KR20230140031A

KR20230140031A - 카메라용 액추에이터

Info

Publication number: KR20230140031A
Application number: KR1020220038632A
Authority: KR
Inventors: 박철순; 연제승
Original assignee: 자화전자(주)
Priority date: 2022-03-29
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2023-10-06
Also published as: WO2023191318A1

Abstract

본 발명에 카메라용 액추에이터는 의한 하나 이상의 렌즈가 탑재되며 광축 방향으로 이동하는 캐리어; 상기 캐리어에 구비되는 마그네트; 상기 캐리어를 수용하는 하우징; 상기 마그네트와 대면하며 광축을 따라 배치되는 복수 개 코일; 및 상기 마그네트의 위치를 센싱하며 광축 방향을 기준으로 서로 이격되어 배치되는 복수 개 감지센서를 포함하며, 상기 복수 개 감지센서 모두는 상기 캐리어가 기준포지션에 위치하는 경우, 상기 마그네트의 자극 중 동일한 하나의 자극에 대향하는 것을 특징으로 한다.

Description

카메라용 액추에이터{ACTUATOR FOR CAMERA}

본 발명은 카메라용 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 마그네트와 홀센서 등의 위치 관계를 이용하여 구동 성능을 개선시키는 카메라용 액추에이터에 대한 관한 것이다.

영상 처리에 대한 하드웨어 기술이 발전하고 영상 촬영 등에 대한 사용자 니즈가 높아짐에 따라, 독립된 카메라 장치는 물론, 휴대폰, 스마트폰 등과 같은 모바일 단말에 장착된 카메라 모듈 등에 오토포커스(AF, Auto Focus), 손떨림 보정(OIS, Optical Image Stabilization) 등의 기능이 구현되고 있다.

또한 최근에는 줌인(Zoom-in) 및 줌아웃(Zoom-out) 기능 등을 통하여 피사체의 크기 등을 다양하게 가변시킬 수 있는 줌렌즈용 액추에이터도 개시되고 있으며, 실시형태에 따라서 복수 개 렌즈(렌즈조립체)의 상호 위치 관계를 조합적으로 적용함으로써 AF 또는/및 줌 기능을 더욱 다양하게 구현하는 액추에이터도 개시되고 있다.

이러한 줌렌즈용 액추에이터의 경우 광축 방향으로 이동하는 줌렌즈의 이동거리(스트로크(stroke)라고도 지칭된다)가 일반 렌즈보다 연장 내지 확장되므로 그 만큼 구동력이 확보되도록 설계되어야 하며 나아가 전체 스트로크 구간에서 줌렌즈의 해당 위치가 정확하게 감지 및 피드백 제어 되도록 설계되어야 한다.

그러나 종래 액추에이터의 경우, 확장된 이동거리에 적합하도록 이동체인 캐리어(렌즈 또는 렌즈 모듈 장착)의 형상이나 구조만을 단순히 물리적으로 변경하거나 구동력의 증강을 위하여 상대적으로 큰 크기의 마그네트가 장착되는 정도의 설계 변경만 적용되고 있다.

한편, 홀센서는 대면(대향)하는 마그네트(캐리어에 장착됨)가 발생하는 자기장의 극성 및 그 크기의 증가 또는 감소가 선형적으로 감지하도록 설계되어야 위치 감지 및 이를 이용한 피드백 제어를 정밀하게 구현할 수 있다.

그러나 종래 액추에이터의 경우, 감지센서(홀센서, hall sensor)를 적당한 위치에 배치시키는 일반화된 방식만이 적용되고 있어 확장된 이동범위의 전체 구간에서 해당 캐리어(렌즈)의 위치를 정확하게 감지하고 이를 피드백 제어에 활용함으로써 줌 구동 액추에이터의 구동 성능을 정밀하게 구현하는데 한계가 있다고 할 수 있다.

