KR20110137154A

KR20110137154A - 자동 초점 렌즈 구동장치

Info

Publication number: KR20110137154A
Application number: KR1020100057204A
Authority: KR
Inventors: 류인구
Original assignee: 유창산업기계(주)
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-12-22

Abstract

본 발명은, 정사각형의 외곽형태에 정사각형의 변의 길이와 같은 직경의 원이 소정의 양 만큼 관통한 형태의 내경부와 렌즈 조립홀과 스프링 안착부를 갖는 케이스와, 내경부와 외경부와 그 사이에 판스프링부를 가지며 외경부가 케이스의 스프링 안착부에 안착되는 제1스프링과, 제1스프링의 외경부의 다른 한 면으로 밀착시키는 링 형상의 스페이서와, 스페이서의 다른 일면에 외경부가 밀착되며 외경부와 내경부와 그 사이에 판스프링부를 가지면서 전기적으로 분리되기 위해 소정의 위치에서 두 부분으로 절단된 제2스프링과, 외주가 나사로 형성된 렌즈가 조립될 수 있는 내부 나사부와 외주에 코일이 조립되기 위한 부위와 제 1스프링과 제2 스프링의 내경부에 결합 될 수 있는 구조를 가지는 가동케리어와 제2스프링에 외경부가 결합 되며 “ㄴ"자 형태의 단면을 가지는 요크와 요크의 내부에 감싸이 듯이 조립되는 링형자석과, 전체 조립물의 하부를 닿는 구조를 갖는 베이스를 포함하는 자동초점용 렌즈 구동장치를 제공한다. 그리고, 상기 링형자석과 링형요크 조립물의 내경을 렌즈케리어의 최소 외경보다 작고 렌즈케리어 내경보다는 큰 범위에서 가능한 크게 하여 상기 링형 자석 및 상기 링형요크의 크기를 최대화 함으로서 자기적 강성과 안정성을 높인다. 또한 전체 조립 구조를 단순 적층방식으로 함으로서 전체 공정을 간소하게 하여 조립시간을 단축시켜 생산효율을 향상시킬 수 있으며, 영구자석과 요크의 크기를 허용되는 공간에서 최대화 함으로서 코일과 상호작용으로 발생하는 전자기력을 최대화시킴으로써 구동기의 안정성을 크게 향상시킨다.

Description

자동 초점 렌즈 구동장치{Electro-magnetic Auto Focus Actuator}

자동초점, 카메라모듈, 렌즈, 구동장치, 조립방법

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 대두 되고 있다. 디지털 카메라와 통신 기능이 장착된 PDA, 디지털 카메라 기능이 부가된 휴대 전화, 개인 휴대 멀티미디어 재생기(PMP: personal multi-media player) 등을 그 예로 들 수 있는데, 특히 디지털 카메라 기술 및 정보 저장 능력의 발달로 인하여 높은 사양의 디지털 카메라 모듈(digital camera module)의 장착이 점차 보편화되고 있는 것이 추세이다.

이러한 카메라 모듈은 일반적으로 렌즈부, 피사체의 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 영상 센서, 영상 센서에서 출력되는 영상 신호를 외부로 연결하는 인쇄 회로 기판 및 렌즈부의 자동초점을 조절하는 렌즈구동부를 포함한다. 여기서, 렌즈구동부는 영구자석과 코일의 자력에 상호작용하는 판스프링을 통하여 렌즈부의 위치를 조절하는 역할을 하며, 여러 개의 구성요소를 포함하고 있는 만큼 그 조립공정 또한 복잡하고 까다롭다.

특히, 렌즈구동부의 조립과정에서 조립 공정에 접합 본드를 다량 사용하는 경우, 본드의 도포와 경화 및 후처리 등으로 공정이 매우 복잡해 지는 문제가 있다.

