KR101630731B1 - 변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템 - Google Patents

변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템 Download PDF

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변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템이 개시된다. 상기 시스템은, 지그 위에 재치되는 액츄에이터; 상기 액츄에이터의 다수의 위치에 레이저 광을 조사하여 상기 액츄에이터의 움직임에 따른 변위를 감지하는 변위센서; 상기 변위센서에서 감지되는 변위를 아날로그 신호로 변환하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러에서 변환된 아날로그 신호를 중계하는 중계기; 및 상기 중계기에서 중계된 신호를 받아 상기 액츄에이터의 변위에 따른 틸트를 기설정된 알고리즘으로 측정함과 아울러 상기 액츄에이터의 구동전압을 출력하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 수신한 변위에 기초하여 상기 알고리즘을 이용하여 가상의 평면을 구성하고 이들 평면 간의 사이 각을 이용하여 틸트 값을 측정한다.
휴대폰 카메라, 카메라 모듈, 액츄에이터, 변위센서, 가상평면

Description

변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템{SYSTEM FOR MEASURING TILT AND PERFORMANCE OF CELLULAR PHONE'S CAMERA}
본 발명은 변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템에 관한 것이다.
최근 들어 휴대폰은 상대방과의 음성 및 문자 전송은 물론 사진촬영, 음악녹음, DMB 방송 수신 등의 기능을 할 수 있는 것이 보편화 되어 있어, 휴대폰 하나로 일상 업무에서 편리하게 사용하고 있다.
이와 같이 다양한 기능을 수행하는 휴대폰의 사진촬영기능을 수행하는 카메라모듈은 피사체의 반사광을 입사 받는 렌즈, 렌즈와 결합하여 전후진 이동하면서 피사체와 초점을 맞추는 코일이 귄취된 보빈, 보빈의 외측에 전자력으로 보빈을 전진시키는 마그네트가 구비된 하우징 및 인쇄회로기판을 포함하는 액츄에이터로 구성되어 사진촬영기능 수행시 액츄에이터의 보빈과 마그네트 간에 작용하는 플레밍의 왼손법칙에 의하여 보빈을 전후진 이동시키면서 렌즈로 피사체와의 초점을 맞추어 촬영하도록 되어 있다.
그러나 휴대폰의 카메라모듈은 조립 결함이나 부품 자체 결함 및 기타 요인 등에 의하여 종종 구동 성능 특성에 변화가 발생하게 된다.
특히 카메라모듈의 액츄에이터 구동 성능 특성에 변화가 발생하였을 경우, 액츄에이터의 보빈은 피사체와 정확한 거리(지점)에서 촬영이 이루어지지 않고 촬영 지점을 벗어난 곳에서 촬영이 이루어지게 되어 해상도가 떨어지게 되는 결함을 보이는 문제점이 있다.
그래서 조립이 완료된 액츄에이터는 구동 성능 특성을 측정하게 되는데, 이 중에서 액츄에이터의 틸트(경사도)를 측정하기 위해서는 레이저 광을 조사하여 반사되는 광신호를 수신하여 거리 차이를 측정하여 각도로 환산하여 틸트를 계산하였다. 특히, 다이나믹 틸트(dynamic tilt)를 계산하기 위해 전압, 전류 및 변위에 대한 틸트 량을 연속하여 표현함으로써 액츄에이터의 구동 중의 틸트 량을 나타낸다.
종래 이러한 틸트 값을 계산하기 위해 액츄에이터에는 더미 렌즈(dumy lens)나 리얼 렌즈(real lens) 위에 반사체를 장착하여야 한다.
그러나, 이러한 종래의 구조에 의하면, 다음과 같은 문제점들이 발생한다.
먼저, 더미 렌즈나 리얼 렌즈 위에 설치되는 반사체의 평탄도와 반사체의 종류에 따라 측정값의 차이가 발생하며, 반사체의 마모 정도에 따라 측정값의 차이가 발생한다.
또한, 더미 렌즈나 리얼 렌즈를 보빈에 조립해야 하는데, 더미 렌즈의 경우는 보빈의 평탄도가 확보되어야 측정값이 정확해지며, 리얼 렌즈의 경우는 나사 결합을 해야하기 때문에 제조과정에서 시간이 많이 소모된다,
따라서, 본 발명의 목적은 작업성이 우수하고 측정 데이터의 정확도가 향상되는 변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템을 제공한다.
상기의 목적은, 지그 위에 재치되는 액츄에이터; 상기 액츄에이터의 다수의 위치에 레이저 광을 조사하여 상기 액츄에이터의 움직임에 따른 변위를 감지하는 변위센서; 상기 변위센서에서 감지되는 변위를 아날로그 신호로 변환하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러에서 변환된 아날로그 신호를 중계하는 중계기; 및 상기 중계기에서 중계된 신호를 받아 상기 액츄에이터의 변위에 따른 틸트를 기설정된 알고리즘으로 측정함과 아울러 상기 액츄에이터의 구동전압을 출력하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 수신한 변위에 기초하여 상기 알고리즘을 이용하여 가상의 평면을 구성하고 이들 평면 간의 사이 각을 이용하여 틸트 값을 측정하는 변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템에 의해 달성된다.
상기의 구성에 의하면, 액츄에이터에 더미나 리얼 렌즈를 사용하지 않고 액츄에이터의 보빈에 직접 레이저 광을 조사하기 때문에 작업성이 우수하고 측정 데이터의 정확도가 향상된다.
이하 첨부되는 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 틸트 및 성능 측정시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 틸트 및 성능 측정시스템은 지그(10), 액츄에이터(20), 변위센서(30), 컨트롤러(40), 중계기(50), 컴퓨터(60), 및 증폭기(70)를 포함한다.
지그(10)는 측정하고자 하는 액츄에이터(20)를 재치 고정하며, 액츄에이터(20)를 X, Y, 및 Z축 단으로 고정하도록 구성된다.
액츄에이터(20)는 카메라모듈의 구동부로서, 촬영하고자 하는 피사체에 대하여 초점을 맞추기 위해 전후진 구동한다. 본 발명에 따르면, 액츄에이터(20)에는 종래와 달리 더미 렌즈나 리얼 렌즈가 장착되지 않으며, 후술하는 바와 같이, 액츄에이터(20)의 상부에 설치된 변위센서(30)로부터 조사되는 레이저 광을 보빈에서 직접 반사시킨다.
