KR100845333B1 - 소형 광학렌즈의 자동초점조절장치용 판스프링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 광학렌즈의 초점조절장치용 판스프링에 관한 것으로, 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치에 삽입되며 외측에 형성된 외측고정부와 내측에 형성된 내측고정부로 이루어진 스프링 고정부를 형성한 판스프링에 있어서, 상기 내, 외측 고정부를 연결하는 연결만곡부와, 상기 연결만곡부 사이에 형성되되 외측으로 돌출되어 있는 곡률을 형성한 외측만곡부와, 내측으로 돌출되어 있는 곡률을 형성한 내측만곡부로 구성된 텐션바로 이루어져 있으며, 특히 상기 내, 외측만곡부의 곡률은 응력에 따라 만곡부 별로 상이한 곡률을 형성하고 있어, 외부의 충격이 가해졌을 때에 연결만곡부에 집중되어 있던 외부의 충격을 내, 외측만곡부로 분산함으로써, 낙하시험에 의한 신뢰성을 높여 제품의 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

초점조절장치, 판스프링, 텐션바

Description

소형 광학렌즈의 자동초점조절장치용 판스프링{Plate Spring for Auto-focus actuator of Miniature Optical Lens}

도 1은 종래의 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치를 나타낸 사시도.

도 2는 종래의 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치의 결합단면도.

도 3은 종래의 판스프링을 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치를 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치의 결합단면도.

도 6은 본 발명에 따른 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링을 도시한 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링의 다른 실시예를 도시한 사시도.

도 8은 종래의 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링의 낙하시험 결과를 나타낸 도표.

도 9는 본 발명에 따른 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링의 낙하시험 결과를 나타낸 도표.

*도면 주요부분에 대한 주요부호의 설명*

1 : 렌즈어셈블리 2 : 상측하우징

3 : 캡 4 : 상측연자성체

5 : 영구자석 6 : 하측연자성체

7 : 코일 8 : 홀더

9 : 절연판 10 : 커넥터

11 : 하측하우징 12 : 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치

20 : 고정부 21 : 내측고정부

22 : 외측고정부 30 : 텐션바

31 : 내측만곡부 32 : 외측만곡부

33 : 연결만곡부 50 : 소형광학렌즈의 자동초점 조잘장치용 판스프링

본 발명은 소형 광학렌즈의 자동초점조절장치용 판스프링에 관한 것으로, 더욱 상세히는 외부의 충격을 분산할 수 있도록 텐션바를 형성하여, 판스프링의 낙하에 대한 신뢰성을 개선한 소형 광학렌즈의 자동초점조절장치용 판스프링에 관한 것이다.

일반적으로 디지털 카메라에 사용하는 렌즈의 자동초점 조절장치는 스테핑 모터나 DC모터의 회전운동을 기어와 같은 변환장치를 사용하여 초점렌즈를 광축방향으로 직선운동 시키는 방법을 사용하고 있다.

하지만, 휴대폰의 카메라모듈과 같이 제한된 공간에서 사용되는 소형 렌즈의 자동초점 조절장치는 회전형모터와 기어박스를 장착하기 어려워 리니어 액추에이터를 많이 사용한다.

일반적인 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치(112)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈어셈블리(101)를 장착한 코일(107)과 홀더(108)와 커넥터(110)로 이루어진 구동부의 상하 직선운동은 자속과 쇄교하여 전류가 흐를 때 수직방향으로 구동부에 형성된 코일(7)에 형성되는 자기력(플레밍의 왼손법칙)에 의해 발생된다.

즉, 영구자석(105)에서 발생하는 자속이 자기회로를 이루고 있는 상, 하측연자성체(104, 106)로 흐르게 되면, 상, 하측연자성체(104, 106) 사이의 틈에는 항상 일정한 자속이 흐르게 된다.

이 때 상기 틈 안에 위치한 코일(107)에 전압을 인가하여 전류를 흐르게 하면, 전류가 자속과 쇄교하여 수직방향의 자기력이 발생하게 되는데, 전류를 증가하여 자기력이 증가되면 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링(150)의 탄성복원력을 이기고 구동부가 서서히 위쪽으로 이동하게 되고, 코일(107)에 전류 공급을 중단하면 자기력이 소멸되면서 구동부는 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링(150)의 탄성복원력에 의해 초기의 위치로 돌아오게 되는 것이다.

여기서 상기 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링(150)은 외측고정부(122)가 광학렌즈용 자동초점 조절장치(12)에 고정된 상태에서 구동부와 결합된 내측고정부(121)가 구동부의 작동에 의해 상, 하로 움직일 때 내, 외측고정부(121, 122)의 사이에 형성된 텐션바(130)에 변형이 발생함으로써 스프링 작용을 한다.

상기와 같은 작용을 위한 종래의 판스프링은 도 3에서 도시된 바와 같이 외측의 외측고정부(122)와 내측의 내측고정부(121)를 구비하고 있고, 상기 외측고정부(122)와 내측고정부(121) 사이에는 작은 곡률로 형성된 연결만곡부(133)를 포함하는 직선형상의 텐션바(130)가 형성되어 있다.

