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KR102505438B1 - 광로변경모듈 및 이를 구비하는 카메라 모듈 - Google Patents

광로변경모듈 및 이를 구비하는 카메라 모듈 Download PDF

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KR102505438B1
KR102505438B1 KR1020200150242A KR20200150242A KR102505438B1 KR 102505438 B1 KR102505438 B1 KR 102505438B1 KR 1020200150242 A KR1020200150242 A KR 1020200150242A KR 20200150242 A KR20200150242 A KR 20200150242A KR 102505438 B1 KR102505438 B1 KR 102505438B1
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 광로변경모듈은, 광의 경로를 변화시키는 반사 부재가 장착되는 제1 회전 홀더, 상기 제1 회전 홀더를 지지하는 제2 회전 홀더, 및 상기 제2 회전 홀더를 수용하는 모듈 케이스를 포함하며, 상기 제1 회전 홀더는 제1 회전축을 기준으로 회전되도록 상기 제2 회전 홀더에 결합되고, 상기 제2 회전 홀더는 제2 회전축을 기준으로 회전되도록 상기 모듈 케이스에 결합되며, 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축은 서로 교차하도록 배치될 수 있다.

Description

광로변경모듈 및 이를 구비하는 카메라 모듈{OPTICAL PATH CHANGE MODULE AND CAMERA MODULE HAVING THE SAME}
본 발명은 광로변경모듈 및 이를 구비하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근에는 스마트폰을 비롯하여 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 전자기기에 카메라가 기본적으로 채용되고 있으며, 모바일 단말용 카메라에는 자동 초점 기능, 손떨림 보정 기능 및 줌 기능 등을 부가되고 있다.
그러나, 다양한 기능을 구현하기 위하여 카메라 모듈의 구조가 복잡해지고, 크기가 증가하게 되어 결국 카메라 모듈이 탑재되는 휴대용 전자기기의 크기도 커지게 되는 문제가 있다.
또한, 손떨림 보정을 위하여 렌즈 또는 이미지 센서를 직접 움직이는 경우에는 렌즈 또는 이미지 센서 자체의 무게와, 렌즈 또는 이미지 센서가 부착되어 있는 다른 부재들의 무게를 모두 고려하여야 하므로, 일정 수준 이상의 구동력이 필요하게 되어, 전력 소모가 심해지는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 자동 초점 조정, 줌, 손떨림 보정 등의 기능을 구현하면서도 구조가 간단하고, 소비 전력을 최소화할 수 있는 광로변경모듈 및 이를 구비하는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 광로변경모듈은, 광의 경로를 변화시키는 반사 부재가 장착되는 제1 회전 홀더, 상기 제1 회전 홀더를 지지하는 제2 회전 홀더, 및 상기 제2 회전 홀더를 수용하는 모듈 케이스를 포함하며, 상기 제1 회전 홀더는 제1 회전축을 기준으로 회전되도록 상기 제2 회전 홀더에 결합되고, 상기 제2 회전 홀더는 제2 회전축을 기준으로 회전되도록 상기 모듈 케이스에 결합되며, 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축은 서로 교차하도록 배치될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 광로변경모듈은, 광의 경로를 변화시키는 반사 부재가 장착되는 제1 회전 홀더 및 상기 제1 회전 홀더를 지지하는 제2 회전 홀더를 포함하며, 상기 제1 회전 홀더는, 상기 반사 부재가 장착되는 장착면과 상기 장착면의 배면에 배치되어 상기 제2 회전 홀더에 회전 가능하도록 결합되는 축결합부를 포함하고, 상기 제1 회전 홀더의 회전축을 따라 상기 축결합부에는 삽입 홈이 형성되며, 상기 제2 회전 홀더는 상기 삽입 홈에 삽입되어 상기 축결합부와 점접촉하는 샤프트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 자동 초점 조정, 줌, 손떨림 보정 등의 기능을 구현하면서도 구조가 간단하고, 크기를 줄일 수 있다. 또한, 전력 소모를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 카메라 모듈의 부분 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광로변경모듈의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 광로변경모듈의 저면 사시도.
도 6은 도 4에 도시된 광로변경모듈의 분해 사시도.
도 7은 도 5의 I-I'에 따른 단면도.
도 8은 도 5의 II-II'에 따른 단면도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광로변경모듈의 단면도.
도 11 및 도 12은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광로변경모듈의 단면도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 부분 분해 사시도.
도 14는 도 13에 도시된 광로변경모듈의 사시도.
도 15는 도 14에 도시된 광로변경모듈의 저면 사시도.
도 16은 도 14에 도시된 광로변경모듈의 분해 사시도.
도 17은 도 14의 III-III'에 따른 단면도.
도 18은 도 14의 IV-IV'에 따른 단면도.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 부분 분해 사시도.
도 20은 도 19에 도시된 광로변경모듈의 사시도.
도 21은 도 20에 도시된 광로변경모듈의 저면 사시도.
도 22는 도 20에 도시된 광로변경모듈의 분해 사시도.
도 23은 도 20의 V-V'에 따른 단면도.
도 24는 도 20의 VI-VI'에 따른 단면도.
