KR20110058581A

KR20110058581A - 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터

Info

Publication number: KR20110058581A
Application number: KR1020090115422A
Authority: KR
Inventors: 김영준; 이동락
Original assignee: (주)차바이오앤디오스텍
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-01

Abstract

본 발명은 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터에 관한 것으로, 렌즈를 수용하는 렌즈배럴과 상기 렌즈배럴의 외주변과 결합된 캐리어를 구비하여 광축방향으로 이동가능한 렌즈부와, 상기 캐리어의 외주변을 따라 배치된 마그네트와 상기 마그네트의 하부에 상기 캐리어의 외주변을 따라 배치된 제1요크와 상기 제1요크와 일정간격을 두고 배치된 제2요크 및 상기 제1,2요크 사이에 배치되고 상기 캐리어의 외주변을 따라 권취된 코일을 구비하여 상기 렌즈부를 광축방향을 따라 이동시키는 구동부 및, 상기 렌즈부와 구동부를 둘러싸면서 결합되는 케이싱수단을 포함한다.

Description

이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터{Lens actuator for image pickup apparatus}

본 발명은 카메라 렌즈조립체에 관한 것으로, 특히 소형 촬상장치에 장착되어 자동 초점조절을 구현 가능하게 하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로, 카메라(camera)는 렌즈를 통하여 피사체를 촬영할 수 있는 기기로서, 촛점조절, 줌기능을 위한 다수의 렌즈를 구비하여 상대적인 거리를 조절함으로써 초점을 조절하도록 되어 있다.

최근에는 디지털 방식의 이미지 촬상장치(Image Pickup Apparatus)가 디지털 카메라, 핸드폰과 같은 모바일 통신기기 등에 널리 보급되고 있다. 이러한 디지털 방식의 이미지 촬상장치는 카메라의 경우, 배율조정(Zooming)이나 자동 초점조절(Auto Focusing)을 위하여 다양한 렌즈 액츄에이터(Lens Actuator)가 구비되어 있다.

한편, 소형화되는 모바일 통신기기에 장착되는 카메라모듈에는 피사체를 선명하게 보기 위하여 다수의 렌즈와 이미지 센서의 사이거리를 조정하거나 렌즈의 곡률을 변화시켜 이미지 센서에서 피사체를 선명하게 결상시키는 포커싱 기능이 구비되어야 한다. 이러한 포커싱 기능을 실현하기 위하여, 매뉴얼, 스텝모터, 압전소자, 음성코일모터(VCM; Voice Coil Moter) 등이 구비되어야 한다. 여기서, 음성코일모터(VCM)는 영구자석과 코일의 유도자기력을 이용하여 초점을 정밀하게 맞추는 역할을 하는 기기로서, 음성코일액츄에이터(VCA; Voice Coil Actuator)로도 불려지고 있다.

일반적인 VCM방식의 렌즈 액츄에이터(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 초점조절용 렌즈(L)를 갖는 렌즈배럴(20)과, 상기 렌즈배럴(20)을 수용하는 캐리어(30)와, 상기 캐리어(30)의 외주변을 따라 배치되는 마그네트(40)와, 상기 마그네트(40)의 자력을 제어하는 요크(50) 및, 상기 캐리어(30)의 하단 외주변으로 배치되는 코일(60)을 포함한다.

또한, 상기 캐리어(30)의 하부를 따라 베이스(70)가 결합되어 있고, 상기 베이스(70)의 상부에 상기 캐리어(30), 상기 마그네트(40) 및 상기 요크(50)를 고정하도록 커버(80)가 조립되어 있다. 상기 캐리어(30)는 상하부에 상부 스프링(32)과 하부 스프링(34)이 체결되어 구동력을 일정 한도로 제어하도록 되어 있다.

이러한 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터(10)는 자력을 발생시키는 마그네트(40)와 전류가 인가되는 코일(60)을 대향되게 배치되어, 마그네트(40)에 의해 발생하는 자기력 내에서 코일(60)의 상호작용에 의한 유도자기력에 의하여 전류와 자기장의 수직방향, 즉 광축 방향으로 발생하는 로렌츠 힘을 이용하여 캐리어(30)를 구동시킨다.

그런데, VCM 방식의 렌즈 액츄에이터(10)에서는 베이스(70)의 상부에 커버(80)가 단순히 접촉하는 구조로 되어, 외부 충격에 의하여 베이스(70)로부터 커버(80)가 분리될 수 있었다. 이를 해결하기 위한 방안으로 별도의 체결수단을 사용하여 베이스(70)와 커버(80)를 고정하였다. 그러나, 베이스(70)와 커버(80) 사이에 체결수단으로 고정하더라도 베이스(70)와 커버(80)가 분리될 가능성을 배제할 수 없는 한편, 렌즈(L)를 캐리어(30) 내부로의 조립할 때 렌즈 액츄에이터(10)가 광축에서 수직한 방향으로 회전함에 따라 구동부가 정확한 위치에 배열되지 못하여 안정적인 포커싱을 이루어낼 수 없었다.