이러한 관점에서 볼 때, 위치 감지 등에 작은 오차가 발생하는 경우, 미시적 움직임만이 이루어지는 액추에이터에서는 그 파급력이 크지 않을 수 있으나, 줌 구동 액추에이터에서는 마그네트의 이동 거리가 확장됨에 따라 작은 오차가 전체 기능의 구동 성능을 현저히 저하시킬 수 있어 이에 대한 더욱 정밀하고 정교한 설계가 필요하다고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 마그네트, 홀센서(감지센서) 그리고 코일의 상호 위치 관계를 정밀하게 적용함으로써 확장된 스트로크 전체 범위에서 구동 효율성과 정밀성을 더욱 향상시킬 수 있는 카메라용 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래의 설명에 의하여 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의하여 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 그 구성의 조합에 의하여 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 카메라용 액추에이터는 하나 이상의 렌즈가 탑재되며 광축 방향으로 이동하는 캐리어; 상기 캐리어에 구비되는 마그네트; 상기 캐리어를 수용하는 하우징; 상기 마그네트와 대면하며 광축을 따라 배치되는 복수 개 코일; 및 상기 마그네트의 위치를 센싱하며 광축 방향을 기준으로 서로 이격되어 배치되는 복수 개 감지센서를 포함할 수 있으며, 상기 복수 개 감지센서 모두는 상기 캐리어가 기준포지션에 위치하는 경우, 상기 마그네트의 자극 중 동일한 하나의 자극에 대향하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 복수 개 감지센서는 상기 복수 개 코일 중 하나의 코일 내부에 전부 구비되도록 구성되는 것이 바람직하다.

여기에서, 본 발명의 상기 기준포지션은 상기 캐리어가, 상기 캐리어의 이동가능 영역인 가동영역의 일단에 위치하는 포지션일 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 상기 복수 개 감지센서 모두는 상기 캐리어가 상기 가동영역의 타단에 위치하는 경우, 상기 마그네트의 자극 중 동일한 하나의 자극에 대향하되, 그 자극은 상기 캐리어가 상기 가동영역의 일단에 위치하는 경우 상기 복수 개 감지센서 모두가 대향하는 자극과 극성이 다르도록 구성될 수 있다.

구체적으로 본 발명의 상기 마그네트는 가운데 부분에 위치하며 N극 또는 S극 중 하나로 이루어지는 미들자극; 및 상기 미들자극과 반대 극성을 가지며 광축 방향을 기준으로 상기 미들자극의 상부 및 하부에 각각 위치하는 상부자극 및 하부자극을 포함할 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 캐리어가 상기 기준포지션에 위치하는 경우, 상기 복수 개 코일 중 광축을 기준으로 상부에 위치한 상부코일의 하부 및 광축을 기준으로 하부에 위치한 하부코일의 상부는 상기 미들자극에 대면하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의할 때, 구동용 마그네트의 위치를 감지하는 감지센서(홀센서)가 복수 개로 배치되되, 마그네트의 가동구간 내지 가동영역의 위치적 특성에 기초하여, 마그네트의 자극 중 동일한 하나의 자극에 모두 대향하는 위치에 복수 개 감지센서가 배치됨으로써 복수 개 감지센서가 출력하는 각 신호의 선형적 특성 구간을 정확히 시계열적으로 반영할 수 있고 나아가 이들 신호의 연산 처리 결과 또한, 더욱 명확한 선형성을 가지도록 유도할 수 있어 확장된 가동영역 전체에 대한 더욱 정교한 피드백 제어를 구현할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의할 때, 캐리어에 구비되는 마그네트와 이 마그네트와 대면하도록 배치되는 코일 사이의 상호 위치 관계를 개선시킴으로써 캐리어의 이동구간 전체에 걸쳐 구동력을 정확하게 발생시킬 수 있어 캐리어 이동에 대한 동작 특성은 물론, 구동 정밀성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 액추에이터 및 카메라 모듈의 전체적인 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 액추에이터의 전체적인 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 캐리어 및 이와 관련된 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 캐리어의 상세 구성을 도시한 도면,
도 5는 코일, 마그네트 및 홀센서(감지센서)의 구조적 상호 관계를 도시한 도면,
도 6은 스타트 포지션을 기준으로 코일, 마그네트 및 홀센서 사이의 상호 관계를 도시한 도면,
도 7은 엔드 포지션을 기준으로 코일, 마그네트 및 홀센서 사이의 상호 관계를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 카메라용 액추에이터(이하 '액추에이터'라 지칭한다)(100) 및 카메라 모듈(1000)의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 액추에이터(100)는 자체로서 단일의 장치로 구현될 수 있음은 물론이며, 도 1에 도시된 바와 같이 반사계 모듈(200) 등이 포함되는 카메라 모듈(1000)로도 구현될 수 있다.

