KR20100115866A - 렌즈의 광축의 위치를 조절할 수 있는 렌즈 홀더 및 위치 조절 나사 세트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 대칭형인 렌즈의 광축을 이미지 센서의 센서면 상의 특정 위치에 정확하게 정렬할 수 있는 렌즈 홀더를 제공한다. 이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 렌즈 홀더는 최소한 하부 기대와 중간 부재와 상판 부재와 제 1 위치 조절 수단 및 제 2 위치 조절 수단을 포함한다.

상기 하부 기대는 이미지 센서가 장착된 카메라 기판에 고정되는 고정 수단을 구비하며, 상기 중간 부재는 상기 상판 부재와 하부 기대의 사이에 배치되고, 상기 상판 부재는, 렌즈의 광축이 상기 이미지 센서의 센서면에 수직하게 상기 렌즈와 결합되는 체결 수단을 구비한다. 상기 상판 부재와 중간 부재 및 하부 기대는 상기 상판 부재에 결합되는 렌즈의 광축 방향으로 관통되어 있다.

상기 상판 부재는 광축에 수직한 제 1 방향으로 상기 중간 부재에 대하여 상대 운동할 수 있게 상기 중간 부재에 결합되며, 상기 중간 부재는 광축 및 상기 제 1 방향에 모두 수직한 제 2 방향으로 상기 하부 기대에 대하여 상대 운동할 수 있게 상기 하부 기대에 결합된다.

상기 제 1 위치 조절 수단은 상기 상판 부재를 상기 중간 부재에 대하여 상기 제 1 방향으로만 이동 및 고정시킬 수 있으며, 상기 제 2 위치 조절 수단은 상기 중간 부재를 상기 하부 기대에 대하여 상기 제 2 방향으로만 이동 및 고정시킬 수 있다.

상판 부재와 중간 부재와 하부 기대의 상대적인 위치에 상관없이 상기 렌즈 홀더는 항상 광학적으로 차폐된 구조를 유지한다.

렌즈 홀더, 스테이지 장치, 광축, 정렬, 영상 처리, 어안 렌즈

Description

렌즈의 광축의 위치를 조절할 수 있는 렌즈 홀더 및 위치 조절 나사 세트{LENS HOLDER FOR ADJUSTING THE LOCATION OF THE OPTICAL AXIS OF A LENS AND LOCATION ADJUSTING SCREW SET}

본 발명은 렌즈 홀더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전 대칭형인 결상 렌즈의 광축을 이미지 센서의 센서면 상의 특정한 위치에 위치시킬 수 있도록 위치 조절 수단을 갖는 렌즈 홀더 및 이와 같은 렌즈 홀더에 사용될 수 있는 위치 조절 나사 세트에 관한 것이다.

도 1은 보드 카메라(board camera)라고 불리는 소형의 CCTV(closed circuit television)의 분해 사시도이다. 상기 보드 카메라(100)는 카메라 기판(120)과 렌즈 홀더(lens holder: 130) 및 결상 렌즈(imaging lens: 110)를 포함한다. 카메라 기판(120)은 대개 인쇄 기판(printed circuit board: 121)에 형성한 전자 회로에 전자 부품들(123)과 CCD 혹은 CMOS 이미지 센서(image sensor: 122)를 장착하여 완성된다. 이미지 센서(122)는 가로 대 세로의 비가 4:3, 1:1 혹은 16:9인 직사각형 모양의 센서면(sensor plane: 124)을 갖는다.

렌즈(110)는 대개 광축(optical axis: 111)을 중심으로 회전 대칭형인 형상 을 가진다. 이러한 렌즈는 1매 이상의 렌즈 요소(lens element: 114)를 가지며, 렌즈 요소들은 렌즈 경통(115) 안에 실장된다. 상기 결상 렌즈에 의하여 포착된 피사체(도면에 표시되지 않음)의 영상은 초점면(focal plane: 112)의 일부분인 영상면(image plane: 113)에 형성된다. 상기 초점면(112)은 광축(111)에 수직인 평면이며, 렌즈를 기준으로 피사체가 존재하는 물체쪽(object side)의 반대쪽, 즉 상쪽(image side)에 존재한다. 상기 렌즈(110)의 마디점(nodal point)에서 초점면(112)까지의 거리는 대략 렌즈의 유효 초점 거리(effective focal length)와 일치한다. 상기 초점면에서 실제로 피사체의 영상이 맺히는 영역이 영상면(113)이다. 회전 대칭형인 렌즈의 구조상 영상면(113)은 원판의 형상을 갖는 것이 일반적이다.

도 1에 도시한 바와 같은 영상 시스템으로부터 선명한 영상을 얻기 위해서는 상기 렌즈의 초점면(112)이 센서면(124)과 일치하도록 렌즈와 센서면 간의 광축 방향의 거리를 조절하여야 한다. 이와 같이 센서면과 초점면이 일치할 때 영상의 "초점이 맞았다."라고 일컬어진다. 또한, 상기 영상면(113) 안에 센서면(124)이 완전히 포함되어야 비네팅(vignetting)이 발생하지 않는다. 비네팅이 발생하면 상기 카메라에 연결된 모니터에서 아무런 영상 신호가 존재하지 않는 부분이 존재한다. 비유하면 모서리가 잘린 사진과 같은 형태가 된다. 이와 같은 비네팅이 발생하지 않도록 하기 위해서 상기 영상면(113)의 크기가 센서면(124)에 비하여 충분히 크도록 영상 시스템을 설계하는 것이 일반적인 방법이다.

이와 같이 비네팅이 발생하지 않는 선명한 영상을 얻기 위해서는 먼저 영상 면 안에 센서면이 모두 포함될 수 있도록 영상면이 충분한 크기를 가져야 하며, 둘째로는 렌즈와 센서면 사이의 광축 방향의 거리가 정확해야 하고, 셋째로는 영상면의 중심과 센서면의 중심이 대략 일치하여야 한다.

도 1에 도시한 렌즈 홀더(130)는 이와 같은 기계적인 정렬을 위하여 필요한 부품이다. 소형의 영상 시스템에 사용되는 렌즈 홀더는 도 1에 도시한 바와 같이 대개 고정부(131)와 홀더 경통부(132)로 구성된다. 상기 고정부는 그 안에 이미지 센서(122)를 포함할 수 있도록 속이 빈 상자의 모양이며, 상기 렌즈 홀더(130)와 카메라 기판(120)을 물리적으로 결합하기 위하여 카메라 기판에는 기판 고정 나사 관통공(125)이 형성되며, 대응하는 렌즈 홀더의 고정부에는 기판 고정 나사 체결공(133)이 형성된다. 보드 카메라를 조립하기 위해서 상기 카메라 기판(120)의 이미지 센서(122) 위에 렌즈 홀더(130)를 올려놓은 뒤 기판 고정 나사(126)를 사용하여 카메라 기판과 렌즈 홀더를 고정시킨다.

상기 렌즈 경통(115)의 아래쪽에는 렌즈 체결부(116)가 형성되어 있으며, 렌즈 홀더(130)의 홀더 경통부(132)에는 대응하는 렌즈 체결공(134)이 형성되어 있다. 따라서 상기 렌즈를 홀더 경통부에 끼워 넣은 뒤, 상기 렌즈를 시계 방향으로 회전시키면 렌즈와 센서면 간의 거리를 줄일 수 있으며, 반대로 반시계 방향으로 회전시키면 렌즈와 센서면 간의 거리를 크게 할 수 있다. 초점이 맞은 영상을 얻기 위해서는 상기 카메라를 비디오 모니터에 연결한 후 영상이 가장 선명해질 때까지 렌즈를 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전을 시키게 된다.

도 1과 같은 저가의 영상 시스템에서는 렌즈의 광축(111)과 이미지 센서의 센서면(124)의 중심이 일반적으로 일치하지 않는다. CCD 이미지 센서는 대개 dip type으로 제작되므로 인쇄 기판(121)에 실장될 때 이미 상당한 정도의 정렬 오차가 발생한다. 또한, 렌즈 홀더(130)와 인쇄 기판(121)을 기판 고정 나사(126)로 결합할 때에도 두 부품이 모두 제작 공차를 가지고 있으므로 정렬 오차가 누적되게 된다. 따라서 렌즈와 렌즈 홀더가 완벽하다고 하더라도 최종적으로 완성된 보드 카메라에 있어서 렌즈의 광축과 이미지 센서의 센서면의 중심은 일반적으로 일치하지 않으며, 그 오차는 업계에서 대략 ±0.3mm 정도로 가정한다.

일반적인 영상 시스템에서는 렌즈의 광축이 센서면의 중심과 정확하게 일치하지 않더라도 큰 지장이 없다. 영상면의 크기가 센서면의 크기에 비하여 크기 때문에 비네팅이 발생하지 않으며, 영상면의 중심이 비디오 모니터 화면의 중심과 정확하게 일치하지 않는다는 사실을 육안으로 느끼기 어렵기 때문이다. 그런데 어안 렌즈(fisheye lens)를 사용하여 얻은 영상에 영상 처리(image processing)를 하여 원하는 영상을 추출하는 것과 같은 특수한 기술 분야에서는 이 정렬 오차가 심각한 영상의 왜곡을 발생시킨다.

어안 렌즈는 대개 화각(field of view)이 160°이상이며, 입사광의 입사각(incidence angle)과 영상면에서의 상 크기(image height)가 대체로 비례하는 렌즈를 지칭한다. 보안·감시나 엔터테인먼트 등 많은 경우에서 화각이 180°이상인 어안 렌즈를 필요로 하는 응용 예가 존재한다. 참고 문헌 1에는 어안 렌즈를 포함하는 회전 대칭형의 광각 렌즈를 사용하여 획득한 영상에서 수학적으로 정확한 파노라마 영상을 추출하는 다양한 영상 처리 방법을 제시되어 있다.

이와 같은 영상 처리에 기반하는 영상 시스템에서는 렌즈의 광축을 센서면 상의 특정 위치에 정확하게 정렬시킬 필요성이 존재한다. 그 정렬의 정확도는 이미지 센서의 픽셀의 크기가 기준이 될 수 있다. VGA(video graphics array)급의 해상도를 가지는 1/3-inch CCD인 경우에는 각각의 픽셀의 가로변 및 세로변의 길이가 모두 7.5㎛이다. 따라서 바람직하게는 이와 같이 한 픽셀의 크기 이하로 정렬하는 것이 바람직할 것이다. 그런데 도 1에 도시한 바와 같은 통상의 렌즈 홀더를 사용하여 이와 같은 정밀도로 렌즈와 이미지 센서를 정렬한다는 것은 불가능하다.

선명한 영상을 얻기 위한 또 다른 선결 조건으로 잡광(stray light)을 모두 제거해야 한다. 즉, 영상면에는 렌즈에 의하여 결상된 빛만이 도달하여야 하며, 렌즈를 거치지 않은 빛이 새어 들어오게 되면 모두 노이즈로 작용하게 된다. 도 1의 보드 카메라에서 렌즈와 렌즈 홀더와 카메라 기판이 모두 결합된 이후에는 렌즈를 거친 의도된 광선 이외의 잡광은 이미지 센서의 센서면에 도달하지 못한다. 즉, 이와 같은 구조에서 카메라는 광학적으로 완전히 차폐된 구조를 구성하게 된다. 따라서 렌즈 홀더는 기계적 정렬과 더불어 광학적 차폐 효과를 제공한다.

참고 문헌 2에는 비교적 큰 렌즈 또는 렌즈 그룹(lens subassembly)을 조립하고 조정하는데 도움이 되는 렌즈 홀더가 제시되어 있으며, 조정용 렌즈 장착 링(adjusting mount ring)과 상기 조정용 렌즈 장착 링에 렌즈 또는 렌즈 그룹의 탈착을 하기 위한 탈착 가능한 렌즈 수용 링(removable retaining lens ring) 및 상기 조정용 렌즈 장착 링에 120°각도로 배열되어 안쪽으로 삽입되는 두 개의 조정 나사(adjustment set screws)와 하나의 압력 핀 장치(pressure pin mechanism) 를 포함하여 구성된다.

화상 휴대폰이나 디지털 카메라 등의 광학 장비로 사진을 촬영할 경우에 사용자가 전문가가 아니면 사진 촬영이 일어나는 동안에도 손 떨림 현상이 발생하고, 이는 화질의 저하로 이어진다. 이와 같은 손 떨림 혹은 진동에 의한 화질의 저하를 방지하기 위하여 진동 상쇄 장치(vibration isolating device)가 개발되고 있다. 참고 문헌 3에는 기계적인 방법으로 진동 보정을 하기 위한 렌즈 홀더가 제시되어 있다.

상기 발명의 렌즈 홀더는 이동 틀(movable frame)과 렌즈 장착 틀(lens holding frame)과 고정 틀(stationary frame)이 순차적으로 배열되어 있으며, 렌즈 장착 틀이 이동 틀과 고정 틀 사이에 배치됨으로써 전체 장치의 광축 방향의 길이를 작게 하는 장점이 있다. 세 개의 틀은 대략 도넛 모양이며, 모양과 내경에 있어서 서로 유사하다. 상기 진동 상쇄 장치는 또한 렌즈 고정 틀을 독립된 두 방향으로 흔들 수 있도록 두 개의 압전 소자(piezoelectric elements)로 된 구동 수단(drive means)을 구비하고 있으며, 렌즈 장착 틀의 현재 위치를 파악하기 위하여 렌즈 고정 틀에 한 쌍의 LED 광원이 장착되어 있고, 고정틀에 대응하는 한 쌍의 광전 센서(photosensors)를 구비하고 있다. 상기 압전 소자를 구동하기 위해서는 고주파 전압을 사용한다.

그런데 이 발명은 렌즈를 광축에 수직한 두 방향으로 독립적으로 움직일 수 있지만, 광축의 위치를 조정하기 위한 목적의 발명이 아니므로 렌즈의 광축을 이미지 센서의 센서면 상의 특정 위치에 위치시키고, 고정할 수 없을 뿐만 아니라, 일 반적인 영상 시스템에서 필요한 광학적 차폐 효과를 제공하지 못하는 단점이 있다.

참고 문헌 4에는 본 발명의 목적과 유사한 목적을 가지는 CCTV용 렌즈의 마운트 시프트 장치가 기술되어 있다. 상기 발명은 촬영용 렌즈의 스크류 마운트가 카메라 몸체에 부착될 때 생기게 되는 카메라 몸체의 수광면 및 광축간의 이탈 편차가 쉽게 보정될 수 있는 값싼 CCTV용 렌즈의 마운트 시프트 장치에 관한 것으로, 상기 발명의 마운트 시프트 장치는 카메라 몸체에 결합되는 마운트 프레임과, 광축을 갖는 렌즈를 지지하는 렌즈 프레임, 그리고 렌즈 프레임을 마운트 프레임에 대하여 광축에 수직한 두 방향으로 시프트를 할 수 있도록 시프트 링과 바이어스 부재들을 포함한다. 그런데 렌즈 프레임은 마운트 프레임에 대하여 수직한 두 방향으로 모두 조절하여야 하므로 독립적인 두 방향으로 각각 조정하는 것이 곤란하다는 단점이 있다.

