KR100684039B1 - 렌즈 구동기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌즈구동기구에 관한 것으로, 전류가 공급됨에 따라 자력을 발생시키는 구동코일과; 영구자석과 렌즈로 이루어지는 제1이동렌즈 조립체와; 상기 제1이동렌즈 조립체의 영구자석과 대향하는 면이 반대극성을 가지도록 배치된 영구자석과 렌즈로 이루어지는 제2이동렌즈 조립체와; 제1렌즈 지지위치를 결정하는 제1 스토퍼와, 상기 구동코일의 위치에 따라 제2렌즈 지지위치를 구성하는 제2스토퍼 면을 구비한 렌즈 경통과; 제1,2 이동렌즈 조립체를 각각 렌즈 경통의 제1 스토퍼로 탄성지지하는 탄성부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

렌즈, 줌, 포커스, 스프링, 구동코일

Description

렌즈 구동기구 {Lens Actuator}

도 1은 종래의 렌즈구동기구.

도 2는 본 발명의 실시예 1의 구성 및 작동을 나타내는 개념도.

도 3은 본 발명의 실시예 2의 구성 및 작동을 나타내는 개념도.

도 4는 본 발명의 실시예 2의 판스프링의 평면도.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 개념도.

         ***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10: 구동코일 20 : 제1이동렌즈 조립체
20' : 제2이동렌즈 조립체

22,22' 영구자석 24,24' 렌즈

30: 렌즈경통

50,50' 제1스토퍼 52,52' 제2스토퍼

60: 코일 스프링 70: 판스프링

80: 자성체

P1: 제 1 렌즈 지지위치 P2: 제2렌즈 지지위치

본 발명은 휴대용 전자기기에 장착되는 카메라 모듈의 렌즈 구동기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰이나 PDA와 같은 전자기기 등에 장착되는 카메라 모듈 중, 일반촬영 모드와 접사 모드, 또는 일반촬영 모드와 줌 모드 등을 위해 렌즈를 이동시키기 위해 사용되는 렌즈 구동기구에 관한 것이다.

최근 휴대폰이나 PDA와 같은 소형 전자기기에 디지털 카메라의 기능을 부가하기 위해 카메라 모듈을 탑재한 제품이 다수 선보이고 있으며, 부가된 디지털 카메라 모듈이 일반 디지털 카메라와 거의 동일한 수준의 성능을 확보하기 위한 노력이 계속되고 있다. 일반 디지털 카메라에 버금가는 성능을 확보하기 위해서 이미지의 해상도를 높이기 위한 기술 뿐 만 아니라, 줌(zoom) 기능이나 접사기능을 구현하기 위한 렌즈 구동기술에도 관심이 높아지고 있다. 그러나 소형 전자기기에 장착되는 카메라 모듈은 그 크기가 일반 디지털 카메라에 비해 소형이어야 하므로, 일반 디지털 카메라와 같은 광학 줌의 기능을 구현하는 데는 공간적 제약이 많고, 그래서 CCD나 CMOS 촬상소자에 맺힌 이미지를 확대 처리하는 소프트웨어 방식의 줌을 많이 사용하고 있다. 소프트웨어 방식의 줌은 촬상소자에 맺힌 이미지를 프로그램에 의해 확대하기 때문에 해상도가 떨어지는 단점이 있어, 보다 나은 이미지를 얻기 위해서는 광학 줌 기능을 채택하여야 한다.

광학 줌 기능은 렌즈가 원하는 배율이 될 때까지 연속적으로 이동하는 리니어 줌(linear zoom) 기능과 접사 또는 정해진 배율이 되는 위치까지 렌즈를 왕복시키는 스텝 줌(step zoom) 기능으로 나눌 수 있다.

휴대폰이나 PDA등에 탑재되는 카메라 모듈의 경우에는 주로 스냅사진용이나 자료복사용으로 많이 사용되기 때문에 광학 2배 줌이나 접사기능만 구비하더라도 충분하며, 가격 또한 저렴하게 할 수 있으므로 스텝 줌 구동기구에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

카메라 모듈에서는 통상 2개 또는 3개의 렌즈군을 사용하며, 광선이 피사체에서 센서 쪽으로 들어오면서 첫번째 통과하는 렌즈그룹을 제1 렌즈군, 두번째로 통과하는 렌즈그룹을 제2렌즈군, 세번째로 통과하는 렌즈그룹을 제3렌즈군이라 한다. 이러한 렌즈군은 설계자에 따라 그 배치를 자유롭게 조절할 수 있는 것이지만, 3개의 렌즈군 중 두개의 렌즈군을 배율조정, 초점조정용으로 사용하게 된다.

