KR101087474B1 - 소형 렌즈포커싱 기구 - Google Patents

소형 렌즈포커싱 기구 Download PDF

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Abstract

소형 렌즈포커싱 기구는 렌즈 홀더, 렌즈 홀더를 둘러싸는 적어도 하나의 와인딩 요소, 렌즈 홀더 및 적어도 하나의 와인딩 요소에 연결된 적어도 하나의 탄성 요소 및 적어도 하나의 자성 요소를 포함한다. 전류가 공급될 때, 전류는 탄성 요소를 통해 와인딩 요소로 전도됨으로써, 와인딩 요소와 자성 요소 간에 가동력이 생성되어 렌즈 홀더를 변위이동시키고 따라서 자동-포커싱의 기능을 달성한다.

Description

소형 렌즈포커싱 기구{Miniature lens focusing mechanism}
도 1은 기본적 렌즈포커싱 원리를 도시한 개략도이고;
도 2는 본 발명에 따른 소형 렌즈포커싱 기구의 분해 사시도이고;
도 3은 본 발명의 소형 렌즈포커싱 기구의 개략적 전면도이고;
도 4는 본 발명의 소형 렌즈포커싱 기구에 사용된 4개의 자성 요소들의 사시도이고;
도 5는 본 발명의 소형 렌즈포커싱 기구에 사용된 탄성 요소의 전면도이고;
도 6은 본 발명의 소형 렌즈포커싱 기구의 단면도이다.
본 발명은 소형 렌즈포커싱 기구에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 전자기적으로 렌즈를 변위이동(displace)하도록 구동하고 이로 인해 렌즈포커싱의 기능을 달성하는 소형 렌즈포커싱 기구에 관한 것이다.
과학기술의 진보와 카메라 렌즈의 모듈화와 소형화로, 현재 매우 작은 부피를 갖는 디지털카메라의 생산이 가능하며, 현재 입수 가능한 대부분의 휴대폰은 디지털카메라의 기능이 제공된다. 소형 렌즈 내에는 다수의 상이한 자동-포커싱 구동 기구가 있다. 여러가지 중에서도 보이스 코일 모터(VCM)가 가장 광범위하게 채용된 자동-포커싱 구동 기구이다. VCM은 작은 부피, 낮은 전력 소모, 정확한 가동의 변위이동 및 효율적인 비용의 장점이 있으며, 따라서 소형 렌즈 자동-포커싱 내에서의 단거리 구동에 매우 적합하다.
도 1은 렌즈포커싱의 기본적 원리를 개략적으로 도시하고 있다. 일반 포커싱 유닛(10) 내에 렌즈 어셈블리(11) 및 포토 센서(12)가 포함된다. 렌즈 어셈블리(11)로 인하여 피사체로부터 반사된 빛이 포토 센서(12) 상에 상을 형성할 수 있다. 렌즈 어셈블리(11)와 포토 센서(12) 간의 거리가 고정된 경우, 즉 렌즈 어셈블리(11)가 고정 초점 렌즈인 경우에는, 렌즈로부터 2 내지 3 미터 이상 떨어져 위치된 피사체 만이 뚜렷하게 카메라 상에 보일 수 있다. 만약 매크로 촬영 기능을 보유하고자 한다면, 추가적인 렌즈포커싱 유닛을 사용하여 렌즈 어셈블리를 변위이동키는 것이 필요한데, 이로써 렌즈 어셈블리와 포토 센서 간의 거리를 변화시키고 이로 인해 포커싱의 목적을 달성시킨다. 렌즈 어셈블리가 줌 기능을 구비하는 경우, 렌즈 어셈블리 내부에 복수 렌즈군이 변위이동되어 줌 비율의 변화에 상응하도록 해야 한다. 이러한 경우에 렌즈군을 변위이동시킬 수 있도록 하기 위하여 포커싱 유닛이 렌즈 모듈 내에 포함되어야 한다.
종래의 포커싱 기구에서 렌즈 어셈블리는 수동 조작 기구를 통하여 변위이동되었고, 따라서 작동에 있어서 대체로 편리하지 않다. 따라서 본 발명자는 단순한 디자인과 향상된 조립 공정을 가져 제조 비용을 저감할 수 있을 뿐 아니라, 종래의 렌즈포커싱 기구의 단점을 극복하고, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 퍼스널 디지털 어시스탄트(PDA) 등에의 유리한 적용이 가능한 전자기적 구동 렌즈포커싱 기구를 개발하고자 노력하였다.
