KR20190024443A

KR20190024443A - 광학용 액추에이터

Info

Publication number: KR20190024443A
Application number: KR1020170111433A
Authority: KR
Inventors: 김희승; 김인수
Original assignee: 자화전자(주)
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-03-08
Also published as: KR102133280B1

Abstract

본 발명의 광학용 액추에이터는 가이드라인이 형성된 AF캐리어; 상기 AF캐리어를 광축 방향으로 이동시키는 구동부가 구비되며 상기 가이드라인과 대면하는 홈부라인이 구비된 메인프레임; 및 상기 가이드라인과 홈부라인 사이에 위치하며 상기 광축 방향을 따라 나란히 배치되는 복수 개의 볼을 포함하고, 상기 가이드라인의 최하단과 상기 홈부라인의 최하단 사이의 광축 방향 이격 거리는 상기 복수 개의 볼 중 상기 광축 방향을 기준으로 가장 아래에 위치한 최하위 볼의 반지름 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

광학용 액추에이터{ACTUATOR FOR OPTICAL USE}

본 발명은 광학용 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 종래 기술에서 발생하던 볼 걸림 문제를 근본적으로 해결함으로써 자동 초점 조절 기능을 더욱 안정적으로 구현할 수 있는 액추에이터에 관한 것이다.

영상 처리에 대한 하드웨어 기술이 발전하고 영상 촬영 등에 대한 사용자 니즈가 높아짐에 따라, 독립된 카메라 장치는 물론, 휴대폰, 스마트폰 등과 같은 모바일 단말에 장착된 카메라 모듈 등에 오토포커스(AF, Auto Focus), 손 떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 등의 기능이 적용되고 있다.

오토포커스(자동초점조절) 기능은 렌즈 또는 렌즈가 구비된 조립체를 광축 방향으로 선형 이동시켜 피사체와의 초점 거리를 조정함으로써 렌즈 후단에 구비된 이미지 센서(CMOS, CCD 등)에 선명한 이미지가 생성되도록 하는 기능을 의미한다.

오토포커스 기능이 적용된 카메라 모듈은 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 코일과 마그네트 사이에 발생되는 전자기력을 구동력으로 이용하여 렌즈 또는 렌즈가 구비된 이동체(30)를 광축 방향으로 이동시킴으로써 오토포커스 기능을 구현하며, 이동체(30)의 광축 방향 이동은 이동체(30)와 고정체(40) 사이에 구비된 복수 개의 볼에 의하여 가이딩된다.

이동체(30)의 광축 방향 길이는 복수 개의 볼 중 특히 최하단에 위치한 볼(50)이 이동체의 이동 경로 방향으로 이동하거나 편이하지 않도록 적절한 길이로 설계된다.

그러나 이동체(30)가 AF구동에 의하여 상방향으로 이동한 상태에서 카메라 모듈이 설치된 단말에 외부 충격이 가해지거나 진동, 흔들림 등과 같은 외력이 발생하는 경우 이 최하위 볼(50)의 일부가 이동체(30)의 이동 경로 내로 편이되는 현상이 발생될 수 있다.

환언하면, 이동체(30)가 상승한 위치를 기준으로 이동체(30)의 최하단과 고정체(40)의 최하단 사이의 이격거리(d)가 최하위 볼(50)의 반지름(r) 이상인 상태에서 최하위 볼(50)이 이동체(30) 방향으로 이동하게 되면 이 볼(50)의 일부가 이동체(30)의 이동 경로 내로 편이되는 현상이 발생될 수 있다.

이와 같이 최하위 볼(50)의 편이 현상이 발생되면, 상승 후 하강하는 이동체(30)의 최하단과 최하위 볼(50)이 물리적으로 접촉(a)하는 볼 걸림이 발생하게 되고, 이러한 볼 걸림 현상은 이동체(30)의 하강을 방해하므로 오토포커스 기능을 저하시키거나 오토포커스 기능 자체가 구현되지 못하게 되는 문제를 발생시킬 수 있다.

