KR20210071289A - 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로 및 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로는, 홀 센서의 제1 홀 센서 출력단자에 접속되도록 구성되는 입력 포트와, 감시 전압을 출력하는 출력 포트와, 입력 포트에 접속되고 입력 포트의 전압을 저장하는 홀더와, 제1 출력단과 제1 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 제1 출력단의 전압에 대응되는 전압이 걸리고 홀더에 접속되는 제1 입력단을 가지는 제1 버퍼와, 제2 출력단과 제2 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 제2 출력단의 전압에 대응되는 전압이 걸리고 입력 포트에 접속되는 제2 입력단을 가지는 제2 버퍼와, 제1 출력단의 전압과 제2 출력단의 전압의 차이를 증폭하여 감시 전압을 생성하는 증폭부를 포함할 수 있다.

Description

홀 센서 출력단자 전압 감시 회로 및 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로{Circuit for monitoring voltage of output terminal of hall sensor and circuit for supporting lens module actuating controller}
본 발명은 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로 및 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로에 관한 것이다.
일반적으로 외부로부터 받는 힘에 따라 렌즈 모듈이 움직일 때, 상기 렌즈 모듈의 외부에 대한 상대적인 위치를 고정시키기 위한 기술이 널리 활용되고 있다.
예를 들어, 카메라 모듈은 외부로부터 힘을 받더라도 내부의 렌즈 모듈의 위치를 고정시키는 광학식 손떨림 보정(Optical Image Stabilizer) 장치를 포함할 수 있다.
홀 센서는 렌즈 모듈의 위치 정보를 측정하기 위해 사용될 수 있으며, 홀 센서는 렌즈 모듈의 위치에 따라 달라지는 전압을 출력할 수 있다. 광학식 손떨림 보정 정확도는 홀 센서의 출력전압과 렌즈 모듈의 위치 정보 간의 대응관계 정확도가 높을수록 높아질 수 있다.
일본 공개특허공보 특개평6-74975호
홀 센서의 출력전압은 홀 센서의 온도에 따라 미세하게 변할 수 있으며, 홀 센서의 온도에 따른 출력전압의 변동은 렌즈 모듈의 위치에 실질적으로 무관하므로, 홀 센서의 온도 변동은 홀 센서의 출력전압과 렌즈 모듈의 위치 정보 간의 대응관계 정확도를 저하시킬 수 있다.
본 발명은 홀 센서의 출력전압에 실질적인 영향을 주지 않으면서 홀 센서의 출력전압의 비교적 작은 변동을 감시할 수 있는 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로 및 렌즈 모듈 구동 제어기의 렌즈 모듈 구동값 보정을 지원할 수 있는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로는, 홀 센서의 제1 홀 센서 출력단자에 접속되도록 구성되는 입력 포트; 감시 전압을 출력하는 출력 포트; 상기 입력 포트에 접속되고 상기 입력 포트의 전압을 저장하는 홀더; 제1 출력단과, 상기 제1 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 상기 제1 출력단의 전압에 대응되는 전압이 걸리고 상기 홀더에 접속되는 제1 입력단을 가지는 제1 버퍼; 제2 출력단과, 상기 제2 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 상기 제2 출력단의 전압에 대응되는 전압이 걸리고 상기 입력 포트에 접속되는 제2 입력단을 가지는 제2 버퍼; 및 상기 제1 출력단의 전압과 상기 제2 출력단의 전압의 차이를 증폭하여 상기 감시 전압을 생성하는 증폭부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로는, 외부로부터 제공받은 정보에 기초하여 렌즈 모듈 구동값을 생성하고, 감시 전압에 기초하여 상기 렌즈 모듈 구동값을 보정하고, 보정된 렌즈 모듈 구동값에 대응되는 렌즈 모듈 구동 신호를 생성하는 렌즈 모듈 구동 제어기로 상기 감시 전압을 제공하도록 구성된 출력 포트; 입력 전압을 입력 받는 입력 포트; 상기 입력 포트에 접속되고 상기 입력 포트의 전압을 저장하는 홀더; 제1 출력단과, 상기 제1 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 상기 제1 출력단의 전압에 대응되는 전압이 걸리고 상기 홀더에 접속되는 제1 입력단을 가지는 제1 버퍼; 제2 출력단과, 상기 제2 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 상기 제2 출력단의 전압에 대응되는 전압이 걸리고 상기 입력 포트에 접속되는 제2 입력단을 가지는 제2 버퍼; 및 상기 제1 출력단의 전압과 상기 제2 출력단의 전압의 차이를 증폭하여 상기 감시 전압을 생성하는 증폭부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로는 홀 센서의 출력전압에 실질적인 영향을 주지 않으면서 홀 센서의 출력전압의 비교적 작은 변동을 감시할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로는 렌즈 모듈 구동값 보정을 지원할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로 및/또는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로는 홀 센서의 온도 변동에 따른 출력단자 전압 변동을 효율적으로 감시할 수 있으며, 홀 센서로부터 멀리 떨어져 있더라도 홀 센서의 온도를 감시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 구조와 도 2의 구조가 조합된 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로 및/또는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로의 증폭 이득 가변 구조를 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 홀 센서(300)는 제1 및 제2 홀 센서 입력단자(IN+, IN-), 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN) 및 제1, 제2, 제3 및 제4 홀 센서 저항(HR1, HR2, HR3, HR4)을 포함할 수 있다.
