Abstract
In this study, we present small-size, low-power, and high-speed electromagnetic flapping shutters for phone cameras. These shutters are composed of trapezoidal twin blades suspended by H-type torsional springs. The existing electrostatic rolling and flapping shutters need high input voltage, while the existing electromagnetic rotating shutters are too big to be used for phone cameras. To achieve low-power and high-speed angle motion for small-size electromagnetic flapping shutters for camera phones, low-inertia trapezoidal twin blades, each suspended by the low-stiffness H-type torsional springs, are employed. The electromagnetic flapping shutters used in this experimental study have steady-state rotational angles of $48.8{\pm}1.4^{\circ}$ and $64.4{\pm}1.0^{\circ}$ in the magentic fields of 0.15 T and 0.30 T, respectively, for an input current of 60 mA; the maximum overshoot angles are $80.2{\pm}3.5^{\circ}$ and $90.0{\pm}1.0^{\circ}$ in the magentic fields of 0.15 T and 0.30 T, respectively. The rising/settling times of the shutter while opening are 1.0 ms/20.0 ms, while those while closing are 1.7 ms/10.3 ms. Thus, we experimentally demonstrated that the smallsize (${\sim}8{\times}8{\times}2\;mm^3$), low-power (${\leq}60\;mA$), and high-speed (~1/370 s) electromagnetic flapping shutters are suitable for phone cameras.
본 논문에서는 폰 카메라 응용을 위해 H 형 비틀림 스프링으로 지지된 한 쌍의 사다리꼴 셔터 블레이드를 이용하는 초소형, 저전력, 고속 전자기력 Flapping 셔터를 제안한다. 기존의 정전기력 Rolling 셔터와 Flapping 셔터는 폰 카메라 응용을 위해 큰 입력 전압이 필요하며, 기존의 전자기력 Rotating 셔터는 큰 부피로 인해 폰 카메라에 사용하기 어렵다. 본 논문에서 제안하는 전자기력 Flapping 셔터는 폰 카메라에 사용 가능한 작은 크기로 회전 구동을 위해 저강성 H 형 비틀림 스프링과 저관성 사다리꼴 블레이드로 설계하여 제작된다. 실험에서 전자기력 Flapping 셔터는 입력전류 60 mA 에서 자기장 0.15 T 와 0.30 T 에 대하여 각각 최대 오버슈트 회전각 $80.2{\pm}3.5^{\circ}$와 $90.0{\pm}1.0^{\circ}$와, 정상 상태 회전각 $48.8{\pm}1.4^{\circ}$와 $64.4{\pm}1.0^{\circ}$ 성능을 보인다. 응답 시간 성능에서는 셔터 개방의 경우, 1.0 ms/20.0 ms 의 상승/정착 시간을 보이며, 셔터 폐쇄의 경우는 1.7 ms/10.3 ms 의 하강/정착 시간을 보인다. 본 논문에서는 폰 카메라용 셔터 응용을 위해 제안하는 전자기력 Flapping 셔터의 초소형(${\sim}8{\times}8{\times}2\;mm^3$), 저전력(${\leq}60\;mA$), 고속(~1/370 s) 성능을 실험적으로 검증하였다.
