KR101100995B1 - 렌즈 배럴 및 휴대형 정보 단말 장치 - Google Patents

렌즈 배럴 및 휴대형 정보 단말 장치 Download PDF

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Abstract

본원에는 복수 개의 렌즈 그룹의 적어도 일부를, 상기 렌즈 그룹의 일부가 렌즈 배럴에 수납되는 침동(沈胴) 상태와, 상기 렌즈 그룹 중의 일부가 피사체에 가까이 이동되는 촬영 상태에 둘 수 있는 렌즈 배럴이 개시되어 있다. 피사체에 가장 가까이 위치한 제1 렌즈 그룹(11)과 피사체에 두 번째로 가까이 위치한 제2 렌즈 그룹(12) 사이의 거리가 광축 방향으로 변경된다. 압축 스프링 기능과 비틀림 코일 스프링 기능을 함께 갖는 스프링 기구(30)가 제1 렌즈 그룹(11)과 제2 렌즈 그룹(12) 사이에 배치된다. 이 스프링 기구는 적어도 제2 렌즈 그룹(12)을 광축 방향과 광축에 수직한 면에서의 회전 방향으로 편향시킨다.

Description

렌즈 배럴 및 휴대형 정보 단말 장치{LENS BARREL AND MOBILE INFORMATION TERMINAL DEVICE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2007년 3월 9일자로 출원된 일본 특허 출원 제2007-059547호를 기초로 하고, 우선권으로 주장하며, 이 특허 출원의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 인용되어 있다.
본 발명은 렌즈 배럴과, 이 렌즈 배럴을 카메라 기능부의 촬영용 광학계로서 이용하는 휴대형 정보 단말 장치에 관한 것으로, 본 발명의 렌즈 배럴과 휴대형 정보 단말 장치에서는 이동 가능한 렌즈의 위치 설정 정확도가 개선된다.
카메라에 사용되는 촬영 렌즈는 복수의 렌즈 그룹으로 그룹지어져 있다. 렌즈 그룹은, 초점 맞춤 기능과, 줌 기능(즉, 원만한 초점 거리 변경 기능), 그리고 침동(沈胴) 기능을 비롯한 렌즈 그룹의 기능을 완수하기 위해 렌즈 그룹간의 광축 방향 거리를 변경하도록 구성되어 있다. 특히, 줌 기능 및/또는 침동 기능을 갖는 촬영 렌즈에서는, 각 렌즈 그룹간의 거리가 길어서 렌즈 배럴의 구성이 복잡해진다.
최근에는, 디지털 카메라 등과 같은 촬영 장치는 줌 기능을 구비하면서 고품 질의 화상을 제공하는 고성능화가 요구되고 있었고, 또한 촬영 장치는 그 휴대성의 개선을 목적으로 소형화가 요구되고 있었다. 이러한 요구는 기술 개발이 진전됨에 따라 충족되었다. 촬영 장치의 소형화에 관한 요구를 충족시키는 데 효과적인 해결안은 침동식 렌즈 배럴이다. 이러한 이유로, 침동식 렌즈 배럴을 각각 구비하는 카메라의 사용 대수가 증대되고 있다. 그러나, 침동식 카메라에 적용되는 렌즈 배럴이 광학계를 구성하는 전체 렌즈 그룹을 단순히 광축 방향으로 이동시켜 침동시키는 경우, 이러한 디자인은 침동 상태에서 전체 렌즈 배럴의 길이를 단축시키는 데에 한계가 있고, 따라서 보다 얇은 카메라 본체를 구성하는 데에 한계가 있다.
이러한 점을 고려하여, 렌즈 그룹의 일부를 광축으로부터 물러나게 하고 이와 동시에 나머지 렌즈 그룹을 광축 방향으로 후퇴시키는 기구를 구비하는 타입의 촬영 장치가 제안되어, 실용화되었다. 이러한 경우의 일례로는 본 발명의 발명자가 이루어낸 발명이 있으며, 이 발명은 일본 특허 출원 공개 제2006-39152호에 개시되어 있다. 일본 특허 출원 공개 제2006-39152호에 개시된 발명의 경우, 고정 프레임의 내면에 캠 홈이 형성되어 있고, 이 캠 홈의 피사체측 단부가 고정 실린더의 단부면과 평행하다.
이러한 구성에 의하면, 상기 캠 홈이 제1 회전 실린더의 캠 팔로워와 맞물림으로써, 캠 홈은 렌즈 그룹을 침동 위치로부터 단초점/광각단으로 구동하면서 제1 회전 실린더를 최대 조출(繰出) 위치까지 조출시키고, 그 후에 렌즈 그룹을 그 단초점/광각단으로부터 장초점/망원단으로 구동하면서 제1 회전 실린더를 공전(空轉)시킨다. 다시 말하자면, 상기 캠 홈은, 렌즈 그룹을 조출시키는 동작의 초기 단계 에서 제1 회전 실린더를 완전히 조출시키고 이에 의해 제3 렌즈 그룹의 프레임이 광축 상에 삽입될 공간을 확보함으로써, 물러나 있던 제3 렌즈 그룹을 광축 상으로 신속하게 나아가게 하도록 형성되어 있다.
