KR20170035467A - 렌즈 구동 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

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KR20170035467A
KR20170035467A KR1020150134327A KR20150134327A KR20170035467A KR 20170035467 A KR20170035467 A KR 20170035467A KR 1020150134327 A KR1020150134327 A KR 1020150134327A KR 20150134327 A KR20150134327 A KR 20150134327A KR 20170035467 A KR20170035467 A KR 20170035467A
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Abstract

실시 예는 마그네트를 지지하는 하우징, 외주면에 제1 코일이 배치되고, 상기 제1 코일과 상기 마그네트의 상호 작용에 의하여 이동하는 보빈, 상기 보빈과 상기 하우징에 결합되는 상측 탄성 부재 및 하측 탄성 부재, 및 상기 제1 코일과 이격하여 배치되는 제1 및 제2 유도 코일들을 포함하는 제2 코일을 포함하며, 상기 제1 코일에는 제1 구동 신호가 인가되고, 상기 제2 유도 코일에는 제2 구동 신호가 인가된다.

Description

렌즈 구동 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈{LENS MOVING APPARATUS AND CAMERA MODULE INCLUDING THE SAME}
실시 예는 렌즈 구동 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
피사체를 촬상하여 이미지 또는 동영상으로 저장하는 기능을 수행하는 카메라 모듈이 장착된 휴대폰 또는 스마트폰이 개발되고 있다. 일반적으로 카메라 모듈은 렌즈, 이미지 센서 모듈, 및 렌즈와 이미지 센서 모듈의 간격을 조절하는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor, VCM)를 포함할 수 있다.
스마트폰과 같은 소형 전자제품에 실장되는 카메라 모듈의 경우, 사용 도중에 빈번하게 카메라 모듈이 충격을 받을 수 있으며, 촬영하는 동안 사용자의 손떨림 등에 따라 미세하게 카메라 모듈이 흔들릴 수 있다. 이와 같은 점을 감안하여, 최근에는 손떨림 방지 수단을 카메라 모듈에 추가 설치하는 기술 개발이 요구되고 있다.
실시 예는 주위 온도 변화에 기인하는 렌즈의 초점이 틀어지는 것을 방지하여 정확한 오토 포커싱을 구현할 수 있는 렌즈 구동 장치 및 카메라 모듈을 제공한다.
실시 예에 따른 렌즈 구동 장치는 마그네트를 지지하는 하우징(Housing); 외주면에 제1 코일이 배치되고, 상기 제1 코일과 상기 마그네트의 상호 작용에 의하여 이동하는 보빈(Bobbin); 상기 보빈과 상기 하우징에 결합되는 상측 탄성 부재 및 하측 탄성 부재; 및 상기 제1 코일과 이격하여 배치되는 제1 및 제2 유도 코일들을 포함하는 제2 코일을 포함하며, 상기 제1 코일에는 제1 구동 신호가 인가되고, 상기 제2 유도 코일에는 제2 구동 신호가 인가된다.
상기 제1 및 제2 유도 코일들 각각에는 상기 제1 코일과의 상호 유도 작용에 의한 유도 전압이 발생되고, 상기 제2 유도 코일에는 상기 제2 구동 신호에 의한 전압 강하에 의한 전압이 발생될 수 있다.
상기 제1 유도 코일, 및 상기 제2 유도 코일 각각은 광축을 기준으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 상기 하우징의 외주면을 감쌀 수 있다.
상기 제1 및 제2 유도 코일 중 어느 하나는 광축을 기준으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 상기 하우징의 외주면을 감싸고, 상기 제1 및 제2 유도 코일 중 나머지 다른 하나는 상기 광축과 수직인 축을 중심으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 권선되는 코일 링 형태로 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 구동 신호들 각각은 교류 신호 또는 펄스 신호일 수 있다.
상기 제1 및 제2 구동 신호들 각각은 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 유도 코일들은 서로 직렬 연결되고, 상기 제1 유도 코일의 일단과 상기 제2 유도 코일의 일단의 접점에 중간 탭이 마련될 수 있다.
상기 제1 및 제2 유도 코일들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
상기 중간 탭에는 그라운드 전원이 인가될 수 있다.
상기 상측 및 하측 탄성 부재들 각각은 2개 이상으로 분할되고, 상기 제1 코일은 상기 분할된 상측 탄성 부재들 중에서 선택된 2개와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 코일은 상기 선택된 상측 탄성 부재들을 제외한 나머지 상측 탄성 부재들 및 상기 하측 탄성 부재들 중에서 선택된 적어도 3개와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 렌즈 구동 장치는 상기 하우징의 일 측면에 배치되고, 상기 분할된 상측 탄성 부재들 및 상기 분할된 하측 탄성 부재들과 전기적으로 연결되는 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
또는 상기 렌즈 구동 장치는 상기 하측 탄성 부재 아래에 위치하고, 상기 분할된 상측 탄성 부재들 및 상기 분할된 하측 탄성 부재들과 전기적으로 연결되는 회로 기판; 및 상기 분할된 상측 탄성 부재들과 상기 회로 기판을 전기적으로 연결하는 지지 부재들을 더 포함할 수 있다.
상기 렌즈 구동 장치는 상기 회로 기판 상에 배치되고, 상기 마그네트와 상호 작용에 의하여 상기 하우징을 이동시키는 제3 코일을 더 포함할 수 있다.
상기 렌즈 구동 장치는 상기 제2 코일의 양단에 병렬 연결되는 커패시터를 더 포함하는 렌즈 구동 장치.
상기 제1 코일과의 상호 유도 작용에 의하여 상기 제1 및 제2 유도 코일들 각각에 발생하는 유도 전압은 주위 온도 변화에 기초하여 변화할 수 있다.
상기 제2 구동 신호에 의한 전압 강하에 의한 전압은 주위 온도 변화에 기초하여 변화할 수 있다.
실시 예에 따른 카메라 모듈은 렌즈 배럴; 상기 렌즈 배럴을 이동시키는 렌즈 구동 장치; 상기 렌즈 구동 장치를 통하여 입사되는 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서; 및 상기 렌즈 구동 장치를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 렌즈 구동 장치는 마그네트를 지지하는 하우징; 외주면에 제1 코일이 배치되고, 상기 제1 코일과 상기 마그네트의 상호 작용에 의하여 이동하는 보빈; 상기 보빈과 상기 하우징에 결합되는 상측 탄성 부재 및 하측 탄성 부재; 및 상기 제1 코일과 이격하여 배치되는 제1 및 제2 유도 코일들을 포함하는 제2 코일을 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1 코일에 제1 구동 신호가 인가하고, 상기 제2 유도 코일에는 제2 구동 신호를 인가하고, 상기 제1 유도 코일의 출력인 제1 전압 및 상기 제2 유도 코일의 출력인 제2 전압에 기초하여, 상기 보빈의 변위를 제어한다.
상기 제어부는 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이에 기초하여, 상기 보빈의 변위를 보상할 수 있다.
상기 제1 전압은 상기 제1 코일과 상기 제1 유도 코일 간의 상호 유도에 기초하여 발생하는 전압이고, 상기 제2 전압은 상기 제2 코일과 상기 제2 유도 코일 간의 상호 유도에 의한 전압 및 상기 제2 구동 신호에 의한 전압 강하에 의한 전압에 기초하여 발생하는 전압일 수 있다.
실시 예는 주위 온도 변화에 기인하는 렌즈의 초점이 틀어지는 것을 방지하여 정확한 오토 포커싱을 구현할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 렌즈 구동 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 하우징, 마그네트, 및 회로 기판의 개략적인 분해 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 3의 하우징, 마그네트, 및 회로 기판의 결합 사시도를 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 보빈, 상측 탄성 부재, 및 회로 기판을 나타낸다.
도 6은 도 1에 도시된 보빈, 및 하측 탄성 부재를 나타낸다.
도 7은 하우징에 배치되는 제2 코일의 일 실시 예를 나타낸다.
도 8은 하우징에 배치되는 제2 코일의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 9a는 도 1에 도시된 제2 코일의 일 실시 예를 나타낸다.
도 9b는 도 1에 도시된 제2 코일의 또 다른 실시 예를 나타낸다.
도 10a는 도 9a의 제1 유도 코일의 일단과 중간 탭 사이의 제1 전압, 및 제2 유도 코일의 일단과 중간 탭 사이의 제2 전압을 나타낸다.
도 10b는 도 9b의 제1 유도 코일의 일단과 타단 사이의 제1 전압, 및 제2 유도 코일의 일단과 타단 사이의 제2 전압을 나타낸다.
도 11은 주위 온도에 따라 제1 유도 코일 또는 제2 유도 코일에 유도되는 전압의 변화를 나타낸다.
도 12는 PWM 노이즈를 제거하기 위한 커패시터를 나타낸다.
도 13a는 커패시터의 유무에 따른 제2 코일의 출력의 이득에 대한 주파수 응답 특성을 나타낸다.
도 13b는 커패시터 유무에 따른 제2 코일의 출력의 위상에 대한 주파수 응답 특성을 나타낸다.
도 14는 다른 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치의 분해 사시도를 나타낸다.
도 15는 도 14에 도시된 베이스, 회로 기판, 및 제3 코일의 분해 사시도를 나타낸다.
도 16은 커버 부재를 제외한 도 14의 렌즈 구동 장치의 결합 사시도이다.
도 17은 도 16의 평면도이다.
도 18은 도 17의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 19는 도 16에서 보빈 및 제3 코일을 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 20은 다른 실시 예에 따른 제2 코일의 배치를 나타낸다.
도 21은 도 20에서 보빈 및 제1 유도 코일을 제외한 사시도를 나타낸다.
도 22는 주위 온도가 상온에서 가동부의 변위에 따른 제1 유도 코일의 제1 유도 전압, 및 AF 가동부의 변위에 대응하는 코드값을 나타낸다.
도 23은 실시 예에 따른 AF 피드백에 대한 온도 보상 방법을 나타내는 플로차트이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
설명의 편의상, 실시 예에 의한 렌즈 구동 장치는 데카르트 좌표계(x, y, z)를 사용하여 설명하지만, 다른 좌표계를 사용하여 설명할 수도 있으며, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 각 도면에서 x축과 y축은 광축 방향인 z축에 대하여 수직한 방향을 의미하며, 광축 또는 광축과 평행한 방향인 z축 방향을 '제1 방향'이라 칭하고, x축 방향을 '제2 방향'이라 칭하고, y축 방향을 '제3 방향'이라 칭할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치(100)의 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 렌즈 구동 장치(100)의 분해 사시도이다.
스마트폰 또는 태블릿 PC 등과 같은 모바일 디바이스의 소형 카메라 모듈에 적용되는 손떨림 보정장치란 정지화상의 촬영 시 사용자의 손떨림에 의해 기인한 진동으로 인해 촬영된 이미지가 선명하게 형성되지 못하는 것을 방지할 수 있도록 구성된 장치를 의미한다.
