KR20060028648A

KR20060028648A - 형상 기억 합금을 이용한 카메라 렌즈의 위치 결정 장치 및이 위치 결정 장치를 이용한 카메라

Info

Publication number: KR20060028648A
Application number: KR1020057025125A
Authority: KR
Inventors: 마코토 이토; 마사아키 이나바
Original assignee: 노키아 코포레이션
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2006-03-30
Also published as: US20060098968A1; CN1813212A; KR100821697B1; EP1640757A1; WO2005001540A1; CN100359355C; US7177539B2; JP2009258760A; EP1640757A4; JPWO2005001540A1; WO2005001539A1; AU2003244145A1

Abstract

카메라 렌즈의 위치 결정 장치에 관한 것이다. 이 장치는 하우징과, 촬영대상으로 부터 멀어지는 방향 및 이 촬영대상에 접근하는 방향으로 이동 가능한 상태로 하우징에 설치된 카메라 렌즈를 지지하는 렌즈 지지 부재와, 촬영 대상으로부터 멀어지는 방향 또는 이 촬영 대상으로 접근하는 방향의 어느 한 방향으로 렌즈 지지 부재에 힘을 가하는 부재와, 힘을 가하는 부재와는 역방향으로 렌즈 지지 부재에 힘을 가하고 렌즈 지지 부재를 상기 역방향으로 움직일 수 있는 제1 형상 기억 합금과, 렌즈 지지 부재와의 관계에 있어서 정지부재를 이동시킬 수 있는 제2 형상 기억 합금을 구비하고, 상기 정지 부재를 이용하여, 촬영 대상으로부터 멀어지는 제l 위치와 촬영 대상으로 접근한 제2 위치 사이에서 상기 렌즈 지지 부재를 정지시킬 수 있다. 이 장치를 이용함으로써 필요한 정밀도를 가진 카메라 렌즈의 위치 결정을 저코스트, 저전력, 간이구조, 그리고 작은 공간에서 제공할 수 있다.

카메라 렌즈 위치 결정 장치, 하우징, 렌즈 지지부재, 형상 기억 합금

Description

형상 기억 합금을 이용한 카메라 렌즈의 위치 결정 장치 및 이 위치 결정 장치를 이용한 카메라 {CAMERA LENS-POSITIONING DEVICE USING SHAPE MEMORY ALLOY AND CAMERA USING THE SAME}

본 발명은 오토 포커스 기구, 오토 매크로 기구, 전동 매크로 기구, 줌 기구 등의 카메라의 가변 초점 기구를 실행하기 위한 카메라 렌즈의 위치 결정 장치, 그리고 형상 기억 합금을 이용한 카메라 렌즈의 위치 결정 장치 및 이 위치 결정 장치를 이용한 카메라에 관한 것이다.

보다 좋은 사진을 찍으려면, 핀트 위치는 물론, 피사계 심도를 고려할 필요가 있다. 피사계 심도를 결정하는 요인으로서 허용 최대 착란원과 함께 해상도가 있다. 일반적으로, 같은 크기의 촬상 디바이스라도, 해상도가 높아지면 허용할 수 있는 최대 착란원은 작아져, 피사계 심도의 폭은 좁아진다. 예를 들면, 카메라 부착 휴대 전화의 분야 등에서도, 최근, 해상도는 더욱 높아졌고(예를 들면, 2M, 3M), 피사계 심도의 폭은 더욱 좁아지고 있다. 따라서, 특히, 해상도를 높인 때에는 피사계 심도의 중심을 보다 적절한 위치에 결정할 필요가 있다.

피사계 심도의 중심은 핀트 위치와 마찬가지로, 카메라 렌즈의 위치에 의하여 결정된다. 따라서, 예를 들면, 더 접근한 촬영 대상, 또는 더 멀리 떨어진 촬영 대상을 더 잘 촬영하려면, 카메라 렌즈의 위치 결정이 가능할 정도로 고정밀도로 촬영할 필요가 있다. 일반 디지털 카메라 등뿐만 아니라, 휴대 전화와 같은 소형 장치에 이용하는 소형 카메라에 있어서도, 카메라 렌즈의 위치 결정을 보다 고정밀도로, 저비용, 저전력, 간이 구조, 그리고 작은 공간에서 실행할 수 있는 것이 요망된다.

그런데, 휴대 전화 등에 이용되고 있는 종래의 소형 카메라 중에는 카메라 렌즈를 위치 결정하기 위하여,「매크로」모드라고 불리는 기능을 가지는 것이 있다. 이「매크로」모드 기능은 보다 접근한 촬영 대상을 촬영할 경우에 사용된다. 그러나,「매크로」모드를 실행하려면 수동 조작이 필요하다. 이 조작은 분명 번잡하다.

