KR102351233B1 - Af용 액추에이터 및 이를 구동 제어하는 구동드라이버 - Google Patents

Abstract

본 발명의 AF용 액추에이터는 렌즈조립체가 탑재되며 광축 방향으로 이동하는 캐리어; 상기 캐리어를 물리적으로 지지하는 하우징; 상기 하우징에 구비되는 제1코일; 상기 제1코일과 이격되도록 상기 하우징에 구비되는 제2코일; 및 상기 캐리어에 구비되되, 제1면부가 상기 제1코일과 대면하고 상기 제1면부의 반대측 면부인 제2면부가 제2코일에 대면하도록 상기 제1 및 제2코일 사이에 위치하는 구동마그네트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

AF용 액추에이터 및 이를 구동 제어하는 구동드라이버{ACTUATOR FOR AUTO FOCUS AND DRIVING DRIVER CONTROLLING IT}

본 발명은 AF용 액추에이터 및 이를 구동 제어하는 구동드라이버에 대한 것으로서, 더욱 구체적으로는 구동 마그네트의 양측에 각각 대면하는 복수 개 코일을 이용하여 AF의 구동 정밀성을 더욱 향상시키는 액추에이터 등에 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) 기능은 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.

또한, 최근에는 줌인(Zoom-in) 및 줌아웃(Zoom-out) 기능 등을 통하여 초점 거리를 다양하게 조정하여 피사체의 크기 등을 다양하게 가변시킬 수 있는 줌렌즈의 장착도 시도되고 있다.

줌렌즈의 경우, 통상적으로 광이 유입되는 광축 방향으로 복수 개 렌즈 또는 렌즈군들이 동축에 배열되는 구조를 가지고 있으므로 일반 렌즈보다 광축 방향으로 그 길이가 연장되는 특성을 가지며 또한, 초점 거리의 다양한 조정을 위하여 광축 방향을 기준으로 이동하는 이동 변위가 상대적으로 크다는 특성을 가진다.

이러한 줌렌즈의 경우 렌즈 자체의 고유한 광학적 특성에 의하여 렌즈와 이미지센서 사이에 충분한 거리가 확보되어야 하며, 나아가 렌즈(렌즈가 장착된 캐리어)를 선형 이동시켜 자동초점을 구현하기 위하여 렌즈가 선형 이동할 수 있는 더욱 확장된 거리 또한 확보되도록 설계되어야 한다.

종래에는 이러한 광학적 특성을 구현하기 위하여 상대적으로 큰 크기의 마그네트와 코일을 상호 대면시키는 방법이 적용되고 있다. 그러나 이 방법의 경우 우선 마그네트와 코일의 크기가 커지므로 장치 자체의 볼륨이 비대해진다는 단점이 있다.

통상적으로 코일은 권선된 형태의 트랙(track) 형상으로 이루어지는데, 마그네트와 대면하는 코일 영역 중, 광축 방향과 나란한 방향을 가지는 코일 영역에서는 마그네트의 자기력과 직교(orthogonal)하는 자기력이 발생하므로 마그네트(마그네트가 구비된 캐리어)를 이동시키는 구동력이 발생되지 않고, 광축 방향과 수직한 방향의 코일 영역(이하 '실효영역'이라 지칭한다)에서만 구동력이 발생한다.

그러므로 단순히 코일과 마그네트의 크기만을 증가시킨다고 하더라도 마그네트가 장착된 AF캐리어의 이동 범위가 줌렌즈와 같이 커지는 경우 마그네트의 자극(N극 및 S극) 및 자극 경계가 코일의 실효영역에서 쉽게 벗어나게 되므로 일정 범위를 벗어나면 구동력 저하 문제가 쉽게 발생될 수 있음은 물론, AF캐리어의 광축 방향 이동을 선형적으로 구동시키는 정밀한 제어가 어려워지는 문제가 있다.

한국공개특허공보 제10-2004-0090381호(2004.10.22) 한국공개특허공보 제10-2019-0128279호(2019.11.18)

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 복수 개 코일과 이들 복수 개 코일 사이에 구동마그네트를 배치하는 구조적 개선을 통하여 구동 효율성을 향상시킬 수 있음은 물론, 구동마그네트 즉, 구동마그네트가 장착된 캐리어의 광축 방향 위치에 따라 제어되는 코일을 이원화시킴으로써 선형적 제어를 위한 구동 정밀성을 더욱 높일 수 있는 액추에이터 등을 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 AF용 액추에이터는 렌즈조립체가 탑재되며 광축 방향으로 이동하는 캐리어; 상기 캐리어를 물리적으로 지지하는 하우징; 상기 하우징에 구비되는 제1코일; 상기 제1코일과 이격되도록 상기 하우징에 구비되는 제2코일; 및 상기 캐리어에 구비되되, 제1면부가 상기 제1코일과 대면하고 상기 제1면부의 반대측 면부인 제2면부가 제2코일에 대면하도록 상기 제1 및 제2코일 사이에 위치하는 구동마그네트를 포함하여 구성될 수 있다.

