KR101182775B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

카메라 모듈이 개시된다. 상기 카메라 모듈은, 렌즈; 상기 렌즈를 광축방향으로 이동시키는 구동부; 및 상기 렌즈를 통해 입사된 이미지를 전기적 신호로 변환시키며, 연장된 초점 심도(enhanced depth of field)를 갖는 이미지 센서를 구비한다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것이다.

노트북, 휴대폰과 같은 휴대용기기 및 텔레비전 같은 전자 기기는 최근 그 기술의 발전과 더불어 음악, 영화, TV, 게임 등으로 멀티 컨버전스로 사용되고 있으며, 이러한 멀티 컨버전스로의 전개를 이끌어 가는 것 중의 하나로서 카메라 모듈(camera module)이 가장 대표적이라 할 수 있다.

이러한 카메라 모듈은, 피사체에 렌즈를 향하게 하면 물체의 초점이 흐려지는 것을 방지하기 위해, 내장된 전자 장치에 의하여 자동적으로 초점이 맞추어지는 오토 포커싱(auto focusing)과 같은 기능이 구비되어 사용자들이 보다 손쉽게 사용할 수 있도록 하고 있다.

오토 포커싱은 렌즈의 위치 정보와 이미지 센서의 화상 정보를 가지고 최적의 이미지 포커싱 지점을 찾고 렌즈를 그 지점에 위치시키는 기능이다. 오토 포커싱을 위해, 카메라 모듈은 구동부(actuator) 및 위치 센서를 구비할 수 있으며, 구동부는 위치 센서를 이용하여 위치를 계산할 수 있다.

일 예로, 구동부는 렌즈와 촬영 목표 물체와의 이격되는 거리를 100mm 내지 1000mm(일반적으로 무한거리라 함)로 오토 포커싱(auto focusing)하게 된다.

그러나, 100mm 이하로 물체가 카메라에 접근할수록 포인트 스프레드 함수(point spread unction; PSF)의 열화가 심해져 초점이 제대로 맺히지 않게 되어, 물체가 흐리게 촬영된다.

물체와 렌즈의 이격거리를 100mm 이하로 조절할 경우, 카메라 모듈이 전자 기기의 외측으로 돌출되거나 전자 기기의 대형화가 불가피해진다. 따라서, 100mm 내지 1000mm 이외의 오토 포커싱(auto focusing) 동작 없이, 100mm 이하의 근접촬영이 가능한 카메라 모듈이 요구된다.

본 발명은 100mm 내지 1000mm 이외의 오토 포커싱(auto focusing) 동작이 없으며, 100mm 이하의 근접촬영이 가능한 카메라 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 렌즈; 상기 렌즈를 광축방향으로 이동시키는 구동부; 및 상기 렌즈를 통해 입사된 이미지를 전기적 신호로 변환시키며, 연장된 초점 심도(enhanced depth of field)를 갖는 이미지 센서를 구비하는 카메라 모듈이 제공된다.

상기 구동부는 촬영되는 목표 물체와의 이격거리를 100mm 내지 1000mm로 오토 포커싱할 수 있다.

상기 이미지 센서와 패키징되는 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 구동부는 일단이 상기 배럴의 일측과 접촉하는 압전 엑츄에이터; 상기 압전 엑츄에이터의 타단을 가압하는 예압부를 포함할 수 있으며, 상기 압전 엑츄에이터는 상기 배럴을 승강시키도록 신축과 굽힘이 조합된 형태의 변형을 반복할 수 있다.

이 때, 상기 압전 엑츄에이터의 상기 배럴과 대향하는 일면에는 제1 출력돌기가 형성될 수 있으며, 상기 압전 엑츄에이터는 상기 렌즈부의 광축 방향에 대하여 수직하는 방향으로 연장될 수 있다.

그리고, 상기 배럴의 일측에는 상기 광축 방향으로 배치되는 마찰부가 형성되며, 상기 압전 엑츄에이터의 일면에는 상기 광축 방향에 대하여 수직하여 결합되는 복수의 제2 출력돌기가 형성될 수 있다.

한편, 카메라 모듈은 상기 압전 엑츄에이터와 대향하여 배치되며, 상기 배럴을 상기 광축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 베어링부를 더 포함할 수 있으며, 상기 베어링부는 유지부와, 상기 유지부에 회전 가능하게 결합되며 상기 배럴을 이동 가능하게 지지하는 지지볼을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 배럴의 외주면에는 상기 지지볼이 주행 가능하도록 상기 광축 방향으로 형성되는 주행홈이 형성될 수 있다.

