형 액츄에이터의 구성을 도시한 평면 형태 및 단면 형태의 도면,
도 5 및 도 6은 외부 전원이 AF캐리어(130)의 코일과 전기적으로 연결되는 구조를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 광학용 일체형 액츄에이터의 구조를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 광학용 일체형 액츄에이터(이하 '액츄에이터'라고 지칭한다)(100)는 자동 초점 기능 및 손떨림 보정을 위한 광학식 액츄에이터로서 도 1 등에 도시된 바와 같이 OIS코일(110), OIS캐리어(120), AF캐리어(130), 볼(140), 하부 볼플레이트(150), 상부 볼플레이트(160), 판스프링(170), 커넥터(180), 하우징(190), 요크(195) 및 센서(197)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 액츄에이터(100)는 후술되는 본 발명의 구성이 구비되도록 내부 공간이 형성된 하우징(190)과 상기 하우징(190) 상부에서 결합되어 상부 케이스 및 외부와의 절연 등을 기능을 수행하는 쉴드캔(60)을 포함할 수 있다.

후술되는 바와 같이, 본 발명의 액츄에이터(100)는 외부로부터 OIS 구동을 위한 전원이 인가되며, 본 발명의 액츄에이터(100)가 장착되는 장치(스마트폰 등)의 다른 구성 또는 홀센서(197)에 의한 위치 피드백 제어를 위한 구동 드라이브칩 등과 신호 내지 데이터 입출력 등이 이루어지므로 전원, 신호, 데이터 등의 효과적인 인터페이싱을 위하여 (연성)회로기판(185)의 단자(186)는 하우징(190) 외부로 노출되는 형태로 구현하는 것이 바람직하다.

도면에 도시된 바와 같이 Z 축은 광축을 지칭하는 축방향으로서 초점 조절 등을 위하여 렌즈가 선형 이동하는 방향을 의미하며, X축 및 Y축은 이 광축과 수직을 이르는 평면의 양 축 방향을 의미한다. 이하 설명에서 제1 방향 및 제2 방향은 이와 같이 광축에 수직하는 X-Y 평면상의 양 축 방향으로서 서로 직교하는 방향을 의미한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 AF캐리어(130)는 가운데 부분에 장착공간(133)이 구비되는데, 이 장착공간(133)에 렌즈조립체(50)가 결합되며, 이와 같은 결합에 의하여 본 발명의 AF캐리어(130)는 렌즈조립체(50)와 그 물리적 이동을 함께 하게 된다.

AF캐리어(130)의 외주 부분에는 AF코일(131)이 권선된 형태로 구비되는데, 외부 전원이 이 AF코일(131)에 인가되면 후술되는 마그네트(122)와의 상호 작용에 의한 전자기력으로 구동력이 발생되어 AF캐리어(130)가 광축(Z)방향을 기준으로 전방 또는 후방으로 선형 이동하게 된다.

본 발명의 OIS캐리어(120)는 가운데 부분에 결합공간(121)이 형성되는데, 결합공간(121)을 통하여 AF캐리어(130)가 OIS캐리어(120)에 수용된다. 즉 본 발명은 외부에 OIS캐리어(120)가 구비되고 그 내측에 AF캐리어(130)가 구비되는 구조를 가진다.

도 2는 도 1에 도시된 OIS캐리어(120) 및 인접 구성의 결합 관계를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 하우징(190) 및 관련 구성의 결합관계 등을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 AF캐리어(130)가 OIS캐리어(120)를 기준으로 물리적으로 탄성 지지되도록 AF캐리어(130)의 상부 및/또는 하부에는 상기 AF캐리어(130)와 OIS캐리어(120)를 상호 연결하며 상기 AF캐리어(130)를 탄성 지지하는 하나 이상의 판스프링(170)이 구비된다.

도 2에 예시된 바와 같은 형상을 가지는 판스프링(170)은 내측에 구비된 제1결합홀(171)을 통하여 AF캐리어(130)와 착탈 가능하게 결합될 수 있으며, 외측에 구비된 제2결합홀(173)을 통하여 OIS캐리어(120)와 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

AF코일(131)에 자동 초점 조정을 위한 소정 크기와 방향의 전원이 인가되면 AF캐리어(130)가 광축 방향으로 진퇴 이동하게 되는데, AF코일(131)에 전원 공급이 중단되면 AF캐리어(130)는 이 판스프링(170)의 탄성 복원력에 의하여 원래의 기준 위치로 복원된다.

