KR20150090488A - 보이스 코일 모터 및 이를 포함하는 카메라모듈 - Google Patents

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Abstract

보이스 코일 모터 및 이를 포함하는 카메라모듈이 개시된다. 본 발명의 보이스 코일 모터는, 제1 및 제2탄성부재와 소정 거리 이격되어 배치되는 컨덕터를 포함하여, 컨덕터의 전하량이 탄성부재와 대향하는 면적에 따라 변동하는 점을 이용하여, 이를 오토포커싱의 피드백으로 이용한다.

Description

보이스 코일 모터 및 이를 포함하는 카메라모듈{VOICE COIL MOTOR AND CAMERA MODULE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 보이스 코일 모터 및 이를 포함하는 카메라모듈에 관한 것이다.
최근 들어, 다양한 광학 장치, 예를 들면, 초소형 디지털 카메라모듈이 내장된 휴대폰, 고해상도 디지털 카메라 등이 개발되고 있다.
종래 휴대폰 등에 적용되는 초소형 카메라모듈의 경우, 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 조절할 수 없었으나, 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 조절하는 보이스 코일 모터와 같은 렌즈 구동 장치가 개발됨에 따라 이미지 센서 및 렌즈 사이의 간격을 조절할 수 있게 되었다. 보이스 코일 모터는 마그네트의 자기장 및 코일로부터 발생된 자기장의 작용에 따른 인력 및 척력을 이용하여 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 조절한다.
일반적으로 보이스 코일 모터는 내부에 렌즈가 장착되며 베이스의 상면에 배치된 보빈이 베이스로부터 상부로 이동하여, 렌즈 및 베이스의 후면에 배치된 이미지 센서 사이의 간격을 조절한다.
또한, 보이스 코일 모터의 보빈에는 판 스프링이 결합되고, 판 스프링에 의해 전류가 인가되어 보빈이 상하 방향으로 작동하여 오토포커싱(Auto Focusing; AF)을 수행하게 된다.
그러나, 종래 위와 같은 보이스 코일 모터에 의해 구동되는 카메라모듈에서는, 오토포커싱시 설정 시간이 오래 걸리므로, 고속처리가 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 오토포커싱 피드백을 위해 하부에 컨덕터가 제공되는 보이스코일 모터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 다른 기술적 과제는, 보이스 코일 모터 하부에 제공되는 컨덕터에 의해, 보이스 코일 모터에 인가되는 전류에 대응하는 전하량을 피드백함으로써, 고속으로 오토포커싱을 수행하는, 카메라모듈을 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 보이스 코일 모터는, 내부에 렌즈가 결합되는 보빈; 상기 보빈을 둘러싸는 코일; 상기 코일과 대향하여 배치되는 마그넷; 상기 보빈의 하부에 배치되고, 몸체로부터 하부를 향하여 절곡되는 절곡부를 포함하고, 상기 코일에 전류를 제공하는 탄성부재; 및 상기 탄성부재와 소정 거리 이격되어 배치되는 컨덕터를 포함하고, 상기 컨덕터는, 상기 탄성부재의 몸체의 하부에 배치되는 제1부분 및 상기 절곡부의 하부에 배치되는 제2부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 컨덕터는, 상기 보이스 코일 모터에 제공되는 소정 전압에 의해 전하량이 충전될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 컨덕터는, 상기 렌즈로부터 입사되는 광신호가 통과되는 소정 개구부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예의 보이스 코일 모터는, 상기 탄성부재와, 상기 컨덕터 사이에 배치되는 절연체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 절연체는, 상기 컨덕터의 제1부분의 상부에 배치되는 제1부분; 상기 컨덕터의 제2부분의 상부에 배치되는 제2부분; 및 상기 제1부분 및 제2부분을 연결하는 제3부분을 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 카메라모듈은, 상기의 보이스 코일 모터; 상기 보이스 코일 모터 하부에 배치되어, 상기 렌즈로부터 입사되는 광신호를 영상신호로 변환하는 이미지 센서부; 상기 보빈의 이동에 의해, 상기 컨덕터에 충전된 전하량의 변화를 수신하여, 전하량의 변화에 대응하는 전압으로 변환하는 변환부; 상기 변환부로부터 상기 보빈의 이동에 따라 변화되는 전압을 수신하여, 오토포커싱을 위한 상기 보빈의 거리에 대응하는 전압을 결정하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어에 따라 상기 보이스 코일 모터에 제공하는 전류를 제어하는 오토포커싱(AF) 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 카메라모듈은, 상기 컨덕터의 전하량의 변화에 대응하는 전압을 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 오토포커싱을 위한 상기 보빈의 거리에 대응하는 전압을 결정하여, 해당 전압에 대응하는 전류를 상기 AF 제어부에 제공할 수 있다.
