KR20210088258A

KR20210088258A - Variable focusing camera for vehicle and manufacturing method thereof

Info

Publication number: KR20210088258A
Application number: KR1020200001475A
Authority: KR
Inventors: 박상현; 김기호
Original assignee: 자화전자(주)
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2021-07-14

Abstract

The present invention relates to a variable focus camera mounted on a vehicle. In particular, provided are the variable focus camera for a vehicle capable of realizing a variable focus even under vibration and shock of a vehicle or harsh temperature environment conditions outside the vehicle, and a manufacturing method thereof. For this purpose, the variable focus camera for a vehicle of the present invention includes: a housing; a lens mounted inside the housing; a lens rotation unit rotating the lens; a CAM unit converting the rotational motion of the lens by the lens rotation unit into the vertical motion; and a main PCB on which a control unit for controlling the driving of the lens rotation unit is mounted.

Description

Variable focusing camera for vehicle and manufacturing method thereof

본 발명은 차량에 장착되는 초점 가변 카메라에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 진동 및 충격이나 차량 외부의 가혹한 온도 환경 조건에서도 자동 초점 구현이 가능한 차량용 초점 가변 카메라 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a variable focus camera mounted on a vehicle, and more particularly, to a variable focus camera for a vehicle capable of realizing autofocus even in vibration and shock of the vehicle or harsh temperature environment conditions outside the vehicle, and a method for manufacturing the same.

현재 출시되고 있는 차량에는 운전자와 탑승자의 안전성 및 편의성을 위해 다양한 새로운 기술들이 추가되고 있다. 특히 카메라를 이용한 기술은 소프트웨어 기술과 융합되어 활발하게 적용되고 있는 실정이다. A variety of new technologies are being added to vehicles currently being released for the safety and convenience of drivers and passengers. In particular, the technology using the camera is being actively applied by fusion with the software technology.

최근 차량에 탑재되는 카메라는 SVM(Surround View Monitor), DSM(Driver State Monitoring), DVRS(Drive Video Record System) 카메라 등 다양한 기능을 갖는 카메라가 탑재되고 있다.Recently, a camera mounted on a vehicle is equipped with a camera having various functions, such as a Surround View Monitor (SVM), a Driver State Monitoring (DSM), and a Drive Video Record System (DVRS) camera.

이들 차량용 카메라 중 특히 DSM 카메라는 차량의 클러스터 상단에 설치되어 직접 운전자의 얼굴을 인식하고, 눈동자의 움직임이나 눈꺼풀의 상태를 감지하여, 만약 운전자가 전방 주시를 하지 않은 상황이 검출되면 경고음이나 진동음을 발생시키거나, 그에 따라 차량을 제어할 수 있도록 한다.Among these vehicle cameras, the DSM camera is installed at the top of the vehicle's cluster to directly recognize the driver's face and detect eye movements or eyelid conditions. or to control the vehicle accordingly.

그러나, 기존 차량에 장착되는 DSM 카메라의 경우 단초점 카메라를 사용하기 때문에, 렌즈의 심도 문제로 인해 운전자가 카메라 장착부로부터 매우 가깝게 위치하거나 멀리 위치하는 경우에는 또렷한 피사체 영상을 얻을 수 없는 문제가 발생한다.However, in the case of a DSM camera mounted on an existing vehicle, since a single-focal camera is used, a clear image of the subject cannot be obtained when the driver is located very close or far from the camera mounting part due to the problem of the depth of the lens. .

즉, 기존의 차량용 DSM 카메라는 렌즈와 이미지 센서가 고정된 타입으로 되어 있어 초점 거리가 기준치 이내로 들어오면 성능 확보에 문제가 없지만 운전자가 전방이나 후방에 위치하여 초점 위치로부터 벗어날수록 운전자에 대한 영상 인식 성능은 떨어지게 된다. 특히, 다양한 체격의 운전자들이 다양한 자세로 운전하는 상황에서 카메라 영상 내의 이미지 처리를 위한 ROI(Region of interest) 영역을 벗어나는 경우 해상력 저하로 이어지기 때문에 미인식 확률이 높아지는 결과를 초래하게 된다.In other words, the existing DSM camera for vehicles has a fixed lens and image sensor, so there is no problem in securing performance when the focal length is within the standard value, but as the driver is located in the front or rear and moves away from the focus position, image recognition for the driver performance will drop. In particular, in a situation where drivers of various physiques are driving in various postures, when they go out of the ROI (Region of Interest) area for image processing in the camera image, it leads to a decrease in resolution, resulting in a higher probability of unawareness.

따라서, 이를 극복하기 위해 기존 모바일 기기에 장착되는 초점 가변 카메라 구조를 채택하려는 시도가 있었으나, 기존 모바일 기기용 초점 가변 카메라는 자력으로 렌즈부를 띄워서 제어하는 방식이기 때문에 진동, 충격 등에 취약한 구조이므로 각종 진동 및 충격에 노출되어 있는 차량 내 환경에서는 정밀한 자동 초점 제어가 구현되기 어렵다는 문제가 있다. Therefore, in order to overcome this, there have been attempts to adopt a structure of a variable focus camera mounted on an existing mobile device, but since the variable focus camera for a mobile device is a method that controls the lens unit by magnetic force, it is vulnerable to vibration and shock, so various vibrations And there is a problem in that it is difficult to implement precise auto-focus control in an in-vehicle environment exposed to impact.

또한, 기존 모바일용 초점 가변 카메라는 온도 변화에 따라 자력이 변화될 수도 있기 때문에 가혹한 온도변화 환경에 놓이는 차량에서는 실질적으로 채택되기 어려운 구조이다.In addition, the existing mobile focus variable camera has a structure that is difficult to be practically adopted in a vehicle subjected to a severe temperature change environment because the magnetic force may change according to a change in temperature.

아울러, 기존 모바일 기기용 렌즈의 경우 플라스틱 렌즈 구성에 플라스틱 배럴(Barrel) 구성을 적용하여 중량이 가벼운 반면, 차량 전장용 렌즈 구성은 모두 글라스(Glass) 구성에 알루미늄 배럴 구성으로 상대적으로 사이즈도 크고 무겁다. 그리고, 상대적으로 가혹한 차량 환경에서 작동되어야 하는 온도 특성으로 인해 렌즈 구조가 상이하며, 이에 따른 렌즈의 중량 차이 및 작동 온도, 진동 및 충격 등의 차이로 인해 기존 모바일 자동 초점 방식으로는 DSM 카메라를 구현하는 것이 어려운 문제가 있다.In addition, in the case of existing mobile device lenses, the weight is light by applying a plastic barrel configuration to the plastic lens configuration, whereas all the lens configurations for vehicle use are glass and aluminum barrels, so they are relatively large and heavy. . In addition, the lens structure is different due to the temperature characteristics that must be operated in a relatively harsh vehicle environment, and due to the difference in the weight of the lens and the difference in operating temperature, vibration and shock, the DSM camera is implemented with the existing mobile auto focus method. I have a problem that is difficult to do.

또한, 일반 DSLR 카메라의 경우에는 압전 액추에이터로 자동 초점을 수행하나, 이 또한 온도 변화에 취약한 구조이므로 영하 수십 도에서 영상 수십 도까지의 외부 환경에 노출되는 차량에 적용하기에는 문제가 있는 실정이다.In addition, in the case of a general DSLR camera, autofocus is performed with a piezoelectric actuator, but this is also a structure vulnerable to temperature change, so there is a problem in applying it to a vehicle exposed to an external environment from tens of degrees below zero to several tens of degrees.

대한민국 특허공개 제2005-0040315호(2005.05.03)Korean Patent Publication No. 2005-0040315 (2005.05.03)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 1 스텝(step) 당 균일한 회전각을 갖는 스텝 모터와 웜기어의 기어구성, 캠(CAM) 구조를 적용하여 차량 환경에 맞는 초점 가변 카메라를 구현할 수 있는 차량용 초점 가변 카메라 및 그 제조방법을 제공하는 데에 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the technical problem to be solved in the present invention is to apply a step motor having a uniform rotation angle per step, a gear configuration of a worm gear, and a CAM structure The object of the present invention is to provide a variable focus camera for a vehicle capable of implementing a variable focus camera suitable for a vehicle environment and a method for manufacturing the same.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 차량용 초점 가변 카메라는, 하우징; 하우징 내부에 장착되는 렌즈; 렌즈를 회전시키는 렌즈 회전 유닛; 렌즈 회전 유닛에 의한 렌즈의 회전운동을 수직운동으로 변환시켜 주는 캠(CAM) 유닛; 렌즈 회전 유닛의 구동을 제어하는 제어부가 탑재된 메인 PCB;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A variable focus camera for a vehicle of the present invention for solving the above technical problem, the housing; a lens mounted inside the housing; a lens rotating unit for rotating the lens; a cam (CAM) unit that converts the rotational motion of the lens by the lens rotation unit into a vertical motion; and a main PCB on which a control unit for controlling driving of the lens rotation unit is mounted.

여기서, 상기 렌즈 회전 유닛은 제어부에서 입력되는 신호에 의해 구동되는 스텝 모터와; 스텝 모터의 축에 결합되는 웜기어와; 렌즈와 결합되며 외주면에 웜기어와 맞물리는 기어 이가 형성된 기어 홀더와; 기어 홀더의 회전운동 및 수직운동을 가이드하는 모션 가이드;를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the lens rotation unit includes a step motor driven by a signal input from the control unit; a worm gear coupled to the shaft of the stepper motor; a gear holder coupled to the lens and having gear teeth engaged with the worm gear on the outer circumferential surface; It may be configured to include; a motion guide for guiding the rotational and vertical movement of the gear holder.

그리고, 상기 캠 유닛은 기어 홀더의 하면에 경사면을 가지며 돌출 형성된 복수의 제1경사부와; 모션 가이드의 상면에 경사면을 가지며 돌출 형성된 복수의 제2경사부;를 포함하되, 상기 기어 홀더의 회전시 제1경사부와 제2경사부의 캠 운동을 통해 렌즈의 수직운동이 이루어지도록 구성될 수 있다.In addition, the cam unit includes a plurality of first inclined portions protruding from the lower surface of the gear holder and having an inclined surface; A plurality of second inclination portions protruding and having an inclined surface on the upper surface of the motion guide; may be configured such that, when the gear holder is rotated, a vertical movement of the lens is made through the cam movement of the first inclined portion and the second inclined portion. have.

또한, 상기 모션 가이드에는 기어 홀더의 회전을 가이드하는 가이드 리브가 형성되며, 상기 제2경사부는 가이드 리브의 둘레에 등간격으로 배열되도록 구성할 수 있다.In addition, a guide rib for guiding the rotation of the gear holder is formed in the motion guide, and the second inclined portion may be configured to be arranged at equal intervals around the guide rib.

그리고, 본 발명의 초점 가변 카메라에는 기어 홀더에 설치되는 마그넷과; 메인 PCB에 장착되는 홀 센서;가 더 포함될 수 있으며, 상기 기어 홀더의 회전시 마그넷의 회전방향에 따른 자기장의 변화와 자기장의 방향이 바뀌는 것을 센싱하여 회전 및 초기위치를 검출하도록 구성할 수 있다.In addition, the variable focus camera of the present invention includes a magnet installed in the gear holder; A hall sensor mounted on the main PCB may be further included, and it may be configured to detect a rotation and an initial position by sensing a change in a magnetic field according to a rotation direction of the magnet and a change in the direction of the magnetic field when the gear holder is rotated.

한편, 상기 하우징과 기어 홀더 사이에는 스프링이 구비될 수 있다.Meanwhile, a spring may be provided between the housing and the gear holder.

