KR20060116705A - 위치검출장치 및 전자기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 소형화 및 비용절감을 도모할 수 있는 위치검출장치 및 전자기기를 제공한다.

이를 위해 본 발명은, 자석의 단부 사이의 치수를 촬영광학계의 렌즈의 이동거리에 비해 크게 설정함과 더불어, 자석을 그 자극(S극과 N극)을 연결하는 선의 방향이 렌즈의 광축방향과 거의 평행으로 되도록 배치하고, 또한 홀센서를 렌즈의 광축방향에서의 이동범위의 중심에 설치함과 더불어 자석을 그 자석의 중심이 상기 홀센서에 대향하도록 렌즈프레임에 장치함으로써, 렌즈의 이동범위 내에서 렌즈위치와 홀센서의 출력을 1 대 1로 대응시킬 수 있다. 이에 따라, 위치검출장치 및 전자기기를 소형화할 수 있고, 절감된 비용으로 제조할 수 있다.

Description

위치검출장치 및 전자기기 {POSITION DETECTING DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 전자기기의 일례인 촬영기능이 부가된 휴대전화기의 전면 외관구성을 나타낸 정면도이다.

도 1b는 휴대전화기의 이면(배면) 외관구성을 나타낸 배면도이다.

도 2는 촬영광학계의 이동가능한 렌즈 유니트의 광축방향에서의 위치를 검출하기 위한 렌즈위치 검출부의 구성을 나타낸 도면이다.

도 3의 (A)∼(C)는 렌즈가 광축방향에서의 이동범위의 중심에 위치할 때의 자석과 홀센서의 위치관계, 렌즈가 이동범위의 한쪽 단부에 위치할 때의 자석과 홀센서의 위치관계, 렌즈가 이동범위의 다른쪽 단부에 위치할 때의 자석과 홀센서의 위치관계를 각각 나타낸 도면이다.

도 4는 자석의 광축방향에서의 위치(렌즈위치에 상당함)를 횡축, 자석이 광축방향의 각 위치에 위치할 때의 홀센서의 설치위치에서의 자속밀도(B)를 종축으로 하는 그래프를 나타낸 도면이다.

도 5a 및 도 5b는 자극을 연결하는 선의 방향을 광축과 직교하는 방향으로 해서 자석을 설치한 경우에 있어서 상정(想定)할 수 있는 자석과 홀센서의 위치관계를 나타낸 도면이다.

도 6은 홀소자의 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 홀센서에 탑재하는 검출회로의 회로도이다.

도 8은 휴대전화기의 시스템을 나타낸 블록구성도이다.

도 9에 테이블 생성부에 의해 생성되는 렌즈위치 검출용 테이블의 일례를 나타낸 도면이다.

도 10은 렌즈위치 검출용 테이블을 생성하는 처리를 나타낸 플로우차트이다.

도 11은 촬영광학계의 이동가능한 렌즈 유니트의 위치를 검출하는 처리를 나타낸 플로우차트이다.

도 12는 홀센서에 탑재하는 검출회로의 변형례를 나타낸 도면이다.

< 도면부호의 설명 >

1 --- 휴대전화기, 2 --- 입력조작부,

7 --- 촬영광학계, 10 --- 렌즈위치 검출부,

11 --- 렌즈프레임, 12 --- 자석,

13 --- 홀센서, 14 --- 홀소자,

15 --- 검출회로, 24 --- 테이블 생성부,

25 --- 렌즈위치 도출부, 26 --- 기억부.

본 발명은 광축방향으로 이동가능하게 구성된 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치를 검출하기 위한 위치검출장치, 및 이 위치검출장치를 갖춘 전자기기에 관한 것이다.

예컨대, 일본 특개평 H05-323173호 공보에는, 촬상장치에 있어서 렌즈와 일체적으로 이동하는 차광판을 갖춤과 더불어, 렌즈의 기준위치에는 투수광기(投受光器: photointerrupter)를 설치하고, 투수광기로부터의 출력에 기초해서 렌즈가 상기 기준위치에 위치하고 있는지 여부의 검출을 수행하는 기술이 기재되어 있다.

또, 일본 특개 2001-289605호 공보에는, 소정의 방향으로 이동가능하게 구성된 이동체의 상기 소정의 방향에서의 위치를 검출하는 위치검출장치에 있어서, 1 또는 그 이상의 마그네트와 1개의 홀소자를 갖추되, 각 마그네트를 그 자극(S극과 N극)을 이동체의 이동방향에 따른 방향으로 향한 상태에서 그 이동체에 일체적으로 장치(裝置)하는 한편, 홀소자를 그 마그네트에 대해 소정의 간격을 두고 대향하도록 고정하고, 마그네트의 상기 소정의 방향에서의 위치에 따라 변화하는 홀소자의 출력을 이용해서 이동체의 위치를 검출하는 기술이 개시되어 있다.

또, 미국 공개특허 2001-0035213호 공보에는, 전자구동방식(electromagnetic driving type)의 내연기관용 흡배기 밸브의 변위를 측정하기 위한 위치측정장치에 있어서, 전자석 및 자성재료로 제작되어 있는 가동자(可動子)를 갖춘 전자 액츄에이터(electromagnetic actuator)를 이용해서 가동자의 구동축에 장치된 흡배기 밸브를 구동축 방향으로 구동시킬 때에, 구동축 상에 영구자석을, 본체에 홀소자를 각각 장치하고, 홀소자에 검지되는 자계의 세기가 상기 구동축에 장치된 영구자석의 위치에 따라 변화하는 것을 이용해서 흡배기 밸브의 위치를 검출하는 기술이 개 시되어 있다. 또, 홀소자는 가동자의 이동방향과 평행하게 설치됨과 더불어, 가동자가 중심위치에 있을 때 축방향의 단부를 자극으로 하는 영구자석의 길이방향의 중심과 홀소자의 중심이 일치하도록 영구자석의 위치를 조정하는 것이 개시되어 있다.