한편, 참고 문헌 5에는 디지털 카메라 혹은 화상 휴대폰과 같이 크기가 작은 렌즈 요소를 사용하는 촬상 광학계의 조립시 종종 발생하는 렌즈의 편심에 의한 수율의 저하를 방지할 수 있도록 변조 전달 함수(MTF) 특성에 가장 큰 영향을 미치는 제 1 렌즈 요소의 편심을 보정할 수 있는 렌즈 조정 장치가 기술되어 있다. 상기 발명의 렌즈 조정 장치는 복수 개의 렌즈가 장착되는 경통의 이동을 제한하도록 지지하는 경통 지지대, 상기 경통 지지대 상부에 위치하며 상기 경통의 바깥쪽 둘레에 형성된 측면부를 구비하는 프레임 및 상기 프레임의 측면부에 장착되어 상기 경통에 장착된 복수 개의 렌즈 중에서 물체 측에 가장 가까이에 위치한 제 1 렌즈의 위치를 미세하게 조정할 수 있는 2 개의 미세 조정기와 제 1 렌즈에 대하여 미세 조정기와 반대 방향에서 탄성력을 제공하는 1개 이상의 탄성 부재를 포함한다.

참고 문헌 4의 발명은 렌즈 전체를 광축에 수직한 평면에서 시프트 시키는데 반하여, 참고 문헌 5의 발명은 렌즈 생산시의 수율 향상을 위하여 편심에 가장 민감한 렌즈 요소 하나를 광축에 수직한 평면에서 시프트 시킨다는 점이 다르다. 그러나 렌즈 조정 장치의 원리는 참고 문헌 1 내지 참고 문헌 4의 발명과 유사하게 광축에 수직한 두 방향에서 독립적으로 조정할 수 없다는 단점이 있다.

참고 문헌 6에는 기계적으로 진동 보정을 하기 위한 렌즈 홀더의 또 다른 실시예가 기술되어 있다. 상기 발명의 렌즈 홀더는 고정된 지지대(stationary support plate)와 상기 고정된 지지대에 의하여 지지되며 광축에 수직한 평면에서 X-축 방향으로만 이동이 가능한 X-축 방향 이동 부재(X-direction movable member)와 상기 X-축 방향 이동 부재가 X-축 방향으로만 이동을 할 수 있도록 하는 X-축 가이드 장치(X-direction guide device), 상기 X-축 방향 이동 부재에 의하여 지지되며 광축에 수직한 평면에서 Y-축 방향으로만 이동이 가능한 Y-축 방향 이동 부재(Y-direction movable member)와 상기 Y-축 방향 이동 부재가 Y-축 방향으로만 이동을 할 수 있도록 하는 Y-축 가이드 장치(Y-direction guide device)를 구비하되, 상기 X-축 방향 이동 부재는 고정된 지지대와 Y-축 방향 이동 부재의 사이에 위치하고, 상기 X-축 방향 이동 부재에는 삼각형을 형성하는 세 개의 구슬 지지 구멍(ball retaining through-hole)이 형성되고 이 구슬 지지 구멍에 세 개의 구슬이 삽입되어 상기 구슬이 고정된 지지대와 Y-축 방향 이동 부재에 접촉하며, 임의의 방향으로 회전이 가능하다.

상기 장치를 이용하여 진동 보정을 하기 위해서는 각각 X-축 방향과 Y-측 방향의 구동 수단이 필요하며, 상기 발명은 구동 수단으로 한 쌍의 전자석을 이용하고 있다. 또한, 상기 세 개의 볼은 진동 보정시에 상기 렌즈 홀더의 떨림 현상(rattle)을 방지하기 위한 것이다. 그런데 이 발명의 실시예는 다른 진동 보정용의 렌즈 홀더와 마찬가지로 광축의 위치를 반영구적으로 변경 및 고정하기 위한 목적으로 사용될 수 없다는 단점이 있다.

참고 문헌 7에는 프로젝터의 투사 렌즈를 광축에 수직한 방향으로 시프트 하기 위한 조정 장치가 기술되어 있다. 상기 발명은 입사된 광을 스크린으로 확대 투사시키기 위한 투사 렌즈 모듈과 모듈을 지지하는 승강 브라켓과 승강 브라켓이 승강 가능하게 지지하는 고정 브라켓과, 고정 브라켓과 승강 브라켓 사이에 설치되며 회전 방향에 따라 승강 브라켓을 선택적으로 승강시키는 시프트 유닛과 모듈의 하측에 설치되어 모듈을 탄력적으로 지지하는 탄성 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그런데 상기 발명은 렌즈의 광축을 한 방향으로만 조정할 수 있다는 단점이 있고, 무거운 투사 렌즈 모듈을 지지하기 위하여 조정 장치의 구조가 복잡하다.

참고 문헌 8에는 프로젝션 렌즈의 광축을 광축에 수직한 두 방향에서 독립적으로 조정할 수 있는 렌즈 홀더가 기술되어 있다. 그런데 상기 발명의 렌즈 홀더는 이동 부재(movable plate)를 이동시키기 위하여 캠(cam) 장치를 이용하고 있으므로, 이동 가능한 범위가 캠의 작동 범위로 한정되는 단점이 있다. 또한, 웜 기어(worm gear)와 캠 장치를 사용하여 작동 메카니즘이 불필요하게 복잡해지는 단점 이 있다.

참고 문헌 9에는 렌즈의 광축을 이미지 센서면 상의 특정 위치에 정확하게 정렬할 수 있으면서도 동시에 광학적으로 차폐된 구조를 유지하는 렌즈 홀더의 다양한 실시예가 제시되어 있다. 도 2는 참고 문헌 9의 발명의 제 3 실시예에 따른 렌즈 홀더를 나타낸 분해 사시도이며, 렌즈 홀더(230)는 상판 부재(240)와 중간 부재(250) 및 하부 기대(260)로 구성된다. 도면을 용이하게 이해하기 위하여 직교 좌표계를 사용하는 것이 편리하다. 상기 직교 좌표계의 Z-축은 렌즈(210)의 광축(211)과 일치하며, Y-축은 이미지 센서의 센서면(214)의 한 변에 평행하고, X-축은 센서면의 상기 한 변에 수직한 다른 한 변에 평행하다.

상기 하부 기대(260)는 상부의 하단 수용부(261)와 하부의 고정부(262)로 구성된다. 또한, 상기 하단 수용부(261)의 내부에는 하단 결합공(263)이 형성되고, 상기 고정부(262)의 내부에는 내실(264)이 형성된다. 상기 하단 수용부(261)는 원통형의 외주면을 가지며, 상기 하단 결합공(263)의 형상도 원통형이다. 또한, 상기 외주면과 상기 하단 결합공의 회전 대칭축은 일치한다. 한편, 상기 내실(264)은 사각형의 관체 형상이다. 상기 하단 수용부(261)의 회전 대칭축은 상기 내실(264)의 중심을 지난다. 이 공통의 축이 하부 기대 중심축(213)이다.

상기 하단 수용부(261)의 외주면을 따라 일정한 간격으로 하부 기대 고정 나사 체결공(266)이 형성되어 있으며, 상기 하부 기대 고정 나사 체결공(266)은 상기 하단 수용부(261)의 외주면에서 상기 하단 결합공(263)까지 관통되어 있다.

상기 하부 기대(260)는 카메라 기판(220)과 기판 고정 나사를 사용하여 고정 되며, 상기 카메라 기판의 기판 관통공(225)에 대응되는 상기 하부 기대(260)의 고정부(262)의 하단에는 기판 고정 나사 체결공(265)이 형성된다.

상기 카메라 기판(220)에 장착된 이미지 센서(222)는 상기 내실(264) 안으로 삽입되고, 하부 기대 중심축(213)은 이미지 센서(222)의 센서면(224)의 중심과 대략 일치한다. 대략 일치한다는 표현은 하부 기대(260)의 중심을 수직으로 관통하는 하부 기대 중심축(213)이 이미지 센서의 센서면(224)의 중심과 일치하도록 설계되고 조립되지만, 제작 및 조립 공차에 의하여 정확히 일치하지 않는다는 의미이다.

상기 중간 부재(250)는 상부의 중간 수용부(251)와 하부의 중간 결합부(252)로 구성된다. 또한, 상기 중간 수용부(251)의 내부에는 중간 결합공(253)이 형성되고, 상기 중간 결합부(252)의 내부에는 중간 관통공(254)이 형성된다. 상기 중간 수용부(251)의 외주면에는 손으로 잡고 회전시키기에 용이하도록 중간 핸들(255)이 형성되어 있다. 상기 중간 핸들(255)이란 상기 중간 수용부(251)의 외주면을 따라 Z-축 방향으로 형성된 돌기를 지칭한다.

상기 중간 결합공(253)은 상기 하단 결합공(263)의 모양과 동일한 원통면의 형상을 가진다. 이 중간 결합공(253)의 회전 대칭축이 중간 부재 중심축이다. 또한, 상기 중간 관통공(254)도 원통면의 형상을 가진다. 중간 결합공(253)의 회전 대칭축과 중간 관통공(254)의 회전 대칭축이 서로 일치하는 것이 바람직하다. 상기 중간 관통공(254)의 반경은 상기 중간 결합공(253)의 반경보다 작다. 즉, 중간 부재(250)의 중간 결합공(253)과 중간 관통공(254)은 2단의 관체 형상이며, 중간 결합공과 중간 관통공의 경계는 원형의 단턱을 형성한다.

상기 중간 결합부(252)의 외주면은 V자형의 오목한 중간 부재 레일 홈이 형성된 회전 대칭형의 형상을 가진다. 그런데 상기 중간 결합부(252)의 외주면의 회전 중심축은 상기 중간 부재 중심축과 일치하지 않는다. 다시 말하면, 상기 중간 부재 중심축은 상기 중간 결합부(252)의 외주면의 회전 대칭축에 대하여 편심되어 있다.

상기 중간 결합부(252)의 외주면의 반경은 상기 하단 수용부(261)의 내부에 형성된 하단 결합공(263)의 반경과 일치한다. 따라서 상기 중간 부재의 중간 결합부(252)는 상기 하부 기대의 하단 결합공(263)에 결합되어 상기 하부 기대 중심축을 기준으로 360°자유로이 회전이 가능하다. 이때 상기 중간 부재 중심축은 상기 하부 기대 중심축(213)을 기준으로 회전하게 된다.

상기 하부 기대(260)의 하단 수용부(261)의 외주면에는 등간격으로 하부 기대 고정 나사 체결공(266)이 형성되어 있으며, 상기 하부 기대 고정 나사 체결공의 개수는 3개가 가장 적합하고, 따라서 상기 3개의 하부 기대 고정 나사 체결공은 상기 외주면을 따라 120°간격으로 형성되어 있다. 또한, 상기 하부 기대 고정 나사 체결공(266)의 중심축은 상기 중간 부재 레일 홈의 중심축보다 약간 아래를 지나간다.

상기 하부 기대 고정 나사 체결공(266)에 하부 기대 고정 나사(267)를 체결하면 상기 하부 기대 고정 나사는 중간 부재의 중간 결합부(252)가 하부 기대(260)의 하단 수용부(261)로부터 이탈하지 않도록 고정시키는 역할을 한다. 이때 상기 하부 기대 고정 나사(267)를 느슨하게 하면 상기 중간 부재(250)는 하부 기대(260)에 대하여 회전이 가능하다. 한편, 상기 하부 기대 고정 나사(267)를 조이면 상기 하부 기대 고정 나사(267)가 중간 부재(250)의 중간 결합부(252)에 대하여 큰 마찰력을 발휘하므로 상기 중간 부재(250)가 회전할 수 없게 된다.

더구나 상기 하부 기대 고정 나사(267)의 중심축이 상기 V자형의 중간 부재 레일 홈의 중심선보다 아래에 존재하기 때문에, 상기 하부 기대 고정 나사(267)를 조일수록 상기 중간 부재(250)가 하부 기대(260) 쪽으로 당겨지는 효과를 가진다. 따라서 상기 하부 기대 고정 나사(247)를 조일수록 중간 부재(250)가 상기 하부 기대(260)에 대하여 회전하는 것이 어렵게 된다.

상기 상판 부재(240)는 상부의 판재(241)와 하부의 상단 결합부(242)로 구성된다. 상기 상단 결합부의 외주면은 V자형의 오목한 상판 부재 레일 홈이 형성된 회전 대칭형의 형상을 가지며, 상기 상단 결합부의 외주면의 반경은 상기 중간 수용부(251)의 내부에 형성된 중간 결합공(253)의 반경과 일치하고, 상기 상판 부재 중심축은 상기 상단 결합부의 외주면의 회전 대칭축에 대하여 상기 일정 간격만큼 편심되어 있다.

상기 판재(241)는 원판의 형상으로서 중간 수용부(251)의 중간 결합공(253)을 완전히 덮을 수 있도록 충분한 직경을 가지고 있으며, 가장자리를 손잡이로 사용할 수 있도록 상단 핸들(244)이 형성된다. 상기 상단 핸들(244)은 상기 중간 핸들(255)과 동일한 형상을 가진다. 조작의 편의를 위해서는 상기 상단 핸들(244)의 중심축이 상단 결합부(242)의 외주면의 회전 대칭축과 일치하는 것이 바람직하다.

상기 상판 부재의 내부에는 광축 방향으로 상판 부재를 관통하는 렌즈 체결공(243)이 형성되되, 상기 렌즈 체결공(243)은 렌즈(210)의 렌즈 체결부(216)가 나사 결합되는 체결공이다. 상기 상판 부재(240)의 렌즈 체결공(243)에 광축을 중심으로 회전 대칭형인 렌즈(210)의 렌즈 체결부(216)가 결합되므로, 상기 렌즈 체결공(243)의 중심축(211)은 광축과 일치하며, 또한 상기 상판 부재 중심축과 일치한다. 이 렌즈 체결공은 렌즈와 렌즈 홀더가 체결되는 가장 간단하고 저렴한 체결 수단이다.

또한, 판재(241)의 외주면에 렌즈 고정 나사 체결공(245)이 형성되어 있으며, 상기 렌즈 고정 나사 체결공(245)은 상기 판재의 외주면에서 상기 렌즈 체결공(243)까지 관통되어 있다. 렌즈 고정 나사(246)를 렌즈 체결공에 체결하면 렌즈 고정 나사가 렌즈의 렌즈 체결부(216)에 마찰력을 제공하여 렌즈가 렌즈 홀더에 대하여 상대적으로 고정된다.

