KR100781902B1 - 광학 모듈 - Google Patents

Abstract

제1 렌즈 홀더(19), 제2 렌즈 홀더(13, 16), 경통(鏡筒)(11), 및 원통 캠(15)을 포함하는 광학 모듈(3)이다. 제1 렌즈 홀더(19)는 제2 렌즈 홀더(13, 16)보다 대물측에 위치한다. 경통(11)은 제2 렌즈 홀더에 외접하고, 제2 렌즈 홀더를 광축 방향으로 슬라이딩(sliding) 자유롭게 유지한다. 원통 캠(15)은 상캠과 하캠으로 분할 가능하게 구성되어 있고, 경통의 외주에 배치되고 제2 렌즈 홀더의 위치를 변경한다. 제2 렌즈 홀더(13, 16)는 측면으로부터 뻗어 있는 돌기부재(131, 161)를 구비한다. 경통(11)에는 돌기부재의 광축 방향(LD)에서의 이동을 허용하는 관통공(11A, 11B)이 형성되고, 상캠과 하캠과의 접속단부에, 돌기부재를 소정 위치로 안내하는 캠면(151)이 형성된다. 제1 렌즈 홀더는, 경통의 상단부에 고정됨과 아울러 원통 캠을 광축 방향으로 위치 결정하는 슬라이딩 면을 가진다. 원통 캠을 제1 렌즈 홀더의 슬라이딩 면에 향하여 힘을 가하는 탄성부재(12)가 배치되어 있다.

렌즈 홀더, 대물측, 광축 방향, 슬라이딩, 경통, 원통 캠, 광학 모듈, 돌기부재, 관통공, 슬라이딩 면, 탄성부재

Description

광학 모듈{OPTICAL MODULE}

본 발명은 CCD 등의 촬상 소자를 이용한 소형 카메라 등에 포함되는 광학 모듈에 관한 것이다.

근년, 미소한 카메라를 탑재한 휴대전화나 노트북 컴퓨터 등의 전자 기기가 널리 제공되고 있다. 이러한 전자 기기는 소형화 및 경량화의 요청이 크고, 이들에 내장하는 카메라를 보다 소형 경량화하는 것이 요구된다. 따라서, 카메라의 광학계 부품인 광학 모듈에 대해서도 한층 더 소형 경량화를 도모할 필요가 있다.

그 한편, 소형화된 광학 모듈로 선명한 화상을 얻기 위해서는 특히 광축 방향에서의 치수 정밀도가 요구된다. 소형화된 광학 모듈에서는 촬상 소자의 수광면과 렌즈계의 합초(合焦) 위치(백 포커스(back focus))의 차이가 조금이라도 있으면 화상이 열화(degradation)해 버린다. 또, 최근에는 복수의 렌즈를 내장하고, 소형이어도 줌(zoom) 기능을 구비한 소형의 광학 모듈이 제공되고 있다. 이러한 광학 모듈의 경우 기판측에 배치한 촬상 소자의 광축에 대해서 렌즈측의 광축이 조금이라도 기울면, 촬영 화상이 열화하므로 렌즈측의 광축이 기울지 않도록 조립하는 것이 중요하게 된다.

복수의 렌즈를 구비한 소형 카메라의 렌즈 구동장치에 관해서는, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에서는, 도 10에 나타내듯이, 판 캠(310)을 이용함으로써 센서류나 신호처리 장치를 삭감하여 소형화 및 구성의 간소화를 도모한 렌즈 구동장치(300)를 개시하고 있다. 매크로(macro) 촬영이나 줌 촬영 시에는 광학 모듈 내의 렌즈 위치가 이동된다. 특허문헌 1에 개시하는 렌즈 구동장치(300)의 경우에는, 판 캠(310)이 회전축(311) 주위를 회전함으로써 렌즈 위치가 변경된다. 구체적으로는, 구슬테(렌즈 홀더(holder))(305, 306) 각각에는 캠 팔로워(cam follower)로서의 핀(pin)(307, 308)이 설치되어 있다. 이러한 핀(307, 308)은 판 캠(310)에 형성한 캠 홈(312, 313)에 걸어맞춰져 있다. 이 판 캠(310)을 회전시킴으로써 렌즈 홀더(305, 306)를 소정 위치에 설정할 수 있다.

<특허문헌 1> 일본 특허공개 2002-189165호　공보

<발명이 해결하고자 하는 과제>

상기와 같이 렌즈를 이동할 때에는 핀트(punt)나 배율도 맞출 필요가 있다. 도 10에 개시하는 렌즈 구동장치(300)에서는 이 점을 고려하여 캠 홈(groove)(312, 313)의 형상(캠 곡선)이 규정된다. 이 캠 곡선에 의해 렌즈와 CCD(Charge Coupled Device)가 최적 거리가 되도록 조정되어 있다. 광학 모듈은 소정의 치수 정밀도를 가지고 제작되어 있다. 그렇지만, 실제의 제조 공정에서는 기판 상에 배치하는 촬상 소자의 광축 방향에서의 상대 위치가 미묘하게 변화하는 경우나, 렌즈 위치나 자세가 미묘하게 변화하는 경우가 있다.

이와 같이 촬상 소자와 렌즈의 상대 위치가 예정 위치로부터 어긋난 경우에는 백 포커스가 일치하도록 위치 조정을 할 필요가 있다. 그러나 특허문헌 1에 나타내는 장치의 형태에 판 캠을 이용하고 있으면, 캠 홈(312, 313)의 캠 곡선을 변경하는, 또는 회전축(311)의 위치를 변경하는 등의 대처가 필요하게 된다. 실제의 제조 공정을 생각하면 회전축을 변경하여 대처한다고 하는 것은 현실적이지 않다. 따라서, 캠 곡선이 다른 판 캠(310)을 복수 준비해 두고 판 캠을 적당히 변경하여 핀트를 맞추는 작업을 하게 된다. 그러나, 이러한 작업은 번잡하다.

또, 특허문헌 1에 개시하는 렌즈 구동장치(300)는, 도 10에 나타내듯이, 렌즈 홀더(305, 306)의 편측에 판 캠(310)이 배치되고, 이 판 캠(310)을 회전시킴으로써 이러한 렌즈 홀더가 광축 방향으로 이동된다. 그러나, 이러한 구조에서는 핀(307, 308)을 개재하여 렌즈 홀더의 한쪽에만 부하가 걸리므로 렌즈 홀더의 광축이 흔들려 버린다. 그 결과, 전술한 것처럼 렌즈측의 광축이 기운다고 하는 사태가 되므로 촬영 화상이 열화한다고 하는 문제를 초래한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하고 광축 방향에서의 렌즈 홀더의 위치 차이가 없고 정밀도 좋게 백 포커스를 설정할 수 있는 광학 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 렌즈 홀더를 광축 방향을 따라 확실히 이동시키는 구조를 구비하고 광축의 기울기를 확실히 억제할 수 있는 광학 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 목적은, 제1 렌즈 홀더, 제2 렌즈 홀더, 경통(鏡筒), 및 원통 캠을 포함하는 광학 모듈로서, 상기 제1 렌즈 홀더는 상기 제2 렌즈 홀더보다 대물측에 위치하고, 상기 경통은 제2 렌즈 홀더에 외접하고, 상기 제2 렌즈 홀더를 광축 방향으로 슬라이딩(sliding) 자유롭게 유지하고, 상기 원통 캠은 상캠과 하캠으로 분할 가능하게 구성되어 있고, 상기 경통의 외주에 배치되고 상기 제2 렌즈 홀더의 위치를 변경하고, 상기 제2 렌즈 홀더의 측면으로부터 뻗어 있는 돌기부재를 구비하고, 상기 경통에는 상기 돌기부재의 광축 방향에서의 이동을 허용하는 관통공이 형성되고, 상기 상캠과 하캠과의 접속단부에, 상기 돌기부재를 소정 위치로 안내하는 캠면이 형성되고, 상기 제1 렌즈 홀더는, 상기 경통의 상단부에 고정되고, 상기 원통 캠을 광축 방향으로 위치 결정하는 슬라이딩 면을 가지고, 상기 원통 캠을 상기 제1 렌즈 홀더의 상기 슬라이딩 면에 향하여 힘을 가하는 탄성부재가 배치되어 있는 광학 모듈에 의해 달성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 제1 렌즈 홀더를 이동시키는 원통 캠이 탄성부재에 의해 제2 렌즈 홀더에 맞닿게 된다. 제2 렌즈 홀더는 경통의 상부에 고정되어 있으므로 원통 캠을 광축 방향에서 소망 위치로 위치 결정할 수 있다. 따라서, 광학계로 포함하는 렌즈를 소망 위치에 배치할 수 있으므로 백 포커스를 정밀도 좋게 설정할 수 있다.

