KR100638722B1 - 렌즈 이송장치 - Google Patents

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KR100638722B1
KR100638722B1 KR1020050009521A KR20050009521A KR100638722B1 KR 100638722 B1 KR100638722 B1 KR 100638722B1 KR 1020050009521 A KR1020050009521 A KR 1020050009521A KR 20050009521 A KR20050009521 A KR 20050009521A KR 100638722 B1 KR100638722 B1 KR 100638722B1
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lens barrel
frame
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콕 부르하네틴
민성원
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 압전구동기의 변위를 2번 이상 증폭하여 충분한 렌즈 이송변위를 얻을 수 있는 렌즈 이송장치에 관한 것이다.
상기 렌즈 이송장치는 베이스 플레이트에 고정된 프레임; 상기 프레임에 장착되고 인가되는 전압에 따라 신축하여 길이 방향의 변위(變位)를 갖는 압전구동기; 상기 압전구동기의 신축에 의해 회동하면서 상기 압전구동기의 변위를 증폭시키는 제1 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재의 회동에 따라 회동함으로써 상기 제1 변위증폭부재에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키는 제2 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재와 제2 변위증폭부재를 회동가능하도록 연결하는 커플러 부재를 구비하는 변위확대부; 및 상기 변위확대부의 출력단과 접촉하여 그 내부에 장착된 렌즈의 광축방향으로 이송되는 렌즈 배럴; 을 포함하며, 상기 변위확대부를 통해 상기 압전구동기의 변위를 증폭하여 상기 렌즈 배럴을 증폭된 변위만큼 이송시키는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면 렌즈의 이송에 필요한 충분한 변위를 얻을 수 있으며, 렌즈 이송장치의 소형화가 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.
압전구동기, 렌즈 이송장치, 변위 증폭, 렌즈 배럴

Description

렌즈 이송장치{Device for Lens Transfer}
도 1은 캠을 이용한 종래의 렌즈이송장치의 단면도 이다.
도 2는 스크류를 이용한 종래의 렌즈이송장치의 단면도이다.
도 3은 압전소자를 이용한 종래의 렌즈이송장치를 도시한 것으로,
(a)는 전체 평면도,
(b)는 부분 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 구동부 및 변위확대부의 작용을 설명하는 설명도로서,
(a)는 작동전의 상태,
(b)는 작동후의 상태를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 렌즈이송장치의 사시도로서,
(a)는 전체 사시도이고,
(b)는 변위확대부의 일부 부품이 제거된 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 구동부 및 변위확대부의 제1 실시예의 개략도이다.
도 7은 도 6의 변위확대부의 작용을 설명하는 설명도로서,
(a)는 작동전의 상태,
(b)는 작동후의 상태를 도시한다.
도 8은 본 발명에 의한 구동부 및 변위확대부의 제2 실시예의 사시도로서,
(a)는 전체 사시도이고,
(b)는 일부 부품이 제거된 사시도이다.
도 9는 본 발명에 의한 구동부 및 변위확대부의 다른 실시예의 개략도이다.
도 10은 본 발명에 따른 입력전압에 대한 압전구동기의 변위를 도시한 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100... 렌즈 이송장치 110... 베이스 플레이트
120... 이미지 센서 150,150a,150b... 구동부
200,200a,200b... 변위확대부 210... 프레임
220... 압전구동기 230,230a,230b... 제1 변위증폭부재
240... 커플러 부재 250,250a,250b... 제2 변위증폭부재
260... 탄성부재 300... 렌즈 배럴
310... 렌즈 320... 돌출부
330... 가이드부 335... 탄성수단
본 발명은 카메라 등 렌즈를 구비하는 광학기기의 렌즈이송장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유효초점거리의 가변이나 줌기능의 구현을 위해 압전구동기의 변위를 적어도 2번 이상 증폭하여 충분한 렌즈 이송변위를 얻을 수 있으며 소형 광학기기에 적용할 수 있는 렌즈 이송장치에 관한 것이다.
일반적으로 광학기구는 캠이나 스크류 또는 압전소자 등을 이용하여 렌즈를 이송시키는 렌즈이송장치를 포함하고 있다. 이때, 상기 렌즈이송장치는 동력을 발생시키는 수단으로 모터나 압전소자들을 사용하고 동력을 전달하는 수단으로 캠이나 스크류 등을 사용한다.
따라서, 렌즈이송장치는 구동력에 의해 렌즈를 이송시켜 렌즈의 상대거리를 변화시킴으로써 줌(zooming)기능이나 초점조절(focusing)기능을 구현하도록 구성된다.
도 1에는 캠을 이용하여 렌즈를 이동시키는 미국특허 6,268,970호의 줌 렌즈 배럴(10)이 도시되어 있다.
상기 미국특허 6,268,970호는 경통(12,14,16)에 형성된 캠곡선을 따라 각 렌즈군(12a,14a,16a)들이 줌 또는 초점거리에 맞는 상대거리를 유지하기 위해 이동하도록 구성된다.
