KR20060097061A

KR20060097061A - 자동 초점 조절 장치

Info

Publication number: KR20060097061A
Application number: KR1020067013650A
Authority: KR
Inventors: 마코토 이토
Original assignee: 노키아 코포레이션
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2006-09-13

Abstract

소형 장치에도 적용 가능한 자동 초점 조절 장치를 제공하는 것, 나아가, 렌즈 위치의 제어에 피에조 액츄에이터를 사용하는 경우의 렌즈 위치의 측정 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 본원 발명은 자동 초점 조절 장치에 관한 것으로서, 카메라 렌즈를 지지하는 카메라 렌즈 지지체와, 자동 초점 조절을 위하여 이 카메라 렌즈 지지체를 움직이는 피에조 액츄에이터와, 이 피에조 액츄에이터에 의하여 움직인 카메라 렌즈의 과다한 이동을 방지하는 정지 부재와, 이 정지 부재의 근방에 설치되어, 피에조 액츄에이터에 의하여 움직인 카메라 렌즈와의 충돌을 감지하는 압력 센서를 구비한다.

Description

자동 초점 조절 장치{AUTOMATIC FOCUSING DEVICE}

본 발명은 자동 초점 조절 장치, 특히 피에조(piezo) 액츄에이터를 사용한 자동 초점 조절 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 비디오 카메라와 같은 비교적 대형 장치에서는 자동 초점 조절 장치는 거의 표준으로 장비되기에 이르렀다. 최근, 이 자동 초점 조절 장치를 카메라가 장착된 휴대 전화나 PDA와 같은 비교적 소형 장치에 사용하고자 하는 시도가 시작되고 있다. 자동 초점 조절 장치에 있어서 자동 초점 조절을 하기 위하여, 카메라 렌즈를 움직이는 액츄에이터로서 현재 이용 가능한 디바이스로서, 예를 들면 스텝핑 모터나 피에조 액츄에이터가 일반적으로 사용되고 있다.

스텝핑 모터를 사용하는 이점은 정확한 펄스 제어이다. 바꾸어 말하면, 스텝핑 모터에 의한 렌즈의 이동거리(펄스마다의 이동거리)는 매우 정확하다는 것이다. 그러나, 스텝핑 모터는 렌즈를 움직이기 위하여 리드 추진기나 기어와 같은 구동장치, 전기 회로, 센서 등을 필요로 하므로, 비교적 큰 디바이스로 되어 있다(일반적으로는 직경 6 내지 8 mm, 길이 6 내지 1O mm). 또한, 그 기계적 구동 때문에 소비 전력도 매우 크다(일반적으로는, 150 mA 이상이다).

한편, 피에조 액츄에이터(피에조 소자를 이용한 액츄에이터)는 스텝핑 모터 에 비하여 작고, 얇고, 충격에 강하고, 소비 전력도 작다는 이점이 있다. 그렇지만, 피에조 액츄에이터 또한 카메라 장착 휴대 전화 등의 소형 장치에서는 현재로서는 사용되고 있지 않다. 그 이유는 피에조 액츄에이터의 불확실한 펄스 제어에 있다. 바꾸어 말하면, 피에조 액츄에이터에 의한 렌즈의 이동거리가 환경의 변화나 기계적인 변화(예를 들면, 부하의 변화)에 의하여 용이하게 변화되기 때문이다. 이러한 결점을 가지므로, 예를 들면 일본 공개 특허 공보 평3-97379호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 비디오 카메라와 같은 장치에 있어서 이동하는 피사체에 대하여 연속적으로 초점을 맞추기 위하여 피에조 액츄에이터가 사용되는 경우는 있어도, 높은 핀트 정밀도가 요구되는 정지화용 카메라에 있어서 피에조 액츄에이터가 사용되는 경우는 없었다. 다만, 만일 피에조 액츄에이터를 사용하였을 경우에, 렌즈 위치의 제어를 보상할 수 있는 절대 위치 센서가 존재한다면, 피에조 액츄에이터를 정지화면용 카메라로 사용하는 것은 가능하다고 생각된다. 그렇지만, 휴대 전화와 같은 소형 장치에 사용하는 카메라 모듈에 있어서, 그러한 센서를 구비한 자동 초점 장치는 현재로서는 존재하지 않는다. 이상의 이유로 인하여, 소형 장치에 피에조 액츄에이터를 사용하는 것은 부적당하다고 생각되고 있다.