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 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기(1000)는 카메라 모듈(400)이 장착된 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대가능한 전자기기일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자기기(1000)에는 피사체를 촬영할 수 있도록 카메라 모듈(400)이 장착될 수 있다. 카메라 모듈(400)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 카메라 모듈(400)은 복수의 렌즈의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기(1000)의 두께 방향(Y축 방향, 휴대용 전자기기의 전면(Front Surface)에서 후면(Rear Surface)을 향하는 방향 또는 그 반대 방향)에 수직하도록 배치될 수 있다.
일 예로, 카메라 모듈(400)에 구비된 복수의 렌즈의 광축(Z축)은 휴대용 전자기기(1000)의 폭 방향 또는 길이 방향으로 형성될 수 있다.
따라서, 카메라 모듈(400)이 자동 초점 조정(Auto Focusing, 이하 AF), 줌(Zoom) 및 손떨림 보정(Optical Image Stabilizing, 이하 OIS) 등의 기능을 구비하더라도 휴대용 전자기기(1000)의 두께가 증가하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 휴대용 전자기기(1000)의 소형화가 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 카메라 모듈의 부분 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(400)은 광로변경모듈(100), 렌즈 모듈(200) 및 이미지 센서 모듈(300)을 포함할 수 있다.
광로변경모듈(100)은 광의 진행 방향을 변경할 수 있다. 모듈 커버(420)의 개구부(421)를 통해 입사된 광(L)은 광로변경모듈(100)을 통해 렌즈 모듈(200)을 향하도록 진행 방향이 바뀔 수 있다. 따라서 광로변경모듈(100)에 입사된 광(L)의 진행 방향은 광로변경모듈(100)을 거치면서 광축(Z축) 방향과 일치하도록 변경될 수 있다. 이를 위해 광로변경모듈(100)은 입사된 광을 반사하여 광의 경로를 변경하는 반사 부재(110)를 구비할 수 있다.
렌즈 모듈(200)은 광로변경모듈(100)에 의해 진행 방향이 변경된 광이 통과되는 복수의 렌즈를 포함하며, 이미지 센서 모듈(300)은 복수의 렌즈를 통과한 광을 전기신호로 변환하도록 이미지 센서(310) 및 인쇄회로기판(320)을 포함할 수 있다.
광로변경모듈(100), 렌즈 모듈(200) 및 이미지 센서 모듈(300)은 모듈 케이스(410) 내에 배치될 수 있다.
모듈 케이스(410)는 내부에 수용 공간을 구비하며, 광로변경모듈(100), 렌즈 모듈(200) 및 이미지 센서 모듈(300)은 상기 수용 공간 내에 차례로 배치될 수 있다. 모듈 케이스(410)에는 모듈 커버(420)가 결합되어 카메라 모듈의 케이스를 완성할 수 있다.
또한 모듈 케이스(410)에는 회로 기판(430)이 결합될 수 있다. 회로 기판(430)은 후술되는 구동부와 전기적으로 연결되어 구동부에 전기 신호를 제공할 수 있다. 회로 기판(430)은 FPCB로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 회로 기판(430)은 모듈 케이스(410)의 외부면을 따라 배치될 수 있다. 회로 기판(430)은 다양한 형태로 형성되어 모듈 케이스(410)에 결합될 수 있으며, 적어도 일부가 모듈 케이스(410)의 개구(414)를 덮는 형태로 배치될 수 있다.
회로 기판(430)은 사용자의 손떨림 등과 같은 흔들림을 보정하기 위한 OIS(Optical Image Stabilization)용 기판일 수 있으며, 이에 손떨림을 감지하는 자이로 센서 등을 구비할 수 있다. 또한 후술되는 구동부(160)에 구동 신호를 제공하는 구동 회로소자(Driver IC)를 구비할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광로변경모듈의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 광로변경모듈의 저면 사시도이며, 도 6은 도 4에 도시된 광로변경모듈의 분해 사시도이다. 또한, 도 7은 도 5의 I-I'에 따른 단면도이고, 도 8은 도 5의 II-II'에 따른 단면도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예의 광로변경모듈(100)은 반사 부재(110), 반사 부재(110)가 장착되는 제1 회전 홀더(120), 제1 회전 홀더(120)를 지지하는 제2 회전 홀더(130), 및 구동부(160)를 포함할 수 있다.
반사 부재(110)는 광의 진행 방향을 변경할 수 있다. 예컨대, 반사 부재(110)로는 광을 반사시키는 미러(Mirror) 또는 프리즘(Prism)이 이용될 수 있다.
반사 부재(110)는 제1 회전 홀더(120)에 고정될 수 있다. 이를 위해 제1 회전 홀더(120)에는 반사 부재(110)가 장착되는 장착면(121)이 구비될 수 있다.
제1 회전 홀더(120)의 장착면(121)은 경사진 면으로 구성될 수 있다. 일 예로, 장착면(121)은 복수의 렌즈의 광축(Z축)에 대하여 45° 기울어진 경사면일 수 있다.
반사 부재(110)가 장착된 제1 회전 홀더(120)는 제2 회전 홀더(130) 내에서 움직일 수 있도록 제2 회전 홀더(130)에 결합될 수 있다. 일 예로, 제1 회전 홀더(120)는 제2 회전 홀더(130) 내에서 제1 축(Y축)을 기준으로 회전될 수 있다. 따라서, 제1 회전 홀더(120)에 장착된 반사 부재(110)는 제1 회전 홀더(120)와 함께 제1 축(Y축)을 기준으로 회전될 수 있다.