본 발명의 OIS캐리어(120)는 전체적으로 다양한 형상을 이룰 수 있으나 손떨림에 의한 위치 이동 및 그에 따른 위치 보정은 X-Y평면을 기준으로 서로 직교하는 양 방향으로 이루어지므로 OIS캐리어(120)는 전체적으로 사각 형상을 이루는 것이 바람직하다.

본 발명의 마그네트(122)는 상기 OIS캐리어(120)에 구비되는 구성으로서 위치 보정에 대응되는 피드백 제어에 의하여 적절한 크기의 전원이 OIS코일(110)에 인가되면 OIS코일(110)에 전자기력이 발생하게 되고 이 전자기력이 마그네트(122)에 전달됨으로써 OIS캐리어(120)가 이동하게 된다.

OIS캐리어(120)의 이동은 제1 방향, 제2 방향의 조합으로 정의될 수 있으므로 이에 대응하도록 본 발명의 마그네트(122) 또한, 제1 방향 및 제2 방향으로 상기 OIS캐리어(120)에 구비된다.

제1 및 제2 방향으로 OIS캐리어(120)가 이동할 수 있으면 되므로 상기 마그네트(122)는 제1방향 및 제2방향으로 하나씩 구비되어도 무방하나, 액츄에이터(100)의 하중 및 볼륨의 평형을 이룰 수 있도록 하여 위치 제어의 정밀성을 향상시키고 OIS코일(110)과의 상호 관계에서 피드백 제어를 더욱 정밀하게 구현하기 위하여 상기 마그네트(122)는 도면에 도시된 바와 같이 제1 방향 및 제2 방향 각각을 기준으로 상호 대칭되도록 4개로 이루어지는 것이 바람직하다. 한편, 자기력의 외부 누설 방지 및 집중을 위하여 마그네트(122) 후면 즉, 코일의 반대 방향에 백요크(124)가 더 구비될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 AF캐리어(130)의 광축 방향 이동을 위한 전자기력과 OIS캐리어(120)의 제1 또는 제2방향 이동을 위한 전자기력은 공통된 마그네트(122)를 통하여 이루어지므로 종래 기술과 같이 AF 및 OIS를 위한 개별적인 마그네트가 각각 구비될 필요가 없으므로 장치 구현의 효율성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명의 OIS코일(110)은 상술된 마그네트(122)에 힘을 전달하는 구동부에 해당하므로 마그네트(122) 각각과 대향하는 방향에 구비되며, 마그네트(122)가 4개로 구현되는 경우 이에 상응하여 OIS코일(110) 또한, 각각의 마그네트에 구동력을 전달하기 위하여 4개로 구현될 수 있다.

본 발명의 센서(197)(도 4 참조)는 홀 효과(hall effect)를 이용하여 제1 및 제2 방향을 기준으로 OIS캐리어(120)의 제1 및 제2 방향 각각의 위치(캐리어에 구비된 제1 방향, 제2 방향의 마그네트의 각 위치)를 센싱하고 그 센싱값을 출력하는 기능을 수행한다.

외부에 구비될 수 있는 드라이브 모듈 내지 칩(미도시)은 상기 각 홀센서(197)의 센싱값에 따라 제1 방향 및 제2 방향에 구비된 각각의 OIS코일(110)에 인가되는 전원의 크기 또는 방향 등을 제어하는 기능을 수행한다.

이와 같이 센서(197)가 출력하는 값에 의하여 각 방향에 구비된 OIS코일(110)에 인가되는 전원의 크기 및 방향 등이 결정되어 이에 대응되는 전자기력이 발생되게 되므로 이에 함수적으로 영향을 받아 OIS캐리어(120)가 제1 방향 및 제2 방향 각각 또는 조합된 방향으로 이동하게 된다.

이와 같이 센서(197)의 각 방향 위치 감지, 감지된 결과에 따른 인가 전원 제어와 전자기력 발생 및 이에 따른 OIS캐리어(120)의 위치 이동은 순환적인 프로세싱을 통하여 이루어질 수 있으므로 상기 OIS캐리어(120)의 위치가 정확하게 피드백 제어된다.

