KR100716818B1 - 카메라 위치 감지 장치 및 이를 포함하는 휴대폰 - Google Patents

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우기석
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Abstract

본 발명은 휴대폰과 같은 이동 통신 기기의 카메라 위치 감지 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 본체와 상대적으로 회전하는 힌지 등에 형성되고 카메라의 회전 각도를 감지하는 카메라 위치 감지 장치의 구성 및 그를 포함하는 휴대폰에 관한 것으로, 이를 위하여 홀 소자와 마그네트의 쌍으로 구성되며, 특히 마그네트의 형성 위치를 회전 방향을 기준으로 초기 오프셋(θoff)을 부여함으로써 자속 세기가 카메라의 회전 범위 내(0° 내지 180°)에서 선형으로 감지되도록 함을 특징으로 하는 카메라 회전 감지 장치 및 이를 포함하는 휴대폰을 제공하며, 이러한 카메라 위치 감지 장치를 이용함으로써 감지 장치의 오작동에 의해 카메라의 회전 상태를 잘못 감지하는 문제점을 근본적으로 방지할 수 있다.
마그네트, 홀 소자, 자속, 자기장, 카메라, 렌즈, 휴대폰, 작동점

Description

카메라 위치 감지 장치 및 이를 포함하는 휴대폰 {Device for sensing position of camera and mobile phone comprising the same}
도 1은 종래의 일 예에 따른 카메라 위치 감지 장치가 구비된 휴대폰의 일 예를 도시한 도;
도 2a 내지 도 2c는 종래의 다른 예에 따른 카메라 위치 감지 장치가 작동하는 예를 나타낸 상태도;
도 3은 도 2의 카메라 위치 감지 장치의 측정 결과를 회전각에 따라 도시한 그래프;
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 위치 감지 장치가 작동하는 예를 나타낸 상태도;
도 5는 도 4의 카메라 위치 감지 장치의 측정 결과를 회전각에 따라 도시한 그래프; 및
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대폰의 일 예를 도시한 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10, 110 : 휴대폰 20, 120 : 본체
22, 122 : 키패드 24, 124 : 센서
30, 130 : 폴더 32, 132 : LCD 모듈
34 : 마그네트 40, 140 : 힌지
50, 150 : 카메라 모듈 52, 152 : 렌즈
54, 154 : 마그네트
본 발명은 휴대폰과 같은 이동 통신 기기의 카메라 위치 감지 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 본체와 상대적으로 회전하는 힌지 등에 형성되고 카메라의 회전 각도를 감지하는 카메라 위치 감지 장치의 구성 및 그를 포함하는 휴대폰에 관한 것이다.
일반적으로, 이동 통신 기기의 카메라 모듈에는 마그네트가 부착되고 이 마그네트에서 발생하는 자속의 세기(예컨대, 자기장의 변화)를 감지하는 센서(예컨대, 홀 소자)가 본체 측에 형성됨으로써 본체에 대하여 카메라 모듈이 상대적으로 회전하는 경우에 그 회전 각도를 감지할 수 있다.
이러한 카메라 위치 감지 장치는 상대적으로 회전하는 부재 측에 형성되는 마그네트(magnet)와 고정된 부재 측에 형성되는 홀 소자(hall device)의 쌍으로 구성되며, 홀 소자에서 측정되는 마그네트의 자속 세기를 이용하여 카메라의 회전 상태를 파악하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 일 예에 따른 카메라 위치 감지 장치가 구비된 휴대폰(10)을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 1을 참조하여 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.
카메라 모듈(50)을 포함하는 휴대폰(10)의 일반적인 구조는 키패드(22)를 포함하는 본체(20)와, 본체(20)와 힌지(40)를 통해 결합되고 LCD 모듈(32)이 형성되는 폴더(30)를 포함한다. 도 1에서, 카메라 모듈(50)은 힌지(40)에 결합된 상태로 도시되어 있다.
