KR20130116180A

KR20130116180A - 촬상장치, 진동제어장치, 진동제어방법

Info

Publication number: KR20130116180A
Application number: KR1020130038748A
Authority: KR
Inventors: 준 코마다; 마사히로 시로노
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2013-10-23
Also published as: JP2013223016A; KR102109543B1; JP5816125B2

Abstract

촬상장치는 촬상소자를 지지하는 지지부재; 상기 촬상소자의 전면에 설치된 광학부재를 진동시키는 가진수단; 상기 가진수단에 의한 진동을 제어하는 제어수단;을 포함하며, 상기 제어수단은 상기 광학부재의 고유진동수 부근의 제1주파수에서 상기 지지부재의 고유진동수 부근의 제2주파수만큼 떨어진 2종류의 주파수로 상기 광학부재 및 지지부재를 진동시키도록 상기 가진수단을 제어한다.

Description

촬상장치, 진동제어장치, 진동제어방법{Photographing apparatus, vibration control apparatus, vibration control method}

본 발명은 촬상장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광학부재를 진동시킬 수 있는 촬상장치, 광학부재를 진동시키는 진동제어장치, 및 진동제어방법에 관한 것이다.

최근에는 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라 등과 같은 촬상장치가 널리 보급되어 사용되고 있다. 이와 같은 촬상장치는 CCD와 같은 촬상소자가 고화소를 갖게 되어 더욱 고화질의 화상을 제공할 수 있다. 이러한 촬상장치는 일반적으로 일안 레프(single lens reflex) 방식의 파인더 장치를 촬상장치 본체에 착탈 가능하게 설치할 수 있는 구조이며, 사용자가 촬영하고자 하는 대상에 따라 원하는 광학계(렌즈 유닛)를 선택하여 사용할 수 있다.

이와 같은 렌즈 교환이 가능한 디지털 카메라는 렌즈를 촬상장치 본체에서 분리할 때, 공기 중에 부유하는 먼지 등이 촬상장치의 본체 내부로 침입할 수 있다. 또한, 촬상장치 본체 내부에는 셔터나 조리개 등과 같은 기계적으로 작동하는 기구가 설치되어 있으므로, 이러한 기구가 동작하는 것에 의해 먼지 등이 발생할 수도 있다. 이와 같은 먼지가 촬상소자의 필터 표면에 부착되면, 촬영한 영상에 먼지가 찍히는 문제가 발생한다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 이러한 렌즈 교환식 디지털 카메라는 촬상소자와 광학계 사이에 먼지를 차단하는 방진부재(防塵部材)를 배치하여 촬상소자 및 필터에 먼지가 끼는 것을 방지하고, 방진부재에 부착된 먼지 등을 진동에 의해 제거하는 시스템이 개발되고 있다.

종래의 렌즈 교환식 디지털 카메라의 먼지 제거 방법에서는 압전소자에 인가하는 전압의 주파수를 방진부재의 공진 주파수로 구동함으로써 먼지를 제거하였다. 그러나, 이러한 방법은 압전소자의 구동회로에 사용되는 승압 트랜스가 원하는 승압율을 얻을 수 있는 대역에 물리적인 제약이 있기 때문에, 넓은 진동수 범위로 구동하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 더욱 간단한 회로에서 저주파수 대역을 포함하는 폭넓은 고유진동수의 범위에서 진동을 일으킬 수 있는 촬상장치, 진동제어장치 및 진동제어방법에 관련된다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 촬상소자를 지지하는 지지부재; 상기 촬상소자의 전면에 설치된 광학부재를 진동시키는 가진수단; 상기 가진수단에 의한 진동을 제어하는 제어수단;을 포함하며, 상기 제어수단은 상기 광학부재의 고유진동수 부근의 제1주파수에서 상기 지지부재의 고유진동수 부근의 제2주파수만큼 떨어진 2종류의 주파수로 상기 광학부재 및 지지부재를 진동시키도록 상기 가진수단을 제어하는 촬상장치에 관련된다.

이때, 상기 제1주파수는 상기 제2주파수보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어수단은 상기 제1주파수에서 상기 제2주파수를 뺀 제1구동 주파수 및 상기 제1주파수에 상기 제2주파수를 더한 제2구동 주파수로 상기 광학부재 및 상기 지지부재를 진동시키도록 상기 가진수단을 제어할 수 있다.

