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KR20160068133A - 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈 - Google Patents

광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈 Download PDF

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KR20160068133A
KR20160068133A KR1020140173426A KR20140173426A KR20160068133A KR 20160068133 A KR20160068133 A KR 20160068133A KR 1020140173426 A KR1020140173426 A KR 1020140173426A KR 20140173426 A KR20140173426 A KR 20140173426A KR 20160068133 A KR20160068133 A KR 20160068133A
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KR
South Korea
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ois
carrier
housing
spring
lens
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KR1020140173426A
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설현희
양대의
김영진
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에이에이씨 어쿠스틱 테크놀로지스 (심천) 컴퍼니 리미티드
에이에이씨테크놀로지스유한회사
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Publication date
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Priority to JP2015180981A priority patent/JP6166756B2/ja
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Abstract

손떨림으로 인한 이미지의 흔들림을 광학적으로 보정하는 기능을 갖는 카메라 렌즈 모듈이 개시된다. 개시된 카메라 렌즈 모듈은, 하우징(housing), 적어도 하나의 렌즈가 고정 지지되는 것으로, 적어도 하나의 렌즈의 광축(光軸)에 평행한 방향으로 승강 가능하게 하우징 내부에 배치된 렌즈 캐리어(lens carrier), 렌즈 캐리어를 광축에 평행한 방향으로 승강 가능하게 안내하며 지지하는 것으로, 광축에 직교하는 방향으로 이동 가능하게 하우징 내부에 배치된 OIS 캐리어, 하우징의 내부에 배치되며, 일 측이 하우징에 체결되고, 타 측은 OIS 캐리어에 체결되는 OIS 스프링, 및 하우징의 바닥과 OIS 캐리어 사이에 개재되어 OIS 캐리어가 광축에 직교하는 방향으로 이동할 때 마찰을 줄여주는 복수의 베어링 볼(bearing ball)을 구비한다. OIS 캐리어가 광축에 직교하는 방향으로 이동하여 기준 위치(default position)에서 벗어나면 OIS 스프링에 의해 OIS 캐리어가 기준 위치로 복귀하도록 탄성 가압된다.

Description

광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈{Camera lens module with structure for optical image stabilization}
본 발명은 손떨림으로 인한 이미지의 흔들림을 광학적으로 보정하는 기능을 갖는 카메라 렌즈 모듈에 관한 것이다.
근래에는 포터블 카메라뿐만 아니라 예컨대, 스마트폰, 태블릿PC와 같은 휴대형 단말기에도 고성능의 카메라 렌즈 모듈이 탑재되고 있다. 휴대형 단말기에 탑재되는 고성능 카메라 렌즈 모듈은 일반적으로, 오토 포커싱(auto focusing) 기능, 및 광학 손떨림 보정(OIS: optical image stabilization) 기능을 포함한다. 광학 손떨림 보정(OIS) 기능은 외부 진동이나 사용자의 손떨림으로 인한 사진의 흔들림을 줄여주는 기능이다. 광학 손떨림 보정 기능은 렌즈의 광축에 직교하는 방향으로 렌즈를 이동시키는 렌즈 시프트 방식(lens shift type)과, 렌즈의 광축에 직교하는 방향으로 이미지 센서(image sensor)를 이동시키는 이미지 센서 시프트 방식(image sensor shift type)으로 구분되며, 휴대형 단말기에는 일반적으로 렌즈 시프트 방식의 광학 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 렌즈 모듈이 탑재된다.
렌즈 시프트 방식으로 광학 손떨림을 보정하는 기능을 갖는 카메라 렌즈 모듈은, 손떨림 보정을 적용하여 사진을 찍은 후에 렌즈가 기준 지점, 즉 원위치로 재빨리 복귀하여야 한다. 종래의 광학 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 렌즈 모듈은 홀 센서(hall sensor)에 의해 렌즈의 위치를 측정하고, OIS 코일(coil)에 적절한 전류를 인가하여 렌즈를 원위치로 복귀하도록 구성되었다. 따라서, 홀 센서로 인해 카메라 렌즈 모듈의 원가가 상승하고, 구성이 복잡하여 카메라 렌즈 모듈을 소형화하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 렌즈가 원위치로 복귀하는 동작이 전자제어에 의해 구현되므로 복귀가 지연될 수 있고, 동작의 신뢰성이 낮다는 문제가 있다.
또한, 종래의 광학 손떨림 보정 기능을 갖는 카메라 렌즈 모듈은, 오토 포커싱 기능 구현을 위해 AF 코일(coil)에 전류를 인가하여 렌즈를 승강 구동하도록 구성되며, 카메라 렌즈 모듈의 외부에서 AF 코일로 전류를 인가하기 위하여 예컨대, 서스펜션 와이어(suspension wire)와 같은 부품을 필요로 한다. 그런데, 상기 서스펜션 와이어와 같은 배선용 부품은, 여러 가지 부품들을 순차적으로 적층하여 조립하는 과정에 포함시키기 어려워 카메라 렌즈 모듈의 조립을 어렵게 하고, 생산성을 저하시킨다.
대한민국 등록특허공보 제10-1449500호
본 발명은, 광학 손떨림을 보정하는 렌즈의 이동이 최단 경로를 따라 이동하고, 렌즈 이동이 있은 후에 기계식 메커니즘(mechanism)에 의해 렌즈가 원위치로 복귀하도록 구성된, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.
