KR20070100057A

KR20070100057A - 렌즈 구동장치

Info

Publication number: KR20070100057A
Application number: KR1020060031623A
Authority: KR
Inventors: 송승훈; 한정은
Original assignee: 하이쎌(주); 한정은
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2007-10-10

Abstract

본 발명은, 렌즈를 광축 방향으로 이동시키기 위해 줌 렌즈 또는 오토 포커스 렌즈를 구동시키기 위한 렌즈 구동장치에 관한 것으로서, 간단하고 컴팩트한 구조를 가지면서도, 예를 들면, 시프팅, 로테이팅, 틸팅을 야기하는 렌즈홀더의 비정상적인 유동을 엄격하게 제한할 수 있는 렌즈 구동장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

이를 위해, 본 발명은 렌즈를 광축 방향으로 소망량 이동시키기 위한 렌즈 구동장치를 제공하되, 본 발명에 따른 렌즈 구동장치는, 프레임과, 상기 렌즈를 지지한 채 상기 프레임 내측에 위치되는 렌즈홀더와, 상기 렌즈홀더의 중간 부분을 잡아 상기 렌즈홀더를 광축 방향으로 탄성 지지하는 멤브레인 스프링과, 마그넷과 코일체로 이루어지며, 상기 코일체에 대한 전류 인가에 의해 상기 렌즈홀더를 광축 방향으로 이동시키는 액츄에이터를 포함한다.

렌즈, 광축, 멤브레인 스프링, 코일체, 마그넷, 렌즈홀더

Description

렌즈 구동장치{LENS DRIVING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 구동장치를 도시한 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 렌즈 구동장치를 분해하여 도시한 분해사시도.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 렌즈 구동장치 주요부분을 분해사시도로 도시한 도면.

도 4는 본 실시예에 따른 렌즈 구동장치의 사용상태를 설명하기 위한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 프레임 12: 베이스 프레임

14: 상측 프레임 20: 렌즈홀더

22: 홀더본체 24: 보조홀더

30: 멤브레인 스프링 40: 액츄에이터

42: 코일체 44: 마그넷

본 발명은 디지털 카메라 또는 휴대전화기 등에 내장되는 휴대형 소형 카메 라에 이용되는 렌즈 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 렌즈를 광축 방향으로 이동시키기 위해 줌 렌즈 또는 오토 포커스 렌즈를 구동시키기 위한 렌즈 구동장치에 관한 것이다.

볼, 나사, 또는 기어 등을 이용해 모터의 회전운동을 렌즈의 직선운동을 변화시켜 렌즈의 초점을 조절하는 렌즈 구동장치가 이미 알려져 있다. 이러한 렌즈 구동장치는 예를 들면, 일본 특개평 7-140523호 등에 개시된 바 있다. 그러나, 이와 같은 렌즈 구동장치는 모터 구동력의 방향과 렌즈의 이동방향이 같지 않아 구동 손실이 크며, 이에 따라, 렌즈 이동의 속도 및 응답성이 떨어지는 문제점을 안고 있다.

이에 대하여, 종래에는 전자력 발생을 위한 마그넷 및 코일과, 그 마그넷 및 코일의 설치를 위한 요크와, 렌즈홀더를 탄성 지지하기 위한 판 스프링을 포함하는 렌즈 구동장치가 제안된 바 있다. 이러한 렌즈 구동장치는 프레임과 렌즈홀더 사이에 마그넷과 코일이 서로 마주하게 배치되는 공간을 형성하는 요크(yoke)를 마련하고, 그 마그넷을 요크 내주면에 고정함과 동시에 코일체를 렌즈홀더의 하측 연장부에 고정 설치하여, 코일체에 대한 전류 인가에 의해 렌즈홀더를 광축 방향으로 이동시키도록 구성된다. 위와 같은 종래의 렌즈 구동장치는 링형의 판 스프링이 내주부와 외주부에서 각각 렌즈홀더와 요크에 연결된 채, 요크의 설치 위치를 피해 렌즈홀더의 상단 또는 하단을 지지하도록 되도록 구성된다.

그러나, 위와 같은 렌즈 구동장치는 마그넷, 코일체 및 판 스프링의 설치를 위한 구성이 복잡하고 또한 요크 등과 같은 추가적인 부품이 요구된다는 점에서 컴팩트한 구조를 구현하기 어렵다는 문제점을 안고 있다. 게다가, 상기 판 스프링은 렌즈홀더의 이동 범위를 한정하기 위한 구조가 매우 복잡하며, 또한, 렌즈홀더의 상단 또는 하단을 지지하므로, 카메라 휴대시 또는 카메라 촬영시에, 로테이팅(rotating), 시프팅(shifting) 및/또는 틸팅(tiltng) 등과 같은 렌즈홀더의 비정상적인 유동을 야기할 수 있었다.

