WO2020141901A1 - 액추에이터 제어 장치 및 방법 - Google Patents
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- G03B2205/0069—Driving means for the movement of one or more optical element using electromagnetic actuators, e.g. voice coils
Definitions
- the present invention relates to a camera, and more particularly, to a camera actuator control device and a camera shake correction method thereof.
- the camera is a device that photographs a subject as a photo or video, and may have an optical image stabilization (OIS) function or an auto focusing (AF) function in order to improve the image quality.
- OIS optical image stabilization
- AF auto focusing
- the camera shake correction function may be performed by a method of moving the lens in a direction perpendicular to the optical axis
- the autofocusing function may be performed by a method of moving the lens in the direction of the optical axis.
- the camera may include an actuator that moves the lens.
- the actuator can be arranged on four sides or four corners, and the actuator outline can be square shaped.
- the actuator should be arranged in a square shape according to the long axis length of the image sensor. Accordingly, there is a problem that the size of the camera increases due to the actuator.
- the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a camera actuator control device and a camera shake correction method.
- An actuator control apparatus includes an actuator for changing an optical path of a lens; And a control unit controlling the actuator, wherein the actuator includes a first driving unit and a second driving unit disposed on a first side of the lens support member, and a third driving unit and a fourth driving unit disposed on the second side of the lens support member.
- a first distance between the first driving part and the second driving part is different from the second distance between the first driving part and the third driving part, and the first driving part and the fourth driving part are diagonal to each other.
- the control unit applies a first current to the second driving unit and the third driving unit, the control unit applies a second current to the first driving unit and the fourth driving unit, and the lens moves in a diagonal direction.
- the absolute value of the first current and the absolute value of the second current are different from each other.
- An actuator control apparatus includes an actuator for changing the optical path of the lens; And a control unit controlling the actuator, wherein the actuator includes a first driving unit and a second driving unit disposed on a first side of the lens support member, and a third driving unit and a fourth driving unit disposed on the second side of the lens support member.
- the actuator includes a first driving unit and a second driving unit disposed on a first side of the lens support member, and a third driving unit and a fourth driving unit disposed on the second side of the lens support member.
- a first distance between the first driving unit and the second driving unit is different from the second distance between the first driving unit and the third driving unit
- the control unit includes the second driving unit and the third driving unit.
- a first current is applied, and the controller applies a second current to the first driver and the fourth driver, and the current value of the first current and the current value of the second current are the first distance and the first It is determined using at least one of 2 distances and the tilting direction of the lens.
- the first driving part and the fourth driving part are positioned diagonally to each other, and when the lens moves in the diagonal direction, the absolute value of the first current and the absolute value of the second current may be different from each other.
- the absolute value of the first current and the absolute value of the second current may be the same.
- the current value of the first current and the current value of the second current may vary depending on the tilting direction of the lens.
- the distance between the third driving part and the fourth driving part may be the first distance, and the distance between the second driving part and the fourth driving part may be the second distance.
- the first distance may be shorter than the second distance.
- the first driving part and the fourth driving part may move in different directions.
- the absolute value of the first current when the lens is tilted in the left-right direction may be greater than the absolute value of the first current when the lens is tilted in the vertical direction.
- the actuator is an actuator for correcting the shaking of the lens, and the control unit can generate a signal for operating the actuator using a value sensed by a gyro sensor.
- the actuator may be an actuator for adjusting the focal length of the lens.
- the lens support member may be a shaper member that reversibly deforms the shape of the lens by pressing the lens.
- the lens support member may be a lens barrel that accommodates the lens and moves together with the lens.
- a camera shake correction method comprises the steps of sensing a tilting direction of a lens, generating a signal to control the movement of the lens according to the tilting direction of the lens, and of the lens according to the controlling signal. Compensating the tilting direction, and correcting the tilting direction is applied to the driving units based on the distance between the driving units moving the lens, the position of the driving units moving the lens and the sensed tilting direction of the lens. The current value of the current is determined and the current value of the applied current is different according to the tilting direction of the lens to be corrected.
- the absolute value of the current applied to the driving units is the same, and the absolute value of the current applied to the driving units when the tilting direction of the corrected lens is the vertical direction.
- the value is smaller than the absolute value of the current applied to the driving units when the tilting direction of the corrected lens is the left-right direction, and the value of the current applied to some of the driving units when the tilting direction of the corrected lens is diagonal.
- the absolute value may be different from the absolute value of the current applied to other parts.
- Generating a signal for controlling the operation of the lens to correct the shaking of the lens comprises: generating a first control value for controlling the operation of the lens according to the degree of distortion of the optical axis of the lens, and moving the lens And generating a second control value correcting the first control value using the distance and the position between the driving units.
- the driving parts include a first driving part and a second driving part arranged on a first side of the lens support member, and a third driving part and a fourth driving part arranged on the second side of the lens support member, wherein the first driving part and the The first distance between the second driving units is different from the second distance between the first driving unit and the third driving unit, and the first driving unit and the fourth driving unit are positioned diagonally to each other, and the second driving unit and the third driving unit When the first current is applied to the driving unit, the second current is applied to the first driving unit and the fourth driving unit, and when the lens moves in a diagonal direction, the absolute value of the first current and the absolute value of the second current are It can be different.
- a compact camera having an image stabilization function and an autofocusing function can be obtained.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a camera according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a perspective view showing a camera according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 3A is a perspective view of the shield can removed from the camera illustrated in FIG. 2, and FIG. 3B is a plan view of the camera illustrated in FIG. 3A.
- FIG. 4A is a perspective view of the first camera module shown in FIG. 3A
- FIG. 4B is a side cross-sectional view of the first camera module shown in FIG. 4A.
- FIG. 5A is a one-way perspective view of the second actuator in the camera of the embodiment shown in FIG. 2, and FIG. 5B is another perspective view of the second actuator in the camera module of the embodiment shown in FIG. 2.
- FIG. 6A is a perspective view of a second circuit board and a driver of the second actuator of FIG. 5A
- FIG. 6B is a partially exploded perspective view of the second actuator of the embodiment shown in FIG. 5B
- FIG. 6C is an embodiment of the embodiment shown in FIG. 5B 2 is a perspective view of the second circuit board is removed from the actuator.
- FIG. 7 is a block diagram for camera shake correction according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a flowchart illustrating a camera shake correction method according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 9(a) shows the arrangement relationship of the actuator included in the camera according to an embodiment of the present invention
- FIG. 9(b) shows the motion tracking of the lens according to the arrangement relationship of FIG. 9(a).
- FIG. 10(a) shows the arrangement relationship of the actuator included in the camera according to another embodiment of the present invention
- FIG. 10(b) shows the motion tracking of the lens according to the arrangement relationship of FIG. 10(a).
- FIG. 11 shows a two-channel control structure in the actuator illustrated in FIG. 9.
- FIG. 14 shows a two-channel control structure in the actuator illustrated in FIG. 10.
- 15 to 16 show the principle for calculating the control value in the actuator illustrated in FIG. 10.
- FIG. 18 is a perspective view of an actuator for AF or Zoom according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 19 is a perspective view of some components omitted from the actuator according to the embodiment illustrated in FIG. 18.
- FIG. 20 is an exploded perspective view of some components omitted from the actuator according to the embodiment illustrated in FIG. 18.
- FIG. 21A is a perspective view of the first lens assembly 2110 in the actuator according to the embodiment illustrated in FIG. 20, and FIG. 21B is a perspective view of some components removed from the first lens assembly 2110 shown in FIG. 21A.
- FIG. 22 is a perspective view of a third lens assembly 2130 in the actuator according to the embodiment shown in FIG. 20.
- a singular form may also include a plural form unless specifically stated in the phrase, and is combined with A, B, and C when described as "at least one (or more than one) of A and B, C". It can contain one or more of all possible combinations.
- first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
- a component when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also to the component It may also include the case of'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.
- top (top) or bottom (bottom) when described as being formed or disposed in the “top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other It also includes a case in which another component described above is formed or disposed between two components.
- up (up) or down (down) when expressed as “up (up) or down (down)", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a camera according to an embodiment of the present invention.
- the camera 100 includes a housing 110, a lens unit 120, an image sensor 130, an actuator 140, and a control unit 150.
- the housing 110 accommodates the lens unit 120, the image sensor 130, the actuator 140, and the control unit 150.
- the lens unit 120 includes an IR (InfraRed) filter 122, a plurality of lenses 124 disposed on the IR filter 122, and a lens barrel 126 coupled with the plurality of lenses 124. .
- a space for accommodating at least a portion of the IR filter 122 and the plurality of lenses 124 may be provided inside the lens barrel 126.
- the lens barrel 126 may be rotationally combined with one or a plurality of lenses, but this is exemplary, and may be combined in other ways, such as a method using an adhesive (for example, an adhesive resin such as epoxy). .
- the housing 110 may be coupled to the lens barrel 126 to support the lens barrel 126.
- the control unit 150 may be implemented as a printed circuit board or a drive IC, and an image sensor 130 may be mounted on the printed circuit board.
- the housing 110 and the lens barrel 126 may be glued through an adhesive, integrally formed, or fastened. Alternatively, a spring may be disposed between the housing 110 and the lens barrel 126.
- the actuator 140 is disposed on the lens barrel 126 to move the lens 124.
- the actuator 140 may be an actuator for autofocusing for adjusting the focal length of the lens 124 by moving the lens 124 in the optical axis direction.
- the actuator 140 may be an actuator for OIS for correcting the shaking of the lens 124 by moving the lens 124 in a direction perpendicular to the optical axis, that is, in a direction parallel to the surface on which the lens 124 is disposed. .
- FIG. 2 is a perspective view showing a camera according to another embodiment of the present invention
- FIG. 3A is a perspective view of a shield can removed from the camera shown in FIG. 2
- FIG. 3B is a plan view of the camera shown in FIG. 3A.
- the camera 1000 may include a single or multiple camera modules.
- an embodiment may include a first camera module 1000A and a second camera module 1000B.
- the first camera module 1000A and the second camera module 1000B may be covered by a predetermined shield can 1510.
- the first camera module 1000A may include a single or multiple actuators.
- the first camera module 1000A may include a first actuator 1100 and a second actuator 1200.
- the first actuator 1100 may be electrically connected to the first group of circuit boards 1410
- the second actuator 1200 may be electrically connected to the second group of circuit boards 1420
- the second group of The circuit board 1420 may be electrically connected to the first group of circuit boards 1410
- the second camera module 1000B may be electrically connected to the third group of circuit boards 1430.
- the first actuator 1100 may be a zoom actuator or an auto focus (AF) actuator.
- the first actuator 1100 supports one or a plurality of lenses and moves the lens up and down according to a control signal of a predetermined control unit to perform an auto focusing function or a zoom function.
- the second actuator 1200 may be an OIS (Optical Image Stabilizer) actuator.
- the second camera module 1000B may include a fixed focal length les disposed in a predetermined tube (not shown).
- the fixed focal length lens may also be referred to as a “single focal length lens” or a “short lens”.
- the second camera module 1000B is disposed in a predetermined housing (not shown), and may include an actuator (not shown) capable of driving the lens unit.
- the actuator may be a voice coil motor, a micro actuator, a silicon actuator, and the like, and may be applied in various ways such as an electrostatic method, a thermal method, a bimorph method, and an electrostatic force method, but is not limited thereto.
- the second camera module 1000B may be the camera 100 according to the embodiment of FIG. 1.
- FIG. 4A is a perspective view of the first camera module illustrated in FIG. 3A
- FIG. 4B is a side cross-sectional view of the first camera module illustrated in FIG. 4A.
- the first camera module 1000A is disposed on one side of the first actuator 1100 having a zooming function or AF function, and a second actuator 1200 having an OIS function. It can contain.
- the first actuator 1100 may include an optical system and a lens driver disposed on the base 20.
- a lens driver disposed on the base 20.
- at least one of the first lens assembly 1110, the second lens assembly 1120, the third lens assembly 1130, and the guide pin 50 may be disposed on the base 20.
- the first actuator 1100 may include a coil driving unit 1140 and a magnet driving unit 1160 to perform a high magnification zooming function.
- the first lens assembly 1110 and the second lens assembly 1120 may be moving lenses that move through the coil driving unit 1140, the magnet driving unit 1160, and the guide pin 50, ,
- the third lens assembly 1130 may be a fixed lens, but is not limited thereto.
- the first lens assembly 1110 and the second lens assembly 1120 may be driven by electromagnetic force by interaction of the coil driving unit 1140 and the magnet driving unit 1160, through which the actuator according to the embodiment And the camera module, to solve the problem of the lens decenter (tilt) occurs when zooming, the alignment (align) between a plurality of lens groups is well aligned to prevent the angle of view changes or out of focus, The image quality and resolution can be significantly improved.
- the first actuator 1100 may include a first group of circuit boards disposed outside the base 20 and an element unit 1150 including a gyro sensor.
- a predetermined image sensor unit 1190 may be disposed perpendicular to the optical axis direction of parallel light.
- the second actuator 1200 may include a housing 1210, a shake correction unit 1220 disposed in the housing 1210, and a prism unit 1230 disposed on the shake correction unit 1220.
- the shake correction unit 1220 includes a shaper member 1222 and a lens member 1224, and may include a magnet driving unit 72M and a coil driving unit 72C.
- the lens member 1224 may be mixed with a liquid lens, a fluid lens, a variable prism, and the like, and the shape of the lens member 1224 is reversibly deformed by pressure applied to the surface of the lens member 1224, and accordingly the lens The optical path through member 1224 may be changed.
- the lens member 1224 may include a fluid surrounded by an elastic membrane, and the shaper member 1222 is coupled to, connected to, or in direct contact with the lens member 1224, and the shape of the shaper member 1222 is performed.
- a pressure is applied to the lens member 1224 by movement, and accordingly, the shape of the lens member 1224 is reversibly deformed, and an optical path passing through the lens member 1224 may be changed.
