KR20040100925A - 렌즈 구동기구 및 전자기기 - Google Patents

Abstract

렌즈를 구동하는 기구의 소형화 및 고신뢰성화를 도모한다. 본 발명의 렌즈 구동기구(1)는, 렌즈(L)를 구동하기 위한 캠핀(CP1, CP2)에 접속되는 회전캠(4)과, 회전캠(4)에 직접 부착되는 로터(3)와, 로터(3)의 주변에 설치되는 마그넷(M)의 복수의 극과 대향하여 배치되는 복수의 코일(51)을 가지는 스테이터(5)를 갖추고 있다. 또, 렌즈(L)를 구동하기 위한 캠핀(CP1, CP2)에 접속되는 회전캠(4)과, 회전캠(4)에 직접 부착되는 로터(3)와, 로터(3)의 주변에서 회전중심측으로 향하여 설치되는 복수의 마그넷과 대향하여 배치되는 복수의 코일을 가지는 스테이터를 갖추는 것이다. 또, 이 렌즈 구동기구(1)를 갖춘 촬상장치이다.

Description

렌즈 구동기구 및 전자기기{Lens Driving Apparatus And Electronic Equipment}

본 발명은, 줌 렌즈나 포커스 렌즈 등의 렌즈를 구동하기 위한 렌즈 구동기구 및 전자기기에 관한 것이다.

최근, 촬상장치를 갖춘 전자기기, 예를 들면 노트형 컴퓨터나 PDA(Personal Digital Assistant), 휴대전화기가 많이 개발되어 오고 있고, 그 촬상장치의 성능향상과 함께 소형화도 필수의 요건으로 되어 오고 있다. 특히, 소형의 촬상장치를 전자기기에 조립하는 경우, 광학부품을 소형화하면 렌즈 수차 등에 의한 성능열화가 일어나기 쉽기 때문에, 렌즈 자체의 소형화에는 한계가 있다. 따라서, 광학부품을 유지하는 부재나 구동기구의 간소화가 중요한 포인트로 된다.

종래, 전자기기에 조립되는 촬상장치에서는, 단(單)초점 렌즈를 이용하는 것이 주류이지만, 촬상소자의 화소수 증가에 따른 렌즈를 구동하여 포커스 조정이나 줌 기능을 갖춘 것도 고려되어 오고 있다. 이 렌즈의 구동을 행하기 위해, 구동원으로서 모터를 이용하는 것이 특허문헌 1에 개시되어 있다.

[특허문헌 1]

특허 제 3229508호 공보

그렇지만, 종래의 렌즈 구동기구에 있어서는, 소형의 모터로서 예를 들면 φ6mm정도의 회전통형의 스테핑 모터를 이용하는 구성이기 때문에, 렌즈를 구동하는 기구전체로서의 박형화, 소형화에 한계가 생기고 있다. 또, 스테핑 모터 자체가 브러시 모터 구조로 되어 있다고 슬릿 쇼트 불량 등의 발생의 걱정하고 두려움이 있다. 또, 부품점수의 상승에 의한 코스트 업의 문제도 발생한다.

도 1은 본 실시형태에 관계하는 렌즈 구동기구의 적용상태를 설명하는 개략 사시도이다.

도 2는 본 실시형태에 관계하는 렌즈 구동기구의 분해사시도이다.

도 3은 스테이터를 설명하는 개략도이다.

도 4는 다른 스테이터를 설명하는 개략도이다.

도 5는 휴대전화기에의 적용을 설명하는 모식도이다.

[부호의 설명]

1 …렌즈 구동기구 2 …베이스 플레이트

3 …로터 4 …회전캠

5 …스테이터 10 …렌즈 블록

11 …케이스체 21a …입편

22 …축 23 …지지부

31 …요크 41 …홈

42 …홈 51 …코일

100 …휴대전화기 CP1 …캠핀

CP2 …캠핀 L …렌즈

M …마그넷

본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 렌즈 구동기구는, 렌즈를 구동하기 위한 캠핀에 접속되는 회전캠과, 회전캠에 직접 부착되는 로터와, 로터의 주변에 설치되는 마그넷의 복수의 극과 대향하여 배치되는 복수의 코일을 가지는 스테이터를 갖추고 있다.

