KR20160115359A - 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치 - Google Patents

광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치 Download PDF

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주식회사 옵트론텍
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Abstract

본 발명은 광학장치의 조립 과정에서 공차로 인해 발생하는 렌즈의 광축 불일치를 렌즈와 스페이서의 자가 정렬을 통해 일치되도록 개선한 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치로서, 내부에 관통부를 형성한 배럴; 상기 배럴에 적어도 하나 이상의 렌즈를 설치한 렌즈 모듈; 및 상기 렌즈 모듈에 설치된 렌즈와 접촉하여 렌즈 사이에 간격을 유지하는 스페이서를 포함하고, 상기 렌즈 모듈과 스페이서 중 적어도 하나에 경사면을 형성하여 상기 렌즈 모듈이 경사면을 따라 이동하며 상기 렌즈 모듈의 광축(C)이 중심에 위치되도록 자가 정렬한다. 따라서 본 발명은 광학장치의 렌즈와 스페이서가 조립 과정에서 자가 정렬을 통해 광축이 일치되도록 개선하여 공차로 인한 광학장치의 품질저하를 방지할 수 있고, 배럴과 렌즈의 가공 공차는 유지하면서 광축을 제어할 수 있는 장점이 있다.

Description

광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치{OPTICAL DEVICE WITH SELF ALIGNING OF OPTICAL AXIS}
본 발명은 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 광학장치의 조립 과정에서 공차로 인해 발생하는 렌즈의 광축 불일치를 렌즈와 스페이서의 자가 정렬을 통해 일치되도록 개선한 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치에 관한 것이다.
일반적으로 카메라는 다수의 렌즈를 구비하고 있으며 렌즈를 통하여 피사체를 촬영할 수 있는 장치로서, 통상적으로 다수의 렌즈 사이의 상대적인 거리를 조절하여 초점을 조절하도록 구성된다.
최근 휴대용 통신기기의 지속적인 발전을 통하여 음성 통화, 메시지 전송 등의 단순 통화 기능에서 벗어나 다양한 기능이 휴대용 통신기기에 추가되고 있다.
그 중에서 휴대폰, PDA, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 모바일 통신기기 등에 카메라 모듈이 설치되어 정지화상, 동영상 등을 촬영할 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 모바일 통신기기에서의 사용이 증가하면서 카메라 모듈에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히 초소형 고해상도 카메라 모듈에 대한 수요가 급증하고 있다.
이러한 초소형 고해상도 카메라 모듈에 사용되는 렌즈는 고화소, 초소형화에 따라 높은 MTF(Modulation Transfer Function)성능과 낮은 광학 전장(TTL)이 요구되고 있다.
그러나 높은 MTF 성능과 낮은 광학 전장을 목표로 설계할 경우 렌즈의 공차 민감도가 증가하고, 공차 민감도 중에서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 광축과 각 렌즈들 사이의 분산(Decenter)민감도이며, 이러한 분산 민감도는 일반적인 배럴(Barrel)과 렌즈의 가공 공차수준을 넘어서게 되어 정밀 가공을 이용한 엄격한 공차 관리가 요구되고 있다.
한국 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0126990호(발명의 명칭: 카메라 모듈 및 그 제조방법)에는 카메라 모듈에 대한 구조가 개시되어 있다.
도 1은 일반적인 카메라 모듈에 설치한 광학장치의 구조를 나타낸 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 광학장치(10)는 내부에 수납공간을 형성한 배럴(11)과, 상기 배럴(11)의 내부에 설치된 복수의 렌즈 1 내지 4(12a, 12b, 12c, 12d)로 이루어진 렌즈 모듈(12)과, 상기 렌즈 1 내지 4(12a, 12b, 12c, 12d) 사이에 설치된 스페이서(13, 14)와, 상기 배럴(11)의 내부에서 렌즈 모듈(12)이 고정되도록 지지하는 푸시링(15)을 포함하여 구성된다.
이러한 종래의 광학장치(10)에서 렌즈 1(12a)은 일반적으로 표면 형상이 굽은 매니스커스(Meniscus) 형상으로 이루어지고, 렌즈 2(12b)와의 사이에 설치되는 스페이서(13)와 면(13a) 접촉을 통해 간격을 유지한다.