특히, 종래의 렌즈 구동장치는, 카메라 촬영을 위해 렌즈홀더가 눕혀진 때, 판 스프링에 지지된 렌즈홀더의 상단 또는 하단을 중심으로 자중에 의한 큰 모멘트가 발생하며, 이는 촬영 이미지를 왜곡시키는 하나의 큰 원인이 된다.

이에 대하여, 두개의 판 스프링으로 렌즈홀더의 상, 하단을 모두 지지하여 렌즈홀더 및 그에 설치된 렌즈의 흔들림 및/또는 충격을 줄인 렌즈 구동장치가 개발된 바 있으며, 이러한 렌즈 구동장치는 일본 특개평 2005-128392 등에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 종래의 렌즈 구동장치 또한 코일체, 마그넷, 판 스프링의 설치를 위한 구성이 복잡하고, 요크와 같이 복잡한 구조의 추가부품이 여전히 요구되는 등의 문제점을 안고 있었으며, 이러한 문제점들은 렌즈 구동장치 및 이 렌즈 구동장치를 포함하는 디지털 카메라 또는 카메라 휴대폰의 컴팩트한 구성을 어렵게 하는 원인이 된다.

따라서, 본 발명은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단하고 컴팩트한 구조를 가지면서도, 예를 들면, 시프팅, 로테이팅, 틸팅 등, 렌즈홀더의 비정상적인 유동을 엄격하게 제한할 수 있는 구조의 렌즈 구동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따라, 렌즈를 광축 방향으로 소망량 이동시키기 위한 렌즈 구동장치가 제공되며, 이러한 렌즈 구동장치는, 프레임과, 상기 렌즈를 지지한 채 상기 프레임 내측에 위치되는 렌즈홀더와, 상기 렌즈홀더의 중간 부분을 잡아 상기 렌즈홀더를 광축 방향으로 탄성 지지하는 멤브레인 스프링과, 마그넷과 코일체로 이루어지며, 상기 코일체에 대한 전류 인가에 의해 상기 렌즈홀더를 광축 방향으로 이동시키는 액츄에이터를 포함한다.

바람직하게는, 상기 액츄에이터는 상기 멤브레인 스프링이 위치하는 상기 렌즈홀더의 중간 부분을 피해 상기 렌즈홀더의 상측 또는 하측에 위치하며, 상기 멤브레인 스프링은 그 외주부가 상기 프레임에 고정된 채 내주부가 상기 렌즈홀더의 중간 부분에 결합된다.

여기에서, 상기 프레임은 베이스 프레임과 상부 프레임으로 이루어지되, 상기 베이스 프레임과 상부 프레임 사이에서 상기 코일체와 상기 멤브레인 스프링의 외주부가 위 아래로 함께 개재되어 고정될 수 있으며, 상기 렌즈 홀더는 홀더 본체와 그 홀더 본체 하측 외주부에 분리가능하게 결합되는 보조 홀더로 이루어지며, 상기 홀더 본체와 상기 보조 홀더와의 사이에서 상기 마그넷과 상기 멤브레인 스프링의 내주부가 위 아래로 함께 개재되어 고정될 수 있다.

역으로, 상기 프레임은 베이스 프레임과 상부 프레임으로 이루어지되, 상기 베이스 프레임과 상부 프레임 사이에서 상기 마그넷과 상기 멤브레인 스프링의 외 주부가 위 아래로 함께 개재되어 고정될 수 있고, 상기 렌즈 홀더는 홀더 본체와 그 홀더 본체 하측 외주부에 분리가능하게 결합되는 보조 홀더로 이루어지며, 상기 홀더 본체와 상기 보조 홀더와의 사이에서 상기 코일체와 상기 멤브레인 스프링의 내주부가 위 아래로 함께 개재되어 고정될 수 있다.