또한, 상기 가진수단은 복수의 진동소자를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어수단은 상기 제1구동 주파수 및 상기 제2구동 주파수를 소인(掃引)시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지부재는 상기 광학부재보다 유연한 재료로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 촬상소자를 지지하는 지지부재와 상기 촬상소자의 전면에 설치된 광학부재를 진동시키는 가진수단의 진동을 제어하는 제어수단을 포함하며, 상기 제어수단은 상기 광학부재의 고유진동수 부근의 제1주파수로부터 상기 지지부재의 고유진동수 부근의 제2주파수만큼 떨어진 2종류의 주파수로 상기 광학부재 및 지지부재를 진동시키도록 상기 가진수단을 제어하는 진동제어장치와 관련된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 촬상소자를 지지하는 지지부재와 상기 촬상소자의 전면에 설치된 광학부재를 진동시키는 가진수단의 진동을 제어하는 제어공정을 포함하며, 상기 제어공정에서는 상기 광학부재의 고유진동수 부근의 제1주파수로부터 상기 지지부재의 고유진동수 부근의 제2주파수만큼 떨어진 2종류의 주파수로 상기 광학부재 및 지지부재를 진동시키도록 상기 가진수단이 제어되는 진동제어방법과 관련된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 촬상소자가 설치되는 수지기판; 상기 촬상소자의 전면에 설치되는 광학부재; 상기 광학부재의 양측으로 상기 수지기판에 설치되는 제1 및 제2압전소자; 및 상기 제1 및 제2압전소자를 구동하여 상기 수지기판과 광학부재를 진동시키는 먼지제거유닛;를 포함하며, 상기 먼지제거유닛은 상기 광학부재의 고유진동수 부근의 제1주파수로부터 상기 지지부재의 고유진동수 부근의 제2주파수만큼 떨어진 2종류의 주파수를 상기 제1 및 제2압전소자를 구동하여 상기 수지기판과 광학부재를 진동시키는 촬상장치에 관련된다.

이때, 상기 먼지제거유닛은 상기 제1압전소자에 다음 각주파수를 갖는 전압을 인가하고,

상기 제2압전소자에는 다음 각주파수를 갖는 전압을 인가할 수 있다.

여기서, ω1은 상기 제1압전소자에 공급하는 교류 전압의 각주파수, ω2는 제2압전소자에 공급하는 교류 전압의 각주파수, ωn은 상기 광학부재가 갖는 n차 고유진동수, ωk는 상기 수지기판이 갖는 k차의 고유진동수이다.

또한, 상기 먼지제거유닛은 상기 제1압전소자에 다음 각주파수를 갖는 전압을 인가하고,

여기서, ω1은 상기 제1압전소자에 공급하는 교류 전압의 각주파수, ω2는 상기 제2압전소자에 공급하는 교류 전압의 각주파수, ωno은 상기 광학부재의 공진점의 주파수, ωnr은 상기 광학부재의 공진점에서의 소인대역, Δωnp는 단위 시간당 상기 광학부재의 주파수 변화량, ωko는 상기 수지기판의 공진점의 주파수, ωkr은 상기 수지기판의 공진점에서의 소인대역, Δωkp는 단위 시간당 상기 수지기판의 주파수 변화량, t는 시간이다.

또한, 상기 수지기판은, 상기 촬상소자가 설치되는 중앙 영역; 상기 중앙 영역에서 서로 반대쪽으로 연장되는 제1 및 제2지지부재; 및 상기 제1 및 제2지지부재에 연결되며, 상기 제1 및 제2압전소자가 설치되는 2개의 팔 영역;을 포함하며, 상기 제1 및 제2지지부재의 폭은 상기 중앙 영역과 상기 팔 영역의 폭보다 좁은 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 및 제2지지부재에는 각각 적어도 한 개의 관통공이 형성될 수 있다.

또한, 상기 광학부재는 유리로 형성되며, 상기 수지기판은 상기 유리보다 유연한 수지로 형성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 촬상장치의 구성을 나타내는 블럭도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 촬상장치의 소자 유닛의 구성을 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 이물제거 시스템의 제어방법을 나타낸 그래프;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 이물제거 시스템을 제어하는 제어장치의 구성을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 이물제거 시스템을 제어하는 제어장치의 동작 예(소인동작)를 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 이물제거 시스템을 제어하는 제어장치의 동작 예(소인동작)를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 촬상장치, 진동제어장치, 및 진동제어방법의 실시 예들에 대하여 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 촬상장치(10)는 본체 유닛(100)과 렌즈 유닛(200)으로 구성된다. 이하, 각 부분의 구성에 대해 상세하게 설명한다.

본체 유닛(200)은 셔터(102), CMOS 이미지 센서(104), 화상입력 컨트롤러(106), 불휘발성 메모리(108), DSP/CPU(110), 압축처리회로(112), LCD 드라이버(114), 표시부(116), VRAM(118), 메모리(120), 미디어 컨트롤러(122), 기록 미디어(124), 조작부(126), 드라이버(128), 모터(130), 배터리(132), 먼지제거유닛(134)를 포함한다.

또한, 렌즈 유닛(200)은 줌 렌즈(202), 조리개(204), 초점 렌즈(206), A/D 변환기(208), 렌즈 CPU(210), ROM(212), RAM(214), 드라이버(216,218), 모터(220,222)를 포함한다.

