KR20170062196A - 손 떨림 보정 장치 - Google Patents

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엘지전자 주식회사
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Abstract

카메라 모듈이 구비된 장치에 있어서, 장치의 손 떨림을 보정하기 위해 보정 렌즈부를 변위하게 되는데, 이러한 보정 렌즈부의 변위 정도를 센싱하기 위한 구성에 관한 것으로, 프레임, 상기 프레임 상에서 변위하는 보정 렌즈부, 상기 보정 렌즈부에 구비되는 구동 자석, 상기 프레임에 고정되며 상기 구동 자석과 대응하여 구비되는 구동 코일, 상기 구동 코일에 상기 구동 자석을 변위시키는 구동 전류 및 상기 구동 자석의 변위를 연산하기 위한 인풋 센싱 전류를 전송하는 제어부 및 상기 보정 렌즈부에 구비되고 상기 인풋 센싱 전류 및 상기 구동 코일과의 상대적 변위에 대응하는 아웃풋 센싱 전류가 전자기 유도되는 센싱 코일;을 포함하고, 상기 제어부는 상기 센싱 코일에 전자기 유도된 상기 아웃풋 센싱 전류의 최대값에 대응하여 상기 보정 렌즈부의 변위를 연산하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.

Description

손 떨림 보정 장치{IMAGE STABILIZATION DEVICE}
본 발명은 카메라 기능을 수행하는 광학 장치의 손 떨림 보정 장치에 관한 것이다.
카메라 모듈은 피사체에 대한 이미지 처리를 수행하는 적어도 하나 이상의 부품을 포함하는 개념이다. 일반적으로 카메라 모듈 단위로 생산되어 특정 디바이스 (예; 이동 단말기)에 결합하여 해당 디바이스와 함께 카메라의 기능을 수행하게 된다.
카메라 모듈은 디바이스의 프레임에 고정되어 디바이스에 실장된 기판에 장착되어 기능을 수행할 수 있다. 카메라 모듈은 렌즈 및 이미지 센서 등을 포함할 수 있다. 사용자가 장치를 파지하고 피사체를 촬영하는 경우 손 떨림이 발생하게 된다.
이러한 손 떨림으로 인해 선명한 이미지를 얻기 어렵게 되며, 이러한 이미지의 열화를 막기 위해 손 떨림을 보정하는 방식들이 종래에 존재한다.
손 떨림 보정 방식에는 광학식 손 떨림 보정 방식과 전자식 손 떨림 보정 방식이 있다.
전자식 손 떨림 보정 방식은 ISO 감도를 높여 고감도의 상태에서 촬영을 하는 것을 말하며, 광학식 손 떨림 보정 방식은 디바이스의 손 떨림, 특히 디바이스의 회전을 근거로 카메라 모듈의 렌즈 일부를 수평 이동 또는 쉬프트(shift)시켜 마치 피사체에 대하여 디바이스가 흔들리지 않는 것과 유사한 효과를 가져오게 할 수 있다.
이때 제어부는 쉬프트 되는 렌즈의 위치를 센싱하여 보정 변위 해야 하는 거리를 연산할 수 있다. 쉬프트 되는 렌즈의 위치를 실시간으로 센싱하기 위해 종래의 장치에는 일반적으로 홀 센서(Hall Sensor)가 구비되게 된다.
홀 센서는 프레임에 구비되어 쉬프트 되는 렌즈에 구비된 구동 자석으로부터 발생하는 자성의 세기를 측정함으로써 쉬프트 되는 렌즈의 위치를 센싱하게 된다.
홀 센서는 프레임에 구비되어 구동 자석, 즉 쉬프트 되는 렌즈의 변위에 따라 상대적으로 움직이게 된다. 따라서 쉬프트 되는 렌즈가 변위하여 구동 자석이 멀어지면 홀 센서가 측정하는 자성의 세기는 작아지고, 반대로 쉬프트 되는 렌즈의 변위가 없어 구동 자석과 홀 센서가 가장 가까이 구비되는 경우 자성의 세기는 가장 큰 값을 가질 수 있다.
