KR100600575B1 - 휴대폰 디지털 카메라용 초소형 줌 렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조의 단순화에 따라 초소형화가 가능하고 줌 기능이 확실하여 해상도도 개선되며, 디지털 카메라 장착형 휴대폰의 소형화 및 박형화에 기여할 수 있는 휴대폰 디지털 카메라용 초소형 줌 렌즈에 관한 것이다.

본 발명에 의한 휴대폰 디지털 카메라용 초소형 줌 렌즈는, 후단에 대안렌즈(15)가 장착된 대안렌즈 케이스(10)의 주벽에 형성되는 가동렌즈체의 전후진용 수직형 핀안내공(12)과; 상기 대안렌즈 케이스(10)의 내부에 내장되어 전류의 흐름방향에 따라 극성이 변환되는 코일(17)과; 상기 대안렌즈 케이스(10)와 대물렌즈(21)가 장착된 대물렌즈 케이스(20) 사이에 내장된 가동렌즈체(30)의 외측 케이스(30a) 주벽에 천공된 핀공(32)에 장착시켜 상기 핀안내공(12)에 의해 유도되게 하는 핀(31)과; 상기 가동렌즈체(30)의 내외측 케이스(30a)(30b) 사이에 장착되어 코일(17)의 극성 변환에 따라 회전방향이 결정되는 원형 자석(34)과; 상기 대물렌즈(21)의 앞면 가장자리에 부착되고 대물렌즈 케이스(20)와 렌즈테(22) 사이에 지지되는 평와셔형 완충판(23)으로 구성함을 특징으로 한다.

대안렌즈 케이스, 핀안내공, 코일, 대물렌즈 케이스, 완충판, 가동렌즈체, 외측 케이스, 내측 케이스, 핀, 핀공, 원형 자석

Description

휴대폰 디지털 카메라용 초소형 줌 렌즈{Micro zoom lens for mobile phone digital camera}

도 1은 본 발명에 의한 휴대폰 디지털 카메라용 초소형 줌 렌즈의 외형도

도 2는 초소형 줌 렌즈의 분해도

도 3은 단초점 상태로 본 줌 렌즈의 조립단면도

도 4는 도 3의 "A"부 확대도

도 5는 장초점으로 전환된 경우의 줌 렌즈의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 대안렌즈 케이스 12 : 핀안내공

17 : 코일 20 : 대물렌즈 케이스

22 : 렌즈테 23 : 완충판

30 : 가동렌즈체 30a : 외측 케이스

30b : 내측 케이스 31 : 핀

32 : 핀공 34 : 원형 자석

본 발명은 구조의 단순화에 따라 초소형화가 가능하고 줌 기능이 확실하여 해상도도 개선되며, 디지털 카메라 장착형 휴대폰의 소형화 및 박형화에 기여할 수 있는 휴대폰 디지털 카메라용 초소형 줌 렌즈에 관한 것이다.

휴대폰에 장착돼 온 디지털 카메라용 소형 줌 렌즈는 소프트 웨어식이다.

소프트 웨어식이란 피사체의 화상을 인식하는 화상 소프트 웨어와 그 PCB, 가동렌즈의 초점을 조절하는 초점조정 소프트 웨어 및 그 PCB 등을 내장한 것으로, 소프트 웨어의 설계 난이도가 높고, 해상도의 한계성 때문에 화질이 낮은 게 문제점으로 지적되고 있다.

일반 디지털 카메라나 기계식 카메라에 적용돼 온 기계식 줌 렌즈는 복수의 기어를 사용한 것으로, 아직까지 휴대폰에 적용하려는 시도의 흔적은 엿보이지 않지만 적용하는 것을 한 번쯤은 상정해볼 여지는 있다고 본다.

그러나 설령 그것이 가능하다할지라도 기어수의 최소화에 한계가 있기 마련인지라 휴대폰 내에서 이것을 수용할만한 공간을 확보하기가 곤란해 디지털 카메라 장착형 휴대폰 분야의 최근 추세인 소형화 및 박형화 설계에는 아무리 생각해도 부적합할 것으로 여겨진다.

게다가, 기어구동에 필수인 구동용 모터는 전지 소모가 많아 배터리의 1회 사용수명이 짧고, 그 때문에 배터리의 잦은 교체작업도 매우 번거로울 것으로 생각 된다.

본 발명의 목적은 휴대폰용 디지털 카메라용 줌 렌즈의 구조단순화에 따른 초소형화, 높은 해상도 및 낮은 전기소모에 따른 배터리당 사용시간의 최장기화를 구현할 수 있는 휴대폰 디지털 카메라용 초소형 줌 렌즈를 제공하는 것이다.

