KR101783832B1 - 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치 및 그 방법 - Google Patents

카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치 및 그 방법이 개시된다.
보이스 코일 액츄에이터 구동장치는 보이스 코일 액츄에이터의 공진주파수 및 보이스 코일 액츄에이터에서 나타나는 진동의 감쇠에 기반한 입력 쉐이핑을 수행하여 원시 제어신호로부터 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 제어신호를 생성하고 입력 쉐이핑이 이루어진 제어신호에 의해 보이스 코일 액츄에이터를 구동한다. 쉐이핑신호는 보이스 코일 액츄에이터의 공진을 제거하기 위한 것이며, 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태를 갖는 멀티-스텝 또는 토글형의 순수 쉐이핑신호이거나, 이러한 순수 쉐이핑신호들을 서로 컨벌루션한 컨벌루션 쉐이핑신호일 수 있다.
이에 따르면, 감쇠를 고려한 입력 쉐이핑 제어에 의해 보이스 코일 액츄에이터의 잔류 진동 억제 성능 및 오토 포커스 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

Description

카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DRIVING VOICE COIL ACTUATOR OF CAMERA AND METHOD THEREOF}
본 발명은 보이스 코일 액츄에이터(VCA: Voice coil actuator)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치 및 그 방법에 관한 것이다.
휴대폰 등의 모바일 기기에 통상적으로 쓰이고 있는 카메라 모듈은 보이스 코일 액츄에이터를 장착하고, 이를 구동하여 렌즈를 움직여 위치를 변화시킴으로써 특정 피사체에 대한 초점을 맞추는 오토 포커스를 수행하게 된다.
보이스 코일 액츄에이터는 스피커의 보이스 코일에 흐르는 보이스 전류와 영구자석에서 발생하는 자기력 사이에 플레밍의 왼손법칙에 의한 힘이 발생하여 스피커의 진동판이 앞뒤로 진동하는 것에 착안하여 개발된 모터이다. DC 모터 또는 스테핑 모터가 회전운동을 하는 것에 비하여, 보이스 코일 액츄에이터는 짧은 거리를 직선 왕복 운동하기 때문에 정밀 트래킹이나 포커싱에 유용하게 사용될 수 있다.
전술한 보이스 코일 액츄에이터는 자체가 큰 코일(L: 인덕터) 성분으로 구성되어 있다. 그런데, 보이스 코일 액츄에이터의 인덕터(L) 성분은 특유의 공진주파수로 인해 높은 공진응답 특성을 보이고, 구동 시 잔류 진동(residual vibration)을 일으켜 카메라의 오토 포커스 기능에 영향을 주거나 오동작을 일으키게 된다.
이에 출원인은 한국 등록특허공보 제10-0968851호에서 원치 않는 잔류 진동을 저감하여 카메라의 오토 포커스 성능을 향상시킬 수 있는 입력 쉐이핑(Input shaping) 제어 기법을 제안한바 있다.
그러나, 전술한 입력 쉐이핑 제어 기법의 경우 감쇠가 고려되지 않은 것으로서 실제로는 어떤 형태로든 감쇠가 존재하기 때문에 잔류 진동 저감 효과가 제한적인 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 제10-0968851호, 공고일: 2010.07.09.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 감쇠를 고려한 입력 쉐이핑 제어에 의해 잔류 진동을 보다 효과적으로 제거하여 오토 포커스 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치는 보이스 코일 액츄에이터의 공진주파수 및 상기 보이스 코일 액츄에이터에서 나타나는 진동의 감쇠에 기반한 입력 쉐이핑을 수행하여 원시 제어신호로부터 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 제어신호를 생성하는 입력 쉐이핑부; 및 상기 입력 쉐이핑부에서 제공되는 입력 쉐이핑이 이루어진 제어신호에 의해 상기 보이스 코일 액츄에이터를 구동하는 구동부를 포함한다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치에서, 상기 쉐이핑신호는 멀티-스텝 쉐이핑신호 또는 토글 쉐이핑신호로서, 상기 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치에서, 상기 입력 쉐이핑부는 상기 공진주파수 및 상기 감쇠에 상응하는 임펄스열을 생성하고, 상기 생성된 임펄스열을 기준신호에 컨벌루션하여 상기 쉐이핑신호를 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치에서, 상기 입력 쉐이핑부는 토글 구간을 갖는 토글 쉐이핑신호를 생성하되, 상기 감쇠에 따라 상기 토글 쉐이핑신호의 각 토글 에지에 에지별 감쇠치를 적용하여 각 토글 에지의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킬 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치에서, 상기 입력 쉐이핑부는 타겟레벨을 복수 개의 스텝으로 분배하여 레벨이 순차적으로 변화하는 멀티-스텝 쉐이핑신호를 생성하고, 스텝 수 N에 대해 각 스텝마다 위상을 '전체위상/N' 만큼씩 지연시켜 출력하되, 상기 감쇠에 따라 상기 멀티-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝에 스텝별 감쇠치를 적용하여 각 스텝의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킬 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치에서, 상기 전체위상은 360°일 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치에서, 상기 전체위상은 360°의 정수배 또는 소수배로 정의될 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치에서, 상기 입력 쉐이핑부는 상기 보이스 코일 액츄에이터의 공진주기가 Tvib이고, 상기 타겟레벨이 A이며, 스텝별 계수가 ki일 때, 스텝 수 N의 멀티-스텝 쉐이핑신호에 대하여 스텝별로 레벨이 ki*(A/N) 만큼씩 증가 또는 감소하도록 각 스텝을 Tvib/N 동안 순차적으로 인가하여 Tvib 이내에 상기 멀티-스텝 쉐이핑신호의 레벨이 A까지 도달하도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치에서, 상기 입력 쉐이핑부는 복수 개의 스텝을 이루는 신호들의 파형이 서로 상쇄되는 공진주기를 갖도록 각 스텝의 위상을 분배할 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치에서, 상기 입력 쉐이핑부는 제1 쉐이핑신호 및 제2 쉐이핑신호를 컨벌루션하여 상기 쉐이핑신호를 생성하되, 상기 제1 쉐이핑신호 및 제2 쉐이핑신호 각각은, 멀티-스텝 쉐이핑신호 또는 토글 쉐이핑신호로서 상기 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법은 보이스 코일 액츄에이터의 공진주파수 및 상기 보이스 코일 액츄에이터에서 나타나는 진동의 감쇠에 기반한 입력 쉐이핑을 수행하여 원시 제어신호로부터 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 제어신호를 생성하는 제1 단계; 및 상기 입력 쉐이핑이 이루어진 제어신호에 의해 보이스 코일 액츄에이터를 구동하는 제2 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법에서, 상기 쉐이핑신호는 멀티-스텝 