또한, 홀 소자와 같은 센서(24; sensor)가 상대적으로 고정된 본체(20)에 형성되고, 본체에 대하여 상대적으로 회전하는 부재(예컨대, 도 1에서는 폴더(30))에 마그네트(34)가 형성된 후 이들 센서(24)와 마그네트(34)의 쌍에 의해 카메라 모듈(50)의 회전 각도, 구체적으로는 카메라 모듈의 렌즈 방향의 회전 각도가 감지되는 것이 일반적이다. 도 1에서, 카메라 모듈의 회전 각도는 예컨대, 폴더(30)의 LCD 모듈(32)에서 카메라 모듈(50)의 회전 상태(카메라 렌즈의 방향)에 따라 화면을 전환시키는 데 사용될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 힌지를 중심으로 회전하는 마그네트(54)와 상대적으로 고정된 본체 측의 홀 소자(24; 센서)를 중심으로 카메라 모듈의 회전 상태를 감지하는 종래의 일 예를 도시한다.
도 2에서, 마그네트(54)는 카메라 모듈(50)에 직접 부착됨으로써 고정된 본체(20)를 기준으로 힌지 내 카메라 모듈(50)의 회전과 함께 회전할 수 있도록 구성된다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈(50)의 렌즈(52)가 전면(화살표 A 방향)을 향하는 경우 마그네트(54)는 본체(20)의 센서(24)에 대하여 가장 멀리 떨어진 위치에 형성되며, 마그네트(54)는 카메라 모듈(50)의 회전 중심(즉, 힌지의 중 심축)과 센서(24)를 잇는 기준선(C)상에 위치하고, 이때의 각도를 θ1이라 한다. θ1은 실질적으로 화살표 A 방향과 직각을 이루며 형성된다.
다음으로, 도 2b는 카메라 모듈이 반쯤, 예컨대 90° 회전하여 렌즈(52)가 본체의 반대측을 향하는 경우이고, 이때 마그네트(54)는 기준선(C)과 직각을 이루며 위치하고, 이때의 각도를 θ2라 한다.
마지막으로, 도 2c는 카메라 모듈이 완전히, 예컨대 180° 회전하여 렌즈가 후면(화살표 B 방향)을 향하는 경우이며 마그네트(54)는 본체의 센서(24)에 대하여 가장 근접한 위치에 놓여지고, 이때의 각도를 θ3라 한다.
이처럼, 도 2에 도시된 카메라 위치 감지 구조는 카메라 모듈의 회전에 따라 마그네트와 센서 사이의 거리가 가장 먼 위치에서 가장 근접한 위치로 변경되도록 함으로써 그 위치 변경 상태에 따라 카메라 모듈의 회전 각도를 감지하는 것이다.
그러나, 종래의 마그네트와 홀 소자와 같은 센서를 이용한 카메라 모듈의 회전 감지 구조에서는 단순히 마그네트와 센서의 상대적 거리를 이용하여 회전 상태를 검출하기 때문에 그 결과의 오동작을 가져올 수 있었다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 예컨대 전방(도 2a의 화살표 A 방향)을 0°로 하고 반대편(도 2c의 화살표 B 방향)을 180°로 하여 카메라 모듈의 회전에 따라 0°에서 180°까지 센서의 측정 결과를 살펴보면 그 결과값이 임의의 작동점(예컨대 자속 세기가 40 가우스인 지점)을 이중으로 통과하는 것을 확인할 수 있다.
즉, 종래의 카메라 위치 감지 구조를 갖는 휴대폰의 경우에서는 0°에서 180°까지 폴더를 완전히 회전시키는 경우에는 작동점을 두 번 통과하게 되어 결국 카메라 모듈의 회전 상태를 정확하게 감지할 수 없는 문제점을 내포하게 되었다.
물론, 폴더의 회전 각도를 두 번째 작동점 통과 이전 각도(예컨대, 약 135°)까지만 제한하는 등의 방법을 통하여 이를 방지할 수는 있으나, 이는 기본적으로 휴대폰의 설계에 제한을 주어야 하는 문제를 갖는다.
본 발명은 카메라 모듈의 회전 상태를 감지하기 위하여 마그네트와 센서를 이용하는 카메라 모듈의 회전 범위에 대하여 센서의 감지결과가 선형으로 나타남을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 선형으로 카메라의 위치를 감지할 수 있는 카메라 위치 감지 장치를 포함하는 휴대폰을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태는 카메라 모듈이 장착된 제 1 부재상에 형성되는 마그네트; 및 제 1 부재와 상대적으로 회전가능하게 결합되는 제 2 부재상에 형성되고, 마그네트와의 상대적 위치에 따라 카메라 모듈의 위치를 감지하는 홀 소자;를 포함하고, 상대적 회전 방향으로 마그네트의 형성 위치에 초기 오프셋을 부여하는 것을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치를 제공한다.
