KR20170012419A

KR20170012419A - 줌 렌즈

Info

Publication number: KR20170012419A
Application number: KR1020167036379A
Authority: KR
Inventors: 시아오핑 후
Original assignee: 볼리미디어 홀딩즈 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2017-02-02
Also published as: CN106461906A; CN106461906B; WO2015180121A1; US9739982B2; CA2950634A1; KR101961732B1; US20170097492A1; AU2014395889A1; MX2016015424A; EP3139204B1; EP3139204A4; NZ726603A; EP3139204A1; RU2648006C1; MY178803A; CA2950634C; ZA201608882B; JP2017521731A; AU2014395889B2; JP6378827B2

Abstract

본 발명은 줌 렌즈에 관한 것으로, 포커스 구동 수단과 줌 구동 수단 및 상응한 렌즈 그룹을 포함하고, 줌 구동 수단은 포커스 구동 수단의 외부에 씌움 설치되며, 여기서 보이스 코일 모터인 포커스 구동 수단은 탄성 연결부재(7a3)를 통해 연결되는 포커스 고정자 어셈블리(7a1)와 포커스 가동자 어셈블리(7a2)를 포함하고, 포커스 고정자 어셈블리 중의 포커스 고정자 슬리브(7a11)와 포커스 가동자 어셈블리 중의 포커스 가동자 슬리브(7a21) 중 하나는 영구 자성 재료 슬리브이고, 다른 하나는 비자성 재료 슬리브이며, 비자성 재료 슬리브에 속하는 어셈블리는 프릴리미너리 마그네틱 부재(7a22)와 구동 코일(7a23)을 더 포함한다. 프릴리미너리 마그네틱 부재와 영구 자성 재료 슬리브 사이에 미리 존재하는 자기력은 전기가 통하지 않을 경우, 탄성 연결부재가 응력 평형 상태에 있게 함으로써, 탄성 연결부재의 운동을 구동하는데 더욱 작은 전자기력만 필요하게 하여 상응하게 구동 전류를 감소시키고 소비전력을 낮추며, 줌 구동 수단이 포커스 구동 수단의 외부에 씌움 설치됨으로써, 비교적 큰 조리개를 쉽게 실현할 수 있고, 더욱 쉽게 설치하도록 실현할 수 있다.

Description

줌 렌즈{ZOOM LENS}

본 발명은 렌즈 기술 분야에 관한 것으로, 특히 휴대폰 렌즈로 사용되는 컴팩트(compact)하고 미니어처(miniature)한 줌 렌즈에 관한 것이다.

디지털 영상 기술의 확대와 보급에 따라 광학 촬상 장치는 예컨대 종류가 많은 휴대용 및 소형 기기와 같은 여러가지 유형의 기기에 광범위하게 사용되고, 예컨대 소형 줌 렌즈와 같은 소형화의 광학 촬상 장치는 광범히 수요되고 있다.

종래의 소형 줌 렌즈는 각각 상응한 렌즈 그룹의 이동을 구동하여 포커스와 줌을 실현하는 포커스 구동 수단과 줌 구동 수단 두개 부분을 포함한다.

보이스 코일 모터(VCM, Voice Coil Motor)는 비교적 간단한 모터인 바, 여기서 직선형 보이스 코일 모터는 예컨대 휴대폰 카메라 자동 포커스 모듈과 같은 광학 분야에서 광범위하게 사용된다. 간단하게 설명하기 위하여, 이하 보이스 코일 모터에서 운동하는 부분은 포커스 가동자 어셈블리(focus mover assembly)라고 하고, 대해 고정된 부분은 포커스 고정자 어셈블리라고 한다.

도1에 도시된 바와 같이, 보이스 코일 모터의 기본 구조는 일반적으로 고정자(1a1), 가동자(1a2)와 탄성 연결부재(1a3)를 포함하고, 탄성 연결부재는 가동자와 고정자를 연결시키며, 부하(미도시)는 가동자에 고정 장착된다. 도1에서, 고정자는 영구 자성체이고, 포커스 가동자 어셈블리에는 가동자에 권취되는 구동 코일(1a23)이 포함된다. 구동 코일은 전기가 통한 후 고정자의 자기장 작용에 의해 가동자는 직선 이동하고, 역방향 운동은 역방향 전류를 인가하거나 탄성 연결부재의 복원력을 이용하여 실현될 수 있다. 다른 하나의 경우에는, 가동자를 영구 자성체로 설치하여 구동 코일이 포커스 고정자 어셈블리에 포함될 수 있도록 한다.

상기 구조를 사용한 보이스 코일 모터는 구동 코일에 의해 발생된 전자기력과 탄성 연결부재의 탄력 사이의 평형을 통하여 부하의 위치에 대해 정확한 위치결정을 진행하는 바, 예컨대 포커스 렌즈를 필요한 위치에 이동시킨다. 일반적으로, 작동구간 내에서, 탄성 연결부재의 탄력은 이의 변위와 정비례되는 바, 이에 따라 가동자의 변위가 클수록 이에 필요한 전자기력이 더 크고, 구동 코일의 전류도 더 크다. 가동자가 어느 고정된 위치, 예컨대 포커싱을 실현하는 위치에서 장시간 유지하려면, 구동 코일의 전류도 장시간 유지되어야 하기에, 보이스 코일 모터는 비교적 큰 정지상태 유지 소비전력을 구비한다.

본 발명에 따라, 기판, 포커스 구동 수단, 제1 포커스 렌즈 그룹, 줌 구동 수단과 제1 줌 렌즈 그룹을 포함하는 줌 렌즈를 제공한다. 제1 포커스 렌즈 그룹은 포커스 구동 수단의 구동에 의해 축방향 운동을 진행하고, 제1 줌 렌즈 그룹은 줌 구동 수단의 구동에 의해 축방향 운동을 진행한다. 포커스 구동 수단과 줌 구동 수단은 모두 동축 설치된 슬리브 구조이고, 줌 구동 수단은 포커스 구동 수단의 외부에 씌움 설치된다. 보이스 코일 모터인 포커스 구동 수단은 포커스 고정자 어셈블리, 포커스 가동자 어셈블리와 탄성 연결부재를 포함하고, 포커스 고정자 어셈블리는 기판에 대해 고정되며, 포커스 가동자 어셈블리는 탄성 연결부재를 통해 포커스 고정자 어셈블리와 연결된다. 포커스 고정자 어셈블리는 포커스 고정자 슬리브를 포함하고, 포커스 가동자 어셈블리는 포커스 고정자 슬리브와 씌움 설치되는 포커스 가동자 슬리브를 포함하며, 포커스 고정자 슬리브와 포커스 가동자 슬리브 중 하나는 영구 자성 재료 슬리브이고, 다른 하나는 비자성 재료 슬리브이며, 비자성 재료 슬리브에 속하는 어셈블리는, 영구 자성 또는 자화 재료로 제작되고 비자성 재료 슬리브에 대해 고정되는 프릴리미너리 마그네틱 부재와, 비자성 재료 슬리브에 대해 고정되는 구동 코일을 더 포함하고, 구동 코일에 전기가 통하지 않을 경우, 프릴리미너리 마그네틱 부재와 영구 자성 재료 슬리브 사이에 미리 존재하는 자기력과 탄성 연결부재의 탄력이 평형을 이룬다.

본 발명에 따른 줌 렌즈에 있어서, 포커스 구동 수단은 미리 존재하는 자기력을 통해 전기가 통하지 않을 경우, 즉 탄성 연결부재가 응력 평형 상태에 있도록 하고, 상기 미리 존재하는 자기력은 탄성 연결부재의 운동을 구동하는데 더욱 작은 전자기력만 필요하게 하여 상응하게 구동 전류를 감소시키고 소비전력을 낮춘다. 또한 줌 구동 수단은 포커스 구동 수단의 외부에 씌움 설치됨으로써, 비교적 큰 조리개를 쉽게 실현할 수 있고, 더욱 쉽게 설치하도록 실현할 수 있다.

이하 도면을 결부하여 본 발명의 구체적인 예시에 대해 구체적으로 설명한다.

도 1은 종래의 보이스 코일 모터의 하나의 구조 모식도이다.
도 2는 본 발명에 사용된 보이스 코일 모터의 하나의 등가 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명에 사용된 초음파의 하나의 등가 구조 모식도이다.
도 4는 본 발명에 사용된 디스크 모터의 하나의 등가 구조 모식도이다.
도 5는 본 발명에 사용된 줌 가동자 어셈블리의 전동 구조 모식도이다.
도 6은 본 발명에 사용된 다른 줌 가동자 어셈블리의 전동 구조 모식도이다.
도 7은 본 발명에 사용된 4층 인쇄회로의 권취 방식 모식도이다.
도 8은 본 발명에 사용된 다른 4층 인쇄회로의 권취 방식 모식도이다.
도 9는 실시예1의 줌 렌즈의 구조 모식도이다.
도 10은 실시예2의 줌 렌즈의 구조 모식도이다.
도 11은 실시예3의 줌 렌즈의 구조 모식도이다.
도 12는 실시예4의 줌 렌즈의 구조 모식도이다.

