KR20100068701A

KR20100068701A - 렌즈 액츄에이터용 탄성 부재 및 이를 포함하는 렌즈 액츄에이터

Info

Publication number: KR20100068701A
Application number: KR1020080127151A
Authority: KR
Inventors: 김영준; 이동락
Original assignee: (주)차바이오앤디오스텍
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-06-24

Abstract

본 발명에서는 별도의 다른 구성 부품을 매개하지 않으면서도 포커싱 구동을 위한 프리-로드, 즉 초기 부하를 설정함으로써, 렌즈모듈이 안정적인 초기 구동 위치로 유지될 수 있는 렌즈 액츄에이터용 탄성 부재 및 이를 채용한 소형 광학 기기의 렌즈 액츄에이터를 제안한다. 본 발명에 따르면, 초기 구동 위치 설정을 위해서 별도의 부품을 사용하지 않기 때문에, 조립 공정에서의 경제성을 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 본 발명의 렌즈 액츄에이터의 구동원에는 외부 베이스와 결합될 수 있는 체결 수단을 구비하여 안정적인 포커싱은 물론, 렌즈 액츄에이터의 소형화에도 기여할 수 있다.

Description

렌즈 액츄에이터용 탄성 부재 및 이를 포함하는 렌즈 액츄에이터{Elastic Member for Lens Actuator and Lens Actuator Having the Same}

본 발명은 이미지 촬상 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형 광학 기기에 채택되는 렌즈 액츄에이터용 탄성 부재 및 이를 포함하는 렌즈 액츄에이터에 관한 것이다.

렌즈를 통하여 원하는 피사체를 촬영할 수 있는 기계 장치로서의 카메라에는 초점 조절 및/또는 줌(zoom) 기능을 위한 다수의 렌즈를 구비하여, 렌즈 사이의 상대적인 거리를 조절하여 초점을 조정한다.

최근 디지털 광학 기술의 비약적인 발전에 따라 디지털 카메라나 휴대폰 등과 같은 모바일 통신기기와 같은 소형 광학 기기에 카메라 모듈이 장착되어, 언제든지 사용자가 원하는 피사체를 촬영할 수 있도록 구성되어 있고, 이와 같은 소형 광학 기기는 일반인들에게 보급되고 있다. 그런데, 이와 같은 소형 광학 기기에 장 착되는 카메라 모듈에는 배율 조정(zooming)이나 자동 초점 조절(auto-focusing)을 위한 구동 수단으로서 다양한 액츄에이터(actuator)를 구비하여, 렌즈 조립체 내부에 형성되는 렌즈를 광축 방향으로 움직이는 방법을 통해서 초점 조절 및/또는 배율을 조정한다.

종래 소형 광학기기에 장착되는 카메라에서 피사체에 대한 초점을 자동으로 조절하기 위한 액츄에이터로는 기어에 의한 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변화시키는 이른바, 회전 모터 방식의 기계식 장치가 널리 사용되었다. 그런데 기계식 액츄에이터의 경우, 기어와 모터의 작동에 수반되는 마찰, 기계적 변형, 백래시(backlash) 등으로 인한 동적-정적 오차를 회피할 수 없었기 때문에 미세한 제어가 사실상 불가능하여 초점을 정밀하게 조절하기 곤란할 뿐만 아니라, 각각의 기계 장치가 차지하는 공간 문제 등으로 인하여 소형화가 곤란하였다. 따라서 모바일 통신기기와 같은 소형 광학 기기에 기계식 액츄에이터를 장착하기에는 많은 문제점을 가지고 있었다.

이에 따라, 특히, 휴대폰, PDA 등의 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈에서는 모바일 통신기기에서 요구되는 소형화, 경량화, 다기능화 등을 만족시킬 수 있도록 많은 방법이 제안되고 있다. 그런데, 점차적으로 소형화되는 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈의 광학계에서 피사체를 선명하게 보기 위해서는 다수의 렌즈와 이미지 센서 사이의 상대적인 거리를 조정하거나 렌즈의 곡률을 변화시켜 피사체를 이미지 센서에 선명하게 결상시키는 포커싱(focusing) 기능이 구비되어야 한다. 다시 말하면, 피사체의 위치에 따라 이미지 센서에 결상되는 피사체 의 상의 위치가 변하기 때문에, 이와 같이 변경되는 피사체에 대한 포커싱 기능을 구현하기 위해서는 피사체와 렌즈와의 거리에 따라 상이 형성되는 위치를 변경하기 위한 포커싱 과정이 필수적으로 요구된다.

즉, 광학 기기에 있어서 이미지 센서에 선명한 상을 구현하기 위해서는 통상적으로 1개 이상의 초점 조절용 렌즈가 피사체의 위치에 따라 이미지 센서에 대한 상대적인 위치를 변경할 수 있도록 이동할 수 있어야 한다. 그런데, 이와 같은 포커싱 렌즈를 통하여 포커싱 기능을 실현하기 위해서는 피사체의 위치에 따라 포커싱 렌즈를 광축 방향으로 이동시키기 위한 구동원으로서의 액츄에이터가 요구되는데, 현재까지 매뉴얼, 스텝 모터, 압전 소자, 음성 코일 모터(Voice Coil Motor, VCM) 등을 이용한 구동원이 제안되었고, 그 중에서도 음성 코일 모터 방식의 액츄에이터가 가장 널리 사용되고 있다.

여기서, 음성 코일 모터(VCM)나 음성 코일 액츄에이터(Voice Coil Actuator, VCA) 방식이란, 영구 자석에 의해 형성되는 정적인 자기장 내에서 코일의 유도자기력이 생성하는 로렌츠 힘을 직선 운동으로 이용하는 액츄에이터를 의미하는데, 비교적 짧은 거리를 정밀하게 직선 이동시키는 소형 광학 기기를 구축하는데 매우 적합하다. 종래 모바일 통신기기 등에 적용된 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 개략적으로 도시한 단면도인 도 1을 참조하여 종래의 VCM 방식에 렌즈 액츄에이터에 대해서 간단하게 설명한다.

도시된 것과 같이, 종래의 보이스-코일 모터 방식의 렌즈 액츄에이터(1)는 통상 다수의 초점 조절용 렌즈가 조립되어 있는 렌즈 조립체로서의 렌즈 배럴(2)과, 렌즈 배럴(2)의 외주면에서 나사 체결 방식으로 결합되는 캐리어(3)가 그 중앙에 형성된다. 한편, 렌즈 배럴(2)이 내부에 체결되어 있는 중공된 형상의 캐리어(3)의 외주변으로 자력을 발생하는 마그네트(4)와, 마그네트(4)의 상단에 구비되어 자력선의 흐름 방향을 변경, 제어하는 대략 "『"자 형상의 단면을 가지면서 중공된 요크(5)와, 마그네트(4)의 하단에 구비되어 자석을 지지하는 동시에 자력선 흐름 방향을 일-방향으로 변경하는 탑 플레이트(6)가 배치되고, 캐리어(3)의 하단 외주변과 탑 플레이트(6)의 내주면 사이로 구동 코일(7)이 권선되어 있다. 즉, VCM 방식을 이용한 렌즈 액츄에이터(1)에서 자력을 발생시키는 마그네트(4)와 전류가 인가되는 구동 코일(7)을 대향 배치하여, 마그네트(4)에 의해 발생하는 자기력 내에서 구동 코일(7)의 상호작용에 의한 유도자기력에 의하여 전류와 자기장의 수직방향, 즉 광축 방향으로 발생하는 로렌츠 힘을 이용하여 렌즈 배럴(2) 및 이를 수용하는 캐리어(3)를 광축 방향으로 구동시킨다.