하지만 이러한 홀 센서는 부품 비용이 상대적으로 고가에 해당하고, 홀 센서에 사용되는 배선문제 등이 발생할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제인 홀 센서를 대체하여 쉬프트 되는 렌즈의 변위 정도를 센싱을 수행하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 홀 센서의 구비에 필요로 하는 배선 문제 등을 해결 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 각 축의 쉬프트 변위로 인해 다른 축 방향의 쉬프트 변위 연산이 방해 받지 않도록 하는 장점이 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 프레임, 상기 프레임 상에서 변위하는 보정 렌즈부, 상기 보정 렌즈부에 구비되는 구동 자석, 상기 프레임에 고정되며 상기 구동 자석과 대응하여 구비되는 구동 코일, 상기 구동 코일에 상기 구동 자석을 변위시키는 구동 전류 및 상기 구동 자석의 변위를 연산하기 위한 인풋 센싱 전류를 전송하는 제어부 및 상기 보정 렌즈부에 구비되고 상기 인풋 센싱 전류 및 상기 구동 코일과의 상대적 변위에 대응하는 아웃풋 센싱 전류가 전자기 유도되는 센싱 코일;을 포함하고, 상기 제어부는 상기 센싱 코일에 전자기 유도된 상기 아웃풋 센싱 전류의 최대값에 대응하여 상기 보정 렌즈부의 변위를 연산하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 센싱 코일은 상기 구동 자석 및 상기 구동 코일 사이에 구비되고, 상기 센싱 코일 및 상기 구동 코일은 평행하게 구비되는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 센싱 코일면에 수직한 방향 및 상기 구동 자석의 변위 방향은 서로 수직인 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 인풋 센싱 전류를 양 펄스파로 전송하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 저주파의 상기 구동 전류에 고주파의 상기 인풋 센싱 전류를 합성하여 전송하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 인풋 센싱 전류의 진폭을 일정하게 전송하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 아웃풋 센싱 전류의 최대값 크기가 작을수록 상기 보정 렌즈부가 크게 변위한 것으로 연산하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 센싱 코일의 길이는 상기 구동 코일의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 아웃풋 센싱 전류를 전압으로 변환하는 컨버터 및 상기 아웃풋 센싱 전류의 전압을 증폭시키는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 보정 렌즈부의 변위 방향으로 구비된 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 프레임의 떨림을 측정하는 각속도 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 연산된 상기 구동 자석과 상기 구동 코일의 상대적 위치 및 상기 각속도 센서가 측정한 상기 프레임의 떨림에 대응하는 상기 구동 전류를 상기 구동 코일에 전달하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 손 떨림 보정 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 홀 센서를 대체하여 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 손 떨림 보정 장치의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명과 관련된 카메라 모듈의 일부 단면도이다.
도 3은 종래의 손 떨림 보정 장치의 일부를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명과 관련된 손 떨림 보정 장치의 일부에 대한 정면 사시도 이다.
도 5는 본 발명과 관련된 손 떨림 보정 장치의 일부에 대한 정면도 이다.
도 6은 도 5의 B-B' 방향에 대한 단면도 이다.
도 7은 본 발명과 관련된 손 떨림 보정 장치의 x축 상에 구비된 구동 코일 및 센싱 코일을 위에서 바라본 개략도이다.
도 8은 본 발명과 관련된 손 떨림 보정 장치의 구동 코일 및 센싱 코일을 위에서 바라본 개략도이다.
도 9는 본 발명과 관련된 손 떨림 보정 장치의 개략도이다.
도 10은 본 발명과 관련된 회로도 및 회로에 흐르는 전류에 대한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 손 떨림 보정 장치(200)의 일 실시 예를 도시한 것이다.
