KR20220008116A - 카메라 조리개의 제어회로 및 구동 장치 - Google Patents

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KR20220008116A
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blade
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민상현
이광묵
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 조리개의 제어회로는, 조리개의 구경 위치를 검출하는 제1 및 제2 위치센서로부터의 제1 및 제2 센싱 신호에 기초해 상기 조리개의 현재 위치에 대응되는 검출 위치값을 생성하는 신호 처리 회로; 상기 제1 구경 위치와 상기 제2 구경 위치 사이의 전체 구간을 복수의 제어구간으로 설정해 두고, 상기 조리개의 구경 변경 명령이 있으면, 상기 검출 위치값에 기초해 상기 조리개의 이동 동작을 상기 복수의 제어구간 별로 서로 독립적으로 설정된 해당 제어를 수행하는 제어회로; 및 상기 제어기의 제어에 따라 상기 조리개를 구동시키는 코일에 제공할 구동전류를 생성하는 구동회로; 를 포함할 수 있다.

Description

카메라 조리개의 제어회로 및 구동 장치{CIRCUIT AND DEVICE FOR CONTROLLING CAMERA IRIS}
본 발명은 카메라 조리개의 제어회로 및 구동 장치 에 관한 것이다.
일반적으로, 모바일 기기 등에 이용되는 카메라는 조도를 조절하기 위해 조리개(IRIS)를 채용할 수 있다. 상기 조리개를 이용하면 카메라에 입사되는 광량을 조절할 수 있다.
한편, 자율주행용 차량에 사용되는 전장용 카메라의 조리개는 차량 주행시 발생하는 강한 충격과 외부의 힘에 의해서도 현재의 조리개 위치를 안정적으로 유지해 주어야 하기 때문에, 모바일 기기의 카메라 조리개 어셈블리에는, 조리개의 위치를 유지하기 위해, 조리개의 대구경 위치와 소구경 위치 각각에 강한 자석이 배치될 수 있다.
그러나, 이와 같이 강한 자석을 이용하는 조리개 어셈블리는, 조리개를, 대구경 위치에서 소구경 위치로 구경 변경하거나, 소구경 위치에서 대구경 위치로 구경 변경하는 경우, 요크와 자석 사이의 인력에 의해 조리개의 기구물들이 물리적으로 강하게 부딪히게 되는 문제점이 있다.
이 경우, 조리개의 수명 신뢰성에 문제가 있고, 조리개의 구경 변경시 충격 발생 이후 조리개가 오랜 시간 동안 떨리는 문제가 발생하여, 영상신호 품질이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) KR 10-2009-0048841 (2009.05.15)
본 발명의 일 실시 예는, 대구경 위치와 소구경 위치 사이를 복수의 제어구간으로 구분하여, 소프트 랜딩을 위해, 상기 복수의 제어구간별로 서로 독립적으로 설정된 해당 제어를 연속적으로 수행함으로써, 소프트 랜딩(soft landing)을 구현한 카메라 조리개의 제어회로 및 구동 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의해, 조리개의 구경 위치를 검출하는 제1 및 제2 위치센서로부터의 제1 및 제2 센싱 신호에 기초해 상기 조리개의 현재 위치에 대응되는 검출 위치값을 생성하는 신호 처리 회로; 상기 제1 구경 위치와 상기 제2 구경 위치 사이의 전체 구간을 복수의 제어구간으로 설정해 두고, 상기 조리개의 구경 변경 명령이 있으면, 상기 검출 위치값에 기초해 상기 조리개의 이동 동작을 상기 복수의 제어구간 별로 서로 독립적으로 설정된 해당 제어를 수행하는 제어회로; 및 상기 제어기의 제어에 따라 상기 조리개를 구동시키는 코일에 제공할 구동전류를 생성하는 구동회로; 를 포함하는 카메라 조리개의 제어회로가 제안된다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시 예에 의해, 제1 구경 위치(예, 대구경 위치)와 제2 구경 위치(예, 소구경 위치) 상호간 이동되는 조리개에 대해 제1 위치검출에 따라 제1 센싱 신호를 검출하는 제1 위치센서; 상기 조리개에 대해 제2 위치검출에 따라 제2 센싱 신호를 검출하는 제2 위치 센서; 상기 제1 센싱 신호 및 상기 제2 센싱신호에 기초해 상기 조리개의 현재 위치에 대응되는 검출 위치값을 생성하는 신호 처리 회로; 상기 제1 구경 위치와 상기 제2 구경 위치 사이의 전체 구간을 복수의 제어구간으로 설정해 두고, 상기 조리개의 구경 변경 명령이 있으면, 상기 검출 위치값에 기초해 상기 조리개의 이동 동작을 상기 복수의 제어구간 별로 서로 독립적으로 설정된 해당 제어를 수행하는 제어회로; 및 상기 제어기의 제어에 따라 상기 조리개를 구동시키는 코일에 제공할 구동전류를 생성하는 구동회로; 를 포함하는 카메라 조리개의 구동 장치가 제안된다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 대구경 위치와 소구경 위치 사이를 복수의 제어구간으로 구분하여, 소프트 랜딩을 위해. 상기 복수의 제어구간별로 서로 독립적으로 설정된 해당 제어를 연속적으로 수행함으로써, 대구경 위치와 소구경 위치 사이에서 소프트 랜딩(soft landing)을 구현할 수 있다.
부연하면, 조리개의 수명 연장 및 충격으로 인한 조리개의 떨림을 방지할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 의한 소프트 랜딩(soft landing) 제어 방식 적용시 조리개 수명 연장 효과 및 전장용 조리개의 경우 충분한 수명 신뢰성을 확보할 수 있다. 그리고 종래 조리개 가변시 충격으로 인한 튕김 현상으로 일정 시간동안 추가적인 조리개 떨림이 발생하여 영상품질 저하 현상이 발생되던 문제점을 해결할 수 있다.
