KR20180037877A

KR20180037877A - Ｏｉｓ를 위한 반사계 구동장치

Info

Publication number: KR20180037877A
Application number: KR1020170024368A
Authority: KR
Inventors: 연제승; 이병철; 강병길; 박철순
Original assignee: 자화전자(주)
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2018-04-13
Also published as: EP3525027A2; EP3525027A4; KR101862228B1

Abstract

본 발명의 OIS를 위한 반사계 구동장치는 홈부라인이 형성된 지지프레임; 상기 지지프레임에 설치되며, 개방구를 통하여 유입된 광의 경로를 변경시켜 상기 광을 렌즈로 유입시키는 반사계; 상기 홈부라인과 대응되는 형상의 가이딩홈부가 형성되는 베이스프레임; 및 상기 지지프레임과 상기 베이스프레임이 이격된 상태를 유지하도록 상기 홈부라인 및 가이딩홈부 사이에 배치되어 복수 개의 볼; 및 상기 지지프레임을 상기 홈부라인 또는 가이딩홈부에 대응되는 경로를 따라 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＯＩＳ를 위한 반사계 구동장치{APPARATUS FOR DRIVING OPTICAL-REFLECTOR FOR OIS}

본 발명은 반사계 구동장치에 관한 것으로서, 라운드 형상의 가이드 등을 이용하여 반사계를 회전이동시키는 구조를 적용하여 손떨림 보정의 구동 정밀성을 향상시키는 OIS를 위한 반사계 구동장치에 관한 것이다.

하드웨어 기술의 발전, 사용자 환경 등의 변화에 따라 스마트폰 등의 휴대 단말(모바일 단말)에는 통신을 위한 기본적인 기능 이외에 다양하고 복합적인 기능이 통합적으로 구현되고 있다.

그 대표적인 예로 오토포커스(AF, Auto Focus), 손떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 등의 기능이 구현된 카메라 모듈을 들 수 있으며 근래에는 인증이나 보안 등을 위한 음성 인식, 지문 인식, 홍채 인식 기능 등도 휴대 단말에 탑재되고 있으며, 최근에는 초점 거리를 다양하게 가변적으로 조정할 수 있도록 복수 개 렌즈 그룹이 집합되어 있는 줌렌즈의 장착도 시도되고 있다.

줌렌즈의 경우, 일반 렌즈와는 달리 광이 유입되는 방향인 광축 방향으로 복수 개 렌즈 또는 렌즈군들이 배열되는 구조를 가지고 있으므로 일반 렌즈보다 광축 길이 방향으로 그 길이가 길다는 특성을 가진다.

줌렌즈를 통과한 광(Light)은 CCD(Charged-coupled Device), CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)와 같은 촬상소자로 유입되고 후속 프로세싱을 통하여 이미지 데이터로 생성된다.

그러므로 줌 렌즈가 휴대 단말에 설치되는 경우 휴대 단말의 메인 기판에서 입설(立設)되는 방향 즉, 메인 기판에서 수직한 방향으로 설치되어야 하므로 휴대 단말은 줌 렌즈의 높이(광축 방향 길이)만큼의 공간이 확보되어야 한다.

그러므로 휴대 단말에 장착되는 종래 줌렌즈는 휴대 단말이 지향하는 장치 소형과 경량화의 본질적 특성에 최적화되기 어렵다는 문제가 있다.

종래 이러한 문제를 해결하기 위하여 렌즈의 각도, 크기, 이격된 간격, 초점 거리 등을 조정하여 광학계 자체의 크기를 축소시키는 방법이 있으나, 이러한 방법은 줌 렌즈 내지 줌렌즈 배럴의 크기를 물리적으로 줄이는 방법이므로 본질적인 한계가 있음은 물론, 줌 렌즈의 본질적인 특성을 저하시킬 수 있다는 문제점을 가진다.

한편, 종래 일반적으로 적용되는 손떨림 보정(OIS) 방법은 광축 방향(Z축)과 수직한 평면상의 두 방향(X축, Y축 방향)으로 렌즈 또는 렌즈모듈 자체를 보정 이동시키는 방법인데, 이 방법을 줌렌즈에 그대로 적용하는 경우 줌렌즈의 형상, 구조, 기능 등의 특성에 의하여 공간 활용도가 낮고, 장치의 부피를 증가시키며 구동의 정밀성을 확보하기 어려운 문제점이 있다고 할 수 있다.