한편, 본 발명에 의한 액츄에이터(100)는 도면 등에 도시된 바와 같이 볼(140)을 포함하는데, 이 볼(140)은 OIS캐리어(120)의 하부와 상기 하우징(190)의 하부 사이에 개재된다.

즉, 본 발명의 OIS캐리어(120)는 상기 볼(140)의 최상부 지점에서 점접촉(point contact)하면서 상기 볼(140) 상부에 놓이고 이 볼(140) 위에서 X-Y 평면 방향으로 이동하게 된다. OIS캐리어(120)는 이와 같이 볼(140)과 점접촉하게 되므로 마찰력 등이 최소화된 상태에서 이동할 수 있게 된다.

앞서 설명된 바와 같이 마그네트(122)가 4개로 이루어지는 경우, 공간 활용도를 높이고 자기력의 물리적 방해가 최소화될 수 있도록 상기 볼(140)은 4개의 마그네트(122) 각각의 사이에 위치하도록 구성하는 것이 바람직하므로 이를 위하여 본 발명의 OIS캐리어(120)에 하부 저면이 상기 볼(140)과 대접하는 볼 지지대(123)가 OIS캐리어(120)의 모서리 부분에 구비될 수 있다. OIS캐리어(120)와 하우징(190) 하면 사이의 이격 거리 및 이에 따른 마그네트(122)와 요크(1950) 사이의 인력 등을 고려하여, 상기 볼 지지대(123)는 수직 높이를 기준으로 OIS캐리어(120)의 최하단보다 높은 위치에 구비되는 것이 바람직하다.

OIS캐리어(120)의 위치 제어를 더욱 정밀하게 구현하기 위해서는 OIS캐리어(120)가 상기 볼(140)과의 점접촉을 지속적으로 유지하고 볼(140)에서 이탈되지 않도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 요크(195)는 이를 위한 구성으로서 도면에 도시된 바와 같이 하우징(110)의 하부에 형성된 결합홈부(194)에 구비되며, 마그네트(122)가 구비된 위치와 대응되는 곳에 구비된다. 상기 요크(195)는 금속 등과 같은 자성체로서 볼(140)에 의하여 이격되어 있는 OIS캐리어(120)에 구비된 마그네트(122)와 인력을 발생시키게 되므로 OIS캐리어(120)가 볼(140)로부터 이탈되지 않고 지속적으로 볼(140)과 점접촉하게 된다.

하중 등의 균형 및 위치 제어의 정밀성을 높이기 위하여 앞서 설명된 바와 같이 마그네트(122)가 4개로 구성되는 경우, 이에 대응될 수 있도록 상기 요크(195) 또한, 각 마그네트와 대응되는 위치에 4개의 요크 구비되는 것이 바람직하다.

이와 같이 요크(195)를 마그네트(122)와 대응되도록 4개로 구성하는 경우 OIS캐리어(120)를 아래 방향으로 당기는 힘이 균등하게 발생하게 되므로 OIS캐리어(120)가 기울어지거나 틸팅(tilting)되는 등의 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 이와 같이 OIS캐리어(120)와 대접하며 OIS캐리어(120)가 X-Y평면으로 이동하는 것을 유도하는 볼(140) 등을 OIS캐리어(120) 내부에 수용되는 AF캐리어(130)의 AF코일(131)에 전원을 인가하는 구조로 활용하여 장치의 구조와 공간 활용도가 더욱 최적화되도록 구현한다.

이를 위하여 우선, 상술된 본 발명의 볼(140)은 전기가 도통하는 전도성(도전성) 재질로 구현한다. 이와 관련하여 상기 볼(140) 아래 방향으로는 외부 전원과 전기적으로 연결되며 상기 볼(140)과 대접하는 판상의 전도성 재질로 이루어지는 하부 볼플레이트(150)가 구비된다. 이 하부 볼플레이트(150)는 FPCB(185)와 전기적으로 연결될 수 있으며 FPCB(185)를 통하여 외부 전원이 공급될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 하우징(190) 하부에는 볼(140) 또는 상기 볼 지지대(123)와 대응되는 위치에, 상기 볼(140)의 일부가 수용되어 볼(160) 자체의 이탈을 방지하는 수용홈부(191)가 구비될 수 있다.

