KR102516770B1 - Apparatus for controlling position of vcm using voltage/frequency conversion techniques - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 VCM의 위치 제어 장치는, 렌즈 캐리어의 일 측면에 마련되는 자성체와 대향 배치되는 코일; 상기 코일에 구동 전류 및 위치 검출용 전류를 포함하는 중첩 전류를 인가하는 구동 회로; 상기 코일의 양단 전압에서 제1 교류 전압을 추출하는 필터회로; 상기 필터회로에서 추출된 제1 교류 전압을 제1 주파수 신호로 변환하는 전압/주파수 변환회로; 및 상기 제1 주파수 신호의 주파수 성분에 기초해서 위치 정보를 검출하는 디지털 제어회로; 를 포함한다.An apparatus for controlling the position of a VCM according to an embodiment of the present invention includes a coil disposed opposite to a magnetic body provided on one side of a lens carrier; a driving circuit for applying an overlapping current including a driving current and a position detection current to the coil; a filter circuit for extracting a first AC voltage from the voltage at both ends of the coil; a voltage/frequency conversion circuit for converting the first AC voltage extracted from the filter circuit into a first frequency signal; and a digital control circuit for detecting location information based on the frequency component of the first frequency signal. includes
Description
본 발명은 전압/주파수 변환 기법을 이용한 VCM의 위치 제어 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a VCM position control device using a voltage/frequency conversion technique.
최근, 휴대폰용 카메라 모듈의 경우 보다 슬림하면서 고성능의 이미지가 요구되고 있다. 이러한 요구를 만족하기 위해서 카메라의 개구율이 높은 렌즈의 장착, 자동 초점(Auto-focus) 및 OIS (Optical Image Stabilizer) 등의 기능이 필요하다. 그런데, 자동 초점 또는 OIS를 수행하기 위해서는 현재 위치 값을 정확하게 검출하는 것과 정확한 위치를 판별하는 것이 필요하다.Recently, in the case of a camera module for a mobile phone, a slimmer and higher-performance image is required. In order to satisfy these demands, functions such as mounting a lens with a high aperture ratio, auto-focus, and OIS (Optical Image Stabilizer) are required. However, in order to perform auto focus or OIS, it is necessary to accurately detect a current position value and determine an accurate position.
기존 기술로는, 홀(Hall) 센서와 위치 센싱용 마그네트(Magnet)를 이용해서 위치 제어를 수행하는 방법이 이용될 수 있다.As an existing technology, a method of performing position control using a Hall sensor and a magnet for position sensing may be used.
기존 홀(Hall) 센서를 사용하는 경우, 별도의 마그네트(magnet)가 필요할 수 있고, 이 경우 홀(Hall) 센서의 위치에 대한 기준값이 온도나 기타 외부 사항에 따라 변화될 수 있어서, 이를 보정하기 위해, 로우패스필터(Low Pass filter), 자동 이득 제어 증폭기(Auto Gain Control AMP), 차동-싱글 증폭기(Differential to single Amplifier) 또는 아날로그/디지탈 컨버터(Analog to Digital Converter) 등의 추가 회로가 필요하게 되는 단점이 있다.In the case of using an existing Hall sensor, a separate magnet may be required, and in this case, the reference value for the position of the Hall sensor may change depending on temperature or other external factors. For this, additional circuitry such as a low pass filter, auto gain control amplifier, differential to single amplifier or analog to digital converter is required. There is a downside to being
또한, 외부 홀(Hall) 센서를 사용하는 경우, 홀 센서 구동을 위해 바이어스(Bias) 전류(예, 수mA)가 소모될 수 있고, 또한 각종 증폭기(AMP) 등에 의한 전류가 추가로 소모될 수 있는 단점이 있다.In addition, when an external Hall sensor is used, bias current (eg, several mA) may be consumed to drive the Hall sensor, and current by various amplifiers (AMP) may be additionally consumed. There are downsides to that.
이와 같이 카메라 모듈의 기구적인 설계 제약, 추가적인 소모 전류, 그리고 재료비 상승 등의 문제점을 해결하기 위해서는, 홀(Hall) 센서를 채용하지 않고, 보다 정확한 위치 검출을 할 수 있는 기술이 필요하다.In this way, in order to solve problems such as mechanical design restrictions of the camera module, additional current consumption, and material cost increase, a technology capable of more accurate position detection without employing a Hall sensor is required.
본 발명의 과제는, 홀 센서나 센싱용 코일 등 별도의 센싱 수단을 사용하지 않고, 하나의 구동용 코일을 검출 겸용으로 이용하는 시스템에서, 노이즈 배제 특성을 개선할 수 있는 전압/주파수 변환 기법을 이용한 VCM의 위치 제어 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to use a voltage/frequency conversion technique capable of improving noise exclusion characteristics in a system using a single driving coil for both detection and detection without using a separate sensing means such as a Hall sensor or a sensing coil. It is to provide a VCM position control device.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 렌즈 캐리어의 일 측면에 마련되는 자성체와 대향 배치되는 코일; 상기 코일에 구동 전류 및 위치 검출용 전류를 포함하는 중첩 전류를 인가하는 구동 회로; 상기 코일의 양단 전압에서 제1 교류 전압을 추출하는 필터회로; 상기 필터회로에서 추출된 제1 교류 전압을 제1 주파수 신호로 변환하는 전압/주파수 변환회로; 및 상기 제1 주파수 신호의 주파수 성분에 기초해서 위치 정보를 검출하는 디지털 제어회로; 를 포함하는 VCM의 위치 제어 장치가 제안된다.According to one embodiment of the present invention, the coil disposed opposite to the magnetic body provided on one side of the lens carrier; a driving circuit for applying an overlapping current including a driving current and a position detection current to the coil; a filter circuit for extracting a first AC voltage from the voltage at both ends of the coil; a voltage/frequency conversion circuit for converting the first AC voltage extracted from the filter circuit into a first frequency signal; and a digital control circuit for detecting location information based on the frequency component of the first frequency signal. An apparatus for controlling the position of a VCM including a is proposed.
상기 위치 검출용 전류는, 특정 주파수 성분을 포함할 수 있고, 상기 특정 주파수 성분은 상기 렌즈 캐리어의 구동에 영향을 주지 않고, 상기 코일의 임피던스의 변화 측정이 가능한 주파수 성분이 될 수 있다.The current for position detection may include a specific frequency component, and the specific frequency component may be a frequency component capable of measuring a change in impedance of the coil without affecting driving of the lens carrier.
상기 위치 검출용 전류는, 정현파(Sinusoidal wave), 삼각파(triangle wave), 톱니파(sawtooth wave) 및 구형파(square wave)중 하나의 형태를 갖도록 이루어질 수 있다.The position detection current may have one of a sinusoidal wave, a triangle wave, a sawtooth wave, and a square wave.
상기 전압/주파수 변환회로는, 상기 필터회로에서 추출된 제1 교류 전압의 크기에 기초한 주파수를 갖는 제1 주파수 신호를 생성하는 전압 제어 발진기가 될 수 있다.The voltage/frequency conversion circuit may be a voltage controlled oscillator that generates a first frequency signal having a frequency based on the magnitude of the first AC voltage extracted from the filter circuit.
