KR20240096631A - 음성 코일 모터 광학 이미지 안정화를 위한 액추에이터 모듈, 카메라 모듈, 다기능 장치, 시스템들 및 방법 - Google Patents
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Abstract
일부 실시예들은 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치를 제공한다. 일부 실시예에서, 장치는 액추에이터 모듈을 포함한다. 액추에이터 모듈은 복수의 자석을 포함한다. 복수의 자석 중 각각의 자석은, 자구가 실질적으로 각각의 자석에 걸쳐 동일한 방향으로 정렬되도록 극성을 띤다. 장치는 렌즈 둘레에 단단하게 배치된 코일을 추가로 포함한다. 복수의 자석 중 각각의 자석은 코일에서 생성되는 로렌츠 힘에 기초하는, 렌즈의 초점을 조정하기 위한 힘에 기여한다.
Description
본 개시내용은 개괄적으로 카메라 컴포넌트들의 모션 제어에 관한 것이다.
하이엔드 소형 카메라에는, '오토 포커스(auto-focus)' (AF)를 포함하는 것이 일반적인데, 이를 통해 물체 초점 거리를 조정하여 상이한 거리에 있는 물체들이 상평면(image plane)에서 선명하게 초점을 맞춰, 디지털 이미지 센서에 의해 캡쳐되도록 한다. 그러한 초점 위치의 조정을 성취하기 위한 많은 제안들이 있어왔다.
그러나, 가장 일반적인 해결책은 전체 광학 렌즈를 광축을 따라 단일 강체와 같이 움직이는 것이다. 이미지 센서에 더 가까운 렌즈의 위치는 카메라에서 더 멀리 있는 물체 초점 거리에 해당한다. 추가적인 특징부들 및 디바이스들이 그러한 모바일 디바이스에 추가되는 것을 고려하면, 계속적인 소형화에 대한 요구와 같이 그러한 소형 카메라의 성능에 대한 개선 요구는 변함 없다.
구체적으로, 광축 방향의 렌즈 움직임에 다른 자유도의 최소의 기생 모션(parasitic motion), 특히 광축에 직교하는 축들을 중심으로 하는 틸트가 수반된다면 고화질을 얻는 것이 더 쉽다.
또한, 화질을 개선하기 위하여 주어진 카메라의 크기에 더 큰 렌즈 및 이미지 센서를 설치하려는 요구가 많아서, 액추에이터와 같은 컴포넌트들의 크기를 줄이도록 요구된다.
일부 실시예들은 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치를 포함한다. 일부 실시예에서, 장치는 액추에이터 모듈을 포함한다. 액추에이터 모듈은 복수의 자석을 포함한다. 복수의 자석 중 각각의 자석은, 자구가 실질적으로 각각의 자석에 걸쳐 동일한 방향으로 정렬되도록 극성을 띤다. 장치는 렌즈 둘레에 단단하게 배치된 코일을 추가로 포함한다. 복수의 자석 중 각각의 자석은 코일에서 생성되는 로렌츠 힘에 기초하는, 렌즈의 초점을 조정하기 위한 힘에 기여한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 액추에이터 모듈이 제공된다. 위 액추에이터 모듈은, 제1 지지 구조체에 장착된 하나 이상의 자석들; 제2 지지 구조체에 결합된 렌즈에 의해 정의되는 광축의 방향으로 상기 하나 이상의 자석들의 아래에 위치된 하나 이상의 센서들 - 상기 제2 지지 구조체는 상기 제1 지지 구조체에 결합됨 -; 및 하나 이상의 코일들 및 상기 하나 이상의 코일들에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 구동 집적 회로들을 포함하는 회로 기판 - 상기 하나 이상의 코일들은 상기 하나 이상의 자석들과 상기 하나 이상의 센서들 사이에 상기 광축의 방향으로 위치되고, 상기 하나 이상의 센서들은 상기 하나 이상의 자석들의 반대편인 상기 회로 기판의 측면에 장착됨 - 을 포함하고, 상기 하나 이상의 자석들은 이미지 센서에 대한 상기 렌즈의 위치를 조정하기 위해 전류를 운반할 때 상기 하나 이상의 코일들과 상호 작용하도록 구성되며, 상기 하나 이상의 센서들은 상기 이미지 센서에 대한 상기 렌즈의 움직임으로 인한 상기 하나 이상의 자석들의 자기장 내 변화들을 감지하도록 구성될 수 있다.
상기 하나 이상의 자석들은 4개의 자석들을 포함하고, 상기 하나 이상의 코일들은 4개의 광학 이미지 안정화 코일들을 포함하고, 상기 4개의 자석들의 각각의 자석의 각각의 프린징 자기장(fringing magnetic field)은 전류로 구동될 때 상기 4개의 광학 이미지 안정화 코일들의 각각의 광학 이미지 안정화 코일과 상호 작용하며, 상기 4개의 광학 이미지 안정화 코일들은 상기 광축에 평행한 상기 각각의 프린징 자기장의 성분들이 상기 광축에 직교하는 방향들로 로렌츠 힘들이 생성될 수 있도록 위치되어 상기 광축에 직교하는 방향들로 상기 렌즈의 제어된 모션을 생성하도록 할 수 있다. 상기 하나 이상의 센서들의 각각의 센서는 상기 하나 이상의 코일들의 각각의 코일의 중심을 통과해 연장되는 축을 따라 위치하도록 상기 회로 기판에 장착될 수 있다. 상기 하나 이상의 구동 집적 회로들은 상기 하나 이상의 자석들의 반대편인 상기 회로 기판의 측면에 위치하고 상기 하나 이상의 센서들 및 상기 하나 이상의 코일들에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 하나 이상의 구동 집적 회로들은 상기 하나 이상의 코일들에 하나 이상의 구동 전류들을 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 액추에이터 모듈이 평면도 상 직사각형이고 외형상 직육면체가 되도록 직사각형을 정의하는 4개의 변(four sides)을 더 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 자석들은 상기 하나 이상의 자석들의 각 자석의 각각의 극성 방향(poling direction)이 상기 광축에 직교하고, 상기 직사각형을 정의하는 상기 4개의 변 중 적어도 하나에 대해 45 도 기울어지도록 상기 액추에이터 모듈에 장착될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 소형 카메라에서 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치를 제어하기 위한 카메라 모듈이 제공된다. 상기 카메라 모듈은, 상기 이미지 센서; 제1 지지 구조체에 장착된 하나 이상의 자석들; 제2 지지 구조체에 결합된 상기 렌즈에 의해 정의되는 광축의 방향으로 상기 하나 이상의 자석들의 아래에 위치된 하나 이상의 센서들 - 상기 제2 지지 구조체는 상기 제1 지지 구조체에 결합됨 -; 및 하나 이상의 코일들 및 상기 하나 이상의 코일들에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 구동 집적 회로들을 포함하는 회로 기판 - 상기 하나 이상의 코일들은 상기 하나 이상의 자석들과 상기 하나 이상의 센서들 사이에 상기 광축의 방향으로 위치되고, 상기 하나 이상의 센서들은 상기 하나 이상의 자석들의 반대편인 상기 회로 기판의 측면에 장착됨 - 을 포함하고, 상기 하나 이상의 자석들의 각 자석은 상기 이미지 센서에 대한 상기 렌즈의 위치를 조정하기 위해 전류를 운반할 때 상기 하나 이상의 코일들과 상호 작용하도록 구성되며, 상기 하나 이상의 센서들은 상기 이미지 센서에 대한 상기 렌즈의 움직임으로 인한 자기장 내 변화들을 감지하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 하나 이상의 구동 집적 회로들은 상기 하나 이상의 자석들의 반대편인 상기 회로 기판의 측면에 위치하고 상기 하나 이상의 센서들 및 상기 하나 이상의 코일들에 전기적으로 연결되고, 상기 하나 이상의 구동 집적 회로들은 상기 하나 이상의 코일들에 구동 전류들을 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 카메라 모듈은, 상기 카메라 모듈이 평면도 상 직사각형이고 외형상 직육면체가 되도록 직사각형을 정의하는 4개의 변(four sides)을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 자석들은 4개의 자석들을 포함하고, 상기 하나 이상의 코일들은 상기 4개의 자석들 중 대응하는 자석과 개별적으로 상호 작용하는 4개의 광학 이미지 안정화 코일들을 포함하고, 상기 하나 이상의 자석들의 각 자석과 그것의 대응하는 광학 이미지 안정화 코일은 상기 직사각형을 정의하는 상기 4개의 변 중 적어도 하나에 대해 45 도 기울어진 평면에 대하여 개별적으로 거울 대칭(mirror symmetry)을 나타내도록 배열될 수 있다. 상기 제1 지지 구조체는 요크(yoke)를 포함하고, 상기 하나 이상의 자석들은 상기 요크에 장착되고, 상부 스프링은 상기 요크에 장착되고, 상기 상부 스프링은 상기 렌즈를 매달기 위해 사용될 수 있다. 상기 상부 스프링은 포커싱 코일을 매달기 위해 사용되고, 상기 상부 스프링은 상기 요크로부터 전기적으로 절연되어 있고, 상기 상부 스프링은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 각각은 상이한 전압들이 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 각각에 인가될 때 상기 상부 스프링으로부터 상기 포커싱 코일을 통해 전류를 구동하기 위한 도전성 경로를 형성하기 위하여 상기 포커싱 코일의 각각의 단자에 연결될 수 있다. 하부 스프링을 더 포함하고, 상기 하부 스프링은 상기 렌즈 및 상기 포커싱 코일을 매달기 위해 상기 상부 스프링과 결합하여 사용되고, 상기 하부 스프링은 상기 하나 이상의 자석들과 상기 하나 이상의 코일들 사이에 장착될 수 있다. 상기 상부 스프링의 상기 두 개의 부분들로의 도전성 경로는 서스펜션 수단을 통하고, 상기 서스펜션 수단은 상기 광축에 직교하는 선형적 방향들(linear directions)로의 이동을 가이드하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 카메라 구성요소의 모션을 제어하기 위한 다기능 장치가 제공될 수 있다. 상기 다기능 장치는, 중앙 처리 유닛; 상기 중앙 처리 유닛에 결합된 메모리; 및 상기 중앙 처리 유닛에 결합된 카메라 모듈을 포함하고, 상기 메모리는, 상기 카메라 모듈의 동작을 제어하기 위한 상기 중앙 처리 유닛에 의해 실행가능한 프로그램 명령어들을 저장하고, 상기 카메라 모듈은, 제1 지지 구조체에 장착된 하나 이상의 자석들; 제2 지지 구조체에 결합된 렌즈에 의해 정의되는 광축의 방향으로 상기 하나 이상의 자석들의 아래에 위치된 하나 이상의 센서들 - 상기 제2 지지 구조체는 상기 제1 지지 구조체에 결합됨 - ; 및 하나 이상의 코일들을 및 상기 하나 이상의 코일들에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 구동 집적 회로들을 포함하는 회로 기판 - 상기 하나 이상의 코일들은 상기 하나 이상의 자석들과 상기 하나 이상의 센서들 사이에 상기 광축의 방향으로 위치되고, 상기 하나 이상의 센서들은 상기 하나 이상의 자석들의 반대편인 상기 회로 기판의 측면에 장착됨 - 을 포함하고, 상기 하나 이상의 자석들의 각 자석은, 이미지 센서에 대한 상기 렌즈의 위치를 조정하기 위해 전류를 운반할 때 상기 하나 이상의 코일들과 상호 작용하도록 구성되며, 상기 하나 이상의 센서들은 상기 이미지 센서에 대한 상기 렌즈의 움직임으로 인한 자기장 내 변화들을 감지하도록 구성될 수 있다.
상기 하나 이상의 센서들의 각각의 센서는 상기 하나 이상의 코일들의 각각의 코일의 중심을 통과해 연장되는 축을 따라 위치하도록 상기 회로 기판에 장착될 수 있다. 상기 하나 이상의 자석들의 각 자석은 상기 광축에 직교하는 극성 방향으로 상기 카메라 모듈에 장착될 수 있다. 상기 카메라 모듈은, 상기 카메라 모듈이 평면도 상 직사각형이고 외형상 직육면체가 되도록 직사각형을 정의하는 4개의 변(four sides)을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 자석들의 각 자석은 상기 직사각형을 정의하는 상기 4개의 변 중 적어도 하나에 대해 45 도의 각도로 상기 카메라 모듈에 장착될 수 있다. 상기 하나 이상의 구동 집적 회로들은 상기 하나 이상의 자석들의 반대편인 상기 회로 기판의 측면에 위치하고 상기 하나 이상의 센서들 및 상기 하나 이상의 코일들에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 하나 이상의 구동 집적 회로들은 상기 하나 이상의 코일들에 하나 이상의 구동 전류들을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 1은 일부 실시예에 따라 카메라를 구비한 휴대용 다기능 디바이스의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 카메라를 구비한 휴대용 다기능 디바이스를 도시한다.
도 3a는 일부 실시예들에 따른 완전한 액추에이터 모듈을 도시한다.
도 3b는 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔(screening can)이 보이지 않는 액추에이터를 도시한다.
도 3c는 일부 실시예들에 따른 액추에이터의 평면도를 도시한다.
도 4는 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔 및 요크(yoke)가 보이지 않는 액추에이터의 평면도를 도시한다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔이 보이지 않는 액추에이터의 사시도를 도시한다.
도 6은 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔 및 요크가 보이지 않는 액추에이터의 사시도를 도시한다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔 및 요크가 보이지 않는 액추에이터의 단면도를 도시한다.
도 8은 일부 실시예들에 따른 한쪽 코너를 지나는 단면을 나타내는 액추에이터의 정면도를 도시한다.
도 9는 일부 실시예들에 따른 자석 및 코일 구성의 개략도를 도시한다.
도 10은 일부 실시예들에 따른 짧은 면들에 평행하게, 중간을 지나는 단면을 나타내는 액추에이터의 정면도를 도시한다.
도 11은 일부 실시예들에 따른 중간을 지나는 단면을 나타내는, 액추에이터의 정면도를 도시한다.
도 12는 일부 실시예들에 따른 2 개의 (홀(Hall)) 위치 센서 및 구동 집적 회로를 구비한, 하면에서 보이는, 완전한 액추에이터 모듈을 도시한다.
도 13은 일부 실시예들에 따른 하부 스프링을 노출하기 위하여 (홀) 위치 센서들, 구동 집적 회로, OIS 코일 FPC, 및 캔이 보이지 않는, 하면에서 보이는, 액추에이터 모듈을 도시한다.
도 14a는 일부 실시예들에 따른 하부 스프링이 제거된, 하면에서 보이는, 액추에이터 모듈을 도시한다.
도 14b는 일부 실시예들에 따른 능동적인 렌즈 틸트를 가능하게 하는 SMA 코너 와이어 및 바이어스 스프링의 개략도를 도시한다.
도 15는 일부 실시예들에 따른 액추에이터 코일 연결성의 개략도를 도시한다.
도 16은 일부 실시예들에 따른 각각의 단자에 인가되는 예시 전류와 그것들의 액추에이터 위치 및 틸트에 대한 효과에 관한 표이다.
도 17은 일부 실시예들에 따른 자석 및 코일 구성의 개략도를 도시한다.
도 18은 일부 실시예들에 따른 자동초점 자석 및 코일 구성의 사시도를 도시한다.
도 19는 일부 실시예들에 따른 차폐 캔이 없는 예시 액추에이터 모듈을 도시한다.
도 20a는 일부 실시예들에 따른 예시 렌즈 캐리어를 도시한다.
도 20b는 일부 실시예들에 따른 코일을 구비한 예시 렌즈 캐리어를 도시한다.
도 20c는 일부 실시예들에 따른 예시 하부 스프링 서브조립체를 도시한다.
도 20d는 일부 실시예들에 따른 예시 액추에이터 모듈인, 코일을 구비한 렌즈 캐리어 및 하부 스프링 서브조립체를 도시한다.
도 21은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 시스템을 도시한다.
도 22는 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다.
도 23은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다.
도 24는 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다.
도 25는 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다.
도 26은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다.
도 27은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법에 사용된 계산의 플로차트이다.
도 28은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법에 사용된 계산의 플로차트이다.
도 29는 일부 실시예들에 따른 카메라 제어를 위한 시스템 및 방법의 양태를 구현하도록 구성된 예시 컴퓨터 시스템을 도시한다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 카메라를 구비한 휴대용 다기능 디바이스를 도시한다.
도 3a는 일부 실시예들에 따른 완전한 액추에이터 모듈을 도시한다.
도 3b는 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔(screening can)이 보이지 않는 액추에이터를 도시한다.
도 3c는 일부 실시예들에 따른 액추에이터의 평면도를 도시한다.
도 4는 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔 및 요크(yoke)가 보이지 않는 액추에이터의 평면도를 도시한다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔이 보이지 않는 액추에이터의 사시도를 도시한다.
도 6은 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔 및 요크가 보이지 않는 액추에이터의 사시도를 도시한다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔 및 요크가 보이지 않는 액추에이터의 단면도를 도시한다.
도 8은 일부 실시예들에 따른 한쪽 코너를 지나는 단면을 나타내는 액추에이터의 정면도를 도시한다.
도 9는 일부 실시예들에 따른 자석 및 코일 구성의 개략도를 도시한다.
도 10은 일부 실시예들에 따른 짧은 면들에 평행하게, 중간을 지나는 단면을 나타내는 액추에이터의 정면도를 도시한다.
도 11은 일부 실시예들에 따른 중간을 지나는 단면을 나타내는, 액추에이터의 정면도를 도시한다.
도 12는 일부 실시예들에 따른 2 개의 (홀(Hall)) 위치 센서 및 구동 집적 회로를 구비한, 하면에서 보이는, 완전한 액추에이터 모듈을 도시한다.
도 13은 일부 실시예들에 따른 하부 스프링을 노출하기 위하여 (홀) 위치 센서들, 구동 집적 회로, OIS 코일 FPC, 및 캔이 보이지 않는, 하면에서 보이는, 액추에이터 모듈을 도시한다.
도 14a는 일부 실시예들에 따른 하부 스프링이 제거된, 하면에서 보이는, 액추에이터 모듈을 도시한다.
도 14b는 일부 실시예들에 따른 능동적인 렌즈 틸트를 가능하게 하는 SMA 코너 와이어 및 바이어스 스프링의 개략도를 도시한다.
도 15는 일부 실시예들에 따른 액추에이터 코일 연결성의 개략도를 도시한다.
도 16은 일부 실시예들에 따른 각각의 단자에 인가되는 예시 전류와 그것들의 액추에이터 위치 및 틸트에 대한 효과에 관한 표이다.
도 17은 일부 실시예들에 따른 자석 및 코일 구성의 개략도를 도시한다.
도 18은 일부 실시예들에 따른 자동초점 자석 및 코일 구성의 사시도를 도시한다.
도 19는 일부 실시예들에 따른 차폐 캔이 없는 예시 액추에이터 모듈을 도시한다.
도 20a는 일부 실시예들에 따른 예시 렌즈 캐리어를 도시한다.
도 20b는 일부 실시예들에 따른 코일을 구비한 예시 렌즈 캐리어를 도시한다.
도 20c는 일부 실시예들에 따른 예시 하부 스프링 서브조립체를 도시한다.
도 20d는 일부 실시예들에 따른 예시 액추에이터 모듈인, 코일을 구비한 렌즈 캐리어 및 하부 스프링 서브조립체를 도시한다.
도 21은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 시스템을 도시한다.
도 22는 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다.
도 23은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다.
도 24는 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다.
도 25는 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다.
도 26은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다.
도 27은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법에 사용된 계산의 플로차트이다.
도 28은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법에 사용된 계산의 플로차트이다.
도 29는 일부 실시예들에 따른 카메라 제어를 위한 시스템 및 방법의 양태를 구현하도록 구성된 예시 컴퓨터 시스템을 도시한다.
본 명세서는 "일 실시예" 또는 "실시예"의 인용을 포함한다. "일 실시예에서" 또는 "실시예에서" 구문의 등장은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 특정 특징부, 구조물 또는 특성이 본 개시내용과 일관성을 유지하면서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
"포함하는(Comprising)" 본 용어는 조정 가능(open-ended)하다. 첨부된 청구항에서 사용되는 바와 같이, 본 용어는 부가적인 구조 또는 단계들을 배제(foreclose)하지 않는다. 다음과 같이 구술된 청구항을 고려해보라: "하나 이상의 프로세서 유닛 ....을 포함하는 장치" 그와 같은 청구항은 상기 장치가 추가적인 컴포넌트(예를 들어, 네트워크 인터페이스 유닛, 그래픽 회로 등)를 포함하는 것을 배제하지 않는다.
"~하도록 구성되는"(Configured To)" 다양한 유닛, 회로 또는 다른 컴포넌트들이 과제 또는 과제들을 수행"하도록 구성"되는 것으로 설명 또는 청구될 수 있다. 이러한 문맥들에서, "~하도록 구성되는"은 유닛/회로/컴포넌트들이 동작 중 과제 또는 과제들을 수행하는 구조물(예를 들어, 회로)을 포함함을 표시함으로써, 구조물을 내포하는 데 사용된다. 따라서, 유닛/회로/컴포넌트는 특정 유닛/회로/컴포넌트가 현재 작동 상태가 아닌 경우에도 과제를 수행하도록 구성되는 것으로 칭해질 수 있는 것이다(예를 들어, on 상태가 아님). 유닛/회로/컴포넌트가 "~하도록 구성되는"이라는 문구와 함께 사용되는 경우, 이는 예를 들어, 동작 등을 구현하도록 실행가능한 프로그램 명령어를 저장한 회로, 메모리와 같은 하드웨어를 포함한다. 유닛/회로/컴포넌트가 하나 이상의 과제를 수행"하도록 구성되는"이라는 표현은 그러한 유닛/회로/컴포넌트에 대해 미특허법 35 U.S.C. § 112, 여섯째 문장 규정이 적용되지 않도록 하는 의도의 명시이다. 부가적으로, "~하도록 구성되는"은 사안이 되는 과제(들)를 수행할 수 있는 방식으로 작동하도록 소프트웨어 및/또는 펌웨어(예를 들어, FPGA 또는 범용 프로세서 실행 소프트웨어)에 의해 조작되는 일반 구조(예를 들어, 일반적인 회로)를 포함할 수 있다. "~하도록 구성하는"은 또한 하나 이상의 과제를 구현하거나 수행하도록 적용된 디바이스(예를 들어, 집적회로)를 제조하기 위한 제조 공정(예를 들어, 반도체 제조 시설)에 적용하는 것을 포함할 수 있다.
"제1" "제2" 등. 본 명세서에서, 이들 용어들은 선행하고 있는 명사의 라벨로 사용될 뿐, 임의의 유형의 순번(예를 들어, 공간적, 시간적, 논리적 등)을 암시하는 것은 아니다. 예를 들어, 버퍼 회로는 "제1" 및 "제2" 값에 대한 기록 동작을 수행하는 것과 같이 본 명세서에서 설명될 수 있다. 용어 "제1" 및 "제2"는 제1 값이 제2 값보다 먼저 기록되어야 한다는 것을 반드시 암시하지는 않는다.
"기초하여(based on)" 본 명세서에서, 본 용어를 사용하여 결정단계에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술한다. 본 용어는 결정 단계에 영향을 미칠 수 있는 부가적 인자들을 배제하지 않는다. 즉, 결정 단계는 이들 인자들만에 전적으로 기초하거나, 최소한 부분적으로 이들 인자들에 기초할 수 있다. "B에 기초하여 A를 결정하다" 이 경우, B는 A의 결정 단계에 영향을 미치는 인자이지만, 이러한 문구는 A가 C에도 기초하여 결정을 내리는 것을 배제하지 않는다. 다른 경우들에서, A는 B에만 전적으로 기초하여 결정될 수도 있다.
서론
일부 실시예들은 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치를 포함한다. 일부 실시예에서, 장치는 3 개의 직교하는 축을 따라 소형 카메라의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치를 제어하기 위한 액추에이터 모듈, 및 광축을 따라 렌즈를 움직이기 위한 초점조정 메커니즘을 포함한다. 일부 실시예에서, 메커니즘은 복수의 와이어에 매달려 있고, 각각은 실질적으로 광축에 평행하고, 복수의 와이어 중 적어도 하나는 초점조정 메커니즘이 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 움직이도록 허용하는 구부러지는 변형을 가능하게 하는 형상 기억 합금으로 구성된다.
일부 실시예에서, 복수의 와이어는, 메커니즘의 각각의 코너에 하나씩, 4 개의 와이어를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 구부러지는 변형은 실질적으로 다른 방향의 기생 모션들을 방지하는 구부러지는 변형을 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 와이어는 초점조정 메커니즘을 액추에이터 모듈 지지 구조 상에 매달아 손떨림 수정에 요구되는 선형적인 모션들을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 복수의 와이어의 각각은 구부러지는 변형이 가능한 형상 기억 합금으로 구성된다. 일부 실시예에서, 복수의 와이어 중 적어도 3 개는 형상 기억 합금으로 구성되고, 형상 기억으로 구성된 와이어들의 각각은 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성된다.
일부 실시예에서, 형상 기억으로 구성된 와이어들의 각각은 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성되어, 와이어에 전류를 통과시킴으로써 가열되거나, 또는 전류의 일부를 제거함으로써 냉각될 때, 각각의 와이어의 길이는 변하고, 이런 방식으로 이미지 센서에 대한 초점조정 메커니즘 및 렌즈의 틸트가 제어된다.
일부 실시예들은 렌즈의 위치를 제어하기 위한 방법을 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 서스펜션 와이어에 전류를 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시키는 단계, 및 서스펜션 와이어를 통과하는 전류를 감소시켜 와이어의 형상 기억 합금을 수축시킴으로써 와이어를 단축시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 서스펜션 와이어에 전류를 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시키는 단계는 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성된 초점조정 메커니즘 서스펜션의 복수의 코너 와이어에 전류를 동시에 통과시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 서스펜션 와이어에 전류를 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시키는 단계는 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성된 초점조정 메커니즘 서스펜션의 적어도 3 개의 코너 와이어에 전류를 통과시키는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시예에서, 서스펜션 와이어에 전류를 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시키는 단계는 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성된 초점조정 메커니즘 서스펜션의 적어도 3 개의 코너 와이어에 전류를 통과시키는 단계, 및 네번째 코너 와이어로부터의 전류는 보류하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서 네번째 코너 와이어는 형상 기억 합금 재료로 만들어지지 않고, 네번째 코너 와이어는 수동적이고, 네번째 코너 와이어는 실질적으로 선형적이고 그것의 작동 하중에서의 응력 및 변형 특성이 탄력적이다.
일부 실시예에서, 서스펜션 와이어에 전류를 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시키는 단계는 초점조정 메커니즘이 렌즈의 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 움직이도록 허용하는 구부러지는 변형을 가능하게 하는 형상 기억 합금을 포함하는 와이어에 전류를 통과시키는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시예들은 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성된 초점조정 메커니즘의 서스펜션의 제1 코너 와이어 및 제2 코너 와이어에 상이한 전류들을 통과시킴으로서 렌즈의 틸트를 생성하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시예들은 초점조정 메커니즘의 서스펜션의 제1 코너 와이어 및 제2 코너 와이어에 상이한 전류들을 통과시킴으로서 렌즈의 틸트를 생성하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시예들은 3 개의 직교하는 선형적인 축을 따라 소형 카메라의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치를 제어하는 단계를 추가로 포함하고, 하나의 축은 초점 조정을 위하여 광축에 평행하고, 2 개의 다른 축은 광축 및 서로에 대하여 직교한다.
일부 실시예들은 광축을 따라 렌즈를 움직이기 위한 초점조정 메커니즘을 포함한다. 일부 실시예에서, 메커니즘은 복수의 와이어에 매달려 있고, 각각은 실질적으로 광축에 평행하고, 복수의 와이어 중 적어도 하나는 초점조정 메커니즘이 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 움직이도록 허용하는 구부러지는 변형을 가능하게 하는 형상 기억 합금으로 구성된다. 일부 실시예에서, 적어도 3 개의 코너 와이어는 형상 기억 합금(SMA)으로 만들어지고, 각각의 와이어는 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성되어, 와이어에 전류를 통과시킴으로써 가열되거나, 또는 전류의 일부를 제거함으로써 냉각될 때, 각각의 와이어의 길이는 제어된다.
일부 실시예에서, 각각의 와이어에 대하여 하나씩, 적어도 3 개의 수동적인 바이어스 스프링이 초점조정 메커니즘의 일부분과 액추에이터 지지 구조체 사이에 반응하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 수동적인 바이어스 스프링은 전류를 초점조정 메커니즘에 전달한다. 일부 실시예에서, 와이어들 중 적어도 하나는 형상 기억 합금 재료로 만들어지지 않고, 와이어들 중 적어도 하나는 수동적이고 실질적으로 선형적이고 그것의 작동 하중에서의 응력 및 변형 특성이 탄력적이다.
