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KR102473412B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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KR102473412B1
KR102473412B1 KR1020200150881A KR20200150881A KR102473412B1 KR 102473412 B1 KR102473412 B1 KR 102473412B1 KR 1020200150881 A KR1020200150881 A KR 1020200150881A KR 20200150881 A KR20200150881 A KR 20200150881A KR 102473412 B1 KR102473412 B1 KR 102473412B1
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권용환
장익진
박철진
이세훈
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 하우징 내에 구비된 제1렌즈모듈; 제1렌즈모듈을 통과한 광을 적어도 2차례 반사시키는 반사부재, 및 상기 반사부재와 상기 하우징 사이에 구비된 캐리어를 포함하는 반사모듈; 및 상기 반사모듈에서 반사된 광을 수집하는 이미지 센서;를 포함하고, 상기 반사부재는 상기 캐리어에 대해 제1방향으로 이동가능하게 구비되고, 상기 캐리어는 상기 하우징에 대해 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 이동가능하게 구비될 수 있다.

Description

카메라 모듈{camera module}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 기술이다. 보다 상세하게는 광경로를 전환시키는 반사부재를 포함하는 카메라 모듈에 관한 기술이다.
모바일 장치에 구비되는 카메라 모듈은 종래의 전통적인 카메라에 비견되는 성능을 가지도록 제조되고 있다. 특히 모바일 장치를 이용하여 영상을 촬영하는 빈도가 높아짐에 따라 높은 줌 배율을 제공할 수 있는 카메라 모듈에 대한 요구가 높아지고 있다.
줌 배율이 커지기 위해서는 카메라에 입사된 광이 이미지센서까지 이동하는 거리, 즉, 전장길이 또는 총 트랙길이(TTL, Total Track Length)가 길어져야 하고, 비교적 긴 길이의 총 트랙길이를 구현하기 위해서는 카메라의 길이가 커질 수 있다. 이에 따라 최근의 카메라 모듈은 프리즘과 같은 반사체를 이용하여 모바일 장치의 후면에서 들어온 광을 90도 가량 전환하여 비교적 긴 거리의 총 트랙길이를 구현하였다. 그런데 반사체를 채용한 카메라 모듈에 있어서도 줌 배율을 더 높이려면 카메라의 총 트랙길이가 더욱 길어져 카메라 모듈의 길이가 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 높은 줌 배율을 제공하면서도 작은 크기의 액츄에이터를 가지는 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또 본 발명은 손떨림 방지 기능 또는 자동 초점 조절 기능을 구비하여 고품질의 이미지를 획득할 수 있는 카메라 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 하우징 내에 구비된 제1렌즈모듈; 제1렌즈모듈을 통과한 광을 적어도 2차례 반사시키는 반사부재, 및 상기 반사부재와 상기 하우징 사이에 구비된 캐리어를 포함하는 반사모듈; 및 상기 반사모듈에서 반사된 광을 수집하는 이미지 센서;를 포함하고, 상기 반사부재는 상기 캐리어에 대해 제1방향으로 이동가능하게 구비되고, 상기 캐리어는 상기 하우징에 대해 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 이동가능하게 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은, 하우징 내에 구비된 렌즈모듈; 상기 하우징에 제1방향, 및 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 이동가능하게 구비되고 상기 렌즈모듈을 통과한 광을 적어도 2차례 반사시키는 반사부재를 포함하는 반사모듈; 상기 반사모듈와 상기 하우징 사이에 구비되어 상기 반사모듈의 상기 제1방향 및 상기 제2방향 이동을 각각 지지하는 볼 부재들; 및 상기 반사부재에서 반사된 광을 수집하는 이미지 센서;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 높은 줌 배율을 제공하면서도 작은 크기의 액츄에이터를 가질 수 있다.
또 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 높은 줌 배율을 제공함과 동시에 손떨림 방지 기능 또는 자동초점조절기능을 구비하여 고품질의 이미지를 획득할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에서 카메라 모듈을 내부를 도시한 것이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해사시도이다.
도 3은 일 실시 예에서 반사모듈의 분해사시도를 도시한 것이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 반사모듈을 다른 각도에서 바라본 분해사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 반사모듈의 하부를 도시한다.
도 6은 일 실시 예에 따른 반사모듈의 구동부를 도시한다.
도 7은 일 실시 예에서 렌즈모듈과 이미지 센서 사이의 광경로를 도시한 것이다.
도 8은 일 실시 예에서 흔들림 방지 기능이 수행되었을 때 렌즈모듈과 이미지 센서 사이의 광경로를 도시한 것이다.
도 9는 일 실시 예에서 제1반사부재가 틸트되었을 때 렌즈모듈과 이미지 센서 사이의 광경로를 도시한 것이다.
도 10은 일 실시 예에서 자동초점 기능이 수행되었을 때 렌즈모듈과 이미지 센서 사이의 광경로를 도시한 것이다.
도 11은 일 실시 예에서 다수 렌즈모듈들을 포함하는 카메라 모듈을 도시한다.
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.
도 1은 일 실시 예에서 카메라 모듈(1000)을 내부를 도시한 것이다. 도 2는 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(1000)의 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 카메라 모듈(1000)은 렌즈모듈(1200), 반사모듈(1300)(또는 제1반사모듈), 및 이미지 센서(1500)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 렌즈모듈(1200)은 배럴 내부에 적어도 하나의 렌즈를 구비할 수 있다. 배럴에 복수의 렌즈들이 구비된 경우 이들은 광축을 따라 배열된다.
