KR101385958B1

KR101385958B1 - 광학 모듈 조립체 및 이를 구비한 촬상 장치

Info

Publication number: KR101385958B1
Application number: KR1020070127587A
Authority: KR
Inventors: 정재우; 최승욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2014-04-24
Also published as: KR20090060676A

Abstract

본 발명은, 광축의 방향으로 이동할 수 있으며, 내부에 렌즈가 배치된 경통;과, 상기 경통의 움직임을 가이드하며, 센서장착부가 형성된 외부 배럴;과, 상기 센서장착부에 설치되며, 상기 경통의 움직임을 검지하는 센서;와, 상기 외부 배럴의 일측에 배치되어 상기 외부 배럴을 지지하는 지지부;와, 상기 지지부에 배치되며, 탄성력에 의해 상기 센서를 상기 외부 배럴에 고정시키는 탄성고정부재;를 포함하는 광학 모듈 조립체 및 이를 구비한 촬상 장치를 제공한다.

촬상 장치, 광학 모듈 조립체

Description

광학 모듈 조립체 및 이를 구비한 촬상 장치{Optical module assembly and photographing apparatus comprising the same}

본 발명은 광학 모듈 조립체 및 이를 구비한 촬상 장치에 관한 것이다.

촬상 장치는 피사체를 촬상하는 장치로서, 최근 들어, 디지털 스틸 카메라 및 디지털 비디오 카메라 등의 촬상 장치가 많이 보급되고 있다.

그러한 촬상장치는 일반적으로, 렌즈를 구비한 광학계와, 광학계의 일측에 배치되는 촬상 소자와, 촬상 소자로부터 받은 전기적 신호를 처리하는 화상처리부와, 촬영된 화상을 저장하는 메모리 등으로 이루어져 있다.

종래의 촬상장치의 개략적인 작동은 다음과 같다.

즉, 사용자가 촬영을 하면, 광학계를 투과한 피사체의 영상광이 CCD 등의 촬상 소자에 입사되고, 촬상 소자는 입사된 영상광을 전기적 화상 신호로 변환하고, 화상처리부는 그 화상 신호를 처리하고, 메모리는 촬영된 화상을 저장함으로써 촬영이 수행되게 된다.

한편, 광학계는, 영상광이 투과되는 렌즈와, 렌즈를 둘러싸는 경통을 포함하고 있다.

경통은 외부 배럴에 끼워져 초기 작동 시나 합초 및 줌 작용 시에 전진 또는 후진할 수 있도록 구성되어 있는데, 그러한 경통의 움직임을 측정하기 위해서는 외부 배럴에 센서가 배치되게 된다. 그런데, 센서를 배치시키기 위해 나사 결합을 이용하게 되면, 탭의 형성 등의 추가적인 체결 공정이 필요하게 되고, 작업 시간도 추가로 필요하게 되므로, 센서를 고정하기 위한 새로운 체결 방법의 개발이 요구되는 실정이다.

본 발명은, 탄성고정부재를 사용하여 센서를 외부 배럴에 고정시키는 광학 모듈 조립체 및 촬상 장치를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명은, 광축의 방향으로 이동할 수 있으며, 내부에 렌즈가 배치된 경통;과, 상기 경통의 움직임을 가이드하며, 센서장착부가 형성된 외부 배럴;과, 상기 센서장착부에 설치되며, 상기 경통의 움직임을 검지하는 센서;와, 상기 외부 배럴의 일측에 배치되어 상기 외부 배럴을 지지하는 지지부;와, 상기 지지부에 배치되며, 탄성력에 의해 상기 센서를 상기 외부 배럴에 고정시키는 탄성고정부재;를 포함하는 광학 모듈 조립체를 제공한다.

여기서, 상기 경통의 움직임은, 상기 외부 배럴의 일측에 배치되는 모터의 구동에 의해 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 센서장착부는, 상기 센서를 지지하는 지지턱과, 상기 지지턱 사이에 위치하는 탐지홀을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 센서는 광센서일 수 있다.

여기서, 상기 광센서는 포토 리플렉터 또는 포토 커플러일 수 있다.

