WO2015026008A1 - 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터, 및 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법 - Google Patents

소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터, 및 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법 Download PDF

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mover
actuator
permanent magnet
main body
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김경욱
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(주)태극기전
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Definitions

  • the present invention relates to a camera module actuator having a noise reduction structure, and a method for supplying power to an actuator for a camera module. More particularly, at least one mover equipped with a lens is displaced along an optical axis, and the moved mover is positioned. Auto Focus (AF) function to adjust the focal length between the lens and the image sensor according to the position of the subject, or optical zoom to adjust the zoom magnification by adjusting the distance between the lens and the lens.
  • AF Auto Focus
  • the present invention relates to an actuator for a camera module having a noise reduction structure for implementing a function, and a power supply method of an actuator for a camera module.
  • optical devices including digital cameras, optical security monitoring devices, mobile phones, smartphones, notepads, etc.
  • a camera module that performs an operation including conversion of image data into standardized image image data so that the image data can be reproduced by an image device is composed of a lens, an actuator, and an image sensor unit.
  • the lens converts the incident light of the subject into focus light, and the actuator maintains the shifter and position of the mover equipped with the lens according to the control signal of the controller so that the optimal focus light according to the distance of the subject reaches the image sensor. Do this.
  • the actuator has a shape in which a mover is disposed in a receiving space of a main body, and an actuator part formed of a permanent magnet and a coil is formed between the inner wall of the main body and the mover, so that an electromagnetic force generated from a coil and a permanent magnetic force emitted from the permanent magnet are formed.
  • the magnetic coupling force of the mover implements the movement.
  • the actuator for the camera module supplies the operating power to the coil by a pulse width modulation (PWM) method, which is a method of supplying and cutting off the operating power.
  • PWM pulse width modulation
  • the present inventors step by step supplying the operating power to the coil through the pulse width modulation method through the Republic of Korea Patent Registration Publication Nos. 10-1173111 and KR10-1173110, the auto focus (AF) function, or optical An actuator for a camera module has been proposed to implement the optical zoom function.
  • the inventors manufactured the actual product and tested the auto focus function or the optical zoom function through a pulse width modulation method. As a result, the repetitive displacement movement operation of the lens-mounted mover was performed. In the process, the occurrence of minute noise occurs repeatedly.
  • the actuator unit repeatedly generates and dissipates the electromagnetic coupling force in the displacement movement process of the mover.
  • the coil or permanent magnet constituting the actuator part is directly fixed to the inner wall of the main body, a minute moment in the main body through the coil or the permanent magnet by magnetic coupling force repeatedly generated and dissipated step by step between the coil and the permanent magnet. The action force was directly transmitted, and it was confirmed that the noise of the main body was caused by the momentary action force.
  • the coil or permanent magnet fixed to the inner wall of the main body generates a momentary acting force including force or repulsive force repeatedly during the step of repeatedly generating the electromagnetic coupling force, and the momentary acting force is directly transmitted to the inner wall of the main body. Will cause noise.
  • the momentary force transmitted to the main body through the permanent magnet or coil is not a problem in the implementation of the function according to the movement of the mover, but the user's sensitivity is sufficient because it repeatedly causes fine noise of the main body during the movement of the mover. It is expected to be difficult to meet.
  • the driving circuit unit repeats the process of instantaneously supplying and shutting off the operating power having a predetermined pulse width to the coil by using a pulse width modulation (PWM) method to realize the displacement movement of the mover.
  • PWM pulse width modulation
  • the collision sound is not a problem in the implementation of the function according to the movement of the mover, but it is expected that it will be difficult to sufficiently satisfy the user's emotion because it repeatedly causes fine noise of the main body during the movement of the mover.
  • An object of the present invention devised to solve the above problems, in forming an actuator portion including a permanent magnet and a coil between the inner wall of the body and the outer wall of the mover, by elastically fixing the permanent magnet or coil to the inner wall of the body Actuator for camera module and camera module which prevent the momentary acting force to be transmitted to the body during the step of repeatedly generating the electromagnetic coupling force, and improve the power supply form to minimize the momentary tilting of the mover to suppress noise generation, and the camera module It is to provide a power supply method for the actuator.
  • a main body having a receiving space formed therein; At least one mover accommodated in a receiving space formed in the main body and mounted with a lens; And an actuator portion disposed between the main body and the mover to displace the mover mounted with a lens.
  • the actuator unit is configured to include a coil for generating an electromagnetic field according to the supply of the operating power, and a permanent magnet for generating a permanent magnetic field for generating an electromagnetic coupling force and the electromagnetic field generated from the coil,
  • These permanent magnets and coils are disposed so as to correspond to the inner wall of the main body and the outer wall of the mover facing each other is configured to displace the mover accommodated in the main body by the electromagnetic coupling force,
  • the momentary force generated repeatedly between the permanent magnet and the coil is not transmitted to the main body and the buffer damper layer It is characterized in that configured to alleviate or exhaust by.
  • the actuator portion is a permanent magnet is disposed on the inner wall of the main body formed with a buffer damper layer, the coil is disposed on the outer wall of the mover facing the coil moving type, or the shock absorber to move the mover arranged the coil by electromagnetic coupling force
  • a coil is disposed on the inner wall of the main body on which the damper layer is formed, and a permanent magnet is disposed on the outer wall of the mover, and the permanent magnet moving type moves the mover in which the permanent magnet is disposed by electromagnetic coupling force.
  • the complete damper layer is composed of a buffer pad made of an elastic material such as rubber and urethane.
  • the magnetic stopper forms a magnetic coupling force through a permanent magnetic field generated in the permanent magnet to implement a stop operation for fixing the position of the mover, and the coil is relatively relative to the magnetic coupling force through the electromagnetic field generated by the operating power supplied to the driving circuit.
  • the driving circuit unit is generated by the electromagnetic field generated from the coil and the permanent magnetic field emitted from the permanent magnet, and moves by supplying an operating power source that generates an electromagnetic coupling force that is relatively greater than the magnetic coupling force generated between the permanent magnetic field and the stopper of the permanent magnet.
  • the driving circuit unit gradually decreases the supply amount of the operating power supplied to the coil to form an end damper section in which the electromagnetic field emitted from the coil is gradually reduced. Characterized in that it comprises a power progressive reduction step.
  • the permanent magnet or coil forming the actuator part is not directly fixed to the inner wall of the main body, but a buffer damper layer made of an elastic material is formed on the inner wall of the main body, and the permanent magnet or coil forming the actuator part.
  • the buffer damper layer is fixed to the inner wall of the main body.
  • the instantaneous action force generated in the actuator portion is not directly transmitted to the main body, but is alleviated or exhausted by the buffer damper layer interposed between the main body and the actuator portion, noise of the main body is generated by the instantaneous action force generated in the actuator portion. Can be prevented.
  • the present invention even if the driving circuit unit repeatedly supplies the operating power to the coil of the actuator unit to repeatedly implement the displacement movement of the mover, the operating power progressive step to form the start damper section and the operating damper section to form the end damper section Since the operating power is supplied to the coil of the actuator part by the power supply method including the reduction step, the instantaneous tilting of the mover is suppressed, and as a result, noise is prevented accordingly.
  • FIGS. 10 and 11 are schematic diagrams sequentially showing an operation power supply process through a power supply method of an actuator for a camera module according to the present invention, illustrating a modified supply form of an operation current
  • FIG. 1 to 5 show the overall configuration and operation state of the actuator for the camera module having the actuator of the coil moving type proposed in the preferred embodiment of the present invention
  • Figures 6 to 9 is a preferred embodiment in the present invention It shows the overall configuration and working state of the proposed actuator for camera module with permanent magnet moving actuator.
  • the actuator for camera module 1 includes a main body 10 having a receiving space 11 as shown in FIGS. 1 to 10; A mover 20 accommodated in the accommodation space 11 of the main body 10 and equipped with a lens L; An actuator unit 30 disposed between the main body 10 and the mover 20 to provide a moving force for displacement movement of the mover 20 mounted with the lens L and a stopping force for stopping the displaced mover. ).
  • the main body 10 and the mover 20 are usually made of a plastic injection molded product having excellent light weight and productivity, and the accommodation space 11 of the main body 10 containing the mover 20 and the actuator part 30 is The entrance hole 12a is closed by the cover 12 formed to block the phenomenon that light is introduced into the accommodation space 11 through the remaining portions except the entrance hole 12a.
