KR101240709B1 - 교환렌즈용 초음파 모터 - Google Patents

교환렌즈용 초음파 모터 Download PDF

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Abstract

플랜지를 갖는 환형의 베이스와, 고주파 전원의 인가 시 진동되는 압전소자와, 압전소자에 접촉되어 압전소자에 의해 진동되는 고정자와, 고정자에 가압되어 고정자의 진동에 의해 회전되는 회전자와, 회전자의 회전력을 카메라렌즈의 경통부에 직접적으로 전달하는 링크부와, 회전자와 고정자가 밀착되도록 탄성 지지하는 탄성부를 포함하며, 이때의 링크부는, 베이스의 외면에 회전 가능하게 배치되고, 회전자의 회전력을 경통부에 전달하도록 경통부와 결합되는 제1림부와, 제1림부의 외면에 장착되되 베이스의 플랜지 상에서 구름 운동함에 따라 제1림부가 경통부로 회전자의 회전력을 전달하는 과정에서 소음 및 분진의 양을 줄이는 다수의 롤러부재를 포함하는 교환렌즈용 초음파 모터를 개시한다.

Description

교환렌즈용 초음파 모터{Ultrasonic motor for interchangable lens}
본 발명은 교환렌즈용 초음파 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동되는 과정에서 발생되는 소음 및 분진의 양을 줄일 수 있는 교환렌즈용 초음파 모터에 관한 것이다.
일반적으로 디지털 카메라에서 교환렌즈 특히, AF(Autofocus)렌즈를 구동하기 위해서는 DC모터 또는 Stepping모터를 사용하고 있다. 하지만 이들 모터는 발생 소음이 크고 구동속도가 느리며, 소모전력이 크다는 단점을 가진다.
상기와 같은 단점을 보완하기 위하여 최근에는 초음파 모터가 각광받고 있다. 이러한 초음파 모터는 사람이 귀로 인지할 수 없는 20kHz 이상의 주파수로 구동되는 모터를 말하며, 구동 시 소음이 거의 없으며 빠른 응답성과 소비전력이 적다는 장점이 있다.
상기의 초음파 모터에 대한 특징을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
초음파 모터는 첫째로 저속 고토크로 직접 구동이 가능하다. 둘째로 빠른 응답시간, 폭 넓은 속도영역, 그리고 회전자와 고정자가 서로 압착되어 있기 때문에 미끄러짐 없이 제어 가능한 장점이 있다.
그러나, 종래의 초음파 모터는 상술한 바와 같이 회전자와 고정자가 서로 압착되어 구동되는 마찰구동이기 때문에 내구성이 떨어지며 분진이 발생되는 단점이 있다.
특히, 종래의 초음파 모터는 회전자의 회전력이 회전축을 통해 외부로 전달되므로 부피가 크고, 회전자의 회전력이 회전축을 통해 외부로 전달되는 과정에서 소음 및 분진이 발생되는 단점이 있다.
따라서 본 발명의 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 회전자의 회전력을 경통부로 전달하는 과정에서 발생되는 소음 및 분진을 줄일 수 있는 교환렌즈용 초음파모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 컴팩트하게 구성되는 교환렌즈용 초음파모터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교환렌즈용 초음파 모터는, 플랜지를 갖는 베이스와, 고주파 전원의 인가 시 진동되는 압전소자와, 상기 압전소자에 접촉되어 상기 압전소자에 의해 진동되는 고정자와, 상기 고정자에 가압되어 상기 고정자의 진동에 의해 회전되는 회전자와, 상기 회전자의 회전력을 카메라렌즈의 경통부에 직접적으로 전달하는 링크부와, 상기 회전자와 상기 고정자가 밀착되도록 탄성 지지하는 탄성부를 포함하며,
상기 링크부는, 상기 베이스의 외면에 회전 가능하게 배치되고, 상기 회전자의 회전력을 상기 경통부에 전달하도록 상기 경통부와 결합되는 제1림부와, 상기 제1림부의 외면에 장착되되 상기 베이스의 플랜지 상에서 구름 운동함에 따라 상기 제1림부가 상기 경통부로 상기 회전자의 회전력을 전달하는 과정에서 소음 및 분진의 양을 줄이는 다수의 롤러부재를 포함한다.
상기 롤러부재는 하나의 몸체로 이루어지되, 황동, 알루미늄, SUS 중 하나의 재질로 이루어진다.
상기 롤러부재는 다수의 몸체로 분할되되, SUS 및 황동을 포함하는 재질로 이루어진다.
상기 롤러부재는 다단으로 이루어진 몸체를 가지되, 황동 또는 인청동의 재질로 이루어진다.
상기 롤러부재는 양측단이 중앙보다 큰 직경을 가지는 몸체를 가지되, 황동 또는 인청동의 재질로 이루어진다.
상기 회전자 및 상기 제1림부는 환형으로 형성되고,
상기 환형의 회전자 및 제1림부는 상기 초음파 모터가 상하방향 및 직경방향으로 컴팩트하게 구성되게 하는 것을 특징으로 하는 교환렌즈용 초음파 모터.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 교환렌즈용 초음파 모터는, 회전자의 회전에 따라 제1림부가 회전하는 과정에서 롤러부재가 베이스의 플랜지 상에서 구름 운동함에 따라 용이하게 회전자의 회전력을 경통부로 전달할 수 있는 동시에 회전자의 회전력을 경통부로 전달하는 과정에서 소음 및 분진의 발생이 저감된다.