또한 본 발명은, 광학 손떨림 보정 구조를 구현함에 있어 홀 센서를 필요로 하지 않으며, 원가 절감, 경량화, 및 소형화에 유리하고, 렌즈의 원위치 복귀 동작이 빠르고 신뢰성 있게 구현되는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.
또한 본 발명은, 조립이 용이하고 생산성이 향상되는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.
본 발명은, 하우징(housing), 적어도 하나의 렌즈가 고정 지지되는 것으로, 상기 적어도 하나의 렌즈의 광축(光軸)에 평행한 방향으로 승강 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 렌즈 캐리어(lens carrier), 상기 렌즈 캐리어를 상기 광축에 평행한 방향으로 승강 가능하게 안내하며 지지하는 것으로, 상기 광축에 직교하는 방향으로 이동 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 OIS 캐리어, 상기 하우징의 내부에 배치되며, 일 측이 상기 하우징에 체결되고, 타 측은 상기 OIS 캐리어에 체결되는 OIS 스프링, 및 상기 하우징의 바닥과 상기 OIS 캐리어 사이에 개재되어 상기 OIS 캐리어가 상기 광축에 직교하는 방향으로 이동할 때 마찰을 줄여주는 복수의 베어링 볼(bearing ball)을 구비하고, 상기 OIS 캐리어가 상기 광축에 직교하는 방향으로 이동하여 기준 위치(default position)에서 벗어나면 상기 OIS 스프링에 의해 상기 OIS 캐리어가 상기 기준 위치로 복귀하도록 탄성 가압되는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈을 제공한다.
본 발명의 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈은, 상기 하우징의 바닥과 상기 OIS 캐리어 사이에 개재되어 상기 렌즈 캐리어의 하강 범위를 제한하는 하부 스토퍼(lower stopper)를 더 구비하고, 상기 하부 스토퍼의 하측면에는 상기 복수의 베어링 볼의 상단이 하나씩 안착되는, 상기 베어링 볼의 개수와 같은 개수의 볼 상단 안착 홈이 형성될 수 있다.
상기 하우징 바닥의 상측면에 상기 복수의 베어링 볼의 하단이 하나씩 안착되는, 상기 베어링 볼의 개수와 같은 개수의 볼 하단 안착 홈이 형성되고, 상기 베어링 볼이 상기 볼 하단 안착 홈 내에서 상기 광축에 직교하는 방향으로 구름 이동할 수 있도록 상기 볼 하단 안착 홈의 내경은 상기 베어링 볼의 직경보다 크며, 상기 볼 하단 안착 홈과 상기 볼 상단 안착 홈은 상기 광축에 직교하는 일 방향으로 연장되지 않을 수 있다.
상기 OIS 스프링은, 상기 하우징 내에서 상기 광축을 사이에 두고 반대 측에 배열되며 서로 이격된 제1 및 제2 판 스프링을 구비하고, 상기 제1 및 제2 판 스프링은 각각, 상기 하우징에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 및 제2 외측 단부, 상기 제1 및 제2 외측 단부를 연결하는 제1 빔(beam), 상기 OIS 캐리어에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 및 제2 내측 단부, 상기 제1 및 제2 내측 단부를 연결하는 제2 빔, 상기 제1 외측 단부와 상기 제1 내측 단부를 연결하는 제1 연결부, 및 상기 제2 외측 단부와 상기 제2 내측 단부를 연결하는 제2 연결부를 구비하고, 상기 OIS 캐리어가 상기 기준 위치에서 벗어나면 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부가 탄성 복원 가능하게 변형될 수 있다.
상기 하우징은, 베이스(base) 및 상기 베이스에 결합되는 커버(cover)를 구비하며, 상기 제1 및 제2 외측 단부는 상기 베이스의 상단부에 고정 체결되고, 상기 제1 및 제2 내측 단부는 상기 OIS 캐리어의 상단부에 고정 체결될 수 있다.
본 발명의 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈은, 상기 렌즈 캐리어가 상기 광축에 평행한 방향으로 이동하여 기준 높이(default level)에서 벗어나면 상기 렌즈 캐리어가 상기 기준 높이로 복귀하도록 탄성 가압하는 것으로, 상기 하우징의 상부 벽과 상기 렌즈 캐리어의 상단부 사이에 개재되는 상부 스프링, 및 상기 하부 스토퍼와 상기 렌즈 캐리어의 하단부 사이에 개재되는 하부 스프링을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈은, 상기 OIS 캐리어에 고정 탑재된 영구 자석(permanent magnet), 상기 렌즈 캐리어의 외주면에 권선된 AF 코일(coil), 및 상기 하우징의 측벽 내측면에 지지되고, 상기 영구 자석과 마주보는 위치에 권선된 OIS 코일을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈은, 상기 하우징의 내측면에 상기 AF 코일 및 상기 OIS 코일에 전력을 공급하기 위한 FPCB(flexible printed circuit board)를 더 구비하고, 상기 OIS 스프링은 상기 상부 스프링의 상측에 배치되며, 상기 FPCB와, 상기 OIS 스프링과, 상기 상부 스프링과, 상기 AF 코일이 통전(通電) 가능하게 연결되어 상기 FPCB로부터 상기 AF 코일로 전력이 공급될 수 있다.
