KR101078858B1

KR101078858B1 - 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈

Info

Publication number: KR101078858B1
Application number: KR1020100096667A
Authority: KR
Inventors: 임장호
Original assignee: 주식회사 엠씨넥스
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2011-11-02
Also published as: KR20110055380A; JP5284525B2; JP2012253820A; TW201122704A; TWI442156B

Abstract

자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈은 렌즈부와, 코일부와, 자석부와, 스프링과, 홀더, 및 단자 연장부를 포함한다. 렌즈부는 적어도 하나의 렌즈를 구비한다. 코일부는 렌즈부에 고정된다. 자석부는 코일부에 자기장이 발생되게 배치되고 베이스에 의해 지지된다. 스프링은 렌즈부와 베이스 사이에 배치된다. 홀더는 렌즈부의 미세 초점 조절을 위해 베이스와 나사 결합된다. 단자 연장부에는 코일부의 배선 단자들에 각각 연결되고, 배선 단자들로부터 외부로 연장된 제1단자 및 제2단자가 형성된다. 인쇄회로기판은 홀더에 고정되고, 제1단자 및 제2단자와 전기적으로 연결되도록 연장된 접속 단자를 갖는다.

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 자력을 발생시키는 영구자석을 전류가 공급되는 코일에 대해 대향되게 배치하여, 자기장과 전류에 수직으로 발생하는 로렌츠 힘에 의해 렌즈의 위치를 가변시키는 방식이다.

그런데, VCM 방식의 자동 초점 조절장치는 코일에 전류가 공급될 수 있도록 코일을 인쇄회로기판에 접속시킬 필요가 있다. 이를 위해, 코일의 배선 단자를 인쇄회로기판의 접속 단자에 납땜한다.

하지만, VCM 방식의 자동 초점 조절장치는 영점 조정 등으로 인해 렌즈를 인쇄회로기판에 대해 미세 초점 조절해야 하는 경우가 발생한다. 이에 따라, 렌즈를 구비한 렌즈부를 인쇄회로기판에 대해 회전시키는 경우, 렌즈부의 회전각에 따라 코일의 배선 단자가 인쇄회로기판의 접속 단자와 접촉되지 않는 상황이 발생할 수 있다. 이로 인해, 배선 단자와 접속 단자 간에 납땜이 이루어지지 않을 수 있다.

이를 해결하기 위해, 배선 단자를 길게 형성시키는 등의 방법이 사용되기도 한다. 그러나, 이 경우 배선 단자가 접속 단자와 납땜된 후 불필요하게 길게 남을 수 있어, 배선 단자의 처리가 문제된다.

본 발명은 미세 초점 조절 등의 이유로 렌즈부가 인쇄회로기판에 대해 회전되는 경우 코일부의 배선 단자들이 어디에 위치하던지 인쇄회로기판의 접속 단자와 접속이 용이할 수 있는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈은 적어도 하나의 렌즈를 구비하는 렌즈부; 렌즈부에 고정되는 코일부; 코일부에 자기장이 작용하도록 배치되고 베이스에 의해 지지되는 자석부; 렌즈부와 베이스 사이에 배치되는 스프링; 렌즈부의 미세 초점 조절을 위해 베이스와 나사 결합되는 홀더; 코일부의 배선 단자들에 각각 연결되고, 배선 단자들로부터 외부로 연장된 제1단자 및 제2단자가 형성된 단자 연장부; 및 홀더에 고정되고, 제1단자 및 제2단자와 전기적으로 연결되도록 연장된 접속 단자를 갖는 인쇄회로기판을 포함한다.

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 실시 예에 따른 카메라 모듈의 사시도.
도 2는 도 1의 카메라 모듈에 있어서, 단자 연장부가 자석부의 외주면으로부터 풀린 상태를 도시한 일부 분해 사시도.
도 3은 도 2의 카메라 모듈에 대한 분해 사시도.
도 4는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도.
도 5는 도 4의 A 영역을 확대하여 도시한 단면도.