종래 이러한 문제점을 해결하기 위하여 빛을 굴절시키는 반사계를 액추에이터에 장착하고, 반사계 평면과 평행한 두 축을 기준으로 반사계를 이동시키는 방법이 시도되고 있는데, 이 방법의 경우 복잡한 전자기력 구동 수단을 반사계 자체에 적용하여야 하므로 반사계 및 주변 구조가 상당히 복잡해지고 자체 하중이 증가한다는 또 다른 문제점을 가지고 있다.

나아가 반사계를 고정 구조물에 축 결합시키고 반사계를 일정 방향으로 회전시킴으로써 렌즈 또는 촬상소자(CCD, CMOS 등)를 기준으로 촬상 이미지의 흔들림이 보정되도록 하는 방법도 시도되고 있는데, 이 방법의 경우 반사계 또는 반사계가 결합되어 있는 지지체 자체의 하중이 특정 방향으로 작용하고 있어 구동 전원의 크기와 반사계의 움직임이 함수적으로 비례하지 않고 단속적(斷續的)으로 구동되는 문제점이 있어 정밀 제어가 어렵다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 라운드 형상의 가이드 구조를 적용하여 빛의 경로를 변경시키는 반사계의 회전이동이 물리적으로 지지되어 가이딩되는 구조를 적용하여 구동 정밀성을 높임은 물론, 반사계의 회전이동을 위한 구동력을 최소화시킬 수 있는 OIS용 반사계 구동장치를 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 OIS를 위한 반사계 구동장치는 라운드진 형상의 홈부라인이 형성된 지지프레임; 상기 지지프레임에 설치되며, 개방구를 통하여 유입된 광의 경로를 변경시켜 상기 광을 렌즈로 유입시키는 반사계; 상기 홈부라인과 대응되는 형상의 가이딩홈부가 형성되는 베이스프레임; 및 상기 지지프레임과 상기 베이스프레임이 이격된 상태를 유지하도록 상기 홈부라인 및 가이딩홈부 사이에 배치되어 복수 개의 볼; 및 상기 지지프레임을 상기 홈부라인 또는 가이딩홈부에 대응되는 경로를 따라 이동시키는 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.

여기에서 본 발명의 상기 홈부라인은 라운드진 형상을 가지며, 상기 지지프레임은 상기 홈부라인 또는 가이딩홈부에 대응되는 경로를 따라 회전이동하도록 구성될 수 있으며, 본 발명의 상기 홈부라인과 가이딩홈부는 상호 대응되는 곡률을 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 상기 구동부는 상기 반사계 또는 베이스 프레임 중 어느 하나에 배치되는 OIS마그네트; 및 상기 반사계 또는 베이스 프레임 중 상기 OIS마그네트가 배치되지 않는 다른 하나에 배치되어 상기 OIS마그네트에 전자기력을 발생시키는 코일을 포함할 수 있다.

나아가, 본 발명의 상기 OIS마그네트는 상기 지지프레임에서 상기 반사계가 구비되지 않은 방향에 구비되는 것이 바람직하며, 상기 홈부라인은 상기 OIS마그네트의 양측 부분에 각각 형성되도록 구성하는 것이 바람직하다.