상기 OIS 스프링은 상기 하우징의 상부 벽과 상기 OIS 캐리어의 상단부 사이에 배치될 수 있다.
상기 OIS 스프링은 상기 하우징의 바닥과 상기 OIS 캐리어의 하단부 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈에 의하면, 하우징 내에서 OIS 캐리어를 지지하고 그 이동을 가이드(guide)하는 구성이 OIS 스프링으로 단순화되고, 렌즈의 위치를 감지하는 홀 센서(hall sensor)와, 상기 홀 센서에 전원을 인가하기 위한 배선(wire)을 필요로 하지 않는다. 따라서, 카메라 렌즈 모듈을 경량화 및 소형화하기 용이하고, 제조 원가를 절감할 수 있다.
또한, 광학 손떨림을 보정하도록 렌즈의 이동이 있은 후에 OIS 스프링의 탄성 복원력을 이용한 기계식 메커니즘(mechanism)에 의해 렌즈가 원위치로 복귀하도록 구성되므로, 렌즈의 원위치 복귀 동작이 빠르고 신뢰성 있게 구현된다.
또한, OIS 캐리어의 이동시 마찰을 줄여주는 볼 베어링이 안착되는 볼 안착 홈들이 특정 방향으로 연장되지 않게 구성되어, OIS 캐리어가 특정 방향으로 우회하여 목적 지점까지 이동하지 않고, 목적 지점까지 최단 경로를 따라 빠르게 이동할 수 있어 더욱 정확하고 빠른 손떨림 보정 구동이 구현된다.
또한 본 발명의 카메라 렌즈 모듈은, 렌즈 캐리어, OIS 캐리어, 상부 스프링, 및 OIS 스프링을 순차적으로 쌓아 올려 조립할 수 있고, OIS 스프링 및 상부 스프링을 통해 AF 코일에 전력을 공급하도록 구성되므로, 조립 지체를 유발하는 배선용 부품을 제거할 수 있으며, 이로 인해 조립이 용이해지고 생산성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 도시한 분해 사시도로서, 도 2는 위에서 본 도면이고, 도 3은 아래에서 본 도면이다.
도 4 및 도 5는 는 도 2의 일 부분을 확대 도시한 분해 사시도로서, 도 4는 위에서 본 도면이고, 도 5는 아래에서 본 도면이다.
도 6 내지 도 9는 도 2 및 도 3의 OIS 스프링의 평면도로서, 도 6 및 도 7은 각각 기준 위치에서 X축 음(-)의 방향 및 양(+)의 방향으로 미세 이동한 상태를 도시한 도면이고, 도 8 및 도 9는 각각 기준 위치에서 Y축 음(-)의 방향 및 양(+)의 방향으로 미세 이동한 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 도시한 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈을 도시한 분해 사시도로서, 도 2는 위에서 본 도면이고, 도 3은 아래에서 본 도면이며, 도 4 및 도 5는 는 도 2의 일 부분을 확대 도시한 분해 사시도로서, 도 4는 위에서 본 도면이고, 도 5는 아래에서 본 도면이다. 도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈 모듈(10)은 예컨대, 스마트폰, 태블릿PC와 같은 휴대형 단말기에 탑재 가능하고, 오토 포커싱(AF: auto focusing) 기능과 광학 손떨림 보정(OIS: optical image stabilization) 기능을 구비한다. 카메라 렌즈 모듈(10)은, 하우징(11)과, 렌즈 캐리어(30)와, OIS 캐리어(40)와, 영구 자석(47)과, 요크(yoke)(48)와, AF 코일(39)과, OIS 코일(49)과, FPCB(50)와, 스페이서(110)와, 하부 스토퍼(115)와, 하부 스프링(53) 및 상부 스프링(60)과, OIS 스프링(70)과, 베어링 볼(bearing ball)(125)을 구비한다.
하우징(11)은 베이스(12)와, 베이스(12)에 결합되는 커버(20)를 구비한다. 베이스(12)는 평면에서 볼 때 대략 사각형인 부재로서, 중앙에 개구(13)가 형성된 사각 창틀 형상의 바닥(17)과, 상기 바닥(17)의 4 곳의 코너(corner)에서 위로 돌출된 4개의 기둥(15)을 구비한다. 상기 4개의 기둥(15)의 상단에는 스페이서(110)에 체결되는 체결 돌기(16)가 돌출 형성된다.
커버(20)는 사각형의 상부 벽(25)과, 사각형 상부 벽(25)의 4 모서리에서 아래로 절곡되어 연장되는 4개의 측벽(23)을 구비한다. 상부 벽(25)의 중앙에는 개구(21)가 형성된다. 빛은 커버(20)의 개구(21) 중심과 베이스(12)의 개구(13) 중심을 관통하는 렌즈(미도시)의 광축(AL)을 따라 하우징(11)을 관통하여 이미지 센서(image sensor)(미도시)에 수광(受光)된다.
렌즈 캐리어(30)는 중앙에 상하 방향으로 개방된 통공(31)이 형성된 링(ring) 형상의 부재로서 하우징(11) 내부에서 상기 광축(AL)에 평행한 방향으로 승강 가능하게 배치된다. 렌즈 캐리어(30)의 내주면(32)에는 적어도 하나의 렌즈(lens)(미도시)를 고정 지지하는 렌즈 경통(미도시)이 삽입되어 고정 장착된다. 렌즈 캐리어(30)의 외주면(32)에는 AF 코일(coil)(39)이 권선된다.