이것에 대하여, 비교적 대형 카메라 분야에서는 수동 조작을 필요로 하지 않는 오토포커스 기능이 일반적이다. 그러나, 이 경우에는 렌즈를 이동시키는 액츄에이터로서, 예를 들면, 직류 모터(DCM)나 스텝핑 모터(STM)와 같은 장치가 필요하게 된다. 이들 DCM이나 STM 중에는 그 직경이 4mm 보다 큰 것도 있어, 이들을 설치하려면 상당히 큰 공간을 필요로 한다. 따라서, DCM나 STM을 사용하는 경우, 장치의 소형화는 곤란하고, 또한, 이들은 휴대 전화와 같은 소형 장치에 있어서는 적합하지 않다. 또한, DCM은 렌즈를 움직이기 위하여 기어나 센서를 필요로 하고, 한편, STM은 렌즈를 움직이기 위하여 리드 스크류나 기어와 같은 구동장치나 전기 회로, 센서를 필요로 하므로, 기계적 구동 때문에 소비 전력도 커지고, 구조도 복잡화되고, 고장도 많고, 비용도 비싸다고 하는 결점도 있다.

카메라 렌즈를 자동적으로 움직이기 위하여, DCM나 STM를 사용하지 않고, 형상 기억 합금을 이용한 기술도 개발되어 있다. 형상 기억 합금은 기어 등의 디바이스를 필요로 하지 않으므로, 휴대 전화에 사용되고 있는 소형 카메라에도 양호하게 사용된다. 예를 들면, 일본공개특허공보 2000-137155호에는 2장의 판상의 형상 기억 합금을 온도 변화에 따라 변형시킴으로써, 이러한 판상 형상 기억 합금의 사이에 배치한 카메라 렌즈의 일부와 형상 기억 합금의 접촉을 통하여, 카메라 렌즈의 위치를 이동시키는 장치가 개시되어 있다. 그러나, 여기에 개시된 장치는 온도 변화에 따라 카메라 렌즈의 위치를 이동시키는 장치일 뿐, 카메라 렌즈의 위치를 자유롭게 위치 결정하는 기술에 관한 것은 아니다. 또한, 일본공개특허공보 평6-230457호에는 2개의 가는 선상의 형상 기억 합금을 카메라의 조리개 부재의 좌우 각 측에 설치하고, 이러한 형상 기억 합금 기능을 이용하여, 온도 변화에 따라 조리개 부재를 이동시키는 조리개 조절 장치가 개시되어 있으나, 이 장치는 온도 변화에 따라 조리개 부재를 이동시키는 장치로서, 위의 종래 장치와 마찬가지로, 카메라 렌즈의 위치를 자유롭게 위치 결정하기 위한 기술에 관한 것은 아니다.

카메라 렌즈의 위치 결정 기술과 관련하여, 비교적 대형 카메라에서는 일반적으로, 카메라 렌즈를 복수의 위치에 위치 결정할 수 있는 다점(멀티 포인트) 또는 다단(멀티 스텝) 초점 조절 기술이 채용되고 있다. 이 기술에 의하면, 보다 정확하게 카메라 렌즈를 위치 결정할 수 있고, 보다 정확하게 핀트를 조절할 수 있다. 그러나, 이 방식을 채용하는 카메라는 일반적으로, 카메라 렌즈를 이동시키는 액츄에이터로서 상술한 스텝핑 모터나 DC 모터를 이용하고 있어, 위와 같은 문제를 발생시킨다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 형상 기억 합금을 사용하여 카메라 렌즈를 이동시키고, 위치 결정할 수 있는 위치 결정 장치와, 이 위치 결정 장치를 이용한 카메라를 저비용, 저전력, 간이 구조, 그리고 작은 공간에서 제공하는 것이다. 또한, 본 발명에 의하면, 카메라 렌즈를 2점 위치 뿐만 아니라, 3점 위치에 있어서, 위치 결정할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 카메라 렌즈의 위치 결정 장치에 있어서, 하우징과 촬영 대상으로부터 멀어지는 방향 및 이 촬영 대상에 접근하는 방향으로 이동 가능한 상태로 상기 하우징에 설치된 카메라 렌즈를 지지하는 렌즈 지지 부재와 촬영 대상으로부터 멀어지는 방향 또는 이 촬영 대상에 접근하는 방향 중 어느 방향으로 상기 렌즈 지지 부재에 힘을 가하는 부재와, 상기 힘을 가하는 부재와는 역방향으로 상기 렌즈 지지 부재에 힘을 가하고 상기 역방향으로 상기 렌즈 지지 부재를 움직일 수 있는 제1 형상 기억 합금과, 상기 렌즈 지지 부재와의 관계에 있어서 정지 부재를 이동시킬 수 있는 제2 형상 기억 합금을 구비하고, 상기 정지 부재를 이용하여 상기 촬영 대상으로부터 멀어지는 제1 위치와 상기 촬영 대상에 접근한 제2 위치 사이에서 상기 렌즈 지지 부재를 정지시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.

상기 장치에 있어서, 상기 제2 형상 기억 합금은 상기 렌즈 지지 부재의 이동 방향과 교차하는 방향으로 상기 정지 부재를 이동시키는 것이어도 된다. 또한, 상기 장치에 있어서, 상기 제2 형상 기억 합금은 상기 정지부재를 상기 렌즈 지지 부재와 상기 하우징의 사이에 삽입하고, 그러한 사이로부터 없애도록 이동시키는 것이어도 된다.

