KR20230140836A - 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학 기기 - Google Patents

Abstract

실시 예의 카메라 모듈은 광축 방향으로 정렬된 렌즈 어셈블리와 이미지 센서와, 렌즈 어셈블리 또는 이미지 센서가 광축 방향과 교차하는 수평 방향으로 흔들린 변위를 센싱하는 센서와, 서로 대향하여 배치되고 보상 전류에 응답하여 상호 작용하여 렌즈 어셈블리 또는 이미지 센서 중 적어도 하나를 수평 방향으로 이동시키는 복수의 코일 및 수평 방향에 해당하며 서로 교차하는 제1 방향과 제2 방향의 흔들린 변위가 서로 다를 때, 제1 및 제2 방향 각각의 보상 전류를 서로 다른 주기로 생성하는 제어부를 포함한다.

Description

카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학 기기{Camera module and optical device including the same}

실시 예는 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학 기기에 관한 것이다.

카메라 모듈은 광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 오토 포커싱(AF: Auto-Focusing) 기능 또는 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(OIS: Optical Image Stabilizer) 기능 중 적어도 하나를 수행하기 위해 렌즈 어셈블리를 수직 방향 또는 수평 방향으로 이동할 수 있다.

사용자가 카메라 모듈을 포함하는 광학 기기를 직각으로 세워서 촬영할 경우, 사용자의 흔들림은 좌/우보다 상/하가 더 커지게 된다. 그럼에도 불구하고 이를 고려하지 않고 OIS 기능을 수행하여 흔들림을 보정할 경우, 흔들림이 정확하게 보정되지 않아 이에 대한 연구가 진행 중이다.

대한민국특허등록번호1022700760000(2021.06.22)(발명의 명칭: 렌즈 구동 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈)

실시 예는 우수한 OIS 성능을 갖는 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학 기기를 제공한다.

실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시 예에 의한 카메라 모듈은, 광축 방향으로 정렬된 렌즈 어셈블리와 이미지 센서; 상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서가 상기 광축 방향과 교차하는 수평 방향으로 흔들린 변위를 센싱하는 센서; 서로 대향하여 배치되고 보상 전류에 응답하여 상호 작용하여 상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서 중 적어도 하나를 상기 수평 방향으로 이동시키는 복수의 코일; 및 상기 수평 방향에 해당하며 서로 교차하는 제1 방향과 제2 방향의 흔들린 변위가 서로 다를 때, 상기 제1 및 제2 방향 각각의 상기 보상 전류를 서로 다른 주기로 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.

다른 실시 예에 의한 카메라 모듈은, 렌즈 어셈블리; 상기 렌즈 어셈블리와 광축 방향으로 정렬된 이미지 센서; 상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서가 제1 방향으로 흔들린 제1 변위와 제2 방향으로 흔들린 제2 변위를 센싱하는 센서; 상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서 중 적어도 하나를 제1 보상 전류에 응답하여 상기 제1 방향으로 이동시키고 제2 보상 전류에 응답하여 상기 제2 방향으로 이동시키는 복수의 코일; 및 상기 제1 변위를 이용하여 제1 보상 전류를 생성하고, 상기 제2 변위를 이용하여 제2 보상 전류를 생성하는 제어부를 포함하고, 서로 교차하는 상기 제1 및 제2 방향 각각은 상기 광축 방향과 교차하는 수평 방향이고, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 변위 중에서 더 큰 변위에 상응하는 보상 전류를 더 작은 변위에 상응하는 보상 전류보다 일정한 시간 내에서 더 많은 횟수로 생성할 수 있다.

예를 들어, 상기 센서는 상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서가 상기 제1 방향으로 흔들린 상기 제1 변위를 센싱하는 제1 자이로 센서; 및 상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서가 상기 제2 방향으로 흔들린 상기 제2 변위를 센싱하는 제2 자이로 센서를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 코일은 상기 제1 보상 전류에 응답하여 제1 OIS용 마그넷과 상호 작용하여 상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서 중 적어도 하나를 상기 제1 방향으로 이동시키는 제1 보상 코일; 및 상기 제2 보상 전류에 응답하여 제2 OIS용 마그넷과 상호 작용하여 상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서 중 적어도 하나를 상기 제2 방향으로 이동시키는 제2 보상 코일을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제어부는 상기 제1 변위를 이용하여 제1 수평 제어 신호를 생성하고, 상기 제2 변위를 이용하여 제2 수평 제어 신호를 생성하는 연산부; 및 상기 제1 수평 제어 신호에 상응하는 상기 제1 보상 전류와 상기 제2 수평 제어 신호에 상응하는 상기 제2 보상 전류를 생성하는 구동부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 구동부는 상기 제1 수평 제어 신호에 상응하는 제1 보상 전류를 생성하여 상기 제1 보상 코일로 출력하는 제1 보상 구동기; 및 상기 제2 수평 제어 신호에 상응하는 제2 보상 전류를 생성하여 상기 제2 보상 코일로 출력하는 제2 보상 구동기를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 변위는 상기 제2 변위보다 더 크고, 상기 제1 보상 구동기에서 상기 제1 보상 전류를 출력하는 제1 구동 주기는 상기 제2 보상 구동기에서 상기 제2 보상 전류를 출력하는 제2 구동 주기 보다 더 작을 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 변위는 상기 제1 변위보다 더 크고, 상기 제1 보상 구동기에서 상기 제1 보상 전류를 출력하는 제1 구동 주기는 상기 제2 보상 구동기에서 상기 제2 보상 전류를 출력하는 제2 구동 주기 보다 더 클 수 있다.

또 다른 실시 예에 의한 광학 기기는, 카메라 모듈을 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 카메라 모듈 및 이를 포함하는 광학 기기는 비교예보다 우수한 OIS 성능을 가지며 억압비가 개선될 수 있다.

또한, 본 실시 예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 카메라 모듈의 개념도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈의 일 실시 예에 의한 블럭도를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 구동부로부터 제공되는 전류를 인가받는 코일의 다양한 배치 형태를 나타낸다.
도 4는 도 1 또는 도 2에 도시된 카메라 모듈의 실시 예에 의한 집적 회로도를 나타낸다.
도 5는 사용자가 카메라 모듈을 포함하는 광학 기기를 파지한 모습을 나타내는 도면이다.
도 6 (a) 및 (b)는 제2 변위와 제1 변위의 일 례를 각각 나타내는 그래프이다.
도 7 (a) 및 (b)는 제2 변위와 제1 변위의 다른 례를 각각 나타내는 그래프이다.
도 8 (a) 및 (b)는 비교예에 의한 카메라 모듈의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9 (a) 및 (b)는 실시 예에 의한 카메라 모듈의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.

이하, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100, 100A, 100B)을 데카르트 좌표계를 이용하여 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축, z축은 직교하는 대신에 서로 교차할 수 있다.

도 1은 카메라 모듈(100)의 개념도를 나타낸다.

