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KR102138528B1 - 카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법 - Google Patents

카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법 Download PDF

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KR102138528B1
KR102138528B1 KR1020140007783A KR20140007783A KR102138528B1 KR 102138528 B1 KR102138528 B1 KR 102138528B1 KR 1020140007783 A KR1020140007783 A KR 1020140007783A KR 20140007783 A KR20140007783 A KR 20140007783A KR 102138528 B1 KR102138528 B1 KR 102138528B1
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magnetic flux
sensor
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camera module
moving
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강형주
권성두
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엘지전자 주식회사
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Abstract

보이스 코일 모터 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법에 관한 것으로, 관통 홀이 형성되는 고정부와, 적어도 하나의 렌즈를 포함하고 고정부의 관통 홀 내에서 선형 이동하는 이동부와, 이동부를 구동시키는 구동부를 포함하고, 구동부는, 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되는 다수의 자석과, 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되어 이동부의 이동에 따른 자속의 변화를 센싱하는 센서와, 이동부의 외면을 감싸는 코일과, 이동부의 외면으로부터 돌출되어 이동부의 이동에 따른 자속의 흐름을 왜곡시키는 자속 왜곡 돌기를 포함할 수 있다.

Description

카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법{CAMERA MODULE AND METHOD FOR AUTO FOCUS THEREOF}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보이스 코일 모터 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법에 관한 것이다.
최근 기술의 발전에 수반하여, 다양한 기능들을 고밀도로 집약시킨 멀티 기능의 이동 단말기들이 출시되고 있으며, 기능의 복잡 다양화에도 불구하고, 이동 환경에 적합하도록 이동 단말기들이 소형화 및 경량화되는 경향이 있다.
따라서, 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터 등과 같은 이동 단말기에 장착되는 카메라 모듈, 역시 렌즈의 초소형화 및 고정밀화 경향으로 소형화되고 있다.
카메라 모듈의 광학계에서는, 피사체가 되는 대상 물체를 선명하게 보기 위한 오토 포커스 기능을 필요로 한다.
이러한 오토 포커스 기능은, 렌즈 모듈을 최적의 초점 위치로 이동시키기 위해, 다양한 방식의 액츄에이터를 사용하고 있는데, 카메라 모듈의 오토 포커스의 성능은, 렌즈 모듈을 이송시키는 액츄에이터의 특성에 따라, 달라질 수 있다.
또한, 오토 포커스 액츄에이터는, 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor, VCM) 액츄에이터, 압전력에 의해 구동되는 액츄에이터, 정전용량 방식에 의해 구동되는 멤스(MEMS) 액츄에이터 등과 같이 다양한 방식의 액츄에이터를 포함할 수 있다.
여기서, 보이스 코일 모터 방식의 액츄에이터는, 카메라 모듈의 고정부에 영구 자석을 위치시키고, 구동할 렌즈 모듈에 코일을 부착하여, 자기 회로를 구성함으로써, 코일에 흐르는 로렌쯔 힘에 의해, 렌즈 모듈을 구동하는 방식이다.
그리고, 보이스 코일 방식의 액츄에이터는, 렌즈 모듈에 센서를 부착하여, 렌즈 모듈의 변위에 따른 자속(magnetic flux)값의 차이를 추출함으로써, 렌즈 모듈의 오토 포커스 최적값을 산출할 수 있다.
이러한, 보이스 코일 방식의 액츄에이터에서, 렌즈 모듈에 센서를 부착하기 위해서는, 센서에 3개의 전원을 연결해야 하므로, 제조 공정이 어려운 문제가 있었다.
즉, 보이스 코일 방식의 액츄에이터는, 렌즈 모듈에 위치한 코일과의 전기적 연결을 위한 커넥터 2개와, 렌즈 모듈에 위치한 센서와의 전기적 연결을 위한 커넥터 3개를 포함한 최소 5개의 커넥터가 렌즈 모듈에 모두 구성되어야 하므로, 설계가 어려울 뿐만 아니라, 제조 공정에 있어서도 많은 어려움이 있었다.
또한, 센서가 부착된 렌즈 모듈을 이용한 보이스 코일 방식의 액츄에이터는, 렌즈 모듈를 오토 포커스의 최적 위치로 이동시키는 시간이 많이 걸리고, 히스테리시스(hysteresis) 특성 및 구조적 마찰 특성 등에 의한, 렌즈 모듈의 오토 포커스 위치 에러가 발생할 수도 있었다.
