KR20180107633A - Actuator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제1 캐리어와 제2 캐리어를 베이스에 안정적으로 지지한 상태에서 평면 직선 이동시킬 수 있고, 정밀한 제어를 통해 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to an actuator capable of moving in a straight line in a state in which a first carrier and a second carrier are stably supported on a base, and further improving reliability through precise control.
최근에는 디지털 카메라의 소형, 경량화 기술이 발달함에 따라, 광학 렌즈 및 카메라 소자가 장착된 이동통신 단말기가 보편화되고 있다. 이러한 이동통신 단말기에 장착되는 카메라 렌즈 어셈블리에는 선명한 영상을 촬영하기 위해서 떨림 등의 진동을 보정하는 떨림 보정장치가 적용되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] With the recent development of compact and lightweight digital cameras, mobile communication terminals equipped with optical lenses and camera elements have become popular. In the camera lens assembly mounted on such a mobile communication terminal, a shake correction apparatus for correcting vibration such as trembling is applied to capture a clear image.
일반적으로, 떨림 보정장치는 전자식 떨림 보정 기술인 DIS(Digital Image Stabilization) 및 EIS(Electronic Image Stabilization) 방식과 광학식 떨림 보정 기술인 OIS(Optical Image Stabilization)로 구분될 수 있다.Generally, the shake correction apparatus can be classified into DIS (Digital Image Stabilization), EIS (Electronic Image Stabilization), and optical image stabilization (OIS), which are electronic image stabilization techniques.
전자식 떨림 보정 기술은 촬영한 영상의 결과물로부터 떨림을 검출해서 카메라 소자 내지 메모리에 저장된 데이터를 보정하는 것으로, 흐트러진 영상을 그대로 카메라 소자가 받아들여, 그것을 전자식 방법 또는 프로그램으로 위치와 색 등을 조정해서 흐트러짐이 없는 영상을 만들어내는 방식이다.The electronic shake correction technique detects shaking from the result of the shot image and corrects the data stored in the camera element or the memory. The camera element accepts the disturbed image as it is and adjusts the position and the color by an electronic method or program It is a way to produce images without distortion.
이러한 전자식 떨림 보정 기술은 별도의 기계적, 물리적 구성이 불필요하여 가격이 저렴하고 구조적 제약이 적어 채용이 용이한 장점이 있으나, 프로그램으로 보정하기 때문에 별도의 Memory 또는 고성능 카메라 소자가 요구되는 문제점이 있었다.The electronic shake correction technique has a merit that a separate mechanical and physical structure is unnecessary, and its price is low and its structural limit is low, so that it is easy to adopt. However, there is a problem that a separate memory or a high performance camera device is required because it is corrected by a program.
또한, 전자식 떨림 보정 기술은 이미 흐트러진 영상을 보정하는데 소요되는 시간이 길어지기 때문에 촬영속도가 느려질 수 있고, 프로그램을 통해 잔상을 제거하는데 한계가 있기 때문에 보정률이 떨어지는 문제점이 있었다.In addition, since the electronic shake correction technique takes a long time to correct an image that has already been disturbed, the photographing speed may be slowed down, and there is a limitation in removing afterimages through a program.
광학식 떨림 보정 장치는 사용자의 떨림을 검출하여 광학 렌즈 또는 카메라 소자의 위치를 변경함으로써, 촬영 기기의 떨림이 있더라도 카메라 소자 상에 형성되는 피사체의 영상을 흔들림 없도록 보정하는 방법이다.The optical image stabilizer corrects an image of a subject formed on a camera element without shaking by detecting the user's shake to change the position of the optical lens or the camera element.
이러한 광학식 떨림 보정장치는 별도의 보정장치가 설치되어 제조비용이 증가하고, 별도의 설치 공간을 마련해야 하는 어려움은 있으나, 카메라 소자 상에 흐트러짐이 없는 영상을 착상시켜 잔상을 제거할 수 있으므로, 보정률을 90% 이상 유지할 수 있다.However, since it is possible to remove the residual image by concealing an image without disturbance on the camera element, it is possible to reduce the correction factor Can be maintained at 90% or more.
또한, 광학식 떨림 보정장치는 동일한 성능의 카메라 소자를 사용하는 조건이라면 전자식 떨림 보정장치를 사용하는 기기에 비해 상대적으로 선명한 영상을 촬영할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 최근에는 고해상도를 요하는 촬영기기에는 전자식 떨림 보정 장치보다 광학식 떨림 보정장치가 더 많이 사용되고 있다.In addition, the optical shake correction apparatus is advantageous in that it can shoot a clearer image than a device using an electronic shake correction apparatus under the condition that a camera element having the same performance is used. Accordingly, in recent years, optical shake correction apparatuses have been used more frequently in electronic photographing apparatuses requiring high resolution than electronic shake correction apparatuses.
본 발명의 목적은 제1 캐리어와 제2 캐리어를 베이스에 안정적으로 지지한 상태에서 평면 직선 이동시킬 수 있고, 정밀한 제어를 통해 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 액추에이터를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an actuator which can move in a straight line in a state in which the first carrier and the second carrier are stably supported on the base, and can further improve reliability through precise control.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터는, 광통과공이 형성된 베이스; 상기 베이스의 일면에 설치되는 상부 코일; 상기 상부 코일에 대면하도록 위치하는 상부 마그네트를 구비하고, 상기 상부 코일 및 상기 상부 마그네트에 의해 상기 베이스의 일면을 따라 평면 직선 이동하는 제1 캐리어; 상기 베이스의 타면에 실장되는 하부 코일; 및 상기 하부 코일에 대면하도록 위치되는 하부 마그네트를 구비하고, 상기 하부 코일 및 상기 하부 마그네트에 의해 상기 베이스의 타면을 따라 상기 제1 캐리어와 수직하도록 평면 직선 이동하는 제2 캐리어를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an actuator including: a base having a light passage hole; An upper coil installed on one surface of the base; A first carrier having an upper magnet positioned to face the upper coil and moving in a plane linearly along one side of the base by the upper coil and the upper magnet; A lower coil mounted on the other surface of the base; And a second carrier having a lower magnet positioned to face the lower coil and moving in a plane and perpendicular to the first carrier along the other side of the base by the lower coil and the lower magnet.
상기 베이스의 일면과 상기 제1 캐리어 사이에 위치하여 상기 제1 캐리어가 상기 베이스의 일면을 따라 이동하도록 지지하는 상부 베어링부재; 상기 베이스의 타면과 상기 제2 캐리어 사이에 위치하여 상기 제2 캐리어가 상기 베이스의 타면을 따라 이동하도록 지지하는 하부 베어링부재를 더 포함할 수 있다.An upper bearing member located between one side of the base and the first carrier to support the first carrier to move along one side of the base; And a lower bearing member located between the other surface of the base and the second carrier to support the second carrier to move along the other surface of the base.
상기 베이스의 일면과 상기 제1 캐리어에 각각 설치되어 상기 상부 베어링부재의 직선 주행을 안내하는 상부 레일; 및 상기 베이스의 타면과 상기 제2 캐리어에 각각 설치되어 상기 하부 베어링부재의 직선 주행을 안내하는 하부 레일을 더 포함할 수 있다.An upper rail installed on one side of the base and the first carrier to guide a straight running of the upper bearing member; And a lower rail installed on the other surface of the base and the second carrier, respectively, for guiding straight running of the lower bearing member.
상기 상부 레일은, 상기 상부 코일의 일측에 설치되고, 상기 제1 캐리어의 이동 방향을 따라 연장되는 홈을 가지는 제1 메인 상부 레일; 및 상기 제1 메인 상부 레일과 대면하도록 상기 상부 마그네트의 일측에 설치되고, 상기 제1 캐리어의 이동 방향을 따라 연장되는 홈을 가지는 제1 보조 상부 레일을 포함하고, 상기 하부 레일은, 상기 하부 코일의 일측에 설치되고, 상기 제2 캐리어의 이동 방향을 따라 연장되는 홈을 가지는 제1 메인 하부 레일; 및 상기 제1 메인 하부 레일과 대면하도록 상기 하부 마그네트의 일측에 설치되고, 상기 제2 캐리어의 이동 방향을 따라 연장되는 홈을 가지는 제1 보조 하부 레일을 포함할 수 있다.The upper rail includes a first main upper rail installed at one side of the upper coil and having a groove extending along the moving direction of the first carrier; And a first auxiliary upper rail installed at one side of the upper magnet so as to face the first main upper rail and having a groove extending along the moving direction of the first carrier, A first main lower rail installed at one side of the first carrier and having a groove extending along the moving direction of the second carrier; And a first auxiliary lower rail installed at one side of the lower magnet so as to face the first main lower rail and having a groove extending along the moving direction of the second carrier.
