KR20200025450A - 렌즈 포커싱 장치 - Google Patents

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KR20200025450A KR1020180102826A KR20180102826A KR20200025450A KR 20200025450 A KR20200025450 A KR 20200025450A KR 1020180102826 A KR1020180102826 A KR 1020180102826A KR 20180102826 A KR20180102826 A KR 20180102826A KR 20200025450 A KR20200025450 A KR 20200025450A
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Abstract

본 발명은, 포커싱 조절 대상이 되는 렌즈 모듈이 안착되는 안착부, 렌즈 모듈의 렌즈 배럴을 회전시킬 수 있도록 구성되는 배럴 지지부를 포함하는 포커스 콘 모듈, 포커스 콘 모듈이 구비되며, 포커스 콘 모듈을 회전시킬 수 있도록 구성되는 회전 구동부를 포함하는 상부 프레임, 안착부와 상부 프레임의 상대적인 거리를 조절할 수 있도록 구성된 거리조절 구동부 및 배럴 지지부에 의해 렌즈 배럴이 회전 중심축 방향으로 지지되는 경우를 판단할 수 있도록 포커스 콘 모듈과 프레임 사이의 상대적인 위치이동을 감지하는 센서부를 포함하는 렌즈 포커싱 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 렌즈 포커싱 장치는 렌즈 모듈과 접촉하여 회전중심축 방향으로 지지력이 발생한 경우 이를 감지하고 지지력을 해소하고 렌즈 포커싱을 수행하므로 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

렌즈 포커싱 장치{APPARATUS FOR FOCUSING LENS}
본 발명은 렌즈 포커싱 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 카메라 모듈에 구비되는 렌즈의 포커싱을 수행하는 장치에 관한 것이다.
나사 Type Lens 카메라 모듈은 focusing을 위해 lens 베젤을 회전시켜 holder와의 회전 중심축 거리를 조절하게 된다. 원하는 초점을 갖게 되면 회전을 멈추고 현재 상태에서 고정을 시키게 된다. 이와 같은 렌즈 모듈은 도 1에 도시되어 있다.
렌즈 베젤을 회전시키기 위해서는 포커싱을 위해 중심부분에 중공이 형성된 포커스 콘을 이용하며, 포커스 콘의 일단은 렌즈 베젤과 접촉하여 베젤을 원하는 만큼 회전시킬 수 있도록 구성된다. 한편 이와같은 렌즈 포커싱을 위한 장치에 대하여 대한민국 등록특허 제771,300호가 개시되어 있다.
그러나 종래에는 포커싱시 포커스 콘이 렌즈 베젤과 접촉시 회전 중심축 방향으로 접촉하는 경우 지지력 때문에 해상도에 영향을 미치는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제771,300호
본 발명은 종래의 렌즈 모듈의 포커싱 시 포커스 콘이 렌즈 베젤에 회전 중심축 방향으로 지지력이 전달될 때 해상도에 영향을 미쳐 포커싱 정밀도가 낮아지는 문제점을 해결하는 렌즈 포커싱 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기 과제의 해결 수단으로서, 포커싱 조절 대상이 되는 렌즈 모듈이 안착되는 안착부, 렌즈 모듈의 렌즈 배럴을 회전시킬 수 있도록 구성되는 배럴 지지부를 포함하는 포커스 콘 모듈, 포커스 콘 모듈이 구비되며, 포커스 콘 모듈을 회전시킬 수 있도록 구성되는 회전 구동부를 포함하는 상부 프레임, 안착부와 상부 프레임의 상대적인 거리를 조절할 수 있도록 구성된 거리조절 구동부 및 배럴 지지부에 의해 렌즈 배럴이 회전 중심축 방향으로 지지되는 경우를 판단할 수 있도록 포커스 콘 모듈과 프레임 사이의 상대적인 위치이동을 감지하는 센서부를 포함하는 렌즈 포커싱 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 포커스 콘 모듈은 회전 중심축 방향으로 이동가능한 포커스 콘을 포함하여 구성되며, 센서부는 포커스 콘의 단부에 인접하여 원형경로상의 복수의 지점에 구비될 수 있다.
한편, 렌즈 모듈은 렌즈 배럴이 회전에 의해 렌즈 하우징과 상대적인 거리가 결정될 수 있도록 나사산 결합으로 구성되며, 배럴 지지부는 렌즈 배럴은 회전방향에 형성된 노치부를 회전방향으로 지지하여 회전시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
그리고, 포커스 콘이 외부로 이탈하지 않도록 포커스 콘을 지지하며, 포커스 콘과 함께 회전할 수 있도록 구성되는 하부 캡 및 포커스 콘이 상승함에 따라 변형되도록 구성되는 밴딩부를 포함하는 로드 셀 플레이트를 더 포함하며 구성될 수 있다.
