KR102632375B1

KR102632375B1 - 센서 시프팅 액추에이터

Info

Publication number: KR102632375B1
Application number: KR1020210185825A
Authority: KR
Inventors: 장수봉; 이상종; 윤희수; 송승제
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2024-02-02
Anticipated expiration: 2041-12-23
Also published as: KR20230096383A; CN116347233B; US12212850B2; CN116347233A; US20230209197A1; CN219068291U

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시프팅 액추에이터는 촬상면을 갖는 이미지 센서가 배치되는 제1 이동체; 상기 제1 이동체가 상기 촬상면과 나란한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동 가능하게 배치되는 고정체; 상기 제1 이동체에 구동력을 제공하도록 구성된 구동부; 및 상기 제1 이동체의 위치를 감지하도록 구성되고, 상기 제1 이동체와 상기 고정체 중 어느 하나에 배치된 센싱코일 및 나머지 하나에 배치된 센싱요크부를 포함하는 위치감지부;를 포함하며, 상기 센싱요크부는 상기 촬상면에 수직한 방향으로 이격 배치된 복수의 센싱요크를 포함하고, 각 센싱요크는 상기 제1 이동체의 이동 방향을 따라 폭이 변하도록 구성될 수 있다.

Description

센서 시프팅 액추에이터{Sensor shifting actuator}

본 발명은 센서 시프팅 액추에이터에 관한 것이다.

최근에는 스마트 폰을 비롯하여 태블릿 PC, 노트북 등의 이동통신 단말기에 카메라 모듈이 채용되고 있다.

또한, 카메라 모듈에는 고해상도의 이미지를 생성하기 위하여 초점 조정 기능 및 흔들림 보정 기능을 갖는 액추에이터가 구비되고 있다.

예컨대, 렌즈 모듈을 광축(Z축) 방향으로 이동시켜 초점을 조정하거나, 렌즈 모듈을 광축(Z축)에 수직한 방향으로 이동시켜 흔들림을 보정한다.

그러나, 최근 카메라 모듈의 성능이 향상되면서 렌즈 모듈의 무게도 증가하고 있고, 렌즈 모듈을 이동시키기 위한 구동부의 무게의 영향도 있어, 흔들림 보정의 구동력을 정밀하게 제어하기 어려운 문제가 있다.

또한, 렌즈 모듈의 위치 검출을 위한 위치센서로서 홀센서를 사용하고 있고, 홀센서의 개수가 증가할수록 위치 파악의 정밀도가 좋아질 수 있다. 그러나, 홀센서의 개수가 증가하면 제어 구성이 복잡해지며, 단가가 높아지는 문제가 있을 뿐만 아니라 기구적인 관점에서도 사이즈를 줄이는데 제약이 있게 된다.

또한, 홀센서는 영구자석의 자력을 검출하는 방식이므로, 영구자석이 반드시 필요하고, 이에 따라 영구자석의 Flux가 주변의 전자부품에 영향을 미치는 문제도 있었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 흔들림 보정 성능을 향상시킬 수 있는 센서 시프팅 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시프팅 액추에이터는 흔들림 보정 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 시프팅 액추에이터의 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 여러 실시 예에 따른 풀링수단을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 시프팅 액추에이터의 개략적인 평면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 제1 이동체가 이동되는 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 시프팅 액추에이터에서 구동부의 위치를 변경한 예를 도시한 것이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5와 같은 구동부의 배치형태에서, 제1 이동체가 이동되는 모습을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7a 및 도 7b는 도 3의 실시예에서 위치감지부가 더 포함된 예를 도시한 것이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 위치감지부의 센싱요크부와 센싱코일을 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 일 실시 예에 따른 위치감지부에서 제1 이동체의 움직임에 따른 제1 센싱요크부와 제1 센싱코일 간의 위치관계 변화를 나타낸 도면이다.
도 10은 제1 이동체의 일 방향 움직임에 따른 제1 센싱코일의 인덕턴스를 나타낸 그래프이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 시프팅 액추에이터의 제1 센싱요크 및 제2 센싱요크에 각각 대응되는 제1 센싱코일의 복수의 인덕턴스를 나타낸 그래프이다.
도 11b는 도 11a에 도시된 복수의 인덕턴스의 아크탄젠트(arctanent) 처리 값을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니한다.

예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시프팅 액추에이터는 카메라 모듈의 일 구성일 수 있다. 그리고, 카메라 모듈은 휴대용 전자기기에 장착될 수 있다. 휴대용 전자기기는 이동 통신 단말기, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 휴대 가능한 전자기기일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 시프팅 액추에이터의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 센서 시프팅 액추에이터(100)는 제1 이동체(110), 고정체(130) 및 구동부(120)를 포함한다.

제1 이동체(110)에는 이미지 센서(111)가 배치되며, 제1 이동체(110)는 고정체(130)에 대하여 상대이동 가능하게 배치된다.

제1 이동체(110)는 이미지 센서(111)와 함께 움직이는 구성요소이다. 예를 들어, 제1 이동체(110)는 이미지 센서(111)가 실장된(mounted) 센서기판(112) 및 센서기판(112)에 결합된 센서홀더(113)를 포함할 수 있다.

센서기판(112)의 일면에는 이미지 센서(111)가 배치되고, 센서기판(112)의 타면에는 이미지 센서(111)의 신호를 외부로 전달하기 위한 커넥터(150)가 배치될 수 있다. 커넥터(150)에는 이미지 센서(111)가 움직임에 따라 유연하게 휘어지는 플렉서블 기판(151)이 연결될 수 있다.

이미지 센서(111)의 신호는 센서기판(112), 커넥터(150) 및 플렉서블 기판(151)을 통해 다른 전자부품으로 전달될 수 있다.

고정체(130)는 베이스(131) 및 베이스(131)에 고정적으로 결합된 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정체(130)는 후술하는 코일부(122)를 포함할 수 있다.

구동부(120)는 제1 이동체(110) 및 이미지 센서(111)를 이동시킬 수 있다.

구동부(120)를 통해 제1 이동체(110)는 이미지 센서(111)의 촬상면(111a)이 향하는 방향과 수직인(orthogonal) 방향으로 움직일 수 있다. 일 실시 예에서, 구동부(120)는 이미지 센서(111)를 탑재한 카메라 모듈(1)의 촬영 시 발생하는 흔들림을 보정할 수 있다.

구동부(120)는 이미지 센서(111)가 탑재된 제1 이동체(110)를 광축(Z축)에 수직인 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 움직이게 할 수 있다. 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)은 서로 교차할 수 있다. 예를 들어, 구동부(120)는 제1 이동체(110)를 광축(Z축)에 수직인 제1 방향(X 방향) 및/또는 제2 방향(Y 방향)으로 움직이게 할 수 있고, 이에 따라 흔들림을 보정할 수 있다.