상기 제1 베어링부재는 상기 베이스의 일면을 따라 상기 제1 캐리어의 이동 방향과 대응되도록 위치하는 복수의 제1 볼들을 포함하고, 상기 제2 베어링부재는 상기 베이스의 타면을 따라 상기 제2 캐리어의 이동 방향과 대응되도록 위치하는 복수의 제2 볼들을 포함할 수 있다.Wherein the first bearing member includes a plurality of first balls positioned to correspond to a direction of movement of the first carrier along one side of the base and the second bearing member includes a second bearing And a plurality of second balls positioned to correspond to the moving direction.
복수의 상기 제1 볼들 및 상기 제2 볼들의 간격을 일정하게 유지하는 리테이너를 더 포함할 수 있다.And a retainer for keeping a distance between the plurality of first balls and the second balls constant.
상기 제1 캐리어의 이동 방향을 기준으로 상기 상부 마그네트의 양측에 각각 위치하는 상부 홀센서들과 상기 제2 캐리어의 이동 방향을 기준으로 상기 하부 마그네트의 양측에 각각 위치하는 하부 홀센서들이 실장된 기판을 더 포함할 수 있다.The upper and lower Hall sensors are disposed on both sides of the upper magnet with respect to the moving direction of the first carrier and the lower hall sensors are disposed on both sides of the lower magnet with respect to the moving direction of the second carrier. As shown in FIG.
상기 기판은, 상기 베이스의 타면에 설치되고, 상기 광통과공을 지나는 가상의 광축 방향과 수직한 면을 가지는 몸체; 상기 몸체로부터 상부를 향해 절곡되어 상기 베이스의 일면을 관통하고, 상기 상부 홀센서가 마주보도록 각각 실장되는 상부 날개; 및 상기 몸체로부터 하부를 향해 절곡되어 상기 베이스의 타면에 노출되고, 상기 하부 홀센서가 마주보도록 각각 실장되는 하부 날개를 포함할 수 있다.The substrate may include a body provided on the other surface of the base and having a surface perpendicular to a virtual optical axis direction passing through the light passing hole; An upper blade which is bent from the body toward an upper portion and penetrates through one surface of the base and is mounted so as to face the upper hall sensor; And a lower blade which is bent from the body toward the lower portion and exposed to the other surface of the base, and is mounted so that the lower hall sensor faces each other.
상기 베이스와 상기 제1 캐리어 사이의 제1 영역 또는 상기 베이스와 상기 제2 캐리어 사이의 제2 영역 중 적어도 하나의 영역에 고정 설치되고, 상기 상부 코일 또는 상기 하부 코일들 중 적어도 하나의 코일에 전류를 인가하는 기판을 더 포함할 수 있다.And a second region between the base and the first carrier, or a second region between the base and the first carrier, or a second region between the base and the second carrier, wherein at least one coil of the upper coil or the lower coil To the substrate.
상기 기판은, 상기 베이스와 상기 제1 캐리어 사이에 고정 설치되어 상기 상부 코일 또는 상기 하부 코일들 중 적어도 하나의 코일에 전류를 인가하는 제1 기판; 및 상기 베이스와 상기 제2 캐리어 사이에 고정 설치되어 상기 제1 캐리어 및 제2 캐리어의 위치를 센싱하는 홀센서가 실장되는 제2 기판을 포함할 수 있다.The substrate may include a first substrate fixedly installed between the base and the first carrier and applying a current to at least one of the upper coil and the lower coil; And a second substrate which is fixed between the base and the second carrier and on which a Hall sensor for sensing the positions of the first and second carriers is mounted.
상기 제1 캐리어 및 제2 캐리어는 상기 상부 홀센서 및 하부 홀센서에 의해 선형 제어되거나 상기 홀센서에 의해 선형 제어될 수 있다.The first carrier and the second carrier may be linearly controlled by the upper hall sensor and the lower hall sensor or may be linearly controlled by the hall sensor.
상기 제1 캐리어의 양측에 각각 위치하도록 상기 베이스의 일면에 돌출되고, 상기 제1 캐리어의 평면 직선 이동을 제한하는 상부 스토퍼; 및 상기 제2 캐리어의 양측에 각각 위치하도록 상기 베이스의 타면에 돌출되고, 상기 제2 캐리어의 평면 직선 이동을 제한하는 하부 스토퍼를 더 포함할 수 있다.An upper stopper protruding from one surface of the base to be positioned on both sides of the first carrier and restricting the planar linear movement of the first carrier; And a lower stopper protruding from the other side of the base so as to be positioned on both sides of the second carrier and restricting the planar linear movement of the second carrier.
상기 상부 코일 및 하부 코일은 상기 광통과공을 중심으로 서로 마주보도록 각각 한 쌍으로 마련되고, 상기 상부 마그네트 및 하부 마그네트는 상기 상부 코일 및 하부 코일과 대응되는 위치에 각각 한 쌍으로 마련될 수 있다.The upper coil and the lower coil are each provided in a pair such that they face each other with respect to the light passage hole and the upper magnet and the lower magnet are respectively provided in pairs corresponding to the upper coil and the lower coil .
상기 제1 캐리어 및 제2 캐리어는, 적어도 하나 이상의 렌즈로 이루어진 렌즈군을 포함하는 렌즈 배럴이 탑재될 수 있다.The first carrier and the second carrier may be equipped with a lens barrel including a lens group consisting of at least one lens.
이상과 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터의 구성 및 구조를 통해 각각의 캐리어와 베이스 간의 상대 이동에 필요한 전력 소모가 개선할 수 있다. 또한, 각각의 캐리어가 정확한 직선궤적을 따라 이동할 수 있으므로, X축 및 Y축으로의 오차를 최소화하여 정밀한 구동이 가능하다.The configuration and structure of the actuator according to an embodiment of the present invention can improve the power consumption required for the relative movement between each carrier and the base. Further, since each of the carriers can move along an accurate linear trajectory, the error in the X axis and the Y axis can be minimized and accurate driving is possible.
뿐만 아니라, 각각의 캐리어(또는 제1 캐리어에 탑재된 렌즈 배럴)의 위치를 정확하게 센싱할 수 있다. 아울러, 각각의 캐리어에 탑재된 렌즈 배럴의 응답성을 향상시킬 수 있고, 각각의 캐리어를 안정적으로 지지한 상태에서 이동시켜 액추에이터의 사용 수명을 연장할 수 있다.In addition, it is possible to accurately sense the position of each carrier (or the lens barrel mounted on the first carrier). In addition, the responsiveness of the lens barrel mounted on each carrier can be improved, and the lifetime of the actuator can be extended by moving each carrier in a stably supported state.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터를 저면에서 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시한 A-A선 방향에서 바라본 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 B-B선 방향에서 바라본 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시한 제2 기판을 확대한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시한 베이스를 확대한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터의 홀센서의 변위에 따른 홀전압을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터의 커버를 생략한 상태에서 도시한 평면도이다.
도 10 및 도 11은 도 9에 도시한 제1 캐리어의 동작과정을 설명하기 위한 평면도이다.1 is a perspective view illustrating an actuator according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view illustrating an actuator according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view showing an actuator according to an embodiment of the present invention on a bottom surface thereof.
4 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in Fig.
5 is a cross-sectional view taken along the line BB in Fig.
6 is an enlarged view of the second substrate shown in Fig.
Fig. 7 is an enlarged view of the base shown in Fig. 2. Fig.
FIG. 8 is a graph showing hole voltages according to displacement of a Hall sensor of an actuator according to an embodiment of the present invention.
9 is a plan view of the actuator according to an embodiment of the present invention, in which the cover of the actuator is omitted.
FIGS. 10 and 11 are plan views for explaining the operation of the first carrier shown in FIG.
본 발명에 대하여 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 도면의 기재 방법에 대하여 설명한다.Before describing the present invention in detail, a method of describing the present specification and drawings will be described.