상기 디지털 제어회로는, 상기 위치 정보에 기초해서 상기 구동 회로를 통해서 위치 제어 또는 위치 보정 제어를 수행하도록 이루어질 수 있다.The digital control circuit may be configured to perform position control or position correction control through the driving circuit based on the position information.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 렌즈 캐리어의 일 측면에 마련되는 자성체와 대향 배치된 코일; 상기 코일에 구동 전류 및 위치 검출용 전류를 포함하는 중첩 전류를 인가하는 구동 회로; 상기 코일의 중간탭과 상기 코일의 일단 사이의 전압에서 제1 교류 전압을 추출하고, 상기 코일의 중간탭과 상기 코일의 타단 사이의 전압에서 제2 교류 전압을 추출하는 필터회로; 상기 필터회로에서 추출된 제1 교류 전압 및 제2 교류 전압을 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호로 변환하는 전압/주파수 변환회로; 및 상기 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호 각각의 주파수 성분에 기초해서 위치 정보를 검출하는 디지털 제어회로; 를 포함하는 VCM의 위치 제어 장치가 제안된다.According to one embodiment of the present invention, the coil disposed opposite to the magnetic body provided on one side of the lens carrier; a driving circuit for applying an overlapping current including a driving current and a position detection current to the coil; a filter circuit for extracting a first AC voltage from the voltage between the center tap of the coil and one end of the coil, and extracting a second AC voltage from the voltage between the center tap of the coil and the other end of the coil; a voltage/frequency conversion circuit for converting the first and second AC voltages extracted from the filter circuit into first frequency signals and second frequency signals; and a digital control circuit for detecting location information based on frequency components of the first frequency signal and the second frequency signal. An apparatus for controlling the position of a VCM including a is proposed.
상기 위치 검출용 전류는, 특정 주파수 성분을 포함할 수 있고, 상기 특정 주파수 성분은 렌즈 캐리어의 구동에 영향을 주지 않고, 상기 코일의 임피던스의 변화량측정이 가능한 주파수 성분일 수 있다.The current for position detection may include a specific frequency component, and the specific frequency component may be a frequency component capable of measuring a change in impedance of the coil without affecting driving of the lens carrier.
상기 위치 검출용 전류는, 정현파(sinusoidal wave), 삼각파(triangle wave), 톱니파(sawtooth wave) 및 구형파(square wave)중 하나의 형태를 갖도록 이루어질 수 있다.The position detection current may have one of a sinusoidal wave, a triangle wave, a sawtooth wave, and a square wave.
상기 코일은, 상기 중간탭과 일단 사이의 제1 코일과, 상기 중간탭과 타단 사이의 제2 코일을 포함하고, 상기 제1 코일은, 상기 자성체의 위치 변화에 의한 임피던스 변화에 기초해 상기 제1 교류 전압을 제공하고, 상기 제2 코일은, 상기 자성체의 위치 변화에도 변화가 없는 임피던스에 기초해 상기 제2 교류 전압을 제공하도록 이루어질 수 있다.The coil includes a first coil between the middle tap and one end and a second coil between the middle tap and the other end, and the first coil is configured to perform the first coil based on a change in impedance due to a position change of the magnetic body. 1 AC voltage may be provided, and the second coil may provide the second AC voltage based on impedance that does not change even when the position of the magnetic body changes.
상기 디지털 제어회로는, 상기 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 감산 연산 또는 나누기 연산을 수행하여, 노이즈 및 온도 변화에 따른 신호 변화를 제거하도록 이루어질 수 있다.The digital control circuit may perform a subtraction operation or division operation on the first frequency signal and the second frequency signal to remove noise and signal change due to temperature change.
상기 코일은, 상기 중간탭과 일단 사이의 제1 코일과, 상기 중간탭과 타단 사이의 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 코일은 상기 자성체와의 사이에 차폐부재에 의해서, 상기 자성체의 위치 변화에 의한 영향이 차단된 임피던스를 갖도록 이루어질 수 있다.The coil includes a first coil between the middle tab and one end, and a second coil between the middle tab and the other end, and the second coil is positioned between the magnetic body and the magnetic body by a shielding member. It can be made to have an impedance with which the influence of the change is blocked.
상기 전압/주파수 변환회로는, 상기 필터회로에서 추출된 제1 교류 전압 및 제2 교류 전압 각각의 크기에 기초한 주파수를 갖는 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 생성하는 전압 제어 발진기일 수 있다.The voltage/frequency conversion circuit may be a voltage controlled oscillator that generates a first frequency signal and a second frequency signal having frequencies based on the respective magnitudes of the first AC voltage and the second AC voltage extracted from the filter circuit.
상기 디지털 제어회로는, 상기 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 이용하여 기설정된 신호처리를 수행하여, 상기 위치 정보를 산출하기 이전에, 상기 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호에 포함된 노이즈를 제거하도록 이루어질 수 있다.The digital control circuit performs predetermined signal processing using the first frequency signal and the second frequency signal to calculate noise included in the first frequency signal and the second frequency signal before calculating the location information. can be made to remove.
상기 디지털 제어회로는, 상기 위치 정보에 기초해서 상기 구동 회로를 통해서 위치 제어 또는 위치 보정 제어를 수행하도록 이루어질 수 있다.The digital control circuit may be configured to perform position control or position correction control through the driving circuit based on the position information.
상기 코일의 중간탭과 상기 코일의 일단 사이의 제1 인덕턴스는, 상기 코일의 중간탭과 상기 코일의 타단 사이의 제2 인덕턴스 보다 크게 설정되도록 이루어질 수 있다.The first inductance between the middle tap of the coil and one end of the coil may be set greater than the second inductance between the middle tap of the coil and the other end of the coil.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 홀 센서 등과 같이 별도의 센싱 수단을 포함하지 않으므로, 전력 소모를 줄일 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있으며, 소형화에 유리하다는 장점이 있으며, 이에 따라 자동 초점 모듈(Auto focus Module) 또는 OIS 모듈의 경쟁력을 확보할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since it does not include a separate sensing means such as a hall sensor, power consumption can be reduced, manufacturing costs can be reduced, and there are advantages in miniaturization, and thus the auto focus module. (Auto focus Module) or OIS module's competitiveness can be secured.
또한, 제조상 발생 가능한 불량 요소와 공정 과정이 간소화되기 때문에 직접적인 효과 외에 부가적인 효과도 달성 가능하게 되며, 센서가 없는 구조이므로 자동 초점(AF) 액추에이터뿐만 아니라 OIS (Optical Image Stabilizer) 액추에이터에도 적용할 수도 있다.In addition, since defective elements and process processes that can occur during manufacturing are simplified, additional effects besides direct effects can be achieved, and since it has a sensor-less structure, it can be applied not only to auto focus (AF) actuators but also to OIS (Optical Image Stabilizer) actuators. there is.
뿐만 아니라, 전압/주파수 변환 기능을 이용하여, ADC를 사용하지 않을 수 있어서, 값비싸고 사이즈가 큰 고성능의 ADC를 이용함에 따른 문제점을 개선할 수 있다.In addition, since the ADC may not be used by using the voltage/frequency conversion function, problems associated with using expensive and large-sized high-performance ADCs may be improved.
즉, 노이즈 배제 특성을 개선할 수 있고, 온도 변화 보상 기능을 추가함으로써, 렌즈의 위치에 대한 보다 정밀한 검출 및 제어를 수행할 수 있는 효과가 있다.That is, it is possible to improve noise exclusion characteristics and to perform more precise detection and control of the position of the lens by adding a temperature change compensation function.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 VCM의 위치 제어 장치의 일 블록 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VCM의 위치 제어 장치의 다른 일 블록 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압/주파수 변환회로의 제1 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압/주파수 변환회로의 제2 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐부재 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주요 전압 및 주파수 신호의 파형도이다. 1 is an exploded perspective view of a camera module according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary block diagram of an apparatus for controlling a location of a VCM according to an embodiment of the present invention.