여기에서 본 발명의 상기 제2코일은 광축 방향을 기준으로 상기 제1코일보다 높은 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 하우징에 형성되며 광축방향으로 연장된 형상의 가이드레일; 상기 캐리어에서 상기 가이드레일과 대면하는 면부인 제1대면부에 형성되며, 상기 가이드레일과 대면하는 홈부레일; 및 상기 가이드레일과 상기 홈부레일 사이에 배치되는 볼을 더 포함하여 구성될 수 있다.

나아가 본 발명은 상기 제1대면부에 구비되는 제2마그네트; 및 상기 하우징에 구비되되, 상기 볼을 사이에 두고 상기 제2마그네트에 대면하도록 배치되며 상기 제2마그네트에 인력을 발생시키는 요크를 더 포함하도록 구성되는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게, 본 발명의 상기 캐리어는 상기 렌즈조립체가 탑재되는 몸체부; 및 상기 몸체부와 물리적으로 연결되며, 상기 구동마그네트의 상기 제1 및 제2면부가 광축 방향과 수직한 방향으로 돌출되도록 상기 구동마그네트를 지지하는 마그네트지지부를 포함하도록 구성될 수 있다.

실시형태에 따라서, 본 발명의 상기 캐리어는 상기 렌즈조립체가 탑재되는 몸체부; 및 상기 몸체부와 물리적으로 연결되며, 상기 구동마그네트가 광축 방향을 기준으로 상기 캐리어의 몸체부와 나란히 배치되되, 상기 구동마그네트와 상기 몸체부 사이에 제1공간이 형성되도록 상기 구동마그네트를 지지하는 마그네트지지부를 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제1코일 또는 제2코일 중 하나는 상기 제1공간에 위치하도록 구성될 수 있다.

더욱 바람직하게, 본 발명은 상기 구동마그네트의 위치가 기준포지션보다 낮은 경우, 상기 제1코일에 전원이 인가되도록 제어하며, 상기 구동마그네트의 위치가 기준포지션보다 높은 경우 상기 제2코일에 전원이 인가되도록 제어하는 구동드라이버를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

여기에서 상기 제1코일의 상부 권선부는 상기 제2코일의 상부권선부보다 낮고 상기 제2코일의 하부 권선부보다 높은 포지션에 위치하며, 상기 기준포지션은 상기 구동마그네트의 자극 경계가 상기 제1코일의 상부 권선부에 해당하는 위치로 설정되는 것이 바람직하다.

다른 측면에 의한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구동드라이버는, 광축 방향으로 이동하는 캐리어에 구비되는 마그네트, 상기 마그네트의 제1면부와 대면하는 제1코일, 상기 제1면부와 다른 제2면부에서 상기 마그네트와 대면하며 상기 제1코일보다 높은 위치에 구비되는 제2코일과, 상기 캐리어의 광축 방향 위치를 감지하는 위치센서가 포함된 AF용 액추에이터를 구동 제어하는 구동드라이버로서, 상기 캐리어의 최하단 위치 시, 상기 위치센서의 제1출력값 및 상기 캐리어의 최상단 위치 시, 상기 위치센서의 제2출력값이 저장되는 제1정보저장부; 상기 캐리어가 상기 제1코일과 제2코일의 중간 포지션인 기준포지션에 위치할 때, 상기 위치센서가 출력하는 제3출력값이 저장되는 제2정보저장부; 상기 제1 및 제2출력값을 이용하여 생성된 데이터로서, 상기 캐리어의 단위 이동 위치에 따른 코드데이터를 저장하는 코드처리부; 및 상기 위치센서의 현재출력값이 상기 제3출력값 미만인 경우 상기 코드데이터를 이용하여 상기 제1코일에 전원이 인가되도록 제어하며, 상기 제3출력값 이상인 경우 상기 코드데이터를 이용하여 상기 제2코일에 전원이 인가되도록 제어하는 메인제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의할 때, 이동체인 캐리어에 구비되는 구동마그네트의 복수 개 면부에 각각 코일이 대면하도록 구성함으로써, 구동 효율성을 더욱 증진할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의할 때, 광축 방향을 기준으로 복수 개 코일의 높이를 서로 차등화시키고, 캐리어의 높이에 따라 구동제어에 이용되는 코일이 전환되도록 구현함으로써, 캐리어의 이동 거리가 연장되더라도 각 위치별 선형적 구동 제어를 더욱 정밀하게 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하는 경우, AF구동을 위한 마그네트를 코일과 코일 사이에 배치하는 구조적 개선을 통하여 줌 구동과 같이 캐리어의 이동이 커지는 구동에 최적화되는 액추에이터를 구현할 수 있음은 물론, 액추에이터 크기를 상대적으로 다운사이징(down-sizing)할 수 있어 액추에이터 자체의 소형화를 더욱 효과적으로 구현할 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 AF용 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈의 전체적인 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 캐리어와 하우징의 전체적인 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 캐리어 및 이와 관련된 상세 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 하우징 및 이와 관련된 상세 구성을 도시한 도면,
도 5는 캐리어의 위치에 따른 구동마그네트와 코일 사이의 위치관계를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 캐리어와 하우징의 전체적인 구성을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 구동드라이버의 상세 구성을 도시한 블록도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 구동 제어 프로세싱 과정을 도시한 흐름도이다.