카메라 모듈(100)은 렌즈 어셈블리(10), 이미지 센서(20), 제1 코일(32), 구동 마그넷(42) 및 제어부(60)를 포함할 수 있다. 또한, 카메라 모듈(100)은 제2 코일(34), 센싱 마그넷(44) 및 제1 및 제2 센서(52, 54)를 더 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 카메라 모듈(100)은 VCM(Voice Coil Motor) 원리로 동작하여 광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 오토 포커싱(AF: Auto-Focusing) 기능 또는 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(OIS: Optical Image Stabilizer) 기능 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 즉, VCM의 동작 원리는 로렌쯔 힘(Lorentz force)을 이용한다. 구체적으로, 제1 및 제2 코일(32, 34)에 전류를 인가하여 그에 비례하는 전기장을 형성하고, 제1 및 제2 코일(32, 34)과 대향하는 마그넷의 인력과 척력의 상호작용에 의해 자기장을 형성하여, 렌즈 어셈블리(10)를 수직 방향으로 이동시켜 광학 줌 기능 또는 AF 기능을 수행하거나, 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20)를 수평 방향으로 이동시켜 OIS 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 수직 방향이란, 광축(LX) 방향 또는 광축 방향과 나란한 방향 또는 렌즈 어셈블리(10)와 이미지 센서(20)가 서로 중첩하는 방향을 의미하고, 수평 방향이란 수직 방향과 직교하는 방향일 수 있다. 광축(LX)은 이미지 센서(20)의 중심축에 해당할 수 있다. 만일, 수직 방향이 z축 방향일 경우, 수평 방향이란 z축에 수직한 x-y 수평면 상에서 임의의 방향을 의미할 수 있다.

먼저, 렌즈 어셈블리(10)는 적어도 하나의 렌즈(미도시) 및 보빈(미도시)을 포함할 수 있다. 적어도 하나 이상의 렌즈가 설치되는 렌즈 배럴(미도시)이 보빈의 내측에 다양한 방식으로 설치될 수도 있다.

이미지 센서(20)는 광축(LX)으로 렌즈 어셈블리(10)와 정렬되어 배치될 수 있으며, 렌즈 어셈블리(10)를 통과한 광을 이미지 데이터로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부(60)는 이미지 센서(20)를 제어할 수 있다.

제1 코일(32)은 보빈의 외주면에 배치되는 링 형상의 코일블록으로 마련될 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니며 보빈의 외주면에 직접 권선될 수도 있다. 구동 마그넷(42)은 제1 코일(32)과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 제1 코일(32)과 대응되는 구동 마그넷(42)의 면은 제1 코일(32)의 곡률과 같은 곡률을 가질 수 있다. 구동 마그넷(42)과 제1 코일(32) 간의 상호 작용에 의해 렌즈 어셈블리(10)가 수직 방향으로 이동할 수 있다.

제1 센서(52)는 센싱 마그넷(44)과 마주하도록 배치될 수 있다. 제1 센서(52)는 보빈의 수직 방향으로의 변위값을 결정하기 위해, 센싱 마그넷(44)에서 방출되는 자기력 변화를 감지하는 센서일 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(52)는 자기력 변화를 감지할 수 있는 홀 센서(Hall sensor)일 수도 있고, 자기력 이외에 위치를 감지할 수 있는 포토 리플렉터 등을 이용한 센서일 수도 있다.

한편, 제2 코일(34)은 OIS용 마그넷과 마주하도록 배치될 수 있다. OIS용 마그넷은 별도로 마련될 수도 있고, 구동 마그넷(42)이 OIS용 마그넷의 역할을 수행하도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 제2 코일(34)이 구동 마그넷(42)의 바닥면을 직접 마주보도록 배치될 경우, 구동 마그넷(42)은 OIS용 마그넷의 역할을 수행할 수 있다. 제2 코일(34)과 OIS용 마그넷 간의 상호 작용에 의해 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20)가 수평 방향으로 이동할 수 있다.

즉, 전술한 제1 및 제2 코일(32, 34)로 인가되는 전기 에너지가 운동 에너지로 변환되어, 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20)가 수직 또는 수평 방향으로 이동할 수 있다.

제2 센서(54)는 광축(LX)에 직교하는 수평 방향으로 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20)의 변위를 감지할 수 있다. 이를 위해, 제2 센서(54)는 제2 코일(34)의 내측 또는 중심에 배치되어 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20)의 움직임을 감지할 수 있다. 예를 들어, 제2 센서(54)는 적어도 하나의 자이로(Gyro) 센서로 구현될 수 있으나, 실시 예는 제2 센서(54)의 특정한 종류에 국한되지 않는다.

또한, 제2 코일(34), 구동 마그넷(42) 및 제2 센서(54)는 서로 동일 축에 배치될 수 있다.

실시 예에 의한 카메라 모듈(100)은 도 1에 도시된 구성에 국한되지 않는다. 즉, 카메라 모듈(100)은 도 1에 도시된 구성과 다른 구성을 갖더라도 광학 줌 기능, AF 기능 및 OIS 기능을 수행할 수 있는 광학 액츄에이터라면 어떠한 구성을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 실시 예에 의한 카메라 모듈(100)은 대한민국특허등록번호1022700760000(2021.06.22)(발명의 명칭: 렌즈 구동 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈)에 개시된 구성을 가질 수도 있다.

한편, 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor)(200)는 카메라 모듈(100)과 함께 예를 들어, 이동 단말기 등의 구성 요소일 수 있으며, 제어부(60)와 I2C(Inter-Integrated Circuit) 또는 SPI(Serial Peripheral Interface) 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 제어부(60)는 AP(200)에서 동작을 명령하면(예를 들어, 카메라 모듈(100)의 앱을 실행하였을 때) 온될 수 있다. 또한, AP(200)는 사용자로부터의 그 밖의 다양한 명령을 제어부(60)로 제공할 수도 있다.

만일, 광학 줌 기능 또는 AF 기능을 수행하고자 할 경우, AP(200)는 제어부(60)에 소망 초점에 관련된 명령을 제공하고, 제어부(60)는 소망 초점을 달성하기 위한 렌즈 어셈블리(10)의 수직 방향에서의 목표 위치를 산출하고, 렌즈 어셈블리(10)의 현재 위치를 제1 센서(52)에서 센싱된 결과를 이용하여 결정한다. 이후, 제어부(60)는 렌즈 어셈블리(10)의 목표 위치와 현재 위치 간의 차이를 이용하여 렌즈 어셈블리(10)가 수직 방향으로 이동해야 할 이동량을 결정하고, 결정된 이동량에 상응하는 구동 전류를 제1 코일(32)로 인가할 수 있다. 구동 전류가 인가되면, 렌즈 어셈블리(10)가 수직 방향으로 이동하고, 제1 센서(52)를 이용하여 목표 위치를 다시 결정한다. 이러한 동작을 반복하므로써, 렌즈 어셈블리(10)가 목표 위치로 이동하여, 카메라 모듈(100)의 초점이 소망 초점에 맞춰질 수 있다.