게다가, 임계치를 샘플(또는 제품)별로 최적으로 설정하면 샘플별 소프트 랜딩(Soft landing) 제어를 최적화 할 수 있다. 예를 들어, 물리적인 제품의 제조산포는 불가피한 것이고 이를 외부 검사장비를 이용하여 검사 및 캘리브레이션(calibration) 수행할 경우 제조비용이 상승하지만 본 발명에 의한 소프트 랜딩(soft landing)을 위한 최적 파라미터를 설정하여 적용한 경우에는 제조비용 상승을 최소화하면서도 샘플별 소프트 랜딩(soft landing) 제어 최적화가 가능하여 최적을 성능을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 조리개의 제어회로의 일 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 조리개의 구동 장치의 일 예시도이다.
도 3은 조리개의 대구경 위치 및 소구경 위치에 대한 설명도이다.
도 4의 (a)는 구동 전류 예시도이고, 도 4의 (b)의 상측도면은 자석, 요크, 가동부재, 돌기 기둥에 대한 배치 예시도이고, 도 4의 (b)의 하측도면은 코일, 제1 및 제2 홀센서의 배치 예시도이다.
도 5는 제1, 제2 홀센서, 제1 및 제2 요크, 구동코일, 자석, 블레이드 및 돌기 기둥에 대한 예시도이다.
도 6은 신호 처리 회로의 일 예시도이다.
도 7은 제어회로의 일 예시도이다.
도 8은 복수의 제어구간에 대한 일 예시도이다.
도 9는 제어구간에 대한 판단예를 보이는 순서도이다.
도 10의 (a)는 제1 임계치가 최적인 경우에 대한 구간별 검출위치를 보이는 그래프이다. 도 10의 (b)는 제1 임계치가 작을 경우에 대한 구간별 검출위치를 보이는 그래프이고, (c)는 제1 임계치가 클 경우에 대한 구간별 검출위치를 보이는 그래프이다.
이하에서는, 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시 예들은 서로 조합되어 여러 가지 새로운 실시 예가 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 조리개의 제어회로의 일 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 조리개의 제어회로(80)는, 신호 처리 회로(100), 제어회로(200), 및 구동회로(300)를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리 회로(100)는, 조리개(60, 도 2)의 구경 위치를 검출하는 제1 및 제2 위치센서(HS1, HS2)로부터의 제1 및 제2 센싱 신호(SH1,SH2)에 기초해 상기 조리개(60, 도 2)의 현재 위치에 대응되는 검출 위치값(SP)을 생성할 수 있다.
상기 제어회로(200)는, 상기 제1 구경 위치(ST1)(예, 대구경 위치)와 상기 제2 구경 위치(ST2)(예, 소구경 위치) 사이의 전체 구간을 복수의 제어구간으로 설정해 두고, 상기 조리개(60)의 구경 변경 명령이 있으면, 상기 검출 위치값(SP)에 기초해, 상기 조리개(60)의 구경 변경을 위해, 상기 복수의 제어구간 별로 서로 독립적으로 설정된 해당 제어를 하한 제어신호(SC)를 상기 구동회로(300)에 출력할 수 있다.
그리고, 상기 구동회로(300)는, 상기 제어회로(200)의 제어에 따라 상기 조리개(60)를 구동시키는 코일(50)에 제공할 구동전류(Id)를 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 조리개의 구동 장치의 일 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 조리개의 구동 장치는,
제1 위치센서(HS1), 제2 위치 센서(HS2), 신호 처리 회로(100), 제어회로(200), 및 구동회로(300)를 포함할 수 있다.
상기 제1 위치센서(HS1)는, 제1 구경 위치(ST1)(예, 대구경 위치)와 제2 구경 위치(ST2)(예, 소구경 위치) 상호간 이동되는 조리개(60)에 대해 제1 위치검출에 따라 제1 센싱 신호(SH1)를 검출할 수 있다.
상기 제2 위치 센서(HS2)는, 상기 조리개(60)에 대해 제2 위치검출에 따라 제2 센싱 신호(SH2)를 검출할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 위치센서(HS1) 및 상기 제2 위치센서(HS2) 각각은 홀(Hall) 센서(또는 홀 효과 센서)가 될 수 있다.
상기 신호 처리 회로(100)는, 상기 제1 센싱 신호(SH1) 및 상기 제2 센싱신호(SH2)에 기초해 상기 조리개(60, 도 2)의 현재 위치에 대응되는 검출 위치값(SP)을 생성할 수 있다.
상기 제어회로(200)는, 상기 제1 구경 위치(ST1)(예, 대구경 위치)와 상기 제2 구경 위치(ST2)(예, 소구경 위치) 사이의 전체 구간을 복수의 제어구간으로 설정해 두고, 상기 조리개(60)의 구경 변경 명령이 있으면, 상기 검출 위치값(SP)에 기초해, 상기 조리개(60)의 구경 변경을 상기 복수의 제어구간 별로 서로 독립적으로 설정된 해당 제어를 하기 위한 제어신호(SC)를 구동회로(300)에 출력할 수 있다.
그리고, 상기 구동회로(300)는, 상기 제어회로(200)의 제어에 따라 상기 조리개(60)를 구동시키는 코일(50)에 제공할 구동전류(Id)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 구동전류(Id)는 제1 방향의 구동전류를 제1 구동전류(Id1)라고 하면, 그 반대 방향의 구동전류를 제2 구동전류(Id2)라고 할 수 있다. 일 예로, 제1 구동전류(Id1)는, 제2 구경 위치에서 제1 구경 위치로 구경 변동을 위해 제공될 수 있고, 제2 구동전류(Id2)는, 제1 구경 위치에서 제2 구경 위치로 구경 변동을 위해 제공될 수 있으며, 또한 그 반대도 가능하다.