우선, 본체 유닛(100)의 각부에 대해 설명한다. 셔터(102)는 렌즈 유닛(200)으로부터 입사되는 입사광의 입사시간을 조절하기 위한 것이다. 본 실시 예에서는 셔터(102)로 전자 셔터를 사용하는 것에 의해 입사광을 제어하여, 전기 신호를 취출하는 시간을 조절하고 있다. 그러나, 다른 예로서, 기계적 셔터를 사용하여 입사광을 제어함으로써 전기 신호를 취출하는 시간을 조절할 수도 있다.

CMOS 이미지 센서(104)는 렌즈 유닛(200)으로부터 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 소자이다. CMOS 이미지 센서(104)는 CDS 회로(142)와 A/D 변환기(144)를 포함할 수 있다. CDS 회로(142)는 CMOS 이미지 센서(104)로부터 출력된 전기 신호의 잡음을 제거하는 샘플링 회로의 일종인 CDS 회로와 잡음을 제거한 후에 전기 신호를 증폭하는 앰프가 일체로 된 회로이다. 본 실시예에서는 CDS 회로와 앰프가 일체로 된 회로를 사용하여 촬상장치(10)를 구성하고 있으나, CDS 회로와 앰프를 별개의 회로로 구성할 수도 있다. A/D 변환기(144)는 CMOS 이미지 센서(104)에서 생성된 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 화상 데이터를 생성한다.

화상입력 컨트롤러(106)는 A/D 변환기(144)에서 생성된 화상 데이터의 입력을 제어한다. 불휘발성 메모리(108)는 촬상장치(10)를 제어하기 위한 실행 프로그램이나 촬상장치(10)의 제어에 필요한 관리정보를 저장하고 있다. 본 실시예에서는 불휘발성 메모리(108)는 후술하는 렌즈 유닛(200)을 식별하기 위한 렌즈 식별 정보와, 이 렌즈 유닛(200)을 본체 유닛(100)에 장착한 경우 촬상장치(10)가 선택할 수 있는 장면 모드 정보를 렌즈 유닛(200)과 관련시켜 저장한다.

DSP/CPU(110)는 CMOS 이미지 센서(104)와 CDS 회로(142) 등에 대해 신호계의 명령을 수행하고, 조작부(126)의 조작에 대해 조작계의 명령을 수행한다. 본 실시예에서는 도 1에 DSP/CPU(110)가 일체로 된 구성을 도시하고 있으나, 신호계의 명령과 조작계의 명령을 별도의 제어부로 하는 구성도 가능하다. 즉, CPU와 DSP를 별도로 형성할 수도 있다.

압축처리회로(112)는 광량의 게인 보정이나 화이트 밸런스의 조정을 수행한 화상을 적절한 형식의 화상 데이터로 압축한다. 화상의 압축 형식은 가역 형식이나 비가역 형식을 모두 사용할 수 있다. 화상의 압축 형식으로는 JPEG(Joint Photographic Experts Group) 등을 사용할 수 있다.

표시부(116)는 촬영 조작을 하기 전의 렌즈에 잡힌 장면의 표시, 촬상장치(10)의 각종 설정화면, 및 촬영된 화상을 표시한다. 화상 데이터나 촬상장치(10)의 각종 정보를 표시부(116)에 표시하는 것은 LCD 드라이버(114)를 통해 행해진다.

VRAM(118)은 표시부(116)에 표시하는 내용을 저장한다. 또, 표시부(116)의 해상도나 최대 발색수는 VRAM(118)의 용량에 의존한다.

메모리(120)는 촬영한 화상을 일시적으로 저장한다. 메모리(120)는 복수의 화상을 저장할 수 있는 저장 용량을 갖고 있다. 메모리(120)에 화상을 저장하거나 읽는 것은 화상입력 컨트롤러(106)에 의해 제어될 수 있다. 메모리(120)로는 SD RAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory)등의 반도체 메모리를 이용할 수 있다.

기록 미디어(124)는 촬상장치(10)에서 촬영한 화상을 기록한다. 기록 미디어(124)로의 입출력은 미디어 컨트롤러(122)에 의해 제어된다. 기록 미디어(124)로는 플래시 메모리(flash memory)에 데이터를 기록하는 카드형의 기억장치인 메모리 카드를 사용할 수 있다. 또한, 기록 미디어(124) 대신에 외부의 기록수단에 데이터를 전송할 수 있는 통신수단을 탑재하도록 구성할 수 있다.

조작부(126)는 촬상장치(10)를 조작하거나, 촬영 시에 각종 설정을 수행할 수 있도록 하는 부재가 배치되어 있다. 조작부(126)에 배치된 부재로는 전원 버튼, 촬영 모드를 선택할 수 있는 십자형 키 및 선택 버튼, 피사체의 촬영 동작을 수행하는 셔터 버튼 등을 포함할 수 있다.

