KR101072404B1

KR101072404B1 - 요크를 사용하지 않는 카메라 자동초점 조절장치

Info

Publication number: KR101072404B1
Application number: KR1020100070869A
Authority: KR
Inventors: 최종성; 장용훈
Original assignee: 넥스타테크놀로지 주식회사
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2011-10-11

Abstract

본 발명은 광축과 일치하도록 위치하는 렌즈 조립체; 내부 중심에 상기 렌즈 조립체가 삽입되어 안착되는 중공이 형성되고, 그 외주면을 따라 코일이 권선된 렌즈홀더; 상기 렌즈홀더의 상부에 연결설치되는 상부 스프링; 상기 렌즈홀더의 하부에 연결설치되는 하부 스프링; 상기 렌즈홀더가 삽입되어 안착되는 동시에 내부 중심에 렌즈 조립체를 통과한 광이 관통하는 광통과공이 구비되고, 렌즈홀더에 연결설치된 상부 스프링 및 하부 스프링의 일측이 연결설치되는 베이스 홀더; 및 상기 베이스 홀더에 안착되는 렌즈홀더에 권선된 코일과 마주보도록 베이스 홀더의 일측에 위치하는 영구자석을 포함하는 카메라 자동초점 조절장치에 관한 것이다.

Description

요크를 사용하지 않는 카메라 자동초점 조절장치{Yoke-Free Automatic Focus Control Device for a Camera}

본 발명은 카메라 자동초점 조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동통신 단말기, 카메라 등의 소형 전자기기에 장착되는 소형 카메라의 렌즈 또는 렌즈군을 요크의 사용 없이 영구자석과 코일 간에 발생하는 자기력을 이용하여 구동시킴으로써, 카메라의 초점을 자동으로 조절할 수 있도록 하는 카메라 자동초점 조절장치에 관한 것이다.

카메라 자동초점 조절장치는 기어를 이용하여 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 렌즈를 이동시키는 기계식 장치로 널리 사용되어 왔다.

그러나 이러한 기계식 장치는 모터와 기어의 작동에 수반되는 마찰, 기계적 변형, 백래쉬(backlash) 등으로 인한 정적-동적 오차를 피할 수 없기 때문에 현실적으로 미세한 제어가 불가능하여 정밀한 초점조절이 어려웠고, 모터와 기어의 점유공간으로 인해 카메라를 소형화하기 곤란하다는 문제점 등이 있다.

이러한 기계식 자동초점 장치의 문제점을 극복하기 위하여, 보이스 코일을 이용한 자동초점 장치가 개발되었는바, 상기 보이스 코일을 이용한 자동초점 조절장치는 영구자석에 의해 형성되는 정적인 자기력 내에서 코일의 유도자기력이 생성하는 로렌츠 힘을 직선운동으로 이용하는 것으로서, 비교적 짧은 거리를 정밀하게 직선으로 이동시키는 시스템에 적용되기에 용이하다.

이러한 일례로서, 대한민국특허 제0514533호에는 베이스와 피사체의 영상을 촬영하기 위한 이미지센서와, 피사체의 영상을 특정 배율로 변환시켜 이미지센서에 전달하기 위한 렌즈 조립체와, 렌즈 조립체를 고정하기 위한 렌즈 홀더, 렌즈 홀더를 광축방향으로 위치하도록 지지하는 렌즈 가이드, 렌즈 가이드를 베이스상에서 광축방향으로 유동 가능하게 지지하는 서스펜션수단, 렌즈 가이드에 고정되는 권선된 코일, 렌즈 홀더와 코일을 외부에서 보호하기 위한 커버, 커버에 고정되는 마그네트, 마그네트의 자속을 코일측으로 유도하기 위한 요크, 이미지센서를 구동시켜 피사체의 영상을 촬영하며 코일에 전류를 인가하여 렌즈 조립체의 포커싱을 조정하기 위한 제어부로 이루어진 정보통신기기용 소형 카메라장치가 개시되어 있다.

전술한 구성을 갖는 종래의 카메라 자동초점 조절장치는 렌즈 조립체가 광축 방향으로 구동하기 위해 마그네트의 자속을 코일측으로 유도하기 위한 요크가 필수적으로 구비되어야 한다.