홀 센서(300)는 홀 효과(hall effect)를 이용하여 홀 센서(300)를 통과하는 자속(magnetic flux)을 감지할 수 있다. 홀 센서(300)는 제1 및 제2 홀 센서 입력단자(IN+, IN-)로부터 정전류를 입력 받을 수 있으며, 상기 정전류는 제1, 제2, 제3 및 제4 홀 센서 저항(HR1, HR2, HR3, HR4)을 흐를 수 있다. 도 1은 상기 정전류와 제1, 제2, 제3 및 제4 홀 센서 저항(HR1, HR2, HR3, HR4)을 등가회로로 나타낼 뿐이며, 상기 정전류와 제1, 제2, 제3 및 제4 홀 센서 저항(HR1, HR2, HR3, HR4)은 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
홀 센서(300)에 자속이 통과할 경우, 홀 센서(300)는 상기 정전류와 상기 자속에 수직인 방향으로 홀 전압을 생성할 수 있으므로, 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)는 상기 홀 전압에 대응될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)는 홀 센서(300)를 통과하는 자속에 대한 측정값으로 사용될 수 있다.
그러나, 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN) 각각의 전압은 홀 센서(300)의 주변환경(예: 홀 센서 온도 등)으로부터 영향을 받을 수 있으며, 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)는 상기 주변환경의 변화에 따라 변할 수 있다.
제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)를 홀 센서(300)의 측정값으로 사용하는 관점에서, 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)의 변화는 홀 센서(300)의 자속 변화에 의해서 발생될 뿐만 아니라 홀 센서(300)의 주변환경 변화에 의해서도 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로(101)는 홀 센서(300)의 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN) 중 하나의 전압을 감시하여 감시 전압(Vout)을 출력할 수 있다.
제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)를 홀 센서(300)의 측정값으로 사용하는 관점에서, 상기 감시 전압(Vout)은 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)의 변화가 홀 센서(300)의 자속 변화에 의한 것인지 홀 센서(300)의 주변환경 변화에 의한 것인지 판단하는데 사용될 수 있다.
이에 따라, 홀 센서(300)를 통과하는 자속은 보다 정확하게 검출될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로(101)는, 홀더(110), 제1 버퍼(120), 제2 버퍼(130) 및 증폭부(240)를 포함할 수 있다.
홀 센서 출력단자 전압 감시 회로(101)의 입력 포트(105)는 홀 센서(300)의 제1 홀 센서 출력단자(HP)에 접속되도록 구성될 수 있다.
홀 센서 출력단자 전압 감시 회로(101)의 출력 포트(145)는 감시 전압(Vout)을 출력할 수 있다.
예를 들어, 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로(101)는 IC(Integrated Circuit)으로 구현될 수 있으며, 입력 포트(105) 및 출력 포트(145)는 각각 IC의 입력 핀(pin) 및 출력 핀으로 구현될 수 있다.
홀더(110)는 입력 포트(105)에 접속되고 입력 포트(105)의 전압(VP)을 저장할 수 있다. 홀더(110)에 저장된 전압(Vp_hold)은 홀 센서(300)가 기준 상태(예: 기준 온도)일 때의 홀 센서 출력단자(HP)의 전압으로 정의될 수 있다. 상기 기준 상태는 홀 센서(300)의 초기 상태와 유사할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 홀더(110)는, 제1 버퍼(120)의 제1 입력단에 접속되는 캐패시터(C1)와, 제1 제어 신호를 입력 받고 상기 제1 제어 신호에 기초하여 캐패시터(C1)와 입력 포트(105) 사이의 전기적 연결 상태를 스위칭하도록 구성된 홀더 스위치(SW1)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 홀더 스위치(SW1)는 상기 제1 제어 신호를 입력 받는 게이트 단자와, 상기 입력 포트에 접속되는 드레인 단자와, 캐패시터(C1)에 접속되는 소스 단자를 가지는 트랜지스터로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
홀더 스위치(SW1)는 홀 센서(300)가 기준 상태일 때에 캐패시터(C1)와 입력 포트(105) 사이가 전기적으로 연결된 상태이도록 제어될 수 있다.
이때, 캐패시터(C1)의 전압(Vp_hold)은 홀 센서(300)가 기준 상태일 때의 홀 센서 출력단자(HP)의 전압에 가까워지도록 충전 또는 방전될 수 있다.
