KR20070005945A

KR20070005945A - 소형 카메라의 조리개 셔터 장치

Info

Publication number: KR20070005945A
Application number: KR1020050060000A
Authority: KR
Inventors: 최정훈; 김성혁
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-01-11

Abstract

본 발명에 따른 소형 카메라의 조리개 셔터 장치는, 피사체의 영상을 획득하기 위한 하나 이상의 렌즈들로 이루어진 렌즈 조립체와, 상기 렌즈들을 통과한 상기 영상을 전기적 신호로 변환하기 위한 이미지 센서와, 상기 이미지 센서의 주변 회로부를 포함하는 소형 카메라에 있어서, 중심부에 광이 통과될 수 있도록 광통과공이 형성되고, 일측에 조리개 및 셔터 동작 제어를 위한 코일이 취부된 덮개와; 중심부에 광이 통과될 수 있도록 광통과공이 형성되고, 타측에 다수개의 슬릿이 형성된 베이스와; 서로 엇갈린 방향으로 축 회전하여 상기 광통과공을 개폐하는 복수개의 셔터막과; 상기 베이스에 축 지지되고, 상기 셔터막을 축 회전시키는 링크부와; 일측에 자석이 취부되며, 상기 코일과 자석 사이의 전 자기력에 의해 상기 링크부의 중심 일측을 기준으로 상기 베이스의 슬롯을 따라 직선 회동하여 링크부를 구동시키는 조리개 셔터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

카메라, 조리개, 셔터, 카메라 모듈

Description

소형 카메라의 조리개 셔터 장치{Iris and shutter apparatus of camera}

도 1은 소형 카메라 구조를 나타낸 구성도.

도 2는 도 1에 다수의 광학계를 적용하기 위한 개념도.

도 3은 본 발명 실시 예에 따른 소형 카메라의 조리개 셔터 장치를 나타낸 사시도.

도 4는 도 3의 분해 사시도.

도 5는 도 3의 결합 배면도.

도 6은 도 4에서 조리개 셔터 동작을 위한 부분 결합 정면도.

도 7의 (a)(b)는 본 발명에 따른 조리개 셔터 장치의 개폐 동작을 나타낸 도면.

도 8의 (a)(b)는 코일에 인가되는 전류 여부에 따른 자석 및 자성체 사이의 힘 관계를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...덮개 111...광통과공

120...코일 131,132...셔터막

133...링크부 134...중심축

135....고정축 구멍 139,140...힌지축

150...조리개 셔터 구동부 151...자석

154...구동축 160...베이스

161,162....힌지축 가이드 슬릿 163...중심축 슬릿

164...구동축 가이드 슬릿 170...자성체

본 발명은 휴대 단말기 등에 장착된 소형 카메라에 있어서, 특히 기계식 셔터 및 조리개에 의해 빛의 양을 조절함으로써, 화질의 개선 및 소형화, 저 전력화를 가능하게 하고, 휴대 단말기에 적용할 수 있도록 한 소형 카메라의 조리개 셔터 장치에 관한 것이다.

최근 통신 기술 및 디지털 정보 처리 기술의 발전과 더불어 정보 처리 및 연산, 통신, 화상 정보 입출력 등 다양한 기능이 집적된 휴대용 단말기 기술이 새롭게 대두되고 있다. 디지털 카메라와 통신 기능이 장착된 PDA(personal digital assistant), 디지털 카메라와 PDA 기능이 장착된 핸드폰 등을 그 예로 들 수 있는데, 디지털 카메라 기술 및 정보 저장 능력의 발달로 인하여 고사양의 디지털 카메라 모듈(digital camera module)의 장착이 점차 보편화하고 있는 추세이다. 이를 뒷받침하는 제반 기술의 발달로 휴대용 단말기 등에 장착되는 소형의 디지털 카메라에 메가 픽셀(mega pixel)급 이미지 센서(image sensor)가 사용되면서, 광학 줌 (optical zoom), 자동 초점 조절 (Auto focus) 기능과 더불어 기계식 셔터(mechanical shutter)와 기계식 조리개(mechanical iris) 기능의 중요성은 더욱 부각되고 있다.

도 1은 일반적인 소형 카메라의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 하나 이상의 렌즈로 구성된 렌즈군 조립체(10)와, 케이스(20)와, 이미지 센서(30)와, 주변 회로를 포함한 주변 회로 보드(40)를 포함하는 구성이다.

