KR20080006722A - 카메라 모듈 자동 초점 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 모듈 자동 초점 구동장치에 관한 것으로, 권선 방식으로 구성된 코일을 포함하며, 상기 코일과 대향하여 자속을 생성하는 자석을 포함하고, 상기 자석이 내면에 부착된 요크를 포함한다. 본 발명에서는 구동 거리에 따라 코일이 받는 힘을 비선형적으로 변하게 하여 구동 감도를 증가시키고 제어 시스템의 비선형성을 보완한다.

음성 코일 모터, 코일, 구동 감도

Description

카메라 모듈 자동 초점 구동장치{Camera Module Auto Focus Drive Unit}

도 1 은 종래의 일반적인 카메라에서의 거리 관계를 나타낸 그래프.

도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 음성 코일 모터 카메라 모듈 장치의 단면도.

도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음성 코일 모터 카메라 모듈 장치의 사시도.

도 4 는 종래의 자속 밀도 분포를 나타낸 도면.

도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자속 밀도 분포를 나타낸 도면.

도 6 은 종래의 자속 밀도 분포에 따른 구동 장치의 선형성을 나타낸 그래프.

도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자속 밀도 분포에 따른 구동 장치의 선형성을 나타낸 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 코일 200 : 자석

300 : 요크 302 : 내측 요크

304 : 외측 요크 400 : 스프링

500 : 보빈

본 발명은 권선 방식의 코일을 PCB 상에 불규칙하게 도금하여 구동 거리에 따라 코일이 받는 힘을 비선형적으로 변하게 하여 구동 감도를 증가시키고 제어 시스템의 비선형성을 보완하는 카메라 모듈 자동 초점 구동장치에 관한 것이다.

음성 코일 모터 방식의 카메라 모듈용 자동 초점 장치에서 초점을 맞추기 위해 대물렌즈 군을 이미지 센서와 가까워지게 혹은 멀어지게 구동하게 된다. 원거리에 위치한 피사체를 초점이 맞은 상태로 이미지 센서에서 영상 신호화 하기 위해서는 대물렌즈 군이 이미지 센서에 근접하는 방향으로 움직여야 한다. 반대로 근거리에 위치한 피사체를 초점이 맞은 상태로 이미지 센서에서 영상 신호화 하기 위해서는 대물렌즈 군이 이미지 센서에서 멀어지는 방향으로 동작시켜야 한다.

이때, 상기 대물렌즈 군의 이동시 구동 거리에 따라서 초점 조절의 민감도의 차이가 발생하게 된다. 따라서, 구동시 다르게 나타나는 구동 조건을 구현하여 전체 제어 시스템의 비선형성을 보완하는 성능이 요구된다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 불편함을 해결하기 위하여 권선 방식의 코일을 PCB 상에 불규칙하게 도금하여 구동 거리에 따라 코일이 받는 힘을 비선형적으로 변하게 하여 구동 감도를 증가시키고 제어 시스템의 비선형성을 보완하는 카메라 모듈 자동 초점 구동장치를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 카메라 모듈 자동 초점 구동장치에 있어서, 권선 방식의 코일을 PCB 상에 불규칙하게 도금하여 구동 거리에 따라 코일이 받는 힘을 비선형적으로 변하게 하여 구동 감도를 증가시키고 제어 시스템의 비선형성을 보완한다.

본 발명에서, 권선 방식으로 구성된 코일을 포함하며, 상기 코일과 대향하여 자속을 생성하는 자석을 포함하고, 상기 자석이 내면에 부착된 요크를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 코일은 PCB 상에 불규칙하게 도금하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 요크는 외측 요크와 내측 요크를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1 은 종래의 일반적인 카메라에서의 거리 관계를 나타낸 그래프이다.