카메라 모듈(210)은 피사체에 대한 이미지 처리를 수행하는 적어도 하나 이상의 부품을 포함하는 개념이다. 일반적으로 카메라 모듈(210) 단위로 생산되어 특정 디바이스(100)(예; 이동 단말기)에 결합하여 해당 디바이스(100)와 함께 카메라의 기능을 수행하게 된다.
카메라 모듈(210)은 디바이스(100)의 프레임(130)에 고정되어 디바이스(100)에 실장된 기판에 장착되어 기능을 수행할 수 있다. 카메라 모듈(210)은 렌즈 및 이미지 센서 등을 포함할 수 있다. 사용자가 장치를 파지하고 피사체를 촬영하는 경우 손 떨림이 발생하게 된다.
이러한 손 떨림으로 인해 선명한 이미지를 얻기 어렵게 되며, 이러한 이미지의 열화를 막기 위해 손 떨림을 보정하는 방식들이 종래에 존재한다.
손 떨림 보정 방식에는 광학식 손 떨림 보정 방식과 전자식 손 떨림 보정 방식이 있다.
전자식 손 떨림 보정 방식은 ISO 감도를 높여 고감도의 상태에서 촬영을 하는 것을 말하며, 광학식 손 떨림 보정 방식은 디바이스(100)의 손 떨림, 특히 디바이스(100)의 회전을 근거로 카메라 모듈(210)의 렌즈 일부를 수평 이동 또는 쉬프트(shift)시켜 마치 피사체에 대하여 디바이스(100)가 흔들리지 않는 것과 유사한 효과를 가져오게 할 수 있다.
도 2는 본 발명과 관련된 카메라 모듈(210)의 일부 단면도이다.
카메라 모듈(210)은 빛의 굴절을 위한 여러 개의 렌즈를 구비할 수 있다. 이 중 일부는 카메라 모듈(210)의 프레임에 고정되어 장치의 움직임 또는 변위(이하 편의상 흔들림 또는 손 떨림이라 한다.)과 함께 유동하게 된다. 이를 편의상 고정 렌즈부(220)라고 명명할 수 있다.
반면, 다수의 렌즈 중 보정 렌즈부(230)는 고정 렌즈부(220) 또는 프레임(130)의 움직임(손 떨림)에 대응하여 피드백을 받아 움직임 또는 변위(이하 편의상 쉬프트라 한다.)을 갖게 된다.
보정 렌즈부(230)는 고정 렌즈부(220)의 흔들림에 대해 이를 마치 흔들리지 않은 것처럼 변위 하여 피사체에 반사된 빛을 이미지 센서로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
예컨대, 도 2(a) 상태의 카메라 모듈(210)이 프레임(130, 도 1참조)와 함께 아래로 기울어지는 경우, 도 2(b)와 같이 고정 렌즈부(220), 보정 렌즈부(230) 및 이미지 센서는 원하는 피사체의 아래 방향을 바라보게 되어 이미지의 열화가 발생하게 된다. 따라서 도 2(c)와 같이 보정 렌즈부(230)를 아래 방향으로 쉬프트 변위 시켜 원래의 피사체의 방향을 바라볼 수 있도록 할 수 있다.
고정 렌즈부(220) 및 보정 렌즈부(230) 각각은 물리적으로 분리 또는 이격된 다수의 렌즈를 포함하는 집합체의 개념을 포함할 수 있다.
특히 보정 렌즈부(230)는 두 개 이상의 렌즈를 포함하여, 광학 경로상의 거리를 조절함으로써 오토 포커스(Auto-Focus)의 기능도 수행할 수 있다.
보정 렌즈부(230)의 피드백은 고정 렌즈부(220) 또는 프레임의 움직임(손 떨림) 정도에 근거하여 제어부가 그 움직임(보정) 정도를 연산하게 된다.
