KR101782999B1

KR101782999B1 - 손떨림 보정 장치

Info

Publication number: KR101782999B1
Application number: KR1020110060239A
Authority: KR
Inventors: 이경배
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2017-09-29
Also published as: US8542988B2; US20120328275A1; US20140010523A1; KR20120140482A; US8903231B2

Abstract

손떨림 보정 장치는, 베이스와, 제1 방향으로 이동 가능하도록 베이스에 결합된 제1 프레임과, 제1 방향을 따라 연장하며 베이스에 배치되어 제1 프레임을 제1 방향을 따라 이동 가능하게 지지하는 제1 진동축과, 제1 진동축을 진동시키는 제1 진동부와, 제1 프레임의 위치 변동을 감지하는 제1 감지부와, 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 이동 가능하도록 제1 프레임에 결합된 제2 프레임과, 제2 프레임에 결합된 렌즈와, 제2 방향을 따라 연장하도록 제1 프레임에 배치되어 제2 프레임을 제2 방향을 따라 이동 가능하게 지지하는 제2 진동축과, 제2 진동축을 진동시키는 제2 진동부와, 제2 프레임의 위치 변동을 감지하는 제2 감지부를 구비한다.

Description

손떨림 보정 장치{Image stabilizing apparatus}

실시예들은 손떨림 보정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 손떨림 보정을 위한 렌즈의 위치 조정과 위치 감지가 정밀하게 이루어질 수 있는 손떨림 보정 장치에 관한 것이다.

카메라에 사용되는 손떨림 보정 장치는 사용자의 손떨림으로 인한 이미지의 선명도 저하를 방지하는 기능을 실행한다. 손떨림 보정 장치에는 전력에 의해 작동하여 렌즈와 같은 광학 요소의 위치를 변경하는 구동 장치가 이용된다. 손떨림 보정 기능이 실행되지 않을 때에는 광학 요소의 위치가 변경되지 않아야 하므로, 광학 요소의 위치를 고정하기 위해 구동 장치에 전력이 공급되어야 한다. 이와 같이 종래에는 손떨림 보정 기능이 실행되지 않는 동안에도 광학 요소를 구동하는 구동 장치가 전력을 소비하는 문제점이 있었다.

실시예의 목적은 손떨림 보정을 위한 렌즈의 위치 조정이 정밀하게 이루어지는 손떨림 보정 장치를 제공하는 데 있다.

실시예의 다른 목적은 전력을 적게 소모하는 손떨림 보정 장치를 제공하는 데 있다.

실시예의 또 다른 목적은 손떨림 보정을 위한 위치가 조정되는 렌즈의 위치를 정밀하게 감지할 수 있는 손떨림 보정 장치를 제공하는 데 있다.

일 실시예에 관한 손떨림 보정 장치는, 베이스와, 제1 방향으로 이동 가능하도록 베이스에 결합된 제1 프레임과, 제1 방향을 따라 연장하며 베이스에 배치되어 제1 프레임을 제1 방향을 따라 이동 가능하게 지지하는 제1 진동축과, 제1 진동축을 진동시키는 제1 진동부와, 제1 프레임의 위치 변동을 감지하는 제1 감지부와, 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 이동 가능하도록 제1 프레임에 결합된 제2 프레임과, 제2 프레임에 결합된 렌즈와, 제2 방향을 따라 연장하도록 제1 프레임에 배치되어 제2 프레임을 제2 방향을 따라 이동 가능하게 지지하는 제2 진동축과, 제2 진동축을 진동시키는 제2 진동부와, 제2 프레임의 위치 변동을 감지하는 제2 감지부를 구비한다.

제1 진동부와 제2 진동부의 각각은 제1 진동축과 제2 진동축의 각각의 일단에 결합되어 전기 신호가 인가되면 진동을 발생하는 압전 소자를 구비할 수 있다.

제1 프레임은 제1 진동축에 접촉하도록 외측으로 연장하여 제1 진동축을 따라 이동 가능한 제1 슬라이더를 구비할 수 있고, 제2 프레임은 제2 진동축에 접촉하도록 외측으로 연장하여 제2 진동축을 따라 이동 가능한 제2 슬라이더를 구비할 수 있다.

손떨림 보정 장치는 제1 진동축에 접촉하며 제1 진동축을 제1 슬라이더를 향해 가압하는 제1 탄성판과, 제2 진동축에 접촉하며 제2 진동축을 제2 슬라이더를 향해 가압하는 제2 탄성판을 더 구비할 수 있다.

제1 슬라이더와 제2 슬라이더의 각각은 제1 진동축과 제2 진동축의 외주 면의 일부를 둘러싸는 접촉면을 구비할 수 있고, 손떨림 보정 장치는 제1 슬라이더와 제2 슬라이더의 각각의 접촉면에 대응하는 형상으로 형성되어 제1 진동축 및 제2 진동축의 각각의 사이에 배치된 접촉판을 더 구비할 수 있다.