상기 일본 특개평 H05-323173호 공보에 있어서는, 상기 투수광기가 비교적 대형이고 고가이기 때문에, 렌즈의 위치를 검출하는 기구(mechanism)가 대형화됨과 더불어 비용상승을 초래하고 있었다. 또, 제품 제조시에, 투수광기나 차광판의 위치의 조정을 행할 필요가 있는바, 이 조정 공정수의 증가에 의해서도 비용상승을 초래하고 있었다.

일본 특개 2001-289605호 공보에는, 마그네트의 소정의 방향에서의 위치에 따라 변화하는 홀소자의 출력을 이용해서 이동체의 위치를 검출하는 것이 기재되어 있지만, 이동체가 그 이동범위의 한쪽 단부에 위치하는 경우와 다른쪽 단부에 위치하는 경우에 있어서 홀소자를 지배하는 자계의 극성에 관한 개시가 없다. 또, 미국 공개특허 2001-0035213호 공보에는, 각 자극의 단부 사이의 치수와 이동체의 치수의 관계에 관한 개시가 없다.

본 발명의 목적은, 종래기술에 존재하는 문제점이 없는 위치검출기술을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 소형화 및 비용절감을 도모하는 것이 가능한 위치검출장치, 촬영광학장치 및 전자기기를 제공하는데 있다.

본 발명의 한 국면에 따르면, 촬영광학계 내에 설치된 이동가능한 렌즈의 상기 촬영광학계의 광축방향에서의 위치를 검출하는 위치검출장치는, N극과 S극을 연결하는 선의 방향을 상기 광축방향과 거의 평행하게 한 상태에서 상기 렌즈와 일체적으로 이동가능하게 구비되고, 각 자극의 단부 사이의 치수가 상기 렌즈의 광축방향에서의 이동거리에 비해 큰 자석과, 상기 광축방향에서의 상기 렌즈의 이동범위 내에 설치된 홀소자, 상기 홀소자의 출력과 상기 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치의 대응관계를 검출하는 검출부 및, 상기 검출부에 의한 검출처리 후에, 상기 홀소자로부터의 출력과 상기 검출부에 의한 검출결과에 기초해서 상기 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치를 도출하는 위치도출부의 조합에 의해 얻어진다.

본 발명의 이들 목적 및 다른 목적, 특징, 국면, 및 이점은 이하의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 명백하게 될 것이다.

(발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명)

이하, 본 발명의 실시예에 따른 전자기기에 대해 설명한다. 도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 전자기기의 일례인 촬영기능이 부가된 휴대전화기의 외관구성을 나타낸 도면으로, 도 1a는 휴대전화기의 조작면을, 도 1b는 조작면의 이면(배면)을 나타내고 있다.

도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 휴대전화기(1)는 입력조작부(2), 사운드(sound: 소리) 입력부(3), 사운드 출력부(4), 화상표시부(5), 안테나(6)와 촬영광학계(7)를 갖추고 있다.

입력조작부(2)는, 숫자나 기능 등이 할당된 복수의 푸쉬버튼이 매트릭스형상으로 배열되어 이루어지고, 전화번호나 각종의 명령 등을 입력하기 위해 사용된다. 또, 휴대전화기(1)는 촬영기능을 가지고 있고, 입력조작부(2)는 조작자가 휴대전화기(1)에 대해 촬영의 지시를 행하기 위한 셔터 버튼(8), 휴대전화기(1)의 전원의 온오프를 행하는 전원버튼(9)을 포함하고 있다.

사운드 입력부(3)는, 당해 휴대전화기(1)의 사용자의 음성 등을 입력하기 위한 것으로, 예컨대 음성을 전기신호로 변환하는 마이크로폰 등에 의해 구성된다. 사운드 출력부(4)는 다른 통신기기로부터 송출된 음성 등을 외부로 출력하는 것으로, 예컨대 전기신호를 소리로 변환하는 스피커 등에 의해 구성된다.

화상표시부(5)는, 예컨대 LCD(Liquid Crystal Display)로서, 입력된 전화번호나 각종의 설정화면을 표시하는 것이다. 또한, 화상표시부(5)는 LCD로 제한되지 않고, 유기EL이나 플라즈마 표시장치여도 좋다. 안테나(6)는 다른 통신기기와의 사이에서 통신을 수행해야 할 전파의 송수신을 행하기 위한 것이다.

촬영광학계(7)는, 휴대전화기(1)의 표리면(表裏面)의 법선방향으로 이동가능하게 구성된 변배(變倍)를 행하는 줌렌즈 유니트(zoom lens unit)나 초점의 조절을 행하기 위한 포커스렌즈 유니트(focusing lens unit)를 포함하고, 대물렌즈가 휴대전화기(1)의 배면에 노출하고 있다. 본 실시예에서는, 촬영광학계(7) 내에 설치된 이동가능한 렌즈 유니트(movable lens unit)의 상기 촬영광학계(7)의 광축방향에서의 위치를 검출하기 위한 구조에 특징을 가지고 있는 것이다.

도 2는 촬영광학계(7)의 이동가능한 렌즈 유니트의 광축방향에서의 위치를 검출하기 위한 렌즈위치 검출부(10)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 있어서는, 1개의 렌즈를 이동가능한 렌즈 유니트로 나타내고 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 렌즈위치 검출부(10)는 렌즈 유니트의 렌즈프레임(11)에 장치된 장척(長尺)모양(봉모양)의 자석(12)과, 광축방향에서의 소정 위치에 설치된 홀센서(13)를 갖추어 구성되어 있다. 자석(12)은 그 자극(S극과 N극)을 연결하는 선의 방향이 렌즈 유니트의 광축방향(화살표 방향)과 거의 평행하게 되도록, 상기 렌즈 유니트와 일체적으로 이동가능하게 장치되어 있다. 한편, 자석(12)의 형상은 장척모양으로 제한되는 것은 아니다.

