WO2018117414A1 - 비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치 - Google Patents

비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치 Download PDF

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WO2018117414A1
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balls
ball
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optical axis
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김희승
김인수
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자화전자 주식회사
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    • G03B2205/0069—Driving means for the movement of one or more optical element using electromagnetic actuators, e.g. voice coils

Definitions

  • the present invention relates to an autofocus control device for a camera module, and more particularly, to an autofocus control device having an asymmetric support structure that improves a ball support structure for guiding optical axis movement of a carrier or the like on which a lens is mounted. .
  • Autofocus adjusts the focal length with the subject by linearly moving the lens or assembly with the lens in the direction of the optical axis so that a clear image is produced at the image sensor (CMOS, CCD, etc.) located at the rear of the lens. It means the function.
  • CMOS complementary metal-oxide-semiconductor
  • CCD compact flash memory
  • the typical method is to install a magnet (permanent magnet) on the AF carrier (or moving object), and to install a coil on the fixed body (housing or other type of carrier). And a method of moving the movable body in the optical axis direction by generating an electromagnetic force between the coil (provided in the stationary body) and the magnet (provided in the movable body) by a power source applied in an appropriate size and direction.
  • the OIS carrier or frame, lens assembly, etc.
  • the structure for moving to is implemented integrally with the above-described AF structure.
  • a device in which only the AF function is implemented or a conventional device in which the AF and OIS functions are implemented are provided with a magnet 520 which is driven by the electromagnetic force of the AF coil as shown in FIG. 1 and moves in the optical axis direction.
  • Balls 510 (510-1, 510-) arranged in the same direction as the optical axis between the AF carrier (moving body) 500 and the housing (fixing body) (not shown) to improve the behavior characteristics of the AF carrier 500.
  • the structure through 2) is applied.
  • This structure allows the proper separation distance between the moving body and the fixed body to be maintained and makes the AF carrier more flexible by minimizing frictional force through rolling, movement and point contact of the ball. Can be moved in the optical axis direction accurately.
  • the representative reason is that the AF carrier 500 cannot point-contact all the balls at the same time since the size of the balls cannot be perfectly matched physically so that ideal identity cannot be realized.
  • the AF carrier 500 since the AF carrier 500 is not fixed to a specific position and repeats movement and stop in the optical axis direction, static friction and motion friction force of differential magnitude are generated, and play is generated by such differential frictional force. Since the point contact with the balls cannot be made at the same time, a tilt defect of the AF carrier occurs.
  • the AF carrier has a shape extending in the horizontal direction, so that the opposite side of the one that is in close contact with the ball.
  • the longer the extension the more the gravity is affected, which makes it impossible for all the balls to make point contact at the same time, and the above mentioned factors are applied in combination, resulting in tilting of the AF carrier. .
  • the apparatus according to the prior art may frequently change the balls in point contact with the AF carrier when the AF carrier 500 moves in the optical axis direction. Such occasional alteration of the resulting balls disrupts the equilibrium of the AF carrier 500, which in turn results in tilt defects ⁇ 1 and ⁇ 2 of the AF carrier 500 as shown in FIG. 2.
  • a camera module mounted on a smart phone is implemented in a structure according to light weight or slimming, and in this case, since the ratio of the thickness to the thickness of the AF carrier becomes larger, the tilt problem of the above-mentioned AF carrier becomes larger. have.
  • the apparatus equipped with the conventional AF function mainly uses a structure in which three balls arranged in the optical axis direction are arranged on each of the left and right sides as shown in FIG. 1. Since the module has to accommodate the volume of the ball itself, there is a great need for a structure having a smaller diameter but allowing the AF carrier to be supported by a larger number of balls.
  • the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems in the above-mentioned background, and is configured such that the movable body and the fixed body for the AF drive are physically supported by the ball, and the left and right sides between the movable body and the ball directly supporting the fixed body. Its purpose is to implement an auto focus control device that minimizes the gap or separation caused by the change of the ball to be served by configuring the gap to be made asymmetrically or differentially so as to be closest to the structure supported by the three balls. There is this.
  • the first ball group includes a first support ball, which is two balls having a larger size than the remaining balls belonging to its group, and the second ball group has a larger size than the remaining balls belonging to its group.
  • the branch may be configured to include a second support ball, which is two balls.
  • the first support ball of the present invention is located at both ends of the first ball group, the second support ball is preferably located in the middle of the second ball group and configured to be adjacent to each other further It is preferable that the first support ball and the second support ball have the same size.
  • the number of balls included in the first ball group and the second ball group is all four, and in this case, the first support ball is the first ball group based on the optical axis direction in the first ball group.
  • the second support ball may be configured to be located in the second and third with respect to the optical axis direction in the second ball group.
  • first frame of the present invention is provided with first and second guide grooves of a shape extending along the optical axis direction, the second frame is a first facing the first and second guiding grooves respectively; And a second accommodating groove part, in which case the first ball group is located between the first guiding groove part and the first accommodating groove part, and the second ball group is the second guiding groove part and the second accommodating groove part. It may be configured to be located between the receiving groove.
  • At least one of the first guiding groove portion or the first accommodation groove portion of the present invention may have a V-shaped cross section.
  • the frame for AF is configured to be supported by four balls having a larger diameter than the other balls, but the distance between the supported balls is asymmetrical to differential It is possible to minimize the phenomenon that the tilt failure of the AF carrier (frame) by implementing the device so as to form the closest to the shape supported by the three balls.
  • the left and right sides of the AF frame can be supported by four or more balls having a small diameter, and thus can be optimized to reduce the size and weight of the device itself.
  • FIG. 1 is a view showing a structure for a conventional AF drive
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a tilt defect generated in a conventional AF drive
  • Figure 3 is an exploded view showing the configuration of the automatic focus control apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view showing a detailed configuration of the first frame and the second frame of the present invention shown in FIG.
  • Figure 5 shows a preferred embodiment of the balls of the present invention
  • FIG. 6 is a view for explaining the structure of the present invention in which the tilt defect is reduced during the optical axis movement of the AF frame
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a coupling relationship between a first frame and a second frame according to another embodiment of the present invention.
  • the auto focusing apparatus 100 linearly moves the AF carrier, in which the lens is mounted, forward or backward in the optical axis direction (Z-axis direction) by the electromagnetic force generated between the coil and the magnet.
  • the present invention corresponds to a device that accurately matches a focal length with a subject to produce a clearer image of the subject.
  • the present invention can be implemented in both an apparatus in which only such an AF function is implemented, as well as in an apparatus in which an AF function and an OIS function are integrated.
  • FIG. 3 is an exploded view showing the configuration of the autofocus control device (hereinafter referred to as "autofocus control device") 100 of the asymmetric support structure according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus for adjusting auto focus 100 may include a first frame 110, a second frame 120, and a plurality of balls 130. have.
  • a magnet 111 is provided on the first frame 110, and a back yoke (not shown) for concentrating magnetic force may be further installed on the rear surface of the magnet 111.
  • the first frame 110 corresponds to the moving object of the AF driving and corresponds to the above-described AF carrier or AF frame.
  • a lens (not shown) is mounted on the first frame 110 so that the first frame 110 moves in parallel with the first frame 110. As the lens moves, the lens also moves in the optical axis direction (Z-axis direction), and the auto-focus function is realized by adjusting the distance to the image sensor through this movement.
