KR101109591B1 - 경통 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 디지털 이미지 처리 장치의 크기를 축소시킬 수 있으면서도 렌즈의 절단으로 인한 문제점들을 극복할 수 있는 경통 모듈을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 피사체의 영상을 나타내는 빛을 피사체의 영상을 나타내는 전기적인 신호로 변환하는 광전변환부; 피사체와 상기 광전변환부 사이에 배치되어 상기 광전변환부에 비추는 피사체의 영상의 줌 및 초점 조정을 수행하는 복수 개의 렌즈 조립체; 상기 렌즈 조립체 중 일부의 위치를 각각 이동시켜 초점 조정 및 줌 기능을 구현하는 구동 모터 조립체; 및 상기 광전변환부, 복수 개의 렌즈 조립체 및 구동 모터 조립체를 수용하는 렌즈 베이스를 포함하고, 상기 렌즈 베이스에는 상기 렌즈 조립체를 구성하는 렌즈 배럴들의 외곽형상에 대응하는 그루브가 형성된 경통 모듈을 제공한다.

Description

경통 모듈{Barrel module}
도 1은 종래의 디지털 이미지 처리 장치에서 사용된 렌즈의 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 경통 모듈의 사시도.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면도로서, 도 1에 도시된 경통 모듈의 광경로를 보여주는 도면.
도 4는 도 2에 도시된 경통 모듈의 분리 사시도.
도 5는 도 2에 도시된 경통 모듈의 렌즈 조립체의 분리 사시도.
도 6은 렌즈 베이스의 사시도.
도 7은 배럴 커버의 사시도.
도 8은 도 2에 도시된 경통 모듈의 저면도.
도 9는 도 8의 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1: 종래의 부분 절단된 렌즈 2: 렌즈
10: 제1 렌즈 조립체 11: G1 렌즈
12: 프리즘 13: G3 렌즈
14: 제1 렌즈 배럴 20: 제2 렌즈 조립체
21: 제2 렌즈 배럴 22: 클립
23: 스프링 24: 가이드 아암
26: 관통홀 27: 돌기
30: 제3 렌즈 조립체 31: 제3 렌즈 배럴
32: 제3 렌즈 40: 제4 렌즈 조립체
41: 제4 렌즈 배럴 45: 제4 렌즈
50, 60: 구동 모터 조립체 51, 61: 구동 모터
52, 62: 구동 모터 회전축 52a, 62a: 리드스크루
70: 셔터 81, 82: 가이드 바
90: 광전변환부
91: 광학적 저역 통과 필터 95: CCD
100: 경통 모듈 110: 렌즈 베이스
111: 제1 렌즈 배럴 연결부
112, 122: 제2 렌즈 배럴 수용 그루브
113: 제3 렌즈 배럴 및 셔터 수용 그루브
114, 124: 제4 렌즈 배럴 수용 그루브
115, 125: 보강 리브 120: 배럴 커버
본 발명은 디지털 이미지 처리 장치의 경통 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세 하게는 두께가 얇으면서도 렌즈의 변형이나 조립시의 오차에 의한 성능 저하를 피할 수 있고, 제조 단가를 절감할 수 있도록 개선된 경통 모듈에 관한 것이다.
디지털 이미지 처리 장치는 피사체의 영상을 사진이나 동영상의 디지털 파일로 저장할 수 있게 하는 것으로, 디지털 스틸 카메라(Digital Still Camera, DSC), 디지털 비디오 카메라(Digital Video Camera, DVC) 또는 휴대 전화에 장착된 디지털 카메라 등이 포함된다.