  • a support structure is formed between the main body 10 and the mover 20 as shown in FIGS. 1 and 2 so that the mover 20 is not entirely in the receiving space 11 of the main body 10 by the support structure. They are accepted locally.
  • the fixed shaft portion 13a made of a metal material is formed at both ends of the inner wall of the main body 10, and the moving shaft portion 21 is formed on the outer wall of the mover 20 facing the main body 10.
  • the mover 20 accommodated in the accommodation space 11 of the main body 10 is in contact with the fixed shaft portion 13a formed on both sides of the inner wall of the main body 10 through the moving shaft portions 21 formed at both corners (line, or Surface contact), so that the portions except the moving shaft portion 21 are spaced apart from the inner wall of the main body 10 to form a non-friction state.
  • the mover 20 locally contacted and supported in the receiving space 11 of the main body 10 by the support structure consisting of the fixed shaft portion 13a and the moving shaft portion 21 is subjected to a displacement movement operation or a stop operation process. Excessive friction with the inner wall of the accommodation space 11 of the main body 10 can be prevented and distortion can be prevented.
  • the magnetic brackets 13 each having the fixed shaft portions 13a parallel to the optical axis by bending both ends are integrally formed on the main body 10 through insert injection.
  • the magnetic bracket 13 having the fixed shaft portion 13a blocks a phenomenon in which an external magnetic field flows into the main body 10 as described below, and further protects the permanent magnetic field of the permanent magnet 31 leaking to the coil 32. ), A function of reaching a stronger magnetic field of stronger strength to the coil 32 or the magnetic stopper 33 which generates the electromagnetic force.
  • the small permanent magnet 31 By applying), it is possible to implement a stable displacement movement operation and a stop operation of the mover 20, it is also possible to reduce the amount of operating power supplied to the coil (32).
  • the actuator unit 30 disposed between the inner wall of the receiving space 11 formed in the main body 10 and the outer wall of the mover 20 is basically a coil 32 for generating an electromagnetic field by supplying operating power. And a permanent magnet 31 generating a permanent magnetic field to form an electromagnetic coupling force through the electromagnetic field generated by the coil 32.
  • the permanent magnet 31 and the coil forming the actuator part 30 are formed between the main body 10 and the mover 20 which are locally contacted and supported by the fixed shaft part 13a and the moving shaft part 21. 32 are disposed correspondingly.
  • a magnetic stopper 33 made of a magnetic material is disposed on the coil 32 disposed to face the permanent magnet 31, and between the permanent magnetic field generated by the permanent magnet 31 and the magnetic stopper 33.
  • the stop motion of the mover 20 moved along the optical axis is realized by the magnetic coupling force formed.
  • the permanent magnet 31 is formed in such a way that the N-polar part and the S-polar part are partitioned by the magnetic pole separation line on one surface, and may be configured such that the N-polar part and the S-polar part are formed on one surface by attaching a pair of magnet pieces. Do.
  • the single body permanent magnet 31 is formed so that the N-polar part and the S-polar part are partitioned by the magnetic pole separating line on one surface by the one-pole bipolar magnetization method.
  • the coil 32 is usually manufactured by enameled copper wire, and it is preferable to adopt a mesomer coil to which the MEMS method is applied.
  • the magnetic stopper 33 is preferably composed of a metal plate made of a magnetic material, but for miniaturization, the magnetic stopper 33 is formed by applying magnetic powder to a coil or a mover, or by manufacturing the coil as a magnetic material so that the coil has a function of a magnetic body. It is also possible.
  • the permanent magnet 31 is disposed on the inner wall of the receiving space 11 of the main body 10, and the coil 32 and the magnetic stopper 33 on the outer wall of the mover 20 facing the same.
  • the mover 20 in which the coil 32 is disposed is displaced and moved between the permanent magnet 31 and the magnetic stopper 32 by an electromagnetic force formed between the permanent magnet 31 and the coil 32.
  • mold which the mover 20 stops by the magnetic force formed in this is arrange
  • the coil 32 and the magnetic stopper 33 are disposed on the inner wall of the receiving space 11 formed in the main body 10 and face the outer wall of the mover 20 facing the same.
  • Permanent magnet 31 is disposed in the displacement
  • the mover 20 is disposed displacement of the permanent magnet 31 is moved by the electromagnetic force formed between the permanent magnet 31 and the coil 32, the permanent magnet 31 and
  • the actuator part of the permanent magnet moving type which stops the mover 20 by the magnetic force formed between the magnetic stoppers 33 is arrange
  • the coil 20 is disposed on the inner wall of the magnetic bracket 13 to arrange the actuator part of the permanent magnet moving type in which the mover 20 in which the permanent magnet 31 is disposed is displaced, is formed in the main body 10. It is preferable to utilize the magnetic bracket 13 as a magnetic stopper.
  • the actuator 1 for the camera module according to the present invention is divided into an electromagnetic field, an N-polar part, and an S-polar part generated in the coil 32 when the operating power is supplied to the coil 32 by a controller (not shown).
  • Displacement movement of the mover 20 including the redirection is realized by an electromagnetic force (repulsive action in the same polarity, attraction force in the other polarity) acting between the permanent magnetic fields of the permanent magnet 31.
  • the control unit according to a pulse width modulation (PWM) scheme, which is a method of supplying and blocking operation power to the coil 32 constituting the actuator unit 30 step by step through a driving circuit unit (not shown).
  • PWM pulse width modulation
  • the mover 20 installed with the lens L is implemented in the form of a stepping displacement (stepping) in the form of focus or zoom, and the supply of the operating power of the coil 32 to permanently permanent magnet 31
  • the stop operation through the magnetic force formed between the magnetic field and the magnetic stopper 33, it maintains the set focus or zoom without consuming the operating power.
  • the present inventors have an instantaneous acting force in the process of supplying and shutting down the operating power to the coil 32 step by step by using a pulse width modulation (PWM) method. It has been found that the momentary acting force is transmitted directly to the main body 10 to cause fine noise.
  • PWM pulse width modulation
  • the present inventor simply prevents the instantaneous acting force repeatedly generated in the actuator unit 30 from being transmitted to the main body 10 through the present invention, and thus the main body 10 by the instantaneous acting force transmitted to the actuator unit 30. To prevent the occurrence of noise at the moment, which is the technical gist of the present application.
  • the inner space of the receiving space 11 of the main body 10 is transferred to the main body 10 through the permanent magnet 31 or the coil 32 of the actuator unit 30 during the movement operation of the mover 20.
  • the permanent damper 31 forming the damper layer 40 on the inner wall of the receiving space 11 of the main body 10 and constituting the actuator portion 30 in the buffer damper layer 40.
  • the coil 32 is fixed.
  • the buffer damper layer 40 interposed between the main body 10 and the actuator part 30 to cushion the gap between the main body 10 and the actuator part 30 may alleviate or exhaust the momentary action force through its own expansion of rubber, urethane, nonwoven fabric, and silicon. It is composed of an elastic material, may be formed through the coating on the inner wall of the receiving space of the main body 10 or may be formed through adhesion.
  • the rubber cushion pad 41 having the adhesives 42a and 42b coated on the surface is bonded to the inner wall of the accommodation space 11 of the main body 10, and the shock absorbing pad is attached to the inner wall of the main body 10.
  • the buffer damper layer 40 which consists of 41 is formed.
  • the buffer pad 41 has a form in which adhesives 41a and 41b are respectively applied to both surfaces thereof, and the buffer pad 41 has a receiving space 11 of the main body 10 through an adhesive 41a applied to one surface thereof.
  • the permanent magnet 31 or the coil 32 of the actuator part 30 fixed to the inner wall of the receiving space 11 of the main body 10 is adhered to the inner wall and adhered to the inner surface by an adhesive 41b applied to the back surface. do.
  • the buffer damper layer interposed between the inner wall of the main body and the actuator portion is formed through adhesion, it can be applied to an existing product without complicated processing or existing mold or design change.
  • the permanent magnet 31 or the coil 32 constituting the actuator unit 30 is not directly fixed to the inner wall of the receiving space 11 of the main body 10, and the inner wall of the receiving space 11 of the main body 10.