여기서, 상기 스프링은 그의 축 방향으로 웨이브 형상을 갖는 원형 판 스프링으로 구성할 수 있다.Here, the spring may be configured as a circular plate spring having a wave shape in its axial direction.

이때, 상기 스프링은 그 원주방향을 따라 굴곡구조가 형성되도록 구성할 수 있다.In this case, the spring may be configured to form a curved structure along its circumferential direction.

그리고, 상기 하우징의 안쪽 면에는 복수의 융착 보스가 돌출 형성되고, 상기 스프링은 융착 보스에 끼워진 상태에서 상기 융착 보스의 열융착을 통해 하우징에 고정될 수 있다.A plurality of fusion bosses may protrude from the inner surface of the housing, and the spring may be fixed to the housing through thermal fusion of the fusion boss while being fitted to the fusion boss.

또한, 상기 하우징에 메인 PCB의 장착이 완료된 상태에서 상기 메인 PCB의 후면부는 컨포멀 코팅(Conformal coating)이 이루어질 수 있다.In addition, in a state in which the mounting of the main PCB to the housing is completed, a conformal coating may be performed on the rear surface of the main PCB.

그리고, 상기 기어 홀더의 저면에는 하방으로 돌출되어 그 내부 공간에 마그넷이 수용 및 고정되는 마그넷 고정부가 형성될 수 있다.In addition, a magnet fixing part protruding downwardly and receiving and fixing a magnet in its inner space may be formed on the bottom surface of the gear holder.

또한, 상기 모션 가이드에는 기어 홀더의 회전을 가이드하는 가이드 리브가 형성되고, 상기 가이드 리브에는 일부 구간이 절개된 절개부가 형성되어, 상기 기어 홀더의 회전시 마그넷 고정부가 절개부 내에서만 이동 가능하도록 구성될 수 있다.In addition, a guide rib for guiding the rotation of the gear holder is formed in the motion guide, and a cutout in which a partial section is cut is formed in the guide rib, so that the magnet fixing part can be moved only within the cutout when the gear holder is rotated. can

또한, 상기 메인 PCB에는 물리적 광축 작업을 위한 지그 홀이 형성될 수 있다.In addition, a jig hole for a physical optical axis operation may be formed in the main PCB.

아울러, 상기 제어부와 스텝 모터가 위치하는 하우징의 안쪽 면에는 방열 패드가 부착될 수 있다.In addition, a heat dissipation pad may be attached to the inner surface of the housing in which the control unit and the step motor are located.

그리고, 상기 하우징에는 방열 핀이 형성될 수 있다.In addition, heat dissipation fins may be formed in the housing.

또한, 상기 하우징에는 렌즈를 보호하기 위한 렌즈 보호 가이드가 돌출 형성될 수 있다.In addition, a lens protection guide for protecting the lens may be formed to protrude from the housing.

한편, 본 발명에 따른 차량용 초점 가변 카메라 제조방법은, 기어 홀더 어셈블리와 스탭 모터 어셈블리와 모션 가이드를 조립하여 제1조립체를 형성하는 단계(a); 메인 PCB 위에 상기 제1조립체를 안착시킨 후 하우징을 씌워 스크류로 가체결하여 제2조립체를 형성하는 단계(b); 상기 제2조립체를 안착 지그에 고정시킨 후 무빙 스테이지 지그 어셈블리를 이동하여 지그 홀에 결합시켜서 메인 PCB의 위치를 조정하는 단계(c); 메인 PCB의 커넥터와 이미지 보드를 연결하여 포커싱 및 영상을 모니터에 띄우고, 출력된 영상을 소프트웨어로 확인해가며 지그로 조정한 후 고정하는 단계(d); 납땜 작업을 통해 스텝 모터를 메인 PCB에 완전히 고정하는 단계(e);를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the method for manufacturing a variable focus camera for a vehicle according to the present invention comprises the steps of: (a) assembling a gear holder assembly, a step motor assembly, and a motion guide to form a first assembly; (b) placing the first assembly on the main PCB, covering the housing, and pre-fastening with a screw to form a second assembly (b); (c) adjusting the position of the main PCB by fixing the second assembly to the seating jig and then moving the moving stage jig assembly and coupling it to the jig hole; A step (d) of connecting the connector of the main PCB and the image board, focusing and displaying the image on the monitor, checking the output image with software, adjusting it with a jig, and fixing (d); The step (e) of completely fixing the stepper motor to the main PCB through a soldering operation.

여기서, 상기 (a) 단계는, 기어 홀더에 마그넷을 고정시키는 단계(a-1); 웜기어와 스텝 모터의 축을 결합시키고 웜기어가 결합된 스텝 모터를 모션 가이드에 고정시키는 단계(a-2); 렌즈의 외주부에 기어 홀더를 체결하여 고정시키는 단계(a-3); 상기 렌즈가 결합된 기어 홀더를 모션가이드에 장착하는 단계(a-4);를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the step (a) comprises the steps of fixing the magnet to the gear holder (a-1); coupling the shafts of the worm gear and the step motor and fixing the step motor to which the worm gear is coupled to the motion guide (a-2); fastening the gear holder to the outer periphery of the lens (a-3); Mounting the gear holder to which the lens is coupled to the motion guide (a-4); may be configured to include.

이때, 상기 (a-3) 단계는 렌즈와 결합된 기어 홀더를 맞춤 제작된 지그에 안착시킨 후 SFR(Spatial Frequency Response) 측정값을 보면서 렌즈의 체결 높이를 조절하고 열경화하여 고정시키는 것을 통해 이루어질 수 있다.At this time, the step (a-3) is to be performed by seating the gear holder coupled with the lens on a custom-made jig, adjusting the fastening height of the lens while watching the SFR (Spatial Frequency Response) measurement, and fixing it by thermal curing. can

그리고, 상기 (a-3) 단계 이후에 상기 기어 홀더와 모션 가이드의 접촉면, 그리고, 스텝 모터의 웜기어 부분에 비분리성 그리스를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include applying non-separable grease to the contact surface of the gear holder and the motion guide and the worm gear portion of the step motor after step (a-3).

또한, 상기 (b) 단계 이전에 상기 하우징에 스프링을 열융착에 의해 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the step of fixing the spring to the housing by thermal fusion before step (b) may be further included.

아울러, 상기 (b) 단계 이전에 상기 하우징에 방열 패드를 부착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method may further include attaching a heat dissipation pad to the housing before step (b).

그리고, 상기 (e) 단계 이후에 기준 EOL(End of line) 검사를 진행하여 카메라의 정상 작동 여부를 확인하는 단계(f)를 더 포함할 수 있다.The method may further include a step (f) of confirming whether the camera operates normally by performing a standard end of line (EOL) test after step (e).

이때, 상기 (f) 단계 이후에 상기 메인 PCB의 후면에 컨포멀 코팅을 수행하는 단계(g)가 추가적으로 포함될 수 있다.In this case, the step (g) of performing conformal coating on the rear surface of the main PCB after step (f) may be additionally included.

상기한 본 발명에 따른 차량용 초점 가변 카메라의 구성에 따르면, 1 스텝(step)당 균일한 회전각을 가지는 스텝 모터를 통해 웜기어를 회전시키면 이와 맞물린 기어 홀더가 회전하면서 경사 캠(CAM) 운동을 통해 광축 방향으로 수직 운동을 함으로써 촬영 대상의 위치 변화에 대응하여 렌즈가 초점 방향으로 이동하여 최적의 영상을 획득할 수 있으며, 보다 바람직하게는 좌석의 전후 이동에 따라 설정되는 운전자의 위치 변화에 따라 렌즈의 초점 거리가 3단계로 이동되며 촬영됨으로써 운전자에 대한 최적의 영상 획득이 가능하다. 또한, 조립 후 변화(수축, 팽창)에 의한 해상력 저하 현상을 방지할 수 있고, 차량의 진동 및 충격과 온도 변화에도 원활한 초점 가변 기능을 수행하게 됨으로써 차량 환경에 맞는 초점 가변 카메라를 구현할 수 있다.According to the configuration of the variable focus camera for a vehicle according to the present invention as described above, when the worm gear is rotated through a step motor having a uniform rotation angle per step, the gear holder engaged therewith rotates through the inclined cam (CAM) movement. By performing vertical motion in the optical axis direction, the lens moves in the focal direction in response to a change in the position of the target to obtain an optimal image, and more preferably, the lens according to the change in the driver's position set according to the front and rear movement of the seat. The focal length of the camera is moved in three stages and the optimal image for the driver can be obtained by shooting. In addition, it is possible to prevent a decrease in resolution due to changes (contraction, expansion) after assembly, and to implement a variable focus camera suitable for the vehicle environment by performing a function of smoothly focusing in the event of vibration, shock, and temperature change of the vehicle.

또한, 기어 홀더의 저면에 경사면을 가지며 돌출된 3개의 제1경사부와, 모션 가이드의 상면에 경사면을 가지며 돌출된 3개의 제2경사부의 캠 운동을 통해 렌즈의 수직운동이 이루어지도록 함으로써 3 위치의 경사 캠 면을 통해 마찰면을 줄여 상대적으로 작은 모터 출력으로도 구동이 가능해지는 장점이 있다.In addition, the vertical movement of the lens is made through the cam motion of three first inclined parts protruding with an inclined surface on the bottom surface of the gear holder and three second inclined parts having inclined surfaces and protruding from the upper surface of the motion guide. It has the advantage that it can be driven even with a relatively small motor output by reducing the friction surface through the inclined cam surface of the

또한, 기어 홀더에 마그넷을 설치하고, 메인 PCB에 홀 센서를 설치하여, 기어 홀더의 회전시 마그넷의 회전방향에 따른 자기장의 변화와 자기장의 방향이 바뀌는 것을 센싱하여 회전위치 및 초기위치를 검출할 수 있는 장점이 있다.In addition, by installing a magnet in the gear holder and a hall sensor on the main PCB, when the gear holder rotates, the change in the magnetic field according to the rotation direction of the magnet and the change in the direction of the magnetic field are sensed to detect the rotational position and the initial position. There are advantages that can be

또한, 하우징과 기어 홀더 사이에 웨이브 형상을 갖는 스프링이 구비됨에 따라 차량의 진동 및 충격에 의해 렌즈와 결합된 기어 홀더 조립체가 광축 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 웜기어와 기어 홀더 간의 백래시(backlash)를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.In addition, as the spring having a wave shape is provided between the housing and the gear holder, it is possible to prevent the gear holder assembly coupled with the lens from being separated in the optical axis direction due to vibration and shock of the vehicle, and backlash between the worm gear and the gear holder ( backlash) can be prevented.