먼저, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 발명의 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.It is to be understood that the terminology used herein should be broadly interpreted as encompassing any and all of the terms, as well as the legal and technical interpretations of technicians skilled in the art, The appearance of the technology, and the like. In addition, some terms are arbitrarily selected by the applicant. These terms may be construed in the meaning defined herein and may be interpreted based on the general contents of this specification and the ordinary technical knowledge in the art without specific terms definition.
또한, 본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서 서로 다른 실시 예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명한다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성요소를 모두 도시되어 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 하나의 실시 예를 의미하는 것은 아니다.In addition, the same reference numerals or signs in the drawings attached to the present specification indicate components or components that perform substantially the same function. For ease of explanation and understanding, different embodiments will be described using the same reference numerals or symbols. That is, even though all of the elements having the same reference numerals are shown in the plural drawings, the plural drawings do not mean one embodiment.
또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안 된다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한되어서는 안 된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다.Further, in the present specification and claims, terms including ordinal numbers such as "first "," second ", etc. may be used for distinguishing between elements. These ordinals are used to distinguish between identical or similar components, and the use of such ordinal numbers should not be construed as limiting the meaning of the term. For example, the components associated with such an ordinal number should not be limited in their order of use or placement order by their numbers. If necessary, each ordinal number may be used interchangeably.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprise", "comprising" and the like are used to specify that there is a stated feature, number, step, operation, element, component, or combination thereof, But do not preclude the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결뿐 아니라, 다른 매체를 통한 간접적인 연결의 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다는 의미는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Further, in an embodiment of the present invention, when a part is connected to another part, this includes not only a direct connection but also an indirect connection through another medium. Also, the meaning that a part includes an element does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.
본 발명의 액추에이터는 무인자동차의 LiDAR(Light Detection And Ranging) 기술에 이용될 수 있다. LiDAR는 기존의 LaDAR(Laser Detection and Ranging)보다 짧은(적외선 범위에 가까운 정도) 파장과 전자기 스펙트럼을 이용하여 촬영 대상 개체의 표면과 검출범위에 레이저 펄스를 조사한 후 반응하는 신호의 펄스를 이용하여 개체의 속성을 측정하는 신기술이다. LiDAR 기술은 고고학/지리학/지질학/대기물리학 분야 및 원격 탐지 분야에 응용되고 있다.The actuator of the present invention can be used in LiDAR (Light Detection And Ranging) technology of an unmanned vehicle. LiDAR irradiates laser pulses on the surface and detection range of the object to be photographed using a shorter wavelength (near infrared range) than the existing LaDAR (Laser Detection and Ranging) Is a new technology measuring the properties of. LiDAR technology is used in archeology / geography / geology / atmospheric physics and remote sensing.
일례로, LiDAR 센서 시스템은 레이저 송신모듈, 레이저 검출모듈, 신호 수집 및 처리모듈, 데이터 송수신모듈로 구성되며, 레이저 신호의 변조방법에 따라 ToF(Time of Flight) 방식과 PS(Phase Shift) 방식으로 구분될 수 있다.For example, the LiDAR sensor system consists of a laser transmission module, a laser detection module, a signal acquisition and processing module, and a data transmission / reception module. The laser signals are modulated according to a time of flight (ToF) Can be distinguished.
ToF 방식은 방사된 레이저 펄스신호가 측정범위 내의 물체로부터 수신기에 반사 되는 시간을 측정함으로써 거리를 측정하는 원리이고, PS 방식은 특정 주파수로 연속적으로 변조되는 레이저 빔을 방사하고 측정 범위 내에 있는 물체로부터 반사되는 신호의 위상 변화량을 측정하여 시간 및 거리를 계산하는 원리이다.The ToF method measures the distance by measuring the time during which the emitted laser pulse signal is reflected from the object within the measurement range to the receiver. The PS method emits a laser beam continuously modulated at a specific frequency, The principle of calculating the time and distance by measuring the amount of phase change of the reflected signal.
특히, 무인자동차의 이동 중에 실시간으로 레이저 스캐너를 활용하여 물체의 거리의 센싱하거나 3D 영상을 구현할 경우, 보다 빠른 데이터 수집이 필요하다. 이를 위해, 레이저 및 수신 소자를 이용하여 특정 방향의 시야각에 대하여 동시 측정이 가능해야 한다. 즉, 본 발명의 액추에이터는 레이저의 조사방향을 조정하는 렌즈가 포함된 렌즈 배럴이 탑재된 캐리어의 구동에 이용될 수 있다.Especially, when the distance of the object is sensed or the 3D image is implemented using the laser scanner in real time during the movement of the unmanned vehicle, faster data collection is required. For this purpose, it is necessary to be able to simultaneously measure the viewing angle in a specific direction by using a laser and a receiving element. That is, the actuator of the present invention can be used for driving a carrier mounted with a lens barrel including a lens for adjusting the irradiation direction of the laser.