한편, VCM 방식의 렌즈 액츄에이터(10)는 항상 고정적인 위치를 갖는 것이 아니라 모바일 통신기기를 사용하는 과정에서 그 위치 관계가 변경될 수 있다. 도 1에서 피사체의 방향을 상부 방향으로 도시하였으나, 그 반대로 피사체가 렌즈 액츄에이터(10)의 하단에 위치하는 형태로 모바일 통신기기를 사용하는 경우, 또는 탄성체의 복원력을 위하여 이른바 '자세차'에 의하여 렌즈 액츄에이터(10)의 위치가 변경되는 경우에는, 중력에 의하여 캐리어(30)는 물론이고 그 주변을 따라 배치되는 구동부가 처지게 되어, 스프링(32) 역시 캐리어(30) 및 구동부에 의한 압력을 이기지 못하고 변형됨으로써 스프링(32)에 의한 정상적인 포커싱 제어가 이루어지기 어렵게 된다.

한편, 조립 과정이나 렌즈 액츄에이터(10)가 구동되는 과정에서 각 조립 부 품들사이의 틈으로 미세한 먼지와 같은 이물질이 유입될 수 있는데, 이러한 이물질이 렌즈 액츄에이터(10) 하단에 결합되는 이미지 센서의 상면으로 이동하게 되면 피사체에 대한 촬상에서 에러가 유발될 수 있다. 더욱이, 렌즈 액츄에이터(10)가 장착되는 모바일 통신기기에는 그 외에도 다양한 전자기 부품을 포함하고 있는데, 카메라 모듈의 외부에 장착되는 이러한 전자기 부품에서 발생하는 외부의 전자기력의 영향에 의하여 렌즈 액츄에이터(10)의 구동을 방해받는 원인이 된다.

한편, 하이브리드 타입의 렌즈 액츄에이터에 대하여, 한국 공개특허 제2008-35601호(이하, 선행기술1 이라 한다)에서 촬상장치 및 촬상장치의 조립방법이 개시되어 있고, 일본 공개특허 제2007-108539호(이하, 선행기술2 이라 한다)에서 촬상장치 및 일본 공개특허 제2007-298551호(이하, 선행기술3 이라 한다)에서 렌즈 구동장치가 개시되어 있다.

이러한 선행기술1,2,3과 같은 하이브리드 타입의 렌즈 액츄에이터는, 사이즈를 줄여서 컴팩트하게 구성할 수 있는 장점이 있으나, 도 1과 같은 렌즈 액츄에이터(10)에 비하여 구동력이 상대적으로 떨어지고, 내부의 설계변경이 자유롭지 못하는 단점을 지니고 있다. 또한, 조립 과정이나 렌즈 액츄에이터가 구동되는 과정에서 각 조립부품의 사이틈으로 미세한 먼지와 같은 이물질이 유입되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 구동력을 높이면서 안정적인 포커싱 구현을 가능하게 하는 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 조립 및 구동 과정에서 발생하는 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있는 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 조립 과정이나 테스트 과정에서 렌즈 액츄에이터를 구성하는 각 부재들의 위치 변경이나 변형을 억제할 수 있는 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 렌즈를 수용하는 렌즈배럴과 상기 렌즈배럴의 외주변과 결합된 캐리어를 구비하여 광축방향으로 이동가능한 렌즈부와, 상기 캐리어의 외주변을 따라 배치된 마그네트와 상기 마그네트의 하부에 상기 캐리어의 외주변을 따라 배치된 제1요크와 상기 제1요크와 일정간격을 두고 배치된 제2요크 및 상기 제1,2요크 사이에 배치되고 상기 캐리어의 외주변을 따라 권취된 코일을 구비하여 상기 렌즈부를 광축방향을 따라 이동시키는 구동부 및, 상기 렌즈부와 구동부를 둘러싸면서 결합되는 케이싱수단을 포함한다.

그리고 본 발명은 렌즈를 수용하는 렌즈배럴과 상기 렌즈배럴의 외주변과 결합된 캐리어를 구비하여 광축방향으로 이동가능한 렌즈부와, 상기 캐리어의 외주변을 따라 배치된 제1요크와 상기 제1요크의 외주변을 따라 배치된 마그네트와 상기 마그네트 하부에 상기 제1요크와 일정간격을 두고 배치된 제2요크 및 상기 제1,2요크 사이에 배치되고 상기 캐리어의 외주변을 따라 권취된 코일을 구비하여 상기 렌즈부를 광축방향을 따라 이동시키는 구동부 및, 상기 렌즈부와 구동부를 둘러싸면서 결합되는 케이싱수단을 포함한다.