나아가 본 발명은 상기 OIS마그네트에서 상기 줌렌즈 방향으로 상기 OIS마그네트와 이격된 위치에 구비되는 센싱 마그네트; 및 상기 센싱 마그네트와 대응되는 위치에 구비되는 홀센서를 더 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 OIS를 위한 반사계 구동장치는 홈부라인이 형성되며 개방구를 통하여 입사된 광을 렌즈로 유입시키는 반사계; 상기 홈부라인과 대응되는 형상의 가이딩홈부가 형성되는 베이스프레임; 및 상기 반사계와 베이스프레임이 이격된 상태를 유지하도록 상기 홈부라인과 가이딩홈부 사이에 배치되어 복수 개의 볼; 및 상기 반사계를 상기 홈부라인 또는 가이딩홈부에 대응되는 경로를 따라 이동시키는 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의할 때, 손떨림 보정을 위한 일축 방향의 구동은 광의 경로를 변경시키는 반사계에서, 다른 축 방향의 구동은 렌즈 측에서 이원화하여 구현되도록 유도할 수 있어 모든 축 방향의 손떨림 보정 구동을 렌즈 측에서 구현하는 종래 기술과 대비하여 더욱 간단한 구조로 장치를 구현할 수 있으며, 장치의 공간 활용도를 더욱 높이고 이를 통하여 장치의 크기를 최소화할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의할 때, 빛의 경로를 변경시키는 반사계의 회전 방향 이동이 곡률을 가지는 가이딩 구조 및 볼에 의한 점접촉 구조에 의하여 물리적으로 지지되고 가이딩 되도록 함으로써, 손떨림 보정에 대한 구동 정밀성을 향상시킬 수 있음은 물론, 구동을 위한 전력을 최소화시킬 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 부품 내지 구성품들 사이의 결합구조를 최소화 내지 단순화시킬 수 있어 조립 공정을 더욱 신속하고 정확하게 수행할 수 있어 불량률을 낮추고 제조 효율성을 더욱 향상시킬 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 일 실시예에 의한 구동장치 및 이 구동장치가 적용된 액추에이터의 전체적인 모습을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 구동장치의 상세 구성을 도시한 분해 결합도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 지지프레임 및 관련 구성을 상세히 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 베이스프레임 및 관련 구성을 상세히 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 전자기력 구조 및 물리적 이동 구조를 도시한 단면도,
도 6은 반사계의 회전이동을 통하여 구현되는 본 발명의 Y축 OIS의 작동 관계를 설명하는 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.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 OIS를 위한 반사계 구동장치(100)(이하 '구동장치'라 지칭한다) 및 이 구동장치가 적용된 액추에이터(1000)의 전체적인 모습을 도시한 도면이다.

본 발명의 구동장치(100)는 단독 장치로 구현될 수 있음은 물론, 도 1에 도시된 바와 같이 렌즈(줌렌즈)(210)와 이 렌즈(210)를 대상으로 AF구동을 수행하는 유닛, OIS구동 중 일(one) 축방향 구동을 수행하는 유닛 또는 AF구동과 OIS구동 중 일(one) 축방향 구동을 함께 수행하는 유닛이 포함되는 형태로 이루어지는 렌즈 구동 모듈(200)의 상부 등에 결합되는 형태로 하나의 액추에이터(1000)의 일 구성으로도 구현될 수 있다.

본 발명은 피사체 등의 광(light)이 바로 렌즈(210)로 유입되지 않고 본 발명의 구동장치(100)에 구비되는 반사계(도 2의 120)를 통하여 빛의 경로가 변경(굴절, 반사 등)된 후 렌즈(210)로 유입되도록 구성된다. 도 1에서, 외계에서 들어오는 빛의 경로가 Z1이며, 이 빛(Z1)이 반사계(120)에 의하여 굴절 내지 반사되어 렌즈(210)로 들어가는 빛의 경로가 Z이다. 이하 설명에서 Z를 광축 내지 광축 방향이라고 지칭한다.

도 1에 도시된 커넥터(15)는 후술되는 바와 같이 코일로의 전원 공급, 구동 제어, 데이터 통신 등을 위한 커넥터로서 도 1에 도시된 바와 같이 외부 장치와의 효과적인 인터페이싱을 위하여 외부로 노출되는 형태로 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 도면에는 도시하지 않았으나 광축 방향을 기준으로 렌즈(210) 아래쪽으로는 빛 신호를 전기 신호로 변환시키는 CCD, CMOS 등과 같은 촬상소자가 구비될 수 있으며, 특정 대역의 빛 신호를 차단하거나 투과시키는 필터가 함께 구비될 수도 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 반사계(120)에 대한 구성 및 반사계(120)를 이용한 광 경로의 변경 및 제1방향(Y축 방향)의 OIS를 구현하는 구성에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

이하 설명되는 바와 같이 본 발명은, 렌즈를 자체를 광축(Z)과 수직한 두 방향 즉, X축 방향(제2방향) 및 Y축 방향(제1방향)으로 이동시키는 종래의 OIS 방법을 지양하고 빛의 경로를 변경시키는 반사계(120)에서 OIS 구동 중 하나의 축 방향 OIS를 구현하는 기술에 해당한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 구동장치(100)의 상세 구성을 도시한 분해 결합도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 구동장치(100)는 개방구(105)가 구비되는 케이스(103), 지지프레임(110), 반사계(120), 베이스프레임(130), 볼(150) 및 구동부(140, 160)를 포함하여 구성될 수 있다.