한편, 밴딩부는 복수로 구성되며, 일측면이 포커스 콘에 의해 지지되며, 포커스 콘이 상승시 밴딩되도록 구성되며, 밴딩된 경우 초기형상으로 복귀될 수 있도록 타측면이 탄성부에 의해 지지되도록 구성될 수 있다.
그리고, 센서부는 밴딩부의 변형을 감지할 수 있도록 밴딩부에 구비될 수 있다.
나아가, 센서부는 변형률 측정센서를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 변형률 측정센서는 회전 대칭으로 복수의 지점에 구비될 수 있다.
여기서, 하부 캡에는 변형률 측정센서로부터 신호를 수신하도록 구성된 인터페이스 회로부가 구비되며, 인터페이스 회로부는 하부 캡의 회전시 함께 회전될 수 있다.
또한, 포커스 콘 모듈은 인터페이스 회로부와 전기적으로 연결되는 슬립링 회로부를 더 포함하여 구성되며, 상부 프레임은 슬립링 회로부가 회전시에도 전기적으로 연결되어 신호를 수신할 수 있도록 구성된 브러쉬 핀 회로부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 탄성부는 포커스 콘 모듈에 일단이 고정되며, 타단이 밴딩부에 의해 지지되며, 복수로 구성되어 각각 변형률 측정센서에 인접한 지점에 회전대칭으로 구비될 수 있다.
한편, 센서부로부터 신호를 수신한 경우 렌즈 모듈에 회전 중심축 방향의 지지력을 제거할 수 있도록 거리조절 구동부를 구동시켜 안착부와 상부 프레임간의 상대적인 거리를 증가시킬 수 있도록 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 거리조절 구동부는 상부 프레임을 수직방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되며, 제어부는 센서부로부터 신호를 수신한 경우 거리조절 구동부를 구동하여 상부 프레임의 높이를 조절하도록 구성될 수 있다.
그리고, 거리조절 구동부는 안착부를 수직방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되며, 제어부는, 센서부로부터 신호를 수신한 경우 거리조절 구동부를 구동하여 안착부의 높이를 조절하도록 구성될 수 있다.
나아가, 제어부는 센서부로 수신 신호시 상부 프레임과 안착부가 소정거리 이격되도록 거리조절 구동부를 제어할 수 있다.
그리고, 소정거리는 거리조절 구동부의 구동 후에도 배럴 지지부가 렌즈 배럴을 회전시킬 수 있는 위치가 될 수 있도록 렌즈 배럴의 노치부의 두께보다 작은 길이로 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 렌즈 포커싱 장치는 포커스 콘이 렌즈 베젤을 회전 중심축 방향으로 지지하는 경우 이를 감지하고 포커스 콘과 렌즈 베젤의 거리를 조절할 수 있으므로 정밀도를 향상시키고 불량률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 렌즈 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 렌즈 포커싱 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 포커스 콘 모듈 및 포커스 하우징이 상부 프레임과 분리된 상태의 사시도이다.
도 5는 포커스 콘 모듈의 사시도 및 포커스 콘의 부분확대도이다.
도 6은 포커스 콘 모듈의 분해사시도이다.
도 7은 로드 셀 플레이드의 확대사시도이다.
도 8은 슬립링 회로부 및 브러쉬 링 회로부의 사시도이다.
도 9는 작동상태도이다.
도 10은 도 9의 밴딩부를 확대하여 나타낸 확대단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 렌즈 포커싱 장치에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 렌즈 포커싱 장치의 사시도이며, 도 3은 도 2의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 렌즈 포커싱 장치는 장치의 중심부분에 포커싱의 대상이 되는 렌즈 모듈(10)을 안착시키고 렌즈 모듈(10)에 구동력을 전달하여 포커싱을 수행하도록 구성된다.
본 발명에 따른 렌트 포커싱 장치는 상부 프레임(100), 하부 프레임(200), 안착부(210), 포커스 콘 모듈(600),, 거리조절 구동부(300) , 비전얼라인 카메라(340), 레이저 센서(360), 회전 구동부(400) 및 제어(675)를 포함하여 구성될 수 있다.
상부 프레임(100)은 렌즈 모듈(10)의 포커싱을 위한 구동요소 및 포커싱 검사를 위한 검사요소가 구비될 수 있도록 구성된다. 상부 프레임(100)은 후술할 포커스 콘 모듈(600), 거리조절 구동부(300), 비전얼라인 카메라(340), 이미지 테스트 광 조사부(350), 레이저 센서(360), 회전 구동부(400) 및 제어부(675)가 구비될 수 있다. 상부 프레임(100)의 일측에는 포커스 콘 모듈(600)이 구비될 수 있도록 원형의 구멍이 형성될 수 있다.