일부 실시예들은 카메라 컴포넌트를 제어하기 위한 수단을 포함할 수 있고, 이는 본 명세서에서 설명한 바와 같다. 예를 들어, 모듈은 서스펜션 와이어에 전류를 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시키고, 서스펜션 와이어를 통과하는 전류를 감소시켜 와이어의 형상 기억 합금을 수축시킴으로써 와이어를 단축시키고, 이는 본 명세서에서 설명한 바와 같다. 일부 실시예에서 카메라 모듈은 컴퓨팅 장치의 비일시적, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 및 하나 이상의 프로세서(예를 들어, CPU 및/또는 GPU)로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장할 수 있고, 프로그램 명령어들은 컴퓨팅 장치로 하여금 서스펜션 와이어에 전류를 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장함으로써 와이어를 연장시키는 단계, 및 서스펜션 와이어를 통과하는 전류를 감소시켜 와이어의 형상 기억 합금을 수축시킴으로써 와이어를 단축시키는 단계를 수행하도록 하며, 이는 본 명세서에서 설명한 바와 같다. 카메라 모듈의 다른 실시예는 하드웨어 회로 및/또는, 예를 들어, 비휘발성 메모리에 저장되는 펌웨어로 적어도 부분적으로 구현될 수 있다.
일부 실시예들은 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치를 제공한다. 일부 실시예에서, 장치는 액추에이터 모듈을 포함한다. 액추에이터 모듈은 복수의 자석을 포함한다. 복수의 자석 중 각각의 자석은 자구가 실질적으로 각각의 자석에 걸쳐 동일한 방향으로 정렬되도록 극성을 띤다. 장치는 렌즈 둘레에 단단하게 배치된 코일을 추가로 포함한다. 복수의 자석 중 각각의 자석은 코일에서 생성되는 로렌츠 힘에 기초하는, 렌즈의 초점을 조정하기 위한 힘에 기여한다. 일부 실시예에서, 복수의 자석은 액추에이터 모듈을 포함하는 초점조정 메커니즘의 지지 구조에 장착되고, 복수의 자석은 초점조정 메커니즘의 지지 구조에 장착된 4 개의 자석을 포함한다.
일부 실시예에서, 코일은 전류로 구동되고 코일은 렌즈 둘레에 단단하게 배치되고 각각의 자석의 자기장 내에 장착된다. 일부 실시예에서, 복수의 자석 중 각각의 자석의 극성 방향은 액추에이터 모듈에 장착되는 것과 같이 실질적으로 렌즈의 광축에 직교하고, 복수의 자석 중 각각의 자석의 극성 방향은 액추에이터 모듈의 복수의 평편한 면 중 적어도 하나에 대하여 45 도 또는 약 45도 기울어지고, 액추에이터 모듈은 실질적으로 외형상 직육면체이다.
일부 실시예에서, 초점조정 메커니즘은 실질적으로 상대적인 모션을 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 제한하는 수단에 의해 액추에이터 모듈 지지 구조에 매달린다. 일부 실시예에서, 복수의 자석 중 각각의 자석의 프린징 자기장은, 전류로 구동될 때, 4 개의 추가적인 코일과 상호작용하고, 4 개의 추가적인 코일은 액추에이터 모듈 지지 구조에 고정되어 광축에 평행한 프린징 자기장의 성분이 광축에 직교하는 방향으로 로렌츠 힘이 생성되게 하고, 로렌츠 힘은 광축에 직교하는 방향으로 초점조정 메커니즘 및 렌즈의 제어된 모션을 생성한다.
일부 실시예에서, 액추에이터 모듈은 3 개의 직교하는 축을 따라 소형 카메라의 이미지 센서에 대하여 렌즈의 위치를 제어하기 위한 액추에이터 모듈이고, 하나의 축은 초점 조정을 위한 광축에 평행하고, 2 개의 축은 사용자 손떨림을 보상하기 위하여 광축 및 서로에 대하여 직교한다.
일부 실시예들은 소형 카메라의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치를 제어하기 위한 액추에이터 모듈을 포함한다. 일부 실시예에서, 액추에이터 모듈은 액추에이터 모듈 지지 구조, 소형 카메라의 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 상대적인 모션을 제한하도록 구성된 서스펜션 수단에 의해 액추에이터 모듈 지지 구조에 매달린 초점조정 메커니즘, 및 초점조정 메커니즘의 지지 구조에 장착된 복수의 자석을 포함한다.
일부 실시예에서, 액추에이터 모듈 지지 구조는 자기 요크를 포함한다. 복수의 자석이 자기 요크에 장착되고, 상부 스프링이 자기 요크에 장착되고, 상부 스프링을 이용하여 렌즈 및 초점조정 코일을 매달고, 상부 스프링은 요크로부터 전기적으로 절연된다. 일부 실시예에서, 상부 스프링은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 제1 부분 및 제2 부분은 각각 초점조정 코일의 각자의 단자에 접속되어, 요크로부터 상이한 전압이 제1 부분 및 제2 부분에 각각 인가될 때, 초점조정 코일을 통해 전류를 구동하는 전도성 경로를 형성한다.
일부 실시예에서, 액추에이터 모듈은, 광축에 직교하는 방향에서 보면, 긴 면과 짧은 면이 있도록 면들이 배열된 평면도 상 직사각형이고, 복수의 자석 중 각각의 자석 및 대응하는 고정 코일은 액추에이터 모듈의 적어도 한 면에 45 도로 있는 평면에 대하여 거울 대칭을 나타내도록 배열되고, 4 개의 자석과 4 개의 고정 코일의 조합된 배열은 액추에이터 모듈의 적어도 한면에 45 도로 있는 평면에 대하여 광축을 통해 거울 대칭을 나타내지 않는다.
일부 실시예에서, 상부 스프링의 두 부분으로의 전도성 경로는 서스펜션 메커니즘을 통과하고, 서스펜션 메커니즘은 액추에이터 모듈 고정 지지 구조에 대하여 광축에 직교하는 선형적 방향으로 이동하도록 초점조정 메커니즘을 가이드한다. 일부 실시예에서, 복수의 자석 중 각각의 자석은 렌즈 둘레에 단단하게 배치되고 각각의 자석의 자기장 내에 장착된, 적절한 전류로 구동되는 단일 코일에서 생성되는 로렌츠 힘과 상호작용하도록 배열된다.
일부 실시예들은 하부 스프링을 추가로 포함하는, 이것은 상부 스프링과 조합하여 사용되어 초점조정 메커니즘 지지 구조에 렌즈 및 초점조정 코일을 매달고, 하부 스프링은 4 개의 자석과 4 개의 고정 코일 사이에서, 4 개의 자석 상에 장착된다.
일부 실시예들은 모바일 컴퓨팅 디바이스의 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치를 포함한다. 일부 실시예에서, 장치는 회로 기판에 장착된 복수의 자석을 포함하는 액추에이터 모듈을 포함한다. 복수의 자석 중 각각의 자석은 자구가 실질적으로 각각의 자석에 걸쳐 동일한 방향으로 정렬되도록 극성을 띤다. 일부 실시예들은 렌즈 둘레에 단단하게 배치된 코일을 포함한다. 복수의 자석 중 각각의 자석은 렌즈 둘레에 단단하게 배치된 코일에서 생성되는 로렌츠 힘에 기초하는, 렌즈의 초점을 조정하기 위한 힘에 기여한다. 일부 실시예에서, 회로 기판은 가요성 인쇄 회로를 포함한다.
일부 실시예에서, 회로 기판은 인쇄 회로 기판을 포함하고, 복수의 코일은 회로 기판의 평면이 액추에이터의 광축에 직교하는 배향으로 부착되고, 적어도 2 개의 홀 센서가 자석들로부터 인쇄 회로 기판의 반대 면에서 고정 코일들 중 2 개의 기판 중심에 장착된다. 일부 실시예들은 회로 기판의 하면에 장착된 구동 집적 회로를 추가로 포함하고, 이는 적어도 2 개의 홀 센서(Hall sensor)에 접속되고, 구동 집적 회로는 복수의 코일 및 렌즈 둘레에 단단하게 배치된 코일을 위한 구동 전류를 제공한다. 일부 실시예에서, 복수의 자석 중 각각의 자석은 극성 방향이 액추에이터 모듈의 광축에 실질적으로 직교하도록 액추에이터 모듈에 장착된다. 일부 실시예에서, 복수의 자석 중 각각의 자석은 극성 방향이 액추에이터 모듈의 광축에 직교하도록 액추에이터 모듈에 장착된다. 일부 실시예에서, 복수의 자석 중 각각의 자석은 액추에이터 모듈의 적어도 하나의 편평한 면이 45 도의 각도에서 액추에이터 모듈에 장착된다.
일부 실시예들은 소형 카메라용 액추에이터 모듈을 제공한다. 일부 실시예에서, 액추에이터 모듈은 렌즈를 위한 초점조정 메커니즘 부착부를 포함한다. 초점조정 메커니즘 부착부는 렌즈에 적어도 3의 이미지 센서에 대한 위치설정의 제어도를 제공한다. 적어도 3의 위치설정의 제어도 중 하나의 위치설정의 제어도는 렌즈의 광축 방향으로 이미지 센서에 대한 렌즈의 선형적인 위치설정이다. 적어도 3의 위치설정의 제어도 중 2의 다른 위치설정의 제어도는 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트들이다. 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트들은 서로에 대하여 직교하는 2 개의 축을 중심으로 하는 틸트들이고, 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트들은 광축에 직교하는 틸트들이다. 일부 실시예에서, 액추에이터 모듈은 렌즈에 관하여 각각 상이한 영역들에 부착된 적어도 4 개의 양방향 액추에이터를 포함한다. 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 렌즈의 광축에 평행한 렌즈에 힘을 생성하고, 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 전류에 의해 구동되는 2 단자 디바이스이다.
일부 실시예에서, 액추에이터 모듈은 광축을 따라 평면에서 보면 적어도 4 개의 코너를 갖는 직사각 형상을 갖는다. 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 4 개의 코너의 각자의 코너에 위치설정된다. 제1 액추에이터의 단자를 통해 제1 액추에이터에 인가된 주어진 극성 전류에 대하여, 제1 액추에이터는 광축을 따라 제1 방향으로 렌즈에 힘을 생성하고, 제1 액추에이터가 위치한 코너에 인접한 코너들에 있는 제2 및 제3 액추에이터에 대하여, 주어진 극성과 동일한 극성의 제2 및 제3 액추에이터의 단자를 통해 인가된 전류는 제1 방향에 반대 방향인 제2 방향으로 렌즈에 힘을 생성할 것이다.
일부 실시예에서, 액추에이터 모듈은 광축을 따라 평면에서 봤을 때 적어도 4 개의 코너를 갖는 직사각 형상을 갖고, 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 4 개의 코너의 각자의 코너에 위치설정되고, 인접한 코일들은 서로 반대로 감겨져서, 인접한 코일들에서 반대 극성의 전류가 광축을 따라 동일한 방향으로 2 개의 액추에이터로부터 렌즈에 힘을 생성하게 된다.
일부 실시예에서, 액추에이터 모듈은 광축을 따라 평면에서 봤을 때 적어도 4 개의 코너를 갖는 직사각 형상을 갖고, 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 4 개의 코너의 각자의 코너에 위치설정되고, 인접한 코일들은 서로 반대로 접속되어, 인접한 코일들에서 반대 극성의 전류가 광축을 따라 동일한 방향으로 2 개의 액추에이터로부터 렌즈에 힘을 생성하게 된다.
일부 실시예에서, 적어도 4 개의 양방향 액추에이터는 코일이 렌즈 또는 렌즈 지지 구조체에 장착된 음성 코일 모터이고, 이중 극성 자석들이 액추에이터 모듈 초점조정 메커니즘의 지지 구조에 장착된다. 일부 실시예에서, 적어도 4 개의 양방향 액추에이터는 코일이 렌즈 또는 렌즈 지지 구조체에 장착된 음성 코일 모터를 포함하고, 이중 극성 자석들이 액추에이터 모듈 초점조정 메커니즘의 지지 구조체에 장착되고, 자석들 중 인접한 것들은 반대로 극성을 띠어서, 인접한 코일들에서 반대 극성의 전류가 광축을 따라 동일한 방향으로 2 개의 액추에이터로부터 렌즈에 힘을 생성한다. 일부 실시예에서, 액추에이터 모듈은 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터를 구동하기 위한 선형적, 양방향 프로그램 가능한 전류원을 포함한다.
일부 실시예들은 렌즈를 위한 초점조정 메커니즘 부착을 포함하는 액추에이터 모듈을 나타낸다. 초점조정 메커니즘 부착부는 렌즈에 적어도 3의 이미지 센서에 대한 위치설정의 제어도를 제공한다. 적어도 3의 위치설정의 제어도 중 하나의 위치설정의 제어도는 렌즈의 광축 방향으로 이미지 센서에 대한 렌즈의 선형적인 위치설정이다. 적어도 4 개의 양방향 액추에이터는 액추에이터 모듈을 중심으로 각자 상이한 영역에 부착되어, 광축을 따라 평면에서 보면 적어도 4 개의 코너를 갖는 직사각 형상의 포인트들을 형성한다. 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 4 개의 코너의 각자의 코너에 위치설정된다. 제1 액추에이터의 단자를 통해 제1 액추에이터에 인가된 주어진 극성 전류에 대하여, 제1 액추에이터는 광축을 따라 제1 방향에서 렌즈에 힘을 생성하고, 제1 액추에이터가 위치한 코너에 인접한 코너들에 있는 제2 및 제3 액추에이터에 대하여, 주어진 극성과 동일한 극성의 제2 및 제3 액추에이터의 단자를 통해 인가된 전류는 제1 방향에 반대 방향인 제2 방향으로 렌즈에 힘을 생성할 것이다.
일부 실시예에서, 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 각자의 전류원 또는 전압원 드라이버에 부착되고, 각자의 전류원 또는 전압원 드라이버는 위치 및 틸트를 결정하기 위한 민감도 이득 및 오프셋이 인가된 전류의 주어진 조합에 대하여 개발되도록 한다. 일부 실시예들은 4 개의 단자를 갖는 액추에이터 조립체를 포함하고, 이는 각각의 액추에이터로부터의 하나의 단자가 서로 전기적으로 접속되고, 각각의 액추에이터의 다른 단자는 각각의 단자에 인가된 전류 또는 전압으로 구동되어서, 조합적으로 액추에이터의 배열이 4 개의 단자로 구동되고, 단자들 중 3 개는 선형적 양방향 프로그램 가능한 전류원으로 구동되고, 네번째 단자는 4 개의 단자로부터 액추에이터에 흘러 들어가는 전체 전류가 합하여 영이 되도록 전류를 인가하는 전압원으로 구동되도록 배열된다.
일부 실시예에서, 적어도 3의 위치설정의 제어도 중 2의 다른 위치설정의 제어도는 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트들이고, 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트들은 서로에 대하여 직교하는 2 개의 축을 중심으로 하는 틸트들이다. 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트는 광축에 직교하는 틸트이다.
일부 실시예에서, 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 렌즈의 광축에 평행하게 힘을 렌즈에 생성하고, 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 전류에 의해 구동되는 2 단자 디바이스이다. 일부 실시예에서, 인접한 코일들은 서로 반대로 감겨져서, 인접한 코일들에서 반대 극성의 전류들은 광축을 따라 동일한 방향으로 2 개의 액추에이터로부터 렌즈에 힘을 생성하게 된다.
일부 실시예에서, 액추에이터 모듈은 광축을 따라 보면 일반적으로 직육면체이고, 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 광축을 따라 보이는 바와 같이 액추에이터 모듈의 코너들에 위치설정되고, 단자를 통해 제1 액추에이터에 인가된 주어진 극성 전류에 대하여, 광축을 따라 제1 방향으로 렌즈에 힘을 생성하지만, 제1 액추에이터에 인접한 코너들에 있는 액추에이터들에 대하여, 제1 액추에이터에서와 동일한 극성인 그것들 각자의 단자를 통해 인가된 전류는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 렌즈에 힘을 생성할 것이다.
일부 실시예들은 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치를 나타낸다. 일부 실시예에서, 장치는 소형 카메라용 액추에이터 모듈을 포함한다. 액추에이터 모듈은 초점조정 메커니즘, 및 렌즈를 중심으로 4 개의 상이한 영역에서 작용하는 4 개의 양방향 액추에이터를 포함한다. 일부 실시예에서 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는, 광축을 따라 보면, 일반적으로 직육면체 액추에이터 모듈의 코너들에 위치된다. 일부 실시예에서, 단자를 통해 제1 액추에이터에 인가된 주어진 극성 전류에 대하여, 광축을 따라 제1 방향으로 렌즈에 힘을 생성하지만, 제1 액추에이터에 인접한 코너에 있는 액추에이터들에 대하여, 제1 액추에이터를 위한 것으로서 동일한 극성의 그것들의 각각의 단자를 통하여 인가된 전류는 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 렌즈에 힘을 생성할 것이다.
일부 실시예에서, 4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 각각의 단자에 인가된 전류 또는 전압으로 구동되어, 조합적으로 액추에이터들의 배열은 4 개의 단자로 구동되게 한다. 일부 실시예에서, 각각의 액추에이터는 전류에 의해 구동되는 2 단자 디바이스이다. 일부 실시예에서, 각각의 액추에이터로부터의 단자들은 서로 전기적으로 접속된다. 일부 실시예에서, 단자들 중 3 개는 선형적 양방향 프로그램 가능한 전류원으로 구동되지만, 네번째 단자는 4 개의 단자로부터 액추에이터 안으로 흐르는 전류가 합하여 0이 되는 데 필요한 전류를 끌어오거나 공급할 수 있는 전압원으로 구동된다. 일부 실시예에서 초점조정 메커니즘은 적어도 3의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치설정의 제어도를 제공하는데, 하나의 축은 렌즈 광축 방향의 이미지 센서에 대한 렌즈의 선형적인 위치설정이고, 다른 2 개의 축은 서로 직교하고 둘 모두 광축에 직교하는 2 개의 축을 중심으로 하는 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트이다.
일부 실시예들은 더 낮은 잔여 전력 소비를 가능하게 하면서 적소에 카메라 조준 방향을 고정하게 하는 광학 이미지 안정화 (OIS) 시스템을 작동하기 위한 시스템 및 방법을 포함한다. 일부 실시예에서, 모션 신호를 사용하는 대신에, 무엇이 평형 카메라 조준 배향 (정상 상태)인지에 대한 추정이 위치 센서 측정치로부터 연산되어 새로운 타겟 위치로서 사용된다. 예를 들어, 카메라 평형 위치 추정은 액추에이터 과거 위치의 다수의 측정치들을 평균함으로써 연산될 수도 있다.
일부 실시예에서, 대량의 샘플들을 평균하는 것은 현재 평형 위치의 추정을 제공한다. 일부 실시예에서, 이 추정은, 액추에이터의 물리적 모델과 조합하여 전화기 배향(중력 방향)을 측정하기 위하여 가속도계 센서로부터의 모션 신호를 이용하여 제공된다. 일부 실시예들은, 이미지를 캡쳐하기 위하여 카메라를 사용하는 동안 사용자가 카메라를 흔들림 없이 유지하려고 함에 따라 연장된 시간 동안 스마트폰 배향은 동일하게 머물러 있어야 한다는 가정에 기초하여, 매우 낮은 전력 소비로, 스프링 힘과 중력이 평형을 이루도록, 카메라 조준 방향을 고정하는 효과를 갖는다. 일부 실시예에서, 주요 배향 변화가 검출되면, 고정 위치가 업데이트된다. 일부 실시예들은, 중력에 비하여 작은, 손동작에 의해 야기되는 카메라 가속을 위한 OIS 시스템 보상에 필요한 전력 소비를 감소시킨다.
일부 실시예들은 카메라 제어를 위한 방법 및 시스템을 포함한다. 일부 실시예에서, 카메라 컴포넌트들의 위치를 제어하기 위한 방법은 광학 이미지 안정화 평형 위치를 추정하는 단계 및 광학 이미지 안정화 제어기 타겟 위치를 광학 이미지 안정화 평형 위치에 고정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과하는지 여부를 결정하는 단계, 및 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과하는지 결정하는 단계에 응답하여, 새로운 광학 이미지 안정화 평형 위치를 추정하는 단계, 및 광학 이미지 안정화 제어기 타겟 위치를 새로운 안정화 평형 위치에 고정하는 단계를 추가로 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 카메라 모듈 및 카메라 제어 모듈은 상호교환되는 것으로 이해될 수 있다.
일부 실시예에서, 카메라 컴포넌트들의 위치를 제어하기 위한 방법은, 다기능 디바이스의 카메라 렌즈에 대하여, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하는 단계를 포함한다. 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치는, 렌즈 액추에이터 메커니즘의 스프링들로 인한 카메라 렌즈의 변위가 중력으로 인한 카메라 렌즈의 변위를 상쇄하는, 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 위치이다. 일부 실시예에서, 방법은 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 현재 위치를 검출하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 렌즈를 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 변위를 계산하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 렌즈에 힘을 인가하여 변위를 생성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 방법은, 자이로스코프를 이용하여, 다기능 디바이스의 배향에 대한 변화가 임계치를 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 새로운 평형 위치를 계산하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 렌즈를 새로운 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 렌즈에 힘을 인가하여 새로운 변위를 생성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 방법은, 자이로스코프를 이용하여, 다기능 디바이스의 배향에 대한 변화가 임계치를 초과하는지 여부를 결정하는 단계, 렌즈를 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산하는 단계, 및 액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 렌즈에 힘을 인가하여 새로운 변위를 생성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 방법은, 홀 센서를 이용하여, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 위치에 대하여 변화가 임계치를 초과했는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 새로운 평형 위치를 계산하는 단계, 렌즈를 새로운 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산하는 단계, 및 액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 렌즈에 힘을 인가하여 새로운 변위를 생성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하는 단계는 관찰 기간 동안 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평균 위치를 계산하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하는 단계는 다기능 디바이스의 자이로스코프로부터 다기능 디바이스의 배향 및 중력 벡터를 도출하는 단계, 및 스프링 벡터가 중력 벡터에 대하여 크기가 동일하고 위치는 반대인 위치를 계산하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시예에서, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하는 단계는 다기능 디바이스의 자이로스코프로부터 다기능 디바이스의 배향 및 중력 벡터를 도출하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 도출하는 단계는 자이로스코프 데이터를 필터링하여 다기능 디바이스의 모션의 저주파수 모션 성분을 제거하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하는 단계는 스프링 벡터가 중력 벡터에 대하여 크기가 동일하고 위치는 반대인 위치를 계산하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시예들은 카메라를 제어하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 카메라 제어 모듈은 광학 이미지 안정화 평형 위치를 추정하고 광학 이미지 안정화 제어기 타겟 위치를 광학 이미지 안정화 평형 위치에 고정할 수 있다. 일부 실시예에서, 모듈은 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과하는지 여부를 결정하고, 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과하는지 결정하는 것에 응답하여, 새로운 광학 이미지 안정화 평형 위치를 추정하고, 그리고 광학 이미지 안정화 제어기 타겟 위치를 새로운 안정화 평형 위치에 고정할 수 있고 이는 본 명세서에서 설명한 바와 같다.
일부 실시예에서, 카메라 제어 모듈은, 다기능 디바이스의 카메라 렌즈에 대하여, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산할 수 있다. 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치는, 렌즈 액추에이터 메커니즘의 스프링들로 인한 카메라 렌즈의 변위가 중력으로 인한 카메라 렌즈의 변위를 상쇄하는, 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 위치이다. 일부 실시예에서, 카메라 제어 모듈은 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 현재 위치를 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, 카메라 제어 모듈은 렌즈를 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 변위를 계산할 수 있다. 일부 실시예에서, 카메라 제어 모듈은, 액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 렌즈에 힘을 인가하여 변위를 생성할 수 있다.
일부 실시예에서 카메라 제어 모듈 또는 그것의 컴포넌트들은 컴퓨팅 장치의 비일시적, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 및 하나 이상의 프로세서(예를 들어, CPU 및/또는 GPU)로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장할 수 있고, 프로그램 명령어들은 컴퓨팅 장치로 하여금 광학 이미지 안정화 평형 위치를 추정하는 단계 및 광학 이미지 안정화 제어기 타겟 위치를 광학 이미지 안정화 평형 위치에 고정하는 단계를 수행하도록 한다. 일부 실시예에서, 방법은 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과하는지 여부를 결정하는 단계, 및 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과하는지 결정하는 단계에 응답하여, 새로운 광학 이미지 안정화 평형 위치를 추정하는 단계, 및 광학 이미지 안정화 제어기 타겟 위치를 새로운 안정화 평형 위치에 고정하는 단계를 추가로 포함하고, 이는 본 명세서에서 설명한 바와 같다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장할 수 있고, 프로그램 명령어들은 컴퓨팅 장치로 하여금 다기능 디바이스의 카메라 렌즈에 대하여, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하는 단계, 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 현재 위치를 검출하는 단계 및 렌즈를 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의해 렌즈의 변위를 계산하는 단계를 수행하도록 하고, 이는 본 명세서에서 설명한 바와 같다. 비균일 페인트 장착 모듈의 다른 실시예는 하드웨어 회로 및/또는, 예를 들어, 비휘발성 메모리에 저장되는 펌웨어로 적어도 부분적으로 구현될 수 있다.
일부 실시예들은 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치를 포함한다. 장치는 복수의 자석을 구비한 액추에이터 모듈을 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 자석 중 각각의 자석은 자구가 실질적으로 각각의 자석에 걸쳐 동일한 방향으로 정렬되도록 극성을 띤다. 코일이 렌즈 둘레에 단단하게 배치된다. 일부 실시예에서, 복수의 자석 중 각각의 자석은 코일에서 생성되는 로렌츠 힘에 기초하는, 렌즈의 초점을 조정하기 위한 힘에 기여한다.
일부 실시예들은 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치를 포함한다. 장치는 3 개의 직교하는 축을 따라 소형 카메라의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치를 제어하기 위한 액추에이터 모듈 및 광축을 따라 렌즈를 움직이기 위한 초점조정 메커니즘을 포함한다. 메커니즘은 복수의 와이어에 매달려 있고, 각각은 실질적으로 광축에 평행하고 복수의 와이어 중 적어도 하나는 초점조정 메커니즘이 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 움직이도록 허용하는 구부러지는 변형을 가능하게 하는 형상 기억 합금으로 구성된다.
일부 실시예들은 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치를 포함한다. 장치는 복수의 자석을 포함하는 액추에이터 모듈을 포함한다. 복수의 자석 중 각각의 자석은 자구가 실질적으로 각각의 자석에 걸쳐 동일한 방향으로 정렬되도록 극성을 띤다. 코일이 렌즈 둘레에 단단하게 배치된다. 복수의 자석 중 각각의 자석은 코일에서 생성되는 로렌츠 힘에 기초하는, 렌즈의 초점을 조정하기 위한 힘에 기여한다.
다기능 디바이스
이제, 실시예들이 상세하게 참조될 것이며, 실시예들의 예들이 첨부 도면들에 도시된다. 하기의 상세한 설명에서, 많은 구체적인 상세사항들이 본 개시내용의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 일부 실시예들이 이들 구체적인 상세사항들 없이 실시될 수 있다는 것은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 다른 예들에서, 주지된 방법들, 절차들, 컴포넌트들, 회로들, 및 네트워크들은 실시예들의 양태들을 불필요하게 이해하기 어렵게 하지 않도록 하기 위해 상세히 설명되지 않았다.
용어 제1, 제2 등이 본 명세서에서 다양한 요소들을 기술하는 데 사용될 수 있지만, 이들 요소들은 이 용어들로 제한되어서는 안 된다는 것이 또한 이해될 것이다. 이들 용어들은 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는 데에만 사용된다. 예를 들어, 의도한 범주로부터 벗어남이 없이, 제1 접촉이 제2 접촉으로 지칭될 수 있고, 유사하게, 제2 접촉이 제1 접촉으로 지칭될 수 있다. 제1 접촉 및 제2 접촉 양쪽 모두가 접촉이지만, 그들이 동일한 접촉인 것은 아니다.
본 명세서에서 설명에 사용되는 용어는 특정 실시예들을 기재하는 목적만을 위한 것이고, 제한하려는 의도는 아니다. 본 설명 및 첨부된 특허청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수의 형태("a", "an" 및 "the")는 문맥상 명백히 다르게 나타나지 않는다면 복수의 형태들도 마찬가지로 포함하려는 것으로 의도된다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "및/또는"은 열거되는 관련 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 및 모든 가능한 조합들을 나타내고 그들을 포괄하는 것임이 이해될 것이다. 본 명세서에서 사용될 때 용어들 "포함한다(include)", "포함하는(including)", "포함한다(comprise)", 및/또는 "포함하는(comprising)"은 진술되는 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않음이 추가로 이해될 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "~는 경우(if)"는 문맥에 따라 "~할 때(when)" 또는 "~ 시(upon)" 또는 "결정한 것에 응답하여(in response to determining)" 또는 "검출한 것에 응답하여(in response to detecting)"를 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 유사하게, 구문 "결정된 경우" 또는 "[진술된 상태 또는 이벤트가] 검출된 경우"는 문맥에 따라 "결정 시" 또는 "결정한 것에 응답하여" 또는 "[진술된 상태 또는 이벤트] 검출 시" 또는 "[진술된 상태 또는 이벤트를] 검출한 것에 응답하여"를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
전자 디바이스, 그러한 디바이스에 대한 사용자 인터페이스, 및 그러한 디바이스를 사용하는 관련 프로세스의 실시예들이 기술된다. 일부 실시예들에서, 디바이스는 PDA 및/또는 음악 플레이어 기능들과 같은 다른 기능들을 또한 포함하는, 이동 전화기와 같은, 휴대용 통신 디바이스이다. 터치-감응형 표면들(예컨대, 터치 스크린 디스플레이 및/또는 터치 패드)을 갖는 랩톱 또는 태블릿 컴퓨터와 같은 다른 휴대용 전자 디바이스들이 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스는 휴대용 통신 디바이스가 아니라 터치-감응형 표면(예컨대, 터치 스크린 디스플레이 및/또는 터치 패드)을 구비한 데스크톱 컴퓨터임이 또한 이해되어야 한다. 일부 실시예에서, 디바이스는 배향 센서(예를 들어, 게임용 제어기 내의 배향 센서)를 구비한 게임용 컴퓨터이다. 다른 실시예에서, 디바이스는 휴대용 통신 디바이스가 아니고, 카메라이다.
