KR20070118350A - Camera module with voice coil motor - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 카메라 하우징, 외주면으로 나선부를 구비하며, 피사체의 광이미지를 입사 받을 수 있도록 상기 카메라 하우징 내부에 삽입설치되는 렌즈부, 상기 렌즈부의 나선부에 대응하는 나선부를 내주면에 구비하여 나사 체결되는 경통, 상기 렌즈부에 입사되는 광이미지에 포함된 적외선을 차단하는 IR필터, 상기 IR필터를 통해 적외선 차단된 광이미지를 결상하여 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서 및 상기 경통의 외주면에 곡률반경을 갖도록 설치되는 코일과 상기 코일의 대향면 카메라 하우징에 설치되는 곡률반경을 갖는 자석을 포함하고, 상기 렌즈부를 광축 방향으로 이동시키는 보이스코일 모터를 포함한다. 본 발명은 곡률반경을 갖도록 설계된 코일과 자석을 적용한 보이스코일 모터를 채택함으로 불필요하게 사용되는 공간을 줄이고, 구동력을 발생시키는 전자기 영역을 증가시켜 렌즈의 사이즈 대비 구동력을 향상시키는 효과를 제공한다.The present invention provides a camera housing and a spiral portion as an outer circumferential surface, and includes a lens portion inserted into the camera housing so as to receive an optical image of a subject, and a screw portion corresponding to the spiral portion of the lens portion on an inner circumferential surface thereof and screwed therein. A barrel, an IR filter for blocking infrared rays included in the optical image incident on the lens unit, an image sensor for converting an infrared image blocked by the IR filter into an electrical signal, and a curvature radius on an outer circumferential surface of the barrel. And a magnet having a radius of curvature installed in the camera housing facing the coil and a coil installed to have the coil, and a voice coil motor for moving the lens part in the optical axis direction. The present invention provides an effect of improving the driving force relative to the size of the lens by reducing the unnecessary space, by increasing the electromagnetic area generating the driving force by adopting a voice coil motor applying a coil and a magnet designed to have a radius of curvature.

Description

Translated fromKorean

보이스코일 모터를 구비한 카메라 모듈 {Camera module with voice coil motor}Camera module with voice coil motor {Camera module with voice coil motor}

도 1은 종래 기술에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view showing an internal coupling structure of a camera module according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 평단면도이다.Figure 2 is a plan sectional view showing the inner coupling structure of the camera module according to the prior art.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 측단면도이다.Figure 3 is a side cross-sectional view showing the internal coupling structure of the camera module according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 평단면도이다.Figure 4 is a plan sectional view showing the inner coupling structure of the camera module according to an embodiment of the present invention.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명** Description of symbols on main parts of the drawings *

100 - 카메라 모듈110 - 카메라 하우징100-camera module 110-camera housing

120 - 렌즈부121 - 나선부120-Lens Section 121-Spiral Section

130 - 경통131 - 나선부130-Body Tube 131-Helix

140 - 보이스코일 모터141 - 코일140-Voice coil motor 141-coil

142 - 자석150 - 이미지 센서142-Magnets 150-Image Sensors

160 - IR 필터160-IR filter

본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라 모듈의 오토 포커스(AF:AUTO FOCUS)와 줌(ZOOM)기능을 위한 보이스코일 모터의 형상을 변경하여 구동력을 향상시킨 카메라 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a camera module, and more particularly, to a camera module having improved driving force by changing the shape of a voice coil motor for an auto focus (AF) and a zoom function of the camera module.

일반적으로 모바일용 카메라 모듈이 적용되는 모바일용 카메라 제품군은 복합화, 다기능화, 소형화됨에 따라 모바일용 카메라 모듈 또한 점점 더 소형화, 경량화되고 있으며 고해상도의 이미지 센서(CCD,CMOS)가 제품화되고 있는 추세에서 이에 대응하는 렌즈의 초소형화 및 고정밀화 경향으로 인해 카메라 모듈의 렌즈 어셈블리 또한 소형화되고 있다. 이러한 소형화되는 카메라 모듈의 광학계에서 대상 물체의 배율을 변화시키는 줌기능과 정해진 물체를 선명하게 보기 위한 오토포커싱기능이 필요로 한다. 이 때문에 기존의 방식은 그 줌과 포커싱 기능을 구현하기 위해 매뉴얼, 스텝 모터, 피에조(piezo), 보이스코일 모터(VCM:Voice Coil Motor) 등 별도의 구동원을 줌과 포커싱 기능을 위해 필요로 했다.In general, as the mobile camera family to which the mobile camera module is applied is becoming more complex, multifunctional, and miniaturized, the mobile camera module is also becoming smaller and lighter, and as the high resolution image sensor (CCD, CMOS) is commercialized, Due to the miniaturization and high precision trend of corresponding lenses, the lens assembly of the camera module is also miniaturized. In the optical system of such a miniaturized camera module, a zoom function for changing the magnification of a target object and an auto focusing function for clearly viewing a predetermined object are required. For this reason, the conventional method required separate driving sources such as manual, step motor, piezo, and voice coil motor (VCM) to implement the zoom and focusing functions for the zoom and focusing functions.