또한, 종래에는 구동 캐리어의 외측부에 코일과 자석과 요크를 모두 배치함으로써 주어진 공간의 제약으로 전자기적 효율이 매우 낮아, 상대적으로 약한 스프링의 사용으로 인한 파손 또는 오작동의 발생을 유발할 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 자동 초점 렌즈 구동장치의 조립방법에 있어서, 복잡하고 까다로운 본드 투입공정을 최소화하여 공정을 간소하게 하고, 한정된 공간 내에서 자석과 요크의 크기를 최대화하여 전자기적인 효율을 극대화 하여 자동 초점 렌즈 구동장치의 신뢰성 및 동작 안정성을 향상시키는 데 목적이 있다.

본 발명은, 정사각형의 외곽형태에 정사각형의 한 변과 같은 직경의 원이 소정의 양만큼 관통하고, 렌즈 삽입 홀과 이에 인접한 스프링 안착 면을 갖는 케이스와, 내경부와 외경부와 그 사이에 판스프링부를 가지며 상기 외경부가 상기 케이스의 상기 스프링 안착면 안착되는 제 1스프링과, 상기 제1스프링의 외경부의 다른 한 면을 밀착시키며 직경이 케이스 최외측 내경과 유사한 스페이서와, 상기 스페이서의 다른 일면에 밀착되며 외경부와 내경부와 그사이에 판 스프링부를 가지면서 2개로 절단되어 전기적으로 분리된 제2스프링과, 외부 경통이 나사 구조를 가지는 렌즈가 조립될 수 있는 내부 나사부와 외측에 코일이 조립되기 위한 부위와 상기 제1스프링과 상기 제2스프링의 내경부가 소정의 위치에 결합 되는 가동케리어와, 상기 제2스프링의 외경부에 “ㄴ"자 형태 단면의 좁은 외경부에 안착 되는 요크와, 상기 요크의 내부에 감 싸이듯이 조립되는 링형자석과, 전체 조립물의 하부를 닿는 구조를 갖는 베이스를 포함하는 자동초점 렌즈 구동장치를 제공한다.

여기서, 상기 케이스와 상기 베이스는 조립을 용이하기 위한 보스 핀과 그 상대 홀이 형성된다.

또한, 상기 링형코일의 일단은 상기 제2스프링의 절단된 한 측에 전기적으로 연결되고, 상기 링형코일의 다른 일단은 상기 제2스프링 다른 절단 측에 연결됨으로서, 상기 제2스프링을 통하여 외부에 전기적 단자가 형성되어 상기 단자를 통하여 상기 링형코일에 전원을 인가할 수 있다. 상기 링형코일에 전원이 인가되면 상기 링형자석과 상기 링형요크에 의하여 형성된 자기장과 상호작용하여 상기 가동케리어를 구동시키는 전자기력을 발생시키며, 인가 전원 세기를 조정함으로써 발생되는 구동력을 제어할 수 있다.

그리고, 상기 링형자석과 링형요크 조립물은 내경을 렌즈케리어의 최소 외경보다 작고 렌즈 케리어 내경보다는 큰 범위에서 가능한 크게 하여 상기 링형 자석 및 상기 링형요크의 크기를 최대화 함으로서 자기적 강성과 안정성을 높인다.

