KR20180115959A - 홀센서의 출력전압을 교정하여 렌즈위치를 검출하는 렌즈위치 검출장치 - Google Patents

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Abstract

렌즈의 구동 범위와 ADC의 입력범위를 정밀하게 맞추기 위한 렌즈제어장치로서, 홀센서, 및 증폭-시프트부를 포함하며, 상기 증폭-시프트부는 상기 홀센서에서 출력하는 차동신호를 증폭하고 시프트하여 상기 ADC의 입력에 제공하도록 되어 있다.

Description

홀센서의 출력전압을 교정하여 렌즈위치를 검출하는 렌즈위치 검출장치{A device for detecting lens position by correcting output voltage of a hall sensor}
본 발명은 전자장치에 관한 것으로서, 특히 렌즈의 위치에 따라 서로 다른 출력전압을 제공하는 홀센서의 출력전압을 교정하여 렌즈위치를 검출하는 렌즈위치 검출장치에 관한 것이다.
사용자 기기에 장착되는 광학렌즈(이하, 간단히 렌즈) 중 자동으로 초점이 조절되는 것이 있다. 자동 초점 조절을 위하여 상기 렌즈에는 VCM(Voice Coil Motor)이 장착되어 있을 수 있다. 이러한 구성에 따르면, VCM에 전류를 흘리면 렌즈가 광축방향(즉, 경통 내에서 렌즈의 이동방향)을 따라 이동하면서 초점거리가 조절된다. 렌즈가 경통의 바닥 위치(Bottom, 즉, 매크로 위치)에 있을 때에는 렌즈 설계에 따른 최소초점거리에 초점이 형성되고, 렌즈가 경통의 천장 위치(Top, 즉, 무한대 위치)에 있을 때에는 가장 먼 무한대거리에 초점이 형성될 수 있다.
렌즈를 포함하는 촬상장치에는 자석(마그네틱) 및 코일이 설치될 수 있다. 이때, 자석은 렌즈에 고정되어 배치될 수 있다. 상기 VCM에 전류를 흘리면, 코일에 구동전류가 제공되고 자석 및 코일 간에 형성되는 전자기력에 의하여 렌즈의 위치가 변동될 수 있다.
피드백 방식으로 렌즈위치를 제어하는 기술에 있어서, VCM을 구동하기 위한 구동장치에는 상기 렌즈의 위치를 검출하도록 되어 있는 홀센서(hall sensor)가 포함되어 있을 수 있다.
홀센서는 렌즈에 배치된 자석의 자력을 검출하여 렌즈의 위치에 관한 전압값을 출력할 수 있다. 홀센서에서 출력된 전압은 증폭된 후 ADC에 입력될 수 있다.
상기 ADC가 n비트의 디지털 값을 출력하는 경우 상기 ADC는 예컨대, 0부터 2n-1까지 출력범위를 갖고 있을 수 있다. 상기 ADC의 출력값을 기초로 렌즈의 경통 내의 위치를 조절할 수 있다.
예컨대, ADC가 10비트 출력을 내보내는 경우, 이상적으로는 ADC가 0의 값을 출력했을 때에는 렌즈가 경통의 바닥에 위치하고, ADC가 1023(210-1)의 값을 출력했을 때에는 렌즈가 경통의 천장에 위치할 수 있다.
렌즈가 바닥위치에 있을 때에 ADC가 최소값을 출력하도록 하고 렌즈가 천장위치에 있을 때에는 ADC가 최대값을 출력하도록 하려면, 즉, ADC의 출력범위와 렌즈의 구동 영역을 정확히 맞추기 위해서는, 상기 렌즈에 배치된 자석과 홀센서의 위치가 미리 결정된 설계 방안을 따라야 하는데, 제조 공정상 설계 방안에 대한 오차가 발생할 수밖에 없다. 따라서 ADC의 출력범위와 렌즈의 구동 영역이 서로 정합되지 않을 수 있기 때문에, 이를 해결할 필요가 있다.