- the movement of the shaper member 1222 may occur by interaction between the magnet driving unit 72M and the coil driving unit 72C.
- the second actuator 1200 may be electrically connected to the second group of circuit boards.
- the OIS can be implemented through control of the optical path through the lens member 1224, thereby minimizing the occurrence of decent or tilt and providing the best optical characteristics.
- the OIS actuator and the AF or Zoom actuator are disposed according to an embodiment of the present invention, magnetic field interference with the AF or Zoom magnet during OIS driving can be prevented. Since the magnet driving part 72M of the second actuator 1200 is disposed separately from the first actuator 1100, magnetic field interference between the first actuator 1100 and the second actuator 1200 may be prevented.
- FIG. 5A is a one-way perspective view of the second actuator in the camera of the embodiment shown in FIG. 2, and FIG. 5B is another perspective view of the second actuator in the camera module of the embodiment shown in FIG. 2.
- 6A is a perspective view of a second circuit board and a driver of the second actuator of FIG. 5A
- FIG. 6B is a partially exploded perspective view of the second actuator of the embodiment shown in FIG. 5B
- FIG. 6C is an embodiment of the embodiment shown in FIG. 5B 2 is a perspective view of the second circuit board is removed from the actuator.
- the shake correction unit 1220 under the prism unit 1230, when the OIS is implemented, the size limitation of the lens in the lens assembly of the optical system can be solved to secure a sufficient light amount.
- the second circuit board 1250 may be connected to a predetermined power supply unit (not shown) to apply power to the coil driving unit 72C.
- the second circuit board 1250 includes a circuit board having a wiring pattern that can be electrically connected, such as a rigid printed circuit board (Rigid PCB), a flexible printed circuit board (Flexible PCB), a flexible printed circuit board (Rigid Flexible PCB) can do.
- the coil driving unit 72C may include a single or multiple unit coil driving units, and may include a plurality of coils.
- the driving unit 72C may include a first unit coil driving unit 72C1, a second unit coil driving unit 72C2, a third unit coil driving unit 72C3, and a fourth unit coil driving unit (not shown). .
- the driving unit 72C may further include a hall sensor (not shown) to recognize the position of the magnet driving unit 72M described later.
- the first unit coil driver 72C1 may include a first Hall sensor (not shown)
- the third unit coil driver 72C3 may include a second Hall sensor (not shown).
- the shaper member 1222 is disposed on the lens member 1224, and the shape of the lens member 1224 may be changed according to the movement of the shaper member 1222.
- the magnet driving unit 72M is disposed on the shaper member 1222, and the coil driving unit 72C may be disposed on the housing 1210.
- the housing 1210 has a predetermined opening 1212H through which light can pass through the housing body 1212, extends upwards of the housing body 1212, and the coil driver 72C is disposed. It is possible to include a housing side portion 1214P where the hole 1214H is formed.
- the housing 1210 extends to the upper side of the housing body 1212, and a hole (1214P1) and a driving unit 72C are disposed so that the hole 1214H1 is formed so that the coil driving unit 72C is disposed.
- 1214H2 may include a second housing side 1214P2.
- the coil driver 72C is disposed on the housing side 1214P
- the magnet driver 72M is disposed on the shaper member 1222
- the shaper member 1222 may be moved by the electromagnetic force between the magnet driving unit 72M. Accordingly, the shape of the lens member 1224 is reversibly deformed, and the optical path passing through the lens member 1224 is changed to implement OIS.
- the shaper member 1222 may include a shaper body having a hole through which light can pass, and a protrusion extending laterally from the shaper body.
- the lens member 1224 is disposed under the shaper body, and the magnet driving unit 72M may be disposed on the protrusion of the shaper member 1222.
- a portion of the magnet driving unit 72M may be disposed on a protrusion disposed on one side of the shaper member 1222, and the other portion may be disposed on a protrusion disposed on the other side of the shaper member 1222.
- the magnet driving unit 72M may be disposed to be coupled to the shaper member 1222.
- a groove is formed on the protrusion of the shaper member 1222, and the magnet driving unit 72M may be fitted into the groove.
- the fixed prism 1232 may be a right-angle prism, and may be disposed inside the magnet driving unit 72M of the shake correction unit 1220.
- a predetermined prism cover 1234 is disposed above the fixed prism 1232 so that the fixed prism 1232 can be closely coupled with the housing 1210.
- FIG. 7 is a block diagram for camera shake correction according to an embodiment of the present invention
- FIG. 8 is a flowchart illustrating a camera shake correction method according to an embodiment of the present invention.
- the camera 2100 may be the camera 100 of FIG. 1 or the camera 1000 of FIGS. 2 to 6.
- the sensor unit 2160 embedded in the camera 2100 detects at least one of a tilting direction and a tilting degree of the lens 2124 (S300).
- the lens 2124 may be a lens 124 included in the camera 100 according to the embodiment of FIG. 1 or a lens included in the camera 1000 according to the embodiments of FIGS. 2 to 6.
- the tilting of the lens 2124 may occur due to hand shaking or movement due to external vibration, and may be expressed as an amount in which the optical axis is distorted.
- the tilting direction of the lens 2124 may be a plane perpendicular to the optical axis, that is, a direction parallel to the surface on which the lens 2124 is disposed, and the degree of tilting of the lens 2124 is expressed as at least one of a tilting size and a tilting angle Can be.
- the sensor unit 2160 may include a gyro sensor, but is not limited thereto, and may sense or shake or move the camera 2100. Various sensors can be used.
- the control unit 2150 generates a signal for controlling the movement of the lens 2124 according to at least one of a tilting direction and a tilting degree of the lens 2124 sensed by the sensor unit 2160 (S310).
- the movement, movement, tilting, and operation of the lens 2124 may mean that the lens 124 directly moves together with the lens barrel 126 in the case of the camera 100 according to the embodiment of FIG. 1.
- it may mean that the shape of the lens member 1224 is reversibly deformed.
- a signal for controlling the movement of the lens 2124 may be generated based on at least one of a movement direction, a movement angle, and a movement size that the lens 2124 must move to correct the tilting of the lens 2124.
- the control unit 2150 or the storage unit (not shown) connected to the control unit 2150 has a movement in which the lens 2124 should move to correct the tilting direction or tilting degree of the lens 2124 and the tilting of the lens 2124
- the relationship between the direction, the motion angle and the motion size may be pre-matched and stored.
- the signal for controlling the movement of the lens 2124 may be expressed, for example, as a current value applied to the actuator 2140.
- the actuator 2140 may be the actuator 140 according to the embodiment of FIG.
- control unit 2150 may generate a first control value that controls the operation of the lens according to the degree to which the optical axis of the lens 2124 is distorted. Then, the control unit 2150 may generate a second control value that corrects the first control value by using a distance and a position between driving units that move the lens 2124.
- the actuator 2140 corrects the tilting direction of the lens 2124 according to a signal for controlling the movement of the lens 2124 generated in step S310 (S320). That is, the actuator 2140 moves the lens 2124 in at least one of a movement direction, a movement angle, and a movement size that the lens 2124 should move to correct the tilting of the lens 2124. Accordingly, the shaking of the camera 2100 can be optically corrected.
- FIG. 9(a) shows the arrangement relationship of the actuator included in the camera according to an embodiment of the present invention
- FIG. 9(b) shows the motion tracking of the lens according to the arrangement relationship of FIG. 9(a).
- 10(a) shows the arrangement relationship of the actuator included in the camera according to another embodiment of the present invention
- FIG. 10(b) shows the motion tracking of the lens according to the arrangement relationship of FIG. 10(a).
- the lens support member 2126 may be the lens barrel 126 of the camera 100 according to the embodiment of FIG. 1 or the shaper member 1222 of the camera 1000 according to the embodiments of FIGS. 2 to 6.
- the actuator outline 2200 may be an inner surface of the housing 110 of the camera according to the embodiment of FIG. 1 or the housing 1210 of the second actuator 1200 according to the embodiments of FIGS. 2 to 6.
- the actuator 400 includes a first driving unit 410, a second driving unit 420, a third driving unit 430, and a fourth driving unit 440, and the first driving unit 410 ) Is disposed on the first side of the lens support member 2126, the second drive unit 420 is disposed on the second side opposite to the first side of the lens support member 2126, and the third drive unit 430 is It is disposed on a third side between the first side and the second side of the lens support member 2126, and the fourth driving unit 440 may be disposed on a fourth side opposite the third side of the lens support member 2126.
- the first driving unit 410, the second driving unit 420, the third driving unit 430, and the fourth driving unit 440 of the actuator 400 may be arranged in a square shape.
- the first driving unit 410, the second driving unit 420, the third driving unit 430, and the fourth driving unit 440 are coils 412, 422, 432, 442, and magnets 414, 424, 434, respectively. 444).
- the coils 412, 422, 432, and 442 of each driving unit are disposed in the actuator outline 2200, and the magnets 414, 424, 434, and 444 of each driving unit are respectively coils 412, 422, of each driving unit. 432, 442) to be spaced apart a predetermined distance may be disposed on the side wall of the lens support member 2126.
- the actuator 500 includes a first driving unit 510, a second driving unit 520, a third driving unit 530 and a fourth driving unit 540, the first driving unit 510 )
- the second driving part 520 are disposed on the first side of the lens support member 2126
- the third driving part 530 and the fourth driving part 540 face the first side of the lens support member 2126. It can be arranged on the second side.
- the first side and the second side of the lens support member 2126 may be surfaces disposed in a short side direction of the rectangular shape image sensor 2130.
- the first driving unit 510 and the fourth driving unit 540 may be arranged in diagonal directions with each other, and the second driving unit 520 and the third driving unit 530 may be arranged in diagonal directions with each other.
- the first distance d1 between the first driving unit 510 and the second driving unit 520 is different from the second distance d2 between the first driving unit 510 and the third driving unit 530, and the first distance d2 is different.
- the first distance d1 between the driving unit 510 and the second driving unit 520 is the same as the first distance d1 between the third driving unit 530 and the fourth driving unit 540, and the first driving unit 510
- the second distance d2 between the third driving units 530 may be the same as the second distance d2 between the second driving units 520 and the fourth driving units 540.
- the first distance d1 which is the distance between the first driving unit 510 and the second driving unit 520 and the distance between the third driving unit 530 and the fourth driving unit 540, is the first driving unit 510 and the third
- the distance between the driving units 530 and the distance between the second driving unit 520 and the fourth driving unit 540 may be shorter than the second distance d2.
- the direction between the first driving unit 510 and the second driving unit 520 and the direction between the third driving unit 530 and the fourth driving unit 540 are referred to as vertical directions, and the first driving unit
- the direction between the 510 and the third driving unit 530 and the direction between the second driving unit 520 and the fourth driving unit 540 are called left and right directions, and the direction between the first driving unit 510 and the fourth driving unit 540 and The direction between the second driving unit 520 and the third driving unit 530 is called a diagonal direction.
- the first driving unit 510, the second driving unit 520, the third driving unit 530 and the fourth driving unit 540 are coils 512, 522, 532, 542, and magnets 514, 524, 534, respectively. 544).
- the coils 512, 522, 532, and 542 mean the coil driving unit 72C in the camera according to the embodiments of FIGS. 2 to 6, and the magnets 514, 524, 534, and 544 are implemented in FIGS. 2 to 6 In the camera according to the example, it may mean the magnet driving unit 72M.
- the magnet 514 of the first driving unit 510 and the magnet 524 of the second driving unit 520 are spaced apart from each other on the first side of the lens support member 2126, and the first driving unit 510
- the coil 512 and the coil 522 of the second drive unit 520 are magnets 514 of the first drive unit 510 on one side of the actuator outline 2200 facing the first side of the lens support member 2126.
- the magnets 524 of the second driving unit 520 may be arranged in pairs to be spaced apart at predetermined intervals.
- the magnet 534 of the third driving unit 530 and the magnet 544 of the fourth driving unit 540 are spaced apart from each other on the second side of the lens support member 2126, and the third driving unit 530
- the coil 532 and the coil 542 of the fourth drive unit 540 are magnets of the third drive unit 530 on one side of the actuator outline 2200 facing the second side of the lens support member 2126 ( 534) and the magnet 544 of the fourth driving unit 540 may be arranged in pairs so as to be spaced apart at predetermined intervals.
- the first driving unit 510, the second driving unit 520, the third driving unit 530, and the fourth driving unit 540 of the actuator 500 may be arranged in a rectangular shape.
- an actuator arranged as shown in FIG. 9(a) may be referred to as a symmetrical actuator, and an actuator arranged as shown in FIG. 10(a) may be referred to as an asymmetric actuator.
- FIG. 11 shows a two-channel control structure in the actuator illustrated in FIG. 9
- FIG. 12 shows a principle for calculating control values in the actuator illustrated in FIG. 9, and
- FIG. 13 simulates in the actuator illustrated in FIG. 9 Results are shown.
- the actuator 400 includes a first driving unit 410, a second driving unit 420, a third driving unit 430, and a fourth driving unit 440, and is disposed in the vertical direction.
- the third driving unit 430 and the fourth driving unit 440 facing each other form the first channel C1
- the first driving unit 410 and the second driving unit 420 facing each other are disposed in the left and right directions. It is assumed that 2 channels C2 are formed.
- the first current is applied to the coils 432 and 442 of the first channel C1, and the coils 432 and 442 of the first channel C1 are wound in opposite directions, so that the magnet 434 of the first channel C1 is wound.
- the first driving unit 410, the second driving unit 420, the third driving unit 430, and the fourth driving unit 440 are on the x and y axes of the actuator, and the third driving unit 430 ) And the first channel C1 between the fourth driver 440 and the second channel C2 between the first driver 410 and the second driver 420 are orthogonal to each other.
- Equation 1 2 ⁇ 1 input vector And 2 ⁇ 2 characteristic vector Using, the output vector The angle and size of can be obtained and the characteristic vector Can be represented as in Equation 1 below.