실시예

이하 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 구동장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 렌즈 구동장치를 분해하여 도시한 사시도이며, 도 3은 렌즈홀더, 마그넷, 그리고 멤브레인 스프링을 분해하여 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 렌즈 구동장치(1)는, 프레임(10), 렌즈홀더(20), 멤브레인 스프링(30) 및 액츄에이터(40)를 포함한다. 렌즈홀더(20)는 개략적으로 도시된 렌즈(2)를 내측에 고정한 채 상기 프레임(10) 내측에 위치하고, 멤브레인 스프링(30)은 대략 링(ring) 형태로 형성된 채 상기 프레임(10) 내측에서 렌즈홀더(20)를 광축 방향으로 탄성 지지하도록 마련된다. 또한, 상기 액츄에이터(40)는 전류 인가에 따라 멤브레인 스프링(30)에 탄성 지지된 렌즈홀더(20)를 소망량 이동시키는 작용을 한다.

본 실시예에서, 프레임(10)은 베이스 프레임(12)과 그 위로 안착되는 상측 프레임(14)를 포함한다. 상기 베이스 프레임(12)은 링형의 멤브레인 스프링(30) 및 중공 원통형의 코일체(42)의 고정을 위해 상측으로 연장된 중공 원통형의 서포 트(122; 도 2에 잘 도시됨)를 포함한다. 그리고, 상기 상측 프레임(14)은 원형의 개구부(142; 도 2에 잘 도시됨)를 상부에 구비하며, 상기 상부의 저면과 전술한 서포트(122)와의 사이에는 멤브레인 스프링(30)과 코일체(42)가 함께 고정될 수 있는 틈이 제공된다.

따라서, 상기 프레임(10)은 상측 프레임(14)의 상부 저면과 베이스 프레임(12)의 서포트(122) 사이에 코일체(42)와 멤브레인 스프링(32)을 위 아래로 개재하여 고정시킬 수 있다. 추가로, 조립의 편의를 위해, 상기 상측 프레임(14)과 베이스 프레임(12) 사이에 링형의 스페이서(5)를 더 개재할 수 있다.

도면 및 위의 설명에서, 상측 프레임(14)과 베이스 프레임(12) 사이에 코일체(42)와 멤브레인 스프링(30)의 외주부가 함께 고정되는 것으로 도시 및 설명되었지만, 중공 원통형의 마그넷을 외측에 위치시키고, 그 마그넷의 중공 내측에 코일체를 위치시키는 경우를 고려하면, 상기 마그넷이 멤브레인 스프링(30)의 외주부와 함께 상측 프레임(14)과 베이스 프레임(12)의 사이에 고정될 수 있다.

한편, 상기 렌즈홀더(20)는 렌즈(2)의 고정 유지를 위해 마련되는 부분으로서, 전술한 멤브레인 스프링(30)에 의해 그 중간 부분이 탄성적으로 지지된다. 이 때, 상기 멤브레인 스프링(30)이 렌즈홀더(20)의 중간 부분을 잡아 지지하는 것에 의해, 예를 들면, 시프팅(shifting), 틸팅(tilting) 또는 로테이팅(rotating)과 같은 렌즈홀더(20)의 비정상적인 유동이 크게 억제될 수 있다. 이는 종래 렌즈 구동장치에서 렌즈홀더의 상단 또는 하단이 지지되는 것으로부터 야기되던 모멘트를 렌즈홀더(20)의 중간 부분을 지지하는 것에 의해 크게 억제할 수 있기 때문이다. 이 때, 멤브레인 스프링(30)에 의한 렌즈홀더(20)의 지지 위치가 모멘트 O 이 되는 위치인 것이 바람직한데, 이 경우에는, 시프팅, 틸팅 또는 로테이팅과 같은 비정상적인 렌즈홀더(20)의 거동을 거의 완전하게 배제할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 렌즈홀더(20)는 렌즈(2)를 실질적으로 고정하는 홀더본체(22)와 상기 홀더본체(22)의 하측 외주부에서 상기 홀더본체(22)와 나사 결합되는 보조홀더(24)를 포함한다. 서로 결합된 홀더본체(22)와 보조홀더(24) 사이에는 소정 간격의 틈이 제공되며, 이 틈에는, 마그넷(44)과 멤브레인 스프링(30)의 내주부가 개재된 채 고정된다. 본 실시예에서는, 상기 틈에 마그넷(44)과 멤브레인 스프링(30)이 함께 개재, 고정되는 것으로 되어 있지만, 액츄에이터(40)를 구성하는 마그넷(44)과 코일체(42)의 위치가 서로 바뀌는 경우에는, 상기 틈에 코일체(42)와 멤브레인 스프링(30)이 함께 고정되는 것도 가능하다.

