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KR20120041323A - 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈 - Google Patents

자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈 Download PDF

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KR20120041323A
KR20120041323A KR1020100102733A KR20100102733A KR20120041323A KR 20120041323 A KR20120041323 A KR 20120041323A KR 1020100102733 A KR1020100102733 A KR 1020100102733A KR 20100102733 A KR20100102733 A KR 20100102733A KR 20120041323 A KR20120041323 A KR 20120041323A
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South Korea
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lens
coil
fixed
magnet
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임장호
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주식회사 엠씨넥스
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Abstract

자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈에 관한 것이다. 카메라 모듈은 렌즈부와, 자석부와, 코일부, 및 베이스를 포함한다. 렌즈부는 적어도 하나의 렌즈를 구비한다. 자석부는 렌즈부에 고정되며, 자기장을 발생시킨다. 코일부는 자석부의 자기장이 미치는 영역에 배치된다. 베이스는 코일부를 지지한다. 이에 따라, 코일부의 배선 단자들이 깔끔하게 배선 처리될 수 있고, 코일부에 대한 진동 영향이 배제될 수 있다.

Description

자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈{Camera module with function of autofocus}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단말기 등에 탑재되며 피사체를 향해 자동으로 초점이 맞춰지는 기능을 갖는 카메라 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 디지털 카메라, 휴대폰 등과 같은 소형 단말기에 탑재되는 카메라 모듈은, CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등과 같은 이미지 센서를 채용하여, 광 신호를 전기 신호로 바꾸는 방식으로 화상을 구현한다.
이와 같은 카메라 모듈은 피사체에 초점이 자동으로 맞춰지는 자동 초점 기능을 갖는다. 이를 위해, 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈은 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치를 가변시킬 수 있는 자동 초점 조절장치를 구비한다.
종래의 자동 초점 조절장치는 모터의 회전운동을 기어와 같은 변환기구를 이용해 렌즈를 광축 방향으로 직선 이동시킨다. 하지만, 이와 같은 자동 초점 조절장치는 기어를 이용함에 따라 초점을 미세 조절하는데 한계가 있으며, 모터 및 기어가 차지하는 공간으로 인해 단말기를 소형화하는데 제약이 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, VCM(Voice Coil Motor) 방식의 자동 초점 조절장치가 제안되었다. VCM 방식의 자동 초점 조절장치는 자기장을 발생시키는 영구자석을 전류가 공급되는 코일에 대향되도록 배치하여, 자기장과 전류에 수직으로 발생하는 로렌츠 힘에 의해 렌즈의 위치를 가변시키는 방식이다. 여기서, 코일은 인쇄회로기판과 접속되어 전류를 공급받게 된다.
한편, VCM 방식의 자동 초점 조절장치는 영구자석의 위치를 고정시킨 상태에서 코일을 렌즈와 함께 가동시키도록 구성되기도 한다. 이 경우, 코일이 인쇄회로기판에 대해 이동하게 되므로, 코일로부터 인출되는 배선 단자들은 코일이 원활히 이동할 수 있는 길이를 갖도록 카메라 모듈 내에 확보되어야 한다. 이로 인해, 코일이 이동할 때 카메라 모듈 내에 위치한 배선 단자들이 요동을 치는 문제가 있다. 따라서, 배선 단자들은 깔끔하게 배선 처리될 필요가 있다. 또한, 코일은 영구자석에 비해 진동에 취약한 편이므로, 코일에 대한 진동 영향을 배제시킬 필요가 있다.
본 발명의 과제는 코일부의 배선 단자들을 깔끔하게 배선 처리할 수 있고, 코일부에 대한 진동 영향을 배제시킬 수 있는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈을 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈은, 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 렌즈부; 상기 렌즈부에 고정되며, 자기장을 발생시키는 자석부; 상기 자석부의 자기장이 미치는 영역에 배치되는 코일부; 및 상기 코일부를 지지하는 베이스를 포함한다.
