KR20060122125A - 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야.

본 발명은 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기회로의 구조를 개선하여 장치의 제품크기를 감소시킨 자동초점 조절장치에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려는 기술적 과제.

종래의 자동초점 조절장치의 직선운동은 반경방향의 자속을 생성하기 위해서 C형 영구자석(6)과 "U"자 또는 "ㄷ"자 형태의 요크(5)가 자기회로부를 만들어 영구자석(6)의 내측 면과 요크 내측판(5a) 사이의 틈에 항상 일정한 자속이 흐르게 하고, 상기 틈에 위치한 코일(7)에 전류를 인가하여 전류가 자속과 쇄교할 때 발생하는 광축방향 자기력(플레밍의 왼손법칙)을 이용해 직선운동을 하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 자동초점 조절장치는, 요크의 내측판(5a)이 렌즈홀더(8)와 코일(7) 사이에 위치하여 제품크기가 증가하고 동작 중에 요크의 내측판(5a)에 의한 간섭이 발생하는 문제점이 있으며, 또한, 렌즈어셈블리(1)와 렌즈홀더(8)의 체결을 나사산을 사용하고 있어 제품크기를 증가시키는 문제점이 있는 것이다.

다. 발명의 해결방법의 요지.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 자기회로를 변경하여 간섭불량을 감소시키고 제품크기를 감소시킨 자동초점 조절장 치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 렌즈홀더와 렌즈어셈블리의 체결방법을 개선하여 제품크기를 감소시킨 자동초점 조절장치를 제공하는데 있다.

라. 발명의 중요한 용도

소형 렌즈의 자동초점 조절장치.

Description

소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치{Device to automatically adjust the focus of optical lens}

도 1은 종래 기술에 따른 소형 렌즈의 자동초점 조절장치를 도시한 분해사시도.

도 2는 도 1에 도시된 자동초점 조절장치의 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 자동초점 조절장치를 도시한 분해사시도.

도 4는 도 3에 도시된 자동초점 조절장치의 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 자동초점 조절장치를 도시한 분해사시도.

도 6은 도 5에 도시된 자동초점 조절장치의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 렌즈어셈블리 52 : 상측하우징

53 : 상측배력자성체 54 : 캡(cap)

55 : 판스프링 56 : 연자성체

57 : 영구자석 58 : 코일

59 : 렌즈홀더 60 : 하측배력자성체

61 : 절연체 62 : 커넥터(connector)

63 : 하측하우징

본 발명은 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기회로의 구조를 개선하여 장치의 제품크기를 감소시킨 자동초점 조절장치에 관한 것이다.

자동으로 화상초점을 맞출 수 있는 디지털 카메라는 렌즈의 위치를 가변 시킬 수 있는 자동초점 조절장치가 필요한데, 일반적으로 디지털 카메라에 쓰이는 광학렌즈의 자동초점 조절장치는 스텝핑 모터나 DC모터의 회전운동을 기어와 같은 변환장치를 사용하여 초점렌즈를 광축방향으로 직선운동 시키는 방법을 널리 사용하고 있다.

그러나 휴대폰의 카메라모듈과 같이 제한된 공간에서 사용되는 소형 렌즈의 자동초점 조절장치는 회전형모터와 기어박스를 장착하기 어려워, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 보이스코일 방식의 구동장치를 사용하고 있다.

즉, 종래의 자동초점 조절장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈어셈블리(1)가 나사의 체결방식으로 결합된 렌즈홀더(8)에 코일(7)을 장착한 구동부와, 요크(4)의 외측판 내측에 4개의 C형 영구자석(6)을 부착한 자기회로부와 상기 단품들을 하나로 결합하기 위한 상·하측 하우징의 고정부로 크게 이루어져 있다.

이 때 왕복직선 운동을 하는 구동부와 고정부의 체결은 구동부의 상ㅇ하측에 결합된 두개의 판스프링(4),(10)의 직선변형을 이용해 구현하고 있으며, 또한 이 두 판스프링(4),(10)은 전자회로판(도시되지 않음)으로부터 코일(7)로 전류를 공급해주는 커넥터처럼 사용하고 있다.