3 is another block diagram of an apparatus for controlling a location of a VCM according to an embodiment of the present invention.
4 is a first exemplary diagram of a voltage/frequency conversion circuit according to an embodiment of the present invention.
5 is a second exemplary diagram of a voltage/frequency conversion circuit according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view of a shielding member according to an embodiment of the present invention.
7 is a waveform diagram of main voltage and frequency signals according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention which follows refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of example, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable any person skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention in relation to one embodiment. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by those claims. Like reference numbers in the drawings indicate the same or similar function throughout the various aspects.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이다. 1 is an exploded perspective view of a camera module according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(10)은, 케이스(11), 하우징(12), 렌즈 캐리어(13), 기판(101), 코일(100) 및 자성체(16)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 카메라 모듈(10)은 볼 베어링(13-B)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a
또한, 상기 카메라 모듈은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 구동 회로(150), 필터회로(200), 전압/주파수 변환회로(300) 및 디지털 제어회로(400)를 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 2 and 3 , the camera module may include a driving circuit 150, a
도 1에는 볼 베어링을 채용한 볼 베어링 타입의 카메라 모듈이 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 일 예로 스프링 타입의 카메라 모듈에도 적용될 수 있다.Although a ball bearing type camera module employing a ball bearing is shown in FIG. 1 , the present invention is not limited thereto and may be applied to a spring type camera module as an example.
렌즈 캐리어(13)는 피사체를 촬상하는 적어도 하나의 렌즈가 내부에 수용될 수 있도록 중공을 갖는 형상일 수 있으며, 상기 렌즈 캐리어(13)의 내부에 렌즈가 광축을 따라 구비될 수 있다. 여기서, 광축 방향은 도 1에 도시된 렌즈 캐리어(13)를 기준으로 Z축 방향을 의미한다.The
렌즈 캐리어(13)는 하우징(12)의 내부에 배치되고 하우징(12)과 결합되어, 오토 포커싱을 위하여 광축 방향으로 이동할 수 있고, OIS (Optical Image Stabilizer)를 위하여 광축에 수직인 방향(도 1의 X축 방향 또는 Y축 방향)으로 이동할 수 있다. 일 예로, 상기 렌즈 캐리어는 렌즈가 내장된 렌즈 배럴을 포함하는 렌즈 모듈이 될 수 있다. The
하우징(12)은 내부 공간을 포함하고, 렌즈 캐리어(13)가 광축 방향 또는 광축에 수직인 방향으로 이동 가능하도록 상기 하우징(12)의 내부 공간에 렌즈 캐리어(13)를 수용할 수 있다.The
렌즈 캐리어(13)가 하우징(12) 내에서 광축 방향으로 이동할 때, 렌즈 캐리어(13)의 이동을 안내하는 가이드 수단으로서, 렌즈 캐리어(13)에는 광축 방향을 따라 적어도 하나의 볼 베어링(13-B)이 구비될 수 있다.As a guide means for guiding the movement of the
적어도 하나의 볼 베어링(13-B)은 렌즈 캐리어(13)와 하우징(12) 사이에, 렌즈 캐리어(13)의 일면과 하우징(12)의 일면이 접촉되도록 배치되어, 구름 운동을 통해 렌즈 캐리어(13)를 지지하면서 광축 방향으로 상기 렌즈 캐리어(13)의 이동을 안내할 수 있다.At least one ball bearing 13-B is disposed between the
케이스(11)는 하우징(12)과 결합하여 카메라 모듈의 외관을 형성할 수 있다. 케이스(11)는 하우징(12)의 외부면 일부를 감싸도록 하우징(12)과 결합할 수 있다. 케이스(11)는 금속재질을 포함하거나 금속재질로 구성되어 하우징(12)의 하부에 장착되는 기판의 접지패드에 접지될 수 있으며, 이에 따라, 카메라 모듈의 구동 중에 발생되는 전자파를 차폐할 수 있다.The case 11 may be combined with the
자성체(16)는 렌즈 캐리어(13)의 일 측면에 배치될 수 있고, 코일(100)은 하우징(12)에 장착되는 기판(101)의 일면에 배치되어 자성체(16)와 대향할 수 있다. 일 예로, 자성체(16)는 마그네트 성질을 띠는 자성 물질을 포함하는 마그네트(magnet)가 될 수 있고, 또는 도체 또는 유전체가 될 수 있다.The
일 예로, VCM의 위치 제어 장치는, 코일의 검출 성능 향상을 위해, 기판(140)의 타면에 장착되는 요크(미도시됨)를 더 포함하여, 자성체(160)와 코일(150) 간에 발생하는 자속의 누설을 방지할 수 있다. For example, the position control device of the VCM further includes a yoke (not shown) mounted on the other surface of the substrate 140 to improve the detection performance of the coil, so that the magnetic body 160 and the coil 150 Leakage of magnetic flux can be prevented.
본 서류의 각 도면에서는, 동일한 부호 및 동일한 기능의 구성요소에 대해서는 가능한 불필요한 중복 설명은 생략될 수 있고, 각 도면에서는 가능한 차이점에 대한 사항을 설명한다.In each drawing of this document, unnecessary redundant descriptions of components having the same reference numeral and same function may be omitted, and possible differences are described in each drawing.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 VCM의 위치 제어 장치의 일 블록 예시도이다. 2 is an exemplary block diagram of an apparatus for controlling a location of a VCM according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 VCM의 위치 제어 장치는, 코일(100), 구동 회로(150), 필터회로(200), 전압/주파수 변환회로(300) 및 디지털 제어회로(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the VCM position control device according to an embodiment of the present invention includes a
상기 코일(100)은, 전술한 바와 같이, 렌즈 캐리어(13)의 일 측면에 마련되는 자성체(16)와 대향 배치될 수 있다. As described above, the
상기 구동 회로(150)는, 제어 전압(VREF)에 기초해 상기 코일(100)에 구동 전류(Idrv) 및 위치 검출용 전류(idet)를 포함하는 중첩 전류(IDRV)를 인가할 수 있다. 이에 따라, 구동 전류(Idrv) 및 위치 검출용 전류(idet)를 포함하는 중첩 전류(IDRV)가 상기 코일(100)에는 흐르게 될 수 있고, 상기 전류(Idrv)에 의해 상기 코일(100)은 전자기력에 의한 구동력을 상기 자성체(16)에 전달할 수 있다. 이에 따라 자성체(16)는 상기 코일(100)에 의한 구동력에 의해 광축 방향 또는 광축에 수직인 방향으로 구동될 수 있다.The driving circuit 150 may apply an overlapping current IDRV including a driving current Idrv and a position detection current idet to the
