KR101332681B1 - 떨림 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 떨림 보정장치는 렌즈 조립체가 설치되며, 상기 렌즈 조립체를 통과하는 빛의 광축에 대하여 수직으로 움직이는 로터; 및 상기 로터의 움직임을 탄력적으로 지지하고, 상기 수직 방향 이외의 방향으로 로터가 움직이는 것을 규제하는 서스펜션 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이상과 같은 본 발명에 따르면, 떨림 보정장치를 동작할 경우, 로터가 저주파 대역에서 위치 및 자세에 따라 특성이 변화하는 것과, 고주파 대역의 위상 특성 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 영상촬영기기를 사용하는 사용자의 위치 혹은 자세에 상관없이 떨림 보정장치가 일관된 동작 특성을 가질 수 있다.

손떨림보정장치, OIS, 서스펜션유닛, 양방향탄성부재, 비마찰지지

Description

떨림 보정장치{Image stabilizer}

본 발명은 카메라 또는 이미지 캡춰 등의 정지영상 및 동영상 촬영을 목적으로 하는 기기에서 손떨림이나 외부 진동 및 충격 등에 의한 가진원 등에 의한 이미지 열화 등의 이미지 손상 현상을 방지하는 떨림 보정장치에 관한 것이다.

디지털 카메라 및 캠코더의 보급이 점차 늘어나면서, 사용자들은 보다 손쉽게 양호한 품질의 기록물을 촬영할 수 있게 되었다. 그러나 사용자가 손으로 파지하여 사용하는 이들 기기들은, 사용자의 손떨림에 따른 이미지 열화 등의 발생이 필연적으로 발생하는데, 최근에는 이와 같은 외부 진동 요인을 보정할 수 있는 떨림 보정장치가 제안되고 있다. 또한, 같은 기능으로써 외부 가진에 의한 영향에서 발생하는 진동 요인을 보정하는 떨림 보정장치가 제안되고 있다.

이와 관련된 기술로는, 손떨림 또는 외부 가진에 의한 이미지 손상을 방지하기 위하여, 손떨림 등의 외부 요인에 의해 발생하는 변위에 대해, 그것을 보상하기 위한 보정장치에 로터와 스테이터 등으로 구성된 액추에이터(actuator)를 구동하여 보정렌즈를 가동시키는 구성등이 알려져 있다.

도 1 및 도 2는 떨림 보정장치의 일 예를 도시한 개략적인 도면으로, 제 1 및 제 2 스테이터(10)(20), 로터(30), 상기 제 1 스테이터(10)와 로터(30) 사이에 개재된 복수 개의 서스펜션 부재(40) 및 볼 베어링(50)으로 구성된다.

그런데, 상기 로터(30)를 지지하는 서스펜션 부재(40)는 떨림 보정장치의 자세에 따라 기능의 차이가 크다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 스테이터(10)가 상측에 위치할 경우, 상기 서스펜션 부재(40)는 중력에 의해 g1 만큼 인장 되므로, 상기 제 1 스테이터(10)와 볼 베어링(50)은 이격되어 접촉되지 않으며, 이때, 로터(30)와 제 2 스테이터(20)는 g2 만큼 이격된다. 하지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 스테이터(20)가 상측에 위치할 경우에는, 상기 서스펜션 부재(40)가 상기 로터(30)의 자중에 의해 압축되어, 상기 제 1 스테이터(10)와 로터(30)에 설치된 볼 베어링(50)이 접촉하고, 상기 제 2 스테이터(20)와 로터(30)는 g1+g2의 거리만큼 이격된다. 따라서, 상기 로터(30)는 광축에 수직인 방향으로 움직일 때, 상기 제 1 스테이터(10)와 볼 베어링(50)의 마찰에 의해 동작 성능이 영향을 받는다.

이처럼, 서스펜션 부재(40)가 제 1 스테이터(10)와 로터(30) 사이에만 배치되는 편측 스프링 구조를 가질 경우, 상기 서스펜션 부재(40)의 인장 및 압축에 따라 동작 조건이 변화하는 것에 따른 조건별 동작 제어가 필요하다.

그런데 도 3과 같이, 제 2 스테이터(20)가 위로 향하는 자세에서 기울어짐이 발생할 경우, 제 1 및 제 2 스테이터(10)(20)의 거리(g)는 일정하기 때문에, 복수 개의 서스펜션 부재(40)가 서로 다른 변위로 상기 로터(30)를 지지할 수 있다. 따라서, 볼 베어링(50)을 설치하지 않을 경우, 도시된 바와 같이, 제 1 스테이터(10)와 로터(30) 사이의 비정상적인 접촉 또는 간섭이 발생하여 떨림 보정장치 오작동 이 발생할 소지가 있으므로, 이와 같은 편측 스프링 구조에서는 도 1 및 도 2와 같이 볼 베어링(50)이 반드시 설치될 필요가 있다.