종래의 자동초점 조절장치의 직선운동은 반경방향의 자속을 생성하기 위해서 C형 영구자석(6)과 "U"자 또는 "ㄷ"자 형태의 요크(5)가 자기회로부를 만들어 영구자석(6)의 내측 면과 요크 내측판(5a) 사이의 틈에 항상 일정한 자속이 흐르게 하고, 상기 틈에 위치한 코일(7)에 전류를 인가하여 전류가 자속과 쇄교할 때 발생하는 광축방향 자기력(플레밍의 왼손법칙)을 이용해 직선운동을 하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 자동초점 조절장치는, 요크의 내측판(5a)이 렌즈홀더(8)와 코일(7) 사이에 위치하여 제품크기가 증가하고 동작 중에 요크의 내측판(5a)에 의한 간섭이 발생하는 문제점이 있으며, 또한, 렌즈어셈블리(1)와 렌즈홀더(8)의 체결을 나사산을 사용하고 있어 제품크기를 증가시키는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 자기회로를 변경하여 간섭불량을 감소시키고 제품크기를 감소시킨 자동초점 조절장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 렌즈홀더와 렌즈어셈블리의 체결방법을 개선하여 제품크기를 감소시킨 자동초점 조절장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 렌즈어셈블리가 내부에 결합된 렌즈홀더에 코일과 캡을 장착한 구동부와, 상기 구동부를 초기 위치로 복원시키는데 필요한 판스프링과, 상기 구동부의 코일 동선 양 끝단에 전류를 공급하기 위한 두 개의 커넥터와, 연자성체 및 영구자석으로 구성된 자기회로부와, 구동자기력을 증가시키기 위해 상기 구동부에 위치한 하나 이상의 배력자성체와, 상기 단품들을 하나로 결합하기 위해 후크 체결방식의 상,하부 하우징을 포함하여 구성되는 것에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 따른 상기 자기회로부는 조절장치의 제품크기를 감소시키기 위해 U자형의 요크 대신에 요크의 내측판을 제거한 연자성체를 사용하고, 연자성체의 내측에 C형 영구자석을 위치시키는 것에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 따른 렌즈어셈블리와 렌즈홀더의 결합은 조절장치의 제품크기를 감소시키기 위해 나사산 체결방법 대신에 슬라이딩 체결방법에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 따른 배력자성체는 자기회로부의 설계변경으로 감소되는 구동자기력을 증가시키기 위하여 구동부에 추가시킨 연자성체에 의해 달성된다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 갖는다.

우선, 도 3은 본 발명에 따른 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치를 도시한 분해사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 자동초점 조절장치의 단면도이다.

상기 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 살펴보면 렌즈어셈블리(51)가 내부에 결합된 렌즈홀더(59)에 코일(58)과 캡(54)을 장착한 구동부와, 상기 구동부를 초기위치로 복원시키는데 필요한 판스프링(55) 및 커넥터(62)와, 연자성체(56) 및 영구자석(57)으로 구성된 자기회로부와, 구동자기력을 증가시키기 위하여 구동부에 장착한 배력자성체(53),(60)와, 상기 단품들을 하나로 결합하기 위한 후크 체결방식의 상측하우징(52) 및 하측하우징(63)을 포함하여 구성된다.

특히, 상기 자기회로부는 제품의 크기를 감소시키기 위해 종래 "U"자 또는 "ㄷ"자 형태로 이루어진 요크의 내측판(5a)을 제거하여 내측판의 두께와 판 양측의 공극을 제거함으로써 자기회로의 제품크기를 감소시킬 수 있으며, 또한, 상기와 같은 자기회로의 변경으로 종래 요크의 내측판(5a)과 렌즈홀더(8) 사이에서 발생하던 간섭과 요크 내측판(5a)과 코일(7) 사이에서 발생하던 간섭을 제거함으로써 자동초점 조절장치의 간섭불량을 크게 개선할 수 있도록 한 것이다.

상기 배력자성체(53),(60)는 상기 자기회로부의 변경으로 인해 감소되는 자기력을 증가시킬 목적으로 구동부의 상하측에 장착된다.

배력자성체(53),(60)를 추가한 자동초점 조절장치의 구동력은 종래 방식과 동일하게 코일에서 발생하는 식 1의 플레밍의 왼손법칙에 따른 자기력(

)에 의한 구동력과, 추가로 상기 배력자성체(53),(60)와 영구자석(57) 사이에서 발생하는 식 1의 자기흡입력(

)이 더해짐으로써 자동초점 조절장치의 전체 구동력을 증가시킬 수 있게 된다.

.......................(식 1)

(S : 두 자성체 사이의 힘이 발생하는 영역의 단면적, B : 두 자성체 사이의 자속밀도,

: 공기의 자속 투자율)

상기의 배력자성체(53),(60)에 의해 발생하는 자기흡입력(

)은 코일(58)의 전류량과는 상관없이 렌즈홀더(59)의 변위량에 의해서만 비례하게 증가하는 값이다. 따라서, 렌즈홀더(59)의 변위는 코일(58)에 흐르는 전류량만으로 제어가 가능하고, 작은 전류량에서도 렌즈홀더(59)의 변위를 제어할 수 있는 충분한 전체 구동력을 얻을 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 자동초점 조절장치는 상기 렌즈어셈블리(51)와 렌즈홀더(59)의 결합 방법을 슬라이딩 방법으로 개선하여 종래 나사산 결합방식에 있어서 나사산의 높이를 제거함으로써 자동초점 조절장치의 제품크기를 감소시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치를 도시한 분해사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 자동초점 조절장치의 단면도이다.

