KR20150090489A - 보이스 코일 모터의 위치검출 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

보이스 코일 모터의 위치검출 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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Abstract

보이스 코일 모터의 위치검출 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈이 개시된다. 본 발명의 장치는, 이미지 센서부의 블랙영역의 화소로부터 수신되는 영상신호로부터, 상기 보이스 코일 모터의 이동거리를 결정한다.

Description

보이스 코일 모터의 위치검출 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈{APPARATUS FOR DETECTING POSITION OF VOICE COIL MOTOR AND CAMERA MODULE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 보이스 코일 모터의 위치검출 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
최근 들어, 초소형 디지털 카메라가 내장된 휴대폰 등이 개발되고 있다.
종래 휴대폰 등에 적용되는 초소형 디지털 카메라의 경우, 외부광을 디지털 이미지 또는 디지털 영상으로 변경하는 이미지 센서 및 렌즈 사이의 간격을 조절할 수 없었으나, 최근 이미지 센서와 렌즈 사이의 간격을 조절하는 보이스 코일 모터와 같은 렌즈 구동 장치가 개발되어 초소형 디지털 카메라에서 보다 개선된 디지털 이미지 또는 디지털 영상을 얻을 수 있게 되었다.
일반적으로 보이스 코일 모터는 내부에 렌즈가 장착되며 베이스의 상면에 배치된 보빈이 베이스로부터 상부로 이동하여 렌즈 및 베이스의 후면에 배치된 이미지 센서 사이의 간격을 조절한다.
이러한 보이스 코일 모터에서, 보빈의 위치를 검출하기 위해 보통 홀 센서(hall sensor)가 사용된다. 그러나, 최근 자동초점(Auto Focus) 뿐 아니라 광학 손떨림 보정(Optical Image Stabilization, OIS)을 위해 복수의 홀 센서가 요구되므로, 보이스 코일 모터의 가격이 상승하고, 크기가 커지게 되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 홀 센서 대신 이미지 센서의 블랙 영역의 영상을 이용하여 보이스 코일 모터의 위치를 검출하는, 보이스 코일 모터의 위치검출 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 보이스 코일 모터의 위치검출 장치는, 보이스 코일 모터의 하부에 배치되어, 상기 보이스 코일 모터의 렌즈로부터 입력되는 광신호를 영상신호로 변환하는 이미지 센서부; 및 상기 이미지 센서부의 블랙영역의 화소로부터 수신되는 영상신호로부터, 상기 보이스 코일 모터의 이동거리를 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 이미지 센서부는, 상기 렌즈로부터 입력되는 광신호를 영상신호로 변환하는 복수의 활성픽셀로 구성되는 활성영역과, 상기 활성영역 주변부의 상기 블랙영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 보이스 코일 모터의 수평 또는 수직방향으로의 이동거리를, 상기 블랙영역의 화소에서의 이동정도를 이용하여 결정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 보이스 코일 모터의 수평 또는 수직방향으로의 이동거리를, 상기 블랙영역의 화소에 의해 출력되는 영상신호의 콘트라스트 변경에 의해 결정할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 보이스 코일 모터의 위치검출 장치는, 상기 블랙영역의 화소에 의해 출력되는 영상신호의 콘트라스트 변경에 대응하는 상기 보이스 코일 모터의 수평 또는 수직방향으로의 이동거리를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 상기와 같은 본 발명의 일실시예의 보이스 코일 모터의 위치검출 장치를 포함하는 카메라 모듈이 제공될 수 있다.
이미지 센서부의 블랙영역을 이용하여 보이스 코일 모터의 고정자 또는 하우징의 위치를 검출함으로써, 홀센서가 별도로 요구되지 않으므로, 그 크기를 줄일 수 있고, 비용을 줄이도록 하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 보이스 코일 모터의 개략적인 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 종래 보빈 또는 하우징의 이동 정도를 결정하기 위해 홀센서가 배치되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터의 위치검출 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 3의 이미지 센서부를 평면에서 바라본 것을 설명하기 위한 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 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 보이스 코일 모터의 개략적인 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 보이스 코일 모터(1)는, 베이스(10), 고정자(20), 가동자(30), 탄성부재(40, 50)를 포함한다.
베이스(10)는 고정자(20) 및 가동자(30)를 서포트하며, 베이스(10)를 관통하는 개구가 가동자(30)의 렌즈(31)와 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 베이스(10)의 하부에는 개구를 통해 입사된 광신호에 대응하는 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서부(2)가 이격되어 배치된다.
이미지 센서부(2)의 하부에는 기판(4)이 배치되고, 기판(3)에 결합되며 이미지 센서부(2)를 감싸는 센서홀더(5)가 베이스(10)의 하부와 결합된다.
고정자(20)는 베이스(10) 상에 배치되며, 가동자(30)를 구동하기 위한 마그네트(21)를 포함한다. 마그네트(21)는 자기장을 발생한다.
가동자(30)는 고정자(20)의 내부에 배치되며, 렌즈(31), 보빈(32) 및 코일블럭(33)을 포함할 수 있다.
