KR20030006878A - Control system of zoom lens for digital still cameras - Google Patents
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- G03B2205/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing
- G03B2205/0046—Movement of one or more optical elements for zooming
Abstract
Description
본 발명은 렌즈 설계 데이터에 기초한 줌 렌즈 움직임에 대한 프로그램이 기억된 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU: Micro Controller Unit)으로부터 전자 신호를 수신함으로써 디지털 스틸 카메라용 렌즈의 주밍(zooming)을 제어하고, 또 디지털 카메라의 전자 제어식 거리 측정 시스템 또는 MCU로부터 전자 신호(펄스)를 수신함으로써 렌즈의 주밍을 구동시키는 바로 그 메커니즘을 사용해서 줌 렌즈의 자동 포커싱(auto-focusing)을 제어하는 시스템에 관한 것이다.The present invention controls the zooming of a lens for a digital still camera by receiving an electronic signal from a microcontroller unit (MCU) in which a program for zoom lens movement based on lens design data is stored. An electronically controlled distance measuring system or a system for controlling auto-focusing of a zoom lens using the same mechanism that drives the zooming of the lens by receiving an electronic signal (pulse) from the MCU.
디지털 스틸 카메라의 경우에, 줌 렌즈는 통상적으로 줌 렌즈 조립체의 선두 위치에 고정되는 제 1 렌즈 그룹 또는 전방(선두) 렌즈 요소가 움직이지 않도록 되어 있다. 그리고 제 2 렌즈 그룹 및 제 3 렌즈 그룹은 동시에 움직여서 전체 렌즈가 줌 렌즈로서 작용하도록 되어 있다. 제 2 렌즈 그룹 및 제 3 렌즈 그룹의 움직임은 일직선으로 연속해서 초점 거리를 변화시킴으로써 줌 렌즈로서 작용한다. 광각(wide angle)(렌즈의 최단 초점 거리)에서 망원촬영(telephoto)(렌즈의 최장 초점 거리)에 이르기까지 2개의 렌즈 그룹은 서로 상응해서 움직여져야 한다. 한 초점 거리 위치에서 다른 초점 거리 위치까지 2개의 그룹의 렌즈의 이동 스트로크(stroke)는 렌즈의 디자인에 의해 결정된다. 통상적으로 이들 2개의 렌즈 그룹의 이동 스트로크는 캠(대부분의 경우에 홈 캠이다)에 의해 기계적으로 제어된다.In the case of digital still cameras, the zoom lens is typically such that the first lens group or front (front) lens element fixed at the leading position of the zoom lens assembly is immovable. The second lens group and the third lens group are simultaneously moved such that the entire lens acts as a zoom lens. The movement of the second lens group and the third lens group acts as a zoom lens by changing the focal length continuously in a straight line. From the wide angle (shortest focal length of the lens) to telephoto (longest focal length of the lens) the two groups of lenses must be moved correspondingly. The movement stroke of two groups of lenses from one focal length position to another is determined by the design of the lens. Typically the movement strokes of these two lens groups are mechanically controlled by a cam (which in most cases is a home cam).
도 1은 2X(2배)의 주밍 비율을 갖는 디지털 스틸 카메라용 줌 렌즈의 전형적인 디자인이다. 도 1에 도시된 바와 같이 제 1 렌즈 그룹(1)은 전방 (선두) 위치에서 고정되며 움직이지 않는다. 제 2 렌즈 그룹(2)과 제 3 렌즈 그룹(3)은 초점 거리의 변화에 따라 전후로 움직이며, 선(4,5)은 이들 2개의 그룹의 움직임(트랙)을 나타낸다. 직선(4)은 제 2 렌즈 그룹(2)의 움직임을 나타내며, 곡선(5)은 제 3 렌즈 그룹(3)의 움직임(트랙)을 나타낸다. 각 그룹은 한 초점 거리로부터 다른 초점 거리까지의 소정 트랙에 추종하면서 서로 대응해서 동시에 움직인다. 도 1에서, 5개의 초점 거리 지점들이 주밍 위치의 일례로서 도시되어 있다. 위치 #1은 11.0㎜의 초점 거리(최장의 망원촬영 위치), #2는 9.615㎜의 초점 거리, #3은 8.319㎜의 초점 거리, #4는 6.913㎜의 초점 거리, 그리고 #5는 5.505㎜의 초점 거리(최단의 광각 위치)에서의 2개의 렌즈 그룹의 위치를 나타내고 있다.1 is a typical design of a zoom lens for a digital still camera having a zooming ratio of 2X (2x). As shown in Fig. 1, the first lens group 1 is fixed in the front (front) position and does not move. The second lens group 2 and the third lens group 3 move back and forth according to the change of focal length, and the lines 4 and 5 represent the movements (tracks) of these two groups. The straight line 4 represents the movement of the second lens group 2, and the curve 5 represents the movement (track) of the third lens group 3. Each group moves simultaneously corresponding to each other while following a predetermined track from one focal length to another focal length. In FIG. 1, five focal length points are shown as an example of the zooming position. Position # 1 is 11.0 mm focal length (longest telephoto position), # 2 is 9.615 mm focal length, # 3 is 8.319 mm focal length, # 4 is 6.913 mm focal length, and # 5 is 5.505 mm The position of two lens groups at the focal length (shortest wide-angle position) is shown.