상기 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 조절장치의 구성을 살펴보면, 렌즈어셈블리(51)가 내부에 결합된 렌즈홀더(59)에 코일(58)과 캡(54)을 장착한 구동부와, 상기 구동부를 초기 위치로 복원시키는데 필요한 판스프링(105) 및 커넥터(112)와, 연자성체(106) 및 영구자석(107)으로 구성된 자기회로부와, 구동자기력을 증가시키기 위하여 구동부에 장착한 배력자성체(53),(60)와, 상기 단품들을 하나로 결합하기 위한 후크 체결방식의 상측하우징(52) 및 하측하우징(63)을 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 자기회로부는 외관이 가로세로의 길이가 다른 직육면체 형상의 조절장치로 제품크기를 감소시키기 위해 두 개의 영구자석(107)만을 사용하여 구성하고 있다.

한편, 도 1에 도시된 종래의 판스프링(4)(10)에 적용되는 텐션바(4a)는 일자 형태를 사용하고 있어 구동부가 상하로 이동할 때 텐션바(4a)에 의해 구동부의 회전이 발생하게 되는데, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상기 판스프링(105) 및 커넥터의 텐션바(105a)(112a)는 구동부가 상하로 이동할 때 발생하는 구동부의 회전을 방지하기 위해 U자 형태를 사용하고 있다. 이 때, 상기 텐션바의 방향은 판스프링 텐션바(105a)와 커넥터 텐션바(112a)에서와 같이 반대방향의 형태도 적용이 가능함은 물론이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 조립방법 및 작동과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 코일(58)을 렌즈홀더(59)의 외경에 결합하고, 하측배력자성체(60)와 커넥터(62)를 렌즈홀더(59)에 장착하여 구동부를 제작한다.

다음 구동부를 하측하우징(63) 안에 넣고 절연체(61)를 삽입한 다음 연자성 체(56) 및 영구자석(57)이 결합된 자기회로부를 하측하우징(63)에 삽입한다.

다음 판스프링(55)과 상측배력자성체(53)가 결합된 캡(54)을 렌즈홀더(59)의 상단에 결합하고, 상측하우징(52)을 제품의 상단에 올려 아래 방향으로 가압함으로써 상측하우징(52)의 걸림고리가 하부하우징(63)의 걸림홈에 체결되어 자동초점 조절장치가 최종 조립되는 것이다.

상기 구동부의 상하 직선운동은 자속과 쇄교하여 전류가 흐를 때 수직방향으로 코일에 발생하는 자기력(플레밍의 왼손법칙)에 의해 발생된다.

즉, 영구자석(57)의 한쪽 극인 코일(58)과 접하는 면에서 자속이 나와서 반대 면에 위치한 연자성체를 거쳐 영구자석(57)의 다른 극으로 자속이 일정하게 흐르고 있어, 코일(58)은 전류가 흐르는 방향과 쇄교하는 방향으로 항상 일정한 자속이 흐르게 된다.

이 때, 자속이 흐르고 있는 코일(58)에 전류를 인가하면, 전류가 자속이 쇄교하는 광축방향으로 자기력이 발생하여 구동부가 판스프링(55)의 탄성복원력을 이기고 이동을 시작하는데, 판스프링(55)의 탄성복원력은 이동량에 비례하여 증가하기 때문에 구동부의 변위는 코일에 흐르는 전류량에 의해 조절되는 자기력으로 제어가 가능한 것이다.

또한, 구동부의 이동이 발생하면 이동량에 따라 커지는 배력자성체(53),(60)의 자기흡입력은 자기회로부의 크기를 줄임에 따라 감소되었던 자기력을 증가시키는 데 사용되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자동초점 조절장치에 의하면, 코일과 렌즈홀더 사이에 위치한 요크의 내측판을 제거하여 구동 간섭을 감소시키고, 이를 통해 요크 내측판의 두께와 양측의 공극을 제거함으로써 제품크기를 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 상기와 같은 자기회로 변경에 의해 감소한 조절장치의 구동력을 증가시키기 위해 배력자성체를 사용하여 자기력을 발생시켜 전체 구동력을 증가시킴으로써 조절장치의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 렌즈홀더와 렌즈어셈블리의 체결방법을 슬라이딩 방식으로 나사산을 제거하여 제품크기를 감소시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 렌즈어셈블리가 결합된 렌즈홀더에 코일 및 캡을 장착한 구동부와, 상기 구동부를 초기위치로 복원시키는 역할을 담당하는 판스프링과, 상기 구동부의 코일 동선 양 끝단에 전류를 공급하기 위한 두 개의 커넥터와, 연자성체 및 영구자석으로 구성된 자기회로부와, 상기 단품들을 하나로 결합하기 위해 후크 체결방식을 이용한 상ㅇ하측 하우징으로 구성되는 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치에 있어서,

   상기 자기회로부는 렌즈홀더와 코일 사이에 위치한 자성체의 내측판을 제거하여 코일 내측면을 렌즈홀더의 외측면에 접하게 결합하는 것을 특징으로 하는 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 구동부의 구동자기력을 증가시키기 위해 구동부에 한 개 이상의 배력자성체를 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈어셈블리의 결합 시 렌즈홀더의 내측에 슬라이딩 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 판스프링 및 커넥터는 구동부가 이동할 때 발생하는 회전을 방지하기 위한 "U"자 형태의 텐션바가 형성된 것을 특징으로 하는 소형 광 학렌즈의 자동초점 조절장치.

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