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 AF용 액추에이터(100)(이하 '액추에이터'라 지칭한다)의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 액추에이터(100)는 자체로서 단일의 장치로 구현될 수 있음은 물론이며, 도 1에 도시된 바와 같이 광학계 모듈(200) 등이 포함되는 카메라 모듈(1000)로도 구현될 수 있다.

본 발명의 액추에이터(100)는 렌즈조립체(50)가 탑재되는 캐리어(120, 도 2 등 참조)를 광축 방향으로 선형 이동시켜 자동초점(AF, Auto Focus)이나 줌(Zoom)을 구현하는 액추에이터로서, 줌 구동과 같이 스트로크가 큰 경우에 주로 적용되므로 이하 설명에서는 줌 구동을 기본적인 실시예로 설명하기는 하나 실시형태에 따라서 AF 등을 포함한 다른 실시예에도 적용될 수 있음은 물론이다.

광학계 모듈(200)은 피사체의 빛(LIGHT) 경로(Z1)를 렌즈 방향의 경로(Z)로 반사 내지 굴절시키는 기능을 수행한다. 이와 같이 광축 방향(Z)으로 반사 내지 굴절된 빛은 캐리어에 구비된 렌즈조립체(50)를 거쳐 CMOS, CCD 등과 같은 촬상소자(미도시)로 유입된다.

빛의 경로를 변경시키는 광학계 모듈(200)은 미러(mirror) 또는 프리즘(prism) 중 선택된 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있는 광학계(210)를 포함한다. 이 광학계(210)는 외계에서 유입되는 빛을 광축 방향으로 변경시킬 수 있는 다양한 부재에 의하여 구현될 수 있으나, 광학적 성능을 향상시키기 위하여 유리(glass) 재질로 구현하는 것이 바람직하다.

광학계 모듈(200) 등이 함께 포함되는 본 발명의 카메라모듈(1000)은 빛의 경로를 굴절시켜 빛이 렌즈조립체(50) 방향으로 유입되도록 구성되므로 렌즈 자체를 휴대 단말의 두께 방향으로 설치하지 않고 길이 방향으로 설치할 수 있어 휴대 단말의 두께를 증가시키지 않아 휴대 단말의 소형화 내지 슬림화 등에 최적화될 수 있다.

실시형태에 따라서, 광학계(210)는 마그네트 및 코일과 같은 자기력을 발생시키는 구동수단 등에 의하여 회전 이동되도록 구성될 수도 있다. 이와 같이 광학계(210)가 YZ 평면 및/또는 XY평면을 기준으로 이동 또는 회전 이동하면, 광학계(210)를 통하여 반사(굴절)되는 피사체의 빛이 ±Y 방향 및/또는 ±X 방향으로 이동하여 촬상소자 또는 렌즈로 입사하게 되므로 손떨림에 의한 X축 및/또는 Y축 방향 보정이 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 캐리어(120)와 하우징(110)의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 캐리어(120)는 앞서 기술된 바와 같이 렌즈조립체(50)가 직접 또는 또 다른 캐리어의 매개를 통하여 탑재되며 하우징(110)을 기준으로 광축 방향(Z축 방향)으로 선형 이동하는 구성에 해당한다.

이러한 점에서 본 발명의 캐리어(120)는 이동체에 해당하며, 이에 상응하는 관점에서 하우징(110)은 고정체에 해당한다. 본 발명의 하우징(110)은 이와 같이 캐리어(120)가 광축 방향으로 이동하도록 캐리어(120)가 이동하는 이동공간을 제공하며 캐리어(120)를 물리적으로 지지한다.

도 2에는 본 발명의 기술사상을 명확하게 설명하기 위하여 하우징(110)의 구조나 형상이 개략적으로 도시되어 있으나, 실시형태에 따라서 도 2에 도시된 형태를 포함하여, 다양한 형상이나 구조 등으로 구현될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 회로기판(170)은 FPCB 등과 같은 형태로 구현될 수 있으며 고정체에 해당하는 하우징(110) 측에 구비된다. 회로기판(170)은 도 2 등에 도시된 바와 같이 절곡된 형상 등으로 이루어질 수 있으며, 이 회로기판(170)에는 제1코일(C1), 제2코일(C2) 또는 구동드라이버(300) 등과 같이 전원 인가, 제어 신호 인터페이싱 등이 필요한 구성품이 탑재된다.