촬영 렌즈 중에서 광축 방향으로 이동 가능한 렌즈 그룹은 정지 위치에서 그 위치가 확고히 유지될 필요가 있다. 특히 침동식 카메라에 적용되는 렌즈 배럴의 경우, 렌즈 그룹이 이동하는 거리가 길어서, 렌즈 그룹이 어느 위치에 정지하더라도 렌즈 그룹을 각각의 정지 위치에 확고히 유지하기가 어렵다. 이러한 어려움의 이유는, 직진 안내홈과 이 직진 안내홈에 교차하는 캠 홈을 렌즈 그룹의 장거리 이동용 기구로서 구비하고, 렌즈 그룹과 일체화된 캠 팔로워를 상기 직진 안내홈과 캠 홈 사이의 교차 위치에 끼워 넣음으로써 구성되는 렌즈 그룹 이동 기구를 이용하는 렌즈 배럴에 있어서, 직진 안내홈과 캠 팔로워의 사이뿐만 아니라 캠 홈과 캠 팔로워의 사이에도 간극이 존재하기 때문이다.
이는, 직진 안내홈과 이 직진 안내홈에 교차하는 캠 홈을 구비하고, 렌즈 그룹과 일체화된 캠 팔로워를 직진 안내홈과 캠 홈 사이의 교차 위치에 끼워 넣음으로써 구성되는 렌즈 이동 기구가, 렌즈 그룹의 장거리 이동용 기구로서 사용되지만, 이러한 기구는 직진 안내홈과 캠 팔로워의 사이뿐만 아니라 캠 홈과 캠 팔로워의 사이에 부득이하게 약간이라도 간극이 존재하기 때문이다.
렌즈 그룹은 이러한 간극을 두고서 이동하며, 이는 렌즈의 위치를 불안정하게 만든다. 이러한 불안정으로 인해, 렌즈의 초점이 맞지 않게 될 뿐만 아니라 렌즈의 해상력이 저하된다. 이러한 종류의 문제는, 일본 특허 출원 공개 제2006- 39152호에 개시된 발명만이 갖는 문제가 아니라, 캠 홈과 캠 팔로워를 갖는 렌즈 이동 기구를 각각 구비하는 렌즈 배럴과 침동식 카메라에서 일반적인 문제이다.
본 발명의 목적은, 적어도 이웃하는 두 렌즈 그룹 사이의 광축 방향 거리를 변경하는 렌즈 배럴로서, 예컨대 렌즈 그룹과 일체화된 캠 팔로워를 직진 안내홈과 캠 홈 사이의 교차 위치에 끼워 넣음으로써 구성되는 렌즈 이동 기구를 구비하더라도, 또는 상기 직진 안내홈과 상기 캠 팔로워의 사이뿐만 아니라 상기 캠 홈과 상기 캠 팔로워의 사이에 간극이 존재하더라도, 렌즈 그룹을 각각의 정지 위치에 움직이지 않게 유지하여 렌즈 위치를 확고히 유지시킬 수 있고, 렌즈의 탈초점을 막을 수 있으며, 보다 높은 해상도를 가질 수 있는 렌즈 배럴을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 카메라 기능부를 갖는 휴대형 정보 단말 장치로서, 상기 본 발명에 따른 렌즈 배럴을 카메라 기능부의 촬영용 광학계로서 사용하여, 렌즈 위치를 확고히 유지할 수 있을 뿐만 아니라 렌즈의 탈초점이 없고, 이에 따라 고품질의 화상을 얻을 수 있는 휴대형 정보 단말 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 배럴은, 복수 개의 렌즈 그룹을 구비하고, 적어도 이웃하는 두 렌즈 그룹 사이의 광축 방향 거리가 변경되며, 광축 방향의 상호 거리가 변경되는 이웃하는 두 렌즈 그룹 사이에 압축 스프링 기능과 비틀림 코일 스프링 기능을 함께 갖는 스프링을 구비하고, 이에 따라 렌즈 그룹 각각이 광축 방향과 광축에 수직한 면에서의 회전 방향으로 스프링 편향되어 있다.
본 발명은, 복수 개의 렌즈 그룹의 적어도 일부를, 상기 렌즈 그룹의 일부가 렌즈 배럴에 수납되는 침동 상태와, 상기 렌즈 그룹의 일부가 피사체에 가까이 이동되는 촬영 상태에 둘 수 있는 렌즈 배럴을 제공한다. 이러한 렌즈 배럴은, 피사체에 가장 가까이 위치한 제1 렌즈 그룹과 피사체에 두 번째로 가까이 위치한 제2 렌즈 그룹 사이의 거리가 광축 방향으로 변경되고, 압축 스프링 기능과 비틀림 코일 스프링 기능을 함께 갖는 스프링 기구가 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹 사이에 배치되며, 이 스프링 기구가 적어도 제2 렌즈 그룹을 광축 방향과 광축에 수직한 면에서의 회전 방향으로 편향시키는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈 배럴의 반체를 보여주는 종단면도.
도 2는 제1 실시예에 따른 렌즈 배럴에 사용되는 스프링을 보여주는 사시도.
도 3은 제1 실시예에 따른 렌즈 배럴에 사용되는 스프링의 작용을 설명하기 위해 캠 팔로워 부분을 보여주는 평면 단면도.
도 4는 렌즈 배럴이 침동 위치와 촬영 위치에 있을 때 제2 실시예에 따른 렌즈 배럴이 어떻게 보이는가를 보여주는 종단면도.
첨부 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.
[제1 실시예]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈 배럴의 제1 실시예를 보여준다. 도 1의 좌반부는 피사체에 가까운 측을 나타내고, 도 1의 우반부는 상면(像面)에 가까운 측을 나타낸다.
제1 실시예에서 렌즈 배럴은, 예컨대 4개의 렌즈 그룹, 즉 피사체에 가장 가까운 위치에 배치된 제1 렌즈 그룹(11)과, 제1 렌즈 그룹(11)으로부터 상면(像面)을 향해 차례로 배치된 제2 렌즈 그룹(12), 제3 렌즈 그룹(13), 제4 렌즈 그룹(14)을 포함한다. 또한, 렌즈 배럴은 제2 렌즈 그룹(12)과 제3 렌즈 그룹(13) 사이에 배치된 셔터/조리개 유닛(15)을 포함한다. 예컨대 CCD 등을 포함하는 촬상(撮像) 소자(16)는 제4 렌즈 그룹(14)의 뒷부분에 고정된다.
