JP2015180189A - ボイスコイルモーター及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、消費電力量、サイズ及びイメージの品質をより向上させるのに好適な構造を有するボイスコイルモーター及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】ボイスコイルモーターは、第１磁場を発生させるマグネットを含む固定子と、光が通過する中空が形成されたボビン、及び前記ボビンの外周面に配置され、前記第１磁場と反応する第２磁場を発生させるコイルを含む可動子と、前記固定子を固定し、前記光が通過する開口が形成されたベースと、及び前記ボビンを弾力的に支持し、前記コイルに電流が印加されない時、前記ボビンの下端と前記ベースの上面との間にギャップを形成する少なくとも一つの弾性部材と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイスコイルモーター及びその駆動方法に関するものである。

近来、超小型デジタルカメラが内蔵された携帯電話などが開発されている。

従来には、携帯電話などに適用される超小型デジタルカメラの場合、外部光をデジタルイメージまたはデジタル映像に変更するイメージセンサーとレンズとの間の間隔を調節することができなかったが、最近、イメージセンサーとレンズとの間の間隔を調節するボイスコイルモーターのようなレンズ駆動装置が開発されて、超小型デジタルカメラからより改善されたデジタルイメージまたはデジタル映像を得ることができるようになった。

一般に、ボイスコイルモーターは、内部にレンズが装着され、ベースに配置されたボビンがベースから上部に移動して、レンズと、ベースの後面に配置されたイメージセンサーとの間の間隔を調節する。また、ボイスコイルモーターのボビンには、板バネが結合されており、ボイスコイルモーターが作動しない時、ボビンは、板バネの弾性力によって常にベースと接触される。即ち、従来のボイスコイルモーターのボビンは、ベースに対して上部方向のみに一方向に駆動される。

従来のボイスコイルモーターが一方向のみに駆動されることによって、ボイスコイルモーターを駆動するためには、ボビンの自重及び板バネの弾性力より大きい駆動力を要し、これにより、ボイスコイルモーターの消費電力量が増加される問題点を有する。

また、ボイスコイルモーターを駆動するためには、ボビンの自重及び板バネの弾性力より大きい駆動力を要するため、マグネットまたはボビンに巻線されたコイルのサイズが増加して、ボイスコイルモーターの全体的なサイズが増加する問題点を有する。

さらに、板バネの形状が変形される場合、レンズとイメージセンサーとの間のフォーカスが正確に行われず、イメージの品質が大きく低くなる問題点を有する。

本発明は、消費電力量、サイズ及びイメージの品質をより向上させるのに好適な構造を有するボイスコイルモーター及びその駆動方法を提供する。

一実施形態として、ボイスコイルモーターは、第１磁場を発生させるマグネットを含む固定子；光が通過する中空が形成されたボビン、及び前記ボビンの外周面に配置され、前記第１磁場と反応する第２磁場を発生させるコイルを含む可動子；前記固定子を固定し、前記光が通過する開口が形成されたベース；及び前記ボビンを弾力的に支持し、前記コイルに電流が印加されない時、前記ボビンの下端と前記ベースの上面との間にギャップを形成する少なくとも一つの弾性部材を含む。

本発明の一実施形態において、前記弾性部材は、前記ボビンの下端に連結された第１弾性部材と、前記ボビンの前記下端と対向する上端に連結された第２弾性部材とを含む。

本発明の一実施形態において、前記第１及び第２弾性部材は、それぞれ、前記ボビンと結合される内側弾性部と、前記固定子と連関して結合された外側弾性部と、前記内側及び外側弾性部を連結する連結弾性部とを含む。

本発明の一実施形態において、前記内側弾性部は、前記可動子の自重による垂れによって、前記外側弾性部の下部に配置される。

本発明の一実施形態において、前記内側弾性部は、前記可動子の自重による垂れを考慮して、前記外側弾性部より高い位置に配置され、前記第１及び第２弾性部材は、前記ベースの上面と平行に配置される。

本発明の一実施形態において、前記可動子及び前記固定子を覆い、前記ベースに固定されるカバーカンをさらに含み、前記ボビンと向かい合う前記ベース、及び前記ボビンと向かい合う前記カバーカンの内側面のいずれか一つには、衝撃緩衝部材が配置される。

本発明の一実施形態において、前記ボビンと向かい合う前記ベース、及び前記ボビンと向かい合う前記カバーカンの内側面には、それぞれ、第１及び第２衝撃緩衝部材が配置される。

本発明の一実施形態において、前記衝撃緩衝部材は、スポンジ、弾性を有する合成樹脂、及びゴムのいずれか一つを含む。

一実施形態として、ボイスコイルモーターは、第１磁場を発生させるマグネットを含む固定子；光が通過する中空が形成されたボビン、及び前記ボビンの外周面に配置され、前記第１磁場と反応する第２磁場を発生させるコイルを含む可動子；前記固定子を固定し、前記光が通過する開口が形成されたベース；及び前記ボビンを弾力的に支持する弾性部材を含み、前記弾性部材によって支持された前記ボビンは、前記第１及び第２磁場によって発生された上昇力によって前記ベースと遠くなる第１方向、及び前記第１及び第２磁場によって発生された下降力によって前記ベースから近くなる第２方向のいずれか一方向に駆動される。

本発明の一実施形態において、前記ボビンが前記第１方向に駆動される時、前記コイルには、正方向電流が印加され、前記ボビンが前記第２方向に駆動される時、前記コイルには、前記正方向電流の流れと反対方向に流れる逆方向電流が印加される。

