KR20150106793A

KR20150106793A - 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 자동초점조정 방법

Info

Publication number: KR20150106793A
Application number: KR1020140043399A
Authority: KR
Inventors: 백재호; 정신영; 김유창; 김경준; 김성훈; 윤희수; 이중석
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2015-09-22
Also published as: CN104914646A; CN108153082A; KR102029488B1; KR101709833B1; US9086613B1; KR20150106813A; KR101479637B1; CN104914646B; CN108153082B

Abstract

본 발명의 카메라 모듈은 영구자석과 코일을 포함하는 액추에이터에 의해 초점거리를 조정하는 카메라 모듈에 있어서, 자력를 감지하는 감지센서와 마주하는 영구자석의 일 부분에 상기 영구자석의 제1극성과 상기 영구자석의 제2극성을 공간적으로 분할하는 중립 영역이 형성된다.

Description

카메라 모듈 및 카메라 모듈의 자동초점조정 방법{Camera Module and Method for Auto Focusing of Camera Module}

본 발명은 초점거리 조정을 위한 액추에이터를 구비한 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 자동초점조정 방법에 관한 것이다.

카메라 모듈은 초점거리 조정을 위한 액추에이터를 구비한다. 액추에이터의 한 형태는 전자기력을 생성하는 영구자석과 코일이 있다. 그런데 이러한 액추에이터는 영구자석과 코일 간의 위치에 따른 전자기력의 변화가 일정한 선형성을 갖지 못하므로, 카메라 모듈의 초점거리를 정밀하게 조정하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 신뢰성 있는 초점거리의 조정이 가능한 카메라 모듈 및 카메라 모듈의 자동초점조정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 영구자석에 중립 영역을 형성하여 액추에이터의 구동 신뢰성 및 구동 선형성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈은 영구자석의 중립 영역에 자속 밀도를 측정하는 감지센서를 배치하여 액추에이터의 구동 신뢰성 및 구동 선형성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 신뢰성 있는 초점거리의 조정이 가능하다.

도 1은 AF 구동방식을 설명하는 그래프이고,
도 2는 위상차(Phase Difference) AF 방식과 대비검출(Contrast) AF 방식의 선형성을 나타낸 그래프이고,
도 3은 본 기술의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 구성도이고,
도 4는 도 3에 도시된 이미지 센서의 평면도이고,
도 5는 도 3에 도시된 이미지 센서의 다른 형태에 따른 평면도이고,
도 6은 도 3에 도시된 액추에이터의 주요 구성을 나타낸 평면도이고,
도 7은 도 3에 도시된 액추에이터의 주요 구성을 나타낸 정면도이고,
도 8은 도 3에 도시된 액추에이터의 코일을 나타낸 정면도이고,
도 9는 도 3에 도시된 카메라 모듈의 제어 관계를 나타낸 구성도이고,
도 10은 본 기술의 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 자동초점거리 조정방법을 나타낸 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.

아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

아울러, 이하의 명세서에 '높이'는 광축 방향과 대체로 평행한 방향으로의 길이를 의미하고, '너비'는 광축에 대해 수직 방향으로의 길이를 의미한다.

도 1을 참조하여 AF 구동 방식을 설명한다.

핸드폰용 카메라에서 액추에이터를 이용한 자동초점조정 방식인 대비검출(Contrast) AF 의 경우 부가적인 추가 설비 없이 자동초점 조정이 가능할 수 있다. 다만, 이러한 방식은 고화소화에 의해 처리해야 하는 데이터의 용량이 증가할 경우, 자동초점조정을 위한 제어시간이 길어질 수 있다.

자동초점조정 시간은 순간 동작 촬영의 품질을 좌우하는 중요한 요소이다. 자동초점조정 시간의 단축은 적외선을 이용한 AF 방식이나 위상차(Phase Difference)를 이용한 AF 방식을 통해 가능할 수 있다. 그러나 이러한 방식을 채용하기 위해서는 부가적인 하드웨어가 필요하므로, 소형 단말기(예를 들어, 휴대용 전화기)에 적용하기 어렵다. 이에 따라 출원인은 이미지 센서 내부에 위치센서를 적절히 배치하는 방식을 통해 부가적인 하드웨어 없이 디포커스량을 계산해 내는 PD-AF를 개발하였다. 참고로, 카메라 모듈에서 AF Time 의 차이는 약 0.2 S 이다.