본 발명의 일차적인 목적은 작은 부피를 갖고 가능한 최대의 렌즈를 허용하고, 렌즈가 변위이동하도록 전자기적으로 구동하여 포커싱 기능을 달성하는 소형 렌즈포커싱 기구를 제공하는 것이다.
상기 및 기타 목적을 달성하고자, 본 발명에 따른 소형 렌즈포커싱 기구는, 내부에 렌즈를 수용하는 렌즈 홀더, 렌즈 홀더를 둘러싸는 적어도 하나의 와인딩 요소, 렌즈 홀더 및 적어도 하나의 와인딩 요소에 연결되는 적어도 하나의 탄성 요소 및 적어도 하나의 자성 요소를 포함한다. 전류가 공급될 때, 전류가 탄성 요소를 통해 와인딩 요소에 전도되고, 따라서 와인딩 요소와 자성 요소 사이에 가동력(acting force)이 생성되어 렌즈 홀더를 변위이동시키고 따라서 자동-포커싱 기능을 달성한다.
상기 및 기타 목적을 달성하고자 본 발명에 의하여 채용된 구조와 기술적 수단은 하기의 바람직한 구체예의 상세한 설명과 첨부된 도면을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 소형 렌즈포커싱 기구의 분해 사시도인 도 2를 참조한다. 나타낸 바와 같이 소형 렌즈포커싱 기구는 렌즈 홀더(20), 상부 커버(60), 적어도 하나의 탄성 요소(50), 4개의 자성 요소(40), 와인딩 요소(30), 프레임(70) 및 포토 센서(80)를 포함한다.
렌즈 홀더(20)가 그 내부에 렌즈(21)를 수용하기 위하여 사용된다. 렌즈(21)는, 축(22)을 한정하고, 축상에서 렌즈(21)가 광(light)을 포커싱한다. 렌즈 홀더(20)는 중공의(hollow) 고리형 부재이고 축(22)을 따라 관통구(23)를 한정한다. 중공 렌즈 홀더(20)는 내부에, 렌즈(21)는 외부에, 상응하는 나사선(24)을 구비하여 렌즈(21)가 렌즈 홀더(20) 내의 관통구(23)에서 나사결합할 수 있다.
프레임(70)은 중공 부재이고, 축(22)의 방향으로 돌출된 내측면이 렌즈 홀더(20)의 외측면에 상응하여, 렌즈 홀더(20)가 프레임(70) 내에 수용될 때 렌즈 홀더(20)가 프레임(70)에 상대적으로 회전하지 않고 프레임(70) 내에서 선상으로 변위이동하도록 제한된다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 와인딩 요소(30)는 렌즈 홀더(20) 주위를 둘러싸는 8각형 부재이다. 렌즈(21)가 관통구(23)에서 나사결합될 때, 비틀림이 발생한다. 8각형 와인딩 요소(30)는, 렌즈(21)가 회전해서 관통구(23) 내에 마운트되는 각도를 제한할 수 있어서 과잉의 비틀림 힘(torsional force)에 의해 내부 구조가 손상되는 것으로부터 렌즈 홀더(20)를 보호한다.
도 3 및 도 4를 동시에 참조한다. 자성 요소들(40)은 8각형 와인딩 요소(30)의 8면 중의 4개의 외면에 위치되어 서로 동일하게 이격하는 4개의 영구자석이며, 렌즈(21)가 렌즈포커싱 기구의 전체 체적의 증가없이, 가능한 최대의 직경을 갖도록 허용한다. 4개의 자성 요소들(40)은 8각형의 형태이고 자장을 효과적으로 차폐하는 금속 소재인 통상의 외측 링 부재(41)를 가짐으로써, 자성의 누출의 우려가 없이 더욱 강하고 효과적인 내부 자장을 생성한다.
도 2 및 도 5를 동시에 참조한다. 적어도 하나의 탄성 요소(50)는 렌즈 홀더(20)를 프레임(70)에 지지하고 연결함으로써, 렌즈 홀더(20)가 프레임(70)의 중앙에 서스펜딩하도록(suspend) 한다. 본 발명의 설명된 실시형태에서, 적어도 하나의 탄성 요소(50)는 상판 스프링(51) 및 두개의 하판 스프링(52)을 포함한다. 상판 스프링(51)은 렌즈 홀더(20), 프레임(70) 및 상부 커버(60)에 연결되고; 하판 스프링(52)은 렌즈 홀더(20) 및 프레임(70)에 연결된다. 상판 스프링(51)은 원형 개구부(54)를 한정하고, 4개의 고정부(53) 및 4개의 사문부(serpentin section)(55)를 갖는다. 