또한, 본 발명은 관통홀과 스프링안착면을 가지는 상기 케이스의 내측 스프링안착면에 상기 제1스프링을 안착시키는 단계, 상기 스페이스를 상기 케이스에 상기 제1스프링과 연속하여 적층시키는 단계, 상기 링형코일을 상기 가동케리어의 단차부에 조립하는 단계, 상기 링형코일과 상기 가동케리어의 조립물 하부에 상기 제 2스프링을 조립하고 상기 제2스프링의 절단된 한 측을 상기 구동코일의 한 측에, 상기 제2스프링의 다른 한 측은 상기 구동코일의 다른 한측에 연결하는 단계, 상기 가동 케리어의 스프링 조립을 위한 단차부에 상기 제 1스프링의 내경부를 결합시키며, 상기 조립물 내부로 상기 가동케리어를 삽입하는 단계, 상기 링형자석과 상기 링형 요크를 결합시키는 단계, 상기 링형요크와 상기 링형자석의 조립물을 상기 가동케리어에 연속하여 적층 하는 방식으로 조립하는 단계, 상기 베이스를 상기 상리 링형요크와 상기 링형자석의 조립물에 연속하여 적층하는 방식으로 조립하는 단계를 포함하는 자동 초점 렌즈 구동장치의 조립방법을 제공한다. 여기서, 중심부에 나사 방식으로 렌즈가 조립되는 상기 가동케리어는 상기 제1스프링과 상기 제2스프링의 내경부에 연결되며, 상기 제 1스프링은 상기 케이스와 상기 스페이서에 의하여 외경부가 고정되며, 상기 제 2스프링은 상기 스페이서와 상기 링형요크에 의하여 외경부가 고정된다.

상기 링형코일은 상기 가동 케리어에 직접 권선 되며, 상기 제2스프링은 전기적으로 분리되도록 2개 부분으로 나누어지며 외부로 연장되어 전극을 형성하며, 상기 링형 코일의 일단은 상기 제2스프링의 분리된 한 측에, 상기 링형코일의 다른 일단은 상기 제2스프링의 분리된 다른 한 측에 전기적으로 결합되며, 전체 공정과 별도로 사전 조립되어 전체 조립공정에 투입된다.

전체 조립공정은 상기 케이스에, 상기 제1스프링, 상기 스페이서, 상기 가동케리어와 상기 링형코일과 상기 제2스프링 조립물, 상기 링형자석과 상기 링형요크 조립물을 순차적으로 적층 하는 방식으로 조립하며, 조립을 위한 본드를 사용하지 않는다.

본 발명에 따른 자동초점 렌즈 구동장치는, 주요 공정이 본드를 사용하지 않는 연속 적측 방식으로 이루어짐으로 조립 공정이 매우 단순해 질 수 있어, 대규모의 대량생산이 용이하다. 특히 본드 공정의 최소화로 본드에 의한 생산성 저하 및 이물 등의 문제를 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자동초점 렌즈 구동장치는 한정된 공간에서 전자기적 효율을 최대화하기 위하여 요크와 마그넷의 내경을 최소화 시키는 구조를 사용함으로서, 자력을 최대화 하여 구동 안정성을 크게 향상시켰다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조립 외관도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 전개도 이다.
도 3은 케이스의 사시도 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 케이스의 배면도이다.
도 5는 제1스프링의 사시도 이다.
도 6은 렌즈가 조립되는 가동케리어의 사시도이다.
도 7은 도6의 가동케리어의 단면도이다.
도 8은 스페이서의 사시도 이다.
도 9는 링형코일의 사시도 이다.
도 10은 링형자석의 사시도 이다.
도 11은 링형요크의 사시도 이다.
도 12는 도 11의 링형요크의 단면도 이다.
도 13은 제2스프링의 예시이다.
도 14는 베이스의 사시도 이다.
도 15는 도 14의 베이스의 단면도이다.
도 16은 조립 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 조립 외관도 이고, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 전개도이고, 도 3은 케이스의 사시도 이고, 도 4는 도 3에 도시된 케이스의 배면 도이고, 도 5는 제1스프링의 사시도 이고, 도 6은 렌즈가 조립되는 가동 케리어의 사시도 이고, 도 7은 도 6의 가동 케리어의 단면도이고, 도 8은 스페이서의 사시도이고, 도 9는 링형코일의 사시도 이고, 도 10은 링형자석의 사시도 이고, 도 11은 링형요크의 사시도 이고, 도 12는 도 11의 링형요크의 단면도이고, 도 13은 제2스프링의 예시이고, 도 14는 베이스의 사시도이고, 도 15는 도 14의 베이스의 단면도이고, 도 16은 조립 단면도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동초점 렌즈 구동장치(100)는, 정사각형 형상의 외곽형태를 가지며, 상기 구동장치(100) 내부에 렌즈 장착부를 갖는 상하 구동 가동케리어(130)가 배치되며, 상기 가동케리어(130)를 구동하기 위한 전기적 신호를 전달하는 두 전원단자(183)(184)가 상기 구동장치(100)의 외부 일면에 배치된다. 따라서 상기 가동케리어(130)가 렌즈를 탑재하고, 상기 구동장치(100)가 소정의 촬상소자(미도시)위에 안착 되고, 상기 두 전원단자(183)(184)에 제어 신호를 인가하면 상기 가동케리어(130)는 렌즈와 함께 상하 이동을 하여 최적 초점을 찾기 위한 제어를 할 수 있다.

