KR20100104556A - 카메라 모듈용 필터 변환을 위한 구동 조립체 및 이를 포함하는 필터 변환 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 마그네트와 구동 코일 사이의 전자기적 힘을 이용하여 예를 들어 CCD 카메라를 구성하는 카메라 모듈에서 야간과 주간 조도 등에 맞추어 적절한 필터로 변환시키기 위한 구동 조립체 및 이러한 구동 조립체를 포함하는 필터 변환 장치를 제안한다. 본 발명에 따르면 종래 이러한 필터 변환 장치에 사용되었던 모터 방식에 비하여 전체적인 크기를 크게 줄일 수 있어 소형화를 도모할 수 있고, 조립 부품의 감소로 인한 생산성을 꾀할 수 있다.

Description

카메라 모듈용 필터 변환을 위한 구동 조립체 및 이를 포함하는 필터 변환 장치{Driving Assembly for Switching Filter for Camera Module and Filter Switching Apparatus Having Thereof}

본 발명은 카메라 모듈의 필터 변환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 예를 들어 폐쇄회로 카메라에서 주간과 야간의 조도 상황에 따라 적절한 필터로 교체될 수 있으며 소형화가 가능한 카메라 모듈형 필터 변환을 위한 구동 조립체 및 이를 포함하는 필터 변환 장치에 관한 것이다.

일반적으로 카메라라 함은, 렌즈를 통하여 원하는 피사체를 촬영할 수 있는 기계 장치를 의미하는데, 최근 전자기술의 급속한 발전에 따라 종래 인화 필름을 사용하는 카메라 외에도 캠코더, 디지털 카메라, PDA를 포함하는 이동통신 단말기에도 촬영 기능을 겸비한 다양한 유형의 전자기기가 널리 보급되고 있다. 아울러, 무인 단말기가 설치되어 있는 은행, 가게, 사무실, 대학 캠퍼스, 주차장 또는 길거리와 같은 제한된 구역과 같이 보안을 요하는 장소에서는 감시용 카메라 시스템으 로서 폐쇄회로(Closed Circuit) 카메라가 텔레비전 모니터에 접속되어 있는 이른바 CCTV가 많이 사용되고 있다. 특히, 최근에는 효율적인 보안 및 감시를 위하여 높은 해상도와 선명한 칼라를 요구하는 카메라의 수요가 급증하고 있으며, 이에 따라 감시용 카메라에서도 디지털화된 고품질의 제품이 사용되고 있다.

통상적으로 촬영 기능을 구비한 카메라는 카메라 본체에 구비된 렌즈를 통하여 피사체에 대한 영상을 수신하고 이미지 센서를 통하여 전기적인 신호로 변환된 뒤, 이미지 센서와 전기적으로 접속되어 있는 영상 제어부에서 적절한 처리를 통하여 피사체에 대한 촬상이 이루어진다. 이때, 렌즈와 이미지 센서 사이에는 적외선 차단 필터(IR 필터)와 같은 차단 필터가 개재되어 이미지 센서에서의 칼라 재현성(Color Reproduction) 저하를 최소한으로 억제함으로써 최종적으로 얻어지는 피사체에 대한 이미지의 품질이 저하되는 것을 효과적으로 억제한다.

그런데 24시간 지속적인 감시를 요하는 전술한 폐쇄회로 카메라의 경우에 빛의 양이 많은 주간에는 IR 필터와 같은 차단 필터를 사용하여도 무방하지만, 빛이 거의 없는 환경 예를 들어 야간에서는 IR 필터를 통과한 빛의 양이 적어지기 때문에 이미지 센서를 통하여 최종적으로 얻어지는 이미지의 품질은 급격히 저하될 수밖에 없는 문제점이 있다. 종래에는 이러한 문제점을 고려하여 주변 환경, 즉 주변의 휘도에 따라 영상의 밝기 수준을 강제로 상승시키는 수단, 예를 들어 플래시가 구동되도록 하였으나 최근 카메라 모듈의 소형화 추세를 고려해 볼 때 플래시와 같은 별도의 수단을 채택하는 것은 바람직한 선택이라고 볼 수 없다. 따라서 최근에 는 특히 보안을 요구하는 곳에서는 야간과 주간에서의 휘도 차이를 고려하여 카메라 모듈 내부에 2개의 필터를 구비한 뒤, 주변 휘도에 맞추어 적절한 필터로 교체된 상태에서 피사체에 대한 촬상이 이루어지도록 하는 장치가 개발되어 있다.

예를 들어, 도 1은 대한민국 등록특허 제478232호에 개시되어 있는 카메라 모듈용 필터 교환 조립체를 도시한 것이다. 이 등록특허의 카메라 모듈용 필터 교환 조립체는 상하로 관통된 수용부(11a)와 측면으로 결합돌부(11b)가 형성되어 있는 지지체(11)와, PCB(52)의 상부에 고정되며 이미지를 전기신호로 변환하고 지지체(11)의 수용부(11a)로 위치하는 CCD(12)와, 일정 거리 이상으로 벗어나지 않도록 결합돌부(11b)로 체결되는 스토퍼(13)를 포함하는 CCD 어셈블리(10); 주간용 필터(22a) 및 야간용 필터(22b)로 구성되는 필터(22)를 고정시키기 위한 상부 홀더(21) 및 필터(22)가 장착되는 장착홀부(23)와 지지체(11)에 형성된 슬라이드 홈을 따라 슬라이딩 되는 슬라이드부(23b)로 구성되는 하부 홀더(23)를 포함하는 필터 어셈블리(20); 기계적 회전에 의하여 필터(22)를 슬라이딩 시키는 모터(31)와 모터 축에 삽입되는 원동 기어(32), 지지체(11)의 일 측면에 결합되는 기어 지지구(33) 및 모터 축에 삽입되는 피동기어(34)로 구성되는 모터 어셈블리(30); CCD(12)가 이미지를 받아들일 수 있도록, 외주면에 나사산이 형성된 렌즈(41)와 렌즈(41)에 형성된 나사산과 치합되어 내부에 렌즈(41)를 수용하는 렌즈 홀더(42)로 구성되는 렌즈 어셈블리(40)로 구성되어 있다. 그런데 이 등록특허에서 필터의 위치를 변경하기 위해서 기계적 구동 수단인 모터를 채택하고 있는바, 기어와 모터의 작동에 수반되는 마찰, 기계적 변형으로 인한 동적-정적 오차를 회피하기 곤란할 뿐만 아니라, 각각의 기계적 부품을 결합시키기 위해서 매우 다양한 수의 부품이 요구되고, 각각의 기계적 장치가 점유하는 최소한의 공간이 요구되기 때문에 소형화가 곤란하다는 문제점이 있다.

