JP2013003574A - 映像撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、レンズバレルを光軸方向に沿って移動させながらオートフォーカス調節が可能な映像撮像装置に関する。
【解決手段】本発明の映像撮像装置は、少なくとも一つ以上のレンズを有するレンズバレルと、前記レンズバレルが光軸方向に沿って移動可能に収容されるハウジングと、前記レンズバレルが設定された移動範囲から離脱する場合、前記レンズバレルを弾力的に支持することにより、前記レンズバレルが設定された移動範囲から離脱して前記レンズバレルの外側に位置する構成部品と衝突する前に、一次的に前記レンズバレルを緩衝する衝撃低減ユニットと、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、映像撮像装置に関し、より詳細には、レンズバレルの緩衝構造を改善して簡単な構造に小型化することができ、レンズバレルの衝撃量を減少させるとともに衝撃による騒音発生を低減することができ、レンズバレルを駆動する際に予圧発生を防止して電力消費量を減らすことができる映像撮像装置に関する。

近年、携帯電話を含み、ノートパソコンやタブレットＰＣなどのモバイル機器に、モバイル用の超小型カメラモジュールの使用が拡大しつつある。また、モバイル機器に使用される超小型カメラもユーザの要求に応じて５００万画素以上の高画素とズーム（Ｚｏｏｍ）機能及びオートフォーカス（ＡＦ；Ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓ）などの高機能が要求されている。

通常、モバイル機器に使用されるカメラモジュールは、レンズが含まれた光学系と、光学系を光軸方向に移動させて焦点を調節するレンズ駆動部と、光学系を介して流入される光を撮像して画像信号に変換するイメージセンサと、で構成されることができる。

このように構成されたカメラモジュールは、イメージセンサに光学系の焦点を自動で合わせるために、アクチュエータのようなレンズ駆動部を介して光学系、即ち、少なくとも一つのレンズを含むレンズバレルを光軸方向に沿って移動させる。

従来カメラモジュールのような映像撮像装置の場合、レンズバレルの外部衝撃による異音（騒音）を防止するために、図１のようにレンズバレルを包むアクチュエータのハウジングに突出部を形成して前記レンズバレルの光軸方向への移動自体を制限したり、図２のように、レンズバレルの上側に弾性部材を介在して前記レンズバレルに予圧を与え、外部衝撃に対応している。

しかし、図１に開示された映像撮像装置１０のような場合、レンズバレル１１が弾性部材１３によりハウジング１２、即ち、レンズバレル１１の駆動の際に固定される部材に支持されているため、前記弾性部材１３の弾性力が前記レンズバレル１１の光軸に沿った移動方向と反対方向に予圧として作用する。これにより、前記レンズバレル１１を駆動するための駆動力を増加しなければならないため、電力消費が増加するだけでなく、前記弾性部材１３が変形されると、前記レンズバレル１１の駆動の際に弾性部材１３の弾性力が変化してレンズバレル１１の線形（ｌｉｎｅａｒ）駆動が難しくなり、性能及び信頼性が低下するという問題点があった。

また、図２に開示された映像撮像装置２０のような場合にも、レンズバレル２１の上側に介在した弾性部材２３、即ち、圧縮コイルバネの弾性力が予圧力として作用して前記レンズバレル２１を光軸方向に駆動する際に電力消費が大きく、過度な外部衝撃が発生すると、前記弾性部材２３が永久変形されるため、レンズバレル２１の線形駆動が難しくなり、性能及び信頼性が低下するという問題点があった。

また、近年、カメラモジュールのような映像撮像装置は、高画素化及び小型化により、レンズバレルが光軸方向に沿ってチルトなしに移動することが重要になったため、レンズバレルを弾性部材で支持する方式の代わりにボールによる転がり支持方式またはシャフトによる駆動支持方式などが適用されており、このような場合には、レンズバレルの光軸方向移動に対するチルト発生のみが防止できるだけであって、前記レンズバレルに外部衝撃または外力が加えられる場合、レンズバレルと他の構造物との衝突による損傷及び騒音が発生するという問題点があった。

特開２００５−１４８１０９号公報 韓国特許第１０−２００９−０１１７６１３号公報 韓国特許第１０−２０１１−００１１１９２号公報

本発明の目的は、レンズバレルの緩衝構造を改善して、外部衝撃によるレンズバレルの衝撃量を緩和することができ、これにより騒音発生を低減できる映像撮像装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、レンズバレルの緩衝構造が適用されても、レンズバレルが設定された移動範囲内で駆動する場合、予圧発生を防止して電力消費量を低減できる映像撮像装置を提供することにある。

