KR20150097998A - 카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법 - Google Patents

카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법 Download PDF

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Abstract

보이스 코일 모터 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법에 관한 것으로, 관통 홀이 형성되는 고정부와, 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되는 자석과, 적어도 하나의 렌즈를 포함하고 고정부의 관통 홀 내에서 선형 이동하는 이동부와, 이동부의 외면을 감싸는 이동 코일과, 고정부에 배치되어 이동 코일과의 거리에 따라 가변하는 전류 또는 전압을 이동 코일로부터 수신하는 고정 코일을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은, 고정 코일로부터 수신된 전류 또는 전압의 변위값을 검출하는 검출부를 더 포함할 수 있고, 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 이미지를 센싱하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터 센싱된 이미지 신호를 처리하는 이미지 신호 처리부와, 고정 코일로부터 수신된 상기 전류 또는 전압의 변위값을 토대로, 최적의 포, 커스 위치값을 산출하는 포커스 위치 산출부와, 산출된 최적의 포커스 위치값으로 이동부의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

Description

카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법{CAMERA MODULE AND METHOD FOR AUTO FOCUS THEREOF}
본 발명은 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보이스 코일 모터 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법에 관한 것이다.
최근 기술의 발전에 수반하여, 다양한 기능들을 고밀도로 집약시킨 멀티 기능의 이동 단말기들이 출시되고 있으며, 기능의 복잡 다양화에도 불구하고, 이동 환경에 적합하도록 이동 단말기들이 소형화 및 경량화되는 경향이 있다.
따라서, 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터 등과 같은 이동 단말기에 장착되는 카메라 모듈, 역시 렌즈의 초소형화 및 고정밀화 경향으로 소형화되고 있다.
카메라 모듈의 광학계에서는, 피사체가 되는 대상 물체를 선명하게 보기 위한 오토 포커스 기능을 필요로 한다.
이러한 오토 포커스 기능은, 렌즈 모듈을 최적의 초점 위치로 이동시키기 위해, 다양한 방식의 액츄에이터를 사용하고 있는데, 카메라 모듈의 오토 포커스의 성능은, 렌즈 모듈을 이송시키는 액츄에이터의 특성에 따라, 달라질 수 있다.
또한, 오토 포커스 액츄에이터는, 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor, VCM) 액츄에이터, 압전력에 의해 구동되는 액츄에이터, 정전용량 방식에 의해 구동되는 멤스(MEMS) 액츄에이터 등과 같이 다양한 방식의 액츄에이터를 포함할 수 있다.
여기서, 보이스 코일 모터 방식의 액츄에이터는, 카메라 모듈의 고정부에 영구 자석을 위치시키고, 구동할 렌즈 모듈에 코일을 부착하여, 자기 회로를 구성함으로써, 코일에 흐르는 로렌쯔 힘에 의해, 렌즈 모듈을 구동하는 방식이다.
그리고, 보이스 코일 방식의 액츄에이터는, 렌즈 모듈에 센서를 부착하여, 렌즈 모듈의 변위에 따른 자속(magnetic flux)값의 차이를 추출함으로써, 렌즈 모듈의 오토 포커스 최적값을 산출할 수 있다.
이러한, 보이스 코일 방식의 액츄에이터에서, 렌즈 모듈에 센서를 부착하기 위해서는, 센서에 3개의 전원을 연결해야 하므로, 제조 공정이 어려운 문제가 있었다.
즉, 보이스 코일 방식의 액츄에이터는, 렌즈 모듈에 위치한 코일과의 전기적 연결을 위한 커넥터 2개와, 렌즈 모듈에 위치한 센서와의 전기적 연결을 위한 커넥터 3개를 포함한 최소 5개의 커넥터가 렌즈 모듈에 모두 구성되어야 하므로, 설계가 어려울 뿐만 아니라, 제조 공정에 있어서도 많은 어려움이 있었다.
또한, 센서가 부착된 렌즈 모듈을 이용한 보이스 코일 방식의 액츄에이터는, 렌즈 모듈를 오토 포커스의 최적 위치로 이동시키는 시간이 많이 걸리고, 히스테리시스(hysteresis) 특성 및 구조적 마찰 특성 등에 의한, 렌즈 모듈의 오토 포커스 위치 에러가 발생할 수도 있었다.
