KR20090086728A

KR20090086728A - Autofocus Lens Assembly with Piezoelectric Element

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Publication number: KR20090086728A
Application number: KR1020080012167A
Authority: KR
Inventors: 김영준; 김종훈
Original assignee: (주)차바이오앤디오스텍
Priority date: 2008-02-11
Filing date: 2008-02-11
Publication date: 2009-08-14

Abstract

본 발명은 하나 이상의 초점 조절용 렌즈를 수용하고 있는 렌즈 배럴의 외주변으로 압전 소자가 밀착 형성되어 있는 모바일 기기용 카메라 모듈을 이루는 자동 초점 렌즈 조립체를 개시하고 있다. 본 발명에서는 종래 압전 리니어 모터와 달리 샤프트와 같은 구동 부재가 요구되지 않고 다단 형태를 이루는 렌즈 배럴의 최대 직경부가 아닌 공간으로 압전 소자가 형성되어 있어 렌즈 조립체의 크기를 획기적으로 감소할 수 있음은 물론이고 제조 공정의 단순화를 통해서 생산성 향상을 증대시킬 수 있었다. The present invention discloses an autofocus lens assembly which constitutes a camera module for a mobile device in which a piezoelectric element is formed in close contact with an outer periphery of a lens barrel containing one or more focusing lenses. In the present invention, unlike the piezoelectric linear motor, a piezoelectric element is formed in a space other than the maximum diameter portion of the lens barrel that forms a multi-stage structure without requiring a driving member such as a shaft, and of course, the size of the lens assembly can be drastically reduced. The productivity improvement can be increased by simplifying the manufacturing process.

Description

Auto-Focusing Lens Assembly Having Piezoelectric Device}

본 발명은 렌즈 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모바일 기기에 채택되는 카메라 모듈을 이루는 렌즈 조립체로서 압전 소자를 통하여 자동 초점 조절이 가능한 렌즈 조립체에 관한 것이다. The present invention relates to a lens assembly, and more particularly, to a lens assembly constituting a camera module that is adopted in a mobile device, the lens assembly capable of autofocus adjustment through a piezoelectric element.

일반적으로 카메라는 다수의 렌즈를 구비하고 있으며 렌즈를 통하여 피사체를 촬영할 수 있는 기기로서, 통상적으로 다수의 렌즈 사이의 상대적인 거리를 조절하여 초점을 조절하도록 구성된다. 종래, 카메라의 초점을 자동으로 조절하기 위한 장치로서 감속기어와 캠을 사용하여 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변화시키는 기계식 장치로서 스텝핑 모터(stepping motor)가 일반적으로 사용되었다. In general, a camera is provided with a plurality of lenses and is a device capable of photographing a subject through the lens, and is typically configured to adjust focus by adjusting a relative distance between the plurality of lenses. Conventionally, a stepping motor has been generally used as a mechanical device for changing the rotational motion of a motor into linear motion by using a reduction gear and a cam as a device for automatically adjusting the focus of a camera.

그러나, 이와 같은 기계식 장치의 경우, 기어와 모터 사이의 마찰력 등으로 인하여 초점을 미세하게 조절하기 곤란할 뿐 아니라 빠른 회전 시에 백-래쉬(backlash)가 생겨 오차가 생기고, 각각의 기계 장치가 차지하는 공간 문제 등으 로 인하여 소형화가 곤란하고 전력소모가 큰 문제점을 가지고 있다. However, in the case of such a mechanical device, not only is it difficult to finely adjust the focus due to the friction force between the gear and the motor, but also a backlash occurs at a fast rotation, and an error occurs, and the space occupied by each mechanical device. Due to problems, miniaturization is difficult and power consumption has a big problem.

특히, 최근에는 휴대폰, PDA 등의 모바일 통신기기 등에 카메라 모듈이 설치되어 정지화상 등을 촬영할 수 있도록 구성되는데, 이와 같은 모바일 통신기기 등에서 요구되는 소형화, 경량화, 다기능화 등을 충족시키기 위한 구성이 요구되고 있다. 이를 위하여 일례로 영구자석 및 코일의 유도자기력을 이용하여 정밀하게 초점을 맞추는 이른바 VCM(voice-coil Motor) 또는 VCA(voice-coil actuator) 방식을 채택하거나 또는 압전 소자를 배치하는, 이른바 압전 리니어 모터를 통하여 초점 조절 등을 수행하는 방식이 제안되고 있다. In particular, recently, a camera module is installed in a mobile communication device such as a cellular phone, a PDA, and the like so that a still picture can be taken. A configuration for satisfying the miniaturization, light weight, and multifunctionality required by such a mobile communication device is required. It is becoming. To this end, for example, so-called piezoelectric linear motors employing a so-called VCM (voice-coil motor) or VCA (voice-coil actuator) method that precisely focuses using the induction magnetic force of permanent magnets and coils, or arrange piezoelectric elements. A method of performing focus control and the like has been proposed.

일반적으로 압전 소자를 이용한 리니어 모터는 굴곡파(flexural wave)에 의해 발생되는 진행파로 구동하는 방식과 종진동-횡진동 액츄에이터를 결합하여 수직과 수평 진동을 반복적으로 발생시켜 이동자를 구동하는 정재파형 방식 등으로 구분되는데, 도 1은 대한민국등록특허 제717858호에 개시되어 있는 빔 형태의 압전 리니어 모터가 구비되어 있는 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다. In general, a linear motor using a piezoelectric element is driven by a traveling wave generated by a flexural wave and a standing wave type by driving a mover by repeatedly generating vertical and horizontal vibrations by combining longitudinal and lateral vibration actuators. 1 is a cross-sectional view schematically showing a camera module having a piezoelectric linear motor of a beam type disclosed in Korean Patent No. 717858.

도 1에 도시된 것과 같이, 종래 리니어 모터가 구비된 카메라 모듈(10)은 탄성체 기판의 상하로 접착되어 있는 압전 기판(22)은 카메라 모듈(10)의 저면에 형성된 베이스(30)에 형성된 요홈으로 설치되고, 압전 기판(22)의 상부로 샤프트(20)가 설치된다. 샤프트(20)에는 렌즈 배럴(50)의 렌즈암과 일체로 형성되는 이동체(40)가 체결되는데, 렌즈 배럴(50)에 별도로 일체로 형성되는 렌즈암(52)은 가이드-바(60)에 미끄러질 수 있도록 설치되어 렌즈(50)가 안정적으로 수직 운동을 할 수 있도록 구성된다. As shown in FIG. 1, the conventional camera module 10 equipped with a linear motor is a piezoelectric substrate 22 which is bonded up and down on an elastic substrate, and the recess formed in the base 30 formed on the bottom surface of the camera module 10. The shaft 20 is installed above the piezoelectric substrate 22. The movable body 40 which is integrally formed with the lens arm of the lens barrel 50 is fastened to the shaft 20, and the lens arm 52 which is formed integrally with the lens barrel 50 is attached to the guide-bar 60. It is installed to slide so that the lens 50 can be configured to perform a stable vertical movement.

이와 같이 구성되는 카메라 모듈(10)은 케이스(70)에 의하여 수용되는데, 피사체의 영상에 따라 압전 기판(22)으로 소정의 전압이 인가되면 압전 기판(22)에 접합되어 있는 탄성체 기판이 상하로 굴곡되면서 렌즈 배럴(50)이 광축 방향을 따라 이동하여 피사체의 초점을 조절한다. The camera module 10 configured as described above is accommodated by the case 70. When a predetermined voltage is applied to the piezoelectric substrate 22 according to the image of the subject, the elastic substrate bonded to the piezoelectric substrate 22 is moved up and down. The lens barrel 50 moves along the optical axis while being curved to adjust the focus of the subject.

그러나 이러한 종래의 압전 소자를 채택한 카메라 모듈에 있어서 피사체에 대한 초점을 조절하기 위해서는 렌즈를 수용하고 있는 렌즈 배럴의 외주변과 케이스 내벽 사이에 설치되는 샤프트를 통하여 렌즈 배럴이 광축을 따라 이동하여야 한다. 즉, 종래 압전 소자를 이용한 카메라 모듈의 경우, 렌즈 배럴(50)의 외주변으로는 샤프트(20)와 연결될 수 있도록 외측으로 연장되는 형태의 이동체(40) 및 가이드 바(60)와 같은 가이드 부재가 필수적으로 요구된다. 뿐만 아니라, 샤프트(20)를 통하여 렌즈 배럴(50)을 이동시키기 위해서는 압전 기판(22)을 렌즈 배럴(50)의 외주변과 이격되어 케이스(70)의 하단 내측의 베이스(30)에 설치하여야 한다. However, in the conventional camera module adopting the piezoelectric element, in order to adjust the focus of the subject, the lens barrel must move along the optical axis through a shaft provided between the outer periphery of the lens barrel accommodating the lens and the inner wall of the case. That is, in the case of a camera module using a conventional piezoelectric element, a guide member such as a movable body 40 and a guide bar 60 extending outward so as to be connected to the shaft 20 on the outer circumference of the lens barrel 50. Is required. In addition, in order to move the lens barrel 50 through the shaft 20, the piezoelectric substrate 22 is spaced apart from the outer periphery of the lens barrel 50 to be installed on the base 30 inside the lower end of the case 70. do.

