KR101353158B1 - 카메라 렌즈 작동 장치 - Google Patents

Abstract

서스펜션 시스템에 의해 지지 구조물 상에 지지되는 카메라 렌즈의 이동을 구동하기 위한 카메라 렌즈 작동 장치가 제공된다. 이 장치는 지지 구조물에 장착되는 적어도 하나의 장착 부재에 연결되는 SMA 와이어를 포함하는 서브조립체를 통합한다. 적어도 한 쌍의 SMA 와이어 길이부는 광축에 대해 예각으로 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 사이에서 인장 상태로 유지되어, 광축을 따르는 성분을 갖는 인장력을 가한다. 상기 쌍에서의 SMA 와이어 길이부는 광축을 따라서 볼 때 경사 유지된다. 발생된 힘이 광축에 수직한 정미 성분을 갖지 않고 광축에 수직한 임의의 축 주위로 정미 토크를 발생하지 않는 균형잡힌 배열를 갖는 복수의 쌍이 있을 수 있다. 제어 회로는 그 저항의 측정에 응답하여 SMA 와이어의 가열을 제어한다.

지지 구조물, 서스펜션 시스템, 카메라 렌즈 요소, SMA 와이어 길이부, 장착 부재, 서브 조립체, 굴곡부

Description

카메라 렌즈 작동 장치 {CAMERA LENS ACTUATION APPARATUS}

본 발명은 휴대 전화 또는 모바일 디지털 데이터 처리 및/또는 송신 디바이스와 같은 휴대용 전자 기기에 채용될 수 있는 소형 카메라에 사용되는 형태의 카메라 렌즈 요소의 움직임을 구동하기 위해 액츄에이터로서 SMA(shape memory alloy: 형상 기억 합금)를 사용하는 카메라 렌즈 작동 장치에 관한 것이다.

최근, PDA(portable digital assistant) 및 휴대용 전화로서 종종 알려져 있는 휴대용 정보 단말기의 폭발적인 보급과 더불어, 점점 더 많은 수의 기기가 화상 센서를 채용하는 콤팩트 디지털 카메라 장치를 탑재하고 있다. 이러한 디지털 카메라 장치가 비교적 작은 화상-감지 면적을 갖는 화상 센서를 사용하여 소형화될 때, 하나 이상의 렌즈를 구비하는 그 광학계 역시 그에 따라 소형화될 필요가 있다.

포커싱(focusing) 또는 주밍(zooming)을 달성하기 위해서는, 카메라 렌즈 요소를 광축을 따라서 이동하도록 구동하기 위해 특정 형태의 작동 장치가 이러한 소형 카메라의 제한된 용적 내에 구비되어야 한다. 카메라 렌즈 요소가 작으므로, 작동 장치는 대응하는 작은 이동 범위에 걸쳐서 정밀한 작동을 제공할 수 있어야 한다. 동시에, 전체적으로 카메라 장치의 소형화가 요구되는 경우 액츄에이터 장 치 자체가 콤팩트한 것이 바람직하다. 실제로, 이러한 사항들이 적용될 수 있는 작동 장치의 형태를 제한한다. 유사한 요건이 광범위한 다른 소형 대상물의 작동 장치에 적용된다.

대부분의 기존 카메라는 주지의 전기-코일 모터의 변동에 좌우되지만, 렌즈 시스템용 소형 구동 유닛으로서 복수의 다른 작동 장치가 제안되어 있다. 이러한 다른 작동 장치는, 압전 재료, 전왜 재료 또는 자왜(magnetostrictive) 재료에 기초한 통상 전기-활성 장치로 지칭되는 트랜스듀서(transducer)를 구비할 수 있으며, 그 일 예는 WO-02/103451에 기재된 카메라 렌즈용 액츄에이터로서 사용될 수 있는 WO-01/47041에 개시된 나선으로 권선된 압전 벤더(bender) 테이프의 만곡 구조물을 포함하는 액츄에이터이다.

제안된 다른 형태의 액츄에이터 장치는 액츄에이터로서 형상 기억 합금(SMA) 재료를 사용한다. SMA 재료는 가열시에 카메라 렌즈 요소의 운동을 구동하도록 배열된다. 작동은 SMA 재료의 응력과 변형율이 변화하는 마르텐사이트 상과 오스테나이트 상 사이에서 SMA 재료가 변화하는 능동 온도(active temperature) 범위에 걸쳐서 SMA 재료의 온도를 제어함으로써 달성될 수 있다. 저온에서 SMA 재료는 마르텐사이트 상에 있는 반면, 고온에서 SMA 재료는 SMA 재료의 수축을 초래하는 변형을 유도하는 오스테나이트 상으로 변형된다. SMA 재료의 온도는 SMA 재료를 가열하여 상 변화를 초래하도록 SMA 재료에 전류를 통과시킴으로써 변화될 수 있으며, SMA 재료는 물체의 운동을 구동하기 위해 변형을 초래하도록 배열된다. 소형 카메라의 카메라 렌즈 요소와 같은 소형 물체를 위한 액츄에이터로서 SMA 재료의 사용은, 본질적으로 선형적이고, 단위 질량당 높은 파워를 제공하며, 저렴한 품목이고, 비교적 작은 부품이라는 장점을 제공한다.

SMA 재료를 액츄에이터로서 사용하는 것의 이러한 이론적 장점에도 불구하고, SMA 재료의 속성에 의해 부과되는 실질적인 제한은 특히 소형 기기에서 SMA 액츄에이터를 설계 및 제작하는 것을 어렵게 만든다. SMA 재료는 와이어로서 가장 편리하게 이용될 수 있다.

카메라 렌즈 요소의 경우에는, 카메라 렌즈 요소를 현가(suspend)하고 광축을 따르는 운동을 안내하는 서스펜션 시스템을 고려할 필요도 있다. 렌즈 요소의 축은 카메라 축을 따라 이동할 때 또는 카메라 및 전화기가 다른 자세로 배향될 때 공칭 카메라 축으로부터의 일탈(deviance)이 최소여야 한다. 일탈은 축들의 상대 각도 경사 및/또는 선형 이동 형태일 수 있다. 이 일탈은 화질의 저하를 초래할 수 있다. 따라서 서스펜션 시스템은 이상적으로 소정 이동 방향으로 낮은 강성 또는 저항력을 갖고 다른 모든 방향으로 높은 강성을 갖는다.

적절한 서스펜션 시스템의 예가, 가장 간단하게 4절(four-bar) 링크 또는 평행사변형 서스펜션 형태를 포함하는 서스펜션 시스템을 기재하고 있는 WO-2005/003834; 형상이 사인파에 근사하도록 구부러진 상태로 유지되고 중심점의 각 측부에는 반대 곡률을 갖는 부분을 갖는 두 개의 탄성 부재를 포함하는 서스펜션 시스템을 기재하고 있는 WO-03/048831 및 WO-2006/059098; 상호 수직하게 배열된 적어도 두 개의 와이드 힌지형 링크장치를 포함하는 서스펜션 시스템을 기재하고 있는 WO-2006/061623; 및 주로 배향 변화 및 연신에 의해 운동을 수용하는 적어도 하나의 탄성 부재를 포함하는 서스펜션 시스템을 기재하고 있는 동시-계류중인 영국 출원 제0600911.2호에 기재되어 있다.

액츄에이터로서 SMA 와이어를 사용할 때, SMA 와이어는 SMA 와이어 길이부가 광축에 대해 각각 예각인 상태에서 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 사이에 인장 상태로 유지되는 것이 유리하다. SMA 와이어 길이부는 광축을 따르는 성분을 갖는 인장력을 가한다. SMA 와이어 길이부의 부분적인 변화가 SMA 재료 자체의 물리적 특성에 의해 제한되므로, SMA 와이어가 이동 방향에 대해 평행하게 배열되면, 예를 들어 포커싱 또는 주밍을 제공하기 위한 카메라 렌즈 요소의 충분한 이동 정도를 달성하기 어려울 것이다. 그러나, SMA 와이어 길이부를 광축에 대해 예각으로 배열함으로써, SMA 와이어 길이부의 주어진 변화에 대해 광축을 따르는 이동 정도가 증가된다. 이는 SMA 와이어의 길이부 변화가 SMA 와이어의 배향 변화를 초래하여 광축을 따르는 이동 정도가 광축을 따라 결정되는 와이어 길이부의 실제 변화보다 커짐에 따라 SMA 와이어의 각도진(angled) 배향이 효과적으로 조정을 제공하기 때문이다.

본 발명의 제1 태양은 광축을 따르는 이동 정도의 최대화에 관한 것이다. 이는 제한되는 작동 장치 크기의 실제 제약 내에서 달성되어야 한다. 일반적으로 충분한 길이의 와이어를 사용함으로써 어느 정도의 이동은 달성될 수 있지만, 이는 작동 장치의 크기를 증가시키고, 소형화에 대한 요구와 경합하게 된다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 카메라 렌즈 작동 장치이며,

지지 구조물,

카메라 렌즈 요소로서, 상기 지지 구조물에 대한 카메라 렌즈 요소의 광축을 따르는 이동을 안내하는 서스펜션 시스템에 의해 지지 구조물 상에 지지되는 카메라 렌즈 요소, 및

상기 카메라 렌즈 요소와 상기 지지 구조물 사이에서 인장 상태로 유지되는 적어도 한 쌍의 SMA 와이어 길이부로서, 상기 쌍에서의 SMA 와이어 길이부는 공통 지점에서 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 중 하나에 결합되고 그로부터 광축의 반경방향으로 볼 때 광축에 대해 반대 부호의 예각으로 연장되며, 상기 쌍에서의 SMA 와이어 길이부는 광축을 따라서 볼 때 서로에 대해 180°미만의 각도로 연장되는, SMA 와이어 길이부를 포함하는 카메라 렌즈 작동 장치가 제공된다.

따라서 작동은 공통 지점에서 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 중 하나에 결합되고 그로부터 광축의 반경방향으로 볼 때 반대 부호의 광축에 대해 예각으로 연장되는 한 쌍에서의 두 개의 SMA 와이어 길이부의 사용에 의해 제공된다. 와이어의 예각은, 광축을 따라서 연장되는 와이어에 비해 이동 정도를 증가시키는 전술한 조정 효과를 제공한다.

단일의 와이어에 비하면, 두 개의 와이어의 사용은 증가된 힘을 제공한다. 양 와이어가 공통 지점에서 결합되고 반대 부호의 예각으로 연장되는 각도 배열는 광축에 수직한 방향으로 와이어에 의해 발생되는 힘을 어느 정도 균형화한다. 이러한 축외(off-axis) 힘은 예각으로 배열된 와이어에서 불가피하며, 렌즈 요소를 측방으로 변위시키거나 경사시키는 경향이 있다. 이러한 축외 힘은 서스펜션 시스템의 설계에 의해 감당될 수 있지만, 이는 서스펜션 시스템의 선택을 제한하며, 고마찰력을 갖지만 콤팩트하지 않은 서스펜션 시스템을 요구하는 경향이 있다. 따라서, 각도 배열에 의해 제공되는 균형은 유리하며, 서스펜션 시스템의 선택을 향상시키는 바, 예를 들면 굴곡부(flexure)의 이용을 촉진한다.

또한, 와이어는 광축을 따라서 볼 때 서로에 대해 180°미만의 각도, 바람직하게는 90°각도로 배열된다. 따라서 한 쌍의 와이어에 의해 형성되는 V-형상의 평면은 광축에 대해 각도지거나 경사지는 것으로 간주될 수도 있다. 이는 장치의 크기를 전체적으로 제한하는 전술한 실제 제약 내에서 변위 정도가 더 향상될 수 있게 한다. 광축을 따라서 볼 때 와이어 사이에 각도가 없을 경우, 와이어는 광축으로부터 외측으로 돌출한다. 와이어의 길이부 및 그로인한 그 광축에 대한 각도는 따라서 광축에 수직한 장치의 면적을 제한할 필요를 실제로 고려함으로써 제한된다. 그러나, 와이어를 광축을 따라서 볼 때 일정 각도로 배열함으로써, 와이어의 길이부를 증가시킬 수 있고 이들 와이어를 광축에 대해 증가된 각도로 배열할 수 있다. 예를 들어 각도가 90°인 바람직한 경우에, 각각의 와이어는 광축에 수직한 정사각형 단면을 갖는 장치의 일측을 따라서 연장될 수 있다. 이는 렌즈 요소 자체의 직경보다 약간 클 뿐인 정사각형 단면을 갖지만 와이어의 길이부가 카메라 장치의 전체 폭인 콤팩트한 카메라 장치를 제공한다. 와이어의 길이부 및 광축에 대한 그 각도를 증가시킴으로써, 액츄에이터에 의해 제공되는 이동 정도가 따라서 증가된다.

액츄에이터로서 SMA 와이어를 사용할 때, SMA 와이어는 SMA 와이어 길이부가 광축에 대해 각각 예각인 상태에서 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 사이에 인장 상태로 유지되는 것이 유리하다. 이는 전술한 이유 때문이다.

그러나, SMA 와이어 길이부를 광축에 대해 예각으로 배열하는 것은 SMA 와이어가 광축에 수직한 성분을 갖는 힘인 축외 힘 또한 제공한다는 단점을 제공한다. 이러한 힘은 렌즈 요소를 측방으로 변위시키거나 경사시키는 경향이 있다. 이러한 축외 힘은 서스펜션 시스템의 설계에 의해 감당될 수 있다. 그러나, 이는 서스펜션 시스템의 선택을 제한하며, 높은 마찰력을 갖지만 콤팩트하지 않은 서스펜션 시스템을 요구하는 경향이 있다.

예를 들어, 축외 힘에 대해 큰 저항을 갖는 서스펜션 시스템의 한 형태는, 가동 베어링 요소가 로드(rod)나 트랙과 접촉하고 이를 따라서 작동하는 베어링이다. 이 경우, 베어링 요소와 로드나 트랙 사이의 반응에 의해 축외 저항이 제공된다. 그러나, 베어링은 비교적 높은 마찰력을 갖고 비교적 큰 크기인 서스펜션 시스템의 한 형태이다. 따라서 베어링은 특히 소형 카메라용 카메라 렌즈 요소의 경우에는 유리하지 않다.

역으로, 카메라 렌즈 요소용 서스펜션 시스템의 유리한 한 형태는 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 사이에 결합되는 복수의 탄성 굴곡부를 포함한다. 그러나, 이러한 탄성 굴곡부는 광축을 따르는 카메라 렌즈 요소의 이동을 안내하기에 충분한 정도의 축외 저항을 제공하지만, 광축에 대해 예각으로 배열된 SMA 와이어에 의해 발생되는 축외 힘에 견디기 위해 충분히 큰 크기의 굴곡부를 사용하는 것은 편리하지 않다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 카메라 렌즈 작동 장치이며,

지지 구조물,

카메라 렌즈 요소로서, 카메라 렌즈 요소의 광축을 따르는 지지 구조물에 대한 카메라 렌즈 요소의 이동을 안내하는 서스펜션 시스템에 의해 지지 구조물 상에 지지되는 카메라 렌즈 요소, 및

상기 카메라 렌즈 요소와 상기 지지 구조물 사이에서 광축에 대해 각각 예각으로 인장 상태로 유지되고, 광축을 따르는 성분을 갖는 인장력을 가하는 복수의 SMA 와이어 길이부를 포함하며,

상기 SMA 와이어 길이부는, 각각의 SMA 와이어 길이부 내의 동일한 값의 전류에 의해 가열될 때 SMA 와이어 길이부에 의해 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 사이에 발생되는 힘이 광축을 따르는 정미(net) 성분은 갖지만 광축에 수직한 정미 성분은 사실상 갖지 않으며 광축에 수직한 임의의 축 주위로 정미 토크를 사실상 제공하지 않도록, 광축 주위에서 여러 자세와 배향으로 유지되는 카메라 렌즈 작동 장치가 제공된다.

따라서, SMA 와이어 길이부는 카메라 렌즈 요소의 축외 이동이나 경사가 거의 없는 균형잡힌 배열를 제공하도록 광축 주위에 여러 자세와 배향으로 유지된다. 이는 다시 비교적 약한 축외 저항을 갖는 렌즈 서스펜션 시스템의 사용을 가능하게 하는바, 그 이유는 이 서스펜션 시스템이 광축을 따르는 카메라 렌즈 요소의 이동을 안내하기 위해 충분한 축외 저항을 제공하는 것이 필요할 뿐이기 때문이다. 이는 입수가능한 렌즈 서스펜션 시스템의 선택을 증가시킨다.

예를 들어, 본 발명의 제2 태양은, 물체와 지지 구조물 사이에 결합되는 복수의 탄성 굴곡부를 포함하는 렌즈 서스펜션 시스템에서 특히 유리하며, 상기 굴곡부는 SMA 와이어에 의해 가해진 인장력에 대항하여 편의(biasing)를 제공하도록 굴곡된다. 이러한 서스펜션 시스템은 콤팩트하고 제작이 간단하기 때문에 카메라 렌즈 요소를 현가하는데 있어서 유리하다. 추가로, 액츄에이터로서 SMA 와이어를 사용하는 카메라 렌즈 작동 장치에 적용될 때, 굴곡부의 굴곡은 SMA 와이어에 의해 가해진 인장력으로 물체를 지지 구조물에 대해 상기 광축을 따라서 반대 방향으로 편의시킨다.

유리하게, 각각의 SMA 와이어 길이부 내의 동일한 값의 전류에 의해 가열될 때 SMA 와이어 길이부에 의해 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 사이에 발생되는 상기 힘은 광축 주위에 정미 토크를 사실상 추가로 제공하지 않는다. 이 경우, 상기 SMA 와이어 길이부는 카메라 렌즈 요소를 광축 주위로 회전시키지 않는 경향이 있다. 이는 SMA 와이어에 의해 제공되는 서스펜션 시스템의 속성에 대한 제약을 더 감소시키기 때문에 유리하다. 역으로 광축 주위로 얼마간의 토크가 허용될 수 있는 바 그 이유는 서스펜션 시스템이 약간의 회전 운동을 수용할 수 있거나 및/또는 이러한 회전 운동이 카메라 렌즈 요소 내의 렌즈(들)가 구형이거나 비구형(asphericity) 정도가 낮으면 경우에 따라 허용될 수 있기 때문이다.

유리한 배열 중 하나는, 복수의 SMA 와이어 길이부가 광축에 대해 각각 동일한 크기의 예각으로 유지되는 동등한 SMA 와이어 길이부이며, 광축의 반경방향으로 볼 때 SMA 와이어 길이부 반부의 세트는 제1 부호의 예각으로 경사지고 SMA 와이어 길이부 반부의 세트는 반대의 제2 부호의 예각으로 경사지며, 각 세트에서의 SMA 와이어 길이부는 광축 주위에 회전 대칭으로 배열되는 것이다.