한편, 요크(5)의 상단으로는 렌즈 액츄에이터(1)의 상단 외관을 제공하는 상부 커버(8)가, 탑 플레이트(6)의 하단으로는 탑 플레이트(6)가 안착, 고정되는 하부 커버(9)가 형성되며, 캐리어(3) 및 하부 커버(9)의 하단으로는 렌즈 액츄에이터(1)의 하단 외관을 제공하는 베이스(10)가 형성된다. 이때, 캐리어(3)가 구동하는 과정에서 발생되는 기울어짐을 최소화하는 동시에 캐리어(3)가 이동할 경우 본래의 위치로 돌아갈 수 있도록 캐리어(3)의 상단으로 상부 스프링(11)이 안착되며, 캐리어(3)의 하단에도 캐리어(3)의 위치를 원래의 위치로 돌아갈 수 있도록 하부 스프링(12)이 결합되어 각각 캐리어(3)의 상단과 하단을 가압한다. 특히, 상부 스프링(11)과 하부 스프링(12)의 배치를 살펴보면, 그 내주부는 캐리어(3)의 직선 운동에 따라 그 위치 또는 형태가 변할 수 있도록 구성되는 반면, 상부 스프링(11)의 외주부는 그 상단의 상부 커버(8)와 하단의 요크(5) 사이에 밀착, 개재되어 있고, 하부 스프링(12)의 외주부 역시 상단의 하부 커버(9)와 하단의 베이스(10) 사이에 밀착, 개재되어 있어 그 위치 또는 형태가 고정되도록 구성되어 있다.

그런데, 상술한 것과 같이 캐리어(3)의 상단과 하단을 각각 가압하기 위한 수단으로서의 상부 스프링(11)/하부 스프링(12)은 렌즈 액츄에이터(1)가 구동되기 전이라고 하더라도 그 내주부와 외주부가 광축에 직교하는 방향으로 평행하게 배치되는 것이 아니라, 고정된 외주부에 비하여 내주부가 상측으로 비스듬하게 기울어진 형태로 배치되어 있다. 이와 같은 배치에 의해서, 상부 스프링(11)/하부 스프링(12)의 내주부는 탄성에 의하여 하측으로 복귀하려는 반발력이 생성되어, 실제 구동 과정에서는 이 반발력을 이겨내는 구동력에 의하여 캐리어(3)가 광축을 따라 이동하는 직선 운동에 의하여 피사체에 대한 미세한 초점 조절이 가능하게 된다.

이와 같이, VCM 방식의 렌즈 액츄에이터(1)에서 카메라 모듈이 90ㅀ 및/또는 180ㅀ 회전하는 경우에 카메라 모듈을 이루는 렌즈 액츄에이터(1) 중앙에 형성된 캐리어(3)가 그 자중에 의하여 아래로 처지는 것을 방지하기 위해서는, 캐리어(3)의 상단과 하단에 각각 스프링(11, 12)을 결합하고 그 내주측이 상부를 향하여 기울어지게 함으로써 소정의 반발력에 의하여 캐리어(3)를 가압하여 캐리어(3)의 위 치를 설정할 필요가 있는데, 이를 '프리-로드(pre-load)'또는 '자세차'에 의한 캐리어의 초기 구동 위치라고 한다.

그런데, 종래 VCM 방식을 채용한 렌즈 액츄에이터(1)의 경우 프리-로드, 즉 초기 부하를 인가하기 위해서, 캐리어의 하단(3a)은 베이스(10)의 내주면 상단과 접촉하도록 설정하여, 상부 스프링(11) 및 하부 스프링(12)의 내주부가 기울어질 수 있도록 구성하고 있다. 따라서, 종래 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터(1)에서, 프리-로드를 제공하기 위해서 렌즈 배럴(2) 외주변으로 체결되는 캐리어(3)가 반드시 요구되기 때문에, 렌즈 액츄에이터(1)를 조립하기 위해서는 반드시 렌즈 배럴(2)과 캐리어(3)의 체결 공정이 수반되어야 하고, 렌즈 액츄에이터(1)의 크기를 줄이는 데도 한계가 있을 수밖에 없다. 또한, 캐리어 하단(3a)과 베이스(10)의 내주면 상단이 지속적으로 접촉, 충격함에 따라 야기되는 파티클(particle)로 인해, 렌즈 액츄에이터(1) 내부에 이물질이 생성되어 포커싱 에러 및 해상력 불량을 유발하는 등의 문제점이 발생한다.

아울러, 최근 디지털 카메라, 모바일 통신기기와 같은 소형 광학 기기에서 점차로 고해상도의 이미지 센서가 채택됨에 따라 렌즈 모듈 역시 소형화, 경량화, 초정밀화의 요구를 만족시켜야 한다. 그런데, 종래 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터(1)의 경우 일체로 형성되기 때문에 조립 과정에서의 어려움은 물론이고, 구성 부품들의 취약성으로 인하여 충격에 의하여 손쉽게 파손되거나 포커싱 기능을 수행하는 과정에서의 구동의 불안정성이 야기되는 등 신뢰성 면에서 많은 문제를 가지고 있 는 실정이다. 뿐만 아니라, 구동원으로서의 마그네트, 요크, 코일 등이 렌즈 배럴의 외주변을 따라 배치됨으로 인하여, 이러한 렌즈 조립체는, 최소한 렌즈 배럴의 외경에 구동원의 직경이 더해진 만큼의 직경을 가질 수밖에 없어, 렌즈 조립체의 소형화에 한계가 있었다.

이에, 예를 들어, 대한민국공개특허 제2008-35601호에서는 다수의 렌즈의 유효 직경을 다르게 구성하고 최소 유효 직경을 갖는 렌즈 주위에 액츄에이터를 배치하는 촬상 장치를 제안하고 있으나, 이 공개특허에서도 촬상 렌즈, 촬상 렌즈를 지지하는 조립 베이스, 렌즈 군을 구동하기 위한 액츄에이터가 모두 일체형으로 성형하고 있다. 따라서 이 공개특허에서는 촬상 렌즈, 이 촬상 렌즈를 수용하는 이동경통, 이동경통 외부에 배치되는 액츄에이터, 액츄에이터 하단에 구성되는 외부 경통을 베이스로 취부하거나 배치하는데 있어서 많은 어려움이 있고, 전술한 것과 같은 포커싱 과정에서의 구동의 불안정성이 야기될 수 있다. 특히, 이와 같은 일체형의 경우에 베이스 내부에 형성, 취부되는 구성 부품의 일부가 파손되는 경우에는 전체를 교환할 수밖에 없는 문제점을 여전히 해결하지 못하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 렌즈 모듈의 초기 구동 위치를 설정하기 위하여 종래 사용되었던 캐리어와 같은 부재 없이도 프리-로드가 가능한, 소형 광학 기기에 채택되는 렌즈 액츄에이터용 탄성 부재를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이와 같이 자체적으로 프리-로드를 제공할 수 있는 탄성 부재를 채택함으로써, 렌즈 액츄에이터를 이루는 구성 부품의 감소를 통해서 종래 렌즈 액츄에이터를 조립하기 위한 공정의 일부를 생략함으로써 조립 고정의 편의성 내지는 경제성이 향상된 렌즈 액츄에이터를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 렌즈를 광축 방향으로 구동시키기 위한 구동원의 일부에 자체 체결 수단을 구비함으로써, 전체 크기를 줄일 수 있는 한편, 조립 과정의 용이성 및 포커싱의 안정성을 향상시킬 수 있는 소형 광학기기용 렌즈 액츄에이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구성 부품 사이의 충돌로 인한 이물질 생성을 억제함과 아울러, 그 구성 부품의 일부가 파손되는 경우에도 전체 부품을 교체할 필요가 없는 소형 광학 기기용 자동 초점 렌즈 조립체를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 이점 및 목적은 후술하는 발명의 상세한 설명 및 첨부하는 도면을 통해서 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 일 관점에 따르면, 소형 광학 기기의 렌즈 액츄에이터에 결합되는 탄성 부재로서, 외주부와 내주부로 구성되며, 초기 구동 위치에서 외주부 영역이 상부로 기울어질 수 있도록 내주부 영역이 하향 연장되어 있는 탄성 부재를 제공한다.