本発明のまた他の目的は、レンズバレルの緩衝構造を簡素化して小型化が可能な映像撮像装置を提供することにある。

前記目的を果たすための一形態として、本発明は、少なくとも一つ以上のレンズを有するレンズバレルと、前記レンズバレルが光軸方向に沿って移動可能に収容されるハウジングと、前記レンズバレルが設定された移動範囲から離脱する場合、前記レンズバレルを弾力的に支持することにより、前記レンズバレルが設定された移動範囲から離脱して前記レンズバレルの外側に位置する構成部品と衝突する前に、一次的に前記レンズバレルを緩衝する衝撃低減ユニットと、を含む映像撮像装置を提供する。

前記衝撃低減ユニットは、前記レンズバレルまたは前記ハウジングに備えられ、前記レンズバレルの光軸方向に沿って弾性力を有する弾性部材と、前記レンズバレルと前記ハウジングにて前記弾性部材の反対側に備えられ、前記レンズバレルが設定された移動範囲から離脱する場合、前記弾性部材の少なくとも一側が係止されることにより、前記弾性部材の弾性復元力が前記レンズバレルの移動方向と反対方向に作用するようにするストッパー（ｓｔｏｐｐｅｒ）と、を含んで構成されることができる。

ここで、前記弾性部材は、前記レンズバレルまたは前記ハウジングに固定される固定部と、前記固定部から延長され、前記弾性部材の弾性力を提供する弾性部と、前記弾性部から延長され、前記レンズバレルが設定された移動範囲から離脱する場合、前記ストッパーに係止される係止部と、を含むことができる。

この際、前記弾性部及び前記係止部は、前記固定部の対向した両側にそれぞれ形成されることができる。

また、前記ストッパーは、前記レンズバレルが光軸方向のうち被写体の方向に移動する場合、前記弾性部材の一側が係止される第１ストップ部と、前記レンズバレルが光軸方向のうち被写体の反対方向に移動する場合、前記弾性部材の一側が係止される第２ストップ部と、を含むことができる。

この際、前記第１ストップ部と前記第２ストップ部の離隔範囲は、前記レンズバレルの設定された移動範囲以上に形成されることができる。

一方、前記映像撮像装置は、前記レンズバレルを光軸方向に沿って移動させるための駆動部を有するアクチュエータをさらに含んで構成されることができる。

ここで、前記アクチュエータの駆動部は、ピエゾ（Ｐｉｅｚｏ）を用いた超音波モータ方式、コイルとマグネットを用いて電磁気力が発生されるＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）方式、または形状記憶合金を用いた方式により前記レンズバレルを移動させることができる。

一方、前記映像撮像装置は、前記ハウジングの外側に結合されるシールドケースをさらに含んで構成されることもできる。

以上、説明したように、本発明による映像撮像装置によると、レンズバレルの緩衝構造を改善して、外部衝撃による前記レンズバレルの衝撃量を緩和することができ、これにより騒音発生を低減できるという利点がある。

また、本発明による映像撮像装置によると、レンズバレルを緩衝するとともに、前記レンズバレルが設定された移動範囲内で駆動する場合、レンズバレルに作用する予圧発生を防止することにより、電力消費量を低減できるという利点がある。

また、本発明による映像撮像装置によると、外部衝撃によるレンズバレルの緩衝構造を単純化して映像撮像装置の小型化が可能であり、さらに、製造コストを低減し、商品性及び生産性を向上できるという利点がある。

従来技術による映像撮像装置の一形態を概略的に示す断面図である。 従来技術による映像撮像装置の他の形態を概略的に示す断面図である。 本発明による映像撮像装置の一実施形態を概略的に示す分解斜視図である。 本発明による映像撮像装置の一実施形態を概略的に示す結合斜視図である。 本発明による映像撮像装置の一実施形態でレンズバレルの設定された移動範囲、ストッパーの離隔範囲、及び前記レンズバレルの構造的な衝突範囲を概略的に示す構成図である。

本発明による手ぶれ補正用サスペンション及びこれを含む映像撮像装置の前記目的に対する技術的構成を含む作用効果に関する事項は、本発明の好ましい実施形態が図示された図面を参照した以下の詳細な説明によって明確に理解されるであろう。