本発明の一実施形態において、前記コイルの両端間の電圧差を調節して、前記ボビンを前記第１方向及び前記第２方向のいずれか一方向に駆動させる。

一実施形態として、ボイスコイルモーターは、第１磁場を発生させるマグネットを含む固定子；光が通過する中空が形成されたボビン、及び前記ボビンの外周面に配置され、前記第１磁場と反応する第２磁場を発生させるコイルを含む可動子；前記固定子を固定し、前記光が通過する開口が形成されたベース；及び前記ボビンを弾力的に支持し、前記ボビンの下端と前記ベースの上面との間にギャップを形成する少なくとも一つの弾性部材；及び前記ボビンを上昇させるための上昇制御信号、及び前記ボビンを下降させるための下降制御信号を、それぞれ発生させる制御ユニット、及び、前記制御ユニットの前記上昇及び下降制御信号に応答して、前記コイルに正方向電流及び逆方向電流のうち一つを提供する電流提供ユニットを含む駆動モジュールを含む。

本発明の一実施形態において、前記電流提供ユニットは、第１及び第２スイッチ素子が直列連結された第１単位回路部と、第３及び第４スイッチ素子が直列連結された第２単位回路部とを含み、前記第１及び第２単位回路部は、電源（ｐｏｗｅｒ）に対して並列方式で電気的に連結され、前記第１及び第２スイッチ素子の間には、前記コイルの第１端部が連結され、前記第３及び第４スイッチ素子の間には、前記コイルの第２端部が連結される。

本発明の一実施形態において、前記第１及び第４スイッチ素子に前記上昇制御信号が提供されて、前記コイルには前記正方向電流が印加され、前記第２及び第３スイッチ素子に前記下降制御信号が提供されて、前記コイルには前記逆方向電流が印加される。

一実施形態として、ボイスコイルモーターの駆動方法は、マグネットが固定されたベースから離隔した所に弾性部材によって弾力的に支持されレンズが内蔵されたボビンに巻線されたコイルに、第１電流を印加して、前記ボビンを基準位置に移動させ、前記ボビンを整列させるステップ；前記コイルに前記第１電流と反対方向に流れる第２電流を印加して、前記ボビンを前記基準位置から離隔させるステップ； 及び前記レンズ及び前記イメージセンサーモジュールの間に最適フォーカスが形成される時、前記第２電流の電流量を一定に維持させ、前記ボビンを前記最適フォーカスと対応する位置に停止させるステップを含む。

本発明の一実施形態において、前記基準位置は、前記ベースの上面、及び前記ボビンを覆うカバーカンの内側面のうちいずれか一つである。

本発明の一実施形態において、前記ボビンを前記基準位置から離隔させるステップにおいて、前記第２電流の電流量は、連続的に増加する。

本発明の一実施形態において、前記ボビンを前記最適フォーカスと対応する位置に停止させるステップは、前記ボビンを前記最適フォーカスの位置から外れた所まで移動させるステップと、前記コイルに前記第１電流を再印加して、前記ボビンを前記最適フォーカスの位置に復帰させるステップとを含む
一実施形態として、ボイスコイルモーターの駆動方法は、マグネットが固定されたベースから離隔した所に弾性部材によって弾力的に支持されレンズが内蔵されたボビンに巻線されたコイルに、第１電流を印加して、前記ボビンを基準位置に移動させ、前記ボビンを整列させるステップ；被写体を基準に、レンズ及びイメージセンサーモジュールの間の最適フォーカスを形成するためのデータを算出するステップ；及び前記データと対応し、前記第１電流と反対方向に流れる第２電流を前記コイルに印加して、ボビンを前記データに基づいて前記基準位置から移動させるステップを含む。

本発明の一実施形態において、前記第２電流は、一定の強さの電流量を有する。

本発明によるボイスコイルモーター及びその駆動方法によれば、レンズが装着されたボビンをイメージセンサーが搭載されたベースの上面から離隔させ、ボビンに巻線されたコイルブロックに正方向電流または逆方向電流を印加して、ボビンを含む可動子をベースから遠くなる方向またはベースに接近する方向に両方向駆動することによって、ボイスコイルモーターの消費全力を減少させ、より速い時間内にレンズとイメージセンサーとの間のフォーカスを調節することができ、ボビンの駆動による接触騷音を減少させることができる効果を有する。

本発明の一実施形態に係るボイスコイルモーターの断面図である。 図１の「Ａ」部分拡大図である。 本発明の一実施形態と比較のための一般のボイスコイルモーターの断面図である。 図３のボイスコイルモーターを駆動するための駆動電流量及び移動量の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るボイスコイルモーターを概念的に示す断面図である。 図５に示したボイスコイルモーターを駆動するための駆動電流量及び移動量の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るボイスコイルモーターの可動子を上昇または下降させるための駆動回路を示すブロック図である。 駆動回路によってコイルブロックに正方向電流または逆方向電流が印加されることを示すブロック図である。 駆動回路によってコイルブロックに正方向電流または逆方向電流が印加されることを示すブロック図である。 ボイスコイルモーターの駆動方法を説明するためのグラフである。 ボイスコイルモーターの駆動方法を説明するためのグラフである。

図１は、本発明の一実施形態に係るボイスコイルモーターの断面図である。図２は、図１の「Ａ」部分拡大図である。

図１及び図２を参照すると、ボイスコイルモーター６００は、固定子１００、可動子２００、ベース３００、及び弾性部材４００を含む。

固定子１００は、ヨーク１２０とマグネット１３０とを含む。固定子１００は、後述する可動子２００を駆動するための第１磁場を発生させる。

ヨーク１２０は、ヨーク上板１２２とヨーク側面板１２４と含む。ヨーク１２０は、後述するマグネット１３０及び可動子２００から発生された磁場を遮蔽する役割、及びマグネット１３０から発生された磁場のうち、可動子２００に向かわない磁場が可動子２００に向かうようにして、可動子２００の駆動効率を高める。

ヨーク上板１２２は、平面視で、四角プレート状に形成されてもよく、ヨーク上板１２２の中央部には、後述する可動子２００のレンズを露出する開口が形成される。

ヨーク側面板１２４は、ヨーク上板１２２のエッジから延び、ヨーク側面板１２４及びヨーク上板１２２によってマグネット１３０を収納するための空間が形成される。

マグネット１３０は、複数個がヨーク側面板１２４の内側面上に固定され、マグネット１３０は、可動子２００を駆動するための第１磁場を発生させる。

可動子２００は、ボビン２１０とコイルブロック２２０とを含み、ボビン２１０の内部には、レンズバレル及びレンズ２３０が固定される。可動子２００は、固定子１００に対して移動し、後述するベース３００の下面に配置されるイメージセンサーとレンズ２３０との間の間隔を調節する。

