KR100904180B1 - 엑츄에이터 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엑츄에이터가 부드럽게 구동되도록 하여 엑츄에이터의 구동이음을 방지하고 자동초점 조정을 정확하게 수행함으로써 성능 및 신뢰성을 향상하기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 렌즈의 목표위치가 입력되는 입력 단계; 및 상기 렌즈의 현재위치에서 상기 목표위치까지 설정된 미소 스텝만큼씩 상기 렌즈를 이동하는 렌즈 이송 단계;를 포함하는 엑츄에이터의 구동방법을 제공한다.
엑츄에이터, 렌즈, 입력 단계, 렌즈 이송 단계, 미소 스텝

Description

엑츄에이터 구동방법{Method for driving actuator}
본 발명은 엑츄에이터 구동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엑츄에이터가 부드럽게 구동되도록 하여 엑츄에이터의 구동이음을 방지하고 자동초점 조정을 정확하게 수행함으로써 성능 및 신뢰성을 향상할 수 있는 자동초점 조정방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회의 급격한 발달은 단순히 음성만을 전달하는 이동통신단말기 뿐만 아니라 다양한 기능이 추가된 복합 이동통신단말기의 개발이 요구되고 있다. 따라서, 멀티미디어 시대에 맞추어 영상 송수신 등의 기능과 음성 송수신 기능이 함께 구현된 휴대용 복합 이동통신단말기가 구현되고 있으며, 이러한 복합 이동통신단말기로는 사용자가 평소 휴대하고 다니는 이동통신단말기(일명 휴대폰)에 디지털 카메라 기능을 구현해 놓은 카메라폰이 있다.
일반적인 카메라폰의 구성은 영상을 촬영하는 카메라 모듈과 사용자의 음성 및 영상 중 하나를 전송하는 송신 모듈, 그리고 상대 통화의 음성 및 영상 중 하나 를 수신하는 수신 모듈로 이루어져 있다.
여기에서 카메라 모듈은 렌즈 서브 시스템(Lens Sub System) 및 영상 처리 서브 시스템을 포함하고 있다.
렌즈 서브 시스템은 줌 렌즈와 포커스 렌즈 등으로 구성된 렌즈부와, 렌즈부의 줌 렌즈 또는 포커스 렌즈를 구동하기 위한 액추에이터, 액추에이터 드라이버 등을 포함하고 있다.
그리고, 영상 처리 서브 시스템은 이미지 센서 및 ISP, 자동초점 디지털신호처리기(DSP; Digital Signal Processor) 등을 포함하고 있다.
한편, 렌즈 서브 시스템은, 외부의 촬영 장면에 초점을 맞추고, 이 외부의 촬영 장면으로부터 범위가 정해진 특정 영역으로 입사하는 빛이(광원)이 이미지 센서에 입사될 수 있도록 한다.
그러면, 영상 처리 서브 시스템의 이미지 센서는, 특정 흡수 기간동안 광원이 입사됨에 따라 전하가 축적되는 포토셀(photo-cell)들로 이루어져 있으며, 축적된 전하를 디지털값(픽셀값)으로 변환하여 출력한다.
그리고, 영상 처리 서브 시스템의 ISP는, 획득한 픽셀들에 대한 디지털값을 압축, 스케일링 이미지 인헨스먼트(scaling image enhancement) 등과 같은 영상 처리를 수행하여 휴대폰 본체로 전송한다.
이때, 렌즈 서브 시스템은 선명한 이미지 촬영을 위하여 렌즈의 포커스 조정작업을 수행하게 되는데, 이때 사용되는 장치는 일반적인 사진 카메라나 디지털 카메라에 있는 자동초점(auto focusing) 조정장치를 그대로 사용하며, 이에 대해 간 략하게 살펴보면 다음과 같다.
일반적으로, 사진 카메라나 디지털 카메라 등의 자동초점조절장치는 촬영하고자 하는 피사체를 향하여 구도를 설정한 다음, 릴리즈 버튼(release button)이 작동하기만 하면 자동으로 초점을 맞추어서 촬영이 이루어지도록 하는 장치이다.