도 3의 (A)는 렌즈 유니트가 광축방향에서의 이동범위의 중심에 위치할 때의 자석(12)과 홀센서(13)의 위치관계를 나타내고, 도 3의 (B)는 렌즈 유니트가 이동범위의 한쪽 단부에 위치할 때의 자석(12)과 홀센서(13)의 위치관계를 나타내며, 도 3의 (C)는 렌즈 유니트가 이동범위의 다른쪽 단부에 위치할 때의 자석(12)과 홀센서(13)의 위치관계를 나타낸 도면이다.

도 3의 (A)∼(C)에 나타낸 바와 같이, 자석(12)에서의 자극의 단부 사이의 치수(L)는 렌즈 유니트의 이동거리(2x)에 비해 크게 설정되어 있다. 또, 도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이, 홀센서(13)는 렌즈 유니트의 광축방향에서의 이동범위의 중심에 설치되어 있고, 자석(12)은 렌즈 유니트의 광축방향에서의 이동범위의 중심에 위치할 때 그 자석(12)의 중심이 홀센서(13)에 대향하도록 렌즈프레임(11)에 장치되어 있다.

이에 따라, 자석(12)의 중심이 홀센서(13)에 대향하는 렌즈 유니트의 위치가 홈위치(home position)에 설정되어 있다. 도 3의 (B)는 홀센서(13)가 N극에 의해 지배되고 있는 상태를 나타내고, 도 3의 (C)는 홀센서(13)가 S극에 의해 지배되고 있는 상태를 나타낸다. 이하, 렌즈 유니트의 광축방향에서의 위치를 렌즈위치라 한다.

도 4는 자석(12)의 광축방향에서의 위치(렌즈위치에 상당함)를 횡축, 자석(12)이 광축방향의 각 위치에 위치할 때의 홀센서(13)의 설치위치에서의 자속밀도(홀센서(13)의 출력에 상당함; B)를 종축으로 하는 그래프를 나타낸 도면이다.

전술한 바와 같이 설계된 자석(12)을 광축방향으로 이동시킨 경우, 광축방향의 한쪽에서의 자계를 정(正)으로 하면, 도 4에 나타낸 바와 같이 자속밀도는 그 자석(12)의 광축방향에서의 어떤 위치에서 극소값(최소값)과 극대값(최대값)을 갖도록 변화한다.

본 실시예에서는, 이 극소점과 극대점 사이의 범위의 자속밀도를 이용해서 렌즈위치를 검출하도록 하고 있다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 광학무한위치(Z2)에서의 자속밀도(B)를 B0, 매크로위치(Z3)에서의 자속밀도(B)를 B1으로 하면, 이 자속밀도(B0, B1)가 극소값과 극대값 사이의 값(도 4에 나타낸 극소점과 극대점 사이의 값)을 취하도록, 자석(12)의 치수(L) 및 홀센서(13)의 설치위치를 설정하고 있다.

더욱이, 본 실시예에서는, 렌즈 유니트의 광학무한위치(Z2)와 매크로위치(Z3)에서, 자속밀도의 크기가 거의 동일(최대)하고 극성이 반대로 되도록, 홀센서(13)를 렌즈 유니트의 광축방향에서의 이동범위의 중심(Z1)에 설치함과 더불어, 렌즈 유니트가 광축방향에서의 이동범위의 중심에 위치할 때, 그 자석(12)의 중심이 상기 홀센서(13)에 대향하도록 자석(12)이 렌즈프레임(11)에 장치되어 있다.

이와 같이 해서, 렌즈 유니트의 이동범위 내에서 렌즈위치와 홀센서(13)의 출력을 1 대 1로 대응시킬 수 있다. 즉, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 자석(12)을 그 자극(S극과 N극)을 연결하는 선의 방향을 광축과 직교하는 방향으로 해서 설치하고, 렌즈 유니트의 이동범위의 중심에 홀센서(13)를 설치한 경우에는, 자석(12; 렌즈 유니트)이 광축방향에서의 이동범위의 중심으로부터 광학무한위치 측으로 거리 x만큼 이동한 경우와 매크로위치 측으로 거리 x만큼 이동한 경우에서, 홀센서(13)의 출력값과 동일(출력값의 절대치 및 극성이 동일)하게 된다. 이와 같이, 도 5a에 나타낸 태양에서는, 홀센서(13)의 동일한 출력값에 대해 복수의 렌즈위치가 고려되기 때문에, 홀센서(13)의 출력으로부터 유일한 렌즈위치를 검출하는 것은 불가능하다.

이에 대해, 본 실시예에서는, 홀센서(13)의 출력값은 촬영광학계(7)의 렌즈위치에 따라 변화하기 때문에, 홀센서(13)의 출력으로부터 촬영광학계(7)의 렌즈위치를 일의적으로 도출할 수 있다.

또한, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 자석(12)을 그 자극을 연결하는 선의 방향을 광축과 직교하는 방향으로 해서 설치하고, 렌즈 유니트의 이동범위의 한쪽 단부에 홀센서(13)를 설치한 경우에는, 렌즈위치와 홀센서(13)의 출력을 1 대 1로 대응시킬 수 있지만, 본 실시예와 같이 렌즈 유니트의 이동범위의 중심위치에서 홀센서(13)의 출력값이 "0"으로 되도록 구성함으로써, 홀센서(13)로부터 얻어지는 출력 값의 크기는 도 5b에 나타낸 구성에 비해 반정도로 된다. 이 때문에, 자석(12)과 홀센서(13)의 광축방향에서의 위치에 오차가 생기고 있음을 상정(想定)했을 때, 그 오차에 의해 발생하는 홀센서(13)의 출력 오차의 최대값도 반감(半減)시킬 수 있다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 홀센서(13)는 홀소자(14)와 검출회로(15)를 갖추어 이루어진다. 홀소자(14)는 도 6에 나타낸 바와 같이 외부 자계(B)가 존재하고 있을 때, 그 홀소자(14)에 단자(a, b)를 매개로 해서 전류(I)를 흘리면, 외부 자계(B)의 방향 및 전류(I)의 흐름방향에 수직한 방향으로(단자(c, d) 사이로) 상기 전류(I)의 크기에 따른 전류가 흐르는(전압이 발생하는) 소자이다.