이 배열에서, 동등한 길이부 및 대칭적 배열는 SMA 와이어에 발생한 힘이 적절한 정도로 균형잡힌 상태에서 작동 장치를 설계 및 제작하기 쉽게 만든다. 따라서, 본 발명의 제2 태양에 따르면, 카메라 렌즈 작동 장치이며,

지지 구조물,

카메라 렌즈 요소로서, 카메라 렌즈 요소의 광축을 따르는 지지 구조물에 대한 카메라 렌즈 요소의 이동을 안내하는 서스펜션 시스템에 의해 지지 구조물 상에 지지되는 카메라 렌즈 요소, 및

상기 카메라 렌즈 요소와 상기 지지 구조물 사이에서 광축에 대해 각각 동일한 크기의 예각으로 인장 상태로 유지되는 복수의 SMA 와이어 길이부를 포함하며,

광축의 반경방향으로 볼 때 상기 SMA 와이어 길이부 반부의 세트는 상방으로 경사지고 상기 SMA 와이어 길이부 반부의 세트는 하방으로 경사지며, 각 세트에서의 SMA 와이어 길이부는 광축 주위에 회전 대칭으로 배열되는 카메라 렌즈 작동 장치가 제공된다.

액츄에이터로서 SMA 재료를 사용하는 것의 공지된 장점에도 불구하고, 실제로 SMA 재료의 속성에 의해 부과되는 제한은 특히 소형 기기에서 SMA 액츄에이터의 제작을 어렵게 만든다. SMA 재료는 와이어로서 가장 편리하게 구입할 수 있다. SMA 와이어를 사용하여 액츄에이터를 제작할 때는, 와이어의 길이 및 장력에 있어서 필요한 정도의 정확도로 와이어를 다른 부품에 부착하기 어렵다. 이는 소정의 작동 특징을 제공하기 위해 복수의 SMA 와이어 길이부가 필요할 경우 특히 문제가 된다. 이 경우, 와이어들의 서로에 대한 길이 및 장력을 제어하기는 어렵다.

다른 문제는, SMA 재료를 손상시키지 않고 그 구조적 일체성을 저하시키지 않으면서 SMA 와이어에 대한 소정의 기계적 및 전기적 연결을 수행하는데 있어서 실제적인 어려움이 있다는 점이다.

일반적으로, 제작 중의 이들 실제적인 어려움은 상당히 큰 것이며, SMA 재료 자체의 고유한 특성에 의해 제공되는 공지의 장점에도 불구하고 대량 생산된 기기에서 SMA 재료를 액츄에이터로서 사용하는 것을 제한한다.

본 발명의 제3 태양에 따르면, 지지 구조물에 대한 카메라 렌즈 요소의 이동을 구동하기 위한 카메라 렌즈 작동 장치의 제조 방법이며,

적어도 한 피스의 SMA 와이어를 포함하는 서브조립체를 만드는 단계로서, 상기 적어도 한 피스의 SMA 와이어는 SMA 와이어를 포함하는 연속 루프를 형성하기 위해 적어도 하나의 장착 부재에 연결되는 서브조립체를 만드는 단계, 및

지지 구조물과 카메라 렌즈 요소를 포함하는 작동 장치에 서브조립체를 조립하는 단계로서, 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 사이에서 인장 상태로 유지되는 적어도 한 피스의 SMA 와이어가 광축을 따라서 인장력을 가하는 상태에서, 적어도 하나의 장착 부재를 지지 구조물과 카메라 렌즈 요소 중 적어도 하나에 장착함으로써, 지지 구조물과, 상기 지지 구조물에 대한 카메라 렌즈 요소의 광축을 따르는 이동을 안내하는 서스펜션 시스템에 의해 지지 구조물 상에 지지되는 카메라 렌즈 요소를 포함하는 작동 장치에 서브조립체를 조립하는 단계를 포함하는 카메라 렌즈 작동 장치 제조 방법이 제공된다.

추가로 본 발명의 제3 태양에 따르면, 이 방법에 따라 제조된 카메라 렌즈 작동 장치가 제공된다.

본 발명의 제3 태양은 SMA 와이어가 연속 루프에 포함된 상태에서 서브조립체가 별도의 전용 공정에서 제조되기 때문에 액츄에이터로서 SMA 와이어를 채용하는 카메라 렌즈 작동 장치의 제작을 용이하게 한다. 이는 SMA 와이어 길이부의 제어를 간단하게 만든다. 이는 SMA 와이어를 통합한 서브조립체의 독자적인 제작 및 테스트를 가능하게 한다. 추가로, SMA 와이어가 서브조립체 내에 연속 루프로 포함되므로, SMA 와이어를 카메라 렌즈 작동 장치 내에 적절한 인장 상태로, 특히 상이한 SMA 와이어 길이부에서 발달되는 상대적 인장력 사이에 적절한 정도의 균형을 제공하는 상태로 배열하기가 쉽다.

본 발명의 제3 태양의 다른 장점은, 먼저 SMA 와이어를 카메라 렌즈 작동 장치의 잔여부와 별도로 장착 부재(들)에 연결하고, 이어서 장착 부재(들)를 카메라 렌즈 작동 장치 내의 지지 구조물 및/또는 카메라 렌즈 요소 상에 장착함으로써 SMA 와이어에 대한 물리적 연결이 용이해진다는 점이다.

실제로, 이들 장점은 SMA 와이어가 연속 루프에 포함된 상태에서 서브조립체가 배열되지 않는 경우에도 달성될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 제3 태양은 추가로 카메라 렌즈 작동 장치의 제조 방법, 및 서브조립체가 SMA 와이어를 구비하는 연속 루프를 형성하지 않는, 결과적인 작동 장치를 제공할 수 있다.

서브조립체의 제조에 있어서, SMA 와이어 길이부의 제어는, 적어도 한 피스의 SMA 와이어를 적어도 하나의 장착 부재 상에 팽팽하게 배열하고 상기 SMA 와이어를 상기 적어도 하나의 장착 부재에 연결함으로써 이루어질 수 있다. 예를 들어, 한 가지 가능한 기술은 적어도 한 피스의 SMA 와이어를 적어도 하나의 장착 부재 주위에 팽팽하게 권선하는 것이다. 이러한 권선 공정에서는 종래의 와이어 권선 기술을 사용하여 SMA 와이어 길이부를 가해진 인장 하에 정확히 제어할 수 있다.

서브조립체는 단일 피스의 와이어가 각 단부에서 장착 부재에 연결된 루프로 배열되는 단일의 장착 부재만을 구비할 수 있다. 그러나, 보다 통상적으로 서브조립체는 서브조립체가 지지 구조물 및/또는 카메라 렌즈 요소에 장착되는 지점의 개수를 증가시키기 위해 복수의 장착 부재를 포함한다. 이 경우, 서브조립체는 와이어 단부가 중첩된 상태로 장착 부재 주위에 루프로 연장되는 단일 피스의 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 서브조립체는 제작을 용이하게 하기에 편리하다.

한편, 서브조립체는 대안적으로, 장착 부재들 사이에 연결되는 복수의 개별 피스의 와이어로 구성될 수 있다. 이 경우, 연속 루프의 일부는 와이어 자체보다는 장착 부재에 의해 형성될 수도 있다.

유리하게, 장착 부재는 SMA 와이어를 크림핑(crimping)함으로써 SMA 와이어에 연결될 수 있다. 크림프(crimp)의 사용은 이것이 SMA 와이어에 대해 연결하는 편리하고 효과적인 방법이기 때문에 유리하다. 크림프는 또한 필요할 경우 SMA 와이어에 대한 전기 접속을 용이하게 하는 장점을 갖는다. 이는 장착 부재에 형성된 크림프가 SMA 와이어의 자연 발생적인 산화물 코팅을 파괴하기 때문이다.

유리하게, 상기 서브조립체를 작동 장치에 조립하는 단계에서, 상기 SMA 와이어는 지지 구조물과 카메라 렌즈 요소 중 적어도 하나의 적어도 하나의 유지 요소 위에 후크 연결되며 따라서 적어도 하나의 유지 요소는 유지 요소의 각 측부로부터 연장되는 SMA 와이어 길이부를 인장 상태로 유지한다. 이는 와이어가 유지 요소(들) 위에 후크 연결될 때 균형잡힌 장치 내로 슬립되는 경향이 있기 때문에, 유지 요소의 각 측부로부터 연장되는 SMA 와이어 길의 장력 및 길이의 조절을 보조하는 장점을 제공한다. 이는 SMA 와이어의 길이 및 장력이 소정의 설계 요건을 충족하는 SMA 장치의 제조를 용이하게 한다.

카메라 렌즈 작동 장치는, 적어도 한 피스의 SMA 와이어에 의해 가해진 인장력으로부터 카메라 렌즈 요소를 지지 구조물에 대해 상기 광축을 따라서 반대 방향으로 편의시키도록 배열되는 서스펜션 시스템을 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 서스펜션 시스템은 렌즈를 현가하는 기능뿐 아니라 작동 기능의 일부로서 SMA 와이어에 대해 편의를 제공하는 기능도 수행할 수 있다. 이는 카메라 렌즈 작동 장치의 콤팩트성을 증가시킨다.

하나의 특별히 유리한 형태에서, 상기 서스펜션 시스템은 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 사이에 결합되는 복수의 탄성 굴곡부를 포함하며, 이들 굴곡부는 상기 편의를 제공하기 위해 굴곡된다. 이 형태의 서스펜션 시스템은 본질적으로 콤팩트할 뿐 아니라, 제작이 간단하고 저렴하다는 장점을 갖는다.

SMA 와이어를 포함하는 연속 루프를 형성하는 서브조립체의 사용은 또한, 전술한 본 발명의 제2 태양에 따른 카메라 렌즈 작동 장치의 제작을 용이하게 하는 장점을 제공한다.

SMA 액츄에이터의 사용이 갖는 한 가지 문제점은, SMA 재료의 냉각 속도가 대응하는 방향으로의 이동 속도를 제한한다는 점이다. 통상적으로, 냉각은 SMA 재료로부터 그 주위로의 자연스러운 열전달에 의해 간단히 이루어진다. 카메라 렌즈 요소의 경우에, 이는 SMA 재료의 냉각에 대응하는 방향으로의 작동 장치의 응답 속도가 제한된다는 특별한 문제를 제공한다. 이는 작동 장치의 성능에 영향을 준다. 예를 들어, 작동 장치가 SMA 재료의 가열 및 냉각이 불가피하게 수반되는 오토포커스 알고리즘에 의해 제어되어야 하는 경우, 이는 응답 시간을 저하시킨다. 이 문제를 극복하는 것이 바람직할 것이다.

한 가지 해결책은 SMA 재료를 능동적으로 냉각시키기 위한 수단을 실현하는 것이다. 그러나, 이는 실제로 달성하기 어렵다.

본 발명의 제4 태양에 따르면, 카메라 렌즈 작동 장치이며,

지지 구조물,

카메라 렌즈 요소로서, 카메라 렌즈 요소의 광축을 따르는 지지 구조물에 대한 카메라 렌즈 요소의 이동을 안내하는 서스펜션 시스템에 의해 지지 구조물 상에 지지되는 카메라 렌즈 요소, 및

상기 카메라 렌즈 요소와 상기 지지 구조물 사이에서 인장 상태로 유지되고 광축을 따르는 성분을 적어도 갖는 인장력을 가하는 적어도 하나의 SMA 와이어 길이부를 포함하며,

상기 적어도 하나의 SMA 와이어 길이부는 35㎛ 이하의 직경을 갖는 카메라 렌즈 작동 장치가 제공된다.

본 발명의 제4 태양은, 얇은 와이어를 사용함으로써 SMA 와이어의 냉각 속도가 저하될 수 있다는 원리에 기초하고 있다. 특히, 최대 35㎛의 직경을 갖는 SMA 와이어의 사용은 허용가능한 오토포커스 알고리즘의 실현이 가능하도록 충분히 빠른 응답 시간을 갖는 작동 장치를 제공하는 것으로 알려졌다.

본 발명의 제5 태양은, 카메라 렌즈 요소의 광축을 따르는 지지 구조물에 대한 카메라 렌즈 요소의 이동을 안내하기 위해 그 각각이 광축 주위로 연장되는 복수의 탄성 굴곡부에 의해 카메라 렌즈 요소가 지지 구조물 상에 지지되는 카메라 렌즈 작동 장치에 관한 것이다. 이러한 서스펜션 시스템은, 이동의 구동이 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 사이에서 인장 상태로 유지되는 적어도 하나의 SMA 와이어 길이부에 의해 구동되는 소형 카메라의 경우에 특별한 장점을 제공한다. 이 경우, 굴곡부는 렌즈 요소를 지지할 뿐 아니라, SMA 와이어 길이부에 의해 가해진 인장력으로부터 렌즈 요소를 지지 구조물에 대해 상기 광축을 따라서 반대 방향으로 편의시키는 이중 목적을 갖는다. 굴곡부의 사용은 또한, 콤팩트하다는 장점 및 정지마찰이 없는 매끄러운 이동을 제공하는 바람직한 특징을 제공하는 장점을 갖지만 광축을 따라서는 낮은 강성을 갖고 광축에 수직하게는 높은 강성을 갖는 서스펜션 시스템을 제공한다.

이러한 소형 카메라에서는, 카메라 성능이 저하되도록 손상됨이 없이 장치가 기계적 충격에 저항할 필요도 있다. 카메라는 제작 시에 낙하 테스트를 받게 될 것이며, 사용 시에 우발적으로 떨어질 수도 있다. 이러한 기계적 충격은 카메라 렌즈 요소에 대해 카메라가 안정적으로 유지될 때 겪는 것보다 훨씬 큰 힘을 발생시킨다. 서스펜션 시스템이 굴곡부에 의해 형성되는 경우, 굴곡부는 외부 충격에 의해 초래되는 카메라 렌즈 요소의 변위를, 이 변위가 예를 들어 굴곡부 재료의 항복 변형율을 초과하여 굴곡부에 영구적인 손상을 초래하지 않도록 수용할 필요가 있다.

광축을 따르는 이동에 관하여, 기계적 충격으로 인해 발생하는 광축을 따르는 상당한 정도의 이동을 수용할 수 있는 굴곡부를 설계하는 것은 대체로 간단하다. 이는 굴곡부가 이 방향으로 상당한 정도의 이동을 수용할 수 있도록 설계되기 때문이다. 그러나, 광축을 따르는 이동을 안내하는 그 주 목적을 충족하기 위해, 굴곡부는 광축에 수직한 이동에 관하여 높은 강성을 갖도록 설계된다. 이는 영구 손상 없이 이 방향으로의 기계적 충격을 견딜 수 있는 굴곡부의 설계를 더 어렵게 만든다. 본 발명의 제5 태양은 이 요건을 충족시킬 수 있는 수단에 관한 것이다.

본 발명의 제5 태양에 따르면, 카메라 렌즈 작동 장치이며,

지지 구조물,

그 각각이 광축 주위로 연장되고 일 단부에서는 카메라 렌즈 요소에 결합되며 타 단부에서는 지지 구조물에 결합되는 복수의 탄성 굴곡부에 의해 상기 지지 구조물 상에 지지되는 카메라 렌즈 요소로서, 상기 굴곡부의 굴곡은 카메라 렌즈 요소의 광축을 따르는 지지 구조물에 대한 카메라 렌즈 요소의 이동을 안내하는 카메라 렌즈 요소, 및

상기 카메라 렌즈 요소와 상기 지지 구조물 사이에서 인장 상태로 유지되고 광축을 따르는 성분을 갖는 인장력을 가하는 적어도 하나의 SMA 와이어 길이부로서, 상기 굴곡부의 굴곡은 상기 적어도 하나의 SMA 와이어 길이부에 의해 가해진 인장력으로부터 카메라 렌즈 요소를 지지 구조물에 대해 상기 광축을 따라서 반대 방향으로 편의시키는 SMA 와이어 길이부를 포함하며,

상기 지지 구조물은 광축의 반경방향으로의 카메라 렌즈 요소의 이동을 제한하도록 배열되고 상기 굴곡부는 교호적인 곡률의 적어도 세 영역에서 광축을 따라서 볼 때 그 길이부를 따라서 굴곡되는 카메라 렌즈 작동 장치가 제공된다.

지지 구조물은 광축의 반경방향으로 카메라 렌즈 요소의 이동을 제한한다. 작은 간극 또는 정지부를 이용한 이러한 물리적 구속은 부품들의 변위를 시스템이 손상되지 않는 레벨로 제한하기 위해 다른 기계적 시스템에서 보편적으로 사용된다. 그러나 소형 카메라의 경우에 굴곡부의 속성은 부품들이 예를 들어 50㎛ 이하 정도의 극소 간극으로 배열될 필요가 있게 된다. 그러나, 실제적인 측면에서, 이는 실제로 높은 비용 부품 및 낮은 제조 수율을 초래할 것 같은 정도의 제작 및 조립 공차에 대처해야 함을 의미한다.

이 어려움은 굴곡부의 설계에 의해, 특히 광축을 따라서 볼 때 그 길이부를 따라서 굴곡되고, 곡률이 교호적인 적어도 세 개의 영역을 갖는 굴곡부에 의해 감소된다. 이 설계는 굴곡부가 영구적 손상없이 광축의 반경방향으로 증가된 변위를 수용할 수 있게 한다. 이는 곡률이 굴곡부 내의 최대 벌크 변형을 제한하면서 변위를 어느 정도의 기계적 변형만큼 수용하기 때문이다.

본 발명의 제6 태양은 SMA 액츄에이터를 사용하여 카메라 렌즈 요소의 운동을 구동하는 카메라 렌즈 작동 장치의 콤팩트성에 관한 것이다.

본 발명의 제6 태양에 따르면, 카메라 렌즈 작동 장치이며,

지지 구조물,

상기 지지 구조물 상에 장착되는 화상 센서,

카메라 렌즈 요소의 광축을 따르는 지지 구조물에 대한 카메라 렌즈 요소의 이동을 안내하는 서스펜션 요소에 의해 상기 지지 구조물 상에 지지되고 상기 화상 센서 상에 빛을 포커싱하는 카메라 렌즈 요소,

상기 지지 구조물에 대한 카메라 렌즈 요소의 이동을 구동하기 위해 상기 지지 구조물과 카메라 렌즈 요소 사이에 연결되는 SMA 액츄에이터, 및

상기 SMA 액츄에이터에 연결되고, SMA 액츄에이터를 구동하기 위한 구동 신호를 발생할 수 있으며, 상기 지지 구조물에 의해 화상 센서의 후방에 장착되는 구동 회로를 포함하는 카메라 렌즈 작동 장치가 제공된다.

