KR20120047111A - 렌즈배럴 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌즈배럴을 구동하는 장치에 있어서, 상,하 개구부가 형성된 원통형의 하우징; 상기 하우징의 개구부에 삽입되는 제 1 렌즈배럴 및 제 2 렌즈배럴; 상기 제 1 렌즈배럴내에 렌즈가 다단으로 적층되어 결합된 복수의 렌즈; 상기 제 1 렌즈배럴의 외측면에 형성된 이송장치; 및 상기 하우징의 외측면에 상기 제 1 렌즈배럴을 상하 이동시키는 구동장치를 포함하는 렌즈배럴 구동장치를 제공한다.

Description

렌즈배럴 구동장치{LENS BARREL DRIVING MECHANISM}

본 발명은 렌즈배럴 구동장치에 관한 것으로서, 하나의 렌즈배렐을 두 개의 렌즈배럴로 나누어, 그 중 하나의 렌즈배럴만을 이동시켜 오커포커싱이 가능한 렌즈배렐 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 카메라는 다수의 렌즈를 구비하고 있으며 렌즈를 통하여 피사체를 촬영할 수 있는 기계로서, 통상적으로 다수의 렌즈 사이의 상대적인 거리를 조절하여 초점을 조절하도록 구성된다. 종래, 카메라의 초점을 자동으로 조절하기 위한 장치로서 기어 등을 통하여 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변화시키는 기계식 장치가 사용되었다. 그러나 이와 같은 기계식 장치의 경우, 기어와 모터 사이의 마찰력 등으로 인하여 초점을 미세하게 조절하기 곤란할 뿐 아니라 각 기계 장치가 차지하는 공간 문제 등으로 인하여 소형화가 곤란하였다.

특히, 최근에는 휴대폰, PDA 등의 모바일 통신기기 등에 카메라 모듈이 설치되어 정지화상 등을 촬영할 수 있도록 구성되는데, 이와 같은 모바일 통신기기 등에서 요구되는 소형화, 경량화, 다기능화 등을 충족시키기 위해서 영구자석 및 코일의 유도자기력을 이용하여 정밀하게 초점을 맞추는 카메라의 자동 초점 조절 장치를 구비한 카메라 모듈이 개발되고 있다.

이와 같은 자동 초점 조절 기능을 위해서, 통상적으로 렌즈 유닛은 1개 이상의 다수의 렌즈로 구성되는데, 그 다수의 렌즈를 이동시켜 이미지 센서와의 상대적인 거리를 조절하는 방법으로 포커싱을 구현한다. 따라서 카메라 모듈이 포커싱 기능을 제공하기 위해서는 하나 이상의 렌즈가 광축을 중심으로 이동할 수 있어야 한다.

다시 말하면, 포커싱 기능을 구현하는 경우, 피사체의 위치에 따라 이미지 센서에 결상되는 피사체의 상의 위치가 바뀌게 되는데, 즉 피사체와 렌즈와의 거리에 따라 상이 형성되는 위치가 바뀌게 되는데, 이미지 센서에 선명한 상을 구현하기 위해서는 1개 이상의 렌즈가 서로 상대적으로 이동하는 구조를 갖는다. 이와 같이 구성된 렌즈에 있어서 포커싱 기능을 실현하기 위해서는 별도의 구동원으로써 예를 들어 매뉴얼, 스텝 모터, 압전소자, 보이스 코일 모듈(Voice Coil Module, VCM) 등이 요청되고 있다.