그리고, 상기 제2 렌즈 홀더는 상기 경통의 상단부에 대해서 상기 광축 방향으로의 이동이 가능하게 되도록 나사결합되어 있는 구조인 것이 바람직하다. 이러한 구조이면, 부품이나 조립에 의해 광축 방향에서의 위치 오차가 발생한 경우에도 제2 렌즈 홀더를 광축 방향으로 이동시켜 간단히 백 포커스를 보정할 수 있다.

또, 상기 탄성부재는, 상기 원통 캠 아래에 배치한 링 형상의 원추형 코일 스프링 또는 죽순형 스프링을 채용할 수 있다. 이러한 스프링을 채용하면 조립해 넣는 공간(space)를 작게 할 수 있으므로 광학 모듈의 소형화를 도모할 수 있다.

또, 상기 제1 렌즈 홀더는 상기 돌기부재를 복수 구비하고 있는 것이 바람직하다. 제1 렌즈 홀더가 원통 캠의 캠 홈을 따라 이동하는 경우에, 이와 같이 복수의 돌기부재를 구비하고 있으면 기판측의 광축에 대해서 렌즈측의 광축이 기우는 것을 억제할 수 있다. 또, 복수의 돌기부재에 의해 렌즈 홀더를 유지하므로 내충격성에도 뛰어난 구조로 된다. 또한, 상기 제1 렌즈 홀더는 경통 내에 복수 설치할 수 있다.

상기 돌기부재는 서로 방향이 다르도록, 상기 제1 렌즈 홀더의 측면에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 하나의 렌즈 홀더가 직선 상에서 역방향에 2개의 상기 돌기부재를 구비하고, 다른 렌즈 홀더 사이에서는 상기 직선이 교차하도록 상기 돌기부가 배치되어 있는 구조를 채용할 수 있다. 이러한 구조이면, 렌즈측의 광축이 기우는 사태를 보다 확실히 방지할 수 있다. 그리고, 상술한 것 같은 광학 모듈을 포함한 휴대용 전자 기기는 소형이고 선명한 화상을 얻을 수 있다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 렌즈의 이동 기구(機構)를 가지는 광학 모듈에 있어서, 수광 소자의 수광면에 렌즈의 초점을 맞추는 조정이 용이하게 실시될 수 있는 광학 모듈을 제공할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 관계되는 광학 모듈의 내부가 확인될 수 있도록 나타낸 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 제3 렌즈 홀더 및 제2 렌즈 홀더를 확대하여 나타낸 도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 각부를 조립한 상태의 광학 모듈의 단면 구성을 나타낸 도이다.

도 4는 도 3에 나타낸 원통 캠을 2개의 구성 부품으로 분할한 상태를 나타낸 확대도이다.

도 5는 원통 캠의 내벽에 형성한 캠 홈을 보다 명확하게 확인할 수 있도록 나타낸 전개도이다.

도 6은 복수의 캠 부품에 의해 형성되는 원통 캠의 변형예를 모식적으로 나타낸 도이다.

도 7(A) 및 7(B)는 원통 캠의 내벽에 형성하는 캠 홈을 규정하는데 바람직한 캠 곡선(프로파일)을 나타낸 도이다.

도 8은 광학계 유니트를 구동하는 구동부 및 광학계 유니트 상에 세팅(setting)되는 커버(cover)에 대해서 나타낸 도이다.

도 9는 광학계 유니트 및 모터를 조립한 완성 상태의 광학 모듈을 단면 구성이 확인될 수 있도록 나타낸 도이다.

도 10은 종래의 소형 카메라의 렌즈 구동장치에 대해서 나타낸 도이다.

이하, 본 발명에 관계되는 일 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 실시 형태에 관계되는 광학 모듈의 내부가 확인될 수 있도록 나타낸 분해 사시 도이다. 또한, 도 1에서는 특징적인 구성이 이해되기 쉽게 되도록 도중에 개재하는 필터나 조리개 등을 생략하여 나타내고 있다. 소정의 배선 패턴이 형성된 기판(1) 상에 촬상 소자로 되는 CCD(2)가 고정되어 있다. 기판(1)으로서는 예를 들면 플렉서블 배선 기판(FPC 기판)을 채용할 수 있다. 이 기판(1)에 배치된 CCD(2) 상에 촬영 화상이 결상하도록 광학계 유니트(3)가 배치된다. 또한, 본 명세서에서 말하는 광학 모듈은 렌즈 및 이를 CCD의 광축 방향(LD)에 구동하는 광학계 유니트(3)이어도 좋고, CCD(2)나 기판(1), 또한 후술되는 렌즈 홀더를 구동하는 액츄에이터(actuator)도 포함한 구조라고 이해하여도 좋다. 이하, 광학계 유니트에 포함되는 구조, 본 광학계 유니트에서 채용하는데 바람직한 원통 캠, 또 광학 모듈을 제작하는데 바람직한 위치 결정 구조를 차례로 설명한다.

(광학계 유니트의 구조)

광학계 유니트(3)는 기판(1)측으로부터, 경통(11), 탄성부재로서의 링 형상의 원추형 코일 스프링(12), 제3 렌즈 홀더(13), 제3 렌즈(14), 원통 캠(15), 제2 렌즈 홀더(16), 제2 렌즈(17), 제1 렌즈(18) 및 제1 렌즈 홀더(19)를 포함하고 있다.

경통(11)은 저부측에 저판(110)을 구비하고 있다. 경통(11)은 대략 원통 형상을 이루고, 기판(1)에 고정된 CCD(2)를 중심으로 하여 둘러싸듯이 배치된다. 저판(110)에는 CCD(2)의 형상에 대응한 형상의 개구(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 기판(1) 상에 경통(11)을 세팅하는 때에는, 저판(110)의 개구에 CCD(2)가 끼워맞춰진 상태로 된다. 또, 저판(110)은 경통(11)의 본체 통 형상 부분보다 큰 원반 형상으로 형성되고, 그 외주 부분이 바깥쪽으로 돌출하여 플랜지부(115)로 되어 있다. 후술하듯이 이 플랜지부(115) 상에 코일 스프링(12)이 놓여진다.

경통(11)의 측벽에는 복수의 가이드(guide) 홈(11A∼11H)이 형성되어 있다. 이들 가이드 홈 중에서 4개의 가이드 홈(11A, 11B, 11E 및 11F)은 경통(11)의 측벽을 일부 잘라내어 광축 방향(LD)으로 뻗어있는 긴 홈부로서 형성되어 있다. 이들 이외의 가이드 홈은 측벽의 내면에 형성되어 있다. 이들 가이드 홈(11A∼11F)에 대해서는 후에 상술하지만, 4개의 가이드 홈(11A, 11C, 11E, 11G)은 제3 렌즈 홀더(13)를 안내하기 위해서 형성되고, 다른 4개의 가이드 홈(11B, 11D, 11F, 11H)은 제2 렌즈 홀더(16)를 안내하기 위해서 형성되어 있다.

