KR20230109370A - 흔들림 보정용 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

흔들림 보정용 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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KR20230109370A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 흔들림 보정용 액추에이터는 촬상면을 갖는 이미지센서가 배치되는 센서기판; 상기 센서기판을 수용하는 고정프레임; 상기 고정프레임에 수용되며, 상기 촬상면과 나란한 방향으로 이동 가능한 이동프레임; 상기 고정프레임과 상기 이동프레임 사이에 배치되고, 상기 이동프레임의 이동을 지지하는 제1 볼 부재; 및 상기 이동프레임과 상기 고정프레임에 배치되며, 상기 이동프레임에 구동력을 제공하는 제1 구동부;를 포함하며, 상기 센서기판은 상기 이동프레임과 결합되는 이동부, 상기 고정프레임에 결합되는 고정부 및 상기 이동부를 유동 가능하게 지지하는 복수의 브릿지를 포함할 수 있다.

Description

흔들림 보정용 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈{Actuator for optical image stabilization and camera module including the same}
본 발명은 흔들림 보정용 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근에는 스마트 폰을 비롯하여 태블릿 PC, 노트북 등의 이동통신 단말기에 카메라 모듈이 채용되고 있다.
또한, 카메라 모듈에는 고해상도의 이미지를 생성하기 위하여 초점 조정 기능 및 흔들림 보정 기능을 갖는 액추에이터가 구비되고 있다.
예컨대, 렌즈 모듈을 광축(Z축) 방향으로 이동시켜 초점을 조정하거나, 렌즈 모듈을 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시켜 흔들림을 보정한다.
그러나, 최근 카메라 모듈의 성능이 향상되면서 렌즈 모듈의 무게도 증가하고 있고, 렌즈 모듈을 이동시키기 위한 구동부의 무게의 영향도 있어, 흔들림 보정의 구동력을 정밀하게 제어하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 흔들림 보정 성능을 향상시킬 수 있는 흔들림 보정용 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흔들림 보정용 액추에이터는 촬상면을 갖는 이미지센서가 배치되는 센서기판; 상기 센서기판을 수용하는 고정프레임; 상기 고정프레임에 수용되며, 상기 촬상면과 나란한 방향으로 이동 가능한 이동프레임; 상기 고정프레임과 상기 이동프레임 사이에 배치되고, 상기 이동프레임의 이동을 지지하는 제1 볼 부재; 및 상기 이동프레임과 상기 고정프레임에 배치되며, 상기 이동프레임에 구동력을 제공하는 제1 구동부;를 포함하며, 상기 센서기판은 상기 이동프레임과 결합되는 이동부, 상기 고정프레임에 결합되는 고정부 및 상기 이동부를 유동 가능하게 지지하는 복수의 브릿지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 내부공간을 갖는 하우징; 상기 내부공간에 수용되며, 광축 방향으로 이동 가능하게 배치된 렌즈모듈; 상기 하우징에 고정 배치되는 고정프레임; 상기 고정프레임에 대해 상대적으로 광축에 수직한 방향으로 이동 가능하고, 상기 광축을 회전축으로하여 회전 가능한 이동프레임; 상기 고정프레임과 상기 이동프레임 사이에 배치되고, 상기 이동프레임의 이동을 지지하는 제1 볼 부재; 상기 이동프레임과 상기 고정프레임에 배치되며, 상기 이동프레임에 구동력을 제공하는 제1 구동부; 및 이미지센서가 배치되고 상기 이동프레임과 결합되는 이동부, 상기 고정프레임에 결합되는 고정부 및 상기 이동부를 유동 가능하게 지지하는 복수의 브릿지를 포함하는 센서기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흔들림 보정용 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈은, 흔들림 보정 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 제1 액추에이터의 분해 사시도이다.
도 4는 제1 액추에이터의 제1 구동부(300)의 분해 사시도이다.
도 5는 제1 액추에이터의 사시도이다.
도 6a는 도 5의 I-I' 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 A 부분의 확대도이다.
도 7a는 도 5의 II-II' 단면도이다.
도 7b는 도 7a의 B 부분의 확대도이다.
도 8은 제1 액추에이터의 이동프레임의 실시예이다.
도 9는 제1 액추에이터의 센서기판의 평면도이다.
도 10은 제1 액추에이터의 이동프레임과 센서기판의 사시도이다.
도 11은 제1 액추에이터의 이동프레임과 센서기판이 결합된 모습을 도시한 평면도이다.
도 12는 제2 액추에이터의 분해 사시도이다.
도 13은 제2 액추에이터의 사시도이다.
도 14는 제2 액추에이터의 캐리어의 측면도이다.
도 15는 제2 액추에이터의 하우징의 사시도이다.
도 16은 도 13의 III-III'의 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 분해 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흔들림 보정용 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈은 휴대용 전자기기에 장착될 수 있다. 휴대용 전자기기는 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대 가능한 전자기기일 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1)은 렌즈모듈(700), 이미지센서(S), 제1 액추에이터(10) 및 제2 액추에이터(20)를 포함한다.
제1 액추에이터(10)는 흔들림 보정용 액추에이터이고, 제2 액추에이터(20)는 초점 조정용 액추에이터이다.
렌즈모듈(700)은 적어도 하나의 렌즈 및 렌즈배럴(710)을 포함한다. 적어도 하나의 렌즈는 렌즈배럴(710)의 내부에 배치된다. 복수의 렌즈(L)가 구비되는 경우 복수의 렌즈(L)는 광축(Z축)을 따라 렌즈배럴(710)의 내부에 장착된다.
렌즈모듈(700)은 렌즈배럴(710)과 결합되는 캐리어(730)를 더 포함할 수 있다.
캐리어(730)에는 캐리어(730)를 광축(Z축) 방향으로 관통하는 중공부가 구비될 수 있고, 렌즈배럴(710)은 중공부에 삽입되어 캐리어(730)에 대해 고정 배치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 렌즈모듈(700)은 자동 초점 조정(AF) 시에 광축(Z축) 방향으로 이동되는 이동부재이다. 이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1)은 제2 액추에이터(20)를 포함한다.
제2 액추에이터(20)에 의해 렌즈모듈(700)은 광축(Z축) 방향으로 이동되어 초점을 조정할 수 있다.
한편, 렌즈모듈(700)은 흔들림 보정 시에는 움직이지 않는 고정부재이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1)은, 렌즈모듈(700)이 아닌 이미지센서(S)를 이동시켜 흔들림 보정(OIS)을 수행할 수 있다. 상대적으로 가벼운 이미지센서(S)를 이동시키므로, 보다 작은 구동력으로 이미지센서(S)를 이동시킬 수 있다. 따라서, 흔들림 보정을 보다 정밀하게 수행할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1)은 제1 액추에이터(10)를 포함한다.
제1 액추에이터(10)에 의해 이미지센서(S)는 이미지센서(S)의 촬상면이 향하는 방향과 수직인 방향으로 이동될 수 있다. 예컨대, 이미지센서(S)는 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동되거나 광축(Z축)을 회전축으로 하여 회전되어 흔들림을 보정할 수 있다.
본 명세서에서, 이미지센서(S)의 촬상면이 향하는 방향은 광축(Z축) 방향으로 지칭될 수 있다. 즉, 이미지센서(S)는 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직일 수 있다.
본 명세서의 도면들에서 이미지센서(S)가 촬상면에 나란한 방향으로 움직인다는 것은 이미지센서(S)가 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직인다는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 이미지센서(S)가 제1 축 방향(X축 방향) 또는 제2 축 방향(Y축 방향)으로 움직인다는 것은 이미지센서(S)가 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직인다는 것으로 이해될 수 있다.
그리고, 제1 축 방향(X 방향)과 제2 축 방향(Y축 방향)은 광축(Z축)에 수직하고 서로 교차하는 두개 방향의 예시로써, 본 명세서에서 제1 축 방향(X축 방향)과 제2 축 방향(Y축 방향)은 광축(Z축)에 수직하고 서로 교차하는 두개 방향으로 이해될 수 있다.
도 3은 제1 액추에이터의 분해 사시도이고, 도 4는 제1 액추에이터의 제1 구동부(300)의 분해 사시도이다.