본 발명에서는 ADC의 출력범위의 최대/최소값과 렌즈의 구동영역의 최대/최소값을 정합할 수 있도록, 홀 센서의 차동출력전압을 증폭 및 시프트하는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 관점에 따른 VCM 구동장치는, 렌즈를 구동하는 VCM에 제공되는 전류를 출력하는 구동부(150), 상기 렌즈의 현재 위치에 관한 교정된 위치값을 기초로 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부(140), 및 상기 렌즈의 현재 위치에 관한 차동신호(Vdiff)를 출력하는 홀센서(110), 및 상기 차동신호를 증폭하고 시프트하도록 되어 있는 증폭-시프트부(20)를 포함하는, AFE(13)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 증폭-시프트부는, 제1연산증폭기(OP1), 제2연산증폭기(OP2), 제3연산증폭기(OP3), 제1저항(R1), 제2저항(R2), 제3저항(R3), 제4저항(R4), 제5저항(R5), 제8저항(R8), 및 제9저항(RG)을 포함하며, 상기 제1연산증폭기의 비반전입력단자는 상기 차동신호 중 비반전신호(V+)가 입력되고, 상기 제2연산증폭기의 비반전입력단자에는 상기 차동신호 중 반전신호(V-)가 입력되고, 상기 제1저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제2저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자 및 출력단자에 연결되고, 상기 제3저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 비반전입력단자에 연결되고, 상기 제4저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기의 비반전입력단자 및 시트프업전위(Vshift)에 연결되고, 상기 제5저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제8저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제9저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1저항과 상기 제3저항의 값은 서로 동일하고, 상기 제5저항과 상기 제8저항의 값은 서로 동일하고, 상기 제2저항과 상기 제4저항의 값은 서로 동일할 수 있다. 그리고 상기 증폭-시프트부의 출력전압은, (VIN1-VIN2)*(1+2R5/RG)(R2/R1) + Vshift으로 주어지며, VIN1는 상기 차동신호 중 비반전신호(V+)의 전압값이고 VIN2는 상기 차동신호 중 반전신호(V-)의 전압값이며, Vshift는 상기 AFE의 출력신호를 입력받는 ADC의 입력전압범위에 의해 결정되는 상수일 수 있다.
또한, 상기 홀센서(110)의 동작을 위한 바이어스 전압을 제공하는 홀센서 바이어스 전압구동부(160)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 렌즈의 위치에 대응하는 전압을 생성하는 AFE(13)를 포함하는 VCM 구동장치를 제공할 수 있다. 이때, 상기 AFE(13)는 상기 렌즈의 현재 위치에 관한 차동신호를 출력하는 홀센서(110), 및 상기 차동신호를 증폭하도록 되어 있는 증폭-시프트부(20)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 증폭-시프트부는, 제1연산증폭기, 제2연산증폭기, 제3연산증폭기, 제1저항, 제2저항, 제3저항, 제4저항, 제5저항, 제8저항, 및 제9저항(RG)을 포함하며, 상기 제1연산증폭기의 비반전입력단자에는 상기 차동신호 중 비반전신호가 입력되고, 상기 제2연산증폭기의 비반전입력단자에는 상기 차동신호 중 반전신호가 입력되고, 상기 제1저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제2저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자 및 출력단자에 연결되고, 상기 제3저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 비반전입력단자에 연결되고, 상기 제4저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭의 비반전입력단자 및 시트프업전위(Vshift)에 연결되고, 상기 제5저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제8저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제9저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따른 렌즈제어장치는, 홀센서(110), ADC(130), 및 상기 홀센서에서 출력하는 차동신호를 증폭하고 시프트하여 상기 ADC의 입력에 제공하는 증폭-시프트부(20)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 증폭-시프트부는, 제1연산증폭기, 제2연산증폭기, 제3연산증폭기, 제1저항, 제2저항, 제3저항, 제4저항, 제5저항, 제8저항, 및 제9저항(RG)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1연산증폭기의 비반전입력단자에는 상기 차동신호 중 비반전신호가 입력되고, 상기 제2연산증폭기의 비반전입력단자에는 상기 차동신호 중 반전신호가 입력되고, 상기 제1저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제2저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자 및 출력단자에 연결되고, 상기 제3저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 비반전입력단자에 연결되고, 상기 제4저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭의 비반전입력단자 및 시트프업전위(Vshift)에 연결되고, 상기 제5저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제8저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제9저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1저항과 상기 제3저항의 값은 서로 동일하고, 상기 제5저항과 상기 제8저항의 값은 서로 동일하고, 상기 제2저항과 상기 제4저항의 값은 서로 동일할 수 있다. 그리고 상기 증폭-시프트부의 출력전압은, (VIN2-VIN1)*(1+2R5/RG)(R2/R1) + Vshift으로 주어지는며, VIN1는 상기 차동신호 중 비반전신호(V+)의 전압값이고 VIN2는 상기 차동신호 중 반전신호(V-)의 전압값이며, Vshift는 상기 AFE의 출력신호를 입력받는 ADC의 입력전압범위에 의해 결정되는 상수일 수 있다.