코일 스프링(12)은 링 형상으로 하부로 향함에 따라서 감겨있는 반경을 확대시킨 원추형으로 되도록 형성되어 있다. 이 코일 스프링(12)은 경통(11)의 본체 원통 부분의 외주에 끼워지고, 전술한 것처럼 플랜지부(115) 상에 놓여진다. 먼저 과제로서 지적한 것처럼, 제조 공정에 있어서 기판(1) 상에 배치되는 CCD(2)와 렌즈의 상대적인 위치 관계가 어긋나면 렌즈의 합초 위치(백 포커스(back focus))가 CCD(2)의 수광면으로부터 어긋나기 때문에 선명한 화상이 얻어지지 않게 된다. 그래서, 렌즈 위치를 조정하여 초점 위치가 CCD(2)의 수광면에 맞도록, 본 광학 모듈에서는, 렌즈를 안내하는 원통 캠(15)이 제1 렌즈 홀더(19)에 힘을 가하고, 또한, 제1 렌즈 홀더의 위치를 조정할 수 있는 구조가 채용되어 있다. 구체적으로는, 원통 캠(15)의 저부를 코일 스프링(12)으로 지지하여, 상방에 위치하고 있는 제1 렌즈 홀더(19)를 향해 힘을 가한다. 이러한 구조로 함으로써 원통 캠(15)의 광축 방 향(LD)에서의 렌즈 위치를 안정화시키고 있다.

상기와 같이 원통 캠(15)의 상면을 제1 렌즈 홀더(19)의 하면에 맞닿게 하고, 렌즈 위치를 안정화시키고 있는 구조에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 상기 원통 캠(15)의 상면은 도 1에 나타내듯이 평탄하게 형성되어 있다. 원통 캠(15)의 상면이 맞닿는 제1 렌즈 홀더(19)의 하면도 평탄하게 형성되어 있다. 또한, 후술하듯이 원통 캠(15)은 회전하므로 이 원통 캠(15)의 상면이 맞닿는 제1 렌즈 홀더(19)의 하면은 슬라이딩 면으로 된다. 한편, 제1 렌즈 홀더(19)는, 본 광학 모듈이 조립된 경우에는 경통(11)의 상부에 고정된다. 보다 구체적으로는, 경통(11)의 상부 외주에 형성된 수나사부(117)에 나사결합하는 암나사부(도시하지 않음)가 제1 렌즈 홀더(19)의 내벽에 형성되어 있다.

경통(11)은 기판(1)에 설치된다. 이 경통(11)의 정수리부에 제1 렌즈 홀더(19)가 고정된다. 따라서, 제1 렌즈 홀더(19)의 광축 방향(LD)의 위치는 기판(1)으로부터 일정하게 유지할 수 있다. 이 제1 렌즈 홀더(19)에 대해서 코일 스프링(12)을 이용하여 원통 캠(15)을 누름으로써 그 광축 방향(LD)에서의 원통 캠(15)의 위치를 안정화할 수 있다. 후술하듯이, 이 원통 캠(15)에는 렌즈(14, 17)를 유지하는 렌즈 홀더(13, 16)가 걸어맞춰져 있어 이들의 이동을 제어한다. 따라서, 원통 캠(15)의 위치를 안정하게 유지함으로써 복수의 렌즈(14, 17)의 광축 방향에서의 위치는 원통 캠(15)을 개재하여 소정 위치로 유지된다.

특히, 본 실시 형태에서는 제1 렌즈 홀더(19)를 경통(11)의 상부에 나사에 의해 나사결합하고 있으므로, 제1 렌즈 홀더(19)를 회전시킴으로써 원통 캠(15)의 높이 위치를 간단하게 변경할 수 있다. 따라서, 만일 CCD(2)의 기판에의 조립 오차에 의해 백 포커스가 어긋난 경우에도, 제1 렌즈 홀더(19)를 회전시킴으로써 간단하게 백 포커스를 보정할 수 있다. 본 광학계 유니트(3)에서는, 경통(11) 상부의 제1 렌즈 홀더(19)를 회전시킴으로써 부품이나 조립시의 오차를 간단하게 해소할 수 있다.

상기와 같이, 본 광학 모듈은 원통 캠(15) 아래에 코일 스프링(12)을 배치한다고 하는 간단한 고안으로 기준이 되는 제1 렌즈 홀더(19)에 대해서 정밀도 좋게 위치 결정을 한다. 이에 의해 종래와 같이 캠 곡선의 변경 등을 하지 않고 기판에 배치한 CCD(2) 상에 확실히 초점이 맞도록 한 렌즈 이동 기구를 실현할 수 있다.

또, 상기 코일 스프링(12)은 원추형으로 형성되어 있음으로써, 원통 캠(15)의 저부에 넓게 접하여 상방으로 힘을 가한다. 이 코일 스프링(12)은 원추형이므로, 코일 바로 밑에 코일이 존재하지 않는 배치 구성으로 되기 때문에 압축시의 밀착 높이를 낮게 할 수 있다. 즉, 코일 스프링(12)은 좁은 공간에서의 배치가 가능한 형상으로 되어 있다. 그리고, 이 코일 스프링(12)에 부하가 가해졌을 때에 솟아오르는 부분이 아래로 가라앉아 평탄화하듯이 변형하므로, 가동시에는 더욱 낮게 변형시킬 수 있다. 따라서, 이 코일 스프링(12)은 작은 용적으로 비교적 큰 하중에 견딜 수 있다고 하는 특징을 가지고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 원추형의 코일 스프링(12)을 채용하고 있지만, 판 스프링을 나선형으로 감은 이른바 죽순형 스프링을 마찬가지로 채용할 수 있다.

상기 원통 캠(15)은 경통(11)의 외주를 둘러싸듯이 배치된다. 원통 캠(15)의 내벽에는 복수의 캠 홈(캠면)(151)이 형성되어 있다. 제3 렌즈 홀더(13) 및 제2 렌즈 홀더(16)에는 이 캠 홈(151)에 걸어맞춰지는 돌기부재로서 걸어맞춤 핀이 설치되어 있다. 구체적으로는, 제3 렌즈 홀더(13)는 반경 방향으로 돌출하는 2개의 걸어맞춤 핀(131-1, 131-2)을 구비하고, 마찬가지로 제2 렌즈 홀더(16)는 반경 방향으로 돌출하는 걸어맞춤 핀(161-1, 161-2)을 구비하고 있다. 이들 걸어맞춤 핀을 캠 팔로워로 하여 소정 궤적으로 이동하도록 캠 홈(151)의 형상이 규정되어 있다. 원통 캠(15)의 캠 홈(151)과 걸어맞춤 핀(131-1, 131-2) 및 걸어맞춤 핀(161-1, 161-2)의 관계에 대해서는 후에 자세하게 설명한다.

또한, 원통 캠(15)의 외주에는 부호 (159)로 나타내는 래크부(rack section)(159)가 형성되어 있다. 이 래크부(159)는 도 1에서는 도시하고 있지 않은 구동측의 기어에 서로 맞물린다. 이에 의해 원통 캠(15)이 광축 방향(LD)을 중심으로 회전한다. 이 동작에 기초하여 제3 렌즈 홀더(13) 및 제2 렌즈 홀더(16)가 광축 방향(LD)을 따라 이동된다.

