WO2022260253A1

WO2022260253A1 - 가이드 프리 이미지센서 액추에이터

Info

Publication number: WO2022260253A1
Application number: PCT/KR2022/004571
Authority: WO
Inventors: 고재용
Original assignee: 자화전자 주식회사
Priority date: 2021-06-07
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2022-12-15
Also published as: KR20220165018A; CN117426103A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 가이드 프리 이미지센서 액추에이터는 이미지센서가 구비되며 광축 방향과 수직한 평면을 기준으로 이동하는 캐리어; 상기 캐리어에 장착되되, 서로 직교하는 위치에 장착되는 제1 및 제2마그네트; 상기 캐리어에 장착되는 센싱용마그네트; 상기 제1 및 제2마그네트와 대면하는 제1 및 제2홀센서; 상기 센싱용마그네트와 대면하는 회전감지홀센서; 상기 제1마그네트와 대면하는 n(n은 2이상의 자연수)개 제1코일; 상기 제2마그네트와 대면하는 m(m은 1이상의 자연수)개 제2코일; 및 상기 제1홀센서, 상기 제2홀센서 또는 상기 회전감지홀센서 중 둘 이상의 출력신호를 이용하여 상기 n개 제1코일 및 m개 제2코일 중 하나 이상의 코일에 인가되는 전류의 크기와 방향을 제어하는 구동드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가이드 프리 이미지센서 액추에이터

본 발명은 카메라용 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 미들가이드와 같은 가이딩 수단의 적용 없이 이미지센서를 이동시켜 OIS를 구현하는 가이드 프리 이미지센서 액추에이터에 관한 것이다.

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

오토포커스(자동초점조절)는 렌즈 등이 탑재된 캐리어를 광축 방향으로 선형 이동하여 피사체와의 초점 거리를 조정함으로써 렌즈 후단에 구비된 이미지센서(CMOS, CCD 등)에 선명한 이미지가 생성되도록 하는 기능을 의미한다.

손떨림 보정 기능(OIS)은 손떨림에 의하여 흔들림이 발생하는 경우 그 흔들림을 보상하는 방향으로 렌즈가 탑재된 캐리어 등을 적응적으로 이동시킴으로써 영상의 선명도를 개선하는 기능을 의미한다.

종래 이러한 OIS를 구현하는 장치 또는 액추에이터의 경우 캐리어(이동체)와 하우징(고정체) 사이에 개재된 볼의 물리적 지지를 받으면서 캐리어 등이 X축 또는 Y축으로 선형적으로 이동하도록 유도하는 레일 구조가 형성된 하나 이상의 물리적 가이드(미들가이드)를 배치하는 방법이 주로 적용된다.

이러한 종래 방법의 경우, 캐리어의 물리적 이동이 선형적으로 이루어지도록 유도할 수 있는 장점을 가질 수는 있으나, 이동체, 가이드 구조 및 고정체가 적층되는 구조를 가지며 이들 사이에 각각의 볼들이 배치되므로 광축 방향을 기준으로 그 높이가 증가하게 된다.

그러므로 모바일 단말이 지향하는 장치 소형화 또는 슬림화와 관련된 본질적 특성에 최적화되기 어렵고 휴대 단말 내 다른 장치, 소자, 부품 등의 설계 환경을 제약한다는 문제점이 있다고 할 수 있다.

또한, 이러한 종래 방법의 경우 캐리어의 이동 방향이 물리적 가이드가 제공하는 방향으로 국한되므로 다른 방향(광축과 수직한 평면 방향을 기준으로 한 회전 방향 등) 성분의 손떨림 등을 보정하기가 곤란하며, 이러한 다른 방향 성분의 손떨림 등을 보정하기 위해서는 또 다른 물리적 가이드가 필요하므로 두께 효율성은 더욱 저하된다고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 각 방향별 코일을 개별화시키며, 캐리어의 이동을 감지하는 센서를 X축, Y축 방향 이동은 물론, 회전 이동에 대한 물리적 변화를 감지하도록 다원화시키고 이들 센서들의 각 신호를 통합적으로 적용하여 개별 코일의 구동을 제어함으로써, 물리적 가이드를 부가하지 않고도 캐리어의 선형 이동은 물론, 회전 이동을 더욱 효과적으로 구현할 수 있는 가이드 프리 이미지센서 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