본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 고정부에 센서를 부착하고, 이동부에 자속 왜곡 돌기를 배치하여, 오토 포커스 위치를 신속하고 정확하게 찾을 수 있는 카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 스프링과 고정부 사이에 댐퍼를 배치하여, 스프링의 고유 진동을 줄일 수 있는 카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 의한 카메라 모듈은, 관통 홀이 형성되는 고정부와, 적어도 하나의 렌즈를 포함하고 고정부의 관통 홀 내에서 선형 이동하는 이동부와, 이동부를 구동시키는 구동부를 포함하고, 구동부는, 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되는 다수의 자석과, 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되어 이동부의 이동에 따른 자속의 변화를 센싱하는 센서와, 이동부의 외면을 감싸는 코일과, 이동부의 외면으로부터 돌출되어 이동부의 이동에 따른 자속의 흐름을 왜곡시키는 자속 왜곡 돌기를 포함할 수 있다.
여기서, 다수의 자석들은, 서로 동일한 간격으로 배치될 수 있다.
그리고, 다수의 자석들은, 고정부의 관통 홀 중심을 지나는 좌표축에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
이어, 센서는, 서로 인접하는 자석들 사이에 배치될 수 있다.
또한, 자속 왜곡 돌기는, 센서를 마주보도록 배치될 수 있다.
여기서, 자속 왜곡 돌기는, 고정부의 관통 홀 중심을 지나는 좌표축에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
그리고, 구동부는, 고정부와 이동부 사이에 연결되어, 이동부의 이동에 따른 탄성력을 제공하는 스프링을 포함할 수 있는데, 스프링과 고정부 사이에는, 댐퍼(damper)가 배치될 수 있다.
이어, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 이미지를 센싱하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터 센싱된 이미지 신호를 처리하는 이미지 신호 처리부와, 이미지 신호 처리부로부터 처리된 이미지 신호와, 고정부에 배치된 센서로부터 센싱된 이동부의 이동에 따른 자속의 변화값을 수신하여, 최적의 포커스 위치값을 산출하는 포커스 위치 산출부와, 산출된 최적의 포커스 위치값으로 이동부가 이동하도록, 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함할 수 있다.
다음, 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토 포커스 방법은, 이동부의 이동에 따라, 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 이미지를 센싱하고, 이동부의 이동에 따른 자속의 변화를 센싱하는 단계와, 센싱된 이미지 신호를 처리하는 단계와, 처리된 이미지 신호와 이동부의 이동에 따른 자속의 변화값으로부터 최적의 포커스 위치값을 산출하는 단계와, 산출된 최적의 포커스 위치값으로, 이동부를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 고정부에 센서를 부착하고, 이동부에 자속 왜곡 돌기를 배치하여, 오토 포커스 위치를 신속하고 정확하게 찾을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 스프링과 고정부 사이에 댐퍼를 배치하여, 스프링의 고유 진동을 줄임으로써, 오토 포커스의 에러를 방지할 수 있고, 오토 포커스 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 구성을 보여주는 도면
도 2a 및 도 2b는 도 1a의 자석 배치를 보여주는 평면도
도 3은 도 1a의 자석과 코일 사이의 간격을 보여주는 평면도
도 4는 도 1a의 센서와 자속 왜곡 돌기 사이의 간격을 보여주는 단면도
도 5a 내지 도 5c는 도 1a의 자속 왜곡 돌기의 위치를 보여주는 단면도
도 6 및 도 7은 자속 왜곡 돌기에 의한 자속 흐름 왜곡을 보여주는 도면
도 8은 도 1a의 스프링을 보여주는 평면도
도 9는 도 1a의 코일, 자석, 센서 및 자속 왜곡 돌기의 상대적 위치를 보여주는 도면
도 10a 내지 도 10c는 코일의 이동에 따른 자속의 변화를 보여주는 도면
도 11은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토 포커싱 제어부를 보여주는 블럭 구성도
도 12는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토 포커스 방법을 설명하기 위한 흐름도
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
본 명세서에서 설명되는 카메라 모듈은, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등에 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성은, 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 구성을 보여주는 도면으로서, 도 1a는 평면도이고, 도 1b는 Ⅰ-Ⅰ선상에 따른 단면도이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은, 고정부(100), 이동부(200), 그리고, 구동부(300)로 크게 구성될 수 있다.
여기서, 고정부(100)는, 중앙 영역에 관통 홀(110)이 형성될 수 있다.
그리고, 이동부(200)는, 적어도 하나의 렌즈(210)를 포함하고, 고정부(100)의 관통 홀(110) 내에서 선형 이동할 수 있다.
여기서, 이동부(200)는, 렌즈(210)들을 포함하는 렌즈 모듈일 수 있다.
이어, 구동부(300)는, 이동부(200)가 상부 방향 및 하부 방향으로 선형 이동하도록, 이동부(200)를 구동시킬 수 있다.