접촉면은 제1 진동축과 제2 진동축의 외주 면에 대응하도록 만곡될 수 있고, 접촉판은 접촉면에 대응하도록 만곡될 수 있다.

접촉판은 제1 진동축과 제2 진동축의 외주 면의 적어도 두 지점에 접촉하도록 절곡될 수 있고, 접촉면은 접촉판에 대응하도록 형성될 수 있다.

제1 진동축의 일단은 베이스에 탄성적으로 결합할 수 있고, 제2 진동축의 일단은 제1 프레임에 탄성적으로 결합할 수 있다.

제1 진동축과 제2 진동축의 각각의 일단은 탄성을 갖는 접착제에 의해 베이스와 제1 프레임의 각각에 결합될 수 있다.

손떨림 보정 장치는 제1 방향을 따라 연장하도록 베이스와 제1 프레임의 어느 하나에 설치된 제1 레일과, 제1 레일에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되도록 베이스와 제1 프레임의 다른 하나에 설치된 제1 이동부를 더 구비할 수 있다.

손떨림 보정 장치는 제2 방향을 따라 연장하도록 제1 프레임과 제2 프레임의 어느 하나에 설치된 제2 레일과, 제2 레일에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되도록 제1 프레임과 제2 프레임의 다른 하나에 설치된 제2 이동부를 더 구비할 수 있다.

제1 감지부와 제2 감지부의 각각은 제2 프레임과 자석의 어느 하나에 배치된 자석과, 자석에 대응하도록 제2 프레임과 베이스의 다른 하나에 배치되어 자석의 위치에 따른 자기력 변화를 감지하여 신호를 발생하는 자성 감지부를 구비할 수 있다.

자성 감지부는 제1 방향이나 제2 방향으로 이격되며 배치되는 제1 센서와 제2 센서를 구비할 수 있다.

상술한 바와 같은 실시예들에 관한 손떨림 보정 장치는, 제1 방향으로 진동하는 제1 진동축과 제2 방향으로 진동하는 제2 진동축을 이용하여 렌즈의 위치를 조정할 수 있으므로 손떨림 보정을 위한 렌즈의 위치 조정이 정밀하게 이루어질 수 있다. 또한 제1 감지부와 제2 감지부를 이용함으로써 제1 방향 및 제2 방향에서의 렌즈의 위치 변동을 정밀하게 감지할 수 있다. 또한 제1 진동축과 및 제2 진동축에 결합된 구성 요소들이 소정의 탄성력을 유지함으로 인해, 손떨림 보정 기능이 실행되지 않는 동안 전력의 소비를 줄일 수 있다.

도 1은 일 실시예에 관한 손떨림 보정 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 손떨림 보정 장치의 구성 요소들을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 손떨림 보정 장치의 액추에이터의 사시도이다.
도 4는 도 1의 손떨림 보정 장치의 Ⅳ-Ⅳ의 선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 1의 손떨림 보정 장치의 일부 구성 요소들의 배면을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 1의 손떨림 보정 장치를 이용한 촬상 장치의 구성 요소들의 관계를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 7은 도 1의 손떨림 보정 장치를 이용한 손떨림 보정 방법의 단계들을 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 손떨림 보정 장치의 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 관한 손떨림 보정 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 손떨림 보정 장치의 구성 요소들을 분리하여 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2에 나타난 실시예에 관한 손떨림 보정 장치는, 베이스(10)와, 베이스(10)에 이동 가능하게 배치된 제1 프레임(20)과, 제1 프레임(20)을 제1 방향으로 이동 가능하게 지지하는 제1 진동축(23)과, 제1 진동축(23)을 진동시키는 제1 진동부(160)와, 제1 프레임(20)의 위치 변동을 감지하는 제1 감지부(미도시)와, 제1 프레임(20)에 이동 가능하게 배치된 제2 프레임(40)과, 제2 프레임(40)에 결합된 렌즈(30)와, 제2 프레임(40)을 제2 방향으로 이동 가능하게 지지하는 제2 진동축(43)과, 제2 진동축(43)을 진동시키는 제2 진동부(70)와, 제2 프레임(40)의 위치 변동을 감지하는 제2 감지부(미도시)를 구비한다. 도시되지 않은 제1 감지부와 제2 감지부의 구체적 구성과 배치 위치는 이하의 다른 도면을 참조하여 설명한다.

베이스(10)는 제1 프레임(20)이 광학 요소인 렌즈(30)를 통과하는 광축(Z 축)을 가로지르는 방향인 제1 방향(X 축 방향)으로 이동 가능하게 지지한다. 베이스(10)는 렌즈(30)에 대응하는 위치에 광축 방향으로 관통하며 형성된 개구부(11)를 구비한다. 베이스(10)의 개구부(11)에는 렌즈(81)를 지지하는 렌즈 프레임(82)이 결합할 수 있다.