본 발명에 따르면 ADC의 출력범위의 최대/최소값과 렌즈의 구동영역의 최대/최소값을 정합할 수 있도록, 홀 센서의 차동출력전압을 증폭 및 시프트하는 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 VCM 구동장치의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 일 실시예에 따른 렌즈제어장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 경통 내의 렌즈의 위치에 대한 홀센서의 두 개의 출력단자에서의 출력 전압값들 즉, 비반전신호 및 반전신호를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 경통 내의 렌즈의 위치에 대하여 홀센서의 두 개의 출력단자에서의 출력 전압값들 즉, 비반전신호 및 반전신호 간의 차이값을 나타내는 차동신호의 전압(Vdiff)을 그래프로 나타낸 것이다.
도 3c는 도 3b에 나타낸 차동신호의 전압(Vdiff)을 증폭된 값을 나타내는 전압 (Vg)를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3d는 도 3c에 나타낸 전압(Vg)를 Vshift1만큼 시프트한 전압(Vadc1)를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3e는 도 3c에 나타낸 전압(Vg)를 Vshift2만큼 시프트한 전압(Vadc2)를 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭-시프트부(20)의 회로를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈위치 검출장치(10)를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 VCM 구동장치(10)의 구조를 나타낸 것이다.
VCM 구동장치(10)는 홀센서(110), 증폭-시프트부(20), ADC(130), PID 제어부(140), 출력제어부(Output Control, 145), 코일 구동부(150), LDO(141), EEPROM(142), BGR(143), 홀 바이어스 전압구동부(Hall Bias, 160), 및 I2C Interface(170)를 포함할 수 있다. 상기 코일 구동부(150)는 렌즈에 설치된 VCM에 흐르는 전류를 구동하는 기능을 할 수 있다.
VCM 구동장치(10)는 렌즈 및 상기 렌즈의 초점거리를 조절하는 VCM을 포함하는 촬상장치의 동작을 제어할 수 있다. 그리고 VCM 구동장치(10)는 홀센서(110)를 이용하여 렌즈의 위치를 감지하고 교정할 수 있다.
홀센서(110)는 렌즈의 현재 위치에 관한 차동신호를 출력할 수 있다.
증폭-시프트부(20)는 상기 출력된 차동신호를 증폭하고, 상기 차동신호 또는 상기 증폭된 차동신호의 값에 필요한 값을 더하는 시프트 기능을 하도록 되어 있을 수 있다. 증폭-시프트부(20)는 VCM 구동장치(10)가 상기 촬상장치를 제어할 때에, ADC(130)의 입력범위가 빠짐없이 모두 이용될 수 있도록 하면서, 그리고 렌즈의 특정 위치가 ADC(130)에 의해 검출되지 못하는 경우가 발생하지 않도록 하면서, 경통 내에서의 렌즈의 이동범위와 상기 ADC의 입력범위를 정밀하게 서로 일치시키기 위한 구성을 가질 수 있다.
ADC(130)는 상기 증폭-시프트(20)로부터 입력된 증폭 및 시프트된 전압값(Vadc)을 디지털 값으로 변환하여 출력할 수 있다.
PID 제어부(140)는 ADC(130)로부터 입력받은 디지털값에 대하여 에러가 발생했는지 검사할 수 있으며, 출력제어부(145)에 상기 검사 과정을 거친 디지털값을 제공할 수 있다.
출력제어부(145)는 상기 디지털값에 따라 VCM에게 제공할 구동전류에 관한 값을 갖는 출력값을 출력할 수 있다.
코일 구동부(150)는 출력제어부(145)의 출력값에 따라 VCM을 구동할 수 있다.
