KR20100119091A - 액추에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대상 물체에 연결된 이동부재, 일측에 상기 이동부재가 연결되며 직선방향을 따라 지그재그 구조로 형성되는 탄성연결부재, 상기 탄성연결부재에 부착되는 자성부재, 상기 탄성연결부재와 상기 자성부재를 수용하는 케이스 및 상기 케이스의 외부 일측면에 인접하여 배치되는 전자석을 포함한다.
액추에이터(Actuator), 카메라 모듈, 자성부재, 탄성부재

Description

액추에이터{Actuator}
본 발명은 전기, 유압, 압축공기 등을 이용하여 구동되는 액추에이터에 관한 것이다.
일반적으로 카메라는 다수개의 렌즈를 구비하고 있으며, 각각의 렌즈를 이동시켜 그 상대거리를 변화시킴으로써 광학적인 초점 거리를 조절하도록 구성된다.
또한, 이동통신단말기에 탑재되는 카메라 모듈은 자동초점 조절장치, 접사장치 및 광학 줌 장치 등을 구비하고 있으며, 카메라 모듈의 자동초점 조절을 위하여 렌즈모듈을 구동시킬 필요가 있다.
이와 같이, 카메라 모듈의 자동초점 조절 방법은 초점 렌즈를 이동시키는 방식에 따라 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor)형과 피에조(Piezo)형으로 구분된다.
VCM형 카메라 모듈은 내부에 작은 코일이 감겨 있으며, 상기 코일로 전류가 흐르게 되면 주변에 자기장이 형성되어 렌즈를 구동시키는 반면, 피에조형 카메라 모듈은 전기를 가하면 팽창 또는 수축되는 압전소자를 활용하여 렌즈를 구동시킨다.
피에조형 카메라 모듈은 주로 수입에 의존하고 있으므로 국내 자체 생산이 가능한 VCM형 카메라 모듈이 주로 사용된다.
일반적인 VCM형 카메라 모듈에 사용되는 액추에이터는 자속방향에 수직이 되도록 코일을 배치하여 코일로 인가되는 전압을 조절하여 이동부(Moving Part)를 이동시킨다. 그러나, 상기의 액추에이터 구조는 카메라 모듈 내부에 코일을 높이 방향으로 길게 배치함으로써 배치 공간의 제약을 받으며, 이동부(Moving Part)의 초기 위치를 유지하기 위해 하면에 부착된 보조 스프링은 선형성이 떨어져 신장될 수 있는 거리의 한계가 있으며 스프링 파손 등의 취약점이 있다.
본 발명은 탄성 및 자성을 가지는 연결부재, 또는 자성부재가 부착된 탄성을 가지는 연결부재를 인가되는 자력에 따라 신장 또는 수축시켜 이동부재와 연결된 렌즈를 상하 방향으로 구동하는 액추에이터를 제공한다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 대상 물체에 연결된 이동부재, 일측에 상기 이동부재가 연결되며 직선방향을 따라 지그재그 구조로 형성되는 탄성연결부재, 상기 탄성연결부재에 부착되는 자성부재, 상기 탄성연결부재와 상기 자성부재를 수용하는 케이스 및 상기 케이스의 외부 일측면에 인접하여 배치되는 전자석을 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 대상 물체에 연결된 이동부재, 일측에 상기 이동부재가 연결되며 직선방향을 따라 지그재그 구조로 형성되며 자성을 가지는 탄성연결부재, 상기 탄성연결부재를 수용하는 케이스 및 상기 케이스의 외부 일측면에 인접하여 배치되는 전자석을 포함한다.
본 발명의 실시 예에서는 이동부재 하단에 연결되는 액추에이터 탄성연결부재가 상하방향을 따라 지그재그 구조로 형성되므로써, 자기장 변화에 따른 이동부재의 이동 거리를 늘릴 수 있고 제작이 용이하다.