상기 장치에 있어서, 상기 렌즈 지지 부재는 초기적으로는 상기 제1 위치에 위치 결정하고 있어도 된다.

또한, 상기 장치에 있어서, 상기 렌즈 지지 부재와 상기 하우징의 사이에 삽입된 상기 정지 부재에 의하여 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 렌즈 지지 부재를 정지시키는 것이어도 된다.

또한, 상기 장치에 있어서, 상기 렌즈 지지 부재와 상기 하우징의 사이에 삽입된 상기 정지부재가 상기 제2 형상 기억 합금에 의하여 제거되어 있을 때, 상기 렌즈 지지 부재는 상기 제l 위치와 상기 제2 위치 사이의 위치를 넘어 상기 제2 위치로 이동할 수 있는 것이어도 된다.

또한, 상기 장치에 있어서, 상기 렌즈 지지 부재와 상기 하우징을 맞물리게 함으로써, 상기 렌즈 지지 부재의 상기 이동 방향에 있어서 이동 범위를 규제하는 것이어도 된다.

본 발명에 의하면, 위의 위치 결정 장치를 구비한 카메라도 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 카메라 모듈 내부의 개략 사시도이다.

도 2는 도 1의 카메라 모듈의 하우징의 부분 사시도이다.

도 3은 카메라 렌즈를 복수 위치에 위치 결정하기 위한 구성을 도 1과 동일 한 방법으로 나타낸 도면이다.

도 4는 도 3의 구성에 의한 동작예를 설명하는 개념도이다.

도 l, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일실시 형태에 의한 카메라 모듈을 설명한다. 도 1은 카메라 모듈의 내부를 그 내측으로부터 본 개략 사시도, 도 2는 이 카메라 모듈의 하우징의 부분 사시도이다. 또한, 이러한 도면에 도시한 카메라 모듈(1)은 카메라의 일부를 구성하는 것일 뿐, 그 단독으로 카메라로서 사용되는 것은 아니다. 다른 구성 부품에 대하여는 잘 알려져 있기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.

카메라 모듈(1)은 주로, 하우징(11)과 이 하우징(11)에 이동 가능하게 설치된 가동식의 렌즈 배럴(13), 이 렌즈 배럴(13)의 이동 방향을 규제하는 가이드 샤프트(15), 렌즈 배럴(13)에 상시 어느 방향으로 힘을 가하는 코일 스프링(17), 이 방향과는 역방향으로 적절하게 힘을 가하여 렌즈 배럴(13)을 구동시키는 형상 기억 합금(16)과, 촬영 대상의 위치를 확인하기 위한 포토 센서(18)로 이루어진다.

렌즈 배럴(13)의 본체부(33)는 대략 통상이며, 이 본체부(33)로부터 수직 돌출부(29)와 대략 반원 돌출부(24)가 연장되어 있다. 카메라 렌즈(19)는 이 렌즈 배럴(13)의 본체부(33)의 중심구멍 부근에 고정하여 설치한다. 본체부(33)의 특히 전방부는 하우징(L1)의 전판(21)에 설치한 관통 구멍(22)에 삽입될 수 있게 되어 있고, 카메라 렌즈(19)와 렌즈 배럴(13)의 선단측 환상 부분(도시되어 있지 않음)은 이 관통 구멍(22)을 통하여, 하우징(11)의 전면에 노출될 수 있다. 렌즈 배럴(13) 은 관통 구멍(22)에 대하여, 하우징(11)에 들어가는 방향, 및 하우징(11)으로부터 돌출되는 방향으로 가동 상태로 설치되어 있다. 상술한 바와 같이, 카메라 렌즈(19)는 렌즈 배럴(13)에 고정되고 있기 때문에, 렌즈 배럴(13)의 이동에 따라 카메라 렌즈(19)는 이동한다. 이 이동에 의하여 카메라 렌즈(19)의 위치는 조정되고 카메라의 핀트 조절이나 줌이 실시된다.

대략 반원 돌출부(24A, 24B)는 렌즈 배럴(13)의 배면측의 좌우 각 측면에, 그러한 측면으로부터 도출된 상태로 설치되어 있다. 또한, 이들 대략 반원 돌출부(24)의 중심 부근에는 관통 구멍(26)이 설치되어 있다. 이러한 관통 구멍(26)에는 각각, 가이드 샤프트(15)가 관통되게 되어 있다. 이것에 의하여, 렌즈 배럴(13)을 이러한 가이드 샤프트(15)에 따라서 안내할 수 있다. 예를 들면, 도시한 예에서는 렌즈 배럴(13)이 하우징(11)의 전면에 대하여 수직 방향으로 이동할 수 있도록, 하우징(11)의 전판 내벽(27)으로부터 하우징(11)의 내부를 향하여 수직 방향으로 연장하도록 가이드 샤프트(15)가 설치되어 있다. 또한, 도 1에서는 가이드 샤프트(15)와 대략 반원 돌출부(24)의 관계가 분명해지도록, 특히 좌측의 대략 반원 돌출부(24A)의 일부는 파단 상태로 도시하고 있다.