한편, 대한민국 등록실용신안 제442933호에서는 구동모터의 일부를 안착시킬 수 있는 반원 형상의 안착부를 홀더의 일 측단에 형성하고, 홀더의 상부에 구동모터의 일부를 덮는 반원 형상의 덮개부를 구비한 고정캡을 구비하여 구동모터에 측설된 웜기어와 고정 프레임에 형성되는 래크가 일정한 간격을 유지한 상태로 치합될 수 있는, CCTV 카메라의 주, 야간 필터 전환 장치를 제안하고 있으며, 대한민국 등록특허 제799281호에서는 스텝핑 모터를 채택한 필터 교환 조립체를 제안하고 있다. 그렇지만, 이 실용신안 및 등록특허에서도 필터를 교체하기 위하여 기계적인 수단을 채택하고 있으므로 전술한 문제점을 근본적으로 해결할 수 없다.

따라서 주간 및 야간의 휘도 또는 조도 상황에 맞추어 적절한 필터로 교체하기 위한 구성으로서, 최근 카메라 모듈의 소형화 추세에 부합하면서도 구성 부품의 수를 절감할 수 있는 장치 및 방법은 여전히 당업계에서는 풀지 못하는 문제이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 카메라 모듈 주변의 휘도 값의 정도에 따라 피사체에 대한 고품질의 이미지를 얻을 수 있도록 마그네트와 코일 사이의 상호 작용에 따라 적절한 필터로 교체할 수 있는 구동 조립체 및 이를 포함하는 필터 변환 장치를 제공하고자 하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 종래의 필터 변환 장치를 이동시키기 위해서 채택된 것과 비교하여 만족할만한 수준의 구동력을 발휘하기 위한 구성 부품의 소형화가 가능할 수 있는 필터의 위치를 변환시키기 위한 구동 조립체 및 이를 포함하는 필터 변환 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기계적 수단이 아니라 전자기적 수단에 의한 구동력을 이용함으로써 기계적 마모에 따른 문제점을 회피하고 보다 정밀하게 필터의 위치를 변경할 수 있는 구동 조립체 및 이를 포함하는 필터 변환 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 이점 및 목적은 후술하는 발명의 상세한 설명 및 첨부하는 도면을 통해서 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 일 관점에 따르면, 주변 휘도에 따라 렌 즈의 저면으로 배치될 수 있는 서로 다른 필터가 장착되어 있는 카메라 모듈용 필터 조립체를 이동시키기 위한 구동 조립체로서, 주변 휘도에 맞는 필터가 렌즈의 저면으로 배치될 수 있도록 상기 필터 변환 조립체와 결합하여 상기 필터 조립체를 수평 방향으로 이동시키는 구동부와; 상기 구동부의 움직임을 제어하기 위한 구동원으로서, 상기 구동부에 수용되는 마그네트와, 상기 마그네트에 인접 배치되며 외부 전원과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 코일을 포함하며, 상기 코일로 공급되는 전원과 상기 마그네트로부터 발생되는 자기장과의 상호작용에 의하여 상기 구동부를 이동시키는 구동원을 포함하는 구동 조립체를 제공한다.

이때, 상기 코일은 상기 구동부의 저면에 인접하여 배치되며, 상기 구동원은 상기 마그네트로부터 발생되는 자력의 흐름을 제어하기 위하여 상기 코일의 내면에 형성되는 적어도 하나의 요크를 더욱 포함할 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 구동부는 상기 필터 변환 조립체로 체결되는 회동부와, 상기 회동부의 저면과 접촉하면서 길이 방향을 따라 연장되는 구동축과, 상기 구동축의 상부에서 상기 마그네트를 내부에 수용하는 마그네트 안착홈을 포함하며, 상기 구동부는 상기 구동축의 상면에 형성되는 고정단과, 상기 고정단과 상기 마그네트 안착홈을 연결하는 지지체를 더욱 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마그네트는 상면이 S극, 저면이 N극으로 착자되어 있는 2극 배치를 갖는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 마그네트는 상면 좌측이 S극, 상면 우측이 N극, 하면 좌측이 N극, 하면 우측이 S극으로 착자되어 있는 4극 배치 를 가지고 있으며, 상기 코일은 상기 마그네트의 좌측 하단에 배치되는 제 1 코일과 상기 마그네트의 우측 하단에 배치되는 제 2 코일을 포함하고, 상기 요크는 상기 제 1 코일 내부에 배치되는 제 1 요크와 상기 제 2 코일 내부에 배치되는 제 2 요크를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 관점에 따르면 카메라 모듈용 필터 변환 장치로서, 주변 휘도에 따라 렌즈의 저면으로 배치될 수 있는 서로 다른 필터가 장착되어 있는 필터 조립체와; 주변 휘도에 맞는 필터가 렌즈의 저면으로 배치될 수 있도록 상기 필터 변환 조립체와 결합하여 상기 필터 조립체를 수평 방향으로 이동시키는 구동부와, 상기 구동부의 움직임을 제어하기 위한 구동원으로서, 상기 구동부에 수용되는 마그네트와, 상기 마그네트에 인접 배치되며 외부 전원과 전기적으로 연결되는 코일을 포함하며, 상기 코일로 공급되는 전원과 상기 마그네트로부터 발생되는 자기장과의 상호작용에 의하여 상기 구동 레버를 이동시키는 구동원을 포함하는 구동 조립체를 포함하는 필터 변환 장치를 제공한다.