하지만 상기와 같이 직선형상의 텐션바(130)로 구성된 판스프링(150)을 낙하시험 하였을 경우, 상기 직선형상의 텐션바(130)의 양단에 형성된 곡률이 작은 연결만곡부(133)에 응력이 집중되는 현상이 발생함으로써, 상기 연결만곡부(133)에 스프링 재료의 탄성한계를 넘는 소성영역의 응력이 발생하여 영구변형이 된다.

이와 같은 이유에 의해 판스프링(150)의 스프링 복원능력을 상실함으로써 제품의 동작특성에 불량이 발생하는 문제점이 지적되어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 텐션바에 다수의 내, 외측만곡부를 형성하고 있어, 외부의 충격이 가해졌을 때에 연결만곡부에 집중되어 있던 외부의 충격을 내, 외측만곡부로 분산함으로써, 낙하시험에 의한 신뢰성을 높여 제품의 성능을 향상시킬 수 있는 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 판스프링은 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치에 삽입되며 외측에 형성된 외측고정부와 내측에 형성된 내측고정부로 이루어진 스프링 고정부를 형성한 판스프링에 있어서, 상기 내, 외측 고정부를 연결하는 연결만곡부와, 상기 연결만곡부 사이에 형성되되 외측으로 돌출되어 있는 곡률을 형성한 외측만곡부와, 내측으로 돌출되어 있는 곡률을 형성한 내측만곡부로 구성된 텐션바로 구성되는 것에 의해 달성된다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 동일한 참조부호를 갖는다.

도 6은 본 발명에 따른 소형 렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링의 사시도 이다.

우선, 고정부(20)는 소형 액추에이터의 자동초점 조절장치(12)에 고정할 수 있도록 외측으로 외측고정부(22)를 형성하고, 코일(7)과 홀더(8)와 커넥터(10)로 이루어진 구동부에 고정할 수 있도록 내측고정부(21)를 형성하고 있다.

또한 텐션바(30)는 상기 외측고정부(22)와 내측고정부(21)에 연결된 연결만곡부(33)와 상기 연결만곡부(33)와 연결되는 다수개의 내, 외측만곡부(31, 32)로 이루어져 있다.

여기서 텐션바(30) 양단에 형성된 연결만곡부(33)는 텐션바(30)에 하중이 인가될 때 발생하는 응력집중을 최소화하기 위하여 연결만곡부(33)의 곡률을 외측고정부(22)와 내측고정부(21) 사이에 형성된 한정된 공간내에서 최대의 곡률을 가질 수 있도록 형성한다.

또한 상기 연결만곡부(33) 사이에 다수의 내, 외측만곡부(31, 32)를 형성하여 응력의 집중을 분산시키도록 구성되어 있다.

도 7은 본 발명에 따른 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링의 다 른 실시예를 나타낸 사시도이다.

상기 내, 외측만곡부(31, 32)는 연결만곡부(33) 사이에서 동일한 곡률의 내, 외측만곡부(31, 32)를 등간격으로 다수 개를 형성할 수 있지만, 더욱 바람직하게는 도 7에 도시된 바와 같이 내, 외측만곡부(31, 32)가 서로 상이한 곡률을 형성하는 것이 좋다.

이를 상세히 설명을 하면, 동일한 곡률의 내, 외측만곡부(31, 32)를 사용하여 텐션바(30)를 형성하였을 때 각각의 내, 외측만곡부(31, 32)마다 발생하는 응력이 다르기 때문에 응력이 상대적으로 집중되는 특정한 내, 외측만곡부(31, 32)의 곡률은 증가시키고 응력이 상대적으로 집중되지 않은 내, 외측만곡부(31, 32)의 곡률은 감소시킴으로써 전체 텐션바(30)의 총 길이를 일정하게 하여 스프링상수 값은 변화하지 않게 유지하면서 응력을 분산시키는 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 상기와 같이 텐션바(30)에 형성된 연결만곡부(33)의 곡률을 내, 외측고정부(21, 22) 사이의 한정된 공간에서 최대가 될 수 있도록 형성하면서, 내, 외측만곡부(31, 32)의 곡률을 응력이 집중되는 양에 따라 가변하게 되면, 연결만곡부(33)에서의 응력집중 현상을 방지할 수 있어, 도 9에서와 같이 낙하 시험 후에도 탄성복원력을 잃지 않은 텐션바(30)에 의해 구동부를 원활히 작동시킬 수 있다.

아울러 상기와 같은 이유에 의해 도 7에서와 같이 외측만곡부(32)의 곡률은 증가시키고, 내측만곡부(31)의 곡률을 감소시킴으로써 응력분산 효과를 효율적으로 할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판 스프링의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

렌즈어셈블리(1)를 장착한 코일(7)과 홀더(8)와 커넥터(10)로 이루어진 구동부의 상하 직선운동은 자속과 쇄교하여 전류가 흐를 때 수직방향으로 구동부에 형성된 코일(7)에 형성되는 자기력(플레밍의 왼손법칙)에 의해 발생된다.