또한, OIS 기능을 수행하고자 할 경우, 제2 센서(54)는 렌즈 어셈블리(10)가 수평 방향으로 흔들린(또는, 손떨린) 정도를 센싱하고, 센싱된 결과를 제어부(60)로 출력한다. 제어부(60)는 제2 센서(54)에서 센싱된 결과를 이용하여 보상 전류를 생성하고, 생성된 보상 전류를 제2 코일(34)로 인가하여 렌즈 어셈블리(10)를 수평 방향으로 이동시켜 흔들림을 보정할 수 있다. 경우에 따라, 흔들림을 보정하기 위해, 제어부(60)는 렌즈 어셈블리(10) 대신에 이미지 센서(20)를 수평 방향으로 이동시킬 수도 있고, 렌즈 어셈블리(10)와 이미지 센서(20)를 모두 수평 방향으로 이동시킬 수도 있다.

도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈(100)의 일 실시 예(100A)에 의한 블럭도를 나타낸다.

설명의 편의상, 도 1에 도시된 카메라 모듈(100)에서 제1 및 제2 센서(52, 54)와 제어부(60)의 실시 예(300, 500, 400)만이 도 2에 도시된다.

도 2에 도시된 카메라 모듈(100A)은 제1 센서(300), 제어부(400) 및 제2 센서(500)를 포함할 수 있다. 제1 센서(300), 제어부(400) 및 제2 센서(500)는 도 1에 도시된 제1 센서(52), 제어부(60) 및 제2 센서(54)의 실시 예에 각각 해당하며, 동일한 기능을 수행한다.

제1 센서(300)는 제1 내지 제N 홀 센서(302, 304, 306)를 포함할 수 있다. 여기서, N은 제어부(400)가 제어하고자 하는 출력(OUT1, OUT2, ..., OUTN)의 개수(이하, ‘채널’이라 한다)를 의미할 수 있다. 도 2의 경우 제1 센서(300)는 채널의 개수만큼의 홀 센서를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 제1 센서(300)에 포함되는 홀 센서의 개수는 채널의 개수보다 많은 수도 있다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 채널의 개수가 N개일 때 제1 센서(300)에 포함되는 홀 센서의 개수는 2N개일 수도 있다.

제1 내지 제N 홀 센서(302, 304, 306) 각각은 센싱 마그넷(44)과 대향하도록 배치되어, 센싱 마그넷(44)으로부터 이격된 거리에 따라 변하는 물리적인 자계의 량에 상응하는 신호를 전압(또는, 전류)(이하, ‘홀 신호’라 함)의 형태로 제어부(400)로 출력한다. 이를 위해, 센싱 마그넷(44)은 N개의 홀 센서(302, 304, 306)와 각각 또는 적어도 일부와 대향하는 N개의 센싱 마그넷을 포함할 수 있다.

제2 센서(500)는 제1 및 제2 자이로 센서(502, 504)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 자이로 센서(502, 504)는 렌즈 어셈블리(10)에 가해지는 흔들림(또는, 손떨림) 등에 의해 초래되는 제1 방향(x) 및 제2 방향(y)으로의 변위량(예를 들어, 편차 각속도)을 각각 검출하고, 검출된 변위량을 디지털 신호의 형태로 I2C 또는 SPI 통신 방식으로 제어부(400)로 출력할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2 센서(500)는 두 개의 제1 및 제2 자이로 센서(502, 504)를 이용하여 제1 방향(x)의 변위량과 제2 방향(y)으로의 변위량을 각각 개별적으로 검출할 수도 있다. 또는, 도 2에 도시된 바와 달리, 제2 센서(500)는 하나의 자이로 센서만을 이용하여 제1 방향(x)과 제2 방향(y)의 변위량을 모두 검출할 수도 있다.

한편, 제어부(400)는 증폭부(310), 아날로그/디지털 변환부(ADC: Analogue to Digital Conventer)(320), 디지털/아날로그 변환부(DAC: Digital to Analogue Converter)(330), 연산부(340) 및 구동부(350)를 포함할 수 있다.

먼저, 증폭부(310)는 제1 내지 제N 증폭기(312, 314, 316)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제N 증폭기(312, 314, 316)는 제1 내지 제N 홀 센서(302, 304, 306)로부터 출력되는 제1 내지 제N 홀 신호를 각각 증폭하고, 증폭된 결과를 ADC(320)로 출력한다. ADC(320)는 제1 내지 제N 증폭기(312, 314, 316)에서 증폭된 아날로그 형태의 제1 내지 제N 홀 신호를 디지털 형태의 신호로 변환하여 연산부(340)로 출력한다.

구동부(350)는 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356)는 처리부(342)로부터 출력되는 수직 제어 신호 또는 수평 제어 신호 중 적어도 하나를 이용하여, 제1 또는 제2 코일(32, 34) 중 적어도 한 곳으로 전류를 제공할 수 있다. 여기서, 구동기의 개수가 전술한 채널의 개수에 해당한다.

일 실시 예에 의하면, 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356)는 처리부(342)에서 생성된 수평 제어 신호에 상응하는 제1 내지 제N 보상 전류를 출력단자 OUT1 내지 OUTN을 통해 제2 코일(34)로 출력할 수 있다.

다른 실시 예에 의하면, 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356)는 처리부(342)에서 생성된 수직 제어 신호에 상응하는 제1 내지 제N 구동 전류를 출력단자 OUT1 내지 OUTN을 통해 제1 코일(32)로 출력할 수 있다.

또 다른 실시 예에 의하면, 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356) 중 일부는 처리부(342)에서 생성된 수직 제어 신호에 상응하는 구동 전류를 출력단자 OUT1 내지 OUTN 중 일부 출력단자를 통해 제1 코일(32)로 출력하고, 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356) 중 나머지는 수평 제어 신호에 상응하는 보상 전류를 출력단자 OUT1 내지 OUTN 중 나머지 출력단자를 통해 제2 코일(34)로 출력할 수 있다.

전술한 바와 같이, 구동부(350)로부터 출력되는 전류는 모두 제1 코일(32)로 인가되는 구동 전류이거나 모두 제2 코일(34)로 인가되는 보상 전류일 수도 있다. 또는, 구동부(350)로부터 출력되는 전류의 일부는 제1 코일(32)로 인가되는 구동 전류이고 나머지는 제2 코일(34)로 인가되는 보상 전류일 수도 있다.

예를 들어, 카메라 모듈(100A)이 AF 기능과 OIS 기능을 수행할 경우, 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356) 중 하나(예를 들어, 352)는 수직 제어 신호에 상응하는 구동 전류를 출력단자 OUT1 내지 OUTN 중 해당하는 출력단자(예를 들어, OUT1)를 통해 제1 코일(32)로 출력하고, 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356) 중 나머지(예를 들어, 354 내지 356)는 수평 제어 신호에 상응하는 보상 전류를 출력단자 OUT1 내지 OUTN 중 해당하는 출력단자(예를 들어, OUT2 내지 OUTN)를 통해 제2 코일(34)로 출력할 수 있다.

또는, 카메라 모듈(100A)이 광학 줌 기능과 OIS 기능을 수행할 경우 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356) 중 절반은 수직 제어 신호에 상응하는 구동 전류를 출력단자를 통해 제1 코일(32)로 출력하고, 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356) 중 나머지 절반은 수평 제어 신호에 상응하는 보상 전류를 출력단자를 통해 제2 코일(34)로 출력할 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 구동부(350)로부터 제공되는 전류를 인가받는 코일의 다양한 배치 형태를 나타낸다.