또한, 하우징(190)의 측면 하부에는 끼움홀(193)이 형성될 수 있는데, 이 끼움홀(193)을 통하여 FPCB(185)와 전기적으로 연결되는 하부 볼플레이트(150)가 결합되면 하부 볼플레이트(150)는 수용홈부(191)의 바닥면에 위치하게 된다.

이와 같은 구조를 통하여 수용홈부(191)에 위치한 볼(140)의 하방에서 본 발명의 하부 볼플레이트(150)가 볼(140)의 점접촉하게 되므로 외부 전원과 볼(140) 사이의 전기적 연결을 위한 구조가 이루어진다.

또한, 상기 볼(140)의 상부 방향으로는 상기 볼(140)과 대접하며 앞서 상술된 AF코일(131)과 전기적으로 연결되는 전도성 재질을 가지며 판상의 상부 볼플레이트(160)가 구비된다. 이 상부 볼플레이트(160)와 AF코일(131)이 상호 전기적으로 연결될 수 있다면 후술되는 본 발명의 실시예는 물론, 와이어 등에 의한 상호 연결을 비롯하여 다양한 실시형태가 가능함은 물론이다.

위와 같은 구성을 통하여 외부 전원은 FPCB(185) → 하부 볼플레이트(150) → 볼(140) → 상부 볼플레이트(160) → AF코일(131)의 경로를 통하여 AF코일(131)에 인가된다.

이와 같이 외부 전원이 AF코일(131)에 인가되는 구조를 더욱 효과적으로 구현하기 위하여, 본 발명의 판스프링(170)은 AF코일(131)과 전기적으로 연결되도록 구성하고 상부 볼플레이트(160)는 상기 판스프링(170)과 전기적으로 연결되도록 구성할 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이 판스프링(170)은 AF캐리어(130)를 탄성 지지하기 위하여 AF캐리어(130)와 결합되므로 AF캐리어(130)의 외주에 권선된 AF코일(131)과 쉽게 연결될 수 있다. AF코일(131)의 단부와 판스프링(170)은 솔더링(soldering), 전도성 접착제 등에 의한 접착 등의 방법으로 상호 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 상부 볼플레이트(160)는 도 2에 도시된 바와 같이 볼(140)과 점접촉하며 대접하는 판상의 접속부(161)와 상기 접속부(161)에서 윗방향으로 연장 형성되는 접속연장부(163)를 포함하여 구성될 수 있다.

이 상부 볼플레이트(160)는 상기 볼 지지대(123) 저면에 결합되며 상부 볼플레이트(160)의 접속연장부(163)는 볼 지지대(123)에 형성된 통공(미도시)을 통과하도록 구성하거나 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 볼 지지대(123)의 외주와 대응되는 절곡된 형상으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 커넥터(180)는 상부 볼플레이트(160) 특히, 접속연장부(163)와 판스프링(170)을 전기적으로 연결하는 부재에 해당한다. 이와 같이 커넥터(180)에 의하여 상부 볼플레이트(160)와 판스프링(170)이 상호 전기적으로 연결되므로 외부 전원은 FPCB(185) → 하부 볼플레이트(150) → 볼(140) → 상부 볼플레이트(160) → 커넥터(180) → 판스프링(170) → AF코일(131)의 경로를 통하여 AF코일(131)에 인가된다.

더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여, 본 발명의 커넥터(180)는 판스프링(170)과 전기적으로 연결되는 몸체부(80)와 상기 몸체부(80) 양단 각각에서 연장되며 복수 개의 상부 볼플레이트(160)와 전기적으로 연결되는 접속연결부(81)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같이 커넥터(180)를 구성하는 경우, 커넥터(180)는 2개의 상부 볼플레이트(160)와 동시에 전기적으로 연결된 상태에서 판스프링(170)과 전기적으로 연결되므로 충격이나 진동 등에 의하여 한쪽 상부 볼플레이트(160)가 볼(140)로부터 이탈되는 현상이 발생되어 전기적 연결이 불안정하여도 다른 측의 상부 볼플레이트(160)에 의하여 전원이 인가되도록 구성할 수 있어 더욱 신뢰성 높은 전기적 연결 관계를 구현할 수 있다.