본 발명에 따른 줌 렌즈는 제1 포커스 렌즈 그룹을 축방향으로 이동하도록 구동하는 포커스 구동 수단과, 제1 줌 렌즈 그룹을 축방향으로 이동하도록 구동하는 줌 구동 수단를 포함하고, 포커스 구동 수단과 줌 구동 수단은 모두 동축 설치된 슬리브 구조이며, 줌 구동 수단은 포커스 구동 수단의 외부에 씌움 설치된다. 본 명세서에서, 구동 수단(모터)에서 운동하는 부품을 가동자 어셈블리라고 하고, 구동 수단에서 상대적으로 고정되는 부품을 고정자 어셈블리라고 하며, 고정자 어셈블리는 일반적으로 기판에 대해 고정된다. 이하 포커스 구동 수단과 줌 구동 수단의 예시에 대해 각각 설명한다.

1. 포커스 구동 수단

본 발명에 따른 줌 렌즈에 있어서, 우수한 보이스 코일 모터를 포커스 구동 수단으로 사용하고 "슈퍼 보이스 코일 모터”로도 불릴 수 있으며, 이는 국제 출원번호가 PCT/CN2014/075377이고, 발명의 명칭이 "보이스 코일 모터 및 포커싱 렌즈”인 PCT 국제 출원에서 설명한 원리와 구조를 사용하였다.

본 발명에 따른 슈퍼 보이스 코일 모터의 하나의 등가 구조 모식도는 도2를 참조할 수 있는 바, 포커스 고정자 어셈블리(2a1), 포커스 가동자 어셈블리(2a2)와 탄성 연결부재(2a3)를 포함하고, 포커스 가동자 어셈블리는 탄성 연결부재를 통해 포커스 고정자 어셈블리와 연결된다. 포커스 고정자 어셈블리는 상대적으로 고정되고, 포커스 고정자 슬리브(2a11)를 포함하며, 포커스 고정자 슬리브는 기판(미도시)에 고정될 수 있다. 포커스 가동자 어셈블리는 포커스 가동자 슬리브(2a21)를 포함하고, 포커스 고정자 슬리브와 동축 씌움 설치된다. 축방향 운동 과정에서 광축의 안정성을 보다 우수하게 유지하기 위하여, 포커스 고정자 슬리브는 포커스 가동자 슬리브와 밀착되게 씌움 설치되고, 접촉면이 평탄면인 것이 바람직하다. 구체적으로 실현할 경우, 포커스 고정자 슬리브는 포커스 가동자 슬리브의 외부에 씌움 설치될 수 있을 뿐만 아니라 포커스 가동자 슬리브 내부에 씌움 설치될 수도 있으며, 설계 수요에 따라 결정할 수 있다. 일반성을 배제하지 않은 전제하에, 탄성 연결부재는 나선형 스프링을 사용할 수 있고, 예컨대 금속 식각 공정으로 제작된 평면 스프링 시트 등 기타 형식을 사용할 수도 있다.

포커스 고정자 슬리브와 포커스 가동자 슬리브 중 하나는 영구 자성 재료 슬리브이고, 다른 하나는 비자성 재료 슬리브이며, 또한 비자성 재료 슬리브에 속하는 어셈블리는 프릴리미너리 마그네틱 부재와 구동 코일을 더 포함한다. 예컨대, 도2에 도시된 바와 같이, 포커스 고정자 슬리브는 영구 자성 재료 슬리브이고, 포커스 가동자 슬리브는 비자성 재료 슬리브이므로, 포커스 가동자 어셈블리는 프릴리미너리 마그네틱 부재(2a22)와 구동 코일(2a23)을 더 포함한다. 물론 포커스 고정자 슬리브가 비자성 재료 슬리브이고 포커스 가동자 슬리브가 영구 자성 재료 슬리브일 수도 있으며, 이 경우, 포커스 고정자 어셈블리는 프릴리미너리 마그네틱 부재와 구동 코일을 더 포함한다.

프릴리미너리 마그네틱 부재는 영구 자성 또는 자화 재료로 제작되고, 비자성 재료 슬리브에 대해 고정된다. 예컨대, 포커스 가동자 슬리브가 비자성 재료 슬리브이면, 프릴리미너리 마그네틱 부재는 동축 설치되는 마그네트 링일 수 있고, 포커스 가동자 슬리브의 일단에 고정된다. 도2에 도시된 바와 같이, 또한 예컨대, 포커스 고정자 슬리브가 비자성 재료 슬리브이면, 프릴리미너리 마그네틱 부재는 포커스 고정자 슬리브에 고정되거나 포커스 고정자 어셈블리 중의 기타 부품에 고정되거나 기판에 고정될 수 있다. 일부 실시예에서, 프릴리미너리 마그네틱 부재는 흩어지는 형식으로 설치될 수 있고, 예컨대 간격식으로 비자성 재료 슬리브에 삽입되거나 고정되는 바, 영구 자성 재료 슬리브와 함께 미리 존재하는 자기력을 발생할 수 있기만 하면 된다.

구동 코일은 비자성 재료 슬리브에 대해 고정되고, 예컨대 비자성 재료 슬리브의 내표면 또는 외표면에 설치될 수 있다. 예컨대, 도2에 도시된 바와 같이, 구동 코일은 포커스 가동자 슬리브의 외벽에 설치되고 포커스 고정자 슬리브의 내벽에 밀착된다.

구동되는 제1 포커스 렌즈 그룹는 일반적으로 포커스 가동자 어셈블리에 고정되는 바, 예컨대, 도2를 참조하면, 제1 포커스 렌즈 그룹(2a25)를 마그네트 링에 고정한다. 다른 실시예에 있어서, 렌즈 그룹을 렌즈 지지 부재에 장착한 후 렌즈 지지 부재를 포커스 가동자 어셈블리에 연결시킬 수도 있다.

구동 코일에 전기가 통하지 않을 경우, 프릴리미너리 마그네틱 부재와 영구 자성 재료 슬리브 사이에 미리 존재하는 자기력(흡입 또는 배척하는 자기력일 수 있음)은 포커스 가동자 어셈블리와 포커스 고정자 어셈블리를 연결하는 탄성 연결부재가 변형되는 것을 야기하고, 발생되는 탁력이 평형되도록 하여 탄성 연결부재가 미리 응력 평형 상태에 있게 한다. 따라서, 탄성 연결부재가 미리 평형을 유지하는 위치를 이의 작업 구간의 두 개의 단점 중의 하나 또는 사이에 설치하여 상응한 작업상태의 제로 소비전력을 유지하는 것을 실현할 수 있다. 또한 탄성 연결부재가 상기 응력 평형 위치를 이탈하는데 필요한 소비전력은 "미리 존재하는 자기력”을 인가하지 않았을 경우보다 더 작게 하여, 광학 포커싱에 사용할 경우, 소비전력이 낮고 행정이 큰 장점이 있도록 한다. 미리 존재하는 자기력이 탄성 연결부재의 구동 소비전력을 낮추는데 관한 상세한 이론 분석은 출원번호가 CN201310748592.0인 중국 발명 특허 출원을 참조할 수 있다.

구동 코일에 전기가 통할 경우, 코일과 영구 자성 재료 슬리브 및 프릴리미너리 마그네틱 부재 사이에서 작용력이 발생되어 "미리 존재하는 자기력”과 탄력 사이의 평형을 변화시켜 구동 가동자 어셈블리가 축방향을 따라 운동하도록 한다. 이하 개념적으로 영구 자성 재료 슬리브와 구동 코일 사이의 작용력의 경우를 설명한다.

영구 자성 재료 슬리브의 자화 방향에는 두가지 경우가 있는데, 하나는 반경 방향의 자화인 바, 즉 슬리브의 내외부 표면이 각각 남극과 북극 중의 하나인 것이고, 다른 하나는 축방향의 자화인 바, 즉 슬리브의 상하 양단이 각각 남극과 북극 중의 하나인 것이다.

영구 자성 재료 슬리브의 자화 방향이 반경 방향 자화일 경우, 구동 코일에 전기가 통할 경우, 코일과 영구 자성 재료 슬리브 사이에서 축방향의 전자기력(로런츠 힘)이 발생되어 포커스 가동자 어셈블리의 상하 이동을 추동한다.