도 1에는 종래에 디지털 이미지 처리 장치에 사용된 렌즈의 평면도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 종래에는 디지털 이미지 처리 장치의 크기가 축소되는 추세에 부응하기 위하여 렌즈(1)의 외곽부분(1a)을 일부 절단하여 사용하여 왔다. 이와 같이 렌즈(1)의 외곽부분(1a)을 일부 절단하는 경우, 디지털 이미지 처리 장치를 구성하는 경통 모듈의 두께를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
그러나, 렌즈(1)를 일부 절단하여 사용하는 경우에는, 절단 과정에서 렌즈(1)가 변형될 수 있어 렌즈(1)의 기능을 저하시킬 수 있다. 또한, 조립 과정에서 렌즈(1)를 광축 중심에 안착시키기가 어려워 촬영해상력을 저하시킬 수 있고, 절단 공정이 추가되어 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다. 이에 이러한 문제들을 해결할 방안을 강구할 필요성이 대두되게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 디지털 이미지 처리 장치의 크기를 축소시킬 수 있으면서도 렌즈의 절단으 로 인한 문제점들을 극복할 수 있는 경통 모듈을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 피사체의 영상을 나타내는 빛을 피사체의 영상을 나타내는 전기적인 신호로 변환하는 광전변환부; 피사체와 상기 광전변환부 사이에 배치되어 상기 광전변환부에 비추는 피사체의 영상의 줌 및 초점 조정을 수행하는 복수 개의 렌즈 조립체; 상기 렌즈 조립체 중 일부의 위치를 각각 이동시켜 초점 조정 및 줌 기능을 구현하는 구동 모터 조립체; 및 상기 광전변환부, 복수 개의 렌즈 조립체 및 구동 모터 조립체를 수용하는 렌즈 베이스를 포함하고, 상기 렌즈 베이스에는 상기 렌즈 조립체를 구성하는 렌즈 배럴들의 외곽형상에 대응하는 그루브가 형성된 경통 모듈을 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 렌즈 베이스에는 상기 홈과 나란하게 보강 리브가 설치된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 렌즈 베이스에 상기 광전변환부, 복수 개의 렌즈 조립체 및 구동 모터 조립체가 수용된 상태에서 상기 렌즈 베이스의 개구부를 덮는 배럴 커버를 더 포함하고, 상기 배럴 커버에는 상기 복수 개의 렌즈 조립체를 구성하는 렌즈 배럴의 외곽형상에 대응하는 그루브가 형성된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 그루브는 상기 렌즈 배럴들의 이동 폭에 대응하는 길이로 형성되고, 그 단면 형상은 완만한 곡선으로 형성된 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 더욱 상세히 설 명한다.
도 2에는 본 발명에 따른 경통 모듈의 개략적인 구성을 보여주는 사시도로서, 배럴 커버가 분리된 상태를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 4에는 도 2에 도시된 경통 모듈에서 제1 렌즈 배럴, 베이스 및 커버가 분리된 분리 사시도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 1에 도시된 경통 모듈에 설치된 렌즈 조립체의 구성을 보여주는 조립도가 도시되어 있고, 도 6에는 렌즈 베이스의 사시도가 도시되어 있으며, 도 7에는 배럴 커버의 사시도가 도시되어 있다.
도 2 내지 도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 경통 모듈은 배럴 커버(barrel cover)(120), 렌즈 베이스(lens base)(110) 및 경통 조립체를 포함한다.
상기 경통 조립체는 제1 내지 제4 렌즈 조립체(10, 20, 30, 40), 2개의 구동 모터 조립체(50, 60) 및 광전변환부(90)를 포함한다. 상기 제1 렌즈 조립체(10)는 피사체를 향하는 전방 개구부와 이와 90도 각도를 이루는 측면 개구부가 형성된 제1 렌즈 배럴(14), 상기 전방 개구부에 배치되는 G1 렌즈(11), 상기 측면 개구부에 배치되는 G3 렌즈(13), 상기 제1 렌즈 배럴(14) 내에 설치되어 상기 G1 렌즈(11)로 입사되는 빛이 상기 G3 렌즈(13)로 향하도록 빛의 진행 방향을 90도 바꾸는 프리즘(12)을 포함한다.