한편, 상기 구동부는 상기 배럴의 외주면에 권선되는 코일부; 상기 코일부와 대향하는 자석부; 및 상기 배럴을 상기 렌즈부의 광축 방향으로 탄성적으로 지지하는 탄성지지부를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 탄성지지부는 상기 배럴의 상측을 지지하는 판스프링부와; 상기 배럴의 하측을 지지하는 필름스프링부를 포함할 수 있으며, 상기 판스프링부는 상기 배럴의 상측에 결합되는 제1 프레임; 상기 배럴의 중심을 기준으로 하여 상기 제1 프레임의 외측으로 대칭되는 나선형으로 연장되는 복수의 탄성판; 및 복수의 상기 탄성판과 결합되는 제2 프레임을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 100mm 내지 1000mm 이외의 오토 포커싱(auto focusing) 동작이 없어 렌즈가 불필요하게 돌출되는 것을 방지하므로, 카메라 모듈의 사이즈가 변경되지 않아 전자 기기의 소형화가 가능하면서, 100mm 이하의 근접 촬영도 선명한 이미지가 도출될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 도면.
도 2는 물체와 렌즈의 움직임량을 도시한 그래프.
도 3, 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터를 도시한 분해사시도.
도 6, 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터의 신축모드를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터의 굽힘모드를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의의 압전 엑츄에이터의 굽힘과 신축이 조합된 복합모드를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 사시도.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 분해사시도.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 평면도.
도 13는 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터를 도시한 사시도.
도 14은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터의 신축모드를 도시한 도면.
도 15은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터의 굽힘모드를 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 평면도.
도 17는 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈의 구동부의 동작을 도시한 도면.
도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 사시도.
도 19은 본 발명의 제4 실시예에 따른 카메라 모듈을 도시한 분해사시도.
도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 카메라 모듈의 판스프링부를 나타낸 평면도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 카메라 모듈의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)을 도시한 도면이고, 도 2는 물체와 렌즈(102)의 움직임량을 도시한 그래프이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈(1000)은 렌즈(102), 구동부(200) 및 이미지 센서(910)와 인쇄회로기판(920)을 포함하는 기판부(900)를 포함한다.

본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 이동통신 단말기 같은 모바일 기기에 장착되는 카메라 모듈(1000)에 대하여 설명하도록 한다. 본 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 텔레비전 등에 장착될 수 있는 등 그 적용 예는 다양하다.

렌즈부(100)는 렌즈(102)와 렌즈(102)를 지지하는 배럴(110)을 포함한다. 렌즈(102)는 촬영되는 이미지를 수광하여 이미지 센서(910)로 입사시킨다. 렌즈(102)는 형상, 개수 등에 한정되지 않는다.

렌즈(102)는 복수 개로 구비될 수 있으며, 복수의 렌즈 각각은 초점이 일치될 수 있다. 렌즈(102)는 배럴(110)의 내측에 결합될 수 있다. 배럴(110)은 렌즈(102)를 잡아주는 기능을 할 수 있다.

배럴(110)의 외측에는 오토 포커싱을 위해 구동부(200)가 구비될 수 있고, 구동부(200)의 외측에는 렌즈부(100) 및 구동부(200)를 보호하도록 하우징(10)이 구비될 수 있다. 즉, 하우징(10)의 내측에 구동부(200)가 결합될 수 있고, 구동부(200)의 내측에서 광축 방향으로 이동 가능하게 렌즈(102) 및 배럴(110)이 구비될 수 있다.

구동부(200)는 렌즈(102)를 광축 방향으로 이동시켜, 초점이 맞도록 오토 포커싱 할 수 있다. 오토 포커싱(auto focusing)은 렌즈(102)의 위치 정보와 이미지 센서(910)의 화상 정보를 가지고 최적의 이미지 포커싱 지점을 찾고 렌즈(102)를 그 지점에 위치시키는 기능이다.

도 2는, 삼성전기주식회사에서 제조된 54SV1렌즈를 사용한 실험값을 도시한 것으로, Y 축은 카메라 모듈(1000)과 촬영되는 목표 물체(이하 물체라 함)의 이격거리를 나타내는 축이고, X 축은 렌즈(102)의 이동거리 변화량을 나타내는 축이다.

