KR100684037B1 - 렌즈 구동기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대용 전자기기에 장착되는 카메라 모듈의 렌즈 구동기구에 관한 것으로, 양측 단부에 스토퍼를 구비한 경통과; 경통 외면의 일부와 원주방향으로 접촉하며 상기 경통의 양측 단부에 배치되어 있는 자성체 요크와; 상기 자성체 요크 내부에 배치된 구동코일과; 상기 구동코일과 자기회로를 구성하는 영구자석과 렌즈로 이루어지며, 상기 자성체 요크와 영구자석의 자기흡착에 의해 위치가 고정될 수 있는 이동렌즈 조립체를 포함하여 이루어진다

렌즈, 영구자석, 구동코일, 자성체 요크

Description

렌즈 구동기구{Lens Actuator}

도 1은 종래의 렌즈 구동기구의 개념도.

도 2는 본 발명 실시예 1의 렌즈 구동기구의 개념도.

도 3은 본 발명 실시예 1의 작동상태를 나타낸 개념도.

도 4는 영구자석의 자력장을 나타낸 개념도.

도 5는 본 발명 실시예 2의 렌즈 구동기구의 개념도.

도 6는 본 발명 실시예 3의 렌즈 구동기구의 개념도.

도 7은 본 발명 실시예 4의 렌즈 구동기구의 개념도.

도 8은 본 발명 실시예 1의 부분 사시 단면도.

         ***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10: 스토퍼 20: 경통 30: 자성체 요크

32: 연장부 40: 구동코일

50: 이동렌즈 조립체 52: 영구자석 54: 렌즈

60: 탄성부재

P1: 제 1 렌즈 지지위치 P2: 제2렌즈 지지위치

본 발명은 휴대용 전자기기에 장착되는 카메라 모듈의 렌즈 구동기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰이나 PDA와 같은 전자기기 등에 장착되는 카메라 모듈 중, 일반촬영 모드와 접사 모드, 또는 일반촬영 모드와 줌 모드 등을 위해 렌즈를 이동시키기 위해 사용되는 렌즈 구동기구에 관한 것이다.

최근 휴대폰이나 PDA와 같은 소형 전자기기에 디지털 카메라의 기능을 부가하기 위해 카메라 모듈을 탑재한 제품이 다수 선보이고 있으며, 부가된 디지털 카메라 모듈이 일반 디지털 카메라와 거의 동일한 수준의 성능을 확보하기 위한 노력이 계속되고 있다. 일반 디지털 카메라에 버금가는 성능을 확보하기 위해서 이미지의 해상도를 높이기 위한 기술 뿐 만 아니라, 줌(zoom) 기능이나 접사기능을 구현하기 위한 렌즈 구동기술에도 관심이 높아지고 있다. 그러나 소형 전자기기에 장착되는 카메라 모듈은 그 크기가 일반 디지털 카메라에 비해 소형이어야 하므로, 일반 디지털 카메라와 같은 광학 줌의 기능을 구현하는 데는 공간적 제약이 많고, 그래서 CCD나 CMOS 촬상소자에 맺힌 이미지를 확대 처리하는 소프트웨어 방식의 줌을 많이 사용하고 있다. 소프트웨어 방식의 줌은 촬상소자에 맺힌 이미지를 프로그램에 의해 확대하기 때문에 해상도가 떨어지는 단점이 있어, 보다 나은 이미지를 얻기 위해서는 광학 줌 기능을 채택하여야 한다.

광학 줌 기능은 렌즈가 원하는 배율이 될 때까지 연속적으로 이동하는 리니 어 줌(linear zoom) 기능과 접사 또는 정해진 배율이 되는 위치까지 렌즈를 왕복시키는 스텝 줌(step zoom) 기능으로 나눌 수 있다.

휴대폰이나 PDA등에 탑재되는 카메라 모듈의 경우에는 주로 스냅사진용이나 자료복사용으로 많이 사용되기 때문에 스텝 줌이나 접사기능만 구비하더라도 충분하며, 가격 또한 저렴하게 할 수 있으므로 스텝 줌 구동기구에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

종래의 스텝 줌 구동기구의 하나로 도 1에 나타낸 바와 같은 공개특허 제2004-48809호에 개시된 구동기구가 있다. 종래의 기구는 렌즈(110)와 영구자석(120)으로 이루어진 이동체(100)가 제1렌즈 지지위치(P1) 또는 제2렌즈 지지위치(P2)에 고정되기 위해서는 제1자성체(130) 또는 제2자성체(140)가 이동체(100)의 영구자석(120)과 자기흡착을 이루게 되어 고정된다. 이동체(100)가 제2렌즈 지지위치(P2) 또는 제1렌즈 지지위치(P1)로 이동하기 위해서는 구동코일(150)에 전류를 공급하여 플래밍의 왼손법칙에 따라 자장을 형성시키되 구동코일(150)에 의해 형성된 자장과 이동체(100)의 영구자석(120)의 자장의 상호작용에 따라 이동체의 이동이 가능해진다.

