KR102226523B1 - 와이어를 이용한 ois용 반사계 구동장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 와이어를 이용한 OIS용 반사계 구동장치는 형상기억합금(SMA) 와이어가 서로 다른 위치에 둘 이상 구비되는 지지프레임; 상기 지지프레임에 설치되며 개방구를 통하여 유입된 광의 경로를 변경시켜 렌즈로 유입시키는 반사계; 상기 SMA 와이어가 결합되는 베이스프레임; 상기 지지프레임과 상기 베이스프레임 사이에 구비되어 상기 지지프레임을 탄성 지지하는 탄성체; 및 상기 SMA 와이어에 전류를 공급하는 회로기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 반사계 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 형상기억합금 와이어를 이용하여 반사계를 구동시켜 손떨림 보정의 구동 정밀성을 향상시키는 OIS용 반사계 구동장치에 관한 것이다.
하드웨어 기술의 발전, 사용자 환경 등의 변화에 따라 스마트폰 등의 휴대 단말(모바일 단말)에는 통신을 위한 기본적인 기능 이외에 다양하고 복합적인 기능이 통합적으로 구현되고 있다.
그 대표적인 예로 오토포커스(AF, Auto Focus), 손떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 등의 기능이 구현된 카메라 모듈을 들 수 있으며 근래에는 인증이나 보안 등을 위한 음성 인식, 지문 인식, 홍채 인식 기능 등도 휴대 단말에 탑재되고 있으며, 최근에는 초점 거리를 다양하게 가변적으로 조정할 수 있도록 복수 개 렌즈 그룹이 집합되어 있는 줌렌즈의 장착도 시도되고 있다.
줌렌즈의 경우, 일반 렌즈와는 달리 광이 유입되는 방향인 광축 방향으로 복수 개 렌즈 또는 렌즈군들이 배열되는 구조를 가지고 있으므로 일반 렌즈보다 광축 길이 방향으로 그 길이가 길다는 특성을 가진다. 줌렌즈를 통과한 피사체의 광(Light)은 다른 렌즈와 같이 CCD(Charged-coupled Device), CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)와 같은 촬상소자로 유입된 후 후속 프로세싱을 통하여 이미지 데이터로 생성된다.
줌 렌즈가 다른 일반 렌즈와 같이 휴대 단말의 메인 기판에서 입설(立設)되는 방향 즉, 메인 기판에서 수직한 방향으로 설치되는 경우 휴대 단말에는 줌 렌즈의 높이(광축 방향 길이)만큼의 공간이 확보되어야 하므로 휴대 단말이 지향하는 장치 소형과 경량화의 본질적 특성에 최적화되기 어렵다는 문제가 있다.
종래 이러한 문제를 해결하기 위하여 렌즈의 각도, 크기, 이격된 간격, 초점 거리 등을 조정하여 광학계 자체의 크기를 축소시키는 방법이 있으나, 이러한 방법은 줌 렌즈 내지 줌렌즈 배럴의 크기를 물리적으로 줄이는 방법이므로 본질적인 한계가 있음은 물론, 줌 렌즈의 본질적인 특성을 저하시킬 수 있다는 문제점을 가진다.
한편, 종래 일반적으로 적용되는 손떨림 보정(OIS) 방법은 광축 방향(Z축)과 수직한 평면상의 두 방향(X축, Y축 방향)으로 렌즈 또는 렌즈모듈 자체를 보정 이동시키는 방법인데, 이 방법을 줌렌즈에 그대로 적용하는 경우 줌렌즈의 형상, 구조, 기능 등의 특성에 의하여 공간 활용도가 낮고, 장치의 부피를 증가시키며 구동의 정밀성을 확보하기 어려운 문제점이 있다고 할 수 있다.