렌즈(210)는 단일의 렌즈는 물론, 복수 개의 렌즈 내지 렌즈군 또는 프리즘, 미러 등과 같은 광학 부재가 내부에 포함될 수 있는 줌렌즈일 수 있다. 렌즈(210)가 줌렌즈 또는 줌렌즈 배럴로 이루어지는 경우 수직 길이 방향(Z축 방향)으로 연장된 형상을 이룰 수 있다.

본 발명의 구동부는 반사계(120) 또는 반사계(120)가 결합되는 지지프레임(110)을 이동 내지 회전 이동시키는 구동력을 제공하는 구성으로서, 실시형태에 따라서 상기 이동체를 광축 방향으로 이동시킬 수 있다면 압전 소자, 모터 등 다양한 적용례가 가능하다.

이와 관련하여 소비전력, 저소음, 공간 활용, 반응 속도 등을 고려할 때, 본 발명의 상기 구동부 전자기력을 발생시키는 코일(160)과 OIS마그네트(140)로 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 코일과 마그네트 사이에 발생되는 구동력은 상대적인 관계를 형성하므로 이동체에 코일을 배치하고 이동체에 상응하는 고정체에 마그네트를 장착하는 형태도 가능함은 물론이나, 이동체에 코일이 배치되는 경우 전원인가를 위한 구조가 다소 복잡해질 수 있으므로 이동체에 마그네트를 장착하고 고정체에 코일을 장착하는 형태가 바람직할 수 있다.

이하 설명에서는 상기 구동부가 OIS마그네트(140)와 코일(160)로 구현되는 예로서 이동체인 반사계(120) 또는 반사계(120)가 결합되는 지지프레임(110)에 OIS마그네트(140)가 구비되고, 베이스프레임(130) 측 내지 고정체에 코일(160)이 구비되는 예를 기준으로 본 발명의 구성을 설명하도록 한다.

앞서 설명된 바와 같이 렌즈(210)의 수직축 방향 즉, 렌즈(210)로 빛이 들어가는 경로에 대응되는 축을 광축(Z축)으로 정의하며, 이 광축(Z축)과 수직한 평면상의 두 축을 X축과 Y축으로 정의한다.

도 2에 도시된 바와 같이 Z1 경로의 광(light)이 케이스(103)의 개방구(105)를 통하여 본 발명의 구동장치(100)로 유입되면 본 발명의 반사계(120)는 유입된 광의 경로를 광축 방향(Z)으로 변경(굴절 내지 반사 등)시켜 광(light)을 렌즈(210) 측으로 유입시킨다.

상기 반사계(120)는 미러(mirror) 또는 프리즘(prism) 중 선택된 하나 또는 이들의 조합일 수 있으며 외계에서 유입된 빛을 광축 방향으로 변경시킬 수 있는 다양한 부재로 구현될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 반사계(120)에 의하여 빛의 경로가 굴절된 후 렌즈(210) 측으로 빛이 유입되도록 구성됨으로써, 렌즈(210) 자체를 휴대 단말의 두께 방향으로 설치하지 않아도 되므로 줌렌즈를 휴대 단말에 장착하더라도 휴대 단말의 두께를 증가시키지 않아 휴대 단말의 소형화 등에 최적화될 수 있게 된다.

상술된 본 발명의 반사계(120)는 지지프레임(110)에 설치되며, 지지프레임(110)은 베이스프레임(130)에 회전이동 가능하도록 설치된다. 반사계(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 지지프레임(110)에서 빛이 유입되는 개방구(105) 방향 즉, Y축 방향 전면을 향하는 방향에 설치된다.

Y축 방향의 손떨림 보정을 위한 OIS마그네트(140)는 본 발명의 지지프레임(110)에서 상기 반사계(120)가 설치되지 않은 방향에 구비된다. 도 2에는 그 하나의 예로서, 반사계(120)가 설치된 방향의 반대편 방향에 OIS마그네트(140)가 구비되는 실시예가 도시되어 있으며, 실시형태에 따라 반사계(120)가 구비되지 않는 방향으로서 도 2에 도시된 방향과 다른 방향에 OIS마그네트(140)가 구비될 수 있음은 물론이다.

상기 OIS마그네트(140)를 기준으로 광축(Z축) 방향 아래에는 위치 감지를 위한 센싱 마그네트(145)가 구비될 수 있다. 이 센싱 마그네트(145)에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.

