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KR101109590B1 - 경통 모듈 - Google Patents

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KR101109590B1
KR101109590B1 KR1020050029015A KR20050029015A KR101109590B1 KR 101109590 B1 KR101109590 B1 KR 101109590B1 KR 1020050029015 A KR1020050029015 A KR 1020050029015A KR 20050029015 A KR20050029015 A KR 20050029015A KR 101109590 B1 KR101109590 B1 KR 101109590B1
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lens
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image
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성미정
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 목적은 디지털 이미지 처리 장치의 크기를 더욱 축소시킬 수 있도록 폭 방향의 크기가 감소된 경통 모듈을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 피사체의 영상을 나타내는 빛을 피사체의 영상을 나타내는 전기적인 신호로 변환하는 광전변환부; 피사체와 상기 광전변환부 사이에 배치되어 상기 광전변환부에 비추는 피사체의 영상의 줌 및 초점 조정을 수행하는 복수 개의 렌즈 조립체; 및 상기 렌즈 조립체 중 두 개의 위치를 각각 이동시켜 초점 조정 및 줌 기능을 구현하는 두 개의 구동 모터 조립체를 포함하고, 상기 두 개의 구동 모터 조립체는 그 회전축이 서로 동축으로 배치된 것을 특징으로 하는 경통 모듈을 제공한다.

Description

경통 모듈{Barrel module}
도 1은 본 발명에 따른 경통 모듈의 사시도.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도로서, 도 1에 도시된 경통 모듈의 광경로를 보여주는 도면.
도 3은 도 1에 도시된 경통 모듈의 분리 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 경통 모듈의 조립도.
도 5는 구동 모터와 제2 렌즈 배럴의 연결 부분의 구성을 보여주는 도면.
도 6는 클립의 사시도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10: 제1 렌즈 조립체 11: G1 렌즈
12: 프리즘 13: G3 렌즈
14: 제1 렌즈 배럴 20: 제2 렌즈 조립체
21: 제2 렌즈 배럴 22: 클립
23: 스프링 24: 가이드 아암
26: 관통홀 27: 돌기
30: 제3 렌즈 조립체 31: 제3 렌즈 배럴
32: 제3 렌즈 40: 제4 렌즈 조립체
41: 제4 렌즈 배럴 45: 제4 렌즈
50, 60: 구동 모터 조립체 51, 61: 구동 모터
52, 62: 구동 모터 회전축 70: 셔터
81, 82: 가이드 바 90: 광전변환부
91: 광학적 저역 통과 필터 95: CCD
100: 경통 모듈 110: 렌즈 베이스
120: 배럴 커버 52a, 62a: 리드스크루
본 발명은 디지털 이미지 처리 장치의 경통 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두께는 물론 폭이 축소되어 크기를 작아진 경통 모듈에 관한 것이다.
디지털 이미지 처리 장치는 피사체의 영상을 사진이나 동영상의 디지털 파일로 저장할 수 있게 하는 것으로, 디지털 스틸 카메라(Digital Still Camera, DSC), 디지털 비디오 카메라(Digital Video Camera, DVC) 또는 휴대 전화에 장착된 디지털 카메라 등이 포함된다. 이러한, 디지털 이미지 처리 장치는 점차 크기가 축소되는 추세에 있고, 이에 따라 지금까지는 디지털 이미지 처리 장치의 두께를 줄이는데 주로 초점을 맞춰왔다. 그러나, 이로 인해 디지털 이미지 처리 장치에 필수 적으로 사용되는 경통 모듈의 두께는 감소되어 왔지만 그 폭은 감소되지 않게 되었다. 이에 디지털 이미지 처리 장치의 크기를 더욱 감소시킬 수 있도록 경통 모듈 의 폭을 감소시킬 수 있는 방안을 강구할 필요성이 대두되게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 디지털 이미지 처리 장치의 크기를 더욱 축소시킬 수 있도록 폭 방향의 크기가 감소된 경통 모듈을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 피사체의 영상을 나타내는 빛을 피사체의 영상을 나타내는 전기적인 신호로 변환하는 광전변환부; 피사체와 상기 광전변환부 사이에 배치되어 상기 광전변환부에 비추는 피사체의 영상의 줌 및 초점 조정을 수행하는 복수 개의 렌즈 조립체; 및 상기 렌즈 조립체 중 두 개의 위치를 각각 이동시켜 초점 조정 및 줌 기능을 구현하는 두 개의 구동 모터 조립체를 포함하고, 상기 두 개의 구동 모터 조립체는 그 회전축이 서로 동축으로 배치된 것을 특징으로 하는 경통 모듈을 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 복수 개의 렌즈 조립체는 네 개의 렌즈 조립체로 구성되고, 피사체의 영상을 나타내는 빛이 통과하는 순서에서 제일 피사체에 가깝게 위치하는 제1 및 제3 렌즈 조립체는 고정되어 있고, 상기 제1 렌즈 조립체는 피사체의 영상을 나타내는 빛의 경로를 90도만큼 변화시키며, 제2 및 제4 렌즈 조립체는 상기 구동 모터 조립체에 의해 움직일 수 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제2 및 제4 렌즈 조립체는 각각 렌즈 배럴과 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈 배럴에는 상기 구동 모터 조립체의 회전축을 가압하면서 결합되는 클립 이 일체로 결합된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제2 및 제4 렌즈 조립체는 상기 렌즈 베이스를 가로질러 배치되는 가이드 바를 따라 움직이는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 렌즈 배럴에는 양측으로 가이드 아암이 형성되어 있고, 상기 가이드 아암에 형성된 관통홀을 통해 상기 가이드 바가 관통하도록 배치된 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따른 경통 모듈의 개략적인 구성을 보여주는 사시도로서, 배럴 커버가 분리된 상태를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 경통 모듈의 광경로를 보여주는 단면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1에 도시된 경통 모듈에서 제1 렌즈 배럴, 베이스 및 커버가 분리된 분리 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 1에 도시된 경통 모듈에 설치된 렌즈 조립체의 구성을 보여주는 조립도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 경통 모듈은 배럴 커버(barrel cover)(120), 렌즈 베이스(lens base)(110) 및 경통 조립체를 포함한다.