본 발명의 액추에이터(100)는 후술되는 바와 같이 렌즈(렌즈조립체)가 탑재된 캐리어를 광축 방향(도면 기준 Z축 방향)으로 선형 이동시켜 자동초점(AF, Auto Focus) 또는 줌(Zoom) 등의 기능을 구현하는 액추에이터에 해당한다.

본 발명에 의한 액추에이터(100)의 상부(도 1의 광축 방향 기준)에 구비될 수 있는 반사계 모듈(200)은 피사체의 빛(light) 경로(Z1)를 렌즈 방향의 경로(Z, 광축방향)로 반사 내지 굴절시키는 기능을 수행한다. 이와 같이 광축 방향으로 반사 내지 굴절된 빛은 캐리어(120)에 구비되는 렌즈(렌즈조립체)(50, 55, 60, 70)를 거쳐 CMOS, CCD 등과 같은 이미지센서(30)로 유입된다.

빛의 경로를 변경시키는 반사계 모듈(200)은 미러(mirror) 또는 프리즘(prism) 중 선택된 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있는 반사계(210)를 포함할 수 있다. 이 반사계(210)는 외계에서 유입되는 빛을 광축 방향으로 변경시킬 수 있는 다양한 부재에 의하여 구현될 수 있으나, 광학적 성능을 향상시키기 위하여 유리(glass) 재질로 구현하는 것이 바람직하다.

반사계 모듈(200) 등이 함께 포함되는 본 발명의 카메라 모듈(1000)은 빛의 경로를 굴절시켜 빛이 렌즈 방향으로 유입되도록 구성되므로 장치 자체를 휴대 단말(스마트폰 등)의 두께 방향으로 설치하지 않고 길이 방향으로 설치할 수 있어 휴대 단말의 두께를 증가시키지 않아 휴대 단말의 소형화 내지 슬림화 등에 최적화될 수 있다.

실시형태에 따라서, 반사계(210)는 마그네트 및 제3코일(C3)과 같은 자기력을 발생시키는 구동수단 등에 의하여 회전 이동되도록 구성될 수 있다. 이와 같이 반사계(210)가 이동 또는 회전 이동하면, 반사계(210)를 통하여 반사(굴절)되는 피사체의 빛이 ±Y 방향 및/또는 ±X 방향으로 이동하게 되므로 손떨림에 의한 X축 및/또는 Y축 방향 보정이 구현될 수 있다.

반사계 모듈(200)을 통하여 반사된 피사체의 빛은 액추에이터(100) 내부에 구비되는 제1렌즈(60) 및 제2렌즈(70) 등으로 입사되며, 본 발명의 액추에이터(100)에 의하여 제1렌즈(60)와 제2렌즈(70)의 하우징(110) 내 위치(광축 방향 기준)가 조합적으로 조정됨으로써 줌 또는 AF 등의 기능이 구현된다.

실시형태에 따라서 광학적 성능 등을 높이기 위하여 반사계 모듈(200)에서 이미지센서(30)로 향하는 광경로(light path) 상에 고정식 또는 이동식 방식의 추가 렌즈(50, 55)가 배치될 수 있다.