홀 센서(300)가 기준 상태를 벗어난 때에 캐패시터(C1)와 입력 포트(105) 사이가 전기적으로 차단된 상태이도록 제어될 수 있다.
이때, 캐패시터(C1)의 전압(Vp_hold)은 입력 포트(105)의 전압(VP)에 실질적으로 무관해질 수 있다.
이에 따라, 캐패시터(C1)의 전압(Vp_hold)은 유지될 수 있다.
제1 버퍼(120)는 제1 출력단과, 상기 제1 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 상기 제1 출력단의 전압(Vp_hold_bf)에 대응되는 전압이 걸리고 홀더(110)에 접속되는 제1 입력단을 가질 수 있다.
제1 버퍼(120)의 입력 임피던스가 출력 임피던스보다 높으므로, 홀 센서(300)의 제1 홀 센서 출력단자(HP)의 전압은 제1 버퍼(120)로부터 실질적으로 영향을 받지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로(101)는 홀 센서(300)의 전압에 대한 영향 없이 홀 센서(300)의 전압을 감시할 수 있으며, 홀 센서(300)의 전압을 사용하는 타 회로에 부정적인 영향을 주지 않을 수 있다.
예를 들어, 제1 버퍼(120)는 상기 제1 입력단과 상기 제1 출력단과 제3 입력단을 가지고 상기 제3 입력단이 상기 제1 출력단에 접속되도록 구성된 제1 연산 증폭기(B1)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 제1 버퍼(120)의 입력 임피던스는 실질적으로 무한대이고, 제1 버퍼(120)의 출력 임피던스는 실질적으로 0일 수 있으며, 홀 센서(300)의 전압은 더욱 정확하게 제공될 수 있다.
제2 버퍼(130)는 제2 출력단과, 상기 제2 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 상기 제2 출력단의 전압(Vp_bf)에 대응되는 전압이 걸리고 상기 입력 포트에 접속되는 제2 입력단을 가질 수 있다.
제2 버퍼(130)의 입력 임피던스가 출력 임피던스보다 높으므로, 홀 센서(300)의 제1 홀 센서 출력단자(HP)의 전압은 제2 버퍼(130)로부터 실질적으로 영향을 받지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로(101)는 홀 센서(300)의 전압에 대한 영향 없이 홀 센서(300)의 전압을 감시할 수 있으며, 홀 센서(300)의 전압을 사용하는 타 회로에 부정적인 영향을 주지 않을 수 있다.
예를 들어, 제2 버퍼(130)는 제2 입력단과 상기 제2 출력단과 제4 입력단을 가지고 상기 제4 입력단이 상기 제2 출력단에 접속되도록 구성된 제2 연산 증폭기(B2)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 제1 버퍼(120)의 입력 임피던스는 실질적으로 무한대이고, 제1 버퍼(120)의 출력 임피던스는 실질적으로 0일 수 있으며, 홀 센서(300)의 전압은 더욱 정확하게 제공될 수 있다.
증폭부(240)는 상기 제1 출력단의 전압(Vp_hold_bf)에 대응되는 전압(V+)과 상기 제2 출력단의 전압(Vp_bf)에 대응되는 전압(V-)의 차이를 증폭하여 감시 전압(Vout)을 생성할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로(101)는 홀 센서(300)의 제1 홀 센서 출력단자(HP)의 출력전압의 비교적 작은 변동을 효율적으로 감시할 수 있다.
예를 들어, 홀 센서(300)의 제1 홀 센서 출력단자(HP)의 출력전압의 온도에 따른 변동은 렌즈 모듈의 위치에 따른 변동에 비해 상대적으로 작을 수 있는데, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로(101)는 증폭부(240)의 증폭을 통해 상기 출력전압의 온도에 따른 변동을 유효하게 감시할 수 있으며, 상기 출력전압의 온도에 따른 변동을 PID제어 등의 입력 정보로 사용할 수 있다.
예를 들어, 증폭부(240)는 제3 연산 증폭기(A1), 제1 임피던스 소자(R1), 제2 임피던스 소자(R2), 제3 임피던스 소자(R3) 및 제4 임피던스 소자(R4)를 포함할 수 있다.
제3 연산 증폭기(A1)는 제5 및 제6 입력단과 제3 출력단을 가질 수 있다.
제1 임피던스 소자(R1)는 상기 제5 입력단과 상기 제1 출력단의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 임피던스 소자(R2)는 상기 제5 입력단과 기준 전압 인가부(VREF) 사이에 접속될 수 있다.
제3 임피던스 소자(R3)는 상기 제6 입력단과 상기 제2 출력단의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
제4 임피던스 소자(R4)는 상기 제6 입력단과 상기 제3 출력단의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 증폭부(240)는 제4 임피던스 소자(R4)의 임피던스와 제3 임피던스 소자(R3)의 임피던스의 비율에 기반한 이득(gain)을 가질 수 있다.