또한, 오토 포커싱 장치는 피사체의 화상의 초점을 자동으로 이미지 센서(미도시) 면에 결상 시키는 장치이다. 이와 같은 손떨림 보정 장치와 오토 포커싱 장치는 다양하게 구성할 수 있는데, 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치(100)는 렌즈를 제1 방향으로 이동시킴으로써 오토 포커싱 기능을 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 렌즈 구동 장치(100)는 보빈(bobbin, 110), 제1 코일(coil, 120), 마그네트(magnet, 130), 하우징(housing, 140), 상측 탄성 부재(150), 하측 탄성 부재(160), 제2 코일(170), 및 회로 기판(250)을 포함할 수 있다. 렌즈 구동 장치(100)는 커버 부재(300), 및 베이스(210)를 더 포함할 수 있다.
먼저 커버 부재(300)에 대하여 설명한다.
커버 부재(300)는 베이스(210)와 함께 형성되는 수용 공간 내에 다른 구성들(110,120,130,140,150,160,250)을 수용한다.
커버 부재(300)는 하부가 개방되고, 상단부 및 측벽들을 포함하는 상자(box) 형태일 수 있으며, 커버 부재(300)의 하부는 베이스(210)의 상부와 결합될 수 있다. 커버 부재(300)의 상단부의 형상은 다각형, 예컨대, 사각형 또는 팔각형 등일 수 있다.
커버 부재(300)는 보빈(110)과 결합하는 렌즈(미도시)를 외부광에 노출시키는 중공을 상단부에 구비할 수 있다. 또한, 카메라 모듈의 내부에 먼지나 수분 등의 이물질이 침투하는 것을 방지하기 위하여 커버 부재(300)의 중공에는 광투과성 물질로 이루어진 윈도우(Window)가 추가적으로 구비될 수 있다.
커버 부재(300)의 재질은 마그네트(130)와 붙는 현상을 방지하기 위하여 SUS 등과 같은 비자성체일 수 있으나, 자성 재질로 형성하여 요크(yoke) 기능을 할 수도 있다.
다음으로 보빈(110)에 대하여 설명한다.
보빈(110)은 하우징(140)의 내측에 위치하고, 코일(120)과 마그네트(130) 간의 전자기적 상호 작용에 의하여 광축 방향 또는 광축과 평행한 제1 방향(예컨대, Z축 방향 또는 광축 방향)으로 이동 가능하다.
보빈(110)은 도시하지는 않았으나, 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈가 설치되는 렌즈 배럴(lens barrel, 미도시)을 포함할 수 있으며, 렌즈 배럴은 보빈(110)의 내측에 다양한 방식으로 결합할 수 있다.
보빈(110)은 렌즈 또는 렌즈 배럴의 장착을 위하여 중공을 가질 수 있다. 보빈(110)의 중공 형상은 장착되는 렌즈 또는 렌즈 배럴의 형상과 일치할 수 있으며, 예컨대, 원형, 타원형, 또는 다각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보빈(110)은 상부면에 배치되고 상측 탄성 부재의 내측 프레임에 결합 및 고정되는 적어도 하나의 상측 지지 돌기(113), 및 하부면에 배치되고 하측 탄성 부재(160)의 내측 프레임(161)에 결합 및 고정되는 적어도 하나의 하측 지지 돌기(미도시)를 구비할 수 있다.
보빈(110)은 상측 탄성 부재(150)의 연결부(153)에 대응 또는 정렬되는 상부면의 일 영역에 마련되는 상측 도피홈(112)을 구비할 수 있다. 또한 보빈(110)은 하측 탄성 부재(150)의 연결부(163)에 대응 또는 정렬되는 하부면의 일 영역에 하측 도피홈(미도시)을 구비할 수 있다. 또한, 다른 실시 예의 경우, 상측 탄성 부재의 연결부와 보빈이 서로 간섭되지 않게 설계되어 보빈의 상측 도피홈 및/또는 하측 도피홈이 구비되지 않을 수도 있다.
보빈(110)은 외주면에 제1 코일(120)이 배치 또는 설치되는 적어도 하나의 홈(미도시)을 구비할 수 있다. 상기 홈에 제1 코일(120)이 배치 또는 안착될 수 있다. 홈의 형상 및 개수는 보빈(110)의 외주면에 배치되는 코일의 형상 및 개수에 상응할 수 있다. 다른 실시 예에서는 보빈(110)은 코일용 안착홈을 구비하지 않을 수 있고, 제1 코일(120)은 보빈(110)의 외주면에 직접 권선되어 고정될 수도 있다.
다음으로 제1 코일(120)에 대하여 설명한다.
제1 코일(120)은 보빈(110)의 외주면에 배치되며, 하우징(140)에 배치되는 마그네트(130)와 전자기적 상호 작용을 하는 구동용 코일일 수 있다. 마그네트(130)와 전자기적 상호 작용에 의한 전자기력을 생성하기 위하여 제1 코일(120)에는 구동 신호(예컨대, 구동 전류)가 인가될 수 있다.
제1 코일(120)과 마그네트(130) 간의 전자기적 상호 작용에 의한 전자기력에 의하여 AF 가동부는 제1 방향으로 이동할 수 있다. 제1 코일(120)에 인가되는 구동 신호를 제어하여 전자기력을 조절함으로써, 가동부의 제1 방향으로의 움직임을 제어할 수 있으며, 이로 인하여 오토 포커싱 기능을 수행할 수 있다.
AF 가동부는 상측 및 하측 탄성 부재들(150,160)에 의하여 탄성 지지되는 보빈(110), 및 보빈(110)에 장착되어 보빈(110)과 함께 이동하는 구성들을 포함할 수 있다. 예컨대 AF 가동부는 보빈(110), 제1 코일(120), 및 보빈(110)에 장착되는 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 코일(120)은 광축을 중심으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 보빈(110)의 외주면을 감싸도록 권선될 수 있다. 다른 실시 예에서 제1 코일(120)은 광축과 수직인 축을 중심으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 권선되는 코일 링 형태로 구현될 수 있으며, 코일 링의 개수는 마그네트(130)의 개수와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 코일(120)은 상측 또는 하측 탄성 부재들(150, 160) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로 하우징(140)에 대하여 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 하우징(140), 마그네트(130), 및 회로 기판(250)의 개략적인 분해 사시도를 나타내고, 도 4는 도 3의 하우징(140), 마그네트(130), 및 회로 기판(250)의 결합 사시도를 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 하우징(140)은 마그네트(130) 및 회로 기판(250)을 지지하며, 광축과 평행한 제1 방향으로 보빈(110)이 이동할 수 있도록 내부에 보빈(110)을 수용한다.
하우징(140)은 전체적으로 중공 기둥 형상일 수 있다. 예컨대, 하우징(140)은 네 개의 측부들(140a 내지 140d), 및 다각형(예컨대, 사각형, 또는 팔각형) 또는 원형의 중공을 구비할 수 있다.
하우징(140)의 측부들(140a 내지 140d)은 마그네트(130)가 안착, 배치, 또는 고정되는 마그네트용 홈(141a, 141a', 141b, 141b')을 구비할 수 있다. 도 3에서 마그네트용 홈들(141a, 141a', 141b,141b')은 관통 홈의 형태이나 이에 한정되는 것은 아니며, 요홈 형태일 수도 있다.
하우징(140)은 상부면으로부터 돌출되는 제1 스토퍼(143)를 구비할 수 있다.
하우징(140)의 제1 스토퍼(143)는 커버 부재(300)와 하우징(140)이 충돌하는 것을 방지하기 위한 것으로, 외부 충격 발생 시 하우징(140)의 상부면이 커버 부재(300)의 상부 내측면에 직접 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 하우징(140)의 상부면, 예컨대, 측부들(140a 내지 140d)의 상부면에는 상측 탄성 부재(150)의 외측 프레임(152)이 결합되는 복수 개의 상측 프레임 지지 돌기(144)가 구비될 수 있다. 하우징(140)의 하부면에는 하측 탄성 부재(160)의 외측 프레임(162)이 결합되는 복수 개의 하측 프레임 지지돌기(147)가 구비될 수 있다.
또한 하우징(140)의 측부들(140a 내지 140d)의 모서리 하단에는 베이스(210)의 가이부 부재(216)가 삽입, 체결, 또는 결합되는 하부 가이드 홈(148)이 구비될 수 있다.
하우징(140)은 상부면 가장 자리 영역, 예컨대, 측부들(140a 내지 140d)의 상부면 가장 자리 영역에 제2 코일(170)이 안착되는 안착부(149)를 구비할 수 있다. 안착부(149)는 측부들(140a 내지 140d)의 상부면과 측면이 만나는 모서리에 인접하는 하우징(140)의 상부면의 가장 자지 영역에 위치할 수 있다.
안착부(149)와 하우징(140)의 측부들(140a 내지 140d)의 상부면은 수직 방향 또는 제1 방향으로 단차를 가질 수 있으며, 안착부(149)는 하우징(140)의 측부들(140a 내지 140d)의 상부면 아래에 위치할 수 있다.
안착부(149)에 안착된 제2 코일(170)은 하우징(140)의 상부면에 위치하는 상측 탄성 부재(150)와 이격할 수 있다. 이는 제2 코일(170)이 제1 코일(120)과 접속되는 상측 탄성 부재들(예컨대, 제1 및 제2 상측 탄성 부재들)과 전기적으로 접속되는 것을 방지하기 위함이다.
예컨대, 안착부(149)는 제1 스토퍼(143)와 측부들(140a 내지 140d)의 상부면과 측면이 만나는 모서리 사이에 위치할 수 있으며, 제1 스토퍼(143)는 제2 코일(170)이 안착부(149)에 안착되는 것을 가이드(guide)할 수 있다.
다음으로 마그네트(130)에 대하여 설명한다.
마그네트(130)는 광축 방향과 수직인 방향으로 제1 코일(120)에 대응 또는 정렬하도록 하우징(140)의 측부들(140a 내지 140d)에 배치될 수 있다.
예를 들어, 마그네트(130)는 제2 방향 또는 제3 방향으로 제1 코일(120)과 오버랩되도록 하우징(140)의 마그네트용 홈(141a, 141a', 141b,141b')에 배치될 수 있다.
다른 실시 예에서는 하우징(140)의 측부들(140a 내지 140d)에는 마그네트용 홈이 형성되지 않고, 마그네트(130)는 하우징(140)의 측부들(140a 내지 140d)의 외측 또는 내측 중 어느 하나에 배치될 수도 있다.