- a is a value indicating the distance between the driving units arranged in the first channel C1
- b is a value indicating the distance between the driving units arranged in the second channel C2.
- output vector The angle and size of can be expressed as Equations 2 to 3 below.
- the driving unit 420 may have opposite polarities.
- the angle ( ⁇ ) of the output vector is ⁇ /2 and the magnitude of the output vector r is 1, the first current applied to the first channel C1 is 1, and the second applied to the second channel C2. 2
- the current is 0, and the third driver 430 and the fourth driver 440 of the first channel C1 may have opposite polarities.
- the angle ⁇ of the output vector is 3 ⁇ /4 and the magnitude of the output vector r is 1
- the first current applied to the first channel C1 is 0.7
- the current is -0.7
- the third driving unit 430 and the fourth driving unit 440 of the first channel C1 have opposite polarities
- the first driving unit 410 and the second driving unit of the second channel C2 are 420 may have opposite polarity.
- FIG. 14 shows a two-channel control structure in the actuator illustrated in FIG. 9
- FIGS. 15 to 16 show principles for calculating control values in the actuator illustrated in FIG. 10, and
- FIG. 17 illustrates the actuator illustrated in FIG. 10 The simulation results at.
- the actuator 500 includes a first driver 510, a second driver 520, a third driver 530, and a fourth driver 540, and the first driver (
- the direction of the first distance indicating the distance between the 510 and the second driving unit 520 and the distance between the third driving unit 530 and the fourth driving unit 540 is referred to as a vertical direction, and the first driving unit 510 and the third driving unit
- the direction of the second distance indicating the distance between 530 and the distance between the second driving unit 520 and the fourth driving unit 540 is called a left-right direction
- the direction between the second driving unit 520 and the third driving unit 530 is called a diagonal direction.
- the second driving unit 520 and the third driving unit 530 disposed in the diagonal direction form a first channel C1, and the first driving unit 510 and the fourth driving unit arranged in another diagonal direction face each other. 540) forms the second channel C2, and the first current applied to the first channel C1 controls the second driver 520 and the third driver 530, and is applied to the second channel C2.
- the second current to be controlled controls the first driver 510 and the fourth driver 540.
- the first current is applied to the coils 522 and 532 of the first channel C1, the magnets 524 and 534 of the first channel C1 have opposite polarities, and the coils of the second channel C2 (
- the second current is applied to 512 and 542, and the magnets 514 and 544 of the second channel C2 have opposite polarities. Accordingly, the first driving unit 510 and the fourth driving unit 540 may move in different directions, and the second driving unit 520 and the third driving unit 530 may move in different directions.
- the first distance d1 between the first driving unit 510 and the second driving unit 520 is the second distance d2 between the first driving unit 510 and the third driving unit 530.
- the first channel C1 and the second channel C2 are not orthogonal to each other, and in the case of the actuator 500 arranged asymmetrically, applied to the first channel C1 arranged diagonally.
- the current value of the first current and the current value of the second current applied to the second channel C2 disposed in another diagonal direction are the first distance d1, the second distance d2, and the lens 2124. It is determined using the tilting direction.
- the lens 2124 moves in the vertical direction, which is the direction of the first distance d1, or the horizontal direction, which is the direction of the second distance d2, the lens ( When 2124) moves in the diagonal direction, the absolute value of the first current and the absolute value of the second current are different from each other.
- the absolute value of the first current when the lens 2124 is tilted to a predetermined value in the left-right direction is the lens 2124 ) Is greater than the absolute value of the first current when tilted to the same predetermined value in the vertical direction
- the absolute value of the second current when the lens 2124 is tilted to the predetermined value in the horizontal direction is the lens 2124 vertically Greater than the absolute value of the second current when tilted to the same predetermined value in the direction.
- the image stabilization may be performed by a method of compensating for a wrong amount of the optical axis of the lens 2124, and for this, optical image stabilization or electrical image stabilization may be performed.
- optical image stabilization or electrical image stabilization may be performed.
- FIG. 14 in the case of an asymmetric actuator, when the first channel C1 and the second channel C2 are not orthogonal to each other, additional vector transformation is required.
- the degree of misalignment of the optical axis can be expressed by the size of an angle in the form of a spherical coordinate, which can be converted into a value of rectangular coordinates as shown in FIG. 15(b).
- the first channel C1 and the second channel C2 are converted into an arrangement form, which can be controlled by the amount of current multiplied by the proportionality constant (a).
- the first driving unit 510 and the fourth driving unit 540 are in the diagonal direction, and the second driving unit 520 and the third driving unit 530 are in another diagonal direction,
- the first channel C1 between the second driver 520 and the third driver 530 is not orthogonal to the second channel C2 between the first driver 510 and the fourth driver 540.
- Equation 4 2 ⁇ 1 input vector And 2 ⁇ 2 characteristic vector Using, the output vector The angle and size of can be obtained and the characteristic vector Can be represented as in Equation 4 below.
- a is a value indicating the distance between the first driving unit 510 and the second driving unit 520
- b is a value indicating the distance between the first driving unit 510 and the third driving unit 530.
- a will be described as an example that is smaller than b.
- output vector The angle and size of can be represented by the following equations 5 to 6.
- the absolute value of the first current applied to the first channel C1 is 1.05
- the values are different from each other as 0.35
- the second driving unit 520 and the third driving unit 530 of the first channel C1 have opposite polarities
- the first driving unit 510 of the second channel C2 is The fourth driving unit 540 may have opposite polarities.
- the absolute value of the first current applied to the first channel C1 is 0.35
- the driving unit 540 may have opposite polarities. From this, it can be seen that when the lens 2124 moves diagonally, the absolute value of the first current applied to the first channel and the absolute value of the second current applied to the second channel are different.
- the absolute value of the first current applied to the first channel C1 is 0.5
- the second driving part 520 and the third driving part 530 of the first channel C1 have opposite polarities
- the first driving part 510 and the fourth driving part of the second channel C2 may have opposite polarities. That is, it can be seen from this that when the lens 2124 moves in the vertical direction, the absolute value of the first current applied to the first channel and the absolute value of the second current applied to the second channel are the same.
- the absolute value of the first current and the absolute value of the second current when the lens 2124 moves in the left and right directions are respectively lenses. It can be seen that 2124 is greater than the absolute value of the first current and the absolute value of the second current when moving in the vertical direction.
- the actuator control apparatus can miniaturize the camera and precisely move the lens in all directions on a plane perpendicular to the optical axis.
- the actuator is mainly described in an embodiment in which the optical path of the lens is changed, but is not limited thereto, and the actuator according to the embodiment of the present invention is arranged to move the image sensor to move the image sensor. Thereby, an autofocusing function or a shake correction function may be performed.
- the actuator control apparatus and method according to an embodiment of the present invention can be applied not only to a general RGB camera, but also to an IR camera or a TOF camera for extracting depth information.
- the camera module including the actuator for OIS and the actuator for AF or Zoom is mainly described.
- the lens assembly of the first actuator 1100 having a zooming function or AF function is guided.
- the pin type guided by the pin is described as an example, but is not limited thereto.
- the actuator having the zooming function or AF function may be a ball type guided by a ball.
- FIG. 18 is a perspective view of an actuator for AF or Zoom according to another embodiment of the present invention
- FIG. 19 is a perspective view in which some components are omitted in the actuator according to the embodiment shown in FIG. 18, and
- FIG. 20 is shown in FIG. 18 It is an exploded perspective view in which some components are omitted in the actuator according to the embodiment.
- the actuator 2100 includes a base 2020, a circuit board 2040 disposed outside the base 2020, a driving unit 2142, and a third lens assembly 2130. can do.
- the actuator 2100 includes a first guide part 2210 and a second guide part ( 2220 ), a first lens assembly 2110, a second lens assembly 2120, a driving unit 2141, and a driving unit 2142.
- the driving unit 2141 and the driving unit 2142 may include coils or magnets.
- the driving unit 2141 and the driving unit 2142 include a coil
- the driving unit 2141 may include a first coil unit 2141b and a first yoke 2141a
- the driving unit 2142 may The second coil part 2142b and the second yoke 2142a may be included.
- the driving unit 2141 and the driving unit 2142 may include a magnet.
- the z-axis means an optical axis direction or a parallel direction thereof
- the xz plane represents the ground
- the x-axis represents a direction perpendicular to the z-axis in the ground (xz plane)
- y-axis may mean a direction perpendicular to the ground.
- the actuator 2100 includes a base 2020, a first guide portion 2210, a second guide portion 2220, a first lens assembly 2110, and a second lens assembly 2120 ), and a third lens assembly 2130.
- the actuator 2100 includes a base 2020, a first guide portion 2210 disposed on one side of the base 2020, and a second guide portion disposed on the other side of the base 2020. 2220, a first lens assembly 2110 corresponding to the first guide part 2210, a second lens assembly 2120 corresponding to the second guide part 2220, and a first guide part 2210 And a first ball 2117 disposed between the first lens assembly 2110 (see FIG. 21A) and a second ball disposed between the second guide portion 2220 and the second lens assembly 2120 (not shown) It may include.
- the embodiment may include a third lens assembly 2130 disposed in front of the first lens assembly 2110 in the optical axis direction.
- an embodiment includes a first guide portion 2210 disposed adjacent to a first side wall of the base 2020 and a second guide disposed adjacent to a second side wall of the base 2020.
- a portion 2220 may be included.
- the first guide part 2210 may be disposed between the first lens assembly 2110 and the first sidewall of the base 2020.
- the second guide part 2220 may be disposed between the second lens assembly 2120 and the second side wall of the base 2020.
- the first sidewall and the second sidewall of the base 2020 may be disposed to face each other.
- the lens assembly is driven while the first guide portion 2210 and the second guide portion 2220, which are precisely numerically controlled in the base 2020, are coupled, reduce frictional torque to reduce frictional resistance.
- there are technical effects such as improvement in driving force during reduction, reduction in power consumption, and improvement in control characteristics.
- the center axis of the lens group and the image sensor is not aligned to prevent the occurrence of image quality
- the injection direction is adopted by not separately arranging the guide rail on the base itself, and separately adopting the first guide part 2210 and the second guide part 2220 which are formed and assembled separately from the base 2020.
- the first guide portion 2210 and the second guide portion 2220 may be shorter than the base 2020 by being injected through the X-axis, and in this case, the first guide portion 2210 and the second guide portion When the rail is disposed at (2220), it is possible to minimize the occurrence of a gradient during injection, and there is a technical effect that the possibility that the straight line of the rail is twisted is low.
- FIG. 21A is a perspective view of the first lens assembly 2110 in the actuator according to the embodiment shown in FIG. 20, and FIG. 21B is partially removed from the first lens assembly 2110 shown in FIG. 21A It is a perspective view.
- the embodiment includes a first lens assembly 2110 moving along the first guide portion 2210 and a second lens assembly 2120 moving along the second guide portion 2220. can do.
- the first lens assembly 2110 may include a first lens barrel 2112a in which the first lens 2113 is disposed and a first drive unit housing 2112b in which the driving unit 2116 is disposed.
- the first lens barrel 2112a and the first driving unit housing 2112b may be a first housing, and the first housing may be a barrel or barrel shape.
- the driving unit 2116 may be a magnet driving unit, but is not limited thereto, and a coil may be disposed in some cases.
- the second lens assembly 2120 may include a second lens barrel (not shown) in which a second lens (not shown) is disposed, and a second driver housing (not shown) in which a driving unit (not shown) is disposed.
- the second lens barrel (not shown) and the second driving unit housing (not shown) may be a second housing, and the second housing may be a barrel or a barrel shape.
- the driving unit may be a magnet driving unit, but is not limited thereto, and a coil may be disposed in some cases.
- the driving unit 2116 may correspond to the two first rails 2212.
- Embodiments can be driven using a single or multiple balls.
- the embodiment may be disposed between the first ball 2117 and the second guide portion 2220 and the second lens assembly 2120 disposed between the first guide portion 2210 and the first lens assembly 2110. It may include a second ball (not shown) disposed.
- the first ball 2117 is disposed on the upper side of the first driving unit housing 2112b, or a single or a plurality of first-first balls 2117a and the lower side of the first driving unit housing 2112b. It may include a single or a plurality of 1-2 ball (2117b).
- the first-first ball 2117a among the first balls 2117 moves along the first-first rail 2212a, which is one of the first rails 2212, and is the first of the first balls 2117.
- the -2 ball 2117b may move along the 1-2 rail 2212b, which is another one of the first rail 2212.
- the first guide assembly includes the first-first rail and the first-second rail, so that the first-first rail and the first-second rail guide the first lens assembly 2110 so that the first lens assembly When the 2110 is moved, there is a technical effect to increase the accuracy of the second lens assembly 2110 and the optical axis alignment.
- the first lens assembly 2110 may include a first assembly groove 2112b1 in which the first ball 2117 is disposed.
- the second lens assembly 2120 may include a second assembly groove (not shown) in which the second ball is disposed.
- a plurality of first assembly grooves 2112b1 of the first lens assembly 2110 may be provided. At this time, a distance between two first assembly grooves 2112b1 among the plurality of first assembly grooves 2112b1 based on the optical axis direction may be longer than the thickness of the first lens barrel 2112a.
- the first assembly groove 2112b1 of the first lens assembly 2110 may be V-shaped.
- the second assembly groove (not shown) of the second lens assembly 2120 may have a V shape.
- the first assembly groove 2112b1 of the first lens assembly 2110 may have a U shape or a shape in contact with the first ball 2117 at two or three points in addition to the V shape.
- the second assembly groove (not shown) of the second lens assembly 2120 may have a U-shape or a shape in contact with the second ball at two or three points in addition to the V-shape.
- the first guide portion 2210, the first ball 2117, and the first assembly groove 2112b1 are disposed on an imaginary straight line from the first side wall to the second side wall. Can be.
- the first guide portion 2210, the first ball 2117, and the first assembly groove 2112b1 may be disposed between the first sidewall and the second sidewall.