이때, 바람직하게는 상기 탄성 부재는 판스프링 형상을 가지며, 상기 외주부와 상기 내주부 사이에 파상 형상의 만곡부를 가질 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 피사체의 촬상이 가능하도록 렌즈 유닛이 취부되어 있는 렌즈부와; 상기 렌즈부의 외주변을 따라 배치되는 마그네트 및 구동 코일의 상호작용에 의한 구동력에 의하여 상기 렌즈부를 광축 방향을 따라 이동시키는 구동부; 상기 렌즈부 및 상기 구동부의 상단 및 하단으로 결합되는 탄성체로서, 상술한 탄성 부재를 포함하는 탄성체를 포함하는 소형 광학 기기용 렌즈 액츄에이터를 제공한다.

이때, 상기 렌즈부는 상기 렌즈 유닛을 수용하는 렌즈 배럴을 포함하고, 상기 렌즈 배럴은 서로 다른 직경을 갖는 다수의 직경부를 포함할 수 있으며, 상기 마그네트 및 상기 구동 코일 중 적어도 하나는 상기 렌즈 배럴 중 최대 직경을 갖지 않는 직경부의 외주변을 따라 배치될 수 있다.

한편, 상기 구동부는 상기 마그네트의 자력을 제어하기 위한 요크를 포함하는데, 상기 요크는 상기 마그네트의 상단에 배치되는 제 1 요크와, 상기 마그네트의 외주면 및 상기 구동 코일의 외주면에서 하향 연장되는 제 2 요크를 포함한다.

이때, 상기 제 2 요크의 외주변으로 체결부가 형성되고, 상기 탄성체는 상기 제 1 요크의 상부에 형성되는 상기 탄성부재로서의 제 1 탄성체와, 상기 렌즈 배럴 및 상기 제 2 요크의 하단에 밀착되어 있는 제 2 탄성체로 구성될 수 있다.

본 발명에서는 모바일 통신기기와 같은 소형 광학 기기의 카메라 모듈을 이루는 보이스-코일 모터 방식의 렌즈 액츄에이터의 초기 구동 위치를 설정하기 위해서 별도의 구성 수단 없이, 자체 독특한 형태를 통하여 프리-로드가 가능한 탄성 부재를 가능하게 하였다. 이에 따라, 이 탄성 부재를 채택한 렌즈 액츄에이터를 이루는 구성 부품의 수를 줄일 수 있기 때문에 조립 공정의 단순화 작업을 통한 경제성 내지는 편의성을 도모할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 렌즈 액츄에이터에서는 포커싱에 관여하는 구동부 자체에 체결 수단을 구비함으로써, 종래 일체형으로 성형되었던 렌즈 액츄에이터와 비교해서 조립 공정의 용이성을 확보할 수 있다.

아울러, 종래 일체형으로 제작되었던 렌즈 액츄에이터의 경우, 구성 부품의 일부가 파손되더라도 전체를 교체할 수밖에 없었으나, 본 발명에서는 자체 체결 수단을 갖는 구동원과 외부 베이스 사이의 체결을 해체하는 방법을 통해서 실제 파손되는 구성 부품만을 교체할 수 있다.

더욱이, 구동원과 외부 베이스의 견고한 체결을 통해서 구성 부품의 안정적인 배치가 가능할 뿐만 아니라, 초기 구동 위치를 설정하는 과정에서 구성 부품 사 이의 접촉, 충돌로 인한 이물질 생성을 방지할 수 있으므로, 포커싱 과정에서의 안정성 및 신뢰성 또한 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 렌즈 액츄에이터를 이루는 렌즈 모듈의 상단을 다른 영역에 비하여 그 직경이 작도록 성형하고, 상단 주위에 구동부를 배치함으로써, 전체 자동 초점 렌즈 조립체의 크기를 줄일 수 있다.

본 발명자들은 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈과 같은 소형 광학 기기에서, 보이스-코일 모터(Voice-coil Motor, VCM) 방식의 렌즈 액츄에이터에 부품으로 결합되는 탄성 부재의 형태를 변경함과 아울러, 렌즈 액츄에이터의 광축 방향 구동을 위한 구동부에 자체 체결 수단을 구비함으로써, 전술한 문제점을 해결할 수 있다는 점을 밝혀내어 본 발명을 완성하였다. 이하에서는 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 형태 및 구동 기작에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명에 따라 모바일 통신기기에 장착되는 카메라 모듈과 같은 소형 광학 기기를 구성하는 보이스-코일 모터 방식의 렌즈 액츄에이터를 이루는 구성 부품 사이의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분해사시도, 도 3은 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터가 조립된 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터에 결합되는 탄성 부재(제 1 탄성체)를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 라인을 따라 절단한 본 발명에 따른 탄성 부재의 단면도이고, 도 6은 도 3의 Ⅵ-Ⅵ 라인을 따라 절단한 본 발명 렌즈 액츄에이터가 구동되기 전의 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 보이스-코일 모터 방식의 렌즈 액츄에이터(100)는 다수의 포커싱 렌즈(L1 ~ L4)를 수용할 수 있도록 중공 영역을 갖는 렌즈 모듈로서의 렌즈부(110)와, 상기 렌즈부(110)의 외주변을 따라 배치되는 구동부(200)와, 렌즈 액츄에이터의 구동을 위한 부품 및 구동부(200)를 외측에서 감싸는 형태의 케이싱 부재(410, 420, 430)로 이루어진다.