일 실시 예에서 렌즈모듈(1200)은 하우징(1100)에 대해 광축 방향(Y축 방향)으로 움직일 수 있다. 카메라 모듈(1000)은 렌즈모듈(1200)을 구동시키는 구동부를 포함할 수 있다. 구동부는 렌즈모듈(1200)과 하우징(1100)에 각각 서로 대향하게 구비된 마그네트(1210)와 코일(1640)을 포함할 수 있다. 코일(1640)에 전류가 흐르면 마그네트(1210)와 코일(1640) 사이에 전자기력이 생기고, 이 전자기력이 렌즈모듈(1200)을 하우징(1100)에 대해 광축 방향으로 움직이게 할 수 있다. 도시되지 않았으나 렌즈모듈(1200)은 배럴을 수용하는 구조물을 더 포함할 수 있고, 해당 구조물에 마그네트(1210)가 장착될 수 있다.
일 실시 예에서 렌즈모듈(1200)은 후술하는 반사모듈(1300)과 함께 자동초점조절 기능을 담당할 수 있다. 다른 실시 예에서 렌즈모듈(1200)은 하우징(1100)에 고정적으로 구비될 수 있다. 즉, 도시된 실시 예에서 렌즈모듈(1200)과 하우징(1100) 사이에 구비된 마그네트(1210)와 코일(1640)은 생략될 수 있다. 이 경우 반사모듈(1300)만이 자동초점조절 기능을 담당할 수 있다.
일 실시 예에서 반사모듈(1300)은 제1반사부재(1310), 제1반사부재(1310)를 수용하는 제1홀더(1320)를 포함할 수 있다. 제1반사부재(1310)는 제1홀더(1320) 내부 공간(1321)에 고정적으로 구비되고, 제1홀더(1320)와 일체로 움직인다.
일 실시 예에서 렌즈모듈(1200)의 광축은 이미지 센서(1500)의 결상면의 향하는 방향(즉, 결상면의 법선 방향)과 일치하지 않을 수 있다. 렌즈모듈(1200)을 통과한 광은 반사모듈(1300)을 통해 전환되어 이미지 센서(1500)로 입사할 수 있다. 제1반사부재(1310)는 렌즈모듈(1200)을 통과한 광을 이미지 센서(1500)의 결상면을 향해 반사할 수 있다.
일 실시 예에서 반사모듈(1300)은 렌즈모듈(1200)을 통과한 광을 적어도 2차례 반사할 수 있다. 일 실시 예에서 제1반사부재(1310)는 2개의 반사면(1311, 1312)을 포함할 수 있다. 렌즈모듈(1200)을 통과한 광이 제1반사면(1311)에 1차적으로 반사된 후 제2반사면(1312)에서 2차로 반사될 수 있다.
일 실시 예에서 렌즈모듈(1200)에서 제1반사부재(1310)를 향하는 광과 제1반사부재(1310)에서 이미지 센서(1500)로 향하는 광은 서로 나란하거나 대체로 나란할 수 있다. 예를 들어, 제1반사부재(1310)에 구비된 반사면들(1311, 1312)은 90도 또는 90도와 대략 일치하는 각도를 이룰 수 있고, 이경우 제1반사면(1311)으로 향하는 광과 제2반사면(1312)에서 반사된 광은 서로 나란하거나 대체로 나란할 수 있다.
일 실시 예에서 렌즈모듈(1200)의 광축과 제1반사면(1311)이 향하는 방향(즉, 제1반사면(1311)의 법선 방향)은 45도 각도를 이룰 수 있다. 일 실시 예에서 이미지 센서(1500)의 결상면과 제2반사면(1312)은 45도 각도를 이룰 수 있다. 또는 이미지 센서(1500)의 법선과 제2반사면(1312)의 법선은 45도 각도를 이룰 수 있다.
일 실시 예에서 반사모듈(1300)은 하우징(1100)에 대해 움직일 수 있게 구비된다. 반사모듈(1300)은 하우징(1100)에 대해 렌즈모듈(1200)의 광축과 나란한 방향(즉, Y축 방향)으로 움직일 수 있다. 추가적으로 반사모듈(1300)은 하우징(1100)에 대해 광축과 수직인 방향(X축 방향)으로 움직일 수 있다.
반사모듈(1300)의 하우징(1100)에 대한 움직임은 자동초점조절 기능 및/또는 손떨림방지 기능에 이용될 수 있다. 일 실시 예에서 반사모듈(1300)의 이동에 따라 렌즈모듈(1200)(또는 이미지 센서(1500))와의 거리가 변할 수 있고, 이는 초점을 조정할 수 있다. 일 실시 예에서 반사모듈(1300)의 이동에 따라 이미지 센서(1500)에 맺히는 상이 쉬프트(shift)될 수 있고, 이는 손떨림 방지에 이용될 수 있다.
일 실시 예에서 반사모듈(1300)은 서로 교차하는 2개 방향들로 이동할 수 있다. 일 실시 예에서 반사모듈(1300)은 렌즈모듈(1200)의 광축과 나란한 제1방향, 및 광축과 수직인 제2방향으로 움직일 수 있다. 본 개시에서 렌즈모듈(1200)의 광축은 렌즈모듈(1200)의 렌즈들이 배열된 방향을 의미한다.
