KR101387691B1 - 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 카메라 모듈은 기동시 기준 위치로 이동하고, 상기 기준 위치로의 이동이 완료된 후 목표 위치로 이동하는 렌즈 홀더를 포함함으로써, 전력 소모를 절감할 수 있다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 소비 전력을 절감할 수 있는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 제어 방법에 관한 것이다.

정보화 기술의 발전에 따라 휴대에 간편하도록 소형화된 핸드폰, MP3, 노트북 컴퓨터, PDA, 디지탈 캠코더, 디지탈 카메라 등의 멀티미디어 기기가 소비자들로부터 각광받고 있다.

이들 멀티미디어 기기는 소비자의 니즈(needs)와 제조 업체의 전략이 맞물려 새로운 개념의 기기들로 진화되고 있다. 최근에는, 여러 가지 기능을 하나의 제품에 통합한 디지탈 컨버전스 제품이 시장을 선도한다.

핸드폰의 경우를 예로 들면, 디지탈 카메라 모듈이 통합된 제품이 대부분이다. 여기서 '카메라 모듈'은 디지탈 카메라 모듈이 내장된 컴팩트 형의 멀티미디어 기기를 통칭하는 용어로 사용된다.

카메라 모듈로서 디지탈 카메라 모듈이 내장된 핸드폰은 기존의 디지탈 카메라 시장을 위협할 정도로 많은 성능 개선이 이루어져, 최근에는 수백만 화소를 가진 고해상도의 컴팩트형 디지탈 카메라 모듈을 내장하고 있다. 핸드폰 업계의 시장 동향은 단순 촬영 모드에서 화소수를 확대하는 방향으로 진행되었지만, 메가 픽셀 수준으로 화소수가 증가하면서 정밀한 화질의 구현을 위한 카메라 제어 기술의 경합으로 그 양상이 바뀌고 있다. 고해상도를 갖도록 차별화된 컴팩트형 디지탈 카메라 모듈은 작은 크기에도 불구하고 정밀한 화질을 구현하기 위하여 자동 초점 조절(auto focusing)이나 광학 줌(zoom)기능을 필요로 한다.

화소수가 낮은 종래의 카메라 모듈에서는 제조 단가나 제품 크기를 줄이기 위하여 렌즈군이 광축 방향으로 고정되었다. 광학 줌 기능도 구현할 수 없었으며, 이미지 센서 및 화상 처리 칩에 의하여 광 화상에 대한 전기적인 신호를 확대 처리하는 이른바 '디지탈 줌' 기능으로 렌즈군의 배율을 조절하였다.

자동 초점 조절 기능이나 광학 줌(zoom)기능은 기존의 디지탈 카메라에서 이미 보편화된 것이지만, 가로 및 세로의 크기가 수십mm 이내로 축소된 컴팩트형 디지탈 카메라 모듈에서는 여전히 구현하기 어렵다. 예를 들어, 무한 초점 모드에서 촬영할 때는 렌즈군의 이동이 억제된 채 고정되어야 하고, 렌즈군을 피사체에 근접시켜 촬영하는 매크로 및 접사 모드에서는 렌즈군이 광축 방향으로 이동되면서 자동 초점 조절 기능이 수행되어야 한다.

컴팩트형으로 축소된 카메라 모듈에서 자동 초점 조절이나 광학 줌 기능을 구현하려면 액츄에이터를 포함한 구동 메카니즘의 혁신적인 개선을 필요로 한다.

또한, 배터리 등의 전원을 사용하는 카메라 모듈는 전력 소모가 적은 디지털 카메라 모듈을 요구하는데, 자동 초점 조절이나 광학 줌 기능 개선은 전력 소모 절감과 대립되는 양상을 갖는다.

한국등록특허공보 제0649490호에는 래치 방식의 솔레노이드형 엑츄에이터를 사용하는 것으로 소비전력을 절감할 수 있는 기술이 개시되고 있다. 그러나, 구조가 복잡하고 예압을 극복하기 위해 소모되는 전력에 대해서는 대책이 미흡한 실정이다.