상술한 추가 렌즈(50, 55)는 광학적 스펙과 성능 등에 따라 도면에 도시된 실시예와 그 구비 개수가 구비 위치 등이 다르게 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 도면에는 하나의 하우징(110)에 반사계 모듈(200)이 함께 구비되는 실시예가 도시되어 있으나, 실시형태에 따라서 반사계 모듈(200)은 본 발명에 의한 액추에이터(100)와 물리적으로 이원화되고 이들이 결합하는 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.

나아가 도면에는 두 개의 렌즈가 탑재되는 캐리어(120)가 도시되어 있으나 이는 하나의 예시로서, 이와는 다른 개수의 렌즈가 탑재될 수 있음은 물론이며, 실시형태에 따라서 캐리어 또한, 복수 개로 구비될 수 있다.

이하 본 발명의 설명에 있어, 제1렌즈(60) 등으로 빛이 유입되는 경로에 대응되는 방향축을 광축(Z축)으로 정의하며, 이 광축(Z축)과 수직한 두 축을 X축 및 Y축으로 정의한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 액추에이터(100)의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 액추에이터(100)는, 액추에이터(100)의 기본적인 프레임 구조에 해당하며 내부 구성을 수용하는 하우징(110), 캐리어(120), 캐리어(120)에 구비된 마그네트(M1)의 위치를 센싱하는 복수 개 감지센서(H) 및 복수 개 코일(C11, C12) 등을 포함할 수 있다.

캐리어(120)는 도면에 예시된 바와 같이 하나 이상의 렌즈(60, 70)가 탑재되며, 광축 방향(Z축 방향)을 기준으로 선형 이동하는 이동체에 해당하며, 이에 상응하는 상대적 관점에서 하우징(110)은 고정체에 해당한다.

후술되는 바와 같이 캐리어(120)에는 마그네트(M1)가 구비되며 하우징(110)에는 상기 마그네트(M1)와 대면하며 마그네트(M1)에 구동력을 제공하는 코일(C11, C12)이 구비된다.

캐리어(120)의 확장된 가동영역(스트로크, stroke)에 상응할 수 있도록 상기 코일(C1)은 도면에 예시된 바와 같이 광축 방향을 따라 상하로 배치되는 복수 개의 코일(C11, C12)로 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 직진성 향상, 틸팅 억제, 구동 효율성 등을 향상시키기 위하여 캐리어(120)의 양측 각각에 마그네트(M1, M2)가 구비되도록 하고, 이들 마그네트 각각에 코일이 대면하도록 구성될 수 있다.

도면을 기준으로 할 때, 제2마그네트(M2)에 대면하는 코일이 제2코일(C21, C22)이며 이 제2코일 또한, 복수 개 코일(C21, C22)로 이루어질 수 있다. 이하 설명에서는 마그네트(M1)와 코일(C1)을 중심으로 본 발명의 실시예를 설명하나, 이원화된 구조(M1, M2, C1, C2)를 가지는 실시예에서도 이와 상응하게 적용될 수 있음은 물론이다.

구동드라이버(미도시)의 제어에 의하여 적절한 크기와 방향의 전원이 코일(C1)로 인가되면 코일(C1)과 마그네트(M1) 사이에 전자기력이 발생하고 이 발생된 전자기력에 의하여 캐리어(120)가 광축 방향으로 진퇴(forward and backward) 이동한다.

이와 같이 캐리어(120)가 광축 방향으로 선형 이동하면, 캐리어에 탑재된 렌즈(60, 70) 또한, 광축 방향으로 선형 이동하게 되므로 이들 렌즈(50, 55, 60, 70)의 상대적인 위치 관계에 의하여 AF 또는 줌 기능이 구현된다.

코일(C1)에서 발생된 전자기력이 외부로 누설되는 것을 방지하고 마그네트(M1) 방향으로 더욱 집중되도록 마그네트(M1)와 대면하는 코일(C1)의 반대 반향에는 금속재질의 요크플레이트(미도시)가 구비될 수 있다.

감지센서(H)는 홀효과(hall effect)를 이용하여 대향하는 방향의 마그네트(M1)에서 발생되는 자기장의 크기와 방향을 감지하고 이에 대응되는 신호를 출력하는 홀센서(Hall sensor)로 구현되는 것이 바람직하다.