하부 프레임(200)은 상부 프레임(100)과 구분되며, 상부 프레임(100)의 하측에 구비되어 렌즈 포커싱 장치를 지면으로부터 지지하며, 안착부(210)가 설치될 수 있는 공간이 구비된다. 한편, 도시되지는 않았으나, 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200)을 연결하는 복수의 샤프트(미도시)가 구비될 수 있다.
안착부(210)는 하부 프레임(200)상에 구비되며, 포커싱의 대상이 되는 렌즈 모듈(10)이 안착될 수 있도록 구성된다. 안착부(210)는 외부의 로봇 암과 같은 이송요소로부터 렌즈 모듈(10)을 인계받아 고정할 수 있도록 구성된다. 안착부(210)는 렌즈 모듈(10)이 안착되었을 때 위치 이동이 제한될 수 있도록 렌즈 모듈(10)의 형상에 대응하는 오목부가 구비될 수 있으며, 추가로 진공포트가 구비되어 고정할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 도 2에는 상부 프레임(100), 하부 프레임(200) 및 안착부(210)의 모습이 나타나 있으나, 이는 본 발명의 일 예일 뿐, 본 도면에서 설치된 위치에 한정되는 것은 아니다.
포커스 콘 모듈(600)은 후술할 포커스 콘(610)이 렌즈 베젤에 회전 중심축 방향(도 2 에서 수직방향)으로 지지되는 경우를 감지할 수 있도록 구성된다. 포커스 콘 모듈(600)은 회전 중심축 방향으로 지지되는 경우에 포커스 콘(610)이 자연스럽게 상승될 수 있도록 구성되며, 이를 감지할 수 있도록 구성된다.
상부캡(910)은 상부 프레임에 구비되며, 중심부분에 포커스 콘 모듈(600)이 삽입되며 고정할 수 있또록 구성된다. 상부캡(910)은 후술할 포커스 콘 모듈(600)의 포커스 콘 하우징(500)이 설치공간에 삽입되어 설치된 이후 상부프레임(100)과 체결될 수 있다. 상부캡(910)은 포커스 콘 하우징(500)이 상측으로 이탈하는 것을 제한할 수 있도록 중공의 내경이 포커스 콘 하우징(500)의 최대 외경보다 작게 구성될 수 있다.
거리조절 구동부(300)는 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200)간의 간격을 조절할 수 있도록 구성된다. 거리조절 구동부(300)는 상부 프레임(100)에 구비되어 상부 프레임(100)과 함께 수직방향으로 이동될 수 있도록 구성될 수 있다. 거리조절 구동부(300)는 일 예로 리니어 액추에이터와 같은 직선 구동 요소로 구성될 수 있다. 또한 거리조절 구동부(300)가 상부 프레임(100)에 구비되어 있는 예가 도시되어 있으나, 하부 프레임(200)에 구비되어 상부 프레임(100)의 높이를 조절할 수 있는 구성으로 적용될 수 있다.
비전 카메라(340)는 상부 프레임(100)의 일측에 구비되어 하부 프레임(200)의 렌즈 모듈(11)을 영상으로 확인할 수 있도록 구성된다.
이미지 테스트 광 조사부(350)는 렌즈 음영 보정 광(Lens Shading Calibration Light)을 조사할 수 있도록 구성되며, 상부 프레임(100)의 일측에 구비된다. 레이저 센서(360)는 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200)간의 상대적인 거리를 측정할 수 있도록 구성되며, 측정된 거리 값은 상부 프레임(100)의 포커스 콘의 배럴 지지부(610)와 렌즈 모듈(10)의 렌즈 배럴(13)간의 거리차이의 계산에 이용될 수 있다.
회전 구동부(400)는 포커스 콘 모듈(600)을 회전시킬 수 있도록 구성된다. 렌즈 배럴(13)은 회전방향으로 지지할 수 있도록 반경방향으로 소정거리 연장되어 형성된 노치부(14)가 구비되며, 노치부(14)를 회전방향으로 지지할 수 있도록 포커스 콘의 단부에는 배럴 지지부(611)가 구비된다. 회전 구동부(400)는 포커스 콘(610)이 렌즈 배럴(13)을 회전방향으로 지지했을 때 렌즈 배럴(13)과 렌즈 하우징(11) 사이의 거리를 조절할 수 있도록 포커스 콘(610)을 회전시킨다. 회전 구동부(400)는 예를들어 모터와 같은 회전 구동요소로 구성될 수 있으며, 타이밍 벨트와 연결되어 구성될 수 있으며, 타이밍 벨트(410)는 전술한 하부 캡(700)의 둘레의 일부를 따라 연결되어 회전방향으로 회전시키도록 구성될 수 있다. 다만, 회전 구동부(400)의 구성은 일 예일 뿐 포커스 콘(610)을 회전시킬 수 있는 다양한 구성이 적용될 수 있다.
