KR100900486B1 - 촬상 장치용 광학 모듈 및 이를 구비한 촬상 장치 - Google Patents

촬상 장치용 광학 모듈 및 이를 구비한 촬상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 구성이 간단하고 공간의 효율적인 사용이 가능한 촬상 장치용 줌 모듈 및 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 피사체와 마주보는 방향인 제1 광축 방향을 따라 배치되는 고정 렌즈군 부재;와, 상기 고정 렌즈군 부재의 후방에 배치되어 입사된 영상광을 굴절시킴으로써, 상기 제1 광축 방향과 수직인 제2 광축 방향으로 영상광을 배출하는 반사 부재;와, 상기 제2 광축 방향을 따라 배치되는 제1 렌즈군과, 상기 제1 렌즈군을 지지하며 일측에 제1 가이드 돌기를 구비하는 제1 테두리부를 포함하는 제1 렌즈군 부재;와, 상기 제2 광축 방향을 따라 상기 제1 렌즈군과 이격되어 배치되는 제2 렌즈군과, 상기 제2 렌즈군을 지지하며 일측에 제2 가이드 돌기를 구비하는 제2 테두리부를 포함하는 제2 렌즈군 부재;와, 상기 제1 렌즈군 부재와 상기 제2 렌즈군 부재 사이의 거리를 변화시키기 위한 동력을 제공하는 줌 모터;와, 상기 줌 모터로부터 동력을 전달받기 위해 테두리의 일부에 형성된 기어부와, 상기 제1 렌즈군 부재를 이동시키기 위해 상기 제1 가이드 돌기가 끼워져 슬라이딩되도록 형성되는 제1 캠 홈과, 상기 제2 렌즈군 부재를 이동시키기 위해 상기 제2 가이드 돌기가 끼워져 슬라이딩되도록 형성되는 제2 캠 홈을 구비하는 평면캠 부재;와, 상기 평면캠 부재가 장착되는 프레임을 포함하는 촬상 장치용 광학 모듈 및 촬상 장치를 개시한다.

Description

촬상 장치용 광학 모듈 및 이를 구비한 촬상 장치{Optical module for photographing device and photographing device comprising the same}
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈이 촬상 장치내에 배치된 모습을 도시한 개략적인 투시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈에서 프레임을 제거하고 도시한 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈의 개략적인 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈의 줌 모터, 기어열 및 평면캠 부재의 모습을 도시한 정면도이다.
도 7은 도 6의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈이 와이드단의 상태에 있는 모습을 도시한 개략적인 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈이 미들단의 상태에 있는 모습을 도시한 개략적인 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈이 텔레단으로 변경된 모습을 도 시한 개략적인 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예의 일 변형예에 관한 광학 모듈의 줌 모터, 기어열 및 평면캠 부재의 모습을 도시한 정면도이다.
도 12는 도 11의 측면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 촬상 장치 11: 셔터 스위치
100: 촬상 장치용 광학 모듈 110: 제1 렌즈군 부재
111: 제1 렌즈군 112: 제1 테두리부
112b: 제1 가이드 돌기 113a: 제1 가이드 홈
113b: 제1 가이드 구멍 120: 제2 렌즈군 부재
121: 제2 렌즈군 122: 제2 테두리부
122b: 제2 가이드 돌기 123a: 제2 가이드 홈
123b: 제2 가이드 구멍 130, 230: 줌 모터
140, 240: 평면캠 부재 141, 241: 기어부
142, 242: 제1 캠 홈 143, 243: 제2 캠 홈
144: 회전 중심 구멍 150: 고정 렌즈군 부재
160: 반사 부재 170: 셔터 및 조리개 조립체
180: 제3 렌즈군 부재 190: 촬상 소자 부재
195: 가이드 봉 196: 프레임
196a: 고정핀 244: 캠 가이드 돌기
본 발명은 촬상 장치용 광학 모듈 및 촬상 장치에 관한 것으로, 특히, 구성이 간단하고 공간의 효율적인 사용이 가능한 촬상 장치용 광학 모듈 및 촬상 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 디지털 스틸 카메라 및 디지털 비디오 카메라 등의 촬상 장치가 많이 보급되고 있다.
그러한 촬상 장치는 일반적으로, 렌즈부를 구비한 광학계와, 렌즈부의 일면에 배치되는 촬상 소자와, 촬상 소자로부터 받은 전기적 신호를 처리하는 화상처리부와, 촬영된 화상을 저장하는 메모리 등으로 이루어져 있는데, 그 작동은 다음과 같이 수행된다.