또한, 도 1 (A)에 도시된 바와 같이 이동체(30)가 광축 방향으로 상하 이동하는 중 최하위 볼(50)과 나머지 볼 사이에 공간이 발생되는 경우 이동체(30)의 하단 부분이 물리적으로 지지되지 않아 이동체(30)에 구비된 마그네트와 고정체(40)에 구비된 요크(미도시) 사이의 인력에 의하여 이동체(30)가 고정체(40) 방향으로 당겨지는 틸트 현상이 발생될 수 있다.

이러한 현상에 의해서도 상술된 볼 걸림 문제 및 이로 인한 AF기능 저하 현상이 발생될 수 있다. 또한, 복수 개의 객체가 상호 대접하는 구조에서는 필연적으로 유격 범위가 존재하므로 이러한 환경에서 상술된 문제는 더욱 빈번하게 발생될 수 있다.

나아가 하강하는 이동체(30)와 편이된 최하위 볼(50) 사이의 볼 걸림에 의한 지속적이고 반복적인 충돌 현상은 이동체(30) 또는 편이된 최하위 볼(50)의 형상적 불량 내지 파손을 야기할 수 있고, 이러한 형상적 불량 내지 파손으로 인하여 오토포커스 기능이 영구적으로 저하되는 문제가 발생될 수도 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 볼이 편이되는 현상을 효과적으로 차단할 수 있는 구조적 변경을 통하여 오토포커스 기능을 더욱 안정적이고 정밀하게 구현할 수 있는 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광학용 액추에이터는 가이드라인이 형성된 AF캐리어; 상기 AF캐리어를 광축 방향으로 이동시키는 구동부가 구비되며 상기 가이드라인과 대면하는 홈부라인이 구비된 메인프레임; 및 상기 가이드라인과 홈부라인 사이에 위치하며 상기 광축 방향을 따라 나란히 배치되는 복수 개의 볼을 포함하여 구성될 수 있으며 이 경우, 상기 가이드라인의 최하단과 상기 홈부라인의 최하단 사이의 광축 방향 이격 거리는 상기 복수 개의 볼 중 상기 광축 방향을 기준으로 가장 아래에 위치한 최하위 볼의 반지름 이하가 되도록 구성될 수 있다.

실시형태에 따라, 상기 가이드라인의 광축 방향 길이는 아래 수식에 의하여 결정될 수 있다.

위 수식에서, L 은 상기 가이드라인의 광축 방향 길이, r은 상기 최하위 볼의 반지름, d는 상기 복수 개의 볼 중 상기 최하위 볼을 제외한 나머지 볼의 직경의 합, h _max 는 상기 AF캐리어의 광축 방향 최대 이동 거리이다.