상기 마그네트는 단면을 기준으로 내부에 N극을, 외부에 S극을 갖도록 배치되도록 되어 있다. 여기서, 상기 마그네트의 N극에 상기 제1요크의 상부가 접촉되도록 배치되고, 상기 마그네트의 S극에 상기 제2요크가 접촉되도록 배치되어 있다.

상기 제1요크와 코일이 교차되는 상부를 따라 자성유체가 구비되어 상기 렌즈부로 이물질이 유입되는 것을 차단하도록 되어 있다.

상기 케이싱수단은 상기 구동부의 외주변으로 결합되는 커버와, 상기 렌즈부의 하단을 지지하는 베이스 및 상기 커버의 상부에 결합되는 차폐커버를 포함한다.

상기 베이스에는 상기 캐리어와 구동부 사이로 유입되는 이물질을 차단하는 이물질차단부가 구비되어 있다.

상기 렌즈부와 케이싱수단 사이에 배치되어 상기 렌즈부에 복원력을 부여하는 탄성수단을 더 포함한다. 상기 탄성수단은 상기 캐리어의 하부에 배치되고 원주면을 따라 파형홈이 형성된 제1탄성체와, 상기 캐리어 상부에 배치되고 원주면을 따라 파형홈이 제2탄성체로 구성되어 있다.

상기 제2탄성체와 상기 케이싱수단 상부에 회전방지용 가이드링이 구비되어 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터에 의하면, 캐리어 외주변에 마그네트를 기준으로 제1,2요크를 최적 배열하여 누설자속을 억제하면서 자속을 효율적으로 제어함으로써 구동력을 증가시킬 수 있다.

또한, 구동부의 제1요크와 코일이 교차되는 상부를 따라 자성유체가 구비되고 베이스에 이물질차단부가 형성되어, 조립 및 구동과정에서 발생하는 이물질이 캐리어와 구동부 사이로 유입되는 것을 차단하도록 되어 있다. 이로 인하여 이물질이 피사체를 촬상하는 광학계로 유입되는 것을 차단하여 피사체에 대한 촬상과정에서의 포커싱 에러를 방지할 수 있다.

또한, 렌즈부와 구동부를 케이싱수단을 통하여 안정적인 위치에서 조립되게 함으로써 테스트 과정이나 또는 외부의 충격에 대해서도 케이스 부재가 분리되는 것을 방지할 수 있어서 안정적인 포커싱 구현이 가능하고, 포커싱 에러를 억제하여 적절한 자동 초점조절(Auto Focusing)을 구현할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명의 제1,2실시예의 렌즈 액츄에이터는 보이스-코일 모터(Voice-coil Motor, VCM) 방식을 채택한 것이고, 구동부에서 발생되는 구동력을 증가시키고 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하는 한편, 구조적인 안정을 통하여 안정적 인 포커싱을 구현하면서 변형되지 않도록 한데 기술적 특징이 있다.

<제1실시예>

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 액츄에이터의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 액츄에이터의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 액츄에이터(100)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 피사체에 대한 촬상과정에서 광축방향으로 이동하는 가동부에 해당하는 렌즈부(110)와, 상기 렌즈부(110)의 외주변을 따라 배치되어 구동력을 발생하는 구동부(140) 및, 상기 렌즈부(110)와 구동부(140)를 둘러싸면서 결합되는 케이싱수단을 포함한다. 그리고, 상기 구동부(140)에 구동력을 제어하기 위하여 탄성수단을 더 포함한다. 여기서, 상기 케이싱수단은 상부 커버(150), 하부 커버(160), 베이스(170)를 포함하고, 상기 탄성수단은 제1탄성체(180)와 제2탄성체(182)를 포함한다.

상기 렌즈부(110)는 렌즈(L)를 수용하는 렌즈배럴(120)과 상기 렌즈배럴(120)의 외주변과 결합된 캐리어(130)로 구성되어 있다. 여기서, 상기 렌즈부(110)는 상기 캐리어(130)가 상기 구동부(140)에 의해 광축방향으로 가동됨에 따라 상기 렌즈배럴(120)이 이동하면서 피사체에 대한 초점 거리를 변경함으로써 포커싱을 구현하도록 되어 있다.

상기 렌즈배럴(120)은 내부에 1개 이상의 렌즈(L)를 수용하도록 되어 있고, 외주에 나사산(122)이 형성되어 상기 캐리어(130)의 내주에 형성된 나사산(132)과 나사 결합하도록 되어 있다.