본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 고정부에 고정 코일을 배치하고, 이동부에 이동 코일을 배치하고, 고정 코일과 이동 코일 사이의 거리에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 검출하여, 오토 포커스 위치를 신속하고 정확하게 찾을 수 있는 카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 스프링과 고정부 사이에 댐퍼를 배치하여, 스프링의 고유 진동을 줄일 수 있는 카메라 모듈 및 그의 오토 포커스 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 의한 카메라 모듈은, 관통 홀이 형성되는 고정부와, 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되는 자석과, 적어도 하나의 렌즈를 포함하고 고정부의 관통 홀 내에서 선형 이동하는 이동부와, 이동부의 외면을 감싸는 이동 코일과, 고정부에 배치되어 이동 코일과의 거리에 따라 가변하는 전류 또는 전압을 이동 코일로부터 수신하는 고정 코일을 포함할 수 있다.
여기서, 고정 코일은, 이동부의 일측으로부터 일정 간격 떨어져 배치되고, 이동부의 이동 방향 선상에 위치할 수 있다.
그리고, 이동 코일은, 저주파 신호에 고주파 신호가 실린 구동 신호를 인가받아, 구동 신호를 고정 코일로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명은, 고정부와 이동부 사이에 연결되어, 이동부의 이동에 따른 탄성력을 제공하는 스프링을 더 포함할 수도 있다.
여기서, 스프링과 고정부 사이에는, 댐퍼(damper)가 배치될 수 있다.
또한, 본 발명은, 고정 코일로부터 수신된 전류 또는 전압의 변위값을 검출하는 검출부를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 검출부는, 고정 코일로부터 수신되는 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 반파 신호로 정류하는 반파 정류부와, 반파 정류부로부터 수신되는 반파 신호를 전류 또는 전압으로 변환하는 변환부와, 변환부로부터 변환된 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 증폭하는 증폭부와, 증폭부로부터 증폭된 주파수 신호의 피크를 검출하는 피크 검출부를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 이미지를 센싱하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터 센싱된 이미지 신호를 처리하는 이미지 신호 처리부와, 고정 코일로부터 수신된 상기 전류 또는 전압의 변위값을 토대로, 최적의 포, 커스 위치값을 산출하는 포커스 위치 산출부와, 산출된 최적의 포커스 위치값으로 이동부의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
다음, 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토 포커스 방법은, 이동 코일에 구동 신호를 인가하여, 이동부를 이동시키는 단계와, 이동부의 이동에 따라, 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 이미지를 센싱하고, 이동 코일과 고정 코일 사이의 거리에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 검출하는 단계와, 센싱된 이미지 신호를 처리하는 단계와, 처리된 이미지 신호와 검출된 전류 또는 전압의 변위값으로부터 최적의 포커스 위치값을 산출하는 단계와, 산출된 최적의 포커스 위치값으로, 이동부를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 고정부에 고정 코일을 배치하고, 이동부에 이동 코일을 배치하고, 고정 코일과 이동 코일 사이의 거리에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 검출하여, 오토 포커스 위치를 신속하고 정확하게 찾을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 스프링과 고정부 사이에 댐퍼를 배치하여, 스프링의 고유 진동을 줄임으로써, 오토 포커스의 에러를 방지할 수 있고, 오토 포커스 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 구성을 보여주는 도면
도 2는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 검출부를 보여주는 회로도
도 3은 도 1의 고정 코일과 이동 코일 사이의 전자기 유도 현상을 설명하기 위한 도면
도 4는 도 1의 스프링을 보여주는 평면도
도 5는 스프링의 댐퍼 적용 전후에 대한 고유진동 주파수 특성을 보여주는 그래프
도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토 포커싱 제어부를 보여주는 블럭 구성도
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토 포커스 방법을 설명하기 위한 흐름도
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
본 명세서에서 설명되는 카메라 모듈은, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등에 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성은, 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은, 자석(110)과 고정 코일(120)이 배치되는 고정부(100)와, 렌즈(210)와 이동 코일(220)이 배치되는 이동부(200)을 포함할 수 있다.
여기서, 고정부(100)는, 중앙 영역에 관통 홀이 형성될 수 있다.
이때, 자석(110)은, 고정부(100)의 관통 홀 내측면에 배치될 수 있다.
일 예로, 자석(110)은, 한 개일 수도 있고, 경우에 따라, 다수 개일 수도 있다.