한국등록특허공보 제0649490호

본 발명은 소비 전력을 절감할 수 있는 카메라 모듈 및 카메라 모듈 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 카메라 모듈은 기동시 임의의 자유 위치로부터 원점에 해당하는 기준 위치로 이동하고, 상기 기준 위치로의 이동이 완료되면 자동 포커싱 제어를 위한 목표 위치로 이동하는 렌즈 홀더를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 카메라 모듈 제어 방법은 렌즈 홀더를 광축 방향으로 이동시키는 액츄에이터에 렌즈 홀더가 자유 위치로부터 기준 위치로 이동되도록 제1 전력을 공급하는 단계 및 상기 기준 위치로 이동이 완료된 상기 렌즈 홀더가 오토 포커싱을 위하여 목표 위치로 이동되도록 액츄에이터에 제2 전력을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명의 카메라 모듈 및 카메라 모듈 제어 방법은 렌즈 홀더 기동시 렌즈 홀더를 기준 위치로 이동시킨 후 목표 위치로 이동시키고 있다. 이에 따르면 기준 위치를 기준으로 하여 렌즈 홀더를 목표 위치로 이동시키게 되므로 정밀하게 렌즈 홀더의 위치를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 예압에 의해 렌즈 홀더를 미리 기준 위치로 이동시켜 놓을 필요가 없다. 이에 따라 예압에 의해 렌즈 홀더를 미리 기준 위치로 이동시켜 놓는 방식과 비교하여 예압을 극복하기 위한 전력 소모가 없다. 그 결과 전력 소모를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 카메라 모듈의 일부를 도시한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 카메라 모듈의 일부를 도시한 조립 사시도.
도 3은 본 발명의 다이아프램의 탄성 변형 상태를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 탄성 부재의 실시예를 도시한 사시도.
도 5는 가상의 비교 실시예로서 액츄에이터의 구동 특성을 도시한 그래프.
도 6은 도 2의 A-A' 절단면에 대하여 예압 수단의 실시예를 도시한 측단면도.
도 7은 카메라 모듈의 예압 수단의 기능을 나타낸 개략도.
도 8은 본 발명의 카메라 모듈을 나타낸 개략도.
도 9는 본 발명의 실시예로서, 렌즈 홀더를 기준 위치로 이동시킨 후 목표 위치로 이동시키는 액츄에이터의 구동 특성을 도시한 그래프.
도 10은 본 발명의 카메라 모듈 제어 방법을 나타낸 흐름도.

이하, 본 발명의 카메라 모듈 및 카메라 모듈 제어 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 카메라 모듈의 일부를 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 카메라 모듈의 일부를 도시한 조립 사시도이다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 디지탈 컨버전스 경향에 따라 멀티미디어 기기에 채용되는 카메라 모듈이 도시된다. 카메라 모듈은 렌즈 홀더(200), 하우징(300), 이미지 센서(500), 탄성 부재, 액츄에이터를 구비한다.

렌즈 홀더(200)에는 렌즈군이 광축 방향으로 이동 가능하게 삽입된다. 도시된 렌즈 홀더(200)는 사각 기둥 형상이지만 원 기둥이나 다각형 기둥 등도 무방하며 그 형상에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 렌즈군은 적어도 하나 이상의 렌즈가 광축 방향을 따라 차례대로 배열된 것이다. 여기서, 광축이란 피사체에서 카메라 모듈로 입사되는 광 화상이 직진하는 가상의 축을 말하며, 도시된 바에 의하면 z축이 광축이 된다. 렌즈군은 피사체를 포착하여 광 화상으로 집속시키며 이미지 센서(500)에 상기 광 화상의 초점을 형성시킨다. 렌즈 홀더(200)가 액츄에이터에 의하여 광축 방향으로 이동됨으로써, 광 화상의 초점이 이미지 센서(500)의 정위치에 형성되며 오토 포커싱 기능이 수행된다. 도시되지는 않았지만, 오토 포커싱 외에도 렌즈군이 적절하게 배치되면 액츄에이터에 의하여 렌즈군이 광축 방향으로 이동됨으로써 광학 줌 기능이 수행된다.