한편, 도 4 및 도 5는 입력 값과, 위치(자세)에서의 발현 특성을 그래프로 나타낸 것이다.

도 4의 그래프에 도시된 바와 같이 일정 입력 이상에서는 특성이 동일하지만, 점선 원형으로 표시한 바와 같이, 일정 입력 이하에서는 저주파 대역 게인 특성이 다르게 나타난다. 즉, 상기 측정결과에 의하면 입력의 크기가 클수록 DC 감도가 높아지는 경향을 보이지만, AC 감도는 입력크기에 큰 영향을 받지 않는다. 이것은 입력의 크기가 저주파 대역에서 마찰력의 영향에 지배받는 것을 의미하는 것이므로, 마찰력이 주요 설계 인자임을 알 수 있다.

또한, 도 5의 그래프에 도시된 바와 같이, 고주파 특성이 로터에 마련된 렌즈 홀더의 공진 특성에 비해 저역에서 부공진이 발생하는 것으로 측정되므로, 이를 통해 볼 베어링 또는 서스펜션 부재에 의해 고주파 특성에 열화가 발생하고 있음을 알 수 있다.

또한, 위상 역시 저주파 대역에서 입력의 크기에 따라 90도 지연 주파수가 서로 다르게 나타난다. 크기와 위상응답을 같이 살펴보면, 입력의 크기에 따라 시스템의 공진주파수가 변화하는 비선형성을 보인다. 이러한 경우, 근사화된 선형모델을 구하기 곤란하므로, DC 감도가 입력의 크기에 따라 변동되며, 그 값이 작아 충분한 추종 성능을 구현하기 위해서는 제어기의 DC 이득을 매우 높여야 하는 부담이 있다. 그러나 동시에 고주파 대역의 부양특성이 있어 제어기의 이득을 키우는 것은 한계가 있으므로, 기술적으로 구현하기 어려우며, 마찰에 의한 소음 및 특성 열화와 기어 구성에 따른 응답성 하락에 따른 구조적인 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 저주파 대역에서 발생하는 비선형 응답과, 게인 및 위상 특성이 입력 전원에 대해 불균일한 것을 방지할 수 있으며, 고주파 대역에서 마찰 등의 영향을 제거하여 주파수 특성을 확보할 수 있는 떨림 보정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 떨림 보정장치는 렌즈 조립체를 통과하는 빛의 광축에 대하여 수직으로 움직이는 로터; 상기 로터 양측에 배치되는 제 1 및 제 2 스테이터; 및 상기 제 1 및 제 2 스테이터에 대해 상기 로터의 움직임을 지지하고, 상기 수직 방향 이외의 방향으로 로터가 움직이는 것을 규제하는 서스펜션 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 서스펜션 유닛은, 상기 로터에 전원을 공급하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 서스펜션 유닛은, 상기 제 1 스테이터에 대해 상기 로터를 탄력적으로 지지하고, 상기 제 1 스테이터와 로터를 통전 가능하게 연결하는 복수 개의 제 1 서스펜션 부재; 및 상기 제 2 스테이터에 대해 상기 로터를 탄력적으로 지지하고, 상기 제 2 스테이터와 로터를 통전 가능하게 연결하는 복수 개의 제 2 서스펜션 부재;를 포함하는 것이 좋다.

상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는, 상기 로터를 중심으로 서로 대칭되게 배치되는 것이 좋으며, 동일한 물리적인 특성의, 통전 가능한 금속 재질의 와이어나 플레이트 중 어느 하나로 마련되는 것이 바람직하다.

상기 로터는, 상기 렌즈 조립체 주변에 배치되는 복수 개의 구동코일 및 상기 제 1 및 제 2 스테이터와 통전 가능하게 연결되는 복수 개의 사이드 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 스테이터는 사출 성형 되는 제 1 및 제 2 스테이터 몸체, 상기 복수 개의 구동코일과 대응되는 면에 배치된 복수 개의 마그네트 및 제 1 및 제 2 스테이터 인쇄회로기판을 포함하며, 상기 복수 개의 제 1 서스펜션 부재는, 일단은 상기 사이드 인쇄회로기판에 연결되고, 그 타단은 제 1 스테이터 인쇄회로기판에 납땜 연결되며, 상기 복수 개의 제 2 서스펜션 부재는, 일단은 상기 사이드 인쇄회로기판에 연결되고, 그 타단은 제 2 스테이터 인쇄회로기판에 납땜 연결되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 복수 개의 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는, 대칭을 이루도록 배치된다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 스테이터는, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체에 상보적으로 마련된 복수 개의 지지부재로 결합되고, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체 사이에 형성된 공간에 상기 로터가 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체와 함께 사출 성형될 수도 있고, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체에 삽입 결합되는 것도 가능하다.

상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는, 다중 굴곡 형상으로 마련될 수도 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재의 굴곡진 부분은 라운드 처리되는 것이 좋다.