이하의 논의에서, 디스플레이 및 터치-감응형 표면을 포함하는 전자 디바이스가 기술된다. 그러나, 전자 디바이스는 물리적 키보드, 마우스 및/또는 조이스틱과 같은 하나 이상의 다른 물리적 사용자-인터페이스 디바이스를 포함할 수 있음이 이해되어야 한다.
디바이스는 전형적으로 드로잉 애플리케이션, 프레젠테이션 애플리케이션, 워드 프로세싱 애플리케이션, 웹사이트 제작 애플리케이션, 디스크 저작 애플리케이션, 스프레드시트 애플리케이션, 게이밍 애플리케이션, 전화 애플리케이션, 화상 회의 애플리케이션, 이메일 애플리케이션, 인스턴트 메시징 애플리케이션, 운동 지원 애플리케이션, 사진 관리 애플리케이션, 디지털 카메라 애플리케이션, 디지털 비디오 카메라 애플리케이션, 웹 브라우징 애플리케이션, 디지털 음악 플레이어 애플리케이션, 및/또는 디지털 비디오 플레이어 애플리케이션 중 하나 이상과 같은 다양한 애플리케이션들을 지원한다.
디바이스 상에서 실행될 수 있는 다양한 애플리케이션들은 터치-감응형 표면과 같은 적어도 하나의 보편적인 물리적 사용자-인터페이스 디바이스를 사용할 수 있다. 터치-감응형 표면의 하나 이상의 기능뿐만 아니라 디바이스 상에 디스플레이되는 대응 정보는 하나의 애플리케이션으로부터 다음 애플리케이션으로 그리고/또는 각각의 애플리케이션 내에서 조절될 수 있고/있거나 변화될 수 있다. 이러한 방식으로, 디바이스의 (터치-감응형 표면과 같은) 보편적인 물리적 아키텍처는 사용자에게 직관적이고 명료한 사용자 인터페이스들로 다양한 애플리케이션들을 지원할 수 있다.
카메라를 구비한 휴대용 디바이스의 실시예들을 주목한다. 도 1a는 일부 실시예들에 따른, 카메라(164)를 구비한 휴대용 다기능 디바이스(100)를 도시하는 블록 다이어그램이다. 카메라(164)는 종종 편의상 "광 센서"로 불리고, 또한 광 센서 시스템으로 알려지거나 불릴 수 있다. 디바이스(100)는 메모리(102)(하나 이상의 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함할 수 있음), 메모리 제어기(122), 하나 이상의 프로세싱 유닛(CPU)(120), 주변기기 인터페이스(118), RF 회로(108), 오디오 회로(110), 스피커(111), 터치 감응형 디스플레이 시스템(112), 마이크로폰(113), 입력/출력(I/O) 서브시스템(106), 다른 입력 또는 제어 디바이스들(116) 및 외부 포트(124)를 포함할 수 있다. 디바이스(100)는 하나 이상의 광 센서(164)를 포함할 수 있다. 이들 컴포넌트들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호 라인(103)을 통해 통신할 수 있다.
디바이스(100)는 휴대용 다기능 디바이스의 일례일 뿐이고 디바이스(100)는 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 컴포넌트들을 가질 수 있거나, 둘 이상의 컴포넌트들을 결합할 수 있거나, 컴포넌트들의 상이한 구성 또는 배열을 가질 수 있음이 인식되어야 한다. 도 1a에 도시된 다양한 컴포넌트들은 하나 이상의 신호 프로세싱 및/또는 애플리케이션 특정 집적 회로들을 비롯한, 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다.
메모리(102)는 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있고, 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스, 플래시 메모리 디바이스, 또는 기타 비휘발성 솔리드-스테이트 메모리 디바이스와 같은 비휘발성 메모리를 또한 포함할 수 있다. CPU(120) 및 주변기기 인터페이스(118)와 같은 디바이스(100)의 다른 컴포넌트들에 의한 메모리(102) 액세스는 메모리 제어기(122)에 의해 제어될 수 있다.
주변기기 인터페이스(118)는 디바이스의 입력 및 출력 주변기기들을 CPU(120) 및 메모리(102)에 연결하는 데 사용될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(120)는 디바이스(100)에 대한 다양한 기능들을 수행하고 데이터를 처리하기 위해 메모리(102) 내에 저장된 다양한 소프트웨어 프로그램들 및/또는 명령어들의 세트들을 구동하거나 실행시킨다.
일부 실시예들에서, 주변기기 인터페이스(118), CPU(120) 및 메모리 제어기(122)는 칩(104)과 같은 단일 칩 상에서 구현될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 그들은 별개의 칩들 상에서 구현될 수 있다.
RF(radio frequency) 회로(108)는 전자기 신호로도 칭해지는 RF 신호를 수신 및 송신한다. RF 회로(108)는 전기 신호를 전자기 신호로/로부터 변환하고, 전자기 신호를 통해 통신 네트워크 및 다른 통신 디바이스와 통신한다. RF 회로(108)는 안테나 시스템, RF 송수신기, 하나 이상의 증폭기, 튜너, 하나 이상의 발진기, 디지털 신호 프로세서, CODEC 칩셋, SIM(subscriber identity module) 카드, 메모리 등을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는, 이러한 기능들을 수행하기 위한 주지된 회로를 포함할 수 있다. RF 회로(108)는 네트워트들, 예컨대 월드 와이드 웹(World Wide Web: WWW)으로도 칭해지는 인터넷, 인트라넷, 및/또는 무선 네트워크, 예컨대 셀룰러 전화 네트워크, 무선 근거리 통신망(local area network: LAN) 및/또는 대도시 통신망(metropolitan area network: MAN), 및 다른 디바이스들과 무선 통신에 의해 통신할 수 있다. 무선 통신은 이동 통신 글로벌 시스템(Global System for Mobile Communications: GSM), 강화된 데이터 GSM 환경(Enhanced Data GSM Environment: EDGE), 고속 다운링크 패킷 액세스(high-speed downlink packet access: HSDPA), 고속 업링크 패킷 액세스(high-speed uplink packet access: HSUPA), 광대역 코드 분할 다중 액세스(wideband code division multiple access: W-CDMA), 코드 분할 다중 액세스(code division multiple access: CDMA), 시분할 다중 액세스(time division multiple access: TDMA), 블루투스, 무선 충실도(Wireless Fidelity: Wi-Fi)(예를 들어, IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g 및/또는 IEEE 802.11n), 인터넷 전화 통화 프로토콜(voice over Internet Protocol: VoIP), Wi-MAX, 이메일을 위한 프로토콜(예를 들어, 인터넷 메시지 액세스 프로토콜(Internet message access protocol: IMAP) 및/또는 포스트 오피스 프로토콜(post office protocol: POP)), 인스턴트 메시징(예를 들어, 확장 메시징 및 프리젠스 프로토콜(extensible messaging and presence protocol: XMPP), 인스턴트 메시징 및 프리젠스 레버리징 확장을 위한 세션 개시 프로토콜(Session Initiation Protocol for Instant Messaging and Presence Leveraging Extensions: SIMPLE), 인스턴트 메시징 및 프리젠스 서비스(Instant Messaging and Presence Service: IMPS)) 및/또는 단문자 메시지 서비스(Short Message Service: SMS), 또는 본 문헌의 출원일 현재 아직 개발되지 않은 통신 프로토콜을 포함한 임의의 다른 적합한 통신 프로토콜을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 다양한 통신 표준들, 프로토콜들 및 기술들 중 임의의 것을 이용할 수 있다.
오디오 회로(110), 스피커(111) 및 마이크로폰(113)은 사용자와 디바이스(100) 사이의 오디오 인터페이스를 제공한다. 오디오 회로(110)는 주변기기 인터페이스(118)로부터 오디오 데이터를 수신하고, 오디오 데이터를 전기 신호로 변환하여, 전기 신호를 스피커(111)로 송신한다. 스피커(111)는 전기 신호를 사람이 들을 수 있는 음파로 변환한다. 오디오 회로(110)는 또한 마이크로폰(113)에 의해 음파로부터 변환된 전기 신호를 수신한다. 오디오 회로(110)는 전기 신호를 오디오 데이터로 변환하고, 프로세싱을 위해 오디오 데이터를 주변기기 인터페이스(118)로 송신한다. 오디오 데이터는 주변기기 인터페이스(118)에 의해 메모리(102) 및/또는 RF 회로(108)로부터 검색되고/되거나 그로 전송될 수 있다. 일부 실시예들에서, 오디오 회로(110)는 또한 헤드셋 잭(예를 들어, 도 2의 212)을 포함한다. 헤드셋 잭은 출력-전용 헤드폰들, 또는 출력(예컨대, 한쪽 또는 양쪽 귀를 위한 헤드폰) 및 입력(예컨대, 마이크로폰) 양쪽 모두를 구비한 헤드셋과 같은 분리가능한 오디오 입력/출력 주변기기들과 오디오 회로(110) 사이의 인터페이스를 제공한다.
I/O 서브시스템(106)은 터치 스크린(112) 및 다른 입력 제어 디바이스들(116)과 같은, 디바이스(100) 상의 입력/출력 주변기기들을 주변기기 인터페이스(118)에 연결한다. I/O 서브시스템(106)은 디스플레이 제어기(156), 및 다른 입력 또는 제어 디바이스들을 위한 하나 이상의 입력 제어기(160)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 입력 제어기(160)는 다른 입력 또는 제어 디바이스들(116)로부터/로 전기 신호를 수신/송신한다. 다른 입력 제어 디바이스들(116)은 물리적 버튼들(예컨대, 푸시 버튼, 로커 버튼(rocker button) 등), 다이얼, 슬라이더 스위치, 조이스틱, 클릭 휠 등을 포함할 수 있다. 일부 대안적인 실시예에서 입력 제어기(들)(160)는 키보드, 적외선 포트, USB 포트, 및 마우스와 같은 포인터 디바이스 중 임의의 것에 연결될 수 있다 (또는 어떤 것에도 연결되지 않을 수 있다). 하나 이상의 버튼(예컨대, 도 2의 208)은 스피커(111) 및/또는 마이크로폰(113)의 음량 제어를 위한 업/다운 버튼을 포함할 수 있다. 하나 이상의 버튼은 푸시 버튼(예를 들어, 도 2의 206)을 포함할 수 있다.
터치-감응형 디스플레이(112)는 디바이스와 사용자 사이의 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 제공한다. 디스플레이 제어기(156)는 터치 스크린(112)으로부터/으로 전기 신호들을 수신 및/또는 송신한다. 터치 스크린(112)은 사용자에게 시각적 출력을 디스플레이한다. 시각적 출력은 그래픽, 텍스트, 아이콘들, 비디오 및 이들의 임의의 조합(총칭하여 "그래픽"으로 지칭함)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 일부의 또는 전체 시각적 출력은 사용자-인터페이스 객체들에 대응할 수 있다.
터치 스크린(112)은 햅틱 및/또는 촉각 접촉에 기초하는 사용자로부터의 입력을 수용하는 터치-감응형 표면, 센서 또는 센서들의 세트를 갖는다. 터치 스크린(112) 및 디스플레이 제어기(156)는 (임의의 관련 모듈들 및/또는 메모리(102) 내의 명령어들의 세트들과 함께) 터치 스크린(112) 상의 접촉(및 접촉의 임의의 이동 또는 중단)을 검출하고, 검출된 접촉을 터치 스크린(112) 상에 디스플레이된 사용자-인터페이스 객체들(예컨대, 하나 이상의 소프트 키, 아이콘, 웹 페이지 또는 이미지)과의 상호작용으로 변환한다. 예시적인 실시예에서, 터치 스크린(112)과 사용자 사이의 접촉 지점은 사용자의 손가락에 대응한다.
터치 스크린(112)은 LCD(액정 디스플레이) 기술, LPD(발광 중합체 디스플레이) 기술, 또는 LED(발광 다이오드) 기술을 이용할 수 있지만, 다른 디스플레이 기술들이 다른 실시예들에서 이용될 수 있다. 터치 스크린(112) 및 디스플레이 제어기(156)는 터치 스크린(112)과의 하나 이상의 접촉 지점을 결정하기 위해 정전용량, 저항, 적외선 및 표면 음향파 기술들 및 다른 근접 센서 어레이들 또는 다른 요소들을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는, 현재 공지되어 있거나 추후에 개발될 다양한 터치 감지 기술 중 임의의 것을 이용하여, 접촉 및 그것의 어떠한 이동 또는 중단도 검출할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 투사형 상호 정전용량 감지 기술이 사용된다.
터치 스크린(112)은 100dpi를 초과하는 비디오 해상도를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 터치 스크린은 대략 160dpi의 비디오 해상도를 갖는다. 사용자는 스타일러스, 손가락 등과 같은 임의의 적합한 물체 또는 부속물을 이용하여 터치 스크린(112)과 접촉할 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용자 인터페이스는 손가락-기반 접촉 및 제스처를 주로 이용하여 작업하도록 설계되는데, 이것은 터치 스크린 상에서의 손가락의 넓은 접촉 면적으로 인해 스타일러스-기반 입력보다 덜 정밀할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스는 대략적인 손가락-기반 입력을 사용자가 원하는 행동들을 수행하기 위한 정밀한 포인터/커서 위치 또는 커맨드로 변환한다.
일부 실시예들에서, 터치 스크린 외에도, 디바이스(100)는 특정 기능들을 활성화 또는 비활성화하기 위한 터치패드(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 터치패드는 터치 스크린과는 다르게 시각적 출력을 디스플레이하지 않는 디바이스의 터치-감응 영역이다. 터치패드는 터치 스크린(112)으로부터 분리된 터치-감응형 표면일 수 있고, 또는 터치 스크린에 의해 형성된 터치-감응형 표면의 연장부일 수도 있다.
디바이스(100)는 또한 다양한 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위한 전력 시스템(162)을 포함한다. 전력 시스템(162)은 전력 관리 시스템, 하나 이상의 전원(예를 들어, 배터리, 교류 전류(alternating current: AC)), 재충전 시스템, 전력 고장 검출 회로, 전력 변환기 또는 인버터, 전력 상태 표시기(예컨대, 발광 다이오드(LED)), 및 휴대용 디바이스들 내에서의 전력의 생성, 관리 및 분산에 관련된 임의의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
디바이스(100)는 또한 하나 이상의 광 센서 또는 카메라(164)를 포함할 수 있다. 도 1a는 I/O 서브시스템(106) 내의 광 센서 제어기(158)에 연결된 광 센서를 도시한다. 광 센서(164)는 전하-결합 소자(charge-coupled device: CCD) 또는 상보적 금속-산화물 반도체(complementary metal-oxide semiconductor: CMOS) 포토트랜지스터들을 포함할 수 있다. 광 센서(164)는 하나 이상의 렌즈들을 통해 투영된 주변환경으로부터의 광을 수신하고, 그 광을 이미지를 나타내는 데이터로 변환한다. 광 센서(164)는, 이미징 모듈(143)(카메라 모듈로도 칭해짐)과 함께, 정지 이미지들 또는 비디오를 캡처할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 센서는 디바이스 전면 상의 터치 스크린 디스플레이(112)에 반대방향인 디바이스(100)의 배면에 위치되어, 터치 스크린 디스플레이가 정지 및/또는 비디오 이미지 획득을 위한 뷰파인더로서 사용될 수 있도록 한다. 일부 실시예들에서, 다른 광 센서가 디바이스의 전면 상에 위치되어, 사용자가 터치 스크린 디스플레이 상에서 다른 화상 회의 참가자들을 보는 동안, 사용자의 이미지가 화상회의를 위해 획득될 수 있도록 한다.
디바이스(100)는 또한 하나 이상의 근접 센서(166)를 포함할 수 있다. 도 1a는 주변기기 인터페이스(118)에 연결된 근접 센서(166)를 도시한다. 대안적으로, 근접 센서(166)는 I/O 서브시스템(106) 내의 입력 제어기(160)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 근접 센서는 다기능 디바이스가 사용자의 귀 근처에 위치될 때(예를 들어, 사용자가 전화 통화를 하고 있을 때), 터치 스크린(112)을 오프 상태로 하고 디스에이블시킨다.
디바이스(100)는 하나 이상의 배향 센서(168)를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 배향 센서는 하나 이상의 가속도계(예를 들어, 하나 이상의 선형 가속도계 및/또는 하나 이상의 회전형 가속도계)를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 배향 센서는 하나 이상의 자이로스코프를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 배향 센서는 하나 이상의 자력계를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 배향 센서는 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS), 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GLONASS), 및/또는 기타 글로벌 네비게이션 시스템 수신기 중 하나 이상을 포함한다. GPS, GLONASS, 및/또는 기타 글로벌 네비게이션 시스템 수신기를 이용하여 디바이스(100)의 위치 및 배향(예를 들어, 세로방향 또는 가로방향)에 관한 정보를 획득할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 배향 센서는 배향/회전 센서의 임의의 조합을 포함한다. 도 1a는 주변장치 인터페이스(118)에 연결된 하나 이상의 배향 센서(168)를 도시한다. 대안적으로, 하나 이상의 배향 센서(168)는 I/O 서브시스템(106)의 입력 제어기(160)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 배향 센서로부터 수신된 데이터의 분석에 기초하여 터치 스크린 디스플레이 상에 세로보기(portrait view) 또는 가로보기(landscape view)로 정보가 디스플레이된다.
일부 실시예들에서, 메모리(102) 내에 저장된 소프트웨어 컴포넌트들은 운영 체제(126), 통신 모듈(또는 명령어들의 세트)(128), 접촉/모션 모듈(또는 명령어들의 세트)(130), 그래픽 모듈(또는 명령어들의 세트)(132), 텍스트 입력 모듈(또는 명령어들의 세트)(134), 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 모듈(또는 명령어들의 세트)(135), 중재기 모듈(157) 및 애플리케이션들(또는 명령어들의 세트)(136)을 포함한다. 또한, 일부 실시예들에서, 메모리(102)는 도 1a 및 도 3에 도시된 바와 같이 디바이스/글로벌 내부 상태(157)를 저장한다. 디바이스/글로벌 내부 상태(157)는 애플리케이션들이, 존재하는 경우, 현재 활성 상태임을 나타내는 활성 애플리케이션 상태; 어떤 애플리케이션, 뷰 또는 다른 정보가 터치 스크린 디스플레이(112)의 다양한 영역들을 점유하는지를 나타내는 디스플레이 상태; 디바이스의 다양한 센서들 및 입력 제어 디바이스(116)들로부터 획득된 정보를 포함하는 센서 상태; 및 디바이스의 위치 및/또는 자세에 관한 위치 정보 중 하나 이상을 포함한다.
운영 체제(126)(예컨대, 다윈(Darwin), RTXC, 리눅스(LINUX), 유닉스(UNIX), OS X, 윈도우(WINDOWS), 또는 VxWorks와 같은 내장형 운영 체제)는 일반적인 시스템 태스크들을 제어 및 관리(예컨대, 메모리 관리, 저장 디바이스 제어, 전력 관리 등)하기 위한 다양한 소프트웨어 컴포넌트들 및/또는 드라이버들을 포함하고, 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 컴포넌트들 사이의 통신을 용이하게 한다.
통신 모듈(128)은 하나 이상의 외부 포트(124)를 통한 다른 디바이스들과의 통신을 용이하게 하고, 또한 RF 회로(108) 및/또는 외부 포트(124)에 의해 수신되는 데이터를 처리하기 위한 다양한 소프트웨어 컴포넌트들을 포함한다. 외부 포트(124)(예컨대, 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus: USB), 파이어와이어(FIREWIRE) 등)는 다른 디바이스들에 직접적으로 또는 네트워크(예컨대, 인터넷, 무선 LAN 등)를 통해 간접적으로 연결하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 외부 포트는 30-핀 커넥터와 동일하거나 유사하고/하거나 호환가능한 멀티-핀(예컨대, 30-핀) 커넥터이다.
접촉/모션 모듈(130)은 (디스플레이 제어기(156)와 함께) 터치 스크린(112), 및 다른 터치-감응형 디바이스들(예를 들어, 터치패드 또는 물리적 클릭 휠)과의 접촉을 검출할 수 있다. 접촉/모션 모듈(130)은 접촉이 발생했는지를 결정하는 것(예컨대, 손가락-다운 이벤트(finger-down event)를 검출하는 것), 접촉의 이동이 있는지를 결정하고 터치-감응형 표면을 가로지르는 이동을 추적하는 것(예컨대, 하나 이상의 손가락-드래그 이벤트(finger-dragging event)들을 검출하는 것), 및 접촉이 중지되었는지를 결정하는 것(예컨대, 손가락-업 이벤트(finger-up event) 또는 접촉 중단을 검출하는 것)과 같은, 접촉의 검출에 관련된 다양한 동작들을 수행하기 위한 다양한 소프트웨어 컴포넌트들을 포함한다. 접촉/모션 모듈(130)은 터치-감응형 표면으로부터 접촉 데이터를 수신한다. 일련의 접촉 데이터에 의해 나타나는 접촉 지점의 이동을 결정하는 것은 접촉 지점의 속력(크기), 속도(크기 및 방향) 및/또는 가속도(크기 및/또는 방향의 변화)를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 이들 동작들은 단일 접촉(예컨대, 한 손가락 접촉)에 또는 복수의 동시 접촉(예컨대, "멀티터치"/복수의 손가락 접촉)에 적용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접촉/모션 모듈(130) 및 디스플레이 제어기(156)는 터치패드 상의 접촉을 검출한다.
접촉/모션 모듈(130)은 사용자에 의한 제스처 입력을 검출할 수 있다. 터치-감응형 표면 상의 상이한 제스처들은 상이한 접촉 패턴들을 갖는다. 따라서, 제스처는 특정 접촉 패턴을 검출함으로써 검출될 수 있다. 예를 들어, 손가락 탭 제스처(finger tap gesture)를 검출하는 것은 손가락-다운 이벤트를 검출한 다음에 손가락-다운 이벤트와 동일한 위치(또는 실질적으로 동일한 위치)(예를 들어, 아이콘의 위치)에서 손가락 업 이벤트(리프트 오프(lift off))를 검출하는 것을 포함한다. 다른 예로서, 터치-감응형 표면 상에서 손가락 스와이프(swipe) 제스처를 검출하는 것은 손가락-다운 이벤트를 검출한 다음에 하나 이상의 손가락-드래그 이벤트들을 검출하고, 그에 후속하여 손가락-업(리프트 오프) 이벤트를 검출하는 것을 포함한다.
그래픽 모듈(132)은 디스플레이되는 그래픽의 강도를 변경하기 위한 컴포넌트들을 포함하는, 터치 스크린(112) 또는 다른 디스플레이 상에서 그래픽을 렌더링 및 디스플레이하기 위한 다양한 공지된 소프트웨어 컴포넌트들을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "그래픽"은 텍스트, 웹 페이지, 아이콘(예를 들어, 소프트 키들을 포함하는 사용자-인터페이스 객체들), 디지털 이미지, 비디오, 애니메이션 등을 제한 없이 포함하는, 사용자에게 디스플레이될 수 있는 임의의 객체를 포함한다.
일부 실시예들에서, 그래픽 모듈(132)은 사용될 그래픽을 나타내는 데이터를 저장한다. 각각의 그래픽에는 대응 코드가 할당될 수 있다. 그래픽 모듈(132)은 필요한 경우 좌표 데이터 및 다른 그래픽 특성 데이터와 함께 디스플레이될 그래픽을 특정하는 하나 이상의 코드를 애플리케이션들 등으로부터 수신하며, 이어서 스크린 이미지 데이터를 생성하여 디스플레이 제어기(156)에 출력한다.
그래픽 모듈(132)의 컴포넌트일 수 있는 텍스트 입력 모듈(134)은 다양한 애플리케이션들(예컨대, 연락처(137), 이메일(140), IM(141), 브라우저(147), 및 텍스트 입력이 필요한 임의의 다른 애플리케이션)에 텍스트를 입력하기 위한 소프트 키보드들을 제공한다.
GPS 모듈(135)은 디바이스의 위치를 결정하고, 이 정보를 다양한 애플리케이션들에서의 사용을 위해 (예컨대, 위치-기반 다이얼링에서 사용하기 위한 전화(138)에, 사진/비디오 메타데이터로서 카메라(143)에, 그리고 날씨 위젯, 지역 전화번호부 위젯 및 지도/내비게이션 위젯과 같은 위치-기반 서비스를 제공하는 애플리케이션들에) 제공한다.
애플리케이션들(136)은 하기의 모듈들(또는 명령어들의 세트), 또는 이들의 하위세트 또는 상위세트를 포함할 수 있다:
연락처 모듈(137)(종종 주소록 또는 연락처 목록으로 불림);
전화 모듈(138);
화상회의 모듈(139);
이메일 클라이언트 모듈(140);
인스턴트 메시징(IM) 모듈(141);
운동 지원 모듈(142);
정지 및/또는 비디오 이미지를 위한 카메라 모듈(143);
이미지 관리 모듈(144);
브라우저 모듈(147);
캘린더 모듈(148);
날씨 위젯(149-1), 주식 위젯(149-2), 계산기 위젯(149-3), 알람 시계 위젯(149-4), 사전 위젯(149-5), 및 사용자에 의해 획득되는 다른 위젯뿐만 아니라 사용자-생성 위젯(149-6)들 중 하나 이상을 포함할 수 있는 위젯 모듈(149);
사용자-생성 위젯(149-6)들을 만들기 위한 위젯 생성기 모듈(150);
탐색 모듈(151);
비디오 플레이어 모듈 및 음악 플레이어 모듈로 구성될 수 있는 비디오 및 음악 플레이어 모듈(152)
메모 모듈(153);
지도 모듈(154); 및/또는
온라인 비디오 모듈(155).
메모리(102) 내에 저장될 수 있는 다른 애플리케이션들(136)의 예는 다른 워드 프로세싱 애플리케이션, 다른 이미지 편집 애플리케이션, 드로잉 애플리케이션, 프레젠테이션 애플리케이션, JAVA-사용가능 애플리케이션, 암호화, 디지털 권한 관리, 음성 인식 및 음성 복제를 포함한다.
터치 스크린(112), 디스플레이 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132) 및 텍스트 입력 모듈(134)과 함께, 연락처 모듈(137)은 주소록에 이름(들)을 추가하는 것; 주소록으로부터 이름(들)을 삭제하는 것; 전화번호(들), 이메일 주소(들), 물리적 주소(들) 또는 기타 정보를 이름과 연관시키는 것; 이미지를 이름과 연관시키는 것; 이름들을 분류 및 정렬하는 것; 전화(138), 화상 회의(139), 이메일(140) 또는 IM(141)에 의한 통신을 개시하고/거나 용이하게 하기 위해 전화 번호들 또는 이메일 주소들을 제공하는 것 등을 포함하여 주소록 또는 연락처 목록(예컨대, 메모리(102) 또는 메모리(370) 내의 연락처 모듈(137)의 애플리케이션 내부 상태(192)에 저장됨)을 관리하는 데 사용될 수 있다.
RF 회로(108), 오디오 회로(110), 스피커(111), 마이크로폰(113), 터치 스크린(112), 디스플레이 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132), 및 텍스트 입력 모듈(134)과 함께, 전화 모듈(138)은, 전화 번호에 대응하는 글자들의 시퀀스를 입력하고, 주소록(137) 내의 하나 이상의 전화 번호에 액세스하고, 입력된 전화 번호를 수정하고, 각각의 전화 번호를 다이얼링하고, 대화를 하고, 대화가 완료된 때 접속해제하거나 끊는 데 사용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 무선 통신은 다양한 통신 표준들, 프로토콜들 및 기술들 중 임의의 것을 이용할 수 있다.
RF 회로(108), 오디오 회로(110), 스피커(111), 마이크로폰(113), 터치스크린(112), 디스플레이 제어기(156), 광 센서(164), 광 센서 제어기(158), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132), 텍스트 입력 모듈(134), 연락처 목록(137) 및 전화 모듈(138)과 함께, 화상회의 모듈(139)은 사용자 명령어들에 따라 사용자와 한 명 이상의 다른 참여자들 사이의 화상 회의를 개시, 시행 및 종료하도록 하는 실행 명령어들을 포함한다.
RF 회로(108), 터치 스크린(112), 디스플레이 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132) 및 텍스트 입력 모듈(134)과 함께, 이메일 클라이언트 모듈(140)은 사용자 명령어들에 응답하여 이메일을 작성, 전송, 수신, 및 관리하도록 하는 실행 명령어들을 포함한다. 이미지 관리 모듈(144)과 함께, 이메일 클라이언트 모듈(140)은 카메라 모듈(143)로 촬영된 정지 또는 비디오 이미지들을 갖는 이메일을 작성 및 전송하는 것이 매우 용이하게 한다.