컨덕터의 전하량이 도체(탄성부재)와 대향하는 면적에 따라 변동하는 점을 이용하여, 이를 오토포커싱의 피드백으로 이용함으로써, 오토포커싱에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 카메라모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 AF 제어부가 공급하는 전류에 의한 보빈의 변위를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라모듈의 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 동작상태를 설명하기 위한 일부 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 오토포커싱 변위를 수행하는 것을 나타내는 일예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예의 카메라모듈을 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 카메라모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 오토포커싱을 위한 카메라모듈은, 내부에 렌즈가 결합되는 보빈(10), 보빈(10)을 감싸는 형태로 구성되는 코일(20), 코일(20)과 대향하여 배치되는 마그넷(30), 코일(20)에 전류를 공급하는 하부 스프링(40), 베이스(50), 베이스(50) 하부의 이미지 센서(60), 오토포커싱을 제어하는 AF 제어부(70) 및 제어부(80)로 구성된다.
제어부(80)로부터 오토포커싱과 관련한 제어신호를 수신한 AF 제어부(70)가 제1하부 스프링(40A)에 전류를 인가하면, 코일(20)을 통해 전류가 흐르고, 제2하부 스프링(40B)으로 출력되는 전류를 AF 제어부(70)가 수신하게 된다.
도 2는 도 1의 AF 제어부(70)가 공급하는 전류에 의한 보빈(10)의 변위를 설명하기 위한 예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래 AF 제어부(70)는, 오토포커싱을 수행하는 경우, 보빈(10)을 최대 변위까지 이동한 후, 상하 미세 조정을 통해 오토포커싱을 수행하는 것을 알 수 있다.
이와 같은 제어 방식은, 최대 변위까지 이동한 후 상하로 보빈(10)을 이동하면서 최적 포커싱 위치를 찾는 방식이므로, 보빈(10)이 상하로 이동하는 시간이 요구되며, 따라서 고속의 오토포커싱이 불가능한 문제가 있다.
본 발명의 일실시예의 카메라 모듈은, 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이며, 컨덕터의 전하량이 도체(탄성부재)와 대향하는 면적에 따라 변동하는 점을 이용하여, 이를 오토포커싱의 피드백으로 이용함으로써, 오토포커싱에 소요되는 시간을 줄이는 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라모듈의 구성도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 동작상태를 설명하기 위한 일부 확대도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 카메라모듈은, 보이스 코일 모터(1), 변환부(4), AF 제어부(5), 제어부(6), 저장부(7) 및 이미지 센서부(60)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예의 보이스 코일 모터(1)는, 내부에 렌즈가 결합되는 보빈(10), 보빈(10)을 감싸는 형태로 구성되는 코일(20), 코일(20)과 대향하여 배치되는 마그넷(30), 코일(20)에 전류를 공급하며, 보빈(10)을 탄력적으로 지지하는 탄성부재(40), 전하를 충전하는 컨덕터(3), 컨덕터(3)를 탄성부재(40)로부터 절연하는 절연체(2) 및 베이스(50)를 포함할 수 있다. 도 3의 예시에서는, 보이스 코일 모터(1)와 이미지 센서부(60)의 단면을 개략적으로 나타낸 것임을 알 수 있다.
다만, 본 발명의 일실시예로서 제시되는 보이스 코일 모터(1)는, 본 발명의 일실시예의 카메라모듈의 설명에 필수적인 구성요소만을 열거한 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 구성요소를 포함할 수 있음은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.
본 발명에서, 탄성부재(40)는 서로 대향하는 제1 및 제2탄성부재(40A, 40B)를 포함하는 것으로서, 내부가 절곡되어, 베이스(50) 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 도 4a는 도 3의 제1탄성부재(40A)와 절연체(2) 및 컨덕터(3)를 확대하여 도시한 사시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 제1탄성부재(40A)는, 몸체(40C)로부터 베이스(50)를 향하도록 절곡된 절곡부(4D)가 형성될 수 있다. 제2탄성부재(40B) 역시 이와 동일하다 할 것이다.