이하 첨부된 도면에 따라서 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 사시도이다. 도 2는 도 1의 카메라 모듈에 있어서, 단자 연장부가 자석부의 외주면으로부터 풀린 상태를 도시한 일부 분해 사시도이다. 도 3은 도 2의 카메라 모듈에 대한 분해 사시도이다. 도 4는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도이다. 그리고, 도 5는 도 4의 A 영역을 확대하여 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(1)은 렌즈부(11)와, 코일부(12)와, 자석부(13)와, 스프링(14)과, 베이스(16), 단자 연장부(17), 및 인쇄회로기판(181)을 포함한다.

렌즈부(11)는 적어도 하나의 렌즈(112)를 구비한다. 렌즈(112)는 피사체의 광학적 상을 맺게 하는 기능을 한다. 렌즈부(11)는 렌즈(112)를 수용하는 배럴(111)을 구비한다. 배럴(111)의 상부는 렌즈(112)로 빛이 들어오도록 개구된다. 배럴(111)의 하부는 렌즈(112)를 통과한 빛이 렌즈(112)의 하측에 설치되는 이미지 센서(183) 측으로 전달될 수 있도록 개구된다.

코일부(12)는 렌즈부(11)의 둘레를 감싸며, 예를 들어 접착제를 통하여 렌즈부(11)에 고정된다. 코일부(12)는 자석부(13)로부터 발생된 자기장 내에 배치된다. 코일부(12)는 인쇄회로기판(181)으로부터 전류가 공급되면 로렌츠 힘에 의해 광축 방향으로 직선 이동된다. 이에 따라, 코일부(12)에 고정된 렌즈부(11)가 광축 방향으로 직선 이동된다. 따라서, 렌즈(112)의 위치가 이미지 센서(183)에 대해 가변되어, 초점이 자동으로 맞춰질 수 있다.

자석부(13)는 코일부(12)에 자기장이 작용하도록 배치된다. 자석부(13)는 베이스(16)에 의해 지지된다. 베이스(16)는 링 형상으로 이루어지고, 둘레 면에 수나사(161)가 형성된다.

스프링(14)은 렌즈부(11)와 베이스(16) 사이에 배치되어, 렌즈부(11)를 베이스(16)에 대해 탄성 지지할 수 있게 한다. 즉, 렌즈부(11)에 힘이 가해져 렌즈부(11)가 광축 방향으로 이동하면, 스프링(14)은 탄성 변형된다. 렌즈부(11)에 가해진 힘이 제거되면, 스프링(14)에 복원력이 발생하여 복원력에 의해 렌즈부(11)를 원위치로 복귀시킨다. 스프링(14)은 판 스프링의 형태로 구성될 수 있다.

렌즈부(11)의 상측에는 다른 하나의 상측 스프링(15)이 더 구비될 수 있다. 또한, 상측 스프링(15)의 상부에 헤드(19)가 구비될 수 있다. 상측 스프링(15)은 헤드(19)와 렌즈부(11) 사이에 개재되어, 렌즈부(11)를 헤드(19)에 대해 탄성 지지한다.

베이스(16)는 인쇄회로기판(181) 상에, 예를 들면 접착제를 통하여 고정된 홀더(18)와 나사 결합된다. 즉, 베이스(16)의 수나사(161)가 홀더(18)의 암나사와 나사 결합될 수 있다. 베이스(16)는 홀더(18)에 나사 결합한 상태에서 정,역 회전함에 따라 렌즈부(11)를 승강시킬 수 있다. 이 과정에서 렌즈(112)의 미세 초점 조절이 가능하게 된다. 인쇄회로기판(181) 상에는 이미지 센서(183)가 설치되며, 그에 따라 홀더(18)는 이미지 센서(183)의 상면이 노출되게 중앙에 관통공이 형성된다. 인쇄회로기판(181)은 렌즈(112)의 초점 조절을 위한 제어 전류를 코일부(12)로 공급한다. 이미지 센서(183)는 렌즈(112)의 의해 맺힌 광학적 상을 전기적 신호로 변환한다. 이미지 센서(183)는 CCD, CMOS 등으로 구성될 수 있다.