상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체에 고정될 수 있도록 복수 개의 댐핑홀이 형성된 패드;를 포함하여, 제 1 및 제 2 스테이터와 함께 일체로 사출 성형되는 것이 바람직하다.

또는, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체에는 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재를 고정하는 고정보스가 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재에는, 상기 고정보스에 대응되는 보스 댐핑홀을 가지는 패드가 형성되어, 그 보스에 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재를 고정하는 것도 가능하다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 떨림 보정장치는, 렌즈 조립체가 설치되며, 상기 렌즈 조립체를 통과하는 빛의 광축에 대하여 수직으로 움직이는 로터; 및 상기 로터의 움직임을 탄력적으로 지지하고, 상기 수직 방향 이외의 방향으로 로터가 움직이는 것을 규제하는 서스펜션 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 서스펜션 유닛은, 상기 로터에 전원 공급이 가능하도록 통전성 재질로 형성되는 것이 좋다.

상기 로터는, 상기 렌즈 조립체 주변에 배치되는 복수 개의 구동코일 및 상기 구동코일에 전원을 공급하는 사이드 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 로터의 전후에는 상기 구동코일과 마주보는 위치에 마그네트가 설치된 제 1 및 제 2 스테이터가 설치되는 것이 좋다.

상기 구동코일 및 마그네트는 짝수 개의 대칭형으로 배치되는 것이 좋다.

상기 서스펜션 유닛은, 상기 제 1 스테이터에 대하여 상기 로터를 통전 가능하게 지지하는 짝수 개의 제 1 서스펜션 부재; 및 상기 제 2 스테이터에 대하여 상기 로터를 통전 가능하게 지지하는 짝수 개의 제 2 서스펜션 부재;를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는, 일단은 상기 제 1 및 제 2 스테이터와 일체로 형성되고, 그 타단은 상기 사이드 인쇄회로기판에 연결되는 것이 바람직하다.

상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는, 굴곡진 부분이 라운드 처리된 다중 굴곡 형상으로 마련되며, 상기 제 1 및 제 2 스테이터와 함께 사출 성형되고, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재와 상기 사이드 인쇄회로기판은 납땜 연결되는 것이 좋다.

또한, 상기 로터에 전원이 공급되지 않을 경우, 상기 로터의 위치를 고정하고, 상기 로터에 전원이 공급될 경우, 상기 로터의 위치 고정을 해제하는 록킹유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 최적 실시예에 의한 떨림 보정장치는, 제 1 및 제 2 스테이터; 상기 제 1 및 제 2 스테이터 사이에 개재되며, 렌즈 조립체가 설치되어, 상기 렌즈 조립체를 통과하는 빛의 광축 방향에 수직 방향으로 움직이는 로터; 및 짝수 개의 대칭되는 위치에서 상기 로터와 상기 제 1 및 제 2 스테이터 각각을 통전 가능한 상태로 탄력적으로 지지하고, 파손의 주요 원인이 되는 응력 집중과 크랙의 방지를 위하여, 굴곡진 부분이 라운드 처리된 다중 굴곡 형상의 서스펜션유닛;을 포함하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 떨림 보정장치를 동작할 경우, 로터가 저주 파 대역에서 위치 및 자세에 따라 특성이 변화하는 것과, 고주파 대역의 위상 특성 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 영상촬영기기를 사용하는 사용자의 위치 혹은 자세에 상관없이 떨림 보정장치가 일관된 동작 특성을 가질 수 있다.

또한, 고주파 대역에서의 특성 왜곡이 발생하지 않으므로, 로터 및 스테이터 등으로 구성된 액추에이터가 확보할 수 있는 동작 대역이 확대되므로, 손떨림 주파수의 대응 정도가 증가한다.

또한, 서스펜션 부재를 로터의 양측에 대칭 배치하므로, 기존의 편측 서스펜션 구조에서 볼 베어링을 설치하지 않을 경우 발생할 수 있는 떨림 보정장치의 오동작을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 설명한다.

도 6은 본 발명에 의한 떨림 보정장치의 제 1 실시예를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 떨림 보정장치(100)는 제 1 스테이터(110), 제 2 스테이터(120) 및 로터(130)를 포함하며, 상기 로터(130)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120) 사이의 공간에 서스펜션 유닛(140)에 의해 탄력적으로 지지되어 있다.

도 8은 도 7의 구성을 개략적으로 모델링한 도면으로, 상기 로터(130)가 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120) 사이에 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)로 구성된 서스펜션 유닛(140)으로 탄력 지지된 상태로 배치된 것을 도시한 것이다. 뒤에 보다 자세히 설명하겠지만, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)는 동일 한 스프링상수를 가지도록 구성된다.

