KR100550898B1 - 초소형 렌즈모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압전구동수단을 사용한 렌즈 이송구조를 제공하여 소형의 렌즈모듈에서도 줌 기능 및 자동 초점 조절 기능을 수행할 수 있도록 하는 초소형 렌즈모듈에 관한 것이다. 본 발명의 렌즈부는 케이스 내부에 위치하고, 적어도 1개의 렌즈를 포함한다. 본 발명의 이송부재는 상기 케이스의 내부에 회전가능하게 연결되고, 상기 렌즈부를 전후진하도록 상기 렌즈부와 연결된다. 또한 본 발명의 구동수단은 상기 이송부재와 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 상기 이송부재에 상기 렌즈부를 이송시킬 수 있는 구동력을 전달하도록 상기 케이스 내부에 장착된다.

압전, 구동수단, 렌즈, 줌, 자동초점, 렌즈모듈

Description

초소형 렌즈모듈{compact lens module}

도 1은 종래의 렌즈모듈의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 초소형 렌즈모듈의 일 실시예를 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2의 렌즈 하우징의 평면도이다.

도 4는 도 2의 압전구동수단의 일 실시예를 도시한 사시도이다.

도 5는 도 2의 압전구동수단의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

도 6은 도 2의 이송부재의 단면도이다.

도 7은 본 발명에 의한 초소형 렌즈모듈의 구동수단으로부터 이송부재로의 구동력 전달 작동을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명에 의한 초소형 렌즈모듈의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

도 9는 본 발명에 의한 초소형 렌즈모듈의 압전구동수단의 운동궤적으로 도시한 도면이다.

도 10(a) 내지 (c)는 본 발명에 의한 초소형 렌즈모듈에 사용되는 마찰재의 배열 상태를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11: 케이스 12: 렌즈

15: 지지부재 17: 스프링

20: 렌즈부 21: 렌즈하우징

30: 이송부재 33: 접촉휠

40: 구동수단 41: 금속튜브

45: 압전 플레이트 55: 마찰재

본 발명은 렌즈모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 구동수단을 사용한 렌즈 이송구조를 제공하여 소형의 렌즈모듈에서도 줌 기능 및 자동 초점 조절 기능을 수행할 수 있도록 하는 초소형 렌즈모듈에 관한 것이다.

카메라 기술은 필름을 사용하는 필름 카메라에서 화상을 디지털 신호로 변환하여 사용하는 디지털 카메라로 발전되고 있다. 최근에는 이러한 디지털 카메라의 기술이 점차 소형 부품에 적용되어 개인이동통신 기기에 장착되기 시작하였다. 개인이동통신 기기, 예를 들면 셀룰러폰 등에 장착되는 디지털 카메라의 화질을 결정하는 화상센서의 화소수(pixel)가 점차 커져서 최근에는 100만 화소급 이상의 제품이 출시되고 있거나 출시될 예정이다.

셀룰러폰 등에 장착되는 초소형 카메라는 주로 오락성으로 사용되었으나, 최 근 100만화소 이상의 화상이 실현됨으로 인해 오락성 카메라의 수준을 넘어 정식 사진기로써 인식되는 것을 기대하고 있다. 따라서 초소형 카메라가 정식 사진기로써 인식되기 위하여 일반 카메라에 부가되는 광학 줌(zoom) 기능 및 자동초점(auto focus) 조절기능에 대한 요구가 점차 거세어지고 있다.

일반적으로 화상센서는 반도체 제조공정을 응용함으로 인해 좁은 면적에 보다 많은 수의 화상센서를 집적화하는 것이 가능하게 되었다. 그러나, 광학 줌 및 자동초점 기능을 수행하기 위해서는 특별히 짧은 스트로크 및 초소형의 구동부를 가진 렌즈모듈의 설계가 필요하다.

도 1은 종래의 렌즈 구동구조를 도시한 도면이다. 도 1은 미국특허 6,268,970호의 “줌 렌즈 바렐”에 관한 것이다. 도 1에서, 각 렌즈 그룹(120,130,140)들을 지지하는 프레임(100)들이 있고, 상기 프레임들을 지지하는 캠 튜브(160,170)들을 포함하게 된다. 상기 캠 튜브들은 프레임이 축방향으로 렌즈를 움직이게 하는 기능을 하며, 상기 캠 튜브는 구동 액츄에이터(110)에 의해 구동하게 된다.