이러한 구조는 작동시 캠곡선의 형상에 의해 각 렌즈군(12a,14a,16a)들의 상대적 위치가 용이하게 결정되며 그 구동원으로 전자기 방식의 모터를 이용한다. 이 때, 상기 줌 렌즈 배럴(10)은 다수개의 감속 기어를 구비하고 있고, 캠곡선을 따라 움직이는 경통의 회전운동을 직선운동으로 변환시키도록 구성되므로 그 구조가 복잡하다는 문제점이 있다.
또한, 상술한 렌즈 이송장치는 다수개의 감속기어가 구비되므로 소형화가 어렵고, 전자기 방식의 모터를 사용하므로 많은 동력이 소요되며, 렌즈 이송에 대한 분해능이 낮다는 문제점이 있다.
한편, 도 2에는 스크류를 이용하여 렌즈를 이동시키는 카메라의 줌 렌즈 메커니즘이 도시되어 있다.
즉, 카메라 바디(22)에는 피사체 측에 고정 렌즈군(22a)이 결합되어 있고, 내부에는 수납 공간이 형성되어 있다. 이 수납 공간에는 전자기 방식의 모터(24)가 설치되어 있으며, 이 모터(24)의 축부에는 안내 스크류(24a)가 결합되어 있다.
상기 안내 스크류(24a)의 외주에는 동력 전달부재(26)가 결합되어 있으며, 이 동력 전달부재(26)의 일측에는 렌즈 배럴(28)이 결합되어 있다.
또한, 상기 렌즈 배럴(28)에는 이동 렌즈군(28a)이 결합되어 있고, 상기 배럴(28)은 카메라 바디(22)의 내부에 광축 방향으로 결합된 가이드 샤프트(29)에 의해 광축 방향으로 이동할 수 있도록 결합되어 있다.
따라서, 모터(24)가 작동하면 안내 스크류(24a)가 회전하고 상기 안내 스크류(24a)가 회전함에 따라 동력 전달부재(26)가 광축 방향으로 이동하게 된다. 상기 동력 전달부재(26)가 광축방향으로 이동하면 상기 배럴(28)은 상기 가이드 샤프트 (29)에 의해 안내되며 역시 광축 방향으로 이동하여 줌기능이 구현된다.
그러나, 상기 카메라의 줌 렌즈 메커니즘(20)도 전자기 방식의 모터를 사용하기 때문에 다수개의 감속 기어가 필요하고 이로 인해 소형화가 곤란하다. 또한, 상기 모터로부터 발생되는 전자기파의 발생을 제거할 수 없을 뿐만 아니라 이송의 분해능이 낮아 정밀한 제어가 어렵다는 문제점이 있다.
도 3a와 도 3b에는 상술한 방식들의 문제점을 해결하고자 압전소자를 이용하여 렌즈를 이동시키는 미국특허 6,215,605호의 구동장치(30)가 도시되어 있다.
즉, 압전소자(32)를 베이스 블록(34)에 고정시키고 구동환봉(36)에 변위를 전달하여 슬라이드부(38a)에서 발생하는 예압과 렌즈 프레임(38)의 관성력, 가속도 효과로서 렌즈(L1,L2,L3,L4)를 이송시킨다. 또한, 입력전압의 파형에 따라 상기 렌즈 프레임(38)이 구동환봉(36)과 함께 이송하거나 또는 미끄러지는 상대운동을 함으로써 양방향 이송이 가능하다.
한편, 상기 구동장치(30)는 전자기 방식의 모터를 사용하지 않으므로 그 구조적으로 전자기파가 발생하지 않고, 동력전달 수단으로서 종감속 기어등을 사용하지 않으므로 그 구조의 단순화를 꾀할 수 있다.
그러나, 상기 구동환봉(36)이 고정되어 있어 경통 길이의 가변이 불가능하므로 소형화에 제한이 있고 구동신호가 정현파 신호가 아닌 비대칭형 파형을 쓰기 때문에 구동회로가 복잡해진다는 문제점이 있다.
