KR20050089393A - 초소형 렌즈모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 렌즈모듈의 조립 정확도를 높일 수 있는 구조를 갖는 렌즈 모듈을 제공한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 일측면에 개구부가 형성된 케이스; 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 렌즈부; 상기 케이스의 개구부에 들어맞도록 형성되는 박스형의 가이드 하우징; 상기 가이드 하우징의 내부에 회전가능하게 배열되고, 상기 렌즈부를 전후진하도록 상기 렌즈부와 연결되는 이송부재; 및 상기 이송부재와 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 상기 이송부재에 상기 렌즈부를 이송시킬 수 있는 구동력을 전달하도록 상기 이송부재에 인접하도록 배열되는 구동수단;을 포함하는 렌즈 모듈을 제공한다.

Description

초소형 렌즈모듈{compact lens module}
본 발명은 초음파 구동수단을 사용한 렌즈 이송구조를 제공하여 소형의 렌즈모듈에서도 줌 기능 및 자동 초점 조절 기능을 수행할 수 있도록 하는 초소형 렌즈모듈에 관한 것이다. 특히, 렌즈모듈의 조립 정확도를 높일 수 있는 구조를 갖는 렌즈 모듈을 제공한다.
카메라 기술은 필름을 사용하는 필름 카메라에서 화상을 디지털 신호로 변환하여 사용하는 디지털 카메라로 발전되고 있다. 최근에는 이러한 디지털 카메라의 기술이 점차 소형 부품에 적용되어 개인이동통신 기기에 장착되기 시작하였다. 개인이동통신 기기, 예를 들면 셀룰러폰 등에 장착되는 디지털 카메라의 화질을 결정하는 화상센서의 화소수(pixel)가 점차 커져서 최근에는 100만 화소급 이상의 제품이 출시되고 있거나 출시될 예정이다.
셀룰러폰 등에 장착되는 초소형 카메라는 주로 오락성으로 사용되었으나, 최근 100만화소 이상의 화상이 실현됨으로 인해 오락성 카메라의 수준을 넘어 정식 사진기로써 인식되는 것을 기대하고 있다. 따라서 초소형 카메라가 정식 사진기로써 인식되기 위하여 일반 카메라에 부가되는 광학 줌(zoom) 기능 및 자동초점(auto focus) 조절기능에 대한 요구가 점차 거세어지고 있다.
일반적으로 화상센서는 반도체 제조공정을 응용함으로 인해 좁은 면적에 보다 많은 수의 화상센서를 집적화하는 것이 가능하게 되었다. 그러나, 광학 줌 및 자동초점 기능을 수행하기 위해서는 특별히 짧은 스트로크 및 초소형의 구동부를 가진 렌즈모듈의 설계가 필요하다.
도 1은 종래의 렌즈 구동구조를 도시한 도면이다. 도 1은 미국특허 6,268,970호의 “줌 렌즈 바렐”에 관한 것이다. 도 1에서, 각 렌즈 그룹(120,130,140)들을 지지하는 프레임(100)들이 있고, 상기 프레임들을 지지하는 캠 튜브(160,170)들을 포함하게 된다. 상기 캠 튜브들은 프레임이 축방향으로 렌즈를 움직이게 하는 기능을 하며, 상기 캠 튜브는 구동 액츄에이터(110)에 의해 구동하게 된다.
이러한 캠 구조의 줌 구동방식은 줌 작동시 캠의 형상에 의하여 각 렌즈의 상대적 위치가 결정된다. 이 때문에 특정 배율에서 초점을 맞추기 위한 초점렌즈 및 구동부가 추가적으로 요구되며, 종감속 기어 및 캠을 따라 움직이는 렌즈 홀딩 구조 등 구동기구가 복잡해지고 부피가 큰 단점을 갖게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초음파를 이용하여 구동하는 구동부를 탑재하여 렌즈 이동 스트로크가 짧고 초소형의 크기를 가질 수 있는 렌즈 모듈을 제공하며, 특히 렌즈 모듈의 제조에 있어 가공오차 및 조립 오차로 인한 조립의 불량 및 정렬의 불량 문제를 해결할 수 있는 구조의 렌즈 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 일측면에 개구부가 형성된 케이스; 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 렌즈부; 상기 케이스의 개구부에 들어맞도록 형성되는 박스형의 가이드 하우징; 상기 가이드 하우징의 내부에 회전가능하게 배열되고, 상기 렌즈부를 전후진하도록 상기 렌즈부와 연결되는 이송부재; 및 상기 이송부재와 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 상기 이송부재에 상기 렌즈부를 이송시킬 수 있는 구동력을 전달하도록 상기 이송부재에 인접하도록 배열되는 구동수단;을 포함하는 렌즈 모듈을 제공한다.