도 3 및 4는 도 2에 도시된 편심형 렌즈 홀더의 원리를 예시한 도면이다. 하부 기대(260)는 도면 기준으로 상·하·좌·우가 대칭적인 구조이며, 하부 기대(260)의 하단 결합공(263)은 반지름 R₁인 원통면이다. 또한, 상기 하단 결합공의 중심 Ｏ는 센서면(224)의 중심과 일치한다. 상기 하부 기대(260)의 고정부(262)의 외벽(262b)은 하단 결합공(263)과 중심이 일치하는 원통면이 될 수도 있으며, 내실을 포함하는 상자형의 모양이 될 수도 있다.

중간 부재(250)의 중간 결합부(252)의 외주면(252b)은 상기 하단 결합 공(263)과 일치하는 크기를 가진다. 따라서 상기 중간 결합부(252)가 상기 하단 결합공(263)에 결합된 상태에서 상기 중간 부재(250)는 상기 하부 기대(260)에 대하여 360°자유로이 회전이 가능하며, 회전시에도 상기 중간 결합부(252)의 외주면(252b)의 중심은 변하지 않는다. 다시 말하면, 상기 하부 기대(260)의 하단 결합공(263)은 상기 중간 부재(250)의 중간 결합부(252)의 외주면(252b)에 대하여 가이드 역할을 한다.

상기 중간 부재(250)의 중간 결합공(253)은 반지름 R₂ 인 원통면이다. 그런데 상기 중간 부재(250)의 중간 결합공(253)의 중심 Ｏ'은 상기 중간 부재의 중간 결합부(252)의 외주면(252b)의 중심 Ｏ와 일치하지 않는다. 도 3에서 두 중심간의 거리는 R이다. 따라서 상기 중간 부재(250)를 상기 하부 기대(260)에 대하여 회전시키면 상기 중간 부재(250)의 중간 결합부(252)의 외주면(252b)의 중심 Ｏ의 위치는 변하지 않지만, 상기 중간 결합공(253)의 중심 Ｏ'는 상기 외주면(252b)의 중심 Ｏ를 기준으로 반지름 R인 원을 그리며 회전하게 된다.

마찬가지로 상판 부재(240)의 상단 결합부(242)의 외주면(242b)은 상기 중간 부재(250)의 중간 결합공(253)과 일치하는 크기를 가진다. 따라서 상기 상단 결합부(242)가 상기 중간 결합공(253)에 결합된 상태에서 상기 상판 부재(240)는 상기 중간 기대(250)에 대하여 360°자유로이 회전이 가능하며, 회전시에도 상기 상단 결합부(242)의 외주면(242b)의 중심은 변하지 않는다. 다시 말하면, 상기 중간 기대(250)의 중간 결합공(253)은 상기 상판 부재(240)의 상단 결합부(242)의 외주 면(242b)에 대하여 가이드 역할을 한다.

상기 상판 부재(240)의 렌즈 체결공(243)은 나사선을 무시하면 반지름 R₃인 원통면의 형상이다. 그런데 상기 상판 부재(240)의 렌즈 체결공(243)의 중심 Ｏ"는 상기 상판 부재(240)의 상단 결합부(242)의 외주면(242b)의 중심 Ｏ'와 일치하지 않는다. 두 중심간의 거리도 R이다. 따라서 상기 상판 부재(240)를 상기 중간 부재(250)에 대하여 회전시키면 상기 상판 부재(240)의 상단 결합부(242)의 외주면(242b)의 중심 Ｏ'의 위치는 변하지 않지만, 상기 렌즈 체결공(243)의 중심 Ｏ"는 상기 상단 결합부(242)의 외주면(242b)의 중심 Ｏ'를 기준으로 반지름 R인 원을 그리며 회전하게 된다.

결과적으로 상판 부재(240)의 렌즈 체결공(243)의 중심 Ｏ"는 중간 부재(250)의 중간 결합공(243)의 중심 Ｏ'을 기준으로 반지름 R인 원을 그리며 회전이 가능하고, 상기 중간 부재(250)의 중간 결합부의 외주면(252b)의 중심 Ｏ'는 하부 기대(260)의 하단 결합공(263)의 중심 Ｏ를 기준으로 반지름 R인 원을 그리며 회전이 가능하다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 하부 기대(260)의 하단 결합공(263)의 중심 Ｏ는 그냥 하부 기대의 중심 Ｏ로, 중간 부재(250)의 중간 결합공(253)의 중심 Ｏ'은 중간 기대의 중심으로, 그리고 상판 부재(240)의 렌즈 체결공(243)의 중심 Ｏ"은 상판 부재의 중심 Ｏ"으로 약칭한다.

도 3에서는 중간 부재(250)의 중심 Ｏ'이 하부 기대(260)의 중심 Ｏ에 대하여 X-축 방향으로 R의 거리에 있으며, 상판 부재(240)의 중심 Ｏ"은 중간 부 재(250)의 중심 Ｏ'에 대하여 음의 X-축 방향으로 R의 거리에 있다. 따라서 하부 기대(260)의 중심 Ｏ와 상판 부재(240)의 중심 Ｏ"가 일치하게 된다. 또한, 상판 부재(240)의 렌즈 체결공(243)으로 회전 대칭형인 렌즈(210)가 결합된다. 따라서 렌즈(210)의 광축(211)과 렌즈 체결공(243), 즉 상판 부재(240)의 중심축(211), 하부 기대(260)의 중심축(213) 및 센서면(224)의 중심이 모두 일치하게 된다. 결과적으로 광축(211)이 센서면(224)의 중앙에 정확히 위치하게 된다.

한편, 도 4에서는 중간 부재(250)의 중심 Ｏ'이 하부 기대(260)의 중심 Ｏ에 대하여 양의 Y-축 방향으로 R의 거리에 있으며, 상판 부재(240)의 중심 Ｏ"은 중간 부재(250)의 중심 Ｏ'에 대하여 양의 Y-축 방향으로 R의 거리에 있다. 결과적으로 광축은 센서면(224)의 중심에 대하여 양의 Y-축 방향으로 2R의 거리에 있게 된다. 이와 같은 방법을 사용하여 중간 부재(250)와 상판 부재(240)를 적당한 각도로 회전시킴으로써 광축의 중심을 센서면(224)의 중심으로부터 반경이 2R인 원안의 임의의 위치에 정렬할 수 있다.

이와 같은 편심형의 렌즈 홀더에서 상기 상판 부재(240)의 편심의 정도 R은 상기 중간 부재(250)의 편심의 정도 R과 일치하는 것이 바람직하다. 또한, 카메라 기판(220)과 이미지 센서(222) 및 하부 기대(260)를 조립하는데 발생하는 통상적인 공차가 D라고 하면, 상기 중간 부재(250) 및 상판 부재(240)의 편심의 정도 R은 그 절반으로 하는 것이 바람직하다. 상기 R이 크면 광축의 위치를 넓은 범위에 거쳐서 조정할 수 있으나, 통상적인 공차를 벗어나는 조절 범위는 필요하지 않다. 또한, 조절 범위가 커지면 그만큼 미세조정이 어렵게 되는 단점이 있다.

그런데, 이와 같이 레일 홈을 사용하는 편심형 렌즈 홀더에서 상판 부재와 중간 부재가 부드럽게 회전이 되지 않고, 광축 방향으로 정확한 간격을 유지하지 못하는 단점이 있었다.

도 5는 참고 문헌 9의 발명의 제 1 실시예에 따른 렌즈 홀더(530)를 사용하는 보드 카메라의 분해 사시도이며, 도면을 용이하게 이해하기 위하여 직교 좌표계를 가정한다. 상기 직교 좌표계의 Z-축은 렌즈(510)의 광축(511)과 일치하며, Y-축은 이미지 센서의 센서면(524)의 한 변에 평행하고, X-축은 센서면의 상기 한 변에 수직한 다른 한 변에 평행하다.

상기 렌즈(510)는 광축(511)을 중심으로 회전 대칭형인 형상을 가지며, 다수의 렌즈 요소(514)가 렌즈 경통(515)에 실장되어 있으며, 상기 렌즈 경통의 하부에는 렌즈 체결부(516)가 형성되어 있다. 또한, 상기 렌즈 체결부(516)의 상단에 환턱(517)을 형성하면 이미지 센서의 센서면(524)에 도달하는 잡광을 차단하는데 도움이 된다. 상기 렌즈 홀더(530)는 상기 렌즈(510)가 나사결합되는 상판 부재(540)와 카메라 기판(520)에 고정되는 하부 기대(560) 및 상기 상판 부재(540)와 상기 하부 기대(560)가 각각 내측으로 삽입되는 중간 부재(550)를 포함한다. 또한, 상기 렌즈 홀더는 상기 상판 부재(540)를 중간 부재(550)에 대하여 Y-축 방향으로 이동시키는 제 1 위치 조절 수단(570)과, 상기 중간 부재(550)를 상기 하부 기대(560)에 대하여 X-축 방향으로 이동시키는 제 2 위치 조절 수단(580)을 포함한다.

상기 상판 부재(540)는 사각형의 판재(541)와 상기 판재(541)의 하부에 돌출 형성된 사각형으로 된 하향 삽입부(542) 및 상기 판재(541)와 상기 하향 삽입부(542)를 Z-축 방향으로 관통하는 렌즈 체결공(543)을 포함한다. 또한, 상기 하향 삽입부(542)의 일 측면(g) 및 이에 대향되는 측면(h)에는 제 1 내측 관통공(544) 및 제 2 내측 관통공(545)이 Y-축 방향으로 형성된다.

상기 중간 부재(550)의 내측에는 상기 상판 부재(540)의 하향 삽입부(542)가 내측으로 삽입되는 삽입공(551)이 형성되며, 상기 삽입공(551)은 상하부가 개구된 정사각형의 관체 형상이다. 또한, 상기 중간 부재(550)는 도 5에 나타낸 바와 같이 Y-축 방향을 지향하도록 일 측면(c) 및 이에 대향되는 측면(d)의 상부에 상기 제 1 내측 관통공(544)에 대응하는 제 1 외측 관통공(554)과 제 2 내측 관통공(545)에 대응하는 제 2 외측 관통공(555)이 형성된다. 또한, X-축 방향을 지향하도록 타 측면(a) 및 이에 대향되는 측면(b)의 하부에 제 3 외측 관통공(556)과 제 4 외측 관통공(557)이 형성된다.

상기 상판 부재의 하향 삽입부(542)의 X-축 방향의 길이는 상기 삽입공의 X-축 방향의 길이와 동일하며, Y-축 방향의 길이는 상기 삽입공의 Y-축 방향의 길이보다 작다. 즉, 상기 하향 삽입부의 Y-축 방향의 길이는 X-축 방향의 길이보다 작게 형성된다.

상기 하부 기대(560)는 상측의 상향 삽입부(561)와 하측의 고정부(562) 및 안쪽의 상기 Z-축 방향으로 관통된 사각형의 내실(563)로 구성되며, 상기 상향 삽입부(561)가 상기 중간 부재(550)의 삽입공(551)으로 삽입된다. 상기 상향 삽입부(561)는 X-축 방향을 지향하도록 일 측면(e) 및 이에 대향되는 측면(f)에 제 3 내측 관통공(566)과 제 4 내측 관통공(567)이 형성된다.

상기 하부 기대의 상향 삽입부(561)의 Y-축 방향의 길이는 상기 삽입공의 Y-축 방향의 길이와 동일하며, X-축 방향의 길이는 상기 삽입공의 X-축 방향의 길이보다 작다. 즉, 상기 상향 삽입부(561)는 X-축 방향의 길이가 Y-축 방향의 길이보다 작게 형성된다.

상기 전자 부품이 장착된 인쇄 기판(521)에는 기판 관통공(525)이 형성되며, 기판 고정 나사(526)를 사용하여 카메라 기판(520)과 고정부(562)를 결합한다. 이를 위하여 상기 고정부(562)의 하단에는 인쇄 기판(521)의 기판 관통공(525)에 대응하는 기판 고정 나사 체결공(564)이 형성된다.

상기 내실(563)은 상하부가 개구된 사각형의 관체 형상이다. 따라서 피사체에서 비롯되는 입사광은 상기 렌즈(510)의 결상 작용에 의하여 영상면으로 수렴하되, 그 광선의 경로는 상판 부재(540)의 렌즈 체결공(543), 중간 부재(550)의 삽입공(551) 및 하부 기대(560)의 내실(563)에 의하여 차단되지 않고 이미지 센서(522)의 센서면(524)까지 도달할 수 있다. 또한, 이미지 센서(522)는 상기 하부 기대(560)의 내실(563)로 삽입됨으로써 렌즈(510)에서부터 센서면(524)까지의 거리를 줄이는 동시에 센서면(524)에 도달하는 잡광을 차단하는 효과를 가진다.

상기 제 1 위치 조절 수단(570)은 상기 제 1 외측 관통공(554) 및 제 1 내측 관통공(544)에 끼워지는 제 1 가이드 핀(571)과, 상기 제 2 외측 관통공(555) 및 제 2 내측 관통공(545)에 끼워지는 제 1 조절 나사(572)를 포함하여 구성된 것으로, 상기 상판 부재(540)의 하향 삽입부(542)가 중간 부재(550)의 삽입공(551)에 삽입된 후 제 1 내측 관통공(544)을 통해 제 1 가이드 핀(571)에 끼워짐으로써 상판 부재(540)는 제 1 가이드 핀(571)을 타고 중간 부재(550)에 대하여 Y-축 방향으로만 직선이동이 가능하게 된다. 상기 제 1 가이드 핀(571)의 양단에는 스냅링(snap ring: 573)과 결합되는 스냅링 체결부(575)가 형성되어 있고, 제 1 가이드 핀(571)의 길이는 중간 부재(550)의 Y-축 방향의 길이보다 길다. 따라서 제 1 가이드 핀(571)과 상판 부재(540) 및 중간 부재(550)가 결합된 상태에서 제 1 가이드 핀(571)의 스냅링 체결부(575)는 중간 부재(550)의 일 측면(c) 및 대향하는 측면(d)으로 돌출된다. 상기 돌출된 스냅링 체결부(575)에 스냅링(573)을 체결하면 상기 제 1 가이드 핀(571)이 중간 부재(550)로부터 이탈되지 않는다.