액츄에이터로서, 보이스 코일(voice coil), 압전 소자, 초음파 리니어 모터 등 다양한 실시예가 가능하다. 도시된 액츄에이터는 전원이 인가되는 코일부(310) 및 코일부(310)와 대면된 위치에 자성체(210)를 구비하는 보이스 코일이다. 코일부(310)는 렌즈 홀더(200) 또는 하우징(300) 중 어느 하나에 마련되며 자성체(210)는 렌즈 홀더(200) 또는 하우징(300) 중 나머지 하나에 마련된다.

이하 설명의 편의상, 자성체(210)가 렌즈 홀더(200)에 마련되는 방식을 무빙 마그네트 타입(moving magnet type) 카메라 모듈이라고 정의하고, 코일부(310)가 렌즈 홀더(200)에 마련되는 방식을 무빙 코일 타입(moving coil type) 카메라 모듈이라고 정의한다. 무빙 마그네트 타입 카메라 모듈에서는 코일부(310)에 전원을 인가하기 위한 부품이 하우징(300)에 마련되므로 작동 부품인 렌즈 홀더(200)의 구조가 간소화되고 관성 질량이 감소되므로 엑츄에이터의 소비 전력이 절감되고 멀티미디어 기기의 배터리 사용 시간이 증가된다.

자성체(210)는 영구 자석(미도시)을 구비하는 것이 바람직하다. 코일부(310)는 자성체(210)가 부착된 렌즈 홀더(200)가 플레밍의 왼손 법칙에 따라 광축 방향으로 움직일 수 있도록 전원이 인가됨으로써 전자기력을 발생한다.

하우징(300)은 카메라 모듈의 외관을 이루고 그 내부에는 렌즈 홀더(200)가 광축 방향으로 이동 가능하게 삽입된다. 하우징(300)에는 전원 공급을 위하여 코일부(310)의 말단부(319)가 연결되는 단자(351)를 갖는 단자부(350)가 마련된다.

이미지 센서(500)는 렌즈군에 의하여 집속된 광 화상을 전기적 신호로 변환하여 카메라 모듈 내부에 마련된 화상 처리 칩이나 카메라 모듈 외부에 접속된 컴퓨터, 핸드폰, TV를 포함한 다양한 멀티미디어 기기로 송신한다. 이미지 센서(500)의 일 실시예로서, CCD센서 또는 CMOS센서가 바람직하다. 이미지 센서(500)의 적외선 민감도가 높기 때문에 렌즈군과 이미지 센서(500) 사이에는 IR필터(400)가 마련되는 것이 바람직하다. IR필터(400)는 가시 광선 영역을 벗어난 장파장 및 단파장의 광선들을 차단함으로써 이미지 센서(500)가 상기 파장의 광선들에 의하여 포화되는 것을 방지한다.

소정의 크기와 자중을 갖는 렌즈 홀더(200)는 탄성 부재에 의하여 이동 가능하게 지지된다. 도시된 바에 국한되지 않고 탄성 부재없이 렌즈 홀더(200)를 지지하는 구조도 가능하다. 탄성 부재는 탄성을 갖는 금속성 와이어를 원하는 길이로 잘라 제작되는 와이어 스프링(102a)(wire spring) 또는 금속판의 일부를 원하는 모양으로 절개한 판 스프링(102b) 등 다양하게 변용된 실시예가 가능하다. 일 실시예로서, 탄성 부재는 렌즈 홀더(200)를 탄성적으로 지지하는 금속 또는 비금속 재질의 다이아프램(100)(diaphragm)을 구비한다. 도 3은 본 발명의 다이아프램(100)의 탄성 변형 상태를 도시한 사시도이다. 폴리이미드 기판에 회로 동박을 포함하는 연성회로 기판(FPC : flexible printed circuit)도 다이아프램(100)으로서 사용 가능하다.

