KR100703201B1

KR100703201B1 - 렌즈 이송장치

Info

Publication number: KR100703201B1
Application number: KR1020050100199A
Authority: KR
Inventors: 백기문; 빈윤균; 이중석; 이동균; 강병우; 류정호; 김성득; 콕 부르하네틴
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2007-04-06
Also published as: JP4509084B2; US20070091463A1; DE102006049799A1; US7426081B2; GB0621121D0; JP2007122051A; GB2431478B; GB2431478A; DE102006049799B4

Abstract

렌즈 이송장치를 제공한다.

본 발명은 적어도 하나이상의 렌즈; 상기 렌즈가 내부공간에 배치되는 렌즈수용부와, 상기 렌즈 수용부의 외부면으로부터 방사방향으로 연장되는 연장부를 구비하는 렌즈배럴; 상기 연장부에 접하도록 선단에 구비된 출력부재를 통하여 상기 렌즈배럴의 이송에 필요한 구동력을 제공하도록 인가되는 외부전원에 의해서 몸체부가 신축 및 굴곡변형되는 엑츄에이터 ; 상기 엑츄에이터의 후단에 일측 자유단이 접하여 연장부측으로 가압하는 가압부재 ; 및 상기 렌즈배럴의 광축방향으로의 이송을 안내하는 안내부 ; 를 포함한다.

렌즈 이송장치, 렌즈배럴, 엑츄에이터, 압전 초음파, 가압부재, 안내봉

Description

렌즈 이송장치{Device for Lens Transfer}

도 1은 캠을 이용한 종래의 렌즈 이송장치의 단면도이다.

도 2는 스크류를 이용한 종래의 렌즈 이송장치의 단면도이다.

도 3은 압전소자를 이용한 종래의 렌즈 이송장치를 도시한 것으로,

(a)는 전체 평면도,

(b)는 부분 분해사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 렌즈 이송장치를 도시한 전체 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 렌즈 이송장치를 도시한 분해사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 렌즈 이송장치에 구비되는 엑츄에이터와 연장부간의 접촉상태를 도시한 상세도이다.

도 7은 본 발명에 따른 렌즈 이송장치를 도시한 평면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 렌즈 이송장치에 채용되는 엑츄에이터를 도시한 것으로,

(a)는 몸체부가 길이방향으로 신축변형된 상태도,

(b)는 몸체부가 높이방향으로 굴곡변형된 상태도,

(c)는 몸체부의 신축변형과 굴곡변형이 합셩된 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 렌즈 이송장치 110 : 렌즈 배럴

111 : 렌즈 수용부 112 : 연장부

114 : 안내공 116 : 접촉부재

120 : 엑츄에이터 121 : 몸체부

122 : 출력부재 123 : 전극단자

130 : 가압부재 131 : 자유단

132 : 고정단 133 : 상부 고정편

140 안내부 141 : 제1 안내봉

142 : 제2 안내봉 143: 부쉬부재

150 : 베이스 160 : 위치센서

본 발명은 광학기구에 채용되는 렌즈를 이송하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동메카니즘의 구조를 단순화하여 소형화 설계를 도모하고, 렌즈구동에 소비되는 동력손실을 최소화하고, 렌즈이송을 보다 정확하고 안정적으로 수행할 수 있는 렌즈 이송장치에 관한 것이다.

일반적으로 광학기구는 캠이나 스크류 또는 압전소자 등을 이용하여 렌즈를 이송시키는 렌즈이송장치를 포함하고 있다. 이때, 상기 렌즈이송장치는 동력을 발생시키는 수단으로 모터나 압전소자들을 사용하고 동력을 전달하는 수단으로 캠이나 스크류 등을 사용한다.

따라서, 렌즈이송장치는 구동력에 의해 렌즈를 이송시켜 렌즈의 상대거리를 변화시킴으로써 줌(zooming)기능이나 초점조절(focusing)기능을 구현하도록 구성된다.

도 1에는 캠을 이용하여 렌즈를 이송시키는 미국특허 6,268,970호의 줌 렌즈 배럴(10)이 도시되어 있다.

상기 미국특허 6,268,970호는 경통(12,14,16)에 형성된 캠곡선을 따라 각 렌즈군(12a,14a,16a)들이 줌 또는 초점거리에 맞는 상대거리를 유지하기 위해 이송하도록 구성된다.

이러한 구조는 작동시 캠곡선의 형상에 의해 각 렌즈군(12a,14a,16a)들의 상대적 위치가 용이하게 결정되며 그 구동원으로 전자기 방식의 모터를 이용한다. 이때, 상기 줌 렌즈 배럴(10)은 다수개의 감속 기어를 구비하고 있고, 캠곡선을 따라 움직이는 경통의 회전운동을 직선운동으로 변환시키도록 구성되므로 그 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.