제어부(675)는 렌즈 모듈(10)의 포커싱을 수행함에 있어서 렌즈 포커싱 장치의 구동요소를 제어할 수 있도록 구성된다.
제어부(675)는 렌즈 모듈(10)이 안착부(210)에 안착된 경우 거리조절 구동부(300)를 구동하여 배럴 지지부(611)의 내측으로 렌즈 배럴(13)이 소정길이 삽입되도록 상부 프레임(100)의 높이를 조절한다. 여기서 배럴 지지부(611)의 내측으로 렌즈 배럴(13)이 삽입되는 경우에 회전 방향으로 지지될 수 있는 깊이로 삽입되는 것을 뜻한다. 한편, 제어부(675)는 레이저 센서(360)를 이용하여 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200)간의 높이를 정밀하게 측정하고 렌즈 배럴(13)이 배럴 지지부(611)에 삽입되는 깊이를 결정하여 거리조절 구동부(300)를 제어할 수 있다.
제어부(675)는 렌즈 배럴(13)이 배럴 지지부(611)에 의해 지지되는 경우 회전방향으로 포커싱 조절을 수행한다. 포커싱은 상부 프레임(100)의 상측에 구비된 마커, 해상력 챠트 또는 타겟을 이용하여 포커싱이 이루어졌는지 판단하며, 포커싱을 수행하기 위하여 회전 구동부(400)를 구동시켜 렌즈 배럴(13)의 높이를 조절하게 된다. 결국 렌즈 배럴(13)의 높이가 조절되면 렌즈 모듈(10)의 렌즈의 위치가 조절되어 포커싱이 수행된다. 포커싱이 완료된 경우 다시 거리조절 구동부(300)를 구동시켜 렌즈 모듈(10)을 배출할 수 있도록 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200)간의 간격을 넓히게 된다.
한편, 제어부(675)는 포커싱시 포커스 콘 모듈(600)에 포함되어 있는 센서부(660)로부터 신호를 수신하여 거리조절 구동부(300)를 구동하게 된다. 후술할 센서부(660)는 포커스 콘(610)과 렌즈 배럴(13)의 회전 중심축 방향으로 지지됨을 판단할 수 있도록 구성되며, 회전 중심축 방향으로 지지되는 경우에 지지력을 제거하고 포커싱 작업을 재수행할 수 있도록 거리조절 구동부(300)를 구동하도록 구성된다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 포커스 콘 모듈(600)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 포커스 콘 모듈(600)이 상부 프레임(100)과 분리된 상태의 사시도이며, 도 5는 포커스 콘 모듈의 사시도 및 포커스 콘(610)의 부분확대도이고, 도 6은 포커스 콘 모듈(600)의 분해사시도이며, 도 7은 로드 셀 플레이드의 확대사시도이다.
도시된 바와 같이 포커스 콘 모듈(600)은 하부 캡(700)에 의해 지지되어 회전 구동부(400)의 구동시 함께 회전할 수 있도록 구성된다. 한편 포커스 콘 모듈(600)은 렌즈 배럴(13)을 회전시킴에 따라 렌즈 배럴(13)이 상승하는 경우에 포커스 콘(610)의 단부가 지지되는 경우 이를 판단할 수 있도록 구성된다. 포커스 콘 모듈(600)은 회전 중심축 방향, 도 6에서 상측방향으로 지지력이 발생하는 경우 상측으로 이동가능하도록 구성되며, 또한 수직방향으로 지지력이 해소되는 경우 원위치 될 수 있도록 구성될 수 있다.
포커스 콘 모듈(600)은 콜리메이터 렌즈 킷, 포커스 콘(610), 확장부(620), 배럴 지지부(611), 로드 셀 플레이드(630), 센서부(660), 인터페이스 회로부(670), 슬립링 회로부(680) 및 탄성부(650), 포커스 콘 하우징(500) 및 하부캡(700)을 포함하여 구성될 수 있다. 포커스 콘 모듈(600)은 콜리메이터 렌즈 킷, 포커스 콘 하우징(500) 및 하부캡(700)에 의해 전체적인 외형이 형성되며, 나머지 구성요소가 내측에 구비될 수 있다.