도 2에 도시된 예를 기준으로 상기 지지프레임(110)의 Y축 방향 후방으로는 상기 지지프레임(110)의 회전이동을 지지하는 베이스프레임(130)이 구비된다.

상기 지지프레임(110)와 베이스프레임(130) 사이에는 볼(150)이 배치되는데, 이 볼(150)은 지지프레임(110)과 베이스프레임(130)이 일정 간격(볼의 직경에 대응) 이격되도록 하며 점접촉(point-contact)에 의하여 최소화된 마찰력으로 지지프레임(110)의 이동이 더욱 유연하게 이루어지도록 유도하는 구성에 해당한다.

베이스프레임(130)에는 도 2에 도시된 바와 같이 렌즈 장착 공간(131)이 추가적으로 형성될 수 있는데, 이 렌즈 장착 공간(131)에는 도 1을 참조하여 앞서 설명된 렌즈 구동 모듈(200)에 포함된 렌즈(210)와 다른 광학적 특성을 가질 수 있는 추가 렌즈 등이 장착될 수 있다. 실시형태에 따라 도 4의 아래 도면에 도시된 바와 같이 렌즈 장착 공간(131)이 없는 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.

도 2를 기준으로 베이스프레임(130)의 Y축 방향 후방으로는 FPCB(170)가 구비되며, 이 FPCB(170)에는 OIS마그네트(140)와 대응되는 위치에 구비되며 OIS마그네트(140)와 대면하는 방향에 구비되어 OIS마그네트(140)에 전자기력을 발생시키는 코일(160)이 탑재된다. 또한, FPCB(170)에는 홀효과(hall effect)를 이용하여 마그네트(마그네트가 구비된 이동체)의 위치를 감지하는 홀센서(190)가 구비된다. 상기 FPCB(170)의 일측 단부가 도 1에서 설명된 커넥터(15)이다.

상기 FPCB(170) 후방에는 OIS마그네트(140)에 인력을 발생시키는 요크(180)가 구비될 수 있다. 이 요크(180)는 지지프레임(110)에 구비되는 OIS마그네트(140)에 인력을 발생시켜 지지프레임(110)과 베이스프레임(130)이 볼(150)에서 이탈하지 않고 점접촉 상태를 지속적으로 유지될 수 있게 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 지지프레임(110) 및 관련 구성을 상세히 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지지프레임(110)은 전면을 향하는 방향(Y축 방향)에 장착 공간(111)이 구비되며 이 장착 공간(111)에 반사계(120)가 장착된다. 이 장착 공간(111)의 후면 방향으로는 OIS마그네트(140)가 설치되는 제1홈부(113)와 도 3을 기준으로 제1홈부(113) 수직 방향 아래에 센싱 마그네트(145)가 설치되는 제2홈부(115)가 구비된다.

상기 제1홈부(113)는 코일(160)과 OIS마그네트(140) 사이에서 발생되는 전자기력에 의한 구동력이 정확하게 작용할 수 있도록 지지프레임(110)의 가운데 부분에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 지지프레임(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 특정한 곡률을 가지는 라운드 형상의 홈부라인(117)이 구비된다. 후술되는 바와 같이 지지프레임(110)은 이 라운드진 형상의 홈부라인(117)과 경로를 따라 회전이동하게 된다.

또한, 도면에 도시된 바와 같이 구름(rolling) 운동을 하는 복수 개의 볼(150)들은 이 홈부라인(117)에 일부 수용되는 형태로 홈부라인(117)와 점접촉(point-contact)한다.

지지프레임(110)의 물리적 이동이 효과적으로 지지되며 이동 시 발생되는 틸트 또는 흔들림 내지 유격 현상이 최소화될 수 있도록 상기 홈부라인(117)은 광축 방향을 기준으로 길이 방향으로 연장되는 라운드 형상을 가지며 지지프레임(110)의 가장자리 부분에 대칭적으로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 도면에 도시된 본 발명의 실시예를 기준으로, 지지프레임(110)의 가운데 부분에는 OIS마그네트(140)가 구비되며 이 OIS마그네트(140) 양측 부분에 홈부라인(117)이 각각 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 홀센서(190)는 앞서 설명된 바와 같이 홀효과(hall effect)를 이용하여 마그네트의 위치를 감지하는 기능을 수행하는데 이를 통하여 마그네트가 구비된 이동체의 위치를 감지하게 된다. 본 발명에서는 이 이동체가 반사계(120)에 해당한다.

