JP4168042B2 - カメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置 - Google Patents

カメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置 Download PDF

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Description

本発明は、カメラ装置に関し、特に、カメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置に関する。
CCD(Charge Coupled Device)センサーとCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサーは、動画及び静止画を撮影する2次元センサーの一種として電子式カメラを構成するにおいて核心的な役割を担当している。特に、CCDセンサーは、画質面においてCMOSセンサーより優秀な特性を有するが、消耗電力及び複雑な構成の短所のため、CMOS映像センサーが市場占有率を高めており、最近には、CMOSセンサーも画質面において改善されている。このようなイメージセンサーの発達にしたがってデジタルカメラの使用が一般化され、セルラーフォン(cellular phone)のような携帯用端末機にもカメラ装置が設置されるようになった。
このようなイメージセンサーを利用した一般的な動画だけではなく静止画も撮影するカメラにおいて、カメラの外部的な要素による振れ、即ち、手振れあるいは車搭載等による振動により不安定に振れる映像が撮影される場合が多い。不安定な映像を解消するためにその動きを補償する装置などが提案された。このような動き安定化装置は動き検出部と動き補正部に分けられる。
動き検出部には、ジャイロセンサー(Gyro Sensor)などによる器具の動きを予測する方法と、映像信号処理により映像の動き部分を毎フレーム検出する方法が提案されて使用されている。また、検出された動き情報を屈折可能なレンズ(アクティブプリズム)を使用して入射光を任意に屈折させるかイメージセンサーの入力位置を制御することにより不安定な映像を解消して鮮明な映像を得るようになる。
このようなカメラの動きによる不安定な映像を解消するために、ボイスコイルモーター(voice coil motor)を利用してレンズを駆動させる技術が特許文献1 (1995. 3. 14)に開示されている。開示された映像安定化装置は、補正レンズの一側にピッチコイル(pitch coil)とピッチヨーク(pitch yoke)を設置して第1の方向に補正レンズを駆動させ、他側にヨーコイル(yaw coil)とヨーヨーク(yaw yoke)を設置して第1の方向に対して垂直する第2の方向に補正レンズを駆動させるように構成されている。即ち、カメラの動きによって補正レンズを駆動させて光軸を元々の位置に復帰させることにより映像を安定化させる。
しかし、最近にはラップトップ(lap−top)コンピュータ、携帯電話などの携帯用端末機にカメラ装置が装着されて携帯用端末機の機能拡張に寄与しているが、使用者の手振れなどによる映像を補正するための装置は携帯用端末機の小型化及び軽量化に障害になっている。
米国特許第5,398,132号明細書
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、小型化及び軽量化が容易なカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は、カメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置であって、固定性基板と、前記固定性基板上に流動可能に配置される流動性基板と、前記固定性基板上に固定され、前記流動性基板上に配置される固定性櫛(comb)構造と、前記流動性基板上に設置され、前記流動性基板とともに前記固定性基板上で流動可能に構成される流動性櫛構造と、を含み、前記固定性櫛構造と流動性櫛構造に起電力が印加されることによって、前記固定性櫛構造と流動性櫛構造の間に作用する引力により前記流動性基板が流動することを特徴とする。
本発明によれば、イメージセンサーが設置される流動性基板と、使用者の手振れなどのカメラの振れによって流動性基板を流動させるための補正装置を固定性基板上の積層物をエッチング(etching)して製作することにより製作が容易であり、MEMS技法を活用して製作することにより手振れ補正装置の小型化及び製品の精密度向上が可能である。結果的に、カメラレンズアセンブリーが小型化されるので、ノート型コンピュータ、セルラーフォンなどの携帯用端末機にカメラレンズアセンブリーの装着が容易になる。
以下、本発明の好適な一実施形態について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
図1は、本発明の好ましい実施の形態による手振れ補正装置を具備するカメラレンズアセンブリーを示す分離斜視図であり、図2は、図1に示されたカメラレンズアセンブリーを示す断面構成図である。