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

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 가이드 프리 이미지센서 액추에이터는 이미지센서가 구비되며 광축 방향과 수직한 평면을 기준으로 이동하는 캐리어; 상기 캐리어에 장착되되, 서로 직교하는 위치에 장착되는 제1 및 제2마그네트; 상기 캐리어에 장착되는 센싱용마그네트; 상기 제1 및 제2마그네트와 대면하는 제1 및 제2홀센서; 상기 센싱용마그네트와 대면하는 회전감지홀센서; 상기 제1마그네트와 대면하는 n(n은 2이상의 자연수)개 제1코일; 상기 제2마그네트와 대면하는 m(m은 1이상의 자연수)개 제2코일; 및 상기 제1홀센서, 상기 제2홀센서 또는 상기 회전감지홀센서 중 둘 이상의 출력신호를 이용하여 상기 n개 제1코일 및 m개 제2코일 중 하나 이상의 코일에 인가되는 전류의 크기와 방향을 제어하는 구동드라이버를 포함하여 구성될 수 있다.

여기에서, 본 발명의 상기 n개 제1코일은 상기 제1마그네트의 길이 방향을 기준으로 서로 다른 영역과 대면하며, 상기 m(m은 2이상의 자연수)개 제2코일은 상기 제2마그네트의 길이 방향을 기준으로 서로 다른 영역과 대면하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 제1 및 제2홀센서, 상기 회전감지홀센서 그리고 상기 제1 및 제2코일이 실장되며 광축 방향을 기준으로 상기 캐리어의 상부에 위치하는 제1회로기판; 상기 제1회로기판을 수용하는 하우징; 및 상기 하우징과 상기 캐리어 사이 또는 상기 제1회로기판과 상기 캐리어 사이에 배치되는 하나 이상의 볼을 더 포함할 수 있다.

실시형태에 따라서 본 발명의 상기 제1 및 제2마그네트 그리고 센싱용마그네트는 광축 방향을 기준으로 상기 캐리어의 상부에 장착되며, 상기 이미지센서는 상기 캐리어의 하부에 구비되도록 구성되는 것이 바람직하다.

바람직하게, 본 발명은 상기 제1회로기판과 전기적으로 연결되는 연결파트를 가지는 인터페이싱 회로기판; 및 상기 이미지센서가 장착되며, 상기 인터페이싱 회로기판과 탄성지지 가능하게 연결되는 하나 이상의 레그를 가지는 제2회로기판을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 광축 방향을 기준으로 상기 제1회로기판의 상부에 위치하며, 상기 제1마그네트 또는 제2마그네트 중 하나 이상과 인력을 발생시키는 요크를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의할 때, 캐리어의 이동을 가이딩하는 물리적 구조물이 부가되지 않고도 캐리어의 이동을 효과적으로 유도할 수 있어 장치의 구조를 더욱 간소화시킬 수 있으며 그에 따라 조립 공정 등의 효율성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하는 경우, 특히 두께 방향을 기준으로 더욱 얇은 형태로 장치(액추에이터)를 구현할 수 있어 장치의 전체적인 공간을 최소화할 수 있음은 물론, 모바일 단말의 소형화 등에 더욱 최적화될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의할 때, 캐리어가 특정 방향만으로 그 이동이 제한되지 않고 다양한 방향으로 이동하도록 제어될 수 있으므로 특히, 광축과 수직한 평면을 기준으로 한 회전 방향의 손떨림 등 또한, 적응적으로 보정할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 액추에이터의 전체적인 구성을 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 캐리어 및 이와 관련된 구성을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 코일 및 이와 관련된 구성을 도시한 도면,

도 4 및 도 5는 캐리어가 이동하는 작동 관계를 설명하는 도면이다.

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

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

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 가이드 프리 이미지센서 액추에이터(이하 '액추에이터'라 지칭한다)(100)의 전체적인 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 캐리어(120) 및 이와 관련된 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 액추에이터(100)는 OIS 등을 구현하는 장치로서, 렌즈(미도시)와의 상대적 관계에서 이미지센서(110)를 광축과 수직한 평면 방향을 기준으로 이동시킴으로써 손떨림 등을 보정하는 장치에 해당한다.

