KR20080076364A - 소형 광학렌즈 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 광학렌즈의 구동장치에 관한 것으로, 렌즈어셈블리가 내부에 결합된 렌즈홀더로 이루어진 구동부와 상기 구동부를 초기위치로 복원시킬 수 있도록 구동부에 형성된 스프링부와 항상 자속을 발생하는 영구자석과 내부에서 발생하는 자기력으로 구동부를 움직이는 코일로 구성된 자기회로부와 상기 부품들을 하나로 결합하기 위한 하우징으로 구성되는 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치에 있어서, 상기 자기회로부는 상기 렌즈홀더의 외측으로 링형상의 자성체를 더 장착하고, 상기 자성체의 외측으로 두개의 본드 영구자석으로 이루어진 상, 하측 영구자석을 상,하로 이격 배치하며, 상기 상, 하측 영구자석 사이에 코일을 설치하여 코일에서 발생하는 자기력으로 상, 하측 영구자석에 반발력을 가해 구동부를 이동시키도록 구성된 소형광학렌즈의 구동장치를 제공한다.

본 발명은 얇은 두께로 가공이 가능한 두개의 본드 영구자석 사이에 코일을 위치시킴으로써, 제품의 크기를 소형화 할 수 있으며, 또한, 상하 영구자석의 내측을 링형의 자성체로 연결시켜 제품크기의 소형화 및 본드 영구자석의 적용으로 감소하는 자기력의 세기를 증가시킴으로써 제품성능을 개선 할 수 있는 장점이 있다.

자동초점, 광학렌즈, 액추에이터

Description

소형 광학렌즈 구동장치{Actuator for Miniature Optical Lens}

도 1은 종래 기술에 따른 소형 광학렌즈 구동장치를 도시한 분해사시도.

도 2는 도 1에 도시된 소형 광학렌즈 구동장치의 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 광학렌즈 구동장치를 도시한 분해사시도.

도 4는 도 3에 도시된 소형 광학렌즈 구동장치의 단면도.

도 5은 본 발명에 의한 자기회로의 자속 패턴도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 렌즈어셈블리 52 : 상측하우징

53 : 스프링부 53a, 53b : 상, 하측 스프링

54 : 중앙하우징 55 : 상측 영구자석

56 : 코일 57 : 하측 영구자석

58 : 자성체 59 : 렌즈홀더

61 : 하측하우징 80 : 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치

본 발명은 소형 광학렌즈의 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기회로의 구조를 개선하여 제품크기 감소 및 구동력을 향상시킨 소형광학렌즈의 구동장치에 관한 것이다.

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

그러나 휴대폰의 카메라모듈과 같이 제한된 공간에서 사용되는 소형 광학렌즈의 구동장치는 회전형모터와 기어박스를 장착하기 어려워, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 리니어직류모터(Linear DC Motor : LDM)와 같은 구동장치를 사용하고 있다.

또한 소형 광학렌즈의 구동장치에 사용되는 리니어직류모터의 방식은 코일이 이동하는 코일가동형 리니어직류모터(Moving Coil Type LDM)와 자석가동형 리니어직류모터(Moving Magnet Type LDM)가 모두 적용되고 있지만 코일보다 영구자석이 더 무거워 가동부의 무게가 증가하기 때문에 도 1과 같은 코일가동형 방식을 선호하고 있다.

종래의 소형 광학렌즈의 구동장치(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈어셈블리(1)가 나사의 체결방식으로 결합된 렌즈홀더(10)에 코일(9)을 장착한 구동부와, 두 개의 연자성체(6),(8)와 링형 영구자석(7)으로 구성된 자기회로부, 그리고 4개의 스크류(2)로 체결되는 상, 하측 하우징(3),(13)을 포함하는 고정부로 크게 이루어져 있다.