여기서, 상기 지지부의 중앙에는 영상광의 유입을 위한 영상 통과 개구부가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 지지부와 상기 탄성고정부재는 일체로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 탄성고정부재는 막대 형상을 가질 수 있다.

여기서, 상기 탄성고정부재는, 상기 지지부에 고정되는 고정부와, 상기 고정부로부터 연장되어 상기 센서와 접촉하는 탄성부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 고정부에는 보강 리브가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 고정부의 폭은 상기 탄성부의 폭보다 클 수 있다.

여기서, 상기 광학 모듈 조립체는 촬상 장치에 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 광학 모듈 조립체에 의하면, 센서의 장착 공정 및 장착 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 광학 모듈 조립체의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 외부 배럴의 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 지지부 및 탄성고정부재의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 센서의 사시도이다.

본 실시예에 따른 광학 모듈 조립체(100)는, 촬상 장치의 광학계에 사용되는 부품이며, 특히, 내부에 배치된 경통이 움직이는 경우에 사용되는 조립체이다.

광학 모듈 조립체(100)는, 경통(110), 외부 배럴(120), 센서(130), 지지부(140) 및 탄성고정부재(150)를 포함하고 있다.

경통(110)은 내부에 렌즈(111), 조리개(미도시), 렌즈캡 조립체(미도시)등을 포함하고 있으며, 원통의 형상을 가지고 있다.

본 실시예에 따른 경통(110)의 형상은 원통형의 형상을 가지고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 경통은 영상광을 투과시키는 렌즈를 구비하고 있으면 되고, 경통의 형상에는 특별한 제한이 없다. 예를 들면, 경통은 중공형의 사각 튜브의 형상을 가질 수 있다.

외부 배럴(120)은 경통(110)의 움직임을 가이드하는 기능을 수행하는데, 경통(110)이 끼워질 수 있도록 중공형의 구조를 가지고 있다.

경통(110)은 외부 배럴(120)의 내면을 따라 회전하면서 전진 또는 후진하는데, 소정의 궤적을 가지도록 이동하기 위해 캠 구조가 적용된다. 즉, 경통(110)의 외주에 캠 돌기(미도시)가 형성되고, 외부 배럴(120)의 내측면에는 가이드 홈(120a)이 형성되어, 경통(110)이 회전하게 되면, 상기 캠 돌기가 가이드 홈(120a)에 끼워져 이동하게 된다. 그렇게 되면, 경통(110)은 회전하면서 광축 방향(W)으로 전진 또는 후진하게 된다.

외부 배럴(120)의 일측에는 센서장착부(121)가 형성되는데, 센서장착부(121)에는 센서(130)가 끼워져 고정되게 된다.

센서장착부(121)는 지지턱(121a)과 탐지홀(121b)을 포함하여 구성되는데, 지지턱(121a)은 외부 배럴(120)의 외표면보다 약간 낮게 설계되어 센서(130)를 지지하는 기능을 수행하고, 탐지홀(121b)은 센서(130)가 경통(110)의 움직임을 검지할 수 있도록 하는 개구부의 기능을 수행한다.

또한, 외부 배럴(120)의 외측에는 모터(122)와 감속기(123)가 배치되는데, 모터(122)의 동력은 감속기(123)를 경유하여 경통(110)의 외주에 형성된 기어(미도시)에 전달이 되게 된다. 즉, 모터(122)가 구동하게 되면, 경통(110)이 회전하게 된다.

센서(130)는 광센서가 사용되는데, 포토 리플렉터(photo reflector)가 사용된다.

센서(130)는 4개의 다리(131)를 가지고 있는데, 그 다리(131)는 외부와의 전기적 연결을 수행하는 기능을 가진다.

센서(130)는 경통(110)의 움직임을 측정하여, 측정된 데이터를 촬상장치의 제어부(미도시)로 보내는 기능을 수행하게 되는데, 이를 위해 센서(130)의 다리(131)와 제어부(미도시)는 FPCB(flexible printed circuit board) 케이블(132)로 연결되어 있다.