예를 들면, 상기 코일(100)의 양단에는 구동 전류(Idrv)에 의한 직류 전압과 위치 검출용 전류(idet)에 의한 제1 교류 전압(Vac1)이 생성될 수 있다. 이에 따라, 상기 필터회로(200)는, 상기 제1 교류 전압(Vac1)에 해당되는 제1 교류 전압(V1)을 제공할 수 있다. For example, a DC voltage by the driving current Idrv and a first AC voltage Vac1 by the current idet for position detection may be generated at both ends of the
상기 필터회로(200)는, 상기 코일(100)의 양단 전압에서 제1 교류 전압(V1)을 추출할 수 있다.The
상기 전압/주파수 변환회로(300)는, 상기 필터회로(200)에서 추출된 제1 교류 전압(V1)의 크기에 기초한 주파수를 갖는 제1 주파수 신호(F1)를 생성할 수 있다.The voltage/
그리고, 상기 디지털 제어회로(400)는, 상기 제1 주파수 신호(F1)의 주파수 성분에 기초해서 위치 정보를 검출할 수 있다.Also, the
전술한 바에 따르면, 상기 전압/주파수 변환회로(300)에 의해, 아날로그/디지탈 변환기(ADC)가 불필요하다는 장점이 있다, 또한 상기 디지털 제어회로(400)는, 전압/주파수 변환회로(300)로부터의 제1 주파수 신호(F1)를 이용하여 평균화 등의 기설정된 신호처리를 수행함으로써, 노이즈를 제거할 수 있다. According to the foregoing, by the voltage /
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VCM의 위치 제어 장치의 다른 일 블록 예시도이다.3 is another block diagram of an apparatus for controlling a location of a VCM according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 VCM의 위치 제어 장치는, 코일(100), 구동 회로(150), 필터회로(200), 전압/주파수 변환회로(300) 및 디지털 제어회로(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the VCM position control device according to an embodiment of the present invention includes a
상기 코일(100)은, 렌즈 캐리어(13)의 일 측면에 마련되는 자성체(16)와 대향 배치될 수 있다. The
상기 구동 회로(150)는, 도 2의 설명에 언급한 바와 같이, 상기 코일(100)에 구동 전류(Idrv) 및 위치 검출용 전류(idet)를 포함하는 중첩 전류(IDRV)를 인가할 수 있다. As mentioned in the description of FIG. 2 , the driving circuit 150 may apply an overlapping current IDRV including a driving current Idrv and a position detection current idet to the
이에 따라, 상기 코일(100)은 일단과 타단 사이에 중간탭이 접속되어, 상기 코일(100)의 일단과 중간탭 사이의 제1 교류 전압이 생성될 수 있고, 상기 코일(100)의 중간탭과 타단 사이에는 제2 교류 전압이 생성될 수 있다.Accordingly, the middle tap is connected between one end and the other end of the
상기 필터회로(200)는, 상기 코일(100)의 중간탭(MT)과 상기 코일(100)의 일단 사이의 전압(Vac1)에서 제1 교류 전압(V1)을 추출하고, 상기 코일(100)의 중간탭(MT)과 상기 코일(100)의 타단 사이의 전압(Vac2)에서 제2 교류 전압(V2)을 추출할 수 있다.The
상기 필터회로(200)는, 상기 코일(100)의 양단 및 중간탭(MT)중, 상기 코일(100)의 중간탭(MT)과 일단 사이의 전압(Vac1)에서 제1 교류 전압(V1)을 추출하여 전압/주파수 변환회로(300)에 제공하고, 상기 코일(100)의 중간탭(MT)과 타단 사이의 전압(Vac2)에서 제2 교류 전압(V2)을 추출하여 전압/주파수 변환회로(300)에 제공할 수 있다.The
상기 전압/주파수 변환회로(300)는, 상기 필터회로(200)에서 추출된 제1 교류 전압(V1) 및 제2 교류 전압(V2) 각각의 크기에 기초한 주파수를 갖는 제1 주파수 신호(F1) 및 제2 주파수 신호(F2)를 생성하여 상기 디지털 제어회로(400)에 제공할 수 있다.The voltage/
상기 디지털 제어회로(400)는, 상기 제1 주파수 신호(F1) 및 제2 주파수 신호(F2) 각각의 주파수 성분에 기초해서 위치 정보를 검출할 수 있다.The
전술한 바에 따르면, 상기 전압/주파수 변환회로(300)에 의해, 아날로그/디지탈 변환기(ADC)가 불필요하다는 장점이 있다, 또한 상기 디지털 제어회로(400)는, 전압/주파수 변환회로(300)로부터의 제1 및 제2 주파수 신호(F1,F2)를 이용하여 감산 또는 나누기 등의 기설정된 신호처리를 수행함으로써, 노이즈 또는 온도변화에 의한 영향을 제거할 수 있다. According to the foregoing, by the voltage /
또한, 상기 디지털 제어회로(400) 및 구동 회로(150)에 의해, 카메라 모듈(10)의 액추에이터가 구동되는 동안에, 전술한 바와 같이, 상기 코일(100)에는 DC의 구동 전류(Idrv)와 AC의 위치검출용 전류(idet)가 중첩된 중첩 전류(IDRV)가 흐를 수 있다.In addition, while the actuator of the
또한, 상기 디지털 제어회로(400)는, 상기 위치 정보에 기초해서 상기 구동 회로(150)를 통해서 위치 제어 또는 위치 보정 제어를 수행할 수 있다.Also, the
한편, 도 2에 도시된 하나의 코일(100)은 등가적으로 인덕턴스 성분(Lx) 및 저항 성분(Rs)으로 모델링 될 수 있다.Meanwhile, one
또한, 도 3에 도시된 하나의 코일(100)중 중간탭(MT)에서 일측까지의 제1 코일(110)은 등가적으로 제1 인덕턴스 성분(Lx1) 및 제1 저항 성분(Rs1)으로 모델링될 수 있다. 상기 코일(100)중 중간탭(MT)에서 타측까지의 제2 코일(120)은 제2 인덕턴스 성분(Lx2) 및 제2 저항 성분(Rs2)으로 모델링될 수 있다. In addition, among the
여기서, 중간탭(MT)은 상기 코일(100)의 양단 사이의 임의의 지점이 될 수 있으며, 일 예로, 상기 코일(100)은, 상기 중간탭(MT)과 일단 사이의 제1 코일(110)과, 상기 중간탭(MT)과 타단 사이의 제2 코일(120)을 포함할 수 있다.Here, the middle tap MT may be an arbitrary point between both ends of the
상기 제2 코일(120)은 상기 자성체와의 사이에 차폐부재에 의해서, 상기 자성체(16)의 위치 변화에 의한 영향이 차단된 임피던스를 포함할 수 있다.The
일 예로, 상기 코일(100)의 중간탭(MT)과 상기 코일(100)의 일단 사이의 제1 인덕턴스(Lx1)는, 상기 코일(100)의 중간탭(MT)과 상기 코일(100)의 타단 사이의 제2 인덕턴스(Lx2) 보다 크게 설정될 수 있다.For example, the first inductance Lx1 between the middle tap MT of the
일 예로, 상기 제1 코일(110)은, 상기 자성체(16)의 위치 변화에 의한 임피던스 변화에 기초해 상기 제1 교류 전압(V1)을 제공할 수 있고, 상기 제2 코일(120)은, 상기 자성체(16)의 위치 변화에도 변화가 없는 임피던스에 기초해 상기 제2 교류 전압(V1)을 제공할 수 있다.For example, the
일 예로, 상기 코일(100)에는 자성체(16)가 부탁된 렌즈 캐리어(13)를 구동시키기 위한 DC의 구동 전류(Idrv)와 상기 렌즈 캐리어(13)의 위치 검출을 위한 AC의 위치검출용 전류(idet)가 흐리고, 이에 따라 상기 코일(100)의 양단에는 DC의 구동 전류(Idrv)에 기인한 DC 전압과 AC의 위치검출용 전류(idet)에 기인한 교류 전압이 중첩된 중첩 전압이 나타날 수 있다.For example, the DC driving current Idrv for driving the
한편, 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 구동 회로(150)는, 브리지 회로(MH,ML)와 브리지 구동 회로(A11,R11)를 포함할 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 1, 2, and 3 , the driving circuit 150 may include bridge circuits MH and ML and bridge driving circuits A11 and R11.