이러한 캠 구조의 줌 구동방식은 줌 작동시 캠의 형상에 의하여 각 렌즈의 상대적 위치가 결정된다. 이 때문에 특정 배율에서 초점을 맞추기 위한 초점렌즈 및 구동부가 추가적으로 요구되며, 종감속 기어 및 캠을 따라 움직이는 렌즈 홀딩 구조 등 구동기구가 복잡해지고 부피가 큰 단점을 갖게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초음파영역 주파수의 진동을 이용하여 구동하는 구동부를 탑재하여 렌즈 이동 스트로크가 짧고 초소형의 크기를 가질 수 있는 렌즈 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 소형 전자기기에 탑재되는 소형의 카메라가 줌 기능 및 자동초점 기능을 가능하게 하도록 소형화되고 정밀한 동작이 가능한 렌즈 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 케이스; 상기 케이스 내부에 위치하고, 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 렌즈부; 상기 케이스의 내부에 회전가능하게 연결되고, 상기 렌즈부를 전후진하도록 상기 렌즈부와 연결되는 이송부재; 상기 이송부재와 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 상기 이송부재에 상기 렌즈부를 이송시킬 수 있는 구동력을 전달하도록 상기 케이스 내부에 장착되는 구동수단;을 포함하는 렌즈 모듈을 제공한다.

바람직하게는 상기 구동수단은 압전구동수단이 될 수 있으며, 이때 상기 압전구동수단은 중공형의 금속튜브와 상기 금속튜브의 적어도 2개의 측면에 부착되는 압전 플레이트를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 금속튜브는 중실형의 금속막대일 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 압전 플레이트에 위상차를 갖는 교류전압을 인가하여 상기 금속튜브의 길이방향으로 중앙부분의 굽힘 변위를 회전형 변위로 변환할 수 있으며, 또한 상기 압전플레이트가 부착되는 면의 두께는 압전플레이트가 부착되지 않는 면의 두께보다 작은 것이 바람직하다. 이때 상기 금속 튜브는 원형기둥, 사각기둥, 삼각기둥 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.

또한 바람직하게는 상기 이송부재는 일부에 스크류가 형성된 축형상을 갖고, 상기 렌즈부는 상기 적어도 1개의 렌즈를 지지하는 렌즈 하우징을 포함하며, 상기 이송부재의 스크류 형성부분은 상기 렌즈 하우징에 회전가능하도록 삽입되어 상기 구동수단으로부터 전달되는 구동력을 직선 방향의 이송력으로 변환하여 상기 렌즈부에 전달하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 이송부재는 상기 구동수단에 접촉가능하도록 상기 축의 직경보다 큰 직경을 갖는 접촉휠이 상기 축의 중심과 동일한 중심으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 렌즈부의 이동을 가이드할 수 있는 적어도 1개의 지지부재가 상기 이송부재와 평행하게 상기 렌즈 하우징에 연결되며, 상기 압전구동수단과 상기 이송부재의 중심축은 서로 평행하도록 배열될 수 있다.

바람직하게는 상기 압전구동수단은 양끝단에 인접한 부분에서 상기 케이스에 탄성적으로 지지되고, 상기 접촉휠은 상기 압전구동수단 지지부의 중간에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 압전구동수단은 스프링에 의해 탄성적으로 지지될 수 있다.

바람직하게는 상기 접촉휠과 상기 압전구동수단은 마찰재를 통해 접촉하게 되며, 상기 마찰재는 상기 접촉휠의 둘레를 따라 부착되거나 상기 압전구동수단에 부착될 수 있다.

또한 본 발명은 케이스; 상기 케이스 내부에 위치하고, 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부; 상기 제1 렌즈부의 후방측으로 소정거리 이격되어 배열되고 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 제2 렌즈부; 상기 케이스의 내부에 회전가능하게 연결되고, 일부에 스크류가 형성된 축형상을 갖고, 상기 제1 또는 제2 렌즈부를 전후진하도록 상기 스크류 형성부분이 상기 제1 또는 제2 렌즈부와 연결되는 적어도 1개의 이송부재; 상기 이송부재와 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 상기 이송부재에 상기 제1 또는 제2 렌즈부를 이송시킬 수 있는 구동력을 전달하도록 상기 케이스 내부에 장착되는 적어도 1개의 구동수단;을 포함하는 렌즈 모듈을 제공한다.

바람직하게는 상기 구동수단은 중공형의 금속튜브와 상기 금속튜브의 적어도 2개의 측면에 부착되는 압전 플레이트를 포함하는 압전구동수단이고, 상기 금속튜브는 중실형의 금속막대일 수 있다. 그리고, 상기 압전 플레이트에 위상차를 갖는 교류전압을 인가하여 상기 금속튜브의 길이방향으로 중앙부분의 굽힘 변위를 회전형 변위로 변환하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 압전플레이트가 부착되는 면의 두께는 압전플레이트가 부착되지 않는 면의 두께보다 작고, 상기 금속 튜브는 원형기둥, 사각기둥, 삼각기둥 중 어느 하나의 형상을 갖게 된다.