以下、添付の図面を参照して本発明による映像撮像装置の一実施形態をより詳細に説明すると次のとおりである。

図３は、本発明による映像撮像装置の一実施形態を概略的に示す分解斜視図であり、図４は、本発明による映像撮像装置の一実施形態を概略的に示す結合斜視図であり、図５は、本発明による映像撮像装置の一実施形態でレンズバレルの設定された移動範囲、ストッパーの離隔範囲、及び前記レンズバレルの構造的な衝突範囲を概略的に示す構成図である。

図３〜図５を参照すると、本発明による映像撮像装置１００の一実施形態は、大きく、レンズバレル１１０、ハウジング１２０、及び衝撃低減ユニットを含んで構成されることができる。

前記レンズバレル１１０は、内部に少なくとも一つ以上のレンズ（Ｌ）が装着されることができ、前記ハウジング１２０の内部に光軸方向に沿って移動可能に収容されることができる。即ち、前記レンズバレル１１０は、イメージセンサ（不図示）に光学系の焦点を自動で合わせるために、後述するアクチュエータを介して前記ハウジング１２０内部で光軸方向に沿って移動されることができる。

前記ハウジング１２０は、前記レンズバレル１１０が光軸方向に沿って移動可能に収容される空間を形成することができ、上端部と下端部が開口された四角形に形成されることができる。また、前記ハウジング１２０の内部には、前記レンズバレルを光軸方向に沿って駆動するためのアクチュエータが内蔵されることができ、前記ハウジング１２０の下端部には前記イメージセンサが実装された基板が設けられることができる。

前記衝撃低減ユニットは、前記レンズバレル１１０が設定された移動範囲、即ち、オートフォーカス調整区間から離脱した場合、前記レンズバレル１１０を弾力的に支持することにより、前記レンズバレル１１０が設定された移動範囲から離脱して他の構成部品と衝突する前に、一次的に前記レンズバレル１１０を緩衝することができる。

より詳細に、前記衝撃低減ユニットは、前記レンズバレル１１０に備えられ、前記レンズバレル１１０の光軸方向に沿って弾性力を有する弾性部材１３０と、前記弾性部材１３０に対応するように前記ハウジング１２０に備えられ、前記レンズバレル１１０が設定された移動範囲から離脱する場合、前記弾性部材１３０の少なくとも一側が係止されるストッパー（ｓｔｏｐｐｅｒ）１４０と、を含んで構成されることができる。

即ち、前記弾性部材１３０は、前記レンズバレル１１０に固定されて前記レンズバレル１１０とともに移動することができ、前記ストッパー１４０は、前記ハウジング１２０に固定されることができ、これにより、前記レンズバレル１１０が設定された移動範囲から離脱する場合、前記弾性部材１３０の一側が前記ストッパー１４０に係止されることにより、前記レンズバレル１１０の移動方向と反対方向に前記弾性部材１３０の弾性復元力が作用されることができる。

そのため、前記レンズバレル１１０が外部衝撃または外力により設定された移動範囲から離脱する場合、前記レンズバレル１１０は、前記弾性部材１３０の弾性復元力によって一次的に緩衝された後、他の構造物と二次的に衝突されるため、前記レンズバレル１１０の衝撃量及び騒音を低減することができる。

ここで、前記弾性部材１３０は、前記レンズバレル１１０に固定される固定部１３１と、前記固定部１３１から延長され、前記弾性部材１３０の弾性力を提供する弾性部１３２と、前記弾性部１３２から延長され、前記レンズバレル１１０が設定された移動範囲から離脱する場合、前記ストッパー１４０に係止される係止部１３３と、を含むことができる。

この際、前記弾性部１３２及び前記係止部１３３は、前記固定部１３１に対向した両側にそれぞれ形成されることができる。

即ち、前記弾性部材１３０は、前記レンズバレル１１０の上端縁部に備えられる円形状の板バネで形成されることができる。

また、前記ストッパー１４０は、前記レンズバレル１１０が光軸方向のうち被写体の方向に移動する場合、前記弾性部材１３０の一側、即ち、前記係止部１３３が係止される第１ストップ部１４１と、前記レンズバレル１１０が光軸方向のうち被写体の反対方向に移動する場合、前記弾性部材１３０の一側、即ち、前記係止部１３３が係止される第２ストップ部１４２と、を含んで構成されることができる。

