KR20100104374A - 구동 모터 보호를 위한 동력 전달 구조체 및 이를 구비한 촬상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 중간 부분에 제1 고정 부재가 장착되고 일단에 제2 고정 부재가 장착되는 회전축과, 상기 회전축의 축 방향으로 형성되고 사면의 형상을 포함하는 제1 결합부를 구비하며, 상기 회전축에 미끄러짐이 가능하도록 장착되는 작용 기어와, 상기 제1 결합부와 결합될 수 있도록 형성되고 사면의 형상을 포함하는 제2 결합부를 구비하며 상기 회전축의 회전 움직임에 구속되되 상기 회전축의 축방향으로 미끄러짐이 가능하도록 상기 회전축에 장착되는 토크 제한 부재와, 상기 제1 고정 부재와 상기 토크 제한 부재 사이에 배치되는 제1 탄성 부재와, 상기 회전축의 회전 움직임에 구속되되 상기 회전축의 축방향으로 미끄러짐이 가능하도록 상기 회전축에 장착되는 이동 기어와, 상기 제2 고정 부재와 상기 이동 기어 사이에 배치되는 제2 탄성 부재를 포함하는 동력 전달 구조체와 이를 구비한 촬상 장치를 제공한다.

동력 전달 구조체, 촬상 장치

Description

구동 모터 보호를 위한 동력 전달 구조체 및 이를 구비한 촬상 장치{Transmission structure for protecting driving motor and photographing apparatus comprising the same}

본 발명은 동력 전달 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동 모터를 보호하기 위한 동력 전달 구조체에 관한 것이다.

촬상 장치는 피사체를 촬상하는 장치로서, 최근 들어, 디지털 스틸 카메라 및 디지털 비디오 카메라 등의 촬상 장치가 많이 보급되고 있다.

촬상 장치는 초점을 자동으로 맞추어 주는 자동 초점 기능(Auto-focusing) 기능을 내장하는 경우가 많다. 그러나, 고급 사용자들 및 예전의 스타일을 추구하는 사용자들은 자동 초점 기능과 함께 수동 초점 기능(Manual-focusing)도 구비한 촬상 장치를 선호하는 경우가 많다. 따라서, 최근에는 자동 초점 기능과 수동 초점 기능을 동시에 구비한 촬상 장치가 많이 시판되고 있다.

일반적으로, 그러한 기능들을 가지는 촬상 장치는 렌즈 경통에 전환 버튼이 있어서, 사용자가 전환 버튼을 조작하게 되면, 자동 초점 기능에서 수동 초점 기능으로, 또는 수동 초점 기능에서 자동 초점 기능으로 전환할 수 있도록 구성되어 있 었다.

그러한 전환 작용이 가능한 종래의 촬상 장치의 작동을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

즉, 사용자가 자동 초점 기능을 사용하기 위해 전환 버튼을 『자동 초점』의 위치에 놓게 되면, 구동 모터의 동력 전달 기어와 렌즈 경통의 링 기어가 직접 치합되어 구동 모터로부터 링 기어로 동력이 전달됨으로써 자동 초점 작용을 수행할 수 있었다.

또한, 사용자가 수동 초점 기능을 사용하기 위해 전환 버튼을 『수동 초점』의 위치에 놓게 되면, 구동 모터의 동력 전달 기어와 렌즈 경통의 링 기어와의 연결이 해제되면서, 사용자는 렌즈 경통을 손으로 잡고 돌려 초점을 수동으로 맞출 수 있었다.

그러나, 상기의 촬상 장치를 사용하면서, 사용자가 전환 버튼의 위치 상태를 깜박 잊고 조작하다가 자동 초점 기능을 수행하는 구동 모터가 파손되는 경우가 종종 있었다.

즉, 전환 버튼의 위치가 『수동 초점』의 위치에 있음에도 불구하고 사용자는 전환 버튼의 위치를『자동 초점』의 위치라고 생각하고 셔터 버튼을 누르는 경우에는 초점이 맞지 않는 사진을 얻는다는 문제점만이 있게 된다. 그렇지만, 역으로 전환 버튼의 위치가 『자동 초점』의 위치에 있음에도 사용자는 전환 버튼의 위치가『수동 초점』의 위치라고 생각하고 렌즈 경통을 손으로 잡고 무리하게 돌리게 되면, 구동 모터가 작동하고 있는 상태에서 과도한 토크가 구동 모터에 직접 작용 하게 됨으로써 구동 모터가 파손되는 경우가 있는 것이다.