상기 구동장치(100)의 내부 구조를 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 구동장치(100)는 장치의 외 측을 구성하며 조립의 기준이 되는 케이스(110)와, 상기 가동케리어와(130), 상기 가동케리어(130)의 구동 방향을 광축 방향의 직선으로 구속하기 위한 한 쌍의 제1스프링(120)과 제2스프링(180)과, 상기 제1판스프링(120)과 상기 제2판스프링(180)간의 이격 거리를 설정하기 위한 스페이서(140)와, 상기 가동케리어(130)을 구동하기 위한 구동력을 발생하기 위한 링형코일(150)과 링형자석(160)과 링형요크(170)와 상기 구동장치(100)의 하부를 구성하는 베이스(190)을 포함한다.

상기 케이스(110)는 도 3에 나타난 바와 같이 정사각형의 외곽의 중심에 정사각형의 한 변과 같은 직경의 원이 소정의 양만큼 관통하고, 같은 중심에 렌즈 관통홀(111)이 배치되며, 렌즈관통홀(111)에 인접하여 스프링안착면(115)를 갖는다. 상기 렌즈 관통홀(111) 주변에는 복수의 렌즈 고정 본드 도포홀(114)이 배치된다.

상기 제 1스프링은 내경부(121)와 외경부(123)와 두 사이에 형성된 판 스프링(122)을 포함하다. 상기 외경부(123)는 고정부에 결합 되고, 상기 내경부(121)는 가동케리어(130)에 결합되어, 상기 판 스프링부(122)가 상기가동케리어(130)에 스프링힘과 직선구동을 위한 운동 안내를 실시한다.

상기 가동케리어(130)는 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 내경부에 나사산을 갖는 렌즈를 조립할 수 있는 나사부(131)를 가지며, 상기 제1판스프링의 내경부가 안착되기 위한 스프링안착부(132)와 코일 안착부(133)으로 구성된다.

도8에서 도 12는 판스프링간의 조립 간격을 일정하게 하기 위한 스페이서(140)와 전자기력을 생성하기 위한 링형코일(150)과 링형자석(160)과 링형요크(170)의 예시이다. 상기 링형자석(160)은 원주의 중심선(161)을 따라 상하 방향으로 착자 되며, 상기 링형요크(170)는 상기링형자석(160)을 감싸며 조립된다.

도 13은 상기 제2스프링의 예시로서, 내경부(185)와 외경부(187)와 그 사이를 연결하는 판스프링(186)으로 구성되며, 상기 링형코일(150)이 연결되기 위하여 전기적으로 분리되도록 두 부분(181)(182)에서 절단된다. 상기 제2스프링의 분리된 두 부분은 소정의 부위에서 외측으로 연장되어 전원연결단자(183)(184)를 구성한다. 상기 링형코일(150)의 두 선(154)(155)은 상기 제2스프링(180)의 내경부(185)의 전기적으로 분리된 소정의 위치에 전기적으로 연결된다.

도 16을 참조하여 설명하면 상기 제1스프링(120)의 외경부(123)는 상기 케이스(110)의 스프링안착면(115)과 상기 스페이서(140)의 일면(141)에 밀착되어 고정되며, 상기 제2스프링(180)의 외경부(187)는 상기 스페이서(140)의 다른 일면(142)과 상기요크(170)에 의하여 밀착되어 고정되며, 상기 제1스프링(120)과 상기 제2스프링(180)의 외경부간 간격은 상기 스페이서(140)의 높이에 의하여 결정된다.