마그네트(130)의 형상은 하우징(140)의 측부들(140a 내지 140d)에 대응되는 형상, 예컨대, 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
마그네트(130)는 제1 코일(120)을 마주보는 면을 S극, 바깥쪽 면은 N극이 되도록 배치되는 단극 착자 마그네트 또는 양극 착자 마그네트일 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 반대로 구성하는 것도 가능하다.
실시 예에서 마그네트(30)의 수는 4개이지만, 이에 한정되는 것은 아니며 마그네트(130)의 수는 적어도 2개 이상일 수 있으며, 제1 코일(120)과 마주보는 마그네트(130)의 면은 평면으로 형성될 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며 곡면으로 형성될 수도 있다.
다음으로 상측 탄성 부재(150), 및 하측 탄성 부재에 대하여 설명한다.
도 5는 도 1에 도시된 보빈(110), 상측 탄성 부재(150), 및 회로 기판을 나타내고, 도 6은 도 1에 도시된 보빈(110), 및 하측 탄성 부재(160)를 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상측 탄성 부재(150) 및 하측 탄성 부재(160)는 보빈(110)과 하우징(140)에 결합하며, 보빈(110)을 탄력적으로 지지한다.
예컨대, 상측 탄성 부재(150)는 보빈(110)의 상부, 상부면, 또는 상단 및 하우징(140)의 상부, 상부면, 또는 상단과 결합할 수 있고, 하측 탄성 부재(160)는 보빈(110)의 하부, 하부면, 또는 하단 및 하우징(140)의 하부, 하부면, 또는 하단과 결합할 수 있다.
상측 및 하측 탄성 부재들(150,160) 중 적어도 하나는 2개 이상으로 분할될 수 있다.
예컨대, 상측 탄성 부재(150)는 서로 이격되는 제1 내지 제3 상측 탄성 부재들(150a 내지 150d)을 포함할 수 있고, 하측 탄성 부재(160)는 서로 이격되는 제1 및 제2 하측 탄성 부재들(160a, 160b)을 포함할 수 있다. 상측 탄성 부재(150)와 하측 탄성 부재(160)는 판 스프링(leaf spring)으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 코일스프링(coil spring), 서스펜션와이어 등으로 구현될 수도 있다.
제1 내지 제4 상측 탄성 부재들(150a 내지 150d) 각각은 보빈(110)의 상측 지지 돌기(113)와 결합되는 내측 프레임(151), 하우징(140)의 상측 프레임 지지 돌기(144)와 결합되는 외측 프레임(152), 및 내측 프레임(151)과 외측 프레임(152)을 연결하는 제1 연결부(153)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 하측 탄성 부재들(160a, 160b) 각각은 보빈(110)의 하측 지지 돌기와 결합되는 내측 프레임(161)과 하우징(140)의 하측 프레임 지지 돌기(147)와 결합되는 외측 프레임(162) 및 내측 프레임(161)과 외측 프레임(162)을 연결하는 제2 연결부(163)를 포함할 수 있다.
상측 및 하측 탄성 부재들(150, 160)의 연결부들(153, 163) 각각은 적어도 한 번 이상 절곡 또는 커브(또는 곡선)지도록 형성되어 일정 형상의 패턴을 형성할 수 있다. 연결부들(153, 163)의 위치 변화 및 미세 변형을 통해 보빈(110)은 제1 방향으로 상승 및/또는 하강 동작이 탄력적으로(또는 탄성적으로) 지지될 수 있다.
제1 상측 탄성 부재(150a)의 내측 프레임(151)은 제1 내측 접속부(R1)를 포함하고, 제1 상측 탄성 부재(150a)의 외측 프레임(152)은 제1 외측 접속부(Q1)를 포함할 수 있다.
제2 상측 탄성 부재(150b)의 내측 프레임(151)은 제2 내측 접속부(R2)를 포함하고, 제2 상측 탄성 부재(150b)의 외측 프레임(152)은 제2 외측 접속부(Q2)를 포함할 수 있다.
제3 상측 탄성 부재(150c)의 내측 프레임(151)은 제3 내측 접속부(R3)를 포함하고, 제3 상측 탄성 부재(150c)의 외측 프레임(152)은 제3 외측 접속부(Q3)를 포함할 수 있다.
제4 상측 탄성 부재(150d)의 내측 프레임(151)은 제4 내측 접속부(R4)를 포함하고, 제4 상측 탄성 부재(150d)의 외측 프레임(152)은 제4 외측 접속부(Q4)를 포함할 수 있다.
제1 하측 탄성 부재(160a)의 내측 프레임(161)은 제5 내측 접속부(R5)를 포함할 수 있고, 제1 하측 탄성 부재(160a)의 외측 프레임(162)은 제5 외측 접속부(Q5)를 포함할 수 있다.
제2 하측 탄성 부재(160b)의 내측 프레임(161)은 제6 내측 접속부(R6)를 포함하고, 제2 하측 탄성 부재(160b)의 외측 프레임(162)은 제6 외측 접속부(Q6)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제6 내측 접속부들(R1 내지 R6)은 제1 코일(120), 또는 제2 코일(170)이 전기적으로 접속하는 부분들일 수 있고, 제1 내지 제6 외측 접속부들(Q1 내지 Q6)은 회로 기판(250)과 전기적으로 접속하는 부분들일 수 있다.
제1 코일(120)은 제1 내지 제6 내측 접속부들(R1 내지 R6) 중에서 선택된 어느 2개의 내측 접속부들에 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 제2 코일(170)은 제1 코일(120)이 접속된 내측 접속부들을 제외한 나머지 내측 접속부들에 전기적으로 접속될 수 있다.
예컨대, 제1 코일(120)의 일단(예컨대, 제1 코일(120)의 시작 부분)은 제1 내측 접속부(R1)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제1 코일(120)의 타단(예컨대, 제1 코일(120)의 끝 부분)은 제2 내측 접속부(R2)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 24a 내지 도 24c에 도시된 바와 같이, 구현 형태에 따라 제2 코일(170)은 2개 단자들(21a와 22b), 또는 3개의 단자들(21a, 21b, 22b), 또는 4개의 단자들(21a, 21b, 22a, 22b)을 포함할 수 있는데, 제2 코일(170)의 단자들 각각은 제3 내지 제4 내측 접속부들(R3 내지 R6) 중 대응하는 어느 하나에 전기적으로 접속될 수 있다.
제1 내지 제6 외측 접속부들(Q1 내지 Q6)은 회로 기판(250)과 전기적으로 접속될 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제6 외측 접속부들(Q1 내지 Q6)은 회로 기판(250)의 단자들(251-1 내지 251-6) 중 대응하는 어느 하나와 전기적으로 접속될 수 있다.
제1 코일(120)과 제1 및 제2 내측 접속부들(R1,R2) 사이, 제2 코일(170)과 제3 내지 제4 내측 접속부들(R3 내지 R4) 사이, 및 회로 기판(250)과 제1 내지 제6 외측 접속부들(Q1 내지 Q6) 사이의 본딩은 납땝과 같은 열 융착 또는 전도성 에폭시(예컨대, Ag 에폭시)에 의하여 이루어질 수 있다.
제1 내지 제4 상측 탄성 부재들(150a 내지 150d)은 내측 프레임(151)에 형성되고 보빈(110)의 상측 지지 돌기(113)와 결합하는 통공 또는 홈(151a) 및 외측 프레임(152)에 형성되고 하우징(140)의 상측 프레임 지지 돌기(144)와 결합하는 통공 또는 홈(152a)을 구비할 수 있다.
또한 제1 및 제2 하측 탄성 부재들(160a, 160b)은 내측 프레임(161)에 형성되고 보빈(110)의 하측 지지 돌기와 결합하는 통공 또는 홈(161a), 및 외측 프레임(162)에 형성되고 하우징(140)의 하측 프레임 지지 돌기와 결합하는 통공 또는 홈(162a)을 구비할 수 있다.
상측 및 하측 탄성 부재들(150, 160)과 보빈(110), 및 상측 및 하측 탄성 부재들(150, 160)과 하우징(140)은 열 융착 및/또는 접착제 등을 이용하여 본딩될 수 있다.
다음으로 회로 기판(250)에 대하여 설명한다.
회로 기판(250)은 하우징(140)에 배치, 결합 또는 장착되며, 상측 또는 하측 탄성 부재들(150,160) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판(250)은 인쇄회로기판, 예컨대, FPCB, PCB, 또는 세라믹 기판일 수 있다.
예컨대, 회로 기판(250)은 하우징(140)의 4개의 측부들(140a 내지 140d) 중 어느 하나(예컨대, 140c)에 고정, 지지, 또는 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 회로 기판(250)은 하우징(140)의 상면에 의하여 지지될 수도 있다.
회로 기판(250)은 제1 코일(120), 및 제2 코일(170)에 전기적으로 연결되는 복수 개의 단자들(251)을 구비할 수 있다.
회로 기판(250)의 단자들을 통하여 제1 코일(120)에 제1 구동 신호가 공급될 수 있고, 제1 유도 코일(171)의 제1 전압(V1, 또는 V1")이 출력될 수 있고, 제2 유도 코일(172)에 제2 구동 신호(Id2)가 공급될 수 있다.
예컨대, 회로 기판(250)은 제1 코일(120)에 제1 전원(예컨대, (+) 전원)과 제2 전원(예컨대, (-) 전원)을 제공하기 위한 2개의 단자들(251-1,251-2), 제1 유도 코일(171)의 전압이 출력되는 단자들(251-3,251-4), 및 제2 유도 코일(172)에 제2 구동 신호를 제공하기 위한 단자들(251-5,251-6)을 포함할 수 있다.
렌즈 구동 장치(100)는 제1 구동 신호(Id1) 및 제2 구동 신호(Id2)를 제공하는 드라이버 IC를 회로 기판(250) 또는 후술하는 회로 기판(1250)에 구비할 수 있다. 또는 다른 실시 예에서는 드라이버 IC가 카메라 모듈에 구비될 수도 있다.
다음으로 베이스(210)에 대하여 설명한다.
베이스(210)는 커버 부재(300)와 결합하여 보빈(110) 및 하우징(140)의 수용공간을 형성할 수 있다. 베이스(210)는 상술한 보빈(110)의 중공, 또는/및 하우징(140)의 중공에 대응하는 중공을 구비할 수 있고, 커버 부재(300)와 일치 또는 대응되는 형상, 예컨대, 사각형 형상일 수 있다.
베이스(210)는 네 개의 모서리 부분에서 상부 방향으로 소정 높이 직각으로 돌출된 가이드 부재(216)를 포함할 수 있다. 가이드 부재(216)는 다각 기둥 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가이드 부재(216)는 하우징(140)의 하부 가이드 홈(148)에 삽입 또는 체결 또는 결합될 수 있다.
다음으로 제2 코일(170)에 대하여 설명한다.
제2 코일(170)은 제1 코일(120)과 이격하도록 하우징(140)에 배치된다.