또한, 상술한 렌즈 이송장치는 다수개의 감속기어가 구비되므로 소형화가 어렵고, 전자기 방식의 모터를 사용하므로 많은 동력이 소요되며, 인체에 유해한 전자기파가 발생됨은 물론, 렌즈 이송에 대한 분해능이 낮다는 문제점이 있다.

한편, 도 2에는 스크류를 이용하여 렌즈를 이송시키는 카메라의 줌 렌즈 메커니즘이 도시되어 있다.

즉, 카메라 바디(22)에는 피사체 측에 고정 렌즈군(22a)이 결합되어 있고, 내부에는 수납 공간이 형성되어 있다. 이 수납 공간에는 전자기 방식의 모터(24)가 설치되어 있으며, 이 모터(24)의 축부에는 안내 스크류(24a)가 결합되어 있다.

상기 안내 스크류(24a)의 외주에는 동력 전달부재(26)가 결합되어 있으며, 이 동력 전달부재(26)의 일측에는 렌즈 배럴(28)이 결합되어 있다.

또한, 상기 렌즈 배럴(28)에는 이송 렌즈군(28a)이 결합되어 있고, 상기 배럴(28)은 카메라 바디(22)의 내부에 광축 방향으로 결합된 가이드 샤프트(29)에 의해 광축 방향으로 이송할 수 있도록 결합되어 있다.

따라서, 모터(24)가 작동하면 안내 스크류(24a)가 회전하고 상기 안내 스크류(24a)가 회전함에 따라 동력 전달부재(26)가 광축 방향으로 이송하게 된다. 상기 동력 전달부재(26)가 광축방향으로 이송하면 상기 배럴(28)은 상기 가이드 샤프트(29)에 의해 안내되며 역시 광축 방향으로 이송하여 줌기능이 구현된다.

그러나, 상기 카메라의 줌 렌즈 메커니즘(20)도 전자기 방식의 모터를 사용하기 때문에 다수개의 감속 기어가 필요하고 이로 인해 소형화가 곤란하다. 또한, 상기 모터로부터 발생되는 전자기파의 발생을 제거할 수 없을 뿐만 아니라 이송의 분해능이 낮아 정밀한 제어가 어렵다는 문제점이 있다.

도 3a와 도 3b에는 상술한 방식들의 문제점을 해결하고자 압전소자를 이용하 여 렌즈를 이송시키는 미국특허 6,215,605호의 구동장치(30)가 도시되어 있다.

즉, 압전소자(32)를 베이스 블록(34)에 고정시키고 구동환봉(36)에 변위를 전달하여 슬라이드부(38a)에서 발생하는 예압과 렌즈 프레임(38)의 관성력, 가속도 효과로서 렌즈(L1,L2,L3,L4)를 이송시킨다. 또한, 입력전압의 파형에 따라 상기 렌즈 프레임(38)이 구동환봉(36)과 함께 이송하거나 또는 미끄러지는 상대운동을 함으로써 양방향 이송이 가능하다.

한편, 상기 구동장치(30)는 전자기 방식의 모터를 사용하지 않으므로 그 구조적으로 전자기파가 발생하지 않고, 동력전달 수단으로서 종감속 기어등을 사용하지 않으므로 그 구조의 단순화를 꾀할 수 있다.

그러나, 상기 구동환봉(36)이 고정되어 있어 경통 길이의 가변이 불가능하므로 소형화에 제한이 있고 구동신호가 정현파 신호가 아닌 비대칭형 파형을 쓰기 때문에 구동회로가 복잡해진다는 문제점이 있다.

따라서, 작은 체적 내에 장착이 가능하고, 이송의 분해능이 높아 정밀한 제어가 가능하며, 작은 구동력으로 작동되면서도 충분한 이송변위를 얻을 수 있는 렌즈 이송장치에 대한 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 종래의 전자기 방식의 구동메카니즘에 비하여 구조를 단순화하여 초소형화를 도모할 수 있는 렌즈 이송장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래에 비해 낮은 입력전력으로도 큰 변위를 얻을 수 있어 이송의 분해능이 우수하고, 구동에 걸리는 동력의 손실을 최소화할 수 있는 렌즈 이송장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래에 비하여 렌즈의 이송을 안내하는 안내메카니즘의 구조가 단순하고, 렌즈의 이송을 정확하고 안정적으로 수행할 수 있는 렌즈 이송장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

적어도 하나이상의 렌즈;

상기 렌즈가 내부공간에 배치되는 렌즈수용부와, 상기 렌즈 수용부의 외부면으로부터 방사방향으로 연장되는 연장부를 구비하는 렌즈배럴;

상기 연장부에 접하도록 선단에 구비된 출력부재를 통하여 상기 렌즈배럴의 이송에 필요한 구동력을 제공하도록 인가되는 외부전원에 의해서 몸체부가 신축 및 굴곡변형되는 엑츄에이터 ;

상기 엑츄에이터의 후단에 일측 자유단이 접하여 연장부측으로 가압하는 가압부재 ; 및

상기 렌즈배럴의 광축방향으로의 이송을 안내하는 안내부 ; 를 포함하는 렌즈 이송장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 엑츄에이터는 복수개의 압전체가 적층된 직육면체상의 몸체부를 갖는 압전 초음파 모터(piezoelectric utlasonic motor)이다.