또한, 렌즈 2(12b)는 볼록 형상으로 스페이서(13)의 내경 면취(Chamfer)의 모서리 접촉을 통해 간격을 유지한다.
그러나 이러한 스페이서(13, 14)를 이용한 기구구조에서 렌즈 1 내지 4(12a, 12b, 12c, 12d) 사이의 간격 유지는 용이한 장점은 있지만, 광축(C)과 각 렌즈들 사이의 분산 민감도 보상을 할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 렌즈 1 내지 4(12a, 12b, 12c, 12d)와 스페이서(13, 14)들을 조립할 때 나사결합을 통해 푸시링(15)이 체결되는 과정에서 배럴(11)과 렌즈 1(12a) 사이의 가공 공차로 인한 렌즈 1(12a)의 편심이 발생하고, 그로 인해 각 부품 사이의 조립 공차에 의한 광축(C)의 틸트(tilt) 및 시프트(shift)가 발생하여 오차들의 누적으로 인한 품질 저하가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 각 부품의 조립 후 조립 공차로 인한 별도의 초점 조정 공정이 반드시 수행되어야 하는 문제점이 있다.
또한, 각 부품들 사이의 엄격한 공차 관리로 인해 전반적인 제조비용이 상승하고, 수율 저하로 인한 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0126990호(발명의 명칭: 카메라 모듈 및 그 제조방법)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 광학장치의 조립 과정에서 공차로 인해 발생하는 렌즈의 광축 불일치를 렌즈와 스페이서의 자가 정렬을 통해 일치되도록 개선한 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치로서, 내부에 관통부를 형성한 배럴; 상기 배럴에 적어도 하나 이상의 렌즈를 설치한 렌즈 모듈; 및 상기 렌즈 모듈에 설치된 렌즈와 접촉하여 렌즈 사이에 간격을 유지하는 스페이서를 포함하고, 상기 렌즈 모듈과 스페이서 중 적어도 하나에 경사면을 형성하여 상기 렌즈 모듈이 경사면을 따라 이동하며 상기 렌즈 모듈의 광축(C)이 중심에 위치되도록 자가 정렬한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 경사면은 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면 형상이 상기 광축(C)의 중심에서 멀어지는 방향으로 경사면을 형성한 오목 형상 또는 상기 광축(C)의 중심으로 가까워지는 방향으로 경사면을 형성한 볼록 형상 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 렌즈 모듈은 복수의 렌즈를 순차적으로 적층하여 형성하고, 상기 적층된 렌즈 중 적어도 하나에 경사면을 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 렌즈 모듈은 렌즈의 자중 또는 임의의 가압에 의해 이동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 광학장치는 배럴의 내부에 설치된 렌즈 모듈이 소정의 압력을 통해 이동되도록 가압하는 푸시링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 광학장치는 상기 렌즈 모듈에 설치된 렌즈와 접촉하여 일정 간격이 유지되도록 하는 보조 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 보조 스페이서는 상면 및 하면 중 적어도 하나에 경사면을 형성하여 상기 렌즈 모듈이 경사면을 따라 이동하며 상기 렌즈 모듈의 광축(C)이 중심에 위치되도록 정렬하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 렌즈 모듈은 렌즈 모듈의 자중 또는 임의의 가압력 중 어느 하나를 통해 경사면을 따라 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 광학장치의 렌즈와 스페이서가 조립 과정에서 자가 정렬을 통해 광축이 일치되도록 개선하여 공차로 인한 광학장치의 품질저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 렌즈와 스페이서를 이용한 자가 정렬을 통해 배럴과 렌즈의 가공 공차는 유지하면서 광축을 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 일반적인 카메라 모듈에 설치한 광학장치의 구조를 나타낸 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치의 실시예를 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 5 는 본 발명에 따른 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
(제 1 실시예)
도 2는 본 발명에 따른 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치의 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치(100)는 배럴(110)과, 렌즈 모듈(120)과, 스페이서(130)와, 푸시링(140)과, 보조 스페이서(150)를 포함하여 구성된다.