  • the permanent magnet 31 or the coil 32 constituting the actuator part 30 is fixed through the buffer damper layer 40, the permanent magnet 31 or the buffered damper layer 40 is made of an elastic material.
  • the coil 32 forms an elastic fixed state.
  • the operating power is repeatedly supplied and cut off to the coil 32 by a pulse width modulation (PWM) method, or the like, and thus the momentary acting force on the actuator unit 30. Even if this occurs repeatedly, the instantaneous action force is not transmitted to the main body 10 but is relaxed and exhausted by the buffer damper layer 40, so that noise generation of the main body 10 due to the instantaneous action force generated by the actuator portion 30 is prevented. Can be suppressed.
  • PWM pulse width modulation
  • FIGS. 10 and 11 are schematic diagrams sequentially showing an operation power supply process through a power supply method of an actuator for a camera module according to the present invention, illustrating a modified supply form of an operation current, and FIGS. 12 and 13 are driven. It shows the tilting state of the mover formed in the actuator for the camera module according to the power supply.
  • the camera module actuator 1 according to the present invention, the permanent magnet 31 and the coil which are alternatively disposed between the inner wall of one side of the main body 10 and the outer wall of the mover 20 facing each other 32, the coil 32 has an actuator portion 30 in the form of a magnetic stopper 33 made of a magnetic material that forms a magnetic coupling force and a permanent magnet 31 facing each other.
  • the magnetic stopper 33 forms a magnetic coupling force through the permanent magnetic field generated by the permanent magnet 31 to implement a stop operation to fix the position of the mover 20, and the coil 32 is a driving circuit unit (not shown).
  • the coil 32 is a driving circuit unit (not shown).
  • the mover 20 since the mover 20 is tilted to the other side by its own weight during the stop operation in which the electromagnetic coupling force does not exist, the fixed shaft portion 13a formed on the main body 10 and the moveable shaft portion 21 formed on the mover 20. Will form a spaced (unsupported) state.
  • the mover 20 has one side by an electromagnetic coupling force generated between the coil 32 and the permanent magnet 31. Tilted, the mover 20 is supported by bringing the moving shaft portion 21 into close contact with the fixed shaft portion 13a formed on the main body 10.
  • the driving circuit unit repeats the process of instantaneously supplying and shutting off the operating power having a predetermined pulse width to the coil by using a pulse width modulation (PWM) method to implement the displacement movement of the mover, the mover 20 ) Repeats the process of instantaneously tilting to one side or the other side depending on the presence or absence of the electromagnetic coupling force generated and dissipated instantaneously.
  • PWM pulse width modulation
  • the process of instantaneously supplying and disconnecting the operating power having a predetermined pulse width to the coil by a conventional pulse width modulation (PWM) method By improving the power supply method of the repeating actuator for the camera module, by preventing the momentary tilting of the mover by the electromagnetic coupling force to suppress the generation of noise due to the momentary tilting of the mover.
  • PWM pulse width modulation
  • the present invention is configured to supply the operating power to the actuator unit 30 by the improved power supply method through the drive circuit unit, the electromagnetic coupling force gradually between the coil 32 and the permanent magnet 31 of the actuator unit 30 By configuring this generation and extinction, it is possible to prevent the occurrence of instantaneous tilting of the mover 20 to suppress the generation of noise due to the instantaneous tilting of the mover 20.
  • the driving circuit portion gradually increases the supply amount of the operating power supplied to the coil 32, so that the electromagnetic field emitted from the coil 32 gradually decreases.
  • the driving circuit part is generated by the electromagnetic field generated by the coil 32 and the permanent magnetic field emitted from the permanent magnet 31, and is relatively relative to the magnetic coupling force generated between the permanent magnetic field of the permanent magnet 31 and the magnetic stopper 33.
  • the driving circuit unit gradually decreases the supply amount of the operation power supplied to the coil 32, so that the electromagnetic field emitted from the coil 32 It is configured to sequentially perform the step of gradually reducing the operating power source to form the end damper section (EA) of the gradually reduced form.
  • the maximum operating power amount (strength) supplied to the coil by the operation power gradual increase step (S1) and the operation power gradual decrease step (S2), and the maximum electromagnetic field generated through this, mover 20 Since electromagnetic coupling force of weaker strength is formed than the electromagnetic coupling force of the strength for displacement movement of the movement power, the mover 20 is moved to one side or the other side in the step of increasing operation power increment (S1) and the step of decreasing operation power increment (S3). Tilt slowly and no displacement movement is implemented.
  • the operation power supplying the electromagnetic coupling force which is relatively larger than the magnetic coupling force, is supplied to the coil 32 to facilitate the displacement movement of the mover 20.
  • it may be configured to include only the operation power supply increment step (S1) and the operating power supply step (S2), or include only the operating power supply step (S2) and the operating power increment reduction step (S3). It is also intended to be the scope of the present application.
  • the electromagnetic coupling force generated in the displacement movement section MA is turned on than the stopping force for implementing the stop motion of the mover 20 including the metal magnetic coupling force to implement the displacement movement of the mover 20.
  • the maximum intensity of the electromagnetic coupling force generated in the operation power gradual increase step S1 and the operation power gradual decrease step S3 performed in the previous and subsequent steps of the operation power supply step S2 stops the mover 20. Smaller than the stopping force for the operation implements only the function of slowly tilting the mover 20 to one side, or the other side.
  • the mover 20 is fixed by the electromagnetic field and the electromagnetic coupling force generated therefrom. 13a) is gradually tilted to one side on which the moving shaft portion 21 is held in close contact with the fixed shaft portion 13a of the main body 10.
  • the mover 20 tilted to the other side is gradually tilted to one side by a gradually increasing electromagnetic coupling force, and thus the tilting action and the move shaft 21 are closely supported by the fixed shaft portion 13a. ) And the occurrence of noise in the close support process between the fixed shaft portion (13a).
  • the mover 20 which closely supports the moving shaft portion 21 to the fixed shaft portion 13a by the operation power increment increasing step S1 is generated by the operating power supplied through the operating power supply step S2. Displacement movement is realized by electromagnetic coupling force.
  • the mover 20 is gradually tilted to the other side by the electromagnetic coupling force which is gradually decreased, so that the fixed shaft portion 13a and the movable shaft portion 21 are moved.
  • the close support state is released, and the mover 20 gradually tilts to the other side, so that noise generated due to tilting is suppressed.
  • the step of gradually increasing the operating power to form the starting damper section SA (S1).
  • an instantaneous tilting of the mover 20 is suppressed by the step S3 of decreasing the operation power source forming the end damper section EA, and as a result, minute noise or vibration can be prevented.

Abstract

본 발명은 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터, 및 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 렌즈를 탑재한 하나 이상의 이동자를 광축을 따라 변위 이동하고 변위 이동된 이동자를 위치 고정시켜, 피사체의 위치에 따른 렌즈와 이미지 센서 사이의 초점거리를 조절하는 자동 초점(Auto Focus, AF) 기능, 또는 렌즈와 렌즈 사이의 간격을 조절하여 줌 배율을 조절하는 광학 줌(Optical Zoom) 기능을 구현하도록 한 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터, 및 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법에 관한 것이다.

Description

소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터, 및 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법
본 발명은 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터, 및 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 렌즈를 탑재한 하나 이상의 이동자를 광축을 따라 변위 이동하고 변위 이동된 이동자를 위치 고정시켜, 피사체의 위치에 따른 렌즈와 이미지 센서 사이의 초점거리를 조절하는 자동 초점(Auto Focus, AF) 기능, 또는 렌즈와 렌즈 사이의 간격을 조절하여 줌 배율을 조절하는 광학 줌(Optical Zoom) 기능을 구현하도록 한 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터, 및 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 광학장치(디지털 카메라, 광학 보안 감시장치, 휴대폰, 스마트폰, 노트패드 등을 포함)에 적용되어 동영상 녹화, 사진촬영, 이미지 인식 등 피사체의 입사광을 이미지 데이터로 변환하거나, 변환된 이미지 데이터를 화상장치에서 재생할 수 있도록 규격화된 화상 이미지 데이터로 변환을 포함하는 동작을 수행하는 카메라 모듈은, 렌즈와 엑츄에이터와 이미지센서부로 구성된다.