- FIG. 22 is a perspective view of the third lens assembly 2130 in the actuator according to the embodiment shown in FIG. 20.
- the third lens assembly 2130 may include a third housing 2021, a third barrel 2131, and a third lens 2133.
- the third lens assembly 2130 is provided with a barrel recess 2021r on the top of the third barrel 2131 to uniformly match the thickness of the third barrel 2131 of the third lens assembly 2130.
- the third lens assembly 2130 may include a housing rib 2021a and a housing recess 2021b in the third housing 2021.
- the third lens assembly 2130 is provided with a housing recess 2021b in the third housing 2021 to reduce the amount of injection material, thereby increasing the accuracy of numerical management and at the same time housing ribs in the third housing 2021 ( 2021a) has a complex technical effect that can secure the strength.
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Abstract
본 발명의 한 실시예에 따른 액추에이터 제어 장치는 렌즈의 광경로를 변경하는 액추에이터; 및 상기 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 액추에이터는 렌즈 지지 부재의 제1 측에 배치되는 제1 구동부와 제2 구동부, 및 렌즈 지지 부재의 제2 측에 배치되는 제3 구동부와 제4 구동부를 포함하고, 상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부 사이의 제1 거리는 상기 제1 구동부와 상기 제3 구동부 사이의 제2 거리와 서로 다르고, 상기 제1 구동부 및 상기 제4 구동부는 서로 대각 방향에 위치하고, 상기 제어부는 상기 제2 구동부와 상기 제3 구동부에 제1 전류를 인가하고, 상기 제어부는 상기 제1 구동부와 상기 제4 구동부에 제2 전류를 인가하고, 상기 렌즈가 대각 방향으로 움직일 때 상기 제1 전류의 절대값과 상기 제2 전류의 절대값이 서로 다르다.
Description
본 발명은 카메라에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카메라의 액추에이터 제어 장치 및 그의 카메라 떨림 보정 방법에 관한 것이다.
카메라는 피사체를 사진이나 동영상으로 촬영하는 장치이며, 영상의 품질을 높이기 위하여 손떨림 보정(Optical Image Stabilization, OIS) 기능 또는 오토포커싱(Auto Focusing, AF) 기능을 가질 수 있다. 손떨림 보정 기능은 렌즈를 광축에 수직하는 방향으로 이동시키는 방법으로 수행될 수 있고, 오토포커싱 기능은 렌즈를 광축의 방향으로 이동시키는 방법으로 수행될 수 있다.
이를 위하여, 카메라는 렌즈를 이동시키는 액추에이터를 포함할 수 있다.
일반적으로, 액추에이터는 4면 또는 4모서리에 배치될 수 있으며, 액추에이터 아웃라인은 정사각 형상을 이룰 수 있다. 다만, 카메라 내에 내장되는 이미지 센서는 4:3 또는 16:9 비율을 가지므로, 액추에이터는 이미지 센서의 장축 길이에 따른 정사각 형상으로 배치되어야 한다. 이에 따라, 액추에이터로 인하여 카메라의 크기가 커지는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 카메라의 액추에이터 제어 장치 및 카메라 떨림 보정 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액추에이터 제어 장치는 렌즈의 광경로를 변경하는 액추에이터; 및 상기 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 액추에이터는 렌즈 지지 부재의 제1 측에 배치되는 제1 구동부와 제2 구동부, 및 상기 렌즈 지지 부재의 제2 측에 배치되는 제3 구동부와 제4 구동부를 포함하고, 상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부 사이의 제1 거리는 상기 제1 구동부와 상기 제3 구동부 사이의 제2 거리와 서로 다르고, 상기 제1 구동부 및 상기 제4 구동부는 서로 대각 방향에 위치하고, 상기 제어부는 상기 제2 구동부와 상기 제3 구동부에 제1 전류를 인가하고, 상기 제어부는 상기 제1 구동부와 상기 제4 구동부에 제2 전류를 인가하고, 상기 렌즈가 대각 방향으로 움직일 때 상기 제1 전류의 절대값과 상기 제2 전류의 절대값이 서로 다르다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액추에이터 제어 장치는 렌즈의 광경로를 변경하는 액추에이터; 및 상기 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 액추에이터는 렌즈 지지 부재의 제1 측에 배치되는 제1 구동부와 제2 구동부, 및 상기 렌즈 지지 부재의 제2 측에 배치되는 제3 구동부와 제4 구동부를 포함하고, 상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부 사이의 제1 거리는 상기 제1 구동부와 상기 제3 구동부 사이의 제2 거리와 서로 다르고, 상기 제어부는 상기 제2 구동부와 상기 제3 구동부에 제1 전류를 인가하고, 상기 제어부는 상기 제1 구동부와 상기 제4 구동부에 제2 전류를 인가하고, 상기 제1 전류의 전류값 및 상기 제2 전류의 전류값은 상기 제1 거리, 상기 제2 거리 및 상기 렌즈의 틸팅 방향 중 적어도 하나를 이용하여 결정된다.
상기 제1 구동부 및 상기 제4 구동부는 서로 대각 방향에 위치하고, 상기 렌즈가 대각 방향으로 움직일 때 상기 제1 전류의 절대값과 상기 제2 전류의 절대값이 서로 다를 수 있다.
상기 렌즈가 상기 제1 거리의 방향인 상하 방향 또는 상기 제2 거리의 방향인 좌우 방향으로 움직일 때 상기 제1 전류의 절대값과 상기 제2 전류의 절대값이 서로 동일할 수 있다.
상기 제1 전류의 전류값 및 상기 제2 전류의 전류값은 상기 렌즈의 틸팅 방향에 따라 달라질 수 있다.
상기 제3 구동부와 상기 제4 구동부 사이의 거리는 상기 제1 거리이고, 상기 제2 구동부와 상기 제4 구동부 사이의 거리는 상기 제2 거리일 수 있다.
상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 짧을 수 있다.
상기 제1 구동부와 상기 제4 구동부는 서로 다른 방향으로 움직일 수 있다.
상기 렌즈가 상기 좌우방향으로 틸팅될 때의 상기 제1 전류의 절대값은 상기 렌즈가 상기 상하방향으로 틸팅될 때의 상기 제1 전류의 절대값보다 클 수 있다.
상기 액추에이터는 상기 렌즈의 떨림 보정을 위한 액추에이터이고, 상기 제어부는 자이로센서에 의하여 감지된 값을 이용하여 상기 액추에이터를 동작시키기 위한 신호를 생성할 수 있다.
상기 액추에이터는 상기 렌즈의 초점거리 조절을 위한 액추에이터일 수 있다.
상기 렌즈 지지 부재는 상기 렌즈를 가압하여 상기 렌즈의 형상을 가역적으로 변형하는 쉐이퍼 부재일 수 있다.
상기 렌즈 지지 부재는 상기 렌즈를 수용하고, 상기 렌즈와 함께 이동하는 렌즈 배럴일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 떨림 보정 방법은 렌즈의 틸팅 방향을 감지하는 단계, 상기 렌즈의 틸팅 방향에 따라 상기 렌즈의 움직임을 제어하는 신호를 생성하는 단계, 상기 제어하는 신호에 따라 상기 렌즈의 틸팅 방향을 보정하는 단계를 포함하고, 상기 틸팅 방향을 보정하는 단계는 상기 렌즈를 움직이는 구동부들 간 거리, 상기 렌즈를 움직이는 구동부들의 위치 및 감지된 렌즈의 틸팅 방향에 기반하여 상기 구동부들에게 인가되는 전류의 전류값을 결정하고, 보정되는 렌즈의 틸팅 방향에 따라 인가되는 전류의 전류 값이 다르다.
상기 보정되는 렌즈의 틸팅 방향이 상하방향 또는 좌우방향인 경우 상기 구동부들에게 인가되는 전류의 절대값은 같고, 상기 보정되는 렌즈의 틸팅 방향이 상기 상하방향일 때 상기 구동부들에게 인가되는 전류의 절대값은 상기 보정되는 렌즈의 틸팅 방향이 상기 좌우방향일 때 상기 구동부들에게 인가되는 전류의 절대값보다 작고, 상기 보정되는 렌즈의 틸팅방향이 대각방향일 때 상기 구동부들 중 일부에게 인가되는 전류의 절대값은 다른 일부에게 인가되는 전류의 절대값과 다를 수 있다.
상기 렌즈의 떨림 보정을 위해 렌즈의 동작을 제어하는 신호를 생성하는 단계는, 상기 렌즈의 광축이 틀어진 정도에 따라 상기 렌즈의 동작을 제어하는 제1 제어 값을 생성하는 단계, 그리고 상기 렌즈를 움직이는 구동부들 간 거리 및 위치를 이용하여 상기 제1 제어 값을 보정한 제2 제어 값을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 구동부들은 렌즈 지지 부재의 제1 측에 배치되는 제1 구동부와 제2 구동부, 및 상기 렌즈 지지 부재의 제2 측에 배치되는 제3 구동부와 제4 구동부를 포함하고, 상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부 사이의 제1 거리는 상기 제1 구동부와 상기 제3 구동부 사이의 제2 거리와 서로 다르고, 상기 제1 구동부 및 상기 제4 구동부는 서로 대각 방향에 위치하고, 상기 제2 구동부와 상기 제3 구동부에 제1 전류가 인가되고, 상기 제1 구동부와 상기 제4 구동부에 제2 전류가 인가되고, 상기 렌즈가 대각 방향으로 움직일 때 상기 제1 전류의 절대값과 상기 제2 전류의 절대값이 서로 다를 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 손떨림 보정 기능 및 오토포커싱 기능을 가지는 소형의 카메라를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 광축에 수직인 면에서 다양한 방향으로 정밀하게 떨림 보정을 하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 카메라를 나타내는 사시도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 카메라에서 쉴드 캔이 제거된 사시도이며, 도 3b는 도 3a에 도시된 카메라의 평면도이다.
도 4a는 도 3a에 도시된 제1 카메라 모듈의 사시도이며, 도 4b는 도 4a에 도시된 제1 카메라 모듈의 측단면도이다.
도 5a는 도 2에 도시된 실시예의 카메라에서 제2 액추에이터에 대한 한 방향 사시도이며, 도 5b는 도 2에 도시된 실시예의 카메라 모듈에서 제2 액추에이터에 대한 다른 방향 사시도이다.
도 6a는 도 5a의 제2 액추에이터의 제2 회로기판과 구동부의 사시도이며, 도 6b는 도 5b에 도시된 실시예의 제2 액추에이터의 부분 분해 사시도이고, 도 6c는 도 5b에 도시된 실시예의 제2 액추에이터에서 제2 회로기판이 제거된 사시도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라의 떨림 보정을 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라의 떨림 보정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9(a)는 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라에 포함되는 액추에이터의 배치 관계를 나타내고, 도 9(b)는 도 9(a)의 배치 관계에 따른 렌즈의 움직임 추적을 나타낸다.
도 10(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라에 포함되는 액추에이터의 배치 관계를 나타내고, 도 10(b)는 도 10(a)의 배치 관계에 따른 렌즈의 움직임 추적을 나타낸다.
도 11은 도 9에서 예시하는 액추에이터에서의 2채널 제어 구조를 나타낸다.
도 12는 도 9에서 예시하는 액추에이터에서의 제어 값 산출을 위한 원리를 나타낸다.
도 13은 도 9에서 예시하는 액추에이터에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 14는 도 10에서 예시하는 액추에이터에서의 2채널 제어 구조를 나타낸다.
도 15 내지 도 16은 도 10에서 예시하는 액추에이터에서의 제어 값 산출을 위한 원리를 나타낸다.
도 17은 도 10에서 예시하는 액추에이터에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 AF 또는 Zoom용 액추에이터의 사시도이다.
도 19는 도 18에 도시된 실시예에 따른 액추에이터에서 일부 구성이 생략된 사시도이다.
도 20은 도 18에 도시된 실시예에 따른 액추에이터에서 일부 구성이 생략된 분해 사시도이다.
도 21a는 도 20에 도시된 실시예에 따른 액추에이터에서 제1 렌즈 어셈블리(2110)의 사시도이며, 도 21b는 도 21a에 도시된 제1 렌즈 어셈블리(2110)에서 일부 구성이 제거된 사시도이다.
도 22는 도 20에 도시된 실시예에 따른 액추에이터에서 제3 렌즈 어셈블리(2130)의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 카메라(100)는 하우징(110), 렌즈부(120), 이미지 센서(130), 액추에이터(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
하우징(110)은 렌즈부(120), 이미지 센서(130), 액추에이터(140) 및 제어부(150)를 수용한다.
렌즈부(120)는 IR(InfraRed) 필터(122), IR 필터(122) 상에 배치된 복수 매의 렌즈(124) 및 복수 매의 렌즈(124)와 결합하는 렌즈 배럴(126)을 포함한다. 렌즈 배럴(126)의 내부에는 IR 필터(122) 및 복수 매의 렌즈(124)의 적어도 일부를 수용할 수 있는 공간이 마련될 수 있다. 렌즈 배럴(126)은 하나 또는 복수의 렌즈와 회전 결합될 수 있으나, 이는 예시적인 것이며, 접착제(예를 들어, 에폭시(epoxy) 등의 접착용 수지)를 이용한 방식 등 다른 방식으로 결합될 수 있다.
하우징(110)은 렌즈 배럴(126)과 결합되어 렌즈 배럴(126)을 지지할 수 있다. 제어부(150)는 인쇄회로기판 또는 드라이브 IC(drive IC)으로 구현될 수 있으며, 인쇄회로기판 상에 이미지 센서(130)가 탑재될 수 있다. 하우징(110)과 렌즈 배럴(126)은 접착제를 통해 접착되거나, 일체형으로 제작되거나, 체결될 수 있다. 또는, 하우징(110)과 렌즈 배럴(126) 사이에는 스프링이 배치될 수도 있다. 그러나, 도 1에서 하우징(110)의 형상, 렌즈 배럴(126)의 형상, 하우징(110)과 렌즈 배럴(126) 간의 결합 관계, 렌즈(124)의 매수, IR 필터(122)의 위치 등은 예시적인 것이며, 다양하게 변형될 수 있다.