상기 배럴(110)은 내부에 관통부(111)를 형성하여 렌즈 모듈(120)이 삽입되도록 하고, 하단에는 반경방향 내측으로 일정 길이 돌출된 플랜지(112)를 형성하여 상기 렌즈 모듈(120)이 배럴(110)의 내측에 고정되도록 한다.
또한, 상기 배럴(110)은 상부에 나사산(미도시)을 형성하여 푸시링(140)과 결합될 수 있도록 하고, 상기 푸시링(140)이 설치되는 배럴의 상부 직경보다 하부의 직경이 협소하도록 형성되고, 금속재질로 이루어진다.
상기 렌즈 모듈(120)은 배럴(110)의 내부에 설치되고, 제 1 렌즈(121)와, 제 2 렌즈(122)와, 제 3 렌즈(123)와, 제 4 렌즈(124)가 순차적으로 적층되어 설치되며, 상기 제 1 내지 제 4 렌즈(121, 122, 123, 124)는 합성수지 또는 글래스 중 어느 하나의 재질로 이루어지고, 바람직하게는 글래스로 이루어진다.
본 실시예에서는 4개의 렌즈를 실시예로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니고, 광학장치의 용도 및 구성에 따라 다양하게 변경 실시할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 모듈(120)은 상기 제 1 내지 제 4 렌즈(121, 122, 123, 124) 중 적어도 하나의 렌즈에 경사면을 설치하여 렌즈가 이동되게 함으로써, 광축(C)이 중심에 위치되도록 하고, 바람직하게는 상기 제 1 렌즈(121)의 하부에 렌즈 경사면(121')을 형성한다.
상기 렌즈 경사면(121')은 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)을 중심으로 가까워지는 방향으로 경사면을 형성한 볼록 형상으로 이루어진다.
상기 제 1 렌즈(121)에 렌즈 경사면(121')을 형성하여 광축(C)이 조절되도록 하는 것은 복수의 렌즈들 중에서 빛이 입사되는 제 1 렌즈(121)의 민감도가 가장 우선하므로 상기 제 1 렌즈(121)에 광축(C)이 조절될 수 있도록 구성한다.
상기 스페이서(130)는 렌즈 모듈(120)에 설치된 제 1 렌즈(121)와 제 2 렌즈(122) 사이에 배치되어 일정 간격이 유지되도록 한다.
또한, 상기 스페이서(130)는 상부에 스페이서 경사면(131)을 형성하여 상기 제 1 렌즈(121)의 렌즈 경사면(121')과 접촉된다.
상기 스페이서 경사면(131)은 스페이서(130)의 상방향으로 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)의 중심에서 멀어지는 방향으로 경사면을 형성한 오목 형상으로 이루어진다.
또한, 상기 스페이서 경사면(131)은 제 1 렌즈(121)의 렌즈 경사면(121')과 치합하여 제 1 렌즈(121)의 자중 또는 푸시링(140)에 의한 가압을 통해 상기 제 1 렌즈(121)가 스페이서 경사면(131)을 따라 중앙으로 이동하도록 안내함으로써, 제조과정에서 상기 제 1 렌즈(121)의 광축(C)이 하부에 위치한 제 2 내지 제 4 렌즈(122, 123, 124)의 광축과 일치되는 자가 정렬이 이루어질 수 있게 한다.
상기 푸시링(140)은 배럴(110)의 상부에 설치되어 상기 배럴(110)의 내부에 설치된 렌즈 모듈(120)의 제 1 렌즈(121)가 소정의 압력을 통해 배럴(110)의 하방향으로 이동되도록 가압하는 링 형상의 부재로서, 상기 배럴(110)과 나사결합 또는 억지끼움 결합을 통해 고정되고, 바람직하게는 나사결합을 통해 고정된다.
즉 상기 푸시링(140)은 배럴(110)과 나사 결합하는 과정에서 제 1 렌즈(121)의 상부를 가압함으로써, 상기 제 1 렌즈(121)의 렌즈 경사면(121')이 스페이서 경사면(131)을 따라 이동하면서 광축(C)이 배럴(100)의 중심으로 이동할 수 있도록 한다.
상기 보조 스페이서(150)는 렌즈 모듈(120)에 설치된 렌즈와 접촉하여 일정 간격이 유지되도록 하는 구성으로서, 바람직하게는 제 3 렌즈(123)와 제 4 렌즈(124) 사이에 설치되어 상기 제 3 및 제 4 렌즈(123, 124)가 일정 간격을 유지할 수 있도록 한다.