다음에, 광학계 유니트(3)에 포함되는 렌즈 및 이들을 유지하는 렌즈 홀더에 대해서 설명한다. 제3 렌즈(14)는 기판(1)에 가장 가까운 위치에 배치된 보정계의 렌즈이고, 제3 렌즈 홀더(13)에 의해 유지되어 있다. 제2 렌즈(17)는 중간에 배치된 변배계(變倍系)의 렌즈이고, 제2 렌즈 홀더(16)에 의해 유지되어 있다. 제1 렌즈(18)는 피사체측에 위치하는 대물렌즈이고, 제1 렌즈 홀더(19)에 의해 유지되어 있다. 제3 렌즈 홀더(13) 및 제3 렌즈(14)는 경통(11) 내에 수납된 상태로 원통 캠(15)의 내벽에 형성한 캠 홈(151)에 의해 광축 방향(LD) 상의 소망 위치로 이동된다. 이에 의해, 제3 렌즈(14)와 기판(1)과의 거리나 각 렌즈(14, 17, 18) 사이의 거리가 변경되므로, 와이드(WIDE)로부터 텔레(TELE)까지 초점거리를 변화시켜 촬상하는 것이 가능하게 된다.

도 2는 도 1에 나타낸 제3 렌즈 홀더(13) 및 제2 렌즈 홀더(16)를 확대하여 나타낸 도이다. 이 2개의 렌즈 홀더는, 도시하듯이 서로 상하로부터 접근하여 겹치는 상태로 경통(11) 내에 세팅된다. 제3 렌즈 홀더(13)로부터 반경 방향으로 돌출하는 2개의 걸어맞춤 핀(131-1, 131-2)은 경통(11)에 형성한 가이드 홈(관통공)(11A, 11E)으로부터 외측으로 돌출하여 원통 캠(15)의 캠 홈(151)과 걸어맞춰진다. 마찬가지로, 제2 렌즈 홀더(16)로부터 반경 방향으로 돌출하는 2개의 걸어맞춤 핀(161-1, 161-2)은 경통(11)에 형성한 가이드 홈(11C, 11F)(관통공)으로부터 외측으로 돌출하여 원통 캠(15)의 캠 홈(151)과 걸어맞춰진다.

도 1도 참조하여 도 2에 기초하여 제3 렌즈 홀더(13) 및 제2 렌즈 홀더(16)를 차례로 설명한다. 제3 렌즈 홀더(13)의 둘레부에는 4개의 가이드 봉(132-1∼132-4)이 거의 등간격으로 형성되어 있다. 이들 가이드 봉(132-1∼132-4)은 경통(11)의 내부에 형성한 가이드 홈(11A, 11C, 11E, 11G)과 미끄러져 접하도록 형성되어 있다. 이 내부의 2개의 가이드 봉(132-1과 132-3)으로부터는 전술한 걸어맞춤 핀(131-1, 131-2)이 반경 방향으로 돌출하여 있다. 또한, 제3 렌즈 홀더(13)의 둘레부에는 4개의 수납 홈(133-1∼133-4)이 상기 가이드 봉(132)의 사이에 위치하도록 형성되어 있다. 이들 수납 홈(133-1∼133-4)은 마찬가지의 구조를 가지는 제2 렌즈 홀더(16)의 가이드 봉(162-1∼162-4)을 수납하도록 형성되어 있다.

제2 렌즈 홀더(16)는 상기 제 3 렌즈 홀더(13)와 마찬가지의 구조를 가지고 있다. 즉, 제2 렌즈 홀더(16)의 둘레부에는 4개의 가이드 봉(162-1∼162-4)이 형성되어 있다. 이들 가이드 봉(162-1∼162-4)은 경통(11)의 내부에 형성된 나머지의 가이드 홈(11B, 11D, 11F, 11H)과 미끄러져 접하도록 형성되어 있다. 이 안의 2개의 가이드 봉(162-1, 162-3)으로부터는 핀(161-1, 161-2)이 반경 방향으로 돌출하여 있다. 또, 제2 렌즈 홀더(16)의 둘레부에는 수납 홈(163-1∼163-4)이 형성되어 있다. 이들 수납 홈(163-1∼163-4)은 제3 렌즈 홀더(13)의 가이드 봉(132-1∼132-4)을 수납하도록 형성되어 있다.

상기 제3 렌즈 홀더(13)와 제2 렌즈 홀더(16)는 서로의 가이드 봉과 수납 홈을 걸어맞춤으로써 서로 슬라이딩 가능한 상태를 형성한다. 그리고, 이 상태의 렌즈 홀더(13, 16)의 각 가이드 봉(132와 162)이 경통(11)의 내면에 형성한 가이드 홈(11A∼11H)에 걸어맞춰짐으로써 슬라이딩이 자유롭게 수납된다. 즉, 본 광학 모듈에서는, 렌즈 홀더(13, 16)의 각 가이드 봉(132와 162)이 제1 가이드부재, 경통(11)의 슬라이딩 면에 형성한 가이드 홈(11A∼11H)이 제2 가이드부로 되고, 이들 렌즈 홀더(13, 16)를 경통(11) 내에서 슬라이딩이 자유롭게 유지하는 가이드 구조를 실현한다. 따라서, 제2 렌즈 홀더(16)와 제3 렌즈 홀더(13)는 서로 간섭하지 않고 광축 방향으로의 상대 이동이 가능하다.

또한, 도 2에 나타낸 제2 렌즈 홀더(16) 및 제3 렌즈 홀더(13)의 특징적인 구조에 대해서 설명한다. 제2 렌즈 홀더(16)로부터 돌출하는 걸어맞춤 핀(161-1, 161-2)은 직선(16L) 상에서 반대 방향으로 배치되어 있다. 우선, 이와 같이 다른 방향으로 되는 걸어맞춤 핀을 복수 배치함으로써, 제2 렌즈 홀더(16)의 위치가 광축 방향(LD)에 대해서 기우는 것이 억제되어 있다. 그리고, 이 제2 렌즈 홀더(16) 아래에 배치한 제3 렌즈 홀더(13)도 마찬가지의 구조를 구비하고 있다. 제3 렌즈 홀더(13)로부터도 걸어맞춤 핀(131-1, 131-2)이 직선(13L) 상에서 반대 방향으로 배치되어 있다. 또한, 직선(16L)과 직선(13L)은 서로 교차하도록 설정되어 있다.

따라서, 제2 렌즈 홀더(16) 및 제3 렌즈 홀더(13)는 서로 가이드 봉과 수납 홈을 끼워맞춤으로써 4점 지지의 상태를 형성한다. 그 때문에, 양 렌즈 홀더로 유지하는 렌즈의 광축이 기판측의 광축 방향(LD)에 대해 기우는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다. 또, 상기와 같이 렌즈 홀더를 복수의 걸어맞춤 핀으로 지지하였으므로 응력을 분산할 수 있어 낙하시의 내충격성을 구비한 구조로 된다. 또, 각 렌즈 홀더(13, 16)에는 가이드 봉과 수납 홈이 형성되어 있으므로 이들을 서로 접근시킬 수가 있다. 또, 일방의 렌즈 홀더로부터 뻗어있는 가이드 봉에 간섭하지 않기 때문에 가이드 봉을 길쭉하게 설정하는 것이 가능하다.

예를 들면, 서로의 가이드 봉(132, 162)의 길이를 제2 렌즈 홀더(16) 및 제3 렌즈 홀더(13)가 이동하는 범위로 설정해 둠으로써, 제2 렌즈 홀더(16) 및 제3 렌즈 홀더(13)가 광축 방향(LD)에 대해서 기울지 않게 된다. 또, 가이드 봉(132, 162)을 길쭉하게 설정함으로써, 경통(11) 측에 설치한 가이드 홈(11A 등)으로부터 경통 내로 진입하는 빛을 차광할 수 있다. 또, 이들에 의해 경통(11) 내로의 먼지의 진입을 막는 방진성도 얻을 수 있다.