도 1 을 참조하면, 일반적인 카메라에서 초점이 맞는 상태인 경우, 피사체와 카라 사이의 거리와 대물렌즈 군과 이미지 센서와의 거리(액츄에이터의 작동거리) 관계를 나타낸 것이다. 도 1 에서 직선은 양자의 관계가 선형적 반비례로 묘사한 것이며, 곡선은 양자의 관계가 비선형적인 것으로 묘사한 것이다.

실제 카메라에서의 특성은 곡선과 같다. 만약, 직선처럼 동작한다면 액츄에이터는 피사체의 위치에 비례하여 대물렌즈 군의 위치를 변경하면 되지만, 곡선인 경우에는 양상이 다소 달라진다.

피사체가 원거리에 있을 때는 약간만 대물렌즈 군의 위치를 바꾸어 주어도 피사체에 초점을 맞출 수 있게 되지만, 근거리의 피사체인 경우에는 피사체의 위치변동이 장치에서는 대물렌즈 군을 상당히 많이 움직여 주어야 한다.

이에 따라, 이미지 센서와 렌즈의 초점 거리가 가까울 때에는 초점 조절의 민감도가 크게 되고 멀어질 때는 초점 조절의 민감도가 낮아지게 되어 제어 시스템 입장에서 비선형성을 나타내게 된다.

본 발명에서는 권선 방식의 코일을 PCB 상에 불규칙하게 도금하는 방식으로 코일을 구성하여 코일이 구동할 때 구동 거리에 따라 코일이 받는 힘을 비선형적으 로 변화시켜 액츄에이터의 민감도가 다르게 나타나도록 한다.

이에 따라, 액츄에이터가 근거리와 원거리에서 모두 일정한 구동력으로 대물렌즈를 이동시키므로 제어 시스템의 비선형성을 보완한다.

도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 음성 코일 모터 카메라 모듈 장치의 단면도이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음성 코일 모터 카메라 모듈 장치의 사시도이다.

카메라 모듈은 원통형으로서, 중심부에 렌즈(600)를 구비하고 일정 방향으로 가동하는 가동부 및 상기 가동부의 가동을 지지하는 고정부로 구성된다.

도 2 와 도 3 을 참조하면, 상기 가동부는 코일(100), 보빈(500), 상기 렌즈(600)로 구성되고, 상기 고정부는 자석(200), 요크(300)로 구성된다. 그리고, 상기 고정부와 상기 가동부는 상기 스프링(400)에 의해 서로 탄성 연결되며, 상기 자석(200)과 상기 코일(100)의 상호 작용에 의해 발생되는 힘이 구동력을 발생시켜 상기 렌즈(600)를 움직이게 되고, 상기 스프링(400)은 복원력을 주면서 또 가동부의 위치를 결정하는 역할을 한다.

이러한 카메라 모듈 구동장치의 동작은 상기 코일(100)에 서로 반대 방향의 전류를 흘려주면 상기 코일(100)과 대향하는 상기 자석(200)과의 사이에 발생되는 전자기력에 의해 구동력이 발생되고, 상기 인가되는 전류에 따라 상기 렌즈(600)를 수직방향으로 움직이게 된다.

여기서, 음성 코일 코터에 있어서, 상기 코일(100), 상기 자석(200) 및 상기 요크(300)를 포함하는 자기회로는 플레밍의 왼손법칙에 의한다.

Ｆ=(Ｉ*Ｂ)Ｌ

Ｆ:전자기력의 세기[Ｎ]

Ｂ:자속밀도[Wb/m^2,T]

Ｉ:전류의 세기[Ａ]

Ｌ:자계 내에 위치한 도체의 유효 길이[m]

상기 플레밍 왼손법칙은 자석에 의해 자속의 흐름이 발생할 때, 그 자계 내에 임의의 각도를 갖는 방향으로 전류가 흐르는 도체를 두게 되면 도체는 전류와 자속이 이루는 평면에 수직하는 방향으로 힘을 받게 된다.

이에 따라, 효율적인 자기 회로를 구성하기 위해서는 자속의 방향이 코일의 권선방향과 직각이 되어야 한다. 발생하는 힘은 전류벡터와 자속밀도 벡터가 서로 직각일때, 둘 사이의 벡터 프로덕트의 절대값이 최대가 되기 때문이다.