다음에서는 도 2를 참조하여 위상차 AF 방식의 당면과제를 간략히 설명한다.

위상차 AF 적용을 위해서 AF 액추에이터의 선형성(linearity) 확보가 중요하다. AF 액추에이터의 선형성이 확보되지 않으면, 대비검출(Contrast) AF의 코드값과 위상차 AF의 예측 코드값의 차이가 벌어지는 문제가 발생한다. 예를 들어, 위상차 AF 방식으로 자동초점거리를 조정한 후, 대비검출 AF 방식으로 자동초점거리를 보정하는 경우, 두 방식의 편차로 인해 자동초점제어의 신뢰성이 떨어진다.

본 기술은 이러한 문제점을 해소하고 AF 액추에이터의 선형성을 높일 수 있는 방법을 소개한다.

일 예로 본 기술은 면이극 착자로 이루어진 영구자석에 중립 영역(Neutral Zone: 제1극성의 자력과 제2극성의 자력이 대체로 상쇄되는 영역)을 형성하여, AF 액추에이터의 선형성을 향상시킬 수 있다.

다른 예로 본 기술은 영구자석의 중립 영역에 자속밀도를 감지하는 센서를 배치하여, 자계 시스템에 의해 생성되는 입력 자속값의 왜곡을 감소시키고 이를 통해 AF 액추에이터의 선형성을 향상시킬 수 있다.

다음에서는 도 3을 참조하여 카메라 모듈의 주요 구성을 설명한다.

카메라 모듈(10)은 렌즈 배럴(20), 하우징(30), 기판(40)을 포함한다. 아울러, 카메라 모듈(10)은 렌즈 배럴(20)을 통해 입사되는 입사광을 영상신호로 변환시키도록 구성된 이미지 센서(300)를 포함한다. 아울러, 카메라 모듈(10)은 이미지 센서(300)에 대한 렌즈 배럴(20)의 위치를 조정할 수 있도록 구성된 액추에이터(100)를 포함한다.

이와 같이 구성된 카메라 모듈(10)은 렌즈 배럴(20)이 액추에이터(100)에 의해 광축(C-C)과 평행한 방향으로 이동된다. 예를 들어, 렌즈 배럴(20)은 소정의 구동거리(L)를 가진다. 따라서, 카메라 모듈(10)은 렌즈 배럴(20)을 이동시킴으로써 초점거리를 조정할 수 있다. 참고로, 본 실시 예에서 렌즈 배럴(20)의 구동거리(L)는 0.3 ~ 0.5 ㎜이다.

액추에이터(100)는 영구자석(110), 코일(120), 요크(130)를 포함한다. 여기서, 영구자석(110)은 렌즈 배럴(20)에 배치되고, 코일(120) 및 요크(130)는 하우징(30)에 배치된다. 그러나 영구자석(110), 코일(120), 요크(130)의 배치위치가 전술된 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 영구자석(110)이 하우징(30)에 배치되고, 코일(120) 및 요크(130)가 렌즈 배럴(20)에 배치될 수 있다.

액추에이터(100)는 감지센서(210, 220)를 더 포함한다. 예를 들어, 액추에이터(100)는 영구자석(110)과 마주보도록 배치되는 하나 이상의 감지센서(210, 220)를 더 포함한다. 감지센서(210, 220)의 배치형태는 도 7에 대한 부분에서 다시 설명한다.

다음에서는 도 4를 참조하여 이미지 센서(300)를 설명한다.

이미지 센서(300)는 입사광을 전기적인 영상신호로 변환시킨다. 아울러, 이미지 센서(300)는 입사광의 위상차를 감지한다. 이를 위해 이미지 센서(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 위상차 감지부(312, 314)를 포함한다.