상기 구동 조립체의 저면에 배치되어 상기 필터 조립체와 상기 구동 조립체를 내부에 수용할 수 있도록 구성되는 베이스와, 상기 필터 변환 조립체의 상부로 상기 베이스와 체결될 수 있으며, 빛이 투과될 수 있도록 중공부가 형성되는 커버를 더욱 포함할 수 있다.

이때, 상기 필터 조립체는 상기 필터를 내부에 수용할 수 있는 필터 장착 모듈을 포함하며, 상기 필터 장착 모듈로 제 1 필터인 적외선 차단 필터와 제 2 필터인 더미 필터가 각각 장착되어 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 구동부는 상기 필터 변환 조립체로 체결되는 회동부와, 상기 회동부의 저면과 접촉하면서 길이 방향을 따라 연장되는 구동축과, 상기 구동축의 상부에서 상기 마그네트를 내부에 수용하는 마그네트 안착홈을 포함하며, 상기 필터 조립체는 상기 회동부가 끼워지는 구동홀과, 상기 필터 조립체를 고정할 수 있도록 상기 베이스의 상면으로 형성된 가이드 돌출단이 체결되는 가이드 홀이 적어도 일측 주변부를 따라 형성된다.

본 발명에서는 카메라 모듈 주변의 휘도 값의 정도에 따라 피사체에 대한 고 품질의 이미지를 얻을 수 있도록 마그네트와 코일 사이의 상호 작용에 따라 적절한 필터로 교체할 수 있는 구동 조립체 및 이를 포함하는 필터 변환 장치를 가능하게 하였다.

이와 같이 본 발명에서는 기계적 수단이 아니라 이른바 '로렌츠의 힘'을 이용하여 적절한 필터로 변환시킴으로써 종래 기계적 모터를 사용한 것과 비교할 때 부품의 마모가 없어서 내구성이 향상될 수 있다.

뿐만 아니라 동일한 구동력을 발휘하기 위해서 본 발명의 조립체를 채택하게 되면 종래의 필터 변환 장치와 비교할 때 구동부의 크기를 줄일 수 있어서 최근의 소형화 추세에도 부합할 수 있다.

따라서 본 발명의 구동 조립체와 이를 포함하는 필터 변환 장치를 예를 들어 폐쇄회로 카메라의 카메라 모듈에 적용시키고자 하는 경우에 보다 작은 크기의 카 메라 모듈을 구현할 수 있고, 주간과 야간의 휘도 값에 적절한 필터가 렌즈의 후면에 배치됨으로써 어느 경우에나 고 품질의 이미지를 획득할 수 있다.

본 발명자들은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 끝에 마그네트와 전기적으로 연결된 코일로 인가되는 전류에 따른, 상호 작용에 의한 '로렌츠의 힘'을 구동력으로 이용하는 경우에 카메라 모듈의 소형화 추세에 부합하면서도 기계적 장치에 의하여 야기될 수 있는 문제점을 해결할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다. 이하, 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 필터 변환 장치의 전체적인 조립 사시도이고, 도 3은 본 발명에 다른 필터 변환 장치를 이루는 구성 부품 사이의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도시된 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 변환 장치(100)는 카메라 모듈이 장착된 주변 환경, 예를 들어 주변의 휘도나 조도에 따라 고품질의 이미지를 얻을 수 있는 적절한 필터가 각각 장착되어 있는 필터 조립체(110)와, 상기 필터 조립체를 수직 방향을 따라 이동시킬 수 있도록 예시적으로는 상기 필터 조립체(110)의 저면에 배치되는 구동 조립체(구동 모듈, 200)와, 상기 필터 조립체(110) 및 구동 조립체(200)를 내부에 수용할 수 있도록 상기 구동 조립체(200)의 저면에 형성되어 있는 베이스(300)와, 상기 필터 조립체(110)의 상면에 배치되어 상기 베이스(300)와 체결되는 커버(330)를 포함하고 있다.

본 발명에 따른 필터 변환 장치(100)는 카메라 모듈을 구성하는 부분으로서, 예시적으로는 24시간 지속적으로 주변 피사체에 대한 영상을 촬상할 필요가 있는 폐쇄회로 카메라에 구비될 수 있지만, 반드시 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 일반 카메라, 디지털 카메라, 캠코더, PDA와 같은 이동통신 단말에 구비되는 카메라 모듈에도 형성될 수 있음은 물론이다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 커버(330)의 상단으로는 촬상한 피사체에 대하여 빛이 입사되는 렌즈 및 렌즈 홀더 등이 조립되어 있는 렌즈 조립체가 형성되며, 베이스(320)의 하단으로는 필터(120)를 통과한 빛을 전기신호로 변환하는 이미지 센서, 예를 들어 전하결합소자(Charge couple Device, CCD)가 PCB 기판 상에 고정되어 있는 이미지 센서 모듈이 형성될 수 있다. 이미지 센서는 카메라 모듈의 본체에 구비되는 제어부(미도시)로 전기적 신호를 출력하는데, 제어부에서는 이미지 센서를 통하여 전송된 신호 등을 종합하여 적절한 이미지를 생성하게 된다.