나아가 커넥터(180)는 제1커넥터(180-1)와 제2커넥터(180-2)로 이원화하고 제1커넥터(180-1)는 동일한 제1극성(예를 들어 양극)을 가지는 2개의 상부 볼플레이트(160)와 전기적으로 연결되도록 하고, 제2커넥터(180-2)는 상기 제1극성과 반대되는 동일한 제2극성(예를 들어 음극)을 가지는 2개의 상부 볼플레이트(160)와 전기적으로 연결되도록 구성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 액츄에이터(100)의 구성을 도시한 평면 형태 및 단면 형태의 도면이다.

도 4의 좌측 상단 및 하단 그림과 같이 본 발명의 액츄에이터(100)는 최외부에 OIS코일(110)이 위치하며, 그 안쪽으로 OIS캐리어(120)에 구비되는 마그네트(122)가 놓이며, AF코일(131)이 가장 안쪽에 위치한다.

앞서 설명된 바와 같이 AF 즉, 자동 초점 조절을 위한 광축 방향의 구동력은 AF코일(131)과 마그네트(122) 사이의 전자기력에 의하여 발생되며, 손떨림 방지를 위한 제1 및/또는 제2방향의 구동력은 OIS코일(110)과 마그네트(122) 사이의 전자기력에 의하여 발생된다.

이와 같이 본 발명은 AF와 OIS를 위한 각각의 마그네트를 개별적으로 모두 구비하는 것이 아니라 OIS코일(110)과 AF캐리어(130) 사이에 마그네트(122)가 위치하도록 하여 마그네트(122)를 공유하는 구조를 채용함으로써 공간 활용도를 더욱 높일 수 있게 된다.

도 5 및 6은 외부 전원이 AF캐리어(130)의 코일과 전기적으로 연결되는 구조를 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 추가 PCB나 다른 복잡한 구성없이도 OIS캐리어(120)의 구동을 위한 구성을 유기적으로 이용하여 OIS캐리어(120) 내부에 위치하는 AF캐리어(130)의 AF코일(131)로 전원이 효과적으로 인가되도록 구성된다.

앞서 설명된 바와 같이 제1커넥터(180-1)와 제2커넥터(180-2)는 안정적인 전원 공급과 회로 루프 형성이 가능하도록 각각 2개의 볼(140) 및 관련 구성과 전기적으로 연결된다.

도면에 도시된 바와 같이, 판스프링(170)을 통하여 AF코일(131)의 일단과 전기적으로 연결되는 제1커넥터(180-1)는 아래 방향으로 2개의 상부 볼플레이트(160)와 동시에 전기적으로 연결된다. 또한, 이 2개의 상부 볼플레이트(160)는 2개의 볼(140)과 전기적으로 연결되며, 이 2 개의 볼(140)은 다시 그 하면에서 외부 전원 내지 FPCB(185)와 전기적으로 연결되어 있는 하부 볼플레이트(150)와 전기적으로 접촉하게 된다.

제2커넥터(180-2) 또한, 이에 상응하는 전기적 연결 구조를 가지되, 제1커넥터(180-1)와 반대되는 전극의 전원이 연결되어 AF코일(131)의 전원 공급을 위한 회로 루프가 형성된다.

전기적 접속이 유지됨과 동시에 마찰력 등을 최소화하기 위하여 상부 볼플레이트(160)와 볼(140) 사이 또는/및 하부 볼플레이트(150)와 볼(140) 사이에는 전도성을 가지는 그리스 등의 윤활부재가 도포되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

판스프링(170)과 커넥터(180), 커넥터(180)와 상부 볼플레이트(160)는 전도성 에폭시(epoxy) 등을 이용하여 전기적으로 연결될 수 있으며, 하부 볼플레이트(150)와 FPCB(185)는 전도성 에폭시 또는 솔더링(soldering) 등에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 광학용 일체형 액츄에이터의 구성을 도시한 도면이다.

앞서 설명된 바와 같이, 하우징(190) 하부에 구비된 요크(195)와 OIS캐리어(120)에 구비된 마그네트(122)사이에는 자력에 의한 인력이 발생하게 되므로 OIS캐리어(120)는 하우징(190) 하부 방향으로 밀착하게 된다.