제1 렌즈 그룹(11), 제2 렌즈 그룹(12) 및 셔터/조리개 유닛(15)은 후술하는 이동 기구에 의해 광축 방향으로 움직이도록 구성되어 있다. 제1 실시예에 따른 렌즈 배럴은 침동식 렌즈 배럴이다. 이 렌즈 배럴의 침동시에는, 제1 렌즈 그룹(11), 제2 렌즈 그룹(2) 및 셔터/조리개 유닛(15)이 광축 방향으로 제4 렌즈 그룹(14)을 향해 움직이면서, 제1 렌즈 그룹(11)과 제2 렌즈 그룹(12)이 서로 가까워지도록 구성되어 있다. 또한, 상기 렌즈 배럴의 침동시에는, 제3 렌즈 그룹(13)이 광축에 수직한 면 내에서 이동하여, 제3 렌즈 그룹(13)이 렌즈 배럴의 광축으로부터 물러나도록 구성되어 있다. 제3 렌즈 그룹(13)을 후퇴시키는 기구는 본 발명과 직접적인 관련이 없다. 이러한 이유로, 도 1에 후퇴 기구가 도시되어 있지 않다.
제1 실시예에 따른 렌즈 배럴의 경우, 이동 가능한 렌즈 그룹 및 셔터/조리개 유닛(15)을 위한 이동 기구는 고정 프레임 또는 실린더(21)를 베이스로 이용하 여 조립되어 있다. 고정 프레임(21)의 단부는, 상기 렌즈 배럴이 설치되는 카메라, 휴대형 정보 단말 장치 등의 본체에 고정된다. 광축에 평행하게 연장되는 직진 홈(211)이 고정 프레임(21)의 내주부에 형성되어 있고, 암형 이송 나사(212)가 고정 프레임(21)의 그 길이 방향 거의 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 제1 회전 실린더(22)가 고정 프레임(21)의 내주부에 끼워지고, 수형 나사(221)가 제1 회전 실린더(22)의 후단부(도 1에서는 제1 회전 실린더의 우단부; 이하 동일함)에서 외주부에 형성된다. 이 수형 나사(221)는 상기 암형 이송 나사(212)와 맞물린다.
제1 회전 실린더(22)는 도시 생략된 모터 등에 의해 광축을 중심으로 회전 구동된다. 제1 회전 실린더(22)의 회전 구동시에, 상기 수형 나사(221)는 상기 암형 이송 나사(212)의 안내를 받으면서 광축 방향으로 이동한다.
제1 라이너(23)가 제1 회전 실린더(22)의 내주부에 끼워진다. 제1 라이너(23)는 그 후단부에 플랜지(236)를 구비한다. 이 플랜지(236)는 제1 회전 실린더(22)의 후단면에 접촉한다. 또한, 제1 라이너(23)는 그 후단부 부근의 외주부에 돌기(235)를 갖는다. 돌기(235)는, 광축에 수직한 방향으로 제1 회전 실린더(22)의 내주부에 형성된 둘레 홈(222)에 끼워진다. 그 결과, 제1 라이너(23)는 둘레 홈(222)의 안내를 받으면서 그 둘레 방향으로 제1 회전 실린더(22)에 대해 회전할 수 있지만, 상기 플랜지(236)의 외주부에 형성된 키이(key)부(233)가 고정 프레임(21)의 직진 홈(211)에 끼워지기 때문에, 제1 라이너(23)의 회전은 제한된다. 따라서, 제1 회전 실린더(22)만이 제한 없이 회전할 수 있다.
광축에 평행하게 연장되는 직진 홈(231)이 제1 라이너(23)의 내주부에 형성 되어 있고, 암형 이송 나사(232)가 제1 라이너(23)의 길이 방향 거의 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 제1 라이너(23)를 제1 라이너(23)의 두께 방향으로 관통하도록, 캠 홈(234)이 제1 라이너(23)에 형성되어 있다. 제2 회전 실린더(24)가 제1 회전 실린더(22)에 끼워진다. 광축에 평행하게 연장되는 직진 홈(224)이 상기 제1 회전 실린더(22)의 내주에 형성되어 있다. 이 경우, 직진 홈(224)은 캠 홈(234)과 반경방향으로 겹쳐지고 교차한다.
제2 회전 실린더(24)의 외주면으로부터 돌출하는 캠 팔로워(245)가, 직진 홈(224)과 캠 홈(234) 사이의 교차부에 끼워진다. 또한, 제2 회전 실린더(24)는 그 외주부에 수형 나사(243)를 구비한다. 이 수형 나사(243)는 상기 암형 이송 나사(232)와 맞물린다. 제2 회전 실린더(24)가 제1 라이너(23)에 대해 회전할 때, 수형 나사(243)는 암형 이송 나사(232)의 안내를 받으면서 광축 방향으로 이동한다.
제2 라이너(25)가 제2 회전 실린더(24)의 내주부에 끼워진다. 제2 회전 실린더(24)의 내주부에 둘레 방향으로 연장되도록 형성된 홈(241)에, 제2 라이너(25)의 후단부의 외주부에 형성된 돌기(253)가 끼워진다. 또한, 제2 라이너(25)의 후단부에 제2 라이너(25)의 반경방향 외측으로 연장되도록 형성된 키이부(252)가, 제1 라이너(23)의 직진 홈(231)에 끼워진다. 제2 라이너(25)의 내주측에는 캠 실린더(26)가 끼워진다. 결합부가, 캠 실린더(26)의 후단부로부터 반경방향 외측으로 돌출하도록 캠 실린더(26)와 일체로 형성된다. 이렇게 형성된 결합부는, 제2 회전 실린더(24)의 후단부로부터 후방으로 돌출하는 결합부(244)와 결합한다. 이러한 결합을 통해, 캠 실린더(26)는 제2 회전 실린더(24)와 일체로 회전하면서 광축 방향으로 이동할 수 있게 된다.