또한, 마그넷이 고정되는 기어 홀더의 마그넷 고정부가 모션 가이드의 가이드 리브 부분에 형성된 절개부 내에서만 이동 가능하도록 구성된 스토퍼 기능이 부여되기 때문에 가변 초첨 구동시 기어 홀더가 초기 위치를 잃고 무한하게 회전하게 되는 문제를 방지할 수있다.In addition, since the stopper function is provided so that the magnet fixing part of the gear holder to which the magnet is fixed is movable only within the cutout formed in the guide rib part of the motion guide, the gear holder loses its initial position and rotates infinitely during variable focus driving. problems can be avoided.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 초점 가변 카메라를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 배면 사시도.
도 3은 도 1의 분리 사시도.
도 4는 하우징과 스프링이 조립되는 모습을 보여주는 사시도.
도 5는 하우징에 스프링이 장착된 평면 구조를 보여주는 평면도.
도 6은 융착 보스에 끼워진 스프링이 열융착되는 과정을 보여주는 단면도.
도 7은 하우징에 방열 패드가 부착되는 모습을 보여주는 사시도.
도 8은 기어 홀더에 마그넷이 장착되는 모습을 보여주는 사시도.
도 9는 스텝 모터의 축에 웜기어가 결합되는 모습을 보여주는 사시도.
도 10은 스텝 모터와 모션 가이드 및 메인 PCB가 조립되는 모습을 보여주는 사시도.
도 11은 모션 가이드에 스텝 모터가 장착된 모습을 보여주는 평면도.
도 12는 렌즈와 기어 홀더가 조립되는 모습을 보여주는 사시도.
도 13 및 도 14는 렌즈와 기어 홀더 조립체를 지그에 안착시킨 후 렌즈 초점을 조절하고 열경화시키는 과정을 보여주는 개념도.
도 15는 스텝 모터가 장착된 모션 가이드에서 비분리성 그리스가 도포되는 영역을 보여주는 평면도.
도 16은 모션 가이드에 렌즈 조립체가 조립되는 모습을 보여주는 사시도.
도 17은 도 16의 평면도.
도 18은 렌즈, 기어 홀더, 스텝 모터가 장착된 모션 가이드와 메인 PCB 및 하우징이 스크류를 통해 조립되는 모습을 보여주는 사시도.
도 19는 도 18이 조립된 배면 구조를 도시한 배면도.
도 20은 무빙 스테이지 지그를 이용한 물리적 광축 조절 작업을 보여주는 개념도.
도 21은 물리적 광축 조절작업 이후 스텝 모터의 핀 헤더 부분을 메인 PCB에 납댐을 통해 완전히 고정하는 모습을 보여주는 사시도.
도 22는 기준 EOL 검사가 수행되는 모습을 보여주는 개념도.
도 23은 메인 PCB 후면에 컨포멀 코팅이 수행되는 모습을 보여주는 사시도.
도 24는 카메라의 렌즈 부분에 렌즈 보호 테이프가 부착되는 모습을 보여주는 사시도.
도 25 및 도 26은 본 발명에 따른 초점 가변 카메라의 작동 원리를 설명하는 작동도.
도 27은 본 발명의 초점 가변 카메라에 의한 피사체의 거리에 따른 해상력을 보여주는 그래프. 1 is a perspective view showing a variable focus camera for a vehicle according to the present invention.
Figure 2 is a rear perspective view of Figure 1;
Figure 3 is an exploded perspective view of Figure 1;
4 is a perspective view showing a state in which the housing and the spring are assembled;
5 is a plan view showing a planar structure in which a spring is mounted on the housing;
6 is a cross-sectional view showing a process in which a spring inserted into a welding boss is thermally bonded.
7 is a perspective view illustrating a state in which a heat dissipation pad is attached to a housing;
8 is a perspective view showing a state in which the magnet is mounted on the gear holder.
9 is a perspective view showing a state in which the worm gear is coupled to the shaft of the step motor;
10 is a perspective view showing a state in which the step motor, the motion guide, and the main PCB are assembled.
11 is a plan view showing a state in which the step motor is mounted on the motion guide.
12 is a perspective view showing a state in which a lens and a gear holder are assembled;
13 and 14 are conceptual views illustrating a process of adjusting a lens focus and thermosetting after seating the lens and gear holder assembly on a jig.
Fig. 15 is a plan view showing an area where non-separable grease is applied in a motion guide equipped with a stepper motor;
16 is a perspective view showing a state in which the lens assembly is assembled to the motion guide.
Fig. 17 is a plan view of Fig. 16;
18 is a perspective view showing a state in which a lens, a gear holder, a motion guide equipped with a step motor, a main PCB, and a housing are assembled through screws.
19 is a rear view showing the rear structure of FIG. 18 assembled.
20 is a conceptual diagram showing a physical optical axis adjustment operation using a moving stage jig.
21 is a perspective view showing a state in which the pin header part of the step motor is completely fixed to the main PCB through a solder dam after the physical optical axis adjustment operation.
22 is a conceptual diagram illustrating a state in which a reference EOL examination is performed.
23 is a perspective view showing a state that conformal coating is performed on the back side of the main PCB.
24 is a perspective view illustrating a state in which a lens protection tape is attached to a lens portion of a camera;
25 and 26 are operational diagrams for explaining the operating principle of the variable focus camera according to the present invention.
27 is a graph showing the resolution according to the distance of the subject by the variable focus camera of the present invention.

아래에서는 첨부된 도면들을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them.

그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 국한되지 않는다. 또한, 상세한 설명 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미함을 밝혀둔다.However, the present invention may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, it should be noted that parts denoted by the same reference numerals throughout the detailed description mean the same components.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 차량용 초점 가변 카메라의 구조를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a structure of a variable focus camera for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 초점 가변 카메라는 운전자 상태 감지(Driver State Monitoring; DSM) 카메라, 또는 차량 외부 센싱 카메라(실내장착)로서, 단독 또는 복수의 구성으로 운전자의 상태 영상 정보를 수집하여 졸음, 부주의 정보를 취득하거나, 실외 차량 및 차선 인식 등의 용도로 사용된다. The variable focus camera for a vehicle according to an embodiment of the present invention is a driver state monitoring (DSM) camera or a vehicle external sensing camera (indoor mounted), which collects driver's state image information in a single or multiple configuration. It is used to acquire information about drowsiness and carelessness, or for outdoor vehicle and lane recognition.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 차량용 초점 가변 카메라의 구체적인 구성을 보여주고 있다.1 to 3 show a specific configuration of a variable focus camera for a vehicle according to the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 초점 가변 카메라(100)는, 하우징(110)과, 하우징(110) 내부에 장착되는 렌즈(120)와, 렌즈(120)를 회전시키는 렌즈 회전 유닛과, 렌즈 회전 유닛에 의한 렌즈(120)의 회전운동을 수직운동으로 변환시켜 주는 캠(CAM) 유닛과, 렌즈 회전 유닛의 구동을 제어하는 제어부(171)가 탑재된 메인 PCB(170)를 포함하여 구성된다.1 to 3 , the variable focus camera 100 for a vehicle according to the present invention includes a housing 110 , a lens 120 mounted inside the housing 110 , and a lens for rotating the lens 120 . Main PCB 170 on which a rotation unit, a CAM unit for converting rotational motion of the lens 120 by the lens rotation unit into vertical motion, and a control unit 171 for controlling the driving of the lens rotation unit are mounted is comprised of

하우징(110)은 방열 성능을 높일 수 있도록 카본 필러(carbon filler)가 함유된 방열 플라스틱, 또는 캐스팅용 금속 재질로 구성되고, 외형은 정사각형의 평면 형상을 갖는 직육면체 구조로 형성되며 배면은 개방된 구조로 형성된다. The housing 110 is made of a heat dissipation plastic containing a carbon filler or a metal material for casting to increase heat dissipation performance, and has an external shape of a rectangular parallelepiped structure having a square planar shape, and has an open rear surface. is formed with

하우징(110)의 중앙부에는 렌즈(120)가 관통되는 렌즈 홀(112)이 형성되고, 상기 렌즈 홀(112)의 주변으로는 렌즈(120)를 보호하기 위한 렌즈 보호 가이드(113)가 렌즈(120)를 감싸는 형태로 돌출 형성된다.A lens hole 112 through which the lens 120 passes is formed in the center of the housing 110, and a lens protection guide 113 for protecting the lens 120 is provided around the lens hole 112. 120) is formed to protrude in the form of enclosing it.

하우징(110)의 외면에는 요철 구조를 가지는 방열핀(111)이 형성되어, 상기 방열핀(111)을 통해 하우징(110)의 표면적을 증대시켜 방열 성능을 향상시키도록 되어 있다.A heat dissipation fin 111 having a concave-convex structure is formed on the outer surface of the housing 110 to increase the surface area of the housing 110 through the heat dissipation fin 111 to improve heat dissipation performance.

그리고, 하우징(110)과 기어 홀더(150) 사이에는 차량의 진동 및 충격에 의해 렌즈(120)와 기어 홀더(150) 조립체가 광축 방향으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 원주방향으로 굴곡면을 갖는 원형 판 구조의 스프링(130)이 구비된다.And, between the housing 110 and the gear holder 150, the lens 120 and the gear holder 150 assembly due to vibration and impact of the vehicle is a circular shape having a curved surface in the circumferential direction to prevent separation in the optical axis direction. A spring 130 of a plate structure is provided.

도 4 내지 도 6은 하우징의 안쪽 면에 스프링이 열융착을 통해 고정되는 모습을 보여주고 있다.4 to 6 show a state in which the spring is fixed to the inner surface of the housing through thermal fusion.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 스프링(130)은 렌즈의 광축 방향으로 웨이브(wave) 형상을 갖도록 구성되며, 아울러, 평면 방향에서 보았을 때 'ㄹ'자 모양의 굴곡 구조를 형성하고 있다.4 to 6 , the spring 130 is configured to have a wave shape in the optical axis direction of the lens, and also forms a 'L'-shaped bending structure when viewed in a planar direction.

이와 같은 구조를 갖는 스프링(130)은 차량의 진동 및 충격시 렌즈(120)와 기어 홀더(150) 조립체가 광축 방향으로 이탈되는 것을 방지하는 한편, 웜기어(144)와 기어 홀더(150)의 기어 물림에서 백래시(backlash)를 방지하는 기능을 한다.The spring 130 having such a structure prevents the lens 120 and the gear holder 150 assembly from being separated in the optical axis direction during vibration and impact of the vehicle, while the gear of the worm gear 144 and the gear holder 150 . It functions to prevent backlash from biting.

또한, 하우징(110)의 안쪽 면에는 스프링(130)이 안착될 수 있는 원형 공간부인 스프링 안착부(115)가 형성되며, 상기 스프링 안착부(115)에는 스프링(130)의 고정을 위한 복수의 융착 보스(117)가 돌출 형성된다.In addition, a spring seating part 115 which is a circular space in which the spring 130 can be mounted is formed on the inner surface of the housing 110 , and a plurality of spring seating parts 115 for fixing the spring 130 are formed in the spring seating part 115 . The fusion boss 117 is formed to protrude.

이때, 상기 스프링(130) 구조에서 융착 보스(117)를 통해 고정되는 고정부(132) 부분은 스프링(130)의 살 폭이 크게(넓게) 형성되고, 상기 고정부(132) 부분에는 융착 보스(117)가 끼워질 수 있는 끼움홀(134)이 형성된다. At this time, in the structure of the spring 130 , the fixing part 132 fixed through the fusion boss 117 has a large (wide) flesh width of the spring 130, and the fixing part 132 has the fusion boss part. A fitting hole 134 into which the 117 can be inserted is formed.

따라서, 상기 스프링(130)은 고정부(132)에 형성된 끼움홀(134) 부분에 융착 보스(117)가 끼워진 상태에서 융착 보스(117)를 열 또는 초음파 융착하여 하우징(110) 내의 스프링 안착부(115) 상에 고정하게 된다.Accordingly, the spring 130 heats or ultrasonically welds the fusion boss 117 in a state in which the fusion boss 117 is fitted in the fitting hole 134 formed in the fixing part 132 to form a spring seating part in the housing 110 . (115) is fixed on the top.