상기 렌즈군 조립체(10)는 내부에 하나 이상의 렌즈를 포함하며, 케이스(20)에 조립된다. 상기 케이스(20) 하부에는 이미지 센서(30) 및 주변 회로 보드(40)가 구비된다. 상기 이미지 센서(30)는 상기 렌즈를 통과한 광 신호로부터 전기적인 신호를 검출하게 되는 것으로, CMOS 또는 CCD 이미지 센서로 구성된다.

그러나, 최근 휴대용 단말기 등에 장착되는 디지털 카메라 모듈에 메가 픽셀급 이미지 센서가 사용되면서, 고화질의 영상 획득 및 부가적인 편의 기능을 부가하기 위하여 다수의 렌즈군 조립체 및 광학 줌(Optical zoom), 자동 초점 조절(auto focus control) 기능을 부가한 모듈이 채용되고 있다. 도 2는 이미지 센서(30)와 렌즈군 조립체(10) 사이에 다수의 광학계(11,12)를 배치한 구성으로서, 광학 줌 및 자동 초점 기능을 수행하게 된다.

이러한 최소형 디지털 카메라 모듈에 있어서 카메라 모듈이 차지하는 부피는 전체 기기의 크기에 비해 상대적으로 최소의 부피를 차지하면서도, 빠른 기동 속도, 저 전력 소모, 큰 변위 등의 성능을 충족시켜야 하므로, 종래의 스텝 모터 등 의 회전 운동을 하는 구동기로 렌즈 군과 같은 가동부를 움직이는 경우 부품 수가 많고 그 구조가 복잡하며, 모터의 크기로 인하여 부피가 커지는 단점이 있다.

이러한 이미지 센서 중에서 CCD(charge-coupled device)의 동작 방식은 인터레이스드 스캔(interlaced scan)과 프로그레시브 스캔(progressive scan)의 두 가지 스캔 방식이 사용된다. 상기 인터레이스드 방식은 기존의 비디오용 CCD에서 사용되던 방식으로 화상을 두 번에 걸쳐 나누어 스캔하는데, 두 번에 나누어 스캔하게 되면 한번의 스캔이 이루어진 후 두 번째 스캔하기까지 빛이 계속 들어와 버려 영상 화질이 저하되게 된다. 그래서, 고화질의 영상을 획득하기 위해서는 기계식 셔터를 이용하여 완전히 두 번의 스캔 단계에서 빛을 차단해주는 과정이 필수적으로 고려되어야한다. 이와는 달리, 35만화소급 디지털 카메라가 주류를 이루던 시절에는 모든 화소를 한 번에 스캔하는 프로그레시브 스캔이라는 방식이 사용되었는데, 이 방식은, 시간 간격으로 인한 오차가 없는 장점이 있었고 따라서 기계셔터가 없이 전자셔터만으로 제어가 가능했다.

하지만, 최근의 3백만 화소 이상의 디지털 카메라에서는 같은 CCD 크기에서 더 많은 빛을 얻을 수 있어 보다 나은 화질을 기대할 수 있는 인터레이스드 스캔 방식이 다시 채용되고 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 전자식 셔터만으로는 기대한 화질을 얻을 수가 없으므로 기계식 셔터를 채용하고자 하는 기술 개발이 활발하게 이루어 지고 있다.

기계식 셔터는 사람이 눈을 깜박이듯이 사진이 찍히는 순간 차단막이 실제로 깜박여 불필요한 빛을 차단하고 화질을 한 단계 업그레이드 시켜주는 기능이며, 이 에 따라 전등이나 태양 등 강한 반사광을 촬영할 때 화면에 수직으로 한줄기 선이 나타나는 스미어(Smear) 현상을 소프트웨어가 아닌 하드웨어적으로 차단해, 보다 선명한 화질의 사진을 얻을 수 있게 된다.

또한 기계식 조리개를 채용하게 되면, 들어오는 빛의 양을 조절하여 기계적 셔터와 함께 적절한 노출 값을 이용하여 선명한 화질의 사진을 얻는데 유용하게 사용될 수 있으며, 피사계 심도를 조절할 수 있게 되어, 일반적인 카메라와 같은 사진사의 주관을 반영하는 다양한 분위기의 사진을 초소형 카메라 모듈에서도 취득할 수 있게 된다.

또한 기계식 조리개 구조가 채택된 카메라에서는 렌즈의 중심부를 통해 들어오는 빛과 주변부를 통해 들어오는 빛의 차이로 인해 발생하는 수차를 적게 하는 기능을 가지고 있어, 조리개를 조임으로써 렌즈의 주변부에서 들어오는 빛을 막고, 렌즈 중심부의 빛을 영상에 주로 활용하여 수차가 적은 선명한 화질의 사진을 얻을 수 있게 된다. 그러므로, 기계식 조리개의 채용은 고화질을 지향하는 메가 픽셀 카메라에서 반드시 필요한 부품으로 연구되어 지고 있다.