검출회로(15)는, 도 7에 나타낸 바와 같이 다이오드(D1, D2)와, 저항소자(R1∼R9), 연산증폭기(OP AMP; AMP1, AMP2) 및, A/D(analog-to-digital) 변환기(151)를 갖추어 구성되어 있다. 다이오드(D1)의 애노드는 전원(Vcc)에 접속되어 있고, 캐소드는 다이오드(D2)의 애노드에 접속되어 있으며, 또 다이오드(D2)의 캐소드는 저항소자(R1)의 한쪽 단자에 접속되어 있다.

연산증폭기(AMP1)는, 저항소자(R1)의 다른쪽 단자에 접속된 비반전 입력단자와, 저항소자(R3)의 한쪽 단자에 접속된 반전 입력단자 및, 홀소자(14)의 입력단자(T1)에 접속된 출력단자를 갖추고 있다. 홀소자(14)의 입력단자(T3)는 연산증폭기(AMP1)의 반전 입력단자와 저항소자(R3)의 접속점(A)에 접속되어 있다. 또, 저항소자(R1)의 다른쪽 단자에는 저항소자(R2)의 한쪽 단자가 접속되어 있고, 저항소자(R2, R3)의 다른쪽 단자는 접지(GND)에 접속되어 있다. 홀소자(14)의 입력단 자(T1, T3)는 도 6에 나타낸 단자(a, b)에 상당한다.

다이오드(D1, D2), 연산증폭기(AMP1) 및 저항소자(R1∼R3)에 의해 홀소자(14)에 일정한 전류를 공급하는 정전류회로가 형성되어 있다. 여기서, 다이오드(D1, D2)는 온도보상용의 다이오드로서 탑재되어 있는 것으로, 이 다이오드(D1, D2)의 온도특성을 이용해서 자석(12) 및 홀소자(14)의 온도특성을 캔슬(cancel: 상쇄)하도록 되어 있다.

즉, 자석(12)은 그 온도가 상승함에 따라 자력이 저하한다고 하는 온도특성을 갖고, 홀소자(14)는 그 온도가 상승함에 따라 출력전압이 저하한다고 하는 온도특성을 갖고 있다. 한편, 다이오드(D1, D2)는 그 온도가 상승함에 따라 순방향 전압이 거의 일정한 비율(예컨대 -0.002V/℃)로 저하하는 특성을 갖고 있다. 여기서, 온도가 상승한 경우를 상정하면, 홀소자(14)의 출력전압은 이 온도상승에 따라 저하하지만, 다이오드(D1, D2)의 순방향 전압도 저하함으로써, 정전류회로의 기준전압(연산증폭기(AMP1)의 비반전 입력단자로의 입력전압)이 상승하기 때문에, 홀소자(14)로의 입력전류(입력전압)가 증대한다. 따라서, 온도상승에 기인한 홀소자(14)의 출력전압의 저하분이 이 입력전압의 증대에 의한 홀소자(14)의 출력전압의 증대분에 의해 캔슬되게 된다. 이에 따라, 자석(12) 및 홀소자(14)의 온도가 변화해도, 홀소자(14)로부터 렌즈위치에 따른 일정한 출력값을 안정하게 얻을 수 있다.

전원(Vcc)과 접지(GND) 사이에는 저항소자(R4)와 저항소자(R5)의 직렬회로가 형성되어 있다. 연산증폭기(AMP2)는 저항소자(R6)를 매개로 해서 홀소자(14)의 출 력단자(T2)에 접속된 반전 입력단자와, 저항소자(R7)를 매개로 해서 홀소자(14)의 출력단자(T4)에 접속된 비반전 입력단자 및, A/D변환기(151)에 접속된 출력단자를 갖추고 있다. 홀소자(14)의 출력단자(T2, T4)는 도 6에 나타낸 단자(c, d)에 상당한다.

또, 연산증폭기(AMP2)의 반전 입력단자와 저항소자(R6)의 접속점(B)과, 연산증폭기(AMP2)의 출력단자와 A/D변환기(151)의 접속점(C) 사이에는 저항소자(R8)가 접속되어 있고, 연산증폭기(AMP2)의 비반전 입력단자와 저항소자(R7)의 접속점(D)과, 저항소자(R4)와 저항소자(R5)의 접속점(E) 사이에는 저항소자(R9)가 접속되어 있다.

저항소자(R4∼R9) 및 연산증폭기(AMP2)에 의해 홀소자(14)의 출력단자(T2, T4)로부터 출력되는 출력값의 차(홀소자(14)에 발생되는 홀전압)를 증폭하는 차동증폭회로가 형성되어 있다.

A/D변환기(151)는, 연산증폭기(AMP2)로부터의 출력(아날로그값)을 소정 비트수의 디지탈값으로 변환하는 것으로, A/D변환기(151)의 출력은 후술하는 제어부(23)로 출력된다.

도 8은 휴대전화기(1)의 시스템을 나타낸 블록도이다. 도 8에 있어서는, 촬영기능을 실현하는 구성에 대해 도시하고 있고, 통신기능을 실현하는 구성에 대해서는 도시를 생략하고 있다. 도 8에 있어서, 도 1, 도 2에 나타낸 부재와 동일 부재에는 동일한 도면부호를 붙이고 있다.

휴대전화기(1)는 입력조작부(2), 화상표시부(5), 촬영광학계(7), 렌즈위치 검출부(10), 촬상소자(16), 신호처리부(17), A/D변환부(18), 타이밍 제어회로(19), 화상메모리(20), VRAM(Video Random Access Memory; 21), 렌즈구동기구(22) 및 제어부(23)를 갖추어 구성되어 있다.

입력조작부(2) 및 촬영광학계(7)는 도 1에 나타낸 입력조작부(2) 및 촬영광학계(7)에 상당하는 것이고, 화상표시부(5)는 도 2에 나타낸 화상표시부(5)에 상당하는 것이다. 렌즈위치 검출부(10)는 도 2에 나타낸 렌즈위치 검출부(10)에 상당하는 것이다.