제1 프레임(20)은 제1 방향으로 이동 가능하도록 베이스(10)에 결합된다. 제1 프레임(20)은 제2 프레임(40)을 이동 가능하게 지지한다. 제2 프레임(40)은 광축(Z 축)과 제1 방향(X축 방향)을 가로지르는 방향인 제2 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하다. 제2 프레임(40)은 광학 요소인 렌즈(30)를 둘러싸 지지한다.

손떨림 등과 같은 흔들림으로 인해 촬상소자(미도시)에서 획득하는 이미지가 선명하지 않게 될 상황이 발생하면, 제1 프레임(20)이 제1 방향으로 이동하거나 제2 프레임(40)이 제2 방향으로 이동하는 손떨림 보정 기능이 실행되어 촬상소자(미도시)가 획득하는 이미지가 선명하게 된다.

베이스(10)에는 제1 방향을 따라 연장하는 제1 진동축(23)이 배치된다. 제1 진동축(23)은 제1 프레임(20)을 베이스(10)에 대해 제1 방향으로 이동 가능하도록 지지함과 아울러, 제1 진동축(23)이 제1 방향으로 신축하는 진동을 함으로써 제1 프레임(20)을 제1 방향으로 이동시키는 기능을 한다.

베이스(10)에는 제1 방향을 따라 연장하는 제1 레일(15a, 15b)이 배치된다. 제1 레일(15a, 15b)은 베이스(10)의 레일 지지부(17a, 17b)에 결합되어 제1 프레임(20)을 제1 방향으로 이동 가능하게 지지한다.

제1 프레임(20)에는 제1 레일(15a, 15b)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 제1 이동부(28a, 28b)가 설치된다. 제1 이동부(28a, 28b)는 제1 프레임(20)의 외측으로 돌출하도록 설치된다.

실시예는 제1 프레임(20)을 베이스(10)에 제1 방향으로 이동 가능하게 결합하기 위한 제1 레일(15a, 15b)과 제1 이동부(28a, 28b)의 구성에 의해 한정되는 것은 아니며 다른 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어, 제1 레일(15a, 15b)을 제1 프레임(20)에 설치하고, 제1 이동부(28a, 28b)는 베이스(10)에 설치할 수 있다. 또한 예를 들어 제1 레일(15a, 15b)을 도시된 것과 같은 원형 파이프 형상이 아닌 사각 단면의 형상으로 변형할 수도 있고, 홈 형상으로 변형하여 실시할 수도 있다.

제1 프레임(20)에는 제2 방향을 따라 연장하는 제2 진동축(43)이 배치된다. 제2 진동축(43)은 제2 프레임(40)을 제1 프레임(20)에 대해 제2 방향으로 이동 가능하도록 지지함과 아울러, 제2 진동축(43)이 제2 방향으로 신축하는 진동을 함으로써 제2 프레임(40)을 제1 방향으로 이동시키는 기능을 한다.

제1 프레임(20)에는 제2 방향을 따라 연장하는 제2 레일(25a, 25b)이 배치된다. 제2 레일(25a, 25b)은 제2 프레임(40)을 제2 방향으로 이동 가능하게 지지한다.

제2 프레임(40)에는 제2 레일(25a, 25b)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 제2 이동부(45a, 45b)가 설치된다. 제2 이동부(45a, 45b)는 제2 프레임(40)의 외측으로 돌출하도록 설치된다.

실시예는 제2 레일(25a, 25b)과 제2 이동부(45a, 45b)의 구성에 의해 한정되는 것은 아니며 다른 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어, 제2 레일(25a, 25b)을 제2 프레임(40)에 설치하고, 제2 이동부(45a, 45b)는 제1 프레임(20)에 설치할 수 있다. 또한 예를 들어 제2 레일(25a, 25b)의 단면 형상을 사각형으로 변형할 수도 있고, 제1 프레임(20)의 외측 면에 홈을 형성함으로써 제2 레일(25a, 25b)을 구현할 수도 있다.

제1 진동축(23)과 제2 진동축(43)의 각각의 일측 단부에는 제1 진동부(60)와 제2 진동부(70)가 각각 결합한다. 제1 진동부(60)와 제2 진동부(70)는 외부의 제어부(미도시)로부터 인가되는 전기 신호에 의해 진동을 발생시켜, 제1 진동축(23)과 제2 진동축(43)의 각각을 진동시킴으로써 제1 프레임(20)과 제2 프레임(40)의 각각을 이동시키는 역할을 한다.

제1 진동부(60)는 압전 소자(61)와, 압전 소자(61)에 전기적 신호를 전달하는 유연성 기판(62)을 구비한다. 제1 진동부(60)는 도 2에 도시된 베이스(10)의 장착홈(18b)에 설치된다.