보빈(32)은 예를 들어, 상하면이 개구된 원통형상으로서, 렌즈(31)는 보빈(32)의 내측면에 나사방식에 의해 결합될 수 있다.
코일블럭(33)은 절연수지에 의해 절연 또는 코팅된 긴 전선을 보빈(32)의 외측면에 권선하여 형성될 수 있다. 하부 탄성부재(50)를 통해 코일블럭(33)에 인가되는 전류에 의해 자기장이 발생하며, 마그네트(21)에 의한 자기장과 반응하여 인력 또는 척력이 발생되어 가동자(30)가 상승 또는 하강하여 자동초점(AF) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 하부 탄성부재(50)를 통해 인가되는 전류에 의해 하우징(60)이 상하 및 좌우방향으로 이동하여 손떨림 방지(OIS) 기능을 수행할 수 있다.
이와 같이, 자동초점(AF) 및 손떨림 방지(OIS)를 위해 고정자 또는 하우징의 이동에 대해, 종래에는 홀센서를 이용하여 고정자 또는 하우징의 이동 정도를 결정하였다.
도 2는 종래 고정자 또는 하우징의 이동 정도를 결정하기 위해 홀센서가 배치되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래에는, 가동자(30)의 상하 이동정도를 검출하는 제1홀센서(110)와, 하우징(60)의 좌우의 이동정도를 검출하는 제2 및 제3홀센서(120, 130)가 배치되어, 가동자(30) 또는 하우징(60)의 이동정도를 결정하였다. 이와 같은 홀센서(110, 120, 130)에 의해 검출된 신호는 유선으로 연결된 제어IC(Integrated Circuit)으로 전달되어, 이 제어IC가 가동자(30) 또는 하우징(60)의 이동정도를 결정하게 되는 것이다.
그러나, 이와 같은 홀센서(110, 120, 130)를 배치하기 위한 공간이 소요되고, 비용이 발생하게 되므로, 본 발명은 이와 같은 홀센서 대신 이미지 센서의 블랙 영역을 사용하는 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 보이스 코일 모터의 위치검출 장치를 설명하기 위한 구성도로서, 도 1과 같은 보이스 코일 모터에 적용되는 것이므로, 도 1과 중복되는 구성요소의 설명은 생략하기로 한다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 위치 검출 장치는, 보이스 코일 모터(1)의 베이스(10)의 하부에 배치되는 이미지 센서부(2)와, 이미지 센서부(2)로부터 영상신호를 수신하여, 보이스 코일 모터(1)의 위치를 결정하는 제어부(3)를 포함할 수 있다.
이미지 센서부(2)는, 베이스(10)의 하부에, 베이스(10)와 이격되어 배치될 수 있으며, 기판(4)의 상부에 배치될 수 있다. 또한, 기판(4)에 결합되며 이미지 센서부(2)를 감싸는 센서홀더(5)가 베이스(10)의 하부와 결합될 수 있다.
이미지 센서부(2)는, 렌즈(31)를 통과하여 입사되는 광신호를 수신하는 활성 영역(active area)(2A)과, 그 주위의 블랙 영역(black area)(2B)으로 이루어질 수 있다.
이미지 센서부(2)는, 렌즈부(10)의 렌즈를 통과하여 입사되는 빛을, 빛의 강약에 따라 전기신호의 강약으로 변경하여, 영상신호를 출력하는 장치이며, 즉, 광신호를 전기신호로 변경하여 이미지를 획득할 수 있다. 이미지 센서부(2)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 일실시예의 위치검출 장치는, 이와 같은 블랙 영역(2B)에서 인식되는 영상신호를 활용할 수 있다.
도 4는 도 3의 이미지 센서부를 평면에서 바라본 것을 설명하기 위한 일예시도이다.
본 발명의 일실시예에서, 이미지 센서부(2)는, 광신호를 수신하여 영상신호를 출력하는 활성영역(2A)과, 활성영역(2A)의 주변부인 블랙영역(2B)으로 구성될 수 있다.
활성영역(2A)의 크기는, 렌즈(31)의 크기에 대응하는 것으로서, 복수개의 활성 화소(pixel)를 포함하며, 입력되는 광신호에 대응하는 영상신호를 제어부(3)로 출력할 수 있다.
블랙영역(2B)은 활성영역(2A)를 둘러싸도록 형성되어 있으며, 복수의 블랙 화소를 포함할 수 있다. 보통 종래의 이미지 센서에서, 블랙영역(2B)은 비활성 영역으로서, 활성영역의 복수의 활성화소로부터 출력되는 영상신호를 보정하기 위한 용도로 사용될 수 있으나, 본 발명의 일실시예에서는 고정자 또는 하우징의 위치를 검출할 수 있다.
도 3의 제어부(3)는, 이미지 센서부(2)의 활성영역(2A)의 활성화소로부터 출력되는 전기신호를 영상처리하고, 블랙영역(2B)의 블랙화소로부터 출력되는 전기신호를 영상처리할 수 있다. 특히 제어부(3)는, 블랙영역(2B)의 블랙화소로부터 출력되는 전기신호를 영상처리하여, 가동자(30) 또는 하우징(60)의 이동정도를 검출할 수 있다.
즉, 예를 들어, 손떨림 방지(OIS)를 위해 하우징(60)이 x 방향 또는 y 방향(즉, 수평방향)으로 소정 거리 이동한 경우, 블랙영역(2B)의 블랙화소는 하우징(60)이 움직인 영상을 수신할 수 있다. 블랙화소는 픽셀당 소정 길이로 구성되는 것이므로, 움직인 영상에 해당하는 픽셀수를 확인하면 움직인 거리를 결정할 수 있다.
또한, 자동초점(AF)을 위해 가동자(30)가 z 방향(즉, 수직방향)으로 소정 거리 이동한 경우, 블랙영역(2B)의 블랙화소는 가동자(30)의 이동에 의해 영상의 콘트라스트(contrast)가 변경될 수 있다. 제어부(3)는 이러한 영상의 콘트라스트의 변경에 의해 가동자(30)의 이동거리를 결정할 수 있을 것이다.
이를 위해, 제어부(3)는, 콘트라스트 변경에 따른 가동자(30)의 이동거리를 미리 저장할 수 있으며, 따라서 본 발명의 일실시예의 장치는, 콘트라스트 변경에 따른 가동자(30)의 이동거리를 저장하는 저장부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
다만, 위의 설명은 예시적인 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 수직방향으로의 이동도 픽셀의 이동정도에 의해 거리를 결정할 수 있으며, 수평방향으로의 이동 역시 콘트라스트 변경에 의해 결정할 수 있을 것이다. 또한, 픽셀의 이동정도나 콘트라스트 변경 뿐 아니라, 다른 영상의 특징을 이용할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의하면, 이미지 센서부(2)의 블랙영역의 블랙화소를 이용하여 보이스 코일 모터의 고정자 또는 하우징의 위치를 검출하여, 홀센서가 별도로 요구되지 않으므로, 그 크기를 줄일 수 있고, 비용을 줄일 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: 이미지 센서부
3: 제어부