드라이버(128)는 셔터(102)를 동작시키는 모터(130)의 구동을 제어한다. 배터리(132)는 소정의 전력을 저장하고 있으며, 본체 유닛(100)과 렌즈 유닛(200)에 전력을 공급한다.

먼지제거유닛(134)는 이미지센서(104)의 전방에 설치된 광학부재(183)에 부착된 먼지를 제거하기 위해 광학부재(183)와 이미지센서(104)가 설치된 소자 유닛(180)을 진동시킬 수 있도록 구성된다.

이하, 렌즈 유닛(200)의 각 부분에 대해 설명한다. 줌 렌즈(202)는 광축 방향을 따라 전후로 이동하는 것에 의해 초점 거리를 연속적으로 변화시킬 수 있는 렌즈이다. 따라서, 피사체의 크기를 변경하여 촬영하는 것이 가능하다. 조리개(204)는 화상을 촬영할 때, 모터(220)에 의해 본체 유닛(100)의 CMOS 이미지 센서(104)에 인입되는 광량을 조절한다. 초점 렌즈(206)는 모터(222)에 의해 광축 방향으로 전후로 이동하여 피사체의 핀트를 조절한다.

도 1을 참조하면, 줌 렌즈(202) 및 초점 렌즈(206)는 각각 1개씩 도시되어 있으나, 줌 렌즈(202)의 개수는 2개 이상으로 할 수 있으며, 초점 렌즈(206)도 2개 이상으로 할 수 있다.

A/D 변환기(208)는 줌 렌즈(202) 및 초점 렌즈(206)의 위치 정보를 디지털 정보로 변환한다. A/D 변환기(208)는 디지털 정보로 변환된 줌 렌즈(202) 및 초점 렌즈(206)의 위치정보를 렌즈 CPU(210)로 전송한다.

렌즈 CPU(210)는 렌즈 유닛(200)의 내부 동작을 제어하고, 렌즈 유닛(200)과 본체 유닛(100) 사이의 정보의 통신을 제어한다. 예를 들면, 렌즈 CPU(210)는 A/D 변환기(208)에서 디지털 정보로 변환된 줌 렌즈(202) 및 초점 렌즈(206)의 위치 정보를 수신하고 해석하여, 줌 렌즈(202) 및 초점 렌즈(206)의 위치를 파악하고, 본체 유닛(100)에 위치 정보를 송신한다. 또한, 렌즈 CPU(210)는 본체 유닛(100)으로부터 줌 렌즈(202), 조리개(204), 초점 렌즈(206)의 위치나 값을 지정하기 위한 명령을 수신하여, 줌 렌즈(202), 조리개(204), 초점 렌즈(206)의 위치나 값을 지정한다.

렌즈 CPU(210)는 SIO(211)를 구비한다. 이 SIO(211)가 본체 유닛(100)의 DSP/CPU(110)에 구비된 SIO(미도시)와의 사이에서 통신을 실행하므로, 본체 유닛(100)과 렌즈 유닛(200) 사이의 통신이 이루어진다.

ROM(212)은 렌즈 CPU(210)가 렌즈 유닛(200)의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램이나 렌즈 유닛(200)의 각종 설정(예를 들면, 렌즈의 형번, 시리얼 번호, 등)이 저장되어 있다. 또한, RAM(214)은 렌즈 유닛(200)의 동작에 의해 변경될 수 있는 정보를 저장한다.

드라이버(216,218)는 각각 조리개(204) 및 초점 렌즈(206)를 동작시키는 모터(220,222)의 구동을 제어한다. 드라이버(216,218)를 통해 조리개(204) 및 초점 렌즈(206)를 동작시키므로 피사체의 크기, 광량, 핀트를 조절할 수 있다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 먼지 제거의 대상이 되는 소자 유닛(180)의 구성 및 이물 제거 방법에 대해 설명한다. 도 2는 소자 유닛(180)의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 3은 소자 유닛(180)에서 먼지를 제거하는 이물 제거 방법에 대해 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 소자 유닛(180)은 수지기판(181), 촬상소자(182), 광학부재(183), 압전소자(171A,171B)(171)로 구성될 수 있다. 여기서, 수지기판(181)은 제1 및 제2지지부재(181A,181B)를 포함하고, 촬상소자(182)는 상술한 CMOS 이미지 센서(104)에 대응한다.