쉐이핑신호 또는 토글 쉐이핑신호로서, 상기 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법에서, 상기 제1 단계는 기준신호를 생성하는 단계; 상기 공진주파수 및 상기 감쇠에 상응하여 임펄스열을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 임펄스열을 상기 기준신호에 컨벌루션하여 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 제어신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법은 상기 제1 단계에서, 토글 구간을 갖는 토글 쉐이핑신호를 생성하되, 상기 감쇠에 따라 상기 토글 쉐이핑신호의 각 토글 에지에 에지별 감쇠치를 적용하여 각 토글 에지의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킬 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법은 상기 제1 단계에서, 타겟레벨을 복수 개의 스텝으로 분배하여 레벨이 순차적으로 변화하는 멀티-스텝 쉐이핑신호를 생성하고, 스텝 수 N에 대해 각 스텝마다 위상을 '전체위상/N' 만큼씩 지연시켜 출력하되, 상기 감쇠에 따라 상기 멀티-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝에 스텝별 감쇠치를 적용하여 각 스텝의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킬 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법에서 상기 전체위상은 360°일 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법에서 상기 전체위상은 360°의 정수배 또는 소수배로 정의될 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법은 상기 제1 단계에서, 상기 보이스 코일 액츄에이터의 공진주기가 Tvib이고, 상기 타겟레벨이 A이며, 스텝별 계수가 ki일 때, 스텝 수 N의 멀티-스텝 쉐이핑신호에 대하여 스텝별로 레벨이 ki*(A/N) 만큼씩 증가 또는 감소하도록 각 스텝을 Tvib/N 동안 순차적으로 인가하여 Tvib 이내에 상기 멀티-스텝 쉐이핑신호의 레벨이 A까지 도달하도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법은 상기 제1 단계에서, 복수 개의 스텝을 이루는 신호들의 파형이 서로 상쇄되는 공진주기를 갖도록 각 스텝의 위상을 분배할 수 있다.
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법은 상기 제1 단계에서, 제1 쉐이핑신호 및 제2 쉐이핑신호를 컨벌루션하여 상기 쉐이핑신호를 생성하되, 상기 제1 쉐이핑신호 및 제2 쉐이핑신호 각각은, 멀티-스텝 쉐이핑신호 또는 토글 쉐이핑신호로서 상기 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태일 수 있다.
본 발명에 의한 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치 및 그 방법에 따르면, 감쇠를 고려한 입력 쉐이핑 제어에 의해 잔류 진동을 보다 효과적으로 제거하여 오토 포커스 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치의 개략적 구성도이다.
도 2a, 도 2b 및 2c는 도 1에 적용되는 입력 쉐이핑의 동작 원리를 설명하기 위한 파형도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따라 생성되는 쉐이핑신호를 나타낸 파형도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 생성되는 쉐이핑신호를 나타낸 파형도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 생성되는 쉐이핑신호를 나타낸 파형도이다.
도 6a 내지 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 쉐이핑신호들의 시간 응답 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 실시예들에 따른 쉐이핑신호들의 공진주파수 오차에 대한 민감도 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법의 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치 및 그 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치의 구성도이다.
보이스 코일 액츄에이터 구동장치(100)는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 높은 공진응답 특성을 저감하기 위하여 보이스 코일 액츄에이터(200) 특유의 공진주파수를 이용한 입력 쉐이핑 기법을 적용한다. 이를 통해 카메라에 장착된 보이스 코일 액츄에이터(200)의 잔류 진동 억제 성능을 향상시켜 오동작 없이 안정적으로 보이스 코일 액츄에이터(200)를 구동할 수 있도록 하고, 그로 인해 정확한 오토 포커스가 이루어질 수 있도록 한다.
도 1을 참조하면, 보이스 코일 액츄에이터(200)를 구동하기 위하여 사용하는 보이스 코일 액츄에이터 구동장치(100)는 입력 쉐이핑부(110) 및 구동부(120)를 포함하며, 저장부(130)를 선택적으로 포함할 수 있다.
입력 쉐이핑부(110)는 제어신호의 초기 입력을 변형하는 입력 쉐이핑을 수행하여 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진을 최대한 억제하기 위한 것으로서, 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주파수 및 보이스 코일 액츄에이터(200)에서 나타나는 진동의 감쇠를 적용하여 원시 제어신호로부터 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 제어신호를 생성한다.
여기서, 신호의 '초기 입력'이라 함은 해당 신호의 시작 시점으로부터 소정 시점까지의 초기 구간 동안, 일례로 정착 시간(settling time) 동안의 신호 형태를 뜻한다.
신호의 '초기 입력'을 변형한다 함은 해당 신호 입력시의 잔류 진동을 저감하고자, 초기 구간 동안의 신호 형태를 컨벌루션 등의 연산을 통해 변형시켜 주는 입력 쉐이핑 기법을 의미한다.
전술한 바와 같이, 입력 쉐이핑부(110)가 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주파수 및 보이스 코일 액츄에이터(200)에서 나타나는 진동의 감쇠에 기반한 입력 쉐이핑을 수행하여 원시 제어신호의 초기 입력을 변형함에 따라, 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 제어신호가 생성될 수 있다.
입력 쉐이핑을 위한 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주파수 및 진동 감쇠는 미리 설정될 수 있다.
일례로, 보이스 코일 액츄에이터 모델별 공진주파수 및 진동 감쇠에 대한 정보들을 저장부(130)에 미리 저장한 후, 보이스 코일 액츄에이터(200)의 구동시 해당 보이스 코일 액츄에이터(200)에 상응하는 하나의 공진주파수 및 감쇠(예컨대 감쇠비)를 선택하여 선택된 공진주파수 및 감쇠를 기초로 입력 쉐이핑을 수행할 수 있을 것이다.
혹은, 보이스 코일 액츄에이터(200)의 구동 중에 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주파수 및 감쇠를 검출하고, 이를 피드백 받아 적용할 수도 있다.