본 발명의 카메라 위치 감지 장치에 있어서, 홀 소자는 마그네트와의 상대적 위치 및 마그네트의 자속 방향에 기초하여 카메라 모듈의 위치를 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 카메라 위치 감지 장치에 있어서, 마그네트에 초기 오프셋이 부여됨에 따라 홀 소자는 카메라 모듈의 위치를 선형(linear)으로 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 카메라 위치 감지 장치에 있어서, 카메라 모듈은 제 1 부재에 회전가능하게 장착되고, 마그네트는 카메라 모듈에 직접 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 카메라 위치 감지 장치에 있어서, 카메라 모듈은 렌즈를 포함하고, 카메라 모듈의 위치는 렌즈의 방향을 나타내는 것을 특징으로 한다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시형태는 카메라 모듈이 장착된 제 1 부재와; 제 1 부재와 상대적으로 회전가능하게 결합되는 제 2 부재와; 제 1 부재 및 제 2 부재 중 하나에 형성되는 마그네트, 및 제 1 부재 및 제 2 부재 중 다른 하나에 형성되는 홀 소자를 포함하는 카메라 위치 감지 장치;를 포함하고, 이때 홀 소자는 마그네트와의 상대적 위치에 따라 카메라 모듈의 위치를 감지하고, 상대적 회전 방향으로 마그네트의 형성 위치에 초기 오프셋이 부여되는 것을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치를 포함하는 휴대폰을 제공한다.
본 발명의 휴대폰에 있어서, 제 2 부재는 키패드가 부착된 본체이고, 제 1 부재는 본체의 일측에 회전가능하게 결합된 힌지축인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 휴대폰에 있어서, 힌지를 개재하여 본체와 연결되며, LCD 모 듈이 부착된 폴더를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 휴대폰에 있어서, 마그네트에 초기 오프셋이 부여됨에 따라 홀 소자는 카메라 모듈의 위치를 선형(linear)으로 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 휴대폰에 있어서, 카메라 모듈은 제 1 부재에 회전가능하게 장착되고, 마그네트는 카메라 모듈에 직접 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네트와 홀 소자의 구성 및 그 동작을 도시한 예시도이다.
도 4a에 따르면, 본 발명의 카메라 위치 감지 장치는 힌지 축과 같은 제 1 부재에 장착된 카메라 모듈에 부착된 마그네트(154)와 본체와 같은 제 2 부재에 부착된 홀 소자와 같은 센서(124)의 쌍으로 구성되며, 이때 카메라 모듈의 중심(예컨대, 힌지의 회전 중심축)과 센서를 잇는 기준선(C)을 기준으로 카메라의 회전 방향을 따라 마그네트(154)에 소정의 초기 오프셋(θoff)이 부여된 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 마그네트(154)가 카메라 모듈의 렌즈가 전방(화살표 A 방향)을 향한 경우에 오프셋(θoff)만큼 카메라 모듈의 회전 방향에 대하여 예컨대, 회전하고자 하는 방향의 반대 방향으로 미리 틀어진 상태로 초기화됨으로써 초기 오프셋(θoff)이 부여될 수 있다. 즉, 카메라 모듈의 렌즈(152)가 전방(화살표 A 방향)을 향한 경우에, 마그네트는 종래의 위치(θ1)에 대하 여 초기 오프셋(θoff)에 대응되는 만큼 회전 방향의 반대 방향으로 틀어진 상태로 형성된다.
또한, 초기 오프셋(θoff)이 부여된 상태에서 카메라 모듈이 회전함에 따라, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이 마그네트는 종래의 경우(θ2, θ3; 도 2b 및 도 2c 참조)에 비하여 초기 오프셋(θoff)만큼 틀어진 상태로 회전하게 된다. 즉, 카메라 모듈(150)의 렌즈(152)가 본체측과 반대 방향으로 향하는 경우 및 렌즈(152)가 후방(화살표 B 방향)을 향하는 경우의 마그네트는 종래의 위치(θ2, θ3)에 대하여 각각 초기 오프셋(θoff)만큼 틀어진 상태를 유지하면서 회전하게 된다.