제1 회전 실린더(22)가 일단 회전 구동되면, 제1 라이너(23)는 회전할 수 없기 때문에, 제1 회전 실린더(22)의 직진 홈(224)과 제1 라이너(23)의 캠 홈(234) 사이의 교차 위치가 광축 방향으로 이동하고, 이 교차 위치에 끼워진 캠 팔로워(245)와 함께 제2 회전 실린더(24)가 광축 방향으로 이동한다. 또한, 제2 회전 실린더(24)가 광축 방향으로 이동하는 동안에, 제2 회전 실린더(24)의 수형 나사(243)가 제1 라이너(23)의 암형 이송 나사(232)에 의해 안내되어, 제2 회전 실린더(24)에 회전력이 가해진다.
따라서, 제2 회전 실린더(24)는 전술한 바와 같이 광축 방향으로 이동하면서 회전한다. 제2 회전 실린더(24)와 캠 실린더(26)는 전술한 바와 같이 실질적으로 일체형 유닛으로서 형성되므로, 캠 실린더(26)는 제2 회전 실린더(24)와 함께 광축 방향으로 이동하면서 회전한다. 이에 반하여, 전술한 바와 같이 키이부(252)가 상기 직진 홈(231)에 끼워져 있으므로, 제2 라이너(25)는 제2 회전 실린더(24)와 함께 회전할 수 없다.
제2 회전 실린더(24)의 내주면과 제2 라이너(25)의 외주면 사이에는, 제2 라이너(25)의 후단부를 제외하고 원통형의 간극이 존재한다. 이 간극에는 직진 실린더(27)가 끼워진다. 광축 방향에 평행하게 연장되는 돌출 릿지(271)가 직진 실린더(27)의 내주부에 형성되며, 이 돌출 릿지(271)는 제2 라이너(25)의 직진 홈에 끼워진다. 이로써, 직진 실린더(27)는 제2 회전 실린더(24)에 대해 광축 방향으로 직진할 수 있도록 구성된다. 제2 회전 실린더(24)의 내주측에 캠 홈(242)이 형성되고, 이 캠 홈(242)에 캠 팔로워(274)가 끼워진다. 캠 팔로워(274)는 직진 실린더(27)의 기단부의 외주부에 직진 실린더(27)의 외주부로부터 돌출하도록 형성된다.
그 결과, 제2 회전 실린더(24)가 회전하면, 직진 실린더(27)는 제2 회전 실린더(24)에 대해 회전하는 일 없이 제2 라이너(25)의 상기 직진 홈의 안내를 받으면서 광축 방향으로 이동하게 된다. 제1 렌즈 그룹(11)은 직진 실린더(27)에 부착되며, 이들 사이에는 렌즈 프레임(17)이 개재되어 있다.
제2 라이너(25)의 내주측에 직진 홈(251)이 형성된다. 상기 직진 홈(251)과 교차할 수 있는 2개의 캠 홈(262 및 263)이 캠 실린더(26)를 캠 실린더(26)의 반경방향으로 관통하도록 캠 실린더(26)에 앞뒤로 나란히 형성되어 있다. 제2 렌즈 그룹(12)을 유지하는 렌즈 프레임과 일체로 마련된 캠 팔로워(121)가, 상기 앞뒤로 나란히 형성된 2개의 캠 홈 중에서 앞에 위치하는 캠 홈(262)과 상기 직진 홈(251)의 사이의 교차부에 끼워진다. 셔터/조리개 유닛(15)과 일체로 마련된 캠 팔로워(151)가, 상기 앞뒤로 나란히 형성된 2개의 캠 홈 중에서 뒤에 위치하는 캠 홈(263)과 상기 직진 홈(251)의 사이의 교차부에 끼워진다.
따라서, 캠 팔로워(121)는 전측 캠 홈(262)과 직진 홈(251) 사이의 교차부에 끼워지는 한편, 캠 팔로워(151)는 후측 캠 홈(263)과 직진 홈(251) 사이의 교차부에 끼워진다. 그 결과, 일단 캠 실린더(26)가 제2 회전 실린더(24)와 함께 회전하면, 제2 라이너(25)는 회전할 수 없으므로, 두 교차부가 광축 방향으로 이동한다. 이러한 동작에 의해, 제2 렌즈 그룹(12)과 셔터/조리개 유닛(15)이 광축 방향으로 이동한다.
지금까지 설명한 렌즈 이동 기구가 어떻게 동작하는가를 설명한다. 도 1은, 렌즈 그룹이 수납 상태인 각각의 침동 위치로부터 각각의 단초점/광각단까지 이동할 때, 렌즈 그룹이 어떻게 보이는가를 보여준다. 제3 렌즈 그룹(13)이 광축으로부터 물러나 있고 제1 렌즈 그룹(11)과 제2 렌즈 그룹(12)이 제4 렌즈 그룹(14)에 근접해 있는 침동 위치에 각 렌즈 그룹이 있는 것으로 가정한다. 렌즈 배럴이 설치된 카메라 등이 일단 촬영 모드로 세팅되면, 제1 회전 실린더(22)는 모터(도 1에 도시되어 있지 않음)에 의해 회전 구동된다.