바람직하게는 상기 구동수단은 압전구동수단인 것을 특징으로 하며, 상기 압전구동수단은 중공형의 금속튜브와 상기 금속튜브의 적어도 2개의 측면에 부착되는 압전 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 더욱 바람직하게는, 상기 압전 플레이트에 위상차를 갖는 교류전압을 인가하여 상기 금속튜브의 길이방향으로 중앙부분의 굽힘 변위를 회전형 변위로 변환하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 압전플레이트가 부착되는 면의 두께는 압전플레이트가 부착되지 않는 면의 두께보다 작은 것이 바람직하다. 또한 바람직하게는 상기 금속 튜브는 원형기둥, 사각기둥, 삼각기둥 중 어느 하나의 형상을 갖는다.
바람직하게는 상기 이송부재는 일부에 스크류가 형성된 축형상을 갖고, 상기 렌즈부는 상기 적어도 1개의 렌즈를 지지하는 렌즈 하우징을 포함하며, 상기 이송부재의 스크류 형성부분은 상기 렌즈 하우징에 회전가능하도록 삽입되어 상기 구동수단으로부터 전달되는 구동력을 직선 방향의 이송력으로 변환하여 상기 렌즈부에 전달하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 이송부재는 상기 구동수단에 접촉가능하도록 상기 축의 직경보다 큰 직경을 갖는 접촉휠이 상기 축의 중심과 동일한 중심으로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 렌즈부의 이동을 가이드할 수 있는 적어도 1개의 지지부재가 상기 렌즈 하우징에 연결되면서 상기 이송부재와 평행하게 상기 가이드 하우징에 배열될 수 있다. 상기 압전구동수단과 상기 이송부재의 중심축은 서로 평행하도록 배열되고, 상기 압전구동수단은 양끝단에 인접한 부분에서 상기 케이스에 탄성적으로 지지되고, 상기 접촉휠은 상기 압전구동수단 지지부의 중간에 위치하도록 형성되는 것이 바람직하다.
바람직하게는 상기 가이드 하우징은 상기 케이스에 억지끼워 맞춤 형식으로 결합되며, 상기 구동수단은 상기 렌즈부 반대편에서 상기 이송부재와 접촉할 수 있도록 상기 가이드 하우징 내에 배열될 수 있다.
이때 상기 구동수단은 구동수단의 절점(nodal point)을 지지하는 구동홀더에 의해 지지되고, 상기 구동홀더는 상기 가이드 하우징에 탄성적으로 지지되는 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는 상기 이송부재의 일측끝단은 상기 가이드 하우징의 상부면에 형성된 고정구멍에 삽입되고, 상기 이송부재의 타측끝단은 상기 가이드 하우징의 하부면에 형성된 고정슬롯에 삽입될 수 있다. 이때 상기 고정슬롯은 상기 구동수단을 향해 개구되는 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는, 상기 렌즈부는 상기 케이스 내부에 위치하고, 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부 및 상기 제1 렌즈부의 후방측으로 소정거리 이격되어 배열되고 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 제2 렌즈부를 포함하고, 상기 이송부재 및 구동수단은 상기 제1 렌즈부 및 제2 렌즈부에 대응하도록 한쌍씩 배열될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
카메라와 같은 광학기기의 줌 기능은 각 렌즈부의 배열 및 이동 스트로크에 따라 수행된다. 줌 기능은 카메라와 같은 광학기구에서 멀리있는 피사체를 마치 가까이에서 찍는 것과 같은 효과를 얻기 위한 것이다. 줌 기능을 사용하면 좀더 큰 이미지의 화상을 촬영할 수 있다. 한편, 줌 기능은 광학 줌 기능과 디지털 줌 기능으로 크게 구분할 수 있다. 광학 줌 기능은 렌즈간 거리 변화에 따라서 줌 기능을 구현하는 것을 의미하며, 이는 화질의 저하가 없고, 낮은 해상도의 화상센서를 보완해 줄 수 있는 장점이 있다. 반면에 디지털 줌은 화질의 저하가 발생하지만 특정부분의 노출도가 높은 이미지를 얻을 수 있는 장점이 있으며, 이는 화상소자에 인식되는 영상신호를 크게 증폭하는 등의 소프트웨어적인 방식을 사용한 줌 기능이다.