본 발명의 광학용 액추에이터는 상기 홈부라인의 최하단 부위에 구비되며 상기 최하위 볼의 이탈을 방지하는 플레이트; 및 상기 플레이트의 가장자리에 구비되며 상기 최하위 볼이 상기 가이드라인 방향으로 이동하는 것을 방지하는 돌출부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 돌출부는 상기 최하위 볼의 형상과 대응되는 라운드진 형상을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 광학용 액추에이터는 상기 홈부라인의 최하단 부위에 구비되며 상기 최하위 볼의 이탈을 방지하는 플레이트를 더 포함하여 구성될 수 있으며 이 경우, 상기 플레이트는 상기 최하위 볼의 하부 일부가 수용되는 오목부가 구비되도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 오목부는 상기 최하위 볼의 하부 형상과 대응되는 라운드진 형상을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의할 때, 볼이 이동체의 이동 경로 내로 편이되는 현상을 방지할 수 있도록 AF캐리어(이동체)에 구비되는 가이드라인 또는 메인프레임(고정체)에 구비되는 홈부라인의 광축 방향 길이를 최적화시킴으로써 AF캐리어의 하강 시 발생되는 볼 걸림 문제 및 이로 인한 AF 기능 저하 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의할 때, 최하위 볼이 가이드라인 방향으로 편이하거나 이동하는 것을 방지할 수 있는 물리적 구조를 홈부라인 하부에 구비시킴으로써 상술된 종래 발생되는 문제점들을 효과적으로 해소할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 AF구동에서 발생하는 볼 걸림 현상을 도식적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 광학용 액추에이터의 구성을 도시한 분해결합도,
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 가이드라인과 홈부라인의 상세 구조를 도시한 도면,
도 4는 볼 걸림을 방지하는 본 발명의 일 실시예를 도시한 도면,
도 5 내지 도 7은 볼 걸림을 방지하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 광학용 액추에이터(이하 “액추에이터”라 지칭한다.)(100)의 구성을 도시한 분해결합도이며, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 가이드라인(111)과 홈부라인(121)의 상세 구조를 도시한 도면이다. 이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 액추에이터(100)의 구성을 상세히 설명하도록 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액추에이터(100)는 메인프레임(120), AF캐리어(110), AF마그네트(130), 구동부(이하 “AF구동부”라 지칭한다.)(140) 및 n(n은 2이상의 자연수)개의 볼(150) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 액추에이터(100)는 AF구동부(140)에서 발생되는 구동력에 의하여 렌즈가 탑재된 AF캐리어(110)를 광축 방향으로 선형적으로 진퇴 이동시킴으로써 피사체와의 초점 거리를 정확히 일치시켜 피사체에 대한 더욱 선명한 영상이 생성되도록 하는 장치에 해당한다.

본 발명의 설명에 있어 광축(optical axis)은 Z축으로 지칭되며 피사체의 빛이 렌즈에 입사되는 방향 즉, 렌즈의 수평면을 기준으로 수직된 방향의 축 방향을 의미한다.

우선, 액추에이터(100)의 케이스로서 기능하는 쉴드캔(10)은 다양한 형상, 재질 등으로 구현될 수 있는데, 본 발명의 액추에이터(100)가 모바일 단말이나 다른 장치 등에 설치되는 경우 모바일 단말 등에 설치되는 다른 외부 소자 등에 전자기력이 영향을 미치는 것을 방지하기 위하여 금속 재질 등으로 구현되는 것이 바람직하다.

하우징 등으로 지칭되기도 하는 본 발명의 메인프레임(120)은 도 2에 도시된 바와 같이 AF캐리어(110), AF구동부(140) 등 본 발명의 다양한 구성들이 구비되는 공간을 제공한다.

본 발명의 AF캐리어(110)는 메인프레임(120)의 내부에 구비되고 본 발명의 AF구동부(140)가 제공하는 구동력에 의하여 광축 방향으로 이동하는 이동체에 해당한다.

AF구동이 구현되는 경우 AF캐리어(110)는 광축 방향으로 이동하므로 AF캐리어(110)는 이동체에 해당하며 상대적 관점에서 고정된 상태를 유지하는 메인프레임(120)은 고정체에 해당한다.

AF캐리어(110)의 이동이 안정적으로 가이딩 되도록 하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 AF캐리어(110)에는 가이드라인(111)이 형성되고 메인프레임(120)에는 상기 가이드라인(111)과 대면하는 방향에 홈부라인(121)이 구비 내지 형성되며 가이드라인(111)과 홈부라인(121) 사이에 복수 개의 볼(150)이 배치된다.

또한 AF캐리어(110)의 광축 방향 이동이 더욱 안정적으로 가이딩 되도록 하기 위하여 가이드라인(111)과 홈부라인(121)은 광축 방향으로 연장된 구조로 형성되며 복수 개의 볼(150)은 가이드라인(111)과 홈부라인(121) 사이에 광축 방향을 따라 나란히 배치된다.