또한 상기 렌즈부는 상기 적어도 1개의 렌즈를 지지하는 렌즈 하우징을 포함 하며, 상기 이송부재의 스크류 형성부분은 상기 렌즈 하우징에 회전가능하도록 삽입되어 상기 구동수단으로부터 전달되는 구동력을 직선 방향의 이송력으로 변환하여 상기 렌즈부에 전달하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 이송부재는 상기 구동수단에 접촉가능하도록 상기 축의 직경보다 큰 직경을 갖는 접촉휠이 상기 축의 중심과 동일한 중심으로 형성되는 것을 특징으로 하고, 또한 바람직하게는 상기 렌즈부의 이동을 가이드할 수 있는 적어도 1개의 지지부재가 상기 이송부재와 평행하게 상기 렌즈 하우징에 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 압전구동수단과 상기 이송부재의 중심축은 서로 평행하도록 배열되며, 상기 압전구동수단은 양끝단에 인접한 부분에서 상기 케이스에 탄성적으로 지지되고, 상기 접촉휠은 상기 압전구동수단 지지부의 중간에 위치하도록 형성되는 것이 바람직하게 된다. 이때 상기 압전구동수단은 스프링에 의해 탄성적으로 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는 상기 접촉휠과 상기 압전구동수단은 마찰재를 통해 접촉할 수 있고, 이때 상기 마찰재는 상기 접촉휠의 둘레를 따라 부착되거나, 상기 압전구동수단에 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 렌즈 모듈에 있어서, 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부; 적어도 1개의 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈부의 후방측으로 소정거리 이격되어 배열되는 제2 렌즈부; 일부에 스크류가 형성된 축형상으로 형성되고, 원형의 접촉휠이 축방향에 대하여 수직방향으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 렌즈부를 전후진하도록 상기 스크류 형성부분이 상기 제1 및 제2 렌즈부에 각각 연결되는 한쌍의 이송부재; 및 양끝단에 인접한 부분이 지지되고, 상기 접촉휠과 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 상기 이송부재에 상기 제1 또는 제2 렌즈부를 이송시킬 수 있는 이송력을 전달하도록 하는 금속튜브형 압전구동수단;을 포함하는 렌즈 모듈을 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

카메라와 같은 광학기기의 줌 기능은 각 렌즈부의 배열 및 이동 스트로크에 따라 수행된다. 줌 기능은 카메라와 같은 광학기구에서 멀리있는 피사체를 마치 가까이에서 찍는 것과 같은 효과를 얻기 위한 것이다. 줌 기능을 사용하면 좀더 큰 이미지의 화상을 촬영할 수 있다. 한편, 줌 기능은 광학 줌 기능과 디지털 줌 기능으로 크게 구분할 수 있다. 광학 줌 기능은 렌즈간 거리 변화에 따라서 줌 기능을 구현하는 것을 의미하며, 이는 화질의 저하가 없고, 낮은 해상도의 화상센서를 보완해 줄 수 있는 장점이 있다. 반면에 디지털 줌은 화질의 저하가 발생하지만 특정부분의 노출도가 높은 이미지를 얻을 수 있는 장점이 있으며, 이는 화상소자에 인식되는 영상신호를 크게 증폭하는 등의 소프트웨어적인 방식을 사용한 줌 기능이다.

일반적인 광학 줌 메커니즘에서는, 초점 렌즈와 줌 렌즈가 각각 일정 간격 또는 다른 간격으로 위치이동하면서 화상소자에 확대 또는 축소된 영상을 전달하게 된다.

또한, 상기 줌 렌즈와 함께 배열되는 미세초점 렌즈는 렌즈 제어부에서 보내는 신호에 따라 자동으로 초점을 맞추도록 전후진하며 이는 줌 렌즈의 이동과는 독립적으로 이루어진다. 광학기기의 자동초점 기능을 구현하기 위하여 음파탐지, 적외선 빔 시스템, 대비인식 시스템, 위상검출 시스템 등이 사용된다.

본 발명은 상기와 같은 광학기기의 기능을 종래에 비해 보다 소형화된 모듈 내에서 수행할 수 있도록 하기 위한 새로운 구조를 제공한다.

본 발명은 종래 렌즈부의 이동을 위해 사용하던 경통 구조를 제거하고, 소형화된 구동구조를 제공하게 된다. 먼저 본 발명은 케이스(11) 내부에 위치하는 렌즈부(20)를 포함한다. 렌즈부(20)는 적어도 1개의 렌즈를 포함한다. 렌즈(12)는 볼록 또는 오목 렌즈 중의 하나일 수도 있고, 볼록 및 오목렌즈의 조합으로 사용할 수 있다. 렌즈(12)는 도 3에 도시한 바와 같은 형상의 렌즈 하우징(21)을 포함한다. 렌즈 하우징(21)은 내측에 렌즈(12)가 장착될 수 있는 개구부(25)를 포함한다. 개구부(25)에는 렌즈(12)가 장착되며, 렌즈는 다수개가 장착될 수도 있다. 렌즈 하우징의 재질은 소형 경량화에 맞도록 수지재의 경량재질을 사용할 수 있다. 또한, 렌즈 하우징을 사용하지 않고, 렌즈(12)의 외경부에 관통구멍을 형성하여 사용하는 것도 가능하다.