상기 렌즈는 피사체의 입사광을 초점광으로 전환하고, 엑츄에이터는 제어부의 제어신호에 따라 렌즈를 탑재한 이동자를 변위 이동과 위치 유지하여 피사체의 거리에 따른 최적의 초점광이 이미지센서에 도달하도록 하는 기능을 수행한다.
상기 엑츄에이터는 본체의 수용공간 내에 이동자가 배치된 형태로 이루어지며, 이들 본체의 내벽과 이동자 사이에는 영구자석과 코일로 이루어진 엑츄에이터부가 형성되어서, 코일에서 생성된 전자기력과 영구자석에서 발산되는 영구자력 사이의 자기 결합력에 의해 이동자의 이동을 구현하게 된다.
그리고, 상기 카메라 모듈용 엑츄에이터는 동작전원의 공급과 차단하는 방식인 펄스 폭 변조(Pulse Width Modullation, PWM )방식으로 코일에 동작전원을 공급시켜, 렌즈가 설치된 이동자가 단계적으로 변위 이동하여 자동 초점(Auto Focus, AF) 기능, 또는 광학 줌(Optical Zoom) 기능을 구현하게 된다.
한편, 본 발명자는 대한민국 특허 등록공고 제 10-1173111호와 KR10-1173110호 등을 통해 펄스 폭 변조 방식을 통해 코일에 동작전원을 단계적으로 공급하여, 자동 초점(Auto Focus, AF) 기능, 또는 광학 줌(Optical Zoom) 기능을 구현하도록 한 카메라 모듈용 엑츄에이터를 제안한 바 있다.
그런데, 본 발명자가 실제 제품을 제작하여 펄스 폭 변조방식을 통해 자동 초점(Auto Focus, AF) 기능, 또는 광학 줌(Optical Zoom) 기능을 시험한 결과, 렌즈가 탑재된 이동자의 반복적인 변위 이동 동작과정에 미세한 소음 발생이 반복적으로 발생되는 현상이 발생 되었다.
그리고, 본 발명자가 상기 소음 발생원인을 관찰 및 분석한 결과, 엑츄에이터부는 이동자의 변위 이동과정에 단계적으로 전자기 결합력의 생성과 소멸을 반복하게 된다.
그런데, 엑츄에이터부를 구성하는 코일, 또는 영구자석은 본체의 내벽에 직접 고착된 관계로, 코일과 영구자석 사이에 단계적으로 반복 생성 및 소멸되는 자기 결합력에 의해서 코일, 또는 영구자석을 통해서 본체에 미세한 순간 작용력이 직접 전달되고, 이러한 순간 작용력에 의해 본체의 소음이 유발되는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 본체의 내벽에 고정된 코일, 또는 영구자석은 전자기 결합력을 단계적으로 반복 생성하는 과정에 인력이나 척력을 포함하는 순간 작용력이 반복하여 발생되고, 이러한 순간 작용력이 본체의 내벽에 직접 전달되어서 본체의 소음이 유발하게 되는 것이다.
상기 영구자석이나 코일을 통해 본체에 전달된 순간 작용력은 이동자의 이동동작에 따른 기능 구현에서는 별다른 문제가 되지 아니하지만, 이동자의 이동과정에 본체의 미세 소음을 반복적으로 유발시키게 되므로 사용자의 감성을 충분히 충족하기는 어려울 것으로 예상된다.
이와 더불어, 상기 구동 회로부가 이동자의 변위 이동을 구현하기 위해 펄스 폭 변조(Pulse Width Modullation, PWM)방법으로 코일에 소정 펄스 폭을 갖는 동작전원을 순간적으로 공급 및 차단하는 과정을 반복하면, 이동자는 순간적으로 생성 및 소멸되는 전자기 결합력의 생성 유무에 따라 일측, 또는 타측으로 순간적으로 틸팅하는 과정을 반복하게 된다.
그리고, 상기 반복되는 이동자의 순간적인 틸팅작용과, 순간 틸팅에 따른 이동자의 이동축부와 본체에 형성된 고정축부의 순간적인 충돌에 의해, 미세한 소음과 진동이 불가피하게 발생된다.
물론, 상기 충돌음 또한 이동자의 이동동작에 따른 기능 구현에서는 별다른 문제가 되지 아니하지만, 이동자의 이동과정에 본체의 미세 소음을 반복적으로 유발시키게 되므로, 사용자의 감성을 충분히 충족하기는 어려울 것으로 예상된다.
상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 본체의 내벽과 이동자의 외벽 사이에 영구자석과 코일을 포함하는 엑츄에이터부를 형성함에 있어, 본체의 내벽에 영구자석이나 코일을 탄력적으로 고정시켜 전자기 결합력을 단계적으로 반복 생성하는 과정에 순간 작용력이 본체로 전달되는 것을 방지하고, 또 전원 공급형태를 개량하여 이동자의 순간적인 틸팅을 최소화시켜서 소음 발생이 억제되도록 한 카메라 모듈용 엑츄에이터, 및 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법을 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터는,
수용공간이 형성된 본체와; 상기 본체에 형성된 수용공간 내에 수용되며 렌즈가 탑재된 하나 이상의 이동자; 및 상기 본체와 이동자 사이에 배치되어 렌즈를 탑재한 이동자의 변위 이동시키는 엑츄에이터부를 포함하여 구성되고,
상기 엑츄에이터부는 동작전원의 공급에 따라 전자계를 발생하는 코일과, 코일에서 발생된 전자계와 전자기 결합력을 생성하는 영구자계를 발생하는 영구자석을 포함하여 구성되고,
이들 영구자석과 코일은 상호 마주하는 본체의 내벽과 이동자의 외벽에 대응되게 배치되어 전자기 결합력에 의해 본체에 수용된 이동자가 변위 이동하도록 구성되는 한편,
상기 본체의 내벽에 완충 댐퍼층을 형성하고 상기 완충 댐퍼층에 엑츄에이터부를 구성하는 영구자석, 또는 코일을 설치하여, 영구자석과 코일 사이에 반복적으로 생성된 순간 작용력이 본체에 전달되지 아니하고 완충 댐퍼층에 의해 완화 내지 소진되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 엑츄에이터부는 완충 댐퍼층이 형성된 본체의 내벽에 영구자석이 배치되고, 이와 마주하는 이동자의 외벽에는 코일이 배치되어 전자기 결합력에 의해 코일이 배치된 이동자가 이동하는 코일 이동형, 또는 완충 댐퍼층이 형성된 본체의 내벽에 코일이 배치되고, 이와 마주하는 이동자의 외벽에는 영구자석이 배치되어 전자기 결합력에 의해 영구자석이 배치된 이동자가 이동하는 영구자석 이동형으로 구성된다.
보다 바람직하게는, 상기 완층 댐퍼층은 고무, 우레탄 등의 신축성 재질로 제작된 완충 패드로 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법은,
마주하는 본체의 일측 내벽과 가동자의 일측 외벽 사이에 택일하여 배치되는 영구자석과 코일을 포함하여 구성되고, 상기 코일에는 마주하는 영구자석과 자기 결합력을 형성하는 자성체 재질의 자성 스토퍼가 배치된 형태의 엑츄에이터부가 설치되어,
상기 자성 스토퍼는 영구자석에서 발생되는 영구자계를 통해 자기 결합력을 형성하여 이동자를 위치 고정하는 정지동작을 구현하고, 상기 코일은 구동 회로부에 공급되는 동작전원에 의해 생성되는 전자계를 통해 자기 결합력 보다 상대적으로 큰 세기의 전자기 결합력을 형성하여 이동자의 변위 이동이 구현하는 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법에 있어서,
상기 구동 회로부가 코일에 공급되는 동작전원의 공급량을 서서히 증가시켜, 코일에서 발산되는 전자계가 서서히 증가되는 형태의 시작 댐퍼구간을 형성하는 동작전원 점진 증가단계와;
상기 구동 회로부가 코일에서 생성된 전자계와 영구자석에서 발산되는 영구자계에 의해 생성되며, 영구자석의 영구자계와 스토퍼 사이에 생성된 자기 결합력보다 상대적으로 큰 전자기 결합력을 형성하는 동작전원을 공급하여 이동자의 변위 이동구간을 형성하는 동작전원 공급단계; 및
상기 동작전원 공급단계에 의해 이동자의 변위 이동동작이 완료되면, 구동 회로부가 코일에 공급되는 동작전원의 공급량을 서서히 감소시켜, 코일에서 발산되는 전자계가 서서히 감소되는 형태의 종료 댐퍼구간을 형성하는 동작전원 점진 감소단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명에서는 엑츄에이터부를 형성하는 영구자석, 또는 코일을 본체의 내벽에 직접 고정하지 아니하고 본체의 내벽에 신축성 재질로 이루어진 완충 댐퍼층을 형성하고, 상기 엑츄에이터부를 구성하는 영구자석, 또는 코일이 완충 댐퍼층을 개재하여 본체의 내벽에 고정되도록 하고 있다.