ボビン２１０は、例えば、中空が形成された円筒状に形成され、ボビン２１０の内周面には、レンズ２３０を固定するためのねじ山が形成される。ボビン２１０の外周面の下端には、後述するコイルブロック２２０を固定するための段差２１３が形成される。

コイルブロック２２０は、ボビン２１０の外周面に固定される。コイルブロック２２０は、エナメル樹脂などによって絶縁された電線をボビン２１０の外周面に直接巻線して形成、または電線を円筒状に巻線した後、ボビン２１０の外周面に接着剤などによって接着して形成してもよい。

コイルブロック２２０は、外部から印加された電流によって第２磁場を発生し、コイルブロック２２０に印加された電流の方向によって、可動子２００と固定子１００との間には、引力または斥力が発生する。

ベース３００は、プレート状に形成されて固定子１００を固定し、ベース３００の中央部には、可動子２００のボビン２１０の内部に内蔵されたレンズ２３０を通過した光が通過する開口３１０が形成される。

プレート状に形成されたベース３００の上面の４個の角には、それぞれ結合柱３２０が形成され、結合柱３２０は、後述するカバーカンとベース３００とを結合する役割を果たす。

ベース３００の後面には、ボビン２１０のレンズ２３０を通過した光に対応するイメージを生成するイメージセンサーが固定される。

ベース３００と固定子１００のマグネット１３０との間には、フレーム状に形成されたスペーサー３３０が配置される。

弾性部材４００は、第１弾性部材４１０と第２弾性部材４２０とを含む。弾性部材４００は、可動子２００のボビン２１０を弾力的に支持する。

弾性部材４００は、コイル２２０に電流が印加されない時、ボビン２１０の下面２１２とベース３００の上面３０１との間にギャップ（ｇａｐ;Ｇ)を形成する。

本発明の一実施形態において、弾性部材４００を用いて、コイル２２０に電流が印加されない時、可動子２００をベース３００の上面３０１から離隔させる場合、可動子２００は、コイル２２０に印加される電流の方向の変更によって、ベース３００に向かう下部方向、またはベース３００と遠くなる上部方向に、両方向駆動することができる。

即ち、弾性部材４００を用いて、コイル２２０に電流が印加されない時、可動子２００をベース３００の上面３０１から離隔させる場合、可動子２００は、静止状態で、前記下部方向または前記上部方向に、両方向駆動することができる。

第１弾性部材４１０は、ベース３００と向かい合うボビン２１０の下面２１２に弾力的に結合される。

第１弾性部材４１０は、２つからなり、２つからなる第１弾性部材４１０は、相互電気的に絶縁される。いずれか一つの第１弾性部材４１０には、コイルブロック２２０を成す電線の一側端部が電気的に連結され、残りの一つの第１弾性部材４１０には、コイルブロック２２０を成す電線の前記一側端部と対向する他側端部が電気的に連結される。

図２を参照すると、各第１弾性部材４１０は、共通に、内側弾性部４１２、外側弾性部４１４、及び連結弾性部４１６を含む。

内側弾性部４１２は、ボビン２１０の下面２１２に結合され、外側弾性部４１４は、スペーサー３３０によって結合され、連結弾性部４１６は、内側弾性部４１２と外側弾性部４１４とを弾力的に連結する。連結弾性部４１６は、平面視で、薄くて狭い幅を有する線状の弾性部材をジグザグ状に折り曲げて形成する。

各第１弾性部材４１０の各外側弾性部４１４は、一部が突出し、突出した部分がベース３００の側面に沿って折り曲げられて外部回路基板と電気的に接続される。外部回路基板からは各第１弾性部材４１０の各外側弾性部４１４に電流が印加され、各外側弾性部４１４に提供された電流はコイルブロック２２０に提供され、これによって、コイルブロック２２０からは可動子２００をアップ−ダウンさせるための前記第２磁場が発生する。

第２弾性部材４２０は、ベース３００と向かい合うボビン２１０の下面２１２と対向する上面２１４に弾力的に結合される。

第２弾性部材４２０は、内側弾性部４２２、外側弾性部４２４、及び連結弾性部４２６を含む。

内側弾性部４２２は、ボビン２１０の下面２１２と対向する上面２１４と結合し、外側弾性部４２４は、ヨーク１２０のヨーク上板１２２に配置され、連結弾性部４２６は、内側弾性部４２２と外側弾性部４２４とを連結する。

本発明の一実施形態において、可動部２００と連結された第１弾性部材４１０の内側弾性部４１２及び第２弾性部材４２０の内側弾性部４２２は、可動子２００の自重及び重力によって外側弾性部４１４より低い位置に配置される。

従って、ボビン２１０の下面２１２とベース３００の上面３０１との間のギャップＧは、可動子２００の自重及び重力による内側弾性部４２２の垂れを考慮して設定することが好ましい。

別の実施形態において、可動子２００の自重及び重力による可動子２００の垂れが発生しないように、第１及び第２弾性部材４１０、４２０の内側弾性部４１２、４２２が外側弾性部４１４、４２４より高い位置に形成されるように、連結弾性部４１６、４２６の形状を変形しても構わない。

第１及び第２弾性部材４１０、４２０の内側弾性部４１２、４２２を、可動子２００の自重及び重力による垂れを考慮して、外側弾性部４１４、４２４より高い位置に形成する場合、第１及び第２弾性部材４１０、４２０は、ベース３００の上面３０１と平行に配置されてもよい。