콜리메이터 렌즈 킷은 피사체로부터 렌즈 모듈의 광센서까지 초점거리가 조절될 수 있도록 구성된다. 콜리메이터 렌즈 킷은 제1 콜리메이터 렌즈(800) 및 제2 콜리메이터 렌즈(810)을 포함하여 구성될 수 있다. 한편 콜리메이터 렌즈 킷은 다양한 개수 및 다양한 초점거리를 갖는 복수의 렌즈가 구비될 수 있으므로, 이러한 렌즈의 구체적인 특성치와 개수에 대하여는 설명을 생략하도록 한다.
포커스 콘 하우징(500)은 포커스 콘 모듈(600)의 하부의 둘레방향을 감싸는 형상으로 구성되며, 포커스 콘 모듈(600)을 전체적으로 하부에서 지지할 수 있도록 구성된다. 포커스 콘 하우징(500)의 외측으로는 상부 프레임에 구비된 베어링(900)에 의해 지지하며 상부 프레임(100)과 상대적으로 회전할 수 있도록 구성된다. 포커스 콘 하우징(500)의 중심부분에는 포커스 콘(610)이 구비될 수 있도록 중공이 형성되어 있으며, 하측으로 하부캡(700)이 연결되도록 구성될 수 있다. 한편, 포커스 콘 하우징(500)의 상측에는 콜리메이터 렌즈 킷이 구비되어 렌즈 모듈까지의 광경로 중 일부를 형성하도록 구성된다.
하부캡(700)은 전술한 상부 프레임(100)의 중공에 포커스 콘 모듈(600)이 삽입되면 상기 상부프레임(100)을 사이에 두고 포커스 콘 하우징(500)의 하측에 연결된다. 하부캡(700)은 회전 구동부(400)와 타이밍 벨트(410)로 연결되어 상부 프레임(100)과 상대적으로 회전할 수 있다.
포커스 콘(610)은 렌즈 모듈(10)에 밀착되어 광 경로를 제한하지 않도록 중공이 형성된 깔때기형태로 구성될 수 있다. 직경이 큰 일측은 도 6 상에서 상측을 향하도록 구성되며, 직경이 작은 타측은 하측을 향하며 렌즈 배럴(13)과 밀착되도록 배럴 지지부(611)가 구비될 수 있다. 전술한 일측은 후술할 확장부(620)와 연결될 수 있도록 직경방향으로 다소 연장되어 형성된다.
확장부(620)는 전술한 포커스 콘(610)의 일측에서 연결되며, 포커스 콘(610)과 함께 회전 중심축 방향으로 이동가능하도록 구성될 수 있다. 확장부(620)의 하측은 전술한 하부 캡(700)에 의해 지지되어 하측 방향으로 이동이 제한될 수 있다. 그러나 확장부(620)의 상측에는 다소 공간이 형성되어 소정거리 상측으로 이동될 수 있도록 구성된다.
로드 셀 플레이드(630)는 포커스 콘(610)이 상측으로 이동함에 따라 변형될 수 있도록 구성된다. 로드 셀 플레이드(630)는 회전 중심부분으로 돌출되어 있는 복수의 밴딩부(640)를 포함하여 구성될 수 있다. 밴딩부(640)의 하측면은 전술한 확장부(620)에 의해 지지되어 확장부(620)이 상승하는 경우에 상측으로 밴딩이 이루어지도록 구성된다. 밴딩부(640)의 상측면은 확장부(620)이 상승된 위치에서 원위치 될 수 있도록 복원력을 제공하는 탄성부(650)에 의해 지지된다. 한편, 로드 셀 플레이드(630)는 중심부분에서 광경로가 차단되는 것을 방지할 수 있도록 전체적으로 링형상으로 구성된다.
로드 셀 플레이드(630)의 밴딩부(640)는 복수로 구성되어 복수의 지점에서 확장부(620) 또는 포커스 콘(610)이 상승하였는지를 판단할 수 있도록 회전 대칭적인 위치에 설치될 수 있다. 이와 같이 구성된 경우 포커스 콘(610)이 수평을 유지하지 못하고 기울어진 상태로 상승하는 경우라도 어느 하나의 밴딩부(640)가 변형되어 감지할 수 있다.
탄성부(650)는 밴딩부(640)를 원위치 시킬 수 있도록 밴딩부(640)의 상측면을 하측으로 지지하도록 구성된다. 즉 탄성부(650)의 복원력으로 외력이 없는 경우 포커스 콘(610)이 하측 최저 높이에 위치하게 된다. 또한 배럴 지지부(611)에 상측방향으로 외력이 발생하는 경우 포커스 콘(610)이 상측으로 움직이게 되나, 상승된 위치에서 배럴 지지부(611)에 작용하는 외력이 사라지는 경우 포커스 콘(610)이 최저 위치로 복귀할 수 있도록 복원력을 제공한다. 탄성부(650)는 하부 캡(700)에 일측이 고정되는 지지핀에 설치될 수 있다. 지지핀은 밴딩부(640), 확장부(620)을 관통하여 일단이 하부 캡(700)에 연결될 수 있다. 지지핀은 하부 캡(700)과는 고정되며, 밴딩부(640), 확장부(620)은 자유롭게 수직방향으로 이동될 수 있도록 구성된다. 지지핀의 타단은 직경이 다소 큰 헤드가 구비되어 탄성부(650)를 지지할 수 있도록 구성된다.