서스펜션 유닛(140)은 상기 로터(130)를 상기 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)에 대하여 통전 가능한 상태로 지지하는 것으로, 상기 로터(130)가 사용자의 위치나 자세 등에 따라 기울어지는 것을 방지함과 아울러, 상기 로터(130)의 구동코일(133, 도 20 참조)에 전원을 공급하여, 상기 구동코일(133)이 조립된 로터(130)가 전자기력에 의하여 움직일 수 있도록 한다. 상기 서스펜션 유닛(140)은 상기 제 1 스테이터(110)와 로터(130) 사이에 설치되는 복수 개의 제 1 서스펜션 부재(141)와, 상기 제 2 스테이터(120)와 로터(130) 사이에 설치되는 복수 개의 제 2 서스펜션 부재(142)를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)는 동일한 물리적 특징을 가지는 통전성 금속의 와이어 또는 플레이트 중 어느 하나로 마련된다.

도 9는 본 발명에 의한 제 1 서스펜션 부재(141)의 변위 발생의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 로터(130)의 사이드 인쇄회로기판(132, 도 20 참조)과 연결되는 제 1 연결부를 141a, 제 1 스테이터 인쇄회로기판(112)과 연결되는 제 2 연결부를 141b라고 한다면, 로터(130)의 움직임에 따라 변위가 발생되는 부분은 제 1 연결부(141a)이고, 제 2 연결부(141b)는 고정된 상태를 유지한다. 상기한 바와 같이 본 발명에 의한 제 1 서스펜션 부재(141)는 벤딩, 압축 및 신장이 동시에 발생될 수 있는 구조이므로, 제 1 서스펜션 부재(141)의 길이를 L, 벤딩 변위를 δ1, 신장 및 압축 변위를 δ2라고 한다면, 그 관계는 다음의 공식과 같이 나타낼 수 있다.

단, δ=F/k 이고, k는 탄성계수 이다.

따라서, 로터(130)가 움직이는 광축에 수직한 방향(y방향)에 대해서는, ±δ1의 변위가 발생하고, 광축과 평행한 방향(x방향)에 대해서는, ±δ2의 변위가 발생된다. 따라서, 로터(130)가 기울어짐 없이 상기 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)와 평행을 유지하기 위해서는 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)가 동일한 물리적 특성을 가질 필요가 있음을 알 수 있다.

상기 제 1 서스펜션 부재(141)의 일측 끝단은 상기 사이드 인쇄회로기판(132)에 납땜 결합되고, 타측은 제 1 스테이터 인쇄회로기판(112)에 납땜 결합된다. 마찬가지로, 상기 제 2 서스펜션 부재(142) 또한, 상기 제 1 서스펜션 부재(141)와 대응되는 위치에 일측 끝단은 상기 사이드 인쇄회로기판(132)에 납땜 결합되고, 타측은 제 2 스테이터 인쇄회로기판(123)에 납땜 결합된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)는 상기 로터(130)의 렌즈 조립체(136, 도 20 참조)의 광축을 중심으로 90도 간격으로 대칭을 이루도록 배치되어, 일단은 상기 로터(130)의 측면에 마련된 사이드 인쇄회로기판(132)에 연결되고, 타단은 후술할 제 1 및 제 2 스테이터 인쇄회로기판(112)(122)에 연결된다.

제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)와, 로터(130)의 구성은 일반적인 떨림 보정장치의 구성과 큰 차이가 없다. 본 발명의 특징과 관련이 적은 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하며, 이하에서는, 본 발명에 의한 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)의 구성에 대해 첨부된 도면과 함께 설명한다.

도 10 및 도 11은 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)의 결합관계를 도시한 분해 사시도로, 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)는 소정 간격 이격되게 조립되어, 그 사이에 형성된 공간부에 상기 로터(130)가 배치될 수 있도록 한다. 이를 위해 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체(111)(121)에는 상보적으로 설치된 지지홈(115) 및 지지부재(125)가 마련되고, 상기 지지홈(115)과 지지부재(125)를 스크류 등으로 결합하여, 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)를 조립한다. 그러면, 상기 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120) 사이에는 일정 공간이 형성되고, 이 공간에 상기 로터(130)가 배치된다.

제 1 스테이터(110)는 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 제 1 스테이터 몸체(111), 제 1 스테이터 인쇄회로기판(112) 및 제 1 마그네트(113)를 포함하고, 상기 제 1 서스펜션 부재(141)와 통전 가능하게 연결되는 제 1 연결부재(117)가 마련된다. 또한, 상기 로터(130)의 움직임을 고정하기 위한 록킹유닛(118)이 마련된다.

제 2 스테이터(120)는 도 16 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 제 2 스테이터 몸체(121), 제 2 스테이터 인쇄회로기판(122) 및 제 2 마그네트(123)를 포함하고, 전자기기의 제어부와 연결되어 작동 명령을 수신하기 위한 메인 연결부재(126)와, 상기 제 2 서스펜션 부재(142)와 통전 가능하게 연결되는 제 2 연결부재(127) 및 상기 로터(130)의 위치 변화를 감지하기 위한 제 1 감지센서(129)가 마련된다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체(111)(121)는 플라스틱 등으로 사출성형하는 것이 좋다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)를 금형의 적소에 배치하여, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)가 배치된 상태로, 제 1 및 제 2 스테이터 몸체(111)(121)가 사출 성형할 수도 있고, 제 1 및 제 2 스테이터 몸체(111)(121)를 사출 성형한 후, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)를 설치 위치에 관통 결합하는 것도 가능하다.