따라서, 상기의 경우, 즉, 전환 버튼의 위치가 『자동 초점』의 위치에 있음에도 사용자는 『수동 초점』의 위치라고 생각하고 렌즈 경통을 손으로 잡고 무리하게 돌리게 되는 경우에도 구동 모터를 보호할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은, 자동 초점 기능을 수행하는 구동 모터를 보호할 수 있는 동력 전달 구조체와 이를 구비한 촬상 장치를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명은, 중간 부분에 제1 고정 부재가 장착되고, 일단에 제2 고정 부재가 장착되는 회전축;과, 상기 회전축의 축 방향으로 형성되고 사면의 형상을 포함하는 제1 결합부를 구비하며, 상기 회전축에 미끄러짐이 가능하도록 장착되는 작용 기어;와, 상기 제1 결합부와 결합될 수 있도록 형성되고 사면의 형상을 포함하는 제2 결합부를 구비하며, 상기 회전축의 회전 움직임에 구속되되 상기 회전축의 축방향으로 미끄러짐이 가능하도록 상기 회전축에 장착되는 토크 제한 부재;와, 상기 제1 고정 부재와 상기 토크 제한 부재 사이에 배치되는 제1 탄성 부재;와, 상기 회전축의 회전 움직임에 구속되되 상기 회전축의 축방향으로 미끄러짐이 가능하도록 상기 회전축에 장착되는 이동 기어;와, 상기 제2 고정 부재와 상기 이동 기어 사이에 배치되는 제2 탄성 부재;를 포함하는 동력 전달 구조체를 제공한다.

여기서, 상기 작용 기어는 링 기어와 치합될 수 있다.

여기서, 상기 회전축에는 가이드 돌기가 형성되고, 상기 토크 제한 부재의 내주에는 상기 가이드 돌기가 끼워지는 슬라이딩 홈이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 토크 제한 부재의 내주에는 상기 제1 탄성 부재의 일단이 걸리는 제1 걸림턱이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 탄성 부재는 원통 코일 스프링일 수 있다.

여기서, 상기 이동 기어에 접촉하여 상기 이동 기어를 움직이는 버튼 조립체를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 버튼 조립체는 버튼과, 상기 버튼에 연결되어 상기 이동 기어를 이동시키는 지지 부재를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 이동 기어는 상기 버튼 조립체의 움직임에 따라 제1 위치 또는 제2 위치에 위치할 수 있으며, 상기 이동 기어가 상기 제1 위치에 있는 경우에는 동력을 전달하는 제1 구동 기어가 상기 이동 기어에 치합되며, 상기 이동 기어가 상기 제2 위치에 있는 경우에 상기 이동 기어는 상기 제1 구동 기어와의 치합이 해제될 수 있다.

여기서, 상기 이동 기어는, 구동 모터로부터 동력을 전달받는 제1 구동 기어와 치합될 수 있다.

여기서, 상기 이동 기어의 내주에는 상기 제2 탄성 부재의 일단이 걸리는 제2 걸림턱이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 촬상 장치는 상기의 동력 전달 구조체를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 동력 전달 구조체에 의하면, 구동 모터를 보호할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 개략적인 사시도이며, 도 2는 도 1의 렌즈 유닛의 측면을 도시한 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)는, 일안 리플렉스 카메라(single-lens reflex camera)로서 필요에 따라 렌즈 유닛(110)의 착탈이 가능한 디지털 카메라이다.

한편, 본 실시예에 따른 촬상 장치(100)는 일안 리플렉스 카메라이나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 촬상 장치의 종류 및 형식에 대해서는 특별한 제한이 없다. 예를 들면, 본 발명에 따른 촬상 장치는, 컴팩트 카메라, 영상 캠 코더 등의 다양한 종류 및 형식의 촬상 장치가 적용될 수 있다.

촬상 장치(100)는, 크게 렌즈 유닛(110)과 본체(120)로 이루어져 있다.

렌즈 유닛(110)은 렌즈군(111)과 렌즈 경통(112)으로 이루어져, 피사체의 영상광을 본체(120)로 전달하는 기능을 수행한다.

렌즈군(111)은 피사체의 영상광을 투과시키는 기능을 수행하는데, 줌 렌즈, 포커스 렌즈, 조리개 등이 포함된다. 그 중 줌 렌즈는 광축 방향에 전후하여 이동시킴으로써 초점거리가 연속적으로 변화하는 렌즈로서 피사체의 크기를 변화하여 촬영하는 렌즈이고, 포커스 렌즈는 초점을 맞추기 위한 렌즈이다. 조리개는, 피사체를 촬영할 때에 촬상 소자로 들어가는 광량을 조절하는 장치이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈 유닛(110)의 일 측에는 버튼(113a) 이 배치되게 된다.

버튼(113a)은 『자동 초점 기능 상태(AF: Auto-focusing)』와 『수동 초점 기능 상태(MF: Manual-focusing)』의 2가지 상태 중 어느 한가지 상태에 위치할 수 있다. 즉, 버튼(113a)이, 『자동 초점 기능 상태』에 있는 경우에는 자동으로 초점이 맞추어지고, 『수동 초점 기능 상태』에 있는 경우에는 사용자가 직접 렌즈 경통(112)의 외부 테두리를 잡고 회전시킴으로써 초점을 맞추게 된다. 즉, 도시되지는 않았지만, 렌즈 경통(112)을 회전시키면 내부의 캠 부재도 회전되어 렌즈 경통(112) 내부의 포커스 렌즈의 거리가 변화되어 초점이 맞추어질 수 있도록 구성되어 있는데, 그러한 구성은 이미 공지의 기술이라 할 수 있다.