위상차 감지부(312, 314)는 이미지 센서(300)에 가장자리에 형성된다. 이는 위상차 감지부(312, 314)에 의한 해상도 저하현상을 최소화시킬 수 있다. 아울러, 위상차 감지부(312, 314)는 복수 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1위상차 감지부(312)는 이미지 센서(300)의 제1방향(도 4 기준으로 Y축 방향)을 따라 형성되어 제1방향으로의 위상차를 감지한다. 그리고 제2위상차 감지부(314)는 이미지 센서(300)의 제2방향(도 4 기준으로 X축 방향)을 따라 형성되어 제2방향으로의 위상차를 감지한다.

다음에서는 도 5를 참조하여 이미지 센서(300)의 다른 형태를 설명한다.

이미지 센서(300)는 다열 형태로 배열되는 다수의 위상차 감지부(312, 314)를 포함한다. 예를 들어, 제1위상차 감지부(312)는 이미지 센서(300)의 제1방향을 따라 4열로 형성되고, 제2위상차 감지부(314)는 이미지 센서(300)의 제2방향을 따라 4열로 형성된다. 아울러, 이웃한 복수의 위상차 감지부(312, 314)는 상호 어긋나게 형성된다. 이러한 위상차 감지부(312, 314)는 입사되는 입사광의 미세한 위상차를 감지하는데 유리할 수 있다. 따라서, 본 이미지 센서(300)는 위상차를 이용한 자동초점거리 조정에 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

다음에서는 도 6을 참조하여 카메라 모듈의 AF 구동을 위한 액추에이터의 주요구성을 설명한다.

본 기술에 따른 액추에이터(100)는 영구자석(110), 감지센서(200; 210, 220)를 포함한다. 아울러, 액추에이터(100)는 부가적으로 요크(130), 구동 IC(40)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 구성된 액추에이터는 위상차 AF 방식으로 구동된다. 아울러, 액추에이터는 대비검출 AF 방식으로도 구동될 수 있다. 예를 들어, 액추에이터는 위상차 AF 방식으로 초점거리를 조정하고, 대비검출 AF 방식으로 초점거리를 보정할 수 있다. 그러나 액추에이터가 전술된 2가지 방식을 모두 수행하는 것은 아니다. 예를 들어, 액추에이터는 필요에 따라 전자의 방식만으로 초점거리를 조정할 수 있다.

영구자석(110), 코일(120), 요크(130)는 소정이 간격을 두고 배치된다. 예를 들어, 영구자석(110)과 코일(120)은 제1간격(G1)을 두고 배치되고, 코일(120)과 요크(130)는 제2간격(G2)을 두고 배치된다. 아울러, 영구자석(110)과 감지센서(200)는 제3간격(G1+Td)을 두고 배치된다.

참고로, 도 6에서 미설명된 도면부호 Tm은 영구자석(110)의 두께이고, Td는 구동 IC(140)의 두께이고, Ty는 요크(130)의 두께이다. 본 실시 예에서, G1은 0.15 ㎜이고, Tm은 0.45 ㎜이고, Td는 0.45 ㎜이고, Ty는 0.13 ㎜이다. 따라서, 영구자석(110)과 감지센서(200) 간의 거리는 대략 0.6 ㎜이다.

감지센서(200)는 영구자석(110)과 대체로 마주하도록 배치된다. 또는, 감지센서(200)는 영구자석(110)의 자기력선속 밀도를 감지할 수 있는 영역에 배치된다. 예를 들어, 감지센서(200)는 영구자석(110)과 코일(120)의 사이 또는 코일(120)의 일 측에 배치되어 영구자석(110)의 자기력선속 밀도를 감지한다. 그러나 감지센서(200)의 배치형태가 코일(120)의 일 측으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 감지센서(200)는 영구자석(110)의 이등분선과 코일(120)의 이등분선을 연결하는 선상에 배치될 수 있다.

도 7을 참조하여 영구자석의 형상을 설명한다.