이와 같은 종래의 기술에서는 렌즈(110)를 정해진 위치에 고정시킬 때는 전류가 소모되지 않아 소비전력을 낮출 수 있는 효과가 있지만, 자성체(130, 140)와 이동체(100)의 영구자석(120)간의 흡착력이 지나치게 강한 단점이 있다.

따라서, 이동체(100)를 다른 렌즈지지위치로 이동시키기 위해서는 자성체(130,140)와 영구자석(120)간의 흡착력보다 큰 자기력이 구동코일에 의해 형성되어야 하므로, 구동코일에 큰 전류를 흐르게 하거나 대용량 구동코일을 사용해야 하여야만 한다. 소형화 및 경량화 뿐 만 아니라 배터리의 소비전력을 절약해야 하는 소형 전자기기에서는 심각한 문제점을 발생시키는 문제점이 있다.

또한 구동코일의 길이로 이동체의 작동거리가 한정되기 때문에, 이동체의 작동거리가 길어질 경우 구동코일을 길게 형성하여야 하는 문제점도 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 작은 전류를 공급하더라도 원활하게 렌즈를 이동시킬 수 있어 소비전력을 절감할 수 있는 렌즈 구동기구를 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 큰 구동코일을 사용하지 않고 작은 구동코일을 사용하여 소형화 경량화 할 수 있는 렌즈 구동기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 렌즈 구동기구에 별도의 자성체가 구비되지 않더라도 렌즈를 정지시킬 수 있는 새로운 렌즈 구동기구를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 렌즈 구동기구는, 양측 단부에 스토퍼를 구비한 경통과; 상기 경통의 양측 외면 단부를 원주방향으로 둘러싸며 배치된 자성체 요크와; 상기 자성체 요크 내부에 배치된 구동코일과; 상기 구동코일과 자기회로를 구성하는 영구자석과 렌즈로 이루어지며, 상기 자성체 요크와 영구자석의 자기흡착에 의해 위치가 고정될 수 있는 이동렌즈 조립체를 포함하여 이루어진다.

또한 본 발명의 자성체 요크는 영구자석과 흡착이 잘 일어날 수 있도록 원주방향으로 형성된 연장부를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 자성체 요크를 경통의 일측 단부에만 형성하고, 이동체를 타측 단부로 탄성지지하는 스프링을 구비하여 이동체를 이동시킬 수도 있다.

자성체 요크를 가진 보조 구동코일을 상기 구동코일이 설치된 경통의 반대 측 방향에 더 배치함으로써 이동렌즈 조립체에 강력한 자력이 작용하도록 하여 보다 원활한 구동이 이루어지게 할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따라 도면을 참조하여 보다 상세히 본 발명을 설명한다.

본 발명의 제1실시예는 도 2에 나타낸 바와 같이, 양측 단부에 스토퍼(10)를 구비한 경통(20)과; 경통 외면의 일부와 원주방향으로 접촉하며 상기 경통의 양측 단부에 배치되어 있는 자성체 요크(30)와; 상기 자성체 요크 내부에 배치된 구동코일(40)과; 상기 구동코일(40)과 자기회로를 구성하는 영구자석(52)과 렌즈(54)로 이루어지며, 상기 자성체 요크(30)와 영구자석(52)의 자기흡착에 의해 위치가 고정될 수 있는 이동렌즈 조립체(50)를 포함하여 이루어진다.

상단과 하단에 스토퍼(10)를 구비한 중공형 경통(20)은 그 내부에 광축방향으로 이동가능한 이동렌즈 조립체(50)가 삽입된다. 경통(20)은 이동렌즈 조립체(50)의 이동을 원활하게 하기 위하여 비자성체로 이루어지는 것이 바람직하다. 그 러나 경통(20)이 상자성체라 하더라도 이동렌즈 조립체(50)의 이동방향과 영구자석이 가지는 자력선 방향이 광축방향으로 동일하며, 영구자석(52)의 옆면이 경통(20)과 흡착되기 위한 방향의 자력성분은 광축방향의 성분보다 약하므로 이동렌즈 조립체(50)의 작동에는 문제가 없다. 경통(20)의 양측 단부에 설치되는 스토퍼(10) 중 적어도 하나는 경통과 분리가능하게 결합되는 것이 바람직하다. 스토퍼(10)와 경통(20)은 나사 결합되는 것이 보다 바람직한데, 이러한 나사결합은 스토퍼(10)의 위치를 조절하는 것이 가능하기 때문에 다양한 렌즈의 초점거리 변화에 대응할 수 있다.