도 3은 도 1에 나타낸 각부를 조립한 상태의 광학 모듈의 단면 구성을 나타 낸 도이다. 이 도 3에서는 광학계 유니트(3)의 외주부를 가리는 커버(40)가 도시되어 있다. 이 커버(40)에 대해서는 후술한다. 이 도 3에 의해 전술한 원통 캠(15)에 상방으로 힘을 가하는 구조를 보다 명확하게 확인할 수 있다. 즉, 경통(11)의 상부에 형성한 수나사부(117)와 이에 서로 맞물리는 제1 렌즈 홀더(19)의 내벽에 형성한 암나사부(197)가 나타나 있다. 이와 같이 최상부의 제1 렌즈 홀더(19)가 경통(11)의 상부에 배치되고, 이 제1 렌즈 홀더(19)에 원통 캠(15)이 코일 스프링(12)의 힘에 의해 맞닿게 되므로 광축 방향(LD)의 렌즈 위치가 결정된다. 따라서, 제3 렌즈(14)의 위치를 제1 렌즈 홀더(19)의 위치에 의해 설정할 수 있다. 그리고, 제1 렌즈 홀더(19)를 경통(11)에 대해서 회전시킴으로써, 백 포커스 위치를 CCD(2)의 수광면에 맞추도록 위치 결정할 수 있다.

또, 이 도 3에서는 제3 렌즈 홀더(13)로부터 반경 방향으로 돌출한 걸어맞춤 핀(131) 및 제2 렌즈 홀더(16)로부터 반경 방향으로 돌출한 걸어맞춤 핀(161)을 확인할 수 있도록 나타내고 있다. 전술한 것처럼, 각 렌즈 홀더(13, 16)는 각각 2개씩의 걸어맞춤 핀을 가지고 있지만, 도 3에서는 그 하나씩을 도시하고 있다. 이 도 3에 의하면 걸어맞춤 핀(131) 및 걸어맞춤 핀(161)이 경통(11)의 외측에 배치한 원통 캠(15)의 내벽에 형성한 캠 홈(151)에 걸어맞춰지는 모습을 확인할 수 있다. 이 원통 캠(15)이 하부에 배치한 코일 스프링(12)에 의해 상방으로 힘이 가하여져 있으므로, 렌즈 홀더(13, 16)가 이에 수반하여 이동하고 제1 렌즈 홀더(19)의 위치를 기준으로 하여 광축 방향(LD)에서의 위치가 정확하게 정해진다. 또한, 특허 청구의 범위와의 관계에서는, 상기 제2 렌즈 홀더(16) 및 제3 렌즈 홀더(13)가 제1 렌즈 홀더에 상당하고, 제1 렌즈 홀더(19)가 제2 렌즈 홀더에 상당한다.

(원통 캠)

본 실시 형태에서 예시하는 광학계 유니트(3)에서 채용하는 원통 캠(15)은 그 내벽에 형성하는 캠 홈이 특징적인 구성을 가지고 있다. 추가로 이 점에 대해서 설명한다. 상기 도 3에서는 원통 캠(15)의 보다 상세한 구성이 나타나 있다. 본 광학계 유니트(3)에 조립하여 넣어져 있는 원통 캠(15)은, 상캠(upper cam)(15U)과 하캠(lower cam)(15L)의 2개의 캠 부품에 의해 형성되어 있다. 광학 모듈이 소형화되면 원통 캠(15)도 보다 소형으로 할 필요가 있다. 그러나, 이 원통 캠(15)의 내벽에는 상기와 같이 제3 렌즈 홀더(13) 및 제2 렌즈 홀더(16)를 광축 방향(LD)으로 정밀도 좋게 안내하기 위한 캠 홈(151)을 형성하여야 한다. 지극히 미소한 관상 부재의 내벽에 가는 홈을 정밀도 좋게 형성하는 것은 지극히 곤란하다. 그래서, 본 광학계 유니트(3)에서는 원통 캠(15)을 분할한 캠 부품을 조합하여 제작하고 있다.

도 4는 도 3에 나타낸 원통 캠(15)을 2개의 구성 부품, 상캠(15U)과 하캠(15L)으로 분할한 상태를 나타낸 확대도이다. 원통 캠(15)은 내벽에 형성한 캠 홈(151)의 부분에서 상하로 분할되어 있다. 이 캠 홈(151)에는, 전술한 것처럼, 제3 렌즈 홀더(13)의 걸어맞춤 핀(131)과 제2 렌즈 홀더(16)의 걸어맞춤 핀(161)이 걸어맞춰진다. 이러한 걸어맞춤 핀을 안내하는 캠 곡선(프로파일)에 기초하여 캠 홈(151)이 형성되어 있다. 캠 곡선의 형상이 단부에 나타나도록 상캠(15U)과 하캠(15L)의 분할 라인(152)이 설정되어 있다.

따라서, 상하의 캠(15U, 15L)이 접속되는 부분에 캠 홈(151)이 형성된다. 이 러한 구성이면 2개의 금형를 이용하여 상캠(15U) 및 하캠(15L)을 각각 제작하고, 이를 맞추어 원통 캠(15)을 제작할 수 있다. 따라서, 캠 홈(151)이 가는 홈이어도 원통 캠(15)을 비교적 용이하게 제작할 수 있다. 이와 같이 본 원통 캠(15)은 금형을 이용한 플라스틱 사출 성형 등에 의해 얇고 소형의 것을 제작할 수 있다. 또, 언더컷(under-cut) 등의 처리가 불필요하게 되므로 간단한 금형 구성으로 할 수 있다.

또, 도 3에 나타내듯이 걸어맞춤 핀(131, 161)의 두부는 횡단면이 대략 삼각형상이고, 이 부분이 캠 팔로워로 되어 캠 홈(151)에 걸어맞춰진다. 캠 홈(151)은 이 걸어맞춤 핀의 형상에 대응하도록 횡단면이 「V자」 형상으로 형성되어 있다. 이 캠 홈(151)의 형상은 도 4에서도 확인할 수 있도록 도시되고, 중앙부의 짧은 수직부(153)와 이 상하에 설치한 경사부(154)를 포함하여 캠 홈(151)이 형성되어 있다.

상기와 같이 걸어맞춤 핀(131, 161)은 두부가 경사진 경사 캠으로 되어 있다. 이 걸어맞춤 핀을 캠 팔로워로서 안내하도록 캠 홈(151)이 형성되어 있다. 이와 같이 걸어맞춤 핀의 두부에 경사 캠을 채용하는 경우에는 원통 캠(15)의 두께를 확보하면서 소경화(小徑化)를 도모할 수 있다. 또, 걸어맞춤 핀의 두부에 단면이 직사각형으로 되는 평면 캠을 채용하여도 좋다. 이 경우에는 줌 동작 중의 위치 제도(制度)를 높일 수 있다.

또한, 상캠(15U)의 상면으로부터 캠 홈(151)까지 오목부(158)가 형성되어 있다. 도 4에서는 상캠(15U)의 오목부(158)만을 확인할 수 있다. 이 오목부(158)는 제2 렌즈 홀더(16)의 걸어맞춤 핀(161)을 원통 캠 내의 캠 홈(151)에 유도하기 위한 안내 홈이다. 걸어맞춤 핀(161)은 직선 상에서 역방향으로 배치되어 있으므로, 2개의 오목부(158)가 상캠(15U)에 형성되어 있다. 다만, 제3 렌즈 홀더(13) 및 제2 렌즈 홀더(16)를 하캠(15L) 상에 세팅하고 나서, 상캠(15U)을 씌우도록 하여 조립을 하는 경우에는, 이 오목부(158)를 형성할 필요는 없다. 도 4에서는 제2 렌즈 홀더에 대응하는 캠 홈과 제3 렌즈 홀더에 대응하는 캠 홈은 렌즈 홀더를 유도하는 안내 홈으로 연결되어 있다. 제3 렌즈 홀더를 오목부(158)로부터 제2 렌즈 홀더를 안내하는 캠 홈에 유도하고, 또한 연결되어 있는 안내 홈을 통과하여 제3 렌즈 홀더를 안내하는 캠 홈에 도달한다. 다음에, 제2 렌즈 홀더를 오목부(158)로부터 유도하여 대응하는 캠 홈에 설정한다.