초소형 디지털 카메라 모듈에 기계식 셔터 및 조리개 기능을 적용하기 위해서는 상대적으로 적은 부피를 차지하면서 빠른 기동 속도, 저전력 소모, 큰 변위 등의 성능을 충족시킬 수 있는 구동기가 필요하다. 특히 이미지의 크기가 커짐에 따른 필요 변위의 증가에 대응할 수 있는 구동기가 요구되는데, 종래의 일반적인 전자력 구동기(magnetic actuator)의 경우 많은 수의 부품을 사용하므로 단가 및 크기에 있어서 제한이 있으며, 변위를 증가시키는 데 한계가 있으며, 온/오프 구동 만을 이용하므로 기존의 기계식 조리개와 동일한 기능을 구현하는 데에 부족함이 있다.

또한 스텝 모터(stepping motor) 등 회전 운동을 하는 구동기로 가동부를 움직이는 경우, 동력 전달 과정에서 기어들을 사용하고 있으므로 부품수가 많고 그 구조가 복잡하다. 또한, 응답속도가 늦으며, 기어부의 마찰 및 소음 등의 단점이 있다. 전술한 방식을 채용한 기계식 셔터 및 조리개 구동기의 경우 복잡한 구조로 인하여 저가의 구동기를 제작하는데 어려움이 있으며, 소형화하는데 있어서 크기의 제한이 있다.

본 발명의 제 1목적은 소형 카메라에 기계식 조리개 및 셔터 기능을 제공할 수 있도록 한 소형 카메라의 조리개 셔터 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 제 2목적은 기계식 조리개 및 셔터 기능을 소형 카메라 모듈 광학계에 적용할 수 있도록 한 소형 카메라의 조리개 셔터 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 제 3목적은 기계식 조리개 및 셔터를 집적하여 카메라 모듈의 경량화 및 소형화가 가능하도록 함에 있다.

상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 소형 카메라의 조리개 셔터 장치는,

피사체의 영상을 획득하기 위한 하나 이상의 렌즈들로 이루어진 렌즈 조립체와, 상기 렌즈들을 통과한 상기 영상을 전기적 신호로 변환하기 위한 이미지 센서와, 상기 이미지 센서의 주변 회로부를 포함하는 소형 카메라에 있어서,

중심부에 광이 통과될 수 있도록 광통과공이 형성되고, 일측에 조리개 및 셔터 동작 제어를 위한 코일이 취부된 덮개와;

중심부에 광이 통과될 수 있도록 광통과공이 형성되고, 타측에 다수개의 슬릿이 형성된 베이스와;

서로 엇갈린 방향으로 축 회전하여 상기 광통과공을 개폐하는 복수개의 셔터막과;

상기 베이스에 축 지지되고, 상기 셔터막을 축 회전시키는 링크부와;

일측에 자석이 취부되며, 상기 코일과 자석 사이의 전 자기력에 의해 상기 링크부의 중심 일측을 기준으로 상기 베이스의 슬롯을 따라 직선 회동하여 링크부를 구동시키는 조리개 셔터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 셔터막은 상기 광통과공을 중심으로 대향되는 위치에 중첩된 상부 및 하부 셔터막이 형성되고, 상기 링크부의 동작에 의해 상기 광 통과공을 양측에서 동시에 개폐하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 링크부는 중심부에서 상기 베이스에 형성된 중심축 슬릿에 결합되는 중심축과, 상기 중심축 일측에 상기 조리개 셔터 구동부에 형성된 구동축이 결합되는 구동축 구멍과, 상기 복수개의 셔터막에 양단이 각각 결합되는 힌지축을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 베이스에는 타측 중심부에 상기 중심축이 결합되는 중심축 슬릿과, 상기 중심축 슬릿 일측에 상기 조리개 셔터 구동부의 구동축을 직선 가이드하기 위한 직선 형태의 구동축 가이드 슬릿과, 상기 중심축 양측에 상기 링크부의 양단 힌지축을 곡선 가이드하기 위한 힌지축 가이드 슬롯을 포함하는 구성이다.