도 3a 및 도 3c는 렌즈 어셈블리(10)에 포함된 렌즈(2)를 중심으로 4개의 코일(C1 내지 C4)이 배치된 평면도를 나타내고, 도 3b는 렌즈(2)를 중심으로 3개의 코일(C1 내지 C3)이 배치된 평면도를 나타낸다.

도 3a 내지 도 3c에 도시된 코일(C1 내지 C4)은 제1 또는 제2 코일(32, 34) 중 적어도 하나에 해당할 수 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이 배치된 코일(C1 내지 C4)은 4채널 2축 구동을 위해 사용될 수 있으며, 채널의 개수(N)가 4개인 경우에 해당한다. 또는, 도 3b에 도시된 바와 같이 배치된 코일(C1 내지 C3)은 3채널 3축 구동을 위해 사용될 수 있다. 또는, 도 3c는 도 3a와 달리 코일(C1, C2)이 서로 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 도 3c에 도시된 바와 같이 배치된 코일(C1 내지 C4)은 3채널 2축 구동을 위해 사용될 수 있다. 도 3b 또는 도 3c의 경우 채널의 개수(N)가 3개인 경우에 해당한다.

예를 들어, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 코일(C1 내지 C4)이 모두 제2 코일(34)에 해당할 경우, 도 3a에 도시된 코일 배치는 4채널 2축(x, y) OIS 구동을 위해 사용되고, 도 3c에 도시된 코일 배치는 3채널 2축(x, y) OIS 구동을 위해 사용될 수 있다. 즉, 도 3a 또는 도 3c에 도시된 코일 배치는 구동부(350)로부터 보상 전류가 인가될 경우 렌즈 어셈블리(10)를 수평 방향 즉, x축 방향 또는 y축 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 도 3b에 도시된 코일 배치는 3채널 3축(x, y, roll) OIS 구동을 위해 사용될 수 있다. 즉, 도 3b에 도시된 코일 배치는 구동부(350)로부터 보상 전류가 인가될 경우 렌즈 어셈블리(10)를 수평 방향 즉, x축 방향과 y축 방향으로 이동시키고 롤(roll)시킬 수 있다.

한편, 다시 도 2를 참조하면, 연산부(340)는 처리부(342) 및 저장부(344)를 포함할 수 있다. 처리부(342)는 예를 들어, 마이크로 컴퓨터(CPU: Central Processing Unit)일 수 있으며, 저장부(344)는 처리부(342)의 동작을 위해 필요한 프로그램이나 데이터 등을 저장할 수 있으며, 플래쉬(Flash) 메모리, RAM 또는 ROM 중 적어도 하나 포함할 수 있다.

처리부(342)는 제1 센서(300)에서 센싱된 결과를 이용하여 광학 줌 기능 또는 AF 기능을 수행하기 위해 수직 제어 신호를 생성하고, 제2 센서(500)에서 센싱된 결과를 이용하여 OIS 기능을 수행하기 위해 수평 제어 신호를 생성할 수 있다.

먼저, 카메라 모듈(100A)이 광학 줌 기능 또는 AF 기능을 수행할 경우에 처리부(342)의 동작을 다음과 같이 설명한다.

처리부(342)는 입력단자 IN을 통해 AP(200)로부터 소망 초점에 관련된 명령을 제공받고, 소망 초점을 달성하기 위한 렌즈 어셈블리(10)의 수직 방향에서의 목표 위치를 산출한다.

또한, 처리부(342)는 ADC(320)로부터 출력되는 디지털 형태의 제1 내지 제N 홀 신호를 이용하여 렌즈 어셈블리(10)의 수직 방향에서의 현재 위치를 예측하여 결정하고, 결정된 현재 위치와 목표 위치 간의 차이를 이용하여 렌즈 어셈블리(10)가 수직 방향으로 이동해야 할 이동량을 결정하고, 결정된 결과에 상응하는 수직 제어 신호를 출력할 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 내지 제N 홀 센서(302, 304, 306)로부터 출력되는 홀 신호를 이용하여 현재 위치를 결정하기 위해, 처리부(342)는 제1 내지 제N 홀 센서(302, 304, 306)로 일정한 레벨을 갖는 전류(이하, ‘센싱 전류’라 한다)를 흘려 주어야 한다. 왜냐하면, 처리부(342)가 센싱 전류의 레벨을 알고 있지 않으면 제1 내지 제N 홀 센서(302, 304, 306)로부터 출력되는 홀 신호 즉, 전류로부터 렌즈 어셈블리(10)의 현재 위치를 결정할 수 없기 때문이다. 이를 위해, 처리부(342)는 일정한 디지털 형태의 센싱 전류를 DAC(330)로 출력하고, DAC(330)는 디지털 형태의 센싱 전류를 아날로그 형태로 변환하여 제1 내지 제N 홀 센서(302, 304, 306)로 출력한다. 여기서, DAC(330)의 분해능은 2N비트일 수 있다.

다음으로, 카메라 모듈(100A)이 OIS 기능을 수행할 경우에 처리부(342)의 동작을 다음과 같이 설명한다.

처리부(342)는 제2 센서(500)로부터 검출된 변위량에 상응하여 렌즈 어셈블리(10)를 수평 방향으로 이동하기 위해 필요한 수평 제어 신호를 생성할 수 있다.

이를 위해, 처리부(342)는 제2 센서(500)에서 검출된 변위량으로부터 높은 주파수의 노이즈 성분을 제거하기 위해 원하는 주파수 대역의 성분만을 추출하고, 노이즈가 제거된 필터링된 결과를 이용하여 흔들림량을 계산하고, 계산된 흔들림량을 보상하기 위한 수평 제어 신호를 생성할 수 있다. 인간이 카메라 모듈(100A)을 소지하고 피사체를 촬영하는 경우 손떨림의 지배적인 주파수의 상한값은 10㎐ 내지 20㎐ 정도일 수 있다. 따라서, 처리부(342)에서 필터링된 주파수 대역은 예를 들어, 2㎐ 내지 20㎐ 바람직하게는 2㎐ 내지 10㎐일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

일 실시 예에 의하면, 수평 제어 신호에 상응하는 보상 전류가 제2 코일(34)로 인가될 경우 전자기력이 발생되어 렌즈 어셈블리(10)의 위치를 수평 방향으로 이동시켜 흔들림을 보상할 수 있다. 다른 실시 예에 의하면, 수평 제어 신호에 상응하는 보상 전류가 제2 코일(34)로 인가될 경우 전자기력이 발생되어, 렌즈 어셈블리(10) 대신에 이미지 센서(20)의 위치를 수평 방향으로 이동하여 흔들림을 보상할 수도 있다.

한편, 도 2에 도시된 제어부(400)는 모듈화되거나 집적회로(IC)의 형태로 구현될 수도 있다. 이하, IC의 형태를 갖는 제어부(400)를 ‘IC’라 칭한다.

도 4는 도 1 또는 도 2에 도시된 카메라 모듈(100, 100A)의 실시 예에 의한 집적 회로도를 나타낸다.