또, 렌즈를 구동하기 위한 캠핀에 접속되는 회전캠과, 회전캠에 직접 부착되는 로터와, 로터의 주변에서 회전중심측에 향하여 설치되는 마그넷의 복수의 극과 대향하여 배치되는 복수의 코일을 가지는 스테이터를 갖추는 것이다. 또, 본 발명의 전자기기는, 상기 렌즈 구동기구를 갖추는 것이다.

이와 같은 본 발명에서는, 회전캠에 로터가 직접 부착되어 있고, 로터의 주변에 설치되는 마그넷의 복수의 극과 대향하여 스테이터의 코일이 배치되어 있기 때문에, 로터와 스테이터로 이루는 스테핑 모터에 회전캠을 조립한 소형의 구동기구를 실현할 수 있도록 된다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관계하는 렌즈 구동기구의 적용형태를 설명하는 개략사시도, 도 2는, 본 실시형태에 관계하는 렌즈 구동기구의 분해사시도이다. 즉, 본 실시형태에 관계하는 렌즈 구동기구는, 예를 들면 도 1에 나타내는 렌즈 블록(10)의 소정의 렌즈(L)를 광축방향으로 진퇴되기 위한 구동을 행하는 것이다.

이 렌즈 블록(10)은 예를 들면 4매의 렌즈(도면에서는 렌즈(L)만 나타낸다)로 구성되고, 한 가운데의 1매는 접합렌즈(렌즈 2매분)로 구성되어 있고, 렌즈 블록(10)의 도면중 저부에 이미지(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

렌즈 블록(10)의 케이스(11)에서는 2개의 캠핀(CP1, CP2)이 연출되어 있고, 이 캠핀(CP1, CP2)을 도면중 상하에 이동시킴으로써 렌즈 블록(10)의 내부에서 각각 2개의 렌즈가 광축방향으로 진퇴하도록 이동한다.

본 실시형태의 렌즈 구동기구(1)는, 전체의 두께(t)가 2.8mm이며, 렌즈 블록(10)의 케이스체(11)의 측면에 부착되어 있고, 렌즈(L)를 진퇴시키는 것으로서 예를 들면 줌 기능을 실현할 수 있도록 되어 있다.

렌즈 구동기구(1)는, 베이스 플레이트(2)의 대략 중앙에 설치된 공간에, 스테핑 모터를 구성하는 박판형의 로터(3) 및 스테이터(5)가 맞붙여진 것으로 이룬다. 즉, 베이스 플레이트(2)의 대략 중앙에 설치된 공간에, 로터(3)가 회전가능하게 부착되고, 그 로터(3)의 주변에 설치되는 마그넷(M)의 복수의 극과 대향하도록 복수의 코일(51)을 가지는 스테이터(5)가 베이스 플레이트(2)의 개구에 부착되어 있다. 또, 로터(3)에는 로터(3)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 캠핀(CP1, CP2)을 광축방향으로 진퇴시키기 위한 원반형의 회전캠(4)이 직접 겹쳐진 형태로 접속되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 렌즈 구동기구(1)의 베이스 플레이트(2)는, 대략 중앙에 공간을 설치하도록 U자형으로 구성되고, 공간의 저부에서 중앙으로 향하여 축(22)을 지지하는 지지부(23)가 연장되어 설치되어 있다. 또, 베이스 플레이트(2)의 좌우입(立)편(21a)의 상단은 일부 절제(切除)되어 있고, 이 절제부분에 스테이터(5)가 맞붙게 되도록 되어 있다. 또, 좌우입편(21a)에는 구멍이 형성되고, 도 1에 나타내는 렌즈 블록(10)의 케이스체(11)와 나사를 고정할 수 있도록 되어 있다.