  • the first frame 110 may include an OIS frame (carrier) moving in the X and Y axis directions (a direction perpendicular to the optical axis direction Z).
  • the lens may be mounted on an OIS frame (not shown).
  • OIS frame when the first frame 110 moves in the optical axis direction, the OIS frame also moves in the optical axis direction. Will be moved to.
  • OIS driving is performed for the hand shake correction, the OIS frame may be configured to move in a direction that compensates for the movement caused by hand shake in a direction perpendicular to the optical axis direction on the first frame.
  • the second frame 120 of the present invention corresponds to the first frame 110, and if the first frame 110 is a moving object for AF driving, the second frame 120 corresponds to a fixed body in relative terms. do.
  • the second frame 120 may be provided with an AF coil 121, an FPCB 123, a drive chip 125, and a hall sensor 127.
  • the AF coil 121 generates an electromagnetic force corresponding to the size and direction of the power applied from the outside to move the first frame 110 provided with the magnet 111 in the optical axis direction.
  • the hall sensor 127 senses the position of the magnet 111 (the position of the first frame, that is, the position of the lens) using a hall effect, and transmits a signal corresponding thereto to the drive chip 125 of the present invention.
  • the drive chip 125 controls the power of the proper size and direction to be applied to the AF coil 121 by using the input hall signal.
  • the autofocus function is implemented by feedback control of the correct position of the lens with respect to the optical axis direction.
  • the AF coil 121, the drive chip 125, and the hall sensor 127 may be mounted on the FPCB 123 connected to an external module, a power supply unit, or a device.
  • the second frame 120 may be dualized into the second subframe 120-1 and the second main frame 120-2, and may be implemented as a single unified object. have.
  • a plurality of balls 130 are positioned between the first frame 110 and the second frame 120 (the second sub-frame 120-10). As a result, the first frame 110 and the second frame 120 are spaced apart as much as the diameter of the ball.
  • the second frame 120 may maintain the distance between the first frame 110 and the second frame 120 through the ball 130 and maintain the point contact of the ball 130 with the first frame 110.
  • the magnet 111 provided in the first frame 110 and a yoke (not shown) for generating an attraction may be further provided.
  • the point contact may be simultaneously performed at four or more positions unless it is an ideal case. Therefore, when the first frame 110 is linearly moved, the ball which is in point contact with the first frame 110 may change from time to time, thereby causing a tilt failure of the first frame 110.
  • the present invention recognizes such a problem and solves the above problems, and at the same time, the first frame 110 and the second by the left and right ball groups each of four or more balls, so that the device can be optimized for miniaturization or slimming.
  • the frame 120 is configured to be supported.
  • the balls belonging to each ball group are not made of balls of the same size. That is, two balls having a larger size than the remaining balls belonging to one's group (hereinafter referred to as 'large diameter ball') are included in each group, and the first frame 110 and the second ball are made by the large diameter ball.
  • the frame 120 is configured to be supported.
  • the four large diameter balls are configured to be larger than the other balls (hereinafter referred to as 'small diameter balls'), they may interfere with the rotational motion of the balls due to contact between the balls.
  • the size relationship between the large diameter ball and the small diameter ball may be variously configured according to the embodiment in the range that is not provided.
  • the large diameter ball is preferably configured to have a size of about 105% to about 120% as compared to the small diameter ball.
  • the absolute size of the ball itself can be variously configured in relation to the size of the device.
  • the first frame 110 Since it is possible to implement horizontality, it is not necessary to implement all the large diameter balls in the same size, but in order to implement the product more easily and precisely, it is more preferable to implement the large diameter balls in the same size.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a detailed configuration of the first frame 110 and the second frame 120 of the present invention.
  • the plurality of balls 130 of the present invention are shown in FIGS. 3 and 4 to effectively guide the optical axis movement.
  • the plurality of balls 130 may include a first ball group 130-1 consisting of n balls arranged along the optical axis direction so that the physical support of the first frame 110 by point contact is made more stable. It is preferable to dualize the second ball group 130-2, which is provided at a different position from the first ball group 130-1 and is formed of m balls arranged together in the optical axis direction.
  • n and m are four or more natural numbers, and n and m may be the same or different numbers.
  • two balls belonging to the first ball group 130-1 are configured to be larger than the size of the remaining balls belonging to the first ball group 130-1, and belonging to the second ball group 130-2.
  • the two balls are configured to be larger than the size of the remaining balls belonging to the second ball group 130-2 so that the first frame 110 or the second frame 120 is supported by these large diameter balls.
  • the large diameter ball is referred to as a support ball in that it is supported by a large diameter ball.
  • a support ball two balls having a larger size than the remaining balls belonging to their group in the first ball group 130-1. Is referred to as a first support ball, and two balls having a larger size than the remaining balls belonging to the group in the second ball group 130-2 are referred to as second support balls.
  • the first support balls are located at both ends of the first ball group 130-1, and the second support balls are located in the second ball group 130-. Located in the middle of 2), can be configured to be adjacent to each other.
  • first ball group 130-1 and the second ball group 130 are provided in order to more effectively support the linear movement of the first frame 110 (AF carrier).
  • first ball group 130-1 and the second ball group 130 are provided.
  • an additional ball group may be further included.
  • Guide grooves having a shape extending along the optical axis direction in the first frame 110 in order to prevent the plurality of balls 130 from escaping to the outside and to guide the optical axis movement of the first frame 110 more effectively.
  • 113 may be provided, the guide groove 113 is the first guide groove 113-1 located on the right side and the second guide groove located on the left side as shown in FIG. It may be implemented as (113-2).
  • An accommodating groove 126 may be provided in the second frame 120 to correspond to the structure of the guide groove 113.
  • the accommodating groove 126 may include a first guide groove of the first frame 110.
  • the first accommodating groove part 126-1 corresponding to 113-1 and the second guide groove part 113-2 of the first frame 110, that is, facing the second guide groove part 113-2. It may be made of a second receiving groove 126-2 disposed in the position.
  • first ball group 130-1 described above may be provided in a form in which a portion is accommodated between the first guiding groove portion 113-1 and the first accommodating groove portion 126-1.
  • the second ball group 130-2 may be provided in a form in which a portion is accommodated between the second guiding groove portion 113-2 and the second accommodation groove portion 126-2.
  • the guide groove portion 113 of any one of the first guide groove portion 113-1 or the second guide groove portion 113-2 has a cross-sectional shape of “V” shape, and the other guide groove portion thereof
  • the cross-sectional shape may be configured to have a “U” shape, and the first accommodation groove 126-1 and the second accommodation groove 126-2 are also the same.
  • the first frame 110 moving in the optical axis direction may be configured to have different contact areas and rotational characteristics with the balls. It is possible to further improve the driving characteristics.
  • the ball 130 is in point contact with the guide groove 113 or the receiving groove 126 without play at two points. .
  • two first support balls are located at both ends At least one of the first guiding groove portion 113-1 or the first accommodation groove portion 126-1 guiding the first ball group 130-1, which is a group, has a cross section of a V shape. desirable.
  • both the first guiding groove portion 113-1 and the second guiding groove portion 113-2 provided in the first frame 110 are formed to have a “V” shape in cross section
  • the second The first accommodating groove portion 126-1 provided in the frame may have a cross-section having a “V” shape
  • the second accommodating groove portion 126-2 may have a cross section having a “U” shape or a “trapezoid” shape. Can be.