이에 따라, 종래의 압전 리니어 모터를 구비한 카메라 모듈을 제조하기 위해서 압전 기판(22)을 베이스(30)에 설치하고, 압전 기판(22)의 상부에 샤프트(20)를 접착하고, 샤프트(20)의 내측을 렌즈 배럴(50)의 외벽에 형성되는 렌즈암과 일체로 형성되는 이동체(40)에 체결하여야 한다. 즉, 종래 압전 소자를 채택한 카메라 모듈(10)의 경우 그 제조 공정이 지나치게 복잡할 뿐만 아니라, 렌즈 배럴(50)의 외벽과 케이스(70)의 내벽 사이로 일정한 두께를 가지는 샤프트(20) 및 그 저면에 설 치되는 압전 기판(22)을 설치할 공간이 필수적으로 요청된다. Accordingly, in order to manufacture a camera module having a conventional piezoelectric linear motor, a piezoelectric substrate 22 is provided on the base 30, the shaft 20 is adhered to the upper portion of the piezoelectric substrate 22, and the shaft 20 ) To the moving body 40 formed integrally with the lens arm formed on the outer wall of the lens barrel 50. That is, in the case of the camera module 10 adopting the conventional piezoelectric element, not only is the manufacturing process too complicated, but also the shaft 20 and its bottom surface having a constant thickness between the outer wall of the lens barrel 50 and the inner wall of the case 70. A space for installing the piezoelectric substrate 22 to be installed is essentially required.

결국, 종래 압전 리니어 모터를 채택한 카메라 모듈의 경우에는 제조 공정에 있어서 각각의 구성 부품에 대해서 복잡한 조립 과정이 요구되기 때문에 그 생산성이 저하된다. 뿐만 아니라, 렌즈 배럴의 외주변과 이를 수용하는 케이스의 내벽 사이로 압전 부재가 설치, 형성되기 때문에 점차 소형화되고 있는 모바일 기기에 종래 압전 리니어 모터를 채택한 카메라 모듈을 사용하는 데는 명백한 한계 내지는 문제점이 존재하였다. As a result, in the case of a camera module adopting a conventional piezoelectric linear motor, the productivity is lowered because a complicated assembly process is required for each component in the manufacturing process. In addition, since the piezoelectric member is installed and formed between the outer periphery of the lens barrel and the inner wall of the housing housing the lens barrel, there are obvious limitations or problems in using a camera module adopting a piezoelectric linear motor in a mobile device which is gradually miniaturized. .

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 예를 들어 모바일 기기에 채택되어 그 구조가 간단할 뿐만 아니라 전체 크기를 감소시킬 수 있도록 압전 소자가 렌즈 배럴에 밀착 형성되어 있는 자동 초점 렌즈 조립체를 제공하고자 하는 것이다. The present invention has been proposed to solve the above problems, an object of the present invention is to be adopted in a mobile device, for example, the piezoelectric element is formed in close contact with the lens barrel so that the structure is simple and can reduce the overall size It is an object of the present invention to provide an auto focus lens assembly.

본 발명의 다른 목적은 카메라 모듈을 구성하는 제조 공정의 단순화 및 제조 부품의 절감을 통하여 생산성 및 경제적 효율성을 개선할 수 있는 자동 초점 렌즈 조립체를 제공하는데 있다. It is another object of the present invention to provide an autofocus lens assembly that can improve productivity and economical efficiency by simplifying the manufacturing process constituting the camera module and reducing the manufacturing parts.

본 발명의 다른 이점 및 목적은 후술하는 발명의 상세한 설명 및 첨부하는 도면을 통해서 더욱 분명해 질 것이다. Other advantages and objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and the accompanying drawings.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명에 따르면, 모바일 기기에 채택되는 카메라 모듈을 이루는 자동 초점 렌즈 조립체에 있어서, 상기 카메라 모듈을 이루는 이미지 센서로 피사체의 영상이 촬상될 수 있도록 자동 초점용 렌즈 유닛을 수용하는 렌즈 배럴과; 상기 렌즈 배럴의 외주변을 따라 밀착 형성되어, 인가된 전위차에 의하여 상기 렌즈 배럴을 광축 방향을 따라 이동시키는 압전 소자를 포함하고, 상기 압전 소자의 내경은 상기 렌즈 배럴의 최대 외경보다 작도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 초점 렌즈 조립체가 제공된다. According to the present invention having the above object, in the autofocus lens assembly constituting the camera module adopted in the mobile device, the lens unit for autofocus is accommodated so that the image of the subject can be captured by the image sensor constituting the camera module A lens barrel; It is formed in close contact with the outer periphery of the lens barrel, and includes a piezoelectric element for moving the lens barrel in the optical axis direction by the applied potential difference, the inner diameter of the piezoelectric element is configured to be smaller than the maximum outer diameter of the lens barrel There is provided an auto focus lens assembly.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 렌즈 배럴은 제 1 직경부와 상기 제 1 직경부에 비하여 직경이 큰 제 2 직경부를 가지며, 상기 압전 소자는 상기 렌즈 배럴의 상기 제 1 직경부의 외주변을 따라 밀착, 형성되거나, 또는 상기 렌즈 배럴은 제 1 직경부와 상기 제 1 직경부에 비하여 직경이 큰 제 2 직경부와, 상기 제 2 직경부에 비하여 직경이 큰 제 3 직경부를 가지며, 상기 압전 소자는 상기 제 1 직경부의 외주변 또는 상기 제 2 직경부의 외주변 중 적어도 하나의 외주변을 따라 밀착, 형성될 수 있다. According to a preferred embodiment, the lens barrel has a first diameter portion and a second diameter portion larger in diameter than the first diameter portion, the piezoelectric element is in close contact along the outer periphery of the first diameter portion of the lens barrel, Or the lens barrel has a first diameter portion, a second diameter portion larger in diameter than the first diameter portion, and a third diameter portion larger in diameter than the second diameter portion, and the piezoelectric element includes: It may be in close contact with and formed along the outer circumference of at least one of the outer circumference of the first diameter portion or the outer circumference of the second diameter portion.

본 발명에 의한 상기 압전 소자는 상기 렌즈 배럴의 외주변을 따라 밀착되는 탄성 부재와, 상기 탄성 부재의 외주변에 접합되어 있는 압전판을 포함하는 이른바 유니몰프 타입일 수 있는데, 이때 압전판은 상기 탄성 부재의 외주변에 접합되어 있는 제 1 압전판과, 상기 제 1 압전판에 접합되어 있는 제 2 압전판을 포함하는 등 다수의 적층 구조를 이룰 수 있다. The piezoelectric element according to the present invention may be a so-called unimorph type including an elastic member that is in close contact with the outer periphery of the lens barrel and a piezoelectric plate that is bonded to the outer periphery of the elastic member. A plurality of laminated structures can be formed, including a first piezoelectric plate bonded to the outer periphery of the elastic member, and a second piezoelectric plate bonded to the first piezoelectric plate.

한편, 본 발명에 따른 상기 압전 소자는 상기 렌즈 배럴의 외주변을 따라 밀착되는 제 1 압전판과, 상기 제 1 압전판의 외주변에 접합되어 있는 탄성 부재와, 상기 탄성 부재의 외주변에 접합되어 있는 제 2 압전판을 포함하도록 배치되는 이른바 바이몰프 타입일 수 있다. On the other hand, the piezoelectric element according to the present invention is bonded to the first piezoelectric plate in close contact along the outer periphery of the lens barrel, the elastic member bonded to the outer periphery of the first piezoelectric plate, the outer periphery of the elastic member It may be a so-called bimorph type arranged to include a second piezoelectric plate.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 압전 소자의 외측은 상기 렌즈 배럴을 에워싸고 있는 하우징의 내벽으로 고정될 수 있으며, 상기 압전 소자에 인가되는 전압은 톱니 파형의 전압인 것을 특징으로 한다. According to a preferred embodiment, the outer side of the piezoelectric element may be fixed to the inner wall of the housing surrounding the lens barrel, characterized in that the voltage applied to the piezoelectric element is a sawtooth waveform voltage.

본 발명에 따르면 종래 기계적 방식 및 VCM 방식과 달리 배치 구조가 복잡한 구동원을 채택하지 않아 구조가 간단하면서도 피사체에 대한 초점 조정을 효율적으로 제어할 수 있는 렌즈 조립체를 구성하였다. According to the present invention, unlike the conventional mechanical method and the VCM method, since the arrangement structure does not adopt a complex driving source, the lens assembly has a simple structure and an efficient control of focusing on a subject.

이에 따라 전체 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈의 크기를 크게 감소시킬 수 있어 점차 소형화되고 있는 모바일 기기 등에 사용될 수 있다. Accordingly, the size of the entire lens assembly and the camera module including the same can be greatly reduced, so that the lens assembly can be used for a mobile device which is gradually miniaturized.