제2 진동부(70)도 압전 소자(71)와, 압전 소자(71)에 전기적 신호를 전달하는 유연성 기판(72)을 구비한다. 제2 진동부(70)가 제1 프레임(20)에 설치되는 위치에 대한 상세한 도시는 없지만, 제1 진동부(60)가 베이스(10)에 설치되는 것과 유사한 방법으로 제2 진동부(70)가 제1 프레임(20)에 설치된다.

제1 진동부(60)와 제2 진동부(70)의 각각의 유연성 기판(62, 72)은 베이스(10)에 결합되는 메인 유연성 기판(16)과 전기적으로 연결됨으로써, 외부의 제어부(미도시)로부터 인가된 전기적 신호를 메인 유연성 기판(16)을 통해 공급 받는다.

도 3은 도 1의 손떨림 보정 장치의 액추에이터의 사시도이다.

제1 프레임(20)과 제2 프레임(40)의 각각을 이동시키는 액추에이터는, 도 3에 도시된 것과 같은 구성을 갖는다. 제1 진동부(60)와 제2 진동부(70)의 구성은 유사하므로, 도 3에서는 제1 진동부(60)를 구비한 액추에이터(60')를 중심으로 설명한다.

제1 프레임(20)을 이동시키는 액추에이터(60')는 제1 방향(X축 방향)으로 연장하며 배치되는 제1 진동축(23)과, 제1 진동축(23)의 일측 단부(23a)에 배치된 제1 진동부(60)와, 제1 진동축(23)의 외측에 접촉하며 제1 진동축(23)을 따라 제1 방향으로 이동 가능한 제1 슬라이더(29)를 구비한다.

제1 진동부(60)는 압전 소자(61)와, 압전 소자(61)에 전기적 신호를 전달하는 유연성 기판(62)을 구비한다.

압전 효과에 의해 작동하는 압전 소자(61; piezoelectric device)는 복수 개의 전극들을 적층하여 제조된 적층형 압전 소자이거나 단일층의 압전 소자일 수 있으며, 교류 형태의 전류가 인가되면 인가된 전류의 구동 파형에 따라 진동을 발생시킨다. 압전 소자(61)를 이용하여 초소형의 액추에이터를 구현할 수 있으며 저속 운전시 높은 토크를 얻을 수 있고, 정밀하게 제어된 양의 운동 에너지를 기계 시스템에 제공할 수 있다.

제1 진동축(23)의 양단은 베이스(10)에 설치된 축 지지부(18)에 의해 각각 지지된다. 제1 진동축(23)의 타측 단부(23b)는 축 지지부(18)에 탄성적으로 결합한다. 제1 진동축(23)의 타측 단부(23b)와 축 지지부(18)를 탄성적으로 결합하기 위해, 타측 단부(23b)에 탄성을 갖는 접착제(23f)가 도포된다. 탄성을 갖는 접착제(23f)에는 예를 들어 자외선 경화형 수지(UV 수지)가 사용될 수 있다.

도시된 실시예에서 제1 진동축(23)의 타측 단부(23b)와 축 지지부(18)를 탄성적으로 결합하기 위해 탄성을 갖는 접착제(23f)를 사용하였으나, 실시예는 이러한 구성에 의해 한정되는 것은 아니며 예를 들어 고무나 탄성 수지와 같은 소재의 탄성 부재를 개재하여 제1 진동축(23)과 축 지지부(18)의 사이에 배치할 수 있다.

제1 진동축(23)의 일측 단부(23a)는 축 지지부(18)에 의해 베이스(10)에 대해 위치가 고정된 상태를 유지하지만, 제1 진동축(23)의 타측 단부(23b)는 탄성을 갖는 접착제(23f)에 의해 탄성적으로 지지된다. 따라서 제1 진동축(23)이 X축 방향을 따라 신축하는 진동을 하면, 제1 진동축(23)의 타측 단부(23b)가 X축 방향을 따라 화살표 A 방향 또는 화살표 B 방향으로 소정 거리 이동할 수 있다.

여기에서 제1 진동축(23)이 신축하는 진동을 한다고 표현하였는데 이는 강체인 제1 진동축(23)의 길이가 신축한다는 것을 의미하는 것은 아니며 압전 소자(61)가 X축 방향으로 굴곡 진동함에 따라 제1 진동축(23)의 위치가 X축 방향을 따라 위치 변동하는 것을 의미한다.

도 2를 참조하면, 제1 슬라이더(29)는 제1 프레임(20)의 외측으로 연장하도록 제1 프레임(20)에 설치되며, 제1 진동축(23)에 접촉하며 제1 진동축(23)을 따라 슬라이딩 이동을 한다.