캐리어(120)의 광축 방향 이동에 대한 정밀한 위치 감지가 가능하도록 홀센서의 분해능, 홀센서가 출력하는 신호의 선형 구간 특성, 캐리어(120)의 전체 가동영역의 크기(길이) 등을 고려하여 상기 홀센서(H)는 광축 방향을 기준으로 서로 이격되어 배치되는 복수 개로 구비되는 것이 바람직하다. 도면에는 이에 대한 예시로 7개의 홀센서(H1 내지 H7)가 도시되어 있다.

이 경우 구동드라이버는 복수 개 홀센서(H) 각각으로부터 입력된 출력신호를 연산 처리하고 그 결과에 대응하는 크기와 방향의 전원이 코일( C11, C12)로 인가되도록 제어한다.

홀센서(H)의 감지 및 구동드라이버의 제어 프로세싱은, 시계열적이며 연속적인 제어를 통하여 구동 정밀성이 더욱 향상될 수 있도록 피드백 제어를 통하여 순환적으로 적용되도록 구성되는 것이 바람직하다.

구동드라이버는 독립된 전자 부품, 소자 등으로 구현될 수도 있음은 물론이나 SOC(System On Chip) 등을 통하여 홀센서(H)와 통합된 단일 전자부품(chip)의 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.

또한, 코일(C11, C12), 홀센서(H1~H7) 등은 외부 모듈, 전원부, 외부 장치 등과 전기적으로 인터페이싱(interfacing)되는 회로기판(FPCB)(미도시) 상에 실장될 수 있음은 물론이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 캐리어(120) 및 이와 관련된 구성을 도시한 도면이다.

앞서 기술된 바와 같이 본 발명의 캐리어(120)는 하우징(110)을 기준으로 광축으로 선형 이동하는 이동체로서 도 3에 예시된 바와 같이, 제1렌즈(60) 또는 제2렌즈(70)가 착탈식으로 결합되도록 하는 슬라이딩 홈부가 구비될 수 있다.

캐리어(120)가 최소화된 마찰력으로 더욱 유연하게 선형 이동할 수 있도록 캐리어(120)와 하우징(110) 사이에는 볼(B)이 배치되는 것이 바람직하다.

실시형태에 따라서 캐리어(120)의 하부에 구비된 가이드레일(121)과 하우징(110)의 바닥면에 구비된 홈부레일(111) 사이에 볼(B)이 배치될 수 있는데, 선형적 이동에 대한 효과적인 가이딩이 구현되도록 볼(B)은 가이드레일(121) 또는/및 홈부레일(111) 중 하나 이상에 그 일부가 수용되는 형태가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 볼이 개재되는 경우, 볼의 구름(rolling), 이동(moving), 회전(rotation), 대면 객체와의 점접촉(point-contact) 등에 의한 최소화된 마찰력으로 캐리어(120)가 더욱 유연하게 선형 이동할 수 있고 소음 감소 및 구동력 최소화는 물론, 구동 정밀성 등이 향상되는 장점을 가질 수 있다.

또한, 실시형태에 따라서 캐리어(120)의 하부에는 하우징(110)에 구비되는 금속재질의 요크플레이트(미도시)와 인력을 발생시키는 하나 이상의 흡입마그네트(Ma)가 구비될 수 있다.

이와 같이 요크플레이트와 흡입마그네트(Ma) 사이에 인력이 발생하면 볼(B)이 매기된 캐리어(이동체)(120)가 하우징(고정체)(110) 방향으로 밀착하게 되므로 볼(B)과 캐리어(120) 사이 그리고 볼(B)과 하우징(110) 사이의 물리적 접촉이 효과적으로 지속될 수 있다.

도 5는 코일(C1), 마그네트(M1) 및 홀센서(H)의 구조적 상호 관계를 도시한 도면이다.