다이아프램(100)은 하우징(300)에 부착되는 제1면(110)과, 렌즈 홀더(200)에 부착되는 제2면(120)과, 제1면(110) 및 제2면(120)을 연결하는 브리지(bridge) 면(130)을 구비한다. 브리지 면(130)은 렌즈 홀더(200)의 이동시에 탄성 변형되면서 제1면(110)과 제2면(120) 사이에 광축 방향의 변위차를 발생시킨다. 제1면(110)은 광축에 수직한 가상면에서 좌우 대칭인 형상으로 구비되며, 브리지 면(130)은 상기 가상면에서 상하 및 좌우 대칭인 형상으로 4개 구비된다. 브리지 면(130)은 제1면(110) 및 제2면(120)에 대한 연결 부분을 기준으로 휨 및 비틀림 변형되면서 렌즈 홀더(200)를 지지한다. 본 발명에 따른 다이아프램(100)은 도시된 바에 국한되지 않고 렌즈 홀더(200)의 지지 조건에 따라 다양한 형상으로서 마련될 수 있다.

도 2에 다이아프램(100)은 렌즈 홀더(200)의 상측에 체결되지만, 다이아프램(100)이 렌즈 홀더(200)의 하측에 체결되는 실시예도 가능하다. 도 4를 참조하면, 다이아프램(100)은 렌즈 홀더(200)의 상측 및 하측 모두에 각각 1개씩 체결될 수 있다.

도 5는 본 발명과 비교를 위한 가상의 비교 실시예로서 액츄에이터의 구동 특성을 도시한 그래프이다. 예압 수단이 마련되는 경우이다. 도 5의 수평축은 코일부(310)에 인가되는 전류를 나타내고 수직축은 렌즈 홀더(200)의 광축 방향 변위를 나타낸다. 참조부호 710은 렌즈 홀더(200)가 예압 수단에 의하여 예압되는 구간으로서, 스레스홀드값(TH : threshold value) 미만의 전류가 인가되는 경우 렌즈 홀더(200)는 그 이동이 억제되고 하우징에 마련된 안착부(370)에 안착된 상태를 유지한다. 참조부호 720은 액츄에이터의 하중 곡선(loading curve)으로서, 코일부(310)에 인가되는 전류가 증가됨에 따라 렌즈 홀더(200)가 z축 양의 방향으로 전진하는 경우 액츄에이터의 전류-변위 특성을 나타낸다. 참조부호 730은 제하 곡선(unloading curve)으로서, 코일부(310)에 인가되는 전류가 감소됨에 따라 렌즈 홀더(200)가 z축 음의 방향으로 후퇴하는 경우 액츄에이터의 전류-변위 특성을 나타낸다. 하중 곡선(loading curve)과 제하 곡선(unloading curve)의 조합은 액츄에이터의 구동 특성에 관한 히스테리시스 곡선을 이룬다.

렌즈 홀더(200)는 기준 위치로부터 오토 포커싱이나 자동 줌을 위한 목표 위치로 이동한다. 렌즈 홀더(200)를 탄성력으로 기준 위치에 구속하는 예압 수단은 자석을 이용할 수도 있으며, 도 6과 같이 다이어프램(100)을 이용할 수 있다.

도 6은 도 2의 A-A' 절단면에 대하여 예압 수단의 실시예를 도시한 측단면도이다. 도 6을 참조하면 무빙 마그네트 타입 카메라 모듈에 관한 일 실시예로서, 자성체(210)는 렌즈 홀더(200)의 측면에 마련되고 코일부(310)는 하우징(300)의 측면에 마련된다. 자성체(210)와 코일부(310)는 광축에 수직한 방향으로 에어 갭(G)만큼 서로 이격된 상태로 대면된다. 렌즈 홀더(200)를 지지하는 탄성 부재인 다이어프램(100)이 렌즈 홀더(200)의 상측 및 하측에 체결된다.

도 7은 카메라 모듈의 예압 수단의 기능을 나타낸 개략도이다. 하우징(300)에 마련된 안착부(370)에 안착된 렌즈 홀더(200)의 위치를 기준 위치로 할 때, 렌즈 홀더(200)를 기준 위치로 위치시키기 위해 다이어프램(100)의 탄성력을 이용할 수 있다. 광축의 음의 방향이란 렌즈 홀더(200)가 임의의 위치인 자유 위치로부터 기준 위치로 향하는 방향이다.