이러한 자동초점장치는 크게 액티브(active) 방식과 패시브(passive) 방식으로 나누어진다.
액티브 방식은 카메라 스스로가 적외선이나 초음파 등을 발사한 다음 피사체에 반사되어 입사되는 빛이나 파동을 감지하여 피사체와의 거리를 측정하는 방식이다.
패시브 방식은 빛을 발광하는 발광부가 따로 없이 자연적인 조명하에서 피사체로부터 나오는 빛을 렌즈부를 통하여 입력받고 입력된 피사체의 명암차를 이용하여 피사체의 거리를 판별하는 방식이다.
즉, 패시브 방식은 이미지 센서로부터 나오는 영상 신호 중에서, 휘도 신호가 고역 통과 필터를 통과하여 얻어진 콘트라스트(contrast)에 비례하는 고역 주파수 신호를 매 프레임(frame)마다 검출하고, 이때 얻어진 콘트라스트를 전 프레임의 콘트라스트와 비교하여 콘트라스트가 커지는 방향으로 포커스 렌즈를 움직여 가장 콘트라스트가 큰 지점에서 포커스 렌즈의 회전운동을 정지하도록 함으로써 자동적으로 초점을 조절을 조절하는 방식이다.
일반적으로, 자동초점 카메라 모듈은 보통 휴대폰에 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서를 통해 입수된 영상을 ISP 처리한 후, 고역통과필터(High Pass Filter ; HPF)를 통과시켜 나온 에지를 통해 산출된 초점값(focus value)을 매 픽처(Picture) 단위로 추출하여 중앙처리장치(CPU)로 전달하고, 이때 CPU는 산출된 초점값을 근거로 포커스 렌즈(Focus Lens)이동 방향 및 거리를 판단하여 액추에이터 드라이버에게 명령을 내리며, 이에 따라 액추에이터가 구동되어 렌즈가 이동하게 되면서 자동적으로 초점이 맞추어지게 된다.
이하, 종래 기술에 따른 엑츄에이터의 구동방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 VCA 방식 엑츄에이터의 구동방법을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 엑츄에이터의 구동방법은 렌즈가 피사체와 가장 근거리인 매크로 또는 최초 전원 온/오프(ON/OFF)시 렌즈를 초기위치로 이동할 경우, 엑츄에이터 드라이버 IC에 전원 오프 또는 전류 입력값을 '0'으로 강제 셋팅하여 렌즈를 구동중인 임의의 위치(③)에서 초기위치(①)로 한번에 이동시킨다.
또한, 종래 엑츄에이터의 구동방법은 자동초점 조정을 위하여 렌즈의 위치에 따른 최대 포커스값을 검출하는 제1 스캔 과정 후 이와 유사한 제2 스캔 과정을 진행하기 위해 제1 스캔의 최종위치(③)에서 상기 제2 스캔의 시작위치(②)로 이동할 경우에도, 엑츄에이터 드라이버 IC에 상기 제2 스캔의 시작위치에 해당하는 전류 입력값을 강제로 셋팅하여 렌즈를 제1 스캔의 최종위치(③)에서 제2 스캔의 시작위치(②)로 한번에 이동시킨다.
상기와 같은 종래 엑츄에이터의 구동방법은 현재 렌즈의 위치를 고려하지 않고 강제로 원하는 위치로 한번에 이동하기 때문에, 렌즈 이동에 따른 구동 이음이 발생하거나 과도 응답에 의한 엑츄에이터의 이동이 불안정하여 자동초점 조정이 부정확하게 이루어지는 문제점이 있었다.
특히, 기존 렌즈의 위치를 고려하지 않고 강제로 초기위치(①)로 이동하는 경우에는 엑츄에이터가 피사체로부터 가장 먼 원거리인 최하위로 한번에 이동되어 떨어짐으로써 엑츄에이터가 설치되는 케이스 등의 바닥면과 마찰됨에 의해 심한 구동 이음을 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 종래 기술에 따른 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 엑츄에이터가 부드럽게 구동되도록 하여 엑츄에이터의 구동이음을 방지할 수 있고 자동초점 조정을 정확하게 수행함으로써 성능 및 신뢰성을 향상할 수 있는 엑츄에이터의 구동방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 형태에 의하면, 렌즈의 목표위치가 입력되는 입력 단계; 및 상기 렌즈의 현재위치에서 상기 목표위치까지 설정된 미소(微小) 스텝만큼씩 상기 렌즈를 이동하는 렌즈 이송 단계;를 포함하는 엑츄에이터의 구동방법이 제공된다.