여기서, 이동거리 단위는 mm 이다. 도 2의 그래프를 참조하면, 카메라 모듈(1000)과 물체와의 이격 거리가 100mm 내지 1000mm일 경우, 100mm 이하의 근접촬영에 비하여 렌즈(102)의 이동 변화가 상대적으로 거의 없다.

그러나, 카메라 모듈(1000)과 물체와의 이격거리가 100mm이하로 근접될 경우, 렌즈(102)의 이동거리가 급격히 커지게 되어, 렌즈(102)가 물체에 매우 근접하여야 한다. 이를 위해서 종래의 카메라 모듈은 렌즈(102)가 돌출되어 초점을 맞추게 된다.

그러나, 모바일 기기의 소형화 유지를 위해, 본 실시예에서는 일 예로, 구동부(200)가 카메라 모듈(1000)과 물체의 이격거리를 100mm 내지 1000mm의 범위 내로 오토 포커싱할 수 있다.

이는 일반적인 모바일 기기용 카메라 모듈(1000)에 적용되는 렌즈(102)와 구동부(200)를 본 실시예 적용하여 구현될 수 있다. 이와 같이, 100mm 내지 1000mm 이외의 오토 포커싱(auto focusing) 동작이 없어 렌즈가 불필요하게 돌출되는 것을 방지하므로, 모바일 기기의 변형을 가져오지 않아, 모바일 기기의 소형화 유지가 가능할 수 있다.

하우징(10)의 하부에는 이미지 센서(910)가 결합될 수 있다. 이미지 센서(910)는 연장된 초점 심도(enhanced depth of field)를 갖고, 렌즈(102)를 통해 입사된 이미지를 감지하여 전기적 신호로 변환시킨다.

여기서, 연장된 초점 심도를 갖는 이미지 센서(910)는 초점이 한곳에 형성되지 않고, 초점이 형성된 지점보다 근거리에 있는 피사체의 이미지 선명도를 향상시키게 된다.

이는 100mm보다 근접한 피사체 촬영 시 100mm에 초점을 맞추고 연장된 초점 심도에 의해 100mm이하의 피사체에 대한 선명한 촬영을 하게 된다. 이미지 센서(910)는 복수의 픽셀들(pixels)이 집적된 구조물일 수 있다.

픽셀 각각은 일종의 광검출기로서 입사된 이미지를 전기적 신호로 변환시켜 데이터로 변환시킬 수 있다. 즉, 렌즈(102)를 통해 입사된 이미지를 이미지 센서(910)가 전기적 데이터로 변환시켜 변환된 데이터가 후술되는 이미지 처리부(미도시)에서 처리될 수 있다.

이러한 이미지 센서(910)는 초점이 한곳으로 형성되는 점 형상으로 맺히지 않고 초점의 길이가 길어지므로 동일한 렌즈(102)에 대해 100mm 이하의 근거리 촬영에 대해 이미지의 선명도가 향상될 수 있다.

이러한, 이미지 센서(910)는, 근접촬영을 위해 렌즈(102)가 물체로 과도하게 진입할 필요가 없으므로, 렌즈(102)의 자동초점을 최소화할 수 있다. 물체로 렌즈(102)가 진입되는 거리를 축소하게 됨으로써, 렌즈(102)가 물체를 향해 돌출되는 공간이 삭제되는 만큼 모바일 기기의 크기확장이 요구되지 않는다. 이에 따라, 카메라 모듈(1000)의 소형화가 가능하며, 100mm이하의 거리의 근접촬영에서 이미지의 선명도가 향상될 수 있다.

이미지 센서(910)는 인쇄회로기판(920)과 패키징될 수 있다. 패키징 방식에는 플립칩(Flip-Chip) 방식의 COF(Chip On Flim) 패키징 방식, 와이어 본딩 방식의 COB(Chip On Board) 패키징 방식, 및 CSP(Chip Scale Package) 방식 등이 있다.

그리고 인쇄회로기판(920)의 하부에는 이미지 처리부가 구비될 수 있다. 이미지 처리부는 이미지 센서(910)를 통해 전기적 신호로 변환된 이미지를 저장, 편집, 전송, 복원 및 삭제 처리를 할 수 있다.