본 실시예에서 제1 회전 홀더(120)의 회전축인 제1 회전축(P1)과 제2 회전 홀더의 회전축인 제2 회전축(P2)은 서로 직교하도록 배치될 수 있다. 또한 제1 회전축(P1)과 제2 회전축(P2)은 서로 교차하도록 배치될 수 있다. 여기서 교차하도록 배치된다는 것은 제1 회전축(P1)과 제2 회전축(P2)은 적어도 한 점에서 만나도록 배치되는 것을 의미할 수 있다.
제2 회전 홀더(130)는 모듈 케이스(410) 내에서 제2 축(X축)을 기준으로 회전될 수 있다. 따라서, 제2 회전 홀더(130)의 움직임에 따라 제1 회전 홀더(120)와 반사 부재(110)도 제2 축(X축)을 기준으로 회전될 수 있다.
한편 본 실시예에서, 제1 축(Y축) 및 제2 축(X축)은 광축(Z축)에 수직한 축을 의미하고, 제1 축(Y축)과 제2 축(X축)은 서로 수직한 축을 의미한다.
제1 회전 홀더(120)는 장착면(121)의 배면에 축결합부(124)가 배치될 수 있다. 축결합부(124)는 제1 회전 홀더(120)의 회전축인 제1 회전축(P1)이 배치되는 부분으로, 제2 회전 홀더(130)에 회전 가능하도록 결합되는 부분이다.
제1 회전축(P1)은 반사 부재(110)를 관통하도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 회전축(P1)은 축결합부(124)와 반사 부재(110)를 관통하는 축으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서 제1 회전축(P1)은 제1 슬리브(126)에 제1 샤프트(137)를 결합하여 형성할 수 있다. 예컨대, 제1 회전 홀더(120)의 축결합부(124)에 제1 슬리브(126)를 삽입하고, 제1 슬리브(126)의 양단에 각각 제1 샤프트(137)를 결합하여 제1 회전축(P1)을 형성할 수 있다.
본 실시예에서 제1 슬리브(126)는 원통 형상으로 형성되며 양 단에 오목한 삽입 홈(126a)이 구비된다. 따라서 제1 샤프트(137)는 2개가 구비되며, 각각의 제1 샤프트(137)는 일단이 제1 슬리브(126) 양단의 삽입 홈(126a)에 삽입되어 제1 슬리브(126)에 결합될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 슬리브(126)의 삽입 홈(126a)은 중심으로 갈수록 깊이가 깊어지는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어 제1 슬리브(126)의 삽입 홈(126a)은 원뿔 형상의 홈으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 샤프트(137)는 삽입 홈(126a)에 삽입되는 일단이 뾰족하게 형성될 수 있다. 이에 제1 샤프트(137)는 뾰족한 끝단이 삽입 홈(126a)의 중심에 점 접촉하도록 배치될 수 있으며, 이에 제1 샤프트(137)와 제1 슬리브(126) 사이의 접촉 면적을 최소화할 수 있다. 이를 위해 제1 샤프트(137)의 일단은 삽입 홈(126a)보다 뾰족하게 형성될 수 있다.
제1 샤프트(137)의 끝단이 삽입 홈(126a)의 중심에 점 접촉하도록 배치됨에 따라, 제1 회전 홀더(120)는 2개의 제1 샤프트(137)의 끝단을 연결하는 제1 회전축(P1)을 따라 회전될 수 있다.
제1 샤프트(137)의 타단 측은 제2 회전 홀더(130)에 고정 체결될 수 있다. 이에 제1 회전 홀더(120)는 제1 회전축(P1)을 따라 회전 가능하도록 제2 회전 홀더(130)에 결합될 수 있다.
본 실시예의 제1 회전 홀더(120)는 제1 회전축(P1)을 따라 축결합부(124)에 체결 구멍(125)이 형성될 수 있으며, 체결 구멍(125)에는 상기한 제1 슬리브(126)가 삽입되어 고정될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 슬리브(126)를 생략하고 축결합부(124)에 직접 삽입 홈을 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
제2 회전 홀더(130)는 모듈 케이스(410) 내에서 제2 축(X축)을 기준으로 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 따라서, 제1 회전 홀더(120)와 반사 부재(110)는 제2 회전 홀더(130)와 함께 제2 축(X축)을 기준으로 회전될 수 있다.
제2 회전 홀더(130)는 제1 회전 홀더(120)를 부분적으로 감싸는 형태로 제1 회전 홀더(120)에 결합될 수 있다. 이를 위해 제2 회전 홀더(130)는 제1 회전 홀더(120)의 양 측면에 각각 배치되는 측부(131)와, 상기 두 개의 측부(131)를 연결하는 연결부(133)를 포함할 수 있다.
제2 회전 홀더(130) 내에서 제1 회전 홀더(120)는 제1 회전축(P1)에 따라 회전되어야 하므로, 상호 간의 간섭을 방지하기 위해 제1 회전 홀더(120)는 측부(131)와 일정 거리 이격 배치될 수 있다. 따라서 두 개의 측부(131) 사이의 거리는 제1 회전 홀더(120)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
두 개의 측부(131)에는 제2 회전 홀더(130)의 회전축인 제2 회전축(P2)이 배치될 수 있다.
