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KR100501196B1 - 렌즈 이송장치 - Google Patents

렌즈 이송장치 Download PDF

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KR100501196B1
KR100501196B1 KR10-2003-0046496A KR20030046496A KR100501196B1 KR 100501196 B1 KR100501196 B1 KR 100501196B1 KR 20030046496 A KR20030046496 A KR 20030046496A KR 100501196 B1 KR100501196 B1 KR 100501196B1
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KR
South Korea
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lens
barrel
piezoelectric actuator
guide groove
piezoelectric
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KR10-2003-0046496A
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KR20050006619A (ko
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류정호
정대현
김의석
강병우
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삼성전기주식회사
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Priority to JP2003419474A priority patent/JP3834032B2/ja
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Abstract

본 발명은 렌즈 이송장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 줌 기능을 하는 광학기기의 렌즈 간의 상대거리에 따라 결정되는 유효초점거리를 가변하기 위한 렌즈의 이송구조에 관한 것이다.
본 발명은 렌즈를 이송하기 위한 이송장치에 있어서, 상기 렌즈를 내부에 위치시키고, 회전을 통해 상기 렌즈를 전후진시킬 수 있도록 가이드 홈이 형성된 경통; 상기 경통에 인접하도록 위치하고, 외부로부터의 신호입력에 따라 반경방향으로 수축 또는 팽창하는 링(ring) 형 압전 액츄에이터; 및 상기 압전 액츄에이터에 장착되며, 상기 경통과 접촉하도록 경통을 향해 뻗어있는 다수개의 세그먼트가 형성되는 구동부재;를 포함하는 렌즈 이송장치를 제공한다.

Description

렌즈 이송장치{lens driving device}
본 발명은 렌즈 이송장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 줌 기능을 하는 광학기기의 렌즈 간의 상대거리에 따라 결정되는 유효초점거리를 가변하기 위한 렌즈의 이송구조에 관한 것이다.
카메라, 캠코더, 컴팩트 줌 카메라, 감시카메라, 마이크로 비행체 등 여러 광학기기에는 줌(zoom) 기능을 위하여 렌즈가 전후진을 하도록 하는 구조를 갖는다. 이러한 줌 기능을 위하여 렌즈를 이송시키는 여러 구조가 개발되어 있다.
초점거리 가변을 위한 줌 기능을 수행하기 위하여 종래에는 주로 캠 구조 구동방식이 사용되어 왔다. 캠 구조 구동방식은 전자기 모터에 의하여 구동되는 경통과 그 측면에 위치하는 캠 형상의 홈을 따라서 각 렌즈가 상대적인 거리를 변화시켜가면서 줌 구동을 하는 방식이다.
도 1은 종래의 렌즈 구동구조를 도시한 도면이다. 도 1은 미국특허 6,268,970호의 “줌 렌즈 바렐”에 관한 것이다. 도 1에서, 각 렌즈 그룹(120,130,140)들을 지지하는 프레임들이 있고, 상기 프레임들을 지지하는 캠 튜브(160,170)들을 포함하게 된다. 상기 캠 튜브들은 프레임이 축방향으로 렌즈를 움직이게 하는 기능을 하며, 상기 캠 튜브는 구동 액츄에이터(110)에 의해 구동하게 된다.
이러한 캠 구조의 줌 구동방식은 줌 작동시 캠의 형상에 의하여 각 렌즈의 상대적 위치가 결정된다. 이 때문에 특정 배율에서 초점을 맞추기 위한 초점렌즈 및 구동부가 추가적으로 요구되며, 종감속 기어 및 캠을 따라 움직이는 렌즈 홀딩 구조 등 구동기구가 복잡해지는 단점을 갖게 된다.
도 2는 종래의 다른 렌즈 구동구조를 도시한 도면이다. 도 2는 대한민국 특허공개 공보 2000-55180호 “카메라의 줌 렌즈 메커니즘”에 관한 것으로, 카메라 바디(200)에 복수의 렌즈로 형성되는 고정렌즈군(201)이 결합되어 있다. 카메라 바디(200)에는 내부에 수납 공간이 형성되어 있고, 이 수납 공간에는 줌 모터(203)가 수납되어 있다. 줌 모터(203)의 축에는 안내 스크류(205)가 결합되어 있으며, 이 안내 스크류(205)의 외주에는 나사산 및 나사 홈이 형성되어 있다. 그리고, 안내 스크류(205)의 외주에는 동력전달을 위한 클립(207)이 결합되어 있다. 상기 클립(207)에는 안내 스크류(205)에 접촉하고 있는 일측이 안내 스크류(205)에 형성되어 있는 나사 산 및 나사 홈과 결합되도록 동일한 형상의 나사 산 및 나사 홈이 형성되어 있다. 그리고 이 클립(207)의 일측은 줌 배럴(209)과 결합되어 있다. 줌 배럴(209)에는 이동렌즈군(202)이 결합되어 있다. 그리고 줌 배럴(209)은 광축 방향으로 배치되어 있는 가이드 샤프트(211)와 미끄럼 결합되어 있어 광축 방향으로 가이드 샤프트를 따라 이동할 수 있다.
상기와 같이 이루어지는 카메라의 줌 렌즈 메커니즘은 줌 모터(203)가 회전하게 되면 안내 스크류(205)가 역시 회전하게 된다. 그러면 안내 스크류(205)가 회전되고 이 회전력이 클립(207)을 통하여 직선운동으로 변환된다. 따라서 클립(207)은 광축방향으로 직선운동을 하게 된다. 클립(207)이 직선 운동을 함에 따라 줌 배럴(209)이 광축방향을 따라 이동하게 된다. 줌 배럴(209)이 광축 방향을 따라 이동할 때 가이드 샤프트(211)와 접촉된 부분이 미끄럼 이동을 하게 되어 정해진 구간에서 광축방향으로 왕복 운동을 할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 종래의 줌 렌즈 메커니즘은 전자기 모터를 사용하기 때문에 전자기파의 발생의 문제가 있으며, 이 때문에 소형 통신기기에의 사용이 제한되는 등의 사용상의 문제가 있다. 또한 전자기 모터를 사용하기 때문에 종감속 기어가 사용되며, 기계적 구조가 복잡하게 된다. 또한, 초점을 맞추기 위하여 줌 렌즈와 초점렌즈가 독립적으로 움직여야 하는 문제도 발생한다.
최근에는 이와 같은 단점을 극복하고, 보다 소형의 광학기기에 줌 기능을 사용하기 위하여 초소형 광학 줌 기구의 개발이 이루어지고 있으며, 이러한 초소형 광학기구는 종래의 전자기 모터에 의한 구동방식에서 벗어나 압전 소자와 같은 지능형 소자를 사용하고 있는 추세이다. 이와 같이 종래의 모터 구동방식을 대체하게 되면, 구동 구조를 단순화 시킬 수 있게 되며, 직접 구동에 의한 고효율화를 실현할 수 있게 되는 장점이 있다.