ここで、前記第２ストップ部１４２は、前記ハウジング１２０の上端部のうち前記弾性部材１３０の係止部１３３に対応する部位に形成されることができ、これにより、前記第１ストップ部１４１は、前記ハウジング１２０の上端部に備えられるストップ部材１４０ａのうち前記第２ストップ部１４２に対応する部位に形成されることができる。

また、詳細に図示していないが、前記第１ストップ部１４１と前記第２ストップ部１４２は、前記ハウジング１２０の上端部に、ホール型または「逆コの字」型のフック状で一体に形成されることもでき、前記ストップ部材１４０ａに、ホール型または「逆コの字」型のフック状で一体に形成されることもできる。

この際、前記ストップ部材１４０ａの中央には、前記レンズバレル１１０が離脱されないように前記レンズバレル１１０の上端面を露出させる開口部が形成されることができる。

従って、前記レンズバレル１１０が被写体に向かって設定された移動範囲から離脱する場合、前記レンズバレル１１０は、前記弾性部材１３０と前記ストッパー１４０の係止構造によって発生する前記弾性部材１３０の弾性復元力により一次的に緩衝された後、前記ストップ部材１４０ａの開口部周りの内側面に二次的に衝突されることにより、前記レンズバレル１１０の衝撃量及び騒音を低減することができる。

一方、前記第１ストップ部１４１と前記第２ストップ部１４２の離隔範囲Ｓは、前記レンズバレル１１０の設定された移動範囲Ｂ以上に形成されることが好ましい。

即ち、前記弾性部材１３０の係止部１３３が前記第１ストップ部１４１と前記第２ストップ部１４２のうち何れか一つに係止された位置からもう一つに係止される位置までの距離は、前記レンズバレル１１０の設定されたオートフォーカス距離より大きく形成されることができる。

この際、前記レンズバレル１１０が前記光軸方向に沿って設定された移動範囲から離脱して上下外側に位置する他の構成部品との上下衝突範囲Ｃは、前記第１ストップ部１４１と前記第２ストップ部１４２の離隔範囲Ｓ以上に形成されることができる。

従って、本実施形態による映像撮像装置１００は、前記レンズバレル１１０が設定された移動範囲から離脱する場合にのみ前記弾性部材１３０の弾性復元力が作用することができ、前記レンズバレル１１０が設定された移動範囲内では前記弾性部材１３０の弾性復元力が予圧として作用することを防止して、前記レンズバレル１１０の駆動のための電力消費を最小化することができる。

一方、本実施形態による映像撮像装置１００は、前記のように、前記レンズバレル１１０を光軸方向に沿って移動させるための駆動部を有するアクチュエータをさらに含んで構成されることができる。

ここで、前記アクチュエータの駆動部は、ピエゾ（Ｐｉｅｚｏ）を用いた超音波モータ方式、コイルとマグネットを用いて電磁気力が発生されるＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）方式、または形状記憶合金を用いた方式により前記レンズバレルを移動させることができる。本実施形態では、ＶＣＭ方式の駆動部を開示するが、前記ＶＣＭ方式の駆動部は、当業者が容易に適用することができるため、これに対する詳細な説明は省略する。

また、本実施形態による映像撮像装置１００は、前記レンズバレル１１０を光軸方向に沿ってチルトなしに移動させるために、前記レンズバレル１１０の支持方式としてボールとガイド溝による転がり支持方式を開示したが、これに限定されず、シャフトと溝による支持方式を適用することもできる。

従って、本実施形態による映像撮像装置１００は、前記レンズバレル１１０の光軸方向駆動の際にレンズバレル１１０のチルト及び予圧発生を効果的に防止するとともに、前記レンズバレル１１０の独立的で線形的な駆動が可能である。

一方、本実施形態による映像撮像装置１００は、前記ハウジング１２０の外側に結合されるシールドケース１５０をさらに含んで構成されることもできる。

即ち、前記シールドケース１５０は、前記ハウジング１２０及び前記ストップ部材１４０ａをカバーするように備えられることができ、この際、前記シールドケース１５０には、前記ストップ部材１４０ａとともに、前記レンズバレル１１０の上端面を露出させるための開口部が形成されることができる。