일례로, 인덕턴스에 의해 결정되는 공진주파수를 포착하거나 보이스 코일 액츄에이터(200)의 구동 중에 센서(미도시)로부터 기본 물리량(변위, 가속도, 진동 등)을 측정하여 기 설정된 알고리즘에 의해 진동 감쇠에 대한 정보를 구하는 방식이 적용될 수 있을 것이다.
쉐이핑신호는 복수 개의 스텝을 갖는 멀티-스텝 쉐이핑신호나 토글 구간을 갖는 토글 쉐이핑신호일 수 있으며, 특히 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점진적으로 감쇠되는 형태로 만들어질 수 있다.
이러한 경우, 전술한 입력 쉐이핑부(110)는 감쇠 진동을 가정해 보이스 코일 액츄에이터(200)의 고유의 공진주파수 및 진동 감쇠를 함께 고려하며, 감쇠를 적용하여 신호 변동폭이 점진적으로 감쇠되는 형태의 쉐이핑신호를 만들어 내보낸다.
또한, 쉐이핑신호는 두 개의 쉐이핑신호들을 컨벌루션하여 새로 형성한 컨벌루션 쉐이핑신호일 수도 있다. 이때 컨벌루션되는 쉐이핑신호들 각각은 전술한 바와 같이 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태의, 멀티-스텝 쉐이핑신호 또는 토글 쉐이핑신호이다.
실제 카메라의 보이스 코일 액츄에이터(200)는 감쇠를 갖는 시스템이므로, 이와 같이 감쇠 진동을 가정해 고유의 공진주파수 및 감쇠를 함께 고려하여 입력을 쉐이핑하면 감쇠를 고려하지 않는 경우에 비해 잔류 진동 억제 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
구동부(120)는 입력 쉐이핑부(110)로부터 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 제어신호를 수신하고, 이러한 입력 쉐이핑이 이루어진 제어신호에 응답하여 후단에 연결된 보이스 코일 액츄에이터(200)를 구동한다.
일 실시예에서, 입력 쉐이핑부(110)는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주파수와 감쇠를 적용해 임펄스열(sequence of impulses)을 생성하고, 이 임펄스열을 기준신호에 컨벌루션하여 쉐이핑신호를 생성할 수 있다. 이때 기준신호는 쉐이핑되지 않은(unshaped) 원시의 제어신호이다.
보이스 코일 액츄에이터(200)는 카메라의 렌즈 모듈을 상하로 이동시킨다.
일례로, 보이스 코일 액츄에이터(200)는 렌즈 모듈의 상하 정지 및 운동 제한을 위한 하측 판 스프링, 상측 판 스프링, 하측 스프링 몰드, 상측 스프링 몰드를 구비하며, 그 외 인덕터(L)로 구성된 자계의 통로를 형성하는 요크(york), 전류에 의해 자장을 형성하는 보빈 등을 구비한다. 이러한 보이스 코일 액츄에이터(200)는 자성 발생체인 보빈에 의해 발생된 자성과 요크에 의한 자계 통로를 따라 렌즈 모듈의 포커스 숫나사선과 렌즈 모듈의 포커스 암나사선의 체결체가 액츄에이터 구동을 위한 전류를 조절하는 구동부(120)에 의해 구동되어 상/하 이동한다.
이와 같은 구성에 있어서, 보이스 코일 액츄에이터 구동장치(100)는 인가되는 원시의 제어신호에 대한 입력 쉐이핑을 수행하고, 이를 통해 오토 포커스 동작 시 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진을 줄여 잔류 진동 현상을 개선할 수 있다. 특히 보이스 코일 액츄에이터(200)의 감쇠 진동을 고려, 감쇠를 적용하여 입력을 쉐이핑함으로써 최적의 진동 억제가 가능하다.
도 2a, 도 2b 및 2c는 도 1에 적용되는 입력 쉐이핑의 동작 원리를 설명하기 위한 파형도이다.
도 2a는 감쇠를 고려하지 않고 동일 크기의 임펄스열을 통해 입력을 쉐이핑하는 방법을 예시하는 반면, 도 2b 및 도 2c는 진동이 감쇠 때문에 줄어드는 것을 고려해서 임펄스열의 크기를 조정하는 방법을 예시한다.
오토 포커스 시 고속 동작을 위해 하나의 입력, 즉 (a)의 기준신호를 주면 상대적으로 큰 잔류 진동이 생겨 정착 시간이 길어지게 된다.
이때, 도 2a에 도시된 바와 같이 (a)의 기준신호에 (b)와 같은 임펄스열을 컨벌루션하면, (c)와 같이 기준신호의 초기 입력이 변경되며, 기준신호에 의한 진동이 임펄스열에 의한 진동과 상쇄되어 잔류 진동을 저감할 수 있고 정착 시간이 단축될 수 있다.
단, 도 2a의 경우 감쇠를 무시한 비감쇠 진동, 즉 감쇠비(damping ratio) ζ = 0인 경우(무한 진동)를 가정하여 임펄스열을 구한 것이다.
비감쇠 진동을 가정하므로 임펄스들의 크기(amplitude)는 모두 동일하며, 임펄스들의 인가 시점(time location)은 구동하고자 하는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 고유한 공진주파수에 의해 얻어진다.
그러나, 실제 카메라의 보이스 코일 액츄에이터(200)는 감쇠를 갖는 시스템이므로, 잔류 진동의 저감 효과를 높여 오토 포커스 성능을 더욱 향상시키기 위해서는 진동이 감쇠 때문에 줄어드는 것을 고려하여 이러한 감쇠 진동에 대한 입력 쉐이핑을 수행하는 것이 효율적이다.
도 2a와 같이 감쇠를 고려하지 않고 임펄스들의 크기를 모두 동일하게 주게 되면, 잔류 진동 저감 효과가 제한적이며, 경우에 따라서는 잔류 진동이 적절히 상쇄되지 않고 쉐이핑된 초기 입력에 의해 오히려 더 커질 수도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 구동장치(100)는 감쇠 진동을 가정하고 감쇠를 적용하여 입력을 쉐이핑하는 임펄스열을 조정함으로써 비감쇠 진동을 가정하는 경우에 비해 잔류 진동 억제 성능이 향상될 수 있게 한다.
도 2b 및 도 2c는 본 발명의 실시예에 적용 가능한 감쇠를 고려한 입력 쉐이핑 기법을 예시한 것이다.