한편, 액추에이터(140)는 렌즈 배럴(126)에 배치되어 렌즈(124)를 이동시킨다. 여기서, 액추에이터(140)는 렌즈(124)를 광축 방향으로 이동시켜 렌즈(124)의 초점거리를 조절하기 위한 오토포커싱용 액추에이터일 수 있다. 또는, 액추에이터(140)는 렌즈(124)를 광축에 수직하는 방향, 즉 렌즈(124)가 배치된 면과 수평하는 방향으로 이동시켜 렌즈(124)의 떨림을 보정하기 위한 OIS용 액추에이터일 수도 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 카메라를 나타내는 사시도이고, 도 3a는 도 2에 도시된 카메라에서 쉴드 캔이 제거된 사시도이며, 도 3b는 도 3a에 도시된 카메라의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 카메라(1000)는 단일 또는 복수의 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실시예는 제1 카메라 모듈(1000A)과 제2 카메라 모듈(1000B)을 포함할 수 있다. 제1 카메라 모듈(1000A)과 제2 카메라 모듈(1000B)은 소정의 쉴드 캔(1510)에 의해 커버될 수 있다.
도 2, 도 3a 및 도 3b를 함께 참조하면, 실시예에서 제1 카메라 모듈(1000A)은 단일 또는 복수의 액추에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 카메라 모듈(1000A)은 제1 액추에이터(1100)와 제2 액추에이터(1200)를 포함할 수 있다.
제1 액추에이터(1100)는 제1 군의 회로기판(1410)에 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 액추에이터(1200)는 제2 군의 회로기판(1420)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2군의 회로기판(1420)은 제1군의 회로기판(1410)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 카메라 모듈(1000B)은 제3 군의 회로기판(1430)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 액추에이터(1100)는 줌(Zoom) 액추에이터 또는 AF(Auto Focus) 액추에이터일 수 있다. 예를 들어, 제1 액추에이터(1100)는 하나 또는 복수의 렌즈를 지지하며 소정의 제어부의 제어신호에 따라 렌즈를 상하로 움직여 오토 포커싱 기능 또는 줌 기능을 수행할 수 있다.
제2 액추에이터(1200)는 OIS(Optical Image Stabilizer) 액추에이터일 수 있다.
제2 카메라 모듈(1000B)은 소정의 경통(미도시)에 배치된 고정 초점거리 렌즈(fixed focal length les)를 포함할 수 있다. 고정 초점거리 렌즈(fixed focal length les)는 "단일 초점거리 렌즈" 또는 "단(單) 렌즈"로 칭해질 수도 있다.
제2 카메라 모듈(1000B)은 소정의 하우징(미도시)에 배치되고, 렌즈부를 구동할 수 있는 액추에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 액추에이터는 보이스코일 모터, 마이크로 액츄에이터, 실리콘 액츄에이터 등일 수 있고, 정전방식, 써멀방식, 바이모프 방식, 정전기력방식 등 여러 가지로 응용될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 카메라 모듈(1000B)은 도 1의 실시예에 따른 카메라(100)일 수도 있다.
다음으로, 도 4a는 도 3a에 도시된 제1 카메라 모듈의 사시도이며, 도 4b는 도 4a에 도시된 제1 카메라 모듈의 측단면도이다.
도 4a를 참조하면, 제1 카메라 모듈(1000A)은 주밍 기능 또는 AF 기능을 하는 제1 액추에이터(1100) 및 제1 액추에이터(1100)의 일측에 배치되며 OIS 기능을 하는 제2 액추에이터(1200)를 포함할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제1 액추에이터(1100)는, 베이스(20)에 배치된 광학계와 렌즈 구동부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스(20)에 제1 렌즈 어셈블리(1110), 제2 렌즈 어셈블리(1120), 제3 렌즈 어셈블리(1130), 및 가이드 핀(50) 중 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다.
또한 제1 액추에이터(1100)는 코일 구동부(1140)와 마그넷 구동부(1160)를 구비하여 고배율 주밍 기능을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제1 렌즈 어셈블리(1110)와 제2 렌즈 어셈블리(1120)는 코일 구동부(1140), 마그넷 구동부(1160)와 가이드 핀(50)을 통해 이동하는 이동 렌즈(moving lens)일 수 있으며, 제3 렌즈 어셈블리(1130)는 고정 렌즈일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제1 렌즈 어셈블리(1110)와 제2 렌즈 어셈블리(1120)는 코일 구동부(1140)와 마그넷 구동부(1160)의 상호작용에 의한 전자기력으로 구동될 수 있으며, 이를 통해 실시예에 따른 액추에이터 및 카메라 모듈은, 주밍시 렌즈 디센터(decenter)나 기울어짐(tilt) 발생의 문제를 해결하여 복수의 렌즈군들 간의 얼라인(align)이 잘 맞추어 화각이 변하거나 초점이탈 발생을 방지하고, 화질이나 해상력을 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 액추에이터(1100)는 베이스(20) 외측에 배치되는 제1군의 회로기판 및 자이로 센서를 포함한 소자부(1150)를 포함할 수 있다.
그리고, 소정의 이미지 센서부(1190)가 평행 광의 광축 방향에 수직하게 배치될 수 있다.
다음으로, 제2 액추에이터(1200)는, 하우징(1210), 하우징(1210)에 배치되는 떨림 보정 유닛(1220), 떨림 보정 유닛(1220) 상에 배치되는 프리즘 유닛(1230)을 포함할 수 있다. 떨림 보정 유닛(1220)은 쉐이퍼 부재(1222) 및 렌즈 부재(1224)를 포함하며, 마그넷 구동부(72M)와 코일 구동부(72C)를 포함할 수 있다. 여기서, 렌즈 부재(1224)는 액체 렌즈, 유체 렌즈, 가변형 프리즘 등과 혼용될 수 있으며, 렌즈 부재(1224)의 표면에 가해진 압력에 의하여 렌즈 부재(1224)의 형상이 가역적으로 변형되며, 이에 따라 렌즈 부재(1224)를 통과하는 광경로가 변경될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 부재(1224)는 탄성 막에 의하여 둘러싸인 유체를 포함할 수 있으며, 쉐이퍼 부재(1222)는 렌즈 부재(1224)와 결합되거나, 연결되거나, 직접 접촉하며, 쉐이퍼 부재(1222)의 움직임에 의하여 렌즈 부재(1224)에 압력이 가해지며, 이에 따라 렌즈 부재(1224)의 형상이 가역적으로 변형되고, 렌즈 부재(1224)를 통과하는 광경로가 변경될 수 있다. 후술하겠으나, 쉐이퍼 부재(1222)의 움직임은 마그넷 구동부(72M)와 코일 구동부(72C) 간의 상호 작용에 의하여 일어날 수 있다.
이를 위하여, 제2 액추에이터(1200)는 제2군의 회로기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이, 렌즈 부재(1224)를 통과하는 광경로의 제어를 통해 OIS를 구현할 수 있으며, 이에 따라 디센터(decent)나 틸트(tilt) 현상의 발생을 최소화하고, 최상의 광학적 특성을 낼 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따라 OIS용 액추에이터와 AF 또는 Zoom용 액추에이터가 배치될 경우, OIS 구동 시 AF 또는 Zoom용 마그넷과의 자계 간섭이 방지될 수 있다. 제2 액추에이터(1200)의 마그넷 구동부(72M)가 제1 액추에이터(1100)와 분리되어 배치되므로, 제1 액추에이터(1100)와 제2 액추에이터(1200) 간 자계 간섭이 방지될 수 있다.
이하, 제2 액추에이터의 세부 구조를 더욱 구체적으로 설명한다.
도 5a는 도 2에 도시된 실시예의 카메라에서 제2 액추에이터에 대한 한 방향 사시도이며, 도 5b는 도 2에 도시된 실시예의 카메라 모듈에서 제2 액추에이터에 대한 다른 방향 사시도이다. 도 6a는 도 5a의 제2 액추에이터의 제2 회로기판과 구동부의 사시도이며, 도 6b는 도 5b에 도시된 실시예의 제2 액추에이터의 부분 분해 사시도이고, 도 6c는 도 5b에 도시된 실시예의 제2 액추에이터에서 제2 회로기판이 제거된 사시도이다.
도 5a 내지 도 6c를 참조하면, 프리즘 유닛(1230) 하측에 떨림 보정 유닛(1220)을 배치함으로써 OIS 구현시 광학계의 렌즈 어셈블리에서 렌즈의 사이즈 제한을 해소하여 충분한 광량을 확보할 수 있다.
제2 회로기판(1250)은 소정의 전원부(미도시)와 연결 되어 코일 구동부(72C)에 전원을 인가할 수 있다. 제2 회로기판(1250)은 경성 인쇄회로기판(Rigid PCB), 연성 인쇄회로기판(Flexible PCB), 경연성 인쇄회로기판(Rigid Flexible PCB) 등 전기적으로 연결될 수 있는 배선패턴이 있는 회로기판을 포함할 수 있다.
코일 구동부(72C)는 단일 또는 복수의 단위 코일 구동부를 포함할 수 있고, 복수의 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동부(72C)는 제1 단위 코일 구동부(72C1), 제2 단위 코일 구동부(72C2), 제3 단위 코일 구동부(72C3) 및 제4 단위 코일 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
또한 구동부(72C)는 홀 센서(미도시)를 더 포함하여 이후 설명되는 마그넷 구동부(72M)의 위치를 인식할 수도 있다. 예를 들어, 제1 단위 코일 구동부(72C1)는 제1 홀 센서(미도시)를 포함하고, 제3 단위 코일 구동부(72C3)는 제2 홀 센서(미도시)를 포함할 수도 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 쉐이퍼 부재(1222)는 렌즈 부재(1224)에 배치되며, 쉐이퍼 부재(1222)의 움직임에 따라 렌즈 부재(1224)의 형상이 변형될 수 있다. 이때, 쉐이퍼 부재(1222)에 마그넷 구동부(72M)가 배치되며, 하우징(1210)에 코일 구동부(72C)가 배치될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 하우징(1210)은 하우징 바디(1212)에 광이 통과할 수 있는 소정의 개구부(1212H)가 형성되며, 하우징 바디(1212)의 상측으로 연장되며 코일 구동부(72C)가 배치되도록 홀(1214H)이 형성된 하우징 측부(1214P)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 하우징(1210)은 하우징 바디(1212)의 상측으로 연장되며 코일 구동부(72C)가 배치되도록 홀(1214H1)이 형성된 제1 하우징 측부(1214P1)와 구동부(72C)가 배치되도록 홀(1214H2)이 형성된 제2 하우징 측부(1214P2)를 포함할 수 있다.
실시예에 의하면 하우징 측부(1214P)에 코일 구동부(72C)가 배치되며, 마그넷 구동부(72M)는 쉐이퍼 부재(1222)에 배치되고, 코일 구동부(72C)에 인가된 전압에 따른 코일 구동부(72C)와 마그넷 구동부(72M)간의 전자기력에 의하여 쉐이퍼 부재(1222)가 움직일 수 있다. 이에 따라, 렌즈 부재(1224)의 형상이 가역적으로 변형되며, 렌즈 부재(1224)를 통과하는 광경로가 변경되어 OIS를 구현할 수 있다.
더욱 구체적으로, 쉐이퍼 부재(1222)는 광이 통과할 수 있는 홀이 형성된 쉐이퍼 바디 및 쉐이퍼 바디로부터 측면으로 연장된 돌출부를 포함할 수 있다. 렌즈 부재(1224)는 쉐이퍼 바디의 아래에 배치되며, 마그넷 구동부(72M)는 쉐이퍼 부재(1222)의 돌출부 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 마그넷 구동부(72M)의 일부는 쉐이퍼 부재(1222)의 한 측면에 배치된 돌출부 상에 배치되고, 나머지 일부는 쉐이퍼 부재(1222)의 다른 측면에 배치된 돌출부 상에 배치될 수 있다. 이때, 마그넷 구동부(72M)는 쉐이퍼 부재(1222)와 결합되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 쉐이퍼 부재(1222)의 돌출부 상에 홈이 형성되며, 홈 내에 마그넷 구동부(72M)가 끼워질 수 있다.
한편, 고정형 프리즘(1232)은 직각 프리즘일 수 있으며, 떨림 보정 유닛(1220)의 마그넷 구동부(72M) 내측에 배치될 수 있다. 또한 고정형 프리즘(1232) 상측에 소정의 프리즘 커버(1234)가 배치되어 고정형 프리즘(1232)이 하우징(1210)과 밀착 결합될 수 있다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라의 떨림 보정을 위한 블록도이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라의 떨림 보정 방법을 나타내는 순서도이다. 여기서, 카메라(2100)는 도 1의 카메라(100) 또는 도 2 내지 6의 카메라(1000)일 수 있다.
도 7 내지 도 8을 참조하면, 카메라(2100)에 내장된 센서부(2160)는 렌즈(2124)의 틸팅 방향 및 틸팅 정도 중 적어도 하나를 감지한다(S300). 여기서, 렌즈(2124)는 도 1의 실시예에 따른 카메라(100)에 포함되는 렌즈(124) 또는 도 2 내지 6의 실시예에 따른 카메라(1000)에 포함되는 렌즈일 수 있다. 여기서, 렌즈(2124)의 틸팅은 손떨림 또는 외부의 진동에 의한 움직임에 의하여 발생할 수 있으며, 광축이 틀어지는 양으로 표현될 수 있다. 렌즈(2124)의 틸팅 방향은 광축에 대하여 수직인 면, 즉 렌즈(2124)가 배치된 면과 수평하는 방향이 될 수 있으며, 렌즈(2124)의 틸팅 정도는 틸팅 크기 및 틸팅 각도 중 적어도 하나로 표현될 수 있다. 렌즈(2124)의 틸팅 방향 및 틸팅 정도 중 적어도 하나를 감지하기 위하여, 센서부(2160)는 자이로센서를 포함할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 카메라(2100)의 떨림 또는 움직임을 감지할 수 있는 다양한 센서가 사용될 수 있다.
