KR101156872B1 - 렌즈 구동 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카메라의 렌즈 구동 모듈에 관한 것으로서, 구체적으로는 수용공간이 형성된 하우징; 상기 수용공간에 수용되고, 렌즈를 포함하는 렌즈 배럴; 상기 수용공간의 일측에 광축 방향으로 설치되고, 상기 렌즈 배럴과 연결되어 렌즈 배럴을 이동시키는 구동수단; 상기 수용공간의 타측에 장착되는 베이스 마그넷; 및 상기 베이스 마그넷과 마주하여 척력이 발생하도록 상기 렌즈 배럴의 외면에 장착되는 렌즈 마그넷;을 포함하여 구성됨에 따라, 상기 렌즈 배럴과 기구적인 접촉 없이 상기 렌즈 배럴과 구동수단 사이에 예압을 인가할 수 있는 렌즈 구동 모듈을 제공하게 된다.
카메라 렌즈, 렌즈 배럴, 예압, 압전 액추에이터, 마그넷

Description

렌즈 구동 모듈{Lens actuating module}
본 발명은 카메라의 렌즈 구동 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 디지털 카메라는 렌즈를 통해 들어오는 빛을 이미지 센서(CCD & CMOS)에서 디지털 신호로 변환하여 이미지를 저장 및 출력하는 장치로서 예를 들면 휴대용 모바일과 같은 여러 분야에 접목되고 있다.
이와 같은 디지털 카메라는 자동초점(AF), 광학줌(Optical Zoom), 셔터(Shutter) 및 손떨림 보정(Anti-shaking) 등의 기능을 채택하여 사용이 편리하게 하고 있다. 특히, 휴대용 모바일에 장착되는 디지털 카메라의 경우 이미지 센서의 화소수 증가에 따라 자동 초점 및 광학 줌에 관한 연구가 주로 이루어지고 있다.
종래 카메라의 렌즈 구동 모듈을 살펴보면 하우징, 렌즈가 결합된 렌즈 배럴, 렌즈 배럴을 광축 방향으로 이동시키는 구동수단 및 상기 구동수단과 렌즈 배럴을 고정하는 스프링을 포함하여 이루어진다.
상기 렌즈의 구동수단으로는 스텝핑 모터, VCM 또는 압전 초음파 모터 등이 있다. 이 중 압전 초음파 모터는 압전 액추에이터에 전기를 인가했을 때 발생하는 수축과 팽창 등의 단순 진동을 고정자와 이동자(또는 회전자) 사이의 마찰에 의해 원형 또는 선형 운동으로 바꾸는 것으로서, 전자기 구동 모터에 비해 높은 에너지 밀도, 빠른 응답속도, 높은 위치 정밀도 및 off-power holding 기능은 물론이고, 동작시 소음이 없으며 전자파의 영향이 없다는 등의 장점을 가진다.
상기 구동수단으로서 압전 초음파 모터는 상기 렌즈 배럴의 광축 방향과 일치하도록 설치된다. 따라서 상기 구동수단에 초음파 신호를 인가하면 압전 액추에이터가 광축 방향으로 신축 또는 팽창하면서 렌즈 배럴을 이동시키는 자동 초점(A/F) 기능이 구현되다.
상기 스프링은 렌즈 배럴과 구동수단의 안정적인 연결과 구동을 위해 예압을 인가하기 위한 것으로서, 하우징에 지지된 상태로 렌즈 배럴을 구동장치 방향으로 밀어 그 사이에 적정한 예압이 인가되도록 한다.
그러나 상기 스프링을 이용하여 구동수단과 렌즈 배럴 사이에 예압을 인가하는 구조에서는 기구적인 체결이 어렵고, 기구적인 변형이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기구적인 체결방식이 아닌 마그넷의 척력을 이용하여 렌즈 배럴과 구동수단 사이에 예압 인가가 이루어지도록 한 렌즈 구동 모듈을 제공하려는 것이다.