한편, 홀 센서(300)는 제2 홀 센서 출력단자(HN)를 포함하고, 입력 포트(105)는 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN) 중 하나에만 접속되도록 구성될 수 있다.
제1 홀 센서 출력단자(HP)의 전압의 온도에 따른 변동은 제2 홀 센서 출력단자(HN)의 전압의 온도에 따른 변동과 거의 동일할 수 있다.
제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN) 중 하나에만 접속됨에 따라 생성된 감시전압(Vout)은 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)와 다른 특성을 가질 수 있다.
이에 따라, 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)를 홀 센서(300)의 측정값으로 사용하는 관점에서, 상기 감시 전압(Vout)은 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)의 변화가 홀 센서(300)의 자속 변화에 의한 것인지 홀 센서(300)의 주변환경 변화에 의한 것인지 판단하는데 더욱 효율적으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로(101)는 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN) 중 하나에만 접속됨으로써 홀 센서(300)의 온도 감시를 위한 비교적 간단한 구조로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로(102)는, 홀더(110), 제1 버퍼(120), 제2 버퍼(130) 및 증폭부(240)를 포함할 수 있다. 홀더(110), 제1 버퍼(120), 제2 버퍼(130) 및 증폭부(240)는 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로의 그것들과 동일하거나 유사하게 구현될 수 있다.
증폭부(240)에 의해 생성된 감시 전압(Vout)은 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로(102)의 출력 포트(145)를 통해 렌즈 모듈 구동 제어기(220)로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로(102)는, 렌즈 모듈 구동 제어기(220)에 대해 병렬적으로 연계될 수 있으며, 외부로부터 제공받은 정보(EP, EN) 중 적어도 일부의 전압의 변화를 감시함으로써, 렌즈 모듈 구동 제어기(220)의 렌즈 모듈 구동값 보정을 지원할 수 있다.
렌즈 모듈 구동 제어기(220)는 외부로부터 제공받은 정보(EP, EN)에 기초하여 렌즈 모듈 구동값을 생성하고, 감시 전압(Vout)에 기초하여 상기 렌즈 모듈 구동값을 보정하고, 보정된 렌즈 모듈 구동값에 대응되는 렌즈 모듈 구동 신호를 생성할 수 있다.
렌즈 모듈(210)의 위치는 렌즈 모듈 구동 신호에 기초하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 엑츄에이터(actuator)는 렌즈 모듈 구동 신호에 대응되는 전류 및/또는 전압을 인가받고 상기 전류 및/또는 전압에 대응되는 물리적 힘이나 전자기적 힘을 출력함으로써 렌즈 모듈(210)을 제어할 수 있다.
외부로부터 제공받은 정보(EP, EN)는 렌즈 모듈(210)의 위치 변화로부터 영향을 받을 수 있을 뿐만 아니라, 렌즈 모듈(210)의 위치 변화에 실질적으로 무관한 요소(예: 주변 온도 변화)에도 영향을 받을 수 있다.
따라서, 상기 렌즈 모듈 구동값은 렌즈 모듈(210)의 위치 변화에 따른 요소와 렌즈 모듈(210)의 위치 변화에 실질적으로 무관한 요소가 혼합된 특성을 가질 수 있다.
렌즈 모듈 구동 제어기(220)는 감시 전압(Vout)에 기초하여 상기 렌즈 모듈 구동값을 보정하여 렌즈 모듈 구동 신호를 생성할 수 있으므로, 상기 렌즈 모듈 구동 신호는 렌즈 모듈(210)의 위치 변화에 실질적으로 무관한 요소의 비율이 상기 렌즈 모듈 구동값에 비해 상대적으로 작은 특성을 가질 수 있다.
따라서, 렌즈 모듈 구동 제어기(220)는 렌즈 모듈(210)의 위치가 보다 정확히 반영된 렌즈 모듈 구동 신호를 사용하여 렌즈 모듈(210)의 구동을 제어할 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로(102)는 렌즈 모듈 구동 제어기(220)의 구동 정확도 향상을 효과적으로 지원할 수 있다.
한편, 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로(102) 및 렌즈 모듈 구동 제어기(220)는 복수의 IC로 각각 구현되거나 단일 IC로 통합되어 구현될 수 있다.
도 3은 도 1의 구조와 도 2의 구조가 조합된 구조를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 렌즈 모듈(210)이 움직일 경우, 홀 센서(300)를 통과하는 자속은 변할 수 있으며, 홀 센서(300)의 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)는 상기 자속의 변화에 따라 변할 수 있다.