본 실시예에 따른 센서(130)로는 포토 리플렉터가 사용되었으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 센서는 경통(110)의 움직임을 측정할 수만 있다면 그 형식에는 특별한 제한이 없다. 예를 들면, 센서로서 광센서인 포토 커플러(photo-coupler)가 사용될 수 있으며, 그 밖에도 접촉식 또는 비접촉식의 마그네틱 센서, 기계식 검출기 등이 사용될 수도 있다.

지지부(140)는 외부 배럴(120)의 일측에 배치되어 외부 배럴(120)을 지지하는 기능을 수행하는데, 전체적으로 원판의 형상을 가지고 있으며, 금속 또는 합성 수지로 이루어진다.

지지부(140)의 중앙에는 영상 통과 개구부(141)가 형성되어 있다. 영상 통과 개구부(141)는 촬상한 영상광이 통과되도록 하는 기능을 수행한다.

지지부(140)는 외부 배럴(120)과 나사 결합에 의해 결합 고정되는데, 이를 위해 고정 스크류(160)로 지지부(140)와 외부 배럴(120)을 결합 고정한다.

탄성고정부재(150)는 지지부(140)의 일측 테두리로부터 연장되어 형성되는데, 전체적으로 막대 형상을 가지고 있다.

탄성고정부재(150)는 고정부(151)와 탄성부(152)를 포함하여 구성된다.

고정부(151)는 지지부(140)에 고정되어 배치되는 부분이고, 탄성부(152)는 고정부(151)로부터 연장되어 센서(130)와 접촉하는 부분이다.

고정부(151)의 폭(B1)은 탄성부(152)의 폭(B2)보다 더 크게 형성이 되어, 고정부(151)는 탄성부(152)보다 더 큰 강성(剛性)을 가지게 된다. 즉, 탄성부(152)는 재료의 탄성한도 내에서 고정부(151) 보다 더 유연하게 휘어질 수 있다.

또한, 고정부(151)에는 보강 리브(151a)가 형성되어 있어, 더욱 더 큰 강성을 갖게 된다.

탄성부(152)의 단부는 모따기를 수행하여 모따기부(152a)를 형성함으로써, 탄성고정부재(150)의 조립을 용이하게 한다.

본 실시예의 탄성고정부재(150)는 지지부(140)와 함께 일체로 만들어지게 된다. 즉, 일체로 성형되며, 구성되는 소재도 동일하게 된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 탄성고정부재(150)는 지지부(140)와 별개의 소재로 제조될 수도 있으며, 탄성고정부재(150)는 지지부(140)와 별도로 제 조된 뒤, 용접, 납땜, 접착제 접합, TOX^®등의 방법으로 장착될 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 6을 참조로 하여, 본 실시예에 따른 광학 모듈 조립체(100)가 조립되는 모습을 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 광학 모듈 조립체가 조립되는 모습을 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 센서가 탄성고정부재에 의해 고정된 모습을 도시한 확대 사시도이다.

작업자는 외부 배럴(120)에 경통(110)을 끼워 조립한다. 이 때, 모터(122)가 회전하면 경통(110)도 회전할 수 있도록 기어열과 캠 구조를 맞추어 조립한다.

그 다음, 작업자는 센서(130)를 외부 배럴(120)의 센서장착부(121)에 끼워 위치시킨다. 이 때, 센서장착부(121)에 끼워진 센서(130)는 x축 및 y축 방향 및 z축의 음의 방향으로는 움직이지 않지만, 센서(130)가 끼워졌던 z축의 양의 방향으로는 움직일 수 있는 상태가 된다.

그 다음, 작업자는 지지부(140)를 외부 배럴(120)의 일측에 위치시키되, 탄성부(152)가 센서(130)의 윗부분을 누르도록 배치시킨 후, 고정 스크류(160)를 사용하여 지지부(140)를 외부 배럴(120)에 고정시킨다.

이때, 탄성고정부재(150)에 의해 센서(130)가 고정된 모습은 도 6에 도시되어 있다. 여기서, 설치된 센서(130)의 상면의 높이는 그에 접촉하는 탄성부(152)가 휘어지도록 설계되기 때문에, 탄성고정부재(150)는 탄성력을 가지게 된다.