도 2를 참조하면, 수지기판(181)은 촬상소자(182)를 지지하는 지지부재로서 기능을 하는 것으로서, 촬상소자(182)가 설치되는 중앙 영역과, 제1 및 제2압전소자(171A,171B)가 각각 설치되는 2개의 팔 영역을 포함하며, 중앙 영역과 2개의 팔 영역은 각각 제1 및 제2지지부재(181A,181B)에 의해 연결되는 구조를 갖는다. 또한, 수지기판(181)은 수지 재료로 형성되고, 광학부재(183)가 갖는 고유진동수보다 낮은 고유진동수를 갖는다. 특히, 제1 및 제2지지부재(181A,181B)의 폭을 다른 영역, 즉 중앙 영역과 팔 영역보다도 좁게 형성하거나, 그 일부를 도려내는 것, 즉 관통공을 형성하는 것에 의해 수지기판(181)의 고유진동수를 낮출 수 있다. 즉, 광학부재(183)와 촬상소자(182)가 설치되는 수지기판(181)의 중앙 영역을 지지하는 부분, 즉 제1 및 제2지지부재(181A,181B)의 구조를 평판 상의 중앙 영역보다 굽히기 쉬운 구조로 형성할 수 있다. 이때, 제 1 및 제2지지부재(181A,18B)의 고유진동수 부근으로 제2주파수를 맞추면 낮은 주파수로 광학부재(183)를 포함하는 소자 유닛(180) 전체를 천천히 크게 진동시키는 것이 가능하게 된다.

광학부재(183)는 촬상소자(182)의 전면에 설치되어 촬상소자(182)에 먼지가 부착되는 것을 차단하는 방진부재이다. 광학부재(183)는 수지기판(181)보다 딱딱한 소재로 형성된다. 따라서, 수지기판(181)(즉, 지지부재)은 광학부재(183)보다 유연한 또는 부드러운 재료로 형성된다. 예를 들면, 광학부재(183)는 유리(glass)나 광을 투과할 수 있는 고경도 수지 재료로 형성될 수 있다. 이 때문에, 광학부재(183)의 고유진동수는 수지기판(181)의 고유진동수보다 높다. 따라서, 광학부재(183)의 고유진동 부근의 진동수로 소자 유닛(180)을 진동시키면서, 수지기판(181)의 고유진동 부근의 진동수로 소자 유닛(180)을 진동시키는 데에는 많은 고려가 필요하다.

압전소자(171A,171B)는 광학부재(183)에 진동을 가하여 광학부재(183)에 부착된 먼지를 떨어뜨리는 기능을 한다. 따라서, 압전소자(171A,171B)는 진동을 발생시키는 진동소자로서 가진수단으로 사용될 수 있다. 본 실시예의 경우에는 2개의 압전소자(171A,171B)가 사용되며, 2개의 압전소자(171A,171B)는 도 2에 도시된 바와 같이 수지기판(181)의 2개의 팔 영역에 각각 설치된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 압전소자(171A,171B)는 수지기판(181)의 중앙에 설치된 광학부재(183)의 양측으로 대칭되도록 설치된다.

압전소자(171A,171B)는 승압 트랜스를 이용하여 진동수를 제어할 수 있다. 특히, 승압 트랜스를 이용하여 압전소자의 진동수를 제어하는 경우에, 권선, 재료, 부하 등의 요인에 의해 응답 가능한 대역이 결정되는 승압 트랜스의 특성을 고려할 필요가 있다. 실제로, 승압 트랜스의 구동 대역에 제한이 있으므로, 특수한 회로를 구성하지 않는 한 승압 트랜스의 구동주기를 가변하여 상술한 2종류의 고유진동수를 실현하는 것은 어렵다.

그래서, 본 발명자는 특수한 회로 구성을 사용하지 않고, 2개의 압전소자(171A,171B)를 적절하게 구동하는 것에 의해 크게 차이 나는 고유진동수를 갖는 광학부재(183)와 수지기판(181)을 동시에 진동시킬 수 있는 방법을 발명하였다. 이 방법을 적용하면, 가격이 싸며 회로 규모가 작은 승압 트랜스를 사용하여 상술한 바와 같은 진동을 발생시키는 것이 가능하므로, 제조 비용을 낮출 수 있으며, 촬상장치(10)를 소형화할 수 있다. 이하, 이에 대해 상세하게 설명한다.

우선, 진동특성에 대해 설명한다.

예를 들면, 제1압전소자(171A)에 공급하는 교류 전압의 각주파수를 ω1으로, 제2압전소자(171B)에 공급하는 교류 전압의 각주파수를 ω2로 정의한다. 단, 광학부재(183)가 갖는 n차 고유진동수(각주파수 표시)를 ωn, 수지기판(181)이 갖는 k차의 고유진동수(각주파수 표시)를 ωk (ωk < ωn)로 하고, 아래의 수학식 (1)과 수학식 (2)에 의해 각주파수 ω1과 ω2를 정의한다. 이 조건으로 제1 및 제2압전소자(171A,171B)를 구동하면, 이론상, 아래의 수학식 3과 같은 복합 진동이 소자 유닛(180)에 발생한다.