이러한 압전 소자를 사용한 줌 렌즈 장치가 도 3에 도시되어 있다. 도 3은 미국 특허 6,215,605호 ‘구동장치’에 관한 것이다. 도 3의 렌즈 구동장치는 압전소자(311,312)를 베이스 블록(321,322)에 고정시키고 구동환봉(316,317)에 변위를 전달하여, 슬라이드부(331a,332a)에서 발생하는 예압과 렌즈 홀더(331,332)의 관성력, 가속도 효과로서 렌즈(L2,L4)를 이송하게 된다. 압전 소자(312)는 가진 입력의 파형에 따라서 렌즈 홀더가 환봉과 함께 이송하거나 또는 미끄러져서 제자리에 머물게 되는 운동을 통하여 이송하며, 또한 양방향으로 이송이 가능하다.
도 3과 같은 렌즈 구동장치는 도 4에서와 같은 형태로 실제로 배열되어 사용되는데, 이때 서로 이웃해서 배열되는 압전소자(311a, 311b) 중 하나의 변위가 베이스 블록(313)을 통하여 전달되는 경우 다른 렌즈에 변위가 전달될 우려가 있게 된다. 따라서 베이스 블록(313)에 홈(groove, 313g)을 형성하여 압전 소자들 간의 변위 전달을 방지하게 된다. 이러한 홈의 가공은 구조를 복잡하게 하고, 가공의 어려움을 초래하게 되며, 또한 압전 소자들 간의 변위 간섭 문제를 완전히 제거할 수는 없게 된다.
또한, 압전 소자를 통해 전후로 이동하여 렌즈를 이송시키는 구동 환봉(316,317)의 길이는 압전 소자의 크기에 따라 제한된다. 이러한 구동 환봉의 길이의 제약은 렌즈 이송길이의 제약으로 작용하게 되고, 제품 성능에 영향을 미치게 된다.
더구나, 이러한 경우 구동 환봉이 기본적으로 고정되어 있으므로, 렌즈가 내장되는 경통의 길이를 가변하는 것이 불가능한 문제가 있으며, 렌즈의 이송길이를 위한 공간 이외에 구동을 위한 요소들이 배열되는 별도의 공간이 필요하게 되어 전체적인 장치의 크기를 소형화시키기 힘든 문제도 있게 된다. 또한 구동환봉에 렌즈부의 일단만이 지지되고 있어, 구동시 렌즈에 비대칭성 변위가 발생하게 되어 불안정한 구동을 일으킬 수 있게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 렌즈 구동부의 구조를 단순화시키고, 구동부의 단순화에 의해 줌 렌즈부의 크기를 소형화시키도록 하는 렌즈 이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 압전 액츄에이터를 사용하여 줌 렌즈의 경통을 회전시키는 구조를 취하여, 기계적인 기어장치가 없으며, 소음 및 전자파의 발생이 없고, 높은 구동효율을 얻을 수 있고, 동력손실을 최소화할 수 있는 렌즈 이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 렌즈의 이송거리를 다른 구성요소들에 의해 제약받지 않도록 하는 렌즈 이송구조를 제공하며, 렌즈의 위치를 초정밀 제어하여 미세 초점 조절 및 미세 배율 조정, 높은 해상도를 얻을 수 있는 이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 카메라, 캠코더형 초소형 모바일 광학 줌기구, 캠코더, 컴팩트 줌카메라, 감시카메라, 마이크로 무인 비행체 등 여러 소형 줌 광학기구에 사용할수 있는 렌즈 이송장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 렌즈를 이송하기 위한 이송장치에 있어서, 상기 렌즈를 내부에 위치시키고, 회전을 통해 상기 렌즈를 전후진시킬 수 있도록 가이드 홈이 형성된 경통; 상기 경통에 인접하도록 위치하고, 외부로부터의 신호입력에 따라 반경방향으로 수축 또는 팽창하는 링(ring) 형 압전 액츄에이터; 및 상기 압전 액츄에이터에 장착되며, 상기 경통과 접촉하도록 경통을 향해 뻗어있는 다수개의 세그먼트가 형성되는 구동부재;를 포함하는 렌즈 이송장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 경통은 전후방향으로 직선적으로 형성된 가이드홈을 포함하는 고정된 고정 경통과 캠 곡면으로 형성된 가이드홈을 갖는 회전가능한 회전 경통을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통을 회전시키는 것을 특징으로 한다. 또한 바람직하게는, 상기 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통을 시계방향으로 회전시키는 제1 압전 액츄에이터 및 상기 회전 경통을 반시계방향으로 회전시키는 제2 압전 액츄에이터를 포함한다.
이때, 상기 회전 경통에는 일방향으로만 회전력을 전달하는 일방향 클러치 베어링이 장착되고, 상기 세그먼트는 상기 일방향 클러치 베어링에 접촉하도록 하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 제1 압전 액츄에이터에 장착되는 구동부재의 세그먼트는 시계방향으로 경사져서 상기 일방향 클러치 베어링에 접촉하고, 상기 제2 압전 액츄에이터에 장착되는 구동부재의 세그먼트는 반시계방향으로 경사져서 상기 일방향 클러치 베어링에 접촉하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제1 압전 액츄에이터에 장착되는 구동부재의 세그먼트는 시계방향으로 경사져서 상기 회전 경통에 접촉하고, 상기 제2 압전 액츄에이터에 장착되는 구동부재의 세그먼트는 반시계방향으로 경사져서 상기 회전 경통에 접촉하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통의 외측에 위치하거나, 상기 제1 및 제2 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통의 내측에 위치하고, 또는 상기 제1 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통의 외측에 위치하고, 상기 제2 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통의 내측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 압전 액츄에이터는 적층형 또는 단판형이다. 이때, 상기 경통에 인접하도록 장착되며, 상기 단판형 압전 액츄에이터에 증폭된 전압을 제공하는 링형 압전 변압기를 추가적으로 포함한다.