다만, 기존의 포커싱 기능을 구현하기 위한 구동 방식(매뉴얼, 스텝 모터, 압전소자, 보이스 코일 모듈(Voice Coil Module, VCM)은 경쟁사와 차별화되는 부분이 없어 경쟁사에 비해서 경쟁력이 어렵기 때문에 시장 진입에 많은 어려움이 있다. 또한, 기존에 포커싱 구동 방식은 렌즈군이 결합되어 있는 렌즈배럴 전체를 구동하기 때문에 전류를 많이 먹기에 배터리 방전이 쉽게 발생하게 되며, 또한 렌즈배럴 전체를 구동하기 때문에 구동거리가 길어 설계시 제약이 많이 따르고, 설계 공간도 많이 필요하기 때문에 소형화 설계가 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 종래의 렌즈배럴 구동장치에서 제기되고 있는 상기 제반의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 하나의 렌즈배럴을 제 1 렌즈배럴, 제 2 렌즈배럴으로 나누고, 하나의 렌즈배럴은 고정되어 있고, 또 다른 하나의 렌즈배럴만을 이동시킨다. 하나의 렌즈배럴 이동만으로도 오토포커싱이 가능하기 때문에 소형화 설계가 가능하게 되며, 또한, 하나의 렌즈배럴만을 구동함으로써 전류가 기존대비 현저히 감소하게 됨으로써 배터리 방전이 느리게 되는 제목이 제공됨에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 렌즈배럴을 구동하는 장치에 있어서, 상,하 개구부가 형성된 원통형의 하우징; 상기 하우징의 개구부에 삽입되는 제 1 렌즈배럴 및 제 2 렌즈배럴; 상기 제 1 렌즈배럴내에 렌즈가 다단으로 적층되어 결합된 복수의 렌즈; 상기 제 1 렌즈배럴의 외측면에 형성된 이송장치; 및 상기 하우징의 외측 일면에 상기 제 1 렌즈배럴을 상하 이동시키는 구동장치를 포함하는 렌즈배럴 구동장치가 제공됨에 의해서 달성된다.

또한, 상기 제 1 렌즈배럴은 렌즈, 렌즈커버, 이송장치로 구성될 수 있다.

또한, 상기 구동장치는 구동가이드, 자석, 코일, 고정축으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 이송장치는 상기 구동장치의 구동가이드부와 접촉할 수 있다.

또한, 상기 이송장치와 상기 구동가이드부는 헬리컬 기어로 구성될 수 있다.

또 다른 실시예에서 본 발명의 상기 목적은 이물을 방지하는 렌즈배럴에 있어서, 상,하 개구부가 형성된 원통형의 하우징; 상기 하우징의 개구부에 삽입되는 제 1 렌즈배럴 및 제 2 렌즈배럴; 상기 제 2 렌즈배럴내에 렌즈가 다단으로 적층되어 결합된 복수의 렌즈; 상기 제 2 렌즈배럴의 외측면에 형성된 이송장치; 및 상기 하우징의 외측 일면에 상기 제 2 렌즈배럴을 상하 이동시키는 구동장치를 포함하는 렌즈배럴 구동장치가 제공됨에 의해서 달성된다.

또한, 상기 제 1 렌즈배럴은 상단이 상기 하우징의 상단 개구부 보다 넓은 형태로 형성되어 하우징 개구부를 덮고 있을 수 있다.

또한, 상기 이송장치는 상기 하우징의 외측면에 설치된 구동장치의 구동가이드부와 접촉할 수 있다.

본 발명의 렌즈배럴 구동장치는 두 개의 렌즈배럴로 나누어, 하나의 렌즈배럴만을 이동하여 오토포커싱이 가능하기 때문에 소형화 설계가 가능하게 되며, 또한, 하나의 렌즈배럴만을 구동함으로써 전류가 기존대비 현저히 감소하게 됨으로써 배터리 방전이 느리게 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 렌즈배럴 구동장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 렌즈배럴 사시단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 렌즈배럴 사시단면도.
도 4는 본 발명의 구동장치의 사시도.
도 5는 본 발명의 렌즈배럴 구동장치 단면도.
도 6은 본 발명의 이물방지 렌즈배럴의 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 제 1 렌즈배럴 사시단면도.
도 8은 본 발명의 이물방지 렌즈배럴의 조립도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.