따라서 광학장치(100)의 조립 과정에서 제 1 렌즈(120)의 자중 또는 푸시링(140)에 의한 가압 등을 통해 렌즈 모듈(120)이 자가 정렬되게 함으로써, 광학장치(100)의 광축(C)이 일치되도록 개선하고, 공차로 인한 광학장치의 품질저하 방지와, 배럴(110)과 렌즈 모듈(120)의 가공 공차는 유지하면서 광축(C)을 제어할 수 있게 된다.
(제 2 실시예)
도 3은 본 발명에 따른 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
우선, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 반복적인 설명은 생략하고, 동일한 구성요소에 대하여 동일한 도면부호를 사용한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 광학장치(100a)는 내부에 관통부(111)를 형성하여 렌즈 모듈(120a)이 삽입되도록 하고, 하단에는 반경방향 내측으로 일정 길이 돌출된 플랜지(112)를 형성하여 상기 렌즈 모듈(120a)이 배럴(110)의 내측에 고정되도록 하는 배럴(110)과, 렌즈 모듈(120a)과, 스페이서(130a)와, 상기 배럴(110)의 내부에 설치된 렌즈 모듈(120a)이 소정의 압력을 통해 배럴(110)의 하방향으로 이동되도록 가압하는 푸시링(140)과, 상기 렌즈 모듈(120a)에 설치된 렌즈들 사이의 간격을 유지하는 보조 스페이서(150)를 포함하여 구성된다.
상기 렌즈 모듈(120a)은 배럴(110)의 내부에 설치되고, 제 1 렌즈(121)와, 제 2 렌즈(122a)와, 제 3 렌즈(123)와, 제 4 렌즈(124)가 순차적으로 적층되어 설치되며, 상기 제 1 내지 제 4 렌즈(121, 122a, 123, 124)는 합성수지 또는 글래스 중 어느 하나의 재질로 이루어지고, 바람직하게는 글래스로 이루어진다.
본 실시예에서는 4개의 렌즈를 실시예로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니고, 광학장치의 용도 및 구성에 따라 다양하게 변경 실시할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 모듈(120a)은 상기 제 1 내지 제 4 렌즈(121, 122a, 123, 124) 중 적어도 하나의 렌즈에 경사면을 설치하여 렌즈가 이동되게 함으로써, 광축(C)이 중심에 위치되도록 하고, 바람직하게는 상기 제 1 렌즈(121)와, 제 2 렌즈에 렌즈 경사면(121', 122a')을 형성한다.
상기 제 1 렌즈(121)에 형성되는 렌즈 경사면(121')은 상기 제 1 렌즈(121)의 하부에 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)을 중심으로 가까워지는 방향으로 경사면을 형성한 볼록 형상으로 이루어진다.
상기 제 2 렌즈(122a)에 형성되는 렌즈 경사면(122a')은 상면이 평면이거나 볼록 형상의 구면 또는 비구면으로 이루어진 상기 제 2 렌즈(122a)의 상부에 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)을 중심으로 가까워지는 방향으로 경사면을 형성한 볼록 형상으로 이루어진다.
상기 제 1 렌즈(121) 및 제 2 렌즈(122a)에 렌즈 경사면(121', 122a')을 형성하여 광축(C)이 조절되도록 하는 것은 복수의 렌즈들 중에서 빛이 입사되는 제 1 렌즈(121) 및 제 2 렌즈(122a)의 민감도가 가장 우선하므로 상기 제 1 렌즈(121) 및 제 2 렌즈((122a)에 의한 광축(C)이 조절될 수 있도록 구성한다.
상기 스페이서(130a)는 렌즈 모듈(120a)에 설치된 제 1 렌즈(121)와 제 2 렌즈(122a) 사이에 배치되어 상기 제 1 및 제 2 렌즈(121, 122a)가 일정 간격을 유지할 수 있도록 한다.
또한, 상기 스페이서(130a)는 상부에 제 1 렌즈(121)의 렌즈 경사면(121')과 접촉하는 스페이서 경사면(131)을 형성하고, 하부에는 제 2 렌즈(122a)의 렌즈 경사면(122a')과 접촉하는 스페이서 하부 경사면(132)이 형성된다.