이와 같이, 베이스(16)는 렌즈부(11)와 함께 조립체를 구성하고, 홀더(18)에 나사 결합되어 렌즈부(11)의 미세 초점 조절이 가능하게 한다. 따라서, 렌즈부(11)는 미세 초점 조절 후 상태의 변화가 없으며 미세 초점 조절이 용이해질 수 있다. 또한, 미세 초점 조절 과정에서 스프링들(14)(15)에 힘이 가해지지 않기 때문에, 스프링들(14)(15)의 손상을 저감시킬 수 있다.

단자 연장부(17)에는 코일부(12)의 배선 단자들(7)(8)에 각각 연결되는 제1단자(171) 및 제2단자(172)가 형성된다. 단자 연장부(17)는 베이스(16)가 홀더(18)에 대해 회전할 때 제1단자(171) 및 제2단자(172)를 인쇄회로기판(181)의 접속 단자(182)에 항시 접촉되도록 한다. 접속 단자(182)는 제1단자(171) 및 제2단자(172)와 마주하는 면에 제1단자(171) 및 제2단자(172)와 각각 접속되는 접점들이 형성된다.

즉, 베이스(16)가 홀더(18)에 대해 정,역 회전하는 과정을 통해 미세 초점 조절되고, 이 상태에서 배선 단자들(7)(8)에 연결된 제1단자(171) 및 제2단자(172)가 인쇄회로기판(181)의 접속 단자(182)에 연결되어 고정된다. 즉, 홀더(18)에 대해 정,역 회전하는 과정 중에 코일부(12)의 배선 단자들(7)(8)이 어디에 위치하던지, 배선 단자들(7)(8)에 연결된 제1단자(171) 및 제2단자(172)가 인쇄회로기판(181)의 접속 단자(182)에 항시 접촉된다. 따라서, 렌즈(112)의 초점이 맞춰졌을 때 제1단자(171) 및 제2단자(172)가 인쇄회로기판(181)의 접속 단자(182)에 연결되어 고정되기 때문에, 조립공정이 단순화된다.

제1단자(171) 및 제2단자(172)는 단자 연장부(17)의 일면에 형성될 수 있다. 그리고, 단자 연장부(17)는 제1단자(171) 및 제2단자(172)가 외부로 노출되도록 자석부(13)의 외주면을 감싸는 구조로 이루어질 수 있다.

예컨대, 단자 연장부(17)는 원형 링 부재(173), 및 띠 부재(174)를 구비할 수 있다. 여기서, 제1단자(171) 및 제2단자(172)는 원형 링 부재(173)와 띠 부재(174)에 걸쳐 형성된다. 원형 링 부재(173)는 스프링(14)의 상부에 배치되며, 베이스(16)에 결합된다. 원형 링 부재(173)에는 제1단자(171) 및 제2단자(172)와 각각 연결된 접점들이 형성되며, 접점들은 코일부(12)의 배선 단자들(7)(8)과 각각 접속될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1단자(171)는 배선 단자(7)와 연결되도록 원형 링 부재(173)에 형성된 접점에서부터 원형 링 부재(172)의 한쪽 반원을 따라 띠 부재(174)까지 연장될 수 있다. 또한, 제2단자(172)는 배선 단자(8)와 연결되도록 원형 링 부재(173)에 형성된 접점에서부터 원형 링 부재(172)의 다른 반원을 따라 따 부재(173)까지 연장될 수 있다.

띠 부재(174)는 원형 링 부재(173)로부터 일체로 연장 형성되며, 베이스(16)의 외부로 인출된다. 띠 부재(174)는 플렉시블한 연성재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 띠 부재(174)는 자석부(13)의 외주면을 감싸도록 굽힘 가능하다. 띠 부재(174)는 제1단자(171) 및 제2단자(172)가 형성된 반대 면에 자석부(13)에 고정되도록 하는 점착부를 구비할 수 있다. 점착부는 양면접착테이프 형태로 구성될 수 있으며, 점착성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.