Claims (6)

  1. 보이스 코일 모터의 하부에 배치되어, 상기 보이스 코일 모터의 렌즈로부터 입력되는 광신호를 영상신호로 변환하는 이미지 센서부; 및
    상기 이미지 센서부의 블랙영역의 화소로부터 수신되는 영상신호로부터, 상기 보이스 코일 모터의 이동거리를 결정하는 제어부를 포함하는 보이스 코일 모터의 위치검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이미지 센서부는,
    상기 렌즈로부터 입력되는 광신호를 영상신호로 변환하는 복수의 활성픽셀로 구성되는 활성영역과, 상기 활성영역 주변부의 상기 블랙영역을 포함하는 보이스 코일 모터의 위치검출 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 보이스 코일 모터의 수평 또는 수직방향으로의 이동거리를, 상기 블랙영역의 화소에서의 이동정도를 이용하여 결정하는 보이스 코일 모터의 위치검출 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 보이스 코일 모터의 수평 또는 수직방향으로의 이동거리를, 상기 블랙영역의 화소에 의해 출력되는 영상신호의 콘트라스트 변경에 의해 결정하는 보이스 코일 모터의 위치검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 블랙영역의 화소에 의해 출력되는 영상신호의 콘트라스트 변경에 대응하는 상기 보이스 코일 모터의 수평 또는 수직방향으로의 이동거리를 저장하는 저장부를 더 포함하는 보이스 코일 모터의 위치검출 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 보이스 코일 모터의 위치검출 장치를 포함하는 카메라모듈.
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