도 1 등에 도시된 바와 같이 본 발명의 액추에이터(100)는 이미지센서(110), 캐리어(120), 제1회로기판(130), 하우징(140), 인터페이싱 회로기판(150), 요크(160) 및 제2회로기판(170)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 액추에이터(100)는 실시형태에 따라서 광축 방향으로 렌즈를 선형 이동시킴으로써 렌즈와 이미지센서(110) 사이의 초점 거리를 조정하는 AF모듈(190)이 더 포함될 수 있다.

도 1에 도시된 Z축 방향은 렌즈로 외계의 빛이 유입되는 경로에 대응하는 광축 방향을 의미하며, 이 광축(Z축)과 수직을 이루는 평면상의 두 축을 X축 및 Y축으로 정의한다.

본 발명의 하우징(140)은 제1회로기판(130) 등을 포함하는 내부 구성품을 수용하는 기본 프레임 구조에 해당하며, 도 1 등에 예시된 바와 같이 서브하우징(141)과 체결되는 구조를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 외장케이스(180)는 도 1 등에 도시된 바와 같이 외장베이스(181)와 체결되도록 구성될 수 있으며, 하우징(140)을 비롯한 후술되는 본 발명의 액추에이터(100)에 포함되는 구성품들이 수용된다. 이 외장케이스(180)는 일종의 쉴드 캔(shield can)으로 기능할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 캐리어(120)는 고정체인 하우징(140) 등과의 상대적 관계에서 이동하는 이동체이며, 이 캐리어(120)에 CCD(Charged-coupled Device), CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)와 같은 이미지센서(110)가 탑재된다.

즉, 본 발명의 액추에이터(100)는 손떨림 등의 흔들림이 발생하는 경우 렌즈 등을 이동시키는 것이 아니라 이미지센서(110)를 이동시킴으로써 손떨림을 보정하는 장치에 해당한다.

본 발명의 캐리어(120)는 광축 방향(Z축 방향)과 수직을 이루는 평면(XY평면)을 기준으로 선형 이동(X축 방향, Y축 방향 또는 이들 축의 조합된 방향)은 물론, 후술되는 바와 같이 회전 이동하도록 구성된다.

이와 같이 캐리어(120)가 물리적으로 이동하면 캐리어(120)에 구비된 이미지센서(110) 또한, 캐리어(120)와 함께 이동하게 되므로 손떨림 등의 보정이 구현된다.

본 발명의 제1마그네트(M1) 및 제2마그네트(M2)는 캐리어(120)에 장착되는 구성으로서, 도 1 등에 도시된 바와 같이 서로 직교하는 위치에 장착된다.

본 발명의 센싱용마그네트(M3)는 캐리어(120)의 회전 이동을 감지하기 위하여 캐리어(120)에 장착되는 구성으로서, 도 1 등에 도시된 바와 같이 제1마그네트(M1) 및 제2마그네트(M2)가 장착되지 않은 영역에 장착되는 것이 바람직하다.

실시형태에 따라서 AF모듈(190)이 추가되는 경우, AF모듈(190)에 포함된 자계 구성과의 영향이나 간섭이 최소화되도록 캐리어(120)의 일측면에는 마그네트 또는 코일 등이 구비되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

도 1에 예시된 바와 같이, 광축 방향을 기준으로 상기 캐리어(120)의 상측에는 제1회로기판(130)이 위치하며, 이 제1회로기판(130)에는 후술되는 바와 같이 캐리어(120)에 구비된 제1마그네트(M1) 및 제2마그네트(M2) 각각과 대면하는 제1코일(C1) 및 제2코일(C2)이 탑재된다.

제1회로기판(130)에는 홀효과(hall effect)를 이용하여 감지 영역 내에 존재하는 마그네트의 자기장 크기 및 방향의 변화를 감지하고 그에 따른 전기적 신호를 출력하는 홀센서(H1, H2, H3)가 실장된다.

구체적으로 제1홀센서(H1)는 제1마그네트(M1)와 대면하는 방향에 배치되며 제1마그네트(M1)의 자기장 크기 및 방향 변화의 감지를 통하여 캐리어(120)의 X축 방향 이동을 감지한다. 이와 상응하는 관점에서 제2홀센서(H2)는 제2마그네트(M2)와 대면하는 방향에 배치되어 캐리어(120)의 Y축 방향 이동을 감지한다.