나아가 복수 개의 볼(150)이 가이드라인(111) 또는 홈부라인(121)의 하부 방향으로 이탈하는 것을 방지하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이 홈부라인(121)의 하부에는 광축과 수직한 평면 형상의 플레이트(123)가 더 형성될 수 있다.

실시형태에 따라서 이러한 기능의 플레이트(123)가 이동체인 AF캐리어(110)의 가이드라인(111)에 구비될 수도 있으나, 이 경우 AF캐리어(110)가 광축 방향으로 기준으로 상승하는 경우 모든 볼(150)을 함께 상승하는 방향으로 이동시켜야 하므로 전력 효율 차원에서 바람직하지 않을 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가이드라인(111)과 홈부라인(121) 중 어느 하나는 그 단면이 “V”자 형상이 되도록 하고, 나머지 하나는 그 단면이 “U”자 형상이 되도록 구성될 수 있다.

이와 같이 가이드라인(111)과 홈부라인(121)의 단면이 서로 다른 형상적 특징을 가지도록 구성되는 경우 볼(150)과의 접촉 부위 및 회전 특성 등을 서로 다르게 구성할 수 있어 광축 방향으로 이동하는 AF캐리어(110)의 선형적 이동 및 구동 효율성 등의 구동 특성을 더욱 개선시킬 수 있다.

AF캐리어(110)에 구동력을 제공하는 본 발명의 AF구동부(140)는 상기 AF캐리어(110)를 이동시킬 수 있다면 압전 소자, 모터 등 다양한 적용례가 가능하나, 소비전력, 저소음, 공간 활용, 반응 속도 등을 고려할 때 본 발명의 AF구동부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 전자기력을 발생시키는 AF코일(141)과 AF마그네트(130)로 구현되는 것이 바람직하다.

실시형태에 따라, AF마그네트(130)가 이동체인 AF캐리어(110)에 배치되고 AF코일(141)이 고정체인 메인프레임(120)에 배치될 수 있으며 이와는 반대로, AF마그네트(130)가 메인프레임(120)에 배치되고 AF코일(141)이 AF캐리어(110)에 배치될 수도 있다.

다만 구동 관계, 전기적 배선을 고려한 설계 등을 더욱 간단히 구현한다는 측면에서 AF마그네트(130)가 이동체인 AF캐리어(110)에 설치되도록 하고 AF코일(141)이 고정체인 메인프레임(120)에 설치되도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 AF구동부(140)가 AF코일(141)과 AF마그네트(130)로 구성되는 경우, 외부 전원이 AF코일(141)에 인가되면 AF코일(141)과 AF마그네트(130) 사이에 전자기력이 발생하게 되고 발생된 전자기력을 구동력으로 하여 AF마그네트(130)가 구비된 AF캐리어(110)가 광축 방향으로 이동하게 됨으로써 자동 초점 기능이 구현된다.

본 발명의 액추에이터(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 AF마그네트(130)의 위치를 인식하는 제1홀센서(180) 및 드라이브칩(25)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

제1홀센서(180)는 홀효과(hall effect)를 이용하여 AF마그네트(130)의 위치 즉, AF마그네트(130)가 구비된 AF캐리어(110)의 위치를 감지하여 이에 해당하는 전기적 신호를 출력하며, 드라이브칩(25)은 이 제1홀센서(180)의 전기적 신호를 이용하여 감지된 위치에 대응되는 적절한 크기와 방향의 전원이 AF코일(141)에 인가되도록 피드백 제어한다.

이와 같은 제1홀센서(180)와 드라이브칩(25)의 순환적 피드백 제어에 의하여 렌즈의 위치를 더욱 정밀하게 제어할 수 있어 AF구동의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 AF코일(141), 제1홀센서(180) 및 드라이브칩(25)은 외부 모듈, 전원부, 장치 등과 연결되는 회로기판(20) 상에 탑재될 수 있다.