결국, 소자 유닛(180)에는 n차 고유진동과 k차 고유진동이 동시에 유기된다. 한편, 여기서는 단순화를 위해 제1 및 제2압전소자(171A,171B)의 진동 진폭을 동일한 값(A)으로 하고 있으나, 다른 진폭으로 하여도 동일한 복합 진동을 얻을 수 있다. 참고로, 아래의 수학식 (1)과 수학식 (2)에서 표현된 각주파수를 위상에 포함하는 2개의 정현파 파형과 2개의 정현파 파형을 합성한 수학식 (3)으로 표현되는 진동 파형을 도 3에 도시하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상술한 방법에 의해 각주파수 ωn에 대응하는 고주파성분과 각주파수 ωk에 대응하는 저주파 성분이 표현될 수 있다.

... (1)

... (2)

... (3)

이상에서는 소자 유닛(180)의 구성 및 이물제거방법에 대해 설명하였다. 상술한 바와 같이, 제1 및 제2압전소자(171A,171B) 각각에 인가되는 전압의 구동제어는 단순하다. 따라서, 소자 유닛(180)에 유도되는 복합 진동에 의해 고유진동수가 크게 차이가 나는 광학부재(183)와 수지기판(181)을 효과적으로 진동시킬 수 있다.

다음으로, 소자 유닛(180)의 진동을 제어하여 광학부재(183)에 부착된 먼지와 같은 이물을 제거하는 먼지제거유닛(134)의 구성 및 동작에 대해 상세하게 설명한다. 먼지제거유닛(134)는 압전소자(171)와 같은 가진수단을 제어하여 광학부재(183)에 가해지는 진동을 제어하는 제어수단이다.

도 4를 참조하여 먼지제거유닛(134)의 기능 구성에 대해 설명한다. 도 4는 먼지제거유닛(134)의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 먼지제거유닛(134)는 제어회로(150)를 포함한다. 제어회로(150)는 논리회로(151), FET(152), 트랜스(153)를 포함한다.

또한, DSP/CPU(110)는 클록 발생부(111)를 구비한다. 클록 발생부(111)는 PWM 신호를 발생시켜, 제어회로(150)의 논리회로(151)로 출력한다. 논리회로(151)는 클록 발생부(111)가 발생시킨 PWM 신호를 수신하면, 그 PWM 신호를 FET(152)로 출력한다. FET(152)는 트랜스(153)의 1차 측에 접속되어 있다. FET(152)가 논리회로(151)로부터 PWM 신호를 수신하면, 트랜스(153)는 FET(152)의 스위칭 동작에 의해 소정의 주기성을 갖는 2차 측의 신호를 발생시킨다.

트랜스(153)에는 전원회로(160)를 통해 배터리(132)로부터 전력이 공급된다. 그래서, 트랜스(153)는 배터리(132)로부터 전력 공급을 받아, 압전소자(171)에 주기성을 갖는 전압을 인가한다. 예를 들면, 압전소자(171)에는 상술한 주파수 ω1 또는 ω2에 대응하는 주기성 있는 전압이 인가될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 압전소자(171A,171B)에 각각 주파수ω1,ω2의 전압이 인가되면, 소자 유닛(180)은 주파수 ω1 및 주파수 ω2로 여진되어, 소자 유닛(180)에 복합 진동이 유기될 수 있다.

이상에서는 먼지제거유닛(134)의 기능 구성에 대해 상세하게 설명하였다.

다음에는, 먼지제거유닛(134)의 동작에 대해 설명한다. 단, 기본적인 진동제어방법에 대해서는 도 3을 참조하여 이미 설명하였으므로, 여기서는 온도환경과 제조편차 등을 고려한 주파수 소인(掃引)(sweep)에 관한 동작에 대해 설명한다.

상술한 소자 유닛(180)처럼 고유진동수가 크게 다른 2개의 부재를 포함하는 진동대상물의 경우에, 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 공진점(공진점 #1, 공진점 #2)에서 피크를 갖는 진동 특성을 얻을 수 있다. 다만, 도 5에서, 기준상태 (예를 들면, 상온 상태)에서 광학부재(183)의 공진주파수를 ωno, 수지기판(181)의 공진주파수를 ωko라 표시하고 있다. 또한, 도 5에 도시된 ωkr, ωnr은 각각 공진점 #1, #2를 기준으로 하는 소인대역(掃引帶域)을 나타낸다. 결국 먼지제거유닛(134)는 도 5에 도시된 바와 같이 소인대역에서 주파수를 가변시킬 수 있다.

여기서, 단순화를 위해, 공진점의 주파수를 ωo, 공진점에서의 소인대역을 ωr, 단위 제어 시간당의 주파수 변화량을 Δωp라고 하면, 먼지제거유닛(134)는 아래의 수학식 (4)에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이 주파수를 가변시킬 수 있다.