図１を再び参照すると、ボイスコイルモーター６００は、カバーカン５００をさらに含むことができる。

カバーカン５００は、可動子２００のレンズ２３０を露出する開口が形成され、ベース３００と対応するプレート状に形成された上板５１０と、上板５１０のエッジからベース３００に向かう方向に延びた側面板５２０とを含み、側面板５２０は、ベース３００の側面と結合される。

図１を再び参照すると、本発明の一実施形態に係る可動子２００は、ベース３００に向かう第１方向、及び前記第１方向と反対方向である第２方向に、それぞれ駆動可能である。従って、可動子２００が前記第１方向または前記第２方向に駆動される途中に、可動子２００は、ベース３００またはカバーカン５００の上板５１０と衝突することがあり、これによって、第１及び第２弾性部材４１０、４２０の形状変形または衝突による騷音が発生し得る。

これを防止するために、ボイスコイルモーター６００は、第１衝撃緩衝部材３４０及び第２衝撃緩衝部材３５０をさらに含むことができる。

第１衝撃緩衝部材３４０は、ボビン２１０の下面２１２と向かい合うベース３００の上面３０１に形成され、第２衝撃緩衝部材３５０は、ボビン２１０の上面２１４と向かい合うカバーカン５００の内側面に配置される。

第１及び第２衝撃緩衝部材３４０、３５０は、スポンジ、弾性を有する合成樹脂、及びゴムのいずれか一つを含むことができる。

図３は、本発明の一実施形態と比較のための一般のボイスコイルモーターの断面図である。図４は、図３のボイスコイルモーターを駆動するための駆動電流量及び移動量の関係を示すグラフである。

図３ないし図４を参照すると、一般のボイスコイルモーター１０のボビン及びコイルブロックを含む可動子２は、弾性部材３によって固定子１に弾力的に結合され、可動子２は、可動子２をベース４に向かう方向に押す弾性力を発生させる弾性部材３によってベース４上に配置される。

図３において、可動子２には、可動子２を駆動するための駆動電流が印加されない状態である。

ベース４の下部に配置されたイメージセンサーと可動子２に含まれたレンズとの間の間隔を広げて、イメージセンサーと可動子２との間のフォーカスを調節するために、可動子２のコイルブロックには電流が印加され、これによって、コイルブロックからは磁場が発生する。

コイルブロックから発生した磁場は、固定子１のマグネットから発生した磁場と作用して、ベース４の上部に向かう方向に上昇力を発生させる。前記上昇力は、コイルブロックに印加される電流の強さに比例して増加する。

図３及び図４に示したように、一般のボイスコイルモーター１０の可動子２は、可動子２の自重及び弾性部材３が、可動子２を下部に押す弾性力によってコイルブロックに印加される電流量が、図４のグラフの横軸の起動電流（ｓｔａｒｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）地点に到逹する前まではベース４から離隔することができない。

コイルブロックに印加される電流量が前記起動電流以上である場合、図４のグラフに示したように、可動子２に印加される上昇力が可動子２の自重及び弾性部材３の弾性力より大きくなるようになり、これによって、可動子２は、ベース４から離隔する。

この後、コイルブロックに印加される電流量が連続的に増加し、電流量が図４のグラフのＢ地点に到逹するまで、可動子２とベース４との間の間隔は連続的に増加する。

一方、可動子２とベース４との間の間隔が増加し続けることによって、弾性部材３の弾性力も増加し、可動子２は、特定の電流量Ｂでベース４の上面からＡだけ離隔される。例えば、コイルブロックに約８０ｍＡの電流が提供される場合、可動子２は、特定の位置でそれ以上上昇することができず、止まるようになる。

図５は、本発明の一実施形態に係るボイスコイルモーターを概念的に示す断面図である。図６は、図５に示したボイスコイルモーターを駆動するための駆動電流量及び移動量の関係を示すグラフである。

図１、図５及び図６を参照すると、ボビン２１０とコイルブロック２２０とを含む可動子２００は、弾性部材４００の第１及び第２弾性部材４１０、４２０によって固定子１００に弾力的に結合し、可動子２００は、第１及び第２弾性部材４１０、４２０の弾性力よって、コイルブロック２２０に電流が印加されない時、ベース４００の上面から離隔する。

ベース４００の下部に配置されたイメージセンサーと可動子２００に含まれたレンズとの間の間隔を広げるために、可動子２００のコイルブロック２１０には、例えば、正方向電流が印加され、これによって、コイルブロック２１０からは第１磁場が発生する。

コイルブロック２１０から発生した第１磁場は、固定子１００のマグネット１３０から発生した第２磁場と作用して、ベース４００の上部に向かう第１方向に上昇力を発生させる。前記上昇力は、コイルブロック２２０に印加される正方向電流の強さに比例して増加する。

図５及び図６に示したように、本発明の一実施形態に係るボイスコイルモーター６００の弾性部材４１０、４２０は、可動子２００に電流が印加されなかった時、可動子２００をベース３００に向かう方向に加圧しないため、可動子２００のコイルブロック２２０に正方向電流が印加される瞬間、可動子２００は、ベース３００の上面に対して遠くなる第１方向に上昇し始める。

以下、図６のグラフにおいて、Ｙ軸が正数になる領域の電流は「正方向電流」と正義し、図６のグラフにおいて、Ｙ軸が負数になる領域の電流は「逆方向電流」と正義する。

また、本発明の一実施形態に係るボイスコイルモーター６００の可動子２００は、可動子２００に正方向電流が印加される以前にベース３００から既に離隔された状態であるため、図４に示した一般のボイスコイルモーターにて、前記Ａ地点に到逹するために必要な電流量８０ｍＡの約１／３程度である約２５ｍＡの電流量だけでも、前記Ａ地点に到逹することができる。

つまり、本発明の一実施形態においては、第１及び第２弾性部材４１０、４２０を用いて、コイルブロック２２０に電流が印加される以前に可動子２００がベース３００の上面から離隔された状態であるため、より少ない電流量でも可動子２００を要求される位置まで上昇させることができる。