본 발명의 액추에이터(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 요크(190)를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 이 요크(190)는 AF마그네트(130)와 대면하도록 배치될 수 있다.

요크(190)는 자신과 AF마그네트(130) 사이에 인력을 발생시켜 AF캐리어(110)를 메인프레임(120) 방향으로 당기게 되므로, 이 인력에 의하여 AF캐리어(110)는 볼(150)과 지속적으로 점접촉(point-contact)하게 되고 AF캐리어(110)가 외부로 이탈되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.

렌즈홀더(15)는 단일 또는 복수 개의 렌즈가 탑재될 수 있으며, AF캐리어(110)에 구비되므로 AF캐리어(110)와 그 물리적 이동을 함께한다.

따라서 AF캐리어(110)가 구동력에 의하여 광축 방향으로 이동됨에 따라 렌즈가 탑재된 렌즈홀더(15) 또한, 광축 방향으로 이동되게 되며, 이러한 이동을 통하여 렌즈와 이미지 센서(미도시) 사이의 거리가 적절하게 조정됨으로써 자동 초점 기능이 구현된다.

실시형태에 따라 본 발명의 액추에이터(100)는 AF기능만이 구현되는 장치는 물론, 도 2에 도시된 바와 같이 AF기능과 OIS기능이 통합적으로 구현되도록 구성될 수 있다.

AF기능과 OIS기능이 통합된 실시형태에서는 광축(Z축)과 수직한 방향즉, 렌즈의 수평면과 평행한 방향의 상호 수직한 축을 X축 및 Y축으로 지칭한다.

AF기능과 OIS기능이 통합적으로 구현된 실시형태에서, 본 발명의 액추에이터(100)는 OIS캐리어(170), OIS구동부(160) 및 제2홀센서(185) 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 OIS캐리어(170)는 AF캐리어(110)에 구비되고 이 OIS캐리어(170)에 렌즈가 탑재된 렌즈홀더(15)가 구비되므로 렌즈홀더(15)는 OIS캐리어(170) 및 AF캐리어(110)와 그 물리적 이동을 함께하게 된다.

손 떨림 보정 기능이 구현되는 경우 본 발명의 OIS캐리어(170)는 OIS구동부(160)가 제공하는 구동력에 의하여 광축과 수직한 X축 및 Y축 방향으로 이동하므로, 물리적 이동을 함께하는 렌즈홀더(15) 즉, 렌즈도 광축과 수직한 X축 및 Y축으로 이동됨으로써 손 떨림 보정 기능이 구현된다.

자동 초점 조절 기능이 구현되는 경우 본 발명의 AF캐리어(110)가 광축 방향으로 이동되면 AF캐리어(110)에 구비된 OIS캐리어(170)와 OIS캐리어(170)에 구비된 렌즈홀더(15)는 모두 AF캐리어(110)의 물리적 이동을 함께하여 광축 방향으로 이동되게 된다.

손 떨림 보정 기능이 구현되는 경우 본 발명의 OIS캐리어(170)가 광축과 수직한 방향으로 이동한다는 측면에서 본 발명의 OIS캐리어(170)는 상대적인 이동체에 해당하며, 이에 상응하는 관점에서 본 발명의 AF캐리어(110)는 상대적인 고정체에 해당한다.

OIS캐리어(170)에 구동력을 제공하는 본 발명의 OIS구동부(160)는 전술된 AF구동부(140)와 마찬가지로 OIS코일(161)과 OIS마그네트(미도시)로 구성되는 것이 바람직하며, 상대적인 이동체인 OIS캐리어(170)에 OIS마그네트가 배치되고 고정체인 메인프레임(120)에 OIS코일(161)이 배치되는 것이 바람직하다.

