KR101742620B1 - 휴대폰 카메라의 액츄에이터 측정시스템 - Google Patents

Abstract

실시 예는 입력 신호에 의하여 액츄에이터를 이동시키는 제어부, 상기 액츄에이터의 변위를 감지한 결과에 따른 변위 신호를 출력하는 변위 센서, 및 상기 액츄에이터의 이동에 따른 상기 액츄에이터의 틸트를 감지한 결과에 따른 틸트 값을 출력하는 경사도 센서를 포함하며, 상기 제어부는 상기 입력 신호와 상기 변위 신호를 기설정된 알고리즘으로 연산한 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압에 대한 상기 액츄에이터의 변위 값을 출력하고, 상기 입력 신호의 전압에 대한 상기 액츄에이터의 틸트 값, 및 상기 액츄에이터의 변위 값에 기초하여 상기 액츄에이터의 변위 대 상기 액츄에이터의 변위 파형을 획득한다.

Description

휴대폰 카메라의 액츄에이터 측정시스템{SYSTEM FOR MEASURING ACTUATOR OF CELLULAR PHONE'S CAMERA}

실시 예는 휴대폰 카메라의 액츄에이터 측정시스템에 관한 것이다.

최근 들어 휴대폰은 상대방과의 음성 및 문자 전송은 물론 사진촬영, 음악녹음, DMB방송 수신 등의 기능을 할 수 있는 것이 보편화 되어 있어, 상기 휴대폰 하나로 일상 업무에서 편리하게 사용하고 실정이다.

이와 같이 다양한 기능을 수행하는 휴대폰의 사진촬영기능을 수행하는 카메라모듈은 피사체의 반사광을 입사 받는 렌즈와, 렌즈와 결합되어 전진 이동하면서 피사체와 초점을 맞추는 코일이 귄취 된 보빈과, 보빈의 외측에 전자력으로 보빈을 전진하는 마그네트가 구비된 하우징 및 인쇄회로기판을 포함하는 액츄에이터로 구성되어 사진촬영기능 수행시 액츄에이터의 보빈과 마그네트 간에 작용하는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 보빈을 전후진 이동하면서 렌즈부로 피사체와의 초점을 맞추어 촬영하도록 되어 있다.

그러나, 이러한 휴대폰의 카메라모듈은 조립 결함이나 부품 자체 결함 및 기타 요인 등에 의하여 종종 구동 성능 특성에 변화가 발생하게 된다.

특히 카메라모듈의 액츄에이터 구동 성능 특성에 변화가 발생하였을 경우, 액츄에이터의 보빈은 피사체와 정확한 거리(지점)에서 촬영이 이루어지지 않고 촬영 지점을 벗어난 곳에서 촬영이 이루어지게 되어 해상도가 떨어지게 되는 결함을 보이는 문제점이 있다.

그래서 조립이 완료된 액츄에이터는 구동 성능 특성을 측정하게 되는데, 종래에는 변위센서를 이용하여 성능을 측정하거나 경사도 센서를 이용하여 틸트를 측정하였다. 그 결과, 전류(전압)에 대한 변위, 전류(전압)에 대한 틸트 및 X축 틸트에 대한 Y축 틸트 등은 측정할 수 있었다.

그러나, 실제 카메라모듈에서는 무한대부터 매크로(접사)까지의 변위 값에 대한 틸트의 측정이 필요하다. 다시 말해, 실제 렌즈의 임의의 위치(변위)에서 틸트의 특성을 확인함으로써 해상력의 양부를 유추할 필요가 있는데, 종래에는 상기한 바와 같이 변위 값과 틸트 값을 각각 측정하기 때문에 이에 대한 확인이 불가능하였다.

실시 예는 휴대폰 카메라의 액츄에이터 구동 성능 중 임의의 위치에서의 틸트 특성을 정확하게 측정해 낼 수 있는 액츄에이터 측정시스템을 제공한다.

실시 예에 따른 액츄에이터 측정 시스템은 입력 신호에 의하여 액츄에이터를 이동시키는 제어부; 상기 액츄에이터의 변위를 감지한 결과에 따른 변위 신호를 출력하는 변위 센서; 및 상기 액츄에이터의 이동에 따른 상기 액츄에이터의 틸트(tilt)를 감지한 결과에 따른 틸트 값을 출력하는 경사도 센서를 포함하며, 상기 제어부는 상기 입력 신호와 상기 변위 신호를 기설정된 알고리즘으로 연산한 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압에 대한 상기 액츄에이터의 변위 값을 출력하고, 상기 입력 신호의 전압에 대한 상기 액츄에이터의 틸트 값, 및 상기 액츄에이터의 변위 값에 기초하여 상기 액츄에이터의 변위 대 상기 액츄에이터의 변위 파형을 획득한다.