제2 회전축(P2)은 2개의 측부(131)와 모듈 케이스(410)를 관통하는 축으로 형성될 수 있다. 제2 회전축(P2)은 측부(131)와 직교하는 방향으로 형성될 수 있으며, 제1 회전축(P1)과 유사하게 측부(131)에 결합되는 제2 슬리브(138)와, 일단이 제2 슬리브(138)에 결합되고 타단이 모듈 케이스(410)에 결합되는 제2 샤프트(139)를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제2 샤프트(139)와 대면하는 제2 슬리브(138)의 단부에는 삽입 홈(138a)이 구비될 수 있으며, 제2 샤프트(139)는 단부가 제2 슬리브(138)의 삽입 홈(138a)에 삽입되며 제2 슬리브(138)와 결합될 수 있다.
이를 위해 제2 회전축(P2)을 따라, 측부(131)에는 제2 슬리브(138)가 체결되는 체결 구멍(132)이 구비될 수 있으며, 모듈 케이스(410)에는 제2 샤프트(139)가 체결되는 체결 구멍(412)이 형성될 수 있다. 2개의 제2 샤프트(139)는 일단이 제2 슬리브(138)의 삽입 홈(138a)에 삽입되도록 모듈 케이스(410)의 체결 구멍(412)에 각각 고정 결합될 수 있다.
2개의 제2 슬리브(138) 사이에는 제1 회전 홀더(120)가 배치되므로, 제2 슬리브(138)는 양 단부 중 모듈 케이스(410)를 향하는 일단에만 삽입 홈(138a)이 형성될 수 있다.
제2 슬리브(138)와 제2 샤프트(139)의 접촉 구조는 전술한 제1 슬리브(126)와 제1 샤프트(137)의 접촉 구조와 동일하게 구성될 수 있다. 따라서 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
제2 회전 홀더(130)는 연결부(133)에서 제1 회전 홀더(120) 측으로 돌출 배치되는 홀더 지지부(134)를 포함할 수 있다. 홀더 지지부(134)에는 제1 회전 홀더(120)와 결합되는 제1 샤프트(137)가 체결될 수 있다. 따라서 제1 회전 홀더(120)가 회전 가능한 공간을 제공하기 위해 홀더 지지부(134)는 연결부(133)에서 일정 거리 돌출될 수 있다.
홀더 지지부(134)는 2개가 일정 거리 이격 배치되며, 2개의 홀더 지지부(134) 사이에는 축결합부(124)가 삽입 배치될 수 있다. 따라서 2개의 홀더 지지부(134)는 축결합부(124)의 두께에 대응하는 거리로 이격 배치될 수 있다.
각각의 홀더 지지부(134)에는 제1 샤프트(137)가 체결될 수 있다. 따라서 각각의 홀더 지지부(134)에는 제1 샤프트(137)가 체결되는 체결 구멍(135)이 제1 회전축(P1)을 따라 배치될 수 있다.
구동부(160)는 제2 회전 홀더(130)가 제1 축을 기준으로 회전하고 제1 회전 홀더(120)가 제2 축을 기준으로 회전하도록 구동력을 제공할 수 있다.
구동부(160)는 복수의 마그네트부(141, 151) 및 복수의 마그네트부(141, 151)와 일정 거리 이격되어 마주보도록 배치되는 복수의 코일부(142, 152)을 포함할 수 있다.
코일부(142, 152)에 전원을 인가하면, 마그네트부(141, 151)와 코일부(142, 152) 사이의 전자기적 영향력에 의하여 마그네트부(141, 151)가 장착된 제1 회전 홀더(120)나 제2 회전 홀더(130)는 제1 축(X축) 또는 제2 축(Y축)을 기준으로 회전될 수 있다.
구체적으로 본 실시예의 구동부(160)는 제1 회전 홀더(120)를 회전시키는 제1 구동부(140)와, 제2 회전 홀더(130)를 회전시키는 제2 구동부(150)를 포함할 수 있다.
제1 구동부(140)는 제1 회전 홀더(120)에 장착되는 제1 마그네트부(141), 그리고 제1 마그네트부(141)와 대면하는 위치에서 제1 마그네트부(141)에 일정거리 이격 배치되는 제1 코일부(142)를 포함할 수 있다.
제1 마그네트부(141)는 하나 또는 다수의 마그넷트(magnet)를 구비할 수 있으며, 축결합부(124)의 하부면에 결합될 수 있다. 이를 위해 본 실시예의 축결합부(124)는 하부면에 제1 마그네트부(141)가 삽입 배치되는 홈을 구비할 수 있다.
제1 코일부(142)는 하나 또는 다수의 코일(coil)을 구비할 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 마그네트부(141)와 대면하는 위치에서 회로 기판(430)에 실장될 수 있다. 이를 위해 모듈 케이스(410)는 축결합부(124)의 하부와 대면하는 영역에 제1 개구(414a)가 형성될 수 있으며, 회로 기판(430)은 적어도 일부가 제1 개구(414a)를 덮는 형태로 배치될 수 있다. 또한 제1 코일부(142)는 적어도 일부가 모듈 케이스(410)의 제1 개구(414a) 내에 배치될 수 있다.
제1 마그네트부(141)와 축결합부(124) 사이에는 효율적인 자로를 형성하기 위해 요크(143)가 배치될 수 있다. 요크(143)는 금속 재질로 형성되어 자기장의 흐름을 유도함으로써 자기장의 강도를 향상시킬 수 있다.