마그네트(M1)는 도면에 예시된 바와 같이 광축 방향으로 연장된 형상을 가지도록 구성되는 것이 바람직하며, 대면하는 코일(C1(C11, C12))과 구동력이 발생되는 영역이 확장될 수 있도록 코일(C1)과 대면하는 자극 파트가 복수 개로 구성되는 것이 바람직하다. 도면에는 이에 대한 예시로 3개의 자극 파트(Part1, Part2, Part3)가 예시되어 있다.

이와 같이 3개의 자극 파트로 마그네트(M1)가 구성되는 경우, 코일(C1)과 대면하는 방향으로 3개의 자극이 노출되며 마그네트(M1)는 전체적으로 6극 착자로 이루어질 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, n(n은 2이상의 자연수)개로 구비되는 본 발명의 홀센서(H)는, 캐리어(120)가 기준포지션에 위치하는 경우, 코일(C1) 방향으로 노출되는 마그네트(M1)의 자극 중 동일한 하나의 자극(이하 '제1기준자극'이라 지칭한다)(도 5 기준, Part1)에 모두 대향하는 위치에 구비되는 것이 바람직하다.

캐리어(120)의 이동을 더욱 정밀하게 제어하기 위하여 캐리어(120)가 특정 디폴트 포지션(default position)에 위치하도록 한 후, 줌 기능 등이 개시되거나 활성화되도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 탄성 수단 또는 자력 수단 등에 의한 복원력을 이용하여 캐리어(120)가 줌 기능 등이 종료되는 경우 특정 위치(디폴트 포지션)로 복원되도록 구성될 수 있다.

또한, 코일과 마그네트 사이의 전자기력 제어를 통하여, 줌 기능이 종료되는 경우, 자체 점검 알고리즘이 실행되는 경우 또는 구동개시신호가 입력되는 등의 경우에 캐리어(120)가 디폴트포지션으로 이동하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 기준포지션은 이와 같이 줌 기능 등이 활성화 내지 개시되는 경우 그 시작이 이루어지는 디폴트 포지션 등을 포함하여 다양하게 정해질 수 있다.

다만, 구동 관계를 명확하게 하고, 선형적 제어에 대한 효율성 등을 더욱 극대화하기 위하여 상기 기준포지션은 캐리어(120)가, 캐리어(120)의 이동 가능한 영역(가동영역) 중 양측의 끝부분 중 하나에 위치하는 포지션으로 설정되는 것이 바람직하다.

이와 같이 모든 홀센서(H1~H7)가 디폴트 포지션 등의 기준포지션에서 하나의 동일한 자극(예를 들어, N극)에 대향하는 경우, 코일(C1)과 마그네트(M1) 사이의 구동력에 의하여 캐리어(120) 즉, 마그네트(M1)가 광축 방향으로 이동하는 경우, 마그네트(M1)의 이동 변위에 따라 각 홀센서(H)가 출력하는 신호 체계 중 선형(예를 들어, 증가 또는 감소하는 1차 함수)을 이루는 신호 구간이 더욱 뚜렷하게 구분될 수 있어 구동 제어의 정밀성을 높일 수 있다.

또한 이와 같이 구성되면, n개 홀센서(예를 들어, H1~H7) 각각의 신호체계를 연산(예를 들어, 합산)하여 통합 신호체계를 생성하고 이를 피드백 제어에 적용하는 경우, 통합 신호체계가, 캐리어(120)의 이동에 따른 변위를 독립변수로 하며 증가 또는 감소의 기울기를 가지는 1차 함수(선형 그래프)에 실질적으로 대응되도록 효과적으로 유도할 수 있다.

이러한 복수 개 홀센서(H)와 마그네트(M1) 자극 사이의 관계를 더욱 효과적으로 구현하기 위하여 도면에 도시된 바와 같이 복수 개 홀센서(H) 모두는 마그네트(M1)에 구동력을 제공하는 복수 개 코일(C1, C2) 중 하나의 코일(도면 기준, C11) 내부(권선 내부)에 전부 구비되는 것이 바람직하다.