예컨대, 제2 코일(170)은 하우징(140)에 마련되는 안착부(149) 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 안착부(149)에 배치되는 제2 코일(170)은 수직 방향 또는 제1 방향으로 상측 탄성 부재(150)와 제1 코일(120) 사이에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것을 아니다.
제2 코일(170)은 광축을 기준으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 권선될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 코일(170)은 제1 방향으로 제1 코일(120)에 대응 또는 정렬될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3에서 제2 코일(170)은 링 형상으로 구현되지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 코일(170)은 PCB 형태, 또는 FP 코일 형태로 구현될 수도 있다.
도 7은 하우징(140)에 배치되는 제2 코일(170)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 제2 코일(170)은 제1 유도 코일(171), 및 제2 유도 코일(172)을 포함한다.
제1 유도 코일(171), 및 제2 유도 코일(172) 각각은 광축을 기준으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 하우징(140)의 외주면에 권선될 수 있다.
제1 유도 코일(171)은 가동부, 예컨대, 보빈(110)의 위치, 또는 변위를 감지하는 위한 코일일 수 있고, 제2 유도 코일(172)은 주위 온도 변화를 감지하기 위한 코일일 수 있다. 예컨대, 주위 온도는 렌즈 구동 장치, 카메라 모듈, 또는 휴대폰 사용시 발생될 수 있는 온도로 제2 코일(170)에 가해지는 온도일 수 있다.
제1 유도 코일(171), 및 제2 유도 코일(172)은 광축을 중심으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 하우징(140)의 외주면, 예컨대, 측부들(140a 내지 140d)을 감싸도록 배치될 수 있다. 제1 유도 코일(171) 및 제2 유도 코일(172)은 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
도 8은 하우징(140)에 배치되는 제2 코일(170)의 다른 실시 예(170a)를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 제2 코일(170)은 하우징(140)의 외주면 상측에 배치되는 제1 유도 코일(171), 및 제1 유도 코일(171) 아래에 제1 유도 코일(171)과 이격하여 배치되는 제2 유도 코일(172)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 유도 코일들(171, 172) 중 적어도 하나는 광축을 중심으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 하우징(140)의 외부면을 감싸도록 배치될 수 있다.
또한 제1 및 제2 유도 코일들(171, 172) 중 적어도 하나는 하우징(140)의 어느 한 측부에 광축과 수직인 축을 중심으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 권선되는 코일 링 형태로 배치될 수도 있다.
예컨대, 제1 유도 코일(171)은 광축을 중심으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 하우징(140)의 외부면을 감싸도록 배치되고, 제2 유도 코일(172)은 하우징(140)의 어느 한 측부에 광축과 수직인 축을 중심으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 권선되는 코일 링 형태로 배치될 수 있다.
도 9a는 도 1에 도시된 제2 코일(170)의 일 실시 예(170-1)를 나타낸다.
도 9a를 참조하면, 제2 코일(170)은 서로 직렬 연결되는 제1 유도 코일(171)과 제2 유도 코일(172), 및 제1 유도 코일(171)과 제2 유도 코일(172)의 접점(N1)에 연결되는 중간 탭(22c)을 포함한다.
제1 유도 코일(171)의 일단(22a), 제2 유도 코일(172)의 일단(22b), 및 중간 탭(22c)과 전기적 연결을 위해서 회로 기판(250)은 3개의 단자들이 필요할 수 있다.
도 9b는 도 1에 도시된 제2 코일(170)의 또 다른 실시 예(170-2)를 나타낸다.
도 9b를 참조하면, 제2 코일(170-3)은 서로 전기적으로 분리되는 제1 유도 코일(171), 및 제2 유도 코일(172)을 포함할 수 있다.
제1 유도 코일(171)의 일단(23a)과 타단(23b), 및 제2 유도 코일(172)의 일단(24a)과 타단(24b)과 전기적 연결을 위하여 회로 기판(250)은 4개의 단자들이 필요할 수 있다.
도 9c는 도 1에 도시된 제2 코일(170)의 또 다른 실시 예(170-3)를 나타낸다. 도 9c를 참조하면, 제2 코일(170-3)은 서로 직렬 연결되는 제1 유도 코일(171), 및 제2 유도 코일(172)을 포함할 수 있다. 도 9c에 도시된 제2 코일(170-1)은 제1 유도 코일(171), 및 제2 유도 코일(172)로 구분되어 표현되지만, 실질적으로는 하나의 코일 형태일 수 있다.
도 9c의 제1 유도 코일(171)의 일단(21a), 및 제2 유도 코일(172)의 일단(21b)과 전기적 연결을 위해서는 회로 기판(250)은 2개의 단자들이 필요할 수 있다.
도 10a는 도 9a의 제1 유도 코일(171)의 일단(22a)과 중간 탭(22c) 사이의 제1 전압(V1), 및 제2 유도 코일(172)의 일단(22b)과 중간 탭(22c) 사이의 제2 전압(V2)을 나타낸다.
도 10a를 참조하면, 제1 유도 코일(171)의 제1 전압(V1)은 제1 유도 코일(171)의 일단(22a)과 중간 탭(22c) 사이의 출력 전압이다.
제1 전압(V1)은 제1 코일(120)과 제1 유도 코일(171) 간의 자기 유도에 의하여 발생하는 제1 유도 전압(Va1)일 수 있다.
제2 유도 코일(172)의 제2 전압(V2)은 제2 유도 코일(172)의 일단(22b)과 중간 탭(22c) 사이의 출력 전압이다(V1=Va1).
제2 전압(V2)은 제1 코일(120)과 제2 유도 코일(172) 간의 자기 유도 및 제2 구동 신호(Id2)에 의한 전압 강하에 기초하여 발생할 수 있다.
예컨대, 제2 전압(V2)은 제1 코일(120)과 제2 유도 코일(172) 간의 자기 유도에 의하여 발생하는 제2 유도 전압(Va2) 및 제2 구동 신호(Id2)에 의한 전압 강하에 의하여 발생하는 전압(Vb)의 합일 수 있다(V2=Va2+Vb).
예컨대, 중간 탭(22c)은 그라운드 전원이 인가될 수 있다.
제1 구동 신호(Id1)에 의하여 제1 코일(120)에 흐르는 전류와 마그네트(1130) 간의 상호 작용에 의한 전자기력에 의하여 제1 코일(120)은 보빈(110)과 함께 제1 방향으로 이동할 수 있다.
제1 코일(120)에 인가되는 제1 구동 신호(Id1)는 교류 신호, 예컨대, 교류 전류일 수 있다. 예컨대, 제1 구동 신호(Id1)는 정현파 신호 또는 펄스 신호(예컨대, PWM(Pulse Width Modulation) 신호)일 수 있다.
또는 다른 실시 예에서는 제1 코일(120)에 인가되는 제1 구동 신호(Id1)는 교류 신호 및 직류 신호를 포함할 수 있다. 제1 코일(120)에 교류 신호, 예컨대, 교류 전류를 인가하는 것은 상호 유도 작용에 의하여 제2 코일(170)에 기전력 또는 전압을 유도하기 위함이다. PWM 신호의 주파수는 20KHz 이상일 수 있으며, 소모 전류 감소를 위하여 500kHz 이상일 수 있다.
제1 코일(120)이 제1 방향으로 이동함에 따라 제1 코일(120)과 제1 유도 코일(171) 간의 제1 이격 거리(D1), 및 제1 코일(120)과 제2 유도 코일(172) 간의 제2 이격 거리(D2)가 변화하고, 제1 및 제2 이격 거리들(D1,D2)이 변화함에 따라 제1 유도 코일(171)에는 제1 유도 전압(Va1)이 유도되고, 제2 유도 코일(172)에는 제2 유도 전압(Va2)이 유도될 수 있다.
예컨대, 제1 및 제2 이격 거리들(D1, D2)이 감소할수록 제1 및 제2 유도 코일들(172,172)에 유도되는 제1 및 제2 유도 전압들(Va1, Va2)이 증가할 수 있고, 반대로 제1 및 제2 이격 거리들(D1, D2)이 증가할수록 제1 및 제2 유도 코일들(171,172)에 유도되는 제1 및 제2 유도 전압들(Va1, Va2)이 감소할 수 있다.
예컨대, 제1 유도 코일(171)의 권선 수와 제2 유도 코일(172)의 권선 수가 서로 동일하고, 가동부의 이동에 따라 제1 이격 거리(D1) 및 제2 이격 거리(D2)가 서로 동일할 경우, 제1 유도 전압(Va1)과 제2 유도 전압(Va2)은 동일할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 제1 유도 코일(171)의 권선 수와 제2 유도 코일의 권선수가 서로 다를 수 있고, 제1 이격 거리(D1)와 제2 이격 거리(D2)가 서로 다를 수 있으며, 제1 유도 전압(Va1) 및 제2 유도 전압(Va2)이 서로 다를 수도 있다.
제2 유도 코일(172)에는 제2 구동 신호(Id2), 예컨대, 제2 구동 전류가 인가된다. 제2 구동 신호(Id2)는 교류 신호, 예컨대, 교류 전류일 수 있다. 예컨대, 제2 구동 신호(Id2)는 정현파 신호 또는 펄스 신호(예컨대, PWM(Pulse Width Modulation) 신호)일 수 있다. 또는 다른 실시 예에서는 제2 유도 코일(172)에 인가되는 제2 구동 신호(Id2)는 교류 신호 및 직류 신호를 포함할 수 있다.
제2 구동 신호(Id2)는 제2 유도 코일(172)의 일단(22b)에 인가될 수 있고, 제2 유도 코일(172)의 일단(22b)과 중간 탭(22c) 사이를 흐를 수 있다.
제2 유도 코일(172)의 일단(22b)과 중간 탭(22c) 사이에는 제2 구동 신호(Id2) 및 제2 유도 코일(172)의 저항 성분에 의한 전압 강하에 의한 전압(Vb)이 발생될 수 있다.
도 10b는 도 9b의 제1 유도 코일(171)의 일단(23a)과 타단(23b) 사이의 제1 전압(V1"), 및 제2 유도 코일(172)의 일단(24a)과 타단(24b) 사이의 제2 전압(V2")을 나타낸다.
도 10b를 참조하면, 제1 유도 코일(171)의 제1 전압(V1")은 제1 유도 코일(171)의 일단(23a)과 타단(23b) 사이의 출력 전압일 수 있고, 제2 유도 코일(172)의 제2 전압(V2")은 제2 유도 코일(172)의 일단(24a)과 타단(24b) 사이의 제2 전압(V2")일 수 있다.