렌즈 모듈 구동 제어기(220)는 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)에 기초하여 렌즈 모듈 구동 신호를 생성할 수 있으며, 홀 센서(300)의 제1 및 제2 홀 센서 출력단자의 전압 차이(Vh)는 렌즈 모듈(210)의 위치에 기초하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 렌즈 모듈 구동 제어기(220)는 렌즈 모듈(210)이 이동한 방향의 반대방향으로 렌즈 모듈(210)이 이동하도록 렌즈 모듈(210)의 위치를 제어할 수 있다. 이에 따라, 렌즈 모듈(210)은 외부의 힘(예: 렌즈 모듈이 구비된 전자기기의 사용자 손떨림에 따른 힘)에 따른 실질적인 이동을 최소화할 수 있으며, 안정적인 영상을 제공할 수 있다.
홀 센서 출력단자 전압 감시 및/또는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로(103)는 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN) 중 하나의 전압(VP)를 입력 받고 감시 전압(Vout)을 생성할 수 있으며, 감시 전압(Vout)을 렌즈 모듈 구동 제어기(220)로 제공할 수 있다.
제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이(Vh)는 홀 센서(300)의 온도 변화에 의해서 약간 변동될 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 및/또는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로는 렌즈 모듈 구동 제어기(220)가 상기 온도 변화에 따른 제1 및 제2 홀 센서 출력단자의 전압 차이(Vh)의 변동을 상쇄시키도록 감시 전압(Vout)을 렌즈 모듈 구동 제어기(220)로 제공할 수 있다.
이에 따라, 렌즈 모듈 구동 제어기(220)가 홀 센서(300)의 온도 변화에 따라 렌즈 모듈(210)이 움직인 것으로 인식하여 오작동하는 것은 방지될 수 있으며, 렌즈 모듈 구동 제어기(220)의 오작동에 따른 렌즈 모듈(210)의 영상의 흔들림은 방지될 수 있다.
이하에서는, 홀 센서 출력단자 전압 감시 및/또는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로(103)의 구체적 온도 보정 과정의 예를 설명한다.
Figure pat00001
홀 센서(300)는 표 1과 같은 전기적특성을 가질 수 있으며, 홀출력의 오프셋(Offset) 전압값은 0이며, 자기장의 세기에 의한 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압변화는 같다고 가정할 수 있다.
홀 센서(300)의 주위에 자기장이 B=0mT인 경우, 제1, 제2, 제3 및 제4 홀 센서 저항(HR1, HR2, HR3, HR4) 각각의 제1, 제2, 제3 및 제4 저항값(R1, R2, R3, R4)은 공통 저항값(R)을 가질 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 저항값(R1, R2, R3, R4)은 2Kohm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[수학식 1] 입력저항 Rin=(R1+R2)//(R3+R4)=2R//2R=R=2Kohm
B=0mT에서 1mA의 정전류가 홀 센서(300)에 인가될 경우, 제1, 제2, 제3 및 제4 홀 센서 저항(HR1, HR2, HR3, HR4)에 0.5mA의 동일전류가 흐를 수 있다. 이때, 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN) 각각의 전압 Vp_0mT, Vn_0mT와 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이 Vh_0mT는 다음의 식과 같을 수 있다.
[수학식 2] Vp_0mT = 0.5mA * 2Kohm = 1.0V
[수학식 3] Vn_0mT = 0.5mA * 2Kohm = 1.0V
[수학식 4] Vh_0mT = Vp_0mT - Vn_0mT = 0V
제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 자기장의 변화에 따른 전압변화가 같다고 가정할 경우, B=150mT일 때 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN) 각각의 전압값 Vp_150mT, Vn_150mT는 다음의 식과 같을 수 있다.
[수학식 5] Vp_150mT=Vp_0mT + (Vh_150mT/2)
[수학식 6] Vn_150mT=Vn_0mT - (Vh_150mT)/2
Vh_150mT는 표 1에서 200mV이므로, 수학식 5와 수학식 6에 의해, Vp_150mT=1100mV, Vn_150mT=900mV이다.
표 1의 전기적특성에서 출력전압온도계수 aVh는 아래의 식과 같이 정의될 수 있다.
[수학식 7] aVh=((Vh_T2-Vh_T1)/(T2-T1))/Vh_T1)*100
여기서 Vh_T1, Vh_T2는 온도 T1과 T2에서의 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이를 의미한다.
B=150mT에서 온도에 따른 Vh_온도는 수학식 7과 유사하게 계산될 수 있으며, Vp_온도, Vn_온도전압은 수학식 5와 수학식 6과 유사하게 계산될 수 있다.