본 발명의 지지프레임(110)(반사계(120)가 장착됨)은 앞서 설명된 바와 같이 회전이동하게 되는데, 회전이동하는 이동체의 가운데 부분 보다는 끝단 부분의 높이 변화가 상대적으로 크다고 할 수 있다.

이러한 물리적 현상을 반영하여 더욱 정밀한 마그네트의 위치 감지가 가능하도록 도 3에 도시된 바와 같이 OIS마그네트(140)를 기준으로 아래 방향으로 이격된 위치에 센싱 마그네트(145)가 구비될 수 있도록 상기 제2홈부(115)는 지지프레임(110)에서 제1홈부(113)보다 아래 방향으로 소정 간격 이격된 위치에 구비되는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하여 설명된 홀센서(190) 또한, 상기 센싱 마그네트(145)와 대응되는 위치에 구비될 수 있도록 OIS마그네트(140)와 대응되는 위치에 구비되는 코일(160)보다 광축(Z축)을 기준으로 아래 방향으로 이격된 위치에 구비되는 것이 바람직하다.

이와 같이 홀센서(190)가 홀 효과(hall effect)를 이용하여 OIS마그네트(140)의 위치(반사계(120)의 위치)를 감지하는 감지 신호를 구동드라이버(미도시)로 전달하면 구동드라이버는 입력된 홀센서(190)의 신호를 이용하여 적절한 크기와 방향의 전원이 코일(160) 측으로 인가되도록 제어한다.

이러한 방법을 통하여 반사계(120)의 정확한 위치를 피드백 제어함으로써 제1방향(Y축 방향)의 손떨림보정기능이 정밀하게 구현될 수 있다. 구동드라이버(미도시)는 홀센서(190)와 독립된 형태로 구현될 수도 있으나, 홀센서와 함께 하나의 칩 내지 모듈 형태로 구현될 수 있다.

홀센서(190)가 OIS마그네트(140)의 위치를 감지함으로써 반사계(120)의 현재 위치를 감지하도록 구성할 수도 있음은 물론이나, 홀센서(190)가 반사계(120)의 위치를 더욱 정확하고 효과적으로 감지할 수 있도록 상술된 바와 같이 OIS 구동을 위한 OIS마그네트(140)과 센싱 마그네트(145)로 마그네트를 이원화하는 것이 더욱 바람직하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 베이스프레임(130) 및 관련 구성을 상세히 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 베이스프레임(130)에는 상술된 홈부라인(117)와 대응되는 형상을 가지는 가이딩홈부(137)가 구비되며, 앞서 설명된 바와 같이 홈부라인(117)이 지지프레임(110)의 가장자리 부분에 각각 구비될 수 있으므로 이와 대응되도록 상기 가이딩홈부(137) 또한, 베이스프레임(130)의 가장자리 부분에 홈부라인(117)과 동일한 개수로 구비될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 볼(150)은 그 일부가 이 가이딩홈부(137)에 수용되는 형태로 가이딩홈부(137)에 구비된다. 즉, 볼(150)은 지지프레임(110)와 베이스프레임(130) 구체적으로, 지지프레임(110)의 홈부라인(117)와 베이스프레임(130)의 가이딩홈부(137) 사이에 배치된다.

즉, 상기 볼(150)은 일방향으로는 홈부라인(117)과 점접촉하며, 타방향으로는 가이딩홈부(137)와 점접촉하게 되어 상기 지지프레임(110)과 상기 베이스프레임(130)이 이격된 상태를 유지하며 앞서 설명된 금속재질의 요크(180)와 지지프레임(110)에 구비된 OIS마그네트(140) 사이의 상호 인력에 의하여 볼(150)에 의한 점접촉은 지속적으로 유지된다.

지지프레임(110) 즉, 반사계(120)가 구비된 지지프레임(110)이 유연하게 회전이동할 수 있도록 상기 홈부라인(117)과 가이딩홈부(137)는 상호 대응되는 곡률을 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 홈부라인(117)과 가이딩홈부(137)는 반사계(120)가 구비된 지지프레임(110)의 회전이동을 유도할 수 있다면 다양한 형상으로 구현될 수 있음은 물론이나, 지지프레임(110)이 코일(160)에 인가되는 전원의 크기와 방향에 함수적으로 대응하여 회전이동할 수 있도록 상기 홈부라인(117)와 가이딩홈부(137)는 상호 대응되는 곡률을 가지는 호(arc)의 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 도 4의 아래 도면에 도시된 바와 같이 추가 렌즈가 장착되는 공간 및 하우징은 실시형태에 따라 존재하지 않을 수 있음은 물론이다.