2개의 렌즈 그룹들이 상응하는 움직임을 효과적으로 수행하도록 하기 위해서은 통상적으로 홈 캠을 갖는 메커니즘이 사용된다. 도 2a 및 도 2b는 6개의 홈 캠을 갖는 줌 렌즈의 종래의 기계적 제어 시스템을 나타내고 있다. 한 렌즈 그룹은 최외곽 렌즈 배럴(전체 렌즈 조립체를 유지하기 위한 튜브)의 주연부 상에 제공된 동일한 곡선 및 치수의 3개의 홈 캠 세트에 의해 제어되고, 상기 렌즈 배럴의 동일 주연부 상에 제공된 동일 곡선 및 치수의 다른 3개의 홈 캠 세트는 다른 렌즈 그룹을 제어한다.In order for the two lens groups to effectively perform the corresponding movement, a mechanism with a groove cam is typically used. 2A and 2B show a conventional mechanical control system of a zoom lens having six groove cams. One lens group is controlled by three sets of groove cams of the same curve and dimensions provided on the periphery of the outermost lens barrel (tube for holding the entire lens assembly), and the same curve provided on the same periphery of the lens barrel; The other three groove cam sets of dimensions control different lens groups.
최외곽 렌즈 배럴(7) 상에 제공된 제 1 홈 캠 세트(6)는 제 2 렌즈 그룹(2)을 제어하고, 최외곽 렌즈 배럴(7) 상에 제공된 제 2 홈 캠 세트(8)는 제 3 렌즈 그룹(3)을 제어한다. 최외곽 렌즈 배럴(7)의 바닥 테두리에는 기어 이(9)가 제공되고, 기어 이(9)는 스테핑 모터(11)의 구동 기어(10)와 맞물린다. 주밍 스위치가 켜지면 스테핑 모터(11)는 회전하기 시작하며, 다음에 최외곽 렌즈 배럴(7)이 회전하기 시작한다. 최외곽 렌즈 배럴(7)이 회전하고 있는 동안에 홈 캠(6,8)도 움직이며, 2개의 렌즈 그룹(2,3)도 각 렌즈 그룹의 렌즈 배럴 상에 고정되고 홈 캠의 슬롯 내로 삽입되어 홈 캠(6,8)의 곡선을 따라 움직이는 핀(12)의 움직임에 의해 전후(상하)로 움직인다. 홈 캠(6,8)의 곡선은 줌 렌즈의 설계 데이터에 따라, 즉 도 1에 도시된 트랙(4,5) 등의 트랙에 따라 정밀하게 설계되어야 한다. 렌즈 움직임(전방 또는 후방)의 방향은 스테핑 모터 회전 방향에 의해 결정된다.The first groove cam set 6 provided on the outermost lens barrel 7 controls the second lens group 2, and the second groove cam set 8 provided on the outermost lens barrel 7 3 Controls the lens group 3. A gear tooth 9 is provided at the bottom edge of the outermost lens barrel 7, which meshes with the drive gear 10 of the stepping motor 11. When the zooming switch is turned on, the stepping motor 11 starts to rotate, and then the outermost lens barrel 7 starts to rotate. While the outermost lens barrel 7 is rotating, the groove cams 6 and 8 also move, and two lens groups 2 and 3 are also fixed on the lens barrel of each lens group and inserted into the slots of the groove cam. It moves back and forth (up and down) by the movement of the pin 12 which moves along the curve of the groove | channel cam 6,8. The curves of the groove cams 6, 8 must be precisely designed in accordance with the design data of the zoom lens, i. The direction of lens movement (front or rear) is determined by the stepping motor rotation direction.
이러한 종류의 기계적인 주밍 제어에서 홈 캠은 고정밀도가 요구되고, 그러한 정밀한 홈 캠을 갖는 렌즈 배럴을 제조하기란 매우 곤란하며, 결과적으로 그러한 정밀 부품 및 구성 요소의 비용은 상당히 비싸다. 그러한 제어 메커니즘을 갖는 렌즈의 조립 및 정렬도 상당히 곤란하다.In this kind of mechanical zooming control, the home cam requires high precision, and it is very difficult to manufacture a lens barrel having such a precise groove cam, and as a result, the cost of such precision parts and components is quite expensive. Assembly and alignment of lenses with such control mechanisms are also quite difficult.