이러한 피드백, 즉, 손 떨림 보정 과정에 있어서 제어부가 보정 렌즈부(230)를 얼마나 이동 시켜야 하는지 파악하기 위해서는 보정 렌즈부(230)가 고정 렌즈부(220) 또는 프레임에 대비하여 어디에 위치하고 있는지를 파악하여야 한다.
도 3은 종래의 손 떨림 보정 장치의 일부를 도시한 것이다.
이러한 보정 렌즈부(230)의 위치를 실시간으로 센싱하기 위해 종래의 장치에는 일반적으로 홀 센서(Hall Sensor)(310)가 구비되게 된다.
홀 센서(310)는 프레임에 구비될 수 있다. 홀 센서(310)는 보정 렌즈부(230)에 구비된 구동 자석(231)으로부터 발생하는 자성의 세기를 측정함으로써 보정 렌즈부(230)의 위치를 센싱할 수 있다.
홀 센서(310)는 프레임에 구비되어 구동 자석(231), 즉 보정 렌즈부(230)의 변위에 따라 상대적으로 움직이게 된다. 따라서 보정 렌즈부(230)가 변위하여 구동 자석(231)이 멀어지면 홀 센서(310)가 측정하는 자성의 세기는 작아지고, 반대로 보정 렌즈부(230)의 변위가 없어 구동 자석(231)과 홀 센서(310)가 가장 가까이 구비되는 경우 자성의 세기는 가장 큰 값을 가질 수 있다.
하지만 이러한 홀 센서(310)는 부품 비용이 상대적으로 고가에 해당하고, 홀 센서(310)에 사용되는 배선문제 등이 발생할 수 있다.
도 4는 본 발명과 관련된 손 떨림 보정 장치(200)의 일부에 대한 정면 사시도 이고, 도 5는 정면도이다.
손 떨림 보정 장치(200)는 카메라 모듈(210) 및 디바이스(100, 도 1참조)에 포함되는 기판, 전선 및 제어부 등 이미지 처리를 위해 필요한 모든 구성을 포함할 수 있고, 나아가 앞서 설명한 디바이스(100, 도 1참조)까지 포함한 개념이 될 수 있다.
카메라 모듈(210)프레임은 손 떨림 보정 장치(200)의 전체 외관을 의미할 수 있다. 따라서 손 떨림 보정 장치(200)가 특정 디바이스(100, 도 1참조)에 결합되어 구비되는 경우 특정 디바이스(100) 프레임(130)까지 포함하는 의미가 될 수도 있다.
즉, 손 떨림 보정 장치(200)의 프레임은 움직임(손 떨림)에 대하여 직접적으로 반응하여 움직이는 영역을 의미할 수 있다.
이하 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위 거동에 대해 구체적으로 살펴본다.
고정 렌즈부(220) 및 프레임의 흔들림은 각속도 센서 또는 가속도 센서를 통해 측정할 수 있다.
각속도 센서 또는 가속도 센서가 측정한 고정 렌즈부(220) 및 프레임의 흔들림을 근거로 제어부는 보정 렌즈부(230)의 보정시킬 변위값인 쉬프트값 D를 연산하게 된다.
여기서 제어부는 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부는 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
즉, 제어부는 장치에 포함된 구성의 움직임을 전기적인 신호 등을 통해 연산하거나 반대로 전기적인 신호 등을 통해 구성을 움직이도록 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위량 D는 보정 렌즈부(230)의 고정 렌즈부(220) 및 보정 렌즈부(230)가 일직선 상에 구비한 상태를 기준(reference)으로 연산 할 수 있다.
제어부가 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위량 D를 연산하면 이에 대응하는 구동 전류의 전기 신호로 구동 코일(241)에 흘려줄 수 있다.