본 명세서에서, 이미지 센서(111)의 촬상면(111a)이 향하는 방향은 광축(Z축) 방향으로 지칭될 수 있다. 즉, 제1 이동체(110)는 고정체(130)에 대해 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직일 수 있다.

본 명세서의 도면들에서 제1 이동체(110)가 촬상면(111a)에 나란한 방향으로 움직인다는 것은 제1 이동체(110)가 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직인다는 것으로 이해될 수 있다.

제1 이동체(110)가 제1 방향(X 방향)으로 움직인다는 것은 제1 이동체(110)가 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직인다는 것으로 이해될 수 있다. 다른 예를 들어, 가동요크부(121)와 코일부(122)가 제1 방향(X 방향)으로 서로 마주본다는 것은 가동요크부(121)와 코일부(122)가 광축(Z축)에 수직인 방향으로 서로 마주본다는 것으로 이해될 수 있다.

그리고, 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)은 광축(Z축)에 수직하고 서로 교차하는 두개 방향의 예시로써, 본 명세서에서 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)은 광축(Z축)에 수직하고 서로 교차하는 두개 방향으로 이해될 수 있다.

일 실시 예에서, 액추에이터(100)는 제1 이동체(110)와 고정체(130) 사이에 배치된 제2 이동체(140)를 포함할 수 있다. 제2 이동체(140)는 가이드부재(141) 및 가이드부재(141)에 고정적으로 결합된 구성요소(예: 제1 자성체(124))를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서 고정체(130)와 제2 이동체(140) 사이에 제1 볼부재(B1)가 배치되고, 제2 이동체(140)와 제1 이동체(110) 사이에 제2 볼부재(B2)가 배치될 수 있다.

고정체(130) 및 제2 이동체(140) 중 적어도 하나는 제1 볼부재(B1)를 적어도 일부 수용하는 제1 가이드홈(G1)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 가이드홈(G1)은 고정체(130)와 제2 이동체(140)가 광축(Z축) 방향으로 마주보는 면 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.

제2 이동체(140) 및 제1 이동체(110)는 각각 제2 볼부재(B2)를 적어도 일부 수용하는 제2 가이드홈(G2)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 가이드홈(G2)은 제2 이동체(140)와 제1 이동체(110)가 광축(Z축) 방향으로 마주보는 면 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.

본 명세서에서 설명의 편의를 위해 제1 볼부재(B1), 제2 볼부재(B2), 제1 가이드홈(G1), 및 제2 가이드홈(G2)은 단수주어로 기술될 수 있으나, 이들은 모두 복수개로 제공될 수 있다.

제1 가이드홈(G1)과 제2 가이드홈(G2)은 광축(Z축)에 수직하고 서로 교차하는 두개 방향들로 각각 연장할 수 있다. 예를 들어, 제1 가이드홈(G1)은 제1 방향(X 방향)으로 연장하고, 제2 가이드홈(G2)은 제2 방향(Y 방향)으로 연장할 수 있다. 제1 볼부재(B1)와 제2 볼부재(B2)는 각각 제1 가이드홈(G1)과 제2 가이드홈(G2)을 따라 구름운동 가능하다.

예컨대, 제1 볼부재(B1)는 제1 가이드홈(G1)을 따라 제1 방향(X 방향)으로 구름운동 가능하고, 제2 볼부재(B2)는 제2 가이드홈(G2)을 따라 제2 방향(Y 방향)으로 구름운동 가능하다.

따라서, 제2 이동체(140)는 고정체(130)에 대하여 제1 방향(X 방향)으로 이동 가능하고, 제1 방향(X 방향) 이외의 방향의 움직임은 제한될 수 있다. 그리고, 제1 이동체(110)는 제2 이동체(140)에 대하여 제2 방향(Y 방향)으로 이동 가능하고, 제2 방향(Y 방향) 이외의 방향의 움직임은 제한될 수 있다.

제1 방향(X 방향)으로 구동력이 발생하는 경우, 제1 이동체(110)와 제2 이동체(140)가 함께 제1 방향(X 방향)으로 고정체(130)에 대해 상대 이동된다. 그리고, 제2 방향(Y 방향)으로 구동력이 발생하는 경우, 제1 이동체(110)가 제2 방향(Y 방향)으로 제2 이동체(140)에 대해 상대 이동된다.

도 1에서 제1 가이드홈(G1)이 제2 이동체(140)에 형성되어 있고, 제2 가이드홈(G2)이 제1 이동체(110)에 형성되어 있으나, 이는 예시에 지나지 않는다. 예를 들어, 제1 가이드홈(G1)은 베이스(131)와 가이드부재(141)에 모두 형성될 수 있다. 즉, 제1 가이드홈(G1)은 베이스(131)와 가이드부재(141)가 광축(Z축) 방향으로 서로 마주보는 면에 각각 형성될 수 있다. 또한, 제2 가이드홈(G2)은 가이드부재(141)와 센서홀더(113)에 모두 형성될 수 있다. 즉, 제2 가이드홈(G2)은 가이드부재(141)와 센서홀더(113)가 광축(Z축) 방향으로 서로 마주보는 면에 각각 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 제2 이동체(140) 또는 가이드부재(141)는 생략될 수 있다. 예컨대, 제1 이동체(110)가 직접 베이스(131) 상에서 움직일 수 있다.

즉, 도 1에서 제2 이동체(140)는 생략되고, 센서홀더(113)와 베이스(131) 사이에 볼부재가 배치되고, 센서홀더(113) 및/또는 베이스(131)는 볼부재를 수용하는 가이드홈을 포함할 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 여러 실시 예에 따른 풀링수단을 도시한 것이다.

제1 이동체(110)는 광축(Z축)에 수직인 방향으로만 움직이고, 광축(Z축)과 나란한 방향으로 움직이지 않아야 한다. 또한, 제1 이동체(110)와 제2 이동체(140)가 각각 제1 볼부재(B1) 및 제2 볼부재(B2)와 접촉 상태를 유지할 수 있어야 한다. 이를 위해, 센서 시프팅 액추에이터(100)는 풀링수단을 포함할 수 있다.

먼저, 도 2a를 참조하면, 풀링수단은 광축(Z축) 방향으로 대향 배치된 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125, 126)를 포함할 수 있다. 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125, 126) 사이에는 자기적 인력이 작용할 수 있다. 예를 들어, 제1 자성체(124)는 영구자석이고, 제2 자성체(125, 126)는 요크일 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125, 126)는 모두 영구자석일 수 있다.

일 실시 예에서, 제1 이동체(110)와 고정체(130) 사이에 배치된 제2 이동체(140)에, 영구자석인 제1 자성체(124)가 배치될 수 있다. 그리고, 제1 자성체(124)와 광축(Z축) 방향으로 마주보는 위치인 제1 이동체(110)와 고정체(130)에 각각 제2 자성체(125, 126)가 배치될 수 있다.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125, 126) 사이에 발생하는 자기력에 의해 제1 이동체(110)와 고정체(130)가 각각 제2 이동체(140)를 향해 당겨지고, 제1 볼부재(B1)와 제2 볼부재(B2)가 각각 제1 가이드홈(G1)과 제2 가이드홈(G2)에 밀착되어 구름 운동할 수 있다.