이하, 종래의 카메라 모듈을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional camera module will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래 기술에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 측단면도이 며, 도 2는 종래 기술에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 평단면도이다.1 is a side cross-sectional view showing the internal coupling structure of the camera module according to the prior art, Figure 2 is a plan sectional view showing the internal coupling structure of the camera module according to the prior art.

도 1 내지 도 2의 도시와 같이 카메라 모듈(10)은 카메라 하우징(11), 렌즈부(12), 경통(13), IR필터(14), 이미지 센서(15) 및 보이스코일 모터(16)로 구성되어 피사체의 광이미지를 렌즈부(12)가 수광받아 IR필터(14)로 전달하고, 수광된 광이미지에서 적외선을 차단한 후 이미지 센서(15)로 조사하게 되며, 이미지 센서(15)는 광이미지를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 구조로 이루어져 있다.As illustrated in FIGS. 1 and 2, thecamera module 10 includes acamera housing 11, alens unit 12, abarrel 13, anIR filter 14, animage sensor 15, and avoice coil motor 16. Thelens unit 12 receives the optical image of the subject received by the lens, and transmits the IR image to theIR filter 14. Has a structure that converts and outputs an optical image into an electrical signal.

이때, 렌즈부(12)는 이미지 센서(15)와의 거리 조절을 통해 초점을 맞추어 가장 선명한 이미지를 얻을 수 있도록 보이스코일 모터(16)로 오토포커싱(AF:AUTO FOCUS) 작업을 수행할 수 있도록 구성되어 있다.In this case, thelens unit 12 is configured to perform auto focusing (AF: AUTO FOCUS) operation with thevoice coil motor 16 so as to obtain the sharpest image by adjusting the focus by adjusting the distance with theimage sensor 15. It is.

그러나, 종래의 보이스코일 모터는 도 2의 도시와 같이 구동력을 발생시키는 코일(16a)과 자석(16b)이 평평한 판 형상으로 원형의 렌즈부(12) 둘레에 위치하게 되어 공간상의 손실이 발생하며, 구동력을 발생시키는 전자기 영역이 작아서 보이스코일 모터(16)의 사이즈 대비 큰 구동력을 발생시킬 수 없는 문제점이 있게 된다.However, in the conventional voice coil motor, as shown in FIG. 2, thecoil 16a and themagnet 16b generating the driving force are positioned in the flat plate shape around thecircular lens part 12, resulting in a loss in space. As a result, the electromagnetic region generating the driving force is small, so that a large driving force compared to the size of thevoice coil motor 16 cannot be generated.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사이즈 대비 큰 구동력을 발생시킬 수 있는 보이스코일 모터가 적용된 카메라 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a camera module to which a voice coil motor is applied, which is devised to solve the above-mentioned conventional problems, and which can generate a large driving force for a size.