자석(110)이 다수 개인 경우, 다수의 자석(110)들은, 서로 동일한 간격으로 배치될 수 있지만, 경우에 따라, 서로 다른 간격으로 배치될 수도 있다.
그리고, 다수의 자석(110)들은, 고정부(100)의 관통 홀 중심을 지나는 좌표축에 대해 대칭으로 배치될 수 있다.
여기서, 다수의 자석(110)들을, 고정부(100)의 관통 홀 중심을 지나는 좌표축에 대해 대칭으로 배치하는 이유는, 렌즈 모듈인 이동부(200)의 이동에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 외부의 영향 없이, 안정적으로 검출할 수 있기 때문이다.
그리고, 이동부(200)는, 적어도 하나의 렌즈(210)를 포함하고, 고정부(100)의 관통 홀 내에서 선형 이동할 수 있다.
여기서, 이동부(200)는, 렌즈(210)들을 포함하는 렌즈 모듈일 수 있다.
이어, 이동 코일(220)은, 이동부(200)의 외면을 감싸도록 배치되어, 이동부(200)와 함께 이동될 수 있다.
여기서, 이동 코일(220)과 자석(110)은, 이동부(200)를 이동시키기 위한 액츄에이터(actuator)로서, 이동부(200)가 상부 방향 및 하부 방향으로 선형 이동하도록, 이동부(200)를 구동시킬 수 있다.
다음, 고정 코일(120)은, 고정부(100)에 배치되어, 이동 코일(220)과의 거리에 따라 가변하는 전류 또는 전압을 이동 코일(220)로부터 수신할 수 있다.
여기서, 고정 코일(120)은, 이동부(100)의 일측으로부터 일정 간격 떨어져 배치되고, 이동부(100)의 이동 방향 선상에 위치할 수 있다.
따라서, 고정 코일(120)과 이동 코일(220)은, 전자기 상호 유도 현상에 의해, 전류 또는 전압이 이동 코일(220)로부터 고정 코일(120)로 유도될 수 있다.
이때, 유도되는 전류 또는 전압값은, 고정 코일(120)과 이동 코일(220) 사이의 거리에 따라 가변될 수 있다.
즉, 고정 코일(120)에 유도된 전류 또는 전압값은, 고정 코일(120)과 이동 코일(220)과의 수직간 거리에 따라 변하며, 이 변위값을 이용하여, 이동부(200)의 렌즈 모듈의 위치값을 예측할 수 있다.
그리고, 예측된 렌즈 모듈의 위치값을 이용하여, 최적의 오토 포커스 위치값을 찾아내고, 렌즈 모듈의 실제 위치값을 최적의 오토 포커스 위치값으로 이동하도록, 이동부(200)의 이동을 제어할 수 있다.
또한, 고정 코일(120)의 권선수와 이동 코일(220)의 권선수는, 서로 다를 수 있다.
일 예로, 고정 코일(120)의 권선수는, 이동 코일(220)의 권선수보다 더 적을 수 있다.
여기서, 고정 코일(120)의 권선수가, 이동 코일(220)의 권선수보다 더 적은 이유는, 전체적인 카메라 모듈의 크기를 줄일 수 있고, 고정 코일(120)에 유도되는 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 증폭시킬 수 있기 때문이다.
경우에 따라, 고정 코일(120)의 권선수와 이동 코일(220)의 권선수는, 서로 동일할 수도 있다.
그리고, 이동 코일(220)은, 저주파 신호에 고주파 신호가 실린 구동 신호를 인가받아, 구동 신호를 고정 코일(120)로 전송할 수 있다.
즉, 이동부(200)의 이동 코일(220)에 인가되는 구동 신호는, 저주파의 구동 신호에 임의의 고주파 신호가 실린 신호일 수 있다.
따라서, 고정 코일(120)은, 전자기 유도 현상에 의해, 이동 코일(220)로부터 유도되는 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 수신하는데, 수신되는 주파수 신호는, 저주파 신호에 고주파 신호가 실린 신호일 수 있다.
여기서, 저주파 신호에 고주파 신호가 실린 구동 신호를 이동 코일(220)에 인가하는 이유는, 전자기 유도 현상에 의해, 고정 코일(120)에 유도되는 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 크게 함으로써, 전류 또는 전압의 변위값을 쉽게 검출할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 카메라 모듈은, 고정부(100)와 이동부(200) 사이에 연결되어, 이동부(200)의 이동에 따른 탄성력을 제공하는 스프링(350)을 포함할 수 있다.