  • FIG 5 is a view showing a preferred embodiment of the ball 130 of the present invention provided in the first frame 110.
  • the first support balls are B11 and B14 among the balls belonging to the first ball group 130-1, and the second support balls are among the balls belonging to the second ball group 130-2. B22 and B23.
  • the first support balls (B11, B14) are preferably the same in size but may not be physically identical due to tolerances, errors, etc., of course, in this case still larger diameter than the remaining balls (B12, B13) It is configured to have.
  • the second support balls B22 and B23 may also be embodied in the same size, but may be embodied in different sizes due to tolerances. In this case, the second support balls B22 and B23 may have larger diameters than the remaining balls B21 and B24. do.
  • the two first support balls B11 and B14 having a larger size than the balls belonging to the group of the first ball group 130-1 are the first ball group 130. It is preferable to configure so as to be located at both ends of -1).
  • the two second support balls B22 and B23 having a larger size than the balls belonging to their own groups are among the second ball groups 130-2. And are located adjacent to each other.
  • the second support balls B22 and B23 are configured to be positioned second and third with respect to the optical axis direction.
  • the physical support can be induced to be balanced in a wider area, as well as to minimize the separation or play that can occur during the movement of the first frame 110 in the optical axis direction. do.
  • the two first support balls may be located at any position among the five balls, but are mutually symmetrical with respect to the center ball to effectively implement parallel support. It may be configured to be provided at a position and further positioned at both ends of the five balls possible.
  • the second support balls are positioned in the second and third positions so as to increase the efficiency of parallel support and minimize the separation or clearance caused by the supported balls. It is preferable to configure the third and fourth positions.
  • FIG. 6 is a view for explaining the structure of the present invention in which tilt defects are reduced when the optical axis of the AF frame (first frame) 110 is moved.
  • the ball group located on the left side of the ball groups shown in FIG. 6 is the first ball group 130-1, and the ball group located on the right side corresponds to the second ball group 130-2.
  • the left and right positions of the first ball group 130-1 and the second ball group 130-2 may be changed at any time.
  • the first support balls B11 and B14 of the first ball group 130-1 are positioned at both ends of their ball groups, and the second balls of the second ball group 130-2 are provided.
  • Support balls B22 and B23 are centered in their ball group.
  • the four balls may not be exactly the same. Since the linear movement in the optical axis direction, the first frame 110 is not always treated with four balls.
  • the ball that is point-contacted by the first frame 110 is changed from time to time due to a change due to physical movement, external shaking, etc. Defects will occur.
  • the present invention is to minimize such a fine tilt defect, so that the first frame 110 can be supported by four support (first support ball and second support ball), as shown in the drawing
  • the first support ball is positioned at both ends of the first ball group 130-1, and the second support ball is configured to be positioned at the center of the second ball group 130-2.
  • the separation distance (pitch, pitch) P1 between the first supporting balls B11 and B14 is maximized, and the separation distance between the second supporting balls B22 and B23 is pitch ( P2) is reduced to a minimum.
  • the first frame 110 is reduced to the minimum range.
  • the first support balls B11 and B14 may be in contact with each other at all times.
  • the second support balls B22 and B23 are designed to have the same size, and because the separation distance P2 is minimized, even if the contact point is changed, the horizontal shaking due to the change of the contact point (tilt) Can be minimized.
  • the first frame may be equal to the distance or pitch between the large diameter balls in the group. If the ball 110 moves linearly, none of the balls will always be treated with the first frame 110. As a result, if the ball moves linearly with the first frame 110, the balls to be treated are changed from time to time. It becomes bigger.
  • the pitch P2 between the second support balls increases, so that the first support balls are closer to the pitch P1 between the first support balls. ) Will always be less likely to entertain. Therefore, it is preferable that the second support balls are configured to be adjacent to each other so that the pitch P2 of the second support balls is minimized.
  • the structure in which the first frame 110 is supported has a trapezoidal shape, and if the distance P2 between the second support balls B22 and B23 is ideally closer, the first frame 110 is closer to the first frame 110.
  • the shape of this supported structure is close to a triangle, that is, a three ball support structure.
  • the physical point contact may be always constant, thereby minimizing the tilt phenomenon due to the linear movement of the first frame 110.
  • the distance between the first support ball and the second support ball is configured to be an asymmetrical structure, it is possible to approach the three ball support, thereby minimizing the tilt defect of the first frame 110.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a coupling relationship between the first frame 110 and the second frame 120 according to another embodiment of the present invention.
  • 4 and 5 are views showing the state in which the balls 130 are provided in the first frame 110
  • Figure 7 is a view showing the state in which the balls 130 are provided in the second frame 120.
  • the first frame 110 is illustrated in a transparent form so that the structure of the second frame 120 can be clearly seen.
  • the shape or structure of the first frame 110 or the second frame 120 is different from the shape or structure shown in other drawings.
  • the frame 110 or the second frame 120 may be implemented in various shapes and structures.
  • the AF coil 121 when a power having an appropriate size and direction is applied to the AF coil 121, the AF coil 121 generates an electromagnetic force in the magnet 111, and the first frame is provided with the magnet 111 by the electromagnetic force. 110 is linearly moved in the optical axis direction.
  • the first frame 110 is supported by two first support balls belonging to the first ball group 130-1 and two second support balls belonging to the second ball group 130-2, and an optical axis. Linear movement in the direction.
  • the two first support balls located at both ends of the first ball group 130-1 support the first frame 110 at the maximum pitch distance P1 and at the same time with the first frame 110 at all times. Since it is being treated, the linear movement in the optical axis direction of the first frame 110 can be guided more accurately, and the second support ball is located at the center of the second ball group 130-2 so that the first frame 110 can be guided. Even if the second support ball to be treated is changed, the shaking caused by the change can be minimized.
  • first and second are only terms of a tool concept used to relatively distinguish components from each other, and thus are used to indicate a specific order, priority, and the like. It should not be interpreted as being a term.

Abstract

본 발명에 의한 비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치는 마그네트가 구비되는 제1프레임; 상기 제1프레임을 광축방향으로 이동시키는 AF코일이 구비되는 제2프레임; 상기 제1프레임과 제2프레임 사이에 위치하며 상기 광축방향을 따라 배열되는 n(n은 4이상의 자연수)개의 볼(ball)로 이루어진 제1볼그룹; 및 상기 제1프레임과 제2프레임 사이에 위치하며, 상기 광축방향을 따라 배열되는 m(m은 4이상의 자연수)개의 볼로 이루어지며 상기 제1볼그룹과 다른 위치에 구비되는 제2볼그룹을 포함하며, 상기 제1볼그룹은 자신의 그룹에 속한 나머지 볼보다 큰 크기를 가지는 두 개의 볼인 제1지지볼을 포함하고, 상기 제2볼그룹은 자신의 그룹에 속한 나머지 볼보다 큰 크기를 가지는 두 개의 볼인 제2지지볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치
본 발명은 카메라 모듈용 자동초점 조절장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 렌즈가 탑재되는 캐리어 등의 광축방향 이동을 가이딩하는 볼의 지지 구조를 개선시킨 비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치에 관한 것이다.
영상 처리에 대한 하드웨어 기술이 발전하고 영상 촬영 등에 대한 사용자 니즈가 높아짐에 따라, 독립된 카메라 장치는 물론, 휴대폰, 스마트폰 등과 같은 모바일 단말에 장착된 카메라 모듈 등에 오토포커스(AF, Auto Focus), 손 떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 등의 기능이 구현되고 있다.