상기 제2 내지 제4 렌즈 조립체(20, 30, 40)는 각각 렌즈 배럴(21, 31, 41)과 상기 렌즈 배럴(21, 31, 41)에 설치된 렌즈를 포함한다. 제4 렌즈 조립체에서 전후방에 볼록한 면이 제4 렌즈 배럴의 외측을 향하도록 각각 반구면 렌즈(45, 46) 가 배치되는 것과 같이, 각각의 렌즈 조립체에 포함된 렌즈의 개수는 상이할 수 있다. 각각의 렌즈 조립체의 상세한 구성은 본 발명의 특징적인 내용이 아니므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 각각의 렌즈 배럴(21, 31, 41)들 중 제2 및 제4 렌즈 배럴(21, 41)은 상기 렌즈 베이스(110) 내측에 가로질러 설치된 두 개의 가이드 바(81, 82)들을 따라 상기 렌즈 베이스(110) 내측에서 소정 간격 이동할 수 있게 설치된다. 상기 제1 및 제3 렌즈 배럴(14, 31)은 상기 렌즈 베이스(110) 내에 일정 위치에 고정된 상태로 배치된다.
상기 2개의 구동 모터 조립체(50, 60)는 각각 제2 렌즈 배럴(21) 및 제4 렌즈 배럴(41)을 상기 렌즈 베이스(110) 내에서 움직일 수 있게 하는 구동원으로 기능한다. 상기 2개의 구동 모터 조립체(50, 60)는 각각 모터 본체(51, 61)와 리드스크루(52a, 62a)가 형성된 회전축(52, 62)을 구비하고, 그 회전축들(52, 62)이 서로 일렬로, 즉 동축으로(coaxially) 배치되어 폭 방향이나 두께 방향으로 경통 모듈의 사이즈가 증가하지 않고 콤팩트하게 제작될 수 있다.
그리고, 여기서 언급하는 동축으로 배치되어 있다는 의미는 각각의 회전축(52, 62)의 축 중심선이 서로 일치하는 것을 의미할 뿐 서로 동일한 축을 공유하는 것이 아니고, 서로 호환 가능한 동일한 축 부품을 사용하는 것으로 한정하는 것도 아니다. 상기 2개의 모터 조립체를 각각 구성하는 회전축(52, 62)의 길이 및 리드스크루(52a, 62a)의 피치 등은 상기 제2 렌즈 배럴 및 제4 렌즈 배럴이 움직이는데 필요한 거리에 따라 서로 상이할 수 있다.
상기 광전변환부(90)는 광학적 저역 통과 필터(Optical Low Pass Filter: OLPF)(91)와 CCD(Charge Coupled Device)(95)를 포함한다. 상기 CCD(95)는 렌즈들을 거친 빛을 전기적 신호로 변환하는 기능을 하는 것으로, 상기 CCD 대신에 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)가 사용될 수도 있다.
상기 렌즈 베이스(110)는 상기 경통 조립체를 수용하는 일종의 케이스이고, 상기 배럴 커버(120)는 상기 렌즈 베이스(110)에 수용된 경통 조립체를 덮는 덮개이다.
한편, 상기 제3 렌즈 조립체(30)와 상기 제4 렌즈 조립체(40)의 사이에는 상기 제3 조립체(30)와 인접하게 셔터(70)가 설치될 수 있다. 상기 셔터(70)는 피사체의 영상이 상기 광전변환부(90)에 노출되는 시간을 조절하는 기능을 하는 것으로 상기 렌즈 베이스(110)의 외측으로 돌출된 작동 링크(71)를 구비한다.
도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 경통 모듈은 빛이 경통 모듈로 입사된 후 프리즘에 의해 광경로가 직각으로 꺾이는 굴곡형 광학계로 구성된다. 즉, 제1 렌즈 조립체(10)를 통하여 광이 입사되면, 프리즘(12)에 의해 광경로가 변환되고, 제2 렌즈조립체(20) 및 제4 렌즈 조립체(40)를 이동시켜 포커스를 조절한 상태에서 광전변환부(90)로 광이 입사된다. 이와 같이 구성하는 이유는 빛이 입사되는 방향으로 모든 렌즈들을 배치할 경우 경통 모듈이 배치되는 디지털 이미지 처리 장치의 전후방향 두께가 두꺼워질 수밖에 없기 때문이다. 즉, 광경로를 90도 방향으로 꺾이도록 구성함으로써 디지털 이미지 처리 장치의 전후 방향 두께를 크게 줄일 수 있게 된다.