바람직하게, 상기 코일에 전류가 인가되지 않을 때 상기 자석과의 인력을 발생시켜 상기 자석 및 조리개 셔터 구동부의 유동을 방지하는 자성체를 베이스 하부에 부착시킨 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 소형 카메라의 조리개 셔터 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 카메라 조리개 및 셔터 장치를 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 3의 분해 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 중심부에 광 통과를 위한 광통과공(111)이 형성된 덮개(110)와; 상기 덮개 일측에 배치된 코일(120)과; 상기 광통과공(111)을 개폐하기 위해 복수개가 서로 엇갈리게 축 회동하는 복수개의 셔터막(131,132)과; 복수개의 셔터막(131,132)을 구동시켜 주기 위한 링크부(133)와; 일측에 자석(151)을 구비하고 상기 링크부(133)에 축 결합되어 상기 링크부(133)를 구동시켜 주기 위한 조리개 셔터 구동부(150)와; 상기 조리개 셔터 구동부(150) 및 상기 링크부(133)의 축 회전을 가이드하는 다수의 슬릿 및 가이드 구멍이 형성된 베이스(160)와; 상기 베이스(160) 하부에 설치된 자성체(170)를 포함하는 구성이다.

상기와 같은 본 발명 실시 예에 따른 소형 카메라의 조리개 셔터 장치의 동 작에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 카메라 모듈 덮개(110)의 중심부에 광이 통과되는 광통과공(111)을 구비하고, 그 일측에 코일(120)을 취부된다. 상기 코일(120) 및 내부의 가동부에 설치된 자석을 이용한 VCM 방식을 통해서 광통과공 주변(111)에 위치한 조리개 셔터 구동부를 구동시켜 주어, 광통과공(111)을 개폐시켜 줄 수 있다. 이러한 조리개 셔터 장치는 코일(120)과 자석(도시되지 않음) 사이에 발생하는 전자기력을 이용하여 광통과공(111) 주변에 위치한 조리개 셔터 구동부(도시되지 않음)가 광통과공(111)을 개폐한다. 이러한 조리개 셔터 구동 장치를 렌즈군 조립체의 일부 또는 초소형 카메라 구조의 일부로 채용되어 영상 광량의 조절 및 영상 차단의 역할을 수행할 수 있으며, 기존의 모터를 사용한 기계적 셔터 및 조리개 구조물에 비해 보다 적은 수의 부품을 사용하고, 적은 부피를 차지하는 장점이 있다. 이러한 본 발명의 조리개 셔터 장치는 휴대 단말기 등의 카메라 모듈에 적용된다.

도 4는 본 발명에 따른 소형 카메라 조리개 및 셔터 장치를 나타낸 분해 사시도이다.

도 4를 참조하면, 덮개(110)의 하부에 복수개의 셔터막(131,132), 복수개의 셔터막(131,132)의 구동을 위한 링크부(133), 전자기력에 의해 직선 운동하는 조리개 셔터 구동부(150), 다수개의 슬릿(161,162,163,164)이 형성된 베이스(160), 자성체(170)를 포함하는 구성이다.

상기 덮개(110)는 카메라 모듈 덮개로서, 중심부에 광이 통과하는 광통과공(111)이 형성되며, 일측에 전자기력을 발생시키기 위해 소정 횟수 권선된 코일 (120)이 취부된다.

상기 덮개(110) 하부에서 복수개의 셔터막(131,132), 링크부(133), 조리개 셔터 구동부(150), 베이스(160)를 적층 구조로 결합된다.

상기 복수개의 셔터막(131,132)은 상기 광통과공(111)을 중심으로 대향되는 위치에 각각 한 쌍이 설치되어, 가상의 광 통과공(118)이 형성하고 있으며, 링크부(133)의 동작에 의해 광통과공(111)의 양측에서 동시에 개폐된다. 상기 복수개의 셔터막(131,133)은 서로 대향하고 상부 및 하부로 겹쳐진 구조를 갖고 있으며, 링크부(133)의 양단에 하나씩 연결되어, 중심축(134)을 중심으로 지그재그 형식으로 광통과공(111)을 개폐하게 된다.

상기 상부 및 하부 셔터막(131,132)은 측면에 개폐 동작시의 회동을 가이드하기 위한 가이드 구멍(136,137)이 각각 형성된다.

상기 링크부(133)는 중심부에 하향 돌출된 중심축(134)이 베이스(160)의 중심축 슬릿(163)에 결합되며, 상기 중심축(134)의 일측에 형성된 구동축 구멍(135)으로 조리개 셔터 구동부(150)의 타측에 돌출된 구동축(135)이 결합되고, 상기 링크부(133)의 일단은 상부 셔터막(131)이 결합되며, 상기 링크부(133)의 타단은 하부 셔터막(132)이 결합된다. 이에 따라 상기 중심축(134)을 중심으로 구동축(154)이 구동되면 상기 링크부(133)의 상단 및 하단이 서로 반대 방향으로 곡선 회동함으로써, 상부 및 하부 셔터막(131,132)이 광통과공(111)을 개폐하게 된다.