SMA 액츄에이터를 사용할 때는, SMA 액츄에이터를 구동하기 위한 구동 신호를 발생시킬 수 있는 구동 회로를 제공할 필요가 있다. 이러한 구동 회로는 장치의 잔여부의 크기에 대해 대단하지 않은 크기일 것이다. 따라서 구동 회로는 전체 장치의 크기를 증가시킨다. 그러나, 구동 회로를 화상 센서의 후방에 배열함으로써, 광축을 따라서 볼 때 카메라 장치의 면적을 최소화할 수 있다. 많은 용도에 있어서 이는 각종 부품을 디바이스 내에 패키징하는 측면에서 광축을 따르는 장치의 깊이보다 장치의 면적이 더 중요하므로 유리한 것으로 알려졌다. 따라서, 이 설계는 디바이스를 패키징하는 능력을 효과적으로 향상시킨다.

본 발명의 제7 태양은, 화상 센서 상의 포커스를 변경하기 위해 광축을 따르는 카메라 렌즈 요소의 이동을 구동하도록 배열되는 SMA 액츄에이터를 채용하는 카메라 렌즈 작동 장치의 제어에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 제7 태양은 제어가 자동으로 제공될 수 있게 하는 오토포커스 알고리즘에 관한 것이다.

SMA 이외의 기술, 예를 들면 전기 모터 및 압전 액츄에이터를 채용하는 카메라 렌즈 작동 장치에 관하여, 오토포커싱을 제공하기 위한 기술은 공지되어 있다. 일반적으로, 요구 포커스 정도가 결정되고 액츄에이터는 그에 따라 제어된다.

요구 포커스 정도를 결정하기 위한 한 가지 기술은 예를 들어 비행 시간 계산을 이용할 수 있는 초음파 거리 측정기 또는 반사 휘도의 제곱근으로서 거리를 도출할 수 있는 적외선 거리 측정기와 같은 물리적 거리 측정기로부터의 정보를 사용하는 것이다. 그러나, 일반적으로, 거리 측정기로부터의 정보에 기초한 오토포커싱은 제한된 정확도를 갖는다.

요구 포커스 정도를 결정하기 위한 다른 방법은, 형성된 화상의 포커스 품질 측정을 결정하고 예를 들어 측정을 최대화하기 위한 알고리즘에 따라 포커스의 품질의 결정된 측정에 기초하여 카메라 렌즈 작동 장치를 제어하기 위해 화상 센서에 의해 출력된 화상 신호를 사용하는 것이다.

본 발명의 제7 태양은, 화상 센서에 의해 출력된 화상 신호에 기초하여 포커스의 품질을 결정하고 그것에 기초하여 광축을 따르는 카메라 렌즈 요소의 이동을 구동하기 위해 SMA 재료에 전류를 통과시켜 SMA 재료를 가열함으로써 포커스를 제어하는 오토포커싱 기술에 관한 것이다.

카메라 렌즈 요소의 이동을 구동하기 위해 SMA 재료를 사용하는 경우에는, 정확한 반복가능한 제어를 제공하는 상당한 문제가 존재한다. 이는 가해진 전류와 카메라 렌즈 요소의 실제 위치 사이의 히스테리시스(hysteresis)에 기인한다. SMA 재료의 길이부 변화는 온도에 종속되지만, 그럼에도 불구하고 제어의 실행에 있어서 문제가 있다. 첫번째 문제는 SMA 재료를 통과하는 가해진 전류뿐 아니라 주위 조건에 따라 가변적인 속도로 발생하는 SMA 재료의 냉각에 종속되는 온도를 정확히 결정하기가 어렵다는 점이다. 따라서, 온도는 공지된 가해진 전류로부터 정확히 결정될 수 없다. 두번째 문제는 온도가 정확히 알려져 있다고 가정하더라도 SMA 재료의 길이부 및 온도의 변화에 있어서 히스테리시스가 있다는 점이다. 특히, 재료가 가열 중에 마르텐사이트 상에서 오스테나이트 상으로 변형되는 능동 온도 범위는 SMA 재료가 냉각 중에 오스테나이트 상에서 마르텐사이트 상으로 변형되는 온도 범위보다 높은 온도에서 발생한다. 이 히스테리시스의 결과로서, SMA 재료를 가열 및 냉각하는 사이클 이후에는, 전류 상태 및 SMA 재료의 길이부 자체를 알기 어려워진다.

SMA 재료의 제어에 관한 이러한 문제들이 대체로 알려져 있지만, 이들 문제는 SMA 재료가 카메라 렌즈 요소, 특히 카메라 렌즈 요소의 렌즈가 최대 10mm의 직경을 갖는 소형 카메라의 이동을 구동하는데 사용될 경우 특히 심각하다. 이 경우, 위치 제어의 해상도는 카메라 렌즈 요소의 전체 이동 범위가 낮기 때문에 매우 정교해야 하며, 렌즈 요소는 적절한 포커싱을 제공하기 위해 고도의 정확도로 제어되어야 한다.

본 발명의 제7 태양은 이들 문제가 주어질 경우 카메라 렌즈 요소를 구동하기 위한 SMA 작동 장치의 정확한 오토포커싱 제어를 제공하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 제7 태양에 따르면, 화상 센서 상의 카메라 렌즈 요소의 포커스를 변경하기 위해 가열 시에 광축을 따르는 카메라 렌즈 요소의 이동을 구동하도록 배열되는 SMA 액츄에이터를 포함하는 카메라 렌즈 작동 장치의 제어 방법이며, 상기 방법에서 SMA 액츄에이터의 가열은 SMA 액츄에이터에 전류를 통과시킴으로써 이루어지고, 상기 방법은,

SMA 액츄에이터가 마르텐사이트 상에서 오스테나이트 상으로 변형되는 SMA 액츄에이터의 능동 온도 영역에 도달하도록 SMA 액츄에이터를 마르텐사이트 상으로부터 가열하는 초기 단계,

상기 능동 온도 영역에 걸쳐서 SMA 액츄에이터를 가열하고, 화상 센서에 의해 출력되는 화상 신호의 포커스의 품질을 감시하며, 포커스의 품질이 허용가능한 레벨에 있을 때 SMA 액츄에이터의 저항의 측정값을 저장하는 스캔 단계,

SMA 액츄에이터를 마르텐사이트 상으로 냉각하는 플라이백(flyback) 단계, 및

SMA 액츄에이터를 가열하는 포커싱 단계를 포함하며, 포커싱 단계 중에 SMA 액츄에이터의 저항 측정이 유도되고, SMA 액츄에이터를 통과한 전류는 유도된 저항 측정값을 SMA 액츄에이터의 저장된 저항 측정값으로 구동하기 위한 피드백 신호로서 SMA 액츄에이터의 측정 저항을 사용하는 피드백 제어 기술에 따라 변화하는 카메라 렌즈 작동 장치 제어 방법이 제공된다.

추가로 본 발명의 제7 태양에 따르면, 유사한 오토포커스 사이클을 실현하는 작동 장치용 제어 시스템이 제공된다.

본 발명의 제7 태양은 전술한 문제를 감소시킴으로써 카메라 렌즈 요소의 포커싱이 자동으로 제어될 수 있게 하는 오토포커싱 기술을 제공한다. 그 이유는 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 제7 태양은 SMA 재료의 길이부 및 그로인한 카메라 렌즈 요소의 위치의 측정으로서 SMA 재료의 측정된 저항을 사용한다. 특히, 포커싱 단계 중에, 피드백 제어 기술은 저항 측정을 포커스 품질이 허용가능한 것으로 결정되는 저장된 값으로 구동하기 위한 피드백 신호로서 SMA 재료의 측정 저항을 사용한다.

저항의 사용은 SMA 재료를 가열하는 전류를 제공하기 위해 필요한 제어 회로를 보충하는 추가 전자 부품의 제공에 의해 실현되기에 간단하다는 상당한 장점을 갖는다.

그러나, SMA 재료의 저항은 측정된 저항과 실제 저항 사이에 히스테리시스가 존재하기 때문에 스스로 정확한 위치 측정을 제공하지 않는 것으로 알려졌다. 이 히스테리시스 문제는 플라이백 기술을 사용함으로써 극복되었다. 특히 포커스 품질이 허용가능한 레벨에 있을 때 SMA 재료의 소정 저항 측정은 일차 스캔 단계 중에 결정되며, SMA 재료는 SMA 재료가 마르텐사이트 상으로 복귀하도록 냉각되는 기간인 플라이백 단계 이후에만 이 저장된 값으로 복귀된다. 따라서 스캔 단계와 포커싱 단계의 양 단계에서, SMA 재료는 마르텐사이트 상으로부터 가열된다. 그 결과, SMA 재료의 저항 변동은 스캔 단계 및 포커싱 단계에서 동일하게 반복적으로 SMA 재료의 길이부에 따라 변경된다. 따라서, 플라이백 기술은 카메라 렌즈 요소를 스캔 단계 중에 허용가능한 포커스 품질을 제공하기 위해 결정된 동일 위치로 복귀되게 만들 수 있다.

포커싱 단계 중에 피드백 제어 기술을 사용하는 것은 제어가 대체로 가변적인 SMA 재료의 냉각을 고려할 수 있게 하는 장점을 제공한다.

본 발명의 모든 태양은 최대 10mm의 직경을 갖는 하나 이상의 렌즈를 구비하는 소형 카메라 렌즈 요소에 대해 특별히 적용된다. 본 발명의 다양한 태양 및 그 특징은 특별한 장점과 임의로 조합되어 함께 사용될 수 있다.

보다 양호한 이해가 가능하도록, 이제 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 비제한적 예로서 설명할 것이다.

도1은 SMA 액츄에이터를 통합한 제1 카메라의 개략 단면도이다.

도2는 제1 카메라의 상세 사시도이다.

도3은 제1 카메라의 일부의 분해 사시도이다.

도4는 제1 카메라의 서브조립체의 이완된 상태의 사시도이다.

도5는 제작 중의 팽팽한 상태의 서브조립체의 사시도이다.

도6은 제1 카메라의 제어 회로의 선도이다.

도7은 제1 카메라 내의 서스펜션 요소의 변형예의 평면도이다.

도8은 제1 카메라의 상세 단면도이다.

도9 및 도10은 제1 카메라의 두 변형예의 사시도이다.

도11은 제1 카메라의 변형예에서의 서브조립체의 사시도이다.

도12는 제어 전자기기의 선도이다.

도13은 제어 회로의 선도이다.

도14 및 도15는 제어 회로를 위한 두 개의 가능한 회로 실현의 선도이다.

도16은 제어 회로에서 실현될 수 있는 오토포커스 제어 알고리즘의 흐름도이다.

도17은 제2 카메라의 사시도이다.

도18은 제3 카메라의 사시도이다.

도19는 도18의 제3 카메라의 사시도이나, 내부 요소를 도시하기 위해 지지체가 생략된 상태의 도면이다.

도20은 지지 구조물의 환형 벽이 절취 도시되고 SMA 와이어의 배열이 제1 대안 형태로 이루어진 제4 카메라의 사시도이다.

도21은 지지 구조물의 환형 벽이 절취 도시되고 SMA 와이어의 배열이 제2 대안 형태로 이루어진 도20의 제4 카메라의 사시도이다.

도22는 지지체가 단면 도시되어 있는, 제5 카메라의 측면도이다.

도23은 지지 구조물이 생략된, 도22의 제5 카메라의 사시도이다.

도1에는 제1 카메라(1)가 개략 도시되어 있다. 카메라(1)는 CCD(charge-coupled device: 전하 결합 소자) 또는 CMOS(complimentary metal-oxide-semiconductor: 상보형 금속 산화물 반도체) 디바이스일 수 있는 화상 센서(4)가 장착되는 베이스(3)를 갖는 지지 구조물(2)을 포함한다. 지지 구조물(2)은 화상 센서(4)가 장착되는 베이스(3)의 전방으로부터 돌출하는 환형 벽(5)을 더 포함한다. 지지 구조물(2)은 플라스틱으로 제조될 수 있다.

카메라(1)는 하나 이상의 렌즈(8)로 구성되는 렌즈 시스템(7)을 보유하는 렌즈 요소(6)를 더 포함한다. 예로서, 렌즈 시스템(7)은 도1에서 두 개의 렌즈(8)로 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 일반적으로 최적의 성능과 낮은 비용의 바람직한 균형을 제공하기 위해서는 필요에 따라 단수의 렌즈(8) 또는 복수의 렌즈(8)로 구성될 수도 있다. 카메라(1)는 통상 최대 10mm의 직경을 갖는 렌즈 시스템(7)의 렌즈(8)를 갖는 소형 카메라이다. 카메라(1)의 설계는 대형 카메라에 적합하도록 개조될 수 있지만, 이러한 소형 카메라에 특히 적합하다.

렌즈 요소(6)는 렌즈 시스템(7)의 광축(O)이 화상 센서(4)에 수직하도록 배열된다. 이런 식으로, 렌즈 시스템(7)은 화상 센서(4) 상에 빛을 포커싱시킨다.

렌즈 요소(6)는 지지 구조물(2)의 환형 벽(5)과 렌즈 요소(6) 사이에 연결되는 두 개의 서스펜션 요소(10)로 구성되는 서스펜션 시스템(9)에 의해 지지 구조물(2) 상에 현가된다. 서스펜션 시스템(9)은 광축(O)을 따르는 렌즈 요소(6)의 이동을 안내한다. 렌즈 요소(6)의 이러한 이동은 화상 센서(4)에 형성되는 화상의 초점을 변경시킨다.

이제 카메라(1)의 상세한 구조를 지지 구조물(2)의 베이스(3)가 생략된 상세 사시도인 도2를 참조하여 설명할 것이다. 카메라(1)는 도2의 반대쪽에서 볼 때 카메라(1)가 동일하게 보이도록 대칭적인 구조를 갖는다.

렌즈 요소(6)는 렌즈 캐리어(20) 및 렌즈 캐리어(20) 내부에 형성된 내부 나삿니(22) 상에서 렌즈 캐리어(20)의 내부에 장착되는 렌즈 홀더(21)로 구성되는 2-부분 구조를 갖는다. 통상적으로, 렌즈 홀더(21)는 6.5mm의 직경을 갖는다. 렌즈 캐리어(20)의 하부 림에는 후술되는 금속 링(14)이 고정된다. 렌즈 캐리어(20)는 렌즈 요소(6)를 현가하기 위해 서스펜션 시스템(9)에 연결된다. 렌즈 홀더(21)는 렌즈 시스템(7)의 하나 이상의 렌즈(8)를 탑재한다. 렌즈 캐리어(20)와 렌즈 홀더(21)는 둘다 성형 플라스틱으로 제조될 수 있다.

이러한 2-부분 렌즈 요소(6)는 제작 상의 장점을 제공한다. 카메라(1)는 먼저 렌즈 캐리어(20)를 렌즈 홀더(21) 없이 적소에 장착하고 이어서 렌즈 캐리어(20)에 대한 모든 각종 연결이 이루어진 후 렌즈 홀더(21)를 장착하는 것만으로 조립될 수 있다. 나사산(22)을 사용함으로써, 캐리어(20) 및 화상 센서(4)에 대한 광축(O)을 따르는 렌즈 시스템(7)의 위치를 조절할 수 있다. 이러한 조절은, 제조 공차에 기인하여 발생하는 렌즈 시스템(7)에서의 렌즈(8)의 초점 길이 및 상대 위치의 임의의 변동을 수용하기 위해 조립 중에 이루어진다. 이후, 렌즈 시스템(7)은 렌즈 캐리어(20)에 대해 동일 위치에 고정 유지된다.

이제 렌즈 요소(6)용 서스펜션 시스템(9)에 대해 상세히 설명한다. 서스펜션 시스템(9)은 두 개의 서스펜션 요소(10)를 포함하는 바, 각각의 서스펜션 요소는 형상으로 절단된 스틸이나 베릴륨 구리와 같은 재질의 각각의 단일 시트로 형성된다. 한 가지 가능성은, 높은 항복 응력을 제공하는 이점을 갖는 하드 롤(hard rolled) 등급의 302 오스테나이트 스틸이다. 서스펜션 요소(10)는 캐리어(20)의 양 단부에 장착된다. 도2에서는 서스펜션 요소(10) 중 하나만을 볼 수 있지만, 양 서스펜션 요소(10)는 후술한 바와 같이 동일한 구조를 갖는다.

각각의 서스펜션 요소(10)는 렌즈 캐리어(20)에 연결되는 내부 링(11)을 포함한다. 특히, 내부 링(11)은 렌즈 홀더(21)의 외주 주위로 연장되도록 렌즈 캐리어(20)의 각 단부면에 연결된다.

각각의 서스펜션 요소(10)는 지지 구조물(2)에 연결되는 외부 링(12)을 더 포함한다. 특히, 외부 링(12)은 지지 구조물(2)의 환형 벽(5)의 단부면 주위로 연장되고, 이것에 연결된다.

마지막으로, 각각의 서스펜션 요소(10)는 네 개의 굴곡부(13)를 포함하는 바, 각각의 굴곡부는 내부 링(11)과 외부 링(12) 사이에서 연장된다. 따라서 굴곡부(13)는 양 단부에서 렌즈 요소(6) 및 지지 구조물(2)에 결합된다. 광축(O)을 따라서 볼 때, 굴곡부(13)는 광축(O)의 반경방향에 대해 경사진다. 따라서 굴곡부(13)는 광축 주위로 연장된다. 굴곡부(13)는 광축(O) 주위에서 회전 대칭적인 상태로 상이한 반경방향 위치에서 렌즈 캐리어(20) 주위에 배열된다. 또한, 굴곡부(13)는 광축(O)을 따라서 두께[서스펜션 시스템(10)이 만들어지는 재료의 시트의 두께]를 갖는 바, 이는 광축(O)에 수직한 방향으로의 그 폭보다 작다. 굴곡부(13)는 또한 광축(O)을 따라서 볼 때 그 길이부를 따라서 곡선을 이루고 있는 바, 이 점에 대해서는 나중에 자세히 논의할 것이다.

두 개의 서스펜션 요소(10)는 렌즈 요소(6)와 지지 구조물(2) 사이에 결합되는 굴곡부(13)에 의해 렌즈 요소(6)를 지지 구조물(2) 상에 현가시킨다. 그 구조 로 인해, 굴곡부(13)는 광축(O)을 따르는 렌즈 요소(6)의 이동을 굴곡(flexing) 또는 절곡(bending)에 의해 수용한다. 렌즈 요소(6)가 광축(O)을 따라서 이동하면, 내부 링(11)이 외부 링(12)에 대해 광축(O)을 따라서 이동하며 이어서 굴곡부(13)가 구부러진다.