스템 줌의 경우에는, 배율을 결정하는 렌즈의 위치와 배율에 따라 초점이 맞는 렌즈의 위치가 사용하는 렌즈에 따라 결정되기 때문에, 사용하는 렌즈가 결정되면 1배 줌에서 각 렌즈군의 위치와 2배 줌에서 각 렌즈군의 위치를 결정할 수 있게 된다.

종래의 스텝 줌 구동기구의 하나로 도 1에 나타낸 바와 같은 공개특허 제2004-48809호에 개시된 구동기구가 있다. 종래의 기구는 렌즈(110)와 영구자석(120)으로 이루어진 이동체(100)가 제1렌즈 지지위치(P1) 또는 제2렌즈 지지위치(P2)에 고정되기 위해서는 제1자성체(130) 또는 제2자성체(140)가 이동체(100)의 영구자석(120)과 자기흡착을 이루게 되어 고정된다. 이동체(100)가 제2렌즈 지지위치(P2) 또는 제1렌즈 지지위치(P1)로 이동하기 위해서는 구동코일(150)에 전류를 공급하여 플래밍의 왼손법칙에 따라 자장을 형성시키되 구동코일(150)에 의해 형성된 자장과 이동체(100)의 영구자석(120)의 자장의 상호작용에 따라 이동체의 이동이 가능해진다.

이와 같은 종래의 기술에서는 렌즈(110)를 정해진 위치에 고정시킬 때는 전류가 소모되지 않아 소비전력을 낮출 수 있는 효과가 있지만, 자성체(130, 140)와 이동체(100)의 영구자석(120)간의 흡착력이 지나치게 강한 단점이 있다.

또한 이동체(100)가 하나이기 때문에 접사는 가능하지만, 줌 기능을 하기 위해서는 2개의 이동체(100)를 구비하여 각각 줌 및 초점 조절기능을 담당하도록 하여야 하며, 두개의 렌즈구동기구를 구비함에 따라 공간상의 제약이 뒤따르는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결한 렌즈구동기구를 제공하기 위한 것으로, 구조가 간단하고 단일 구동기구로서 줌과 초점조절이 가능하여 렌즈 구동기구를 소형화 하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 렌즈의 각 정지위치가 항상 일정하게 유지 될 수 있는 렌즈구동기구를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전류가 공급됨에 따라 자력을 발생시키는 구동코일과; 영구자석과 렌즈로 이루어지는 제1이동렌즈 조립체와; 상기 제1이동렌즈 조립체의 영구자석과 대향하는 면이 반대극성을 가지도록 배치된 영구자석과 렌즈로 이루어지는 제2이동렌즈 조립체와; 제1렌즈 지지위치를 결정하는 제1스토퍼와, 상기 구동코일의 위치에 따라 제2렌즈 지지위치를 구성하는 제2스토퍼 면을 구비한 렌즈 경통과; 제1,2 이동렌즈 조립체를 각각 렌즈 경통의 제1 스토퍼로 탄성지지하는 탄성부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

제1, 2 이동렌즈 조립체가 스프링에 의해 렌즈 경통의 스토퍼 측으로 탄성지지된 제1 렌즈 지지위치(P1)에 위치되어 있는 상태에서 구동코일에 전류를 가하여 제1,2 이동렌즈 조립체의 영구자석을 흡인할 수 있도록 자장을 형성시키면, 제1, 2 이동렌즈 조립체는 구동코일측으로 이동하며, 구동코일에 전류을 제거하더라도 제1, 2 이동렌즈 조립체의 영구자석은 대향하는 면이 서로 반대의 극성을 가지고 있으므로 흡인력이 작용하여 제2렌즈 지지위치(P2)에서 위치하게 된다.

다시 제1,2 이동렌즈 조립체의 영구자석을 반발할 수 있도록 구동코일에 전류를 역으로 흐르게 하여 자장을 형성시키면, 제1,2 이동렌즈 조립체는 구동코일과의 자기 반발에 의하여 제1,2렌즈 지지위치로 각각 이동하게 되며, 탄성부재에 의해 제1,2렌즈 지지위치에 정지하게 되는 것이다.