바람직하게는, 상기 렌즈는 렌즈 외경부에 고정되는 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 렌즈를 이송하기 위한 이송장치에 있어서, 상기 렌즈를 내부에 위치시키고, 상기 렌즈를 전후진시킬 수 있도록 전후방향으로 직선적으로 형성된 가이드홈을 포함하는 고정된 고정 경통; 상기 고정 경통을 둘러싸도록 외부에 위치하고, 캠 곡면으로 형성된 가이드홈을 갖는 회전가능한 회전 경통; 상기 회전 경통의 외경부를 둘러싸도록 위치하고, 외부로부터의 신호 입력에 따라 반경방향으로 수축 및 원상복귀를 수행하는 한쌍의 링(ring)형 압전 액츄에이터; 및 상기 회전 경통의 외경부에 장착되고, 일방향으로만 회전력을 전달하는 한쌍의 일방향 클러치 베어링; 상기 한쌍의 압전 액츄에이터의 내경부에 각각 장착되도록 링(ring)형으로 형성되며, 그 내측에는 상기 일방향 클러치 베어링과 접촉하도록 내측을 향해 각각 시계방향 및 반시계방향으로 뻗어있는 세그먼트가 형성되는 한쌍의 구동부재;를 포함하는 렌즈 이송장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 압전 액츄에이터는 적층형 또는 단판형이며, 이때 상기 경통에 인접하도록 장착되며, 상기 단판형 압전 액츄에이터에 증폭된 전압을 제공하는 링형 압전 변압기를 추가적으로 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 렌즈는 렌즈 외경부에 고정되는 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하거나, 상기 렌즈는 외경부에 돌출부가 형성된 렌즈 프레임에 고정되고, 상기 렌즈 프레임의 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 렌즈를 이송하기 위한 이송장치에 있어서, 상기 렌즈를 내부에 위치시키고, 상기 렌즈를 전후진시킬 수 있도록 전후방향으로 직선적으로 형성된 가이드홈을 포함하는 고정된 고정 경통; 상기 고정 경통을 둘러싸도록 외부에 위치하고, 캠 곡면으로 형성된 가이드홈을 갖는 회전가능한 회전 경통; 상기 회전 경통의 내부에 위치하고, 외부로부터의 신호 입력에 따라 반경방향으로 팽창 및 원상복귀를 수행하는 한쌍의 링(ring)형 압전 액츄에이터; 상기 회전 경통의 내경부에 장착되고, 일방향으로만 회전력을 전달하는 한쌍의 일방향 클러치 베어링; 및 상기 한쌍의 압전 액츄에이터의 외경부에 각각 장착되도록 링(ring)형으로 형성되며, 그 외측에는 상기 일방향 클러치 베어링과 접촉하도록 외측을 향해 각각 시계방향 및 반시계방향으로 뻗어있는 세그먼트가 형성되는 한쌍의 구동부재;를 포함하는 렌즈 이송장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 압전 액츄에이터는 적층형 또는 단판형이며, 이때 상기 경통에 인접하도록 장착되며, 상기 단판형 압전 액츄에이터에 증폭된 전압을 제공하는 링형 압전 변압기를 추가적으로 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 렌즈는 렌즈 외경부에 고정되는 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하거나, 상기 렌즈는 외경부에 돌출부가 형성된 렌즈 프레임에 고정되고, 상기 렌즈 프레임의 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 렌즈를 이송하기 위한 이송장치에 있어서, 상기 렌즈를 내부에 위치시키고, 상기 렌즈를 전후진시킬 수 있도록 전후방향으로 직선적으로 형성된 가이드홈을 포함하는 고정된 고정 경통; 상기 고정 경통을 둘러싸도록 외부에 위치하고, 캠 곡면으로 형성된 가이드홈을 갖는 회전가능한 회전 경통; 상기 회전 경통의 내부에 위치하고, 외부로부터의 신호 입력에 따라 반경방향으로 팽창 및 원상복귀를 수행하는 링(ring)형 제1 압전 액츄에이터; 상기 회전 경통의 외경부를 둘러싸도록 위치하고, 외부로부터의 신호 입력에 따라 반경방향으로 수축 및 원상복귀를 수행하는 링(ring)형 제2 압전 액츄에이터; 상기 회전 경통의 외경부 및 내경부에 각각 장착되고, 일방향으로만 회전력을 전달하는 한쌍의 일방향 클러치 베어링; 및 상기 제1 및 제2 압전 액츄에이터에 각각 장착되도록 링(ring)형으로 형성되며, 상기 일방향 클러치 베어링과 접촉하도록 상기 베어링을 향해 내측을 향해 모두 시계방향 또는 반시계방향으로 뻗어있는 세그먼트가 형성되는 한쌍의 구동부재;를 포함하는 렌즈 이송장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 압전 액츄에이터는 적층형 또는 단판형이며, 이때 상기 경통에 인접하도록 장착되며, 상기 단판형 압전 액츄에이터에 증폭된 전압을 제공하는 링형 압전 변압기를 추가적으로 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 렌즈는 렌즈 외경부에 고정되는 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하거나, 상기 렌즈는 외경부에 돌출부가 형성된 렌즈 프레임에 고정되고, 상기 렌즈 프레임의 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
[줌 기능]
본 발명은 광학 기기의 줌 기능 구현 구조에 관한 것으로, 줌 기능은 카메라와 같은 광학기구에서 멀리있는 피사체를 마치 가까이에서 찍는 것과 같은 효과를 얻기 위한 것이다. 줌 기능을 사용하면 좀더 큰 이미지의 화상을 촬영할 수 있다. 줌 기능은 크게 줌 인 (Zoom In) 기능과 줌 아웃(Zoom Out) 기능으로 구분할 수 있다. 줌 인 기능은 멀리 있는 피사체를 확대해서 가까이에서 보도록 하는 기능이고, 반대로 줌 아웃 기능은 피사체의 주변부까지 촬영범위를 확장하도록 피사체를 멀리 밀어내고 촬영하는 기능이다.
한편, 줌 기능은 광학 줌 기능과 디지털 줌 기능으로 크게 구분할 수 있다. 광학 줌 기능은 렌즈간 거리 변화에 따라서 줌 기능을 구현하는 것을 의미하며, 이는 화질의 저하가 없고, 낮은 해상도의 화상센서를 보완해 줄 수 있는 장점이 있다. 반면에 디지털 줌은 화질의 저하가 발생하지만 특정부분의 노출도가 높은 이미지를 얻을 수 있는 장점이 있으며, 이는 화상소자에 인식되는 영상신호를 크게 증폭하는 등의 소프트웨어적인 방식을 사용한 줌 기능이다.
도 5는 렌즈의 줌기능 구조의 단면도이다. 도 5에서, 광학 줌 기능을 구현하는 일반적인 렌즈 구조가 도시되어 있다. 원통형의 경통(6) 내에는 각각 초점 렌즈(1)와 줌 렌즈(2)가 전후진가능하도록 배열되어 있고, 후단부측에 고정되어 있는 더미렌즈(3)와 필터(4) 및 화상소자(CCD 또는 CMOS, 5)가 배열되어있다. 이러한 일반적인 줌 메커니즘에서는, 초점 렌즈(1)와 줌 렌즈(2)가 각각 일정 간격 또는 다른 간격으로 위치이동하면서 화상소자(5)에 확대 또는 축소된 영상을 전달하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 줌 메커니즘에서 렌즈들의 전후진 구조에 관한 것이다.
[렌즈 이동구조]
도 6은 본 발명에 의한 렌즈 이송장치의 사시도이고, 도 7은 도 5의 렌즈 이송장치의 부분 절개 사시도이다. 도 8은 도 5의 렌즈 이송장치의 단면도, 도 9는 도 5의 렌즈 이송장치의 평면도, 및 도 10은 도 5의 렌즈 이송장치의 조립도이다.