상기 요크(100)는 "Γ"자 형상의 링형 구조로서, 상기 자석(200)이 내주변에 부착된 외측 요크(304) 및 상부에 위치한 내측 요크(302)로 이루어진다.

상기 외측 요크(304)는 자석에서 발생하는 자속이 불필요한 곳으로 새는 것을 억제하며, 상기 내측 요크(302)는 자속의 흐름을 원하는 방향으로 만들기 위해 설치한다. 즉, 상기 내측 요크(302)가 설치되어 있는 방향으로 자속의 흐름이 유도된다.

상기 코일(300)은 상기 자석(200)에서 생성되는 자속 밀도의 분포가 위치에 따라 달라지므로 구동 영역 내에서 일정하지 않은 힘을 발생하는 것을 방지하기 위 해, 권선 방식의 상기 코일(300)을 PCB 상에 불규칙하게 도금한다.

이에 따라 상기 코일(300)이 구동할 때 구동 거리에 따라 코일이 받는 힘이 비선형적으로 변하게 되어, 구동감도를 증가시켜줌으로써, 구동전압에 대해 일정한 감도를 확보할 수 있다.

도 4 는 종래의 자속 밀도 분포를 나타낸 도면이고, 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자속 밀도 분포를 나타낸 도면이다.

도 6 은 종래의 자속 밀도 분포에 따른 구동 장치의 선형성을 나타낸 그래프이고, 도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자속 밀도 분포에 따른 구동 장치의 선형성을 나타낸 그래프이다.

도 4 와 도 6 을 참조하면, 기존 코일 권선 방식을 사용할 때에는 코일의 권선 밀도가 전체적으로 일정하다. 그러나 자석에서 생성되는 자속 밀도의 분포가 위치에 따라서 달라지므로 구동 영역 내에서 일정하지 않은 힘이 발생한다.

특히, 자석의 경우 자석의 중심보다는 바깥쪽으로 나갈수록 자속 밀도가 떨어지므로 구동 초기보다는 어느 정도 움직였을 때 발생하는 구동력이 약화되는 단점이 있다.

도 5 와 도 7 을 참조하면, 권선 방식의 코일을 PCB 상에 불규칙하게 도금하는 방식으로 코일을 구성하게 되면, 코일이 구동할 때 구동 거리에 따라 코일에 받는 힘이 비선형적으로 변하게 되어 액츄에이터의 감도가 다르게 나타나게 된다.

이를 이용하면 초기 위치에서는 감도가 낮고, 최대 구동거리에 가까워질수록 액츄에이터의 감도가 비선형적으로 증가하게 되어 상대적으로 이미지 센서와 대물 렌즈 군의 거리가 가까울 때(피사체가 원거리에 있을 때)에 비해 양자가 멀어질 때(피사체가 근거리에 있을 때)에도 충분히 대물렌즈 군을 움직일 수 있도록 구동 감도를 올려줄 수 있다.

이는 구동감도를 올려서 전력 소비를 줄일 수 있는 면과 함께 피사체가 근거리 및 원거리, 어디에 존재하더라도 구동 전압에 대해 일정한 감도를 확보할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 구동전압에 대해 일정한 감도를 확보하여 자동 초점 시 카메라 모듈의 전체 시스템 제어 특성을 최적화하는 효과가 있다.

또한, 전체 시스템의 제어 선형성을 확보하는 효과가 있다.

그리고, 구동 감도를 올려서 전력 소비를 줄이는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 권선 방식으로 구성된 코일;

   상기 코일과 대향하여 자속을 생성하는 자석; 및

   상기 자석이 내면에 부착된 요크를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 자동 초점 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 코일은 PCB 상에 불규칙하게 도금되는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 자동 초점 구동장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 요크는 외측 요크와 내측 요크를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 자동 초점 구동장치.

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