또한, 도 5는 제1 액추에이터의 사시도이고, 도 6a는 도 5의 I-I' 단면도이며, 도 6b는 도 6a의 A 부분의 확대도이다.
또한, 도 7a는 도 5의 II-II' 단면도이고, 도 7b는 도 7a의 B 부분의 확대도이다.
또한, 도 8은 제1 액추에이터의 이동프레임의 실시예이고, 도 9는 제1 액추에이터의 센서기판의 평면도이며, 도 10은 제1 액추에이터의 이동프레임과 센서기판의 사시도이고, 도 11은 제1 액추에이터의 이동프레임과 센서기판이 결합된 모습을 도시한 평면도이다.
도 3 내지 도 11을 참조하여, 이미지센서(S)의 이동에 대해 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 제1 액추에이터(10)는 고정프레임(100), 이동프레임(200), 제1 구동부(300), 센서기판(400)을 포함하며, 베이스(500)를 더 포함할 수 있다.
고정프레임(100)은 후술하는 제2 액추에이터(20)와 결합된다. 예컨대, 고정프레임(100)은 제2 액추에이터(20)의 하우징(600)과 결합될 수 있다. 고정프레임(100)의 상부면에는 제2 액추에이터(20)의 하우징(600)이 안착되는 안착홈(130)이 구비될 수 있다.
고정프레임(100)은 초점 조정 및 흔들림 보정 시에 움직이지 않는 고정부재이다.
고정프레임(100)은 상부와 하부가 개방된 사각 박스 형상일 수 있다.
이동프레임(200)은 고정프레임(100)에 수용된다. 고정프레임(100)은 광축(Z축) 방향 아래쪽으로 연장된 측벽을 가지며, 이에 따라 고정프레임(100)은 이동프레임(200)을 수용하기 위한 수용공간을 가질 수 있다.
이동프레임(200)은 고정프레임(100)에 대하여 광축(Z축)에 수직한 방향으로 상대 이동되거나, 광축(Z축)을 회전축으로 하여 회전될 수 있다. 즉, 이동프레임(200)은 흔들림 보정 시에 이동되는 이동부재이다.
예컨대, 이동프레임(200)은 제1 축(X축) 방향 및 제2 축(Y축) 방향으로 이동 가능하게 구성되고, 광축(Z축)을 회전축으로 하여 회전될 수 있다.
제1 축(X축) 방향은 광축(Z축)에 수직한 방향을 의미할 수 있고, 제2 축(Y축) 방향은 광축(Z축) 방향 및 제1 축(X축) 방향에 모두 수직한 방향을 의미할 수 있다.
이동프레임(200)은 중앙이 광축(Z축) 방향으로 관통된 사각 플레이트 형상일 수 있다.
이동프레임(200)의 상부면에는 적외선 차단 필터(IRCF)가 장착될 수 있다. 이동프레임(200)의 상부면에는 적외선 차단 필터(IRCF)가 장착되는 필터장착홈(230)이 구비될 수 있다(도 8 참조). 이동프레임(200)의 하부면에는 센서기판(400)이 장착될 수 있다.
고정프레임(100)과 이동프레임(200) 사이에는 제1 볼 부재(B1)가 배치된다.
제1 볼 부재(B1)는 고정프레임(100) 및 이동프레임(200)과 각각 접촉하도록 배치된다.
제1 볼 부재(B1)는 이동프레임(200)이 고정프레임(100)에 대해 상대적으로 이동되거나 회전될 때, 고정프레임(100)과 이동프레임(200) 사이에서 구름운동하여 이동프레임(200)의 이동을 지지한다.
한편, 이동프레임(200)이 고정프레임(100)에 수용되므로, 제1 액추에이터(10)의 광축(Z축) 방향으로의 높이를 줄이기 위해서는 이동프레임(200)의 두께를 줄일 필요가 있다.
그러나, 이동프레임(200)의 두께를 줄일 경우 이동프레임(200)의 강성이 약화되어 외부 충격 등에 대한 신뢰성이 저하될 우려가 있다.
따라서, 이동프레임(200)의 강성 보강을 위하여 이동프레임(200)에는 보강판(250)이 구비될 수 있다.
일 예로, 도 8을 참조하면, 보강판(250)은 인서트 사출에 의해 이동프레임(200)에 일체로 결합될 수 있다. 이 경우, 금형 내에 보강판(250)을 고정한 상태로 금형 내에 수지재를 주입함으로써 보강판(250)이 이동프레임(200)에 일체화되도록 제조할 수 있다.
보강판(250)은 이동프레임(200)의 내부에 배치될 수 있다. 또한, 보강판(250)은 일부가 이동프레임(200)의 외부로 노출되도록 배치될 수 있다. 이와 같이, 보강판(250)을 이동프레임(200)의 내부에 일체로 형성하면서도, 보강판(250)의 일부를 이동프레임(200)의 외부로 노출시킴으로써, 보강판(250)과 이동프레임(200)의 결합력을 향상시킬 수 있고, 보강판(250)이 이동프레임(200)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 보강판(250)은 스테인레스 재질일 수 있다.
센서기판(400)에는 이미지센서(S)가 장착된다. 센서기판(400)의 일부는 이동프레임(200)과 결합되고, 센서기판(400)의 다른부분은 고정프레임(100)과 결합된다.
이동프레임(200)과 결합되는 센서기판(400)의 일부에는 이미지센서(S)가 장착된다.
센서기판(400)의 일부가 이동프레임(200)에 결합되므로, 이동프레임(200)이 이동되거나 회전됨에 따라 센서기판(400)의 일부도 이동프레임(200)과 함께 이동되거나 회전될 수 있다.
따라서, 이미지센서(S)가 광축(Z축)에 수직한 평면에서 이동되거나 회전되어 촬영 시의 흔들림을 보정할 수 있다.
제1 구동부(300)는 광축(Z축)에 수직한 방향으로 구동력을 발생시켜 이동프레임(200)을 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시키거나 광축(Z축)을 회전축으로 하여 회전시킬 수 있다.
제1 구동부(300)는 제1 서브 구동부(310) 및 제2 서브 구동부(330)를 포함한다. 제1 서브 구동부(310)는 제1 축(X축) 방향으로 구동력을 발생시킬 수 있고, 제2 서브 구동부(330)는 제2 축(Y축) 방향으로 구동력을 발생시킬 수 있다.
제1 서브 구동부(310)는 제1 마그네트(311) 및 제1 코일(313)을 포함한다. 제1 마그네트(311)와 제1 코일(313)은 광축(Z축) 방향으로 마주보게 배치될 수 있다.
제1 마그네트(311)는 이동프레임(200)에 배치된다. 제1 마그네트(311)는 복수의 마그네트를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 마그네트(311)는 2개의 마그네트를 포함할 수 있고, 2개의 마그네트는 광축(Z축)을 기준으로 대칭되게 이격 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 마그네트(311)는 제1 마그네트(311)에 의해 구동력이 발생되는 방향(제1 축(X축) 방향)으로 이격 배치된 2개의 마그네트를 포함할 수 있다.
이동프레임(200)의 상부면에는 제1 마그네트(311)가 배치되는 장착홈(220)이 구비될 수 있다(도 8 참조). 제1 마그네트(311)를 장착홈(220)에 삽입 배치함으로써 제1 마그네트(311)의 두께로 인해 제1 액추에이터(10) 및 카메라 모듈(1)의 전체 높이가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
제1 마그네트(311)는 일면(예컨대, 제1 코일(313)과 마주보는 면)이 N극과 S극을 모두 갖도록 착자될 수 있다. 일 예로, 제1 코일(313)과 마주보는 제1 마그네트(311)의 일면에는 제1 축(X축) 방향을 따라 순차로 N극, 중립영역 및 S극이 구비될 수 있다. 제1 마그네트(311)는 제2 축(Y축) 방향으로 길이를 갖는 형상이다(도 4 참조).
제1 마그네트(311)의 타면(예컨대, 일면의 반대면)은 S극과 N극을 모두 갖도록 착자될 수 있다. 일 예로, 제1 마그네트(311)의 타면에는 제1 축(X축) 방향을 따라 순차로 S극, 중립영역 및 N극이 구비될 수 있다.
제1 코일(313)은 제1 마그네트(311)와 마주보도록 배치된다. 예컨대, 제1 코일(313)은 광축(Z축) 방향으로 제1 마그네트(311)와 마주보도록 배치될 수 있다.