아울러, 제조 부품의 절감 및 제조 공정의 단순화를 통하여 제품 단가의 절감이 가능하기 때문에 생산성 및 경제성을 크게 개선하였다. In addition, product cost can be reduced by reducing manufacturing parts and simplifying the manufacturing process, thereby greatly improving productivity and economy.

본 발명은 예를 들어 휴대폰과 같은 모바일 기기에 채택되는 카메라 모듈을 구성하고 있는 렌즈 조립체에 관한 것으로, 특히 초점 조절, 즉 자동-초점(auto-focusing)을 제어하기 위하여 렌즈 배럴의 외주변을 따라 구동원으로서의 압전 소자가 밀착 배치되어 있는 자동 초점 렌즈 조립체에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시 양태에 대해서 첨부하는 도면을 참조하여 설명한다. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a lens assembly constituting a camera module for use in mobile devices such as, for example, cellular phones, in particular along the outer periphery of the lens barrel to control focusing, ie auto-focusing. It relates to an autofocus lens assembly in which a piezoelectric element as a driving source is closely arranged. Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 압전 소자가 구비된 자동 초점 렌즈 조립체를 이루는 구성 부품을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 렌즈 배럴의 외주변을 따라 압전 소자가 배치되어 있는 자동 초점 렌즈 조립체의 단면도이다. FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating components constituting an autofocus lens assembly having a piezoelectric element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a piezoelectric element along an outer periphery of the lens barrel according to an embodiment of the present invention. A cross-sectional view of the auto focus lens assembly in which the element is disposed.

도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 예를 들어 모바일 기기에 채택되는 카메라 모듈을 이루는 자동 초점 렌즈 조립체(100)의 중앙에는 그 내부에 직경이 다른 하나 이상의 렌즈로 구성되어 있는 초점 조절용 렌즈 유닛(120)을 수용하기 위하여 상단이 중공되어 있는 렌즈 배럴(110)이 배치되어 있으며, 렌즈 배럴(110)의 외주변을 따라 대략 도넛 형상을 갖는 원판 형태의 압전 소자(200)가 밀착, 형성되어 있다. 한편, 상기 렌즈 배럴(110)의 외측으로는 렌즈 배럴(110)을 수용할 수 있도록 상단에 중공홀(310)이 형성된 하우징(300)이 밀착되어 있다. 또한, 렌즈 배럴(110)의 하단으로는 하우징(300)의 하단 내주면에 결합된 채로 각각 커버 글라스(410), 이미지 센서(420)가 구비되어 있으며, 이미지 센서(420)는 하우징(300)의 하단에 결합되어 있는 베이스(430)에 의하여 지지, 고정되어 있다. As shown, according to an embodiment of the present invention, for example, the focus of the auto focus lens assembly 100 that forms the camera module that is adopted in the mobile device is composed of one or more lenses of different diameters therein A lens barrel 110 having a hollow upper end is disposed to accommodate the lens unit 120, and a piezoelectric element 200 having a disk shape having a substantially donut shape is in close contact with the outer periphery of the lens barrel 110. Formed. On the other hand, the housing 300 having the hollow hole 310 formed on the upper end of the lens barrel 110 to accommodate the lens barrel 110 is in close contact. In addition, a cover glass 410 and an image sensor 420 are respectively provided at the lower end of the lens barrel 110 while being coupled to the lower inner circumferential surface of the housing 300, and the image sensor 420 is formed of the housing 300. It is supported and fixed by the base 430 coupled to the lower end.

본 발명에 따르면 적어도 하나 이상의 렌즈로 이루어지는 렌즈 유닛(120)은 각각의 렌즈의 광축이 일치하도록 독특한 형태를 갖는 렌즈 배럴(110)의 내부에 수용, 조립된다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 렌즈 유닛(120)에 3개의 서로 다른 직경을 갖는 렌즈(122, 124, 126)를 갖는 것으로 도시하였으나 이는 예시에 불과한 것이고, 모바일 기기에 채택되어 피사체에 대한 초점 조절이 가능하다면 렌즈 유닛(120)을 이루는 렌즈의 개수 및 형태는 임의로 조정될 수 있다. According to the present invention, the lens unit 120 including at least one lens is accommodated and assembled in the lens barrel 110 having a unique shape so that the optical axes of the respective lenses coincide. In the drawing, for convenience of description, the lens unit 120 has three lenses 122, 124, and 126 having different diameters, but this is only an example, and is adopted in a mobile device to adjust focusing on a subject. If possible, the number and shape of the lenses constituting the lens unit 120 may be arbitrarily adjusted.

본 발명에 따르면 렌즈 유닛(120)이 내부에 수용, 조립되어 있는 렌즈 배럴(110)의 외주변은 단순한 원통 형상이 아니라 공간 활용을 극대화할 수 있도록 상단과 하단의 직경이 상이하도록 구성된다. 즉, 본 실시예에 따르면 렌즈 배 럴(110)은 가장 작은 직경을 갖는 상단의 제 1 직경부(112), 상기 제 1 직경부(112)와 비교하여 직경이 큰 대략 중간 높이의 제 2 직경부(114), 상기 제 2 직경부(114)와 비교하여 그 직경이 큰 하단의 제 3 직경부(116)를 형성하고 있다. According to the present invention, the outer periphery of the lens barrel 110 in which the lens unit 120 is accommodated and assembled therein is not a simple cylindrical shape, but is configured such that diameters of the top and bottom are different from each other to maximize space utilization. That is, according to the present exemplary embodiment, the lens barrel 110 may have a diameter of a second diameter having a diameter substantially larger than that of the first diameter portion 112 and the first diameter portion 112 having the smallest diameter. Compared with the part 114 and the said 2nd diameter part 114, the 3rd diameter part 116 of the lower end whose diameter is larger is formed.

이와 같이 구성되는 렌즈 배럴(110)에 대응될 수 있도록 제 1 직경부(112)의 내주면으로는 렌즈 유닛(120) 중에서 가장 직경이 작은 제 1 렌즈(122)가, 제 2 직경부(114)의 내주면으로는 제 1 렌즈에 비하여 직경이 큰 제 2 렌즈(124)가, 제 3 직경부(116)의 내주면으로는 렌즈 유닛(120) 중에서 가장 큰 직경을 갖도록 형성된 제 3 렌즈(126)가 각각 수용, 조립된다. 이와 같이 상이한 직경을 갖는 렌즈 배럴(110)은 금속 재질 또는 플라스틱 재질로 제조될 수 있는데, 예를 들어 프레스 성형 방법 등을 이용하여 일체로 제작될 수 있다. As the inner circumferential surface of the first diameter part 112, the first lens 122 having the smallest diameter among the lens units 120 is the second diameter part 114 so as to correspond to the lens barrel 110 configured as described above. An inner circumferential surface of the second lens 124 having a larger diameter than that of the first lens is formed, and an inner circumferential surface of the third diameter portion 116 has a third lens 126 formed to have the largest diameter among the lens units 120. Each is housed and assembled. As described above, the lens barrel 110 having different diameters may be made of a metal material or a plastic material. For example, the lens barrel 110 may be integrally manufactured by using a press molding method.

아울러, 상기 제 1 렌즈(122)의 하단 주변부와 제 2 렌즈(124)의 상단 주변부 사이에는 제 1 직경부(112)의 내주면으로 연결되어 있는 제 1 리브(132)가, 제 2 렌즈(124)의 하단 주변부와 제 3 렌즈(126) 상단 주변부 사이에는 제 2 직경부(114) 및 제 3 직경부(116) 사이의 내주면 또는 제 3 직경부(116)의 상단 내주면에 연결된 제 2 리브(134)가 각각 개재되어 있으며, 상기 제 3 직경부(116)의 내주면 하단과 제 3 렌즈(126)의 하단 주변부 사이에는 지지부(140)가 개재되어 각각의 렌즈가 렌즈 배럴(110) 내에 안정적으로 조립, 배열될 수 있도록 구성된다. 또한, 도시하지는 않았으나 상리 렌즈 배럴(110)의 상단 내주면으로는 제 1 렌즈(122) 주변부 상단을 덮을 수 있는 형상의 차광판이 형성되어 렌즈 유닛(120)의 광선 투과 영역과 비투과 영역을 구분할 수 있도록 구성될 수 있다. In addition, between the lower periphery of the first lens 122 and the upper periphery of the second lens 124, the first rib 132 connected to the inner circumferential surface of the first diameter part 112 is the second lens 124. Between the lower periphery of the third lens 126 and the upper periphery of the third lens 126, a second rib connected to the inner circumferential surface between the second diameter portion 114 and the third diameter portion 116 or the upper inner circumferential surface of the third diameter portion 116 ( 134 are interposed therebetween, and a support part 140 is interposed between the lower end of the inner circumferential surface of the third diameter part 116 and the lower periphery of the third lens 126 so that each lens is stably in the lens barrel 110. It is configured to be assembled and arranged. In addition, although not shown, a light shielding plate having a shape that covers the upper end of the periphery of the first lens 122 may be formed on the upper inner circumferential surface of the upper lens barrel 110 to distinguish the light transmitting region and the non-transmissive region of the lens unit 120. Can be configured.