도 10a와 비교할 때, 도 10b에서는 그라운드 전원(GND)에 연결되는 중간 탭을 사용하지 않고, 제1 유도 코일(171)과 제2 유도 코일(172)은 전기적으로 분리될 수 있디, 예컨대, 제1 유도 코일(171)의 타단(23b)에는 제1 그라운드 전원(GND1)이 연결될 수 있고, 제2 유도 코일(172)의 타단(24b)에는 제2 그라운드 전원(GND2)이 연결될 수 있다.
제1 전압(V1')은 제1 코일(120)과 제1 유도 코일(171) 간의 자기 유도에 의하여 발생하는 제1 유도 전압(Va1")일 수 있고, 제2 전압(V2")은 제1 코일(120)과 제2 유도 코일(172) 간의 자기 유도에 의하여 발생하는 제2 유도 전압(Va2") 및 제2 구동 신호(Id2)에 의한 전압 강하에 의하여 발생하는 전압(Vb")의 합일 수 있다(V2"=Va2"+Vb").
도 10a의 제1 유도 전압(Va1), 제2 유도 전압(Va2), 및 전압 강하에 의한 전압(Vb)에 대한 설명은 도 10b의 Va1", Va2", 및 Vb에도 동일하게 적용될 수 있다.
제1 유도 코일(171)에 발생하는 제1 유도 전압(V1)은 제1 코일(120)과 제1 유도 코일(170-1) 간의 이격 거리(D1)에 의하여 영향을 받기 때문에, 제1 유도 전압(V1)의 크기에 기초하여 제1 코일(120)이 위치하는 보빈(110)의 변위를 감지할 수 있고, 감지된 보빈(110)의 변위를 이용하여 보빈(110)의 제1 방향으로의 오토 포커싱을 피드백 제어할 수 있다.
일반적으로 AF(Auto Focus) 피드백 제어를 위해서는 AF 가동부, 예컨대, 보빈의 변위를 감지할 수 있는 위치 센서, 및 위치 센서를 구동하기 위한 별도의 전원 연결 구조가 필요하기 때문에, 렌즈 구동 장치의 가격 상승 및 제조 작업의 어려움이 발생할 수 있다.
또한 보빈의 이동 거리와 위치 센서가 감지하는 마그네트의 자속 간의 그래프의 선형 구간(이하 "제1 선형 구간"이라 한다)은 마그네트와 위치 센서 간의 위치 관계에 제약을 받을 수 있다.
실시 예는 보빈(110)의 변위를 감지하기 위한 별도의 위치 센서가 필요하지 않기 때문에, 렌즈 구동 장치의 원가를 감소시킬 수 있고, 제조 작업의 용이성을 향상시킬 수 있다.
또한 제1 코일(120)과 제1 유도 코일(171) 간의 상호 유도를 이용하기 때문에, 제1 선형 구간에 비하여 보빈(110)의 이동 거리와 제1 유도 전압(V1) 간의 그래프의 선형 구간은 증가할 수 있다. 이로 인하여 실시 예는 넓은 구간의 선형성(linearity)을 확보할 수 있고, 공정 불량률을 개선할 수 있으며, 더 정확한 AF 피드백 제어를 수행할 수 있다.
도 11은 주위 온도에 따라 제1 유도 코일(171) 또는 제2 유도 코일(172)에 유도되는 전압(Va1 or Va2)의 변화를 나타낸다.
도 11에서 가로축은 가동부의 변위량을 나타내고, 세로축은 제1 유도 코일(171) 또는 제2 유도 코일(172)에 유도되는 전압(Va1, or Va2)을 나타낸다. f1은 주위 온도가 25℃일 때, 제1 또는 제2 유도 코일에 유도되는 전압을 나타내고, f2는 주위 온도가 65℃일 때, 제1 또는 제2 유도 코일에 유도되는 전압을 나타낸다.
도 11을 참조하면, 제1 또는 제2 유도 코일(171 or 172)에 유도되는 전압(Va1 or Va2)은 주위의 온도가 올라감에 따라 증가한다. 이와 같이 주위 온도 변화에 따라 제1 또는 제2 유도 코일(171 or 172)에 유도되는 전압(Va1 or Va2)이 변화하기 때문에, AF 피드백 구동이 수행될 경우, 렌즈 구동 장치에 장착되는 렌즈의 초점이 틀어질 수 있다.
예컨대, AF 피드백 구동에 의하여 25℃에서 렌즈 구동 장치에 설치된 렌즈는 제1 초점을 갖지만, 65℃에서는 제1 초점과 다른 제2 초점을 가질 수 있다. 이는 65℃에서 제1 유도 코일(171)에 유도되는 제1 유도 전압이 25℃에서 제1 유도 코일(171)에 유도되는 제1 유도 전압보다 증가하고, 증가한 제1 유도 전압에 기초하여 AF 피드백 구동에 의하여 렌즈 구동 장치의 렌즈가 이동하기 때문이다.
제1 유도 코일(171)의 제1 유도 전압(Va1)뿐만 아니라 렌즈 구동 장치에 장착된 렌즈의 초점 거리도 주위 온도 변화에 동시에 영향을 받는다. 예컨대, 주위 온도가 상승할 경우, 렌즈 구동 장치에 장착된 렌즈는 팽창 또는 수축할 수 있고, 이로 인하여 렌즈의 초점 거리가 증가 또는 감소할 수 있다. 렌즈의 팽창 또는 수축은 렌즈의 종류에 따라 결정될 수 있다.
주위 온도 변화에 따른 제1 및 제2 유도 전압의 변화, 및/또는 렌즈의 초점 거리의 변화를 고려하여, AF 피드백 구동에 대한 보상을 수행함으로써, 실시 예는 주위 온도 변화에 따라 렌즈의 초점이 틀어지는 것을 억제할 수 있다.
이러한 주위 온도 변화에 따른 보상을 위해서는 주위 온도 변화를 검출할 수 있어야 하는데, 제1 유도 코일(171)의 제1 전압(V1), 및 제2 유도 코일(172)의 제2 전압에 기초하여, 주위 온도 변화를 감지할 수 있다.
제2 유도 코일(172)에는 제2 구동 전류(Id2)가 인가되며, 전압 강하에 의한 전압이 발생할 수 있다. 이러한 제2 구동 전류(Id2)에 의한 전압 강하에 의한 전압(Vb)은 주위 온도 변화에 영향을 받는다.
제1 및 제2 유도 코일들(171, 172)의 재료는 온도 변화에 의하여 저항값이 변하는 금속, 예컨대, 구리(Cu)일 수 있다. 예컨대, 구리(Cu)의 온도 저항 계수는 0.00394Ω/℃일 수 있다. 따라서 주위 온도가 증가할수록 제2 유도 코일(172)의 저항 값은 증가할 수 있으며, 제2 구동 전류(Id2)에 의한 전압 강하에 의한 전압(Vb)은 증가할 수 있다. 반면에, 주위 온도가 감소하면, 제2 구동 전류(Id2)에 의한 전압 강하에 의한 전압(Vb)은 감소할 수 있다.
주위 온도의 변화에 의한 제1 유도 코일(171) 및 제2 유도 코일(172)의 자기 유도에 의한 유도 전압은 동일한 영향을 받기 때문에, 주위 온도가 변하더라도 제1 유도 전압(Va1)과 제2 유도 전압(Va2) 간의 차이는 일정할 수 있다. 예컨대, 제1 코일과 제2 코일의 권선 수가 동일하면, 주위 온도 변화에 의한 제1 유도 전압(Va1)의 변화와 제2 유도 전압(Va2)의 변화는 서로 동일할 수 있다.
주위 온도의 변화에 따른 영향에 의하여 제2 유도 코일(172)의 전압 강하에 의한 전압(Vb)도 변화한다.
결국 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이의 변화는 주위 온도 변화에 따른 Vb의 변화일 수 있으며, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이의 변화(예컨대, Vb의 변화)에 기초하여, AF 피드백 구동에 따른 보상을 수행할 수 있다.
도 1에 도시된 렌즈 구동 장치(100)는 PWM 노이즈를 제거하기 위하여 제2 코일(170)과 병렬 연결되는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
도 12는 PWM 노이즈를 제거하기 위한 커패시터(175)를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 제2 코일(170)은 회로 기판(250)의 단자들(예컨대, 251-3 내지 251-6)에 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 유도 코일(171)의 일단(22a)은 회로 기판(250)의 제3 단자(251-3)에 연결되고, 제2 유도 코일(172)의 일단(22b)은 회로 기판(250)의 제6 단자(251-6)에 연결되고, 중간탭(22c)은 회로 기판(250)의 제5 단자(251-5)에 연결될 수 있다.
커패시터(175)의 일단은 회로 기판(250)의 제3 단자(251-3)에 연결되고, 커패시터(175)의 타단은 회로 기판(250)의 제6단자(251-6)에 연결될 수 있다. 커패시터(175)는 직렬 연결되는 제1 유도 코일(171) 및 제2 유도 코일(172)과 병렬 연결될 수 있다.
다른 실시 예는 커패시터(175) 대신에, 제5 단자(251-5)와 제3 단자(251-3) 사이에 연결되는 제1 커패시터, 및 제5 단자(251-5)와 제6 단자(261-6) 사이에 연결되는 제2 커패시터를 구비할 수도 있다.
도 12에는 도 10a에 도시된 실시 예를 도시하지만, 도 10b 및 도 10c의 실시 예에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 13a는 커패시터(175)의 유무에 따른 제2 코일(170)의 출력의 이득에 대한 주파수 응답 특성을 나타내고, 도 13b는 커패시터(175) 유무에 따른 제2 코일(170)의 출력의 위상에 대한 주파수 응답 특성을 나타낸다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 커패시터(175)의 추가로 인하여 PWM 노이즈를 제거할 수 있고, 가청 주파수 중에서 1kHz 이상의 주파수 영역에서 이득이 감소할 수 있다.
도 14는 다른 실시 예에 따른 렌즈 구동 장치(200)의 분해 사시도를 나타내고, 도 15는 도 14에 도시된 베이스(1210), 회로 기판(1250), 및 제3 코일(1130)의 분해 사시도를 나타내고, 도 16은 커버 부재(1300)를 제외한 도 14의 렌즈 구동 장치(200)의 결합 사시도이고, 도 17은 도 16의 평면도이고, 도 18은 도 17의 AB 방향의 단면도를 나타내고, 도 19는 도 16에서 보빈(1110) 및 제3 코일(1170)을 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 14 내지 도 19를 참조하면, 렌즈 구동 장치(200)는 보빈(1110), 제1 코일(1120), 마그네트(1130), 하우징(1140), 상측 탄성 부재(1150), 하측 탄성 부재(1160), 제2 코일(1170), 지지 부재(220), 제3 코일(1230), 회로 기판(1250), 및 제1 및 제2 위치 센서들(240a, 240b)을 포함한다. 렌즈 구동 장치(200)는 커버 부재(1300), 및 베이스(1210)를 더 포함할 수 있다.