종래 이러한 문제점을 해결하기 위하여 빛을 굴절시키는 반사계를 액추에이터에 장착하고, 반사계 평면과 평행한 두 축을 기준으로 반사계를 이동시키는 방법이 시도되고 있는데, 이 방법의 경우 복잡한 전자기력 구동 수단을 반사계 자체에 적용하여야 하므로 반사계 및 주변 구조가 상당히 복잡해지고 자체 하중이 증가한다는 또 다른 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전류 인가에 의하여 수축하는 특성을 가지는 형상기억합금 와이어를 반사계 또는 반사계가 장착되는 지지프레임에 결합시키고 이 형상기억합금 와이어의 동작 특성을 이용하여 반사계 등의 자세를 변화시킴으로써, OIS의 구동을 더욱 간단하고 정확하게 구현할 수 있는 OIS용 반사계 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 와이어를 이용한 OIS용 반사계 구동장치는 형상기억합금(SMA) 와이어가 서로 다른 위치에 둘 이상 구비되는 지지프레임; 상기 지지프레임에 설치되며 개방구를 통하여 유입된 광의 경로를 변경시켜 렌즈로 유입시키는 반사계; 상기 SMA와이어가 결합되는 베이스프레임; 상기 지지프레임과 상기 베이스프레임 사이에 구비되어 상기 지지프레임을 탄성 지지하는 탄성체; 및 상기 SMA와이어에 전류를 공급하는 회로기판을 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게 상기 본 발명의 상기 SMA와이어는 일단과 타단이 동일한 방향에 위치하도록 벤딩된 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 본 발명의 상기 지지프레임은 상기 SMA 와이어의 벤딩된 부분이 결합되는 결합부를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 SMA와이어는 수직 및 수평 방향을 기준으로 서로 대응되는 위치에 4개로 구비되도록 구성하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 본 발명은 상기 베이스프레임과 상기 지지프레임이 서로 대면하는 가운데 부분에 위치하는 피봇 지지체를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 본 발명의 상기 피봇 지지체는 구의 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 탄성체는 상기 지지프레임과 상기 베이스프레임의 가운데 부분에 구비될 수 있으며, 이 경우 본 발명의 상기 피봇 지지체는 상기 탄성체의 가운데 중공 부분에 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의한 와이어를 이용한 OIS용 반사계 구동장치는 SMA와이어가 서로 다른 위치에 둘 이상 구비되며, 개방구를 통하여 유입된 광의 경로를 변경시켜 렌즈로 유입시키는 반사계; 상기 SMA와이어가 결합되는 베이스프레임; 상기 반시계와 상기 베이스프레임 사이에 구비되어 상기 반사계를 탄성 지지하는 탄성체; 및 상기 SMA와이어에 전류를 공급하는 회로기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의할 때, 손떨림 보정을 위한 일축 방향 구동 또는 양축 방향 구동이 반사계에서 이루어지도록 하되, 형상기억합금 와이어의 동작 특성을 이용하여 반사계의 자세 내지 위치를 변화시키도록 구성함으로써 종래 기술과 대비하여 더욱 간단한 구조로 장치를 구현할 수 있으며, 장치의 공간 활용도를 더욱 높이고 이를 통하여 장치의 크기를 최소화할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의할 때, 반사계가 피봇 지지체와 탄성체에 의하여 물리적으로 지지되도록 구성함으로써, 형상기억합금 와이어의 동작 특성에 따른 손떨림 보정을 더욱 정밀하고 정확하게 유도할 수 있는 효과를 창출할 수 있다.
또한, 본 발명은 부품 내지 구성품들 사이의 결합구조를 최소화 내지 단순화시킬 수 있어 조립 공정을 더욱 신속하고 정확하게 수행할 수 있어 불량률을 낮추고 제조 효율성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 구동장치 및 이 구동장치가 적용된 액추에이터의 전체적인 모습을 도시한 도면,
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 구동장치의 상세 구성을 도시한 분해 결합도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지프레임과 베이스프레임의 상세 구성을 도시한 도면,
도 5는 반사계의 회전 이동을 통하여 구현되는 본 발명의 Y축 OIS의 작동 관계를 설명하는 도면,
도 6은 반사계의 회전이동을 통하여 구현되는 본 발명의 X축 OIS의 작동 관계를 설명하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 구동장치 및 이 구동장치가 적용된 액추에이터의 전체적인 모습을 도시한 도면,
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 구동장치의 상세 구성을 도시한 분해 결합도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지프레임과 베이스프레임의 상세 구성을 도시한 도면,
도 5는 반사계의 회전 이동을 통하여 구현되는 본 발명의 Y축 OIS의 작동 관계를 설명하는 도면,
도 6은 반사계의 회전이동을 통하여 구현되는 본 발명의 X축 OIS의 작동 관계를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 와이어를 이용한 OIS용 반사계 구동장치(100)(이하 ‘구동장치’라 지칭한다) 및 이 구동장치가 적용된 액추에이터(1000)의 전체적인 모습을 도시한 도면이다.