본체(120)는, 셔터와, 촬상 소자(imaging device)와, 영상 처리부와, 뷰 파인더와, 자동 초점 기능을 수행하며 내부의 모터를 제어하는 제어부 등을 포함한다.

본체(120)는 렌즈 유닛(110)을 경유한 영상광을 받아들여 촬상을 수행한다.

이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 실시예에 따른 동력 전달계를 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 렌즈 경통의 링 기어, 동력 전달 구조체, 버튼, 구동 기어 조립체 및 구동 모터의 조립 상태를 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 구성들 중 지지 부재, 동력 전달 구조체, 구동 기어 조립체, 구동 모터를 따로 도시한 조립 사시도이고, 도 5는 도 4의 평면도이다. 도 6은 본 실시예에 따른 동력 전달 구조체의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6을 다른 각도에서 본 분해 사시도이다. 또한, 도 8은 도 6에 도시된 토크 제한 부재를 회전축의 축 방향에서 본 정면도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 동력 전달계는, 링 기어(112a), 버튼 조립체(113), 동력 전달 구조체(130), 구동 기어 조립체(140), 구동 모터(150)를 포함한다.

링 기어(112a)는 렌즈 경통(112)의 내주에 형성되어, 렌즈 경통(112)을 회전시키는 기능을 수행한다.

버튼 조립체(113)는, 버튼(113a)과 버튼(113a)에 연결되는 지지 부재(113b)를 포함하는데, 지지 부재(113b)는 버튼(113a)의 움직임에 따라 이동 기어(137)를 움직이는 기능을 수행하게 된다.

동력 전달 구조체(130)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 회전축(131), 제1 고정 부재(132), 제2 고정 부재(133), 작용 기어(134), 토크 제한 부재(135), 제1 탄성 부재(136), 이동 기어(137), 제2 탄성 부재(138)를 포함한다.

회전축(131)은 렌즈 유닛(110)의 내부 프레임(미도시)에 회전 가능하도록 장착된다. 회전축(131)에는 중간 부분에는 고정홈(131a)이 형성되어 있고, 제1 단부(131b)와 고정홈(131a) 사이에는 가이드 돌기(131c)가 형성되어 있다. 또한, 회전축(131)의 제2 단부(131d)와 고정홈(131a) 사이에는 D-cut 부분(131e)이 형성되어 있다.

제1 고정 부재(132)는 링(ring) 형상을 가지고 있는데, 고정홈(131a)에 끼워져 고정된다.

제2 고정 부재(133)는 회전축(131)의 제2 단부(131d)에 끼워져 고정된다.

작용 기어(134)는 회전축(131)에 미끄러짐이 가능하도록 장착된다. 즉, 작용 기어(134)의 장착 구멍(134a)의 내경은 회전축(131)의 외경보다 더 크게 형성되어, 회전축(131)의 회전 작용과는 관련 없이 독자적으로 회전할 수 있도록 장착된다.

작용 기어(134)의 형상은 전체적으로 스퍼 기어의 형상을 가지고 있으며, 일측에는 회전축(131)의 축 방향으로 형성된 제1 결합부(134b)가 형성되어 있다.

제1 결합부(134b)는 회전축(131)의 축 방향으로 기울어진 사면의 형상을 포함하고 있다. 사면의 형상은 볼록과 오목의 형상이 반복되어 형성되어 있는데, 사면의 설계에 관한 사항은 후술하기로 한다.

토크 제한 부재(135)는 원통의 형상을 가지고 있으며, 회전축(131)의 회전 움직임에 구속되되 회전축(131)의 축방향으로 미끄러짐이 가능하도록 구성된다. 이를 위해, 도 8에 도시된 바와 같이, 토크 제한 부재(135)의 내주에는 제1 걸림턱(135a)과 슬라이딩 홈(135b)이 형성된다. 즉, 조립 시 회전축(131)의 가이드 돌기(131c)는 토크 제한 부재(135)의 슬라이딩 홈(135b)에 끼워짐으로써, 토크 제한 부재(135)는 회전축(131)의 회전 움직임에는 구속되되 회전축(131)의 축방향으로 미끄러짐이 가능하게 된다.

토크 제한 부재(135)의 축방향으로의 미끄러짐이 가능한 거리는 슬라이딩 홈(135b)의 길이보다는 작게 설계되나, 토크 제한 부재(135)가 미끄러져 이동 기어(137)에 닿아 이동 기어(137)를 미는 경우에는, 이동 기어(137)와 제1 구동 기어(141)와의 치합이 해제될 때까지 이동 기어(137)를 충분히 밀 수 있을 정도로 설 계된다.

한편, 토크 제한 부재(135)에는, 제1 결합부(134b)와 결합이 가능하도록 제2 결합부(135c)가 형성되어 있다. 제2 결합부(135c)는 제1 결합부(134b)와 마주보도록 형성되며, 회전축(131)의 축 방향으로 기울어진 사면의 형상을 포함하고 있는데, 사면의 형상은 볼록과 오목의 형상이 반복되어 형성되어 있으므로 제1 결합부(134b)와 결합될 수 있도록 구성된다.