이와 같이 구성하면, 본체의 내벽에 고정된 코일, 또는 영구자석은 전자기 결합력을 단계적으로 반복 생성하는 과정에 순간 진동력이 반복하여 발생시키더라도, 상기 순간 작용력은 본체에 직접 전달되지 아니하고 완화 내지 소진된다.
따라서, 본 발명은 엑츄에이터부에서 생성된 순간 작용력이 본체에 직접 전달되지 아니하고 본체와 엑츄에이터부 사이에 개재된 완충 댐퍼층에 의해 완화 내지 소진되므로, 엑츄에이터부에 생성된 순간 작용력에 의해 본체의 소음 발생을 예방할 수 있다.
또한, 본 발명은 엑츄에이터부의 코일에 구동 회로부가 반복적으로 동작전원을 공급하여 이동자의 변위 이동을 반복적으로 구현하더라도, 시작 댐퍼구간을 형성하는 동작전원 점진 증가단계와 종료 댐퍼구간을 형성하는 동작전원 점진 감소단계를 포함하여 구성된 전원 공급방법에 의해서 엑츄에이터부의 코일에 동작전원을 공급하므로, 이동자의 순간적인 틸팅 발생이 억제되고, 결과적으로 이에 따른 소음 발생이 예방된다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시형태로 제안하고 있는 코일 이동형의 엑츄에이터부를 구비한 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전체 구성과 작용 상태를 보여주는 것이고,
도 6 내지 도 9는 본 발명에서 바람직한 실시형태로 제안하고 있는 영구자석 이동형의 엑츄에이터부를 구비한 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전체 구성과 작용 상태를 보여주는 것이고,
도 10과 도 11은 본 발명에 따른 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법을 통한 동작전원 공급과정을 순차적으로 보여주는 모식도와, 동작전류의 변형 공급형태를 예시하여 보여주는 것이며,
도 12와 도 13은 구동전원의 공급에 따른 카메라 모듈용 엑츄에이터에 형성된 이동자의 틸팅상태를 보여주는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시형태로 제안하고 있는 코일 이동형의 엑츄에이터부를 구비한 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전체 구성과 작용 상태를 보여주는 것이고, 도 6 내지 도 9는 본 발명에서 바람직한 실시형태로 제안하고 있는 영구자석 이동형의 엑츄에이터부를 구비한 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전체 구성과 작용 상태를 보여주는 것이다.
본 발명에 따른 카메라 모듈용 엑츄에이터(1)는, 도 1 내지 도 10에서 보는 바와 같이 수용공간(11)이 형성된 본체(10)와; 상기 본체(10)의 수용공간(11)에 수용되며 렌즈(L)를 탑재한 이동자(20)와; 상기 본체(10)와 이동자(20) 사이에 배치되어 렌즈(L)를 탑재한 이동자(20)의 변위 이동을 위한 이동력과, 변위 이동된 이동자를 정지시키는 정지력을 제공하는 엑츄에이터부(30)를 포함한다.
상기 본체(10)와 이동자(20)는 통상 우수한 경량성과 생산성을 갖는 플라스틱 사출품으로 제작되며, 상기 이동자(20)와 엑츄에이터부(30)를 수용한 본체(10)의 수용공간(11)은 입사공(12a)이 형성된 커버(12)에 의해 폐쇄되어서, 입사공(12a)을 제외한 나머지 부위를 통해 수용공간(11) 내로 빛이 유입되는 현상을 차단하게 된다.
그리고, 상기 본체(10)와 이동자(20) 사이에는 도 1과 도 2와 같이 지지구조가 형성되어 지지구조에 의해 이동자(20)는, 본체(10)의 수용공간(11) 내에 전체적으로 밀착되지 아니하고 국부적으로 지지된 상태로 수용된다.
이를 상술하자면, 본 실시예에서는 본체(10)의 내벽 양단에 금속 재질로 제작된 고정축부(13a)를 형성하고 이와 마주하는 이동자(20)의 외벽에 이동축부(21)를 형성하여, 본체(10)의 수용공간(11)에 수용된 이동자(20)가 고정축부(13a)와 이동축부(21)로 이루어진 지지구조를 통해 수용공간(11) 내에 지지상태를 형성하도록 한다.
즉, 본체(10)의 수용공간(11)에 수용된 이동자(20)는 양측 모서리에 형성된 이동축부(21)를 통해 본체(10)의 내벽 양측에 형성된 고정축부(13a)와 접촉(선, 또는 면 접촉)된 상태로 지지되어서, 이동축부(21)를 제외한 부위는 본체(10)의 내벽에서 이격되어 비 마찰상태를 형성하도록 한다.
따라서, 상기 고정축부(13a)와 이동축부(21)로 이루어진 지지구조에 의해 본체(10)의 수용공간(11) 내에 국부적으로 접촉 지지된 이동자(20)는, 변위 이동동작이나 정지동작 과정에 본체(10)의 수용공간(11) 내벽과 과도한 마찰이 방지되고, 또 뒤틀림 발생이 예방될 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는 양단을 절곡시켜 광축과 평행하는 고정축부(13a)를 각각 형성한 자성 브라켓(13)을 본체(10)에 인서트 사출을 통해 일체로 형성한다.
상기 고정축부(13a)가 형성된 자성 브라켓(13)은 후술되는 바와 같이 본체(10) 내에 외부 자계가 유입되는 현상을 차단하고, 또 외부로 누설되는 영구자석(31)의 영구자계를 코일(32)에 지향시켜서, 전자력을 생성하는 코일(32)이나 자성 스토퍼(33)에 보다 강력한 세기의 영구자계가 도달하는 기능을 수행한다.
이와 같이 자성 브라켓(13)에 의해 영구자석(31)에서 발생된 영구자계가 외부로 누설되지 아니하고, 마주하는 코일(32)이나 자성 스토퍼(33)에 지향하도록 구성하면, 소형의 영구자석(31)을 적용하여 이동자(20)의 안정된 변위 이동동작과 정지동작을 구현할 수 있고, 또 코일(32)에 공급되는 동작전원량을 절감할 수 있다.
한편, 상기 본체(10)에 형성된 수용공간(11)의 내벽과 이동자(20)의 외벽 사이에 배치되는 엑츄에이터부(30)는, 기본적으로 동작전원의 공급에 의해 전자계를 생성하는 코일(32)과, 영구자계를 발생시켜 코일(32)에서 발생된 전자계를 통해 전자기 결합력을 형성하는 영구자석(31)을 포함한다.
도면을 보면, 상기 고정축부(13a)와 이동축부(21)를 통해 국부적으로 접촉되어 지지된 본체(10)와 이동자(20) 사이에는 엑츄에이터부(30)를 형성하는 영구자석(31)과 코일(32)이 대응되게 배치된다.
그리고, 상기 영구자석(31)과 마주하여 배치되는 코일(32)에는 자성체 재질로 제작된 자성 스토퍼(33)가 배치되어, 영구자석(31)에서 발생되는 영구자계와 자성 스토퍼(33) 사이에 형성되는 자기 결합력에 의해 광축을 따라 이동된 이동자(20)의 정지동작이 구현되도록 한다.
또한, 상기 영구자석(31)은 일면에 N극성부와 S극성부가 자극 분리선에 의해 구획되게 형성된 형태로, 한 쌍의 자석편을 붙여 일면에 N극성부와 S극성부가 형성되도록 구성하는 것도 가능하다.
다만, 본 실시예에서는 일면 2극 착자 방식을 통해 일면에 N극성부와 S극성부가 자극 분리선에 의해 구획되게 형성된 단일몸체의 영구자석(31)을 채택하고 있다.