상기 경통 조립체는 제1 내지 제4 렌즈 조립체(10, 20, 30, 40), 2개의 구동 모터 조립체(50, 60) 및 광전변환부(90)를 포함한다. 상기 제1 렌즈 조립체(10)는 피사체를 향하는 전방 개구부와 이와 90도 각도를 이루는 측면 개구부가 형성된 제1 렌즈 배럴(14), 상기 전방 개구부에 배치되는 G1 렌즈(11), 상기 측면 개구부에 배치되는 G3 렌즈(13), 상기 제1 렌즈 배럴(14) 내에 설치되어 상기 G1 렌즈(11)로 입사되는 빛이 상기 G3 렌즈(13)로 향하도록 빛의 진행 방향을 90도 바꾸는 프리즘(12)을 포함한다.
상기 제2 내지 제4 렌즈 조립체(20, 30, 40)는 각각 렌즈 배럴(21, 31, 41)과 상기 렌즈 배럴(21, 31, 41)에 설치된 렌즈를 포함한다. 제4 렌즈 조립체에서 전후방에 볼록한 면이 제4 렌즈 배럴의 외측을 향하도록 각각 반구면 렌즈(45, 46)가 배치되는 것과 같이, 각각의 렌즈 조립체에 포함된 렌즈의 개수는 상이할 수 있다. 각각의 렌즈 조립체의 상세한 구성은 본 발명의 특징적인 내용이 아니므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 각각의 렌즈 배럴(21, 31, 41)들 중 제2 및 제4 렌즈 배럴(21, 41)은 상기 렌즈 베이스(110) 내측에 가로질러 설치된 두 개의 가이드 바(81, 82)들을 따라 상기 렌즈 베이스(110) 내측에서 소정 간격 이동할 수 있게 설치된다. 상기 제1 및 제3 렌즈 배럴(14, 31)은 상기 렌즈 베이스(110) 내에 일정 위치에 고정된 상태로 배치된다.
상기 2개의 구동 모터 조립체(50, 60)는 각각 제2 렌즈 배럴(21) 및 제4 렌즈 배럴(41)을 상기 렌즈 베이스(110) 내에서 움직일 수 있게 하는 구동원으로 기능한다. 상기 2개의 구동 모터 조립체(50, 60)는 각각 모터 본체(51, 61)와 리드스크루(52a, 62a)가 형성된 회전축(52, 62)을 구비하고, 그 회전축들(52, 62)이 서로 일렬로, 즉 동축으로(coaxially) 배치되어 폭 방향이나 두께 방향으로 경통 모듈의 사이즈가 증가하지 않고 콤팩트하게 제작될 수 있다.
그리고, 여기서 언급하는 동축으로 배치되어 있다는 의미는 각각의 회전축 (52, 62)의 축 중심선이 서로 일치하는 것을 의미할 뿐 서로 동일한 축을 공유하는 것이 아니고, 서로 호환 가능한 동일한 축 부품을 사용하는 것으로 한정하는 것도 아니다. 모터의 회전운동에 의해, 클립은 상기 회전축의 리드스크루를 따라 직진운동하고 배럴도 직진운동하며, 배럴의 틸트를 막을 수 있도록, 상기 배럴은 모터축과 평행하게 배치된 가이드 바에 의해 지지된다. 상기 2개의 모터 조립체를 각각 구성하는 회전축(52, 62)의 길이 및 리드스크루(52a, 62a)의 피치 등은 상기 제2 렌즈 배럴 및 제4 렌즈 배럴이 움직이는데 필요한 거리에 따라 서로 상이할 수 있다.