본 발명의 구동장치(100)는 단독 장치로 구현될 수 있음은 물론, 렌즈(줌렌즈)(210)를 대상으로 AF구동 또는 OIS구동 중 하나의 축 방향 구동을 수행하는 유닛이 포함된 렌즈 구동 모듈(200)의 상부 등에 결합되는 형태로 하나의 액추에이터(1000)의 일 부분으로도 구현될 수 있다.
실시형태에 따라서 본 발명의 구동장치(100)는 광축과 수직하는 두 방향(X축 및 Y축)의 OIS구동을 수행할 수 있으며, 이 경우 상기 렌즈 구동 모듈(200)은 AF 구동만을 수행하도록 구성할 수도 있다.
렌즈(210)는 단일의 렌즈는 물론, 복수 개의 렌즈 내지 렌즈군 또는 프리즘, 미러 등과 같은 광학 부재가 내부에 포함될 수 있는 줌렌즈일 수 있다. 렌즈(210)가 줌렌즈 또는 줌렌즈 배럴로 이루어지는 경우 수직 길이 방향(Z축 방향)으로 연장된 형상을 이룰 수 있다.
본 발명은 피사체 등의 광(light)이 바로 렌즈(210)로 유입되지 않고 본 발명의 구동장치(100)에 구비되는 반사계(도 2의 120)를 통하여 빛의 경로가 변경(굴절, 반사 등)된 후 렌즈(210)로 유입되도록 구성된다. 도 1에서, 외계에서 들어오는 빛의 경로가 Z1이며, 이 빛(Z1)이 반사계(120)에 의하여 굴절 내지 반사되어 렌즈(210)로 들어가는 빛의 경로가 Z이다. 이하 설명에서 Z를 광축 내지 광축 방향이라고 지칭한다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 광축 방향을 기준으로 렌즈(210) 아래쪽으로는 빛 신호를 전기 신호로 변환시키는 CCD, CMOS 등과 같은 촬상소자가 구비될 수 있으며, 특정 대역의 빛 신호를 차단하거나 투과시키는 필터가 함께 구비될 수도 있다.
이하 설명되는 바와 같이 본 발명은, 렌즈를 자체를 광축(Z)와 수직한 두 방향 즉, X축 방향(제1방향) 및 Y축 방향(제2방향)으로 이동시키는 종래의 OIS 방법을 지양하고 제1방향 또는 제2방향 중 하나 이상에 대한 OIS를 빛의 경로를 변경시키는 반사계(120)에서 구현하는 기술에 해당한다.
도 1에 도시된 바와 같이 구동장치(100)에는 렌즈 장착 공간(10)이 추가적으로 구비될 수 있는데, 이 공간(10)에는 줌렌즈(210)와는 다른 광학적 특성을 가지는 렌즈 등이 장착될 수 있다. 실시형태에 따라서 렌즈 장착 공간(10)이 없는 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 구동장치(100)의 상세 구성을 도시한 분해 결합도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 구동장치(100)는 지지프레임(110), 반사계(120), 베이스프레임(130), 탄성체(140), 회로기판(150), 개방구(161)가 구비되는 하우징(160), 형상기억합금(SMA, Shape Memory Alloy) 와이어(170) 및 피봇 지지체(180)를 포함하여 구성될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이 렌즈(210)의 수직축 방향 즉, 렌즈(210)로 빛이 들어가는 경로에 대응되는 축을 광축(Z축)으로 정의하며, 이 광축(Z축)과 수직한 평면상의 두 축을 X축과 Y축으로 정의한다.
도 2에 도시된 바와 같이 광(light)이 하우징(160)의 개방구(161)를 통하여 본 발명의 구동장치(100)로 유입되면 본 발명의 반사계(120)는 유입된 광의 경로를 광축 방향(Z)으로 변경(굴절 내지 반사 등)시켜 광(light)을 렌즈(210) 측으로 유입시킨다.