홀 바이어스 전압구동부(160)는 홀센서(110)의 동작을 위한 바이어스 전압을 홀센서에 제공할 수 있다. 홀 바이어스 전압을 크기에 따라 상기 홀센서(110)의 민감도가 달라질 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 렌즈제어장치(14)의 구성을 나타낸 도면이다.
렌즈제어장치(14)는 AFE(Analog Front End)(13) 및 ADC(130)를 포함할 수 있다.
AFE(13)는 홀센서(110) 및 증폭-시프트부(20)를 포함할 수 있다.
홀센서(110)는 렌즈의 위치를 검출하여 상기 위치에 관한 값을 차동신호(Vdiff)의 형태로 출력할 수 있다. 상기 차동신호(Vdiff)는 비반전신호(V+), 및 반전신호(V-)로 구성될 수 있다. 상기 비반전신호(V+)와 반전신호(V-)의 차이값으로 정의되는 상기 차동신호(Vdiff)의 최소값은 음수이고 최대값은 양수일 수 있다.
증폭-시프트부(20)는 증폭부(120) 및 홀 오프셋 캔슬부(Hall Offset cancel)(125)를 포함할 수 있다.
증폭부(120)는 상기 비반전신호(V+)와 반전신호(V-)가 입력되면, 비반전신호(V+)와 반전신호(V-)의 차이값의 크기가 ADC의 입력범위의 범위, 즉 ADC의 입력범위의 최소값과 최대값의 차이값에 해당하는 전압값과 동일하도록 증폭할 수 있다.
홀 오프셋 캔슬부(125)는 증폭부(120)로부터 입력된 상기 증폭된 전압값(Vg)을 예컨대, 0을 기준값으로 하여 양의 값을 갖도록 시프트시킬 수 있다. 즉, 홀 오프셋 캔슬부(125)는 증폭부(120)로부터 입력된 상기 증폭된 전압값(Vg)의 최대값과 최소값이 상기 ADC(130)의 입력범위의 최대값과 최소값에 일치할 수 있도록 상기 증폭된 전압값(Vg)을 양의 방향으로 시프트 시킬 수 있다.
ADC(130)는 홀 오프셋 캔슬부(125)로부터 상기 시프트된 값(Vadc)을 입력받을 수 있다. 이때, 상기 시프트된 값(Vadc)은 경통의 바닥 위치부터 천장 위치까지 렌즈의 위치를 조절하기 위해 ADC(130)의 입력범위 전체를 사용하도록 교정된 값일 수 있다.
도 2에 나타낸 증폭-시프트부(20)에서는 증폭부(120) 이후에 홀 오프셋 캔슬부(125)가 오지만, 변형된 실시예에서는 홀 오프셋 캔슬부 이후에 상기 증폭부가 올 수도 있다. 즉, 증폭과 시프트 중 어느 것을 먼저 수행할지는 설계에 따라 달라질 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 경통 내의 렌즈의 위치에 대한 홀센서의 두 개의 출력단자에서의 출력 전압값들 즉, 비반전신호(V+) 및 반전신호(V-)를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 경통 내의 렌즈의 위치에 대하여 홀센서의 두 개의 출력단자에서의 출력 전압값들 즉, 비반전신호(V+) 및 반전신호(V-) 간의 차이값을 나타내는 차동신호의 전압(Vdiff)을 그래프로 나타낸 것이다.
도 3c는 도 3b에 나타낸 차동신호의 전압(Vdiff)을 증폭상수 G로 증폭한 값을 나타내는 전압 (Vg)를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3d는 도 3c에 나타낸 전압(Vg)을 Vshift1만큼 시프트한 전압(Vadc1)를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3e는 도 3c에 나타낸 전압(Vg)을 Vshift2만큼 시프트한 전압(Vadc2)를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3a 내지 도 3e의 각 그래프의 가로축(P)은 경통 내의 렌즈의 위치를 나타내며, 세로축(V)은 전압의 크기를 나타낸다. 도 3a 내지 도 3e에 나타낸 'Bottom'은 '0'일 수도 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 경통 내의 렌즈의 위치에 대한 홀센서의 두 개의 출력단자에서 출력되는 비반전신호(V+)와 반전신호(V-)를 그래프로 나타낸 것이다.