또한 구동코일에는 자성체 판이나 자성체 요크가 영구자석과 대향하는 면을 가지도록 설치되어 제1, 2 이동렌즈 조립체가 제2렌즈 지지위치(P2)에 위치하였을 때 자성체 판이나 자성체 요크에 자기결합하여 안정되게 위치하게 할 수도 있다.

스토퍼는 경통과 나사결합하여 제1렌즈 지지위치(P1)을 정밀하게 조절할 수 있으며, 또한 제1,2 이동렌즈 조립체는 링형상의 영구자석 내에 렌즈를 위치시키고, 영구자석의 외주면에 경통과의 마찰력을 줄여줄 수 있는 윤활부재를 더 구비하는 것도 바람직하다.

이하 본 발명을 그 실시예에 따라 도면을 참고하여 설명한다.

도 2에 표시한 바와 같은 실시예 1 발명은, 전류가 공급됨에 따라 자력을 발생시키는 구동코일(10)과; 영구자석(22)과 렌즈(24)로 이루어지는 제1이동렌즈 조립체(20)와; 상기 제1이동렌즈 조립체의 영구자석(22)과 대향하는 면이 반대극성을 가지도록 배치된 영구자석(22')과 렌즈(24')로 이루어지는 제2이동렌즈 조립체(20')와; 제1렌즈 지지위치(P1)을 결정하는 제1 스토퍼(50, 50')와, 상기 구동코일(10)의 위치에 따라 제2렌즈 지지위치(P2)를 구성하는 제2스토퍼면(52,52')을 구비한 렌즈 경통(30)과; 제1,2 이동렌즈 조립체(20,20')를 각각 렌즈 경통(30)의 제1 스토퍼(50,50')로 탄성지지하는 탄성부재를 포함하여 이루어진 것이다.

도 2(a)는 제1 렌즈지지 위치(P1)에 제1,2 이동렌즈조립체(20,20')가 위치한 것을 나타낸 것이다. 제1,2 이동렌즈 조립체(20,20') 사이에는 코일 스프링(60)이 배치되어, 렌즈 경통(30)의 양측 단부에 위치한 스토퍼(50,50')에 따라 위치가 결정되는 제1 렌즈 지지위치(P1)에 제1,2 이동렌즈 조립체(20,20')를 탄성지지하게 된다.

구동코일(10)에 전류를 가하여 제1,2 이동렌즈 조립체(20,20')의 영구자석 (22,22')을 구동코일(10) 측으로 흡인할 수 있도록 자장을 형성시키면, 영구자석(22,22')은 구동코일(10)측으로 이동한 뒤 제2스토퍼(52,52')에 의해 이동이 정지된다. 제1이동렌즈 조립체(20)을 구성하는 영구자석(22)과 제2이동렌즈 조립체(20')를 구성하는 영구자석(22')는 서로 대향하는 면이 반대 극성으로 이루어져 있으므로, 영구자석(22,22')간에 서로 자기 흡착이 되고 있으므로 도 2(B)와 같이 제2 렌즈지지위치(P2)에 그 위치가 유지될 수 있다. 제1, 2 이동렌즈 조립체(20,20')사이에 배치된 코일 스프링의 반발력보다 영구자석(22,22') 상호간의 흡인자력이 커야만 이러한 위치 유지가 가능하다는 것은 당업자에게 자명한 사실이다.

도 2(B)와 같이 제2 렌즈지지위치(P2)에 그 위치가 유지된 제1,2 이동렌즈 조립체를 제1 렌즈 지지위치(P1)으로 이동시키기 위해서는, 구동코일에 전류를 반대로 흐르게 하여 자장을 형성시키면, 영구자석(22,22')은 구동코일(10)이 형성한 자력과 스프링(60)의 반발력에 제1렌즈 지지위치(P1)으로 이동하게 된다.