본 발명에 따르면, 코일부가 위치 고정된 상태에서 자석부가 렌즈부와 함께 가동되는 구조로 이루어지므로, 코일부에 대한 진동 영향이 배제될 수 있다. 또한, 코일부는 베이스에 지지된 상태로 위치 고정되므로, 카메라 모듈 내에서 코일부의 배선 단자들이 깔끔하게 배선 처리될 수 있다. 아울러, 렌즈의 초점이 맞춰지는 과정에서 배선 단자들이 요동치는 문제도 없게 된다.
본 발명에 따르면, 렌즈의 초점 조절시 코일부의 배선 단자들이 어디에 위치하던지, 배선 단자들에 연결된 제1단자 및 제2단자가 인쇄회로기판의 접속 단자에 항시 접촉될 수 있다. 따라서, 코일부의 배선 단자들은 인쇄회로기판의 접속 단자와 접속이 용이할 수 있고, 조립 공정도 단순화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 대한 단면도.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 도시한 단면도.
도 3은 도 1의 카메라 모듈 중 일부를 분해하여 도시한 분해 사시도.
도 4는 도 1의 카메라 모듈이 일부 분해된 상태를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 카메라 모듈에 있어서, 단자 연장부가 하우징 둘레에 감긴 상태를 도시한 사시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 대한 단면도이다. 도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 도시한 단면도이다. 도 3은 도 1의 카메라 모듈에 대한 분해 사시도이다. 도 4는 도 1의 카메라 모듈이 일부 분해된 상태를 도시한 사시도이다. 그리고, 도 5는 도 4의 카메라 모듈에 있어서, 단자 연장부가 하우징 둘레에 감긴 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 카메라 모듈(100)은 렌즈부(110)와, 자석부(120)와, 코일부(130), 및 베이스(140)를 포함한다.
렌즈부(110)는 적어도 하나의 렌즈(111)를 구비한다. 렌즈(111)는 피사체의 광학적 상을 맺게 한다. 렌즈부(110)는 렌즈(111)를 수용하는 배럴(112)을 구비한다. 배럴(112)의 상부는 렌즈(111)로 빛이 들어오도록 개구된다. 배럴(112)의 하부는 렌즈(111)를 통과한 빛이 렌즈(111)의 하측에 설치되는 이미지 센서(161) 측으로 전달될 수 있도록 개구된다.
자석부(120)는 자기장을 발생시키는 것으로, 렌즈부(110)에 고정된다. 코일부(130)는 자석부(120)의 자기장이 미치는 영역에 배치된다. 코일부(130)는 코일(131)과 코일(131)로부터 인출된 배선 단자들(132)(133)을 구비한다. 배선 단자들(132)(133)은 인쇄회로기판(160)으로부터 전류를 공급받는다.
코일부(130)는 인쇄회로기판(160)으로부터 전류가 공급되면 로렌츠 힘에 의해 자석부(120)가 광축 방향으로 직선 이동된다. 이에 따라, 자석부(120)에 고정된 렌즈부(110)가 광축 방향으로 직선 이동된다. 따라서, 렌즈(111)의 위치가 이미지 센서(161)에 대해 가변되어, 초점이 자동으로 맞춰질 수 있다. 베이스(140)는 코일부(130)를 지지한다. 이에 따라, 코일부(130)는 베이스(140)에 의해 지지된 상태로 위치가 고정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 코일부(130)가 위치 고정된 상태에서 자석부(120)가 렌즈부(110)와 함께 가동되는 구조로 이루어진다. 즉, 렌즈(111)의 초점이 맞춰지는 과정에서 자석부(120)가 가동되고 코일부(130)는 움직이지 않기 때문에, 코일부(130)에 대한 진동 영향이 배제될 수 있다. 또한, 코일부(130)는 베이스(140)에 지지된 상태로 위치 고정되므로, 카메라 모듈(100) 내에서 코일부(130)의 배선 단자들(132)(133)은 후술할 단자 연장부(180)에 접속 가능한 길이로 최소화될 수 있다. 따라서, 카메라 모듈(100) 내에서 배선 단자들(132)(133)이 깔끔하게 배선 처리될 수 있다. 아울러, 렌즈(111)의 초점이 맞춰지는 과정에서 배선 단자들(132)(133)이 요동치는 문제도 없게 된다.