여기서, 구동부(300)는, 이동부(200)를 이동시키기 위한 액츄에이터(actuator)로서, 다수의 자석들(310), 센서(320), 코일(330), 그리고 자속 왜곡 돌기(340)를 포함할 수 있다.
이때, 다수의 자석(310)들은, 고정부(100)의 관통 홀(110) 내측면에 배치될 수 있다.
일 예로, 다수의 자석(310)들은, 서로 동일한 간격으로 배치될 수 있지만, 경우에 따라, 서로 다른 간격으로 배치될 수도 있다.
그리고, 다수의 자석(310)들은, 고정부(100)의 관통 홀(110) 중심을 지나는 좌표축(400)에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
여기서, 다수의 자석(310)들을, 고정부(100)의 관통 홀(110) 중심을 지나는 좌표축(400)에 대해 대칭으로 배치하는 이유는, 렌즈 모듈인 이동부(200)의 이동에 따른 자속 변화를 외부의 영향 없이, 안정적으로 센싱할 수 있기 때문이다.
경우에 따라, 서로 인접하는 자석(310)들은, 제 1 간격으로 떨어져 배치되고, 자석(310)과 코일(330)은, 제 2 간격으로 떨어져 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 간격은 제 2 간격보다 더 멀 수 있다.
또한, 다수의 자석(310)들은, 관통 홀(110)의 내측면으로부터 돌출되는 자석 지지체(230)에 의해, 각각 지지될 수 있다.
다음, 센서(320)는, 고정부(100)의 관통 홀(110) 내측면에 배치되어, 이동부(200)의 이동에 따른 자속의 변화를 센싱할 수 있다.
여기서, 센서(320)는, 서로 인접하는 자석(310)들 사이에 배치될 수 있다.
이때, 센서(320)는, 홀 센서, 자기 저항 센서, 서치 코일 센서 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
그리고, 센서(320)는, 관통 홀(110)의 내측면으로부터 돌출되는 센서 지지체(220)에 의해, 지지될 수 있다.
여기서, 센서 지지체(220)는, 고정부(100)의 관통 홀(110) 중심을 지나는 좌표축(400)에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
그 이유는, 렌즈 모듈인 이동부(200)의 이동에 따른 자속 변화를 외부의 영향 없이, 안정적으로 센싱할 수 있기 때문이다.
다음, 코일(330)은, 이동부(200)의 외면을 감싸도록 배치되어, 이동부(200)와 함께 이동될 수 있다.
이어, 자속 왜곡 돌기(340)는, 이동부(200)의 외면으로부터 돌출되어, 이동부(200)의 이동에 따른 자속의 흐름을 왜곡시킬 수 있다.
여기서, 자속 왜곡 돌기(340)는, 센서(320)를 마주보도록 배치될 수 있다.
이때, 자속 왜곡 돌기(340)와 센서(320)는, 일정 간격 떨어져 배치될 수 있는데, 일 예로, 자속 왜곡 돌기(340)와 센서(320) 사이의 간격은, 약 0.05 - 0.5mm일 수 있다.
그리고, 자속 왜곡 돌기(340)는, 이동부(200)의 가장 자리 영역에 배치될 수 있는데, 이에 제한되지는 않는다.
경우에 따라, 자속 왜곡 돌기(340)는, 코일(330) 위에 배치될 수도 있다.
이어, 자속 왜곡 돌기(340)는, 고정부(100)의 관통 홀(110) 중심을 지나는 좌표축(400)에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
여기서, 자속 왜곡 돌기(340)를, 고정부(100)의 관통 홀(110) 중심을 지나는 좌표축(400)에 대해 대칭으로 배치하는 이유는, 렌즈 모듈인 이동부(200)의 이동에 따른 자속 변화를 외부의 영향 없이, 안정적으로 센싱할 수 있기 때문이다.
또한, 구동부(300)는, 고정부(100)와 이동부(200) 사이에 연결되어, 이동부(200)의 이동에 따른 탄성력을 제공하는 스프링(350)을 포함할 수 있다.
그리고, 스프링(350)과 고정부(100) 사이에는, 댐퍼(damper)(도시하지 않음)가 배치될 수 있다.
여기서, 댐퍼는, 스프링(350)과 고정부(100)의 연결단에 인접하여 배치될 수 있다.