또, 상캠(15U)에는 하향의 볼록부(156)가 형성되고, 일방의 하캠(15L)에는 이를 수납하는 수납부(157)가 형성되어 있다. 이들 요철은 반대 위치에도 마찬가지로 형성되어 있다. 원통 캠(15)은 이들 요철부(156, 157)를 기준 위치로 하여 상하 캠(15U, 15L)이 접속되어 제작된다. 따라서, 원통 캠(15)은 정밀도 좋게 조립할 수 있고, 내면에는 위치 정밀도 좋게 캠 홈을 배치할 수 있다. 상캠(15U) 및 하캠(15L)은 끼워맞춤에 의해 일체로 구동 가능한 구조로 되어 있지만, 접착제 또는 레이저 용착(溶着) 등에 의해 일체로 형성하는 것도 가능하다.

도 5는 원통 캠(15)의 내벽에 형성한 캠 홈(151)의 형상을 확인할 수 있도록 나타낸 전개도이다. 이 도 5에 의하면 원통 캠(15)의 내벽에 형성한 캠 홈(151)의 상태를 보다 명확하게 확인할 수 있다. 캠 홈(151)은 다른 캠 곡선에 의해 규정되 는 캠 홈(151-1)과 캠 홈(151-2)을 포함하고 있다. 캠 홈(151-1)은 제2 렌즈 홀더(16)에 대응한 변배계의 렌즈 동작을 규정하고 있다. 캠 홈(151-2)은 제3 렌즈 홀더(13)에 대응한 보정계의 렌즈 동작을 규정하고 있다. 즉, 제2 렌즈 홀더(16)의 걸어맞춤 핀(161-1, 161-2)이 캠 홈(151-1)에 걸어맞춰진다. 제3 렌즈 홀더(13)의 걸어맞춤 핀(131-1, 131-2)이 캠 홈(151-2)에 걸어맞춰진다.

이 도 5에 의해 상캠(15U)과 하캠(15L)의 분할 라인(152)이 상기 캠 홈(151-1, 151-2)을 따라 분할하도록 설정되어 있는 것을 확인할 수 있다. 또, 이 도 5에 의하면 캠 홈(151)의 수직부(153)와 경사부(154)의 관계도 확인할 수 있다. 또, 분할 라인(152)에는 광축 방향(LD)과 평행으로 되는 평행 분할선 부분(152LD)을 포함하고 있다. 이와 같이 분할 라인(152)을 형성함으로써 원통 캠(15)의 둘레 방향에서의 쓸데없는 공간을 억제할 수 있다. 다만, 둘레 방향에 약간의 여유가 있는 경우에는 이 분할선 부분(152LD)을 비스듬하게 해도 좋다.

도 6은 복수의 캠 부품에 의해 형성되는 원통 캠(15)의 변형예를 모식적으로 나타낸 도이다. 도 4, 5에 나타낸 원통 캠(15)은 상하 2개의 캠(15U, 15L)으로 구성되어 있었지만, 도 6은 구성 부품을 3개로 한 경우의 예를 나타내고 있다. 이 원통 캠(15)은 상캠(15U), 중간캠(15M), 하캠(15L)의 3개의 캠 부품으로 구성되어 있다. 상캠(15U)과 중간캠(15M)은 분할 라인(152-1)에 의해 분리되고, 하캠(15L)과 중간캠(15M)은 분할 라인(152-2)에 의해 분리된다.

상기 분할 라인(152-1), 분할 라인(152-2)은 다른 캠 곡선에 기초하여 설정되어 있다. 이러한 분할 라인도 광축 방향(LD)과 평행으로 되는 평행 분할선 부분 (152LD)을 포함하여 둘레 방향에서의 쓸데없는 공간을 억제하고 있다. 분할 라인(152-1)에서는 곡선부(152-1CA)가 본래의 캠 곡선이다. 마찬가지로 분할 라인(152-2)에서는 경사진 직선부(152-2CA)가 본래의 캠 곡선이다. 중간캠(15M)은 상하의 캠(15U, 15L)보다 근접하게 형성되고, 이들을 세팅하면 중간캠(15M)의 상단과 하단에 캠면이 형성된다. 이 도 6에 나타내는 원통 캠(15)의 경우에는 보정계의 렌즈 홀더로부터의 걸어맞춤 핀이 곡선부(152-1CA)에 맞닿도록 설정된다. 마찬가지로 변배계의 렌즈 홀더로부터의 걸어맞춤 핀이 곡선부(152-2CA)에 맞닿도록 설정된다.

또, 상캠면 및 하캠면도 단면 V자 형상으로 하여, 렌즈 홀더의 돌기부를 유도해서 캠면 상에 렌즈 홀더를 배치할 수도 있다. 이 경우에는 캠(15)의 광축측 단부에는 렌즈 홀더를 유도하는 오목부(홈부), 타방의 렌즈 홀더가 배치되는 캠면 또는 타방의 렌즈 홀더를 유도하기 위한 오목부를 경유하여 당해 렌즈 홀더를 유도하는 것도 가능하다.

도 6에 나타낸 원통 캠(15)의 경우에는 높이 방향으로 거듭하여 다른 캠 홈을 형성할 수 있다. 따라서, 도 5에서 나타낸 하나의 원주 상에 다른 형상의 캠 홈을 동시에 배치하고 있던 경우와 비교하면 1종류의 캠 홈을 여유를 가지고 둘레 방향으로 배치할 수 있다. 따라서, 캠의 회전각을 크게 설정할 수 있으므로 액츄에이터의 토크(torque)를 작게 할 수 있다. 이 도 6에서는 3개의 캠 부품으로 원통 캠을 구성하는 예를 나타냈지만, 또한 많은 분할 부품으로 구성하도록 하여도 좋다. 이 도 6에 나타낸 원통 캠(15)에서는 캠 곡선을 3조 동일면 상에 배치한 것이므로, 렌즈 홀더의 자유도가 제한되기 때문에 렌즈 홀더의 광축 방향에 대한 각도가 안정되는 이점을 가진다. 이 때문에 가이드 홈의 수를 줄이는 것도 가능하다.

도 7은 상기 원통 캠(15)의 내벽에 형성하는 캠 홈을 규정하는데 바람직한 캠 곡선(프로파일)을 나타낸 도이다. 도 7(A)는 변배계 렌즈용의 캠 홈(151-1)을 규정하는 캠 곡선(151-1CA)을 나타내고 있다. 도 7(B)는 보정계 렌즈용의 캠 홈(151-2)을 규정하는 캠 곡선(151-2CA)을 나타내고 있다. 즉, 캠 곡선(151-1CA)에 기초하여 제2 렌즈 홀더(16)가 광축 방향으로 이동된다. 타방의 캠 곡선(151-2CA)에 기초하여 제3 렌즈 홀더(13)가 광축 방향으로 이동된다.

보다 구체적으로 설명하면, 제2 렌즈 홀더(16)의 반경 방향으로 돌출한 걸어맞춤 핀(161-1, 161-2)이 캠 곡선(151-1CA)에 의해 규정된 캠 홈(151-1)에 의해 광축 방향으로 이동된다. 제3 렌즈 홀더(13)의 반경 방향으로 돌출한 걸어맞춤 핀(131-1, 131-2)이 캠 곡선(151-2CA)에 의해 규정된 캠 홈(151-2)에 의해 광축 방향으로 이동된다. 또한, 이 도 7에서는 줌 기능에 부가하여 망원측(望遠側)에 매크로(macro) 기능을 부가한 경우의 캠 곡선을 예시하고 있다.