상기 반사계(120)는 미러(mirror) 또는 프리즘(prism) 중 선택된 하나 또는 이들의 조합일 수 있으며 외계에서 유입된 빛을 광축 방향으로 변경시킬 수 있는 다양한 부재로 구현될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 피사체의 광(light)이 반사계(120)에 의하여 그 경로가 굴절된 후 렌즈(210) 측으로 유입되도록 구성됨으로써, 렌즈(210) 자체를 휴대 단말의 두께 방향으로 설치하지 않아도 되므로 줌렌즈를 휴대 단말에 장착하더라도 휴대 단말의 두께를 증가시키지 않아 휴대 단말의 소형화 등에 최적화될 수 있다.
본 발명의 지지프레임(110)은 상기 반사계(120)가 설치되는 구성으로서, 형상기억합금(SMA) 와이어(170)가 구비된다.
후술되는 바와 같이 지지프레임(110)의 위치 내지 자세가 SMA 와이어(170)의 구동 특성에 의하여 변화되면 이 지지프레임(110)에 설치된 반사계(120)의 위치 내지 자세가 변화되고 이에 따라 렌즈(210) 측으로 유입되는 광의 경로가 변화 내지 보정되어 OIS의 구동이 구현된다.
본 발명의 베이스프레임(130)은 SMA 와이어(170)가 결합되는 구성으로서, 탄성체(140)가 매개되어 지지프레임(110)과 연결된다. 이러한 구성을 통하여 본 발명의 베이스프레임(130)은 지지프레임(110) 즉, 지지프레임(110)에 탑재된 반사계(120)를 탄성 지지하며, SMA 와이어(170)의 수축, 신장 등에 따른 물리적 변화를 지지프레임(110)으로 전달한다.
본 발명의 회로기판(150)은 상술된 SMA 와이어(170)의 단부 등과 전기적으로 접속되어 상기 SMA 와이어(170)에 전류를 공급하는 기능을 수행한다.
형상기억합금 와이어(170)는 베이스프레임(130)를 기준으로 지지프레임(110)의 자세 내지 위치를 변화시키기 위한 구성으로서, 적절한 크기의 전류가 인가되면 발생된 열적 변화에 의하여 그 길이가 수축하는 특성을 가지는 와이어에 해당한다.
SMA 와이어(170)는 티탄과 니켈을 1:1 비율로 구성한 티탄-니켈 합금 또는 구리-아연-알루미늄합금(아연 20~25%, 알루미늄 4~6%) 등이 사용될 수 있다.
SMA 와이어(170)의 수축 등에 의한 지지프레임(110)의 이동 제어를 더욱 정밀하게 구현하기 위하여 상기 탄성체(140)는 적절한 크기로 일부 수축(압축)된 상태로 지지프레임(110)와 베이스프레임(130) 사이에 결합되는 것이 바람직하다.
이러한 상태로 SMA 와이어(170)에 전류가 인가되면 탄성체(140)의 탄성력을 상회하는 힘으로 수축하게 되어 지지프레임(110)을 당기게 되고 인가된 전류의 공급이 중단되면 탄성체(140)의 복원력에 의하여 지지프레임(110)이 더욱 쉽게 원래의 위치로 복원하게 된다.
SMA 와이어(170)는 전류가 인가되면 수축하고 전류 공급이 중단되면 원래의 길이로 복원되는 특성을 가지므로 SMA 와이어(170)가 지지프레임(110)의 일측에만 설치되는 경우 음(-)방향 또는 양(+)방향 중 어느 하나의 방향만으로 지지프레임(110)이 움직이게 된다.
그러므로 음방향 및 양방향 모두에 대한 OIS 구동을 구현하기 위하여 SMA 와이어(170)는 두 개 이상으로 서로 다른 위치에 구비시키되, 지지프레임(110)의 가운데 부분을 기준으로 서로 반대 방향에 위치시키는 것이 바람직하다.
회로기판(150)은 결합홀(151)을 통하여 SMA 와이어(170)에 전류를 공급하는데, 전류 인가 및 폐회로(closed circuit) 구성을 더욱 효과적으로 구현하기 위하여 SMA 와이어(170)의 일단과 타단이 동일한 방향에 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이를 위하여 본 발명의 SMA 와이어(170)는 가운데 부분이 벤딩된 형상을 가지도록 구성하는 것이 바람직하며, 지지프레임(110)에는 이 SMA 와이어(170)의 벤딩된 부분이 결합되는 결합부(111 도 4)가 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 지지프레임(110)에 구비되는 센싱용 마그네트(115)와 상응하는 위치에 구비되는 홀센서(155)는 홀효과(hall effect)를 이용하여 센싱용 마그네트(115)의 위치 즉, 반사계(120)의 위치를 센싱하고 구동드라이버(미도시)는 이 센싱된 위치 값을 이용하여 적절한 전류가 SMA 와이어(170)에 인가되도록 피드백 제어함으로써, 손떨림에 대한 흔들림이 보정되도록 한다.