그런데, 예를 들면 카메라 장착 휴대 전화 등의 분야에서는 고해상도화가 급속히 진행되고 있고, 보다 고정밀도의 초점 조절을 하는 것이 요구되고 있다. 이 결과, 비디오 카메라와 마찬가지로, 카메라 부착 휴대 전화에 있어서도 자동 초점 조절 장치의 표준 장비가 요망된다.

[발명의 개시]

본원 발명은 소형 장치에도 적용할 수 있는 자동 초점 조절 장치를 제공하는 것, 그리고, 렌즈 위치의 제어에 피에조 액츄에이터를 사용하는 경우의 렌즈 위치의 측정 정밀도 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 압력 센서를 카메라 모듈에 부가함으로써, 피에조 액츄에이터를 렌즈 위치의 제어를 위한 액츄에이터로서 사용 가능하게 한다.

본 발명은 자동 초점 조절 장치로서, 카메라 렌즈를 지지하는 카메라 렌즈 지지체와, 자동 초점 조절을 위하여 이 카메라 렌즈 지지체를 움직이는 피에조 액츄에이터와, 이 피에조 액츄에이터에 의하여 움직인 상기 카메라 렌즈의 과다한 이동을 방지하는 정지 부재와, 이 정지 부재의 근방에 설치되어 상기 피에조 액츄에이터에 의하여 움직인 카메라 렌즈와의 충돌을 감지하는 압력 센서를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 자동 초점 조절 장치에 있어서, 상기 압력 센서는 매크로 위치와 무한 위치에 설치되어 상기 카메라 렌즈가 상기 매크로 위치에 존재하는지 여부, 또는 상기 무한 위치에 존재하는지 여부, 또는 그러한 중간 위치에 존재하는지 여부를 검출할 수 있게 되어 있어도 좋다. 상기 자동 초점 조절 장치는 여러가지 휴대 가능한 전자기기에 설치할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 자동 초점 조절 장치의 개념도를 나타내는 도면이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

도 1을 참조하여, 본 발명의 매우 적합한 실시 형태에 의한 자동 초점 조절 장치의 일례를 설명한다. 이 도면은 본 발명에 의한 자동 초점 조절 장치의 개념도를 나타내는 도면이다. 또한, 본 발명의 자동 초점 조절 장치는 디지털카메라, 카메라 장착 전화, 카메라 장착 PDA, 카메라 장착 시계, 카메라 장착 컴퓨터 등, 촬영 기능을 가지는 전자기기에 폭넓게 적용할 수 있지만, 휴대 가능한 소형 전자기기에 특별히 적합하다고 생각된다.