액추에이터(60')는 제1 진동축(23)에 접촉하며 제1 진동축(23)을 제1 슬라이더(29)를 향하여 가압하는 제1 탄성판(68)을 구비한다. 제1 탄성판(68)의 일측 단부는 제1 슬라이더(29)의 외측에 결합하며, 타측 단부는 제1 진동축(23)의 외측에 접촉함으로써 제1 진동축(23)과 제1 슬라이더(29)의 사이에 소정의 탄성력을 유지하는 기능을 한다.

액추에이터(60')는 또한 제1 슬라이더(29)와 제1 진동축(23)의 사이에 배치되는 접촉판(67)을 구비한다. 접촉판(67)은 제1 진동축(23)의 외주 면의 적어도 두 개의 지점에 접촉하도록 절곡된다. 제1 슬라이더(29)는 접촉판(67)의 형상에 대응하도록 형성된 접촉면(29a)을 구비한다.

도 2를 참조하면, 제2 프레임(40)은 제2 슬라이더(49)를 구비한다. 제2 슬라이더(49)는 제2 프레임(40)의 외측으로 연장하도록 제2 프레임(40)의 외측에 설치되며, 제2 진동축(43)에 접촉하며 제2 진동축(43)을 따라 슬라이딩 이동을 한다.

제2 슬라이더(49)도 제1 슬라이더(29)와 마찬가지로 제2 진동축(43)을 향하는 면에 형성된 접촉면(49a)을 구비한다. 또한 도 1을 참조하면, 제2 진동축(43)을 제2 슬라이더(49)를 향해 가압하여 소정의 탄성력을 부여하는 제2 탄성판(78)이 제2 슬라이더(49)의 외측에 설치된다.

제1 탄성판(68)에 의해 제1 진동축(23)과 접촉판(67)과 제1 슬라이더(29)의 사이에 소정의 탄성력이 유지되므로, 제1 진동축(23)을 A 방향 또는 B 방향으로 이동시키기 위해 압전 소자(61)에 인가되는 전기 신호의 듀티비에 변화를 줌으로써 제1 진동축(23)의 진동에 의해 제1 슬라이더(29)가 제1 진동축(23)을 따라 A 방향 또는 B 방향으로 이동할 수 있다.

도 4는 도 1의 손떨림 보정 장치의 Ⅳ-Ⅳ의 선을 따라 취한 단면도이고, 도 5는 도 1의 손떨림 보정 장치의 일부 구성 요소들의 배면을 나타낸 사시도이다.

제2 프레임(40)의 베이스(10)에 대한 제1 방향에서의 위치 변동을 감지하는 제1 감지부(52)는 제2 프레임(40)에 배치된 자석(52b)과, 자석(52b)에 대응하도록 베이스(10)에 배치되어 자석(52b)의 위치에 따른 자기력 변화를 감지하여 신호를 발생하는 자성 감지부(52a)를 구비한다.

또한 제2 프레임(40)의 베이스(10)에 대한 제2 방향에서의 위치 변동을 감지하는 제2 감지부(51)는 제2 프레임(40)에 배치된 자석(51b)과, 자석(51b)에 대응하도록 베이스(10)에 배치되어 자석(51b)의 위치에 따른 자기력 변화를 감지하여 신호를 발생하는 자성 감지부(51a)를 구비한다.

실시예는 자성 감지부(51a, 52a)와 자석(51b, 52b)의 배치 위치에 의해 한정되는 것은 아니므로, 도시된 실시예를 변형하여 예를 들어 자석(51b, 52b)을 베이스(10)에 설치하고 자성 감지부(51a, 52a)를 제2 프레임(40)에 설치할 수도 있다.

자성 감지부(51a, 52a)에는 홀 효과(hall effect)를 이용하여 외부의 자계에 비례하여 전기 신호를 출력하는 홀 센서(hall sensor)가 사용될 수 있다. 제1 방향에서의 제2 프레임(40)의 위치 변동을 감지하는 자성 감지부(52a)는 두 개의 홀 센서(52a_1, 52a_2)를 구비할 수 있다. 두 개의 홀 센서(52a_1, 52a_2)는 제2 방향을 따라 이격되며 배치된다.

제2 방향에서의 제2 프레임(40)의 위치 변동을 감지하는 자성 감지부(51a)도 두 개의 홀 센서(51a_1, 51a_2)를 구비한다. 두 개의 홀 센서(51a_1, 51a_2)는 제1 방향을 따라 이격되며 배치된다.

하나의 홀 센서를 배치함으로써 제2 프레임(40)의 위치 변동을 감지할 수 있지만, 도시된 실시예에서는 두 개의 홀 센서를 제1 방향 또는 제2 방향으로 이격되게 배치함으로써 정밀하게 위치를 감지할 수 있다. 이와 같이 두 개의 홀 센서를 이격되게 배치하는 방식을 이용하면, 예를 들어 온도 변화에 따라 홀 센서의 출력값이 변화하는 등의 문제에 더 효율적으로 대응할 수 있다.