한편, 자석부(120)는 영구자석(121)을 포함한다. 영구자석(121)은 렌즈부(110), 즉 배럴(112)의 둘레를 감싸면서 배럴(112)의 외면에 고정된다. 배럴(112)의 횡단면이 원형인 경우, 영구자석(121)은 원형 링 형상으로 이루어질 수 있다. 영구자석(121)의 내경은 배럴(112)의 외경과 동일하게 이루어질 수 있다. 이에 따라, 영구자석(121)의 중공에 배럴(112)이 끼워진 상태에서 영구자석(121)의 내주면이 배럴(112)의 외주면에 밀착될 수 있다. 영구자석(121)은 배럴(112)을 끼운 상태에서 접착제 등에 의해 배럴(112)에 고정될 수 있다.
자석부(120)는 영구자석(121)의 양 자극 중 한쪽 자극에 고정되고 코일부(130)의 내측에 배치되는 내측 요크(122)와, 영구 자석(121)의 양 자극 중 다른 쪽 자극에 고정되고 코일부(130)의 외측에 배치되는 외측 요크(123)를 더 포함할 수 있다. 내측 요크(122)와 외측 요크(123)는 접착제 등에 의해 영구자석(121)에 각각 고정될 수 있다.
영구자석(121)은 상단과 하단이 서로 다른 자극을 갖도록 배치될 수 있다. 이 경우, 내측 요크(122)는 영구자석(121)의 하단에 고정되어 영구자석(121)의 하단과 동일한 극을 가질 수 있다. 내측 요크(122)는 영구자석(121)의 하단에 고정되는 수평부(122a)와, 렌즈부(110), 즉 배럴(112)의 외면에 밀착되면서 수평부(122a)로부터 아래로 연장되는 수직부(122b)를 포함할 수 있다. 여기서, 수직부(122b)의 내경이 배럴(112)의 외경과 동일하게 이루어져, 수직부(122b)의 내주면에 배럴(112)의 외주면에 밀착될 수 있다. 수직부(122b)는 접착제 등에 의해 배럴(112)에 고정될 수 있다.
외측 요크(123)는 영구자석(121)의 상단에 고정되는 수평부(123a)와, 코일부(130)를 사이에 두고 렌즈부(110)와 대향하면서 수평부(123a)로부터 아래로 연장되는 수직부(123b)를 포함한다. 내측 요크(122)의 수직부(122b)와 외측 요크(123)의 수직부(123b)는 코일부(130)를 사이에 두고 서로 대향되게 배치되며 서로 평행을 이룬다. 따라서, 내측 요크(122)와 외측 요크(123)는 자력선의 흐름이 수평으로 형성되어 코일부(130)를 통과하도록 자력선의 흐름을 유도하게 된다.
한편, 베이스(140)는 홀더(150)와 나사 결합될 수 있다. 이를 위해, 베이스(140)는 링 형상으로 이루어지고, 둘레 면에 수나사(141)가 형성될 수 있다. 홀더(150)는 베이스(140)의 수나사(141)와 나사 결합하도록 암나사(151)가 형성될 수 있다. 베이스(140)는 홀더(150)에 나사 결합한 상태에서 정,역 회전함에 따라 렌즈부(110)를 승강시킬 수 있다. 이 과정에서, 렌즈(111)의 영점 조정 등을 위한 미세 초점 조절이 가능하게 된다.
홀더(150)는 인쇄회로기판(160) 상에 접착제 등에 의해 고정된다. 인쇄회로기판(160) 상에는 이미지 센서(161)가 설치되며, 홀더(140)는 이미지 센서(161)의 상면이 노출되게 중앙에 관통공이 형성된다. 인쇄회로기판(160)은 렌즈(111)의 초점 조절을 위한 제어 전류를 코일부(130)로 공급한다. 이미지 센서(161)는 렌즈(111)의 의해 맺힌 광학적 상을 전기적 신호로 변환한다. 이미지 센서(161)는 CCD, CMOS 등으로 구성될 수 있다. 인쇄회로기판(160)은 후술할 단자 연장부(180)의 제1 단자(181) 및 제2 단자(182)와 접촉되는 접속단자(162)를 구비한다.