오토포커스(자동초점조절) 기능은 렌즈 또는 렌즈가 구비된 조립체를 광축 방향으로 선형 이동하여 피사체와의 초점 거리를 조정함으로써 렌즈 후단에 구비된 이미지 센서(CMOS, CCD 등)에 선명한 이미지가 생성되도록 하는 기능을 의미한다.
오토포커스 기능을 구현하는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 대표적인 방법으로는 AF캐리어(또는 이동체)에 마그네트(영구자석)을 설치하며 고정체(하우징, 또는 다른 형태의 캐리어 등)에 코일을 설치하고, 적절한 크기와 방향으로 인가된 전원에 의하여 코일(고정체에 구비됨)과 마그네트(이동체에 구비됨) 사이에 전자기력을 발생시킴으로써 이동체를 광축 방향으로 이동시키는 방법을 들 수 있다.
또한, 근래에는 AF와 OIS 기능이 통합된 형태의 장치 내지 액추에이터가 이용되고 있는데, 이 경우 렌즈가 탑재되는 OIS캐리어(또는 프레임, 렌즈조립체 등)를 상기 AF 캐리어 내부에서 광축 방향과 수직을 이루는 방향으로 이동시키는 구조가 상술된 AF 구조와 함께 통합적으로 구현된다. 실시형태에 따라, AF캐리어에 렌즈가 탑재되고 AF캐리어 외부에 구비된 OIS캐리어가 광축 방향과 수직을 이루는 방향으로 이동하는 구조도 존재한다.
한편, AF 단독 기능만이 구현된 장치 또는 AF와 OIS 기능이 함께 구현된 종래 장치에는 도 1에 도시된 바와 같이 AF코일의 전자기력에 의하여 구동력을 받는 마그네트(520)가 구비되며 광축 방향으로 이동하는 AF캐리어(500)의 거동 특성을 향상시키기 위하여 AF캐리어(이동체)(500)와 하우징(고정체)(미도시) 사이에 광축과 동일한 방향으로 배열된 볼들(510)(510-1, 510-2)을 개재하는 구조가 적용되고 있다.
이러한 구조는 이동체와 고정체 사이의 적절한 이격 거리가 유지되도록 할 수 있고 볼의 구름(rolling), 이동(movement) 및 볼과의 점접촉(point contact)을 통하여 마찰력을 최소화시킴으로써 AF캐리어를 더욱 유연하고 정확하게 광축 방향으로 이동시킬 수 있다.
종래 기술에는 크기(직경)(d1 내지 d6)가 모두 동일한 복수 개의 볼(b1 내지 b6)들을 사용하는 것이 일반적이다.
이 경우 이론적으로는 모든 볼들에 대한 점접촉이 동시에 이루어져 AF캐리어(이동체)(500)가 광축 방향으로 이동하더라도 AF캐리어의 수평 방향이 유지된다고 볼 수 있으나, 실제로는 그러하지 않아 AF캐리어의 수평 방향 틸트에 불량이 발생하는 문제점이 있다.
그 대표적인 이유는 볼들의 크기를 물리적으로 완벽하게 일치시킬 수 없어 이상적인(ideal) 동일성을 구현할 수 없으므로 AF캐리어(500)가 모든 볼들에 동시에 점접촉할 수 없기 때문이다.
또한, AF캐리어(500)는 특정 위치에 고정되지 않고 광축 방향으로의 이동과 정지를 반복하므로 차등적인 크기의 정지마찰력과 운동마찰력이 발생하고 이러한 차등적인 마찰력에 의해서 유격이 발생하게 되므로 실제로는 모든 볼들에 대한 점접촉이 동시에 이루어질 수 없기 때문에 AF캐리어의 틸트 불량이 발생하게 된다.
나아가, AF캐리어의 마그네트와 고정체에 구비된 요크 사이에 발생되는 인력에 의하여 AF캐리어의 일측이 볼에 밀착되도록 하더라도 AF캐리어는 수평 방향으로 연장된 형상을 가지게 되므로 볼과 밀착되는 일측의 반대편으로 갈수록 즉, 연장된 정도가 길수록 더 많은 중력을 영향을 받는다는 것도 모든 볼의 점접촉이 동시에 이루어지는 것이 불가능하게 하는 요인이 되며, 상술된 이러한 요인들이 복합적으로 적용되어 AF캐리어의 틸트 불량이 발생하게 된다.
종래에는 상술된 문제에 대한 고찰없이 단순히 복수 개의 볼을 배치하여 사용하고 있으므로 종래 기술에 의한 장치는 AF캐리어(500)가 광축 방향으로 이동하는 경우 AF캐리어와 점접촉되는 볼들이 수시로 변경되고 점접촉되는 볼들의 이러한 수시적 변경은 AF캐리어(500)의 평형성을 와해시키므로 결국 도 2에 도시된 바와 같은 AF캐리어(500)의 틸트(tilt) 불량(θ1 및 θ2)을 초래하게 된다.
이러한 틸트 불량은 렌즈를 통하여 이미지 센서(600)로 유입되는 광 경로를 최대 이격 각도만큼(θ=θ1+θ2) 변형시키게 되므로 그만큼의 초점 조정에 오차가 발생하게 되고 이에 따라 선명한 이미지 생성에 문제점을 발생시키게 된다.
최근 스마트폰 등에 탑재되는 카메라 모듈의 경우 경량화 내지 슬림화에 따른 구조로 구현되는데, 이와 같이 슬림화되는 경우 AF캐리어의 두께 대비 너비의 비율이 더 커지게 되므로 상술된 AF캐리어의 틸트 문제는 더욱 커진다고 할 수 있다.