스테이터(5)는, 코어를 예를 들면 2매 겹치게 하여 접착하는 것에, 코일(51)의 권선을 실시하는 것으로 구성되고, 베이스 플레이트(2)의 좌우입편(21a)의 상단에 설치된 절제부에 재치한 상태로 접착제(B)에 의해 고정되어 있다. 이 절제부의 크기와 스테이터(5)의 두께가 거의 같게 되어 있고, 스테이터(5)를 베이스 플레이트(2)에 부착한 형태로 스테이터(5)가 베이스 플레이트(2)에서 돌출하지 않고, 더구나 코일(51)이 베이스 플레이트(2)의 공간으로 향하여 배치되도록 된다.

로터(3)는, 원호형의 요크(31)의 주변에 복수개의 마그넷(M)이 바깥쪽으로 향하여 부착된 구성이며, 평판형의 회전캠(4)에 겹쳐진 형태로 직접 접속되어 있다. 또한, 원호형의 요크(31)의 주변에 복수개의 마그넷(M)을 설치하는 이외에, 요크(31)의 주변에 일체의 마그넷을 설치하여 다극구성으로 하여도 좋다. 이것에 의해 마그넷의 코스트 다운을 도모할 수 있다. 이 형태에서 회전캠(4)의 중심구멍을 베이스 플레이트(2)의 축(22)에 끼워 넣는 것으로, 로터(3) 및 회전캠(4)이 베이스 플레이트(2)의 공간내측부분에서 회전자재로 유지되는 것으로된다.

회전캠(4)을 경유하여 로터(3)를 베이스 플레이트(2)에 부착하면, 베이스 플레이트(2)의 공간부분에서는 로터(3)의 마그넷(M)과 스테이터(5)의 코일(51)이 약간의 틈을 열어서 대향하는 형태로 되고, 이것에 의해 스테핑 모터가 구성되는 것으로 된다. 결국, 본 실시형태에서는, 스테핑 모터와 회전캠(4)을 일체적으로 구성하는 것으로서, 상당히 박형의 구동기구를 실현할 수 있도록 된다.

회전캠(4)에는, 예를 들면 2개의 홈(구멍)(41, 42)이 소정의 커브에서 설치되어 있고, 이 홈(41, 42)에 도 1에서 나타내는 렌즈 블록(10)의 캠핀(CP1, CP2)이 감합(嵌合)하는 것으로서, 회전캠(4)의 회전운동을 캠핀(CP1, CP2)의 직선운동으로 변환하고, 렌즈(L)의 광축방향에 따라서 진퇴운동을 행할 수 있도록 된다.

또, 회전캠(4)과 베이스 플레이트(2)의 축(22)과 감합할 때에는, 예를 들면 불소수지로부터 이루는 스러스트 받음을 경유하여 접동하도록 하고 있고, 또한 스토퍼를 축(22)에 압입하는 것으로서, 높은 방향(축(22)에 대한 감입 방향)을 규정하는 것으로 하고 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 로터(3)의 마그넷(M)과 스테이터(5)의 코일(51)과의 위상관계에 의해, 코일(51)에의 위상의 다른 전류제어에서 로터(3)의 회전 스텝을 설정할 수 있도록 된다.

도 3은, 스테이터를 설명하는 개략도이다. 본 실시형태에서는, 스테이터(5)에는 6개의 코일(51a'∼51c', 51a'∼51c')이 배치되어 있고, 코일(51a∼51c)의 X블록, 코일(51a'∼51c')의 Y블록으로 나뉘어져 있다.