그리고, 스프링(350)과 고정부(100) 사이에는, 댐퍼(damper)(도시하지 않음)가 배치될 수 있다.
여기서, 댐퍼는, 스프링(350)과 고정부(100)의 연결단에 인접하여 배치될 수 있다.
이때, 댐퍼를 형성하는 이유는, 스프링(350)의 고유 진동을 억제시키기 위한 것으로, 히스테리시스(hysteresis) 특성을 줄임으로써, 오토 포커스의 에러를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 카메라 모듈은, 고정 코일(120)로부터 수신된 전류 또는 전압의 변위값을 검출하는 검출부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
여기서, 검출부는, 고정 코일로부터 수신되는 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 반파 신호로 정류하는 반파 정류부와, 반파 정류부로부터 수신되는 반파 신호를 전류 또는 전압으로 변환하는 변환부와, 변환부로부터 변환된 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 증폭하는 증폭부와, 증폭부로부터 증폭된 주파수 신호의 피크를 검출하는 피크 검출부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 카메라 모듈은, 렌즈 모듈인 이동부(200)의 오토 포커싱을 제어하는 오토 포커싱 제어부를 더 포함할 수 있는데, 오토 포커싱 제어부는, 이미지 센서(510), 이미지 신호 처리부, 포커스 위치 산출부, 그리고 구동 제어부를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 이미지 센서(510)는, 이동부(200)의 렌즈(210)를 통해 입사되는 이미지를 센싱할 수 있다.
그리고, 이미지 신호 처리부(도시하지 않음)는, 이미지 센서(510)로부터 센싱된 이미지 신호를 처리할 수 있다.
다음, 포커스 위치 산출부(도시하지 않음)는, 이미지 신호 처리부로부터 처리된 이미지 신호와, 고정부에 배치된 고정 코일로부터 수신된 전류 또는 전압의 변위값을 토대로, 최적의 포커스 위치값을 산출할 수 있다.
이어, 구동 제어부(도시하지 않음)는, 산출된 최적의 포커스 위치값으로 이동부의 이동을 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 고정부에 고정 코일을 배치하고, 이동부에 이동 코일을 배치하고, 고정 코일과 이동 코일 사이의 거리에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 검출하여, 오토 포커스 위치를 신속하고 정확하게 찾을 수 있다.
또한, 본 발명은, 스프링과 고정부 사이에 댐퍼를 배치하여, 스프링의 고유 진동을 줄임으로써, 오토 포커스의 에러를 방지할 수 있고, 오토 포커스 시간을 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 검출부를 보여주는 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은, 고정부(100)에 영구 자석(110)이 배치되고, 이동부(200)에 이동 코일(220)이 배치되어, 자기 회로를 구성한 것으로, 코일에 흐르는 전류의 로렌쯔 힘에 의해, 렌즈 모듈인 이동부(200)가 구동하는 방식이다.
그리고, 고정 코일(120)은, 고정부(100)에 배치되어, 이동 코일(220)과의 거리에 따라 가변하는 전류 또는 전압을 이동 코일(220)로부터 수신할 수 있다.
여기서, 고정 코일(120)은, 이동부(100)의 일측으로부터 일정 간격 떨어져 배치되고, 이동부(100)의 이동 방향 선상에 위치할 수 있다.
따라서, 고정 코일(120)과 이동 코일(220)은, 전자기 상호 유도 현상에 의해, 전류 또는 전압이 이동 코일(220)로부터 고정 코일(120)로 유도될 수 있다.
이때, 유도되는 전류 또는 전압값은, 고정 코일(120)과 이동 코일(220) 사이의 거리에 따라 가변될 수 있다.
즉, 고정 코일(120)에 유도된 전류 또는 전압값은, 고정 코일(120)과 이동 코일(220)과의 수직간 거리에 따라 변하며, 이 변위값을 이용하여, 이동부(200)의 렌즈 모듈의 위치값을 예측할 수 있다.
그러므로, 검출부(400)는, 고정 코일(120)로부터 수신된 전류 또는 전압의 변위값을 검출할 수 있다.
여기서, 검출부(400)는, 반파 정류부(422), 변환부(424), 증폭부(426), 그리고 피크(peak) 검출부(428)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
먼저, 검출부(400)의 반파 정류부(422)는, 고정 코일(120)로부터 수신되는 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 반파 신호로 정류할 수 있다.