원형 개구부(54)는 렌즈 홀더에 대응하여 상판 스프링(51)의 중앙에 위치하여, 렌즈 홀더(20)를 정위치에(in place) 수용한다. 고정부들(53)은 8각형 판스프링(51)의 8면 중의 4개의 외면에 위치되어 서로 동일하게 이격하며, 상부 커버(60) 및 프레임(70) 상에 상응하게 제공된 4개의 핀에 안정적으로 맞물린다. 4개의 사문부들(55)은 4개의 고정부들(53)과 판스프링(52) 사이에 연장됨으로써, 판스프링(51)이 상부 커버(60) 및 프레임(70)에 연결되도록 한다. 4개의 사문부들(55)은 X, Y 및 Z 방향으로 충격, 진동 및 반작용력을 효과적으로 흡수하고, 반작용력을 균형잡는 기능을 함으로써, 상판 스프링(51)이 변형(deformation)이 쉽게 발생하지 않도록 한다.
도 6은 본 발명의 소형 렌즈포커싱 기구의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 렌즈 홀더(20)는 소정의 위치에, 중공 프레임(70)의 저면에 대하여 압박되고 지지되는 돌출부(25)를 더 구비함으로써, 하판 스프링(52)이 굽혀져 아래 방향의 힘이 생성되고, 이 힘은 렌즈 홀더(20)가 윗 방향이나 아래 방향을 향하든지, 수평 위치에 있든지 관계없이 렌즈 홀더(20)를 언제나 정위치에 수용한다. 즉, 렌즈 홀더(20)가 초기 위치에 있을 때에는 어떤 방향으로라도 진동하거나 변위이동하지 않게 된다.
본 발명의 소형 렌즈포커싱 기구가 작동할 때, 와인딩 요소(30) 및 자성 요소(40)는 서로 협동하여 렌즈 홀더(20)가 프레임(70) 내에서 축(22)을 따라 선상으로 전방 또는 후방으로 변위이동한다. 더욱 구체적으로, 소형 렌즈포커싱 기구에 전류가 공급될 때, 전류가 하판 스프링(52)을 통해 와인딩 요소(30)에 전도됨으로써, 와인딩 요소(30)가 자장을 생성하고 그에 따라서 미는 힘(push force)을 생성하며, 자성 요소(40)와 협동하여 렌즈 홀더(20)를 구동하여 변위이동시키고, 이로써 렌즈 홀더(20) 및 렌즈 홀더(20) 내에 수용된 렌즈(21)가 포커싱된 위치로 고정되어 렌즈포커싱을 완료한다. 와인딩 요소(30)에 의해 생성되고 공급된 미는 힘은 자성 요소(40)에 의해 생성된 밈(push)과 동일한 방향이고, 이로 인해 렌즈포커싱 기구가 실질적으로 미는 힘을 배가하여(double) 렌즈 홀더(20)를 구동하고 전자기적으로 구동되는 렌즈 홀더(20)의 성능을 대폭 향상시킨다.
본 발명에서, 8각형 와인딩 요소(30)는 렌즈 홀더(20)를 과잉의 비틀림 힘에 의해 내부 구조가 손상되는 것으로부터 보호하고; 자성 요소(40)는 렌즈포커싱 기구의 전체 체적의 증가없이 가능한 최대의 렌즈(21)가 될 수 있게 하며; 자성 요소(40)용 외측 링 부재(41)는 보다 강하고 효과적인 내부 자장을 가능하게 할 뿐 아니라, 자기 누출을 방지하고; 사문부(55)는 상판 스프링(51)이 쉽게 변형되는 것 을 방지하며; 돌출부(25)는 렌즈 홀더(20)가 초기 위치에서 어떤 방향으로도 진동하거나 변위이동하지 않도록 한다. 결과적으로, 전자기적으로 구동된 렌즈 홀더(20) 및 렌즈(21)로, 본 발명의 소형 렌즈포커싱 기구는 양호한 구동 효과, 작은 부피, 대형 렌즈 및 낮은 제조비용의 장점을 갖는다.
본 발명은 바람직한 실시형태로써 기술되었으며, 오직 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되도록 의도된 본 발명의 범위와 사상을 이탈하지 않으면서 본 명세서에 기술된 실시형태에서 다양한 변화와 변경이 행해질 수 있다.
본 발명의 소형 렌즈포커싱 기구는 전자기적으로 구동된 렌즈 홀더(20) 및 렌즈(21)로, 양호한 구동 효과, 작은 부피, 대형 렌즈 및 낮은 제조비용의 장점을 갖는다.