본 발명의 회전감지홀센서(H3)는 캐리어(120)에 장착된 센싱용마그네트(M3)와 대면하는 방향에 배치되며, 센싱용마그네트(M3)의 자극 경계의 변화 등을 기초로 센싱용마그네트(M3) 즉, 캐리어(120)의 회전 방향, 회전 크기 등을 감지한다.

이와 같이 본 발명의 액추에이터(100)는 X축 방향, Y축 방향 및 회전 방향 각각의 성분에 따른 캐리어(120)의 이동을 복합적으로 감지하고 이 감지 결과를 기초로 후술되는 바와 같이 다원화된 코일 각각으로 인가되는 전류의 크기와 방향을 순환적으로 피드백 제어하도록 구성된다.

이러한 구성을 통하여 본 발명의 액추에이터(100)는 캐리어(120)를 의도된 방향으로 정확히 이동시키며, 나아가 의도하지 않은 방향으로 캐리어(120)가 이동하는 경우에도 이에 대한 즉각적인 보정(calibration) 프로세싱을 수행할 수 있다.

실시형태에 따라서 캐리어(120)가 XY평면을 기준으로 이동하는 것을 물리적으로 지지하기 위하여 캐리어(120)와 하우징(140) 사이 또는 캐리어(120)와 제1회로기판(130) 사이에는 하나 이상의 볼(B)이 배치될 수 있다.

도면에는 본 발명의 볼(B)이 캐리어(120)와 제1회로기판(130) 사이에 배치되는 형태가 도시되어 있는데, 이 경우 볼(B)과의 대접 효율성을 높이기 위하여 제1회로기판(130) 중 볼(B)과 대접하는 부위에는 보강 플레이트가 부가될 수 있다.

또한, 실시형태에 따라서 모따기 등의 통하여 제1회로기판(130)의 꼭짓점 부분에 공간을 형성하고 볼(B)이 하우징(140)의 저면과 대접하도록 구성할 수도 있다.

캐리어(120)의 자유 이동이 보장되도록 하되, 볼(B)의 외부 이탈이 방지되도록 캐리어(120)에는 볼(B)의 일부가 수용되는 홈부 형상의 포켓부(121)가 구비될 수 있다. 이 포켓부(121)는 실시형태에 따라서 볼(B)이 대접하는 제1회로기판(130) 또는 하우징(140)에 형성될 수도 있다.

이와 같이 볼(B)이 구비되는 경우, 캐리어(120)는 볼(B)을 통하여 제1회로기판(130) 또는 하우징(140)과 적절한 간격을 유지하며, 볼(B)의 구름(rolling), 점접촉(point-contact) 등에 의한 최소화된 마찰력으로 더욱 유연하게 선형 이동할 수 있어 소음 감소, 구동력 최소화, 구동 정밀성 등이 더욱 향상될 수 있다.

실시형태에 따라서 제1마그네트(M1), 제2마그네트(M2) 또는 센싱용마그네트(M3)와 인력을 발생시키는 요크(160)가 구비될 수 있다.

요크(160)와 제1마그네트(M1) 등 사이의 인력에 의하여 볼(B)이 매개된 캐리어(120)가 하우징(140) 또는 제1회로기판(130) 방향으로 당겨지게 되므로 볼(B)과 캐리어(100) 사이 및 볼(B)과 제1회로기판(130)(또는 하우징(140)) 사이의 점접촉(point-contact)이 지속적으로 유지될 수 있게 된다.

본 발명의 이미지센서(110)는 캐리어(120)에 장착되어 캐리어(120)의 이동에 따라 함께 이동하며 도면 등에 도시된 바와 같이 FPCB로 구현될 수 있는 제2회로기판(170)에 실장된다.

상기 제2회로기판(170)은 외부 모듈 등과의 인터페이싱 또는 전원 공급 등을 위한 인터페이싱 회로기판(150)과 전기적으로 연결되며, 이미지센서(110)의 이동이 효과적으로 유도 및 지지될 수 있도록 상기 인터페이싱 회로기판(150)과 탄성 지지 가능하게 연결되는 하나 이상의 레그(171)를 포함하는 것이 바람직하다.