특히, 본 실시예에 따르면 초점 조절용 렌즈 유닛(120)을 이루는 렌즈 중에서 가장 작은 직경을 갖는 제 1 렌즈(122)를 수용하는 제 1 직경부(112)의 외주변을 따라 압전 소자(200)가 밀착, 형성되어 있다. 본 실시예에 따라 렌즈 배럴(110) 상단의 제 1 직경부(112)의 외주변으로 측설되는 압전 소자(200)는 소위 유니몰프(unimorph) 타입으로서, 제 1 직경부(112)의 외주변을 따라 탄성부재(250)가 고정될 수 있도록 형성되고, 탄성부재(250)의 외주변을 따라 압전판(210)이 부착되어 있다. In particular, according to the present embodiment, the piezoelectric element 200 is disposed along the outer circumference of the first diameter part 112 that accommodates the first lens 122 having the smallest diameter among the lenses constituting the focus adjusting lens unit 120. It is in close contact and is formed. According to the present exemplary embodiment, the piezoelectric element 200 that is staked to the outer periphery of the first diameter portion 112 of the upper end of the lens barrel 110 is a so-called unimorph type, and the outer periphery of the first diameter portion 112. The elastic member 250 is formed to be fixed along the piezoelectric plate 210 along the outer periphery of the elastic member 250.

본 실시예에 따라 압전 소자(200)를 이루는 탄성부재(250) 및 압전판(210)은 제 1 직경부(112)를 에워쌀 수 있도록 중공이 형성된 원판 형태를 가지는데, 압전판(210)의 내주면과 탄성부재(250)의 외주면을 부착시킬 수 있도록 예를 들어 에폭시와 같은 접착제가 사용될 수 있다. 한편, 압전판(210)의 외측 끝단은 렌즈 배럴(110)을 수용하는 하우징(300)의 내벽으로 고정되는데, 이를 위하여 압전판(210)의 외주변의 일부와 하우징(300)의 내벽을 납땜 등의 방법으로 용접하거나 또는 압전판(210)의 외측 및 하우징(300)의 내벽을 연통하는 너트-볼트와 같은 체결수단 또는 하우징(300)의 내벽에 설치되는 클램프 등의 고정수단과 같은 결합부재(260)를 사용할 수 있다. The elastic member 250 and the piezoelectric plate 210 forming the piezoelectric element 200 according to the present exemplary embodiment have a disc shape in which a hollow is formed to surround the first diameter part 112. An adhesive such as epoxy may be used to attach the inner circumferential surface of the elastic member 250 to the outer circumferential surface of the elastic member 250. On the other hand, the outer end of the piezoelectric plate 210 is fixed to the inner wall of the housing 300 that accommodates the lens barrel 110, for this purpose, a portion of the outer periphery of the piezoelectric plate 210 and the inner wall of the housing 300 is soldered. Or a coupling member such as a fastening means such as a nut-bolt which is welded by a method such as welding or communicates with an outer side of the piezoelectric plate 210 and an inner wall of the housing 300, or a fixing means such as a clamp installed on the inner wall of the housing 300. 260 may be used.

본 발명에 따른 압전 소자(200)를 이루는 압전판(210)은 이부의 압력을 받아 소재를 이루는 결정체 내에 전하가 발생하거나 결정체에 일정한 전계를 인가하였을 때 기계적 변형을 일으키는 압전 효과를 이용한 것이다. 이러한 효과를 발휘할 수 있도록 압전판(210)은 압력이 가해졌을 때 전압을 발생하고, 전계가 가해졌을 때 기계적인 변위가 일어나는 소자로서 기계적인 진동에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 기계적인 진동에너지로 상호 변환이 가능하며 변환효율이 매우 높은 재료로 만들어진다. 예를 들어 압전판(210)은 PZT(lead zirconate titnate)와 같은 합금 또는 세라믹과 같은 기타 압전 재료로 만들어지는데, 도면으로 도시하지는 않았으나, 외부에서 제공되는 전위를 인가할 수 있도록 압전판(210)의 외주면 및/또는 상면과 저면으로 금, 백금, 은과 같은 전도성 전극이 형성된다. The piezoelectric plate 210 constituting the piezoelectric element 200 according to the present invention utilizes a piezoelectric effect that causes mechanical deformation when electric charge is generated in a crystal constituting a material under pressure of a part or when a constant electric field is applied to the crystal. To achieve this effect, the piezoelectric plate 210 generates a voltage when a pressure is applied, and a mechanical displacement occurs when an electric field is applied, and mechanical vibration energy is converted into electrical energy, and electrical energy is converted into mechanical vibration energy. It is made of a material with high conversion efficiency. For example, the piezoelectric plate 210 is made of an alloy such as lead zirconate titnate (PZT) or other piezoelectric material such as ceramic, although not shown in the drawing, the piezoelectric plate 210 may be applied to apply an electric potential provided from the outside. Conductive electrodes such as gold, platinum, and silver are formed on the outer circumferential surface and / or the upper and lower surfaces of the substrate.

이와 같은 구성을 통하여 압전판(210)의 전도성 전극으로 일정한 전위가 인가됨에 따라 압전 소자(200)는 미세한 변위 등의 운동을 반복할 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다. 한편, 렌즈 배럴(110)의 상단을 구성하는 제 1 직경부(112)의 외주면과 압전판(210)의 내주면 사이에는 압전판(210)의 기계적 변위 방향에 직교하는 방향으로 렌즈 배럴(110)을 가압하여 마찰력을 인가할 수 있도록 탄성부재(250)가 개재되어 있다. As a predetermined potential is applied to the conductive electrode of the piezoelectric plate 210 through such a configuration, the piezoelectric element 200 may repeat a movement such as a fine displacement, which will be described later. On the other hand, the lens barrel 110 in a direction orthogonal to the mechanical displacement direction of the piezoelectric plate 210 between the outer circumferential surface of the first diameter portion 112 constituting the upper end of the lens barrel 110 and the inner circumferential surface of the piezoelectric plate 210. An elastic member 250 is interposed so as to press a pressure to apply a frictional force.

본 실시예에 따라 압전 소자(200)를 이루는 탄성부재(250)는 적절한 탄성력을 갖는 소재로 만들어질 수 있는데, 일례로 나선 구조로 형성된 금속성 탄성 재질, 판스프링은 물론이고 연성 폴리머 또는 고무와 같은 탄성중합체가 가능하며, 관성 효과에 의하여 렌즈 배럴(110)을 광축 방향을 따라 이동시킬 수 있다. 즉, 상술한 것과 같이, 렌즈 배럴(110)의 상단, 중간 및 하단의 외경을 달리하도록 구성하고, 그 중 가장 작은 외경을 갖는 제 1 직경부(112)의 외주변으로 압전 소자(200)를 밀착시킨 상태에서, 압전 소자(200)로 소정의 전압을 인가하면 압전 소 자(200)의 진동에 따라 렌즈 배럴(110) 및 그 내부에 수용되는 렌즈 유닛(120)은 광축 방향으로 직선 운동을 할 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다. The elastic member 250 constituting the piezoelectric element 200 according to the present embodiment may be made of a material having an appropriate elastic force, for example, a metallic elastic material formed in a spiral structure, a plate spring, as well as a soft polymer or rubber Elastomers are possible, and the lens barrel 110 may be moved along the optical axis direction by an inertial effect. That is, as described above, the piezoelectric element 200 is configured to have different outer diameters of the upper, middle, and lower ends of the lens barrel 110, and to the outer periphery of the first diameter part 112 having the smallest outer diameter. In a state of being in close contact, when a predetermined voltage is applied to the piezoelectric element 200, the lens barrel 110 and the lens unit 120 accommodated therein are linearly moved in the optical axis direction according to the vibration of the piezoelectric element 200. This can be done later.