변위센서(30)는, 상기한 바와 같이, 3개 이상(31, 32, 33)을 한 쌍으로 하며, 지그(10)에 고정된 액츄에이터(20) 자체에 레이저 광을 발사하여 액츄에이터(20)의 움직임(변위)에 따른 레이저 광의 변위를 감지한다. 각각의 변위센서(31, 32, 33)는 레이저 발광부와 수광부로 구성된다.
컨트롤러(40)는 변위센서(30)로부터 감지되어 입력되는 레이저 광 신호를 전기적인 아날로그 신호로 변환하여 출력하며, 가령 엔코더로 구성된다.
중계기(50)는 컨트롤러(40)로부터 출력되는 아날로그 신호를 중계하며, 가령 비엔씨(BNC) 케이블로 입력되는 신호를 각 출력단으로 중계한다.
컴퓨터(60)는 입력되는 신호를 연산, 비교, 및 판단 제어하고, 판단된 상태를 모니터로 표시하는 통상의 데스크 탑 또는 노트북 컴퓨터를 포함하며, 컴퓨터(60)의 내부에는 데이터를 수집하는 데이터 수집장치(DAQ; 62)와 측정에 필요한 소정의 알고리즘을 포함한다.
증폭기(70)는 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)로부터 출력되는 구동전압을 액츄에이터(20)가 구동할 수 있는 크기의 전압(또는 전류)으로 증폭하며, 증폭된 전압(또는 전류)은 액츄에이터(20)에 공급됨과 동시에 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)에 입력된다. 만약, 데이터 수집장치의 출력 전압 및 출력 전류의 용량이 클 경우 증폭기를 사용하지 않을 수 있다.
상기와 같이 구성에 의하면, 액츄에이터(20)를 지그(10)의 X, Y, 및 Z축에 재치 고정한 상태에서, 컴퓨터(60)의 입력부를 통해서 측정될 액츄에이터(20)의 틸트 사양에 맞는 X, Y축의 최소 및 최대 틸트 값과 틸트 범위 또는 측정하고자 하는 틸트의 위치를 입력하게 된다.
이어서 컴퓨터(60)의 입력부를 통해서 측정을 시작하게 되면, 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)에서는 구동전압을 증폭기(70)에 출력하고, 증폭기(70)는 액츄에이터(20)를 구동시킬 수 있는 크기의 전압(또는 전류)으로 증폭하여 입력함과 동시에 증폭된 전압(또는 전류)을 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)에 입력한다. 이때 입력 전압은 삼각파로 입력하거나, 그외 계단파 또는 사인파로 입력할 수 있다.
액츄에이터(20)는 입력되는 구동전압에 의하여 움직임(이동)을 시작하게 되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 변위센서(31, 32, 33)는 액튜에이터(20)의 보빈(21) 위의 기설정된 위치 a, b 및 c에 직접 레이저 광을 조사하여 액츄에이터(20)가 최소 지점에서 최대 지점까지의 움직임에 따른 반사 광신호를 수신하고, 컨트롤러(40)를 통해서 아날로그 신호로 변환한 후, 중계기(50)를 통해서 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)에 입력된다. 이어, 컴퓨터(60)의 데이터 수집장치(62)에는 액츄에이터(20)의 움직임에 따른 직류 전압에 의한 X, Y축 틸트 변위를 수집하여, 도 3에 나타낸 그래프를 구성한다.
이를 구체적으로 설명하면, 상기한 바와 같이, 변위센서(30)로부터 액츄에이터(20)의 움직임에 따라 측정된 반사 광신호를 수신하면, 컴퓨터(60)는 구비한 소정의 알고리즘을 이용하여 도 3에서 실선으로 나타낸 가상의 기준 원 Cref을 구성한다. 이때, 이 가상의 기준 원의 중심점을 지나는 가상선을 틸트 값이 0(즉 입력전류 i = 0mA)인 기준선으로 설정한다.
이어, 액츄에이터(20)를 구동하여 최소 지점에서 최대 지점까지 이동시키면서 각 변위센서(31, 32, 33)에서 동일한 위치(a, b, c)에 레이저 광을 조사하여 반사 광신호를 수신하는데, 이때 틸트가 발생하는 경우, 도 3에 점선으로 나타낸 바와 같이 경사진 가상의 원 Ctilt이 형성된다. 이 가상의 원의 중심점을 지나는 가상선은 결국 기준선에 대해 θ의 각도로 기울어지며, 따라서, 틸트 값은
Figure 112009017328666-pat00001
이 된다.
여기에서는 가상의 원을 설명하였지만, 넓은 의미에서 X와 Y의 좌표값으로 이루어지는 가상의 평면이면 충분하다.
한편, 세 위치(a, b, c) 중 어느 하나의 위치에서의 변위센서 값과 상기에서 산출된 틸트 값을 이용하여 전류(전압) 대 틸트, 변위 대 틸트, 및 X틸트 대 Y틸트 파형을 출력할 수 있다.
여기서, 전류(전압) 대 틸트는 특정 전류(전압)에서의 틸트를 확인할 수 있으며, 도 4와 같은 파형으로 나타난다.
또한, 변위 대 틸트는 특정 변위에서의 틸트를 확인할 수 있는바, 매크로 또는 무한대에서의 틸트 확인으로 카메라 모듈에서의 해상력을 유추할 수 있다. 변위 대 틸트는 도 5와 같은 파형으로 나타난다.
또한, X틸트 대 Y틸트는 액츄에이터가 어느 축으로 틸트가 발생되는지를 확인할 수 있어 결과적으로 카메라 모듈에서 어느 쪽의 해상력이 떨어지는지를 유추할 수 있으며, 도 6과 같은 파형으로 나타난다.
또한, 전류(전압) 대 변위는 일반적인 애츄에이터의 성능, 즉 기동전류, 감도, 가동거리 및 히스테리시스 등을 측정할 수 있으며, 도 7과 같은 파형을 나타낸다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 액츄에이터에 더미나 리얼 렌즈를 사용하지 않고 액츄에이터의 보빈에 직접 레이저 광을 조사하기 때문에 작업성이 우수하고 측정 데이터의 정확도가 향상된다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 가령, 상기의 컴퓨터를 동일한 기능을 수행하는 제어부로 구성하고 전체를 하나의 측정장치로 구성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 틸트 및 성능 측정시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 액츄에이터에 조사되는 레이저 광의 위치를 나타낸다.
도 3은 변위센서 값으로 구성되는 가상의 원을 좌표축에 나타낸다.
도 4 내지 6은 각각 변위센서 값과 틸트 값에 의한 파형을 나타내며, 도 4는 전류(전압) 대 틸트, 도 5는 변위 대 틸트, 도 6은 X틸트 대 Y틸트, 도 7은 전류(전압) 대 변위 파형을 나타낸다.