상기 스페이서 경사면(131)은 스페이서(130a)의 상방향으로 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)의 중심에서 멀어지는 방향으로 경사면을 형성한 오목 형상으로 이루어진다.
즉 상기 스페이서 경사면(131)은 볼록 형상인 제 1 렌즈(121)의 렌즈 경사면(121')과 치합하여 제 1 렌즈(121)의 자중 또는 푸시링(140)에 의한 가압을 통해 상기 제 1 렌즈(121)가 스페이서 경사면(131)을 따라 중앙으로 이동하도록 안내함으로써, 제조과정에서 상기 제 1 렌즈(121)의 광축(C)이 하부에 위치한 제 2 내지 제 4 렌즈(122a, 123, 124)의 광축과 일치되는 자가 정렬이 이루어질 수 있게 한다.
또한, 상기 스페이서 하부 경사면(132)은 스페이서(130a)의 하방향으로 광축(C)에 대하여 대층으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)의 중심에서 멀어지는 방향으로 경사면을 형성한 오목 형상으로 이루어진다.
즉 상기 스페이서 하부 경사면(132)은 제 2 렌즈(122a)의 상부 양측에 형성된 렌즈 경사면(122a')과 치합하여 제 1 렌즈(121) 및 스페이서(130a)의 자중 또는 푸시링(140)에 의한 가압을 통해 상기 제 2 렌즈(122a)가 스페이서 하부 경사면(132)을 따라 배럴(110)의 중앙으로 이동되도록 안내함으로써, 제조과정에서 상기 제 2 렌즈(122a)의 광축(C)이 제 1 렌즈(121), 제 3 렌즈(123) 및 제 4 렌즈(124)의 광축과 일치되는 자가 정렬이 이루어질 수 있게 한다.
따라서 광학장치(100a)의 조립 과정에서 제 1 렌즈(120)의 자중, 스페이서(130a)의 자중 또는 푸시링(140)에 의한 가압 등을 통해 렌즈 모듈(120a)이 자가 정렬되게 함으로써, 광학장치(100a)의 광축(C)이 일치되도록 개선하고, 공차로 인한 광학장치의 품질저하 방지와, 배럴(110)과 렌즈 모듈(120a)의 가공 공차는 유지하면서 광축(C)을 제어할 수 있게 된다.
(제 3 실시예)
도 4는 본 발명에 따른 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
우선, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 반복적인 설명은 생략하고, 동일한 구성요소에 대하여 동일한 도면부호를 사용한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제 3 실시예에 따른 광학장치(100b)는 내부에 관통부(111)를 형성하여 렌즈 모듈(120b)이 삽입되도록 하고, 하단에는 반경방향 내측으로 일정 길이 돌출된 플랜지(112)를 형성하여 상기 렌즈 모듈(120b)이 배럴(110)의 내측에 고정되도록 하는 배럴(110)과, 렌즈 모듈(120b)과, 스페이서(130b)와, 상기 배럴(110)의 내부에 설치된 렌즈 모듈(120b)이 소정의 압력을 통해 배럴(110)의 하방향으로 이동되도록 가압하는 푸시링(140)과, 상기 렌즈 모듈(120b)에 설치된 렌즈들 사이의 간격을 유지하는 보조 스페이서(150)를 포함하여 구성된다.
상기 렌즈 모듈(120b)은 배럴(110)의 내부에 설치되고, 제 1 렌즈(121)와, 제 2 렌즈(122b)와, 제 3 렌즈(123)와, 제 4 렌즈(124)가 순차적으로 적층되어 설치되며, 상기 제 1 내지 제 4 렌즈(121, 122b, 123, 124)는 합성수지 또는 글래스 중 어느 하나의 재질로 이루어지고, 바람직하게는 글래스로 이루어진다.
본 실시예에서는 4개의 렌즈를 실시예로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니고, 광학장치의 용도 및 구성에 따라 다양하게 변경 실시할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 모듈(120b)은 상기 제 1 내지 제 4 렌즈(121, 122b, 123, 124) 중 적어도 하나의 렌즈에 경사면을 설치하여 렌즈가 이동되게 함으로써, 광축(C)이 중심에 위치되도록 하고, 바람직하게는 상기 제 1 렌즈(121)와, 제 2 렌즈에 렌즈 경사면(121', 122b')을 형성한다.