제2 이동체(140)가 생략되는 경우, 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125)가 각각 센서홀더(113) 또는 베이스(131)에 장착되어, 양자 사이의 자기력이 센서홀더(113)를 베이스(131) 측으로(즉, -Z 방향으로) 당길 수 있다.

도 2b와 도 2c를 참조하면, 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125) 중 어느 하나가 고정체(130)에 배치되고, 나머지 하나가 제1 이동체(110)에 배치될 수 있다.

이 경우에도, 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125) 사이에 발생하는 자기력에 의해 제1 이동체(110)가 고정체(130)를 향해 당겨질 수 있다.

도 2b에 도시된 실시예에서는, 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125) 사이에 제2 이동체(140)가 배치되어 있다. 이와는 달리 도 2c에 도시된 실시예에서는, 제1 자성체(124)와 제2 자성체(125)가 서로 광축(Z축) 방향으로 직접 마주볼 수 있도록 제2 이동체(140)에 관통홀(142)이 구비될 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 일 실시 예에서 구동부(120)는 제1 이동체(110)와 고정체(130) 중 어느 하나에 결합된 코일부(122), 및 제1 이동체(110)와 고정체(130) 중 나머지 하나에 결합된 가동요크부(121)를 포함한다.

일 실시 예에서 코일부(122)는 베이스(131)에 결합되고, 가동요크부(121)는 센서홀더(113)에 결합될 수 있다. 가동요크부(121)와 코일부(122)는 서로 광축(Z축)에 수직인 방향으로 마주본다. 가동요크부(121)와 코일부(122)의 전자기적 상호작용이 제1 이동체(110)를 고정체(130)에 대해 광축(Z축)에 수직인 방향으로 움직이게 한다.

일 실시 예에서 구동부(120)는 코일부(122)의 일측에 배치된 백요크부(123)를 더 포함할 수 있다. 백요크부(123)는 코일부에서 발생한 자기장이 가동요크부(121)를 향하는 방향으로만 집중되도록 해준다. 백요크부(123)가 코일부(122)의 일측에 배치됨으로써, 코일부(122)에 의해 발생한 자기장이 다른 전자부품에 영향을 주는 것을 막거나 최소화할 수 있다. 백요크부(123)는 베이스(131)와 코일부(122) 사이에 배치될 수 있다.

본 명세서에서 코일부(122)는 고정체(130)에 결합되고, 가동요크부(121)는 제1 이동체(110)에 결합되는 것으로 설명되나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고, 다른 실시 예에서 코일부(122)가 제1 이동체(110)에 결합되고, 가동요크부(121)가 고정체(130)에 결합될 수 있다.

서로 마주보는 코일부(122)와 가동요크부(121) 사이에는 에어갭(air gap)이 형성될 수 있다. 예컨대, 서로 마주보는 코일부(122)와 가동요크부(121) 사이에는 공간이 형성될 수 있다. 즉, 서로 마주보는 코일부(122)와 가동요크부(121) 사이에 다른 부재(예를 들어 마그네트)는 존재하지 않는다. 코일부(122)와 가동요크부(121)는 서로 에어갭을 두고 직접 마주보게 된다.

일 실시 예에서 구동부(120)는 영구자석을 포함하지 않는다. 일 실시 예에서 코일부(122)에 전류가 흐르지 않을 때, 가동요크부(121)로 인한 자기장은 0(zero)이거나 매우 작은 수준일 수 있다. 이에 따라 구동부(120) 자체로 인한 자기장이 다른 전자부품(예: 카메라 모듈(1) 내부의 다른 전자부품, 또는 다른 카메라 모듈(1) 내부의 전자부품)에 영향을 주는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.

일 실시 예에서 가동요크부(121)는 연자성체(soft magnetic material)일 수 있다. 연자성체는 작은 보자력(coercive force)을 가지며, 자기장에 노출되었을 때 자화되나 자기장이 사라지면 자성을 잃거나 비교적 낮은 수준의 자성을 가진다.

코일부(122)에 전류가 인가되면 가동요크부(121)는 자화되며, 이에 따라 코일부(122)와 가동요크부(121) 사이에 릴럭턴스힘(reluctance force)이 생긴다. 가동요크부(121)와 코일부(122)가 서로 마주보는 방향으로 인력이 생기고, 이는 제1 이동체(110)를 고정체(130)에 대해 해당 방향으로 움직이게 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 시프팅 액추에이터의 개략적인 평면도이다.

도 3을 참조하면, 코일부(122)는 제1 코일(122a), 제2 코일(122b), 제3 코일(122c) 및 제4 코일(122d)을 포함하고, 가동요크부(121)는 제1 가동요크(121a), 제2 가동요크(121b), 제3 가동요크(121c) 및 제4 가동요크(121d)를 포함한다. 그리고, 백요크부(123)는 제1 백요크(123a), 제2 백요크(123b), 제3 백요크(123c) 및 제4 백요크(123d)를 포함한다.

제1 코일(122a) 내지 제4 코일(122d)은 각각 베이스(131)의 내측면에 배치된다. 제1 코일(122a)과 제2 코일(122b)은 제1 방향(X 방향)으로 이격배치되고, 제3 코일(122c)과 제4 코일(122d)은 제2 방향(Y 방향)으로 이격배치된다. 따라서, 제1 코일(122a)과 제2 코일(122b)이 이격되는 방향은 제3 코일(122c)과 제4 코일(122d)이 이격되는 방향과 수직하다.

제1 가동요크(121a) 내지 제4 가동요크(121d)는 각각 제1 코일(122a) 내지 제4 코일(122d)과 마주보도록 센서홀더(113)의 외측면에 배치된다.

제1 코일(122a)에 전류가 인가되면 제1 코일(122a)과 제1 가동요크(121a) 사이에 인력이 생기고, 이는 제1 이동체(110)를 -X 방향으로 이동시킬 수 있다. 반대로, 제2 코일(122b)에 전류가 인가되면 제2 코일(122b)과 제2 가동요크(121b) 사이에 인력이 생기고, 이는 제1 이동체(110)를 +X 방향으로 이동시킬 수 있다.

또한, 제3 코일(122c)에 전류가 인가되면 제3 코일(122c)과 제3 가동요크(121c) 사이에 인력이 생기고, 이는 제1 이동체(110)를 +Y 방향으로 이동시킬 수 있다. 반대로, 제4 코일(122d)에 전류가 인가되면 제4 코일(122d)과 제4 가동요크(121d) 사이에 인력이 생기고, 이는 제1 이동체(110)를 -Y 방향으로 이동시킬 수 있다.