렌즈부(110)는 크게 그 중앙에 그 직경 및 곡률 등이 동일하지 않은 하나 이상의 렌즈(L1, L2, L3, L4)로 구성되는 렌즈 유닛(120)과, 상기 렌즈 유닛(120)을 그 내부에 수용할 수 있도록 상단과 하단의 직경이 상이한 렌즈 배럴(130)을 포함한다. 이때, 렌즈 유닛(120)은 렌즈 홀더 조립체 또는 각각의 렌즈가 광축이 일치하도록 조립된 형태로 렌즈 배럴(130)의 내부에 취부, 장착될 수 있는데, 렌즈 유닛(120)을 이루는 렌즈의 수는 도시된 것과 같이 4개의 렌즈만으로 이루어지는 것은 아니고, 필요에 따라 렌즈의 수와 형태는 임의로 조정 가능하다. 특히, 렌즈 유닛(120)을 이루는 다수의 렌즈(L1, L2, L3, L4)는 곡률 등에 있어서 차이가 있을 수 있으나, 예를 들어 피사체에 가깝게 위치하는 제 1 렌즈(L1)와 제 2 렌즈(L2)의 외경을 작게 하고, 나머지 렌즈(L3, L4)의 외경을 그보다 크게 구성할 수 있다. 렌즈 유닛(120)은 예를 들어 프레스 성형 방법 등을 통하여 제작될 수 있는 금속 또는 플라스틱 재질의 렌즈 배럴(130)의 내부에 조립되어 있다.

특히, 본 발명에서 렌즈 유닛(120)을 이루는 렌즈의 외경이 동일하지 않도록 구성함에 따라, 렌즈 유닛(120)을 수용하는 렌즈 배럴(130)의 단면 역시 단순한 원통 형상이 아니라, 그 상단과 하단이 서로 다른 직경을 갖는 부분으로 구성된다. 즉, 도 6의 단면도에서 알 수 있는 것과 같이, 본 실시예에 따른 렌즈 배럴(130)은 그 상단에 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)를 수용할 수 있도록 상대적으로 작은 최소 직경을 갖는 제 1 직경부(132)와, 제 3 렌즈(L3) 및 제 4 렌즈(L4)를 수용하도록 상대적으로 큰 최대 직경을 갖는 제 2 직경부(134)로 구성되어 있다.

이와 같은 단면 형상을 갖는 렌즈 배럴(130)의 내부에 수용될 수 있도록, 제 1 직경부(132) 내에 수용되는 제 1 렌즈(L1) 및 제 2 렌즈(L2)는 그 외경이 실질적으로 동일하고, 제 2 직경부(134) 내에 수용되는 제 3 렌즈(L3) 및 제 4 렌즈(L4)는 그 외경이 실질적으로 동일하다. 한편, 본 발명에 따르면 렌즈 배럴(130)의 하단을 구성하는 제 2 직경부(134)의 중간 부분에는 플랜지부(136)가 외측을 향하여 돌출되어 있어, 이 플랜지부(136)의 상면으로 구동 코일(230)이 안착, 배치될 수 있도록 구성된다. 이때, 하나 이상의 렌즈로 구성되는 렌즈 유닛(120)의 주변으로는 투과된 빛을 차폐함과 동시에 각각의 렌즈를 렌즈 배럴(130)에 안정적으로 조립, 배열시키고, 각각의 렌즈 사이의 간격을 조절하기 위한 수단이 구비될 수 있다.

한편, 촬상된 피사체에 대한 초점 조절을 위해서 렌즈부(110)를 광축 방향으로 이동시킬 수 있도록 구동부(200)인 마그네트(210), 요크(220) 및 구동 코 일(230)이 렌즈 배럴(130)의 외주변을 따라 배치되어 있다. 즉, 본 발명에 따르면 렌즈 배럴(130) 중에서 상대적으로 작은 최소 직경을 갖는 상단의 제 1 직경부(132)의 외주변으로 마그네트(210)가 밀착, 배치되어 있고, 마그네트(210)로부터 생성되는 자력의 흐름(자속)을 제어할 수 있도록 마그네트(210)의 상단과 외측으로 요크(220)가 배치되어 있다. 한편, 소정의 전류가 인가되어 마그네트(210)에서 생성되는 자기장과 상호 작용하여 전자기력에 의한 로렌츠의 힘, 즉 구동력을 발생시킬 수 있도록 외부의 전원과 전기적으로 연결되어 있는 구동 코일(230)은 제 2 요크(224)의 내주면과 대향하여, 렌즈 배럴(130) 중 상대적으로 큰 최대 직경을 갖는 하단의 제 2 직경부(134)의 외주변으로 권선(捲線)된 형태로 측설되어 있다.

이때, 본 발명에 따른 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터(100) 중에서 자기장을 형성하는 마그네트(210)는 보이스 코일 모터(VCM) 방식에서 사용되는 영구자석일 수 있으며, 도 6에 도시된 것과 같이 그 상단에 S극이 위치하고 하단에 N극이 위치하도록 배치하면 후술하는 것과 같이 구동력을 향상시킬 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 일례로 상단 N극, 하단 S극의 극성을 가질 수 있다. 이때, 본 발명에 따르면 마그네트(210)는 광축 방향으로 서로 다른 극성이 배치되는 것이 바람직한데, 이극으로 구성할 경우에 단극을 상단과 하단으로 분할하는 방법을 사용하거나 또는 이극으로 착자되어 있는 단일한 마그네트로 구성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 마그네트(210)의 내주면은 렌즈 배럴(130) 중에서 그 직경이 상대적으로 작은 제 1 직경부(132)의 외주변에 밀착된다. 본 발명에 따른 상기 마그네트(210)는 바람직하게는 렌즈 배럴(130) 상단의 제 1 직경부(132)의 외경 과 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 큰 중공을 갖는 링 형상이다.

이와 같이, 렌즈 배럴(130) 중 상대적으로 작은 직경을 갖는 제 1 직경부(132)의 외주변으로 마그네트(210)가 밀착, 배치되어 있으므로, 마그네트(210)의 내경은 렌즈 배럴(130) 중 최대 직경을 갖는 제 2 직경부(134)의 외경보다 작아진다. 이에 따라, 종래 VCM 방식을 채택한 렌즈 액츄에이터의 경우, 최소한 렌즈부의 최대 외경에 마그네트의 내-외경 사이의 폭이 더해진 만큼의 수평 방향의 크기를 가져야 하는 것과 비교할 때, 본 발명에서는 렌즈 배럴(130)의 최소 직경과 최대 직경 사이의 상대적인 직경 차이를 이용하여 구동원으로서의 마그네트(210)를 배치하여 렌즈 액츄에이터(100)의 전체적인 크기를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명에서는 마그네트(210)로부터 발생되는 자속을 일정한 방향, 예를 들어 렌즈부(110)의 횡축 방향으로만 흐를 수 있도록 제어하기 위해서, 마그네트(210)의 상단과 외측으로 각각 도전성 물질로 만들어지는 제 1 요크(상단 요크, 222)와 제 2 요크(측면 요크, 224)로 구성되는 요크(220)가 배치된다. 본 발명에 따른 요크(220)는 일정한 중공을 갖는 링 형상으로서, 자속을 효율적으로 제어할 수 있도록 예를 들어 자기투과율이 우수한 철, 냉간압연강 또는 니켈과 같은 도전성 물질로 제작될 수 있다.