OIS 캐리어(40)는 렌즈 캐리어(30)를 에워싸는 사각 창틀 형상의 부재로서, 사각형의 4곳의 코너(corner)에서 광축(AL)과 평행하게 연장된 4개의 기둥(41)를 구비하고, 인접한 한 쌍의 기둥(41) 사이에는 영구 자석(47)이 탑재되는 자석 탑재 홈(43)이 형성된다. OIS 캐리어(40)는 렌즈 캐리어(30)를 광축(AL)에 평행한 방향으로 승강 가능하게 안내하며 지지한다. OIS 캐리어(40)는 광축(AL)에 직교하는 방향, 즉 XY 평면과 평행한 방향으로 이동 가능하게 하우징(11) 내부에 배치된다.
4개의 영구 자석(47)은 OIS 캐리어(40)의 4개의 자석 탑재 홈(43)에 끼워져 OIS 캐리어(40)에 고정 탑재된다. 4개의 영구 자석(47)은 하우징(11) 내부에서 커버(20)의 4개의 측벽(23) 내측면과 마주보도록 배치된다. OIS 캐리어(40) 아래에는 자성체(磁性體)로 이루어진 4개의 요크(yoke)(48)가 배치된다. 4개의 권선된 OIS 코일(49)은 커버(20)의 4개의 측벽(23) 내측면에 지지되어 4개의 영구 자석(47)과 마주보는 위치에 배치된다. 구체적으로, FPCB(50)가 상기 측벽(23) 내측면에 고정 지지되고, 상기 FPCB(50)에 4개의 권선된 OIS 코일(49)이 FPCB(50)에 지지된다.
OIS 코일(49)은 FPCB(50)와 통전(通電) 가능하게 연결된다. FPCB(50)는 일 측 하단부가 하우징(11) 외부로 노출되어 하우징(11) 외부의 전력 공급선(미도시)과 연결된다. OIS 스프링(70)은 금속과 같은 도전성(導電性) 재료로 이루어지거나, 통전 가능하게 전극과 도전층이 내부에 형성되거나 전선이 내부에 배선(配線)된 비금속성 탄성 소재로 이루어질 수 있다. OIS 스프링(70)은 상부 스프링(60)과 통전 가능하게 연결되고, 상부 스프링(60)은 AF 코일(39)의 단부와 통전 가능하게 연결된다. 이와 같은 구성으로, 하우징(11)의 외부로부터 FPCB(50)를 통해 OIS 코일(49)에 전력이 공급될 수 있고, FPCB(50)와, OIS 스프링(70)과, 상부 스프링(60)을 통해 AF 코일(39)로 전력이 공급될 수 있다.
부연하면, 카메라 렌즈 모듈(10)은, 렌즈 캐리어(30), OIS 캐리어(40), 상부 스프링(60), 및 OIS 스프링(70)을 순차적으로 쌓아 올려 조립할 수 있고, OIS 스프링(70) 및 상부 스프링(60)을 통해 AF 코일(39)에 전력을 공급하도록 구성되므로, 카메라 렌즈 모듈(10)의 조립 지체를 유발하는 예컨대, 서스펜션 와이어(suspension wire) 등의 배선용 부품을 제거할 수 있으며, 이로 인해 조립이 용이해지고 생산성이 향상된다.
다만, OIS 코일(49)과 AF 코일(39)에 전력을 공급하는 구성은 상술한 예에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 하부 스프링(53)이 도전체로 이루어져 AF 코일(39)의 단부 및 FPCB(50)와 통전(通電) 가능하게 접촉을 유지하고, 이에 따라 하우징(11)의 외부로부터 FPCB(50)를 통해 OIS 코일(49)에 전력이 공급되고 FPCB(50)와 하부 스프링(53)을 통해 AF 코일(43)로 전력이 공급되도록 구성될 수도 있다.
하부 스토퍼(115)는 중앙에 광축(AL)이 관통하는 개구(116)가 형성된 사각형의 부재로서, 베이스(12)의 바닥(17)과 OIS 캐리어(40) 사이에 개재되며, 렌즈 캐리어(30)가 Z축과 평행하게 하강할 때 그 하강 범위를 제한한다. OIS 캐리어(40)의 4개의 기둥(41)의 하단에는 체결 돌기(45)가 아래로 돌출 형성되고, 하부 스토퍼(115)의 4곳의 코너 상측면에 형성된 체결 홈(18)에 상기 체결 돌기(45)가 삽입 체결되어, 하부 스토퍼(115)가 OIS 캐리어(40)에 결합된다.
4개의 베어링 볼(125)은 베이스(12)의 바닥(17)과 하부 스토퍼(115) 사이에 개재되어 OIS 캐리어(40)가 광축(AL)에 직교하는 방향으로 이동할 때 마찰을 줄여준다. 4개의 베어링 볼(125)이 정해진 위치에서 이탈되지 않도록, 하부 스토퍼(115)의 4곳의 코너의 하측면에는 4개의 베어링 볼(125)의 상단이 하나씩 안착되는 4개의 볼 상단 안착 홈(120)이 형성된다. 또한, 베이스 바닥(17)의 4곳의 코어 상측면에는 4개의 베어링 볼(125)의 하단이 하나씩 안착되는 4개의 볼 하단 안착 홈(18)(도 2 참조)이 형성된다. 베어링 볼(125)이 볼 하단 안착 홈(18) 내에서 벗어나지 않은 채 광축(AL)에 직교하는 방향으로 구름(rolling) 이동할 수 있도록 상기 볼 하단 안착 홈(18)의 내경은 베어링 볼(125)의 직경보다 크다.