전통적인 방법과 같이 이 발명에서도 이동체인 캐리어(120)에는 구동력을 전달받기 위한 구동마그네트(M1)가 설치된다. 다만, 도 2등에 예시된 바와 같이 본 발명의 구동마그네트(M1)는 전통적인 방법과 같이 일면(one-side)만이 코일에 노출되는 것이 아니라, 두면(two-side)이 코일에 노출되는 배치 구조를 가진다.

이를 위하여 본 발명의 제2코일(C1)은 제1코일(C1)과 이격되도록 하우징에 배치되는데, 환언하면 본 발명의 제1코일(C1)과 제2코일(C2)은 제1코일(C1)과 제2코일(C2) 사이에 이격 공간(S, 도 4 참조)이 형성되도록 배치되며 이 공간(S)에 본 발명의 구동마그네트(M1)가 위치하도록 구성된다.

즉, 제2코일(C2)은 상기 구동마그네트(M1)를 사이에 두고 상기 제1코일(C1)과 마주보도록 구비되며 상기 제1면부의 반대측 면부인 상기 구동마그네트(M1)의 제2면부와 대면하도록 배치된다.

캐리어(120)에 설치되는 구동마그네트(M1)의 입장에서 볼 때, 본 발명의 구동마그네트(M1)는 제1면부가 제1코일(C1)과 대면하고 제1면부의 반대측 면부인 제2면부가 제2코일(C2)에 대면하도록 상기 제1코일(C1)과 제2코일(C2) 사이에 위치한다.

이하 설명에서 구동마그네트(M1)의 노출면 중, 제1코일(C1)과 대면하는 면부를 ‘제1면부’로, 제2코일(C2)과 대면하는 면부를 ‘제2면부’로 지칭한다.

이와 같이 본 발명은 코일로부터 구동력이 전달되는 구동마그네트(M1)가 전통적인 방식과는 달리 2개의 면부가 노출되고 각 노출면부인 제1면부 및 제2면부 각각이 복수 개의 코일(제1코일(C1), 제2코일(C2))과 대면하여 제1코일(C1) 및 제2코일(C2) 각각으로부터의 구동력이 집중적으로 전달받도록 구성된다.

이러한 구성을 통하여 본 발명의 구동마그네트(M1)는 복수 개 코일로부터 동시적으로 또는 선택적으로 구동력이 전달될 수 있으므로 구동력이 더욱 집중적으로 증강될 수 있어 구동 효율성이 더욱 높아질 수 있다.

또한, 본 발명의 하우징(110)에는 후술되는 바와 같이 캐리어(120)의 광축 방향 이동이 선형적으로 이루어지도록 유도하는 하나 이상의 가이드레일(111)이 구비된다.

이 가이드레일(111)은 도면에 도시된 바와 같이 홈부 형상이 광축 방향으로 연장된 형상을 가지며, 실시형태에 따라서 홈부 형상의 단면은 V자 형상 또는 U자 형상 등 중 하나로 이루어질 수 있다.

본 발명의 구동드라이버(300)는 캐리어(120)의 위치를 감지하는 위치센서의 출력값을 이용하여 제1코일(C1) 또는 제2코일(C2)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되도록 제어하는 구성에 해당한다.

위치센서는 홀효과(hall effect)를 이용하여 감지 영역 내에 존재하는 마그네트의 자기장 크기 및 방향의 변화를 감지하고 그에 따른 전기적 신호를 출력하는 홀센서(hall sensor)로 구현될 수 있으며, SOC 등을 통하여 구동드라이버(300)와 통합된, 단일 칩의 형태로 구현될 수 있다.

홀센서 등의 위치센서는 앞서 기술된 구동마그네트(M1)와 대면하도록 배치되어 구동마그네트(M1)와의 관계에서 자기장 변화 등을 감지하도록 배치될 수 있음은 물론이다. 이 경우 홀센서는 제1코일(C1) 또는/및 제2코일(C2)의 내부공간 등에 설치될 수 있다.

또한, 실시형태에 따라서 센싱용마그네트(M3)를 캐리어(120)의 측면(도 2 기준 X축 방향) 등에 구비시키고 홀센서 등의 위치센서가 이 센싱용마그네트(M3)와의 관계에서 캐리어(120)의 위치를 감지하도록 구성될 수도 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 캐리어(120)와 하우징(110) 및 이와 관련된 상세 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 캐리어(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 렌즈조립체(50)가 직접 또는 다른 캐리어나 구조 등의 매개를 통하여 탑재되는 몸체부(123) 및 상기 몸체부(123)와 물리적으로 연결되며 상기 구동마그네트(M1)가 탑재되는 마그네트지지부(125)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 3에 도시된 실시예에서는 상기 구동마그네트(M1)의 제1면부와 제2면부가 광축 방향과 수직한 방향(X축 방향)으로 돌출되도록 구동마그네트(M1)를 지지하는 마그네트지지부(125)가 도시되어 있다.