また、本実施形態による映像撮像装置１００が前記シールドケース１５０を含む場合、前記レンズバレル１１０は、前記弾性部材１３０と前記ストッパー１４０の係止構造によって発生される前記弾性部材１３０の弾性復元力により一次的に緩衝された後、前記ストップ部材１４０ａの開口部周りの内側面の代わりに、前記シールドケース１５０の開口部周りの内側面に二次的に衝突されることにより、前記レンズバレル１１０の衝撃量及び騒音を低減することもできる。

一方、詳細に図示してはいないが、本実施形態では、前記弾性部材１３０が前記レンズバレル１１０とともに移動しながら前記ストッパー１４０に係止される形態を開示しているが、これに限定されず、前記弾性部材１３０が前記ハウジング１２０に固定して備えられ、前記ストッパー１４０が前記レンズバレル１１０に備えられ、前記レンズバレル１１０が設定された移動範囲から離脱する場合、前記弾性部材１３０が前記ストッパー１４０に係止される形態で構成されることもできる。

以上、説明した本発明の好ましい実施形態は例示の目的のために開示されたものであり、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものにおいて、本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であり、このような置換、変形及び変更などは添付の特許請求範囲に属するとするべきであろう。

１００ 映像撮像装置
１１０ レンズバレル
１２０ ハウジング
１３０ 弾性部材
１３１ 固定部
１３２ 弾性部
１３３ 係止部
１４０ ストッパー
１４０ａ ストップ部材
１４１ 第１ストップ部
１４２ 第２ストップ部
Ｓ ストップ部間の離隔範囲
Ｂ レンズバレルの設定された移動範囲

Claims (9)

1. 一つ以上のレンズを有するレンズバレルと、
   前記レンズバレルが光軸方向に沿って移動可能に収容されるハウジングと、
   前記レンズバレルが設定された移動範囲から離脱する場合、前記レンズバレルを弾力的に支持することにより、前記レンズバレルが設定された移動範囲から離脱して前記レンズバレルの外側に位置する構成部品と衝突する前に、一次的に前記レンズバレルを緩衝する衝撃低減ユニットと
   を含む映像撮像装置。
2. 前記衝撃低減ユニットは、
   前記レンズバレルまたは前記ハウジングの一方に備えられ、前記レンズバレルの光軸方向に沿って弾性力を有する弾性部材と、
   前記レンズバレルまたは前記ハウジングの他方に備えられ、前記レンズバレルが前記設定された移動範囲から離脱する場合、前記弾性部材の少なくとも一方の側部分が係止されることにより、前記弾性部材の弾性復元力が前記レンズバレルの移動方向と反対方向に作用するようにするストッパー（ｓｔｏｐｐｅｒ）と
   を含んで構成される請求項１に記載の映像撮像装置。
3. 前記弾性部材は、
   前記レンズバレルまたは前記ハウジングの一方に固定される固定部と、前記固定部から延長され、前記弾性部材の弾性力を提供する弾性部と、前記弾性部から延長され、前記レンズバレルが前記設定された移動範囲から離脱する場合、前記ストッパーに係止される係止部と、を含んで構成される請求項２に記載の映像撮像装置。
4. 前記弾性部及び前記係止部のそれぞれは、両方の側部分に形成される請求項３に記載の映像撮像装置。
5. 前記ストッパーは、
   前記レンズバレルが光軸方向のうち被写体の方向に移動する場合、前記弾性部材の側部分が係止される第１ストップ部と、
   前記レンズバレルが光軸方向のうち被写体の反対方向に移動する場合、前記弾性部材の側部分が係止される第２ストップ部と
   を含んで構成される請求項２から４の何れか１項に記載の映像撮像装置。
6. 前記第１ストップ部と前記第２ストップ部の離隔範囲は、前記レンズバレルの前記設定された移動範囲以上に形成される請求項５に記載の映像撮像装置。
7. 前記レンズバレルを光軸方向に沿って移動させるための駆動部を有するアクチュエータをさらに含む請求項１から６の何れか１項に記載の映像撮像装置。
8. 前記アクチュエータの駆動部は、ピエゾ（Ｐｉｅｚｏ）を用いた超音波モータ方式、コイルとマグネットを用いて電磁気力が発生されるＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）方式、または形状記憶合金を用いた方式により前記レンズバレルを移動させる請求項７に記載の映像撮像装置。
9. 前記ハウジングの外側に結合されるシールドケースをさらに含む請求項１から８の何れか１項に記載の映像撮像装置。

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