상기 코일(50)에 흐르는 구동전류(Id)의 방향에 따라 상기 조리개(60)의 이동방향이 달라질 수 있다. 일 예로, 상기 구동 전류가 제1 방향인 경우(예, Id1)에는 상기 조리개가 대구경 위치(ST1)에서 소구경 위치(ST2)로 이동될 수 있고, 이와 달리, 상기 제1방향과 반대 방향인 제2 방향인 구동전류(예, Id2)에 대해서는, 상기 조리개(60)가 소구경 위치(ST2)에서 대구경 위치(ST1)로 이동될 수 있다.
도 3은 조리개의 대구경 위치 및 소구경 위치에 대한 설명도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 코일(50, 도 2)에 구동전류가 흐르면, 자석(64, 도 2), 가동부재(61, 도 2), 및 돌기 기둥(62, 도 2)이 이동되면서, 서로 동기되어 동작하는 복수의 블레이드(63)가 이동될 수 있으며, 이에 따라 조리개(60)는 제1 구경 위치(예, 대구경 위치)에서 제2 구경 위치(예, 소구경 위치)로 이동될 수 있거나 제2 구경 위치(예, 소구경 위치)에서 제1 구경 위치(예, 대구경 위치)로 이동될 수 있다.
도 3에서, FT는 블레이드(63)의 위치 이동의 중심축이 되는 고정 회전축이고, 63-1은 돌기 기둥(62)를 수용하여, 자석의 위치 이동에 따라 이동되는 가동부재에 배치된 돌기 기둥(62)의 위치 이동에 따라 블레이드(63)의 구경 위치를 변경시키는 기능을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 도 4 및 도 5에 더 자세히 설명된다.
도 4의 (a)는 구동 전류 예시도이고, 도 4의 (b)의 상측도면은 자석, 요크, 가동부재, 돌기 기둥에 대한 배치 예시도이고, 도 4의 (b)의 하측도면은 코일, 제1 및 제2 홀센서의 배치 예시도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 코일(50)에는 구동 전류가 양 방향으로 흐를 수 있으며, Id1을 제1 구동 전류라고 하면, Id2를 제2 구동 전류라고 할 수 있다. 일 예로, 제1 구동 전류(Id1)에 의해 상기 조리개(60)가 대구경 위치(ST1)에서 소구경 위치(ST2)로 이동될 수 있고, 이와 달리, 제2 구동전류(Id2)에 의해 상기 조리개(60)가 소구경 위치(ST2)에서 대구경 위치(ST1)로 이동될 수 있다.
도 4의 (b)의 상측도면을 참조하면, 제1 구동전류(I1)에 의해, 자석(64)이 제1 구경 위치(ST1)로 이동될 수 있으며, 이 경우 자석(64)과 고정된 가동부재(61)가 자석(64)과 함께 이동되고, 상기 가동부재(61)에 마련된 돌기 기둥(62)이 이동된다. 상기 돌기 기둥(62)이 이동되면, 결국 돌기 기둥(62)이 삽입되는 홀(63-1)을 갖는 블레이드(63)가 제1 구경 위치(ST1)로 이동될 수 있다.
이와 반대로, 제2 구동전류(I2)에 의해, 자석(64)이 제2 구경 위치(ST2)로 이동될 수 있으며, 이 경우 자석(64)과 고정된 가동부재(61)가 자석(64)과 함께 이동되고, 상기 가동부재(61)에 마련된 돌기 기둥(62)이 이동된다. 상기 돌기 기둥(62)이 이동되면, 결국 돌기 기둥(62)이 삽입되는 홀(63-1)을 갖는 블레이드(63)가 제2 구경 위치(ST2)로 이동될 수 있다.
일 예로, 상기 제1 구경 위치(ST1)는 대구경 위치일 수 있고, 상기 제2 구경 위치(ST2)는 소구경 위치일 수 있으며, 그 반대일 수도 있다.
또한, 도 4의 (b)의 하측도면을 참조하면, 코일(50)은 제1 및 제2 홀센서(HS1,SH2)와 같이 기판(70)에 실장될 수 있으며, 일 예로, 코일(50)은, 상기 제1 및 제2 홀센서(HS1,SH2) 사이에 배치될 수 있다.
도 5는 제1, 제2 홀센서, 제1 및 제2 요크, 구동코일, 자석, 블레이드 및 돌기 기둥에 대한 예시도이다.
도 4의 (b)에 도시된 구조는 도 5와 같이 도시될 수 있다. 도 5를 참조하면, 기판(70)에 구동코일(50)이 실장되고, 상기 구동코일(50)의 양측에 제1 및 제2 요크(65-1,65-2)가 배치될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 요크(65-1,65-2)의 양 외측에는 제1, 제2 홀센서(HS1,HS2)가 배치될 수 있다.
상기 구동코일(50)과 소정간격 이격되어 자석(64)이 조리개(60)에 배치되고, 상기 조리개(60)는, 상기 자석(64)에 고정된 가동부재(61)와, 상기 가동부재(61)에 배치된 돌기 기둥(62)을 포함할 수 있다.
도 6은 신호 처리 회로의 일 예시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 신호 처리 회로(100)는, 증폭기(110), A/D 변환기(120), 및 신호처리기(130)를 포함할 수 있다.