굴곡부(13)가 갖는 광축(O)에 평행한 두께가 그 폭보다 작기 때문에, 굴곡부(13)는 그 폭방향 절곡보다는 그 두께 방향 절곡에 대해 더 순응적이다. 따라서, 굴곡부(13)는 지지 구조물(2)에 대한 렌즈 요소(6)의 광축(O)에 수직한 이동에 대해서보다는 지지 구조물(2)에 대한 렌즈 요소(6)의 광축(O)을 따르는 이동에 대해 낮은 정도의 강성을 갖는 서스펜션 시스템(9)을 제공한다.

추가로, 두 개의 서스펜션 요소(10)는 광축(O)을 따라서 이격되어 있으며 따라서 광축(O)에 수직한 렌즈 요소(6)의 이동에 대한 저항 또한 렌즈 요소(6)의 경사에 대한 저항을 제공한다.

이러한 렌즈 요소(6)의 축외 이동 및 경사에 대한 저항은, 이러한 축외 이동 및 경사가 화상 센서(4)에 대한 화상의 포커싱에 있어서 렌즈 시스템(7)의 광학 성능을 저하시킬 수 있기 때문에 바람직한 것이다.

지지 구조물(2), 렌즈 캐리어(20)[금속 링(14) 포함], 서스펜션 요소(10) 및 두 개의 보강체(stiffener) 요소(15)는 도3을 참조하여 후술될 서브조립체로서 제작된다. 이들 부품은 도3에 도시한 바와 같이 적층 배열된다. 지지 구조물(2)과 렌즈 캐리어(20) 상에 형성되는 위치(location) 핀(16)은 서스펜션 요소(10)에 형성된 개구(17) 내에 위치한다. 완성된 적층체가 지그(jig) 내에 압축되는 동안, 적층체의 상하에서, 위치 핀(16) 각각의 단부에 접착제가 분포된다. 바람직한 접착제는 역시 자외선(UV) 경화성인 시아노아크릴레이트이다. 모세관 작용에 의해 접착제는 위치 핀(16) 주위에 젖어들며, 상이한 여러 층을 지지 구조물(2)과 렌즈 캐리어(20)에 접합시킨다. 접착제가 경화되면, 서브조립체가 지그로부터 제거될 수 있다. 접착제의 대안으로서, 부품들을 기계적으로 유지시키는 플라스틱 헤드를 형성하기 위해 위치 핀(16)을 가열 접착(heat staking)시킬 조인트를 형성할 수 있다.

각각의 보강체(15)는 두 개의 링(18)을 포함하며, 이들 링은 각각 서스펜션 요소의 내부 링(11) 및 외부 링(12)에 합치되어 이들을 보강한다. 두 개의 링(18)은 서브조립체가 조립된 후에만 제거되는 스프루(sprue)(19)에 의해 함께 연결된다. 스프루(19)의 사용은 보강체(15)의 링(18)을 지그연결하는 측면에서의 조립을 보조하며, 부품 개수를 감소시켜 부품 비용을 절감한다. 스프루(19)가 제거되면, 렌즈 캐리어(20)는 외부 하중에 의해 지지 구조물(2)에 대해 상방으로 이동될 수 있다.

또한, 카메라(1)는 도4에 별도로 이완된 상태로 도시되어 있는 서브조립체(30)를 포함한다. 서브조립체(30)는 그 단부(36, 37)가 중첩되어 연속 루프 형태로 배열되는 한 피스의 SMA 와이어(31)를 포함한다.

서브조립체(30)는 두 개의 장착 부재(32, 33)를 더 포함하는 바, 각각의 장착 부재는 예를 들어 황동과 같은 금속 재질의 세장형 피스로서 형성된다. 이들 장착 부재(32, 33)는 SMA 와이어 피스(31)에 크림핑 연결된다. 특히, 장착 부 재(32, 33)의 단부는 각각 SMA 와이어 피스(31) 위에 크림핑되어 각각의 크림프(34, 35)를 형성한다.

제1 장착 부재(32)는 SMA 와이어 피스(31)의 중첩 단부(36, 37) 위에 크림핑되어 단부(36, 37)를 함께 유지시킨다. 제2 장착 부재(33)는 SMA 와이어 피스(31)의 중간 지점에 크림핑된다. 따라서, SMA 와이어 피스(31)와 두 개의 장착 부재(32, 33)는 연속 루프를 형성하는 바, 이는 제작 중에 장점을 제공한다.

제작 중에, 서브조립체(30)는 카메라(1)의 잔여부와 별도로 제작된다. 특히, 서브조립체(30)는 장착 부재(32, 33)를 도5에 도시한 바와 같이 적소에 유지한 후 장착 부재(32, 33)의 주위에 SMA 와이어 피스(31)를 권선함으로써 제작된다. 권선 중에, SMA 와이어 피스(31)는 팽팽하게, 일체의 느슨함이 없이 유지된다. 와이어 내의 장력은 높을 수 있지만, SMA 와이어 피스(31)가 변형되지 않도록 낮을 수도 있다.

팽팽하게 유지된 SMA 와이어 피스(31)에 의한 권선 이후, 두 개의 장착 부재(32, 33)는 SMA 와이어 피스(31) 상에 크림핑되어 크림프(34, 35)를 형성한다. 크림핑의 사용은 SMA 와이어 피스(31)에 대한 강력하고도 기계적인 연결을 제공한다. 또한, 크림프(34, 35)는 SMA 와이어 피스(31)의 산화물 코팅을 파괴하며 따라서 장착 부재(32, 33)로부터 SMA 와이어 피스(31)로의 전기적 접속을 제공한다.

크림프(34, 35)에 의해 장착 부재(32, 33)가 SMA 와이어 피스(31)에 연결된 후, SMA 와이어는 팽팽하지 않도록 이완될 수 있다. 서브조립체(30)는 이후 카메라(1) 내에 후술하는 배열로 조립된다.

서브조립체(30)의 제작 중에, SMA 와이어 피스(31)는 공지된 권선 기술을 사용하여 장착 부재(32, 33) 주위에 권선될 수도 있다. 이러한 기술은 추가로, SMA 와이어 피스(31)가 권선 장치의 부분을 구성하는 포머(former) 주위에 권선되는 것을 포함할 수 있다. 이렇게 서브조립체(30)를 카메라(1)의 잔여부와 분리된 전용 공정에서 제작하게 되면 두 개의 장착 부재(32, 33)의 양쪽에서의 SMA 와이어 피스(31)의 각각의 반부의 장력 및 길이가 정확히 제어될 수 있다. 마찬가지로, 카메라(1)의 전체 조립의 복잡도가 최소화될 수 있다. 또한, 서브조립체(30)를 별도의 전용 공정에서 제작하게 되면 크림프(34, 35)에 의한 장착 부재(32, 33)로부터 SMA 와이어 피스(31)로의 연결부 형성이 용이해진다.

서브조립체(30)는 카메라(1) 내에 후술한 바와 같이 배열된다. 두 개의 장착 부재(32, 33)는 각각 지지 구조물(2)의 환형 벽(5)의 외부에 장착된다. 장착 부재(32, 33)는 적소에 고정되고 따라서 SMA 와이어 피스(31)가 지지 구조물(2)에 연결된다. 도2에 도시한 바와 같이, 장착 부재(32, 33)는 예를 들어 접착제, 벽(5)의 스웨이징(swaging) 또는 일부 다른 수단에 의해, 환형 벽(5)에 제공된 리세스(40)에 장착된다.

추가로, 두 개의 장착 부재(32, 33) 사이의 SMA 와이어 피스(31)의 각각의 반부는, 렌즈 요소(6)에 고정된 금속 링(14)의 일체 부분이며 렌즈 요소(6)의 외부로 돌출하는 각각의 유지 요소(41) 위에 후크 연결된다. 따라서 두 개의 유지 요소(41)는 금속 링(14)(이것이 필수적인 것은 아니지만)을 통해서 함께 전기 접속된다. 금속은 SMA 와이어 피스(31)에 발생하는 열을 견뎌내므로 유지 요소(41)용으 로 적합한 재료이다. SMA 와이어 피스(31)와 접촉하는 유지 요소(41)의 표면은 SMA 와이어의 최대 곡률을 감소시키도록 구부러질 수 있다.

카메라(1)에서, 장착 부재(32, 33)는 광축(O) 주위에서 직경방향으로 대향하는 지점에 배열된다. 마찬가지로, 두 개의 유지 요소(41)는 두 개의 장착 부재(32, 33) 사이의 중간에서 광축(O) 상의 직경방향으로 대향하는 지점에 배열된다. 또한, 유지 요소(41)는 SMA 와이어를 유지하는 장착 부재(32, 33)의 크림프(34, 35)보다 화상 센서(4)에 가까운, 광축(O) 선상의 위치에 배열된다. 그 결과, SMA 와이어 피스(31)는, 그 각각이 SMA 와이어 피스(31)의 부분인 네 개의 SMA 와이어 길이부(42)가 (a) 장착 부재(32, 33) 중 하나와 (b) 유지 요소(41) 중 하나로 이루어진 각 쌍 사이에서 연장되는 상태에서 유지되며, 상기 와이어 길이부(42)는 광축(O)에 대해 예각으로 유지된다. SMA 와이어의 길이부(42)의 각각의 인접한 쌍은 공통 지점에서, 즉 유지 요소(41)에서 또는 장착 부재(32, 33) 중 하나에서 렌즈 요소(6) 또는 지지 구조물(2)에 결합된다. SMA 와이어의 길이부(42)는, 광축(O)을 따라서, 특히 렌즈 요소(6)를 화상 센서(4)로부터 멀리 편의시키는 방향으로의 성분을 갖는 인장력을 가하도록 카메라(1) 내에 인장 상태로 유지된다.

또한, 각각의 개별 SMA 와이어 길이부(42)는 광축(O)에 수직한 성분을 갖는 인장력을 가한다. 그러나, SMA 와이어 길이부(42)는, 동일한 길이의 SMA 와이어 길이부(42)가 동일 크기의 광축(O)에 대해 예각으로 경사지고 광축의 반경방향으로 볼 때 번갈아서 상하로 경사지는 대칭적 균형잡힌 배열로 유지된다. 즉, 한 쌍의 SMA 와이어 길이부(42)가 광축(O) 주위로 회전 대칭 상태로 상방 경사지고, 마찬가 지로 나머지 두 개의 대향하는 SMA 와이어 길이부(42)는 광축(O) 주위로 회전 대칭 상태로 하방 경사진다.

그 결과, SMA 와이어 길이부(42)가 각각 동일한 값의 전류에 의해 가열될 때 각각의 길이부(42) 내에서 동일한 인장력이 발생할 것이라는 가정 하에, SMA 와이어 길이부(42)에 의해 가해진 정미 힘은 균형잡힌다. 따라서, 정미 힘은 광축(O)에 수직한 방향을 따라서 일체의 힘 성분도 제공하지 않는다. 마찬가지로, 정미 힘은 광축(O)에 수직한 임의의 축 주위로 실질적으로 일체의 토크를 제공하지 않으며, 광축(O) 자체의 주위로 일체의 토크를 제공하지 않는다. 물론, 제작 공차로 인한 얼마간의 정미 힘 또는 토크가 있을 수 있으며, 따라서 이와 관련하여 정미 힘이 없다는 것은 정미 힘이 기껏해야 광축을 따르는 정미 힘보다 작은 크기 정도임을 의미한다.

이는 SMA 와이어 길이부(42)의 배열이 카메라 렌즈 요소(6)의 축외 이동 또는 경사를 거의 생성하지 않음을 의미한다. 이는 서스펜션 시스템(9)이 이러한 축외 이동 또는 경사에 저항할 필요가 없음을 의미한다. 이는 수직 방향 이동에 대항해서 보다는 광축(O)을 따르는 이동에 대항해서 보다 낮은 정도의 강성을 제공함으로써 광축(O)을 따르는 렌즈 요소(6)의 이동을 안내하도록 설계될 필요가 있을 뿐인, 서스펜션 시스템(9)에 대한 제약을 감소시킨다.

제작 중에, SMA 와이어 길이부(42)에 균형잡힌 힘 배열를 제공하기 위한 카메라(1) 내로의 서브조립체(30) 조립은 카메라(1)의 배열로 인해 간단하다. 특히, 서브조립체(30)는 장착 부재(32, 33)의 취급에 의해 쉽게 조작된다. 마찬가지로, SMA 와이어 길이부(42)의 적절한 길이와 장력은, 유지 요소(41) 위에 SMA 와이어를 후크 연결함으로써 달성하기 쉬운데, 그 이유는 유지 요소(41) 위에서의 슬립이 단일 유지 요소(41)의 양쪽에서 SMA 와이어 길이부(42)의 동일한 장력을 달성하는 것을 보조하기 때문이다. 따라서 SMA 와이어와 렌즈 요소(6) 사이의 결합은 양호한 전기적 성능을 요구하지 않는 간단한 기계적 조인트로 감소된다. 이러한 이동 형태는 카메라(1)의 조립 공차 제약 중 일부를 제거한다. SMA 와이어가 크림프에 의해 렌즈 요소(6)에서 종료되면, 자연적인 조립 변동으로 인해 SMA 와이어 길이부(42)의 장력 및 길이가 변경될 것이다.

조립이 이루어지고 평형 상태에 놓인 후, SMA 와이어는 작동 또는 낙하 테스트 중에 유지 요소(41) 상에 확실히 유지되도록 소량의 접착제에 의해 적소에 유지될 수 있다. 이는 조립 공차의 제거를 보조하기 위해 SMA 와이어의 사이클링 이후에 이루어질 수도 있다.

제작 공정의 가장 힘든 부분은 카메라(1)에 대한 SMA 와이어의 조립 및 접합이다. 세 가지 주요 논점이 존재하는 바, (1) SMA 와이어 길이부의 제어, (2) SMA 와이어에 대한 기계적 및 전기적 연결 수행, 및 (3) 카메라(1) 내에서의 조립된 형상의 제어가 존재한다. 이들 논점은 SMA 와이어를 포함하는 서브조립체(30)의 전개로 이어진다. 서브조립체(30)는 카메라(1)의 잔여부와 무관하게 제작 및 품질 테스트될 수 있다. 별도로 장착된 장착 부재(32, 33)에 전기적 및 기계적으로 연결된 SMA 와이어 피스(31)를 지지 구조물에 접합시키면 제작 문제의 복잡도가 최소화된다.

SMA 와이어가 그 고온(hot) 상태에 있어서 완전히 수축될 때, 이는 강인하며 따라서 사실상 그 본래 길이 상태로 되고, 굴곡부(13)로부터의 힘은 무시할만한 와이어 변형을 생성한다. 따라서 이 시나리오에서의 렌즈 요소(6)의 위치는 주로 굴곡부의 파라미터에 무관하며, SMA 와이어 길이부(42)에 크게 의존한다. 이 길이부는 측정 및 제어하기에 수월한 주요 제어 파라미터이다.

저온(cold) 상태에 있을 때, SMA 와이어는 굴곡부(13)에 의해 연신되고, SMA 와이어의 응력-변형율 곡선은 대단히 평탄한 바 이는 와이어가 유도된 응력에 영향받지 않고 상당히 변형될 수 있음을 의미한다. 따라서 저온 상태에 있을 때 렌즈의 위치는 주로 와이어 길이에 의존하고, 주로 굴곡부 강성에 의존한다. 굴곡부(13)의 강성은 조립 단계에서 측정될 수 있다.

그러므로 그 이동 범위에 걸친 액츄에이터 성능은 와이어 길이 및 굴곡부 강성의 두 가지 제작 제어 파라미터로 분할될 수 있다. 설계된 바람직한 조립 공정에서, 이들 파라미터의 각각은 별도로 테스트되고 제어될 수 있다. 이는 수율 및 공정 제어를 달성하는데 있어서 이점을 갖는 바, 이들은 둘다 제품의 비용에 영향을 미친다.

이제, 지지 구조물(2)에 대한 렌즈 요소(6)의 광축(O)을 따르는 이동을 구동하기 위한 카메라(1)의 작동에 대해 설명할 것이다.

SMA 재료는 그 강성이 온도에 따라 변화하는 현상을 나타내는 바, 이는 고체상(solid-state) 상변화로 인해 발생하는 것이다. 범위 내의 낮은 온도에서, SMA 재료는 마르텐사이트 상에 진입하는 바, 이 상에서는 비교적 낮은 강성을 갖는다. 고온에서 SMA 재료는 오스테나이트 상에 진입하는 바, 이 상에서는 마르텐사이트 상에서보다 높은 강성을 갖는다. 따라서 SMA 와이어 길이부(42)의 가열(또는 냉각)은 하중에 대해 반응할 경우 이들의 길이를 감소(또는 증가)시킨다.

카메라(1) 내에서, SMA 와이어 길이부(42)는 인장 상태로 배열되며, 렌즈 요소(6)를 화상 센서(4)로부터 멀리 이동시키는 방향으로 렌즈 요소(6)와 지지 구조물(2) 사이에 광축(O)을 따라서 정미 인장력을 제공한다. 이 힘은 광축(O)을 따라서 반대 방향으로 서스펜션 시스템(9)에 의해 제공된 편의력(bias force)에 대항하여 작용한다. 굴곡부(13)는 SMA 와이어 길이부(42)로부터의 인장력에 따라 굴곡된다. 제조된 굴곡부(13)는 광축(O)의 반경방향으로 볼 때 직선이다. 굴곡시에 굴곡부(13)는 약간의 곡률이 발생할 수도 있지만 대체로 직선인 상태로 유지된다.

서스펜션 시스템(9)의 강성이 일정하게 유지되므로, 가열 또는 냉각 중에, 온도에 따른 SMA 와이어 길이부(42)의 강성 변화는 렌즈 요소(6)가 광축(O)을 따라서, 서스펜션 시스템(9) 및 SMA 와이어 길이부(42)에 의해 생성된 편의력 사이에 균형이 유지되는 신규 평형 위치로 이동하게 한다. 따라서 SMA 와이어 길이부(42)의 가열(또는 냉각)은 화상 센서(4)에 대한 렌즈 요소(6)의 이격(또는 근접) 이동을 구동한다.