이미지 센서부(60)는, 베이스(50)의 하부에 배치되며, 보빈(10)의 내부에 결합되는 렌즈에 대응하는 활성영역의 화소에서, 렌즈를 통과하는 광신호를 영상신호로 변환할 수 있다. 이미지 센서부(60)는, 예를 들어 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD), 상보형 금속산화반도체(Complementary Metal-Oxide Semiconductor; CMOS) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 그와 유사한 기능을 수행하는 다른 소자일 수도 있다.
본 발명의 컨덕터(3)는, 보이스 코일 모터(1)의 베이스(50) 상부에 배치되며, 전하를 충전할 수 있다. 이때, 베이스(50)는 렌즈를 통과한 광신호가 이미지 센서부(60)에 입사가능하도록 소정 개구부가 형성되어 있으며, 그 상부에 배치되는 컨덕터(3)와 절연체(2) 역시 베이스(50)에 형성되는 개구부에 대응하는 개구부가 형성될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 컨덕터(3)는, 제1 및 제2탄성부재(40A, 40B)와 대응하도록, 형성될 수 있다.
도 4a를 참조로 하면, 컨덕터(3)는, 제1탄성부재(40A)의 몸체(40C)의 하부에 배치되는 제1부분(3A)과, 제1탄성부재(40A)의 절곡부(40D)의 하부에 배치되는 제2부분(3B)을 포함할 수 있다. 이때 도시된 바와 같이, 제2부분(3B)는 제1부분(3A)보다 그 두께가 얇을 수 있다.
또한, 절연체(2)는, 컨덕터(3)와 탄성부재(40A)의 절연을 위한 것으로서, 컨덕터(3) 제1부분(3A) 상부에 배치되는 제1부분(2A), 컨덕터(3)의 제2부분(3B)의 상부에 배치되며, 컨덕터(3)의 제2부분(3B)과 절곡부(40D)를 절연하는 제2부분(2B) 및 제1 및 제2부분을 연결하는 제3부분(2C)을 포함할 수 있다. 이때, 절연체(2)의 제3부분(2C)과 대응하는 컨덕터(3)의 부분을 제3부분(3C)이라 하기로 하자.
도 4a에서는, 제1탄성부재(40A)에 대하여 설명하였으나, 제2탄성부재(40B)에 대응하는 컨덕터(3)와 절연체(2) 역시 이와 동일하다 할 것이다.
AF 제어부(5)로 제공되는 소정 전압(예를 들어 2.8V)이 컨덕터(3)에 동시에 제공될 수 있으며, 공급되는 전압에 의해 컨덕터(3)에는 소정 전하량(커패시턴스)이 충전되어 있을 수 있다.
AF 제어부(5)는 제어부(6)의 제어에 따라 탄성부재(40)에 전류를 공급할 수 있다. AF 제어부(5)가 제1탄성부재(40A)에 전류를 공급하는 경우, 코일(20)을 통해 흐른 전류가 제2탄성부재(40B)로 출력되어, 다시 AF 제어부(5)로 입력될 수 있다. 코일(20)에 입력된 전류에 의해 자기장이 발생하고, 마그넷(30)으로부터 발생하는 자기장과의 상호작용에 의해 보빈(10)이 상하로 이동하게 된다.
이때, 컨덕터(3)와 제1 및 제2탄성부재(40A, 40B)가 마주하는 면적(S)이 변화하게 되는데, 다음 수학식에 의해 컨덕터(3)의 전하량이 변화하게 된다.
Figure pat00001
즉, 도체간 대항하는 면적(S)의 변화에 의해 전하량이 변화하는 특성을 이용할 수 있다.
이를 도면을 참조로 하여 설명하면, 보빈(1)이 이동하지 않은 상태인 경우, 도 4a와 같이 컨덕터의 제3부분(3C)와 제1탄성부재(40A)의 절곡부(40D)가 마주하는 면적은 S1과 같다.
만약, 보빈(1)이 상향이동한 경우, 제1탄성부재(40A)는 상승하고, 이에 의해 절곡부(40D)와 컨덕터(3)의 제3부분(3C)이 마주하는 면적은, S1보다 작은 S2가 된다.
변환부(4)는 컨덕터(3)로부터 전하량의 변화를 수신하여, 이를 해당 전하량에 대응하는 전압으로 변환하여 제어부(6)에 제공할 수 있다. 이를 위해, 저장부(7)는, 컨덕터(3)의 전하량에 대응하는 전압을 미리 저장할 수 있다.
제어부(6)는, 탄성부재(40)와 컨덕터(3)의 대향하는 면적의 변화에 대응하는 전압을 변환부(4)로부터 수신하고, 오토포커싱을 위한 거리를 결정하여, AF 제어부(2)에 보빈(10)의 AF 변위에 대응하는 전류를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는, 컨덕터(3)의 전하량의 변화를 피드백받아, 이를 보빈(10)의 AF 변위에 적용함으로써, 보다 빨리 오토포커싱을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 오토포커싱 변위를 수행하는 것을 나타내는 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 최대 변위까지 보빈(10)이 이동한 후에는, 보빈의 변위에 대응하는 전압을 피드백받을 수 있으므로, 바로 원하는 보빈(10)의 위치로 이동시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1: 보이스 코일 모터 2: 절연체
3: 컨덕터 5: AF 제어부
6: 제어부 4: 변환부
7: 저장부