영구 자성 재료 슬리브의 자화 방향이 축방향 자화일 경우, 구동 코일에 전기가 통할 경우 코일과 영구 자성 재료 슬리브 사이의 자기장 힘은 반경 방향을 따르나, 원주의 대칭성에 의해 서로 상쇄된다. 그러나 코일에서 발생되는 자기장은 영구 자성 재료 슬리브의 자기장 방향과 동일하거나 반대된다. 따라서 전류에서 발생되는 자기장은 영구 자성 재료 슬리브의 자기장과 함께 서로 증가되거나 서로 상쇄되어 영구 자성 재료 슬리브와 프릴리미너리 마그네틱 부재 사이의 작용력을 증가시키거나 감소시키고, "미리 존재하는 자기력”과 탄력 사이의 평형을 파괴하여 포커스 가동자 어셈블리의 운동을 실현한다.

바람직하게는, 탄성 연결부재는 예컨대 강철 또는 철자석 재료와 같은 자화 재료로 제작될 수 있는 바, 영구 자성 재료 슬리브와 프릴리미너리 마그네틱 부재 사이의 자기력을 전달하는 효과를 달성할 수 있고, 가동자 어셈블리의 무게를 줄이는데 도움이 된다.

2. 줌 구동 수단

본 발명에 따른 줌 렌즈에 있어서, 예컨대 다면체 초음파 모터와 디스크 전자기 모터와 같은 여러가지 적합한 모터를 줌 구동 수단으로 사용한다. 줌 구동 수단은 일반적으로 줌 고정자 어셈블리와 줌 가동자 어셈블리를 포함하고, 줌 고정자 어셈블리는 기판에 대해 고정되며, 줌 가동자 어셈블리는 제1 줌 렌즈 그룹을 구동한다.

줌 구동 수단에 사용되는 초음파 모터는 공개 번호가 CN1873455A이고 발명의 명칭이 "일체화 화학기기의 포커싱/줌 시스템”인 중국 특허에서 설명한 원리와 구조를 사용하였다. 이의 하나의 등가 구조 모식도는 도3을 참조할 수 있는 바, 고정자 어셈블리(3b1)와 가동자 어셈블리(3b2)를 포함하고, 고정자 어셈블리는 가동자 어셈블리의 내부 또는 외부에 씌움 설치되며, 고정자 어셈블리와 가동자 어셈블리가 합지된 벽 사이에서 나사산 배합 또는 원주면 마찰의 방식을 통해 전동을 진행하며, 고정자 어셈블리와 가동자 어셈블리가 접촉되지 않는 벽의 적어도 하나는 다면체이며, 매 하나의 면에는 압전 재료(3b19)가 고정되어 있고, 사용되는 압전 재료는 예컨대 압전 세라믹일 수 있으며, 매 시트의 상기 압전 재료에는 구동 회로(미도시)가 연결되어 있고, 예컨대 접착 또는 용접 방식으로 금속 와이어를 연결하여 구동 회로로 한다. 이러한 금속 와이어는 압전 재료를 활성화시키기 위한 전기 신호를 전달하고, 이러한 압전 재료는 전기 신호의 활성화하에 부착된 고정자 또는 가동자를 진동하여 진행파를 발생하여 고정자와 가동자 사이의 배합(예컨대 나사산 배합 또는 원주면 마찰 배합)을 통해 가동자가 회전하도록 구동한다. 도3에서, 고정자는 가동자의 외부에 씌움 설치되고, 고정자의 내벽과 가동자의 외벽 사이에는 나사산을 통해 배합되며, 고정자의 외벽은 다면체이다. 반대되는 설치를 사용할 수도 있는 바, 즉, 가동자는 고정자의 외부에 씌움 설치되고 가동자의 내벽과 고정자의 외벽 사이는 나사산을 통해 배합되며, 고정자의 내벽은 다면체이다. 압전 재료의 고정자를 부착하는데 일반적으로 구리 또는 알루미늄과 같은 금속재료를 사용할 수 있고, 나사산에 의해 구동되는 가동자는 플라스틱 또는 금속과 같은 임의의 재료를 사용할 수 있다. 상기 다면체 초음파 모터는 정밀도가 높고 소비전력이 작으며 추진력이 크고 자동 잠금 기능을 구비하는 장점이 있기에, 줌 구동에 아주 적합하다.

줌 구동 수단에 사용되는 디스크 전자기 모터는 출원번호가 CN201310677074.4이고 발명의 명칭이 "전자기 모터”인 중국 특허 출원에서 설명한 원리와 구조를 사용하였다. 이의 하나의 등가 구조 모식도는 도4를 참조할 수 있다. 고정자 어셈블리4b1와 가동자 어셈블리4b2를 포함하고, 고정자 어셈블리는 가동자 어셈블리의 내부 또는 외부에 씌움 설치되며(도4에서, 가동자 어셈블리는 고정자 어셈블리의 외부에 씌움 설치되고, 고정자 어셈블리를 감싸며 회전할 수 있으며, 기타 실시형태에 있어서, 가동자 어셈블리는 고정자 어셈블리의 내부에 씌움 설치될 수도 있고, 줌 구동 수단과 포커스 구동 수단의 고정자가 인접하면, 동일한 고정 슬리브를 사용할 수 있음), 적어도 한 쌍의 가동자 자극(4b27)(도4에서 4개를 설치하였으나 그 중 하나는 가려졌음)은 가동자 어셈블리의 저부에 장착되며, 적어도 두 개의 고정자 코일(4b13)(도4에서 4개를 설치하였으나 그 중 하나는 가려졌음)은 기판 46에 설치된다.

디스크 전자기 모터의 가동자는 중공 아이언 실린더(hollow iron cylinder)일 수 있고, 이 경우, 가동자의 자극은 아이언 실린더의 벽에 간단하게 삽입될 수 있다. 가동자는 플라스틱 등 비자성 재료로 제작될 수 있고, 가동자의 자극은 비자성 재료의 표면에 장착되거나 삽입될수 있다. 가동자는 두 개의 부분으로 이루어질 수 있는 바, 저부는 자극 링(자극이 삽입되어 있는 자성 재료 또는 비자성 재료로 제작된 링)이고, 상부는 자성 재료 또는 자화 재료로 제작된 슬리브이다. 자극은 단면에 돌출될 필요가 없고, 커버를 하나 더 증가하는 것을 통해 자극이 커버의 단면과 수평을 이루거나 심지어 조금 함몰되도록 한다. 일정한 규칙에 따라 고정자 권선에 교류 또는 직류 전기를 공급할 경우, 고정자 권선과 가동자 자극 사이에서 하나의 회전 자기장이 발생하는데, 상기 자기장은 자극을 통해 가동자를 데리고 함께 회동한다. 상기 디스크 전자기 모터는 추진력이 크고 자동 잠금 장점이 있기에, 줌 구동에 아주 적합하다. 본 발명에 사용된 디스크 전자기 모터는 단계식 제어 방식을 사용하는 것이 바람직하고, 가동자의 이동을 측정하지 않고도 정확한 변위 제어를 실현할 수 있다.

이하 일부 바람직한 설치에 대해 설명하도록 한다.

1. 줌 운동의 측정

줌 구동 수단의 가동자 어셈블리의 위치를 정확하게 측정하기 위해 더 나아가 홀 마그네틱 링과 홀 센싱 소자를 설치할 수 있고, 홀 마그네틱 링과 홀 센싱 소자 중 하나는 줌 가동자 어셈블리에 대해 고정되며, 다른 하나는 줌 고정자 어셈블리에 대해 고정되거나 축방향만 따라 이동하고, 홀 센싱 소자는 측정 신호를 출력하는데, 상기 측정 신호는 홀 마그네틱 링이 홀 센싱 소자에 대한 회전 각도를 표시하기 위한 것이다. 가동자의 회전과 구동되는 렌즈 지지 부재의 축방향 이동은 대응관계를 구비하므로, 가동자의 회전을 측정하는 것을 통해 렌즈 지지 부재의 위치를 확정할 수 있고, 해당 측정 데이터는 호스트에 제공되어 관련 광학 산출 및/또는 렌즈 그룹의 이동을 제어할 수 있다. 물론 디스크 전자기 모터는 단계식 제어 방식을 사용하여 정확한 이동을 실현하기에, 단계식 제어 방식을 사용한 디스크 전자기 모터를 줌 모터로 할 경우, 홀 위치 측정 시스템을 생략할 수도 있다. 바람직하게는, 전동 마그네틱 링을 줌 구동 수단으로 하는 전동 방식으로 사용할 경우(구체적인 설명은 이하에서 하도록 함), 홀 마그네틱 링은 전동 마그네틱 링과 일체로 집적될 수 있다.