따라서 카메라(1)의 중요한 특징은 굴곡부(13)를 수동적 편의 요소로서 포함하는 서스펜션 시스템(9)의 사용이다. 특히, 굴곡부(13)의 굴곡은 카메라 렌즈 요소(6)를 SMA 와이어 길이부(42)에 의해 가해진 인장력과 반대 방향으로 편의시킨다. 즉 서스펜션 시스템(9)은 카메라 렌즈 요소(6)의 이동을 안내하고 SMA 와이어 길이부(42)용 수동적 편의 요소로서 작용하는 두 가지 기능을 제공한다.

지지 구조물(2)에 대한 렌즈 요소(6)의 광축(O)을 따르는 변위 정도는 SMA 와이어 길이부(42) 내에서 발달되는 응력에 의존하며, 광축(O)에 대한 SMA 와이어 길이부(42)의 예각에도 의존한다. SMA 와이어 내에서 발달될 수 있는 변형율은 상 변화의 물리적 현상에 의해 제한된다. SMA 와이어 길이부(42)를 광축(O)에 대해 예각으로 배열함으로써, SMA 와이어 길이부(42)는 길이가 변화할 때 그 배향이 변경되는 바, 즉 광축(O)에 대한 예각이 증가한다. 이는 광축(O)을 따르는 렌즈 요소(6)의 변위 정도가 광축을 따라서 결정되는 SMA 길이부(42)의 길이 변화보다 크도록 이동을 효과적으로 조정한다. 조정 정도는 SMA 와이어 길이부(42)와 광축(O) 사이의 예각을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 도1에 도시된 카메라(1)에서, 예각은 대략 70°지만, 일반적으로 상기 예각은 렌즈 요소(6)의 소정 이동 범위에 따라 선택될 수 있다.

이동 량은 SMA 와이어 길이부(42)와 광축(O) 사이의 예각, 및 SMA 와이어 길이부(42)의 길이에 의해 결정된다. 이들 파라미터를 최대화하는 것이 바람직하다. 그러나, 이는 카메라(1)의 전체 크기를 증가시키며 따라서 이는 카메라(1)의 크기를 최소화하기 위한 실제 요구와 균형이 맞아야 한다. 이 균형은 카메라(1) 내에서의 SMA 와이어 길이부(42)의 특정한 배열에 의해, 특히 광축(O)을 따라서 볼 때 서로에 대해 90°각도로 배열되는 SMA 와이어 길이부(42)에 의해 달성된다. 따라서 두 개의 SMA 와이어 길이부(42)에 의해 형성되는 평면은 광축(O)에 대해 각도를 형성하거나 경사지는 것으로 간주될 수 있다. 광축(O)을 따라서 볼 때, 각각의 SMA 와이어 길이부(42)는 SMA 와이어 길이부(42)들이 외부로 돌출하지 않고 따라서 광축(O)에 수직한 카메라(1) 면적을 증가시키지 않는 상태로 카메라(1) 주위에서 정사각형 형상의 한 변을 따라서 연장된다. 이는 각각의 SMA 와이어 길이부(42)의 예각 및 길이가 광축의 반경방향으로 볼 때 카메라(1)의 각 측부에서의 면적 내에서 최대로 증가될 수 있게 한다. 따라서 카메라(1)의 비교적 콤팩트한 크기에서 렌즈 요소(6)의 비교적 높은 변위가 달성된다.

지지 구조물(2)에 대한 렌즈 요소(6)의 광축(O)을 따르는 위치는 SMA 와이어 길이부(42)의 온도를 제어함으로써 제어될 수 있다. 작동 시에, SMA 와이어 길이부(42)의 가열은, 저항 가열을 제공하는 전류를 통과시킴으로써 제공된다. 전류를 중단하고 SMA 와이어 길이부(42)를 그 주위로의 전도에 의해 냉각될 수 있게 함으로써 냉각이 제공된다. 전류는 도6에 도시한 바와 같이 배열되는 제어 회로(50)에 의해 제어된다.

제어 회로(50)는 크림프(34, 35)를 통해서 SMA 와이어 피스(31)에 대한 전기 접속을 제공하는 장착 부재(32, 33)의 각각에 연결된다. 제어 회로(50)는 두 개의 장착 부재(32, 33) 사이에 전류를 공급한다. 따라서 전류는 장착 부재(32, 33) 사이에 병렬 연결되는 SMA 와이어 피스(31)의 반부 각각을 통과한다.

제어 회로의 속성 및 그로인해 발휘되는 제어는 후술될 추가 카메라에 동일하게 적용되므로 이하에서 추가로 설명된다.

제1 카메라(1)는 콤팩트하다는 특별한 장점을 갖는다. 이는 서스펜션 시스템(9)을 구성하는 서스펜션 요소(10)의 콤팩트함에 기인할 뿐 아니라, SMA 와이어 길이부(42)의 콤팩트함에 기인하는 것이다. 이는 카메라(1)가 매우 효과적으로 패키징될 수 있음을 의미한다. 역으로 카메라(1)는 하나 이상의 렌즈(8)가 카메라(1)의 접지면(footprint)에 대해 상대적으로 큰 직경을 갖는 렌즈 시스템(7)을 렌즈 요소(6)가 포함하는 상태로 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 카메라(1)는 카메라의 접지면이 8.5㎟에 끼워지는 경우에 6.0mm의 최대 직경을 갖는 렌즈(8)를 사용할 수 있다. 통상적으로, 제1 카메라(1)의 설계는 렌즈 홀더(21)의 외경이 카메라(1)의 접지면의 폭의 적어도 70% 또는 80%가 될 수 있게 한다.

SMA 와이어 피스(31)의 재료 조성 및 전처리는, 정상 작동 중의 예상 기온 이상의 온도에서 상변화가 발생하도록 선택된다. 통상적으로, 온도 범위는 70℃ 이상이다. SMA 와이어 피스(31)의 재료 조성 및 전처리는 추가로, 마르텐사이트 상 내지 오스테나이트 상 사이의 변화가 가능한 한 큰 온도 범위에 걸쳐서 발생하도록 선택된다. 이는 위치 제어 정도를 최대화하기 위한 것이다.

SMA 와이어 길이부(42)는 렌즈 요소(6)를 화상 센서(4)로부터 멀리 편의시키도록 배열되는 것에 유의해야 한다. 이는 SMA 와이어 길이부(42)의 가열이 없을 경우 렌즈 요소(6)가 그 이동 범위 내에서 화상 센서(4)에 가장 가까운 위치에 있기 때문에 유리하다. 카메라(1)는 이 위치가 특히 오토-포커스 기능이 제공될 경우 카메라(1)에 대해 가장 보편적인 세팅인 원시야(far-field) 또는 과초점(hyperfocal) 포커스에 일치하도록 설계된다. 이런 식으로, SMA 와이어 길이부(42)는 가능한 최대 시간 동안 미치유(unhealed) 상태로 유지될 수 있어서, 전력 소비를 감소시킬 수 있다. 또한, 제어 회로(50)로부터의 전류 공급이 어떤 이유로 작동 중단되면, 카메라(1)는 여전히, 가능한 가장넓은 포커스 위치 범위를 제공하는 고정-포커스 모드로 작동할 수 있다.

서스펜션 요소(10) 및 SMA 와이어 길이부(42)의 특정 설계 상의 일부 고려사항은 다음과 같다.

렌즈 요소(6)의 고속 작동은 예를 들어 오토-포커스 기능이 제공될 경우, 여러 용도에서 바람직하다. 작동의 반응 속도는 SMA 와이어 길이부(42)의 냉각에 의해 제한된다. 고출력의 전류를 가함으로써 SMA 와이어 길이부(42)를 신속히 가열하는 것은 쉽지만, SMA 와이어 길이부(42)의 냉각은 수동적으로, 즉 주위 공기로의 열손실에 의해 발생한다. 이러한 냉각이 간단하게 가속될 수는 없다. 원칙적으로 능동 냉각 수단이 제공될 수 있지만, 이를 실제로 수행하기란 어렵다.

그러나, 냉각은 SMA 와이어 길이부(42)의 두께를 감소시킴으로써 빨라질 수 있다. SMA 와이어 길이부(42)의 두께는 카메라(1)의 특정 용도를 위해 충분히 신속한 반응 속도를 제공하기 위해 주위 공기로의 열전달이 충분히 빨리 일어나는 레벨로 제한될 수 있다. 고려되는 카메라 및 와이어의 크기에 있어서, 냉각 시간은 와이어 직경에 따라 대략 선형적으로 변화한다. 이 때문에, SMA 와이어 길이부(42)의 두께는 카메라의 오토-포커스 용도에 적합한 반응을 제공하기 위해 최대 35㎛가 바람직한 것으로 알려졌다. 예를 들어, 상기 카메라에서 SMA 와이어 길이부(42)가 25㎛의 직경을 가질 경우 근접-포커스(close-focus)에서 원격-포커스(far-focus)로의 이동을 위한 시간(즉, 수동적 냉각 사이클)은 대략 200ms이다.

서스펜션 시스템(9)은 광축(O)을 따라서 및 광축에 수직한 방향으로 소정 정 도의 강성을 제공하기 위해 적절한 폭, 두께 및 길이부의 굴곡부(13)를 적절한 개수 구비하여 설계된다. 굴곡부는 통상 25㎛ 내지 100㎛ 범위의 두께를 갖는다. 굴곡부(13)의 개수는 서스펜션 요소(10) 내의 굴곡부(13) 개수를 변경함으로써 및/또는 추가 서스펜션 요소(10)를 제공함으로써 변경될 수 있다. 각각의 서스펜션 요소(10)는 4절(4-fold) 회전 대칭을 갖는 4의 배수가 되는 개수의 굴곡부(13)를 갖는 것이 편리한 바, 그 이유는 이렇게 하면 지지 구조물(2)의 환형 벽(5)이 광축(O)을 따라서 볼 때 정사각형 형상을 갖는 상태에서 편리한 패키징이 가능하기 때문이다.

추가로, SMA 와이어 길이부(42)는 또한 광축(O)을 따라서 및 광축(O)에 수직한 방향으로 강성을 제공한다. SMA 와이어 길이부(42)의 두께가 전술한 냉각 목적으로 제약되고 광축(O)에 수직한 방향으로의 SMA 와이어 길이부(42)의 강성이 대체로 굴곡부의 강성보다 훨씬 낮을 것이지만, SMA 와이어 길이부(42)는 서스펜션 시스템(9)의 부분으로서 간주될 수 있으며 그 강성은 카메라(1) 설계시에 고려된다.

지지 구조물(2)에 대한 렌즈 요소(6)의 광축(O)을 따르는 이동을 고려하면, SMA 와이어 길이부(42)의 전체 강성은 서스펜션 시스템(9)의 굴곡부(13)의 전체 강성과 같은 정도의 크기인 것이 바람직하다. 바람직하게, 서스펜션 시스템(9)의 굴곡부(13)의 전체 강성은 (a) SMA 재료의 오스테나이트 상에서 겪게 되는 SMA 와이어 길이부(42)의 전체 강성에서부터 (b) SMA 재료의 마르텐사이트 상에서 겪게 되는 SMA 와이어 길이부(42)의 전체 강성까지의 범위의 값을 갖는다. 최대 렌즈 변위를 달성하기 위해, 서스펜션 시스템(9)의 굴곡부(13)의 전체 강성은 (a) SMA 재 료의 오스테나이트 상에서 겪게 되는 SMA 와이어 길이부(42)의 전체 강성 및 (b) SMA 재료의 마르텐사이트 상에서 겪게 되는 SMA 와이어 길이부(42)의 전체 강성의 기하 평균과 동일한 값을 갖는다.

다시, 지지 구조물(2)에 대한 렌즈 요소(6)의 광축(O)을 따르는 이동에 대항하는 강성을 고려하면, 굴곡부(13)와 SMA 와이어 길이부(42)의 강성의 합에 의해 제공되는 서스펜션 시스템(9)의 전체 강성은, 카메라(1)가 광축(O)이 지구 중력장에 대해 평행한 배향과 비평행한 배향 사이에서 변화할 때 중력 하에서의 지지 구조물(2)에 대한 렌즈 요소(6)의 이동을 최소화하도록 충분히 큰 것이 바람직하다. 이는 카메라(1)가 정상 사용 중에 발생하는 상이한 방향을 향하고 있을 때 렌즈 요소(6)의 이동을 최소화하기 위한 것이다. 통상적인 렌즈 시스템에서 지지 구조물(2)에 대한 렌즈 요소(6)의 이동은 최대 50㎛로 제한되는 것이 바람직하다. 통상적인 소형 카메라에서 이는 굴곡부(13)와 SMA 와이어 길이부(42)의 조합에 의해 제공되는 서스펜션 시스템의 전체 강성이 100N/m 이상, 바람직하게는 120N/m 이상이어야 함을 의미한다.

또한, 굴곡부(13)는 광축(O)에 수직한 방향으로의 지지 구조물(2)에 대한 렌즈 요소(6)의 이동에 대항하는 소정의 강성을 제공하기 위해 적절한 폭으로 설계된다. SMA 와이어 길이부(42)의 강성 또한 고려되지만, 대개는 굴곡부(13)의 큰 폭으로 인해 굴곡부(13)보다는 그 기여도가 작다. 소정의 강성은 렌즈 요소(7)의 속성에 의존하며, 특히 렌즈 요소(7)가 축외 이동 및 경사를 수용할 수 있는 정도에 의존한다.

다른 설계 고려사항은 굴곡부(13) 및 SMA 와이어 길이부(42)가 겪는 최대 응력이 각각의 재료에 과도한 응력을 부여하지 않도록 보장하는 것이다.

예로서, 하나의 설계 경우는 다음과 같다. 각각의 서스펜션 요소(10)는 (도2에 도시한 바와 같이 네 개의 굴곡부(13)가 아닌) 세 개의 굴곡부(13)를 구비하며, 이들 굴곡부의 각각은 4.85mm의 길이, 0.2mm의 폭, 및 50㎛의 두께를 갖는다. SMA 와이어 피스(31)는 실온 상태의 분위기일 때 SMA 재료가 공기 중에서 완전 오스테나이트에서 완전 마르텐사이트로 대략 0.2초 내에 냉각될 수 있게 해주는 25.4㎛의 직경을 갖는다. SMA 와이어 길이부(42)는 광축(O)에 대해 60°로 경사지는 바, 즉 각각의 SMA 와이어 길이부(42)는 5mm의 [광축(O)에 수직한] 수평 길이, 및 3mm의 [광축(O)에 평행한] 수직 높이를 갖는다. SMA 재료가 오스테나이트 상에 있을 때, 서스펜션 요소(10)는 0.5mm 편향된다. 이 상태에서, 여섯 개의 굴곡부(13)는 SMA 와이어 길이부(42)와 평형을 이루는 광축 방향으로의 138mN의 조합된 [렌즈 요소(6)를 화상 센서(4)쪽으로 견인하는] 힘을 제공한다. 이 편향 시에, 굴곡부(13)는 1GPa의 최대 응력을 갖는다. 이 상태에서, SMA 재료는 긴 피로 수명(수백만 사이클)과 연관된 최고 허용 응력과 근사한 132MPa의 인장 응력을 갖는다. SMA 재료가 마르텐사이트 상에 있을 때, SMA 와이어 길이부(42)는 대략 3% 신장되고 굴곡부(13)는 0.2mm만 편향되는 바, 이는 렌즈 요소(6)의 이동이 0.3mm임을 의미한다. 굴곡부(13) 내의 응력은 이제 380MPa이며, SMA 재료 내의 응력은 47MPa이다.

이제 도2에 도시한 굴곡부(13)의 곡선 형상에 대해 설명할 것이다. 굴곡 부(13)의 곡선 형상의 목적은 카메라(1)가 카메라 성능이 저하되도록 손상됨이 없이 기계적 충격에 저항할 수 있도록 하기 위한 것이다. 특히, 서스펜션 시스템(9)은 예를 들면 굴곡부(13) 재료의 항복 변형율을 초과하여 굴곡부(13)에 대한 영구 손상이 초래되지 않도록 충격에 의해 초래되는 렌즈 요소(6)의 변위를 수용할 필요가 있다. 렌즈 요소(6)를 광축(O)을 따라서 이동시키는 기계적 충격의 경우에, 이는 서스펜션 시스템(9)이 낮은 강성을 갖고 상당한 정도의 변위를 수용하도록 설계되므로 간단하다. 그러나 렌즈 요소(6)를 광축(O)의 반경방향으로 이동시키는 기계적 충격의 경우에, 서스펜션 시스템(9)은 축외 변위 및 경사에 저항하기 위해 비교적 큰 강성을 갖도록 설계된다. 이는 굴곡부(13)가 이 방향으로의 변위에 의해 손상될 가능성을 높게 만든다. 높은 평면 강성을 달성하려면, 굴곡부(13)는 굴곡부(13)의 길이 단축이 축방향 강성을 증가시키지만 가능한 한 최소의 곡률을 구비해야 하며, 따라서 여기에 균형이 존재한다. 그러나 굴곡부(13)의 곡률을 광축(O) 주위에서 직선으로 또는 완만한 곡선을 따르도록 최소화함으로써, 굴곡부(13)는 내부 링(11) 및 외부 링(12)과의 접합부의 응력 집중 부위에서 좌굴, 연신 및 소성 변형하는 경향이 있다. 시스템 힘의 불균형으로 인해, 이들 접합부에는 응력 집중 부위가 존재한다.

이 방향으로의 변위를 제한하기 위해, 카메라(1)에는 렌즈 요소(6)와 지지 구조물(2)의 벽(5) 사이에 작은 간극이 제공된다. 이런 식으로 지지 구조물(2)의 벽(5)은 광축(O)의 반경방향으로의 최대 변위를 제한하기 위한 정지부로서 작용한다. 그러나, 예를 들어 50㎛ 이하 정도로 간극이 작으면, 실제로 높은 비용 부품 및 낮은 제조 수율을 초래할 정도의 제작 및 조립 공차에 대한 대처가 요구된다.

굴곡부(13)는 이 문제를 극복하기 위해 곡선 형상을 갖는다. 특히, 굴곡부(13)는 광축을 따라서 볼 때 그 길이를 따라서 곡선 형상을 갖는다. 굴곡부(13)는 교호적인 곡률의 세 영역을 갖는다. 이러한 곡률을 굴곡부(13)에 도입함으로써, 어느 정도의 응력 완화가 구조물에 추가된다. 굴곡부(13)의 소성 변형 경향이 감소되고, 대신에 굴곡부(13)는 탄성적으로 구부러지는 경향을 갖는다. 중앙 영역과 반대되는 곡률을 갖는 외부 영역을 도입함으로써, 힘 불균형이 감소되고, 내부 링(11) 및 외부 링(12)과의 접합부에서 발달한 응력이 감소된다. 따라서 굴곡부(13)는 재료 피로를 겪지 않고 평면 방향으로 보다 순응적으로 된다. 이는 반경방향 및 축방향 강성에 대한 허용될 수 없는 양보 없이 달성된다.