이때, 마그네트(210) 상단에 배치되는 제 1 요크(222)는 마그네트(210)와 실질적으로 동일한 중공을 가지는 반면, 마그네트(210) 외주면과 바람직하게는 일정한 정도로 이격된 채로 배치되는 제 2 요크(224)는 제 1 요크(222)의 외측 저면에 면접되도록 구성되어, 마그네트(210)로부터 발생되는 자기 투과율을 향상, 개선할 수 있다. 제 2 요크(224)는 도시된 것과 같이 제 1 요크(222)의 외측 저면에서부터 렌즈 배럴(130) 상단의 제 1 직경부(132)는 물론이고 렌즈 배럴(130) 하단의 제 2 직경부(134)의 하단까지 연직 방향으로 연장되어 있다. 도면에서는 마그네트(210)의 외주변에 밀착, 배치되어 있는 제 2 요크(224)와 마그네트의 상단에 배치되어 있는 제 1 요크(222)를 별도로 구성하였으나, 제 1 요크(222)와 제 2 요크(224)를 일체로 구성할 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면 구동부(200)를 이루는 요크의 외주변으로 체결 수단이 구비되어 있다. 즉, 렌즈 배럴(130)의 외주변을 따라 수직 연장되도록 측설되어 있는 제 2 요크(224)의 대략 중단부터 하단에 이르기까지 바람직하게는 나사부 형상을 갖는 요크 체결부(226)가 성형되어 있다. 아울러, 구동부(200) 및 렌즈부(200)를 지지, 수용하는 베이스(430)의 내주면에도 요크 체결부(226)에 대응되는, 바람직하게는 나사부 형상을 갖는 베이스 체결부(432)가 형성되어 있다. 이에 따라, 구동부(200) 및 관련 구동 부품이 밀착 배치, 결합되어 있는 렌즈부(110)를 베이스(430)에 수용, 조립하는 과정에서 렌즈 배럴(130)의 외주변을 따라 수직 연장되어 있는 제 2 요크(224)의 외주면에 성형된 요크 체결부(226)가 베이스(430) 내주면의 베이스 체결부(432)와 결합하여, 렌즈부(110) 및 구동부(200) 등을 안정적으로 베이스(430) 내부로 조립할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 구동부(200)를 구성하는 요크(220)에 자체 체결 수단을 구비함으로써, 렌즈 액츄에이터(100)를 조립하기 위해서 별도의 체결 수단 이 필요 없기 때문에 제조 공정의 효율성을 도모할 수 있다. 뿐만 아니라, 종래 소형 광학 기기용의 자동 초점 렌즈 조립체는 렌즈부/액츄에이터/하우징 등이 일체로 성형되었기 때문에 그 조립 과정이나 또는 사용 과정에서 특정 부품이 파손되는 경우에는 자동 초점 렌즈 조립체 전체를 교체하여야 하지만, 본 발명에서는 베이스(430)와 제 2 요크(224) 사이의 체결을 해제하는 방법을 통해서 파손된 특정 부품만을 교체할 수 있다는 이점을 갖는다. 아울러, 종래의 일체 성형 공정을 통하여 조립된 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터의 경우와 비교해서, 본 발명에서는 바람직하게는 나사부와 같은 견고한 체결수단을 통해서 렌즈부(110)와 그 외주변에 배치되는 구동부(200)를 포함하는 구동 부품들이 안정적으로 베이스(430) 내부로 조립되기 때문에 포커싱 과정의 안정성 향상 역시 도모할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따르면 광축을 따라 렌즈 배럴(130)을 포함한 렌즈부(110)를 구동시킬 수 있도록 외부의 전원공급수단과 전기적으로 연결되어 있는 구동 코일(230)이 렌즈 배럴(130) 중 상대적으로 큰 최대 직경을 갖는 제 2 직경부(134)의 외주변을 따라 권선되는 형태로 배치되어 있다.

특히, 본 발명에 따르면 렌즈 배럴(130)에 대한 구동 코일(230)의 위치를 고정할 수 있도록 렌즈 배럴(130)의 하단을 이루는 제 2 직경부(134)의 대략 중간 부분이 외측으로 돌출하는 플랜지부(136)가 형성되어 있다. 상기 플랜지부(136)의 상면으로 구동 코일(234)이 안착되는바, 플랜지부(136)는 일종의 구동 코일(230) 지지 수단으로 기능할 수 있게 된다. 이 구동 코일(230) 역시 전체적으로는 원판 형 태의 링 형상을 가지고 있다.

아울러, 본 발명에 따르면, 렌즈 배럴(130)의 외주변, 상단 및 하단으로 상술한 VCM 방식의 구동부(200)의 구동을 제어, 보조하기 위한 각종 구성 부품들의 취부된 형태로 배치될 수 있다. 예컨대, 렌즈부(110)를 구성하는 렌즈 배럴(130)의 제 2 직경부(134) 외주변에서 지지된 채로 측설되어 있는 구동 코일(230)은 촬상되는 피사체에 대한 포커싱 조절을 위해서 광축을 따라 상하 왕복운동을 반복하는 가동부로 기능하고, 렌즈 배럴(130) 상단의 제 1 직경부(132) 외주변에 배치되어 있는 마그네트(210) 및 요크(220)는 그 위치가 고정되어 있는 고정부로 기능한다.

이에 따라, 피사체에 대한 초점을 조절하기 위해서는 이들 가동부와 고정부 사이를 체결함과 동시에 피사체에 대한 이미지에 따라 구동 코일(230)로 소정의 전류를 인가할 필요가 있는데, 이를 위해서 렌즈 배럴(130)의 상단과 하단으로 각각 탄성체(310, 320)가 견고하게 결합한다. 이 탄성체(310, 320)는 구동 코일(230)의 양 끝단에 전류를 공급하는 한편, 렌즈부(110)가 광축 방향으로 이동하는데 따른 복원력을 부여함으로써, 렌즈부(110)의 상대적인 위치를 결정할 수 있도록 구성된다. 이를 위해서 탄성체(310, 320)는 가동부로서의 렌즈부(110)-구동 코일(230)과, 고정부로서의 마그네트(210)-요크(220)를 상호 탄성적으로 연결할 수 있도록 가동부 및 고정부의 상단 및 하단의 결합 부근에 설치되는 것이 바람직하다.

그런데, 본 발명에서는 상술한 탄성체 중에서 예를 들어 렌즈부(110) 상단에 안착되는 제 1 탄성체(310)의 형태가 종래와 비교해서 현격한 차이가 있는데, 제 1 탄성체(탄성 부재, 310)에 대해서는 도 4, 도 5 및 도 6을 참조해서 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 따르면, 상기 탄성 부재(310)는 예를 들어 렌즈 액츄에이터(100) 상단에 배치되는 제 1 탄성체일 수 있다. 탄성 부재(310)는 제 1 요크(222)의 상단 및 후술하는 상부 커버(410)의 하단 사이에서 밀착, 개재되어 그 위치가 고정되어 있는 외주부(312)와, 렌즈부(110)가 관통할 수 있는 중공이 형성되어 있으며, 렌즈 배럴(130) 상단으로 안착되는 내주부(318)로 구성되어 있고, 외주부(312)와 내주부(318) 사이의 영역 중에서 외주부(312)에 인접하여 일정한 탄성력을 부여할 수 있도록 파상(波狀) 형태의 만곡부(314)가 일종의 텐션-바를 구성하도록 형성되어 있다. 특히, 이 만곡부(314) 내측의 내주부(318) 인근의 가동부(316)는 외주부(312) 및 만곡부(314)와 비교해서 하향 돌출, 연장되도록 구성되어 있다(도 5 참조).