제1 코일(313)은 중공을 갖는 도넛 형상이며, 제2 축(Y축) 방향으로 길이를 갖는 형상이다. 제1 코일(313)은 제1 마그네트(311)에 포함된 마그네트의 개수와 대응되는 개수의 코일을 포함한다.
제1 코일(313)은 제1 기판(350)에 배치된다. 제1 기판(350)은 제1 마그네트(311)와 제1 코일(313)이 광축(Z축) 방향으로 마주보도록 고정프레임(100)에 장착된다.
고정프레임(100)에는 관통홀(120)이 구비된다. 예컨대, 관통홀(120)은 고정프레임(100)의 상부면을 광축(Z축) 방향으로 관통하는 구성일 수 있다. 제1 코일(313)은 고정프레임(100)의 관통홀(120)에 배치된다. 제1 코일(313)을 고정프레임(100)의 관통홀(120)에 배치함으로써 제1 코일(313)의 두께로 인해 제1 액추에이터(10) 및 카메라 모듈(1)의 전체 높이가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
고정프레임(100)의 관통홀(120)의 상부는 제1 기판(350)에 의해 덮여질 수 있다.
제1 마그네트(311)는 이동프레임(200)에 장착되어 이동프레임(200)과 함께 이동하는 이동부재이고, 제1 코일(313)은 제1 기판(350) 및 고정프레임(100)에 고정된 고정부재이다.
제1 코일(313)에 전원이 인가되면, 제1 마그네트(311)와 제1 코일(313) 사이의 전자기력에 의하여 이동프레임(200)을 제1 축(X축) 방향으로 이동시킬 수 있다.
제1 마그네트(311)와 제1 코일(313)은 서로 마주보는 방향(광축 방향)에 수직한 방향(예컨대, 제1 축(X축) 방향)으로 구동력을 발생시킬 수 있다.
제2 서브 구동부(330)는 제2 마그네트(331) 및 제2 코일(333)을 포함한다. 제2 마그네트(331)와 제2 코일(333)은 광축(Z축) 방향으로 마주보게 배치될 수 있다.
제2 마그네트(331)는 이동프레임(200)에 배치된다. 제2 마그네트(331)는 복수의 마그네트를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 마그네트(331)는 2개의 마그네트를 포함할 수 있고, 2개의 마그네트는 제1 축(X축) 방향을 따라 이격 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 마그네트(331)는 제2 마그네트(331)에 의해 구동력이 발생되는 방향(제2 축(Y축) 방향)에 수직한 방향으로 이격 배치된 2개의 마그네트를 포함할 수 있다.
참고로, 제1 마그네트(311)와 제2 마그네트(331)는 도 4에 도시된 형태와 서로 반대로 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 마그네트(311)는 제1 마그네트(311)에 의해 구동력이 발생되는 방향(제1 축(X축) 방향)에 수직한 방향으로 이격 배치된 2개의 마그네트를 포함할 수 있고, 제2 마그네트(331)는 제2 마그네트(331)에 의해 구동력이 발생되는 방향(제2 축(Y축) 방향)으로 이격 배치된 2개의 마그네트를 포함할 수 있다.
또는, 제1 마그네트(311)와 제2 마그네트(331) 모두, 각 마그네트에 의해 구동력이 발생되는 방향에 수직한 방향으로 이격 배치된 2개의 마그네트를 포함하는 것도 가능하다.
이동프레임(200)의 상부면에는 제2 마그네트(331)가 배치되는 장착홈(220)이 구비될 수 있다(도 8 참조). 제2 마그네트(331)를 장착홈(220)에 삽입 배치함으로써 제2 마그네트(331)의 두께로 인해 제1 액추에이터(10) 및 카메라 모듈(1)의 전체 높이가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
제2 마그네트(331)는 일면(예컨대, 제2 코일(333)과 마주보는 면)이 S극과 N극을 모두 갖도록 착자될 수 있다. 예컨대, 제2 코일(333)과 마주보는 제2 마그네트(331)의 일면에는 제2 축(Y축) 방향을 따라 순차로 S극, 중립영역 및 N극이 구비될 수 있다(도 4 참조). 제2 마그네트(331)는 제1 축(X축) 방향으로 길이를 갖는 형상이다.
제2 마그네트(331)의 타면(예컨대, 일면의 반대면)은 N극과 S극을 모두 갖도록 착자될 수 있다. 일 예로, 제2 마그네트(331)의 타면에는 제2 축(Y축) 방향을 따라 순차로 N극, 중립영역 및 S극이 구비될 수 있다.
제2 코일(333)은 제2 마그네트(331)와 마주보도록 배치된다. 예컨대, 제2 코일(333)은 광축(Z축) 방향으로 제2 마그네트(331)와 마주보도록 배치될 수 있다.
제2 코일(333)은 중공을 갖는 도넛 형상이며, 제1 축(X축) 방향으로 길이를 갖는 형상이다. 제2 코일(333)은 제2 마그네트(331)에 포함된 마그네트의 개수와 대응되는 개수의 코일을 포함한다.
제2 코일(333)은 제1 기판(350)에 배치된다. 제1 기판(350)은 제2 마그네트(331)와 제2 코일(333)이 광축(Z축) 방향으로 마주보도록 고정프레임(100)에 장착된다.
고정프레임(100)에는 관통홀(120)이 구비된다. 예컨대, 관통홀(120)은 고정프레임(100)의 상부면을 광축 방향으로 관통하는 구성일 수 있다. 제2 코일(333)은 고정프레임(100)의 관통홀(120)에 배치된다. 제2 코일(333)을 고정프레임(100)의 관통홀(120)에 배치함으로써 제2 코일(333)의 두께로 인해 제1 액추에이터(10) 및 카메라 모듈(1)의 전체 높이가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
제2 마그네트(331)는 이동프레임(200)에 장착되어 이동프레임(200)과 함께 이동하는 이동부재이고, 제2 코일(333)은 제1 기판(350) 및 고정프레임(100)에 고정된 고정부재이다.
제2 코일(333)에 전원이 인가되면, 제2 마그네트(331)와 제2 코일(333) 사이의 전자기력에 의하여 이동프레임(200)을 제2 축(Y축) 방향으로 이동시킬 수 있다.
제2 마그네트(331)와 제2 코일(333)은 서로 마주보는 방향(광축 방향)에 수직한 방향(예컨대, 제2 축(Y축) 방향)으로 구동력을 발생시킬 수 있다.
한편, 제1 서브 구동부(310)와 제2 서브 구동부(330)에 의해 이동프레임(200)을 광축(Z축)을 기준으로 회전시킬 수 있다.
제1 마그네트(311)와 제2 마그네트(331)는 광축(Z축)에 수직한 평면에서 서로 수직하게 배치되고, 제1 코일(313)과 제2 코일(333)도 광축(Z축)에 수직한 평면에서 서로 수직하게 배치된다.
고정프레임(100)과 이동프레임(200) 사이에는 제1 볼 부재(B1)가 배치된다.
제1 볼 부재(B1)는 고정프레임(100) 및 이동프레임(200)과 각각 접촉하도록 배치된다.
제1 볼 부재(B1)는 흔들림 보정 과정에서 이동프레임(200)의 이동을 가이드하는 기능을 한다. 또한, 고정프레임(100) 및 이동프레임(200) 간의 간격을 유지시키는 기능도 한다.
제1 볼 부재(B1)는 제1 축(X축) 방향으로의 구동력이 발생한 경우에 제1 축(X축) 방향으로 구름운동한다. 이에 따라, 제1 볼 부재(B1)는 이동프레임(200)의 제1 축(X축) 방향으로의 이동을 가이드한다.
또한, 제1 볼 부재(B1)는 제2 축(Y축) 방향으로의 구동력이 발생한 경우에 제2 축(Y축) 방향으로 구름운동한다. 이에 따라, 제1 볼 부재(B1)는 이동프레임(200)의 제2 축(Y축) 방향으로의 이동을 가이드한다.
제1 볼 부재(B1)는 고정프레임(100)과 이동프레임(200) 사이에 배치되는 복수의 볼을 포함한다.