다시 도 5를 참조하면, 상기 제 1 조절 나사(572)는 일단에 형성된 나사 머리(574)와 타단에 형성된 스냅링 체결부(577) 및 그 중간에 형성된 나사부(576)로 구성된다. 상기 상판 부재(540)의 하향 삽입부(542)에 형성된 제 2 내측 관통공(545)의 내주면에는 상기 제 1 조절 나사(572)의 나사부(576)에 대응하는 암나사가 형성되어 있다. 또한, 제 1 조절 나사(572)의 길이는 중간 부재(550)의 Y-축 방향의 길이보다 길다. 따라서 제 1 조절 나사(572)와 상판 부재(540) 및 중간 부재(550)가 결합된 상태에서 제 1 조절 나사(572)의 나사 머리(574) 및 스냅링 체결부(577)는 중간 부재(550)의 일 측면(c) 및 대향하는 측면(d)으로 돌출된다. 상기 돌출된 스냅링 체결부(577)에 스냅링(573)을 체결하면 상기 제 1 조절 나사(572)가 중간 부재(550)로부터 이탈되지 않으며, 상기 제 1 조절 나사(572)를 조절하여 상기 상판 부재(540)를 중간 부재에 대하여 Y-축 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 제 2 위치 조절 수단(580)은 상기 제 3 외측 관통공(556) 및 제 3 내측 관통공(566)에 끼워지는 제 2 가이드 핀(581)과, 상기 제 4 외측 관통공(557) 및 제 4 내측 관통공(567)에 끼워지는 제 2 조절 나사(582)를 포함하여 구성된 것으로, 상기 하부 기대(560)의 상향 삽입부(561)가 중간 부재(550)의 삽입공(551)에 삽입된 후 제 3 내측 관통공(566)을 통해 제 2 가이드 핀(581)에 끼워짐으로써 중간 부재(550)는 제 2 가이드 핀(581)을 타고 하부 기대(560)에 대하여 X-축 방향으로만 직선이동이 가능하게 된다. 상기 제 2 가이드 핀(581)은 제 1 가이드 핀(571)과 형상이나 크기가 동일하며, 제 2 조절 나사(582)는 상기 제 1 조절 나사(572)와 형상이나 크기가 동일하다. 또한, 제 2 위치 조절 수단(580)의 작용 원리는 제 1 위치 조절 수단(570)의 작용 원리와 유사하므로 중복 설명은 생략한다.

상기 제 1 위치 조절 수단(570) 및 제 2 위치 조절 수단(580)을 사용하여 렌즈(510)의 광축(511)을 센서면(524) 상의 특정한 위치에 정렬시킬 수 있다. 일반적으로 광축을 센서면의 중심에 정확히 정렬시킬 수 있지만, 응용 예에 따라서는 센서면의 중심이 아닌 특정한 위치에 정렬시킬 수 있다. 이와 같이 렌즈의 광축을 센서면 상의 특정 위치에 정렬시킨 후에는 그 장소에서 이탈되지 않도록 고정할 필요성이 있다. 중간 부재의 외벽에 형성된 홀더 고정 나사 체결공(559) 및 홀더 고정 나사(558)는 이와 같은 목적을 달성하기 위한 홀더 고정 수단이다.

홀더 고정 나사(558)는 중간 부재(550)의 외벽에 형성된 홀더 고정 나사 체결공(559)에 나사 결합된다. 상기 홀더 고정 나사 체결공은 중간 부재의 벽을 관통하여 형성되어 있다. 따라서 홀더 고정 나사(558)를 충분히 조임으로써 홀더 고 정 나사는 중간 부재의 삽입공으로 돌출되어 상판 부재의 하향 삽입부(542) 혹은 하부 기대의 상향 삽입부(561)에 접촉하게 된다. 이때 상기 홀더 고정 나사를 충분히 조이면 홀더 고정 나사와 상기 하향 삽입부 혹은 상향 삽입부와의 마찰력에 의하여 상대적인 이동이 불가능하게 된다. 따라서 제 1 위치 조절 나사 및 제 2 위치 조절 나사를 사용하여 광축의 위치를 조정한 후에는 상기 홀더 고정 수단을 사용하여 더 이상 이동이 불가능하도록 고정을 할 수 있으며, 따라서 광축의 위치는 바람직한 위치에서 이탈되지 않는다.

상기 렌즈 체결부(516)와 상판 부재(540)의 렌즈 체결공(543)은 수나사와 암나사로 구성되어 있으므로, 상기 렌즈를 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전시킴으로써 초점이 맞는 영상을 얻을 수 있다. 이와 같이 초점을 맞춘 이후에는 렌즈가 더 이상 회전하지 않도록 고정할 필요가 있다. 이를 위하여 렌즈 고정 나사(552)를 사용한다.

렌즈 고정 나사(552)는 상기 중간 부재의 일 측면(c)에 형성된 렌즈 고정 나사 삽입공(553)을 통하여 상기 상판 부재(540)의 하향 삽입부(542)에 형성된 렌즈 고정 나사 체결공(546)에 체결된다. 상기 렌즈 고정 나사 삽입공은 렌즈 고정 나사에 비하여 충분히 큰 직경을 가지고 있으므로 렌즈 고정 나사는 중간 부재에 걸리지 않게 상기 렌즈 고정 나사 체결공에 체결될 수 있다. 상기 렌즈 고정 나사 체결공은 하향 삽입부의 외벽에서 렌즈 체결공까지 관통되어 있다. 따라서 렌즈 고정 나사를 충분히 조이면 렌즈 고정 나사는 상판 부재의 렌즈 체결공으로 돌출되어 렌즈 체결부에 접촉하게 된다. 따라서 렌즈 고정 나사와 렌즈 체결부의 마찰력 에 의하여 렌즈가 회전하는 것을 방지할 수 있다.

도 5에서는 렌즈 체결부에 형성된 수나사와 상판 부재에 형성된 암나사인 렌즈 체결공에 의하여 상기 렌즈와 렌즈 홀더가 결합된다. 그런데 이는 렌즈를 렌즈 홀더에 결합하기 위한 렌즈 체결 수단의 일 실시예일 뿐이다. 예를 들어 사진기와 같은 고가의 장비에는 F-mount 혹은 T-mount와 같은 특별한 체결 수단을 사용한다. 본 발명의 실시예는 일반적인 렌즈 체결 수단을 갖는 렌즈 홀더 전체에 적용되며, 렌즈 체결공을 가지는 렌즈 홀더에 국한되지 않는다.

이와 같은 렌즈 홀더는 사용이 매우 편리하다는 장점이 있지만, 조절 나사와 가이드 핀의 길이가 중간 부재의 한 변의 길이보다 길어야 한다. 따라서 렌즈가 카메라 보드가 큰 경우에는 조절 나사와 가이드 핀도 비례하여 커지게 되며, 이때 전체 렌즈 홀더의 크기가 커질 뿐만 아니라 조절 나사 및 가이드 핀을 제작하기가 곤란해지는 단점이 있다.

[참고문헌 1] 권경일, "회전 대칭형의 광각 렌즈를 이용하여 전방위 영상을 얻는 방법 및 장치", 대한민국 특허 제10-0882011호, 등록일 2009년 1월 29일.

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[참고문헌 4] 시시도 타카야스, 이토 미노루, "시시티브이 카메라용 렌즈의 마운트 시프트 장치", 대한민국 특허 제10-0397441호, 등록일 2003년 8월 27일.

[참고문헌 5] 최윤석, 정호섭, 김형진, 백재호, "렌즈 조정 장치 및 이를 이용하는 경통 조립체 제조 방법", 대한민국 특허 제10-0691192호, 등록일 2007년 2월 28일.

[참고문헌 6] Shuzo Seo, "Stage apparatus and camera shake correction apparatus using the stage apparatus", 미국 특허 제7,379,093호, 등록일 2008년 5월 27일.

[참고문헌 7] 장경철, "프로젝터의 투사렌즈 시프트 조정장치", 대한민국 특허 제10-0571779호, 등록일 2006년 4월 11일.

[참고문헌 8] Sheng-Feng Lin, "Projection lens shifting mechanism", 미국 특허 제6,909,560호, 등록일 2005년 6월 21일.

[참고문헌 9] 권경일, "렌즈의 광축의 위치를 조절할 수 있는 렌즈 홀더", 대한민국 특허 제10-0888925호, 등록일 2009년 3월 10일.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 회전 대칭형인 결상 렌즈의 광축을 이미지 센서의 센서면 상의 특정 위치에 정확하게 정렬할 수 있는 렌즈 홀더 및 이와 같은 렌즈 홀더에 유용하게 사용될 수 있는 위치 조절 나사 세트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은,

광축을 중심으로 회전 대칭형인 렌즈가 결합되는 상판 부재와, 하부의 카메라 기판에 고정되는 하부 기대와, 상기 상판 부재 및 하부 기대가 각각 광축에 수직한 제 1 방향 및 제 2 방향으로 상대 운동할 수 있게 결합되는 중간 부재와, 상기 상판 부재를 상기 중간 부재에 대하여 Y-축 방향으로 이동시키는 제 1 위치 조절 수단과, 상기 중간 부재를 상기 하부 기대에 대하여 X-축 방향으로 이동시키는 제 2 위치 조절 수단을 포함하는 렌즈 홀더에 의해 달성될 수 있다.

상기 상판 부재와 중간 부재 및 하부 기대는 상기 상판 부재에 결합되는 렌즈의 광축 방향으로 관통되어 있다. 따라서 상기 렌즈에 의하여 포착된 피사체의 영상이 상판 부재와 중간 부재 및 하부 기대에 가려지지 않고 센서면 상에 맺혀질 수 있다. 상기 상판 부재와 중간 부재 및 하부 기대는 광축 방향으로는 상대적인 이동이 불가능하다. 상기 상판 부재에는 렌즈의 체결부에 대응하는 렌즈 체결공이 형성되어 있어 상기 렌즈를 상기 상판 부재에 끼워 넣을 수 있으며, 상기 렌즈를 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전을 시킴으로써 상기 렌즈와 상기 센서면 사이의 간격을 조정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 회전 대칭형인 결상 렌즈의 광축을 센서면 상의 특정 위치에 정렬할 수 있으므로 상·하·좌·우가 정확하게 대칭적인 영상을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 영상 처리를 하는 영상 시스템에서도 영상 처리의 오차를 제거할 수 있어 만족스러운 영상을 얻을 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 23을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

제 1 실시예

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌즈 홀더를 구비하는 보드 카메라를 나타내는 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌즈 홀더를 구비한 보드 카메라의 종단면도이며, 도면을 용이하게 이해하기 위하여 직교 좌표계를 가정한다. 상기 직교 좌표계의 Z-축은 렌즈(610)의 광축(611)과 일치하며, Y- 축은 이미지 센서의 센서면(624)의 한 변에 평행하고, X-축은 센서면의 상기 한 변에 수직한 다른 한 변에 평행하다.

도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌즈 홀더를 구비하는 보드 카메라는 렌즈(610)와 카메라 기판(620) 및 렌즈 홀더(630)를 포함한다.

렌즈(610)는 대개 광축(611)을 중심으로 회전 대칭형인 형상을 가진다. 이러한 렌즈는 1매 이상의 렌즈 요소(614)를 가지며, 렌즈 요소들은 렌즈 경통(615)안에 실장되어 있다. 보드 카메라에 사용되는 보드 렌즈(board lens)와 같은 소형의 렌즈는 렌즈 경통의 하단부에 렌즈 체결부(616)를 포함한다. 렌즈 체결부(616)의 외주면에는 일반적으로 수나사가 형성된다.

렌즈 홀더(630)는 상판 부재(640)와 중간 부재(650) 및 하부 기대(660)를 포함하며, 하부 기대(660)는 하단 수용부(661)와 고정부(662)를 포함한다. 하단 수용부(661)는 하부 기대 중심축(613)을 중심으로 하는 원통형의 관체 형상이고, 내측에 하단 결합공(663)이 형성된다. 하단 결합공(663)은 하부 기대 중심축(613)을 중심으로 하는 원통면의 형상을 가지며, 중간 부재와 결합되기 위하여 암나사가 형성되어 있다.

하부 기대(660)의 하단 수용부(661)의 아래쪽에 형성된 고정부(662)의 내측에 육면체 형상의 내실(664)이 형성된다. 내실(664)은 빈 공간이며 하부 기대(660)가 카메라 기판(620)에 결합될 때 이미지 센서(622)를 수용한다. 하부 기대 중심축(613)은 상기 내실의 중심을 통과한다.

중간 부재(650)의 외주면은 하부 기대 중심축(613)을 중심으로 하는 원통 형 상이고 내측에 중간 결합공(653)이 형성된다. 중간 부재(650)의 외주면에는 하부 기대(660)의 하단 결합공(663)의 암나사에 대응하는 수나사가 형성되어 있어 중간 부재(650)가 하단 결합공(663)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 중간 결합공(653)의 중심을 관통하는 중간 부재 중심축(612)은 중간 부재(650)의 외주면의 중심축과 일치하는 하부 기대 중심축(613)에 대하여 일정 간격만큼 편심되어 있다.

상판 부재(640)의 외주면은 중간 부재 중심축(612)을 중심으로 하는 원통 형상이고 내측에 렌즈 체결공(643)이 형성된다. 상판 부재(640)의 외주면에는 중간 부재(650)의 중간 결합공(653)의 암나사에 대응하는 수나사가 형성되어 상판 부재(640)가 중간 결합공(653)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

렌즈 체결공(643)은 광축(611)을 중심으로 하는 원통 형상이며 렌즈(610)의 렌즈 체결부(616)의 수나사에 대응하는 암나사가 형성되므로 렌즈 체결부(616)가 회전가능하게 렌즈 체결공에 결합될 수 있다. 렌즈 체결공(643)의 중심을 지나는 상판 부재 중심축은 상판 부재(640)의 외주면의 중심과 일치하는 중간 부재 중심축(612)에 대하여 일정 간격 만큼 편심되어 있다. 렌즈 체결부에 형성된 나사산을 제외하면 렌즈(610)는 회전 대칭형의 형상을 가지므로 렌즈 체결공(643)에 체결되는 렌즈의 광축(611)은 상판 부재 중심축과 일치한다.

하부 기대(660)의 하단 수용부(661)의 외주면에서 하단 결합공(663)까지 중간 부재 고정 나사 체결공(666)이 형성된다. 중간 부재 고정 나사 체결공(666)에는 중간 부재 고정 나사(667)가 체결된다. 중간 부재 고정 나사(667)의 끝부분이 중간 부재(650)의 외주면에 닿으면 마찰력 때문에 중간 부재(650)가 쉽게 회전할 수 없다. 마찬가지로 중간 부재(650)의 외주면에서 중간 결합공(653)까지 상판 부재 고정 나사 체결공(656)이 형성된다. 상판 부재 고정 나사 체결공(656)에는 상판 부재 고정 나사(657)가 체결된다. 상판 부재 고정 나사(657)의 끝부분이 상판 부재(640)의 외주면에 닿으면 마찰력 때문에 상판 부재(640)가 쉽게 회전할 수 없다. 또한 상판 부재(640)의 외주면에서 렌즈 체결공(643)까지 렌즈 고정 나사 체결공(645)이 형성된다. 렌즈 고정 나사 체결공(645)에는 렌즈 고정 나사(646)가 체결된다. 렌즈 고정 나사(646)가 렌즈 체결부(616)의 외주면에 닿으면 마찰력 때문에 렌즈 체결부(616)가 쉽게 회전할 수 없다.