즉, 촬영자가 촬영을 하면, 렌즈부를 투과한 피사체의 영상광이 CCD 등의 촬상 소자에 입사되고, 촬상 소자는 입사된 영상광을 전기적 화상 신호로 변환하고, 화상처리부는 그 화상 신호를 처리하고, 메모리는 촬영된 화상을 저장함으로써 촬영이 수행되게 된다.
한편, 사용자의 편의에 따라, 표준 상태보다 넓은 각도로 피사체를 촬영하고자 하거나, 멀리있는 피사체를 가까이 당겨 촬영하기 위해서는 줌렌즈 광학계가 필요하게 된다.
그러한 줌렌즈 광학계는, 줌렌즈 광학계를 구성하는 줌렌즈군들 사이의 거리 를 변화시키는 기구적 구성을 구비함으로써, 변배(變倍)작용을 수행하게 된다.
그런데, 종래의 줌렌즈 광학계의 경우에는, 줌렌즈군들 사이의 거리를 변화시키기 위한 기구적 구성으로 원통형의 배럴(barrel)에 형성된 입체캠을 일반적으로 구비하고 있었다. 그러나, 그러한 입체캠은 그 가공이 어렵고, 조립 공정시 공수가 많이 들어 비용이 증대되는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 기술은, 줌 구동시 배럴 내의 입체캠을 따라 줌렌즈군들이 움직이는 구조를 가지고 있으므로, 주변의 줌 모터 및 포커싱 모터들의 배치위치가 제한됨으로써 효율적인 공간활용이 어려워 전체적인 광학 모듈의 부피가 증대한다는 문제점이 있었다.
본 발명의 주된 목적은, 구성이 간단하고 공간의 효율적인 사용이 가능한 촬상 장치용 광학 모듈 및 이를 구비한 촬상 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 피사체와 마주보는 방향인 제1 광축 방향을 따라 배치되는 고정 렌즈군 부재;와, 상기 고정 렌즈군 부재의 후방에 배치되어 입사된 영상광을 굴절시킴으로써, 상기 제1 광축 방향과 수직인 제2 광축 방향으로 영상광을 배출하는 반사 부재;와, 상기 제2 광축 방향을 따라 배치되는 제1 렌즈군과, 상기 제1 렌즈군을 지지하며 일측에 제1 가이드 돌기를 구비하는 제1 테두리부를 포함하는 제1 렌즈군 부재;와, 상기 제2 광축 방향을 따라 상기 제1 렌즈군과 이격되어 배치되는 제2 렌즈군과, 상기 제2 렌즈군을 지지하며 일측에 제2 가이드 돌기를 구비하는 제2 테두리부를 포함하는 제2 렌즈군 부재;와, 상기 제1 렌즈군 부재와 상기 제2 렌 즈군 부재 사이의 거리를 변화시키기 위한 동력을 제공하는 줌 모터;와, 상기 줌 모터로부터 동력을 전달받기 위해 테두리의 일부에 형성된 기어부와, 상기 제1 렌즈군 부재를 이동시키기 위해 상기 제1 가이드 돌기가 끼워져 슬라이딩되도록 형성되는 제1 캠 홈과, 상기 제2 렌즈군 부재를 이동시키기 위해 상기 제2 가이드 돌기가 끼워져 슬라이딩되도록 형성되는 제2 캠 홈을 구비하는 평면캠 부재;와, 상기 평면캠 부재가 장착되는 프레임을 포함하는 촬상 장치용 광학 모듈을 개시한다.
여기서, 상기 제1 가이드 돌기와 상기 제2 가이드 돌기는 동일한 방향을 향하여 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제2 렌즈군 부재에 셔터가 장착될 수 있다.
여기서, 상기 제2 렌즈군 부재에 조리개가 장착될 수 있다.
여기서, 상기 줌 모터의 축과 상기 기어부 사이에는 적어도 하나의 동력 전달 기어가 배치되어 동력을 전달할 수 있다.
여기서, 상기 동력 전달 기어는 웜 기어, 베벨 기어, 스퍼 기어 및 헬리컬 기어로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 줌 모터는, 상기 제1 광축 방향을 기준으로 상기 반사 부재의 후방에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 줌 모터의 축의 배치 방향은, 상기 제1 광축 방향 및 상기 제2 광축 방향에 직교하도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제1 렌즈군 부재와 상기 제2 렌즈군 부재의 이동 방향을 상기 제2 광축 방향으로 가이드하기 위해, 상기 제2 광축 방향에 평행으로 배치되는 적 어도 하나의 가이드 봉과, 상기 가이드 봉에 끼워져 슬라이딩이 가능하도록 형성되며 상기 제1 테두리부에 형성된 제1 가이드 홈과, 상기 가이드 봉에 끼워져 슬라이딩이 가능하도록 형성되며 상기 제2 테두리부에 형성된 제2 가이드 홈을 더 구비할 수 있다.