一方、本発明の一実施形態に係るボイスコイルモーター６００の可動子２００をベース３００と近くなる第２方向に駆動させるためには、前記正方向電流の代わりに逆方向電流をコイルブロック２２０に印加する。

コイルブロック２２０に印加された前記逆方向電流によって発生された磁場、及びマグネット１３０から発生された磁場によって、コイルブロック２２０には下降力が発生し、下降力によって、可動子２００はベース３００の上面３０１に向かう方向に移動し、前記可動子２００は、ベース３００の上面３０１上に配置される。

図７は、本発明の一実施形態に係るボイスコイルモーターの可動子を上昇または下降させるための駆動回路を示すブロック図である。

図１及び図７を参照すると、可動子２００のコイルブロック２２０に電流が印加されなかった時、可動子２００は、第１及び第２弾性部材４１０、４２０によってベース３００の上面３０１から離隔し、ベース３００の上面３０１から離隔された可動子２００のコイルブロック２２０に電流を印加することによって、可動子２００は、ベース３００の上面３０１に向かう第１方向または第１方向と反対方向である第２方向に駆動される。

可動子２００を、前記第１方向または前記第２方向のいずれか一方の方向に駆動するために、ボイスコイルモーター８００は、コイルブロック２２０に印加される電流の流れを変える駆動モジュール７００を含む。

駆動モジュール７００は、制御ユニット７１０と電流提供ユニット７９０とを含む。

制御ユニット７１０は、外部回路基板と電気的に連結され、制御ユニット７１０は、上昇制御信号Ｓ１及び下降制御信号Ｓ２を発生する。

上昇制御信号Ｓ１は、ボイスコイルモーター８００のボビン２１０とベース３００の上面３０１との間のギャップを増加させるための制御信号であり、下降制御信号Ｓ２は、ボイスコイルモーター８００のボビン２１０とベース３００の上面３０１との間のギャップを減少させるための制御信号である。

電流提供ユニット７９０は、上昇制御信号Ｓ１に応答して、コイルブロック２２０に、可動子２００とベース３００の上面３０１との間の間隔を増加させるための「正方向電流」を提供する。これに対し、電流提供ユニット７９０は、下降制御信号Ｓ２に応答して、コイルブロック２２０に、可動子２００とベース３００の上面３０１との間の間隔を減少させるための「逆方向電流」を提供する。

電流提供ユニット７９０は、電源７１５、第１単位回路部７２０、及び第２単位回路部７３０を含む。

第１単位回路部７２０は、第１及び第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２を含む。本発明の一実施形態において、第１及び第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、それぞれ、入力端、出力端、及びゲートを含むトランジスターであってもよい。第１スイッチ素子Ｑ１の前記出力端は、第２スイッチ素子Ｑ２の前記出力端と連結される。

第２単位回路部７３０は、第３及び第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４を含む。本発明の一実施形態において、第３及び第４スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２は、それぞれ、入力端、出力端、及びゲートを含むトランジスターであってもよい。第３スイッチ素子Ｑ３の前記出力端は、第４スイッチ素子Ｑ４の前記出力端と電気的に連結される。

本発明の一実施形態において、第１単位回路部７２０及び第２単位回路部７３０は、電源７１５に対して並列方式で連結される。即ち、第１単位回路部７２０の第１及び第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の前記入力端、及び第２単位回路部７３０の第３及び第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４の前記入力端は、それぞれ、電源７１５から提供された電流が入力される。

一方、第１単位回路部７２０の第１及び第２スイッチ素子Ｑ１、Ｑ２の前記出力端、及び第２単位回路部７３０の第３及び第４スイッチ素子Ｑ３、Ｑ４の前記出力端には、コイルブロック２２０を成す電線の一側端、及び前記一側端と対向する他側端が電気的に連結される。

動作の側面において、制御ユニット７１０から出力された上昇制御信号Ｓ１は、第１スイッチ素子Ｑ１の前記ゲートと、第４スイッチ素子Ｑ４の前記ゲートとに印加される。制御ユニット７１０から出力された下降制御信号Ｓ２は、第２スイッチ素子Ｑ２の前記ゲート、及び第３スイッチ素子Ｑ３の前記ゲートに、それぞれ電気的に連結される。

従って、制御ユニット７１０から上昇制御信号Ｓ１が出力される場合、図８に示したように、第１スイッチ素子Ｑ１及び第４スイッチ素子Ｑ４の各ゲートに上昇制御信号Ｓ１が共に印加される。よって、第１スイッチ素子Ｑ１、コイルブロック２２０、第４スイッチ素子Ｑ４、及び電源７１５は、閉回路を成し、これによって、コイルブロック２２０には「正方向電流」が印加される。

コイルブロック２２０に正方向電流が印加されることによって、ボイスコイルモーター７００の可動子２００とベース３００の上面３０１との間の間隔は、増加する。

一方、制御ユニット７１０から下降制御信号Ｓ２が出力される場合、図９に示したように、第２スイッチ素子Ｑ２及び第３スイッチ素子Ｑ３の各ゲートに、下降制御信号Ｓ２が共に印加される。よって、第３スイッチ素子Ｑ３、コイルブロック２２０、第２スイッチ素子Ｑ２、及び電源７１５は、閉回路を成し、これによって、コイルブロック２２０には「正方向電流」と反対方向に流れる「逆方向電流」が印加される。

コイルブロック２２０に前記逆方向電流が印加されることによって、ボイスコイルモーター７００の可動子２００とベース３００の上面３０１との間の間隔は、減少する。

本発明の一実施形態においては、たとえ４個のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を用いて、コイルブロック２２０に流れる電流の方向を互いに異なるように制御する構成を図示及び説明しているが、これと異なって、コイルブロック２２０に流れる電流の方向は、非常に多様な電気素子を用いて変更されてもよい。