점착부에 의해 띠 부재(174)의 한쪽 면이 자석부(13)의 외주면에 점착되도록 띠 부재(174)를 자석부(13)의 외주면을 두르게 되면, 띠 부재(174)의 제1단자(171) 및 제2단자(172)가 외부로 노출되게 된다. 따라서, 카메라 모듈(1)의 조립 공정이 간소화되고 결국 생산성의 효과를 기대할 수 있다.

이와 같이, 띠 부재(174)의 제1단자(171) 및 제2단자(172)가 자석부(13)의 외주면 둘레를 따라 배치된 상태에서, 인쇄회로기판(181)의 접속 단자(182)는 띠 부재(174)의 외면에 대응되게 연장되어 제1단자(171) 및 제2단자(172)와 접촉될 수 있다. 이러한 경우, 홀더(18)에 대한 베이스(16)의 회전 위치에 따라, 자석부(13)에 대한 인쇄회로기판(181)의 접속 단자(182)의 위치가 변동되더라도, 접속 단자(182)는 제1단자(171)와 제2단자(172)와 항시 접촉될 수 있다. 그 결과, 베이스(16)가 홀더(18)에 대해 회전할 때, 코일부(12)의 배선 단자들(7)(8)이 어디에 위치하던지, 인쇄회로기판(181)의 접속 단자(182)와 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 자석부(13)는 영구자석(131)과, 내측 요크(132), 및 외측 요크(133)를 포함할 수 있다. 영구자석(131)은 렌즈부(11)의 둘레를 감싸는 링 형상으로 이루어진다. 내측 요크(132)는 영구자석(131)의 양 자극 중 한쪽 자극에 예를 들면 접착제를 통해 고정되고 코일부(12)의 내측에 배치된다. 외측 요크(133)는 영구자석(131)의 양 자극 중 다른 쪽 자극에, 예를 들면 접착제를 통해 고정되고 코일부(12)의 외측에 배치된다.

예컨대, 영구자석(131)은 상단과 하단이 서로 다른 자극을 갖도록 배치될 수 있다. 내측 요크(132)는 영구자석(131)의 하단에 고정되어 영구자석(131)의 하단과 동일한 극을 갖는다. 내측 요크(132)는 코일부(12)의 내측과 대향되게 굽어져 형성된다. 즉, 내측 요크(132)는 영구자석(131)을 지지하는 수평부(132a)와, 코일부(12)를 대향하면서 수평부(132a)로부터 아래로 연장되는 수직부(132b)로 이루어질 수 있다.

외측 요크(133)는 영구자석(131)의 외측을 감싸도록 굽어져 하부 방향으로 연장 형성되며, 하단이 베이스(16)에, 예를 들면, 접착제를 통해 고정될 수 있다. 즉, 외측 요크(133)는 내측 요크(132)와 함께 영구자석(131)을 지지하는 수평부(133a)와, 코일부(12)를 대향하면서 수평부(133a)로부터 아래로 연장되는 수직부(133b)로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 외측 요크(133)는 카메라 모듈(1)의 외각을 감싸서 이물질 침투 등을 방지할 수 있으므로, 카메라 모듈(1)의 외각을 감싸서 보호하는 하우징의 기능을 겸할 수 있다. 따라서, 카메라 모듈(1)의 전체 크기를 줄여 소형화하는데 유리할 수 있다.

내측 요크(132)의 하부로 연장된 수직부(132a)와 외측 요크(133)의 하부로 연장된 수직부(133a)는 코일부(12)를 사이에 두고 서로 대향되게 배치되며 서로 평행을 이룬다. 따라서, 내측 요크(132)와 외측 요크(133)는 자력선의 흐름이 수평으로 형성되어 코일부(12)를 통과하도록 자력선의 흐름을 유도하게 된다.

전술한 자석부(13)의 구조에서, 단자 연장부(17)의 띠 부재(174)가 외측 요크(133)의 외주면에 고정될 수 있다. 외측 요크(133)의 하단이 베이스(16)의 안쪽에 고정되는 경우, 외측 요크(133)의 외주면은 베이스(16)의 외주면보다 오목한 부위가 된다. 이 오목한 부위에 단자 연장부(17)가 고정됨으로써, 카메라 모듈(1)의 구조가 보다 콤팩트화될 수 있다.