이때, 스프링(130)의 고정은 도 6에서 보는 바와 같이 가열 상태 또는 초음파 진동된 상태의 열융착 호른(Horn)(201)을 융착 보스(117) 부분에 밀착시켜 가압함에 따라 융착 보스(117)의 상단이 언더컷(under cut) 형상으로 녹아 스프링(130)을 하우징(110)에 견고하게 고정시킬 수 있게 된다. 이때, 상기 스프링(130)은 위의 열융착 방식 외에도 냉간 성형을 통해 리벳(rivet)과 같이 체결 고정될 수도 있다.At this time, as shown in FIG. 6 , the fixing of the spring 130 is performed by pressing the heat-sealing horn 201 in a heated or ultrasonically vibrated state to the welding boss 117 and pressurizing it. is melted into an undercut shape so that the spring 130 can be firmly fixed to the housing 110 . In this case, the spring 130 may be fastened and fixed like a rivet through cold forming in addition to the above heat-sealing method.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 안쪽 면에는 스텝 모터(142)와 제어부(171)에서 발생하는 열을 하우징(110) 외부로 효과적으로 방열시킬 수 있도록 방열 패드(140)가 부착된다. And, as shown in FIG. 7 , a heat dissipation pad 140 is provided on the inner surface of the housing 110 to effectively dissipate heat generated by the step motor 142 and the control unit 171 to the outside of the housing 110 . is attached

이러한 방열 패드(140)는 제어부(171)와 스텝 모터(142)가 위치하는 하우징(110)의 안쪽 면에 형성된 방열패드 안착부(116) 부분에 부착하게 된다.The heat dissipation pad 140 is attached to the heat dissipation pad seating portion 116 formed on the inner surface of the housing 110 where the control unit 171 and the step motor 142 are located.

스텝 모터(142)의 경우 내부의 코일 저항의 전기에너지가 열에너지로 일부 변환되고 스텝 모터(142)의 구동시 축의 마찰에 의해 발열이 되며, MCU(Micro Control Unit), 즉 제어부(171)의 경우에는 입,출력 처리시 발열이 된다.In the case of the step motor 142, the electric energy of the internal coil resistance is partially converted into thermal energy, and when the step motor 142 is driven, heat is generated by friction of the shaft, and in the case of the MCU (Micro Control Unit), that is, the control unit 171 . It generates heat during input and output processing.

이와 같은 구동계의 발열로 인해 카메라 내부 온도가 상승될 경우 카메라 내부 구동계에 기구적 팽창으로 인한 물림 현상과 이미지 센서의 영상 열화 현상을 발생시키게 되며 열화가 심화되어 하드웨어 부품의 보증 온도를 넘어서게 되면 카메라의 작동이 멈추게 되거나 소손을 발생시킬 수도 있다.If the internal temperature of the camera rises due to the heat of the drive system, it will cause a biting phenomenon due to mechanical expansion in the camera's internal drive system and image deterioration of the image sensor. It may stop working or cause burnout.

이와 같은 카메라의 불량 방지를 위해 제어부(171)나 스텝 모터(142)에서 발생하는 열을 방열 패드(140)를 통해 하우징(110)으로 열전달 하여 하우징(110)을 통해 외부로 효과적으로 방출시킬 수 있게 된다.In order to prevent such camera malfunction, heat generated from the control unit 171 or the step motor 142 is transferred to the housing 110 through the heat dissipation pad 140 to effectively discharge the heat to the outside through the housing 110 . do.

그리고, 도 2에서 보는 바와 같이 하우징(110)의 개방된 배면부에는 외곽 테두리 부분을 형성하는 리브(118)가 형성되는데, 이러한 리브(118)는 하우징(110) 내부에 장착된 메인 PCB(170)를 보호할 수 있도록 메인 PCB(170)의 장착 높이보다 일정 수준 높은 위치에 위치하도록 형성된다.And, as shown in FIG. 2 , ribs 118 forming an outer rim are formed on the open rear surface of the housing 110 , and these ribs 118 are the main PCB 170 mounted inside the housing 110 . It is formed to be located at a position higher than the mounting height of the main PCB 170 to protect the .

한편, 렌즈 회전 유닛은 제어부(171)에서 입력되는 펄스(pulse) 신호에 의해 구동되는 스텝 모터(142)와, 스텝 모터(142)의 축(143) 상에 결합되는 웜기어(144)와, 렌즈(120)와 결합되며 외주면에 웜기어(144)와 맞물리는 기어 이(154)가 형성된 기어 홀더(150)와, 기어 홀더(150)의 회전운동 및 수직운동을 가이드하는 모션 가이드(160)를 포함하여 구성된다.On the other hand, the lens rotation unit includes a step motor 142 driven by a pulse signal input from the controller 171 , a worm gear 144 coupled to the shaft 143 of the step motor 142 , and a lens It is coupled to the 120 and includes a gear holder 150 having a gear tooth 154 engaged with the worm gear 144 on the outer circumferential surface, and a motion guide 160 for guiding the rotational and vertical movement of the gear holder 150. is composed by

스텝 모터(142)는 제어부(171)에서 펄스 신호가 입력되면 1 스텝(step)당 균일한 회전각으로 축(143)의 회전이 이루어진다.When a pulse signal is input from the control unit 171 , the step motor 142 rotates the shaft 143 at a uniform rotation angle per step.

그리고, 도 9에 나타낸 바와 같이 스텝 모터(142)의 축(143)에는 웜기어(144)가 억지 끼움 방식으로 기계식 프레스에 의해 조립된다.And, as shown in FIG. 9, the worm gear 144 is assembled to the shaft 143 of the step motor 142 by a mechanical press in an interference fit manner.

이때, 웜기어(144)의 재질은 마찰 및 강도를 고려하여 기계적 성질이 우수한 황동(brass) 또는 POM(Polyoxymethylene) 재질로 구성된다.At this time, the material of the worm gear 144 is made of brass or POM (Polyoxymethylene) material having excellent mechanical properties in consideration of friction and strength.

그리고, 스텝 모터(142)의 일측에는 후술되는 광축 조절 작업시 무빙 스테이지 지그(Moving stage jig) 어셈블리의 포고 핀(pogo pin)과 연결되어 스텝 모터(142)를 임시로 구동할 수 있도록 하는 핀 헤더(pin header;145)가 구비된다.In addition, a pin header on one side of the step motor 142 is connected to a pogo pin of a moving stage jig assembly to temporarily drive the step motor 142 during an optical axis adjustment operation to be described later. (pin header; 145) is provided.

한편, 기어 홀더(150)는 도 8 및 도 12에 도시한 바와 같이 렌즈(120)의 외주부를 감싸는 형태로 결합될 수 있도록 링(Ring) 형상의 구조를 가지며, 내주면에는 나사부가 형성되어 렌즈(120)의 외주면에 형성된 나사부(122)와 나사체결 방식을 통해 결합된다.On the other hand, the gear holder 150 has a ring-shaped structure so that it can be coupled in a form surrounding the outer periphery of the lens 120 as shown in FIGS. 8 and 12, and a threaded portion is formed on the inner circumferential surface of the lens ( It is coupled to the screw portion 122 formed on the outer circumferential surface of the 120 through a screw fastening method.

이 경우, 기어 홀더(150)와 렌즈(120)의 조립은 렌즈(120)의 외주면에 형성된 나사부(122) 둘레에 에폭시(epoxy) 접착제를 도포한 후, 에폭시 접착제가 도포된 렌즈(120)를 기어 홀더(150)와 나사 체결하여 결합하게 되고, 이렇게 결합된 이후에는 렌즈의 초점(focus) 위치를 맞추기 위하여 도 13 및 도 14에서와 같이 맞춤 제작된 지그(Jig;210)에 렌즈(120) 및 기어 홀더(150) 조립체를 안착시킨 후, SFR(Spatial Frequency Response) 측정값을 보면서 렌즈(120)의 체결 높이를 조절한 후 마지막으로 열경화하여 고정시키게 된다.In this case, the assembly of the gear holder 150 and the lens 120 is performed by applying an epoxy adhesive around the screw portion 122 formed on the outer circumferential surface of the lens 120, and then attaching the lens 120 to which the epoxy adhesive is applied. The gear holder 150 is screwed and coupled, and after this coupling, the lens 120 is mounted on a custom-made jig 210 as in FIGS. 13 and 14 in order to adjust the focus position of the lens. And after the gear holder 150 assembly is seated, after adjusting the fastening height of the lens 120 while watching the SFR (Spatial Frequency Response) measurement value, it is finally thermally cured and fixed.

또한, 도 8에서 보는 바와 같이 기어 홀더(150)의 외주면 일부 구간에는 스텝 모터(142)의 웜기어(144)와 맞물리는 복수의 기어 이(154)가 형성되고, 기어 홀더(150)의 하면에는 후술되는 홀 센서(hall sensor)를 통해 자기장의 변화 및 자기장의 방향을 감지하여 기어 홀더(150)의 회전위치를 센싱(sensing)하기 위한 마그넷(Magnet;156)이 설치된다.In addition, as shown in FIG. 8 , a plurality of gear teeth 154 that mesh with the worm gear 144 of the step motor 142 are formed in a portion of the outer peripheral surface of the gear holder 150 , and on the lower surface of the gear holder 150 , A magnet 156 for sensing a rotational position of the gear holder 150 by sensing a change in a magnetic field and a direction of the magnetic field through a hall sensor to be described later is installed.

여기서, 상기 마그넷(156)은 희토류 계열인 네오디뮴(Neodymium) 마그넷으로서, 상기 마그넷(156)의 극성은 N극, S극을 구분하여 조립하게 된다.Here, the magnet 156 is a rare earth-based neodymium magnet, and the polarity of the magnet 156 is divided into an N pole and an S pole and assembled.

그리고, 상기 기어 홀더(150)의 하면에는 하방으로 돌출되어 그 내부 공간에 상기 마그넷(156)이 수용 및 고정되는 마그넷 고정부(155)가 형성된다.In addition, a magnet fixing part 155 is formed on the lower surface of the gear holder 150 to protrude downward to accommodate and fix the magnet 156 in its inner space.

이 경우 상기 마그넷(156)은 에폭시 접착제를 도포하거나 또는 열융착을 이용하여 마그넷 고정부(155) 내에 고정시킬 수 있다.In this case, the magnet 156 may be fixed in the magnet fixing part 155 by applying an epoxy adhesive or using thermal fusion.

한편, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 모션 가이드(Motion Guide;160)는 중앙에 렌즈(120)가 수용되는 홀(161)이 형성되고, 상기 홀(161)의 주변으로는 원형 구조를 이루며 상부로 돌출된 형태의 가이드 리브(162)가 형성된다. Meanwhile, as shown in FIGS. 10 and 11 , a hole 161 in which the lens 120 is accommodated is formed in the center of the motion guide 160 , and a circular structure is formed around the hole 161 . and a guide rib 162 protruding upwards is formed.

상기 모션 가이드(160)와 대응하여 기어 홀더(150)의 저면에는 하방으로 원형 구조를 이루며 돌출된 원형 돌출단(152)이 형성된다. 이때, 기어 홀더(150)가 모션 가이드(160)에 장착된 상태에서는 모션 가이드(160)의 가이드 리브(162) 외주면과 원형 돌출단(152)이 밀착하게 되며, 상기 밀착된 가이드 리브(162)와 원형 돌출단(152)을 통해 기어 홀더(150)의 회전운동 및 수직운동이 가이드된다.A circular protrusion end 152 is formed on the bottom surface of the gear holder 150 to correspond to the motion guide 160 and to form a circular structure downward. At this time, in a state in which the gear holder 150 is mounted on the motion guide 160 , the outer circumferential surface of the guide rib 162 of the motion guide 160 and the circular protruding end 152 are in close contact with the guide rib 162 in close contact. The rotational and vertical movement of the gear holder 150 is guided through the and circular protrusion end 152 .