RF 회로(108), 터치 스크린(112), 디스플레이 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132) 및 텍스트 입력 모듈(134)과 함께, 인스턴트 메시징 모듈(141)은, 인스턴트 메시지(instant message)에 대응하는 글자들의 시퀀스를 입력하고, 이전에 입력된 글자들을 수정하고, (예를 들어, 전화-기반 인스턴트 메시지들을 위한 단문자 메시지 서비스(SMS) 또는 멀티미디어 메시지 서비스(Multimedia Message Service: MMS) 프로토콜을 이용하거나 인터넷-기반 인스턴트 메시지들을 위한 XMPP, SIMPLE 또는 IMPS를 이용하여) 각각의 인스턴트 메시지를 송신하고, 인스턴트 메시지들을 수신하고, 수신된 인스턴트 메시지들을 보여주는 실행 명령어들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 송신되고/되거나 수신된 인스턴트 메시지들은 그래픽, 사진들, 오디오 파일들, 비디오 파일들, 및/또는 MMS 및/또는 강화된 메시징 서비스(Enhanced Messaging Service: EMS)에서 지원되는 바와 같이 다른 첨부물들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "인스턴트 메시징"은 전화-기반 메시지들(예컨대, SMS 또는 MMS를 이용하여 전송된 메시지들) 및 인터넷-기반 메시지들(예를 들어, XMPP, SIMPLE 또는 IMPS를 이용하여 전송된 메시지들) 양쪽 모두를 지칭한다.
RF 회로(108), 터치 스크린(112), 디스플레이 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132), 텍스트 입력 모듈(134), GPS 모듈(135), 지도 모듈(154), 및 음악 플레이어 모듈(146)과 함께, 운동 지원 모듈(142)은 (예컨대, 시간, 거리, 및/또는 열량 소비 목표와 함께) 운동들을 고안하고; 운동 센서들(스포츠 디바이스들)과 통신하고; 운동 센서 데이터를 수신하고; 운동을 모니터하는 데 사용되는 센서들을 교정하고; 운동을 위한 음악을 선택 및 재생하고; 운동 데이터를 디스플레이, 저장 및 송신하도록 하는 실행 명령어들을 포함한다.
터치 스크린(112), 디스플레이 제어기(156), 광 센서(들)(164), 광 센서 제어기(158), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132) 및 이미지 관리 모듈(144)과 함께, 카메라 모듈(143)은 정지 이미지들 또는 비디오(비디오 스트림을 포함함)를 캡처하고 이들을 메모리(102) 내에 저장하거나, 정지 이미지 또는 비디오의 특성을 수정하거나, 메모리(102)에서 정지 이미지 또는 비디오를 삭제하도록 하는 실행 명령어들을 포함한다.
터치 스크린(112), 디스플레이 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132), 텍스트 입력 모듈(134) 및 카메라 모듈(143)과 함께, 이미지 관리 모듈(144)은 정지 및/또는 비디오 이미지들을 배열하거나 수정(예컨대, 편집)하거나 달리 조작하고, 레이블링하고, 삭제하고, (예컨대, 디지털 슬라이드 쇼 또는 앨범에) 표시하고, 저장하도록 하는 실행 명령어들을 포함한다.
RF 회로(108), 터치 스크린(112), 디스플레이 시스템 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132) 및 텍스트 입력 모듈(134)과 함께, 브라우저 모듈(147)은 사용자 명령어들에 따라 인터넷을 브라우징하는 실행 명령어들을 포함하고, 이는 웹 페이지들 또는 그들의 일부분뿐만 아니라 웹 페이지들에 링크된 첨부물들 및 다른 파일들을 탐색, 그에 링크, 수신, 및 디스플레이하는 것을 포함한다.
RF 회로(108), 터치 스크린(112), 디스플레이 시스템 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132), 텍스트 입력 모듈(134), 이메일 클라이언트 모듈(140), 및 브라우저 모듈(147)과 함께, 캘린더 모듈(148)은 사용자 명령어들에 따라 캘린더들 및 캘린더들과 관련된 데이터(예컨대, 캘린더 엔트리, 할 일 목록 등)를 생성, 디스플레이, 수정, 및 저장하도록 하는 실행 명령어들을 포함한다.
RF 회로(108), 터치 스크린(112), 디스플레이 시스템 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132), 텍스트 입력 모듈(134) 및 브라우저 모듈(147)과 함께, 위젯 모듈들(149)은 사용자에 의해 다운로드 및 사용될 수 있거나(예컨대, 날씨 위젯(149-1), 주식 위젯(149-2), 계산기 위젯(1493), 알람 시계 위젯(149-4) 및 사전 위젯(149-5)), 또는 사용자에 의해 생성될 수 있는(예컨대, 사용자-생성 위젯(149-6)) 미니-애플리케이션들이다. 일부 실시예들에서, 위젯은 HTML(Hypertext Markup Language) 파일, CSS(Cascading Style Sheets) 파일 및 자바스크립트(JavaScript) 파일을 포함한다. 일부 실시예들에서, 위젯은 XML(Extensible Markup Language) 파일 및 자바스크립트 파일(예를 들어, 야후!(Yahoo!) 위젯들)을 포함한다.
RF 회로(108), 터치 스크린(112), 디스플레이 시스템 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132), 텍스트 입력 모듈(134) 및 브라우저 모듈(147)과 함께, 위젯 생성기 모듈(150)은 사용자에 의해 위젯들을 생성(예를 들어, 웹 페이지의 사용자 지정 부분을 위젯으로 변경)하는 데 사용될 수 있다.
터치 스크린(112), 디스플레이 시스템 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132) 및 텍스트 입력 모듈(134)과 함께, 탐색 모듈(151)은 사용자 명령어들에 따라 하나 이상의 탐색 기준들(예컨대, 하나 이상의 사용자-특정 검색어)에 일치하는 메모리(102) 내의 텍스트, 음악, 사운드, 이미지, 비디오, 및/또는 다른 파일들을 탐색하도록 하는 실행 명령어들을 포함한다.
터치 스크린(112), 디스플레이 시스템 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132), 오디오 회로(110), 스피커(111), RF 회로(108), 및 브라우저 모듈(147)과 함께, 비디오 및 음악 플레이어 모듈(152)은 사용자가 MP3 또는 AAC 파일들과 같은 하나 이상의 파일 포맷들로 저장된 녹음된 음악 및 다른 사운드 파일들을 다운로드 및 재생하게 하는 실행 명령어들, 및 비디오들을 (예컨대, 터치 스크린(112) 상에서 또는 외부 포트(124)를 통해 외부의 접속된 디스플레이 상에서) 디스플레이하거나, 상영하거나, 또는 달리 재생하도록 하는 실행 명령어들을 포함한다. 일부 실시예에서, 디바이스(100)는 MP3 플레이어의 기능을 포함할 수 있다.
터치 스크린(112), 디스플레이 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132) 및 텍스트 입력 모듈(134)과 함께, 메모 모듈(153)은 사용자 명령어들에 따라 노트, 할 일 목록 등을 생성 및 관리하도록 하는 실행 명령어들을 포함한다.
RF 회로(108), 터치 스크린(112), 디스플레이 시스템 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132), 텍스트 입력 모듈(134), GPS 모듈(135), 및 브라우저 모듈(147)과 함께, 지도 모듈(154)은 사용자 명령어들에 따라 지도 및 지도에 관련된 데이터(예컨대, 운전 방향; 특정 위치에서의 또는 그 인근의 상점들 및 다른 관심 지점들에 관한 데이터; 및 다른 위치-기반 데이터)를 수신하고, 디스플레이하고, 수정하고, 저장하는 데 사용될 수 있다.
터치 스크린(112), 디스플레이 시스템 제어기(156), 접촉 모듈(130), 그래픽 모듈(132), 오디오 회로(110), 스피커(111), RF 회로(108), 텍스트 입력 모듈(134), 이메일 클라이언트 모듈(140), 및 브라우저 모듈(147)과 함께, 온라인 비디오 모듈(155)은 사용자가 H.264와 같은 하나 이상의 파일 포맷의 온라인 비디오들을 액세스하고, 브라우징하고, (예컨대, 스트리밍 및/또는 다운로드에 의해) 수신하고, (예컨대, 터치 스크린 상에서 또는 외부 포트(124)를 통해 외부의 접속된 디스플레이 상에서) 재생하고, 특정 온라인 비디오로의 링크와 함께 이메일을 전송하고, 달리 관리하게 하는 명령어들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 이메일 클라이언트 모듈(140)보다는 오히려 인스턴트 메시징 모듈(141)이 특정 온라인 비디오로의 링크를 전송하는 데 사용된다.
앞서 확인된 모듈들 및 애플리케이션들의 각각은 전술된 하나 이상의 기능 및 본 출원에 기술된 방법들(예컨대, 본 명세서에 기술되는 컴퓨터-구현 방법들 및 다른 정보 프로세싱 방법들)을 수행하기 위한 실행 명령어들의 세트에 대응한다. 이 모듈(즉, 명령어들의 세트)들은 별도의 소프트웨어 프로그램들, 프로시저(procedure)들 또는 모듈들로서 구현될 필요가 없으며, 따라서 이 모듈들의 다양한 하위세트들이 다양한 실시예들에서 조합되거나 달리 재배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리(102)가 앞서 확인된 모듈들 및 데이터 구조들의 하위세트를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(102)는 전술되지 않은 추가의 모듈들 및 데이터 구조들을 저장할 수 있다.
일부 실시예들에서, 디바이스(100)는 디바이스 상의 미리 정의된 기능들의 세트의 동작이 터치 스크린 및/또는 터치패드를 통해 전용으로 수행되는 디바이스이다. 터치 스크린 및/또는 터치패드를 디바이스(100)의 동작을 위한 주 입력 제어 디바이스로서 사용함으로써, 디바이스(100) 상의 (푸시 버튼들, 다이얼들 등과 같은) 물리적 입력 제어 디바이스들의 수가 감소될 수 있다.
터치 스크린 및/또는 터치패드를 통해 전용으로 수행될 수 있는 미리 정의된 세트의 기능들은 사용자 인터페이스들 사이의 내비게이션을 포함한다. 일부 실시예들에서, 터치패드는 사용자에 의해 터치될 때 디바이스(100)를 디바이스(100) 상에 디스플레이될 수 있는 임의의 사용자 인터페이스로부터 메인, 홈 또는 루트 메뉴로 내비게이트한다. 그러한 실시예들에서, 터치패드는 "메뉴 버튼"으로 지칭될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 메뉴 버튼은 터치패드 대신에 물리적 푸시 버튼 또는 다른 물리적 입력 제어 디바이스일 수 있다.
도 2는 일부 실시예들에 따른, 터치 스크린(112)을 구비한 휴대용 다기능 디바이스(100)를 나타낸다. 터치 스크린은 사용자 인터페이스(UI)(200) 내에 하나 이상의 그래픽을 디스플레이할 수 있다. 이러한 실시예에서뿐만 아니라 하기에 기술되는 다른 실시예들에서, 사용자는, 예를 들어 하나 이상의 손가락(202)(도면에서 축척대로 도시되지는 않음) 또는 하나 이상의 스타일러스(203)(도면에서 축척대로 도시되지는 않음)를 이용하여, 그래픽 상에 제스처를 행함으로써 그래픽들 중 하나 이상을 선택할 수 있다.
디바이스(100)는 또한 "홈" 또는 메뉴 버튼(204)과 같은 하나 이상의 물리적 버튼을 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 메뉴 버튼(204)은 디바이스(100) 상에서 실행될 수 있는 애플리케이션들의 세트 내의 임의의 애플리케이션(136)으로 내비게이트하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 메뉴 버튼은 터치 스크린(112) 상에 디스플레이된 GUI에서 소프트 키로서 구현된다.
일 실시예에서, 디바이스(100)는 터치 스크린(112), 메뉴 버튼(204), 디바이스의 전원을 온/오프하고 디바이스를 잠그기 위한 푸시 버튼(206), 음량 조절 버튼(들)(208), 가입자 아이덴티티 모듈(SIM) 카드 슬롯(210), 헤드 셋 잭(212), 및 도킹/충전 외부 포트(124)를 포함한다. 푸시 버튼(206)을 사용하여, 버튼을 누르고 버튼을 미리 정의된 시간 간격 동안 누른 상태로 유지함으로써 디바이스에 대해 전원을 턴 온/오프하고; 버튼을 누르고 미리 정해진 시간 간격이 경과하기 전에 버튼 누름을 해제함으로써 디바이스를 잠그고/잠그거나; 디바이스를 잠금해제하거나 잠금해제 프로세스를 개시할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 디바이스(100)는 또한 마이크로폰(113)을 통해 일부 기능들의 활성화 또는 비활성화를 위한 구두 입력(verbal input)을 수신할 수 있다.
주의할 점은, 다음의 많은 예시들이 (디바이스의 전면 상의) 광 센서/카메라(164)에 관한 것일 수 있지만, 광 센서/카메라(164)를 대신하여 디스플레이의 반대 방향의 후면 카메라 또는 광 센서가 사용될 수 있다.
음성 코일 모터(VCM) 광학 이미지 안정화 (OIS) 와이어
일부 실시예들은, 모바일 핸드헬드 디바이스 또는 기타 다기능 디바이스에 사용되는 것과 같은 소형 카메라에 사용하기 위한 액추에이터 모듈을 포함한다. 하이엔드 소형 카메라에는, '오토 포커스(auto-focus)' (AF)를 포함하는 것이 일반적인데, 이를 통해 물체 초점 거리가 조정되어 상이한 거리에 있는 물체들이 상평면에서 선명하게 초점이 맞아, 디지털 이미지 센서에 의해 캡쳐되도록 한다. 일부 실시예들은 부가된 특징부 및 그러한 모바일 디바이스에 부가된 디바이스를 수용하기 위하여, 지속적인 소형화뿐만 아니라 그러한 소형 카메라의 성능에 개선을 가능하게 한다.
일부 실시예들은 그러한 기생 모션에 단단한 서스펜션 메커니즘을 수용함으로써, 광축을 따르는 렌즈 모션이 다른 자유도, 특히 광축에 직교하는 축들을 중심으로 하는 틸트에서 최소 기생 모션이 수반되도록 한다. 일부 실시예들은 약 1 마이크로미터까지 렌즈 위치를 제어하고, 일부 그러한 서스펜션 메커니즘은 마찰의 이유가 된다.
일부 실시예들은 액추에이터와 같은 컴포넌트들의 크기의 감소를 허용한다. 일부 실시예들은 추가로, 사용자 손떨림을 보상하는 방식으로 렌즈 및 이미지 센서 중 하나 이상을 움직여서, 더 빛이 낮은 조건에서 더 긴 노출 시간을 허용하면서, 또한 비디오 캡쳐를 개선하는 광학 이미지 안정화(OIS)와 같은 증강된 특징부가 소형 카메라에 추가되도록 한다.
일부 실시예들은 고품질 소형 카메라를 위한 액추에이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 음성 코일 모터 (VCM)가 액추에이터로서 사용된다. 그와 같은 액추에이터에서, 자기장 내의 전류 전달 전도체는 전도체 내의 전류와 자기장의 외적에 비례하는 힘을 겪게 된다. 이 힘은 로렌츠 힘으로 알려져 있다. 일부 실시예에서, 자기장의 방향이 전류 흐름의 방향에 직교하는 경우 로렌츠 힘이 가장 크고, 전도체에 생성된 힘은 둘 모두에 직교한다. 로렌츠 힘은 자기장 밀도 및 전도체를 통과하는 전류에 비례한다.
따라서 일부 실시예들은, 생성되는 힘이 전도체를 통과하는 전류에 비례하도록 액추에이터의 모든 위치에서 코일과 교차하는 실질적으로 일정한 자기장을 갖도록 설계된 액추에이터를 사용한다. 일부 실시예들은 음성 코일 모터 기술을 추가로 사용하고 전력 소비, 성능을 개선하고, 크기를 축소하고, 광학 이미지 안정화를 포함하는 부가 기능을 추가하는 데 적합한 액추에이터 아키텍처를 포함한다.
도 3a는 일부 실시예들에 따른 완전한 액추에이터 모듈을 도시한다. 일부 실시예에서, 액추에이터(300)는 9.9mm (X(302))와 7.8mm (Y(304))의 설치면적을 갖고, 이는 카메라 렌즈의 광축에 직교하는 선형적인 치수이다. 높이는 3.3mm (Z(306))이고, 이는 렌즈 광축에 평행하다. 카메라 높이가 셀룰러폰 또는 기타 다기능 디바이스의 두께를 제한하기 때문에, 일부 실시예들은 감소된 Z차원(306)을 수용하도록 설계되고, 이는 다기능 디바이스 설계 간의 경쟁력있는 차별성이 될 수 있다.
일부 실시예들이 통상적으로 현대 스마트폰 또는 기타 다기능 디바이스의 디스플레이 스크린 위에 위치하는 카메라에서 사용됨에 따라, 실시예들은 상업적으로 가치있을 수 있는, 액추에이터의 Y차원(304)에 대하여 우수한 제어를 가능하게 한다. 상부 스프링(308), 렌즈 캐리어(310), 차폐 캔(312), 임베디드 코일을 구비한 광학 이미지 안정화 가요성 인쇄 회로(OIS FPC)(314), 및 하부 스프링(316).
도 3b는 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔이 보이지 않는 액추에이터를 도시한다. 따라서, 더 많은 메커니즘이 관찰될 수 있다. 일부 실시예에서, 액추에이터(318)는 자동초점 요크(320), 광학 이미지 안정화 코일(322), 상부 스프링(324), 및 광학 이미지 안정화 서스펜션 코너 와이어(326 - 332)를 포함한다.
도 3c는 일부 실시예들에 따른 액추에이터(334)의 평면도를 도시한다. 차폐 캔(336)이 본 도면에 포함된다. 도 4는 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔 및 요크가 보이지 않는 액추에이터의 평면도를 도시한다. 도 4는 도 3c와 동일한 액추에이터(400)의 사시도를 도시하지만, 자석(402 - 408) 및 광학 이미지 안정화 코일(412 - 418)과 같은 내부 컴포넌트들을 노출하기 위하여 자동초점 요크가 보이지 않는다.
도 5는 도 3b와 동일한 상태의 조립체의 액추에이터를 도시하지만, 액추에이터(500)의 한 코너의 더 확대된 사시도를 나타낸다. 자동초점 요크(504) 및 와이어 마운트(502)가 도시된다. 액추에이터(500)의 기본 자동초점 음성 코일 모터 구성은 렌즈(도시되지 않음)가 나중에 돌려서 고정되는, 나사형 렌즈 캐리어(508)에 감겨진 단일 자동초점 코일(도시되지 않음)로 구성된다. 자동초점 요크 컴포넌트(504)는 코너들에서 4 개의 자석(본 도면에서 도시되지 않음)을 지지하고 하우징한다. 각각의 자석은 자기장을 생성하도록 극성을 띄고, 자동초점 기능을 위한 자기장의 유용한 성분은 광축(510)에 직교하고, 자동초점 코일에 근접한 각각의 자석의 평면에 직교하고, 4 개의 모든 자석의 자기장은 모두 자동초점 코일을 향하거나, 또는 그것으로부터 멀어져서, 4 개의 모든 자석으로부터의 로렌츠 힘이 광축(510)과 동일한 방향으로 작용하도록 한다.
자동초점 요크(504)는 액추에이터(500)의 자동초점조정 메커니즘을 위한 지지 샤시 구조로서 작용한다. 렌즈 캐리어(508)는 상부 스프링(512) 및 하부 스프링(본 도면에서 보이지 않음)에 의해 자동초점 요크(504)에 매달려 있다. 이러한 방식으로 전류가 자동초점 코일에 인가되면, 4 개의 자석의 존재로 인해 로렌츠 힘이 나타나고, 실질적으로 광축(510)에 평행한 힘이 생성되어 렌즈 캐리어(508)를 움직이고, 따라서, 액추에이터(500)의 자동초점조정 메커니즘의 지지 구조체에 대하여, 광축(510)을 따라, 렌즈를 움직이게 되어, 렌즈의 초점을 맞추도록 한다. 상부 스프링(512) 및 하부 스프링은 렌즈 캐리어(508)를 매달고 있고 실질적으로 기생 모션들을 제거하는 것뿐만 아니라, 로렌츠 힘을 막아, 힘을 렌즈의 변위로 변환한다. 도 3a 내지 도 8의 기본 아키텍처는 통상적인 일부 실시예들이고, 광학 이미지 안정화 기능은, 각속도를 감지하는 2 축 또는 3 축 자이로스코프와 같은 일부 수단에 의해 검출되는 바와 같이, 사용자 손떨림에 응답하여, 액추에이터(500)의 전체 자동초점조정 메커니즘(자동초점 요크(504)에 의해 지지됨)을 광축(510)에 직교하는 선형적인 방향으로 이동하는 것을 포함한다. 관심있는 손떨림은 '피치 및 요(yaw) 방향'으로 카메라의 각도 틸트(angular tilt)를 변경하는 것이고, 이는 이미지 센서에 대한 렌즈의 선형 움직임에 의해 보상될 수 있다.
실시예들은 2 쌍의 광학 이미지 안정화 코일(예를 들어, 506 및 514)을 사용함으로써 이 2 개의 독립적인 자유도 모션을 성취하는데, 각 쌍은 함께 작용하여 광축(510)에 직교하는 한 선형 축에 제어된 모션을 전달하고, 각 쌍은 다른 쌍에 실질적으로 직교하는 방향으로 제어된 모션을 전달한다. 이 광학 이미지 안정화 코일(506, 514)은 카메라 액추에이터(500) 지지 구조체에 고정되고, 전류가 적절하게 인가되면, 광학 이미지 안정화 코일(506, 514)은 액추에이터(500)의 전체 자동초점조정 메커니즘에 로렌츠 힘을 생성하여, 원하는 대로 그것을 움직인다. 로렌츠 힘에 요구되는 자기장은 자동초점 기능을 위한 로렌츠 힘을 인에이블하는 4 개의 동일한 자석에 의해 생성된다. 그러나, 광학 이미지 안정화 움직임의 모션의 방향이 자동초점 움직임에 직교하기 때문에, 광축(510)에 평행한 방향의 자기장의 성분을 갖는, 4 개의 자석의 프린징 자계가 사용된다.
도 6은 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔 및 요크가 보이지 않는 액추에이터의 사시도를 도시한다. 액추에이터(600)의 기본 자동초점 음성 코일 모터 구성은 렌즈(도시되지 않음)가 나중에 돌려서 고정되는, 나사형 렌즈 캐리어(608)에 감겨진 단일 자동초점 코일(618)로 구성된다. 자동초점 요크 컴포넌트(도시되지 않음)는 코너들에서 4 개의 자석(예를 들어, 620 - 622)을 지지하고 하우징한다. 각각의 자석(예를 들어, 620 - 622)은 자기장을 생성하도록 극성을 띠고, 자동초점 기능을 위한 자기장의 유용한 성분은 광축(610)에 직교하고, 자동초점 코일(618)에 근접한 자석(예를 들어, 620 - 622)의 각각의 평면에 직교하고, 4 개의 모든 자석의 자기장은 모두 자동초점 코일(618)을 향하거나, 또는 자동초점 코일(618)로부터 멀어져서, 4 개의 모든 자석(예를 들어, 620 - 622)으로부터의 로렌츠 힘이 광축(610)과 동일한 방향으로 작용하도록 한다.
자동초점 요크(도시되지 않음)는 액추에이터(600)의 자동초점조정 메커니즘을 위한 지지 샤시 구조로서 작용한다. 렌즈 캐리어(608)는 상부 스프링(612) 및 하부 스프링(624)에 의해 자동초점 요크에 매달려 있다. 이러한 방식으로 전류가 자동초점 코일(618)에 인가되면, 4 개의 자석(예를 들어, 620 - 622)의 존재로 인해 로렌츠 힘이 나타나고, 실질적으로 광축(610)에 평행한 힘이 생성되어 렌즈 캐리어(608)를 움직이고, 따라서, 액추에이터(600)의 자동초점조정 메커니즘의 지지 구조체에 대하여, 광축(610)을 따라, 렌즈를 움직이게 되어, 렌즈의 초점을 맞추도록 한다. 상부 스프링(612) 및 하부 스프링(624)은 렌즈 캐리어(608)를 매달고 있고 실질적으로 기생 모션들을 제거하는 것뿐만 아니라, 로렌츠 힘을 막아, 힘을 렌즈의 변위로 변환한다. 도 3a 내지 도 8의 기본 아키텍처는 통상적인 일부 실시예들이고, 광학 이미지 안정화 기능은, 각속도를 감지하는 2 축 또는 3 축 자이로스코프와 같은 일부 수단에 의해 검출되는 바와 같이, 사용자 손떨림에 응답하여, 액추에이터(600)의 전체 자동초점조정 메커니즘(자동초점 요크에 의해 지지됨)을 광축(610)에 직교하는 선형적인 방향으로 이동하는 것을 포함한다. 관심있는 손떨림은 '피치 및 요 방향'으로 카메라의 각도 틸트를 변경하는 것이고, 이는 이미지 센서에 대한 렌즈의 선형 움직임에 의해 보상될 수 있다.
실시예들은 2 쌍의 광학 이미지 안정화 코일(예를 들어, 606 및 614)을 사용함으로써 이 2 개의 독립적인 자유도 모션을 성취하는데, 각 쌍은 함께 작용하여 광축(610)에 직교하는 한 선형 축에 제어된 모션을 전달하고, 각 쌍은 다른 쌍에 실질적으로 직교하는 방향으로 제어된 모션을 전달한다. 이 광학 이미지 안정화 코일(606, 614)은 카메라 액추에이터(600) 지지 구조체에 고정되고, 전류가 적절하게 인가되면, 광학 이미지 안정화 코일(606, 614)은 액추에이터(600)의 전체 자동초점조정 메커니즘에 로렌츠 힘을 생성하여, 원하는 대로 그것을 움직인다. 로렌츠 힘에 요구되는 자기장은 자동초점 기능을 위한 로렌츠 힘을 인에이블하는 4 개의 동일한 자석(예를 들어, 620 - 622)에 의해 생성된다. 그러나, 광학 이미지 안정화 움직임의 모션의 방향이 자동초점 움직임에 직교하기 때문에, 광축(610)에 평행한 방향의 자기장의 성분을 갖는, 4 개의 자석(예를 들어, 620 - 622)의 프린징 자계가 사용된다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 외부 차폐 캔 및 요크가 보이지 않는 액추에이터의 단면도를 도시한다. 자동초점 요크(704) 및 와이어 마운트(702a 및 702b)가 도시된다. 액추에이터(700)의 기본 자동초점 음성 코일 모터 구성은 렌즈(도시되지 않음)가 나중에 돌려서 고정되는, 나사형 렌즈 캐리어(708)에 감겨진 단일 자동초점 코일(718)로 구성된다. 자동초점 요크 컴포넌트(704)는 코너들에서 4 개의 자석(예를 들어, 720 및 722)을 지지하고 하우징한다. 각각의 자석은 자기장을 생성하도록 극성을 띠고, 자동초점 기능을 위한 자기장의 유용한 성분은 광축(710)에 직교하고, 자동초점 코일(718)에 근접한 자석(예를 들어, 720 및 722)의 각각의 평면에 직교하고, 4 개의 모든 자석(예를 들어, 720 및 722)의 자기장은 모두 자동초점 코일(718)을 향하거나, 또는 자동초점 코일(718)로부터 멀어져서, 4 개의 모든 자석(예를 들어, 720 및 722)으로부터의 로렌츠 힘이 광축(710)과 동일한 방향으로 작용하도록 한다. 홀 센서(730)가 도시된다.
자동초점 요크(704)는 액추에이터(700)의 자동초점조정 메커니즘을 위한 지지 샤시 구조로서 작용한다. 렌즈 캐리어(708)는 상부 스프링(712) 및 하부 스프링(724)에 의해 자동초점 요크(704)에 매달려 있다. 이러한 방식으로 전류가 자동초점 코일(718)에 인가되면, 4 개의 자석(예를 들어, 720 및 722)의 존재로 인해 로렌츠 힘이 나타나고, 실질적으로 광축(710)에 평행한 힘이 생성되어 렌즈 캐리어(708)를 움직이고, 따라서, 액추에이터(700)의 자동초점조정 메커니즘의 지지 구조체에 대하여, 광축(710)을 따라, 렌즈를 움직이게 되어, 렌즈의 초점을 맞추도록 한다. 상부 스프링(712) 및 하부 스프링(724)은 렌즈 캐리어(708)를 매달고 있고 실질적으로 기생 모션들을 제거하는 것뿐만 아니라, 로렌츠 힘을 막아, 힘을 렌즈의 변위로 변환한다. 도 3a 내지 도 8의 기본 아키텍처는 통상적인 일부 실시예들이고, 광학 이미지 안정화 기능은, 각속도를 감지하는 2 축 또는 3 축 자이로스코프와 같은 일부 수단에 의해 검출되는 바와 같이, 사용자 손떨림에 응답하여, 액추에이터(700)의 전체 자동초점조정 메커니즘(자동초점 요크(704)에 의해 지지됨)을 광축(710)에 직교하는 선형적인 방향으로 이동하는 것을 포함한다. 관심있는 손떨림은 '피치 및 요 방향'으로 카메라의 각도 틸트를 변경하는 것이고, 이는 이미지 센서에 대한 렌즈의 선형 움직임에 의해 보상될 수 있다.