이와 같은 실시예에 따른 카메라 모듈을 이용하게 됨으로써, 구동부에 의해 렌즈를 오토 포커싱하여 카메라 모듈과 100mm 내지 1000mm로 이격된 물체를 선명하게 촬영할 수 있으며, 연장된 초점 심도를 갖는 이미지 센서에 의해 카메라 모듈과 100mm 이하의 근접거리로 이격된 물체를 선명하게 촬영할 수 있다.

이에 따라, 렌즈를 100mm 이하로 물체로 근접할 필요가 없기 때문에, 렌즈가 불필요하게 돌출되는 것을 방지하므로, 카메라 모듈의 사이즈가 변경되지 않아 모바일 기기의 소형화가 가능하면서, 100mm 이하의 근접 촬영에서 이미지의 선명도가 높아질 수 있다.

이하에서는 연장된 초점 심도를 가지는 이미지 센서가 다양한 형태의 오토포커싱 구조를 가지는 카메라 모듈에 적용된 예를 살펴본다.

도 3, 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터(250)를 도시한 도면이다. 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 압전 엑츄에이터(250)는 판형의 형상을 가지며, 그 일면(압전 엑츄에이터의 두께 방향의 상면)에는 제1 외부전극(272), 제2 외부전극(274) 및 접지외부전극(276)이 형성된다.

제1 외부전극(272)과 제2 외부전극(274)은 서로 대향하여 압전 엑츄에이터(250)의 일면과 양측에 형성되며, 접지외부전극(276)은 제1 외부전극(272)과 제2 외부전극(274)의 사이를 가로지르는 I자 형태로 압전 엑츄에이터(250)의 일면과 측면에 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 압전 엑츄에이터(250)의 타면에는 예를 들어 2개의 수용홈(282)이 형성되며, 수용홈(282)에는 출력돌기(212)가 각각 결합될 수 있다. 출력돌기(212)는 내마모성이 우수하며 마찰계수가 큰 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 세라믹, 알루미늄, 초경합금 등과 같은 재질로 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터(250)를 도시한 분해사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 압전 엑츄에이터(250)는 제1, 내부전극(258) 및 제2 내부전극(262)이 일에 일정간격을 두고 이격되도록 패턴 인쇄된 제1세라믹시트(252)와, 접지전극(264)이 일면에 패턴 인쇄된 제2세라믹시트(254)를 포함하고, 이러한 제1, 2 세라믹시트(252, 254)는 적층방향으로 교대로 적층되는 직육면체상의 압전구조물이다.

압전 엑츄에이터(250)는 제1 내부전극(258), 제2 내부전극(262)에 의해서 서로 일정간격을 두고 서로 양분되는 제1 진동부(V1)와 제2 진동부(V2)를 구비하며, 제1 내부전극(258), 제2 내부전극(262)은 제1 진동부(V1)와 제2 진동부(V2)에 각각 선택적으로 배치된다.

압전 엑츄에이터(250)는 제1 압전체(260)와 그 하부에 적층되는 제2압전체(280)를 포함하며, 제1압전체(260)는 도 5에 도시한 바와 같이, 적층되는 복수개의 제1 세라믹시트(252)에 패턴 인쇄되는 제1 내부전극(258)이 제1 진동부(V1)에 해당하는 위치에 중첩 배치된다.

제2 내부전극(262)은 제2 진동부(V2)에 해당하는 위치에 중첩 배치되도록 배치되며, 복수 개의 제1 세라믹시트(252)사이에는 접지전극(264)을 일측면에 패턴 인쇄한 제3 세라믹시트(254)를 적층 배치되어 구성된다.

이와 반대로 제2 압전체(280)는 적층되는 복수개의 다른 제1 세라믹시트(32)에 패턴 인쇄되는 제1 내부전극(258)이 제1 진동부(V2)에 해당하는 위치에 중첩 배치되고, 제2 내부전극(262)은 제1 진동부(V1)에 해당하는 위치에 중첩 배치되도록 배치된다.

복수개의 제1 세라믹시트(252)사이에는 접지전극(264)을 일측면에 패턴 인쇄한 제3 세라믹시트(254)를 적층 배치되어 구성된다.