본 발명은 렌즈 위치의 측정 정밀도 향상을 도모하기 위하여, 카메라 렌즈(focusing lens)의 정지 위치에, 이러한 카메라 렌즈와의 충돌을 감지하는 압력 센서를 설치한 것을 중요한 특징의 하나로 한다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 카메라 렌즈(3, 3')는 원통상의 카메라 렌즈 지지체(5)의 양단에 지지되어 있다. 이 카메라 렌즈 지지체(5)의 측면 중앙 부근에는 환상의 슬라이드 부재(7)가 설치되어 있고, 지지축(11)이 이 슬라이드 부재의 관통 구멍(9)을 관통하고 있다. 카메라 렌즈(3, 3')는 이 지지축(11)을 따라서, 예를 들면 도시된 화살표(A)의 방향으로 슬라이드 이동된다. 이 슬라이드 이동은 피에조 액츄에이터(미도시)에 의하여 이루어진다. 즉, 여기에서는 렌즈를 움직이는 액츄에이터로서 피에조 액츄에이터를 사용한다. 그렇지만, 상술한 바와 같이, 피에조 액츄에이터에 의한 렌즈 위치의 제어는 부정확하다. 이 때문에, 본 발명에서는 특히 카메라 렌즈의 과다한 이동을 방지하기 위하여, 피에조 액츄에이터에 의하여 움직인 각 카메라 렌즈(3, 3')와 충돌할 수 있는 위치에 기계적인 정지 부재(13, 13')가 마주보고 설치되어 있다. 또한, 이들 정지 부재(13, 13')의 근방, 예를 들면 그 위에는 렌즈 위치를 높은 정밀도로 검출할 수 있도록 얇은 압력 센 서(15, 15')가 각각 고정하여 설치되어 있다. 또한, 이러한 압력 센서(15, 15')는 특별한 구성의 것이 아니고, TV 게임의 컨트롤러 등에도 이용되고 있는 일반 시판되고 있는 것으로 충분하다. 따라서, 압력 센서는 낮은 비용으로 입수할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 카메라 렌즈(3, 3')가 피에조 액츄에이터에 의하여 작동되어 정지 부재(13, 13')에 충돌하였다 하더라도, 종래 기술에서는 카메라 렌즈(3, 3')가 정지 부재(13 또는 13')의 위치에 있는지를 검출할 방법이 없었다. 그러나, 본 발명에 있어서는 카메라 렌즈(3, 3')가 피에조 액츄에이터에 의하여 작동되어 압력 센서(l5, 15')에 접촉하였을 때, 이 접촉에 의하여 발생한 압력이 각 압력 센서에 의하여 검출된다. 이 압력 검출에 의하여, 본 발명의 자동 초점 조절 장치는 카메라 렌즈의 위치를 높은 정밀도로 측정할 수 있다. 예를 들면, 도시된 실시예와 같이, 한쪽의 정지 부재(13)를 카메라 렌즈(3)의 매크로 위치, 즉, 보다 접근한 촬영 대상을 촬영하기 위한 위치에, 다른 한쪽의 정지 부재(13')를 카메라 렌즈(3')의 무한 위치, 즉 보다 먼 촬영 대상을 촬영하기 위한 위치에 배치하여 두면, 카메라 렌즈가 매크로 위치에 존재하는지 여부, 또는 무한 위치에 존재하는지 여부, 또는 그러한 중간 위치에 존재하는지 여부를 그 압력 검출을 통하여 용이하게 검출할 수 있다. 그러므로, 피에조 액츄에이터에 의한 렌즈 위치의 제어가 다소 부정확하여도, 이들 압력 센서(15, 15')의 기능에 의하여 그 부정확함을 보상하도록 하여, 카메라 렌즈가 어느 정지 부재(13, 13')의 위치에 존재하는지 여부는 확실히 검출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 적어도 렌즈 위치를 2점에 있어서 정밀하게 정할 수 있고, 오토포커스나 매크로 촬영에 이용할 수 있다. 이와 같 이, 본 발명의 구성에 의하면, 압력 센서를 카메라 모듈에 부가함으로써, 피에조 액츄에이터를 렌즈 위치 제어를 위한 액츄에이터로서 사용할 수 있다.

또한, 카메라 렌즈의 위치를 측정하는 방법으로서 본원 발명의 방법 이외에, 시간을 카운트하는 방법도 생각할 수 있다. 그렇지만, 피에조 액츄에이터의 렌즈 이동거리(시간)는 불확실하고, 또한 자동 초점 조절을 실현하려면 장시간을 필요로 하기 때문에, 이러한 시간 카운트 방법은 현실적이지 않다.

이상의 본원 발명에 의하면, 렌즈 위치를 제어하는 액츄에이터로서 피에조 액츄에이터를 사용함에도 불구하고, 렌즈 위치를 높은 정밀도로 검출할 수 있기 때문에, 소형 장치에도 적용 가능한 자동 초점 조절 장치를 제공할 수 있다. 또한, 피에조 액츄에이터를 사용함으로써, 장치를 소형화할 수 있는 동시에, 장치의 구조를 간이화하고, 또한 비용 및 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한, 본원 발명은 자동 초점 장치를 구비한 비교적 소형의 장치에 폭넓게 이용할 수 있다.

Claims

카메라 렌즈를 지지하는 카메라 렌즈 지지체와, 자동 초점 조절을 위하여 이 카메라 렌즈 지지체를 움직이는 피에조 액츄에이터와, 이 피에조 액츄에터에 의하여 움직인 상기 카메라 렌즈의 과다한 이동을 방지하는 정지 부재와, 이 정지 부재의 근방에 설치되어, 상기 피에조 액츄에이터에 의하여 움직인 카메라 렌즈와의 충돌을 감지하는 압력 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절 장치.
제1항에 기재된 자동 초점 조절 장치에 있어서, 상기 압력 센서는 매크로 위치와 무한 위치에 설치되고, 상기 카메라 렌즈가 상기 매크로 위치에 존재하는지 여부, 또는 상기 무한 위치에 존재하는지 여부, 또는 그들의 중간 위치에 존재하는지 여부를 검출할 수 있는 자동 초점 조절 장치.
제1항 또는 제2항에 기재된 자동 초점 조절 장치를 구비한 휴대 가능한 전자기기.