수직 돌출부(29)는 렌즈 배럴(13)의 상부 측면에 설치되어 있다. 수직 돌출부(29)는 장방형 단면을 가진다. 수직 돌출부(29)의 상측 일부는 카메라 모듈이 조립될 때, 하우징(11)의 상판(23)에 설치한 장방형의 구멍(28)에 느슨하게 끼워진다. 렌즈 배럴(13)의 이동 방향에 있어서, 이 수직 돌출부(29)의 길이는 렌즈 배럴(13)이 구멍(28)의 내부에서 유동될 수 있도록, 렌즈 배럴(13)의 이동 방향에 있어 서의 하우징(11)의 구멍(28)의 길이보다 약간 작게 되어 있다. 또한, 렌즈 배럴(13)의 이동 방향에 있어서의 수직 돌출부(29)의 길이는 렌즈 배럴(13)의 이동 방향에 있어서 렌즈 배럴 본체부(33)의 길이보다 약간 작게 되어 있다. 바꾸어 말하면, 수직 돌출부의 후면(29A)과 그 대향측의 전면(29B)은 각각, 렌즈 배럴 본체부(33)의 후면(33A)이 그 대향측의 전면(33B)보다, 약간 들어간 위치로 되어 있다. 수직 돌출부(29)가 느슨하게 끼워지는 하우징(11)의 구멍(28)의 내부에는 렌즈 배럴(13)의 이동 방향과 교차하는 방향으로, 전방 내벽(30A)과 이것과 대면하는 후방 내벽(30B)이 대립되어 배치되어 있다. 이러한 벽(30A, 30B)에 의하여, 하우징(11)의 구멍(28)에 그 일부가 끼워진 렌즈 배럴(13)의 이동 범위를 규제할 수 있다. 즉, 렌즈 배럴(13)은 그 이동 방향에 있어서, 이러한 벽(30A, 30B)과 충돌함으로써, 그 이동 범위가 제한되게 된다. 이 때, 렌즈 배럴(L3)이 이동 가능한 거리는 예를 들면, 약 0.05 mm 내지 0.1mm 정도이어도 된다. 또한, 벽(30A, 30B)은 금형 등으로 하우징(11)의 일부로서 일체 성형될 수 있는 점에도 주의하여야 한다. 이와 같이, 벽(30A, 30B)을 하우징(11)의 일부로서 설치함으로써, 렌즈 배럴(13)의 이동 범위를 규제하는 부재를 일부러 설치할 필요를 없애고, 또한, 이동 범위를 조정하는 조정 기구를 설치할 필요를 없앨 수 있다.

코일 스프링(17)은 렌즈 배럴(13)에, 어느 하나의 소정 방향으로 힘을 가하기 위한 부재이다. 코일 스프링(17)은 가이드 샤프트(15)의 주위를 둘러싸도록 설치되어 있고, 그 일단은 하우징(11)의 전판 내벽(27)과 충돌하고, 타단은 렌즈 배럴(13)의 대략 반원 돌출부(24)의 전면(25)과 충돌한다. 이 코일 스프링(17)의 기 능에 의하여, 렌즈 배럴(13)은 촬영 대상으로부터 멀어지는 방향(도시 화살표 ㄱ 방향), 바꾸어 말하면, 수직 돌출부의 후면(29A)이 벽(30A)과 충돌하는 방향으로, 상시 눌려진다. 예를 들면, SXGA 카메라를 예를 들어 설명하면, 이 때의 카메라의 초점(포커스 포인트)은 약 1m이고, 피사계 심도는 약 70cm 내지 무한대이다.

형상 기억 합금(16)은 렌즈 배럴(13)을 이동시키는 액츄에이터로서 기능한다. 형상 기억 합금(16)은 예를 들면, 실모양(絲狀)으로 형성되어 있어도 된다. 그 직경은 약 1mm이거나 그보다 작다. 형상 기억 합금(16)은 하우징(11)의 전판(21)에 형성된 구멍(32)을 통하여, 하우징(11)의 외부로부터 내부로 넣어지고, 그 선단은 렌즈 배럴(13)의 대략 반원 돌출부(24)의 상부로부터 수직으로 연신하는 봉(34)에 고정된다. 이 형상 기억 합금(16)은 전류가 인가될 때 축소되고, 또한, 전류의 부여가 중지되었을 때는 서서히 원래의 길이로 돌아오게 되어 있다. 다만, 형상 기억 합금(16)에 전류가 인가되는 것은 촬영시뿐이고, 따라서, 이 형상 기억 합금에 의하여 쓸데없는 전력이 소비되지는 않는다. 형상 기억 합금(16)이 수축되어 있을 때, 통상 위치에 있는 렌즈 배럴(13)은 형상 기억 합금(16)과 봉(34)의 접촉을 통하여, 코일 스프링(17)의 힘에 저항하여 촬영 대상으로 접근하는 방향(도시 화살표 ㄴ 방향), 바꾸어 말하면, 렌즈 배럴(13)의 수직 돌출부의 전면(29B)이 벽(30B)과 충돌하는 방향(벽(30B)에 접근하는 방향)으로 움직인다. 반대로, 형상 기억 합금(16)이 원래의 길이로 돌아올 때, 렌즈 배럴(13)은 코일 스프링(17)의 작용에 의하여 조장되면서, 촬영 대상으로부터 멀어지는 방향(도시 화살표 ㄱ 방향), 바꾸어 말하면, 렌즈 배럴(13)의 수직 돌출부의 후면(29A)이 벽(30A)과 충돌하는 방향(벽 (30A)에 접근하는 방향)으로 움직인다. 또한, 렌즈 배럴(13)이 벽(30B)에 완전하게 충돌하였을 때, 위의 SXGA 카메라의 예로 말하면, 초점은 약 40cm이고, 피사계 심도는 약 25cm 내지 1m이다.