그리고, 검출부(400)의 변환부(424)는, 반파 정류부(422)로부터 수신되는 반파 신호를 전류 또는 전압으로 변환할 수 있다.
이어, 검출부(400)의 증폭부(426)는, 변환부(424)로부터 변환된 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 증폭할 수 있다.
다음, 검출부(400)의 피크 검출부(428)는, 증폭부(426)로부터 증폭된 주파수 신호의 피크를 검출할 수 있다.
일 예로, 반파 정류부(422)는, 고정 코일(120)에 전류가 유도되면, 유도 전류에 대한 주파수 신호를 반파 신호로 정류한다.
그리고, 변환부(424)는, 전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환 회로로서, 반파 신호로 정류된 전류를 전압으로 변환한다.
이어, 증폭부(426)는, 변환된 전압을 증폭시킨다.
다음, 피크 검출부(428)는, 증폭된 전압의 피크 값을 검출하여, 검출된 피크 값을 출력할 수 있다.
이와 같이, 검출부(400)는, 고정 코일(120)로부터 수신된 전류 또는 전압의 변위값을 검출하고, 렌즈 모듈인 이동부(200)의 오토 포커싱을 제어하는 오토 포커싱 제어부는, 이 변위값을 이용하여, 이동부(200)의 렌즈 모듈의 위치값을 예측할 수 있다.
그리고, 오토 포커싱 제어부는, 예측된 렌즈 모듈의 위치값을 이용하여, 최적의 오토 포커스 위치값을 찾아내고, 렌즈 모듈의 실제 위치값을 최적의 오토 포커스 위치값으로 이동하도록, 이동부(200)의 이동을 제어할 수 있다.
도 3은 도 1의 고정 코일과 이동 코일 사이의 전자기 유도 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈(10)의 이동 코일은, 저주파 신호에 고주파 신호가 실린 구동 신호를 인가받아, 구동 신호를 고정 코일로 전송할 수 있다.
즉, 이동부의 이동 코일에 인가되는 구동 신호는, 저주파의 구동 신호에 임의의 고주파 신호가 실린 신호일 수 있다.
따라서, 고정 코일은, 전자기 유도 현상에 의해, 이동 코일로부터 유도되는 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 수신하는데, 수신되는 주파수 신호는, 저주파 신호에 고주파 신호가 실린 신호일 수 있다.
여기서, 고정 코일에 수신되는 전자기 유도 고주파 응답 신호는, 고정 코일과 이동 코일 사이의 거리가 멀어질수록 작아지고, 고정 코일과 이동 코일 사이의 거리가 근접할수록 커진다.
이처럼, 고정 코일과 이동 코일 사이의 거리에 따라, 고정 코일에 수신되는 전자기 유도 고주파 응답 신호가 달라지므로, 검출부는, 고정 코일에 수신된 전류 또는 전압의 변위값을 검출하고, 오토 포커싱 제어부는, 이 변위값을 이용하여, 이동부(200)의 렌즈 모듈의 위치값을 예측할 수 있다.
그리고, 오토 포커싱 제어부는, 예측된 렌즈 모듈의 위치값을 이용하여, 최적의 오토 포커스 위치값을 찾아내고, 렌즈 모듈의 실제 위치값을 최적의 오토 포커스 위치값으로 이동하도록, 이동부의 이동을 제어할 수 있다.
도 4는 도 1의 스프링을 보여주는 평면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스프링(350)은, 고정부(100)와 이동부(200) 사이에 연결되어, 이동부(200)의 이동에 따른 탄성력을 제공할 수 있다.
여기서, 스프링(350)은, 이동부(200)에 연결되는 제 1 연결부(350a)와, 고정부(100)에 연결되는 제 2 연결부(350b)를 포함할 수 있다.
일반적으로, 스프링(350)은, 고유 진동수를 가지는데, 스프링의 고유 진동수에 의해, 이동부(200)는, 이동 후, 안정화될 때까지 소정 시간 기다려야 하는 시간 손실이 발생할 수 있다.
따라서, 스프링(350)과 고정부(100) 사이에는, 댐퍼(damper)(360)를 배치함으로써, 스프링의 고유 진동을 억제시킬 수 있다.
여기서, 댐퍼(360)의 위치는, 스프링(350)과 고정부(100) 사이 중, 모든 영역에 배치 가능하다.
