휴대폰 카메라 휴대폰 카메라 휴대폰 카메라 휴대폰 카메라 Auto Focus Auto Focus Auto Focus Auto Focus 개발에 관한 기술지원 개발에 관한 기술지원 개발에 관한 기술지원 개발에 관한 기술지원 Actuator Actuator Actuator Actuator 2005. 7 2005. 7 2005. 7 2005. 7 지원기관 지원기관 지원기관 지원기관 : 한국표준과학연구원 한국표준과학연구원 한국표준과학연구원 한국표준과학연구원 지원기업 지원기업 지원기업 지원기업 : 주 포엠 주 포엠 주 포엠 주 포엠 ( ) ( ) ( ) ( ) 산업자원부 산업자원부 산업자원부 산업자원부
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휴대폰 카메라 Auto Focus Actuator 개발에 관한 기술지원 · 곡선을측정함 측정된영구자석의잔류자석밀도및제 상한에서의투자율데이터를구.
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개발에 관한 기술지원개발에 관한 기술지원개발에 관한 기술지원개발에 관한 기술지원ActuatorActuatorActuatorActuator
지원기업지원기업지원기업지원기업 :::: 주 포 엠주 포 엠주 포 엠주 포 엠( )( )( )( )
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산업자원부 장관 귀하산업자원부 장관 귀하산업자원부 장관 귀하산업자원부 장관 귀하
본 보고서를 휴대폰 카메라 개발에 관한 기술지원 지원기본 보고서를 휴대폰 카메라 개발에 관한 기술지원 지원기본 보고서를 휴대폰 카메라 개발에 관한 기술지원 지원기본 보고서를 휴대폰 카메라 개발에 관한 기술지원 지원기“ Auto Focus Actuator ” (“ Auto Focus Actuator ” (“ Auto Focus Actuator ” (“ Auto Focus Actuator ” (
구동모터 자기회로 해석 및 전자장해석 결과를 지원기업에1) Auto focus actuator
제공함으로써 액츄에이터 설계기술 개발 지원.
영구자석 및 요크의 자성측정 지원기업에 데이터를 제공함으로써 구동모터 설계2)
및 시제품 개발 지원.
요크재료의 투자율향상 방안 영구자석 안정화를 통한 구동모터 에어갭 자장 안3) ,
정화 기술을 지원기업에 제공함으로써 액츄에이터 성능 향상.
구동모터 에어갭 자장 평가 및 지원기업에 데이터를 제공함으로써 액츄에이터4)
성능 간접평가.
유한요소법을 이용한 자기회로 해석법 펄스자장을 이용한 영구자석 측정방법5) , ,
링방법을 이용한 연자성재료 자성 측정법 에어갭 자장 측정을 위한 센서자료 정보,
등 제공
지원기업 연구원과의 수시적 회의를 통하여 시제품 개발의 문제점 파악 및 해결6)
점 제시
나 지원기업.
의 로는 국내 최초로 개발하였다 급으로는 가VCM type Auto focus actuator . 2Mega
장 한 크기로 개발하여 시장 경쟁력이 있는 구조를 갖는compact Auto focus
기술을 확보하게 되었다 기술개발 담당 엔지니어들에게는 자계 해석 및actuator .
측정평가 분석기술의 이해를 갖게 하였고 설계 능력도 배양시켜 이 부분의 국내외/ ,
경쟁력을 다소나마 갖게 되었다 본 방식의 는 특히 카메라폰. Auto focus actuator
용 부품의 신뢰성 항목중 가장 큰 문제가 있는 낙하시험에서 국내 후발개발업체들
보다 강인한 구조를 갖도록 설계 되었으며 실제 고객으로부터 좋은 성과를 얻어내
었다.
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본 개발 과제를 통하여 보다 다른 방식의 보다 한 크Auto focus actuator compact
기로 개발을 할수 있게 되었으며 전자계 해석 및 분석 평가를 통한 새로운 구조의,
설계를 유도할 수 있다 또한 교적 간단한 구조여서 신뢰성 성능이 가장 우수하였.
고 이미 검증된 술로 다른 용도로 개발 적용되었던 부분이 많아 국내에서 자재 화,
보 가능하여 개발 납기와 가격 측면에서 가장 경쟁력있는 로Auto focus actuator
향후 시장성이 큰 분야에서 선도적인 위치에 있게 되었다.
이제 휴대폰의 시장은 고화질에 필요한 센서 부품 뿐 아니라 이 기능을 보완해 줄
수 있는 기능적인 요소 부품의 요구가 높아지고 있어 본 과제의 기술 확보는 필연
적이었다 향후 당사의 매출 신장에 주도적인 역할을 기대하고 있다. .
수행방법 및 기자재 등의 활용수행방법 및 기자재 등의 활용수행방법 및 기자재 등의 활용수행방법 및 기자재 등의 활용3.3.3.3.