도 4에 도시된 카메라 모듈은 제1 센서(52A), 제2 센서(54A) 및 IC(600)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 센서(52A), 제2 센서(54A) 및 IC(600)는 도 1 또는 도 2에 도시된 제1 센서(52, 300), 제2 센서(54, 500) 및 제어부(60, 400)의 실시 예에 각각 해당한다.

도 4에 도시된 3채널의 카메라 모듈은 IC(600) 외부와 연결되는 복수의 핀을 포함할 수 있다. 예를 들어, IC(600)는 총 16개의 핀(P1 내지 P16)을 포함할 수 있으나, 실시 예는 특정한 핀의 개수에 국한되지 않는다.

IC(600)는 서브 처리부(SUB CPU)(342A), 저장부(344A), 제1 내지 제3 증폭기(312A, 314A, 316A), ADC(320A), DAC(330A), 구동 제어기(DCON: Driving controller)(342B), 제1 구동기(DRV1)(352A), 제2 구동기(DRV2)(354A), 제3 구동기(DRV3)(356A), I2C 포트(622), 범용 입/출력(GPIO: General Purpose Input Output) 포트(624), 범용 비동기화 송수신기(UART: Universal asynchronous receiver/transmitter)(626), SPI 포트(628), 적어도 하나의 타이머(예를 들어, TIMER0, TIMER1)(630, 632), 위상동기루프(PLL: Phase-Locked Loop)(634), 리니어 레귤레이터(LDO: Low Drop-output)(640) 및 버스(B1, B2)를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 핀(P1, P2)을 통해 IC(600)는 필요한 전원을 외부로부터 공급받을 수 있다.

제3 핀(P3)을 통해 IC(600)의 외부로부터 입력 전원이 제공되면, LDO(640)는 입력 전원의 레벨을 낮추어 IC(600) 내에서 사용할 수 있는 전원으로 바꾸는 전압 안정화 기능을 수행할 수 있다.

저장부(344A)는 도 2에 도시된 저장부(344)의 실시 예에 해당한다. 즉, 저장부(344)와 동일한 역할을 수행하는 저장부(344A)는 플래쉬 메모리(M1), SRAM(M2) 및 ROM(M3)을 포함할 수 있다. 플래쉬 메모리(M1)는 홀 센서(302A, 304A, 306A)에 초기에 흘려줄 센싱 전류의 량에 대한 정보를 저장하고, SRAM(M2)은 서브 처리부(342A)에서 해당하는 기능(예를 들어, 자이로 센서에서 센싱된 결과를 필터링하는 기능)을 위해 필요한 정보를 저장할 수 있다. ROM(M3)은 서브 처리부(342A)가 IC(600)의 전반적인 동작을 제어하기 위해 필요한 프로그램을 저장할 수 있다.

제1 내지 제3 증폭기(312A, 314A, 316A)는 도 2에 도시된 제1 내지 제3 증폭기(312, 314, 316)의 실시 예에 각각 해당한다. 예를 들어, 제1 내지 제3 증폭기(312A, 314A, 316A)는 차동 증폭 방식으로 셀 신호를 증폭하는 차동 증폭기(DIF1, D1F2, D1F3)(612, 614, 616)를 각각 포함할 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 증폭기(312A, 314A, 316A)는 증폭 이득을 조정하기 위해 별도의 디지털/아날로그 변환기(DAC1, DAC2, DAC3)(602, 604, 606)를 각각 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1 증폭기(312A)는 제1 DAC(DAC1)(602) 및 제1 차동 증폭기(D1F1)(612)를 포함할 수 있다. 제1 차동 증폭기(D1F1)(612)는 제1 홀 센서(HS1)(302A)로부터 출력되는 제1 홀 신호를 제4 핀(P4)을 통해 받아서 차동 증폭하고, 증폭된 결과를 ADC(320A)로 출력할 수 있다. 제1 DAC(DAC1)(602)는 제1 차동 증폭기(D1F1)(612)의 증폭 이득을 조정할 수 있다.

또한, 제2 증폭기(314A)는 제2 DAC(DAC2)(604) 및 제2 차동 증폭기(D1F2)(614)를 포함할 수 있다. 제2 차동 증폭기(D1F2)(614)는 제2 홀 센서(HS2)(304A)로부터 출력되는 제2 홀 신호를 제5 핀(P5)을 통해 받아서 차동 증폭하고, 증폭된 결과를 ADC(320A)로 출력할 수 있다. 제2 DAC(DAC2)(604)는 제2 차동 증폭기(D1F2)(614)의 증폭 이득을 조정할 수 있다.

또한, 제3 증폭기(316A)는 제3 DAC(DAC3)(606) 및 제3 차동 증폭기(D1F3)(616)를 포함할 수 있다. 제3 차동 증폭기(D1F3)(616)는 제3 홀 센서(HS3)(306A)로부터 출력되는 제3 홀 신호를 제6 핀(P6)을 통해 받아서 차동 증폭하고, 증폭된 결과를 ADC(320A)로 출력할 수 있다. 제3 DAC(DAC3)(606)는 제3 차동 증폭기(D1F3)(616)의 증폭 이득을 조정할 수 있다.

ADC(320A) 및 DAC(330A)는 도 2에 도시된 ADC(320) 및 DAC(330) 각각의 실시 예로서 동일한 기능을 수행하므로, 구체적인 설명을 생략한다. 즉, DAC(330A)는 제7, 제8 및 제9 핀(P7, P8, P9)을 통해 제1 내지 제3 홀 센서(302A, 304A, 306A)로 각각 센싱 전류를 각각 출력할 수 있다.

서브 처리부(SUB CPU)(342A) 및 구동 제어기(DCON)(342B)는 도 2에 도시된 처리부(342)의 실시 예에 해당한다. 예를 들어, 서브 처리부(342A)는 전술한 수직 제어 신호 및 수평 제어 신호를 생성하고, 생성된 수직 제어 신호 및 수평 제어 신호를 버스(B1, B2)를 통해 구동 제어기(DCON)(342B)로 출력한다. 구동 제어기(DCON)(342B)는 코일로 인가되는 신호(이하, ‘코일 신호’라 하며, 예를 들어, 구동 전류 또는 보상 전류 중 적어도 하나)를 제1 내지 제3 구동기(DRV1, DRV2, DRV3)(352A, 354A, 356A)가 생성하도록 하기 위한 코일 신호 코드를 맵핑한 코일 신호 테이블을 저장할 수 있고, 수직 제어 신호 또는 수평 제어 신호에 대응하는 코일 신호 코드를 코일 전압 테이블을 참조하여 획득하고, 획득된 코일 신호 코드를 제1 내지 제3 구동기(DRV1, DRV2, DRV3)(352A, 354A, 356A)로 출력할 수 있다.