렌즈부(20)는 이송부재(30)와 연결되어 있으며, 이송부재(30)는 회전가능하 도록 케이스(11)에 장착된다. 이송부재(30)는 상기 렌즈부(20)를 전후진할 수 있도록 렌즈부에 연결되며, 이를 위해 이송부재(30)는 일부에 스크류(32)가 형성된 축형상을 갖는 것이 바람직하다. 이송부재(30)는 도 6에 도시된 바와 같이 축형상을 갖고 있으며, 렌즈부(20)와 연결되는 부분에는 소정 경사각을 갖는 스크류(나선)가 형성되어 있다. 이는 이송부재(30)가 회전하면서 렌즈부(20)가 도 2에서 상하방향으로 이동할 수 있도록 하기 위함이다. 이때 스크류의 회전으로 인해 렌즈부가 이동할 수 있도록 하기 위해서는 상기 스크류는 사각나사형으로 형성되는 것이 바람직하다.

바람직하게는 상기 이송부재의 스크류(32)는 렌즈 하우징(21)에 형성되는 관통홀(22)에 회전가능하도록 삽입되는 형식으로 렌즈부와 연결되며, 또한 이송부재의 스크류가 렌즈에 직접 연결되는 것도 가능할 것이다.

또한, 상기 렌즈부(20)에는 렌즈부의 이동을 가이드할 수 있는 적어도 1개의 지지부재(15)가 상기 이송부재(30)와 평행하게 연결된다. 지지부재(15)는 상기 렌즈부(20)의 렌즈 하우징의 외주연에 형성된 관통홀(23)에 삽입되며, 렌즈 하우징과 슬라이딩될 수 있도록 장착한다. 지지부재(15)의 일측 끝단은 상기 렌즈 하우징에 삽입되고, 타측 끝단은 케이스(11)에 고정되어 있다. 지지부재(15)와 이송부재(30)는 바람직하게는 약 120도의 각도로 배열되어 렌즈부를 지지하게 된다. 이에 따라서 이송부재(30)가 회전하면서 렌즈부(20)를 상하로 이동시킬 때 지지부재(15)에 의해 렌즈부가 수평상태를 유지한 채로 이동할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 의한 렌즈 모듈은 이송부재(30)와 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 구동력을 전달하는 구동수단(40)을 포함하게 된다. 구동수단(40)은 상기 이송부재(30)에 인접하여 케이스(11) 내부에 장착되며, 바람직하게는 압전구동수단이 된다. 압전구동수단은 전압을 가하여 굴곡 변형을 반복할 수 있는 압전플레이트를 사용한 구동수단으로, 본 발명에서는 상기 이송부재(30)와 구동수단이 압전굴곡변위에 의해 접촉 및 비접촉 상태를 반복하게 된다.

도 4는 본 발명에서 사용되는 압전구동수단(40)의 일 예를 도시한 도면이다. 도 4에서, 압전구동수단은 중공형의 금속튜브(41) 및 금속튜브의 적어도 2개의 측면에 부착되는 압전 플레이트(45)를 포함하게 된다. 압전 플레이트(45)에 교류 전압이 인가되면 압전 플레이트는 굴곡변형을 반복하게 되고, 이러한 굴곡변형은 금속 튜브(41)에 전달되어 금속튜브가 변형하게 된다.

도 4에서와 같이 2개의 인접한 측면에 압전플레이트(45)가 부착된 상태에서 위상차를 갖는 교류전압을 인가하게 되면, 금속튜브(41)의 길이방향으로 중앙부분의 굽힘 변위를 회전형 변위로 변환하게 된다. 즉, 2개의 압전플레이트(45)가 번갈아가면서 굽힘 변형을 일으키게 되면 이들은 금속튜브를 번갈아가면서 굽히게 되고, 이러한 동작이 연속적으로 이루어지면 도 9에 도시된 바와 같은 원형에 가까운 형상의 궤적을 나타내게 된다. 도 9는 원형의 중공형 금속튜브를 사용한 경우의 궤적을 도시한 것이지만, 도 4에서와 같이 사각형의 중공형 금속튜브의 경우에도 마찬가지의 궤적을 갖게 된다.

도 5는 압전구동수단(40')의 다른 변형예를 도시한 것으로, 중공형의 원통형 튜브(41')를 사용하고 있다. 원통형 금속튜브(41')의 외주연에는 대략 90도 정도의 각도로 압전플레이트(45')가 부착되어 있다. 금속튜브의 형상은 사각형 및 원통형이 될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 삼각형의 중공형 금속튜브도 사용할 수 있다. 그리고, 상기 금속튜브는 상술한 바와는 다르게 중실형의 금속막대일 수도 있다.

도 4 및 도 5의 금속튜브(41,41')에서, 압전플레이트(45,45')가 부착되는 면의 두께는 압전플레이트가 부착되지 않는 면의 두께보다 작은 것이 바람직하다. 이는 압전플레이트로부터의 굴곡변위가 금속튜브에 보다 잘 전달되도록 하기 위함이다. 이를 위해 원통형 금속튜브의 경우는 압전 플레이트 부착면을 면취하여 부착하게 되고, 사각형의 금속튜브는 인접한 두면을 소정두께로 가공하여 압전 플레이트를 부착하게 된다.