구동 코일(241)은 프레임(130 또는 211, 도 1참조)에 직접 또는 간접적으로 고정되어 구비될 수 있다. 구동 자석(231)은 보정 렌즈부(230)에 고정되어 구비될 수 있고, 구동 코일(241)은 이러한 구동 자석(231)과 대응하여 구비될 수 있다. 즉, 구동 자석(231)과 구동 코일(241)은 각 고정된 위치는 다르지만 하나의 구동 자석(231) 및 구동 코일(241)이 대응하는 한 쌍으로 구비될 수 있다.
설명의 편의를 위해 보정 렌즈부(230)가 쉬프트 되는 변위 방향을 x축 및 y축으로 정의하고, 변위하지 않는 방향을 z축 방향으로 정의할 수 있다.
구동 자석(231)은 보정 렌즈부(230)의 x-y 평면 방향의 측면에 구비될 수 있다. 특히 구동 자석(231)은 x축의 양쪽 및 y축의 양쪽에 총 4개가 구비될 수 있다.
구동 코일(241)은 구동 자석(231)의 z축 방향에 대해 구동 자석(231)과 대응되도록 구비될 수 있다.
도 6은 도 5의 B-B' 방향에 대한 단면도 이다.
도 6은 보정 렌즈부(230)를 움직이는 구동 자석(231)이 구동 코일(241)에 의해 힘을 받는 원리에 대한 개략도이다.
구동 자석(231)은 보정 렌즈부(230)의 변위 방향으로 N-S극을 띠도록 구비될 수 있다.
구동 코일(241)은 구동 자석(231)의 N-S극 방향에 수직이 되는 방향에 구비되어 구동 코일(241)의 일 면(2411)이 구동 자석(231)을 바라보도록 구비될 수 있다.
구동 코일(241)은 전도체를 포함하는 와이어가 나선형으로 다수 회전하여 하나의 큰 폐곡선을 형성하는 전도체의 형상을 띠도록 구비될 수 있다. 이 때 나선형으로 감기면서 만드는 개구부(2413)가 향하는 방향에 수직한 평면으로 하는 양 면(2411, 2412)을 가지게 될 수 있다.
나선형의 와이어로 인해 도 5의 B-B' 방향의 단면의 구동 코일(241) 일측 및 타측은 구동 전류의 방향이 반대로 흐르게 될 수 있다. O는 전류가 나오는 방향, X는 전류가 들어가는 방향을 나타낸다.
구동 코일(241)은 자기장 속의 전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 방향에 대한 플레밍의 왼손 법칙에 따라 구동 자석(231)의 N-S 방향, 즉, x축 또는 y축 방향으로 힘을 받게 될 수 있다. 도면의 경우는 x축으로 힘을 받는 구동 코일(241)을 도시하고 있다.
이러한 힘은 구동 자석(231)과 구동 코일(241) 간에 발생하는 것으로 상대적이며, 구동 코일(241)은 프레임(130 또는 211, 도 1참조)에 고정되어 있으므로, 구동 코일(241)에 발생하는 힘의 반대 방향으로 구동 자석(231)이 변위 하게 될 수 있다.
스프링은 보정 렌즈부(230) 및 프레임(130 또는 211, 도 1참조)을 쉬프트 변위 방향에 대하여 연결할 수 있다. 연결된 스프링은 보정 렌즈부(230)가 스프링 방향에 대해 일정 쉬프트 변위 하도록 할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 센싱 코일(232)은 보정 렌즈부(230)에 구비되어 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위와 동일하게 거동할 수 있다. 센싱 코일(232)은 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위 정도를 센싱하는 역할을 수행할 수 있다.
센싱 코일(232)은 특히 구동 자석(231) 및 구동 코일(241) 사이에 구비될 수 있다. 구동 코일(241)의 일 면(2411) 및 센싱 코일(232)의 일 면(2321)은 평행하게 구비되는 것이 바람직하다.
센싱 코일(232)은 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위 방향인 x축 및 y축 방향에 대하여 하나씩 총 두 개가 구비될 수 있다.