일 예로, 상기 브리지 회로(MH,ML)는, 상기 코일(100)의 양단중 일단에는 접속된 하이측 트랜지스터(MH)와, 상기 코일(100)의 양단중 타단에 접속된 로우측 트랜지스터(ML)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 브리지(Bridge) 회로는 코일에 구동 전류를 공급할 수 있는 회로로서, 하프 브리지 또는 풀 브리지 회로가 적용될 수 있으며, 본 서류에서 예시한 회로에 한정되지 않는다.For example, the bridge circuits MH and ML include a high-side transistor MH connected to one end of both ends of the
상기 브리지 구동 회로(A11,R11)는, 제어 전압(VREF)에 응답하여 DC의 구동 전류(Idrv)와 AC의 위치 검출용 전류(idet)가 중첩된 중첩 전류(IDRV)를 상기 코일(100)에 공급할 수 있다.The bridge driving circuits A11 and R11 generate an overlapping current IDRV in which a DC driving current Idrv and an AC position detection current IDRV are superimposed in response to a control voltage VREF, and the
예를 들어, 상기 브리지 구동 회로(A11,R11)는, 상기 로우측 트랜지스터(ML)를 통해 상기 중첩 전류가 흐르도록 상기 로우측 트랜지스터(ML)를 제어하는 연산증폭기(A11) 및 저항(R11)을 포함할 수 있다.For example, the bridge driving circuits A11 and R11 may include an operational amplifier A11 and a resistor R11 controlling the low-side transistor ML so that the overlapping current flows through the low-side transistor ML. can include
일 예로, 상기 연산증폭기(A11)는 DC 제어전압과 AC 위치검출용 전압이 중첩된 제어 전압(VREF)을 공급받아 상기 제어 전압(VREF)에 기초하여 로우측 트랜지스터(ML)를 제어하여, 상기 저항(R11) 및 로우측 트랜지스터(ML)를 통해 상기 중첩 전류(IDRV=Idrv(DC)+idet(AC))가 흐르게 된다.For example, the operational amplifier A11 receives a control voltage VREF in which a DC control voltage and an AC position detection voltage are superimposed, and controls the low-side transistor ML based on the control voltage VREF, The overlapping current (IDRV=Idrv(DC)+idet(AC)) flows through the resistor R11 and the low-side transistor ML.
일 예로, 상기 위치 검출용 전류(idet)는, 특정 주파수 성분(Fmod)을 포함할 수 있고, 상기 특정 주파수 성분(Fmod)은 상기 렌즈 캐리어(13)의 구동에 영향을 주지 않고, 상기 코일(100)의 임피던스의 변화 측정이 가능한 주파수 성분이며, 일 예로, 가청 주파수(예, 100kHz)보다 높은 주파수가 될 수 있다.For example, the position detection current idet may include a specific frequency component Fmod, and the specific frequency component Fmod does not affect driving of the
일 예로, 상기 위치 검출용 전류(idet)는, 정현파(sinusoidal wave), 삼각파(triangle wave), 톱니파(sawtooth wave) 및 구형파(square wave)중 하나의 형태를 가질 수 있다.For example, the position detection current (idet) may have one of a sinusoidal wave, a triangle wave, a sawtooth wave, and a square wave.
본 발명 각 실시 예에서, AC의 위치검출용 전류는 상기 예시한 신호에 한정되지 않고, 특정 주파수 성분을 포함하는 교류 신호이면 모두 포함할 수 있다. In each embodiment of the present invention, the AC position detection current is not limited to the signals exemplified above, and may include any AC signal including a specific frequency component.
예를 들어, 상기 중첩 전류(IDRV)가는 하기 수학식 1에 따라 표현될 수 있다.For example, the overlap current IDRV may be expressed according to Equation 1 below.
상기 수학식 1에서, Idrv는 구동 전류에 대응되는 직류의 전류이고, idet는 위치검출용 AC의 위치검출용 전류로서, 상기 k*sin(2*π*Fmod*t)으로 정의될 수 있다. 그리고, k는 AC의 위치검출용 전류의 진폭이다.In Equation 1, Idrv is a DC current corresponding to the drive current, and idet is a position detection current of the AC for position detection, which may be defined as k*sin(2*π*Fmod*t). And, k is the amplitude of the AC position detection current.
예를 들어, 연산증폭기(A11)에 의해서 상기 코일(100)에 DC의 구동 전류(Idrv)를 흐르면, 상기 코일(100)에 DC의 구동 전류(Idrv)가 흐르면서 전자기력이 발생되고, 이 전자기력에 의해 자성체(16)에 구동력이 제공될 수 있다. 즉, 구동 회로(150)는 코일(100)에 구동 전류(Idrv)를 인가하여 자성체(16)에 구동력을 제공할 있다. 일 예로, 구동 회로(150)가 DC의 구동 전류(Idrv)를 코일(100)에 인가하면 코일(100)에서 자기장이 발생하고, 코일(100)에서 발생되는 자기장은 자성체(16)의 자기장과 상호 작용하여, 플레밍의 왼손 법칙에 따라 렌즈 캐리어(13)를 광축 방향(또는 광축에 수직 방향)으로 이동시키는 구동력을 발생시킬 수 있다.For example, when DC driving current Idrv flows through the
이에 따라, 상기 구동력에 의해 렌즈 캐리어(13)는 광축 방향 또는 광축에 수직한 방향으로 이동할 수 있다. 일 예로, 구동 회로(150)는 자성체(16)에 DC의 구동 전류(Idrv)를 제공하는 드라이버 IC(Driver IC: Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.Accordingly, the
또한, 상기 중첩 전류(IDRV)의 AC의 위치검출용 전류(idet)는 렌즈 캐리어(13)의 위치 검출을 위해 상기 연산증폭기(A11)에 의해 생성되며, 상기 언급한 바와 같이, 상기 AC의 위치검출용 전류(idet)는 특정 주파수 성분(Fmod)을 갖는 전류이다. In addition, the current idet for detecting the position of the AC of the overlapping current IDRV is generated by the operational amplifier A11 for detecting the position of the
한편, 본 발명은, 자성체(16,도 1)와 코일(100) 사이에 일정 이상의 갭(gap)을 유지한 상태에서, 자성체(16)의 위치 변화에 따라 자성체(16)와 코일(100) 간의 오버랩(overlap) 면적이 변화되고, 이 오버랩되는 면적 변화에 따라 코일의 인덕턴스값의 변화가 발생될 수 있다.On the other hand, in the present invention, in a state where a certain or more gap is maintained between the magnetic body 16 (FIG. 1) and the
이때 변화하는 코일(100)의 임피던스의 크기|ZL|를 센싱하여 현재 렌즈 캐리어(13)(또는 렌즈)의 위치를 추적할 수 있다. 상기 코일(100)을 구동 및 센싱 겸용으로 사용하기 위해, DC의 구동 전류(Idrv)에 AC의 위치검출용 전류(idet)를 섞는 모듈레이션 기법이 이용한다.At this time, the current position of the lens carrier 13 (or lens) may be tracked by sensing the magnitude |ZL| of the impedance of the
이때, 임피던스 크기(|ZL|)는 하기의 수학식 2에 따라 표현될 수 있다. At this time, the impedance magnitude (|ZL|) can be expressed according to Equation 2 below.