2. 줌 구동 수단의 전동 방식

본 발명에 사용된 줌 구동 수단의 가동자 어셈블리는 여러가지 적당한 전동 구조를 사용하여 줌 렌즈 그룹의 축방향 이동을 구동한다. 일반적으로, 렌즈 그룹은 렌즈통과 같은 상응한 렌즈 지지 부재에 고정 장착되고, 가동자는 렌즈 지지 부재를 전동시키는 것으로 렌즈 그룹의 운동을 구동한다. 렌즈 지지 부재는 반경 방향으로 고정되고, 예컨대 축방향으로만 운동할 수 있도록 하는 위치 제한 슬라이드 바 또는 슬라이딩 슬롯이 설치되어 있어, 렌즈 그룹이 축방향으로만 이동할 수 있도록 한다. 위치 제한 슬라이드 바는 렌즈 지지 부재의 측벽을 통과할 수 있어 렌즈 지지 부재가 슬라이드 바를 따라 축방향으로 슬라이딩할 수 있도록 하거나, 렌즈 지지 부재의 측벽에 축방향으로 연장된 요홈 또는 돌기를 설치하여 상응한 고정부재와 배합되도록 하여 렌즈 지지 부재가 축방향으로만 이동하도록 제한할 수 있다. 물론, 가동자는 나선 또는 직선 운동 궤적을 구비하면, 줌 렌즈 그룹은 가동자 어셈블리에 직접 고정될 수도 있다.

가동자와 구동되는 렌즈 지지 부재 사이는 예압을 인가하는 것을 통해 접촉을 유지하고, 예압의 제공은 여러가지 적절한 방법을 사용할 수 있다. 하나의 실시형태에 있어서, 예컨대 스프링이 렌즈 지지 부재가 가동자와 접촉하지 않은 일단에 압력을 인가하는 것과 같은 스프링 탄력을 사용할 수 있다. 다른 하나의 실시형태에 있어서, 예컨대, 가동자와 렌즈 지지 부재가 접촉하는 일단에 전동 마그네틱 링을 접착하는 것과 같은 자기력을 사용할 수 있고, 렌즈 지지 부재는 적어도 부분적으로 자성 또는 자화 재료를 사용하며, 자기 흡인력을 통해 가동자와 구동되는 렌즈 지지 부재의 접촉을 유지한다.

이하 예시로 가동자가 렌즈 지지 부재를 전동시키는 몇가지 방식을 설명한다.

(1) 지지핀과 요철 가장자리가 배합된 전동 방식

이러한 전동 방식에서, 예컨대 디스크 전자기 모터 또는 초음파 모터의 가동자와 같은 가동자는 나선 또는 원형 운동 궤적을 구비한다. 가동자와 구동되는 렌즈 지지 부재 중 하나의 단면에는 축방향으로 연장된 지지핀이 고정되어 있고, 다른 하나의 단면에는 요철 가장자리가 구비되어 있으며, 지지핀의 자유단과 요철 가장자리는 접촉을 유지하여 가동자의 나선 또는 원형 운동을 통해 렌즈 지지 부재가 축방향으로 이동하도록 전동시킨다. 이러한 방식을 사용하여 렌즈 지지 부재의 요철 가장자리의 형상을 설계하는 것을 통해 렌즈의 운동 곡선 요구를 만족할 수 있고 또 지지핀의 회동 범위를 제한할 수 있으며, 예컨대 회동 범위의 두 개의 단점에 돌기 형상을 설계하여 지지핀의 이동을 차단한다.

하나의 예시는 도5를 참조할 수 있다. 렌즈 지지 부재로 사용되는 렌즈통(lens barrel)(S21)의 단면은 광학 설계에 따라 두 개의 곡선으로 이루어진 요철 가장자리를 구비하고, 여기서 S22는 렌즈통이 신축하는 종점이며, S23은 줌의 시작점이고, S24는 줌의 종점이며, 도면에서 곡선 형상은 예시일뿐 구체적으로 광학 설계에 따라 결정될 수 있다. 렌즈통의 내벽에는 렌즈통이 축방향으로만 이동하도록 제한하는 위치 제한 슬라이드 바(S29)가 더 설치되어 가동자의 회전 운동을 렌즈통의 축방향 직선 운동으로 변환시킨다. 가동자(S25)에는 두 개의 대칭되는 지지핀(S26)이 고정되어 있고, 상응하게, 렌즈통과 접촉되는 요철 가장자리도 대칭 설계를 사용하여 전체 구조가 보다 우수한 안정성을 구비하도록 할 수 있다. 이 밖에 렌즈통의 이동을 측정하기 위해 가동자 표면에는 홀 마그네틱 링(S27)이 더 접착되어 있고, 렌즈통에는 상응하게 홀 센싱 소자(S28)가 고정되어 있으며, 여기서 홀 마그네틱 링은 동시에 렌즈통(강철 소재)과 가동자 사이의 자기력 연결을 제공하기 위한 것이다. 가공의 편의를 위해 렌즈통은 두 부분으로 나뉘어 제작된 후 하나로 조립될 수 있고, 예컨대 요철 가장자리를 구비하는 부분은 플라스틱 소재를 사용하고, 원통형의 부부은 자성 또는 자화재료를 사용한다.

(2) 트랜스미션 로드와 곡선 슬라이딩 슬롯 배합의 전동 방식

이러한 전동 방식에서, 가동자는 나선 또는 원형 운동 궤적을 구비하고, 가동자와 구동되는 렌즈 지지 부재 중의 하나에는 외부로 연장되는 트랜스미션 로드가 고정되어 있으며, 다른 하나의 측벽에 곡선 슬라이딩 슬롯이 구비되고, 트랜스미션 로드의 자유단은 곡선 슬라이딩 슬롯에 삽입되어 가동자의 나선 또는 원형 운동을 통해 렌즈 지지 부재가 축방향으로 이동하도록 전동시킨다.

하나의 예시는 도6을 참조할 수 있다. 렌즈 지지 부재로 사용되는 렌즈통(S31)의 외벽(또는 내벽)은 광학 설계에 따라 곡선 슬라이딩 슬롯을 구비하고, 여기서 S32는 신축단이며, S33은 줌단이고, 도면에서의 곡선 형상은 예시일 뿐 S33의 말단에 나타나는 위로 들리는 부분은 해당 렌즈의 광학 설계에 변곡점이 구비되는 것을 설명하며, 구체적인 곡선 형상은 광학 설계에 따라 결정될 수 있다. 렌즈통의 내벽에는 렌즈통이 축방향으로만 이동하도록 제한하는 위치 제한 슬라이드 바(S35)가 더 설치되어 있다. 가동자(미도시)에 고정된 트랜스미션 로드(S34)의 자유단은 슬라이딩 슬롯에 삽입된다. 이러한 전동 방식을 사용하면, 슬라이딩 슬롯의 시작점과 종점을 편리하게 설치하여 트랜스미션 로드의 회동 범위를 제한할 수 있기에, 가동자 또는 렌즈통에 위치 제한 수단을 별도로 설치할 필요가 없다. 기타 실시형태에서, 두 개의 트랜스미션 로드 및 슬라이딩 슬롯을 대칭되게 설치하여 보다 더 안정한 구조를 얻을 수 있다.

도5와 도6은 줌 구동 수단의 가동자가 렌즈 지지 부재를 전동시키는 두가지 바람직한 방식을 나타낸다. 여기서 요철 가장자리 또는 곡선 슬라이딩 슬롯의 형상은 두 개의 곡선을 포함하고, 각각 줌 렌즈 그룹의 신축 운동과 줌 운동에 대칭되어 렌즈의 신축 과정과 줌 과정이 일체화로 실현되도록 한다.

(3) 직접 접촉의 전동 방식

이러한 전동 방식에서, 가동자는 나선 또는 직선 운동 궤적을 구비하고, 예컨대 디스크 전자기 모터 또는 초음파 모터의 가동자는 고정자와의 사이의 나사산 배합을 통해 나선 운동 궤적을 발생하며, 보이스 코일 모터의 가동자는 직선 운동 궤적을 구비하고, 가동자의 단면과 구동되는 렌즈 지지 부재의 일단은 접촉을 유지하며, 직접 렌즈 지지 부재를 축방향으로 이동하도록 전동시킨다.

줌 구동 수단에는 위치 제한 수단이 별도로 더 설치될 수 있고, 예컨대, 줌 고정자 어셈블리 또는 기판에 설치되어 회전 운동의 범위와 같은 줌 가동자 어셈블리의 활동 범위를 제한한다.

설명해야 하는 것은, 줌 모터의 가동자가 동시에 예컨대 두 개 이상의 밀착되게 씌움 설치된 줌 렌즈통(렌즈 지지 부재)이 지지하는 줌 렌즈 그룹과 같은 두 개 이상의 줌 렌즈 그룹을 전동시켜야 할 경우, 상기 가동자는 동시에 동일한 전동 방식을 사용하거나 상이한 전동 방식을 혼합하여 사용할 수 있다. 예컨대, 가동자는 직접 접촉을 통해 하나의 렌즈통을 전동할 수 있고, 동시에 트랜스미션 로드를 통해 상기 렌즈통 외부에 씌움 설치된 다른 하나의 렌즈통을 전동할 수 있다. 또는, 가동자가 상이한 반경 방향에서 각각 지지핀(또는 요철 가장자리)을 설치하고, 구경과, 지지핀의 위치와 상응한 렌즈통을 각각 전동시킨다. 또는, 가동자는 지지핀을 통해 하나의 렌즈통을 전동시키며 동시에 트랜스미션 로드를 통해 상기 렌즈통 외부에 씌움 설치된 다른 하나의 렌즈통을 전동시킨다. 또는, 가동자는 동시에 상이한 트랜스미션 로드를 통해 각각 내포된 두 개의 렌즈통을 전동시킨다.