영구자석(110)은 소정의 크기를 가진다. 예를 들어, 영구자석(110)은 제1크기의 두께(tm), 제2크기의 높이(hm), 제3크기의 너비(Wm)를 가진다. 참고로, 본 실시 예에서, 영구자석(110)의 두께(tm)는 0.45 ㎜이고, 높이(hm)는 2.7 ㎜이고, 너비(Wm)는 4.5 ㎜이다. 그러나 영구자석(110)의 두께, 높이, 너비가 전술된 수치로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 영구자석(110)의 두께(tm), 높이(hm), 너비(Wm)는 액추에이터의 구동거리에 따라 변경될 수 있다.

영구자석(110)은 면이극 착자로 이루어진 자석이다. 예를 들어, 영구자석(110)의 일 측에는 제1극성의 제1영역(112)이 형성되고, 타 측에는 제2극성의 제2영역(114)이 형성된다. 아울러, 제1영역(112)과 제2영역(114)의 사이에는 대체로 극성을 띄지 않는 중립 영역(Neutral Zone, 116)이 형성된다.

중립 영역(116)은 소정 크기의 높이(H)를 가진다. 일 예로, 중립 영역(116)의 높이(H)는 0.4 ~ 0.8 ㎜이다. 다른 예로, 중립 영역(116)의 높이(H)는 0.55 ~ 0.65이다.

중립 영역(116)의 높이(H)는 영구자석(110)의 높이(hm)에 대해 아래와 같은 관계식을 만족한다.

[관계식] 0.14 < H/hm < 0.32

또는, 중립 영역(116)의 높이(H)는 영구자석(110)의 높이(hm)에 대해 아래와 같은 관계식을 만족한다.

[관계식] 0.19 < H/hm < 0.26

아울러, 중립 영역(116)의 높이(H)는 액추에이터의 구동거리(L)에 대해 아래와 같은 관계식을 만족한다.

[관계식] 0.89 < H/L < 2.67

또는, 중립 영역(116)의 높이(H)는 액추에이터의 구동거리(L)에 대해 아래와 같은 관계식을 만족한다.

[관계식] 1.22 < H/L < 2.17

다음에서는 도 7을 계속 참조하여 감지센서의 배치 형태를 설명한다.

감지센서(210, 220)는 영구자석(110)의 자기력선속 밀도를 감지할 수 있다. 이를 위해 감지센서(210, 220)는 영구자석(110)과 마주하도록 배치된다. 예를 들어, 감지센서(210, 220)는 하우징(30)에 배치된다. 그러나 감지 센서(210, 220)의 배치위치가 하우징(30)으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 영구자석(110)이 하우징에 형성되는 경우에는, 렌즈 배럴(20)에 감지센서(210, 220)가 배치될 수 있다.

감지센서(210, 220)는 대체로 영구자석(110)의 중립 영역(116)과 마주하도록 배치된다. 예를 들어, 적어도 하나의 감지센서(210, 220)는 렌즈 배럴(20)이 광축 방향으로 이동하라도 영구자석(110)의 중립 영역(116)과 마주하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 감지센서(210, 220)는 렌즈 배럴(20)의 이동에 따른 자기력선속 밀도의 변화를 정확하게 감지할 수 있다. 또한, 이러한 감지센서(210, 220)의 배치형태는 렌즈 배럴(20)의 구동범위에서 자기력선속 밀도의 변화가 선형성을 갖도록 할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 배럴(20)의 구동범위에서 렌즈 배럴(20)의 구동변위는 감지센서(210, 220)에 의해 감지되는 자기력선속 밀도의 크기와 비례관계에 있다. 때문에, 감지센서(210, 220)에 의해 감지되는 자기력선속 밀도의 크기를 알면, 렌즈 배럴(20)의 구동변위(즉, 현재의 위치)를 알 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 따르면, 영구자석(110)과 코일(120) 사이에 형성되는 자기력선속 밀도의 크기를 변화시켜, 렌즈 배럴(20)을 원하는 위치로 정확하게 구동시킬 수 있으며, 이를 통해 카메라 모듈의 초점거리를 정확하게 조정할 수 있다.