제2 구동부(150)는 제2 회전 홀더(130)의 측부(131) 외부면에 장착되는 제2 마그네트부(151), 그리고 제2 마그네트부(151)와 대면하는 위치에서 제2 마그네트부(151)에 일정거리 이격 배치되는 제2 코일부(152)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 제2 구동부(150)는 2개의 측부(131) 중 어느 하나에만 장착될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 2개의 측부(131)에 모두 장착하는 것도 가능하다.
제2 마그네트부(151)는 하나 또는 다수의 마그넷트(magnet)를 구비할 수 있으며, 측부(131)의 외부면에 결합될 수 있다. 이를 위해 본 실시예의 측부(131)는 외부면에 제2 마그네트부(151)가 삽입 배치되는 홈이 구비될 수 있다.
제2 코일부(152)는 하나 또는 다수의 코일(coil)을 구비할 수 있으며, 제2 마그네트부(151)와 대면하는 위치에서 회로 기판(430)에 실장될 수 있다. 이를 위해 모듈 케이스(410)는 측부(131)와 대면하는 영역에 제2 개구(414b)가 형성될 수 있으며, 회로 기판(430)은 적어도 일부가 상기 제2 개구(414b)를 덮는 형태로 배치될 수 있다. 또한 제2 코일부(152)는 적어도 일부가 모듈 케이스(410)의 제2 개구(414b) 내에 배치될 수 있다.
제1 구동부(140)와 마찬가지로 제2 마그네트부(151)와 측부(131) 사이에도 효율적인 자로를 형성하기 위해 요크(153)가 배치될 수 있다.
이상에서 설명한 본 실시예의 카메라 모듈(400)은, 이미지 촬영 또는 동영상 촬영 시 사용자의 손떨림 등의 요인에 의해 이미지가 번지거나 동영상이 흔들리는 것을 보정하기 위해 광로변경모듈(100)을 회전시킬 수 있다.
예를 들어, 사용자의 손떨림 등에 의해 이미지 촬영 또는 동영상 촬영 시 흔들림이 발생할 때, 흔들림에 대응하는 상대변위를 제1 회전 홀더(120)와 제2 회전 홀더(130)에 부여함으로써 흔들림을 보상할 수 있다.
이처럼 OIS 기능을 구현하기 위하여 렌즈 모듈(200) 또는 이미지 센서(310)를 직접 이동시키지 않고, 상대적으로 무게가 가벼운 반사 부재(110)를 회전시켜 OIS 기능을 구현하므로, 카메라 모듈(400)의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한 본 실시예의 광로변경모듈(100)은, 반사 부재(110)가 장착되는 장착면(121)의 하부에 제1 회전축(P1)이 배치된다. 그리고 제1 회전축(P1)과 제2 회전축(P2)은 서로 교차하도록 배치된다. 따라서 반사 부재(110)의 회전 반경을 최소화할 수 있어 카메라 모듈(400)의 크기를 최소화할 수 있다.
더하여 회전축을 형성하는 샤프트와 슬리브가 점접촉하도록 구성되므로 회전축에 가해지는 마찰력을 최소화할 수 있다. 따라서 반사 부재(110)의 회전에 소요되는 전력을 최소화할 수 있다.
한편 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광로변경모듈의 단면도로, 도 9는 도 5의 I-I'에 대응하는 단면을 도시하고 있고, 도 10은 도 5의 II-II'에 따른 단면을 도시하고 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예의 광로변경모듈은 전술한 실시예와 유사하게 구성되나 제1 슬리브(도 3의 126)와 제2 슬리브(도 3의 138)가 생략된다는 점에서 차이를 갖는다.
제1 슬리브(126)가 생략됨에 따라 본 실시예의 축결합부(124)는 체결 구멍 대신 축결합부(124)의 상하 양면에 삽입 홈(124a)이 구비될 수 있다. 본 실시예의 삽입 홈(124a)은 제1 회전축(P1)을 형성되며, 형상이나 크기는 전술한 제1 슬리브(126)의 양단에 형성되는 삽입 홈(126a)과 동일하게 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
마찬가지로, 제2 슬리브(138)가 생략됨에 따라, 본 실시예의 측부(131)는 체결 구멍 대신 모듈 케이스(410)와 대면하는 외부면에 삽입 홈(131a)이 구비될 수 있다. 삽입 홈(131a)의 형상이나 크기는 전술한 제2 슬리브(138)의 삽입 홈(138a)과 동일하게 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 11 및 도 12은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광로변경모듈의 단면도로, 도 11은 도 5의 I-I'에 대응하는 단면을 도시하고 있고, 도 12는 도 5의 II-II'에 따른 단면을 도시하고 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 실시예의 광로변경모듈은, 제1, 제2 샤프트(137, 139)와 제1, 제2 슬리브(126, 138) 사이에 구형(球形) 부재(170)가 배치될 수 있다.
구형 부재(170)가 제1 샤프트(137)와 용이하게 결합될 수 있도록, 제1 슬리브(126)와 대면하는 제1 샤프트(137)의 단부는 뾰족한 형상이 아닌, 삽입 홈(137a)으로 형성될 수 있다. 따라서 구형 부재(170)는 적어도 일부가 제1 슬리브(126)의 삽입 홈(126a)에 삽입되고 다른 일부가 제1 샤프트(137)의 삽입 홈(137a)에 삽입될 수 있다.