이 중, 1슬롯째의 코일(51a)과 4슬롯째의 코일(51a')을 A-A'로서 동일권선, 동일권수로 하고, 첫번째의 전류를 부여한다. 또, 2슬롯째의 코일(51b)과 5슬롯째의 코일(51b')을 B-B'로서 동일권선, 동일권수로 하고, 두번째의 전류를 부여한다. 또, 3슬롯째의 코일(51c)과 6슬롯째의 코일(51c')을 C-C'로서 동일권선, 동일권수로 하고, 세번째의 전류를 부여한다. 결국, A-A', B-B', C-C'에 다른 위상의 전류를 부여하는 것으로서 순차자계를 발생시키고, 로터(3)의 마그넷(M)과의 사이에서 흡인력을 발생시켜 회전캠(4)을 소정의 스텝에서 회전시킨다.

구체적으로는, 세번의 전류 U, V, W를 스위칭하고 A-A', B-B', C-C'에 부여하는 것으로서, 1펄스 가할 때마다 스테이터(5)의 코일(51)과 로터(3)의 마그넷(M)과의 위상으로부터 얻어진 1피치분의 이송이 양방향에서 가능하게 된다. 또한, 본 실시형태에서는 세번째(U, V, W, COM)제어의 구조이지만, 물론 두번째(A, B, COM)제어의 구조에서도 실현 가능하다.

또, 도 1, 도 2에 나타내는 예에서는, 로터(3) 및 회전캠(4)에 대하여 바깥쪽에 스테이터(5)를 설치하는 구성을 설명했지만, 도 4에 나타낸 바와 같은 권선을 실시한 스테이터(50)를 로터(3)에서 회전중심측에 설치하는 것으로서, 로터(3)의 토크 업을 도모하는 것이 가능하게 된다.

결국, 도 4에 나타내는 스테이터(50)를 도 2에 나타내는 베이스 플레이트(2)의 공간의 저부에 부착한다. 또, 로터(3)의 내주에도 복수의 마그넷(다극구성의 1체 마그넷으로도 좋다)을 배치하는 것으로서, 이 스테이터(50)의 코일과 로터(3)의 내주에 설치되는 마그넷이 대향 배치된다. 이것에 의해, 로터(3)의 외주, 내주의 양쪽에 스테이터(5, 50)가 배치되는 형태로 되고, 앞과 동일한 세번째 제어에서도 로터(3)의 토크를 증가시킬 수 있도록 된다.

이와 같은 구성에 의해, 소형·박형에서 부품점수도 작아지고, 비용이나 신뢰성에도 우수한 렌즈 구동기구를 실현할 수 있도록 된다. 또, 구동원을 스테핑 모터화하는 것으로서, 로터(3)를 동작시키는 경우만 통전(通電)하면 좋고, 통전(通電)하지 않은 상태에서는 로터(3)의 마그넷(M)의 자력에 의해 로터(3)의 위치를 유지할 수 있으므로, 저소비 전력화도 가능하게 된다.

또한, 상기 설명에서는 로터(3)의 외측에 스테이터(5)를 배치하는 예와 로터의 외측, 내측의 양쪽에 스테이터(5, 50)를 배치하는 예를 나타냈지만, 로터(3)의 내측에만 스테이터(50)를 배치하도록 하여도 좋다. 이것에 의해 렌즈 구동기구(1)의 더욱이 소형화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

도 5는, 본 실시형태에 관계하는 렌즈 구동기구의 적용예를 나타내는 모식도이다. 이 예에서는, 휴대전화기(100)에 본 실시형태의 렌즈 구동기구(1)를 짜 넣은 것이다. 휴대전화기(100)의 본체 케이스체(101)의 외측에는 촬상장치의 렌즈(L)가 노출하여 있고, 이 렌즈(L)를 경유하여 화상을 거둬들이는 것이 가능하도록 되어 있다.