본 발명의 구동마그네트(M1)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1면부(도 3의 상단 도면) 및 제2면부(도 3의 하단 도면) 모두 N극과 S극이 자극을 형성하는 소위, 4극 착좌 구조를 이룰 수 있다.

본 발명의 캐리어(120)는 도 3의 하단 도면에 도시된 바와 같이, 하우징(110)에 형성된 가이드레일(111)과 대면하는 면부인 제1대면부에 형성되며, 상기 가이드레일(111)과 대면하는 하나 이상의 홈부레일(127)이 형성된다.

또한, 캐리어(120)에 형성되는 이 홈부레일(127)과 하우징(110)에 형성되는 가이드레일(111) 사이에는 하나 이상의 볼(B)이 배치되는데, 실시형태에 따라서 이 볼(B)은 홈부레일(127) 또는 가이드레일(111)에 일부가 수용되는 형태로 구비될 수 있다.

이와 같이 홈부레일(127)과 가이드레일(111) 사이에 볼(B)이 배치되는 경우, 캐리어(120)는 상기 볼(B)을 통하여 하우징(110)과 적절한 간격을 유지하며 볼(B)의 점접촉(point-contact), 볼(B)의 이동(moving), 구름(rolling) 등에 의한 최소화된 마찰력으로 더욱 유연하게 선형 이동할 수 있어 소음의 감소는 물론, 캐리어(120)의 선형 이동을 위한 구동력을 최소화시킬 수 있다.

나아가 캐리어(120)는 홈부레일(127)이 형성되며 하우징(110)과 대면하는 면부인 제1대면부에 구비되는 제2마그네트(M2)를 더 포함할 수 있으며, 하우징(110) 중 제2마그네트(M2)에 대면하는 면부에는 상기 볼(B)을 사이에 두고 제2마그네트(M2)와 대면하도록 배치되며 제2마그네트(M2)와 인력을 발생시키는 요크(113)가 구비될 수 있다.

이와 같이 구성되는 경우 캐리어(120)는 요크(113)와 제2마그네트(M2) 사이의 인력에 의하여 볼(B)과 점접촉을 지속적으로 유지할 수 있어 외부로 이탈되지 않으며 볼(B)의 직경에 대응되는 정확한 이격거리를 하우징(110)과 유지할 수 있다.

실시형태에 따라서 제2코일(C2)은 도 4에 도시된 바와 같이 광축 방향(Z축 방향)을 기준으로 제1코일(C1)보다 높은 위치(H)에 배치되도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 앞서 기술된 바와 같이 제1코일(C1)과 제2코일(C2)은 서로 이격되도록 배치되어 이들 사이에 이격 공간(S)을 형성하며, 이 이격 공간(S)에 구동마그네트(M1)가 배치되어 구동마그네트(M1)의 제1면부는 제1코일(C1)과 대면하며 구동마그네트(M1)의 제2면부는 제2코일(C2)과 대면한다.

도 5는 캐리어(120) 위치에 따른 구동마그네트(M1)와 코일(C1, C2) 사이의 위치 관계를 도시한 도면이다.

본 발명의 캐리어(120)는 광축 방향을 기준으로 설계된 거리만큼 선형 이동하며, 구동마그네트(M1) 또한, 캐리어(120)에 설치되므로 캐리어(120)와 함께 광축 방향으로 이동한다.

도 5의 좌측 도면은 구동마그네트(M1)(캐리어(120))가 가장 하단(광축 방향 기준)에 위치하는 경우(position A) 코일들(C1, C2)과 구동마그네트(M1) 사이의 위치 관계를 나타낸 도면이며, 우측 도면은 구동마그네트(M1)가 가장 높은 최상단 위치에 있는 경우(position C) 코일들(C1, C2)과 구동마그네트(M1) 사이의 위치 관계를 나타낸 도면이다.

도 5의 가운데 도면은 구동마그네트(M1)가 최하단에서 최상단까지 중 가운데 영역에 해당하는 기준포지션에 위치하는 경우(position B), 코일들(C1, C2)과 구동마그네트(M1) 사이의 위치 관계를 도시한 도면이다.

상기 기준포지션은 실시형태에 따라 다양하게 설정될 수 있으나, 코일들(C1, C2)에서 자기력이 발생하는 실효영역과 구동마그네트(M1)의 자극 경계(N극과 S극의 경계)와의 위치 관계 및 이들 사이에서 발생되는 자기력의 선형적 관계 등을 반영하여 구동마그네트(M1)의 자극 경계가 제1코일(C1)의 상부 권선부에 해당하는 위치로 설정되는 것이 바람직하다.

코일들(C1, C2)은 권선된 트랙형상으로 이루어지는데 여기에서 상부 권선부(C1-T, C2-T)는 권선된 트랙형상 중 광축을 기준으로 상부에 위치한 부분으로서 광축과 수직한 방향(도 5 기준 X축 방향)으로 연장된 형상을 가지는 부분을 의미한다.