볼 하단 안착 홈(18)과 볼 상단 안착 홈은(120) 각각, 광축(AL)에 직교하는 방향으로 서로 직교하도록 연장되지 않는다. 따라서, OIS 코일(49)에 전류가 인가되어 OIS 캐리어(40)에 전자기력이 작용하여 광축(AL)에 직교하는 방향으로 이동할 때, OIS 캐리어(40)가 특정 방향으로 우회하여 목적 지점까지 이동하지 않고, 목적 지점까지 최단 경로를 따라 빠르게 이동할 수 있다.
스페이서(110)는 중앙에 광축(AL)이 관통하는 개구(111)가 형성된 사각 창틀 형상의 부재로서 커버(20)의 상부 벽(25) 내측면과 OIS 캐리어(40) 사이에 개재된다. 스페이서(110)의 4곳의 코너 하측면에는 베이스 체결 홈(113)이 형성되어 있고, 베이스(12)의 4개의 기둥(15) 상단의 체결 돌기(16)가 상기 4개의 체결 홈(128)에 끼워져 체결됨에 의해 스페이서(110)가 베이스(12)에 고정 지지된다.
하부 스프링(53)과 상부 스프링(60)은 의도하지 않은 충격이나 진동에 의해 렌즈 캐리어(30)가 하우징(11) 내에서 상하로 유동하는 것을 제한하는 것으로, 렌즈 캐리어(30)가 광축(AL)에 평행한 방향, 즉 Z축과 평행하게 이동하여 기준 높이(default level)에서 벗어나면 렌즈 캐리어(30)를 상기 기준 높이로 복귀하도록 탄성 가압한다. 하부 스프링(53)은 하부 스토퍼(115)와 렌즈 캐리어(30)의 하단부 사이에 개재되고, 상부 스프링(60)은 스페이서(110)와 렌즈 캐리어(30)의 상단부 사이에 개재된다.
구체적으로, 하부 스프링(53)은 하부 스토퍼(115) 상단부 형상에 대응되는 사각형의 사각틀(54)과, 렌즈 캐리어(30) 하단부 형상에 대응되는 원형의 원형틀(56)과, 상기 사각틀(54)과 원형틀(56)을 연결하는 연결 빔(58)을 구비한 판 스프링이다. OIS 캐리어(40)의 체결 돌기(45)가 사각틀(54)의 4곳의 코너에 형성된 체결 통공(55)을 관통하여 하부 스토퍼(115)의 체결 홈(118)에 삽입 체결됨으로써 사각틀(54)이 하부 스토퍼(115)에 체결 지지된다. 또한, 렌즈 캐리어(30) 하단부에는 4개의 체결 돌기(34)가 아래로 돌출 형성되고, 원형틀(56)에 형성된 4개의 체결 통공(57)에 상기 4개의 체결 돌기(34)가 끼워져 원형틀(56)이 렌즈 캐리어(30)에 체결된다.
상부 스프링(60)은 4개의 판 스프링(61)을 구비한다. 판 스프링(61) 각각은, OIS 캐리어(40) 상단부에 체결되는 일 단부(62)와, 렌즈 캐리어(30) 상단부에 체결되는 타 단부(65)와, 상기 일 단부(62)와 타 단부(65)를 연결하는 연결 빔(beam)(67)을 구비한다. 구체적으로, OIS 캐리어(40)의 4개의 기둥(41) 상단부에는 각각, 상향 돌출된 체결 돌기(42)가 형성되고, 상기 일 단부(62)에는 상기 체결 돌기(42)가 끼워지는 체결 통공(63)이 형성되어, 상기 체결 통공(63)에 상기 체결 돌기(45)가 끼워져 OIS 캐리어(40) 상단부에 상부 스프링(60)의 일 단부(62)가 체결된다. 또한, 렌즈 캐리어(30)의 상단부에는 상향 돌출된 4개의 체결 돌기(33)가 형성되고, 상기 4개의 판 스프링(61)의 타 단부(65)가 하나씩 상기 체결 돌기(33)에 끼워지면, 상기 타 단부(65)가 상기 체결 돌기(33)의 주변을 내리 누르도록 탄성 가압하게 된다.
OIS 스프링(70)은, 하우징(11) 내부에서 스페이서(110)와 상부 스프링(60) 사이에 배치되며, 일 측이 베이스(12)에 체결되고 타 측은 OIS 캐리어(40)의 상단부에 체결된다. OIS 스프링(70)은 OIS 캐리어(40)가 광축(AL)에 직교하는 방향으로 이동할 때 그 이동 경로를 가이드(guide)하고 이동 범위를 제한한다. 또한, OIS 캐리어(40)가 광축(AL)에 직교하는 방향으로 이동하여 기준 위치(default position)에서 벗어나면 OIS 스프링(70)은 OIS 캐리어(40)가 상기 기준 위치로 복귀하도록 탄성 가압한다.