이 효과를 극대화하기 위해서는, 굴곡부(13)의 세 영역이 동일하지 않은 길이와 곡률을 갖는 것이 바람직한 바, 특히 중앙 영역은 다른 영역들에 비해 큰 길이와 작은 곡률을 갖는 것이 바람직하다. 중앙 영역은 외부 영역의 길이의 두 배 이상의 길이를 갖는 것이 유리하며, 예를 들어 세 영역(A:B:C)의 길이 비율은 1:2.5:1이다. 중앙 영역은 외부 영역의 곡률의 절반 이하인 곡률을 갖는 것이 유리하며, 예를 들어 각 영역의 길이 대 곡률의 비율은 각 영역에 의해 규정되는 각도 α, β, γ가 거의 동일하도록 거의 동일하다. 그러나, 반드시 이러한 곡률 형상일 필요는 없으며, 예를 들어 다른 길이 및 곡률을 갖거나 또는 교호적인 곡률의 더 많은 개수의 영역을 갖는 다른 형상에서도 여전히 이익이 달성된다.

도2에 도시된 서스펜션 시스템의 설계에 있어서, 각각의 굴곡부(13)는 광 축(O)을 따르는 두께보다 광축(O)의 반경방향으로의 폭이 더 크다. 그러나 도7은 서스펜션 요소(10)에 대한 다른 설계를 도시하는 바, 여기에서 각각의 굴곡부(13)는 일군의 평행 굴곡부(43)로 구성되도록 변형된다. 이렇게 되면 각각의 평행 굴곡부(43)의 폭이 감소됨으로써 서스펜션 시스템(9)이 광축의 반경방향으로 보다 순응적으로 될 수 있다. 이는 구조물의 중립축으로부터 재료의 선단까지의 거리를 단축시킴으로써 평행 굴곡부(43) 내의 응력을 감소시킨다.

단일 굴곡부(13)의 폭의 감소는 바람직하지 않게 평면 강성을 감소시킬 것이지만, 전체 평면 강성은 예를 들어 폭 감소 정도에 비례하여 복수의 굴곡부(43)를 상호 평행하게 도입함으로써 유지된다. 이 기술에 대한 실제 한계는 평행 굴곡부(43)가 제작될 수 있는 최소 폭이다. 이는 현재 약 50㎛인 것으로 간주된다. 세 개의 평행 굴곡부(43)가 도시되어 있지만, 일반적으로 임의 개수가 사용될 수 있다.

도8은 명료함을 위해 렌즈 홀더(21)를 생략한 것을 제외하고 카메라(1) 전체를 상세히 도시한다. [렌즈 홀더(21)를 끼운 후의] 이 구성에서, 카메라(1)는 완성되고, 모든 고객 신뢰도 및 강도 시험을 통과할 수 있다. 이제, 도2에 도시된 것 이외의 카메라(1)의 다른 부품들에 대해 설명할 것이다.

카메라(1)는 지지 구조물(2)의 벽(5) 위에 클립되어 접합되는 스크리닝 캔(screening can)(44)을 갖는다. 벽(5)은 또한 지지 구조물(2)의 베이스(3)에 접합된다. 광축(O)을 따르는 방향으로, 렌즈 요소(6)와 스크리닝 캔(44) 사이 및 렌즈 요소(6)와 베이스(3) 사이에는, 화상 센서(4) 상에 화상을 포커싱시키기 위해 광축(O)을 따르는 렌즈 요소(6)의 충분한 이동을 허용하는 한편 서스펜션 시스템(9) 또는 SMA 와이어 길이부(42)를 손상시킬 정도의 이동을 방지하는 간극이 존재한다.

사실 베이스(3)는 도1에 개략 도시된 것보다 복잡한 구조를 갖는다. 특히 베이스(3)는 그 뒤에 화상 센서(4)가 장착되는 중앙 개구(45)를 갖는다. 화상 센서(4)의 장착을 위해, 베이스(3)는 개구(45)의 후방 및 개구(45)의 영역 외부에 형성되는 렛지(ledge)(46)를 갖는다. 렛지(46) 상에는 화상 회로판(47)이 장착되며, 화상 회로판 상에는 화상 센서(4)가 대면하여 형성되고 이는 광축(O)을 따르는 광을 수광하도록 개구(45)와 정렬된다.

필요할 경우 개구(45)는 이를 가로질러 끼워지는 적외선 필터를 가질 수 있다. 이러한 필터는 원치않는 방사선이 화질을 저하시키지 않도록 보장해주지만, 화상 센서(4)에 먼지가 쌓여 화질을 저하시키지 않도록 하기 위한 시일로서도 작용한다. 따라서 베이스(3)는 화상 센서(4)를 인클로저 내에 밀봉할 수 있으며, 이 작업은 고도로 청정한 룸 안에서 수행된다.

베이스(3)는 또한 렛지(46) 외부에 배치되어 후방으로 돌출하는 돌출 벽(48)을 구비한다. 돌출 벽(48) 상에는 구동 회로판(49)이 장착되며, 이 구동 회로판에는 구동 회로(50)가 형성된다. 따라서 구동 회로(50)는 화상 센서(4)의 후방에 배열된다. 이는 광축(O)을 따라서 볼 때 카메라(1)의 면적을 최소화한다. 많은 용도에 있어서 이는 각종 부품을 디바이스 내에 패키징하는 측면에서 광축(O)을 따르는 카메라(1)의 깊이보다 카메라(1)의 면적이 더 중요하므로 유리하다. 예를 들 어, 이 구성은, 통상 전자 기기의 머더보드에 탑재되는, 합목적적으로 설계된 소켓 내의 전자 기기 내부에 카메라(1)가 장착될 수 있게 한다.

대안적으로, 양면 형태의 것이고, 그 아랫면에 구동 회로(50)가 장착된 화상 회로판(47)을 사용할 수 있다. 이러한 구성은 비용 및 조립을 유리하게 만들 수 있으며, 실제로 연결성이 유리하다.

전자 기기의 크기를 최소화하는 다른 대안은 화상 센서(4)와 동일한 칩에 제어 회로(50)를 통합시키는 것이다. 이는 오토-포커스 알고리즘에 필요한 연산이 다른 임무를 위해 화상 센서(4)에서 이미 실행된 것과 유사하므로 편리하다. 이는 명백히 사용된 특정 화상 센서(4)에 의존한다. 대안적으로, 카메라(1) 외부의 전자 기기 내의 다른 프로세서에 의해 동일한 처리 기능이 실행될 수 있지만, 다른 목적을 위해 이미 존재할 수 있다.

모든 SMA 와이어 길이부(42)가 서브조립체(30) 내에서 단일 피스의 SMA 와이어(31)로 형성되어 있는 도2에 도시된 배열이 갖는 한 가지 문제점은, 루프의 두 반부의 길이부의 어떤 차이가 두 반부의 상이한 저항으로 이어진다는 점이다. 이는 이것들이 동일한 전압으로 구동될 때 차등 가열을 초래한다. 이는 렌즈 상의 힘의 불균형을 초래할 수 있으며, 따라서 렌즈 요소(6)의 최적 경사보다 큰 경사를 초래할 수 있다.

이 문제를 다루는 제1 카메라(1)의 두 가지 변형예가 도9 및 도10에 도시되어 있다.

도9에 도시된 제1 변형예에서는, 단일 서브조립체(30)가 도11에 도시한 바와 같이 두 개의 개별 서브조립체(25)로 대체된다. 각각의 서브조립체(25)는 각 단부에서 크림프(28)에 의해 장착 부재(27)에 부착되는 SMA 와이어 피스(26)를 포함한다. 이들 서브조립체(25)는 전술한 서브조립체(30)와 유사한 장점을 제공하는 카메라(1)의 잔여부와 별개로 제조된다. 이 형상을 사용하면, 서브조립체(25)는 와이어를 권선하지 않고 형성될 수 있다. 크림프 머신이 크림프(28) 사이의 간격 및 SMA 와이어 피스(26)의 길이부를 설정하는 상태에서 두 개의 장착 부재(27)가 탄띠에 장착될 수 있다. 두 개의 장착 부재(27)를 가로질러 와이어가 배열되고, 양 크림프(28)가 형성된다. 크림프(28)는 표준 W형 크림프 공구를 사용하여 형성된다.

두 개의 조립체(25)는 도2에 도시된 것과 거의 동일한 구성으로 SMA 와이어 길이부(42)를 제공하기 위해 카메라(1) 내에 후술한 바와 같이 배열된다. 특히 지지 구조물(2)의 환형 벽(5)의 외부에 장착 부재(27)를 장착함으로써 두 개의 조립체(25)는 카메라(1)의 양쪽에 장착된다. 또한, 두 개의 장착 부재(27) 사이의 SMA 와이어 피스(26)의 각각은 각각의 유지 요소(41) 위에 후크 연결된다. 따라서 SMA 와이어 피스(26)의 각 반부는 도2에 도시된 것과 거의 동일한 구성으로 SMA 와이어 길이부(42)를 형성한다. 따라서 카메라(1)의 제1 변형예는 전술한 것과 동일하게 작동한다. 그러나, SMA 와이어 길이부(42)를 두 개의 상이한 서브조립체(25)로 형성함으로써, 전술한 차등 가열 문제가 회피된다.

이제 두 개의 SMA 와이어 길이부(42)가 전기적으로 직렬 구동되는지 병렬 구동되는지에 대한 선택이 있게 된다. 두 개의 SMA 와이어 길이부(42)가 전기적으로 직렬 구동되면, 이는 각각의 SMA 와이어 길이부(42)가 동일한 가열 전류를 예상하 고 따라서 동일한 상변화를 겪도록 보장한다.

도10에 도시된 제2 변형예는 단 하나의 서브조립체(25)가 제공되는 것을 제외하고 도9에 도시된 제1 변형예와 동일하다. 그 결과 카메라(1)는 한 쌍의 SMA 와이어 길이부(42) 만을 구비한다. 이 구성은, 두 개의 SMA 길이부(42)에 의해 생성된 힘이 유지 요소(41)에서 광축(O)의 반경방향으로 발달되는 정미 힘과 부분적으로만 균형잡히고, 이것이 렌즈 요소(6)를 경사시키는 경향이 있으므로 성능 측면에서 최적하지 않다. 그러나, 적절한 굴곡부(13)를 갖는 서스펜션 시스템(9)과 조합하여, 렌즈 요소(6)의 경사는 많은 렌즈 및 화상 센서에 적합하도록 충분히 작다. 역으로 단일 서브조립체(25)를 구비하는 이 설계는 비용과 조립 복잡도가 감소하는 장점을 갖는다.

전술한 모든 옵션에 대한 장점은, SMA 와이어가 카메라(1)의 이동 부분인 렌즈 요소(6)에서 종료되지 않는다는 점이다. 대신에 SMA 와이어는 카메라(1)의 고정된 비이동 부분인 지지 구조물(2)에만 고정된다. 이는 렌즈 요소(6)의 형상 및 특징을 단순화하며, 제작성을 향상시킬 뿐 아니라 카메라의 크기를 감소시킨다.

서브조립체(30)의 설계 및 제작과 카메라(1) 내의 작동 배열에 대한 여러가지 변형이 가능하다. 임의의 조합으로 적용될 수 있는 일부 비제한적 예는 다음과 같다.

첫번째 대안은 렌즈 요소(6) 주위의 SMA 와이어 길이부(42)의 개수 및/또는 배열를 변경하는 것이다. 이 경우 SMA 와이어 길이부(42)는 바람직하게 여전히 전술한 힘 균형 효과를 제공한다.

두번째 대안은 서브조립체(30)내의 장착 부재(32, 33)의 개수를 변경하는 것이다. 루프 완성을 위해 SMA 와이어 피스(31)의 양 단부(36, 37)에 연결되는 제1 장착 부재(32)만을 구비할 수 있다. 그러나 이것은 장착 부재(31, 32)가 서브조립체(30)의 취급 및 장착을 용이하게 하고 SMA 와이어 피스(31)에 대한 전기 접속을 용이하게 하는 장점을 제공하므로 덜 바람직하다. 역으로, 추가적인 장착 부재가 제공될 수 있다. 장착 부재(32, 33)는 렌즈 요소(6) 또는 지지 구조물(2) 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 유지 요소(41) 위에 SMA 와이어 피스(31)를 루프연결하는 대신에 렌즈 요소(6)에 추가 장착 부재가 장착될 수도 있다.

세번째 대안은, 장착 부재에서 SMA 와이어를 중첩하는 대신에 SMA 와이어가 예를 들어 SMA 와이어 피스(31)의 단부(36, 37)가 제1 장착 부재(32)에서 중첩되는 방식으로, 분리된 위치에서 장착 부재(32)에 연결되는 것이다. 이 경우 서브조립체(30)에는 SMA 와이어에 의해서 및 장착 부재 자체에 의해서 연속 루프가 형성된다.

네번째 대안은 크림핑 이외의 기술에 의해 SMA 와이어를 장착 부재(32, 35)에 연결하는 것이다. 한 가지 가능성은 용접이다.

다섯번째 대안은 장착 부재(32, 33)를 생략하고 대신에 SMA 와이어 피스(31)의 단부(36, 37)를 함께 용접하여 SMA 와이어의 연속 루프를 형성하는 것이다. 이 경우, 카메라(1)의 잔여부에 대한 연결은, SMA 와이어가 일체의 기계적인 고정 없이 인장 상태로 유지되도록 결과적인 SMA 와이어의 루프를 간단히 렌즈 요소(6) 및 지지 구조물(2) 상의 유지 요소 위에 후크 연결함으로써 이루어질 수 있다. 후술 하는 제3 카메라가 이 배열 형태의 한 예이다.

서스펜션 시스템(9)은 또한 변형될 수 있다. 굴곡부를 채용하는 다양한 다른 형태의 서스펜션 시스템이 있을 수 있다. 단지 예로서, 한 가지 가능성은 광축(O)에 수직한 평면 밖으로 구부러지는 굴곡부를 사용하는 것이다. 이 경우 수동적 편의 스프링 굴곡부는 시트 재료의 평면에서 직선적이며, 제작 중에는 아마도 직선적이고 평탄한 스테이지를 통과하지만, 후속 제작 단계에서는 더 이상 평탄하지 않은 카메라 내의 자연 형상을 취하기 위해 탄성적으로 또는 소성적으로 형성된다. 이러한 굴곡부의 일 예가 GB-2,398,854에 기재되어 있다. 이 추가된 곡률 또는 형태는 충돌 중에 소성 변형을 견뎌내는데 필요한 굴곡부 내의 이완을 제공한다.

이제 일부 추가적인 카메라에 대해 설명한다. 추가적 카메라는 제1 카메라(1)와 공통적인 여러 부품을 채용한다. 간명함을 위해, 공통 부품에는 동일한 참조부호를 병기할 것이며, 그 설명은 반복하지 않을 것이다.

도17에는 제2 카메라(60)가 도시되어 있다. 제2 카메라(60)는 제1 카메라(1)와 기본적으로 동일한 구조를 가지며, 렌즈 요소(6)가 한 쌍의 서스펜션 요소(10)를 포함하는 서스펜션 시스템(9)에 의해 지지 구조물(2) 상에 현가된다.

제2 카메라(60)는 제1 카메라와 유사한 구조로 배열되는 네 개의 SMA 와이어 길이부(42)를 포함한다. 그러나, SMA 와이어 길이부(42)는 제1 카메라(1)와는 다른 방식으로 렌즈 요소(6) 및 지지 구조물(2)에 장착되며, 특히 전술한 서브조립체(30)에는 제공되지 않는다.

특히, 렌즈 요소(6)는 광축(O) 주위의 대향 위치에 바깥쪽으로 돌출하는 두 개의 장착부(71)를 갖는다. 마찬가지로, 지지 구조물(2)은 렌즈 요소(6)의 장착부(71)의 중간에서 광축(O) 주위의 대향 위치에 배치되고 지지 구조물(2)의 환형 벽(5)의 외부로부터 바깥쪽으로 돌출하는 두 개의 장착부(72)를 갖는다. 장착부(71) 및 장착부(72)의 각각은 그 반경방향 최외측 선단에 코너(74)가 형성된다.

각각의 SMA 와이어 길이부(42)는 장착부(71) 중 하나와 장착부(72) 중 하나 사이에 배열되며, 지지 구조물(2)의 환형 벽(5)에 있는 개구(76)를 통해서 연장된다. 각각의 SMA 와이어 길이부(42)는 각 클립(75)에 의해 장착부(71, 72)의 코너(74)에 결합된다.

SMA 와이어 길이부(42)는 각각, 예를 들어 SMA 와이어 피스(31)의 단부들을 바람직하게는 용접을 사용하여 함께 연결함으로써 형성되는, SMA 와이어의 연속 루프(78)의 부분일 수 있다. 용접은 재료 손상을 최소화하는 YAG 레이저 용접일 수 있다. 와이어의 루프(78)의 길이는 루프 제작 공정 중에 결정되며, 따라서 제2 카메라(60)의 조립 중에 제어될 필요가 없다. 이는 제작 복잡성을 감소시킨다. SMA 와이어를 연속 루프(78)로서 형성하는 것은 클립(75)에 의해 제공될 필요가 있는 고정 정도를 감소시키며, 이는 다시 와이어의 SMA 재료의 손상 위험을 감소시킨다.

대안적으로, 클립(75)이 각각의 SMA 와이어 길이부(42)의 각 단부를 고정할 수 있으므로, SMA 와이어 길이부(42)는 개별적인 SMA 와이어 피스일 수 있다.

SMA 와이어 길이부(42)에 대한 전기적 접속은 클립(75) 중 임의의 것을 통해서 이루어지지만, 바람직하게는 지지 구조물(2)의 장착부(72) 상의 클립(75)에 의 해 이루어진다. SMA 와이어 길이부(42)는 전술한 제1 카메라(1)와 동일한 방식으로 배열되고 작동된다.

도18 및 도19에는 제3 카메라(80)가 도시되어 있다. 제3 카메라(80)는 제1 카메라(1)와 동일한 구조를 가지며, 렌즈 요소(6)가 한 쌍의 서스펜션 요소(10)로 구성되는 서스펜션 시스템(9)에 의해 지지 구조물(2) 상에 현가된다. 이 경우, 지지 구조물(2)의 환형 벽(5)은 도18에서 알 수 있듯이 렌즈 요소 주위에 배치되는 네 개의 평면 벽(81)으로서 형성된다. 도19에서는 내부 요소를 나타내기 위해 지지 구조물(2)이 생략되어 있다.