이때, 필터 조립체(110)는 카메라 모듈이 구비되어 있는 주변 환경에 따라 서로 다른 특성을 갖는 다수의 필터로 구성되는 필터부(120)와, 필터부(120)를 이루는 다수의 필터를 각각 내부에 수용할 수 있는 필터 장착 모듈(130)로 구성될 수 있다. 예시적으로, 다수의 필터(120)는 주간과 야간에서 카메라 모듈로 입사되는 빛의 세기, 즉 휘도 또는 조도에 따라 최고의 품질을 생성할 수 있도록 이른바 최저조도수치가 상이한 필터로 구성될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 바람직한 태양에 따르면 필터(110)는 2개의 필터로 구성될 수 있는데, 제 1 필터(122)는 주간에 사용되는 적외선 차단 필터(IR 필터) 또는 자외선 차단 필터이고, 제 2 필터(124)는 야간에 사용되는 더미 필터(dummy filter)일 수 있다. 이에 대응되도록 필터 장착 모듈(120) 역시 제 1 필터(122)가 장착되는 제 1 필터 장착부(132)와, 제 2 필터(124)가 장착되는 제 2 필터 장착부(134)로 구분될 수 있다. 이처럼, 주변 조도에 따라 빛의 투과 정도가 상이한, 즉 감도 특성이 상이한 다수의 필터를 구비함으로써, 필터부(120) 및 커버(330)의 상부에 형성되는 렌즈(미도시)를 통하여 입사되는 빛의 휘도에 따라, 후술하는 것처럼 제 1 필터(122) 및 제 2 필터(124)가 렌즈를 통하여 입사되는 광로 상에 배치될 수 있도록 렌즈의 하부로 그 위치가 조정된다.

즉, 제 1 필터(122)로 예시하는 적외선 차단 필터는 렌즈를 통하여 입사되는 빛을 전부 통과시키는 것이 아니라 그 중에서 일부 스펙트럼 영역인 적외선 영역의 빛을 차단하기 때문에 광량이 양호한 주간(고-휘도 환경)에 사용하면 고 품질의 이미지를 얻을 수 있는 반면에, 광량이 급격하게 떨어지는 야간(저-휘도 환경)에서는 고 품질의 이미지를 얻기 곤란하다. 반면, 제 2 필터(124)로 예시하는 더미 필터는 렌즈를 통하여 입사되는 빛을 별도로 차단하지 않고 전량 통과시키므로 고-휘도 환경에서는 차단되지 않은 자외선에 의하여 이미지 품질의 열화를 막을 수 없지만 저-휘도 환경에서는 고 품질의 촬상 이미지를 얻는데 적합하다. 따라서 저-휘도 환경에서 촬영을 진행하는 경우에는 저-휘도 환경에서 고 품질의 이미지를 얻기 곤란한 적외선 차단 필터와 같은 제 1 필터(122)가 아니라 저-휘도 환경에 유리한 더미 필터와 같은 제 2 필터(124)로 교체하여 야간 환경에서도 플래시와 같은 별도의 구성 수단을 부가하지 않고서도 적정 수준의 화질 품질을 유지할 수 있다. 반대로 고-휘도 환경에서는 저-휘도 환경에서만 유리한 제 2 필터를 대신하여 제 1 필터(122)로 교체할 필요가 있다.

이를 위하여, 예를 들어 2개의 감도 특성이 상이한 필터가 장착되어 있는 필터 장착 모듈(130)은 주변 휘도에 맞추어 적외선 차단 필터 또는 자외선 차단 필터와 같은 제 1 필터(122) 및 더미 필터와 같은 제 2 필터(124)가 빛이 입사되는 렌즈의 광로에 대응되는 위치로 배치될 수 있도록 선택적으로 좌우 구동할 필요가 있다. 즉 필터 장착 모듈(130)은 제 1 필터(122) 또는 제 2 필터(124)를 렌즈의 후면에 선택적으로 배치할 수 있는 구조를 가지고 있는데, 렌즈를 통과한 빛의 휘도 값에 따라, 베이스(300)의 하단에 배치되는 이미지 센서 모듈(미도시)의 후방에 별도로 설치되어 있는 제어부(미도시) 내에 포함되어 있는 필터 제어 모듈(미도시)에 의하여 후술하는 구동 조립체(200)를 이루는 구동부(210)의 작동이 좌우로 구동됨에 따라, 구동부(210)와 연결되어 있는 필터 장착 모듈(130) 역시 좌우로 구동하여 렌즈의 후면에 적절한 필터가 선택적으로 배치될 수 있도록 구성된다.

예시적으로 주간인 경우에는 예를 들어 적외선 차단 필터인 제 1 필터(122)가 렌즈의 후면으로 배치되어, 피사체에 대한 빛이 렌즈를 통하여 입사되는 경우에 적외선을 선택적으로 차단하고, 이에 따라 적외선에 의한 이미지 센서의 칼라 재현성 저하를 최소한으로 억제하여 최종적으로 생성되는 영상 품질의 저하를 효과적으 로 막아준다. 반면에, 야간인 경우에는 예를 들어 더미 필터인 제 2 필터(124)가 렌즈의 후면으로 배치되어, 피사체에 대한 이미지가 입사되는 과정에서 별도의 차단 절차 없이 피사체에 포함된 전 스펙트럼 영역을 모두 통과시켜 줌으로써, 빛의 감소에 따라 이미지 센서를 통하여 얻어진 이미지 품질의 저하를 방지할 수 있다.

구동부(210)를 통한 구동을 반영할 수 있도록 필터 장착 모듈(130)의 일측, 예를 들어 단축 주변 중 일측 주변으로는 구동홀(136)이 형성되어 구동부(210)의 일 끝단이 그 내부로 끼워질 수 있다. 아울러, 필터 장착 모듈(130)이 예를 들어 수평 방향으로 움직일 수 있도록 예를 들어 필터 장착 모듈(130)의 장축 주변으로는 가이드 홀(138)이 각각 구비되고, 이 가이들 홀(138)로 후술하는 베이스(300) 상부에 형성되는 가이드 돌출단(319)이 끼워짐으로써, 필터 장착 모듈(130)이 베이스(300)의 내부에서 외부로 벗어나지 않고 수평 방향으로 일정하게 움직일 수 있도록 구성된다.