도 3을 참조하면, 고정프레임(100)과 이동프레임(200)이 서로 광축(Z축) 방향으로 마주보는 면 중 적어도 하나에는 제1 볼 부재(B1)가 배치되는 가이드홈이 구비된다. 가이드홈은 제1 볼 부재(B1)의 복수의 볼에 대응되도록 복수개가 구비된다.
예컨대, 고정프레임(100)의 하부면에는 제1 가이드홈(110)이 구비될 수 있고, 이동프레임(200)의 상부면에는 제2 가이드홈(210)이 구비될 수 있다.
제1 볼 부재(B1)는 제1 가이드홈(110)과 제2 가이드홈(210)에 배치되어 고정프레임(100)과 이동프레임(200) 사이에 끼워진다.
제1 가이드홈(110)과 제2 가이드홈(210)은 각각 그 평면 형상이 사각형 또는 원형일 수 있다. 제1 가이드홈(110)과 제2 가이드홈(210)의 크기는 제1 볼 부재(B1)의 직경보다 크다. 예컨대, 광축(Z축)에 수직한 평면 상에서 제1 가이드홈(110)과 제2 가이드홈(210)의 단면은 제1 볼 부재(B1)의 직경보다 큰 크기를 가질 수 있다.
제1 가이드홈(110)과 제2 가이드홈(210)은 그 크기가 제1 볼 부재(B1)의 직경보다 크기만 하면 구체적인 형상은 제한되지 않는다.
따라서, 제1 볼 부재(B1)는 제1 가이드홈(110)과 제2 가이드홈(210)에 수용된 상태에서 광축(Z축)에 수직한 방향으로 구름운동할 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 축(X축) 방향으로 구동력이 발생하면, 이동프레임(200)이 제1 축(X축) 방향으로 이동된다.
또한, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제2 축(Y축) 방향으로 구동력이 발생하면, 이동프레임(200)이 제2 축(Y축) 방향으로 이동된다.
또한, 제1 축(X축) 방향의 구동력의 크기와 제2 축(Y축) 방향의 구동력의 크기에 편차를 발생시켜 이동프레임(200)을 회전시킬 수 있다.
이동프레임(200)에는 센서기판(400)의 일부가 결합되고, 센서기판(400)에는 이미지센서(S)가 배치되므로, 결국, 이동프레임(200)이 이동됨에 따라 이미지센서(S)도 이동되거나 회전될 수 있다.
한편, 도 6b와 도 7b를 참조하면, 이동프레임(200)에는 센서기판(400)을 향해 돌출된 돌기부(240)가 배치될 수 있다. 예컨대, 이동프레임(200)의 하부면에 돌기부(240)가 배치되고, 돌기부(240)가 센서기판(400)의 이동부(410)와 결합될 수 있다. 따라서, 이동프레임(200)의 본체와 센서기판(400) 사이에는 광축(Z축) 방향으로 간격(gap)이 형성되고, 이에 따라 이동프레임(200)이 X-Y 평면 상에서 이동될 때 센서기판(400)과 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
도 6b와 도 7b에는 돌기부(240)가 이동프레임(200)의 하부면에 배치되어 있으나, 이는 예시에 불과하고, 돌기부(240)가 센서기판(400)의 상부면에 배치되는 것도 가능하다.
제1 액추에이터(10)는 이동프레임(200)의 광축(Z축)에 수직한 방향으로의 위치를 감지할 수 있다.
이를 위하여 제1 위치센서(315) 및 제2 위치센서(335)가 제공된다(도 4 참조). 제1 위치센서(315)는 제1 마그네트(311)와 마주보도록 제1 기판(350)에 배치되고, 제2 위치센서(335)는 제2 마그네트(331)와 마주보도록 제1 기판(350)에 배치된다. 제1 위치센서(315) 및 제2 위치센서(335)는 홀 센서일 수 있다.
여기서, 도 4에 도시된 실시예를 참고하면, 제2 위치센서(335)는 2개의 홀 센서를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 마그네트(331)는 제2 마그네트(331)에 의해 구동력이 발생되는 방향(제2 축(Y축) 방향)에 수직한 방향(제1 축(X축) 방향)으로 이격 배치된 2개의 마그네트를 포함하며, 제2 위치센서(335)는 2개의 마그네트와 마주보게 배치된 2개의 홀 센서를 포함한다.
제2 마그네트(331)와 마주보는 2개의 홀 센서를 통해, 이동프레임(200)이 회전되는지 여부를 감지할 수 있다.
한편, 제1 서브 구동부(310)의 구동력과 제2 서브 구동부(330)의 구동력에 편차를 발생시키거나, 제1 서브 구동부(310)와 제2 서브 구동부(330)의 합력을 이용하거나, 제2 서브 구동부(330)에 포함된 2개의 마그네트를 이용하는 등의 방식으로 의도적으로 회전력을 발생시킬 수 있다.
제1 가이드홈(110)과 제2 가이드홈(210)은 그 평면 형상이 제1 볼 부재(B1)의 직경보다 큰 사각형 또는 원형이므로, 제1 가이드홈(110)과 제2 가이드홈(210) 사이에 배치된 제1 볼 부재(B1)는 광축(Z축)에 수직한 방향으로 제한없이 구름운동 가능하다.
따라서, 이동프레임(200)은 제1 볼 부재(B1)에 의해 지지된 상태로 Z축을 기준으로 회전될 수 있다.
또한, 회전이 필요치 않고 직선 이동이 필요한 경우에는, 제1 서브 구동부(310)의 구동력 및/또는 제2 서브 구동부(330)의 구동력을 제어하여 의도치 않게 발생되는 회전력을 상쇄시킬 수도 있다.
도 3을 참조하면, 제1 액추에이터(10)는 제1 요크(317) 및 제2 요크(337)를 포함한다. 제1 요크(317) 및 제2 요크(337)는 고정프레임(100) 및 이동프레임(200)이, 제1 볼 부재(B1)와 접촉 상태를 유지할 수 있도록 인력을 제공한다.
제1 요크(317)와 제2 요크(337)는 고정프레임(100)에 배치된다. 예컨대, 제1 요크(317)와 제2 요크(337)는 제1 기판(350)에 배치되고, 제1 기판(350)은 고정프레임(100)에 결합될 수 있다.
제1 기판(350)의 일면에는 제1 코일(313) 및 제2 코일(333)이 배치되며, 제1 기판(350)의 타면에는 제1 요크(317) 및 제2 요크(337)가 배치된다.
제1 요크(317)는 제1 마그네트(311)와 광축(Z축) 방향으로 마주보도록 배치된다. 제1 요크(317)는 제1 마그네트(311)에 포함된 마그네트의 개수의 두배에 해당하는 복수의 요크를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 마그네트(311)의 각 마그네트는 2개의 요크와 광축(Z축) 방향으로 마주볼 수 있다. 하나의 마그네트와 마주보는 2개의 요크는 제2 축(Y축) 방향으로 이격 배치될 수 있다. 다만, 제1 요크(317)가 제1 마그네트(311)에 포함된 마그네트의 개수에 대응되는 복수의 요크를 포함하는 것도 가능하다.
제2 요크(337)는 제2 마그네트(331)와 광축(Z축) 방향으로 마주보도록 배치된다. 제2 요크(337)는 제2 마그네트(331)에 포함된 마그네트의 개수에 대응되는 복수의 요크를 포함한다. 예컨대, 제2 마그네트(331)가 2개의 마그네트를 포함하는 경우 제2 요크(337)는 2개의 요크를 포함할 수 있다. 2개의 요크는 제1 축(X축) 방향으로 이격 배치될 수 있다. 이와는 달리, 제2 마그네트(331)의 각 마그네트는 2개의 요크와 광축 방향으로 마주볼 수 있다. 이 경우 하나의 마그네트와 마주보는 2개의 요크는 제1 축(X축) 방향으로 이격 배치될 수 있다.
제1 요크(317)와 제1 마그네트(311) 사이, 제2 요크(337)와 제2 마그네트(331) 사이에는 각각 광축(Z축) 방향으로 인력이 작용한다.
따라서, 이동프레임(200)이 고정프레임(100)을 향하는 방향으로 가압되므로, 고정프레임(100) 및 이동프레임(200)은 제1 볼 부재(B1)와 접촉 상태를 유지할 수 있다.