또한, 탄성연결부재의 탄성력에 의한 신장 또는 복원으로 이동부재가 구동되므로 반복하여 사용하여도 선형성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 액추에이터(Actuator)에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면에 도시된 각 부재의 크기는 설명의 편의를 위해 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액추에이터의 초기 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액추에이터의 구동 상태를 도시한 사시도이다.
핸드폰에 사용되는 카메라 모듈의 자동 초점 조절장치는 렌즈를 대략 0.2㎜ 이상 이동시킬 수 있어야 한다. 즉, 카메라 모듈 렌즈와 연결되어 상기 렌즈의 위치를 상하로 이동시키는 이동부재를 구동시키는 액추에이터의 구조가 상기 기능을 수행할 수 있도록 개선할 필요가 있다.
다만 이하 서술하는 실시예는 반드시 카메라 모듈렌즈에 한정되는 것은 아니며 대상 물체의 정교한 이동을 필요로 하는 구조에 응용될 수 있음은 자명하다.
도 1에 도시한 바와 같이, 액추에이터는 탄성연결부재(150), 자성부재(140) 및 이들을 하우징하는 케이스(120, 130)를 포함한다.
탄성연결부재(150)는 상하방향을 따라 지그재그 구조로 형성되며, 탄성연결부재(150)의 상측이 이동부재(110) 하단에 고정되며 탄성연결부재(150)의 하단은 케이스(120, 130)의 내부 저면측에 고정된다.
따라서, 자기장이 인가되면 지그재그 구조가 펴져서 이동부재(110)의 이동 거리를 증가시킬 수 있으며, 탄성연결부재(150)의 하단이 케이스(120, 130)의 내부 저면측에 고정되므로 안정적으로 지그재그 구조가 신축될 수 있다.
탄성연결부재(150)는 외부의 자기장 변화에 따라 이동부재(110)의 위치를 상하로 이동시킬 수 있는 탄성을 가지는 물질로 형성되며, 탄성연결부재(150)의 적어도 일부분에는 자성부재(140)가 부착된다.
케이스(120, 130)는 탄성연결부재(150)와 자성부재(140)를 하우징하며 케이스의 상부 커버(120)에는 이동부재(110)가 관통할 수 있는 상부 관통홀이 형성되어 있다.
케이스(120, 130)의 일측에는 전자석(210, 220)이 배치되며, 자기장이 형성되면 전자석(210, 220)과 탄성연결부재(150)에 부착된 자성부재(140) 사이에 인력이 작용한다. 전자석(210, 220)은 자기장을 형성할 수 있는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 일반적으로 철심(220)에 코일(210)을 감은 형태로 형성될 수 있다.
전자석(210, 220)으로부터 자력이 인가되면 탄성연결부재(150)의 지그재그 구조가 펼쳐져 길이가 신장되며, 전자석(210, 220)으로부터 자력이 제거되면 탄성연결부재(150)의 길이는 복원력에 의하여 지그재그 구조가 원상태로 수축된다.
따라서, 자성부재(140)와 전자석(210, 220)의 인력에 의하여 탄성연결부재(150)의 길이가 신장될 수 있도록, 지그재그로 구조 중 전자석(210, 220)의 반대편 절곡부의 적어도 하나는 자성부재(140)가 부착된다.
또한, 탄성연결부재(150)의 지그재그 구조 중 전자석 반대편 절곡부의 적어도 하나는 케이스(120, 130) 내벽과 접촉하는 평탄면을 가지므로 케이스(120, 130) 내벽에 고정될 수 있다.
이하에서, 도 1 및 도 2를 참조하여 액추에이터의 구동 상태를 설명한다.
액추에이터의 초기 상태인 외부의 자기장이 형성되지 않는 상태(도 1 참조)는 탄성연결부재(150)가 수축되어 변형이 가해지지 않는 상태이며, 액추에이터 구동 상태(도 2 참조)는 외부에 자기장이 형성되어 전가석(210, 220)과 자성부재(140) 사이에 인력이 작용하여 탄성연결부재(150)의 지그재그 구조가 펼쳐지는 상태이다.