상기 도 6 내지 도 10에서, 경통(6,7) 내에서 이동하는 렌즈는 초점 렌즈(1) 및 줌 렌즈(2)가 된다. 각각의 렌즈(1,2)들은 모두 원통형의 경통(6,7) 내에 이동가능하도록 장착된다. 상기 렌즈들은 그 자체 형상이 외부로 돌출된 돌출부(11)를 갖도록 형성될 수 있다. 이때 돌출부(11)는 렌즈와 일체로 형성된 부분이 될 수 있고, 렌즈에 핀이 박혀있는 형상이 가능하다. 또한, 렌즈(1,2)들이 원형의 렌즈 프레임(3)에 삽입되어 있는 것도 가능하다. 렌즈 프레임(3)은 역시 외측으로 돌출된 돌출부(11)를 갖도록 형성되며, 이때 돌출부(11)는 프레임(3)에 일체로 형성될 수 있고, 또한 핀이 삽입되는 구조도 가능하다.
상기와 같이 돌출부가 형성되는 렌즈들은 각각 원통형의 경통에 내장된다. 경통(6,7)은 원통형의 고정 경통(7)과 고정경통(7)을 감싸는 또다른 원통형의 회전경통(6)을 포함한다. 고정경통(7)은 광학기기의 몸체 또는 베이스(35)에 회전하지 않도록 고정되어 장착되고, 몸체에는 렌즈가 전후진하는 방향으로 긴 가이드 홈(7a)이 형성되어 있다. 상기 가이드홈(7a)에는 상기 렌즈(1,2)의 돌출부(11)가 삽입되며, 렌즈는 상기 가이드홈(7a)을 따라서 전후진하게 된다.
또한, 회전경통(6)은 상기 고정경통(7)의 외측(또는 내측)에 배열되며, 광학기기의 몸체 또는 베이스(35)에 회전가능하도록 장착되어 있다. 회전경통(6)에는 렌즈(1,2)들을 소정의 정해진 위치로 이동시키도록 캠 형상의 곡선 가이드홈(6a)이 형성되어 있다. 상기 가이드홈(6a)에는 역시 렌즈(1,2)의 돌출부(11)가 삽입되며, 렌즈가 상기 고정 경통의 가이드홈(7a)을 따라 전후진하도록 렌즈 돌출부(11)를 밀거나 당기는 기능을 하게 된다.
통상적으로 상기 고정경통(7)이 내측에, 회전경통(6)이 외측에 배열되지만, 이와 반대로 회전경통(6)이 내측에 고정경통(7)이 외측에 배열되는 것도 가능하다.
[압전 액츄에이터]
본 발명의 렌즈이송장치는 압전소자로 형성된 압전 액츄에이터를 사용한다. 압전소자는 예를 들어 PZT라고 하는 복합 산화물 재료를 사용할 수 있다. PZT는 납(Pb), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti)의 영문 머리자를 따서 표기한 것으로, 가장 대표적인 압전재료이다. 이러한 압전체는 힘을 가하면 순간적으로 전기가 발생하고, 또한 역으로 전기를 걸어주면 외부 형상이 변하게 된다.
이를 압전효과(Piezoelectric effect)라고 하며, 결정을 가진 고체에 응력을 주면 그 결정의 마주면에 음 또는 양의 전하가 발생하는데, 이 전하량은 응력에 비례하고 응력의 방향을 반대로 하면 그 부호도 바뀌게 되는 현상을 의미한다. 또한 외부에서 전계를 걸어주면 왜곡이 발생하는데, 그 크기는 전계의 크기에 비례하고 전계의 방향을 반대로 하면 변형도 반대로 된다. 이러한 압전현상은 응력, 전계, 전기변위, 분극 등이 관련되어 전기적 결합이 일어나는 것이며, 센서 및 전기장치, 음향장비, 각종 전자회로를 구현하는데 널리 사용된다.
본 발명의 압전 액츄에이터는 상기와 같은 압전효과를 이용한 것이며, 또한 전왜효과를 사용하는 것도 가능하다. 전왜효과(Electrostrictive effect)는 압전효과의 한 현상으로서, 전계의 제곱에 비례하여 왜곡을 발생시키는 현상을 가리킨다. 전왜효과가 압전효과와 다른 점은 전계의 방향에 따라 변형의 방향이 변하지 않는 다는 점이다. 따라서 양면에 전극을 설치하고 여기에 높은 전압을 걸어서 분극을 발생시키면, 영구 잔류 내부 변형을 생기게 할 수 있으며, 직류 전계를 계속 걸어주지않더라도 전계유기 변형현상을 일으킬 수 있게 된다.
본 발명에서는 링형의 압전 액츄에이터를 사용하며, 전기적 신호를 가하면 반경방향으로 수축 또는 팽창하는 성질을 이용하게 된다. 상기 압전 액츄에이터는 상기 경통들(6,7)의 외주연 또는 내주연에 위치하게 되며, 상기 경통을 감싸도록 위치한다.
[제1 실시예]
본 발명에 의한 렌즈 이송장치의 제1 실시예를 도 6 내지 도 11을 참고로 하여 살펴본다. 도 11은 도 5의 렌즈 이송장치의 압전 액츄에이터의 사시도이다.
원통형의 고정 경통(7)이 광학기기의 베이스(35)에 장착된다. 고정 경통(7)의 내부에는 초점렌즈(1) 및 줌렌즈(2)가 이동가능하게 장착된다. 초점렌즈(1) 및 줌렌즈(2)는 각각 렌즈 프레임(3)에 장착되고, 렌즈 프레임(3)에는 외측을 향해 돌출된 돌출부(11)가 형성된다. 각각의 경통(6,7)에는 상기 렌즈 프레임(3)의 돌출부(11)가 삽입될 수 있는 일정형상의 가이드홈(6a,7a)들이 형성되어 있으며, 상기 렌즈는 가이드홈(6a,7a)을 따라서 전후진하게 된다.
렌즈의 전후진은 회전경통(6)의 회전에 의해 실행되며, 상기 회전경통(6)을 회전시키기 위해 압전 액츄에이터(10,20)가 사용된다. 압전 액츄에이터(10,20)는 상기 회전경통(6)의 외측에 링(ring)형으로 배열된다. 압전 액츄에이터(10,20)의 배열은 도 6에서 볼 수 있으며, 도 7은 부분 절개한 상태의 렌즈 이송장치를 볼 수 있다. 압전 액츄에이터(10,20)는 외부로부터의 신호 입력에 따라서 반경방향으로 수축 또는 팽창하게 되는데, 본 실시예에서는 반경방향으로 경통을 향해서 수축하는 동작을 반복하게 된다. 즉, 수축 및 원상복귀 운동을 반복하는 것이다.