렌즈배럴 구동장치

도 1 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 렌즈배럴 구동장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈배럴 구동장치(100)은 크게 상단부에 개구부(143)가 구비된 하우징(140), 상기 하우징(140)의 저면에 밀착 결합되는 이미지센서(120)가 실장된 인쇄회로기판(110), 상기 하우징(140)의 일측면에 부착되어 렌즈배럴을 구동하는 구동장치(160), 상기 하우징(140)의 개구부(143)에 삽입되는 제 2 렌즈배럴(180), 상기 제 2 렌즈배럴(180) 상부에 위치하며, 상기 구동장치(160)에 의해 상하이동할 수 있는 제 1 렌즈배럴(170), 상기 제 1 렌즈배럴(170)에 삽입되며 제 1 렌즈배럴(170)에 따라 상하 이동할 수 있는 복수의 렌즈(155)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 인쇄회로기판(110)은 상면에 이미지센서(120)가 부착되며, 상기 이미지센서(120)를 구동하기 위한 콘덴서와 저항 등의 각종 전기 및 전자 부품이 실장된 기판이다. 또한, 상기 인쇄회로기판(110)의 상면, 즉 각 측면에는 다수개의 패드(도면 미도시)가 등간격으로 구비된다.

상기 제 1 렌즈배럴(170) 내지 제 2 렌즈배럴(180) 내에 다단으로 적층된 복수의 렌즈(155)는 하부의 이미지센서(120)에 상을 맺혀주는 기능을 하고, 상기 이미지센서(120)는 렌즈로부터 빚을 받아 컬러를 만들어 내는 기능을 한다.

또한, 상기 이미지센서(120)는 플립칩 방식에 의해 상기 인쇄회로기판(110)상부에 밀착 결합된다. 상기 플립칩 방식에 의한 상기 이미지센서(120)와 상기 인쇄회로기판(110)의 결합은 상기 이미지센서(120)의 범프와 상기 인쇄회로기판(110)의 패드(162)가 접촉됨에 의해 전기적 접속이 이루어지도록 한 다음, 상기 인쇄회로기판(110)과 상기 이미지센서(120)의 압착과 동시에 접촉 계면에 도포된 전도성 물질에 의해 결합된다.

또한, 상기 이미지센서(120)의 상면에는 소정의 넓이로 수광부(123)가 구비되고, 상기 이미지센서(120)는 상기 수광부(123)를 통해 상기 렌즈배럴(170)을 통해 입사되는 광이 집광되면서 영상 신호를 생성시키고, 생성된 영상 신호는 상기 인쇄회로기판(110)을 통해 전기적으로 접속된 외부 기기에 송출되어 이미지로 디스플레이된다.

그리고 상기 적외선 차단부재(IR cut off filter: 이하 ‘IR 필터‘라 칭함)(130)는 상기 제 1 렌즈배럴(170) 및 제 2 렌즈배럴(180) 내의 복수의 렌즈(155)를 통해 유입되는 광 중에 적외선을 차단하도록 상기 이미지센서(120)와 상기 하우징(140) 사이에 설치되며, 상기 하우징(140)이 상기 인쇄회로기판(110)의 상부에 결합될 때 상기 이미지센서(120)의 수광부(123)에 위치되도록 설치된다.

이때, 상기 IR 필터(130)는 일면에 적외선 차단층이 형성된 글라스 형태의 IR 필터 또는 박막으로 이루어진 IR 필름으로 구성될 수 있다.

상기 하우징(140)은 상, 하 개구부가 구비된 원통형으로 구성되고, 상단 개구부를 통해 내부에 하나 이상의 렌즈(155)가 적층 수납된 제 1 렌즈배럴(170) 및 제 2 렌즈배럴의 하단부가 삽입되며, 하단 개구부에 이미지센서(120)가 실장된 인쇄회로기판(110)이 밀착 결합된다.

또한, 상기 하우징(140)의 일측면에는 상기 제 1 렌즈배럴(170)을 상하 이동시킬 수 있는 구동장치(160)를 구비하게 된다.

상기 구동장치(160)는 상기 제 1 렌즈배럴(170)의 이송장치(175)와 접촉되는 구동가이드(161)와 상기 구동가이드(161)에 회전력을 전달하는 자석(162), 코일(163)과 하우징가 결합할 수 있는 고정축(164)으로 구성될 수 있다.

도 4 및 도 4a에서 나타나듯이 상기 자석(162)은 N극과 S극으로 형성되고 있으나, 상기 코일(163)은 N극으로만 형성되어 상기 자석(162)을 감싸게 된다. 이처럼 같은 극은 밀어내고, 다른 극은 잡아 당기는 자기장 성질을 이용하여 상기 구동가이드(161)에 회전력을 전달하게 되며, 상기 회전력은 전류의 양에 따라 조절가능하게 되므로 이에 따라 상기 구동가이드(161)에 의해 구동되는 제 1 렌즈배럴(170)의 이동량도 조절이 가능하다.