로터(130)는 외부로부터의 흔들림을 보상할 수 있도록 광축에 대해 수직한 방향으로 움직이는 것으로, 상기 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120) 사이에 배치된다. 상기 로터(130)는 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 중앙에 렌즈 조립체(136)가 배치되는 로터 몸체(131), 상기 로터 몸체(131)의 둘레에 마련된 복수 개의 사이드 인쇄회로기판(132) 및 상기 제 1 및 제 2 마그네트(113)(123)와 대응되는 위치에 설치되는 구동코일(133) 및 을 포함한다. 또한, 떨림 보정장치(100)가 작동하지 않을 경우, 상기 로터(130)의 위치를 고정하기 위한 록킹유닛(118, 도 12 참조)의 록킹부재(미도시)가 안착되는 복수 개의 안착홈(135)이 마련되며, 로터(130)의 변위를 감지하기 위한 제 2 감지센서(139)가 상기 제 1 감지센서(129)와 대응되는 위치에 배치된다. 한편, 상기 제 1 및 제 2 감지센서(129)(139)는 필요에 따라 1개만 사용되는 것도 가능하다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)에 설치되는 제 1 및 제 2 마그 네트(113)(123)와, 상기 구동코일(133)은 도시된 바와 같이, 서로 마주보게 배치되는 것이 좋다.

이하, 본 발명에 의한 떨림 보정장치의 조립 과정을 도 22 내지 도 24과 함께 설명한다.

제 1 및 제 2 스테이터 몸체(111)(121)는 플라스틱 등으로 사출 성형하는데, 이때, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체(111)(121) 형성을 위한 금형에는 통전성 재질의 와이어로 구성된 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)를 배치하여, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체(111)(121)의 사출성형과 동시에, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체(111)(121)에 제 1 및 제 2 스테이터 마그네트(113)(123)와, 제 1 감지센서(129) 등을 결합하고, 상기 로터(130)를 상기 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120) 사이 공간부에 개재한 상태로, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체(111)(121)를 결합/고정한다. 이때, 상기 로터(130)에 설치된 제 2 감지센서(139)는 상기 제 1 감지센서(129)와 대응되게 배치한다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)는 상기 로터(130)가 기울어짐 없이 배치될 수 있도록, 일단은 상기 사이드 인쇄회로기판(132)에, 그 타단은 상기 제 1 및 제 2 스테이터 인쇄회로기판(113)(123)에 납땜하여 고정한다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)는 도시된 바와 같이, 상기 로터(130)를 중심으로 서로 대칭되는 위치에 동일한 물리적 특성을 가지도록 설치된다. 즉, 대응되는 위치에 설치된 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)는 동일한 스 프링 상수를 가질 수 있도록 마련되는 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)는 Be-Cu 재질의 와이어로 마련되는 것이 좋은데, Be-Cu 재질의 와이어는 통전성이 매우 좋으며, 길이방향에 대한 압축 및 인장율은 매우 작은 대신, 길이방향에 수직한 방향에 대해서는 자체 탄성계수에 따른 움직임이 가능하다. 본 발명의 경우, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)의 길이방향은 광축의 방향과 평행하다. 따라서, 상기 로터(130)는 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)의 기울어짐에 연동하여 움직이지는 않으나, 손떨림 보정을 위해 상기 광축의 수직한 방향으로 움직일 경우에는 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(141)(142)의 스프링 상수 이상의 힘이 작용될 경우, 큰 방해 없이 움직일 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 떨림 보정장치(100)가 적용되었을 경우, 입력 값과, 위치(자세)에서의 발현 특성의 향상 정도를 도 25 및 도 26의 그래프와 함께 설명한다.

도 25 및 도 26의 그래프에 도시된 굵은 선이, 본 발명에 의한 떨림 보정장치(100)를 적용하였을 경우의 동특성을 도시한 것으로, 도 25의 경우, 흐린 선으로 표시된 종래 기술 그래프의 점선 원형 표시부분과 같은 저주파 대역 게인 특성이 일정하게 유지됨을 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있었으며, 도 26의, 고주파 대역의 로터(130)의 공진 특성 또한 향상되어, 마찰에 의한 고주파 특성에 열화가 발생하는 것을 방지함을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 개시된 서스펜션 유닛(140)은 마찰 지지형이 아니므로, 그 동작 특성이 위치 또는 자세에 따라 일관되므로, 기존 의 마찰지지형에 비해 상대적으로 고주파 영역에서 그 위상 특성의 왜곡 발생수가 현저하게 줄어들 수 있으므로, 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120) 및 로터(130)로 구성되는 액추에이터가 확보할 수 있는 동작 대역이 확대되어, 손떨림 주파수의 대응 정도가 증가될 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 손떨림 보정방법을 도 27 및 도 28의 흐름도와 함께 설명한다.