이미지센서(110)의 이동이 더욱 유연하게 이루어지도록 상기 제2회로기판(170)은 FPCB(연성회로기판, Flexible Printed Circuit Board)로 구현되는 것이 바람직하며, 인터페이싱 회로기판(150)은 물리적 지지 등이 효과적으로 이루어지도록 HPCB(강성회로기판, Hard Printed Circuit Board)로 구현되는 것이 바람직하다.

도 1에 예시된 바와 같이 본 발명의 액추에이터(100)는 광축 방향(Z축 방향)을 기준으로 제1회로기판(130)이 캐리어(120)의 상부에 위치하도록 배치되며, 이미지센서(110)가 상부에 실장되는 제2회로기판(170)은 캐리어(120)의 하부에 배치되도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 상하 배치식 구조로 본 발명의 액추에이터(100)가 구현되는 경우 캐리어(120)의 이동이 효과적으로 유도될 수 있음은 물론, 제2회로기판(170) 등을 통한 신호 인터페이싱 과정을 더욱 간단한 구조로 구현할 수 있어 전체적인 조립 공정의 효율성을 더욱 높일 수 있음은 물론, 액추에이터(100) 자체의 높이 내지 볼륨을 더욱 최적화시킬 수 있다.

이 경우 본 발명의 인터페이싱 회로기판(150)은 도면에 도시된 바와 같이 상대적으로 상측(광축 방향 기준)에 위치하는 제1회로기판(130)과 전기적으로 연결되도록 수직 방향으로 입설(立設)되는 연결파트(151)를 포함하도록 구성되는 것이 바람직하며, 실시형태에 따라서 액추에이터(100) 외부로 노출되는 노출파트(152)를 포함할 수 있다.

또한, 도면에 도시된 바와 같이 제1마그네트(M1) 등과 인력을 발생시키며 금속재질 등으로 이루어지는 요크(160)는 제1회로기판(130)의 상부면 또는 저면에 구비되는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이 이미지센서(110)의 물리적 지지 및 캐리어(120) 또는/및 제2회로기판(170)과의 결합 효율성 등을 높이기 위하여 이미지센서(110)는 소정의 구조를 가지는 홀더(115)에 장착되도록 구성할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 코일(C1, C2) 및 이와 관련된 구성을 도시한 도면이다.

앞서 기술된 바와 같이 제1코일(C1) 및 제2코일(C2)은 제1회로기판(130)에 실장되는 구성으로서, 제1마그네트(M1) 및 제2마그네트(M2)와의 대면 효율성이 높아질 수 있도록 광축을 기준으로 제1회로기판(130)의 저면에 실장되는 것이 바람직하다.

제1마그네트(M1), 제2마그네트(M2) 및 센싱용마그네트(M3)와 대면하는 제1홀센서(H1), 제2홀센서(H2) 및 회전감지홀센서(H3) 또한, 이와 같다.

이와 상응하는 관점에서 제1마그네트(M1), 제2마그네트(M2) 및 센싱용마그네트(M3)는 캐리어(120)에 구비되되, 광축 방향을 기준으로 캐리어(120)의 상부에 정착되는 것이 바람직하다.

제1코일(C1)은 제1마그네트(M1)와 대면하며 제1마그네트(M1)와의 관계에서 전자기력을 발생시켜 캐리어(120)를 X축 방향으로 이동시키는 구동력을 제공한다.

X축 방향의 구동력을 증강시키고, X축 방향 구동력의 진직성을 높이기 위하여 제1코일(C1)은 도면에 도시된 바와 같이 n(n은 2이상의 자연수)개의 개별코일(C1-1, C1-2)로 구성되는 것이 바람직하다.

도면에는 제1코일이 2개의 제1-1코일(C1-1) 및 제1-2코일(C1-2)로 이루어진 예를 도시하고 있으나, 이는 하나의 예로서 실시형태에 따라서 3개 이상으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

또한, 도면에는 제1-1코일(C1-1)과 제1-2코일(C1-2)이 동일한 크기를 가지는 것으로 도시되어 있으나, 실시형태에 따라서 크기 또는 권선수 등의 변화를 통하여 둘 중 어느 하나가 메인코일이 되도록 하고 나머지 하나가 서브 코일이 되도록 구성할 수도 있다.

제2코일(C2)은 제2마그네트(M2)와 대면하며 제2마그네트(M2)와의 관계에서 전자기력을 발생시켜 캐리어(120)를 Y축 방향으로 이동시키는 구동력을 제공한다.