전류가 가하여졌을 때에 형상 기억 합금(16)가 수축되는 크기는 전류량에 의하여 어느 정도 조정이 가능하다. 그러나, 전류량을 조정하는 것은 곤란하고, 이와 같은 조정 기구를 설치하였을 경우에는 제조 비용이 증가한다. 또한, 같은 전류량을 가하여도, 형상 기억 합금마다 수축되는 크기에는 편차가 있고, 한편, 같은 형상 기억 합금을 사용하여도, 실온이나 습도 등에 따라 수축되는 크기는 다르다. 이와 같이, 형상 기억 합금은 바람직하지 않은 성질을 가질 수 있으나, 본원 발명에서는 렌즈 배럴(13)의 이동 범위를 벽(30A)과 벽(30B) 등의 기계적 정지 부재에 의하여 규제하고 있어, 염가의 형상 기억 합금을 이용하여, 카메라 렌즈의 위치 결정을 필요한 정밀도로, 또한, 저비용, 간이 구조로 실시할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는 카메라 렌즈(19)의 이동의 정확성은 실질적으로, 벽(30A)과 벽(30B) 사이의 거리의 정확성에 의하여 결정된다. 또한, 형상 기억 합금은 상술한 것과 같은 바람직하지 않은 성질을 가지므로, 사용하는 형상 기억 합금으로서는 렌즈 배럴(13)의 이동 범위를 커버하는데 충분한 구동량을 가지는 것, 바람직하게는 렌즈 배럴(13)이 이동하여야 할 이동 범위보다 다소 큰 구동량을 가지는 것이 바람직하다.

포토 센서(18)는 촬영 대상의 위치를 확인하기 위하여 사용된다. 포토 센서(18)는 촬영 대상에 IR(적외선)을 투광하고, 그 반사광을 수광 센서로 수신할 수 있는 상태(ON상태)인지, 수신할 수 없는 상태(OFF 상태)인지를 검지한다. 이 결과, 예를 들면, ON 상태에 있으면, 촬영 대상은 비교적 가까운 위치에 있다고 판단하고, 한편, OFF 상태에 있으면, 촬영 대상은 비교적 먼 위치에 있다고 판단한다. 포토 센서(18)의 이 검지 결과는 렌즈 배럴(13)의 위치를 자동 조정하기 위하여 사용할 수도 있다. 예를 들면, 검출 결과를 소프트웨어에 의하여 처리하고, 이 처리 결과에 기초하여, 형상 기억 합금(16)에 가하는 전류의 크기를 결정할 수도 있다.

이 포토 센서(18)에 대하여는 렌즈 배럴(13)의 일부(36)가 연신되어 있다. 렌즈 배럴(13)의 이 연장 부분(36)은 포토 센서(17)로부터의 IR를 차광하기 위한 부분이다. 나아가, 포토 센서(17)로부터의 IR이 연장 부분(36)에 의하여 차광되고 있는지 차광되어 있지 않는지에 근거하여 카메라 렌즈(19)가 확실히 움직이고 있는지 여부, 또는 카메라 렌즈가 소망하는 위치에 확실히 위치 결정되어 있는지 여부를 확인하기 위한 부분이다. 예를 들면, 정상적인 상태 때, 렌즈 배럴(13)이 촬영 대상으로부터 멀어지는 위치(도시 화살표 ㄱ 방향으로 이동한 위치)에 있을 때는 포토 센서(17)는 차광되지 않고, 한편, 촬영 대상에 접근한 위치(도시 화살표 ㄴ 방향으로 이동한 위치)에 있을 때는 포토 센서(17)는 차광된다. 그러나, 렌즈 배럴(13)의 가동부에 이물이 들어가거나 어떤 문제로 카메라 렌즈가 움직이지 않은 경우, 포토 센서(18)의 차광 상태는 이상 상태가 되기 때문에, 이 차광 상태를 감지함으로써, 장치의 이상을 검지할 수 있다.