상기 설정된 미소 스텝의 크기는 상기 렌즈의 현재위치에서 상기 목표위치 사이의 거리에 비례하는 것을 특징으로 한다.
상기 렌즈 이송 단계에서, 상기 렌즈의 현재위치에서 설정된 미소 스텝만큼 감소하고 상기 렌즈를 감소된 위치로 이동하는데 소요되는 지연(delay) 시간은 1ms로 설정되는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 형태에 의하면, 렌즈의 목표위치가 입력되는 입력 단계; 및 상기 렌즈의 현재위치에서 설정된 미소 스텝을 감소하는 스텝 감소 단계; 상기 설정된 미소 스텝만큼 감소된 위치로 상기 렌즈를 이동하는 이동 단계; 상기 이동된 렌즈의 현재위치와 상기 목표위치를 비교하는 비교 판단 단계; 및 상기 비교 판단 결과에 따라 상기 렌즈를 상기 목표위치까지 부드럽게 이동하는 완료 단계;를 포함하는 엑츄에이터의 구동방법이 제공된다.
여기서, 상기 완료 단계는, 상기 렌즈의 현재위치가 상기 목표위치와 일치할 때까지 상기 스텝 감소 단계와, 상기 이동 단계, 및 상기 비교 판단 단계를 반복 수행하여, 상기 렌즈를 상기 목표위치까지 이동하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 설정된 미소 스텝의 크기는 상기 렌즈의 현재위치에서 상기 목표위치 사이의 거리에 비례하는 것을 특징으로 한다.
상기 스텝 감소 단계와 상기 이동 단계가 수행되는 총 지연(delay) 시간은 1ms로 설정되는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 형태에 의하면, 엑츄에이터를 구동하여 렌즈를 이동시, 상기 렌즈의 현재위치에서 목표위치까지 설정된 미소 스텝에 따라 상기 렌즈를 다단으로 이동하는 것을 특징으로 하는 엑츄에이터의 구동방법이 제공된다.
본 발명에 따른 자동초점 조정방법에 의하면, 엑츄에이터가 부드럽게 구동되도록 하여 엑츄에이터의 구동이음을 방지할 수 있고 자동초점 조정을 정확하게 수행함으로써 성능 및 신뢰성을 향상할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 엑츄에이터에 대한 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.
도 2는 본 발명에 따른 VCA 방식 엑츄에이터의 구동방법을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 VCA 방식 엑츄에이터의 구동방법의 제1 실시예를 나타낸 순서도이며, 도 4는 본 발명에 따른 VCA 방식 엑츄에이터의 구동방법의 제2 실시예를 나타낸 순서도이다.
엑츄에이터의 구동방법
도 2 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엑츄에이터의 구동방법은, 엑츄에이터를 구동하여 렌즈를 이동시, 상기 렌즈의 현재위치에서 목표위치까지 설정된 미소 스텝에 따라 상기 렌즈를 다단으로 이동하여 보다 소프트한 이동방식을 제공한다.
즉, 렌즈가 피사체와 가장 근거리인 매크로 또는 최초 전원 온/오프(ON/OFF)시 렌즈를 초기위치(①)로 이동할 경우, 렌즈를 구동중인 임의의 위치(③)에서 초기위치(①)까지 설정된 미소 스텝(LS1)에 따라 여러 구간으로 나누어 이동시킨다.
또한, 자동초점 조정을 위하여 렌즈의 위치에 따른 최대 포커스값을 검출하는 제1 스캔 과정 후 이와 유사한 제2 스캔 과정을 진행하기 위해 제1 스캔의 최종위치(③)에서 상기 제2 스캔의 시작위치(②)로 이동할 경우에도, 렌즈를 제1 스캔의 최종위치(③)에서 제2 스캔의 시작위치(②)까지 설정된 미소 스텝(LS2)에 따라 여러 구간으로 나누어 이동시킨다.