도 2b는 규칙적인 감쇠 진동(감쇠비 ζ가 일정한 경우, 0 < ζ < 1)을 예시한 것으로서, 이와 같이 규칙적인 감쇠 진동을 보이는 경우(혹은 특정 구간에서 감쇠비가 일정한 경우), 구동장치(100)의 입력 쉐이핑부(110)는 감쇠비에 따른 순차적인 감쇠치를 적용하여 입력을 쉐이핑하는 임펄스열을 조정할 수 있다.
도 2b에서, 입력 쉐이핑은 임의의 기준신호 (a)와 감쇠비에 따라 조정된 임펄스열 (b)를 컨벌루션함으로써 구현된다.
(b)의 임펄스열을 이루는 임펄스들의 크기 및 인가 시점은 구동하고자 하는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주파수 및 감쇠비에 의해 얻어진다.
일례로, 보이스 코일 액츄에이터(200)의 감쇠 진동은 특정 구간에서 일정한 감쇠비를 보일 수 있으며, 이러한 경우 해당 구간에 대해 감쇠비를 적용하여 임펄스열을 생성한 후 이를 주어진 기준신호에 컨벌루션하여 입력 쉐이핑을 수행할 수 있다.
도 2c는 불규칙한 감쇠 진동을 예시한 것이다.
도 2c에서, 입력 쉐이핑은 임의의 기준신호 (a)와 불규칙 감쇠에 대응하여 조정된 임펄스열 (b)를 컨벌루션함으로써 구현된다.
(b)의 임펄스열을 이루는 임펄스들의 크기 및 인가 시점은 구동하고자 하는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주파수 및 감쇠에 의해 얻어진다.
도 2b 및 도 2c와 같이 보이스 코일 액츄에이터(200)의 감쇠가 적용된 임펄스열을 생성하고, 생성된 임펄스열을 원시의 제어신호인 기준신호에 컨벌루션하여 입력을 쉐이핑하면, 감쇠를 고려하지 않는 입력 쉐이핑(도 2a 참조)에 비해 잔류 진동을 보다 효과적으로 제거할 수 있고 오토 포커스 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따라 생성되는 쉐이핑신호를 나타낸 파형도로서, 멀티-스텝 쉐이핑신호를 도시하고 있다.
일 실시예에서, 멀티-스텝 쉐이핑신호는 타겟레벨에 이르기까지 점진적으로 변화되는 복수 개의 스텝을 갖는 멀티-스텝 신호에 감쇠를 적용한 것으로, 각 스텝의 신호 변동폭이 점진적으로 감쇠되는 멀티-스텝 신호 형태를 갖는다.
전술한 바와 같이, 구동장치(100)의 입력 쉐이핑부(110)는 고유의 공진주파수 및 감쇠에 기반한 입력 쉐이핑을 수행하여 보이스 코일 액츄에이터(200)의 잔류 진동을 최대한 억제한다.
구체적으로, 초기 입력에 의한 보이스 코일 액츄에이터(200)의 진동에, 임의의 시간 지연 후 초기 입력에 의한 진동과 반대 위상의 진동을 부여하되 감쇠를 고려하여 진동을 감쇠시키면, 보이스 코일 액츄에이터(200)의 이동 중 또는 정지 시 보이스 코일 액츄에이터(200)의 잔류 진동이 최소화될 수 있다.
일 실시예에서, 구동장치(100)의 입력 쉐이핑부(110)는 기준신호가 되는 제어신호의 크기(amplitude)를 타겟레벨로 잡고, 타겟레벨을 복수 개의 스텝으로 분배하여 레벨이 순차적으로 변화하는 계단식의 멀티-스텝 쉐이핑신호를 발생시킨다.
이러한 쉐이핑신호에서, 스텝 수 N에 대하여 각 스텝마다 멀티-스텝 쉐이핑신호의 위상은 '전체위상/N' 만큼씩 지연 출력되며, 감쇠를 고려해 멀티-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝에 스텝별 감쇠치를 주어 각 스텝의 신호 변동폭이 점진적으로 감쇠되는 형태를 구현한다.
여기서, 전체위상은 1 주기 동안의 최저위상~최대위상 범위를 의미한다.
일례로, 1 주기가 0°~360°인 경우 각 스텝마다 360°/N 만큼씩 위상 지연이 일어난다.
혹은, 실시예에 따라 전체위상이 360°의 일정배수(정수배나 소수배, 예컨대 360°×1.2배, 360°×1.5배, 360°×2배, …)로 정의될 수도 있다.
도 3a 내지 도 3d는 타겟레벨이 시작 시점의 신호레벨에 비해 높고 스텝마다 신호레벨이 점차 증가하여 타겟레벨에 도달하는 경우로서, 도 3a는 2-스텝 쉐이핑신호, 도 3b 및 도 3c는 N개(N은 4 내지 16 사이의 자연수)의 스텝을 갖는 N-스텝 쉐이핑신호, 도 3d는 N을 16 이상의 개수로 작게 나누어 스텝 수를 확장한 커브형 쉐이핑신호를 나타낸다.
도 3a와 같이, 입력 쉐이핑 기법을 이용해 보이스 코일 액츄에이터(200)에 2-스텝의 쉐이핑신호를 입력하면 어느 정도 진동을 제거할 수 있으며, 이는 도 3b 및 도 3c의 개념으로 확장 적용될 수 있다.
입력 쉐이핑부(110)는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주기가 Tvib이고, 타겟레벨이 A이며, 스텝별 계수가 ki로 정의된다고 할 때, 스텝 수 N에 대하여 스텝별로 레벨이 ki*(A/N) 만큼씩 증가하도록 멀티-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝을 Tvib/N 동안 순차적으로 인가함으로써, Tvib 이내에 멀티-스텝 쉐이핑신호의 레벨이 타겟레벨인 A까지 도달하도록 입력 쉐이핑을 수행한다.
또한 복수 개의 스텝을 이루는 신호들의 파형이 서로 상쇄되는 공진주기를 갖도록 각 스텝의 위상이 분배된다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c에서 스텝 수 N은 각각 2, 4, 8이고, 제어신호의 타겟레벨을 A라고 할 때, 각 스텝의 신호 변동폭은 ai*(A/2)(i=1, 2), bi*(A/4)(i=1, 2, 3, 4), ci*(A/8)(i는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)이다.
도 3a의 경우 입력 쉐이핑부(110)는 타겟레벨을 2개의 스텝으로 분배하여 레벨이 변화(증가)하는 2-스텝 쉐이핑신호를 생성하되, 각 스텝마다 위상을 '전체위상/2' (일례로, 360°/2 = 180°) 만큼씩 지연시켜 출력한다. 첫번째 스텝신호를 인가한 후 '전체위상/2' 만큼 위상이 지연된 두번째 스텝신호를 인가하는 것이다.