도 2에 도시한 홀센서의 노드(N1)의 비반전신호(V+)를 살펴보면, 렌즈가 경통의 바닥에 위치할 때(Bottom)는 V+B 값을 출력하고, 렌즈가 경통의 천장에 위치할 때에는 V+T 값을 출력할 수 있다.
홀센서의 노드(N2)의 반전신호(V-)를 살펴보면, 렌즈가 경통의 바닥에 위치할 때(Bottom)는 V-B 값을 출력하고, 렌즈가 경통의 천장에 위치할 때에는 V-T 값을 출력할 수 있다.
이상적인 홀센서의 출력전압(비반전신호 및 반전신호)은 V-B 값과 V+T 값이 서로 일치하고, V+B 값과 V-T값이 서로 일치하는 경우일 수 있다. 그러나 홀센서의 출력전압이 도 3a와 같이 출력되는 경우, V-B 값과 V+T 값이 서로 일치하지 않고, V+B 값과 V-T값이 서로 일치하지 않으므로 오류가 발생할 수 있고, 이러한 오류의 교정이 필요할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 렌즈가 경통의 바닥에 위치할 때에 홀센서의 두 개의 출력 전압값들 즉, 비반전신호(V+)와 반전신호(V-)의 차는 V+B-V-B 값(<0)을 가지며, 렌즈가 경통의 천장에 위치할 때에 비반전신호(V+)와 반전신호(V-)의 차의 차는 V+T-V-T 값(>0)을 가짐을 알 수 있다. 이때, 경통의 바닥 위치부터 경통의 천장 위치까지에 대한 전압값의 범위 즉, V+B-V-B부터 V+T-V-T 까지의 범위의 크기는 [(V+T-V-T)-(V+B-V-B)]이다. 이때 [(V+T-V-T)-(V+B-V-B)]가 ADC의 입력범위의 크기와 동일하지 않다면, [(V+T-V-T)-(V+B-V-B)]가 ADC의 입력범위의 크기와 동일하도록 [(V+T-V-T)-(V+B-V-B)]의 값을 증폭시킬 수 있다. 즉, 홀센서의 출력전압을 증폭시킬 수 있다.
일 실시예에서, ADC의 아날로그 입력전압의 범위가 0부터 Vα까지라고 가정할 수 있다(Vα는 양수). 즉, ADC의 아날로그 입력전압의 범위의 크기는 Vα일 수 있다. 이때, ((V+T-V-T)-(V+B-V-B))*G=Vα가 성립하도록 증폭부(120)의 이득 G의 값을 정할 수 있다. 따라서, 홀센서에서 출력된 전압값들은 수식 1과 같이 이득 G = Vα / ((V+T-V-T)-(V+B-V-B))만큼 증폭될 수 있다.
[수식1]
G = Vα / ((V+T-V-T)-(V+B-V-B))
도 3c는 도 3b에서 차동신호의 전압(Vdiff)이 상기 G배 증폭되어 생성된 전압인 Vg를 나타낸 것이다.
도 3d는 도 3c에 나타낸 전압 Vg의 최소값이 0이 되도록, 상기 전압(Vg)를 세로축의 양의 방향으로 |(V+B-V -B )|*G =Vshift1만큼 시프트 시켜 생성한 전압인 Vadc1를 나타낸 것이다. 즉 이 경우 Vshift1는 수식 2와 같이 산출될 수 있다.
[수식 2]
Vshift1 = |(V+B-V -B )|*G
이렇게 함으로써, 홀센서의 출력전압의 최소값과 최대값이 ADC의 입력범위인 0부터 Vα까지의 값에 일치되도록 보정될 수 있다. 즉, ADC의 입력범위와 렌즈의 구동위치가 정밀하게 대응될 수 있다.
다른 실시예에서, ADC의 아날로그 입력전압의 범위가 ??Vα/2부터 +Vα/2까지라고 가정할 수 있다(Vα는 양수). 즉, ADC의 아날로그 입력전압의 범위의 크기는 Vα일 수 있다. 이때, ((V+T-V-T)-(V+B-V-B))*G=Vα가 성립하도록 이득 G의 값을 정할 수 있다. 따라서 홀센서에서 출력된 전압값들은 이득 G=Vα/((V+T-V-T)-(V+B-V-B))만큼 증폭될 수 있다.