한편, 전술한 필터 조립체(110)에 장착된 필터 중에서 주변 휘도에 맞추어 적절한 필터가 렌즈의 하단에 배치하기 위한 구동력은 필터 조립체(110)의 하단으로 연결 가능한 구동 조립체(구동 모듈, 200)를 통하여 이루어진다. 본 발명에서는 종래 모터와 같은 기계적 수단을 채택한 것을 대신하여 마그네트와 코일 사이의 상호작용을 이용한 구동원(220)에 의하여 구동될 수 있는 구동부(210)를 채택함으로써 종래 기계적 장치에 의한 문제점을 해결할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 구동 조립체(200)는 필터 조립체(110)를 구성하 는 필터 장착 모듈(130)과 연결되어 구동원(200)에 의하여 발생하는 구동력을 이용하여 실질적으로 필터 장착 모듈(130)을 좌우 방향으로 구동시키는 구동부(구동레버, 210)와, 상기 구동부(210)로 구동력을 전달하는 구동원(220)을 포함하고 있는데, 본 발명에 따른 구동 조립체(200)를 첨부하는 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

우선, 구동부(210)는 구동원(200)에 의하여 발생된 구동력에 의하여 필터 조립체(110)를 수평 방향 또는 좌우 방향으로 구동시킬 수 있도록 길게 연장되어 있는 구동축(212)과, 상기 구동축(212)의 일 끝단에 형성되어 필터 장착 모듈(130)의 일측 주변부에 형성된 구동홀(136)로 끼워지는 회동부(214)와, 상기 구동축(212)의 타단 상부에 형성되어 구동원을 이루는 마그네트(222)가 그 내부에 수용되는 마그네트 안착홈(216)을 포함하고 있다.

이에 따라 구동원(200)에서 발생된 구동력은 구동축(212)으로 전달되어, 이 구동축(212)의 일 끝단에 형성된 회동부(214) 인근 영역은 구동력에 따라 좌우 방향으로 이동할 수 있어서, 이 회동부(214)와 연결되어 있는 필터 장착 모듈(130)이 좌우 방향으로 이동할 수 있게 된다. 한편, 구동축(212)의 대략 중앙 부분으로는 구동부 고정홀(218)이 구비되어 있는데, 베이스(300)에 형성된 구동부 고정단(318)이 구동부 고정홀(218)로 내입됨에 따라 구동부(210)가 베이스(300) 내부에서 안정적으로 배치될 수 있다. 이때, 마그네트 안착홈(216)이 구동축(212)에 대하여 고정될 수 있도록, 구동부 고정홀(218)과 마그네트 안착홈(216) 사이의 구동축(216) 상단으로는 지지단(219)이 형성되어 있다.

한편, 전술한 구동부(210)의 좌우 방향으로의 이동을 유도하기 위하여 구동부(210)의 내부 및/또는 구동부(210) 인근, 예를 들어 구동부(210)의 하단으로는 구동원(220)이 배치되어 있다. 본 발명에 따라 주변 휘도 상황에 따라 적절한 필터가 렌즈의 하단으로 배치될 수 있게 하는 구동력을 발생하는 구동원(220)으로서는 마그네트(222)와 코일(224) 사이의 상호작용을 이용하고 있다. 이때, 바람직한 실시예에 따르면 마그네트(222)는 전술한 구동부(210)의 일 끝단 상부에 형성되는 마그네트 안착홈(216)으로 수용되며, 바람직하게는 전술한 마그네트(222)에서 발생되는 자력의 흐름을 일-방향으로 제어하기 위한 요크(226)가 그 내부에 수용되어 있는 코일(224)은 구동부(220)의 하단으로 배치된다.

이때, 본 발명에 따라 필터 조립체의 위치를 변경하기 위한 구동원(220)으로서 자기장을 형성하는 상기 마그네트(222)는 영구자석일 수 있다. 한편, 본 발명에 따라 구동원(220)을 이루는 마그네트(222)는 도 6b에서 예시적으로 도시한 것처럼 2극으로 구성하여, 마그네트(222)는 그 상단에 S극이 위치하고 하단에 N극이 위치하도록 배치하면 후술하는 것과 같이 구동력을 향상시킬 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 일례로 상단 N극, 하단 S극의 극성을 가질 수 있다. 이때, 본 발명에 따르면 마그네트(222)는 광축 방향으로 서로 다른 극성이 배치되는 것이 바람직한데, 이극으로 구성할 경우에 단극을 상단과 하단으로 분할하는 방법을 사용하거나 또는 이극으로 착자되어 있는 단일한 마그네트로 구성할 수 있다.

또한, 다른 예시적인 실시예에 따르면 마그네트(222)를 4극으로 구성하되 상하 및 좌우로 서로 반대되는 극성을 가지도록 할 수 있다. 예를 들어 도 7b에 도시 된 것처럼 마그네트(222)의 상단은 좌측 N극, 우측 S극으로 형성하고, 하단은 좌측 S극, 우측 N극으로 구성할 수 있다. 이때, 도면에서는 마그네트(222)를 대략 사각 마그네트로 구성하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 결코 아니며 원 형상을 포함하는 다른 다각형의 형상 역시 가능하다 할 것이다.

한편, 소정의 전류가 인가되어 마그네트(222)에서 생성되는 자기장과 상호 작용하여 전자기력에 의한 로렌츠의 힘, 즉 구동력을 발생시킬 수 있도록 외부의 전원과 전기적으로 연결되어 있는 구동 코일(224)은 구동부(210)의 저면에서 권선된 형태로 배치되어 있다. 코일(224)은 외부의 전원공급부(미도시)와 전기적으로 연결되어 있는데, 일례로 코일(224)의 일 끝단은 외부의 (+) 전원과 전기적으로 연결되고, 코일(224)의 타단은 외부의 (-) 전원과 전기적으로 연결된다.