상기 광전변환부(90)는 광학적 저역 통과 필터(Optical Low Pass Filter: OLPF)(91)와 CCD(Charge Coupled Device)(95)를 포함한다. 상기 CCD(95)는 렌즈들을 거친 빛을 전기적 신호로 변환하는 기능을 하는 것으로, 상기 CCD 대신에 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)가 사용될 수도 있다.
상기 렌즈 베이스(110)는 상기 경통 조립체를 수용하는 일종의 케이스이고, 상기 배럴 커버(120)는 상기 렌즈 베이스(110)에 수용된 경통 조립체를 덮는 덮개이다.
한편, 상기 제3 렌즈 조립체(30)와 상기 제4 렌즈 조립체(40)의 사이에는 상기 제3 조립체(30)와 인접하게 셔터(70)가 설치될 수 있다. 상기 셔터(70)는 피사체의 영상이 상기 광전변환부(90)에 노출되는 시간을 조절하는 기능을 하는 것으로 상기 렌즈 베이스(110)의 외측으로 돌출된 셔터 FPCB(71)를 구비한다.
도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 경통 모듈은 빛이 경통 모듈로 입 사된 후 프리즘에 의해 광경로가 직각으로 꺾이는 굴곡형 광학계로 구성된다. 즉, 제1 렌즈 조립체(10)를 통하여 광이 입사되면, 프리즘(12)에 의해 광경로가 변환되고, 제2 렌즈조립체(20) 및 제4 렌즈 조립체(40)를 이동시켜 포커스를 조절한 상태에서 광전변환부(90)로 광이 입사된다. 이와 같이 구성하는 이유는 빛이 입사되는 방향으로 모든 렌즈들을 배치할 경우 경통 모듈이 배치되는 디지털 이미지 처리 장치의 전후방향 두께가 두꺼워질 수밖에 없기 때문이다. 즉, 광경로를 90도 방향으로 꺾이도록 구성함으로써 디지털 이미지 처리 장치의 전후 방향 두께를 크게 줄일 수 있게 된다.
도 5에는 도 1 내지 도 4에 도시된 경통 모듈에서 제2 렌즈 조립체가 구동 모터와 연결되는 구성을 보여주는 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 클립의 사시도가 도시되어 있다.
제2 렌즈 배럴(21)에는 중앙에 제2 렌즈(미도시)를 수용하는 중공부가 형성되어 있고, 가이드 바(81, 82)(도 3 참조)와 연결되는 가이드 아암(24)이 양측에 일체로 형성되어 있다. 상기 가이드 아암(24)은 그 일측에 형성된 관통홀을 통해 각각 상기 가이드 바(81, 82)와 결합되고, 상기 가이드 아암(24) 중 하나는 상기 가이드 바(81)와 결합될 때 클립(22)과 함께 결합된다.
상기 클립(22)은 구동 모터(51)의 회전축(52) 둘레에 형성된 리드스크루(52a)에 끼워 맞춰져서 상기 구동 모터(51)의 회전에 따라 상기 회전축(52)을 따라 이송될 수 있다. 상기 클립(22)이 상기 가이드 아암(24) 중 하나와 함께 상기 가이드 바(81)에 결합되기 때문에, 상기 구동 모터(51)의 회전에 의해 상기 클립(22) 에 연결된 상기 제2 렌즈 배럴(21)이 회전축(52)과 가이드 바(81)를 따라 이송될 수 있다.
또한, 상기 클립(22)에 형성된 관통홀(26)에는 상기 가이드 바(81)가 관통하도록 결합되는데, 상기 가이드 바(81)가 결합되는 부분에는 스프링(23)이 함께 결합된다. 상기 스프링(23)은 상기 클립(22)이 상기 모터의 회전축(52)에 끼워질 때 상기 회전축의 리드스크루(52a)와 상기 클립의 돌기(27) 간에 마찰력이 강하게 작용하도록 눌러주는 방향으로 힘을 작용한다.
도 6에 도시된 것과 같이, 상기 클립(22)은 가이드 바(81)가 관통하는 관통홀(26)이 형성되어 있고, 구동 모터(51)의 회전축(52)과 끼워 맞춰지는 부분에는 리드스크루(52a)를 가압하면서 결합되는 돌기(27)들이 형성되어 있다. 상기 회전축(52)이 회전함에 따라 회전축의 리드스크루(52a)가 상기 돌기(27)들을 밀어서 상기 클립(22)과 결합된 제2 렌즈 배럴(21)의 이동이 가능하게 된다.