더욱이, 렌즈를 자동적으로 포커싱(소위, '자동 포커싱')하기 위해서는 통상적으로 렌즈 주밍 메커니즘과는 상관없이 렌즈 그룹중 한 그룹의 위치를 조정하는 것이 필요하다. 디지털 스틸 카메라의 전자 거리 측정 시스템 또는 MCU의 자동 포커싱 시스템으로부터 신호를 수신하게 되면, 렌즈 그룹중 한 그룹은 전후로 아주 약간씩 움직여야 한다. 그러나, 지금까지 설명한 기계적인 캠형 주밍 시스템의 경우에는, 움직이는 모든 렌즈 그룹들이 주밍 캠 메커니즘에 연결되어 있기 때문에 상기 움직임이 물리적으로 불가능하다. 렌즈 그룹중 한 그룹이 움직이기 시작하면 다른 렌즈 그룹도 움직이기 시작하며 렌즈 그룹중 한 그룹만이 주밍 시스템과는 별개로 움직이는 것은 불가능하다. 그러므로, 디지털 스틸 카메라의 기계적 캠 주밍 시스템의 경우에는 통상적으로 렌즈 구룹중 한 그룹 또는 렌즈 요소를 구동시키는 대신에 CCD 또는 C-MOS 등의 이미지 센서가 렌즈 포커스를 조정하도록 움직인다.Moreover, in order to automatically focus the lens (so-called 'auto focusing') it is usually necessary to adjust the position of one group of lens groups irrespective of the lens zooming mechanism. When receiving a signal from an electronic distance measuring system of a digital still camera or an automatic focusing system of a MCU, one of the lens groups must move slightly back and forth. However, in the case of the mechanical cam-type zooming system described so far, this movement is physically impossible since all the moving lens groups are connected to the zooming cam mechanism. When one group of lenses starts to move, the other lens group also starts to move, and it is impossible for only one group of lenses to move independently of the zooming system. Therefore, in the case of a mechanical cam zooming system of a digital still camera, instead of driving one group of lens groups or lens elements, an image sensor such as CCD or C-MOS is moved to adjust the lens focus.
그러나, 인쇄 회로 기판(PCB)에 연결되어 있는 전체 이미지 센서를 이동시키는 것도 극히 곤란하며, 이는 이미지 센서가 PCB의 일부 또는 접속 와이어와 함께 움직여져야 함을 의미한다.However, it is also extremely difficult to move the entire image sensor connected to the printed circuit board (PCB), which means that the image sensor must be moved with a part of the PCB or with the connecting wire.
디지털 스틸 카메라의 렌즈 포커싱은 1/1000 밀리미터의 매우 작은 스케일 단위로 조정되어야 하며, 만일 이미지 센서를 움직임으로써 포커싱을 조정하는 경우에는 렌즈에 대한 이미지 센서의 수평도 역시 극히 높아야 하며 이미지 센서는 렌즈와 완벽하게 수평으로 유지되어야 한다. 이러한 종류의 렌즈 포커싱 방법 또한 렌즈 배럴(튜브) 내에 유지되고 전후(상하)로 원활하고 용이하게 움직여질 수 있는 렌즈 그룹중 한 그룹 또는 렌즈 요소를 움직이게 하는 방법과 비교해서 실행하기가 극히 곤란하다. 이미지 센서(13)는 후미 렌즈의 직후방에 배치되고, 이미지 센서는 베이스(14) 상에 고정된다. 나사식 베어링(15)은 이미지 센서 베이스(14)의 일부로서 형성된다. 스테핑 모터(16)는 자동 포커싱 메커니즘을 구동하도록 제공되며, 이 스테핑 모터는 모터 샤프트의 연장체인 스크류 로드(17)를 갖는다. 스크류 로드는 나사식 베어링(15)의 내벽에 제공된 암형 스크류 나사와 맞물린다.The lens focusing of a digital still camera must be adjusted in very small increments of 1/1000 millimeters. If the focusing is adjusted by moving the image sensor, the level of the image sensor relative to the lens must also be extremely high. It must be perfectly level. This type of lens focusing method is also extremely difficult to implement compared to the method of moving a lens element or one group of lens groups that can be held in the lens barrel (tube) and can be moved smoothly and easily back and forth (up and down). The image sensor 13 is disposed immediately after the rear lens, and the image sensor is fixed on the base 14. The threaded bearing 15 is formed as part of the image sensor base 14. A stepping motor 16 is provided to drive an automatic focusing mechanism, which has a screw rod 17 which is an extension of the motor shaft. The screw rod meshes with the female screw screw provided on the inner wall of the threaded bearing 15.
자동 포커싱 시스템 스위치가 켜지면 스테핑 모터(16)가 회전하고 스크류 로드(17)가 회전하며 나사식 베어링(15)이 전후(상하)로 움직인다. 따라서, 이미지 센서(13)는 렌즈 주밍의 움직임에 상관없이 전후(상하)로 움직인다.When the auto focusing system is switched on, the stepping motor 16 rotates, the screw rod 17 rotates, and the threaded bearing 15 moves back and forth (up and down). Therefore, the image sensor 13 moves back and forth (up and down) regardless of the movement of the lens zooming.
이미지 센서의 그러한 움직임을 위해 요구되는 정밀도와 그러한 정밀한 방법에 의한 렌즈 포커스의 조정은 상당히 곤란함에 틀림없으며, 설령 가능하다 하더라도 상당히 고가임에 틀림없다.The precision required for such movement of the image sensor and the adjustment of the lens focus by such a precise method must be quite difficult and even expensive if possible.