도 27에 도시된 바와 같이, 전원이 인가되면, 떨림 보정장치(100)는 록킹유닛(118)에 의해 잠긴 상태를 유지하여, 상기 로터(130)가 광축의 중앙에 고정될 수 있도록 한다(S100). 그리고, 떨림 보정장치(100)가 작동을 시작하면(S200), 상기 로터(130)에 센터링 전류를 인가하여, 상기 로터(130)가 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)의 중앙에 부유 상태로 배치될 수 있도록 하고(S300), 상기 록킹유닛(118)의 록킹을 해제한다(S400). 그리고, 외부로부터 입력되는 손떨림과 같은 외란에 대해 로터(130)의 흔들림을 감지하여, 상기 로터(130)의 변위를 보상하는 손떨림 보정 작업을 수행한다(S500). 손떨림 보정 작업은 뒤에 보다 상세하게 설명한다. 그리고, 손떨림 보정 작업이 종료되면(S600), 로터(130)가 광축의 중앙에 위치되도록 초기화되면서(S700), 상기 록킹유닛(118)을 이용하여, 로터(130)를 위치 고정한다(S100).

한편, 도 28은 상기 손떨림 보정 작업과정을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 자이로 센서와 같은 감지센서에서 이미지 촬영장치(일례: 카메라)의 움직임을 감지하는 신호가 출력되면(S510), 상기 감지신호는 소정의 신호처리 과정을 거쳐 비교기로 출력된다(S520). 비교기는 위치센서에서 감지된 신호를 입력받아(S531단계), 상기 감지신호와 함께 처리하고(S530), 상기 입력값을 이용하여 위상보상기로, 상기 로터(130)의 변위에 따른 보상 수치를 계산한다(S540). 상기 단계에서 보정 수치가 계산되면, 제어부는 액추에이터의 작동을 조절하는 소정의 드라이버를 구동하여(S550), 로터(130)에 설치된 렌즈 조립체(136)의 변위를 보상하여 외부 진동과 같은 손떨림에 대한 로터(130)의 흔들림을 보정한다(S560).

한편, 도 29는 본 발명에 의한 떨림 보정장치 동작이 원리를 설명하기 위한 개략도이다.

보정을 위한 렌즈조립체(136)는 도시된 화살표와 같이 광축에 대하여 수직한 방향으로 구동할 수 있도록 로터(130)에 설치된다. 즉, 각 방향은 피치(pitch), 요(yaw) 방향으로 구동하며, 각 구동방향에 대하여 분극 착자된 마그네트(113) 및 이에 상응하는 구동코일(133)이 배치된다. 상기 마그네트(113)는 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)에 부착된다.

한편, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 떨림 보정장치는, 도 30 내지 도 36에 도시한 바와 같이, 상기 로터(130)를 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)에 대해 지지하는 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)가 다중 굴곡 형상으로 마련될 수도 있다. 그 외의 기본적인 구성은 앞서 설명한 제 1 실시예에 따른 떨림 보정장치와 동일하므로, 동일 또는 유사한 동작을 하는 구성요소는 동일한 참조부호를 인용하여 설명한다.

도 30에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 떨림 보정장치는 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120) 사이에 광축에 수직으로 이동 가능하게 로터(130)가 배치되며, 상기 로터(130)는 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)와 전기적으로 통전 가능하게 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)로 연결된다.

도 31은 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)로 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)와 로터(130)가 연결된 상태를 도시한 측면도이다.

도시된 바와 같이, 로터(130)의 측벽면에는 사이드 인쇄회로기판(132)이 마련되어, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)와 제 1 및 제 2 연결부(241a)(242a)와 납땜으로 연결된다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2 연결부(241a)(242a)의 타단은 제 1 및 제 2 패드(241b)(242b)가 형성되어, 상기 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)의 내부에 인서트 결합된다. 즉, 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)를 사출 성형할 때, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)를 금형에 함께 넣어, 상기 제 1 및 제 2 패드(241b)(242b)가 인서트된 상태로 한번에 사출 성형될 수 있도록 구성한 것이다.

그러면, 도 33 및 도 34에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)는 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)와 일체로 구성되어, 상기 로터(130)를 사이에 두고 결합할 때, 상기 제 1 및 제 2 연결부(241a)(242a) 만을 인쇄회로기판(132)에 납땜으로 연결하기만 하면, 로터(130)와 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)는 전기적으로 통전 가능하게 연결할 수 있어 조립이 매우 간편하다.

또한, 도 35에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)의 제 1 및 제 2 패드(241b)(242b)에는 복수 개의 보스홀(241c)(242c) 이 형성되는 것이 좋다. 이 보스홀(241c)(242c)은 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)를 고정하는 역할을 수행한다.