도 3 내지 도 6는 일 실시 예에서 반사모듈(1300)의 구동부를 나타낸 것이다. 도 3은 일 실시 예에서 반사모듈(1300)과 분해사시도를 도시한 것이다. 도 4는 일 실시 예에 따른 반사모듈(1300)을 다른 각도에서 바라본 분해사시도이다. 도 5는 일 실시 예에 따른 반사모듈(1300)의 하부를 도시한다. 도 6은 일 실시 예에 따른 반사모듈(1300)의 구동부를 도시한다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 일 실시 예에서 제1반사부재(1310)와 하우징(1100) 사이에 캐리어(1330)가 구비될 수 있다. 일 실시 예에서 하우징(1100)의 바닥면(1101)에 캐리어(1330)가 놓이고, 캐리어(1330) 상에 제1반사부재(1310)가 구비될 수 있다. 캐리어(1330)는 반사모듈(1300)의 일 구성으로 이해될 수 있다.
본 개시에서 제1반사부재(1310)는 제1반사부재(1310)를 수용하는 제1홀더(1320)를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 제1반사부재(1310)가 캐리어(1330) 상에 구비된다는 것은 제1반사부재(1310)가 결합된 제1홀더(1320)가 캐리어(1330) 상에 구비됨을 의미할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1반사부재(1310)의 일측에 마그네트(예를 들어, 도 5의 마그네트(1370))가 구비된다는 것은 제1홀더(1320)의 일측에 마그네트가 구비됨을 의미할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제1반사부재(1310)의 일측에 가이드홈(예를 들어, 도 5의 가이드홈(1325)이 구비된다는 것은 제1홀더(1320)의 일측에 가이드홈이 구비됨을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서 캐리어(1330)는 반사모듈(1300)과 하우징(1100)에 대해 각각 다른 방향으로 움직일 수 있게 구비될 수 있다. 예를 들어, 캐리어(1330)는 하우징(1100)에 대해 제1방향으로 움직이고, 제1반사부재(1310)에 대해 제1방향과 교차하는 제2방향으로 움직일 수 있게 구비될 수 있다. 이에 따라 제1반사부재(1310)는 하우징(1100)에 대해 제1방향과 제2방향으로 움직일 수 있다.
일 실시 예에서 제1반사부재(1310)는 캐리어(1330)에 대해 광축과 나란한 제1방향으로 움직일 수 있다. 일 실시 예에서 캐리어(1330)는 하우징(1100)에 대해 광축에 수직인 제2방향으로 움직일 수 있다. 본 개시에서 제1반사부재(1310) 또는 반사모듈(1300)의 제1방향 이동은 광축과 나란한 방향으로의 이동을 의미할 수 있다. 또, 제1반사부재(1310) 또는 반사모듈(1300)의 제2방향 이동은 광축과 수직인 방향으로의 이동을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서 제1반사부재(1310), 캐리어(1330), 및 하우징(1100) 사이의 상대적인 움직임은 볼 부재(1340, 1350)에 의해 가이드될 수 있다.
제1홀더(1320)는 캐리어(1330)에 대해 광축과 나란한 방향으로 움직일 수 있다. 일 실시 예에서 제1홀더(1320)와 캐리어(1330) 사이에 구비된 볼부재(1350)가 제1홀더(1320)의 캐리어(1330)에 대한 이동을 지지할 수 있다.
도 3과 도 5를 참고하면, 일 실시 예에서 제1홀더(1320) 및/또는 캐리어(1330)는 서로 마주보는 부분에 볼부재(1350)를 적어도 일부 수용하는 가이드홈(1325, 1336)을 포함할 수 있다. 가이드홈(1325, 1336)에 의해 제1홀더(1320)의 이동방향이 광축과 수직인 방향으로 제한될 수 있다.
일 실시 예에서 캐리어(1330)는 베이스(1332)의 양측에서 제1홀더(1320)를 향해 연장하는 돌출부들(1334, 1335)을 포함할 수 있다. 제1홀더(1320)는 하부면(1322)에 캐리어(1330)의 돌출부들(1334, 1335)을 일부 수용할 수 있는 리세스들(1323, 1324)을 포함할 수 있다.
캐리어(1330)의 돌출부들(1334, 1335)과 제1홀더(1320)의 리세스들(1323, 1324) 사이에 볼부재(1350)가 배치될 수 있다. 캐리어(1330)의 돌출부들(1334, 1335)은 각각 볼부재(1350)를 수용하는 가이드홈(1336)을 포함할 수 있다. 일측 돌출부(1335)는 두개의 볼부재들(1350)을 수용하며, 볼부재들(1350) 각각을 일부 수용하는 두개의 가이드홈들(1336)을 구비할 수 있다. 돌출부들(1334, 1335)에 구비된 가이드홈들(1336)은 광축과 나란한 방향으로 연장할 수 있다.
일 실시 예에서 제1홀더(1320)는 볼부재(1350)를 일부 수용하고 광축과 나란한 방향으로 연장하는 가이드홈(1325)을 포함할 수 있다. 도 5를 참고하면, 제1홀더(1320) 양측에 구비된 리세스들(1323, 1324) 각각의 바닥면에 가이드홈(1325)이 구비된다.
제1홀더(1320)와 캐리어(1330)에 구비된 가이드홈(1325, 1336)은 광축과 나란한 방향(즉, Y 방향)으로 연장하고, 볼부재(1350)는 가이드홈(1325, 1336)의 연장 방향을 따라 이동한다. 이에 따라 제1반사부재(1310)(또는 제1홀더(1320))의 캐리어(1330)에 대한 움직임은 광축과 나란한 방향으로 제한된다.