여기서, 제1 결합부(134b)와 제2 결합부(135c)는 사면의 형상을 포함하고 있기 때문에, 제1결합부(134b)의 볼록부와 제2결합부(135c)의 오목부, 제1결합부(134b)의 오목부와 제2결합부(135c)의 볼록부가 결합되어 있다가도, 소정의 크기를 초과하는 토크가 작용할 경우, 제1 결합부(134b)와 제2 결합부(135c)는 각각 마주보는 사면들을 타고 움직여 분리되며 서로 거리가 멀어지게 되는데, 이와 관련된 자세한 사항은 후술한다.

한편, 제1 탄성 부재(136)는 제1 고정 부재(132)와 토크 제한 부재(135) 사이에 배치된다.

제1 탄성 부재(136)로는 원통 코일 스프링이 적용되는데, 조립 과정에서 제1 탄성 부재(136)의 일단(136a)은 토크 제한 부재(135)의 제1 걸림턱(135a)에 걸리고, 타단(136b)은 제1 고정 부재(132)에 걸리도록 구성된다.

제1 탄성 부재(136)는 조립 시 소정의 탄성력을 가지도록 압축되어 설치된다. 따라서, 조립된 동력 전달 구조체(130)에서는 제1 탄성 부재(136)의 탄성력이 토크 제한 부재(135)를 작용 기어(134) 쪽으로 밀게 됨으로써, 제1 결합부(134b)와 제2 결합부(135c)가 상호 결합을 유지할 수 있도록 조립된다.

여기서, 제1 탄성 부재(136)의 스프링 계수 K 값과, 조립 시 압축되는 제1 탄성 부재(136)의 변위(δ)등은 적절히 결정되어야 하는데, 이는 토크 제한 부재(135)를 소정의 탄성력으로 눌러 작용 기어(134)와 결합시키기 위함이다. 또한, 제1 탄성 부재(136)의 특성을 결정함에 있어, 제1 결합부(134b)와 제2 결합부(135c)의 사면의 형상 설계도 고려하여야 한다.

도 9를 참조하여, 본 실시예에 따른 제1 탄성 부재(136)의 설계와, 제1 결합부(134b)와 제2 결합부(135c)의 사면의 형상 설계에 대해 설명한다.

도 9는 본 실시예에 관한 제1 결합부(134b)의 사면에 작용하는 탄성력, 수직력, 마찰력을 도시한 개략적인 단면도이다. 제1 결합부(134b)의 사면의 각도는 엄밀하게 말하자면 위치에 따라 약간씩 변화하는 값을 가지나, 여기에서는 이해를 위해 일정한 θ의 값을 갖는 것으로 가정한다.

전술한 바와 같이, 제1 결합부(134b)의 사면과 제2 결합부(135c)의 사면은 서로 결합하므로, 그 형상이 서로 마주보며 동일한 형상을 가지고 있다. 따라서, 대응하는 수직력 및 마찰력도 서로 대응되어 동일하므로, 이하에서는 대표적으로 제1 결합부(134b)의 사면의 형상 설계에 대해서 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 관한 동력 전달 구조체(130)를 조립할 때에는, 제1 탄성 부재(136)가 어느 정도 압축되어 눌려지면서 발생한 탄성력이 토크 제한 부재(135)를 작용 기어(134) 쪽으로 밀도록 장착된다.

그렇게 되면, 제1 탄성 부재(136)의 압축된 변화량(δ)만큼 탄성력 F_s이 작용하는데, 그러한 탄성력 F_s는 토크 제한 부재(135)를 작용 기어(134) 방향으로 밀게 되어, 제2 결합부(135c)의 사면으로부터 제1 결합부(134b)의 사면으로 하중이 작용하게 된다 . 즉, 제1 탄성 부재(136)의 스프링 계수를 K라고 하면, 다음의 수학식 1이 성립한다. 여기서, 스프링 계수 K는 선형의 성질을 갖는 것으로 가정한다.

한편, 제1 결합부(134b)를 구성하는 사면의 개수는 n개라고 가정한다. 여기서, n개의 사면 각각에 작용하는 수직력 f_n는, 탄성력 F_s를 사용하여 다음과 같이 수학식 2로 나타낼 수 있다. 여기서, θ는 사면에 직각인 선분과 회전축(131) 방향의 선분 사이의 각도를 의미하며, 사면의 형성 각도이기도 하다.

그리고, 제1 결합부(134b)의 각각의 사면에 작용하는 마찰력 f_f는 마찰계수 μ를 사용하여 다음과 같은 수학식 3으로 나타낼 수 있다.

따라서, 제1 결합부(134b)의 사면에 작용하는 총 마찰력 F_f 는 전술한 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3을 사용하여 다음과 같은 수학식 4로 나타낼 수 있다.

또한, 사면으로부터 회전축의 중심까지의 거리를 R이라고 하면, 마찰 토크 T_f는 다음과 같은 수학식 5로 나타낼 수 있다.