본 실시예에 따르면 렌즈 배럴(110) 중에서 가장 작은 직경을 갖는 상단의 제 1 직경부(112)의 외주면을 따라 압전 소자(200)가 밀착되어 있어, 압전 소자(200)의 내경은 렌즈 배럴(110) 중에서 최대 직경을 갖는 제 3 직경부(116)의 외경보다 작도록 배치되어 있다. 이에 따라, 종래 압전 소자가 구비된 렌즈 조립체의 경우, 제 3 직경부(116)의 외경에 해당하는 렌즈 배럴(110)의 최대 외경에 가이드 부재를 설치하기 위한 공간을 더한 크기 미만으로 설치하는 것이 불가능한 반면, 본 실시예의 경우에는 실질적으로 렌즈 배럴(110)의 외경 정도의 크기만으로 렌즈 조립체의 구성을 배치할 수 있다. 결국, 본 실시예에 따르면 렌즈 조립체의 크기를 획기적으로 감소시킬 수 있어 소형화 및 경량화가 가능하다. 뿐만 아니라, 압전 소자를 조립하기 위한 공정이 단순화되어 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈의 제조 공정의 편의성, 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있다. According to the present exemplary embodiment, the piezoelectric element 200 is in close contact with the outer circumferential surface of the first diameter part 112 of the upper end having the smallest diameter among the lens barrels 110, and the inner diameter of the piezoelectric element 200 is a lens barrel ( It is arrange | positioned so that it may be smaller than the outer diameter of the 3rd diameter part 116 which has the largest diameter in 110. Accordingly, in the case of the lens assembly having a conventional piezoelectric element, it is preferable to provide a space for installing the guide member in the maximum outer diameter of the lens barrel 110 corresponding to the outer diameter of the third diameter portion 116 to be less than the size. On the other hand, in the case of the present embodiment, the configuration of the lens assembly may be arranged by substantially only the size of the outer diameter of the lens barrel 110. As a result, according to the present embodiment, the size of the lens assembly can be significantly reduced, which enables miniaturization and light weight. In addition, the process for assembling the piezoelectric element may be simplified to improve convenience, efficiency, and productivity of the manufacturing process of the lens assembly and the camera module including the same.

한편, 상술한 것과 다른 구성 및 배치를 갖는 렌즈 조립체가 가능한데, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 렌즈 배럴의 외주변을 따라 압전 소자가 배치되어 있는 자동 초점 렌즈 조립체의 단면도이다. 도 4에 도시된 구성 중에서 도 2 내지 도 3에서 설명한 부분과 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다. On the other hand, it is possible to have a lens assembly having a configuration and arrangement different from that described above, Figure 4 is a cross-sectional view of the auto focus lens assembly in which the piezoelectric element is disposed along the outer periphery of the lens barrel in accordance with another embodiment of the present invention. A detailed description of the overlapping parts with those described in FIGS. 2 to 3 in the configuration shown in FIG. 4 will be omitted.

도 4에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 자동 초점 렌즈 조립체(100)의 중앙에 배치되는 렌즈 배럴(110)은 상단의 제 1 직경부(112), 중간의 제 2 직경 부(114) 및 하단의 제 3 직경부(116)의 순으로 점차 그 직경이 커지도록 구성되어 있으나, 압전 소자를 이루는 압전판(210) 및 탄성부재(250)는 제 2 직경부(114)의 외주변을 따라 밀착, 형성된다. 특히, 본 실시예에 따르면 제 2 직경부(114)의 외주면에 밀착 개재되어 있는 탄성부재(250)의 외주변으로 한 개의 압전판이 접착되는 것이 아니라 다수의 압전판(212, 214)이 외측을 향하여 배치되어 있다. As shown in FIG. 4, the lens barrel 110 disposed at the center of the auto focus lens assembly 100 according to the present exemplary embodiment has a first diameter part 112 at the upper end and a second diameter part 114 at the middle. And a diameter of the lower third diameter portion 116 in the order of increasing gradually, the piezoelectric plate 210 and the elastic member 250 constituting the piezoelectric element may have an outer periphery of the second diameter portion 114. Accordingly, it is formed. In particular, according to the present exemplary embodiment, one piezoelectric plate is not bonded to the outer periphery of the elastic member 250, which is in close contact with the outer circumferential surface of the second diameter part 114, but the plurality of piezoelectric plates 212 and 214 may be moved outward. It is arranged toward.

즉, 탄성부재(250)의 외주면에 에폭시 접착 등을 통하여 제 1 압전판(212)이 접착되고, 제 1 압전판(212)의 외주면으로 제 2 압전판(214)이 적층되어 있으며, 제 2 압전판(214)은 하우징(300)의 내벽에 설치된 결합부재(260)에 고정되어 있다. 도면에서는 압전판의 개수를 2개로 예시하였으나, 필요에 따라 탄성부재(250)의 외주면으로 접착되는 압전판의 개수는 3개 이상이 될 수 있음은 물론이다. That is, the first piezoelectric plate 212 is bonded to the outer circumferential surface of the elastic member 250 through epoxy bonding, and the second piezoelectric plate 214 is laminated on the outer circumferential surface of the first piezoelectric plate 212, and the second piezoelectric plate 214 is laminated. The piezoelectric plate 214 is fixed to the coupling member 260 provided on the inner wall of the housing 300. Although the number of piezoelectric plates is illustrated as two in the drawing, the number of piezoelectric plates adhered to the outer circumferential surface of the elastic member 250 may be three or more as necessary.

본 실시예에 따르면 탄성부재(250)의 외주변으로 다수의 압전판을 적층하였기 때문에 소정의 전압이 인가됨에 따라 압전판(212, 214)의 진동량이 증폭 또는 배가될 수 있다. 따라서 상술한 유니몰프 타입과 비교하여 보다 적은 전위만으로 렌즈 배럴(110)을 광축 방향을 따라 이동시킬 수 있다. 또한, 본 실시예에서도 압전소자의 내경은 렌즈 배럴(110)의 최대 외경에 해당되는 제 3 직경부(116)의 외경에 비하여 작도록 압전소자가 배치되어 있어서 효율적인 공간 활용이 가능하게 되어, 예를 들어 모바일 기기에 사용되는 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 카메라 모듈의 소형화, 박형화를 달성할 수 있다. According to the present exemplary embodiment, since a plurality of piezoelectric plates are stacked around the elastic member 250, the vibration amounts of the piezoelectric plates 212 and 214 may be amplified or doubled as a predetermined voltage is applied. Therefore, the lens barrel 110 can be moved along the optical axis direction with only a lower electric potential compared with the above unimorph type. In addition, in this embodiment, the piezoelectric element is disposed so that the inner diameter of the piezoelectric element is smaller than the outer diameter of the third diameter portion 116 corresponding to the maximum outer diameter of the lens barrel 110, thereby enabling efficient space utilization. For example, miniaturization and thinning of a lens assembly and a camera module including the same may be achieved.

결국, 도 2 내지 도 4에 도시된 렌즈 조립체(100)를 이루는 렌즈 배럴(110)의 내부에 수용된 렌즈 유닛(120)은 촬상하고자 하는 물체 방향으로부터 이미지 센서(420) 방향을 기준으로, 대상 물체 방향에 가장 가까운 제 1 렌즈(122)의 직경이 가장 작도록 구성하고 제 3 렌즈(126)의 직경이 가장 크도록 단계적으로 커지도록 구성되어 있다. 따라서 가장 직경이 큰 제 3 렌즈(126)에 비하여 외경이 작은 제 1 렌즈(122) 및/또는 제 2 렌즈(124)를 수용하고 있는 렌즈 배럴(110)의 제 1 직경부(112) 및/또는 제 2 직경부(114)의 외주변으로 압전 소자(200)를 배치, 적용할 수 있고, 압전 소자(200)가 배치되는 해당 직경부(112, 114)의 내부에 수용되는 렌즈(122, 124)의 두께 정도로 자동 초점을 하기 위해 움직이는 스트로크(stroke)를 확보할 수 있게 된다. As a result, the lens unit 120 accommodated in the lens barrel 110 constituting the lens assembly 100 illustrated in FIGS. 2 to 4 is a target object based on the direction of the image sensor 420 from the object direction to be imaged. The diameter of the first lens 122 closest to the direction is configured to be the smallest, and the diameter of the third lens 126 is configured to be increased stepwise. Accordingly, the first diameter portion 112 of the lens barrel 110 and / or the first lens 122 and / or the second lens 124 having a smaller outer diameter compared to the third lens 126 having the largest diameter and / or Alternatively, the piezoelectric element 200 may be disposed and applied to the outer periphery of the second diameter part 114, and the lens 122 accommodated inside the corresponding diameter parts 112 and 114 on which the piezoelectric element 200 is disposed. It is possible to secure a moving stroke for autofocusing to the thickness of 124.

또한, 위에서는 렌즈 배럴(110)이 크게 3개의 다른 외경을 갖는 형태로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 4개 이상의 서로 다른 외경을 갖는 렌즈 배럴 또는 2개의 서로 다른 외경을 갖는 렌즈 배럴의 외주변으로 압전 소자를 밀착, 배치할 수 있다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 렌즈 배럴의 외주변을 따라 압전 소자가 배치되어 있는 자동 초점 렌즈 조립체의 단면도로서 상술한 구성과 동일한 구성과 관련된 상세한 설명은 생략한다. 도 5에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 자동 초점 렌즈 조립체의 경우, 중앙에 하나 이상의 초점 조절용 렌즈를 수용하는 렌즈 배럴(110)의 직경이 대략 중간 부위를 기준으로 상이하게 형성되어 있음을 알 수 있다. In addition, although the lens barrel 110 has been described in the form of three different outer diameters, the present invention is not limited thereto. The lens barrel having four or more different outer diameters or the lens barrel having two different outer diameters is not limited thereto. The piezoelectric element can be brought into close contact with and disposed on the outer periphery of. 5 is a cross-sectional view of an autofocus lens assembly in which a piezoelectric element is disposed along an outer periphery of a lens barrel according to another embodiment of the present invention, and detailed descriptions related to the same configuration as those described above will be omitted. As shown in FIG. 5, in the case of the auto focus lens assembly according to the present embodiment, the diameter of the lens barrel 110 accommodating one or more focusing lenses in the center is differently formed based on the middle part. Able to know.