여기서, 상기 제1 렌즈군 부재와 상기 제2 렌즈군 부재의 이동 방향을 상기 제2 광축 방향으로 가이드하기 위해, 상기 제2 광축 방향에 평행으로 배치되는 적어도 하나의 가이드 봉과, 상기 가이드 봉에 끼워져 슬라이딩이 가능하도록 형성되며 상기 제1 테두리부에 형성된 제1 가이드 구멍과, 상기 가이드 봉에 끼워져 슬라이딩이 가능하도록 형성되며 상기 제2 테두리부에 형성된 제2 가이드 구멍을 더 구비할 수 있다.
여기서, 상기 제1 캠 홈은 "U"자 형상을 가질 수 있다.
여기서, 상기 제2 캠 홈은 소정의 곡률을 가지는 원호의 형상을 가질 수 있다.
여기서, 상기 평면캠 부재는 상기 프레임에 힌지 구조로 장착됨으로써, 줌 구동시 회전 운동을 할 수 있다.
여기서, 상기 평면캠 부재는 상기 프레임에 슬라이딩이 가능한 구조로 장착됨으로써, 줌 구동시 슬라이딩 운동을 할 수 있다.
여기서, 상기 평면캠 부재의 평면에 수직한 방향은, 촬상하는 피사체를 향하도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제2 광축 방향을 기준으로 상기 제2 렌즈군 부재의 후방에는, 줌 작용을 보조해주고 상기 줌 모터와 별개의 장치에 의해 이송되는 제3 렌즈군 부재가 추가로 배치될 수 있다.
여기서, 촬상 장치는 전술한 바와 같은 광학 모듈을 구비할 수 있다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈이 촬상 장치내에 배치된 모습을 도시한 개략적인 투시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 촬상 장치(10)는, 전면(S1)의 폭이 측면(S2)의 폭보다 큰 슬림형의 구조로 되어 있으며, 상면에 셔터 스위치(11)를 구비하고 있다. 또한, 촬상 장치(10)는 전면(S1)에 플래시(12) 및 보조광 수단(13)을 구비하며, 후면에는 LCD 표시부(14)가 배치되며, 일측에는 광학 모듈(100)을 구비하고 있다.
여기서, 촬상 장치(10)의 전방에 피사체가 배치되게 되는데, 광학 모듈(100)은 피사체를 촬상하여 그 영상광을 내부의 촬상 소자로 입력하는 기능을 수행하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈을 도시한 개략적인 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 자른 개략적인 단면도이고, 도 4는, 설명을 위해 도 2에 도시된 광학 모듈에서 프레임을 제거하고 도시한 개략적인 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2, 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 관한 촬상 장치용 광학 모듈(100)은, 제1 렌즈군 부재(110), 제2 렌즈군 부재(120), 줌 모 터(130), 평면캠 부재(140), 고정 렌즈군 부재(150), 반사 부재(160) 및 프레임(196)을 포함한다.
우선, 줌 작용을 구현하는 제1 렌즈군 부재(110), 제2 렌즈군 부재(120), 줌 모터(130) 및 평면캠 부재(140)에 대해 설명한다. 여기서, 제1 광축 방향(L1)이란 피사체와 마주보는 방향을 의미하고, 제2 광축 방향(L2)이란 상기 제1 광축 방향(L1)에 수직으로 향하며 제1 렌즈군(111), 제2 렌즈군(121) 등을 관통하는 방향을 의미한다.
제1 렌즈군 부재(110)는 제1 렌즈군(111)과 제1 테두리부(112)를 포함한다.
제1 렌즈군(111)은 적어도 하나의 렌즈로 구성되고, 상기 제2 광축 방향(L2)을 따라 배치되어 있으며, 제1 테두리부(112)는 제1 렌즈군(111)을 둘러싸 지지하도록 구성된다.
제1 테두리부(112)의 일측에는 연장부(112a)를 구비하고 있는데, 연장부(112a)의 일단에는 평면캠 부재(140)의 설치 방향으로 제1 가이드 돌기(112b)가 형성되어 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 테두리부(112)는 연장부(112a)를 구비하고, 제1 가이드 돌기(112b)는 연장부(112a)에 형성되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 제1 테두리부(112)는 연장부(112a)를 구비하지 않고, 제1 테두리부(112)에 제1 가이드 돌기(112b)가 직접 형성될 수 있다.