따라서, 제1 결합부(134b)의 사면의 형상 설계 시, 마찰력 F_f는 정상적인 부하 상태의 토크 T_normal보다는 높아야, 정상적인 구동 시에 제1 결합부(134b)의 사면과 제2 결합부(135c)의 사면 상호간의 미끄러짐이 발생하지 않고 동력을 전달할 수 있게 된다.

그와 반대로, 사용자가 실수로 『자동 초점 기능 상태』에서 렌즈 경통(112)을 무리하게 돌리게 됨으로써 작용하는 과대한 외부 부하로 인하여, 구동 모터(150)의 내부 회전자가 손상을 받을 정도의 크기의 한계 토크 T_limit가 작용한다면, 그 한계 토크 T_limit보다 마찰 토크 T_f가 작아야, 제1 결합부(134b)와 제2 결합부(135c) 상호간의 미끄러짐 작용이 일어나게 된다. 그렇게 되면, 동력의 전달을 막아 구동 모터(150)를 보호할 수 있게 되므로, 사면의 설계시 다음의 수학식 6을 만족시켜야 한다.

따라서, 설계자는, 정상적인 부하 상태의 토크 T_normal와, 구동 모터(150)를 보호할 수 없는 한계 토크 T_limit을 결정하고, 그에 따라, 제1 결합부(134b)와 제2 결합부(135c)의 사면의 형성 각도 θ, 제1 결합부(134b)와 제2 결합부(135c)의 사면 재료의 마찰계수 μ, 제1 탄성 부재(136)의 스프링 계수 K, 최초 장착 시 압축되는 스프링 변화량 δ의 설계 변수를 적절히 결정하여 설계한다.

한편, 이동 기어(137)는 회전축(131)의 회전 움직임에 구속되되 회전축(131)의 축방향으로 미끄러짐이 가능하도록 구성되는데, 도 10을 참조하여 설명한다.

도 10은 도 6에 도시된 이동 기어를 회전축의 축 방향에서 본 정면도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 이동 기어(137)의 내주에는 제2 걸림턱(137a)과 D-cut 대응 구멍(137b)이 형성된다. 즉, 회전축(131)의 D-cut 부분(131e)은 이동 기어(137)의 D-cut 대응 구멍(137b)에 끼워짐으로써, 이동 기어(137)는 회전축(131)의 회전 움직임에 구속되되 회전축(131)의 축방향으로 미끄러짐이 가능하게 된다.

이동 기어(137)의 형상은 전체적으로 스퍼 기어의 형상을 가지고 있으며, 버튼 조립체(113)의 지지 부재(113b)는 이동 기어(137)의 일측부(137c)의 외부에 접촉하여 이동 기어(137)를 움직이게 된다.

한편, 제2 탄성 부재(138)는 제2 고정 부재(133)와 이동 기어(137) 사이에 배치된다.

제2 탄성 부재(138)로는 원통 코일 스프링이 적용되는데, 조립 과정에서 제2 탄성 부재(138)의 일단(138a)은 이동 기어(137)의 제2 걸림턱(137a)에 걸리고, 타단(138b)은 제2 고정 부재(133)에 걸리도록 구성된다.

제2 탄성 부재(138)는 조립 시 소정의 탄성력을 가지도록 압축되어 설치된다. 따라서, 조립된 동력 전달 구조체(130)에서는 제2 탄성 부재(138)의 탄성력이 이동 기어(137)를 제1 고정 부재(132) 쪽으로 밀도록 작용하게 된다.

한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 기어 조립체(140)는 제1 구동 기어(141), 제2 구동 기어(142), 연결축(143)을 포함하여 구성된다. 여기서, 제1 구동 기어(141), 제2 구동 기어(142)는 스퍼기어의 형상을 가진다.

제1 구동 기어(141)는, 버튼(113a)의 위치가 『자동 초점 기능 상태』에 있을 경우, 이동 기어(137)와 치합하도록 구성된다.

제2 구동 기어(142)는 모터 축 기어(151a)와 치합하도록 구성되며, 연결축(143)은 제1 구동 기어(141)와 제2 구동 기어(142)를 연결하도록 구성된다.

구동 모터(150)는 스텝 모터(step motor 또는 stepping motor)가 사용되는데, 구동 모터(150)의 모터 축(151)에는 제2 구동 기어(142)와 치합하는 모터 축 기어(151a)가 장착된다.

이하, 도 11 내지 도 13을 참조하여, 본 실시예에 따른 동력 전달 구조체(130)의 작동 과정에 대해 설명한다.

도 11은 본 실시예에 관한 촬상 장치의 버튼의 위치가 자동 초점 기능 상태에 있을 때 동력 전달 구조체에 동력이 전달되는 모습을 도시한 개략적인 단면도이고, 도 12는 본 실시예에 관한 촬상 장치의 버튼의 위치가 수동 초점 기능 상태에 있을 때 동력 전달 구조체의 모습을 도시한 개략적인 단면도이다. 또한, 도 13은 본 실시예에 관한 촬상 장치의 버튼의 위치가 자동 초점 기능 상태에 있지만 사용자가 렌즈 경통을 무리하게 돌리는 경우에 제1 결합부와 제2 결합부가 분리되면서 이동 기어와 제1 구동 기어의 치합이 해제된 모습을 도시한 단면도이다.