(복호 동순) (4)

공진점 #1 및 공진점 #2에 대해서, 각각 소인(掃引)을 실시하면, 단위 시간당 ωn을 Δωnp 만큼 변화시키고, ωk를 Δωkp 만큼 변화시키는 경우, 소자 유닛에 유기되는 복합진동은 아래의 수학식 (5)와 같이 표현된다. 다만, 제1 및 제2압전소자에 각각 인가되는 전압의 각주파수 ω1, ω2는 아래의 수학식 (6) 및 수학식 (7)과 같이 표현될 수 있다. 결국 온도 환경이나 제조 편차 등을 고려한 실제 상황에서는 먼지제거유닛(134)는 아래의 수학식 (5)에 따라서, 제1 및 제2압전소자(171A,171B)를 진동시킨다. 이러한 구성에 의해 원하는 복합진동을 얻는 것이 가능하다.

.(5)

..........(6)

..........(7)

여기서, A는 진동 진폭, ω1은 상기 제1압전소자(171A)에 공급하는 교류 전압의 각주파수, ω2는 제2압전소자(171B)에 공급하는 교류 전압의 각주파수, ωno은 상기 광학부재(183)의 공진점의 주파수, ωnr은 광학부재(183)의 공진점에서의 소인대역, Δωnp는 단위 시간당 광학부재(183)의 주파수 변화량, ωko는 상기 수지기판(181)의 공진점의 주파수, ωkr은 수지기판(181)의 공진점에서의 소인대역, Δωkp는 단위 시간당 수지기판(181)의 주파수 변화량, t는 시간이다.

이상에서는, 먼지제거유닛(134)의 동작에 대해 설명하였다.

상기와 같은 진동 제어를 하는 것에 의해 높은 고유진동수를 갖는 광학부재와 낮은 고유진동수를 갖는 수지기판을 동시에 공진 상태로 하는 것이 가능하게 된다. 특히, 광학부재의 지지기구를 형성하는 수지기판(특히, 제1 및 제2지지부재)이 공진하는 것에 의해 광학부재에 대해 가속도 흔들림 없이 먼지를 제거하기 위한 진동을 가하는 것이 가능하다. 그 결과, 광학부재에 부착된 먼지 등의 이물을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 압전소자의 구동회로에 승압 트랜스를 이용할 수 있기 때문에 제조 비용의 절감과 촬상장치(10)의 소형화를 도모할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 진동상태를 효율화할 수 있는 효과가 있다. 즉, 촬상소자의 전면에 배치된 광학부재에 대해 공진 진동을 가하는 것과 함께, 광학부재의 토대에 해당하는 수지기판에 공진 진동을 가하는 것이 가능하게 되므로, 종래의 방법에 비해 먼지 제거 능력을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 토대와 함께 진동시키는 것이 가능하기 때문에, 광학부재의 고유진동에 관련된 진동의 복(腹)과 절(節)에 관계없이 진동 상태를 실현할 수 있다. 더욱이, 광학부재를 촬상소자와 패키지로 형성하는 것이 가능하게 되어, 진동유닛(상술한 소자 유닛(180)에 상당)의 박형화에 유리하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 일반적인 회로를 이용할 수 있게 된다. 즉, 압전소자의 구동회로는 승압 트랜스에 의해 대전압 구동이 전제되고, 승압 트랜스는 과도 상태에서 사용되기 때문에 원하는 승압율을 얻을 수 있는 대역에 물리적인 제약이 있다. 광학부재의 토대가 되는 부재의 공진주파수가 광학부재의 공진주파수보다 매우 작은 경우에, 토대만을 공진 구동시키도록 하면 트랜스가 정상상태로 되어, 원하는 구동전압을 얻을 수 없다고 생각되어 질 수 있다. 그러나, 본 실시예에 의하면, 광학부재의 공진주파수 부근의 주파수 대역을 이용하는 것이므로, 특수한 트랜스를 이용하지 않고, 공진 주파수가 크게 다른 부재를 함께 원하는 진동수로 진동시키는 것이 가능하다.

이상의 설명에서는 압전소자를 2개 이용하는 구성을 설명하였으나, 한 개의 압전소자를 2종류의 주파수로 구동하는 구성으로 하면, 한 개의 압전소자만을 갖는 구성이어도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

상기에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

10; 촬상장치 100; 본체 유닛
102; 셔터 104; CMOS 이미지 센서
106; 화상입력 컨트롤러 108; 불휘발성 메모리
110; DSP/CPU 111; 클록 발생부
112; 압축처리회로 114; LCD 드라이버
116; 표시부 118; VRAM
120; 메모리 122; 미디어 컨트롤러
124; 기록 미디어 126; 조작부
128; 드라이버 130; 모터
132; 배터리 134; 먼지제거유닛
142; CDS 회로 144; A/D 변환기
160; 전원회로 171,171A,171B; 압전소자
172; 진동부재 180; 소자유닛
181; 수지기판 181A,181B; 지지부재
182; 촬상소자 183; 광학부재
200; 렌즈 유닛 202; 줌 렌즈
204; 조리개 206; 초점 렌즈
208; A/D 변환기 210; 렌즈 CPU
211; SIO 212; ROM
214; RAM 216,218; 드라이버
220,222; 모터