일 예로, 댐퍼(360)는, 스프링(350)과 고정부(100)를 연결하는 제 2 연결부(350b)에 인접하여 배치될 수 있다.
따라서, 스프링(350)과 고정부(100) 사이에, 댐퍼를 형성함으로써, 스프링(350)의 고유 진동을 억제시키고, 히스테리시스(hysteresis) 특성을 줄임으로써, 오토 포커스의 에러를 방지할 수 있고, 오토 포커스 시간을 줄일 수 있다.
도 5는 스프링의 댐퍼 적용 전후에 대한 고유진동 주파수 특성을 보여주는 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 스프링에 댐퍼를 적용하지 않은 경우, 이동부가 이동한 후, 이동부가 안정화될 때까지, 긴 시간이 걸리므로, 불필요한 시간 손실이 발생할 수 있다.
그러나, 스프링에 댐퍼를 적용하면, 이동부가 이동한 후, 이동부는, 매우 짧은 시간 내에 안정화되므로, 이동부가 안정화될 때까지 기다리는 불필요한 시간 손실을 제거할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 스프링에 댐퍼를 적용함으로써, 스프링의 고유 진동을 억제시키고, 히스테리시스(hysteresis) 특성을 줄임으로써, 오토 포커스의 에러를 방지할 수 있고, 오토 포커스 시간을 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토 포커싱 제어부를 보여주는 블럭 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 카메라 모듈은, 렌즈 모듈인 이동부의 오토 포커싱을 제어하는 오토 포커싱 제어부를 더 포함할 수 있는데, 오토 포커싱 제어부는, 이미지 센서(510), 이미지 신호 처리부(520), 포커스 위치 산출부(530), 그리고 구동 제어부(540)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 이미지 센서(510)는, 스프링(350)으로 고정부에 연결되어 오토 포커싱 이동되는 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 피사체의 이미지를 센싱한다.
그리고, 이미지 신호 처리부(520)는, 이미지 센서(510)로부터 센싱된 이미지 신호를 처리한다.
이어, 포커스 위치 산출부(530)는, 이미지 신호 처리부(520)로부터 처리된 이미지 신호와, 검출부(400)로부터 검출된 이동 코일과 고정 코일 사이의 거리에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 수신하여, 최적의 포커스 위치값을 산출할 수 있다.
다음, 구동 제어부(540)는, 산출된 최적의 포커스 위치값으로 이동부가 이동하도록, 구동부를 제어할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 카메라 모듈의 오토 포커스 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 구동 제어부는, 오토 포커스를 위해, 이동부를 이동시킨다.(S10)
여기서, 이동 코일에는, 구동 신호가 인가되는데, 이동 코일에 인가되는 구동 신호는, 저주파 신호에 고주파 신호가 실린 구동 신호일 수 있다.
이어, 이미지 센서는, 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 이미지를 센싱하고, 검출부는, 고정 코일로부터, 이동 코일과 고정 코일 사이의 거리에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 검출한다.(S20)
여기서, 이동 코일과 고정 코일 사이의 거리에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 검출하는 단계에서, 검출부의 반파 정류부는, 고정 코일로부터 수신되는 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 반파 신호로 정류한다.(S22)
그리고, 검출부의 변환부는, 정류된 반파 신호를 전류 또는 전압으로 변환한 다음(S24), 검출부의 증폭부는, 변환된 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 증폭한다.(S26)
이어, 검출부의 피크 검출부는, 증폭된 주파수 신호의 피크를 검출하여 출력함으로써, 전류 또는 전압의 변위값을 검출할 수 있다.(S28)
다음, 이미지 신호 처리부는, 이미지 센서로부터 센싱된 이미지 신호를 처리한다.(S30)
그리고, 포커스 위치 산출부는, 이미지 신호 처리부로부터 처리된 이미지 신호와 검출부로부터 검출된 이동 코일과 고정 코일 사이의 거리에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 수신하여 최적의 포커스 위치값을 산출한다.(S40)
이어, 구동 제어부는, 산출된 최적의 포커스 위치값으로, 이동부를 이동시켜, 오토 포커스할 수 있다.(S50)
이와 같이, 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 고정부에 고정 코일을 배치하고, 이동부에 이동 코일을 배치하고, 고정 코일과 이동 코일 사이의 거리에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 검출하여, 오토 포커스 위치를 신속하고 정확하게 찾을 수 있다.