또한, 종래 AF 기능이 탑재된 장치는 도 1과 같이 광축 방향으로 배열되는 3개의 볼들이 좌우측 각각에 배치되는 구조를 주로 사용하는데, AF 기능이 탑재된 장치 내지 카메라 모듈의 소형화를 구현하는 경우 카메라 모듈이 볼 자체의 부피를 수용하여야 하므로 더 작은 직경을 가지되, 더 많은 개수의 볼들에 의하여 AF 캐리어가 지지되도록 하는 구조의 필요성이 크다고 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, AF 구동을 위한 이동체와 고정체가 볼에 의하여 물리적으로 지지되도록 구성하되, 이동체와 고정체를 직접 지지하는 볼 사이의 좌우측 간격이 비대칭 내지 차등적으로 이루어지도록 구성하여 3개의 볼에 의하여 지지되는 구조와 가장 근접하도록 구현함으로써, 대접하는 볼의 변화에 따른 유격 내지 이격 현상이 최소화되도록 하는 자동초점 조절장치를 구현하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치는 마그네트가 구비되는 제1프레임; 상기 제1프레임을 광축방향으로 이동시키는 AF코일이 구비되는 제2프레임; 상기 제1프레임과 제2프레임 사이에 위치하며 상기 광축방향을 따라 배열되는 n(n은 4이상의 자연수)개의 볼(ball)로 이루어진 제1볼그룹; 및 상기 제1프레임과 제2프레임 사이에 위치하며, 상기 광축방향을 따라 배열되는 m(m은 4이상의 자연수)개의 볼로 이루어지며 상기 제1볼그룹과 다른 위치에 구비되는 제2볼그룹을 포함하고, 이 경우 상기 제1볼그룹은 자신의 그룹에 속한 나머지 볼보다 큰 크기를 가지는 두 개의 볼인 제1지지볼을 포함하고, 상기 제2볼그룹은 자신의 그룹에 속한 나머지 볼보다 큰 크기를 가지는 두 개의 볼인 제2지지볼을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기에서 본 발명의 상기 제1지지볼은 상기 제1볼그룹의 양 끝단에 위치하며, 상기 제2지지볼은 상기 제2볼그룹의 가운데에 위치하며 서로 인접하도록 구성하는 것이 바람직하며 나아가 상기 제1지지불과 제2지지볼은 서로 동일한 크기를 가지는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게, 본 발명에서 상기 제1볼그룹 및 제2볼그룹에 포함되는 볼의 개수는 모두 네 개로 이루어지며, 이 경우 상기 제1지지볼은 상기 제1볼그룹에서 광축 방향을 기준으로 첫 번째와 네 번째에 위치하며, 상기 제2지지볼은 상기 제2볼그룹에서 광축 방향을 기준으로 두 번째와 세 번째에 위치하도록 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 제1프레임은 상기 광축 방향을 따라 연장되는 형상의 제1 및 제2가이드홈부가 구비되며, 상기 제2프레임은 상기 제1 및 제2가이딩홈부와 각각 대면하는 제1 및 제2수용홈부가 구비될 수 있으며, 이 경우 상기 제1볼그룹은 상기 제1가이딩홈부와 제1수용홈부 사이에 위치하며, 상기 제2볼그룹은 상기 제2가이딩홈부와 제2수용홈부 사이에 위치하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 상기 제1가이딩홈부 또는 제1수용홈부 중 하나 이상은 그 단면이 V자 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의할 때, AF를 위한 프레임(AF캐리어)이 다른 볼보다 큰 직경을 가지는 4개의 볼에 의하여 지지 가능되도록 구성하되, 지지되는 볼 사이의 간격을 비대칭 내지 차등적으로 구성하여 3개의 볼에 의하여 지지되는 형태와 가장 근접한 형태가 되도록 장치를 구현함으로써, AF캐리어(프레임)의 틸트 불량이 발생되는 현상을 최소화할 수 있다.
나아가 본 발명의 실시예에 의할 때, 작은 직경을 가지는 4개 이상의 볼들에 의하여 AF 프레임의 좌우측이 지지되도록 구성하여 장치 자체의 크기를 경량화 및 소형화시키는데 최적화될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 AF구동을 위한 구조를 도시한 도면,
도 2는 종래 AF구동에서 발생되는 틸트 불량을 도식적으로 설명하는 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 자동초점 조절장치의 구성을 도시한 분해결합도,
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 제1프레임과 제2프레임의 상세 구성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 볼들에 대한 바람직한 일 실시예를 도시한 도면,
도 6은 AF 프레임의 광축 이동시 틸트 불량이 감소하는 본 발명의 구조를 설명하는 도면,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1프레임, 제2프레임 등의 결합 관계를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 의한 자동초점 조절장치(100)는 코일과 마그네트 사이에 발생되는 전자기력에 의하여 렌즈가 탑재될 수 있는 AF캐리어를 광축 방향(Z축 방향)으로 선형적으로 진퇴(forward or backward)이동시킴으로써, 피사체와의 초점 거리를 정확히 일치시켜 피사체에 대한 더욱 선명한 영상이 생성되도록 하는 장치에 해당한다. 실시형태에 따라 본 발명은 이러한 AF기능만이 구현되는 장치는 물론, AF기능과 OIS 기능이 통합적으로 적용되는 장치 모두에 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치(이하 '자동초점 조절장치'라 지칭한다)(100)의 구성을 도시한 분해결합도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 자동초점 조절장치(100)는 제1프레임(110), 제2프레임(120) 및 복수 개의 볼(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1프레임(110)에는 마그네트(111)가 구비되며 이 마그네트(111)의 후면으로는 자력의 집중을 위한 백요크(미도시)가 더 설치될 수 있다. 제1프레임(110)은 AF구동의 이동체에 해당하는 구성으로서 앞서 설명된 AF캐리어 또는 AF프레임 등에 해당한다.
AF기능만이 단독으로 구현되는 장치에서는 상기 제1프레임(110)에 렌즈(미도시)가 탑재되어 제1프레임(110)과 그 물리적 이동을 함께 하게 되므로 제1프레임(110)이 광축 방향으로 이동함에 따라 렌즈 또한, 광축 방향(Z축 방향)으로 이동하게 되고 이러한 이동을 통하여 이미지 센서와의 거리가 조정됨으로써 자동 초점 기능이 구현된다.
AF기능과 OIS 기능이 통합된 실시형태에서는 X, Y축 방향(광축 방향(Z)과 수직하는 방향)으로 이동하는 OIS프레임(캐리어)이 상기 제1프레임(110)에 구비될 수 있다.
렌즈(또는 렌즈조립체)는 OIS 프레임(미도시)에 탑재될 수 있는데, 이 경우 제1프레임(110)이 광축 방향으로 이동하는 경우 OIS 프레임도 함께 광축방향으로 이동하게 되므로 이에 따라 렌즈 또한 광축 방향으로 이동하게 된다. 손 떨림 보정을 위한 OIS 구동이 이루어지는 경우 OIS 프레임은 제1프레임 상부에서 광축 방향과 수직한 방향으로 손 떨림에 의한 움직임을 보상하는 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제2프레임(120)은 제1프레임(110)에 상응하는 구성으로서, 제1프레임(110)이 AF구동에 대한 이동체라면 상대적인 관점에서 상기 제2프레임(120)은 고정체에 해당한다.
상기 제2프레임(120)은 AF코일(121), FPCB(123), 드라이브 칩(125) 및 홀센서(127) 등이 구비될 수 있다. AF코일(121)은 외부에서 인가되는 전원의 크기와 방향에 상응하는 전자기력을 발생시켜 마그네트(111)가 구비된 제1프레임(110)을 광축 방향으로 이동시키는 기능을 수행한다.
홀센서(127)는 홀효과(hall effect)를 이용하여 마그네트(111)의 위치(제1프레임의 위치 즉, 렌즈의 위치)를 감지하고 이에 대응되는 신호를 본 발명의 드라이브 칩(125)으로 전달하며, 드라이브 칩(125)은 입력된 홀 센서의 신호를 이용하여 적절한 크기와 방향의 전원이 AF코일(121) 측으로 인가되도록 제어한다.
이러한 방법을 통하여 광축 방향을 기준으로 렌즈의 정확한 위치를 피드백 제어함으로써 자동초점 기능이 구현된다. 상기 AF코일(121), 드라이브 칩(125) 및 홀센서(127)는 외부 모듈, 전원부, 장치 등과 연결되는 FPCB(123) 상에 탑재될 수 있다.
제2프레임(120)은 도 3에 도시된 바와 같이 제2서브프레임(120-1)과 제2메인프레임(120-2)로 이원화될 수 있음은 물론, 단일화된 하나의 객체로 구현될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1프레임(110)과 제2프레임(120)(제2서브프레임(120-10) 사이에는 복수 개의 볼(130)이 위치하는데, 이 복수 개의 볼(130)에 의하여 상기 제1프레임(110)과 제2프레임(120)은 볼의 직경에 대응되는 만큼 이격된 상태가 유지된다.