즉, 본 실시예에 따른 렌즈 배럴(110)의 상단에 제 1 직경부(112)가 형성되고, 하단에는 제 1 직경부(112)와 비교할 때 직경이 큰 제 2 직경부(114)가 형성되어 있다. 이와 같이 2단 형태의 렌즈 배럴(110)의 내부에 하나 이상의 초점 조절용 렌즈로 이루어진 렌즈 유닛이 조립, 수용되는데, 본 실시예에 따르면 제 1 렌즈(122)와 제 2 렌즈(124)는 곡률과 크기에 있어서는 차이가 있을 수 있으나, 그 내경과 외경은 실질적으로 동일하도록 구성된다. 한편, 본 실시예에 있어서도 상기 렌즈 배럴(110)의 상단 내주면으로 제 1 렌즈(122)의 주변부 상단을 덮을 수 있는 차광판(미도시)이 형성될 수 있다. That is, the first diameter part 112 is formed at the upper end of the lens barrel 110 according to the present embodiment, and the second diameter part 114 having a larger diameter is formed at the lower end than the first diameter part 112. It is. As described above, a lens unit including one or more focusing lenses is assembled and accommodated in the two-stage lens barrel 110. According to the present exemplary embodiment, the first lens 122 and the second lens 124 may have curvatures. There may be differences in size, but the inner and outer diameters are configured to be substantially the same. Meanwhile, in the present exemplary embodiment, a light blocking plate (not shown) may be formed to cover the upper end of the peripheral portion of the first lens 122 with the upper inner circumferential surface of the lens barrel 110.

이와 같은 구성을 갖는 렌즈 유닛의 배열 내지 조립을 살펴보면 제 1 렌즈(122) 및 제 2 렌즈(124)는 렌즈 배럴(110)의 상단을 이루는 제 1 직경부(112)의 내주면으로 수용, 조립되지만, 제 3 렌즈(126)는 렌즈 배럴(110)의 하단을 구성하고 있는 제 2 직경부(114)의 내주면으로 수용, 조립된다. 이때, 제 1렌즈(112)의 주변부 하단과 제 2 렌즈(114)의 주변부 상단 사이에는 제 1 직경부(212)의 내주면에 연결될 수 있도록 제 1 리브(132)가 측설되어, 제 1 렌즈(122)와 제 2 렌즈(124) 주변부 사이로 개재됨으로써, 제 1 렌즈(122)를 지지할 수 있다. 아울러, 제 3 렌즈(126)의 상단 주변부와 제 2 직경부(114)의 내주면 상단 사이에는 제 2 리브(134)가 개재되어 제 3 렌즈(126)와 렌즈 배럴(110) 사이를 체결하도록 구성된다. 또한, 제 2 직경부(114)의 하단 내주면과 제 3 렌즈(126)의 하단 주변부 사이에는 지지부(140)가 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 렌즈 배럴(110) 역시 예컨대 프레스 성형 등을 이용하여 일체로 제조될 수 있다. Looking at the arrangement or assembly of the lens unit having such a configuration, the first lens 122 and the second lens 124 are accommodated and assembled into the inner circumferential surface of the first diameter part 112 forming the upper end of the lens barrel 110. The third lens 126 is accommodated and assembled into the inner circumferential surface of the second diameter portion 114 constituting the lower end of the lens barrel 110. At this time, the first rib 132 is staked between the lower end of the peripheral part of the first lens 112 and the upper end of the peripheral part of the second lens 114 so as to be connected to the inner circumferential surface of the first diameter part 212. The first lens 122 may be supported by being interposed between the 122 and the periphery of the second lens 124. In addition, a second rib 134 is interposed between the upper periphery of the third lens 126 and the upper end of the inner circumferential surface of the second diameter part 114 to fasten between the third lens 126 and the lens barrel 110. do. In addition, a support 140 is formed between the lower inner peripheral surface of the second diameter portion 114 and the lower peripheral portion of the third lens 126. The lens barrel 110 according to the present embodiment may also be integrally manufactured using, for example, press molding.

특히, 본 실시예에 있어서 렌즈 배럴(110) 중에서 상대적으로 외경이 작은 상단의 제 1 직경부(112)의 외주변을 따라 압전 소자가 밀착, 설치되어 있다. 특히, 본 실시예에 따르면 제 1 직경부(112)의 외주면으로 제 1 압전판(212)이 밀착, 형성되고, 제 1 압전판(212)의 외주면으로 탄성부재(250)가 부착되어 있으며, 탄성부재(250)의 외주면으로 제 2 압전판(214)이 부착되어 있다. 즉, 본 실시예에 의한 압전 소자는 탄성부재(250)의 내측과 외측으로 각각 별도의 압전판(212, 214)이 부착되어 있는 이른바 바이몰프(bimorph) 타입으로 구성되어 있다. 따라서 상술한 유니몰프 타입과 비교할 때 보다 적은 전위가 압전 소자에 인가되어도 압전판의 진동에 따른 기계적 변위가 배가될 수 있어서 렌즈 배럴(110)을 이동시키는 데 있어서 효율적이다. In particular, in the present embodiment, a piezoelectric element is closely attached and provided along the outer periphery of the first diameter portion 112 of the upper end of the lens barrel 110 having a relatively small outer diameter. In particular, according to the present embodiment, the first piezoelectric plate 212 is in close contact with the outer circumferential surface of the first diameter portion 112, and the elastic member 250 is attached to the outer circumferential surface of the first piezoelectric plate 212. The second piezoelectric plate 214 is attached to the outer circumferential surface of the elastic member 250. That is, the piezoelectric element according to the present embodiment is configured as a so-called bimorph type in which separate piezoelectric plates 212 and 214 are attached to the inner side and the outer side of the elastic member 250, respectively. Therefore, even when less potential is applied to the piezoelectric element than the aforementioned unimorph type, the mechanical displacement due to the vibration of the piezoelectric plate can be doubled, which is efficient in moving the lens barrel 110.

상술한 것과 같은 형상 및 배치를 갖는 렌즈 조립체의 경우 직경이 상대적으로 작은 제 1 직경부(112)의 외주면으로 압전 소자를 밀착, 형성함으로써, 압전 소자의 내경이 제 2 직경부(114)의 외경보다 작아질 수 있다. 이에 따라, 원통 형상의 렌즈 배럴의 외측으로 연장되는 렌즈암을 통하여 별도의 가이드 부재가 배치되어 있는 종래의 모바일용 카메라 모듈에서 채택되었던 렌즈 조립체의 경우 최소한 렌즈 배럴의 직경에 가이드 부재의 설치를 위한 공간을 더한 크기를 가지는 것과 비교할 때, 본 실시예에서는 실질적으로 렌즈 배럴의 직경에 해당되는 렌즈 조립체를 제조할 수 있다. In the case of the lens assembly having the shape and arrangement as described above, the piezoelectric element is brought into close contact with and formed on the outer circumferential surface of the first diameter portion 112 having a relatively small diameter, whereby the inner diameter of the piezoelectric element is the outer diameter of the second diameter portion 114. Can be smaller. Accordingly, in the case of the lens assembly employed in the conventional mobile camera module in which a separate guide member is disposed through a lens arm extending outwardly of the cylindrical lens barrel, at least the diameter of the lens barrel is used for the installation of the guide member. Compared to having a space plus size, in this embodiment, a lens assembly can be manufactured that substantially corresponds to the diameter of the lens barrel.

즉, 본 실시예에서는 촬상하고자 하는 대상 물체에 근접해 있는 제 1 렌즈(122) 및 제 2 렌즈(124)에 비하여 대상 물체와 가장 멀리 떨어진 제 3 렌 즈(126)의 직경이 커지도록 구성하면서 최대 직경을 갖는 제 3 렌즈(126)가 아니라 비교적 작은 직경을 갖는 제 1, 제 2 렌즈(122, 124)를 수용하는 제 1 직경부(112)의 외주변으로 압전 소자(200)가 배치되어 있다. 따라서 작은 직경을 갖는 렌즈(122, 124)의 전체 두께에 해당하는 스트로크를 확보할 수 있다. That is, in the present exemplary embodiment, the diameter of the third lens 126 farthest from the target object is larger than that of the first lens 122 and the second lens 124 which are close to the target object to be captured, and the maximum diameter is increased. The piezoelectric element 200 is disposed on the outer periphery of the first diameter portion 112 for accommodating the first and second lenses 122 and 124 having a relatively small diameter, not the third lens 126 having the diameter. . Therefore, a stroke corresponding to the overall thickness of the lenses 122 and 124 having a small diameter can be secured.