제1 테두리부(112)에는 제1 가이드 홈(113a)과 제1 가이드 구멍(113b)이 형성되어 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 테두리부(112)에는 제1 가이드 홈(113a)과 제1 가이드 구멍(113b)이 형성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 제1 테두리부(112)의 제1 가이드 구멍(113b)의 위치에 제1 가이드 구멍(113b)이 형성되지 않고 대신 제1 가이드 홈이 형성됨으로써, 제1 테두리부(112)에는 제1 가이드 홈들만이 형성될 수 있다. 또한, 제1 테두리부(112)의 제1 가이드 홈(113a)의 위치에 제1 가이드 홈(113a)이 형성되지 않고 대신 제1 가이드 구멍이 형성됨으로써, 제1 테두리부에는 제1 가이드 구멍들만이 형성될 수도 있다. 즉, 제1 가이드 홈이나 제1 가이드 구멍은 모두 가이드 봉(195)에 끼워져, 제1 테두리부를 상기 제2 광축 방향(L2)으로 가이드하는 기능을 수행하므로, 제1 가이드 홈이나 제1 가이드 구멍은 서로 호환되어 배치될 수 있다.
한편, 제2 렌즈군 부재(120)는 제1 렌즈군 부재(110)와 이격되어 배치되는데, 상기 제2 광축 방향(L2)을 따라 배치된다.
제2 렌즈군 부재(120)는 제2 렌즈군(121)과 제2 테두리부(122)를 포함한다.
제2 렌즈군(121)은 적어도 하나의 렌즈로 구성되고, 상기 제2 광축 방향(L2)을 따라 배치되어 있으며, 제2 테두리부(122)는 제2 렌즈군(121)을 둘러싸 지지하도록 구성된다.
제2 테두리부(122)의 일측에는 연장부(122a)를 구비하고 있는데, 연장부(122a)의 일단에는 평면캠 부재(140)의 설치 방향으로 제2 가이드 돌기(122b)가 형성되어 있다.
본 실시예에 따르면, 제2 테두리부(122)는 연장부(122a)를 구비하고, 제2 가 이드 돌기(122b)는 연장부(122a)에 형성되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 제2 테두리부(122)는 연장부를 구비하지 않고, 제2 테두리부(122)에 제2 가이드 돌기(122b)가 직접 형성될 수 있다.
제2 테두리부(122)에는 제2 가이드 홈(123a)과 제2 가이드 구멍(123b)이 형성되어 있다.
본 실시예에 따르면, 제2 테두리부(122)에는 제2 가이드 홈(123a)과 제2 가이드 구멍(123b)이 형성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 제2 테두리부(122)의 제2 가이드 구멍(123b)의 위치에 제2 가이드 구멍(123b)이 형성되지 않고 대신 제2 가이드 홈이 형성됨으로써, 제2 테두리부(122)에는 제2 가이드 홈들만이 형성될 수 있다. 또한, 제2 테두리부(122)의 제2 가이드 홈(123a)의 위치에는 제2 가이드 홈(123a)이 형성되지 않고 대신 제2 가이드 구멍이 형성됨으로써, 제2 테두리부에는 제2 가이드 구멍들만이 형성될 수도 있다. 즉, 제2 가이드 홈이나 제2 가이드 구멍은 모두 가이드 봉(195)에 끼워져, 제2 테두리부를 상기 제2 광축 방향(L2)으로 가이드하는 기능을 수행하므로, 제2 가이드 홈이나 제2 가이드 구멍은 서로 호환되어 배치될 수 있다.
반사 부재(110)의 후방으로는 줌 모터(130)가 배치되는데, 줌 모터(130)는 제1 렌즈군 부재(110) 및 제2렌즈군 부재(120) 사이의 거리를 변화시키기 위해 동력을 제공하는 기능을 수행한다.
줌 모터(130)는, 상기 제1 광축 방향(L1)을 기준으로 볼 때, 반사 부재(160)의 후방에 배치되고, 줌 모터(130)의 축(130a)의 배치 방향은, 상기 제1 광축 방 향(L1) 및 상기 제2 광축 방향(L2)과 직교하도록 배치된다. 또한, 줌 모터(130)의 직경의 크기는 후술하는 고정 렌즈군 부재(150)의 높이보다 작도록 구성된다. 이와 같은 줌 모터(130)의 크기와 배치 구조는 광학 모듈(100)의 부피를 최소화할 수 있는데, 그렇게 되면, 효율적인 공간 이용이 가능하게 된다.
한편, 평면캠 부재(140)는 평면의 판상 구조로 형성되어 있는데, 테두리부의 일측에는 기어부(141)가 형성되어 있고, 중앙부에는 제1 캠 홈(142) 및 제2 캠 홈(143)이 형성되어 있으며, 제2 캠 홈(143) 근처에는 회전 중심 구멍(144)이 형성되어 있다. 여기서, 평면캠 부재(140)의 평면에 수직한 방향은 촬상하는 피사체를 향하도록 배치됨으로써, 광학 모듈(100)의 부피를 최소화할 수 있게 된다.