만일, 제1 방향에 대해서만 렌즈(30)의 위치 변동을 감지하도록 하나의 감지부를 설치하는 경우에는 예를 들어 렌즈(30)와 이를 지지하는 구성 요소들의 위치가 관성의 작용으로 인해 변동하여도 다른 방향에 대한 렌즈(30)의 위치 변동을 감지할 수 없는 단점이 있다. 그러나 도시된 실시예에서는 제1 감지부(52)를 이용하여 제1 방향에서의 위치 변동을 감지하고, 제2 감지부(51)를 이용하여 제2 방향에서의 위치 변동을 감지함으로써 광축에 대한 렌즈(30)의 위치 변동을 높은 신뢰성으로 감지할 수 있다.

종래에는 보이스 코일 모터(VCM; voice coil motor)를 이용하여 손떨림 보정 장치를 구현하는 경우가 있었는데, 이와 같은 방식에서는 손떨림 보정 장치를 구동하지 않는 동안 렌즈의 흔들림을 방지하기 위해 모터에 전원을 인가하여야 하거나, 렌즈를 고정하기 위한 기구물을 별도로 설치해야 하는 불편함이 존재한다.

상술한 구성의 손떨림 보정 장치를 이용하면, 제1 진동축(23)과 제1 프레임(20)의 사이에 소정의 탄성력이 항상 유지되고 제2 진동축(43)과 제2 프레임(40)의 사이에 소정의 탄성력이 항상 유지된다. 따라서 손떨림 보정 장치를 구동하지 않는 동안에도 탄성력에 의해 렌즈(30)의 위치가 유지될 수 있으므로, 소비 전력을 절감할 수 있고 렌즈(30)를 고정하기 위한 기구물을 설치해야 할 필요가 없다.

도 6은 도 1의 손떨림 보정 장치를 이용한 촬상 장치의 구성 요소들의 관계를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

제어부(90)는 촬상 소자(7)와, 제1 구동부(110)와, 제2 구동부(120)와, 제1 감지부(52)와, 제2 감지부(51)와, 진동 검출 장치(100)와, 중력 센서부(130) 등의 여러 가지 구성 요소들과 전기적으로 연결되며, 각각의 구성 요소의 작동을 제어하기 위하여 이들 구성 요소와 제어 신호를 주고받거나, 데이터를 처리하는 등의 기능을 수행한다.

제1 구동부(110)는 도 1의 제1 진동부(60)의 압전 소자(61)에 제어 신호를 인가하고, 제2 구동부(120)는 제2 진동부(70)의 압전 소자(71)에 제어 신호를 인가한다. 따라서 제어부(90)가 제1 진동부(60)와 제2 진동부(70)를 제어하여 베이스(10)에 대한 렌즈(30)의 상대적인 위치를 제어할 수 있다.

제어부(90)는 화상 처리부(91)와, 메모리 제어부(92)와, 손떨림 보정 연산부(93)와, 구동 회로부(94)와, 복수 개의 증폭부들(95, 96, 97, 98)을 구비한다.

촬상 소자(7)는 피사체의 영상광을 받아들여 전기적 신호인 화상 신호를 생성한다. 제어부(90)의 화상 처리부(91)는 촬상 소자(7)로부터 입력되는 화상 신호를 화상을 나타내는 화상 데이터로 변환한다. 화상 처리부(91)가 변환한 화상 데이터는 메모리 제어부(92)를 통해 메모리(2)에 저장될 수 있다.

손떨림 보정 연산부(93)는 증폭부(95)를 통해 진동 검출 장치(100)에 연결된다. 진동 검출 장치(100)는 손떨림 등에 의한 진동을 검출할 수 있는 장치이다. 진동 검출 장치(100)에는 예를 들어 손떨림에 의해 발생하는 변위량을 검출하는 자이로 센서가 사용될 수 있다. 따라서 손떨림 보정 연산부(93)는 진동 검출 장치(100)의 검출 결과에 기초하여, 손떨림을 보정하기 위해 렌즈(30)의 위치를 이동시키기 위한 보정량을 연산한다.

제어부(90)의 구동 회로부(94)에는 제1 감지부(52)의 신호가 증폭부(96)를 통해 입력되고, 제2 감지부(51)의 신호가 증폭부(97)를 통해 입력된다. 제1 감지부(52)는 도 1 내지 도 5에 도시된 것과 같이 베이스(10)에 대한 제2 프레임(40)의 제1 방향(X 축 방향)에서의 위치를 검출하고, 제2 감지부(51)는 베이스(10)에 대한 제2 프레임(40)의 제2 방향(Y 축 방향)에서의 위치를 검출한다.

그러므로 구동 회로부(94)는 제1 감지부(52)의 검출 결과로부터 제1 방향에서의 렌즈(30)의 위치를 확인할 수 있고, 제2 감지부(51)의 검출 결과로부터 제2 방향에서의 렌즈(30)의 위치를 확인할 수 있다.