상기 캐리어(130)는 중공 원통형상 구조로 되어 있고, 내주변에 나사산(132)이 형성되어 상기 렌즈배럴(120)의 나사산(132)과 결합되도록 되어 있다. 그리고, 캐리어(130)는 외주부를 따라 상기 구동부(140)가 배치되되, 상기 케이싱수단의 내부에서 상하 이동가능하게 수납되도록 되어 있다. 캐리어(130)는 하부에 플랜지(134)가 형성되어 있고, 상기 플랜지(134)의 상부로 걸림단(136)이 외측을 향하여 연장되어 있다. 여기서, 상기 플랜지(134)는 후술하는 상기 구동부(140)의 코일(148)이 안착되도록 되어 있다.

상기 구동부(140)는 상기 캐리어(130)의 외주변을 따라 배치된 마그네트(142)와, 상기 마그네트(142)의 하부에 상기 캐리어(130)의 외주변을 따라 배치된 제1요크(144)와, 상기 제1요크(144)와 일정간격을 두고 배치된 제2요크(146) 및, 상기 제1,2요크(144,146) 사이에 배치되고 상기 캐리어(130)의 외주변을 따라 권취된 코일(148)로 구성되어 있다. 여기서, 구동부(140)는 상기 마그네트(142)가 고정되어 있는 반면, 코일(148)이 상기 렌즈부(110)의 이동에 따라 그 위치가 변하는 코일 기동식으로 되어 있다.

상기 마그네트(142)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 링형 구조로 단면을 기준으로 내부에 N극을 외부에 S극을 갖도록 배치되어 되어 있다. 물론, 마그네트(142)는 내부에 S극을 외부에 N극을 갖도록 배치할 수도 있다. 여기서, 마그네트(142)는 수평방향으로 서로 다른 극성을 배치한 것으로, 단극을 내측과 외측으로 분할하는 방법을 사용하거나, 이극으로 착자되어 있는 단일한 마그네트로 구성할 수 있다.

상기 제1,2요크(144,146)는 상기 마그네트(142)에서 생성되는 자력의 흐름 즉 자속을 제어하기 위하여 도전성 물질로 제작된 것으로, 상기 마그네트(142)의 주변에 배치하도록 되어 있다.

상기 제1요크(144)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(130)의 외주변을 감싸는 링형 구조로 되어 있다. 그리고, 제1요크(144)는 상단이 상기 마그네트(142)의 N극과 접촉하면서 하부가 상기 코일(148)과 대향되게 배치되어 있다. 여기서, 제1요크(144)는 하부가 상기 코일(148)과 대향하게 배치됨으로써 마그네트(142)에서 발생되는 자속을 효율적으로 제어할 수 있다.

상기 제2요크(146)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1요크(144) 보다 상대적으로 직경이 큰 링형 구조로 되어 상기 제1요크(144)와 일정거리를 두고 이격되어 있다. 그리고, 제2요크(146)는 상단이 상기 마그네트(142)의 S극과 접촉하면서 하부가 상기 코일(148)과 대향되게 배치되어 있다. 여기서, 제2요크(146)는 상기 마그네트(142)로부터 누설자속을 억제하면서 자속을 효율적으로 제어할 수 있다.

이러한 제1,2요크(144,146)의 배치로 인하여, 상기 제1,2요크(144,146)를 상기 마그네트(142)의 하단으로 배치함으로써 기존에 비하여 렌즈 액츄에이터(100)의 직경을 줄일 수 있다. 또한, 마그네트(142)에서 자속의 흐름이 렌즈 액츄에이터(100)의 직경 방향으로만 흐르게 제어하고, 마그네트(142)에서 발생되는 자기장 이 코일(148)에 집중되게 함으로써, 렌즈 액츄에이터(100)의 구동력을 향상시킬 수 있다.

상기 코일(148)은 상단이 상기 마그네트(142)의 하단과 일정간격으로 이격되어 있고, 상기 제1,2요크(144,146)의 사이에 배치되어 있다. 여기서, 코일(148)은 상기 캐리어(130)의 플랜지(134)에 안착되어 촬상되는 피사체에 대한 포커싱 조절을 위하여 상기 렌즈부(110)와 함께 광축을 따라 상하 왕복운동을 반복하는 가동부 역할을 한다. 즉 코일(148)은 외부의 전원과 전기적으로 연결되어 전류를 인가받아서 상기 마그네트(142)에서 자기장을 발생시키고, 동시에 자기장과 상호 작용하여 전자기력에 의한 로렌츠의 힘 즉 구동력을 발생시게 된다.

한편, 상기 구동부(140)는 상기 제1요크(144)와 코일(148)이 교차되는 상부를 따라 자성유체(MF; Magnetic Fluid)가 구비되어 있다. 상기 자성유체(MF)는 상기 렌즈부(110) 즉 상기 캐리어(130)와 구동부(140) 사이로 이물질이 유입되는 것을 차단하는 역할을 한다. 이는 피사체가 실제로 촬상되는 광학계의 외측에 형성되어 미세한 이물질 즉 파티클(particle)이 피사체를 촬상하는 광학계로 유입되는 것을 방지하게 된다.