커버 부재(1300)는 도 1에 도시된 커버 부재(300)에 대한 설명이 적용될 수 있다.
보빈(1110)은 하우징(1140)의 내측에 배치된다. 보빈(1110)의 구성은 도 1의 보빈(110)에 대한 설명이 적용될 수 있다.
제1 코일(1120)은 보빈(1110)의 외주면에 배치되며, 제1 코일(1120)의 구성, 배치, 및 기능은 도 1의 제1 코일(120)에 대한 설명이 적용될 수 있다.
하우징(1140)은 상단부(1141) 및 상단부(1141)의 하부면과 연결되고 상단부(1141)를 지지하는 측부(1142)를 포함하는 중공 기둥 형상일 수 있다.
하우징(1140)의 외주면, 예컨대, 측부에는 마그네트(1130)가 배치될 수 있다. 도 1의 하우징(140)의 스토퍼, 상측 프레임 지지 돌기, 하측 프레임 지지 돌기 등에 대한 설명은 하우징(1140)에도 적용될 수 있다.
하우징(1140)은 상단부(1141)의 측면의 모서리에 탄성 지지 부재(220)가 통과하는 관통 홈을 구비할 수 있다.
하우징(1140)의 상단부(1141)에는 제2 코일(1170)이 배치되는 안착부(1149)가 마련될 수 있다. 예컨대, 안착부(1149)는 하우징(1140)의 상단부(1141)의 외주면이 함몰된 구조일 수 있다.
안착부(1149)에 안착된 제2 코일(1170)은 상단부(1141)의 상부면에 배치되는 상측 탄성 부재(1150)와 이격될 수 있다. 이는 제2 코일(1170)과 접속되는 분할된 상측 탄성 부재를 제외한 나머지 분할된 상측 탄성 부재들과 제2 코일(1170)이 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위함이다.
예컨대, 제2 코일(1170)은 하우징(1140)의 상단부의 외주면을 둘러싸도록 제1 방향으로 볼 때, 전체적으로 폐곡선 형태로 구비될 수 있다. 따라서, 안착부(1149)도 제2 코일(1170)의 형상에 대응 또는 일치하도록 하우징(1140)의 상부를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
에폭시, 열경화성 접착제, 광경화성 접착제 등을 사용하여 제2 코일(1170)은 하우징(1140)의 안착부(1149)에 고정 또는 결합될 수 있다.
제1 코일(1120)과 제2 코일(1170) 사이의 상호유도에 의한 기전력을 증가시키기 위하여 제1 코일(1120)의 권선 방향과 제2 코일(1170)의 권선 방향이 평행하도록, 제1 코일(1120)과 제2 코일(1170)이 배치될 수 있다.
즉, 예컨대, 제1 코일(1120)과 제2 코일(1170)은 모두 광축을 기준으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 권선될 수 있다.
도 3의 하우징(140)의 안착부(149)에 대한 설명은 하우징(1140)의 안착부(1149)에도 적용될 수 있다.
마그네트(1130)는 하우징(1140)에 배치될 수 있다. 마그네트(1130)의 구성, 배치, 및 기능은 도 1의 마그네트(130)에 대한 설명이 적용될 수 있다.
상측 탄성 부재(1150), 및 하측 탄성 부재(1160)는 보빈(1110) 및 하우징(1140)과 결합되고, 보빈(1110)을 탄력적으로 지지할 수 있다.
상측 탄성 부재(1150)는 복수 개로 분할될 수 있다. 예컨대, 상측 탄성 부재(1150)는 서로 분할된 제1 내지 제4 탄성 부재들(1150-1 내지 1150-4)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 상측 탄성 부재들(1150-1 내지 1150-4) 각각은 보빈(1110)과 결합하는 내측 프레임(1151), 하우징(1140)과 결합하는 외측 프레임(1152), 및 내측 프레임(1151)과 외측 프레임(1152)을 연결하는 연결부(1153)를 포함할 수 있다.
또한 다른 실시 예에서는 제1 내지 제4 상측 탄성 부재들(1150-1 내지 1150-4) 중 적어도 하나의 외측 프레임(1152)은 2개 이상으로 분할될 수 있으며, 분할된 외측 프레임들 중 적어도 하나에 제2 코일(1170)이 전기적으로 연결될 수도 있다. 이때 분할된 외측 프레임들 중 적어도 하나에는 제2 코일(1170)이 본딩되는 별도의 납땜부가 마련될 수 있다.
하측 탄성 부재(1160)는 복수 개로 분할될 수 있으다. 예컨대, 하측 탄성 부재(1160)는 서로 분리된 제1 하측 탄성 부재(1160-1) 및 제2 하측 탄성 부재(1160-2)를 포함할 수 있다.
도 1의 상측 탄성 부재(150)와 마찬가지로 상측 탄성 부재(1150) 및 하측 탄성 부재(1160) 각각은 복수의 내측 접속부들, 및 외측 접속부들을 포함할 수 있다.
제1 코일(1120)은 상측 및 하측 탄성 부재들(1150, 1160)의 복수의 내측 접속부들 중 어느 2개에 전기적으로 접속될 수 있고, 제2 코일(1170)은 복수의 내측 접속부들 중 적어도 다른 3개에 전기적으로 접속될 수 있다.
상측 및 하측 탄성 부재들(1150),1160)의 외측 접속부들은 지지 부재(220)를 통하여 회로 기판(1250)에 전기적으로 접속될 수 있다.
지지 부재(220) 및 상측 및 하측 탄성 부재들(1150,1160)을 통하여 회로 기판(250)으로부터 제1 코일(1120)로 제1 구동 신호가 제공될 수 있고, 제2 코일(1170)에 제2 구동 신호가 제공될 수 있고, 제2 코일(1170)의 출력이 회로 기판(1250)으로 출력될 수 있다. 여기서 제1 구동 신호는 도 1에서 설명한 제1 코일(120)에 인가되는 제1 구동 신호와 동일할 수 있고, 제2 구동 신호는 제2 유도 코일(172)에 인가되는 제2 구동 신호와 동일할 수 있다. 제2 코일(1170)의 출력은 도 1의 제1 유도 코일(171)의 출력(V1) 및 제2 유도 코일(V2)의 출력일 수 있다.
도 1의 상측 및 하측 탄성 부재들(150,160)에 대한 설명은 도 14에 도시된 상측 탄성 부재(1150)와 하측 탄성 부재(1160)에 적용될 수 있다. 다만 상술한 바와 같이, 도 14에 도시된 상측 탄성 부재(1150)는 지지 부재(220)와 전기적으로 연결될 수 있다.
베이스(1210)는 보빈(1110) 아래에 위치하고, 회로 기판(1250)의 단자면(1253)이 형성된 부분과 마주보는 면에 지지홈을 가질 수 있다.
또한, 베이스(1210)는 상부면으로부터 함몰되고, 제1 위치 센서(240a)가 배치되는 제1 위치 센서 안착홈(215a), 및 제2 위치 센서(240b)가 배치되는 제2 위치 센서 안착홈(215b)을 구비할 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 위치 센서 안착홈들(215a, 1215b)과 베이스(1210)의 중심을 연결하는 가상의 선들이 이루는 각도는 90°일 수 있다.
제1 및 제2 위치 센서들(240a, 240b)은 회로 기판(1250) 아래에 위치하는 베이스(1210)의 위치 센서 안착홈들(215a,215b) 내에 배치될 수 있으며, 회로 기판(1250)과 전기적으로 연결될 수 있다.
하우징(1140)이 제2 방향 또는/및 제3 방향으로 이동할 때, 제1 및 제2 위치 센서들(240a, 240b)은 마그네트(1130)에서 방출되는 자기력 변화를 감지할 수 있다
예컨대, 제1 및 제2 위치 센서들(240a, 240b)은 홀 센서 단독으로 구현되거나, 또는 홀 센서(Hall sensor)를 포함하는 드라이버 형태로 구현될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 자기력 이외에 위치를 감지할 수 있는 센서라면 어느 것이든 가능하다. 제1 및 제2 위치 센서들(240a, 240b)은 OIS(Optical Image Stabilizer)용 센서일 수 있다.
회로 기판(1250)을 기준으로 상측에는 제3 코일(1230)이, 하측에는 제1 및 제2 위치 센서들(240a, 240b)이 배치될 수 있다.
회로 기판(1250)은 베이스(1210)의 상부면 상에 배치될 수 있고, 보빈(1110)의 중공, 하우징(1140)의 중공, 또는/및 베이스(1210)의 중공에 대응하는 중공을 구비할 수 있다.
회로 기판(1250)은 상부면으로부터 절곡되고, 지지 부재(220)와 전기적으로 연결되고, 외부로부터 전기적 신호들을 공급받거나 외부로 전기적 신호를 제공하는 복수 개의 단자들(terminals), 또는 핀들(pins)이 형성되는 적어도 하나의 단자면(1250a)을 구비할 수 있다.
회로 기판(1250)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)일 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며, PCB, 또는 베이스(1210)의 표면에 표면 전극 방식 등을 이용하여 회로 기판(1250)의 단자를 구성할 수도 있다.
도 12에서 설명한 바와 같이, 렌즈 구동 장치(200)는 제2 코일(1170)과 전기적으로 연결되는 회로 기판(1250)의 2개의 단자들과 병렬 연결되는 커패시터를 더 구비할 수 있다. 또는 렌즈 구동 장치(200)는 제2 코일(1170)의 일단과 중간탭 사이에 연결되는 제1 커패시터 및 제2 코일의 타단과 중간탭 사이에 연결되는 제2 커패시터를 더 구비할 수도 있다.
제3 코일(1230)은 마그네트(130)와 대응 또는 정렬하여 회로 기판(1250)의 상부면 상에 배치된다. 제3 코일(1230)의 개수는 1 개 이상일 수 있으며, 마그네트(1130)의 개수와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 코일(1230)은 회로 기판(1250)과는 별도의 기판(231) 내에 코일이 형성되는 구조로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 별고의 기판없이 회로 기판(1250) 상에 서로 이격하여 배치될 수도 있다.
도 15에는 4개의 제3 코일들(1230a 내지 1230d)이 회로 기판(1250) 상측에 배치되나, 제3 코일의 수는 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 코일(1230)은 상술한 바와 같이, 회로 기판(1250)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 코일(1230)에는 구동 신호, 예컨대, 구동 전류가 제공될 수 있으며, 서로 대향 또는 정렬되도록 배치된 마그네트(1130)와 제3 코일(1230)의 상호 작용에 의한 전자기력에 의하여 하우징(1140)이 제2 및/또는 제3 방향, 예컨대, x축 및/또는 y축 방향으로 움직일 수 있고, 이러한 하우징(1140)의 움직임을 제어하여 손떨림 보정이 수행될 수 있다.