제1 회전 실린더(22)가 회전하면, 수형 나사(221)는 고정 실린더(21)의 암형 이송 나사(212)의 안내를 받으면서 광축 방향으로 나아가게 된다. 제1 회전 실린더(22)와 함께 제1 라이너(23)가 이동하고, 제2 회전 실린더(24)와 직진 실린더(27)도 이동한다.
제1 라이너(23)는 전술한 바와 같이 제1 회전 실린더(22)와 함께 이동하지만, 키이부(233)가 고정 실린더(21)의 직진 홈(211)에 끼워져 있으므로, 제1 라이너(23)는 회전하지 않는다. 그 결과, 제1 회전 실린더(22)의 직진 홈(224)과 제1 라이너(23)의 캠 홈(234) 사이의 교차부가 전방으로 이동하고, 이에 따라 제2 회전 실린더(24)는 상기 교차부에 끼워진 캠 팔로워(245)와 함께 제1 회전 실린더(22)에 대해 광축 방향의 전방으로 이동한다. 이러한 제2 회전 실린더(24)의 이동에 의해, 제2 회전 실린더(24)의 수형 나사(243)는 제1 라이너(23)의 암형 이송 나 사(232)의 안내를 받으면서 제1 회전 실린더(22)에 대해 광축을 중심으로 회전하게 된다. 캠 실린더(26)도 제2 회전 실린더(24)와 함께 회전하면서 이동하지만, 제2 라이너(25)의 키이부(252)가 제1 라이너(23)의 직진 홈(231)에 끼워져 있어 제2 라이너(25)의 회전이 제한되므로, 제2 라이너(25)는 광축 방향으로 직진하기만 한다.
직진 실린더(27)의 돌출 릿지(271)가 제2 라이너(25)의 직진 홈에 끼워져 있으므로, 직진 실린더(27)는 광축을 중심으로 회전할 수 없다. 그 결과, 제2 회전 실린더(24)가 회전하면, 직진 실린더(27)는 그 캠 팔로워(274)가 제2 회전 실린더(24)의 캠 홈(242)의 안내를 받으면서, 제2 회전 실린더(24)에 대하여 광축 방향의 전방으로 나아가게 된다. 또한, 캠 실린더(26)는 회전하는 반면에 제2 라이너(25)의 회전은 제한되어 있으므로, 제2 렌즈 그룹(12)은 캠 홈(262)과 제2 라이너(25)의 직진 홈(251)에 끼워진 캠 팔로워(121)와 함께 광축 방향의 전방으로 이동하고, 셔터/조리개 유닛(15)은 캠 홈(263)과 상기 직진 홈(251)에 끼워진 캠 팔로워(151)와 함께 광축 방향의 전방으로 이동한다.
렌즈 그룹(11 및 12)과 셔터/조리개 유닛(15)은, 렌즈 그룹(11 및 12)과 셔터/조리개 유닛(15)이 렌즈 배럴에 수납되어 있는 각각의 침동 위치로부터 도 1에 도시된 바와 같은 각각의 단초점/광각단까지 이동한다. 그 동안에, 제3 렌즈 그룹(13)은 광축을 향해 나아간다.
렌즈 배럴이 촬영 모드로 설정되어 있을 때, 줌 조작을 하면 렌즈 그룹은 개별적으로 광축 방향으로 이동하게 된다. 임의의 줌 기구를 사용할 수 있지만, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2006-39152호에 기재된 바와 같이 제1 회전 실린 더(22)의 회전에 의해 줌 조작이 수행될 수 있다.
다시 말하자면, 침동 위치로부터 단초점/광각단으로의 줌 조작에서는 제1 라이너(23)의 캠 홈(234)에 의해 제2 회전 실린더(24)의 광축 방향으로의 이동 및 회전이 이루어질 수 있고, 단초점/광각단으로부터 장초점/망원단으로의 줌 조작 중에는 제2 회전 실린더(24)가 회전하여도 광축 방향으로 이동하지는 않도록, 광축에 수직한 면에서 캠 홈(234)의 전단부가 연장될 수 있다.
이하의 두 동작, 즉 침동 위치로부터 단초점/광각단으로 이동하는 동안에 제1 라이너(23)의 캠 홈(234)에 의해 제2 회전 실린더(24)의 광축 방향으로의 이동 및 회전을 실시하는 동작과, 렌즈 그룹과 셔터/조리개 유닛이 이동하는 동안에 제2 회전 실린더(24)가 회전하지만 광축 방향으로 이동하지는 않게 하도록 상기 캠 홈(234)의 전단부를 광축에 수직한 면에서 연장시키는 동작을 수행하는 것에 의해, 상(像)이 줌될 수 있다.
전술한 바와 같이, 전술한 렌즈 그룹 이동 기구뿐만 아니라 일반적으로 사용되는 렌즈 배럴도 기술적 문제가 있다. 이 기술적 문제는, 이동 가능한 렌즈를 각각의 정지 위치에 확고히 유지시키기가 어려워, 불안정하게 렌즈의 초점이 맞지 않게 되고, 이에 따라 렌즈의 해상력이 저하된다는 것이다. 이러한 점을 고려하여, 도 1에 도시된 제1 실시예는, 전술한 문제를 해결하기 위해, 광축 방향의 상호 거리가 변경되는 적어도 두 렌즈 그룹 사이에, 압축 스프링 기능과 비틀림 코일 스프링 기능을 함께 갖는 스프링 기구(30)를 배치하고 있다.
이러한 스프링 기구(30)는, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 탄성체로 이 루어진 와이어를 코일 형태로 성형함으로써 얻어지는 스프링 형상을 갖는다. 이러한 스프링 기구(30)는 도 1에 도시된 제1 실시예의 경우에 제1 렌즈 그룹(11)과 제2 렌즈 그룹(12) 사이에 배치된다.