또한 OIS구동부(160)와 AF구동부(140) 각각에는 자기장이 발생하고 이 자기장의 상호 간섭에 의하여 액추에이터(100)의 AF구동과 OIS구동이 부정확하게 구현되는 문제가 발생될 수 있으므로, 이 자기장의 상호 간섭을 최소화하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 OIS구동부(160)는 AF구동부(140)가 구비된 방향과 다른 방향에 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 OIS구동부(160)가 OIS코일과 OIS마그네트로 구성되는 경우, 외부 전원이 OIS코일(161)에 인가되면 OIS코일(161)과 OIS마그네트 사이에 전자기력이 발생하게 되고 발생된 전자기력을 구동력으로 하여 OIS캐리어(170)가 광축과 수직한 방향으로 이동하게 됨으로써 손떨림 보정 기능이 구현된다.

AF기능만이 구현되는 경우와 마찬가지로, OIS구동부(160)에서 발생되는 구동력을 더욱 정밀하고 효과적으로 구현하기 위하여 본 발명의 액추에이터(100)는 제2홀센서(185)를 더 포함하여 구성될 수 있고, 제2홀센서(185)기 감지하는 OIS마그네트의 위치를 손 떨림 보정에 반영함으로써 손 떨림 보정을 피드백 제어할 수 있다.

도 4는 볼 걸림을 방지하는 본 발명의 일 실시예를 도시한 도면이다. 이하에서는 도 4를 참조하여 볼 걸림을 방지하는 본 발명의 일 실시예에 대해 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 액추에이터(100)는 AF캐리어(110)에 형성된 가이드라인(111) 또는 메인프레임(120)에 형성된 홈부라인(121)의 길이를 변경하여 가이드라인(111)의 최하단 또는 홈부라인(121)의 최하단 높이를 조절함으로써 볼 걸림 현상을 근본적으로 방지하도록 구성될 수 있다.

이하 설명에서 길이, 방향, 위치, 높이 등은 모두 광축 방향(Z축)을 기준으로 한다.

우선, 가이드라인(111)의 길이는 AF캐리어(110)가 최대 상승한 위치를 기준으로 자신의 최하단 높이가 최하위볼(151)의 중심 높이 이하가 되도록 형성될 수 있다.

가이드라인(111)의 길이가 이와 같이 형성되는 경우, 가이드라인(111)의 최하단과 홈부라인(121)의 최하단 사이의 광축 방향 이격 거리(d)가 최하위볼(151)의 반지름(r) 이하가 된다.

따라서 AF캐리어(110)가 AF 구동에 의하여 최대 상승하더라도 최하위볼(151)은 가이드라인(111)에 의하여 물리적으로 지지되므로 최하위볼(151)이 AF캐리어(110)의 이동 경로 내로 편이되는 현상을 방지할 수 있음은 물론, AF캐리어(110)의 하부가 홈부라인(121) 방향으로 기울어지는 현상을 모두 방지할 수 있게 됨으로써 볼 걸림 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.

상응하는 관점에서, AF캐리어(110)가 최대 상승한 위치를 기준으로 최하위볼(151)의 중심 높이가 가이드라인(111)의 최하단 높이 이상이 되도록 홈부라인(121)의 길이 내지 홈부라인(121)의 최하단 위치를 조정하는 방법도 가능하다.

도 5는 볼 걸림을 방지하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 이하에서는 도 5를 참조하여 볼 걸림을 방지하는 본 발명의 다른 실시예에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 5 (A)는 본 발명의 AF캐리어(110)가 최대 하강한 상태(이하 ‘기준 상태’라 지칭한다)를 도시한 도면이다. 액추에이터(100)의 광축 방향 두께를 최소화하기 위하여 도 5(A)에 도시된 바와 같이 기준 상태에서 복수 개의 볼(150)이 상호 점접촉 되도록 구성할 수 있다.