즉, 탄성고정부재(150)는 센서(130)를 탄성력으로 누르게 되는데, 주로 탄성 부(152)의 탄성 굽힘력에 의해 누르게 된다. 즉, 고정부(151)도 미세하게 휘어지나, 탄성부(152)에 비하여 강성이 현저히 낮기 때문에 주로 탄성부(152)가 더 많이 휘어지게 되고 탄성 굽힘력도 주로 탄성부(152)의 휘어짐에 기인하게 된다.

본 실시예에서는, 센서(130)가 센서장착부(121)에 설치되면, 센서(130)의 상면이 외부 배럴(120)의 외부 표면으로부터 돌출되어 있어, 센서(130)와 접촉하는 탄성부(152)가 휘어져 탄성 굽힘력이 발생하도록 설계되나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 센서가 센서장착부에 설치될 때, 센서의 상면이 외부 배럴의 외부 표면과 동일한 높이이거나 더 낮은 위치가 되도록 센서의 높이를 설계할 수 있다. 그러나, 그 경우에는 센서와 접촉하는 탄성부의 부분을 충분히 더 두껍게 설계를 함으로써, 탄성부가 휘어져 탄성 굽힘력을 유도할 수 있어야 한다.

본 실시예에서는, 센서(130)의 상면이 탄성부(152)에 직접 접촉하도록 구성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 센서(130)와 탄성부(152) 사이에 전술한 FPCB 케이블(132)이 개재되어 설치될 수 있으며, 그 경우에는 탄성부(152)에 의한 탄성 굽힘력이 FPCB 케이블(132)과 센서(130)의 상면에 동시에 작용하게 된다.

이하, 도 7내지 도 9를 참조하여, 탄성고정부재(150)의 변형 및 탄성 굽힘력의 계산 과정을 자세히 살펴보기로 한다.

도 7은 탄성고정부재(150)에 처짐이 발생하지 않는 경우를 도시한 단면도이고, 도 8은 센서(130)에 접촉하는 탄성고정부재(150)가 휘어져 탄성 굽힘력이 작용하는 경우를 도시한 단면도이고, 도 9는 센서(130)와 탄성부(152)의 접촉 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.

즉, 도 7의 상태는 지지부(140)가 외부 배럴(120)에 장착되지 않은 시점에의 탄성고정부재(150)의 상태인데, 그 경우 탄성고정부재(150)에는 힘이 작용하지 않아, 기준 중심선 S에 대하여 휘어짐이 발생하지 않고 있다.

이어, 작업자가 지지부(140)를 외부 배럴(120)에 장착시키면, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 탄성부(152)는 센서(130)와 접촉하게 되고, 그렇게 되면 탄성고정부재(150)는 휘어져 소정의 탄성 굽힘력(P)으로 센서(130)를 눌러 z축의 양의 방향으로의 센서(130)의 움직임을 방지하게 된다.

이때, 굽힘 탄성력 P는 캔틸레버빔의 처짐에 관한 공식을 사용하여 개략적으로 구할 수 있는데, 다음의 수학식 1의 값을 가지게 된다.

여기서, P는 굽힘 탄성력이고, E는 탄성계수(modulus of elasticity)이고, I는 탄성부(152)의 단면 2차 모멘트이다. 또한, L은 중심선 S에 대해 수직하며 접촉점(c2)을 지나는 선분으로부터 탄성부(152)의 시작점(c1)까지의 수평 거리이고, δ는 중심선 S에 대해 수직하며 접촉점(c2)을 지나는 선분을 따라 결정되는 탄성부(152)의 처짐량이다. 여기서, 상기 수학식 1의 가정은, 고정부(151)의 변형이 탄성부(152)의 변형에 비해 매우 미소하며, P가 센서(130)의 중앙부에 집중하중으로 작용하며, 탄성부(152)의 변형이 탄성변형의 한도 내에서 변형이 이루어진다는 가 정을 전제로 두고 있다.