상기 케이싱수단은 도 3에 도시된 바와 같이, 렌즈 액츄에이터(100)의 외형을 형성하는 상부 커버(150) 및 하부 커버(160), 상기 캐리어(130)의 하부와 상기 하부 커버(160)를 지지하는 베이스(170)를 포함한다. 그리고, 상기 상부 커버(150)와 결합되는 차폐커버(190)를 더 포함한다.

상기 상부 커버(150)는 도 2에 도시된 바와 같이, 4각 판형 구조로 중앙에 중공부가 형성되어 상기 캐리어(130)를 수용하도록 되어 있고, 모서리부에 각각 결합부(152)가 연장되어 후술하는 가이드링(184), 제2탄성체(182) 및 구동부(140)를 위에서부터 차례로 수용하면서 상기 베이스(170)와 결합하도록 되어 있다. 상기 결합부(152)의 중앙 길이방향으로 결합홈(154)이 형성되어 있고, 상기 결합홈(154)에 대향하게 가이드홈(156)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 결합홈(154)에 후술하는 베이스(170)의 후크(176)가 결합되고, 상기 가이드홈(156)에 가이드링(184)의 걸림단(184a)이 결합되도록 되어 있다.

상기 하부 커버(160)는 도 2에 도시된 바와 같이, 4각 판형 구조로 되어 중앙에 중공부가 형성되어 렌즈부(110)가 수용되도록 되어 있고, 모서리부에 후크 관통홀(162), 관통홀(164), 체결홀(166)이 각각 형성되어 상기 상부 커버(150)와 베이스(170)가 결합하도록 되어 있다. 그리고, 하부 커버(160)는 상부 제2요크(146)가 안착되도록 되어 있고, 후술하는 제1탄성체(180)의 외주를 견고하게 상기 베이스(170)와 함께 고정하면서 가압하도록 되어 있다. 여기서, 하부 커버(160)는 상기 구동부(140)가 상기 상부 커버(150)의 내주변으로 안정되게 조립됨으로써 마그네트(142)와 제1,2요크(144,146)가 이탈되지 않게 된다.

상기 상부 커버(150)와 하부 커버(160)는 다수의 체결수단을 통하여 견고히 고정됨으로써 외부 충격이나 테스트 과정에서 분리되지 않기 때문에 안정적인 포커싱 구현이 가능하게 된다.

상기 베이스(170)는 4각 판형 구조로 중앙에 중공부가 형성되어 상기 캐리어(130)와 상기 하부 커버(160)의 하단을 지지하도록 되어 있고, 상기 캐리어(130) 를 수용할 정도의 윈도우 활성창(미도시)을 형성하여 필터(미도시)나 이미지 센서(미도시)로 피사체에 대한 이미지가 전달되게 된다.

그리고, 베이스(170)는 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(130)의 하부를 지지하도록 지지단(172)이 형성되어 있고, 상기 지지단(172)의 주변을 따라 이물질차단부(174)가 형성되어 있으며, 모서리부에 각각 후크(176)가 연장되어 상기 상부 커버(150) 및 하부 커버(160)와 결합하도록 되어 있다.

상기 이물질차단부(174)는 접착제가 도포되어 렌즈 액츄에이터(100)를 조립하는 과정이나 이미지 촬상과정에서 상기 캐리어(130)와 구동부(140) 사이로 유입되는 외부의 이물질을 차단하는 역할을 한다.

상기 차폐커버(190)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 4각 판형 구조로 모서리부에 고정단이 형성되어 상기 상부 커버(150)의 결합홈(154)에 결합하도록 되어 있다. 여기서, 차폐커버(190)는 렌즈 액츄에이터(100)를 이루는 부품 사이의 틈새를 보정하여 충격을 흡수하고 이물질 유입을 방지하는 역할을 한다.

한편, 렌즈 액츄에이터(100)는 상기 구동부(140)에 대한 복원력을 제공하는 탄성수단을 더 포함한다. 즉 탄성수단은 상기 코일(148)의 양단에 전류를 공급하는 한편, 상기 렌즈부(110)가 광축방향으로 이동하는데 복원력을 부여함으로써 렌즈부(110)의 상대적인 위치를 결정하게 된다.

상기 탄성수단은 상기 캐리어(130)의 하부에 배치된 제1탄성체(180)와, 상기 캐리어(130) 상부에 배치된 제2탄성체(182)로 구성되어 있다. 여기서, 제1,2탄성체(180,182)는 내주부와 외주부로 구분되고, 주로 외주부에 걸림부가 형성되어 상 기 캐리어(130), 구동부(140), 상부 커버(150), 하부 커버(160)와 밀착되게 고정되도록 되어 있다. 따라서, 제1,2탄성체(180,182)는 외주부가 상기 구동부(140), 상부 커버(150), 하부 커버(160)에 의해 고정된 상태로 내주부가 상기 캐리어(130)의 이동에 따라 탄성적으로 가변되도록 되어 있다.