제1 내지 제3 구동기(352, 354, 356)의 실시 예에 각각 해당하는 제1 내지 제3 구동기(DRV1, DRV2, DRV3)(352A, 354A, 356A)는 구동 제어기(DCON)(342B)로부터 제공된 디지털 형태의 코일 신호 코드를 기초로, 코일 신호 코드에 상응하는 아날로그 형태의 코일 신호(예를 들어, 구동 전류 또는 보상 전류)를 코일(C1, C2, C3)로 제공할 수 있다. 즉, 제10 핀(P10A, P10B)을 통해 코일(C1)로 전류가 공급되고, 제11 핀(P11A, P11B)을 통해 코일(C2)로 전류가 공급되고, 제12 핀(P12A, P12B)을 통해 코일(C3)로 전류가 공급될 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 IC(600)는 다양한 포트(622, 624, 626, 628)를 포함할 수 있으나, 실시 예는 포트의 종류나 개수에 국한되지 않는다.

제13 핀(P13)을 통해 자이로 센서(54A)에서 센싱된 결과가 IC(600)로 제공되어, SPI 포트(628)와 버스(B1, B2)를 통해 서브 처리부(342A)로 제공될 수 있다.

IC(600) 외부의 주 제어부(MAIN CPU)(700)와 서브 처리부(342A) 사이의 통신이 제14 핀(P14)과 연결된 I2C 포트(622)와 버스(B1)를 통해 이루어질 수 있다. 여기서, 주 제어부(700)는 IC(600)를 제어하는 역할을 하며, 도 1에 도시된 AP(200)에 해당할 수 있다.

또한, IC(600)의 외부와 서브 처리부(SUB CPU)(342A) 간의 통신이 제15 핀(P15)과 연결된 GPIO 포트(624) 및 UART(626)를 통해 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, IC(600)는 외부와 I2C 포트(622), UART(626), SPI 포트(628) 등을 통해 직렬 통신할 수 있다.

제16 핀(P16)을 통해 외부로부터 입력 클럭 신호가 외부로부터 제공되면, 위상 동기 루프(PLL)(634)에서 입력 클럭 신호의 주기를 줄여서 CPU의 연산을 위해 필요한 동작 속도가 빠른 클럭 신호를 생성하고, 이를 버스(B1, B2)를 통해 서브 처리부(342A)로 제공할 수 있다.

이하, 실시 예에 의한 카메라 모듈의 OIS 기능의 수행에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

먼저, OIS 기능을 수행하는 각 부의 동작을 다시 한번 설명한다.

제2 센서(54)는 광축 방향과 교차하는 방향(예를 들어, 수평 방향)으로 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20)가 흔들린 정도(또는, 변위 또는 변위량)를 센싱한다.

OIS용 마그넷(예를 들어, 42)과 대향하여 배치된 제2 코일(34)은 보상 전류에 응답하여 OIS용 마그넷과 상호 작용하여 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20) 중 적어도 하나를 수평 방향으로 이동시킨다.

실시 예에 의하면, 제어부(60, 400, 600)는 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20)가 제1 방향으로 흔들린 변위와 제2 방향으로 흔들린 변위가 서로 다를 때, 제1 방향의 보상 전류 및 제2 방향의 보상 전류를 서로 다른 주기로 생성할 수 있다. 이하, 이러한 제어부(60, 400, 600)의 구체적인 구성 및 동작을 다음과 같이 설명한다.

제2 센서(54, 54A)는 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20)가 제1 방향으로 흔들린 변위(이하, ‘제1 변위’라 한다)와 제2 방향으로 흔들린 변위(이하, ‘제2 변위’라 한다)를 센싱한다. 여기서, 제1 방향(x축 방향)과 제2 방향(y축 방향)은 수평 방향에 해당하며, 서로 교차하는 방향이다.

예를 들어, 제2 센서(54, 500)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 자이로 센서(502)와 제2 자이로 센서(504)를 포함할 수 있다.

제1 자이로 센서(502)는 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20)가 제1 방향으로 흔들린 제1 변위를 센싱하고, 센싱된 결과를 제어부(400)로 출력한다.

제2 자이로 센서(504)는 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20)가 제2 방향으로 흔들린 제2 변위를 센싱하고, 센싱된 결과를 제어부(400)로 출력한다.

복수의 코일은 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20) 중 적어도 하나를 제1 보상 전류에 응답하여 제1 방향으로 이동시키고 제2 보상 전류에 응답하여 제2 방향으로 이동시킨다. 여기서, 제1 및 제2 보상 전류는 제어부(60, 400, 600)에서 생성되는 전류로서 후술된다.

실시 예에 의하면, 복수의 코일은 제1 및 제2 보상 코일을 포함할 수 있다.

제1 보상 코일은 제1 보상 전류에 응답하여 제1 OIS용 마그넷(예를 들어, 42)과 상호 작용하여 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20) 중 적어도 하나를 제1 방향으로 이동시킬 수 있다.

제2 보상 코일은 제2 보상 전류에 응답하여 제2 OIS용 마그넷(예를 들어, 42)과 상호 작용하여 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20) 중 적어도 하나를 제2 방향으로 이동시킬 수 있다.

예를 들어, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 코일(C1 내지 C4) 중 하나가 제1 보상 코일에 해당하고 다른 하나가 제2 보상 코일에 해당할 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 제1 보상 전류가 인가될 때 OIS용 마그넷과 상호 작용하여 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20) 중 적어도 하나를 제1 방향으로 이동시킬 수 있는 코일은 제1 보상 코일에 해당할 수 있고, 제2 보상 전류가 인가될 때 OIS용 마그넷과 상호 작용하여 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20) 중 적어도 하나를 제2 방향으로 이동시킬 수 있는 코일은 제2 보상 코일에 해당할 수 있다.

한편, 제어부(60, 400, 600)는 제1 변위를 이용하여 제1 보상 전류를 생성하고, 제2 변위를 이용하여 제2 보상 전류를 생성한다.

실시 예에 의하면, 제어부(60, 400, 600)는 제1 및 제2 변위 중에서 더 큰 변위에 상응하는 보상 전류를 더 작은 변위에 상응하는 보상 전류보다 일정한 시간 내에서 더 많은 횟수로 생성하여 복수의 코일로 출력할 수 있다.

예를 들어, 제1 변위가 제2 변위보다 클 경우, 제어부(60, 400, 600)는 제1 보상 전류를 제2 보상 전류보다 일정한 시간 내에서 더 많은 횟수로 생성할 수 있다. 또는, 제2 변위가 제1 변위보다 클 경우, 제어부(60, 400, 600)는 제2 보상 전류를 제1 보상 전류보다 일정한 시간 내에서 더 많은 횟수로 생성할 수 있다.

도 2를 참조하면, 제어부(400)는 연산부(340) 및 구동부(350)를 포함할 수 있다.

연산부(340)는 제2 센서(500)(예를 들어, 제1 자이로 센서(502))로부터 제공된 제1 변위를 이용하여 수평 제어 신호(이하, ‘제1 수평 제어 신호’라 한다)를 생성하고, 제2 센서(500)(예를 들어, 제2 자이로 센서(504))로부터 제공된 제2 변위를 이용하여 수평 제어 신호(이하, ‘제2 수평 제어 신호’라 한다)를 생성한다. 구동부(350)는 제1 수평 제어 신호에 상응하는 제1 보상 전류를 생성하여 제1 보상 코일로 출력하고, 제2 수평 제어 신호에 상응하는 제2 보상 전류를 생성하여 제2 보상 코일로 출력한다.

구동부는 제1 및 제2 보상 구동기를 포함할 수 있다.