아울러, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 구동원(200)을 이루는 구성 부품으로서 전술한 마그네트(222)로부터 발생되는 자속을 일정한 방향, 예를 들면 광축 방향으로만 흐를 수 있도록 제어하기 위한 요크(226) 배치된다. 바람직하게는 요크(226)는 코일(224)의 내면으로 삽입된 형태로 배치되며, 도시된 것과 같이 육면체 형상을 가지는 것 외에도 다른 형상을 가질 수 있음은 물론이다. 요크(226)는 마그네트(222)와 마찬가지로 도전성 물질로 만들어져, 코일(224)로 전류가 인가되는 경우에 예를 들면 좌측 끝단과 우측 끝단에 각각 N극과 S극이 형성되어 마그네트(222)에서 생성되는 자기장과 상호작용에 의하여 구동력을 발휘할 수 있도록 구성된다. 이를 위하여, 요크(226)는 마그네트(222)로부터 발생되는 자속을 효율적으로 제어할 수 있도록 예를 들어 자기투과율이 우수한 철, 냉간압연강 또는 니켈과 같은 도전성 물질로 제작될 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면 도 5에 도시된 것처럼 구동원(220)으로고 하나의 마그네트(222), 하나의 코일(224) 및 하나의 요크(226)만으로 구성할 수 있는 것은 물론이고, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 것처럼 마그네트(222)를 4극으로 구성하되, 마그네트(222)의 각 부분으로 소정의 구동력을 인가할 수 있도록 제 1 코일(224a) 및 제 2 코일(224b)로 구성하고 각각의 코일로 제 1 요크(226a), 제 2 요크(226b)가 배치되도록, 코일(224) 및 요크(226)의 개수를 다수로 구성하여 구동력을 배가시킬 수 있다. 도면에서는 마그네트(222)를 4극으로 구성하고 코일(224) 및 요크(226)의 개수를 2개로 예시하였으나, 이는 단지 예시에 불과할 뿐이고, 예를 들어 마그네트의 극성을 그보다 더욱 많게 하면서(예를 들어 6극 이상) 코일 및 요크의 개수(예를 들어 3개 이상)를 마그네트의 극성 배치에 대응되도록 형성할 수 있음은 물론이다.

이와 같이, 본 발명에서는 필터 조립체(110)의 일측 하단으로 결합되는 하나의 구동부(210)와 실질적으로 하나의 구동원(220)으로만 이루어진 구동 조립체(200)를 채택함과 동시에 기계적 수단이 아니라 전자기적 수단을 통하여 구동력을 생성함으로써 구성 부품의 수를 줄일 수 있어 카메라 모듈의 소형화 추세에 효율적으로 대처할 수 있는 동시에, 기계적 마모로 인하여 필터 변환 작동의 불량이라는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명의 필터 변환 장치(100)에는 전술한 필터 조립체(110)와 구동 조립체(200)를 내부에 수용할 수 있도록 구동 조립체(200)의 저면으로 배치, 형성되는 베이스(300)와, 필터 조립체(110)의 상부에 배치되어 베이스(300)와 체결될 수 있는 커버(330)를 더욱 포함할 수 있다.

이때, 베이스(300)의 대략 중앙으로는 렌즈 하단으로 배치되는 필터를 통과한 빛이 관통할 수 있는 필터 안착홀(312)이 형성되고, 그 측면으로는 전술한 구동 조립체(200) 중에서 구동부(210)가 수용되는 구동부 안착홈(313)이 형성되며, 구동부 안착홈(313)의 측면으로는 코일(224) 및 그 내부에 수용되는 요크(226)를 수용하기 위한 코일 수용부(320)가 하단을 향하여 연장된 형태로 형성된다. 한편, 필터 조립체(110)의 상면으로 덮여져서 렌즈와 필터 조립체(110) 사이에 배치되는 커버(336)의 중앙으로는 렌즈를 통과한 빛이 관통할 수 있도록, 광로를 제공하는 중공부(332)가 형성되어 있는데, 이 중공부(332)는 전술한 베이스(300)의 대략 중앙에 형성된 필터 안착홀(312)에 대응된다. 따라서 피사체에 대한 촬상 과정에서 주변 휘도에 맞추어 렌즈의 하단으로 적합한 필터가 배치되면 이 중공부(332), 렌즈 하단으로 적절하게 배치된 필터(122 또는 124) 및 필터 안착홀(312)은 일직선을 이룬 상태로 배치된다.

한편, 커버(330)를 베이스(300)와 결합시킬 수 있도록, 커버(330)의 일측 주변으로 제 1 관통홀(334)이 형성되어 있고, 제 1 관통홀(334)에 대응되는 제 2 관통홀(314)이 베이스(330)의 일측 주변에 형성되어 있으므로 예를 들어 볼트 또는 나사와 같은 체결수단이 이 관통홀(334, 314)을 연속적으로 체결함으로써 커 버(330)와 베이스(300)의 일측이 결합될 수 있다. 한편, 커버(330)의 타측 주변으로는 외측을 향하여 돌출되어 있는, 바람직하게는 2개 이상의 돌출단(336)이 형성되어 있는데, 이 돌출단(336)은 그에 대응되는 형태로 베이스(300)의 타측 주변에 형성된 삽입홈(316)으로 끼워져서 커버(330)와 베이스(300)의 타측이 견고하게 결합될 수 있는 것이다.