실시예들은 2 쌍의 광학 이미지 안정화 코일(예를 들어, 706 및 714)을 사용함으로써 이 2 개의 독립적인 자유도 모션을 성취하는데, 각 쌍은 함께 작용하여 광축(710)에 직교하는 한 선형 축에 제어된 모션을 전달하고, 각 쌍은 다른 쌍에 실질적으로 직교하는 방향으로 제어된 모션을 전달한다. 이 광학 이미지 안정화 코일(706, 714)은 카메라 액추에이터(700) 지지 구조체에 고정되고, 전류가 적절하게 인가되면, 광학 이미지 안정화 코일(706, 714)은 액추에이터(700)의 전체 자동초점조정 메커니즘에 로렌츠 힘을 생성하여, 원하는 대로 그것을 움직인다. 로렌츠 힘에 요구되는 자기장은 자동초점 기능을 위한 로렌츠 힘을 인에이블하는 4 개의 동일한 자석에 의해 생성된다. 그러나, 광학 이미지 안정화 움직임의 모션의 방향이 자동초점 움직임에 직교하기 때문에, 광축(710)에 평행한 방향의 자기장의 성분을 갖는, 4 개의 자석의 프린징 자계가 사용된다.
도 8은 일부 실시예들에 따른 코너를 지나는 단면을 나타내는 액추에이터의 정면도를 도시한다. 액추에이터(800) 내에, 서스펜션 와이어(802), 광학 이미지 안정화 코일(806), 자석(820) 및 렌즈 캐리어(808)가 표시된다. 도 4, 도 6, 도 7 및 도 8은 광학 이미지 안정화 코일들이 AF 메커니즘에 장착된 자석들에 대하여 어떻게 배열되는지 도시한다.
도 9는 일부 실시예들에 따른 자석 및 코일 구성의 개략도를 도시한다. 도 9는, 도 7 및 도 8과 유사한, 하나의 자석(902), 자동초점 코일(904) 및 광학 이미지 안정화 코일(906)을 통과하는 단면의 개략적 표현(900)이다. 자기장 성분(908)은 "수평"하고 자동초점 기능(910)을 위한 로렌츠 힘을 인에이블한다. 그러나, 또한 주의할 점은 프린징 자계(912)는 광학 이미지 안정화 코일(906)의 각 절반을 관통하는데, 자계(912)의 '수직' 성분이 광학 이미지 안정화 코일(906)의 각 절반에서 반대 방향에 있다는 것이다. 또한 주의할 점은 광학 이미지 안정화 코일(906)이 연속적이기 때문에, 광학 이미지 안정화 코일(906)의 각 절반에서의 전류 흐름의 방향 또한 반대라는 것이다. 이것은 페이지에서 나오는 전류를 나타내는, 광학 이미지 안정화 코일(906)의 절반의 각각의 와이어에 있는 '점'(914)들, 및 페이지 안으로 흐르는 전류를 나타내는, 광학 이미지 안정화 코일(906)의 다른 절반의 각각의 와이어에 있는 'X표'(916)들에 의해 도시된다. 따라서 광학 이미지 안정화 코일(906)의 각 절반에서 생성되는 로렌츠 힘(918)은 동일한 방향이고, 이 경우엔 오른쪽이다. 그리고 자동초점 코일(910)에서의 로렌츠 힘은 위를 향한다.
도 5로 돌아가서, 액추에이터(500) 지지 구조체 상의 자동초점조정 메커니즘의 서스펜션은 가장 바람직한 원형 단면의 4 개의 코너 와이어(예를 들어, 530)의 사용으로 성취된다. 와이어(530)는 상대적으로 낮은 강성을 갖고 구부러질 수 있는 플렉서 빔(flexure beam)으로서 작용하여, 두 광학 이미지 안정화 자유도에서의 모션을 허용한다. 그러나, 일부 실시예에서 와이어(530)는 광축에 평행한 방향으로 상대적으로 강성이고, 이것은 와이어가 늘어나거나 또는 구부러지도록 함으로써, 실질적으로 이들 방향에서 기생 모션을 방지한다. 추가로, 그러한 4 개의 와이어의 존재는, 적절하게 분배되어, 피치 및 요의 기생 틸트 방향으로 고정되도록 하여, 실질적으로 렌즈와 이미지 센서 간의 상대적으로 동적인 틸트를 방지한다. 각각의 와이어(530)가 길이의 변화를 요구하는 방향에서 강경하고, 따라서 각각의 와이어 끝의 고정 포인트들(전체 8 포인트)은 실질적으로 광학 이미지 안정화 메커니즘의 모든 동작 위치에 대한 평행육면체의 꼭지점을 형성할 것이라는 것을 인정함으로써 알 수 있다.
주의할 점은 다기능 디바이스에 대한 강한 충격 및 낙하 테스트 요건 때문에, 일부 실시예들은 그러한 충격에 의해 야기된 광축 방향의 자동초점조정 메커니즘의 모션들로부터 광학 이미지 안정화 서스펜션 와이어를 결합해제하는 수단을 제공한다는 것이다. 결합 해제 수단은 작동 하중에서 강경할 수 있지만, 자동초점조정 메커니즘의 허용 가능한 모션을 수용할 만큼 충분히 부드럽고, 따라서 코너 와이어들이 신장되고 소성 변형되는 것을 방지한다. 분리 구조(와이어 마운트(502))는 각각의 코너에서 자동초점 상부 스프링에 대한 연장부와 같이 구현된다. 이러한 방식으로 코너 와이어(530)들은 상대적으로 짧은 플렉서 스프링을 통해 자동초점 요크에 연결되고, 이는 단단하지만, 극한 상황에서 일부 모션을 가능하게 한다. 그러한 구조는 메커니즘 신뢰성에 유용하고, 하나가 도 5에 강조되어 있다.
도 4를 간단하게 참조하면, 일부 실시예들은 자석(402 - 408)의 위치 및 배향의 유리한 배열을 특징으로 하는데, 코너들에 자석(402 - 408)이 있고, 자석 및 그것의 극성 방향은 액추에이터 모듈(400)의 각각의 면(422 - 428)에 대하여 실질적으로 45 도이다.
도 9를 간단하게 참조하면, 자석(902)의 프린징 자계(912)의 사용은, 일부 실시예에서, 각각의 광학 이미지 안정화 코일(906)이 자석의 두께보다 더 큰 설치면적(너비)을 갖는다는 것을 암시한다. 도 4를 다시 참조하면, 광학 이미지 안정화 코일(412 - 418)은 (일부분이 자동초점 코일 및 렌즈 캐리어에 의해 보이지 않지만) 자석(402 - 408)의 양쪽에서 보일 수 있다. 일부 실시예들은, 일부 애플리케이션에 대하여, 카메라의 X 차원이 Y 차원보다 덜 중요하다는 관찰 결과를 이용하여, 자석 및 광학 이미지 안정화 코일(412 - 418)을 렌즈 중심으로 움직여 Y 차원에 미치는 임의의 영향을 제거한다.
일부 실시예들은 또한 자석(402 - 408) 및 광학 이미지 안정화 코일(412 - 418)의 45 도 각도를 유지하여, 광학 이미지 안정화 코일(412 - 418)의 각 쌍이 실질적으로 다른 것에 직교하는 힘을 생성하도록 한다. 그러나, 지금 각각의 광학 이미지 안정화 코일(412 - 418)은 더 이상 광축을 통해 작용하지 않는 자동초점조정 메커니즘에 힘을 생성하고, 따라서 렌즈 둘레에 토크를 생성한다. 이것을 방지하기 위하여, 각각의 광학 이미지 안정화 코일(412 - 418)에 의해 생성되는 토크는 그것의 대각선 반대편 동반자에 의해 생성되는 토크에 대하여 명목상 크기가 동일하고 방향은 반대여서, 광학 이미지 안정화 코일(412 - 418)의 쌍으로부터 명목상 최종적인 토크가 없다는 것이 주의될 수 있다.
추가로, 일부 실시예들은 틸트 센서(대부분 통상적으로 자이로스코프)에 의해 측정된 바와 같은 손떨림 틸트를 2 개의 45 도 축 방향의 렌즈 움직임으로 변환하는 맵핑을 제공한다. 일부 실시예에서, 이 구성의 자석(402 - 408) 및 광학 이미지 안정화 코일(412 - 418)은 이들 컴포넌트의 존재 및 프린징 자계의 사용으로부터 카메라 Y 차원에 미치는 영향을 제거한다.
도 10은 일부 실시예들에 따른 짧은 면에 평행하게, 중간을 지나는 단면을 나타내는 액추에이터의 정면도를 도시한다. 액추에이터(1000)는 차폐 캔(1002), 자동초점 요크(1004), 자동초점 코일(1112), 렌즈 캐리어(1006), 상부 스프링(1008), 및 하부 스프링(1010)을 포함한다.
도 11은 일부 실시예들에 따른 중간을 지나는 단면을 나타내는, 액추에이터의 정면도를 도시한다. 액추에이터(1100)는 차폐 캔(1102), 자동초점 요크(1104), 자동초점 코일(1112), 렌즈 캐리어(1106), 상부 스프링(1108), 및 하부 스프링(1110)을 포함한다.
일부 실시예에서, 자동초점 요크(1104)는 자동초점조정 메커니즘 지지 구조체를 형성하여, 자동초점조정 메커니즘에 대한 성형된 지지 구조체 컴포넌트가 없다. 이러한 양태의 실시예들의 영향은 도 10 및 도 11에서 명백하다. 일부 실시예에서, 카메라의 Y 차원은 아래의 치수들의 누적에 의해 설정된다:
렌즈 직경 및 나사산
나사산 외측의 렌즈 캐리어(1106)의 성형된 벽 두께
자동초점 코일(1112)의 두께
자동초점 코일(1112)과 자동초점 요크(1104) 간의 간격 (상대적인 모션 및 제조와 조립체 공차를 허용하는 데 필요함)
자동초점 요크(1104)의 두께
자동초점 요크(1104)와 차폐 캔(1102) 간의 간격 (광학 이미지 안정화 모션 및 제조와 조립체 공차를 허용하는 데 필요함)
차폐 캔(1102)의 두께.
자동초점 요크(1104)를 자동초점조정 메커니즘 지지 구조체로서 사용하는 것은 이러한 누적의 일부를 감소시키는데, 그 이유는 자동초점 요크(1104) 두께가 통상적으로 0.1mm 내지 0.15mm이기 때문이다. 일부 실시예에서, 나사산이 없는 렌즈를 사용하는 것, 및 렌즈 캐리어(1106)까지 함께 제거하고 자동초점 코일(1112)을 렌즈에 직접 장착하는 것을 포함하는, 다른 개선점들이 본 발명의 일부이다.
추가로, 일부 실시예들은 자동초점 코일(1112)을 4 개의 코너 코일로 분할하여 자동초점 코일(1112)이 Y 차원에 영향을 주지 않도록 한다. 그러나, 그러한 실시예들은 종종 다중 극성 자석을 사용하는데, 이는 프린징 자계를 감소시키고 그로 인해 광학 이미지 안정화 메커니즘의 주어진 전류에 대한 로렌츠 힘을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 자동초점 요크(1104)를 자동초점조정 메커니즘 지지 구조체로서 사용하는 것은 또한 액추에이터(1100)의 Z 차원에 영향을 준다. 상부 스프링(1108)은 자동초점 요크(1104)에 직접 장착되어, 구조의 Z 차원이 최소화된다. 자동초점 코일(1112)에 대한 전기 접속부는 상부 스프링(1108)을 2 개의 조각으로 분할하고, 자동초점 코일(1112)의 한쪽 끝을 상부 스프링(1108)의 각 절반에 솔더링함으로써 만들어진다. 이어서 전기 신호는 코너 와이어(도시되지 않음)를 경유하여 광학 이미지 안정화 가요성 인쇄 회로(1114)로 전달되고, 이는 일부 실시예에서 액추에이터(1100)의 베이스를 형성하고, 임베디드 광학 이미지 안정화 코일(도시되지 않음)을 포함한다. 이 전기적 경로는 상부 스프링(1108)에서 자동초점 요크(1104)까지 전기적 절연을 사용하고, 이는 통상적으로 연자성(soft magnetic) 및 전기 전도성 시트 금속 재료로 만든 깊은 홈(drawn)이다. 일부 실시예에서, 이는 자동초점 요크(1104)를 일부 종류의 비전도성 코팅으로 코팅함으로써 성취된다. 대안적으로, 일부 실시예에서는, 일부 종류의 얇은 절연 개스킷 또는 기타 층이 상부 스프링(1108)과 자동초점 요크(1104) 사이에 개재한다. 그러나, 어떤 경우에도, 자동초점 요크(1104)는 계속 자동초점조정 메커니즘의 구조적 지지 기능을 제공하고 있고, 상부 스프링(1108)을 위한 경성 마운트를 형성한다.
일부 실시예들은 성형된 렌즈 캐리어(1106)에 대한 상부 스프링(1108)과 하부 스프링(1110) 둘 모두의 기계적 접속부를 포함하고, 통상적으로 열융착(heatstaking) 공정을 이용하는데, 통상적으로 홀들이 있는 상부 스프링(1108)과 하부 스프링(1110)의 영역을 렌즈 캐리어(1106) 상의 플라스틱 포스트들 위에 맞추고, 이어서 가열하고 압착하여 버섯 머리를 형성하여, 상부 스프링(1108)과 하부 스프링(1110)을 유지한다. 일부 실시예에서, 렌즈 캐리어(1106)와 상부 스프링(1108) 및 하부 스프링(1110) 간의 이러한 기계적 접속부들은 렌즈 캐리어(1106)의 X-방향을 따라 배치된다(즉, 그것들이 액추에이터(1100)의 2 개의 짧은 면에 가장 가까움). 카메라의 Y 차원에 영향을 줄 수 있는 위치들에 장착 포인트가 없다.
일부 실시예들은 액추에이터(1100)의 Z 차원을 최소화하도록 설계된다. 자동초점 요크(1104)를 상부 스프링(1108)이 효과적으로 결합되는 지지 구조체로서 사용하기 때문에(비록 잠재적으로 일부 종류의 얇은 개재층을 통하지만), 상부 스프링(1108)은 자동초점조정 메커니즘의 상부에 있다. 일부 실시예에서, 코너 와이어를 상부 스프링(1108)에 부착하는 방법은 상부 스프링(1108)의 상부 및 더 접근 가능한 면과 코너들의 와이어에 솔더 연결부를 만드는 것이다. 이것은 솔더 볼이 상부 스프링(1108)의 상면에 수용된다는 것을 의미한다. 이런 방식으로, 일부 실시예들은, Z 차원에 영향을 주지 않고 솔더 볼을 위한 공간을 만들기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이 상부 스프링(1108)의 코너들을 형성함으로써 이 이슈를 해결한다. 이 형성 공정은 상부 스프링(1108)의 이 코너 영역들에 가변성을 가져올 수 있어서, 제조 관점에서 바람직하지 않다. 그러나, 일부 실시예에서, 공차 해석은 이러한 가변성이 강성 및 틸트와 같은 인자에 무시해도 될 정도의 영향을 가짐으로써, 실행 가능하다는 것을 보여준다.
일부 실시예들은 홀 센서를 광학 이미지 안정화 메커니즘의 위치 센서로서 사용하는 것을 포함한다. 도 7 및 도 12는 홀 센서들의 위치를 도시한다. 도 12는 일부 실시예들에 따른 2 개의 (홀(Hall)) 위치 센서 및 구동 집적 회로를 구비한, 하면에서 보이는, 완전한 액추에이터 모듈을 도시한다. 보이는 액추에이터(1200)의 부분들은 차폐 캔(1208), 렌즈 캐리어(1206), 하부 스프링(1210), 광학 이미지 안정화 코일(1202a - 1202d), 상부 스프링(1214), 홀 센서(1204)들, 및 구동 집적 회로(1212)를 포함한다.
도 12는 자동초점과 광학 이미지 안정화 액추에이터 둘 모두를 위한 구동 집적 회로(1212)의 위치를 도시한다. 일부 실시예들은 홀 센서(1204)들을 기판의 하면에 솔더링하여 2 개의 광학 이미지 안정화 코일(1202c - 1202d) 중심에 배치하고, 로렌츠 힘을 생성하기 위하여 광학 이미지 안정화 코일(1202c - 1202d)에 의해 사용되는 바와 같이 동일한 프린징 자계에 기초하여 자동초점조정 메커니즘의 위치를 감지한다. 이런 방식으로, 홀 센서(1204)들에 사용하기 위한 추가의 자석이 방지된다. 마찬가지로 구동 집적 회로(1212)는 또한 광학 이미지 안정화 가요성 인쇄 회로(1214)의 하면에 장착된다. 이런 방식으로, 액추에이터(1200)의 크기는 추가의 감지용 자석들에 대한 요구를 해결함으로써 최소화된다. 추가로, 일부 실시예들은 액추에이터(1200) 및 이미지 센서에 필요한 기타 수동 컴포넌트들(도시되지 않음)을 따라, 적외 필터(도시되지 않음) 옆에, 이미지 센서 기판(도시되지 않음) 상에 구동 집적 회로(1212)를 장착하는 것이다.
광학 이미지 안정화 가요성 인쇄 회로(1214)의 하면에 도시된 방식으로 홀 센서(1204)들과 구동 집적 회로(1212)를 장착하는 것은, 이 컴포넌트들이 이미지 센서 기판이 아닌 액추에이터 상에 장착되었을 뿐, 카메라에서 동일한 공간을 활용한다. 이것은 홀 센서(1204)의 추가가 카메라 크기에 영향을 주지 않는다는 것을 의미한다. 그것은 또한 광학 이미지 안정화 코일(1202a - 1202d), 홀 센서(1204)들 및 액추에이터(1200)의 내부에 수용될 구동 집적 회로(1212) 간의 대부분의 전기적 접속성을 가능하게 하고, 4 개의 단자(전원, 접지 및 2 개의 통신 라인 - 통상적으로 I2C)에 대하여 기판에 필요한 전기 단자를 최소화한다.
음성 코일 모터 (VCM) 광학 이미지 안정화 (OIS) 와이어의 개요
위에서 논의한 바와 같이, 일부 실시예들은 3 개의 직교하는 축을 따라 소형 카메라의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치를 제어하기 위한 액추에이터 모듈을 제공하고, 3 개의 축 중에서, 하나의 축은 초점 조정을 위하여 광축에 평행하고, 2 개의 축은 사용자 손떨림을 보상하기 위하여 광축 및 서로에 대하여 직교한다. 액추에이터 모듈은 실질적으로 외형상 직육면체이다.
일부 실시예에서, 액추에이터는 4 개의 자석으로 구성되고, 각각은 자구 실질적으로 각각의 자석에 걸쳐 동일한 방향으로 정렬되도록 극성을 띠고, 각각의 자석은 렌즈 둘레에 단단하게 배치되고 각각의 자석의 자기장 내에 장착된, 적절한 전류로 구동되는 단일 코일에서 생성되는 로렌츠 힘에 기초하는, 초점을 조정하기 위한 힘에 기여한다. 이 4 개의 자석은 모두 초점조정 메커니즘의 지지 구조체에 장착된다. 각 자석의 극성 방향은 액추에이터 모듈에 장착된 바와 같이 실질적으로 광축에 직교하고, 각각은 실질적으로 직육면체인 액추에이터 모듈의 편평한 면 중 적어도 하나에 실질적으로 45 도 기울어져 있다.
초점조정 메커니즘은 광축에 직교하는 선형적 방향으로 상대적인 모션을 실질적으로 제한하는 수단에 의해 액추에이터 모듈 지지 구조체에 매달려 있고, 전류로 적절하게 구동되면 각 자석의 프린징 자기장은 4 개의 추가 코일과 상호작용하고, 이는 액추에이터 모듈 지지 구조체에 고정되어 광축에 평행한 프린징 자기장의 성분은 로렌츠 힘이 광축에 직교하는 방향으로 생성되도록 하여, 이 힘들이 초점조정 메커니즘의 제어된 모션을 만들 수 있고, 따라서 광축에 직교하는 방향으로 렌즈의 제어된 모션을 만들 수 있다.
일부 실시예에서, 광축에 직교하는 방향의, 액추에이터 모듈의 실질적인 직사각형 차원이 긴 면과 짧은 면이 있도록 배열되고, 각각의 자석 및 고정 코일은 서로 액추에이터 모듈의 적어도 한 면에 45 도로 있는 평면에 대하여 거울 대칭을 나타낼 수 있지만, 4 개의 자석 및 4 개의 고정 코일의 조합된 배열은 액추에이터 모듈의 적어도 한 면에 45 도로 있는 평면에 대하여 광축을 통해 거울 대칭을 나타내지 않도록 한다.
일부 실시예들은 초점조정 메커니즘의 지지 구조체를 형성하는 자기 요크 컴포넌트를 추가로 포함하여, 4 개의 자석 및 상부 스프링을 직접 장착하고, 초점조정 메커니즘 지지 구조체 상에 렌즈 및 초점 코일을 매다는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 요크에 대하여 상부 스프링을 전기적으로 절연하는 수단이 제공되고, 상부 스프링은 두 부분으로 분할되는데, 각각은 초점조정 코일의 한 단자에 접속되어, 동작시 그것들이 요크로부터 초점조정 코일을 통해 전류를 구동하도록 인가되는 상이한 전압을 가질 수 있도록 한다. 일부 실시예에서, 상부 스프링의 두 부분으로의 전도성 경로는 액추에이터 모듈 고정 지지 구조체에 대하여 렌즈 광축에 직교하는 선형적 방향으로 단지 실질적으로 이동하도록 초점조정 메커니즘을 가이드하는 서스펜션 메커니즘을 통과한다.
일부 실시예들은 하부 스프링을 추가로 포함하고, 이는 또한 상부 스프링과 조합하여 렌즈 및 초점조정 코일을 초점조정 메커니즘 지지 구조체에 매다는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 하부 스프링은, 4 개의 자석들과 4 개의 고정 코일 사이에서, 4 개의 자석 상에 장착된다.
일부 실시예에서, 상부 스프링은 각각의 코너에서 실질적으로 광축에 평행하게 배향된 와이어에 연결하고, 초점조정 메커니즘을 액추에이터 모듈 지지 구조체에 매달도록 종합적으로 작용하는 부분들을 각각의 코너에서 갖는다. 실질적으로 편평한 상부 스프링은 각각의 코너에서 평면으로부터 유연하게 형성되어 상부 스프링과 와이어 간의 솔더 접속을 위한 공간을 만든다.
일부 실시예들은 인쇄 회로 기판, 또는 가요성 인쇄 회로를 추가로 포함하는데, 4 개의 고정 코일이 기판의 제조 공정의 일부에서 들어가거나, 또는 그것들이 장착되고, 기판은 고정된 액추에이터 모듈 지지 구조체의 일부이고, 기판의 평면이 광축에 직교하도록 배향된다. 2 개의 홀 센서는 자석들로부터 기판의 반대편 상의 고정 코일들 중 2 개의 중심에서 기판에 장착되고, 이는 적절하게 전기적으로 접속되면 초점조정 메커니즘의 위치를 감지할 수 있다. 구동 집적 회로 또한 기판의 하면에 장착되고, 홀 센서에 접속하여 5 개의 코일을 위한 구동 전류를 적절하게 제공한다.
도 13은 일부 실시예들에 따른 하부 스프링을 노출하기 위하여 (홀) 위치 센서들, 구동 집적 회로, 광학 이미지 안정화 코일, 가요성 인쇄 회로, 및 캔이 보이지 않는, 하면에서 보이는, 액추에이터 모듈을 도시한다. 보이는 액추에이터(1300)의 부분들은 렌즈 캐리어(1306), 하부 스프링(1310), 상부 스프링(1314), 코너 와이어(1316a - 1316d) 및 플렉서 스프링(1318a - 1318d)을 포함한다.
음성 코일 모터 광학 이미지 안정화 형상 기억 합금 와이어
일부 실시예에서, 위에서 설명한 음성 코일 모터 광학 이미지 안정화 메커니즘은 고정 이미지 센서와 움직이는 렌즈 사이의 상대적인 제어된 모션의 3의 선형적인 자유도를 전달하는 액추에이터 모듈 및 메커니즘을 제공한다. 하나의 자유도는 상이한 물체 거리에 대하여 렌즈를 초점조정하는 데 사용되는 렌즈 광축에 평행한 렌즈의 선형적인 움직임이다. 다른 두 자유도는 광축에 직교하는 방향의 선형적인 모션이고, 각각은 서로에 대하여 직교한다. 이것들은 사용자 손떨림을 보상하는 데 사용되는데, 이는 전체 카메라의 피치 및 요 틸트를 야기함으로써, 생성되는 이미지에서 주어진 레벨의 블러(blur)에 대하여 더 긴 노출 시간을 허용한다.
일부 실시예들은 위에서 논의된 음성 코일 모터 광학 이미지 안정화 액추에이터 아키텍처의 증가를 제공하고, 이는 이미지 센서에 대하여 렌즈의 제어된 모션에 추가적인 두 자유도를 추가하는데; 이것들은 이미지 센서에 대한 렌즈의 피치 및 요 틸트(즉 서로에 대하여 직교하고 둘 모두 광축에 직교하는 2 개의 축을 중심으로 하는 렌즈의 틸트)이다. 일부 실시예에서, 이 추가적인 자유도는 렌즈 광축과 이미지 센서의 평면에 직교하는 축 사이의 상대적인 틸트를 실질적으로 제거함으로써 카메라 성능을 크게 향상시킨다. 명목상 이 축들은 평행하지만, 그러나 제조 공차, 및 렌즈의 관성 효과가 상대적인 기생 틸트를 가져올 수 있다.
예를 들어, 제조 공차는 주어진 카메라에 대하여, 그것의 중립 위치에 있을 때, 렌즈 광축이 자연스럽게 이미지 센서의 평면에 직교하는 축으로 틸트된다는 것을 의미할 수 있다. 광학 이미지 안정화를 수행하는 메커니즘의 추가는 그와 같은 틸트 제조 공차를 악화시킬 수 있다. 게다가, 추가의 공차는 제어된 선형적 3의 자유도의 상이한 위치들에서, 상대적인 틸트가 상이할 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 추가로, 특히 광학 이미지 안정화 메커니즘과 같은 복잡하고 크기 제한적인 메커니즘에 대하여, 렌즈의 무게 중심은 렌즈 서스펜션 구조의 중심과 같이 위치설정되지 않고, 카메라의 상이한 배향이 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트를 변경할 수 있다는 것을 의미한다(자세 의존적 틸트로 알려짐). 따라서, 이러한 이유들 때문에, 공장 보정, 또는 카메라의 배향을 검출하는 센서, 또는 캡쳐된 이미지로부터의 피드백에 기초한, 일부 실시예들에 대한 능동 틸트 보상의 추가는, 카메라 성능에 유리하다.
도 14a는 일부 실시예들에 따른 하부 스프링이 제거된, 하면에서 보이는, 액추에이터 모듈을 도시한다. 보이는 액추에이터(1400)의 부분들은 렌즈 캐리어(1406), 상부 스프링(1414), 코너 와이어(1416a - 1416d) 및 플렉서 스프링(1418a - 1418d)을 포함한다.
도 14b는 일부 실시예들에 따른 능동적인 렌즈 틸트를 가능하게 하는 형상 기억 합금 코너 와이어 및 바이어스 스프링의 개략도를 도시한다. 일부 실시예들이 이 기능을 위하여 상이한 메커니즘을 포함하지만, 일부 실시예들은, 아래에 도시된, 이 틸트 자유도를 음성 코일 모터 광학 이미지 안정화 액추에이터 모듈에 추가하는 메커니즘을 포함하고, 이는 도 14b에 개략적으로 도시된 바와 같다. 도 14b는 일부 실시예들에 따른 능동적인 렌즈 틸트를 가능하게 하는 SMA 코너 와이어(1428)들 및 바이어스 스프링(1432)들의 개략도를 도시한다. 보이는 액추에이터(1420)의 부분들은 초점조정 메커니즘(1422), 하부 스프링(1424), 상부 스프링(1426), 및 코너 (형상 기억 합금) 와이어(1428)들을 포함한다.
일부 실시예에서, 실질적으로 기생 모션을 방지하지만 렌즈 광축에 직교하는 선형적인 방향의 움직임은 허용하면서, 액추에이터(1420)의 지지 구조체 상에 초점조정 메커니즘(1422)을 매다는 기능을 수행하는 코너 와이어(1428)들은, 형상 기억 합금(SMA)으로 형성된다.
일부 실시예에서, 형상 기억 합금은 적절하게 가열 또는 냉각되면 고체 상태 상변화를 겪는 부류의 재료들을 포함하고, 기계적 구성에 따라, 이 상변화는 연관된 형상의 변화를 갖는다. 일부 실시예에서, 형상 기억 합금 코너 와이어(1428)들은 니티놀(Nitinol), 즉, 니켈과 티타늄의 이원 합금으로 만들어진다. '고온'에서, 결정 구조는 전형적이고 대체로 선형적인 상인, 오스테나이트 상(austenite phase)이고, 변형(strain)은 실질적으로 응력(stress)에 비례한다. '저온'에서, 재료는 매우 비선형적일 수 있는 마르텐사이트 상(martensite phase)에 진입하고, 특정 범위의 하중 하에서 상대적으로 작은 응력의 변화에 대하여 높은 변형을 나타낼 수 있다.