압전 액츄에이터(10,20)에는 상기 경통, 즉 회전경통(6)과 접촉하도록 경통을 향해 뻗어있는 다수개의 세그먼트가 형성되는 구동부재(30)가 장착된다. 구동부재(30)는 압전 액츄에이터(10,20)의 내측면에 접촉하게 되며, 이를 위해 링형상으로 형성된다. 구동부재(30)는 압전 액츄에이터(10,20)의 반경방향 수축 운동에 따라서 수축 및 원상복귀를 반복하게 된다. 구동부재(30)는 티타늄 또는 스테인리스 스틸, 황동과 같은 탄성이 있는 금속부재로 형성된다.
구동부재(30)에는 다수개의 세그먼트(31)가 형성된다. 상기 세그먼트(31)는 빗살모양으로 상기 경통(6)을 향해 뻗어있게 된다. 이러한 세그먼트의 형상은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같으며, 세그먼트는 경통을 회전하고자 하는 방향으로 경사지도록 형성된다. 상기 세그먼트(31)는 상기 경통에 거의 인접하게 배열되며, 구동부재가 수축하지 않은 경우에도 경통에 접촉해있는 구조 또는 구동부재가 수축시에 경통에 접촉하는 구조가 될 수 있다.
도 9에서, 세그먼트(31)의 경사방향을 반시계방향으로 정의하고, 도 9와 반대의 방향을 시계방향으로 정의한다. 다시 도 16에서, 상기 도 9와 같은 세그먼트(31) 방향을 갖는 (b)의 경우 이를 반시계방향으로 정의하고, 이때 내부에 위치하는 경통(6)은 반시계방향으로 회전한다. 반대로 (a)의 경우 세그먼트(31)는 시계방향으로 형성되며, 내부의 경통(6)은 시계방향으로 회전한다. (c)의 경우 세그먼트(31)는 외측으로 반시계방향으로 형성되며, 경통(6)이 외부에 위치한다면 경통도 반시계방향으로 회전한다. (d)는 세그먼트(31)가 외측 시계방향으로 형성된 것을 도시한 것으로, 외부에 위치하는 경통(6)을 시계방향으로 회전시킨다.
구동부재(30)는 압전 액츄에이터의 수축시 같이 수축되며, 구동부재의 수축으로 인해 세그먼트(31)가 내측으로 밀리게 되며, 이때 세그먼트(31)는 회전방향으로 경사지도록 형성되므로 상기 회전경통(6)을 경사방향으로 회전시킨다. 이러한 수축 동작을 초당 수천 내지는 수만회 반복하게 되고, 이를 제어하여 회전 경통을 원하는 회전량으로 회전하도록 조절할 수 있게 된다. 도 11은 상기와 같은 구동부재(30)가 압전 액츄에이터(10)에 장착된 상태를 도시한 것이다.
상기 압전 액츄에이터(10,20)는 상기 회전경통(6)의 양방향으로의 회전을 가능하게 하기위해 한쌍으로 배열된다. 즉, 제1 압전 액츄에이터(10)와 제2 압전 액츄에이터(20)가 각각 경통(6)의 외부에 배열되며, 제1 및 제2 압전 액츄에이터(10,20)들은 서로 인접하여 배열되어 있다.
상기 제1 및 제2 압전 액츄에이터(10,20)는 각각 외부로부터의 신호 입력에 따라서 반경방향, 즉 경통방향으로 수축운동을 하게 되며, 각 액츄에이터의 내측에 장착되는 구동부재(30)들의 세그먼트(31)의 형상에 따라서 경통을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키게 된다. 도 6 및 도 7에서, 상부의 제1 압전 액츄에이터(10)는 시계방향으로 경사지도록 형성된 세그먼트(31)를 포함하게 되고, 이러한 세그먼트(31)는 경통을 시계방향으로 회전시키게 된다. 또한 하부의 제2 압전 액츄에이터(20)는 반시계방향으로 경사져서 형성된 세그먼트(31’)를 포함하게 되고, 이러한 세그먼트(31’)는 경통(6)을 반시계방향으로 회전시키게 된다.
상기와 같은 구조는 세그먼트(31)가 직접 경통에 접촉하여 회전력을 전달하는 구조이나, 이와 달리 세그먼트(31)와 경통(6)의 사이에 베어링(50)을 설치할 수 있다. 이는 도 8 및 도 9에 도시되어 있다. 베어링(50)은 일방향 클러치 베어링을 사용하며, 일방향으로만 회전력을 전달하고, 반대방향으로는 회전력을 전달하지 않는 구조를 갖는다. 상기와 같은 베어링 구조로는 이미 공지된 여러 베어링 구조가 가능할 것이다. 상기와 같은 일방향 클러치 베어링(50)을 사용하게 되면, 구동부재(30)의 세그먼트(31)는 상기 베어링(50)에 접촉하게 되며, 상기 클러치 베어링(50)은 회전 경통(6)에 장착된다. 상기 도 8에서 도면번호 5는 화상소자(CCD 또는 CMOS)를 가리킨다.
이와 같이 베어링을 사용하게 되면 경통의 양방향 회전을 용이하게 할 수 있다. 즉, 제1 압전 액츄에이터(10)에 사용하는 베어링과 제2 압전 액츄에이터에 사용하는 베어링의 회전력 전달방향을 반대로 하여 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 경우 다른 압전 액츄에이터의 세그먼트와 경통과의 마찰을 방지할 수 있게 된다.
상기 압전 액츄에이터(10,20)는 적층형으로 형성될 수 있다. 적층형 압전액츄에이터는 소정의 두께를 갖는 링형 압전소자가 다수개 적층되어 하나의 액츄에이터를 형성한 것이다. 압전 액츄에이터에서 구동전압은 압전체 전극간 두께에 비례하게 되므로, 낮은 구동전압 하에서 구동되도록 하기 위해서는 상기와 같은 적층형 압전 액츄에이터를 사용하는 것이 바람직하게 된다.
또한, 상기와 같이 적층형이 아닌 단판형 압전 액츄에이터를 사용하는 것도 가능하다. 단판형의 경우 적층형보다 제작이 용이하고 공정이 간단하게 되는 장점이 있다. 그러나, 단판형의 경우 공진주파수에서 사용하게 될 경우 구동전압이 약 50~100V 정도이므로, 공급되는 전압의 증폭을 위한 변압기가 추가적으로 필요하게 된다. 따라서 단판형 압전 액츄에이터를 사용하는 경우 링형 압전 변압기(ring type Piezoelectric Transformer)를 사용하는 것이 바람직하다. 압전 변압기는 도 8에 도시된 바와 같이 압전 액츄에이터의 상측에 배열되며, 경통의 외부에 배열된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 압전 변압기는 전자기 변압기와 같이 크게 입력단과 출력단으로 구분된다. 전자기 변압기는 입력단과 출력단의 권선비로써 승압 또는 강압비가 조절되는데 반하여, 압전 변압기는 변압기의 형상변수(길이 L, 두께 h, 분극방향 P 등)에 의해서 그 값이 조절된다. 압전변압기의 원리는 입력단(61)에 전압이 가해지면 입력단은 압전 역효과(전기적 신호를 기계적 변형으로 변화)에 의해 진동이 발생된다. 이러한 진동은 다시 출력부(62)에 기계적인 응력을 발생시키게 되고, 압전 정효과(기계적 응력을 전기적 신호로 변환)에 의해 출력부에서 입력전압에 비해 승압 또는 강압된 전압을 얻을 수 있다.