이와 같이, 본 발명의 탄성 부재(310)는 외주부(312) 인근 영역에 비하여 내주부(318) 인근 영역의 가동부(316)가 하향 연장되어 있어, 렌즈 액츄에이터(100)를 조립하는 과정에서 그 외주부(312) 끝단이 제 1 요크(222)와 상부 커버(410) 사이에서 밀착, 고정됨에 따라, 외주부(312) 저면과 가동부(316) 저면의 단차로 인하여 별도의 수단을 매개하지 않고서도 외주부(312)의 안쪽 영역, 즉 가동부(316)의 직근 외측 영역이 그 상단을 향하여 굽어진 형태로 배치될 수 있다(도 6 참조). 이에 따라, 본 발명의 탄성 부재는 별도의 구성 부품 없이도 프리-로드, 즉 초기 하 중을 제공할 수 있도록 반발력이 형성될 수 있다.

한편, 렌즈 배럴(130) 및 제 2 요크(224)의 하단으로 배치되는 제 2 탄성체(320)의 경우, 그 외주부는 제 2 요크(224)의 저면과 베이스(430) 내주면 상단에 배치되는 하부 커버(420) 사이에 밀착 개재됨으로써, 그 위치가 고정되어 있으나, 그 내주부는 베이스(430) 내주면 상단과 일정 간격 이격되어 있는 렌즈 배럴(130) 하단에 본딩 또는 열-코킹 등의 방법으로 결합되어 있다. 이에 따라, 제 2 탄성체(320)는 초기 구동 위치에서도 외주부와 내주부 사이가 상단을 향하여 경사진 형태로 배치될 수 있어서 프리-로드를 제공한다(도 6 참조). 제 2 탄성체(320)를 고정, 지지할 수 있도록, 상부 커버(410)에 대응되는 하부 커버(420)가 베이스(430) 내주면 상단으로 안착, 형성될 수 있다.

이와 같은 방법을 통하여 구동 코일(230)로 전압이 인가됨에 따라 렌즈 배럴(130)을 포함하는 렌즈부(110)가 광축 방향으로의 직선 운동을 하는 경우, 제 1 탄성체(310)의 외주부 영역은 상부 커버(410)에 의하여 압착되어 특정 위치로 고정되어 있는 반면, 제 1 탄성체(310)의 내주부 영역은 렌즈 배럴(130)의 이동에 대응하여 탄성력에 따라 그 위치가 변할 수 있다. 한편, 제 2 탄성체(320)의 외주 영역은 제 2 요크(224)의 하단에 의하여 압착되어 있는 반면에, 내주 영역은 특정한 결합수단으로 고정되어 있지 않으므로, 렌즈 배럴(130)이 직선 운동을 하는 경우에 제 2 탄성체(320)의 외주 영역은 그 위치가 고정되어 있으나, 내주 영역은 렌즈 배럴(130)의 움직임에 대응하여 그 위치가 탄성적으로 가변될 수 있도록 구성된다.

이때, 제 1 탄성체(310)와 상부 커버(410) 사이는 본딩 접착 및/또는 열 코킹 등에 의하여 고정될 수 있고, 제 2 탄성체(320)와 렌즈 배럴(130) 하단/베이스(430) 사이 역시 본딩 접착 및/또는 열 코킹 등에 의하여 고정될 수 있다.

이에 따라, 탄성체(310, 320)는 초기 구동 위치에서도 일정한 탄성 복원력을 발휘할 수 있도록 배치되기 때문에, 구동 코일(230)에 전류를 인가하여 전류가 마그네트(210)로부터 생성되는 자속에 직교하는 수직방향의 구동력이 발생하더라도 일정 크기 이상의 전류를 인가하여 자기력을 증가시킴으로써, 탄성체(310, 320)의 탄성 복원력을 극복한 경우에만 렌즈부(110)가 광축 방향으로 이동하게 된다. 다시 말하면, 탄성체(310, 320)에 프리-로드, 즉 초기 하중이 인가되어 있기 때문에, 렌즈 배럴(130)을 포함하는 렌즈부(110)가 90ㅀ 및/또는 180ㅀ 이상 회전할 때 자세차에 의한 자중에 의하여 이동되지 않도록 초기 구동 위치가 설정되는데, 본 발명에서는 이 탄성체 중에서 예를 들어 제 1 탄성체(310)가 자체적으로 초기 하중을 인가할 수 있도록 구성함으로써, 렌즈 배럴(130)을 포함한 렌즈부(110)가 처지는 것을 미연에 방지할 수 있다.

전술한 것처럼, 본 발명에 따라 렌즈 액츄에이터(100)의 상단과 하단에 각각 결합되는 상기 탄성체(310, 320)는 다수의 렌즈가 내부에 수용되어 있는 렌즈 배럴(130)과 접촉하여 이를 탄성적으로 가압하기 위한 것으로서, 상술한 구동부(200)에 의한 렌즈부(110)의 직선 운동 후, 원래의 위치로 돌아올 수 있도록 적당한 탄 성 계수를 갖는 전도성 재질로 제조될 수 있다. 그런데, 본 발명에 따른 탄성체(310, 320)로서 일반 코일 스프링을 채택하면 렌즈 배럴(130) 외측으로 2개의 지점에 스프링을 고정해야 하고 안전성을 위해서 별도의 가이드를 설치하여야 하므로, 바람직하게는 렌즈 배럴(130)과 상대적으로 적은 점유 면적을 가지고 면-접촉이 가능하며 균일한 탄성에 의한 편심 방지와 소형화를 위해서는 판스프링 형태가 유용하다. 또한, 이들 판스프링 형태의 탄성체(310, 320)를 적용하는 경우에 렌즈 액츄에이터(100)의 작동에 필요한 신호단자와 접지단자로 사용될 수 있으므로 유리하다. 이를 위해서 탄성체(310, 320)는 강철이나 구리 합금으로 제조될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 독특한 형태의 탄성 부재인 제 1 탄성체(310)와 제 2 탄성체(320)는 각각 구동코일(230)로 소정의 외부 전압을 인가할 수 있도록 구성된다. 그런데, 구동부를 이루는 마그네트(210), 요크(220) 등은 모두 자성체로 구성되어 있기 때문에 제 2 요크(224)의 상단과 하단에 각각 체결되는 제 1 탄성체(310) 및 제 2 탄성체(320)에 전압을 인가하는 경우에 전기적 쇼트가 발생할 수 있다. 따라서 이와 같은 전기적 쇼트를 방지할 수 있도록, 제 1 요크(222)의 상단과 제 1 탄성체(310)의 저면 사이로 절연물질(미도시)이 도포되는 등의 방법으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제 1 탄성체(310)가 렌즈부(110)가 구동되는 과정에서 제 1 요크(222)와 충돌하더라도 개재되는 절연 물질로 인하여 충격량을 줄일 수 있다.