계속해서, 본 발명에 따른 필터 변환 장치(100)를 통한 필터의 전환 또는 교체에 대해서 첨부하는 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 설명한다. 우선, 본 발명에 따른 필터 변환 장치(100)의 상부에 배치되는 렌즈(미도시)를 통과한 피사체의 영상은 커버(330)의 중공부(332) 및 서로 다른 감도 특성을 갖는 필터 중에서 베이스(300)의 필터 안착홀(312)로 배치되어 있는 필터(설명을 위하여 예시적으로 고-휘도 환경에 적합한 적외선 차단 필터인 제 1 필터(122)가 배치되어 있다고 가정한다.)를 통과한 빛은 필터 변호나 장치(100)의 하부에 배치되어 있는 예를 들어 전하결합소자인 이미지 센서(미도시)로 전달되면, 이미지 센서는 이를 전기적인 신호로 변환하여 카메라 모듈 본체에 구비된 제어부로 전송하여 피사체에 대한 촬상이 이루어진다.

이때, 제어부에는 주변 휘도에 맞추어 적절한 필터가 렌즈의 하면으로 배치되었는지를 판단하여 필터의 이동을 제어하기 위한 필터 제어 모듈(미도시)이 구비되어 있는바, 렌즈를 통과한 빛의 휘도 값을 감지한 필터 제어 모듈은 감지된 휘도 값이 사전에 설정되어 있는 기준 휘도 값과 비교하고, 렌즈의 후면에 배치되어 있 는 필터, 즉 커버(330)의 중공부(332) 및 베이스(300)의 필터 안착홀(312) 사이에 배치되어 있는 필터가 어떠한 종류의 것인지를 파악한다.

만약 렌즈를 통과한 빛의 감지된 휘도 값이 사전에 설정되어 있는 기준 휘도 값 이상인 경우에는 주간 환경인 것이므로 현재 렌즈의 하단에 배치되어 있는 제 1 필터(122)를 다른 감도 특성을 갖는, 예를 들어 더미 필터인 제 2 필터(124)로 교체할 필요가 없다. 따라서 제 1 필터(122)에 의하여 피사체의 이미지와 관련한 빛 중에서 적외선 영역의 빛이 차단됨으로써 칼라 재현성의 저하를 방지함으로써 고 품질의 이미지를 획득할 수 있다.

반면에, 감지된 휘도 값이 사전에 설정된 기준 휘도 값 미만이라면 야간 환경이기 때문에 현재 렌즈의 하단에 배치되어 있는 제 1 필터(122)를 대신하여 보다 많은 광량을 통과시키는 더미 필터인 제 2 필터(124)가 렌즈의 하단, 즉 커버(330)의 중공부(332)와 베이스(300)의 필터 안착홀(312) 사이에 배치되어야 한다. 이처럼 필터 제어 모듈에 의하여 감지된 빛의 휘도 값에 비추어 렌즈의 하단에 배치되어 있는 필터가 고-품질의 이미지를 획득할 수 없는 것으로 판단되면 본 발명에 따른 구동 조립체(200)에 의하여 렌즈의 하단으로 적절한 필터가 배치시킬 수 있도록 적절한 구동력이 생성된다.

다시 말하면, 필터 제어 모듈을 통하여 렌즈의 하단에 배치되어 있는 필터를 교체할 필요가 있다고 판단되면, 외부의 전원과 전기적으로 연결되어 있는 코일(224)로 전류가 인가되는데, 코일(224)로 소정의 전류가 인가되면 코일(224)에 자기장이 발생하여 마그네트(222)로부터 전달된 자속과의 척력이나 인력에 의하여 로렌츠의 힘이 발생한다. 예를 들어 도 6b에 도시된 것처럼, 마그네트(222)의 상부를 S극, 하부를 N극으로 설정한 상태에서 외부 전원과 전기적으로 연결되어 있는 코일(224)로 소정의 전류를 인가하면 권선된 형태의 코일(224) 내부에 배치되어 있는, 바람직하게는 강자성체의 물질로 제조되는 요크(226)는 이른바 전자석이 되어 좌측 끝단에 S극, 우측 끝단에 N극이 형성된다. 이에 따라 자극이 형성된 요크(226)와 대향적으로 배치되어 있는 마그네트(222)로 구동력이 발생되고, 발생된 구동력은 마그네트(222)를 수용하고 있는 구동부(210)로 전달되어 구동부(210)를 좌우 방향으로 움직일 수 있게 된다.

구동부(210)가 좌우 방향으로 이동함에 따라 이 구동부(210)의 일 끝단과 연결되어 있는 필터 장착 모듈(130) 역시 구동부(210)의 움직임에 대응되도록 좌우 방향으로 이동하게 되어, 렌즈의 하단으로 주변 휘도 값에 적절한 필터, 예시적으로 제 2 필터(124)가 배치될 수 있는 것이다. 물론, 카메라 모듈 내의 제어부는 전류의 방향을 변환시키는 방법으로, 즉 코일(224)로 반대 방향의 전류를 공급함으로써, 제 2 필터(124) 대신에 제 1 필터(122)가 렌즈의 하단으로 배치될 수 있음은 물론이다.

아울러, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 것처럼 마그네트(222)를 4극으로 형성하고, 마그네트(222)의 좌측 하단으로 제 1 코일(224a)을, 우측 하단으로 제 2 코일(224b)과 같이 이루어지는 서로 독립된 코일(224)을 배치하고, 제 1 코일(224a) 내부에 제 2 요크(226a)를, 제 2 코일(224b) 내부에 제 2 요크(226b)를 각각 배치할 수 있다. 이때, 각각의 코일(224a, 224b)로 소정의 전류를 인가하여 제 1, 제 2 코일(224a, 224b) 각각의 내부에 배치되어 있는 요크(226a, 226b) 각각의 좌우 끝단에 마그네트(222)로 구동력을 인가할 수 있는 극성을 형성하도록 함으로써, 이에 따라 마그네트(222)가 수용되어 있는 구동부(210)를 좌우 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 상세하게 기술하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 결코 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야의 평균적 기술자라면 상술한 실시예에 기초하여 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다 할 것이다. 그러나 그러한 변형과 변경은 본 발명의 권리범위에 속한다는 점은 첨부하는 청구의 범위를 통하여 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 종래의 카메라 모듈형의 필터 변환 조립체를 이루는 구성 부품들 사 이의 관계를 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 변환 장치의 전체적인 조립 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 변환 장치를 이루는 구성 부품 사이의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 변환 장치 중에서 필터의 위치를 가동적으로 움직이기 위한 구동 조립체를 이루는 구성 부품 사이의 결함 관계를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 조립체에 의하여 이와 연결되어 있는 필터 조립체에 장착되어 있는 필터 중 주변 상황에 맞는 적절한 필터가 렌즈의 하면으로 이동하는 상태를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도 6a는 사시도, 도 6b는 도 6a의 A-A 선을 따라 절단한 단면도이며, 도 6c는 평면도이다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 조립체에 의하여 이와 연결되어 있는 필터 조립체에 장착되어 있는 필터 중 주변 상황에 맞는 적절한 필터가 렌즈의 하면으로 이동하는 상태를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도 7a는 사시도, 도 7b는 도 7a의 B-B선을 따라 절단한 단면도이며, 도 7c는 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 필터 변환 장치 110 : 필터 조립체