구동 회로부(94)는 제1 감지부(52) 및 제2 감지부(51)의 검출 결과와, 손떨림 보정 연산부(93)의 연산 결과에 기초하여 제1 방향이나 제2 방향으로 렌즈(30)를 이동시킬 구동량을 결정하고, 제1 구동부(110)와, 제2 구동부(120)에 구동 신호를 전달한다. 따라서 제1 구동부(110)와 제2 구동부(120)에 의해 렌즈(30)의 위치가 조정되므로, 카메라에 발생한 손떨림 현상이 효과적으로 보정될 수 있다.

도 7은 도 1의 손떨림 보정 장치를 이용한 손떨림 보정 방법의 단계들을 나타낸 순서도이다.

손떨림 보정 방법은, 손떨림을 감지하는 단계(S110)와, 보정량을 계산하는 단계(S120)와, 제2 프레임을 이동시켜 렌즈의 위치를 조정하는 단계(S130)와, 제2 프레임의 위치를 감지하는 단계(S140)와, 위치를 확인하는 단계(S150)를 포함한다.

손떨림 보정 장치를 이용한 손떨림 보정 기능이 실행되는 경우, 도 7에 도시된 일련의 단계들이 순차적으로 실행된다. 손떨림 감지 단계(S110)에서는 손떨림에 의한 흔들림이 발생하여 렌즈 위치 조정에 의한 보정이 필요한 상황을 감지하는 단계이다. 손떨림이 감지되면 렌즈의 위치 조정을 위한 위치 보정량을 계산하는 단계(S120)가 실행된다.

보정량이 계산되었으면 렌즈의 위치를 조정하는 단계(S130)가 실행된다. 렌즈의 위치를 감지하는 단계(S140)에서는 위치 조정이 완료된 렌즈의 현재 위치를 감지한다. 렌즈의 감지된 현재 위치로부터 렌즈의 위치 보정이 정확하게 실행되었는지를 판단하고(S150), 위치가 정상인 경우에는 보정이 정확하게 이루어졌으므로 손떨림 보정을 종료한다. 이동된 렌즈의 위치가 목표 위치와 다른 경우에는 렌즈의 위치를 조정하는 단계(S130)에서부터 다시 실행될 수 있다.

상술한 장치는 프로세서, 프로세서에 의해 실행될 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적인(non-transitory) 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 상기 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 상기 메모리에 저장되고, 상기 프로세서에서 실행될 수 있다.

발명에서 인용하는 공개 문헌, 특허 출원, 특허 등을 포함하는 모든 문헌들은 각 인용 문헌이 개별적으로 및 구체적으로 병합하여 나타내는 것 또는 발명에서 전체적으로 병합하여 나타낸 것과 동일하게 발명에 병합될 수 있다.

발명의 이해를 위하여, 도면에 도시된 바람직한 실시예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 상기 실시예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 상기 특정 용어에 의해 발명이 한정되는 것은 아니며, 발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다.

발명은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 발명은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 발명의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 발명은 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한 발명은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. "매커니즘", "요소", "수단", "구성"과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.

발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시예들로서, 어떠한 방법으로도 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다. 여기에서 사용되는 "포함하는", "구비하는" 등의 표현은 기술의 개방형 종결부의 용어로 이해되기 위해 사용된 것이다.

발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순선에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 기술이 속한 분야의 통상의 지식을 갖는 자는 발명의 범위와 사상에서 벗어나지 않으면서도 다양한 수정과 변경이 용이하게 이루어질 수 있음을 명확히 알 수 있다.

2: 메모리 60': 액추에이터
7: 촬상 소자 60: 제1 진동부
10: 베이스 61, 71: 압전 소자
11: 개구부 62, 72: 유연성 기판
16: 메인 유연성 기판 67: 접촉판
18b: 장착홈 68: 제1 탄성판
18: 축 지지부 70: 제2 진동부
20: 제1 프레임 78: 제2 탄성판
23a: 일측 단부 81: 렌즈
23: 제1 진동축 82: 렌즈 프레임
23b: 타측 단부 45a, 45b: 제2 이동부
23f: 접착제 90: 제어부
29a: 접촉면 91: 화상 처리부
29: 제1 슬라이더 92: 메모리 제어부
30: 렌즈 93: 손떨림 보정 연산부
15a, 15b: 제1 레일 94: 구동 회로부
17a, 17b: 레일 지지부 95, 96, 97, 98: 증폭부
40: 제2 프레임 100: 진동 검출 장치
43: 제2 진동축 51b, 52b: 자석
49a: 접촉면 51a, 52a: 자성 감지부
49: 제2 슬라이더 110: 제1 구동부
25a, 25b: 제2 레일 120: 제2 구동부
51: 제2 감지부 130: 중력 센서부
52: 제1 감지부 160: 제1 진동부
28a, 28b: 제1 이동부 51a_1, 51a_2, 52a_1, 52a_2: 홀 센서