또, 본 발명의 교환렌즈용 초음파 모터는, 롤러부재가 장착된 제1림부가 경통부와 직접 연결되어 회전자의 회전운동을 전달하되, 제1림부가 회전자와 동일하게 환형으로 형성됨에 따라 초음파 모터의 상하방향 및 직경방향으로 컴팩트하게 구성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 교환렌즈용 초음파 모터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 교환렌즈용 초음파 모터를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 교환렌즈용 초음파 모터에 마련되는 링크부의 롤러부재를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 롤러부재의 제2실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 롤러부재의 제3실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 롤러부재의 제4실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 롤러부재의 제5실시예를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 교환렌즈용 초음파 모터에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 교환렌즈용 초음파 모터는 베이스(10)와, 이 베이스(10)의 외면에 배치되는 압전소자(20)와, 이 압전소자(20)에 접촉되어 압전소자(20)에 의해 진동되는 고정자(30)와, 고정자(30)에 가압되어 고정자(30)의 진동에 의해 회전되는 회전자(40)와, 회전자(40)의 회전력을 카메라렌즈의 경통부(미도시)에 직접적으로 전달하는 링크부(50)와, 회전자(40)와 고정자(30)를 가압하도록 탄성 지지하는 탄성부(60)를 포함한다.
구체적으로, 베이스(10)는 도시된 바와 같이 환형으로 형성되되 그 일단에는 플랜지(15)가 형성되어 있으며, 이러한 베이스(10)는 플라스틱 사출물로 이루어질 수 있다. 베이스(10)의 플랜지(15)에는 링크부(50), 회전자(40), 고정자(30), 압전소자(20), 탄성부(60)가 순차적으로 적층된다.
압전소자(20)는 20kHz 이상의 고주파 전압의 인가에 의해 진동하며, 이를 위해 압전소자(20)에는 외부의 PCB가 연결될 수 있다. 이러한 압전소자(20)의 진동은 환형으로 이루어진 압전소자(20)의 원주방향으로 진행파를 형성한다.
고정자(30)는 상술한 바와 같이 압전소자(20)에 밀착되며, 압전소자(20)에 고주파 전압의 인가에 따라 진동할 경우 진동된다.
이러한 고정자(30)는 환형으로 형성된 본체(31)와, 이 본체(31)의 원주를 따라 일정한 간격으로 돌출 형성된 다수의 지지돌기들(33)을 포함한다. 여기서 환형의 본체(31)는 상술한 바와 같이 압전소자(20)와 밀접하게 접촉되어 있고, 다수의 지지돌기들(33)은 회전자(40) 측으로 돌출되어 고정자(30)와 회전자(40) 간의 접촉 마찰면을 형성한다. 상기와 같은 구조를 가진 고정자(30)에는 압전소자(20)의 진동에 따라 굴곡파형(Traveling wave)이 형성된다.
상기의 고정자(30)는 SUS계열(SUS 303, SUS 304), S45C, 인청동, 황동 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 인청동 및 황동의 재질일 경우에는 별도의 마찰재가 필요치 않으며 SUS계열, S45C의 재질일 경우에는 스퍼터링(Sputtering)으로 CrN, Arc CrN, TiN와 같은 마찰재를 코팅해야 한다.
여기서 고정자(30)의 표면 즉, 회전자(40)와 접촉되는 마찰면에 마찰재를 코팅하는 것은 고정자(30)의 표면의 손상과 이러한 손상으로 인해 원치 않은 소음 등을 방지함은 물론 에너지 변환효율을 증가시키기 위함이다.
회전자(40)는 환형으로 이루어지되, 고정자(30)의 다수의 지지돌기들(33)과 접촉된다. 이러한 회전자(40)는 압전소자(20)에 고주파전압의 인가에 따라 고정자(30)의 표면에서 발생되는 굴곡파형으로 인해 회전된다. 이때의 회전자(40)는 Al계열(Al 6061, Al 6063)의 재질로 이루어지며, 이러한 재질로 이루어진 회전자(40)의 표면은 아노다이징 이나 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene,Teflon)으로 코팅된다.
즉, 본 발명에서는 상호 마찰되는 고정자(30)와 회전자(40)의 마찰면에 상술한 바와 같이 마찰재를 코팅함으로써 본 발명의 교환렌즈용 초음파 모터의 수명을 늘릴 수 있게 된다.
링크부(50)는 상술한 바와 같이 회전자(40)의 회전력을 카메라렌즈의 경통부(미도시)로 직접적으로 전달하는 역할을 한다. 이러한 링크부(50)는 경통부와 결합되며 베이스(10)의 플랜지(15)의 일면에 회전 가능하게 배치되는 환형의 제1림부(51)와, 제1림부(51)가 베이스의 플랜지(15)의 일면에서 원활하게 회전할 수 있도록 제1림부(51)에 장착되는 다수의 롤러부재(53)와, 회전자(40)의 회전력을 제1림부(51)로 전달하는 환형의 제2림부(55)와, 회전자(40)와 제2림부(55)를 밀착상태로 연결하는 고무부재(57)를 포함한다.
제1림부(51)는 상술한 바와 같이 베이스(10)의 플랜지(15)의 일면에 회전 가능하게 배치되며 플라스틱 사출물로 이루어질 수 있다. 이러한 제1림부(51)는 구체적으로 도시되지 않은 결합부재를 통해 경통부에 결합되어 회전자(40)의 회전력을 경통부로 전달한다.