상기 홀센서(155)와 센싱용 마그네트(115)는 반사계(120)의 위치를 센싱하는 구성으로서 실시형태에 따라서 빛 신호를 이용하여 위치를 센싱하는 센서 등을 포함하여 반사계(120)의 위치를 센싱할 수 있는 다양한 형태의 센서가 홀센서를 대신할 수 있음은 물론이다.
또한, 지지프레임(110)이나 하우징(160)에는 SMA 와이어(170)의 수축, 신장 등에 의한 지지프레임(110)의 이동이 가이딩되거나 제한될 수 있도록 스토퍼(113, 163)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 탄성체(140)는 도 3에 도시된 바와 같이 지지프레임(110)과 베이스프레임(130)이 대면하는 가운데 부분에 구비되며 나선 형상 등의 단일 스프링으로 구현될 수 있음은 물론, 복수 개의 스프링으로 다원화되어 구현될 수도 있다.
본 발명은 도 3 등에 도시된 바와 같이 베이스프레임(130)과 지지프레임(110)이 서로 대면하는 가운데 부분에 위치하는 피봇 지지체(180)를 더 포함할 수 있다.
피봇 지지체(180)는 베이스프레임(130)을 기준으로 지지프레임(110)의 자세가 변화되는 기준 위치를 제공하는 구성으로서, 피봇 지지체(180)는 지지프레임(110)이 이 피봇 지지체(180)과 대접한 상태를 유지하면서 SMA 와이어(170)의 수축, 신장에 의하여 그 자세가 변화되도록 유도할 수 있어 지지프레임(110)의 자세 내지 위치 제어를 더욱 정밀하게 구현할 수 있다.
피봇 지지체(180)가 외부로 이탈하지 않도록 피봇 지지체(180)의 일부가 수용되는 형상 등을 포함하여 피봇 지지체(180)의 이동을 구속하는 홀(132)이 베이스프레임(130) 또는 지지프레임(110)에 구비되는 것이 바람직하다.
피봇 지지체(180)는 기둥 형상, 뿔 형상 등 다양한 형상으로 구현될 수 있으나, 점접촉(point-contact)과 자체 구름(rolling)에 의한 최소 마찰력을 제공하기 위하여 구(ball)의 형상으로 구현되는 것이 가장 바람직하다.
베이스프레임(130)이 지지프레임(110)을 탄성 지지하는 것은 물론, 지지프레임(110)의 자세 내지 위치 제어의 효율성을 높일 수 있도록 도 3 등에 도시된 바와 같이 탄성체(140)는 지지프레임(110)과 베이스프레임(130)의 가운데 부분에 구비되도록 하고, 피봇 지지체(180)는 상기 탄성체(140)의 가운데 중공 부분에 구비되도록 구성하는 것이 바람직하다.
앞서 상술된 본 발명의 실시예는 반사계(120)가 지지프레임(110)에 탑재 내지 설치되는 형태를 기준으로 설명하였으나, 반사계는 사출 등에 의하여 그 형상을 자유롭게 형성할 수 있으므로 반사계(120) 자체에 필요한 구성과 형상이 구현되도록 하여, 반사계(120) 자체가 베이스프레임(130)에 의하여 탄성 지지되도록 하고 반사계(120) 자체에 SMA 와이어(170)가 연결되도록 구성하여 반사계(120) 자체의 자체 내지 위치를 제어하는 실시형태도 가능함은 물론이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지프레임(110)과 베이스프레임(130)의 상세 구성을 도시한 도면이다.
앞서 기술된 바와 같이 SMA 와이어(170)은 두 개 이상 복수 개로 구비되는 것이 바람직한데, X축 및 Y축 구동의 정밀성과 정확성을 향상시키기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 수평 및 수직 방향을 기준으로 서로 대응되는 위치에 4개(170-1a, 170-1b, 170-2a, 170-2b)로 구현되는 것이 바람직하다.