기어부(141)는 소정의 피치원을 가지도록 형성되는데, 인볼루트 치형으로 형성된다. 기어부(141)가 형성되는 길이는 평면캠 부재(140)의 회전 가능 각도에 맞추어 설계자가 적절하게 결정한다.
본 실시예에 따른 기어부(141)는 소정의 피치원을 가지도록 형성되고, 인볼루트 치형을 가지나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 기어부의 형상이나, 기어부를 구성하고 있는 치의 형상에는 특별한 제한이 없다. 즉, 본 발명에 따른 기어부는 줌 모터(130)로부터 동력을 전달받아, 평면캠 부재(140)의 회전 운동을 수행할 수 있으면 되고, 그 외의 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 기어부는 랙 기어(rack gear) 형상이 될 수도 있고, 사이클로이드 치형을 가지도록 형성될 수도 있다.
제1 캠 홈(142)은 제1 가이드 돌기(112b)가 끼워져 슬라이딩 작동이 가능하 도록 형성되는데, "U"자 형상으로 형성된다.
제2 캠 홈(143)은 제2 가이드 돌기(122b)가 끼워져 슬라이딩 작동이 가능하도록 형성되는데, 소정의 곡률을 가지는 원호의 형상을 가지도록 형성된다.
본 실시예에 따른 제1 캠 홈(142)은 "U"자 형상으로 형성되고, 제2 캠 홈(143)은 소정의 곡률을 가지는 원호의 형상으로 형성되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 제1 캠 홈과 제2 캠 홈의 형상은 평면캠 부재(140)의 회전에 따라 제1 렌즈군 부재(110)와 제2 렌즈군 부재(120) 사이의 거리가 적절히 변경되어 필요한 줌 작동을 수행하도록 형성되면 되고, 그 외의 세부적인 형상에는 특별한 제한이 없다. 즉, 설계자는 줌 작동에 필요한 제1 렌즈군 부재와 제2 렌즈군 부재의 사이의 거리의 변화량을 결정하고, 그 변화량에 따라, 제1 캠 홈과 제2 캠 홈의 곡률 및 형상을 결정하게 된다.
회전 중심 구멍(144)은 평면캠 부재(140)의 회전 운동의 중심이 되는 위치이다. 즉, 회전 중심 구멍(144)에는 프레임(196)의 고정핀(196a)이 끼워져 힌지 결합을 구성함으로써, 회전 중심 구멍(144)의 위치를 중심으로 하여 평면캠 부재(140)가 회전하게 된다.
한편, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광학 모듈(100)의 상부, 즉, 제1 렌즈군 부재(110)의 상부에는 고정 렌즈군 부재(150)가 상기 제1 광축 방향(L1)을 따라 배치된다.
또한, 고정 렌즈군 부재(150)의 후방에는 촬상된 영상광을 굴절하여 상기 제2 광축 방향(L2)으로 배치된 제1 렌즈군(111)으로 유입시키는 반사 부재(160)가 배 치된다.
반사 부재(160)는 프리즘 또는 반사 거울 등으로 이루어져, 입사되는 영상광의 각도를 변경하여 반사한다.
또한, 제2 렌즈군 부재(120)의 상면에는 셔터 및 조리개 조립체(170)가 장착되어 제2 렌즈군 부재(120)와 함께 이동이 가능하도록 배치되는데, 셔터 작용과 노광량 조절 등의 기능을 수행한다.
또한, 본 실시예에 따른 광학 모듈(100)의 하부, 즉, 제2 렌즈군 부재(120)의 하방에는, 상기 제2 광축 방향(L2)을 따라 제3 렌즈군 부재(180)가 배치되고, 제3 렌즈군 부재(180)의 하방에는 촬상 소자 부재(190)가 배치된다.
제3 렌즈군 부재(180)는 제3 렌즈군(181), 제3 테두리부(182) 및 제3 렌즈군 구동 모터(183)로 이루어져 있는데, 영상광을 처리하여 줌 작동을 보조하는 기능을 수행한다. 또한, 제3 렌즈군 부재(180)는 자동 초점(Auto Focus) 기능을 수행하게 되어, 포커싱 렌즈군 부재의 기능도 수행한다.
한편, 본 실시예에 따르면, 제1 렌즈군 부재(110) 및 제2 렌즈군 부재(120)와 별개의 구동 장치로 이송되면서, 줌 작용을 보조해주는 제3 렌즈군 부재(180)를 구비하고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 제1 렌즈군 부재(110) 및 제2 렌즈군 부재(120) 만으로 줌 구동을 수행할 수도 있다.