촬상소자(16)는, 예컨대 포토다이오드 등으로 구성되는 복수의 광전변환소자가 매트릭스모양으로 2차원 배열되고, 각 광전변환소자의 수광면에 각각 분광특성이 다른 예컨대 R(적), G(녹), B(청)의 컬러필터가 1 : 2 : 1의 비율로 배설되어 이루어진 베이어(Bayer) 배열의 CCD 컬러영역센서이다. 이하의 설명에서는, 광전변환소자에 컬러필터가 배설된 것을 촬상소자(16)의 화소라 한다. 촬상소자(16)는 촬영광학계(7)에 의해 결상된 피사체의 광상(光像: light image)을 R(적), G(녹), B(청) 각 색성분의 아날로그의 전기신호(화상신호)로 변환하여 R, G, B 각 색의 화상신호로서 출력한다.

신호처리부(17)는 촬상소자(16)로부터 출력되는 아날로그의 화소신호에 소정의 아날로그 신호처리를 실시하는 것이다. 신호처리부(17)는 CDS(correlated double sampling: 상관 2중 샘플링) 회로와 AGC(automatic gain control: 자동이득제어) 회로를 갖추되, CDS 회로는 화소신호의 노이즈의 저감을 행하는 것이고, AGC 회로는 화소신호의 레벨조정을 행하는 것이다.

A/D변환부(18)는 신호처리부(17)로부터 출력된 아날로그의 R, G, B의 화소신호를, 복수의 비트로 이루어진 디지탈의 화소신호로 각각 변환하는 것이다. 타이밍 제어회로(19)는 제어부(23)로부터 출력되는 기준클록(CLK0)에 기초해서 클록(CLK1, CLK2, CLK3)을 생성하고, 클록(CLK1)을 촬상소자(16)로, 클록(CLK2)을 신호처리부(17)로, 클록(CLK3)을 A/D변환부(18)로 각각 출력함으로써, 촬상소자(16), 신호처리부(17) 및 A/D변환부(18)의 동작을 제어한다.

화상메모리(20)는 A/D변환부(18)로부터 출력되는 화소신호를 일시적으로 격납함과 더불어, 이 화상신호에 대해 제어부(23)에 의해 각종의 처리를 행하기 위한 작업영역으로서 이용되는 메모리이다. VRAM(21)은 화상표시부(5)에 재생표시되는 화상의 화소신호의 버퍼메모리로서, 화상표시부(5)의 화소수에 대응한 화소신호의 기록용량을 갖는다.

렌즈구동기구(22)는, 예컨대 헬리코이드(helicoid) 및 헬리코이드를 회전시키는 도시하지 않은 기어, 및 도시하지 않은 액츄에이터 등을 갖추어 구성되어, 촬영광학계(7)의 렌즈 유니트를 광축과 평행한 방향으로 이동시키는 것이다.

제어부(23)는, 예컨대 제어프로그램을 기억하는 ROM이나 일시적으로 데이터를 기억하는 RAM으로 이루어진 기억부(26)가 내장된 마이크로 컴퓨터로 이루어져 상술한 각 부재의 구동을 서로 관련지어 제어하는 것이다. 또, 제어부(23)는 촬영광학계(7)의 광축방향에서의 렌즈위치를 검출하기 위해, 기능적으로 테이블 생성부(24)와 렌즈위치 도출부(25) 및 기억부(26)를 갖추고 있다.

테이블 생성부(24)는, 광학무한위치(Z2) 및 매크로위치(Z3)를 포함하는 복수 의 렌즈위치에서의 홀센서(13)의 출력값을 얻어 각 렌즈위치와 홀센서(13)의 출력값의 대응관계를 나타내는 테이블(이하, 렌즈위치 검출용 테이블이라 한다)을 생성하는 것이다. 도 9는 테이블 생성부(24)에 의해 생성되는 렌즈위치 검출용 테이블의 일례를 나타낸다.

도 9에 나타낸 테이블은, 예컨대 광학무한위치(Z2)에서는 홀센서(13)로부터 출력값 "V0(도 4도 참조)"가 얻어지고, 매크로위치(Z3)에서는 홀센서(13)로부터 출력값 "V1(도 4도 참조)"이 얻어지며, 광학무한위치(Z2)와 매크로위치(Z3) 사이의 렌즈위치(Z4)에서는 홀센서(13)로부터 출력값 "V2"가 얻어진 것을 나타내고 있다. 이 렌즈위치 검출용 테이블의 생성동작은, 예컨대 휴대전화기(1)의 기동(턴온)시에 행해진다.

렌즈위치 도출부(25)는 테이블 생성부(24)에 의해 생성된 렌즈위치 검출용 테이블을 참조해서 현재의 홀센서(13)의 출력값으로부터 현재의 촬영광학계(7)의 렌즈위치를 검출하는 것이다. 예컨대, 홀센서(13)로부터 전압(V1)을 나타내는 출력값을 얻으면, 렌즈위치 도출부(25)는 상기 렌즈위치 검출용 테이블을 참조해서 렌즈 유니트가 현재 매크로위치(Z3)에 위치하고 있는 것을 도출한다.

기억부(26)는 테이블 생성부(24)에 의해 생성된 렌즈위치 검출용 테이블을 기억한다.

도 10은 렌즈위치 검출용 테이블의 생성처리를 나타낸 플로우차트이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 휴대전화기(1)의 주전원이 온되면(스텝 #1에서 YES), 제어부(23)는 렌즈 유니트를 광학무한위치(무한거리; Z2)에 위치시키고(스텝 #2), 홀센서(13)의 출력값을 취득한다(스텝 #3). 그리고, 제어부(23)는 이 렌즈위치와 취득한 홀센서(13)의 출력값을 서로 관련지어 기억부(26)에 격납한다(스텝 #4).