볼(130)을 매개하여 제1프레임(110)과 제2프레임(120)의 간격이 유지되고 제1프레임(110)이 볼(130)의 점접촉이 유지될 수 있도록 제2프레임(120)에는 제1프레임(110)에 구비된 마그네트(111)과 인력을 발생시키는 요크(미도시)가 더 구비될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이 복수 개의 볼(130)이 제1프레임(110) 및 제2프레임(120) 모두와 점접촉이 되도록 설계한다고 하여도 이상적인 경우가 아닌 한 4 위치 이상에서 동시에 점접촉이 이루어질 수 없으므로 제1프레임(110)이 선형이동하는 경우 제1프레임(110)과 점접촉되는 볼이 수시로 변화되고 이에 따라 제1프레임(110)의 틸트 불량이 발생될 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 인식하고 상기 문제점을 해소함과 동시에 장치의 소형화 내지 슬림화 등에도 최적화될 수 있도록 우선, 각각 4개 이상의 볼들로 이루어지는 좌측 및 우측 볼그룹에 의하여 제1프레임(110)과 제2프레임(120)이 지지되도록 구성한다.
또한, 본 발명에서는 종래와는 달리 각 볼그룹에 속한 볼들이 모두 동일한 크기의 볼들로 이루어지지 않는다. 즉, 자신의 그룹에 속한 나머지 볼보다 큰 크기를 가지는 2개의 볼들(이하 ‘대직경 볼’이라 지칭한다)이 각 그룹에 포함되도록 하고 이 대직경 볼에 의하여 제1프레임(110) 및 제2프레임(120)이 지지되도록 구성한다.
4개의 대직경 볼을 나머지 볼(이하 ‘소직경 볼’이라 지칭한다)보다 너무 크게 구성하는 경우 볼들 상호간의 접촉에 의한 볼의 회전 운동에 방해가 될 수 있으므로, 볼들의 회전 운동에 방해가 되지 않는 범위에서 대직경 볼과 소직경 볼의 크기 관계는 실시형태에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
이와 관련하여 대직경 볼은 소직경 볼과 대비하여 105%~120% 정도의 크기를 가지도록 구성하는 것이 바람직하다. 한편, 볼의 절대적인 크기 자체는 장치의 크기 등과 관련하여 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.
대직경 볼 각각의 개별 크기와 위치에 상응하도록 대직경 볼과 대접하는 제1프레임(110) 또는 제2프레임(120) 부분의 형상이나 모양, 단차 등을 조정하면 제1프레임(110) 자체의 수평성을 구현할 수 있으므로 대직경 볼이 모두 동일한 크기로 구현될 필요는 없으나, 제품 구현을 더욱 간단하고 정밀하게 구현하기 위하여 대직경 볼은 서로 동일한 크기로 구현하는 것이 더욱 바람직하다.
도 4는 본 발명의 제1프레임(110)과 제2프레임(120)의 상세 구성을 도시한 도면이다.
앞서 설명된 바와 같이 본 발명의 제1프레임(110)은 광축 방향을 따라 진퇴 이동하므로 이러한 광축 방향 이동을 효과적으로 가이딩하기 위하여 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 복수 개의 볼(130)은 광축 방향(Z축 방향)을 따라 배열되는 것이 바람직하다.
나아가 점접촉에 의한 제1프레임(110)의 물리적 지지가 더욱 안정적으로 이루어질 수 있도록 상기 복수 개의 볼(130)은 광축 방향을 따라 함께 배열되는 n개의 볼로 이루어지는 제1볼그룹(130-1)과 상기 제1볼그룹(130-1)과는 다른 위치에 구비되며 광축 방향을 따라 함께 배열되는 m개의 볼로 이루어진 제2볼그룹(130-2)로 이원화시키는 것이 바람직하다.
상기 n과 m은 4 이상의 자연수이며, n과 m은 동일한 수 또는 다른 수일 수 있음은 물론이다.
이 경우, 제1볼그룹(130-1)에 속한 2개의 볼은 제1볼그룹(130-1)에 속한 나머지 볼의 크기보다 크도록 구성하고, 제2볼그룹(130-2)에 속한 2개의 볼은 제2볼그룹(130-2)에 속한 나머지 볼의 크기보다 크도록 구성하여 제1프레임(110) 또는 제2프레임(120)이 이들 대직경 볼에 의하여 지지되도록 구성한다.
대직경 볼에 의하여 지지된다는 점에서 상기 대직경 볼을 이하 설명에서는 지지볼이라 지칭하며, 구체적으로 제1볼그룹(130-1)에서 자신의 그룹에 속한 나머지 볼보다 큰 크기를 가지는 두 개의 볼을 제1지지볼이라 지칭하며, 제2볼그룹(130-2)에서 자신의 그룹에 속한 나머지 볼 보다 큰 크기를 가지는 두 개의 볼을 제2지지볼이라 지칭한다.
더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여, 도면에 도시된 바와 같이 제1지지볼은 상기 제1볼그룹(130-1)의 양 끝단에 위치하며, 제2지지볼은 상기 제2볼그룹(130-2)의 가운데에 위치하되, 서로 인접하도록 구성할 수 있다.
한편 본 발명의 도면에는 볼 그룹이 2개로 도시되어 있으나, 제1프레임(110)(AF캐리어)의 선형 이동을 더욱 효과적으로 지지하기 위하여 제1볼그룹(130-1) 및 제2볼그룹(130-2) 이외 추가적인 볼 그룹이 더 포함될 수 있음은 물론이다.
상기 복수 개의 볼(130)들이 외부로 이탈하는 것을 방지하고 제1프레임(110)의 광축 방향 이동을 더욱 효과적으로 가이딩하기 위하여 상기 제1프레임(110)에는 광축 방향을 따라 연장되는 형상의 가이드홈부(113)가 구비될 수 있으며, 이 가이드홈부(113)는 도 4에 도시된 실시예와 같이 도 4를 기준으로 우측에 위치한 제1가이드홈부(113-1)와 좌측에 위치한 제2가이드홈부(113-2)로 구현될 수 있다.
이러한 가이드홈부(113)의 구조에 대응하도록 상기 제2프레임(120)에는 수용홈부(126)가 구비될 수 있는데, 이 수용홈부(126)는 상기 제1프레임(110)의 제1가이드홈부(113-1)에 대응되는 제1수용홈부(126-1)와 상기 제1프레임(110)의 제2가이드홈부(113-2)에 대응되는 즉, 제2가이드홈부(113-2)와 대면하는 위치에 배치되는 제2수용홈부(126-2)로 이루어질 수 있다.
이 경우, 앞서 설명된 제1볼그룹(130-1)은 상기 제1가이딩홈부(113-1)와 제1수용홈부(126-1) 사이에 일부분이 수용되는 형태로 구비될 수 있으며, 상기 제2볼그룹(130-2)는 상기 제2가이딩홈부(113-2)와 제2수용홈부(126-2) 사이에 일부분이 수용되는 형태로 구비될 수 있다.
상기 제1가이드홈부(113-1) 또는 제2가이드홈부(113-2) 중 어느 하나의 가이드홈부(113)는 그 단면 형상이 “V”자 형상이 되도록 하고, 나머지 하나의 가이드홈부는 그 단면 형상이 “U”자 형상이 되도록 구성할 수 있으며, 제1수용홈부(126-1)과 제2수용홈부(126-2) 또한, 그러하다.