일반적인 광학 줌 메커니즘에서는, 초점 렌즈와 줌 렌즈가 각각 일정 간격 또는 다른 간격으로 위치이동하면서 화상소자에 확대 또는 축소된 영상을 전달하게 된다.
또한, 상기 줌 렌즈와 함께 배열되는 미세초점 렌즈는 렌즈 제어부에서 보내는 신호에 따라 자동으로 초점을 맞추도록 전후진하며 이는 줌 렌즈의 이동과는 독립적으로 이루어진다. 광학기기의 자동초점 기능을 구현하기 위하여 음파탐지, 적외선 빔 시스템, 대비인식 시스템, 위상검출 시스템 등이 사용된다.
본 발명은 상기와 같은 광학기기의 기능을 종래에 비해 보다 소형화된 모듈 내에서 수행할 수 있도록 하기 위한 새로운 구조를 제공한다. 또한, 모듈의 조립이 용이하고 각 부품 간에 정확한 정렬을 이룰 수 있도록 하는 새로운 구조를 제공한다.
본 발명은 종래 렌즈부의 이동을 위해 사용하던 경통 구조를 제거하고, 소형화된 구동구조를 제공하게 된다. 먼저 본 발명은 케이스(11) 내부에 위치하는 렌즈부(20)를 포함한다. 렌즈부(20)는 적어도 1개의 렌즈를 포함한다. 렌즈(12)는 볼록 또는 오목 렌즈 중의 하나일 수도 있고, 볼록 및 오목렌즈의 조합으로 사용할 수 있다. 렌즈(12)는 도 4에 도시한 바와 같은 형상의 렌즈 하우징(21)을 포함한다. 렌즈 하우징(21)은 내측에 렌즈(12)가 장착될 수 있는 개구부(25)를 포함한다. 개구부(25)에는 렌즈(12)가 장착되며, 렌즈는 다수개가 장착될 수도 있다. 렌즈 하우징의 재질은 소형 경량화에 맞도록 수지재의 경량재질을 사용할 수 있다. 또한, 렌즈 하우징을 사용하지 않고, 렌즈(12)의 외경부에 관통구멍을 형성하여 사용하는 것도 가능하다.
케이스(11)는 전체적으로 원통형의 형상을 갖고, 축방향으로 개구되어 있다. 또한, 원통형 케이스(11)의 일측면에는 렌즈부(20)가 삽입될 수 있도록 개구부(18)가 형성되어 있다. 개구부(18)에는 개구부에 들어맞는 크기의 사각 박스형 가이드 하우징(35)이 삽입된다. 가이드 하우징(35)은 렌즈부(20)를 케이스의 원통 축방향으로 이동시킬 수 있는 이송력을 전달하는 이송부재(30)가 배열된다.