또한, 압전소자의 구동에 의한 변위가 극히 작으므로 렌즈의 이송에 필요한 충분한 변위를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 작은 체적 내에 장착이 가능하고, 이송의 분해능이 높아 정밀한 제어가 가능하며, 작은 구동력으로 작동되면서도 충분한 이송변위를 얻을 수 있는 렌즈 이송장치에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 압전구동기에서 발생한 변위를 2번 이상 증폭하여 줌 기능 또는 자동 초점기능의 수행에 필요한 충분한 변위를 얻을 수 있는 소형의 렌즈 이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 종래에 비해 작은 구동력만으로도 큰 변위를 얻을 수 있으며, 이송의 분해능이 우수한 렌즈 이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 베이스 플레이트에 고정된 프레임; 상기 프레임에 장착되고 인가되는 전압에 따라 신축하여 길이 방향의 변위(變位)를 갖는 압전구동기; 상기 압전구동기의 신축에 의해 상기 프레임의 일측과 연결된 제1 힌지축을 중심으로 회동하면서 상기 압전구동기의 변위를 증폭시키는 제1 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재의 회동에 따라 상기 프레임의 타측과 연결된 제2 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 제1 변위증폭부재에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키는 제2 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재의 회동에 의해 상기 제2 변위증폭부재가 회동가능하도록 상기 제1 변위증폭부재와 제2 변위증폭부재를 연결하는 커플러 부재를 구비하는 변위확대부; 및 상기 변위확대부의 출력단과 접촉하여 그 내부에 장착된 렌즈의 광축방향으로 이송되는 렌즈 배럴; 을 포함하며, 상기 변위확대부를 통해 상기 압전구동기의 변위를 증폭하여 상기 렌즈 배럴을 증폭된 변위만큼 이송시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치를 제공한다.
이때, 상기 제2 변위증폭부재는 상기 제1 변위증폭부재에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키도록 상기 커플러부재와 연결되는 회전축으로부터 연장된 몸체를 구비하는 것이 바람직하며, 상기 연장된 몸체는 상기 압전구동기의 변위를 다른 방향으로 증폭시키도록 상기 커플러부재와 연결되는 회전축으로부터 절곡되어 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
또한 바람직하게는, 상기 제1 변위증폭부재는 상기 압전구동기와 점접촉 또는 선접촉할 수 있다.
바람직하게는, 상기 변위확대부는 상기 압전구동기와 상기 제2 변위증폭부재의 사이 또는 상기 프레임과 상기 제2 변위증폭부재 사이에 설치되어, 상기 제2 변위증폭부재를 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 추가로 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 렌즈 배럴은 광축방향의 이송을 안내하는 가이드부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 이송장치는 상기 렌즈 배럴과 상기 베이스 플레이트 사이에 설치되어 상기 렌즈 배럴을 탄성적으로 지지하는 탄성수단;을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 렌즈 배럴의 외주면에는 상기 변위확대부의 출력단과 접촉하도록 돌출부가 형성되며, 상기 변위확대부는 상기 돌출부의 내부면 또는 외부면과 접촉하여 상기 렌즈 배럴을 이송시키는 것이 바람직하다.
다른 측면으로서 본 발명은, 베이스 플레이트에 고정된 프레임; 상기 프레임에 장착되고 인가되는 전압에 따라 신축하여 길이 방향의 변위(變位)를 갖는 압전구동기; 상기 압전구동기의 신축에 의해 상기 프레임의 일측과 연결된 제1 힌지축을 중심으로 회동하면서 상기 압전구동기의 변위를 증폭시키는 제1 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재의 출력단과 접촉하여 상기 프레임의 타측과 연결된 제2 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 제1 변위증폭부재에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키는 제2 변위증폭부재를 구비하는 변위확대부; 및 상기 변위확대부의 출력단과 접촉하여 그 내부에 장착된 렌즈의 광축방향으로 이송되는 렌즈 배럴; 을 포함하며, 상기 변위확대부를 통해 상기 압전구동기의 변위를 증폭하여 상기 렌즈 배럴을 증폭된 변위만큼 이송시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치를 제공한다.
이때, 상기 제1 변위증폭부재와 제2 변위증폭부재는 상기 프레임에 설치된 각각의 힌지축을 중심으로 회전하며, 상기 압전구동기의 변위를 다른 방향으로 증폭시키도록 절곡되어 연장된 몸체를 구비하는 것이 바람직하다.
또 다른 측면으로서 본 발명은, 프레임; 상기 프레임에 장착되고 인가되는 전압에 따라 신축하여 길이 방향의 변위(變位)를 갖는 압전구동기; 상기 압전구동기의 일측과 접촉하며, 각각의 힌지축을 중심으로 회전하면서 상기 압전구동기의 변위를 증폭하는 변위증폭부재를 적어도 2 이상 구비하는 변위확대부; 및 상기 변위확대부의 출력단과 접촉하여 그 내부에 장착된 렌즈의 광축방향으로 이송되는 렌즈 배럴; 을 포함하며, 상기 압전구동기의 길이방향의 변위를 적어도 2번 이상 증폭하여 상기 렌즈 배럴을 이송시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 변위확대부는 상기 압전구동기의 변위와 다른 방향으로 변위를 증폭한다.
이때, 상기 변위확대부는 상기 압전구동기의 일측과 접촉하여 상기 프레임의 일측과 연결된 제1 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 압전구동기의 변위를 증폭시키는 제1 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재가 회동함에 따라 상기 프레임의 타측과 연결된 제2 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 제1 변위증폭부재에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키는 제2 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재의 회동에 의해 상기 제2 변위증폭부재가 회동가능하도록 상기 제1 변위증폭부재와 제2 변위증폭부재를 연결하는 커플러부재를 구비할 수 있다.