그리고, 모션 가이드(160)에는 스텝 모터(142)가 안착되는 안착부(166)가 돌출 형성되고, 웜기어(144)가 결합된 스텝 모터(142)의 축(143)을 지지 및 가이드할 수 있도록 상부로 돌출된 형태의 축 가이드(167)가 구비된다. 이때, 상기 축 가이드(167)는 스텝 모터(142)의 구동시 웜기어(144)의 틀어짐을 방지하게 된다.In addition, a seating portion 166 on which the step motor 142 is seated is protruded from the motion guide 160 so as to support and guide the shaft 143 of the step motor 142 to which the worm gear 144 is coupled. A shaft guide 167 protruding upward is provided. At this time, the shaft guide 167 prevents the worm gear 144 from being distorted when the step motor 142 is driven.

또한, 축 가이드(167)와 인접한 부분에는 스텝 모터(142)의 축(143) 끝단이 끼워진 상태에서 회전 가능하게 지지될 수 있도록 지지부(168)가 형성된다. 이때, 상기 지지부(168)는 스텝 모터(142)의 구동시 웜기어(144)와 기어 홀더(150)의 기우 물림에 따른 스텝 모터(142) 축(143)의 이동을 방지하도록 한다.In addition, a support portion 168 is formed in a portion adjacent to the shaft guide 167 to be rotatably supported in a state in which the end of the shaft 143 of the step motor 142 is fitted. At this time, the support part 168 prevents movement of the shaft 143 of the step motor 142 due to the incline engagement of the worm gear 144 and the gear holder 150 when the step motor 142 is driven.

아울러, 상기 모션 가이드(160)의 홀(161) 부분에 있어서 일측에는 직사각형 모양으로 외부로 확장된 형태의 확장부(164)가 형성된다. 이때, 기어 홀더(150)의 마그넷 고정부(155) 부분은 상기 확장부(164) 내부에 위치하게 된다.In addition, in the hole 161 of the motion guide 160, an extension 164 of a rectangular shape extending outwardly is formed on one side. At this time, the magnet fixing part 155 of the gear holder 150 is positioned inside the extension part 164 .

그리고, 모션 가이드(160)의 가이드 리브(162) 부분에는 상기 확장부(164) 공간을 중심으로 좌우 일부 구간이 절개된 형태의 절개부(165)가 형성된다. 따라서, 기어 홀더(150)의 회전시 마그넷 고정부(155)가 상기 절개부(165) 공간 내에서만 이동 가능하게 되어 있다.In addition, a cutout 165 in the form of a left and right partial section is formed in the guide rib 162 portion of the motion guide 160 based on the space of the extension 164 . Therefore, when the gear holder 150 is rotated, the magnet fixing part 155 is movable only within the space of the cutout 165 .

즉, 기어 홀더(150)의 회전시 마그넷 고정부(155) 부분이 상기 절개부(165) 구간 내의 일정 각도 범위 내에서만 회전 이동하도록 구성되어 있기 때문에 기어 홀더(150)의 회전시에도 마그넷 고정부(155)가 절개부(165)의 양끝단 가이드 리브(162) 부분에 걸리게 되어 무한하게 회전하게 되는 것을 방지할 수 있다.That is, when the gear holder 150 is rotated, the magnet fixing part 155 is configured to rotate only within a certain angular range within the cutout 165 section, so even when the gear holder 150 rotates, the magnet fixing part 155 is rotated. (155) is caught on the guide ribs 162 at both ends of the cutout 165, it is possible to prevent infinite rotation.

한편, 캠 유닛은 기어 홀더(150)의 하면 원형 돌출단(152) 부분에 경사면을 가지며 돌출 형성된 3개의 제1경사부(153)와, 모션 가이드(160)의 가이드 리브(162) 둘레에 경사면을 가지며 돌출 형성된 3개의 제2경사부(163)를 포함하여 구성된다.On the other hand, the cam unit has an inclined surface on the lower surface of the circular protruding end 152 of the gear holder 150 and has three first inclined portions 153 protrudingly formed, and an inclined surface around the guide rib 162 of the motion guide 160 . and is configured to include three second inclined portions 163 protrudingly formed.

이 경우, 상기 3개의 제1경사부(153)는 원형 돌출단(152)을 따라 등간격으로 배열되고, 상기 3개의 제2경사부(163) 또한 모션 가이드(160)의 가이드 리브(162) 둘레에 등간격으로 배열 형성된다.In this case, the three first inclined portions 153 are arranged at equal intervals along the circular protruding end 152 , and the three second inclined portions 163 are also guide ribs 162 of the motion guide 160 . They are arranged at equal intervals around the circumference.

이에 따라, 스텝 모터(142)의 구동시 웜기어(144)와 맞물린 기어 홀더(150)가 회전되면, 상기 제1경사부(153)와 제2경사부(163)의 캠 운동(빗면운동)을 통해 렌즈(120)와 기어 홀더(150) 조립체의 회전 및 수직 운동이 이루어지게 된다.Accordingly, when the gear holder 150 engaged with the worm gear 144 is rotated when the step motor 142 is driven, the cam motion (bevel motion) of the first inclined part 153 and the second inclined part 163 is performed. Through this, rotation and vertical movement of the lens 120 and the gear holder 150 assembly are made.

또한, 모션 가이드(160) 부분에 렌즈(120)와 기어 홀더(150) 조립체를 조립하기 이전에 도 15에 나타낸 바와 같이 기어 홀더(150)와 모션 가이드(160)가 반복적으로 맞닿게 되는 부분, 즉, 모션 가이드(160)의 가이드 리브(162) 부분과 제2경사부(163) 부분, 그리고 기어 홀더(150)의 원형 돌출단(152)과 제1경사부(153) 부분에 마찰력 감소 및 마모 방지를 위한 비분리성 그리스(grease)가 도포될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 15 before assembling the lens 120 and the gear holder 150 assembly to the motion guide 160 part, the part where the gear holder 150 and the motion guide 160 repeatedly come into contact, That is, the friction force is reduced on the guide rib 162 part and the second inclined part 163 part of the motion guide 160, and the circular protruding end 152 and the first inclined part 153 part of the gear holder 150 and Non-removable grease may be applied to prevent wear.

이와 함께, 렌즈(120)와 기어 홀더(150) 조립체가 모션 가이드(160)에 장착된 상태에서는 도 17에 나타낸 바와 같이 스프링(130)과 맞닿는 기어 홀더(150)의 상면 부분에 비분리성 그리스를 도포하여 상호 간섭하는 기어 홀더(150)와 스프링(130) 사이의 마찰력을 감소시키고 마모를 방지하게 된다. 아울러, 기어 홀더(150)와 맞물리는 웜기어(144) 부분에도 비분리성 그리스를 도포함으로써 마찰력 감소 및 마모 방지를 구현할 수 있다.At the same time, in a state in which the lens 120 and the gear holder 150 assembly are mounted on the motion guide 160 , non-separable grease is applied to the upper surface of the gear holder 150 in contact with the spring 130 as shown in FIG. 17 . The frictional force between the mutually interfering gear holder 150 and the spring 130 is reduced and wear is prevented. In addition, by applying non-separable grease to the portion of the worm gear 144 engaged with the gear holder 150 , it is possible to reduce friction and prevent wear.

또한, 기어 홀더(150)의 상면 일측에는 모션 가이드(160)에 렌즈(120) 및 기어 홀더(150) 조립체를 초기 조립할 경우 육안상으로 조립 방향을 용이하게 확인할 수 있도록 하기 위하여 도형 모양을 갖는 표시부(157)가 각인되어 있다. In addition, when the lens 120 and the gear holder 150 assembly are initially assembled to the motion guide 160 on one side of the upper surface of the gear holder 150 , a display part having a figure shape so that the assembly direction can be easily confirmed with the naked eye (157) is engraved.

한편, 도 10과 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이, 메인 PCB(170)는 모션 가이드(160)의 하부면에 배치되어 스크류(182)를 통해 모션 가이드(160) 및 하우징(110)과 함께 체결 고정된다.On the other hand, as shown in FIGS. 10, 18 and 19, the main PCB 170 is disposed on the lower surface of the motion guide 160 and is connected to the motion guide 160 and the housing 110 through the screw 182. are fastened together.

그리고, 메인 PCB(170)에는 모션 가이드(160)와 메인 PCB(170)를 핀 가이드(pin guide)를 통해 임시로 고정하기 위한 핀 가이드 홀(178)이 형성된다.In addition, a pin guide hole 178 for temporarily fixing the motion guide 160 and the main PCB 170 through a pin guide is formed in the main PCB 170 .

또한, 상기 메인 PCB(170)에는 카메라의 가조립 상태에서 후술되는 물리적(manual) 광축 작업 수행을 위한 지그 홀(Jig hole;172)이 형성된다.In addition, a jig hole 172 is formed in the main PCB 170 for performing a physical optical axis operation to be described later in a temporarily assembled state of the camera.

아울러, 도 21에서 보는 바와 같이 메인 PCB(170)의 일측에는 복수의 관통홀(173)이 형성되어 스텝 모터(142)에 구비된 복수의 핀 헤더(Pin header;145)가 상기 관통홀(173)을 통해 메인 PCB(170)의 배면 밖으로 노출되고, 카메라의 초점 검사가 최종 완료된 이후에 상기 핀 헤더(145) 부분을 메인 PCB(170)에 납땜하여 스텝 모터(142)를 메인 PCB(170) 상에 완전히 고정함으로써 회로 연결을 하게 된다.In addition, as shown in FIG. 21 , a plurality of through holes 173 are formed on one side of the main PCB 170 so that a plurality of pin headers 145 provided in the step motor 142 are connected to the through holes 173 . ) through the back surface of the main PCB 170, and after the focus inspection of the camera is finally completed, the pin header 145 part is soldered to the main PCB 170 to connect the step motor 142 to the main PCB 170. The circuit connection is made by completely fixing it on the top.

또한, 메인 PCB(170)의 일측에는 외부 커넥터와의 연결을 위하여 하우징(110)의 일측에 형성된 인출공(114)을 통해 외부로 인출되는 플렉서블(flexible) 구조의 회로기판인 인출부(174)가 형성되고, 상기 인출부(174)의 끝단에는 커넥터(177)의 연결작업을 용이하게 하기 위한 손잡이(176)가 형성된다.In addition, on one side of the main PCB 170, a lead-out part 174, which is a circuit board having a flexible structure, is drawn out through a lead-out hole 114 formed on one side of the housing 110 for connection with an external connector. is formed, and a handle 176 for facilitating the connection operation of the connector 177 is formed at the end of the lead-out portion 174 .

아울러, 도 23에 나타낸 바와 같이 메인 PCB(170)의 인출부(174) 부분에는 카메라 제조 과정에서 발생하는 데이터를 수집, 분석 및 가공하여 의사결정을 지원하는 시스템인 제조실행시스템(Manufacturing Execution System; MES)의 관리를 위하여 QR 코드 라벨(175)이 부착된다.In addition, as shown in FIG. 23, the lead-out part 174 of the main PCB 170 includes a Manufacturing Execution System, a system that supports decision-making by collecting, analyzing, and processing data generated during the camera manufacturing process; A QR code label 175 is attached for management of MES).

한편, 상기 메인 PCB(170)에는 전술된 기어 홀더(150) 부분에 설치된 마그넷(156)과 상호 작용하며 렌즈(120)의 회전 위치를 검출할 수 있도록 하는 홀 센서(hall sensor)가 설치된다.Meanwhile, a hall sensor is installed on the main PCB 170 to interact with the magnet 156 installed in the gear holder 150 and detect the rotational position of the lens 120 .