구동부(120)는 복수의 단위구동부들(120a, 120b, 120c, 120d)을 포함할 수 있다. 복수의 단위구동부(120a, 120b, 120c, 120d)는 각각 서로 대향하는 하나의 가동요크와 하나의 코일을 포함한다.

서로 마주보는 코일과 가동요크 사이에는 인력만 생기기 때문에, 제1 이동체(110)를 어느 한 방향으로 왕복운동시키기 위해서는 적어도 두 개의 단위구동부들이 필요하다.

도 3을 참조하면, 구동부(120)는 X 방향 흔들림을 보정하기 위해 제1 이동체(110)의 -X 방향에 배치된 제1 단위구동부(120a), 및 제1 이동체(110)의 +X 방향에 배치된 제2 단위구동부(120b)를 포함할 수 있다.

제1 단위구동부(120a)는 센서홀더(113)에 결합된 제1 가동요크(121a), 및 베이스(131)에 결합된 제1 코일(122a)을 포함할 수 있다. 제2 단위구동부(120b)는 센서홀더(113)에 결합된 제2 가동요크(121b), 및 베이스(131)에 결합된 제2 코일(122b)을 포함할 수 있다.

구동부(120)는 Y 방향 흔들림을 보정하기 위해 제1 이동체(110)의 +Y 방향에 배치된 제3 단위구동부(120c), 및 제1 이동체(110)의 -Y 방향에 배치된 제4 단위구동부(120d)를 포함할 수 있다.

제3 단위구동부(120c)는 센서홀더(113)에 결합된 제3 가동요크(121c), 및 베이스(131)에 결합된 제3 코일(122c)을 포함할 수 있다. 제4 단위구동부(120d)는 센서홀더(113)에 결합된 제4 가동요크(121d), 및 베이스(131)에 결합된 제4 코일(122d)을 포함할 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 제1 이동체가 이동되는 모습을 개략적으로 도시한 것이다.

도 4a를 참조하면, 제1 코일(122a)에 전류가 인가되어 제1 코일(122a)이 제1 가동요크(121a)를 화살표 방향으로 당기고, 이는 제1 이동체(110)를 -X 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 4b를 참고하면, 제2 코일(122b)에 전류가 인가되어 제2 코일(122b)이 제2 가동요크(121b)를 화살표 방향으로 당기고, 이는 제1 이동체(110)를 +X 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 4c를 참고하면, 제3 코일(122c)에 전류가 인가되어 제3 코일(122c)이 제3 가동요크(121c)를 화살표 방향으로 당기고, 이는 제1 이동체를 +Y 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 4d를 참고하면, 제4 코일(122d)에 전류가 인가되어 제4 코일(122d)이 제4 가동요크(121d)를 화살표 방향으로 당기고, 이는 제1 이동체(110)를 -Y 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 시프팅 액추에이터에서 구동부의 위치를 변경한 예를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 복수의 단위구동부들(120a, 120b, 120c, 120d)은 이미지 센서(111)의 구동방향의 대각방향으로 배치될 수 있다.

일 실시 예에서 제1 이동체(110)는 광축(Z축)에 수직하고 서로 수직인 두개 방향들로 각각 이동할 수 있다. 예를 들어, 제1 이동체(110)는 X 방향과 Y 방향으로 움직일 수 있다.

이미지 센서(111)는 X 방향으로 연장하는 가로변(111b), 및 Y 방향으로 연장하는 세로변(111c)을 포함하고, 제1 가이드홈(G1)과 제2 가이드홈(G2)은 각각 X 방향과 Y 방향으로 연장할 수 있다.

복수의 단위구동부들(120a, 120b, 120c, 120d)은 광축(Z축)에 수직하고 서로 수직인 두 개 운동방향들(X 방향, Y 방향)과 교차하는 방향에 배치될 수 있다.

예를 들어, 제1 단위구동부(120a)와 제2 단위구동부(120b)는 이미지 센서(111)의 제1 대각방향(D1)으로 이격되게 배치될 수 있다. 제3 단위구동부(120c)와 제4 단위구동부(120d)는 이미지 센서(111)의 제2 대각방향(D2)으로 이격되게 배치될 수 있다.

일 실시 예에서 각 코일과 각 가동요크는 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향) 사이의 방향으로 서로 대향할 수 있다. 예를 들어, 구동부(120)가 제1 이동체(110)를 제1 방향(X 방향)과 제2 방향(Y 방향)으로 움직이도록 구성될 때, 각 코일과 각 가동요크는 X축 또는 Y축과 45도 각도를 이루는 방향(D1, D2)으로 대향할 수 있다.

도 6a 내지 도 6d는 도 5와 같은 구동부의 배치형태에서, 제1 이동체가 이동되는 모습을 개략적으로 도시한 것이다.

도 6a를 참조하면, 제1 코일(122a)과 제4 코일(122d)에 전류가 인가되어 제1 코일(122a)과 제4 코일(122d)이 각각 제1 가동요크(121a)와 제2 가동요크(121b)를 화살표 방향으로 당기고, 이에 따라 제1 이동체(110)를 -X 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 6b를 참고하면, 제2 구동코일(122b) 및 제3 구동코일(122c)에 전류가 인가되어 제2 구동코일(122b)과 제3 구동코일(122c)이 각각 제2 구동요크(121b)와 제3 구동요크(121c)를 화살표 방향으로 당기고, 이에 따라 제1 이동체(110)를 +X 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 6c를 참고하면, 제1 구동코일(122a) 및 제3 구동코일(122c)에 전류가 인가되어 제1 구동코일(122a)과 제3 구동코일(122c)이 각각 제1 구동요크(121a) 및 제3 구동요크(121c)를 화살표 방향으로 당기고, 이에 따라 제1 이동체(110)를 +Y 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 6d를 참고하면, 제2 구동코일(122b) 및 제4 구동코일(122d)에 전류가 인가되어 제2 구동코일(122b) 및 제4 구동코일(122d)이 각각 제2 구동요크(121b) 및 제4 구동요크(121d)를 화살표 방향으로 당기고, 이에 따라 제1 이동체(110)를 -Y 방향으로 이동시킬 수 있다.

도 7은 도 3의 실시예에서 위치감지부가 더 포함된 예를 도시한 것이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 위치감지부의 센싱요크부와 센싱코일을 나타낸 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 시프팅 액추에이터(100)는 위치감지부(160)를 더 포함할 수 있다.

예컨대, 제1 이동체(110)가 제1 방향(X 방향)으로 이동될 때 위치감지부(160)에 의해 제1 이동체(110)의 위치를 감지할 수 있고, 제1 이동체(110)가 제2 방향(Y 방향)으로 이동될 때 위치감지부(160)에 의해 제1 이동체(110)의 위치를 감지할 수 있다.