하지만, 상기 요크는 카메라장치를 소형화 및 경량화 하는데 있어서, 한계로서 작용하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 극복하기 위하여 도출된 것으로서, 자력을 전달하는 종래의 요크를 뺀 카메라 자동초점 조절장치를 구성하여 제조되는 카메라를 소형화 및 경량화할 수 있도록 하는 것을 제공한다.

본 발명은

광축과 일치하도록 위치하는 렌즈 조립체;

내부 중심에 상기 렌즈 조립체가 삽입되어 안착되는 중공이 형성되고, 그 외주면을 따라 코일이 권선된 렌즈홀더;

상기 렌즈홀더의 상부에 연결설치되는 상부 스프링;

상기 렌즈홀더의 하부에 연결설치되는 하부 스프링;

상기 렌즈홀더가 삽입되어 안착되는 동시에 내부 중심에 렌즈 조립체를 통과한 광이 관통하는 광통과공이 구비되고, 렌즈홀더에 연결설치된 상부 스프링 및 하부 스프링의 일측이 연결설치되는 베이스 홀더; 및

상기 베이스 홀더에 안착되는 렌즈홀더에 권선된 코일과 마주보도록 베이스 홀더의 일측에 위치하는 영구자석을 포함하는 카메라 자동초점 조절장치를 제공한다.

본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치는 자력을 전달하는 종래의 요크를 뺀 카메라 자동초점 조절장치를 구성하여 제조되는 카메라를 소형화 및 경량화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 일부 단면을 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 렌즈홀더를 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 상부 스프링을 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 하부 스프링을 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 베이스 홀더를 나타내는 사시도이다.

본 발명은 광축과 일치하도록 위치하는 렌즈 조립체; 내부 중심에 상기 렌즈가 삽입되어 안착되는 중공이 형성되고, 그 외주면을 따라 코일이 권선된 렌즈홀더; 상기 렌즈홀더의 상부에 연결설치되는 상부 스프링; 상기 렌즈홀더의 하부에 연결설치되는 하부 스프링; 상기 렌즈홀더가 삽입되어 안착되는 동시에 내부 중심에 렌즈를 통과한 광이 관통하는 광통과공이 구비되고, 렌즈홀더에 연결설치된 상부 스프링 및 하부 스프링의 일측이 연결설치되는 베이스 홀더; 및 상기 베이스 홀더에 안착되는 렌즈홀더에 권선된 코일과 마주보도록 베이스 홀더의 일측에 위치하는 영구자석을 포함하는 카메라 자동초점 조절장치를 제공한다.

여기서, 상기 카메라 자동초점 조절장치는 상기 렌즈홀더가 삽입되어 안착된 베이스 홀더와 연결설치되어 내부 구성요소를 보호하는 덮개를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치는 휴대폰, PDA 등의 이동통신 단말기, 카메라 등의 전자기기에 장착되는 카메라, 바람직하게는 소형 카메라에 적용된다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 분해사시도, 도 2는 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 일부 단면을 나타내는 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 렌즈홀더를 나타내는 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 상부 스프링을 나타내는 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 하부 스프링을 나타내는 사시도, 도 6은 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 베이스 홀더를 나타내는 사시도로서 함께 설명한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치는 광축과 일치하도록 위치하는 렌즈 조립체(2); 내부 중심에 상기 렌즈 조립체(2)가 삽입되어 안착되는 중공이 형성되고, 그 외주면을 따라 코일(16)이 권선된 렌즈홀더(4); 상기 렌즈홀더(4)의 상부에 연결설치되는 상부 스프링(12); 상기 렌즈홀더(4)의 하부에 연결설치되는 하부 스프링(14); 상기 렌즈홀더(4)가 삽입되어 안착되는 동시에 내부 중심에 렌즈 조립체(2)를 통과한 광이 관통하는 광통과공(34)이 구비되고, 렌즈홀더(4)에 연결설치된 상부 스프링(12) 및 하부 스프링(14)의 일측이 연결설치되는 베이스 홀더(6); 및 상기 베이스 홀더(6)에 안착되는 렌즈홀더(4)에 권선된 코일(16)과 마주보도록 베이스 홀더(6)의 일측에 위치하는 영구자석(10)을 포함한다.