센싱 코일(232)은 구동 자석(231) 및 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위 정도를 연산할 수 있는 전기 신호인 아웃풋 센싱 전류(233)를 전자기 유도의 원리에 의해 생성할 수 있다.
제어부는 구동 코일(241)에 구동 자석(231)을 쉬프트 변위시키는 구동 전류를 흘려줌과 동시에 구동 자석(231) 및 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위 정도를 확인하기 위한 인풋 센싱 전류(243)를 동시 또는 이시에 흘려줄 수 있다.
특히 동시에 흘려주는 경우 제어부는 인풋 센싱 전류(243)를 구동 전류에 합성시켜 구동 코일(241)에 동시에 흘려줄 수 있다.
인풋 센싱 전류(243)는 보정 렌즈부(230)의 실질적인 구동에 영향을 미치지 않는 일정한 주파수의 전류를 포함할 수 있으며, 특히 이는 고주파의 형태를 포함할 수 있다. 인풋 센싱 전류(243)에 의해 구동 코일(241)은 앙페르의 법칙에 의해 일정 주파수에 대응하는 자기장(242)을 형성할 수 있다.
인풋 센싱 전류(243)에 의해 생성된 자기장(242)의 일부 내지 전부는 센싱 코일(232)의 개구부(2323) 내를 지나게 된다.
인풋 센싱 전류(243)는 일정한 진폭을 갖는, 즉 최대값이 일정한 펄스파(pulse wave) 형태를 띠게 된다. 펄스파는 사각형, 즉 구형 펄스파를 형성할 수 있다. 직류전류를 주기적으로 온-오프(ON-OFF)시키기 위해 손 떨림 보정 장치(200)는 콘덴서를 구비할 수도 있다. 이때, 펄스파는 양의 값만을 가지거나 또는 음의 값만을 가질 수도 있다. 펄스파의 특성으로 인해 자기장(242)의 세기 변화 또한 일정한 주기를 띠게 된다.
센싱 코일(232)은 인풋 센싱 전류(243)로 인해 발생한 펄스파 형태의 자기장(242)이 센싱 코일의 개구부(2323)를 통과함에 따라 패러데이 법칙에 의해 아웃풋 센싱 전류(233)로 전자기 유도 된다.
즉, 인풋 센싱 전류(243)로 인한 자기장(242)의 크기가 세지는 경우 이를 방해하기 위한 방향으로 아웃풋 센싱 전류(233)가 흐르고, 반대로 인풋 센싱 전류(243)로 인한 자기장(242)의 크기가 작아지는 경우 이를 방해하기 위한 방향으로 아웃풋 센싱 전류(233)가 흐를 수 있다.
아웃풋 센싱 전류(233)는 인풋 센싱 전류(243)와 동일한 경향의 주파수를 띨 수 있다. 즉, 아웃풋 센싱 전류(233)의 주기는 인풋 센싱 전류(243)의 주기와 동일할 수 있다.
다만, 인풋 센싱 전류(243)의 최대값은 일정한 반면, 아웃풋 센싱 전류(233)의 최대값은 일정하지 않고 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위량에 따라 달라질 수 있다.
센싱 코일(232)을 통과하는 자속이 많을수록 아웃풋 센싱 전류(233)의 최대값이 커지게 된다. 따라서 센싱 코일(232)의 개구부(2323)과 구동 코일(241)의 개구부(2413)가 겹치는 영역이 클수록 아웃풋 센싱 전류(233)의 최대값이 가장 크게 된다.
반대로, 센싱 코일(232)이 쉬프트 변위하여 센싱 코일(232)의 개구부(2323)와 구동 코일(241)의 개구부(2413)가 겹치는 영역이 작아지면 아웃풋 센싱 전류(233)의 최대값도 작아지게 된다.
센싱 코일(232)은 보정 렌즈부(230)와 함께 거동하므로 구동 코일(241)과 겹치는 영역이 작아지는 것은 보정 렌즈부(230)가 쉬프트 변위 했다는 것을 의미할 수 있다.