바람직하게, 상기 출력부재와 마주하는 연장부의 수직면에는 상기 출력부재와 직교하도록 배치되어 이들간에 점접촉이 이루어지는 접촉부재를 구비한다.

보다 바람직하게, 상기 연장부의 수직면에는 상기 접촉부재를 배치할 수 있도록 요홈을 구비한다.

보다 바람직하게, 상기 접촉부재는 상기 연장부의 높이와 대략적으로 동일한 형성높이로 구비된다.

바람직하게, 상기 가압부재는 상기 엑츄에이터의 후단과 접촉하도록 일측 자유단이 외측으로 절곡되고, 상기 렌즈배럴측으로 타측 고정단이 절곡되어 탄성력을 제공하는 판스프링이다.

보다 바람직하게, 상기 가압부재는 상기 엑츄에이터의 몸체부의 상부면을 직하부로 가압하도록 상기 가압부재의 일측 자유단으로부터 상기 몸체부측으로 일정길이 연장되는 상부 고정편을 추가 포함한다.

보다 바람직하게, 상기 상부 고정편은 선단부에 상기 몸체부의 상부면과 접촉되면서 탄성력을 제공하도록 하부로 볼록하게 변형되는 절곡부를 구비한다.

바람직하게, 상기 가압부재는 상기 엑츄에이터의 길이보다 길게 구비된다.

바람직하게, 상기 안내부는 상기 연장부에 광축과 평행하도록 관통형성된 안내공에 삽입되는 일정길이의 제1 안내봉과, 상기 렌즈배럴의 회전을 방지하도록 상기 연장부에 외주면이 접하도록 배치되는 일정길이의 제2 안내봉으로 구비된다.

보다 바람직하게, 상기 제1 안내봉은 부쉬부재 또는 오일리스 베어링중 어느 하나를 매개로 하여 상기 안내공에 조립된다.

보다 바람직하게, 상기 제1 안내봉의 중심은 상기 엑츄에이터의 출력부재와 상기 연장부의 접촉부재가 점접촉되는 접점과 동일한 수평선상에 위치된다.

보다 바람직하게, 상기 제2 안내봉의 외주면은 상기 가압부재의 가압방향과 직교하는 방향으로 돌출되도록 상기 연장부에 형성되는 좌우한쌍의 안내 지지턱과 점접촉된다.

보다 바람직하게, 상기 제1,2안내봉은 마찰력을 최소화시킬 수 있도록 불화탄소수지계 또는 황화몰리브덴계 중 어느 하나를 소재로 하여 외주면이 코팅된다.

바람직하게, 상기 렌즈배럴이 올려지는 베이스를 추가 포함하고,

상기 베이스는 엑츄에이터의 출력부재와 상기 렌즈배럴의 연장부간의 접촉이 이루어지도록 상기 몸체부를 고정배치하는 제 1고정부와, 상기 가압부재의 타측 고정단을 고정하는 제2 고정부 및 상기 안내부의 하부단이 고정되는 제 3고정부를 구비한다.

보다 바람직하게, 상기 제1 고정부는 상기 몸체부의 하부면이 접하고, 상기 몸체부의 좌우양측면이 탄력적으로 접하도록 '∪'자형으로 형성되는 적어도 하나의 탄성 고정편과, 상기 몸체부의 상부면에 탄력적으로 접하도록 상기 탄성 고정편의 상단에 구비되는 고정턱으로 구성된다.

보다 바람직하게, 상기 제2 고정부는 상기 가압부재의 타측 고정단이 삽입되 어 고정되는 간극을 형성하도록 'ㄱ'자형으로 절곡된 한쌍의 수직리브로 구성된다.

보다 바람직하게, 상기 제3 고정부는 상기 안내부의 제1,2안내봉의 각 하부단이 삽입되어 고정되는 제1,2 고정공으로 구비된다.

바람직하게, 상기 렌즈배럴의 일측면에는 감지바를 구비하고, 상기 감지바의 상하이송위치를 감지하는 위치센서를 추가 포함한다.

바람직하게, 상기 렌즈배럴, 엑츄에이터, 가압부재 및 안내부를 외부환경으로부터 보호하는 케이스를 추가 포함한다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 렌즈 이송장치의 전체 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 렌즈 이송장치의 분해사시도이다.