도 3c는 도 3b에서 차동신호의 전압(Vdiff)이 상기 G배 증폭되어 생성된 전압인 Vg를 나타낸 것이다. 이때, 상기 전압(Vg)의 중간값은 {(V+T-V -T )*G + (V+B-V -B )*G}/2 = {(V+T-V -T ) + (V+B-V -B )}*G/2이다. 상기 중간값은 0, 0보다 큰 값, 또는 0보다 작은 값이 수 있다.
도 3e는 도 3c에 나타낸 상기 전압(Vg)를 세로축의 음의 방향으로 {(V+T-V -T ) + (V+B-V -B )}*G/2 = Vshift2만큼 시프트시켜 생성한 전압인 Vadc2를 나타낸 것이다. 이때, Vadc2의 중간값은 0이 된다. 즉 이 경우 Vshift2는 수식 3과 같이 산출될 수 있다.
[수식 3]
Vshift2 = {(V+T-V -T ) + (V+B-V -B )}*G/2
이렇게 함으로써, 홀센서의 출력전압값들은 ADC의 입력범위인 ??Vα/2부터 +Vα/2까지의 값에 일치되도록 보정할 수 있다. 즉, ADC의 입력범위와 렌즈의 구동위치가 정밀하게 대응될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭-시프트부(20)의 회로를 나타낸 것이다.
증폭-시프트부(20)는 제1연산증폭기(OP1), 제2연산증폭기(OP2), 제3연산증폭기(OP3), 제1저항(R1), 제2저항(R2), 제3저항(R3), 제4저항(R4), 제5저항(R5), 제8저항(R8), 및 제9저항(RG)을 포함할 수 있다.
이때, 제1연산증폭기(OP1)의 비반전입력단자(VIN1)에는 홀센서에서 출력되는 차동신호 중 비반전신호(예컨대, V+)가 입력되고, 제2연산증폭기(OP2)의 비반전입력단자(VIN2)에는 상기 차동신호 중 반전신호(예컨대, V-)가 입력될 수 있다.
그리고 제1저항(R1)의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기(OP1)의 출력단자(O1) 및 상기 제3연산증폭기(OP3)의 반전입력단자(-)에 연결될 수 있다.
또한, 제2저항(R2)의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기(OP3)의 반전입력단자(-) 및 출력단자(O3)에 연결될 수 있다.
또한, 제3저항(R3)의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기(OP2)의 출력단자(O2) 및 상기 제3연산증폭기(OP3)의 비반전입력단자(+)에 연결될 수 있다.
또한, 제4저항(R4)의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기(OP3)의 비반전입력단자(+) 및 시트프업전위(Vshift)에 연결될 수 있다.
또한, 제5저항(R5)의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기(OP1)의 출력단자(O1) 및 상기 제1연산증폭기(OP1)의 반전입력단자(-)에 연결될 수 있다.
또한, 제8저항(R8)의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기(OP2)의 출력단자(O2) 및 상기 제2연산증폭기(OP2)의 반전입력단자(-)에 연결될 수 있다.
또한, 제9저항(RG)의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기(OP1)의 반전입력단자(-) 및 상기 제2연산증폭기(OP2)의 반전입력단자(-)에 연결될 수 있다.
이때, 제1저항(R1)과 제3저항(R3)의 값은 서로 동일하고, 제5저항(R5)과 제8저항(R8)의 값은 서로 동일하고, 제2저항(R2)과 제4저항(R4)의 값은 서로 동일할 수 있다.
이때, 도 4에 나타낸 회로의 회로해석에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭-시프트부(20)의 출력전압(VOUT)은, 수식 4와 같이 (VIN1-VIN2)*(1+2R5/RG)(R2/R1) + Vshift 로 주어질 수 있다.
[수식 4]
VOUT = (VIN1-VIN2)*(1+2R5/RG)(R2/R1) + Vshift
= (V+ - V-)*(1+2R5/RG)(R2/R1) + Vshift
수식 4를 살펴보면 곱셈 및 덧셈 연산이 한 차례씩 존재한다. 이를 해석해보면, 홀센서의 차동출력전압값인 (VIN1-VIN2)은 우선 (1+2R5/RG)(R2/R1)배 만큼 증폭된다.