종래의 소형 광학렌즈의 구동장치(20)의 직선운동은 두 개의 연자성체(6),(8)와 링형의 영구자석(7)으로 자기회로부를 구성하여 상측자성체(6)의 내측 판(6a)과 하측자성체(8)의 내측 면 사이의 틈에 항상 일정한 자속이 흐르게 하고, 상기 틈에 위치한 코일(9)에 전류를 인가하여 전류가 자속과 쇄교할 때 발생하는 광축방향 자기력(플레밍의 왼손법칙)을 이용해 직선운동을 하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 구동장치는, 제품의 크기를 결정하는 자기회로 가로방향의 두께가 상측자성체의 내측판(6a)의 두께와 내측판 양측의 공극과 코일(9)의 두께 그리고 영구자석(7)의 두께가 모두 가로방향으로 겹침으로써 제품의 크기가 증가하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 얇은 두께로 가공이 가능한 두개의 본드 영구자석 사이에 코일을 위치시킴으로써, 제품의 크기를 소형화 할 수 있는 소형 광학렌즈 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상하 영구자석의 내측을 링형의 자성체로 연결시켜 제품크기의 소형화 및 본드 영구자석의 적용으로 감소하는 자기력의 세기를 증가시킴으로써 제품성능을 개선 할 수 있는 소형 광학렌즈 구동장치를 제공한다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 소형 광학렌즈 구동장치는 렌즈어셈블리가 내부에 결합된 렌즈홀더로 이루어진 구동부와 상기 구동부를 초기 위치로 복원시킬 수 있도록 구동부에 형성된 스프링부와 항상 자속을 발생하는 영구자석과 내부에서 발생하는 자기력으로 구동부를 움직이는 코일로 구성된 자기회로부와 상기 부품들을 하나로 결합하기 위한 하우징으로 구성되는 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치에 있어서, 상기 자기회로부는 상기 렌즈홀더의 외측으로 링형상의 자성체를 장착하고, 상기 자성체의 외측으로 본드 영구자석으로 이루어진 상, 하측 영구자석을 상,하로 이격 배치하며, 상기 상, 하측 영구자석 사이에 코일을 설치하여 코일에서 발생하는 자력으로 상, 하측 영구자석에 반발력을 가해 구동부를 이동시키도록 구성된다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 더욱 상세하게 살펴보도록 한다.

우선, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소형 광학렌즈 구동장치를 도시한 분해사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 광학렌즈 구동장치의 단면도이고, 도 5은 본 발명에 따른 자기회로의 자속 패턴도이다.

상기 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 살펴보면, 렌즈어셈블리(51)가 내부에 장착된 렌즈홀더(59)로 이루어진 구동부를 형성하고, 상기 구동부를 초기 위치로 복원시킬 수 있는 스프링부(53)를 형성하며, 상기 구동부의 렌즈홀더(59)의 외측에 결합하는 자성체(58)와 상기 자성체(58)의 상, 하측에 이격 배치된 본드영구자석으로 이루어진 상, 하측 영구자석(55, 57)과 상기 상, 하측 영구자석(55, 57) 사이에 형성되어 있는 코일(56)로 이루어진 자기회로부와 상기 코일(56)의 양 끝단에 전류를 공급하기 위한 터미널(62)과 상기 구성요소들을 하나로 결합할 수 있는 상, 하측 하우징(53, 60) 및 중앙하우징(54)으로 구성된다.

상기 자성체(58)는 투자율이 높은 연자성체로 형성하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 자기회로부는 소형화를 위하여 얇은 두께로 가공이 가능한 본드 영구자석을 적용하였으며, 영구자석(55, 57)을 두개로 분리하여 상,하로 이격 배치하고 코일(56)을 상, 하측 영구자석(55, 57) 사이에 위치시킴으로써 코일의 가로방향 두께가 제품의 크기에 차치하고 있던 공간을 제거하여 제품을 소형으로 제작이 가능하도록 구성되어 있다.

또한, 본 발명의 자기회로부는 도 5에서 도시된 바와 같이 방사방향(radial)으로 착자한 본드 영구자석으로 이루어진 상, 하측 영구자석(55, 57)을 코일(56)의 상, 하측에 배치하고, 상, 하측 영구자석(55, 57) 에서 방사되는 자속을 최대한 코일(56)로 집중시키기 위해 투자율이 높은 연자성체로 이루어진 자성체(58)를 상, 하측 영구자석(55, 57)의 내측면을 연결시켜 상, 하측 영구자석(55, 57)의 자기력을 상승시킬 수 있도록 구성되어 있다.

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

우선, 하측 영구자석(57)을 렌즈홀더(59)에 삽입하고 연자성체로 이루어진 자성체(58)를 렌즈홀더(55)와 하측영구자석(57)의 사이에 위치시켜 구동부를 구성한다.

또한, 중앙 하우징(54)을 뒤집은 상태에서 코일(56)과 구동부를 중앙 하우징(54) 안으로 삽입하고 하측스프링(53b)을 배치한 다음 열융착으로 하측스프 링(53b)과 구동부를 결합한다. 다음으로 하측커버(61)를 하측스프링(53b) 위에 올린 상태에서 접착제를 사용하여 중앙 하우징(54)과 결합한다.