[수학식 8] Vh_온도=Vh_150mT + (aVh/100)*(온도-25)
[수학식 9] Vp_온도=Vp_0mT + Vh_온도/2
[수학식 10] Vn_온도=Vn_0mT - Vh_온도/2 - 식10
수학식 8, 수학식 9, 수학식 10을 이용하여 Vh_25C, Vh_100C, Vp_25C, Vp_100C, Vn_25C, Vn_125C를 구하면,
Vh_25C=200mV
Vh_100C=186.5mV
Vp_25C=1100mV
Vp_100C=1093.25mV
Vn_25C=900mV
Vn_100C=906.75mV
이며 위의 값을 가지고 수학식 7을 이용하여 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 온도계수 aVp, aVn를 구하면,
aVp=((Vp_100C-Vp_25C)/(100-25))/Vp_25C)*100=-0.0082%/C
aVn=((Vn_100C-Vn_25C)/(100-25))/Vn_25C)*100=0.01%/C
이므로, 제1 및 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압 차이가 아닌 제1 또는 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압으로도 홀 센서(300)의 온도변화를 알 수 있다.
홀 센서(300)의 초기동작온도가 25C이고 동작중 40C까지 증가한다고 가정할 경우, 수학식 9와 수학식 10으로 온도 40C에서의 제1 또는 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압을 구할수 있고 이때의 제1 또는 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압변화는 다음과 같을 수 있다.
[수학식 11] dVp=Vp_40 - Vp_25 = 1098.65mV - 1100mV = -1.35mV
[수학식 12] dVn=Vn_40 - Vn_25 = 901.35mV - 900mV = 1.35mV
렌즈 모듈 구동 제어기(220)가 2V의 입력신호 범위에 대해 12비트(bit)의 디지털 값을 사용한다고 가정할 경우, 1LSB(Least Significant Bit)는 LSB=2V/(2^12) = 0.488mV이고 온도변화에 따른 제1 또는 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압변화 dVp나 dVn은 3LSB정도 밖에 되지 않을 수 있다.
예를 들어, 렌즈 모듈 구동 제어기(220)의 입력신호의 잡음에 따른 변화 범위가 2LSB일 경우, 렌즈 모듈 구동 제어기(220)는 홀 센서(300)의 온도 변화에 따른 3LSB의 변화를 유효하게 사용하기 어려울 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로 및/또는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로(103)는 온도변화에 따른 전압변화 dVp나 dVn을 증폭할 수 있다.
제1 시간범위(t<t1)에서, 홀더 스위치(SW1)는 온(On) 상태일 수 있다. 이때, 캐패시터(C1)의 전압은 입력 포트(105)의 전압(VP)과 동일해질 수 있다.
제2 시간범위(t=t1 또는 t>t1)에서, 홀더 스위치(SW1)는 오프(Off) 상태일 수 있다.
설계에 따라, 상기 제1 시간범위는 t=t1이고, 상기 제2 시간범위는 t<t1 및 t>t1일 수 있다.
제2 시간범위일 때, 캐패시터(C1)의 전압은 입력 포트(105)의 전압(VP)이 변하더라도 변하지 않을 수 있으므로, Vp_hold로 정의될 수 있으며, 제1 버퍼(120)의 출력전압인 Vp_hold_bf는 Vp_hold과 실질적으로 동일할 수 있다.
[수학식 13] Vp_hold_bf = Vp_hold
제2 버퍼(130)의 출력전압인 Vp_bf는 제1 또는 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압(VP)와 실질적으로 동일할 수 있다.
[수학식 14] Vp_bf = VP
증폭부(240)의 제1 및 제2 입력단의 V-, V+는 다음과 같다.
[수학식 15] V- = R1/(R1+R2)*(Vout-Vp_bf) + Vp_bf
[수학식 16] V+ = R1/(R1+R2)*(VREF-Vp_hold_bf) + Vp_hold_bf
V-, V+가 동일할 수 있으므로, 수학식 15, 16은 아래와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 17] R1/(R1+R2)*(Vout-Vp_bf) + Vp_bf = R1/(R1+R2)*(VREF-Vp_hold_bf) + Vp_hold_bf
수학식 17을 Vout로 풀이하고, 수학식 13, 수학식 14을 이용하여 정리하면
[수학식 18] Vout = VREF + (R2/R1) * (Vp_hold-Vp)
수학식 18과 같이 표현될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로 및/또는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로는 홀 센서(300) P단자의 동작초기전압값 Vp_hold과 현재의 동작전압값 차이를 증폭부(240)의 증폭 이득만큼 증폭하여 기준전압 VREF을 기준으로 출력할 수 있다.
수학식 11에서 동작온도(25C~40C)의 변화에 대한 제1 또는 제2 홀 센서 출력단자(HP, HN)의 전압변화는 -1.35mV이지만, 제4 임피던스 소자(R4)의 저항이 제3 임피던스 소자(R3)의 저항의 10배일 경우, 감시전압(Vout)은 10배인 13.5mV로 증폭될 수 있다.
이에 따라, 렌즈 모듈 구동 제어기(220)는 홀 센서(300)의 온도 변화에 따른 입력신호의 변화범위를 수십 비트(예: 수학식 11, 12 기준 약 28비트)로 나눌 수 있으므로, 입력신호의 잡음에 따른 영향(예: 2비트의 변화범위)을 거의 받지 않고 홀 센서(300)의 온도 변화를 보다 정확하게 감지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로 및/또는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로의 증폭 이득 가변 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로 및/또는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로의 증폭부(240)는 제5 임피던스 소자(R5) 및 이득 변경 스위치(SW2)를 더 포함할 수 있다.