다음으로, 도 3, 도 4를 참조하여, 카메라 렌즈를 복수 위치에 위치 결정하기 위한 구성을 설명한다. 위에 설명한 도 1, 도 2의 실시 형태는 도 3, 도 4의 실시 형태와의 관계로 설명하면, 카메라 렌즈를 2점 위치에 위치 결정하기 위한 이른 바 2점 조절 기술을 설명한 것이라 할 수 있다. 이것에 대하여, 도 3, 도 4의 실시 형태는 이들 2점 사이의 위치, 예를 들면, 그 중간 위치에 부가적인 카메라 렌즈 위치를 추가함으로써 카메라 렌즈를 복수점(여기에서는 3점) 사이에서 위치 결정할 수 있도록 한, 이른바 복수점 조절 기술이다.

전술한 바와 같이, 사진 촬영을 실시할 때, 피사계 심도에 관한 제한이 존재한다. 예를 들면, 도 1, 도 2에 나타낸, 2점 조절 방식의 카메라 모듈(1)에서는 어느 하나의 카메라 렌즈 위치에 있어서 약 60cm 내지 무한대(초점=약 1m)의 피사계 심도를 가지고, 또 하나의 카메라 렌즈 위치에 있어 약 9 내지 11cm(초점=약 10cm)의 피사계 심도를 가진다. 알려진 바와 같이, 이 카메라 모듈(1)로는 약 11cm 내지 60cm의 사이에서는 좋은 사진을 찍을 수 없다.

도 3, 도 4에 나타낸 실시 형태의 카메라 모듈(1A)은 이 두 개의 카메라 렌즈 위치의 중간에, 카메라 렌즈 위치를 추가함으로써, 즉, 위의 예로 말하자면, 약11cm 내지 60cm 사이의 피사계 심도를 가지는 카메라 렌즈 위치를 추가함으로써, 보다 광범위한 피사계 심도에 걸쳐서 양호한 사진을 찍을 수 있도록 한 것이다.

도 3, 도 4의 실시 형태와 도 1, 도 2의 실시 형태의 구성상의 주된 상위점은 도 3, 도 4의 실시 형태에서는 형상 기억 합금(16)에 추가하고, 또한, 부가적인 형상 기억 합금과 그것에 따라 이동되는 스톱퍼(42)가 설치되어 있는 점에 있다. 이하, 이 차이점을 중심으로 설명한다. 또한, 도 1, 도 2의 실시 형태와 동일한 구성에 대하여는 설명을 생략한다.

상술한 바와 같이, 형상 기억 합금(16)은 렌즈 배럴(13)을 이동시키기 위한 것인데 대하여, 형상 기억 합금(40)은 렌즈 배럴(13)을 위한 스톱퍼(42)를, 렌즈 배럴(42)과의 관계에 있어서, 예를 들면, 렌즈 배럴(42)의 이동 방향과 교차하는 방향으로 이동시키기 위한 것이다. 스톱퍼(42)는 형상 기억 합금(40)에 의하여, 하우징(11)의 전측 내벽(27)과 렌즈 배럴(13)의 전면(33B)의 사이에서 움직일 수 있게 삽입될 수 있다. 도 3에 나타내는 예에서는 스톱퍼(42)는 렌즈 배럴(13)의 아래측으로 되어 있다. 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이, 이 사이에 스톱퍼(42)가 삽입되어 있을 때, 카메라 모듈(1A)은 부가적인 카메라 렌즈 위치를 가지게 된다. 또한, 카메라 모듈(1A)은 렌즈 배럴(13)의 수직 돌출부(29)가 하우징(11)의 벽(30A)에 충돌하고 있는 위치(이하,「매크로 위치」), 바꾸어 말하면, 카메라 렌즈(19)가 하우징(11)의 내부에 가장 들어간 위치와 그것이 벽(30B)에 충돌하고 있는 위치(이하, 「무한 위치」), 바꾸어 말하면, 카메라 렌즈(19)가 하우징(11)의 외부에 가장 돌출된 위치에 추가하여, 또한, 하우징(11)의 전측 내벽(27)과 렌즈 배럴(13)의 전면(33B) 사이에 스톱퍼(42)가 개재되어 있을 때의 위치(이하,「노멀 위치」), 즉 위의 2개의 위치 사이의 위치도 가진다.

카메라 렌즈(19)는 초기 상태에서는 매크로 위치에 위치하고 있다. 이 매크로 위치에 위치시키는 것은 코일 스프링(17)의 스프링력에 의한 것이며, 형상 기억 합금(13) 기능에 의한 것은 아니다. 이 때, 형상 기억 합금(16)에는 전류는 전혀 공급되어 있지 않다. 카메라 렌즈(19)는 형상 기억 합금(16)이나 형상 기억 합금(40)을, 예를 들면, 소프트웨어 제어함으로써, 용이하게, 매크로 위치로부터 노멀 위치, 또는 매크로 위치로부터 무한 위치로 이동시킬 수 있다.