가이드 하우징(35)은 도 5에 도시한 바와 같이, 사각 측벽만 형성되고, 도면에서 전후방면은 모두 개구되어 있는 형상을 갖는다. 이러한 사각 박스형 가이드 하우징(35)에는 이송부재가 배열되는데, 이송부재(30)의 상부끝단은 가이드 하우징(35)의 일측면에 형성된 고정구멍(37)에 회전가능하도록 고정되고, 하부 끝단은 가이드 하우징의 타측면에 형성되는 고정슬롯(38)에 삽입된다. 고정슬롯(38)을 형성하는 이유는 가이드 하우징(35)에 이송부재(30)를 보다 용이하게 삽입하기 위함이고, 특히 고정슬롯(38)의 개구되는 부분을 렌즈부(20)가 위치하는 측의 반대측으로 향하도록 형성하게 된다. 이송부재(30)는 후술할 구동수단과 밀착된 상태로 구동하게 되는데, 이러한 밀착력의 방향과 반대방향으로 슬롯(38)의 개구면을 형성하면 이송부재(30)가 이탈하지 않게 된다. 가이드 하우징(35)은 상기 케이스(11)에 억지끼워 맞춤된다. 가이드 하우징(35)을 케이스에 억지끼워 맞춤 형식으로 삽입하여 고정할 수 있게 되며, 또한 접착수단을 사용하여 보다 단단히 고정할 수도 있다.
렌즈부(20)는 이송부재(30)와 연결되어 있다. 이송부재(30)는 상기 렌즈부(20)를 전후진할 수 있도록 렌즈부에 연결되며, 이를 위해 이송부재(30)는 일부에 스크류(32)가 형성된 축형상을 갖는 것이 바람직하다. 이송부재(30)는 도 6에 도시된 바와 같이 축형상을 갖고 있으며, 렌즈부(20)와 연결되는 부분에는 소정 경사각을 갖는 스크류(나선)가 형성되어 있다. 이는 이송부재(30)가 회전하면서 렌즈부(20)가 도 2에서 상하방향으로 이동할 수 있도록 하기 위함이다. 이때 스크류의 회전으로 인해 렌즈부가 이동할 수 있도록 하기 위해서는 상기 스크류는 사각나사형으로 형성되는 것이 바람직하다.
바람직하게는 상기 이송부재의 스크류(32)는 렌즈 하우징(21)에 형성되는 관통홀(22)에 회전가능하도록 삽입되는 형식으로 렌즈부와 연결되며, 또한 이송부재의 스크류가 렌즈에 직접 연결되는 것도 가능할 것이다. 또한, 렌즈 하우징(21)에는 상기 관통홀(22) 뿐 아니라 지지부재(15)가 삽입되는 지지홀(23)이 형성된다. 지지홀(23)은 지지부재(15)에 의해 상하이동이 가이드 될 수 있도록 지지하는 기능을 하게 된다.
또한, 상기 렌즈부(20)에는 렌즈부의 이동을 가이드할 수 있는 적어도 1개의 지지부재(15)가 상기 이송부재(30)와 평행하게 연결된다. 지지부재(15)는 상기 렌즈부(20)의 렌즈 하우징의 외주연에 형성된 관통홀(23)에 삽입되며, 렌즈 하우징과 슬라이딩될 수 있도록 장착한다. 지지부재(15)의 일측 끝단은 상기 렌즈 하우징에 삽입되고, 타측 끝단은 케이스(11)에 고정되어 있다. 지지부재(15)는 이송부재(30)와 같이 가이드 하우징(35)에 배열되는 것이 바람직하다. 지지부재(15)를 가이드 하우징에 같이 배열하게 되면, 렌즈부(20)가 가이드 하우징 내의 이송부재 및 지지부재의 정렬에 의해 정확하게 정렬될 수 있기 때문이다. 이에 따라서 이송부재(30)가 회전하면서 렌즈부(20)를 상하로 이동시킬 때 지지부재(15)에 의해 렌즈부가 수평상태를 유지한 채로 이동할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 의한 렌즈 모듈은 이송부재(30)와 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 구동력을 전달하는 구동수단(40)을 포함하게 된다. 구동수단(40)은 상기 이송부재(30)에 인접하여 장착되며, 바람직하게는 상기 가이드 하우징(35)에 장착될 수 있다. 상기 구동수단은 바람직하게는 압전구동수단이 된다. 압전구동수단은 전압을 가하여 굴곡 변형을 반복할 수 있는 압전플레이트를 사용한 구동수단으로, 본 발명에서는 상기 이송부재(30)와 구동수단이 압전굴곡변위에 의해 접촉 및 비접촉 상태를 반복하게 된다.