이때, ADC의 허용입력전압 범위의 크기가 Vα인 경우, 상술한 이득 G = Vα/((V+T-V-T)-(V+B-V-B)) = (1+2R5/RG)(R2/R1) 이 되도록 R1, R2, R5, RG의 값을 정할 수 있다. 여기서, Vα는 선택된 ADC에 따라 결정되는 값이므로 이미 알고 있는 값이다. V+T, V-T, V+B, 및 V-B는 각각 측정에 의해 얻을 수 있는 값이다.
이때, 수식 4의 시프트업전위(Vshift), 즉 도 4의 시프트업전위(Vshift)는 ADC의 허용 입력범위에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 도 4의 시프트업전위(Vshift)는 상술한 수식 2 또는 수식 3에서 나타낸 도 4의 Vshift1이거나 또는 4의 Vshift2일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈위치 검출장치(10)를 설명하기 위한 도면이다. 이다. 도 4와 함께 참조하여 설명한다.
상기 렌즈위치 검출장치(10)는, 렌즈를 구동하는 구동모터에 제공되는 전류를 출력하는 구동부(150); 상기 렌즈의 현재 위치에 관한 교정된 위치값을 기초로 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부(140); 및 상기 렌즈의 현재 위치에 관한 차동신호(Vdiff)를 출력하는 홀센서(110), 및 상기 차동신호를 증폭하고 시프트하도록 되어 있는 증폭-시프트부(20)를 포함하는, AFE(13)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 증폭-시프트부는, 제1연산증폭기(OP1), 제2연산증폭기(OP2), 제3연산증폭기(OP3), 제1저항(R1), 제2저항(R2), 제3저항(R3), 제4저항(R4), 제5저항(R5), 제8저항(R8), 및 제9저항(RG)을 포함할 수 있다. 상기 제1연산증폭기의 비반전입력단자는 상기 차동신호 중 비반전신호(V+)가 입력되고, 상기 제2연산증폭기의 비반전입력단자에는 상기 차동신호 중 반전신호(V-)가 입력되고, 상기 제1저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제2저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자 및 출력단자에 연결되고, 상기 제3저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 비반전입력단자에 연결되고, 상기 제4저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기의 비반전입력단자 및 시트프업전위(Vshift)에 연결되고, 상기 제5저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제8저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고, 상기 제9저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.
10: VCM 구동장치, 렌즈위치 검출장치
13: AFE
20: 증폭-시프트부
110: 홀센서
140: 제어부
150: 구동부
160: 홀센서 바이어스 전압구동부
OP1: 제1연산증폭기
OP2: 제2연산증폭기
OP3: 제3연산증폭기
R1: 제1저항
R2: 제2저항
R3: 제3저항
R4: 제4저항
R5: 제5저항
R8: 제8저항
RG: 제9저항
Vshift: 시트프업전위
Vdiff: 차동신호

Claims (6)

  1. 렌즈를 구동하는 구동모터에 제공되는 전류를 출력하는 구동부;
    상기 렌즈의 현재 위치에 관한 교정된 위치값을 기초로 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부; 및
    상기 렌즈의 현재 위치에 관한 차동신호를 출력하는 홀센서, 및 상기 차동신호를 증폭하고 시프트하도록 되어 있는 증폭-시프트부를 포함하는, AFE;
    를 포함하며,
    상기 증폭-시프트부는, 제1연산증폭기, 제2연산증폭기, 제3연산증폭기, 제1저항, 제2저항, 제3저항, 제4저항, 제5저항, 제8저항, 및 제9저항을 포함하며,
    상기 제1연산증폭기의 비반전입력단자는 상기 차동신호 중 비반전신호가 입력되고,
    상기 제2연산증폭기의 비반전입력단자에는 상기 차동신호 중 반전신호가 입력되고,
    상기 제1저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고,
    상기 제2저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자 및 출력단자에 연결되고,
    상기 제3저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 비반전입력단자에 연결되고,
    상기 제4저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기의 비반전입력단자 및 미리 제공된 시트프업전위에 연결되고,
    상기 제5저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고,
    상기 제8저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고,
    상기 제9저항(RG)의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결되는,
    렌즈위치 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1저항(R1)과 상기 제3저항의 값은 서로 동일하고,
    상기 제5저항(R5)과 상기 제8저항의 값은 서로 동일하고,
    상기 제2저항(R2)과 상기 제4저항의 값은 서로 동일하고,
    상기 증폭-시프트부의 출력전압은,
    (VIN1-VIN2)*(1+2R5/RG)(R2/R1) + Vshift
    으로 주어지며,
    VIN1는 상기 차동신호 중 비반전신호의 전압값이고
    VIN2는 상기 차동신호 중 반전신호의 전압값이며,
    Vshift는 상기 AFE의 출력신호를 입력받는 ADC의 입력전압범위에 의해 미리 결정되어 있는 상수인,
    렌즈위치 검출장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 홀센서의 동작을 위한 바이어스 전압을 제공하는 홀센서 바이어스 전압구동부를 더 포함하는, 렌즈위치 검출장치.