이때, 댐퍼를 형성하는 이유는, 스프링(350)의 고유 진동을 억제시키기 위한 것으로, 히스테리시스(hysteresis) 특성을 줄임으로써, 오토 포커스의 에러를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 카메라 모듈은, 렌즈 모듈인 이동부의 오토 포커싱을 제어하는 오토 포커싱 제어부를 더 포함할 수 있는데, 오토 포커싱 제어부는, 이미지 센서, 이미지 신호 처리부, 포커스 위치 산출부, 그리고 구동 제어부를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 이미지 센서는, 이동부(200)의 렌즈(210)를 통해 입사되는 이미지를 센싱하고, 이미지 신호 처리부는, 이미지 센서로부터 센싱된 이미지 신호를 처리한다.
그리고, 포커스 위치 산출부는, 이미지 신호 처리부로부터 처리된 이미지 신호와, 고정부(100)에 배치된 센서(320)로부터 센싱된 이동부(200)의 이동에 따른 자속의 변화값을 수신하여, 최적의 포커스 위치값을 산출할 수 있다.
이어, 구동 제어부는, 산출된 최적의 포커스 위치값으로 이동부(200)가 이동하도록, 구동부를 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 고정부(100)에 센서(320)를 부착하고, 이동부(200)에 자속 왜곡 돌기(340)를 배치하여, 오토 포커스 위치를 신속하고 정확하게 찾을 수 있다.
또한, 본 발명은, 스프링(350)과 고정부(100) 사이에 댐퍼를 배치하여, 스프링(350)의 고유 진동을 줄임으로써, 오토 포커스의 에러를 방지할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1a의 자석 배치를 보여주는 평면도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 다수의 자석(310)들은, 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되고, 이동부에 배치되는 코일(330)의 주변을 감싸도록 배치될 수 있다.
즉, 고정부에는 영구 자석이 배치되고, 이동부에는 이동 코일이 배치되어, 자기 회로를 구성한 것으로, 코일에 흐르는 전류의 로렌쯔 힘에 의해, 렌즈 모듈인 이동부가 구동하는 방식이다.
여기서, 다수의 자석(310)들은, 서로 동일한 간격으로 배치될 수 있고, 다수의 자석(310)들은, 고정부의 관통 홀 중심을 지나는 좌표축(400)에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
여기서, 다수의 자석(310)들을 대칭으로 배치하는 이유는, 렌즈 모듈인 이동부의 이동에 따른 자속 변화를 외부의 영향 없이, 안정적으로 센싱할 수 있기 때문이다.
일 예로, 도 2a와 같이, 코일(330) 주변에, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 자석(310a, 310b, 310c, 310d) 4개가 배치될 경우, 제 1, 제 2 자석(310a, 310b) 사이의 간격 d1, 제 2, 제 3 자석(310b, 310c) 사이의 간격 d2, 제 3, 제 4 자석(310c, 310d) 사이의 간격 d3, 그리고 제 1, 제 4 자석(310a, 310d) 사이의 간격 d4는, 서로 동일할 수 있다.
여기서, 다수의 자석(310)들은, 코일(330)로부터 돌출되는 자속 왜곡 돌기(340)와 서로 마주하지 않도록, 배치될 수 있다.
그 이유는, 자속 왜곡 돌기(340)와 마주하는 영역인, 제 1, 제 4 자석(310a, 310d) 사이의 간격 d4 내에, 센서가 배치되어야 하기 때문이다.
경우에 따라, 다수의 자석(310)들은, 서로 다른 간격으로 배치될 수 있고, 다수의 자석(310)들은, 고정부의 관통 홀 중심을 지나는 좌표축(400)에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
일 예로서, 도 2b와 같이, 코일(330) 주변에, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 자석(310a, 310b, 310c, 310d) 4개가 배치될 경우, 제 1, 제 2 자석(310a, 310b) 사이의 간격 d1과 제 3, 제 4 자석(310c, 310d) 사이의 간격 d3은, 서로 동일하고, 제 2, 제 3 자석(310b, 310c) 사이의 간격 d2와 제 1, 제 4 자석(310a, 310d) 사이의 간격 d4는, 서로 동일할 수 있다.
그리고, 제 1, 제 2 자석(310a, 310b) 사이의 간격 d1과 제 3, 제 4 자석(310c, 310d) 사이의 간격 d3은, 제 2, 제 3 자석(310b, 310c) 사이의 간격 d2와 제 1, 제 4 자석(310a, 310d) 사이의 간격 d4보다 더 작을 수 있다.
그 이유는, 제 1, 제 4 자석(310a, 310d) 사이의 간격 d4 내에 배치되는 센서와, 자석(310) 사이의 간격이 너무 가까우면, 렌즈모듈인 이동부의 이동시, 자속의 변화가 크지 않아서, 자속의 변화를 정확하게 센싱하기 어려울 수도 있기 때문이다.
도 3은 도 1a의 자석과 코일 사이의 간격을 보여주는 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 자석(310)들은, 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되고, 이동부에 배치되는 코일(330)의 주변을 감싸도록 배치될 수 있다.