외측 요크(133)의 상측에는 헤드(19)가 외측 요크(133)의 외주면 일부를 덮도록 조립되며, 외측 요크(133)의 하측에는 베이스(16)가 외측 요크(133)의 외주면 일부를 덮도록 조립될 수 있다. 여기서, 헤드(19)의 하단과 베이스(16)의 상단은 서로 이격되어 이격된 사이에 오목한 부위를 형성할 수 있다. 이 오목한 부위에 단자 연장부(17)가 안착되어 외측 요크(133)의 외주면에 고정될 수 있다. 따라서, 카메라 모듈(1)은 전체적인 구조가 매우 심플해지며, 이와 더불어 카메라 모듈(1)의 소형화의 이점을 갖게 된다.

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.

11..렌즈부 12..코일부
13..자석부 131..영구자석
132..내측 요크 133..외측 요크
14..스프링 16..베이스
17..단자 연장부 171..제1단자
172..제2단자 173..원형 링 부재
174..띠 부재 181..인쇄회로기판
182..접속 단자 19..헤드

Claims

적어도 하나의 렌즈를 구비하는 렌즈부;
상기 렌즈부에 고정되는 코일부;
상기 코일부에 자기장이 작용하도록 배치되고, 베이스에 의해 지지되는 자석부;
상기 렌즈부와 상기 베이스 사이에 배치되는 스프링;
상기 렌즈부의 미세 초점 조절을 위해 상기 베이스와 나사 결합되는 홀더;
상기 코일부의 배선 단자들에 각각 연결되고, 상기 배선 단자들로부터 외부로 연장된 제1단자 및 제2단자가 형성된 단자 연장부; 및
상기 홀더에 고정되고, 상기 제1단자 및 상기 제2단자와 전기적으로 연결되도록 연장된 접속 단자를 갖는 인쇄회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 단자 연장부는,
상기 자석부의 외주면을 감싸도록 형성되며 일면에 상기 제1단자 및 상기 제2단자가 외부로 노출되게 형성된 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
제2항에 있어서,
상기 단자 연장부는:
상기 스프링의 상부에 배치되고 상기 베이스에 결합되는 원형 링 부재와,
상기 원형 링 부재로부터 일체로 연장되어 외부로 인출되고 상기 자석부의 외주면을 감싸도록 굽힘 가능한 띠 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
제3항에 있어서,
상기 띠 부재는,
상기 제1단자 및 상기 제2단자가 형성된 반대 면에 상기 자석부에 고정되도록 하는 점착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 자석부는:
상기 렌즈부의 둘레를 감싸는 링 형상의 영구자석과,
상기 영구자석의 양 자극 중 한쪽 자극에 고정되고 상기 코일부의 내측에 배치된 내측 요크, 및
상기 영구자석의 양 자극 중 다른 쪽 자극에 고정되고 상기 코일부의 외측에 배치된 외측 요크를 포함하며;
상기 단자 연장부가 상기 외측 요크의 외주면에 고정되는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
제5항에 있어서,
상기 외측 요크의 상측에서 상기 외측 요크의 외주면을 일부 덮는 헤드를 더 포함하며,
상기 베이스는 상기 외측 요크의 하측에서 상기 외측 요크의 외주면을 일부 덮으며 상기 헤드와 이격되도록 형성되며, 상기 단자 연장부는 상기 헤드와 상기 베이스 사이의 오목 부위에 안착되는 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.
제5항에 있어서,
상기 외측 요크는,
상기 영구자석의 상단에 고정되고 상기 영구자석의 외측을 감싸면서 상기 코일부의 외측과 대향되게 굽어져 상기 베이스에 고정되며;
상기 내측 요크는,
상기 영구자석의 하단에 고정되고 상기 코일부의 내측과 대향되게 굽어진 것을 특징으로 하는 자동 초점 기능을 갖는 카메라 모듈.