도 6에 도시된 것과 같이, 렌즈 베이스(110)에는 중앙 부근에 제3 렌즈 배럴 및 셔터 수용 그루브(113)가 형성되어 있고, 일측 단부에 제1 렌즈 배럴 연결부(111)가 형성되어 있으며, 상기 제1 렌즈 배럴 연결부(111)와 상기 제3 렌즈 배럴 및 셔터 수용 그루브(113)의 사이에 제2 렌즈 배럴 수용 그루브(112)가 형성되어 있고, 상기 제3 렌즈 배럴 및 셔터 수용 그루브(113)와 타측 단부 사이에 제4 렌즈 배럴 수용 그루브(114)가 형성되어 있다. 상기 제2 및 제4 렌즈 배럴 수용 그루브(112, 114)의 형상은 제2 및 제4 렌즈 배럴(21, 41)(도 2 내지 도4)의 외곽 형상이 완만한 라운드형으로 형성된 것에 대응하여 완만한 곡선 단면을 가지도록 형성된다.
상기 제2 렌즈 배럴(21) 및 상기 제4 렌즈 배럴(41)은 앞서 설명한 것과 같이 구동 모터(51, 61)에 의해 구동되어 소정 간격 이동이 가능하다. 따라서, 상기 제2 렌즈 배럴 수용 그루브(112) 및 상기 제4 렌즈 배럴 수용 그루브(114)는 빗금으로 표시된 것과 같이 소정 길이만큼 길게 형성되어 그 위에서 각각 제2 렌즈 배럴(21) 및 제4 렌즈 배럴(41)이 슬라이딩하면서 이동할 수 있다.
또한, 이러한 렌즈 배럴 수용 그루브들(112, 114)을 형성함에 따라 상기 렌즈 베이스(110)는 부분적으로 두께가 얇아진다. 이에 따른 렌즈 베이스(110)의 강성의 약화에 의한 변형이나 파손을 방지하기 위해 보강 리브(115)를 상기 렌즈 베이스(110)에 형성한다.
도 7에 도시된 것과 같이, 배럴 커버(120)에는 렌즈 베이스(110)와 마찬가지로 제2 렌즈 배럴(21) 및 제4 렌즈 배럴(41)의 외곽 형상에 대응하는 완만한 곡선 단면 형상을 가지는 제2 렌즈 배럴 수용 그루브(122) 및 제4 렌즈 배럴 수용 그루 브(124)가 각각 형성되어 있다. 그리고, 제2 렌즈 배럴 수용 그루브(122) 및 제4 렌즈 배럴 수용 그루브(124)의 주변에는 각각 보강 리브(125)들이 형성되어 제2 및 제4 렌즈 배럴 수용 그루브(122, 124)의 형성에 따른 배럴 커버(120)의 강성 약화를 방지한다.
위에서 설명한 렌즈 배럴 수용 그루브(112, 114, 122, 124)나 보강 리브(115, 125)는 렌즈 베이스(110)와 배럴 커버(120)를 플라스틱 사출 성형 등의 방법으로 제작하는 과정에서 동시에 형성되도록 할 수 있기 때문에 렌즈 배럴 수용 그루브(112, 114, 122, 124)를 형성하거나 보강 리브(115, 125)를 형성함에 따라 제조 공정이 증가하거나 복합해지지는 않는다.
도 8에는 본 발명에 따른 경통 모듈의 저면도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참고하면, 지금까지 설명한 것과 같이 렌즈 베이스(110)와 배럴 커버(120)에 렌즈 배럴 수용 그루브(112, 122)를 형성함으로써 렌즈(2)를 일부 절단하지 않고도 경통 모듈의 두께(t)를 작게 제작하는 것이 가능하다. 또한, 렌즈 베이스(110)와 배럴 커버(120)에 보강 리브(115, 125)를 형성함으로써, 렌즈 배럴 수용 그루브(112, 122)를 형성함에 따른 렌즈 베이스(110) 및 배럴 커버(120)의 강성 약화를 방지할 수 있다.