상기 하부 기대(660)는 카메라 기판(620)과 기판 고정 나사(626)를 사용하여 고정되며, 상기 카메라 기판의 기판 관통공(625)에 대응되는 상기 하부 기대(660)의 고정부(662)의 하단에는 기판 고정 나사 체결공(665)이 형성된다. 상기 카메라 기판(620)에 장착된 이미지 센서(622)는 상기 내실(664) 안으로 삽입되고, 하부 기대 중심축(613)은 이미지 센서(622)의 센서면(624)의 중심과 대략 일치한다.

본 발명의 제 1 실시예의 렌즈 홀더의 작동 원리는 도 2 내지 4에 묘사된 편심형 렌즈 홀더의 작동 원리와 그 기본적 원리가 동일하다. 주요한 차이점은 도 2의 편심형 렌즈 홀더에서는 중간 부재의 중간 결합공에 결합되는 상판 부재의 상단 결합부 및 하부 기대의 하단 결합공에 결합되는 중간 부재의 중간 결합부에 V자형 레일 홈이 형성되는데 반하여 본 실시예의 렌즈 홀더에서는 하단 결합공 및 중간 결합공이 암나사가 형성된 원통면의 형태로 형성되고, 대응하는 상단 결합부와 중간 결합부는 수나사 형태로 형성된다는 사실이다. 이와 같이 나사 형태의 결합 수 단을 사용하는 이유는 상판 부재나 중간 부재를 회전시킬 때에도 상판 부재나 중간 부재가 광축 방향으로 요동을 하지 않기 때문이다. 반면에 상판 부재나 중간 부재를 회전시키면 필연적으로 광축 방향의 거리가 변경되므로 광축의 위치를 조정한 이후에는 반드시 초점을 다시 맞추어야 한다는 단점이 있다.

또한 종래 발명에서는 상판 부재와 중간 부재가 상하 2단의 구조로 이루어져 있는데 반하여 본 실시예에서는 하부 기대가 하단 수용부와 고정부의 2단의 구조로 이루어져 있는 점은 동일하지만, 상판 부재와 중간 부재는 각각 단층 구조로 이루어져 있어 구조적으로 단순하다는 장점이 있다.

제 2 실시예

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 렌즈 홀더를 사용하는 카메라의 분해 사시도이고, 도 9는 조립이 완성된 렌즈 홀더의 평면도이다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 렌즈 홀더는 C-mount 혹은 CS-mount 카메라에 탈·부착이 용이하게 장착되는 렌즈 홀더이며, C-mount 혹은 CS-mount 카메라에 장착하여 렌즈의 광축을 정밀하게 조정할 수 있는 기능을 부여한다. 이와 같은 렌즈 홀더를 구비하는 카메라는 렌즈(810)와 렌즈 홀더(830) 및 카메라 몸체(870)를 포함한다. 카메라 몸체(870) 내부에는 이미지 센서가 장착된 카메라 보드가 내장된다.

렌즈 홀더(830)는 상판 부재(840)와 중간 부재(850) 및 하부 기대(860)로 구성된다. 상기 하부 기대(860)는 하부 기대 중심축(813)을 기준으로 회전 대칭형의 형상을 가지며, 상부의 하단 수용부(861)과 하부의 고정부(862)로 구성된다. 상기 하단 수용부(861)의 외주면에 하단 핸들(865)이 형성되며, 고정부의 외주면에 경통 체결부가 형성된다. 경통 체결부는 외주면에 나사산이 형성된 원통면의 형태이다. 또한, 하부 기대(860)의 내측으로 상단에 원통형의 하단 관통공(863)이 형성되며, 하단에 하단 결합공(864)이 형성된다. 하단 관통공은 원통면의 형상이며, 하단 결합공은 내주면에 암나사가 형성된 원통면의 형상이다. 하단 결합공(864)의 직경은 하단 관통공(863)의 직경보다 작다. 따라서 하단 결합공(864)과 하단 관통공(863)의 경계는 원형의 단턱을 형성한다.

상기 하단 핸들(865)의 중심축, 하단 관통공(863)의 회전 대칭축, 하단 결합공(864)의 중심축 및 경통 체결부의 중심축은 모두 하부 기대 중심축(813)과 일치한다.

상기 하부 기대(860)의 경통 체결부는 카메라 몸체(870)에 형성된 렌즈 체결공(871)에 나사 결합된다. 따라서 카메라 몸체(870)에 형성된 렌즈 체결공(871)에는 암나사가 형성된다. 상기 렌즈 체결공(871)은 대개 직경 1 inch 암나사로 형성된다. 따라서 상기 경통 체결부는 1 inch 수나사로 형성되는 것이 바람직하다. 도면에 도시되지 않은 이미지 센서가 장착된 카메라 기판은 카메라 몸체에 안쪽으로 삽입되어 고정된다. 상기 하부 기대 중심축(813)은 이미지 센서의 센서면에 수직하며, 하부 기대 중심축의 위치는 이미지 센서의 센서면의 중심과 대략 일치한다.

상기 중간 부재(850)는 상부의 중간 수용부(851)와 하부의 중간 결합부(852)로 구성된다. 상기 중간 수용부(851)의 외주면은 회전 대칭형인 원통면의 형상을 가지며, 중간 수용부의 내측에는 회전 대칭형인 원통면의 형상을 가지는 중간 관통공(853)이 형성된다. 한편, 중간 결합부(852)의 외주면에는 중간 체결부가 형성되며, 내측에는 중간 체결공(854)이 형성된다. 중간 체결부에는 하부 기대(860)의 하단 결합공(864)에 형성된 암나사에 대응되는 수나사가 형성되며, 중간 체결공은 내주면에 나사산이 형성된 원통면의 형상이다.

또한, 중간 수용부(851)의 외주면의 직경은 하단 관통공(863)의 직경보다 약간 작다. 따라서 중간 부재(850)가 하부 기대(860)에 결합되었을 때 중간 수용부(851)는 하단 관통공(863)의 내측에 위치하게 되며, 중간 결합부(852)의 중간 체결부(852)는 하단 결합공(864)에 체결된다.

중간 관통공(853)의 회전 대칭축과 중간 체결공(854)의 회전 대칭축은 일치한다. 이 공통의 축이 중간 부재 중심축(812)이다. 한편 중간 수용부의 외주면의 회전 대칭축과 중간 체결부의 회전 대칭축은 서로 일치하며, 이 공통의 회전 대칭축은 중간 부재 중심축(812)에 대하여 일정 간격만큼 편심되어 있다. 중간 체결공(854)의 직경은 중간 관통공(853)의 직경보다 작다. 따라서 중간 체결공(854)과 중간 관통공(853)의 경계는 원형의 단턱을 형성한다.

중간 부재(850)의 상측 단면은 중간 수용부(851)의 외주면과 중간 관통공(853)에 의하여 경계 지워지며, 중심이 일치하지 않는 두 원을 경계로 가진다. 이 상측 단면에 중간 핸들 삽입공(855) 및 중간 부재 고정 나사 체결공(856)이 형성된다. 중간 핸들 삽입공(855)은 중간 부재 중심축(812) 방향으로 형성되어 있으며 드라이버나 렌치 등 작은 막대형 장치를 삽입하여 중간 부재(850)를 회전시키기 위한 목적으로 형성된 것이다. 한편, 중간 부재 고정 나사 체결공(856)은 중간 부재(850)를 중간 부재 중심축(812) 방향으로 관통하는 암나사로 형성된다. 또한 중간 부재(850)와 하부 기대(860)를 결합하였을 때 중간 부재 고정 나사 체결공(856)의 하부에는 하부 기대(860)의 단턱이 위치하게 된다. 따라서 중간 부재 고정 나사 체결공(856)에 무두 나사와 같은 중간 부재 고정 나사(857)을 체결하여 조이게 되면 중간 부재 고정 나사(857)는 중간 부재 고정 나사 체결공(856)의 하단으로 돌출되어 하부 기대(860)의 단턱에 대하여 마찰력을 발휘한다. 따라서 중간 부재 고정 나사(857)를 조이게 되면 중간 부재(850)는 하부 기대(860)에 대하여 회전이 불가능하게 된다.

상기 상판 부재(840)는 상부의 상단 수용부(841)와 하부의 상단 결합부(842)로 구성된다. 상기 상단 수용부(841)의 외주면은 회전 대칭형인 원통면의 형상을 가지며, 상단 수용부의 내측에는 회전 대칭형인 원통면의 형상을 가지는 상단 관통공(843)이 형성된다. 한편, 상단 결합부(842)의 외주면에는 상단 체결부가 형성되며, 내측에는 렌즈 체결공(844)이 형성된다. 상단 체결공(844)에는 중간 체결공(854)과 유사하게 암나사가 형성된다.

상단 체결부에는 중간 부재(850)의 중간 결합공(854)에 형성된 암나사에 대응되는 수나사가 형성된다. 또한 상단 수용부(841)의 직경은 중간 관통공(853)의 직경보다 약간 작다. 따라서 상판 부재(840)가 중간 부재(850)에 결합되었을 때 상단 수용부(841)는 중간 관통공(853)의 내측에 위치하게 되며, 상단 체결부는 중간 결합공(854)에 체결된다.

상단 관통공(843)의 회전 대칭축과 렌즈 체결공(844)의 회전 대칭축은 일치한다. 이 공통의 축이 상판 부재 중심축(811)이다. 한편 상판 수용부의 외주면의 회전 대칭축과 상단 체결부의 회전 대칭축은 서로 일치하며, 이 공통의 회전 대칭축은 상판 부재 중심축(811)에 대하여 일정 간격만큼 편심되어 있다. 렌즈 체결공(844)의 직경은 상단 관통공(843)의 직경보다 작다. 따라서 렌즈 체결공(844)과 상단 관통공(843)의 경계는 원형의 단턱을 형성한다.

상단 삽입부(841)의 회전 대칭축, 상단 관통공(843)의 회전 대칭축 및 렌즈 체결공(844)의 중심축은 모두 일치한다. 이 공통의 축이 상판 부재 중심축(811)이다. 한편 상단 체결부(842)의 중심축은 상판 부재 중심축(811)에 대하여 일정 간격만큼 편심되어 있다. 렌즈 체결공(844)의 직경은 상단 관통공(843)의 직경보다 작다. 따라서 렌즈 체결공(844)과 상단 관통공(843)의 경계는 원형의 단턱을 형성한다.

상판 부재(840)의 상측 단면은 상단 수용부(841)와 상단 관통공(843)에 의하여 경계 지워지며, 중심이 일치하지 않는 두 원을 경계로 가진다. 이 상측 단면에 상단 핸들 삽입공(845) 및 상판 부재 고정 나사 체결공(846)이 형성된다. 상단 핸들 삽입공(845)은 상판 부재 중심축(811) 방향으로 형성되어 있으며 드라이버나 렌치 등 작은 막대형 장치를 삽입하여 상판 부재(840)를 회전시키기 위한 목적으로 형성된 것이며, 그 목적이나 형태가 중간 핸들 삽입공(855)과 동일하다. 마찬가지로, 상판 부재 고정 나사 체결공은 중간 부재 고정 나사 체결공(856)과 그 목적이나 형태가 동일하다. 따라서 상판 부재(840)와 중간 부재(850)를 결합하였을 때 상판 부재 고정 나사 체결공(846)의 하부에는 중간 부재(850)의 단턱이 위치하게 된다. 따라서 상판 부재 고정 나사 체결공(846)에 무두 나사와 같은 상판 부재 고정 나사(847)을 체결하여 조이게 되면 상판 부재 고정 나사(847)는 상판 부재 고정 나사 체결공(846)의 하단으로 돌출되어 중간 부재(850)의 단턱에 대하여 마찰력을 발휘한다. 따라서 상판 부재 고정 나사(847)를 조이게 되면 상판 부재(840)는 중간 부재(850)에 대하여 회전이 불가능하게 된다.

상판 부재 고정 나사(847)와 중간 부재 고정 나사(857)가 느슨하게 조여진 상태에서 상판 부재(840)는 중간 부재(850)에 대하여 360° 자유로이 회전이 가능하며, 중간 부재(850)은 하부 기대(860)에 대하여 360° 자유로이 회전이 가능하다. 상판 부재(840) 및 중간 부재(850)을 회전시키기 위하여 상단 핸들 삽입공(845) 및 중간 핸들 삽입공(855)에 작은 렌치나 드라이버 끝을 삽입하여 용이하게 회전시킬 수 있다.

이와 같은 방법을 사용하여 본 발명의 제 1 실시예의 방법과 유사한 방법으로 렌즈의 광축을 이미지 센서의 센서면 상의 특정점에 일치시킬 수 있다. 이와 같은 조정이 끝난 후에는 상판 부재 고정 나사(847) 및 중간 부재 고정 나사(857)를 사용하여 렌즈 홀더를 고정시킬 수 있다.

제 3 실시예

도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 위치 조절 나사 세트의 사시도이며, 위치 조절 나사(1071)와 나사 캡(1072)으로 구성된다. 도면을 용이하게 이해하기 위하여 직교 좌표계를 사용하며, 위치 조절 나사(1071)와 나사 캡(1072)의 중심축은 Y-축에 평행하다고 가정한다.

위치 조절 나사(1071)는 수나사부(1073), 샤프트부(1074), 브레이크 판(1075) 및 나사 머리(1076)를 포함한다. 수나사부(1073)의 외주면에는 나사산이 형성되고 샤프트부(1074)는 수나사부(1073)의 일측에 연결된다. 샤프트부(1074)는 회전대칭형인 원통의 형상을 가진다. 샤프트부(1074)의 일측에 수나사부(1073)가 연결되고, 타측에는 브레이크 판(1075)이 연결된다. 브레이크 판(1075)은 원형의 디스크 형상을 가지며, 브레이크 판(1075)의 직경은 샤프트부(1074)의 직경보다 크다. 한편 브레이크 판(1075)의 두께, 즉 Y-축 방향의 길이는 샤프트부(1074)의 두께보다 얇은 것이 바람직하다. 브레이크 판(1075)의 일 측에는 나사 머리(1076)가 형성된다. 나사 머리(1076)의 외주면도 샤프트부(1074)와 유사하게 원통의 형상을 가지며, 직경은 브레이크 판(1075)의 직경보다 작다. 나사 머리(1076)의 외주면의 직경이나 두께는 샤프트부(1074)의 직경이나 두께와 유사하게 형성될 수 있다.

나사 머리(1076)의 Y-축 방향의 측면에는 소형 드라이버 결합공(1077)이 형성된다. 위치 조절 나사(1071)의 소형 드라이버 결합공(1077)은 십(十)자 드라이버, 일(一)자 드라이버, 육각 드라이버 등에 적합한 형태로 모두 구현이 가능하지만, 드라이버와의 접촉시에 가장 적은 충격을 전달한다는 측면에서 일(一)자 드라이버에 대응되는 형태로 형성하는 것이 가장 바람직하다.