위치감지부(160)는 제1 위치센서(170) 및 제2 위치센서(180)를 포함한다. 제1 위치센서(170)는 제1 이동체(110)의 제1 방향(X 방향)으로의 위치를 검출하는데 이용될 수 있고, 제2 위치센서(180)는 제1 이동체(110)의 제2 방향(Y 방향)으로의 위치를 검출하는데 이용될 수 있다.

제1 위치센서(170)는 제1 센싱코일(172) 및 제1 센싱요크부(171)를 포함한다. 제1 센싱코일(172)과 제1 센싱요크부(171) 중 어느 하나는 제1 이동체(110)에 배치되고, 나머지 하나는 고정체(130)에 배치된다. 일 실시 예에서, 제1 센싱요크부(171)는 센서홀더(113)에 배치되고, 제1 센싱코일(172)은 베이스(131)에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 센싱요크부(171)는 센서홀더(113)와 함께 이동되는 이동부재일 수 있다.

제1 센싱코일(172)과 제1 센싱요크부(171)는 광축(Z축)에 수직한 방향으로 마주보게 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 센싱코일(172)과 제1 센싱요크부(171)는 제2 방향(Y 방향)으로 마주보게 배치될 수 있다.

제1 센싱요크부(171)는 서로 이격 배치된 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)를 포함할 수 있다.

제2 위치센서(180)는 제2 센싱코일(182) 및 제2 센싱요크부(181)를 포함한다. 제2 센싱코일(182)과 제2 센싱요크부(181) 중 어느 하나는 제1 이동체(110)에 배치되고, 나머지 하나는 고정체(130)에 배치된다. 일 실시 예에서, 제2 센싱요크부(181)는 센서홀더(113)에 배치되고, 제2 센싱코일(182)은 베이스(131)에 배치될 수 있다. 따라서, 제2 센싱요크부(181)는 센서홀더(113)와 함께 이동되는 이동부재일 수 있다.

제2 센싱코일(182)과 제2 센싱요크부(181)는 광축(Z축)에 수직한 방향으로 마주보게 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 센싱코일(182)과 제2 센싱요크부(181)는 제1 방향(X 방향)으로 마주보게 배치될 수 있다.

제2 센싱요크부(181)는 서로 이격 배치된 제3 센싱요크(181a) 및 제4 센싱요크(181b)를 포함할 수 있다.

제1 위치센서(170)와 제2 위치센서(180)의 구성 및 센싱방법은 동일하므로, 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 위치센서(170)에 대하여만 설명한다.

제1 센싱코일(172)의 인덕턴스는 제1 센싱요크부(171)의 위치 변화에 따라 변경될 수 있다.

구체적으로, 제1 센싱요크부(171)가 일 방향으로 이동하는 경우, 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스에 영향을 미치는 제1 센싱요크부(171)의 와전류(eddy current)의 크기가 변화하고, 와전류에 따른 자기장의 세기가 변화하며, 이에 따라 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스가 변경될 수 있다.

제1 센싱요크부(171)는 도전체 또는 자성체일 수 있다.

센서 시프팅 액추에이터(100)는 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스의 변화로부터 제1 이동체(110)의 변위를 판단할 수 있다. 일 예로, 센서 시프팅 액추에이터(100)는 적어도 하나의 커패시터를 추가적으로 구비할 수 있고, 적어도 하나의 커패시터와 제1 센싱코일(172)은 소정의 발진 회로를 형성할 수 있다.

일 예로, 적어도 하나의 커패시터는 제1 센싱코일(172)의 개수에 대응되게 마련되어, 하나의 커패시터와 하나의 제1 센싱코일(172)은 소정의 LC 발진기와 같은 형태로 구성될 수 있고, 이외에도 적어도 하나의 커패시터와 제1 센싱코일(172)은 널리 알려진 콜피츠 발진기와 같은 형태로 구성될 수 있다.

센서 시프팅 액추에이터(100)는 발진 회로에서 생성되는 발진 신호의 주파수 변화로부터 제1 이동체(110)의 변위를 판단할 수 있다. 구체적으로, 발진 회로를 형성하는 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스가 변경되는 경우, 발진 회로에서 생성되는 발진 신호의 주파수가 변경되므로 주파수의 변화에 기초하여 제1 이동체(110)의 변위 검출이 가능할 수 있다.

도 8을 참조하면, 제1 센싱요크부(171)는 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 제1 센싱요크부(171)는 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)가 배치되는 지지부재(171c)를 더 포함할 수 있다. 지지부재(171c)는 센서홀더(113)에 부착될 수 있다.

지지부재(171c)에 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)를 부착하거나, 인서트 사출 방식으로 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)가 지지부재(171c)에 일체화되도록 제조할 수 있다.

다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 센싱요크부(171)는 지지부재(171c)를 포함하지 않을 수 있고, 이 경우 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)는 센서홀더(113)에 직접 부착되거나, 인서트 사출 방식으로 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)가 센서홀더(113)에 일체화되도록 제조할 수 있다.

제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)는 광축(Z축) 방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 그리고, 각 센싱요크는 제1 센싱코일(172)의 일 부분과 마주보도록 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)는 각각 제1 센싱코일(172)과 제2 방향(Y 방향)으로 마주보도록 배치될 수 있다.

제1 센싱요크(171a)와 마주보는 제1 센싱코일(172)의 일 부분에 흐르는 전류의 방향은 제2 센싱요크(171b)와 마주보는 제1 센싱코일(172)의 일 부분에 흐르는 전류의 방향과 다를 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 센싱요크(171a)와 마주보는 제1 센싱코일(172)의 일 부분에 흐르는 전류의 방향은 제2 센싱요크(171b)와 마주보는 제1 센싱코일(172)의 일 부분에 흐르는 전류의 방향과 반대 방향일 수 있다.

제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)가 광축(Z축) 방향으로 이격된 거리는, 제1 센싱코일(172)의 광축(Z축) 방향으로의 양 끝단 사이의 거리보다 짧을 수 있다.

제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각은 제1 이동체(110)와 함께 이동되도록 배치되고, 제1 이동체(110)가 이동되는 방향(예: X 방향)의 좌표에 따라 달라지는 폭을 가질 수 있다.

제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)는 각각 와전류에 기인한 자속(magnetic flux)을 출력할 수 있다. 와전류의 크기와 자속의 크기는 서로 종속적일 수 있다.

제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각에 형성될 수 있는 와전류의 크기는 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)와, 제1 센싱코일(172)이 마주보는 부분의 폭에 종속적일 수 있다.

예컨대, 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)의 관점에서 제1 센싱코일(172)이 제1 방향(X 방향)으로 움직일 수 있으므로, 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각에 형성될 수 있는 와전류의 크기는 제1 센싱코일(172)의 제1 방향(X 방향)의 상대적 움직임에 종속적일 수 있다.