보다 구체적으로, 스프링 기구(30)의 양단부는 제1 렌즈 그룹(11)의 렌즈 프레임(17)의 단부면과 제2 렌즈 그룹(12)의 렌즈 프레임의 단부면 사이에 배치된다. 이 스프링 기구(30)는 제1 렌즈 그룹(11)과 제2 렌즈 그룹(12) 사이의 광로를 차단하지 않도록 내경이 광로의 외경보다 충분히 크게 형성되어 있다. 또한, 제1 렌즈 그룹(11)과 제2 렌즈 그룹(12) 사이의 광로의 외경이 제1 렌즈 그룹(11)으로부터 제2 렌즈 그룹(12)을 향해 갈수록 작아지는 원뿔형으로 형성되므로, 이에 상응하게 스프링 기구(30)도 광로의 외경이 형성하는 원뿔형에 맞춰 원뿔형으로 형성된다.
스프링 기구(30)를 광축 방향으로 압축된 상태로 제1 렌즈 그룹(11)과 제2 렌즈 그룹(12) 사이에 배치한 후에, 스프링 기구(30)를 제1 단부(31)와 제2 단부(32)의 사이에서 비틀림 방향, 즉 광축에 수직한 면에서 광축 중심의 회전 방향으로 편향시키며, 뒤이어 제1 단부(31)를 제1 렌즈 그룹(11)의 렌즈 프레임(17)에 제2 단부(32)를 제2 렌즈 그룹(12)의 렌즈 프레임에 고정함으로써, 스프링 기구(30)를 설치한다. 그 결과, 제1 렌즈 그룹(11)과 제2 렌즈 그룹(12)은, 광축 방향으로 서로에 대해 이동하고 광축에 수직한 면에서 회전하도록 편향되어 있다. 이러한 편향력은, 제1 렌즈 그룹(11)과 제2 렌즈 그룹(12) 사이의 거리가 최대로 증대되더라도 유효하게 작용하도록 설정되어 있다.
스프링 기구(30)를 설치함으로써 초래되는 작용 효과에 대하여 도 3을 참조 로 하여 설명한다. 도 3은 제2 렌즈 그룹(12)의 캠 팔로워(121)가 제2 라이너(25)의 직진 홈(251)과 캠 실린더(26)의 캠 홈(262) 사이의 교차부에 어떻게 끼워져 있는가를 보여준다. 스프링 기구(30)는 광축 방향으로 작용하는 편향력을 갖기 때문에, 이러한 편향력으로 스프링 기구(30)는 캠 팔로워(121)를 캠 홈(262)의 측면에 밀어 붙인다. 또한, 스프링 기구(30)는 광축에 수직한 방향으로 작용하는 편향력을 갖기 때문에, 이러한 편향력으로 스프링 기구(30)는 캠 팔로워(121)를 직진 홈(251)의 측면에 밀어 붙인다. 이러한 방식에서는, 캠 팔로워(121)가 단초점/광각단에서 장초점/광각단까지의 범위에 있는 경우, 그리고 캠 팔로워(121)가 단초점/광각단에서 침동 위치까지의 범위에 있는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 캠 팔로워(121)는 항상 캠 홈(262)의 측면과 직진 홈(251)의 측면에 밀어 붙여진 상태로 유지되어 있다. 그 결과, 제2 렌즈 그룹(12)은 임의의 정지 위치에서 확고히 유지되고, 쉽게 움직이지 않는다.
이로써, 안정적으로 제2 렌즈 그룹(12)의 초점을 맞춰둘 수 있고 더 높은 해상력을 가진 렌즈 배럴을 확보할 수 있다. 제1 렌즈 그룹(11)이 스프링 기구(30)에 의해 스프링 편향되는 경우도, 이와 마찬가지이다.
[제2 실시예]
이어서, 도 4에 도시된 제2 실시예에 따른 렌즈 배럴에 대해 설명한다. 제2 실시예에 따른 렌즈 배럴은 줌 기능이 없는 침동식 렌즈 배럴이다. 도 4의 상반부는 렌즈 배럴의 침동시에 렌즈 배럴이 어떻게 동작하는가를 보여주고, 도 4의 하반부는 렌즈 배럴이 촬영을 위해 조출되어 있을 때 렌즈 배럴이 어떻게 동작하는가를 보여준다. 도 4의 좌반부는 피사체에 가까운 측을 나타내고, 도 4의 우반부는 상면에 가까운 측을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 카메라 본체 등에 고정된 베이스 플레이트(67)에 고정 실린더(41)의 기단부가 고정되어 있다. 베이스 플레이트(67)는 그 중앙부에 구멍을 갖고, 이 구멍 내에는 CCD 등으로 구성된 촬상 소자(66)가 배치된다. 고정 실린더(41)는 그 내주측에 직진 홈(411)을 구비하고, 암형 이송 나사(412)가 고정 실린더(41)의 그 길이 방향 거의 전체에 걸쳐 연장되어 있다. 회전 실린더(42)가 고정 실린더(41)의 내주측에 끼워지고, 회전 실린더(42)의 내주측에 원통형 라이너(43)가 끼워진다.