이와 상응하는 관점에서 하부권선부(C1-B, C2-B)는 권선된 트랙형상 중 광축을 기준으로 하부에 위치한 부분으로서 광축과 수직한 방향(도 5 기준 X축 방향)으로 연장된 형상을 가지는 부분을 의미한다.

캐리어(120)에 구비된 구동마그네트(M1)가 포지션 A에서 포지션 B까지 위치하는 경우, 구동마그네트(M1)의 자극 경계를 기준으로 상부 자극과 하부 자극이 제1코일(C1)의 상부 권선부(C1-T) 및 하부 권선부(C1-B)에 대면하고 있으므로 제1코일(C1)에서 발생된 자기력은 구동마그네트(M1)에 유효한 구동력을 발생시킬 수 있다.

한편, 구동마그네트(M1)가 포지션 B와 포지션 C 사이에 위치하는 경우, 구동마그네트(M1)의 상부 자극과 하부 자극은 제2코일(C2)의 상부권선부(C2-T) 및 하부권선부(C2-B)에 대면하고 있으므로 이 경우에는 제1코일(C1)이 아닌 제2코일(C2)에서 발생된 자기력이 구동마그네트(M1)에 유효한 구동력을 발생시킬 수 있다.

유효한 구동력을 발생시킨다는 것은 발생된 구동력 크기에서도 그러함은 물론, 코일에 발생되는 전자기력에 의한 구동마그네트(M1)의 이동 제어가 실효성 있게 선형적(linearly)으로 이루어지다는 것을 의미한다.

그러므로 이와 같이 제1코일(C1)이 상대적으로 낮은 위치에 배치되고, 제2코일(C2)이 상대적으로 높은 위치에 배치되도록 구성되는 경우, 구동마그네트(M1)의 위치가 상기 기준포지션보다 낮은 경우, 본 발명의 구동드라이버(300)는 제1코일(C1)에 전원이 인가되도록 제어한다.

또한, 구동마그네트(M1)의 위치가 상기 기준포지션보다 높은 경우, 제1코일(C1)보다 광축 방향을 기준으로 높이 위치에 배치된 제2코일(C2)에 전원이 인가되도록 제어한다.

즉, 본 발명의 실시예에 경우, 코일을 다원화시키고 구동마그네트(M1)의 위치에 따라 구동마그네트(M1)에 구동력을 발생시키는 코일을 선택적으로 다르게 적용되도록 제어함으로써, 구동마그네트(M1) 즉, 캐리어(120)의 광축 방향 이동 거리가 연장되더라도 항시적으로 유효한 선형적 제어가 이루어지도록 유도할 수 있게 된다.

더욱 바람직하게, 상대적으로 낮은 위치에 배치되는 제1코일(C1)의 상부권선부(C1-T)는 제2코일(C2)의 상부권선부(C2-T)보다 낮고 제2코일(C2)의 하부권선부(C2-B)보다는 높은 포지션에 위치하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성하는 경우 구동 제어되는 코일이 전환되더라도 구동마그네트(M1)의 선형 제어를 연속적으로 구현할 수 있다.

이와 같이 구동마그네트(M1)의 광축 방향 위치에 따라 서로 다른 코일이 적용되도록 하는 본 발명의 기술사상이 구현될 수 있다면, 높낮이가 서로 다르게 배치되는 코일은 광축 방향으로 더 확장되어 n(n은 3이상의 자연수)개의 코일로 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 캐리어(120)와 하우징(110)의 전체적인 구성을 도시한 도면이다.

도 6은 도 2에 도시된 실시예와 대응되는 기술사상을 구현하되, 물리적 구조가 다른 실시예에 해당한다. 도 6에 도시된 실시예는 구동마그네트(M1)가 배치된 방향만 차이가 있을 뿐, 앞서 도 2를 참조하여 기술된 바와 같이 복수 개로 구비되는 코일 및 이들 코일(C1, C2) 사이에 배치되는 구동마그네트(M1)에 대한 기본적인 구성은 동일하다.

도 6에 도시된 바와 같이 이 실시예에 의한 캐리어(120) 또한, 렌즈조립체(50)가 탑재되는 몸체부(123) 및 이 몸체부(123)에서 물리적으로 연결되는 마그네트지지부(125)를 포함한다.

다만, 이 실시예에 의한 마그네트지지부(125)는 구동마그네트(M1)가 광축 방향을 기준으로 상기 캐리어(120)의 몸체부(123)와 나란히 배치되도록 구동마그네트(M1)를 지지하며, 상기 구동마그네트(M1)가 몸체부(123)와 이격된 제1공간(S1)이 형성되도록 구동마그네트(M1)를 지지하도록 구성된다.