도 6은 스타트 포지션(start position)을 기준으로 코일(C1), 마그네트(M1) 및 홀센서(H)의 구체적인 상호 관계를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 각 구성의 위치 관계는 앞서 설명된 바와 같이 기준포지션이 줌 구동이 개시되는 시작 지점인 경우의 위치 관계에 해당한다.

코일(C11, C12)은 주로 권선되는 형태로 이루어지므로 그 형상이 트랙 형상을 가지며, 대면하는 마그네트(M1)와의 관계에서 광축 방향(Z축 방향)과 수직한 방향을 가지는 영역에서 구동력이 발생한다.

이하 설명에서 코일(C11, C12) 각각의 트랙 형상 중 광축 방향과 수직한 방향을 이루는 두 영역 중 상부(광축 방향 기준) 영역을 상부 파트(U)라 지칭하며, 하부 영역을 하부 파트(D)라 지칭한다.

또한, 코일(C11, C12) 중 광축 방향을 기준으로 상부 내지 상위에 위치한 코일을 상부코일(C11), 하부에 위치한 코일을 하부코일(C22)로 지칭한다. 환언하면, m(m은 2이상의 자연수)개 코일에서 서로 인접한 2개의 코일 중 상부에 위치한 코일이 상부코일, 상부코일보다 하부에 위치하는 코일이 하부코일이 된다.

마그네트(M1)의 자극(코일과 대면하는 자극)은 2개 이상이면 줌 기능을 구현할 수 있으나, 상위코일(C11) 중 구동력이 발생되는 영역(U, D)은 물론, 하위코일(C12) 중 구동력이 발생되는 영역(U, D) 즉, 4영역(도면에 예시된 실시예 기준)에서 구동력이 모두 발생될 수 있도록 마그네트(M1)의 자극(코일과 대면하는 자극)은 3개 이상이 되도록 구성되는 것이 바람직하다.

구체적으로 마그네트(M1)는 가운데 부분에 위치하며 N극 또는 S극 중 하나로 이루어지는 미들자극(part 2), 미들자극(part 2)과 반대 극성을 가지며 광축 방향을 기준으로 상부에 위치하는 상부자극(part 1) 및 미들자극(part 2)과 반대 극성을 가지며 광축 방향을 기준으로 하부에 위치하는 하부자극(part 3)을 가지도록 구성될 수 있다.

이 경우 복수 개 코일(C1) 중 상부코일(C11)의 하부(D(C11)) 및 하부코일(C12)의 상부(U(C12))는 기준포지션에서 미들자극(part2)에 동시에 대면하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상술된 본 발명에 의한 복수 개 홀센서(H, H1~H7) 모두는 마그네트(M1)의 자극 중 최상위(광축 기준)에 해당하는 자극(part1, 도면 기준 N극)인 제1기준자극에 모두 대향하는 위치로서, 상부코일(C11)의 권선 내부공간에 배치된다.

복수 개 홀센서(H, H1~H7)는 마그네트(M1)의 자극 중 동일한 하나의 자극에 모두 대향하면 되므로 실시형태에 따라서, 복수 개 홀센서(H, H1~H7)는 앞서 설명된 실시예와 같이 최상위자극(part1)이 아닌, 미들자극(part 2, 도면 기준 S극)과 모두 대향할 수 있는 위치에 배치될 수도 있음은 물론이다.

이 경우 복수 개 홀센서(H, H1~H7))는 하부코일(C12)의 내부공간 또는 하부코일(C12)의 인접 영역에 배치될 수 있다.

도 7은 엔드 포지션(end position)을 기준으로 코일(C1), 마그네트(M1) 및 홀센서(H)의 구체적인 상호 관계를 도시한 도면이다.

도 6에 예시된 스타트 포지션이 캐리어(120)가, 캐리어(120)의 이동가능 영역(가동영역)의 일단에 위치하는 포지션이라면, 도 7의 엔드 포지션은 캐리어(120)가 가동영역의 타단에 위치하는 포지션에 해당한다.