제1 요크(317) 및 제2 요크(337)는, 제1 마그네트(311) 및 제2 마그네트(331)와의 사이에서 인력을 발생시킬 수 있는 재질이다. 일 예로, 제1 요크(317) 및 제2 요크(337)는 자성체로 제공된다.
도 9를 참조하면, 센서기판(400)은 이동부(410), 고정부(430) 및 연결부(450)를 포함한다. 센서기판(400)은 RF PCB일 수 있다.
이동부(410)에는 이미지센서(S)가 장착된다. 이동부(410)는 이동프레임(200)의 하부면에 결합된다. 예컨대, 이동부(410)의 면적은 이미지센서(S)의 면적보다 크며, 이미지센서(S)의 외측 부분의 이동부(410)가 이동프레임(200)의 하부면에 결합될 수 있다.
이동부(410)는 흔들림 보정 시에 이동프레임(200)과 함께 이동되는 이동부재이다. 이동부(410)는 경성회로기판(Rigid PCB)일 수 있다.
고정부(430)는 고정프레임(100)의 하부면에 결합된다. 고정부(430)는 흔들림 보정 시에 움직이지 않는 고정부재이다. 고정부(430)는 경성회로기판(Rigid PCB)일 수 있다.
연결부(450)는 이동부(410)와 고정부(430) 사이에 배치되며, 이동부(410)와 고정부(430)를 연결할 수 있다. 연결부(450)는 연성회로기판(Flexible PCB)일 수 있다. 이동부(410)가 이동되는 경우 이동부(410)와 고정부(430) 사이에 배치된 연결부(450)는 휘어질 수 있다.
연결부(450)는 이동부(410)의 둘레를 따라 연장된다. 연결부(450)에는 연결부(450)를 광축 방향으로 관통하는 복수의 슬릿이 구비된다. 복수의 슬릿은 이동부(410)와 고정부(430) 사이에 간격을 두고 배치된다. 따라서, 연결부(450)는 복수의 슬릿에 의해 이격된 복수의 브릿지 요소(455)를 포함할 수 있다. 복수의 브릿지 요소(455)는 이동부(410)의 둘레를 따라 연장된다.
연결부(450)는 제1 지지부(451) 및 제2 지지부(453)를 포함한다. 연결부(450)는 제1 지지부(451)를 통해 고정부(430)와 연결된다. 그리고, 연결부(450)는 제2 지지부(453)를 통해 이동부(410)와 연결된다.
예컨대, 제1 지지부(451)는 고정부(430)와 접촉 연결되고, 이동부(410)와는 이격된다. 그리고, 제2 지지부(453)는 이동부(410)와 접촉 연결되고, 고정부(430)와는 이격된다.
예를 들어, 제1 지지부(451)는 제1 축 방향(X축 방향)으로 연장되어 연결부(450)의 복수의 브릿지(455)와 고정부(430)를 연결할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 지지부(451)는 제1 축 방향(X축 방향)으로 서로 반대편에 배치된 2개의 지지부를 포함할 수 있다.
제2 지지부(453)은 제2 축 방향(Y축 방향)으로 연장되어 연결부(450)의 복수의 브릿지(455)와 이동부(410)를 연결할 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 지지부(453)은 제2 축 방향(Y축 방향)으로 서로 반대편에 배치된 2개의 지지부를 포함할 수 있다.
따라서, 이동부(410)는 연결부(450)에 의해 지지된 상태로 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동되거나 광축(Z축)을 기준으로 회전될 수 있다.
일 실시 예에서, 이미지 센서(S)가 제1 축 방향(X축 방향)으로 이동될 때, 제1 지지부(451)와 연결된 복수의 브릿지(455)가 휘어질 수 있다. 그리고, 이미지 센서(S)가 제2 축 방향(Y축 방향)으로 이동될 때, 제2 지지부(453)와 연결된 복수의 브릿지(455)가 휘어질 수 있다. 그리고, 이미지 센서(S)가 광축(Z축)을 기준으로 회전될 때, 제1 지지부(451)와 연결된 복수의 브릿지(455) 및 제2 지지부(453)와 연결된 복수의 브릿지(455)가 함께 휘어질 수 있다.
한편, 센서기판(400)의 하부에는 베이스(500)가 결합될 수 있다.
베이스(500)는 센서기판(400)의 하부를 커버하도록 센서기판(400)에 결합될 수 있다. 베이스(500)는 센서기판(400)의 이동부(410)와 고정부(430) 사이의 간격을 통해 외부 이물 등이 유입되지 않도록 방지하는 역할을 할 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 이동프레임(200)에는 제1 도피홀(260) 및 제2 도피홀(270)이 구비될 수 있다.
예컨대, 제1 도피홀(260)과 제2 도피홀(270)은 이동프레임(200)을 광축(Z축) 방향으로 관통하는 구성일 수 있다.
이동프레임(200)이 센서기판(400)과 결합된 상태에서, 제1 도피홀(260)과 제2 도피홀(270)은 각각 광축(Z축) 방향으로 고정부(430)의 일부, 및 센서기판(400)의 고정부(430)와 연결부(450) 사이의 공간에 오버랩될 수 있다.
즉, 광축(Z축) 방향에서 바라볼 때, 제1 도피홀(260)과 제2 도피홀(270)을 통해 고정부(430)의 일부, 및 고정부(430)와 연결부(450) 사이의 공간이 노출될 수 있다.
센서기판(400)의 연결부(450)는 제1 지지부(451) 및 제2 지지부(453)를 포함한다. 연결부(450)는 제1 지지부(451)를 통해 고정부(430)와 연결된다. 그리고, 연결부(450)는 제2 지지부(453)를 통해 이동부(410)와 연결된다.
즉, 제1 지지부(451)는 이동부(410)와 이격되어 있고, 제2 지지부(453)는 고정부(430)와 이격되어 있으므로, 연결부(450)의 복수의 브릿지(455)는 유동성을 가진 상태로 이동부(410)를 지지할 수 있다.
이때, 연결부(450)의 복수의 브릿지(455)가 유동성을 갖는 상태에서, 센서기판(400)과 이동프레임(200)을 결합시킬 경우, 결합 공정 상에서 연결부(450)에 의해 지지된 이동부(410)의 위치 고정이 곤란한 문제가 있다. 이러한 경우 조립 불량으로 이어질 가능성이 높으므로, 센서기판(400)과 이동프레임(200)을 결합시킬 때는 연결부(450)의 복수의 브릿지(455)가 유동성을 갖지 않아야 한다.
이에 따라, 일 실시 예에서, 제1 지지부(451)와 제2 지지부(453) 중 어느 하나가 이동부(410), 고정부(430) 및 복수의 브릿지(455)에 모두 연결된 상태에서 센서기판(400)과 이동프레임(200)을 결합시킨다(도 10, 및 도 11의 위쪽 도면 참조).
도 10 및 도 11에서는 제1 지지부(451)는 고정부(430)와 연결되나 이동부(410)와는 이격되고, 제2 지지부(453)는 이동부(410), 고정부(430) 및 복수의 브릿지(455)에 모두 연결되어 있다. 따라서, 이 상태에서 복수의 브릿지(455)는 유동성을 갖지 않는다.
센서기판(400)의 가동부(410)와 이동프레임(200)을 결합시킨 후에, 제2 지지부(453)와 고정부(430)가 서로 연결된 부분은 이동프레임(200)의 제1 도피홀(260)과 제2 도피홀(270)을 통해 노출될 수 있다.
따라서, 제1 도피홀(260)과 제2 도피홀(270)을 통해 제2 지지부(453)와 고정부(430)가 연결된 부분을 절단할 수 있고, 이에 따라 센서기판(400)의 가동부(410)는 이동프레임(200)과 결합된 이후에 유동성을 가질 수 있다.
도 12는 제2 액추에이터의 분해 사시도이고, 도 13은 제2 액추에이터의 사시도이다.
또한, 도 14는 제2 액추에이터의 캐리어의 측면도이고, 도 15는 제2 액추에이터의 하우징의 사시도이며, 도 16은 도 13의 III-III'의 단면도이다.
도 12 내지 도 16을 참조하여, 캐리어(730)의 광축(Z축) 방향으로의 이동에 대해 설명한다.