Claims (4)

  1. 8각형의 소형 렌즈포커싱 기구로서,
    내부에 렌즈를 수용하는 렌즈 홀더로서, 돌출부를 갖는 렌즈 홀더;
    상기 렌즈 홀더를 둘러싸는 적어도 하나의 8각형의 와인딩 요소 - 상기 8각형의 와인딩 요소는 상기 렌즈 홀더에 대한 비틀림 힘을 제한하기 위해 제공되며, 상기 렌즈가 상기 렌즈 홀더 안으로 탑재될 때, 상기 렌즈 홀더에 대한 렌즈의 탑재 각도를 제한한다 -;
    상기 렌즈 홀더 및 와인딩 요소에 연결되며, 아래 방향의 힘이 상기 렌즈 홀더의 상기 돌출부에 접촉하는 8각형의 탄성 요소 부분에 미치도록 함으로써 초기 위치 내로 상기 렌즈 홀더를 유지하는 적어도 하나의 8각형의 탄성 요소;
    8각형 모양으로 형성되는 외측 링 부재에 부착되어 보호되며, 상기 8각형의 와인딩 요소가 상기 외측 링 부재 내부로 마운트 되는 적어도 하나의 자성 요소를 포함하며,
    전류가 공급될 때, 상기 전류가 상기 적어도 하나의 8각형의 탄성 요소를 경유하여 상기 적어도 하나의 와인딩 요소에 전도되어 상기 8각형의 와인딩 요소 및 상기 자성 요소 사이에 가동력이 생성되어서 상기 렌즈 홀더를 변위이동시킴으로써 상기 렌즈를 포커싱하는 8각형의 소형 렌즈포커싱 기구.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 탄성 요소가 적어도 하나의 상판 스프링 및 적어도 하나의 하판 스프링을 포함하는, 8각형의 소형 렌즈포커싱 기구.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 적어도 하나의 상판 스프링이 적어도 하나의 사문부(serpentine section)를 갖는, 8각형의 소형 렌즈포커싱 기구.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 자성 요소가 외측 링 부재의 내벽에 위치하는 8각형의 소형 렌즈포커싱 기구.
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