  4. 렌즈의 위치에 대응하는 전압을 생성하는 AFE를 포함하는 렌즈구동모터 구동장치로서,
    상기 AFE는 상기 렌즈의 현재 위치에 관한 차동신호를 출력하는 홀센서, 및 상기 차동신호를 증폭하도록 되어 있는 증폭-시프트부를 포함하며,
    상기 증폭-시프트부는,
    제1연산증폭기, 제2연산증폭기, 제3연산증폭기, 제1저항, 제2저항, 제3저항, 제4저항, 제5저항, 제8저항, 및 제9저항을 포함하며,
    상기 제1연산증폭기의 비반전입력단자에는 상기 차동신호 중 비반전신호가 입력되고,
    상기 제2연산증폭기의 비반전입력단자에는 상기 차동신호 중 반전신호가 입력되고,
    상기 제1저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고,
    상기 제2저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자 및 출력단자에 연결되고,
    상기 제3저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 비반전입력단자에 연결되고,
    상기 제4저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭의 비반전입력단자 및 시트프업전위에 연결되고,
    상기 제5저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고,
    상기 제8저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고,
    상기 제9저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결되는,
    렌즈위치 검출장치.
  5. 홀센서;
    ADC; 및
    상기 홀센서에서 출력하는 차동신호를 증폭하고 시프트하여 상기 ADC의 입력에 제공하는 증폭-시프트부;
    를 포함하며,
    상기 증폭-시프트부는,
    제1연산증폭기, 제2연산증폭기, 제3연산증폭기, 제1저항, 제2저항, 제3저항, 제4저항, 제5저항, 제8저항, 및 제9저항을 포함하며,
    상기 제1연산증폭기의 비반전입력단자에는 상기 차동신호 중 비반전신호가 입력되고,
    상기 제2연산증폭기의 비반전입력단자에는 상기 차동신호 중 반전신호가 입력되고,
    상기 제1저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고,
    상기 제2저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭기의 반전입력단자 및 출력단자에 연결되고,
    상기 제3저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제3연산증폭기의 비반전입력단자에 연결되고,
    상기 제4저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제3연산증폭의 비반전입력단자 및 시트프업전위(Vshift)에 연결되고,
    상기 제5저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 출력단자 및 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고,
    상기 제8저항의 일단부와 타단부는 각각 상기 제2연산증폭기의 출력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결되고,
    상기 제9저항(RG)의 일단부와 타단부는 각각 상기 제1연산증폭기의 반전입력단자 및 상기 제2연산증폭기의 반전입력단자에 연결되는,
    렌즈위치 검출장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1저항(R1)과 상기 제3저항의 값은 서로 동일하고,
    상기 제5저항(R5)과 상기 제8저항의 값은 서로 동일하고,
    상기 제2저항(R2)과 상기 제4저항의 값은 서로 동일하고,
    상기 증폭-시프트부의 출력전압은,
    (VIN2-VIN1)*(1+2R5/RG)(R2/R1) + Vshift
    으로 주어지는며,
    VIN1는 상기 차동신호 중 비반전신호의 전압값이고
    VIN2는 상기 차동신호 중 반전신호의 전압값이며,
    Vshift는 상기 AFE의 출력신호를 입력받는 ADC의 입력전압범위에 의해 결정되는 상수인,
    렌즈위치 검출장치.


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