본 발명의 다른 목적은 공간상의 효율이 향상된 보이스코일 모터가 적용된 카메라 모듈을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a camera module to which a voice coil motor with improved spatial efficiency is applied.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 카메라 하우징, 외주면으로 나선부를 구비하며, 피사체의 광이미지를 입사 받을 수 있도록 상기 카메라 하우징 내부에 삽입설치되는 렌즈부, 상기 렌즈부의 나선부에 대응하는 나선부를 내주면에 구비하여 나사 체결되는 경통, 상기 렌즈부에 입사되는 광이미지에 포함된 적외선을 차단하는 IR필터, 상기 IR필터를 통해 적외선 차단된 광이미지를 결상하여 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서 및 상기 경통의 외주면에 곡률반경을 갖도록 설치되는 코일과 상기 코일의 대향면 카메라 하우징에 설치되는 곡률반경을 갖는 자석을 포함하고, 상기 렌즈부를 광축 방향으로 이동시키는 보이스코일 모터를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a camera housing and a spiral portion as an outer circumferential surface, and has a lens portion inserted into the camera housing so as to receive an optical image of a subject, and a spiral portion corresponding to the spiral portion of the lens portion. A tube provided in the screw fastening, an IR filter for blocking infrared rays included in the optical image incident on the lens unit, an image sensor for converting the optical image blocked by the IR filter into an electrical signal, and the barrel. And a magnet having a radius of curvature installed on the outer circumferential surface of the magnet and a radius of curvature provided on the camera housing of the opposing surface of the coil, and a voice coil motor for moving the lens unit in the optical axis direction.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 결합구조를 도시한 평단면도이다.Figure 3 is a side cross-sectional view showing an internal coupling structure of the camera module according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a plan sectional view showing the internal coupling structure of the camera module according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 4의 도시와 같이 본 발명에 따른 카메라 모듈(100)은 크게 카메라 하우징(110), 렌즈부(120), 경통(130), 보이스코일 모터(140), 이미지센서(150) 및 IR필터(160)로 구분 형성된다.3 to 4, thecamera module 100 according to the present invention includes acamera housing 110, alens unit 120, abarrel 130, avoice coil motor 140, animage sensor 150, and the like.IR filter 160 is formed separately.

카메라 하우징(110)의 내부에는 렌즈부(120), 경통(130), 보이스코일 모터(140) , 이미지 센서(150) 및 IR필터(160)를 장착하기 위한 공간부가 각각 형성된다.In thecamera housing 110, a space for mounting thelens unit 120, thebarrel 130, thevoice coil motor 140, theimage sensor 150, and theIR filter 160 is formed.

렌즈부(120)는 빛을 모으거나 발산시켜 광학적 상을 맺게 하는 물체로서, 볼록렌즈(미도시)와 오목렌즈(미도시)가 조합되어 카메라 하우징(110)의 내부에 삽입 장착되도록 한다. 또한, 렌즈부(120)의 외주면에는 나선부(121)가 형성된다. 이때, 카메라 하우징(110)은 렌즈부(120)와 이미지 센서(150) 간의 광학전장(빛이 제일 먼저 유입되는 렌즈부(120) 중심에서 이미지 센서(150)의 면까지의 거리로 초점이 맞았을 때의 거리임)이 알맞게 유지되도록 설계되는 것이 바람직하다.Thelens unit 120 is an object that collects or diverges light to form an optical image. Thelens unit 120 is combined with a convex lens (not shown) and a concave lens (not shown) to be inserted into thecamera housing 110. In addition, thespiral portion 121 is formed on the outer circumferential surface of thelens unit 120. In this case, thecamera housing 110 is focused by the distance between thelens unit 120 and theimage sensor 150 from the center of the optical field (the center of thelens unit 120 into which light first enters) from the surface of theimage sensor 150. It is desirable to be designed so that the distance).

경통(130)은 렌즈부(120)의 나선부(121)에 대응되게 내주면으로 나선부(131)를 구비하며 렌즈부(120)와 나사 결합하게 된다. 이때, 경통(130)과 렌즈부(120)의 나사결합은 렌즈부(120)와 이미지 센서(150) 간의 광학전장을 맞추는데 사용도 가능하다.Thebarrel 130 has aspiral portion 131 as an inner circumferential surface corresponding to thespiral portion 121 of thelens portion 120 and is screwed to thelens portion 120. At this time, the screw coupling of thebarrel 130 and thelens unit 120 may be used to match the optical field between thelens unit 120 and theimage sensor 150.

보이스코일 모터(140)는, 코일(141), 자석(142)으로 구분되며, 코일(141)은 경통(130)의 외주면에 대칭되게 설치되고, 경통(130)의 외주면과 같거나 유사한 곡률반경을 갖는 형태로 형성되며, 자석(142)은 코일(141)의 대향면인 카메라 하우징(110) 내측으로 대칭되게 부착되고, 코일(141)과 대응하는 곡률반경을 갖는 형태 로 형성된다. 이때, 코일(141)과 자석(142)을 곡률반경을 갖도록 형성함으로 공간상 손실이 없으며 전자기 영역이 넓어서 사이즈 대비 큰 구동력을 얻게 된다.Thevoice coil motor 140 is divided into acoil 141 and amagnet 142, and thecoil 141 is symmetrically installed on the outer circumferential surface of thebarrel 130, and has a radius of curvature that is the same as or similar to the outer circumferential surface of thebarrel 130. Themagnet 142 is symmetrically attached to the inside of thecamera housing 110, which is the opposite surface of thecoil 141, is formed in a shape having a radius of curvature corresponding to thecoil 141. At this time, since thecoil 141 and themagnet 142 are formed to have a radius of curvature, there is no loss in space and the electromagnetic area is wide, thereby obtaining a large driving force compared to the size.