OIS 스프링(70)은 하우징(11) 내에서 광축(AL)을 사이에 두고 반대 측에 배열되며 서로 이격된 제1 판 스프링(71)과 제2 판 스프링(91)을 구비한다. 제1 판 스프링(71)과 제2 판 스프링(91)은 각각, 하우징(11)에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 외측 단부(72, 92)(도 6 참조)와 제2 외측 단부(74, 94)(도 6 참조), 제1 외측 단부(72, 92)와 제2 외측 단부(74, 94)를 연결하는 제1 빔(beam)(76, 96)(도 6 참조), OIS 캐리어(40)의 상단부에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 내측 단부(77, 97)(도 6 참조)와 제2 내측 단부(81, 101)(도 6 참조), 제1 내측 단부(77, 97)와 제2 내측 단부(81, 101)를 연결하는 제2 빔(83, 103)(도 6 참조), 제1 외측 단부(72, 92)와 제1 내측 단부(77, 97)를 연결하는 제1 연결부(84, 104)(도 6 참조), 및 제2 외측 단부(74, 94)와 제2 내측 단부(81, 101)를 연결하는 제2 연결부(85, 105)(도 6 참조)를 구비한다.
구체적으로, 제1 외측 단부(72, 92)와 제2 외측 단부(74, 94)에는 체결 통공(73, 75, 93, 95)이 형성되고, 베이스 기둥(15)(도 2 참조) 상단의 체결 돌기(16)가 상기 체결 통공(73, 75, 93, 95)에 끼워진 채 스페이서(110)의 체결 홈(113)에 삽입 체결되어 제1 외측 단부(72, 92)와 제2 외측 단부(74, 94)가 베이스(12)에 체결 고정된다. 또한, 각각의 제1 내측 단부(77, 97)와 제2 내측 단부(81, 101)에는 체결 통공(78, 82, 98, 102)이 형성되고, OIS 캐리어(40)의 4개의 기둥(41) 상단부에 형성된 4개의 체결 돌기(42)가 상부 스프링(60)의 체결 통공(63)과 함께 상기 OIS 스프링(70)의 체결 통공(78, 82, 98, 102)에도 끼워져 OIS 캐리어(40) 상단부에 OIS 스프링(70)의 제1 내측 단부(77, 97)와 제2 내측 단부(81, 101)가 체결 고정된다.
한편, 도 2 내지 도 5에는 OIS 스프링(70)이 커버(20)의 상부 벽(25)과 OIS 캐리어(40) 사이, 구체적으로는 스페이서(110)와 상부 스프링(60) 사이에 배치된 카메라 렌즈 모듈(10)이 개시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스(12)의 바닥(17)과 OIS 캐리어(40) 사이에 OIS 스프링(70)이 개재될 수도 있다. 구체적으로 예를 들어, OIS 스프링의 일 측이 베이스(12)의 바닥(17)에 체결되고, 타 측이 하부 스토퍼(115)에 체결될 수도 있다. 이 경우에는, OIS 스프링은 베어링 볼(125)이 관통하는 볼 관통공이 형성되어야 할 것이다.
오토 포커싱 기능 구현을 위한 카메라 렌즈 모듈(10)의 동작은 다음과 같다. AF 코일(39)에 전류가 흐르면 영구 자석(47)과 AF 코일(39) 사이의 전자기력에 의해 렌즈 캐리어(30)가 하우징(11) 내에서 기준 높이(default level)에서 OIS 캐리어(40)에 지지된 상태로 상승 또는 하강하여 렌즈 초점이 맞춰지는 높이로 이동한다. 렌즈 초점이 맞춰진 렌즈 캐리어(30)의 높이는 AF 코일(39)이 권선된 렌즈 캐리어(30)에 가해지는 전자기력과 상부 및 하부 스프링(60, 53)의 탄성력이 평형을 이루는 위치이다. 한편, AF 코일(39)에 흐르던 전류가 끊어지면 AF 캐리어(30)는 상부 및 하부 스프링(60, 53)의 탄성력에 의해 기준 높이로 복귀한다.
손떨림 보정 기능 구현을 위한 카메라 렌즈 모듈(10)의 동작은 다음과 같다. 카메라 렌즈 모듈(10)이 장착된 휴대용 단말기(미도시)의 자이로 센서(gyro sensor)를 통해 손떨림에 의한 휴대용 단말기의 흔들림이 감지되면 OIS 코일(49)에 전류가 흐르고, 영구 자석(47)과 OIS 코일(49) 사이의 전자기력에 의해 OIS 캐리어(40)와 이에 지지된 렌즈 캐리어(30)가 하우징(11) 내에서 기준 위치(default position)에서 광축(AL)과 직교하는 방향, 즉 XY 평면과 평행하게 이동하여 이미지 센서(미도시)에 맺히는 화상의 흔들림이 감소되는 위치로 이동한다. 이 변경된 위치는 OIS 캐리어(40)에 가해지는 전자기력과 OIS 스프링(70)의 탄성력이 평형을 이루는 위치이다. 한편, OIS 코일(49)에 흐르던 전류가 끊어지면 OIS 캐리어(40) 및 이에 지지된 렌즈 캐리어(30)는 OIS 스프링(70)의 탄성력에 의해 기준 위치로 복귀한다.