상기 제1탄성체(180)는 판스프링 구조로 되어 상기 캐리어(130)와 하부 커버(160) 사이에 배치되어 있고, 원주면을 따라 파형홈(180a)이 형성되어 있다. 여기서, 파형홈(180a)은 외부충격을 완화시키고 복원력을 향상시키는 역할은 한다. 그리고, 제1탄성체(180)는 모서리에 각각 관통홀(180b)이 형성되어 있으며, 일측에 급전단자(180c)가 구비되어 외부전원과 연결되도록 되어 있다.

상기 제2탄성체(182)는 판스프링 구조로 되어 상기 마그네트(142)의 상단 및 상기 캐리어(130)의 상단과 상기 상부 커버(150) 사이에 배치되어 있고, 원주면을 따라 파형홈(182a)이 형성되어 있다. 여기서, 파형홈(182a)은 외부충격을 완화시키고 복원력을 향상시키는 역할은 한다.

한편, 상기 제2탄성체(182)의 상부에는 자성체재질의 가이드링(184)이 배치되어 있다. 상기 가이드링(184)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2탄성체(182)와 동일한 내경을 갖고 외주면에 다수의 걸림단(184a)이 연장 형성되어 상기 상부 커버(150)의 가이드홈(156)에 결합되도록 되어 있다. 여기서, 가이드링(184)은 상기 상부 커버(150)의 가이드홈(156)에 결합되어 상기 렌즈배럴(120)을 상기 캐리어(130)에 결합할 때 구동부(140) 또는 제1,2탄성체(180,182)가 광축에 수직한 방향으로 회전되는 것을 방지하는 스토퍼 역할을 한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 액츄에이터(100)의 구동되는 과정을 설명한다. 렌즈 액츄에이터(100)는 구동부(140)인 마그네트(142), 제1,2요크(144,146) 및 코일(148) 사이의 상호작용에 따라 렌즈부(110)인 캐리어(130)와 렌즈배럴(120)의 위치를 변경하는 포커싱이 수행된다.

즉 렌즈배럴(120)의 중앙을 통고한 피사체의 영상이 필터(미도시)를 경유하여 이미지센서(미도시)로 전달되어 전기적인 신호로 변환되고, 전기적 신호로 변환된 이미지 데이터가 카메라 본체에 구비된 제어부(미도시) 전송되어 포커싱이 수행되며, 인가되는 전류의 방향에 따라 캐리어(130), 렌즈배럴(120) 및 코일(148)이 광축을 따라 전후 방향으로 움직이면서 자동 초점조절(Auto Focusing)이 수행된다.

여기서, 이미지센서(미도시)로 피사체에 대한 광학상의 초점을 맞추기 위하여 렌즈배럴(120)이 조립된 렌즈부(110)가 광축방향으로 운동을 하여 초점거리를 맞추게 된다. 코일(148)로 소정의 전류가 인가되면, 코일(148)에 자기장이 발생하여 마그네트(142)로부터 전달된 자속과의 척력이나 인력에 의하여 로렌츠의 힘 즉 구동력이 발생한다. 이러한 구동력에 의하여 캐리어(130), 렌즈배럴(120) 및 코일(148)이 광축방향으로 운동하는데, 캐리어(130)가 광축방향을 따라 위쪽으로 계속 이동할 경우, 걸림단(136)이 제1요크(144)의 하단과 접촉하여 그 움직이 제한되게 된다.

본 발명의 제1실시예 따른 구성에 의하면, 구동부(140)에서 제1,2요 크(144,146)를 마그네트(142)의 하단으로 배치함으로써 기존에 비하여 렌즈 액츄에이터(100)의 직경을 줄일 수 있다. 또한, 마그네트(142)에서 자속의 흐름이 렌즈 액츄에이터(100)의 직경 방향으로만 흐르게 제어하고, 마그네트(142)에서 발생되는 자기장이 코일(148)에 집중되게 함으로써, 렌즈 액츄에이터(100)의 구동력을 향상시킬 수 있다.

<제2실시예>

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 액츄에이터의 분해사시도이고, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 액츄에이터의 종단면도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 액츄에이터(200)는 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 피사체에 대한 촬상과정에서 광축방향으로 이동하는 가동부에 해당하는 렌즈부(210)와, 상기 렌즈부(210)의 외주변을 따라 배치되어 구동력을 발생하는 구동부(240) 및, 상기 렌즈부(210)와 구동부(240)를 둘러싸면서 결합되는 케이싱수단을 포함한다. 그리고, 상기 구동부(240)에 구동력을 제어하기 위하여 탄성수단을 더 포함한다. 상기 케이싱수단은 상부 커버(250), 하부 커버(260), 베이스(270)를 포함하고, 상기 탄성수단은 제1탄성체(280)와 제2탄성체(282)를 포함한다.