이와 같이, 마그네트의 위치에 초기 오프셋(θoff)을 부여하는 것은 마그네트로부터 발생하는 자기장의 변화를 홀 소자가 보다 정밀하게 감지할 수 있게 하는 결과를 가져올 수 있다.
예를 들면, 종래의 경우 마그네트와 홀 소자 사이의 상대적 거리를 기준으로 마그네트가 위치됨에 따라 실제 마그네트의 자속을 검출하는 홀 소자가 임의의 작동점에 대하여 이중으로 통과하던 것에 비하여, 본 발명에 따른 카메라 위치 감지 장치는 도 5에 도시된 것처럼 선형으로 마그네트의 자속 세기가 감지됨으로써 0°에서 180°까지 폴더가 회전하는 동안에 마그네트의 자속 세기를 기준으로 하는 카메라의 회전 상태가 선형으로 검출됨으로써 폴더의 회전 상태가 정밀하게 감지될 수 있다.
이는 마그네트의 자속 세기를 감지하는 부분이 힌지를 향한 홀 소자의 부분(124a)이 아니라 힌지를 향한 기준선(C)과 수직한 방향의 홀 소자의 부분(124b)이라는 점에 기초하는 것이다. 즉, 마그네트에서 발생하는 자속의 세기를 측정하기 위해서는 자기장(M)이 홀 소자의 일 부분에 수직하게 통과하여야 하고, 이를 위해서는 도 4a에 도시된 바와 같이 기준선(C)과 수직한 홀 소자의 부분(124b)에서 자속 세기가 검출되기 때문이다.
참고로, 도 3 및 도 5는 각각 종래의 일 예와 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네트와 홀 소자의 상대적 위치 관계를 프로그래밍하여 그 결과값을 유한요소해석(FEM; finite element method)과 같은 기법을 통하여 산출한 것이며, 구체적으로는 렌즈의 방향을 0°(예컨대, 화살표 A 방향)에서 180°(예컨대, 화살표 B 방향)까지 카메라 모듈을 회전시키면서 그에 대응하여 감지되는 자속 세기를 도식화한 것이다.
이처럼, 본 발명의 일 실시형태에 따른 카메라 위치 감지 장치는 마그네트에 초기 오프셋(θoff)을 부여함으로써 홀 소자가 검출하는 마그네트의 자속 세기값이 선형으로 나타나도록 함을 특징으로 하며, 이를 통하여 이중으로 동작점이 나타나던 종래의 오동작을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 초기 오프셋을 부여하여 선형의 결과값을 이용할 수 있기 때문에 원하는 임의의 동작점을 설정하여 화면을 반전시킬 수 있다.
즉, 종래의 경우 오동작을 방지하기 위하여 일정한 값(예컨대, 40 gauss)을 동작점으로 설정하였다면, 본 발명의 경우 선형으로 자속 세기가 측정되기 때문에 어떠한 값을 동작점으로 설정하더라도 오동작이 나타나지 않으며, 이에 설계상 원하는 회전 각도(카메라 모듈의 회전 각도)에 대응하여 자유롭게 동작점을 설정할 수 있다.
다음으로, 도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 휴대폰(110)을 도시한 사시도이다. 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 휴대폰(110)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 휴대폰(110)은 키패드(122)가 형성된 본체(120)와, LCD 모듈(132)이 형성되고 본체와 힌지(140)를 통해 회전가능하게 결합된 폴더(130), 그리고 힌지(140)의 일측에 형성되고 힌지와 무관하게 본체(120)에 대하여 회전가능한 카메라 모듈(150)을 포함하고, 카메라 모듈(150)의 일측에 마그네트(154)가 소정의 초기 오프셋(θoff)이 부여된 상태로 형성되고, 본체(120)측에 마그네트의 자속 세기를 감지할 수 있는 홀 소자(124)가 형성됨을 특징으로 한다.
카메라 모듈의 마그네트(154)와 본체의 홀 소자(124)의 쌍을 포함하여 본 발명에 따른 카메라 위치 감지 장치(160)가 구성된다.