즉, 영구자석(5)에서 발생하는 자속이 자기회로를 이루고 있는 연자성체(4, 6)로 흐르게 되면, 연자성체(4, 6) 사이의 틈에는 항상 일정한 자속이 흐르게 된다.

이 때 상기 틈 안에 위치한 코일(7)에 전압을 인가하여 전류를 흐르게 하면, 전류가 자속과 쇄교하여 수직방향의 자기력이 발생하게 되는데, 전류를 증가하여 자기력이 증가되면 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링(50)의 탄성복원력을 이기고 구동부가 서서히 위쪽으로 이동하게 되고, 코일(7)에 전류 공급을 중단하면 자기력이 소멸되면서 구동부는 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링(50)의 탄성복원력에 의해 초기의 위치로 돌아오게 되는 것이다.

여기서 상기 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링(50)은 외측고정부(22)가 광학렌즈용 자동초점 조절장치(12)에 고정된 상태에서 구동부와 결합된 내측고정부(21)가 구동부의 작동에 의해 상, 하로 움직일 때 내, 외측고정부(21, 22)의 사이에 형성된 텐션바(30)에 변형이 발생함으로써 스프링 작용을 한다.

상기 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치(12)의 동작특성은 인가되는 전류량에 대한 구동부의 변위량으로 측정이 되어진다.

도 8은 종래의 소형 렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링을 적용한 구동장 치의 낙하시험 전후에 측정한 동작특성의 결과이고, 도 9는 본 발명에 따른 소형 렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링을 적용한 구동장치의 낙하시험 전후에 측정한 동작특성의 결과로서, 낙하시험 조건은 1.5m의 높이에서 24회 반복하여 낙하시험을 하였을 때의 결과치를 도시한 것이다.

우선 도 8에 도시된 무효동작구간은 구동부에 낮은 전류가 인가하였을 때에, 구동부가 동작하지 않는 구간으로 이 구간은 카메라의 촬영을 할 때 상하방향의 촬영시 구동부의 자중에 의해 렌즈어셈블리(101)가 이동하지 않도록 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링(150)에 초기하중을 인가하기 때문에 발생하는 구간이다.

아울러, 도 8에 도시된 바와 같이 낙하시험 전에는 무효동작구간이 존재를 하지만(인가전류가 9mA 이내 일 때) 낙하시험 후에는 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링(150)의 영구변형으로 인하여, 스프링 복원능력을 상실함으로써 상기 무효동작구간이 사라지고, 전류를 인가하지 않은 상태에서도 이미 변위(변위량:0.14mm)가 발생하여 원거리 초점이 불가능하며, 이러한 이유에 의해 상기 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링(150)은 제품의 효용성이 없다.

하지만 본 발명의 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링(50)을 적용한 자동초점 조절장치의 낙하시험 전후 동작특성의 결과치가 나타나 있는 도 9를 살펴보면 낙하시험 후에도 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링(50)에 의한 초기하중이 유지되어 상기 무효동작구간이 존재하고 전류를 인가하지 않는 상태에서 변위량이 발생하지 않아(변위가 0을 유지) 원거리 초점으로 맞출 수 있다.

상기에서와 같이 본 발명은 전술한 구성에 의해 낙하시험 후에도 영구변형이 발생하지 않아, 낙하시험에 따른 신뢰성을 높여 제품의 성능을 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백한 것이다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링은 텐션바에 다수의 내, 외측만곡부를 형성하고 있어, 외부의 충격이 가해졌을 때에 연결만곡부에 집중되어 있던 외부의 충격을 내, 외측만곡부로 분산함으로써, 낙하시험에 의한 신뢰성을 높여 제품의 성능을 향상시킬 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치에 삽입되며 외측에 형성된 외측고정부(22)와 내측에 형성된 내측고정부(21)로 이루어진 스프링 고정부(20)를 형성한 판스프링에 있어서,

   상기 내, 외측 고정부(21, 22)를 연결하는 연결만곡부(33)와, 상기 연결만곡부(33) 사이에 형성되되 외측으로 돌출되어 있는 곡률을 형성한 외측만곡부(32)와, 내측으로 돌출되어 있는 곡률을 형성한 내측만곡부(31)로 구성된 텐션바(30)에 특징이 있는 소형 광학렌즈의 자동초점조절장치용 판스프링.
2. 제 1항에 있어서, 상기 외측만곡부(31)의 곡률은 내측만곡부(31)의 곡률보다 크게 형성된 것에 특징이 있는 소형 광학렌즈의 자동초점조절장치용 판스프링.
3. 제 1항에 있어서, 상기 내, 외측만곡부(31, 32)의 곡률은 각각의 만곡부가 서로 상이한 곡률을 형성하는 것에 특징이 있는 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치용 판스프링.

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