본 실시예에서 구형 부재(170)는 제1 샤프트(137)나 제1 슬리브(126)와 선접촉될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 삽입 홈들의 형상을 변형시켜 제1 샤프트(137), 제1 슬리브(126)와 점접촉하도록 구성하는 것도 가능하다.
마찬가지로, 제2 샤프트(139)의 단부도 삽입 홈(139a)으로 형성될 수 있으며, 구형 부재(170)는 적어도 일부가 제2 슬리브(138)의 삽입 홈(138a)에 삽입되고 다른 일부가 제2 샤프트(139)의 삽입 홈(139a)에 삽입될 수 있다.
또한 본 실시예의 구형 부재(170)는 제1, 제2 샤프트(137, 139), 제1, 제2 슬리브(126, 138)와의 마찰력을 저감시키기 위해 표면에는 윤활제가 제공될 수 있다.
한편, 구형 부재(170)는 본 실시예에 한정되지 않으며 슬리브가 생략된 도 9의 실시예에 본 실시예의 구형 부재(170)를 적용하는 것도 가능하다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 부분 분해 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시된 광로변경모듈의 사시도이며, 도 15는 도 14에 도시된 광로변경모듈의 저면 사시도이다. 또한 도 16은 도 14에 도시된 광로변경모듈의 분해 사시도이고, 도 17은 도 14의 III-III'에 따른 단면도이며, 도 18은 도 14의 IV-IV'에 따른 단면도이다.
도 13 내지 도 18을 참조하면, 본 실시예의 광로변경모듈(100)은 제1 구동부(140)가 축결합부(124)의 하부가 아닌, 제2 구동부(150)의 하부에서, 제2 구동부(150)와 나란하게 배치될 수 있다.
본 실시예의 제1 구동부(140)는 장착면(121)의 하부가 아닌, 양 측면에 배치될 수 있다. 이를 위해 제1 회전 홀더(120)는 장착면(121)의 양측에 제1 안착부(145)를 구비할 수 있다.
제1 안착부(145)는 편평한 판 형태로 형성될 수 있으며, 장착면(121)과 직교하는 형태로 배치될 수 있다. 제1 안착부(145)에는 제1 구동부(140)의 제1 마그네트부(141)가 안착될 수 있다. 따라서 제1 안착부(145)의 형상은 판 형태로 한정되지 않으며 제1 마그네트부(141)가 안착될 수만 있다면 다양한 형태로 변형될 수 있다.
제1 구동부(140)가 제2 구동부(150)의 하부에 배치됨에 따라, 제2 회전 홀더(130)의 측부(131)는 제1 안착부(145)가 배치되는 영역이 제거된 형태로 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 회전축(P2)을 기준으로, 제2 회전축(P2)의 상부에는 제1 구동부(140)가 배치되고, 하부에는 제1 구동부(140)가 배치될 수 있다. 또한 제1 회전 홀더(120)가 제2 회전 홀더(130)와 간섭 없이 회전될 수 있도록, 제1 안착부(145)와 제2 회전 홀더(130)는 일정 거리 이격될 수 있다.
제2 구동부(150)는 제2 마그네트부(151)가 안착되는 제2 안착부(155)를 구비할 수 있다. 제2 안착부(155)는 제1 안착부(145)와 유사한 형상으로 형성될 수 있으며, 제2 회전축(P2)을 사이에 두고 제1 안착부(145)와 나란하게 배치될 수 있다.
이에 따라 제1 코일부(142)와 제2 코일부(152)도 회로 기판(430)에 나란하게 배치될 수 있다. 또한 모듈 케이스(410)에는 제1 코일부(142)와 제2 코일부(152)가 삽입되는 개구(414c)가 구비될 수 있으며, 회로 기판(430)은 적어도 일부가 개구(414c)를 덮도록 배치될 수 있다.
더하여, 전술한 실시예와 유사하게, 제1, 제2 마그네트부(141, 151)와 제1, 제2 안착부(145, 155) 사이에는 요크(143, 153)가 각각 개재될 수 있다.
이상에서 설명한 본 실시예의 광로변경모듈은, 2개의 제1 구동부(140)가 제1 회전 홀더(120)의 양 측면에 각각 배치될 수 있다.
제1 회전 홀더(120)의 경우, 제1 축(Y축)을 기준으로 회전되어야 하므로, 2개의 제1 구동부(140)가 동시에 동일한 방향(Z축 방향)으로 구동되면, 제1 회전 홀더(120)는 회전되기 어렵다.
따라서 제1 구동부(140)는 2개 중 어느 하나만 선택적으로 구동되거나, 2개의 제1 구동부(140)가 서로 반대 방향(Z축 방향, -Z축 방향)으로 구동되도록 구성될 수 있다. 더하여, 제1 구동부(140)에서 제공되는 토크(torque)가 충분한 경우, 제1 구동부(140)는 하나만 구비될 수 있다.
제2 구동부(150)는 전술한 실시예와 유사하게, 2개가 동일한 방향으로 구동되며 제2 회전 홀더(130)를 Y축 기준으로 회전시킬 수 있다. 예컨대, 제2 구동부(150)는 제2 회전 홀더(130)가 Z축 방향으로 이동하도록 구동될 수 있으며, 이에 제2 회전 홀더(130)는 제2 회전축(P2)을 중심으로 회전될 수 있다.