상기 제 1 렌즈(121)에 형성되는 렌즈 경사면(121')은 상기 제 1 렌즈(121)의 하부에 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)을 중심으로 가까워지는 방향으로 경사면을 형성한 볼록 형상으로 이루어진다.
상기 제 2 렌즈(122b)에 형성되는 렌즈 경사면(122b')은 상면이 오목 형상의 비구면 또는 구면으로 이루어진 제 2 렌즈(122b)의 상부에 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)을 중심으로 가까워지는 방향으로 경사면을 형성한 볼록 형상으로 이루어진다.
상기 스페이서(130b)는 렌즈 모듈(120b)에 설치된 제 1 렌즈(121)와 제 2 렌즈(122b) 사이에 배치되어 상기 제 1 및 제 2 렌즈(121, 122b)가 일정 간격을 유지할 수 있도록 한다.
또한, 상기 스페이서(130b)는 상부에 제 1 렌즈(121)의 렌즈 경사면(121')과 접촉하는 스페이서 경사면(131)을 형성하고, 하부에는 제 2 렌즈(122b)의 렌즈 경사면(122b')과 접촉하는 스페이서 하부 경사면(132b)이 형성된다.
상기 스페이서 경사면(131)은 스페이서(130b)의 상방향으로 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)의 중심에서 멀어지는 방향으로 경사면을 형성한 오목 형상으로 이루어져, 볼록 형상인 제 1 렌즈(121)의 렌즈 경사면(121')과 치합하여 제 1 렌즈(121)의 자중 또는 푸시링(140)에 의한 가압을 통해 상기 제 1 렌즈(121)가 스페이서 경사면(131)을 따라 중앙으로 이동하도록 안내함으로써, 상기 제 1 렌즈(121)의 광축(C)이 하부에 위치한 제 2 내지 제 4 렌즈(122b, 123, 124)의 광축과 일치되는 자가 정렬이 이루어질 수 있게 한다.
또한, 상기 스페이서 하부 경사면(132b)은 스페이서(130b)의 하방향으로 광축(C)에 대하여 대층으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)의 중심에서 멀어지는 방향으로 경사면을 형성한 오목 형상으로 이루어져, 제 2 렌즈(122b)의 상부 양측에 형성된 렌즈 경사면(122b')과 치합하여 제 1 렌즈(121) 및 스페이서(130b)의 자중 또는 푸시링(140)에 의한 가압을 통해 상기 제 2 렌즈(122b)가 스페이서 하부 경사면(132b)을 따라 배럴(110)의 중앙으로 이동되도록 안내함으로써, 상기 제 2 렌즈(122b)의 광축(C)이 제 1 렌즈(121), 제 3 렌즈(123) 및 제 4 렌즈(124)의 광축과 일치되는 자가 정렬이 이루어질 수 있게 한다.
따라서 광학장치(100b)의 조립 과정에서 제 1 렌즈(120)의 자중, 스페이서(130b)의 자중 또는 푸시링(140)에 의한 가압 등을 통해 렌즈 모듈(120b)이 자가 정렬되게 함으로써, 광학장치(100b)의 광축(C)이 일치되도록 개선하고, 공차로 인한 광학장치의 품질저하 방지와, 배럴(110)과 렌즈 모듈(120b)의 가공 공차는 유지하면서 광축(C)을 제어할 수 있게 된다.
(제 4 실시예)
도 5는 본 발명에 따른 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
우선, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 반복적인 설명은 생략하고, 동일한 구성요소에 대하여 동일한 도면부호를 사용한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 제 4 실시예에 따른 광학장치(100d)는 내부에 관통부(111)를 형성하여 렌즈 모듈(120c)이 삽입되도록 하고, 하단에는 반경방향 내측으로 일정 길이 돌출된 플랜지(112)를 형성하여 상기 렌즈 모듈(120c)이 배럴(110)의 내측에 고정되도록 하는 배럴(110)과, 렌즈 모듈(120c)과, 스페이서(130c)와, 상기 배럴(110)의 내부에 설치된 렌즈 모듈(120c)이 소정의 압력을 통해 배럴(110)의 하방향으로 이동되도록 가압하는 푸시링(140)과, 보조 스페이서(150')를 포함하여 구성된다.