제2코일(C2) 또한, 제1코일(C1)과 같이 m(m은 2이상의 자연수)개의 개별코일(C2-1, C2-2)로 구성되는 것이 바람직하다. 여기서 m은 2이상의 자연수로서, 제1코일을 구성하는 개별 코일의 개수인 n과 동수(同數)일 수 있으나 이에 국한되지 않는다.

여기에서 상기 n개 제1코일(C1)은 제1마그네트(M1)의 길이 방향을 기준으로 서로 다른 영영과 대면하도록 구성되며, 동일한 관점에서 m개 제2코일(C2) 또한, 제2마그네트(M2)의 길이 방향을 기준으로 서로 다른 영영과 대면하도록 구성된다.

이하 설명에서는 도면에 도시된 예시와 같이 제1코일(C1)이 두 개의 제1-1코일(C1-1)과 제1-2코일(C1-2)로 이루어지며, 제2코일(C2)이 두 개의 제2-1코일(C2-1)과 제2-2코일(C2-2)로 이루어진 예를 기준으로 설명한다.

이와 같이 제1코일(C1) 및 제2코일(C2)이 복수 개의 개별코일로 각각 다원화되면 개별코일 각각의 독립 제어를 통하여 각 방향(X축 방향, Y축 방향 및 회전 방향)별 구동을 효과적으로 구현할 수 있음은 물론, 캐리어(120)의 직진성이 와해되는 등의 현상이 발생되는 경우 이에 대한 보정 또한, 즉각적으로 구현할 수 있다.

실시형태에 따라서 제1코일(C1) 또는 제2코일(C2) 중 하나는 복수 개의 개별 코일로 이루어지고 나머지 하나는 단일의 코일로 구현될 수도 있다. 이와 같이 구성하여도 코일에 인가되는 전류의 크기와 방향을 개별적으로 제어하는 방법을 통하여 캐리어(120)에 미치는 힘의 크기와 방향을 다양하게 조정할 수 있으므로 캐리어(120)의 각 방향별 선형 구동은 물론, 캐리어(120)의 회전 구동을 구현할 수 있다.

즉, 실시형태에 따라서 제1마그네트(M1)와 대면하는 제1코일(C1)은 복수 개, 제2마그네트(M2)와 대면하는 제2코일(C2)은 단수 개로 구현할 수 있으며 나아가 제1마그네트(M1)와 대면하는 제1코일(C1)은 단수 개, 제2마그네트(M2)와 대면하는 제2코일(C2)은 복수 개로 구현할 수도 있다.

이러한 점에서, 앞서 기술된 설명에서는 X축 방향 구동을 위한 마그네트를 제1마그네트(M1)로 지칭하고 Y축 방향 구동을 위한 마그네트를 제2마그네트(M2)로 지칭하였으나, 이는 실시예로서의 예시를 위한 것일 뿐, 절대적 기준에서 양자가 구분된다고 해석될 수는 없다.

도 4 및 도 5는 캐리어(120)가 이동하는 작동 관계를 설명하는 도면이다. 앞서 기술된 바와 같이, 제1홀센서(H1), 제2홀센서(H2) 및 회전감지홀센서(H3)는 X축 방향, Y축 방향 및 회전 방향 각각에 대한 캐리어(120)의 위치 내지 자세를 감지하고 그에 해당하는 신호를 구동드라이버(D)로 전달한다.

본 발명의 구동드라이버(D)는 상기 제1홀센서(H1), 상기 제2홀센서(H2) 또는 상기 회전감지홀센서(H3) 중 둘 이상의 출력신호를 이용하여 n개 제1코일(C1), m개 제2코일(C2) 중 하나 이상의 코일에 인가되는 전류의 크기와 방향을 제어한다.

이러한 홀센서(H1, H2, H3)의 감지 및 구동드라이버(D)의 제어 프로세싱은 시계열적이며 연속적인 제어를 통하여 구동 정밀성이 더욱 향상될 수 있도록 피드백 제어를 통하여 순환적으로 적용되도록 구성되는 것이 바람직하다.