한편, 위에서 간략하게 설명한 것과 같이 탄성체(310, 320)가 단자로 겸용되 는 경우에 탄성체(310, 320)와 구동 코일(230) 사이를 전기적으로 연결할 필요가 있다. 이를 위해서, 구동 코일(230)의 일 끝단은 렌즈 배럴(130)의 제 2 직경부(134)의 외주변을 따라 하향 연장되어 제 2 탄성체(320)와 접속 가능하고, 제 2 탄성체(320)는 외부 단자(미도시)를 통해서 외부의 (+) 전원과 전기적으로 연결되어 있다. 한편, 구동 코일(230)의 다른 끝단은 렌즈 배럴(130)의 제 2 직경부(134) 및 제 1 직경부(132)의 외주변을 따라 상향 연장되어 제 1 탄성체(310)와 접속 가능하고, 제 1 탄성체(310)는 외부 단자(미도시)를 통해서 외부의 (-) 전원과 전기적으로 연결된다. 구동 코일(230)과 탄성체(310, 312) 사이의 전기적 접속을 위해서, 렌즈 배럴(130)의 외주변으로 별도의 매립홈(미도시)을 형성하고, 구동 코일(230)의 양 끝단이 이 매립홈을 통해서 각각의 탄성체(310, 320)와 전기적으로 접속되도록 구성할 수 있다. 이와 같이, 예컨대 판스프링 형태를 갖는 탄성체(310, 320)는 렌즈 액츄에이터(310)의 초기 구동 위치를 설정하기 위해서 렌즈부(110)를 가압하는 동시에, 구동부(200)에 의한 포커싱 조절을 위한 단자로도 기능한다.

아울러, 본 발명의 렌즈 액츄에이터(100)에서는 전술한 렌즈 모듈로서의 렌즈부(200)의 외주변으로 이 렌즈부(200)를 광축 방향으로 이동시킬 수 있는 구동부(200) 및 포커싱에 관여하기 위해서 취부, 조립되는 각종 부품을 수용하기 위한 케이싱 부재(410, 420, 430)가 성형된다.

구체적으로 살펴보면, 제 1 탄성체(310)의 상단으로 상부 커버(410)가 형성되어 제 1 탄성체(310)의 외주부(312)를 고정시킨다. 이때, 렌즈 액츄에이터(100) 의 상단 외형을 제공하는 상부 커버(410)는 그 중심에 렌즈부(110) 및 구동부(200)를 수용할 수 있는 중공이 형성되는데, 그 내부에 삽입되는 마그네트(210), 요크(220)가 이탈되지 않도록 외주 단면이 길게 하향 연장되는 형태를 가질 수 있다.

아울러, 하부 커버(420)는 그 크기 및 외형이 그 상단에 배치되는 제 2 탄성체(320)의 형태와 대응될 수 있도록 베이스(430)의 내주면 상단에 안착되도록 형성된다. 이와 같이, 하부 커버(420)가 제 2 탄성체(320)의 하-단면에 접촉되도록 함으로써, 제 2 탄성체(320)가 대략 수평 방향으로 견고히 고정될 수 있도록 가압한다.

또한, 베이스(430)는 렌즈 액츄에이터(100)의 하단 외형을 제공하는 것으로, 렌즈 배럴(120) 및 제 2 요크(224)를 수용할 수 있을 정도의 중공이 형성되며, 외주면은 정사각형으로서 대략 육면체 형상을 갖는다. 베이스(430)는 렌즈부(110) 및 그 외주변에 배치되는 구동부(200)의 적어도 일부를 수용할 수 있도록, 바람직하게는 제 2 요크(224)의 외주변을 통하여 결합된다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 베이스(430)의 하단 내주면에 형성되는 내측 플랜지 영역의 중공부로 렌즈를 통해 들어온 입사광의 일부를 차단하여 광량을 제어하기 위한 필터가 배치되고, 베이스(430)의 하단 내주면으로는 예를 들어 본딩제를 매개로 접합되는 기판의 상측으로 이미지 센서, 예컨대 전하결합소자(charge coupled device, CCD) 또는 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal oxide semiconductor, CMOS) 방식의 센서가 탑재된다.

결국, 본 발명에서는 예를 들어 제 2 요크(224)의 외주변에 형성되는 자체 체결 수단(226)을 통하여 렌즈부(110)는 물론이고 구동부(200)를 포함하는 각종 부품이 베이스(430) 내부로 견고하게 체결된다. 즉, 렌즈부(110)를 구성하는 렌즈 배럴(130)은 그 중심에 렌즈 유닛(120)을 구성하는 하나 이상의 렌즈를 취부하고 있고, 베이스(430)는 그 중심에 취부되어 있는 렌즈 배럴(130)을 지지하는 한편, 렌즈 배럴(130)의 외주변을 따라 오토포커싱(Auto-focusing, AF) 과정을 제어하는 구동부(200)와 구동부(200)의 작동을 제어하기 위한 다수의 부품이 적절하게 배치된 채로 견고하게 조립하고 있다.

아울러, 상술한 것과 같이 렌즈 배럴(130) 중에서 상대적으로 작은 직경의 제 1 직경부(132)의 외주변으로 마그네트(210)를 배치하고, 최-외곽을 이루는 제 2 요크(224)의 하단 외주변에 형성된 나사산과 같은 체결 수단을 통하여 베이스(430) 내부로 바로 렌즈 배럴(130)이 수용될 수 있도록 구성함으로써, 렌즈 액츄에이터(100)의 전체 크기를 감소할 수 있다.

이와 같이 배치되는 렌즈 액츄에이터(100)에 있어서, 렌즈 배럴(130) 하단 외주변을 따라 권선되는 형태로 배치되어 있는 구동 코일(230)로 마그네트(210)에 의해 생성되는 자기장이 투과하는데, 자기장과 전기장의 상호 작용에 의한 전자기력, 즉 로렌츠의 힘에 의해서 상기 구동 코일(230) 및 상기 구동 코일(230)을 지지하도록 구성되어 있는 렌즈 배럴(130)과 이 렌즈 배럴(130) 내부에 수용된 렌즈 유닛(120)을 포함하는 렌즈부(110) 전체가 구동된다. 즉, 본 발명에 따라 렌즈 배럴(130)의 제 2 직경부(134)의 외주변에 권선된 채로 인접 배치되어 있는 구동 코 일(230)로 전류가 인가되면, 구동 코일(230)과 대향적으로 형성된 마그네트(210)로부터 발성된 자기장과의 상호작용에 의한 구동 코일(230)의 유도자기력이 로렌츠 힘으로 작용하여 렌즈 배럴(120)의 광축 방향으로 직선 운동을 유발하는데, 도 6 및 도 7을 참조하면서 설명한다.

본 발명에 따라 다수의 포커싱 조절 렌즈(L1, L2, L3, L4)로 이루어진 렌즈 유닛(120)의 중앙을 통과한 피사체의 영상이 필터를 경유하여 이미지 센서로 전달되면, 이 이미지는 전기적인 신호로 변환되어, 카메라 모듈 본체에 구비된 제어부로 전송되면서 포커싱이 수행되고, 이 과정에서 렌즈부(110)는 물론이고, 렌즈 배럴(130)에 지지된 채로 배치되어 있는 구동 코일(230)이 광축을 따라 전후 방향으로 움직일 수 있게 된다. 이와 같이 렌즈 유닛(120)을 수용하고 있는 렌즈 배럴(130)을 포함하는 렌즈부(110)가 광축 방향으로 운동을 함으로써, 피사체에 대한 초점 조절, 즉 오토 포커싱이 가능해진다.