아울러, 본 발명의 액추에이터는 무인 드론(drone)(예를 들어, 무인 항공기, 무인 비행체, 무인 로봇 등)에 장착되는 카메라 렌즈 모듈이나 모바일용 초소형 카메라 렌즈 모듈에 적용될 수 있다.In addition, the actuator of the present invention can be applied to a camera lens module mounted on a drone (for example, an unmanned airplane, an unmanned aerial vehicle, an unmanned robot, etc.) or an ultra-small camera lens module for mobile devices.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터를 저면에서 도시한 분해 사시도이다. 또한, 도 4는 도 1에 도시한 A-A선 방향에서 바라본 단면도이고, 도 5는 도 1에 도시한 B-B선 방향에서 바라본 단면도이다.2 is an exploded perspective view illustrating an actuator according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an actuator according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, Fig. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A shown in Fig. 1, and Fig. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B shown in Fig.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)는 광통과공(15)이 형성된 베이스(10)와 베이스(10)의 일면에 위치하는 제1 캐리어(30) 및 베이스(10)의 타면에 위치하는 제2 캐리어(40)를 포함한다.1 to 5, an
상부 코일(22)은 베이스(10)의 일면(상면)에 설치될 수 있으며, 상부 마그네트(24)는 제1 캐리어(30)에 실장되어 상부 코일(22)에 대면하도록 위치할 수 있다. 상부 코일(22)은 광통과공(15)을 중심으로 서로 마주하도록 한 쌍(22a, 22b)으로 마련될 수 있으며, 상부 마그네트(24)는 상부 코일(22)에 각각 대응되는 위치에 한 쌍(24a, 24b)으로 마련될 수 있다.The
또한, 하부 코일(42)은 베이스(10)의 타면(하면)에 설치될 수 있으며, 하부 마그네트(44)는 제2 캐리어(40)에 실장되어 하부 코일(42)에 대면하도록 위치할 수 있다. 하부 코일(42)은 광통과공(15)을 중심으로 서로 마주하도록 한 쌍(42a, 42b)으로 마련될 수 있으며, 하부 코일(42)은 상부 코일(22)과 교차하도록 서로 수직하게 위치할 수 있다. 하부 마그네트(44)는 하부 코일(42)에 각각 대응되는 위치에 한 쌍(44a, 44b)으로 마련될 수 있다.The
일례로, 상부 코일(22)은 베이스(10)의 상면에 실장되고, 상부 마그네트(24)는 제1 캐리어(30)에 형성된 제1 마그네트 수용홈(38)에 각각 삽입되어 제1 캐리어(30)에 고정될 수 있다. 하부 코일(42)은 베이스(10)의 하면에 실장되고, 하부 마그네트(44)는 제2 캐리어(40)에 형성된 제2 마그네트 수용홈(48)에 각각 삽입되어 제2 캐리어(40)에 고정될 수 있다.The
이를 통해, 상부 코일(22)에 전류가 인가될 경우, 제1 캐리어(30)는 광축(Z축 방향)과 수직(Y축 방향)한 방향으로 평면 직선 이동할 수 있다. 또한, 제2 캐리어(40)는 제1 캐리어(30)와 수직(X축 방향)한 방향으로 평면 직선 이동할 수 있다.Accordingly, when current is applied to the
상부 코일(22) 및 하부 코일(42)은 도넛 형상을 가질 수 있으며, 요크(도시안함)에 각각 권선될 수 있다. 요크는 상부 및 하부 코일(22, 42)의 폭보다 넓은 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 이를 통해 상부 코일(22)과 상부 마그네트(24), 하부 코일(42)과 하부 마그네트(44) 사이에 형성되는 자계의 세기를 증가시킴과 동시에 자계를 확장시킬 수 있다.The
상부 코일(22) 및 하부 코일(42)은 각각 한 쌍(22a, 22b, 42a, 42b)으로 구비될 수 있으며, 상부 마그네트(24) 및 하부 마그네트(44)는 상부 코일(22) 및 하부 코일(42)과 대응되도록 각각 한 쌍(24a, 24b, 44a, 44b)으로 구비될 수 있다.The
또한, 상부 코일(22) 및 하부 코일(42)은 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)의 이동에 의해 상부 마그네트(24) 및 하부 마그네트(44)가 함께 이동될 경우, 상부 마그네트(24) 및 하부 마그네트(44) 사이의 안정적인 자계가 유지되도록 상부 마그네트(24) 및 하부 마그네트(44)보다 큰 폭을 가질 수 있다.When the
제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)는 광통과공(15)과 대응되는 개구가 각각 형성될 수 있으며, 각각의 개구에는 적어도 하나 이상의 렌즈로 이루어진 렌즈군을 구비하는 렌즈 배럴(35, 45)이 각각 탑재될 수 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)는 상부 베어링 부재(61, 62), 하부 베어링 부재(63, 64), 상부 레일(50, 51) 및 하부 레일(52, 53)을 더 포함할 수 있다.The
상부 베어링부재(61, 62)는 베이스(10)의 상면과 제1 캐리어(30)의 하면 사이에 위치하여 제1 캐리어(30)가 베이스(10)의 상면을 따라 이동하도록 지지할 수 있다. 또한, 하부 베어링부재(63, 64)는 베이스(10)의 하면과 제2 캐리어(40)의 상면 사이에 위치하여 제2 캐리어(40)가 베이스(10)의 하면을 따라 이동하도록 지지할 수 있다.The
상부 레일(50, 51)은 베이스(10)의 상면과 제1 캐리어(30)의 하면에 설치되어 상부 베어링부재(61, 62)의 직선 주행을 안내할 수 있고, 상부 레일(50, 51)은 서로 평행하도록 한 쌍으로 마련되어 제1 캐리어(30)의 일측 및 타측을 각각 지지할 수 있다. 하부 레일(52, 53)은 베이스(10)의 하면과 제2 캐리어(40)의 상면에 각각 설치되어 하부 베어링부재(63, 64)의 직선 주행을 안내할 수 있고, 하부 레일(52, 53)은 서로 평행하도록 한 쌍으로 마련되어 제2 캐리어(40)의 일측 및 타측을 각각 지지할 수 있다.The upper rails 50 and 51 are installed on the upper surface of the
이하에서는, 설명의 편의상 일측에 위치한 상부 레일(50a, 51a) 및 하부 레일(52a, 53a), 상부 베어링부재(61) 및 하부 베어링부재(63)에 대해 설명하며, 타측에 위치한 상부 레일(50b, 51b) 및 하부 레일(52b, 53b), 상부 베어링부재(62) 및 하부 베어링부재(64)는 일측에 위치한 상부 레일(50a, 51a) 및 하부 레일(52a, 53a), 상부 베어링부재(61) 및 하부 베어링부재(63)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 다만, 타측에 위치한 상부 레일(50b, 51b) 및 하부 레일(52b, 53b)은 일측에 위치한 상부 레일(50a, 51a) 및 하부 레일(52a, 53a)과 다른 사이즈를 가질 수 있으며, 이에 따라 타측에 위치한 상부 베어링부재(62) 및 하부 베어링부재(64)의 개수는 적절히 조정될 수 있다.For convenience of explanation, the
상부 레일(50a, 51a)은 베이스(10)의 상면에 설치되는 제1 메인 상부 레일(50a)과, 제1 캐리어(30)의 하면에 설치되는 제1 보조 상부 레일(51a)을 포함할 수 있다. 제1 메인 상부 레일(50a)은 상부 코일(22a)의 일측에 위치하고, 제1 캐리어(30)의 이동 방향을 따라 연장되는 홈이 형성될 수 있다. 제1 보조 상부 레일(51a)은 상부 마그네트(24a)의 일측에 위치하고, 제1 메인 상부 레일(51a)에 대칭되는 홈이 형성될 수 있다.The
다만, X축 이동 레일이 각각 두 개로 마련될 경우, 일측에 위치한 제1 보조 상부 레일(51a)과 제1 메인 상부 레일(50a)은 각각 ‘V’자형의 홈이 형성될 수 있고, 제2 보조 상부 레일(51b)은 ‘V’자형 홈이 형성되고 제2 메인 상부 레일(50b)은 ‘ㄷ’자형 홈이 형성될 수 있다. 이는, 기구적으로 양측에 각각 위치한 레일(50, 51)이 모두 ‘V’자형의 홈이 형성될 경우, 기구적 공차에 의해 어느 한쪽이 들뜨는 접촉점이 생기는 것을 미연에 방지할 수 있다.However, when two X-axis moving rails are provided, the first auxiliary
하부 레일(52a, 53a)은 베이스(10)의 하면에 설치되는 제1 메인 하부 레일(52a)과, 제2 캐리어(40)의 상면에 설치되는 제1 보조 하부 레일(53a)을 포함할 수 있다. 제1 메인 하부 레일(52a)은 하부 코일(42a)의 일측에 위치하고, 제2 캐리어(40)의 이동 방향을 따라 연장되는 홈을 가질 수 있다. 제1 보조 하부 레일(53a)은 하부 마그네트(44a)의 일측에 위치하고, 제1 메인 하부 레일(52a)과 대칭하는 홈이 형성될 수 있다.The
상부 베어링부재(61)는 제1 메인 상부 레일(50a)과 제1 보조 상부 레일(51a) 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 제1 볼(61)일 수 있으며, 제1 볼(61)은 상부 레일(50a, 51a)의 길이방향을 따라 복수(61a, 61b, 61c)로 나열될 수 있다. 또한, 하부 베어링부재(63)는 제1 메인 하부 레일(52a)과 제1 보조 하부 레일(53a) 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 제2 볼(63)일 수 있으며, 제2 볼(63)은 하부 레일(52a, 53a)의 길이방향을 따라 복수(63a, 63b, 63c)로 나열될 수 있다.The
즉, 상부 레일(50a, 51a)은 Y축 방향으로 베이스(10)에 대한 제1 볼들(61a, 61b, 61c)의 상대 이동이 허용되도록 형성되고, 하부 레일(52a, 53a)은 X축으로 베이스(10)에 대한 제2 볼들(63a, 63b, 63c)의 상대 이동이 허용되도록 형성될 수 있다. 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)가 베이스(10)로부터 각각 이동할 경우, 제1 볼들(61a, 61b, 61c) 및 제2 볼들(63a, 63b, 63c)은 상부 레일(50a, 51a) 및 하부 레일(52a, 53a)에 구름 접촉되면서 베이스(10)에 상대 이동될 수 있다. That is, the