그리고, 상기 코일(32)은 통상 에나멜 피복의 동선으로 제작되는데, 멤스(MEMS)공법을 적용한 멤서코일을 채택하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 자성 스토퍼(33)는 자성체 재질의 금속판으로 구성하는 것이 바람직하지만, 소형화를 위해 코일이나 이동자에 자성체 분말을 도포하여 형성하거나, 코일을 자성체 재질로 제작하여 코일이 자성체의 기능을 갖도록 하는 것도 가능하다.
바람직한 실시형태를 보여주는 도 1 내지 도 5에서는 본체(10)의 수용공간(11) 내벽에 영구자석(31)을 배치하고 이와 마주하는 이동자(20)의 외벽에 코일(32)과 자성 스토퍼(33)를 배치하여, 영구자석(31)과 코일(32) 사이에 형성되는 전자기력에 의해 코일(32)이 배치된 이동자(20)가 변위 이동하고, 영구자석(31)과 자성 스토퍼(32) 사이에 형성되는 자기력에 의해 이동자(20)가 정지하는 코일 이동형의 엑츄에이터부를 배치하고 있다.
그리고, 또 다른 실시형태를 보여주는 도 6 내지 도 9에서는 본체(10)에 형성된 수용공간(11)의 내벽에 코일(32)과 자성 스토퍼(33)를 배치하고 이와 마주하는 이동자(20)의 외벽에 영구자석(31)을 배치하여, 영구자석(31)과 코일(32) 사이에 형성되는 전자기력에 의해 영구자석(31)이 배치된 이동자(20)가 변위 이동하고, 영구자석(31)과 자성 스토퍼(33) 사이에 형성되는 자기력에 의해 이동자(20)가 정지하는 영구자석 이동형의 엑츄에이터부를 배치하고 있다.
이때, 자성 브라켓(13)의 내벽에 코일(32)을 배치하여 영구자석(31)이 배치된 이동자(20)가 변위 이동하는 영구자석 이동형의 엑츄에이터부를 배치할 경우, 상기 본체(10)에 형성된 자성 브라켓(13)을 자성 스토퍼로 활용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따른 카메라 모듈용 엑츄에이터(1)는 제어부(미도시)에 의해 코일(32)에 동작전원이 공급되면, 코일(32)에 발생하는 전자계와 N극성부와 S극성부로 구획된 영구자석(31)의 영구자계 사이에 작용되는 전자력(같은 극성이면 척력작용, 다른 극성이면 인력작용)에 의해 방향전환을 포함하는 이동자(20)의 변위 이동이 구현된다.
이를 상술하자면, 도 3과 도 7와 같이 코일(32)에 순 방향(시계방향)의 동작전원이 공급되면 영구자석(31)과 마주하는 코일(32)에는 N극성의 전자계가 발생되므로, 코일(32)에서 생성된 N극성의 전자계와 영구자석(31)에서 발생된 영구자계의 상호 작용에 의해 생성된 전자기 결합력에 의해 렌즈(L)가 탑재된 이동자(20)는 상승한다.
이와 반대로, 도 4와 도 8과 같이 코일(32)에 역 방향(반시계 방향)의 동작전원이급되면 영구자석(31)과 마주하는 코일(32)에 S극성의 전자계가 발생되므로, 코일(32)에서 생성된 S극성의 전자계와 영구자석(31)에서 발생된 영구자계의 상호 작용에 의해 생성된 전자기 결합력에 의해 렌즈(L)가 탑재된 이동자(20)는 하강한다.
그리고, 도 5와 도 9와 같이 코일(32)의 동작전원 공급이 차단되면 코일(32)과 함께 배치된 자성 스토퍼(33)와 영구자석(31)의 영구자계 사이에 생성된 자기력(영구자석과 자성체 사이의 인력)에 의해 이동자(20)는 현 위치에 고정되는 정지동작이 이루어진다.
따라서, 상기 제어부는 구동 회로부(미도시)를 통해 엑츄에이터부(30)를 구성하는 코일(32)에 단계적으로 동작전원의 공급과 차단하는 방식인 펄스 폭 변조(Pulse Width Modullation, PWM )방식에 따라, 렌즈(L)가 설치된 이동자(20)를 계단형 변위(Stepping) 형태로 이동 동작을 구현하여 초점이나 줌을 설정하고, 코일(32)의 동작전원 공급을 차단하여 영구자석(31)의 영구자계와 자성 스토퍼(33) 사이에 형성되는 자기력을 통해 정지동작을 구현하여서, 동작전원의 소모 없이 설정된 초점이나 줌을 유지하게 된다.
한편, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modullation, PWM)방식에 의해 코일(32)에 단계적으로 동작전원을 공급 및 차단시키는 과정을 반복적으로 수행하면, 코일(32)과 영구자석(31) 사이에는 반복적으로 생성 및 소멸되는 전자기 결합력에 의해 미세한 소음이 발생 된다.
그리고, 본 발명자가 이러한 현상을 관찰 및 분석한 결과, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modullation, PWM)방식에 의해 코일(32)에 단계적으로 동작전원을 공급 및 차단시키는 과정에 순간 작용력이 발생되고, 이러한 순간 작용력이 본체(10)에 직접적으로 전달되어 미세한 소음이 유발되는 것으로 판명되었다.
따라서, 본 발명자는 본 발명을 통해 엑츄에이터부(30)에서 반복적으로 생성되는 순간 작용력이 본체(10)로 전달되는 것을 간편하게 방지하여, 엑츄에이터부(30)에 전달된 순간 작용력에 의한 본체(10)가 순간 소음을 발생하는 것을 예방하고 있으며, 이를 본원의 기술적 요지로 한다.
즉, 본 발명에서는 본체(10)의 수용공간(11) 내벽에 이동자(20)의 이동동작 과정에 엑츄에이터부(30)의 영구자석(31)이나 코일(32)을 통해 본체(10)에 전달되는 순간 작용력을 완충 내지 소진하는 전용의 구조를 형성하여, 단계적인 이동자(20)의 변위 이동 및 정지동작 과정에 엑츄에이터부(30)에서 생성 및 전달되는 순간 작용력에 의한 본체(10)의 소음 발생이 예방되도록 한다.
이를 위해, 본 실시예에서는 상기 본체(10)의 수용공간(11) 내벽에 완충 댐퍼층(40)을 형성하고, 상기 완충 댐퍼층(40)에 엑츄에이터부(30)를 구성하는 영구자석(31)이나 코일(32)을 고정한다.
상기 본체(10)와 엑츄에이터부(30) 사이에 개재되어 이들 사이의 완충을 도모하는 완충 댐퍼층(40)은, 고무, 우레탄, 부직포, 실리콘 등의 자체적인 신축을 통해 순간 작용력을 완화 내지 소진하는 신축성 재질로 구성되며, 본체(10)의 수용공간 내벽에 코팅을 통해 형성될 수도 있고 접착을 통해 형성될 수도 있다.
그리고, 본 실시예에서는 표면에 접착제(42a, 42b)가 도포된 고무재질의 완충 패드(41)를 본체(10)의 수용공간(11) 내벽에 접착시켜, 본체(10)의 내벽에 완충 패드(41)로 이루어진 완충 댐퍼층(40)을 형성하고 있다.
상기 완충 패드(41)는 양면에 각각 접착제(41a, 41b)가 각각 도포된 형태로 이루어져, 완충 패드(41)는 일면에 도포된 접착제(41a)를 통해 본체(10)의 수용공간(11) 내벽에 접착되고, 이면에 도포된 접착제(41b)를 통해 본체(10)의 수용공간(11) 내벽에 고정되는 엑츄에이터부(30)의 영구자석(31)이나 코일(32)을 접착시켜 고정하도록 한다.
이와 같이 본체의 수용공간 내벽과 엑츄에이터부 사이에 개재되는 완충 댐퍼층이 접착을 통해 형성하면, 복잡한 처리과정이나 기존 금형이나 설계 변경 없이 기존 제품에 적용이 가능하다.
이와 같이 엑츄에이터부(30)를 구성하는 영구자석(31)이나 코일(32)을 본체(10)의 수용공간(11) 내벽에 직접 고정되지 아니하고, 본체(10)의 수용공간(11) 내벽과 엑츄에이터부(30)를 구성하는 영구자석(31)이나 코일(32) 사이에 완충 댐퍼층(40)을 개재시켜 고정하면, 신축성 재질로 이루어진 완충 댐퍼층(40)에 의해 영구자석(31)이나 코일(32)은 탄력적인 고정상태를 형성한다.