보이스코일 모터(140)는 경통(130) 주변에 감은 코일(141)에 전류가 흐르면 자석(142)의 자기장내에서 코일(141)은 힘을 받으며, 이를 전자기력이라 한다. 즉 자기장과 전류가 만드는 자기장이 서로 반발하거나, 인력에 의해 힘을 받아 코일(141)이 설치된 경통(130) 부분은 광축방향으로 운동을 하게 된다.Thevoice coil motor 140 is acoil 141 receives a force in the magnetic field of themagnet 142 when a current flows in thecoil 141 wound around thebarrel 130, this is called an electromagnetic force. That is, the magnetic field generated by the magnetic field and the current repulse each other, or a portion of thebarrel 130 in which thecoil 141 is installed under the force of the attraction moves in the optical axis direction.

이러한, 코일(141)과 자석(142)을 이용해 광축 방향으로 운동이 가능한 보이스코일 모터(140)는 이미 종래에 많이 사용되고 있는 것이므로, 이에 대한 내부 구조 및 동작에 관한 상세한 설명은 생략한다.Since thevoice coil motor 140 that can move in the optical axis direction using thecoil 141 and themagnet 142 is already used in the related art, a detailed description thereof will be omitted.

여기서, 경통(130)이 광축 방향으로 운동을 함으로써 오토포커스(AF:Auto Focus), 줌(ZOOM)이 가능해진다. 즉, 피사체를 보다 선명하게 촬상하기 위해서는, 후술될 이미지 센서(150)에 맺히는 피사체 광학상의 초점이 맞아야 한다. 이를 위해, 이미지 센서(150)는 피사체 광학상의 초점을 맞추기 위한 렌즈부(120)가 광축 방향으로 운동을 하여 초점거리를 맞추어야 하는데 이때 보이스코일 모터(140)를 이용한다. 카메라 모듈(100)은 이 렌즈부(120)의 위치를 자동으로 조절하여 피사체 광학상의 초점을 자동으로 맞추는 기능을 제공한다. 구체적으로, 오토포커스는 촬상된 영상의 콘트라스트(contrast)를 데이터화하여 AF데이터를 생성하고, AF데이터가 가장 큰 위치에 렌즈부(120)를 위치시킴으로서, 초점을 맞추는 기능이다. 초점이 맞으면 피사체의 형태가 선명하여 명암구분이 명확하기 때문에, AF데이터가 커짐을 이용한 것이다. 또한, 보이스코일 모터(140)를 이용하여 피사체의 상의 맺히 는 크기를 조정하는 줌기능 또한 가능해진다.Here, thebarrel 130 moves in the optical axis direction, thereby enabling auto focus (AF) and zoom. That is, in order to capture the subject more clearly, the subject optical image formed on theimage sensor 150 to be described later should be in focus. To this end, theimage sensor 150 needs to adjust the focal length by moving thelens unit 120 to focus on the optical image in the optical axis direction. In this case, thevoice coil motor 140 is used. Thecamera module 100 automatically adjusts the position of thelens unit 120 to provide a function of automatically focusing on the subject optical image. Specifically, autofocus is a function of focusing by generating AF data by converting contrast of a captured image into data and positioning thelens unit 120 at a position where the AF data is largest. When the subject is in focus, the shape of the subject is clear and the contrast is clear. Therefore, the AF data is increased. In addition, the zoom function for adjusting the size of the image of the subject using thevoice coil motor 140 is also possible.

이미지 센서(150)는 다수의 화소로 구성된 화소영역(미도시)과, 화소영역의 입출력 단자인 다수의 전극(미도시)으로 구성된다. 이때, 다수의 전극은 각각 와이어 본딩(Wire bonding)장비를 이용하여 인쇄회로기판(미도시)의 전극과 전기적으로 연결된다. 이때, 이미지 센서(150)는 CCD, CMOS 센서 등이 사용된다.Theimage sensor 150 includes a pixel area (not shown) including a plurality of pixels, and a plurality of electrodes (not shown) that are input / output terminals of the pixel area. In this case, each of the plurality of electrodes is electrically connected to an electrode of a printed circuit board (not shown) by using wire bonding equipment. At this time, theimage sensor 150 is a CCD, CMOS sensor and the like.