일부 실시예에서, 그러한 재료는 코너 와이어(1428)로서 사용되고, 그것의 입자 구조는 높은 피로 수명을 주도록 조정될 수 있다. 추가로, 바이어스 스프링(1432)에 대하여 그러한 형상 기억 합금 와이어(1428)들을 작동하는 것이 통상적이다. 형상 기억 합금 와이어(1428)와 바이어스 스프링(1432)의 단일 액추에이터는 통상적으로 바이어스 스프링(1432)이 형상 기억 합금 와이어(1428)를 신장시키도록 구성된다. 형상 기억 합금와이어(1428)가 가열되어 오스테나이트가 풍부한 상으로 변경되면, 그것은 단단해지고 수축한다. 형상 기억 합금 와이어(1428)가 냉각되어 마르텐사이트 상에 진입하면, 덜 단단해지고 바이어스 스프링(1432)의 작용하에 신장된다.
일부 실시예들은 이 구성에서 그러한 4 개의 형상 기억 합금 와이어(1428)를 사용하고, 수동적인 바이어스 스프링(1432)에 반대로 작용한다. 일부 실시예에서, 형상 기억 합금 와이어(1428)들은 액추에이터 모듈(1420)의 지지 구조체 상의 초점조정 메커니즘을 위한 서스펜션 메커니즘으로서 성공적으로 작용하기에 충분히 단단하여, 광학 이미지 안정화 모션을 가이드한다. 그러나 하나의 와이어(1428)가 그것에 전류를 통과시킴으로써 저항 가열을 통해 가열되면, 그것은 수축하고, 이는 초점조정 메커니즘의 그 코너를 틸트할 것이다. 마찬가지로 제2 코너에 대하여, 형상 기억 합금 와이어(1428)를 통과하는 전류가 감소하면, 냉각되어, 그 코너의 바이어스 스프링(1432)이 와이어(1428)를 신장시킬 수 있다. 이런 방식으로 4 개의 코너의 형상 기억 합금 와이어(1428)들을 조합하여 사용하여, 광축에 직교하는 2 개의 직교하는 축을 중심으로 초점조정 메커니즘을 틸트한다.
도 14b를 더 자세히 설명하면, 형상 기억 합금 와이어(1428)들의 각각의 한쪽 끝이 상부 스프링(1426)의 코너 확장부에 고정된다. 형상 기억 합금 와이어(1428)들의 각각은 하부 스프링(1424)의 유사한 코너 확장부에서 홀(1430a - 1430b)을 통과하지만, 형상 기억 합금 와이어(1428)들과 하부 스프링(1424) 간에 접촉이 없다. 이 하부 스프링(1424) 코너 확장부들은 바이어스 스프링(1432)들의 장착 포인트로서 작용하고, 가장 바람직하게는 각각이 형상 기억 합금 와이어(1428)들 중 하나씩 동축을 이루도록 구성된다. 나선형의 바이어스 스프링(1432)들이 도시된 바와 같이, 형상 기억 합금 와이어(1428)들은 바이어스 스프링(1432)들의 중심을 통과할 수 있다. 바이어스 스프링(1432)들은 광축에 직교하는 방향의 그것의 강성이 작아서, 그것이 광학 이미지 안정화 서스펜션 기능에 작은 영향을 갖도록 설계된다.
그러나, 하부 스프링(1424) 및 고정된 액추에이터 베이스(1434)의 연장부에 대하여 반응함으로써, 따라서 압축 시에, 바이어스 스프링(1432)들로부터의 힘은 형상 기억 합금 와이어(1428)들을 신장시키는 경향이 있다. 이런 방식으로, 형상 기억 합금 와이어(1428)들의 각각을 통하는 전류를 조정함으로써 형상 기억 합금 와이어(1428)들의 각각의 길이가 조정될 수 있다. 따라서 이것은 렌즈 및 초점조정 메커니즘의 능동적인 틸트 제어를 가능하게 하고, 이는 최소한으로 액추에이터의 크기를 증가시킨다.
자동초점 코일(도시되지 않음)과 4 개의 코너 형상 기억 합금 와이어(1428)들의 전기적 연결성에 대하여, 일부 실시예에서, 자동초점조정 메커니즘은 양방향성이다. 일부 그와 같은 실시예에서, 자동초점 코일은 2 개의 단자를 필요로 하는데, 둘 모두 그것의 전압을 변화시킬 수 있어서, 예를 들어, 형상 기억 합금 와이어(1428)들에 사용될 수도 있는 접지 단자로서 사용될 수는 없다.
따라서, 일부 실시예에서, 하부 스프링(1424)은 적어도 두 부분으로 분할된다. 자동초점 코일(도시되지 않음)의 한 단자는 하부 스프링(1424)의 상이한 부분에 전기적으로 접속된다. 하부 스프링(1424)은 초점조정 메커니즘 지지 구조체로부터 전기적으로 절연되어 자동초점 코일의 회로단락을 방지한다. 전기적 접속은 액추에이터 모듈(1420)의 코너들에서 자동초점 코일에 전기적으로 접속된 하부 스프링(1424)과 형상 기억 합금 와이어(1428)들을 위한 각각의 바이어스 스프링(1432)들의 두 부분 사이에 이루어진다. 이어서 바이어스 스프링(1432)들은 자동초점 코일을 위한 전기적 신호를 액추에이터 모듈(1420)의 베이스 지지 구조체(1434)에 전달한다. 이 베이스 지지 구조체(1434)는 바이어스 스프링(1432)들에 전기적으로 접속하기 위한 일부 수단을 포함할 것이다.
일 실시예에서 베이스 지지 구조체(1434)는 접속부들에 연결되는 가요성 인쇄 회로 기판을 포함하고, 가능한 경우 구동 회로를 장착하기도 한다. 이런 방식으로 하부 스프링(1424) 및 바이어스 스프링(1432)들은 전기적 접속부들을 자동초점 코일로 연결한다. 적어도 2 개의 바이어스 스프링(1432) 및 2 개의 코너의 하부 스프링(1424)이 사용된다.
형상 기억 합금 와이어(1428)들에 대한 예상 전기적 연결성을 고려하면, 형상 기억 합금 와이어(1428)들의 각각이 만드는, 상부 스프링(1426)에 대한 접속부들을 활용하는 구성이 있고, 이는 하나의 조각으로 구성된다. 상부 스프링(1426)을 전기적으로 접지하기 위한(또는 그것을 다른 일정한 전압에 가깝게 붙잡아 두기 위한) 수단이 제공된다. 이것은 초점조정 메커니즘 내에서 상부 스프링(1426)과 하부 스프링(1424)의 제3 부분 간의 전기적 접속을 연결함으로써 제공될 수 있고, 이어서 이는 제3 바이어스 스프링(1432)에 전기적으로 접속된다. 이런 방식으로, 액추에이터 모듈(1420)의 베이스 지지 구조체(1434)에 전기적으로 접속될 수 있는 형상 기억 합금 와이어(1428)들의 다른 쪽 끝은 각각 상이한 전류를 이용하여 독립적으로 구동되어, 4 개의 형상 기억 합금 와이어(1428)들이 독립적으로 전기적 제어되고; 각각의 와이어에 대하여 하나씩, 2 개의 자유도 틸트가 제어되도록 할 수 있다. 모든 형상 기억 합금 와이어(1428)들에 대한 공통 모드 전류는 또한 액추에이터 모듈(1420)의 베이스 지지 구조체(1434) 위에서 초점조정 메커니즘의 Z 위치의 일부 제어를 가능하게 할 것이고, 이를 이용하여 제조 공차, 또는 초점조정 메커니즘 내의 렌즈 위치설정 공차를 보상할 수도 있다.
그러나 이 배열은 추가의 제어 자유도를 남겨둘 수 있는데, 이는 형상 기억 합금 와이어(1428)들 중 하나가 느슨하거나 또는 다른 3 개의 형상 기억 합금 와이어(1428)들에 의해 약간 찌그러진 '적합 결여'임을 스스로 드러낼 수도 있다. 일부 실시예에서, 이 문제에 대한 한 해결책은 액추에이터 모듈(1420)의 3 개의 코너에만 형상 기억 합금 와이어(1428)를 사용하고, 4 번째 코너는 일반적인 수동 비-형상 기억 합금 와이어를 갖도록 하는 것이다. 그러나 일부 실시예에서 힘의 대칭성을 위하여 이 코너에 바이어스 스프링(1432)을 조립하는 것이 유리하다. 이어서 이 수동적 비-형상 기억 합금 와이어를, 3 개의 형상 기억 합금 와이어(1428)들에 필요한 상부 스프링(1426)에 대한 접지 접속으로 사용함으로써, 하부 스프링(1424)을 3 부분으로 분할하고, 초점조정 메커니즘 내에서 상부 스프링(1426)과 하부 스프링(1424) 사이의 전기적 접속을 만들 필요가 없어진다. 일부 실시예들은 초점조정 메커니즘의 독립적인 Z 높이 제어의 가능성을 제거하지만, '적합 결여' 문제, 및 전기적 연결성 문제를 완전히 해결한다.
음성 코일 모터 광학 이미지 안정화 형상 기억 합금 와이어의 개요
일부 실시예에서, 3 개의 직교하는 선형적인 축을 따라 소형 카메라의 이미지 센서에 대하여 렌즈의 위치를 제어하기 위한 액추에이터 모듈이 제공되고, 하나의 축은 초점 조정을 위한 광축에 평행하고, 2 개의 축은 사용자 손떨림을 보상하기 위하여 광축에, 그리고 서로 직교하고, 2 개의 틸트 축은 둘 모두 광축 및 서로에 대하여 직교한다.
일부 실시예에서, 광축을 따라 렌즈를 움직이기 위한 메커니즘은, 각 코너마다 하나씩, 4 개의 와이어에 매달려 있고, 각각은 실질적으로 광축에 평행하여, 실질적으로 다른 방향의 기생 모션들을 방지하면서도 각각은 초점조정 메커니즘이 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 움직이도록 하는 구부러지는 변형들이 가능하여, 액추에이터 모듈 지지 구조체에 초점조정 메커니즘을 매달아서 손떨림 수정에 필요한 선형적인 모션들을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 적어도 3 개의 코너 와이어는 형상 기억 합금(SMA)으로 만들어지고, 각각의 형상 기억 합금 와이어는 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성되어, 와이어에 전류를 통과시킴으로써 가열되거나, 또는 전류의 일부를 제거함으로써 냉각될 때, 각각의 와이어의 길이는 제어될 수 있고, 이런 방식으로 이미지 센서에 대한 초점조정 메커니즘 및 렌즈의 틸트가 제어될 수 있다.
일부 실시예에서, 각각의 형상 기억 합금 와이어에 대하여 하나씩, 적어도 3 개의 수동적인 바이어스 스프링이 있고, 각 스프링은 초점조정 메커니즘의 일부분과 액추에이터 지지 구조체 사이에서 반응한다. 일부 실시예에서, 수동적인 바이어스 스프링은 전기적 접속부를 초점조정 메커니즘에 연결한다. 일부 실시예에서, 코너 와이어들 중 하나는 형상 기억 합금 재료로 만들어지지 않고 수동적이고, 실질적으로 선형적이고 그것의 액추에이터 모듈 메커니즘의 작동 하중에서의 응력 및 변형 특성이 탄력적이다.
음성 코일 모터 구동 방식
일부 실시예들은, 모바일 핸드헬드 디바이스 또는 기타 다기능 디바이스에서 사용될 수 있는 것과 같은, 소형 카메라용 액추에이터를 위한 구동 방식을 추가로 제공한다. 일부 실시예들은 음성 코일 모터 액추에이터 구성을 제공하고, 이는 '고정' 자석 및 나사형 렌즈가 장착되는 나사형 렌즈 캐리어 주위의 움직이는 코일을 이용한다. 일부 실시예들은, 카메라 이미지, 또는 제품의 다른 감지 디바이스의 품질을 떨어뜨릴 수 있는 전기적 노이즈를 방지하도록, 액추에이터를 배열하기 위한 방법 및 선형적인 전류 및 전압원으로 액추에이터를 구동하는 방법을 추가로 포함한다.
일부 실시예에서, 액추에이터 모듈은, 액추에이터 모듈의 각 코너마다 하나씩, 4 개의 개별적인 자동초점 코일을 포함하고, 각각은 자체적인 자석이 수반된다. 일부 실시예에서, 이 배열에는 크기 이익이 있는데, 그 이유는 자동초점 코일이 더 이상 렌즈 캐리어 전체로 진행하지 않아서, 액추에이터 모듈의 크기를 최소화하기 때문이다. 각각의 코일의 각 면에서 동일한 방향으로 로렌츠 힘을 전달하기 위하여, 일부 실시예들은, 자석의 상이한 부분에 있는 영역들이 반대 방향으로 정렬되는, 이중 극성 자석을 사용한다.
이러한 배열의 코일 및 자석의 실시예가 첨부한 도면에서 도시된다. 도 19는 일부 실시예들에 따른 차폐 캔이 없는 예시 액추에이터 모듈을 도시한다. 도 19에 도시된 액추에이터 모듈(1900)의 컴포넌트들은 자동초점 자석(1905), 자동초점 베이스(1910), 렌즈 캐리어(1915), 자동초점 코일(1920), 상부 스프링(1925), 자동초점 요크(1930), 하부 스프링(1935), 광학 이미지 안정화 자석(1940), 광학 이미지 안정화 코일(1945), 광학 이미지 안정화 베이스(1950), 하부 스프링 보강재(1955), 및 볼 베어링(1960)을 포함한다.
특히, 도 19는 그러한 액추에이터 모듈(1900)의 예시 배열을 도시하고, 이 경우는 또한 광학 이미지 안정화 (OIS) 기능을 전달하기 위한 메커니즘을 포함하지만, 본 발명이 증강된 액추에이터에 제한되지 않는다.
도 20a는 일부 실시예들에 따른 예시 렌즈 캐리어를 도시한다. 렌즈 캐리어(2000)는 렌즈(도시되지 않음)의 부착을 위한 나사형 부분(2002) 및 코일(도시되지 않음)의 부착을 위한 부착 포인트(2004a - 2004c)를 갖는다.
도 20b는 일부 실시예들에 따른 코일을 구비한 예시 렌즈 캐리어를 도시한다. 렌즈 캐리어(2008)는 렌즈(도시되지 않음)의 부착을 위한 나사형 부분(2010) 및 코일(2014a - 2014d)의 부착을 위한 부착 포인트(2012a - 2012b)를 갖는다.
도 20c는 일부 실시예들에 따른 예시 하부 스프링 서브조립체를 도시한다. 하부 스프링 서브조립체(2016)는 절반(2018a - 2018b)으로 구성되고, 절반은 각각 자동초점 스프링(2020a - 2020d), 하부 스프링 보강재(2022a - 2022b), 장착 단자(2024a - 2024b), 및 광학 이미지 안정화 스프링(2026a - 2026d)으로 구성된다.
도 20d는 일부 실시예들에 따른 예시 액추에이터 모듈인, 코일을 구비한 렌즈 캐리어 및 하부 스프링 서브조립체를 도시한다. 액추에이터 모듈(2028)은 렌즈(도시되지 않음)의 부착을 위한 나사형 부분(2032) 및 코일(2034a - 2034d)의 부착을 위한 부착 포인트(2036a - 2036b)를 갖는 렌즈 캐리어(2030)를 포함한다. 하부 스프링 서브조립체는 절반(2038a - 2038b)으로 구성된다.
도 20a 내지 도 20d는 예시 액추에이터 모듈을 도시하고, 최종적으로 나사형 렌즈를 하우징하는 데 사용되는 성형된 나사형 렌즈 캐리어 상에 장착된 4 개의 개별적인 초점조정 코일을 볼 수 있다. 도 20c는 또한 하부 스프링의 조립체이고, 이는 액추에이터 초점조정 메커니즘의 지지 구조체 상의 렌즈 캐리어의 서스펜션 메커니즘의 일부이다. 주의할 점은 하부 스프링이, 액추에이터의 각각의 코너에 대하여 하나씩, 4 개의 부분으로 분할된다는 것이다. 각각의 코일로부터의 하나의 단자는 하부 스프링의 그것의 각자의 부분에 전기적으로 접속된다. 각각의 코일로부터의 하나의 단자를 움직이는 렌즈 캐리어에서 분리하여, 고정 지지 구조체에 다시 연결되고, 최종적으로 적절한 구동 회로에 연결되도록 한다.
도시되지 않았지만, 서스펜션 메커니즘의 일부로서 제2 상부 스프링 컴포넌트가 있다. 일 실시예에서, 이 상부 스프링은 분할되지 않는 단일 스프링이고 각각의 코일의 제2 단자는 상부 스프링에 전기적으로 접속되고, 구동 회로에 연결되지 않는다. 이런 방식으로 각각의 코일의 하나의 단자는 모두 서로 전기적으로 접속된다. 이것은 전기적 단자를 액추에이터의 이동하는 부분에서 분리하여 고정 지지 구조체에 연결하는 다른 수단을 찾을 필요가 없게 한다. 일부 실시예에서, 이 배열은, 초점조정 메커니즘의 지지 구조체 자체가 광학 이미지 안정화 액추에이터의 수단에 의해 움직이는, 도시된 광학 이미지 안정화 액추에이터 구조의 경우에 특히 가치가 있다.
도 17은 일부 실시예들에 따른 자석 및 코일 구성의 개략도를 도시한다. 자석(1700) 및 수반되는 자기장(1702)이 코일(1704)과 함께 도시된다. 코일(1710a - 1710b) 상의 힘과 같이, 페이지 안으로 흐르는 전류(1706) 및 페이지에서 나오는 전류(1708)가 도시된다.
도 18은 일부 실시예들에 따른 자동초점 자석 및 코일 구성의 사시도를 도시한다. 도 18은 액추에이터 모듈의 각각의 코너의 이중 극성 자석(1800)이 어떻게 자기장(1830)을 통해 전류(1840)를 전달하는 초점조정 코일(1810)과 상호작용하여 각각의 자석(1800) 및 코일(1810)로부터 렌즈 캐리어(도시되지 않음) 상으로 렌즈 광축(도시되지 않음)에 평행한 방향으로 일정한 힘(1820)을 만들어내는지 더 자세히 보여준다.
도 15는 일부 실시예들에 따른 액추에이터 코일 연결성에 대한 개략도를 도시한다. 코일 및 자석 배열, 및 전기적 연결성의 앞선 설명을 고려하면, 이것은 도 15의 다이어그램(1500)으로 개략적으로 표현될 수 있다. 4 개의 개별적인 코일(1502a - 1502d) 및 자석(1504a - 1504d), 및 4 개의 단자(1506a - 1506d)가 있고, 각각의 코일(1502a - 1502d)의 다른 한쪽 단자가 모두 연결되어 있다. 일부 실시예들은 이 코일(1502a - 1502d)이 어떻게 구성되고 전기적으로 구동되는지 이를 이용하여, 설명한 기계적 구조에 의해 이용 가능하다는 것은 상이한 코일(1502a - 1502d)을 독립적으로 구동하는 것이 잠재적으로 가능하다는 것이다. 이런 방식으로 코일(1502a - 1502d)을 구동하여 서로에 대하여 그리고 광축에 대하여 직교하는 2 개의 축을 중심으로 틸트를 제어하는 것이 가능한 경우, 이미지 센서에 대하여 렌즈의 능동적인 틸트 제어, 및 능동적인 초점 제어를 전달하는 것이 가능하다.
일부 실시예에서, 대각선 반대방향의 코일(1502a - 1502d)이 다른 대각선 쪽에 가까운 축을 중심으로 하는 틸트의 제어를 전달하도록 코일(1502a - 1502d)을 작동시킴으로써 성취된다. 추가로, 서로 인접한 코일(1502a - 1502d)은 감겨있거나, 또는 서로 반대로 전기적으로 연결되어 있거나, 또는 자석들이 반대로 극성을 띤다. 그럼으로써, 예를 들어, 코일(1502a - 1502d) 중 하나가 '양'의 전류로 구동되고, 코일(1502a - 1502d) 중 인접한 하나는 '음'의 전류로 구동되는 경우, 렌즈 캐리어의 두 부분으로부터의 로렌츠 힘이 광축과 동일한 방향일 것이다. 추가로, 일부 실시예에서 모든 코일(1502a - 1502d)이 어느 하나의 극성을 갖는 전류로 구동될 수 있어서, 액추에이터는 양방향성이다. 이것은 대각선 반대 방향의 코일(1502a - 1502d)이 동일한 극성의 전류로 구동되는 경우, 그것들은 둘 모두 렌즈 광축에 평행한 동일한 방향으로 렌즈 캐리어 상에 힘을 생성할 것이다.
일부 실시예들은 다수의 선형적 전류 구동을 이용하여 코일(1502a - 1502d)을 구동하는 방법을 포함한다. 그러한 실시예들은 이미지 센서에 의해 캡쳐된 화질, 또는 노이즈에 민감할수도 있는 제품들의 기타 컴포넌트들에 악영향을 줄 수도 있는 전기적 노이즈를 최소화하기 때문에 유리하다.
도 16은 일부 실시예들에 따른 각각의 단자에 인가되는 예시 전류와 그것들의 액추에이터 위치 및 틸트에 대한 영향에 관한 표이다. 일부 실시예들의 동작은 도 15 및 특히 도 16의 표를 참조하여 설명될 것이다. 표(1600)의 첫째줄(1602)에 있는 경우를 고려해보면, 4 개의 모든 단자를 통과하는 전류가 0 이다. 그러면, 렌즈의 위치는 스프링 상의 렌즈 및 렌즈 캐리어의 정지 위치에 의해 결정되고, 카메라의 배향에 의해 영향을 받을 것이다. 도 16에 대한 가정은 카메라가 수평하게 향하여, 렌즈 및 렌즈 캐리어의 무게로 인해 렌즈가 스프링들을 내리누르지 않도록 한다. 표에서, 무한 초점은 '0 um'의 렌즈 위치에 대응하도록 가정된다.
명시된 근접 초점 렌즈 위치(예를 들어 10cm의 물체 초점 거리에 대응함)는 180 um이다. 초점조정 액추에이터가 양방향성이지만, 중립 위치는 이동거리의 중간 대신에 무한 초점으로부터 50 um 떨어지도록 선택된다. 이것은 자유롭게 선택될 수 있지만, 카메라 사용자가 통상적으로 '멀리 있는' 물체들에 초점을 맞추는 데 더 많은 시간을 쓰기 때문에, 무한 초점에 더 가까운 중립 위치는 전력을 최소화할 것이다. 따라서 어떠한 코일에도 전류가 흐르고 있지 않은 경우에, 렌즈는 50 um 위치에 위치설정된다. 선택된 예시 액추에이터에 대하여, 4 개의 코일(1502a - 1502d) 및 자석(1504a - 1504d)의 로렌츠 힘 민감도는 4 개의 모든 코일(1502a - 1502d)을 통과하는 1 mA의 공통 모드 전류(각각의 코일(1502a - 1502d)에서 적절한 극성임)가 2 um의 움직임을 만드는 정도이다. 따라서, 표(1600)의 두번째줄(1604)을 고려하면, 코일(1502a - 1502d)의 각각은 20 mA로 구동되어, 렌즈는 90 um 위치까지 40 um만큼 이동하였다.
주의할 점은 4 개의 단자가 있기 때문에, 일부 실시예에서 키르히호프 법칙을 이용하여, 시스템으로 들어가는 모든 전류가 합이 0이 되게 하는 것이 필요하다는 것이다. 코일(1502a - 1502d) 중 2 개는 '양'의 극성 전류로 구동되고, 코일(1502a - 1502d) 중 2 개는 '음'의 극성 전류로 구동되는 것과 같이, 코일(1502a - 1502d) 중 2 개가 그것들의 자석에 대하여 코일(1502a - 1502d) 중 다른 2 개와 다르게 감겨지고, 접속되고, 장착되는 것이 필요한 이유이다. 이 경우, 코일(1502a - 1502d) 중 2 개는 +20 mA로 구동되고, 2 개는 -20 mA로 구동되지만, 4 개의 모든 코일(1502a - 1502d)은 동일한 방향으로 로렌츠 힘을 만들어 마크로 초점을 향해 중립 위치에서 멀어지게 렌즈를 움직이고, 4 개의 모든 전류는 합이 0이 된다.
이제 표(1600)의 세번째줄(1606)을 고려해 본다. 코일(1502a - 1502d)의 각각의 전류는 이제 25 mA이지만, 각각의 코일(1502a - 1502d)의 전류의 방향은 변경되었다. 이것은 이제 코일(1502a - 1502d)의 각각이 힘을 반대 방향으로 렌즈에 적용하는 것을 의미한다. 각각의 코일(1502a - 1502d)의 힘 민감도를 고려하면, 25 mA는 렌즈를 무한 위치까지 움직인다(중립 위치로부터 -50 um).
이제 표(1600)의 네번째줄(1608)을 고려해 본다. 코일 2와 코일 3을 통과하는 전류는 25 mA에서 변하지 않았다. 따라서 총전류는 합이 0이 되어야 하기 때문에, 코일 1과 코일 4를 통과하는 공통 모드 전류 또한 변하지 않는다. 이것은 초점 위치 또한 무한 초점에서 변하지 않는다는 것을 의미한다. 그러나 서로 대각선 반대방향에 있는 코일 1과 코일 4에 약간 상이한 전류를 인가할 것이고, 이는 도 15에 도시된 바와 같다. 코일 1과 코일 4 간의 전류차는 코일 2와 코일 3을 통해 대략적으로 대각선으로 가로지르는 축을 중심으로 최종적인 틸트를 만든다. 이 경우 코일 1은 코일 4보다 중립 위치로부터 그것의 코너를 더 밀어내고 있다.
예시 액추에이터에 대하여, 대각선으로 반대방향의 코일(1502a - 1502d) 간의 4 mA의 전류차는 하나의 축을 중심으로 0.1 도 틸트를 만든다. 표의 다른 줄들은 처음의 4 개로부터의 논리적인 확장이다. 주의할 점은, 상대적인 초점 위치 및 틸트에 따라, 여섯번째줄에서와 같이 대각선으로 반대방향의 코일들이 항상 반드시 동일한 극성의 전류를 가질 필요는 없다는 것이다.
일부 실시예들은 4 개의 코일이 광축에 평행한 선형적인 움직임 및 광축에 직교하는 축들을 중심으로 하는 틸트 등, 이미지 센서에 대한 3 도의 렌즈의 제어된 모션를 성취하도록 구성되고 구동될 수 있다. 일부 실시예에서, 이 추가적인 틸트 자유도는 이미지 센서의 평면에 직교하는 축과 렌즈 광축 사이의 상대적인 틸트를 실질적으로 제거함으로써 카메라 성능을 향상시킨다. 명목상 이 축들은 평행해야 하지만, 그러나 제조 공차, 및 렌즈의 관성 효과가 상대적인 기생 틸트를 가져올 수 있다.
예를 들어, 제조 공차는 주어진 카메라에 대하여, 그것의 중립 위치에 있을 때, 렌즈 광축이 자연스럽게 이미지 센서의 평면에 직교하는 축으로 틸트된다는 것을 의미할 수 있다. 추가로, 추가적인 공차들은 상이한 초점 위치(또는 존재하는 경우 광학 이미지 안정화 위치)에서, 상대적인 틸트가 상이할 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 추가로, 특히 광학 이미지 안정화 위치 메커니즘과 같은 복잡하고 크기 제한적인 메커니즘의 경우, 렌즈의 무게 중심이 반드시 렌즈 서스펜션 구조의 중심과 같이 위치설정되지 않고, 이는 카메라의 상이한 배향은 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트를 변경할 수 있다는 것을 의미한다(자세 의존적 틸트로 알려짐). 따라서, 이러한 이유들 때문에, 공장 보정, 또는 카메라의 배향을 검출하는 센서, 또는 캡쳐된 이미지로부터의 피드백에 잠재적으로 기초한, 능동 틸트 보상의 추가는, 카메라 성능 및 화질에 유리할 것이다.
일부 실시예에서, 액추에이터 배열은 3 개의 자유도에서 이미지 센서에 대한 렌즈의 움직임을 제어하지만, 그러나 액추에이터는 4 개의 개별적인 코일로 구성되어 있고, 각각은 잠재적으로 상이한 전류로 구동된다. 따라서 정적 불확정성으로 보인다. 문제를 설명하는 다른 방법은 시스템의 전기적 구동에 필요한 제약은 4 개의 코일을 통과하는 전류가 반드시 모두 합쳐서 0이 되어야 하므로, 실제로 코일을 통한 전류의 독립적인 선택이 4 개가 아니라, 단지 3 개라는 것이다.