본 발명의 렌즈 구동 모듈은 수용공간이 형성된 하우징; 상기 수용공간에 수용되고, 렌즈를 포함하는 렌즈 배럴; 상기 수용공간의 일측에 광축 방향으로 설치되고, 상기 렌즈 배럴과 연결되어 렌즈 배럴을 이동시키는 구동수단; 상기 수용공간의 타측에 장착되는 베이스 마그넷; 및 상기 베이스 마그넷과 마주하여 척력이 발생하도록 상기 렌즈 배럴의 외면에 장착되는 렌즈 마그넷;을 포함하여 이루어진다.
상기 구동수단은 전원을 인가시 광축 방향으로 수축 또는 팽창하면서 구동력을 발생시키는 압전 액추에이터;를 포함하고, 상기 압전 액추에이터와 렌즈 배럴을 연결하고, 상기 압전 액추에이터의 구동력을 상기 렌즈 배럴에 전달하는 로드; 또는 상기 액추에이터의 위치를 상기 하우징에 고정하는 고정부;를 포함할 수 있다.
상기 베이스 마그넷은 상기 렌즈 배럴의 이동 구간을 따라 길게 형성되고, 상기 렌즈 마그넷은 상기 베이스 마그넷의 길이 범위 내에서 움직이도록 짧게 형성된다.
상기 렌즈 배럴의 외면으로부터 돌출되고, 상기 로드를 끼워 고정하는 로드 고정부재; 또는 상기 렌즈 배럴의 외면으로부터 돌출되고, 상기 렌즈 마그넷을 끼워 고정하는 마그넷 고정부재;를 포함할 수 있다.
상기 렌즈 배럴이 이동하는 위치를 감지하는 감지부;를 포함하고, 상기 감지부는 홀 센서 또는 포토인터럽터 센서로 이루어질 수 있다.
상기 구동수단을 구동시키는 구동부; 및 상기 감지부로부터 감지된 신호를 인가받아 렌즈 배럴의 위치를 산출하고, 렌즈 배럴의 위치가 적정한지 판단하여 상기 구동부를 제어하기 위한 제어부;를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되고, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명의 렌즈 구동 모듈에 의하면 마그넷의 척력을 이용하여 렌즈 배럴과 구동수단 사이에 예압 인가가 이루어지도록 함으로써, 예압 인가를 위한 기구적인 접촉이 이루어지지 않아 기능성, 안정성 및 생산성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 렌즈 구동 모듈에 의하면 렌즈 배럴의 위치를 검출하고, 이 검출결과를 통해 제어부가 구동수단의 구동을 제어하는 피드백 시스템을 구현함으로써, 자동 초점 및 광학 줌 기능의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용된 렌즈 구동 모듈의 제1 실시 예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 하우징을 일부 절개한 부분절개 사시도이며, 도 3은 도 1의 요부를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 1을 단면도이며, 도 5는 구동수단을 도시한 측면도이고. 도 6은 베이스 마그넷과 렌즈 마그넷 사이에 척력 작용을 설명한 개념도다.
본 발명의 렌즈 구동 모듈(100)의 제1 실시 예로는 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 하우징(110), 렌즈 배럴(120), 구동수단, 베이스 마그넷(140) 및 랜즈 마그넷(150)으로 구성된다.
상기 하우징(110)은 수용공간(111)이 형성된 것으로서, 중앙에 상기 렌즈 배럴(120)이 설치되어 광축 방향으로 이동하도록 하고, 렌즈 배럴(120)의 양측에 상기 구동수단과 베이스 마그넷(140)이 설치되도록 하는 수용공간(111)이 형성되는 것이다. 예를 들어 상기 하우징(110)은 육면체 형태로 형성된 경우, 그 중앙에 상기 렌즈 배럴(120)이 설치되는 수용공간(111)을 형성하고, 양측 모서리 부분에 상기 구동수단과 베이스 마그넷(140)이 설치되는 수용공간(111)을 형성하여 하우징(110)의 넓이를 줄일 수 있다. 상기 렌즈 배럴(120)이 설치되는 수용공간(111)은 관통되고, 상기 구동수단(130)과 베이스 마그넷(140)이 설치되는 수용공간(111)은 요입된 형태로서 상기 구동수단과 베이스 마그넷(140)을 지지하도록 바닥이 형성될 수 있다.