여기서, 다수의 자석(310)들은, 서로 동일한 간격으로 배치될 수 있고, 다수의 자석(310)들은, 고정부의 관통 홀 중심을 지나는 좌표축에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
이때, 서로 인접하는 자석(310)들은, 제 1 간격 d11으로 떨어져 배치되고, 자석(310)과 코일(330)은, 제 2 간격 d12으로 떨어져 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 간격 d11은 제 2 간격 d12보다 더 멀 수 있다.
그 이유는, 자석(310)과 코일(330) 사이의 간격이 너무 멀면, 코일(330)에 흐르는 자속이 약하므로, 렌즈모듈인 이동부의 이동시, 자속의 변화가 크지 않아서, 자속의 변화를 정확하게 센싱하기 어려울 수도 있기 때문이다.
도 4는 도 1a의 센서와 자속 왜곡 돌기 사이의 간격을 보여주는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 센서(320)는, 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되어, 이동부(200)의 이동에 따른 자속의 변화를 센싱할 수 있다.
여기서, 센서(320)는, 홀 센서, 자기 저항 센서, 서치 코일 센서 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
그리고, 센서(320)는, 센서 지지체(220)에 의해, 지지될 수 있는데, 센서 지지체(220)는, 고정부의 관통 홀 중심을 지나는 좌표축(400)에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
따라서, 센서 지지체(200)는, 이동부(200)의 일측에 배치되어, 센서(320)를 지지하는 제 1 센서 지지체(220a)와, 이동부(200)의 타측에 배치되는 제 2 센서 지지체(220b)를 포함할 수 있다.
다음, 코일(330)은, 이동부(200)의 외면을 감싸도록 배치되어, 이동부(200)와 함께 이동될 수 있다.
이어, 자속 왜곡 돌기(340)는, 이동부(200)의 외면으로부터 돌출되어, 이동부(200)의 이동에 따른 자속의 흐름을 왜곡시킬 수 있다.
여기서, 자속 왜곡 돌기(340)는, 이동부(200)의 일측에 배치되어, 제 1 센서 지지체(220a) 및 센서(320)를 마주보는 제 1 자속 왜곡 돌기(340a)와, 이동부(200)의 타측에 배치되어, 제 2 센서 지지체(220b)를 마주하는 제 2 자속 왜곡 돌기(340b)를 포함할 수 있다.
이때, 제 1 자속 왜곡 돌기(340a)와 센서(320)는, 간격 d21으로 떨어져 배치될 수 있는데, 일 예로, 제 1 자속 왜곡 돌기(340a)와 센서(320) 사이의 간격 d21은, 약 0.05 - 0.5mm일 수 있다.
그리고, 제 1 자속 왜곡 돌기(340a)와 제 1 센서 지지체(220a)는, 간격 d22로 떨어져 배치될 수 있는데, 제 1 자속 왜곡 돌기(340a)와 센서(320) 사이의 간격 d21보다 센서(320)의 두께만큼 더 클 수 있다.
또한, 제 1 자속 왜곡 돌기(340a)와 제 1 센서 지지체(220a) 사이의 간격 d22는, 제 2 자속 왜곡 돌기(340b)와 제 2 센서 지지체(220b) 사이의 간격 d23과 동일할 수 있다.
이와 같이, 센서 지지체(220)와 자속 왜곡 돌기(340)를 대칭으로 배치하는 이유는, 렌즈 모듈인 이동부(200)의 이동에 따른 자속 변화를 외부의 영향 없이, 안정적으로 센싱할 수 있기 때문이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1a의 자속 왜곡 돌기의 위치를 보여주는 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 자속 왜곡 돌기(340)는, 철편으로서, 이동부(200)의 이동에 따른 자속의 흐름을 왜곡시킬 수 있다.
여기서, 도 5a와 같이, 자속 왜곡 돌기(340)는, 이동부(200)의 외면을 감싸는 코일(330)로부터 돌출되어 형성될 수 있다.
이때, 자속 왜곡 돌기(340)는, 렌즈(210)를 포함하는 이동부(200)의 상부면(200a)에 인접하여 배치될 수 있다.
일 예로, 코일(330)은, 중앙 영역(330a), 중앙 영역(330a)의 일측에 배치되고 이동부(200)의 상부면(200a)에 인접하는 제 1 가장자리 영역(330b), 그리고, 중앙 영역(330a)의 타측에 배치되고 이동부(200)의 하부면에 인접하는 제 2 가장자리 영역(330b)을 포함할 수 있는데, 자속 왜곡 돌기(340)는, 이동부(200)의 상부면(200a)에 인접하는 코일(330)의 제 1 가장자리 영역(330b)으로부터 돌출되어 형성될 수 있다.