다음으로, 제어부(2150)는 센서부(2160)가 감지한 렌즈(2124)의 틸팅 방향 및 틸팅 정도 중 적어도 하나에 따라 렌즈(2124)의 움직임을 제어하는 신호를 생성한다(S310). 본 명세서에서, 렌즈(2124)의 이동, 움직임, 틸팅 및 동작은 도 1의 실시예에 따른 카메라(100)인 경우 렌즈(124)가 렌즈배럴(126)과 함께 직접 이동하는 것을 의미할 수도 있고, 도 2 내지 6의 실시예에 따른 카메라(1000)인 경우 렌즈 부재(1224)의 형상이 가역적으로 변형되는 것을 의미할 수도 있다. 여기서, 렌즈(2124)의 움직임을 제어하는 신호는 렌즈(2124)의 틸팅을 보정하기 위하여 렌즈(2124)가 움직여야 하는 움직임 방향, 움직임 각도 및 움직임 크기 중 적어도 하나에 기초하여 생성될 수 있다. 이를 위하여, 제어부(2150) 또는 제어부(2150)에 연결된 저장부(미도시)에는 렌즈(2124)의 틸팅 방향 또는 틸팅 정도와 렌즈(2124)의 틸팅을 보정하기 위하여 렌즈(2124)가 움직여야 하는 움직임 방향, 움직임 각도 및 움직임 크기 간의 관계가 미리 매칭되어 저장될 수 있다. 렌즈(2124)의 움직임을 제어하는 신호는, 예를 들어 액추에이터(2140)에 인가되는 전류 값으로 표현될 수 있다. 여기서, 액추에이터(2140)는 도 1의 실시예에 따른 액추에이터(140) 또는 도 2 내지 6의 실시예에 따른 제2 액추에이터(1200)일 수 있다. 그리고, 제어부(2150)는 렌즈(2124)의 광축이 틀어진 정도에 따라 렌즈의 동작을 제어하는 제1 제어 값을 생성할 수 있다. 그리고, 제어부(2150)는 렌즈(2124)를 움직이는 구동부들 간 거리 및 위치를 이용하여 제1 제어값을 보정한 제2 제어 값을 생성할 수 있다.
다음으로, 액추에이터(2140)는 단계 S310에서 생성된 렌즈(2124)의 움직임을 제어하는 신호에 따라 렌즈(2124)의 틸팅 방향을 보정한다(S320). 즉, 액추에이터(2140)는 렌즈(2124)의 틸팅을 보정하기 위하여 렌즈(2124)가 움직여야 하는 움직임 방향, 움직임 각도 및 움직임 크기 중 적어도 하나로 렌즈(2124)를 이동시킨다. 이에 따라, 카메라(2100)의 떨림은 광학적으로 보정될 수 있다.
도 9(a)는 본 발명의 한 실시예에 따른 카메라에 포함되는 액추에이터의 배치 관계를 나타내고, 도 9(b)는 도 9(a)의 배치 관계에 따른 렌즈의 움직임 추적을 나타낸다. 도 10(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라에 포함되는 액추에이터의 배치 관계를 나타내고, 도 10(b)는 도 10(a)의 배치 관계에 따른 렌즈의 움직임 추적을 나타낸다.
도 9(a), 도 9(b), 도 10(a) 및 도 10(b)를 참조하면, 렌즈(2124)는 렌즈 지지 부재(2126)와 결합하며, 렌즈 지지 부재(2126)와 액추에이터 아웃라인(2200) 사이에는 액추에이터가 배치될 수 있다. 여기서, 렌즈 지지 부재(2126)은 도 1의 실시예에 따른 카메라(100)의 렌즈 배럴(126) 또는 도 2 내지 6의 실시예에 따른 카메라(1000)의 쉐이퍼 부재(1222)일 수 있다. 여기서, 액추에이터 아웃라인(2200)은 도 1의 실시예에 따른 카메라의 하우징(110) 또는 도 2 내지 6의 실시예에 따른 제2 액추에이터(1200)의 하우징(1210)의 내면이 될 수 있다.
도 9(a)를 참조하면, 액추에이터(400)는 제1 구동부(410), 제2 구동부(420), 제3 구동부(430) 및 제4 구동부(440)를 포함하며, 제1 구동부(410)는 렌즈 지지 부재(2126)의 제1 측에 배치되고, 제2 구동부(420)는 렌즈 지지 부재(2126)의 제1 측과 대향하는 제2 측에 배치되며, 제3 구동부(430)는 렌즈 지지 부재(2126)의 제1 측 및 제2 측 사이의 제3 측에 배치되고, 제4 구동부(440)는 렌즈 지지 부재(2126)의 제3 측에 대향하는 제4 측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 액추에이터(400)의 제1 구동부(410), 제2 구동부(420), 제3 구동부(430) 및 제4 구동부(440)는 정사각 형태로 배치될 수 있다.
여기서, 제1 구동부(410), 제2 구동부(420), 제3 구동부(430) 및 제4 구동부(440)는 각각 코일(412, 422, 432, 442) 및 마그넷(414, 424, 434, 444)을 포함할 수 있다. 이때, 각 구동부의 코일(412, 422, 432, 442)은 액추에이터 아웃라인(2200)에 배치되고, 각 구동부의 마그넷(414, 424, 434, 444) 각각은 각 구동부의 코일(412, 422, 432, 442)과 소정 간격 이격되도록 쌍을 이루어 렌즈 지지 부재(2126)의 측벽에 배치될 수 있다.
도 10(a)를 참조하면, 액추에이터(500)는 제1 구동부(510), 제2 구동부(520), 제3 구동부(530) 및 제4 구동부(540)를 포함하며, 제1 구동부(510) 및 제2 구동부(520)는 렌즈 지지 부재(2126)의 제1 측에 배치되고, 제3 구동부(530) 및 제4 구동부(540)는 렌즈 지지 부재(2126)의 제1 측과 대향하는 제2 측에 배치될 수 있다. 여기서, 렌즈 지지 부재(2126)의 제1 측과 제2 측은 직사각 형상의 이미지 센서(2130)의 단변 방향으로 배치된 면일 수 있다.
제1 구동부(510) 및 제4 구동부(540)는 서로 대각 방향에 배치되고, 제2 구동부(520) 및 제3 구동부(530)는 서로 대각 방향에 배치될 수 있다.
이에 따라, 제1 구동부(510)와 제2 구동부(520) 간의 제1 거리(d1)는 제1 구동부(510)와 제3 구동부(530) 간의 제2 거리(d2)와 상이하고, 제1 구동부(510)와 제2 구동부(520) 간의 제1 거리(d1)는 제3 구동부(530)와 제4 구동부(540) 간의 제1 거리(d1)와 동일하며, 제1 구동부(510)와 제3 구동부(530) 간의 제2 거리(d2)는 제2 구동부(520)와 제4 구동부(540) 간의 제2 거리(d2)와 동일할 수 있다. 그리고, 제1 구동부(510)와 제2 구동부(520) 간의 거리 및 제3 구동부(530)와 제4 구동부(540) 간의 거리인 제1 거리(d1)는 제1 구동부(510)와 제3 구동부(530) 간의 거리 및 제2 구동부(520)와 제4 구동부(540) 간의 거리인 제2 거리(d2)보다 짧을 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 본 명세서에서, 제1 구동부(510)와 제2 구동부(520) 간의 방향 및 제3 구동부(530)와 제4 구동부(540) 간의 방향을 상하 방향이라 하고, 제1 구동부(510)와 제3 구동부(530) 간의 방향 및 제2 구동부(520)와 제4 구동부(540) 간의 방향을 좌우 방향이라 하며, 제1 구동부(510)와 제4 구동부(540) 간의 방향 및 제2 구동부(520)와 제3 구동부(530) 간의 방향을 대각 방향이라 한다.
여기서, 제1 구동부(510), 제2 구동부(520), 제3 구동부(530) 및 제4 구동부(540)는 각각 코일(512, 522, 532, 542) 및 마그넷(514, 524, 534, 544)을 포함할 수 있다. 여기서, 코일(512, 522, 532, 542)은 도 2 내지 6의 실시예에 따른 카메라에서 코일 구동부(72C)를 의미하고, 마그넷(514, 524, 534, 544)은 도 2 내지 6의 실시예에 따른 카메라에서 마그넷 구동부(72M)를 의미할 수 있다. 이때, 제1 구동부(510)의 마그넷(514) 및 제2 구동부(520)의 마그넷(524)은 렌즈 지지 부재(2126)의 제1 측에서 서로 이격되어 배치되고, 제1 구동부(510)의 코일(512) 및 제2 구동부(520)의 코일(522)은 렌즈 지지 부재(2126)의 제1 측에 대향하는 액추에이터 아웃라인(2200)의 한 면에서 제1 구동부(510)의 마그넷(514) 및 제2 구동부(520)의 마그넷(524)과 소정 간격으로 이격되도록 쌍을 이루어 배치될 수 있다. 이와 마찬가지로, 제3 구동부(530)의 마그넷(534) 및 제4 구동부(540)의 마그넷(544)은 렌즈 지지 부재(2126)의 제2 측에서 서로 이격되어 배치되고, 제3 구동부(530)의 코일(532) 및 제4 구동부(540)의 코일(542)은 렌즈 지지 부재(2126)의 제2 측에 대향하는 액추에이터 아웃라인(2200)의 한 면에서 제3 구동부(530)의 마그넷(534) 및 제4 구동부(540)의 마그넷(544)과 소정 간격으로 이격되도록 쌍을 이루어 배치될 수 있다. 이에 따라, 액추에이터(500)의 제1 구동부(510), 제2 구동부(520), 제3 구동부(530) 및 제4 구동부(540)는 직사각 형태로 배치될 수 있다.
도 10(a) 및 도 10(b)를 참조하면, 이미지 센서(2130)가 4:3 또는 16:9의 비율로 직사각 형상을 가질 경우, 이미지 센서(2130)의 장변 측에는 구동부를 배치하지 않으므로, 렌즈 지지 유닛(2126)과 액추에이터 아웃라인(2200) 사이에 추가의 공간을 확보할 필요가 없으며, 이에 따라 카메라를 소형으로 구현할 수 있다. 또한, 도 10(b)와 같이, 렌즈의 움직임이 이미지 센서(2130) 주변에 한정되므로, 보정의 정밀도가 높아지며, 액추에이터의 전력 소모도 줄일 수 있다.
편의를 위하여, 도 9(a)와 같이 배치된 액추에이터를 대칭 액추에이터라 하고, 도 10(a)와 같이 배치된 액추레이터를 비대칭 액추에이터라 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 제어 방법을 구체적으로 설명한다. 이하, 떨림 보정 방법을 예로 들어 설명하지만, 이로 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에서 설명하는 액추에이터의 제어 방법은 오토포커싱에도 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다.
도 11은 도 9에서 예시하는 액추에이터에서의 2채널 제어 구조를 나타내고, 도 12는 도 9에서 예시하는 액추에이터에서의 제어 값 산출을 위한 원리를 나타내며, 도 13은 도 9에서 예시하는 액추에이터에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 전술한 바와 같이 액추에이터(400)는 제1 구동부(410), 제2 구동부(420), 제3 구동부(430) 및 제4 구동부(440)를 포함하며, 상하 방향으로 배치되어 서로 마주보는 제3 구동부(430) 및 제4 구동부(440)는 제1 채널(C1)을 이루고, 좌우 방향으로 배치되어 서로 마주보는 제1 구동부(410) 및 제2 구동부(420)는 제2 채널(C2)을 이루는 것으로 가정한다. 제1 채널(C1)의 코일(432, 442)에는 제1 전류가 인가되며, 제1채널(C1)의 코일(432,442)은 서로 반대 방향으로 권선되어 있어 제1 채널(C1)의 마그넷(434, 444)은 서로 반대 극성을 가지고, 제2 채널(C2)의 코일(412, 422)에는 제2 전류가 인가되며, 제2채널(C2)의 코일(412,422)은 서로 반대 방향으로 권선되어 있어 제2 채널(C2)의 마그넷(414, 424)은 서로 반대 극성을 가진다.
도 12를 참조하면, 제1 구동부(410), 제2 구동부(420), 제3 구동부(430) 및 제4 구동부(440)는 액추에이터의 x축 및 y축 상에 있으며, 제3 구동부(430)와 제4 구동부(440) 간의 제1 채널(C1)과 제1 구동부(410) 및 제2 구동부(420) 간의 제2 채널(C2)은 서로 직교한다.
여기서, a는 제1 채널(C1)에 배치된 구동부들 간의 거리를 나타내는 값이고, b는 제2 채널(C2)에 배치된 구동부들 간의 거리를 나타내는 값이다. 액추에이터(400)가 도 9에 도시된 바와 같이 정사각 형태로 배치된 경우, a와 b는 동일할 수 있다.