제1 센싱코일(172)의 인덕턴스는 상기 자속에 기인한 상호 인덕턴스와 제1 센싱코일(172)의 셀프(self) 인덕턴스의 합 또는 차일 수 있으므로, 상기 와전류에 기인한 자속의 크기에 따라 달라질 수 있다. 제1 이동체(110)의 위치는 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스에 기반하여 감지될 수 있다.

제1 이동체(110)의 움직임 변위에 따른 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각의 와전류의 크기 변화가 선형적일수록, 제1 이동체(110)의 위치는 더욱 정밀하게 감지될 수 있다.

제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)는 각각 제1 이동체(110)가 이동되는 방향(예: X 방향)을 따라 폭이 반복적으로 증감하는 형상을 가질 수 있다. 폭은 광축(Z축) 방향으로의 폭을 의미한다.

예컨대, 제1 센싱요크(171a)는 폭이 제1 방향(X 방향)을 따라 감소-증가-감소-증가가 반복되는 형상일 수 있다. 제2 센싱요크(171b)는 폭이 제1 방향(X 방향)을 따라 감소-증가-감소-증가-감소가 반복되는 형상일 수 있다.

제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)는 각각 폭이 일 방향을 따라 증감하는 형상을 가질 수 있고, 제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)는 폭이 증감되는 위치가 다른 형상을 가질 수 있다.

제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)는 각각 복수의 최소폭 및 복수의 최대폭을 가질 수 있다.

각 센싱요크의 폭을 정의하는 경계선은 정현파(sinusoidal wave) 형태를 가질 수 있다.

제1 센싱코일(172)의 권선두께는 각 센싱요크의 최소폭보다 크고, 각 센싱요크의 최대폭보다 작을 수 있다.

제1 센싱요크(171a)가 최소폭을 갖는 위치와 제2 센싱요크(171b)가 최소폭을 갖는 위치는 상이하다. 그리고, 제1 센싱요크(171a)가 최대폭을 갖는 위치와 제2 센싱요크(171b)가 최대폭을 갖는 위치는 상이하다.

따라서, 제1 센싱요크(171a)의 최대폭(광축(Z축) 방향으로의 최대폭)에 대응되는 제1 이동체(110)의 일 방향(예: X 방향) 좌표와 제2 센싱요크(171b)의 최대폭(광축(Z축) 방향으로의 최대폭)에 대응되는 제1 이동체(110)의 일 방향(예: X 방향) 좌표가 서로 다르다.

예를 들어, 제1 센싱요크(171a)의 최소폭(W1)에 대응되는 제1 이동체(110)의 X 방향 좌표와, 제2 센싱요크(171b)의 최소폭에 대응되는 X 방향 좌표는 서로 다를 수 있으며, 제1 센싱요크(171a)의 최대폭(W2)에 대응되는 X 방향 좌표와, 제2 센싱요크(171b)의 최대폭에 대응되는 X 방향 좌표는 서로 다르다.

이에 따라, 제1 센싱요크(171a)의 상대적 움직임에 따른 제1 센싱요크(171a)의 와전류의 크기 변화 패턴(pattern)에서 제1 센싱요크(171a)의 일 방향 변위에 따른 영향과, 제2 센싱요크(171b)의 상대적 움직임에 따른 제2 센싱요크(171b)의 와전류의 크기 변화 패턴에서 제2 센싱요크(171b)의 일 방향 변위에 따른 영향은 서로 상호보완적일 수 있다.

따라서, 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스는 제1 센싱요크(171a)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인과 제2 센싱요크(171b)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인의 통합에 따라 더욱 안정적으로 변할 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 시프팅 액추에이터(100)는 제1 이동체(110)의 움직임을 더욱 안정적 및/또는 정확하게 검출할 수 있고, 선형적 및/또는 효율적으로 검출할 수 있다.

제1 센싱요크(171a)의 제1 방향(X 방향) 길이는 제1 센싱요크(171a)의 폭의 주기의 1주기 이상일 수 있고, 제2 센싱요크(171b)의 제1 방향(X 방향) 길이는 제2 센싱요크(171b)의 폭의 주기의 1주기 이상일 수 있다.

제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각의 폭은 1주기마다 반복될 수 있다. 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각의 폭의 주기의 제1 방향(X 방향) 길이는 제1 이동체(110)의 움직임 감지 범위에 따라 달라질 수 있다.

제1 센싱요크(171a)의 최대폭에 대응되는 제1 이동체(110)의 일 방향(예: X 방향) 좌표와 제2 센싱요크(171b)의 최대폭에 대응되는 제1 이동체(110)의 일 방향(예: X 방향) 좌표 간의 차이로 인해, 각 센싱요크의 이동에 따른 제1 센싱코일(172)의 출력값은 90도 위상차를 갖는 정현파일 수 있다.

이에 따라, 90도 위상차가 나는 정현파의 출력을 아크탄젠트(arctangent) 처리한 출력값은 제1 이동체(110)의 움직임에 대해 선형적일 수 있다.

제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b) 각각은 구리, 은, 금, 알루미늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구리, 은, 금, 알루미늄은 상대적으로 높은 전도도를 가지므로, 제1 센싱코일(172)의 자속에 따라 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)에서 형성되는 와전류의 전반적인 크기는 커질 수 있으며, 제1 이동체(110)의 움직임 감지 감도는 더욱 향상될 수 있다.

설계에 따라, 제1 센싱코일(172)은 제1 센싱요크(171a)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인과 제2 센싱요크(171b)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인이 각각 적용되는 복수의 센싱코일로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 센싱요크(171a)와 제2 센싱요크(171b)는 서로 다른 센싱코일과 마주보게 배치될 수 있다.

복수의 센싱코일 각각의 인덕턴스가 제1 이동체(110)의 움직임의 정보의 생성에 함께 사용됨으로써, 제1 센싱요크(171a)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인과 제2 센싱요크(171b)의 와전류의 크기 변화에 따른 인덕턴스 변화 요인은 통합적으로 사용될 수 있고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 시프팅 액추에이터(100)는 제1 이동체(110)의 움직임을 더욱 선형적으로 감지할 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 일 실시 예에 따른 위치감지부에서 제1 이동체의 움직임에 따른 제1 센싱요크부와 제1 센싱코일 간의 위치관계 변화를 나타낸 도면이다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제1 센싱요크부(171)는 제1 이동체(110)의 이동 방향을 따라 폭이 변화하므로, 제1 이동체(110)가 움직임에 따라 제1 센싱요크부(171)와 제1 센싱코일(172)이 제2 방향(Y 방향)으로 오버랩되는 영역에 변화가 생긴다.

제1 센싱코일(172)과 제2 방향(Y 방향)으로 오버랩되는 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)의 부분의 폭은, 제1 센싱요크(171a) 및 제2 센싱요크(171b)의 제1 방향(X 방향) 움직임에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 제1 센싱코일(172)의 인덕턴스는 제1 이동체(110)의 제1 방향(X 방향) 움직임에 따라 달라질 수 있으며, 제1 이동체(110)의 제1 방향(X 방향) 움직임이 감지될 수 있다.