상기 제어부는 상기 입력 신호의 전압에 대한 상기 액츄에이터의 변위에 관한 히스테리시스 곡선을 획득하고, 상기 히스테리시스 곡선에 기초하여 상기 변위 값을 출력할 수 있다.

상기 입력 신호는 삼각파, 계단파 또는 사인파일 수 있다.

실시 예는 경사도 센서와 변위 센서를 이용하여 전류 대 변위에 따른 성능 또는 전류 대 경사도에 따는 성능, 또는 X, Y축의 어느 방향으로 액츄에이터가 움직이면서 경사가 발생하는지 이외에 변위에 따른 틸트를 측정 및 분석할 수 있어 렌즈의 임의의 위치에서의 해상력의 양부를 유추할 수 있다.

또한, 대량생산시 측정시간을 단축할 수 있고, 설비대수를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액츄에이터 측정시스템의 블록도이다.
도 2(a)(b)(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대폰카메라의 액츄에이터 측정 시스템의 측정 입출력 파형도이다.
도 3은 변위 값과 틸트 값에 의한 변위 대 틸트 파형을 나타낸다.

이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 틸트 측정시스템의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 틸트 측정시스템은 지그(10), 액츄에이터(20), 경사도 센서(25), 변위센서(30), 컨트롤러(40), 중계기(50), 컴퓨터(60), 및 증폭기(70)를 포함한다.

지그(10)는 측정하고자 하는 액츄에이터(20)를 재치 고정하며, 액츄에이터(20)를 X, Y, 및 Z축 단으로 고정하도록 구성된다.

액츄에이터(20)는 카메라모듈의 구동부로서, 촬영하고자 하는 피사체에 대하여 초점을 맞추기 위해 전후진 구동한다. 상기한 바와 같이, 액츄에이터(20)는 렌즈와 결합하여 전후진 이동하면서 피사체와 초점을 맞추는 코일이 귄취 된 보빈과, 보빈의 외측에 전자력으로 보빈을 전진하는 마그네트가 구비된 하우징 및 인쇄회로기판으로 구성된다.

변위센서(30)는 지그(10)에 고정된 액츄에이터(20)의 하부로부터 레이저 광을 발사하여 액츄에이터(20)의 움직임에 따른 레이저 광의 변위를 감지하며, 레이저 발광부와 수광부로 구성된다.

컨트롤러(40)는 변위센서(30)로부터 감지되어 입력되는 레이저 광 신호를 전기적인 아날로그 신호로 변환하여 출력하며, 가령 엔코더로 구성된다.

중계기(50)는 컨트롤러(40)로부터 출력되는 아날로그 신호를 중계하며, 가령 비엔씨(BNC) 케이블로 입력되는 신호를 각 출력단으로 중계한다.

컴퓨터(60)는 입력되는 신호를 연산, 비교, 및 판단 제어하고, 판단된 상태를 모니터로 표시하는 통상의 데스크 탑 또는 노트북 컴퓨터를 포함하며, 컴퓨터(60)의 내부에는 데이터를 수집하는 데이터 수집장치(DAQ; 62)와 측정에 필요한 소정의 알고리즘을 포함한다.

컴퓨터(60)에 포함된 알고리즘은 액츄에이터(20)가 움직이기 시작하는 지점의 시작전압(START VOLTAGE) 또는 시작전류(START CURRENT), 액츄에이터(20)가 상승할 때와 하강할 때의 변위차이(HYSTERESIS), 액츄에이터(20)가 일정 전압 또는 전류 위치에서의 변위 및 액츄에이터가 스토퍼까지 이동하는 거리(STROKE), 액츄에이터(20)가 Macro(접사) 위치에 도달했을 때의 전압(Macro Voltage) 또는 전류(Macro Current), 액츄에이터(20)의 구동전압과 변위에 대한 기울기(SENSITIVITY), 지정 구간 내에서의 기울기의 변화를 보여주는 정수의 비선형(INL; integral non linearity), 미분의 비선형(DNL;Difference non Linearity), 코일 저항(Resistance), 또는 다이나믹 틸트(Dynamic Tilt)를 측정하는 프로그램으로 구성된다.

시작전압(START VOLTAGE) 또는 시작전류(START CURRENT)는 기울기와 X축과 만나는 지점의 전압 또는 전류, 일정변위 이상의 전압 또는 전류, 전체 기울기와 변화값, 미분방정식, 각도를 이용한 계산, 측정 구간 내에서의 최적 기울기와 X점이 만나는 지점으로 측정하게 된다.