AF가 구동되면 본 발명의 AF캐리어(110)는 기준 상태에서 광축 방향으로 상승한다. 도 5 (B)는 AF캐리어(110)가 AF구동에 의하여 광축 방향으로 최대 상승한 상태를 나타낸다.

전술된 바와 같이, AF캐리어(110)가 최대 상승한 위치를 기준으로 가이드라인(111)의 최하단 높이가 최하위볼(151)의 중심 높이 이하가 되도록 구성되면 최하위볼(151)이 AF캐리어(110)의 이동 경로 내로 편이되는 현상을 방지할 수 있고 그 결과, 볼 걸림 현상을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 가이드라인(111)의 광축 방향 길이는 아래 수학식 1에 의하여 결정될 수 있다.

위 수식에서, L 은 가이드라인(111)의 광축 방향 길이, r은 최하위볼(151)의 반지름, d는 상기 복수 개의 볼(150) 중 상기 최하위볼(151)을 제외한 나머지 볼의 직경의 합, h _max 는 AF캐리어(110)의 광축 방향 최대 이동 거리이다.

본 발명의 가이드라인(111)이 이와 같이 구성되는 경우, 도 5 (B)에 도시된 바와 같이 가이드라인(111)의 최하단은 최하위볼(151)의 중심보다 더 낮은 높이에 존재하게 된다.

도 6는 볼 걸림을 방지하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 이하에서는 도 6를 참조하여 볼 걸림을 방지하는 본 발명의 다른 실시예인 돌출부(123-1)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 액추에이터(100)는 가이드라인(111) 또는 홈부라인(121)의 길이를 변화시키지 않고도 최하위볼(151)이 AF캐리어(110)의 이동 경로 내로 편이되는 현상을 방지할 수 있는 돌출부(123-1)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 돌출부(123-1)는 도 6에 도시된 바와 같이 플레이트(123)의 가장자리에 구비되며, 광축 방향을 기준으로 위 방향으로 연장된 형상으로 형성될 수 있다.

최하위볼(151)이 가이드라인(111)이 이동하는 방향 즉, AF캐리어(110)가 상하 이동하는 이동 경로 방향으로 이동하는 것을 더욱 효과적으로 방지하기 위하여 본 발명의 돌출부(123-1)는 플레이트(123)의 가장자리 중 가이드라인(111) 방향에 형성되는 것이 바람직하다.

돌출부(123-1)는 연속되는 단일의 형상으로 구현될 수 있음은 물론, 불연속되는 복수 개의 형상으로도 구현될 수 있다. 또한 가이드라인(111) 방향으로 이동하려는 최하위볼(151)의 움직임을 방지할 수 있다면 이러한 돌출부(123-1)의 형상에는 단턱 구조, 볼록 구조 등 다양한 변형 예들이 포함될 수 있음은 물론이다.

실시형태에 따라, 본 발명의 돌출부(123-1)는 도 6에 도시된 바와 같은 최하위볼(151)의 형상과 대응되는 곡면 내지 라운드진 형상을 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 돌출부(123-1)가 이와 같이 구성되면, 최하위 볼(151)과 부분적 내지 전체적으로 대접할 수 있어 최하위 볼(151)의 유격에 의한 이동을 더욱 최소화할 수 있고 최하위볼(151)의 정위치가 더욱 안정적으로 유지될 수 있다.

도 7은 볼 걸림을 방지하는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다. 이하에서는 도 7을 참조하여 볼 걸림을 방지하는 본 발명의 또 다른 실시예인 오목부(123-3)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 액추에이터(100)는 가이드라인(111) 또는 홈부라인(121)의 길이를 변화시키지 않고도 최하위볼(151)이 가이드라인(111) 방향으로 이동하는 현상을 방지할 수 있는 오목부(123-3)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 오목부(123-3)는 도 7에 도시된 바와 같이 플레이트(123)의 중앙부에 구비되며, 최하위볼(151)의 하부 일부가 수용되는 형상으로 구성될 수 있다.