3. 코일 및 회로의 제작 방식

본 발명에 사용된 포커스 구동 수단 및/또는 줌 구동 수단 중의 코일 또는 코일의 부분의 하나의 바람직한 실현형태에서는 예컨대 보이스 코일 모터의 구동 코일, 디스크 모터의 고정자 코일 및 초음파 모터의 구동 회로 등과 같은 인쇄회로로 제작된다. 물론 기존의 절연 코팅 라인으로 권취되어도 되고 인쇄 라인으로 권취를 대체하여 권취의 곤난(특히, 광학 포커싱용 보이스 코일 모터로 사용시의 사이즈는 일반적으로 너무 크지 않음)을 극복하여 설치를 더욱 간편하게 한다. 인쇄회로는 인쇄회로기판(PCB, Print Circuit Board)과 같은 하드 보드에 제작될 수도 있고, 플렉시블 인쇄회로기판(FPC, Flexible Printed Circuit)과 같은 소프트 보드에 제작될 수도 있다. 각 인쇄회로기판 또는 플렉시블 인쇄회로기판는 단층의 회로를 구비할 수 있고, 2층, 4층, 6층, 8층, 10층, 12층 회로 등과 같은 두 층 이상의 회로로 이루어질 수도 있다. 인쇄회로를 사용하여 코일을 제작하는데 있어서, 한 방면으로 곤난을 철저하게 해소하고, 마이크로 모터의 권취 작업을 정밀하게 하며, 다른 한 방면으로 권선이 인쇄된 인쇄회로기판 또는 플렉시블 인쇄회로기판을 줌 렌즈의 기판으로 하고, 감광칩, 제어 회로 등을 그 위에 설치하여 렌즈의 구조를 보다 콤팩트하게 한다.

성숙된 인쇄회로의 제작 기술에 기반하여 기설정된 코일 구조에 따라 인쇄회로의 구조에 대해 배열할 수 있고, 전체(하나의 인쇄회로기판 또는 플렉시블 인쇄회로기판) 또는 여러 개의 조립(단부에 연결이 필요한 와이어에 용접을 진행함)의 방식으로 필요한 권취를 실현한다. 도7과 도8을 참조하면, 두가지 전형적인 인쇄회로의 배열 방식을 나타낸다. 도면에서 화살표는 예시의 전류 방향이고, 본 기술분야의 통상의 기술자는 코일의 필요한 구조에 따라 상응한 인쇄회로의 배열 및/또는 조립 방식을 설계할 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다. 여기서, 도7은 축방향의 다층 중첩되는 평면 나선 권취 방식을 나타내고, 단층에서 나선 권취를 진행한 후 천공을 통해 다른 층에 진입하여 나선 권취를 계속 진행하며, 각 층 나선 회로는 하나의 단층의 인쇄회로기판 또는 플렉시블 인쇄회로기판일 수도 있고, 다층의 인쇄회로기판 또는 플렉시블 인쇄회로기판 중의 한 층일 수도 있으며, 층 사이는 전도통공을 통해 연결을 진행한다(하기도 같음). 도8은 반경 방향으로 다층 내포된 입체 나선 권취 방식을 나타낸다. 상이한 층 사이에서 나선 권취를 진행한 후 내부에서 외부로(또는 외부에서 내부로) 입체 나선 권취를 진행하는데, 여러 개의 상이한 직경의 입식 코일이 내포된 것으로 볼 수 있다. 바람직하게, 이러한 인쇄회로는 초전도성 재료로 제작되어 모터의 구리 회손과 발열을 대폭 감소시키고 모터의 성능과 신뢰성을 향상시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 줌 렌즈는 여러가지 구체적인 구조 변화가 있을 수 있는데, 예컨대 포커스 고정자 슬리브와 포커스 가동자 슬리브의 상대적 위치가 서로 교환될 수 있고, 또 예컨대 영구 자성 재료 슬리브의 자화 방향은 반경 방향 또는 축방향일 수 있으며, 또 예컨대 프릴리미너리 마그네틱 부재는 포커스 고정자 어셈블리에 설치될 수도 있고 포커스 가동자 어셈블리에 설치될 수도 있으며, 이러한 상이한 변화는 서로 결합되어 여러가지 상이한 구체적인 실현 방식을 얻을 수 있다. 이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명에 따른 줌 렌즈에 대해 예를 들어 설명한다.

실시예1

본 발명에 따른 줌 렌즈의 하나의 실시형태는 도9를 참조할 수 있는 바, 기판(56), 포커스 구동 수단, 제1 포커스 렌즈 그룹(5a25), 줌 구동 수단과 제1 줌 렌즈 그룹(5b25)을 포함한다. 광학 설계에 기반해 보면, 본 실시예에서, 정지된 제2 포커스 렌즈 그룹(5a15)을 더 포함하고, 상기 제2 포커스 렌즈 그룹(5a15)은 제1 포커스 렌즈 그룹과 기판 사이에 장착되며, 기판에 대해 고정되고, 예컨대 포커스 고정자 슬리브(5a11)에 고정되며, 기타 실시예에 있에서, 하나의 별도로 설치된 고정 슬리브에 고정될 수도 있다. 본 실시예에 있에서, 더욱 콤팩트한 구조를 얻기 위해 전기 연결을 간소화하고, 기판은 회로기판(PCB, Print Circuit Board)인 것이 바람직하며, 더 나아가 이에 감광칩(54)를 설치할 수 있다.

포커스 구동 수단은 보이스 코일 모터를 사용하였는 바, 포커스 고정자 어셈블리(5a1), 포커스 가동자 어셈블리(5a2)와 탄성 연결부재(5a3)를 포함한다. 여기서, 포커스 고정자 어셈블리는 포커스 고정자 슬리브(5a11)를 포함하고 포커스 고정자 슬리브는 영구 자성 재료 슬리브이며 기판에 고정된다. 포커스 가동자 어셈블리는 포커스 가동자 슬리브(5a21), 프릴리미너리 마그네틱 링(preliminary magnetic ring)(5a22)과 구동 코일(5a23)을 포함하고, 포커스 가동자 슬리브는 비자성 재료 슬리브이다. 포커스 가동자 슬리브는 내부표면과 외부표면이 평활한 원주형 슬리브이고, 포커스 고정자 슬리브의 내부에 동축 밀착되게 씌움 설치된다. 포커스 가동자 슬리브의 중부에는 구동 코일을 안착시키는 요홈이 설치되어 있고, 구동 코일의 전기 커넥터는 홈의 저부에 설치된 통공을 관통하여 렌즈의 베이스인 인쇄회로기판과 연결될 수 있다. 탄성 연결부재는 포커스 가동자 슬리브와 기판 사이에 연결되고, 프릴리미너리 마그네틱 링은 포커스 가동자 슬리브에서 기판과 떨어진 일단에 고정되고, 본 실시예에 있어서, 프릴리미너리 마그네틱 링은 동시에 제1 포커스 렌즈 그룹의 렌즈 지지 부재로도 사용되고, 기타 실시예에 있어서, 각각 비자성 렌즈 지지 부재와 프릴리미너리 마그네틱 링을 설치할 수도 있다.

프릴리미너리 마그네틱 링과 영구 자성 재료 슬리브(본 실시예에서는 포커스 고정자 슬리브임)는 서로 흡인하고, 프리마그네틱 힘(pre-magnetic force)(압력)을 탄성 연결부재에 인가하여 구동 코일에 전기가 통하기 전에 탄성 연결부재와 탄력이 평형을 유지하도록 하고, 보이스 코일 모터가 상기 평형점 부근에서 작업할 경우, 비교적 작은 구동 전류로도 비교적 큰 구동 행정을 실현할 수 있다.

바람직하게는, 장착시 구동 코일에 전기가 통하지 않을 때 탄성 연결부재의 응력 평형 위치의 렌즈의 초점 거리를 용이하게 조절하기 위하여, 렌즈 지지 부재(본 실시예에서는 프릴리미너리 마그네틱 링임)와 가동자 슬리브는 나사산 배합을 사용하여 제1 포커스 렌즈 그룹을 장착시 초점 거리를 조절할 수 있도록 한다.