제1 보상 구동기는 제1 수평 제어 신호에 상응하는 제1 보상 전류를 생성하여 제1 보상 코일로 출력하고, 제2 보상 구동기는 제2 수평 제어 신호에 상응하는 제2 보상 전류를 생성하여 제2 보상 코일로 출력할 수 있다.

도 3에 도시된 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356) 중에서 적어도 하나가 제1 보상 구동기에 해당하고, 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356) 중에서 제1 보상 구동기를 제외한 적어도 하나가 제2 보상 구동기에 해당할 수 있다.

예를 들어, N=3일 경우, 제1 내지 제N 구동기(352, 354, 356) 중에서 제1 구동기(352)는 AF 기능을 수행하기 위한 구동 전류를 출력하는 구동기에 해당하고, 제2 및 제3 구동기(354, 356) 중 하나는 제1 보상 구동기에 해당하고, 제2 및 제3 구동기(354, 356) 중 다른 하나는 제2 보상 구동기에 해당일 수 있다.

만일, 제1 변위가 제2 변위보다 더 클 경우, 제1 보상 구동기에서 제1 보상 전류를 출력하는 주기(이하, ‘제1 구동 주기’라 한다)는 제2 보상 구동기에서 제2 보상 전류를 출력하는 주기(이하, ‘제2 구동 주기’라 한다) 보다 더 작을 수 있다. 즉, 제1 보상 구동기의 구동 주파수(이하, ‘제1 구동 주파수’라 한다)는 제2 보상 구동기의 구동 주파수(이하, ‘제2 구동 주파수’라 한다)보다 더 클 수 있다.

그러나, 제2 변위가 제1 변위보다 더 클 경우, 제1 구동 주기는 제2 구동 주기보다 더 크고, 제2 구동 주파수가 제1 구동 주파수보다 더 클 수 있다.

이와 같이, 실시 예에 의하면, 제1 변위와 제2 변위가 서로 다를 경우, 제1 및 제2 구동 주파수 중에서 하나를 고주파로 만들므로 억압비 즉, OIS의 성능이 개선될 수 있다.

한편, 전술한 실시 예에 의한 카메라 모듈(100, 100A, 100B)을 이용하여 광학 기기를 구현할 수 있다. 여기서, 광학 기기는 광 신호를 가공하거나 분석할 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 광학 기기의 예로는 카메라/비디오 장치, 망원경 장치, 현미경 장치, 간섭계 장치, 광도계 장치, 편광계 장치, 분광계 장치, 반사계 장치, 오토콜리메이터 장치, 렌즈미터 장치 등이 있을 수 있으며, 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있는 광학 기기에 본 실시 예를 적용할 수 있다.

또한, 광학 기기는 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대용 장치로 구현될 수 있다. 이러한 광학 기기는 카메라 모듈(100: 100A, 100B), 영상을 출력하는 디스플레이부(미도시), 카메라 모듈(100: 100A, 100B)에 전원을 공급하는 배터리(미도시), 카메라 모듈(100: 100A, 100B)과 디스플레이부와 배터리를 실장하는 본체 하우징을 포함할 수 있다. 광학 기기는 타 기기와 통신할 수 있는 통신모듈과, 데이터를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 통신 모듈과 메모리부 역시 본체 하우징에 실장될 수 있다.

이하, 비교예 및 실시 예에 의한 카메라 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 5는 사용자가 카메라 모듈을 포함하는 광학 기기(800)를 파지한 모습을 나타내는 도면이다.

도 6 (a) 및 (b)는 제2 변위와 제1 변위의 일 례를 각각 나타내는 그래프이고, 도 7 (a) 및 (b)는 제2 변위와 제1 변위의 다른 례를 각각 나타내는 그래프로서, 각 그래프에서 횡축은 시간을 나타내고 종축은 변위를 나타낸다.

사용자가 광학 기기(800)을 도 5에 도시된 바와 같이 세우지 않고 눕히거나 대각선 방향으로 파지하여 촬영할 경우, 광학 기기(800)에 포함된 카메라 모듈의 제1 방향에서의 흔들림과 제2 방향에서의 흔들림은 거의 유사할 수 있다. 이 경우, 도 6 (a)에 도시된 제2 방향으로의 흔들림에 해당하는 제2 변위는 도 6 (b)에 도시된 제1 방향으로의 흔들림에 해당하는 제1 변위는 거의 동일한 모습을 보일 수 있다.

그러나, 사용자가 광학 기기(800)을 도 5에 도시된 바와 같이 바로 세워서 촬영할 경우, 광학 기기(800)에 포함된 카메라 모듈의 상하 방향(900)인 제1 방향으로의 흔들림은 커지는 반면 좌우 방향(910)인 제2 방향에서의 흔들림은 제1 방향으로의 흔들림보다 상대적으로 덜하다. 즉, 대체로 도 7 (a)에 도시된 제2 방향으로의 흔들림에 해당하는 제2 변위보다 도 7 (b)에 도시된 제1 방향으로의 흔들림에 해당하는 제1 변위가 더 커진다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 광학 기기(800)의 단축이 제1 방향과 나란하고, 장축이 제2 방향과 나란한 경우 광학 기기(800)의 단축과 나란한 제1 방향으로의 흔들림이 장축과 나란한 제2 방향으로의 흔들림보다 더 커지게 된다. 이와 반대로, 광학 기기(800)의 장축이 제1 방향과 나란하고, 단축이 제2 방향과 나란한 경우 광학 기기(800)의 장축과 나란한 제1 방향으로의 흔들림이 단축과 나란한 제2 방향으로의 흔들림보다 더 커지게 된다.

도 8 (a) 및 (b)는 비교예에 의한 카메라 모듈의 동작을 설명하기 위한 그래프이고, 도 9 (a) 및 (b)는 실시 예에 의한 카메라 모듈의 동작을 설명하기 위한 그래프로서, 각 그래프에서 횡축은 시간을 나타내고 종축은 변위를 나타낸다.

비교예에 의한 카메라 모듈의 경우 도 7 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 제2 방향으로의 제1 변위와 제1 방향으로의 변위가 다름에도 불구하고, 이를 반영하지 않고 도 8 (b)에 도시된 제1 변위에 상응하는 제1 보상 전류와 도 8 (a)에 도시된 제2 변위에 상응하는 제2 보상 전류를 동일한 주기로 출력한다. 즉, 비교예의 경우, OIS 기능을 수행할 때, 제1 및 제2 방향의 흔들린 정도가 다름에도 불구하고 채널별로 동일한 주기로 구동한다.

예를 들어, 도 8 (b)에 도시된 일정한 시간(T) 예를 들어, 200㎲ 내에서, 비교예에 의한 카메라 모듈의 제어부는 60㎲ 동안 제1 보상 전류를 생성하여 제1 보상 코일로 출력하고, 60㎲ 동안 제2 보상 전류를 생성하여 제2 보상 코일로 출력한다. 이와 같이, 200㎲ 시간 동안, 제1 방향으로의 흔들림이 한 번 보정되고 제2 방향으로의 흔들림이 한 번만 보정된다. 즉, 비교예의 경우, 제1 변위와 제2 변위를 조합하여 수평 제어 신호를 생성하고, 이 수평 제어 신호를 이용하여 제1 및 제2 보상 전류를 동시에 생성하여 출력한다.