이와 같이 캐리어(120)가 가동영역의 타단에 위치하는 경우, 복수 개 감지센서(홀센서)(H, H1~H7) 모두는 마그네트(M1)의 자극 중 동일한 하나의 자극으로서 상기 제1기준자극과 극성이 다른 자극에 대향하도록 구성된다.

복수 개 감지센서(H, H1~H7) 모두가 스타트 포지션에서 상부코일(C11) 내부 등에 위치하고 마그네트(M1)의 자극 중 최상위 자극(N극)에 대향하였다면, 엔드 포지션에 캐리어(120)가 위치하는 경우, 복수 개 감지센서((H, H1~H7) 모두는 마그네트(M1)의 자극 중 미들자극(part2)인 S극에 대향하도록 구성된다.

도면에 도시된 실시예를 기준으로 할 때, 마그네트(M1)의 일 자극(part1, part2, part3)의 평균 길이(광축 방향 기준)는 캐리어(120)의 가동영역의 크기 내지 길이와 대응되도록 설계되고, 복수 개 홀센서(H1~H7)가 배치되는 전체 길이(광축 방향 기준) 즉, H1에서 H7까지의 거리는 마그네트(M1)의 일 자극의 길이보다 작게 설계되는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술된 본 발명의 설명에 있어 제1 및 제2 등과 같은 수식어는 상호 간의 구성요소를 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐이므로, 특정의 순서, 우선순위 등을 나타내기 위하여 사용되는 용어가 아니라고 해석되어야 한다.

본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.

1000 : 카메라 모듈
30 : 이미지센서 50(55) : 추가 렌즈
60 : 제1렌즈 70 : 제2렌즈
100 : 액추에이터 110 : 하우징
111 : 홈부레일 120 : 캐리어
121 : 가이드레일
M1 : 마그네트 M2 : 제2마그네트
C1 : 코일 C11 : 상부코일
C12 : 하부코일 C2 : 제2코일
H(H1~H7) : 홀센서

Claims

하나 이상의 렌즈가 탑재되며 광축 방향으로 이동하는 캐리어;
상기 캐리어에 구비되는 마그네트;
상기 캐리어를 수용하는 하우징;
상기 마그네트와 대면하며 광축을 따라 배치되는 복수 개 코일; 및
상기 마그네트의 위치를 센싱하며 광축 방향을 기준으로 서로 이격되어 배치되는 복수 개 감지센서를 포함하고,
상기 복수 개 감지센서 모두는,
상기 캐리어가 기준포지션에 위치하는 경우, 상기 마그네트의 자극 중 동일한 하나의 자극에 대향하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 복수 개 감지센서는,
상기 복수 개 코일 중 하나의 코일 내부에 전부 구비되는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 기준포지션은,
상기 캐리어가, 상기 캐리어의 이동가능 영역인 가동영역의 일단에 위치하는 포지션인 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
제3항에 있어서, 상기 복수 개 감지센서 모두는,
상기 캐리어가 상기 가동영역의 타단에 위치하는 경우, 상기 마그네트의 자극 중 동일한 하나의 자극에 대향하되, 그 자극은 상기 캐리어가 상기 가동영역의 일단에 위치하는 경우 상기 복수 개 감지센서 모두가 대향하는 자극과 극성이 다른 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 마그네트는,
가운데 부분에 위치하며 N극 또는 S극 중 하나로 이루어지는 미들자극; 및
상기 미들자극과 반대 극성을 가지며 광축 방향을 기준으로 상기 미들자극의 상부 및 하부에 각각 위치하는 상부자극 및 하부자극을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.
제5항에 있어서,
상기 캐리어가 상기 기준포지션에 위치하는 경우, 상기 복수 개 코일 중 광축을 기준으로 상부에 위치한 상부코일의 하부 및 광축을 기준으로 하부에 위치한 하부코일의 상부는 상기 미들자극에 대면하는 것을 특징으로 하는 카메라용 액추에이터.