다만, 이러한 탄성부(650)의 구성은 일 예일 뿐, 밴딩부(640)를 원위치 시킬 수 있는 복원력을 제공하는 다양한 구성으로 변형되어 실시될 수 있다.
센서부는 밴딩부(640)의 변형을 측정할 수 있도록 구성될 수 있다. 센서부는 밴딩부(640)의 일면에 구비되어 밴딩부(640)가 구부러진 경우를 감지하여 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 센서부는 변형률 측정센서(660)로 구성될 수 있으며, 복수의 밴딩부(640) 각각에 구비되어 각각의 변형을 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.
인터페이스 회로부(670)는 센서부로부터 신호를 수신할 수 있도록 구성된다. 도시되지는 않았으나, 인터페이스 회로부(670)는 각각의 센서로부터 신호를 수신할 수 있도록 전기적으로 연결되며, 로드 셀 플레이드(630)의 상측에 구비되어 변형률 측정센서(660)와의 연결거리를 최소화 하도록 구성될 수 있다. 인터페이스 회로부(670)는 포커스 콘(610) 유닛과 함께 회전하면서 변형률 측정센서(660)로부터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 또한 인터페이스 회로부(670)는 로드 셀 플레이드(630)와 마찬가지로 중심부분에서 광 경로가 차단되는 것을 방지할 수 있도록 중공이 형성될 수 있다.
슬립링 회로부(680)는 인터페이스 회로부(670)로부터 신호를 수신하며 포커스 콘 모듈(600)이 회전시에도 신호가 외부로 전달될 수 있도록 구성된다. 슬립링 회로부(680)는 포커스 콘 하우징(500)에 구비되어 회전 구동부(400)의 구동에 따라 회전시 하부 캡(700)과 함께 회전된다. 이때 회전 중심축을 동심으로 하는 복수의 링 형상의 접촉단자(681)가 구비될 수 있다.
이하에서는 도 8을 참조하여 포커스 콘 모듈(600)과 상부 프레임(100)간의 회로 연결에 대하여 설명하도록 한다.
도 8은 슬립링 회로부(680) 및 브러쉬 링 회로부(690)의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 상부 프레임(100)에는 슬립링 회로부(680)로부터 신호를 수신할 수 있도록 브러쉬 링 회로부(690)가 구비될 수 있다. 브러쉬 링 회로부(690)에는 복수의 브러쉬(691)가 구비되어 있으며, 슬립링 회로부(680)의 접촉단자(681)에 접촉될 수 있도록 슬립링 회로부(680)의 중심을 기준으로 반경방향으로 배치된 복수의 브러쉬(691)가 구비될 수 있다. 따라서 포커스 콘 모듈(600)이 회전하는 경우, 다시말해 회전 구동부(400)의 구동으로 하부 캡(700)이 회전하는 경우에 포커스 콘 모듈(600)과 상부 프레임(100)간의 전기적인 연결이 유지될 수 있다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 렌즈 포커싱 장치의 작동에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 9는 작동상태도이며, 도 10은 도 9의 밴딩부를 확대하여 나타낸 확대단면도이다.
설명의 편의를 위하여 포커스 콘 모듈(600) 및 렌즈 모듈(10)의 단면도만을 나타내었다.
도 9 (a)는 회전 중심축 방향으로 지지력이 발생하지 않은 경우 렌즈 포커싱시의 동작이다. 포커스 콘(610)의 배럴 지지부(611)는 렌즈 배럴(13)의 끝단을 회전방향으로만 지지하여 배럴을 회전시켜 포커싱을 수행한다. 그러나 도 9 (b)와 같이 포커싱을 위해 렌즈 배럴(13)을 회전시켰을 때 배럴이 일정한 높이 이상으로 상승된 경우 포커스 콘(610)의 배럴 지지부(611)를 수직 방향으로 밀어 올리게 된다. 이때 전술한 바와 같이 지지력이 렌즈에 전달되어 카메라의 해상도에 영향을 미치기 때문에 수직방향의 영향을 제거해야 한다.