또한, 다른 실시예로는 상기 구동장치(160)는 상기 하우징(140) 외측에 한 개 이상 존재할 수 있으며, 본 발명에서는 구동장치(160)를 삼각형 구도로 하우징(140)의 외측에 설치한다. 이는 구동장치(160)에 의해 제 1 렌즈배럴(170) 및 제 2 렌즈배럴(180)이 뒤틀리거나 떠는 현상을 방지하기 위한 것이다. 다만, 하우징(140) 일측에 구비된 구동장치(160)의 수는 한정하지 아니한다.

상기 하우징(140)의 상단 개구부를 통해 내부에 하나 이상의 렌즈(155)가 적층 수납된 제 1 렌즈배럴(170)은 상기 제 2 렌즈배럴의 상단면에 위치한다.

상기 제 1 렌즈배럴의 상부에는 렌즈(155)를 보호하는 렌즈커버(171)와 렌즈커버(171) 외측 둘레에는 상기 구동장치(160)의 구동가이드(161)와 접촉하여 제 1 렌즈배럴(170)을 상하 이동하게 할 수 있는 이송장치(175)가 구비되어 있으며, 상기 이송장치(175)는 렌즈커버(171)에 고정되어 있다.

상기 이송장치(175)와 상기 구동장치(160)의 구동가이드(161)는 헬리컬 기어로 결합되어 있으며, 자세하게는 구동가이드(161)가 회전운동을 하게 되면 헬리컬 기어로 된 이송장치(175)가 상하운동을 하게 되며, 이는 곧 제 1 렌즈배럴(170)이 상하 이동을 하게 된다. 본 발명에서 사용되는 헬리컬 기어는 회전축에 비스듬하게 소용돌이 모양을 이루고 있기 때문에 동시에 맞물리는 이의 수가 많아 회전할 때 진동이나 소음이 적게 발생하는 이점이 있다. 그러나 본 이송장치(175)와 구동가이드(161)에 사용되는 기어의 종류는 한정하지 아니하며, 구동가이드(161)의 회전운동으로 인해 이송장치(175)가 상하 이동이 가능한 기어라면 무난할 것으로 보인다.

도 5에서 나타나듯이 상기 하우징(140)의 상단 개구부에 삽입되며, 제 1 렌즈배럴(170)의 하면에 위치하는 제 2 렌즈배럴(180)은 상기 하우징(140)에 삽입되어 고정될 수 있다.

또 다른 실시예로는 상기 하우징(140)의 내주면과 상기 제 2 렌즈배럴(180) 외주면에는 각각 암나사부(150)와 수나사부(185)가 형성되어, 상기 제 2 렌즈배럴(180)과 하우징(140)을 나사 결합을 통해 제 2 렌즈배럴(180)와 하우징(140)의 밀착 결합이 이루어지도록 할 수 있다.

이물방지 렌즈배럴

도 6 내지 도8를 참조하여 설명하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 렌즈배럴 구동장치(100)은 크게 상단부에 개구부(143)가 구비된 하우징(140), 상기 하우징(140)의 저면에 밀착 결합되는 이미지센서(120)가 실장된 인쇄회로기판(110), 상기 하우징(140)의 일측면에 부착되어 렌즈배럴을 구동하는 구동장치(160), 상기 하우징(140)의 개구부(143)에 삽입되는 제 1 렌즈배럴(170), 상기 제 1 렌즈배럴(170) 하부에 위치하며, 상기 구동장치(160)에 의해 상하 이동할 수 있는 제 2 렌즈배럴(180), 상기 제 2 렌즈배럴(180)에 삽입되는 복수의 렌즈(155)를 포함하여 이루어진다.

하기에 설명하게 되는 또다른 실시예의 제 1 렌즈배럴(200)과 제 2 렌즈배럴(300)을 제외한 구성은 상기 렌즈배럴 구동장치와 동일하므로 이하 생략한다.