상기 렌즈 모듈(120c)은 배럴(110)의 내부에 설치되고, 제 1 렌즈(121a)와, 제 2 렌즈(122c)와, 제 3 렌즈(123c)와, 제 4 렌즈(124)가 순차적으로 적층되어 설치되며, 상기 제 1 내지 제 4 렌즈(121a, 122c, 123c, 124)는 합성수지 또는 글래스 중 어느 하나의 재질로 이루어지고, 바람직하게는 글래스로 이루어진다.
본 실시예에서는 4개의 렌즈를 실시예로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니고, 광학장치의 용도 및 구성에 따라 다양하게 변경 실시할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 모듈(120c)은 상기 제 1 내지 제 4 렌즈(121a, 122c, 123c, 124) 중 적어도 하나의 렌즈에 경사면을 설치하여 렌즈가 이동되게 함으로써, 광축(C)이 중심에 위치되도록 하고, 바람직하게는 상기 제 2 렌즈(122c)와 제 3 렌즈(123c)에 렌즈 경사면(122c', 123c')을 형성한다.
상기 제 1 렌즈(121a)는 표면 형상이 평면 또는 굽은 매니스커스(Meniscus) 형상으로 이루어지고, 스페이서(130c)와 평면(121a') 접촉을 통해 밀착된다.
상기 제 2 렌즈(122c)는 볼록 형상으로 스페이서(130c)의 내경 면취의 모서리 접촉을 통해 제 1 렌즈(121a)와의 간격을 유지한다.
또한, 상기 제 2 렌즈(122c)에 형성되는 렌즈 경사면(122c')은 저면이 평면이거나 볼록 형상의 구면 또는 비구면으로 이루어진 상기 제 2 렌즈(122c)의 하부에 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)을 중심으로 가까워지는 방향으로 렌즈 경사면(122c')을 형성한다.
상기 제 3 렌즈(123c)는 보조 스페이서(150')를 통해 제 2 렌즈(122c)와 일정 거리 이격되어 배치되고, 상면이 볼록 형상의 구면 또는 비구면으로 이루어지며, 상기 제 3 렌즈(123c)의 상면에 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)을 중심으로 가까워지는 방향으로 렌즈 경사면(123c')을 형성한다.
상기 보조 스페이서(150')는 렌즈 모듈(120c)에 설치된 제 2 렌즈(122c)와 제 3 렌즈(123c) 사이에 일정 간격을 유지하는 구성으로서, 상기 보조 스페이서(150')의 상면 및 하면에는 보조 스페이서 상부 경사면(151)과, 보조 스페이서 하부 경사면(152)을 형성하여 상기 제 2 및 제 3 렌즈(122c, 123c)가 상기 보조 스페이서 상부 경사면(151) 및 보조 스페이서 하부 경사면(152)을 따라 이동하며 렌즈 모듈(120c)의 광축(C)이 중심에 위치되도록 자가 정렬한다.
즉 상기 보조 스페이서 상부 경사면(151)은 보조 스페이서(150')의 상방향으로 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)의 중심에서 멀어지는 방향으로 경사면을 형성한다.
또한, 상기 보조 스페이서 상부 경사면(151)은 제 2 렌즈(122c)의 렌즈 경사면(122c')과 치합하여 제 1 렌즈(121a)의 자중, 스페이서(130c)의 자중, 제 2 렌즈(122c)의 자중, 또는 푸시링(140)에 의한 가압을 통해 상기 제 2 렌즈(122c)가 보조 스페이서 상부 경사면(151)을 따라 배럴(110)의 중앙으로 이동하도록 안내함으로써, 상기 제 2 렌즈(122c)의 광축(C)이 렌즈 모듈(120c)의 광축과 일치되는 자가 정렬이 이루어질 수 있게 한다.
또한, 상기 보조 스페이서 하부 경사면(152)은 보조 스페이서(150')의 하방향으로 광축(C)에 대하여 대층으로 형성되고, 단면의 형상이 상기 광축(C)의 중심에서 멀어지는 방향으로 경사면을 형성한다.