감지센서(210, 220)는 영구자석(110)의 일 측에 치우치게 배치될 수 있다. 그러나 필요에 따라 감지센서(210, 220)는 영구자석(110)의 중심축(C)과 대체로 일치되는 위치에 배치될 수도 있다. 이러한 감지센서(210, 220)의 배치형태는 영구자석(110)과 코일(120) 간의 자기력선속 밀도의 변화를 정밀하게 감지케 하면서, 영구자석(110)과 코일(120) 간의 자기력선속 밀도의 변화에 영향을 미치지 않게 할 수 있다.

감지센서(210, 220)는 복수일 수 있다. 예를 들어, 감지센서(210, 220)는 2개일 수 있다. 복수의 감지센서(210, 220)는 영구자석(110)의 높이방향을 따라 소정의 간격(G)을 두고 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1감지센서(210)와 제2감지센서(220)의 간격(G)은 0.30 ~ 0.34 ㎜이다.

상기 감지센서들(210, 220) 간의 간격(G)은 영구자석(110)의 중립영역(116)의 높이(H)에 대해 아래와 같은 관계식을 만족한다.

[관계식] 1.18 < H/G < 2.67

또한, 상기 감지센서들(210, 220) 간의 간격(G)은 영구자석(110)의 중립영역(116)의 높이(H)에 대해 아래와 같은 관계식을 만족한다.

[관계식] 1.62 < H/G < 2.17

감지센서(210, 220)는 영구자석(110)과 소정의 거리(S=L1+Td)를 두고 배치될 수 있다. 예를 들어, 감지센서(210, 220)는 0.27 ~ 0.67 ㎜의 거리(S)를 두고 영구자석(110)과 마주할 수 있다.

감지센서(210, 220)와 영구자석(110) 간의 거리(S)는 영구자석(110)의 중립영역(116)의 높이(H)에 대해 아래와 같은 관계식을 만족한다.

[관계식] 0.60 < H/S < 2.96

또한, 감지센서(210, 220)와 영구자석(110) 간의 거리(S)는 영구자석(110)의 중립영역(116)의 높이(H)에 대해 아래와 같은 관계식을 만족한다.

[관계식] 0.82 < H/S < 2.41

한편, 감지센서(210, 220)는 구동 IC(140)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 감지센서(210, 220)는 구동 IC(140)의 일 면 또는 배부에 일체로 형성될 수 있다. 그러나 감지센서(210, 220)의 형성위치가 구동 IC(140)로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 구동 IC(140)를 생략할 수 있다.

감지센서(210, 220)는 요크(130)와 소정의 거리를 두고 배치될 수 있다. 예를 들어, 감지센서(210, 220)는 요크(130)와 0.2 ~ 0.4㎜의 거리를 두고 배치된다. 참고로, 요크(130)의 두께는 0.1 ~ 0.15 ㎜이다.

감지센서(210, 220)는 소정 범위의 자속밀도를 감지할 수 있다. 예를 들어, 감지센서(210, 220)는 -300 mT ~ 300 mT의 자속밀도를 감지할 수 있다.

감지센서(210, 220)의 감지가능한 최대 자기력선속 밀도(Sf)는 영구자석(110)의 중립영역(116)의 높이(H)에 대해 아래의 관계식들을 만족한다.

[관계식] -3.0 < Sf/(S*H) < 0.6

[관계식] -0.1 < Sf/(Wm*H) < 0.1

[관계식] 2.79 < (Mf*H)/(Sf*S) < 13.83

[관계식] 3.83 < (Mf*H)/(Sf*S) < 11.23

(상기 조건식에서 Sf는 상기 감지센서가 감지할 수 있는 최대 자기력선속 밀도[T]이고, Mf는 영구자석(110)의 자기력선속 밀도[T]이고, S는 상기 영구자석(110)과 상기 감지센서(210, 220) 간의 거리[㎜]이고, Wm은 상기 영구자석의 너비[㎜]이고, H는 상기 중립 영역(116)의 높이[㎜]이다)

참고로, 본 실시 예에서 영구자석의 자기력선속 밀도는 1.4 T이다.

다음에서는 도 8을 참조하여 코일(120)에 대해 설명한다.