따라서, 현재 렌즈의 위치를 고려하여 여러 구간에 걸쳐 나누어 렌즈를 이동하기 때문에 렌즈가 보다 부드럽고 매끄럽게 이동함으로써 구동 이음을 줄일 수 있고 과동 응답을 최소화하여 자동초점 조정을 정확하게 수행할 수 있다.
엑츄에이터의 구동방법의 제1 실시예
먼저, 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 엑츄에이터의 구동방법을 설명한다.
도 3은 렌즈가 임의의 위치에서 초기위치로 이동할 경우의 구동방법을 나타낸 것으로서, 도 3에서와 같이, 렌즈의 초기위치(P1:목표위치)로의 이동신호가 입력되면, 상기 렌즈의 현재위치(P1cur)에서 설정된 미소 스텝(LS1)만큼 감소된 위치로 상기 렌즈의 현재위치(P1cur)를 갱신하고, 상기 갱신된 렌즈의 현재위치(P1cur)로 렌즈를 이동한다.
그리고, 상기 이동된 렌즈의 현재위치(P1cur)를 초기위치(P1)와 비교 판단한다.
상기 비교 판단 결과, 상기 렌즈의 현재위치(P1cur)가 상기 초기위치(P1)와 동일하지 않으면, 이때 상기 렌즈의 현재위치(P1cur)에서 설정된 미소 스텝(LS1)만큼 감소하여 렌즈의 현재위치(P1cur)를 갱신하고, 상기 갱신된 렌즈의 현재위치(P1cur)로 렌즈를 이동한 후, 상기 이동된 렌즈의 현재위치(P1cur)와 초기위치(P1)를 비교하는 과정을 반복한다.
이때, 상기 렌즈의 현재위치(P1cur)에서 설정된 미소 스텝(LS1)만큼 감소하여 렌즈의 현재위치(P1cur)를 갱신하고, 상기 갱신된 렌즈의 현재위치(P1cur)로 렌즈를 이동하는 과정에 소요되는 지연시간은 대략 1ms로 전체 이동시간에 크게 영향을 미치지 않는다.
한편, 상기 비교 판단 결과, 상기 렌즈의 현재위치(P1cur)가 상기 초기위치(P1)와 동일하면, 렌즈의 이동이 완료되는 것이다.
즉, 상기 렌즈가 구동중인 임의의 위치에서 목표위치인 초기위치로 설정된 미소 스텝(LS1)만큼씩 감소하면서 이동함으로써, 기존과 달리 렌즈가 부드럽고 매끄럽게 이동하여 구동이음을 방지할 수 있고, 과동응답을 최소화할 수 있다.
엑츄에이터의 구동방법의 제2 실시예
먼저, 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 엑츄에이터의 구동방법을 설명한다.
도 4는 렌즈가 제1 스캔의 최종위치에서 제2 스캔의 시작위치로 이동할 경우의 구동방법을 나타낸 것으로서, 도 4에서와 같이, 렌즈의 제2 스캔 시작위치(PS:목표위치)로의 이동신호가 입력되면, 상기 렌즈의 현재위치(P2cur) 즉 제1 스캔의 최종위치에서 설정된 미소 스텝(LS2)만큼 감소된 위치로 상기 렌즈의 현재위치(P2cur)를 갱신하고, 상기 갱신된 렌즈의 현재위치(P2cur)로 렌즈를 이동한다.
그리고, 상기 이동된 렌즈의 현재위치(P2cur)를 상기 제2 스캔 시작위치(PS)와 비교 판단한다.
상기 비교 판단 결과, 상기 렌즈의 현재위치(P2cur)가 상기 제2 스캔의 시작위치(PS)와 동일하지 않으면, 이때 상기 렌즈의 현재위치(P2cur)에서 설정된 미소 스텝(LS2)만큼 감소하여 렌즈의 현재위치(P2cur)를 갱신하고, 상기 갱신된 렌즈의 현재위치(P2cur)로 렌즈를 이동한 후, 상기 이동된 렌즈의 현재위치(P2cur)와 상기 제2 스캔의 시작위치(PS)를 비교하는 과정을 반복한다.