즉, 아웃풋 센싱 전류(233)의 최대값은 센싱 코일(232) 또는 보정 렌즈부(230)의 횡 방향에 대한 쉬프트 변위량 D가 커질수록 작아질 수 있다.
이때 쉬프트 변위량 D는 보정 렌즈부(230)가 힘을 받아 변위하기 전인 중립상태의 위치를 기준(reference)위치로 할 수 있다. 즉, 보정 렌즈부(230)가 변위하지 않고 중립상태의 경우 변위량 D는 0으로 인식 할 수 있다.
제어부는 구동 코일(241)과 센싱 코일(232)의 상대적 변위에 대응하여 센싱 코일(232)에 전자기 유도된 아웃풋 센싱 전류(233)의 최대값에 대응하여 상기 보정 렌즈부(230)의 변위를 연산하게 된다.
x축 상에 구비된 구동 코일(241) 및 센싱 코일(232)은 x축 방향의 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위를 측정하는데 사용될 수 있다. 동일한 방식으로 y축 상에 구비된 구동 코일(241) 및 센싱 코일(232)은 y축 방향의 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위를 측정하는데 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명과 관련된 손 떨림 보정 장치(200)의 x축 상에 구비된 구동 코일(241) 및 센싱 코일(232)을 위에서 바라본 개략도이다.
설명의 중복을 피하기 위해 x축 상에 구비된 구동 코일(241) 및 센싱 코일(232)을 전제로 이하 설명하도록 한다.
x축 상에 구비된 구동 코일(241) 및 센싱 코일(232)은 보정 렌즈부(230)의 x축 방향에 대한 쉬프트 변위량을 센싱하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서 보정 렌즈부(230)의 y축 방향의 쉬프트 변위에 의해 영향을 받지 않도록 할 필요가 있다.
따라서 x축 상에 구비된 구동 코일(241)은 y축 방향에 대하여 센싱 코일(232)보다 충분히 길게 구비되어 센싱 코일(232) 및 보정 렌즈부(230)가 y축 방향의 쉬프트 변위에 대해 영향을 받지 않도록 할 수 있다. 즉, 구동 코일(241)의 y축 방향의 폭 W는 동일하게 구비될 수 있다.
구동 코일(241)의 개구부(2413) 내에서 중심 및 주변은 코일의 형태로 기인하여 다른 세기의 자속을 형성할 수 있으나, 이는 센싱 코일(232)의 쉬프트 변위에 비해 상대적으로 미세하여 무시할 수 있다.
도 8은 본 발명과 관련된 손 떨림 보정 장치(200)의 구동 코일(241) 및 센싱 코일(232)을 위에서 바라본 개략도이다.
또는 이러한 구동 코일(241)의 개구부(2413) 내에서 중심 및 주변의 자속의 크기를 보완하기 위해 폭이 끝으로 갈수록 넓어지는 형상을 띨 수도 있다.
즉, 구동 코일(241)의 중심 부근의 폭 A 보다 구동 코일(241)의 외곽의 폭 B 가 더 넓도록 구비될 수도 있다.
도 9는 본 발명과 관련된 손 떨림 보정 장치(200)의 개략도이다.
구동 코일(241)에 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위를 위한 구동 전류 I11과 인풋 센싱 전류 I12를 합성하여 흘려주면, 전자기 유도에 의해 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위를 센싱 하기 위한 아웃풋 센싱 전류 I2가 발생할 수 있다.
보정 렌즈부(230)가 쉬프트 변위 되지 않은 상태(Centering)의 경우에는 아웃풋 센싱 전류 I2의 최대값이 상대적으로 크고, 보정 렌즈부(230)가 쉬프트 변위 된 상태(De-centering)의 경우에는 아웃풋 센싱 전류 I2의 최대값이 상대적으로 작을 수 있다.