캠 메커니즘에 의해 기계적으로 렌즈 주밍을 제어하는 것에 대한 곤란성과, 이미지 센서를 이동시켜 렌즈 포커스를 조정하는 것에 대한 곤란성을 제거하기 위해서는 부품 및 구성 요소가 훨씬 더 적고 저렴하며 조립 방법이 훨씬 더 용이한 더욱 간단한 시스템을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 그러한 디지털 스틸 카메라용 줌 렌즈의 제어 시스템을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.In order to eliminate the difficulty of mechanically controlling lens zooming by the cam mechanism and the difficulty of adjusting the lens focus by moving the image sensor, parts and components are much smaller, cheaper and much easier to assemble. It is desirable to have a simpler system. Accordingly, the present invention aims to provide a control system of such a zoom lens for a digital still camera.
도 1은 제 2 및 제 3 렌즈 구룹의 이동 트랙을 나타내고 있는, 전형적인 디자인의 디지털 스틸 카메라용 줌 렌즈를 도시한 도면,1 shows a zoom lens for a digital still camera of a typical design, showing the moving tracks of the second and third lens groups;
도 2a는 캠에 의한 종래의 주밍 제어 시스템의 사시도,2A is a perspective view of a conventional zooming control system with a cam,
도 2b는 캠에 의한 종래의 주밍 제어 시스템에 내에 배치되고, 각각의 렌즈 배럴 내에서 조립되는 2개의 렌즈 그룹의 사시도,2B is a perspective view of two lens groups disposed within a conventional zooming control system by a cam and assembled within each lens barrel;
도 3은 포커스 조정을 위해 이미지 센서를 이동시키는 자동 포커싱 메커니즘을 갖는 캠에 의한 종래의 주밍 제어 시스템의 사시도.3 is a perspective view of a conventional zooming control system with a cam having an automatic focusing mechanism to move the image sensor for focus adjustment.
도 4는 본 발명의 디지털 스틸 카메라용 줌 렌즈의 제어 시스템의 일례의 사시도,4 is a perspective view of an example of a control system of a zoom lens for a digital still camera of the present invention;
도 5는 본 발명의 디지털 스틸 카메라용 줌 렌즈의 제어 시스템의 일례의 부분 단면도.5 is a partial cross-sectional view of an example of a control system of a zoom lens for a digital still camera of the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
1 : 전방 (제 1) 렌즈 그룹2 : 제 2 렌즈 그룹1: Front (first) lens group 2: 2nd lens group
3 : 제 1 나사식 베어링4 : 제 2 렌즈 배럴3: first threaded bearing 4: second lens barrel
5 : 제 1 위치 안정화 포크6 : 제 1 스테핑 모터5: 1st position stabilization fork 6: 1st stepping motor
7 : 제 1 스크류 로드8 : 제 3 렌즈 그룹7: first screw rod 8: third lens group
9 : 제 2 나사식 베어링10 : 제 3 렌즈 배럴9: second threaded bearing 10: third lens barrel
11 : 제 2 위치 안정화 포크12 : 제 2 스테핑 모터11 second position stabilization fork 12 second stepping motor
13 : 제 2 스크류 로드14 : 조립 베이스13 second screw rod 14 assembly base
15 : 이미지 센서15: image sensor
본 발명에서는 종래의 주밍 제어 메커니즘에서 사용되는 홈 캠이 제거되며, 그 홈 캠 대신에 2개의 렌즈 구룹이 2개의 스테핑 모터에 의해 제어되는데, 하나의 스테핑 모터는 제 1 렌즈 그룹을 구동하고 다른 스테핑 모터는 제 2 렌즈 그룹을 구동한다. 나사식 베어링은 각각의 움직이는 렌즈 그룹의 렌즈 배럴의 일부로서 배럴측에 형성된다. 스테핑 모터는 모터 샤프트의 연장체인 스크류 로드를 가지며, 스크류 로드는 나사식 베어링의 내벽에 제공된 암형 스크류 나사와 맞물린다. 스크류 로드는 렌즈 배럴 자체의 회전을 정지시키는 몇몇 종류의 위치 안정화 수단과 더불어 렌즈 배럴을 지지한다.In the present invention, the groove cam used in the conventional zooming control mechanism is eliminated, and instead of the groove cam, two lens groups are controlled by two stepping motors, one stepping motor driving the first lens group and the other stepping. The motor drives the second lens group. Threaded bearings are formed on the barrel side as part of the lens barrel of each moving lens group. The stepping motor has a screw rod, which is an extension of the motor shaft, which meshes with a female screw screw provided on the inner wall of the threaded bearing. The screw rod supports the lens barrel with some kind of position stabilization means to stop the rotation of the lens barrel itself.