상기 수학식 2에서, VL은 코일 양단 전압이고, IDRV는 코일에 흐르는 중첩 전류이고, |ZL|은 코일의 임피던스 크기이다.In Equation 2, VL is the voltage across the coil, IDRV is the superimposed current flowing through the coil, and |ZL| is the magnitude of the impedance of the coil.
상기 수학식 2를 참조하면, 코일(100)의 임피던스 크기가 변화되면, 코일(100) 양단 전압이 변경됨을 알 수 있으며, 이에 따라 코일(100)의 양단 전압을 측정하면 임피던스 크기를 검출할 수 있다.Referring to Equation 2, it can be seen that when the magnitude of the impedance of the
또한, 상기 코일(100)의 임피던스의 크기(|ZL|)는 하기 수학식 3에 따라 표현될 수 있다. In addition, the magnitude of the impedance of the coil 100 (|ZL|) can be expressed according to Equation 3 below.
상기 수학식 3에서, Rs는 코일(100)의 저항 성분에 해당하고, Lx는 코일(100)의 인덕턴스 성분이고, Fmod는 특정 주파수 성분으로 이 Fmod는 가청 주파수 이상일수 있다.In Equation 3, Rs corresponds to a resistance component of the
상기 AC의 위치검출용 전류의 크기(k)와 주파수(Fmod)는 렌즈 캐리어(13)의 구동에 영향을 주지 않고, 코일(100)의 인덕턴스의 변화량을 측정할 수 있는 범위일 수 있다. 일 예로, AC의 위치검출용 전류의 크기(k)는 렌즈 캐리어(13)의 구동에 영향을 주지 않을 정도로 구동 신호의 크기에 비해 작고, AC의 위치검출용 전류의 주파수(Fmod)는 렌즈 캐리어(13)의 구동에 영향을 주지 않아야 하는데, 여기서, 구동에 영향을 주지 않는다는 것은 렌즈 캐리어의 움직임 또는 공진을 일으키지 않는 주파수이어야 한다는 것이다.The magnitude (k) and frequency (Fmod) of the current for detecting the position of the AC may be within a range capable of measuring a change in inductance of the
예를 들면, AC의 위치검출용 전류의 크기(k)는 상기 구동 신호의 크기보다 작고, AC의 위치검출용 전류의 주파수(Fmod)는 가청 주파수보다 높다. 일 예로 구동 전류의 크기가 100mA일 경우, 상기 AC의 위치검출용 전류의 크기(k)는 5mA일 수 있고, AC의 위치검출용 전류의 주파수(Fmod)는 100kHz일 수 있다.For example, the magnitude (k) of the position detection current of AC is smaller than the magnitude of the drive signal, and the frequency (Fmod) of the AC position detection current is higher than the audible frequency. For example, when the magnitude of the driving current is 100 mA, the magnitude (k) of the AC position detection current may be 5 mA, and the frequency (Fmod) of the AC position detection current may be 100 kHz.
특히 인덕턴스의 변화량이 작은 경우에도 검출할 수 있도록, 본 발명의 각 실시 예에서는, 전술한 전압/주파수 변환 기법을 채용한다. 이에 대해서는 후술한다.In particular, in each embodiment of the present invention, the above-described voltage/frequency conversion technique is employed so as to be able to detect even when the change in inductance is small. This will be described later.
도 2 및 도 3은, 전압/주파수 변환 기법을 이용하여 VCM(Voice Coil Motor)의 리니어 구동에서 렌즈의 위치 변화에 따른 임피던스의 크기 변화를 측정할 수 있는 회로 예를 보이고 있다.2 and 3 show an example of a circuit capable of measuring a change in the magnitude of impedance according to a change in the position of a lens in a linear drive of a voice coil motor (VCM) using a voltage/frequency conversion technique.
도 2 및 도 3을 참조하면, 렌즈 캐리어의 위치 변화에 따라 코일(100)의 인덕턴스의 값이 변화하고, 코일(100)에 중첩 전류(IDRV=Idrv(DC)+idet(AC))가 흐르는 상황에서 코일의 양단에 나타나는 중첩 전압중에서 교류 전압은 임피던스 크기 변화에 따라 변화한다. 상기 교류 전압은 필터회로(200)에서 추출될 수 있다.2 and 3, the inductance value of the
예를 들어, 상기 디지털 제어회로(400)는, 상기 제1 주파수 신호(F1) 및 제2 주파수 신호(F2)를 이용하여 기설정된 신호처리를 수행하여, 상기 위치 정보를 산출하기 이전에, 상기 제1 주파수 신호(F1) 및 제2 주파수 신호(F2)에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다. 일 예로, 상기 디지털 제어회로(400)에 의한 기설정된 신호처리는, 상기 제1 주파수 신호(F1) 및 제2 주파수 신호(F2)에 대한 감산 연산 또는 나누기 연산이 될 수 있으며, 이러한 신호처리를 통해서, 노이즈 및 온도 변화에 따른 신호 변화가 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 디지털 제어회로(400)는, 노이즈 및 온도에 따른 변화를 보상할 수 있다.For example, the
전술한 바와같이, 도 3은, 하나의 코일(100)에 중간탭(MT)을 이용하여 하나의 코일이 2개 코일(110,120)로 작용하는 구조를 보이고 있다.As described above, FIG. 3 shows a structure in which one
도 3에서, 하나의 코일(100)에서 중간탭(MT)(tap)에서 신호 라인을 연결하여 물리적으로 1개의 코일에서 2개의 제1 및 제2 교류 전압(Vac1,Vac2)이 필터회로(200)에 입력될 수 있다. 이 경우, 상기 필터회로(200)는 제1 및 제2 교류 전압(V1,V2)을 추출할 수 있는 구조를 포함할 수 있다.In FIG. 3, by connecting a signal line at a middle tap (MT) (tap) in one
이와 같이, 하나의 코일(100)로 2개의 코일(110,120)을 사용하는 효과가 있으며, 이는 중간탭(MT)을 기준으로 제1 및 제2 코일(110,120)중 제2 코일(120)을 위치 변화에 따른 임피던스 변화가 없도록 하고, 제1 및 제2 코일(110,120)에서 입력되는 2개의 신호(F1,F2)를 신호처리하여 노이즈 및 온도 변화에 따른 효과를 상쇄시킬 수 있다.As such, there is an effect of using the two
이에 대해 자세히 설명하면, 위에서 설명한 바와 같이, 렌즈의 위치 변화에 따라 임피던스가 변화하고 이를 감지하는 방법을 이용하는데, 온도가 변화하게 되면 또한 임피던스가 변화하게 된다. 이렇게 되면 온도 변화에 의한 임피던스 변화인지 위치변화에 의한 임피던스 변화인지를 알 수 없게 된다. 휴대폰에 적용되는 제품의 경우 -20~80까지 동작이 보장되어야 하기 때문에 온도 변화에 대한 보정이 필요하다.To explain this in detail, as described above, the impedance changes according to the change in the position of the lens and a method of sensing this is used. When the temperature changes, the impedance also changes. In this case, it is impossible to know whether the change in impedance is caused by a change in temperature or a change in position. In the case of products applied to mobile phones, it is necessary to compensate for temperature changes because the operation must be guaranteed from -20 to 80 degrees.