또한, 감쇠를 고려해 2-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝에 감쇠에 따른 스텝별 감쇠치를 주어 각 스텝의 신호 변동폭을 a1, a2로 점차 감쇠시킨다.
도 3a의 2-스텝 쉐이핑신호를 살펴보면, 입력 쉐이핑부(110)는 제2 스텝신호를 이용해 처음 인가되는 제1 스텝신호의 진동과 역상의 진동을 발생시켜 타겟레벨까지 이동하는 동안에 발생할 수 있는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 잔류 진동을 억제한다.
또한, 보이스 코일 액츄에이터(200)의 감쇠 진동을 고려하여 감쇠에 따라 스텝 단위의 신호 변동폭을 a1, a2로 감쇠 조절함으로써 잔류 진동 저감 효과를 더욱 향상시킨다.
도 3b 내지 도 3d는 도 3a의 원리를 4 내지 16개 사이의 스텝을 갖는 N-스텝 쉐이핑신호와, 16개 이상의 스텝을 갖는 커브형 쉐이핑신호로 확장시킨 것이다.
도 3b 및 도 3c의 경우, 입력 쉐이핑부(110)는 타겟레벨을 4 이상 16 이하의 자연수인 N개의 스텝으로 분배하여 레벨이 순차적으로 변화(증가)하는 N-스텝 쉐이핑신호를 생성하고, 각 스텝마다 위상을 '전체위상/N'(예컨대 360°/N) 만큼씩 지연시켜 출력하되, 감쇠에 따라 멀티-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝에 스텝별 감쇠치를 주어 각 스텝의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킨다.
도 3b에 예시된 4-스텝 쉐이핑신호의 경우 첫번째, 두번째, 세번째, 네번째 스텝신호에서 위상이 일정하게 지연되어, 예컨대 0°, 90°, 180°, 270°의 위상변화가 일어나며, 스텝 단위의 신호 변동폭이 감쇠에 따라 점진적으로 감쇠되는 형태를 갖는다.
도 3c는 8-스텝 쉐이핑신호의 예시이다.
도 3b, 도 3c와 같이 도 3a의 스텝을 더 세분화하고 감쇠에 따른 스텝별 감쇠치를 적용하여 쉐이핑신호를 인가할 수 있으며, 이러한 멀티-스텝 방식을 통하여 보이스 코일 액츄에이터(200)의 진동을 최대한 억제할 수 있다.
쉐이핑신호의 각 스텝을 세분화하는 이러한 입력 쉐이핑 기법은 스텝 수를 16개 이상으로 확장하여 도 3d와 같이 커브형을 구현하는 쉐이핑신호로 확장될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d의 2-스텝 < 4-스텝 < 8-스텝 < 커브형 순으로 진동 특성이 우수하다. 멀티-스텝 쉐이핑신호의 스텝 수가 증가할수록 스텝신호의 공진으로 인한 각 사인파형의 크기가 작아지므로, 입력 쉐이핑 과정에서 오차가 발생해도 진동이 적게 발생하게 되는 것이다.
도 3d의 커브형 입력 쉐이핑을 수행하는 경우, 입력 쉐이핑부(110)는 쉐이핑신호의 스텝을 16개 이상으로 미세하게 분배하여 제어신호의 초기 입력이 도 3d와 같이 커브형을 구현하도록 쉐이핑한다.
이때, 입력 쉐이핑부(110)는 타겟레벨을 16개 이상의 스텝으로 분배하고, 감쇠를 고려해 스텝별 감쇠치를 주어 각 스텝의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킴으로써, 레벨이 완만하게 변화하는 커브형 쉐이핑신호를 생성할 수 있다.
도 3e 내지 도 3h는 타겟레벨이 시작 시점의 신호레벨에 비해 낮은 경우로서, 도 3e는 2-스텝 쉐이핑신호, 도 3f 및 도 3g는 N개(N은 4 내지 16 사이의 자연수)의 스텝을 갖는 N-스텝 쉐이핑신호, 도 3h는 N을 16 이상의 개수로 작게 나누어 스텝 수를 확장한 커브형 쉐이핑신호를 각각 예시한 것이다.
입력 쉐이핑부(110)는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주기가 Tvib, 타겟레벨이 A, 스텝별 계수 ki일 때, 스텝 수 N에 대하여 스텝별로 레벨이 ki*(A/N) 만큼씩 감소하도록 멀티-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝을 Tvib/N 동안 순차적으로 인가함으로써, Tvib 이내에 멀티-스텝 쉐이핑신호의 레벨이 타겟레벨인 A까지 도달하도록 입력 쉐이핑을 수행한다.
또한 복수 개의 스텝을 이루는 신호들의 파형이 서로 상쇄되는 공진주기를 갖도록 각 스텝의 위상이 분배된다.
도 3e의 경우 입력 쉐이핑부(110)는 타겟레벨을 2개의 스텝으로 분배하여 레벨이 변화(감소)하는 2-스텝 쉐이핑신호를 생성하되, 각 스텝마다 위상을 '전체위상/2' (일례로, 360°/2 = 180°) 만큼씩 지연시켜 출력한다.
또한, 감쇠를 고려해 2-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝에 감쇠에 따른 스텝별 감쇠치를 주어 각 스텝의 신호 변동폭을 a1, a2로 점차 감쇠시킨다.
도 3f 및 도 3g의 경우, 입력 쉐이핑부(110)는 타겟레벨을 4 이상 16 이하의 자연수인 N개의 스텝으로 분배하여 레벨이 순차적으로 변화(감소)하는 N-스텝 쉐이핑신호를 생성하고, 각 스텝마다 위상을 '전체위상/N'(예컨대 360°/N) 만큼씩 지연시켜 출력하되, 감쇠에 따라 멀티-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝에 스텝별 감쇠치를 주어 각 스텝의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킨다.
도 3f에 예시된 4-스텝 쉐이핑신호의 경우 첫번째, 두번째, 세번째, 네번째 스텝신호에서 위상이 일정하게 지연되어, 예컨대 0°, 90°, 180°, 270°의 위상변화가 일어나며, 스텝 단위의 신호 변동폭이 감쇠에 따라 점진적으로 감쇠되는 형태를 갖는다.