이때, 상기 렌즈의 현재위치(P2cur)에서 설정된 미소 스텝(LS2)만큼 감소하여 렌즈의 현재위치(P2cur)를 갱신하고, 상기 갱신된 렌즈의 현재위치(P2cur)로 렌즈를 이동하는 과정에 소요되는 지연시간은 대략 1ms로 전체 이동시간에 크게 영향을 미치지 않는다.
한편, 상기 비교 판단 결과, 상기 렌즈의 현재위치(P2cur)가 상기 제2 스캔의 시작위치(PS)와 동일하면, 렌즈의 이동이 완료되는 것이다.
즉, 상기 렌즈가 구동중인 임의의 위치에서 목표위치인 제2 스캔의 시작위치로 설정된 미소 스텝(LS2)만큼씩 감소하면서 이동함으로써, 기존과 달리 렌즈가 부드럽고 매끄럽게 이동하여 구동이음을 방지할 수 있고, 과동응답을 최소화할 수 있다.
한편, 상기 제2 실시예의 미소 스텝(LS2)은 상기 제1 실시예의 미소 스텝(LS1)보다 더 작은 크기의 값을 갖는 것이 바람직하다.
이는, 설정된 미소 스텝의 크기는 렌즈의 현재위치에서 이동하고자 하는 목표위치 사이의 거리에 비례하도록 하여 전체적인 시간의 영향을 덜 받기 위함이다.
즉, 렌즈가 이동하고자 하는 거리가 크면 미소 스텝을 비교적 크게 설정하고, 렌즈가 이동하고자 하는 거리가 작으면 미소 스텝을 비교적 작게 설정하는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 VCA 방식 엑츄에이터의 구동방법을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 VCA 방식 엑츄에이터의 구동방법을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 VCA 방식 엑츄에이터의 구동방법의 제1 실시예를 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 VCA 방식 엑츄에이터의 구동방법의 제2 실시예를 나타낸 순서도.

Claims (8)

  1. 렌즈의 목표위치가 입력되는 입력 단계; 및
    상기 렌즈의 현재위치에서 상기 목표위치까지 상기 현재위치에서 상기 목표위치 사이의 거리에 비례하는 크기로 설정된 미소(微小) 스텝만큼씩 상기 렌즈를 이동하는 렌즈 이송 단계;
    를 포함하는 엑츄에이터의 구동방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 이송 단계에서, 상기 렌즈의 현재위치에서 설정된 미소 스텝만큼 감소하고 상기 렌즈를 감소된 위치로 이동하는데 소요되는 지연(delay) 시간은 1ms로 설정되는 것을 특징으로 하는 엑츄에이터의 구동방법.
  4. 렌즈의 목표위치가 입력되는 입력 단계; 및
    상기 렌즈의 현재위치에서 상기 현재위치에서 상기 목표위치 사이의 거리에 비례하는 크기로 설정된 미소 스텝을 감소하는 스텝 감소 단계;
    상기 설정된 미소 스텝만큼 감소된 위치로 상기 렌즈를 이동하는 이동 단계;
    상기 이동된 렌즈의 현재위치와 상기 목표위치를 비교하는 비교 판단 단계; 및
    상기 비교 판단 결과에 따라 상기 렌즈를 상기 목표위치까지 부드럽게 이동하는 완료 단계;
    를 포함하는 엑츄에이터의 구동방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 완료 단계는, 상기 렌즈의 현재위치가 상기 목표위치와 일치할 때까지 상기 스텝 감소 단계와, 상기 이동 단계, 및 상기 비교 판단 단계를 반복 수행하여, 상기 렌즈를 상기 목표위치까지 이동하는 단계인 것을 특징으로 하는 엑츄에이터의 구동방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스텝 감소 단계와 상기 이동 단계가 수행되는 총 지연(delay) 시간은 1ms로 설정되는 것을 특징으로 하는 엑츄에이터의 구동방법.
  8. 삭제
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