이와 같은 압전 구동수단(40)은 이송부재(30)에 접촉하게 되는데, 접촉을 원활하게 하기 위해서 이송부재(30)는 구동수단에 접촉가능한 직경을 갖도록 형성되는 접촉휠(33)을 포함하게 된다. 접촉휠(33)은 축형상의 이송부재(30)의 축의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성되고, 접촉휠의 중심과 이송부재 축의 중심이 동일하게 되도록 형성된다.

도 7은 상기와 같은 구조를 갖는 압전 구동수단(40)과 이송부재(30)의 구동력 전달과정을 도시한 도면이다. a 상태에서 구동수단(40)은 이송부재(30)의 접촉 휠(33)과 접촉하게 된다. 이후, 위상차를 가진 교류전압이 계속 공급되면서 구동수단(40)은 점차 b 상태로 변형되고, 이송부재(30)는 구동수단과의 접촉에 의한 마찰력으로 회전하게 된다. 이와 같은 운동은 팽이를 채를 통해 충격을 가하면서 접촉 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 회전시키는 원리와 동일하다.

압전구동수단(40)의 상기와 같은 접촉 및 비접촉 반복운동은 초당 수만∼수십만회 반복되며, 비록 미세한 변위를 이송부재에 가하지만 이들이 여러 번 반복됨으로 인해 이송부재의 충분한 회전이 가능하게 된다. 압전구동수단(40)과 이송부재(30)는 상기와 같은 운동의 전달을 원활하게 하기 위하여 서로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.

한편, 압전구동수단(40)은 도 7에서와 같은 구동력을 이송부재에 전달하기 위해서 양끝단에 인접한 부분에서 케이스에 탄성적으로 지지되어야 한다. 즉, 절점(nodal point)이 금속튜브형 압전구동수단의 길이방향의 양끝부분이 되어야 압전구동수단의 중앙에서 최대의 변위를 전달할 수 있게 된다. 이를 위해 케이스(11)의 벽면(도시하지 않음)에 고정된 탄성의 스프링(17)을 사용하여 양끝단에 인접한 부분을 지지하게 된다. 이때, 상기 스프링(17)은 판스프링으로 도시되었으나 판스프링 이외에 코일스프링, 텐션스프링등 다양한 스프링이 적용가능하다.

이때 탄성적으로 지지하는 이유는 구동수단이 이송부재와 접촉할 때 충분한 마찰력을 가할 수 있도록 하여 이송부재의 회전이 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다. 즉, 마찰력은 수직력에 비례하게 되므로 탄성적으로 구동수단을 이송부재 를 향해 밀어줌으로써 충분한 마찰력을 얻을 수 있게 된다.

또한 충분한 마찰력을 얻을 수 있도록 하기 위해 이송부재(30)의 접촉휠(33)과 압전구동수단(40)의 금속튜브(41) 사이에는 도 10에서와 같이 마찰재(55)가 배열된다. 마찰재(55) 충분한 마찰력을 가할 뿐 아니라, 접촉휠(33)과 금속튜브(41)의 접촉 운동으로 인한 소음 및 마모 등의 문제를 해결하기 위한 것으로, 내마모성의 필름, 플레이트 등을 사용한다. 또한 마찰재 필름은 열경화성 폴리이미드계 에폭시, 테프론계 고분자, 자외선 경화형 에폭시 등과 같은 경화후 높은 접착강도와 균일한 표면, 높은 경도, 저점성을 갖는 고분자 수지들을 사용할 수 있다.

마찰재(55)는 도 10에 도시된 바와 같은 여러 방법으로 부착될 수 있다. 먼저 (a)에서와 같이 압전구동수단인 금속튜브(41)에 마찰재 필름을 부착할 수 있고, (b)에서와 같이 마찰재 플레이트를 금속튜브(41)에 부착하는 것도 가능하다. 또한 (c)에서와 같이 이송부재(30)의 접촉휠(33) 외주연을 마찰재 필름을 통해 감싸도록 하는 것도 가능하다. 이때 마찰재 플레이트를 금속튜브(41)에 부착하기 위해서는 경도가 높고, 저점성을 갖는 고분자, 무기재료 세라믹스 등을 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 구동수단이 이송부재와 접촉 및 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 이송부재를 회전시키고, 이송부재의 회전은 렌즈부에 전달되어 렌즈부를 직선운동시키게 되는 구조를 제공한다. 이에 의해 종래의 렌즈부 이동 프로파일이 형성된 경통구조를 사용하여 렌즈부를 이동시키던 구조에 비해 보다 간결하고, 소형화된 렌즈 모듈이 가능하게 된다. 또한, 종래 DC모터 및 감속부를 사용 하여 구동하던 구조에서, 보다 직접적이고 간결한 구조로 정밀한 구동력을 전달할 수 있는 구조의 렌즈 모듈을 제공할 수 있게 된다.