이와 같이 몸체부(123)와 구동마그네트(M1) 사이에 형성된 제1공간(S)에 제1코일(C1) 또는 제2코일(C2) 중 하나가 위치하도록 구성된다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 구동드라이버(300)의 상세 구성을 도시한 블록도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 구동 제어 프로세싱 과정을 도시한 흐름도이다.

본 발명의 구동드라이버(300)는 앞서 기술된 본 발명의 액추에이터(100)의 구동을 제어하는 구동드라이버(300)로서, 도 7에 도시된 바와 같이 제1정보저장부(310), 제2정보저장부(320), 특성정보저장부(330), 코드처리부(340), 메인제어부(350) 및 입력부(360)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 7에 블록도로 도시된 본 발명에 의한 구동드라이버(300)의 각 구성요소는 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.

즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위한 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 구성되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관히 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.

제1정보저장부(310) 및 제2정보저장부(320)는 전처리 프로세싱(S900, 도 8참조)에서 수행되는 다양한 설정값이나 측정 데이터를 저장하는 구성으로서, 우선 제1정보저장부(310)는 캐리어(120)가 최하단에 위치하는 경우 위치센서(400)가 출력하는 제1출력값 및 캐리어(120)가 최상단에 위치하는 경우 위치센서(400)가 출력하는 값2출력값을 저장한다(S901).

본 발명의 제2정보저장부(320)는 앞서 기술된 바와 같이 구동마그네트(M1)가 기준포지션(position B)에 위치하는 경우 즉, 구동마그네트(M1)가 제1코일(C1)과 제2코일(C2)의 중간포지션에 위치할 경우 상기 위치센서(400)가 출력하는 제3출력값이 저장된다(S903).

제1 및 제2출력값 등은 복수 횟수의 테스트를 통한 평균값이나 가중 평균값 등과 같은 통계적 값으로 설정될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 특성정보저장부(330)는 홀센서 등으로 구현되는 위치센서(400) 또는/및 구동드라이버(300)를 구현하는 하드웨어 또는 소프트웨어의 스펙 정보, 코일(C1, C2)의 물리적 특성 데이터 등과 같은 특성정보가 저장된다.

앞서도 언급된 바와 같이 위치센서(400)는 구동드라이버(300)와 통합된 단일의 칩으로 구현될 수 있으나, 도 8에는 각 기능을 구분하여 설명하기 위하여 구동드라이버(300)와 분리된 형태로 도시되어 있다.

이와 같이 제1 및 제2출력값 등이 저장되면, 본 발명의 코드처리부(340)는 특성정보저장부(330)에 저장된 특성정보과 상기 제1출력값, 제2출력값 등을 이용하여 광축 방향을 기준으로 이동하는 캐리어(120)의 단위 이동 위치에 따른 코드데이터를 생성하고 저장한다(S905).

이와 같이 캐리어(120)의 구동 제어를 위한 기초데이터를 설정하고 저장하는 전처리 프로세싱(S900)이 완료되면, 액추에이터(100)의 구동을 위한 실제 제어 프로세싱이 수행한다.

우선, 본 발명의 구동드라이버(300)의 인터페이스인 입력부(360)를 통하여 위치센서(400)로부터 현재 출력되는 현재출력값이 입력되고 그 입력된 현재출력값이 제3출력값보다 작은 경우(S921) 즉, 현재출력값이 제1출력값과 제3출력값 사이의 값인 경우, 본 발명의 메인제어부(350)는 상기 코드처리부(340)에 저장된 코드데이터를 이용하여 상기 제1코일(C1)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되도록 제어한다(S923).

반면, 위치센서(400)로부터 입력된 현재출력값이 제3출력값보다 큰 경우, 즉, 제3출력값과 제2출력값 사이의 값인 경우, 본 발명의 메인제어부(350)는 상기 코드처리부(340)에 저장된 코드데이터를 이용하여 상기 제2코일(C2)에 적절한 크기와 방향의 전원이 인가되도록 제어한다(S925).

즉, 본 발명의 구동드라이버(300)는 위치센서(400)로부터 입력되는 현재출력값의 크기에 따라 구동마그네트(M1)를 제어하는 코일(C1, C2)을 선택적으로 적용하여 구동마그네트(M1)의 위치 즉, 캐리어(120)의 광축 방향을 기준으로 한 위치에 따라서 코일(C1, C2)을 스위칭(switching)하는 핸드오버 프로세싱(hand over processing)을 수행한다.

전원 off 또는 AF기능 비활성화 명령 등과 같은 미리 설정된 종료조건이 충족되지 않으면(S930) 앞서 기술된 본 발명의 프로세싱은 순환적으로 적용될 수 있음은 물론이다.

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.