먼저, 도 11을 참조하여, 사용자가 버튼(113a)을 『자동 초점 기능 상태』에 위치시키고, 자동 초점 기능을 이용하여 촬상이 수행되는 작용을 살펴본다.

사용자가 버튼(113a)의 위치를 『자동 초점 기능 상태』에 위치시키면, 도 11에 도시된 바와 같이, 이동 기어(137)는 제1 구동 기어(141)에 치합하게 된다. 여기서, 이동 기어(137)가 제1 구동 기어(141)에 치합할 때의 이동 기어(137)의 위치를 제1 위치라고 한다. 한편, 그 경우에 버튼(113a) 내부의 스위치(미도시)에 의해 본체(120)의 제어부(미도시)는 자동 초점 알고리즘을 수행하게 된다.

그 경우에 본체(120)의 제어부(미도시)는 구동 모터(150)를 동작시키고, 그 때의 영상광을 촬상 소자(미도시)로 받아들여 연산하여 합초 동작을 수행하는데, 그 때는 구동 모터(150)로부터 렌즈 경통(112)의 링 기어(112a)로 동력이 전달되게 된다.

그 경우에 구체적으로 동력이 전달되는 경로는 다음과 같다.

즉, 구동 모터(150)의 모터 축 기어(151a)가 회전하면 그에 치합하는 제2 구 동 기어(142)가 회전하게 되고, 제2 구동 기어(142)가 회전하면 제1 구동 기어(141)도 회전하게 되고, 제1 구동 기어(141)가 회전하게 되면 이동 기어(137)가 회전하게 되고, 이동 기어(137)가 회전하게 되면 회전축(131)이 회전하게 되고, 회전축(131)이 회전하게 되면 토크 제한 부재(135)가 회전하게 되고, 토크 제한 부재(135)가 회전하게 되면 작용 기어(134)가 회전하게 되고, 작용 기어(134)가 회전하게 되면 링 기어(112a)가 회전하게 되고, 링 기어(112a)가 회전하게 되면 렌즈 경통(112)이 회전하게 됨으로써, 포커스 렌즈의 거리를 변화시켜 합초 동작이 수행될 수 있게 된다.

여기서, 전술한 바와 같이, 제1 탄성 부재(136)의 스프링 계수 K 및 조립 시의 초기 세팅에 의해, 제1 결합부(134b)와 제2 결합부(135c)간의 결합은, 링 기어(112a) 및 렌즈 경통(112)의 정상적인 토크 부하 T_normal를 견디도록 구성되어 있기 때문에, 작용 기어(134)와 토크 제한 부재(135)의 결합 상태가 유지되어, 구동 모터(150)의 동력이 링 기어(112a)에 무리 없이 전달될 수 있게 된다.

그 다음, 도 12를 참조하여, 사용자가 버튼(113a)의 위치를 『수동 초점 기능 상태』에 위치시키고, 수동 초점 기능을 이용하여 촬상이 수행되는 작용을 살펴본다.

사용자가 버튼(113a)의 위치를 『자동 초점 기능 상태』로부터 『수동 초점 기능 상태』로 변경하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 지지 부재(113b)는 이동 기어(137)를 우측으로 밀게 되고, 그렇게 되면, 이동 기어(137)는 제1 구동 기 어(141)와의 치합이 해제되게 된다. 여기서, 이동 기어(137)가 제1 구동 기어(141)와의 치합이 해제될 때의 이동 기어(137)의 위치를 제2 위치라고 한다. 버튼(113a)이 『수동 초점 기능 상태』의 위치에 도달하게 되면 스톱퍼(미도시)가 버튼(113a)을 임시적으로 고정하게 되어, 이동 기어(137)가 제2 위치에 임시적으로 고정될 수 있게 된다. 한편, 그 경우에 버튼(113a) 내부의 스위치(미도시)에 의해 본체(120)의 제어부(미도시)는 자동 초점 동작을 중지하게 된다.

수동 초점 작동의 경우, 사용자가 뷰 파인더(미도시)등으로 피사체를 보면서 렌즈 경통(112)을 직접 돌려 초점을 조정하게 되는데, 그 경우 사용자가 돌리는 렌즈 경통(112)으로부터 동력이 전달되는 경로는 다음과 같다.

즉, 사용자가 렌즈 경통(112)을 돌리게 되면, 링 기어(112a)가 회전하게 되고, 링 기어(112a)가 회전하게 되면 그에 치합하는 작용 기어(134)가 회전하게 되고, 작용 기어(134)가 회전하게 되면 그에 결합한 토크 제한 부재(135)가 회전하게 되고, 토크 제한 부재(135)가 회전하게 되면 회전축(131)이 회전하게 되고, 회전축(131)이 회전하게 되면 이동 기어(137)가 회전하게 된다. 전술한 바와 같이, 이동 기어(137)가 회전하게 되더라도, 이미 지지 부재(113b)의 움직임에 의해 이동 기어(137)와 제1 구동 기어(141)의 치합이 해제되어 있으므로, 제1 구동 기어(141)로 동력이 전달되지 않게 된다.