가 용 구동모퍼 자기회로 구상. Auto focus actuator
용 구동모터로는 리니어모터와 회전형 모터방식이 있다 액츄Auto focus actuator .
에이터의 소형화 및 저 전력화에는 리니어모터 방식이 유리하므로 본 과제에서는
리니어모터 방식을 채택하여 액츄에이터를 개발하고자 하였다 리니어모터의 자기.
회로는 스피커와 유사한 원리로 리니어모터의 운동방향으로 큰 구동력을 얻기 위하
여는 자장 중에 전류를 수직으로 인가할 필요가 있다 이때 구동력은 전류와 자장.
벡터의 외적에 해당하므로 전류가 흐르는 공간 즉 에어갭에서 자장의 세기를 크게, ,
할 경우 작은 소모 전력으로도 큰 구동력을 얻게 된다 에어갭에서 자장의 세기는.
자장을 생성하는 영구자석의 특성 탈자화곡선 자속의 흐름을 제어하는 요크재료의( ),
특성 투자율 그리고 이들을 이용한 자기회로 효율적 구성에 의하여 좌우된다( ) .
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본 과제에서는 선진제품을 분석하여 액츄에이터의 초기모델 구성에 참조하였다 즉. ,
그림 과 같이 고에너지의 세그먼트 자석을 자장 생성원으로 하고 이를 원-1 c-type
형으로 배열한 후 자속이 가능한 에 집속하면서 모터의 구동방향과 전moving coil
류 그리고 자장이 각각 직각이 될 수 있도록 구상하였다.
그림 용 구동모터의 자기회로 구성 원리그림 용 구동모터의 자기회로 구성 원리그림 용 구동모터의 자기회로 구성 원리그림 용 구동모터의 자기회로 구성 원리1. Auto focus actuator1. Auto focus actuator1. Auto focus actuator1. Auto focus actuator
나 영구자석과 요크재료 개발 및 자성데이터 구축.
영구자석와 요크는 구동모터를 구성하는 핵심 부품으로 그들의 자기특성은 모터의
성능에 직접적인 영향을 미친다 구동모터를 이루는 영구자석의 경우 퍼미언스가.
매우 낮은 구조를 이루게 되므로 착자 후 자석 중심 부분에 감자가 심하지 않도록
충분한 보자력을 갖고 있을 필요가 있다 특히 세그먼트로의 가공 후 탈자화곡선에. ,
서 스텝이 형성되어 경우에 따라 성능이 급격히 저하되므로 이와같은 점을 감안하
여 소재 설정이 이루어져야 한다.
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또한 열 및 외부자기장에 대한 불안정성은 모터의 구동력 재형성에 악영향을 미치,
므로 이를 소거할 필요가 있다 요크의 경우 포화자속밀도가 충분하다면 투자율 향.
상이 모터의 구동력 증가로 이어진다 지원기업은 지원기관을 통한 소재의 자성평.
가 결과를 이용하여 구동모터에 적합한 소재를 선정할 수 있었다 또한 요크의 투. ,
자율을 배 향상 시킬 수 있는 열처리법을 개발하였으며 영구자석의 후처리를 통2.7
한 모터 구동력 재현성 향상 기술을 개발하였다 한편 모터의 설계 및 자기회로의.
정량적 분석에는 이들 재료에 대한 자성데이터를 얻기 위하여는 고자장을 이용한
개자회로에서의 자성 측정장치가 필요하다 기술지원기관에는 최대인가자장 테. 10
슬러의 펄스마그네토미터를 보유하고 있어 이 측정장치를 활용하여 세그먼트로 가
공된 영구자석에 대한 자성데이터를 구축할 수 있었다 요크재료는 영구자석과는.
달리 투자율이 높으므로 페자회로를 형성하는 링방법에 의한 자성측정이 필요하다.
이 역시 지원기관의 을 이용하여 자성을 측정하고 데이터Hysteresisgraph system
그림 세그먼트 자석을 이용한 자기회로의 자속분포그림 세그먼트 자석을 이용한 자기회로의 자속분포그림 세그먼트 자석을 이용한 자기회로의 자속분포그림 세그먼트 자석을 이용한 자기회로의 자속분포5. C-type5. C-type5. C-type5. C-type
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그림 의 자화분포그림 의 자화분포그림 의 자화분포그림 의 자화분포6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)
그림 의 자속분포그림 의 자속분포그림 의 자속분포그림 의 자속분포7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)
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그림 의 자화분포그림 의 자화분포그림 의 자화분포그림 의 자화분포6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)6. Auto focus actuator (3D)
그림 의 자속분포그림 의 자속분포그림 의 자속분포그림 의 자속분포7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)7. Auto focus actuator (3D)
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그림 의 단면에서의 분포그림 의 단면에서의 분포그림 의 단면에서의 분포그림 의 단면에서의 분포8. Auto focus actuator moving coil Br8. Auto focus actuator moving coil Br8. Auto focus actuator moving coil Br8. Auto focus actuator moving coil Br
그림 에어갭 중앙에서의 분포그림 에어갭 중앙에서의 분포그림 에어갭 중앙에서의 분포그림 에어갭 중앙에서의 분포9. Auto focus actuator Br9. Auto focus actuator Br9. Auto focus actuator Br9. Auto focus actuator Br
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그림 액츄에이터 외벽을 통한 누설자장그림 액츄에이터 외벽을 통한 누설자장그림 액츄에이터 외벽을 통한 누설자장그림 액츄에이터 외벽을 통한 누설자장10.10.10.10.