최하위볼(151)의 하부 일부가 수용될 수 있다면 이러한 오목부(123-3)의 형상에는 구 형상, 함몰 형상 등 다양한 변형 예들이 포함될 수 있음은 물론이다.

실시형태에 따라, 본 발명의 오목부(123-3)는 도 7에 도시된 바와 같은 라운드진 형상으로 구현될 수 있는데 구체적으로, 본 발명의 오목부(123-3)는 최하위볼(151)의 하부 형상과 대응되는 형상으로 이루어진 라운드진 형상으로 구현될 수 있다.

본 발명의 오목부(123-3)가 이와 같이 형성되면, 최하위볼(151)과 대응되는 형상을 가지는 라운드진 구조가 라운드진 구간에서 최하위볼(151)과 대접하면서 가이드라인(111) 방향으로 이동하려는 최하위볼(151)의 움직임을 효과적으로 억제할 수 있어 최하위볼(151)의 정위치가 더욱 안정적으로 유지될 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술된 본 발명의 설명에 있어 제1 및 제2 등과 같은 수식어는 상호 간의 구성요소를 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐이므로, 특정의 순서, 우선순위 등을 나타내기 위하여 사용되는 용어가 아니라고 해석되어야 한다.

100 : 본 발명의 광학용 액추에이터
110 : AF캐리어 111 : 가이드라인
120 : 메인프레임 121 : 홈부라인
123 : 플레이트 123-1 : 돌출구조
123-3 : 오목구조 130 : AF마그네트
140 : AF구동부 141 : AF코일
150 : 볼 151 : 최하위 볼
160 : OIS구동부 170 : OIS캐리어
180 : 제1홀센서 185 : 제2홀센서
190 : 요크

Claims

가이드라인이 형성된 AF캐리어;
상기 AF캐리어를 광축 방향으로 이동시키는 구동부가 구비되며 상기 가이드라인과 대면하는 홈부라인이 구비된 메인프레임; 및
상기 가이드라인과 홈부라인 사이에 위치하며 상기 광축 방향을 따라 나란히 배치되는 복수 개의 볼을 포함하고,
상기 가이드라인의 최하단과 상기 홈부라인의 최하단 사이의 광축 방향 이격 거리는 상기 복수 개의 볼 중 상기 광축 방향을 기준으로 가장 아래에 위치한 최하위 볼의 반지름 이하인 것을 특징으로 하는 광학용 액추에이터.
제 1항에 있어서, 상기 가이드라인의 광축 방향 길이는,
아래 수식에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 광학용 액추에이터.

상기 수식에서, L 은 상기 가이드라인의 광축 방향 길이, r은 상기 최하위 볼의 반지름, d는 상기 복수 개의 볼 중 상기 최하위 볼을 제외한 나머지 볼의 직경의 합, h _max 는 상기 AF캐리어의 광축 방향 최대 이동 거리이다.
제 1항에 있어서,
상기 홈부라인의 최하단 부위에 구비되며 상기 최하위 볼의 이탈을 방지하는 플레이트; 및
상기 플레이트의 가장자리에 구비되며 상기 최하위 볼이 상기 가이드라인 방향으로 이동하는 것을 방지하는 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 액추에이터.
제 3항에 있어서, 상기 돌출부는,
상기 최하위 볼의 형상과 대응되는 라운드진 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학용 액추에이터.
제 1항에 있어서,
상기 홈부라인의 최하단 부위에 구비되며 상기 최하위 볼의 이탈을 방지하는 플레이트를 더 포함하고,
상기 플레이트는 상기 최하위 볼의 하부 일부가 수용되는 오목부가 구비되는 것을 특징으로 하는 광학용 액추에이터.
제 5항에 있어서, 상기 오목부는,
상기 최하위 볼의 하부 형상과 대응되는 라운드진 형상인 것을 특징으로 하는 광학용 액추에이터.