또한, 상기 변위확대부는 상기 압전구동기의 일측과 접촉하여 상기 프레임의 일측과 연결된 제1 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 압전구동기의 변위를 증폭시키는 제1 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재의 출력단과 접촉하여 상기 프레임의 타측과 연결된 제2 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 제1 변위증폭부재에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키는 제2 변위증폭부재를 구비할 수도 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 변위확대부의 작용을 설명하는 설명도이고, 도 5a는 렌즈 이송장치의 전체 사시도이고, 도 5b는 제1 변위증폭부재 및 커플러 부재가 제거된 상태의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 의한 구동부의 제1 실시예의 개략도이며, 도 7은 도 6의 구동부의 작용을 설명하는 설명도이다. 또한, 도 8은 본 발명에 의한 구동부의 제2 실시예의 사시도이고, 도 9는 본 발명에 의한 구동부의 다른 실시예의 개략도이며, 도 10은 본 발명에 따른 입력전압에 대한 압전구동기의 변위를 도시한 그래프이다.
도 5에서와 같이 본 발명에 따른 렌즈 이송장치(100)는, 베이스 플레이트(110)에 고정된 프레임(210)과, 상기 프레임(210)에 장착되는 압전구동기(220)와, 상기 압전구동기(220)의 변위를 증폭하는 변위확대부(200)와, 상기 변위확대부(200)와 접촉하여 이송되는 렌즈 배럴(300)을 포함한다.
상기 베이스 플레이트(110)는 렌즈를 구비하는 광학기기의 하우징의 하부면에 해당한다. 이때, 상기 베이스 플레이트(110)에는 렌즈로부터 형성되는 상을 감지하는 이미지 센서(120) 등이 구비된다.
도 5에서와 같이, 상기 프레임(210)은 공지의 결합수단을 통해 상기 베이스 플레이트(110)에 고정된다.
상기 압전구동기(220)는 상기 프레임(210)에 장착되며, 인가되는 전압에 따라 신축하여 렌즈 배럴(300)의 이송에 필요한 구동력을 발생시킨다.
또한, 상기 변위확대부(200)는 상기 압전구동기(220)의 변위를 적어도 2번 이상 증폭하여 렌즈 배럴(300)을 이송시킨다.
도 5a의 렌즈 이송장치(100)에서 제1 변위증폭부재(230) 및 커플러 부재(240)가 제거된 상태를 도시한 도 5b에서와 같이, 상기 렌즈 배럴(300)은 내부에 적어도 하나의 렌즈(310)가 장착되어 있으며, 상기 변위확대부(200)를 통하여 증폭된 변위만큼 렌즈(310)의 광축방향으로 이송된다.
이때, 상기 렌즈 배럴(300)은 광축방향으로 이송되도록 안내하는 가이드부 (330)를 더 구비할 수 있다.
상기 가이드부(330)는 도 5에서와 같이 프레임(110)에 고정된 가이드 핀과 상기 렌즈 배럴(300)의 외측에 관통형성된 가이드 홀의 형태로 제공될 수 있으나, 상기 렌즈 배럴(300)이 광축방향으로 이송되도록 할 수 있다면 임의의 가이드 구조가 사용될 수 있다.
한편, 상기 렌즈 배럴(300)의 외주면에는 상기 변위확대부(200)의 출력단(253)과 접촉하도록 돌출부(320)가 형성되며, 상기 돌출부(320)의 내부면 또는 외부면에 상기 변위확대부(200)의 출력단(253)이 접촉하여 상기 렌즈 배럴(300)을 이송시키게 된다.
즉, 도 5에서와 같이, 상기 변위확대부(200)의 출력단(253)이 돌출부(320)의 상부면에 접촉하도록 할 수 있으나, 변위확대부(200)의 설계에 따라 돌출부(320)의 하부면에 접촉하도록 할 수도 있으며, 돌출부(320)의 내부에 형성된 홈의 내면과 접촉하도록 할 수 있다. 또한, 상기 변위확대부(200)의 출력단(253)과 돌출부(320)를 접촉시킨 상태로 고정하여, 상기 출력단(253)의 이송에 따라 렌즈 배럴(300)이 이송되도록 구성할 수도 있다.
바람직하게는, 상기 렌즈 이송장치(100)는 상기 베이스 플레이트(110)의 상면과 렌즈 배럴(300)의 하면 사이에 상기 렌즈 배럴(300)을 탄성적으로 지지하는 탄성수단(335)을 더 포함할 수도 있다.
이때, 탄성수단(335)은 이송된 렌즈 배럴(300)이 원래의 위치로 복귀하는데 필요한 탄성력을 제공하며, 그 탄성계수를 조절함으로써 상기 압전구동기(220)에서 발생한 이송력을 조정하는 기능을 할 수도 있다.