즉, 제1림부(51)는 결합부재(미도시)에 의해 회전자(40)의 회전력에 따른 회전운동을 경통부로 전달하게 되는데, 이때의 결합부재는 핀, 리벳과 같은 고정부재일 수 있다.
다수의 롤러부재(53)는 상술한 바와 같이 제1림부(51)에 장착되되, 베이스(10)의 플랜지(15)의 일면과 직접적으로 접촉함으로써 베이스(10)의 플랜지(15)의 일면에서 제1림부(51)가 원활하게 회전하게 하는 역할을 한다. 이러한 다수의 롤러부재(53)는 제1림부(51) 상에서 120도 간격으로 3개가 배치될 수 있다. 또, 다수의 롤러부재(53)에 대한 다양한 실시예들에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
제2림부(55)는 상술한 바와 같이 회전자(40)의 회전력을 제1림부(51)로 전달하는 역할을 한다. 이를 위해 제2림부(55)는 일면이 회전자(40)와 맞물림되고 타면이 제1림부(51)와 맞물림되는데, 이때의 제2림부(55)는 제1림부(51)와 마찬가지로 플라스틱 사출물로 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명에서는 회전자(40)가 회전되면 이 회전자(40)와 맞물림된 제2림부(55)가 회전되고, 이 제2림부(55)와 맞물림된 제1림부(51) 역시 회전하게 된다.
고무부재(57)는 상술한 바와 같이 회전자(40)와 제2림부(55)를 밀착 상태로 연결하며, 이러한 고무부재(57)는 회전자(40)의 회전운동을 제1림부(51)로 전달하는 과정에서 이를 완충시키는 역할을 한다.
탄성부(60)는 상술한 바와 같이 고정자(30)의 일측에서 회전자(40)와 고정자(30)를 가압하여 고정자(30)의 진동을 용이하게 회전자에 전달하는 역할을 한다.
이러한 탄성부(60)는 압전소자(20)의 일면 즉, 고정자(30)가 배치되는 면의 반대면에 배치되는 탄성부재(61)와, 탄성부재(61)와 압전소자(20)의 사이에 배치되어 탄성부재(61)와 압전소자(20)를 절연시키는 쿠션부재(63)와, 탄성부재(61)의 압착력을 조정하도록 탄성부재(61)의 일단과 타단에 배치되어 탄성부재(61)를 적어도 하나가 고정시키는 지지플레이트(65)를 포함한다.
한편, 본 발명의 교환렌즈용 초음파 모터의 링크부에 포함되는 롤러부재의 다양한 실시예들에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 롤러부재(53)는 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 몸체를 가지도록 마련될 수 있다. 이러한 롤러부재(53)는 황동, 알루미늄, SUS계열, 인청동 중 하나의 재질일 수 있다.
그리고 본 발명의 롤러부재(153)는 도 4에 도시된 바와 같이 두개의 몸체가 분할된 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 롤러부재(153)는 SUS-황동의 재질일 수 있다.
또, 본 발명의 롤러부재(253)는 도 5에 도시된 바와 같이 3개의 몸체가 분할된 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 롤러부재(253)는 SUS-SUS-황동 또는 SUS-황동-황동의 재질일 수 있다.
또, 본 발명의 롤러부재(353)는 도 6에 도시된 바와 같이 플랜지의 형상과 같은 다단으로 마련될 수 있다. 이러한 롤러부재(353)는 황동 또는 인청동의 재질일 수 있다.
또, 본 발명의 롤러부재(453)는 도 7에 도시된 바와 같이 다단으로 이루어지되, 아령과 같이 양측단이 중간보다 긴 직경을 갖는 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 롤러부재(453)는 황동 또는 인청동의 재질일 수 있다.
특히 본 발명의 롤러부재는 도 6 및 도 7에 도시된 형상을 가지되, 인청동의 재질로 이루어져 링크부의 제1림부가 회전될 때 발생되는 소음 및 분진의 양을 적게하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에서는 롤러부재가 장착된 제1림부를 포함하는 링크부를 이용하여 회전자의 회전운동을 경통부에 전달하게 되는데, 상기의 과정에서 회전자의회전력에 의해 제1림부가 회전할 때 롤러부재가 베이스의 플랜지와 접촉되어 구름운동하므로 용이하게 회전자의 회전운동을 경통부로 전달할 수 있다.
또, 본 발명에서는 롤러부재가 장착된 제1림부가 경통부와 직접 연결되어 회전자의 회전운동을 전달하되, 제1림부와 회전자와 마찬가지로 환형으로 형성됨에 따라 회전축을 구비하는 종래와는 달리 본 발명의 초음파 모터를 상하방향 및 직경방향으로 컴팩트하게 구성할 수 있다.
또, 본 발명에서는 롤러부재가 다양한 재질 및 형상으로 만들어지는데, 회전자의 회전에 따라 롤러부재가 베이스의 플랜지 상에서 구름운동할 때 회전축을 구비하는 종래와 비교할 때 소음 및 분진이 발생되는 것을 저감시킬 수 있다.
10 : 베이스 15 : 베이스의 플랜지
20 : 압전소자 30 : 고정자
40 : 회전자 50 : 링크부
51 : 제1림부 53,153,253,353,453 : 롤러부재
55 : 제2림부 57 : 고무부재
60 : 탄성부