다시 도 9(b)를 살펴보면, 렌즈 배럴(13)이 상측으로 전진하여 포커스 콘(610)을 밀어올리고 있다. 포커스 콘(610) 및 확장부(620)가 상측으로 이동하게 되며, 확장부(620)의 상측에 위치한 로드 셀 플레이드(630)의 밴딩부(640)가 변형된다. 밴딩부(640)가 변형됨에 따라 밴딩부(640)에 구비되어 있는 변형률 측정센서(660)에서 신호를 감지하게 되어 현재 포커스 콘(610)에 의해 렌즈에 수직방향으로 힘이 가해지고 있음을 판단할 수 있게 된다.
여기서 밴딩부(610)의 변형에 대하여 상세히 살펴보면, 도 10에 나타난 바와 같이 포커스 콘(610)의 상승에 따라 밴딩부(640)가 변형이 이루어지도록 구성된다. 지지력이 없는 경우 밴딩부(640)는 변형이 없이 포커스 콘(600)을 지지하고 있다(도 10 (a)). 그러나 포커스 콘(600)이 렌즈 모듈(10)에 접촉되어 수직방향으로 지지되는 경우에는 상측으로 이동되어 밴딩부(640)가 변형된다(도 10 (b)).
구체적으로 확장부(620)에는 상측으로 돌출된 단차가 회전방향을 따라 형성되어 있으며, 이 부분이 밴딩부(640)와 접촉되어 밴딩부(640)를 밀어올리게 된다. 밴딩부(640)는 상측에 배치된 탄성부(650)와 접촉되어 있으며, 차후 수직방향으로 지지력이 제거된 때에 밴딩부(640) 및 포커스 콘(610)을 원위치 시킬 수 있도록 복원력을 제공한다. 여기서 포커스 콘(610)은 중력에 의해 원위치 되며, 탄성부(650)의 지지력과 중력이 합해져 원위치로 이동될 수 있는 복원력으로 기능한다.
도 9 (c)를 살펴보면 렌즈 모듈(10)과 포커스 콘(610)의 접촉이 이루어진 경우 제어부가 거리조절 구동부(300)를 구동하였을 때의 모습이 도시되어 있다. 센서부에서 신호가 수신된 경우 렌즈 배럴(13)과 배럴 지지부(611)가 접촉되어 있는 것으로 판단할 수 있으며, 따라서 거리조절 구동부(300)를 구동하여 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200)간의 거리를 늘릴 수 있게 된다. 본 실시예에서는 거리조절 구동부(300)의 구동에 따라 상부 프레임(100)이 상측으로 이동된다. 여기서 제어부는 배럴 지지부(611)와 렌즈 배럴(13)이 접촉되었다고 판단되는 경우 상부 프레임(100)을 상측으로 소정거리(d) 이동시킬 수 있도록 거리조절 구동부(300)를 제어한다. 여기서 소정거리는 상부 프레임(100)을 상측으로 이동시키더라도 포커스 콘(610)이 렌즈 배럴(13)을 회전시킬 수 있는 위치가 될 수 있는 거리로 설정된다. 즉 배럴 지지부(611)가 렌즈 배럴(13)과 수직방향으로 접촉되어 지지되는 경우 회전 중심축 방향의 지지력만 제거하고 회전방향으로의 지지력은 유지될 수 있는 거리를 유지하도록 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200)간의 거리를 조절하게 된다. 구체적으로 제어부는 상부 프레임(100)을 상측으로 이동시키더라도 회전방향으로 지지력이 전달되어 렌즈 배럴(13)을 회전시킬 수 있도록 소정거리를 렌즈 배럴(13)의 노치부의 두께보다 작게 설정할 수 있다. 이와 같이 소정거리가 결정된 경우 제어부가 상부 프레임(100)을 소정거리로 상승시킨 후에 회전 구동부(400)를 구동하면 회전 중심축 방향의 지지력은 해소된 상태에서 렌즈 배럴(13)을 회전시킬 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 렌즈 포커싱 장치는 렌즈 모듈(10)과 접촉하여 회전중심축 방향으로 지지력이 발생한 경우 이를 감지하고 지지력을 해소하고 렌즈 포커싱을 수행하므로 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
100: 상부 프레임
200: 하부 프레임
210: 안착부
300: 거리조절 구동부
340: 비전 카메라
350: 이미지 테스트 광 조사부
360: 레이저 센서
400: 회전 구동부
410: 타이밍 벨트
500: 포커스 콘 하우징
600: 포커스 콘 모듈
700: 하부 캡
800: 제1 콜리메이터 렌즈
810: 제2 콜리메이터 렌즈
900: 베어링
910: 상부 캡
610: 포커스 콘
611: 배럴 지지부
612: 돌출부
620: 확장부
630: 로드 셀 플레이트
640: 밴딩부
650: 탄성부
660: 변형률측정센서
670: 인터페이스 회로부
680: 슬립링 회로부
681: 접촉단자
690: 브러쉬 링 회로부
691: 브러쉬
10: 렌즈 모듈
11: 렌즈 하우징
12: 렌즈
13: 렌즈 배럴
14: 노치부

Claims (16)

  1. 포커싱 조절 대상이 되는 렌즈 모듈이 안착되는 안착부가 구비되는 하부 프레임;
    상기 렌즈 모듈의 렌즈 배럴을 회전시킬 수 있도록 구성되는 배럴 지지부를 포함하는 포커스 콘 모듈;
    상기 포커스 콘 모듈이 구비되며, 상기 포커스 콘 모듈을 회전시킬 수 있도록 구성되는 회전 구동부를 포함하는 상부 프레임;
    상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임의 상대적인 거리를 조절할 수 있도록 구성된 거리조절 구동부; 및