외부의 자기장이 형성되면, 탄성연결부재(150)에 부착된 자성부재(140)와 전 자석(210, 220) 사이에 인력이 작용하여 자성부재(140)가 전자석(210, 220) 측으로 끌려간다.
따라서, 자성부재(140)가 부착된 탄성연결부재(150)의 지그재그 구조가 펼쳐져 길이가 신장되므로 탄성연결부재(150) 상단에 연결된 이동부재(110)는 위쪽으로 이동하게 된다.
외부의 자기장이 제거되면, 자성부재(140)와 전자석(210, 220) 사이의 자력은 소멸되고 탄성연결부재(150)는 복원력에 의하여 지그재그 구조가 원상태로 수축되므로 탄성연결부재(150) 상단에 연결된 이동부재(110)는 아래쪽으로 이동하게 된다.
이와 같이, 외부의 자기장 변화에 의하여 이동부재(110)가 상하로 구동하게 된다.
외부 자기장에 의한 영향을 최대화하기 위하여, 자성부재(140)뿐만 아니라 탄성연결부재(150)를 자성을 띄는 물질로 형성할 수 있으며, 탄성연결부재(150)는 일체형으로 형성될 수 있고 지그재그 구조의 절곡부는 케이스(120, 130) 내벽에 접촉하는 곡면의 평탄면으로 형성될 수 있다. 또한, 탄성연결부재(150)는 판재 가공 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 액추에이터의 탄성연결부재(150)는 자성부재(140)가 추가적으로 부착되지 않고, 탄성 및 자성을 가지는 물질로 형성될 수 있다.
탄성연결부재(150)는 판재 가공 방법을 이용하여 일체형으로 제작될 수 있으므로 제작 공정을 단순화 시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액추에이터의 초기 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액추에이터의 구동 상태를 도시한 사시도이다.
<도면의 간단한 설명>
110: 이동부재 120, 130: 케이스
140: 자성부재 150: 탄성연결부재
155: 고정부 210: 코일
220: 철심

Claims (14)

  1. 대상 물체에 연결된 이동부재;
    일측에 상기 이동부재가 연결되며 직선방향을 따라 지그재그 구조로 형성되는 탄성연결부재;
    상기 탄성연결부재에 부착되는 자성부재;
    상기 탄성연결부재와 상기 자성부재를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스의 외부 일측면에 인접하여 배치되는 전자석;을 포함하는 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대상 물체는 카메라 모듈의 렌즈인 액추에이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄성연결부재는 상기 케이스의 내부 저면측에 타측이 고정되는 액추에이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄성연결부재는 상기 전자석으로부터 자력이 인가되면 지그재그 구조가 펼쳐져 길이가 신장되는 액추에이터.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 전자석으로부터 인가되는 자력이 제거되면 상기 탄성연결부재는 복원력에 의하여 지그재그 구조가 원상태로 수축되는 액추에이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지그재그 구조 중 전자석의 반대편 절곡부의 적어도 하나는 상기 케이스 내벽과 접촉하는 평탄부를 가지는 형상으로 형성되는 고정부를 가지는 액추에이터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지그재그 구조 중 전자석의 반대편 절곡부에 상기 자성부재가 부착되는 액추에이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탄성연결부재는 자성을 띄는 물질로 형성되는 액추에이터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 이동부재가 관통할 수 있는 상부 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  10. 대상 물체에 연결된 이동부재;
    일측에 상기 이동부재가 연결되며 직선방향을 따라 지그재그 구조로 형성되며 자성을 가지는 탄성연결부재;
    상기 탄성연결부재를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스의 외부 일측면에 인접하여 배치되는 전자석;을 포함하는 액추에이터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 대상 물체는 카메라 모듈의 렌즈인 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 탄성연결부재는 상기 케이스의 내부 저면측에 타측이 고정되는 액추에이터.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 탄성연결부재는 판재 가공 방법으로 일체형으로 형성되는 액추에이터.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 이동부재가 관통할 수 있는 상부 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 액추에이터.
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