촬상 소자 부재(190)에는 촬상 소자가 장착되는데, 촬상 소자는 CCD 소자 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)가 사용될 수 있으며, 그 밖의 이미지 센서가 사용되어도 된다.
가이드 봉(195)은 프레임(196) 등에 상기 제2 광축 방향(L2)과 평행한 방향으로 장착되는데, 좌우 대칭으로 2개가 장착되게 된다.
가이드 봉(195)은, 전술한 바와 같이, 제1 가이드 홈(113a), 제1 가이드 구멍(113b), 제2 가이드 홈(123a) 및 제2 가이드 구멍(123b)에 끼워짐으로써, 제1 렌즈군 부재(110) 및 제2 렌즈군 부재(120)가 상기 제2 광축 방향(L2)으로 이동될 수 있도록 가이드한다.
본 실시예에서는 가이드 봉(195)의 개수가 2개로 한정되었지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 가이드 봉의 개수에는 제한이 없다. 예를 들면, 본 발명에 따른 가이드 봉의 개수는 1개, 3개, 4개 등으로 될 수도 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 줌 모터(130)로부터 평면캠 부재(140)로의 동력이 전달되는 과정에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈의 줌 모터, 기어열 및 평면캠 부재의 모습을 도시한 정면도이고, 도 7은 도 6의 측면도이다.
줌 모터(130)의 축(130a)에는 웜(worm)(131)이 끼워져 배치된다.
웜 휠(worm wheel)(132)은 웜(131)과 치합되도록 배치되고, 줌 모터(130)의 축(130a)의 방향과 직교하도록 배치되며, 웜 휠(132)의 축에는 제1 베벨 기어(133)가 장착된다.
제2 베벨 기어(134)는 제1 베벨 기어(133)와 치합되도록 배치되는데, 제2 베벨 기어(134)의 축에는 제1 스퍼 기어(135)가 장착된다.
제2 스퍼 기어(136)는 제1 스퍼 기어(135)와 치합하도록 배치되며, 제3 스퍼 기어(137)는 제2 스퍼 기어(136)와 치합하도록 배치되게 된다.
또한, 평면캠 부재(140)의 기어부(141)는 제3 스퍼 기어(137)와 치합하도록 배치됨으로써, 줌 모터(130)의 축(130a)으로부터 평면캠 부재(140)의 기어부(141)까지 동력이 전달되게 된다.
평면캠 부재(140)에 동력이 전달되면, 평면캠 부재(140)는 도시된 화살표의 방향과 같이 회전 중심 구멍(144) 및 고정핀(196a)을 중심으로 회전하게 되며, 그렇게 되면, 제1 가이드 돌기(112b)와 제2 가이드 돌기(122b)가 각각 제1 캠 홈(142) 및 제2 캠 홈(143)을 따라 슬라이딩되면서, 제1 렌즈군 부재(110)와 제2 렌즈군 부재(120) 사이의 거리를 변화시켜, 줌 작용이 수행되게 된다.
다음은, 도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 실시예에 따른 광학 모듈의 구동 작용을 살펴보기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈이 와이드단의 상태에 있는 모습을 도시한 개략적인 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈이 미들단의 상태에 있는 모습을 도시한 개략적인 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 관한 광학 모듈이 텔레단으로 변경된 모습을 도시한 개략적인 도면이다.
사용자가, 촬상 장치(10)의 스위치를 "on"의 상태로 하게 되면, 초기화 작동이 시작된다. 초기화 작동은, 제3 스퍼 기어(137)가 시계 방향으로 회전하도록 줌 모터(130)를 구동시키는데, 그렇게 되면, 제3 스퍼 기어(137)와 치합된 기어부(141)는 반 시계 방향으로 회전하게 되므로, 평면캠 부재(140)는 반시계 방향으로 회전하게 된다. 그러한 초기화 작동은, 제1 가이드 돌기(112b)가 제1 캠 홈(142)의 우측 상방의 단부에 위치하고, 제2 가이드 돌기(122b)가 제2 캠 홈(143)의 하단부로 이동함으로써, 제1 렌즈군 부재(110)와 제2 렌즈군 부재(120) 사이의 거리가 최대인 상태가 되면 멈추게 된다. 그러한 광학 모듈(100)의 위치 상태를 와이드단(wide-angle extremity)이라고 하는데, 이러한 와이드단 상태는, 넓은 각도로 피사체를 촬상하고자 할 경우에 사용된다.
한편, 사용자가 좁은 각도로 피사체를 촬상하되 멀리 있는 피사체를 가까이 촬영하고자 할 때에는, 줌 스위치(미도시)를 작동시켜, 제3 스퍼 기어(137)가 반시계 방향으로 회전하도록 줌 모터(130)를 구동한다. 그렇게 되면, 제3 스퍼 기어(137)와 치합된 기어부(141)는 시계 방향으로 이동하게 되므로, 평면캠 부재(140)는 시계 방향으로 회전하게 된다.