자석부(120), 즉 외측 요크(123)의 상단은 헤드(171)에 의해 일부 덮일 수 있고, 외측 요크(123)의 둘레는 하우징(172)에 의해 감싸질 수 있다. 하우징(172)은 헤드(171)와 베이스(140) 사이에서 상단과 하단이 헤드(171)와 베이스(140)에 각각 고정된다. 하우징(172)은 카메라 모듈(100)의 외각을 감싸서 보호하거나, 카메라 모듈(100) 내로 이물질 침투 등을 방지한다.
헤드(171)와 렌즈부(110) 사이와 상측 스프링(173)이 설치되고, 베이스(140)와 렌즈부(110) 사이에 하측 스프링(174)이 설치될 수 있다. 스프링들(173)(174)은 렌즈부(110)를 헤드(171)와 베이스(140)에 대해 탄성 지지한다. 즉, 렌즈부(110)에 힘이 가해져 렌즈부(110)가 광축 방향으로 이동하면, 스프링들(173)(174)은 탄성 변형된다. 렌즈부(110)에 가해진 힘이 제거되면, 스프링들(173)(174)에 복원력이 발생하여 복원력에 의해 렌즈부(110)를 원위치로 복귀시킨다. 스프링들(173)(174)은 판 스프링의 형태로 구성될 수 있다.
한편, 카메라 모듈(100)은 단자 연장부(180)를 더 포함할 수 있다. 단자 연장부(180)에는 제1단자(181) 및 제2단자(182)가 형성된다. 제1단자(181) 및 제2단자(182)는 코일부(130)의 배선 단자들(132)(133)에 각각 연결되어 배선 단자들(132)(133)로부터 외부로 연장되도록 단자 연장부(180)에 형성된다.
단자 연장부(180)는 베이스(140)가 홀더(150)에 대해 회전할 때 제1단자(181) 및 제2단자(182)를 인쇄회로기판(160)의 접속 단자(162)에 항시 접촉되도록 한다. 접속 단자(162)는 제1단자(181) 및 제2단자(182)와 마주하는 면에 제1단자(181) 및 제2단자(182)와 각각 접속되는 접점들(162a)(162b)이 형성된다.
즉, 베이스(140)가 홀더(150)에 대해 정,역 회전하는 과정을 통해 미세 초점 조절되고, 이 상태에서 배선 단자들(132)(133)에 연결된 제1단자(181) 및 제2단자(182)가 인쇄회로기판(160)의 접속 단자(162)에 연결되어 고정된다. 즉, 베이스(140)가 홀더(150)에 대해 정,역 회전하는 과정 중에 코일부(130)의 배선 단자들(132)(133)이 어디에 위치하던지, 배선 단자들(132)(133)에 연결된 제1단자(181) 및 제2단자(182)가 인쇄회로기판(160)의 접속 단자(162)에 항시 접촉된다. 따라서, 렌즈(111)의 초점이 맞춰졌을 때 제1단자(181) 및 제2단자(182)가 인쇄회로기판(160)의 접속 단자(162)에 연결되어 고정되기 때문에, 조립공정이 단순화된다.
단자 연장부(180)는 연결부(183)와 권취부(184)를 구비할 수 있다. 제1단자(181) 및 제2단자(182)는 연결부(183)와 권취부(184)에 걸쳐 동일 면에 형성된다. 연결부(183)는 베이스(140) 상에 배치된다. 연결부(183)의 제1단자(181) 및 제2단자(182)는 코일부(130)의 배선 단자들(132)(133)과 전기적으로 연결된다.
권취부(184)는 하우징(172)의 외부로 인출되도록 연결부(183)로부터 연장되어 하우징(172)의 둘레를 감싼다. 예를 들어, 권취부(184)는 동일 평면 상으로 연결부(183)로부터 90도 굽어져 연장되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 상방으로 90도 꺾인 후 하우징(172)의 둘레를 감쌀 수 있다. 여기서, 권취부(184)는 제1단자(181)와 제2단자(182)가 외부로 노출되도록 하우징(172)의 둘레를 감싼다. 이 경우, 연결부(183)의 제1단자(181)와 제2단자(182)는 연결부(183)의 하면에 위치하므로, 연결부(183)의 상면에 코일부(130)의 배선 단자들(132)(133)과 접속을 위한 접점들이 형성된다. 접점들은 연결부(183)에 형성된 비어 홀들을 통해 제1단자(181) 및 제2단자(182)와 각각 연결된다.