도 3g는 8-스텝 쉐이핑신호의 예시로서, 마찬가지로 스텝 단위의 신호 변동폭이 감쇠에 따라 점진적으로 감쇠되는 형태를 갖는다.
도 3h는 이러한 멀티-스텝 쉐이핑신호의 스텝 수를 16개 이상으로 확장하되, 감쇠에 상응하는 스텝별 감쇠치를 주어 각 스텝의 신호 변동폭을 점차 감쇠시켜 레벨이 완만하게 변화하는 커브형으로 쉐이핑한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 생성되는 쉐이핑신호를 나타낸 파형도이다.
다른 실시예에서, 토글 쉐이핑신호는 저레벨과 고레벨의 두 가지 신호레벨 간 전환이 1회 이상 이루어지는 토글 신호에 감쇠를 적용한 것으로, 감쇠가 적용되어 각 에지의 신호 변동폭이 점진적으로 감쇠되는 토글 신호 형태를 갖는다.
입력 쉐이핑부(110)는 입력 쉐이핑 시, 토글 구간을 갖는 토글 쉐이핑신호를 생성하여 출력하되, 감쇠에 따라 토글 쉐이핑신호의 각 토글 에지에 순차적으로 에지별 감쇠치를 부여하여 각 토글 에지의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킨다.
토글 구간에서 쉐이핑신호는 고레벨에서 저레벨로 1회 이상 왕복하며, 감쇠가 적용되어 각 토글 에지(상승 에지 및 하강 에지)의 신호 변동폭이 점차 감쇠된다.
예를 들어, 도 4a의 경우 각 토글 에지의 신호 변동폭이 d1, d2, d3로 감쇠되며 변화하고, 도 4b의 경우 각 토글 에지의 신호 변동폭이 e1, e2, e3, e4, e5로 감쇠되며 변화한다.
이러한 토글 쉐이핑신호를 인가하면 감쇠를 고려하지 않는 경우에 비해 정착 시간이 짧아져 보이스 코일 액츄에이터(200)의 진동을 더 짧은 시간 안에 상쇄시키면서 타겟레벨로 이동할 수 있다. 감쇠치를 갖는 부분적인 신호들이 서로 상쇄 효과를 일으키므로, 감쇠를 고려하지 않고 입력을 쉐이핑하는 경우에 비해 향상된 잔류 진동 저감 효과를 얻을 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 생성되는 쉐이핑신호를 나타낸 파형도이다.
입력 쉐이핑부(110)는 제1 쉐이핑신호 및 제2 쉐이핑신호를 컨벌루션하여 제어신호의 초기 입력을 변형하기 위한 컨벌루션 쉐이핑신호를 발생시켜 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진을 제거할 수 있다.
도 5는 (a)의 제1 쉐이핑신호와 (b)의 제2 쉐이핑신호를 컨벌루션하여 (c)와 같은 새로운 형태의 컨벌루션 쉐이핑신호를 생성하는 경우를 예시하고 있다.
각 스텝이 Tvib/2 동안 인가되고, 스텝별로 신호의 크기가 ai*(A/2) 만큼 증가하는 (a), (b) 두 개의 2-스텝 쉐이핑신호들을 컨벌루션하면 스텝별 주기 및 크기가 (c)와 같이 변화하는 컨벌루션 쉐이핑신호를 얻을 수 있다.
이와 같이, 입력 쉐이핑부(110)는 카메라에서 보이스 코일 액츄에이터(200)의 진동을 감소시키기 위해 컨벌루션을 통한 다양한 입력파형을 생성할 수 있을 것이다.
컨벌루션에 의해 발생하는 입력은 제1 쉐이핑신호 및 제2 쉐이핑신호를 서로 컨벌루션한 것으로, 컨벌루션 방식에 따라 다양한 형태가 될 수 있다.
여기서, 제1, 제2 쉐이핑신호 각각은 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태의 신호로서, 전술한 2-스텝 쉐이핑신호, 4 내지 16개 사이의 복수 개의 스텝을 갖는 멀티-스텝 쉐이핑신호, 16개 이상의 스텝을 갖는 커브형 쉐이핑신호, 토글 쉐이핑신호 등일 수 있다.
도 6a 내지 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 쉐이핑신호들의 시간 응답 그래프이다.
도 6a는 감쇠를 고려하지 않은 멀티-스텝 쉐이핑신호를 이용해 입력을 쉐이핑하는 경우의 시간 응답이고, 도 6b는 감쇠를 고려한 멀티-스텝 쉐이핑신호를 이용해 입력을 쉐이핑하는 경우의 시간 응답이다.
도 7a는 감쇠를 고려하지 않은 토글 쉐이핑신호를 이용해 입력을 쉐이핑하는 경우의 시간 응답이고, 도 7b는 감쇠를 고려한 토글 쉐이핑신호를 이용해 입력을 쉐이핑하는 경우의 시간 응답이다.
도 8a는 감쇠를 고려하지 않은 컨벌루션 쉐이핑신호를 이용해 입력을 쉐이핑하는 경우의 시간 응답이고, 도 8b는 감쇠를 고려한 컨벌루션 쉐이핑신호를 이용해 입력을 쉐이핑하는 경우의 시간 응답이다.
이와 같은 시뮬레이션 결과를 종합하여 보면, 도 6a, 도 7a, 도 8a의 비감쇠 진동을 가정한 경우에 비해 도 6b, 도 7b, 도 8b의 감쇠 진동을 가정한 경우에 정착 시간이 짧고 진동 특성이 우수함을 확인할 수 있다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 실시예들에 따른 쉐이핑신호들의 공진주파수 오차에 대한 민감도 그래프이다.
도 9a는 감쇠를 고려하지 않은 경우(G10)와 본 발명의 실시예에 따라 감쇠를 고려한 경우(G20)의 민감도를 비교한 것이다.
공진주파수(F)-에러율(error) 관계를 살펴보면, 감쇠를 고려한 경우의 에러율 곡선(G20)이 감쇠를 고려하지 않은 경우의 에러율 곡선(G10)보다 0에 가깝게 아래로 내려와 있으므로, 감쇠를 고려해 쉐이핑신호를 조정한 경우 에러율 특성이 더 좋음을 알 수 있다.
즉, 감쇠를 고려하여 쉐이핑신호를 조정하면 공진주기를 벗어난 경우에도 에러율이 작고, 비감쇠 방식에 비해 잔류 진동이 덜 발생하게 된다.