다음에, 제어부(23)는 광학무한위치(Z2)로부터 매크로 측으로 소정량만큼 렌즈 유니트를 이동시키고(스텝 #5), 스텝 #2, #3과 마찬가지로 홀센서(13)의 출력값을 취득하며(스텝 #6), 이 렌즈위치와 취득한 홀센서(13)의 출력(전압값)을 서로 관련지어 기억부(26)에 격납한다(스텝 #7).

그리고, 제어부(23)는 촬영광학계(7)의 렌즈위치가 현재 매크로위치(Z3)에 위치하고 있는지 여부를 판단하고(스텝 #8), 현재의 렌즈위치가 매크로위치(Z3)에 위치하고 있지 않은 경우에는(스텝 #8에서 NO), 스텝 #5∼#8의 처리를 실행하는 한편, 현재의 렌즈위치가 매크로위치(Z3)에 위치하고 있는 경우에는(스텝 #8에서 YES), 렌즈위치 검출용 테이블의 생성처리를 종료한다.

도 11은 촬영광학계(7)의 렌즈위치의 검출처리를 나타낸 플로우차트이다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 촬영광학계(7)의 렌즈위치의 검출이 필요하게 되면(스텝 #11에서 YES), 홀센서(13)의 출력을 취득하고(스텝 #12), 도 10에 나타낸 처리로 생성한 렌즈위치 검출용 테이블을 참조해서 취득한 홀센서(13)의 출력값에 대응하는 렌즈위치를 도출한다(스텝 #13). 그 후, 재차 촬영광학계(7)의 렌즈위치의 검출이 필요한지 여부를 판단한다(스텝 #14). 그 결과, 필요한 경우에는(스텝 #14에서 YES), 스텝 #12∼#14의 처리를 실행하고, 필요하지 않은 경우에는(스텝 #14에서 NO), 처리를 종료한다.

이상과 같이, 렌즈 유니트와 일체적으로 광축방향으로 이동가능한 자석(12)과, 광축방향에서의 소정 위치에 설치된 홀센서(13)를 갖추고서, 자석(12)에 의한 자계의 변화를 홀센서(13)로 검출함으로써 렌즈 유니트의 렌즈위치를 검출하도록 하고 있다. 따라서, 이러한 렌즈위치 검출기구는, 종래의 투수광기와 차광판을 이용한 렌즈위치 검출기구에 비해, 소형화 및 비용절감을 도모할 수 있다. 또, 홀센서(13)의 출력값과 촬영광학계(7)의 렌즈위치의 대응지움(대응관계)을 나타내는 렌즈위치 검출용 테이블을 미리 생성하고, 이 테이블에 기초해서 촬영광학계(7)의 광축방향에서의 위치를 도출하도록 하고 있다. 따라서, 종래와 같이 휴대전화기(1)의 제조시에 투수광기나 차광판의 위치의 조정을 행할 필요가 없게 되고, 그 조정 공정수의 삭감에 의해 비용절감을 도모할 수 있다.

더욱이, 본 실시예에서는 자석(12)의 단부 사이의 치수(L)를 렌즈 유니트의 이동거리(2x)에 비해 크게 설정함과 더불어, 자석(12)을 그 자극(S극과 N극)을 연결하는 선의 방향이 촬영광학계(7)의 광축방향과 거의 평행으로 되도록 배치하고, 또한 홀센서(13)를 렌즈 유니트의 광축방향에서의 이동범위의 중심에 설치함과 더불어 자석(12)을 그 자석(12)의 중심이 홀센서(13)에 대향하도록 렌즈프레임(11)에 장치하고 있다. 따라서, 렌즈 유니트의 이동범위 내에서 렌즈위치와 홀센서(13)의 출력을 1 대 1로 대응시킬 수 있다. 그 결과, 홀센서(13)의 1개의 출력에 대해 복수의 렌즈위치가 고려되는 전술한 구성(도 5a에 나타낸 구성)에 비해 렌즈위치를 확실하게 검출할 수 있다.

또, 홀센서(13) 내의 검출회로(15)에 온도보상용 다이오드(D1, D2)를 갖추고 있기 때문에, 자석(12) 및 홀소자(14)의 온도특성을 캔슬할 수 있다. 그 결과, 자석(12) 및 홀소자(14)의 온도가 변화해도, 동일한 렌즈위치에 대해 거의 동일한 출력값이 검출회로(15)로부터 얻어지기 때문에, 신뢰성이 높은 렌즈위치 검출동작을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제1실시예의 내용에 부가해서, 또는 상기 제1, 제2실시예 대신에 다음의 실시예 (1)∼(3)도 채용가능하다.

(1) 홀센서(13)에 탑재하는 검출회로에 대해서는, 도 7에 나타낸 것으로 제한되지 않고, 예컨대 렌즈 유니트가 광학무한위치와 매크로위치에 위치할 때만을 검출하면 좋은 경우에는, 도 12에 나타낸 바와 같은 회로구성을 가져도 좋다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 검출회로(15')는 상기 제1실시예에서의 검출회로의 A/D변환기(151) 대신, 저항소자(R10, R11)와 가변저항기(VR1, VR2) 및 비교기(comparator; CMP1, CMP2)가 갖추어져 있는 점, 및 전원전압(Vcc)의 크기가 제1실시예와 다름(작음)으로써 다이오드(D1)만을 탑재하고 있는 점이 다르고, 그 이외의 소자 및 그들의 접속관계에 대해서는 제1실시예와 거의 마찬가지이다. 따라서, 제1실시예와의 상위점에 대해서만 설명한다.

이 검출회로(15')에 있어서는, 전원(Vcc)과 접지(GND) 사이에 저항소자(R10)와 가변저항기(VR1)의 직렬회로와, 저항소자(R11)와 가변저항기(VR2)의 직렬회로 와의 병렬회로가 접속되어 있다. 또, 비교기(CMP1)는 연산증폭기(AMP2)의 출력단자에 접속된 비반전 입력단자와, 저항소자(R10)와 가변저항기(VR1)의 접속점(F)에 접속된 반전 입력단자를 갖추고 있다. 비교기(CMP2)는 비교기(CMP1)의 비반전 입 력단자와 연산증폭기(AMP2)의 출력단자의 접속점(G)에 접속된 비반전 입력단자와, 저항소자(R11)와 가변저항기(VR2)의 접속점(H)에 접속된 반전 입력단자를 갖추고 있다. 그리고, 비교기(CMP1, CMP2)의 출력단자는 제어부(23; 도 8 참조)에 접속되어 있다.