경통(10)의 양측 단부에는 자성체 요크(30)가 경통(10)의 원주방향을 감싸고 있는데, 이러한 자성체 요크(30)는 구동코일(40)을 감싸면서 자력을 더 강하게 하는 효과가 있다.

이동렌즈 조립체(50)는 광축방향으로 경통(10) 내부를 이동할 수 있으며, 중심에 렌즈(54)가 구비되며, 또한 이동렌즈 조립체(50)에는 링 형상의 영구자석(52)이 구비된다. 본 실시예에서는 링 형상의 영구자석을 사용하였지만, 구동코일과 자기회로를 형성하며 또한 자성체 요크에 흡착될 수 있는 영구자석이면 그 형상뿐 만 아니라 이동렌즈 조립체에 배치되는 형태, 수량에는 아무런 상관이 없다. 또한 렌즈(54)는 복수의 렌즈로 이루어진 렌즈군을 포함하는 것이다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 가진 렌즈구동기구의 작동관계를 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 구동코일(40)에 전류를 가하면 구동코일에 도 3(a)와 같은 자장이 형성된다. 경통(10)내의 이동렌즈 조립체(50)의 영구자석(52) 는 이러한 자장에 의해 경통(10)의 제1렌즈 지지위치(P1)으로 이동한다.

이동렌즈 조립체(50)의 영구자석(52)는 도 4와 같은 형태의 자장이 형성되고, 이러한 자장은 자성체 요크(30)와 자기흡착을 이루게 되어, 구동코일에 전류를 차단하여도 이동렌즈 조립체는 제1렌즈 지지위치(P1)에 고정되게 된다.

도 3(a)에 나타낸 자장과 반대 극성을 가지는 도 3(b)와 같은 자장을 형성하기 위해서는 전류를 반대로 흐르게 하면 가능하다. 이때 이동렌즈 조립체(50)의 영구자석(52)는 구동코일(40)이 형성하는 자장에 따라 제2렌즈 지지위치(P2)로 이동하게 되며, 이동된 이동렌즈 조립체(50)은 제2렌즈 지지위치 근방의 자성체 요크(30)에 자기흡착을 이루며 고정된다. 영구자석(52)과 자성체 요크(30)의 자기흡착은 종래의 기술과 달리 자력선 방향과 평행하지 않기 때문에, 영구자석(52)와 자성체 요크(30)의 자기 흡착력의 방향과 이동렌즈 조립체(50)를 이동시키는 자력은 전단 형태로 작용하기 때문에 영구자석(52)와 자성체 요크(30)의 흡착을 해제하는데 큰 힘이 필요치 않게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 렌즈구동기구는 경통(10)의 양측 단부에 구동코일(40)을 각각 배치하기 때문에 구동코일(40)간의 간격에 따라 렌즈(54)의 이동거리가 결정될 수 있으므로 설계가 편리해진다. 또한 양측 구동코일(40)은 상호간에 서로 다른 자장을 형성하여 영구자석(52)과 흡인, 반발작용이 동시에 이루어지게 되므로, 구동코일(40)의 권선수를 크게 하여 자력을 강하게 할 필요도 없기 때문에 구동코일(40)의 크기를 감소시킬 수도 있다.

본 발명의 실시예 2는 도 5에 나타낸 바와 같이, 자성체 요크(30)에 영구자 석(52)과 자기 흡착이 이루어지는 연장부(32)를 더 구비한 것이다. 이러한 연장부는 경통의 길이방향으로 경통의 원주면을 따라 자성체 요크와 일체로 구성된다. 이러한 연장부는 영구자석(52)와 자성체 요크(30)의 간격을 줄여주는 효과가 있기 때문에 영구자석(52)와 자성체 요크(30)의 흡착력이 강해져서 제1,2렌즈 지지위치(P1,P2)에서 이동렌즈 조립체(50)가 보다 안정적으로 지지되게 할 수 있는 것이다. 본 실시예 2에서도, 영구자석(52)와 자성체 요크(30)의 자기 흡착력의 방향과 이동렌즈 조립체(50)를 이동시키는 자력은 전단 형태로 작용하기 때문에 영구자석(52)와 자성체 요크(30)의 흡착을 해제하는데 큰 힘이 필요치 않게 됨은 물론이다.