본 실시예에서는 제2 구동부(150)가 제2 회전 홀더(130)의 양측에 모두 구비되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 구동부에서 제공되는 토크(torque)가 충분하다면, 제2 회전 홀더(130)의 어느 한 측에만 제2 구동부(150)가 구비되도록 구성하는 것도 가능하다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 부분 분해 사시도이고, 도 20은 도 19에 도시된 광로변경모듈의 사시도이며, 도 21은 도 20에 도시된 광로변경모듈의 저면 사시도이다. 또한 도 22는 도 20에 도시된 광로변경모듈의 분해 사시도이고, 도 23은 도 20의 V-V'에 따른 단면도이며, 도 24는 도 20의 VI-VI'에 따른 단면도이다.
도 19 내지 도 24를 참조하면, 본 실시예의 광로변경모듈은 제1 구동부(240)와 제2 구동부(250)는 적어도 하나가 나선형 스프링 부재를 구비할 수 있다.
제1 구동부(240)는 제1 회전 홀더(120)의 축결합부(124) 하부면과 제2 회전 홀더(130)의 홀더 지지부(134) 사이에 배치될 수 있으며, 나선형 스프링 부재의 일단(240a)이 축결합부(124)의 하부면에 체결되고 타단(240b)이 제2 회전 홀더(130)의 홀더 지지부(134)에 체결될 수 있다.
또한 제2 구동부(250)는 제2 회전 홀더(130)의 측부(131)와 모듈 케이스(410) 사이에 배치될 수 있으며, 나선형 스프링 부재의 일단(250a)이 측부(131)의 외부면에 체결되고 타단(250b)이 모듈 케이스(410)의 내부면에 체결될 수 있다.
본 실시예의 나선형 스프링 부재는 형상기억합금(shape-memory　alloy)으로 형성될 수 있다. 이 경우, 나선형 스프링 부재에 전류를 인가하면 나선형 스프링 부재는 길이가 짧아지는 방향이나 길어지는 방향으로 변형될 수 있으며, 전류의 공급을 중단하면 원상태로 복원될 수 있다.
따라서 제1 구동부(240), 제2 구동부(250)는 이러한 형상기억합금의 성질을 이용하여 전류의 제어를 통해 제1 회전 홀더(120) 또는 제2 회전 홀더(130)를 회전시킬 수 있다.
이를 위해 제1 구동부(240)와 제2 구동부(250)의 양단은 회로 기판(430)에 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 제1 구동부(240)는 제1 슬리브(126)에 감기는 형태로 배치되며 일단(240a)은 제1 연결 와이어(242)를 통해 홀더 지지부(134) 외측에 배치되는 회로 기판(430)에 연결되고, 타단(240b)은 홀더 지지부(134)를 관통하여 회로 기판(430)에 연결될 수 있다. 이를 위해 본 실시예의 축결합부(124)는 제1 구동부(240)가 배치되는 홈을 구비할 수 있다.
또한 제1 연결 와이어(242)는 제1 회전 홀더(120)의 회전에 따라 신장될 수 있는 도선으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 연결 와이어(242)는 코일 형태로 성형되어 탄성적으로 신장될 수 있는 도선으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 연성인쇄회로기판의 형태로 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
제2 구동부(250)는 측부(131)와 모듈 케이스(410) 사이에 배치되는 제2 샤프트(139)에 감기는 형태로 배치되며 일단(260a)은 제2 연결 와이어(252)를 통해 모듈 케이스(410)의 외부면에 배치되는 회로 기판(430)에 연결되고, 타단(250b)은 모듈 케이스(410)를 관통하여 회로 기판(430)에 연결될 수 있다.
제2 구동부(250)에 연결되는 제2 연결 와이어(252)는 제1 연결 와이어(242)와 동일하게 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편 본 실시예에서는 제1 구동부(240)와 제2 구동부(250)가 각각 하나의 나선형 스프링 부재를 구비하는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다수의 나선형 스프링 부재를 구비하도록 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 광로변경모듈 및 이를 구비하는 카메라 모듈은 자동 초점 조정, 줌, 손떨림 보정 등의 기능을 구현하면서도 구조가 간단하고, 크기를 줄일 수 있다. 또한, 전력 소모를 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다. 또한 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수 있다.