먼저, 도 12를 참조하면, 제2 액추에이터(20)는 캐리어(730), 하우징(600) 및 제2 구동부(800)를 포함하며, 케이스(630)를 더 포함할 수 있다.
캐리어(730)에는 캐리어(730)를 광축(Z축) 방향으로 관통하는 중공부가 구비될 수 있고, 렌즈배럴(710)은 중공부에 삽입되어 캐리어(730)에 대해 고정 배치된다. 따라서, 렌즈배럴(710)과 캐리어(730)는 광축(Z축) 방향으로 함께 이동될 수 있다.
하우징(600)은 내부공간을 가지며, 상부와 하부가 개방된 사각 박스 형상일 수 있다. 캐리어(730)는 하우징(600)의 내부공간에 배치된다.
케이스(630)는 하우징(600)과 결합되어 제2 액추에이터(20)의 내부 구성을 보호하는 구성일 수 있다.
케이스(630)에는 후술하는 제2 볼 부재(B2)를 향해 돌출된 돌출부(631)가 구비될 수 있다. 돌출부(631)는 제2 볼 부재(B2)의 이동범위를 규제하는 스토퍼 및 완충부재의 역할을 할 수 있다.
제2 구동부(800)는 광축(Z축) 방향으로 구동력을 발생시켜 캐리어(730)를 광축(Z축) 방향으로 이동시킬 수 있다.
제2 구동부(800)는 제3 마그네트(810) 및 제3 코일(830)을 포함한다. 제3 마그네트(810)와 제3 코일(830)은 광축(Z축)에 수직한 방향으로 마주보게 배치될 수 있다.
제3 마그네트(810)는 캐리어(730)에 배치된다. 예컨대, 제3 마그네트(810)는 캐리어(730)의 일 측면에 배치될 수 있다.
캐리어(730)와 제3 마그네트(810) 사이에는 백요크가 배치될 수 있다. 백요크는 제3 마그네트(810)의 자속이 누설되는 것을 방지함으로써 구동력을 향상시킬 수 있다.
제3 마그네트(810)는 일면(예컨대, 제3 코일(830)과 마주보는 면)이 N극과 S극을 모두 갖도록 착자될 수 있다. 일 예로, 제3 코일(830)과 마주보는 제3 마그네트(810)의 일면에는 광축(X축) 방향을 따라 순차로 N극, 중립영역 및 S극이 구비될 수 있다.
제3 마그네트(810)의 타면(예컨대, 일면의 반대면)은 S극과 N극을 모두 갖도록 착자될 수 있다. 일 예로, 제3 마그네트(810)의 타면에는 광축(X축) 방향을 따라 순차로 S극, 중립영역 및 N극이 구비될 수 있다.
제3 코일(830)은 제3 마그네트(810)와 마주보도록 배치된다. 예컨대, 제3 코일(830)은 광축(Z축)에 수직한 방향으로 제3 마그네트(810)와 마주보도록 배치될 수 있다.
제3 코일(830)은 제2 기판(890)에 배치되고, 제2 기판(890)은 제3 마그네트(810)와 제3 코일(830)이 광축(Z축)에 수직한 방향으로 마주보도록 하우징(600)에 장착된다.
제3 마그네트(810)는 캐리어(730)에 장착되어 캐리어(730)와 함께 광축(Z축) 방향으로 이동하는 이동부재이고, 제3 코일(830)은 제2 기판(890)에 고정된 고정부재이다.
제3 코일(830)에 전원이 인가되면, 제3 마그네트(810)와 제3 코일(830) 사이의 전자기력에 의하여 캐리어(730)를 광축(Z축) 방향으로 이동시킬 수 있다.
캐리어(730)에는 렌즈배럴(710)이 배치되므로, 캐리어(730)의 이동에 의해 렌즈배럴(710)도 광축(Z축) 방향으로 이동된다.
캐리어(730)와 하우징(600) 사이에는 제2 볼 부재(B2)가 배치된다. 제2 볼 부재(B2)는 광축(Z축) 방향을 따라 배치된 복수의 볼을 포함한다. 복수의 볼은 캐리어(730)가 광축(Z축) 방향으로 이동될 때 광축(Z축) 방향으로 구름운동될 수 있다.
하우징(600)에는 제3 요크(870)가 배치된다. 제3 요크(870)는 제3 마그네트(810)와 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 기판(350)의 일면에는 제3 코일(830)이 배치되고, 제1 기판(350)의 타면에는 제3 요크(870)가 배치될 수 있다.
제3 마그네트(810)와 제3 요크(870)는 서로 간에 인력을 발생시킬 수 있다. 예컨대, 제3 마그네트(810)와 제3 요크(870) 사이에는 광축(Z축)에 수직한 방향으로 인력이 작용한다.
제3 마그네트(810)와 제3 요크(870)의 인력에 의해 제2 볼 부재(B2)(B2)는 캐리어(730) 및 하우징(600)과 각각 접촉될 수 있다.
캐리어(730)와 하우징(600)이 서로 마주보는 면에는 가이드홈이 배치될 수 있다. 예컨대, 캐리어(730)에는 제3 가이드홈(731)이 구비되고, 하우징(600)에는 제4 가이드홈(610)이 구비될 수 있다.
제3 가이드홈(731)과 제4 가이드홈(610)은 광축(Z축) 방향으로 연장된다. 제2 볼 부재(B2)는 제3 가이드홈(731)과 제4 가이드홈(610) 사이에 배치된다.
제3 가이드홈(731)은 제1 홈(g1) 및 제2 홈(g2)을 포함하고, 제4 가이드홈(610)은 제3 홈(g3) 및 제4 홈(g4)을 포함한다. 각각의 홈은 광축(Z축) 방향으로 길이를 갖도록 연장 형성된다.
제1 홈(g1)과 제3 홈(g3)은 광축(Z축) 방향에 수직한 방향으로 마주보게 배치되고, 제1 홈(g1)과 제3 홈(g3) 사이의 공간에 제2 볼 부재(B2)의 복수의 볼 중 일부(예컨대, 후술하는 제1 볼 그룹(BG1))가 배치된다.
제1 볼 그룹(BG1)은 제1 홈(g1) 및 제3 홈(g3)과 3점 접촉될 수 있다. 예컨대, 제1 볼 그룹(BG1)은 제1 홈(g1)과 1점 접촉하고, 제3 홈(g3)과 2점 접촉될 수 있다(그 반대로 가능). 제1 볼 그룹(BG1), 제1 홈(g1) 및 제3 홈(g3)은 보조 가이드로서 기능할 수 있다.
또한, 제2 홈(g2)과 제4 홈(g4)은 광축(Z축) 방향에 수직한 방향으로 마주보게 배치되고, 제2 홈(g2)과 제4 홈(g4) 사이의 공간에 제2 볼 부재(B2)의 복수의 볼 중 나머지(예컨대, 후술하는 제2 볼 그룹(BG2))가 배치된다.
제2 볼 그룹(BG2)은 제2 홈(g2) 및 제4 홈(g4)과 4점 접촉될 수 있다. 예컨대, 제2 볼 그룹(BG2)은 제2 홈(g2)과 2점 접촉하고, 제4 홈(g4)과 2점 접촉될 수 있다. 제2 볼 그룹(BG2), 제2 홈(g2) 및 제4 홈(g4)은 주 가이드로서 기능할 수 있다.
제2 볼 부재(B2)는 제1 볼 그룹(BG1) 및 제2 볼 그룹(BG2)을 포함하며, 제1 볼 그룹(BG1)과 제2 볼 그룹(BG2)은 각각 광축(Z축) 방향을 따라 배치된 복수의 볼을 포함한다.
제1 볼 그룹(BG1)와 제2 볼 그룹(BG2)은 광축(Z축)에 수직한 방향(예컨대, X축 방향)으로 이격 배치된다. 제1 볼 그룹(BG1)의 볼의 개수와 제2 볼 그룹(BG2)의 볼의 개수는 서로 다를 수 있다(도 12 참조).
예컨대, 제1 볼 그룹(BG1)은 광축(Z축) 방향을 따라 배치된 2개 이상의 볼을 포함하고, 제2 볼 그룹(BG2)은 광축(Z축) 방향을 따라 배치된 3개 이상의 볼을 포함한다.