たとえ本発明の一実施形態においては、４個のスイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を用いて、コイルブロック２２０に流れる電流の方向を互いに異なるように制御する構成を図示及び説明しているが、これと異なって、コイルブロック２２０の両端に電圧をそれぞれ印加し、前記コイルブロック２２０の両端間の電圧差を調節して、ボビン２１０を上昇または下降させてもよい。

以下、本発明の一実施形態に係るボイスコイルモーターの駆動方法を説明する。

図１及び図１０を参照すると、ボイスコイルモーター７００のマグネット１３０が固定されたベース３００の上面３０１から離隔した所に第１及び第２弾性部材４１０、４２０を含む弾性部材４００によって弾力的に支持されレンズ２３０が内蔵されたボビン２１０に巻線されたコイルブロック２２０に、逆方向電流ＦＣを印加して、ボビン２１０を基準位置に移動させる。

本発明の一実施形態において、前記基準位置は、ベース３００の上面３０１であってもよい。

次いで、コイルブロック２２０に逆方向電流ＦＣの電流量を増加させてボビン２２０を前記基準位置から離隔させ、ボビン２２０が初期位置Ｓに到逹すると、正方向電流ＳＣを印加する。正方向電流ＳＣは、連続的にまたはステップ状に増加できる。

次いで、ボビン２１０に固定されたレンズ２３０及びイメージセンサーモジュールの間に要求される最適フォーカスが形成される時、正方向電流ＦＣの電流量を一定に維持させ、ボビン２１０を前記最適フォーカスと対応する位置に停止させる。

ボビン２１０を前記最適フォーカスと対応する位置に停止させる過程は、ボビン２１０を前記最適フォーカスの位置から僅かに外れた所まで移動させる過程、及び前記コイルブロック２２０に正方向電流の電流量を僅かに減少させることでボビン２１０を前記最適フォーカスの位置に復帰させ、このような微細なフォーカス過程を行って、ボビン２１０のレンズ２３０とイメージセンサーモジュールとの間のフォーカスをより微細に調節することができる。

次いで、イメージセンサーモジュール及びレンズ２３０の間には、被写体と最適フォーカスが形成され、イメージセンサーモジュールは、最適フォーカスで被写体のイメージを生成する。

一方、図１及び図１１を参照すると、ボイスコイルモーター７００のマグネット１３０が固定されたベース３００の上面３０１から離隔した所に第１及び第２弾性部材４１０、４２０を含む弾性部材４００によって弾力的に支持されレンズ２３０が内蔵されたボビン２１０に巻線されたコイルブロック２２０に、正方向電流ＳＣを印加して、ボビン２１０を基準位置に移動させる。

本発明の一実施形態において、前記基準位置は、カバーカン５１０の上板５１０の内側面であってもよい。

次いで、コイルブロック２２０に正方向電流ＳＣの電流量を減少させて、ボビン２２０を前記基準位置であるカバーカン５１０の上板５１０から離隔させ、ボビン２２０が初期位置Ｓに到逹すると、逆方向電流ＦＣを印加する。逆方向電流ＦＣは、連続的にまたはステップ状に増加できる。

次いで、ボビン２１０に固定されたレンズ２３０及びイメージセンサーモジュールの間に要求される最適フォーカスが形成される時、逆方向電流ＦＣの電流量を一定に維持させ、ボビン２１０を前記最適フォーカスと対応する位置に停止させる。

ボビン２１０を前記最適フォーカスと対応する位置に停止させる過程は、ボビン２１０を前記最適フォーカスの位置から僅かに外れた所まで移動させる過程、及び前記コイルブロック２２０に前記逆方向電流ＳＣの電流量を僅かに増加させることでボビン２１０を前記最適フォーカスの位置に復帰させ、このような微細なフォーカス過程を行って、ボビン２１０のレンズ２３０とイメージセンサーモジュールとの間のフォーカスをより微細に調節することができる。

次いで、イメージセンサーモジュール及びレンズ２３０の間には、被写体と最適フォーカスが形成され、イメージセンサーモジュールは、最適フォーカスで被写体のイメージを生成する。

本発明の一実施形態に係るボイスコイルモーターの駆動方法は、図１に示したボビン２１０をベース３００の上面３０１またはカバーカン５００の上板５１０の内側面のいずれか一つに接触させて基準位置を設定し、基準位置からイメージセンサーモジュールと最適フォーカスを成す位置に到逹するまでコイルブロック２２０に電流を印加して、可動子２００とイメージセンサーモジュールとの間のフォーカスを調節する方法を図示及び説明したが、これと異なって、マグネット１３０が固定されたベース３００の上面３０１から離隔した所に弾性部材４００によって弾力的に支持されレンズ２３０が内蔵されたボビン２１０に巻線されたコイルブロック２２０に、第１電流を印加して、ボビン２１０を基準位置に移動させ、被写体を基準に、レンズ２３０及びイメージセンサーモジュールの間の最適フォーカスを維持するためのデータを算出し、前記データと対応する電流の電流量を前記コイルブロック２２０に印加して、ボビン２１０を前記データに基づいて前記基準位置から移動しても構わない。この時、電流の電流量は、前記データと対応する強さを有し、前記基準位置は、カバーカン５１０の上板５１０の内側面またはベース３００の上面３０１であってもよい。

以上で、詳細に説明した通り、レンズが装着されたボビンをイメージセンサーが搭載されたベースの上面から離隔させ、ボビンに巻線されたコイルブロックに正方向電流または逆方向電流を印加して、ボビンを含む可動子をベースから遠くなる方向またはベースに接近する方向に両方向駆動することによって、ボイスコイルモーターの消費電力を減少させ、より速い時間内にレンズとイメージセンサーとの間のフォーカスを調節することができ、ボビンの駆動による接触騷音を減少させることができる効果を有する。

以上、本発明に係る実施形態を説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者であれば、これから様々な変形及び均等な範囲の実施が可能であることを理解すべきである。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、次の特許請求の範囲によって定められなければならない。

６００ ボイスコイルモーター
１００ 固定子
２００ 可動子
３００ ベース
４００ 弾性部材
１２０ ヨーク
１３０ マグネット

Claims (30)