따라서, 도 3 내지 도 5 와 도 7 내지 도 9와 같이 펄스 폭 변조(Pulse Width Modullation, PWM)방식 등에 의해 코일(32)에 동작전원이 반복적으로 공급 및 차단되어 엑츄에이터부(30)에 순간 작용력이 반복적으로 발생되더라도, 상기 순간 작용력은 본체(10)에 전달되지 아니하고 완충 댐퍼층(40)에 의해 완화 및 소진되므로 엑츄에이터부(30)에서 생성된 순간 작용력에 의한 본체(10)의 소음발생이 억제될 수 있다.
도 10과 도 11은 본 발명에 따른 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법을 통한 동작전원 공급과정을 순차적으로 보여주는 모식도와, 동작전류의 변형 공급형태를 예시하여 보여주는 것이며, 도 12와 도 13은 구동전원의 공급에 따른 카메라 모듈용 엑츄에이터에 형성된 이동자의 틸팅상태를 보여주는 것이다.
한편, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 카메라 모듈용 엑츄에이터(1)는, 마주하는 본체(10)의 일측 내벽과 가동자(20)의 일측 외벽 사이에 택일하여 배치되는 영구자석(31)과 코일(32)을 포함하여 구성되고, 상기 코일(32)에는 마주하는 영구자석(31)과 자기 결합력을 형성하는 자성체 재질의 자성 스토퍼(33)가 배치된 형태의 엑츄에이터부(30)를 갖는다.
그리고, 상기 자성 스토퍼(33)는 영구자석(31)에서 발생되는 영구자계를 통해 자기 결합력을 형성하여 이동자(20)를 위치 고정하는 정지동작을 구현하고, 코일(32)은 구동 회로부(미도시)의 출력단을 통해 공급되는 동작전원에 의해 전자계를 생성하여 영구자석(31)의 영구자계와 자기 결합력 보다 상대적으로 큰 전자기 결합력을 형성하여 이동자(20)의 변위 이동을 구현하게 된다.
그런데, 상기 이동자(20)는 전자기 결합력이 존재하지 아니하는 정지동작시에는 자중에 의해 타측으로 틸팅되므로, 본체(10)에 형성된 고정축부(13a)와 이동자(20)에 형성된 이동축부(21)는 이격(비 지지)된 상태를 형성하게 된다.
그리고, 상기 구동 회로부에 의해 엑츄에이터부(30)의 코일(32)에 동작전원이 공급되는 변위 이동시에는 이동자(20)는 코일(32)과 영구자석(31) 사이에 생성된 전자기 결합력에 의해 일측으로 틸팅되어, 이동자(20)는 본체(10)에 형성된 고정축부(13a)에 이동축부(21)를 밀착시켜 지지된다.
그런데, 상기 구동 회로부가 이동자의 변위 이동을 구현하기 위해 펄스 폭 변조(Pulse Width Modullation, PWM)방법으로 코일에 소정 펄스 폭을 갖는 동작전원을 순간적으로 공급 및 차단하는 과정을 반복하면, 이동자(20)는 순간적으로 생성 및 소멸되는 전자기 결합력의 생성 유무에 따라 일측, 또는 타측으로 순간적으로 틸팅하는 과정을 반복하게 된다.
그리고, 상기 반복되는 이동자(20)의 순간적인 틸팅작용과, 순간 틸팅에 따른 이동자(20)의 이동축부(21)와 본체(10)에 형성된 고정축부(13a)의 순간적인 충돌에 의해, 미세한 소음과 진동이 불가피하게 발생된다.
본 발명에서는 이러한 이동자의 순간적인 틸팅 발생에 따른 소음 발생을 억제하고자, 종래 펄스 폭 변조(Pulse Width Modullation, PWM)방법에 의해 코일에 소정 펄스 폭을 갖는 동작전원을 순간적으로 공급 및 차단하는 과정을 반복하는 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법을 개량하여, 전자기 결합력에 의한 이동자의 순간적인 틸팅을 방지함으로써 이동자의 순간 틸팅에 따른 소음 발생이 억제되도록 한다.
즉, 본 발명에서는 구동 회로부를 통해 개량된 전원 공급방법으로 엑츄에이터부(30)에 동작전원을 공급하도록 구성하여, 엑츄에이터부(30)의 코일(32)과 영구자석(31) 사이에 서서히 전자기 결합력이 생성 및 소멸되도록 구성함으로써, 이동자(20)의 순간적인 틸팅 발생을 예방하여 이동자(20)의 순간적인 틸팅에 따른 소음 발생이 억제되도록 한다.
상기 본 발명에 따른 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법은, 도 10에서 보는 바와 같이 구동 회로부가 코일(32)에 공급되는 동작전원의 공급량을 서서히 증가시켜, 코일(32)에서 발산되는 전자계가 서서히 증가되는 형태의 시작 댐퍼구간(SA)을 형성하는 동작전원 점진 증가단계(S1)와;
상기 구동 회로부가 코일(32)에서 생성된 전자계와 영구자석(31)에서 발산되는 영구자계에 의해 생성되며, 영구자석(31)의 영구자계와 자성 스토퍼(33) 사이에 생성된 자기 결합력보다 상대적으로 큰 전자기 결합력을 형성하는 동작전원을 공급하여 이동자의 변위 이동구간(MA)을 형성하는 동작전원 공급단계(S2); 및
상기 동작전원 공급단계(S2)에 의해 이동자의 변위 이동동작(MA)이 완료되면, 구동 회로부가 코일(32)에 공급되는 동작전원의 공급량을 서서히 감소시켜, 코일(32)에서 발산되는 전자계가 서서히 감소되는 형태의 종료 댐퍼구간(EA)을 형성하는 동작전원 점진 감소단계(S3)를 순차적으로 실시하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 상기 동작전원 점진 증가단계(S1)와 동작 전원 점진 감소단계(S2)에 의해 코일에 공급되는 최대 동작전원량(세기), 및 이를 통해 생성된 최대 전자계는, 이동자(20)의 변위 이동을 위한 세기의 전자기 결합력 보다 상대적으로 약한 세기의 전자기 결합력이 형성하므로, 상기 동작전원 점진 증가단계(S1)와 동작 전원 점진 감소단계(S3)에서는 이동자(20)는 일측, 또는 타측으로 서서히 틸팅하며 변위 이동은 구현되지 아니한다.
그리고, 상기 동작전원 공급단계(S2)에서는 자기 결합력보다 상대적으로 큰 전자기 결합력을 형성하는 동작전원을 코일(32)에 공급하여, 이동자(20)의 변위 이동을 도모하게 된다.
필요에 따라, 동작전원 점진 증가단계(S1)와 동작전원 공급단계(S2)만을 포함하거나, 동작전원 공급단계(S2)와 동작전원 점진 감소단계(S3)만을 포함하여 구성하는 것도 가능하며, 이 또한 본원의 권리범위로 예정하고 있다.
이러한 전원 공급방법을 통해 코일(32)에 동작전원를 순차적으로 공급하면, 도 10과 도 11에서 보는 바와 같이 동작전원 공급단계(S2)에 의해 형성되는 변위 이동구간(MA)의 전단계에서 동작전원 공급량, 및 전자기 결합력의 생성량이 점차 증가하는 시작 댐퍼구간(SA)이 형성되고, 또 변위 이동구간(MA)의 후단계에는 동작전원 공급량, 및 전자기 결합력의 생성량이 점차 감소하는 종료 댐퍼구간(EA)이 형성된다.
이때, 변위 이동구간(MA)에서 생성되는 전자기 결합력은 금속자기 결합력을 포함하는 이동자(20)의 정지동작을 구현하는 정지력 보다 켜서 이동자(20)의 변위 이동을 구현한다.
그리고, 동작전원 공급단계(S2)의 전단계와 후단계에서 실시되는 동작전원 점진 증가단계(S1)와 동작 전원 점진 감소단계(S3)에서 생성되는 전자기 결합력의 최대 세기는 상기 이동자(20)의 정지동작을 위한 정지력 보다 작아서 이동자(20)를 일측, 또는 타측으로 서서히 틸팅하는 기능만을 구현한다.