이상과 같은 작동 모습은 사용자가 선택한 버튼(113a)의 상태에 맞도록 촬상 장치(100)를 올바르게 사용하는 모습을 설명한 것이고, 이하, 도 12를 참조하여, 사용자가 버튼(113a)을 『자동 초점 기능 상태』에 위치시키고도 렌즈 경통(112)을 무리하게 돌려 초점을 맞추려고 한 경우의 작동 상태를 설명하기로 한다.

사용자가 버튼(113a)을 『자동 초점 기능 상태』에 위치시켜 자동 초점 동작이 수행되는 과정에서, 사용자가 렌즈 경통(112)을 무리하게 돌린다고 가정한다.

그 경우, 사용자가 렌즈 경통(112)을 돌리게 되면, 링 기어(112a)가 회전하게 되고, 링 기어(112a)가 회전하게 되면 그에 치합하는 작용 기어(134)가 회전하게 된다.

전술한 바와 같이, 제1 탄성 부재(136)의 스프링 계수 K 및 조립 시의 초기 세팅에 의해, 제1 결합부(134b)와 제2 결합부(135c)간의 결합 상태는, 링 기어(112a) 및 렌즈 경통(112)의 정상적인 토크 부하 T_normal를 견디도록 구성되어 있다. 그러나, 상기와 같이 『자동 초점 기능 상태』에서 사용자가 렌즈 경통(112)을 무리하게 돌리는 경우에는 한계 토크 T_limit를 초과하게 됨으로써, 작용 기어(134)와 토크 제한 부재(135)의 결합 상태가 해제되게 된다. 즉, 한계 토크 T_limit를 초과하기 때문에 제2 결합부(135c)의 사면이 제1 결합부(134b)의 사면을 타고 미끄러져 이동하게 되면서, 토크 제한 부재(135)가 우측으로 이동하게 된다.

토크 제한 부재(135)가 우측으로 이동하게 되면, 토크 제한 부재(135)가 이동 기어(137)의 단부(137c_1)를 우측으로 밀게 되고, 그렇게 되면 이동 기어(137)는 제1 구동 기어(141)와의 치합이 해제되는 제2 위치에 있게 된다.

따라서, 즉, 사용자가 렌즈 경통(112)을 무리하게 돌림으로써 링 기어(112a) 및 작용 기어(134)가 비정상적으로 회전하게 되더라도, 작용 기어(134)와 토크 제 한 부재(135)의 결합 상태가 해제되므로, 토크 제한 부재(135)는 회전하지 않게 된다. 또한, 작용 기어(134)와 토크 제한 부재(135)의 결합의 해제 과정을 통하여, 토크 제한 부재(135)가 이동 기어(137)를 우측으로 밀어 이동 기어(137)와 제1 구동 기어(141)의 치합이 해제됨으로써, 구동 모터(150)로부터의 동력이 이동 기어(137)에 전달되지 않게 된다. 그렇게 되면, 『자동 초점 기능 상태』에서 사용자가 실수로 렌즈 경통(112)을 무리하게 돌리게 되더라도, 동력의 전달이 2중으로 차단되므로, 구동 모터(150)를 보호할 수 있게 된다.

만약, 여기서, 사용자가 자신의 실수를 깨닫고 렌즈 경통(112)을 돌리지 않게 되면, 압축되었던 제1 탄성 부재(136)가 원복되면서 토크 제한 부재(135)를 좌측으로 밀게 되어, 제1 결합부(134b)와 제2 결합부(135c)의 결합이 재개되게 된다. 또한, 우측으로 이동하였던 이동 기어(147)도, 압축되었던 제2 탄성 부재(138)가 원복되면서 다시 좌측으로 이동하게 되어, 제1 구동 기어(141)와의 치합이 재개된다. 따라서, 전체적으로 도 11에 도시된 상태로 되돌아가게 된다.

이상과 같이, 본 실시예에 관한 동력 전달 구조체(130)에 따르면, 사용자가 실수로 렌즈 경통(112)에 한계 토크 T_limit를 초과하는 부하를 가하더라도, 자동으로 동력의 전달이 차단되므로, 구동 모터(150)를 보호할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 실시예에 관한 동력 전달 구조체(130)는 버튼(113a)의 움직임에 따라 『자동 초점 기능 상태』와『수동 초점 기능 상태』중 어느 하나로 전환할 수 있는 촬상 장치(100)에 적용되었으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발 명에 관한 동력 전달 구조체는 『자동 초점 기능 상태』만을 가지는 촬상 장치에 적용될 수 있다. 그 경우에, 자동 초점 작동 중에 일어날 수 있는 렌즈 경통에 대한 외부로부터의 충격 및 과부하 토크가 발생하더라도, 동력 전달 구조체는 구동 모터를 보호할 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 개략적인 사시도이다.