도 10은 제1 이동체의 일 방향 움직임에 따른 제1 센싱코일의 인덕턴스를 나타낸 그래프이다.

도 10을 참조하면, 제1 센싱요크(171a)의 폭의 주기는 360도 위상에 대응될 수 있다.

제1 센싱코일(172)의 특정영역(예컨대, 제1 센싱코일(172)의 중심)과 제1 센싱요크(171a)의 최소폭이 오버랩되는 경우, 제1 센싱코일(172)의 정규화 인덕턴스는 최대값을 가질 수 있다.

제1 센싱코일(172)의 특정영역(예컨대, 제1 센싱코일(172)의 중심)과 제1 센싱요크(171a)의 최대폭이 오버랩되는 경우, 제1 센싱코일(172)의 정규화 인덕턴스는 최소값을 가질 수 있다.

여기서, 정규화는 인덕턴스에 특정 가중치가 적용된 값일 수 있다.

도 11a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 시프팅 액추에이터의 제1 센싱요크 및 제2 센싱요크에 각각 대응되는 제1 센싱코일의 복수의 인덕턴스를 나타낸 그래프이다.

도 11a를 참조하면, 제1 센싱요크(171a)에 대응되는 제1 센싱코일(172)의 제1 인덕턴스(L1)와 제2 센싱요크(171b)에 대응되는 제1 센싱코일(172)의 제2 인덕턴스(L2) 간의 위상차는 90도일 수 있다. 여기서, 인덕턴스는 정규화 인덕턴스에서 평균값이 0이 되도록 특정 값이 감산된 값일 수 있다.

도 11b는 도 11a에 도시된 복수의 인덕턴스의 아크탄젠트(arctanent) 처리 값을 나타낸 그래프이다.

도 11b를 참조하면, 아크탄젠트(arctanent) 처리 값은 위상의 변화에 대해 선형적으로 변할 수 있다.

제1 인덕턴스(L1) 및 제2 인덕턴스(L2)가 서로 90도의 위상차를 이룰 경우, 제1 인덕턴스(L1) 및 제2 인덕턴스(L2) 중 하나는 {sin(위상)}에 대응되고 다른 하나는 {cos(위상)}에 대응될 수 있다.

삼각함수 모델에서, 원점부터 원(circle)의 일 지점을 향하는 각도는 센싱요크의 1주기의 위상에 대응될 수 있으며, 원점부터 원의 일 지점까지의 거리는 r이고, 원점부터 원의 일 지점까지의 X 방향 벡터값과 Y 방향 벡터값은 각각 X 및 Y일 수 있다.

{sin(위상)}는 (y/r)이고, {cos(위상)}는 (x/r)이다. {tan(위상)}는 (y/x)이고, {sin(위상)}/{cos(위상)}이며, (제2 인덕턴스)/(제1 인덕턴스)이다.

따라서, arctan{(제2 인덕턴스)/(제1 인덕턴스)}는 변위 식별층의 1주기의 위상에 대응될 수 있으며, arctan 처리 값일 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(10)은 렌즈모듈(200), 렌즈모듈(200)을 수용하는 하우징(300) 및 센서 시프팅 액추에이터(100)를 포함한다.

렌즈모듈(200)에는 피사체를 촬상하는 적어도 하나의 렌즈가 수용될 수 있다. 복수의 렌즈가 배치될 경우 복수의 렌즈는 광축(Z축)을 따라 렌즈모듈(200)의 내부에 장착된다.

렌즈모듈(200)은 중공의 원통 형상일 수 있다.

다른 실시예로, 렌즈모듈(200)은 렌즈배럴과 렌즈홀더를 포함할 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 렌즈는 렌즈배럴에 수용되고, 렌즈배럴은 렌즈홀더에 결합된다.

하우징(300)에는 렌즈모듈(200)이 수용되며, 하우징(300)은 센서 시프팅 액추에이터(100)와 결합된다.

센서 시프팅 액추에이터(100)는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시프팅 액추에이터(100)일 수 있다.

센서 시프팅 액추에이터(100)에는 이미지 센서(111)가 배치되며, 이미지 센서(111)는 구동부(120)에 의해 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동될 수 있다.

따라서, 이미지 센서(111)의 이동에 의해 흔들림 보정 기능이 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(10)은, 렌즈모듈(200)이 아닌 이미지 센서(111)를 이동시켜 흔들림 보정을 수행할 수 있다. 상대적으로 가벼운 이미지 센서(111)를 이동시키므로, 보다 작은 구동력으로 이미지 센서(111)를 이동시킬 수 있다. 따라서, 카메라 모듈을 소형화시킬 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 단면도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈(20)은 하우징(300), 반사부재(R), 렌즈모듈(200) 및 센서 시프팅 액추에이터(100)를 포함한다.

본 실시예에서, 렌즈모듈(200)의 광축(Z축)은 휴대용 전자기기의 두께 방향(휴대용 전자기기의 전면(Front Surface)에서 후면(Rear Surface)을 향하는 방향 또는 그 반대 방향)에 수직한 방향을 향할 수 있다.

일 예로, 렌즈모듈(200)의 광축(Z축)은 휴대용 전자기기의 폭 방향 또는 길이 방향으로 형성될 수 있다.

카메라 모듈을 구성하는 부품이 휴대용 전자기기의 두께 방향을 따라 적층 배치될 경우, 휴대용 전자기기의 두께가 증가하는 문제가 있다.

그러나, 본 실시예의 카메라 모듈은 렌즈모듈(200)의 광축(Z축)이 휴대용 전자기기의 폭 방향 또는 길이 방향으로 형성되므로, 휴대용 전자기기의 두께를 줄일 수 있다.

하우징(300)의 내부에는 반사부재(R) 및 렌즈모듈(200)이 배치된다. 다만, 반사부재(R)와 렌즈모듈(200)을 각각 별개의 하우징에 배치하고, 각 하우징을 서로 결합하는 구조도 가능하다.

반사부재(R)는 광의 진행 방향을 변경하도록 구성된다. 일 예로, 하우징(300)의 내부로 입사된 광은 반사부재(R)를 통해 렌즈모듈(200)을 향하도록 진행 방향이 바뀔 수 있다. 반사부재(R)는 광을 반사시키는 미러(Mirror) 또는 프리즘(Prism)일 수 있다.

센서 시프팅 액추에이터(100)는 하우징(300)에 결합된다.

센서 시프팅 액추에이터(100)에는 이미지 센서(111)가 배치되며, 이미지 센서(111)는 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동될 수 있다.