이 4개의 SMA 와이어(170)는 모두 지지프레임(110)과 결합부(111) 등에 의하여 연결되며, 지지프레임(110)은 탄성체(140)에 의하여 탄성 지지됨과 동시에 볼(ball)의 형상으로 구현되는 피봇 지지체(180)에 의하여 그 자세 변화의 기준점이 지지된다.
이와 같이 SMA 와이어(170)가 수평 및 수직 방향을 기준으로 대응 또는 대칭되는 위치에 4개(170-1a, 170-1b, 170-2a, 170-2b)로 구현되는 경우 전류가 인가되는 SMA 와이어(170)의 조합적 선택을 통하여 X축 방향 및 Y축 방향의 OIS 구동을 더욱 정밀하게 구현할 수 있게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 베이스프레임(130)에는 하나 이상의 와이어결합부(131)가 구비되며, SMA 와이어(170)의 일부분이 이 와이어결합부(131)에 의하여 결합되도록 구성될 수 있다.
이하에서는 도 5와 도 6을 참조하여 반사계(120)의 자세 변화를 통하여 Y축 및 X축 방향의 OIS를 구동하는 작동 관계를 설명하도록 한다.
도 5는 반사계의 회전 이동을 통하여 구현되는 본 발명의 Y축 OIS의 작동 관계를 설명하는 도면이다.
외계에 존재하는 피사체의 빛(light)은 반사계(120)를 통하여 반사되어 렌즈를 거쳐 촬상소자로 유입되므로, 반사계의 자세 내지 각도에 따라 촬상소자로 유입되는 빛의 경로가 달라지게 된다. 도 5(b)에 예시된 바와 같이 SMA 와이어(170) 어디에도 전류가 인가되지 않는다면 빛 신호는 정해진 기준 위치로 유입된다.
SMA 와이어(170) 중 SMA 와이어(170-1a, 170-2a)에 전류가 인가되면, SMA 와이어(170-1a, 170-2a)는 인가된 전류의 크기에 함수적으로 비례하는 길이만큼 수축하게 되고 이러한 수축에 의하여 지지프레임(110) 즉, 반사계(120)는 시계 방향에 대응되는 방향(도 5 기준)으로 그 자세 내지 위치가 변화된다.
이와 같이 반사계(120)가 시계 방향으로 그 위치 내지 자세가 변화되면, 도 5(a)와 같이 유입된 빛은 왼쪽으로 변이(d1)를 발생시키므로 렌즈 또는 CCD 등의 촬상소자의 관점에서는 Y축 음(-)방향의 보정(도 5기준 좌측방향) 이동이 이루어진다.
상응하는 관점에서 SMA 와이어(170) 중 SMA 와이어(170-1b, 170-2b)에 전류가 인가되고 SMA 와이어(170-1a, 170-2a)에는 전류가 공급되지 않으면, SMA 와이어(170-1b, 170-2b)에서 수축이 일어나게 되므로 피봇 지지체(180)를 기준으로 지지프레임(110) 즉, 반사계(120)는 반시계 방향(도 5 기준)으로 그 자세 내지 위치가 변화하게 된다.
이와 같이 반사계(120)가 반시계 방향으로 그 위치 내지 자세가 변화하게 되면 도 5(c)와 같이 유입된 빛은 오른쪽으로 변이(d2)를 발생시키므로 렌즈 또는 CCD 등의 촬상소자의 관점에서는 Y축 음(+)방향의 보정(도 5기준 우측방향) 이동이 이루어진다.
도 6은 반사계의 회전이동을 통하여 구현되는 본 발명의 X축 OIS의 작동 관계를 설명하는 도면이다.
도 5(b)에서 살펴본 바와 같이 SMA 와이어(170) 중 어느 와이어에도 전류가 인가되지 않는 경우 빛은 정해진 기준 위치로 유입되며(도6(b)), 홀센서(155)가 X축 방향 흔들림을 감지하고 이 신호가 구동드라이버(미도시)로 출력되면 구동드라이버는 SMA 와이어(170) 중 이 신호에 대응되는 SMA 와이어(170)를 선택하고 선택된 SMA 와이어(170)에 적절한 크기의 전류가 인가되도록 제어한다.