구동드라이버(D)는 독립된 전자 부품, 소자 등으로 구현될 수도 있음은 물론이나 SOC(System On Chip) 등을 통하여 홀센서(H)와 통합된 단일 전자부품(chip)의 형태로 구현되는 것이 일반적이므로 도면에는 홀센서(H1, H2, H3)와 통합된 형태의 구동드라이버(D)가 도시되어 있다.

제1홀센서(H1), 제2홀센서(H2) 및 회전감지홀센서(H3)는 모두 제1회로기판(130)에 탑재되어 상호 전기적 연결이 가능하므로 상기 구동드라이버(D)는 상기 제1홀센서(H1), 제2홀센서(H2) 또는 회전감지홀센서(H3) 중 어느 하나와 통합된 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.

X축 방향 성분의 손떨림 등이 발생하여 제1홀센서(H1)가 이를 감지하면 본 발명의 구동드라이버(D)는 이 신호에 대응되는 적절한 크기와 방향의 전류가 제1코일(C1)로 인가되도록 제어한다.

이 때, 본 발명의 구동드라이버(D)는 제1-1코일(C1-1) 및 제1-2코일(C1-2) 모두를 제어하여 X축 방향 성분의 손떨림 등을 보정할 수 있으며, 실시형태에 따라서 제1-1코일(C1-1) 및 제1-2코일(C1-2) 중 어느 하나가 메인 코일로 설정된 경우 이 메인코일만을 제어하여 X축 방향 성분의 손떨림 등을 보정할 수도 있다.

대응되는 관점에서, Y축 방향 성분의 손떨림 등이 발생하여 제2홀센서(H2)가 이를 감지하고 감지된 결과에 따른 전기적 신호를 본 발명의 구동드라이버(D)로 출력하면 본 발명의 구동드라이버(D)는 입력된 전기적 신호에 대응하는 크기와 방향의 전류가 제2코일(C2)로 입력되도록 제어한다.

실시형태에 따라서 구동드라이버(D)에는 홀센서로부터 입력된 전기적 신호와 함수 관계를 형성하는 일종의 룩업 테이블이 저장될 수 있다. 이 경우 구동드라이버(D)는 홀센서로부터 입력된 전기적 신호에 해당하는 디지털 데이터인 코드 값을 제어에 활용함으로써 해당 코일로 인가되는 전류의 크기와 방향을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.

앞서 기술된 바와 같이 본 발명의 회전감지홀센서(H3)는 대면하는 센싱용마그네트(M3)의 자극 경계에 대한 변화와 그 크기를 감지함으로써 캐리어(120)의 회전에 대한 물리적 변화를 감지하도록 구성된다.

회전 방향(XY평면 기준) 흔들림 등이 발생하는 경우, 본 발명의 회전감지홀센서(H3)는 이를 감지하여 회전 크기 및 방향에 대한 전기적 신호를 본 발명의 구동드라이버(D)로 출력한다.

이와 같이 회전감지홀센서(H3)로부터 전기적 신호가 입력되면 본 발명의 구동드라이버(D)는 이 회전을 보정하는 방향으로 캐리어(120)가 회전될 수 있도록 제1-1코일(C1-1), 제1-2코일(C1-2), 제2-1코일(C2-1) 또는 제2-2코일(C2-2) 중 하나 이상을 제어한다.

앞서 기술된 바와 같이 제1-1코일(C1-1), 제1-2코일(C1-2), 제2-1코일(C2-1) 또는 제2-2코일(C2-2)은 각각 제1 및 제2마그네트(M1, M2) 각각과 대면하는 영역이 서로 다르며, 제1마그네트(M1)와 제2마그네트(M2)는 서로 직교하는 방향에 배치된다.

그러므로 제1-1코일(C1-1), 제1-2코일(C1-2), 제2-1코일(C2-1) 또는 제2-2코일(C2-2)에 인가되는 전류의 크기와 방향을 독립적으로 제어하면, 캐리어(120)의 회전 또는 역회전에 의한 구동력을 발생시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명의 액추에이터(100)는 캐리어(120)의 회전 구동력을 효과적으로 발생시킬 수 있으므로 손떨림 등의 보정은 물론, 광학적 요구 등에 의하여 캐리어(120)를 회전시킬 필요가 있을 경우에도 적응적으로 대처할 수 있게 된다.