필요에 따라, 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치는 상기 렌즈홀더(4)가 삽입되어 안착된 베이스 홀더(6)와 연결설치되어 내부 구성요소, 예를 들면 렌즈 조립체(2), 렌즈홀더(4), 상/하부 스프링(12, 14), 영구자석(10) 등을 외부의 충격 또는 전자파 등으로부터 보호하는 덮개(8)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 덮개(8)는 베이스 홀더(6)를 덮어 내부 구성요소들을 보호할 수 있는 형태라면 특별히 한정되지 않지만, 적어도 외부의 광이 렌즈 조립체(2)로 입사될 수 있도록 중공을 갖는 것이 바람직하다.

상기 덮개(8)의 재질은 SUS 또는 플라스틱 재질인 것이 좋다.

본 발명에 따른 렌즈 조립체(2)는 카메라에 적용되는 렌즈 또는 렌즈군이 광축과 일치하도록 장착되어 있는 조립체를 의미하는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계에서 통상적으로 사용되는 렌즈 또는 렌즈군을 포함하는 조립체라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하고, 그 형태는 렌즈 조립체(2) 전체가 원통형인 것이 좋다.

여기서, 상기 렌즈 조립체(2)의 외주면에는 렌즈 홀더(4)에 삽입되어 결합될 수 있도록 나사산이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 렌즈홀더(4)는 상기 렌즈 조립체(2)가 삽입되어 안착되어, 상/하로 구동하며 카메라의 초점을 조절하기 위한 것이다.

이때, 상기 렌즈 조립체(2)의 외주면에 나사산이 형성된 경우, 상기 나사산에 대응되는 나사골이 렌즈홀더(4)의 중공 내부에 형성되어 렌즈 조립체(2)와 렌즈홀더(4)가 서로 용이하게 결합될 수 있다.

상기 렌즈홀더(4)는 전체적으로 직육면체 또는 원통형 형상을 갖고, 그 내부 중심에 상기 렌즈 조립체(2)가 삽입되어 안착되는 중공이 형성되며, 그 외주면을 따라 코일(16)이 권선된다.

필요에 따라, 상부 스프링(12) 및 하부 스프링(14)이 렌즈홀더(4)의 상부 및 하부에 각각 연결설치될 수 있다.

여기서, 상기 코일(16)은 전류가 인가됨에 따라 상기 렌즈 조립체(2)가 연결설치된 렌즈홀더(4)를 광축 방향으로 직선 운동하도록 하도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 위한 당업계의 통상적인 코일이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 권선된 형태가 사각형, 다각형 또는 원형이 되도록 하는 것이 좋다.

이때, 상기 코일(16)을 렌즈홀더(4)에 용이하게 권선하기 위해 상기 렌즈홀더(4)의 외주면을 따라 코일(16)이 권선될 수 있는 장소를 제공하는 코일홈(18)이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 렌즈홀더(4)는 그 상부 및 하부 일측에 각각 상부 스프링(12) 및 하부 스프링(14)이 연결설치될 수 있도록 돌출된 돌기가 형성될 수 있다. 이때, 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위해, 상기 렌즈홀더(4)에 형성된 돌기를 임의로 제1돌기(22)로 지칭하기로 한다.

본 발명에 따른 상부 스프링(12) 및 하부 스프링(14)은 상기 렌즈 조립체(2)가 장착, 즉 삽입되어 안착된 렌즈홀더(4)에 연결설치되어 상기 렌즈홀더(4)에 탄성력을 제공하는 것으로서, 직선운동에 의하여 렌즈홀더(4)가 이동할 경우 본래의 위치로 돌아올 수 있도록 하는 적당한 탄성계수를 갖는 것이라면 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 당업계에서 통상적으로 사용되는 스프링, 특히 바람직하게는 판스프링을 사용하는 것이 좋다.

이때, 상기 렌즈홀더(4)를 기준으로 상부 및 하부에 연결설치되는 상부 스프링(12) 및 하부 스프링(14)은 렌즈홀더(4)가 삽입되어 안착되는 베이스 홀더(6)의 일측에 각각 연결설치된다.

상기 상부 스프링(12) 및 하부 스프링(14)은 그 내부 중심에 렌즈 조립체(2)가 관통할 수 있도록 렌즈 조립체(2) 보다 큰 직경의 중공을 갖는 것이 좋다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 상부 스프링(12)은 사각형 판상 형상을 갖는 판스프링의 각 모서리에 후술하는 베이스 홀더(6)의 돌출부(20)에 구비된 돌기가 삽입되어 연결설치되는 홈이 구비되어 있다. 이때, 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위해, 상기 베이스 홀더(6)의 돌출부(20)에 형성된 돌기를 임의로 제2돌기(30)로 지칭하고, 상기 제2돌기(30)가 삽입되는 상부 스프링(12)의 홈을 제2홈(28)으로 지칭하기로 한다.