상기 증폭기(110)는, 상기 제1 센싱 신호(SH1)와 상기 제2 센싱신호(SH2)를 증폭하여 A/D 변환기(120)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 홀센서(HS1,SH2)에서 출력되는 제1 센싱 신호(SH1)와 상기 제2 센싱신호(SH2)는 그 크기가 너무 작을 수 있는데, 후단에서 처리할 수 있도록 그 신호의 크기를 증폭할 필요성이 있다.
A/D 변환기(120)는, 상기 증폭기(110)로부터 입력되는 아날로그 형태의 제1 센싱 신호(SH1)와 상기 제2 센싱신호(SH2)를 디지털 형태의 신호로 변환할 수 있다.
상기 신호처리기(130)는, 상기 A/D 변환기(120)로부터 입력되는 디지털 형태의 제1 센싱 신호(SH1)와 상기 제2 센싱신호(SH2)를 이용하여 하기 수학식1에 따라 상기 검출 위치값(SP)을 구할 수 있다.
[수학식1] SP = (SH1+SH2)/( SH1-SH2)
도 7은 제어회로의 일 예시도이다.
도 7을 참조하면, 예를 들어, 상기 제어회로(200)는, 소프트랜딩 제어기(210), PID 제어기(220), 개루프 제어기(230), 및 선택기(240)를 포함할 수 있다.
상기 소프트랜딩 제어기(210)는, 상기 검출 위치값(SP)에 기초해 상기 복수의 제어구간중에서 현재 상기 조리개(60)의 위치에 대응되는 해당 제어구간을 검출하고, 해당 제어구간에 대응되는 해당 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 제어구간은 제1,제2 및 제3 제어구간(CP1,CP2,CP3)으로 이루어질 수 있다. 상기 복수의 제어구간은, 상기 예시에 한정되는 것은 아니다.
상기 PID 제어기(220)는, 상기 소프트랜딩 제어기(210)의 제어에 따라 상기 복수의 제어구간중 제1 및 제2 제어구간(CP1,CP2)에서 동작하여 상기 검출 위치값(SP)이 목표값(target)을 추종하도록 폐루프 PID 제어를 수행하여, 해당 제어구간에 순방향 구동 전류의 생성 또는 역방향 구동 전류의 생성을 제어할 수 있다.
상기 개루프 제어기(230)는, 상기 소프트랜딩 제어기(210)의 제어에 따라 상기 복수의 제어구간중 제3 제어구간(CP3)에서 동작하여 개루프 제어를 수행하여, 순방향 구동 전류의 생성을 제어할 수 있다.
그리고, 상기 선택기(240)는, 상기 소프트랜딩 제어기(210)의 선택제어(SS)에 따라 상기 PID 제어기(220) 및 개루프 제어기(230) 각각으로부터 입력되는 제어코드들(SC1,SC2,SC3,SC4)중 하나를 선택하여 상기 구동회로(300)에 출력할 수 있다.
도 8은 복수의 제어구간에 대한 일 예시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제어회로(200)는, 상기 제1 구경 위치(ST1)(예, 대구경 위치)와 상기 제2 구경 위치(ST2)(예, 소구경 위치) 사이의 전체 구간을 복수의 제어구간으로 설정해 둘 수 있다. 도 8에 도시된 그래프에서, 세로축은 검출 위치값(SP)이 될 수 있고, 가로축은 위치가 될 수 있다. 여기서 검출 위치값(SP)은 최대값(MAX)과 최소값(MIN) 사이의 어느 값이 될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제어구간은, 상기 제1 구경 위치(ST1)(예, 대구경 위치)와 상기 제2 구경 위치(ST2)(예, 소구경 위치) 사이에서, 제1 제어구간(CP1), 제2 제어구간(CP2), 및 제3 제어구간(CP3)으로 구분될 수 있다.
예를 들어, 제1 제어구간(CP1)과 제2 제어구간(CP2)은 제1 임계치(TH1)를 기준으로 판단될 수 있고, 제2 제어구간(CP2), 및 제3 제어구간(CP3)은 제2 임계치(TH2)를 기준으로 판단될 수 있다.
일 예로, 상기 제1 제어구간(CP1)은, 위치의 관점에서 출발 위치(예, 제1 구경위치)에서 도착 위치(예, 제2 구경위치)를 향하여 강한 이동을 제어하는 구간이고, 검출 위치값(SP) 관점에서 최소값(MIN)에서 최대값(MAX)을 향하여 신속하게 이동을 제어하는 구간이다.
상기 제2 제어구간(CP2)은, 위치의 관점에서 출발 위치(예, 제1 구경위치)와 도착 위치(예, 제2 구경위치) 사이에서 이동을 제어하는 구간이고, 검출 위치값(SP) 관점에서 최소값(MIN)과 최대값(MAX) 사이에서 최대값을 향하여 이동속도의 감쇠를 제어하는 구간이다.
상기 제3 제어구간(CP3)은, 위치의 관점에서 도착 위치(예, 제2 구경위치)에 안착하도록 소프트한 이동을 제어하는 구간이고, 검출 위치값(SP) 관점에서 최대값(MAX)을 향하여 소프트하게 이동을 제어하는 구간이다.
도 9는 제어구간에 대한 판단예를 보이는 순서도이다.
도 7, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 소프트랜딩 제어기(210)는, 상기 검출 위치값(SP)이 제1 임계치(TH1) 보다 작은 경우에는 상기 제1 제어구간(CP1)으로 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 소프트랜딩 제어기(210)는 상기 검출 위치값(SP)이 최대 목표값(max target)을 추종하도록 상기 PID 제어기(220)를 통한 순방향 구동 전류의 생성을 제어할 수 있다.