도 3에는 본 발명의 실시예 2발명을 나타낸 것인데, 제1,2 이동렌즈 조립체(20,20')사이에 코일 스프링(60)을 설치하는 대신에, 도4와 같은 외부 링(72), 내부 링(74) 및 내외부링(72,74)를 연결하는 브릿지부재(76)을 구비한 판상 스프링(70)을 사용하며, 제1 스토퍼(50,50')에 판상 스프링(70)의 외부 링(72)을 부착하고, 내부 링(74)에 제1,2 이동렌즈 조립체(20.20')을 부착한 점에서 실시예 1 발명과 차이가 있다. 작동원리는 실시예 1 발명과 동일하다.

도 4(A)에 나타낸 판 스프링은 본 출원인이 선출원한 특허출원 10-2004-70984 호의 판 스프링으로 줌 조절과 같이 이동거리가 길어야 하는 경우에 사용될 수 있다. 이동거리가 짧은 경우에는 도 4(B)의 종래의 판 스프링을 사용하는 것도 가능하다.

도 5에는 제2 렌즈지지위치(P2)에 자성체(80)를 삽입하여 제1,2이동렌즈 조립체(20,20')의 영구자석(22,22')이 자성체(80)에 자기결합을 이룰 수 있도록 한 것을 나타낸 것이다. 이러한 자성체는 제2 렌즈 지지위치(P2)에서 제1,2이동렌즈 조립체(20,20')의 위치유지를 보다 확실하고 용이하게 할 수 있게 한다. 이러한 자성체는 도 5에 나타난 바와 같이 링 형상의 자성체 판을 이용할 수 도 있고, 또는 구동코일(10)에 자성체 요크(미도시)를 감싸서 영구자석이 자성체 요크와 자기흡착을 이루게 할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 자성체(80)를 적용한 것이나, 실시예 2에도 이러한 자성체(80)를 적용할 수 있음은 당연한 것이다.

상기와 같은 본 발명은 제1렌즈지지위치 및 제2렌즈 지지위치를 조절함으로써 줌 및 초점 조절 뿐만 아니라 접사기능이 가능하도록 할 수 있다.

접사기능의 경우에는 전체 렌즈가 피사체와 반대방향으로 약간 이동하면 되는 것인데, 이는 제1이동렌즈 조립체나 제2이동렌즈 조립체 중의 하나의 렌즈를 복수의 렌즈군으로 구성하고, 나머지 제1이동렌즈 조립체는 굴절이 일어나지 않는 렌즈로 교체하면 가능한 것이다.

따라서 본 렌즈구동기는 접사기능이나 줌 및 초점조절기능이 필요한 여러가지 카메라 모듈에 사용될 수 있다.

본 발명의 렌즈구동기구는 구조가 간단하며, 단일 구동기구로 줌 및 초점조절이 가능하며 렌즈구동기구를 소형화 할 수 있는 효과를 가진다. 또한 렌즈의 각 정지위치가 전류의 공급 없이도 항상 일정하게 유지 될 수 있는 효과를 구비하고 있다.

Claims (6)

1. 전류가 공급됨에 따라 자력을 발생시키는 구동코일과; 영구자석과 렌즈로 이루어지는 제1이동렌즈 조립체와; 상기 제1이동렌즈 조립체의 영구자석과 대향하는 면이 반대극성을 가지도록 배치된 영구자석과 렌즈로 이루어지는 제2이동렌즈 조립체와; 제1렌즈 지지위치(P1)을 결정하는 제1 스토퍼와, 상기 구동코일의 위치에 따라 제2렌즈 지지위치(P2)를 구성하는 제2스토퍼면을 구비한 렌즈 경통과; 제1,2 이동렌즈 조립체를 각각 렌즈 경통의 제1 스토퍼로 탄성지지하는 탄성부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈 구동기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄성부재는 제1이동렌즈 조립체와 제2이동렌즈 조립체사이에 위치한 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.
3. 제1항에 있어서, 상기 탄성부재는 외부 링과 내부 링 및 상기 내부 링과 외부 링을 연결하는 브릿지 부재를 구비한 판상 스프링으로 이루어지며, 상기 제1 스토퍼에 판상 스프링의 외부 링을 부착하고, 내부 링에 제1,2 이동렌즈 조립체를 부착한 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 에 있어서, 제2렌즈 지지위치에 상기 영구자석이 자기결합을 이룰 수 있는 자성체를 구비한 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.
5. 제4항에 있어서, 상기 자성체는 구동코일의 주위를 둘러싼 자성체 요크인 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.
6. 제4항에 있어서, 상기 자성체는 자성체 판인 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.

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