일 실시 예에서 캐리어(1330)는 하우징(1100)에 대해 광축과 수직인 방향으로 움직일 수 있다. 일 실시 예에서 하우징(1100)과 캐리어(1330) 사이에 구비된 볼부재(1340)가 캐리어(1330)의 하우징(1100)에 대한 이동을 지지할 수 있다.
일 실시 예에서 하우징(1100) 및/또는 캐리어(1330)는 서로 마주보는 부분에 볼부재(1340)를 적어도 일부 수용하는 가이드홈(1102, 1338)을 포함할 수 있다. 가이드홈(1102, 1338)에 의해 캐리어(1330)의 이동방향이 광축과 수직인 방향으로 제한될 수 있다.
일 실시 예에서 하우징(1100)의 바닥면(1101)과 캐리어(1330)의 하부면(1331)은 서로 마주보며, 볼부재(1340)를 일부 수용하는 가이드홈(1102, 1338)을 포함할 수 있다. 가이드홈(1102, 1338)은 광축에 수직한 방향으로 연장하고, 캐리어(1330)의 하우징(1100)에 대한 움직임은 광축에 수직한 방향으로 제한된다.
도시되지 않았으나, 추가적 또는 대안적으로 볼부재(1340)는 제1홀더(1320), 캐리어(1330) 또는 하우징(1100)에 고정되거나 일체로 형성된 돌기로 대체될 수 있다. 예를 들어, 제1홀더(1320)의 하부면(1322)에서 캐리어(1330)를 향해 돌출된 돌기가 캐리어(1330)의 가이드홈(1336)에 일부 수용되고, 이는 제1홀더(1320)의 캐리어(1330)에 대한 움직임을 가이드할 수 있다. 다른 예를 들어, 캐리어(1330)의 하부면(1331)에서 하우징(1100)을 향해 돌출된 돌기가 하우징(1100)의 가이드홈(1102)에 일부 수용되고, 이는 캐리어(1330)의 하우징(1100)에 대한 움직임을 가이드할 수 있다.
카메라 모듈(1000)은 제1반사부재(1310)를 하우징(1100)에 대해 움직이게 하는 구동부를 포함할 수 있다. 구동부는 제1반사부재(1310)를 광축과 나란한 방향으로 움직이게 하는 제1구동부와 광축과 수직인 방향으로 움직이게 하는 제2구동부를 포함할 수 있다.
반사부재(1310)가 광축과 나란한 방향으로 움직이는 경우 초점거리가 조절될 수 있으므로 제1구동부는 AF(auto focus) 구동부로 지칭될 수 있다. 또, 제1반사부재(1310)가 광축과 수직인 방향으로 움직이는 경우 피사체에 대한 카메라 모듈(1000)의 흔들림을 보상할 수 있으므로, OIS(optical image stabilization) 구동부로 지칭될 수 있다.
일 실시 예에서 제1구동부는 제1홀더(1320)에 고정적으로 구비된 마그네트(1360, 1370)와 하우징(1100)에 고정적으로 구비된 코일(1610, 1620)을 포함할 수 있다. 제1홀더(1320)의 양측에 하나씩 2개의 마그네트들(1360, 1370)이 구비되며 이들 각각에 대향하는 2개의 코일들(1610, 1620)이 하우징(1100)에 구비될 수 있다. 일 실시 예에서 마그네트(1360, 1370)와 코일(1610, 1620)은 광축과 수직인 방향(또는 X축 방향)으로 대향할 수 있다. 일 실시 예에서 제1구동부는 제1반사부재(1310)의 광축방향 움직임을 제어하기 위해 제1반사부재(1310)의 위치를 감지할 수 있는 센서(1810, 1820)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 제2구동부는 캐리어(1330)에 고정적으로 구비된 마그네트(1380)와 하우징(1100)에 고정적으로 구비된 코일(1630)을 포함할 수 있다. 캐리어(1330)는 베이스(1332)로부터 Z축 방향으로 연장하는 측벽(1333)을 포함할 수 있고, 측벽(1333)에 마그네트(1380)가 장착될 수 있다. 일 실시 예에서 마그네트(1380)와 코일(1630)은 광축과 나란한 방향(또는 Y축 방향)으로 대향할 수 있다. 일 실시 예에서 제2구동부는 제1반사부재(1310)의 광축에 수직인 방향 움직임을 제어하기 위해 제1반사부재(1310)의 위치를 감지할 수 있는 센서(1830)를 더 포함할 수 있다.
제1구동부와 제2구동부에서 마그네트(1360, 1370, 1380)와 코일(1610, 1620, 1630)은 서로 대향하게 배치되며, 코일(1610, 1620, 1630)에 전류가 흐를 때 양자 사이에 전자기력이 생긴다. 코일(1610, 1620, 1630)과 마그네트(1360, 1370, 1380) 사이의 상호작용에 따라 제1반사부재(1310)는 하우징(1100)에 대해 움직일 수 있다.
이미지 품질을 위해 제1반사부재(1310)가 하우징(1100)에 대해 움직일 때 제1반사부재(1310)는 Z축 방향으로 흔들리지 않아야 한다. 즉, 제1홀더(1320)가 캐리어(1330)에 대해 이동할 때 제1홀더(1320)와 캐리어(1330) 사이에 구비된 볼부재(1340)가 가이드홈(1325, 1336)에 접촉된 상태를 유지해야 한다. 또 캐리어(1330)가 하우징(1100)에 대해 이동할 때, 캐리어(1330)와 하우징(1100) 사이에 구비된 볼부재(1340)가 가이드홈(1102, 1338)에 접촉된 상태를 유지해야 한다.