예를 들어 다이어프램(100)에 외력이 가해지지 않은 경우, 다이어프램(100)에서 렌즈 홀더(200)에 연결된 부위의 위치를 안착부(370) 위치에서 a만큼 광축의 음의 방향 측에 있게 하면, 안착부(370)에 렌즈 홀더(200)를 신뢰성 있게 예압시킬 수 있다. 이러한 구성에 의하면 렌즈 홀더(200)를 기본 위치에서 b만큼 떨어진 목표 위치 D로 이동시키는 과정에서 극복해야할 탄성력이 커질 수 있다.

탄성력 f는 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, k는 탄성 계수이고, x는 변위이다.

수학식 1에 따르면 예압 수단에 의해 기본적으로 f = ka의 탄성력이 광축의 음의 방향으로 가해지고 있는 상태이다. 따라서, 예압 수단으로 예압되는 상태의 렌즈 홀더(200)를 이동시키기 위해서는 적어도 f = ka 보다 많은 힘이 필요하다. 즉, f= ka과 동일한 힘이 인가될 때까지 렌즈 홀더(200)는 움직이지 않으며 이 상태가 도 5의 710 구간이다.

이 상태에서 목표 위치 D로 렌즈 홀더(200)를 이동시키기 위해서는 f = k(a + b)의 힘이 요구된다. 이러한 힘은 액츄에이터에 의해 제공되며 이는 곧 액츄에이터에 의한 전력 소모와 직결된다.

예압 수단이 마련된 상기 비교 실시예에 비하여 액츄에이터에 의한 전력 소모를 줄이기 위하여 본 발명의 카메라 모듈은 예압 수단이 마련되지 않고 기동시 자유 위치로부터 기준 위치로 이동하고, 기준 위치로의 이동이 완료된 후 목표 위치로 이동하는 렌즈 홀더(200)를 포함할 수 있다.

다시 말해서, 자유 위치(기준 위치와 일치하거나 기준 위치가 아닌 임의의 위치가 될 수 있다)에 렌즈 홀더(200)가 위치하는 상태에서, 오토 포커싱이나 자동 줌 기능이 요구되면 렌즈 홀더는 우선 기준 위치로 이동하고, 기준 위치로의 이동이 완료되면 목표 위치로 이동한다.

예를 들어 피사체를 포착하여 광 화상으로 집속시키는 렌즈군을 구비하는 렌즈 홀더(200), 렌즈 홀더(200)를 이동 가능하게 지지하는 탄성 부재 및 초기 기동시 기준 위치로서 렌즈 홀더(200)가 안착되는 안착부(370)를 포함하는 카메라 모듈이 개시된다.

이때, 초기 기동 전의 렌즈 홀더(200)는 탄성 부재에 의해 안착부(370)에 이격 또는 안착된 상태로 위치할 수 있다. 또한, 안착부(370)는 하우징(300)에 형성될 수 있다.

렌즈 홀더(200)가 안착부(370)에서 c만큼 떨어진 자유 위치에 위치하도록 다이어프램(100)이 설치된 경우, 렌즈 홀더는 기준 위치에 해당하는 안착부(370)까지 이동한다. 이때 다이어프램(100)이 렌즈 홀더(200)에 작용하는 탄성력은 수학식 1에 의해 f = kc이고 방향은 자유 위치 또는 목표 위치를 향하는 방향인 광축에 대해 양의 방향이다. 따라서, 자유 위치로부터 기준 위치를 향하는 음의 방향으로 렌즈 홀더(200)를 이동시키기 위해 액츄에이터에는 제1 전력이 공급된다. 예를 들어 제1 전력은 제1 극성을 갖고, 제1 극성의 전력은 (-) 전력이다.

기준 위치까지 이동된 렌즈 홀더(200)는 목표 위치 D까지 이동한다. 기준 위치로부터 목표 위치까지 실제 이동되는 거리 d = b 이지만, 다이어프램(100)의 탄성 변형량은 d-c 가 된다. 따라서, 목표 위치에서의 다이어프램(100)이 렌즈 홀더(200)에 작용하는 탄성력 f = k(d-c)이다. 이때, 액츄에이터에는 제2 전력이 공급된다. 예를 들어, 제2 전력은 제1 극성과 반대인 제2 극성을 갖고, 제2 극성의 전력은 (+) 전력이다.