더욱 구체적인 실시예로, 표 1 및 도 13을 참조하면, 출력벡터의 각도(θ)가 0이고, 출력벡터의 크기인 r이 1인 경우, 제1 채널(C1)에 인가되는 제1 전류는 0이고, 제2 채널(C2)에 인가되는 제2 전류는 1이며, 제2 채널(C2)의 제1 구동부(410)와 제2 구동부(420)는 반대 극성을 가질 수 있다. 출력벡터의 각도(θ)가 π/4이고, 출력벡터의 크기인 r이 1인 경우, 제1 채널(C1)에 인가되는 제1 전류는 0.7이고, 제2 채널(C2)에 인가되는 제2 전류는 0.7로 동일하며, 제1 채널(C1)의 제3 구동부(430)와 제4 구동부(440)는 반대 극성을 가지고, 제2 채널(C2)의 제1 구동부(410)와 제2 구동부(420)는 반대 극성을 가질 수 있다. 출력벡터의 각도(θ)가 π/2이고, 출력벡터의 크기인 r이 1인 경우, 제1 채널(C1)에 인가되는 제1 전류는 1이고, 제2 채널(C2)에 인가되는 제2 전류는 0이며, 제1 채널(C1)의 제3 구동부(430)와 제4 구동부(440)는 반대 극성을 가질 수 있다. 출력벡터의 각도(θ)가 3π/4이고, 출력벡터의 크기인 r이 1인 경우, 제1 채널(C1)에 인가되는 제1 전류는 0.7이고, 제2 채널(C2)에 인가되는 제2 전류는 -0.7이며, 제1 채널(C1)의 제3 구동부(430)와 제4 구동부(440)는 반대 극성을 가지고, 제2 채널(C2)의 제1 구동부(410)와 제2 구동부(420)는 반대 극성을 가질 수 있다.
No. | 각도(θ) | R | r/2 | ||
C1(*r) | C2(*r) | C1(*r) | C2(*r) | ||
1 | 0 | 1 | 0 | 0.5 | 0 |
2 | π/4 | 0.7 | 0.7 | 0.35 | 0.35 |
3 | π/2 | 0 | 1 | 0 | 0.5 |
4 | 3π/4 | -0.7 | 0.7 | -0.35 | 0.35 |
5 | π | -1 | 0 | -0.5 | 0 |
6 | 5π/4 | -0.7 | -0.7 | -0.35 | -0.35 |
7 | 3π/2 | 0 | -1 | 0 | -0.5 |
8 | 7π/4 | 0.7 | -0.7 | 0.35 | -0.35 |
도 14는 도 9에서 예시하는 액추에이터에서의 2채널 제어 구조를 나타내고, 도 15 내지 도 16은 도 10에서 예시하는 액추에이터에서의 제어 값 산출을 위한 원리를 나타내며, 도 17은 도 10에서 예시하는 액추에이터에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 14를 참조하면, 전술한 바와 같이 액추에이터(500)는 제1 구동부(510), 제2 구동부(520), 제3 구동부(530) 및 제4 구동부(540)를 포함하며, 제1 구동부(510)와 제2 구동부(520) 간의 거리 및 제3 구동부(530)와 제4 구동부(540) 간의 거리를 나타내는 제1 거리의 방향을 상하 방향이라 하고, 제1 구동부(510)와 제3 구동부(530) 간의 거리 및 제2 구동부(520)와 제4 구동부(540) 간의 거리를 나타내는 제2 거리의 방향을 좌우 방향이라 하며, 제1 구동부(510)와 제4 구동부(540) 간의 방향 및 제2 구동부(520)와 제3 구동부(530) 간의 방향을 대각 방향이라 한다.
대각 방향으로 배치되어 마주보는 제2 구동부(520) 및 제3 구동부(530)는 제1 채널(C1)을 이루고, 또 다른 대각 방향으로 배치되어 마주보는 제1 구동부(510) 및 제4 구동부(540)는 제2 채널(C2)을 이루며, 제1 채널(C1)에 인가되는 제1 전류는 제2 구동부(520)와 제3 구동부(530)를 제어하고, 제2 채널(C2)에 인가되는 제2 전류는 제1 구동부(510)와 제4 구동부(540)를 제어한다.
제1 채널(C1)의 코일(522, 532)에는 제1 전류가 인가되며, 제1 채널(C1)의 마그넷(524, 534)은 극성이 서로 반대이고, 제2 채널(C2)의 코일(512, 542)에는 제2 전류가 인가되며, 제2 채널(C2)의 마그넷(514, 544)는 극성이 서로 반대이다. 이에 따라, 제1 구동부(510)와 제4 구동부(540)는 서로 다른 방향으로 움직이며, 제2 구동부(520)와 제3 구동부(530)는 서로 다른 방향으로 움직일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 구동부(510)와 제2 구동부(520) 사이의 제1 거리(d1)가 제1 구동부(510)와 제3 구동부(530) 사이의 제2 거리(d2)와 서로 다른 경우, 즉 제1 채널(C1)과 제2 채널(C2)은 서로 직교 하지 않고, 비대칭으로 배치된 액추에이터(500)인 경우, 대각 방향으로 배치되는 제1 채널(C1)에 인가되는 제1 전류의 전류 값 및 또 다른 대각 방향으로 배치되는 제2 채널(C2)에 인가되는 제2 전류의 전류 값은 제1 거리(d1), 제2 거리(d2) 및 렌즈(2124)의 틸팅 방향을 이용하여 결정된다.
렌즈(2124)가 제1 거리(d1)의 방향인 상하 방향 또는 제2 거리(d2)의 방향인 좌우 방향으로 움직일 때 제1 전류의 절대 값과 제2 전류의 절대 값은 동일하지만, 렌즈(2124)가 대각 방향으로 움직일 때 제1 전류의 절대 값과 제2 전류의 절대 값은 서로 상이하다.
또한, 상하 방향인 제1 거리(d1)가 좌우 방향인 제2 거리(d2)보다 짧은 경우, 렌즈(2124)가 좌우 방향으로 소정 값으로 틸팅될 때의 제1 전류의 절대 값은 렌즈(2124)가 상하 방향으로 동일한 소정 값으로 틸팅될 때의 제1 전류의 절대 값보다 크고, 렌즈(2124)가 좌우 방향으로 소정 값으로 틸팅될 때의 제2 전류의 절대 값은 렌즈(2124)가 상하 방향으로 동일한 소정 값으로 틸팅될 때의 제2 전류의 절대 값보다 크다.
한편, 전술한 바와 같이, 떨림 보정은 렌즈(2124)의 광축이 틀어진 양을 보상하는 방법으로 수행될 수 있으며, 이를 위하여 광학적 이미지 안정화 또는 전기적 이미지 안정화가 수행될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 비대칭 액추에이터인 경우, 제1 채널(C1)과 제2 채널(C2)이 서로 직교하는 관계가 아닌 경우, 추가적인 벡터 변환이 필요하다.
도 15(a)을 참조하면, 광축의 틀어진 정도는 구좌표의 형태인 각도의 크기로 표현될 수 있으며, 이는 도 15(b)에 도시한 바와 같이 직각 좌표의 값으로 변환될 수 있다. 마지막으로, 도 15(c)에 도시된 바와 같이, 제1 채널(C1)과 제2 채널(C2)의 배치 형태로 변환되며, 이는 비례 상수(a)를 곱한 전류량으로 제어될 수 있다.
더욱 구체적으로, 도 16을 참조하면, 제1 구동부(510)와 제4 구동부(540)는 대각 방향에 있고, 제2 구동부(520)와 제3 구동부(530)는 또 다른 대각 방향에 있으며, 제2 구동부(520)와 제3 구동부(530) 간의 제1 채널(C1)은 제1 구동부(510)와 제4 구동부(540) 간의 제2 채널(C2)과 서로 직교하지 않는다.
여기서, a는 제1 구동부(510)와 제2 구동부(520) 간의 거리를 나타내는 값이고, b는 제1 구동부(510)와 제3 구동부(530) 간의 거리를 나타내는 값이다. 여기서, a는 b보다 작은 것을 예로 들어 설명한다.
더욱 구체적인 실시예로, 표 2 및 도 17을 참조하면, a=0.5이고, b=1이며, 출력벡터의 크기인 r이 1인것을 가정할 경우, 출력벡터의 각도(θ)가 0이면, 제1 채널(C1)에 인가되는 제1 전류의 절대 값은 1이고, 제2 채널(C2)에 인가되는 제2 전류의 절대 값은 1이며, 제1 채널(C1)의 제2 구동부(520)와 제3 구동부(530)는 서로 반대의 극성을 가지고, 제2 채널(C2)의 제1 구동부(510)와 제4 구동부(540)는 서로 반대의 극성을 가질 수 있다. 즉, 이로부터 렌즈(2124)가 좌우 방향으로 움직일 경우 제1 채널에 인가되는 제1 전류의 절대 값과 제2 채널에 인가되는 제2 전류의 절대 값은 동일함을 알 수 있다.
다음으로, 출력벡터의 각도(θ)가 π/4인 경우, 제1 채널(C1)에 인가되는 제1 전류의 절대 값은 1.05이고, 제2 채널(C2)에 인가되는 제2 전류의 절대 값은 0.35로 서로 상이하며, 제1 채널(C1)의 제2 구동부(520)와 제3 구동부(530)는 서로 반대의 극성을 가지고, 제2 채널(C2)의 제1 구동부(510)와 제4 구동부(540)는 서로 반대의 극성을 가질 수 있다. 그리고, 출력벡터의 각도(θ)가 3π/4인 경우, 제1 채널(C1)에 인가되는 제1 전류의 절대 값은 0.35이고, 제2 채널(C2)에 인가되는 제2 전류의 절대 값은 1.05로 서로 상이하며, 제1 채널(C1)의 제2 구동부(520)와 제3 구동부(530)는 서로 반대의 극성을 가지고, 제2 채널(C2)의 제1 구동부(510)와 제4 구동부(540)는 서로 반대의 극성을 가질 수 있다. 이로부터, 렌즈(2124)가 대각 방향으로 움직일 경우, 제1 채널에 인가되는 제1 전류의 절대 값과 제2 채널에 인가되는 제2 전류의 절대 값은 상이함을 알 수 있다.
다음으로, 출력벡터의 각도(θ)가 π/2이면, 제1 채널(C1)에 인가되는 제1 전류의 절대 값은 0.5이고, 제2 채널(C2)에 인가되는 제2 전류의 절대 값은 0.5이며, 제1 채널(C1)의 제2 구동부(520)와 제3 구동부(530)는 서로 반대의 극성을 가지고, 제2 채널(C2)의 제1 구동부(510)와 제4 구동부(540)는 서로 반대의 극성을 가질 수 있다. 즉, 이로부터 렌즈(2124)가 상하 방향으로 움직일 경우 제1 채널에 인가되는 제1 전류의 절대 값과 제2 채널에 인가되는 제2 전류의 절대 값은 동일함을 알 수 있다.
또한, 출력벡터의 각도(θ)가 0인 경우와 π/2인 경우를 비교하면, 렌즈(2124)가 좌우 방향으로 움직일 때의 제1 전류의 절대 값 및 제2 전류의 절대 값 각각은 렌즈(2124)가 상하 방향으로 움직일 때의 제1 전류의 절대 값 및 제2 전류의 절대 값보다 크다는 것을 알 수 있다.
No. | 각도(θ) | r | r/2 | ||
C1(*r) | C2(*r) | C1(*r) | C2(*r) | ||
1 | 0 | 1 | 1 | 0.5 | 0.5 |
2 | π/4 | 1.05 | 0.35 | 0.525 | 0.175 |
3 | π/2 | 0.5 | -0.5 | 0.25 | -0.25 |
4 | 3π/4 | -0.35 | -1.05 | -0.175 | -0.525 |
5 | π | -1 | -1 | -0.5 | -0.5 |
6 | 5π/4 | -1.05 | -0.35 | -0.525 | -0.175 |
7 | 3π/2 | -0.5 | 0.5 | -0.25 | 0.25 |
8 | 7π/4 | 0.35 | 1.05 | 0.175 | 0.525 |
이로부터, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터 제어 장치는 카메라를 소형화시킬 수 있으며, 광축에 수직하는 면 상의 모든 방향으로 렌즈를 정밀하게 이동시킬 수 있다.
본 명세서에서, 액추에이터가 렌즈의 광경로를 변경하는 실시예를 중심으로 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터가 이미지 센서를 이동시키도록 배치되어 이미지 센서를 이동시키는 것에 의하여 오토포커싱 기능 또는 떨림 보정 기능을 수행할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액추에이터 제어 장치 및 방법은 일반적인 RGB 카메라뿐만 아니라, 깊이 정보를 추출하는 IR 카메라 또는 TOF 카메라 등에도 적용될 수 있다.
한편, 이상에서는 OIS용 액추에이터와 AF 또는 Zoom용 액추에이터를 포함하는 카메라 모듈을 중심으로 설명하고 있으며, 특히 도 4a 및 도 4b에서는 주밍 기능 또는 AF 기능을 하는 제1 액추에이터(1100)의 렌즈 어셈블리가 가이드 핀에 의하여 가이드되는 핀 타입을 예로 들어 설명하고 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 주밍 기능 또는 AF 기능을 하는 액추에이터는 볼에 의하여 가이드되는 볼 타입일 수도 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 AF 또는 Zoom용 액추에이터의 사시도이며, 도 19는 도 18에 도시된 실시예에 따른 액추에이터에서 일부 구성이 생략된 사시도이고, 도 20은 도 18에 도시된 실시예에 따른 액추에이터에서 일부 구성이 생략된 분해 사시도이다.
도 18을 참조하면, 실시예에 따른 액추에이터는(2100)은 베이스(2020)와, 베이스(2020) 외측에 배치되는 회로기판(2040)과 구동부(2142) 및 제3 렌즈 어셈블리(2130)를 포함할 수 있다.
도 19는 도 18에서 베이스(2020)와 회로기판(2040)이 생략된 사시도이며, 도 19를 참조하면, 실시예에 따른 액추에이터(2100)는 제1 가이드부(2210), 제2 가이드부(2220), 제1 렌즈 어셈블리(2110), 제2 렌즈 어셈블리(2120), 구동부(2141), 구동부(2142)를 포함할 수 있다.
구동부(2141)와 구동부(2142)는 코일 또는 마그넷을 포함할 수 있다.
예를 들어, 구동부(2141)와 구동부(2142)가 코일을 포함하는 경우, 구동부(2141)는 제1 코일부(2141b)와 제1 요크(2141a)를 포함할 수 있고, 구동부(2142)는 제2 코일부(2142b)와 제2 요크(2142a)를 포함할 수 있다.