이로 인해, 제1 캐리어(30)와 베이스(10) 및 제2 캐리어(40)와 베이스(10) 간의 상대 이동에 필요한 전력 소모가 개선될 수 있다. This can improve the power consumption required for the relative movement between the
또한, 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)는 Y축 및 X축 방향을 따라 직선 왕복 운동할 경우, 상부 레일(50a, 51a) 및 하부 레일(52a, 53a)에 안내되어 정확한 직선궤적을 따라 이동할 수 있으므로, 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)의 이동 시 X축 및 Y축으로의 오차를 최소화하여 정밀한 구동이 가능하다. 따라서, 제품의 신뢰성을 향상시키고, 구동 손실을 저감할 수 있다.The
뿐만 아니라, 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)에 각각 탑재된 렌즈 배럴(35, 45)의 응답성을 향상시킬 수 있고, 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)를 안정적으로 지지한 상태에서 이동시켜 액추에이터(100)의 사용 수명을 연장할 수 있다.It is possible to improve the responsiveness of the lens barrels 35 and 45 mounted on the
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)는 상부 커버(94) 및 하부 커버(92)를 더 포함할 수 있다. 상부 커버(94) 및 하부 커버(92)는 베이스(10)의 상면 및 하면을 각각 커버하도록 베이스(10)에 결합할 수 있다. 아울러, 외부로부터 강한 충격이 발생할 경우, 제1 및 제2 캐리어(30, 50)가 베이스(10)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 상부 커버(94) 또는 하부 커버(92)가 베이스(10)로부터 분리되더라도 제1 및 제2 캐리어(30, 50)와 베어링부재(61, 63) 사이의 유동공간(미세한 틈)을 확보하여 외부 충격에 의한 베어링부재(61, 63)과 레일(50, 51, 52, 53) 사이의 이탈을 미연에 방지할 수도 있다.Further, the
외부와의 전자기적 영향을 차폐할 수 있으며, 전자파를 차폐하기 유리한 철재 등의 재질이 사용될 수 있다. 상부 커버(94) 및 하부 커버(92)는 베이스의 형상 및 크기에 각각 대응될 수 있다.A material such as steel which can shield the electromagnetic effect from the outside and is advantageous for shielding electromagnetic waves can be used. The
본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)는 제1 기판(80) 및 제2 기판(70)을 더 포함할 수 있다.The
제1 기판(80)은 베이스(10)와 제1 캐리어(30) 사이에 고정 설치될 수 있다. 제1 기판(80)은 상부 코일(22) 및 하부 코일(42)에 전기적으로 연결되어 상부 코일(22) 또는 하부 코일(42)들 중 적어도 하나의 코일에 전류를 인가할 수 있다. 이를 통해, 상부 코일(22) 및 하부 코일(42)은 제1 기판(80)으로부터 전류를 인가받아 상부 마그네트(24) 및 하부 마그네트(42)와 상호 작용에 의한 구동력을 발생시킬 수 있다.The
제2 기판(70)은 베이스(10)와 제2 캐리어(40) 사이에 고정 설치될 수 있다. 제2 기판(70)은 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)의 위치를 센싱하는 복수의 홀센서들(73a, 73b, 78a, 78b)이 실장될 수 있다. 홀센서들(73a, 73b, 78a, 78b)은 상부 마그네트(24) 및 하부 마그네트(44)의 이동 방향을 기준으로 전방 및 후방에 각각 위치할 수 있으며, 제2 기판(70)에 전기적으로 접속될 수 있다.The
홀센서(73a, 73b, 78a, 78b)는 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)의 위치(또는 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)에 탑재된 렌즈의 위치)를 센싱할 수 있으며, 센싱된 렌즈의 위치정보에 기초하여 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)를 이동시켜야 하는 방향과 이동거리를 산출할 수 있다. 제2 기판(70)의 구조 및 특징은 이어지는 도면을 통해 상세히 설명하기로 한다.The
한편, 제1 및 제2 기판(80, 70)은 광통과공(15)과 대응되는 위치에 각각 개구가 형성될 수 있다. 또한, 제1 기판(80) 및 제2 기판(70)은 연성기판(FPCB)일 수 있다.Meanwhile, openings may be formed in the first and
도 6은 도 2에 도시한 제2 기판을 확대한 도면이고, 도 7은 도 2에 도시한 베이스를 확대한 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터의 홀센서의 변위에 따른 홀전압을 도시한 그래프이다.Fig. 6 is an enlarged view of the second substrate shown in Fig. 2, and Fig. 7 is an enlarged view of the base shown in Fig. FIG. 8 is a graph showing hole voltages according to displacement of a Hall sensor of an actuator according to an embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 기판(70)은 몸체(75), 상부 날개(72a, 72b) 및 하부 날개(77a, 77b)를 포함할 수 있다. 몸체(75)는 베이스(10)의 하면에 설치되고, 광축 방향과 수직한 면을 가질 수 있다. 상부 날개(72a, 72b)는 몸체(75)로부터 상부를 향해 각각 절곡되어 서로 평행하도록 위치하는 제1 상부 날개(72a) 및 제2 상부 날개(72b)를 포함할 수 있다.6 and 7, the
제1 상부 날개(72a) 및 제2 상부 날개(72b)는 서로 마주보는 내측면에 각각 홀센서(73a, 73b)가 실장된다. 제1 상부 날개(72a) 및 제2 상부 날개(72b)는 베이스(10)에 형성된 관통홀(19)에 각각 삽입하여 베이스(10)의 상면으로부터 노출될 수 있다. 제1 상부 날개(72a) 및 제2 상부 날개(72b)에 각각 실장된 홀센서(73a, 73b)는 상부 마그네트(24a)의 이동 방향을 기준으로 전방 및 후방에 각각 위치할 수 있다.The first
하부 날개(77a, 77b)는 몸체(75)로부터 하부를 향해 각각 절곡되어 상부 날개(72a, 72b)와 수직하게 위치할 수 있다. 하부 날개(77a, 77b)는 서로 평행하도록 위치하는 제1 하부 날개(77a) 및 제2 하부 날개(77b)를 포함할 수 있다.The
제1 하부 날개(77a) 및 제2 하부 날개(77b)는 서로 마주보는 내측면에 각각 홀센서(78a, 78b)가 실장된다. 제1 하부 날개(77a) 및 제2 하부 날개(77b)는 베이스(10)의 하면으로부터 노출될 수 있다. 제1 하부 날개(77a) 및 제2 하부 날개(77b)에 각각 실장된 홀센서(78a, 78b)는 하부 마그네트(44a)의 이동 방향을 기준으로 전방 및 후방에 각각 위치할 수 있다.The first
즉, 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)의 이동 방향을 기준으로 전방 및 후방에 각각 홀센서들(73a, 73b, 78a, 78b)이 위치함에 따라, 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)의 위치를 정확하게 센싱하여 선형 제어가 가능하므로, 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)의 정밀도를 향상시킬 수 있다.That is, as the
구체적으로, 아래의 표 1 및 도 8을 참조하면, 제1 캐리어(30)의 변위비에 따라 제1 상부 홀센서(78a) 및 제2 상부 홀센서(78b)의 홀전압(제1 상부 및 제2 상부 홀 센서의 출력전압)은 아래와 같다. 즉, 변위비가 0.5를 기준으로 변위비가 0.5 이상일 경우에는 제1 상부 홀센서(78a)를 통해 센싱하고, 변위비가 0.5 이하일 경우에는 제2 상부 홀센서(78b)를 통해 센싱하여 제1 캐리어(30)의 위치를 정확하게 센싱할 수 있다. 한편, 변위비가 0.5일 경우에는 제1 상부 홀센서(78a) 또는 제2 상부 홀센서(78b) 중 어느 하나에서 센싱하거나, 동시에 센싱할 수도 있다.More specifically, referring to Table 1 and FIG. 8 below, the hole voltages of the first
여기서, 제1 캐리어(30)의 일측에 위치한 홀센서를 제1 상부 홀센서(78a)라고 정의할 수 있고, 제1 캐리어(30)의 타측에 위치한 홀센서를 제2 상부 홀센서(78b)라고 정의할 수 있다.The hall sensor located on one side of the
즉, 기존에 하나의 홀 센서만을 사용할 경우, 변위의 변화 폭 대비 홀전압의 변화 폭이 작인 영역에서는 정밀한 제어가 어려운 문제점이 있었다.That is, when only one hall sensor is used, precise control is difficult in a region where the variation width of the hole voltage is smaller than the variation width of the displacement.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)는 제1 캐리어(30)의 전방 및 후방에 각각 위치한 홀 센서(78a, 78b)를 통해, 변위의 변화 폭 대비 홀전압의 변화 폭이 작은 영역이 없으므로, 상대적으로 정밀한 제어가 가능한 장점이 있다.8, the
한편, 홀센서의 출력전압은 디지털로 변경하여 스텝으로 변위를 제어할 수 있다.On the other hand, the output voltage of the hall sensor can be changed to digital and the displacement can be controlled in steps.