코일(120)은 대체로 영구자석(110)과 동일 또는 유사한 크기를 갖는다. 예를 들어, 코일(120)의 높이(hc)는 영구자석(110)의 높이(hm)와 동일 또는 유사하고, 코일(120)의 너비(Wc)는 영구자석(110)의 너비(Wm)와 동일 또는 유사하다. 아울러, 코일(120)의 두께는 영구자석(110)의 두께(tm)와 대체로 동일하다. 참고로, 본 실시 예에서, hc는 2.75 ㎜이고, Wc는 3.3 ㎜이고, 코일의 두께는 0.45 ㎜이다.

코일(120)은 다수의 도전성 선(122)이 감긴 형태이다. 예를 들어, 코일(120)은 0.04 ㎜의 지름을 갖는 선이 180 ~ 240회 감긴 형태일 수 있다. 이와 같이 형성된 코일(120)은 소정의 저항을 갖는다. 예를 들어, 코일(120)은 15 ~ 30 Ω의 저항을 가질 수 있다.

코일(120)의 중앙에는 중공부(124)가 형성된다. 중공부(124)는 대체로 중립 영역(116)의 높이(H)와 동일 또는 유사할 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예에서 중공부(124)의 높이(hh)는 0.5 ~ 0.7 ㎜이며, 중립 영역(116)의 높이(H)에 대해 아래와 같은 관계식을 만족한다.

[관계식] 0.5 < H/hh < 1.5

다음에서는 도 9를 참조하여 액추에이터의 제어구조를 설명한다.

액추에이터(100)의 구동변위는 감지센서(200)로부터 취득된 자기력선속 밀도 와 이미지 센서(300)로부터 취득된 위상차에 의해 결정된다. 예를 들어, 화상신호처리 유닛(ISP, 400)은 감지센서(200)로부터 취득된 자기력선속 밀도를 통해 렌즈 배럴(20)의 현재 위치를 판단하고, 이미지 센서(300)로부터 취득된 위상차를 통해 선명한 화상구현을 위한 초점거리(예를 들어, 렌즈 배럴(20)의 이동위치)를 산출한다. 아울러, 화상신호처리 유닛(400)은 산출된 초점거리와 렌즈 배럴(20)의 현재 위치를 비교하여, 렌즈 배럴(20)의 이동위치를 결정한다. 렌즈 배럴(20)의 이동위치가 결정되면, 화상신호처리 유닛(400)은 액추에이터(100)에 전기신호를 송출하여 렌즈 배럴(20)를 이동시킨다.

다음에서는 도 10을 참조하여 카메라 모듈의 자동초점거리 조정방법을 설명한다.

카메라 모듈의 자동초점거리 조정방법은 화상의 위상차 산출 단계(S10), 초점거리 산출 단계(S20), 렌즈 배럴의 위치 산출 단계(S30), 렌즈 배럴의 이동위치 결정 단계(S40)를 포함한다.

1) 화상의 위상차 산출 단계(S10)

본 단계에서는 화상의 위상차를 감지한다. 예를 들어, 이미지 센서(300)의 위상차 감지부(312, 314)는 입사되는 화상정보를 통해 위상차를 감지한다.

2) 초점거리 산출 단계(S20)

본 단계에서는 선명한 화상을 구현하기 위한 초점거리를 산출한다. 예를 들어, 화상신호처리 유닛(400)은 위상차 감지부(312, 314)로부터 취득한 위상차를 제1함수(예를 들어, 위상차와 초점거리의 관계를 나타낸 함수 - 사전실험을 통해 얻을 수 있다)와 비교하여 초점거리를 산출한다. 일 예로, 저장된 위상차 함수에 기초하여 취득한 위상차에 대응하는 초점거리를 산출한다. 참고로, 화상신호처리 유닛(400)은 산출된 초점거리를 렌즈 배럴(20)의 이동위치로 변환할 수 있다.