상기 렌즈 배럴(120)은 렌즈(121)를 통해 외부의 이미지를 모으기 위한 것으로서, 상기 수용공간(111)에 수용되고 렌즈(121)를 포함한다. 상기 렌즈(121)는 적어도 하나 이상으로 구성되는 하나의 군으로서 상기 렌즈 배럴(120) 내부에 배열된다.
상기 렌즈 배럴(120)의 외면에는 예를 들어 상기 구동수단의 로드(131)를 연결하기 위한 로드 고정부재(122)가 형성될 수 있다. 상기 렌즈 배럴(120)과 구동수단은 여러 형태로 결합이 이루어질 수 있는데, 예를 들어 구동수단의 끝에 렌즈 배 럴(120)과 연결하기 위한 로드(131)가 형성된 경우에는 상기 로드(131)를 밀어 끼운 상태로 결합하거나, 밀어 끼운 상태에서 접착이나 융착 등의 방법을 통해 고정을 보완할 수 있도록 하는 로드 고정부재(122)가 형성되는 것이다. 상기 로드 고정부재(122)의 예로서 도면에 도시된 것은 로드(131)를 끼우기 위한 홀의 일측이 개방되어 있는데, 이는 로드(131)를 감싼 로드 고정부재(122)와 하우징(110)의 수용공간(111) 사이에 간섭을 방지하도록 한 것이다.
상기 렌즈 배럴(120)의 외면에는 상기 렌즈 마그넷(150)을 끼워 고정하기 위한 마그넷 고정부재(123)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 렌즈 마그넷(150)을 렌즈 배럴(120)에 고정하기 위한 수단으로는 접착이나 융착 등의 여러 방법으로 고정할 수 있는데, 이 경우 렌즈 마그넷(150)을 더욱 안정적으로 고정하기 위한 수단으로 마그넷 고정부재(123)가 형성되는 것이다. 상기 마그넷 고정부재(123)는 상기 렌즈 배럴(120)의 외면으로부터 돌출된 형태로 형성된다. 즉, 상기 마그넷 고정부재(123)는 도 3에 도시된 바와 같이 렌즈 배럴(120)의 외면으로부터 돌출되어 있고, 그 중앙에 상기 렌즈 마그넷(150)을 끼워 고정하기 위한 홈이 형성된 것이다.
여기서, 상기 하우징(110)의 수용공간(111)과 상기 렌즈 배럴(120)은 원통형으로 형성하는 것이 바람직한데, 이 경우 상기 렌즈 배럴(120)의 외면과 이를 수용하는 하우징(110)의 수용공간(111) 내면에는 광축 방향으로 이동을 안내하기 위한 가이드 돌기(미도시)와 가이드 홈(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 가이드 돌기와 가이드 홈은 직선방향 또는 나선형으로 형성될 수 있다.
상기 구동수단은 상기 수용공간(111)의 일측에 광축 방향으로 설치되고, 상기 렌즈 배럴(120)과 연결되어 렌즈 배럴(120)을 이동시키도록 형성된다. 상기 구동수단은 예를 들어 스텝핑 모터, VCM 또는 압전 액추에이터(130)와 같은 여러 형태로서 실시할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예로서 구동수단은 상기 전원을 인가시 광축 방향으로 수축 또는 팽창하면서 구동력을 발생시키는 압전 액추에이터(130)로 이루어진다. 이 경우 상기 압전 액추에이터(130)는 일측이 상기 하우징(110)에 고정되고, 다른 일측이 상기 렌즈 배럴(120)에 연결되어 수축 또는 팽창에 의해 상기 렌즈 배럴(120)을 광축 방향으로 이동시키는 것이다.