도 2는 도 1의 렌즈 유닛의 측면을 도시한 측면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 렌즈 경통의 링 기어, 동력 전달 구조체, 버튼, 구동 기어 조립체 및 구동 모터의 조립 상태를 도시한 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 구성들 중 지지 부재, 동력 전달 구조체, 구동 기어 조립체, 구동 모터를 따로 도시한 조립 사시도이다.

도 5는 도 4의 평면도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 동력 전달 구조체의 분해 사시도이다.

도 7은 도 6을 다른 각도에서 본 분해 사시도이다.

도 8은 도 6에 도시된 토크 제한 부재를 회전축의 축 방향에서 본 정면도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 관한 제1 결합부의 사면에 작용하는 탄성력, 수직력, 마찰력을 도시한 개략적인 단면도이다.

도 10은 도 6에 도시된 이동 기어를 회전축의 축 방향에서 본 정면도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 버튼의 위치가 자동 초점 기능 상태에 있을 때 동력 전달 구조체에 동력이 전달되는 모습을 도시한 개략적인 단면도이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 버튼의 위치가 수동 초점 기능 상태에 있을 때 동력 전달 구조체의 모습을 도시한 개략적인 단면도이다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 관한 촬상 장치의 버튼의 위치가 자동 초점 기능 상태에 있지만 사용자가 렌즈 경통을 무리하게 돌리는 경우에 제1 결합부와 제2 결합부가 분리되면서 이동 기어와 제1 구동 기어의 치합이 해제된 모습을 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 촬상 장치 110: 렌즈 유닛

111: 렌즈군 112: 렌즈 경통

112a: 링 기어 113: 버튼 조립체

113a: 버튼 113b: 지지 부재

120: 본체 130: 동력 전달 구조체

131: 회전축 132: 제1 고정 부재

133: 제2 고정 부재 134: 작용 기어

134b: 제1 결합부 135: 토크 제한 부재

135c: 제2 결합부 136: 제1 탄성 부재

137: 이동 기어 138: 제2 탄성 부재

140: 구동 기어 조립체 141: 제1 구동 기어

142: 제2 구동 기어 143: 연결축

150: 구동 모터 151: 모터 축

151a: 모터 축 기어

Claims (11)

1. 중간 부분에 제1 고정 부재가 장착되고, 일단에 제2 고정 부재가 장착되는 회전축;

   상기 회전축의 축 방향으로 형성되고 사면의 형상을 포함하는 제1 결합부를 구비하며, 상기 회전축에 미끄러짐이 가능하도록 장착되는 작용 기어;

   상기 제1 결합부와 결합될 수 있도록 형성되고 사면의 형상을 포함하는 제2 결합부를 구비하며, 상기 회전축의 회전 움직임에 구속되되 상기 회전축의 축방향으로 미끄러짐이 가능하도록 상기 회전축에 장착되는 토크 제한 부재;

   상기 제1 고정 부재와 상기 토크 제한 부재 사이에 배치되는 제1 탄성 부재;

   상기 회전축의 회전 움직임에 구속되되 상기 회전축의 축방향으로 미끄러짐이 가능하도록 상기 회전축에 장착되는 이동 기어; 및

   상기 제2 고정 부재와 상기 이동 기어 사이에 배치되는 제2 탄성 부재;를 포함하는 동력 전달 구조체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 작용 기어는 링 기어와 치합되는 동력 전달 구조체.
3. 제1항에 있어서,

   상기 회전축에는 가이드 돌기가 형성되고, 상기 토크 제한 부재의 내주에는 상기 가이드 돌기가 끼워지는 슬라이딩 홈이 형성된 동력 전달 구조체.
4. 제1항에 있어서,

   상기 토크 제한 부재의 내주에는 상기 제1 탄성 부재의 일단이 걸리는 제1 걸림턱이 형성되는 동력 전달 구조체.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 탄성 부재는 원통 코일 스프링인 동력 전달 구조체.
6. 제1항에 있어서,

   상기 이동 기어에 접촉하여 상기 이동 기어를 움직이는 버튼 조립체를 더 포함하는 동력 전달 구조체.
7. 제6항에 있어서,

   상기 버튼 조립체는 버튼과, 상기 버튼에 연결되어 상기 이동 기어를 이동시키는 지지 부재를 포함하는 동력 전달 구조체.
8. 제6항에 있어서,

   상기 이동 기어는 상기 버튼 조립체의 움직임에 따라 제1 위치 또는 제2 위치에 위치할 수 있으며,

   상기 이동 기어가 상기 제1 위치에 있는 경우에는 동력을 전달하는 제1 구동 기어가 상기 이동 기어에 치합되며,

   상기 이동 기어가 상기 제2 위치에 있는 경우에 상기 이동 기어는 상기 제1 구동 기어와의 치합이 해제되는 동력 전달 구조체.
9. 제1항에 있어서,

   상기 이동 기어는, 구동 모터로부터 동력을 전달받는 제1 구동 기어와 치합되는 동력 전달 구조체.
10. 제1항에 있어서,

    상기 이동 기어의 내주에는 상기 제2 탄성 부재의 일단이 걸리는 제2 걸림턱이 형성되는 동력 전달 구조체.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항의 동력 전달 구조체를 포함하는 촬상 장치.

Images