그리고, 조리개 셔터 구동부(150)는 중심부에 광통과공(111)이 형성되고, 일측에 자석 수납부(152)에 자석(151)이 부착되며, 타측에 구동축(154)이 링크부 (133)의 구동축 구멍(135) 및 베이스(160)의 구동축 가이드 슬릿(164)에 결합된다.

그리고, 베이스(160)에는 중심부에 광통과공(111)이 형성되고, 베이스(160)의 타측 중심부에 링크부(133)의 중심축(134)이 삽입되는 중심축 슬릿(163)이 형성되고, 중심축 슬릿(163)의 일측에는 상기 구동축(154)이 가이드되는 직선 형태의 구동축 가이드 슬릿(164)이 형성되며, 중심축 슬릿(163)의 외측에는 상기 링크부(133)의 상부 및 하부 힌지축(139,140)이 결합되는 반호 형태의 상부 및 하부 가이드 슬릿(161,162)이 형성된다.

그리고, 베이스(160) 하부에는 상기 자석(151)의 하부에 대향되는 자성체(즉, 요크)가 결합됨으로써, 코일(120)에 전류가 공급되지 않을 경우 상기 자석(151)과의 인력에 의해 자석(151) 및 조리개 셔터 구동부(150)를 정 위치시켜 준다.

조리개 셔터 구동부(150)의 구동시 상기 셔터막(131,132)은 셔터막 상에 제공된 소정의 슬릿 형상에 따라 다양한 직선 및 곡선 운동, 회전 운동을 수행하면서, 광통과공(111)을 개폐하게 된다.

상기 조리개 셔터 구동부(150)의 구동을 제어하기 위해 상기 코일(120) 및 자석(151)은 서로 대향하며, 상기 코일(120)에 인가되는 전류 크기 및 방향, 전류 공급 시간에 의해 자석(151)간에 소정의 전 자기력이 발생된다. 이에 따라 상기 조리개 셔터 구동부(150)가 베이스(160) 상에서 좌측 또는 우측으로 직선 이동되고, 조리개 셔터 구동부(150)의 좌/우 이동에 따라 링크부(133)가 중심축(134)을 중심으로 구동축(154)을 따라 축 회동하게 되고, 상기 링크부(133)의 축 회동에 따라 복수개의 셔터막(131,132)이 광통과공(111)을 개폐하게 된다. 여기서, 자석 및 코일(120)은 로렌쯔 힘에 의해 구동된다.

이러한 개폐 동작시 구동축(154)은 구동축 가이드 슬릿(164)을 따라 직선 회동하게 되고, 힌지축(139,140)은 힌지축 가이드 슬롯(161,162)을 따라 곡선 회동하게 된다.

본 발명은 코일(120)과 자석(151)간에 발생되는 전자기력에 의하여 조리개 셔터 구동부(150)가 직선 운동을 하며, 상기 조리개 셔터 구동부(150)와 축 조립되어 있는 링크부(133)의 회전 운동이 광통과공(111)의 주변에 위치한 복수의 셔터막(131,132)이 광통과공(111)을 개폐하게 함으로써 영상 광량을 조절하고, 영상이 이미지 센서에 노출되는 시간을 조절하여 셔터 및 조리개의 역할을 수행한다.

그리고, 일반적으로 코일(120)과 자석(151)간의 전자기력을 이용한 구동기에서는 일정 변위를 유지하기 위하여 전류를 지속적으로 인가하여 전력을 지속적으로 소모하는 단점이 있으나, 본 발명에서는 조리개 셔터 장치의 일부에 자성체(170)를 부가하여, 코일(120)에 전류가 인가되지 않아도 자성체(170)와 자석(151) 간에 발생하는 인력에 의해 자석(151) 및 조리개 셔터 구동부(150)가 셔터막(131,132)의 고정 구조물인 덮개(110) 또는 베이스(160)에 접촉하여 그 접촉 마찰력에 의해 일정 변위를 유지하는 래칭 동작을 수행하게 된다.