100: 광로변경모듈
110: 반사 부재
120: 제1 회전 홀더
130: 제1 제2 회전 홀더
140: 제1 구동부
150: 제2 구동부
160: 구동부
170: 구형 부재
200: 렌즈 모듈
300: 이미지 센서 모듈
400: 카메라 모듈
1000: 휴대용 전자기기

Claims (19)

  1. 광의 경로를 변화시키는 반사 부재가 장착되는 제1 회전 홀더;
    상기 제1 회전 홀더를 지지하는 제2 회전 홀더; 및
    상기 제2 회전 홀더를 수용하는 모듈 케이스;
    를 포함하며,
    상기 제1 회전 홀더는 제1 회전축을 기준으로 회전되도록 상기 제2 회전 홀더에 결합되고,
    상기 제2 회전 홀더는 제2 회전축을 기준으로 회전되도록 상기 모듈 케이스에 결합되며,
    상기 제1 회전축은 상기 반사 부재를 관통하도록 배치되고,
    상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축은 서로 교차하도록 배치되고,
    상기 제1 회전축 상에서 상기 제1 회전 홀더와 상기 제2 회전 홀더는 점접촉하며 상호 결합되는 광로변경모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 회전 홀더는,
    상기 반사 부재가 장착되는 장착면과, 상기 장착면의 배면에 배치되어 상기 제2 회전 홀더에 회전 가능하도록 결합되는 축결합부를 포함하는 광로변경모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 축결합부에 삽입되며 양단에 삽입 홈이 형성된 제1 슬리브와,
    상기 제2 회전 홀더에 결합되고 단부가 상기 삽입 홈에 각각 삽입되는 2개의 제1 샤프트를 포함하는 광로변경모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 슬리브와 상기 제1 샤프트는 점접촉하며 상호 결합되는 광로변경모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    제2 회전 홀더는 상기 제1 회전 홀더의 양 측에 각각 배치되는 2개의 측부와 상기 2개의 측부를 연결하는 연결부를 포함하며,
    상기 제2 회전축은 상기 2개의 측부를 관통하도록 배치되는 광로변경모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측부에 삽입되며 일단에 삽입 홈이 형성된 제2 슬리브와,
    상기 모듈 케이스에 결합되고 단부가 상기 삽입 홈에 삽입되는 제2 샤프트를 포함하는 광로변경모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    제1 축을 기준으로 상기 제1 회전 홀더를 회전시키는 제1 구동부; 및
    제2 축을 기준으로 상기 제2 회전 홀더를 회전시키는 제2 구동부;
    를 더 포함하는 광로변경모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 구동부는,
    상기 축결합부의 하부면에 배치되는 제1 마그네트부; 및
    상기 제1 마그네트부와 대면하도록 배치되며 상기 제1 마그네트부와 일정거리 이격 배치되는 제1 코일부;
    를 포함하는 광로변경모듈.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2 구동부는,
    상기 측부의 외부면에 배치되는 제2 마그네트부; 및
    상기 제2 마그네트부와 대면하도록 배치되며 상기 제2 마그네트부와 일정거리 이격 배치되는 제2 코일부를 포함하는 광로변경모듈.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 구동부는 상기 측부의 외부면에 배치되고 상기 제2 회전축의 상부에 배치되며,
    상기 제1 구동부는 상기 제2 회전축의 하부에서 상기 제2 구동부와 나란하게 배치되는 광로변경모듈.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 구동부는 나선형 스프링 부재를 포함하며,
    상기 나선형 스프링 부재는 일단이 상기 축결합부에 체결되고, 타단이 상기 제2 회전 홀더에 체결되는 광로변경모듈.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 구동부는 나선형 스프링 부재를 포함하며,
    상기 나선형 스프링 부재는 일단이 상기 측부에 체결되고, 타단이 상기 모듈 케이스에 체결되는 광로변경모듈.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부 중 적어도 하나는 나선형 스프링 부재를 포함하며,
    상기 나선형 스프링 부재는 형상기억합금으로 형성되는 광로변경모듈.
  15. 제3항에 있어서,
    상기 축결합부에 삽입되며 양단에 삽입 홈이 형성된 제1 슬리브;
    상기 제2 회전 홀더에 결합되고 단부에 삽입 홈이 형성된 제1 샤프트; 및
    상기 제1 슬리브의 삽입 홈과 상기 제1 샤프트의 삽입 홈에 삽입되어 상기 제1 슬리브와 상기 제1 샤프트를 연결하는 구형 부재를 더 포함하는 광로변경모듈.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 측부에 체결되며 양단에 삽입 홈이 형성된 제2 슬리브;
    상기 모듈 케이스에 결합되고 단부에 삽입 홈이 형성된 제2 샤프트; 및
    상기 제2 슬리브의 삽입 홈과 상기 제2 샤프트의 삽입 홈에 삽입되어 상기 제2 슬리브와 상기 제2 샤프트를 연결하는 구형 부재를 더 포함하는 광로변경모듈.
  17. 제3항에 있어서,
    상기 축결합부는 상기 제1 회전축을 따라 삽입 홈이 형성되고,
    일단이 상기 삽입 홈에 삽입되고 타단이 상기 제2 회전 홀더에 체결되는 제1 샤프트를 더 포함하는 광로변경모듈.
  18. 광의 경로를 변화시키는 반사 부재가 장착되는 제1 회전 홀더; 및
    상기 제1 회전 홀더를 지지하는 제2 회전 홀더;를 포함하며,
    상기 제1 회전 홀더는,
    상기 반사 부재가 장착되는 장착면과 상기 장착면의 배면에 배치되어 상기 제2 회전 홀더에 회전 가능하도록 결합되는 축결합부를 포함하고,
    상기 제1 회전 홀더의 회전축은 상기 반사 부재와 상기 축결합부를 관통하도록 배치되며,
    상기 제1 회전 홀더의 회전축을 따라 상기 축결합부에는 삽입 홈이 형성되며,
    상기 제2 회전 홀더는 상기 삽입 홈에 삽입되어 상기 축결합부와 점접촉하는 샤프트를 포함하고,
    상기 샤프트와 상기 축결합부는 상기 제1 회전 홀더의 회전축 상에서 점접촉하는 광로변경모듈.
  19. 제1항에 기재된 광로변경모듈;
    상기 모듈 케이스에 수용되며 복수의 렌즈를 구비하는 렌즈 모듈; 및
    상기 복수의 렌즈를 통과한 광을 전기신호로 변환하는 이미지 센서 모듈;
    을 포함하는 카메라 모듈.
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