본 발명의 구동수단은 압전효과에 의한 굴곡변위를 회전력으로 변환할 수 있는 구조의 중공형 금속튜브형 압전구동수단을 사용하게 된다. 이와 같은 압전구동수단의 사용은 종래의 구동부에 비해 간결하고 소형화된 렌즈 모듈을 제공할 수 있게 하는 효과를 제공한다.

도 8에는 2개의 렌즈군을 사용한 본 발명에 의한 렌즈 모듈이 도시되어 있다. 본 발명에 의한 렌즈 모듈은 초소형의 모듈에서 줌 기능 및 자동초점 조절 기능을 모두 수행할 수 있도록 한 것이다. 이를 위해 본 발명의 렌즈 모듈은 소형의 구동수단을 통해 구동할 수 있는 렌즈 이송구조를 제공하게 된다. 이하에서 줌기능 및 자동초점 조절 기능을 동시에 수행하는 렌즈 모듈을 설명한다.

먼저, 도 8의 렌즈 모듈은 케이스(11)를 포함한다. 케이스(11)에는 적어도 1개의 렌즈(12,13)를 포함하는 제1 렌즈부(60) 및 제2 렌즈부(70)가 위치하게 된다. 이때 제2 렌즈부(70)는 제1 렌즈부(60)의 후방측으로 소정거리 이격되어 배열된다. 바람직하게는 상기 제1 렌즈부(60)가 자동초점 기능을 수행할 수 있고, 제2 렌즈부(70)는 줌기능을 수행할 수 있다.

상기 제1 및 제2 렌즈부(60,70)는 적어도 1개의 이송부재(81,82)와 연결된다. 도 8에서는 각각의 렌즈부에 대응하도록 2개의 이송부재(81,82)를 도시하고 있 으나, 실제 사용 조건에 따라 줌기능 만을 수행하거나, 자동초점 기능만을 수행하도록 하기 위해 일부 렌즈부에는 이송부재가 연결되지 않을 수도 있다.

도 8에서와 같이, 각 렌즈부에 연결되는 이송부재(81,82)는 일부에 스크류가 형성된 축형상을 갖고, 스크류 형성부분이 상기 렌즈부에 연결되는 것은 도 2의 경우와 같다. 상기 이송부재(81,82)는 케이스의 내부에 회전가능하게 연결되어 있다. 상기 이송부재의 접촉휠의 형상 및 배열 등은 앞서 설명한 도 2의 경우와 동일하다.

또한, 구동수단(91,92)이 상기 이송부재(81,82)에 대응하여 배열된다. 구동수단(91,92)은 상기 이송부재와 접촉 및 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 렌즈부를 이송시킬 수 있는 구동력을 전달하게 된다. 구동수단은 중공형의 금속 튜브와 금속 튜브의 적어도 2개의 측면에 부착되는 압전 플레이트를 포함하게 되는 압전구동수단이 된다. 압전구동수단은 앞서 도 2에서의 압전구동수단과 마찬가지로 압전 플레이트에 위상차를 갖는 교류전압을 인가하여 금속튜브의 길이방향으로 중앙부분의 굽힘 변위를 회전형 변위로 변환하게 되며, 압전 플레이트가 부착되는 면의 두께가 압전플레이트가 부착되지 않는 면의 두께보다 작게 되는 것이 또한 바람직하게 된다. 또한 구동수단의 형상 및 배열들은 상기 도 2의 실시예에서와 동일하다.

도 8에서, 각 구동수단들(91,92) 및 이송부재들은 서로 평행하게 배열되며, 이송부재(81,82)들은 서로 반대되는 위치에 스크류가 형성된다. 이는 각 렌즈부(60,70)가 상하로 배열되기 때문이며, 이에 따라 스크류가 형성된 부분은 렌즈부를 이송시키는 역할을 하게 되고, 스크류가 형성되지 않은 다른 측은 다른 렌 즈부의 이송을 가이드하는 기능을 하게 된다.

따라서, 도 8에서 렌즈부(60,70)는 약 120도의 중심각도로 벌어진 3개의 지지부를 갖고, 2개의 지지부는 이송부재(81,82)가 연결되며, 이들 2개의 지지부 중 하나에는 이송부재의 스크류 형성부분이, 다른 지지부에는 이송부재의 축형성 부분이 연결된다. 또한 나머지 다른 지지부에는 단지 렌즈부의 이동을 가이드하는 지지부재(65)가 연결된다. 지지부재(65)는 케이스에 고정되어 있고, 이송부재(81,82)는 케이스에 회전가능하게 장착된다. 이송부재의 회전을 위해 케이스와의 연결부위에 베어링 구조를 사용할 수 있다.

구동수단(91,92)은 케이스 내부에 고정된 판스프링에 의해 양끝단부가 탄성적으로 지지된다. 이러한 지지점은 구동수단이 길이방향으로 중앙부에서 최대의 변위를 갖도록 할 수 있다. 또한 탄성수단은 구동수단을 이송부재에 밀착시키는 힘을 지속적으로 부여하여 구동수단으로부터의 구동력을 이송부재에 원활하게 전달하게 된다.