경우에 따라, 도 5b와 같이, 자속 왜곡 돌기(340)는, 이동부(200)의 외면으로부터 돌출되어 형성될 수 있는데, 렌즈(210)를 포함하는 이동부(200)의 상부면(200a)에 인접하여 배치될 수 있다.
여기서, 자속 왜곡 돌기(340)는, 이동부(200)의 외면을 둘러싸는 코일(330)의 일측에 접촉될 수 있다.
그리고, 자속 왜곡 돌기(340)의 돌출 높이는, 코일(330)의 돌출 높이보다 더 클 수 있다.
일 예로, 이동부(200)의 측면과, 코일(330)의 돌출 상부면 사이의 간격 d31은, 이동부(200)의 측면과, 자속 왜곡 돌기(340)의 돌출 상부면 사이의 간격 d32보다 더 작다.
여기서, 자속 왜곡 돌기(340)의 돌출 높이와, 코일(330)의 돌출 높이의 상대 비율은, 1.1 : 1 ~ 2 : 1일 수 있다.
또 경우에 따라, 도 5c와 같이, 자속 왜곡 돌기(340)는, 이동부(200)의 외면을 감싸는 코일(330)로부터 돌출되어 형성될 수 있는데, 자속 왜곡 돌기(340)는, 코일(330)의 중앙 영역에 배치될 수도 있다.
일 예로, 코일(330)은, 중앙 영역(330a), 중앙 영역(330a)의 일측에 배치되고 이동부(200)의 상부면(200a)에 인접하는 제 1 가장자리 영역(330b), 그리고, 중앙 영역(330a)의 타측에 배치되고 이동부(200)의 하부면에 인접하는 제 2 가장자리 영역(330b)을 포함할 수 있는데, 자속 왜곡 돌기(340)는, 이동부(200)의 중앙 영역(330a)에 돌출되어 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7은 자속 왜곡 돌기에 의한 자속 흐름 왜곡을 보여주는 도면으로서, 도 6은 사시도이고, 도 7은 평면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 자석 지지체(230)에 의해, 각각 지지되는 다수의 자석(310)들이, 코일(330)의 주변을 둘러싸도록 배치되고, 자속 왜곡 돌기(340)가 돌출된 코일(330)이 이동부에 의해, 상부 방향 또는 하부 방향으로 이동할 수 있다.
그리고, 자속 왜곡 돌기(340)를 마주하는 곳에는, 센서 지지체(220)에 의해 지지되는 센서(320)가 배치되어, 자속의 변화를 센싱할 수 있다.
여기서, 코일(330)의 이동에 따라, 자속의 흐름에는 변화가 나타나는데, 코일(330)로부터 돌출된 자속 왜곡 돌기(340)에 의해, 자속의 흐름에 왜곡이 가해져, 자속의 흐름에 큰 변화가 나타난다.
따라서, 센서(320)는, 자속의 흐름에 대한 변화를 센싱함으로써, 이동부의 이동 위치를 정확하게 알 수 있다.
즉, 자속 왜곡 돌기(340)는, 이동부의 이동에 따른, 자속의 변화를 증폭시키는 역할을 수행함으로써, 센서(320)로부터 센싱된 신호를 통해, 렌즈 모듈을 포함하는 이동부의 이동 위치를 정확하게 알아낼 수 있다.
도 8은 도 1a의 스프링을 보여주는 평면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 스프링(350)은, 고정부(100)와 이동부(200) 사이에 연결되어, 이동부(200)의 이동에 따른 탄성력을 제공할 수 있다.
여기서, 스프링(350)은, 이동부(200)에 연결되는 제 1 연결부(350a)와, 고정부(100)에 연결되는 제 2 연결부(350b)를 포함할 수 있다.
일반적으로, 스프링(350)은, 고유 진동수를 가지는데, 스프링의 고유 진동수에 의해, 이동부(200)는, 이동 후, 안정화될 때까지 소정 시간 기다려야 하는 시간 손실이 발생할 수 있다.
따라서, 스프링(350)과 고정부(100) 사이에는, 댐퍼(damper)(360)를 배치함으로써, 스프링의 고유 진동을 억제시킬 수 있다.
여기서, 댐퍼(360)의 위치는, 스프링(350)과 고정부(100) 사이 중, 모든 영역에 배치 가능하다.
일 예로, 댐퍼(360)는, 스프링(350)과 고정부(100)를 연결하는 제 2 연결부(350b)에 인접하여 배치될 수 있다.