Claims

베이스;
제1 방향으로 이동 가능하도록 상기 베이스에 결합된 제1 프레임;
상기 제1 방향을 따라 연장하며 상기 베이스에 배치되어, 상기 제1 프레임을 상기 제1 방향을 따라 이동 가능하게 지지하는 제1 진동축;
상기 제1 진동축을 진동시키는 제1 진동부;
상기 제1 프레임의 위치 변동을 감지하는 제1 감지부;
상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 이동 가능하도록 상기 제1 프레임에 결합된 제2 프레임;
상기 제2 프레임에 결합된 렌즈;
상기 제2 방향을 따라 연장하도록 상기 제1 프레임에 배치되어, 상기 제2 프레임을 상기 제2 방향을 따라 이동 가능하게 지지하는 제2 진동축;
상기 제2 진동축을 진동시키는 제2 진동부; 및
상기 제2 프레임의 위치 변동을 감지하는 제2 감지부;를 구비하고,
상기 제1 감지부와 상기 제2 감지부의 각각은 상기 제2 프레임과 상기 베이스의 어느 하나에 배치된 자석과, 상기 자석에 대응하도록 상기 제2 프레임과 상기 베이스의 다른 하나에 배치되어 상기 자석의 위치에 따른 자기력 변화를 감지하여 신호를 발생하는 자성 감지부를 구비하며,
상기 제1 감지부가 구비하는 상기 자성 감지부는 상기 제2 방향으로 이격되며 배치되는 제1 센서와 제2 센서를 구비하고,
상기 제2 감지부가 구비하는 상기 자성 감지부는 상기 제1 방향으로 이격되며 배치되는 제1 센서와 제2 센서를 구비하는, 손떨림 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 진동부와 상기 제2 진동부의 각각은 상기 제1 진동축과 상기 제2 진동축의 각각의 일단에 결합되어 전기 신호가 인가되면 진동을 발생하는 압전 소자를 구비하는, 손떨림 보정 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 프레임은 상기 제1 진동축에 접촉하도록 외측으로 연장하여 상기 제1 진동축을 따라 이동 가능한 제1 슬라이더를 구비하고,
상기 제2 프레임은 상기 제2 진동축에 접촉하도록 외측으로 연장하여 상기 제2 진동축을 따라 이동 가능한 제2 슬라이더를 구비하는, 손떨림 보정 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 진동축에 접촉하며 상기 제1 진동축을 상기 제1 슬라이더를 향해 가압하는 제1 탄성판과, 상기 제2 진동축에 접촉하며 상기 제2 진동축을 상기 제2 슬라이더를 향해 가압하는 제2 탄성판을 더 구비하는, 손떨림 보정 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 슬라이더와 상기 제2 슬라이더의 각각은 상기 제1 진동축과 상기 제2 진동축의 외주 면의 일부를 둘러싸는 접촉면을 구비하고, 상기 제1 슬라이더와 상기 제2 슬라이더의 각각의 상기 접촉면에 대응하는 형상으로 형성되어 상기 제1 진동축 및 상기 제2 진동축의 각각의 사이에 배치된 접촉판을 더 구비하는, 손떨림 보정 장치.
제5항에 있어서,
상기 접촉면은 상기 제1 진동축과 상기 제2 진동축의 외주 면에 대응하도록 만곡되고, 상기 접촉판은 상기 접촉면에 대응하도록 만곡된, 손떨림 보정 장치.
제5항에 있어서,
상기 접촉판은 상기 제1 진동축과 상기 제2 진동축의 외주 면의 적어도 두 지점에 접촉하도록 절곡되고, 상기 접촉면은 상기 접촉판에 대응하도록 형성된, 손떨림 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 진동축의 일단은 상기 베이스에 탄성적으로 결합하고, 상기 제2 진동축의 일단은 상기 제1 프레임에 탄성적으로 결합하는, 손떨림 보정 장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 진동축과 상기 제2 진동축의 각각의 상기 일단은 탄성을 갖는 접착제에 의해 상기 베이스와 상기 제1 프레임의 각각에 결합되는, 손떨림 보정 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 방향을 따라 연장하도록 상기 베이스와 상기 제1 프레임의 어느 하나에 설치된 제1 레일과, 상기 제1 레일에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되도록 상기 베이스와 상기 제1 프레임의 다른 하나에 설치된 제1 이동부를 더 구비하는, 손떨림 보정 장치.
제10항에 있어서,
상기 제2 방향을 따라 연장하도록 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임의 어느 하나에 설치된 제2 레일과, 상기 제2 레일에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되도록 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임의 다른 하나에 설치된 제2 이동부를 더 구비하는, 손떨림 보정 장치.
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