전극부는 제1 외부전극(272), 제2 외부전극(274) 및 접지외부전극(276)을 포함하며, 제1 외부전극(272)은 제1 내부전극(258)의 단자(259)와 연결되도록 압전 엑츄에이터(250)의 일측 외주면에 형성되는 전극부재이며, 제2 외부전극(274)은 제2 내부전극(262)의 단자(263)와 연결되도록 압전 엑츄에이터(250)의 타측 외주면에 형성되는 전극부재이다.

접지외부전극(276)은 접지전극(264)의 단자(265)와 연결되도록 압전 엑츄에이터 (250)의 외주면에 형성되는 전극부재이다. 제1 내부전극(258), 제2 내부전극(262) 및 접지전극(264)으로부터 연장되는 각 단자(259, 263, 265)는 제1, 2 세라믹시트(252, 254)의 외측테두리까지 연장되어 압전 엑츄에이터(250)의 외주면에 구비되는 제1, 2 외부전극(272, 274) 및 외부접지접극(276)과 전기적으로 연결된다.

도 6, 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터 (250)의 신축모드를 도시한 도면이다. 도 6, 7에 도시된 바와 같이, 압전 엑츄에이터 (250)는 그 연장되는 방향으로 신축되도록 구동된다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터 (250)의 굽힘모드를 도시한 도면이다. 압전 엑츄에이터 (250)는 신축과 동시에, 도 8에 도시된 바와 같이, 압전 엑츄에이터 (250)를 두께 방향으로 굽힘(bending)되도록 구동된다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈의의 압전 엑츄에이터 (250)의 굽힘과 신축이 조합된 복합모드를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 압전 엑츄에이터 (250)가 구동되면, 상술한 신축과 굽힘이 조합된 형태의 동작을 반복하게 된다.

따라서, 압전 엑츄에이터 (250)의 일면에 결합되는 2개의 출력돌기 (212)는 후술할 마찰부(132)가 광축 방향으로 이동되도록 압전 엑츄에이터(250)의 일면의 전방을 향해 각각 타원형을 그리는 운동을 반복할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈(2000)을 도시한 사시도이고, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈(2000)을 도시한 분해사시도이다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 카메라 모듈(2000)은 렌즈부(100), 구동부(220, 230, 240, 250) 및 기판부(900)를 포함한다.

하우징(10)은 카메라 모듈(2000)의 구성이 수용될 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 하우징(10)의 내부에는 렌즈부(100)가 수용되는 수용부(12)가 형성된다. 수용부(12)는 렌즈부(100)의 형상에 따라 상하로 연장되는 실린더 형상을 가진다.

수용부(12)의 일측에는 베어링홈(13)이 형성된다. 베어링홈(13)은 베어링부(300)가 상하로 이동 가능하도록 상하 방향으로 연장되는 홈의 형태를 가진다.

베어링부(300)는 렌즈부(100)의 상하 이동을 원활하게 하는 부분으로, 렌즈부(100)과 하우징(10) 사이에 개재된다. 베어링부 (300)는 유지부(310)와 지지볼(320)을 포함한다. 유지부(310)는 판형부재의 형태를 가지며, 복수의 지지볼(320)을 회전 가능하게 지지할 수 있다.

렌즈부(100, 보다 상세히, 배럴(110))의 일측에는 가이드부(120)가 형성된다. 가이드부(120)는 렌즈부(100)의 상하 이동을 가이드 하는 부분으로, 그 측면에 후술할 베어링부(300)가 주행하는 주행홈(122)이 상하로 형성된다.

배럴(110)의 타측에는 지지부(130)가 형성된다. 지지부(130)는 마찰부(132)를 지지하는 부분이다. 마찰부(132)는 출력돌기(212)와 접하는 부분으로, 출력돌기(212)의 타원 운동에 의해 승강될 수 있다. 마찰부(132)의 승강에 의해 렌즈부(100)는 이미지 센서와의 거리를 조절하여 오토포커싱을 수행할 수 있다.

하우징(10)의 저면에는 전술한 기판부(900)가 결합된다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카메라 모듈(2000)을 도시한 평면도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 베어링홈(13)의 타측에는 삽입홀(15)이 형성된다. 삽입홀(15)은 구동부가 결합되는 부분이다. 구동부는 렌즈부(100)를 광축 방향으로 이동시키는 부분이다.

구동부는 압전 엑츄에이터(250), 완충부재(230), 예압부(220) 및 전원연결부재(240)를 포함한다.