도 9b는 쉐이핑신호들의 종류에 따른 민감도 그래프를 비교 도시한 것으로서, 신호 변동폭이 점진적으로 감쇠되는 토글 쉐이핑신호(G21)와 멀티-스텝 쉐이핑신호(G22), 그리고 컨벌루션 쉐이핑신호(G23)의 민감도 특성을 각각 예시하고 있다.
감쇠를 고려한 이러한 쉐이핑신호들에 의해 비감쇠 진동을 가정한 경우에 비해 잔류 진동 억제 성능을 향상시킬 수 있으며, 나아가 민감도 특성에 기반하여 원하는 조건에 맞게 쉐이핑신호의 종류를 선택 적용할 수 있다.
컨벌루션 쉐이핑신호의 경우, 도시된 바와 같이 공진주기를 벗어나더라도 진동에 의한 에러율이 매우 작은 값으로 나타나므로, 오차에 가장 둔감하게 공진을 상쇄시킬 수 있다(G23 참조).
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법의 흐름도이다.
보이스 코일 액츄에이터 구동장치(100)는 먼저 디지털-아날로그 변환을 통해 임의의 사용자 명령에 따른 기준신호를 생성한다(S110). 이때 기준신호는 쉐이핑되지 않은 원시의 제어신호이다.
이후, 구동장치(100)는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주파수 및 보이스 코일 액츄에이터(200)에서 나타나는 진동의 감쇠에 기초하여 입력 쉐이핑에 필요한 임펄스열을 생성한다(S120).
임펄스열은 감쇠에 따라 크기가 조정되는 임펄스들로 이루어지며, 임펄스열을 이루는 임펄스들의 인가 시점 및 크기는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주파수 및 보이스 코일 액츄에이터(200)의 진동 감쇠에 의해 결정될 수 있다.
이때, 입력 쉐이핑을 위한 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주파수 및 감쇠는 미리 설정되거나, 보이스 코일 액츄에이터(200)의 구동 중에 검출되어 피드백될 수 있다.
이후, 구동장치(100)는 S120에서 생성한 임펄스열을 이용해 제어신호의 초기 입력을 변형하는 입력 쉐이핑을 수행한다(S130).
이때, S110에서 생성한 원시의 제어신호와 S120에서 생성한 임펄스열을 서로 컨벌루션하여 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 입력 쉐이핑된 제어신호를 발생시킬 수 있다.
제어신호의 초기 입력이 되는 쉐이핑신호는 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태의 신호로서, 전술한 2-스텝 쉐이핑신호, 4 내지 16개 사이의 복수 개의 스텝을 갖는 멀티-스텝 쉐이핑신호, 16개 이상의 스텝을 갖는 커브형 쉐이핑신호, 토글 쉐이핑신호 등일 수 있다.
또는, 쉐이핑신호는 순수 쉐이핑신호들을 서로 컨벌루션한 컨벌루션 쉐이핑신호일 수도 있다. 이때, 컨벌루션되는 각 쉐이핑신호는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 진동 감쇠에 상응하여 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태로서, 2-스텝 쉐이핑신호, 4 내지 16-스텝 사이의 복수 개 스텝을 갖는 멀티-스텝 쉐이핑신호, 커브형 쉐이핑신호, 토글 쉐이핑신호 등이다.
쉐이핑신호가 토글 구간을 갖는 토글 쉐이핑신호인 경우, 구동장치(100)는 감쇠에 따라 토글 쉐이핑신호의 각 토글 에지에 에지별 감쇠치를 적용하여 각 토글 에지의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킬 수 있다.
쉐이핑신호가 2-스텝 쉐이핑신호인 경우, 구동장치(100)는 타겟레벨을 2개의 스텝으로 분배하여 2-스텝 쉐이핑신호를 생성하고, 각 스텝마다 위상을 '전체위상/2' 만큼씩 지연시켜 출력하되, 감쇠에 따라 2-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝에 스텝별 감쇠치를 적용하여 각 스텝의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킬 수 있다.
쉐이핑신호가 N-스텝(N은 4 내지 16 사이의 자연수) 쉐이핑신호인 경우, 구동장치(100)는 타겟레벨을 N개의 스텝으로 분배하여 레벨이 순차적으로 변화하는 N-스텝 쉐이핑신호를 생성하고, 각 스텝마다 위상을 '전체위상/N' 만큼씩 지연시켜 출력하되, 감쇠에 따라 N-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝에 스텝별 감쇠치를 적용하여 각 스텝의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킬 수 있다.
또한, 구동장치(100)는 N-스텝 쉐이핑신호의 스텝 수 N을 16 이상의 개수로 작게 나누어 타겟레벨을 16개 이상의 스텝으로 분배하고, 감쇠에 따라 각 스텝에 스텝별 감쇠치를 적용하여 각 스텝의 신호 변동폭을 점차 감쇠시킴으로써 레벨이 완만하게 변화하는 커브형 쉐이핑신호를 생성할 수도 있다.
쉐이핑신호가 전술한 N개(N=2, 또는 4 내지 10, 또는 16 이상)의 스텝을 갖는 N-스텝 쉐이핑신호인 경우, 구동장치(100)는 보이스 코일 액츄에이터의 공진주기 Tvib, 타겟레벨 A, 스텝별 계수 ki일 때, 스텝 수 N의 멀티-스텝 쉐이핑신호에 대하여 스텝별로 레벨이 ki*(A/N) 만큼씩 증가 또는 감소하도록 각 스텝을 Tvib/N 동안 순차적으로 인가하여 Tvib 이내에 멀티-스텝 쉐이핑신호의 레벨이 A까지 도달하도록 할 수 있다.
더불어, 구동장치(100)는 복수 개의 스텝을 이루는 신호들의 파형이 서로 상쇄되는 공진주기를 갖도록 각 스텝의 위상을 분배할 수 있다.
이와 같이, 보이스 코일 액츄에이터 구동장치(100)는 보이스 코일 액츄에이터(200)의 공진주파수 및 보이스 코일 액츄에이터(200)에서 나타나는 진동 감쇠에 기반한 입력 쉐이핑을 수행하여 사용자 명령에 따른 원시의 제어신호로부터 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 제어신호를 생성한다.
이후, 구동장치(100)는 입력 쉐이핑이 이루어진 제어신호에 의거하여 레벨 쉬프트, 전류 공급 등의 동작을 수행함으로써 후단에 연결된 보이스 코일 액츄에이터(200)를 구동하게 된다(S140).