일 예로, 상기 PID 제어기(220)는, 상기 제1 제어구간(CP1)에서 동작하여, 상기 조리개(60)의 블레이드(63)에 대해, 출발 위치(ST1 또는 ST2)의 정지 자력보다 더 큰 이동 자력을 발생하도록, 상기 블레이드(63)의 전진방향(예, 출발위치에서 도착위치를 향하는 방향)에 대해 순방향의 제1 구동 전류의 생성을 제어할 수 있다.
또한, 상기 소프트랜딩 제어기(210)는, 상기 검출 위치값(SP)이 제1 임계치(TH1) 보다 크고, 제2 임계치(TH2)를 초과한 이력이 없으면(예, 검출위치값(SP)이 반대방향으로 되돌아간 이력이 없는 경우) 상기 제2 제어구간(CP2)으로 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 소프트랜딩 제어기(210)는 상기 검출 위치값(SP)이 최소 목표값(min target)을 추정하도록 상기 PID 제어기(220)를 통한 역방향 구동 전류의 생성을 제어할 수 있다.
일 예로, 상기 PID 제어기(220)는, 상기 제2 제어구간(CP2)에서 동작하여, 상기 조리개(60)의 블레이드(63)에 대해, 도착 위치(ST2 또는 ST1)를 향하는 이동속도를 감속하도록 상기 블레이드(63)의 전진방향(예, 출발위치에서 도착위치를 향하는 방향)에 대해 역방향의 제2 구동 전류의 생성을 제어할 수 있다.
그리고, 상기 소프트랜딩 제어기(210)는, 상기 검출 위치값(SP)이 제2 임계치(TH1) 보다 크거나(예, 제3-2 제어구간(CP3-2)), 상기 검출 위치값(SP)이 상기 제2 임계치(TH2) 보다 작지만 상기 제2 임계치(TH2)를 초과한 이력이 있으면(예, 제3-1 제어구간(CP3-1)) 상기 제3 제어구간(CP3)으로 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 소프트랜딩 제어기(210)는, 개루프 제어를 수행하는 상기 개루프 제어기(230)를 통한 순방향 구동 전류의 생성을 제어할 수 있다.
일 예로, 상기 개루프 제어기(230)는, 상기 제3 제어구간(CP3)에서 동작하여, 상기 조리개(60)의 블레이드(63)에 대해, 도착 위치(PT1)에 안착하도록 상기 블레이드(63)의 전진방향(예, 출발위치에서 도착위치를 향하는 방향)에 대해 순방향의 제3 구동 전류의 생성을 제어할 수 있다.
또한, 상기 개루프 제어기(230)는, 상기 제3 제어구간(CP3)에서 동작시, 상기 조리개(60)의 블레이드(63)에 대해 후진방향(예, 전진방향과 반대방향)으로 이동되지 않은 경우에는 상기 블레이드(63)의 전진방향(예, 출발위치에서 도착위치를 향하는 방향)에 대한 기준전류보다 작은 순방향의 제3 구동 전류의 생성을 제어할 수 있다.
게다가, 상기 개루프 제어기(230)는, 상기 제3 제어구간(CP3)에서 동작시, 상기 조리개(60)의 블레이드(63)에 대해 후진방향(예, 전진방향과 반대방향)으로 이동된 경우에는 상기 블레이드(63)의 전진방향(예, 출발위치에서 도착위치를 향하는 방향)에 대한 기준전류보다 큰 순방향의 제3 구동 전류의 생성을 제어할 수 있다.
그리고, 상기 구동회로(300)는, 상기 제어회로(200)의 제어에 따라, 상기 복수의 제어구간별 서로 다른 구동 전류를 생성하도록, 대소 구경 변경(제1 구경 위치(ST1) => 제2 구경 위치(ST2))와 소대 구경 변경(제2 구경 위치(ST2) => 제1 구경 위치(ST1)) 각각에 대해, 각각 독립적으로 설정된 전류 설정 레지스터를 포함할 수 있다.
한편, 도 8 및 도 9를 참조하여, 상기 제1 제어구간(CP1), 상기 제2 제어구간(CP1), 상기 제3 제어구간(CP1) 각각에 대해 부연하면 다음과 같다.
먼저, 제1 제어구간(CP1)은, 서로 다른 구경 위치(예, 대구경 위치, 소구경 위치) 사이에서, 조리개(60)가 하나의 구경 위치(예, 대구경 위치)에서 다른 하나의 구경 위치(예, 소구경 위치)로의 구동을 시작하는 구간으로, 조리개(60)의 현재위치에서의 자석의 인력을 극복하여 반대측으로 빠르게 이동하는 것을 제어목표로 하는 구간이다. 일 예로, 제1 제어구간(CP1)에서, 대구경 위치에서 소구경 위치로 제어시 PID 제어의 타켓(target)값을 반대측 조리개 위치(예, 소구경 위치 또는 대구경 위치)의 최대 위치값(max)으로 설정할 수 있다. 제1 제어구간(CP1)에서 발생한 순방향 큰 전류로 인해 순방향 구동력이 점차 커지면서 자석의 인력을 극복하여 조리개가 반대측으로 전진하는데, 이 경우에 조리개(60)에 대한 현재 위치에 대응되는 검출 위치값이 제1 임계치(TH1)을 초과하게 되면 제2 제어구간(CP2)로 진입하게 된다.