이하, 도 4를 주로 참조하여, 카메라 렌즈(19)의 이동 동작예를 설명한다. 도 4는 렌즈 배럴(13)과, 벽(30A) 및 벽(30B)과 스톱퍼(42)와의 사이의 위치 관계를 개념적으로 나타내 보인 것이다. 또한, 상술한 바와 같이, 카메라 렌즈(19)는 렌즈 배럴(13)에 고정되어 있다. 따라서, 렌즈 배럴(13)에 연동하여 움직이기 때문에, 이하의 설명에 있어서, 렌즈 배럴(13)의 운동은 정말로 카메라 렌즈(19)의 연동으로서 이해하여도 좋다.

A. 매크로 위치로부터 노멀 위치로의 이동 방법

렌즈 배럴(13)은 초기적으로는 스프링력에 의하여 벽(30A)과 접촉한 상태, 즉, 매크로 위치에 있다. 촬영시, 먼저, 형상 기억 합금(16)에 전류를 인가하여, 형상 기억 합금(16)을 수축시킨다. 그 결과, 렌즈 배럴(13)은 노멀 위치나 무한 위치를 향하여 이동한다(도시 화살표 ㄴ 방향). 그러나, 하우징(11)의 전측 내벽(27)과 렌즈 배럴(13)의 전면(33B) 사이에 스톱퍼(42)가 존재하므로, 렌즈 배럴(13)은 스톱퍼(42)에 충돌하고, 그곳에서 정지한다. 즉, 렌즈 배럴(13)는 무한 위치에 이르기 전에, 노멀 위치에서 정지한다. 그 후, 촬영을 실시한다. 촬영 후, 형상 기억 합금(16)으로의 전류의 공급을 정지한다. 이 결과, 렌즈 배럴(13)은 스프링력에 의하여, 다시 매크로 위치에 돌아온다(도시 화살표 ㄱ 방향). 즉, 초기 상태로 돌아온다.

B. 매크로 위치로부터 무한 위치로의 이동 방법

위와 같이, 렌즈 배럴(13)은 초기적으로는 스프링력에 의하여 벽(30A)과 접촉한 상태, 즉, 매크로 위치에 있다. 촬영시, 먼저, 형상 기억 합금(40)에 전류를 인가하여, 형상 기억 합금(40)을 수축시킨다. 이 결과, 하우징(11)의 전측 내벽(27)과 렌즈 배럴(13)의 전면(33B) 사이에 존재하던 스톱퍼(42)가 도시 화살표 ㄷ방향으로 이동하고, 그 사이로부터 제거된다. 그 다음으로, 형상 기억 합금(16)에 전류를 인가하여, 형상 기억 합금(16)을 줄인다. 이 결과, 렌즈 배럴(13)은 노멀 위치나 무한 위치를 향하여 이동한다(도시 화살표 ㄴ방향). 스톱퍼(42)는 여기에서는 제거되어 있으므로, 여기에서는 위와 달리, 렌즈 배럴(13)은 노멀 위치를 넘어 무한 위치에 이르고, 벽(30B)과 충돌하여 정지한다. 그 후, 촬영이 실시된다. 촬영 후, 형상 기억 합금(16)이나 형상 기억 합금(40)으로의 전류의 공급을 정지한다. 이 결과, 렌즈 배럴(13)은 스프링력에 의하여, 다시 매크로 위치에 돌아오고(도시 화살표 ㄱ 방향), 또한, 스톱퍼(42)는 형상 기억 합금(40)이 원래의 형상(길이)으로 복귀함으로써 그 원래의 위치로 돌아온다(도시 화살표 ㄹ 방향), 즉, 초기 상태로 돌아온다.

이상의 본 발명의 구성에 의하면, 염가의 형상 기억 합금을 사용하여, 카메라 렌즈의 위치 결정을 비교적 고정밀도로(필요한 정밀도로) 실시할 수 있다. 또한, 이러한 기능을 구비한 카메라 모듈을, 저비용, 저전력, 간이 구조, 그리고 작은 공간에서 제공할 수 있다. 이 본 발명은 오토 포커스 기능을 가지는 제품에 폭넓게 사용될 수 있는 것이고, 예를 들면, 휴대 전화 내부의 카메라 모듈을 고성능화하기 위해서도 매우 유용하다.

또한, 위의 실시 형태에서는 카메라 렌즈(19)를 탄성지지하기 위하여 코일 스프링(17)을 이용하도록 하고 있으나, 코일 스프링에 대신하여, 판 스프링, 기타 탄성 부재나 그 외의 재료를 사용하여도 된다. 또한, 위의 실시 형태에서는 코일 스프링에 의하여 렌즈 배럴을 촬영 대상으로부터 멀어지는 방향으로, 한편, 형상 기억 합금에 의하여 렌즈 배럴을 촬영 대상에 접근시키는 방향으로 이동시키도록 하였지만, 반대로, 코일 스프링에 의하여 렌즈 배럴을 촬영 대상으로 접근시키는 방향으로, 한편, 형상 기억 합금에 의하여 렌즈 배럴을 촬영 대상으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 것으로 하여도 좋다.