나사 캡(1072)은 위치 조절 나사(1071)를 고정하기 위한 것으로 대략 원통의 형상을 가지며, 내측에는 나사 머리 수용부(1079)가 형성되고 외주면에는 나사 산(1078)이 형성된다. 상기 나사 머리 수용부(1078)의 반경은 위치 조절 나사(1071)의 나사 머리(1076)의 외주면의 반경과 일치한다. 따라서 상기 나사 머리 수용부(1078)는 상기 위치 조절 나사(1071)의 나사 머리(1076)의 외측으로 삽입되며, 위치 조절 나사(1071)는 나사 캡(1072)에 삽입된 상태에서도 나사 캡(1072)에 대하여 자유로이 회전이 가능하다. 또한 나사 캡(1072)의 Y-축 방향의 측면 중 위치 조절 나사(1071) 쪽의 측면은 평면으로 형성되며, 위치 조절 나사(1071)가 나사 캡(1072)의 외측으로 삽입된 상태에서 브레이크 판(1075)에 접촉하게 된다. 또한, 나사 캡(1072)의 외주면의 반경은 브레이크 판(1075)의 반경과 유사하게 형성된다.

나사 캡(1072)의 Y-축 방향의 측면 중 위치 조절 나사(1071)와 반대쪽의 측면에는 드라이버를 체결하여 회전시킬 수 있도록 대형 드라이버 삽입공(1080)이 형성되며, 위치 조절 나사(1071)와 마찬가지로 일(一)자 머리 나사에 대응되는 형태로 형성하는 것이 가장 바람직하다.

도 11은 이와 같은 위치 조절 나사 세트의 적용예를 보여준다. 위치 조절 나사 세트는 Y-축 방향으로 배열된 제 1 측판(1055) 및 제 2 측판(1042)의 Y-축 방향의 간격을 조절하기 위하여 사용된다. 제 2 측판(1042)에는 위치 조절 나사(1071)의 수나사부(1073)에 대응하는 암나사부(1043)가 형성되어 있다. 한편 제 1 측판(1055)에는 위치 조절 나사(1071)와 나사 캡(1072)을 체결할 수 있도록 위치 조절 나사 세트 체결공(1056)이 형성된다. 위치 조절 나사 세트 체결공(1056)은 위치 조절 나사(1071)의 브레이크 판(1075)과 샤프트부(1074)가 삽입되는 샤프트부 삽입공(1057)과 브레이크판 삽입공(1058) 및 나사 캡 체결공(1059)으로 구성된다.

샤프트부 삽입공(1057)과 브레이크 판 삽입공(1058)은 Y-축을 기준으로 회전 대칭형인 원통의 형상을 가지며, 샤프트부 삽입공(1057)의 직경은 위치 조절 나사(1071)의 샤프트부(1074)의 직경과 일치하고, 브레이크 판 삽입공(1058)의 직경은 브레이크 판(1075)의 직경과 일치한다. 브레이크 판(1075)의 직경이 샤프트부(1074)의 직경보다 크므로, 브레이크 판 삽입공(1058)과 샤프트부 삽입공(1057)은 2단의 관체 형상을 이룬다. 또한, 브레이크 판 삽입공(1058)과 샤프트부 삽입공(1057)의 깊이, 즉 Y-축 방향의 길이는 각각 브레이크 판(1075)과 샤프트부(1074)의 두께와 대략 일치한다. 따라서 도면을 기준으로 위치 조절 나사(1071)를 제 1 측판(1055)에 플러스(+) Y-축 방향으로 삽입하였을 때, 위치 조절 나사(1071)는 제 1 측판(1055)에 결합되어 제 1 측판(1055)에 대하여 Y-축을 중심으로 자유로이 회전이 가능하다. 또한, 위치 조절 나사(1071)의 나사부(1073)는 제 2 측판(1042)의 암나사부(1043)에 결합될 수 있도록 제 2 측판(1042)에 형성된 브레이크 판 삽입공(1058)과 샤프트부 삽입공(1057) 및 제 2 측판(1042)의 암나사부(1043)의 중심축의 높이는 서로 일치한다.

위치 조절 나사(1071)를 제 1 측판(1055)에 삽입한 후, 수나사부(1073)가 제 2 측판(1042)에 형성된 암나사부(1043)에 체결되도록 한다. 이후, 나사 캡(1072)을 위치 조절 나사(1071)의 나사 머리(1076)에 외측으로 삽입한다. 제 1 측판(1055)에는 브레이크 판 삽입공(1058)에 연이어 나사 캡 체결공(1059)이 형성되어 있으며, 나사 캡 체결공(1059)에는 나사 캡(1072)의 나사산(1078)에 대응하는 암나사가 형성된다. 따라서, 나사 캡(1072)이 제 1 측판(1055)에 형성된 나사 캡(1072)에 체결되면 위치 조절 나사(1071) 및 나사 캡(1072)은 제 1 측판(1055)으로부터 이탈되지 않는다.

도 11에서 알 수 있는 바와 같이 나사 캡은 위치 조절 나사부의 나사 머리보다 두껍다. 특히 대형 드라이버 삽입공에 드라이버를 삽입하였을 때에도 드라이버의 날이 위치 조절 나사의 나사 머리에 닿지 않을 만큼 충분한 두께를 가지고 있다.

이와 같은 위치 조절 나사 세트를 사용하기 위하여 위치 조절 나사(1071)를 Y-축 방향으로 제 1 측판(1055)에 삽입한 후 위치 조절 나사(1071)의 수나사부(1073)를 제 2 측판(1043)의 암나사부(1043)에 체결한다. 다음으로 나사 캡(1072)을 제 1 측판(1055)에 형성된 나사 캡 체결공(1059)에 체결한 후 드라이버를 사용하여 느슨하게 나사 캡(1072)를 조여서 나사 캡(1072)의 나사 머리 수용부(1079)가 위치 조절 나사(1071)의 나사 머리(1076)의 외측으로 삽입되도록 한다. 다음으로 소형 드라이버의 날을 소형 드라이버 삽입공(1077)에 삽입하여 위치 조절 나사(1071)를 회전시키면 제 1 측판(1055)과 제 2 측판(1042)의 Y-축 방향의 간격을 조정할 수 있다. 이와 같은 조정이 끝난 후에는 다시 대형 드라이버의 날을 대형 드라이버 삽입공(1080)에 삽입하여 나사 캡(1072)을 단단히 조이면 나사 캡(1072)의 Y-축 방향의 측면이 위치 조절 나사(1071)의 브레이크 판(1075)에 마찰력을 제공하여 위치 조절 나사(1071)가 더 이상 회전이 불가능하게 된다. 결과적으로 제 1 측판(1055)과 제 2 측판(1042)의 Y-축 방향의 간격이 고정된다.

도 11에서는 암묵적으로 제 2 측판(1042)이 고정되어 있고, 제 1 측판(1055) 이 이동할 수 있는 경우를 도시하였다. 그러나, 제 1 측판이 고정되어 있고 제 2 측판이 이동할 수 있는 경우에도 마찬가지로 사용될 수 있다.

제 4 실시예

도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 렌즈 홀더를 구비하는 카메라를 나타내는 분해 사시도이고, 도 13은 도 12의 카메라가 조립된 상태를 나타내는 사시도이다. 도면을 용이하게 이해하기 위하여 직교 좌표계를 가정한다. 상기 직교 좌표계의 Z-축은 렌즈(1210)의 광축(1211)과 일치하며, Y-축은 이미지 센서의 센서면(1224)의 한 변에 평행하고, X-축은 센서면의 상기 한 변에 수직한 다른 한 변에 평행하다.

도 12와 도 13을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 렌즈 홀더를 구비하는 카메라(1200)는 렌즈(1210)와 카메라 기판(1220) 및 렌즈 홀더(1230)를 포함한다. 렌즈(1210)와 카메라 기판(1220)은 실시예 1의 내용과 차이가 없으므로 그 설명을 생략하기로 한다. 렌즈 홀더(1230)는 상판 부재(1240)와 중간 부재(1250)와 하부 기대(1260)와 제 1 위치 조절 수단(1270) 및 제 2 위치 조절 수단(1280)을 포함한다.

제 1 위치 조절 수단(1270)과 제 2 위치 조절 수단(1280)은 본 발명의 실시예 3의 위치 조절 나사 세트를 사용하는 것으로, 제 1 위치 조절 수단(1270)은 제 1 조절 나사(1271)와 제 1 나사 캡(1272)을 포함하고, 제 2 위치 조절 수단(1280)은 제 2 조절 나사(1281)와 제 2 나사 캡(1282)를 포함한다.

상판 부재(1240)는 상부의 사각형의 판재(1241)와 하부의 하향 삽입부(1242)를 포함하며, 상판 부재(1240)의 내측에 상판 부재(1240)를 Z-축 방향으로 관통하는 렌즈 체결공(1243)이 형성된다.

렌즈 체결공(1243)은 대체로 Z-축에 대하여 회전대칭인 원통 형상이고 내주면에 렌즈(1210)의 렌즈 체결부(1216)에 대응하는 나사산이 형성된다. 렌즈 체결공(1243)으로 렌즈(1210)의 렌즈 체결부(1216)가 나사 결합된다. 또한 렌즈(1210)를 고정할 수 있도록 판재(1241)의 일 측면에서 렌즈 체결공(1243)까지 렌즈 고정 나사 체결공(1246)이 형성된다.

상판 부재(1240)의 하향 삽입부(1242)는 X-축 방향을 향하는 도브테일(dovetail)의 형태로 주어진다. 따라서 하향 삽입부(1242)의 Y-Z 평면에서의 단면은 음의 Z-축 방향으로 폭이 넓어지는 사다리꼴의 모양이다. 하향 삽입부(1142)의 X-축 방향의 일 측면(b)에는 제 1 조절 나사 체결공(1244)이 형성된다.

중간 부재(1250)는 제조의 편의상 중간 부재 본체(1251)와 제 1 측판(1255) 및 제 2 측판(1256)으로 구성된다. 중간 부재 본체(1251)는 대략 직육면체 형상으로 상부에 상판 부재(1240)의 하향 삽입부(1242)에 대응하는 상판 결합부(1252)와 하부의 하판 결합부(1153)와 내측에 중간 부재 본체(1251)를 관통하는 관통공(1254)을 포함한다. 한편, 제 1 측판(1255) 또는 제 2 측판(1256)은 중간 부재 본체(1251)와 일체로 형성될 수도 있다.

상기 상판 결합부(1252)에는 상판 부재(1240)의 하향 삽입부(1242)가 X-축 방향으로 상대 운동할 수 있게 결합된다. 상판 결합부(1252)의 Y-Z 평면에서의 단 면은 음의 Z-축 방향으로 폭이 넓어지는 대략 사다리꼴이다. 하향 삽입부(1242)의 단면도 상판 결합부(1252)에 거의 밀착하는 대략 사다리꼴이므로 하향 삽입부(1242)를 양의 X-축 방향으로 상판 결합부(1252)에 삽입하였을 때 하향 삽입부는 Z-축 방향으로는 이동할 수 없다. 즉, 하향 삽입부(1242)의 넓은 면(음의 Z-축 방향 면)이 상판 결합부(1252)의 좁은 면(양의 Z-축 방향 면)보다 폭이 넓기 때문에 Z-축 방향으로 하향 삽입부(1242)가 상판 결합부(1252)에서 이탈하기 어렵기 때문이다. 또한, 하향 삽입부(1242)의 크기와 모양이 상판 결합부(1252)의 크기나 모양과 정확히 대응하므로 하향 삽입부(1242)는 상판 결합부(1252)에 결합된 상태에서 X-축 방향으로도 이동할 수 없다. 결과적으로 상판 부재(1240)는 중간 부재(1250)에 결합된 상태에서 X-축 방향으로만 이동할 수 있게 된다.

중간 부재 본체(1151)의 X-축 방향 일면 (C)에 제 1 측판(1255)이 결합된다. 제 1 측판(1255)을 중간 부재 본체(1251)의 일면(C)에 고정하기 위하여 제 1 측판(1255)의 양측에 제 1 측판 고정 나사 삽입공이 형성되고, 대응되는 중간 부재 본체(1251)의 일면에는 제 1 측판 고정 나사 체결공이 형성된다. 또한, 상판 부재(1240)의 제 1 조절 나사 체결공(1244)에 대응되는 제 1 측판(1255)의 위치에는 제 1 위치 조절 나사 세트 체결공(1257)이 형성된다. 따라서, 제 1 조절 나사(1271)가 제 1 위치 조절 나사 세트 체결공(1257)을 거쳐 하향 삽입부(1242)의 제 1 조절 나사 체결공(1244)에 체결되며, 제 1 나사 캡(1272)는 제 1 위치 조절 나사 세트 체결공(1257)의 일부인 나사 캡 체결공에 체결되어 제 1 조절 나사(1271)가 제 1 측판(1255)으로부터 이탈되는 것을 방지한다.

중간 부재(1250)의 하판 결합부(1253)는 상판 결합부(1252)와 모양이나 크기가 동일하다. 다만, 하판 결합부(1253)는 중간 부재 본체(1251)의 하부에 Y-축 방향으로 형성된다. 또한, 제 1 측판(1255)과 동일한 형상을 가지는 제 2 측판(1256)이 중간 부재 본체(1251)의 Y-축 방향의 일면(d)에 결합된다. 제 2 측판(1256)에 형성된 제 2 위치 조절 나사 체결공(1258)은 제 1 위치 조절 나사 체결공(1257)과 크기나 형상이 동일하며, 제 2 조절 나사(1281)과 제 2 나사캡(1282)을 포함하는 제 2 위치 조절 수단(1280)은 제 1 위치 조절 수단(1270)과 동일하다.

하판 결합부(1253)에는 하부 기대(1260)의 상향 삽입부(1262)가 Y-축 방향으로 상대 운동할 수 있게 결합된다. 하판 결합부(1253)를 Z-Y 평면에서의 단면은 양의 Z-축 방향으로 폭이 넓어지는 대략 사다리꼴이다.

하부 기대(1260)는 상부의 상향 삽입부(1262)와 하부의 고정부(1261)를 포함하며 내측에 내실(1263)이 형성된다. 고정부(661)의 하단에는 카메라 기판(1220)이 고정될 수 있도록 기판 고정 나사 체결공(1265)이 형성된다.

상향 삽입부(1262)는 고정부(1261)의 상측에 형성되고 중간 부재(1250)의 하판 결합부(1253)에 결합된다. 상향 삽입부(1262)의 Z-Y 평면에서의 단면은 양의 Z-축 방향으로 폭이 넓어지는 대략 사다리꼴이다. 하향 삽입부(1242)와 상판 결합부(1252)간 관계와 마찬가지로 상향 삽입부(1262)도 하판 결합부(1253)에 결합된 상태에서 Z-축 방향이나 X-축 방향으로는 이동할 수 없고, Y-축 방향으로만 이동할 수 있다.