스테핑 모터들이 동시에 회전하기 시작하면 스크류 로드 양자 모두가 회전하기 시작하며, 이들 로드의 회전에 의해 나사식 베어링은 스크류 로드의 수형 나사 위에서 구동되며, 나사식 베어링이 전후(상하) 방향으로 움직임에 따라 2개의 렌즈 그룹은 모터 회전 방향에 따라 전후(상하)로 움직이기 시작한다.When the stepping motors start to rotate at the same time, both screw rods begin to rotate, and by the rotation of these rods, the threaded bearings are driven on the male screws of the screw rods, and as the threaded bearings move forward and backward (up and down) The two lens groups start to move back and forth (up and down) according to the motor rotation direction.
본 발명의 경우에, 렌즈의 주밍을 기계적으로 제어하는 홈 캠 대신에, 각각의 초점 거리 위치에 대해 각 렌즈 그룹을 제어하는 렌즈 이동 데이터, 즉 도 1에 도시된 트랙(4,5) 등의 렌즈 그룹 이동 트랙의 데이터가 전자 위치 신호 데이터로서 프로그램화되어 디지털 스틸 카메라의 MCU(마이크로 컨트롤로 유닛) 내에 기억되어야 한다. 망원촬영 또는 광각의 전원 주밍 스위치가 켜지자마자 스테핑 모터는 동시에 움직이기 시작하며, 렌즈 그룹들은 설계된 렌즈 이동 트랙에 따라 MCU로부터 신호를 수신함으로써 망원촬영 방향 또는 광각 방향으로 전체 렌즈의 주밍을제어하도록 움직이기 시작한다.In the case of the present invention, instead of the home cam mechanically controlling the zooming of the lens, the lens movement data for controlling each lens group for each focal length position, i.e., the tracks 4 and 5 shown in FIG. The data of the lens group movement track must be programmed as electronic position signal data and stored in the MCU (micro control unit) of the digital still camera. As soon as the telephoto or wide-angle power zoom switch is turned on, the stepping motor starts to move simultaneously, and the lens groups move to control the zooming of the entire lens in the telephoto or wide-angle direction by receiving signals from the MCU according to the designed lens movement track. It starts to win.
망원촬영 또는 광각 스위치가 켜져있는 동안에 MCU는 계속해서 각 스테핑 모터에 신호를 송신해서 한 지점에서 다른 지점으로 렌즈 그룹들을 움직이게 하며, 스위치가 꺼지면 렌즈는 즉각적으로 그 지점에서 정지된다. 렌즈가 정지된 위치는 MCU에 의해 기억되어야 하며, 다음 번에 망원촬영 또는 광각 스위치중 한 스위치가 켜지면 렌즈 주밍은 지난번에 렌즈가 정지된 초점 거리 위치에서 시작된다.While the telephoto or wide-angle switch is on, the MCU continues to send signals to each stepping motor to move the group of lenses from one point to another, and when the switch is turned off, the lens immediately stops at that point. The position where the lens is stopped must be remembered by the MCU, and the next time the telephoto or wide switch is turned on, the lens zooming will start at the focal length position where the lens was last stopped.
이와 동시에, 렌즈 주밍 메커니즘과는 별개로 렌즈 포커싱을 불가능하게 하는 캠은 전혀 존재하지 않는다. 그러나, 그 대신에 주밍 메커니즘의 한 부품, 즉 스테핑 모터중 한 모터가 움직이는 렌즈 그룹중 한 그룹을 구동하기 위해 사용될 수 있다. 움직이는 렌즈 그룹, 제 2 렌즈 그룹, 또는 제 3 렌즈 그룹중 한 그룹을 움직이게 함으로써 렌즈 포커싱이 조정될 수 있다. 주밍이 제어되기 전후에 MCU는 포커스를 조정하기 위해 2개의 렌즈 그룹중 한 그룹이 배치되어야 하는 위치 신호를 전송하게 되며, 그러면 스테핑 모터가 움직이기 시작해서 렌즈 그룹을 소정 위치로 움직이게 한다.At the same time, there is no cam at all that disables lens focusing apart from the lens zooming mechanism. However, instead, one part of the zooming mechanism, one of the stepping motors, can be used to drive one group of moving lens groups. Lens focusing can be adjusted by moving one of the moving lens group, the second lens group, or the third lens group. Before and after zooming is controlled, the MCU sends a position signal to which one of the two lens groups must be placed to adjust the focus, which then causes the stepping motor to start moving and move the lens group to the desired position.
따라서, 제조 시에 극도의 정밀성을 요구하는 기계적 홈 캠을 제거한 2개의 스테핑 모터를 사용함으로써 주밍은 카메라의 MCU 내에 미리 프로그램화되어 기억된 전자 신호만으로도 아주 용이하게 제어될 수 있으며, 더욱이 렌즈 그룹중 한 그룹을 움직이게 함으로써 2개의 스테핑 모터중 한 모터에 의해 자동 포커싱이 조정될 수 있어서, 이미지 센서를 이동시켜 렌즈 포커싱을 수행하는 극히 곤란한 방법을 없앨 수 있다.Thus, by using two stepping motors that eliminate mechanical groove cams that require extreme precision in manufacturing, zooming can be very easily controlled with only electronic signals pre-programmed and stored in the camera's MCU, and more By moving one group the automatic focusing can be adjusted by one of the two stepping motors, eliminating the extremely difficult way of moving the image sensor to perform lens focusing.