본 광학 모듈은 휴대전화 등에도 탑재할 수 있도록 소형화된다. 상기와 같이 줌 기능을 구비한 경우에는, 각 렌즈 홀더를 정밀도 좋게 소정 위치에 이동시키는 것이 중요하다. 이를 위해 종래에 있어서 렌즈 홀더가 광각 위치나 망원 위치에 있는 것을 확인하기 위한 위치 검출 부재를 배치한다고 하는 수법이 일반적으로 채용된다. 그러나, 이와 같이 위치 검출 부재를 별도로 설치하면 광학 모듈이 대형화해 버리므로 소형화의 요청에 반하게 된다. 또, 휴대전화 등에 이용하는 광학 모듈은 지극히 작고 원통 캠의 원주각에 대해서 둘레 길이가 짧다. 따라서, 회전 각도에 대한 렌즈 홀더의 광축 방향의 위치 검출에는 높은 정밀도가 필요하게 된다. 그러나, 위치 검출 부재를 설치하는 것이 곤란하다. 도 7에 나타내는 캠 곡선은, 변배계 및 보정계의 캠 곡선에 평탄부를 설치함으로써, 광각단 및 망원단에 있어서 위치 검출 없음으로써 소망의 특성을 달성 가능하게 한다.

본 광학계 유니트(3)에서는 원통 캠(15)의 외주에는 래크부(159)가 고착되어 있고, 액츄에이터의 구동력은 이 래크부(159)에 서로 맞물리는 기어에 의해 전달된다. 치수 정밀도가 높은 기어를 채용해도 백래쉬(backlash)의 영향을 제거하는 것은 곤란하다. 또, 타 부품이나 조립 오차의 영향도 있다. 본 광학 유니트(3)에서는 위치 검출 부재가 없기 때문에 높은 정밀도로 회전 캠의 위치 검출은 할 수 없다. 줌 동작으로 원통 캠(15)을 광각단과 망원단의 사이에서 회전시켰을 때에, 소정 각도분 액츄에이터로 회전시켰음에도 불구하고, 초기 위치의 차이나 백래쉬의 영향으로 소망의 광각단 또는 망원단의 위치에 원통 캠이 회전하여 있지 않다고 하는 가능성이 있다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 도 7에 나타낸 것처럼, 렌즈를 줌 이동시키는 곡선 부분(줌부)의 양단, 즉 광각단(와이드단) 및 망원단(텔레단)에, 광축 방향(LD)에 직교하는 소정 길이의 평탄부를 구비한 캠 곡선을 채용한다. 즉, 본 실시 형태에서는 원통 캠(15)의 변배계 및 보정계의 캠 곡선으로서 이러한 평탄부를 구비한 캠 곡선을 채용한다. 이에 의해, 위치 검출 부재로 고정밀도의 위치 검출을 하지 않아도 평탄부에 렌즈 홀더가 있으면 광각단 또는 망원단의 성능을 달성할 수 있다. 렌즈 홀더의 위치를 생각하면, 광각단의 평탄부에 렌즈 홀더가 있을 때, 평 탄부의 거리를 고려하여 액츄에이터를 구동함으로써 결상 거리가 어긋나도 망원단의 평탄부에 이동시킴으로써 망원단에서의 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 백래쉬나 조립 오차 등에 의한 영향을 해소하고 광각 및 망원 위치에서 소정의 성능을 안정하게 달성할 수 있다.

광각단으로부터 망원단으로 이동시키는 경우를 예로서 설명한다. 본 광학계에서는, 초기 위치를 검출하기 위해서, 광각단측에 원통 캠을 이동시켜, 원통 캠의 회전 한계에서 원통 캠이 정지한 위치로부터, 소정의 펄스 수만큼 액츄에이터에 구동 펄스를 주어 망원측으로 회전 캠을 되돌린 평탄부 상의 위치를 초기 위치로 설정하고 있다. 따라서, 초기 위치는 위치 오차를 가지고 있는 것이 예상된다. 예를 들면, 광각단에서 망원단까지의 회전 각도를 500펄스, 평탄부의 회전 각도를 50펄스 인 것으로 한다. 초기 위치가 광각단으로부터 25펄스의 위치로 하는 경우, 망원단에 이동시키기 위해, 망원단으로부터 25펄스의 평탄부 상의 위치를 목표로 하여 550펄스 구동 펄스를 가하는 것으로 한다. 그러므로, 목표치의 전후 25펄스 이내로 이동하면, 망원단에 원통 캠을 회전 구동한 것으로 되어 소망의 이동은 달성된 것으로 된다.

또한, 도 7에 예시하는 캠 곡선은 망원측에 매크로 촬영용의 곡선과 평탄부가 부가되어 있다. 이 경우에도, 망원단의 평탄부를 지나서부터 매크로 상태로 들어가므로 정밀도 좋게 합초(合焦)한다. 또한, 평탄부에서 소정의 기능을 달성할 수 있기 때문에 안정된 동작이 가능하게 된다.

상기와 같이 캠 곡선의 소정 위치에, 소정 길이의 평탄부를 부가한다고 하는 개량으로 광각 위치, 망원 위치 및 매크로 위치에서의 렌즈 위치의 차이를 억제할 수 있다. 본 구성에서는 광각 위치, 망원 위치 및 매크로 위치에 렌즈가 있는 것을 확인하기 위한 위치 검출 부재를 새롭게 설치할 필요가 없다. 따라서, 소형화 및 저비용화를 도모한 간단한 구성으로 광각 및 망원으로 안정하게 줌 기능 또는 매크로 기능을 사용한 촬영이 가능한 광학 모듈을 제공할 수 있다. 또한, 도 7에 나타내듯이 망원측의 평탄부에 연속하여 매크로용의 캠 곡선을 형성하면 매크로측에 대해서도 원통 캠의 위치 엇갈림을 흡수함으로써 안정하게 매크로 기능을 이용할 수 있다. 다만, 매크로 기능은 본 광학 모듈에 필수의 것은 아니기 때문에 매크로용의 곡선 부분을 포함하지 않는 캠 곡선이어도 좋다.

(위치 결정 구조)

또한, 본 광학 모듈은 조립 구조에 관해서도 뛰어난 특징을 구비하고 있다. 이하에서는 이 점에 대해서 설명한다. 본 광학 모듈에서는 원통 캠(15)이 액츄에이터에 의해 구동되어 제3 렌즈 홀더(13)와 제2 렌즈 홀더(16)가 광축 방향으로 이동한다. 광학 모듈에서는 기판 상의 CCD(2)에 대해서 경통(11)을 정밀도 좋게 위치 결정하고 나서 그 외주에 원통 캠(15)을 배치하는 것이 필요하게 되고, 또 이 원통 캠(15)으로 효율 좋게 구동력이 전달되도록 액츄에이터를 배치하는 것이 필요하게 된다.

액츄에이터의 배치의 방법으로서는, 도 1에 나타낸 광학계 유니트(3)와 액츄에이터를 개별적으로 구성하고, 이를 기판 상에서 합체시켜 1개의 모듈로 형성한다고 하는 조립의 형태가 생각될 수 있다. 이 형태를 채용하는 경우에는, 액츄에이터 를 위치 결정하기 위해 기판(1)측에 위치 결정용의 구멍이나 핀을 설치하는 수법이 취해지고, 또는 위치 결정용의 가이드 핀을 세워설치한다고 하는 수법이 취해진다.