도 5는 본 발명 실시 예에 따른 조리개 셔터 장치의 결합 상태를 나타낸 배면도이며, 도 6은 조리개 셔터 장치의 결합 상태의 정면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 조리개 셔터 구동부(150)는 일측에 취부된 자석(151)과 덮개(110)에 권선된 코일(120)이 대향되며, 자석(151)의 양측에 형성된 가이드 구멍(155)이 덮개(110)로부터 돌출된 가이드 돌기(113)가 결합된다. 그리고, 조리개 셔터 구동부(150)의 타측에 형성된 구동축(154)이 링크부(133)의 구동축 구멍(135) 및 베이스(160)의 구동축 가이드 슬릿(164)으로 삽입됨으로써, 상기 구동축(154)이 구동축 가이드 슬릿(164)을 따라 좌/우 직선 회동할 수 있게 된다.

또한 상부 셔터막(131)의 타측에는 링크부(133)의 일단에 돌출된 상부 힌지축(139)이 상부 힌지축 가이드 구멍(141)에 결합되고, 하부 셔터막(132)의 타측에는 링크부(133)의 타단에 돌출된 하부 힌지축(140)이 하부 힌지축 가이드 구멍(142)에 결합된다. 상기 상부 및 하부 힌지축 가이드 구멍(141,142)은 셔터막(131,132)의 회동에 대해 가이드하며, 링크부(133)의 축 회전시 힌지축 가이드 구멍(141,142) 내에서 유동하게 된다.

이에 따라 조리개 셔터 구동부(150)가 구동되면, 구동축(154)이 베이스(160)의 구동축 가이드 슬릿(164)을 따라 직선 이동하게 되며, 동시에 상기 베이스(160)에 고정된 링크부(133)의 중심축(134)을 기준으로 링크부(133)의 양단이 엇갈리게 축 회동함으로써, 하부 및 상부 셔터막(131,132)이 중심으로 모이도록 하여 광통과공(111)을 폐쇄하게 된다.

그리고, 상부 및 하부 셔터막(131,132)의 앞/뒤 측면에는 가이드 구멍(136,137)이 중첩되는 형상으로 형성되고, 상기 가이드 구멍(136,137)에는 덮개(110)로부터 돌출된 가이드 돌기(112)가 결합되어, 상기 가이드 구멍(136,137)의 길이 내에서 가이드 돌기(112)가 가이드됨으로써, 셔터막(131,132)의 이동을 제한하게 된다.

도 7의 (a)는 본 발명에 따른 조리개 셔터 장치에서의 통과공 개폐 동작을 나타낸 도면이다.

도 7의 (a)는 광통과공(111)이 개방된 상태로서, 코일(120)에 전류가 인가되지 않으면 조리개 셔터 구동부(150)가 이동되지 않게 되고, 조리개 셔터 구동부(150)에 링크부(133)로 연결된 상부 및 하부 셔터막(131,132)이 광통과공(111)을 개방시킨 상태로 서로 마주보고 위치하게 된다.

이러한 상태에서 상기 코일(120)에 일정 방향 및 소정 크기, 소정의 시간 동안 전류를 인가하게 되면, 코일(120)과 자석(151)간의 전 자기력이 발생되어, 가동부에 해당되는 자석(151) 및 조리개 셔터 구동부(150)가 직선 이동하게 된다. 동시에 조리개 셔터 구동부(150)에 링크부(133)로 연결된 상부 및 하부 셔터막(131,132)이 서로 엇갈리게 회동하게 됨으로써, 광통과공(111)을 폐쇄하게 된다. 즉, 코일에 흐르는 전류의 크기, 시간 및 방향을 조절함으로써, 자석에 작용하는 힘의 크기, 방향을 조절하여 관통공의 개폐 정도를 조절할 수 있다.

다시 말하면, 코일(120)과 자석(151)간에 발생하는 전자기력에 의하여 조리개 셔터 구동부(150)가 직선 운동을 하며, 조리개 셔터 구동부(150)와 축 조립되어 있는 링크부(133)는 조리개 셔터 구동부(150)의 직선 운동에 따라 중심축(134)을 기준으로 하는 회전 운동을 하게 된다. 이때, 링크부(133)에 축 조립되어 있는 셔터막(131,132)은 링크부(133)의 회전 운동에 대응하는 직선 운동을 하게 되어 광통 과공(111)을 대칭적으로 개폐하는 조리개 및 셔터 동작을 수행한다.