그리고, 비교기(CMP1, CMP2) 중 한쪽은 광학무한위치에서 반전하고, 다른쪽은 매크로위치에서 반전하도록, 가변저항기(VR1, VR2)의 저항값이 조정된다. 즉, 렌즈 유니트의 렌즈위치가 광학무한위치에 위치할 때, 한쪽의 비교기로부터 H(High)신호가 출력되고, 상기 렌즈위치가 매크로위치에 위치할 때, 다른쪽의 비교기로부터 H(High)신호가 출력된다. 즉, 비교기(CMP1, CMP2)의 출력의 조합은 (H, L) 또는 (L, H)의 어느 하나로 된다.

따라서, 렌즈위치를 검출할 때에는, 비교기(CMP1, CMP2)의 출력의 조합이 (H, L) 또는 (L, H)의 어느 하나인가에 기초해서, 촬영광학계(7)의 렌즈위치가 광학무한위치에 있는지 매크로위치에 있는지를 검출할 수 있다.

(2) 상기 제1실시예에서는, 홀센서(13)를 렌즈 유니트의 광축방향에서의 이동범위의 중심에 설치했지만, 홀센서(13)의 설치위치는 상기 중심으로 제한되는 것은 아니고, 렌즈 유니트의 광축방향에서의 이동범위 내이면 어느 위치라도 좋다.

(3) 본 발명에 따른 전자기기는, 전술한 휴대전화기 외에도, 디지탈 스틸카메라, 비디오 카메라, 디지탈 비디오 유니트, 휴대정보단말(PDA: Personal Digital Assistant), 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 또는 이들의 주변기기(마우스, 스캐너, 프린터 등)를 포함한다. 디지탈 스틸카메라, 디지탈 비디오 카메라는 피사체 의 영상을 광학적으로 거두어 들인 후, 그 영상을 반도체 소자를 사용해서 전기신호로 변환하고, 디지탈 데이터로서 플래시 메모리 등의 기억매체에 기억하는 촬상렌즈장치이다.

상술한 바와 같이, 위치검출장치는 광축방향으로 이동가능하게 구성된 촬영광학계의 상기 광축방향에서의 위치를 검출한다. 이 위치검출장치는, N극과 S극을 연결하는 선의 방향을 상기 광축방향과 거의 평행하게 한 상태에서 상기 이동가능한 렌즈 유니트와 일체적으로 이동가능하게 구비되고, 각 자극의 단부 사이의 치수가 상기 렌즈의 광축방향에서의 이동거리에 비해 큰 자석과, 상기 광축방향에서의 상기 렌즈의 이동범위 내에 설치된 홀소자, 상기 홀소자의 출력과 상기 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치의 대응관계를 검출하는 검출부 및, 상기 검출부에 의한 검출처리 후에, 상기 홀소자로부터의 출력과 상기 검출부에 의한 검출결과에 기초해서 상기 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치를 도출하는 위치도출부를 구비하여 구성된다.

또, 촬상광학장치는, 광축방향으로 이동가능하게 구성된 이동가능한 렌즈를 갖추고서, 피사체의 광상을 촬상면에 결상하기 위한 촬영광학계와; N극과 S극을 연결하는 선의 방향을 상기 광축방향과 거의 평행하게 한 상태에서 상기 렌즈와 일체적으로 이동가능하게 구비되고, 각 자극의 단부 사이의 치수가 상기 렌즈의 광축방향에서의 이동거리에 비해 큰 자석; 상기 광축방향에서의 상기 렌즈의 이동범위 내에 설치된 홀소자; 상기 홀소자의 출력과 상기 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치의 대응관계를 검출하는 검출부 및; 상기 검출부에 의한 검출처리 후에, 상기 홀소자 로부터의 출력과 상기 검출부에 의한 검출결과에 기초해서 상기 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치를 도출하는 위치도출부를 구비하여 구성된다.

검출부에 의해 홀소자의 출력과 렌즈의 광축방향에서의 위치의 대응관계(correspondence)가 검출되고, 위치도출부에 의해 상기 검출부에 의한 검출처리 후에, 홀소자로부터의 출력과 상기 검출부에 의한 검출결과에 기초해서 렌즈의 광축방향에서의 위치가 도출된다.

특히, 자석과 홀소자를 이용해서 렌즈의 광축방향에서의 위치를 검출하는 구성을 실현하고 있으므로, 종래와 같이 투수광기와 차광판을 이용한 구성에 비해, 소형화 및 비용절감을 도모할 수 있다. 또, 홀소자의 출력과 렌즈의 광축방향에서의 위치의 대응관계를 검출하고, 이 검출결과에 기초해서 렌즈의 광축방향에서의 위치를 도출하기 때문에, 종래와 같이 제품 제조시에 투수광기나 차광판의 위치의 조정을 행할 필요가 없게 된다. 따라서, 그 조정을 위한 공정수의 삭감에 의해 비용절감을 실현할 수 있다.

더욱이, 자석을 그 N극과 S극을 연결하는 선의 방향을 광축방향에 거의 평행하게 한 상태에서 렌즈와 일체적으로 이동가능하게 갖추며, 각 자극의 단부 사이의 치수를 렌즈의 광축방향에서의 이동거리에 비해 큰 것으로 하고 또한 홀소자를 광축방향에서의 렌즈의 이동범위 내에 설치하고 있으므로, 렌즈의 이동범위 내에서 렌즈의 광축방향에서의 위치와 홀소자의 출력을 1 대 1로 대응시킬 수 있다. 그 결과, 렌즈의 광축방향에서의 위치를 정확히 검출할 수 있다.