이 과제는, 대물렌즈와 대안렌즈 사이에서 줌 기능을 발휘하는 가동렌즈체용 구동원을 가동렌즈체에 장착된 원형 자석과 장단초점간의 직진유도용 핀, 그리고 대안렌즈측 케이스에 형성된 코일 및 핀안내공으로 구성되고, 코일에 흘리는 전류의 방향에 따라 자석이 흡인될 때의 힘에 의해 가동렌즈체가 대물렌즈로 다가서거나 멀어지게 하여 초점조절이 이뤄지도록 하는 가동렌즈용 구동수단이 자석과 핀, 코일 및 핀안내공으로 된 초소형 줌 렌즈로 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 휴대폰 디지털 카메라용 초소형 줌 렌즈의 외형을 나타낸 것으로, 휴대폰에 체결되는 후단의 나사부(11)와 주벽에 새롭게 부여된 수직형 핀안내공(12)을 가진 대안렌즈 케이스(10)와 상기 핀안내공(12)에 유도되는 가동렌즈체용 핀(31) 및 대물렌즈(21)가 장착된 대물렌즈 케이스(20)만 겉으로 보인다.

도 2는 초소형 줌 렌즈의 분해도이다.

이 그림에서, 대안렌즈 케이스(10)에는 후단으로부터 가시광선 외의 광선을 차단하는 IR 필터(13), 투명 스페이서(14), 대안렌즈(15)의 순으로 내장되고, 선단에 형성된 대물렌즈 케이스 체결용 나사(16)는 여느 줌 렌즈와 마찬가지다.

특이점이 있다면 그것은 다름아닌 주벽의 핀안내공(12)과 코일(17)이다.

핀안내공(12)은 가동렌즈체가 자석식 구동수단에 의해 전진 또는 후퇴될 때 가동렌즈체가 요동치지 못하게 직진성을 살리기 위해 가동렌즈체에 박힌 핀을 안내하는 것으로, 핀안내공(12)의 하단은 단초점의 하한점이고 상단은 장초점의 상한점이다.

이 핀안내공(12)은 1개를 기본으로 한지만, 가동렌즈체가 줌 기능을 발휘할 때 가동렌즈체의 자세안전과 균형을 도모하려면 주벽의 원주를 2이상 등분한 영역마다 하나씩 나란하게 형성할 수도 있다.

코일(17)은 대안렌즈 케이스(10)에 마련된 코일실에 내장하여 통전시 전류의 방향에 따라 가동렌즈체의 자석을 흡인해 가동렌즈체를 전진 또는 후퇴시키는 구동원의 일원이다.

대안랜즈 케이스(10)에 내장되는 가동렌즈체(30)용 외측 케이스(30a)의 주벽 후단 부근에는 핀공(32)을 천공하여 핀(31)이 건들거리지 않게 끼우며, 핀공(32)은 상기한 핀안내공(12)과는 동수로써 위치도 같게 형성한다.

핀(31)은 가동렌즈체(30)가 전진 또는 후퇴할 때 핀(31)의 원활한 이동성을 부여하기 위하여 필요하다면 도 4와 같이 핀안내공(12)에 부합하는 부싱(35)에 끼워서 조립할 수도 있다.

상기 외측 케이스(30a)의 선단과 여기에 체결되어 가동렌즈(33)를 안정시키는 내측 케이스(30b)의 플랜지 사이에는 원형 자석(34)이 삽입된다.

원형 자석(34)은 겉과 속의 자석 극성이 상이하여 상기한 코일(17)에 흐르는 전류의 방향에 따라 S극성을 띌 경우에는 N극이 흡인되어 가동렌즈체(30)가 전진해 장초점으로 조절되고 그 상태에서 S극성으로 반전될 시에는 자석(34)의 S극이 흡인되어 장초점측에 있던 가동렌즈체(30)가 후퇴하여 단초점쪽으로 이동하는 줌 기능을 수행하게 된다.

상기한 외측 케이스(30a)와 내측 케이스(30b), 핀(31), 가동렌즈(33) 및 원형 자석(34)과의 결합체가 곧 가동렌즈체(30)이다.

대물렌즈 케이스(20)와 그 후단 쪽에서 긴밀하게 끼워지는 렌즈테(22) 사이에 위치하는 대물렌즈(21)의 앞면 가장자리에는 평와셔형 완충판(23)이 부착되어 있다.

그래서 대물렌즈(21)는 완충판(23)에 의해 렌즈테(22)의 허공에 뜬 상태로 매달린 형태다.

상기의 완충판(23)은 대물렌즈 케이스(20)와 렌즈테(22) 사이에 낀 대물렌즈(21)를 안정시키는 지지체로서의 역할과 함께 장초점 위치로 이동하던 가동렌즈체(30)의 선단이 렌즈테(22)에 접촉될 때 그 접촉력에 상응하는 탄력적 움직을 보이면서 휘어져 대물렌즈(21)와 가동렌즈체(30)가 동시에 받게 될 충격을 완화시키는 역할을 하는 것이다.

이 같은 완충판(34)은 필수적 구성요소를 의미하는 것은 아니며, 본 발명에 서 제공하려는 휴대폰 디지털 카메라용 초소형 줌 렌즈의 기능향상을 위해 부가할 수 있는 선택적 부가요소이다.

도 3에서, 후단에 대안렌즈(15) 등이 장착되고 내부의 코일실(18)에 코일(17)이 내장된 대물렌즈 케이스(10)에 외측 케이스(30a)를 삽입하고 그 핀공(32)을 핀안내공(12)의 어느 지점이든 일치시킨 상태에서 외측 케이스(30a)의 안쪽으로 핀(31)을 넣어 핀공(32)과 핀안내공(12)을 관통하도록 끼운 다음에 핀(31)이 안팎으로 유동하여 덜거덕거린다든지 혹은 빠지지 못하게 조치한다.