그러나, 각 볼 그룹에 속한 볼의 개수에 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니며, 제1 볼 그룹(BG1)에 속한 볼의 개수와 제2 볼 그룹(BG2)에 속한 볼의 개수가 다르다는 전제하에 각 볼 그룹에 속한 볼의 개수는 변경될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 볼 그룹(BG1)이 2개의 볼을 포함하고, 제2 볼 그룹(BG2)이 3개의 볼을 포함하는 실시예를 바탕으로 설명한다.
도 16을 참조하면, 제1 볼 그룹(BG1)의 2개의 볼은 서로 직경이 동일할 수 있다. 예컨대, 제1 볼 그룹(BG1)의 2개의 볼은 제1 직경을 갖는다.
제2 볼 그룹(BG2)에서, 광축(Z축) 방향으로 최외곽에 배치된 2개의 볼은 서로 직경이 동일하고, 그 사이에 배치된 볼은 최외곽에 배치된 볼보다 직경이 작을 수 있다. 예컨대, 제2 볼 그룹(BG1)에서, 광축(Z축) 방향으로 최외곽에 배치된 2개의 볼은 제2 직경을 갖고, 그 사이에 배치된 1개의 볼은 제3 직경을 가지며, 제2 직경은 제3 직경보다 크다.
그리고, 제1 직경과 제2 직경은 같을 수 있다. 여기서, 직경이 동일하다는 것은 물리적으로 동일한 경우는 물론이고, 제조 상의 오차를 포함하는 의미일 수 있다.
제1 볼 그룹(BG1)의 2개의 볼의 중심 사이의 거리와, 제2 볼 그룹(BG2)의 복수의 볼 중 광축 방향으로 최외곽에 배치된 2개의 볼의 중심 사이의 거리는 다르다. 예컨대, 제2 직경을 갖는 2개의 볼의 중심 사이의 거리가, 제1 직경을 갖는 2개의 볼의 중심 사이의 거리보다 멀다.
캐리어(730)가 광축(Z축) 방향으로 이동될 때 광축(Z축) 방향에 평행하게 이동되도록(즉, 틸트(Tilt)가 발생하는 것을 방지) 하기 위해서는, 제3 마그네트(810)와 제3 요크(870) 사이에 작용하는 인력의 작용 중심점(CP)이, 제2 볼 부재(B2)와 캐리어(730, 또는 하우징(600))의 접촉점들을 연결한 지지영역(A) 내에 위치하도록 해야 한다.
인력의 작용 중심점(CP)이 지지영역(A)을 벗어나게 되면, 캐리어(730)의 이동 과정에서 캐리어(730)의 위치가 틀어지게 되어 틸트(Tilt)가 발생될 우려가 있다. 따라서, 지지영역(A)이 가능한 넓게 형성되도록 할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예는 의도적으로 제2 볼 부재(B2)의 복수의 볼 중 일부의 크기(일 예로, 직경)를 나머지 볼의 크기(일 예로, 직경)보다 작게 형성한다. 이와 같은 경우, 복수의 볼 중 크기가 큰 볼들을 의도적으로 캐리어(730, 또는 하우징(600))와 접촉시킬 수 있다.
도 16을 참조하면, 제1 볼 그룹(BG1)의 2개의 볼은 같은 직경을 가지므로, 제1 볼 그룹(BG1)은 캐리어(730, 또는 하우징(600))와 2점 접촉한다. 그리고, 제2 볼 그룹(BG2)의 3개의 볼 중에서 2개의 볼의 직경이 나머지 1개의 볼의 직경보다 크므로, 제2 볼 그룹(BG2)은 캐리어(730, 또는 하우징(600))와 2점 접촉한다.
따라서, 제1 볼 그룹(BG1)과 제2 볼 그룹(BG2)을 포함하는 제2 볼 부재(B2)는 캐리어(730, 또는 하우징(600))와 4점 접촉한다. 그리고, 접촉점들을 서로 연결한 지지영역(A)은 사각형 형태(예컨대, 사다리꼴)일 수 있다.
따라서, 지지영역(A)을 상대적으로 넓게 형성할 수 있고, 이에 따라, 제3 마그네트(810)와 제3 요크(870) 사이에 작용하는 인력의 작용 중심점(CP)을 안정적으로 지지영역(A) 내에 위치시킬 수 있다. 따라서, 초점 조정 시의 구동 안정성을 확보할 수 있다.
한편, 초점 조정 시에, 제1 볼 그룹(BG1)의 복수의 볼과 제2 볼 그룹(BG2)의 복수의 볼은 광축(Z축) 방향으로 구름운동한다. 따라서, 각 볼 그룹에 속한 볼의 이동에 따라 지지영역(A)의 크기가 변경될 수 있다. 이러한 경우 구동 중에 예기치 않게 인력의 작용 중심점(CP)이 지지영역(A)을 벗어날 우려가 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 제1 홈(g1)과 제2 홈(g2)의 광축(Z축) 방향으로의 길이를 다르게 구성한다. 예컨대, 제1 홈(g1)의 광축(Z축) 방향으로의 길이보다 제2 홈(g2)의 광축(Z축) 방향으로의 길이가 더 길다.
도 14를 참조하면, 제2 홈(g2)은 캐리어(730)의 하부면에서 광축(Z축) 방향으로 돌출될 수 있다. 예컨대, 캐리어(730)의 하부면에는 광축(Z축) 방향 아래쪽으로 돌출된 제1 연장부(740)가 배치될 수 있다. 제1 연장부(740)에 의해 제2 홈(g2)의 길이를 제1 홈(g1)의 길이보다 더 길게 형성할 수 있다.
그리고, 제3 홈(g3)과 제4 홈(g4)의 광축(Z축) 방향으로의 길이도 다를 수 있다. 예컨대, 제3 홈(g3)의 광축(Z축) 방향으로의 길이보다 제4 홈(g4)의 광축(Z축) 방향으로의 길이가 더 길다.
도 12 및 도 16을 참조하면, 제4 홈(g4)은 하우징(600)의 하부면에서 광축(Z축) 방향으로 돌출될 수 있다. 예컨대, 하우징(600)의 하부면에는 광축(Z축) 방향 아래쪽으로 돌출된 제2 연장부(620)가 배치될 수 있다. 제2 연장부(620)에 의해 제4 홈(g4)의 길이를 제3 홈(g3)의 길이보다 더 길게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 볼 그룹(BG1)에 속하는 복수의 볼의 개수와 제2 볼 그룹(BG2)에 속하는 복수의 볼의 개수를 다르게 구성하는 한편, 각 볼 그룹이 수용되는 공간의 광축(Z축) 방향으로의 길이를 다르게 형성함으로써, 지지영역(A)의 크기가 변경되는 것을 방지하거나, 혹은 지지영역(A)의 크기가 변경되더라도 인력의 작용 중심점(CP)이 지지영역(A)을 벗어나지 않도록 할 수 있다.
또한, 주 가이드와 보조 가이드 중에서, 주 가이드에 해당하는 제2 홈(g2)과 제4 홈(g4)의 길이를 제1 홈(g1)과 제3 홈(g3)의 길이보다 길게 구성함으로써 지지영역(A)의 크기를 늘릴 수 있다.
그리고, 제1 연장부(740)와 제2 연장부(620)가 돌출될 수 있는 공간을 확보하도록 제1 액추에이터(10)의 고정프레임(100) 및 이동프레임(200)에는 도피영역이 마련될 수 있다.
즉, 고정프레임(100)에는 고정프레임(100)을 광축(Z축) 방향으로 관통하는 제1 수용홀(140)이 구비되고, 이동프레임(200)에는 이동프레임(200)을 광축(Z축) 방향으로 관통하는 제2 수용홀(280)이 구비되며, 제1 수용홀(140)과 제2 수용홀(280)은 광축(Z축) 방향으로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다.
그리고, 제1 액추에이터(10)와 제2 액추에이터(20)가 결합되면, 제1 연장부(740)와 제2 연장부(620)는 제1 수용홀(140)과 제2 수용홀(280)에 위치할 수 있다. 이동프레임(200)은 X-Y 평면 내에서 이동되는 구성이므로, 이동프레임(200)의 이동량을 고려하여 X-Y 평면 내에서의 제2 수용홀(280)의 크기는 제1 연장부(740) 및 제2 연장부(620)의 크기보다 클 수 있다.