본 실시예에 있어서, 줌 구동 수단은 다면체 초음파 모터를 사용하고, 고정자 어셈블리는 고정자 슬리브(5b11)를 포함하며, 가동자 어셈블리(5b2)는 줌 가동자 슬리브(5b21), 제1 줌 렌즈 그룹의 렌즈 지지 부재(5b24) 줌 가동자 슬리브와 구동되는 렌즈 지지 부재가 접촉을 유지하는 전동 마그네틱 링(5b26)을 포함한다. 줌 고정자 슬리브의 내표면은 나사산이고, 외표면은 다면체이며, 매 하나의 면에는 압전 세라믹 편과 같은 압전 재료(미도시)가 고정되어 있다. 줌 가동자 슬리브는 철자석 재료(예컨대 강철)를 사용하고, 내표면은 평활한 원통면이며, 외표면은 고정자 슬리브와 배합되는 나사산면이므로, 나선 운동 궤적을 구비한다. 전동 마그네틱 링은 렌즈 지지 부재(렌즈통)의 일단에 고정되어 상기 렌즈통과 가동자 슬리브 사이가 상대적으로 슬라이딩하면서 축방향으로 밀접하게 연결(자기력 연결)을 유지하도록 한다. 렌즈통5b24의 내표면 또는 외표면에는 위치 제한 슬라이드 바5bs1가 설치되어 있어 제1 줌 렌즈 그룹이 축방향으로만 직선 운동을 진행하도록 한다. 이밖에, 줌 가동자 슬리브의 활동 범위를 제한하는 축방향 위치 제한 수단(5bs2) 및 회전 위치 제한 수단(5bs3)과 같은 위치 제한 수단이 더 설치된다.

본 실시예에 있어서, 초음파 모터는 나사산 결합의 구동 방식을 사용하고, 기타 실시형태에 있어서, 원주면 마찰 결합 등 구동 방식을 사용할 수도 있다.

실시예2

본 발명에 따른 줌 렌즈의 다른 하나의 실시형태는 도10을 참조할 수 있는 바, 인쇄회로기판(66), 포커스 구동 수단, 제1 포커스 렌즈 그룹(6a25), 줌 구동 수단과 제1 줌 렌즈 그룹(6b25)을 포함하고, 감광칩(64)은 인쇄회로기판에 장착된다. 광학 설계에 기반해 보면, 본 실시예에 있어서, 정지된 제2 포커스 렌즈 그룹(6a15)과 정지된 제2 줌 렌즈 그룹(6b15)을 더 포함하여 보다 좋은 포커싱 기능을 실현할 수 있다. 제2 포커스 렌즈 그룹은 제1 포커스 렌즈 그룹과 기판 사이에 장착되고, 상기 제2 포커스 렌즈 그룹의 렌즈 지지 부재는 기판에 고정된 하나의 슬리브(6a14)이며, 상기 슬리브는 동시에 포커스 가동자 슬리브의 위치 제한에도 사용될 수 있다. 제2 줌 렌즈 그룹은 제1 줌 렌즈 그룹과 제1 포커스 렌즈 그룹 사이에 장착되고, 기판에 대해 고정되며, 예컨대, 포커스 고정자 슬리브(6a11)(줌 고정자 슬리브(6b11))에 고정된고, 본 실시예에 있어서, 포커스 고정자 슬리브와 줌 고정자 슬리브를 일체로 볼 수 있으며, 포커스 가동자 슬리브(6a21)와 줌 가동자 슬리브(6b21)는 각각 상기 고정자 슬리브의 내표면과 외표면에 위치하여 구조가 매우 콤팩트하도록 한다.

포커스 구동 수단은 보이스 코일 모터를 사용하고, 포커스 가동자 어셈블리(6a2) 중의 포커스 가동자 슬리브는 내외표면이 평활한 원주형 영구 자성 재료 슬리브이므로, 포커스 고정자 어셈블리(6a1)는 프릴리미너리 마그네틱 링(6a12)과 구동 코일(6a13)을 포함한다. 제1 포커스 렌즈 그룹은 렌즈 지지 부재(6a24)(비자성 재료일 수도 있음)를 통해 나사산 배합의 방식으로 포커스 가동자 슬리브에 장착된다. 프릴리미너리 마그네틱 링은 기판(렌즈 베이스)에 고정되고, 일부분은 기판에 삽입될 수 있다. 스프링 시트와 같은 탄성 연결부재(6a3)는 포커스 가동자 슬리브와 프릴리미너리 마그네틱 링 사이에 연결된다.

줌 구동 수단은 다면체 초음파 모터를 사용하고, 줌 고정자 슬리브(포커스 고정자 슬리브와 일체로 집적되고, 비자성 재료를 사용함)의 외표면은 나사산이며, 내표면의 상부는 평활한 슬리브로서 포커스 가동자 슬리브와 밀착되게 씌움 설치되고, 하부에는 요홈이 구비되며, 요홈의 표면은 다면체이고, 매 하나의 면에는 압전 세라믹 시트가 접착되어 있다. 줌 고정자 슬리브는 알루미늄, 구리와 같은 압전 세라믹의 강성 계수와 매칭되는 재료를 사용할 수 있다. 포커스 구동 수단의 구동 코일 또는 부분 구동 코일은 다면체 캐피티 내에 수용될 수도 있고, 다른 부분은 인쇄회로기판에 설치될 수 있다. 초음파 모터를 구동하는 회로(미도시) 및 구동 코일(6a13)은 플렉시블 인쇄회로기판 코일을 사용할 수 있고 일체로 집적된다. 줌 가동자 슬리브(6b21)는 강철 링을 사용할 수 있고, 전동 마그네틱 링(6b26)은 제1 줌 렌즈 그룹의 렌즈통(6b24)의 일단에 고정되어 상기 렌즈통과 가동자 슬리브 사이가 상대적으로 슬라이딩할 수 있고 축방향으로 밀착되게 연결(자기력 연결)될 수 있도록 하며, 실시예1과 유사하게, 렌즈통은 축방향으로만 이동하는 위치 제한 수단(미도시)을 설치할 수 있다. 줌 운동을 측정하기 위해, 전동 마그네틱 링은 홀 마그네틱 링을 사용할 수 있고, 이때, 홀 측정 소자(미도시)는 줌 가동자 슬리브에 고정될 수 있고, 반대로, 렌즈통(6b24)이 강자성 재료를 사용하면, 전동 마그네틱 링은 가동자 슬리브에 고정될 수도 있으며, 이때, 홀 측정 소자는 렌즈통에 고정될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 압전 세라믹 시트는 줌 가동자 슬리브의 외표면에 설치될 수도 있다.

본 실시예와 실시예1을 비교할 경우, 네 개의 렌즈 그룹을 사용하고, 초음파 모터의 가동자와 고정자의 위치에서 교환이 발생되며, 포커스 가동자 슬리브는 영구 자성 재료 슬리브이기에, 프릴리미너리 마그네틱 링 및 구동 코일의 설치 방식에 변화가 발생하는 주요한 구별점이 있다.

도10에서 N과S는 각각 포커스 가동자 슬리브의 선택 가능한 자극의 방향을 대표한다. 도면에 도시된 바와 같이, 포커스 고정자 슬리브의 자화 방향은 반경 방향일 수도 있고(포커스 가동자 슬리브의 내외부 표면은 각각 남극 또는 북극임), 축방향일 수도 있다(포커스 가동자 슬리브의 상단, 하단은 각각 남극 또는 북극임).

실시예3

본 발명에 따른 줌 렌즈의 또 다른 하나의 실시형태는 도11을 참조할 수 있는 바, 인쇄회로기판(76), 포커스 구동 수단, 제1 포커스 렌즈 그룹(7a25), 줌 구동 수단과 제1 줌 렌즈 그룹(7b25)을 포함하고, 감광칩(74)은 인쇄회로기판에 장착된다. 광학 설계에 기반해 보면, 본 실시예에 있어서, 정지된 제2 포커스 렌즈 그룹(7a15)과 정지된 제2 줌 렌즈 그룹(7b15)을 더 포함하여 보다 좋은 포커싱 기능을 실현할 수 있다. 제2 포커스 렌즈 그룹은 제1 포커스 렌즈 그룹과 기판 사이에 장착되고, 상기 제2 포커스 렌즈 그룹의 렌즈 지지 부재는 기판에 고정된 하나의 슬리브(7a14)이며, 상기 슬리브는 동시에 포커스 가동자 슬리브의 위치 제한에도 사용될 수 있다. 제2 줌 렌즈 그룹은 제1 줌 렌즈 그룹과 제1 포커스 렌즈 그룹 사이에 장착되고, 상기 제2 줌 렌즈 그룹의 렌즈 지지 부재는 기판에 고정된 하나의 슬리브(7b14)이다.