상기 제1스프링(120)과 상기 제2스프링(180)의 내경부는 상기 가동케리어(130)의 외주부의 소정위치에 결합되어 상기 제1스프링과(120)과 상기 제2스프링(180)의 내경부가 고정된 외경부에 대해 상대적인 운동을 한다.

한편 본 발명의 실시 예에 따른 구동장치의 조립방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 이에 앞서, 상기 구동장치는 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 구동 장치와 그 구성이 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예의 조립단계는 관통홀(130)과 스프링안착면을 가지는 상기 케이스(110)의 내측 스프링안착면(115)에 상기 제1스프링(120)의 외경부(123)를 안착시키는 단계, 상기 스페이스(142)를 상기 캐이스(110)에 상기 제1스프링(120)과 연속하여 적층 시키는 단계, 상기 링형코일(150)을 상기 가동케리어(130)의 외주부(133)에 조립하는 단계, 상기 링형코일(150)과 상기 가동케리어(130)의 조립물 하부에 상기 제2스프링(180)을 조립하고 상기 제2스프링(180)의 절단된 한 측을 상기 구동코일의 한측에, 상기 제2스프링(180)의 다른 한 측은 상기 링형코일(150)의 다른 한 측에 전기적으로 연결하는 단계, 상기 가동 케리어(130)의 스프링 조립을 위한 단차부(132)에 상기 제1스프링(120)의 내경부(121)를 결합시키며, 상기 케이스(110) 조립물 내부로 상기 가동케리어(130) 조립물을 적층하는 단계, 상기 링형자석(160)과 상기 링형요크(170)를 결합시키는 단계, 상기 링형요크(170)와 상기 링형자석(160)의 조립물을 상기 가동케리어(130)에 연속하여 적층하는 방식으로 조립하는 단계, 상기 베이스(190)를 상기 링형요크(170)와 상기 링형자석(160)의 조립물에 연속하여 적층하는 단계를 거쳐 조립된다.

상기 링형코일(150)과 상기 가동케리어(130)와 상기 제2스프링(180)은 직접 권선되며, 상기 제2스프링(180)의 조립은 본 공정과 별도의 공정에서 실시되며, 따라서 전체 조립공정은 상기 케이스에, 상기 제1스프링, 상기 스페이서, 상기 가동케리어와 상기 링형코일과 상기 제2스프링 조립물, 상기 링형자석과 상기 링형요크 조립물을 순차적으로 적층하는 방식으로 조립된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

110... 케이스
120... 제1스프링
130... 가동케리어
140... 스페이서
150... 링형코일
160... 링형자석
170... 링형요크
180... 베이스