제5 임피던스 소자(R5)는 제3 또는 제4 임피던스 소자(R3, R4)에 병렬로 접속될 수 있다.
이득 변경 스위치(SW2)는 제2 제어 신호를 입력 받고 상기 제2 제어 신호에 기초하여 제5 임피던스 소자(R5)의 제3 또는 제4 임피던스 소자(R3, R4)에 대한 전기적 연결 상태를 스위칭하도록 구성될 수 있다.
이득 변경 스위치(SW2)의 스위칭에 따라, 제3 또는 제4 임피던스 소자(R3, R4)와 제5 임피던스 소자(R5)의 총 임피던스는 변경될 수 있으며, 증폭부(240)의 이득은 변경될 수 있다.
홀 센서(300)의 온도 변동 범위나 렌즈 모듈 구동 제어기(220)의 입력신호의 잡음에 따른 영향은 렌즈 모듈(210)이 적용된 카메라의 사용 상황에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로 및/또는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로는 증폭 이득 가변 구조를 가짐으로써, 카메라의 사용 상황에 보다 유연하게 대처하여 홀 센서(300)의 온도 감시 범위를 쉽게 최적화할 수 있으며, 홀 센서(300)의 온도 감시의 오류를 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
101: 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로
102: 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로
103: 홀 센서 출력단자 전압 감시 및/또는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로
105: 입력 포트(input port)
110: 홀더(holder)
120: 제1 버퍼(buffer)
130: 제2 버퍼
145: 출력 포트(output port)
240: 증폭부
210: 렌즈 모듈(lens module)
220: 렌즈 모듈 구동 제어기(controller)
300: 홀 센서(hall sensor)
HP: 제1 홀 센서 출력단자
HN: 제2 홀 센서 출력단자
Vout: 감시 전압
SW1: 홀더 스위치(holder switch)
C1: 캐패시터
B1: 제1 연산 증폭기
B2: 제2 연산 증폭기
A1: 제3 연산 증폭기
R1: 제1 임피던스 소자
R2: 제1 임피던스 소자
R3: 제1 임피던스 소자
R4: 제1 임피던스 소자

Claims (15)

  1. 홀 센서의 제1 홀 센서 출력단자에 접속되도록 구성되는 입력 포트;
    감시 전압을 출력하는 출력 포트;
    상기 입력 포트에 접속되고 상기 입력 포트의 전압을 저장하는 홀더;
    제1 출력단과, 상기 제1 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 상기 제1 출력단의 전압에 대응되는 전압이 걸리고 상기 홀더에 접속되는 제1 입력단을 가지는 제1 버퍼;
    제2 출력단과, 상기 제2 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 상기 제2 출력단의 전압에 대응되는 전압이 걸리고 상기 입력 포트에 접속되는 제2 입력단을 가지는 제2 버퍼; 및
    상기 제1 출력단의 전압과 상기 제2 출력단의 전압의 차이를 증폭하여 상기 감시 전압을 생성하는 증폭부; 를 포함하는 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 버퍼는 상기 제1 입력단과 상기 제1 출력단과 제3 입력단을 가지고 상기 제3 입력단이 상기 제1 출력단에 접속되도록 구성된 제1 연산 증폭기를 포함하고,
    상기 제2 버퍼는 상기 제2 입력단과 상기 제2 출력단과 제4 입력단을 가지고 상기 제4 입력단이 상기 제2 출력단에 접속되도록 구성된 제2 연산 증폭기를 포함하는 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 증폭부는,
    제5 및 제6 입력단과 제3 출력단을 가지는 제3 연산 증폭기;
    상기 제5 입력단과 상기 제1 출력단의 사이에 전기적으로 연결되는 제1 임피던스 소자;
    상기 제5 입력단에 접속되는 제2 임피던스 소자;
    상기 제6 입력단과 상기 제2 출력단의 사이에 전기적으로 연결되는 제3 임피던스 소자; 및
    상기 제6 입력단과 상기 제3 출력단의 사이에 전기적으로 연결되는 제4 임피던스 소자; 를 포함하는 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 증폭부는,
    상기 제3 또는 제4 임피던스 소자에 병렬로 접속되는 제5 임피던스 소자; 및
    제2 제어 신호를 입력 받고 상기 제2 제어 신호에 기초하여 상기 제5 임피던스 소자의 상기 제3 또는 제4 임피던스 소자에 대한 전기적 연결 상태를 스위칭하도록 구성된 이득 변경 스위치; 를 더 포함하는 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 홀더는,
    상기 제1 입력단에 접속되는 캐패시터; 및
    제1 제어 신호를 입력 받고 상기 제1 제어 신호에 기초하여 상기 캐패시터와 상기 입력 포트 사이의 전기적 연결 상태를 스위칭하도록 구성된 홀더 스위치; 를 포함하는 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 감시 전압은 상기 홀 센서의 온도 변화가 클수록 높은 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 홀 센서는 제2 홀 센서 출력단자를 포함하고,
    상기 입력 포트는 상기 제1 및 제2 홀 센서 출력단자 중 하나에만 접속되도록 구성된 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 홀 센서는 제2 홀 센서 출력단자를 포함하고,
    상기 출력 포트는 상기 제1 및 제2 홀 센서 출력단자의 전압 차이에 기초하여 렌즈 모듈 구동 신호를 생성하는 렌즈 모듈 구동 제어기로 상기 감시 전압을 제공하도록 구성된 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 렌즈 모듈 구동 제어기는 상기 렌즈 모듈 구동 제어기의 외부로부터 제공받은 정보에 기초하여 렌즈 모듈 구동값을 생성하고, 상기 감시 전압에 기초하여 상기 렌즈 모듈 구동값을 보정하고, 보정된 렌즈 모듈 구동값에 대응되는 상기 렌즈 모듈 구동 신호를 생성하는 홀 센서 출력단자 전압 감시 회로.