도 5는 본 발명의 전자기력 구조 및 물리적 이동 구조를 도시한 단면도이다.

도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 A-A`라인의 단면도이며, 도 5의 (c)는 도 5의 (a)의 B-B`라인의 단면도이다.

도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 코일(160)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되면 코일(160)과 지지프레임(110)에 구비된 OIS마그네트(140) 사이에 전자기력이 발생한다. 이 전자기력이 작용하는 힘의 방향은 도 5(b)에 도시된 바와 같이 코일(160)과 OIS마그네트(140)가 대면하는 면부 방향 즉, Z축 방향이 된다.

도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 지지프레임(110)은 라운드 형상을 가지는 자신의 홈부라인(117)과 베이스프레임(130)의 가이딩홈부(137) 및 볼(150)에 의하여 물리적으로 지지되어 가이딩되므로 지지프레임(110)은 코일(160)에 의하여 발생된 전자기력에 의하여 가이딩홈부(137) 및 홈부라인(117)의 형상과 대응되는 경로를 따라 회전이동하게 된다.

반사계(120)가 지지프레임(110)에 설치되어 있으므로 이와 같이 지지프레임(110)이 코일(160)의 전자기력에 의하여 회전이동하게 되면, 반사계(120) 또한, 지지프레임(110)과 그 물리적 이동을 함께하여 회전이동하게 된다. 이러한 반사계(120)의 회전이동은 외계에서 유입된 빛(Z1)의 경로를 변경시켜 렌즈(210) 측으로 유입되는 빛(Z)의 경로를 수정하게 된다.

이와 같이 렌즈(210) 측으로 유입되는 빛(Z)의 경로가 보정 내지 수정되면 렌즈(210) 측에서의 Y축 방향 손떨림 보정이 이루어지게 되는데 이하에서는 이와 같이 특정 축방향(Y축 방향)으로 손떨림 보정이 이루어지는 과정을 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 반사계(120)의 회전이동을 통하여 구현되는 본 발명의 Y축 OIS의 작동 관계를 설명하는 도면이다.

도 6의 가운데 도면은 손떨림 보정이 이루어지지 않은 기준 상태의 반사계(120)를 도시한 도면이다.

도 6의 가운데 도면에 도시된 바와 같이 외계의 빛은 Z1 경로로 유입되며 반사계(120)에 의하여 그 경로가 변경되어 광축 방향(Z)으로 렌즈(210)에 유입된다.

손떨림 등에 의한 외부의 흔들림이 본 발명의 구동장치(100)에 전달되어 반사계(120)가 Y축 방향으로 흔들리게 되면, 본 발명의 구동드라이버(미도시)는 반사계(120), 구체적으로 반사계(120)와 물리적으로 일체화되어 있는 OIS마그네트(140)또는 센싱마그네트(145)의 위치를 센싱하는 홀센서(190)에 의한 피드백 제어를 통하여 위치를 보정하기 위한 적절한 크기와 방향의 전원이 코일(160)에 인가되도록 제어한다.

이와 같은 피드백 제어를 통하여 코일(160)과 OIS마그네트(140) 사이에 전자기력이 발생되면 발생된 전자기력을 구동력으로 하여 반사계(120)가 손떨림 움직임을 보상하는 방향과 크기로 회전이동하게 되어 손떨림에 의한 움직임이 보정된다.

도 6의 좌측 그림과 같이 코일(160)에서 발생된 전자기력이 반사계(120)를 시계 방향으로 회전시키게 되면 유입된 빛은 왼쪽으로 변이(d1)를 발생시키므로 렌즈 또는 CCD 등의 촬상소자의 관점에서는 Y축 방향의 보정(도 6기준 좌측방향) 이동이 이루어진다.

대응되는 관점에서 도 6의 우측 그림과 같이 코일(160)에서 발생된 전자기력이 반사계(120)를 반시계 방향으로 회전시키게 되면 유입된 빛은 오른쪽으로 변이(d2)를 발생시키므로 렌즈 또는 CCD 등의 촬상소자의 관점에서는 Y축 방향의 보정 이동(도 6기준 우측 방향)이 이루어진다.