일 실시 예에서 하우징(1100)에 제1반사부재(1310)가 Z축 방향으로 흔들리지 않게 도와주는 요크(1710, 1720, 1730)가 구비될 수 있다. 요크(1710, 1720, 1730)는 제1홀더(1320)와 캐리어(1330)에 구비된 마그네트들(1360, 1370, 1380)에 대응하는 위치에 구비될 수 있다. 마그네트(1360, 1370, 1380)와 이에 대응하는 요크(1710, 1720, 1730)는 Z축 방향으로 대향하게 배치될 수 있다. 마그네트(1360, 1370, 1380)와 요크(1710, 1720, 1730) 사이에 자기적 인력에 의해 요크(1710, 1720, 1730)는 마그네트(1360, 1370, 1380)를 Z축 방향으로 당기고, 이에 따라 하우징(1100)과 제1반사부재(1310) 사이에 구비된 볼부재(1340, 1350)가 가이드홈(1102, 1338, 1336, 1325)에 접촉된 상태를 유지할 수 있다.
도시된 실시 예에서 제1반사부재(1310)의 구동에 이용되는 마그네트들(1360, 1370, 1380)이 반사모듈(1300)을 하우징(1100) 바닥면(1101)에 밀착시키는 역할도 일부 담당한다. 다른 실시 예에서 별도의 마그네트가 반사모듈(1300)에 구비되고, 반사모듈(1300)을 하우징(1100) 바닥면(1101)에 밀착시키는 힘을 제공할 수 있다. 이경우 요크(1710, 1720, 1730)는 구동 마그네트(1360, 1370, 1380)가 아닌 별도 마그네트와 Z축 방향으로 대향하는 위치에 구비된다.
일 실시 예에서 카메라 모듈(1000)은 폴디드 모듈(1400)(또는 제2반사모듈)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서 폴디드 모듈(1400)은 제2반사부재(1410)와 제2반사부재(1410)를 수용하는 제2홀더(1420)를 포함할 수 있다. 제2반사부재(1410)는 일측으로 입사된 광을 렌즈모듈(1200)을 향해 전환시키도록 구성된다. 예를 들어, 제2반사부재(1410)에서 반사된 광은 광축과 나란하거나 대체로 나란한 방향으로 진행할 수 있다.
일 실시 예에서 폴디드 모듈(1400)은 렌즈모듈(1200)의 광축에 수직인(즉, X축에 나란한) 축을 기준으로 회전가능하다. 피사체에 대해 카메라 모듈(1000)이 흔들릴 때 폴디드 모듈(1400)이 회전함으로써 흔들림이 보상될 수 있고, 이는 안정적인 이미지가 이미지 센서(1500)에 맺힐 수 있게 해준다.
일 실시 예에서 제2홀더(1420)에는 마그네트(1430)가 장착되고, 이는 하우징(1100)에 구비된 코일(1650)과 대향할 수 있다. 코일(1650)과 마그네트(1430) 사이의 상호작용에 의해 폴디드 모듈(1400)이 하우징(1100)에 대해 회전할 수 있다. 제2홀더(1420)가 하우징(1100)에 대해 회전하는 동안 제2홀더(1420)와 하우징(1100) 사이에 배치된 볼부재(1440)는 제2홀더(1420)를 지지할 수 있다. 즉, 볼부재(1440)가 제2홀더(1420)의 하우징(1100)에 대한 회전을 지지할 수 있다. 예를 들어, 2개 볼부재들(1440)이 제2홀더(1420)의 양측에 X축 방향으로 이격 배치되고, 2개 볼부재들(1440)을 관통하는 축이 제2홀더(1420)의 회전축을 정의할 수 있다.
일 실시 예에서 제1반사부재(1310)는 광축과 나란한 제1방향(즉, Y방향) 및 제1방향과 수직인 제2방향(즉, X방향)으로 움직일 수 있다. 그리고 제2반사부재(1410)는 제2방향과 나란한 축을 기준으로 하우징(1100)에 대해 회전할 수 있다.
도 1을 참고하면, 카메라 모듈(1000)은 -Z 방향으로 폴디드 모듈(1400)에 입사하는 광을 수집한다. 카메라 모듈(1000)이 X-Y 평면 상에서 흔들리면 이미지 센서(1500)에 맺히는 상은 X-Z 평면상에서 흔들린다. 즉, 상은 X방향과 Z방향 2개 방향으로 흔들릴 수 있다.
일 실시 예에서 폴디드 모듈(1400)과 반사모듈(1300)이 각각 상의 2개 방향 흔들림을 담당할 수 있다. 폴디드 모듈(1400)이 상의 Z 방향 흔들림을, 반사모듈(1300)이 상의 X방향 흔들림을 담당한다. 상이 이미지 센서(1500) 상에서 X방향으로 흔들리는 것은 반사모듈(1300)의 X 방향 움직임으로 보상될 수 있다. 상이 이미지 센서(1500) 상에서 Z방향으로 흔들리는 것은 폴디드 모듈(1400)의 X축과 나란한 축을 중심으로 하는 회전으로 보상될 수 있다.