즉, 통상 이미지 촬상소자인 이미지 센서(150)는 인간의 눈과 달리 근적외선 파장 및 적외선 영역 파장대의 감지가 가능하기 때문에 촬상시 화면색조가 적조의 경향을 가지므로 이 파장대 영역을 차단하기 위하여 IR필터(160;IR Cut Off Filter)를 렌즈부(120)와 이미지 센서(150) 사이에 설치하고 있으며, 이러한 IR필터(160)에 의해 렌즈부(120)를 통하여 모여진 광이미지는 적외선이 차단된 상태로 이미지 센서(150)에 결상된다.That is, since theimage sensor 150, which is a normal image pickup device, can detect near-infrared wavelengths and infrared wavelength bands unlike the human eye, the screen color tends to be red-tone during imaging, and thus an IR filter to block the wavelength band region. An IR cut off filter (160) is installed between thelens unit 120 and theimage sensor 150, and the optical image collected through thelens unit 120 by theIR filter 160 is blocked by infrared rays. The image is formed in theimage sensor 150.

또한, IR필터(160)를 별도로 구성하지 않고 렌즈부의 렌즈면을 코팅 처리하여 적외선의 차단을 가능하게 할 수도 있음은 물론이다.In addition, theIR filter 160 may be formed by coating the lens surface of the lens unit without separately configuring theIR filter 160.

따라서, 카메라 하우징(110) 내측으로 나사 체결된 렌즈부(120)와 경통(130)이 장착되며, 상기 경통(130)의 외주면에 코일(141)이 설치되고, 상기 코일(141)의 대향면인 카메라 하우징(110)의 일측으로 자석(142)이 설치됨에 경통(130)이 렌즈부(120) 광축 방향으로 운동을 함으로 피사체의 상이 이미지 센서(150)에 선명하게 맺힌다. 또한, 줌기능도 가능하다.Therefore, thelens unit 120 and thebarrel 130 screwed into thecamera housing 110 are mounted, and acoil 141 is installed on an outer circumferential surface of thebarrel 130, and the opposite surface of thecoil 141 is provided. As themagnet 142 is installed at one side of the in-camera housing 110, thebarrel 130 moves in the direction of the optical axis of thelens unit 120, whereby the image of the subject is clearly formed on theimage sensor 150. Also, zoom function is possible.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하 여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using the preferable embodiment, the scope of the present invention is not limited to a specific embodiment and should be interpreted based on attached claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 곡률반경을 갖도록 설계된 코일과 자석을 적용한 보이스코일 모터를 채택함으로 불필요하게 사용되는 공간을 줄이고, 구동력을 발생시키는 전자기 영역을 증가시켜 렌즈의 사이즈 대비 구동력을 향상시키는 효과를 제공한다.As described above, the camera module according to the present invention adopts a voice coil motor with a coil and a magnet designed to have a radius of curvature, thereby reducing unnecessary space, and increasing an electromagnetic region generating driving force, thereby increasing driving force relative to the size of the lens. To improve the effect.

Claims (1)

Translated fromKorean

카메라 하우징;A camera housing;외주면으로 나선부를 구비하며, 피사체의 광이미지를 입사 받을 수 있도록 상기 카메라 하우징 내부에 삽입설치되는 렌즈부;A lens unit having a spiral portion as an outer circumferential surface and inserted into the camera housing to receive an optical image of a subject;상기 렌즈부의 나선부에 대응하는 나선부를 내주면에 구비하여 나사 체결되는 경통;A barrel provided with a spiral portion corresponding to the spiral portion of the lens portion on an inner circumferential surface thereof and screwed thereto;상기 렌즈부에 입사되는 광이미지에 포함된 적외선을 차단하는 IR필터;An IR filter which blocks infrared rays included in the optical image incident on the lens unit;상기 IR필터를 통해 적외선 차단된 광이미지를 결상하여 전기적인 신호로 변환시키는 이미지 센서 및;An image sensor converting an optical image blocked by the infrared filter through the IR filter into an electrical signal;상기 경통의 외주면에 곡률반경을 갖도록 설치되는 코일과 상기 코일의 대향면 카메라 하우징에 설치되는 곡률반경을 갖는 자석을 포함하고, 상기 렌즈부를 광축 방향으로 이동시키는 보이스코일 모터;A voice coil motor including a coil installed to have a radius of curvature on an outer circumferential surface of the barrel and a magnet having a radius of curvature provided on a camera housing of an opposing surface of the coil, the voice coil motor moving the lens part in an optical axis direction;를 포함하는 카메라 모듈.Camera module comprising a.

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