120 : 필터부 140 : 필터 장착 모듈

200 : 구동 모듈(구동 조립체) 210 : 구동부

220 : 구동원 222 : 마그네트

224 : 코일 226 : 요크(yoke)

300 : 베이스 330 : 커버

Claims (11)

1. 주변 휘도에 따라 렌즈의 저면으로 배치될 수 있는 서로 다른 필터가 장착되어 있는 카메라 모듈용 필터 조립체를 이동시키기 위한 구동 조립체로서,

   주변 휘도에 맞는 필터가 렌즈의 저면으로 배치될 수 있도록 상기 필터 변환 조립체와 결합하여 상기 필터 조립체를 수평 방향으로 이동시키는 구동부와;

   상기 구동부의 움직임을 제어하기 위한 구동원으로서, 상기 구동부에 수용되는 마그네트와, 상기 마그네트에 인접 배치되며 외부 전원과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 코일을 포함하며, 상기 코일로 공급되는 전원과 상기 마그네트로부터 발생되는 자기장과의 상호작용에 의하여 상기 구동부를 이동시키는 구동원을 포함하는 구동 조립체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 코일은 상기 구동부의 저면에 인접하여 배치되며, 상기 구동원은 상기 마그네트로부터 발생되는 자력의 흐름을 제어하기 위하여 상기 코일의 내면에 형성되는 적어도 하나의 요크를 더욱 포함하는 구동 조립체.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 구동부는 상기 필터 변환 조립체로 체결되는 회동부와, 상기 회동부의 저면과 접촉하면서 길이 방향을 따라 연장되는 구동축과, 상기 구동축의 상부에서 상기 마그네트를 내부에 수용하는 마그네트 안착홈을 포함하는 구동 조립체.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 구동부는 상기 구동축의 상면에 형성되는 고정단과, 상기 고정단과 상기 마그네트 안착홈을 연결하는 지지체를 더욱 포함하는 구동 조립체.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 마그네트는 상면이 S극, 저면이 N극으로 착자되어 있는 2극 배치를 갖는 것을 특징으로 하는 구동 조립체.
6. 제 2항에 있어서,

   상기 마그네트는 상면 좌측이 S극, 상면 우측이 N극, 하면 좌측이 N극, 하면 우측이 S극으로 착자되어 있는 4극 배치를 가지고 있으며, 상기 코일은 상기 마그네트의 좌측 하단에 배치되는 제 1 코일과 상기 마그네트의 우측 하단에 배치되는 제 2 코일을 포함하고, 상기 요크는 상기 제 1 코일 내부에 배치되는 제 1 요크와 상기 제 2 코일 내부에 배치되는 제 2 요크를 포함하는 구동 조립체.
7. 카메라 모듈용 필터 변환 장치로서,

   주변 휘도에 따라 렌즈의 저면으로 배치될 수 있는 서로 다른 필터가 장착되어 있는 필터 조립체와;

   주변 휘도에 맞는 필터가 렌즈의 저면으로 배치될 수 있도록 상기 필터 변환 조립체와 결합하여 상기 필터 조립체를 수평 방향으로 이동시키는 구동부와, 상기 구동부의 움직임을 제어하기 위한 구동원으로서, 상기 구동부에 수용되는 마그네트와, 상기 마그네트에 인접 배치되며 외부 전원과 전기적으로 연결되는 코일을 포함하며, 상기 코일로 공급되는 전원과 상기 마그네트로부터 발생되는 자기장과의 상호작용에 의하여 상기 구동부를 이동시키는 구동원을 포함하는 구동 조립체를 포함하는 필터 변환 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 구동 조립체의 저면에 배치되어 상기 필터 조립체와 상기 구동 조립체를 내부에 수용할 수 있도록 구성되는 베이스와, 상기 필터 변환 조립체의 상부로 상기 베이스와 체결될 수 있으며, 빛이 투과될 수 있도록 중공부가 형성되는 커버를 더욱 포함하는 필터 변환 장치.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,

   상기 필터 조립체는 상기 필터를 내부에 수용할 수 있는 필터 장착 모듈을 포함하며, 상기 필터 장착 모듈로 제 1 필터인 적외선 차단 필터와 제 2 필터인 더미 필터가 각각 장착되어 있는 필터 변환 장치.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 구동부는 상기 필터 변환 조립체로 체결되는 회동부와, 상기 회동부의 저면과 접촉하면서 길이 방향을 따라 연장되는 구동축과, 상기 구동축의 상부에서 상기 마그네트를 내부에 수용하는 마그네트 안착홈을 포함하는 필터 변환 장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 필터 조립체는 상기 회동부가 끼워지는 구동홀과, 상기 필터 조립체를 고정할 수 있도록 상기 베이스의 상면으로 형성된 가이드 돌출단이 체결되는 가이드 홀이 적어도 일측 주변부를 따라 형성되어 있는 필터 변환 장치.

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