도 4 및 도 5는 본 발명, 즉 디지털 스틸 카메라용 줌 렌즈의 제어 시스템의 일례를 도시하고 있는데, 이 제어 시스템은 줌 렌즈 조립체의 선두 위치에서 고정된 전방 (제 1) 렌즈 그룹(또는 제 1 요소)(1), 제 1 렌즈 그룹 다음에 배치된 렌즈 그룹(2)(이하, '제 2 렌즈 그룹'이라 함), 제 2 렌즈 그룹(2)의 렌즈 배럴(4)(이하, '제 2 렌즈 배럴'이라 함)의 일부로서 형성된 나사식 베어링(3)(이하, '제 1 나사식 베어링'이라 함), 제 1 나사식 베어링(3)으로부터 제 2 렌즈 그룹(2)의 제 2 렌즈 배럴(4)의 대향측에 형성되는 위치 안정화 포크(5)(이하, '제 1 위치 안정화 포크'라 함), 모터 샤프트의 연장체로서 제공되고, 제 2 렌즈 그룹(2)의 제 1 나사식 베어링(3)의 베어링 구멍 내로 나사 추진되고 제 1 나사식 베어링(3)의 베어링 구멍의 내벽에 제공된 나사와 맞물리는 스크류 로드(7)(이하, '제 1 스크류 로드'라 함)를 갖는 스테핑 모터(6)(이하, '제 1 스테핑 모터'라 함), 제 2 렌즈 그룹 다음에 배치된 렌즈 그룹(8)(이하, '제 3 렌즈 그룹'이라 함), 제 3 렌즈 그룹(8)의 렌즈 배럴(10)(이하, '제 3 렌즈 배럴'이라 함)의 일부로서 형성된 나사식 베어링(9)(이하, '제 2 나사식 베어링'이라 함), 제 2 나사식 베어링(9)으로부터 제 3 렌즈 그룹(8)의 대향측에 형성되는 위치 안정화 포크(11)(이하, '제 2 위치 안정화 포크'라 함), 그리고 모터 샤프트의 연장체로서 제공되고, 제 3 렌즈 그룹(8)의 제 2 나사식 베어링(9)의 베어링 구멍 내로 나사 추진되고 제 2 나사식 베어링(9)의 베어링 구멍의 내벽에 제공된 나사와 맞물리는 스크류 로드(13)(이하, '제 2 스크류 로드'라 함)를 갖는 스테핑 모터(12)(이하, '제 2 스테핑 모터'라 함)로 구성된다. 이들 모든 구성 부품들은 조립 베이스(14) 상에서 조립되며, 이조립 베이스 상에는 CCD 또는 C-MOS 등의 이미지 센서(15)가 렌즈 조립체의 후미 요소의 바로 아래에 배치된다.4 and 5 show an example of the control system of the invention, i.e., the zoom lens for a digital still camera, which control system is a fixed front (first) lens group (or first) at the leading position of the zoom lens assembly. Element) 1, a lens group 2 (hereinafter referred to as a 'second lens group') disposed after the first lens group, and a lens barrel 4 of the second lens group 2 (hereinafter, A threaded bearing 3 (hereinafter referred to as a 'first threaded bearing') formed as part of a two lens barrel ', a second of the second lens group 2 from the first threaded bearing 3 Position stabilizing fork 5 (hereinafter referred to as 'first position stabilizing fork') formed on the opposite side of the lens barrel 4, provided as an extension of the motor shaft, and the first screw of the second lens group 2 A screw furnace which is screwed into the bearing hole of the axial bearing 3 and engages with a screw provided in the inner wall of the bearing hole of the first threaded bearing 3. A stepping motor 6 (hereinafter referred to as a 'first stepping motor') having a rod 7 (hereinafter referred to as a 'first screw rod'), a lens group 8 arranged after a second lens group ( Hereinafter, the threaded bearing 9 (hereinafter, referred to as 'third lens group') and as part of the lens barrel 10 (hereinafter referred to as 'third lens barrel') of the third lens group 8 (hereinafter, 'Second threaded bearing', position stabilizing fork 11 (hereinafter referred to as 'second position stabilizing fork') formed on the opposite side of the third lens group 8 from the second threaded bearing 9; And screwed into the bearing hole of the second threaded bearing 9 of the third lens group 8 and provided on the inner wall of the bearing hole of the second threaded bearing 9). It consists of a stepping motor 12 (hereinafter referred to as a 'second stepping motor') with a screw rod 13 (hereinafter referred to as a 'second screw rod') that engages the screw. All these components are assembled on the assembly base 14, on which an image sensor 15, such as a CCD or C-MOS, is placed just below the rear element of the lens assembly.