이 렌즈(L)에 대한 광축방향에의 진퇴동작을 행하기 위해, 앞에 설명한 본 실시형태의 렌즈 구동기구(1)가 이용된다. 최근의 휴대전화기(100)에는 촬상장치가 표준적으로 장착되어 있고, 촬상성능에 대한 요구도 엄격하게 되어 오고 있다. 본 실시형태의 렌즈 구동기구(1)는 상당히 소형화 할 수 있으므로, 공간의제약이 엄격한 기기라도 렌즈(L)의 구동을 실현할 수 있고, 소형 또한 고성능한 촬상장치를 가진 휴대전화기(100)를 제공할 수 있도록 된다.

예를 들면, 상기 설명한 구성의 렌즈 구동기구(1)를 휴대전화기(100)의 렌즈(L)의 줌 구동에 적용하면, 도 1에 나타내는 스테이터(2)의 코일(51)에 세번의 전류를 순차적으로 부여하는 것으로서 로터(3)를 8포지션에서 스텝이동 할 수 있고, 이 8포지션에 대응한 광학적인 줌 배율을 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 이와 같은 휴대전화기(100)에의 적용이외에도, 예를 들면 PDA나 노트형 컴퓨터, 디지털 스틸 카메라, 디지털 비디오 카메라 등, 여러 가지의 기기에의 짜 넣음도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. 즉, 렌즈 구동기구의 소형화, 박형화 및 저소비 전력화를 도모하는 것이 가능하게 됨과 동시에, 저비용화 및 고신뢰성화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 공간 제약이 많은 기기에도 렌즈의 구동을 가능하게 할 수 있고, 촬상장치의 소형화 및 고성능화를 얻는 것이 가능하게 된다.

Claims (8)

1. 렌즈를 구동하기 위한 캠핀에 접속되는 회전캠과,

   상기 회전캠에 직접 부착되는 로터와,

   상기 로터의 주변에 설치되는 마그넷의 복수의 극과 대향하여 배치되는 복수의 코일을 가지는 스테이터를 갖추는 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회전캠 및 상기 로터는 박판형이고, 상기 회전캠에 상기 로터가 직접 겹쳐서 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동기구.
3. 렌즈를 구동하기 위한 캠핀에 접속되는 회전캠과,

   상기 회전캠에 직접 부착되는 로터와,

   상기 로터의 주변에서 회전중심측에 향하여 설치되는 마그넷의 복수의 극과 대향하여 배치되는 복수의 코일을 가지는 스테이터를 갖추는 것을 특징으로 하는 렌즈구동기구.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 회전캠 및 상기 로터는 박판형이고, 상기 회전캠에 상기 로터가 직접 겹쳐서 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동기구.
5. 촬상하기 위해 렌즈를 구동하는 렌즈 구동기구를 갖춘 전자기기에 있어서,

   상기 렌즈 구동기구는,

   상기 렌즈를 구동하기 위한 캠핀에 접속되는 회전캠과,

   상기 회전캠에 직접 부착되는 로터와,

   상기 로터의 주변에 설치되는 마그넷의 복수의 극과 대향하여 배치되는 복수의 코일을 가지는 스테이터를 갖추는 것을 특징으로 하는 전자기기.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 회전캠 및 상기 로터는 박판형이고, 상기 회전캠에 상기 로터가 직접 겹쳐서 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
7. 촬상하기 위해 렌즈를 구동하는 렌즈 구동기구를 갖춘 전자기기에 있어서,

   상기 렌즈 구동기구는,

   렌즈를 구동하기 위한 캠핀에 접속되는 회전캠과,

   상기 회전캠에 직접 부착되는 로터와,

   상기 로터의 주변에서 회전중심측에 향하여 설치되는 마그넷의 복수의 극과 대향하여 배치되는 복수의 코일을 가지는 스테이터를 갖추는 것을 특징으로 하는 전자기기.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 회전캠 및 상기 로터는 박판형이고, 상기 회전캠에 상기 로터가 직접 겹쳐서 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.