즉, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)를 상기 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)와 함께 사출성형하면, 상기 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)를 구성하는 수지가 채워지면서, 이 수지는 상기 댐핑홀(241c)(242c)을 메우게된다. 그러면, 댐핑홀(241b)(242b)을 메운 수지로 인해, 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)의 사출 성형 후에 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)가 분리 및 이탈되지 않는다.

도 36은 본 발명의 제 2 실시예에 사용되는 제 1 서스펜션 부재(241)를 확대하여 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 제 1 서스펜션 부재(241)는 다중 굴곡 형상을 가지도록 형성되며, R로 표시된 굴곡진 부분은 라운드 처리된다. 즉, 제 1 서스펜션 부재(241)는 미도시된 제 2 서스펜션 부재(242)와 함께, 로터(130)의 상하 구동을 지지함에 따른 밴딩(bending)이 반복된다. 따라서, 제 1 서스펜션 부재(241)의 피로(fatigue) 누적으로 인한 피로 파괴(fatigue fracture)를 방지할 수 있도록 취약 부를 라운드 처리하여, 제 1 서스펜션 부재(241)가 항복점(yield strength)에 도달하는 것을 피할 수 있다.

한편, 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)를 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120) 및 로터(130)의 조립 후, 개별적으로 조립할 수도 있다.

이를 위해, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체(110)(120)에는 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)를 고정하는 고정보스(119)(129)가 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)에는, 상기 고정보스에 대응되는 보스홀(241c)(242c)을 가지는 패드(241b)(242b)가 형성되어, 상기 보스홀(241c)(242c)을 관통한 보스(119)(129)를 고온 압착하여, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재(241)(242)를 고정하는 것도 가능하다.

그리고, 인쇄회로기판(132)의 제 1 및 제 2 연결부(241a)(242a)와 접촉하는 부분에는 통전패드(132a)를 구성하여, 제 1 및 제 2 연결부(241a)(242a)와 상기 통전패드(132a)의 압착을 통해 로터(130)와 제 1 및 제 2 스테이터(110)(120)를 통전 가능하게 연결할 수 있다.

상기한 제 2 및 제 3 실시예의 구성에 따른 장치의 동작은 앞서 설명한 제 1 실시예와 큰 차이가 없으므로, 중복 설명은 생략한다.

도 1 및 도 2는 일반적인 편측 스프링 구조를 가지는 떨림 보정장치의 일예를 개략적으로 나타낸 도면,

도 3은 볼 베어링이 삭제된 편측 스프링 구조의 오작동 발생 상태를 개략적으로 도시한 도면,

도 4 및 도 5는 일반적인 편측 스프링 구조를 가지는 떨림 보정장치의 동특성을 도시한 그래프,

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 떨림 보정장치의 일 예를 도시한 사시도,

도 7은 도 6의 측면도,

도 8은 도 7을 개략적으로 모델링한 도면,

도 9는 본 발명에 의한 서스펜션 유닛의 변위 발생 상태를 개략적으로 도시 한 도면,

도 10은 본 발명에 의한 제 1 및 제 2 스테이터의 조립상태를 도시한 분해 사시도,

도 11은 도 10의 측면도,

도 12 내지 도 15는 본 발명에 의한 제 1 스테이터의 구성을 도시한 도면,

도 16 내지 도 19는 본 발명에 의한 제 2 스테이터의 구성을 도시한 도면,

도 20 및 도 21은 본 발명에 의한 로터의 구성을 도시한 사시도,

도 22 및 도 23은 본 발명에 의한 떨림 보정장치의 조립 상태를 도시한 분해 사시도,

도 24는 도 23의 측면 분해도,

도 25 및 도 26은 본 발명에 의한 떨림 보정장치의 동특성을 도시한 그래프,

도 27 및 도 28은 본 발명에 의한 떨림 보정장치의 손떨림 보정 방법을 도시한 흐름도,

도 29는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 떨림 보정장치를 개략적으로 모델링한 도면,

도 30은 본 발명의 다른 실시예에 따른 떨림 보정장치를 도시한 사시도,

도 31은 도 30의 측면도,

도 32는 도 30의 분해 사시도,

도 33 및 도 34는 도 30의 요부를 확대하여 도시한 사시도,

도 35는 본 발명의 다른 실시예에 사용된 제 1 및 제 2 서스펜션 유닛의 구 조를 도시한 측면도,

도 36은 본 발명의 다른 실시예에 사용된 제 1 및 제 2 서스펜션 유닛의 사시도, 그리고,

도 37은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 제 1 및 제 2 서스펜션 유닛의 고정 상태를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100; 떨림 보정장치 110; 제 1 스테이터