본 발명에 따른 렌즈 이송장치(100)는 도 4와 5에 도시한 바와 같이, 적어도 하나이상의 렌즈가 내부수용되는 렌즈배럴(110)과, 이를 이송시키는 구동력을 제공하는 엑츄에이터(120)와, 상기 엑츄에이터를 가압하는 가압부재(130) 및 상기 렌즈배럴의 이송을 안내하는 안내부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 렌즈배럴(110)은 렌즈 수용부(111)와 연장부(112)로 이루어지고, 상기 렌즈 수용부(111)는 적어도 하나의 렌즈가 광축을 따라 배열되도록 일정크기의 내부공간을 갖는 수용체이며, 상기 연장부(112)는 상기 렌즈 수용부(111)의 외부면으로부터 방사방향으로 연장되고 대략적인 직육면상체으로 구비되는 구조물이다.

이러한 연장부(112)는 상기 렌즈배럴(110)의 사출성형시 이에 일체로 구비될 수도 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 사출성형성되는 원통형상의 렌즈 수용부(111)와 조립되어 결합되는 구조를 갖도록 별도로 사출성형될 수도 있다.

상기 렌즈 수용부(111)의 상부면에는 광축과 중심이 일치하는 입사공(113)을 소정크기로 관통형성하고, 상기 연장부(112)에는 상기 안내부(140)의 제1 안내봉(141)이 조립되는 안내공(114)을 광축과 평행하도록 관통형성하고, 상기 안내부(140)의 제2 안내봉(142)이 지지되는 안내 지지턱(115)을 각각 구비한다.

또한, 상기 엑츄에이터(120)는 도 4와 5에 도시한 바와 같이, 몸체부(121)와 출력부재(122)로 이루어지는 직육면체상의 압전 초음파 모터(piezoelectric utlasonic motor)이며, 상기 몸체부(121)는 외부면에 외부전원이 인가되는 전극단자(123)가 복수개 구비되며, 상기 전극단자(123)를 통해 인가되는 전원에 의해서 길이방향의 신축 및 상하방향으로 굴곡변형되도록 복수의 압전체가 적층되는 압전소자이다.

상기 출력부재(122)는 상기 연장부(112)와 마주하는 선단에 일체로 장착되는 원통상의 마찰부재이며, 이는 상기 세라믹 또는 금속재질의 내마모성이 우수하고 마찰계수가 비교적 큰 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 엑츄에이터(120)는 상기 렌즈배럴(110)이 탑재되는 베이스(150)로부터 연장되는 제1 고정부(151)에 배치되어 고정된다.

도 6은 본 발명에 따른 렌즈 이송장치에 구비되는 엑츄에이터와 연장부간의 접촉상태를 도시한 상세도로서, 도시한 바와 같이, 상기 엑츄에이터(120)의 출력부재(122)와 마주하는 상기 연장부(112)의 수직면에는 상기 출력부재(122)와 접촉되는 접촉부재(116)를 일체로 구비한다.

이러한 접촉부재(116)는 상기 출력부재(122)와 직교하도록 배치되어 이들간에 점접촉이 이루어지도록 상기 연장부(112)의 수직면에 장착되는 마찰부재이며, 상기 출력부재(122)와 마찬가지로 세라믹 또는 금속재질의 내마모성이 우수하고 마찰계수가 비교적 큰 소재로 하여 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 접촉부재(116)는 실시예에서 상기 엑츄에이터(120)에 수평하게 배치되는 출력부재(122)와 접촉하도록 수직하게 배치되는 구조를 예시하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 반대로 상기 엑츄에이터(120)에 수직하게 배치되는 출력부재(122)와 접촉하도록 수평하게 배치되는 구조로 구비될 수도 있다.

상기 출력부재(122)와 접촉부재(116)는 실시예에서 원통형으로 구비되는 것으로 예시하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 출력부재(122)와 접촉부재(116)간에 점접촉이 이루어지도록 반원단면상 또는 타원단면상으로 구비될 수있다.

또한, 상기 출력부재(122)와 마주하는 상기 연장부(112)의 수직면에는 상기 접촉부재(116)를 배치하여 고정할 수 있도록 수직한 요홈(117)을 구비하여도 좋다.

이때, 상기 접촉부재(116)의 형성길이는 상기 출력부재(122)와의 접촉을 보다 확실하고 안정적으로 보장할 수 있도록 상기 연장부(112)의 높이와 대략적으로 동일하게 구비하는 것이 바람직하다.

상기 출력부재(122)는 엑츄에이터(120)와 윗면과 평행이 되게 접착될 수 있 도록 별도의 지그(미도시)를 구비하여 일정한 예압을 가하여 위치를 가이드한 후 가압상태로 열경화 수지 접착제를 이용하여 장착한다.

또한 접촉부재(116)도 제1안내봉(141)의 축방향과 평행이 될수 있도록 별도의 지그(미도시)를 구비하여 일정한 예압을 가하여 위치를 가이드한 후 가압상태로 열경화 수지 접착제를 이용하여 장착한다

그리고, 상기 가압부재(130)는 도 4와 5에 도시한 바와 같이 상기 출력부재(122)가 구비되는 선단의 정반대편에 해당하는 엑츄에이터(120)의 후단에 일측 자유단(131)이 접하여 상기 엑츄에이터(120)를 연장부(112)측으로 가압할 수 있도록 상기 베이스(150)에 타측 고정단(132)이 고정되는 탄성체이다.