    상기 배럴 지지부에 의해 상기 렌즈 배럴이 회전 중심축 방향으로 지지되는 경우를 판단할 수 있도록 상기 포커스 콘 모듈과 상기 프레임 사이의 상대적인 위치이동을 감지하는 센서부를 포함하는 렌즈 포커싱 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 포커스 콘 모듈은 상기 회전 중심축 방향으로 이동가능한 포커스 콘을 포함하여 구성되며,
    상기 센서부는,
    상기 포커스 콘 모듈의 내측에 구비되며, 상기 포커스 콘의 단부에 인접하는 원형경로상의 복수의 지점에 구비되는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 렌즈 모듈은 상기 렌즈 배럴이 회전에 의해 렌즈 하우징과 상대적인 거리가 결정될 수 있도록 나사산 결합으로 구성되며,
    상기 배럴 지지부는 상기 렌즈 배럴은 회전방향에 형성된 노치부를 회전방향으로 지지하여 회전시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 포커스 콘이 외부로 이탈하지 않도록 상기 포커스 콘을 지지하며, 상기 포커스 콘과 함께 회전할 수 있도록 구성되는 포커스 콘 하우징; 및
    상기 포커스 콘이 상승함에 따라 변형되도록 구성되는 밴딩부를 포함하는 로드 셀 플레이트를 더 포함하며 구성되는 렌즈 포커싱 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 밴딩부는 복수로 구성되며,
    각각의 밴딩부는 일측면이 상기 포커스 콘에 의해 지지되며, 상기 포커스 콘이 상승시 밴딩되도록 구성되며,
    밴딩된 경우 초기형상으로 복귀될 수 있도록 타측면이 탄성부에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 밴딩부의 변형을 감지할 수 있도록 상기 밴딩부에 구비되는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 센서부는 변형률 측정센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 변형률 측정센서는 회전 대칭으로 복수의 지점에 구비되는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 하부 캡에는 상기 변형률 측정센서로부터 신호를 수신하도록 구성된 인터페이스 회로부가 구비되며,
    상기 인터페이스 회로부는 상기 하부 캡의 회전시 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 포커스 콘 모듈은 상기 인터페이스 회로부와 전기적으로 연결되는 슬립링 회로부를 더 포함하여 구성되며,
    상기 상부 프레임은,
    상기 슬립링 회로부가 회전시에도 전기적으로 연결되어 신호를 수신할 수 있도록 구성된 브러쉬 핀 회로부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 탄성부는,
    상기 포커스 콘 모듈에 일단이 고정되며, 타단이 상기 밴딩부에 의해 지지되며,
    복수로 구성되어 각각 상기 변형률 측정센서에 인접한 지점에 회전대칭으로 구비되는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부로부터 신호를 수신한 경우 상기 렌즈 모듈에 회전 중심축 방향의 지지력을 제거할 수 있도록 상기 거리조절 구동부를 구동시켜 상기 안착부와 상기 상부 프레임간의 상대적인 거리를 증가시킬 수 있도록 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 거리조절 구동부는 상기 상부 프레임을 수직방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되며,
    상기 제어부는,
    상기 센서부로부터 신호를 수신한 경우 상기 거리조절 구동부를 구동하여 상기 상부 프레임의 높이를 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 거리조절 구동부는 상기 안착부를 수직방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되며,
    상기 제어부는,
    상기 센서부로부터 신호를 수신한 경우 상기 거리조절 구동부를 구동하여 상기 안착부의 높이를 조절하도록 구성된 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서부로 수신 신호시 상기 상부 프레임과 상기 안착부가 소정거리 이격되도록 상기 거리조절 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 소정거리는 상기 거리조절 구동부의 구동 후에도 상기 배럴 지지부가 상기 렌즈 배럴을 회전시킬 수 있는 위치가 될 수 있도록 상기 렌즈 배럴의 노치부의 두께보다 작은 길이로 설정되는 것을 특징으로 하는 렌즈 포커싱 장치.
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