상기 홀 센서(179)는 기어 홀더(150)의 회전시 마그넷(156)의 회전방향에 따른 자기장의 변화와 자기장의 방향이 바뀌는 것을 검출함으로써 렌즈(120)의 회전위치를 검출할 수 있다.The Hall sensor 179 may detect the rotational position of the lens 120 by detecting a change in the magnetic field according to the rotational direction of the magnet 156 and the change in the direction of the magnetic field when the gear holder 150 rotates.

이와 같은 메인 PCB(170)가 하우징(110) 내에 장착 완료된 상태에서는 도 23과 같이 상기 메인 PCB(170)의 후면부에 컨포멀 코팅(Conformal coating)을 진행함으로써, 메인 PCB(170)를 포함한 하우징(110) 내부의 구조물에 대한 방수, 방습이 유지되도록 한다. In a state in which the main PCB 170 is mounted in the housing 110, conformal coating is performed on the rear surface of the main PCB 170 as shown in FIG. 23, so that the housing including the main PCB 170 ( 110) Make sure that waterproofing and moisture-proofing of internal structures are maintained.

이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 차량용 초점 가변 카메라의 작동을 도 25 및 도 26을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the variable focus camera for a vehicle of the present invention having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 25 and 26 .

먼저, 메인 PCB(170)로 전원이 인가되면, 제어부(171)에서는 펄스(pulse) 신호를 스텝 모터(142) 측으로 전송하고, 상기 전송된 펄스 신호에 따라 스텝 모터(142)는 한 펄스당 일정 각도씩 회전이 이루어지게 된다.First, when power is applied to the main PCB 170 , the control unit 171 transmits a pulse signal to the step motor 142 side, and the step motor 142 is constant per pulse according to the transmitted pulse signal. Rotation is done by angles.

이때, 스텝 모터(142) 내부에 구비된 로터 및 스테이터의 개수에 따라 한 펄스 당 회전각이 결정되는데, 본 발명의 카메라의 경우 2상~ 5상 스텝 모터(142)로 구동됨에 따라 1 펄스당 1.8°~ 18°씩 스텝 모터(142)의 축(143)이 회전하게 된다.At this time, the rotation angle per pulse is determined according to the number of rotors and stators provided inside the step motor 142. In the case of the camera of the present invention, as the camera is driven by the 2-phase to 5-phase step motor 142, each pulse The shaft 143 of the step motor 142 rotates by 1.8° to 18°.

이와 같이 스텝 모터(142)의 축(143)이 회전하게 되면, 상기 스텝 모터(142)와 결합된 웜기어(144)가 상기 축(143)과 연동하여 회전하게 되면서, 상기 웜기어(144)에 맞물린 기어 홀더(150)가 웜기어(144)의 피치(pitch)에 따라 기어 한 칸씩 회전하는 회전작동을 수행하게 된다.As described above, when the shaft 143 of the step motor 142 rotates, the worm gear 144 coupled to the step motor 142 rotates in conjunction with the shaft 143 , and the worm gear 144 is engaged with the worm gear 144 . The gear holder 150 performs a rotation operation in which the gear holder 150 rotates one by one according to the pitch of the worm gear 144 .

이 경우, 기어 홀더(150)의 초기 각도 위치의 인식은 메인 PCB(170)에 고정된 홀 센서(179)를 기준으로 기어 홀더(150)에 고정된 마그넷(156)의 회전방향에 따라 N극과 S극을 거리에 따른 자기장의 변화와 자기장 방향이 바뀌는 것을 센싱(sensing)하게 됨으로써 렌즈(120) 및 기어 홀더(150) 조립체의 회전위치 및 초기위치를 검출할 수 있게 된다.In this case, the recognition of the initial angular position of the gear holder 150 is N pole according to the rotation direction of the magnet 156 fixed to the gear holder 150 based on the hall sensor 179 fixed to the main PCB 170 . By sensing the change of the magnetic field and the change of the magnetic field direction according to the distance between the and S poles, the rotational position and the initial position of the lens 120 and the gear holder 150 assembly can be detected.

그리고, 상기 웜기어(144)와 맞물린 기어 홀더(150)가 회전됨에 따라 기어 홀더(150)의 제1경사부(153)와 모션 가이드(160)의 제2경사부(163) 사이의 빗면운동(CAM 운동)을 통해 기어 홀더(150)의 회전운동이 수직운동으로 변환됨으로써 렌즈(120)의 미세 높이 이동이 이루어지게 되고, 이를 통해 렌즈(120)의 포커싱 가변이 가능하게 된다. And, as the gear holder 150 engaged with the worm gear 144 rotates, an inclined motion between the first inclined portion 153 of the gear holder 150 and the second inclined portion 163 of the motion guide 160 ( CAM motion), the rotational motion of the gear holder 150 is converted into a vertical motion, whereby a fine height movement of the lens 120 is made, thereby enabling variable focusing of the lens 120 .

아울러, 제어부(171)에서는 촬영 대상물과의 거리에 따라 스텝 모터(142) 측으로 그에 따른 펄스 신호를 전송하여 렌즈(120)의 수직이동을 제어함으로써 렌즈(120)의 포커싱이 가변적으로 이루어지도록 하고 이에 따라 선명한 촬영 영상을 획득할 수 있게 된다.In addition, the control unit 171 transmits a corresponding pulse signal to the step motor 142 according to the distance from the object to be photographed to control the vertical movement of the lens 120 so that the focusing of the lens 120 is variably made. Accordingly, it is possible to obtain a clear photographed image.

이와 같이, 제어부(171)에서 렌즈(120)와 촬영 대상물과의 거리에 따른 펄스 신호를 스텝 모터(142)로 전송하여 스텝 모터(142)를 특정 각도로 회전시키고, 상기 스텝 모터(142)의 웜기어(144)와 맞물린 기어 홀더(150)의 회전에 따라 제1경사부(153)와 제2경사부(163)의 빗면운동(캠운동)을 통해 렌즈(120)의 수직이동이 이루어짐으로써 가변적인 포커싱 작업이 가능해질 수 있는 것이다.In this way, the control unit 171 transmits a pulse signal according to the distance between the lens 120 and the object to be photographed to the step motor 142 to rotate the step motor 142 at a specific angle, and According to the rotation of the gear holder 150 meshed with the worm gear 144, the lens 120 is vertically moved through the inclined motion (cam motion) of the first inclined part 153 and the second inclined part 163, so that it is variable. An in-focusing operation may become possible.

이는 자기장의 힘에 의해 구동되는 기존의 모바일 자동 포커싱 카메라의 경우와 비교하여 차량의 진동에 의한 떨림이나 충격, 온도 변화 등 차량의 가혹한 환경 조건에서도 포커싱이 가변적으로 원활하게 이루어질 수 있도록 하고, 특히, 웜기어(144)와 기어 홀더(150)의 맞물림 작용에 의해 차량의 진동에 따른 떨림이 발생하여도 렌즈(120)가 광축 방향으로 자발적으로 이동하지 않고 고정됨으로써 신뢰성 있는 가변 포커싱 작동을 수행할 수 있게 된다.Compared to the existing mobile auto-focusing camera driven by the force of a magnetic field, this enables the focusing to be variably and smoothly even in the harsh environmental conditions of the vehicle, such as vibration, shock, and temperature change caused by vehicle vibration. Even if vibration occurs due to vibration of the vehicle due to the meshing action of the worm gear 144 and the gear holder 150, the lens 120 is fixed without moving spontaneously in the optical axis direction, so that a reliable variable focusing operation can be performed. do.

그리고, 경사 캠(CAM) 구조를 가지는 제1경사부(153)와 제2경사부(163)가 3점 지지구조를 형성하고 있기 때문에 이들 경사부(153,163)의 빗면운동시 높이 변화에 따라 발생될 수 있는 렌즈(120) 및 기어 홀더(150) 조립체의 틸트(tilt)를 방지할 수 있다.And, since the first inclined part 153 and the second inclined part 163 having a slanted cam (CAM) structure form a three-point support structure, they occur according to a change in height during the inclined motion of the inclined parts 153 and 163 . A possible tilt of the lens 120 and gear holder 150 assembly can be prevented.

또한, 모션 가이드(160)에 형성된 가이드 리브(162)를 통해 기어 홀더(150)의 회전 운동시 이미지 센서의 광 중심 위치를 기준으로 회전운동을 할 수 있도록 가이드해 주기 때문에 추가적인 틸트도 방지할 수 있다.In addition, since the guide rib 162 formed on the motion guide 160 guides the rotational movement of the gear holder 150 based on the optical center position of the image sensor, additional tilt can be prevented. have.

아울러, 하우징(110) 내부에 구비된 스프링(130)의 경우에는 차량의 진동 및 충격에 의해 렌즈(120) 및 기어 홀더(150) 조립체의 광축 방향 이탈을 방지하는 역할을 하는 한편, 웜기어(144)와 기어 홀더(150)의 기어 이(154) 사이의 백래시(backlash)를 방지하는 역할을 하게 된다.In addition, in the case of the spring 130 provided inside the housing 110, it serves to prevent the lens 120 and the gear holder 150 assembly from being separated in the optical axis direction due to vibration and impact of the vehicle, while the worm gear 144 ) and serves to prevent backlash (backlash) between the gear teeth 154 of the gear holder 150.

이때, 상기 스프링(130)은 프레스 공법에 의해 단순 구조로 양산에 적합하게 설계되기 때문에 일반적인 웨이브 와셔(wave washer)에 비하여 평면 방향의 'ㄹ'자형 웨이브 폭에 따라서 가압력을 추가적으로 조절하는 것이 가능해지고 복원력도 훨씬 뛰어나다.At this time, since the spring 130 has a simple structure and is designed to be suitable for mass production by the press method, it is possible to additionally adjust the pressing force according to the 'R'-shaped wave width in the plane direction compared to a general wave washer. The recovery is also much better.

아울러, 기어 홀더(150) 하면의 마그넷 고정부(155)가 가이드 리브(162)의 절개부(165) 형성 구간 범위 내에서만 이동할 수 있도록 구성함으로써 렌즈의 포커싱 구동시 초기 위치를 잃고 렌즈(120) 및 기어 홀더(150) 조립체가 무한하게 회전하는 것을 방지할 수 있게 된다. In addition, by configuring the magnet fixing part 155 of the lower surface of the gear holder 150 to move only within the range of the cutout 165 forming section of the guide rib 162, the lens 120 loses its initial position when focusing the lens. And it is possible to prevent the gear holder 150 assembly from rotating indefinitely.

한편, 이하에서는 상술한 구성을 갖는 본 발명의 차량용 초점 가변 카메라의 제조방법을 도 1 내지 도 24를 참조하여 설명하기로 한다.Meanwhile, a method of manufacturing the variable focus camera for a vehicle according to the present invention having the above-described configuration will be described below with reference to FIGS. 1 to 24 .

본 발명에 따른 차량용 초점 가변 카메라의 제조방법은, 먼저, 도 4 내지 도 6에서 보는 것과 같이 하우징(110)의 배면 안쪽 면에 스프링(130)을 열융착에 의해 고정하게 된다. In the method of manufacturing a variable focus camera for a vehicle according to the present invention, first, as shown in FIGS. 4 to 6 , the spring 130 is fixed to the inner surface of the rear surface of the housing 110 by thermal fusion.

이때 상기 스프링(130)의 고정작업은 하우징(110)의 안쪽 면에 형성된 융착 보스(117) 부분에 스프링(130)의 고정부(132)에 형성된 끼움홀(134)을 끼운 후 융착 보스(117)의 상단 부분을 가열된 열융착 호른(201)을 통해 가압하면 융착 보스(117)의 상단 부분이 언더컷(under cut) 형상으로 녹아 하우징(110) 열융착됨으로써 스프링(130)을 하우징(110) 안쪽 면에 견고하게 고정시킬 수 있게 된다.In this case, the fixing operation of the spring 130 is performed by inserting the fitting hole 134 formed in the fixing part 132 of the spring 130 into the fusion boss 117 formed on the inner surface of the housing 110 and then the fusion boss 117 . ) is pressed through the heated heat-sealing horn 201, the upper portion of the welding boss 117 is melted into an under-cut shape and heat-sealed to the housing 110, thereby forming the spring 130 into the housing 110. It can be firmly fixed to the inside surface.