다음, 제2 제어구간(CP2)은, 빠른 속도로 목표 위치로 움직이는 조리개(60)의 이동속도를 감쇄시켜서 소프트 랜딩(soft landing) 할 수 있도록 제어하는 것을 제어목표로 하는 구간이다. 제2 제어구간(CP2)에서는 속도를 감쇠시키기 위해 전진 방향대비 역방향의 힘이 발생하도록 PID 제어의 타케(target) 값을 현재 위치에 대응되는 검출 위치값보다 훨씬 더 낮은 위치값(예, 최소(min)값에 가까운 값)으로 설정할 수 있다. 일 예로, 조리개(60)가 대구경 위치에서 소구경 위치로 전진됨에 따라 에러(Error) 값이 점점 더 커지므로 구동코일에 역방향 전류가 증가하고 이로 인해 발생한 역방향 힘이 순방향으로 진행하던 "관성력 + 소구경 위치에서 발생하는 자석의 인력"의 합력으로 인해, 소구경 위치로 빠르게 진행하던 조리개(60)의 이동 속도를 감소시키게 된다.
이러한 과정을 통해서, 제2 제어구간(CP2)에서 전진방향에 대한 역방향 힘을 증가시키면서 속도를 감소시키면 조리개(60)의 위치가 최종 목표인 소구경 위치(도 8의 최대 위치값)에서 제2 임계치(TH2)까지 도달하게 되면, 제3 제어구간(CP3)으로 진입하게 된다.
여기서, 제2 제어구간(CP2)에서 역방향 힘이 너무 크게 발생하여 조리개(60)의 위치가 제3 제어구간(CP3)으로 진입하는 제2 임계치(TH2)까지 도달하지 못하고 멈춘뒤 다시 반대 방향으로 되돌아 가는 경우도 발생할 수 있는데, 이렇게 조리개(60)의 위치가 멈춘뒤 전진방향의 반대방향으로 되돌아 가는 것을 감지하는 경우에도 제3 제어구간(CP3)으로 진입하게 된다.
그리고, 제3 제어구간(CP3)은, 최종 목표위치(예, 소구경 위치 또는 대구경 위치)에 소프트 랜딩하도록 물리적인 충격을 최소화하되 확실히 안정적으로 안착시키는 것을 제어목표로 하는 안착 구간이다.
상기 제3 제어구간(CP3)은 진입한 상황에 따라 제3-1 제어구간(CP3-1)인 경우와 제3-2 제어구간(CP3-2)인 경우로, 2가지 경우로 구분하여 각각 다르게 제어할 수 있다.
먼저, 제3-1 제어구간(CP3-1)의 경우는, 제2 제어구간(CP2)에서 역방향 힘이 너무 커서 전진방향의 반대방향으로 되돌아 가는 것이 감지되어 제3 제어구간(CP3)로 진입한 경우이다. 제3_2 제어구간(CP3-2)의 경우는 제2 제어구간(CP2)에서 역방향 힘이 너무 크지 않아서 조리개(60)의 위치가 순방향으로 진행해오다가 제2 임계치(TH2)를 만족하여 제3 제어구간(CP3구)에 진입한 경우이다.
제3-1 제어구간(CP3-1)의 경우에는 왔던 방향으로 되돌아 가려는 상황이므로 최대한 빨리 큰 순방향 힘을 발생시켜서 조리개 위치를 목표로 하던 소구경 방향으로 진행시키도록 제어한다. 제3-2 제어구간(CP3-2)의 경우에는 속도가 줄어들면서 순방향으로 진행해 오다가 제2 임계치를 초과한 경우이므로 힘을 전혀 주지 않거나 혹은 순방향의 작은 힘만 주어도 자석의 당기는 인력과 합해져서 원하는 최종 위치인 소구경 위치에 안착하게 된다.
전술한 바에 따르면, 제3 제어구간(CP3)에서는, 제어 동작이 제1 및 제2 제어구간에서의 제어동작과 다르고, 특히 제3-1 제어구간(CP3-1)의 경우에는 현재 반대방향으로 되돌아가려는 조리개를 재빨리 다시 순방향으로 진행하도록 큰 전류로 제어해 주어야 하므로 PID 제어방식만으로 제어가 원활하지 않아 제3 제어구간(CP3)에서는 개루프(open loop) 제어방식으로 전류제어를 수행한다.
도 10의 (a)는 제1 임계치가 최적인 경우에 대한 구간별 검출위치를 보이는 그래프이다. 도 10의 (b)는 제1 임계치가 작을 경우에 대한 구간별 검출위치를 보이는 그래프이고, (c)는 제1 임계치가 클 경우에 대한 구간별 검출위치를 보이는 그래프이다.
도 10의 (a)를 참조하면, 제1 임계치(TH1)가 최적인 경우에는, 구간별 검출위치를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 최적의 소프트랜딩 제어가 이루어지고 있음을 알 수 있다.
도 10의 (b)를 참조하면, 제1 임계치가 작을 경우에 대한 구간별 검출위치를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 반대 방향으로 움직임이 있어서, 최적의 소프트랜딩 제어가 이루어지지 못하고 있음을 알 수 있다.
도 10의 (c)를 참조하면, 제1 임계치가 클 경우에 대한 구간별 검출위치를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 역방향 감쇠가 부족하여 조리개 어셈불리에서 자석과 요크간의 충격이 다소 발생하여 상기 충격에 대한 반발력으로 자석에 부착된 블레이드가 정해진 위치에 안착하지 못하고 튕겨 나오게 되어, 결국 최적의 소프트랜딩 제어가 이루어지고 못하고 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라 조리개의 제어회로는, 프로세서(예: 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등), 메모리(예: 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등), 입력 디바이스(예: 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 등), 출력 디바이스(예: 디스플레이, 스피커, 프린터 등) 및 통신접속장치(예: 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속장치 등)이 서로 상호접속(예: 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조, 네트워크 등)된 컴퓨팅 환경으로 구현될 수 있다.
상기 컴퓨팅 환경은 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
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.