3) 렌즈 배럴의 현재위치 산출 단계(S30)

본 단계에서는 렌즈 배럴(20)의 현재 위치를 산출한다. 렌즈 배럴(20)의 현재 위치는 감지센서(200)로부터 취득한 자기력선속 밀도를 통해 산출한다. 예를 들어, 화상신호처리 유닛(400)은 감지센서(200)로부터 취득한 자기력선속 밀도를 제2함수(예를 들어, 자기력선속 밀도와 렌즈 배럴의 이동변위의 관계를 나타낸 함수)와 비교하여 렌즈 배럴(20)의 현재 위치를 산출한다.

4) 렌즈 배럴의 이동위치 결정 단계(S40)

본 단계에서는 렌즈 배럴(20)의 이동위치를 결정한다. 예를 들어, 화상신호처리 유닛(400)은 산출된 초점거리와 렌즈 배럴(20)의 현 위치를 비교하고, 두 값의 편차에 기인하여 렌즈 배럴(20)의 제1이동위치를 결정한다. 여기서, 제1이동위치는 해당 화상을 촬영하기 위한 카메라 모듈의 초점거리로 결정될 수 있다.

한편, 카메라 모듈의 자동초점거리 조정방법은 대비검출 단계, 렌즈 배럴의 이동위치 보정 단계를 더 포함한다.

5) 대비검출 단계

본 단계에서는 렌즈 배럴을 통해 입사되는 화상의 대비 값(contrast value)을 검출한다. 예를 들어, 산출된 위상차에 의해 렌즈 배럴의 제1이동위치가 결정되면, 화상신호처리 유닛(400)은 제1이동위치를 포함하는 소정의 구간을 설정하고, 상기 구간에서의 대비 값을 측정할 수 있도록 액추에이터(100)를 작동시킬 수 있다. 아울러, 화상신호처리 유닛(400)은 측정된 대비 값 중에서 최대 대비 값을 판단하고, 판단된 최대 대비 값에 대응하는 렌즈 배럴의 제2이동위치를 산출할 수 있다.

6) 렌즈 배럴의 이동위치 보정 단계

본 단계에서는 렌즈 배럴의 최종 이동위치를 결정한다. 예를 들어, 화상신호처리 유닛(400)은 위상차에 의해 결정된 제1이동위치와 대비검출에 의해 산출된 제2이동위치를 비교하고, 제1이동위치와 제2이동위치 간의 편차가 허용범위 내에 있으면 제1이동위치 및 제2이동위치 중 하나를 카메라 모듈의 초점위치로 결정한다. 이와 달리 제1이동위치와 제2이동위치 간의 편차가 허용범위를 벗어나면 제2이동위치를 렌즈 배럴의 초점위치로 카메라 모듈의 초점위치로 결정한다.

위와 같이 구성된 카메라 모듈의 액추에이터는 전술된 관계식들을 만족하는 범위에서 자기력선속 밀도 크기와 렌즈 배럴의 구동변위 간의 관계가 선형적으로 나타낸다. 예를 들어, 영구자석(110)의 중립 영역(116)의 높이(H)가 0.4 이하 및 0.8 이상인 경우에는 자기력선속 밀도 크기와 렌즈 배럴의 구동변위 간의 관계가 비선형적인 형태로 나타낸다. 그러나 중립 영역(116)의 높이(H)가 0.4 ~ 0.8 범위에서는 자기력선속 밀도 크기와 렌즈 배럴의 구동변위 간의 관계가 신뢰할 수 있는 수준의 선형수식으로 나타낸다.

본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전술된 실시형태에 기재된 다양한 특징사항은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한 다른 실시형태에 결합하여 적용될 수 있다.