이와 같이 양 가이드홈부(113) 또는 수용홈부(126)가 서로 다른 형상적 특징을 가지는 경우 볼과의 접촉 부위 및 회전 특성 등을 서로 다르게 구성할 수 있어 광축 방향으로 이동하는 제1프레임(110)의 구동 특성을 더욱 개선시킬 수 있다.
가이드홈부(113) 또는 수용홈부(126)의 단면 형상이 V자 형상인 경우 볼(130)은 가이드홈부(113) 또는 수용홈부(126)와 2점 (two-point)에서 유격없이 점접촉한다.
이러한 특성을 반영하여, 볼(130)이 제1프레임을 더욱 효과적으로 지지하도록 하고 제1프레임(110)의 광축 방향 이동의 선형성을 더욱 효과적으로 유도하기 위하여, 제1지지볼 2개가 양쪽 끝에 위치하는 볼그룹인 제1볼그룹(130-1)을 가이딩하는 제1가이딩홈부(113-1) 또는 제1수용홈부(126-1) 중 하나 이상은 그 단면이 “V”자 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
실시형태에 따라서 제1프레임(110)에 구비되는 제1가이딩홈부(113-1) 및 제2가이딩홈부(113-2)는 모두 그 단면이 “V”자 형상이 되도록 하고, 제2프레임에 구비되는 제1수용홈부(126-1)는 그 단면이 “V”자 형상, 제2수용홈부(126-2)는 그 단면이 “U"자, 또는 ”사다리꼴“ 형상이 되도록 구성할 수 있다.
도 5는 제1프레임(110)에 구비된 본 발명의 볼(130)들에 대한 바람직한 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5을 참조할 때, 상기 제1지지볼은 제1볼그룹(130-1)에 속한 볼들 중 B11과 B14이며, 상기 제2지지볼은 제2볼그룹(130-2)에 속한 볼들 중 B22와 B23이다. 이들 제1지지볼과 제2지지볼의 직경 내지 크기는 서로 동일(D11=D14=D22=D23)하도록 구성될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이 제1지지볼(B11, B14) 사이에 위치하는 볼(B12, B13)들의 직경은 제1지지볼의 직경보다 작으며(D12=13<D11=D14), 볼(B12)와 볼(B13)의 크기는 실시형태에 따라 서로 다를 수 있음은 물론이다. 또한, 제1지지볼(B11, B14)은 그 크기가 서로 동일한 것이 바람직하나 공차, 오차 등에 의하여 물리적으로 동일하지 않을 수 있음은 물론이며, 이 경우에도 여전히 나머지 볼(B12, B13)보다는 큰 직경을 가지도록 구성된다.
제2볼그룹(130-2)에서 가운데에 위치하며 서로 인접하는 제2지지볼(B22, B23)의 바깥에 위치하는 볼(B21, B24)의 직경은 제2지지볼의 직경보다 작도록(D21=D24<D22=23) 구성될 수 있으며, 볼(B21)와 볼(B24)의 크기(D21, D24)는 다를 수 있으나, 동일하게 구성하는 것이 바람직하다.
상기 제2지지볼(B22, B23) 또한, 동일한 크기로 구현되는 것이 바람직하나, 공차 등에 의하여 일부 서로 다른 크기로 구현될 수 있으며 이 경우에도 나머지 볼(B21, B24)보다는 큰 직경을 가지도록 구성된다.
도 5에 도시된 바와 같이 제1볼그룹(130-1)에 속한 볼 중 자신의 그룹에 속한 볼보다 큰 크기를 가지는 상기 2개의 제1지지볼(B11, B14)은 제1볼그룹(130-1) 중 양 끝단에 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다.
아울러, 제2볼그룹(130-2)에 속한 볼 중 자신의 그룹에 속한 볼보다 큰 크기를 가지는 상기 2개의 제2지지볼(B22, B23)은 제2볼그룹(130-2) 중 가운데에 위치하며 서로 인접하도록 구성한다. 예를 들어, 제2볼그룹(130-2)이 4개의 볼들로 이루어지는 경우 제2지지볼(B22, B23)은 광축 방향을 기준으로 두 번째, 세 번째 위치하도록 구성된다.
이와 같이 구성하는 경우 물리적 지지가 더욱 넓은 영역에서 평형적으로 이루어지도록 유도할 수 있음은 물론, 제1프레임(110)이 광축 방향으로 이동하는 과정에서 발생될 수 있는 이격이나 유격을 최소화할 수 있게 된다.
만약 제1볼그룹(130-1)에 속한 볼이 5개인 경우 상기 제1지지볼 2개는 5개의 볼 중 어떠한 위치에 있어도 무방하나 평행적 지지가 효과적으로 구현되도록 가운데 볼을 기준으로 상호 대칭되는 위치에 구비되도록 하고 나아가 5개의 볼 중 가능한 양 끝단에 위치하도록 구성될 수 있다.
또한, 제2볼그룹(130-2)이 5개의 볼들로 이루어지는 경우 평행적 지지의 효율성을 높이고 지지되는 볼들에 의한 이격 내지 유격이 최소화되도록 제2지지볼은 2번째와 3번째에 위치하거나, 3번째와 4번째 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 6은 AF프레임(제1프레임)(110)의 광축 이동시 틸트 불량이 감소하는 본 발명의 구조를 설명하는 도면이다.
도 6에 도시된 볼그룹 중 좌측에 위치한 볼그룹이 제1볼그룹(130-1)이며, 우측에 위치한 볼그룹이 제2볼그룹(130-2)에 해당한다. 실시형태에 따라 제1볼그룹(130-1)과 제2볼그룹(130-2)의 좌우 위치는 언제든지 변경가능함은 물론이다.
도 6에 도시된 바와 같이 제1볼그룹(130-1)의 제1지지볼(B11, B14)은 자신의 볼그룹에서 양 끝단에 위치하며, 제2볼그룹(130-2)의 제2지지볼(B22, B23)은 자신의 볼그룹에서 가운데에 위치한다.
앞서 언급된 바와 같이 제1프레임(110) 또는 제2프레임(120)이 4개의 볼에 의하여 지지되도록 설계된다고 하여도 4개의 볼이 완벽하게 동일할 수 없음은 물론, 제1프레임(110)이 광축 방향으로 선형 이동하게 되므로 제1프레임(110)은 4개의 볼과 항시적으로 대접하지 못하게 된다.
그러므로 제1프레임(110)이 선형 이동하는 경우 그 물리적 이동에 의한 변화, 외부 흔들림 등에 의하여 제1프레임(110)이 대접(point-contact)하는 볼이 수시적으로 변경되고 이러한 변경에 의하여 미세한 틸트 불량이 발생하게 된다.
본 발명은 이러한 미세한 틸트 불량을 최소화하기 위한 것으로서, 4개의 지지불(제1지지볼 및 제2지지볼)에 의하여 제1프레임(110)이 지지될 수 있도록 하되, 도면에 도시된 바와 같이 제1지지볼은 제1볼그룹(130-1)의 양 끝단에 위치하도록 하고, 제2지지볼은 제2볼그룹(130-2)의 가운데 위치화도록 구성한다.
이와 같이 구성하는 경우 제1지지볼(B11, B14) 사이의 이격 거리(피치, pitch)(P1)는 최대로 벌어지게 되고, 제2지지볼(B22, B23) 사이의 이격 거리(pitch)(P2)는 최소로 축소된다.