도 10은 본 발명과 관련된 회로도 및 회로에 흐르는 전류에 대한 개략도이다.
A 영역은 센싱 코일(232)에서 발생한 유도 전류를 수신하는 수신부가 될 수 있다. 유도 전류의 대략적인 형태는 (Ⅰ)와 같이 측정될 수 있다.
B 영역은 유도된 아웃풋 센싱 전류를 전압으로 변환해주는 컨버터를 나타내며 그 결과 (Ⅱ)와 같은 그래프를 얻을 수 있다.
C 영역은 변환된 전압을 센싱 가능한 정도로 증폭시키는 증폭기의 역할을 수행할 수 있다.
센싱 코일(232) 및 구동 코일(241)이 겹치는 영역이 클수록 전압의 최대값이 크게 된다. 따라서 보정 렌즈부(230)가 쉬프트 된 변위가 작을수록 전압의 최대값이 큰 것으로 해석할 수 있다.
D 영역에서는 증폭된 전압에서 최대값(피크값)만을 감지하여 (Ⅲ)과 같은 그래프를 통해 보정 렌즈부(230)의 쉬프트 변위 정도를 데이터화 할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
100: 디바이스 130: 디바이스 프레임
200: 손떨림 보정 장치 220: 구동 자석
210: 카메라 모듈 211: 카메라 모듈 프레임
220: 고정 렌즈부 230: 보정 렌즈부
231: 구동 자석 232: 센싱 코일
2321: 센싱 코일 일 면 233: 아웃풋 센싱 전류
241: 구동 코일 2411: 구동 코일 일 면
2412: 구동 코일 타 면 2413: 개구부
242: 자기장 243: 인풋 센싱 전류
250: 겹치는 영역 310: 홀 센서

Claims (11)

  1. 프레임;
    상기 프레임 상에서 변위하는 보정 렌즈부;
    상기 보정 렌즈부에 구비되는 구동 자석;
    상기 프레임에 고정되며 상기 구동 자석과 대응하여 구비되는 구동 코일;
    상기 구동 코일에 상기 구동 자석을 변위시키는 구동 전류 및 상기 구동 자석의 변위를 연산하기 위한 인풋 센싱 전류를 전송하는 제어부; 및
    상기 보정 렌즈부에 구비되고 상기 인풋 센싱 전류 및 상기 구동 코일과의 상대적 변위에 대응하는 아웃풋 센싱 전류가 전자기 유도되는 센싱 코일;을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 센싱 코일에 전자기 유도된 상기 아웃풋 센싱 전류의 최대값에 대응하여 상기 보정 렌즈부의 변위를 연산하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 코일은 상기 구동 자석 및 상기 구동 코일 사이에 구비되고,
    상기 센싱 코일 및 상기 구동 코일은 평행하게 구비되는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 코일면에 수직한 방향 및 상기 구동 자석의 변위 방향은 서로 수직인 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인풋 센싱 전류를 양 펄스파로 전송하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    저주파의 상기 구동 전류에 고주파의 상기 인풋 센싱 전류를 합성하여 전송하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인풋 센싱 전류의 진폭을 일정하게 전송하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 아웃풋 센싱 전류의 최대값 크기가 작을수록 상기 보정 렌즈부가 크게 변위한 것으로 연산하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 코일의 길이는 상기 구동 코일의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 아웃풋 센싱 전류를 전압으로 변환하는 컨버터; 및
    상기 아웃풋 센싱 전류의 전압을 증폭시키는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 보정 렌즈부의 변위 방향으로 구비된 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 프레임의 떨림을 측정하는 각속도 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 연산된 상기 구동 자석과 상기 구동 코일의 상대적 위치 및 상기 각속도 센서가 측정한 상기 프레임의 떨림에 대응하는 상기 구동 전류를 상기 구동 코일에 전달하는 것을 특징으로 하는 손 떨림 보정 장치.
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