이러한 가압부재(130)는 상기 엑츄에이터(120)의 후단과 접촉하도록 일측 자유단(131)이 외측으로 절곡되고, 상기 베이스(150)에 고정되는 타측 고정단(132)이 렌즈배럴(110)측으로 절곡되어 탄성력을 제공하는 판스프링으로 구비되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 가압부재(130)는 설계시 조절가능한 적절한 예압력을 얻을 수 있도록 상기 엑츄에이터의 길이보다 길게 구비되는 것이 바람직하다.

상기 가압부재(130)는 상기 엑츄에이터(120)의 몸체부(121)의 상부면을 직하부로 가압하도록 상기 가압부재(130)의 일측 자유단으로부터 상기 몸체부측으로 일정길이 연장되는 상부 고정편(133)을 구비한다.

상기 상부 고정편(133)은 선단부에 상기 몸체부(121)의 상부면과 접촉되면서 탄성력을 제공하도록 하부로 볼록하게 변형되는 절곡부(134)를 구비한다.

또한, 상기 안내부(140)는 도 4,5 및 7에 도시한 바와 같이, 상기 엑츄에이터(120)로부터 제공되는 구동력에 의해서 상기 렌즈배럴(110)을 광축방향으로 왕복이송시킬때 상기 렌즈배럴(110)의 이송을 안내할 수 있도록 제1 안내봉(141)과 제2 안내봉(142)으로 구비된다.

상기 제1,2 안내봉(141)(142)은 상기 베이스(150)의 제1,2 고정공(155)(156)에 각 하부단이 삽입되어 상기 광축과 평행하도록 수직하게 고정되는 일정길이의 원통부재이다.

여기서, 상기 제1 안내봉(141)은 상기 연장부(112)에 광축과 평행하도록 관통형성된 안내공(114)에 삽입되는 부쉬부재(143)를 매개로 하여 활주이동가능하게 조립되는 일정길이 봉부재이며,상기 부쉬부재(143)는 오일리스 베어링으로 대체할 수도 있다.

상기 제1 안내봉(141)의 중심은 상기 엑츄에이터(120)의 출력부재(122)와 상기 연장부(112)의 접촉부재(116)가 서로 접촉되는 접점과 동일한 수평선상에 위치된다.

상기 제2 안내봉(142)은 상기 연장부(112)에 형성되는 좌우한쌍의 안내 지지턱(115)과 외주면이 점접촉되는 일정길이의 봉부재이다.

상기 안내 지지턱(115)은 렌즈배럴의 상하이송시 발생하는 회전성분을 방지하도록 상기 연장부(112)에 좌우한쌍으로 구비되고, 상기 가압부재(130)의 가압방향과 직교하는 방향으로 일정길이 돌출형성된다.

또한, 상기 제 1,2안내봉(141)(142)은 상기 엑츄에이터(120)에서 제공되는 구동력에 의한 렌즈배럴(110)의 상하 이송시 상기 출력부재(122)와 접촉부재(116)사이에서 발생되는 마찰력보다 작은 크기의 마찰력을 발생시킬 수 있도록 불화탄소수지계 또는 황화몰리브덴계 중 어느 하나를 소재로 하여 외주면을 코팅처리하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 렌즈 이송장치(100)는 도 4와 5에 도시한 바와 같이 상기 렌즈베럴(110)이 올려지고, 미도시된 이미지 센서 및 기판이 배치되는 베이스(150)를 포함한다.

상기 베이스(150)는 상기 엑츄에이터(120), 가압부재(130) 및 안내부(140)를 위치고정하는 제1,2 및 3고정부(151)(152)(153)를 구비하도록 사출성형되는 수지구조물이다.

상기 제1 고정부(151)는 상기 엑츄에이터(120)의 출력부재(122)와 상기 렌즈배럴(110)의 연장부(112)간의 접촉이 이루어지도록 상기 몸체부(121)를 고정배치하는 고정 구조물이다.

이러한 제1 고정부(151)는 상기 몸체부(121)의 하부면이 접하고, 상기 몸체부(121)의 좌우양측면이 탄력적으로 접하도록 '∪'자형으로 형성되는 적어도 하나의 탄성 고정편(151a)과, 상기 몸체부(121)의 상부면에 탄력적으로 접하도록 상기 탄성 고정편(151a)의 상단에 구비되는 고정턱(151b)으로 구성된다.

이에 따라, 상기 엑츄에이터(120)의 몸체부(121)는 상기 탄성 고정편(151a) 의 상부로부터 하부로 끼워져 배치되고, 상기 탄성 고정편(151a)에 끼워진 몸체부(121)는 상기 고정턱(151b)에 의해서 외부이탈과 상하좌우 흔들림이 방지된다.