한편, 도 10에서와 같이 제1 압전 액츄에이터(10)와 제2 압전 액츄에이터(20)의 사이에는 절연체의 링(15)이 장착되며, 또한 제2 압전 액츄에이터(20)와 베이스(35) 사이에도 절연체 링(15)이 장착된다.
[제2 실시예]
본 발명에 의한 렌즈 이송장치의 제2 실시예에서는 상기와 달리 압전 액츄에이터가 경통의 내부에 위치하게 된다. 이를 도 13을 통해 살펴본다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 의한 렌즈 이송장치에 관한 것이다. 도 13에서, 베이스(35)에는 고정경통(67)이 외측에 고정되고, 고정경통(67)의 내측에는 회전경통(66)이 회전가능하게 장착된다. 회전경통에는 제1 실시예에서와 같은 캠형상의 곡선 가이드홈이 형성되고, 고정경통(67)에는 전후진방향으로 직선형상의 가이드홈이 형성된다.
초점렌즈(1) 및 줌 렌즈(2)는 제1 실시예에서와 같이 경통의 내부에 전후진가능하도록 돌출부(11)가 가이드홈에 삽입된 상태로 장착된다. 렌즈들은 렌즈 프레임(3)에 삽입되어 있고, 이와 달리 렌즈 자체에 돌출부를 형성하여 상기와 같은 렌즈 프레임(3)을 사용하지 않는 구조도 가능하다.
압전 액츄에이터(70,75)는 한쌍으로 상기 회전경통(66)의 내측에 배열된다. 압전 액츄에이터(70,75)는 제1 실시예에서와 달리 경통을 향해 팽창하고 다시 원상복귀하는 작동을 반복하게 된다. 상기 압전 액츄에이터(70,75)들은 상기 회전경통(66)의 양방향 회전을 가능하게 하기 위해 한쌍으로 배열되며, 그 외경부에 각각 링(ring) 형상의 구동부재(72)가 설치된다. 링 형상의 구동부재(72)는 상기 경통을 향해 뻗어있는 다수개의 세그먼트들을 포함하게 되며, 상기 세그먼트(73)들은 제1 실시예에서와 같이 시계방향 또는 반시계방향으로 각각 경사져서 형성된다. 즉, 상기 세그먼트들은 제1 실시예에서와 같이 각각 다른 방향으로 경사져서 형성되는 것이다.
상기 세그먼트(73)와 회전경통(66)의 사이에는 일방향 클러치 베어링(77)이 설치되며, 상기 세그먼트(73)는 바람직하게는 상기 일방향 클러치 베어링(77)에 접촉하여 회전력을 경통에 전달하게 된다.
상기와 같은 구조를 갖는 제2 실시예에서도 그 회전을 위한 작동은 제1 실시예에서와 동일한 기법을 사용한다. 즉, 압전 액츄에이터에 외부로부터의 작동 신호, 즉 전압을 인가하면 압전 액츄에이터는 팽창하게 되고, 그 외측의 링 형상의 구동부재를 밀어내게 된다. 구동부재가 밀리면, 구동부재에 일체로 형성된 세그먼트가 베어링을 밀게 되고, 시계방향 또는 반시계방향으로 상기 회전경통을 회전시키게 되는 것이다.
상기 제2 실시예에서는 제1 실시예에서와 달리 압전 액츄에이터 및 구동부재, 베어링이 회전경통의 내부에 위치하게 되며, 이를 통해 구동 메커니즘의 소형화 및 외부 메커니즘을 생략할 수 있는 장점이 있다. 압전 액츄에이터는 링(ring)형상이며, 렌즈로부터 압전 액츄에이터의 내부 공간을 통해 베이스(35)에 형성되는 화상소자(5)로 외부 영상이 전달된다.
제2 실시예의 압전 액츄에이터 역시 적층형 또는 단판형으로 형성될 수 있으며, 단판형인 경우 압전 변압기를 사용하는 것이 바람직하다.
[제3 실시예]
본 발명에 의한 렌즈 이송장치의 제3 실시예에서는 상기 제1 및 제2 실시예에서와 달리 압전 액츄에이터가 경통의 내부 및 외부에 각각 위치하게 된다. 이를 도 14을 통해 살펴본다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 의한 렌즈 이송장치에 관한 것이다. 도 14에서, 베이스(35)에는 고정경통(87)이 내측에 고정되고, 고정경통(87)의 외측에는 회전경통(86)이 회전가능하게 장착된다. 회전경통에는 제1 실시예에서와 같은 캠형상의 곡선 가이드홈이 형성되고, 고정경통(87)에는 전후진방향으로 직선형상의 가이드홈이 형성된다.
초점렌즈(1) 및 줌 렌즈(2)는 제1 실시예에서와 같이 경통의 내부에 전후진가능하도록 돌출부(11)가 가이드홈에 삽입된 상태로 장착된다. 렌즈들은 렌즈 프레임(3)에 삽입되어 있고, 이와 달리 렌즈 자체에 돌출부를 형성하여 상기와 같은 렌즈 프레임(3)을 사용하지 않는 구조도 가능하다.
압전 액츄에이터(80,85)는 한쌍으로 상기 회전경통(86)의 내, 외측에 각각 배열된다. 압전 액츄에이터(80,85)는 제1 실시예 및 제2 실시예에서와 달리 경통을 향해 팽창 및 수축하고 다시 원상복귀하는 작동을 반복하게 된다. 즉, 회전경통(86)의 외측에 배열된 압전 액츄에이터(85)는 전압을 인가하면 경통을 향해 수축하게 되며, 수축을 통해 구동부재(88)의 세그먼트(89)가 경통에 회전력을 전달하도록 한다.
또한, 회전경통(86)의 내측에 배열되는 압전 액츄에이터(80)는 전압이 인가되면 경통을 향해 외측으로 팽창되어 세그먼트로 회전력을 전달하게 된다. 이때 회전경통(86)의 내부에는 고정경통이 배열되며, 내부에 배열되는 압전 액츄에이터(80)의 세그먼트(89’)가 상기 고정경통에 접촉하지 않고 회전경통에 접촉하게 하기 위해 고정경통에 세그먼트가 운동하는 부분과 접촉하지 않도록 기둥(91)을 형성하여 고정하게 된다. 이는 도 15에 상세히 도시되어 있다. 즉, 세그먼트(89’)가 압전 액츄에이터의 팽창운동에 따라 회전경통(86)과 접촉하며 운동하도록 충분한 공간(90)을 확보하기 위해 다수개의 기둥(91)들을 세그먼트 사이에 배열하여 고정경통(87)을 지지하게 된다. 이와 같은 구조는 단지 예시로써, 내부의 압전 액츄에이터(80)가 회전경통과 접촉하게 되는 이와 다른 어떠한 구조도 본 발명의 렌즈 이송장치에 사용할 수 있다.