도 7은 본 발명에서 사용되는 압전구동수단(40)의 일 예를 도시한 도면이다. 도 7에서, 압전구동수단은 중공형의 금속튜브(41) 및 금속튜브의 적어도 2개의 측면에 부착되는 압전 플레이트(45)를 포함하게 된다. 압전 플레이트(45)에 교류 전압이 인가되면 압전 플레이트는 굴곡변형을 반복하게 되고, 이러한 굴곡변형은 금속 튜브(41)에 전달되어 금속튜브가 변형하게 된다.
도 7에서와 같이 2개의 인접한 측면에 압전플레이트(45)가 부착된 상태에서 위상차를 갖는 교류전압을 인가하게 되면, 금속튜브(41)의 길이방향으로 중앙부분의 굽힘 변위를 회전형 변위로 변환하게 된다. 즉, 2개의 압전플레이트(45)가 번갈아가면서 굽힘 변형을 일으키게 되면 이들은 금속튜브를 번갈아가면서 굽히게 되고, 이러한 동작이 연속적으로 이루어지면 도 9에 도시된 바와 같은 원형에 가까운 형상의 궤적을 나타내게 된다.
도 8은 압전구동수단(40')의 다른 변형예를 도시한 것으로, 중공형의 원통형 튜브(41')를 사용하고 있다. 원통형 금속튜브(41')의 외주연에는 대략 90도 정도의 각도로 압전플레이트(45')가 부착되어 있다. 금속튜브의 형상은 사각형 및 원통형이 될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 삼각형의 중공형 금속튜브도 사용할 수 있다.
도 7 및 도 8의 금속튜브(41,41')에서, 압전플레이트(45,45')가 부착되는 면의 두께는 압전플레이트가 부착되지 않는 면의 두께보다 작은 것이 바람직하다. 이는 압전플레이트로부터의 굴곡변위가 금속튜브에 보다 잘 전달되도록 하기 위함이다. 이를 위해 원통형 금속튜브의 경우는 압전 플레이트 부착면을 면취하여 부착하게 되고, 사각형의 금속튜브는 인접한 두면을 소정두께로 가공하여 압전 플레이트를 부착하게 된다.
이와 같은 압전 구동수단(40)은 이송부재(30)에 접촉하게 되는데, 접촉을 원활하게 하기 위해서 이송부재(30)는 구동수단에 접촉가능한 직경을 갖도록 형성되는 접촉휠(33)을 포함하게 된다. 접촉휠(33)은 축형상의 이송부재(30)의 축의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성되고, 접촉휠의 중심과 이송부재 축의 중심이 동일하게 되도록 형성된다.
도 7은 상기와 같은 구조를 갖는 압전 구동수단(40)과 이송부재(30)의 구동력 전달과정을 도시한 도면이다. a 상태에서 구동수단(40)은 이송부재(30)의 접촉휠(33)과 접촉하게 된다. 이후, 위상차를 가진 교류전압이 계속 공급되면서 구동수단(40)은 점차 b 상태로 변형되고, 이송부재(30)는 구동수단과의 접촉에 의한 마찰력으로 회전하게 된다. 이와 같은 운동은 팽이를 채를 통해 충격을 가하면서 접촉 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 회전시키는 원리와 동일하다.
압전구동수단(40)의 상기와 같은 접촉 및 비접촉 반복운동은 초당 수만∼수십만회 반복되며, 비록 미세한 변위를 이송부재에 가하지만 이들이 여러 번 반복됨으로 인해 이송부재의 충분한 회전이 가능하게 된다. 압전구동수단(40)과 이송부재(30)는 상기와 같은 운동의 전달을 원활하게 하기 위하여 서로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.