압전 엑츄에이터(250)는 전술한 구조와 동일하며, 출력돌기(212)가 마찰부(132)와 수직하여 배치되도록 삽입홀(15)에 삽입된다. 이 때, 압전 엑츄에이터(250)의 외부전극(272, 274, 276)은 하우징(10)의 외측으로 노출된다.

예압부(220)는 압전 엑츄에이터(250)를 마찰부(132) 측으로 가압하도록 하우징(10)에 결합된다. 예압부(220)에 의해 압전 엑츄에이터(250)의 출력돌기(212)는 마찰부(132)와 접촉상태를 유지할 수 있다. 예압부(220)와 압전 엑츄에이터(250) 사이에는 완충재(230)가 개재된다.

완충재(230)는 예압부(220)의 탄성력을 완충하여 출력돌기(212)가 마찰부(132)에 가하는 힘이 일정하게 유지되도록 한다. 또한, 완충재(230)는 압전 엑츄에이터(250)와 대향하는 면의 특정 위치가 전도성 물질로 이루어져, 압전 엑츄에이터(250)에 전기적 연결을 제공할 수 있다.

전원연결부재(240)는 예압부(220)의 내측으로 하우징(10)의 감싸도록 절곡되는 전도성 판형부재이다. 전원연결부재(240)의 내측에는 카메라 모듈(2000)을 구동하기 위한 회로물(242)이 결합된다.

도 13는 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터를 도시한 사시도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 압전 엑츄에이터(250')는 길이 방향으로 연장되는 형태를 가지며, 연장되는 방향의 일단에 출력돌기(282')가 형성된다.

압전 엑츄에이터(250’)의 상면에는 제1 외부전극(272'), 제2 외부전극(274') 및 접지외부전극(276')이 형성된다. 제1 외부전극(272’)과 제2 외부전극(274’)은 압전 엑츄에이터(250’)를 길이 방향으로 양분하며, 그 중앙부에는 접지외부전극(276’)이 형성된다. 압전 엑츄에이터(250’)의 내부 구조는 상술한 실시예의 압전 엑츄에이터(250)와 동일하다.

도 14은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터(250’)의 신축모드를 도시한 도면이고, 도 15은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈의 압전 엑츄에이터(250’)의 굽힘모드를 도시한 도면이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 압전 엑츄에이터(250’)가 동작하며, 그 연장되는 방향으로 신축되도록 구동된다. (신축모드) 이 때, 압전 엑츄에이터(250’)의 말단에 결합되는 출력돌기(282’)는 압전 엑츄에이터(250’)가 연장되는 방향으로 전진 또는 후진을 반복하게 된다.

도 15에 도시된 바와 같이, 압전 엑츄에이터(250’)가 동작하며, 그 폭(너비) 방향으로 굽힘(bending)되도록 구동된다. (굽힘모드) 이 때, 압전 엑츄에이터(250’)의 말단의 출력돌기(282’)는 상하 방향으로 이동을 반복하게 된다.

결국, 압전 엑츄에이터(250’)가 구동하면, 상술한 신축모드와 굽힘모드가 조합된 형태인, 출력돌기(282’)가 압전 엑츄에이터(250’)가 연장되는 방향으로 타원을 그리는 운동을 하게 된다.

도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈(3000)을 도시한 평면도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 카메라 모듈(3000)은 렌즈부(100), 구동부(220, 250) 및 기판부(900)를 포함한다.

렌즈부(100)은 전체적으로 원통형 형상을 가지며, 그 일측으로 연장되는 형태의 구동돌기(111)가 형성된다. 구동돌기(111)의 배럴이 연장되는 방향으로 연장되는 형태를 가진다. 구동돌기(111)의 일면에는 주행홈(122)이 형성되다. 주행홈(122)과 하우징(10) 사이에는 베어링부(300)가 개재된다.

구동돌기(111)의 타면에는 마찰부(132)가 결합된다. 마찰부(132)는 렌즈부(100)가 연장되는 방향으로 결합된다. 즉, 구동돌기(111)는 상술한 가이드부(120)와 지지부(130)가 돌기의 형태로 일체로 형성된 구조이다.

마찰부(132)와 대향하여, 구동부가 결합된다.

도 17는 본 발명의 제3 실시예에 따른 카메라 모듈(3000)의 구동부의 동작을 도시한 도면이다. 구동부는 압전 엑츄에이터(250')와 예압부(220)를 포함한다. 압전 엑츄에이터(250’)는 그 일단의 출력돌기(282')가 구동돌기(111)가 대향(보다 상세하게는 출력돌기(282')와 마찰부(132)가 대향)하도록 배치된다.