이어서, 본 발명에 따른 압전 소자의 작동에 의하여 렌즈 배럴(110)이 광축 방향의 이동 메커니즘을 설명한다. 상술한 것과 같이 압전 소자에 압력을 가하여 내부에 전하가 발생하거나 전계를 가하면 압전 소자가 기계적으로 변형되는 압전 효과를 보인다. 즉, 압전체는 분극 방향과 전계의 방향에 따라 일정한 방향으로 팽창 또는 수축되는 기계적 변위를 가지게 된다. 예를 들어 특정 방향으로 분극되어 있는 압전체에 일정한 전계를 인가하는 경우 압전 소자의 분극 방향과 전계의 방향이 동일할 때에는 압전체의 수직 방향으로 팽창이 일어남과 동시에 이른바 포아손비(Poisson ratio)에 따라 수평 방향으로는 수축이 일어난다. 이에 반하여 분극 방향과 전계 방향이 반대인 경우에는 압전체의 수직 방향으로 수축이 일어나고 수평 방향으로 팽창이 일어난다. 특히, 압전체에 탄성부재가 부착되는 경우에는 압전체에 부착된 탄성부재는 압전체의 수축과 팽창에 따라 굴곡 변위를 일으킬 수 있다. Next, the movement mechanism of the lens barrel 110 in the optical axis direction by the operation of the piezoelectric element according to the present invention will be described. As described above, when a pressure is applied to the piezoelectric element to generate electric charges or an electric field is applied, the piezoelectric element is mechanically deformed. That is, the piezoelectric body has a mechanical displacement that expands or contracts in a predetermined direction according to the polarization direction and the electric field direction. For example, when a constant electric field is applied to a piezoelectric polarized in a specific direction, when the polarization direction of the piezoelectric element is the same as the direction of the electric field, expansion occurs in the vertical direction of the piezoelectric body and is horizontal in accordance with the so-called Poisson ratio. In the direction contraction occurs. On the contrary, when the polarization direction and the electric field direction are opposite, contraction occurs in the vertical direction of the piezoelectric body and expansion occurs in the horizontal direction. In particular, when the elastic member is attached to the piezoelectric body, the elastic member attached to the piezoelectric body may cause bending displacement due to the contraction and expansion of the piezoelectric body.

본 발명에서는 이와 같은 압전체의 기계적 변위에 의하여 렌즈 배럴(110)의 광축 방향으로의 이동을 미세하게 조정하여 촬상된 피사체에 대한 미세한 초점 조절이 가능하도록 구성되어 있는데, 첨부하는 도면을 참조하여 설명한다. 도 6a 내 지 도 6c는 각각 본 발명에 따라 렌즈 배럴의 외주변을 따라 배치되어 있는 압전 소자로 인가되는 전원에 의하여 압전 소자 및 렌즈 배럴이 이동되는 상태를 개략적으로 도시한 도면으로서 유니몰프 타입의 압전 소자를 예시하고 있고, 도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명에 따라 압전 소자로 인가되는 펄스로서, 일예로 톱니바퀴 형태의 펄스를 보여주고 있다. In the present invention, a fine focus adjustment of the photographed subject is possible by finely adjusting the movement of the lens barrel 110 in the optical axis direction by the mechanical displacement of the piezoelectric body, which will be described with reference to the accompanying drawings. . 6A to 6C are diagrams schematically illustrating a state in which the piezoelectric element and the lens barrel are moved by a power source applied to a piezoelectric element disposed along the outer periphery of the lens barrel according to the present invention. A piezoelectric element is illustrated, and FIGS. 7A and 7B are pulses applied to the piezoelectric element according to the present invention.

우선, 도 6a는 압전체(210)에 초기 상태로서 압전 소자를 이루는 압전체(210)에 전압이 인가되지 않아 압전 소자에 아무런 기계적 변위가 일어나지 않는다(도 7a의 V₀). 그러나, 도 7a에 도시된 것과 같이 톱니 펄스를 'V₀'의 초기상태에서 'V_h'까지 서서히 증가시키게 되면(도 7a의 완만한 상승기인 'a' 국면), 압전체(210)는 수직의 광축 방향으로 팽창되고 수평의 길이방향으로 수축된다. 이에 따라 압전체(210)의 내주면에 부착되어 있는 탄성부재(250) 및 탄성부재(250)의 내주면에 밀착된 렌즈 배럴(110) 역시 광축 방향으로 이동한다. 이때, 탄성부재(250)의 내주면과 렌즈 배럴(110)의 외주면 사이에서 정지마찰력이 운동마찰력보다 크기 때문에, 렌즈 배럴(110)은 탄성부재(250)의 변위와 동일한 변위로 구동된다(도 6b).First, in FIG. 6A, no voltage is applied to the piezoelectric element 210 constituting the piezoelectric element as an initial state of the piezoelectric element 210, so that no mechanical displacement occurs in the piezoelectric element (V _{0 in} FIG. 7A). However, as shown in FIG. 7A, when the sawtooth pulse is gradually increased from the initial state of 'V ₀ ' to 'V _h ' (phase 'a' which is the gentle riser of FIG. 7A), the piezoelectric body 210 is vertical. It expands in the optical axis direction and contracts in the horizontal longitudinal direction. Accordingly, the elastic member 250 attached to the inner circumferential surface of the piezoelectric body 210 and the lens barrel 110 in close contact with the inner circumferential surface of the elastic member 250 also move in the optical axis direction. At this time, since the static frictional force is greater than the movement frictional force between the inner circumferential surface of the elastic member 250 and the outer circumferential surface of the lens barrel 110, the lens barrel 110 is driven at the same displacement as that of the elastic member 250 (FIG. 6B). ).

계속해서, 도 7a에 도시된 것과 같이 압전체(210)에 인가되는 톱니 펄스를 'V_h'의 상태에서 초기 상태인 'V₀'으로 급속하게 감소시키면(도 7a의 급속한 하강기인 'b' 국면), 압전체(210)는 전압이 인가되지 않은 상태로 복귀하므로 광축 방향을 따라서 수축된다. 이때, 압전체(210)에 부착되어 있는 탄성부재(250)는 압전 체(210)의 수축 방향을 따라 아래 방향으로 이동하는데 반하여 탄성부재(250)에 의하여 에워싸인 렌즈 배럴(110)은 관성에 의하여 원래의 상태, 즉 광축 방향을 따라 상승하는 상태를 유지하려고 한다. 즉, 이 경우에 탄성부재(250)의 내주면과 렌즈 배럴(110)의 외주면 사이는 관성력에 의하여 정지마찰력에 비하여 운동마찰력이 크기 때문에 렌즈 배럴(110)은 탄성부재(250)의 변위로 이동하지 않고 원래의 상태를 유지하려고 한다(도 6c). Subsequently, when the sawtooth pulse applied to the piezoelectric body 210 is rapidly reduced from the state of 'V _h ' to the initial state of 'V ₀ ' as shown in FIG. 7A (phase 'b', which is the rapid descender of FIG. 7A). ), The piezoelectric body 210 returns to a state where no voltage is applied, and thus contracts along the optical axis direction. At this time, the elastic member 250 attached to the piezoelectric body 210 moves downward along the shrinking direction of the piezoelectric body 210, whereas the lens barrel 110 surrounded by the elastic member 250 is inertial. Attempts to maintain their original state, ie ascending along the optical axis direction. That is, in this case, between the inner circumferential surface of the elastic member 250 and the outer circumferential surface of the lens barrel 110, the lens barrel 110 does not move due to the displacement of the elastic member 250 because the motion friction is greater than the static frictional force due to the inertia force. Attempt to maintain its original state (FIG. 6C).

즉, 본 발명에서는 압전체로 인가되는 펄스를 도 7a에 도시된 것과 같이 초기상태인 'V₀'에서 'V_h'로 서서히 증가시키는 완만한 상승기(a 국면)와 반대로 'V_h'에서 'V₀'로 신속하게 감소시키는 급격한 하강기(b 국면)를 하나의 사이클(T)로 하여 렌즈 배럴(110)의 변위를 미세하게 조정할 수 있다. That is, in the present invention, in a gentle riser (a phase), as opposed to 'V _h' of gradually or stepwise increasing a 'V _h' in the 'V _0' in the initial state as illustrated in Figure 7a the pulse applied to the piezoelectric 'V _It is possible to finely adjust the displacement of the lens barrel 110 by using the abrupt descender (phase b) rapidly decreasing to ₀ 'as one cycle T.

한편, 렌즈 배럴(110)을 광축 방향을 따라 아래 방향으로 이동시키고자 하는 경우에는 도 7b에 도시된 것과 같이, 초기 상태인 'V₀'에서 '-V_h'까지 서서히 감소시키는 완만한 하강기(c 국면)와 '-V_h'에서 초기 상태인 'V₀'로 신소하게 증가시키는 급속한 상승기(d 국면)를 하나의 사이클로 반복하면 도 6a 내지 도 6c에서 설명한 것과 동일한 메커니즘에 의하여 렌즈 배럴(110)을 소정의 변위로 구동시킬 수 있게 된다. On the other hand, when the lens barrel 110 is to be moved downward along the optical axis direction, as shown in FIG. 7B, a gentle descender gradually decreasing from the initial state 'V ₀ ' to '-V _h ' ( phase c) and the rapid riser (phase d) which newly increases from '-V _h ' to the initial state of 'V ₀ ' in one cycle, the lens barrel 110 is operated by the same mechanism as described in FIGS. 6A to 6C. ) Can be driven at a predetermined displacement.