상술한 설명에 한정되지 않고, 제1 전력이 제1 극성으로서 (+) 전력이고, 제2 전력이 제2 극성으로서 (-) 전력이라도 무방하다. 즉, 예압 수단이 마련되지 않는 본 발명에서 자유 위치로부터 기준 위치까지의 이동을 위한 제1 전력과 기준 위치로부터 목표 위치까지의 이동을 위한 제2 전력의 극성이 다르면 본 발명의 실시예에 포함된다. 예압 수단을 설치하지 않고도 렌즈 홀더(200)를 기준 위치에 하강시킨 후 목표 위치로 상승시키므로 예압 수단이 마련되는 경우에 비하여 적은 소비 전력으로 오토 포커싱이 가능하다.

예압 수단이 마련되는 비교 실시예에서 액츄에이터는 f = k(a + b)의 탄성력을 극복해야 하나, 예압 수단이 마련되지 않는 본 발명에서 액츄에이터는 f = k(d-c)의 탄성력만 극복하면 된다. 특히, 렌즈 모듈이 목표 위치로 이동 후 목표 위치 근방에서 지속적으로 오토 포커싱되는 경우 소요되는 힘의 요구량은 예압 수단이 마련되는 비교 실시예에 비하여 대폭 감소한다. 이러한 구성에 따라 액츄에이터의 구동 전력을 크게 절감할 수 있게 된다.

렌즈 홀더(200)는 기준 위치를 기준점으로 하여 목표 위치로 오토 포커싱되고, 액츄에이터는 전력 인가에 의해 렌즈 홀더(200)를 광축 방향으로 이동시킨다. 카메라 모듈은 액츄에이터에 전력을 인가하는 전력 공급부(410)를 포함할 수 있다.

도 8은 본 발명의 카메라 모듈을 나타낸 개략도이다.

액츄에이터로서, 전원이 인가되는 코일부(310) 및 코일부(310)와 대면된 위치에 자성체(210)를 구비하는 보이스 코일이 제공되는 경우 전력 공급부(410)는 코일부(310)에 전력을 제공한다.

기동시 기준 위치로 이동하고, 기준 위치로의 이동이 완료되면 목표 위치로 이동하는 렌즈 홀더(200)를 구현하기 위해 전력 공급부(410)는 액츄에이터에 제1 전력 및 제2 전력을 전력을 인가할 수 있다. 제1 전력 및 제2 전력은 극성이 다르거나 절대값이 다르다.

구체적으로 전력 공급부(410)는 렌즈 홀더(200)의 기동시 액츄에이터에 제1 전력(예를 들어 (-) 전력)을 인가한 후 제2 전력(예를 들어 (+) 전력)을 인가할 수 있다. 이때, 제1 전력은 렌즈 홀더(200)를 기준 위치인 안착부 방향으로 이동시키는 음의 극성의 전압 또는 음의 극성의 전류에 의하여 인가될 수 있고, 제2 전력은 렌즈 홀더(200)를 안착부에서 멀어지는 방향인 목표 위치로 이동시키는 양의 극성의 전압 또는 양의 극성의 전류에 의하여 인가될 수 있다.

전력 공급부(410)는 제어부(430)의 제어에 따라 렌즈 홀더(200)의 기동에 필요한 전력을 생성하는 전력 생성부(411), 상기 전력 생성부(411)에서 생성된 전력의 극성을 변환하는 극성 변환부(413)를 포함할 수 있다.

예를 들어 액츄에이터는 제1 전력인 (-) 전력의 인가에 의해 렌즈 홀더(200)를 자유 위치로부터 기준 위치로 이동시키고, 제2 전력인 (+) 전력의 인가에 의해 렌즈 홀더(200)를 기준 위치로부터 목표 위치로 이동시킨다.