따라서, 도 12와 도 13에서와 같이 상기 시작 댐퍼구간(SA)을 형성하는 동작전원 점진 증가단계(S1)에서는 서서히 증가되는 전자계 및 이를 통해 생성되는 전자기 결합력에 의해 이동자(20)는 고정축부(13a)가 형성된 일측으로 서서히 틸팅하여 본체(10)의 고정축부(13a)에 이동축부(21)를 서서히 밀착시켜 지지된다.
이러한 과정에, 타측으로 틸팅되어진 이동자(20)는 서서히 증가되는 전자기 결합력에 의해 일측으로 서서히 틸팅하여 이동축부(21)를 고정축부(13a)에 밀착 지지하는 관계로, 틸팅작용 및 이동축부(21)와 고정축부(13a)와의 밀착 지지과정에 소음 발생이 억제된다.
그리고, 동작전원 점진 증가단계(S1)에 의해 고정축부(13a)에 이동축부(21)를 밀착 지지시킨 이동자(20)는, 동작전원 공급단계(S2)를 통해 공급되는 동작전원에 의해 생성되는 전자기 결합력에 의해 변위 이동을 구현한다.
이후, 상기 종료 댐퍼구간(EA)을 형성하는 동작전원 점진 감소단계(S3)에서는 서서히 감소되는 전자기 결합력에 의해 이동자(20)는 타측으로 서서히 틸팅하여 고정축부(13a)와 이동축부(21)의 밀착 지지상태를 해제하고, 이동자(20)는 서서히 타측으로 틸팅하므로 틸팅에 따른 소음 발생이 억제된다.
그리하여, 본 발명은 엑츄에이터부(30)의 코일(32)에 구동 회로부가 반복적으로 동작전원을 공급하여 이동자의 변위 이동을 구현하더라도, 시작 댐퍼구간(SA)을 형성하는 동작전원 점진 증가단계(S1)와 종료 댐퍼구간(EA)을 형성하는 동작전원 점진 감소단계(S3)에 의해서 이동자(20)의 순간적인 틸팅 발생이 억제되고, 결과적으로 이에 따른 미세한 소음이나 진동 발생이 예방될 수 있다.
한편, 이상 도면과 명세서상의 기재 내용을 통해 본 발명의 사상과 내용을 상세히 설명하였고 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명을 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
따라서, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이고, 또한 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상이나 필수적 특징에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 수용공간이 형성된 본체와; 상기 본체에 형성된 수용공간 내에 수용되며 렌즈가 탑재된 하나 이상의 이동자; 및 상기 본체와 이동자 사이에 배치되어 렌즈를 탑재한 이동자의 변위 이동시키는 엑츄에이터부를 포함하여 구성되고,
    상기 엑츄에이터부는 동작전원의 공급에 따라 전자계를 발생하는 코일과, 코일에서 발생된 전자계와 전자기 결합력을 생성하는 영구자계를 발생하는 영구자석을 포함하여 구성되고,
    이들 영구자석과 코일은 상호 마주하는 본체의 내벽과 이동자의 외벽에 대응되게 배치되어 전자기 결합력에 의해 본체에 수용된 이동자가 변위 이동하도록 구성되는 한편,
    상기 본체의 내벽에 완충 댐퍼층을 형성하고, 상기 완충 댐퍼층에 엑츄에이터부를 구성하는 영구자석, 또는 코일을 설치하여, 영구자석과 코일 사이에 반복적으로 생성된 순간 작용력이 본체에 전달되지 아니하고 본체 내벽에 배치된 완충 댐퍼층에 의해 완화 내지 소진되도록 구성한 것을 특징으로 하는 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 엑츄에이터부는 완충 댐퍼층이 형성된 본체의 내벽에 영구자석이 배치되고, 이와 마주하는 이동자의 외벽에는 코일이 배치되어 전자기 결합력에 의해 코일이 배치된 이동자가 이동하는 코일 이동형인 것을 특징으로 하는 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 엑츄에이터부는 완충 댐퍼층이 형성된 본체의 내벽에 코일이 배치되고, 이와 마주하는 이동자의 외벽에는 영구자석이 배치되어 전자기 결합력에 의해 영구자석이 배치된 이동자가 이동하는 영구자석 이동형인 것을 특징으로 하는 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 완층 댐퍼층은 고무, 우레탄 등의 신축성 재질로 제작된 완충 패드로 구성된 것을 특징으로 하는 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 코일에는 자성체 재질의 자성 스토퍼가 배치되어, 코일에 동작전원이 공급되지 아니하면 자성 스토퍼는 영구자석에서 발생되는 영구자계를 통해 자기 결합력을 형성하여, 자기 결합력에 의해 이동자가 위치 고정되는 정지동작이 수행되도록 구성한 것을 특징으로 하는 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터.
  6. 마주하는 본체의 일측 내벽과 가동자의 일측 외벽 사이에 택일하여 배치되는 영구자석과 코일을 포함하여 구성되고, 상기 코일에는 마주하는 영구자석과 자기 결합력을 형성하는 자성체 재질의 자성 스토퍼가 배치된 형태의 엑츄에이터부가 설치되어,
    상기 자성 스토퍼는 영구자석에서 발생되는 영구자계를 통해 자기 결합력을 형성하여 이동자를 위치 고정하는 정지동작을 구현하고, 상기 코일은 구동 회로부에 공급되는 동작전원에 의해 생성되는 전자계를 통해 자기 결합력 보다 상대적으로 큰 세기의 전자기 결합력을 형성하여 이동자의 변위 이동이 구현하는 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법에 있어서,
    상기 구동 회로부가 코일에 공급되는 동작전원의 공급량을 서서히 증가시켜, 코일에서 발산되는 전자계가 서서히 증가되는 형태의 시작 댐퍼구간을 형성하는 동작전원 점진 증가단계와;
    상기 구동 회로부가 코일에서 생성된 전자계와 영구자석에서 발산되는 영구자계에 의해 생성되며, 영구자석의 영구자계와 스토퍼 사이에 생성된 자기 결합력보다 상대적으로 큰 전자기 결합력을 형성하는 동작전원을 공급하여 이동자의 변위 이동구간을 형성하는 동작전원 공급단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법.
  7. 마주하는 본체의 일측 내벽과 가동자의 일측 외벽 사이에 택일하여 배치되는 영구자석과 코일을 포함하여 구성되고, 상기 코일에는 마주하는 영구자석과 자기 결합력을 형성하는 자성체 재질의 자성 스토퍼가 배치된 형태의 엑츄에이터부가 설치되어,
    상기 자성 스토퍼는 영구자석에서 발생되는 영구자계를 통해 자기 결합력을 형성하여 이동자를 위치 고정하는 정지동작을 구현하고, 상기 코일은 구동 회로부에 공급되는 동작전원에 의해 생성되는 전자계를 통해 자기 결합력 보다 상대적으로 큰 세기의 전자기 결합력을 형성하여 이동자의 변위 이동이 구현하는 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법에 있어서,
    상기 구동 회로부가 코일에서 생성된 전자계와 영구자석에서 발산되는 영구자계에 의해 생성되며, 영구자석의 영구자계와 스토퍼 사이에 생성된 자기 결합력보다 상대적으로 큰 전자기 결합력을 형성하는 동작전원을 공급하여 이동자의 변위 이동구간을 형성하는 동작전원 공급단계와;
    상기 동작전원 공급단계에 의해 이동자의 변위 이동동작이 완료되면, 구동 회로부가 코일에 공급되는 동작전원의 공급량을 서서히 감소시켜, 코일에서 발산되는 전자계가 서서히 감소되는 형태의 종료 댐퍼구간을 형성하는 동작전원 점진 감소단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 동작전원 공급단계에 의해 이동자의 변위 이동동작이 완료되면, 구동 회로부는 코일에 공급되는 동작전원의 공급량을 서서히 감소시켜, 코일에서 발산되는 전자계가 서서히 감소되는 형태의 종료 댐퍼구간을 형성하는 동작전원 점진 감소단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 구동 회로부는 동작전원 공급단계의 전단계로, 코일에 공급되는 동작전원의 공급량을 서서히 증가시켜, 코일에서 발산되는 전자계가 서서히 증가되는 형태의 시작 댐퍼구간을 형성하는 동작전원 점진 증가단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 소음 저감구조를 갖는 카메라 모듈용 엑츄에이터의 전원 공급방법.
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