구동수단(40)은 상기 가이드 하우징(35)에 구동수단 홀더(70)를 통해 장착될 수 있다. 구동수단 홀더(70)는 금속 튜브에 부착된 압전 플레이트와의 전기적 연결 및 구동수단의 지지를 위해 구동수단의 후방측에 장착된다. 홀더(70)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 금속 튜브(41)를 절점에서 지지하게 된다. 홀더(70) 자체는 케이스(11)의 개구부를 덮는 덮개(도시하지 않음) 또는 가이드 하우징(35)에 의해 일단이 지지되는 탄성부재(예를 들면 판스프링(17))에 의해 탄성적으로 지지된다.
압전구동수단(40)은 구동력을 이송부재에 전달하기 위해서 양끝단에 인접한 부분에서 탄성적으로 지지되어야 한다. 즉, 절점(nodal point)이 금속튜브형 압전구동수단의 길이방향의 양끝부분이 되어야 압전구동수단의 중앙에서 최대의 변위를 전달할 수 있게 된다. 이를 위해 구동수단 홀더(70)를 이용하여 압전구동수단의 양끝단에 인접한 부분을 지지하고 뒷면에서 탄성부재인 판스프링으로 예압을 가하게 되는 것이다.
이때 탄성적으로 지지하는 이유는 구동수단이 이송부재와 접촉할 때 충분한 마찰력을 가할 수 있도록 하여 이송부재의 회전이 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다. 즉, 마찰력은 수직력에 비례하게 되므로 탄성적으로 구동수단을 이송부재를 향해 밀어줌으로써 충분한 마찰력을 얻을 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 구동수단이 이송부재와 접촉 및 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 이송부재를 회전시키고, 이송부재의 회전은 렌즈부에 전달되어 렌즈부를 직선운동시키게 되는 구조를 제공한다. 이에 의해 종래의 렌즈부 이동 프로파일이 형성된 경통구조를 사용하여 렌즈부를 이동시키던 구조에 비해 보다 간결하고, 소형화된 렌즈 모듈이 가능하게 된다. 또한, 종래 DC모터 및 감속부를 사용하여 구동하던 구조에서, 보다 직접적이고 간결한 구조로 정밀한 구동력을 전달할 수 있는 구조의 렌즈 모듈을 제공할 수 있게 된다.
더구나, 모듈의 각 부품들의 정렬에 있어 가장 중요한 요소인 이송부재 및 지지부재가 가이드 하우징에 서로 수평하게 정렬될 수 있고, 가이드 하우징을 케이스에 삽입하여 간단하게 조립할 수 있게 되어 조립의 용이성이 매우 높은 모듈을 제공할 수 있게 된다. 이로 인해 구동력의 전달 효율을 높이고, 2개 이상의 렌즈부를 사용할 경우 렌즈부 간의 평행 배열을 높은 정밀도로 가능하게 할 수 있다.
도 2 및 도 3은 2개의 렌즈군을 사용한 렌즈 모듈을 도시한 것이다. 본 발명에 의한 렌즈 모듈은 초소형의 모듈에서 줌 기능 및 자동초점 조절 기능을 모두 수행할 수 있도록 한 것이다. 이하에서 줌기능 및 자동초점 조절 기능을 동시에 수행하는 렌즈 모듈을 설명한다.
도 2 및 도 3에서, 케이스(11)에는 적어도 1개의 렌즈(12,13)를 포함하는 제1 렌즈부(20) 및 제2 렌즈부(20')가 위치하게 된다. 이때 제2 렌즈부(20')는 제1 렌즈부(20)의 후방측으로 소정거리 이격되어 배열된다. 상기 제1 렌즈부(20)가 줌 기능을 수행할 수 있고, 제2 렌즈부(20')는 자동초점기능을 수행할 수 있다.
상기 제1 및 제2 렌즈부에 대응하도록 이송부재(30) 및 구동수단(40) 역시 한쌍이 배열된다. 각 구동수단들 및 이송부재들은 서로 평행하게 배열되며, 이송부재(30)들은 서로 반대되는 위치에 스크류가 형성된다. 이는 각 렌즈부가 상하로 배열되기 때문이며, 이에 따라 스크류가 형성된 부분은 렌즈부를 이송시키는 역할을 하게 되고, 스크류가 형성되지 않은 다른 측은 다른 렌즈부의 이송을 가이드하는 기능을 하게 된다.