한편, 상기 제4 렌즈 배럴(41)도 구체적인 형상은 다를 수 있지만, 상기 제2 렌즈 배럴(21)과 동일한 방식으로 클립을 이용하여 구동 모터와 연결되어 가이드 바를 따라 이송될 수 있도록 구성된다.
이러한 구성을 가지는 경통 모듈은 상기 구동 모터들을 제어하여 제2 및 제4 렌즈 배럴을 이동시켜 자동 초점 거리 조절(Auto Focusing: AF), 줌(zoom) 기능 등을 구현한다. 자동 초점 조절이나 줌과 같은 기능들을 구현하기 위해서는 지금까지 설명한 것과 같이 두 개의 구동 모터가 사용되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 줌아웃(zoom-out) 모드에서는 상기 셔터(70)로부터 상기 제2 렌 즈 조립체(20)와 제4 렌즈 조립체(40)가 각각 멀어지는 방향으로 상기 구동 모터(51, 61)들이 회전하고, 줌인(zoom-in) 모드에서는 상기 셔터(70)를 향하여 상기 제2 렌즈 조립체(20) 및 제4 렌즈 조립체(40)가 움직이도록 구동 모터들(51, 61)의 회전 방향이 제어된다.
상기 구동 모터(51, 61)로는 스텝 모터가 사용되는 것이 위치 정밀도 확보와 제어의 용이성의 측면에서 바람직하다. 또한, 소형의 모터가 사용되는 것이 경통 모듈의 전체 크기를 줄일 수 있어 바람직하다. 소형의 구동 모터를 사용하고, 본 발명에서와 같이 모터들의 회전축을 동축으로 배치하는 경우에는 두께 방향으로는 물론 폭 방향으로도 경통 모듈의 크기를 축소할 수 있고, 이에 따라 본 발명에 따른 경통 모듈을 채용하는 디지털 이미지 처리 장치의 사이즈를 축소할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 자동 초점 조정, 줌 기능을 구현할 수 있는 경통 모듈 및 이를 구비한 디지털 이미지 처리 장치의 사이즈를 두께 방향은 물론 폭 방향으로도 축소할 수 있다.
한편, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 피사체의 영상을 나타내는 빛을 피사체의 영상을 나타내는 전기적인 신호로 변환하는 광전변환부;
    피사체와 상기 광전변환부 사이에 배치되어 상기 광전변환부에 비추는 피사체의 영상의 줌 및 초점 조정을 수행하는 복수 개의 렌즈 조립체; 및
    상기 렌즈 조립체 중 두 개의 위치를 각각 이동시켜 초점 조정 및 줌 기능을 구현하는 두 개의 구동 모터 조립체를 포함하고,
    상기 두 개의 구동 모터 조립체는 그 회전축이 서로 동축으로 배치된 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 렌즈 조립체는 네 개의 렌즈 조립체로 구성되고,
    피사체의 영상을 나타내는 빛이 통과하는 순서에서 제일 피사체에 가깝게 위치하는 제1 및 제3 렌즈 조립체는 고정되어 있고,
    상기 제1 렌즈 조립체는 피사체의 영상을 나타내는 빛의 경로를 90도만큼 변화시키며,
    제2 및 제4 렌즈 조립체는 상기 구동 모터 조립체에 의해 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 및 제4 렌즈 조립체는 각각 렌즈 배럴과 렌즈를 포함하고,
    상기 렌즈 배럴에는 상기 구동 모터 조립체의 회전축을 가압하면서 결합되는 클립이 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈 조립체를 둘러싸고 있는 렌즈 베이스를 더 포함하고, 상기 제2 및 제4 렌즈 조립체는 상기 렌즈 베이스를 가로질러 배치되는 가이드 바를 따라 움직이는 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 렌즈 배럴에는 양측으로 가이드 아암이 형성되어 있고, 상기 가이드 아암에 형성된 관통홀을 통해 상기 가이드 바가 관통하도록 배치된 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
  6. 피사체의 영상을 나타내는 빛을 피사체의 영상을 나타내는 전기적인 신호로 변환하는 광전변환부;
    상기 피사체의 입사 영상을 상기 광전변환부로 전달하기 위하여 입사 영상을 굴곡시킬 수 있도록 소정각도의 광축 굴곡능력을 갖는 제 1 렌즈 조립체;
    상기 제 1렌즈 조립체로부터 굴곡된 영상을 상기 광전변환부에 비추는 피사체의 영상의 줌 및 초점 조정을 수행하는 복수 개의 렌즈 조립체; 및
    상기 렌즈 조립체 중 두 개의 위치를 각각 이동시켜 초점 조정 및 줌 기능을 구현하는 두 개의 구동 모터 조립체를 포함하고,
    상기 두 개의 구동 모터 조립체는 그 회전축이 서로 동축으로 배치된 것을 특징으로 하는 경통 모듈.
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