즉, 제1지지볼 사이의 피치(P1)가 최대로 확장되어 있고 제2지지볼 사이의 피치(P2)는 상대적으로 P1보다 작게 최소 범위로 축소되어 있으므로 제1프레임(110)은 4개의 지지볼(제1지지볼 2개 및 제2지지볼 2개) 중 제1지지볼(B11, B14)과는 항시적으로 닿을 수 있도록 유도할 수 있다.
그러므로 제1프레임(110)이 선형 이동하는 과정에서 4개의 지지볼들 중에서 제1프레임(110)이 대접하는 볼이 변경된다고 하여도 최소한 제1지지볼(B11, B14)는 그 대접이 항시적으로 이루어지며, 이격 거리(P2)가 최소화된 제2지지볼(B22, B23)에서 그 점접이 변경되도록 유도할 수 있게 된다.
또한, 앞서 언급된 바와 같이 제2지지볼(B22, B23)은 동일한 크기로 설계되어 있고, 그 이격 거리(P2)가 최소화되어 있으므로 접점이 변경된다고 하여도 이 접점 변경에 의한 수평 흔들림(틸트)을 최소화할 수 있게 된다.
만약 다른 볼보다 큰 크기를 가지는 볼(대직경 볼) 4개를 모두 각 볼 그룹의 양 끝단에 위치하도록 하는 경우, 해당 그룹에서 대직경볼 사이의 이격거리 내지 피치가 서로 동일하게 되므로 제1프레임(110)이 선형 이동하는 경우 그 어느 볼도 항시적으로 제1프레임(110)과 대접하지 못하게 되고, 이로 인하여 제1프레임(110)의 선형 이동하는 경우 대접하는 볼이 수시로 변경되어 틸트 불량이 커지게 된다.
대응되는 관점에서 제2지지볼이 서로 인접하지 않는 경우 제2지지볼 사이의 피치(P2)가 커져 제1지지볼 사이의 피치(P1)에 근접하게 되므로 제1지지볼이 제1프레임(110)과 항시적으로 대접할 가능성을 낮추게 된다. 그러므로 제2지지볼의 피치(P2)가 최소화되도록 제2지지볼은 서로 인접하도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 6에 도시된 바와 같이 제1프레임(110)이 지지되는 구조는 사다리꼴 형상이 되며, 제2지지볼(B22, B23) 사이의 간격(P2) 이 이상적으로 더욱 가까워진다면 제1프레임(110)이 지지되는 구조의 형상은 삼각형 즉, 3볼 지지 구조에 근접하게 된다.
제1프레임(110)이 3볼에 의하여 지지되는 경우, 그 물리적 점접촉은 항시성을 가질 수 있으므로 제1프레임(110)의 선형 이동에 따른 틸트 현상을 최소화시킬 수 있게 된다. 이와 같이 제1지지볼와 제2지지볼의 간격이 비대칭적 구조가 되도록 구성하는 경우 3볼 지지에 근접시킬 수 있게 되어 제1프레임(110)의 틸트 불량을 최소화할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1프레임(110), 제2프레임(120) 등의 결합 관계를 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5가 볼(130)들이 제1프레임(110)에 구비된 모습을 도시한 도면이라면, 도 7은 볼(130)들이 제2프레임(120)에 구비된 모습을 도시한 도면이다. 도 7에서는 제2프레임(120)의 구조가 명확하고 나타날 수 있도록 제1프레임(110)이 투명한 형태로 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 제1프레임(110) 또는 제2프레임(120)의 형상이나 구조는 다른 도면에서 도시된 형상이나 구조와는 다른데, 이와 같이 본 발명의 기술 사상을 구현할 수 있다면 제1프레임(110) 또는 제2프레임(120)은 다양한 형상과 구조로 구현될 수 있음은 물론이다.
앞서 설명된 바와 같이 AF코일(121)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되면 AF코일(121)은 마그네트(111)에 전자기력을 발생시키고 이 전자기력에 의하여 마그네트(111)가 구비된 제1프레임(110)은 광축 방향으로 선형 이동하게 된다.
이 때, 제1프레임(110)은 제1볼그룹(130-1)에 속한 2개의 제1지지볼과 제2볼그룹(130-2)에 속한 2개의 제2지지볼에 의하여 지지되면서 광축 방향으로 선형이동한다.
제1볼그룹(130-1)의 양 끝단에 위치한 2개의 제1지지볼은 최대의 피치 거리(P1)으로 제1프레임(110)을 지지함과 동시에 제1프레임(110)과 항시적으로 대접하고 있으므로 더욱 정확히 제1프레임(110)의 광축 방향으로의 선형 이동을 가이딩할 수 있고, 제2지지볼은 제2볼그룹(130-2)에서 가운데 부분에 위치하여 제1프레임(110)이 대접하는 제2지지볼이 변경된다고 하더라도 그 변경에 따른 흔들림을 최소화할 수 있게 된다.
상술된 본 발명의 설명에 있어 제1 및 제2 등과 같은 수식어는 상호 간의 구성요소를 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐이므로, 특정의 순서, 우선순위 등을 나타내기 위하여 사용되는 용어가 아니라고 해석되어야 한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 마그네트가 구비되는 제1프레임;
    상기 제1프레임을 광축방향으로 이동시키는 AF코일이 구비되는 제2프레임;
    상기 제1프레임과 제2프레임 사이에 위치하며 상기 광축방향을 따라 배열되는 n(n은 4이상의 자연수)개의 볼(ball)로 이루어진 제1볼그룹; 및
    상기 제1프레임과 제2프레임 사이에 위치하며, 상기 광축방향을 따라 배열되는 m(m은 4이상의 자연수)개의 볼로 이루어지며 상기 제1볼그룹과 다른 위치에 구비되는 제2볼그룹을 포함하고,
    상기 제1볼그룹은 자신의 그룹에 속한 나머지 볼보다 큰 크기를 가지는 두 개의 볼인 제1지지볼을 포함하고, 상기 제2볼그룹은 자신의 그룹에 속한 나머지 볼보다 큰 크기를 가지는 두 개의 볼인 제2지지볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1지지볼은,
    상기 제1볼그룹의 양 끝단에 위치하며,
    상기 제2지지볼은 상기 제2볼그룹의 가운데에 위치하며 서로 인접하는 것을 특징으로 하는 비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제1지지불과 제2지지볼은 서로 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 n와 m은 4이며,
    상기 제1지지볼은 상기 제1볼그룹에서 광축 방향을 기준으로 첫 번째와 네 번째에 위치하며, 상기 제2지지볼은 상기 제2볼그룹에서 광축 방향을 기준으로 두 번째와 세 번째에 위치하는 것을 특징으로 하는 비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 제1프레임은,
    상기 광축 방향을 따라 연장되는 형상의 제1 및 제2가이드홈부가 구비되며,
    상기 제2프레임은 상기 제1 및 제2가이딩홈부와 각각 대면하는 제1 및 제2수용홈부가 구비되며,
    상기 제1볼그룹은 상기 제1가이딩홈부와 제1수용홈부 사이에 위치하며, 상기 제2볼그룹은 상기 제2가이딩홈부와 제2수용홈부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 비대칭 지지 구조의 자동초점 조절장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1가이딩홈부 또는 제1수용홈부 중 하나 이상은 그 단면이 V자 형상인 것을 특징으로 하는 비대칭 지지구조의 자동초점 조절장치.
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