제3 카메라(80)는 또한 제1 카메라(1)와 유사한 구성을 갖는 SMA 와이어 길이부(42)를 포함한다. 그러나, 제3 카메라(80)에서, SMA 와이어 길이부(42)는, 와이어 피스의 단부를 바람직하게는 용접을 사용하여 함께 연결함으로써 형성될 수 있는 SMA 와이어의 연속 루프(88)의 부분이다. 제2 카메라(60)에서와 같이, 용접은 재료 손상을 최소화하여 통상 용접되지 않은 재료의 80%에서의 SMA 특성을 유지하는 YAG 레이저 용접일 수 있다. 루프(88)에서의 SMA 와이어의 길이는 루프 제작 공정에 의해 결정되며, 따라서 제3 카메라의 조립 중에 제어될 필요가 없고, 이는 제작 복잡성을 감소시킨다.

SMA 와이어 길이부(42)를 연결하기 위해, 렌즈 요소(6)는 광축(O) 주위의 대향 위치에 바깥쪽으로 돌출하는 두 개의 장착부(86)를 가지며, 지지 구조물(2)은 광축(O) 주위의 대향 위치에 배치되고 지지 구조물(2)의 환형 벽(5)의 내부로부터 내측으로 돌출하는 두 개의 장착부(82)를 갖는다. 도19에 음영 도시된 장착부(82) 의 표면은 지지 구조물(2)의 환형 벽(5)에 연결된다. 렌즈 요소(6)의 장착부(86)는 지지 구조물(2)의 장착부(82)보다 화상 센서(4)에 가까이 위치한다. 렌즈 요소(6)의 장착부(86) 각각은 화상 센서(4)를 향해서 광축(O)에 평행하게 돌출하는 포스트(84)를 구비하고, 지지 구조물(2)의 장착부(82) 각각은 화상 센서(4)로부터 광축(O)에 평행하게 돌출하는 포스트(85)를 구비하며, 따라서 포스트(84, 85)는 장착부(86, 82)로부터 바깥쪽으로 돌출한다.

SMA 와이어의 연속 루프(88)는 장착부(81)와 장착부(82) 주위에, 즉 장착부(81) 아래와 장착부(82) 위에 루핑된다. 포스트(84, 85)는 와이어(80)를 장착부(81, 82) 상에 각각 유지시키며, 따라서 SMA 와이어 길이부(42)는 각각 장착부(81) 중 하나와 장착부(82) 중 하나 사이에서 연장되는 와이어의 루프(88)의 일부에 의해 형성된다.

장착부(81)와 장착부(82) 주위에 루핑되는 연속 루프(88)인 와이어로 인해, SMA 와이어 길이부(42)는 SMA 와이어와 장착부(81, 82) 사이의 임의의 다른 형태의 연결, 예를 들면 크랙킹 및 재료 피로를 초래하는 와이어의 SMA 재료의 손상 위험을 갖는 크림핑이 필요없이 장착부(81, 82) 사이에서 인장 상태로 유지됨으로써 렌즈 요소(6) 및 지지 구조물(2)에 연결된다.

포스트(84, 85)는 전도성 재료, 통상 금속으로 만들어진다. SMA 와이어 길이부(42)에 대한 전기적 접속은 포스트(84 또는 85) 중 임의의 것을 통해서 이루어지지만, 바람직하게는 지지 구조물(2) 상의 포스트(85)를 통해서 이루어진다. 장착부(81, 82) 주위에 루핑되는 연속 루프(88)인 와이어로 인해, 원칙적으로 와이 어(80)를 납땜할 필요없이 와이어(80)와 포스트(84 또는 85) 사이에 충분한 전기 접속이 이루어질 수 있다. 그러나 실제로 SMA 와이어 길이부(42)에서 발달되는 장력은 비교적 작고, 따라서 SMA 와이어 길이부(42)에 형성된 산화물 케이싱의 파괴에 있어서 양호하지 않다. 전기 접속을 향상시키기 위해서는, 포스트(84 또는 85)에 SMA 와이어 길이부(42)를 납땜할 수 있지만 이는 산화물 코팅에 침투하기 위한 침습적 납땜 플럭스의 사용을 요구한다. 이러한 납땜은 SMA 와이어 길이부(42)의 완전성을 감소시키는 바람직하지 않은 영향을 가질 수 있지만, 이 영향은 예를 들어 와이어 포팅(potting)과 같은 기술을 사용하여 납땜 주위의 가열-영향받은 부위를 응력 완화시킴으로써 감소될 수 있다.

SMA 와이어 길이부(42)는 전술한 제1 카메라(1)와 동일한 방식으로 배열 및 작동된다.

도20 및 도21에는 제4 카메라(90)가 도시되어 있다. 제4 카메라(90)는 두 개의 서스펜션 요소(10)로 구성되는 서스펜션 시스템(9)에 의해 지지 구조물(2) 상에 현가되는 렌즈 요소(6)를 포함하는 제1 카메라(1)와 유사한 배열를 갖는다. 그러나, 제4 카메라(90)에서, 렌즈 요소(6)의 이동을 구동하는데 사용되는 SMA 재료의 형태는 제1 카메라(1)에서의 SMA 와이어 길이부(42)와 다르다. 특히, 제1 카메라의 SMA 와이어 길이부(42)는 렌즈 요소(6) 주위에 복수의 턴으로 연장되는 SMA 와이어(95)에 의해 교체된다.

SMA 와이어(95)에 대해서는 두 개의 대안적 배열이 존재한다. 도20에 도시된 제1 대안적 배열에서, SMA 와이어(95)는 렌즈 요소(6) 주위에 코일로 연장된다. 도21에 도시된 제2 대안적 배열에서, SMA 와이어(95)는 렌즈 요소(6) 주위로 일회의 완전한 턴으로 연장되고 이후 렌즈 요소(6) 주위로 반대로 다른 완전한 턴으로 연장되도록 방향이 반전된다. 따라서 제2 대안에서의 SMA 와이어(95)는 렌즈 요소 주위로 반대 방향으로 연장되는 두 개의 반부를 갖는다. 이는 SMA 와이어(95)의 각 반부에서의 유도가 상쇄되기 때문에 제4 카메라(90)의 전자기 양립성을 향상시킨다.

렌즈 요소(6)는 광축(O) 주위의 대향 위치에서 그 외표면에 두 개의 장착부(91)를 구비하며, 마찬가지로 지지 구조물(2)의 환형 벽(5)은 렌즈 요소(6)의 장착부(91) 중간에서 광축(O) 주위의 대향 위치에서 그 내표면에 두 개의 장착부(92)를 구비한다. 장착부(91, 92)는 따라서 광축(O) 주위에 번갈아 배치된다. SMA 와이어(95)는 그 각 턴에서 장착부(91, 92)의 각각에 결합된다. 이는 장착부(91) 중 하나와 장착부(92) 중 하나의 중간에 결합되는 SMA 와이어(95)의 각 부분(93)이 렌즈 요소(6)의 광축(O)을 따르는 이동을 그 절곡에 의해 수용하는 굴곡부를 구성하는 결과를 갖는다.

SMA 와이어(95)의 부분(93)이 렌즈 요소(4)를 화상 센서(4)로부터 멀어지는 방향으로 광축(O)을 따라서 편의시키기 위해 응력을 받도록 장착부(91)는 장착부(92)에 대해 화상 센서(4)를 향한 방향으로 광축(O)을 따라서 변위된다. 서스펜션 시스템(9)의 굴곡부(13)는 렌즈 요소(6)를 반대 방향으로 편의시킨다. 따라서, 광축(O)을 따르는 이동의 측면에서, 제4 카메라(90)에서의 와이어(93)는 SMA 와이어(95)의 부분(93)이 인장 상태에 있지 않고 굴곡부로서 작용하지만, 제1 카메 라(1)에서의 SMA 와이어 길이부(42)와 동일한 기능 및 효과를 갖는다. 작동 시에, SMA 와이어(95)의 온도는 제1 카메라(1)에서와 같은 방식으로 렌즈 요소(6)의 이동을 구동하는 전류를 통과시킴으로써 제어된다.

도22 및 도23에는 제5 카메라가 도시되어 있다. 제5 카메라(100)에서, 렌즈 요소(6)는 서스펜션 시스템(9)에 의해 지지 구조물(2) 상에 현가된다. 서스펜션 시스템(9)은 두 개의 서스펜션 요소(10, 110)를 포함한다. 하나는 제1 카메라(1)의 서스펜션 요소(10)와 동일한 수동적 서스펜션 요소(10)이다. 다른 하나는 제1 카메라(1)의 서스펜션 요소(10)와 동일한 구성을 갖지만 대신에 수동 재료가 아닌 SMA 재료로 만들어지는 SMA 서스펜션 요소(110)이다. SMA 서스펜션 요소(110)는, 재료의 차이가 SMA 서스펜션 요소(110)의 굴곡부(113)가 적절한 강성을 제공하기 위해 상이한 크기를 가질 수 있음을 의미하는 것을 제외하고 수동적 서스펜션 요소(10)와 동일한 형태 및 구조를 갖는다. 수동적 서스펜션 요소(10)와 SMA 서스펜션 요소(110)는 대향 단부에서 렌즈 홀더(6)에 연결되며, 따라서 제1 카메라(1)의 서스펜션 요소(10)와 동일한 방식으로 광축(O)을 따르는 렌즈 홀더(6)의 이동을 안내한다.

제5 카메라(100)에서, 수동적 서스펜션 요소(10)는 굴곡부(13)가 렌즈 홀더(6)를 광축(O)을 따라서 화상 센서를 향한 방향으로 편의시키기 위해 절곡됨으로써 응력을 받도록 내부 링(11)과 외부 링(12)이 광축(O) 상에서 상대적으로 변위되는 상태로 장착된다. SMA 서스펜션 요소(110)는 마찬가지로, 굴곡부(113)가 렌즈 요소(6)를 광축(O)을 따라서 그러나 대신에 화상 센서(4)로부터 멀어지는 방향으로 편의시키기 위해 절곡됨으로써 응력을 받도록 장착된다. 이런 식으로, 광축(O)을 따르는 렌즈 요소(6)의 위치는 수동적 서스펜션 요소(10)의 굴곡부(13)와 SMA 서스펜션 요소(110)의 굴곡부(113)의 상대 강성에 의해 결정되며, 렌즈 요소(6)의 이 위치는 전류를 통과시킴으로써 달성되는 SMA 서스펜션 요소(110)의 굴곡부(113)의 온도를 제어함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 제5 카메라(100)의 제어 및 효과는 제1 카메라(1)와 기본적으로 동일하며, SMA 와이어 길이부(42) 대신에 SMA 서스펜션 요소(110)가 작용한다.

이제 제어 회로(50)의 속성 및 그에 따라 실행되는 제어에 대해 설명할 것이다. 도12에는 제어 회로(50)의 개략도가 도시되어 있다. 제어 회로(50)는 전술한 카메라 중 임의의 것과 함께 또는 실제로 임의의 SMA 작동 장치와 함께 사용될 수 있다. 따라서 하기의 설명은 전반적으로, 제1 내지 제3 카메라의 경우 SMA 와이어 길이부(42), 제4 카메라의 경우 SMA 와이어의 루프, 또는 제5 카메라의 경우 SMA 서스펜션 시스템(9)의 굴곡부(113) 중 임의의 것일 수 있는 SMA 액츄에이터(51)의 제어에 대해 이루어질 것이다. 따라서 도12에서, 제어 회로(50)는 SMA 액츄에이터(51)에 연결되며, 렌즈 요소(6)를 이동시키고 화상 센서(4)에 형성된 화상의 포커스를 변경시키는 SMA 액츄에이터(51)의 온도를 제어하기 위해 SMA 액츄에이터(51)에 전류를 가한다.

제어 회로(50)는 SMA 액츄에이터(51)를 통해서 흐르는 전류를 제어하고, 가열을 달성하기 위해 전류를 가하며, 냉각이 가능하도록 전류 흐름을 중단(또는 감소)함으로써 SMA 액츄에이터(51)의 가열 정도를 제어한다.

이러한 제어는 센서에 의해 출력되는 렌즈 요소(6)의 위치 측정에 기초할 수 있다.

이러한 렌즈 요소(6)의 위치 측정은, 렌즈 요소(6)의 위치를 직접 검출하는 광학 센서 또는 유도 센서와 같은 위치 센서에 의한 출력 신호일 수 있다.

대안적으로, 이러한 렌즈 요소(6)의 위치 측정은 온도 센서에 의해 도출되는 신호로 나타내어지는 SMA 액츄에이터(51)의 온도일 수도 있다.

대안적으로, 이러한 렌즈 요소(6)의 위치 측정은 저항 센서에 의해 도출되는 신호로 나타내어지는 SMA 액츄에이터(51)의 저항일 수도 있다. 변화는, 변형율이 SMA 액츄에이터(51)의 길이와 면적을 마르텐사이트 상과 오스테나이트 상에서의 SMA 액츄에이터(51)의 저항의 반대 변화를 극복하기에 충분히 변형시키는 사실에 기인한다. 그 결과 저항은 SMA 액츄에이터(51)의 길이 변화를 효과적으로 측정한다.

광학 또는 유도 위치 센서는 저렴하며, 일반적으로 출력 신호에 대한 처리 회로의 복잡도가 낮다. 한편, 광학 또는 유도 센서는 추가 공간을 요구하며, 광학 센서의 경우 화상 센서(4) 상으로의 빛 누설이 회피될 필요가 있다. 그러나, 저항 센서는 카메라의 패키지 크기를 증가시키지 않는 바, 그 이유는 이것이 단지 제어 회로(50) 내의 추가 부품에 의해서 실행되기 때문이다.

광학 센서의 경우는, 렌즈 요소(6)[또는 지지 구조물(2)]에 배치된 패키지 내에 배열되는 광학 송신기 및 수신기에 의해, 송신기로부터의 광이 지지 구조물(2)[또는 렌즈 요소(6)] 상의 타겟으로부터 수신기 상으로 반사되도록 실행될 수 도 있다. 수신기는 수신되는 광량을 검출한다. 예를 들면 수신기는 빛이 적절한 외부 부품 선택에 의해 전압의 선형 변화를 생성하는 전류 흐름을 초래하는 포토트랜지스터일 수 있다. 포토트랜지스터에 입사되는 빛의 변화를 생성하게 될 타겟과 이 타겟의 이동에 대해서는 여러가지 선택이 존재하며, 예를 들면 타겟을 근접 및 이격 이동시키는 것, 타겟을 센서 위로 슬라이딩시키는 것, 그레이 스케일 타겟을 슬라이딩시키는 것, 쐐기형 흑/백 이행 타겟을 슬라이딩시키는 것, 반사기의 각도를 변화시키는 것 등이 존재한다.

유도 센서의 경우는 렌즈 요소(6)와 지지 구조물(2) 중 하나 상의, 광축(O)을 따라서 배열되는 세 개의 인덕터를 사용하여 실행될 수 있으며, 상기 인덕터들의 축은 광축(O)에 대해 수직하고 중심 인덕터는 외부 인덕터에 대해 오프셋되어 있다. 중심 인덕터가 구동되고, 외부 인덕터는 동일한 플럭스를 수신한다. 렌즈 요소(6)와 지지 구조물(2) 중 다른 것 상의 금속 물체는 인덕터를 가로질러 이동하며, 대칭을 파괴하고, 따라서 외부 인덕터에 수신된 플럭스에 불균형을 초래한다. 외부 인덕터를 직렬로 그러나 반대 극성으로 연결함으로써, 불균형이 검출되고 공통 모드 동일 신호는 상쇄된다. 이는 센서 기술로부터의 큰 DC 출력을 제거한다. 출력은 이후 AM 라디오 신호처럼 증폭되고 정류된다.

대조적으로, 저항 센서는 신호 출력을 해석하기 위해 비교적 복잡한 프로세싱을 요구하지만, SMA 액츄에이터(51)에 연결되는 전기 부품을 요구할 뿐이다.

저항 사용 이면의 원리는 다음과 같다. SMA 액츄에이터(51)의 저항은 온도 및 변형에 따라 변화한다. 변형이 발생하는 능동 온도 영역의 밖에서, 저항은 일 반적으로 전도체의 경우와 같이 온도에 따라 증가한다. 능동 온도 영역 내에서, 온도가 증가함에 따라, SMA 액츄에이터(51)는 길이가 수축되며, 길이 변화는 (SMA 재료가 포와송 비에 따라 비대해지듯이) 저항의 감소를 초래한다. 따라서 저항은 SMA 액츄에이터(51)의 길이 측정을 제공한다.

저항 측정을 이용하기 위해 제어 회로(50)에 적용될 수 있는 기술은 여러가지가 있으며, 예를 들면 다음과 같다.

첫번째 기술은, 제어 회로(50)가 소정의 가열 정도에 따라 선형 제어되는 전류 소스를 사용하는 선형 구동을 적용하는 것이다. 예를 들면, 전류 소스는 간단한 선형 클래스 B 증폭기일 수 있다. 이 경우, SMA 액츄에이터(51)의 전류 및 전압은 저항을 유도하기 위해 측정 및 사용된다. 그러나, 전압 및 전류를 측정하고 저항을 계산할 필요성은 제어 회로(50)의 복잡성을 증대시키며, 요구되는 분할은 피드백 잠재성을 증가시키며, 부정확성의 원인이 될 수 있다. 일정-전류 또는 일정-전압 전류 소스를 사용함으로써 문제가 줄어들 수는 있지만 완전히 제거되지는 않는다.

두번째 기술은 중첩된 작은 신호에 의한 선형 구동을 사용하는 것이다. 제어 회로(50)는 선형 구동 신호를 출력하기 위해 선형 제어되는 전류 소스를 사용하여 소정의 가열을 제공한다.

또한, 제어 회로(50)는 선형 구동 신호에 작은 신호를 중첩시킨다. 작은 신호는 선형 구동 신호에 비해 와이어의 가열에 거의 기여하지 않을 정도로 충분히 작으며, 예를 들면 크기의 정도가 더 작다. 작은 신호는 이어서 선형 구동 신호와 무관하게 추출된 후, 저항 측정을 위해 사용된다. 이는 선형 구동 신호에 비해 높은 주파수를 가짐으로써 필터링에 의해 추출될 수 있는 작은 신호에 의해 달성될 수 있다.

저항 측정을 제공하기 위해, 작은 신호는 일정-전류 신호일 수 있다. 이 경우, SMA 액츄에이터(51)로부터 추출된 작은 신호의 전압은 저항 측정을 제공하기 위해 측정된다.