Claims (8)

  1. 내부에 렌즈가 결합되는 보빈;
    상기 보빈을 둘러싸는 코일;
    상기 코일과 대향하여 배치되는 마그넷;
    상기 보빈의 하부에 배치되고, 몸체로부터 하부를 향하여 절곡되는 절곡부를 포함하고, 상기 코일에 전류를 제공하는 탄성부재; 및
    상기 탄성부재와 소정 거리 이격되어 배치되는 컨덕터를 포함하고, 상기 컨덕터는, 상기 탄성부재의 몸체의 하부에 배치되는 제1부분 및 상기 절곡부의 하부에 배치되는 제2부분을 포함하는 보이스 코일 모터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 컨덕터는, 상기 보이스 코일 모터에 제공되는 소정 전압에 의해 전하량이 충전되는 보이스 코일 모터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 컨덕터는,
    상기 렌즈로부터 입사되는 광신호가 통과되는 소정 개구부가 형성되는 보이스 코일 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재와, 상기 컨덕터 사이에 배치되는 절연체를 더 포함하는 보이스 코일 모터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 절연체는,
    상기 컨덕터의 제1부분의 상부에 배치되는 제1부분;
    상기 컨덕터의 제2부분의 상부에 배치되는 제2부분; 및
    상기 제1부분 및 제2부분을 연결하는 제3부분을 포함하는 보이스 코일 모터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 보이스 코일 모터;
    상기 보이스 코일 모터 하부에 배치되어, 상기 렌즈로부터 입사되는 광신호를 영상신호로 변환하는 이미지 센서부;
    상기 보빈의 이동에 의해, 상기 컨덕터에 충전된 전하량의 변화를 수신하여, 전하량의 변화에 대응하는 전압으로 변환하는 변환부;
    상기 변환부로부터 상기 보빈의 이동에 따라 변화되는 전압을 수신하여, 오토포커싱을 위한 상기 보빈의 거리에 대응하는 전압을 결정하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 보이스 코일 모터에 제공하는 전류를 제어하는 오토포커싱(AF) 제어부를 포함하는 카메라모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컨덕터의 전하량의 변화에 대응하는 전압을 저장하는 저장부를 더 포함하는 카메라모듈.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
    오토포커싱을 위한 상기 보빈의 거리에 대응하는 전압을 결정하여, 해당 전압에 대응하는 전류를 상기 AF 제어부에 제공하는 카메라모듈.
KR1020140011186A 2014-01-29 2014-01-29 보이스 코일 모터 및 이를 포함하는 카메라모듈 KR102196154B1 (ko)

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