그리고, 상기 스프링(130)의 고정 작업이 완료된 이후에는 도 7과 같이 하우징(110) 내부에서 제어부(171)와 스텝 모터(142)가 위치하는 영역에 구비된 방열패드 안착부(116)에 방열 패드(140)를 부착시키게 된다.And, after the fixing operation of the spring 130 is completed, as shown in FIG. 7 , heat is radiated to the heat dissipation pad seating part 116 provided in the region where the control unit 171 and the step motor 142 are located inside the housing 110 . The pad 140 is attached.

한편, 카메라 구동계의 조립에 있어서는 먼저, 렌즈(120) 및 기어 홀더(150) 조립체와 웜기어(144) 및 스텝 모터(142) 조립체와 모션 가이드(160)가 상호 조립된 형태의 제1조립체 조립작업을 진행하게 된다.On the other hand, in assembling the camera drive system, first, the lens 120 and the gear holder 150 assembly, the worm gear 144, the step motor 142 assembly, and the motion guide 160 are assembled with the first assembly assembly operation. will proceed with

상기 제1조립체의 조립작업은 먼저, 도 8에서와 같이 기어 홀더(150)의 저면에 형성된 마그넷 고정부(155) 내부에 마그넷(156)을 삽입하여 고정시키게 되며, 이때, 상기 마그넷(156)은 마그넷 고정부(155) 내에 에폭시 접착제를 도포한 후 경화시켜 고정하거나, 또는 열융착 방식을 통해 고정시킬 수 있다.In the assembly operation of the first assembly, first, as shown in FIG. 8, the magnet 156 is inserted and fixed inside the magnet fixing part 155 formed on the bottom surface of the gear holder 150, and at this time, the magnet 156 After applying an epoxy adhesive to the inside of the silver magnet fixing part 155, it may be fixed by curing, or may be fixed through a heat sealing method.

이와 같이 기어 홀더(150)에 마그넷(156) 고정작업이 완료되면, 다음으로, 도 12와 같이 렌즈(120)의 외주면에 기어 홀더(150)를 나사체결 하여 결합시키게 되는데, 이때, 렌즈(120)를 결합하기 이전에 렌즈(120) 외주면의 나사부(122) 둘레 부분에 에폭시 접착제를 도포한 후 기어 홀더(150)와 결합하게 된다.As such, when the fixing operation of the magnet 156 to the gear holder 150 is completed, the gear holder 150 is screwed to the outer circumferential surface of the lens 120 as shown in FIG. 12 to be coupled. At this time, the lens 120 ), an epoxy adhesive is applied to the periphery of the screw portion 122 of the outer peripheral surface of the lens 120 before coupling, and then is coupled to the gear holder 150 .

그런 다음에 상기 결합된 렌즈(120) 및 기어 홀더(150) 조립체를 도 13 및 도 14과 같이 렌즈(120)의 포커스(focus) 위치를 맞추기 위해 맞춤 제작된 지그(210)에 안착시킨 후 광원 SFR(Spatial Frequency Response) 차트를 통해 SFR 측정값을 보면서 렌즈(120)의 체결 높이를 알맞게 조절한 후 최종적으로 열경화하여 고정시키게 된다. Then, after seating the combined lens 120 and gear holder 150 assembly on a jig 210 custom-made to match the focus position of the lens 120 as shown in FIGS. 13 and 14 , the light source While viewing the SFR measurement value through a Spatial Frequency Response (SFR) chart, the height of the lens 120 is adjusted appropriately, and finally, it is thermally cured and fixed.

한편, 스텝 모터(142) 조립체의 조립작업은 도 9에서와 같이 스텝 모터(142)의 축(143)에 웜기어(144)를 억지 끼움 방식으로 기계식 프레스를 통해 결합하게 되고, 상기 웜기어(144)가 결합된 스텝 모터(142) 조립체를 도 10 및 도 11에서와 같이 모션 가이드(160)에 안착시켜 고정하게 된다.On the other hand, in the assembly operation of the step motor 142 assembly, as shown in FIG. 9, the worm gear 144 is coupled to the shaft 143 of the step motor 142 through a mechanical press in a press fit method, and the worm gear 144. The step motor 142 assembly to which is coupled is seated and fixed on the motion guide 160 as shown in FIGS. 10 and 11 .

그런 다음, 도 17과 같이 상기 렌즈(120)가 결합된 기어 홀더(150) 조립체를 스텝 모터(142)의 웜기어(144)와 기어 홀더(150)의 기어 이(154)가 맞물리게 하여 모션 가이드(160) 안착시켜 조립하게 된다.Then, as shown in FIG. 17, the worm gear 144 of the step motor 142 and the gear teeth 154 of the gear holder 150 engage the gear holder 150 assembly to which the lens 120 is coupled, thereby providing a motion guide ( 160) is seated and assembled.

이 경우, 기어 홀더(150)의 초기 조립위치는 기어 홀더(150)의 일측에 도형 모양으로 각인된 표시부(157)를 통해 육안으로 확인해가며 정확한 위치상에 조립할 수 있다.In this case, the initial assembly position of the gear holder 150 can be assembled on the correct position while visually checking through the display unit 157 engraved in the shape of a figure on one side of the gear holder 150 .

이때, 상기 기어 홀더(150) 조립체를 모션 가이드(160)에 조립하기 전에 도 15와 같이 기어 홀더(150)와 상기 모션 가이드(160)가 맞닿게 되는 가이드 리브(162) 부분과 원형 돌출단(152) 부분, 그리고 제1경사부(153)와 제2경사부(163) 부분에 마찰력 감소 및 마모 방지를 위한 비분리성 그리스를 도포하게 된다.At this time, before assembling the gear holder 150 assembly to the motion guide 160 , as shown in FIG. 15 , the guide rib 162 portion and the circular protrusion end where the gear holder 150 and the motion guide 160 come into contact with each other ( 152) and the first inclined portion 153 and the second inclined portion 163 are coated with non-separable grease for reducing friction and preventing wear.

이와 함께, 상기 기어 홀더(150)의 기어 이(154)와 상호 맞물리는 스텝 모터(142)의 웜기어(144) 부분에도 비분리성 그리스를 도포하게 되고, 아울러 도 17에서와 같이 기어 홀더(150) 조립체가 모션 가이드(160)에 조립된 상태에서는 하우징(110) 내부의 스프링(130)과 맞닿게 되는 기어 홀더(150)의 상부면에도 그리스를 도포하게 된다.At the same time, non-separable grease is also applied to the portion of the worm gear 144 of the step motor 142 that meshes with the gear teeth 154 of the gear holder 150, and also the gear holder 150 as shown in FIG. ) In a state in which the assembly is assembled to the motion guide 160 , grease is also applied to the upper surface of the gear holder 150 that comes into contact with the spring 130 inside the housing 110 .

이와 같은 과정으로 모션 가이드(160)에 기어 홀더(150) 조립체 및 스텝 모터(142) 조립체가 장착된 제1조립체의 조립작업이 모두 완료되면, 다음으로, 도 18과 같이 상기 제1조립체를 메인 PCB(170) 위에 안착시킨 후 하우징(110)을 씌워 스크류(182)로 가체결함으로써 제2조립체를 완성하게 된다.When all of the assembly operations of the first assembly in which the gear holder 150 assembly and the step motor 142 assembly are mounted on the motion guide 160 in this process are completed, next, as shown in FIG. 18, the first assembly is assembled into the main assembly. After being seated on the PCB 170 , the housing 110 is covered and the second assembly is completed by pre-fastening with the screw 182 .

이와 같이 스크류(182)로 가체결된 제2조립체가 만들진 이후에는 다음으로 광축 조절 작업이 진행된다. 즉, 도 20에서 보는 바와 같이 상기 완성된 제2조립체를 안착 지그(240)에 고정시킨 후, 무빙 스테이지 지그(Moving stage jig) 어셈블리(250)를 상기 안착 지그(240)에 고정된 제2조립체 제품 쪽으로 이동하여 메인 PCB(170)의 지그 홀(172) 부분에 결합시키게 된다.After the second assembly pre-fastened with the screw 182 is made in this way, the optical axis adjustment operation is performed next. That is, as shown in FIG. 20 , after fixing the completed second assembly to the seating jig 240 , the moving stage jig assembly 250 is fixed to the seating jig 240 . It moves toward the product and is coupled to the jig hole 172 of the main PCB 170 .

그리고, 상기 지그 홀(172)에 결합된 무빙 스테이지 지그 어셈블리(250)를 이용하여 메인 PCB(170)를 상하 좌우로 회전 이동시키면서 물리적 광축 차트(230)의 중심점을 기준으로 광축을 맞추는 작업을 수행하게 된다. 이 경우 상기 물리적 광축 차트(230)에는 역상 또는 로테이션을 검출할 수 있는 도형이 포함되어 있다.Then, by using the moving stage jig assembly 250 coupled to the jig hole 172, the main PCB 170 is rotated up and down, left and right, and the optical axis is aligned with the center point of the physical optical axis chart 230. will do In this case, the physical optical axis chart 230 includes a figure capable of detecting a reverse phase or rotation.

아울러, 상기 무빙 스테이지 지그 어셈블리(250)에는 메인 PCB(170) 외부로 노출된 스텝 모터(142)의 핀 헤더(145)와 연결할 수 있는 포고 핀(Pogo pin)이 포함되어 있어, 스텝 모터(142)를 임시 구동할 수 있도록 되어 있다.In addition, since the moving stage jig assembly 250 includes a pogo pin that can be connected to the pin header 145 of the step motor 142 exposed to the outside of the main PCB 170 , the step motor 142 . ) can be temporarily operated.

광축 조절 작업은 메인 PCB(170)의 플렉서블 커넥터(177)와 이미지 보드(미도시)를 연결하여 포커싱(focusing)된 영상을 모니터에 띄우고, 모니터에 출력된 영상에서 물리적 광축 차트(230)의 중심점 위치 및 역상, 로테이션을 소프트웨어로 확인해가며 지그를 조정하는 것을 통해 이루어지게 되며, 이러한 광축 조절 작업이 모두 완료되면 무빙 스테이지 지그 어셈블리(250)에 구비된 토크 드라이버(Torque driver;252)를 통해 스크류(182)로 메인 PCB(170)와 모션 가이드(160) 및 하우징(110) 사이를 완전히 고정하게 된다. The optical axis adjustment operation connects the flexible connector 177 of the main PCB 170 and the image board (not shown) to display a focused image on the monitor, and the center point of the physical optical axis chart 230 in the image output to the monitor. This is done by adjusting the jig while checking the position, reverse phase, and rotation with software. When all of these optical axis adjustment work is completed, the screw (Torque driver 252) provided in the moving stage jig assembly 250 182) is completely fixed between the main PCB 170, the motion guide 160, and the housing 110.

이렇게 스크류(182)를 이용한 메인 PCB(170)의 고정이 완료된 다음에는 도 21에서와 같이 메인 PCB(170) 후면에 노출된 핀 헤더(145) 부분을 납땜하는 작업을 통해 스텝 모터(142)를 메인 PCB(170)에 완전히 고정하게 된다.After the fixing of the main PCB 170 using the screw 182 is completed, the step motor 142 is connected by soldering the pin header 145 exposed on the rear side of the main PCB 170 as shown in FIG. 21 . It is completely fixed to the main PCB (170).