이어서 외측 케이스(30a) 속에 가동렌즈(33)를 삽입하고 외측 케이스(30a)의 선단에 원형 자석(34)을 얹어서 내측 케이스(30b)를 체결하면 가동렌즈(33)와 원형 자석(34)이 동시에 안정된다.

이 상태에서 대안렌즈 케이스(10)의 선단에 완충판(23) 부착형 대물렌즈(21)가 얹힌 렌즈테(22)를 얹고 그 나사(16)에 대물렌즈 케이스(20)를 체결하면 비로소 본 발명에서 얻고자 하는 초소형 줌 렌즈가 완성된다.

이 그림에서는 가동렌즈체(30)가 대안렌즈 케이스(10)의 바닥에 닿았거나 아주 근접한 단초점의 경우를 보여준다.

이 때는 핀(31)이 핀안내공(12)의 하단에 가 닿아 있다.

이 상태에서 줌 버튼(도시생략)을 장초점 방향으로 조작하면 코일(17)에는 가동렌즈체(30)를 장초점 쪽으로 이동시키는 데 필요한 전류가 흐른다.

설명편의상 이 경우의 전류를 N극 조장용 정전류라고 하자.

코일(17)에 정전류가 흐르는 순간 코일(17)에 의해 원형 자석(34)이 흡입되 고, 그 힘에 가동렌즈체(30)가 이끌려 전진한다.

핀(31)은 가동렌즈체(30)가 이동할 때 동기하면서 핀안내공(12)의 유도를 받음으로써 가동렌즈체(30)가 순탄하게 전진하도록 돕는다.

이때의 가동렌즈체(30)의 종착점은 핀(31)이 핀안내공(12)의 상단에 당도한 때이다(도 5 참조).

이러한 가동렌즈체(30)의 일련의 움직임은 전류의 방향이 어떠하든 코일(17)이 통전되는 시점에 순간적으로 기민하게 이뤄진다.

만약 핀(31)이 핀안내공(12)의 상단에 당도하기 전에 내측 케이스(30b)의 선단이 렌즈테(22)에 가 닿는다면 렌즈테(22)와의 충돌로 인하여 진동이 발생할 수 있다.

이 경우 내측 케이스(30b)의 선단이 렌즈테(22)에 가 닿은 후에 핀(31)이 핀안내공(12)의 상단에 당도할 때까지 렌즈테(22)를 통해 전달되는 가동렌즈체(30)의 잉여이동에 상응하는 힘 만큼 완충판(23)은 도 5와 같이 탄력적으로 휘어지면서 완충력을 발휘하게 되므로 상기와 같은 충돌로 인한 부작용의 해소와 동시에 초점의 보정도 이뤄진다.

도 3 및 도 5에서 설명하지 아니한 부호 (40)은 휴대폰용 디지털 카메라의 줌 렌즈 체결용 홀더, (50)은 이미지 센서, (60)은 PCB를 표시한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 휴대폰 디지털 카메라용 초소형 줌 렌즈는 가동렌즈용 구동수단을 안팎의 극성이 상이한 가동렌즈체의 원형 자석과 핀, 그리고 대안렌즈 케이스측에 형성된 코일 및 핀안내공으로 구성함으로써, 기존의 화상 소프트 웨어와 그 PCB, 초점조정 소프트 웨어와 그 PCB 및 여기에 관련된 회로장치 등으로 복잡성을 띄는 소프트 웨어식 줌 렌즈에 비해 구조가 단순하여 초소형화가 가능하고 줌 기능이 확실해 해상도도 개선되며, 디지털 카메라 장착형 휴대폰의 소형화 및 박형화 설계를 가능케 하는 등의 효과가 있다.

Claims (1)

1. 후단에 대안렌즈(15)가 장착된 대안렌즈 케이스(10)의 주벽에 형성되는 가동렌즈체의 전후진용 수직형 핀안내공(12)과;

   상기 대안렌즈 케이스(10)의 내부에 내장되어 전류의 흐름방향에 따라 극성이 변환되는 코일(17)과;

   상기 대안렌즈 케이스(10)와 대물렌즈(21)가 장착된 대물렌즈 케이스(20) 사이에 내장된 가동렌즈체(30)의 외측 케이스(30a) 주벽에 천공된 핀공(32)에 장착시켜 상기 핀안내공(12)에 의해 유도되게 하는 핀(31)과;

   상기 가동렌즈체(30)의 내외측 케이스(30a)(30b) 사이에 장착되어 코일(17)의 극성 변환에 따라 회전방향이 결정되는 원형 자석(34)과;

   상기 대물렌즈(21)의 앞면 가장자리에 부착되고 대물렌즈 케이스(20)와 렌즈테(22) 사이에 지지되는 평와셔형 완충판(23)으로 구성함을 특징으로 하는 휴대폰 디지털 카메라용 초소형 줌 렌즈.

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