도 2 및 도 3에서와 같이 2개의 렌즈군(20)을 사용할 경우 렌즈 하우징(21)은 1개의 관통홀(22) 및 1개의 지지홀(23)을 포함하도록 설계될 수 있다. 관통홀(22)에는 이송부재(30)의 스크류 형성부분이 연결되며, 지지홀(23)에는 지지부재(15)가 삽입된다. 다른 렌즈군에 연결되는 이송부재는 단지 렌즈 하우징(21)의 홈(24)에 외주 절반 정도가 밀착되어 렌즈부의 이동을 가이드하는 형식으로 정렬되어 사용하게 된다. 그러나, 이와 같은 배열은 단지 예시일 뿐이며, 이는 렌즈 하우징의 설계 및 배열 방식에 따라 다양하게 변경되어 실시될 수 있게 된다.
본 발명에 의한 렌즈 모듈은 2개의 렌즈부를 사용하게 된다. 종래의 경우 통상적으로 3개의 렌즈부를 사용하게 된다. 맨 앞의 렌즈부는 대략적인 초점조절기능을 수행하게 되고, 중간의 렌즈부는 줌 기능을 수행한다. 맨 후방의 렌즈부는 줌렌즈의 이동과는 별도로 이동하여 자동초점기능을 수행한다. 이와 같은 방식은 렌즈간의 거리와 스트로크의 문제로 인해 소형화하기에 한계가 있게 된다. 더구나, 캠 곡선이 형성된 경통구조를 사용하는 경우 소형화가 더욱 어려워지게 되는 것이다.
본 발명에서는 종래의 3개의 렌즈군을 소형화에 맞도록 2개의 렌즈군으로 사용하고, 각각의 렌즈군이 독립적으로 이동할 수 있도록 구동수단을 배열하며, 경통을 제거하고 주파수의 조절에 따라서 이동 스트로크를 제어할 수 있는 렌즈 모듈을 제공하고 있다. 이에 의해 전방의 렌즈부 및 후방의 렌즈부가 각각 자동초점 조절기능 및 줌 기능을 각각 수행하게 되며, 렌즈의 스트로크를 줄일 수 있고, 초소형의 렌즈 구동부를 형성할 수 있게 된다. 이로써 렌즈 모듈의 크기가 개인이동통신 단말기에 삽입될 수 있을 정도로 소형화될 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 종래의 렌즈부 이동 프로파일이 형성된 경통구조를 사용하여 렌즈부를 이동시키던 구조에 비해 보다 간결하고, 소형화된 렌즈 모듈제작이 가능하게 된다. 또한, 종래에 비해 보다 직접적이고 간결한 구조로 정밀한 구동력을 전달할 수 있는 구조의 렌즈 모듈을 제공할 수 있게 된다.
특히, 렌즈 모듈의 제조에 있어 가공오차 및 조립 오차로 인한 조립의 불량 및 정렬의 불량 문제를 해결할 수 있는 구조의 렌즈 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서는 종래의 3개의 렌즈군을 소형화에 맞도록 2개의 렌즈군으로 사용하고, 각각의 렌즈군이 독립적으로 이동할 수 있도록 구동수단을 배열하며, 경통을 제거하고 주파수의 조절에 따라서 이동 스트로크를 제어할 수 있는 렌즈 모듈을 제공하여, 자동초점 조절기능 및 줌 기능을 각각 수행할 수 있고, 렌즈의 스트로크를 줄일 수 있으며, 초소형의 렌즈 구동부를 형성할 수 있어, 개인이동통신 단말기에 삽입될 수 있을 정도로 소형화된 렌즈 모듈을 얻을 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
도 1은 종래의 렌즈모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 초소형 렌즈모듈의 사시도이다.
도 3은 도 2의 렌즈모듈의 조립도이다.
도 4는 렌즈 하우징을 도시한 도면이다.