지지 부재(220)는 상단이 상측 탄성 부재(1150)에 결합하고, 하단이 베이스(1210), 기판(231), 또는 회로 기판(1250)과 결합하며, 보빈(1110) 및 하우징(1140)이 제1 방향과 수직한 방향으로 이동가능하도록 지지할 수 있다.
지지 부재(220)의 수는 복수 개일 수 있고, 복수의 지지 부재들 각각은 하우징의 모서리들의 외측면에 배치될 수 있다.
복수의 지지 부재들(220)은 상측 탄성 부재(1150)와 별도의 부재로 형성될 수 있으며, 탄성에 의하여 지지할 수 있는 부재, 예컨대, 판스프링(leaf spring), 코일스프링(coil spring), 서스펜션와이어 등으로 구현될 수 있다. 또한 다른 실시 예에 지지 부재들(220)은 상측 탄성 부재(1150)와 일체로 형성될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 도 1의 제2 코일(170)과 마찬가지로 제2 코일(1170)은 보빈(1110)이 제1 방향으로 이동하는 경우, 가동부, 예컨대, 보빈(1110)의 변위를 감지하는 역할을 한다.
도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 하우징(1140)은 제1 방향으로 보아 다각형의 형상으로 구비되고, 제2 코일(1170)은 하우징(140)의 상단부(1141)의 외측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
실시 예에서, 하우징(1140)의 측부는 4개의 측면들을 포함하며, 위에서 본 형상이 사각형이지만 이에 한정되는 것은 아니며, 다각형의 형상일 수도 있다.
한편, 다른 실시 예로, 제2 코일(1170)은 커버 부재(300)의 내측면에 배치될 수도 있다.
제2 코일(1170)을 하우징(1140)의 상단부의 외측면에 배치시키는 이유는 제3 코일(1230)로부터 제1 방향으로 멀리 이격시킴으로써, 제2 코일(1170)의 출력에 대한 제3 코일(1230)의 영향을 억제하기 위함이다.
제2 코일(1230)에 인가되는 구동 신호는 교류신호일 수 있으며, 제3 코일(1230)에 구동 신호가 인가되면 제3 코일(1230)로부터 전자기파 또는 전자기장이 발생할 수 있다. 이러한 전자기파 또는 전자기장은 제2 코일(1170)에 상호유도작용에 의한 기전력, 전류 및 전압을 발생시킬 수 있다.
제3 코일(1230)에 의해 제2 코일(1170)에 유도되는 기전력은 제2 코일(1170)의 출력에 영향을 주기 때문에, 제2 코일(1170)이 보빈(1110)의 정확한 위치를 감지하는 것을 방해할 수 있다.
제2 코일(1170)은 제1 유도 코일, 및 제2 유도 코일을 포함할 수 있다. 도 7 내지 도 12에서 설명한 제1 및 제2 유도 코일들(171,172)의 배치, 기능, 구동, 가동부의 변위 감지, 및 온도 보상 등에 대한 설명은 제2 코일(1170)의 제1 및 제2 유도 코일들에도 적용될 수 있다.
따라서, 별도의 AF 위치 센서를 사용하지 않고, 상호 유도에 의해 기전력이 발생하는 제2 코일(1170)을 사용하여 보빈(1110)의 변위을 감지함으로써, 실시 예는 렌즈 구동장치의 구조를 간소화하고, 생산단가를 줄일 수 있다.
도 20은 다른 실시 예에 따른 제2 코일(1170)의 배치를 나타내고, 도 21은 도 20에서 보빈(1110) 및 제1 유도 코일(1171)을 제외한 사시도를 나타낸다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 제2 코일(1170)의 제1 유도 코일(1171)은 광축을 중심으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 하우징(1140)의 상단부의 외주면을 감싸도록 배치될 수 있다.
제2 코일(1170)의 제2 유도 코일(1172)은 하우징(1140)의 측부들 중 어느 하나에 광축과 수직인 축을 중심으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 권선되는 코일 링 형태로 배치될 수 있다.
하우징(1140)의 어느 한 측부에는 제2 유도 코일(1172)이 권선되는 적어도 하나의 권선 돌기(1142b)를 포함하는 안착부(1142)가 마련될 수 있다.
예컨대, 하우징(1140)의 안착부(1142)은 하우징(1140)의 어느 한 측부로부터 함몰되는 홈부(1142a), 및 홈부(1142a)로부터 돌출되는 적어도 하나의 권선 돌기(1142b)를 포함할 수 있다.
예컨대, 제2 유도 코일(1172)은 홈부(1142a)에 배치되는 직선부(1172a) 및 곡선부(1172b)를 포함하는 폐곡선 형상일 수 있으며, 권선 돌기(1147)에 권선될 수 있다.
다른 실시 예에서는 제1 유도 코일(1171)이 하우징(1140)의 안착부(1142)에 배치되고, 제2 유도 코일(1172)이 하우징(1140)의 안착부(1140)의 안착부(1149)에 배치될 수도 있다.
일반적으로, 코일의 등가 회로도는 저항 성분, 인덕턴스 성분, 캐패시턴스 성분으로 이루어져 있으며, 코일은 자기 공진 주파수에서 공진 현상을 일으키고, 이때 코일에 흐르는 전류 및 전압은 최대가 된다.
렌즈 구동장치의 오토 포커싱 기능과 손떨림 보정 기능은 저하를 방지하기 위해, 제1 코일(1120)과 제2 코일(1170) 각각의 자기 공진 주파수는 서로 다르게 설계되고, 제2 코일(1170)과 제3 코일(1230) 각각의 자기 공진 주파수가 서로 다르게 설계되는 것이 적절하다.
예컨대, 오디오 노이즈(Audio Noise)를 억제하기 위하여 제1 코일(1120)과 제2 코일(1170) 각각의 자기 공진 주파수는 20kHz 이상 차이가 나도록 설계되는 것이 적절하다. 예컨대, 제1 코일(1120)과 제2 코일(1170) 각각의 자기 공진 주파수는 20kHz 내지 3MHz 범위의 차이를 가질 수 있고, 제2 코일(1170)과 제2 코일(1230) 각각의 자기 공진 주파수는 20kHz 내지 3MHz 범위의 차이를 가질 수 있다.
제3 코일(1230)의 자기 공진 주파수는 상기 제1 코일(1120)의 자기 공진 주파수보다 높게 설계될 수 있다. 또한, 제3 코일(1230)의 자기 공진 주파수는 제2 코일(1170)의 자기 공진 주파수보다 높게 설계될 수 있다.
예컨대, 제3 코일(1230)의 자기 공진 주파수와 제1 코일(1120)의 자기 공진 주파수는 50kHz 이상 차이가 나도록 설계될 수 있다.
또한 PWM 구동으로 인한 고주파 노이즈를 억제하기 위하여 제1 및 제2 코일들(1120, 1170)의 자기 공진 주파수가 20kHz 이상이 되도록 제1 및 제2 코일들(1120,1170)을 구동할 수 있다. 또한 소모 전류를 감소시키기 위하여 제1 및 제2 코일들(1120, 1170)의 자기 공진 주파수가 500kHZ 이상이 되도록 제1 및 제2 코일들(1120,1170)을 구동할 수 있다.
도 21은 실시 예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도를 나타낸다.
도 21을 참조하면, 카메라 모듈은 렌즈 배럴(400), 렌즈 구동 장치(450), 필터(610), 이미지 센서(810), 센서(sensor, 820), 제어부(830), 및 커넥터(connector, 840)를 포함할 수 있다.
카메라 모듈은 접착 부재(710), 제1 홀더(600), 및 제2 홀더(800)를 더 포함할 수 있다.
렌즈 배럴(lens barrel, 400)은 렌즈 구동 장치(450)의 보빈(110)에 장착될 수 있다. 렌즈 구동 장치(450)는 도 1에 도시된 실시 예(100) 또는 도 14에 도시된 실시 예(200)일 수 있다.
제1 홀더(600)는 렌즈 구동 장치(450)의 베이스(210, 1210) 아래에 배치될 수 있다. 필터(610)는 제1 홀더(600)에 장착되며, 제1 홀더(600)는 필터(610)가 안착되는 돌출부(500)를 구비할 수 있다.
접착 부재(710)는 렌즈 구동 장치(450)의 베이스(210,1210)를 제1 홀더(600)에 결합 또는 부착시킬 수 있다. 접착 부재(710)는 상술한 접착 역할 외에 렌즈 구동 장치(100) 내부로 이물질이 유입되지 않도록 하는 역할을 할 수도 있다.
예컨대, 접착 부재(710)는 에폭시, 열경화성 접착제, 자외선 경화성 접착제 등일 수 있다.
필터(610)는 렌즈 배럴(400)을 통과하는 광에서의 특정 주파수 대역의 광이 이미지 센서(810)로 입사하는 것을 차단하는 역할을 할 수 있다. 필터(610)는 적외선 차단 필터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 필터(610)는 x-y평면과 평행하도록 배치될 수 있다.
필터(610)가 실장되는 제1 홀더(600)의 부위에는 필터(610)를 통과하는 광이 이미지 센서(810)에 입사할 수 있도록 중공이 형성될 수 있다.
제2 홀더(800)는 제1 홀더(600)의 하부에 배치되고, 제2 홀더(600)에는 이미지 센서(810)가 실장될 수 있다. 이미지 센서(810)는 필터(610)를 통과한 광이 입사하여 광이 포함하는 이미지가 결상되는 부위이다.
제2 홀더(800)는 이미지 센서(810)에 결상되는 이미지를 전기적 신호로 변환하여 외부장치로 전송하기 위해, 각종 회로, 소자, 제어부 등이 구비될 수도 있다.
제2 홀더(800)는 이미지 센서가 실장될 수 있고, 회로 패턴이 형성될 수 있고, 각종 소자가 결합하는 회로 기판으로 구현될 수 있다.
이미지 센서(810)는 렌즈 구동 장치(450)를 통하여 입사되는 광에 포함되는 이미지를 수신하고, 수신된 이미지를 전기적 신호로 변환할 수 있다.
필터(610)와 이미지 센서(810)는 제1 방향으로 서로 대향되도록 이격하여 배치될 수 있다.
센서(820)는 제2 홀더(800)에 실장되며, 제2 홀더(800)에 마련되는 회로 패턴을 통하여 손떨림 제어부(830)와 전기적으로 연결될 수 있다.
센서(820)는 카메라 모듈(200)의 움직임을 감시할 수 있는 장치일 수 있다. 예ㅋ너대, 센서(820)는 모션 센서, 2축 또는 3축 자이로 센서(Gyro Sensor), 각속도 센서, 가속도 센서, 중력 센서 등일 수 있다.
제어부(830)는 AF 피드백 구동을 위한 AF 피드백 제어부, 또는 OIS 피드백 제어를 수행하는 OIS 피드백 제어부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어부(830)는 제2 홀더(800)에 실장될 수 있다.