증폭기(70)는 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)로부터 출력되는 구동전압을 액츄에이터(20)가 구동할 수 있는 크기의 전압(또는 전류)으로 증폭하며, 증폭된 전압(또는 전류)은 액츄에이터(20)에 공급됨과 동시에 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)에 입력된다. 만약, 데이터 수집장치의 출력 전압 및 출력 전류의 용량이 클 경우 증폭기를 사용하지 않을 수 있다.

상기와 같이 구성에 의하면, 액츄에이터(20)를 지그(10)의 X축과 Y축에 재치 고정한 상태에서, 컴퓨터(60)의 입력부를 통해서 측정될 액츄에이터(20)의 사양에 맞는 시작전압 또는 시작전류, 변위, 거리, 기울기, 저항, 및 경사도를 입력한다.

이어서 컴퓨터(60)의 입력부를 통해서 측정을 시작하면, 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)에서는 구동전압(또는 전류)을 증폭기(70)에 출력하고, 증폭기(70)에서는 구동전압을 액츄에이터(20)를 구동시킬 수 있는 크기의 전압(또는 전류)으로 증폭하여 입력함과 아울러 증폭된 전압(또는 전류)은 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)에 입력한다. 이때 입력 전압(또는 전류)은 도 2(a)와 같은 삼각파로 입력하는데, 그외에 계단파나 사인파 등 측정 목적에 따라 다양한 방법으로 입력할 수 있다.

액츄에이터(20)는 입력되는 구동전압에 의하여 움직임(이동)을 시작하게 되고, 변위센서(30)는 레이저 광을 조사하여 액츄에이터(20)가 최소 지점에서 최대 지점까지의 움직임에 따른 반사 광신호를 수신하여 컨트롤러(40)를 통해서 아날로그 신호로 변환한 후, 중계기(50)를 통해서 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)에 입력한다. 또한, 액츄에이터(20)의 상부에 위치한 경사도 센서(25)는 레이저 광을 조사하여 액츄에이터(20)가 움직이기 시작할 때부터의 경사도 변화를 반사 광신호로 수신하여 컨트롤러(40)를 통해서 아날로그 신호로 변환한 후 컴퓨터의 데이터 수집장치(62)에 입력한다.

여기에서 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)에 입력된 아날로그 신호인 변위 값과 경사도 값을 이용하여 액츄에이터(20)의 양부를 판단한다.

구체적으로, 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)는 액츄에이터(20)의 움직임에 따른 도 2(b)에 도시한 바와 같이 직류 전압에 의한 선형적인 파형의 변위로 수집하고, 컴퓨터(60)는 데이터 수집장치(62)에 입력된 도 2(b)의 파형 변위 신호와 도 2(a)의 입력전압을 기설정된 알고리즘으로 연산하여, 도 2(c)에 도시한 바와 같은 히스테리시스 곡선 파형을 출력한다.

이와 같이 출력되는 히스테리시스 곡선 파형에 기초하여 기설정된 소정의 알고리즘으로 시작전압 또는 시작전류, 변위, 거리, 및 기울기를 측정 및 계산하게 된다.

즉, 액츄에이터(20)의 측정 및 계산은 도 2(c)의 히스테리시스 곡선(y = ax + b)에서 a는 임의의 두 점 x, y 좌표를 찾아서 기울기를 구하고, b의 값은 x축, y축을 입력하여 구할 수 있다.

따라서, 시작전압이나 시작전류는 상기 y = ax + b와 y = 0인 함수를 이용하여 두 선이 만나는 점을 찾아 구하면 된다.

또한, 변위(HYSTERESIS)는 세팅시 계산할 전체의 데이터의 개수를 입력하고 전압에 대해 상승할 때와 하강할 때의 변위 차를 계산하여 찾으면 되고, 최대 변위는 최대치로 움직일 수 있는 변위 값을 계산하고 그때의 전압을 확인하는 것으로 구하면 된다.

거리(STROKE)는 y = ax + b에서 특정 위치의 x 좌표값을 입력하고 x 좌표값에 해당하는 근사치를 찾아내어 y 좌표값을 찾는다. 즉, 전압에 대한 변위 값을 배열한 상태에서 찾아낸다.

또한, 기울기(SENSITIVITY)는 y = ax + b에서, 임의의 두 점의 근사값 x, y 좌표를 입력하여 계산하거나 최적의 조정방법을 이용하여 계산한다.