111; 제 1 스테이터 몸체 112; 제 1 스테이터 회로기판

113; 제 1 마그네트 117; 제 1 연결부재

118; 록킹유닛 120; 제 2 스테이터

121; 제 2 스테이터 몸체 122; 제 2 스테이터 회로기판

123; 제 2 마그네트 129; 제 1 감지센서

130; 로터 131; 로터 몸체

136; 렌즈 조립체 139; 제 2 감지센서

140,240; 서스펜션 유닛 141,241; 제 1 서스펜션 부재

142,242; 제 2 서스펜션 부재

Claims (17)

1. 렌즈 조립체가 설치되며, 상기 렌즈 조립체를 통과하는 빛의 광축에 대하여 수직으로 움직이는 로터; 및

   상기 로터의 움직임을 지지하고, 상기 수직 방향 이외의 방향으로 로터가 움직이는 것을 규제하는 서스펜션 유닛;을 포함하며,

   상기 서스펜션 유닛은,

   상기 로터 양측에 배치되는 제 1 및 제 2 스테이터에 대해 상기 로터의 움직임을 탄력적으로 지지하고, 상기 로터에 전원 공급이 가능하도록 통전성 재질로 형성되며,

   상기 제 1 스테이터에 대해 상기 로터를 탄력적으로 지지하며, 상기 제 1 스테이터와 로터를 통전 가능하게 연결하는 복수 개의 제 1 서스펜션 부재; 및

   상기 제 2 스테이터에 대해 상기 로터를 탄력적으로 지지하며, 상기 제 2 스테이터와 로터를 통전 가능하게 연결하는 복수 개의 제 2 서스펜션 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는,

   상기 로터를 중심으로 서로 대칭되게 배치된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는,

   동일한 물리적인 특성의, 통전 가능한 금속 재질의 와이어나 플레이트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 로터는, 상기 렌즈 조립체 주변에 배치되는 복수 개의 구동코일 및 상기 제 1 및 제 2 스테이터와 통전 가능하게 연결되는 복수 개의 사이드 인쇄회로기판을 포함하고,

   상기 제 1 및 제 2 스테이터는, 사출 성형되는 제 1 및 제 2 스테이터 몸체, 상기 복수 개의 구동코일과 대응되는 면에 배치된 복수 개의 마그네트 및 제 1 및 제 2 스테이터 인쇄회로기판을 포함하며,

   상기 복수 개의 제 1 서스펜션 부재는, 일단은 상기 사이드 인쇄회로기판에 연결되고, 그 타단은 제 1 스테이터 인쇄회로기판에 납땜 연결되며,

   상기 복수 개의 제 2 서스펜션 부재는, 일단은 상기 사이드 인쇄회로기판에 연결되고, 그 타단은 제 2 스테이터 인쇄회로기판에 납땜 연결된 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 복수 개의 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는, 서로 대칭을 이루도록 배치된 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 구동코일 및 마그네트는 대칭형으로 배치된 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 스테이터는, 상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체에 상보적으로 마련된 복수 개의 지지부재로 결합되고,

   상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체 사이에 형성된 공간에 상기 로터가 배치된 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는,

    상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체와 함께 사출 성형된 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는,

    상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체에 삽입 결합된 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 로터에 전원이 공급되지 않을 경우, 상기 로터의 위치를 고정하고,

    상기 로터에 전원이 공급될 경우, 상기 로터의 위치 고정을 해제하는 록킹유 닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는,

    다중 굴곡 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재의 굴곡진 부분은 라운드 처리된 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재는,

    상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체에 고정될 수 있도록 복수 개의 보스 및 보스홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
16. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 스테이터 몸체에는 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재를 고정하는 고정보스가 형성되고,

    상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재에는, 상기 고정보스에 대응되는 보스홀을 가지는 패드가 형성되어,

    상기 보스홀을 관통한 보스를 고온 압착하여, 상기 제 1 및 제 2 서스펜션 부재를 고정하는 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.
17. 제 1 및 제 2 스테이터;

    상기 제 1 및 제 2 스테이터 사이에 개재되며, 렌즈 조립체가 설치되어, 상기 렌즈 조립체를 통과하는 빛의 광축 방향에 수직 방향으로 움직이는 로터; 및

    대칭되는 위치에서 상기 로터와 상기 제 1 및 제 2 스테이터 각각을 통전 가능한 상태로 탄력적으로 지지하고, 상기 로터가 상기 수직 방향 이외의 방향으로 움직이는 것을 규제할 수 있도록, 굴곡진 부분이 다중 굴곡 형상을 가지는 서스펜션유닛;을 포함하며,

    상기 서스펜션 유닛은,

    상기 제 1 스테이터에 대해 상기 로터를 탄력적으로 지지하며, 상기 제 1 스테이터와 로터를 통전 가능하게 연결하는 복수 개의 제 1 서스펜션 부재; 및

    상기 제 2 스테이터에 대해 상기 로터를 탄력적으로 지지하며, 상기 제 2 스테이터와 로터를 통전 가능하게 연결하는 복수 개의 제 2 서스펜션 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 떨림 보정장치.

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