Claims (7)

  1. 지그 위에 재치되는 액츄에이터;
    상기 액츄에이터의 다수의 위치에 레이저 광을 조사하여 상기 액츄에이터의 움직임에 따른 변위를 감지하는 변위센서;
    상기 변위센서에서 감지되는 변위를 아날로그 신호로 변환하는 컨트롤러;
    상기 컨트롤러에서 변환된 아날로그 신호를 중계하는 중계기; 및
    상기 액츄에이터에 구동전압을 출력하여 당해 액츄에이터를 최소 지점에서 최대 지점까지 이동시키면서 상기 중계기에서 중계된 아날로그 신호를 수신하여 상기 액츄에이터의 변위에 따른 틸트를 기설정된 알고리즘으로 측정하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 수신한 상기 변위에 기초하여 상기 알고리즘을 이용하여 가상의 평면을 구성하고 이들 가상의 평면 간의 사이 각을 이용하여 틸트 값을 측정하는 변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변위센서는 3개 이상을 한 쌍으로 구성하는 변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 변위센서는 레이저 광을 발사하는 발광부와, 반사되는 레이저 광을 수 집하는 수광부를 포함하는 변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 변위센서로부터의 레이저 광은 상기 액츄에이터의 보빈에 직접 조사되는 변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 틸트 값은 상기 사이 각의 탄젠트(tangent) 성분인 변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 위치 중 어느 하나의 위치에서의 변위센서 값과 상기 측정된 틸트 값을 이용하여 전류(전압) 대 틸트, 변위 대 틸트, 또는 X틸트 대 Y틸트 파형을 출력하는 변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 내부에 데이터를 수집하는 데이터수집장치를 구비한 컴퓨터 장치로 구성되는 변위센서를 이용한 휴대폰 카메라의 틸트 및 성능 측정시스템.
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