제 2 렌즈 그룹(2)은 제 2 렌즈 배럴(4) 내에 조립되고, 제 2 렌즈 배럴(4)은 제 1 스테핑 모터(6)의 샤프트로부터 연장되고, 제 2 렌즈 배럴(4)의 일부로서 형성된 제 1 나사식 베어링(3)의 구멍 내로 나사 추진되어 제 1 나사식 베어링(3)의 내부 나사와 맞물리는 제 1 스크류 로드(7)에 의해 지지된다. 제 2 렌즈 배럴(4)은 또한 제 2 렌즈 배럴(4)의 위치 안정화 수단으로 제공되고 제 1 나사식 베어링(3)으로부터 제 2 렌즈 배럴(4)의 대향측에 형성되며 제 2 스테핑 모터(12)의 샤프트로부터 연장된 제 2 스크류 로드(13) 위에 배치되는 제 1 위치 안정화 포크(5)에 의해 지지됨으로써, 제 1 위치 안정화 포크(5)의 단부(슬롯) 사이에 제 2 스크류 로드(13)를 유지시켜 제 2 렌즈 배럴이 회전할 수 없도록 되어 있다.The second lens group 2 is assembled in the second lens barrel 4, the second lens barrel 4 extends from the shaft of the first stepping motor 6, and as part of the second lens barrel 4. It is screwed into the hole of the formed first threaded bearing 3 and is supported by a first screw rod 7 which engages with an internal thread of the first threaded bearing 3. The second lens barrel 4 is also provided as a position stabilization means of the second lens barrel 4 and is formed on the opposite side of the second lens barrel 4 from the first threaded bearing 3 and the second stepping motor ( Supported by a first position stabilizing fork 5 disposed on a second screw rod 13 extending from the shaft of 12, the second screw rod (between the ends (slots) of the first position stabilizing fork 5 ( 13) so that the second lens barrel cannot be rotated.
제 2 렌즈 배럴(4)은 회전하는 제 1 스크류 로드(7)와 제 2 스크류 로드(13)를 따라 전후(상하)로 이동될 수 있다.The second lens barrel 4 may be moved back and forth (up and down) along the rotating first screw rod 7 and the second screw rod 13.
제 3 렌즈 그룹(8)은 제 3 렌즈 배럴(10) 내에 조립되고, 제 3 렌즈 배럴(10)은 제 2 스테핑 모터(12)의 샤프트로부터 연장되어, 제 3 렌즈 배럴(10)의 일부로서 형성된 제 2 나사식 베어링(9)의 구멍 내로 나사 추진되어 제 2 나사식 베어링(9)의 내부 나사와 맞물리는 제 2 스크류 로드(13)에 의해 지지된다. 제 3 렌즈 배럴(10)은 또한 제 3 렌즈 배럴(10)의 위치 안정화 수단으로 제공되고 제 2 나사식 베어링(9)으로부터 제 3 렌즈 배럴(10)의 대향측에 형성되며 제 1 스테핑 모터(6)의 샤프트로부터 연장된 제 1 스크류 로드(7) 위에 배치되는 제 2 위치 안정화 포크(11)에 의해 지지됨으로써, 제 2 위치 안정화 포크(11)의 단부(슬롯) 사이에 제 1 스크류 로드(7)를 유지시켜 제 3 렌즈 배럴이 회전할 수 없도록 되어 있다.The third lens group 8 is assembled in the third lens barrel 10, and the third lens barrel 10 extends from the shaft of the second stepping motor 12 to form part of the third lens barrel 10. It is screwed into the hole of the formed second threaded bearing 9 and is supported by a second screw rod 13 which engages with the internal thread of the second threaded bearing 9. The third lens barrel 10 is also provided as a position stabilization means of the third lens barrel 10 and is formed on the opposite side of the third lens barrel 10 from the second threaded bearing 9 and the first stepping motor ( Supported by a second position stabilizing fork 11 disposed on the first screw rod 7 extending from the shaft of 6), the first screw rod (between the ends (slots) of the second position stabilizing fork 11 ( 7) so that the third lens barrel cannot be rotated.
제 3 렌즈 배럴(10)은 회전하는 제 2 스크류 로드(13)와 제 1 스크류 로드(7)를 따라 전후(상하)로 이동될 수 있다.The third lens barrel 10 may be moved back and forth (up and down) along the rotating second screw rod 13 and the first screw rod 7.
망원촬영 또는 광각(廣角)의 전원 주밍 스위치가 켜지자마자 스테핑 모터(6,12)는 동시에 움직이기 시작하고, 렌즈 그룹(2,8)은 각각의 초점 거리 위치에 대해 각 렌즈 그룹을 제어하는 렌즈 이동 데이터, 즉 도 1에 도시된 바와 같은 트랙(4,5) 등의 렌즈 그룹 이동 트랙의 데이터로서 디지털 스틸 카메라의 MCU 내에 미리 프로그램화되어 기억되어질 줌 렌즈의 주밍 위치 신호를 수신함으로써 망원촬영 방향 또는 광각 방향으로 전체 렌즈의 주밍을 제어하도록 움직이기 시작한다.As soon as the telephoto or wide-angle power zoom switch is turned on, the stepping motors 6 and 12 start to move simultaneously, and the lens groups 2 and 8 control the lens groups for each focal length position. Telephoto direction by receiving movement data, i.e., data of lens group movement tracks such as tracks 4 and 5 as shown in FIG. Or it starts to move to control the zooming of the entire lens in the wide angle direction.