압전 엑츄에이터(250’)의 타단에는 예압부(220)가 결합된다. 예압부(220)는 압전 엑츄에이터(250’)를 마찰부(132) 측으로 가압하여, 출력돌기(282’)와 마찰부(132) 간의 접촉을 유지하도록 할 수 있다. 예압부(220)는 예를 들어, 중앙부가 돌출되는 판형부재일 수 있다.

압전 엑츄에이터(250’)가 동작하면, 출력돌기(282’)가 압전 엑츄에이터(250’)가 연장되는 방향을 향해 형성되는 타원을 그리는 반복운동을 하여 마찰부(132)를 상승시킬 수 있다. 이로 인해, 렌즈부(100)와 이미지 센서 사이의 거리가 변화되어, 카메라 모듈(3000)은 오토포커싱을 수행할 수 있다.

도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따른 카메라 모듈(4000)을 도시한 사시도이고, 도 19은 본 발명의 제4 실시예에 따른 카메라 모듈(4000)을 도시한 분해사시도이다. 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 카메라 모듈(4000)은 렌즈부(100), 구동부(111, 249) 및 기판부(900)를 포함한다.

쉴드캔(9)은 카메라 모듈(4000)의 상측을 커버한다. 쉴드캔(9)은 카메라 모듈(4000)을 이루는 구성을 외부로부터 보호한다. 동시에 쉴드캔(9)은 전도성 금속으로 이루어져 전자파 차폐의 기능도 수행한다.

홀더(7)는 베이스(902)와 결합하여, 그 내부에 렌즈부(100), 탄성지지부(290, 299) 및 구동부(111, 249)가 결합되는 공간을 제공한다. 홀더(7)는 전체적으로 정사각형의 판형의 형상을 가지며, 모서리에 하부로 연장되는 지주(7a)가 형성된다. 그 내부에는 렌즈부(100)가 상하로 이동 가능하도록 홀이 형성된다.

베이스(902)는 카메라 모듈(4000)의 하부 지지구조를 이룬다. 그 하면에는 이미지 센서가 결합되는 기판부(900)가 결합된다. 베이스(902)는 전체적으로 직사각형의 형상을 가지며, 그 모서리에 상향 돌출되는 4개의 지주(902a)가 형성되어, 상술한 홀더의 지주(7a)와 결합된다.

렌즈부(100)는 렌즈(미도시)와 배럴(110)을 포함한다. 배럴(110)의 외주면은 정사각형의 단면을 가지며, 내주면은 원형의 단면을 가진다. 배럴(110)의 외주면에는 그 둘레를 따라 홈이 형성되며, 그 홈을 따라 코일이 권선되어 코일부(111)를 이룬다. 이 때의 배럴(110)은 보빈으로 지칭될 수도 있다.

구동부는 전술한 코일부(111), 자석부(249) 및 탄성지지부(290, 299)를 포함한다. 자석부(249)는 렌즈부(100)의 외측에 코일부(111)와 대향하는 4개의 자석으로 이루어진다. 자석부(249)는 전술한 홀더와 베이스(902) 사이에 개재된다.

탄성지지부(290, 299)는 렌즈부(100)을 렌즈의 광축 방향으로 탄성적으로 지지하는 부분이다. 탄성지지부는 판스프링부(290)와 필름스프링부(299)를 포함한다.

필름스프링부(299)는 렌즈부(100)의 하측을 탄성적으로 지지한다. 필름스프링부(299)는 렌즈부(100)의 외주면의 단면 형상에 따라 정사각형의 형태를 가진다. 필름스프링부(299)의 서로 대향하는 양측(299a)은 베이스(902)에 의해 지지되며, 필름스프링부(299)의 나머지 서로 대향하는 양측(299b)은 렌즈부(100)의 하단을 지지할 수 있다.

판스프링부(290)는 배럴(110)의 상측에 결합되어, 렌즈부(100)를 탄성적으로 지지할 수 있다. 판스프링부(290)는 제1 프레임(292), 탄성판(294) 및 제2 프레임(296)을 포함한다. 제1 프레임(292)은 렌즈부(100)의 상측에 결합되는 부분으로, 렌즈부(100)의 내주면의 단면과 같이 원형으로 이루어진다.