10 카메라 모듈
20 렌즈 배럴
30 하우징
40 기판
100 액추에이터
110 영구자석
120 코일
130 요크
140 구동 IC
200 감지센서
210 제1감지센서
220 제2감지센서
300 이미지 센서
310 위상차 감지부
400 화상신호처리 유닛

Claims

영구자석과 코일을 포함하는 액추에이터에 의해 초점거리를 조정하는 카메라 모듈에 있어서,
자속밀도를 감지하는 감지센서와 마주하는 영구자석의 일 부분에 상기 영구자석의 제1극성과 상기 영구자석의 제2극성을 공간적으로 분할하는 중립 영역이 형성되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 카메라 모듈.
[조건식] 0.14 < H/hm < 0.32
(상기 조건식에서 H는 상기 중립 영역의 높이이고, hm는 상기 영구자석의 높이이다)
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 카메라 모듈.
[조건식] 0.5 < H/hh < 1.5
(상기 조건식에서 H는 상기 중립 영역의 높이이고, hh는 상기 코일의 중공부의 높이이다)
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 카메라 모듈.
[조건식] 0.89 < H/L < 2.67
(상기 조건식에서 H는 상기 중립 영역의 높이이고, L은 상기 액추에이터의 구동거리이다)
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 카메라 모듈.
[조건식] 1.18 < H/G < 2.67
(상기 조건식에서 H는 상기 중립 영역의 높이이고, G는 상기 중립 영역의 최하부에 배치되는 제1감지센서와 최상부에 배치되는 제2감지센서 간의 거리이다)
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 카메라 모듈.
[조건식] -3.0 < Sf/(S*H) < 0.6
(상기 조건식에서 Sf는 상기 감지센서의 감도[T: 테슬라]이고, S는 상기 영구자석과 상기 감지센서 간의 거리[㎜]이고, H는 상기 중립 영역의 높이[㎜]이다)
제1항에 있어서,
하기 조건식을 만족하는 카메라 모듈.
[조건식] -0.1 < Sf/(Wm*H) < 0.1
(상기 조건식에서 Sf는 상기 감지센서의 감도[T: 테슬라]이고, Wm은 상기 영구자석의 너비[㎜]이고, H는 상기 중립 영역의 높이[㎜]이다)
제1항에 있어서,
상기 감지센서는 복수이고, 상기 중립 영역의 높이 방향을 따라 간격을 두고 배치되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 감지센서는 상기 영구자석의 수직이등분선에 대해 일 측으로 편향되게 배치되는 카메라 모듈.
렌즈 배럴에 형성되는 영구자석;
상기 영구자석과 마주보도록 배치되는 코일;
상기 영구자석의 제1극성 영역과 상기 영구자석의 제2극성 영역 사이에 형성되는 중립 영역과 마주하도록 배치되는 감지센서; 및
위상차 감지부를 구비하는 이미지 센서;
을 포함하는 카메라 모듈.
제10항에 있어서,
상기 제1극성 영역, 상기 중립 영역, 상기 제2극성 영역은 광축 방향을 따라 순차적으로 형성되는 카메라 모듈.
제10항에 있어서,
상기 감지센서는 복수이고, 광축 방향을 따라 배치되는 카메라 모듈.
제10항에 있어서,
상기 감지센서에 의해 취득한 전기신호로부터 상기 렌즈 배럴의 위치를 감지하고,
상기 위상차 감지부에 의해 취득한 전기신호로부터 초점거리를 산출하며,
상기 코일에 공급되는 전류 크기를 결정하는 화상신호처리 유닛;
을 더 포함하는 카메라 모듈.
이미지 센서로 입사되는 화상의 위상차를 산출하는 단계;
위상차의 크기로 화상을 촬영하기 위한 초점거리를 산출하는 단계;
렌즈 배럴의 현재 위치를 산출하는 단계; 및
초점거리와 현재 위치를 비교하여 렌즈 배럴의 이동변위를 결정하는 단계;
를 포함하는 카메라 모듈의 자동초점조정 방법.
제14항에 있어서,
결정된 이동변위를 기준으로 렌즈 배럴을 이동시키면서 화상의 대비 값(contrast value)를 검출하는 단계; 및
대비 값이 최대가 되는 렌즈 배럴의 이동위치를 판단하여, 렌즈 배럴의 최종 이동변위를 결정하는 단계;
를 포함하는 카메라 모듈의 자동초점조정 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서,
영구자석의 중립 영역 부근에서 변화되는 자기력선속 밀도의 크기로 렌즈 배럴의 위치를 감지하는 카메라 모듈의 자동초점조정 방법.