본 발명의 실시예 3은 도 6에 나타난 바와 같이 제1렌즈 지지위치(P1)에 렌즈를 지지시킬 때는 영구자석(52)과 자성체 요크(30)의 자기흡착력에 의해 지지하며, 제2렌즈 지지위치(P2)에 렌즈를 지지시킬 때는 스프링과 같은 탄성부재(60)의 탄성력에 의해 지지할 수 있는 것이다. 이동렌즈 조립체(50)이 제1렌즈 지지위치(P1)에 유지될 때, 탄성부재(60)에 의한 반발력이 영구자석(52)과 자성체 요크(30)의 자기흡착력에 의한 지지력보다 강해서는 안된다는 것은 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 당연한 것이다. 또한 이동렌즈 조립체(50)이 제2렌즈 지지위치(P2)에 유지될 때, 구동코일(40)에 전류를 가하면 이동렌즈 조립체(50)가 제1렌즈 지지위치(P1)로 이동될 수 있을 만큼 구동코일(40)의 자력이 충분하여야 하는 것도 역시 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 당연한 것이다.

본 실시예에서도 자성체 요크(30)은 실시예 2의 연장부(32)를 더 구비할 수 있다.

도 7과 같은 본 발명의 실시예 4는, 실시예 1 또는 실시예 2 발명에 탄성부재(60)을 더 부가한 것이다. 부가된 탄성부재(60)은 제1,2렌즈 지지위치(P1,P2)중 하나의 위치로 이동렌즈 조립체(50)을 유지시키도록 하는 역할을 하는데, 배율의 기본이 되는 1배 줌 위치에 이동렌즈 조립체(50)을 보다 확실히 유지시킬 필요가 있는 경우에 사용할 수 있다.

도 8에는 본 발명의 실시예 1발명이 적용된 렌즈 조립체를 나타낸 것이다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 렌즈구동기구는, 영구자석와 자성체 요크의 자기 흡착력의 방향과 이동렌즈 조립체를 이동시키는 자력은 전단 형태로 작용하기 때문에 영구자석과 자성체 요크의 흡착을 해제하는데 큰 힘이 필요치 않으므로 구동코일의 크기를 감소시킬 수 있다.

또한 영구자석은 자성체 요크에 흡착되어 이동렌즈 조립체를 지지하기 때문에, 영구자석(52)이 흡착되는 별도의 자성체를 구비하지 않아도 되고 따라서 구동기구의 무게를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 렌즈구동기구는 구동코일의 간격을 조절함에 따라 이동렌즈 조립체의 이동거리를 결정할 수 있으므로, 설계가 용이해지는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 양측 단부에 스토퍼(10)를 구비한 경통(20)과;

   상기 경통의 양측 외면 단부를 원주방향으로 둘러싸며 배치된 자성체 요크(30)와;

   상기 자성체 요크 내부에 배치된 구동코일(40)과;

   상기 구동코일(40)과 자기회로를 구성하는 영구자석(52)과 렌즈(54)로 이루어지며, 상기 자성체 요크(30)와 영구자석(52)의 자기흡착에 의해 위치가 고정될 수 있는 이동렌즈 조립체(50)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 자성체 요크(30)은 경통의 길이방향으로 경통의 원주면을 따라 연장된 연장부(32)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이동렌즈 조립체(50)과 스토퍼(10)사이에 탄성부재(60)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.
4. 양측 단부에 스토퍼(10)를 구비한 경통(20)과;

   상기 경통의 양측 외면 단부를 원주방향으로 둘러싸며 배치된 자성체 요크(30)와;

   상기 자성체 요크 내부에 배치된 구동코일(40)과;

   상기 구동코일(40)과 자기회로를 구성하는 영구자석(52)과 렌즈(54)로 이루어지며, 상기 자성체 요크(30)와 영구자석(52)의 자기흡착에 의해 위치가 고정될 수 있는 이동렌즈 조립체(50)와;

   상기 이동렌즈 조립체(50)과 스토퍼(10)사이에 위치한 탄성부재(60)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.
5. 제4항에 있어서, 상기 자성체 요크(30)은 경통의 길이방향으로 경통의 원주면을 따라 연장된 연장부(32)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.

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