Claims

촬상소자를 지지하는 지지부재;
상기 촬상소자의 전면에 설치된 광학부재를 진동시키는 가진수단;
상기 가진수단에 의한 진동을 제어하는 제어수단;을 포함하며,
상기 제어수단은 상기 광학부재의 고유진동수 부근의 제1주파수에서 상기 지지부재의 고유진동수 부근의 제2주파수만큼 떨어진 2종류의 주파수로 상기 광학부재 및 지지부재를 진동시키도록 상기 가진수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1주파수는 상기 제2주파수보다 큰 것을 특징으로 하는 촬상장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어수단은 상기 제1주파수에서 상기 제2주파수를 뺀 제1구동 주파수 및 상기 제1주파수에 상기 제2주파수를 더한 제2구동 주파수로 상기 광학부재 및 상기 지지부재를 진동시키도록 상기 가진수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 가진수단은 복수의 진동소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제어수단은 상기 제1구동 주파수 및 상기 제2구동 주파수를 소인(掃引)시키는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 지지부재는 상기 광학부재보다 유연한 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 촬상장치.
촬상소자를 지지하는 지지부재와 상기 촬상소자의 전면에 설치된 광학부재를 진동시키는 가진수단의 진동을 제어하는 제어수단을 포함하며,
상기 제어수단은 상기 광학부재의 고유진동수 부근의 제1주파수로부터 상기 지지부재의 고유진동수 부근의 제2주파수만큼 떨어진 2종류의 주파수로 상기 광학부재 및 지지부재를 진동시키도록 상기 가진수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 진동제어장치.
촬상소자를 지지하는 지지부재와 상기 촬상소자의 전면에 설치된 광학부재를 진동시키는 가진수단의 진동을 제어하는 제어공정을 포함하며,
상기 제어공정에서는 상기 광학부재의 고유진동수 부근의 제1주파수로부터 상기 지지부재의 고유진동수 부근의 제2주파수만큼 떨어진 2종류의 주파수로 상기 광학부재 및 지지부재를 진동시키도록 상기 가진수단이 제어되는 것을 특징으로 하는 진동제어방법.
촬상소자가 설치되는 수지기판;
상기 촬상소자의 전면에 설치되는 광학부재;
상기 광학부재의 양측으로 상기 수지기판에 설치되는 제1 및 제2압전소자; 및
상기 제1 및 제2압전소자를 구동하여 상기 수지기판과 광학부재를 진동시키는 먼지제거유닛;를 포함하며,
상기 먼지제거유닛은 상기 광학부재의 고유진동수 부근의 제1주파수로부터 상기 지지부재의 고유진동수 부근의 제2주파수만큼 떨어진 2종류의 주파수를 상기 제1 및 제2압전소자를 구동하여 상기 수지기판과 광학부재를 진동시키는 것을 특징으로 하는 촬상장치
제 9 항에 있어서,
상기 먼지제거유닛은 상기 제1압전소자에 다음 각주파수를 갖는 전압을 인가하고,

상기 제2압전소자에는 다음 각주파수를 갖는 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.

여기서, ω1은 상기 제1압전소자에 공급하는 교류 전압의 각주파수, ω2는 제2압전소자에 공급하는 교류 전압의 각주파수, ωn은 상기 광학부재가 갖는 n차 고유진동수, ωk는 상기 수지기판이 갖는 k차의 고유진동수이다.
제 9 항에 있어서,
상기 먼지제거유닛은 상기 제1압전소자에 다음 각주파수를 갖는 전압을 인가하고,

상기 제2압전소자에는 다음 각주파수를 갖는 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.

여기서, ω1은 상기 제1압전소자에 공급하는 교류 전압의 각주파수, ω2는 상기 제2압전소자에 공급하는 교류 전압의 각주파수, ωno은 상기 광학부재의 공진점의 주파수, ωnr은 상기 광학부재의 공진점에서의 소인대역, Δωnp는 단위 시간당 상기 광학부재의 주파수 변화량, ωko는 상기 수지기판의 공진점의 주파수, ωkr은 상기 수지기판의 공진점에서의 소인대역, Δωkp는 단위 시간당 상기 수지기판의 주파수 변화량, t는 시간이다.
제 9 항에 있어서,
상기 수지기판은,
상기 촬상소자가 설치되는 중앙 영역;
상기 중앙 영역에서 서로 반대쪽으로 연장되는 제1 및 제2지지부재; 및
상기 제1 및 제2지지부재에 연결되며, 상기 제1 및 제2압전소자가 설치되는 2개의 팔 영역;을 포함하며,
상기 제1 및 제2지지부재의 폭은 상기 중앙 영역과 상기 팔 영역의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 촬상장치.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 및 제2지지부재에는 각각 적어도 한 개의 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 촬상장치.
제 9 항에 있어서,
상기 광학부재는 유리로 형성되며,
상기 수지기판은 상기 유리보다 유연한 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 촬상장치.