이러한 탄성수단(335)은 도 5에서와 같이 가이드부(330)의 외주면에 코일 스프링 형태로 제공될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 상기 렌즈 배럴(300)을 탄성적으로 지지할 수 있다면 상기 렌즈 배럴(300)과 상기 베이스 플레이트(110) 사이의 임의의 공간에 설치될 수 있다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 의한 변위확대부의 작용에 대해 보다 상세히 살펴본다.
본 발명은 인가되는 전압에 따라 길이방향으로 신축하는 압전구동기의 변위를 변위확대부를 통하여 적어도 2번 이상 증폭함으로써 이송에 필요한 충분한 변위를 얻을 수 있는 렌즈 이송장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
도 4에서와 같이, 압전구동기(P)에 전압이 인가되어 길이방향으로 신축하게 되면 압전구동기는 제1 레버(L1)를 회동시킨다. 이때, 힌지축(H1)을 통하여 회전하는 제1 레버(L1)는 상기 압전구동기(P)의 변위를 지레대의 원리에 의해 b/a 배 만큼 증폭시킨다.
또한, 상기 제1 레버(L1)가 회전하면 상기 제1 레버(L1)와 접촉하는 제2 레버(L2)가 힌지축(H2)를 중심으로 회동하게 되며, 상기 제2 레버(L2)의 끝단의 변위는 상기 제1 레버(L1)의 변위의 d/c 배 만큼 증폭된다.
결과적으로, 2번의 변위 증폭을 통해 증폭되는 변위는 압전구동기(P)의 변위의 (b/a)×(d/c)가 되므로, 예를 들어 b/a가 12, d/c가 15라면 제2 레버(L2)의 끝 단의 변위는 압전구동기(P)의 변위보다 180배로 증폭된 변위를 갖게 된다.
일 예로서, 그 변위가 인가되는 전압에 따라 도 10과 같은 히스테리시스 루프를 이루면서 변하는 압전구동기를 사용하면 -20볼트와 80볼트 사이의 변위의 차가 430㎛이 되므로 2번의 변위 증폭을 통해 렌즈를 이송시키기에 충분한 변위를 얻을 수 있게 된다.
이와 같이 압전구동기를 사용하면 종래의 전자기모터를 사용하는 경우보다 이송에 필요한 구동력이 작게 되며 전자기파를 발생하지 않을 뿐만 아니라, 이송의 분해능이 우수한 렌즈 이송장치를 얻을 수 있다는 이점이 있게 된다. 또한, 이와 같이 지레의 원리를 이용하여 적어도 2번 이상 변위를 증폭함으로써 충분한 렌즈 이송변위를 얻을 수 있다는 이점이 있게 된다.
도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명에 의한 변위확대부의 제1 실시예에 관하여 보다 상세히 살펴본다.
도 6에 도시된 구동부(150)는 베이스 플레이트에 고정되는 프레임(210)과, 상기 프레임(210)에 장착되고 인가되는 전압에 따라 신축하여 길이방향의 변위를 갖는 압전구동기(220)와, 변위확대부(200)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 압전구동기(220)는 조립시 기구적인 공차를 조절하고 예압을 일정하게 할 필요가 있다. 이를 위하여, 상기 압전구동기(220)의 기구적 공차와 예압을 조절하는 예압조절수단(221)이 설치되는 것이 바람직하다.
일 예로서, 상기 예압조절수단(221)은 도 6에서와 같이 상기 압전구동기 (220)의 일측을 가압하도록 프레임(210)의 일측에 나사형태로 장착될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 압전구동기(220)의 상면과 접촉하도록 설치될 수도 있다.
한편, 상기 변위확대부(200)는 상기 압전구동기(220)의 신축에 의해 회동하면서 상기 압전구동기(220)의 변위를 증폭시키는 제1 변위증폭부재(230)와, 상기 제1 변위증폭부재(230)의 회동에 따라 회동함으로써 상기 제1 변위증폭부재(230)에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키는 제2 변위증폭부재(250)와, 상기 제1 변위증폭부재(230)와 제2 변위증폭부재(250)를 회동가능하도록 연결하는 커플러 부재(240)를 구비한다.
이때, 상기 제2 변위증폭부재(250)의 출력단(253)은 도 5에서와 같이 렌즈배럴(300)의 돌출부(320)과 접촉하여 렌즈 배럴(300)을 광축방향으로 증폭된 변위만큼 이송시킨다.
도 6에서와 같이, 상기 제1 변위증폭부재(230)의 일측은 프레임(210)에 설치된 제1 힌지축(231)을 중심으로 회동가능하게 설치되며, 타측은 커플러 부재(240)와 제1 회전축(232)을 통해 회동가능하게 설치된다.
또한, 상기 제2 변위증폭부재(250)의 일측은 프레임(210)에 설치된 제2 힌지축(251)을 중심으로 회동가능하게 설치되며, 타측은 커플러 부재(240)의 제2 회전축(252)을 통해 회동가능하게 설치된다.