도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 카메라 모듈(4000)의 판스프링부(290)를 나타낸 평면도이다. 도 20에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(292)의 외측으로 탄성판(294)이 결합된다. 탄성판(294)은 예를 들어 2개가 결합될 수 있다.

2개의 탄성판(294)은 제1 프레임(292)의 서로 대향하는 위치에서부터 나선형으로 외측으로 연장된다. 제2 프레임(296)은 홀더(7)의 단면의 형상에 따라 정사각형의 단면을 가지며, 탄성판(294)은 이에 대응하여, 90도를 이루며 절곡된다. 2개의 탄성판(294)은 제1 프레임(292)의 출발점과 대향하는 위치의 제2 프레임(296)에 결합된다.

따라서, 판스프링부(290)는 제1 프레임(292)과 제2 프레임(296)의 사이에 서로 대칭하여 배치되는 2개의 탄성판(294)에 의해 렌즈부(100)를 탄성적으로 지지할 수 있다. 이 때, 판스프링부(290)의 상술한 대칭구조에 의해 렌즈부(100)는 사방으로 동일한 탄성력으로 지지될 수 있다.

코일부(111)에 전류가 인가되며, 코일부(111)와 자석부(294) 간의 인력 또는 척력과 탄성지지부 간의 탄성력에 의해 렌즈부(100)의 위치는 조절된다. 구동부의 이러한 동작에 의해 렌즈부(100)와 이미지 센서 간에 거리가 조절되어 본 실시예의 카메라 모듈은 오토포커싱을 수행할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

100: 카메라 모듈 110: 배럴
250: 압전 엑츄에이터 910: 이미지센서

Claims (14)

1. 렌즈와, 상기 렌즈를 지지하는 배럴을 포함하는 렌즈부;
   상기 렌즈부를 광축방향으로 이동시켜 오토 포커싱을 수행하는 구동부; 및
   상기 렌즈부를 통해 입사된 이미지를 전기적 신호로 변환시키며, 상기 구동부에 의해 오토 포커싱 가능한 이격거리보다 근접한 목표 물체의 촬영을 위해 연장된 초점 심도(enhanced depth of field)를 갖는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동부는 촬영되는 상기 목표 물체와의 이격거리를 100mm 내지 1000mm로 오토 포커싱하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 이미지 센서와 패키징되는 인쇄회로기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 구동부는
   일단이 상기 배럴의 일측과 접촉하는 압전 엑츄에이터;
   상기 압전 엑츄에이터의 타단을 가압하는 예압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 압전 엑츄에이터는 상기 배럴을 승강시키도록 신축과 굽힘이 조합된 형태의 변형을 반복하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 압전 엑츄에이터의 상기 배럴과 대향하는 일면에는 제1 출력돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 압전 엑츄에이터는 상기 렌즈부의 광축 방향에 대하여 수직하는 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 배럴의 일측에는 상기 광축 방향으로 배치되는 마찰부가 형성되며,
   상기 압전 엑츄에이터의 일면에는 상기 광축 방향에 대하여 수직하여 결합되는 복수의 제2 출력돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
   
9. 제4항에 있어서,
   상기 압전 엑츄에이터와 대향하여 배치되며, 상기 배럴을 상기 광축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 베어링부를 더 포함하는 카메라 모듈.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 베어링부는
    유지부와, 상기 유지부에 회전 가능하게 결합되며 상기 배럴을 이동 가능하게 지지하는 지지볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 배럴의 외주면에는 상기 지지볼이 주행 가능하도록 상기 광축 방향으로 형성되는 주행홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
12. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 배럴의 외주면에 권선되는 코일부;
    상기 코일부와 대향하는 자석부; 및
    상기 배럴을 상기 렌즈부의 광축 방향으로 탄성적으로 지지하는 탄성지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 탄성지지부는
    상기 배럴의 상측을 지지하는 판스프링부와;
    상기 배럴의 하측을 지지하는 필름스프링부를 포함하는 특징으로 하는 카메라 모듈.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 판스프링부는
    상기 배럴의 상측에 결합되는 제1 프레임;
    상기 배럴의 중심을 기준으로 하여 상기 제1 프레임의 외측으로 대칭되는 나선형으로 연장되는 복수의 탄성판; 및
    복수의 상기 탄성판과 결합되는 제2 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.

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