아울러, 제1 기판(80)은 상부 코일(22) 및 하부 코일(42)에 전류를 공급하는 전류 공급 라인의 역할을 수행하고, 제2 기판(70)은 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)의 이동 위치를 센싱하는 역할을 수행한다. 따라서, 기존의 하나의 기판을 사용하는 경우보다 제1 기판(80)과 제2 기판(70)에 인가되는 전류를 별도로 제어하여 간섭을 최소화할 수 있다.The
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)는 제1 캐리어(30)에 설치되는 홀센서용 마그네트(도 8의 38a, 38b)를 더 포함할 수 있다. 홀센서용 마그네트(38a, 38b)는 제1 캐리어(30)의 외측면에 각각 고정 설치되어 제1 캐리어(30)와 함께 이동할 수 있으며, 각각의 홀센서(73a, 73b)에 대응되도록 상부 마그네트(24a)의 양측에 각각 위치할 수 있다.The
아울러, 도시하지는 않았으나, 제2 캐리어(40)는 홀센서용 마그네트를 더 포함할 수 있으며, 제2 캐리어(40)에 구비된 홀센서용 마그네트는 하부 마그네트(44a)의 양측에 각각 위치할 수 있다. 또한, 제2 캐리어(40)에 구비된 홀센서용 마그네트는 제2 날개(77a, 77b)에 설치된 각각의 홀센서(78a, 78b)에 대면되도록 위치할 수 있다.Further, although not shown, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터는 리테이너(55a, 55b)를 더 포함할 수 있다. 상부 베어링부재(61, 62) 및 하부 베어링부재(63, 64)는 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)가 광축에 수직한 수평 방향으로 위치할 수 있다.The actuator according to an embodiment of the present invention may further include
일측에 위치한 리테이너(55a)를 살펴보면, 상부 베어링부재(61)는 복수의 볼들(61a, 61b, 61c)이 서로 다른 위치에 복수로 마련될 수 있다. 리테이너(55a)는 광축과 수평방향으로 배치되고, 각각의 볼들(61a, 61b, 61c)은 리테이너(55a)에 일정 간격으로 형성된 복수의 수용홀들에 삽입될 수 있다. 이 경우, 리테이너(55a)를 통해 각각의 볼들(61a, 61b, 61c)이 서로 일정한 간격이 유지함으로써, 제1 캐리어(30)가 광축에 수직한 방향으로 틸트를 미연에 방지할 수 있다.The
한편, 볼들(61a, 61b, 61c)은 베이스(10)와 제1 캐리어(30)를 이동 방향을 따라 균일하게 접촉하도록 위치할 수 있다. 즉, 리테이너(55)를 생략하여, 볼들(61a, 61b, 61c)이 수평 방향을 따라 서로 접촉하도록 나열될 수도 있다.On the other hand, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)는 스토퍼(60) 및 가이드 핀(17)을 더 포함할 수 있다. 일례로, 스토퍼(60)는 제1 캐리어(30)의 이동 경로 상에 각각 위치하도록 베이스(10)의 상면에 돌출될 수 있다. 스토퍼(60)는 광통과공(15)을 중심으로 기 설정된 간격으로 각각 위치함으로써, 제1 캐리어(30)의 이동 한계 범위를 제한할 수 있다. 아울러, 스토퍼(60)는 제2 캐리어(40)의 이동 경로 상에 각각 위치하도록 베이스(10)의 하면에 돌출될 수 있다.The
가이드 핀(17)은 베이스(10)의 상면 또는 하면에 각각 마련될 수 있다. 일례로, 상부에 위치한 가이드 핀(17)을 통해 상부 커버(94)와 베이스(10)의 결합 위치를 설정하여 베이스(10)와 상부 커버(94)를 용이하게 결합시킬 수 있다.The guide pins 17 may be provided on the upper surface or the lower surface of the
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터의 커버를 생략한 상태에서 도시한 평면도이고, 도 10 및 도 11은 도 9에 도시한 제1 캐리어의 동작과정을 설명하기 위한 평면도이다.FIG. 9 is a plan view showing a state in which a cover of an actuator according to an embodiment of the present invention is omitted, and FIGS. 10 and 11 are plan views for explaining an operation process of the first carrier shown in FIG.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터의 구동과정을 설명하기로 한다. 이하에서 설명하는, 제1 캐리어(30)의 '전진 방향'은 베이스(10)의 일면에 위치한 홀센서(73a)와 이에 대향하는 제1 캐리어(30)의 일면의 간격이 증가하는 방향으로 제1 캐리어(30)가 이동하는 방향으로 정의하며, 제1 캐리어(30)의 '후진 방향'은 베이스(10)의 일면에 위치하는 홀센서(73a)와 이에 대향하는 제1 캐리어(30)의 일면의 간격이 감소하는 방향으로 제1 캐리어(30)가 이동하는 방향으로 정의한다. 또한, 이하에서는 설명의 편의상 일측에 위치한 코일(22a)과 이에 대면하는 마그네트(24a)의 구동 관계를 중심으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a driving process of an actuator according to an embodiment of the present invention will be described. The 'forward direction' of the
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)는 제1 캐리어(30)에 설치되는 홀센서용 마그네트(38a, 38b)를 더 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 상부 날개(72a) 및 제2 상부 날개(72b)는 서로 마주보는 내측면에 각각 홀센서(73a, 73b)가 위치한다. 이때, 제1 상부 홀센서(73a)는 일측에 위치한 제1 상부 날개(72a)에 위치할 수 있고, 제2 상부 홀센서(73b)는 제1 상부 홀센서(73a)에 마주하도록 제2 상부 날개(72b)에 위치할 수 있다.Referring to FIG. 9, the
홀센서용 마그네트(38a, 38b)는 제1 캐리어(30)의 외측면에 각각 설치될 수 있다. 홀센서용 마그네트(38a, 38b)는 제1 상부 홀센서(73a)와 대면하는 제1 홀센서용 마그네트(38a)와 제2 상부 홀센서(73b)와 대면하는 제2 홀센서용 마그네트(38b)를 포함할 수 있다.The
즉, 제1 캐리어(30)의 전진 방향 및 후진 방향에 각각 상부 홀센서(73a, 73b)가 설치되고, 제1 캐리어(30)와 함께 이동하는 홀센서용 마그네트(38a, 38b)가 상부 홀센서(73a, 73b)에 각각 대면하도록 설치된다. 이를 통해, 제1 캐리어(30)의 전진 또는 후진에 의해 상부 홀센서(73a, 73b)는 홀센서용 마그네트(38a, 38b)의 자력의 세기를 정밀하게 센싱하여, 센싱된 신호를 액추에이터(100)가 설치된 전자기기(도시안함)의 제어부(도시안함)으로 전송할 수 있다.The
제어부는 상부 홀센서(73a, 73b)의 신호에 통해 제1 캐리어(30)의 전진 거리를 제어할 수 있다. 일례로, 제1 캐리어(30)의 전진 또는 후진 이동거리가 설정되면, 제어부는 상부 코일(22)의 전류를 제어하여 제1 캐리어(30)를 이동시킬 수 있다. 한편, 액추에이터(100)가 정지 상태일 경우, 홀센서용 마그네트(38a, 38b)와 이에 대면되는 상부 홀센서(73a, 73b)의 간격(d1)은 서로 동일할 수 있다.The control unit can control the advancing distance of the
도 10을 참조하면, 상부 코일(22a)에 전류가 일 방향으로 인가되면 상부 마그네트(42a)와 상부 코일(22a) 사이에 전자기력이 발생되면서 상부 마그네트(24a)가 전진 방향으로 밀려난다. 이에 따라, 제1 캐리어(30)는 광축과 수직한 Y축 방향으로 전진 구동할 수 있다. 제1 캐리어(30)가 전진 구동할 경우, 제1 홀센서용 마그네트(38a)에 대면하는 제1 상부 홀센서(73a) 사이의 간격(d3)이 증가하고, 제2 홀센서용 마그네트(38b)에 대면하는 제2 상부 홀센서(73b) 사이의 간격(d2)이 감소한다.Referring to FIG. 10, when current is applied to the
도 11을 참조하면, 제1 캐리어(30)의 후진 동작은 상부 코일(22a)에 인가되는 전류를 제1 캐리어(30)의 전진 동작에 역방향으로 인가됨에 따라, 상부 코일(22a)과 상부 마그네트(24a) 사이에 제1 캐리어(30)의 전진 시의 반대 방향으로 전자기력이 발생하여 제1 캐리어(30)의 전진 동작과 반대로 상부 마그네트(24a)가 후진 방향으로 밀려난다.11, the backward movement of the
이에 따라, 제1 캐리어(30)는 광축과 수직한 Y축 방향으로 후진 구동할 수 있다. 제1 캐리어(30)가 후진 구동할 경우, 제1 홀센서용 마그네트(38a)와 제1 상부 홀센서(73a) 사이의 간격(d2)이 감소하고, 제2 홀센서용 마그네트(38b)와 제2 상부 홀센서(73b) 사이의 간격(d3)이 증가한다.Accordingly, the
일반적으로, 홀센서는 자기력선속밀도(magnetic flux density)를 센싱하기 위한 것으로, 자기장(magnetic field)은 거리의 제곱에 반비례하여 급격히 감소한다. 즉, 홀센서는 마그네트의 간격이 증가할수록 자기장의 센싱이 어려운 단점이 있다.Generally, a Hall sensor is for sensing a magnetic flux density, and a magnetic field sharply decreases in inverse proportion to the square of the distance. That is, the hall sensor has a disadvantage in that it is difficult to sense the magnetic field as the distance between the magnets increases.