따라서, 제2 액추에이터(20)에서 캐리어(730)의 하부면에 제1 연장부(740)를 돌출 형성시키고, 하우징(600)의 하부면에 제2 연장부(620)를 돌출 형성시키더라도 돌출된 부분이 제1 액추에이터(10) 내에 배치되기 때문에, 결과적으로 전체 카메라 모듈(1)의 높이는 증가시키지 않을 수 있다.
한편, 제2 액추에이터(20)는 캐리어(730)의 광축(Z축) 방향으로의 위치를 감지할 수 있다.
이를 위하여 제3 위치센서(850)가 제공된다(도 12 참조). 제3 위치센서(850)는 제3 마그네트(810)와 마주보도록 제2 기판(890)에 배치된다. 제3 위치센서(850)는 홀 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른카메라 모듈(1)은, 자동 초점 조정 시에 렌즈모듈(700)이 광축(Z축) 방향으로 이동되도록 구성되고, 흔들림 보정 시에 이미지센서(S)가 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동되도록 구성된다.
따라서, 초점 조정 시에 렌즈모듈(700)이 광축(Z축) 방향으로 이동되더라도 제1 구동부(300)의 마그네트들과 코일들의 상대적인 위치가 변하지 않으므로, 흔들림 보정을 위한 구동력을 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 흔들림 보정 시에 이미지센서(S)가 광축에 수직한 방향으로 이동되더라도 제2 구동부(800)의 마그네트와 코일의 상대적인 위치가 변하지 않으므로, 초점 조정을 위한 구동력을 정밀하게 제어할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
1: 카메라 모듈
10: 제1 액추에이터
20: 제2 액추에이터
100: 고정프레임
200: 이동프레임
300: 제1 구동부
400: 센서기판
500: 베이스
600: 하우징
700: 렌즈모듈
800: 제2 구동부

Claims (16)

  1. 촬상면을 갖는 이미지센서가 배치되는 센서기판;
    상기 센서기판을 수용하는 고정프레임;
    상기 고정프레임에 수용되며, 상기 촬상면과 나란한 방향으로 이동 가능한 이동프레임;
    상기 고정프레임과 상기 이동프레임 사이에 배치되고, 상기 이동프레임의 이동을 지지하는 제1 볼 부재; 및
    상기 이동프레임과 상기 고정프레임에 배치되며, 상기 이동프레임에 구동력을 제공하는 제1 구동부;를 포함하며,
    상기 센서기판은 상기 이동프레임과 결합되는 이동부, 상기 고정프레임에 결합되는 고정부 및 상기 이동부를 유동 가능하게 지지하는 복수의 브릿지를 포함하는 흔들림 보정용 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동프레임에 배치된 상기 제1 구동부에 대해 인력을 발생시키도록 상기 고정프레임에 배치되는 복수의 자성체;를 더 포함하는 흔들림 보정용 액추에이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정프레임과 상기 이동프레임이 상기 촬상면에 수직한 방향으로 서로 마주보는 면에는 각각 가이드홈이 배치되고,
    상기 촬상면과 나란한 방향으로 상기 가이드홈의 크기는 상기 제1 볼 부재의 직경보다 큰 흔들림 보정용 액추에이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동부는 상기 촬상면과 나란한 제1 축 방향으로 구동력을 발생시키는 제1 서브 구동부 및 상기 촬상면과 나란한 제2 축 방향으로 구동력을 발생시키는 제2 서브 구동부를 포함하고,
    상기 제1 축 방향과 상기 제2 축 방향은 서로 수직하며,
    상기 제1 서브 구동부는 상기 이동프레임에 배치된 제1 마그네트와 상기 고정프레임에 배치된 제1 코일을 포함하며,
    상기 제2 서브 구동부는 상기 이동프레임에 배치된 제2 마그네트와 상기 고정프레임에 배치된 제2 코일을 포함하는 흔들림 보정용 액추에이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 마그네트와 상기 제2 마그네트 중 적어도 하나는,
    구동력이 발생되는 방향에 수직한 방향으로 이격 배치된 복수의 마그네트를 포함하는 흔들림 보정용 액추에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정프레임에는 상기 복수의 마그네트와 마주보는 복수의 위치센서가 배치되는 흔들림 보정용 액추에이터.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 마그네트와 상기 제2 마그네트는 각각,
    구동력이 발생되는 방향을 따라 순차로 N극, 중립영역 및 S극을 갖는 흔들림 보정용 액추에이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 브릿지는 상기 이동부의 둘레를 따라 연장되며,
    상기 센서기판은 상기 복수의 브릿지와 상기 고정부를 연결하는 제1 지지부 및 상기 복수의 브릿지와 상기 이동부를 연결하는 제2 지지부를 포함하는 흔들림 보정용 액추에이터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 지지부와 상기 이동부는 이격되고, 상기 제2 지지부와 상기 고정부는 이격되는 흔들림 보정용 액추에이터.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 지지부는 상기 촬상면과 나란한 제1 축 방향으로 서로 반대편에 배치된 2개의 지지부를 포함하고, 상기 제2 지지부는 상기 촬상면과 나란한 제2 축 방향으로 서로 반대편에 배치된 2개의 지지부를 포함하며,
    상기 제1 축 방향과 상기 제2 축 방향은 서로 수직한 흔들림 보정용 액추에이터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 이동프레임에는 상기 촬상면에 수직한 방향으로 상기 이동프레임을 관통하는 제1 도피홀 및 제2 도피홀이 구비되고,
    상기 제1 도피홀과 상기 제2 도피홀을 통해 상기 고정부의 일부, 및 상기 고정부와 상기 제2 지지부 사이의 공간이 노출되는 흔들림 보정용 액추에이터.
  12. 내부공간을 갖는 하우징;
    상기 내부공간에 수용되며, 광축 방향으로 이동 가능하게 배치된 렌즈모듈;
    상기 하우징에 고정 배치되는 고정프레임;
    상기 고정프레임에 대해 상대적으로 광축에 수직한 방향으로 이동 가능하고, 상기 광축을 회전축으로하여 회전 가능한 이동프레임;
    상기 고정프레임과 상기 이동프레임 사이에 배치되고, 상기 이동프레임의 이동을 지지하는 제1 볼 부재;
    상기 이동프레임과 상기 고정프레임에 배치되며, 상기 이동프레임에 구동력을 제공하는 제1 구동부; 및
    이미지센서가 배치되고 상기 이동프레임과 결합되는 이동부, 상기 고정프레임에 결합되는 고정부 및 상기 이동부를 유동 가능하게 지지하는 복수의 브릿지를 포함하는 센서기판;을 포함하는 카메라 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 구동부는 상기 광축에 수직한 제1 축 방향으로 구동력을 발생시키는 제1 서브 구동부 및 상기 광축과 상기 제1 축에 모두 수직한 제2 축 방향으로 구동력을 발생시키는 제2 서브 구동부를 포함하고,
    상기 제1 서브 구동부와 상기 제2 서브 구동부 중 적어도 하나는,
    구동력이 발생되는 방향에 수직한 방향으로 이격 배치된 복수의 마그네트를 포함하며,
    상기 고정프레임에는 상기 복수의 마그네트와 마주보는 복수의 위치센서가 배치되는 카메라 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 브릿지는 상기 이동부의 둘레를 따라 연장되며,
    상기 센서기판은 상기 복수의 브릿지와 상기 고정부를 연결하는 제1 지지부 및 상기 복수의 브릿지와 상기 이동부를 연결하는 제2 지지부를 포함하는 카메라 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 지지부와 상기 이동부는 이격되고, 상기 제2 지지부와 상기 고정부는 이격되며,
    상기 제1 지지부는 상기 광축에 수직한 제1 축 방향으로 서로 반대편에 배치된 2개의 지지부를 포함하고, 상기 제2 지지부는 상기 광축과 상기 제1 축에 모두 수직한 제2 축 방향으로 서로 반대편에 배치된 2개의 지지부를 포함하는 카메라 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 이동프레임에는 상기 광축 방향으로 상기 이동프레임을 관통하는 제1 도피홀 및 제2 도피홀이 구비되고,
    상기 제1 도피홀과 상기 제2 도피홀을 통해 상기 고정부와 상기 제2 지지부 사이의 공간이 노출되는 카메라 모듈.
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