Claims (6)

  1. 플랜지(15)를 갖는 환형의 베이스(10)와, 고주파 전원의 인가 시 진동되는 압전소자(20)와, 상기 압전소자(20)에 접촉되어 상기 압전소자(20)에 의해 진동되는 고정자(30)와, 상기 고정자(30)에 가압되어 상기 고정자(30)의 진동에 의해 회전되는 회전자(40)와, 상기 회전자(40)의 회전력을 카메라렌즈의 경통부에 전달하는 링크부(50)와, 상기 회전자(40)와 상기 고정자(30)가 밀착되도록 탄성 지지하는 탄성부(60)를 포함하며,
    상기 링크부(50)는,
    상기 베이스(10)의 외면에 회전 가능하게 배치되고, 상기 회전자(40)의 회전력을 상기 경통부에 전달하도록 상기 경통부와 결합되는 제1림부(51)와,
    상기 제1림부(51)의 외면에 장착되되 상기 베이스(10)의 플랜지(15) 상에서 구름 운동함에 따라 상기 제1림부(51)가 상기 경통부로 상기 회전자(40)의 회전력을 전달하는 과정에서 소음 및 분진의 양을 줄이는 다수의 롤러부재(53,153,253,353,453)를 포함하는 것을 특징으로 하는 교환렌즈용 초음파 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 롤러부재(53)는 하나의 몸체로 이루어지되, 황동, 알루미늄, SUS 중 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 교환렌즈용 초음파 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 롤러부재(153)는 다수개의 몸체로 분할되되, SUS 및 황동을 포함하는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 교환렌즈용 초음파 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 롤러부재(353)는 다단으로 이루어진 몸체를 가지되, 황동 또는 인청동의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 교환렌즈용 초음파 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 롤러부재(453)는 양측단이 중앙보다 큰 직경을 가지는 몸체를 가지되, 황동 또는 인청동의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 교환렌즈용 초음파 모터.
  6. 삭제
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KR100691269B1 (ko) 2005-08-05 2007-03-12 삼성전기주식회사 압전 초음파 모터
KR20100068672A (ko) * 2008-12-15 2010-06-24 동아전장주식회사 초음파 모터

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