여기서, 제2실시예에 따른 렌즈 액츄에이터(200)에서 렌즈배럴(220)과 캐리어(230)를 갖는 렌즈부(210), 케이싱수단 및 탄성수단은, 제1실시예에 따른 렌즈액 츄에이터(100)에서 렌즈부(110), 케이싱수단 및 탄성수단과 실질적으로 동일하여 그 설명을 생략한다.

상기 구동부(240)는 상기 캐리어(230)의 외주변을 따라 배치된 마그네트(242)와, 상기 마그네트(242)의 하부에 상기 캐리어(230)의 외주변을 따라 배치된 제1요크(244)와, 상기 제1요크(244)와 일정간격을 두고 배치된 제2요크(246) 및, 상기 제1,2요크(244,246) 사이에 배치되고 상기 캐리어(230)의 외주변을 따라 권취된 코일(248)로 구성되어 있다. 여기서, 구동부(240)는 상기 마그네트(242)가 고정되어 있는 반면, 코일(248)이 상기 렌즈부(210)의 이동에 따라 그 위치가 변하는 코일 기동식으로 되어 있다.

상기 마그네트(242)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 링형 구조로 단면을 기준으로 내부에 N극을 외부에 S극을 갖도록 배치되어 되어 있다. 물론, 마그네트(242)는 내부에 S극을 외부에 N극을 갖도록 배치할 수도 있다. 여기서, 마그네트(242)는 수평방향으로 서로 다른 극성을 배치한 것으로, 단극을 내측과 외측으로 분할하는 방법을 사용하거나, 이극으로 착자되어 있는 단일한 마그네트로 구성할 수 있다.

상기 제1,2요크(244,246)는 상기 마그네트(242)에서 생성되는 자력의 흐름 즉 자속을 제어하기 위하여 도전성 물질로 제작된 것으로, 상기 마그네트(242)의 주변에 배치하도록 되어 있다.

상기 제1요크(244)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(230)의 외주변을 감싸는 링형 구조로 되어 있다. 그리고, 제1요크(244)는 상부 외경이 상기 마그 네트(242)의 N극과 접촉되도록 배치되어 있고, 하부가 상기 코일(248)과 대향되게 배치되어 있다. 여기서, 제1요크(244)는 마그네트(242)의 내주변을 에워싸는 형태되어 제1실시예에서 구동부(140)의 제1요크(144)에 비하여 자속의 누설을 줄일 수 있다.

상기 제2요크(246)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1요크(244) 보다 상대적으로 직경이 큰 링형 구조로 되어 상기 제1요크(244)와 일정거리를 두고 이격되어 있다. 그리고, 제2요크(246)는 상단이 상기 마그네트(242)의 S극과 접촉하면서 하부가 상기 코일(248)과 대향되게 배치되어 있다. 여기서, 제2요크(246)는 상기 마그네트(242)로부터 누설자속을 억제하면서 자속을 효율적으로 제어할 수 있다.

이러한 제1,2요크(244,246)의 배치로 인하여, 마그네트(242)에서 자속의 흐름이 렌즈 액츄에이터(200)의 직경 방향으로만 흐르게 제어하고, 마그네트(242)에서 발생되는 자기장이 코일(248)에 집중되게 함으로써, 렌즈 액츄에이터(200)의 구동력을 향상시킬 수 있다.

상기 코일(248)은 상단이 상기 마그네트(242)의 하단과 일정간격으로 이격되어 있고, 상기 제1,2요크(244,246)의 사이에 배치되어 있다. 여기서, 코일(248)은 상기 캐리어(230)의 플랜지(234)에 안착되어 촬상되는 피사체에 대한 포커싱 조절을 위하여 상기 렌즈부(110)와 함께 광축을 따라 상하 왕복운동을 반복하는 가동부 역할을 한다. 즉 코일(248)은 외부의 전원과 전기적으로 연결되어 전류를 인가받아서 상기 마그네트(242)에서 자기장을 발생시키고, 동시에 자기장과 상호 작용하여 전자기력에 의한 로렌츠의 힘 즉 구동력을 발생시게 된다.

한편, 상기 구동부(240)는 상기 제1요크(244)와 코일(248)이 교차되는 상부를 따라 자성유체(MF; Magnetic Fluid)가 구비되어 있다. 상기 자성유체(MF)는 상기 렌즈부(210) 즉 상기 캐리어(230)와 구동부(240) 사이로 이물질이 유입되는 것을 차단하는 역할을 한다. 이는 피사체가 실제로 촬상되는 광학계의 외측에 형성되어 미세한 이물질 즉 파티클(particle)이 피사체를 촬상하는 광학계로 유입되는 것을 방지하게 된다.