이러한 본 발명의 휴대폰은 마그네트와 홀 소자를 포함하는 카메라 위치 감지 장치를 구비하고, 이를 이용하여 카메라의 회전 상태(화살표 A로 표시되는 전방과, 화살표 B로 표시되는 후방)에 따라 그 위치를 선형적으로 감지하고, 그 결과를 폴더의 LCD 모듈에 반영할 수 있다. 즉, 카메라 모듈(예컨대, 카메라 모듈의 렌 즈)의 회전 상태에 따라 LCD 모듈에 나타나는 상(image)을 필요에 따라 반전시킬 수 있다.
도 6에서는 힌지에 형성된 카메라 모듈과 본체를 기준으로 마그네트와 홀 소자의 쌍이 설명되고 있으나, 본 발명이 이로 한정되지 않음에 유의한다. 즉, 별개의 도면으로 도시하고 있지는 않으나, LCD 모듈이 형성된 폴더측에 카메라 모듈이 형성되고 폴더에 본 발명의 특징에 따라 초기 오프셋(θoff)이 부여된 마그네트가 형성될 수 있다는 점은 자명하다.
본 발명에 따른 카메라 위치 감지 장치는 홀 소자와 마그네트의 쌍으로 구성되며, 특히 마그네트의 형성 위치를 회전 방향을 기준으로 초기 오프셋(θoff)을 부여함으로써 자속 세기가 카메라의 회전 범위 내(0° 내지 180°)에서 선형으로 감지되도록 함을 특징으로 하며, 이러한 카메라 위치 감지 장치를 이용함으로써 감지 장치의 오작동에 의해 카메라의 회전 상태를 잘못 감지하는 문제점을 근본적으로 방지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 카메라 모듈이 장착된 제 1 부재상에 형성되는 마그네트; 및
    상기 제 1 부재와 상대적으로 회전가능하게 결합되는 제 2 부재상에 형성되고, 상기 마그네트와의 상대적 위치에 따라 상기 카메라 모듈의 위치를 감지하는 홀 소자;
    를 포함하고, 상기 상대적 회전 방향으로 상기 마그네트의 형성 위치에 초기 오프셋을 부여하는 것을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 홀 소자는 상기 마그네트와의 상대적 위치 및 상기 마그네트의 자속 방향에 기초하여 상기 카메라 모듈의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네트에 초기 오프셋이 부여됨에 따라 상기 홀 소자는 상기 카메라 모듈의 위치를 선형(linear)으로 감지하는 것을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라 모듈은 상기 제 1 부재에 회전가능하게 장착되고, 상기 마그네트는 상기 카메라 모듈에 직접 형성된 것을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라 모듈은 렌즈를 포함하고, 상기 카메라 모듈의 위치는 상기 렌즈의 방향을 나타내는 것을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치.
  6. 카메라 모듈이 장착된 제 1 부재;
    상기 제 1 부재와 상대적으로 회전가능하게 결합되는 제 2 부재;
    상기 제 1 부재에 형성되는 마그네트 및 상기 제 2 부재에 형성되는 홀 소자를 포함하는 카메라 위치 감지 장치;를 포함하고,
    상기 카메라 모듈은 상기 제 1 부재에 회전가능하게 장착되고, 상기 마그네트는 상기 카메라 모듈에 직접 형성되며,
    상기 홀 소자는 상기 마그네트와의 상대적 위치에 따라 상기 카메라 모듈의 위치를 감지하고, 상기 상대적 회전 방향으로 상기 마그네트의 형성 위치에 초기 오프셋이 부여되는 것을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치를 포함하는 휴대폰.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 부재는 키패드가 부착된 본체이고, 상기 제 1 부재는 상기 본체의 일측에 회전가능하게 결합된 힌지축인 것을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치를 포함하는 휴대폰.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 힌지를 개재하여 상기 본체와 연결되며, LCD 모듈이 부착된 폴더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치를 포함하는 휴대폰.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 마그네트에 초기 오프셋이 부여됨에 따라 상기 홀 소자는 상기 카메라 모듈의 위치를 선형(linear)으로 감지하는 것을 특징으로 하는 카메라 위치 감지 장치를 포함하는 휴대폰.
  10. 삭제
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