Claims

정사각형 외관의 중심에 사각형의 한 변과 같은 직경의 원이 소정의 길이만큼 관통하고, 동일 중심에 렌즈 관통홀과 인접하여 스프링 안착면을 갖는 케이스;
내경부와 외경부와 그 사이에 판 스프링부를 가지며, 외경부의 한 면이 상기 케이스의 상기 스프링안착면 내측에 밀착되어 삽입되는 형상을 갖는 제1스프링;
상기 제1스프링 외경부의 다른 일면에 밀착되며 링형 구조를 가지는 스페이서;
외경부와 내경부와 그 사이에 판스프링부를 가지면서 전기적으로 분리되도록 두 부분으로 절단되어 분리되며 분리된 두 부분이 각각 연장된 전극을 가지는 제2스프링;
외부 경통이 나사 구조를 가지는 렌즈가 조립될 수 있는 내부 나사부와 상기 제1스프링과 제2스프링의 내경부와 결합되는 가동케리어;
렌즈의 광축 방향으로 자화된 링형자석;
“ㄴ”자 형태의 단을 가지고 내측 두면이 상기 링형 자석의 두 면과 결합디는 링형요크;
전체 조립 물의 하부를 형성하는 베이스로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동초점용 렌즈 구동장치
청구항 1에 있어서,
상기 링형자석과 상기 링형요크 조립체가 고정되고 상기 링형코일이 가동부에 조립되며 가동할 때, 상기 링형자석과 상기 링형요크의 조립체의 내경이 상기 가동케리어의 최소 외경부 보다 작은 것을 특징으로 하는 자동초점 렌즈 구동 장치
청구항 1에 있어서,
상기 링형코일이 고정되고 상기 링형자석과 상기 링형요크 조립체가 가동부에 조립되며 가동할 때, 링형코일의 내경이 상기 가동케리어의 최소 외경부 보다 작은 것을 특징으로 하는 자동초점 렌즈 구동 장치
청구항 1에 있어서,
상기 제1스프링의 외경부는
상기 케이스의 스프링 안착부와 상기 스페이서의 한 면 사이에서 밀착되어 고정되며, 내경부는 상기 가동케리어의 외경부와 결합 된다.
상기 제 2스프링의 외경부는
상기 스페이서의 다른 한 면과 상기 요크 사이에서 밀착되어 고정되며, 내경부는 상기 가동 케리어의 외경부와 결합된다.
청구항 1에 있어서,
상기 링형 코일의 한 끝은 상기 제2스프링의 절단부위 한 곳에, 상기 링형코일의 다른 한 끝은 상기 제2스프링의 절단부위 다른 한 곳에 전기적으로 결합되고, 상기 제2스프링의 두 절단부가 연장되어 상기 구동장치의 외곽부에 두 전극을 형성한다.
내부에 관통 홀과 스프링안착면을 가지는 케이스의 스프링안착부에 내경부와 외경부와 그 사이에 판스프링부를 갖는 제1스프링의 외경을 부를 안착시키는 단계;
상기 케이스의 관통 홀과 유사한 직경을 가지며 높이가 소정의 길이로 관리되는 스페이스를 상기 케이스 내부에 상기 제1스프링과 연속하여 적층 시키는 단계;
외주가 나사로 되어 있는 렌즈를 삽입할 수 있도록 내경부가 나사로 된 가동케리어의 외주에 링형으로 코일을 형성시키는 단계;
내경부와 외경부와 그 사이에 판스프링 영역을 가지며 전기적으로 분리되기 위하여 두 개로 분리된 두 영역을 갖는 제2스프링의 한 영역에 상기 코일의 한 끝을 전기적으로 연결하고, 상기 제2스프링의 다른 한 영역에 상기 코일의 다른 한 끝을 전기적으로 연결하는 단계;
상기 코일과 상기 가동 케리어 조립 물과 상기 제2스프링 내경부를 기계적으로 접합시키는 단계;
상기 가동케리어아 상기 코일과 상기 제2스프링 조립체를 상기 케이스내부에 상기 스페이서에 연속하여 적층 하는 단계;
광축 방향으로 자화된 링형자석을 “ㄴ” 자 모양의 단면을 갖는 링형요크의 내측에 조립하는 단계;
상기 링형자석과 상기 링형요크 조립체를 상기 케이스 내부에 상기 가동케리어아 상기 코일과 상기 제2스프링 조립체에 연속하여 적층하는 단계;
구동장치의 하부를 형성하는 베이스를 상기 링형자석과 상기 링형요크 조립체에 연속하여 상기 케이스 하면에 적층 하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 조립방법.
청구항 6에 있어서,
상기 가동케리어와 상기 코일과 상기 제2스프링 조립체는
별도의 공정에서 조립되어 주공정이
상기 케이스에 상기 제1스프링, 상기 스페이서, 상기 가동케리어와 상기 코일과 상기 제2스프링 조립체, 상기 자석과 요크 결합체, 상기 베이스 순서로 적층만으로 주공정이 구성될 수 있다.