권취부(184)는 제1단자(181) 및 제2단자(182)가 형성된 반대 면에 하우징(172)에 고정되도록 하는 점착부를 구비할 수 있다. 점착부는 양면접착테이프 형태로 구성될 수 있으며, 점착성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 점착부에 의해 권취부(184)의 한쪽 면이 하우징(172)의 외주면에 점착되도록 권취부(184)를 하우징(172)의 외주면을 두르게 되면, 권취부(184)가 하우징(172)에 고정된다. 따라서, 카메라 모듈(100)의 조립 공정이 간소화되고 결국 생산성의 효과를 기대할 수 있다.
이와 같이, 권취부(184)의 제1단자(181) 및 제2단자(182)가 하우징(172)의 외주면을 따라 배치된 상태에서, 인쇄회로기판(160)의 접속 단자(162)는 권취부(184)의 외면에 대응되게 연장되어 제1단자(181) 및 제2단자(182)와 접촉될 수 있다. 이러한 경우, 홀더(150)에 대한 베이스(140)의 회전 위치에 따라, 코일부(130)에 대해 인쇄회로기판(160)의 접속 단자(162)의 위치가 변동되더라도, 접속 단자(162)는 제1단자(181)와 제2단자(182)와 항시 접촉될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110..렌즈부 120..자석부
121..영구자석 122..내측 요크
123..외측 요크 130..코일부
140..베이스 150..홀더
160..인쇄회로기판 162..접속 단자
180..단자 연장부

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 렌즈부;
    상기 렌즈부에 고정되며, 자기장을 발생시키는 자석부;
    상기 자석부의 자기장이 미치는 영역에 배치되는 코일부; 및
    상기 코일부를 지지하는 베이스를 포함하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자석부는,
    상기 렌즈부의 둘레를 감싸면서 상기 렌즈부의 외면에 고정되는 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자석부는,
    상기 영구자석의 양 자극 중 한쪽 자극에 고정되고 상기 코일부의 내측에 배치되는 내측 요크와, 상기 영구 자석의 양 자극 중 다른 쪽 자극에 고정되고 상기 코일부의 외측에 배치되는 외측 요크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내측 요크는,
    상기 영구자석의 하단에 고정되는 수평부와 상기 렌즈부의 외면에 밀착되면서 상기 수평부로부터 아래로 연장되는 수직부를 포함하며;
    상기 외측 요크는,
    상기 영구자석의 상단에 고정되는 수평부와, 상기 코일부를 사이에 두고 상기 렌즈부와 대향하면서 상기 수평부로부터 아래로 연장되는 수직부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자석부의 상단을 일부 덮는 헤드와,
    상기 자석부의 둘레를 감싸고 상단 및 하단이 상기 헤드와 상기 베이스에 고정되는 하우징, 및
    상기 렌즈부의 미세 초점 조절을 위해 상기 베이스와 나사 결합되는 홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코일부의 배선 단자들에 각각 연결되어 상기 배선 단자들로부터 외부로 연장되는 제1단자 및 제2단자가 형성된 단자 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 홀더에 고정되며, 상기 제1단자 및 상기 제2단자와 전기적으로 연결되도록 연장되는 접속 단자를 구비한 인쇄회로기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단자 연장부는,
    상기 베이스 상에 배치되어 상기 코일부의 배선 단자들과 전기적으로 연결되는 연결부와,
    상기 연결부로부터 상기 하우징의 외부로 인출되도록 연장되어 상기 하우징의 둘레를 감싸는 권취부를 포함하며,
    상기 제1단자 및 상기 제2단자는 상기 연결부와 권취부에 걸쳐 형성되며 상기 권취부가 상기 하우징의 둘레를 감쌀 때 외부로 노출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 권취부는,
    상기 제1단자 및 상기 제2단자가 형성된 반대 면에 상기 하우징에 고정되도록 하는 점착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 렌즈부와 상기 헤드 사이와, 상기 렌즈부와 상기 베이스 사이에 스프링이 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
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