본 발명의 제2실시예 따른 구성에 의하면, 구성부(240)에서 제1요크(244)가 마그네트(242)의 내주변을 에워싸는 형태되어 자속의 누설을 줄이면서 자속을 효율적으로 제어하도록 되어, 마그네트(242)에서 자속의 흐름이 렌즈 액츄에이터(200)의 직경 방향으로만 흐르게 제어하고 마그네트(242)에서 발생되는 자기장이 코일(248)에 집중되게 함으로써, 렌즈 액츄에이터(200)의 구동력을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에서 기재된 범주내에서 변경할 수 있다.

도 1은 일반적인 렌즈 액츄에이터를 도시한 단면구성도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 액츄에이터의 분해사시도,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 액츄에이터의 사시도,

도 4는 도 3의 A-A선을 따라 절단한 단면도,

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 액츄에이터의 평면도,

도 6은 도 5의 B-B선을 따라 절단한 단면도,

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 액츄에이터의 분해사시도,

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 액츄에이터의 종단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100,200 : 렌즈 액츄에이터 110,210 : 렌즈부

120,220 : 렌즈배럴 130,230 : 캐리어

140,240 : 구동부 142,242 : 마그네트

144,244 : 제1요크 146,246 : 제2요크

148,248 : 코일 150,250 : 상부 커버

160,260 : 하부 커버 170,270 : 베이스

180,280 : 제1탄성체 182,282 : 제2탄성체

184,284 : 가이드링 190,290 : 차폐커버

L : 렌즈 MF : 자성유체

Claims

렌즈를 수용하는 렌즈배럴과, 상기 렌즈배럴의 외주변과 결합된 캐리어를 구비하여 광축방향으로 이동가능한 렌즈부;

상기 캐리어의 외주변을 따라 배치된 마그네트와, 상기 마그네트의 하부에 상기 캐리어의 외주변을 따라 배치된 제1요크와, 상기 제1요크와 일정간격을 두고 배치된 제2요크 및, 상기 제1,2요크 사이에 배치되고 상기 캐리어의 외주변을 따라 권취된 코일을 구비하여 상기 렌즈부를 광축방향을 따라 이동시키는 구동부; 및

상기 렌즈부와 구동부를 둘러싸면서 결합되는 케이싱수단; 을 포함하는 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터.
렌즈를 수용하는 렌즈배럴과, 상기 렌즈배럴의 외주변과 결합된 캐리어를 구비하여 광축방향으로 이동가능한 렌즈부;

상기 캐리어의 외주변을 따라 배치된 제1요크와, 상기 제1요크의 외주변을 따라 배치된 마그네트와, 상기 마그네트 하부에 상기 제1요크와 일정간격을 두고 배치된 제2요크 및 상기 제1,2요크 사이에 배치되고 상기 캐리어의 외주변을 따라 권취된 코일을 구비하여 상기 렌즈부를 광축방향을 따라 이동시키는 구동부; 및

상기 렌즈부와 구동부를 둘러싸면서 결합되는 케이싱수단; 을 포함하는 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 마그네트는 단면을 기준으로 내부에 N극을, 외부에 S극을 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 이미지 촬상용 렌즈 액츄에이터.
제 3 항에 있어서,

상기 제1요크는 상부가 상기 마그네트의 N극과 접촉되도록 배치되고,

상기 제2요크는 상부가 상기 마그네트의 S극과 접촉되도록 배치된 것을 특징으로 하는 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제1요크와 코일이 교차되는 상부를 따라 자성유체가 구비되어 상기 렌즈부로 이물질이 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 케이싱수단은 상기 구동부의 외주변으로 결합되는 커버와, 상기 렌즈부의 하단을 지지하는 베이스 및 상기 커버의 상부에 결합되는 차폐커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터.
제 6 항에 있어서,

상기 베이스에는 상기 캐리어와 구동부 사이로 유입되는 이물질을 차단하는 이물질차단부가 구비된 것을 특징으로 하는 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 렌즈부와 케이싱수단 사이에 배치되어 상기 렌즈부에 복원력을 부여하는 탄성수단을 더 포함하고,

상기 탄성수단은 상기 캐리어의 하부에 배치되고 원주면을 따라 파형홈이 형성된 제1탄성체와, 상기 캐리어 상부에 배치되고 원주면을 따라 파형홈이 제2탄성체로 구성된 것을 특징으로 하는 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터.
제 8 항에 있어서,

상기 제2탄성체와 상기 케이싱수단 상부에 회전방지용 가이드링이 구비된 것 을 특징으로 하는 이미지 촬상장치용 렌즈 액츄에이터.