망원촬영 스위치 또는 스위치 또는 광각 스위치중 어느 한 스위치가 켜져있는 동안에 MCU는 계속해서 각 스테핑 모터(6,12)에 신호를 전송함으로써 렌즈 그룹을 한 지점에서 다른 지점으로 움직이게 하며, 스위치가 꺼지면 양 렌즈 그룹의 움직임은 즉각적으로 그 지점에서 정지된다. 양 렌즈 그룹(2,8)이 정지되는 위치는 MCU에 의해 기억되어야 하며, 다음 번에 망원촬영 스위치 또는 광각 스위치중 어느 한 스위치가 켜지면 렌즈 주밍은 지난 번에 렌즈 그룹이 정지되었던 초점 거리 위치에서 시작된다.While the telephoto switch or one of the switches or the wide-angle switch is on, the MCU continues to transmit a signal to each stepping motor (6, 12) to move the lens group from one point to another, with both lenses off. The movement of the group immediately stops at that point. The position at which both lens groups (2, 8) are stopped must be remembered by the MCU, and the next time the telephoto switch or the wide-angle switch is turned on, the lens zooming will be in the focal length position at which the lens group was stopped last time. Starts from.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전체 조립체는 조립 베이스(14) 상에 조립되며, 이미지 센서(15)는 줌 렌즈의 후미 요소의 직후방 또는 직하에 배치되어고정되는데, 본 발명에서 이미지 센서(15)를 이동시키는 포커싱은 전혀 필요치 않다. 2개의 스테핑 모터(6,12)중 한 모터를 단독으로 회전시킴으로써 2개의 렌즈 그룹(2,8)중 한 그룹이 전후로 정교하게 움직일 수 있으며, 2개의 렌즈 그룹(2,8)중 한 그룹을 단독으로 움직이게 함으로써 렌즈는 이미지 센서(15)에 대해 적절하게 포커싱될 수 있다. 그러므로, 렌즈 전체의 자동 포커싱 시스템을 사용해서 렌즈를 적절하게 포커싱하도록 디지털 카메라의 MCU로부터 자동 포커싱 신호가 송신되면, 렌즈 배럴(4,10)중 한 배럴은 단독으로 움직이기 시작하며 이미지 센서(15) 상에 획득된 이미지가 예리하게 포커싱되면 정지된다. 따라서, 이미지 센서 움직임에 따른 어떠한 제어 메커니즘도 사용하지 않는 본 발명에서는 주밍 제어를 위해 사용되는 바로 그 스테핑 모터(6,12)중 한 모터가 주밍 제어 메커니즘과는 독립적으로, 카메라 MCU로부터 자동 포커싱 신호를 수신함으로써 렌즈 그룹(2,8)중 한 그룹을 움직이게 해서 줌 렌즈를 자동적으로 포커싱한다.As shown in Figures 4 and 5, the entire assembly is assembled on the assembly base 14, and the image sensor 15 is disposed immediately after or directly under the trailing element of the zoom lens, where the image is No focusing to move the sensor 15 is necessary. By rotating one of the two stepping motors 6, 12 alone, one of the two lens groups 2, 8 can be moved back and forth precisely, and one of the two lens groups 2, 8 can be moved. By moving alone, the lens can be properly focused with respect to the image sensor 15. Therefore, if an auto focusing signal is sent from the MCU of the digital camera to properly focus the lens using the auto focusing system of the entire lens, one of the barrels of lens barrels 4, 10 starts to move alone and the image sensor 15 If the image acquired on the image is sharply focused, it is stopped. Therefore, in the present invention, which does not use any control mechanism according to image sensor movement, one of the very stepping motors 6 and 12 used for zooming control is an auto focusing signal from the camera MCU independently of the zooming control mechanism. By receiving, one of the lens groups 2 and 8 is moved to automatically focus the zoom lens.
지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에서는 제조상 매우 고정밀도를 요구하는 주밍 제어용 홈 캠이 사용되지 않으며, 또 매우 곤란했던 렌즈 포커싱을 위한 이미지 센서 이동 메커니즘도 사용되지 않는다. 대신에, 본 발명에서는 2개의 스테핑 모터(6,12)만이 주밍을 제어하고, 또 바로 그 2개의 스테핑 모터(6,12)중 한 모터가 자동 포커싱용으로 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 전체 시스템 및 메커니즘이 훨씬 더 간단하고, 저렴하며, 조립이 용이하다.As described so far, in the present invention, no zooming groove cam is used, which requires a very high precision in manufacturing, and an image sensor moving mechanism for lens focusing, which has been very difficult, is not used. Instead, only two stepping motors 6 and 12 control zooming in the present invention, and one of the two stepping motors 6 and 12 can be used for automatic focusing. Thus, the overall system and mechanism of the present invention is much simpler, cheaper and easier to assemble.
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