일부 실시예들은 이 문제를 4 개의 코일 중 3 개, 예를 들어 단자 1, 2 및 3을 양방향 프로그램 가능한 전류원으로 구동하고, 단자 4는 전압원으로 구동되도록 하여, 해결한다. 전압원은 효과적으로 각각의 코일의 한 단자가 접속된 중심 노드의 전압이 코일 4의 저항을 통해, 대략 알려진 또는 일정한 전압으로 유지되도록 보장한다. 전압원은 전류가 합하여 0이 되도록 보장하는 데 필요한 만큼 많은 전류를 끌어오거나 공급할 수 있다. 전압원이 코일 4를 통과하는 전류를 결정하지 않고, 코일 1, 2 및 3을 통과하는 전류들의 조합에 의해 결정된다. 실제로 각각의 코일의 로렌츠 힘 민감도는 제조 공차로 인해 가변성을 보일 것이다. 추가로, 단자 1, 2 및 3에 대한 상이한 프로그램 가능한 전류원 또한 제조 공차로 인해 가변성을 보일 것이다. 여러 가변적인 전류원은 주어진 일련의 프로그래밍된 전류에 대하여 이미지 센서에 대한 렌즈의 실제 각도 및 위치를 변경할 것이다. 이 모든 효과들은 보정 공정을 수행함으로써 처리될 수 있고, 그럼으로써 상이한 단자에 인가된 일련의 전류들에 대하여 렌즈의 실제 위치 및 각도가 측정된다. 이어서 각각의 코일 및 자석의 유효한 이득 및 오프셋을 변경하는 제어 알고리즘의 파라미터들이 결정되고, 정확하게 렌즈를 위치설정하고 틸트하는데 사용될 수 있다.
음성 코일 모터 구동 방식의 개요
일부 실시예들은 적어도 3의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치설정의 제어도를 제공하는 초점조정 메커니즘을 포함하는 소형 카메라용 액추에이터 모듈을 제공하고, 하나는 렌즈 광축 방향의 이미지 센서에 대한 렌즈의 선형적인 위치설정이고, 다른 2 개는 서로 직교하고 둘 모두 광축에 직교하는 2 개의 축을 중심으로 하는 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트이다. 이들 자유도는 렌즈를 중심으로 하는 4 개의 상이한 영역들에서 작용하는 4 개의 양방향 액추에이터에 의해 성취되고, 각각은 렌즈 광축에 평행한 힘을 렌즈에 생성할 수 있고, 각각의 액추에이터는 전류로 구동되는 2 단자 디바이스이다. 각각의 액추에이터로부터의 하나의 단자는 모두 전기적으로 접속되고, 각각의 액추에이터의 다른 단자는 각각의 단자에 인가되는 전류 또는 전압으로 구동되고, 이는 조합적으로 액추에이터의 배열이 4 개의 단자로 구동되는 것을 의미하고, 단자들 중 3 개는 선형적 양방향 프로그램 가능한 전류원으로 구동되지만, 네번째 단자는 4 개의 단자로부터 액추에이터 안으로 흐르는 전류가 합하여 0이 되는 데 필요한 전류를 끌어오거나 공급할 수 있는 전압원으로 구동된다.
일부 실시예에서, 광축을 따라서 보면, 4 개의 액추에이터는 일반적인 직육면체 액추에이터의 코너에 위치된다. 제1 액추에이터에 그것의 단자를 통해 인가된 주어진 극성 전류에 대하여, 그것은 광축을 따라 제1 방향으로 렌즈에 힘을 생성하지만, 제1 액추에이터에 인접한 코너에 있는 액추에이터들의 경우, 제1 액추에이터의 경우와 같이 그것들의 각각의 단자를 통하여 인가된 동일한 극성의 전류는 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 렌즈에 힘을 생성할 것이다.
일부 실시예에서, 4 개의 액추에이터는 렌즈 또는 렌즈 지지 구조체에 4 개의 코일이 장착된 음성 코일 모터이고, 4 개의 자석은 이중 극성을 띠고 액추에이터 모듈 초점조정 메커니즘의 지지 구조체에 장착된다.
일부 실시예에서, 인접한 코일들이 반대로 감기거나, 또는 반대로 연결되거나, 또는 자석들이 반대로 극성을 띠거나 하여, 인접한 코일들에서 반대 극성의 전류가 광축을 따라 동일한 방향으로 2 개의 액추에이터로부터 렌즈에 힘을 생성하도록 한다.
일부 실시예에서, 각각의 액추에이터 및 그것의 각각의 전류원 또는 전압원 드라이버는 그것들의 민감도 이득 및 오프셋에 대하여 보정되어 어떤 위치 및 틸트가 실제로 주어진 인가된 전류의 조합에 대하여 발생되는지 결정하고, 제조 가변성에 대한 보상을 하도록 한다.
도 21은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 시스템을 도시한다. 카메라 제어(2100)는 아래에 설명된 다양한 컴포넌트를 포함한다. 자이로스코프(2102)는 시간에 대한 배향각의 도함수를 적분 유닛(2104)으로 전송하고, 이는 배향각을 하이 패스 필터(2106)에 전송한다. 하이 패스 필터(2106)는 이 각을 필터링하여 감산 유닛(2108)에 신호를 전송하는데, 이는 또한 위치 감지 프로세서(2114)로부터 입력을 수신한다. 감산 유닛(2108)의 감산된 출력은 광학 이미지 안정화 제어기(2110)에 전송되고, 이는 신호들을 전송하여 위치 센서(2112)들에 연결된 액추에이터들을 활성화한다. 액추에이터(2112)들에 연결된 위치 센서들은 위치 센서 프로세서(2114)에 신호를 전송한다.
카메라 제어 방법
도 22는 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다. 광학 이미지 안정화 평형 위치를 추정한다(블록 2200). 광학 이미지 안정화 제어기 타겟 위치를 광학 이미지 안정화 평형 위치에 고정한다(블록 2210). 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과하는지 여부에 대한 결정이 이루어진다(블록 2220). 변화가 임계치를 초과했으면, 프로세스는 위에서 설명한 단계(2200)로 돌아간다. 변화가 임계치를 초과하지 않았으면, 프로세스는 위에서 설명한 단계(2210)로 돌아간다.
도 23은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다. 다기능 디바이스의 카메라 렌즈에 대하여, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치가 계산되어, 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치는, 렌즈 액추에이터 메커니즘의 스프링들로 인한 카메라 렌즈의 변위가 중력으로 인한 카메라 렌즈의 변위를 상쇄하는 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 위치이다(블록 2300). 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 현재 위치를 검출한다(블록 2310). 렌즈를 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 변위를 계산한다(블록 2320). 액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가한다(블록 2330).
도 24는 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다. 자이로스코프를 이용하여, 다기능 디바이스의 배향에 대한 변화가 임계치를 초과했는지 여부에 대한 결정이 이루어진다(블록 2400). 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 새로운 평형 위치를 계산한다(블록 2410). 렌즈를 새로운 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산한다(블록 2420). 액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 새로운 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가한다(블록 2430).
도 25는 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다. 자이로스코프를 이용하여, 다기능 디바이스의 배향에 대한 변화가 임계치를 초과했는지 여부에 따라 결정이 이루어진다(블록 2500). 렌즈를 새로운 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산한다(블록 2510). 액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가한다(블록 2520).
도 26은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법의 플로차트이다. 홀 센서를 이용하여, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 위치의 변화가 임계치를 초과했는지 여부에 따라 결정이 이루어진다(블록 2600). 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 새로운 평형 위치를 계산한다(블록 2610). 렌즈를 새로운 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산한다(블록 2620). 액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가한다(블록 2630).
도 27은 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법에 사용된 계산의 플로차트이다. 다기능 디바이스의 배향 및 중력 벡터를 자이로스코프로부터 도출한다(블록 2700). 스프링 벡터가 중력 벡터와 크기상 동일하고 위치상 반대인 위치를 계산한다(블록 2710).
도 28a는 일부 실시예들에 따른 광학 이미지 안정화를 위한 방법에 사용된 계산의 플로차트이다. 다기능 디바이스의 배향 및 중력 벡터가 자이로스코프로부터 도출되고, 도출하는 단계는 자이로스코프 데이터를 필터링하여 다기능 디바이스의 모션 중 저주파수 모션 성분을 제거한다. 다기능 디바이스의 배향 및 중력 벡터가 도출하는 것은 자이로스코프 데이터를 필터링하여 다기능 디바이스의 모션의 저주파수 모션 성분을 제거한다 (블록 2800). 스프링 벡터가 중력 벡터와 크기상 동일하고 위치상 반대인 위치를 계산한다(블록 2810).
도 28b는 일부 실시예들에 따른 카메라 컴포넌트 제어를 위한 방법에 사용된 계산의 플로차트이다. 전류를 서스펜션 와이어에 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시킨다(블록 2820). 서스펜션 와이어를 통과하는 전류를 감소시켜 와이어의 형상 기억 합금을 수축시킴으로써 와이어를 단축시킨다(블록 2830).
예시적인 컴퓨터 시스템
도 29는 앞서 설명한 실시예들의 임의의 부분 또는 전부를 실행하도록 구성된 컴퓨터 시스템(2900)을 도시한다. 다양한 실시예에서, 컴퓨터 시스템(2900)은 퍼스널 컴퓨터 시스템, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱, 노트북, 태블릿, 슬레이트, 또는 넷북 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 핸드헬드 컴퓨터, 워크스테이션, 네트워크 컴퓨터, 카메라, 셋톱 박스, 모바일 디바이스, 소비자용 디바이스, 비디오 게임 콘솔, 핸드헬드 비디오 게임 디바이스, 애플리케이션 서버, 저장 디바이스, 텔레비전, 비디오 레코딩 디바이스, 주변장치 디바이스 예컨대, 스위치, 모뎀, 라우터, 또는 일반적으로 임의의 유형의 컴퓨팅 또는 전자 디바이스를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 다양한 유형의 디바이스들일 수 있다.
본 명세서에서 설명하는 바와 같은 카메라 모션 제어 시스템의 다양한 실시예는, 다양한 다른 디바이스들과 상호작용할 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 시스템(2900)에서 실행될 수 있다. 주의할 점은 도 1 내지 도 20에 대하여 앞서 설명한 어떠한 컴포넌트, 작용, 또는 기능들도 다양한 실시예에 따라 도 29의 컴퓨터 시스템(2900)과 같이 구성된 하나 이상의 컴퓨터 상에서 구현될 수 있다는 것이다. 도시된 실시예에서, 컴퓨터 시스템(2900)은 입력/출력(I/O) 인터페이스(2930)를 통해 시스템 메모리(2920)에 연결되는 하나 이상의 프로세서(2910)를 포함한다. 컴퓨터 시스템(2900)은 I/O 인터페이스(2930)에 연결된 네트워크 인터페이스(2940), 및 커서 컨트롤 디바이스(2960), 키보드(2970), 및 디스플레이(2980)(들)와 같은 입력/출력 디바이스(2950)를 하나 이상 추가로 포함한다. 일부 경우에, 실시예는 단일 인스턴스(instance)의 컴퓨터 시스템(2900)을 이용하여 구현될 수 있지만, 다른 실시예에서 다수의 그와 같은 시스템, 또는 다수의 노드로 구성된 컴퓨터 시스템(2900)은 실시예의 상이한 부분들 또는 인스턴스들을 관리하도록 구성될 수 있다는 것이 고려된다. 예를 들어, 일 실시예에서 일부 구성요소들은 다른 구성요소를 구현하는 노드들과는 별개의 컴퓨터 시스템(2900)의 하나 이상의 노드를 통해 구현될 수 있다.
다양한 실시예에서, 컴퓨터 시스템(2900)은 하나의 프로세서(2910)를 포함하는 유니프로세서(uniprocess) 시스템, 또는 다수의 프로세서(2910)(예를 들어, 2, 4, 8, 또는 다른 적합한 숫자)를 포함하는 멀티프로세서 시스템일 수 있다. 프로세서(2910)들은 명령어를 실행할 수 있는 임의의 적합한 프로세서일 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에서 프로세서(2910)들은 범용 프로세서이거나, x829, PowerPC, SPARC, 또는 MIPS ISA, 또는 임의의 다른 적합한 ISA와 같은 다양한 명령어 세트 아키텍처(ISA) 중 임의의 것을 구현하는 임베디드 프로세서일 수 있다. 멀티프로세서 시스템에서, 각각의 프로세서(2910)들은 필수적인 것은 아니고, 일반적으로 동일한 ISA를 구현할 수 있다.
시스템 메모리(2920)는 카메라 제어 프로그램 명령어(2922)들 및/또는 프로세서(2910)에 의해 액세스 가능한 카메라 제어 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 시스템 메모리(2920)는 임의의 적합한 메모리 기술, 예컨대 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 동기식 동적 RAM(SDRAM), 비휘발성/플래시 타입 메모리, 또는 임의의 다른 유형의 메모리를 이용하여 구현될 수 있다. 도시된 실시예에서, 프로그램 명령어(2922)들은 앞서 설명한 임의의 기능을 포함하는 렌즈 제어 애플리케이션(2924)을 구현하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 메모리(2920)의 기존 카메라 제어 데이터(2932)는 앞서 설명한 임의의 정보 또는 데이터 구조를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로그램 명령어들 및/또는 데이터는 수신, 송신되거나 상이한 유형의 컴퓨터 액세스 가능 매체 또는 시스템 메모리(2920) 또는 컴퓨터 시스템(2900)과는 별개의 유사 매체 상에 저장될 수 있다. 컴퓨터 시스템(2900)이 이전의 도면들의 기능 블록들의 기능성을 구현하는 것으로서 설명하지만, 본 명세서에서 설명하는 임의의 기능은 그와 같은 컴퓨터 시스템을 통해 구현될 수 있다.
일 실시예에서, I/O 인터페이스(2930)는 프로세서(2910), 시스템 메모리(2920), 및 디바이스 내의 임의의 주변장치 디바이스 간의 I/O 트래픽을 조정하도록 구성되고, 네트워크 인터페이스(2940) 또는 입력/출력 디바이스(2950)와 같은 기타 주변장치 인터페이스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, I/O 인터페이스(2930)는 임의의 필수 프로토콜, 타이밍 또는 기타 데이터 변형을 수행하여 하나의 컴포넌트(예를 들어, 시스템 메모리(2920))에서 다른 컴포넌트(예를 들어, 프로세서(2910))에 의해 사용하기 적합한 포맷으로 데이터 신호를 변환할 수 있다. 일부 실시예에서, I/O 인터페이스(2930)는 다양한 유형의 주변장치 버스, 예를 들어 다양한 주변장치 컴포넌트 상호접속(Peripheral Component Interconnect: PCI) 버스 표준 또는 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus: USB) 표준을 통해 부착된 디바이스들을 위한 지원을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, I/O 인터페이스(2930)의 기능은, 예를 들어 노스 브릿지(north bridge)와 사우스 브릿지(south bridge)와 같이, 둘 이상의 별개의 컴포넌트로 나뉠 수 있다. 또한, 일부 실시예에서 시스템 메모리(2920)로의 인터페이스와 같은 I/O 인터페이스(2930)의 기능 중 일부 또는 전부는 프로세서(2910)에 직접 포함될 수 있다.
네트워크 인터페이스(2940)는 컴퓨터 시스템(2900)과 네트워크(2985)에 부착된 기타 디바이스(예를 들어, 캐리어 또는 에이전트 디바이스) 간 또는 컴퓨터 시스템(2900)의 노드들 간에 데이터가 교환되도록 구성될 수 있다. 네트워크(2985)는 다양한 실시예에서 로컬 영역 네트워크(LAN) (예를 들어, 이더넷 또는 기업 네트워크), 광역 네트워크(WAN) (예를 들어, 인터넷), 무선 데이터 네트워크, 일부 다른 전자 데이터 네트워크, 또는 일부 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 네트워크를 포함한다. 다양한 실시예에서, 네트워크 인터페이스(2940)는 임의의 적합한 유형의 이더넷 네트워크와 같은 유선 또는 무선 일반 데이터 네트워크, 예를 들어; 아날로그 음성 네트워크 또는 디지털 섬유 통신 네트워크와 같은 전기통신/통화 네트워크; 파이버 채널(Fibre Channel) SAN과 같은 저장 영역 네트워크, 또는 기타 적합한 유형의 네트워크 및/또는 프로토콜을 통해 통신을 지원할 수 있다.
입력/출력 디바이스(2950)는, 일부 실시예에서, 하나 이상의 디스플레이 단자, 키보드, 키패드, 터치패드, 스캐닝 디바이스, 음성 또는 광학 인식 디바이스, 또는 하나 이상의 컴퓨터 시스템(2900)에 의해 데이터 입력 또는 액세스에 적합한 기타 디바이스를 포함한다. 여러 입력/출력 디바이스(2950)가 컴퓨터 시스템(2900)에 있을 수 있고 또는 컴퓨터 시스템(2900)의 다양한 노드에 분포되어 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 유사한 입력/출력 디바이스들은 컴퓨터 시스템(2900)에서 분리될 수 있고 유선 또는 무선 접속, 예컨대 네트워크 인터페이스(2940)를 통해 컴퓨터 시스템(2900)의 하나 이상의 노드와 상호작용할 수 있다.
도 29에 도시된 바와 같이, 메모리(2920)는 앞서 설명한 임의의 구성요소 또는 작용을 구현하기 위하여 프로세서-실행 가능할 수 있는 프로그램 명령어(2922)들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로그램 명령어들은 위에서 설명한 방법들을 구현할 수 있다. 다른 실시예에서, 상이한 구성요소 및 데이터가 포함될 수 있다. 주의할 점은 데이터가 앞서 설명한 임의의 데이터 또는 정보를 포함할 수 있다는 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 컴퓨터 시스템(2900)은 단지 예시적인 것이고 실시예들의 범주를 제한하려는 의도가 아님을 이해할 것이다. 특히, 컴퓨터 시스템 및 디바이스들은 표시된 기능들을 수행할 수 있는 하드웨어 또는 소프트웨어의 임의의 조합, 예컨대 컴퓨터, 네트워크 디바이스, 인터넷 정보가전기기, PDA, 무선 전화기, 호출기 등을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(2900)은 또한 도시되지 않은 다른 디바이스들에 접속될 수 있거나, 대신에 단독형 시스템으로서 동작할 수 있다. 추가로, 도시된 컴포넌트들에 의해 제공된 기능성은 일부 실시예에서 더 적은 컴포넌트들로 조합되거나 추가적인 컴포넌트들에 분배될 수 있다. 유사하게, 일부 실시예에서, 도시된 컴포넌트들 중 일부의 기능성은 제공되지 않을 수 있고/있거나 다른 추가적인 기능성이 사용 가능할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 또한 다양한 아이템들이 사용되는 동안 메모리 또는 저장장치에 저장되어 있는 것으로서 도시되지만, 이들 아이템 또는 그것들의 부분들은 메모리 관리 및 데이터 무결성을 위하여 메모리와 다른 저장 디바이스 사이에서 이전될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대안적으로, 다른 실시예에서 소프트웨어 컴포넌트들 중 일부 또는 전부는 다른 디바이스 상의 메모리에서 실행될 수 있고 컴퓨터 간 통신을 통해 도시된 컴퓨터 시스템과 통신할 수 있다. 시스템 컴포넌트 또는 데이터 구조 중 일부 또는 전부는 또한 (예를 들어, 명령어 또는 구조화된 데이터로서) 컴퓨터-액세스 가능 매체 또는 휴대용 기기 상에 저장되어 적절한 드라이브에 의해 판독될 수 있고, 이것의 다양한 예들이 앞서 설명되어 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨터 시스템(2900)과 구분되는 컴퓨터-액세스 가능한 매체 상에 저장된 명령어들은 전송 매체 또는 전기, 전자기, 또는 디지털 신호와 같은 신호들을 통해 컴퓨터 시스템(2900)에 전송되고, 네트워크 및/또는 무선 링크와 같은 통신 매체를 통해 전달된다. 다양한 실시예들은 추가로 컴퓨터-액세스 가능한 매체 상에 앞의 설명에 따라 구현되는 명령어들 및/또는 데이터를 수신, 송신 또는 저장하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 일반적으로 말해서, 컴퓨터-액세스 가능한 매체는 자기 또는 예를 들어, 디스크 또는 DVD/CD-ROM의 광학 매체, RAM (예를 들어, SDRAM, DDR, RDRAM, SRAM 등), ROM 등과 같은 휘발성 또는 비휘발성 매체와 같은 비일시적, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 또는 메모리 매체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨터-액세스 가능한 매체는 전송 매체 또는 전기, 전자기, 또는 디지털 신호와 같은 신호들을 포함하고, 네트워크 및/또는 무선 링크와 같은 통신 매체를 통해 전달된다.
본 명세서에서 설명하는 방법은 다양한 실시예에서 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 추가로, 방법의 블록의 순서는 변경될 수 있고, 다양한 구성요소들이 추가, 재정렬, 조합, 누락, 수정될 수 있다. 다양한 수정 및 변경은 본 개시내용을 이용하는 통상의 기술자에게 명백할 수 있도록 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 다양한 실시예들은 예시적인 것이며 제한하는 것이 아님을 의미한다. 많은 변경, 수정, 추가, 및 개선이 가능하다. 따라서, 복수의 인스턴스가 단일 인스턴스로서 본 명세서에서 설명하는 컴포넌트들에 제공될 수 있다. 다양한 컴포넌트, 동작, 데이터 저장들 간의 경계는 다소 임의적이고, 특정 동작들은 명시적인 예시 구성들의 맥락에서 도시된다. 기능의 다른 할당들이 계획되고 뒤에 오는 청구 범위의 범주 내에 들어갈 수 있다. 최종적으로, 예시적인 구성에서 별개의 컴포넌트들로서 제시된 구조 및 기능들은 조합된 구조 또는 컴포넌트들로서 구현될 수 있다. 이러한 변경, 수정, 추가, 및 개선은 뒤에 오는 청구 범위에서 정의되는 바와 같이 실시예들의 범주 내에 들어갈 수 있다.
본 개시내용에 보여준 명시적인 특징부 조합들의 추가적인 예시들은 다음의 번호가 붙은 항목들에서 나열된다.
제1항. 소형 카메라용 액추에이터 모듈로서,
렌즈를 위한 초점조정 메커니즘 부착부 -
초점조정 메커니즘 부착부는 렌즈에 적어도 3의 이미지 센서에 대한 위치설정의 제어도를 제공하고,
적어도 3의 위치설정의 제어도 중 하나의 위치설정의 제어도는 렌즈의 광축 방향으로 이미지 센서에 대한 렌즈의 선형적인 위치설정이고,
적어도 3의 위치설정의 제어도 중 2의 다른 위치설정의 제어도는 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트들이고,
이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트들은 서로 직교하는 2 개의 축들을 중심으로 하는 틸트들이고,
이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트는 광축에 직교하는 틸트임 -; 및
렌즈를 중심으로 하는 각자의 상이한 영역들에 부착된 적어도 4 개의 양방향 액추에이터를 포함하고,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 렌즈의 광축에 평행한 힘을 렌즈에 생성하고,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 전류로 구동되는 2-단자 디바이스인, 액추에이터 모듈.
제2항. 제1항에 있어서,
액추에이터 모듈은 광축을 따라 평면에서 보면 적어도 4 개의 코너를 갖는 직사각 형상을 갖고,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 4 개의 코너의 각자의 코너에 위치설정되고,
제1 액추에이터의 단자를 통해 제1 액추에이터에 인가된 주어진 극성 전류에 대하여, 제1 액추에이터는 광축을 따라 제1 방향으로 렌즈에 힘을 생성하고,
제1 액추에이터가 위치한 코너에 인접한 코너들에 있는 제2 및 제3 액추에이터에 대하여, 제2 및 제3 액추에이터의 단자를 통해 인가된 주어진 극성과 동일한 극성의 전류는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 렌즈에 힘을 생성할, 액추에이터 모듈.
제3항. 제1항 또는 제2항에 있어서,
액추에이터 모듈은 광축을 따라 평면에서 보면 적어도 4 개의 코너를 갖는 직사각 형상을 갖고,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 4 개의 코너의 각자의 코너에 위치설정되고,
인접한 코일들은 서로 반대로 감겨져서 인접한 코일들에서 반대 극성의 전류들은 광축을 따라 동일한 방향으로 2 개의 액추에이터로부터 렌즈에 힘을 생성하게 되는, 액추에이터 모듈.
제4항. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
액추에이터 모듈은 광축을 따라 평면에서 보면 적어도 4 개의 코너를 갖는 직사각 형상을 갖고,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 4 개의 코너의 각자의 코너에 위치설정되고,
인접한 코일들은 서로 반대로 접속되서 인접한 코일들에서 반대 극성의 전류들은 광축을 따라 동일한 방향으로 2 개의 액추에이터로부터 렌즈에 힘을 생성하게 되는, 액추에이터 모듈.
제5항. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 4 개의 양방향 액추에이터는 코일이 렌즈 또는 렌즈 지지 구조체 상에 장착된 음성 코일을 포함하고,
이중 극성 자석들이 액추에이터 모듈 초점조정 메커니즘의 지지 구조체에 장착되는, 액추에이터 모듈.
제6항. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 4 개의 양방향 액추에이터는 코일이 렌즈 또는 렌즈 지지 구조체 상에 장착된 음성 코일을 포함하고,
이중 극성 자석들이 액추에이터 모듈 초점조정 메커니즘의 지지 구조체에 장착되고,
자석들 중 인접한 자석들은 반대로 극성을 띠어, 인접한 코일들에서 반대 극성의 전류들은 광축을 따라 동일한 방향으로 2 개의 액추에이터로부터 렌즈에 힘을 생성하게 되는, 액추에이터 모듈.
제7항. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터를 구동하기 위한 선형적, 양방향 프로그램 가능한 전류원을 포함하는, 액추에이터 모듈.
제8항. 액추에이터 모듈로서,
렌즈를 위한 초점조정 메커니즘 부착부 -
초점조정 메커니즘 부착부는 렌즈에 적어도 3의 이미지 센서에 대한 위치설정의 제어도를 제공하고,
적어도 3의 위치설정의 제어도 중 하나의 위치설정의 제어도는 렌즈의 광축 방향으로 이미지 센서에 대한 렌즈의 선형적인 위치설정임 -; 및
광축을 따라 평면에서 보면 적어도 4 개의 코너를 갖는 직사각 형상의 포인트들을 형성하도록 액추에이터 모듈을 중심으로 각자 상이한 영역에 부착된 적어도 4 개의 양방향 액추에이터를 포함하고,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 4 개의 코너의 각자의 코너에 위치설정되고,
제1 액추에이터의 단자를 통해 제1 액추에이터에 인가된 주어진 극성 전류에 대하여, 제1 액추에이터는 광축을 따라 제1 방향으로 렌즈에 힘을 생성하고,
제1 액추에이터가 위치한 코너에 인접한 코너들에 있는 제2 및 제3 액추에이터에 대하여, 제2 및 제3 액추에이터의 단자를 통해 인가된 주어진 극성과 동일한 극성의 전류는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 렌즈에 힘을 생성할, 액추에이터 모듈.
제9항. 제8항에 있어서,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 각각의 전류 또는 전압원 드라이버에 부착되고,
각각의 전류 또는 전압원 드라이버는 민감도 이득 및 오프셋을 위한 것으로, 어떤 위치 및 틸트가 인가된 전류의 주어진 조합에 대하여 발생되는지 결정하도록 하는, 액추에이터 모듈.
제10항. 제8항 또는 제9항에 있어서,
4 개의 단자를 갖는 액추에이터 조립체를 추가로 포함하고, 각각의 액추에이터로부터의 하나의 단자가 서로 전기적으로 접속되고, 각각의 액추에이터의 다른 단자는 각각의 단자에 인가된 전류 또는 전압으로 구동되어서, 조합적으로 액추에이터의 배열이 4 개의 단자로 구동되고, 단자들 중 3 개는 선형적 양방향 프로그램 가능한 전류원으로 구동되고, 네번째 단자는 4 개의 단자로부터 액추에이터에 흘러 들어가는 전체 전류가 합하여 영이 되도록 전류를 인가하는 전압원으로 구동되도록 하는, 액추에이터 모듈.
제11항. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 3의 위치설정의 제어도 중 2의 다른 위치설정의 제어도는 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트들이고,
이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트들은 서로 직교하는 2 개의 축들을 중심으로 하는 틸트들이고,
이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트는 광축에 직교하는 틸트인, 액추에이터 모듈.
제12항. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 렌즈의 광축에 평행한 힘을 렌즈에 생성하고,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 전류로 구동되는 2-단자 디바이스인, 액추에이터 모듈.
제13항. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 인접한 코일들은 서로 반대로 감겨져서, 인접한 코일들에서 반대 극성의 전류들은 광축을 따라 동일한 방향으로 2 개의 액추에이터로부터 렌즈에 힘을 생성하게 되는, 액추에이터 모듈.
제14항. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
액추에이터 모듈은 광축을 따라 보면 일반적으로 직육면체이고,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는, 광축을 따라 보면, 액추에이터 모듈의 코너들에 위치되고,
단자를 통해 제1 액추에이터에 인가된 주어진 극성 전류에 대하여, 광축을 따라 제1 방향으로 렌즈에 힘을 생성하지만, 제1 액추에이터에 인접한 코너에 있는 액추에이터들에 대하여 제1 액추에이터를 위한 것으로서 동일한 극성의 그것들의 각각의 단자를 통하여 인가된 전류는 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 렌즈에 힘을 생성할, 액추에이터 모듈.
제15항. 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치로서,
소형 카메라용 액추에이터 모듈 - 액추에이터 모듈은 초점조정 메커니즘을 포함함 -
렌즈를 중심으로 하는 4 개의 상이한 영역에서 작용하는 4 개의 양방향 액추에이터를 포함하고,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는, 광축을 따라 보면, 일반적으로 직육면체 액추에이터 모듈의 코너들에 위치되고,
단자를 통해 제1 액추에이터에 인가된 주어진 극성 전류에 대하여, 광축을 따라 제1 방향으로 렌즈에 힘을 생성하지만, 제1 액추에이터에 인접한 코너에 있는 액추에이터들에 대하여 제1 액추에이터를 위한 것으로서 동일한 극성의 그것들의 각각의 단자를 통하여 인가된 전류는 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 렌즈에 힘을 생성할, 장치.