이 두번째 기술은 선형 구동 신호와 무관하게 정확한 저항 측정을 제공하지만, 작은 신호의 중첩 및 추출을 위해 복잡한 전자 기기를 필요로 하는 단점을 갖는다.

세번째 기술은 펄스-폭 변조(pulse-width modulation: PWM)를 사용하는 것이다. 이 경우, 제어 회로(50)는 펄스-폭 변조된 전류를 가하며, 가해진 전류의 양과 그에 따른 가열을 변화시키기 위해 부하 사이클(duty cycle)을 변화시킨다. PWM의 사용은 공급되는 전력 양이 정교한 결정에 의해 정확히 제어될 수 있다는 장점을 제공한다. 이 방법은 낮은 구동 전력에서도 높은 신호대 잡음비를 제공한다. PWM은 공지의 PWM 기술을 사용하여 실시될 수 있다. 통상적으로, 제어 회로(50)는 예를 들어 5% 내지 95% 범위에서 변동하는 전류 펄스를 연속적으로 공급할 것이다. 부하 사이클이 이 범위 내의 낮은 값에 있을 때, SMA 액츄에이터(51)에 표시되는 평균 전력은 낮으며 따라서 와이어는 약간의 전류가 공급되고 있어도 냉각된다. 역으로, 부하 사이클이 상기 범위 내의 높은 값에 있을 때, SMA 액츄에이터(51)는 가열된다.

이 세번째 기술에 의하면, 저항은 전류 펄스 도중에, 예를 들면 펄스의 개시로부터 짧은 소정의 지연 이후에 측정된다. 한 가지 선택 방안은 일정-전압 전류 소스를 사용하는 것이며, 이 경우 SMA 액츄에이터(51)를 통해서 흐르는 전류가 측정되어 저항의 측정 수단으로서 사용된다. 이는 전류 측정이, 예를 들어 SMA 액츄에이터(51)와 직렬 상태의 저항 및 디지털 회로에 의한 측정을 위해 상기 저항을 통한 전압을 증폭시키기 위한 증폭기를 채용하는 비교적 복잡한 회로를 필요로 한다는 어려움을 갖는다. 두번째 선택 방안은 일정-전류의 전류 소스를 사용하는 것이다. 이 경우, 저항 측정을 제공하기 위해, SMA 액츄에이터(51)를 통한 전압이 측정된다.

제어 회로(450)가 일정-전류의 전류 소스를 갖는 세번째 기술을 실현하는 일 예가 도13에 도시되어 있으며, 다음과 같이 배열된다.

제어 회로(50)는 SMA 액츄에이터(51)에 전류를 공급하기 위해 연결되는 일정-전류의 전류 소스(53)를 구비한다. 예를 들어, 제1 카메라(1)에서, 일정 전류는 120mA 정도일 수 있다.

제어 회로(50)는 추가로, SMA 액츄에이터(51)를 통한 전압을 검출하기 위해 배열되는 검출 회로(54)를 구비한다. 적절한 마이크로프로세서에 의해 실행되는 콘트롤러(52)는 펄스-폭 변조된 전류를 공급하도록 전류 소스(53)를 제어한다. 콘트롤러(52)는 검출 회로(54)에 의해 측정되는 검출 전압을 수신하며, 그에 반응하여 PWM 제어를 수행한다.

도13에 도시된 제어 회로(50)용 두 개의 상세한 회로 실현이 도14 및 도15에 도시되어 있다.

도14의 제1 회로 실현은 저렴하지만 제한된 성능을 갖는다. 특히, 전류 소스(53)는 쌍극 트랜지스터(120)의 간단한 배열를 사용하여 실현된다. 전압 검출기 회로(54)는 한 쌍의 다이오드(121)와 저항(122)의 간단한 브릿지 배열로서 형성된다.

도15의 제2 제어 회로 실현은 더 정확하지만 더 비싸다. 특히, 전류 소스(53)는 연산 증폭기(124)에 의해 제어되는 MOSFET 트랜지스터(123)에 의해 실현된다. 검출 회로(54)는 두 저항(125)의 브릿지 배열에 의해 실현되며, 그 출력은 연산 증폭기(126)에 의해 증폭된다. 연산 증폭기(126)는 콘트롤러(52)의 A/D 컨버터가 그 전체 동적 범위를 사용할 수 있게 해준다.

콘트롤러(52)는 전류 소스(53)에 의해 출력되는 펄스-폭 변조된 전류의 부하 사이클을 변경하기 위한 다수의 제어 알고리즘을 실현할 수 있다. 한 가지 가능성은 부하 사이클이 검출된 저항과 타겟 저항 사이의 차이에 비례하는 양만큼 변경되는 비례 제어이다. SMA 액츄에이터(51)가 능동 온도 영역에 걸쳐서 가열됨에 따라, 저항의 감소가 감지되어 피드백 제어 기술에서처럼 사용된다. 피드백 제어의 안정성은 가열 중의 SMA 액츄에이터(51) 자체의 고유 비례-적분 작용에 의해 유지된다. 전체 피드백 응답은 SMA 액츄에이터(51)의 가열 전체의 응답에 의해 지배된다.

SMA 액츄에이터(51)는 그 응답에 있어서 얼마간의 비선형성을 가질 수 있다. 이러한 비선형성은 제어 회로(50)에 전보정(precompensation)을 통합시킴으로써 제 한될 수 있다. 한 가지 방안은 전보정이, 예를 들어 요구 또는 요구 신호의 이력에 기초하여, 전류 소스(53)에 공급되는 출력 신호에 대한 게인 또는 오프셋 수정자(modifier)로 구성되는 것이다. 이는 SMA 액츄에이터(51)를 제어하기 위해 불충분한 피드백이 제공될 경우 가장 유익하다.

SMA 액츄에이터(51)의 가열 중에, 저항은 샘플마다 그리고 연속적인 가열 사이클에서 일관된 방식으로 SMA 액츄에이터(51)의 길이에 따라 변화하는 것으로 알려졌다. 그러나, 냉각 중에는 가열에 비해 저항의 변동이 샘플마다 덜 반복될 수 있으며, 가변적인 히스테리시스가 존재한다. 이는 냉각 중에 위치 측정으로서 저항의 사용을 완전히 방지하지 못하지만, 제어의 정확성을 감소시킨다. 이 문제는 예를 들면 그 일 예가 후술되고 있는 플라이백을 채용하는 소정의 반복되는 모션 루틴을 따르는 제어 회로(50)에 의해 감소될 수 있다.

제어 회로(50)는 오토포커스 알고리즘을 실현할 수 있다. 이 경우, 제어는 화상 센서(4)로부터의 화상 신호에서 유도되는, 예를 들어 변조 전달 함수 또는 공간 주파수 응답과 같은, 화상의 포커스 측정에 기초할 수 있다. 광범위한 적절한 측정이 공지되어 있으며, 임의의 이러한 측정이 적용될 수 있다.

이 경우, 포커스 측정의 유도가 느리다는 제한이 있다. 이를 극복하기 위해, 여러 포커스 위치를 가로지르는 스캔 중에, 포커스 측정으로부터 결정된 소정의 포커스 위치에서, 제어 회로(50)는 전술한 센서를 사용하여 렌즈 요소(6)의 위치 측정을 결정할 수 있다. 이후 스캔의 종료시에, 렌즈 요소(6)는 포커스 측정보다는 위치 측정에 기초하여 동일 위치로 복귀 구동된다.

이 경우, 일차 피드백 파라미터를 구동하기 위해 화상 센서(4)로부터의 화상 신호가 사용되므로, 단일 오토-포커스 사이클 과정 중에 인지가능한 변화가 없다는 조건 하에서는, 반복되는 사이클 및 기간에 걸쳐서 이차 파라미터로서 위치의 절대 측정값은 일체의 변동이 무의미하다. 이 조건은 위치 측정으로서 부재(13)의 저항을 사용함으로써 충족된다. 예를 들어, 주어진 장치에서, 저항은 고온시의 10 Ohm에서 저온시의 12 Ohm까지 변화할 수 있으며, 이후 수십만 사이클의 과정 중에 이는 고온시의 15 Ohm에서 저온시의 20 Ohm까지 변화할 수 있다. 그러나, 임의의 주어진 사이클 동안, 최선의 포커스는 충분한 정도의 정확도에 대한 특정 저항에 대응할 것이다. 따라서, 그 절대치와 무관하게, 이 특정 저항으로 복귀하는 것이 필요할 뿐이다.

제어 회로(50)에서 수행되는 제어 알고리즘에 의해 실현될 수 있는 오토포커스 사이클의 일 예가 도15에 도시되어 있으며, 이제 이에 대해 설명할 것이다. 오토포커스 사이클은 플라이백 기술을 채용한다.

오토포커스 사이클은 SMA 액츄에이터(51)가 마르텐사이트 상에 있는 상태에서 시작된다. 이 초기 상태에서, 제어 회로(50)는 전류를 전혀 가하지 않거나 또는 펄스-폭 변조된 전류를 최소 부하 사이클로 가할 수 있다.

초기 단계(S1)에서, 제어 회로(50)는 SMA 재료를 마르텐사이트 상으로부터 가열하여, SMA 재료에서 발달한 응력이 그로부터 증가하는 능동 온도 영역에 도달하게 한다. 가열은 펄스-폭 변조된 전류를 최대 부하 사이클로 공급하는 제어 회로(50)에 의해 달성된다. 콘트롤러(52)는 SMA 액츄에이터(51)의 저항 측정수단으 로서 검출 회로(54)에 의해 검출되는 SMA 액츄에이터(51)를 통한 전압을 감시한다. 능동 온도 영역 밖에서 저항은 온도에 따라 증가하지만, 능동 온도 영역 내에서 저항은 SMA 액츄에이터(51)가 짧아질수록 감소한다. 따라서, 피크 저항은 능동 온도 영역의 개시를 나타낸다. 콘트롤러(52)는 초기 단계(S1)을 정지시키며, SMA 액츄에이터(51)를 통한 전압의 감소에 반응하여 스캔 단계(S2)를 개시한다.

스캔 단계(S2) 중에, SMA 액츄에이터(51)는 능동 온도 영역을 가로질러 스캐닝된다. 이는 저항 측정 수단으로서 작용하는 SMA 액츄에이터(51)를 통한 전압의 일련의 테스트 값을 사용함으로써 달성된다. 각각의 테스트 값은 콘트롤러(52)에 의해 실현되는 피드백 제어 기술의 목표 값으로서 차례로 사용된다. 전류 소스(53)에 의해 출력되는 펄스-폭 변조된 전류의 부하 사이클은 피드백 신호로서 SMA 액츄에이터(51)를 가로질러 측정된 전압을 사용하여 제어되며, 그 결과 피드백 제어 기술은 이 전압을 테스트 값으로 구동한다. 측정된 전압이 테스트 값에 도달하면, 화상 센서(4)에 의해 출력되는 화상 신호의 포커스 품질에 대한 측정이 도출되어 콘트롤러(52)의 메모리에 저장된다. 이 과정은 각각의 테스트 값에 대해 반복된다. 연속적인 테스트 값이 증가하며, 따라서 SMA 액츄에이터(51)의 온도는 단조적으로 상승한다. 이런 식으로, SMA 액츄에이터(51)가 스캔 단계 중에 가열됨에 따라, 화상 신호의 포커스의 품질이 감시된다.

테스트 값은 능동 온도 범위에 걸쳐서 선형적으로 배치될 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 대안적으로, 테스트 값은 불균등하게 분산될 수 있는 바, 예를 들면 상기 범위의 특정 부분에 집중될 수 있다.

포커스 품질의 저장된 측정은, 포커스 품질이 허용가능한 레벨에 있는 제어 신호의 포커스 값을 도출하기 위해 사용된다. 보다 간단하게, 이는 포커스 품질의 최선의 측정을 갖는 다수의 테스트 값들 중 하나를 선택함으로써 이루어진다. 대안으로서, 곡선-적합화(curve-fitting) 기술을 사용하여 테스트 값으로부터 최선의 포커스를 제공하게 될 저항 값을 예측할 수 있다. 따라서 포커스 값은 테스트 값들 중 하나일 필요가 없다. 곡선 적합화는 M차 다항식과 같은 간단한 수학적 방정식일 수 있으며, 여기에서 M은 1보다 크거나 또는 대신에 대표 장면들로부터 미리측정되는 곡선 라이브러리로부터 취해지는 하나의 곡선에 대해 베스트-적합으로 선택될 수 있다.

포커스 값은 스캔 단계(S2)의 종료시에 결정될 수 있거나, 또는 스캔 단계(S2) 중에 신속히 결정될 수 있다. 포커스 값은 후속 사용을 위해 콘트롤러(52)의 메모리에 저장된다.

다음으로, 플라이백 단계(S3)에서 SMA 재료는 마르텐사이트 상으로 냉각된다. 이는 대안적으로 전류를 전혀 가하지 않음으로써 달성될 수도 있지만 펄스-폭 변조된 전류를 최소 부하 사이클로 가함으로써 달성될 수 있다. 플라이백 단계의 종료를 나타내는 마르텐사이트 상으로의 변형은, 검출기 회로(54)에 의해 측정되는 전압을 감시하는 콘트롤러(52)에 의해 검출될 수 있다. 대안적으로, 플라이백 단계는, SMA 액츄에이터(51)가 일체의 예상 작동 조건 하에서 냉각될 수 있도록 충분히 길게 선택되는 예정된 시간 동안 간단히 유지될 수 있다.

다음으로, 포커싱 단계(S4)에서, SMA 액츄에이터(51)는 스캔 단계의 종료 시 에 결정되는 포커스 값에 대응하는 위치로 복귀하도록 가열된다. 이는 저장된 포커스 값이 목표 값으로 사용됨으로써 피드백 신호로서 사용되는 SMA 액츄에이터(51)를 가로질러 측정된 전압이 그 저장된 포커스 값으로 구동되는 피드백 제어 기술을 적용하는 제어 회로(52)에 의해 달성된다. 온도 상승은 스캔 단계(S2)에서와 같이 다시 단조적이다. 전술했듯이, 플라이백 기술의 결과로서, SMA 액츄에이터(51) 내의 히스테리시스 문제가 극복되며, 따라서 렌즈 요소(6)는 저장된 포커스 값에 대응하는 위치에 있는 것으로 알려진다.

초점이 맞는(in-focus) 화상을 얻기 위한 다른 기술로서, 제어 회로(50)는 WO-2005/093510에 기재된 기술을 적용할 수 있다.

다른 형태의 제어 회로(50)는 간단하게 렌즈 요소(2)를 근접-포커스 및 원격-포커스에 대응하는 두 위치로 구동시킨다. 이 경우, 제어 회로(50)는 전류를 전혀 공급하지 않거나 또는 렌즈 요소(2)를 근접-포커스 위치로 이동시키기 위해 전류를 공급한다. 이는 제어 회로(50)가 훨씬 간단해질 수 있으며 따라서 보다 콤팩트해지고 저렴해진다는 이점을 갖는다. 예를 들어 근접-포커스 위치에 있어서 제어 회로(50)는 일체의 피드백 없이 고정된 전류를 가할 수 있지만, 피드백이 사용되더라도 낮은 정도의 정확성이 요구되어 피드백 제어가 더 간단할 수 있다. 이러한 2-포커스 위치 제어가 제공되는 카메라는 고정-포커스 카메라에 비해 향상된 화질을 제공하지만, 완전 오토포커스 제어를 갖는 카메라보다 저렴하고 크기도 작다.

전술한 실시예들은 카메라 렌즈 요소의 이동을 구동하는 SMA 작동 장치를 포함하는 카메라에 관한 것이었으나, 기술된 SMA 작동 장치는 카메라 렌즈 요소 이외 의 물체의 이동을 구동하는 데에도 똑같이 적용될 수 있다.

Claims (91)

1. 카메라 렌즈 작동 장치이며,

   지지 구조물,

   카메라 렌즈 요소로서, 카메라 렌즈 요소의 광축을 따르는 지지 구조물에 대한 카메라 렌즈 요소의 이동을 안내하는 서스펜션 시스템에 의해 지지 구조물 상에 지지되는 카메라 렌즈 요소, 및

   카메라 렌즈 요소와 상기 지지 구조물 사이에서 인장 상태로 유지되는 적어도 한 쌍의 SMA 와이어 길이부를 포함하며,

   상기 쌍에서의 SMA 와이어 길이부는 공통 지점에서 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 중 하나에 결합되어 그로부터 광축의 반경방향으로 볼 때 광축에 대해 반대 부호의 예각으로 연장되며, 상기 쌍에서의 SMA 와이어 길이부는 광축을 따라서 볼 때 서로에 대해 180°미만의 각도로 연장되는 카메라 렌즈 작동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 쌍에서의 SMA 와이어 길이부는 광축을 따라서 볼 때 서로에 대해 90°각도로 연장되는 카메라 렌즈 작동 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 쌍에서의 SMA 와이어 길이부는 길이가 동일한 카메라 렌즈 작동 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 쌍에서의 SMA 와이어 길이부는 단일 피스의 SMA 와이어의 부분인 카메라 렌즈 작동 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 중 하나는 카메라 렌즈 요소인 카메라 렌즈 작동 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, SMA 와이어의 피스는 상기 지지 구조물과 카메라 렌즈 요소 중 하나의 유지 요소 위에 후크 연결됨으로써 지지 구조물과 카메라 렌즈 요소 중 하나에 결합되는 카메라 렌즈 작동 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광축 주위에 대칭적으로 배열되는 복수의 동일 쌍의 SMA 와이어 길이부를 포함하는 카메라 렌즈 작동 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 한 쌍의 SMA 와이어 길이부는 SMA 와이어에 연결되는 적어도 하나의 장착 부재를 더 포함하는 서브조립체의 부분을 형성하며, 서브조립체는 적어도 하나의 장착 부재가 지지 구조물과 카메라 렌즈 요소 중 적어도 하나에 장착되도록 배열되는 카메라 렌즈 작동 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 카메라 렌즈 요소는 최대 10mm의 직경을 갖는 하나 이상의 렌즈를 포함하는 카메라 렌즈 작동 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 서스펜션 시스템은 적어도 한 피스의 SMA 와이어에 의해 가해진 인장력으로부터 카메라 렌즈 요소를 지지 구조물에 대해 상기 광축을 따라서 반대 방향으로 편의시키도록 배열되는 카메라 렌즈 작동 장치.
11. 제10항에 있어서, 서스펜션 시스템은 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 사이에 결합되는 복수의 탄성 굴곡부를 포함하며, 이들 굴곡부는 상기 편의를 제공하기 위해 굴곡되는 카메라 렌즈 작동 장치.
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