반면에, 실시 예에 의한 카메라 모듈의 경우, 제1 변위가 제2 변위보다 더 클 때, 즉, 도 9 (b)에 도시된 제1 변위의 샘플림 시간(ST1)이 도 9 (a)에 도시된 제2 변위의 샘플링 시간(ST2)보다 더 클 때, 도 9 (b)에 도시된 제1 변위에 상응하는 제1 보상 전류를 출력하는 주기가 도 9 (a)에 도시된 제2 변위에 상응하는 제2 보상 전류를 출력하는 주기보다 더 작다. 즉, 실시 예의 경우, OIS 기능을 수행할 때, 제1 및 제2 방향의 흔들린 정도가 다를 때 이를 고려하여 채널별로 다른 주기로 구동한다.

예를 들어, 실시 예에 의한 카메라 모듈의 제어부(60, 400, 600)는 도 9 (b)에 도시된 제1 시간(T1) 동안 제1 보상 전류를 생성하여 제1 보상 코일로 출력하고, 제2 보상 전류를 생성하여 제2 보상 코일로 출력하고, 제2 시간(T1) 동안 제1 보상 전류를 생성하여 제1 보상 코일로 출력한다. 이와 같이, 200㎲ 시간 내에서, 제어부(60, 400, 600)는 60㎲동안 제1 방향으로의 흔들림이 한 번 보정되고(소요됨), 60㎲동안 제2 방향으로의 흔들림이 한 번 보정되고, 이후 60㎲동안 제1 방향으로의 흔들림이 한 번 더 보정된다. 즉, 실시 예의 경우, 제1 수행시간(t1) 동안 제1 보상 전류를 생성하여 제1 보상 코일로 출력하고, 제2 수행 시간(t2) 동안 제2 보상 전류를 생성하여 제2 보상 코일로 출력하고, 제3 수행시간(t3) 동안 제1 보상 전류를 생성하여 제1 보상 코일로 출력한다. 이때, 다음 수학식 1과 같은 관계가 성립한다.

결국, 전술한 바와 같이, 실시 예에 의한 카메라 모듈은 제1 방향과 제2 방향으로 렌즈 어셈블리(10) 또는 이미지 센서(20)의 흔들린 정도가 서로 다를 경우, 상대적으로 큰 방향의 흔들림을 작은 방향의 흔들림보다 더 많은 횟수로 보정하기 때문에 비교예보다 우수한 OIS 성능을 가지며 억압비가 개선될 수 있다.

실시 예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시 예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시 형태로 구현될 수도 있다.

10: 렌즈 어셈블리
20: 이미지 센서
32: 제1 코일
42: 구동 마그넷
60, 400, 600: 제어부

Claims (9)

1. 광축 방향으로 정렬된 렌즈 어셈블리와 이미지 센서;
   상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서가 상기 광축 방향과 교차하는 수평 방향으로 흔들린 변위를 센싱하는 센서;
   서로 대향하여 배치되고 보상 전류에 응답하여 상호 작용하여 상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서 중 적어도 하나를 상기 수평 방향으로 이동시키는 복수의 코일; 및
   상기 수평 방향에 해당하며 서로 교차하는 제1 방향과 제2 방향의 흔들린 변위가 서로 다를 때, 상기 제1 및 제2 방향 각각의 상기 보상 전류를 서로 다른 주기로 생성하는 제어부를 포함하는 카메라 모듈.
2. 렌즈 어셈블리;
   상기 렌즈 어셈블리와 광축 방향으로 정렬된 이미지 센서;
   상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서가 제1 방향으로 흔들린 제1 변위와 제2 방향으로 흔들린 제2 변위를 센싱하는 센서;
   상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서 중 적어도 하나를 제1 보상 전류에 응답하여 상기 제1 방향으로 이동시키고 제2 보상 전류에 응답하여 상기 제2 방향으로 이동시키는 복수의 코일; 및
   상기 제1 변위를 이용하여 제1 보상 전류를 생성하고, 상기 제2 변위를 이용하여 제2 보상 전류를 생성하는 제어부를 포함하고,
   서로 교차하는 상기 제1 및 제2 방향 각각은 상기 광축 방향과 교차하는 수평 방향이고,
   상기 제어부는 상기 제1 및 제2 변위 중에서 더 큰 변위에 상응하는 보상 전류를 더 작은 변위에 상응하는 보상 전류보다 일정한 시간 내에서 더 많은 횟수로 생성하는 카메라 모듈.
3. 제2 항에 있어서, 상기 센서는
   상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서가 상기 제1 방향으로 흔들린 상기 제1 변위를 센싱하는 제1 자이로 센서; 및
   상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서가 상기 제2 방향으로 흔들린 상기 제2 변위를 센싱하는 제2 자이로 센서를 포함하는 카메라 모듈.
4. 제3 항에 있어서, 상기 복수의 코일은
   상기 제1 보상 전류에 응답하여 제1 OIS용 마그넷과 상호 작용하여 상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서 중 적어도 하나를 상기 제1 방향으로 이동시키는 제1 보상 코일; 및
   상기 제2 보상 전류에 응답하여 제2 OIS용 마그넷과 상호 작용하여 상기 렌즈 어셈블리 또는 상기 이미지 센서 중 적어도 하나를 상기 제2 방향으로 이동시키는 제2 보상 코일을 포함하는 카메라 모듈.
5. 제4 항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 제1 변위를 이용하여 제1 수평 제어 신호를 생성하고, 상기 제2 변위를 이용하여 제2 수평 제어 신호를 생성하는 연산부; 및
   상기 제1 수평 제어 신호에 상응하는 상기 제1 보상 전류와 상기 제2 수평 제어 신호에 상응하는 상기 제2 보상 전류를 생성하는 구동부를 포함하는 카메라 모듈.
6. 제5 항에 있어서, 상기 구동부는
   상기 제1 수평 제어 신호에 상응하는 제1 보상 전류를 생성하여 상기 제1 보상 코일로 출력하는 제1 보상 구동기; 및
   상기 제2 수평 제어 신호에 상응하는 제2 보상 전류를 생성하여 상기 제2 보상 코일로 출력하는 제2 보상 구동기를 포함하는 카메라 모듈.
7. 제6 항에 있어서, 상기 제1 변위는 상기 제2 변위보다 더 크고,
   상기 제1 보상 구동기에서 상기 제1 보상 전류를 출력하는 제1 구동 주기는 상기 제2 보상 구동기에서 상기 제2 보상 전류를 출력하는 제2 구동 주기 보다 더 작은 카메라 모듈.
8. 제6 항에 있어서, 상기 제2 변위는 상기 제1 변위보다 더 크고,
   상기 제1 보상 구동기에서 상기 제1 보상 전류를 출력하는 제1 구동 주기는 상기 제2 보상 구동기에서 상기 제2 보상 전류를 출력하는 제2 구동 주기 보다 더 큰 카메라 모듈.
9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 기재된 카메라 모듈을 포함하는 광학 기기.