또한, OIS캐리어(120) 하우징(190) 하부 사이에는 볼(140)이 개재되므로 OIS캐리어(120)는 볼(140)의 직경에 대응되는 이격 거리를 유지하면서 하우징(190) 방향으로 밀착하게 되므로 OIS캐리어(120)에 구비되는 상부 볼플레이트(160)와 볼(140) 및 볼(140)과 하부 볼플레이트(150) 또한, 그 전기적 접촉을 효과적으로 유지하게 된다.

한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 액츄에이터(100) 아래에는 렌즈를 통해 입력된 빛 신호를 전기적 신호로 변환시키는 씨모스(CMOS), 씨씨디(CCD) 등의 이미지 센서 및 이미지 프로세서가 구비될 수 있으며, 렌즈와 이미지 센서(프로세서) 사이에는 빛신호의 필터링을 위한 필터(70)가 더 포함될 수 있다.

상술된 본 발명의 설명에 있어 제1 및 제2 등과 같은 수식어는 상호 간의 구성요소를 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐이므로, 특정의 순서, 우선 순위 등을 나타내기 위하여 사용되는 용어가 아니라고 해석되어야 한다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.

100 : 액츄에이터
110 : OIS코일 120 : OIS캐리어
122 : 마그네트 123 : 볼 지지대
130 : AF캐리어 131 : AF코일
140 : 볼 150 : 하부 볼플레이트
160 : 상부 볼플레이트 161 : 접속부
163 : 접속연장부 170 : 판스프링
180 : 커넥터 185 : FPCB
190 : 하우징 191 : 수용홈부
195 : 요크 197 : 센서

Claims

광축과 수직인 제1 및 제2방향으로 이동하며 마그네트가 구비된 OIS캐리어;
상기 마그네트와 대향하는 방향에 구비되어 상기 마그네트에 전자기력을 발생시키는 OIS코일;
상기 OIS캐리어에 수용되며, 상기 광축방향으로 이동하고 외주에 AF코일이 구비된 AF캐리어;
상기 OIS캐리어의 하부와 하우징의 하부 사이에 개재되는 전도성 재질의 볼;
외부 전원과 전기적으로 연결되며 상기 볼과 대접하는 전도성 재질의 하부 볼플레이트; 및
상기 볼과 대접하며 상기 AF코일과 전기적으로 연결되는 전도성 재질의 상부 볼플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액츄에이터.
제 1항에 있어서,
상기 AF캐리어와 OIS캐리어와 연결되어 상기 AF캐리어를 탄성 지지하는 하나 이상의 판스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액츄에이터.
제 2항에 있어서, 상기 판스프링은,
상기 AF코일과 전기적으로 연결되며,
상기 상부 볼플레이트는 상기 판스프링과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액츄에이터.
제 3항에 있어서,
상기 상부 볼플레이트와 상기 판스프링을 전기적으로 연결하는 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액츄에이터.
제 4항에 있어서, 상기 커넥터는,
상기 판스프링과 전기적으로 연결되는 몸체부; 및
상기 몸체부 양단 각각에서 연장되며, 상기 상부 볼플레이트 복수 개와 전기적으로 연결되는 접속연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액츄에이터.
제 5항에 있어서, 상기 상부 볼플레이트는,
상기 볼과 대접하는 접속부; 및
상기 접속부에서 상방으로 연장되는 접속연장부를 포함하고,
상기 커넥터의 접속연결부는 상기 접속연장부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액츄에이터.
제 5항에 있어서, 상기 커넥터는 제1 및 제2커넥터로 이루어지며,
상기 제1커넥터는 동일한 제1극성을 가지는 2개의 상부 볼 플레이트와 연결되며,
상기 제2커넥터는 동일한 제2극성을 가지는 2개의 상부 볼 플레이트와 연결되는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액츄에이터.
제 1항에 있어서, 상기 마그네트는,
상기 OIS캐리어 외주 부분에 상기 제1방향 및 제2방향을 기준으로 상호 대칭되도록 4개로 구비되고, 상기 4개의 마그네트 각각과 대응되는 위치의 하우징 하부에 구비되어 상기 4개의 마그네트 각각에 인력을 발생시키는 4개의 요크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액츄에이터.
제 1항에 있어서,
상기 볼과 하부 볼플레이트 사이 또는 상기 볼과 상부 볼플레이트 사이에 도포되는 전도성 윤활부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 일체형 액츄에이터.