따라서, 상기 멤브레인 스프링(30)이 렌즈홀더(20)의 중간 부분을 탄성 지지하게 되고, 코일체(42)와 마그넷(44)으로 이루어진 액츄에이터(40)가 상기 멤브레인 스프링(30)의 설치 위치를 피해 그 멤브레인 스프링(30)의 상측에 위치하게 된다. 본 발명의 최적 실시예에 따라, 상기 액츄에이터(40)가 멤브레인 스프링(30)의 상측에 위치되지만, 상기 액츄에이터(40)를 멤브레인 스프링(30)의 하측에 설치하는 것도 고려될 수 있다.

위에서 설명한 렌즈 구동장치(1)는, 종래기술에서 불가피하게 추가되었던 요크 등의 복잡한 부품을 생략할 수 있으며, 이러한 추가 부품들의 생략에도 불구하고, 본 실시예에 따른 렌즈 구동장치(1)는 코일체(42)에 인가되는 전류에 의한 코 일체(42)와 마그넷(44) 사이의 전자력 발생에 의해 렌즈홀더(20)를 광축 방향으로 이동시킬 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 상기 멤브레인 스프링(30)은 링형으로 이루어진 채 프레임(10) 내측에서 외주부가 고정되고 렌즈홀더(20) 외측에서 내주부가 고정된다. 그리고, 그 외주부와 내주부 사이에는 상기 멤브레인 스프링(30)의 탄성 거동을 위한 만곡부(32; 도 4 참조)가 형성된다. 이러한 간단한 형상의 만곡부(32)에 의해서도,상기 멤브레인 스프링(30)은 렌즈홀더(20)가 광축 방향으로 소망량 만큼 이동되는 것을 허용한다. 이 때, 상기 멤브레인 스프링(30)은 다양한 형상 및 스프링 상수를 가질 수 있지만, 가능한 한 외부의 의도되지 않은 힘에 의해 탄성 변형이 억제될 수 있는 형상 및 스프링 상수를 갖는 것이 바람직하다.

도 4는 위에서 설명한 렌즈 구동장치(1)를 횡으로 눕혀 도시한 단면도로서,가장 빈번하게 이루어지는 렌즈 구동장치(1)의 사용상태를 설명하기 위한 단면도이다.

도 4에 잘 도시된 바와 같이, 멤브레인 스프링(30)이 렌즈홀더(20)의 무게중심 부근에서 상기 렌즈홀더(20)를 탄성적으로 지지하고 있다. 즉, 상기 멤브레인 스프링(30)이 자중에 대한 모멘트가 대략 0이 되는 지점에서 렌즈홀더(20)를 지지하고 있으며, 이는 카메라 촬영 중 렌즈홀더(20)의 자중에 의한 변위를 없애주는 역할을 한다.

또한, 위와 같은 구조는, 멤브레인 스프링(30)의 탄성 변형을 위한 만곡부(32)의 내, 외측으로 평탄부(31, 33)를 형성하는 것과 그 평탄부(31, 33)들 사이 의 높이 차이를 작게 결정하는 것을 가능하게 한다. 그리고, 위와 같이 간단하고 광축 방향 이동에 효율적인 멤브레인 스프링(30)의 형상은 위에서 설명한 프레임(10), 렌즈홀더(20), 멤브레인 스프링(30) 및 액츄에이터(40)의 상호 유기적인 관계에 의해 구현될 수 있는 것이다.

도면에서, 렌즈(2)가 개략적인 형태로 도시되어 있지만, 그 렌즈(2)는 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈를 포함하는 여러 매수의 렌즈들로 구성되는 것이며, 그 렌즈들은 전술한 렌즈홀더(20)에 의해 전체적으로 고정되어 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 "렌즈홀더"는 렌즈가 안착 유지되는 부분으로 흔히 '경통'으로 칭해지는 홀더본체(22)를 적어도 포함하는 의미이며, 전술한 보조홀더(24)는 멤브레인 스프링 등의 부품을 유지시킬 수 있는 구조가 되도록 경통(또는, 홀더본체)을 구성할 경우에는 생략되어질 수도 있는 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 렌즈 구동장치는, 렌즈의 초점이 일치되지 않은 상태에서 엑츄에이터(40)에 대한 전원인가 및 이에 따른 렌즈홀더(20)의 변위 과정에서, 초점이 일치되는 순간의 이미지를 획득하는데 특히 유용하게 이용될 수 있으며, 이에 의해, 기존의 렌즈 구동장치, 더 나아가서는 기존 카메라 조립과정에서,경통과 이에 나사 결합되는 캐리어를 이용해 경통을 나사식으로 변위시켜 제로 세팅시키던 복잡한 구성 및/또는 조립과정을 생략할 수 있도록 해준다. 그러나, 기존 부품과의 호환성 등을 위해 기존 경통과 캐리어를 그대로 채용하는 것도 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명 의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 멤브레인 스프링에 탄성 지지된 렌즈홀더를 전자력으로 이동시키는 것에 의해, 빠른 응답성으로 렌즈를 이동시킬 수 있으며, 특히, 멤브레인 스프링이 렌즈홀더의 중간부분을 지지하는 것에 의해, 종래 스프링 지지 구조의 렌즈 구동장치에서 야기되던 틸팅, 로테이팅 또는 시프팅과 같은 비정상적인 렌즈 거동을 막아줄 수 있다.

