JP5775166B2 - ボイスコイルモーター及びその駆動方法 - Google Patents

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 (29)

1. 複数の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、コイルブロックを含む可動子、
   前記ベースと対応するプレート状の上板及び前記ベースと結合する側面板を含み、前記可動子を覆うカバーカン、
   前記ボビンを支持し、前記ボビンの下面に位置する下部弾性部材を含み、
   前記コイルブロックに電流が印加されない時、前記可動子は、下方向には前記ベースと離隔し上方向には前記カバーカンと離隔し、停止状態になり、前記コイルブロックに電流が印加される時、前記可動子は前記停止状態から光軸に沿って上方向または下方向に駆動され、
   前記下部弾性部材は前記コイルブロックを成す電線の一側端部が連結される第１弾性部材と前記電線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弾性部材は相互離隔されていて、
   前記第１及び第２弾性部材を通して前記コイルブロックに電流が印加され、
   前記第１及び第２弾性部材は、各々前記ボビンと結合される内側弾性部と、前記固定子と結合される外側弾性部と、前記内側及び外側弾性部を連結する連結弾性部を含み、
   前記第１及び第２弾性部材の内側弾性部が外側弾性部より低い位置に配置される
   ことを特徴とするボイスコイルモーター。
2. 前記可動子は前記上方向には前記カバーカンの上板の内側面まで移動が可能であ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。
3. 前記下部弾性部材は前記ボビンの下面と結合することを特徴とする請求項１または２に記載のボイスコイルモーター。
4. 前記マグネットは前記光軸を含む仮想の平面に沿った断面が前記カバーカンと平行の2
   個の辺を有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載
   のボイスコイルモーター。
5. 前記電線の一側端部は前記電線の他側端部と対向するように配置されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
   
6. 前記ボビンの上面に結合される上部弾性部材をさらに含み、上部弾性部材は下部弾性部材と絶縁されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
7. 前記下部弾性部材と前記カバーカンとは離隔されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
8. 前記下部弾性部材と前記マグネットとは離隔されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
9. 前記ボビンはレンズと結合されるようにする結合手段が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
10. 前記結合手段は螺旋山が形成されていることを特徴とする請求項９に記載のボイスコイルモーター。
11. 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周縁から延長されたヨーク側面板を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
12. 前記ヨーク上板は平面上から見た時、四角プレート形状であることを特徴とする請求項１１に記載のボイスコイルモーター。
13. 前記ヨーク上板の中央部には前記ボビンと結合されるレンズを露出する開口が形成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載のボイスコイルモーター。
14. 平面上から見た時、前記コイルブロックは前記マグネットより内側にあることを特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
15. 前記両方向は前記ベースから遠くなる第１方向及び前記ベースに近くなるように第２方向であることを特徴とする、請求項１乃至１４のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
16. 前記コイルブロックに電流が印加されない場合、前記ボビンと前記ベースの間にギャップが形成されていて、前記コイルブロックに電流が印加される時、前記可動子は少なくとも前記ベースから遠くなる第１方向及び前記ベースに近くなるように第２方向に駆動されることを特徴とする、請求項１乃至１５のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
17. 前記可動子が前記上方向に駆動される時、前記コイルブロックは単方向電流が印加され、前記可動子が前記下方向に駆動される時、前記コイルブロックには前記方向とは反対方向の電流が印加されることを特徴とする、請求項１乃至１６のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
18. 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ーバカンの内側面のいずれか一つまたは全部に衝撃緩衝部材が配置されたことを特徴とする、請求項１乃至１７のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
19. 前記緩衝部材は、スポンジ、弾性プラスチック及びゴムのうち一つを含むことを特徴とする、請求項１８に記載のボイスコイルモーター。
20. 前記ボビンには前記コイルブロックを支持するための段差が形成されることを特徴とする、請求項１乃至１９のうちいずれかに記載のボイスコイルモーター。
21. レンズと、
    イメージセンサと、
    前記レンズと、
    前記イメージセンサの間の距離を調整する請求項１乃至２０のうちいずれかに記載されたボイスコイルモーターと、を備え、
    前記可動子は前記上方向には前記カバーカンの上板の第１基準位置まで移動が可能である
    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. 前記コイルブロックに第１電流を印加して前記ボビンを前記ベース上部の第２基準位置に移動させ、
    前記第１電流のサイズを減少させ、前記ボビンを前記第２基準位置から離隔させて前記第１電流とは反対の第２電流を印加して前記ボビンを前記第２基準位置からさらに離隔させることを特徴とする、請求項２１または２２に記載のカメラ。
24. 前記第２電流の量を一定に維持する過程を追加することを特徴とする、請求項２３に記載のカメラ。
25. 前記第１基準位置は前記カバーカン上板の内側面であり、前記第２基準位置は前記ベースの上部面であることを特徴とする、請求項２３または２４に記載のカメラ。
26. 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各々発生させる制御ユニット、及び前記制御ユニットを前記上昇及び下降制御信号に応答して前記コイルブロック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さらに含むことを特徴とする、請求項２１乃至２５のうちいずれかに記載のカメラ。
27. 請求項２１乃至２６のうちいずれかに記載されたカメラを内蔵することを特徴とする、携帯電話。
28. マグネットが固定されたベースから離隔された所に弾性部材により弾力的に支持されレンズが内臓されたボビンに巻線されたコイルブロックに第１電流を印加して前記ボビンを基準位置に移動させて前記ボビンを整列させるステップ、
    前記コイルブロックに前記第１電流を減少させたり、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ボビンの下部に配置されたイメージセンサ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１電流または前記第２電流の電流量を一定に維持させ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、
    を実行することを特徴とする、請求項２７に記載の携帯電話。
29. 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離れた所まで移動させるステップ、及び
    前記コイルブロックに前記第１電流を再び印加したり前記第２電流を減少させ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を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の携帯電話。

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