상술한 실시예는 렌즈 홀더(200)의 자유 위치가 기준 위치와 일치하거나 기준 위치와 거의 대등하고 목표 위치는 자유 위치보다 안착부에서 더 멀리 떨어져 있는 경우이다. 즉, 안착부를 기준으로 기준 위치, 자유 위치, 목표 위치가 순서대로 존재하는 경우이다. 이때는 렌즈 홀더를 자유 위치로부터 기준 위치로 하강시키는 제1 전력 및 렌즈 홀더를 기준 위치로부터 목표 위치로 상승시키는 제2 전력의 극성이 다른 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 실시예로서 제1 전력 및 제2 전력이 극성이 같고 절대값이 다를 수 있다. 예를 들면, 오토 포커싱을 위한 목표 위치가 자유 위치 및 기준 위치 사이에 존재하고, 안착부를 기준으로 기준 위치, 목표 위치, 자유 위치가 순서대로 존재하는 경우이다. 이때, 렌즈 홀더(200)를 자유 위치에서 기준 위치로 하강시키는 제1 전력으로서 (-) 전력이 인가된다면, 렌즈 홀더를 기준 위치에서 목표 위치로 상승시키는 제2 전력은 제1 전력과 극성이 동일한 (-) 전력이고 제2 전력의 절대값은 제1 전력의 절대값보다 작다. 또한, 렌즈 홀더(200)를 자유 위치에서 기준 위치로 하강시키는 제1 전력으로서 (+) 전력이 인가된다면, 렌즈 홀더를 기준 위치에서 목표 위치로 상승시키는 제2 전력은 제1 전력과 극성이 동일한 (+) 전력이고 제2 전력의 절대값은 제1 전력의 절대값보다 작다.

일 실시예로서, 기준 위치, 목표 위치, 자유 위치 각각의 배치 순서를 종합하면, 액츄에이터는, 제1 극성의 전압을 갖는 제1 전류의 인가에 의해 렌즈 홀더를 상기 기준 위치로 이동시키고, 제1 극성의 전압을 갖는 제2 전류 또는 제2 극성의 전압을 갖는 제3 전류의 인가에 의해 렌즈 홀더를 목표 위치로 이동시킨다. 제2 전류의 절대값은 제1 전류의 절대값보다 작다.

액츄에이터는 (-) 극성의 제1 전력으로서 음의 전압을 갖는 제1 전류의 인가에 의해 렌즈 홀더(200)를 기준 위치로 이동시키고, (-) 극성의 제2 전력으로서 음의 전압을 갖는 제2 전류 또는 (+) 극성의 제2 전력으로서 양의 전압을 갖는 제3 전류의 인가에 의해 렌즈 홀더(200)를 목표 위치로 이동시킬 수 있다. 이때, 제2 전류의 절대값은 제1 전류의 절대값보다 작은 것이 바람직하다.

한편, 액츄에이터는 (+) 극성의 제1 전력으로서 양의 전압을 갖는 제1 전류의 인가에 의해 렌즈 홀더(200)를 기준 위치로 이동시키고, (+) 극성의 제2 전력으로서 양의 전압을 갖는 제2 전류 또는 (-) 극성의 제2 전력으로서 음의 전압을 갖는 제3 전류의 인가에 의해 렌즈 홀더(200)를 목표 위치로 이동시킬 수 있다. 이때, 제2 전류의 절대값은 제1 전류의 절대값보다 작은 것이 바람직하다.

일 실시예로서, 제1 전력 및 제2 전력은 극성이 다르거나, 극성이 같은 경우 제2 전력의 절대값이 제1 전력의 절대값보다 작다.

카메라 모듈은 기준 위치로 이동이 완료된 렌즈 홀더(200)가 안착되는 안착부를 포함할 수 있으며, 이때의 안착부는 하우징에 형성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예로서, 렌즈 홀더를 기준 위치로 이동시킨 후 목표 위치로 이동시키는 액츄에이터의 구동 특성을 도시한 그래프이다. 액츄에이터의 일 실시예로서 보이스 코일이 채용되는 경우, 도 9의 수평축은 코일부(310)에 인가되는 전류를 나타내고 수직축은 렌즈 홀더(200)의 광축 방향 변위를 나타낸다. 액츄에이터의 구동에 의해 렌즈 홀더(200)가 기준 위치로 이동 완료된 후에 기준 위치 및 목표 위치 사이에서 이동되는 히스테리시스 곡선이 도시된다.