상기 이물방지를 위한 제 1 렌즈배럴(200)은 렌즈가 포함되지 않은 원통형으로 형성되어 있으며, 상기 하우징(140)의 상단 개구부에 삽입 되어지며, 다만, 상기 제 1 렌즈배럴(200)의 상단은 상기 하우징(140)의 상단 개구부 보다 넓은 형태로 형성되어 하우징(140) 상부를 덮게 된다.

상기 하우징(140) 상단 개구부를 통해 내부에 하나 이상의 렌즈(155)가 적층 수납된 제 2 렌즈배럴(300)은 상기 제 1 렌즈배럴(200)의 하단면에 위치한다.

상기 제 2 렌즈배럴(300)의 외측 둘레에는 상기 구동장치(160)의 구동가이드(161)와 접촉하여 제 2 렌즈배럴(300)을 상하 이동하게 할 수 있는 이송장치(175)가 고정되어 있다.

상기 이송장치(175)와 상기 구동장치(160)의 구동가이드(161)는 헬리컬 기어로 조립하여 구동가이드(161)가 회전운동을 하게 되면 헬리컬 기어로 된 이송장치(175)가 상하운동을 하게 되면서 제 2 렌즈배럴(300)이 상하 이동을 하게 된다.

본 발명에서 사용되는 헬리컬 기어는 회전축에 비스듬하게 소용돌이 모양을 이루고 있기 때문에 동시에 맞물리는 이의 수가 많아 회전할 때 진동이나 소음이 적게 발생하는 이점이 있다. 그러나 본 이송장치(175)와 구동가이드(161)에 사용되는 기어의 종류는 한정하지 아니하며, 구동가이드(161)의 회전운동으로 인해 이송장치(175)가 상하 이동이 가능한 기어라면 무난할 것으로 보인다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 렌즈배럴 구동장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형 실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.

100: 카메라 모듈
110: 인쇄회로기판
120: 이미지 센서
130: IR 필터
140: 하우징
143: 개구부
150: 암나사부
155: 렌즈
160: 구동장치
161: 구동가이드
170, 200: 제 1 렌즈배럴
175: 이송장치
180, 300: 제 2 렌즈배럴

Claims (8)

1. 렌즈배럴을 구동하는 장치에 있어서,
   상,하 개구부가 형성된 원통형의 하우징;
   상기 하우징의 개구부에 삽입되는 제 1 렌즈배럴 및 제 2 렌즈배럴;
   상기 제 1 렌즈배럴내에 렌즈가 다단으로 적층되어 결합된 복수의 렌즈;
   상기 제 1 렌즈배럴의 외측 일면에 형성된 이송장치; 및
   상기 하우징의 외측면에 상기 제 1 렌즈배럴을 상하 이동시키는 구동장치;를 포함하는 렌즈배럴 구동장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 렌즈배럴은 렌즈, 렌즈커버, 이송장치로 구성된 렌즈배럴 구동장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 구동장치는 구동가이드, 자석, 코일, 고정축으로 구성된 렌즈배럴 구동장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 이송장치는 상기 구동장치의 구동가이드부와 접촉하는 렌즈배럴 구동장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 이송장치와 상기 구동가이드부는 헬리컬 기어로 구성된 렌즈배럴 구동장치.
   
6. 이물을 방지하는 렌즈배럴에 있어서,
   상,하 개구부가 형성된 원통형의 하우징;
   상기 하우징의 개구부에 삽입되는 제 1 렌즈배럴 및 제 2 렌즈배럴;
   상기 제 2 렌즈배럴내에 렌즈가 다단으로 적층되어 결합된 복수의 렌즈;
   상기 제 2 렌즈배럴의 외측 일면에 형성된 이송장치; 및
   상기 하우징의 외측면에 상기 제 2 렌즈배럴을 상하 이동시키는 구동장치;를 포함하는 렌즈배럴 구동장치.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제 1 렌즈배럴은 상단이 상기 하우징의 상단 개구부 보다 넓은 형태로 형성되어 하우징 개구부를 덮고 있는 렌즈배럴 구동장치.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 이송장치는 상기 하우징의 외측면에 설치된 구동장치의 구동가이드부와 접촉하는 렌즈배럴 구동장치.

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