본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)는, 제1 캐리어(30)가 전진하여 제1 홀센서용 마그네트(38a)와 제1 홀센서(73a) 사이의 간격이 증가할 경우, 제2 홀센서용 마그네트(38b)와 제2 홀센서(73b) 사이의 간격이 감소한다. 또한, 제1 캐리어(30)가 후진하여 제1 홀센서용 마그네트(38a)와 제1 홀센서(73a) 사이의 간격이 감소할 경우, 제2 홀센서용 마그네트(38b)와 제2 홀센서(73b) 사이의 간격이 증가한다.The
즉, 제1 캐리어(30)의 이동 경로 상에 제1 홀센서(73a) 및 제2 홀센서(73b)를 각각 구비함에 따라 제1 캐리어(30)(또는 제1 캐리어(30)에 탑재된 렌즈 배럴(35))의 위치를 정확하게 센싱할 수 있다. That is, since the
한편, 제2 캐리어(40)는 제1 캐리어(30)의 이동 경로와 서로 수직한 방향인 X축으로 이동하는 점만 상이하므로, 제2 캐리어(40)의 이동 및 센싱 동작에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the
최근, 지능형 자동차 및 스마트카 분야에서는 돌발상황에 대한 차량의 능동적 대처기능을 요구하고 있다. 즉, 보행자의 급작스런 출현의 인지, 어두운 야간에 조명의 범위를 벗어난 곳에 대한 장애물을 사전에 감지, 도로 파손을 사전에 감지하는 등의 운전자와 보행자의 안전을 위협하는 상황을 사전에 확인할 필요가 있다.In recent years, intelligent automobiles and smart cars are demanding the active coping function of the vehicle against unexpected situations. In other words, it is necessary to confirm beforehand the situation that the safety of the driver and the pedestrian is threatened such as recognition of the sudden appearance of the pedestrian, detection of the obstacle in the out of the range of illumination in the dark at night, .
이러한 요구에 대해, 윈드실드 또는 차량의 전방에 설치되어, 자체 출사광을 기반으로 차량이 움직이는 경우 전방의 물체를 확인하여 사전에 운전자에게 경고함은 물론, 차량 스스로가 정지 또는 회피하는데 기초가 되는 영상을 차량의 전자제어유닛(electronic control unit:ECU)에 전달하고, ECU는 이 영상을 이용하여 각종 제어를 수행하게 되는데, 이러한 영상을 획득하는 것을 스캐너(scaner)라 한다.In response to such a demand, a windshield or a vehicle installed in front of the vehicle to detect an object in front of the vehicle when the vehicle moves based on the self-emitted light not only warns the driver in advance, The image is transmitted to an electronic control unit (ECU) of the vehicle, and the ECU performs various controls using the image. Such an image is called a scanner.
스캐너로는, 레이더(radio detection and ranging: RaDAR) 장비가 사용되었다. 레이더는 마이크로파(극초단파, 10cm 내지 100cm 파장) 정도의 전자기파를 물체에 발사시키고 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치라 할 수 있다.As the scanner, a radio detection and ranging (RaDAR) device was used. A radar is a radio monitoring device that emits an electromagnetic wave of microwave (microwave, 10 cm to 100 cm wavelength) to an object and receives the electromagnetic wave reflected from the object to find the distance, direction, altitude and the like to the object.
한편, 라이더(light detection and ranging: LiDAR)를 이용한 스캐너가 개발되고 있다. 라이더는, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 또는 대기현상 등을 측정하는 장치로서, 레이저 레이더라고도 한다.On the other hand, scanners using light detection and ranging (LiDAR) are being developed. A rider is a device that measures a distance or an atmospheric phenomenon by emitting pulsed laser light into the atmosphere and using the reflector or scatterer, and is also called a laser radar.
즉, 차량 및 이동물체의 이동속도에 따라 스캔 속도를 안정적으로 증가시켜 일정한 수준의 분해능과 일관된 영상을 확보하는 점이 중요하다.That is, it is important to stably increase the scan speed according to the moving speed of the vehicle and the moving object, thereby ensuring a constant level of resolution and a consistent image.
이 경우, 광을 조사하는 렌즈는 수억회 이상을 이동하므로, 안정적으로 지지된 상태에서 구동되어야만 한다. In this case, since the lens for irradiating light moves more than several hundreds of millions of times, it must be driven in a state of being stably supported.
본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)는, 레이저 등의 광을 특정 방향의 시야각에 대하여 동시 측정이 가능하도록 조사방향을 조정하는 렌즈가 포함된 렌즈 배럴(35, 45)이 탑재된 각각의 캐리어(30, 40)의 구동에 이용될 수 있다.The
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)의 구성 및 구조를 통해 제1 캐리어(30)와 베이스(10), 제2 캐리어(40)와 베이스(10) 간의 상대 이동에 필요한 전력 소모가 개선할 수 있다. 또한, 정확한 직선궤적을 따라 이동할 수 있으므로, X축 및 Y축으로의 오차를 최소화하여 정밀한 구동이 가능하다.As described above, the relative movement between the
그리고, 각각의 캐리어(30, 40)(또는 렌즈 배럴(35, 45))의 위치를 정확하게 센싱할 수 있다. 아울러, 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)에 탑재된 렌즈 배럴(35, 45)의 응답성을 향상시킬 수 있고, 제1 캐리어(30) 및 제2 캐리어(40)를 안정적으로 지지한 상태에서 이동시켜 액추에이터(100)의 사용 수명을 연장할 수 있다.The position of each of the
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액추에이터(100)의 신뢰성을 향상시키고, 구동 손실을 최소화할 수 있다. Therefore, the reliability of the
또한, 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 이해 되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
10 : 베이스
15 : 광통과공
22 : 상부 코일 24 : 상부 마그네트
30 : 제1 캐리어 35, 45 : 렌즈 배럴
40 : 제2 캐리어 50, 51 : 상부 레일
52, 53 : 하부 레일 55, 65, : 리테이너
70 : 제2 기판 80 : 제1 기판
92 : 하부 커버 94 : 상부 커버
100 : 액추에이터10: Base 15: Light passing hole
22: upper coil 24: upper magnet
30:
40:
52, 53:
70: second substrate 80: first substrate
92: lower cover 94: upper cover
100: Actuator
Claims (14)
상기 베이스의 일면에 설치되는 상부 코일;
상기 상부 코일에 대면하도록 위치하는 상부 마그네트를 구비하고, 상기 상부 코일 및 상기 상부 마그네트에 의해 상기 베이스의 일면을 따라 평면 직선 이동하는 제1 캐리어;
상기 베이스의 타면에 실장되는 하부 코일; 및
상기 하부 코일에 대면하도록 위치되는 하부 마그네트를 구비하고, 상기 하부 코일 및 상기 하부 마그네트에 의해 상기 베이스의 타면을 따라 상기 제1 캐리어와 수직하도록 평면 직선 이동하는 제2 캐리어를 포함하는, 액추에이터.A base on which a light passage hole is formed;
An upper coil installed on one surface of the base;
A first carrier having an upper magnet positioned to face the upper coil and moving in a plane linear direction along one side of the base by the upper coil and the upper magnet;
A lower coil mounted on the other surface of the base; And
And a second carrier having a lower magnet positioned to face the lower coil and moving in a planar linear direction perpendicular to the first carrier along the other side of the base by the lower coil and the lower magnet.