또한, 상기 상부 스프링(12)의 내측에는 렌즈홀더(4)의 제1돌기(22)가 삽입되어 연결설치되는 홈으로서 제1홈(26)이 형성되어 있다.

다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 하부 스프링(14)은 사각형 판상 형상을 갖는 판스프링으로서, 그 내측에 렌즈홀더(4)의 하부에 위치하는 제1돌기(22)가 삽입되어 연결설치되는 제1홈(26)이 구비되어 있고, 상기 판스프링의 외주면 변이 후술하는 베이스 홀더(6)의 내부에 구비되는 단차(24)에 안착되어 하부 스프링(14)과 베이스 홀더(6)가 서로 연결설치된다.

특히, 상기 하부 스프링(14)은 렌즈홀더(4)에 권선된 코일(16) 및 외부에서 전류를 공급하는 전원공급부(미도시)에 서로 연결설치되어 외부로부터 전류를 인가받아 이를 코일(16)로 전달하는 매개체 역할을 수행할 수 있다.

이러한 일례로서, 본 발명에 따른 하부 스프링(14)은 단절된 두 개의 부분(A, B)으로 분리된 형태를 갖고, 각각의 단절된 부분(A, B)의 일측으로 전원공급부와 양극 및 음극과 연결되는 부분으로서 단자(A', B')가 형성되어 각 단절된 부분(A, B)이 코일(16)과 연결된다.

본 발명에 따른 베이스 홀더(6)는 렌즈홀더(4)가 삽입되어 안착되는 장소를 제공하는 동시에, 상기 상부 스프링(12) 및 하부 스프링(14)이 연결설치된다.

상기 베이스 홀더(6)는 그 형태가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 광이 통과하기 위한 광통과공(34)이 구비되는 동시에 렌즈홀더(4)가 용이하게 삽입되어 안착될 수 있도록 한 직육면체 형상을 갖고, 그 직육면체 형상의 상부 각 모서리 부분에 돌출부(20)가 형성되며, 상기 돌출부(20)의 종단 일측에 상부 스프링(12)이 결합되어 연결설치되는 돌기, 특정적으로 제2돌기(30)가 형성되고, 상기 직육면체 형상의 상부면 일측에 하부 스프링(14), 바람직하게는 하부 스프링(14)의 변이 안착되어 연결설치되는 단차(24)가 구비되도록 구성되는 것이 좋다.

여기서, 상기 광통과공(34)은 렌즈 조립체(2)로부터 제공되는 광이 통과하는 경로로서, 상기 렌즈 조립체(2)에서 피사체의 이미지를 촬상한 광이 상기 광통과공(34)을 통과하여 이미지가 이미지 센서(미도시)에 결상되도록 한다.

또한, 상기 돌출부(20)는 렌즈홀더(4)가 내부로 용이하게 삽입되어 안정적으로 위치할 수 있도록 하는 동시에, 상기 직육면체 형상의 상부 바닥면으로부터 수직으로 돌출되어 카메라 자동초점 조절장치의 두께를 제공하게 된다.

상기 돌출부(20)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 직육면체 형상의 상부 모서리를 중심으로 좌/우 변의 일정 길이만큼 폭을 갖도록 수직으로 돌출되어, 상기 베이스 홀더(6)의 각 모서리에 형성된 돌출부(20)와 돌출부(20) 사이의 공간에 영구자석(10)이 위치할 수 있는 장소인 영구자석 수취부(32)를 제공한다.

여기서, 상기 영구자석 수취부(32)는 카메라 자동초점 조절장치가 완성 조립된 경우, 렌즈홀더(4)에 권취된 코일(16)과 영구자석(10)이 서로 마주보도록 하여, 코일(16)에 전류가 인가되면 코일(16)의 자력선이 유기되고, 유기된 자력선에 의해 렌즈홀더(4)가 직선운동, 바람직하게는 광축을 기준으로 직선운동을 할 수 있도록 한다.

이때, 상기 영구자석(10)은 렌즈홀더(4), 바람직하게는 직육면체 형상의 렌즈홀더(4)의 외주면 중 적어도 두 개의 측면 이상에서 권취된 코일(16)과 서로 마주보도록 구비되는 것이 좋다.