포커스 구동 수단은 보이스 코일 모터를 사용하고, 여기서 포커스 고정자 어셈블리(7a1) 중의 포커스 고정자 슬리브(7a11)는 영구 자성 재료 슬리브이며 기판에 고정된다. 포커스 가동자 슬리브(7a21)는 최상부에 수나사산을 구비한 비자성 재료 슬리브이고, 포커스 고정자 슬리브 내부에 밀착되게 씌움 설치되므로, 포커스 가동자 어셈블리(7a2)에는 프릴리미너리 마그네틱 링(7a22)과 구동 코일(7a23)이 포함된다. 본 실시예에 있어서, 프릴리미너리 마그네틱 링은 동시에 제1 포커스 렌즈 그룹의 렌즈 지지 부재로 더 사용되고, 이는 암나사산을 구비하며, 포커스 가동자 슬리브의 최상부의 수나사산과 배합된다. 포커스 가동자 슬리브의 외측에는 구동 코일을 안착시키는 요홈이 설치되어 있고, 구동 코일의 전기 커넥터는 홈의 저부에 설치된 통공을 관통하여 탄성 연결부재(7a3)와 연결될 수 있으며, 또 이를 통해 렌즈 베이스인 인쇄회로기판과 연결될 수 있거나, 또는 구동 코일의 전기 커넥터는 직접 인쇄회로기판과 연결될 수도 있다. 탄성 연결부재(7a3)는 포커스 가동자 슬리브와 기판 사이에 연결된다.

줌 구동 수단은 다면체 초음파 모터를 사용하고, 정지된 제2 줌 렌즈 그룹을 지지하는 슬리브(7b14)는 포커스 고정자 슬리브의 외부에 씌움 설치되며, 줌 가동자 슬리브(7b21)는 상기 고정된 슬리브의 외부에 밀착되게 씌움 설치된다. 줌 가동자 슬리브의 내표면은 평활한 원통면이고, 외표면은 나사산면이며, 줌 고정자 슬리브(7b11)의 내표면과 밀착되게 나사산 배합된다. 줌 고정자 슬리브의 외표면은 다면체이고, 매 하나의 면에는 압전 세라믹 시트가 접착되어 있다. 실시예2와 유사하게, 줌 가동자 슬리브는 제1 줌 렌즈 그룹의 렌즈통(7b24)의 일단에 접착된 전동 마그네틱 링(7b26)을 통해 제1 줌 렌즈 그룹의 축방향 운동을 구동하고, 전동 마그네틱 링은 홀 마그네틱 링을 사용할 수 있다.

본 실시예에서는 하나의 정지된 렌즈 슬리브를 증가하고, 반경 방향의 사이즈를 증가하여 렌즈 가공의 복잡한 정도를 낮출 수 있다.

실시예4

본 발명에 따른 줌 렌즈의 또 다른 하나의 실시형태는 도12를 참조할 수 있는 바, 인쇄회로기판(86), 포커스 구동 수단, 제1 포커스 렌즈 그룹(8a25), 줌 구동 수단과 제1 줌 렌즈 그룹(8b25)을 포함하고, 감광칩(84)은 인쇄회로기판에 장착된다. 광학 설계에 기반해 보면, 본 실시예에 있어서, 별도의 세 개의 렌즈 그룹을 사용하였는 바, 정지된 제2 포커스 렌즈 그룹(8a15), 정지된 제2 줌 렌즈 그룹(8b15)과 줌 구동 수단에 의해 구동되는 제3 줌 렌즈 그룹(8b25')을 포함하고, 다섯 개의 렌즈 그룹을 사용하여 본 실시예로 하여금 고성능의 줌 렌즈를 실현하도록 한다. 제2 포커스 렌즈 그룹은 제1 포커스 렌즈 그룹과 기판 사이에 장착되고, 상기 제2 포커스 렌즈 그룹의 렌즈 지지 부재는 기판에 고정된 하나의 슬리브(8a14)이며, 상기 슬리브는 동시에 포커스 가동자 슬리브의 위치 제한에 사용될 수 있다. 제2 줌 렌즈 그룹은 제1 줌 렌즈 그룹과 제1 포커스 렌즈 그룹 사이에 장착되고, 기판에 대해 고정되며, 예컨대, 포커스 고정자 슬리브(8a11)에 고정된다.

포커스 구동 수단은 보이스 코일 모터를 사용하고, 여기서 포커스 고정자 슬리브는 비자성 재료(예컨대 플라스틱)로 제작되며, 포커스 가동자 어셈블리(8a2) 중의 포커스 가동자 슬리브(8a21)는 최상부에 암나사산을 구비한 영구 자성 재료 슬리브이므로, 포커스 고정자 어셈블리(8a1)는 프릴리미너리 마그네틱 링(8a12)과 구동 코일(8a13)을 포함한다. 포커스 고정자 슬리브는 기판에 고정되고, 포커스 가동자 슬리브 외부에 밀착되게 씌움 설치되며, 내측 하부에는 구동 코일을 안착시키는 요홈이 설치되어 있고, 구동 코일의 전기 커넥터는 요홈의 저부에 설치된 통공을 관통하여 기판에 연결될 수 있다. 제1 포커스 렌즈 그룹은 수나사산을 구비한 렌즈 지지 부재(8a24)(비자성 재료일 수도 있음)를 통해 나사산 배합의 방식으로 포커스 가동자 슬리브에 장착된다. 프릴리미너리 마그네틱 링은 기판(렌즈 베이스)에 고정된다. 스프링 시트와 같은 탄성 연결부재(8a3)는 포커스 가동자 슬리브와 프릴리미너리 마그네틱 링 사이에 연결된다.

줌 구동 수단은 디스크 전자기 모터를 사용하고, 상기 디스크 전자기 모터의 고정자 코일(미도시)은 인쇄회로기판에 설치될 수 있으며, 예컨대 인쇄회로의 방식으로 실현된다. 줌 가동자 슬리브(8b21)는 포커스 고정자 슬리브(8a11)의 외부에 밀착되게 씌움 설치되므로, 줌 고정자 슬리브와 포커스 고정자 슬리브는 일체로 집적된다고 이해할 수 있다. 줌 가동자 슬리브는 자성 재료를 사용하고, 제자리 회전 운동만 진행하며(축방향 운동이 없음), 전동 마그네틱 링(8b26)은 줌 가동자 슬리브에 고정된다. 전동 마그네틱 링은 단면에 설치된 지지핀(S26)을 통해 제1 줌 렌즈 그룹의 렌즈통(8b24)의 단면 상의 요철 가장자리와 배합되고, 제1 줌 렌즈 그룹의 축방향 운동을 구동하며, 요철 가장자리는 두 개의 단으로 나뉠 수 있으며, 제1단은 신축단이고, 제2단은 줌단이다. 렌즈통(8b24)에는 단지 축방향 운동만 진행할 수 있는 위치 제한 수단이 설치되어 있을 수 있다. 이 밖에, 전동 마그네틱 링은 트랜스미션 로드(S34)를 통해 제3 줌 렌즈 그룹의 렌즈통(8b24')을 전동시키고, 상기 렌즈통은 제1 줌 렌즈 그룹의 렌즈통의 외부에 밀착되게 씌움 설치된다. 줌 가동자 슬리브는 홀 마그네틱 링을 사용할 수도 있고, 상응한 홀 측정 장치(미도시)는 기판에 고정될 수 있다.

이상 실시예에서 모든 렌즈 그룹 및 슬리브(렌즈통)는 모두 동심동축이다. 렌즈의 장착 순서는 안으로부터 밖으로 절차적으로 완성될 수 있으므로, 모두 비교적 좋은 가공 가능성을 구비한다. 이상의 바람직한 실시예는 기본적으로 대다수의 줌 배수가 너무 크지 않은 렌즈의 구조상의 요구를 만족시킬 수 있다. 소형화의 다급 신축의 큰 배수의 줌 렌즈를 실현해야 할 경우, 상기 실시예의 기초상에서 렌즈 외곽에 렌즈통과 전동 구조(트랜스미션 로드)를 계속하여 증가하거나 모터를 하나 새로 증가하면 된다.

이상 구체적인 예로 본 발명의 원리 및 실시형태에 대해 설명하였고, 이상의 실시형태는 본 발명을 이해하는 것을 돕는 것일 뿐 본 발명을 한정하는 것으로 이해하여서는 아니된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 사상에 따라 상기 구체적인 실시형태에 대해 변형을 진행할 수 있다.