검토하면, 도 5의 구동 특성과 비교하여 예압이 없는 상태이므로 스레스홀드 구간이 없이 바로 변위가 변화하는 것을 알 수 있다. 또한, 도 5와 비교하여 히스테리시스 곡선의 기울기가 증가되므로 제어 민감도(sensitivity)가 향상된다. 따라서, 도 5에 비해 적은 전류에도 변위의 변화가 큰 것을 알 수 있다. 즉, 전류에 대한 렌즈 홀더(200) 이동의 민감도가 개선되었음을 알 수 있다. 이는 도 5의 경우와 비교하여 적은 전류로 동일한 변위를 유발시킬 수 있다는 것을 의미한다. 다이아프램(100)의 탄성 계수가 동일하다고 할 때, 예압 수단에 의한 예압이 작용하지 않으므로 적은 전류로 동일한 변위를 유발할 수 있고 이에 따라 히스테리시스 곡선의 기울기가 증가되며, 제어 민감도가 향상된다.

결과적으로 액츄에이터 구동에 필요한 전력 소모를 절감할 수 있다. 또한, 접사 촬영과 같이 렌즈 홀더(200)의 미세한 움직임이 필요한 작업에서 요구하는 렌즈 홀더(200)의 민감도를 만족시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 카메라 모듈 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 도시된 카메라 모듈 제어 방법은 앞에서 살펴본 카메라 모듈의 동작으로 설명될 수 있다.

먼저, 렌즈 홀더(200)가 기준 위치로 이동되도록 렌즈 홀더(200)를 광축 방향으로 이동시키는 액츄에이터에 (-) 전력을 공급한다(S 530). 전력 공급부(410)에서 수행되는 동작으로 이에 대한 제어는 제어부(430)에서 이루어질 수 있다.

기준 위치로 이동이 완료된 렌즈 홀더(200)가 목표 위치로 이동되도록 액츄에이터에 (+) 전력을 공급한다(S 540).

일 실시예로서, (-) 전력을 공급하는 단계에서 전력 공급부(410)는 어느 정도의 (-) 전력을 공급할지 알아야 하는 경우, 자유 위치에서 기준 위치까지 렌즈 홀더(200)를 이동시키는데 필요한 엑츄에이터의 (-) 전력을 산출하는 단계(S 520)가 추가될 수 있다.

한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

카메라 모듈에 적용할 수 있다.

특히, 전력 소모의 절감이 요구되는 카메라 모듈에 적용하는 것이 유리하다.

100...다이아프램 110...제1면
120...제2면 130...브리지 면
135...브리지 홈 140...노치
200...렌즈 홀더 210...자성체
300...하우징 310...코일부
319...말단부 350...단자부
351...단자 370...안착부
410...전력 공급부 411...전력 생성부
413...극성 변환부 430...제어부

Claims (10)

1. 기동시 기준 위치로 이동하고, 상기 기준 위치로의 이동이 완료된 후 목표 위치로 이동하는 렌즈 홀더;
   전력 인가에 의해 상기 렌즈 홀더를 광축 방향으로 이동시키는 액츄에이터; 및
   상기 액츄에이터에 극성이 다른 전력을 인가하는 전력 공급부;를 포함하고,
   상기 액츄에이터는,
   제1 극성의 전압을 갖는 제1 전류의 인가에 의해 상기 렌즈 홀더를 상기 기준 위치로 이동시키고,
   상기 제1 극성의 전압을 갖는 제2 전류 또는 제2 극성의 전압을 갖는 제3 전류의 인가에 의해 상기 렌즈 홀더를 상기 목표 위치로 이동시키며,
   상기 제2 전류의 절대값은 상기 제1 전류의 절대값보다 작은 카메라 모듈.
   
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6. 제 1 항에 있어서,
   상기 기준 위치로 이동이 완료된 상기 렌즈 홀더가 안착되는 안착부;를 포함하는 카메라 모듈.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 렌즈 홀더를 이동 가능하게 지지하는 탄성 부재; 및
   상기 기준 위치로 이동이 완료된 상기 렌즈 홀더가 안착되는 안착부;를 포함하고,
   상기 기동 전의 상기 렌즈 홀더는 상기 탄성 부재에 의해 상기 안착부에 이격 또는 안착된 상태로 위치하는 카메라 모듈.
   
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