제16항. 제15항에 있어서,
4 개의 양방향 액추에이터의 각각의 액추에이터는 각각의 단자에 인가된 전류 또는 전압으로 구동되어 조합적으로 액추에이터들의 배열은 4 개의 단자로 구동되게 하는, 장치.
제17항. 제15항 또는 제16항에 있어서, 각각의 액추에이터는 전류로 구동되는 2-단자 디바이스인, 장치.
제18항. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 액추에이터로부터의 단자들은 서로 전기적으로 접속되는, 장치.
제19항. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 단자들 중 3 개는 선형적 양방향 프로그램 가능한 전류원으로 구동되지만, 네번째 단자는 4 개의 단자로부터 액추에이터 안으로 흐르는 전류가 합하여 0이 되는 데 필요한 전류를 끌어오거나 공급할 수 있는 전압원으로 구동되는, 장치.
제20항. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 초점조정 메커니즘은 적어도 3의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치설정의 제어도를 제공하는데, 하나의 축은 렌즈 광축 방향의 이미지 센서에 대한 렌즈의 선형적인 위치설정이고, 다른 2 개의 축은 서로 직교하고 둘 모두 광축에 직교하는 2 개의 축을 중심으로 하는 이미지 센서에 대한 렌즈의 틸트인, 장치.
제21항. 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치로서,
복수의 자석을 포함하는 액추에이터 모듈 -
복수의 자석 중 각각의 자석은, 자구들이 실질적으로 각각의 자석에 걸쳐 동일한 방향으로 정렬되도록 극성을 띰 -; 및
렌즈 둘레에 단단하게 배치된 코일 -
복수의 자석 중 각각의 자석은 코일에서 생성되는 로렌츠 힘에 기초하는, 렌즈의 초점을 조정하기 위한 힘에 기여함 - 을 포함하는, 장치.
제22항. 제21항에 있어서,
복수의 자석은 액추에이터 모듈을 포함하는 초점조정 메커니즘의 지지 구조체에 장착되고,
복수의 자석은 초점조정 메커니즘의 지지 구조체에 장착된 4 개의 자석을 포함하는, 장치.
제23항. 제21항 또는 제22항에 있어서,
코일은 전류로 구동되고,
코일은 렌즈 둘레에 단단하게 배치되고, 각각의 자석의 자기장 내에 장착되는, 장치.
제24항. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
액추에이터 모듈에 장착됨에 따라 복수의 자석 중 각각의 자석의 극성 방향들은 실질적으로 렌즈의 광축에 직교하고,
복수의 자석 중 각각의 자석의 극성 방향들은 액추에이터 모듈의 복수의 편평한 면 중 적어도 하나에 대하여 45 도 또는 약 45 도 기울어지고,
액추에이터 모듈은 실질적으로 외형상 직육면체인, 장치.
제25항. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
초점조정 메커니즘이 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 상대적인 모션을 실질적으로 제한하는 수단에 의해 액추에이터 모듈 지지 구조체 상에 매달리는, 장치.
제26항. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 자석 중 각각의 자석의 프린징 자기장(fringing magnetic field)이, 전류들로 구동될 때 4 개의 추가적인 코일과 상호작용하고,
4 개의 추가적인 코일은 액추에이터 모듈 지지 구조체에 고정되어 프린징 자기장의 광축에 평행한 성분들로 인해 광축에 직교하는 방향으로 로렌츠 힘이 생성되도록 하고,
로렌츠 힘은 광축에 직교하는 방향으로 초점조정 메커니즘 및 렌즈의 제어된 모션을 생성하는, 장치.
제27항. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
액추에이터 모듈은 3 개의 직교하는 축을 따라 소형 카메라의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치를 제어하기 위한 액추에이터 모듈이고, 하나의 축은 초점 조정을 위하여 광축에 평행하고, 2 개의 축은 사용자 손떨림을 보정하기 위하여 광축 및 서로에 대하여 직교하는, 장치.
제28항. 소형 카메라의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치를 제어하기 위한 액추에이터 모듈로서,
액추에이터 모듈 지지 구조체;
소형 카메라의 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 상대적인 모션을 제한하도록 구성된 서스펜션 수단에 의해 액추에이터 모듈 지지 구조체 상에 매달린 초점조정 메커니즘; 및
초점조정 메커니즘의 지지 구조체에 장착된 복수의 자석을 포함하는, 액추에이터 모듈.
제29항. 제28항에 있어서,
액추에이터 모듈 지지 구조체는 자기 요크(magnetic yoke)를 포함하고,
복수의 자석은 자기 요크에 장착되고,
상부 스프링이 자기 요크에 장착되고,
상부 스프링은 렌즈 및 초점조정 코일을 매다는 데 사용되고,
상부 스프링은 요크로부터 전기적으로 절연되는, 액추에이터 모듈.
제30항. 제29항에 있어서,
상부 스프링은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고,
제1 부분 및 제2 부분은 각각 초점조정 코일의 각각의 단자에 접속되어, 제1 부분 및 제2 부분에 각각 상이한 전압이 인가될 때, 요크로부터 초점조정 코일에 전류를 공급하기 위한 전도성 경로를 형성하는, 액추에이터 모듈.
제31항. 제28항 내지 제30항 중 어느 한항에 있어서,
액추에이터 모듈은, 광축에 직교하는 방향에서 보면, 긴 면과 짧은 면이 있는 면들로 배열된 평면상 직사각형이고,
복수의 자석 중 각각의 자석 및 대응하는 고정 코일은 액추에이터 모듈의 적어도 한 면에 45 도를 이루는 평면에 대하여 거울 대칭을 나타내도록 배열되고,
4 개의 자석 및 4 개의 고정 코일의 조합 배열은 액추에이터 모듈의 적어도 한 면에 45 도를 이루는 평면에 대하여 그리고 광축을 통하여 거울 대칭을 나타내지 않는, 액추에이터 모듈.
제32항. 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상부 스프링의 두 부분으로의 전도성 경로는 서스펜션 메커니즘을 통과하고,
서스펜션 메커니즘은 초점조정 메커니즘이 액추에이터 모듈 고정 지지 구조체에 대하여 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 움직이도록 가이드하는, 액추에이터 모듈.
제33항. 제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 자석 중 각각의 자석은 렌즈 둘레에 단단하게 배치되고 각각의 자석의 자기장 내에 장착되는, 적절한 전류로 구동되는 단일 코일에서 생성되는 로렌츠 힘과 상호작용하도록 배열되는, 액추에이터 모듈.
제34항. 제28항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상부 스프링과 조합하여 렌즈 및 초점조정 코일을 초점조정 메커니즘 지지 구조체에 매다는 데 사용되는 하부 스프링을 추가로 포함하고,
하부 스프링은 4 개의 자석과 4 개의 고정 코일 사이에, 4 개의 자석 상에 장착되는, 액추에이터 모듈.
제35항. 모바일 컴퓨팅 디바이스 내의 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치로서,
회로 기판에 장착된 복수의 자석을 포함하는 액추에이터 모듈 -
복수의 자석 중 각각의 자석은, 자구(magnetic domain)들이 실질적으로 각각의 자석에 걸쳐 동일한 방향으로 정렬되도록 극성을 띰 -; 및
렌즈 둘레에 단단하게 배치된 코일 -
복수의 자석 중 각각의 자석은 렌즈 둘레에 단단하게 배치된 코일에서 생성되는 로렌츠 힘에 기초하는, 렌즈의 초점을 조정하기 위한 힘에 기여함 - 을 포함하는, 장치.
제36항. 제35항에 있어서, 회로 기판은 가요성 인쇄 회로를 포함하는, 장치.
제37항. 제35항 또는 제36항에 있어서,
회로 기판은 인쇄 회로 기판을 포함하고,
복수의 코일은 회로 기판의 평면이 액추에이터의 광축에 직교하는 배향으로 부착되고,
적어도 2 개의 홀 센서가 자석들로부터 인쇄 회로 기판의 반대편 상의 고정 코일들 중 2 개의 고정 코일의 기판 중심들에 장착되는, 장치.
제38항. 제35항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 자석 중 각각의 자석은 극성 방향이 실질적으로 액추에이터 모듈의 광축에 직교하도록 액추에이터 모듈에 장착되는, 장치.
제39항. 제35항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 자석 중 각각의 자석은 극성 방향이 액추에이터 모듈의 광축에 직교하도록 액추에이터 모듈에 장착되는, 장치.
제40항. 제35항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 자석 중 각각의 자석은 액추에이터 모듈의 적어도 하나의 편평한 면에 45 도의 각도로 액추에이터 모듈에 장착되는, 장치.
제41항. 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치로서,
3 개의 직교하는 축을 따라 소형 카메라의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치를 제어하기 위한 액추에이터 모듈;
광축을 따라 렌즈를 움직이기 위한 초점조정 메커니즘을 포함하고,
메커니즘은 복수의 와이어에 매달려 있고, 각각의 와이어는 실질적으로 광축에 평행하고,
복수의 와이어 중 적어도 하나는 초점조정 메커니즘이 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 움직이도록 허용하는 구부러지는 변형을 가능하게 하는 형상 기억 합금으로 구성되는, 장치.
제42항. 제41항에 있어서, 복수의 와이어는 메커니즘의 각각의 코너마다 하나씩, 4 개의 와이어를 추가로 포함하는, 장치.
제43항. 제41항 또는 제42항에 있어서, 구부러지는 변형들은 실질적으로 다른 방향들의 기생 모션들을 방지하는 구부러지는 변형인, 장치.
제44항. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 와이어는 초점조정 메커니즘을 액추에이터 모듈 지지 구조체 상에 매달아 손떨림 수정에 필요한 선형적인 모션들을 가능하게 하는, 장치.
제45항. 제41항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 와이어의 각각은 구부러지는 변형을 가능하게 하는 형상 기억 합금으로 구성되는, 장치.
제46항. 제41항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 와이어 중 적어도 3 개는 형상 기억 합금으로 구성되고,
형상 기억으로 구성된 와이어들의 각각은 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성되는, 장치.
제47항. 제41항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
형상 기억으로 구성된 와이어들의 각각은 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성되어, 와이어에 전류를 통과시킴으로써 가열되거나, 또는 전류의 일부를 제거함으로써 냉각될 때, 각각의 와이어의 길이는 변하고 이런 방식으로 이미지 센서에 대한 초점조정 메커니즘 및 렌즈의 틸트가 제어되는, 장치.
제48항. 렌즈의 위치를 제어하기 위한 방법으로서,
전류를 서스펜션 와이어에 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시키는 단계;
서스펜션 와이어를 통과하는 전류를 감소시켜 와이어의 형상 기억 합금을 수축시킴으로써 와이어를 단축시키는 단계를 포함하는, 방법.
제49항. 제48항에 있어서,
서스펜션 와이어에 전류를 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시키는 단계는 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성된 초점조정 메커니즘 서스펜션의 복수의 코너 와이어에 전류를 동시에 통과시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제50항. 제48항 또는 제49항에 있어서,
서스펜션 와이어에 전류를 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시키는 단계는 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성된 초점조정 메커니즘 서스펜션의 적어도 3 개의 코너 와이어에 전류를 통과시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제51항. 제48항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
서스펜션 와이어에 전류를 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시키는 단계는 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성된 초점조정 메커니즘 서스펜션의 적어도 3 개의 코너 와이어에 전류를 통과시키는 단계; 및
네번째 코너 와이어로부터의 전류를 보류하는 단계를 추가로 포함하고,
네번째 코너 와이어는 형상 기억 합금 재료로 만들어지지함 않고, 네번째 코너 와이어는 수동적이고,
네번째 코너 와이어는 실질적으로 선형적이고 작동 하중에서 그것의 응력 및 변형 특성이 탄력적인, 방법.
제52항. 제48항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
서스펜션 와이어에 전류를 통과시켜 와이어의 형상 기억 합금을 확장시킴으로써 와이어를 연장시키는 단계는 초점조정 메커니즘이 렌즈의 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 움직이도록 허용하는 구부러지는 변형을 가능하게 하는 형상 기억 합금을 포함하는 와이어에 전류를 통과시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제53항. 제48항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성된 초점조정 메커니즘의 서스펜션의 제1 코너 와이어 및 제2 코너 와이어에 상이한 전류들을 통과시킴으로서 렌즈의 틸트를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제54항. 제48항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
초점조정 메커니즘의 서스펜션의 제1 코너 와이어 및 제2 코너 와이어에 상이한 전류들을 통과시킴으로서 렌즈의 틸트를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제55항. 제48항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
3 개의 직교하는 선형적인 축을 따라 소형 카메라의 이미지 센서에 대한 렌즈의 위치를 제어하는 단계를 추가로 포함하고, 하나의 축은 초점 조정을 위하여 광축에 평행하고, 2 개의 다른 축은 광축 및 서로에 대하여 직교하는, 방법.
제56항. 카메라 컴포넌트의 모션을 제어하기 위한 장치로서,
광축을 따라 렌즈를 움직이기 위한 초점조정 메커니즘을 포함하고,
메커니즘은 복수의 와이어에 매달려 있고, 각각의 와이어는 실질적으로 광축에 평행하고,
복수의 와이어 중 적어도 하나는 초점조정 메커니즘이 광축에 직교하는 선형적인 방향으로 움직이도록 허용하는 구부러지는 변형을 가능하게 하는 형상 기억 합금으로 구성되는, 장치.
제57항. 제56항에 있어서,
형상 기억 합금(SMA)으로 만들어지는 적어도 3 개의 코너 와이어를 추가로 포함하고, 각각의 와이어는 와이어의 길이를 따라 인장력을 제공하는 수동적인 바이어스 스프링으로 구성되어, 와이어에 전류를 통과시킴으로써 가열되거나, 또는 전류의 일부를 제거함으로써 냉각될 때, 각각의 와이어의 길이는 제어되는, 장치.
제58항. 제56항 또는 제57항에 있어서,
각각의 와이어에 대하여 하나씩, 초점조정 메커니즘의 일부분과 액추에이터 지지 구조체 사이에 반응하도록 구성되는 적어도 3 개의 수동적인 바이어스 스프링을 추가로 포함하는, 장치.
제59항. 제56항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 수동적인 바이어스 스프링들은 전류를 초점조정 메커니즘에 전달하는, 장치.
제60항. 제56항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 와이어들 중 적어도 하나는 형상 기억 합금 재료로 만들어지지 않고, 와이어들 중 적어도 하나는 수동적이고 실질적으로 선형적이고 그것의 작동 하중에서의 응력 및 변형 특성이 탄력적인, 장치.
제61항.
다기능 디바이스 내의 카메라 렌즈에 대하여, 다기능 디바이스의 이미지 센서에 대한 카메라 렌즈의 선호 위치를 계산하는 단계 -
이미지 센서에 대한 카메라 렌즈의 선호 위치는, 렌즈에 가해지는 평균 힘들의 합이 0일 때, 이미지 센서에 대하여 정착하는 카메라 렌즈의 위치임 -;
렌즈를 선호 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 변위를 계산하는 단계;
액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
제62항. 제61항에 있어서, 선호 위치는, 렌즈 액추에이터 메커니즘의 스프링들로 인한 카메라 렌즈의 변위가 중력으로 인한 카메라 렌즈의 변위를 상쇄시키는 평형 위치인, 방법.
제63항. 제61항 또는 제62항에 있어서, 선호 위치는, 렌즈에 가해지는 평균 힘들의 합이 동적인 범주 내에 들어가도록 별개의 시간 동안 관리되는 위치인, 방법.
제64항. 제61항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서,
가속도계를 이용하여, 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과했는지 여부를 결정하는 단계;
다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 새로운 평형 위치를 계산하는 단계;
렌즈를 새로운 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산하는 단계;
액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 새로운 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제65항. 제61항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서,
가속도계를 이용하여, 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과했는지 여부를 결정하는 단계;
렌즈를 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산하는 단계;
액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 새로운 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제66항. 제61항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서,
홀 센서를 이용하여, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 위치에 대하여 변화가 임계치를 초과했는지 여부를 결정하는 단계;
다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 새로운 평형 위치를 계산하는 단계;
렌즈를 새로운 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산하는 단계;
액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 새로운 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제67항. 제61항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서,
다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하는 단계는 관찰 기간 동안 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평균 위치를 계산하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제68항. 제61항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하는 단계는,
다기능 디바이스의 배향 및 중력 벡터를 다기능 디바이스의 가속도계로부터 도출하는 단계;
스프링 벡터가 중력 벡터와 크기상 동일하고 위치상 반대인 위치를 계산하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제69항. 제61항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하는 단계는,
다기능 디바이스의 배향 및 중력 벡터를 다기능 디바이스의 가속도계로부터 도출하는 단계를 추가로 포함하고,
도출하는 단계는, 가속도계 데이터를 필터링하여 다기능 디바이스의 모션의 고주파수 모션 성분을 제거하는 단계; 및
스프링 벡터가 중력 벡터와 크기상 동일하고 위치상 반대인 위치를 계산하는 단계를 포함하는, 방법.
제70항. 시스템으로서,
적어도 하나의 프로세서; 및
프로그램 명령어들을 포함하는 메모리를 포함하고, 프로그램 명령어들은
다기능 디바이스 내의 카메라 렌즈에 대하여, 다기능 디바이스의 이미지 센서에 대한 카메라 렌즈의 선호 위치를 계산하고 -
이미지 센서에 대한 카메라 렌즈의 선호 위치는, 렌즈에 가해지는 평균 힘들의 합이 0일 때, 이미지 센서에 대하여 정착하는 카메라 렌즈의 위치임 -;
렌즈를 선호 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 변위를 계산하고,
액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가하도록 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한, 시스템.
제71항. 제70항에 있어서,
가속도계를 이용하여, 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과했는지 여부를 결정하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들;
다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 새로운 평형 위치를 계산하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들;
렌즈를 새로운 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들;
액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 새로운 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 추가로 포함하는, 시스템.
제72항 제70항 또는 제71항에 있어서,
가속도계를 이용하여, 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과했는지 여부를 결정하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들;
렌즈를 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들;
액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 새로운 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 추가로 포함하는, 시스템.
제73항. 제70항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들은,
다기능 디바이스의 가속도계로부터 다기능 디바이스의 배향 및 중력 벡터를 도출하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들; 및
스프링 벡터가 중력 벡터와 크기상 동일하고 위치상 반대인 위치를 계산하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 추가로 포함하는, 시스템.
제74항. 제70항 내지 제73항 중 어느 한 항에 있어서, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들은,
다기능 디바이스의 가속도계로부터 다기능 디바이스의 배향 및 중력 벡터를 도출하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들 -,
도출하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들은 가속도계 데이터를 필터링하여 다기능 디바이스의 모션의 고주파 모션 성분을 제거하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 포함함 -; 및
스프링 벡터가 중력 벡터와 크기상 동일하고 위치상 반대인 위치를 계산하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 추가로 포함하는, 시스템.
제75항. 프로그램 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 프로그램 명령어들은,
다기능 디바이스 내의 카메라 렌즈에 대하여, 다기능 디바이스의 이미지 센서에 대한 카메라 렌즈의 선호 위치를 계산하는 단계 -
이미지 센서에 대한 카메라 렌즈의 선호 위치는, 렌즈에 가해지는 평균 힘들의 합이 0일 때, 이미지 센서에 대하여 정착하는 카메라 렌즈의 위치임 -;
렌즈를 선호 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 변위를 계산하는 단계;
액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제76항. 제75항에 있어서,
가속도계를 이용하여, 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과했는지 여부를 결정하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들;
다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 새로운 평형 위치를 계산하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들;
렌즈를 새로운 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들;
액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 새로운 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들을 추가로 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제77항. 제75항 또는 제76항에 있어서,
가속도계를 이용하여, 다기능 디바이스의 배향의 변화가 임계치를 초과했는지 여부를 결정하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들;
렌즈를 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들;
액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 새로운 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들을 추가로 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제78항. 제75항 내지 제77항 중 어느 한 항에 있어서,
홀 센서를 이용하여, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 위치의 변화가 임계치를 초과했는지 여부를 결정하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들;
다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 새로운 평형 위치를 계산하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들;
렌즈를 새로운 평형 위치로 움직이는 데 필요한, 액추에이터 메커니즘에 의한 렌즈의 새로운 변위를 계산하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들;
액추에이터 메커니즘의 모터를 이용하여, 새로운 변위를 생성하기 위한 힘을 렌즈에 인가하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들을 추가로 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제79항. 제75항 내지 제78항 중 어느 한 항에 있어서,
다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들은 관찰 기간 동안 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평균 위치를 계산하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들을 추가로 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
제80항. 제75항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 다기능 디바이스의 포토센서에 대한 카메라 렌즈의 평형 위치를 계산하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들은,
다기능 디바이스의 가속도계로부터 다기능 디바이스의 배향 및 중력 벡터를 도출하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들;
스프링 벡터가 중력 벡터와 크기상 동일하고 위치상 반대인 위치를 계산하는 단계를 구현하도록 컴퓨터 실행 가능한 프로그램 명령어들을 추가로 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
Claims (19)
- 디바이스로서,
렌즈;
이미지 센서; 및
액추에이터 모듈 - 상기 액추에이터 모듈은 상기 액추에이터 모듈의 주변부 주위에 위치되고 코일 및 자석을 각각 포함하는 복수의 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터들은 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 위치시키는 것을 제어하기 위해 서로 상이한 각각의 전류들로 구동되도록 구성되고, 상기 복수의 액추에이터의 상기 코일들은 상기 액추에이터 모듈의 이동 컴포넌트(moving component)에 부착되고, 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 기울이기 위해서, 상기 이동 컴포넌트의 서스펜션 메커니즘의 개별 컴포넌트들을 통해, 전류를 수신함 -
을 포함하는, 디바이스. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 액추에이터들은 4개의 액추에이터들을 포함하고, 상기 액추에이터들 중 제1 및 제4 액추에이터들은 상기 렌즈의 광축에 직교하는 제1 축에 대해 서로 대향하는 상기 액추에이터 모듈의 2개의 코너들에 위치되고, 상기 액추에이터들 중 제2 및 제3 액추에이터들은 상기 렌즈의 광축에 직교하는 제2 축에 대해 서로 대향하는 상기 액추에이터 모듈의 2개의 코너들에 위치되는, 디바이스.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제4 액추에이터들은 상기 렌즈의 상기 광축을 따라 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 이동시키기 위해 동일한 극성의 전류들로 구동되도록 구성되는, 디바이스.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제4 액추에이터들은 상기 렌즈의 상기 광축에 직교하는 상기 제1 축을 중심으로(about the first axis) 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 기울이기 위해 상이한 극성들의 전류들로 구동되도록 구성되는, 디바이스.
- 제2항에 있어서, 상기 제2 액추에이터 및 상기 제3 액추에이터는 상기 렌즈의 광축을 따라 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 이동시키거나 상기 렌즈의 광축에 직교하는 상기 제2 축을 중심으로 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 기울이기 위해 각각의 전류로 구동되도록 구성되는, 디바이스.
- 제2항에 있어서, 상기 액추에이터들의 상기 자석들은 이중 극성 자석들이고, 상기 액추에이터들 중 인접한 액추에이터들의 상기 자석들은 반대로 극성을 띄는, 디바이스.
- 제1항에 있어서, 각각의 액추에이터의 상기 코일은 2개의 단자를 포함하고, 각각의 액추에이터들로부터의 하나의 단자는 서로 전기적으로 연결되고, 상기 액추에이터들 각각으로부터의 다른 단자는 전류원 또는 전압원으로 구동되는, 디바이스.
- 제7항에 있어서, 상기 액추에이터들로부터의 다른 단자들 중 하나는 전압원으로 구동되고, 상기 액추에이터들로부터의 다른 단자들 중 나머지 단자들은 각각 양방향 전류원으로 구동되는, 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 액추에이터들의 코일들은 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈와 함께 이동하거나 기울어지도록 상기 렌즈 또는 상기 렌즈의 지지 구조에 장착되고, 상기 액추에이터들의 자석들은 상기 렌즈가 이동하거나 기울어질 때 정적으로 유지되도록 상기 디바이스의 다른 구조에 장착되는, 디바이스.
- 방법으로서,
디바이스의 이미지 센서에 대한 위치로 상기 디바이스의 렌즈를 제어하기 위한 상기 디바이스의 복수의 액추에이터들의 각각의 코일들에 대한 전류들을 결정하는 단계 - 상기 액추에이터들은 각각 코일 및 자석을 포함하고 카메라 내의 주변부 주위에 배치되고, 상기 액추에이터들의 상기 각각의 코일들은 서로 상이한 전류들로 구동될 수 있고, 상기 복수의 액추에이터의 상기 코일들은 이동 컴포넌트(moving component)에 부착되고, 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 기울이기 위해서, 상기 이동 컴포넌트의 서스펜션 메커니즘의 개별 컴포넌트들을 통해, 전류를 수신함 -; 및
상기 결정된 전류를 제공하여 상기 코일들을 구동하여 상기 렌즈를 상기 이미지 센서에 대한 위치로 제어하는 단계를 포함하는 방법. - 제10항에 있어서, 상기 복수의 액추에이터들은 4개의 액추에이터들을 포함하고, 상기 액추에이터들 중 제1 및 제4 액추에이터는 상기 렌즈의 광축에 직교하는 제1 축에 대해 서로 대향하여 위치되고, 상기 액추에이터들 중 제2 및 제3 액추에이터는 상기 렌즈의 광축에 직교하는 제2 축에 대해 서로 대향하여 위치되는, 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 렌즈의 광축을 따라 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 이동시키기 위해, 동일한 극성의 적어도 한 쌍의 전류를 상기 제1 및 제4 액추에이터들에, 또는 상기 제2 및 제3 액추에이터들에 제공하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제11항에 있어서,
상기 렌즈의 상기 광축에 직교하는 상기 제1 축을 중심으로 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 기울이기 위해 상기 제1 및 제4 액추에이터들에, 또는 상기 렌즈의 상기 광축에 직교하는 상기 제2 축을 중심으로 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 기울이기 위해 상기 제2 및 제3 액추에이터들에 상이한 극성들의 적어도 한 쌍의 전류를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제10항에 있어서, 각각의 액추에이터들의 코일은 2개의 단자를 포함하고, 각각의 액추에이터들로부터의 하나의 단자는 서로 전기적으로 연결되고, 상기 액추에이터들 각각으로부터의 다른 단자는 전류원 또는 전압원으로 구동되는, 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 액추에이터들의 상기 자석들은 이중 극성 자석들인, 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 액추에이터들의 코일들은 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈와 함께 이동하거나 기울어지도록 상기 렌즈 또는 상기 렌즈의 지지 구조에 장착되고, 상기 액추에이터들의 자석들은 상기 렌즈가 이동하거나 기울어질 때 정적으로 유지되도록 상기 디바이스의 다른 구조에 장착되는, 방법.
- 디바이스로서,
렌즈;
상기 렌즈를 통과하는 광에 기초하여 하나 이상의 신호를 생성하도록 구성된 이미지 센서;
액추에이터 모듈 - 상기 액추에이터 모듈은 상기 액추에이터 모듈의 주변부 주위에 위치되고 코일 및 자석을 각각 포함하는 복수의 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터들은 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 위치시키는 것을 제어하기 위해 서로 상이한 각각의 전류들로 구동되도록 구성되고, 상기 복수의 액추에이터의 상기 코일들은 상기 액추에이터 모듈의 이동 컴포넌트(moving component)에 부착되고, 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 기울이기 위해서, 상기 이동 컴포넌트의 서스펜션 메커니즘의 개별 컴포넌트들을 통해, 전류를 수신함 -; 및
상기 이미지 센서로부터 생성된 신호들을 처리하여 이미지를 생성하도록 구성된 프로세서
를 포함하는 디바이스. - 제17항에 있어서, 상기 복수의 액추에이터들은 4개의 액추에이터들을 포함하고, 상기 액추에이터들 중 제1 및 제4 액추에이터들은 상기 렌즈의 광축에 직교하는 제1 축에 대해 서로 대향하는 상기 액추에이터 모듈의 2개의 코너들에 위치되고, 상기 액추에이터들 중 제2 및 제3 액추에이터들은 상기 렌즈의 광축에 직교하는 제2 축에 대해 서로 대향하는 상기 액추에이터 모듈의 2개의 코너들에 위치되는, 디바이스.
- 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제4 액추에이터들은 상기 렌즈의 상기 광축을 따라 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 이동시키기 위해 동일한 극성의 전류들로 구동되거나, 상기 렌즈의 상기 광축에 직교하는 상기 제1 축을 중심으로 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 기울이기 위해 상이한 극성들의 전류들로 구동되도록 구성되고, 상기 제2 및 제3 액추에이터들은 상기 렌즈의 상기 광축을 따라 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 이동시키기 위해 동일한 극성의 전류들로 구동되거나, 상기 렌즈의 상기 광축에 직교하는 상기 제2 축을 중심으로 상기 이미지 센서에 대해 상기 렌즈를 기울이기 위해 상이한 극성들의 전류들로 구동되도록 구성되는, 디바이스.
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