도 6b에서와 같이, 전압이 인가되어 상기 압전구동기(220)가 신장하여 길이방향의 변위를 갖게 되면 돌기(233)를 통하여 상기 압전구동기(220)와 접촉하는 제1 변위증폭부재(230)는 제1 힌지축(231)을 중심으로 회동하며, 이에 따라 커플러 부재(240)가 회동하게 된다.
이에 의하여, 제2 회전축(251)을 통해 상기 커플러 부재(240)에 연결된 제2 변위증폭부재(250)가 제2 힌지축(251)을 중심으로 회동하게 된다.
이때, 변위 증폭의 효과를 증대하기 위해서는 도 6에서와 같이 제1 힌지축(231)과 제1 회전축(232) 사이의 거리(L1)는 제2 힌지축(251)과 제2 회전축(252) 사이의 거리(L2)보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 제2 변위증폭부재(250)는 상기 제1 변위증폭부재(230)에서 증폭된 변위를 더욱 증폭시키도록 상기 커플러부재(240)와 연결되는 제2 회전축(252)으로부터 연장된 몸체(258)를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 연장된 몸체(258)은 제2 힌지축(251)과 제2 회전축(252)을 연결하는 힌지축 사이의 몸체(257)로부터 일직선상으로 연장될 수 있으나, 구동부(150) 및 변위확대부(200)의 소형화를 위하여 도 6에서와 같이 절곡된 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 절곡된 형상의 연장된 몸체(258)을 통하여 압전구동기(220)의 변위와 다른 방향으로 렌즈 배럴(300)을 이송시킬 수 있게 되어, 설계의 자유도 및 공간활용의 효율성을 높일 수 있다는 이점이 있게 되어 소형화에 더욱 유리하다.
이러한 변위확대부(200)를 통하여, 상기 압전구동기(220)의 변위는 제1 변위증폭부재(230)를 통해 증폭되며, 제1 변위증폭부재(230)에 의해 증폭된 변위는 추가적으로 제2 변위증폭부재(250)을 통하여 증폭되므로, 렌즈의 이송에 필요한 충분한 이송변위를 얻을 수 있다는 이점이 있게 된다.
한편, 상기 제1 변위증폭부재는 상기 압전구동기와 점접촉 또는 선접촉하도록 돌기(233)를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 선접촉 또는 점접촉을 하는 돌기(233)와 압전구동기(220)를 접촉시키게 되면, 제1 변위증폭부재에 접촉하는 압전구동기(220)의 작용점을 일정하게 할 수 있어 변위증폭량의 조절이 용이해진다.
또한, 변위확대부(200)는 상기 제2 변위증폭부재(250)를 탄성적으로 지지하는 탄성부재(260)를 추가로 구비할 수 있다. 상기 탄성부재(260)는 일 예로서 상기 연장된 몸체(258)에 형성된 삽입봉(254)에 장착되어 제2 변위증폭부재(250)와 압전구동기(220) 사이에서 탄성력을 제공하도록 할 수도 있으나, 상기 제2 변위증폭부재(250)을 탄성적으로 지지하여 제2 변위증폭부재가 복귀되는 경우에 탄성력을 제공할 수 있다면 그 장착위치는 제한되지 않는다.
다음으로, 도 8을 참조하여 본 발명에 의한 변위확대부의 제2 실시예에 관하여 살펴본다.
도 8a는 변위확대부의 전체 사시도이고, 도 8b는 프레임(210a)의 일부가 제거된 상태를 도시하여 그 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
불필요한 중복을 피하기 위하여 도 6 및 도 7의 변위확대부와 동일 또는 유사한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 8에서와 같이, 제2 실시예에 의한 구동부(150a)는 베이스 플레이트에 고정된 프레임(210a), 압전구동기(220a) 및 변위확대부(200a)를 포함하여 구성된다.
상기 변위확대부(200a)는, 압전구동기(220a)의 신축에 의해 회동하면서 상기 압전구동기(220a)의 변위를 증폭시키는 제1 변위증폭부재(230a)와, 상기 제1 변위증폭부재(230a)의 출력단(235a)과 접촉하여 회동함으로써 상기 제1 변위증폭부재(230a)에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키는 제2 변위증폭부재(250a)를 구비한다.
이때, 상기 제1 변위증폭부재(230a)는 상기 압전구동기(220a)가 신축하여 돌기(233a)를 밀게 되면 프레임(210a)에 설치된 제1 힌지축(231a)을 중심으로 회동한다. 또한, 상기 제2 변위증폭부재(230a)는 상기 제1 변위증폭부재(230a)의 출력단(235a)와 그 입력단(255a)이 접촉하면 상기 프레임(210a)에 설치된 제2 힌지축(251a)을 중심으로 회동한다.