예를 들어, 물리적으로 하나의 코일(110)이 중간탭(MT)에 의해 기능적으로 2개의 제1 및 제2 코일(110,120)을 포함하는 경우, 제1 및 제2 코일(110,120) 각각의 임피던스를 L1,L2하고 하면, L1은 위치에 따른 변화가 있는 제1 코일(110)의 임피던스이다. L2는 제2 코일(120)은 위치에 따른 변화가 없는 제2 코일(120)의 임피던스이다.For example, when physically one
예를 들어, 감산 연산(L1-L2)을 하면, 온도 변화에 대한 임피던스 변화 부분은 상쇄 시킬 수 있고, 위치에 따른 임피던스 변화만을 얻을 수 있다. 또한 노이즈 성분도 2개의 코일(110,120)에 공통으로 적용되기 때문에 같은 방식으로 상쇄 가능하다.For example, if the subtraction operation (L1-L2) is performed, the part of the impedance change due to the temperature change can be offset, and only the impedance change according to the position can be obtained. In addition, since the noise component is commonly applied to the two
(1) 위치에 따른 변화가 있는 임피던스 L1 (1) Impedance L1 with change according to position
: L(기본 inductance) + △L_t(온도변화) + 노이즈+ △L_p(위치변화): L (basic inductance) + △L_t (temperature change) + noise + △L_p (position change)
(2) 위치에 따른 변화가 없는 임피던스 L2 (2) Impedance L2 with no change with position
: L(기본 inductance) + △L_t(온도변화) + 노이즈: L (basic inductance) + △L_t (temperature change) + noise
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압/주파수 변환회로의 제1 예시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압/주파수 변환회로의 제2 예시도이다. 4 is a first exemplary diagram of a voltage/frequency conversion circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a second exemplary diagram of a voltage/frequency conversion circuit according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 일 예로, 상기 전압/주파수 변환회로(300)는 샘플/홀드회로(320) 및 VCO 회로(330)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , for example, the voltage/
또한, 도 5를 참조하면, 상기 전압/주파수 변환회로(300)는 작은 신호를 증폭하기 위한 증폭회로(310)를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 증폭회로(310)는 상기 샘플/홀드회로(320)의 입력단에 배치될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.5, the voltage/
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 전압/주파수 변환회로(300)의 증폭회로(310)는 입력되는 교류 전압이 매우 작기 때문에 증폭하여 샘플/홀드회로(320)에 제공하고, 상기 샘플/홀드회로(320)는 상기 교류 전압에서 임피던스의 크기를 클럭신호에 따라 샘플링하여 유지시켜 샘플링된 샘플 신호(V1)를 상기 VCO(Voltage controlled oscillator)회로(330)에 제공한다. 이후, 상기 VCO 회로(330)는 입력받은 샘플 신호(V1)를 클럭(clock) 형태의 디지털(Digital) 형태의 주파수 신호(F1)로 변환할 수 있다. 4 and 5, since the input AC voltage is very small, the
이에 따라, 상기 코일(100)로부터 추출한 교류 전압에 기초해서, 임피던스 크기에 의해 주파수 값이 획득할 수 있으며, 결국 임피던스 크기에 해당하는 전압 크기를 주파수 신호로 변환할 수 있다.Accordingly, based on the AC voltage extracted from the
일 예로, 상기 VCO 회로(330)는 전압 크기에 따라 변화되는 발진 주파수를 갖는 신호를 제공할 수 있는 회로가 될 수 있다.For example, the
이에 따라, 전압/주파수 변환회로를 이용함에 따라, ADC를 사용하지 않을 수 있어서, 값비싸고 사이즈가 큰 고성능의 ADC를 이용함에 따른 문제점을 개선할 수 있다. 부연하면, ADC로 회로 구성 시 높은 분해능(수 uV)을 요구하기 때문에 고성능의 ADC가 필요하며, 이를 대량양산 수준으로 구현하기 어렵고 구현하더라도 IC내부의 많은 면적을 사용하기 때문에 경제적으로도 불리하다. 이를 전압/주파수 변환회로로 대체하고 이후 디지털 제어회로를 통해 디지털 처리하면 보다 간단한 회로 구성을 통해 보다 개선된 양산성을 갖고 상대적으로 소형의 사이즈 및 면적의 구현이 가능하여 보다 경제적이다.Accordingly, as the voltage/frequency conversion circuit is used, the ADC may not be used, and thus, problems associated with using expensive and large-sized high-performance ADCs may be improved. In other words, since high resolution (several uV) is required when configuring a circuit with ADC, a high-performance ADC is required, and it is difficult to implement it at a mass production level, and even if it is implemented, it is economically unfavorable because it uses a large area inside the IC. If this is replaced with a voltage/frequency conversion circuit and then digitally processed through a digital control circuit, it is more economical because it has improved mass productivity through a simpler circuit configuration and can be implemented in a relatively small size and area.
다음, 상기 디지털 제어회로(400)는 상기 전압/주파수 변환회로(300)로부터의 디지털 신호인 주파수 신호(F1 또는 F1 및 F2)에서 주파수 성분에 기초해서 위치 정보를 검출할 수 있다. Next, the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차폐부재 예시도이다.6 is an exemplary view of a shielding member according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 상기 코일(100)중 제2 코일(120)에서, 자성체와 코일간의 위치 변화에 따른 임피던스 변화가 없도록 하기 위해, 상기 제2 코일(120)은 상기 자성체와의 사이에 차폐부재에 의해서, 상기 자성체(16)의 위치 변화에 의한 영향이 차단된 임피던스를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , in the
일 예로, 제2 코일(120)이, 자성체와 코일간의 위치 변화에 따른 임피던스 변화가 없도록 하기 위한 상기 차폐부재는, 상기 코일(100)이 다층 코일로 제작되는 경우, 1층에 자성체(16)와 반응하지 않도록 하는 재질의 차폐부재가 배치될 수 있다. 다른 일예로, 제2 코일(120)이 자성체(16)와 직접 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다. 이외에도 다른 방식으로 구현될 수 있으며, 상기 언급한 방식에 한정되지 않는다.For example, the shielding member for preventing the
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주요 전압 및 주파수 신호의 파형도이다. 7 is a waveform diagram of main voltage and frequency signals according to an embodiment of the present invention.
도 7에서, Vac1은 코일(100)의 양단에 나타나는 중첩 전압중에서 위치검출용 교류 전류(idet)에 의해 생성되는 교류 전압이고, VSH는 전압/주파수 변환회로(300)의 샘플/홀드회로(320)에서 출력되는 샘플 신호이고, SPL_CLK는 샘플/홀드회로(320)에서 이용되는 샘플 클럭이고, F1은 전압/주파수 변환회로(300)의 VCO 회로(330)에서 출력되는 제1 주파수 신호이다.In FIG. 7, Vac1 is an AC voltage generated by an AC current (idet) for position detection among overlapping voltages appearing at both ends of the
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.In the above, the present invention has been described with specific details such as specific components and limited embodiments and drawings, but these are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, Those skilled in the art to which the present invention pertains may seek various modifications and variations from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all modifications equivalent or equivalent to these claims fall within the scope of the spirit of the present invention. will do it
10: 카메라 모듈
11: 케이스
12: 하우징
13: 렌즈 캐리어
13-B: 볼 베어링
16: 자성체
100: 코일
101: 기판
200: 필터회로
300: 전압/주파수 변환회로
400: 디지털 제어회로10: camera module
11: case
12: housing
13: lens carrier
13-B: ball bearing
16: magnetic body
100: coil
101: substrate
200: filter circuit
300: voltage/frequency conversion circuit
400: digital control circuit
Claims (15)
상기 코일에 구동 전류 및 위치 검출용 전류를 포함하는 중첩 전류를 인가하는 구동 회로;
상기 코일의 양단 전압에서 제1 교류 전압을 추출하는 필터회로;
상기 필터회로에서 추출된 제1 교류 전압을 제1 주파수 신호로 변환하는 전압/주파수 변환회로; 및
상기 제1 주파수 신호의 주파수 성분에 기초해서 위치 정보를 검출하는 디지털 제어회로;
를 포함하는 VCM의 위치 제어 장치.