도 8에 도시한 본 발명에 의한 렌즈 모듈은 2군의 렌즈부를 사용하게 된다. 종래의 경우 통상적으로 3군의 렌즈부를 사용하게 된다. 맨 앞의 렌즈부는 대략적인 초점조절기능을 수행하게 되고, 중간의 렌즈부는 줌 기능을 수행한다. 맨 후방의 렌즈부는 줌렌즈의 이동과는 별도로 이동하여 자동초점기능을 수행한다. 이와 같은 방식은 렌즈간의 거리와 스트로크의 문제로 인해 소형화하기에 한계가 있게 된다. 더구나, 캠 곡선이 형성된 경통구조를 사용하는 경우 소형화가 더욱 어려워 지게 되는 것이다.

본 발명에서는 종래의 3개의 렌즈군을 소형화에 맞도록 2개의 렌즈군으로 사용하고, 각각의 렌즈군이 독립적으로 이동할 수 있도록 구동수단을 배열하며, 경통을 제거하고 주파수의 조절에 따라서 이동 스트로크를 제어할 수 있는 렌즈 모듈을 제공하고 있다. 이에 의해 전방의 렌즈부 및 후방의 렌즈부가 각각 자동초점 조절기능 및 줌 기능을 각각 수행하게 되며, 렌즈의 스트로크를 줄일 수 있고, 초소형의 렌즈 구동부를 형성할 수 있게 된다. 이로써 렌즈 모듈의 크기가 개인이동통신 단말기에 삽입될 수 있을 정도로 소형화될 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 종래의 렌즈부 이동 프로파일이 형성된 경통구조를 사용하여 렌즈부를 이동시키던 구조에 비해 보다 간결하고, 소형화된 렌즈 모듈제작이 가능하게 된다. 또한, 종래에 비해 보다 직접적이고 간결한 구조로 정밀한 구동력을 전달할 수 있는 구조의 렌즈 모듈을 제공할 수 있게 된다.

또한 본 발명에서는 종래의 3개의 렌즈군을 소형화에 맞도록 2개의 렌즈군으로 사용하고, 각각의 렌즈군이 독립적으로 이동할 수 있도록 구동수단을 배열하며, 경통을 제거하고 주파수의 조절에 따라서 이동 스트로크를 제어할 수 있는 렌즈 모듈을 제공하여, 자동초점 조절기능 및 줌 기능을 각각 수행할 수 있고, 렌즈의 스트로크를 줄일 수 있으며, 초소형의 렌즈 구동부를 형성할 수 있어, 개인이동통신 단말기에 삽입될 수 있을 정도로 소형화된 렌즈 모듈을 얻을 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (32)

1. 케이스;

   상기 케이스 내부에 위치하고, 적어도 1개의 렌즈와 상기 적어도 1개의 렌즈를 지지하는 렌즈 하우징을 포함하는 렌즈부;

   상기 케이스의 내부에 회전가능하게 연결되고, 상기 렌즈부를 전후진하도록 상기 렌즈부와 축으로 연결되며, 상기 축의 직경보다 큰 직경을 갖는 접촉휠이 상기 축의 중심과 동일한 중심으로 형성되는 이송부재;

   상기 이송부재의 접촉휠과 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 상기 이송부재에 상기 렌즈부를 이송시킬 수 있는 구동력을 전달하도록 상기 케이스 내부에 장착되는 구동수단;을 포함하는 렌즈 모듈.
2. 제 1항에 있어서, 상기 구동수단은 압전구동수단인 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
3. 제 2항에 있어서, 상기 압전구동수단은 중공형의 금속튜브와 상기 금속튜브의 적어도 2개의 측면에 부착되는 압전 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
4. 제 3항에 있어서, 상기 금속튜브는 중실형의 금속막대임을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
5. 제 3항에 있어서, 상기 압전 플레이트에 위상차를 갖는 교류전압을 인가하여 상기 금속튜브의 길이방향으로 중앙부분의 굽힘 변위를 회전형 변위로 변환하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
6. 제 5항에 있어서, 상기 압전플레이트가 부착되는 금속튜브의 측면 두께는 압전플레이트가 부착되지 않는 면의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
7. 제 6항에 있어서, 상기 금속 튜브는 원형기둥, 사각기둥, 삼각기둥 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
8. 제 1항에 있어서, 상기 이송부재는 축 일부에 스크류가 형성되고, 상기 렌즈부는 상기 적어도 1개의 렌즈를 지지하는 렌즈 하우징을 포함하며,