상기의 기울기는 두 점의 구간 내의 데이터를 이용하여 가장 이상적인 선으로 변환하는 최적 피팅(Best Fitting) 방법을 사용하기도 한다.

이러한 과정을 거쳐 측정된 값은 액츄에이터(20)의 사양에 따라 기 설정된 시작전압이나 시작전류, 변위, 거리, 정수의 비선형, 미분의 비선형, 기울기와 비교하여 액츄에이터(20)의 측정값이 기설정된 입력 범위 내에 존재하면 양호를 판정하게 되고, 반대로 기설정된 입력범위 내를 벗어나면 불량으로 판정하게 되는 것이다.

또한 경사도 센서(25)에서 받은 틸트 값을 이용하여 X 또는 Y의 어떤 위치에서 틸트가 발생하는지를 확인할 수 있고, 경사도 센서(25)로부터의 틸트 값과 입력전압이나 입력전류의 값을 이용하여 전류 또는 전압에 대한 틸트 값을 측정할 수 있다.

또한, 변위센서(30)의 변위 값과 경사도 센서(25)의 틸트 값을 이용하여 특정 변위에서의 틸트 값 또는 특정 변위 구간에서의 틸트 값을 측정할 수 있으며, 일반적으로 카메라 모듈용 액츄에이터에서 중요한 무한대 부근 즉 변위로 0 ~ 30㎛ 부근에서의 틸트 값과 접사 부근의 틸트 값, 또는 전체 구간이나 설정된 구간 내에서의 틸트 값을 구할 수 있다.

도 3은 상기의 과정으로 산출한 변위 대 틸트 파형을 나타내며, 특정 변위에서의 틸트를 확인할 수 있는바, 접사 또는 무한대에서의 틸트 확인으로 카메라 모듈에서의 해상력을 유추할 수 있다. 여기서, X축은 변위를 나타내고 Y축은 틸트를 나타낸다.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 가령, 상기의 컴퓨터를 동일한 기능을 수행하는 제어부로 구성하고 전체를 하나의 측정장치로 구성할 수 있다. 또한, 상기의 실시 예에서는 경사도 센서가 액츄에이터의 상부에 위치하는 것을 예로 들었지만 이와 달리 액츄에이터의 하부에 위치할 수도 있다.

따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.

10: 지그 20:액츄에이터
25: 경사도 센서 30: 변위 센서
40: 컨트롤러 50: 중계기
60: 컴퓨터 70: 증폭기.

Claims (10)

1. 입력 신호에 의하여 액츄에이터를 이동시키는 제어부;
   상기 액츄에이터의 변위를 감지하는 변위 센서; 및
   상기 액츄에이터의 이동에 따른 상기 액츄에이터의 틸트(tilt)를 감지하는 경사도 센서;
   상기 제어부는,
   상기 변위 센서에 의해 감지된 변위를 아날로그 신호로 변환한 결과에 따른 변위 값 및 상기 경사도 센서에 의해 감지된 틸트를 아날로그 신호로 변환한 결과에 따른 틸트 값을 출력하고,
   상기 변위 값과 상기 틸트 값에 기초하여, 변위 대 틸트 파형을 출력하는 액츄에이터 측정 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 변위 대 틸트 파형을 이용하여, 상기 액츄에이터의 특정 변위에 대한 틸트 값을 획득하는 액츄에이터 측정 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 입력 신호는 삼각파, 계단파 또는 사인파인 액츄에이터 측정 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 변위 센서에 의해 감지된 변위를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 경사도 센서에 의해 감지된 틸트를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 변위 값과 상기 틸트 값을 출력하는 엔코더를 포함하는 액츄에이터 측정 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 변위 값, 및 상기 틸트 값을 수집하는 데이터 수집 장치를 더 포함하는 액츄에이터 측정 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 입력 신호를 증폭하여 상기 액츄에이터에 제공하는 증폭기를 더 포함하는 액츄에이터 측정 시스템.
7. 제5항에 있어서,
   상기 엔코더로부터 출력되는 신호를 상기 데이터 수집 장치로 중계하는 중계기를 더 포함하는 액츄에이터 측정 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 액츄에이터를 고정하는 지그를 더 포함하는 액츄에이터 측정 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 변위센서와 상기 경사도 센서 각각은 레이저 광을 발사하는 발광부와 반사되는 레이저 광을 수집하는 수광부를 포함하는 액츄에이터 측정 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 변위 값과 상기 틸트 값을 이용하여 상기 액츄에이터의 양호 여부를 판단하는 액츄에이터 측정 시스템.

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