도 14와 도 15는 도 13의 I-I 선을 따라 자른 단면도를 바탕으로 상판 부재 의 작동 상태를 나타내는 횡단면도이다. 도 14를 참조하여 제 1 조절 나사(1271)를 조이면 상판 부재(1240)의 하향 삽입부(1242)가 양의 X-축의 방향으로 이동한다. 즉, 제 1 조절 나사(1271)의 수나사부와 상판 부재(1240)의 제 1 조절 나사 체결공(1244)의 암나사가 맞물려 있으므로 제 1 조절 나사(1271)를 시계 방향으로 회전시키면 제 1 조절 나사(1271)가 음의 X-축의 방향으로 전진하려고 하지만, 제 1 조절 나사(1271)는 중간 부재(1250)의 제1 측판(1255)에 위치가 고정돼 있으므로 이동할 수 없고 대신에 하향 삽입부(1122)가 양의 X-축의 방향으로 이동하는 것이다. 반면, 15에 나타난 바와 같이 제 1 조절 나사(1271)를 풀면, 즉, 시계 반대 방향으로 회전하면 하향 삽입부(1242)가 음의 X-축의 방향으로 전진한다.

이와 같이 제 1 조절 나사(1271)를 회전함시킴으로써 센서면(1224)에 대한 광축(1211)의 위치를 X-축 방향으로 조정할 수 있다. 이와 마찬가지로 제 2 조절 나사(1281)를 회전함시킴으로써 광축(1211)의 Y-축 방향의 위치를 조정할 수 있다.

제 5 실시예

도 16은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 렌즈 홀더를 구비하는 카메라의 분해 사시도이고, 도 17은 도 16의 카메라가 조립된 상태를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 18은 도 17의 I-I을 따라 절단한 단면도이다.

도 16, 도 17 및 도 18을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 홀더를 구비하는 카메라(1600)는 렌즈(1610)와 카메라 기판(1620) 및 렌즈 홀더로 구성되며, 상기 렌즈 홀더는 상판 부재(1640)와 중간 부재(1650)와 하부 기대(1660)와 제 1 위치 조절 수단(1670)과 제 2 위치 조절 수단(1680)과 기판 고정 브라켓(1690)과 하부 몸체(1630)를 포함한다. 본 실시예의 렌즈 홀더는 사실상 렌즈 홀더라기보다는 카메라 케이스에 더 가깝지만 편의상 렌즈 홀더라고 지칭하기로 한다.

렌즈(1610)는 광축(1611)을 중심으로 회전 대칭형인 하나 이상의 렌즈 요소(1614)들을 포함한다. 도 16에서 렌즈(1610)의 렌즈 체결부(1616)는 Hitachi M12 mount로 형성된 것으로 가정하였다. 한편, 상판 부재(1640)를 Z-축 방향으로 관통하는 렌즈 체결공(1643)은 C-mount로 형성된 것으로 가정하였다. 렌즈 어댑터(1647)는 이와 같이 mount가 일치하지 않는 렌즈의 렌즈 체결부(1616)를 렌즈 체결공(1643)에 체결하기 위하여 필요한 부품이다.

상판 부재(1640)는 판재(1641)와 하향 삽입부(1642)를 포함한다. 판재(1641)는 직사각형 형상이며 내측에 렌즈 체결공(1643)이 형성된다. 하향 삽입부(1642)는 판재(1641)의 하측에 형성되고 렌즈 체결공(1643)은 하향 삽입부(1642)의 저면까지 연장된다. 하향 삽입부(1642)의 Z-X 평면에서의 단면은 대략 음의 Z-축 방향으로 폭이 넓어지는 사다리꼴이다. 하향 삽입부(1642)의 일 측면(a)에는 제 1 조절 나사 체결공(1644)과 제 1 스프링 삽입공(1645)이 형성된다.

중간 부재(1650)는 상부의 상판 결합부(1652)와 하부의 하판 결합부(1653)를 포함한다. 중간 부재(1650)는 대략 직육면체 형상이고 내측에 중간 부재 관통공(1654)이 형성된다. 중간 부재(1650)의 Y-축 방향 일면에는 제 1 조절 나사 삽입공(1655)이 형성되므로, 제 1 조절 나사(1671)를 상측으로부터 삽입할 수 있도록 되어 있다.

제 1 위치 조절 수단(1670)은 제 1 조절 나사(1671)와 제 1 스프링(1672)을 포함하고, 제 2 위치 조절 수단(1680)은 제 2 조절 나사(1681)와 제 2 스프링(1682)를 포함한다. 제 1 위치 조절 나사(1671)는 나사 머리부(1673)와 나사부(1674) 사이에 샤프트부(1675)와 걸림부(1676)로 구성되며, 나사 머리부(1673)는 본 발명의 제 3 실시예의 위치 조절 나사의 나사 머리와 같이 일(一)자 나사 머리가 가장 적합하고, 샤프트부(1675)는 위치 조절 나사가 용이하게 회전할 수 있는 회전축의 역할을 하는 원통형의 부분으로 나사 머리부(1673)와 걸림부(1676) 사이에 위치한다. 걸림부(1676)는 대체로 원판의 형상을 가지며, 본 발명의 제 3 실시예의 브레이크판과 유사한 모양을 가지고 있지만, 그 사용 방법에 있어서 차이가 있다. 즉, 본 실시예의 걸림부(1676)는 제 1 위치 조절 나사(1671)의 샤프트부(1675)가 중간 부재(1650)의 일측에 형성된 제 1 조절 나사 삽입공(1655)에 상측으로부터 삽입된 후, 상기 중간 부재(1650)로부터 이탈되지 않고 회전할 수 있도록 하는 역할을 한다. 즉, 샤프트부(1675)의 일측에는 나사 머리(1673)가 있고, 타측에는 걸림부(1676)가 있으므로 제 1 위치 조절 나사(1671)는 중간 부재(1650)의 제 1 위치 조절 나사 삽입공(1655)에 삽입된 후에 Y-축 방향으로 이탈되지 못한다.

제 1 위치 조절 나사(1671)의 나사부는 상판 부재(1640)의 하향 삽입부(1642)의 일측에 형성된 제 1 조절 나사 체결공(1644)에 체결된다. 따라서 제 1 위치 조절 나사(1671)를 회전시켜서 상판 부재(1640)와 중간 부재(1650)의 Y-축 방향의 간격을 조절할 수 있다. 한편, 제 1 스프링(1672)의 일단은 하향 삽입부(1642)의 제 1 스프링 삽입공(1645)에 삽입되고 타단은 상판 결합부(1652)의 내 주면에 의해 지지된다. 제 1 조절 나사(1671)를 조절하여 상판 부재(1640)를 움직일 때 제 1 스프링(1672)의 탄성력이 작용하므로 상판 부재(1640)가 쉽게 움직인다.

전술한 바와 같이, 중간 부재(1650)의 일측에 상판 결합부(1652)가 형성되고 타측에 하판 결합부(1652)가 형성된다. 상판 결합부(1652)에는 상판 부재(1640)의 하향 삽입부(1642)가 도 16의 Y-축 방향으로 상대 운동할 수 있게 결합된다. 상판 결합부(1652)의 Z-X 평면에서의 단면은 음의 Z-축 방향으로 폭이 넓어지는 대략 사다리꼴이다. 하향 삽입부(1642)의 단면도 상판 결합부(1652)에 거의 밀착하는 대략 사다리꼴이므로 하향 삽입부(1642)는 Z-축 방향으로는 이동하기 어렵다. 즉, 하향 삽입부(1642)의 넓은 면(음의 Z-축 방향 면)이 상판 결합부(1652)의 좁은 면(양의 Z-축 방향 면)보다 폭이 넓기 때문에 Z-축 방향으로는 하향 삽입부(1642)가 상판 결합부(1652)에서 이탈하기 어렵기 때문이다.

하판 결합부(1652)에는 하부 기대(1660)의 상향 삽입부(1662)가 도 16의 X-축 방향으로 상대 운동할 수 있게 결합된다. 하판 결합부(1652)를 X-Y 평면으로 자른 단면은 양의 Z-축 방향으로 폭이 넓어지는 대략 사다리꼴이다.

하부 기대(1660)는 고정부(1661)와 상향 삽입부(1662)를 포함하고 내측에 하부 기대 관통공(1667)이 형성된다. 고정부(1661)는 직사각형 형상이며, 네 모서리에 하부 몸체 고정 나사 체결공(1663)이 형성되어 있고, 기판 고정 브라켓(1690)의 호형공(1693)에 대응하는 위치에는 기판 고정 브라켓 고정 나사 체결공(1666)이 형성되어 있다. 기판 고정 브라켓 고정 나사(1669)를 이용하여 기판 고정 브라 켓(1690)을 하부 기대(1660)의 고정부(1661)에 하측으로부터 고정할 수 있다. 또한, 하부 몸체 고정 나사(1668)을 이용하여 하부 기대(1660)와 하부 몸체(1630)가 서로 고정된다.

상향 삽입부(1662)는 고정부(1661)의 상측에 형성되고 중간 부재(1650)의 하판 결합부(1653)에 결합된다. 상향 삽입부(1662)의 Y-Z 평면에서의 단면은 양의 Z-축 방향으로 폭이 넓어지는 대략 사다리꼴이다. 하향 삽입부(1642)와 상판 결합부(1652)간 관계와 마찬가지로 상향 삽입부(1662)도 하판 결합부(1653)에서 Z-축 방향으로는 이동하기 어렵다.

상향 삽입부(1662)의 일 측면에는 제 2 조절 나사 체결공(1664)과 제 2 스프링 삽입공(1665)이 형성된다. 제 2 조절 나사(1681)가 중간 부재(1651)의 제 2 조절 나사 삽입공(1656)을 하측으로부터 삽입된 후, 제 2 조절 나사(1681)의 일단에 형성된 나사부가 제 2 조절 나사 체결공(1664)에 체결된다.

제 2 스프링(1682)의 일단은 상향 삽입부(1662)의 제 2 스프링 삽입공(1665)에 삽입되고 타단은 하판 결합부(1653)의 내주면에 의해 지지된다. 제 2 조절 나사(1681)를 조절하여 중간 부재(1650)를 움직일 때 제 2 스프링(1682)의 탄성력이 작용하므로 중간 부재(1650)가 쉽게 움직인다.

전술한 바와 같이 하부 기대(1660)의 하측으로 기판 고정 브라켓(1690)이 결합된다. 즉, 고정부(1661) 저면에 소정 깊이의 기판 고정 브라켓 수용부(미도시)가 형성되어 기판 고정 브라켓(1690)을 수용할 수 있다. 기판 고정 브라켓 수용부는 기판 고정 브라켓(1690)이 자유롭게 회전할 수 있게 원통형으로 형성된다.

기판 고정 브라켓(1690)은 외주면이 대략 원판의 형상이며, 내측에 빈 공간인 기판 수용부(1692)가 형성되고, 기판 수용부(1692)의 외측으로 복수의 호형공(1693)과, 카메라 기판(1620)의 네 모서리에 형성된 기판 고정 나사 삽입공(1625)에 대응되는 기판 고정 나사 체결공(1694)이 형성되어 있다. 따라서 기판 고정 나사(1626)를 사용하여 카메라 기판(1620)을 기판 고정 브라켓(1690)에 고정시킬 수 있으며, 이때 카메라 기판(1620)에 장착된 이미지 센서(1622)은 기판 수용부(1692)로 삽입된다. 호형공(1693)은 바람직하게 두개가 형성되며, 호형공(1693)은 기판 고정 브라켓(1690)의 외주면과 기판 수용부(1692) 사이에 형성된다.

호형공(1693)을 관통하는 기판 고정 브라켓 고정 나사(1669)를 하부 기대(1660)의 고정부(1661) 저면에 결합하면 호형공(1693)의 호의 길이만큼 기판 고정 브라켓(1690)을 회전할 수 있다. 결국 카메라 기판(1620)을 회전할 수 있다. 이러한 기능은 생산된 카메라 기판의 가로 세로 변과 카메라 기판에 장착된 이미지 센서의 센서면의 가로 세로변이 일치하지 않을때 유용하다. 즉, 이미지 센서의 센서면의 가로 세로변이 카메라 기판의 가로 세로면에 대하여 기울어져 있다면 결국 완성된 카메라에 장착된 이미지 센서가 카메라 케이스에 대하여 기울어져 있는 결과를 낳는다. 카메라를 지면에 수평으로 설치하여 영상을 획득하였는데 획득된 영상은 기울어진 영상이 얻어질 수 있다. 이러한 경우에 카메라 기판이 장착된 기판 고정 브라켓(1690)을 하부 기대에 대하여 회전을 시킴으로써 이미지 센서의 기울기를 상각할 수 있다. 또한, 다양한 크기의 카메라 기판에 대하여 단지 기판 고정 브라켓만을 변경하면 되므로 동일한 부품을 다용도로 사용할 수 있는 장점이 있다.

하부 몸체(1630)는 일측이 개방된 육면체 형상이고 카메라 기판(1620)이 장착된 기판 고정 브라켓(1690)을 수용한다. 카메라 기판(1620)은 한장 이상의 카메라 보드(1621)와 이에 장착된 이미지 센서(1622)를 포함하고 이미지 센서(1622)의 센서면(1624)은 상판 부재(1640)의 렌즈 체결공(1643)에 체결되는 렌즈(1610)의 광축(1611)에 수직하다.

도 19와 도 18은 도 17의 II-II 선을 따라 자른 단면도를 바탕으로 상판 부재의 작동 상태를 나타내는 횡단면도이다. 도 19를 참조하면, 제 1 조절 나사(1671)를 조이면 상판 부재(1640)의 하향 삽입부(1642)가 음의 Y-축의 방향으로 이동한다. 즉, 제 1 조절 나사(1671)를 시계 방향으로 회전하면 제 1 조절 나사(1671)의 수나사와 제 1 조절 나사 체결공(1644)의 암나사가 맞물리므로 제 1 조절 나사(1671)가 양의 Y-축의 방향으로 이동하려 한다. 그러나 제 1 조절 나사(1671)는 중간 부재(1650)에 위치가 고정돼 있으므로 이동할 수 없고 하향 삽입부(1642)가 음의 Y-축의 방향으로 이동하는 것이다.

반면, 도 20에 나타난 바와 같이 제 1 조절 나사(1671)를 시계 반대 방향으로 회전시키면 하향 삽입부(1642)가 양의 Y-축의 방향으로 이동한다. 이와 같이 제 1 조절 나사(1671)를 회전시킴으로써 센서면(1624)에 대한 광축(1611)의 위치를 Y-축 방향으로 조정할 수 있다.