또한, 상기 제2 고정부(152)는 상기 가압부재(130)의 타측 고정단(132)을 고정하도록 상기 베이스(150)의 일측 모서리에 구비되는 고정구조물이다.

상기 제2 고정부(152)는 상기 가압부재(130)의 타측 고정단(132)이 삽입되어 고정되는 간극을 형성하도록 'ㄱ'자형으로 절곡된 한쌍의 수직리브(152a)(152b)로 구성된다.

그리고, 상기 제3 고정부(153)는 상기 안내부(140)를 구성하는 제1,2안내봉(141)(142)의 각 하부단이 삽입되어 고정되는 제1,2 고정공(155)(156)으로 구비되며, 상기 제1,2 고정공(155)(156)의 중심은 동일한 수평선상에 위치된다.

또한, 상기 렌즈배럴(110)의 일측면에는 감지바(119)를 일체로 구비하고, 상기 렌즈배럴(110)의 위치변화를 검출하도록 상기 감지바(119)의 상하이송위치를 감지하는 위치센서(160)를 구비한다.

이러한 상기 위치센서(160)는 상기 감지바(119)와 대응하는 영역에 형성되는 베이스(150)의 제4 고정부(154)에 위치고정되며, 일측면에 전원이 인가되고, 신호가 송수신되는 복수개의 단자(165)를 구비한다.

한편, 상기 베이스(150)의 상부에는 도 4와 5에 도시한 바와 같이, 상기 렌즈배럴(110), 엑츄에이터(120), 가압부재(130) 및 위치센서(160)를 외부환경으로부터 보호할 수 있도록 케이스(170)가 구비된다.

이러한 케이스(170)는 상부면에 상기 렌즈배럴(110)의 입사공(113)을 외부노 출시키는 개구부(171)을 일정크기로 관통형성하고, 상기 베이스(150)의 일측 외부면에 돌출형성된 조립턱(157)과 결합되는 조립공(172)을 관통형성한 수지 구조물이다.

상기 케이스(170)는 상기 베이스(150)에 형성된 나사공(미도시)에 체결되는 고정나사(173)을 매개로 하여 상기 베이스(150)와 결합된다.

본 발명의 렌즈 이송장치(100)에서 하나이상의 렌즈가 내장된 렌즈배럴(110)을 광축방향으로 왕복 이송시키는 동작은, 상기 엑츄에이터(120)의 몸체부(121)에 형성된 전극단자(123)를 통하여 외부전원을 인가함으로서 압전체가 적층된 몸체부(121)의 변형에 의해서 상기 렌즈배럴(110)을 이송시키는 구동력을 발생시킨다.

상기 엑츄에이터(120)는 대략 222kHz 정도의 공진 주파수대의 전압이 몸체부(121)에 인가되면, 도 8(a)에 도시한 바와 같이, 상기 몸체부(121)는 출력부재(122)와 더불어 길이방향으로 신축변형되고, 대략 230kHz정도의 공진주파수대의 전압이 상기 몸체부(121)에 인가되면, 도 8(b)에 도시한 바와 같이, 상기 몸체부(121)는 'Ｓ'자형으로 굴곡변형된다.

이에 따라, 2개의 공진 주파수사이에 해당하는 대략 230kHz의 공진주파수대의 전압이 상기 몸체부(121)에 인가되면, 상기 몸체부(121)는 길이방향의 신축변형 진동모드와 높이방향의 굴곡변형 진동모드가 동시에 발생되기 때문에, 상기 몸체부(121)의 선단에 장착된 출력부재(122)는 도 8(c)에 도시한 바와 같이 신축변형과 굴곡변형의 합성에 의해서 상기 몸체부(121)를 측방에서 바라볼때 타원운동을 하는 진동궤적을 형성하고, 상기 몸체부(121)를 정면에서 바라볼때 직선운동을 하는 진동궤적으로 형성하는 것이다.

이때, 상기 엑츄에이터(120)는 상기 베이스의 제1 고정부에 타원운동을 억제하도록 고정되어 있기 때문에, 상기 출력부재(122)는 직선운동만을 하게 되는 것이고, 상기 몸체부(121)에 인가되는 전압의 전극에 따라 진동궤적의 방향은 전환된다.

따라서, 수직방향의 진동궤적만을 형성하는 출력부재(122)는 이송 대상물인 렌즈배럴(110)의 연장부(112)에 구비된 접촉부재(116)를 매개로 하여 구동력을 전달할 수 있도록 연결되어 있기 때문에, 상기 렌즈배럴(110)은 제 1,2안내봉(141)(142)을 따라 광축방향으로 상승되거나 하강되는 것이다.