도 5는 가이드 하우징을 도시한 도면이다.
도 6은 이송부재를 도시한 도면이다.
도 7은 도 2의 압전구동수단의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 2의 압전구동수단의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명에 의한 렌즈모듈의 압전구동수단의 운동궤적을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 의한 초소형 렌즈모듈의 구동수단으로부터 이송부재로의 구동력 전달 작동을 개략적으로 도시한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11: 케이스 12: 렌즈
15: 지지부재 17: 판스프링
20: 렌즈부 21: 렌즈하우징
30: 이송부재 33: 접촉휠
35: 가이드 하우징 37: 지지구멍
38: 지지슬롯 40: 구동수단
41: 금속튜브 45: 압전 플레이트

Claims (18)

  1. 일측면에 개구부가 형성된 케이스;
    적어도 1개의 렌즈를 포함하는 렌즈부;
    상기 케이스의 개구부에 들어맞도록 형성되는 박스형의 가이드 하우징;
    상기 가이드 하우징의 내부에 회전가능하게 배열되고, 상기 렌즈부를 전후진하도록 상기 렌즈부와 연결되는 이송부재; 및
    상기 이송부재와 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 상기 이송부재에 상기 렌즈부를 이송시킬 수 있는 구동력을 전달하도록 상기 이송부재에 인접하도록 배열되는 구동수단;을 포함하는 렌즈 모듈.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 구동수단은 압전구동수단인 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 압전구동수단은 중공형의 금속튜브와 상기 금속튜브의 적어도 2개의 측면에 부착되는 압전 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 압전 플레이트에 위상차를 갖는 교류전압을 인가하여 상기 금속튜브의 길이방향으로 중앙부분의 굽힘 변위를 회전형 변위로 변환하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 압전플레이트가 부착되는 면의 두께는 압전플레이트가 부착되지 않는 면의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 금속 튜브는 원형기둥, 사각기둥, 삼각기둥 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 이송부재는 일부에 스크류가 형성된 축형상을 갖고, 상기 렌즈부는 상기 적어도 1개의 렌즈를 지지하는 렌즈 하우징을 포함하며,
    상기 이송부재의 스크류 형성부분은 상기 렌즈 하우징에 회전가능하도록 삽입되어 상기 구동수단으로부터 전달되는 구동력을 직선 방향의 이송력으로 변환하여 상기 렌즈부에 전달하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 이송부재는 상기 구동수단에 접촉가능하도록 상기 축의 직경보다 큰 직경을 갖는 접촉휠이 상기 축의 중심과 동일한 중심으로 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 렌즈부의 이동을 가이드할 수 있는 적어도 1개의 지지부재가 상기 렌즈 하우징에 연결되면서 상기 이송부재와 평행하게 상기 가이드 하우징에 배열되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 압전구동수단과 상기 이송부재의 중심축은 서로 평행하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 압전구동수단은 양끝단에 인접한 부분에서 상기 케이스에 탄성적으로 지지되고, 상기 접촉휠은 상기 압전구동수단 지지부의 중간에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 가이드 하우징은 상기 케이스에 억지끼워 맞춤 형식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  13. 제 3항에 있어서, 상기 구동수단은 상기 렌즈부 반대편에서 상기 이송부재와 접촉할 수 있도록 상기 가이드 하우징 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 구동수단은 구동수단의 절점(nodal point)을 지지하는 구동홀더에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 구동홀더는 상기 가이드 하우징에 탄성적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 이송부재의 일측끝단은 상기 가이드 하우징의 상부면에 형성된 고정구멍에 삽입되고, 상기 이송부재의 타측끝단은 상기 가이드 하우징의 하부면에 형성된 고정슬롯에 삽입되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 고정슬롯은 상기 구동수단을 향해 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 케이스 내부에 위치하고, 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부 및 상기 제1 렌즈부의 후방측으로 소정거리 이격되어 배열되고 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 제2 렌즈부를 포함하고, 상기 이송부재 및 구동수단은 상기 제1 렌즈부 및 제2 렌즈부에 대응하도록 한쌍씩 배열되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
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