1. マグネット及びベースを含む固定子と、ボビンを含む可動子と、前記ボビンの外周面に配置されたコイルブロックと、前記ベースと結合されたカバーカンと、及び下部弾性部材と上部弾性部材を含む弾性部材と、を含み、前記下部弾性部材は前記ボビンの下部と結合された内側弾性部と、外側弾性部及び前記内側及び外側弾性部を連結する連結弾性部を含み、前記上部弾性部材は前記ボビンの上部と結合された内側弾性部と、外側弾性部及び前記内側及び外側弾性部を連結する連結弾性部を含み、前記弾性部材はボビンを支持するように構成されたボイスコイルモーターの駆動方法であり、
   前記ボビンの下部面がベースの上部面からそしてボビンの上部面がカバーカンから各々離隔された第１ギャップと第２ギャップを有する初期位置にボビンが提供される際、下部弾性部材の内側弾性部が外側弾性部より下に配置されるステップ、
   前記ボビンが前記初期位置に位置する間に、コイルブロックに逆方向電流を印加するステップ、
   前記逆方向電流を印加することに応じて、ボビンがベースに近接する方向の第１位置にボビンを移動させ、前記ボビンが最初位置から第１位置に移動する際、下部弾性部材の内側弾性部が外側弾性部よりベースにさらに近接した位置に配置されるステップ、
   前記逆方向電流を印加した後、正方向電流を印加するステップ、
   前記正方向電流を印加することに応じて、カバーカンに近接する方向の第２位置に向かって前記ボビンを移動させるステップ、を含むことを特徴とする、ボイスコイルモーターの駆動方法。
2. 前記ボビンが初期位置にある際に、前記ボビンと前記ベースとの間の前記第１ギャップは、前記コイルブロックに逆方向電流が印加され前記ボビンが前記第１位置に移動する際に減少し、前記第１ギャップは、前記コイルブロックに正方向電流が印加されて前記ボビンが前記第２位置に移動する際に増加することを特徴とする、請求項１に記載のボイスコイルモーターの駆動方法。
3. 前記コイルブロックに逆方向電流が印加される際に、前記ボビンと前記ベースとの間の前記第１ギャップは減少し、前記ボビンと前記カバーカンとの間の前記第２ギャップは増加し、前記コイルブロックに正方向電流が印加される際に、前記ボビンと前記カバーカンとの間の前記第１ギャップは減少し、前記ボビンと前記ベースとの間の前記第２ギャップは増加することを特徴とする、請求項１又は２に記載のボイスコイルモーターの駆動方法。
4. レンズとイメージセンサー及び請求項１乃至３のいずれかに記載のボイスコイルモーターを有するカメラにおけるボイスコイルモーターの駆動方法。
5. 前記カメラは携帯電話に内蔵されることを特徴とする、請求項４に記載のボイスコイルモーターの駆動方法。
6. 前記コイルブロックに逆方向電流を印加することによって前記ボビンを初期位置から前記第１位置に移動させ、その次の前記ボビンは逆方向電流が減少して正方向電流が増加することに応じて前記第１位置から最適フォーカスの位置から離れた所まで移動し、その次の前記ボビンが最適フォーカスの位置に移動することを特徴とする、請求項４又は５のいずれかに記載のボイスコイルモーターの駆動方法。
7. 前記レンズは前記ボビンと結合され、前記ボビンが前記ベースから離隔した初期位置に配置されるように前記ボビンは上部及び下部弾性部材によって支持され、初期位置において前記コイルブロックに逆方向電流が提供されると前記ボビンが前記ベースに接近するようになり、前記逆方向電流を減少したり前記逆方向電流の反対方向に流れる正方向電流を印加することによって前記ボビンと前記ベースとの間の距離が増加し、前記レンズと前記イメージセンサーとの間に最適フォーカスが形成されると前記ボビンの移動が停止することを特徴とする、請求項４乃至６のいずれかに記載のボイスコイルモーターの駆動方法。
8. 前記ボビンの移動は、前記ボビンを最適フォーカスを通過する位置に移動させ、その次の前記コイルブロックに逆方向電流または正方向電流を調節して最適フォーカスに対応する位置に前記ボビンを復帰させることによって停止されることを特徴とする、請求項４乃至６のいずれかに記載のボイスコイルモーターの駆動方法。
9. 前記初期位置において、下部及び上部弾性部材の内側弾性部は光軸に平行した方向で外側弾性部より前記ベースにさらに近い位置に配置されることを特徴とする、請求項４乃至６のいずれかに記載のボイスコイルモーターの駆動方法。
10. 前記ボビンの底面とベースの上部面との間に前記第１ギャップを形成し、またボビンの上部面とカバーカンとの間に前記第２ギャップを形成することによって、前記弾性部材が可動子を初期位置に支持することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のボイスコイルモーターの駆動方法。
11. 前記第１位置は前記ベースの上部面を含み、前記第２位置は前記カバーカンの内側面を含むことを特徴とする、請求項１乃至３又は１０のいずれかに記載のボイスコイルモーターの駆動方法。
12. マグネット及びベースを含む固定子、
    中空が形成されたボビン及び前記ボビンの外周面に配置されるコイルブロックを含む可動子、
    前記ベースと結合されたカバーカン、及び
    前記ボビンの下部と結合された下部弾性部材と前記ボビンの上部と結合された上部弾性部材を含んで前記ボビンを支持する弾性部材、を含み、前記下部弾性部材は前記コイルブロック一の側端部が連結される第１弾性部材と前記コイルブロックの他側端部が連結される第２弾性部材を含み、前記第１及び第２弾性部材は互いに離隔され、
    前記第１弾性部材は前記ボビンの下部と結合された内側弾性部と、外側弾性部及び、前記内側及び外側弾性部を連結する連結弾性部を含み、
    前記第２弾性部材は前記ボビンの上部と結合された内側弾性部と、外側弾性部及び、前記内側及び外側弾性部を連結する連結弾性部を含み、