또한, 위의 실시 형태에서는 하우징에 구멍을 형성하고 렌즈 배럴에 돌출부를 형성한다고 하였지만, 반대로, 렌즈 배럴에 구멍을 형성하고 하우징에 돌출부를 형성하여도 된다. 또한, 하우징과 렌즈 배럴은 렌즈 배럴의 이동 범위가 하우징에 의하여 규제되도록 서로 맞물리고 있으면 충분하고, 반드시 구멍이나 돌출부에 의하여 맞물려 있을 필요는 없다. 여기에서는 렌즈 배럴의 이동 범위를 하우징에 의하여 규제할 수 있으면 충분하다.

또한, 특히 도 3, 도 4를 참조하여 설명한 실시 형태에 있어서, 스톱퍼(42)는 하우징(11)의 전측 내벽(27)과 렌즈 배럴(13)의 전면(33B) 사이에 삽입되는 것으로 하였지만, 이 스톱퍼(42)는 렌즈 배럴(13)의 이동을 예를 들면 중간 위치에 정지시킬 수 있는 것이면 충분하고, 반드시 그 사이에 삽입될 필요는 없다.

마찬가지로 스톱퍼(42)를 설치하는 위치도, 렌즈 배럴(13)의 이동을 예를 들면 중간 위치에 정지시킬 수 있는 것이면 충분하고, 반드시, 도 3에 나타내는 위치에 설치할 필요는 없다. 예를 들면, 수직 돌출부(29) 부근, 나아가, 수직 돌출부의 전면(29B)과 하우징(11)의 전판 내벽(27)의 사이에 삽입되어도 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 예를 들면, 다른 크기의 스톱퍼를 복수의 위치에 복수개 설치함으로써, 카메라 렌즈를 복수의 위치에 위치 결정하도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명은 2점 위치와 3점 위치에 위치 결정하기 위한 위치 결정 장치에 한정되는 것은 아니며, 4점 이상의 위치 결정 장치에도 용이하게 응용할 수 있다. 또한, 스톱퍼의 크기를 조절함으로써, 렌즈 배럴(13)이 정지될 수 있는 위치를 용이하게 결정할 수도 있다.

Claims

카메라 렌즈의 위치 결정 장치에 있어서,

하우징과,

촬영 대상으로부터 멀어지는 방향 및 이 촬영 대상으로 접근하는 방향으로 이동 가능한 상태로 상기 하우징에 설치된 카메라 렌즈를 지지하는 렌즈 지지 부재와,

촬영 대상으로부터 멀어지는 방향 또는 이 촬영 대상으로 접근하는 방향의 어느 한 방향으로 상기 렌즈 지지 부재에 힘을 가하는 부재와,

상기 힘을 가하는 부재와는 역방향으로 상기 렌즈 지지 부재에 힘을 가하고 상기 렌즈 지지 부재를 상기 역방향으로 움직일 수 있는 제1 형상 기억 합금과,

상기 렌즈 지지 부재와의 관계에 있어서 정지부재를 이동시킬 수 있는 제2 형상 기억 합금을 구비하고,

상기 정지 부재를 이용하여, 상기 촬영 대상으로부터 멀어지는 제l 위치와 상기 촬영 대상으로 접근한 제2 위치 사이에서 상기 렌즈 지지 부재를 정지시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 카메라 렌즈의 위치 결정 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 형상 기억 합금은 상기 렌즈 지지 부재의 이동 방향과 교차하는 방향으로 상기 정지 부재를 이동시키는 카메라 렌즈의 위치 결정 장치.
제2항에 있어서,

상기 제2 형상 기억 합금은 상기 정지 부재를 상기 렌즈 지지 부재와 상기 하우징의 사이에 삽입하고, 또는 그 사이에서 없애도록 이동시키는 카메라 렌즈의 위치 결정 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 렌즈 지지 부재는 초기적으로는 상기 제1 위치에 위치하는 카메라 렌즈의 위치 결정 장치.
제3항에 있어서,

상기 렌즈 지지 부재와 상기 하우징의 사이에 삽입된 상기 정지 부재에 의하여 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 렌즈 지지 부재를 정지시키는 카메라 렌즈의 위치 결정 장치.
제3항에 있어서,

상기 렌즈 지지 부재와 상기 하우징의 사이에 삽입된 상기 정지 부재가 상기 제2 형상 기억 합금에 의하여 제거되어 있을 때, 상기 렌즈 지지 부재는 상기 제l의 위치와 상기 제2 위치동안의 위치를 넘어 상기 제2 위치에 이동할 수 있는 카메라 렌즈의 위치 결정 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 렌즈 지지 부재와 상기 하우징을 맞물리게 함으로써, 상기 렌즈 지지 부재의 상기 이동 방향에 있어서의 이동 범위를 규제하는 카메라 렌즈의 위치 결정 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 위치 결정 장치를 구비한 카메라.