한편, 광학계 유니트(3)에 대해서는 기판(1)에 최초로 고정되는 경통(11)의 위치가 기준으로 된다. 경통(11)은 CCD(2)의 광축(광학 중심)에 대해서 위치 결정된다. 구체적으로는, 기판 상의 CCD(2)에 초점이 맞도록 경통(11)이 배치된다. 그런데, 실제의 조립 작업에서는, 설계 위치에 대해서 CCD(2)나 경통(11)의 장착 오차가 발생한다. 그리고, 이 오차가 허용 범위를 넘어가고 있는 경우에는 CCD(2)의 광학 중심에 맞도록 경통(11)의 위치를 조정하거나 CCD(2)의 외형을 기준으로 경통(11)의 위치 결정을 하여 오차를 해소하는 것이 필요하다.

또, 광학계 유니트(3)와 액츄에이터를 개별적으로 구성하여 기판에 조립하는 형태를 채용하는 경우에는, 경통(11)이 기판(1) 상의 소정 위치에 배치되어 있는 것을 전제로 하여 기판 상의 액츄에이터의 배치가 결정되어 있다. 그러나, 상기와 같이 실제의 조립시에 경통(11)의 위치가 어긋나 버리는 경우가 많다. 이와 같이 경통(11)의 위치가 어긋나면 그 외주에 세팅되는 원통 캠(15)의 위치도 어긋난다. 원통 캠의 위치가 어긋나면 액츄에이터와의 상대 위치가 설계한 범위로부터 빗나가게 되어 광학 모듈로서의 소정의 성능이 유지될 수 없다고 하는 사태가 된다.

그래서, 본 광학 모듈에서는 광학계 유니트(3)를 가리는 커버(cover)를 개재하여 광학계 유니트(3) 및 액츄에이터를 위치 결정하는 구성을 채용한다. 이러한 구성을 채용하면, 경통(11)의 위치가 어긋난 경우에도 이에 수반하여 액츄에이터의 위치는 경통(11)과의 상대 위치 관계를 유지하여 이동하므로, 구동계에 관해서 소 정의 성능을 실현하기 때문에 용이한 구성으로 된다. 또, 이 구성을 채용하면 광학계 유니트(3)용의 커버와 액츄에이터용의 커버를 일체화할 수 있으므로 공간 절약화를 도모할 수도 있다.

도 8 및 도 9를 참조하여, 본 광학 모듈에서 채용하고 있는 커버(40)를 이용한 위치 결정 구조를 설명한다. 도 8은 광학계 유니트(3)를 구동하는 구동부 및 광학계 유니트(3) 상에 세팅되는 커버에 대해서 나타낸 도이다. 이 도 8은 전술한 광학계 유니트(3)와의 관계가 확인될 수 있도록 상부에 위치하는 제1 렌즈(18) 및 제1 렌즈 홀더(19)를 나타내고 있다. 도 9는 광학계 유니트(3) 및 액츄에이터로서의 모터(30)를 조립한 완성 상태의 광학 모듈을 단면 구성이 확인될 수 있도록 나타낸 도이다.

본 광학 모듈에서는 모터(30)에 의해 원통 캠(15)이 구동된다. 도 8에서는 모터(30)의 각 요소를 분해 상태로 나타내고 있다. 모터(30)는 커버(40)와 기판(31)을 이용하여 조립되고, 이 커버(40)가 광학계 유니트(3)의 기판(1) 상에 세팅된다. 이 모터(30)는 1쌍의 코일(32), 고정자(33)를 구비하고 중앙부에는 로터(35)를 가지고 있다.

커버(40)의 소정 위치에 고정되는 축(41)과 로터(35)용의 축이 동축에 배치되고, 축(41)을 중심으로 하여 로터(35)가 회전하도록 설정되어 있다. 축(41)은 커버(40)에 형성한 구멍(51)에 세팅되어 있다. 또, 로터(35)와 일체로 회전하는 기어(36)가 설치되어 있다. 또, 커버(40)의 타 위치에 축(42)이 고정되어 있고, 이 축(42)에는 상기 기어(36)와 서로 맞물리는 기어(43) 및 이 기어(43)와 일체로 회전 하는 기어(44)가 설치되어 있다. 이 기어(44)에 원통 캠(15)의 외주에 형성한 래크부(159)가 서로 맞물린다. 축(42)은 커버(40)에 형성한 구멍(52)에 세팅된다.

도 8에 나타낸 각 부가 조립된 상태를 나타낸 것이 도 9이다. 도 9에서 나타내듯이 제1 렌즈 홀더(19)는 커버(40)에 형성한 개구(45)에 끼워맞춰진 상태로 된다. 따라서, 제1 렌즈 홀더(19)를 개재하여 커버(40)에 대해서 경통(11) 및 원통 캠(15)이 위치 결정된다. 또, 축(41, 42)은 커버(40)의 소정 위치에 위치 결정되어 있다. 도 8에 나타낸 것처럼 모터(30)는 축(41)을 기준으로 위치 결정된다. 이 구조에서는 커버(40)를 개재하여 경통(11) 및 원통 캠(15)측과 모터(30)측의 위치 관계가 확정되어 있다. 따라서, 만일 경통(11)의 설정 위치가 어긋난 경우에도 커버(40)를 개재하여 모터(30)측의 위치도 광학계 유니트(3)의 위치에 대응하여 이동한다. 즉, 원통 캠(15)과 모터(30)의 상대 위치 관계는 유지되고 엇갈림이 발생하지 않는다.

이상과 같이, 본 광학 모듈에서는 커버(40)를 개재하여 광학계 유니트(3)측과 구동부측의 위치 결정을 하므로 원통 캠(15)의 외주에 설치한 래크부(159)와 모터(30)의 구동력을 전달하는 기어(36, 43, 44)의 사이에 위치 차이가 발생하지 않는다. 따라서, 본 구조를 채용함으로써 모터의 구동력을 설계 거리 효율적으로 전달할 수 있는 본 광학 모듈로 된다.

이상 본 발명의 바람직한 일 실시 형태에 대해서 상술하였지만, 본 발명은 관계되는 특정의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (10)

1. 제1 렌즈 홀더, 제2 렌즈 홀더, 경통, 및 원통 캠을 포함하는 광학 모듈로서,

   상기 제1 렌즈 홀더는 상기 제2 렌즈 홀더보다 대물측에 위치하고,

   상기 경통은 제2 렌즈 홀더에 외접하고, 상기 제2 렌즈 홀더를 광축 방향으로 슬라이딩 자유롭게 유지하고,

   상기 원통 캠은 상캠과 하캠으로 분할 가능하게 구성되어 있고, 상기 경통의 외주에 배치되고 상기 제2 렌즈 홀더의 위치를 변경하고,

   상기 제2 렌즈 홀더의 측면으로부터 뻗어 있는 돌기부재를 구비하고,

   상기 경통에는 상기 돌기부재의 광축 방향에서의 이동을 허용하는 관통공이 형성되고,

   상기 상캠과 하캠과의 접속단부에, 상기 돌기부재를 소정 위치로 안내하는 캠면이 형성되고,

   상기 제1 렌즈 홀더는, 상기 경통의 상단부에 고정되고, 상기 원통 캠을 광축 방향으로 위치 결정하는 슬라이딩 면을 가지고,

   상기 원통 캠을 상기 제1 렌즈 홀더의 상기 슬라이딩 면에 향하여 힘을 가하는 탄성부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 모듈.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 렌즈 홀더는, 상기 경통의 상단부에 대해서 상기 광축 방향으로의 이동이 가능하게 되도록 나사결합되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 모듈.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 탄성부재는, 상기 원통 캠 아래에 배치한 링 형상의 원추형 코일 스프링 또는 죽순형 스프링인 것을 특징으로 하는 광학 모듈.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2 렌즈 홀더는, 상기 돌기부재를 복수 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 모듈.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2 렌즈 홀더는, 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 모듈.
6. 제1항 기재의 광학 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 기기.
7. 제2항 기재의 광학 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 기기.
8. 제3항 기재의 광학 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 기기.
9. 제4항 기재의 광학 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 기기.
10. 제5항 기재의 광학 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자 기기.

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