상기 구동수단으로서 압전 액추에이터(130)를 하우징(110)에 고정하고 렌즈 배럴(120)과 연결하기 위한 방법으로 도 6에 도시된 바와 같이 로드(131)와 고정부(132)가 구성될 수 있다. 상기 로드(131)는 긴 막대 형태로서 일측 끝단은 상기 압전 액추에이터(130)에 부착되고, 다른 일측 끝단은 상기 렌즈 배럴(120)에 연결되는 것이다. 이로써 상기 압전 액추에이터(130)의 구동력을 상기 렌즈 배럴(120)에 전달하게 된다. 상기 고정부(132)는 넓은 판 형태로서 그 중앙에 상기 압전 액추에이터(130)가 부착되고, 그 테두리는 상기 하우징(110)의 상단에 고정되는 것이다.
상기 베이스 마그넷(140)은 상기 수용공간(111)에서 상기 구동수단이 설치된 반대 측에 장착되는 것이다. 상기 베이스 마그넷(140)은 긴 막대 형태로 형성될 수 있다.
상기 렌즈 마그넷(150)은 상기 베이스 마그넷(140)과 마주하여 척력이 발생하도록 상기 렌즈 배럴(120)의 외면에 장착되는 것이다.
여기서, 상기 베이스 마그넷(140)과 렌즈 마그넷(150)은 도 5에 도시된 바와 같이 상호 같은 극이 마주하도록 하여 척력에 의해 벌어지도록 함으로써, 렌즈 배럴(120)이 구동수단으로 밀려 예압이 인가되도록 하는 것이다. 이와 같이 베이스 마그넷(140)과 렌즈 마그넷(150)의 척력을 이용하여 예압을 인가하면 상호 기구적인 접촉이 이루어지지 않기 때문에 구동수단에 의한 렌즈 배럴(120)의 이동이 더욱 원활하게 이루어진다. 아울러, 상기 베이스 마그넷(140)과 렌즈 마그넷(150)의 설치가 간편하게 이루어질 수 있어서 기구적인 설계가 용이하고, 생산이 간편하다.
이 경우 상기 베이스 마그넷(140)은 상기 렌즈 배럴(120)의 이동 구간을 따라 길게 형성되고, 상기 렌즈 마그넷(150)은 상기 베이스 마그넷(140)의 길이 범위 내에서 움직이도록 짧게 형성되도록 한다. 즉, 상기 렌즈 배럴(120)이 이동하는 과정에서 렌즈 마그넷(150)이 베이스 마그넷(140)을 벗어나지 않도록 하여 이동구간 내의 어느 지점에서든 동일한 척력이 발생하도록 하는 것이다.
도 7은 본 발명이 적용된 렌즈 구동 모듈의 제2 실시 예를 도시한 구성도이 다.
본 발명의 렌즈 구동 모듈(100)의 제1 실시 예로는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 렌즈 배럴(120)이 이동하는 위치를 감지하는 감지부(160)를 포함한다.
상기 감지부(160)는 하우징에 설치되어 렌즈 배럴이 이동하는 위치를 감시하기 위한 것으로서, 예를 들어 홀(hall) 센서 또는 포토인터럽터(photointerupter) 센서로 구성될 수 있다.
상기 홀 센서는 렌즈 배럴(120)과 함께 이동하는 렌즈 마그넷(150)과 하우징(110)에 고정된 베이스 마그넷(140) 사이의 자속변화를 통해 렌즈 배럴(120)의 위치를 감지하는 것이고, 상기 포토인터럽터 센서는 하우징(110)과 렌즈 배럴(120)과 사이에 설치되는 수광부와 발광부의 신호에 의해 렌즈 배럴(120)의 위치를 감지하는 것이다.
상기 감지부(160)에 감지된 신호는 제어부(180)에 전송하여 렌즈 배럴(120)의 위치가 적절한지를 판단하여 렌즈 배럴(120)의 위치를 보정하도록 한다.
따라서 본 발명의 제2 실시 예에서는 상기 구동수단을 구동시키는 구동부(170)와 상기 감지부(160)로부터 감지된 신호를 인가받아 렌즈 배럴(120)의 위치를 산출하고, 렌즈 배럴(120)의 위치가 적정한지 판단하여 상기 구동부(170)를 제어하기 위한 제어부(180)를 포함한다. 상기 구동부(170)는 예를 들어 구동수단으로서 압전 액추에이터(130)에 전원을 인가하는 경우 상기 제어부(180)가 구동부(170) 를 통해 압전 액추에이터(130)로 인가되는 전원을 제어하게 된다.