이상과 같이, 탄성부(152)는 굽힘 탄성력 P에 의해 센서(130)를 누르게 되고, 그렇게 되면, 센서(130)의 고정을 위해 추가적인 접착제나 스크류 등과 같은 요소가 필요하지 않게 된다. 즉, 단순히 지지부(140)를 외부 배럴(120)에 장착시키면 탄성고정부재(150)가 센서(130)를 눌러 고정시키기 때문에, 작업 공정 및 작업 비용을 줄일 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 실시예의 광학 모듈 조립체(100)에 따르면, 지지부(140)의 외부 배럴(120)에의 장착만으로도 탄성고정부재(150)에 의해 센서(130)를 외부 배럴(120)에 고정시킬 수 있어, 제조 공수 및 제조 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광학 모듈 조립체(100)는 촬상 장치(200)에 적용될 수 있다. 도 10에는 촬상 장치(200)로서 디지털 컴팩트 카메라가 도시되었으나, 본 발명에 따른 촬상 장치의 종류에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 본 발명에 따른 촬상 장치로는, 일안 리플렉스 카메라, 영상 캠 코더, 필름식 카메라 등의 다양한 종류 및 형식의 촬상 장치가 적용될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 광학 모듈 조립체의 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 외부 배럴의 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시된 지지부 및 탄성고정부재의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 센서의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 광학 모듈 조립체가 조립되는 모습을 도시한 분해 사시도이다.

도 6은 본 실시예에 따른 센서가 탄성고정부재에 의해 고정된 모습을 도시한 확대 사시도이다.

도 7은 본 실시예에 따른 탄성고정부재에 처짐이 발생하지 않는 경우를 도시한 단면도이다.

도 8은 본 실시예에 따른 탄성고정부재가 센서에 접촉하여 탄성 굽힘력이 작용하는 경우를 도시한 단면도이다.

도 9는 본 실시예에 따른 센서와 탄성부의 접촉 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.

도 10은 본 실시예에 따른 광학 모듈 조립체가 적용된 촬상 장치의 모습을 도시한 개략적인 투시 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 광학 모듈 조립체 110: 경통

111: 렌즈 120: 외부 배럴

121: 센서장착부 121a: 지지턱

121b: 탐지홀 122: 모터

123: 감속기 130: 센서

140: 지지부 141: 영상 통과 개구부

150: 탄성고정부재 151: 고정부

152: 탄성부 200: 촬상 장치

Claims

광축의 방향으로 이동할 수 있으며, 내부에 렌즈가 배치된 경통;

상기 경통의 움직임을 가이드하며, 센서장착부가 형성된 외부 배럴;

상기 센서장착부에 설치되며, 상기 경통의 움직임을 검지하는 센서;

상기 외부 배럴의 일측에 배치되어 상기 외부 배럴을 지지하는 지지부; 및

상기 지지부에 배치되며, 탄성력에 의해 상기 센서를 상기 외부 배럴에 고정시키는 탄성고정부재;를 포함하는 광학 모듈 조립체.
제1항에 있어서,

상기 경통의 움직임은, 상기 외부 배럴의 일측에 배치되는 모터의 구동에 의해 이루어지는 광학 모듈 조립체.
제1항에 있어서,

상기 센서장착부는, 상기 센서를 지지하는 지지턱과, 상기 지지턱 사이에 위치하는 탐지홀을 포함하는 광학 모듈 조립체.
제1항에 있어서,

상기 센서는 광센서인 광학 모듈 조립체.
제4항에 있어서,

상기 광센서는 포토 리플렉터 또는 포토 커플러인 광학 모듈 조립체.
제1항에 있어서,

상기 지지부의 중앙에는 영상광의 유입을 위한 영상 통과 개구부가 형성되어 있는 광학 모듈 조립체.
제1항에 있어서,

상기 지지부와 상기 탄성고정부재는 일체로 형성되는 광학 모듈 조립체.
제1항에 있어서,

상기 탄성고정부재는 막대 형상을 가지는 광학 모듈 조립체.
제1항에 있어서,

상기 탄성고정부재는, 상기 지지부에 고정되는 고정부와, 상기 고정부로부터 연장되어 상기 센서와 접촉하는 탄성부를 포함하는 광학 모듈 조립체.
제9항에 있어서,

상기 고정부에는 보강 리브가 형성된 광학 모듈 조립체.
제9항에 있어서,

상기 고정부의 폭은 상기 탄성부의 폭보다 큰 광학 모듈 조립체.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 광학 모듈 조립체를 구비하는 촬상 장치.