100: 신호 처리 회로
200: 제어회로
210: 소프트랜딩 제어기
220: PID 제어기
230: 개루프 제어기
240: 선택기
300: 구동회로
ST1: 제1 구경 위치(예, 대구경 위치)
ST2: 제2 구경 위치(예, 소구경 위치)
HS1: 제1 위치센서
HS2: 제2 위치 센서

Claims (22)

  1. 조리개의 구경 위치를 검출하는 제1 및 제2 위치센서로부터의 제1 및 제2 센싱 신호에 기초해 상기 조리개의 현재 위치에 대응되는 검출 위치값을 생성하는 신호 처리 회로;
    상기 제1 구경 위치와 상기 제2 구경 위치 사이의 전체 구간을 복수의 제어구간으로 설정해 두고, 상기 조리개의 구경 변경 명령이 있으면, 상기 검출 위치값에 기초해 상기 조리개의 이동 동작을 상기 복수의 제어구간 별로 서로 독립적으로 설정된 해당 제어를 수행하는 제어회로; 및
    상기 제어기의 제어에 따라 상기 조리개를 구동시키는 코일에 제공할 구동전류를 생성하는 구동회로;
    를 포함하는 카메라 조리개의 제어회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어회로는,
    상기 검출 위치값에 기초해 상기 복수의 제어구간중에서 현재 상기 조리개의 위치에 대응되는 해당 제어구간을 검출하고, 해당 제어구간에 대응되는 해당 제어를 수행하는 소프트랜딩 제어기;
    상기 소프트랜딩 제어기의 제어에 따라 상기 복수의 제어구간중 제1 및 제2 제어구간에서 동작하여 상기 검출 위치값이 목표값을 추종하도록 폐루프 PID 제어를 수행하여, 해당 제어구간에 순방향 구동 전류의 생성 또는 역방향 구동 전류의 생성을 제어하는 PID 제어기;
    상기 소프트랜딩 제어기의 제어에 따라 상기 복수의 제어구간중 제3 제어구간에서 동작하여 개루프 제어를 수행하여, 순방향 구동 전류의 생성을 제어하는 개루프 제어기; 및
    상기 소프트랜딩 제어기의 선택제어에 따라 상기 PID 제어기 및 개루프 제어기 각각으로부터 입력되는 제어코드들중 하나를 선택하여 상기 구동회로에 출력하는 선택기;
    를 포함하는 카메라 조리개의 제어회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 소프트랜딩 제어기는,
    상기 검출 위치값이 제1 임계치 보다 작은 경우에는 상기 제1 제어구간으로 판단하여, 상기 검출 위치값이 최대 목표값을 추종하도록 상기 PID 제어기를 통한 순방향 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 제어회로.
  4. 제2항에 있어서, 상기 소프트랜딩 제어기는,
    상기 검출 위치값이 제1 임계치 보다 크고, 제2 임계치를 초과한 이력이 없으면 상기 제2 제어구간으로 판단하여, 상기 검출 위치값이 최소 목표값을 추정하도록 상기 PID 제어기를 통한 역방향 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 제어회로.
  5. 제2항에 있어서, 상기 소프트랜딩 제어기는,
    상기 검출 위치값이 제2 임계치 보다 크거나, 상기 검출 위치값이 상기 제2 임계치 보다 작지만 상기 제2 임계치를 초과한 이력이 있으면 상기 제3 제어구간으로 판단하여, 개루프 제어를 수행하는 상기 개루프 제어기를 통한 순방향 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 제어회로.
  6. 제3항에 있어서, 상기 PID 제어기는,
    상기 제1 제어구간에서 동작하여, 상기 조리개의 블레이드에 대해, 출발 위치의 정지 자력보다 더 큰 이동 자력을 발생하도록, 상기 블레이드의 전진방향에 대해 순방향의 제1 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 제어회로.
  7. 제4항에 있어서, 상기 PID 제어기는,
    상기 제2 제어구간에서 동작하여, 상기 조리개의 블레이드에 대해, 도착 위치를 향하는 이동속도를 감속하도록 상기 블레이드의 전진방향에 대해 역방향의 제2 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 제어회로.
  8. 제5항에 있어서, 상기 개루프 제어기는,
    상기 제3 제어구간에서 동작하여, 상기 조리개의 블레이드에 대해, 도착 위치에 안착하도록 상기 블레이드의 전진방향에 대해 순방향의 제3 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 제어회로.
  9. 제8항에 있어서, 상기 개루프 제어기는,
    상기 제3 제어구간에서 동작시, 상기 조리개의 블레이드에 대해 후진방향으로 이동되지 않은 경우에는 상기 블레이드의 전진방향에 대한 기준전류보다 작은 순방향의 제3 구동 전류의 생성을 제어하고,
    상기 제3 제어구간에서 동작시, 상기 조리개의 블레이드에 대해 후진방향으로 이동된 경우에는 상기 블레이드의 전진방향에 대한 기준전류보다 큰 순방향의 제3 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 제어회로.
  10. 제1항에 있어서, 상기 신호 처리 회로는,
    상기 제1 센싱 신호 SH1과 상기 제2 센싱신호 SH2를 이용하여 하기 수학식에 따라 상기 검출 위치값 SP를 구하는
    [수학식] SP = (SH1+SH2)/( SH1-SH2)
    카메라 조리개의 제어회로.
  11. 제1항에 있어서, 상기 구동회로는,
    상기 제어회로의 제어에 따라, 상기 복수의 제어구간별 서로 다른 구동 전류를 생성하도록, 대소 구경 변경(제1 구경 위치 => 제2 구경 위치)과 소대 구경 변경(제2 구경 위치 => 제1 구경 위치) 각각에 대해, 각각 독립적으로 설정된 전류 설정 레지스터를 포함하는
    카메라 조리개의 제어회로.