이때, 피사체를 선명하게 촬상하기 위해서는 이미지 센서에 맺히는 피사체 광학상의 초점이 맞아야 한다. 다시 말하면, 이미지 센서로 피사체에 대한 광학상의 초점을 맞추기 위해서는 렌즈부(110)가 광축 방향으로 운동을 하여 초점거리를 맞추어야 하는데, 이를 위해서 본 실시예에서는 보이스 코일 모터 방식의 액츄에이터를 구동원으로 이용한다. 구체적으로 오토 포커싱은 촬상된 영상의 콘트라스트를 데이터화하여 오토포커싱 데이터를 생성하고, 이 데이터가 가장 큰 위치에 렌즈부를 위치시킴으로서 초점 조정을 하는데, 만약 피사체에 대한 초점이 맞으면 피사체 의 형태가 선명하여 명암구분이 명확하기 때문에, 오토포커싱 데이터가 커짐을 이용하는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터(100)가 채택된 소형 광학 기기가 장착되어 있는 모바일 통신기기 또는 디지털 카메라의 사용자가 촬영 버튼을 누르면 이미지 센서가 작동되어, 렌즈 액츄에이터(100)의 전방에 위치한 피사체의 상은 중공되어 있는 렌즈부(110) 및 필터를 통과한 뒤 이미지 센서에서 전기적인 신호로 변환되어 카메라 모듈 내의 제어부(미도시)로 전송된다. 제어부에서 이미지 센서로 전달된 피사체의 영상 신호가 흐릿하면, 렌즈 조립체의 포커싱 에러가 있는 것으로 판단하여, 렌즈부(110)를 광축 방향으로 이동시키기 위한 전류가 탄성체(310, 320)를 경유하여 각각의 탄성체와 전기적으로 접속되어 있는 양 끝단을 갖는 구동 코일(230)로 인가된다.

이러한 방법으로 구동 코일(230)로 소정의 전류가 인가되면 구동 코일(230)에 자기장이 발생하여 마그네트(210)로부터 전달된 자속과의 척력이나 인력에 의하여 로렌츠의 힘이 발생한다. 이와 같은 구동력에 의하여 렌즈 배럴(130), 렌즈 배럴(130) 내부에 수용된 렌즈 유닛(120)을 포함하는 렌즈부(110) 및 렌즈 배럴(130)의 제 2 직경부(134)에서 외측으로 돌출된 플랜지부(136)에 지지된 채로 배치된 구동 코일(230)은, 제 1 탄성체(310) 및 제 2 탄성체(320)를 조립하는 과정에서 자체적으로 제공된 프리-로드에 의한 탄성력을 극복하여 광축 방향으로의 왕복 운동이 가능하게 된다. 이때, 카메라 모듈 내의 제어부는 전류의 방향을 변환시키는 방법으로, 렌즈부(110)를 광축선상에서 상하 이동시켜 이미지 센서에 촬상되는 피사체 의 영상을 선명하게 하는 포커싱을 실현할 수 있다. 만약 구동 코일(230)로 반대 방향의 전류를 공급하면 렌즈부(110)를 아래 방향으로 이동시킬 수 있을 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 기술하였으나, 이는 어디까지나 당업자의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 에에 한정되는 것은 결코 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 분야의 평균적 기술자라면 상술한 실시예 및 첨부한 도면으로부터 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다는 점이 자명하다 할 것이다. 그러나 그와 같은 변형과 변경은 본 발명의 기본 정신을 훼손하지 아니하는 범위 내에서 본 발명의 권리범위에 속한다는 점은 후술하는 청구의 범위를 통하여 보다 분명해질 것이다.

도 1은 종래 모바일 기기와 같은 소형 광학 기기에 장착되었던 자동 초점 렌즈 조립체를 개략적으로 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 탄성 부재를 채용하고 있는 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 이루는 구성 부품 사이의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 탄성 부재가 형성되어 있는 렌즈 액츄에이터의 전체적인 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터에 결합되는 탄성 부재(제 1 탄성체)를 개략적으로 도시한 평면도.

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 라인을 따라 절단한 본 발명에 따른 탄성 부재의 단면도.

도 6은 도 3의 Ⅵ-Ⅵ 라인을 따라 절단한 본 발명 렌즈 액츄에이터가 구동되기 전의 상태를 도시한 단면도.

도 7은 본 발명의 렌즈 액츄에이터가 구동된 상태를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 렌즈 액츄에이터 110 : 렌즈부(렌즈모듈)

120 : 렌즈 유닛 130 : 렌즈 배럴

200 : 구동부 210 : 마그네트

220 : 요크 222 : 제 1 요크

224 : 제 2 요크 230 : 구동 코일

310 : 탄성부재(제 1 탄성체) 312 : 외주부

314 : 만곡부 316 : 가동부

318 : 내주부 320 : 제 2 탄성체

410 : 상부 커버 420 : 하부 커버

430 : 베이스

Claims

소형 광학 기기의 렌즈 액츄에이터에 결합되는 탄성 부재로서, 외주부와 내주부로 구성되며, 초기 구동 위치에서 외주부 영역이 상부를 향하여 굽어질 수 있도록 내주부 영역이 하향 연장되어 있는 탄성 부재.
제 1항에 있어서,

상기 탄성 부재는 판스프링 형상을 가지며, 상기 외주부와 상기 내주부 사이에 파상 형상의 만곡부를 갖는 탄성 부재.
피사체의 촬상이 가능하도록 렌즈 유닛이 취부되어 있는 렌즈부;

상기 렌즈부의 외주변을 따라 배치되는 마그네트 및 구동 코일의 상호작용에 의한 구동력에 의하여 상기 렌즈부를 광축 방향을 따라 이동시키는 구동부;

상기 렌즈부 및 상기 구동부의 상단 및 하단으로 결합되는 탄성체로서, 제 1항 내지 제 2항에 기재되어 있는 탄성 부재를 포함하는 탄성체

를 포함하는 소형 광학 기기용 렌즈 액츄에이터.
제 3항에 있어서,

상기 렌즈부는 상기 렌즈 유닛을 수용하는 렌즈 배럴을 포함하고, 상기 렌즈 배럴은 서로 다른 직경을 갖는 다수의 직경부를 포함하는 렌즈 액츄에이터.
제 4항에 있어서,

상기 마그네트 및 상기 구동 코일 중 적어도 하나는 상기 렌즈 배럴 중 최대 직경을 갖지 않는 직경부의 외주변을 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 액츄에이터.
제 4항에 있어서,

상기 구동부는 상기 마그네트의 자력을 제어하기 위한 요크를 포함하는 렌즈 액츄에이터.
제 6항에 있어서,

상기 요크는 상기 마그네트의 상단에 배치되는 제 1 요크와, 상기 마그네트의 외주면 및 상기 구동 코일의 외주면에 대향적으로 하향 연장되는 제 2 요크를 포함하는 렌즈 액츄에이터.
제 7항에 있어서,

상기 제 2 요크의 외주변으로 체결부가 형성되어 있는 렌즈 액츄에이터.
제 7항에 있어서,

상기 탄성체는 상기 제 1 요크의 상부에 형성되는 상기 탄성부재로서의 제 1 탄성체와 상기 렌즈 배럴 및 상기 제 2 요크의 하단에 밀착되어 있는 제 2 탄성체로 구성되어 있는 렌즈 액츄에이터.