또는 이와 반대로 구동부(2141)와 구동부(2142)가 마그넷을 포함할 수도 있다.
도 20에 도시된 x-y-z 축 방향에서, z축은 광축(optic axis) 방향 또는 이와 평행방향을 의미하며, xz평면은 지면을 나타내며, x축은 지면(xz평면)에서 z축과 수직인 방향을 의미하고, y축은 지면과 수직방향을 의미할 수 있다.
도 20을 참조하면, 실시예에 따른 액추에이터(2100)는 베이스(2020), 제1 가이드부(2210), 제2 가이드부(2220), 제1 렌즈 어셈블리(2110), 제2 렌즈 어셈블리(2120), 제3 렌즈 어셈블리(2130)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 액추에이터(2100)는 베이스(2020)와, 베이스(2020)의 일측에 배치되는 제1 가이드부(2210)와, 베이스(2020)의 타측에 배치되는 제2 가이드부(2220)와, 제1 가이드부(2210)와 대응되는 제1 렌즈 어셈블리(2110)와, 제2 가이드부(2220)와 대응되는 제2 렌즈 어셈블리(2120)와, 제1 가이드부(2210)와 제1 렌즈 어셈블리(2110) 사이에 배치되는 제1 볼(2117)(도 21a 참조) 및 제2 가이드부(2220)와 제2 렌즈 어셈블리(2120) 사이에 배치되는 제2 볼(미도시)을 포함할 수 있다.
또한 실시예는 광축 방향으로 제1 렌즈 어셈블리(2110) 앞에 배치되는 제3 렌즈 어셈블리(2130)를 포함할 수 있다.
도 19와 도 20을 참조하면, 실시예는 베이스(2020)의 제1 측벽에 인접하게 배치되는 제1 가이드부(2210)와, 베이스(2020)의 제2 측벽에 인접하게 배치되는 제2 가이드부(2220)를 포함할 수 있다.
제1 가이드부(2210)는 제1 렌즈 어셈블리(2110)와 베이스(2020)의 제1 측벽 사이에 배치될 수 있다.
제2 가이드부(2220)는 제2 렌즈 어셈블리(2120)와 베이스(2020)의 제2 측벽 사이에 배치될 수 있다. 베이스(2020)의 제1 측벽과 제2 측벽은 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
실시예에 의하면, 베이스(2020) 내에 정밀하게 수치 제어된 제1 가이드부(2210)와 제2 가이드부(2220)가 결합된 상태에서 렌즈 어셈블리가 구동됨에 따라 마찰 토크를 감소시켜 마찰 저항을 저감함으로써 주밍(zooming) 시 구동력의 향상, 소비전력의 감소 및 제어특성 향상 등의 기술적 효과가 있다.
이에 따라 실시예에 의하면 주밍(zooming) 시, 마찰 토크를 최소화하면서도 렌즈의 디센터(decent)나 렌즈 틸트(tilt), 렌즈군과 이미지센서의 중심축이 얼라인 되지 않는 현상 발생을 방지하여 화질이나 해상력을 현저히 향상시킬 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
특히, 본 실시예에 의하면, 베이스 자체에 가이드레일을 배치하지 않고, 베이스(2020)와 별도 형성되어 조립되는 제1 가이드부(2210), 제2 가이드부(2220)를 별도로 채용함에 따라 사출 방향에 따라 구배 발생을 방지할 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.
실시예에서 제1 가이드부(2210), 제2 가이드부(2220)는 X축으로 사출되어 사출되는 길이가 베이스(2020)보다 짧을 수 있으며, 이경우 제1 가이드부(2210), 제2 가이드부(2220)에 레일이 배치된 경우 사출 시 구배 발생을 최소화할 수 있으며, 레일의 직선이 틀어질 가능성이 낮은 기술적 효과가 있다.
더욱 구체적으로, 도 21a는 도 20에 도시된 실시예에 따른 액추에이터에서 제1 렌즈 어셈블리(2110)의 사시도이며, 도 21b는 도 21a에 도시된 제1 렌즈 어셈블리(2110)에서 일부 구성이 제거된 사시도이다.
잠시 도 20을 참조하면, 실시예는 제1 가이드부(2210)를 따라 이동하는 제1 렌즈 어셈블리(2110)와, 제2 가이드부(2220)를 따라 이동하는 제2 렌즈 어셈블리(2120)를 포함할 수 있다.
다시 도 21a를 참조하면, 제1 렌즈 어셈블리(2110)는 제1 렌즈(2113)가 배치되는 제1 렌즈 배럴(2112a)과 구동부(2116)가 배치되는 제1 구동부 하우징(2112b)을 포함할 수 있다. 제1 렌즈 배럴(2112a)과 제1 구동부 하우징(2112b)은 제1하우징일 수 있고, 제1하우징은 배럴 또는 경통 형상일 수 있다. 구동부(2116)는 마그넷 구동부 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 경우에 따라 코일이 배치될 수도 있다.
또한 제2 렌즈 어셈블리(2120)는 제2 렌즈(미도시)가 배치되는 제2 렌즈 배럴(미도시)과 구동부(미도시)가 배치되는 제2 구동부 하우징(미도시)을 포함할 수 있다. 제2 렌즈 배럴(미도시)과 제2 구동부 하우징(미도시)은 제2하우징일 수 있고, 제2하우징은 배럴 또는 경통 형상일 수 있다. 구동부는 마그넷 구동부 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 경우에 따라 코일이 배치될 수도 있다.
구동부(2116)는 두 개의 제1 레일(2212)과 대응할 수 있다.
실시예는 단일 또는 복수의 볼을 이용하여 구동할 수 있다. 예를 들어, 실시예는 제1 가이드부(2210)와 제1 렌즈 어셈블리(2110) 사이에 배치되는 제1 볼(2117) 및 제2 가이드부(2220)와 제2 렌즈 어셈블리(2120) 사이에 배치되는 제2 볼(미도시)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 실시예는 제1 볼(2117)은 제1 구동부 하우징(2112b)의 상측에 배치되는 단일 또는 복수의 제1-1 볼(2117a)과 제1 구동부 하우징(2112b)의 하측에 배치되는 단일 또는 복수의 제1-2 볼(2117b)을 포함할 수 있다.
실시예에서 제1 볼(2117) 중 제1-1 볼(2117a)은 제1 레일(2212) 중 하나인 제1-1 레일(2212a)을 따라 이동하고, 제1 볼(2117) 중 제1-2 볼(2117b)은 제1 레일(2212) 중 다른 하나인 제1-2 레일(2212b)을 따라 이동할 수 있다.
실시예에 의하면, 제1 가이드부가 제1-1 레일과 제1-2 레일을 구비함으로써, 제1-1 레일과 제1-2 레일이 제1 렌즈 어셈블리(2110)를 가이드함으로써 제1 렌즈 어셈블리(2110)가 이동 시 제2 렌즈 어셈블리(2110)와 광축 얼라인의 정확도를 높일 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 21b를 참조하면, 실시예에서 제1 렌즈 어셈블리(2110)는 제1볼(2117)이 배치되는 제1 어셈블리 홈(2112b1)을 포함할 수 있다. 제2 렌즈 어셈블리(2120)는 제2 볼이 배치되는 제2 어셈블리 홈(미도시)을 포함할 수 있다.
제1 렌즈 어셈블리(2110)의 제1 어셈블리 홈(2112b1)은 복수 개일 수 있다. 이때 광축방향을 기준으로 복수 개의 제1 어셈블리 홈(2112b1) 중 두 개의 제1 어셈블리 홈(2112b1) 사이의 거리는 제1 렌즈 배럴(2112a)의 두께보다 길 수 있다.
실시예에서 제1 렌즈 어셈블리(2110)의 제1 어셈블리 홈(2112b1)은 V형상일 수 있다. 또한 제2 렌즈 어셈블리(2120)의 제2 어셈블리 홈(미도시)은 V형상일 수 있다. 제1 렌즈 어셈블리(2110)의 제1 어셈블리 홈(2112b1)은 V형상 외에 U형상 또는 제1 볼(2117)과 2점 또는 3점에서 접촉하는 형상 일 수 있다. 제2 렌즈 어셈블리(2120)의 제2 어셈블리 홈(미도시)은 V형상 외에 U형상 또는 제2 볼과 2점 또는 3점에서 접촉하는 형상일 수 있다.
도 20과 도 21a를 참조하면, 실시예에서 제1 가이드부(2210), 제1볼(2117) 및 제1 어셈블리 홈(2112b1)은 제1 측벽에서 제2 측벽을 향하는 가상의 직선 상에 배치될 수 있다. 제1 가이드부(2210), 제1 볼(2117) 및 제1 어셈블리 홈(2112b1)은 제1 측벽에서 제2 측벽 사이에 배치될 수 있다.
다음으로 도 22는 도 20에 도시된 실시예에 따른 액추에이터에서 제3 렌즈 어셈블리(2130)의 사시도이다.
도 22를 참조하면, 실시예에서 제3 렌즈 어셈블리(2130)는 제3 하우징(2021), 제3 배럴(2131) 및 제3 렌즈(2133)를 포함할 수 있다.
실시예에서 제3 렌즈 어셈블리(2130)는 제3 배럴(2131) 상단에 배럴부 리세스(2021r)를 구비됨으로써 제3 렌즈 어셈블리(2130)의 제3 배럴(2131)의 두께를 일정하게 맞출 수 있으며, 사출물의 량을 줄여서 수치관리의 정확도를 높임일 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
또한 실시예에 의하면, 제3 렌즈 어셈블리(2130)는 제3 하우징(2021)에 하우징리브(2021a)와 하우징 리세스(2021b)를 구비할 수 있다.
실시예에서 제3 렌즈 어셈블리(2130)는 제3 하우징(2021)에 하우징 리세스(2021b)를 구비함으로써 사출물의 량을 줄여서 수치관리의 정확도를 높임과 동시에 제3 하우징(2021)에 하우징 리브(2021a)를 구비하여 강도를 확보할 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 렌즈의 광경로를 변경하는 액추에이터; 및상기 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하고,상기 액추에이터는 렌즈 지지 부재의 제1 측에 배치되는 제1 구동부와 제2 구동부, 및 상기 렌즈 지지 부재의 제2 측에 배치되는 제3 구동부와 제4 구동부를 포함하고,상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부 사이의 제1 거리는 상기 제1 구동부와 상기 제3 구동부 사이의 제2 거리와 서로 다르고,상기 제1 구동부 및 상기 제4 구동부는 서로 대각 방향에 위치하고,상기 제어부는 상기 제2 구동부와 상기 제3 구동부에 제1 전류를 인가하고,상기 제어부는 상기 제1 구동부와 상기 제4 구동부에 제2 전류를 인가하고,상기 렌즈가 대각 방향으로 움직일 때 상기 제1 전류의 절대값과 상기 제2 전류의 절대값이 서로 다른 액추에이터 제어 장치.
- 렌즈의 광경로를 변경하는 액추에이터; 및상기 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하고,상기 액추에이터는 렌즈 지지 부재의 제1 측에 배치되는 제1 구동부와 제2 구동부, 및 상기 렌즈 지지 부재의 제2 측에 배치되는 제3 구동부와 제4 구동부를 포함하고,상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부 사이의 제1 거리는 상기 제1 구동부와 상기 제3 구동부 사이의 제2 거리와 서로 다르고,상기 제어부는 상기 제2 구동부와 상기 제3 구동부에 제1 전류를 인가하고,상기 제어부는 상기 제1 구동부와 상기 제4 구동부에 제2 전류를 인가하고,상기 제1 전류의 전류값 및 상기 제2 전류의 전류값은 상기 제1 거리, 상기 제2 거리 및 상기 렌즈의 틸팅 방향 중 적어도 하나를 이용하여 결정되는 액추에이터 제어 장치.
- 제2항에 있어서,상기 제1 구동부 및 상기 제4 구동부는 서로 대각 방향에 위치하고,상기 렌즈가 대각 방향으로 움직일 때 상기 제1 전류의 절대값과 상기 제2 전류의 절대값이 서로 다른 액추에이터 제어 장치.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 렌즈가 상기 제1 거리의 방향인 상하 방향 또는 상기 제2 거리의 방향인 좌우 방향으로 움직일 때 상기 제1 전류의 절대값과 상기 제2 전류의 절대값이 서로 동일한 액추에이터 제어 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 제1 전류의 전류값 및 상기 제2 전류의 전류값은 상기 렌즈의 틸팅 방향에 따라 달라지는 액추에이터 제어 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 제3 구동부와 상기 제4 구동부 사이의 거리는 상기 제1 거리이고,상기 제2 구동부와 상기 제4 구동부 사이의 거리는 상기 제2 거리인 액추에이터 제어 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 짧은 액추에이터 제어 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 제1 구동부와 상기 제4 구동부는 서로 다른 방향으로 움직이는 액추에이터 제어 장치.
- 제4항에 있어서,상기 렌즈가 상기 좌우방향으로 틸팅될 때의 상기 제1 전류의 절대값은 상기 렌즈가 상기 상하방향으로 틸팅될 때의 상기 제1 전류의 절대값보다 큰 액추에이터 제어 장치.
- 렌즈의 틸팅 방향을 감지하는 단계,상기 렌즈의 틸팅 방향에 따라 상기 렌즈의 움직임을 제어하는 신호를 생성하는 단계,상기 제어하는 신호에 따라 상기 렌즈의 틸팅 방향을 보정하는 단계를 포함하고,상기 틸팅 방향을 보정하는 단계는 상기 렌즈를 움직이는 구동부들 간 거리, 상기 렌즈를 움직이는 구동부들의 위치 및 감지된 렌즈의 틸팅 방향에 기반하여 상기 구동부들에게 인가되는 전류의 전류값을 결정하고,보정되는 렌즈의 틸팅 방향에 따라 인가되는 전류의 전류 값이 다른 카메라의 떨림 보정 방법.
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