도 6(a)와 같이 SMA 와이어(170) 중 SMA 와이어(170-1a, 170-1b)에만 전류가 인가되면, SMA 와이어(170-1a, 170-1b)는 인가된 전류의 크기에 함수적으로 비례하는 길이만큼 수축하게 되고 이러한 수축에 의하여 지지프레임(110) 즉, 반사계(120)는 시계 방향(도 6 기준)에 대응되는 방향으로 그 자세 내지 위치가 변화하게 된다.
이와 같이 반사계(120)가 시계 방향으로 그 위치 내지 자세가 변화하게 되면, 도 6(a)와 같이 유입된 빛은 왼쪽으로 변이(d1)를 발생시키므로 렌즈 또는 CCD 등의 촬상소자의 관점에서는 X축 음(-)방향의 보정(도 6기준 좌측방향) 이동이 이루어진다.
대응되는 관점에서 도 6(c)와 같이 SMA 와이어(170) 중 SMA 와이어(170-2a, 170-2b)에만 전류가 인가되고 다른 SMA 와이어(170-1a, 170-1b)에는 전류가 인가되지 않으면 전류가 인가된 SMA 와이어(170-2a, 170-2b)는 인가된 전류의 크기에 함수적으로 비례하는 길이만큼 수축하게 되고 이러한 수축에 의하여 지지프레임(110) 즉, 반사계(120)는 반시계 방향에 대응되는 방향(도 6 기준)으로 그 자세 내지 위치가 변화하게 된다.
이와 같이 반사계(120)가 반시계 방향으로 그 위치 내지 자세가 변화하게 되면, 도 6(c)와 같이 유입된 빛은 오른쪽으로 변이(d2)를 발생시키므로 렌즈 또는 CCD 등의 촬상소자의 관점에서는 X축 양(+)방향의 보정(도 6기준 우측방향) 이동이 이루어진다.
도 5와 도 6은 본 발명의 기본적인 동작 관계를 설명하기 위하여 각각 Y축 방향 보정 이동과 X축 방향 보정 이동을 독립적으로 설명한 도면일 뿐이며, 실제 본 발명에 의한 와이어를 이용한 OIS구동은 각 축 방향에 의한 구동을 조합적으로 적용하여 실제 흔들림에 적응적으로 대응하도록 구현됨은 물론이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.
100 : 본 발명의 구동장치
110 : 지지프레임 111 : 결합부
113 : 스토퍼 115 : 센싱용 마그네트
120 : 반사계
130 : 베이스프레임 131 : 와이어결합부
132 : 홀
140 : 탄성체
150 : 회로기판 151 : 결합홀
155 : 홀센서
160 : 하우징 161 : 개방구
163 : 스토퍼 170 : SMA 와이어
180 : 피봇 지지체
110 : 지지프레임 111 : 결합부
113 : 스토퍼 115 : 센싱용 마그네트
120 : 반사계
130 : 베이스프레임 131 : 와이어결합부
132 : 홀
140 : 탄성체
150 : 회로기판 151 : 결합홀
155 : 홀센서
160 : 하우징 161 : 개방구
163 : 스토퍼 170 : SMA 와이어
180 : 피봇 지지체
Claims (8)
- 일단과 타단이 동일한 방향에 위치하도록 벤딩된 형상을 가지는 형상기억합금(SMA) 와이어가 서로 다른 위치에 둘 이상 구비되며, 상기 SMA 와이어의 벤딩된 부분이 결합되는 결합부를 포함하는 지지프레임;
상기 지지프레임에 설치되며 개방구를 통하여 유입된 광의 경로를 변경시켜 렌즈로 유입시키는 반사계;
상기 SMA 와이어의 양 단부가 결합되는 베이스프레임;
상기 지지프레임과 상기 베이스프레임의 사이 가운데 부분에 구비되어 상기 지지프레임을 탄성 지지하는 탄성체;
상기 베이스프레임과 상기 지지프레임이 서로 대면하는 가운데 부분에 위치하되, 상기 탄성체의 가운데 중공 부분에 구비되는 피봇 지지체; 및
상기 SMA 와이어에 전류를 공급하는 회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 OIS용 반사계 구동장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 SMA 와이어는,
수직 및 수평 방향을 기준으로 서로 대응되는 위치에 4개로 구비되는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 OIS용 반사계 구동장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 피봇 지지체는,
구의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 와이어를 이용한 OIS용 반사계 구동장치. - 삭제
- 삭제
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