상기 압전 액츄에이터(80,85)들은 상기 회전경통(86)의 양방향 회전을 가능하게 하기 위해 한쌍으로 배열되며, 그 외경부 또는 내경부에 각각 링(ring) 형상의 구동부재(88)가 설치된다. 링 형상의 구동부재(88)는 상기 경통을 향해 뻗어있는 다수개의 세그먼트(89,89’)들을 포함하게 되며, 상기 세그먼트(89,89’)들은 제1 실시예에서와 같이 시계방향 또는 반시계방향으로 경사져서 형성된다. 다만, 도 16에서 (b) 및 (d)의 조합 또는 (a) 및 (c)의 조합으로 상기 세그먼트들의 형상이 결정된다.
상기 세그먼트(89,89’)와 회전경통(86)의 사이에는 일방향 클러치 베어링(84)이 설치되며, 상기 세그먼트는 바람직하게는 상기 일방향 클러치 베어링(84)에 접촉하여 회전력을 경통에 전달하게 된다.
상기와 같은 구조를 갖는 제3 실시예에서도 그 회전을 위한 작동은 제1 및 제2 실시예에서와 동일한 기법을 사용한다. 즉, 압전 액츄에이터에 외부로부터의 작동 신호, 즉 전압을 인가하면 압전 액츄에이터는 수축 또는 팽창하게 되고, 그 외측 또는 내측의 링 형상의 구동부재를 밀어내게 된다. 구동부재가 밀리면, 구동부재에 일체로 형성된 세그먼트가 베어링을 밀게 되고, 시계방향 또는 반시계방향으로 상기 회전경통을 회전시키게 되는 것이다.
상기 제3 실시예에서는 제1 및 제2 실시예에서와 달리 압전 액츄에이터 및 구동부재, 베어링이 회전경통의 내부 및 외부에 각각 위치하게 되며, 이를 통해 구동 메커니즘의 두께를 줄일 수 있어서 구조를 소형화시키는 다른 방법을 제공하게 된다. 압전 액츄에이터는 링(ring)형상이며, 렌즈로부터 내부 압전 액츄에이터의 내부 공간을 통해 베이스(35)에 형성되는 화상소자(5)로 외부 영상이 전달된다. 제3 실시예의 압전 액츄에이터 역시 적층형 또는 단판형으로 형성될 수 있으며, 단판형인 경우 압전 변압기를 사용하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에 의한 렌즈 이송장치는 지능형 소자인 압전 소자를 사용한 구동방식을 취하고 있으며, 경통의 회전구조가 단순하게 되고, 소형화되며, 직접 구동방식인 점에서 동력 전달효율이 높은 효과를 제공하게 된다.
또한 본 발명에 의한 렌즈 이송장치는 압전 액츄에이터를 사용하며, 또한 압전 액츄에이터를 사용함에 있어서 교류전압을 그대로 사용하게 되는 장점이 있다. 즉, 종전 압전 액츄에이터를 사용한 렌즈 구동방식(도 3,4 참조)에서는 렌즈를 이동시키기 위해 단위 파형 또는 기울기가 급격하게 다른 파형의 전압을 생성하여 인가하여야 하는 문제가 있으나, 본 발명에서와 같은 압전 액츄에이터 방식을 사용하면 급격한 수축 팽창을 통한 운동이 아니므로, 통상적인 교류 전압을 사용하여 그대로 구동을 할 수 있는 장점이 있게 되는 것이다.
또한 본 발명에 의한 렌즈 이송장치는 카메라, 캠코더형 초소형 모바일 광학 줌기구, 캠코더, 캠팩트 줌 카메라, 감시카메라, 마이크로 무인 비행체 등 소형 줌기구의 여러 구동장치로 발전하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 렌즈의 이송거리를 다른 구성요소들에 의해 제약받지 않도록 하는 새로운 렌즈 이송구조를 제공하며, 렌즈의 위치를 초정밀 제어하여 미세 초점 조절 및 미세 배율 조정, 높은 해상도를 얻을 수 있는 이송장치를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 렌즈 이송장치는 전자기 모터를 사용하지 않으므로 전자기파의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 휴대전화기와 같은 모바일 기기에서도 아무런 제한없이 장착하여 사용할 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
도 1은 종래의 렌즈 이송장치의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 다른 렌즈 이송장치의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 종래의 또 다른 렌즈 이송장치의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 렌즈 이송장치의 조립도이다.
도 5는 렌즈의 줌기능 구조의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 렌즈 이송장치의 사시도이다.
도 7은 도 5의 렌즈 이송장치의 부분 절개 사시도이다.
도 8은 도 5의 렌즈 이송장치의 단면도이다.
도 9는 도 5의 렌즈 이송장치의 평면도이다.
도 10은 도 5의 렌즈 이송장치의 조립도이다.
도 11은 도 5의 렌즈 이송장치의 압전 액츄에이터의 사시도이다.
도 12는 본 발명에 의한 렌즈 이송장치에 사용되는 압전 변압기의 사시도이다.
도 13은 본 발명에 의한 렌즈 이송장치의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명에 의한 렌즈 이송장치의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 15는 도 14의 렌즈 이송장치의 경통을 도시한 사시도이다.