이와 같이 상기 제1 변위증폭부재(230a)와 제2 변위증폭부재(250a)를 통하여 증폭된 변위는 출력단(253a)을 통하여 렌즈배럴(300)에 전달되며, 이에 의하여 렌즈 배럴(300)은 증폭된 변위만큼 이송하게 된다.
또한, 도 8b에서와 같이 상기 제1 변위증폭부재(230a)는 상기 압전구동기(220a)의 변위를 다른 방향으로 증폭시키도록 절곡되어 연장된 몸체(238a)를 구비할 수도 있다. 이와는 반대로, 상기 제2 변위증폭부재(250a)를 절곡하여 연장시킬 수도 있다.
한편, 렌즈 배럴(300)이 원래의 위치로 복귀하는데 필요한 탄성력을 제공하도록 상기 프레임(210a)과 제2 변위증폭부재(250a) 사이에는 탄성부재(260a)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 압전구동기(220a)의 기구적 공차와 예압을 조절하기 위하여 프레 임(210a)의 일측에 나사형태로 장착되는 예압조절수단(221a)이 설치되는 것이 바람직하다.
도 9는 구동부(150b) 및 변위확대부(200b)의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 제1 변위증폭부재(230b)의 출력단(235b)과 제2 변위증폭부재(250b)의 입력단(255b)이 접촉하는 형태가 돌기가 아니라는 점을 제외하고는 도 8의 변위확대부(200a)와 동일하다.
도 5 및 도 7을 참조하여, 본 발명에 의한 렌즈 이송장치(100)의 작용에 대해 살펴본다.
압전구동기(220)를 신장하도록 전압이 인가되면, 상기 압전구동기(220)는 길이방향으로 신장하여 제1 변위증폭부재(230)를 회동시키고 이에 따라 커플러 부재(240)가 회동한다. 또한, 커플러 부재(240)의 회동에 따라 제2 변위증폭부재(250)가 회동하게 된다. 즉, 제1 변위증폭부재(230) 및 제2 변위증폭부재(250)에 의하여 압전구동기(220)의 변위가 2번 증폭되어 렌즈의 이송에 충분한 변위를 제공할 수 있게 되며, 제2 변위증폭부재(250)에서 연장된 몸체(258)에 의해 압전구동기(240)의 변위와 수직인 방향으로 렌즈 배럴(300)을 이송할 수 있게 된다.
반대로, 압전구동기(220)을 축소하도록 전압이 인가되면, 상기 압전구동기(220)는 원래의 상태대로 길이가 짧아지게 되고, 렌즈 배럴(300)은 제2 변위증폭수단(250)과 접촉하는 탄성부재(260) 또는 렌즈 배럴(300) 하부에 장착된 탄성수단 (335)의 탄성력에 의하여 원래의 위치로 복귀하게 된다. 한편, 이러한 탄성부재(260) 또는 탄성수단(335)이 구비되지 않더라도 렌즈 배럴(300)의 자중에 의해서 원래의 위치로 복귀하도록 렌즈이송장치(100)를 구성할 수도 있을 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 압전구동기에서 발생한 변위를 변위확대부를 통하여 2번 이상 증폭하여 렌즈의 이송에 필요한 충분한 변위를 얻을 수 있으며 이송의 분해능이 우수하다는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전자기 방식의 모터를 사용하지 않으므로 전자기파를 발생시킬 우려가 없고 스크류나 기어 장치 등이 필요하지 않아 구조가 단순하여 소형화가 가능하며, 작은 구동력만으로도 큰 변위를 얻을 수 있다는 효과가 있다.
더욱이, 압전구동기의 변위를 다른 방향으로 증폭하여 설계의 자유도 및 공간의 효율적 이용이 가능한 렌즈 이송장치의 구현이 가능하다는 효과가 있게 된다.