더욱이, 전자기기는 수광한 광을 광전변환하는 촬상소자와, 광축방향으로 이 동가능하게 구성된 이동가능한 렌즈를 갖추고서 상기 촬상소자의 수광면에 피사체의 광상을 결상하기 위한 촬영광학계 및, 상기 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치를 검출하는 상술한 위치검출장치를 구비하여 구성된다.

촬상소자, 촬영광학계 및 렌즈의 광축방향에서의 위치를 검출하는 위치검출장치를 갖춘 전자기기에 상기한 위치검출장치를 채용함으로써, 우수한 위치검출장치의 효과가 얻어지는 전자기기를 실현할 수 있다.

바람직하게는, 홀소자에 일정한 제어전류를 공급하기 위한 정전류회로를 갖춤과 더불어, 정전류회로에 소정의 온도특성을 갖는 회로소자를 설치하고, 이 회로소자의 온도특성에 의해 상기 홀소자 및 자석 중 적어도 한쪽에 온도변화가 생겼을 때, 이 온도변화에 기인한 상기 홀소자의 출력변화를 상쇄(相殺)하도록 상기 제어전류를 변화시킨다. 이로써, 홀소자 및 자석 중 적어도 한쪽에 온도변화가 생겨도, 홀소자로부터는 렌즈의 광축방향에서의 각 위치에 대해 일정한 출력이 안정하게 얻어지게 된다. 그 결과, 렌즈의 광축방향에서의 위치를 정확히 검출할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 소형화 및 비용절감을 도모할 수 있는 위치검출장치, 촬영광학장치 및 전자기기를 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 촬영광학계 내에 설치된 이동가능한 렌즈의 상기 촬영광학계의 광축방향에서의 위치를 검출하는 위치검출장치로서,

   N극과 S극을 연결하는 선의 방향을 상기 광축방향과 거의 평행하게 한 상태에서 상기 렌즈와 일체적으로 이동가능하게 구비되고, 각 자극의 단부 사이의 치수가 상기 렌즈의 광축방향에서의 이동거리에 비해 큰 자석과,

   상기 광축방향에서의 상기 렌즈의 이동범위 내에 설치된 홀소자,

   상기 홀소자의 출력과 상기 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치의 대응관계를 검출하는 검출부 및,

   상기 검출부에 의한 검출처리 후에, 상기 홀소자로부터의 출력과 상기 검출부에 의한 검출결과에 기초해서 상기 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치를 도출하는 위치도출부를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 위치검출장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 홀소자가 당해 홀소자로 일정한 제어전류를 공급하기 위한 정전류회로를 구비하되,

   상기 정전류회로가, 소정의 온도특성을 갖고, 그 온도특성에 의해 상기 홀소자 및 자석 중 적어도 한쪽에 온도변화가 생겼을 때, 이 온도변화에 기인한 상기 홀소자의 출력변화를 상쇄하도록 상기 제어전류를 변화시키는 회로소자를 갖춘 것 을 특징으로 하는 위치검출장치.
3. 광축방향으로 이동가능하게 구성된 이동가능한 포커스렌즈를 갖춘 촬영광학계와,

   상기 촬영광학계의 포커스렌즈를 통과한 피사체의 광상을 수신하여 이 수광한 광을 전기신호를 광전변환하는 촬상소자 및,

   N극과 S극을 연결하는 선의 방향을 상기 광축방향과 거의 평행하게 한 상태에서 상기 포커스렌즈와 일체적으로 이동가능하게 구비되고, 각 자극의 단부 사이의 치수가 상기 포커스렌즈의 광축방향에서의 이동거리에 비해 큰 자석과, 상기 광축방향에서의 상기 포커스렌즈의 이동범위 내에 설치된 홀소자, 상기 홀소자의 출력과 상기 포커스렌즈의 상기 광축방향에서의 위치의 대응관계를 검출하는 검출부 및, 상기 검출부에 의한 검출처리 후에, 상기 홀소자로부터의 출력과 상기 검출부에 의한 검출결과에 기초해서 상기 포커스렌즈의 상기 광축방향에서의 위치를 도출하는 위치도출부를 갖추어 이루어진 위치검출장치를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 전자기기.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 홀소자가 당해 홀소자로 일정한 제어전류를 공급하기 위한 정전류회로를 구비하되,

   상기 정전류회로가, 소정의 온도특성을 갖고, 그 온도특성에 의해 상기 홀소자 및 자석 중 적어도 한쪽에 온도변화가 생겼을 때, 이 온도변화에 기인한 상기 홀소자의 출력변화를 상쇄하도록 상기 제어전류를 변화시키는 회로소자를 갖춘 것을 특징으로 하는 전자기기.
5. 광축방향으로 이동가능하게 구성된 이동가능한 렌즈를 갖추고서, 피사체의 광상을 촬상면에 결상하기 위한 촬영광학계와,

   N극과 S극을 연결하는 선의 방향을 상기 광축방향과 거의 평행하게 한 상태에서 상기 렌즈와 일체적으로 이동가능하게 구비되고, 각 자극의 단부 사이의 치수가 상기 렌즈의 광축방향에서의 이동거리에 비해 큰 자석,

   상기 광축방향에서의 상기 렌즈의 이동범위 내에 설치된 홀소자,

   상기 홀소자의 출력과 상기 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치의 대응관계를 검출하는 검출부 및,

   상기 검출부에 의한 검출처리 후에, 상기 홀소자로부터의 출력과 상기 검출부에 의한 검출결과에 기초해서 상기 렌즈의 상기 광축방향에서의 위치를 도출하는 위치도출부를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 촬영광학장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 홀소자가 당해 홀소자로 일정한 제어전류를 공급하 기 위한 정전류회로를 구비하되,

   상기 정전류회로가, 소정의 온도특성을 갖고, 그 온도특성에 의해 상기 홀소자 및 자석 중 적어도 한쪽에 온도변화가 생겼을 때, 이 온도변화에 기인한 상기 홀소자의 출력변화를 상쇄하도록 상기 제어전류를 변화시키는 회로소자를 갖춘 것을 특징으로 하는 촬영광학장치.

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