도 6 내지 도 9는 도 2 및 도 3의 OIS 스프링의 평면도로서, 도 6 및 도 7은 각각 기준 위치에서 X축 음(-)의 방향 및 양(+)의 방향으로 미세 이동한 상태를 도시한 도면이고, 도 8 및 도 9는 각각 기준 위치에서 Y축 음(-)의 방향 및 양(+)의 방향으로 미세 이동한 상태를 도시한 도면이다. 도 6 내지 도 9를 함께 참조하면, 상술한 손떨림 보정 동작에 의해 OIS 캐리어(40)가 기준 위치에서 벗어나면, OIS 캐리어(40)에 체결된 제1 내측 단부(77, 97)와 제2 내측 단부(81, 101)는 XY 평면과 평행하게 이동하고, 제1 연결부(84, 104)와 제2 연결부(85, 105)는 탄성 복원 가능하게 변형된다(이점 쇄선 참조). 이후에 손떨림이 없어지거나 촬상(撮像)이 완료되어 OIS 코일(49)(도 2 참조)에 전류가 끊어지면 변형되었던 제1 연결부(84, 104)와 제2 연결부(85, 105)가 원래 형태로 탄성 복원되어 제1 내측 단부(77, 97)와 제2 내측 단부(81, 101)가 기준 위치로 복귀하며, 이로 인해 OIS 스프링(70)에 체결된 OIS 캐리어(40)가 기준 위치로 복귀한다.
구체적으로, 도 6의 이점 쇄선은 상술한 손떨림 보정 동작의 일 예로서 OIS 캐리어(40)가 기준 위치에서 X축 음(-)의 방향과 평행하게 이동된 때 제1 내측 단부(77, 97)와 제2 내측 단부(81, 101)의 변경된 위치의 일 예를 나타낸다. 부연하면, 제1 판 스프링(71)과 제2 판 스프링(91)의 제1 내측 단부(77, 97)와 제2 내측 단부(81, 101)는 모두 X축 음(-)의 방향으로 이동하고, 제1 판 스프링(71)과 제2 판 스프링(91)의 제1 내측 단부(77, 97)는 제1 외측 단부(72, 92)에 미세하게 가까워지고, 제1 판 스프링(71)과 제2 판 스프링(91)의 제2 내측 단부(81, 101)는 제2 외측 단부(74, 94)에서 미세하게 멀어진다.
도 7의 이점 쇄선은 상술한 손떨림 보정 동작의 다른 일 예로서 OIS 캐리어(40)가 기준 위치에서 X축 양(+)의 방향과 평행하게 이동된 때 제1 내측 단부(77, 97)와 제2 내측 단부(81, 101)의 변경된 위치의 일 예를 나타낸다. 부연하면, 제1 판 스프링(71)과 제2 판 스프링(91)의 제1 내측 단부(77, 97)와 제2 내측 단부(81, 101)는 모두 X축 양(+)의 방향으로 이동하고, 제1 판 스프링(71)과 제2 판 스프링(91)의 제1 내측 단부(77, 97)는 제1 외측 단부(72, 92)에서 미세하게 멀어지고, 제1 판 스프링(71)과 제2 판 스프링(91)의 제2 내측 단부(81, 101)는 제2 외측 단부(74, 94)에 미세하게 가까워진다.
도 8의 이점 쇄선은 상술한 손떨림 보정 동작의 또 다른 일 예로서 OIS 캐리어(40)가 기준 위치에서 Y축 음(-)의 방향과 평행하게 이동된 때 제1 내측 단부(77, 97)와 제2 내측 단부(81, 101)의 변경된 위치의 일 예를 나타낸다. 부연하면, 제1 판 스프링(71)의 제1 내측 단부(77), 제2 내측 단부(81), 및 제2 빔(83)은 Y축 음(-)의 방향과 평행하게 이동하여 제1 판 스프링(71)의 제1 빔(76)에서 미세하게 멀어지고, 제2 판 스프링(91)의 제1 내측 단부(97), 제2 내측 단부(101), 및 제2 빔(103)도 Y축 음(-)의 방향과 평행하게 이동하여, 제2 판 스프링(91)의 제1 빔(96)에 미세하게 가까워진다.
도 9의 이점 쇄선은 상술한 손떨림 보정 동작의 또 다른 일 예로서 OIS 캐리어(40)가 기준 위치에서 Y축 양(+)의 방향과 평행하게 이동된 때 제1 내측 단부(77, 97)와 제2 내측 단부(81, 101)의 변경된 위치의 일 예를 나타낸다. 부연하면, 제1 판 스프링(71)의 제1 내측 단부(77), 제2 내측 단부(81), 및 제2 빔(83)은 Y축 양(+)의 방향과 평행하게 이동하여 제1 판 스프링(71)의 제1 빔(76)에 미세하게 가까워지고, 제2 판 스프링(91)의 제1 내측 단부(97), 제2 내측 단부(101), 및 제2 빔(103)도 Y축 양(+)의 방향과 평행하게 이동하여, 제2 판 스프링(91)의 제1 빔(96)에서 미세하게 멀어진다.