여기서, 상기 출력부재(122)와 접촉부재(116)사이에서 발생되는 마찰력은 상기 제1 안내봉(141)에서 발생되는 마찰력보다 크게 발생되고, 상기 출력부재(122)와 접촉부재(116)는 상기 렌즈배럴(110)의 광축이 수직축에 대하여 틀어지지 않도록 점접촉되기 때문에, 상기 렌즈배럴(110)의 상하이송은 보다 안정적으로 이루질 수 있는 것이다.

또한, 상기 출력부재(122)와 접촉부재(116)가 서로 접하는 점접촉은 상기 엑츄에이터(120)를 연장부(112)측으로 가압하도록 구비되는 가압부재(130)의 탄성력에 의해서 항상 일정하게 유지된다.

그리고, 상기 출력부재(122)와 접촉부재(116)가 서로 접하는 접점은 상기 안내공(114), 제1 안내봉(141) 및 부쉬부재(143)의 중심과 동일한 축상에 위치되기 때문에, 상기 연장부측으로 전달되는 가압부재(130)의 탄성력은 상기 연장부(112)측으로 손실없이 전달되어 엑츄에이터(120)의 성능을 최대화시킬 수 있다.

한편, 상기 엑츄에이터(120)에서 제공되는 구동력에 의한 상기 렌즈배럴(110)의 이송은 상기 연장부(112)의 안내공(114)에 조립된 제1 안내봉(141)을 따라 이루어진다.

여기서, 상기 제1 안내봉(141)은 상기 안내공(114)의 내경 진원도와 상기 제1 안내봉(141)의 외경 진원도 차이에 의하여 상기 안내공(114)의 내주면과 상기 제1 안내봉(141)의 외주면사이에 간극이 형성되는 것을 방지할 수 있도록 부쉬부재(143)를 매개로 조립되기 때문에, 상기 제1 안내봉(141)은 수직한 광축에 대하여 틸팅되지 않고 상기 광축과 평행한 수직상태를 유지하여 상기 렌즈배럴(110)의 상하이송을 보다 안정적으로 수행할 수 있는 것이다.

또한, 상기 제1 안내봉(141)으로부터 일정거리 떨어져 수직하게 구비되는 제2 안내봉(142)은 그 외주면이 상기 가압부재(130)의 가압방향과 직교하는 방향으로 돌출되도록 상기 연장부(112)에 형성되는 좌우한쌍의 안내 지지턱(115)과 점접촉되기 때문에, 상기 회전배럴(110)의 상하이송시 상기 제1 안내봉(141)을 중심으로 하여 회전되는 것을 방지하게 된다.

그리고, 상기 제1,2 안내봉(141)(142)은 그 외주면이 불화탄소수지계 또는 황화 몰리브덴계 코팅재로 코팅처리되어 있기 때문에, 상기 제1 안내봉(141)과 부쉬부재(143)와의 경계면과 상기 제2 안내봉(142)과 안내 지지턱(115)사이에서 세라믹 또는 금속재질의 내마모성이 우수하고 마찰계수가 비교적 큰 소재로 이루어진 상기 출력부재(122)와 접촉부재(116)에서의 마찰계수보다 낮은 마찰계수를 얻을 수 있는 것이다. 이에 따라, 상기 렌즈배럴(110)의 상하이송은 상기 엑츄에이터(120)의 동력손실을 최소화하여 보다 안정적으로 이루어지는 것이다.

한편, 상기 제1,2 안내봉(141)(142)을 따라 상하이송되는 상기 렌즈배럴(110)의 움직임은 상기 렌즈배럴(110)로부터 돌출형성된 감지바(119)를 감지하여 상기 렌즈배럴(110)의 위치를 검출하는 위치센서(160)에 의해서 이루어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 렌즈배럴로부터 방사방향으로 연장되는 연장부와 점접촉되고, 가압부재에 의해서 연장부측으로 가압되는 엑츄에이터를 갖춤으로서 엑츄에이터의 구동력을 렌즈배럴측으로 전달하는 구동메카니즘을 구비함으로서, 종래의 캠, 전자기방식의 구동메카니즘에 비하여 구조를 보다 단순화할 수 있기 때문에 광학기기를 보다 소형화할 수 있다.

또한, 이송대상물인 렌즈배럴로 전달되는 구동력의 손실을 최소화하면서 이송시 마찰력에 의한 손실을 최소화할 수 있기 때문에 종래에 비해 낮은 입력전력으로도 큰 변위를 얻을 수 있고 구동 효율성을 높일 수 있다.