게다가, 기존 렌즈 구동장치에서의 스프링의 설치 구조가 요크 등의 복잡한 추가 부품을 포함하는 등 복잡한 구성을 갖는 반면, 본 실시예에 따라 제공되는 렌즈 구동장치는 그 구성이 간단하고 부품수를 크게 줄일 수 있으며, 이에 따라, 그것이 내장되는 디지털 카메라 또는 카메라 휴대폰 등 장치의 컴팩트화 및 소형화에 크게 기여할 수 있다.

더 나아가, 렌즈의 진동 또는 비정상적인 거동을 막기 위해 판 스프링을 렌즈홀더의 상하 양단에 설치되던 종래의 렌즈 구동장치와 달리, 본 실시예에 따른 렌즈 구동장치는, 단 하나의 멤브레인 스프링만으로도 렌즈의 진동 또는 렌즈의 비정상적인 거동을 보다 효과적으로 막는다는 점에서 매우 효용적이다는 이점이 있다.

Claims

렌즈를 광축 방향으로 소망량 이동시키기 위한 렌즈 구동장치에 있어서,

프레임과;

상기 렌즈를 지지한 채 상기 프레임 내측에 위치되는 렌즈홀더와;

상기 렌즈홀더의 중간 부분을 잡아 상기 렌즈홀더를 광축 방향으로 탄성 지지하는 멤브레인 스프링과;

마그넷과 코일체로 이루어지며, 상기 코일체에 대한 전류 인가에 의해 상기 렌즈홀더를 광축 방향으로 이동시키는 액츄에이터를;

포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동장치.
청구항 1에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 멤브레인 스프링이 위치하는 상기 렌즈홀더의 중간 부분을 피해 상기 렌즈홀더의 상측 또는 하측에 위치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동장치.
청구항 1에 있어서, 상기 멤브레인 스프링은 그 외주부가 상기 프레임에 고정된 채 내주부가 상기 렌즈홀더의 중간 부분에 결합되는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동장치.
청구항 3에 있어서, 상기 프레임은 베이스 프레임과 상부 프레임으로 이루어 지되, 상기 베이스 프레임과 상부 프레임 사이에서 상기 코일체와 상기 멤브레인 스프링의 외주부가 위 아래로 함께 개재되어 고정된 것을 특징으로 하는 렌즈 구동장치.
청구항 4에 있어서, 상기 렌즈 홀더는 홀더 본체와 그 홀더 본체 하측 외주부에 분리가능하게 결합되는 보조 홀더로 이루어지며, 상기 홀더 본체와 상기 보조 홀더와의 사이에서 상기 마그넷과 상기 멤브레인 스프링의 내주부가 위 아래로 함께 개재되어 고정된 것을 특징으로 하는 렌즈 구동장치.
청구항 3에 있어서, 상기 프레임은 베이스 프레임과 상부 프레임으로 이루어지되, 상기 베이스 프레임과 상부 프레임 사이에서 상기 마그넷과 상기 멤브레인 스프링의 외주부가 위 아래로 함께 개재되어 고정된 것을 특징으로 하는 렌즈 구동장치.
청구항 4에 있어서, 상기 렌즈 홀더는 홀더 본체와 그 홀더 본체 하측 외주부에 분리가능하게 결합되는 보조 홀더로 이루어지며, 상기 홀더 본체와 상기 보조 홀더와의 사이에서 상기 코일체와 상기 멤브레인 스프링의 내주부가 위 아래로 함께 개재되어 고정된 것을 특징으로 하는 렌즈 구동장치.