    前記ボビンの下部面が前記ベースの上部面からそして前記ボビンの上部面が前記カバーカンから各々離隔された第１ギャップと第２ギャップを有する初期位置に前記ボビンが位置し、
    前記ボビンが初期位置に位置する際に下部及び上部弾性部材の内側弾性部が外側弾性部より下に配列され、
    前記ボビンが初期位置に位置する間に前記コイルブロックに逆方向電流が印加されると、前記ボビンが前記ベースに近接する方向の第１位置に移動され、
    前記コイルブロックに正方向電流が印加されると、前記ボビンが前記カバーカンに近接する方向の第２位置に移動するように構成されたことを特徴とする、ボイスコイルモーター。
13. 前記下部及び上部弾性部材の内側弾性部は前記ベースの表面に平行するように配列されたことを特徴とする、請求項１２に記載のボイスコイルモーター。
14. 前記下部弾性部材は上部弾性部材から絶縁されたことを特徴とする、請求項１２又は１３に記載のボイスコイルモーター。
15. 前記下部弾性部材はマグネットから離隔配置されたことを特徴とする、請求項１２乃至１４のいずれかに記載のボイスコイルモーター。
16. 前記固定子はヨークをさらに含み、前記ヨークはヨーク上板及び前記ヨーク上板のエッジから延びたヨークの側面板を含むことを特徴とする、請求項１２乃至１５のいずれかに記載のボイスコイルモーター。
17. 前記ボビンが初期位置にある際に、前記ボビンと前記ベースとの間に形成されたギャップ（ｇａｐ）は、前記コイルブロックに電流が印加されて前記ボビンが前記第１位置に移動すると減少し、前記ギャップは前記コイルブロックに電流が印加され前記ボビンが前記第２位置に移動すると増加することを特徴とする、請求項１２乃至１６のいずれかに記載のボイスコイルモーター。
18. 前記コイルブロックに逆方向電流が印加されると、前記ボビンと前記ベースとの間に形成された第１ギャップは減少し、前記ボビンと前記カバーカンとの間に形成された第２ギャップは増加する一方、前記コイルブロックに正方向電流が印加されると、前記ボビンと前記ベースとの間に形成された第１ギャップは増加し、前記ボビンと前記カバーカンとの間に形成された第２ギャップは減少することを特徴とする、請求項１７に記載のボイスコイルモーター。
19. 前記ベースと前記カバーカンの内側面のうちいずれか一つに衝撃緩衝部材が配置されたことを特徴とする、請求項１２乃至１７のいずれかに記載のボイスコイルモーター。
20. 前記衝撃緩衝部材は、スポンジ、弾性プラスチック及びゴムのうちいずれか一つを含むことを特徴とする、請求項１９に記載のボイスコイルモーター。
21. レンズと、
    イメージセンサーと、
    前記レンズと前記イメージセンサーとの間の距離を調整する請求項１２乃至２０に記載されたボイスコイルモーターを具備することを特徴とする、カメラ。
22. 携帯電話に内蔵されることを特徴とする、請求項２１に記載のカメラ。
23. 前記カメラは前記コイルブロックに逆方向電流を印加することによって前記ボビンを初期位置から第１位置に移動させ、
    その次のボビンは逆方向電流が減少して逆方向電流と反対方向に流れる正方向電流が増加するに応じて第１位置から最適フォーカスの位置から離れる位置に移動し、
    前記逆方向電流または正方向電流を調節して最適フォーカスの位置に復帰して停止することを特徴とする、請求項２１又は２２に記載のカメラ。
24. 前記ボビンを上昇させるための上昇制御信号と前記ボビンを下降させるための下降制御信号を発生する制御ユニットと、
    前記上昇制御信号及び下降制御信号に応じてコイルブロックに正方向電流及び逆方向電流のうちいずれか一つを提供する少なくとも一つのスイッチ部材、をさらに含むことを特徴とする、請求項２１乃至２３のいずれかに記載のカメラ。
25. レンズはボビンと結合され、前記ボビンがベースから離隔した初期位置に配置されるように前記ボビンは上部及び下部弾性部材によって支持され、初期位置においてコイルブロックに逆方向電流が提供されると前記ボビンがベースに接近するようになり、前記逆方向電流を減少したり前記逆方向電流の反対方向に流れる正方向電流を印加することによって前記ボビンとベースとの間の距離が増加して、前記レンズとイメージセンサーとの間に最適フォーカスが形成されると前記ボビンの移動が停止する請求項２１乃至２４のいずれかに記載のカメラを備えたことを特徴とする、携帯電話。
26. 前記ボビンの移動は、前記ボビンを最適フォーカスを通過する位置に移動させ、その次コイルブロックに正方向電流及び逆方向電流を調節して最適フォーカスに対応する位置にボビンを復帰させることによって停止することを特徴とする、請求項２１乃至２５のいずれかに記載の携帯電話。
27. 前記初期位置において、下部及び上部弾性部材の内側弾性部は光軸に平行した方向で外側弾性部よりベースにさらに近接した位置に配置されることを特徴とする、請求項１２乃至２０のいずれかに記載のボイスコイルモーター。
28. 前記ボビンの下部面と前記ベースの上部面との間に第１ギャップを形成し、またボビンの上部面とカバーカンとの間に第２ギャップを形成することによって前記弾性部材が可動子を初期位置に支持することを特徴とする、請求項１２乃至２０又は２７のいずれかに記載のボイスコイルモーター。
29. 前記ボビンの下部面と前記ベースの上部面との間に重力方向に第１ギャップが形成されることを特徴とする、請求項１２乃至２０、２７又は２８のいずれかに記載のボイスコイルモーター。
30. 前記第１位置は前記ベースの上部面を含み、第２位置は前記カバーカンの内側面を含むことを特徴とする、請求項１２乃至２０、２７乃至２９のいずれかに記載のボイスコイルモーター。

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