한편, 도면에 도시된 본 발명의 실시예에는 렌즈의 위치를 측정하기 위한 홀 센서가 구비되지 않으나, 보조적으로 렌즈의 위치를 측정할 필요가 있는 경우에 홀 센서가 구비될 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 카메라 렌즈 모듈 12: 베이스
20: 커버 30: 렌즈 캐리어
39: AF 코일 40: OIS 캐리어
47: 영구 자석 48: 요크
49: OIS 코일 50: FPCB
53: 하부 스프링 60: 상부 스프링
70: OIS 스프링 110: 스페이서
120: 하부 스토퍼 125: 베어링 볼

Claims (10)

  1. 하우징(housing); 적어도 하나의 렌즈가 고정 지지되는 것으로, 상기 적어도 하나의 렌즈의 광축(光軸)에 평행한 방향으로 승강 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 렌즈 캐리어(lens carrier); 상기 렌즈 캐리어를 상기 광축에 평행한 방향으로 승강 가능하게 안내하며 지지하는 것으로, 상기 광축에 직교하는 방향으로 이동 가능하게 상기 하우징 내부에 배치된 OIS 캐리어; 상기 하우징의 내부에 배치되며, 일 측이 상기 하우징에 체결되고, 타 측은 상기 OIS 캐리어에 체결되는 OIS 스프링; 및, 상기 하우징의 바닥과 상기 OIS 캐리어 사이에 개재되어 상기 OIS 캐리어가 상기 광축에 직교하는 방향으로 이동할 때 마찰을 줄여주는 복수의 베어링 볼(bearing ball);을 구비하고,
    상기 OIS 캐리어가 상기 광축에 직교하는 방향으로 이동하여 기준 위치(default position)에서 벗어나면 상기 OIS 스프링에 의해 상기 OIS 캐리어가 상기 기준 위치로 복귀하도록 탄성 가압되는 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징의 바닥과 상기 OIS 캐리어 사이에 개재되어 상기 렌즈 캐리어의 하강 범위를 제한하는 하부 스토퍼(lower stopper);를 더 구비하고,
    상기 하부 스토퍼의 하측면에 상기 복수의 베어링 볼의 상단이 하나씩 안착되는, 상기 베어링 볼의 개수와 같은 개수의 볼 상단 안착 홈이 형성된 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 하우징 바닥의 상측면에 상기 복수의 베어링 볼의 하단이 하나씩 안착되는, 상기 베어링 볼의 개수와 같은 개수의 볼 하단 안착 홈이 형성되고,
    상기 베어링 볼이 상기 볼 하단 안착 홈 내에서 상기 광축에 직교하는 방향으로 구름 이동할 수 있도록 상기 볼 하단 안착 홈의 내경은 상기 베어링 볼의 직경보다 크며,
    상기 볼 하단 안착 홈과 상기 볼 상단 안착 홈은 상기 광축에 직교하는 일 방향으로 연장되지 않은 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 OIS 스프링은, 상기 하우징 내에서 상기 광축을 사이에 두고 반대 측에 배열되며 서로 이격된 제1 및 제2 판 스프링을 구비하고,
    상기 제1 및 제2 판 스프링은 각각, 상기 하우징에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 및 제2 외측 단부; 상기 제1 및 제2 외측 단부를 연결하는 제1 빔(beam); 상기 OIS 캐리어에 고정 체결되고 서로 이격된 제1 및 제2 내측 단부; 상기 제1 및 제2 내측 단부를 연결하는 제2 빔; 상기 제1 외측 단부와 상기 제1 내측 단부를 연결하는 제1 연결부; 및 상기 제2 외측 단부와 상기 제2 내측 단부를 연결하는 제2 연결부;를 구비하고,
    상기 OIS 캐리어가 상기 기준 위치에서 벗어나면 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부가 탄성 복원 가능하게 변형되는 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 하우징은, 베이스(base) 및 상기 베이스에 결합되는 커버(cover)를 구비하며,
    상기 제1 및 제2 외측 단부는 상기 베이스의 상단부에 고정 체결되고, 상기 제1 및 제2 내측 단부는 상기 OIS 캐리어의 상단부에 고정 체결되는 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 렌즈 캐리어가 상기 광축에 평행한 방향으로 이동하여 기준 높이(default level)에서 벗어나면 상기 렌즈 캐리어가 상기 기준 높이로 복귀하도록 탄성 가압하는 것으로, 상기 하우징의 상부 벽과 상기 렌즈 캐리어의 상단부 사이에 개재되는 상부 스프링; 및, 상기 하부 스토퍼와 상기 렌즈 캐리어의 하단부 사이에 개재되는 하부 스프링;을 더 구비한 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 OIS 캐리어에 고정 탑재된 영구 자석(permanent magnet); 상기 렌즈 캐리어의 외주면에 권선된 AF 코일(coil); 및, 상기 하우징의 측벽 내측면에 지지되고, 상기 영구 자석과 마주보는 위치에 권선된 OIS 코일;을 더 구비한 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 하우징의 내측면에 상기 AF 코일 및 상기 OIS 코일에 전력을 공급하기 위한 FPCB(flexible printed circuit board);를 더 구비하고,
    상기 OIS 스프링은 상기 상부 스프링의 상측에 배치되며,
    상기 FPCB와, 상기 OIS 스프링과, 상기 상부 스프링과, 상기 AF 코일이 통전(通電) 가능하게 연결되어 상기 FPCB로부터 상기 AF 코일로 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 OIS 스프링은 상기 하우징의 상부 벽과 상기 OIS 캐리어의 상단부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 OIS 스프링은 상기 하우징의 바닥과 상기 OIS 캐리어의 하단부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 광학 손떨림 보정 가능한 카메라 렌즈 모듈.
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