이미지 센서(111)가 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)으로 이동될 수 있으므로, 이미지 센서(111)의 이동에 의해 흔들림 보정 기능이 수행될 수 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

100: 센서 시프팅 액추에이터
110: 제1 이동체
111: 이미지 센서
112: 센서기판
113: 센서홀더
120: 구동부
121: 가동요크부
122: 코일부
130: 고정체
131: 베이스
140: 제2 이동체
141: 가이드부재
160: 위치감지부
170: 제1 위치센서
180: 제2 위치센서

Claims

촬상면을 갖는 이미지 센서가 배치되는 제1 이동체;
상기 제1 이동체가 상기 촬상면과 나란한 제1 방향 및 제2 방향으로 이동 가능하게 배치되는 고정체;
상기 제1 이동체에 구동력을 제공하도록 구성된 구동부; 및
상기 제1 이동체의 위치를 감지하도록 구성되고, 상기 제1 이동체와 상기 고정체 중 어느 하나에 배치된 센싱코일 및 나머지 하나에 배치된 센싱요크부를 포함하는 위치감지부;를 포함하며,
상기 센싱요크부는 상기 촬상면에 수직한 방향으로 이격 배치된 복수의 센싱요크를 포함하고,
각 센싱요크는 상기 제1 이동체의 이동 방향을 따라 폭이 변하도록 구성된 센서 시프팅 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 복수의 센싱요크는 제1 센싱요크 및 제2 센싱요크를 포함하고,
상기 제1 센싱요크 및 상기 제2 센싱요크는 각각 상기 촬상면에 나란한 방향으로 상기 센싱코일과 마주보는 센서 시프팅 액추에이터.
제2항에 있어서,
상기 제1 센싱요크와 상기 제2 센싱요크는 각각 폭이 상기 제1 이동체의 이동 방향을 따라 증감하는 형상을 갖고, 상기 제1 센싱요크와 상기 제2 센싱요크는 폭이 증감되는 위치가 서로 다른 형상을 갖는 센서 시프팅 액추에이터.
제3항에 있어서,
상기 제1 센싱요크와 상기 제2 센싱요크는 각각 복수의 최소폭 및 복수의 최대폭을 가지며,
상기 제1 센싱요크가 최소폭을 갖는 위치와 상기 제2 센싱요크가 최소폭을 갖는 위치가 상이하고,
상기 제1 센싱요크가 최대폭을 갖는 위치와 상기 제2 센싱요크가 최대폭을 갖는 위치가 상이한 센서 시프팅 액추에이터.
제4항에 있어서,
상기 센싱코일의 권선두께는 각 센싱요크의 최소폭보다 크고, 각 센싱요크의 최대폭보다 작은 센서 시프팅 액추에이터.
제1항에 있어서,
각 센싱요크의 상기 폭을 정의하는 경계선은 정현파(sinusoidal wave) 형태를 가지는 센서 시프팅 액추에이터.
제2항에 있어서,
상기 제1 센싱요크와 마주보는 상기 센싱코일의 일 부분에 흐르는 전류의 방향은 상기 제2 센싱요크와 마주보는 상기 센싱코일의 일 부분에 흐르는 전류의 방향과 다른 센서 시프팅 액추에이터.
제2항에 있어서,
상기 제1 센싱요크와 상기 제2 센싱요크가 상기 촬상면에 수직한 방향으로 이격된 거리는, 상기 센싱코일의 상기 촬상면에 수직한 방향으로의 양 끝단 사이의 거리보다 짧은 센서 시프팅 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 위치감지부는,
상기 제1 방향으로의 상기 제1 이동체의 위치를 감지하도록 구성된 제1 위치센서 및 상기 제2 방향으로의 상기 제1 이동체의 위치를 감지하도록 구성된 제2 위치센서를 포함하며,
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직한 센서 시프팅 액추에이터.
제9항에 있어서,
상기 제1 위치센서는 상기 고정체에 배치된 제1 센싱코일 및 상기 제1 이동체에 배치된 제1 센싱요크부를 포함하고,
상기 제1 센싱코일과 상기 제1 센싱요크부는 상기 제2 방향으로 마주보며,
상기 제1 센싱요크부는 상기 촬상면에 수직한 방향으로 이격된 제1 센싱요크 및 제2 센싱요크를 포함하고,
상기 제2 위치센서는 상기 고정체에 배치된 제2 센싱코일 및 상기 제1 이동체에 배치된 제2 센싱요크부를 포함하고,
상기 제2 센싱코일과 상기 제2 센싱요크부는 상기 제1 방향으로 마주보며,
상기 제2 센싱요크부는 상기 촬상면에 수직한 방향으로 이격된 제3 센싱요크 및 제4 센싱요크를 포함하는 센서 시프팅 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 제1 이동체와 상기 고정체 사이에 배치된 제2 이동체;를 더 포함하며,
상기 제1 이동체는 상기 제2 이동체와 함께 상기 제1 방향으로 이동 가능하고,
상기 제1 이동체는 상기 제2 이동체에 대해 상대적으로 상기 제2 방향으로 이동 가능한 센서 시프팅 액추에이터.
제11항에 있어서,
상기 제2 이동체와 상기 고정체 사이에 배치되는 제1 볼부재; 및
상기 제1 이동체와 상기 제2 이동체 사이에 배치되는 제2 볼부재;를 더 포함하고,
상기 제1 볼부재는 상기 제1 방향으로 구름운동 가능하게 배치되고,
상기 제2 볼부재는 상기 제2 방향으로 구름운동 가능하게 배치된 센서 시프팅 액추에이터.
제12항에 있어서,
상기 제2 이동체에는 제1 자성체가 배치되고,
상기 제1 이동체와 상기 고정체에는 각각 상기 제1 자성체와 마주보는 위치에 제2 자성체가 배치되며,
상기 제1 자성체와 상기 제2 자성체 사이에는 인력이 작용하는 센서 시프팅 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 구동부는 상기 제1 이동체와 상기 고정체 중 어느 하나에 배치된 코일부 및 나머지 하나에 배치된 가동요크부를 포함하고,
상기 가동요크부는 상기 코일부의 자기장에 의해 자화되는 연자성체로 구성되는 센서 시프팅 액추에이터.
제14항에 있어서,
상기 코일부는 상기 고정체에 배치된 제1 코일, 제2 코일, 제3 코일 및 제4 코일을 포함하고, 상기 가동요크부는 상기 제1 이동체에 배치된 제1 가동요크, 제2 가동요크, 제3 가동요크 및 제4 가동요크를 포함하며,
상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 상기 제1 방향으로 이격배치되고, 상기 제3 코일과 상기 제4 코일은 상기 제2 방향으로 이격배치되며,
상기 제1 가동요크 내지 상기 제4 가동요크는 각각 상기 제1 코일 내지 상기 제4 코일과 마주보도록 배치되는 센서 시프팅 액추에이터.
제14항에 있어서,
상기 코일부에 전원이 공급됨에 따라 상기 가동요크부는 자화되고, 상기 코일부에 전원이 차단됨에 따라 상기 가동요크부는 자성을 잃는 센서 시프팅 액추에이터.