도 16 (a) 내지 (d)는 본 발명에 의한 구동부재 세그먼트의 여러 형상을 도시한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 초점 렌즈 2: 줌 렌즈
3: 렌즈 프레임 6: 회전경통
7: 고정경통 6a,7a: 가이드홈
10, 20: 압전 액츄에이터
30: 구동부재 31: 세그먼트
35: 베이스

Claims (32)

  1. 렌즈를 이송하기 위한 이송장치에 있어서,
    상기 렌즈를 내부에 위치시키고, 회전을 통해 상기 렌즈를 전후진시킬 수 있도록 가이드 홈이 형성된 경통;
    상기 경통에 인접하도록 위치하고, 외부로부터의 신호입력에 따라 반경방향으로 수축 또는 팽창하는 링(ring) 형 압전 액츄에이터; 및
    상기 압전 액츄에이터에 장착되며, 상기 경통과 접촉하도록 경통을 향해 뻗어있는 다수개의 세그먼트가 형성되는 구동부재;를 포함하는 렌즈 이송장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 경통은 전후방향으로 직선적으로 형성된 가이드홈을 포함하는 고정된 고정 경통과 캠 곡면으로 형성된 가이드홈을 갖는 회전가능한 회전 경통을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통을 회전시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통을 시계방향으로 회전시키는 제1 압전 액츄에이터 및 상기 회전 경통을 반시계방향으로 회전시키는 제2 압전 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 회전 경통에는 일방향으로만 회전력을 전달하는 일방향 클러치 베어링이 장착되고, 상기 세그먼트는 상기 일방향 클러치 베어링에 접촉하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제1 압전 액츄에이터에 장착되는 구동부재의 세그먼트는 시계방향으로 경사져서 상기 일방향 클러치 베어링에 접촉하고, 상기 제2 압전 액츄에이터에 장착되는 구동부재의 세그먼트는 반시계방향으로 경사져서 상기 일방향 클러치 베어링에 접촉하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 제1 압전 액츄에이터에 장착되는 구동부재의 세그먼트는 시계방향으로 경사져서 상기 회전 경통에 접촉하고, 상기 제2 압전 액츄에이터에 장착되는 구동부재의 세그먼트는 반시계방향으로 경사져서 상기 회전 경통에 접촉하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 제1 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통의 외측에 위치하고, 상기 제2 압전 액츄에이터는 상기 회전 경통의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 압전 액츄에이터는 적층형인 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 압전 액츄에이터는 단판형인 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 경통에 인접하도록 장착되며, 상기 단판형 압전 액츄에이터에 증폭된 전압을 제공하는 링형 압전 변압기를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈는 렌즈 외경부에 고정되는 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  15. 렌즈를 이송하기 위한 이송장치에 있어서,
    상기 렌즈를 내부에 위치시키고, 상기 렌즈를 전후진시킬 수 있도록 전후방향으로 직선적으로 형성된 가이드홈을 포함하는 고정된 고정 경통;
    상기 고정 경통을 둘러싸도록 외부에 위치하고, 캠 곡면으로 형성된 가이드홈을 갖는 회전가능한 회전 경통;
    상기 회전 경통의 외경부를 둘러싸도록 위치하고, 외부로부터의 신호 입력에 따라 반경방향으로 수축 및 원상복귀를 수행하는 한쌍의 링(ring)형 압전 액츄에이터; 및
    상기 회전 경통의 외경부에 장착되고, 일방향으로만 회전력을 전달하는 한쌍의 일방향 클러치 베어링;
    상기 한쌍의 압전 액츄에이터의 내경부에 각각 장착되도록 링(ring)형으로 형성되며, 그 내측에는 상기 일방향 클러치 베어링과 접촉하도록 내측을 향해 각각 시계방향 및 반시계방향으로 뻗어있는 세그먼트가 형성되는 한쌍의 구동부재;를 포함하는 렌즈 이송장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 압전 액츄에이터는 적층형인 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 압전 액츄에이터는 단판형인 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 경통에 인접하도록 장착되며, 상기 단판형 압전 액츄에이터에 증폭된 전압을 제공하는 링형 압전 변압기를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  19. 제 15항에 있어서, 상기 렌즈는 렌즈 외경부에 고정되는 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  20. 제 15항에 있어서, 상기 렌즈는, 외경부에 돌출부가 형성된 렌즈 프레임에 고정되고, 상기 렌즈 프레임의 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  21. 렌즈를 이송하기 위한 이송장치에 있어서,
    상기 렌즈를 내부에 위치시키고, 상기 렌즈를 전후진시킬 수 있도록 전후방향으로 직선적으로 형성된 가이드홈을 포함하는 고정된 고정 경통;
    상기 고정 경통을 둘러싸도록 외부에 위치하고, 캠 곡면으로 형성된 가이드홈을 갖는 회전가능한 회전 경통;
    상기 회전 경통의 내부에 위치하고, 외부로부터의 신호 입력에 따라 반경방향으로 팽창 및 원상복귀를 수행하는 한쌍의 링(ring)형 압전 액츄에이터;
    상기 회전 경통의 내경부에 장착되고, 일방향으로만 회전력을 전달하는 한쌍의 일방향 클러치 베어링; 및
    상기 한쌍의 압전 액츄에이터의 외경부에 각각 장착되도록 링(ring)형으로 형성되며, 그 외측에는 상기 일방향 클러치 베어링과 접촉하도록 외측을 향해 각각 시계방향 및 반시계방향으로 뻗어있는 세그먼트가 형성되는 한쌍의 구동부재;를 포함하는 렌즈 이송장치.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 압전 액츄에이터는 적층형인 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  23. 제 21항에 있어서, 상기 압전 액츄에이터는 단판형인 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 경통에 인접하도록 장착되며, 상기 단판형 압전 액츄에이터에 증폭된 전압을 제공하는 링형 압전 변압기를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  25. 제 21항에 있어서, 상기 렌즈는 렌즈 외경부에 고정되는 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  26. 제 21항에 있어서, 상기 렌즈는, 외경부에 돌출부가 형성된 렌즈 프레임에 고정되고, 상기 렌즈 프레임의 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  27. 렌즈를 이송하기 위한 이송장치에 있어서,
    상기 렌즈를 내부에 위치시키고, 상기 렌즈를 전후진시킬 수 있도록 전후방향으로 직선적으로 형성된 가이드홈을 포함하는 고정된 고정 경통;
    상기 고정 경통을 둘러싸도록 외부에 위치하고, 캠 곡면으로 형성된 가이드홈을 갖는 회전가능한 회전 경통;
    상기 회전 경통의 내부에 위치하고, 외부로부터의 신호 입력에 따라 반경방향으로 팽창 및 원상복귀를 수행하는 링(ring)형 제1 압전 액츄에이터;
    상기 회전 경통의 외경부를 둘러싸도록 위치하고, 외부로부터의 신호 입력에 따라 반경방향으로 수축 및 원상복귀를 수행하는 링(ring)형 제2 압전 액츄에이터;
    상기 회전 경통의 외경부 및 내경부에 각각 장착되고, 일방향으로만 회전력을 전달하는 한쌍의 일방향 클러치 베어링; 및
    상기 제1 및 제2 압전 액츄에이터에 각각 장착되도록 링(ring)형으로 형성되며, 상기 일방향 클러치 베어링과 접촉하도록 상기 베어링을 향해 내측을 향해 모두 시계방향 또는 반시계방향으로 뻗어있는 세그먼트가 형성되는 한쌍의 구동부재;를 포함하는 렌즈 이송장치.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 압전 액츄에이터는 적층형인 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  29. 제 27항에 있어서, 상기 압전 액츄에이터는 단판형인 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 경통에 인접하도록 장착되며, 상기 단판형 압전 액츄에이터에 증폭된 전압을 제공하는 링형 압전 변압기를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  31. 제 27항에 있어서, 상기 렌즈는 렌즈 외경부에 고정되는 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
  32. 제 27항에 있어서, 상기 렌즈는, 외경부에 돌출부가 형성된 렌즈 프레임에 고정되고, 상기 렌즈 프레임의 돌출부가 상기 경통의 가이드홈에 삽입되는 것에 의해 상기 경통 내부에 이동가능하게 위치하는 것을 특징으로 하는 렌즈 이송장치.
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