폴디드 모듈(1400)과 반사모듈(1300)이 각각 상의 2개 방향 흔들림을 담당함으로써, 손떨림 방지 기능이 동작할 때 획득되는 이미지의 품질이 개선될 수 있다. 만약 본 발명과 달리, 제2반사부재(1410)가 상의 2개 방향 흔들림을 모두 담당하는 경우 이미지에 회전 블러(Rotation blur) 현상이 생길 수 있다. 폴디드 모듈(1400)이 Z축에 수직인 축을 기준으로 회전할 때, 이미지 센서(1500)에 맺히는 상이 X축 방향으로 이동할 수 있다. 이때 상의 일부가 회전하면서 이미지가 왜곡되는 현상을 회전 블러라고 한다.
일 실시 예에서 반사모듈(1300)이 상의 X축 방향 흔들림을 담당하고, 이는 회전 블러 현상이 생기는 것을 억제하거나 최소화할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에서 렌즈모듈(1200)과 이미지 센서(1500) 사이의 광경로를 도시한 것이다. 도 8은 일 실시 예에서 흔들림 방지 기능이 수행되었을 때 렌즈모듈(1200)과 이미지 센서(1500) 사이의 광경로를 도시한 것이다. 도 9는 일 실시 예에서 제1반사부재(1310)가 틸트되었을 때 렌즈모듈(1200)과 이미지 센서(1500) 사이의 광경로를 도시한 것이다. 도 10은 일 실시 예에서 자동초점 기능이 수행되었을 때 렌즈모듈(1200)과 이미지 센서(1500) 사이의 광경로를 도시한 것이다.
일 실시 예에서 제1반사부재(1310)의 직선 운동시, 필요한 광학 효과는 1/2로 감소한다. 예를 들어, 자동초점 조정을 위한 렌즈모듈(1200)의 이동량이 1[mm] 필요할 때, 제1반사부재(1310)의 움직임은 0.5[mm]만 필요하다. 다른 예를 들어, 흔들림 보상을 위해 렌즈모듈(1200)이 X방향으로 0.4[mm] 이동 필요시, 제1반사부재(1310)는 X방향으로 0.2[mm]만 움직여도 동일효과가 발생할 수 있다. 이하 도 7 내지 도 10을 통해 제1반사부재(1310)의 움직임에 따른 광학효과를 자세히 살펴본다.
도 7 내지 도 10을 참고하면, 광은 피사체(10)에서 제1반사부재(1310)를 거쳐 이미지 센서(1500)로 이동한다. 피사체(10)의 양단과 중심에서 출발하는 3개 광선들이 서로 다른 선으로 표시되어있다.
광경로는 전환점을 기준으로 3개 구간들로 나뉠 수 있다. 광 경로는 피사체(10)에서 제1반사면(1311)까지의 제1구간, 제1반사면(1311)에서 제2반사면(1312)까지의 제2구간, 및 제2반사면(1312)에서 이미지 센서(1500)까지의 제3구간으로 구분될 수 있다.
도 7은 카메라 모듈(1000)의 광축이 피사체(10)의 중심과 일치하는 상태를 나타낸다. 표 1은 도 7의 광선들의 각 구간별 이동거리 및 총 이동거리를 나타낸다.
구분 제1구간 제2구간 제3구간 전체
광선1(2점쇄선) 9.800 4.352 4.800 18.952
광선2(실선) 10.000 3.952 5.000 18.952
광선3(파선) 10.200 3.552 5.200 18.952
도 8은 도 7에서 피사체(10)가 +X방향으로 0.4[mm]만큼 이동한 상태를 도시한다. 이는 카메라가 피사체(10)에 대해 -X 방향으로 0.4[mm]만큼 이동한 것으로 이해될 수 있다. 이미지 센서(1500)에 도 7과 동일한 위치에 이미지가 결상되려면 제1반사부재(1310)가 X 방향으로 이동해야 한다. 이때 제1반사부재(1310)가 피사체(10)의 변위량의 절반[mm]만큼만 이동하면 도 7과 동일한 위치에 상이 맺힐 수 있다. 즉 도 7의 상태에서 피사체(10)가 렌즈모듈(1200)에 대해 +X방향으로 0.4[mm]만큼 이동하더라도 제1반사부재(1310)가 +X방향으로 0.2[mm]만큼만 이동하면 이미지 센서(1500)에 대한 상의 위치는 변하지 않는다. 표 2는 도 8의 광선들의 각 구간별 이동거리 및 총 이동거리를 나타낸다.
구분 제1구간 제2구간 제3구간 전체
광선1(2점쇄선) 9.600 4.752 4.600 18.952
광선2(실선) 9.800 4.352 4.800 18.952
광선3(파선) 10.000 3.952 5.000 18.952
표 1과 표 2를 비교하면, 3개 광선들 모두 총 이동거리는 18.952[mm]로 동일하다. 도 7에서 도 8의 상태로 바뀌면, 3개 광선들이 제2구간에서 이동거리는 0.4[mm]만큼 늘어나나 제1구간과 제3구간에서 이동거리가 각각 0.2[mm]씩 줄어들어 총 이동거리는 변화가 없다. 이는 제2반사부재(1410)가 X축 방향으로 이동하더라도 초점거리가 일정하게 유지됨을 의미한다.
도 9는 도 8에서 초점거리가 추가적으로 조정된 상태를 나타낸다. 제1반사부재(1310)가 Y방향으로 이동함에 따라 광선들의 이동거리가 달라질 수 있다. 표 3은 도 9의 광선들의 각 구간별 이동거리 및 총 이동거리를 나타낸다.
