카메라 렌즈 작동 장치 document_id A220623108821

최근, PDA(portable digital assistant) 및 휴대용 전화로서 종종 알려져 있는 휴대용 정보 단말기의 폭발적인 보급과 더불어, 점점 더 많은 수의 기기가 화상 센서를 채용하는 콤팩트 디지털 카메라 장치를 탑재하고 있다. 이러한 디지털 카메라 장치가 비교적 작은 화상-감지 면적을 갖는 화상 센서를 사용하여 소형화될 때, 하나 이상의 렌즈를 구비하는 그 광학계 역시 그에 따라 소형화될 필요가 있다. 포커싱(focusing) 또는 주밍(zooming)을 달성하기 위해서는, 카메라 렌즈 요소를 광축을 따라서 이동하도록 구동하기 위해 특정 형태의 작동 장치가 이러한 소형 카메라의 제한된 용적 내에 구비되어야 한다. 카메라 렌즈 요소가 작으므로, 작동 장치는 대응하는 작은 이동 범위에 걸쳐서 정밀한 작동을 제공할 수 있어야 한다. 동시에, 전체적으로 카메라 장치의 소형화가 요구되는 경우 액츄에이터 장치 자체가 콤팩트한 것이 바람직하다. 실제로, 이러한 사항들이 적용될 수 있는 작동 장치의 형태를 제한한다. 유사한 요건이 광범위한 다른 소형 대상물의 작동 장치에 적용된다. 대부분의 기존 카메라는 주지의 전기-코일 모터의 변동에 좌우되지만, 렌즈 시스템용 소형 구동 유닛으로서 복수의 다른 작동 장치가 제안되어 있다. 이러한 다른 작동 장치는, 압전 재료, 전왜 재료 또는 자왜(magnetostrictive) 재료에 기초한 통상 전기-활성 장치로 지칭되는 트랜스듀서(transducer)를 구비할 수 있으며, 그 일 예는 WO-02/103451에 기재된 카메라 렌즈용 액츄에이터로서 사용될 수 있는 WO-01/47041에 개시된 나선으로 권선된 압전 벤더(bender) 테이프의 만곡 구조물을 포함하는 액츄에이터이다. 제안된 다른 형태의 액츄에이터 장치는 액츄에이터로서 형상 기억 합금(SMA) 재료를 사용한다. SMA 재료는 가열시에 카메라 렌즈 요소의 운동을 구동하도록 배열된다. 작동은 SMA 재료의 응력과 변형율이 변화하는 마르텐사이트 상과 오스테나이트 상 사이에서 SMA 재료가 변화하는 능동 온도(active temperature) 범위에 걸쳐서 SMA 재료의 온도를 제어함으로써 달성될 수 있다. 저온에서 SMA 재료는 마르텐사이트 상에 있는 반면, 고온에서 SMA 재료는 SMA 재료의 수축을 초래하는 변형을 유도하는 오스테나이트 상으로 변형된다. SMA 재료의 온도는 SMA 재료를 가열하여 상 변화를 초래하도록 SMA 재료에 전류를 통과시킴으로써 변화될 수 있으며, SMA 재료는 물체의 운동을 구동하기 위해 변형을 초래하도록 배열된다. 소형 카메라의 카메라 렌즈 요소와 같은 소형 물체를 위한 액츄에이터로서 SMA 재료의 사용은, 본질적으로 선형적이고, 단위 질량당 높은 파워를 제공하며, 저렴한 품목이고, 비교적 작은 부품이라는 장점을 제공한다. SMA 재료를 액츄에이터로서 사용하는 것의 이러한 이론적 장점에도 불구하고, SMA 재료의 속성에 의해 부과되는 실질적인 제한은 특히 소형 기기에서 SMA 액츄에이터를 설계 및 제작하는 것을 어렵게 만든다. SMA 재료는 와이어로서 가장 편리하게 이용될 수 있다. 카메라 렌즈 요소의 경우에는, 카메라 렌즈 요소를 현가(suspend)하고 광축을 따르는 운동을 안내하는 서스펜션 시스템을 고려할 필요도 있다. 렌즈 요소의 축은 카메라 축을 따라 이동할 때 또는 카메라 및 전화기가 다른 자세로 배향될 때 공칭 카메라 축으로부터의 일탈(deviance)이 최소여야 한다. 일탈은 축들의 상대 각도 경사 및/또는 선형 이동 형태일 수 있다. 이 일탈은 화질의 저하를 초래할 수 있다. 따라서 서스펜션 시스템은 이상적으로 소정 이동 방향으로 낮은 강성 또는 저항력을 갖고 다른 모든 방향으로 높은 강성을 갖는다. 적절한 서스펜션 시스템의 예가, 가장 간단하게 4절(four-bar) 링크 또는 평행사변형 서스펜션 형태를 포함하는 서스펜션 시스템을 기재하고 있는 WO-2005/003834; 형상이 사인파에 근사하도록 구부러진 상태로 유지되고 중심점의 각 측부에는 반대 곡률을 갖는 부분을 갖는 두 개의 탄성 부재를 포함하는 서스펜션 시스템을 기재하고 있는 WO-03/048831 및 WO-2006/059098; 상호 수직하게 배열된 적어도 두 개의 와이드 힌지형 링크장치를 포함하는 서스펜션 시스템을 기재하고 있는 WO-2006/061623; 및 주로 배향 변화 및 연신에 의해 운동을 수용하는 적어도 하나의 탄성 부재를 포함하는 서스펜션 시스템을 기재하고 있는 동시-계류중인 영국 출원 제0600911.2호에 기재되어 있다. 액츄에이터로서 SMA 와이어를 사용할 때, SMA 와이어는 SMA 와이어 길이부가 광축에 대해 각각 예각인 상태에서 카메라 렌즈 요소와 지지 구조물 사이에 인장 상태로 유지되는 것이 유리하다. SMA 와이어 길이부는 광축을 따르는 성분을 갖는 인장력을 가한다. SMA 와이어 길이부의 부분적인 변화가 SMA 재료 자체의 물리적 특성에 의해 제한되므로, SMA 와이어가 이동 방향에 대해 평행하게 배열되면, 예를 들어 포커싱 또는 주밍을 제공하기 위한 카메라 렌즈 요소의 충분한 이동 정도를 달성하기 어려울 것이다. 그러나, SMA 와이어 길이부를 광축에 대해 예각으로 배열함으로써, SMA 와이어 길이부의 주어진 변화에 대해 광축을 따르는 이동 정도가 증가된다. 이는 SMA 와이어의 길이부 변화가 SMA 와이어의 배향 변화를 초래하여 광축을 따르는 이동 정도가 광축을 따라 결정되는 와이어 길이부의 실제 변화보다 커짐에 따라 SMA 와이어의 각도진(angled) 배향이 효과적으로 조정을 제공하기 때문이다. 본 발명의 제1 태양은 광축을 따르는 이동 정도의 최대화에 관한 것이다. 이는 제한되는 작동 장치 크기의 실제 제약 내에서 달성되어야 한다. 일반적으로 충분한 길이의 와이어를 사용함으로써 어느 정도의 이동은 달성될 수 있지만, 이는 작동 장치의 크기를 증가시키고, 소형화에 대한 요구와 경합하게 된다.