그리고, 상기와 같이 스크류(182)를 이용한 하우징(110)과 메인 PCB(170)의 고정작업이 완료된 이후에는 도 22에서와 같이 기준 EOL(End of line) 검사를 진행함으로써 카메라의 정상 작동 여부를 확인하는 작업을 수행하게 된다.And, after the fixing operation of the housing 110 and the main PCB 170 using the screw 182 is completed as described above, the normal operation of the camera is checked by performing a standard end of line (EOL) inspection as shown in FIG. 22 . will do the verification.

이때, 기준 EOL 검사는 400mm, 700mm, 1000mm 거리별로 사이즈에 맞는 차트(260)를 자동 구동하여 오토 포커싱(Auto Focusing)을 진행하게 되며, 모터 스텝별 정상 작동 여부를 확인하게 된다.At this time, the standard EOL test automatically drives the chart 260 suitable for the size for each 400mm, 700mm, and 1000mm distance to perform auto-focusing, and checks whether normal operation of each motor step is performed.

그리고, 상기 기준 EOL 검사가 완료된 이후에는 도 23에서와 같이 메인 PCB(170)의 후면에 방수 및 방습을 위한 컨포멀 코팅(conformal coating)을 수행함으로써 PCB 회로의 납땜부 및 접점부에 대한 부식을 방지하게 된다. And, after the standard EOL inspection is completed, as shown in FIG. 23, conformal coating is performed on the rear surface of the main PCB 170 for waterproofing and moistureproofing to prevent corrosion of the soldering part and the contact part of the PCB circuit. will prevent

그런 다음, 하우징(110) 외부로 인출된 메인 PCB(170) 부분에 MES 관리를 위한 QR 코드 라벨(175)을 부착하게 된다. 이때, 상기 QR 라벨(175)은 별도의 라벨을 프린터로 인쇄해서 붙이거나 레이저 각인을 통해 QR 마크(Mark)를 구현할 수 있다.Then, a QR code label 175 for MES management is attached to the main PCB 170 drawn out of the housing 110 . In this case, the QR label 175 may implement a QR mark by printing and attaching a separate label with a printer or laser engraving.

이어서, 마지막 단계로 도 24에서와 같이 하우징(110)의 전면에 위치한 렌즈(120) 부분에 이물이 부착되지 않도록 렌즈 보호 테이프(186)를 부착하게 됨으로써 차량용 초점 가변 카메라의 모든 제조작업이 완료되는 것이다. Then, as the last step, as shown in FIG. 24, the lens protection tape 186 is attached to prevent foreign substances from being attached to the lens 120 located on the front of the housing 110, so that all manufacturing operations of the variable focus camera for the vehicle are completed. will be.

도 27은 본 발명의 초점 가변 카메라에 있어서 피사체의 거리에 따른 해상력을 보여주는 그래프로서, 기존 차량에 장착되는 DSM 카메라의 경우에는 단초점 카메라를 사용했었기 때문에, 운전자가 클러스터로부터 매우 가깝게 위치(400mm 이내)하거나 멀리 위치(1000mm 이상)하는 경우에 해상력이 기준치 이하로 떨어져 또렷한 피사체 영상을 얻을 수 없었으나, 본 발명의 초점 가변 카메라의 경우에는 렌즈의 수직이동을 통해 렌즈의 초점이 가변적으로 설정됨으로써 운전자가 400mm 이내로 가깝게 위치하거나 1000mm 이상 멀리 위치할 경우에도 기준치 이상의 영상 인식 성능이 확보되기 때문에 또렷한 피사체 영상을 얻을 수 있게 된다.27 is a graph showing the resolution according to the distance of the subject in the variable focus camera of the present invention. In the case of a DSM camera mounted on an existing vehicle, since a single focus camera was used, the driver is positioned very close from the cluster (within 400 mm). ) or far away (1000mm or more), the resolution fell below the standard value, and a clear image of the subject could not be obtained. However, in the case of the variable focus camera of the present invention, the focus of the lens is set variably through vertical movement of the lens, so that the driver Even if it is located close to within 400mm or farther than 1000mm, image recognition performance higher than the standard is secured, so a clear image of the subject can be obtained.

이 경우, 렌즈의 수직 이동에 다른 초점 조정은 바람직하게는 차량 시트의 전후 이동에 따라 렌즈의 초점 거리가 3단계 또는 무단계로 가변되도록 구성할 수 있으며, 또는 피사체인 운전자와 카메라 사이의 거리를 검출하여 최적의 해상력 영상을 얻을 수 있는 초점 거리로 렌즈를 자동 이동시키는 것을 통해 자동 포커싱이 구현되도록 하는 것도 가능하다.In this case, the focus adjustment different from the vertical movement of the lens may be configured such that the focal length of the lens is varied in three steps or steplessly according to the front and rear movement of the vehicle seat, or the distance between the driver and the camera as the subject is detected. Therefore, it is possible to realize automatic focusing by automatically moving the lens to a focal length that can obtain an optimal resolution image.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다In the above, preferred embodiments of the present invention have been described, but the scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, and those skilled in the art may appropriately change within the scope described in the claims of the present invention. this will be possible

100 : 차량용 카메라 110 : 하우징
111 : 방열핀 115 : 스프링 안착부
116 : 방열패드 안착부 117 : 융착 보스
120 : 렌즈 130 : 스프링
132 : 고정부 134 : 끼움홀
140 : 방열 패드 142 : 스텝 모터
144 : 웜기어 145 : 핀 헤더
150 : 기어 홀더 152 : 원형 돌출단
153 : 제1경사부 154 : 기어 이
155 : 마그넷 고정부 156 : 마그넷
160 : 모션 가이드 162 : 가이드 리브
163 : 제2경사부 165 : 절개부
167 : 축 가이드 168 : 지지부
170 : 메인 PCB 171 : 제어부
172 : 지그 홀 173 : 관통홀
174 : 인출부 177 : 커넥터
179 : 홀 센서 182 : 스크류100: vehicle camera 110: housing
111: heat radiation fin 115: spring seating part
116: heat dissipation pad seating portion 117: fusion boss
120: lens 130: spring
132: fixing part 134: fitting hole
140: heat dissipation pad 142: step motor
144: worm gear 145: pin header
150: gear holder 152: circular protruding end
153: first inclined portion 154: gear teeth
155: magnet fixing part 156: magnet
160: motion guide 162: guide rib
163: second inclined portion 165: cutout
167: shaft guide 168: support
170: main PCB 171: control unit
172: jig hole 173: through hole
174: draw out 177: connector
179: hall sensor 182: screw

Claims

housing;
a lens mounted inside the housing;
a lens rotation unit for rotating the lens;
a cam (CAM) unit for converting the rotational motion of the lens by the lens rotation unit into a vertical motion;
a main PCB on which a control unit for controlling driving of the lens rotation unit is mounted;
A variable focus camera for a vehicle comprising a.

According to claim 1, wherein the lens rotation unit,
a step motor driven by a signal input from the control unit;
a worm gear coupled to the shaft of the step motor;
a gear holder coupled to the lens and having gear teeth engaged with the worm gear on an outer circumferential surface;
a motion guide for guiding the rotational and vertical motions of the gear holder;
A variable focus camera for a vehicle comprising a.

The method of claim 2, wherein the cam unit comprises:
a plurality of first inclined portions protruding from a lower surface of the gear holder and having an inclined surface;
A plurality of second inclined portions protrudingly having an inclined surface on the upper surface of the motion guide;
The variable focus camera for a vehicle, characterized in that the vertical movement of the lens is made through the cam movement of the first inclined portion and the second inclined portion when the gear holder is rotated.

The variable focus camera according to claim 2, wherein a guide rib for guiding rotation of the gear holder is formed in the motion guide, and the second inclined portions are arranged at equal intervals around the guide rib.

According to claim 1,
a magnet installed on the gear holder;
Including; Hall sensor mounted on the main PCB;
A variable focus camera for a vehicle, characterized in that the rotation position is detected by sensing a change in a magnetic field according to a rotation direction of the magnet and a change in the direction of the magnetic field when the gear holder is rotated.

The variable focus camera of claim 1, wherein a spring is provided between the housing and the gear holder.

The variable focus camera according to claim 6, wherein the spring is a circular leaf spring having a wave shape in its axial direction.

The variable focus camera according to claim 7, wherein the spring has a curved structure along its circumferential direction.

The focus for a vehicle according to claim 6, wherein a plurality of fusion bosses are protruded from the inner surface of the housing, and the spring is fixed to the housing through thermal fusion of the fusion boss while being fitted to the fusion boss. variable camera.

The variable focus camera of claim 1 , wherein a rear surface of the main PCB is conformally coated in a state in which the main PCB is mounted on the housing.

The variable focus camera according to claim 5, wherein a magnet fixing part protruding downwardly and receiving and fixing the magnet is formed on a bottom surface of the gear holder in an internal space thereof.

12. The method of claim 11, wherein the motion guide is formed with a guide rib for guiding the rotation of the gear holder,
The guide rib is formed with a cutout in which a portion of the section is cut,
Variable focus camera for a vehicle, characterized in that the magnet fixing part is configured to be movable only within the cutout when the gear holder is rotated.

The variable focus camera of claim 1, wherein a jig hole for a physical optical axis operation is formed in the main PCB.

The variable focus camera according to claim 1, wherein a heat dissipation pad is attached to an inner surface of the housing where the control unit and the step motor are located.

The variable focus camera according to claim 1, wherein a heat dissipation fin is formed in the housing.

The variable focus camera of claim 1, wherein a lens protection guide for protecting the lens is formed to protrude from the housing.

(a) assembling the gear holder assembly, the step motor assembly, and the motion guide to form a first assembly;
(b) seating the first assembly on the main PCB, covering the housing, and pre-fastening with a screw to form a second assembly;
(c) adjusting the position of the main PCB by fixing the second assembly to the seating jig and then moving the moving stage jig assembly and coupling it to the jig hole;
(d) connecting the connector of the main PCB and the image board, focusing and displaying the image on the monitor, checking the output image with software, adjusting with a jig, and fixing the image;
(e) fully fixing the stepper motor to the main PCB by soldering;
A method of manufacturing a variable focus camera for a vehicle comprising a.

The method of claim 17, wherein (a) step,
(a-1) fixing the magnet to the gear holder;
(a-2) coupling the shafts of the worm gear and the step motor, and fixing the step motor coupled with the worm gear to the motion guide;
(a-3) fastening the gear holder to the outer periphery of the lens;
(a-4) mounting the gear holder to which the lens is coupled to the motion guide;
A method of manufacturing a variable focus camera for a vehicle comprising a.

The method of claim 18, wherein in step (a-3), after seating the gear holder coupled with the lens on a custom-made jig, adjusting the fastening height of the lens and thermosetting while watching the SFR (Spatial Frequency Response) measurement A method of manufacturing a variable focus camera for a vehicle, characterized in that it is fixed.

19. The variable focus of claim 18, further comprising applying non-separable grease to the contact surface of the gear holder and the motion guide and the worm gear portion of the step motor after step (a-3). How to make a camera.

The method of claim 17 , further comprising fixing a spring to the housing by thermal fusion before step (b).

The method of claim 17 , further comprising attaching a heat dissipation pad to the housing before step (b).

18. The method of claim 17, further comprising the step (f) of performing a standard end of line (EOL) inspection after step (e) to confirm whether the camera operates normally. .

24. The method of claim 23, further comprising the step (g) of performing a conformal coating on the rear surface of the main PCB after step (f).