도 6a 내지 도 6c 및 도 7a 및 도 7b에서 상술한 압전 소자의 메커니즘을 이 용해서 피사체에 대한 초점 조절 과정을 도 3 내지 도 5를 참조해서 설명한다. 상술한 것과 같이 중공부가 형성된 렌즈 조립체(100)를 통과한 피사체의 영상은 하우징(300) 하단에 체결된 커버 글라스(410)를 경유하여 이미지 센서(420)로 전달되어 전기적인 신호로 변환되고, 카메라 모듈 본체에 구비된 제어부로 전송되어 초점 조절(포커싱, focusing)이 수행되고, 이 과정에서 렌즈 배럴(110)이 광축을 따라 전후 방향으로 이동한다. 6A to 6C and 7A to 7B will be described with reference to FIGS. 3 to 5 a focus adjustment process for a subject using the mechanism of the piezoelectric element described above. As described above, the image of the subject passing through the lens assembly 100 in which the hollow part is formed is transferred to the image sensor 420 via the cover glass 410 fastened to the bottom of the housing 300 and converted into an electrical signal. It is transmitted to a control unit provided in the camera module main body to perform focusing (focusing, focusing), and in this process, the lens barrel 110 moves forward and backward along the optical axis.

즉, 본 발명에 따른 자동 초점 렌즈 조립체를 구비한 카메라 모듈을 채택하고 있는 모바일 통신기기의 사용자가 촬영 버튼을 누르면 이미지 센서(420)가 작동되어, 렌즈 조립체의 전방에 위치한 피사체의 상은 중공되어 있는 렌즈 조립체 및 커버 글라스(410)를 통과하여 이미지 센서(420)에서 전기적인 신호로 변환되어 카메라 모듈 내의 제어부(미도시)로 전송된다. 제어부에서 이미지 센서(420)로 전달된 피사체의 영상 신호가 흐릿하면, 렌즈 조립체의 포커싱 에러가 있는 것으로 판단하여, 렌즈 배럴(110)을 광축 방향으로 이동시키기 위한 소정의 전압이 렌즈 배럴(110)의 외주변으로 밀착 형성된 압전 소자(200)의 압전판(210)으로 인가된다. 이에 따라 상술한 메커니즘에 의하여 압전 소자(200)에 의하여 에워싸인 렌즈 배럴(110)은 및 그 내부에 수용된 렌즈 유닛(120)이 광축 방향으로 이동한다. 이때, 제어부는 인가되는 전위를 조정하여 렌즈 배럴(110)을 광축선상에서 상하 이동시켜 이미지 센서(420)에 촬상되는 피사체의 영상을 선명하게 하는 포커싱을 실현할 수 있다. That is, when the user of the mobile communication device adopting the camera module having the autofocus lens assembly according to the present invention presses the photographing button, the image sensor 420 is operated so that the image of the subject located in front of the lens assembly is hollow. Passed through the lens assembly and cover glass 410 is converted into an electrical signal in the image sensor 420 is transmitted to a control unit (not shown) in the camera module. If the image signal of the subject transmitted from the controller to the image sensor 420 is blurred, it is determined that there is a focusing error of the lens assembly, and a predetermined voltage for moving the lens barrel 110 in the optical axis direction is determined by the lens barrel 110. It is applied to the piezoelectric plate 210 of the piezoelectric element 200 formed in close contact with the outer periphery. Accordingly, the lens barrel 110 enclosed by the piezoelectric element 200 by the above-described mechanism and the lens unit 120 accommodated therein move in the optical axis direction. In this case, the controller may realize focusing by sharpening an image of a subject photographed by the image sensor 420 by adjusting the applied potential to move the lens barrel 110 up and down on the optical axis.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명의 기술적 구성 및 기술적 사상을 설명하였으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 결코 아니다. 오히려, 본 발명이 속하는 기술분야의 평균적 기술자라면 상술한 실시예에 기초하여 다양한 변형과 변경을 용이하게 생각해 낼 수 있음은 자명하다 할 것이다.In the above, the technical configuration and technical spirit of the present invention have been described based on the preferred embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto. Rather, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be easily made based on the embodiments described above.

예를 들어, 3개의 다른 직경을 갖는 렌즈 배럴에 있어서 가장 큰 직경을 갖는 제 3 직경부가 아닌 제 1 직경부 및 제 2 직경부의 외주변으로 각각 별도의 압전 소자를 형성하고 각각의 압전 소자로 소정의 전압을 인가함으로써, 렌즈 배럴의 이동을 보다 효율적으로 제어하는 방법을 고려해 볼 수 있을 것이다. 그러나 이와 같은 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 하며, 이러한 점은 첨부하는 청구의 범위를 통해서 더욱 분명해 질 것이다. For example, in a lens barrel having three different diameters, separate piezoelectric elements are formed around the outer periphery of the first diameter portion and the second diameter portion, not the third diameter portion having the largest diameter, respectively, and the predetermined piezoelectric elements are defined as the respective piezoelectric elements. By applying a voltage of, it may be considered to control the movement of the lens barrel more efficiently. However, all such modifications and variations should be interpreted as falling within the scope of the present invention, which will become more apparent through the appended claims.

도 1은 종래 압전 소자가 구비되어 있는 카메라 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a camera module equipped with a conventional piezoelectric element.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 압전 소자가 구비된 자동 초점 렌즈 조립체를 이루는 구성 부품을 도시한 분해 사시도이다. FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating components of an autofocus lens assembly having a piezoelectric element according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 렌즈 배럴의 외주변을 따라 압전 소자가 배치되어 있는 자동 초점 렌즈 조립체의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of an autofocus lens assembly in which a piezoelectric element is disposed along an outer periphery of a lens barrel according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 렌즈 배럴의 외주변을 따라 압전 소자가 배치되어 있는 자동 초점 렌즈 조립체의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of an autofocus lens assembly in which a piezoelectric element is disposed along an outer periphery of a lens barrel according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 렌즈 배럴의 외주변을 따라 압전 소자가 배치되어 있는 자동 초점 렌즈 조립체의 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of an autofocus lens assembly in which a piezoelectric element is disposed along an outer periphery of the lens barrel according to another embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명에 따라 렌즈 배럴의 외주변을 따라 배치되어 있는 압전 소자로 인가되는 전원에 의하여 압전 소자 및 렌즈 배럴이 이동되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 6A to 6C are views schematically illustrating a state in which the piezoelectric element and the lens barrel are moved by a power source applied to a piezoelectric element disposed along an outer periphery of the lens barrel according to the present invention.

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명에 따라 압전 소자로 인가되는 펄스로서, 일예로 톱니바퀴 형태의 펄스를 보여주고 있다. 7A and 7B are pulses applied to the piezoelectric element, respectively, according to the present invention.

Claims

In the auto focus lens assembly of the camera module adopted in the mobile device,

A lens barrel accommodating an autofocus lens unit so that an image of a subject can be captured by an image sensor constituting the camera module;

A piezoelectric element formed in close contact with the outer circumference of the lens barrel to move the lens barrel along the optical axis direction by an applied potential difference;

And the inner diameter of the piezoelectric element is smaller than the maximum outer diameter of the lens barrel.

The method of claim 1,

The lens barrel has a first diameter portion and a second diameter portion larger in diameter than the first diameter portion, and the piezoelectric element is in close contact with and formed along the outer periphery of the first diameter portion of the lens barrel. .

The method of claim 1,

The lens barrel has a first diameter portion, a second diameter portion larger in diameter than the first diameter portion, and a third diameter portion larger in diameter than the second diameter portion, and the piezoelectric element includes the first diameter portion. The autofocus lens assembly of the present invention is in close contact with and formed along an outer periphery of at least one of an outer periphery and an outer periphery of the second diameter portion.

The method according to any one of claims 1 to 3,

The piezoelectric element includes an elastic member in close contact with the outer periphery of the lens barrel, and a piezoelectric plate bonded to the outer periphery of the elastic member.

The method of claim 4, wherein

The piezoelectric plate assembly includes a first piezoelectric plate bonded to an outer periphery of the elastic member, and a second piezoelectric plate bonded to the first piezoelectric plate.

The method according to any one of claims 1 to 3,

The piezoelectric element may include a first piezoelectric plate in close contact with an outer periphery of the lens barrel, an elastic member bonded to an outer periphery of the first piezoelectric plate, and a second piezoelectric plate bonded to an outer periphery of the elastic member. Auto focus lens assembly comprising a.

The method according to any one of claims 1 to 3,

And an outer side of the piezoelectric element fixed to an inner wall of the housing surrounding the lens barrel.

The method according to any one of claims 1 to 3,

And the voltage applied to the piezoelectric element is a sawtooth waveform voltage.