이러한 구성을 가지는 경통 모듈은 상기 구동 모터(51, 61)들을 제어하여 제2 및 제4 렌즈 배럴(21, 41)을 이동시켜 자동 초점 거리 조절(Auto Focusing: AF), 줌(zoom) 기능 등을 구현한다. 자동 초점 조절이나 줌과 같은 기능들을 구현 하기 위해서는 위에서 설명한 것과 같이 두 개의 구동 모터가 사용되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 줌아웃(zoom-out) 모드에서는 상기 셔터(70)로부터 상기 제2 렌즈 조립체(20)와 제4 렌즈 조립체(40)가 각각 멀어지는 방향으로 상기 구동 모터(51, 61)들이 회전하고, 줌인(zoom-in) 모드에서는 상기 셔터(70)를 향하여 상기 제2 렌즈 조립체(20) 및 제4 렌즈 조립체(40)가 움직이도록 구동 모터들(51, 61)의 회전 방향이 제어된다.
상기 구동 모터(51, 61)로는 스텝 모터가 사용되는 것이 위치 정밀도 확보와 제어의 용이성의 측면에서 바람직하다. 또한, 소형의 모터가 사용되는 것이 경통 모듈의 전체 크기를 줄일 수 있어 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 자동 초점 조정, 줌 기능을 구현할 수 있는 경통 모듈 및 이를 구비한 디지털 이미지 처리 장치의 사이즈를 두께 방향으로 축소시키는 것은 물론, 렌즈를 절단하지 않고 사용함으로써 렌즈 품질의 저하를 막고, 제조 공정을 단순화할 수 있다.
한편, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 한다.

Claims (7)

  1. 피사체의 영상을 나타내는 빛을 피사체의 영상을 나타내는 전기적인 신호로 변환하는 광전변환부;
    피사체와 상기 광전변환부 사이에 배치되어 상기 광전변환부에 비추는 피사체의 영상의 줌 및 초점 조정을 수행하는 복수 개의 렌즈 조립체;
    상기 렌즈 조립체 중 일부의 위치를 각각 이동시켜 초점 조정 및 줌 기능을 구현하는 구동 모터 조립체; 및
    상기 광전변환부, 복수 개의 렌즈 조립체 및 구동 모터 조립체를 수용하는 렌즈 베이스를 포함하고,
    상기 렌즈 베이스에는 상기 렌즈 조립체를 구성하는 렌즈 배럴들의 외곽형상에 대응하는 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 베이스에는 상기 그루브과 나란하게 보강 리브가 설치된 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 베이스에 상기 광전변환부, 복수 개의 렌즈 조립체 및 구동 모터 조립체가 수용된 상태에서 상기 렌즈 베이스의 개구부를 덮는 배럴 커버를 더 포함 하고,
    상기 배럴 커버에는 상기 복수 개의 렌즈 조립체를 구성하는 렌즈 배럴의 외곽형상에 대응하는 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 렌즈 배럴들의 이동 폭에 대응하는 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 그루브의 단면 형상은 상기 렌즈 배럴의 외곽형상에 대응하는 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 배럴 커버에는 상기 그루브과 나란하게 보강 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
  7. 피사체의 영상을 나타내는 빛을 피사체의 영상을 나타내는 전기적인 신호로 변환하는 광전변환부;
    상기 피사체의 입사 영상을 상기 광전변환부로 전달하기 위하여 입사 영상을 굴곡시킬 수 있도록 소정각도의 광축 굴곡능력을 갖는 제 1 렌즈 조립체;
    상기 제 1렌즈 조립체로부터 굴곡된 영상을 상기 광전변환부에 비추는 피사체의 영상의 줌 및 초점 조정을 수행하는 복수 개의 렌즈 조립체;
    상기 렌즈 조립체 중 일부의 위치를 각각 이동시켜 초점 조정 및 줌 기능을 구현하는 구동 모터 조립체; 및
    상기 광전변환부, 복수 개의 렌즈 조립체 및 구동 모터 조립체를 수용하는 렌즈 베이스를 포함하고,
    상기 렌즈 베이스에는 상기 렌즈 조립체를 구성하는 렌즈 배럴들의 외곽형상에 대응하는 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
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