A coil disposed opposite to the magnetic body provided on one side of the lens carrier;
a driving circuit for applying an overlapping current including a driving current and a position detection current to the coil;
a filter circuit for extracting a first AC voltage from the voltage at both ends of the coil;
a voltage/frequency conversion circuit for converting the first AC voltage extracted from the filter circuit into a first frequency signal; and
a digital control circuit for detecting positional information based on a frequency component of the first frequency signal;
VCM position control device including a.
특정 주파수 성분을 포함할 수 있고, 상기 특정 주파수 성분은 상기 렌즈 캐리어의 구동에 영향을 주지 않고, 상기 코일의 임피던스의 변화 측정이 가능한 주파수 성분인 VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the position detection current
It may include a specific frequency component, wherein the specific frequency component is a frequency component capable of measuring a change in the impedance of the coil without affecting driving of the lens carrier.
정현파(Sinusoidal wave), 삼각파(triangle wave), 톱니파(sawtooth wave) 및 구형파(square wave)중 하나의 형태를 갖는 VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the position detection current
A device for controlling the position of a VCM having one of a form of a sinusoidal wave, a triangle wave, a sawtooth wave, and a square wave.
상기 필터회로에서 추출된 제1 교류 전압의 크기에 기초한 주파수를 갖는 제1 주파수 신호를 생성하는 전압 제어 발진기인 VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the voltage / frequency conversion circuit,
A position control device of a VCM that is a voltage controlled oscillator that generates a first frequency signal having a frequency based on the magnitude of the first AC voltage extracted from the filter circuit.
상기 위치 정보에 기초해서 상기 구동 회로를 통해서 위치 제어 또는 위치 보정 제어를 수행하는 VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the digital control circuit
A position control device of a VCM that performs position control or position correction control through the drive circuit based on the position information.
상기 코일에 구동 전류 및 위치 검출용 전류를 포함하는 중첩 전류를 인가하는 구동 회로;
상기 코일의 중간탭과 상기 코일의 일단 사이의 전압에서 제1 교류 전압을 추출하고, 상기 코일의 중간탭과 상기 코일의 타단 사이의 전압에서 제2 교류 전압을 추출하는 필터회로;
상기 필터회로에서 추출된 제1 교류 전압 및 제2 교류 전압을 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호로 변환하는 전압/주파수 변환회로; 및
상기 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호 각각의 주파수 성분에 기초해서 위치 정보를 검출하는 디지털 제어회로;
를 포함하는 VCM의 위치 제어 장치.
A coil disposed opposite to the magnetic body provided on one side of the lens carrier;
a driving circuit for applying an overlapping current including a driving current and a position detection current to the coil;
a filter circuit for extracting a first AC voltage from the voltage between the center tap of the coil and one end of the coil, and extracting a second AC voltage from the voltage between the center tap of the coil and the other end of the coil;
a voltage/frequency conversion circuit for converting the first and second AC voltages extracted from the filter circuit into first frequency signals and second frequency signals; and
a digital control circuit for detecting positional information based on the frequency components of each of the first frequency signal and the second frequency signal;
VCM position control device including a.
특정 주파수 성분을 포함할 수 있고, 상기 특정 주파수 성분은 렌즈 캐리어의 구동에 영향을 주지 않고, 상기 코일의 임피던스의 변화량측정이 가능한 주파수 성분인 VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the position detection current
It may include a specific frequency component, the specific frequency component does not affect the driving of the lens carrier, the position control device of the VCM that is a frequency component capable of measuring the amount of change in the impedance of the coil.
정현파(sinusoidal wave), 삼각파(triangle wave), 톱니파(sawtooth wave) 및 구형파(square wave)중 하나의 형태를 갖는 VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the position detection current
A device for controlling the position of a VCM having one of a form of a sinusoidal wave, a triangle wave, a sawtooth wave, and a square wave.
상기 중간탭과 일단 사이의 제1 코일과, 상기 중간탭과 타단 사이의 제2 코일을 포함하고,
상기 제1 코일은, 상기 자성체의 위치 변화에 의한 임피던스 변화에 기초해 상기 제1 교류 전압을 제공하고,
상기 제2 코일은, 상기 자성체의 위치 변화에도 변화가 없는 임피던스에 기초해 상기 제2 교류 전압을 제공하는
VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the coil,
a first coil between the middle tap and one end, and a second coil between the middle tap and the other end;
The first coil provides the first AC voltage based on a change in impedance due to a change in position of the magnetic body;
The second coil provides the second AC voltage based on impedance that does not change even when the position of the magnetic body changes.
VCM position control device.
상기 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 감산 연산 또는 나누기 연산을 수행하여, 노이즈 및 온도 변화에 따른 신호 변화를 제거하는
VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 9, wherein the digital control circuit,
Performing a subtraction operation or a division operation on the first frequency signal and the second frequency signal to remove noise and signal change due to temperature change
VCM position control device.
상기 중간탭과 일단 사이의 제1 코일과, 상기 중간탭과 타단 사이의 제2 코일을 포함하고,
상기 제2 코일은 상기 자성체와의 사이에 차폐부재에 의해서, 상기 자성체의 위치 변화에 의한 영향이 차단된 임피던스를 갖는
VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the coil,
a first coil between the middle tap and one end, and a second coil between the middle tap and the other end;
The second coil has an impedance in which the influence of the change in position of the magnetic body is blocked by a shielding member between the second coil and the magnetic body.
VCM position control device.
상기 필터회로에서 추출된 제1 교류 전압 및 제2 교류 전압 각각의 크기에 기초한 주파수를 갖는 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 생성하는 전압 제어 발진기인 VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the voltage / frequency conversion circuit,
Position control device of VCM, which is a voltage controlled oscillator that generates a first frequency signal and a second frequency signal having a frequency based on the respective magnitudes of the first AC voltage and the second AC voltage extracted from the filter circuit.
상기 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 이용하여 기설정된 신호처리를 수행하여, 상기 위치 정보를 산출하기 이전에, 상기 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the digital control circuit
The location of the VCM that performs predetermined signal processing using the first frequency signal and the second frequency signal to remove noise included in the first frequency signal and the second frequency signal before calculating the location information. controller.
상기 위치 정보에 기초해서 상기 구동 회로를 통해서 위치 제어 또는 위치 보정 제어를 수행하는 VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the digital control circuit
A position control device of a VCM that performs position control or position correction control through the drive circuit based on the position information.
상기 코일의 중간탭과 상기 코일의 타단 사이의 제2 인덕턴스 보다 크게 설정된 VCM의 위치 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the first inductance between the middle tap of the coil and one end of the coil is
VCM position control device set to be greater than the second inductance between the middle tap of the coil and the other end of the coil.
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