  10. 외부로부터 제공받은 정보에 기초하여 렌즈 모듈 구동값을 생성하고, 감시 전압에 기초하여 상기 렌즈 모듈 구동값을 보정하고, 보정된 렌즈 모듈 구동값에 대응되는 렌즈 모듈 구동 신호를 생성하는 렌즈 모듈 구동 제어기로 상기 감시 전압을 제공하도록 구성된 출력 포트;
    입력 전압을 입력 받는 입력 포트;
    상기 입력 포트에 접속되고 상기 입력 포트의 전압을 저장하는 홀더;
    제1 출력단과, 상기 제1 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 상기 제1 출력단의 전압에 대응되는 전압이 걸리고 상기 홀더에 접속되는 제1 입력단을 가지는 제1 버퍼;
    제2 출력단과, 상기 제2 출력단의 출력 임피던스보다 높은 입력 임피던스를 가지고 상기 제2 출력단의 전압에 대응되는 전압이 걸리고 상기 입력 포트에 접속되는 제2 입력단을 가지는 제2 버퍼; 및
    상기 제1 출력단의 전압과 상기 제2 출력단의 전압의 차이를 증폭하여 상기 감시 전압을 생성하는 증폭부; 를 포함하는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 버퍼는 상기 제1 입력단과 상기 제1 출력단과 제3 입력단을 가지고 상기 제3 입력단이 상기 제1 출력단에 접속되도록 구성된 제1 연산 증폭기를 포함하고,
    상기 제2 버퍼는 상기 제2 입력단과 상기 제2 출력단과 제4 입력단을 가지고 상기 제4 입력단이 상기 제2 출력단에 접속되도록 구성된 제2 연산 증폭기를 포함하는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로.
  12. 제11항에 있어서, 상기 증폭부는,
    제5 및 제6 입력단과 제3 출력단을 가지는 제3 연산 증폭기;
    상기 제5 입력단과 상기 제1 출력단의 사이에 전기적으로 연결되는 제1 임피던스 소자;
    상기 제5 입력단에 접속되는 제2 임피던스 소자;
    상기 제6 입력단과 상기 제2 출력단의 사이에 전기적으로 연결되는 제3 임피던스 소자; 및
    상기 제6 입력단과 상기 제3 출력단의 사이에 전기적으로 연결되는 제4 임피던스 소자; 를 포함하는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로.
  13. 제12항에 있어서, 상기 증폭부는,
    상기 제3 또는 제4 임피던스 소자에 병렬로 접속되는 제5 임피던스 소자; 및
    제2 제어 신호를 입력 받고 상기 제2 제어 신호에 기초하여 상기 제5 임피던스 소자의 상기 제3 또는 제4 임피던스 소자에 대한 전기적 연결 상태를 스위칭하도록 구성된 이득 변경 스위치; 를 더 포함하는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로.
  14. 제10항에 있어서, 상기 홀더는,
    상기 제1 입력단에 접속되는 캐패시터; 및
    제1 제어 신호를 입력 받고 상기 제1 제어 신호에 기초하여 상기 캐패시터와 상기 입력 포트 사이의 전기적 연결 상태를 스위칭하도록 구성된 홀더 스위치; 를 포함하는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 렌즈 모듈 구동 제어기는 상기 외부로부터 제공받은 정보를 차동(differential) 모드로 처리하고,
    상기 입력 포트는 상기 외부로부터 제공받은 정보에 대응되는 상기 입력 전압을 입력 받는 렌즈 모듈 구동 제어기 지원 회로.
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