따라서 이와 같은 구성의 본 발명에 의하면 마그넷의 척력을 이용하여 렌즈 배럴(120)과 구동수단 사이에 예압을 인가함으로써, 렌즈 배럴(120)과 구동수단의 연결 및 렌즈 배럴(120)의 이동이 안정적으로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 예압 인가를 위한 기구적인 접촉이 이루어지지 않아 기능성, 안정성 및 생산성이 향상된다.
또한, 감지부(160)을 통해 렌즈 배럴(120)의 위치를 검출하고, 이 검출결과를 통해 제어부(180)가 구동수단을 제어하는 피드백 시스템을 구현함으로써, 자동 초점 및 광학 줌 기능의 신뢰성이 더욱 향상된다.
이와 같이 본 발명의 구체적인 실시 예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서 본 발명의 터치스크린 장치는 이에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명이 적용된 렌즈 구동 모듈의 제1 실시 예를 도시한 사시도;
도 2는 도 1의 하우징을 일부 절개한 부분절개 사시도;
도 3은 도 1의 요부를 도시한 분해 사시도;
도 4는 도 1을 단면도;
도 5는 구동수단을 도시한 측면도;
도 6은 베이스 마그넷과 렌즈 마그넷 사이에 척력 작용을 설명한 개념도; 및
도 7은 본 발명이 적용된 렌즈 구동 모듈의 제2 실시 예를 도시한 구성도 이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 렌즈 구동 모듈
110: 하우징 111: 수용공간
120: 렌즈 배럴 121: 렌즈
122: 로드 고정부재 123: 렌즈 마그넷 고정부재
130: 압전 액추에이터
131: 로드 132: 고정부
140: 베이스 마그넷
150: 렌즈 마그넷
160: 감지부
170: 구동부
180: 제어부

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 수용공간이 형성된 하우징;
    상기 수용공간에 수용되고, 렌즈를 포함하는 렌즈 배럴;
    상기 수용공간의 일측에 광축 방향으로 설치되고, 상기 렌즈 배럴과 연결되어 렌즈 배럴을 이동시키는 구동수단;
    상기 수용공간의 타측에 장착되는 베이스 마그넷; 및
    상기 베이스 마그넷과 마주하여 척력이 발생하도록 상기 렌즈 배럴의 외면에 장착되는 렌즈 마그넷;을 포함하며,
    상기 구동수단은 전원을 인가시 광축 방향으로 수축 또는 팽창하면서 구동력을 발생시키는 압전 액추에이터인 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 압전 액추에이터와 렌즈 배럴을 연결하고, 상기 압전 액추에이터의 구동력을 상기 렌즈 배럴에 전달하는 로드;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 모듈.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 액추에이터의 위치를 상기 하우징에 고정하는 고정부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 모듈.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스 마그넷은 상기 렌즈 배럴의 이동 구간을 따라 길게 형성되고,
    상기 렌즈 마그넷은 상기 베이스 마그넷의 길이 범위 내에서 움직이도록 짧게 형성된 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 모듈.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 렌즈 배럴의 외면으로부터 돌출되고, 상기 로드를 끼워 고정하는 로드 고정부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 모듈.
  7. 청구항 2 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 렌즈 배럴의 외면으로부터 돌출되고, 상기 렌즈 마그넷을 끼워 고정하는 마그넷 고정부재;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 모듈.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 렌즈 배럴이 이동하는 위치를 감지하는 감지부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 감지부는 홀 센서 또는 포토인터럽터 센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 모듈.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 구동수단을 구동시키는 구동부; 및
    상기 감지부로부터 감지된 신호를 인가받아 렌즈 배럴의 위치를 산출하고, 렌즈 배럴의 위치가 적정한지 판단하여 상기 구동부를 제어하기 위한 제어부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 모듈.
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