상기 조립품을 뒤집어 상측영구자석(55)을 자성체(58)의 상측에 외접하게 삽입하고 접착제로 고정시킨 다음 상측스프링(53a)을 올려 열융착으로 상측스프링(53)과 구동부를 결합시킨다. 다음으로 상측커버(52)를 상측스프링(53a) 위에 올린 상태에서 접착제를 사용하여 중앙 하우징(54)과 결합한다.

마지막으로 외부로 나온 코일(56)의 양 리드선과 터미널(62)를 납땝으로 연결하고 하측커버(61)에 터미널(62)를 올린 상태에서 열융착으로 결합하여 광학렌즈 구동장치의 조립을 완료 한다.

상기와 같이 조립된 본 발명의 소형 광학렌즈의 구동장치(80)에 형성된 구동부의 상하 직선운동은 상, 하측 영구자석(55, 57)에 인가되는 구동력에 의해 구현이 된다.

여기서, 상기 상, 하측 영구자석(55, 57)의 구동력이 발생하는 원리를 살펴보면, 영구자석에서 생성되는 자속과 코일에 흐르는 전류가 쇄교할 때 코일내부에 자기력이 발생하여 영구자석과 코일은 서로 척력이 발생하게 되는데, 여기서 상기 코일은 하우징에 고정된 상태에 있기 때문에 상대적으로 움직임이 자유로운 영구자석이 뉴튼의 제 3법칙인 작용, 반작용 법칙에 의해 움직이게 되면서 구동력을 발생하게 되는 것이다.

코일(56)에 전류량을 서서히 증가시키면 상, 하측 영구자석(55, 57)에 인가되는 자기력은 상기 코일(56)의 전류 증가량과 비례하여 증가하게 되고, 상기 상, 하측 영구자석(55, 57)에서 증가하는 자기력이 상, 하측 스프링(53a, 53b)의 초기 탄성력을 초과하면 구동부는 이동을 시작한다. 코일(56)의 전류량을 증가시켜 상, 하측 영구자석(55, 57)에 인가되는 자기력을 계속 증가시키면 구동부가 상측으로 이동하게 되고, 상기 구동부의 이동량에 따라 상, 하측 스프링(53a, 53b)의 탄성력은 자기력과 서로 상충하는 방향의 동일한 힘의 크기로 증가하게 된다.

다시 말해, 힘의 방향이 서로 상충되면서 동일크기인 자기력과 탄성력의 관계를 이용하게 되면, 상기 코일(56)에 입력되는 전류량을 조정하여 제어함으로써 소형 광학렌즈 구동장치(80)의 렌즈 이동량을 제어할 수 있는 것이다.

상기와 같이 코일(56)에 흐르는 전류량으로 렌즈의 변위를 제어한 다음 전류를 제거하면 렌즈는 상,하측스프링(53a, 53b)의 탄성력에 의해 초기위치로 복원을 하게 된다.

상기에서 전술한 바와 같이 본 발명의 소형 광학렌즈의 구동장치는 얇은 두께로 가공이 가능한 두개의 본드 영구자석 사이에 코일을 위치시킴으로써, 제품의 크기를 소형화 할 수 있다.

또한, 상하 영구자석의 내측을 링형의 자성체로 연결시켜 제품크기의 소형화 및 본드 영구자석의 적용으로 감소하는 자기력의 세기를 증가시킴으로써 제품성능을 개선 할 수 있다.

Claims (2)

1. 렌즈어셈블리가 내부에 결합된 렌즈홀더로 이루어진 구동부와 상기 구동부를 초기위치로 복원시킬 수 있도록 구동부에 형성된 스프링부와 항상 자속을 발생하는 영구자석과 내부에서 발생하는 자기력으로 구동부를 움직이는 코일로 구성된 자기회로부와 상기 부품들을 하나로 결합하기 위한 하우징으로 구성되는 소형광학렌즈의 자동초점 조절장치에 있어서,

   상기 자기회로부는 상기 렌즈홀더의 외측으로 링형상의 자성체를 더 장착하고, 상기 자성체의 외측으로 두개의 본드 영구자석으로 이루어진 상, 하측 영구자석을 상,하로 이격 배치하며, 상기 상, 하측 영구자석 사이에 코일을 설치하여 코일에서 발생하는 자기력으로 상, 하측 영구자석에 반발력을 가해 구동부를 이동시키도록 구성된 것에 특징이 있는 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 자기회로부의 자성체는 연자성체로 형성한 것에 특징이 있는 소형 광학렌즈의 자동초점 조절장치.

Images