1000 : 카메라모듈
100 : 본 발명의 액추에이터 110 : 하우징
111 : 가이드레일 113 : 요크
120 : 캐리어 123 : 몸체부
125 : 마그네트지지부 127 : 홈부레일
M1 : 구동마그네트 M2 : 제2마그네트
M3 : 센싱용마그네트 C1 : 제1코일
C1-T : 제1코일의 상부권선부 C1-B : 제1코일의 하부권선부
C2 : 제2코일 C2-T : 제2코일의 상부권선부
C2-B : 제2코일의 하부권선부 300 : 구동드라이버
310 : 제1정보저장부 320 : 제2정보저장부
330 : 특성정보저장부 340 : 코드처리부
350 : 메인제어부 360 : 입력부
400 : 위치센서

Claims (9)

1. 렌즈조립체가 탑재되며 광축 방향으로 이동하는 캐리어;
   상기 캐리어를 물리적으로 지지하는 하우징;
   상기 하우징에 구비되는 제1코일;
   상기 제1코일과 이격되도록 상기 하우징에 구비되며, 광축 방향을 기준으로 상기 제1코일보다 높은 위치에 배치되는 제2코일;
   상기 캐리어에 구비되되, 제1면부가 상기 제1코일과 대면하고 상기 제1면부의 반대측 면부인 제2면부가 제2코일에 대면하도록 상기 제1 및 제2코일 사이에 위치하는 구동마그네트; 및
   상기 구동마그네트의 위치가 기준포지션보다 낮은 경우, 상기 제1코일에 전원이 인가되도록 제어하며, 상기 구동마그네트의 위치가 기준포지션보다 높은 경우 상기 제2코일에 전원이 인가되도록 제어하는 구동드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 AF용 액추에이터.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 하우징에 형성되며 광축방향으로 연장된 형상의 가이드레일;
   상기 캐리어에서 상기 가이드레일과 대면하는 면부인 제1대면부에 형성되며, 상기 가이드레일과 대면하는 홈부레일; 및
   상기 가이드레일과 상기 홈부레일 사이에 배치되는 볼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AF용 액추에이터.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1대면부에 구비되는 제2마그네트; 및
   상기 하우징에 구비되되, 상기 볼을 사이에 두고 상기 제2마그네트에 대면하도록 배치되며 상기 제2마그네트에 인력을 발생시키는 요크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AF용 액추에이터.
5. 제 1항에 있어서, 상기 캐리어는,
   상기 렌즈조립체가 탑재되는 몸체부; 및
   상기 몸체부와 물리적으로 연결되며, 상기 구동마그네트의 상기 제1 및 제2면부가 광축 방향과 수직한 방향으로 돌출되도록 상기 구동마그네트를 지지하는 마그네트지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 AF용 액추에이터.
6. 제 1항에 있어서, 상기 캐리어는,
   상기 렌즈조립체가 탑재되는 몸체부; 및
   상기 몸체부와 물리적으로 연결되며, 상기 구동마그네트가 광축 방향을 기준으로 상기 캐리어의 몸체부와 나란히 배치되되, 상기 구동마그네트와 상기 몸체부 사이에 제1공간이 형성되도록 상기 구동마그네트를 지지하는 마그네트지지부를 포함하고,
   상기 제1코일 또는 제2코일 중 하나는,
   상기 제1공간에 위치하는 것을 특징으로 하는 AF용 액추에이터.
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서, 상기 제1코일의 상부 권선부는,
   상기 제2코일의 상부권선부보다 낮고 상기 제2코일의 하부 권선부보다 높은 포지션에 위치하며,
   상기 기준포지션은 상기 구동마그네트의 자극 경계가 상기 제1코일의 상부 권선부에 해당하는 위치인 것을 특징으로 하는 AF용 액추에이터.
9. 광축 방향으로 이동하는 캐리어에 구비되는 마그네트, 상기 마그네트의 제1면부와 대면하는 제1코일, 상기 제1면부와 다른 제2면부에서 상기 마그네트와 대면하며 상기 제1코일보다 높은 위치에 구비되는 제2코일과, 상기 캐리어의 광축 방향 위치를 감지하는 위치센서가 포함된 AF용 액추에이터를 구동 제어하는 구동드라이버로서,
   상기 캐리어의 최하단 위치 시, 상기 위치센서의 제1출력값 및 상기 캐리어의 최상단 위치 시, 상기 위치센서의 제2출력값이 저장되는 제1정보저장부;
   상기 캐리어가 상기 제1코일과 제2코일의 중간 포지션인 기준포지션에 위치할 때, 상기 위치센서가 출력하는 제3출력값이 저장되는 제2정보저장부;
   상기 제1 및 제2출력값을 이용하여 생성된 데이터로서, 상기 캐리어의 단위 이동 위치에 따른 코드데이터를 저장하는 코드처리부; 및
   상기 위치센서의 현재출력값이 상기 제3출력값 미만인 경우 상기 코드데이터를 이용하여 상기 제1코일에 전원이 인가되도록 제어하며, 상기 제3출력값 이상인 경우 상기 코드데이터를 이용하여 상기 제2코일에 전원이 인가되도록 제어하는 메인제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 AF액추에이터의 구동 제어를 위한 구동드라이버.

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