도 21과 도 22는 도 17의 III-III 선을 따라 자른 단면도를 바탕으로 중간 부재의 작동 상태를 나타내는 횡단면도이다. 도 21을 참조하면, 제 2 조절 나사(1681)를 시계 방향으로 회전시키면 상향 삽입부(1662)가 양의 X-축의 방향으로 이동한다. 한편, 도 22를 참조하면, 제 2 조절 나사(1681)를 시계 반대 방향으로 회전시키면 상향 삽입부(1662)가 음의 X-축의 방향으로 이동한다. 이와 같이 제 2 조절 나사(1681)를 회전함으로써 센서면(1624)에 대한 광축(1611)의 위치를 X-축 방향으로 조정할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

도 1은 종래의 보드 카메라라고 불리는 소형의 CCTV의 분해 사시도이다.

도 2는 종래 발명의 일 실시예에 따른 편심형 렌즈 홀더의 분해 사시도이다.

도 3 및 4는 도 2에 도시한 편심형 렌즈 홀더의 원리를 예시하는 도면이다.

도 5는 종래 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌즈 홀더의 분해 사시도이다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편심형 렌즈 홀더의 분해 사시도이다.

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편심형 렌즈 홀더의 종 단면도이다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편심형 렌즈 홀더의 분해 사시도이다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편심형 렌즈 홀더의 결합된 평면도이다.

도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 위치 조절 나사 세트의 사시도이다.

도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 위치 조절 나사 세트의 결합된 종단면도이다.

도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 렌즈 홀더의 사시도이다.

도 13은 도 12의 보드 카메라가 조립이 완료된 상태의 사시도이다.

도 14 및 도 15는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 렌즈 홀더의 평단면도이다.

도 16은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 렌즈 홀더를 사용하는 카메라의 분해 사시도이다.

도 17은 도 16의 카메라가 조립이 완료된 상태의 사시도이다.

도 18은 도 17에서 I-I를 따라 절단한 종단면도이다.

도 19 및 도 20은 본 발명의 제 5 실시예에서 "렌즈"를 Y-축 방향으로 이동시키는 작동 상태를 나타낸 "II-II"선 평단면도이다.

도 21 및 도 22는 본 발명의 제 5 실시예에서 "렌즈"를 X-축 방향으로 이동시키는 작동 상태를 나타낸 "III-III"선 평단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1210 : 렌즈 1220 : 카메라 기판

1230 : 렌즈 홀더 1240 : 상판 부재

1250 : 중간 부재 1260 : 하부 기대

1270 : 제 1 위치 조절 수단 1280 : 제 2 위치 조절 수단

Claims (45)

1. 위치 조절 나사와 나사 캡을 포함하는 위치 조절 나사 세트에 있어서,

   상기 위치 조절 나사는,

   외주면에 나사산이 형성된 수나사부,

   상기 수나사부의 일측에 연결되는 샤프트부,

   상기 샤프트부에 연결되고 상기 샤프트부보다 직경이 큰 브레이크판,

   상기 브레이크 판에 연결되는 나사 머리를 포함하고,

   상기 나사 캡은,

   내측에 나사 머리 수용부가 형성되고 외주면에 나사산이 형성되는 위치 조절 나사 세트.
2. 제1항에서,

   상기 나사 머리의 일측에는 드라이버 삽입공이 형성되는 위치 조절 나사 세트.
3. 제1항에서,

   상기 나사 캡의 일측에는 드라이버 삽입공이 형성되는 위치 조절 나사 세트.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

   상기 나사 머리는 상기 나사 머리 수용부에 삽입되는 위치 조절 나사 세트.
5. 제4항에서,

   상기 나사 캡은 원통 형상인 위치 조절 나사 세트.
6. 제5항에서,

   상기 나사 머리는 원통 형상인 위치 조절 나사 세트.
7. 제4항에서,

   상기 브레이크 판은 원형의 디스크 형상인 위치 조절 나사 세트.
8. 렌즈의 광축의 위치를 조절할 수 있는 렌즈 홀더에 있어서,

   상기 렌즈 홀더는 하부 기대, 중간 부재, 상판 부재, 제 1 위치 조절 수단 및 제 2 위치 조절 수단을 포함하며,

   상기 하부 기대는, 이미지 센서가 장착된 카메라 기판에 고정되는 고정 수단을 구비하며,

   상기 중간 부재는 상기 상판 부재와 하부 기대의 사이에 배치되되,

   상기 상판 부재는, 렌즈의 광축이 상기 이미지 센서의 센서면에 수직하게 상기 렌즈와 결합되는 체결 수단을 구비하며,

   상기 상판 부재, 중간 부재 및 하부 기대는 상기 상판 부재에 결합되는 렌즈 의 광축 방향으로 관통되어 있으며,

   상기 상판 부재는 광축에 수직한 제 1 방향으로 상기 중간 부재에 대하여 상대 운동할 수 있게 상기 중간 부재에 결합되며,

   상기 중간 부재는 광축 및 상기 제 1 방향에 모두 수직한 제 2 방향으로 상기 하부 기대에 대하여 상대 운동할 수 있게 상기 하부 기대에 결합되며,

   상기 제 1 위치 조절 수단은 상기 상판 부재를 상기 중간 부재에 대하여 상기 제 1 방향으로만 이동 및 고정시킬 수 있으며,

   상기 제 2 위치 조절 수단은 상기 중간 부재를 상기 하부 기대에 대하여 상기 제 2 방향으로만 이동 및 고정시킬 수 있는 렌즈 홀더.
9. 제8항에서,

   상기 상판 부재는 판재와 하향 삽입부를 포함하는 렌즈 홀더.
10. 제9항에서,

    상기 판재는 사각형이고 내측에 렌즈 체결공이 형성되는 렌즈 홀더.
11. 제10항에서,

    상기 하향 삽입부의, 상기 제1 방향에 수직한 단면은 상기 하부 기대를 향할수록 폭이 넓어지는 렌즈 홀더.
12. 제11항에서,

    상기 하향 삽입부의 상기 단면은 사다리꼴 형상인 렌즈 홀더.
13. 제8항에서,

    상기 하부 기대는 상향 삽입부와 고정부를 포함하는 렌즈 홀더.
14. 제13항에서,

    상기 상향 삽입부의, 상기 제2 방향에 수직한 단면은 상기 상판 부재를 향할수록 폭이 넓어지는 렌즈 홀더.
15. 제14항에서,

    상기 상향 삽입부의 상기 단면은 사다리꼴 형상인 렌즈 홀더.
16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에서,

    상기 중간 부재는,

    직육면체 형상의 중간 부재 본체,

    상기 중간 부재 본체의, 상기 제1 방향 측면에 결합되는 제1측판 및

    상기 중간 부재 본체의, 상기 제2 방향 측면에 결합되는 제2측판을 포함하는 렌즈 홀더.
17. 제16항에서,

    상기 제1측판은 상기 제 1 위치 조절 수단으로 상기 중간 부재 본체 및 상기 상판 부재에 결합되고,

    상기 제2측판은 상기 제 2 위치 조절 수단으로 상기 중간 부재 본체 및 상기 하부 기대에 결합되는 렌즈 홀더.
18. 제17항에서,

    상기 제 1 위치 조절 수단 및 상기 제 2 위치 조절 수단은 각각 제1항의 위치 조절 나사 세트인 렌즈 홀더.
19. 제18항에서,

    상기 제1측판과 상기 제2측판에는 위치 조절 나사 세트 체결공이 각각 형성되고,

    상기 상판 부재의 상기 하향 삽입부에는 위치 조절 나사 체결공이 형성되며,

    상기 하부 기대의 상기 상향 삽입부에는 위치 조절 나사 체결공이 형성되는 렌즈 홀더.
20. 제19항에서,

    상기 중간 부재 본체의 내측에는 관통공이 형성되고,

    상기 상판 부재의 상기 하향 삽입부가 결합하는 상판 결합부 및

    상기 하부 기대의 상기 상향 삽입부가 결합하는 하판 결합부를 포함하는 렌즈 홀더.
21. 제20항에서,

    상기 상판 결합부의, 상기 제1 방향에 수직한 단면은 상기 상판 부재를 향할수록 폭이 좁아지는 렌즈 홀더.
22. 제21항에서,

    상기 하판 결합부의, 상기 제2 방향에 수직한 단면은 상기 하부 기대를 향할수록 폭이 좁아지는 렌즈 홀더.
23. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에서,

    상기 중간 부재의 내측에는 관통공이 형성되고,

    상기 상판 부재의 상기 하향 삽입부가 결합하는 상판 결합부 및

    상기 하부 기대의 상기 상향 삽입부가 결합하는 하판 결합부를 포함하는 렌즈 홀더.
24. 제23항에서,

    상기 상판 결합부의, 상기 제1 방향에 수직한 단면은 상기 상판 부재를 향할수록 폭이 좁아지는 렌즈 홀더.
25. 제24항에서,

    상기 하판 결합부의, 상기 제2 방향에 수직한 단면은 상기 하부 기대를 향할수록 폭이 좁아지는 렌즈 홀더.
26. 제23항에서,

    상기 제 1 위치 조절 수단은 제 1 조절 나사 및 제 1 스프링을 포함하고,

    상기 중간 부재에는 제 1 조절 나사 삽입공이 형성되며,

    상기 상판 부재의 상기 하향 삽입부에는 제 1 조절 나사 체결공 및 제 1 스프링 삽입공이 형성되는 렌즈 홀더.
27. 제26항에서,

    상기 제 2 위치 조절 수단은 제 2 조절 나사 및 제 2 스프링을 포함하고,

    상기 중간 부재에는 제 2 조절 나사 삽입공이 형성되며,

    상기 하부 기대의 상기 상향 삽입부에는 제 2 조절 나사 체결공 및 제 2 스프링 삽입공이 형성되는 렌즈 홀더.
28. 제27항에서,

    상기 하부 기대의 상기 고정부에는 기판 고정 브라켓 수용부가 형성되고,

    상기 기판 고정 브라켓 수용부에는 기판 고정 브라켓이 수용되며,

    상기 기판 고정 브라켓은 원통형인 렌즈 홀더.
29. 제28항에서,

    상기 기판 고정 브라켓은 내측에 기판 수용부가 형성되고,

    상기 기판 고정 브라켓의 외주면과 상기 기판 수용부 사이에 복수의 호형공이 형성되는 렌즈 홀더.
30. 제29항에서,

    상기 기판 고정 브라켓은,

    상기 호형공을 관통하여 상기 고정부에 결합되는, 기판 고정 브라켓 고정 나사로 상기 기판 고정 브라켓 수용부에 회전 가능하게 결합되는 렌즈 홀더.
31. 렌즈의 광축의 위치를 조절할 수 있는 렌즈 홀더에 있어서,

    상기 렌즈 홀더는 하부 기대와 중간 부재와 상판 부재를 포함하며,

    상기 상판 부재와 중간 부재와 하부 기대는 각각 상판 부재 중심축과 중간 부재 중심축과 하부 기대 중심축을 구비하되,

    상기 상판 부재 중심축과 중간 부재 중심축과 하부 기대 중심축은 모두 평행하며,

    상기 상판 부재는 렌즈의 광축과 상기 상판 부재 중심축이 일치되게 상기 렌즈와 결합되는 체결 수단을 구비하며,

    상기 하부 기대는 이미지 센서가 장착된 카메라 기판과의 고정 수단을 구비하며,

    상기 중간 부재는 상기 하부 기대 중심축을 기준으로 360°자유로이 회전이 가능하게 상기 하부 기대와 나사 결합되고,

    상기 상판 부재는 상기 중간 부재 중심축을 기준으로 360°자유로이 회전이 가능하게 상기 중간 부재와 나사 결합되되,

    상기 중간 부재 중심축은 상기 하부 기대 중심축에 대하여 일정 간격만큼 편심되어 있고,

    상기 상판 부재 중심축은 상기 중간 부재 중심축에 대하여 상기 일정 간격만큼 편심되어 있으며,

    상기 상판 부재와 중간 부재와 하부 기대는 상기 광축 방향으로 관통되는 렌즈 홀더.
32. 제31항에서,

    상기 상판 부재 및 상기 중간 부재는 원통형인 렌즈 홀더.
33. 제32항에서,

    상기 상판 부재의 외주면에는 수나사가 형성되고,

    상기 중간 부재의 내측에는 중간 결합공이 형성되며 상기 중간 결합공의 내주면에는 암나사가 형성되는 렌즈 홀더.
34. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에서,

    상기 하부 기대는 하단 수용부와 고정부를 포함하고,

    상기 중간 부재는 상기 하단 수용부에 나사 결합되는 렌즈 홀더.
35. 제34항에서,

    상기 중간 부재의 외주면에는 수나사가 형성되고,

    상기 하단 수용부의 내주면에는 암나사가 형성되는 렌즈 홀더.
36. 제35항에서,

    상기 상판 부재의 내측에는 렌즈 결합공이 형성되고,

    상기 상판 부재의 외주면에서 상기 렌즈 결합공까지 나사 체결공이 형성되는 렌즈 홀더.
37. 제36항에서,

    상기 중간 부재의 외주면에서 상기 중간 결합공까지 나사 체결공이 형성되는 렌즈 홀더.
38. 제37항에서,

    상기 하부 기대의 하단 수용부의 내측에는 하단 결합공이 형성되고,

    상기 하단 수용부의 외주면에서 상기 하단 결합공까지 나사 체결공이 형성되는 렌즈 홀더.
39. 제31항에서,

    상기 상판 부재는 상단 삽입부와 상단 체결부를 포함하고,

    상기 중간 부재는 중간 삽입부와 중간 체결부를 포함하는 렌즈 홀더.
40. 제39항에서,

    상기 중간 부재의 내측에는 중간 관통공과 중간 결합공이 형성되며,

    상기 상단 삽입부는 상기 중간 관통공에 삽입되고 상기 상단 체결부는 상기 중간 결합공에 나사 결합되는 렌즈 홀더.
41. 제39항에서,

    상기 하부 기대의 내측에는 하단 관통공과 하단 결합공이 형성되며,

    상기 중간 삽입부는 상기 하단 관통공에 삽입되고 상기 중간 체결부는 상기 하단 결합공에 나사 결합되는 렌즈 홀더.
42. 제39항에서,

    상기 상판 부재의 내측에는 상단 관통공이 형성되고,

    상기 상단 삽입부의 외주면과 상기 상단 관통공 사이에 상단 핸들 삽입공이 형성되는 렌즈 홀더.
43. 제39항에서,

    상기 상판 부재의 내측에는 상단 관통공이 형성되고,

    상기 상단 삽입부의 외주면과 상기 상단 관통공 사이에는 상판 부재 고정 나사 체결공이 형성되는 렌즈 홀더.
44. 제40항에서,

    상기 중간 삽입부의 외주면과 상기 중간 관통공 사이에는 중간 핸들 삽입공이 형성되는 렌즈 홀더.
45. 제40항에서,

    상기 중간 삽입부의 외주면과 상기 중간 관통공 사이에는 중간 부재 고정 나사 체결공이 형성되는 렌즈 홀더.

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