구분 제1구간 제2구간 제3구간 전체
광선1(2점쇄선) 10.000 4.752 5.000 19.752
광선2(실선) 10.200 4.352 5.200 19.752
광선3(파선) 10.400 3.952 5.400 19.752
표 3과 표 2를 비교하면, 제1반사부재(1310)가 +Y방향으로 0.4[mm]만큼 이동했을 때 제2구간에서 광선의 이동거리는 동일하고, 제1구간과 제3구간에서 광선의 이동거리가 모두 0.4[mm]만큼 늘어난다. 이에 따라 광선들의 총 이동거리는 0.4[mm]의 두배인 0.8[mm]만큼 증가한다. 반대로 제1반사부재(1310)가 -Y방향으로 0.4[mm]만큼 이동했다면, 광선의 이동거리는 0.8[mm]만큼 줄어들었을 것이다. 이는 제1반사부재(1310)의 구동거리가 길지 않더라도 초점거리 조정량이 비교적 큼을 의미한다. 비교적 높은 줌배율을 제공하는 카메라 모듈(1000)에서는 초점거리의 변동폭이 비교적 크기 때문에 렌즈모듈(1200)이 비교적 큰 거리를 이동해야 한다. 이는 구동부의 길이(예를 들어, 구동 마그네트의 길이, 볼 부재를 수용하는 가이드홈의 길이 등)가 커짐을 의미하고, 이는 곧 카메라 모듈(1000)의 크기를 증가시킬 수 있다. 본 개시의 카메라 모듈(1000)은 초점거리 조정을 위해 2개 반사면들(1311, 1312)을 가지는 제1반사부재(1310)를 채용하고, 이로써 초점거리의 조정량을 충분하게 확보할 수 있다.
도 10은 제1반사부재(1310)가 Z축을 기준으로 틸트된 상태로 구비된 경우 광경로를 도시한다. 표 4는 도 10의 광선들의 각 구간별 이동거리 및 총 이동거리를 나타낸다.
구분 제1구간 제2구간 제3구간 전체
광선1(2점쇄선) 9.383 4.419 5.150 18.952
광선2(실선) 9.621 4.013 5.318 18.952
광선3(파선) 9.859 3.607 5.486 18.952
도 10과 표 4를 참고하면, 제1반사부재(1310)를 하우징(1100)에 조립할 때 틸트가 생기더라도 전체 이동거리에는 영향이 없음을 알 수 있다. 또, 제1구간과 제3구간에서 광선들 사이의 폭이 일정하게 유지된다. 만약 1개 반사면을 가지는 제1반사부재(1310)에 반사된다면, 조립 틸트에 따라 광선들 사이의 폭은 반사 전후로 바뀔 수 있고(예를 들어, 제1구간과 제2구간에서 광선들 사이의 폭은 서로 다름), 이는 이미지 품질의 저하를 초래할 수 있다. 일 실시 예에 따라 카메라 모듈(1000)이 본 개시에 따른 2개 반사면들(1311, 1312)을 가지는 제1반사부재(1310)가 채용하는 경우, 제1반사부재(1310)로 진입하는 광선들(즉, 제1구간의 광선들) 사이의 간격은 제1반사부재(1310)에서 나오는 광선들(즉, 제3구간의 광선들) 사이의 간격과 일치한다. 이는 이미지 품질을 개선하는데 기여할 수 있다.
표 1 내지 표 4에 나타난 수치들은 설명을 위한 것에 지나지 않고, 본 개시의 실시 예는 표 1 내지 표 4에 나타난 수치에 제한되지 않는다.
도 11은 일 실시 예에서 다수 렌즈모듈들(2200, 2600, 2700)을 포함하는 카메라 모듈(2000)을 도시한다.
도 11을 참고하면, 카메라 모듈(2000)은 2개 이상의 렌즈모듈들(2200, 2600, 2700)을 포함할 수 있다. 제1렌즈모듈(2200), 반사모듈(2300), 이미지 센서(2500), 및 폴디드 모듈(2400)은 도 1 내지 도 6에서 설명된 카메라 모듈(1000)의 대응 구성들(1200, 1300, 1400, 1500)과 동일 또는 유사하고, 이하에서 중복된 설명은 생략한다.
일 실시 예에서 카메라 모듈(2000)은 이미지 센서(2500)와 반사모듈(2300) 사이에 적어도 하나의 렌즈모듈(2600, 2700)을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에서 반사모듈(2300)의 제2반사면(1312)에서 이미지 센서(2500)로 향하는 광경로 상에 제2렌즈모듈(2600)과 제3렌즈모듈(2700)이 추가적으로 구비될 수 있다.
일 실시 예에서 제2렌즈모듈(2600)과 제3렌즈모듈(2700)은 각각 소정 범위에서 하우징(2100)에 대해 이동가능하게 구비될 수 있다. 일 실시 예에서 렌즈모듈(2600, 2700)과 하우징(2100) 사이에 코일과 마그네트를 포함하는 구동부가 구비될 수 있다.
렌즈모듈(2600, 2700) 일측에 마그네트(2610, 2710)가 구비되고, 하우징(2100)에 마그네트(2610, 2710)에 대향하게 코일(2810, 2820)이 구비될 수 있다. 코일(2810, 2820)과 마그네트(2610, 2710) 사이의 전자기적 상호작용에 의해 렌즈모듈(2600, 2700)은 하우징(2100)에 대해 움직일 수 있다. 제2렌즈모듈(2600)과 제3렌즈모듈(2700)은 광축과 나란한 방향으로 이동할 수 있고, 이에 따라 이미지 센서(2500)에 맺히는 상의 크기가 변할 수 있다. 즉, 줌 배율이 조절될 수 있다.