한편, 조리개 셔터 구동부(150)와 링크부(133) 간의 축 조립 위치를 조절하여 실제 조리개 셔터 구동부(150)의 가동 변위와 링크부(133) 끝단의 가동 변위비를 지렛대의 원리로 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 도 7에서는 그 가동 변위가 1:2 인 경우의 예를 도시하였다. 이 경우에도 코일(120)에 흐르는 전류의 크기와 시간, 방향을 변화시킴으로써 광통과공(111)의 개폐 정도를 조절할 수 있다. 여기서, 링크부(133)의 중심축(134)으로부터 각각 축 조립되는 위치까지의 거리비를 조절함으로써, 조리개 셔터 구동부(150)의 직선 운동량보다 더 크거나 더 작은 셔터막(131,132)의 직선 운동을 발생시켜 준다.

상기와 같은 구성을 갖는 조리개 셔터 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

카메라 장치에서 피사체의 영상을 취득하기 위해 조리개 셔터 장치가 광통과공(111)을 모두 개방하여 렌즈 조립체로 빛이 양호하게 통과하도록 함으로써 이미지 센서에서 피사체의 영상을 밝게 촬상한다.

이때에는 카메라 장치의 제어부(미도시)에서 카메라 모듈 덮개(110)의 일측에 권선된 코일(120)에 전류를 인가하지 않게 된다. 이때 복수개의 셔터 막은 도 7의 (a)와 같이 광통과공(111)을 개방한 상태로 유지하게 된다.

한편, 카메라장치로 피사체의 영상을 촬영할 때에는, 조리개 셔터 구동부(150) 및 셔터막(131,132)이 도 7의 (b)와 같이 이동하여 광통과공(111)을 폐쇄하여 렌즈군에 입사되는 빛을 순간적으로 차단하게 된다.

이 과정은 먼저, 제어부(미도시)로부터 코일(120)에 일정 방향 및 소정 크기 의 전원을 인가되면, 자석(151)과 상기 코일(120) 사이에 발생되는 전 자기력에 의해 상기 자석(151)과 함께 조리개 셔터 구동부(150)가 직선 방향으로 가동된다.

따라서 조리개 셔터 구동부(150)의 구동축(154)에 결합된 링크부(133)가 힌지축(134)을 중심으로 회전하여 구동축(154)이 구동축 가이드 슬릿(164)을 따라 이동하게 되며, 동시에 상기 구동축(154)에 연결된 링크부(133)의 상부 및 하부 힌지축(139,140)이 서로 반대 방향으로 이동하게 되어, 상부 및 하부 셔터막(131,132)이 광통과공(111)의 양측에서 모아져 광통과공(111)을 폐쇄하게 된다.

이와 같이 두 개의 셔터막(131,132)이 광통과공(111)의 양측으로부터 동시에 모아지므로, 광통과공(111)으로 유입되는 빛을 빠른 속도로 차단하게 된다. 카메라의 정지 화상의 화질은 조리개 셔터장치의 스피드에 의해 좌우되는데, 본 실시예의 조리개 셔터장치는 간단한 구조로 인하여 셔터부의 이동속도가 최대화되므로 이미지센서에서 양질의 정지 화상을 촬영할 수 있게 된다.

한편, 피사체의 촬영을 마치고 광통과공(111)을 개방하기 위하여 코일(120)에 역방향의 전류를 인가한다. 이에 따라 코일(120)과 자석(151) 사이에는 역 기전력이 발생되어 자석(151)과 함께 조리개 셔터 구동부(150)가 반대방향으로 이동된다.

따라서 링크부(133)가 중심축(104)을 중심으로 역방향으로 회전하여 구동축(124)이 한 쌍의 셔터막(131,132)의 구동축 가이드 슬릿(164)을 따라 역방향으로 밀게 된다. 이에 따라 한 쌍의 셔터막(131,132)은 광통과공(111)이 개방하게 된다. 상기 광통과공(111)이 개방되면, 제어부는 코일(120)에 인가하는 전류를 차단하게 된다. 이때, 자성체(170)와 자석(151) 상호간의 인력에 의해 자석(151)과 함께 조리개 셔터 구동부(150)가 정 위치하게 된다.

도 8의 (a)(b)는 본 발명에 따른 코일(120)에 인가되는 전류 차단 또는 공급에 따라 힘의 변이를 나타낸 도면이다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 코일(120)에 인가 전류가 없어 코일(120)과 자석(151)간에 힘이 발생하지 않을 때, 자석(151)과 자성체 사이에 발생하는 인력(F1)에 의해 마찰력(F3)이 발생한다. 이는 인가 전류가 없어도 현재 위치를 유지하는 래칭 기능을 부가하며, 특히 중력 등 외란에 의해 원하지 않는 구동력(F2)이 발생할 경우에도 현재 위치를 유지하도록 하는 래칭 기능을 제공한다.