AF 피드백 제어부는 렌즈 구동 장치(450)의 제1 코일(120, 1120), 및 제2 코일(170, 1170)과 전기적으로 연결될 수 있다.
AF 피드백 제어부는 제1 코일(120, 1120)에 제1 구동 신호(Id1)를 제공할 수 있고, 제2 코일(170,1170)에 제2 구동 신호(Id2)를 제공할 수 있다.
AF 피드백 제어부는 제1 유도 코일(1171)의 제1 유도 전압(V1), 및 제2 유도 코일(V2)의 전압에 기초하여, 가동부의 변위를 감지한 결과에 따라 가동부의 변위에 대한 AF 피드백 제어를 수행할 수 있다.
또한 OIS 피드백 제어부는 위치 센서들(240a, 240b), 및 제3 코일(1230a 내지 1230d)과 전기적으로 연결될 수 있다. OIS 피드백 제어부는 위치 센서들(240a, 240b)로부터 제공되는 신호들에 기초하여, OIS 가동부의 변위를 감지한 결과에 기초하여 OIS 가동부에 대한 OIS 피드백 제어를 수행할 수 있다. 이때 OIS 가동부는 AF 가동부, 및 하우징(1140)에 장착되는 구성들을 포함할 수 있다.
커넥터(840)는 제2 홀더(800)와 전기적으로 연결되며, 외부 장치와 전기적으로 연결되기 위한 포트(port)를 구비할 수 있다.
PWM 노이즈를 제거하기 위하여 도 1의 회로 기판(250), 또는 도 14의 회로 기판(1250)에 커패시터를 추가하는 실시 예와 달리, 카메라 모듈의 제2 홀더(800)에 제2 코일(170,1170)과 병렬로 연결되는 커패시터가 구비될 수도 있다.
도 22는 주위 온도가 상온에서 가동부의 변위에 따른 제1 유도 코일(171)의 제1 유도 전압(Va1), 및 AF 가동부의 변위에 대응하는 코드값을 나타낸다.
도 22를 참조하면, 주위 온도가 상온일 때, 가동부의 변위(또는 위치)는 d0 내지 dn(n>1인 자연수)일 수 있고, 가동부의 변위(또는 위치)에 대응하는 AF 피드백 제어를 위한 코드값은 code_0 내지 code_n로 설정될 수 있다. 그리고 주위 온도가 상온일 때, 가동부의 변위에 대응하여 제1 유도 코일(171)에 유도되는 제1 유도 전압(V1)은 P0 내지 Pn일 수 있다.
주위 온도가 상온에서는 제1 변위(d1)에서 제1 유도 코일(171)의 제1 유도 전압(V1=Va1)은 P1이고, 코드값은 code_1일 수 있다. 그런데, 주위 온도가 상온보다 증가하면, 제1 변위(d1)에서 제1 유도 코일(171)의 제1 유도 전압(V1=Va1)은 P1보다 큰 값이 나올 수 있다.
제어부(830)는 이러한 주위 온도 변화에 따른 가동부의 변위의 오류를 보상한다.
도 23은 실시 예에 따른 AF 피드백에 대한 온도 보상 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 23을 참조하면, 제어부(830)는 제1 유도 코일(172)의 제1 전압(V1), 및 제2 유도 코일(172)의 제2 전압을 수신한다(S110).
제어부(830)는 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이를 검출한다(S120).
제어부(830)는 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차이에 기초하여, 주위 온도 또는 주위 온도의 변화량을 검출한다(S130).
제어부(830)는 검출된 온도 또는 온도 변화량에 기초하여, 도 9의 가동부의 변위 또는 코드값을 보정한다. 예컨대, 제어부(830)는 온도 변화량에 기초하여, 가동부의 변위 또는 코드값을 보정할 수 있다. 온도 변화량은 검출된 온도와 상온 간의 변화량일 수 있다. 예컨대, 온도에 대한 변화량에 기초하여 가동부의 변위를 보정하기 위해서는 2개 이상의 온도에 대한 기준 값들이 필요하며, 2개 이상의 온도에 대한 기준 값들을 기준으로 회귀식을 이용하여 가동부의 변위를 보상할 수 있다.
예컨대, 제어부(830)는 검출된 온도, 및 온도 보상 알고리즘을 통하여 가동부의 변위 또는 코드값을 제어할 수 있다. 온도 보상 알고리즘은 제2 유도 코일(172)의 온도 저항 계수, 또는 렌즈의 열 팽창 계수 또는 열 팽창에 관한 온도 함수 등을 반영하여 설계될 수 있다.
예컨대, 어떤 렌즈는 온도가 증가하면 팽창하여 초점 거리가 멀어질 수 있고, 또는 어떤 렌즈는 온도가 증가하면 수축하여 초점 거리가 가까워질 수 있다.
제어부(830)는 주위 온도 변화에 따른 자기 유도에 의한 자기 유도 전압의 변화뿐만 아니라 주위 온도 변화에 따른 렌즈의 초점 거리의 변화도 반영하여 가동부의 변위 또는 코드값을 보정할 수 있다.
주위 온도 변화에 따라 가동부의 변위를 감지하기 위한 제1 유도 코일(171)의 출력이 변화할 수 있는데, 실시 예는 주위 온도 변화에 다른 제1 유도 코일(171)의 출력 변화를 보상하여 초점 거리가 틀어지는 것을 방지할 수 있고, 이로 인하여 정확한 오토 포커싱을 구현할 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110,1110: 보빈 120, 1120: 제1 코일
130,1130: 마그네트 140, 1140: 하우징
150, 1150: 상측 탄성 부재 160,1160: 하측 탄성 부재
170,1170: 제2 코일 210,1210: 베이스
220: 지지 부재 230, 1230: 제3 코일
240: 위치 센서 250,1250: 회로 기판
300: 커버 부재.

Claims (19)

  1. 마그네트를 지지하는 하우징(Housing);
    외주면에 제1 코일이 배치되고, 상기 제1 코일과 상기 마그네트의 상호 작용에 의하여 이동하는 보빈(Bobbin);
    상기 보빈과 상기 하우징에 결합되는 상측 탄성 부재 및 하측 탄성 부재; 및
    상기 제1 코일과 이격하여 배치되는 제1 및 제2 유도 코일들을 포함하는 제2 코일을 포함하며,
    상기 제1 코일에는 제1 구동 신호가 인가되고, 상기 제2 유도 코일에는 제2 구동 신호가 인가되는 렌즈 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유도 코일들 각각에는 상기 제1 코일과의 상호 유도 작용에 의한 유도 전압이 발생되고, 상기 제2 유도 코일에는 상기 제2 구동 신호에 의한 전압 강하에 의한 전압이 발생되는 렌즈 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유도 코일, 및 상기 제2 유도 코일 각각은 광축을 기준으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 상기 하우징의 외주면을 감싸는 렌즈 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유도 코일 중 어느 하나는 광축을 기준으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하도록 상기 하우징의 외주면을 감싸고,
    상기 제1 및 제2 유도 코일 중 나머지 다른 하나는 상기 광축과 수직인 축을 중심으로 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 권선되는 코일 링 형태로 배치되는 렌즈 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 구동 신호들 각각은 교류 신호 또는 펄스 신호인 렌즈 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 구동 신호들 각각은 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 포함하는 렌즈 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유도 코일들은 서로 직렬 연결되고, 상기 제1 유도 코일의 일단과 상기 제2 유도 코일의 일단의 접점에 중간 탭이 마련되는 렌즈 구동 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유도 코일들은 서로 전기적으로 분리되는 렌즈 구동 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 중간 탭에는 그라운드 전원이 인가되는 렌즈 구동 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상측 및 하측 탄성 부재들 각각은 2개 이상으로 분할되고,
    상기 제1 코일은 상기 분할된 상측 탄성 부재들 중에서 선택된 2개와 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 코일은 상기 선택된 상측 탄성 부재들을 제외한 나머지 상측 탄성 부재들 및 상기 하측 탄성 부재들 중에서 선택된 적어도 3개와 전기적으로 연결되는 렌즈 구동 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하우징의 일 측면에 배치되고, 상기 분할된 상측 탄성 부재들 및 상기 분할된 하측 탄성 부재들과 전기적으로 연결되는 회로 기판을 더 포함하는 렌즈 구동 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 하측 탄성 부재 아래에 위치하고, 상기 분할된 상측 탄성 부재들 및 상기 분할된 하측 탄성 부재들과 전기적으로 연결되는 회로 기판; 및
    상기 분할된 상측 탄성 부재들과 상기 회로 기판을 전기적으로 연결하는 지지 부재들을 더 포함하는 렌즈 구동 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 회로 기판 상에 배치되고, 상기 마그네트와 상호 작용에 의하여 상기 하우징을 이동시키는 제3 코일을 더 포함하는 렌즈 구동 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 코일의 양단에 병렬 연결되는 커패시터를 더 포함하는 렌즈 구동 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일과의 상호 유도 작용에 의하여 상기 제1 및 제2 유도 코일들 각각에 발생하는 유도 전압은 주위 온도 변화에 기초하여 변화하는 렌즈 구동 장치.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 제2 구동 신호에 의한 전압 강하에 의한 전압은 주위 온도 변화에 기초하여 변화하는 렌즈 구동 장치.
  17. 렌즈 배럴;
    상기 렌즈 배럴을 이동시키는 렌즈 구동 장치;
    상기 렌즈 구동 장치를 통하여 입사되는 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서; 및
    상기 렌즈 구동 장치를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 렌즈 구동 장치는,
    마그네트를 지지하는 하우징(Housing);
    외주면에 제1 코일이 배치되고, 상기 제1 코일과 상기 마그네트의 상호 작용에 의하여 이동하는 보빈(Bobbin);
    상기 보빈과 상기 하우징에 결합되는 상측 탄성 부재 및 하측 탄성 부재; 및
    상기 제1 코일과 이격하여 배치되는 제1 및 제2 유도 코일들을 포함하는 제2 코일을 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 제1 코일에 제1 구동 신호가 인가하고, 상기 제2 유도 코일에는 제2 구동 신호를 인가하고,
    상기 제1 유도 코일의 출력인 제1 전압 및 상기 제2 유도 코일의 출력인 제2 전압에 기초하여, 상기 보빈의 변위를 제어하는 카메라 모듈.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이에 기초하여, 상기 보빈의 변위를 보상하는 카메라 모듈.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 전압은 상기 제1 코일과 상기 제1 유도 코일 간의 상호 유도에 기초하여 발생하는 전압이고, 상기 제2 전압은 상기 제2 코일과 상기 제2 유도 코일 간의 상호 유도에 의한 전압 및 상기 제2 구동 신호에 의한 전압 강하에 의한 전압에 기초하여 발생하는 전압인 카메라 모듈.
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