따라서, 스프링(350)과 고정부(100) 사이에, 댐퍼를 형성함으로써, 스프링(350)의 고유 진동을 억제시키고, 히스테리시스(hysteresis) 특성을 줄임으로써, 오토 포커스의 에러를 방지할 수 있고, 오토 포커스 시간을 줄일 수 있다.
도 9는 도 1a의 코일, 자석, 센서 및 자속 왜곡 돌기의 상대적 위치를 보여주는 도면으로서, 이동부에서 고정부 방향으로 바라보는 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은, 자석(310)과 센서(320)가 나란히 배치되고, 자속 왜곡 돌기(340)를 포함하는 코일(330)이, 자석(310)과 센서(320)를 마주보며 배치된다.
여기서, 자속 왜곡 돌기(340)는, 센서(320)를 마주보도록 배치될 수 있다.
그리고, 자속 왜곡 돌기(340)를 포함하는 코일(330)은, 상부 방향 또는 하부 방향으로 이동하고, 렌즈 모듈을 포함하는 이동부는 피사체를 오토 포커싱할 수 있다.
또한, 자석(310)에서 코일(330)로 이동되는 자속의 흐름은, 자속 왜곡 돌기(340)에 의해, 왜곡되고, 왜곡된 자속의 변화는 센서(320)에 의해, 센싱될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 코일의 이동에 따른 자속의 변화를 보여주는 도면으로, 설명의 편의상, 도 9의 코일을 90도 회전시켜 표시한 도면이다.
먼저, 도 10a에 도시된 바와 같이, 자속 왜곡 돌기(340)를 포함하는 코일(330)이, 중앙 영역에 정위치하는 경우, 자석(310)으로부터 생성된 자속 중, 일부 자속은, 코일(330)을 거쳐, 센서(320)로 향하고, 다른 일부 자속은, 자속 왜곡 돌기(340)에 의해, 왜곡되어, 센서(320)로 가는 대신에 자속 왜곡 돌기(340) 방향으로 향한다.
여기서, 센서(320)로 향하는 자속의 양은, 자속 왜곡 돌기(340)로 향하는 자속의 양보다 더 클 수 있는데, 센서(320)는, 이러한 자속의 변화량을 센싱할 수 있다.
이어, 도 10b에 도시된 바와 같이, 자속 왜곡 돌기(340)를 포함하는 코일(330)이, 상부 방향으로 이동하는 경우, 자석(310)으로부터 생성된 자속은, 모두 코일(330)을 거쳐, 센서(320)로 향한다.
여기서, 센서(320)로 향하는 자속의 양은, 도 10a에 비해, 크게 늘어나는데, 센서(320)는, 이러한 자속의 변화량을 센싱할 수 있다.
다음, 도 10c에 도시된 바와 같이, 자속 왜곡 돌기(340)를 포함하는 코일(330)이, 하부 방향으로 이동하는 경우, 자석(310)으로부터 생성된 자속 중, 일부 자속은, 코일(330)을 거쳐, 센서(320)로 향하고, 다른 일부 자속은, 자속 왜곡 돌기(340)에 의해, 왜곡되어, 센서(320)로 가는 대신에 자속 왜곡 돌기(340) 방향으로 향한다.
여기서, 센서(320)로 향하는 자속의 양은, 자속 왜곡 돌기(340)로 향하는 자속의 양보다 더 작을 수 있는데, 센서(320)는, 이러한 자속의 변화량을 센싱할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토 포커싱 제어부를 보여주는 블럭 구성도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은, 렌즈 모듈인 이동부의 오토 포커싱을 제어하는 오토 포커싱 제어부를 더 포함할 수 있는데, 오토 포커싱 제어부는, 이미지 센서(510), 이미지 신호 처리부(520), 포커스 위치 산출부(530), 그리고 구동 제어부(540)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 이미지 센서(510)는, 스프링(350)으로 고정부에 연결되어 오토 포커싱 이동되는 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 피사체의 이미지를 센싱한다.
그리고, 이미지 신호 처리부(520)는, 이미지 센서(510)로부터 센싱된 이미지 신호를 처리한다.
이어, 포커스 위치 산출부(530)는, 이미지 신호 처리부(520)로부터 처리된 이미지 신호와, 고정부에 배치된 센서(320)로부터 센싱된 이동부의 이동에 따른 자속의 변화값을 수신하여, 최적의 포커스 위치값을 산출할 수 있다.