그리고, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 코일(120)에 전류(45)를 인가하면 코일(120)과 자석(151)에 의해 구동력(F4)이 생기며, 이 구동력(F4)이 자석(151)과 자성체(26)간의 인력(F1)에 의해 발생하는 마찰력(F3) 보다 클 경우, 조리개 셔터 구동부(150)가 움직이고, 셔터막이(도시되지 않음)이 광통과공(111)을 개폐하는 움직임을 일으키게 된다. 또한, 이때의 개폐 변위(d)는 인가 전류(I1)의 크기 및 시간을 조절함으로써 제어할 수 있으며, 개폐 방향은 인가 전류(I1)의 방향을 바꿈으로써 조절할 수 있다.

또한 본 발명은 자석이 가동부인 조리개 셔터 구동부에 위치하고, 코일이 고정부에 위치하였으나, 가동부에 코일을 구비하고, 고정부인 덮개에 자석을 구비하여 광통과공을 개폐할 수도 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 소형 카메라의 조리개 셔터 장치에 의하면, 기존의 스텝 모터나 전자석을 이용한 구동기에 의해 셔터 및 조리개를 구현한 카메라 모듈과 달리 VCM(Voice Coil Motor) 방식의 선형 구동기를 사용하므로, 소형, 경량화에 적합하다.

또한, 본 발명에 의한 카메라 모듈은 래칭 기능을 부가하여 기존의 초소형 카메라 모듈에 최소한의 공간을 점유하면서 기계식 셔터 및 조리개 기능을 부가하여, 개선된 화질을 제공할 수 있다.

또한 기계식 셔터 및 조리개를 제공하여 저전력 기능을 부가함으로써, PDA, 핸드폰 등 다양한 휴대용 기기에 적합할 것으로 기대된다.

Claims

피사체의 영상을 획득하기 위한 하나 이상의 렌즈들로 이루어진 렌즈 조립체와, 상기 렌즈들을 통과한 상기 영상을 전기적 신호로 변환하기 위한 이미지 센서와, 상기 이미지 센서의 주변 회로부를 포함하는 소형 카메라에 있어서,

중심부에 광이 통과될 수 있도록 광통과공이 형성되고, 일측에 조리개 및 셔터 동작 제어를 위한 코일이 취부된 덮개와;

중심부에 광이 통과될 수 있도록 광통과공이 형성되고, 타측에 다수개의 슬릿이 형성된 베이스와;

서로 엇갈린 방향으로 축 회전하여 상기 광통과공을 개폐하는 복수개의 셔터막과;

상기 베이스에 축 지지되고, 상기 셔터막을 축 회전시키는 링크부와;

일측에 상기 코일과 대향되는 자석이 취부되며, 상기 코일과 자석 사이의 전 자기력에 의해 상기 링크부의 중심 일측을 기준으로 상기 베이스의 슬롯을 따라 직선 회동하여 링크부를 구동시키는 조리개 셔터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 카메라의 조리개 셔터 장치.
제 1항에 있어서,

상기 셔터막은 상기 광통과공을 중심으로 대향되는 위치에 중첩된 상부 및 하부 셔터막이 형성되고, 상기 링크부의 동작에 의해 상기 광 통과공을 양측에서 동시에 개폐하는 것을 특징으로 하는 소형 카메라의 조리개 셔터 장치.
제 1항에 있어서,

상기 링크부는 중심부에서 상기 베이스에 형성된 중심축 슬릿에 결합되는 중심축과, 상기 중심축 일측에 상기 조리개 셔터 구동부에 형성된 구동축이 결합되는 구동축 구멍과, 상기 복수개의 셔터막에 양단이 각각 결합되는 힌지축을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 카메라의 조리개 셔터 장치.
제 3항에 있어서,

상기 베이스에는 타측 중심부에 상기 중심축이 결합되는 중심축 슬릿과, 상기 중심축 슬릿 일측에 상기 조리개 셔터 구동부의 구동축을 직선 가이드하기 위한 직선 형태의 구동축 가이드 슬릿과, 상기 중심축 양측에 상기 링크부의 양단 힌지축을 곡선 가이드하기 위한 힌지축 가이드 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 카메라의 조리개 셔터 장치.
제 1항에 있어서, 상기 코일에 전류가 인가되지 않을 때 상기 자석과의 인력을 발생시켜 상기 자석 및 조리개 셔터 구동부의 유동을 방지하는 자성체를 베이스 하부에 부착시킨 것을 특징으로 하는 하는 소형 카메라의 조리개 셔터 장치.