본 발명의 액추에이터(100)는 이와 같이 제1홀센서(H1), 제2홀센서(H2) 및 회전감지홀센서(H3)의 출력 신호를 복합적으로 이용하여 n개 제1코일(C1) 또는 m개 제2코일(C2)에 인가되는 전류의 크기와 방향을 독립적으로 제어할 수 있으므로 선형 제어는 물론, 회전 제어 또한, 동시적으로 구현할 수 있다.

또한, X축 방향의 구동이 이루어지는 경우, 만약 제2홀센서(H2)에서 특정 신호가 출력된다는 것은 캐리어(120)가 후방 또는 전방(Y축 기준)으로 이동하는 것을 의미하며, 회전감지홀센서(H3)에서 특정 신호가 출력된다는 것은 캐리어(120)가 회전된다는 것을 의미한다.

이 경우 본 발명의 구동드라이버(D)는 제1-1코일(C1-1) 또는 제1-2코일(C1-2)에 인가된 전류의 크기와 방향을 변화시키거나 제2-1코일(C2-1) 또는 제2-2코일(C2-2)에 적절한 크기와 방향의 전류가 인가되도록 제어하며 X축 방향의 선형성이 와해되는 현상을 효과적으로 보정할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명의 구동드라이버(D)는 제1홀센서(H1), 제2홀센서(H2) 또는 회전감지홀센서(H3) 중 둘 이상의 출력신호를 복합적으로 이용하여 n개 제1코일(C1) 및 m개 제2코일(C2) 중 하나 이상의 코일에 인가되는 전류의 크기와 방향을 제어함으로써, 선형 제어는 물론, 회전 제어를 효과적으로 구현할 수 있게 된다.

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

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

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

Claims

이미지센서가 구비되며 광축 방향과 수직한 평면을 기준으로 이동하는 캐리어;

상기 캐리어에 장착되되, 서로 직교하는 위치에 장착되는 제1 및 제2마그네트;

상기 캐리어에 장착되는 센싱용마그네트;

상기 제1 및 제2마그네트와 대면하는 제1 및 제2홀센서;

상기 센싱용마그네트와 대면하는 회전감지홀센서;

상기 제1마그네트와 대면하는 n(n은 2이상의 자연수)개 제1코일;

상기 제2마그네트와 대면하는 m(m은 1이상의 자연수)개 제2코일; 및

상기 제1홀센서, 상기 제2홀센서 또는 상기 회전감지홀센서 중 둘 이상의 출력신호를 이용하여 상기 n개 제1코일 및 m개 제2코일 중 하나 이상의 코일에 인가되는 전류의 크기와 방향을 제어하는 구동드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 프리 이미지센서 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 n개 제1코일은,

상기 제1마그네트의 길이 방향을 기준으로 서로 다른 영역과 대면하며, 상기 m(m은 2이상의 자연수)개 제2코일은 상기 제2마그네트의 길이 방향을 기준으로 서로 다른 영역과 대면하는 것을 특징으로 하는 가이드 프리 이미지센서 액추에이터.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2홀센서, 상기 회전감지홀센서 그리고 상기 제1 및 제2코일이 실장되며 광축 방향을 기준으로 상기 캐리어의 상부에 위치하는 제1회로기판;

상기 제1회로기판을 수용하는 하우징; 및

상기 하우징과 상기 캐리어 사이 또는 상기 제1회로기판과 상기 캐리어 사이에 배치되는 하나 이상의 볼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 프리 이미지센서 액추에이터.
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2마그네트 그리고 센싱용마그네트는,

광축 방향을 기준으로 상기 캐리어의 상부에 장착되며,

상기 이미지센서는 상기 캐리어의 하부에 구비되는 것을 특징으로 하는 가이드 프리 이미지센서 액추에이터.
제3항에 있어서,

상기 제1회로기판과 전기적으로 연결되는 연결파트를 가지는 인터페이싱 회로기판; 및

상기 이미지센서가 장착되며, 상기 인터페이싱 회로기판과 탄성지지 가능하게 연결되는 하나 이상의 레그를 가지는 제2회로기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 프리 이미지센서 액추에이터.
제3항에 있어서,

광축 방향을 기준으로 상기 제1회로기판의 상부에 위치하며, 상기 제1마그네트 또는 제2마그네트 중 하나 이상과 인력을 발생시키는 요크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 프리 이미지센서 액추에이터.