이와 같이 본 발명은 반사계(120)를 회전이동시킴으로써 특정 방향으로의 손떨림 보정을 구현하는 것이며 나아가 반사계(120)의 회전이동이 곡률을 가지는 홈부라인(117)와 가이딩홈부(137) 및 볼(150)에 의하여 물리적으로 지지되면서 가이딩되도록 구성되므로 구동 제어를 더욱 정밀하게 할 수 있음은 물론, 최소화된 전원으로도 구동이 가능하게 된다.

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.

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

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.

1000 : 액추에이터
100 : 본 발명의 구동장치
110 : 지지프레임 111 : 장착공간
113 : 제1홈부 115 : 제2홈부
117 : 홈부라인 120 : 반사계
130 : 베이스프레임 131 : 렌즈장착공간
137 : 가이딩홈부 140 : OIS마그네트
145 : 센싱마그네트 150 : 볼
160 : 코일 170 : FPCB
180 : 요크 190 : 홀센서

Claims

홈부라인이 형성된 지지프레임;
상기 지지프레임에 설치되며, 개방구를 통하여 유입된 광의 경로를 변경시켜 상기 광을 렌즈로 유입시키는 반사계;
상기 홈부라인과 대응되는 형상의 가이딩홈부가 형성되는 베이스프레임; 및
상기 지지프레임과 상기 베이스프레임이 이격된 상태를 유지하도록 상기 홈부라인 및 가이딩홈부 사이에 배치되어 복수 개의 볼; 및
상기 지지프레임을 상기 홈부라인 또는 가이딩홈부에 대응되는 경로를 따라 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 OIS를 위한 반사계 구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 홈부라인은,
라운드진 형상을 가지며,
상기 지지프레임은 상기 홈부라인 또는 가이딩홈부에 대응되는 경로를 따라 회전이동하는 것을 특징으로 하는 OIS를 위한 반사계 구동장치.
제 2항에 있어서, 상기 홈부라인과 가이딩홈부는,
상호 대응되는 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 OIS를 위한 반사계 구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 구동부는,
상기 지지프레임 또는 베이스 프레임 중 어느 하나에 배치되는 OIS마그네트; 및
상기 지지프레임 또는 베이스 프레임 중 상기 OIS마그네트가 배치되지 않는 다른 하나에 배치되어 상기 OIS마그네트에 전자기력을 발생시키는 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 OIS를 위한 반사계 구동장치.
제 4항에 있어서,
상기 OIS마그네트에 인력을 발생시키는 요크가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 OIS를 위한 반사계 구동장치.
제 4항에 있어서, 상기 OIS마그네트는,
상기 지지프레임에서 상기 반사계가 구비되지 않은 방향에 구비되며,
상기 홈부라인은 상기 OIS마그네트의 양측 부분에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 OIS를 위한 반사계 구동장치.
제 6항에 있어서,
상기 OIS마그네트에서 상기 줌렌즈 방향으로 상기 OIS마그네트와 이격된 위치에 구비되는 센싱 마그네트; 및
상기 센싱 마그네트와 대응되는 위치에 구비되는 홀센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OIS를 위한 반사계 구동장치.
홈부라인이 형성되며 개방구를 통하여 입사된 광을 렌즈로 유입시키는 반사계;
상기 홈부라인과 대응되는 형상의 가이딩홈부가 형성되는 베이스프레임; 및
상기 반사계와 베이스프레임이 이격된 상태를 유지하도록 상기 홈부라인과 가이딩홈부 사이에 배치되어 복수 개의 볼; 및
상기 반사계를 상기 홈부라인 또는 가이딩홈부에 대응되는 경로를 따라 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 OIS를 위한 반사계 구동장치.
제 8항에 있어서, 상기 구동부는,
상기 반사계 또는 베이스 프레임 중 어느 하나에 배치되는 OIS마그네트; 및
상기 반사계 또는 베이스 프레임 중 상기 OIS마그네트가 배치되지 않는 다른 하나에 배치되어 상기 OIS마그네트에 전자기력을 발생시키는 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 OIS를 위한 반사계 구동장치.
제 8항에 있어서, 상기 홈부라인은,
라운드진 형상을 가지며,
상기 반사계는 상기 홈부라인 또는 가이딩홈부에 대응되는 경로를 따라 회전이동하는 것을 특징으로 하는 OIS를 위한 반사계 구동장치.