또한, 본 발명은, 스프링과 고정부 사이에 댐퍼를 배치하여, 스프링의 고유 진동을 줄임으로써, 오토 포커스의 에러를 방지할 수 있고, 오토 포커스 시간을 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
100 : 고정부 110 : 자석
120 : 고정 코일 200 : 이동부
210 : 렌즈 220 : 이동 코일
350 : 스프링 400 : 검출부

Claims (14)

  1. 관통 홀이 형성되는 고정부;
    상기 고정부의 관통 홀 내측면에 배치되는 자석;
    적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 상기 고정부의 관통 홀 내에서 선형 이동하는 이동부;
    상기 이동부의 외면을 감싸는 이동 코일; 그리고,
    상기 고정부에 배치되어, 상기 이동 코일과의 거리에 따라 가변하는 전류 또는 전압을 상기 이동 코일로부터 수신하는 고정 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 코일은, 상기 이동부의 일측으로부터 일정 간격 떨어져 배치되고, 상기 이동부의 이동 방향 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 코일의 권선수와 상기 이동 코일의 권선수는, 서로 다른 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 고정 코일의 권선수는, 상기 이동 코일의 권선수보다 더 적은 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 이동 코일은, 저주파 신호에 고주파 신호가 실린 구동 신호를 인가받아, 상기 구동 신호를 상기 고정 코일로 전송하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정부와 상기 이동부 사이에 연결되어, 상기 이동부의 이동에 따른 탄성력을 제공하는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 카메라 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 스프링과 상기 고정부 사이에는, 댐퍼(damper)가 배치되는 것을 특징으로 카메라 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 댐퍼는, 상기 스프링과 상기 고정부의 연결단에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 카메라 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 코일로부터 수신된 전류 또는 전압의 변위값을 검출하는 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 검출부는,
    상기 고정 코일로부터 수신되는 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 반파 신호로 정류하는 반파 정류부;
    상기 반파 정류부로부터 수신되는 반파 신호를 전류 또는 전압으로 변환하는 변환부;
    상기 변환부로부터 변환된 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 증폭하는 증폭부; 그리고,
    상기 증폭부로부터 증폭된 주파수 신호의 피크를 검출하는 피크 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 이미지를 센싱하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서로부터 센싱된 이미지 신호를 처리하는 이미지 신호 처리부;
    상기 이미지 신호 처리부로부터 처리된 이미지 신호와, 상기 고정부에 배치된 고정 코일로부터 수신된 상기 전류 또는 전압의 변위값을 토대로, 최적의 포커스 위치값을 산출하는 포커스 위치 산출부; 그리고,
    상기 산출된 최적의 포커스 위치값으로 상기 이동부의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 카메라 모듈.
  12. 이동 코일과 렌즈가 배치되는 이동부와, 상기 이동 코일과의 거리에 따라 가변하는 전류 또는 전압을 상기 이동 코일로부터 수신하는 고정 코일이 배치되는 고정부를 포함하는 카메라 모듈의 오토 포커스 방법에 있어서,
    상기 이동 코일에 구동 신호를 인가하여, 상기 이동부를 이동시키는 단계;
    상기 이동부의 이동에 따라, 상기 이동부의 렌즈를 통해 입사되는 이미지를 센싱하고, 상기 이동 코일과 고정 코일 사이의 거리에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 검출하는 단계;
    상기 센싱된 이미지 신호를 처리하는 단계;
    상기 처리된 이미지 신호와 상기 검출된 전류 또는 전압의 변위값으로부터 최적의 포커스 위치값을 산출하는 단계; 그리고,
    상기 산출된 최적의 포커스 위치값으로, 상기 이동부를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 카메라 모듈의 오토 포커스 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 이동 코일에 인가되는 구동 신호는, 저주파 신호에 고주파 신호가 실린 구동 신호인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 오토 포커스 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 이동 코일과 고정 코일 사이의 거리에 따른 전류 또는 전압의 변위값을 검출하는 단계는,
    상기 고정 코일로부터 수신되는 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 반파 신호로 정류하는 단계;
    상기 정류된 반파 신호를 전류 또는 전압으로 변환하는 단계;
    상기 변환된 전류 또는 전압에 대한 주파수 신호를 증폭하는 단계; 그리고,
    상기 증폭된 주파수 신호의 피크를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈의 오토 포커스 방법.
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