또한, 상기 보조 스페이서 하부 경사면(152)은 제 3 렌즈(123c)의 상부 양측에 형성된 제 3 렌즈(123c)의 렌즈 경사면(123c')과 치합하여 제 1 렌즈(121a), 제 2 렌즈(122c) 및 스페이서(130c)의 자중 또는 푸시링(140)에 의한 가압을 통해 상기 제 3 렌즈(123c)가 보조 스페이서 하부 경사면(152)을 따라 배럴(110)의 중앙으로 이동되도록 안내함으로써, 상기 제 3 렌즈(123c)의 광축(C)이 광축(C)이 렌즈 모듈(120c)의 광축과 일치되는 자가 정렬이 이루어질 수 있게 한다.
따라서 광학장치(100c)의 조립 과정에서 제 1 렌즈(121a), 제 2 렌즈(122c) 및 스페이서(130c)의 자중 또는 푸시링(140)에 의한 가압 등을 통해 렌즈 모듈(120c)이 자가 정렬되게 함으로써, 광학장치(100c)의 광축(C)이 일치되도록 개선하고, 공차로 인한 광학장치의 품질저하 방지와, 배럴(110)과 렌즈 모듈(120c)의 가공 공차는 유지하면서 광축(C)을 제어할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 광학장치
110 : 배럴
111 : 관통부
112 : 플랜지
120, 120a, 120b, 120c : 렌즈 모듈
121, 121a : 제 1 렌즈
121', 121a', 122a', 122b', 122c', 123c' : 렌즈 경사면
122, 122a, 122b, 122c : 제 2 렌즈
123, 123c : 제 3 렌즈
124 : 제 4 렌즈
130, 130a, 130b, 130c : 스페이서
131 : 스페이서 경사면
132, 132b : 스페이서 하부 경사면
140 : 푸시링
141 : 푸시링 플랜지
150, 150' : 보조 스페이서
151 : 보조 스페이서 상부 경사면
152 : 보조 스페이서 하부 경사면

Claims (8)

  1. 내부에 관통부(111)를 형성한 배럴(110);
    상기 배럴(110)에 적어도 하나 이상의 렌즈를 설치한 렌즈 모듈(120); 및
    상기 렌즈 모듈(120)에 설치된 렌즈와 접촉하여 렌즈 사이에 간격을 유지하는 스페이서(130)를 포함하고,
    상기 렌즈 모듈(120)과 스페이서(130) 중 적어도 하나에 경사면을 형성하여 상기 렌즈 모듈(120)이 경사면을 따라 이동하며 상기 렌즈 모듈(120)의 광축(C)이 중심에 위치되도록 자가 정렬하는 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사면은 광축(C)에 대하여 대칭으로 형성되고, 단면 형상이 상기 광축(C)의 중심에서 멀어지는 방향으로 경사면을 형성한 오목 형상 또는 상기 광축(C)의 중심으로 가까워지는 방향으로 경사면을 형성한 볼록 형상 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈 모듈(120)은 복수의 렌즈를 순차적으로 적층하여 형성하고, 상기 적층된 렌즈 중 적어도 하나에 경사면을 형성한 것을 특징으로 하는 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 모듈(120)은 렌즈의 자중 또는 임의의 가압에 의해 이동하는 것을 특징으로 하는 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광학장치는 배럴(110)의 내부에 설치된 렌즈 모듈(120)이 소정의 압력을 통해 이동되도록 가압하는 푸시링(140)을 더 포함하는 것을 특징으로 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학장치는 상기 렌즈 모듈(120)에 설치된 렌즈와 접촉하여 일정 간격이 유지되도록 하는 보조 스페이서(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보조 스페이서(150)는 상면 및 하면 중 적어도 하나에 경사면을 형성하여 상기 렌즈 모듈(120)이 경사면을 따라 이동하며 상기 렌즈 모듈(120)의 광축(C)이 중심에 위치되도록 정렬하는 것을 특징으로 하는 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 렌즈 모듈(120)은 렌즈 모듈(120)의 자중 또는 임의의 가압력 중 어느 하나를 통해 경사면을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 광축의 자가 정렬이 가능한 광학장치.
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