Claims (20)

  1. 베이스 플레이트에 고정된 프레임;
    상기 프레임에 장착되고 인가되는 전압에 따라 신축하여 길이 방향의 변위(變位)를 갖는 압전구동기;
    상기 압전구동기의 신축에 의해 상기 프레임의 일측과 연결된 제1 힌지축을 중심으로 회동하면서 상기 압전구동기의 변위를 증폭시키는 제1 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재의 회동에 따라 상기 프레임의 타측과 연결된 제2 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 제1 변위증폭부재에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키는 제2 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재의 회동에 의해 상기 제2 변위증폭부재가 회동가능하도록 상기 제1 변위증폭부재와 제2 변위증폭부재를 연결하는 커플러 부재를 구비하는 변위확대부; 및
    상기 변위확대부의 출력단과 접촉하여 그 내부에 장착된 렌즈의 광축방향으로 이송되는 렌즈 배럴; 을 포함하며,
    상기 변위확대부를 통해 상기 압전구동기의 변위를 증폭하여 상기 렌즈 배럴을 증폭된 변위만큼 이송시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 변위증폭부재는 상기 제1 변위증폭부재에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키도록 상기 커플러부재와 연결되는 회전축으로부터 연장된 몸체를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연장된 몸체는 상기 압전구동기의 변위를 다른 방향으로 증폭시키도록 상기 커플러부재와 연결되는 회전축으로부터 절곡되어 형성됨을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변위확대부는 상기 압전구동기와 상기 제2 변위증폭부재의 사이 또는 상기 프레임과 상기 제2 변위증폭부재 사이에 설치되어, 상기 제2 변위증폭부재를 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 배럴은 광축방향의 이송을 안내하는 가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 배럴의 외주면에는 상기 변위확대부의 출력단과 접촉하도록 돌출부가 형성되며,
    상기 변위확대부는 상기 돌출부의 내부면 또는 외부면과 접촉하여 상기 렌즈 배럴을 이송시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압전구동기의 공차 또는 상기 압전구동기에 작용하는 예압을 조절하는 예압조절수단;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  8. 베이스 플레이트에 고정된 프레임;
    상기 프레임에 장착되고 인가되는 전압에 따라 신축하여 길이 방향의 변위(變位)를 갖는 압전구동기;
    상기 압전구동기의 신축에 의해 상기 프레임의 일측과 연결된 제1 힌지축을 중심으로 회동하면서 상기 압전구동기의 변위를 증폭시키는 제1 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재의 출력단과 접촉하여 상기 프레임의 타측과 연결된 제2 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 제1 변위증폭부재에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키는 제2 변위증폭부재를 구비하는 변위확대부; 및
    상기 변위확대부의 출력단과 접촉하여 그 내부에 장착된 렌즈의 광축방향으로 이송되는 렌즈 배럴; 을 포함하며,
    상기 변위확대부를 통해 상기 압전구동기의 변위를 증폭하여 상기 렌즈 배럴을 증폭된 변위만큼 이송시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 변위증폭부재와 제2 변위증폭부재는 상기 프레임에 설치된 각각의 힌지축을 중심으로 회전함을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 변위증폭부재 또는 제2 변위증폭부재는 상기 압전구동기의 변위를 다른 방향으로 증폭시키도록 절곡되어 연장된 몸체를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 변위증폭부재는 상기 압전구동기와 점접촉 또는 선접촉하며,
    상기 제2 변위증폭부재의 입력단은 상기 제1 변위증폭부재의 출력단과 점접촉 또는 선접촉하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 변위확대부는 상기 압전구동기와 상기 제2 변위증폭부재의 사이 또는 상기 프레임과 상기 제2 변위증폭부재 사이에 설치되어, 상기 제2 변위증폭부재를 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 렌즈 배럴은 광축방향의 이송을 안내하는 가이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 렌즈 배럴과 상기 베이스 플레이트 사이에 설치되어 상기 렌즈 배럴을 탄성적으로 지지하는 탄성수단;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 렌즈 배럴의 외주면에는 상기 변위확대부의 출력단과 접촉하도록 돌출부가 형성되며,
    상기 변위확대부는 상기 돌출부의 내부면 또는 외부면과 접촉하여 상기 렌즈 배럴을 이송시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 압전구동기의 공차 또는 상기 압전구동기에 작용하는 예압을 조절하는 예압조절수단;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  17. 프레임;
    상기 프레임에 장착되고 인가되는 전압에 따라 신축하여 길이 방향의 변위(變位)를 갖는 압전구동기;
    상기 압전구동기의 일측과 접촉하며, 각각의 힌지축을 중심으로 회전하면서 상기 압전구동기의 변위를 증폭하는 변위증폭부재를 적어도 2 이상 구비하는 변위확대부; 및
    상기 변위확대부의 출력단과 접촉하여 그 내부에 장착된 렌즈의 광축방향으로 이송되는 렌즈 배럴; 을 포함하며,
    상기 압전구동기의 길이방향의 변위를 적어도 2번 이상 증폭하여 상기 렌즈 배럴을 이송시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 변위확대부는 상기 압전구동기의 변위와 다른 방향으로 변위를 증폭하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 변위확대부는 상기 압전구동기의 일측과 접촉하여 상기 프레임의 일측과 연결된 제1 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 압전구동기의 변위를 증폭시키는 제1 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재가 회동함에 따라 상기 프레임의 타측과 연결된 제2 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 제1 변위증폭부재에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키는 제2 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재의 회동에 의해 상기 제2 변위증폭부재가 회동가능하도록 상기 제1 변위증폭부재와 제2 변위증폭부재를 연결하는 커플러부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 변위확대부는 상기 압전구동기의 일측과 접촉하여 상기 프레임의 일측과 연결된 제1 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 압전구동기의 변위를 증폭시키는 제1 변위증폭부재와, 상기 제1 변위증폭부재의 출력단과 접촉하여 상기 프레임의 타측과 연결된 제2 힌지축을 중심으로 회동함으로써 상기 제1 변위증폭부재에서 증폭된 변위를 추가적으로 증폭시키는 제2 변위증폭부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
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