회전 실린더(42)는 그 후단부의 외주부에 수형 나사(421)를 구비한다. 이 수형 나사(421)는 고정 실린더(41)의 암형 이송 나사(412)와 맞물린다. 그 결과, 회전 실린더(42)가 그 중심 축선(대략 광축)을 중심으로 하여 회전될 때, 수형 나사(421)는 암형 이송 나사(412)의 안내를 받으면서 광축 방향으로 이동하게 된다. 상기 원통형 라이너(43)는 그 전단부(도 4의 좌단부)의 외주부에 반경방향 외측으로 돌출하는 돌기(431)를 구비한다. 이 돌기(431)는 회전 실린더(42)의 전단부의 내주부에 형성된 둘레 홈에 끼워진다. 이로써, 원통형 라이너(43)는, 회전 실린더(42)와 함께 광축 방향으로 이동할 수 있고 이와 동시에 회전 실린더(42)에 대해 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 상기 원통형 라이너(43)는 그 후단부의 외주부에 반경방향 외측으로 돌출하는 키이부(432)가 형성되어 있다. 키이부(432)는 고정 실린더(41)의 직진 홈(411)에 끼워진다.
이로써, 원통형 라이너(43)는 직진 홈(411)을 따라 직진할 수는 있지만, 광 축을 중심으로 회전할 수는 없게 된다. 원통형 라이너(43)는, 광축 방향으로 연장되며 원통형 라이너(43)를 두께 방향으로 관통하게 형성되는 직진 홈(433)을 구비한다. 2개의 캠 홈(423 및 424)이 회전 실린더(42)의 내주측에 광축 방향으로 앞뒤로 나란히 형성되어 있다. 2개의 캠 홈(423 및 424)은 직진 홈(433)과 반경방향으로 교차할 수 있다.
원통형 라이너(43)의 내주측에는, 렌즈 배럴의 전방을 기준으로 하여, 제1 렌즈 그룹(51)을 유지하는 렌즈 프레임(61)과 제2 렌즈 그룹(52)을 유지하는 렌즈 프레임(62)이 차례로 끼워져 있다. 렌즈 프레임(61 및 62)은 그 외주측에 각각 캠 팔로워(611 및 621)를 구비한다. 렌즈 프레임(61)의 캠 팔로워(611)는 상기 캠 홈(423)과 직진 홈(433) 사이의 교차부에 끼워지는 한편, 렌즈 프레임(62)의 캠 팔로워(621)는 상기 캠 홈(424)과 직진 홈(433) 사이의 교차부에 끼워진다. 회전 실린더(42)가 회전하면, 상기 캠 홈(423)과 직진 홈(433) 사이의 교차부 및 상기 캠 홈(424)과 직진 홈(433) 사이의 교차부가 광축 방향으로 이동하게 되므로, 렌즈 프레임(61 및 62)과 이들 렌즈 프레임(61 및 62)에 의해 유지된 제1 렌즈 그룹(51) 및 제2 렌즈 그룹(52)은, 각각의 교차부에 끼워진 캠 팔로워(611 및 621)와 함께 광축 방향으로 각각 이동한다.
셔터/조리개 유닛(65)은 제1 렌즈 그룹(51)과 제2 렌즈 그룹(52) 사이에 배치된다. 셔터/조리개 유닛(65)이 제2 렌즈 그룹(52)을 유지하는 렌즈 프레임(62)에 부착되어 있으므로, 셔터/조리개 유닛(65)은 렌즈 프레임(62)과 함께 이동한다.
렌즈 그룹을 도 4의 상반부에 도시된 바와 같은 각각의 침동 위치로부터 각 각의 촬영 위치까지 조출시키기 위해 회전 실린더(42)를 회전시키면, 회전 실린더(42)의 수형 나사(421)가 고정 실린더(41)의 암형 이송 나사(412)의 안내를 받으면서, 회전 실린더(42)가 광축 방향의 전방으로 이동한다. 원통형 라이너(43)의 키이부(432)가 고정 실린더(41)의 직진 홈(411)에 끼워져 있으므로, 원통형 라이너(43)는 회전하지 않고 회전 실린더(42)를 따라 직진한다. 전술한 바와 같이, 회전 실린더(42)가 회전하고 원통형 라이너(43)가 직진하면, 제1 렌즈 그룹(51)과 제2 렌즈 그룹(52)은 광축 방향으로 이동하게 되고, 이와 동시에 셔터/조리개 유닛(65)은 제2 렌즈 그룹(52)과 함께 이동하게 된다.
회전 실린더(42)의 회전량에 대한, 제1 렌즈 그룹(51)의 광축 방향으로의 이동량과 제2 렌즈 그룹(52)의 광축 방향으로의 이동량은, 각각의 캠 홈(423 및 424)의 형상에 의존한다. 도 4에 도시된 제2 실시예의 경우에는, 제3 렌즈 그룹(53)도 그 침동 위치와 그 촬영 위치 사이에서 이동하도록 구성되어 있다. 그러나, 제3 렌즈 그룹의 이동 여부는 임의적인 것이다.
피사체에 가장 가까이 위치하는 제1 렌즈 그룹(51)을 유지하는 프레임(61)과 제1 렌즈 그룹(51)에 인접한 제2 렌즈 그룹(52)의 사이에는, 압축 스프링 기능과 비틀림 코일 스프링 기능을 함께 갖는 스프링 기구(70)를 배치한다. 도 4에 도시된 제2 실시예의 경우에 스프링 기구(70)의 후단부가 셔터/조리개 유닛(65)에 고정되어 있지만, 셔터/조리개 유닛(65)은 제2 렌즈 그룹(52)에 실질적으로 일체로 연결되어 있으므로, 스프링 기구(70)는 실질적으로 제2 렌즈 그룹(52)에 연결되어 있다는 점을 유의하여야 한다.