이 경우, 제1 가이드 돌기(112b)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 캠 홈(142)의 좌측 하방으로 이동하여 최하단 부분의 오목한 부분을 경유한 후, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 캠 홈(142)의 좌측 상방으로 이동하여 좌측 상단에 도달하게 되고, 제2 가이드 돌기(122b)는 제2 캠 홈(143)을 따라 상승함으로써 상단부에 도달하게 된다. 결국, 그와 같이 제1 가이드 돌기(112b)와 제2 가이드 돌기(122b)가 움직임에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 렌즈군 부재(110)와 제2 렌즈군 부재(120) 사이의 거리가 최소로 되게 되는데, 이러한 광학 모듈(100)의 위치 상태를 텔레단(telephoto extremity)이라고 한다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 광학 모듈(100)에 따르면, 전술한 구조의 광학 모듈(100)을 포함하고 있으므로, 설계, 제조를 위한 가공 및 조립 공정이 용이 할 뿐만 아니라, 공간을 효율적으로 활용할 수 있어, 박형의 촬상 장치를 구성할 수 있다.
이하, 도 11 및 도 12를 참조하여, 본 실시예의 일 변형예에 관한 평면캠 부재의 구조에 관하여 설명하되, 본 발명의 실시예와 상이한 사항을 중심으로 하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 실시예의 일 변형예에 관한 광학 모듈의 줌 모터, 기어열 및 평면캠 부재의 모습을 도시한 정면도이고, 도 12는 도 11의 측면도이다.
줌 모터(230)의 축(230a)에는 웜(231)이 끼워져 배치된다.
웜 휠(232)은 웜(231)과 치합되도록 배치되고, 줌 모터(230)의 축의 방향과 직교하도록 배치되며, 웜 휠(232)의 축에는 제1 베벨 기어(233)가 장착된다.
제2 베벨 기어(234)는 제1 베벨 기어(233)와 치합되도록 배치되는데, 제2 베벨 기어(234)의 축에는 제1 스퍼 기어(235)가 장착된다.
제2 스퍼 기어(236)는 제1 스퍼 기어(235)와 치합하도록 배치되며, 제3 스퍼 기어(237)는 제2 스퍼 기어(236)와 치합하도록 배치되게 된다.
또한, 평면캠 부재(240)의 기어부(241)는 제3 스퍼 기어(237)와 치합하도록 배치됨으로써, 줌 모터(230)의 축(230a)으로부터 평면캠 부재(240)의 기어부(241)까지 동력이 전달되게 된다.
본 발명의 실시예의 일 변형예에 관한 기어부(241)는 랙 기어로 형성된다.
평면캠 부재(240)에 동력이 전달되면, 평면캠 부재(240)는, 전술한 본 실시예의 평면캠 부재(140)가 회전운동을 하는 것과 달리, 수평 방향으로 직선 운동을 한다. 즉, 평면캠 부재(240)는 화살표의 방향과 같이 좌측 또는 우측의 수평 방향으로 이동하게 되는데, 그렇게 되면, 제1 캠 홈(242)에 끼워지는 제1 가이드 돌기(미도시)와 제2 캠 홈(243)에 끼워지는 제2 가이드 돌기(미도시)가 각각 제1 캠 홈(242) 및 제2 캠 홈(243)을 따라 슬라이딩되면서, 제1 렌즈군 부재와 제2 렌즈군 부재 사이의 거리를 변화시켜, 줌 작용이 수행되게 된다.
이 때, 캠 가이드 돌기(244)는 평면캠 부재(240)에 형성되는데, 캠 가이드 돌기(244)는 광학 모듈이 장착되는 프레임(미도시) 등에 형성된 수평 가이드 슬롯(slot)에 끼워져, 평면캠 부재(240)의 운동을 수평방향으로 유지할 수 있도록 가이드하는 기능을 수행하게 된다.
이상과 같이 살펴본 구성, 작용 및 효과 이외의 본 발명의 실시예의 일 변형예에 따른 광학 모듈의 구성, 작용 및 효과는 상기 본 발명의 실시예에 따른 광학 모듈의 구성, 작용 및 효과와 동일하므로, 본 설명에서는 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 촬상 장치용 광학 모듈은, 제조를 위한 가공 및 조립 공정이 용이할 뿐만 아니라, 공간을 효율적으로 활용할 수 있어, 박형의 촬상 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이 다.