   상기 이송부재의 스크류 형성부분은 상기 렌즈 하우징에 회전가능하도록 삽입되어 상기 구동수단으로부터 전달되는 구동력을 직선 방향의 이송력으로 변환하여 상기 렌즈부에 전달하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
9. 삭제
10. 제 8항에 있어서, 상기 렌즈부의 이동을 가이드할 수 있는 적어도 1개의 지지부재가 상기 이송부재와 평행하게 상기 렌즈 하우징에 연결되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
11. 제 8항에 있어서, 상기 압전구동수단과 상기 이송부재의 중심축은 서로 평행하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
12. 제 9항에 있어서, 상기 압전구동수단은 양끝단에 인접한 부분에서 상기 케이스에 탄성적으로 지지되고, 상기 접촉휠은 상기 압전구동수단 지지부의 중간에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
13. 제 12항에 있어서, 상기 압전구동수단은 스프링에 의해 탄성적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
14. 제 9항에 있어서, 상기 접촉휠과 상기 압전구동수단은 마찰재를 통해 접촉하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
15. 제 14항에 있어서, 상기 마찰재는 상기 접촉휠의 둘레를 따라 부착되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
16. 제 14항에 있어서, 상기 마찰재는 상기 압전구동수단에 부착되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
17. 케이스;

    상기 케이스 내부에 위치하고, 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부;

    상기 제1 렌즈부의 후방측으로 소정거리 이격되어 배열되고 적어도 1개의 렌즈를 포함하는 제2 렌즈부;

    상기 케이스의 내부에 회전가능하게 연결되고, 일부에 스크류가 형성된 축형상을 갖고, 상기 제1 또는 제2 렌즈부를 전후진하도록 상기 스크류 형성부분이 상기 제1 또는 제2 렌즈부와 연결되며, 상기 축의 직경보다 큰 직경을 갖는 접촉휠이 상기 축의 중심과 동일한 중심으로 형성되는 적어도 1개의 이송부재;

    상기 이송부재의 접촉휠과 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 상기 이송부재에 상기 제1 또는 제2 렌즈부를 이송시킬 수 있는 구동력을 전달하도록 상기 케이스 내부에 장착되는 적어도 1개의 구동수단;을 포함하는 렌즈 모듈.
18. 제 17항에 있어서, 상기 구동수단은 중공형의 금속튜브와 상기 금속튜브의 적어도 2개의 측면에 부착되는 압전 플레이트를 포함하는 압전구동수단인 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
19. 제 18항에 있어서, 상기 금속튜브는 중실형의 금속막대임을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
20. 제 18항에 있어서, 상기 압전 플레이트에 위상차를 갖는 교류전압을 인가하여 상기 금속튜브의 길이방향으로 중앙부분의 굽힘 변위를 회전형 변위로 변환하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
21. 제 20항에 있어서, 상기 압전플레이트가 부착되는 면의 두께는 압전플레이트가 부착되지 않는 면의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
22. 제 20항에 있어서, 상기 금속 튜브는 원형기둥, 사각기둥, 삼각기둥 중 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
23. 제 18항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 적어도 1개의 렌즈를 지지하는 렌즈 하우징을 포함하며,

    상기 이송부재의 스크류 형성부분은 상기 렌즈 하우징에 회전가능하도록 삽입되어 상기 구동수단으로부터 전달되는 구동력을 직선 방향의 이송력으로 변환하여 상기 렌즈부에 전달하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
24. 삭제
25. 제 24항에 있어서, 상기 렌즈부의 이동을 가이드할 수 있는 적어도 1개의 지지부재가 상기 이송부재와 평행하게 상기 렌즈 하우징에 연결되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
26. 제 18항에 있어서, 상기 압전구동수단과 상기 이송부재의 중심축은 서로 평행하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
27. 제 24항에 있어서, 상기 압전구동수단은 양끝단에 인접한 부분에서 상기 케이스에 탄성적으로 지지되고, 상기 접촉휠은 상기 압전구동수단 지지부의 중간에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
28. 제 27항에 있어서, 상기 압전구동수단은 판스프링에 의해 탄성적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
29. 제 24항에 있어서, 상기 접촉휠과 상기 압전구동수단은 마찰재를 통해 접촉하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
30. 제 29항에 있어서, 상기 마찰재는 상기 접촉휠의 둘레를 따라 부착되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
31. 제 29항에 있어서, 상기 마찰재는 상기 압전구동수단에 부착되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈.
32. 렌즈 모듈에 있어서,

    적어도 1개의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부;

    적어도 1개의 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈부의 후방측으로 소정거리 이격되어 배열되는 제2 렌즈부;

    일부에 스크류가 형성된 축형상으로 형성되고, 원형의 접촉휠이 축방향에 대하여 수직방향으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 렌즈부를 전후진하도록 상기 스크류 형성부분이 상기 제1 및 제2 렌즈부에 각각 연결되는 한쌍의 이송부재; 및

    양끝단에 인접한 부분이 지지되고, 상기 접촉휠과 접촉 또는 비접촉 상태를 반복하는 것에 의해 상기 이송부재에 상기 제1 또는 제2 렌즈부를 이송시킬 수 있는 이송력을 전달하도록 하는 금속튜브형 압전구동수단;을 포함하는 렌즈 모듈.

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