그리고, 렌즈배럴의 이송을 안내하는 안내메카니즘의 구조가 단순하고, 렌즈의 이송을 보다 정확하고 안정적으로 수행할 수 있기 때문에 우수한 품질의 화상을 얻을 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims

렌즈;

상기 렌즈가 내부공간에 배치되는 렌즈수용부와, 상기 렌즈 수용부의 외부면으로부터 방사방향으로 연장되는 연장부를 구비하는 렌즈배럴;

상기 연장부에 접하도록 선단에 구비된 출력부재를 통하여 상기 렌즈배럴의 이송에 필요한 구동력을 제공하도록 인가되는 외부전원에 의해서 몸체부가 신축 및 굴곡변형되는 엑츄에이터 ;

상기 엑츄에이터의 후단에 일측 자유단이 접하여 연장부측으로 가압하는 가압부재 ; 및

상기 렌즈배럴의 광축방향으로의 이송을 안내하는 안내부 ; 를 포함하는 렌즈 이송장치.
제1항에 있어서,

상기 엑츄에이터는 복수의 압전체가 적층된 직육면체상의 몸체부를 갖는 압전 초음파 모터(piezoelectric utlasonic motor)임을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제1항에 있어서,

상기 출력부재와 마주하는 연장부의 수직면에는 상기 출력부재와 직교하도록 배치되어 이들간에 접촉이 이루어지는 접촉부재를 구비함을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제3항에 있어서,

상기 연장부의 수직면에는 상기 접촉부재를 배치할 수 있도록 요홈을 구비함을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제3항에 있어서,

상기 접촉부재는 상기 연장부의 높이와 동일한 형성높이로 구비됨을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제1항에 있어서,

상기 가압부재는 상기 엑츄에이터의 후단과 접촉하도록 일측 자유단이 외측으로 절곡되고, 상기 렌즈배럴측으로 타측 고정단이 절곡되어 탄성력을 제공하는 판스프링임을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제6항에 있어서,

상기 가압부재는 상기 엑츄에이터의 몸체부의 상부면을 직하부로 가압하도록 상기 가압부재의 일측 자유단으로부터 상기 몸체부측으로 일정길이 연장되는 상부 고정편을 추가 포함함을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제7항에 있어서,

상기 상부 고정편은 선단부에 상기 몸체부의 상부면과 접촉되면서 탄성력을 제공하도록 하부로 볼록하게 변형되는 절곡부를 구비함을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제1항에 있어서,

상기 가압부재는 상기 엑츄에이터의 길이보다 길게 구비됨을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제1항에 있어서,

상기 안내부는 상기 연장부에 광축과 평행하도록 관통형성된 안내공에 삽입되는 일정길이의 제1 안내봉과, 상기 렌즈배럴의 회전을 방지하도록 상기 연장부에 외주면이 접하도록 배치되는 일정길이의 제2 안내봉으로 구비됨을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제10항에 있어서,

상기 제1 안내봉은 부쉬부재 또는 오일리스 베어링중 어느 하나를 매개로 하여 상기 안내공에 조립됨을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제10항에 있어서,

상기 제1 안내봉의 중심은 상기 엑츄에이터의 출력부재와 상기 연장부의 접촉부재가 접촉되는 접점과 동일한 수평선상에 위치됨을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제10항에 있어서,

상기 제2 안내봉의 외주면은 상기 가압부재의 가압방향과 직교하는 방향으로 돌출되도록 상기 연장부에 형성되는 좌우한쌍의 안내 지지턱과 접촉됨을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제10항에 있어서,

상기 제1,2안내봉은 마찰력을 최소화시킬 수 있도록 불화탄소수지계 또는 황화몰리브덴계 중 어느 하나를 소재로 하여 외주면이 코팅됨을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제1항에 있어서,

상기 렌즈배럴이 올려지는 베이스를 추가 포함하고,

상기 베이스는 엑츄에이터의 출력부재와 상기 렌즈배럴의 연장부간의 접촉이 이루어지도록 상기 몸체부를 고정배치하는 제 1고정부와, 상기 가압부재의 타측 고정단을 고정하는 제2 고정부 및 상기 안내부의 하부단이 고정되는 제 3고정부를 구 비함을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제15항에 있어서,

상기 제1 고정부는 상기 몸체부의 하부면이 접하고, 상기 몸체부의 좌우양측면이 탄력적으로 접하도록 '∪'자형으로 형성되는 탄성 고정편과, 상기 몸체부의 상부면에 탄력적으로 접하도록 상기 탄성 고정편의 상단에 구비되는 고정턱으로 구성됨을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제15항에 있어서,

상기 제2 고정부는 상기 가압부재의 타측 고정단이 삽입되어 고정되는 간극을 형성하도록 'ㄱ'자형으로 절곡된 한쌍의 수직리브로 구성됨을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제15항에 있어서,

상기 제3 고정부는 상기 안내부의 제1,2안내봉의 각 하부단이 삽입되어 고정되는 제1,2 고정공으로 구비됨을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제1항에 있어서,

상기 렌즈배럴의 일측면에는 감지바를 구비하고, 상기 감지바의 상하이송위치를 감지하는 위치센서를 추가 포함함을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
제1항에 있어서,

상기 렌즈배럴, 엑츄에이터, 가압부재 및 안내부를 외부환경으로부터 보호하는 케이스를 추가 포함함을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.