특정적으로, 상기 영구자석(10)은 상기 렌즈홀더(4)의 외주면 전체에 걸쳐 코일(16)과 마주보도록 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 영구자석(10)은 당업계에서 통상적으로 사용되는 영구자석이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 상기 렌즈홀더(4)의 용이한 직선운동을 위해 렌즈홀더(4)에 권선된 코일(16)의 면적 이상의 면적을 갖는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 카메라 자동초점 조절장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 카메라, 바람직하게는 소형 카메라의 전원공급부(미도시)로부터 하부 스프링(14)에 전류를 인가하여 상기 하부 스프링(14)에 연결설치된 코일(16)에 전류를 전달한다.

그 다음, 상기 전류가 공급된 코일(16)은 영구자석(10)에 의해 형성되는 자기력 내에서 유도자기력을 발생시켜 로렌츠 힘을 직선운동으로 변환시킴으로써 코일(16)이 권취된 렌즈홀더(4)를 광축방향으로 이동시킨다.

그 다음, 상기 렌즈홀더(4)가 이동하며 렌즈 조립체(2)를 통하여 파사체의 이미지가 제어부(미도시)로 전달되어 가장 적합한 초점으로 렌즈 조립체(2)를 위치시킨 후 촬영을 한다.

그 다음, 촬영이 종료되어 하부 스프링(14)으로 인가한 전류를 단전하면, 상기 렌즈홀더(4)에 연결설치된 하부 스프링(14) 및 상부 스프링(12)의 탄성력에 의하여 렌즈홀더(4)가 본래의 위치로 회귀된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

2 : 렌즈 조립체 4 : 렌즈홀더
6 : 베이스 홀더 8 : 덮개
10 : 영구자석 12 : 상부 스프링
14 : 하부 스프링 16 : 코일
18 : 코일홈 20 : 돌출부
22 : 제1돌기 24 : 단차
26 : 제1홈 28 : 제2홈
30 : 제2돌기 32 : 영구자석 수취부
34 : 광투과공

Claims

광축과 일치하도록 위치하는 렌즈 조립체;
내부 중심에 상기 렌즈 조립체가 삽입되어 안착되는 중공이 형성되고, 외주면을 따라 코일이 권선된 렌즈홀더;
상기 렌즈홀더의 상부에 연결설치되는 상부 스프링;
상기 렌즈홀더의 하부에 연결설치되는 하부 스프링;
상기 렌즈홀더가 삽입되어 안착되는 동시에 내부 중심에 상기 렌즈 조립체를 통과한 광이 관통하는 광통과공이 구비되고, 상기 렌즈홀더에 연결설치된 상기 상부 스프링 및 상기 하부 스프링의 일측이 연결설치되는 베이스 홀더; 및
상기 베이스 홀더에 안착되는 상기 렌즈홀더에 권선된 상기 코일과 마주보도록 상기 베이스 홀더의 일측에 위치하는 영구자석을 포함하되;
상기 베이스 홀더는 상기 광통과공이 구비되는 동시에 상기 렌즈홀더가 용이하게 삽입되어 안착될 수 있도록 한 직육면체 형상을 갖고, 상기 직육면체 형상의 상부 각 모서리 부분에 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부의 종단 일측에 상기 상부 스프링이 결합되어 연결설치되는 돌기가 형성되고, 상기 직육면체 형상의 상부면 일측에 상기 하부 스프링이 연결설치되는 단차가 구비되는 것을 특징으로 하는 카메라 자동초점 조절장치.
제1항에 있어서,
상기 렌즈홀더가 삽입되어 안착된 상기 베이스 홀더와 연결설치되어 내부 구성요소를 보호하는 덮개가 더 구비된 것을 특징으로 하는 카메라 자동초점 조절장치.
제1항에 있어서,
상기 렌즈홀더는 상기 외주면을 따라 상기 코일이 권선될 수 있는 장소를 제공하는 코일홈이 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 자동초점 조절장치.
제1항에 있어서,
상기 하부 스프링은 상기 렌즈홀더의 권선된 상기 코일 및 전원공급부에 연결설치되어 상기 코일에 전류가 인가될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
제4항에 있어서,
상기 하부 스프링은 상기 코일과 연결되는 부분과 상기 전원공급부가 연결되는 부분으로 분리된 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
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