스프링 기구(70)의 기능은 도 1과 도 2에 도시된 스프링 기구(30)의 기능과 동일하다. 스프링 기구(70)는 제1 렌즈 그룹(51)과 제2 렌즈 그룹(52)을 모두 임의의 정지 위치 각각에 확고히 유지시킬 수 있고, 이에 따라 안정적으로 렌즈 그룹의 초점을 맞춰둘 수 있다. 이로써, 보다 높은 해상도를 갖는 렌즈 배럴을 확보할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 렌즈 배럴의 경우, 광축 방향의 상호 거리가 변경되는 렌즈 그룹 사이에 배치된 스프링 기구가 압축 스프링 기능과 비틀림 코일 스프링 기능을 함께 갖기 때문에, 상기 렌즈 그룹은 광축 방향으로 스프링 편향될 뿐만 아니라 광축에 수직한 면에서의 회전 방향으로도 편향된다. 렌즈 그룹 이동 기구에서는, 임의의 정지 위치에서 임의의 렌즈 그룹의 불안정함이, 광축 방향의 성분과, 광축 방향에 수직한 방향의 성분, 즉 광축을 중심으로 한 회전 방향의 성분으로 나눠질 수 있다. 상기 스프링 기구는 렌즈 그룹을 광축 방향의 어느 한 방향과 회전 방향의 어느 한 방향으로 편향시키기 때문에, 상기 스프링 기구는 광축 방향과 회전 방향 모두에서 렌즈 그룹의 불안정함을 없앤다. 따라서, 스프링 기구는 렌즈 그룹을 각각의 정지 위치에 확고히 유지할 수 있게 한다. 이로써, 렌즈 그룹의 탈초점을 억제할 수 있게 되고, 이에 따라 렌즈계의 해상도를 높일 수 있게 된다.
압축 스프링 기능과 비틀림 코일 스프링 기능을 함께 갖는 스프링 기구를 구비하는 침동식 렌즈 배럴에 본 발명이 적용되면, 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹 각각의 광축 방향 및 회전 방향에서의 불안정함을 없앨 수 있게 되고, 이에 따라 렌즈 그룹을 각각의 정지 위치에 확고히 유지할 수 있게 된다. 이로써, 렌즈 그룹 의 탈초점을 억제할 수 있게 되고, 이에 따라 렌즈계의 해상도를 높일 수 있게 된다.
전술한 실시예의 경우, 스프링 기구는 코일 스프링의 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명에 따른 스프링 기구의 형상은 코일 스프링의 형상에 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 스프링 기구는 비틀린 임의의 다른 형상, 예를 들어 판 스프링, 벨로우즈 및 아코디언 중 임의의 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 렌즈 배럴은, 여러 타입의 카메라(예컨대, 디지털 카메라) 뿐만 아니라 촬영 기능을 구비한 휴대형 정보 단말 장치[예컨대, 휴대 전화 및 PDA(Personal Digital Assistant)]에도 적용될 수 있다. 이러한 적용을 통해, 안정적으로 렌즈 그룹의 초점을 맞춰둘 수 있게 되며, 이에 따라 고품질의 상을 확보할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 이들 실시예에 대하여 다양하게 변경 및 수정을 실시할 수 있음은 물론이다.

Claims (9)

  1. 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹을 포함하는 복수의 렌즈 그룹을 구비하며, 상기 복수의 렌즈 그룹의 적어도 일부를 상기 렌즈 그룹의 일부가 접히는(collapsed) 침동 상태에 둘 수 있고, 상기 복수의 렌즈 그룹의 적어도 일부를 상기 렌즈 그룹의 일부가 피사체를 향해 이동되는 촬영 상태에 둘 수 있도록 구성되는 렌즈 배럴로서,
    상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹 사이에 마련되며, 압축 스프링 기능과 비틀림 코일 스프링 기능을 함께 갖는 스프링 기구를 포함하고,
    광축 방향의 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹 사이의 거리는 변경 가능하며,
    상기 스프링 기구는, 상기 광축 방향의 편향력과 상기 광축에 수직한 면에서의 회전 방향의 편향력을, 제1 렌즈 그룹과 제2 그룹 중의 적어도 하나에 가하도록 구성되고,
    상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹은 서로 인접해 있으며, 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹의 상기 광축 방향의 상호 거리는 변경되고, 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹 중 적어도 하나는 캠 팔로워를 구비하며,
    상기 캠 팔로워는 상기 광축 방향으로 연장되는 직진 홈과 상기 직진 홈과 교차하는 캠 홈에 끼워지고,
    상기 광축 방향의 편향력은 상기 캠 팔로워를 상기 캠 홈의 측면으로 압박하고, 상기 회전 방향의 편향력은 상기 캠 팔로워를 상기 직진 홈의 측면으로 압박하는 것인 렌즈 배럴.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹은 상기 피사체에 가장 가까이 위치하고, 상기 제2 렌즈 그룹은 상기 피사체에 두 번째로 가까운 위치에 배치되는 것인 렌즈 배럴.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스프링 기구는 렌즈를 통과하는 광선속(luminous flux)을 막지 않도록 광선속의 경로의 밖에 배치되는 것인 렌즈 배럴.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 렌즈 그룹은 셔터 기구에 일체로 고정되는 것인 렌즈 배럴.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스프링 기구의 일단부가 상기 제1 렌즈 그룹을 유지하는 프레임에 결합되고, 상기 스프링 기구의 타단부가 상기 제2 렌즈 그룹을 유지하는 프레임에 고정되는 것인 렌즈 배럴.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 카메라 기능부를 포함하는 휴대형 정보 단말 장치로서,
    상기 카메라 기능부는 제1항에 따른 렌즈 배럴을 촬영용 광학계로서 사용하는 광학계를 구비하며,
    촬상(撮像) 소자는 상기 광학계에 의해 상(像)이 형성되는 위치에 배치되는 것인 휴대형 정보 단말 장치.
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