  12. 제1 구경 위치(예, 대구경 위치)와 제2 구경 위치(예, 소구경 위치) 상호간 이동되는 조리개에 대해 제1 위치검출에 따라 제1 센싱 신호를 검출하는 제1 위치센서;
    상기 조리개에 대해 제2 위치검출에 따라 제2 센싱 신호를 검출하는 제2 위치 센서;
    상기 제1 센싱 신호 및 상기 제2 센싱신호에 기초해 상기 조리개의 현재 위치에 대응되는 검출 위치값을 생성하는 신호 처리 회로;
    상기 제1 구경 위치와 상기 제2 구경 위치 사이의 전체 구간을 복수의 제어구간으로 설정해 두고, 상기 조리개의 구경 변경 명령이 있으면, 상기 검출 위치값에 기초해 상기 조리개의 이동 동작을 상기 복수의 제어구간 별로 서로 독립적으로 설정된 해당 제어를 수행하는 제어회로; 및
    상기 제어기의 제어에 따라 상기 조리개를 구동시키는 코일에 제공할 구동전류를 생성하는 구동회로;
    를 포함하는 카메라 조리개의 구동 장치.
  13. 제15항에 있어서, 상기 제어회로는,
    상기 검출 위치값에 기초해 상기 복수의 제어구간중에서 현재 상기 조리개의 위치에 대응되는 해당 제어구간을 검출하고, 해당 제어구간에 대응되는 해당 제어를 수행하는 소프트랜딩 제어기;
    상기 소프트랜딩 제어기의 제어에 따라 상기 복수의 제어구간중 제1 및 제2 제어구간에서 동작하여 상기 검출 위치값이 목표값을 추종하도록 폐루프 PID 제어를 수행하여, 해당 제어구간에 순방향 구동 전류의 생성 또는 역방향 구동 전류의 생성을 제어하는 PID 제어기;
    상기 소프트랜딩 제어기의 제어에 따라 상기 복수의 제어구간중 제3 제어구간에서 동작하여 개루프 제어를 수행하여, 순방향 구동 전류의 생성을 제어하는 개루프 제어기; 및
    상기 소프트랜딩 제어기의 선택제어에 따라 상기 PID 제어기 및 개루프 제어기 각각으로부터 입력되는 제어코드들중 하나를 선택하여 상기 구동회로에 출력하는 선택기;
    를 포함하는 카메라 조리개의 구동 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 소프트랜딩 제어기는,
    상기 검출 위치값이 제1 임계치 보다 작은 경우에는 상기 제1 제어구간으로 판단하여, 상기 검출 위치값이 최대 목표값을 추종하도록 상기 PID 제어기를 통한 순방향 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 구동 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 소프트랜딩 제어기는,
    상기 검출 위치값이 제1 임계치 보다 크고, 제2 임계치를 초과한 이력이 없으면 상기 제2 제어구간으로 판단하여, 상기 검출 위치값이 최소 목표값을 추정하도록 상기 PID 제어기를 통한 역방향 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 구동 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 소프트랜딩 제어기는,
    상기 검출 위치값이 제2 임계치 보다 크거나, 상기 검출 위치값이 상기 제2 임계치 보다 작지만 상기 제2 임계치를 초과한 이력이 있으면 상기 제3 제어구간으로 판단하여, 개루프 제어를 수행하는 상기 개루프 제어기를 통한 순방향 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 구동 장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 PID 제어기는,
    상기 제1 제어구간에서 동작하여, 상기 조리개의 블레이드에 대해, 출발 위치의 정지 자력보다 더 큰 이동 자력을 발생하도록, 상기 블레이드의 전진방향에 대해 순방향의 제1 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 구동 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 PID 제어기는,
    상기 제2 제어구간에서 동작하여, 상기 조리개의 블레이드에 대해, 도착 위치를 향하는 이동속도를 감속하도록 상기 블레이드의 전진방향에 대해 역방향의 제2 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 구동 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 개루프 제어기는,
    상기 제3 제어구간에서 동작하여, 상기 조리개의 블레이드에 대해, 도착 위치에 안착하도록 상기 블레이드의 전진방향에 대해 순방향의 제3 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 구동 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 개루프 제어기는,
    상기 제3 제어구간에서 동작시, 상기 조리개의 블레이드에 대해 후진방향으로 이동되지 않은 경우에는 상기 블레이드의 전진방향에 대한 기준전류보다 작은 순방향의 제3 구동 전류의 생성을 제어하는
    상기 제3 제어구간에서 동작시, 상기 조리개의 블레이드에 대해 후진방향으로 이동된 경우에는 상기 블레이드의 전진방향에 대한 기준전류보다 큰 순방향의 제3 구동 전류의 생성을 제어하는
    카메라 조리개의 구동 장치.
  21. 제12항에 있어서, 상기 신호 처리 회로는,
    상기 제1 센싱 신호 SH1과 상기 제2 센싱신호 SH2를 이용하여 하기 수학식에 따라 상기 검출 위치값 SP를 구하는
    [수학식] SP = (SH1+SH2)/( SH1-SH2)
    카메라 조리개의 구동 장치.
  22. 제12항에 있어서, 상기 구동회로는,
    상기 제어회로의 제어에 따라, 상기 복수의 제어구간별 서로 다른 구동 전류를 생성하도록, 대소 구경 변경(제1 구경 위치 => 제2 구경 위치)과 소대 구경 변경(제2 구경 위치 => 제1 구경 위치) 각각에 대해, 각각 독립적으로 설정된 전류 설정 레지스터를 포함하는
    카메라 조리개의 구동 장치.
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