그림 의 움직임에 따른 전자력의 변화 및 액츄에이터그림 의 움직임에 따른 전자력의 변화 및 액츄에이터그림 의 움직임에 따른 전자력의 변화 및 액츄에이터그림 의 움직임에 따른 전자력의 변화 및 액츄에이터11. Moving coil11. Moving coil11. Moving coil11. Moving coil
에어갭 상하 위치에 따른 의 변화 삽입그림에어갭 상하 위치에 따른 의 변화 삽입그림에어갭 상하 위치에 따른 의 변화 삽입그림에어갭 상하 위치에 따른 의 변화 삽입그림Br ( ).Br ( ).Br ( ).Br ( ).
시제품을 국내 최초로 메가 센서 급 용 카메라 모듈용2 CCD (1/4" ) Auto focus
자동촛점 조절용 가동계 를 개발하였다 제작된 자재는 모두 국내 업체에actuator( ) .
서 조달이 가능하였다 제작된 시제품의 요소부품으로 스프링 마그넷 요크 정밀. , , ,
설계된 사물 기구물 플라스틱 비구면 렌즈로 구성된 렌즈 유닛으로 구성되어있다, .
제작된 시제품의 평가는 광학적인 자동초점 기능이 가능한 행정거리 를 이동stroke( )
시켜 가동계의 거동이 범위내에서 직선적으로 히스테리시스 없이 균질한 품질유지
를 하고 있는지를 검출하는 과정을 거치고 있다.
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마 특성평가. Auto focus actuator
에어갭 측정 에어갭에서의 은 액츄에이터의 성능을 간접적으로 평가하는(1) Br : Br
수단이 된다 따라서 지원기관에서는 지원기업에서 제작한 시제품의 에어갭 을. , Br
측정함으로써 연구개발의 지표로 삼았다 구동모터에 대한 자기회로 시뮬레이션 결.
과 은 세그먼트 접촉부분과 세그먼트 중심부에서 달라지며 또한 세그먼트 양단의Br
길이에 따라 변화함을 예측할 수 있었다 따라서 은 세그먼트 중심부와 세그먼트. Br
접촉부분에서 측정하였으며 시뮬레에션 결과와 비교함으로써 구조 개선의 기초자료
로 활용하였다 에어갭 측정에는 홀효과를 이용한 자장센서를 이용하였다. Br .
특성 평가는 전용 평가기에 의해서 성능 평가로 대체하(2) Auto focus actuator ,
고 있다 요소부품 모듈 별 부분적인 평가는 단순기능 및 정밀 치수 관리항목을 주. ( )
로 검계측하고 있다 의 특성 평가는 그림 의 화면을 갖는 전. Auto focus actuator ( )
용 설비로 검측하고 있다.
그림 히스테리시스가 있는그림 히스테리시스가 있는그림 히스테리시스가 있는그림 히스테리시스가 있는14.14.14.14.
Auto focus actuatorAuto focus actuatorAuto focus actuatorAuto focus actuator그림 양품의그림 양품의그림 양품의그림 양품의15. Auto focus actuator15. Auto focus actuator15. Auto focus actuator15. Auto focus actuator
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그림 평가 장치 사진 및 평가기 디스플레이그림 평가 장치 사진 및 평가기 디스플레이그림 평가 장치 사진 및 평가기 디스플레이그림 평가 장치 사진 및 평가기 디스플레이16. Actuator .16. Actuator .16. Actuator .16. Actuator .
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제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333
메가픽셀급 이상의 고화질 휴대폰은 세계시장이 년 수백 퍼센트의 급신장을 이루는
산업적으로 매우 중요한 품목이다 따라서 이들 휴대폰의 핵심부품인. , auto focus
의 개발은 국내 부품산업의 대외의존도 탈피와 나아가 선진국과의 경쟁에actuator
서 우의를 확보하는 초석이 될 수 있을 것으로 생각된다 본 과제에서는 광학기구.
에 대한 관련기술을 보유한 지원기업과 구동모터 설계 관련기술을 보유한 지원기관
과의 협력을 통하여 고화질 휴대폰용의 시제품 개발에 성공auto focus actuator