본 발명에 따른 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치 및 그 방법의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
100: 구동장치
110: 입력 쉐이핑부
120: 구동부
200: 보이스 코일 액츄에이터

Claims (20)

  1. 보이스 코일 액츄에이터의 공진주파수 및 상기 보이스 코일 액츄에이터에서 나타나는 진동의 감쇠에 기반한 입력 쉐이핑을 수행하여 원시 제어신호로부터 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 제어신호를 생성하는 입력 쉐이핑부; 및
    상기 입력 쉐이핑부에서 제공되는 입력 쉐이핑이 이루어진 제어신호에 의해 상기 보이스 코일 액츄에이터를 구동하는 구동부를 포함하고,
    상기 쉐이핑신호는 멀티-스텝 쉐이핑신호 또는 토글 쉐이핑신호로서, 각 스텝 또는 토글 에지에 순차적으로 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태인 것을 특징으로 하는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 입력 쉐이핑부는,
    상기 공진주파수 및 상기 감쇠에 상응하는 임펄스열을 생성하고, 상기 생성된 임펄스열을 기준신호에 컨벌루션하여 상기 쉐이핑신호를 생성하는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 입력 쉐이핑부는,
    토글 구간을 갖는 토글 쉐이핑신호를 생성하되,
    상기 감쇠에 따라 상기 토글 쉐이핑신호의 각 토글 에지에 에지별 감쇠치를 적용하여 각 토글 에지의 신호 변동폭을 점차 감쇠시키는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 입력 쉐이핑부는,
    타겟레벨을 복수 개의 스텝으로 분배하여 레벨이 순차적으로 변화하는 멀티-스텝 쉐이핑신호를 생성하고, 스텝 수 N에 대해 각 스텝마다 위상을 '전체위상/N' 만큼씩 지연시켜 출력하되,
    상기 감쇠에 따라 상기 멀티-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝에 스텝별 감쇠치를 적용하여 각 스텝의 신호 변동폭을 점차 감쇠시키는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터의 구동장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전체위상은 360°인 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전체위상은 360°의 정수배 또는 소수배로 정의되는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 입력 쉐이핑부는,
    상기 보이스 코일 액츄에이터의 공진주기가 Tvib이고, 상기 타겟레벨이 A이며, 스텝별 계수가 ki일 때,
    스텝 수 N의 멀티-스텝 쉐이핑신호에 대하여 스텝별로 레벨이 ki*(A/N) 만큼씩 증가 또는 감소하도록 각 스텝을 Tvib/N 동안 순차적으로 인가하여 Tvib 이내에 상기 멀티-스텝 쉐이핑신호의 레벨이 A까지 도달하도록 하는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 입력 쉐이핑부는,
    복수 개의 스텝을 이루는 신호들의 파형이 서로 상쇄되는 공진주기를 갖도록 각 스텝의 위상을 분배하는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 입력 쉐이핑부는,
    제1 쉐이핑신호 및 제2 쉐이핑신호를 컨벌루션하여 상기 쉐이핑신호를 생성하되,
    상기 제1 쉐이핑신호 및 제2 쉐이핑신호 각각은,
    멀티-스텝 쉐이핑신호 또는 토글 쉐이핑신호로서 상기 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태인 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동장치.
  11. 보이스 코일 액츄에이터의 공진주파수 및 상기 보이스 코일 액츄에이터에서 나타나는 진동의 감쇠에 기반한 입력 쉐이핑을 수행하여 원시 제어신호로부터 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 제어신호를 생성하는 제1 단계; 및
    상기 입력 쉐이핑이 이루어진 제어신호에 의해 보이스 코일 액츄에이터를 구동하는 제2 단계를 포함하되,
    상기 쉐이핑신호는 멀티-스텝 쉐이핑신호 또는 토글 쉐이핑신호로서, 각 스텝 또는 토글 에지에 순차적으로 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태인 것을 특징으로 하는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 단계는,
    기준신호를 생성하는 단계;
    상기 공진주파수 및 상기 감쇠에 상응하여 임펄스열을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 임펄스열을 상기 기준신호에 컨벌루션하여 쉐이핑신호를 초기 입력으로 하는 제어신호를 생성하는 단계를 포함하는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 단계에서,
    토글 구간을 갖는 토글 쉐이핑신호를 생성하되,
    상기 감쇠에 따라 상기 토글 쉐이핑신호의 각 토글 에지에 에지별 감쇠치를 적용하여 각 토글 에지의 신호 변동폭을 점차 감쇠시키는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1 단계에서,
    타겟레벨을 복수 개의 스텝으로 분배하여 레벨이 순차적으로 변화하는 멀티-스텝 쉐이핑신호를 생성하고, 스텝 수 N에 대해 각 스텝마다 위상을 '전체위상/N' 만큼씩 지연시켜 출력하되,
    상기 감쇠에 따라 상기 멀티-스텝 쉐이핑신호의 각 스텝에 스텝별 감쇠치를 적용하여 각 스텝의 신호 변동폭을 점차 감쇠시키는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터의 구동방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전체위상은 360°인 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 전체위상은 360°의 정수배 또는 소수배로 정의되는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 제1 단계에서,
    상기 보이스 코일 액츄에이터의 공진주기가 Tvib이고, 상기 타겟레벨이 A이며, 스텝별 계수가 ki일 때,
    스텝 수 N의 멀티-스텝 쉐이핑신호에 대하여 스텝별로 레벨이 ki*(A/N) 만큼씩 증가 또는 감소하도록 각 스텝을 Tvib/N 동안 순차적으로 인가하여 Tvib 이내에 상기 멀티-스텝 쉐이핑신호의 레벨이 A까지 도달하도록 하는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 제1 단계에서,
    복수 개의 스텝을 이루는 신호들의 파형이 서로 상쇄되는 공진주기를 갖도록 각 스텝의 위상을 분배하는 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 제1 단계에서,
    제1 쉐이핑신호 및 제2 쉐이핑신호를 컨벌루션하여 상기 쉐이핑신호를 생성하되,
    상기 제1 쉐이핑신호 및 제2 쉐이핑신호 각각은,
    멀티-스텝 쉐이핑신호 또는 토글 쉐이핑신호로서 상기 감쇠가 적용되어 신호 변동폭이 점차 감쇠되는 형태인 카메라의 보이스 코일 액츄에이터 구동방법.
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