Claims

기판(56, 66, 76, 86), 포커스 구동 수단，제1 포커스 렌즈 그룹(5a25, 6a25, 7a25, 8a25)，줌 구동 수단과 제1 줌 렌즈 그룹(5b25, 6b25, 7b25, 8b25)을 포함하고, 제1 포커스 렌즈 그룹은 상기 포커스 구동 수단의 구동에 의해 축방향 운동을 진행하며, 상기 제1 줌 렘즈 그룹은 상기 줌 구동 수단의 구동에 의해 축방향 운동을 진행하는 줌 렌즈에 있어서,
상기 포커스 구동 수단과 상기 줌 구동 수단은 모두 동일한 축에 설치된 슬리브(sleeve) 구조이고, 상기 줌 구동 수단은 상기 포커스 구동 수단의 외부에 씌움 설치되며,
보이스 코일 모터인 상기 포커스 구동 수단은, 포커스 고정자 어셈블리(2a1, 5a1, 6a1, 7a1, 8a1)， 포커스 가동자 어셈블리(2a2, 5a2, 6a2, 7a2, 8a2)와 탄성 연결부재(5a3, 6a3, 7a3, 8a3)를 포함하고, 포커스 고정자 어셈블리는 상기 기판에 대해 고정되며, 포커스 가동자 어셈블리는 탄성 연결부재를 통해 포커스 고정자 어셈블리와 연결되고,
포커스 고정자 어셈블리는 포커스 고정자 슬리브(5a11, 6a11, 7a11, 8a11)를 포함하고,
포커스 가동자 어셈블리는 상기 포커스 고정자 슬리브와 씌움 설치되는 포커스 가동자 슬리브(5a21, 6a21, 7a21, 8a21)를 포함하며,
상기 포커스 고정자 슬리브와 포커스 가동자 슬리브 중 하나는 영구 자성 재료 슬리브(5a11, 6a21, 7a11, 8a21)이고, 다른 하나는 비자성 재료 슬리브(5a21, 6a11, 7a21, 8a11)이며,
상기 비자성 재료 슬리브에 속하는 어셈블리는,
영구 자성 재료 또는 자화(magnetism reception) 재료로 제작되고, 상기 비자성 재료 슬리브에 대해 고정되는 프릴리미너리 마그네틱 부재(preliminary magnetic member)(5a22, 6a12, 7a22, 8a12)와,
상기 비자성 재료 슬리브에 대해 고정되는 구동 코일(5a23, 6a13, 7a23, 8a13)을 더 포함하고,
상기 구동 코일에 전기가 통하지 않을 경우, 상기 프릴리미너리 마그네틱 부재와 상기 영구 자성 재료 슬리브 사이에 미리 존재하는 자기력과 상기 탄성 연결부재의 탄력이 평형을 이루는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 영구 자성 재료 슬리브의 자화 방향이 반경 방향 또는 축방향인 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 포커스 고정자 슬리브와 포커스 가동자 슬리브는 밀착되게 씌움 설치(sleeving)되고, 접촉면이 평탄면인 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제1항에 있어서,
제1 포커스 렌즈 그룹과 기판 사이에 장착되고, 상기 기판에 대해 고정되는 제2 포커스 렌즈 그룹(5a15, 6a15, 7a15, 8a15)을 더 포함하고; 및/또는,
제1 줌 렌즈 그룹과 제1 포커스 렌즈 그룹 사이에 장착되고, 상기 기판에 대해 고정되는 제2 줌 렌즈 그룹(6b15, 7b15, 8b15)을 더 포함하며; 바람직하게는, 기판에 대해 고정되는 렌즈 그룹의 렌즈 지지 부재에는 장착시 초점 거리를 조정하기 위한 나사산이 구비되는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제1항에 있어서,
제1 줌 렌즈 그룹의 렌즈 지지 부재에는 상기 제1 렌즈 그룹이 축방향 운동만 진행하도록 제한하는 위치 제한 슬라이드 바(S29) 또는 슬라이딩 슬롯이 설치되어 있고,
상기 줌 구동 수단은 줌 고정자 어셈블리(3b1, 4b1)와 줌 가동자 어셈블리(3b2, 4b2)를 포함하고, 줌 고정자 어셈블리는 상기 기판에 대해 고정되며;
상기 줌 가동자 어셈블리에 나선 또는 원형 운동 궤적이 구비되고, 줌 가동자 어셈블리와 구동되는 렌즈 지지 부재 중 하나의 단면에는 축방향으로 연장되는 지지핀(S26)이 고정되어 있고, 다른 하나의 단면에 요철 가장자리가 구비되며, 지지핀의 자유단과 상기 요철 가장자리는 접촉을 유지하여 줌 가동자 어셈블리의 나선 또는 원형 운동을 통해 렌즈 지지 부재가 축방향으로 이동하도록 하거나; 또는
상기 줌 가동자 어셈블리에 나선 또는 원형 운동 궤적이 구비되고, 줌 가동자 어셈블리와 구동되는 렌즈 지지 부재 중 하나에는 밖으로 연장되는 트랜스미션 로드(transmission rod)(S34)가 고정되어 있으며, 다른 하나의 측벽에 곡선 슬라이딩 슬롯이 구비되고, 트랜스미션 로드의 자유단은 상기 곡선 슬라이딩 슬롯에 삽입되어 줌 가동자 어셈블리의 나선 또는 원형 운동을 통해 렌즈 지지 부재가 축방향으로 이동하도록 하거나; 또는
상기 줌 가동자 어셈블리에 나선 또는 직선 운동 궤적이 구비되고, 줌 가동자 어셈블리의 단면과 구동되는 렌즈 지지 부재의 일단은 자기력을 통해 접촉을 유지하여 렌즈 지지 부재의 축방향 이동을 직접적으로 전동시키는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제5항에 있어서,
상기 줌 구동 수단은 상기 지지핀 또는 트랜스미션 로드의 전동 방식을 사용하고, 상기 요철 가장자리 또는 곡선 슬라이딩 슬롯의 형상은 양단 곡선을 포함하며, 각각 제1 줌 렌즈 그룹의 신축 운동과 줌 운동에 대응되는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제5항에 있어서,
제3 줌 렌즈 그룹(8b25')을 더 포함하고, 상기 제3 줌 렌즈 그룹(8b25')의 렌즈 지지 부재(8b24')에는 상기 렌즈 지지 부재(8b24')가 축방향 운동만 진행하도록 제한하는 위치 제한 슬라이드 바 또는 슬라이딩 슬롯이 설치되어 있으며, 제1 줌 렌즈 그룹의 렌즈 지지 부재의 외부에 밀착되게 씌움 설치되고, 상기 줌 구동 수단은 상기 지지핀 또는 트랜스미션 로드의 전동 방식을 사용하여 제3 줌 렌즈 그룹이 축방향 운동을 진행하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제5항에 있어서,
상기 줌 구동 수단은 홀 마그네틱 링(S27)과 홀 센싱 소자(S28)를 더 포함하고, 상기 홀 마그네틱 링과 홀 센싱 소자 중 하나는 줌 가동자 어셈블리에 대해 고정되며, 다른 하나는 줌 고정자 어셈블리에 대해 고정되거나 축방향만 따라 이동하고, 상기 홀 센싱 소자는 상기 홀 마그네틱 링이 상기 홀 센싱 소자에 대한 상대적 회전 각도를 표시하기 위한 측정 신호를 출력하며; 바람직하게는, 상기 홀 마그네틱 링과 전동 마그네틱 링은 일체로 집적되고, 상기 전동 마그네틱 링은 줌 가동자 어셈블리의 단면 또는 구동되는 렌즈 지지 부재의 일단에 고정되어 줌 가동자 어셈블리와 구동되는 렌즈 지지 부재가 접촉을 유지하도록 자기력을 제공하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 줌 구동 수단의 구동 방식은 다면체 초음파 모터 구동 방식이고, 고정자 어셈블리는 가동자 어셈블리의 내부 또는 외부에 씌움 설치되며, 고정자 어셈블리와 가동자 어셈블리가 합지된 벽 사이에서 나사산 배합 또는 원주면 마찰의 방식을 통해 전동을 진행하고, 고정자 어셈블리와 가동자 어셈블리가 접촉되지 않은 벽의 적어도 하나는 다면체이며, 매 하나의 면에는 압전 재료가 고정되어 있고, 매 시트의 상기 압전 재료에는 구동 회로가 연결되어 있으며; 바람직하게는, 상기 압전 재료는 압전 세라믹인 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 줌 구동 수단의 구동 방식은 디스크 전자기 모터 구동 방식이고, 고정자 어셈블리는 가동자 어셈블리의 내부 또는 외부에 씌움 설치되며, 적어도 한 쌍의 가동자 자극이 가동자 어셈블리의 저부에 장착되고, 적어도 두 개의 고정자 코일이 상기 기판에 설치되는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.
제10항에 있어서,
상기 포커스 구동 수단 및/또는 줌 구동 수단 중의 코일 또는 코일 부분은 인쇄회로로 제작되고; 상기 인쇄회로는 인쇄회로기판(PCB) 또는 플렉시블 인쇄회로기판(FPC)에 제작되며; 상기 인쇄회로기판 또는 플렉시블 인쇄회로기판은 한 층 또는 두 층 이상의 회로로 형성되고; 상기 인쇄회로기판 또는 플렉시블 인쇄회로기판 상의 인쇄회로는 축방향으로 다층 중첩되는 평면 나선 권취 방식 및/또는 반경 방향으로 다층 내포되는 입체 나선 권취 방식을 사용하며; 바람직하게는, 상기 인쇄회로는 초전도성 재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 줌 렌즈.