다음, 구동 제어부(540)는, 산출된 최적의 포커스 위치값으로 이동부가 이동하도록, 구동부를 제어할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토 포커스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 구동 제어부는, 오토 포커스를 위해, 이동부를 이동시킨다.(S10)
이어, 이미지 센서는, 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 이미지를 센싱하고, 고정부에 배치된 센서는, 이동부의 이동에 따른 자속의 변화를 센싱한다.(S20)
다음, 이미지 신호 처리부는, 이미지 센서로부터 센싱된 이미지 신호를 처리한다.(S30)
그리고, 포커스 위치 산출부는, 이미지 신호 처리부로부터 처리된 이미지 신호와 이동부의 이동에 따른 자속의 변화값으로부터 최적의 포커스 위치값을 산출한다.(S40)
이어, 구동 제어부는, 산출된 최적의 포커스 위치값으로, 이동부를 이동시켜, 오토 포커스할 수 있다.(S50)
이와 같이, 본 발명은, 고정부에 센서를 부착하고, 이동부에 자속 왜곡 돌기를 배치하여, 오토 포커스 위치를 신속하고 정확하게 찾을 수 있다.
또한, 본 발명은, 스프링과 고정부 사이에 댐퍼를 배치하여, 스프링의 고유 진동을 줄임으로써, 오토 포커스의 에러를 방지할 수 있고, 오토 포커스 시간을 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
100 : 고정부 110 : 관통 홀
200 : 이동부 210 : 렌즈
220 : 센서 지지체 230 : 자석 지지체
300 : 구동부 310 : 자석
320 : 센서 330 : 코일
340 : 자속 왜곡 돌기 350 : 스프링

Claims (19)

  1. 관통 홀이 형성되는 고정부;
    적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 상기 고정부의 관통 홀 내에서 선형 이동하는 이동부; 그리고,
    상기 고정부의 관통 홀 중심을 지나는 광학축 방향으로 상기 이동부를 이동시키기 위한 구동부를 포함하고,
    상기 구동부는,
    상기 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되는 다수의 자석;
    상기 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되어, 상기 자석에 의해 형성되되 상기 이동부의 상기 광학축 방향으로의 이동에 따라 변화하는 자속을 센싱하는 센서;
    상기 이동부의 외면을 감싸는 코일; 그리고,
    상기 이동부의 외면으로부터 돌출되어, 상기 이동부가 상기 광학축 방향으로 이동됨에 따라, 상기 자석에 의해 형성되는 자속 중에서 상기 광학축 방향과 직교하는 자속의 흐름을 왜곡시키는 자속 왜곡 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 자석들은, 서로 동일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 자석들은, 상기 고정부의 관통 홀 중심을 지나는 상기 광학축에 대해 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 서로 인접하는 자석들은, 제 1 간격으로 떨어져 배치되고,
    상기 자석과 코일은, 제 2 간격으로 떨어져 배치되며,
    상기 제 1 간격은 상기 제 2 간격보다 더 먼 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 자석들은, 상기 관통 홀의 내측면으로부터 돌출되는 자석 지지체에 의해, 각각 지지되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 센서는, 상기 서로 인접하는 자석들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 센서는, 홀 센서, 자기 저항 센서, 서치 코일 센서 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 센서는, 상기 관통 홀의 내측면으로부터 돌출되는 센서 지지체에 의해, 지지되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 센서 지지체는, 상기 고정부의 관통 홀 중심을 지나는 상기 광학축에 대해 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 자속 왜곡 돌기는, 상기 센서를 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 카메라 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 자속 왜곡 돌기와 상기 센서 사이의 간격은, 0.05 - 0.5mm인 것을 특징으로 카메라 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 자속 왜곡 돌기는, 상기 이동부의 가장 자리 영역에 배치되는 것을 특징으로 카메라 모듈.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 자속 왜곡 돌기는, 상기 코일 위에 배치되는 것을 특징으로 카메라 모듈.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 자속 왜곡 돌기는, 상기 고정부의 관통 홀 중심을 지나는 상기 광학축에 대해 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 고정부와 상기 이동부 사이에 연결되어, 상기 이동부의 이동에 따른 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 카메라 모듈.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 스프링과 상기 고정부 사이에는, 댐퍼(damper)가 배치되는 것을 특징으로 카메라 모듈.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 댐퍼는, 상기 스프링과 상기 고정부의 연결단에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 카메라 모듈.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 이미지를 센싱하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서로부터 센싱된 이미지 신호를 처리하는 이미지 신호 처리부;
    상기 이미지 신호 처리부로부터 처리된 이미지 신호와, 상기 고정부에 배치된 센서로부터 센싱된 상기 이동부의 이동에 따른 자속의 변화값을 수신하여, 최적의 포커스 위치값을 산출하는 포커스 위치 산출부; 그리고,
    상기 산출된 최적의 포커스 위치값으로 상기 이동부가 이동하도록, 상기 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 카메라 모듈.
  19. 삭제
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