Claims (17)

  1. 피사체와 마주보는 방향인 제1 광축 방향을 따라 배치되는 고정 렌즈군 부재;
    상기 고정 렌즈군 부재의 후방에 배치되어 입사된 영상광을 굴절시킴으로써, 상기 제1 광축 방향과 수직인 제2 광축 방향으로 영상광을 배출하는 반사 부재;
    상기 제2 광축 방향을 따라 배치되는 제1 렌즈군과, 상기 제1 렌즈군을 지지하며 일측에 제1 가이드 돌기를 구비하는 제1 테두리부를 포함하는 제1 렌즈군 부재;
    상기 제2 광축 방향을 따라 상기 제1 렌즈군과 이격되어 배치되는 제2 렌즈군과, 상기 제2 렌즈군을 지지하며 일측에 제2 가이드 돌기를 구비하는 제2 테두리부를 포함하는 제2 렌즈군 부재;
    상기 제1 렌즈군 부재와 상기 제2 렌즈군 부재 사이의 거리를 변화시키기 위한 동력을 제공하는 줌 모터;
    상기 줌 모터로부터 동력을 전달받기 위해 테두리의 일부에 형성된 기어부와, 상기 제1 렌즈군 부재를 이동시키기 위해 상기 제1 가이드 돌기가 끼워져 슬라이딩되도록 형성되는 제1 캠 홈과, 상기 제2 렌즈군 부재를 이동시키기 위해 상기 제2 가이드 돌기가 끼워져 슬라이딩되도록 형성되는 제2 캠 홈을 구비하는 평면캠 부재; 및
    상기 평면캠 부재가 장착되는 프레임;을 포함하며,
    상기 평면캠 부재는 상기 프레임에 힌지 구조로 장착됨으로써, 줌 구동 시 상기 평면캠 부재의 회전에 의해 상기 제1 렌즈군 부재와 상기 제2 렌즈군 부재 사이의 거리가 변화되는 촬상 장치용 광학 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가이드 돌기와 상기 제2 가이드 돌기는 동일한 방향을 향하여 형성되는 촬상 장치용 광학 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군 부재에 셔터가 장착되는 촬상 장치용 광학 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈군 부재에 조리개가 장착되는 촬상 장치용 광학 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 줌 모터의 축과 상기 기어부 사이에는 적어도 하나의 동력 전달 기어가 배치되어 동력을 전달하는 촬상 장치용 광학 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동력 전달 기어는 웜 기어, 베벨 기어, 스퍼 기어 및 헬리컬 기어로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나를 포함하는 촬상 장치용 광학 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 줌 모터는, 상기 제1 광축 방향을 기준으로 상기 반사 부재의 후방에 배치되는 촬상 장치용 광학 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 줌 모터의 축의 배치 방향은, 상기 제1 광축 방향 및 상기 제2 광축 방향에 직교하도록 배치되는 촬상 장치용 광학 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군 부재와 상기 제2 렌즈군 부재의 이동 방향을 상기 제2 광축 방향으로 가이드하기 위해, 상기 제2 광축 방향에 평행으로 배치되는 적어도 하나의 가이드 봉과, 상기 가이드 봉에 끼워져 슬라이딩이 가능하도록 형성되며 상기 제1 테두리부에 형성된 제1 가이드 홈과, 상기 가이드 봉에 끼워져 슬라이딩이 가능하도록 형성되며 상기 제2 테두리부에 형성된 제2 가이드 홈을 더 구비하는 촬상 장치용 광학 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈군 부재와 상기 제2 렌즈군 부재의 이동 방향을 상기 제2 광축 방향으로 가이드하기 위해, 상기 제2 광축 방향에 평행으로 배치되는 적어도 하나의 가이드 봉과, 상기 가이드 봉에 끼워져 슬라이딩이 가능하도록 형성되며 상기 제1 테두리부에 형성된 제1 가이드 구멍과, 상기 가이드 봉에 끼워져 슬라이딩이 가능하도록 형성되며 상기 제2 테두리부에 형성된 제2 가이드 구멍을 더 구비하는 촬상 장치용 광학 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 캠 홈은 "U"자 형상을 가지는 촬상 장치용 광학 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 캠 홈은 원호의 형상을 가지는 촬상 장치용 광학 모듈.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 평면캠 부재의 평면에 수직한 방향은, 촬상하는 피사체를 향하도록 배 치되는 촬상 장치용 광학 모듈.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광축 방향을 기준으로 상기 제2 렌즈군 부재의 후방에는, 줌 작용을 보조해주고 상기 줌 모터와 별개의 장치에 의해 이송되는 제3 렌즈군 부재가 추가로 배치되는 촬상 장치용 광학 모듈.
  17. 제1항 내지 제12항, 제15항 또는 제16항 중 어느 하나의 항의 촬상 장치용 광학 모듈을 구비하는 촬상 장치.
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