상기 베이스의 일면과 상기 제1 캐리어 사이에 위치하여 상기 제1 캐리어가 상기 베이스의 일면을 따라 이동하도록 지지하는 상부 베어링부재;
상기 베이스의 타면과 상기 제2 캐리어 사이에 위치하여 상기 제2 캐리어가 상기 베이스의 타면을 따라 이동하도록 지지하는 하부 베어링부재를 더 포함하는, 액추에이터.The method according to claim 1,
An upper bearing member located between one side of the base and the first carrier to support the first carrier to move along one side of the base;
Further comprising a lower bearing member located between the other side of the base and the second carrier to support the second carrier to move along the other side of the base.
상기 베이스의 일면과 상기 제1 캐리어에 각각 설치되어 상기 상부 베어링부재의 직선 주행을 안내하는 상부 레일; 및
상기 베이스의 타면과 상기 제2 캐리어에 각각 설치되어 상기 하부 베어링부재의 직선 주행을 안내하는 하부 레일을 더 포함하는, 액추에이터.3. The method of claim 2,
An upper rail installed on one side of the base and the first carrier to guide a straight running of the upper bearing member; And
Further comprising a lower rail installed on the other side of the base and the second carrier for guiding straight running of the lower bearing member.
상기 상부 레일은,
상기 상부 코일의 일측에 설치되고, 상기 제1 캐리어의 이동 방향을 따라 연장되는 홈을 가지는 제1 메인 상부 레일; 및
상기 제1 메인 상부 레일과 대면하도록 상기 상부 마그네트의 일측에 설치되고, 상기 제1 캐리어의 이동 방향을 따라 연장되는 홈을 가지는 제1 보조 상부 레일을 포함하고,
상기 하부 레일은,
상기 하부 코일의 일측에 설치되고, 상기 제2 캐리어의 이동 방향을 따라 연장되는 홈을 가지는 제1 메인 하부 레일; 및
상기 제1 메인 하부 레일과 대면하도록 상기 하부 마그네트의 일측에 설치되고, 상기 제2 캐리어의 이동 방향을 따라 연장되는 홈을 가지는 제1 보조 하부 레일을 포함하는, 액추에이터.The method of claim 3,
Wherein the upper rail comprises:
A first main upper rail installed at one side of the upper coil and having a groove extending along the moving direction of the first carrier; And
And a first auxiliary upper rail installed on one side of the upper magnet so as to face the first main upper rail and having a groove extending along the moving direction of the first carrier,
Wherein the lower rail comprises:
A first main lower rail installed at one side of the lower coil and having a groove extending along a moving direction of the second carrier; And
And a first auxiliary lower rail installed on one side of the lower magnet so as to face the first main lower rail and having a groove extending along the moving direction of the second carrier.
상기 제1 베어링부재는 상기 베이스의 일면을 따라 상기 제1 캐리어의 이동 방향과 대응되도록 위치하는 복수의 제1 볼들을 포함하고,
상기 제2 베어링부재는 상기 베이스의 타면을 따라 상기 제2 캐리어의 이동 방향과 대응되도록 위치하는 복수의 제2 볼들을 포함하는, 액추에이터.3. The method of claim 2,
The first bearing member includes a plurality of first balls positioned to correspond to a moving direction of the first carrier along one side of the base,
Wherein the second bearing member includes a plurality of second balls located along a second side of the base to correspond to a direction of movement of the second carrier.
복수의 상기 제1 볼들 및 상기 제2 볼들의 간격을 일정하게 유지하는 리테이너를 더 포함하는, 액추에이터.6. The method of claim 5,
Further comprising a retainer to maintain a constant spacing of the plurality of first balls and the second balls.
상기 제1 캐리어의 이동 방향을 기준으로 상기 상부 마그네트의 양측에 각각 위치하는 상부 홀센서들과 상기 제2 캐리어의 이동 방향을 기준으로 상기 하부 마그네트의 양측에 각각 위치하는 하부 홀센서들이 실장된 기판을 더 포함하는, 액추에이터.The method according to claim 1,
The upper and lower Hall sensors are disposed on both sides of the upper magnet with respect to the moving direction of the first carrier and the lower hall sensors are disposed on both sides of the lower magnet with respect to the moving direction of the second carrier. ≪ / RTI >
상기 기판은,
상기 베이스의 타면에 설치되고, 상기 광통과공을 지나는 가상의 광축 방향과 수직한 면을 가지는 몸체;
상기 몸체로부터 상부를 향해 절곡되어 상기 베이스의 일면을 관통하고, 상기 상부 홀센서가 마주보도록 각각 실장되는 상부 날개; 및
상기 몸체로부터 하부를 향해 절곡되어 상기 베이스의 타면에 노출되고, 상기 하부 홀센서가 마주보도록 각각 실장되는 하부 날개를 포함하는, 액추에이터.8. The method of claim 7,
Wherein:
A body provided on the other surface of the base and having a surface perpendicular to a virtual optical axis direction passing through the light passing hole;
An upper blade which is bent from the body toward an upper portion and penetrates through one surface of the base and is mounted so as to face the upper hall sensor; And
And a lower blade that is bent so as to be bent from the body toward the lower side and exposed to the other surface of the base, and is mounted so that the lower hall sensor faces each other.
상기 베이스와 상기 제1 캐리어 사이의 제1 영역 또는 상기 베이스와 상기 제2 캐리어 사이의 제2 영역 중 적어도 하나의 영역에 고정 설치되고, 상기 상부 코일 또는 상기 하부 코일들 중 적어도 하나의 코일에 전류를 인가하는 기판을 더 포함하는, 액추에이터.The method according to claim 1,
And a second region between the base and the first carrier, or a second region between the base and the first carrier, or a second region between the base and the second carrier, wherein at least one coil of the upper coil or the lower coil Further comprising a substrate to which said substrate is applied.
상기 기판은,
상기 베이스와 상기 제1 캐리어 사이에 고정 설치되어 상기 상부 코일 또는 상기 하부 코일들 중 적어도 하나의 코일에 전류를 인가하는 제1 기판; 및
상기 베이스와 상기 제2 캐리어 사이에 고정 설치되어 상기 제1 캐리어 및 제2 캐리어의 위치를 센싱하는 홀센서가 실장되는 제2 기판을 포함하는, 액추에이터.10. The method of claim 9,
Wherein:
A first substrate fixedly installed between the base and the first carrier and applying a current to at least one of the upper coil and the lower coil; And
And a second substrate which is fixed between the base and the second carrier and on which a Hall sensor for sensing the position of the first carrier and the second carrier is mounted.
상기 제1 캐리어 및 제2 캐리어는 상기 상부 홀센서 및 하부 홀센서에 의해 선형 제어되거나 상기 홀센서에 의해 선형 제어되는, 액추에이터.11. The method according to claim 7 or 10,
Wherein the first carrier and the second carrier are linearly controlled by the upper hall sensor and the lower hall sensor or linearly controlled by the hall sensor.
상기 제1 캐리어의 양측에 각각 위치하도록 상기 베이스의 일면에 돌출되고, 상기 제1 캐리어의 평면 직선 이동을 제한하는 상부 스토퍼; 및
상기 제2 캐리어의 양측에 각각 위치하도록 상기 베이스의 타면에 돌출되고, 상기 제2 캐리어의 평면 직선 이동을 제한하는 하부 스토퍼를 더 포함하는, 액추에이터.The method according to claim 1,
An upper stopper protruding from one surface of the base to be positioned on both sides of the first carrier and restricting the planar linear movement of the first carrier; And
Further comprising a lower stopper protruding from the other surface of the base so as to be positioned on both sides of the second carrier and restricting the planar linear movement of the second carrier.
상기 상부 코일 및 하부 코일은 상기 광통과공을 중심으로 서로 마주보도록 각각 한 쌍으로 마련되고,
상기 상부 마그네트 및 하부 마그네트는 상기 상부 코일 및 하부 코일과 대응되는 위치에 각각 한 쌍으로 마련되는, 액추에이터.The method according to claim 1,
Wherein the upper coil and the lower coil are each provided in a pair so as to face each other with respect to the light passage hole,
Wherein the upper magnet and the lower magnet are each provided in a pair at positions corresponding to the upper coil and the lower coil.
상기 제1 캐리어 및 제2 캐리어는,
적어도 하나 이상의 렌즈로 이루어진 렌즈군을 포함하는 렌즈 배럴이 탑재되는, 액추에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the first carrier and the second carrier comprise:
And a lens barrel including a lens group consisting of at least one lens is mounted.
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