일 실시 예에서 제1렌즈모듈(2200)은 하우징(2100)에 대해 고정적으로 구비될 수 있다. 다른 실시 예에서 제1렌즈모듈(2200)은 하우징(2100)에 대해 광축과 나란한 방향으로 움직일 수 있고, 이경우 제1렌즈모듈(2200)과 하우징(2100) 사이에 마그네트(2610, 2710)와 코일(2810, 2820)을 포함하는 구동부가 구비될 수 있다.
일 실시 예에서 제3렌즈모듈(2700)은 하우징(2100)에 고정적으로 구비될 수 있다. 이 경우 도 11에 도시된 마그네트(2710)와 코일(2820)이 생략될 수 있다. 예를 들어, 제1렌즈모듈(2200)과 제3렌즈모듈(2700)은 고정되고 제2렌즈모듈(2600)과 반사모듈(2300)은 광축(제2렌즈모듈(2600)의 광축)과 나란한 방향으로 움직일 수 있다. 이 경우 반사모듈(2300)의 움직임이 자동초점조정 기능을 담당하고, 제2렌즈모듈(2600)의 움직임이 줌 배율 조정 기능을 담당할 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.
1000: 카메라 모듈
1100: 하우징
1200: 렌즈모듈
1300: 반사모듈
1400: 폴디드 모듈
1500: 이미지 센서

Claims (16)

  1. 하우징 내에 구비된 제1렌즈모듈;
    상기 제1렌즈모듈을 통과한 광을 적어도 2차례 반사시키는 반사부재, 및 상기 반사부재와 상기 하우징 사이에 구비된 캐리어를 포함하는 반사모듈; 및
    상기 반사모듈에서 반사된 광을 수집하는 이미지 센서;를 포함하고,
    상기 반사부재는 상기 캐리어에 대해 제1방향으로 이동가능하게 구비되고, 상기 캐리어는 상기 하우징에 대해 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 이동가능하게 구비되는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재는 서로 90도를 이루는 제1반사면과 제2반사면을 포함하고, 상기 제1렌즈모듈을 통과한 광은 상기 제1반사면과 상기 제2반사면에 차례로 반사되어 상기 이미지 센서로 입사하는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2반사면은 상기 이미지 센서의 결상면과 45도를 이루는 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향은 상기 제1렌즈모듈의 광축과 나란한 카메라 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2방향은 상기 제1렌즈모듈의 광축과 수직인 카메라 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어와 상기 반사부재 사이에 구비된 제1볼부재를 더 포함하고,
    상기 캐리어와 상기 반사부재 중 적어도 하나는 서로 마주보는 부분에 상기 제1방향으로 연장하고 상기 제1볼부재를 일부 수용하는 홈을 포함하는 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반사부재의 일측에 구비된 제1마그네트; 및
    상기 하우징에 상기 제1마그네트에 대향하게 구비되는 제1요크를 더 포함하고,
    상기 제1마그네트와 상기 제1요크 사이의 자기적 인력에 의해 상기 제1볼부재는 상기 캐리어와 상기 반사부재에 각각 접촉을 유지하는 카메라 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1마그네트에 대향하는 제1코일을 더 포함하는 카메라 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어와 상기 하우징 사이에 구비된 제2볼부재를 더 포함하고,
    상기 캐리어와 상기 하우징 중 적어도 하나는 서로 마주보는 부분에 상기 제2방향으로 연장하고 상기 제2볼부재를 일부 수용하는 홈을 포함하는 카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 캐리어의 일측에 구비된 제2마그네트; 및
    상기 하우징에 상기 제2마그네트에 대향하게 구비되는 제2요크를 더 포함하고,
    상기 제2마그네트와 상기 제2요크 사이의 자기적 인력에 의해 상기 제2볼부재는 상기 캐리어와 상기 하우징에 각각 접촉을 유지하는 카메라 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2마그네트에 대향하는 제2코일을 더 포함하는 카메라 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    입사된 광을 상기 제1렌즈모듈로 반사시키는 제2반사부재를 구비한 폴디드 모듈을 더 포함하는 카메라 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 폴디드 모듈은 상기 제1렌즈모듈의 광축에 수직인 축을 기준으로 회전가능한 카메라 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1방향과 상기 제2방향 중 하나는 상기 제1렌즈모듈의 광축과 나란하고, 나머지 하나는 상기 폴디드 모듈의 회전축과 나란한 카메라 모듈.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 반사모듈에서 상기 이미지 센서로 향하는 광 경로상에 배치되고, 상기 하우징에 대해 상기 반사모듈와 상기 이미지 센서 사이의 일부 구간에서 이동가능한 제2렌즈모듈을 더 포함하는 카메라 모듈.
  16. 하우징 내에 구비된 렌즈모듈;
    상기 하우징에 제1방향, 및 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 이동가능하게 구비되고 상기 렌즈모듈을 통과한 광을 적어도 2차례 반사시키는 반사부재를 포함하는 반사모듈;
    상기 반사부재와 상기 하우징 사이에 구비되어 상기 반사부재의 상기 제1방향 및 상기 제2방향 이동을 각각 지지하는 볼 부재들; 및
    상기 반사모듈에서 반사된 광을 수집하는 이미지 센서;를 포함하는 카메라 모듈.
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