図1と図2に示したように、本発明の好ましい実施の形態による手振れ補正装置100は、上部及び下部ハウジング11、12で構成されたレンズハウジングに収容され、上部ハウジング11上には少なくとも一つ以上のレンズ15で構成されたレンズ組立体13が結合される。
手振れ補正装置100には、CCD素子またはCMOS素子などのイメージセンサーが設置され、それから延長されるFPC(Flexible Printed Circuit)191は、下部ハウジング12上に形成された配線溝199を通じてレンズハウジングの外部に引き出される。
図3は、図2に示された手振れ補正装置を示す斜視図であり、図4は、図3に示された手振れ補正装置の弾性部を示す平面図であり、図5は、図3に示されたB−B'に沿って切断した手振れ補正装置の弾性部を示す断面図であり、図6は、図3に示された手振れ補正装置の櫛構造を説明するための概略図であり、図7は、図3に示された手振れ補正装置の櫛構造の動作を説明するための概略図であり、図8は、図3に示されたA−A'に沿って切断した固定性基板と流動性基板を示す断面図である。
図3と図4に示したように、本発明の好ましい実施の形態によるカメラレンズアセンブリー10の手振れ補正装置100は、固定性基板101上で流動可能な流動性基板102を設置し、流動性基板102の周りに櫛構造物104、105を形成して、櫛構造物104、105に電圧を印加することにより電圧差により発生する引力により流動性基板102を流動させる。櫛構造物104、105に電圧の供給が中断される場合、弾性部103は流動性基板102を初期位置に復帰させるようになり、これは弾性部103に構成された弾性片135、137により行われる。流動性基板102上にはイメージセンサー109が設置される。
図3と図8を参照すれば、流動性基板102は、その上面にイメージセンサー109が設置され、固定性基板101と離隔された状態を維持する。したがって、その周りに設置された櫛構造物104、105から引力が発生する場合、流動性基板102が固定性基板101上で流動することができる。
櫛構造物104、105は、流動性基板102の周辺四方を取り囲むように設置される。櫛構造物104、105は、固定性基板101上に固定された固定性櫛構造104と、固定性基板101上で前記流動性基板102と一緒に流動する流動性櫛構造105とで構成される。本発明の好ましい実施の形態についての説明において、流動性基板102の両側((1)、(2))に各々設置された櫛構造物104、105は、第1の固定性櫛構造及び第1の流動性櫛構造と称し、流動性基板102の両端((3)、(4))に各々設置された櫛構造物104、105は、第2の固定性櫛構造及び第2の流動性櫛構造と称する。
固定性櫛構造104は、固定性基板101上に固定された状態で流動性基板102の周辺を取り囲むように設置される。流動性櫛構造105は、固定性櫛構造104 の間の空間に沿って形成され、固定性基板101上で流動性基板102と一緒に流動可能な状態で流動性基板102を取り囲むように設置される。流動性櫛構造105の一端は流動性基板102の縁部に固定され、他端は所定の弾性部103を通じて固定性基板101上に固定される。弾性部103の弾性変形は流動性櫛構造105の流動を可能とするとともに、流動性櫛構造105が流動した場合に電圧の供給が中断されると、最初の位置に復帰するようにする弾性復元力を提供する。
図3に示したように、櫛構造物104、105は、迷路形態のすごく複雑なパターンで構成される。このパターンは、微細装置の集積化のために使用される方法であるマイクロマシニング(micromachining)技法により製作される。これは半導体加工技術の一種として、よくMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)と指称される。MEMSとは、半導体工程、特に、集積回路技術を応用したマイクロマシニング技術を利用してμm単位のマイクロセンサーやアクチュエーター及び電気機械的構造物を製作する分野を意味する。マイクロマシニング技術により製作された微細機械は、mm以下のサイズ及びμm以下の精密度を具現することができる。
マイクロマシニング技術は、超精密微細加工を通じて小型化、高性能化、多機能化、集積化を可能とし、安全性及び信頼性を向上させる長所がある。また、一体化された集積システムの具現が可能なので組立の必要性が減少され、一括工程により製作されるので低価で大量生産が可能である。これは本発明の好ましい実施の形態による手振れ補正装置を製作するための一つの工法として、手振れ補正装置の構造に直接的に関連される構成要素ではないので、その詳細な説明は省略する。
流動性基板102、固定性櫛構造104及び流動性櫛構造105は、MEMS技法により同時に製作される。即ち、固定性基板101上に積層された積層物をMEMS技法によりエッチングして流動性基板102、固定性櫛構造104及び流動性櫛構造105を同時に製作するようになる。MEMS技法を適用するために、固定性基板101はガラス基板に製作され、流動性基板102、固定性櫛構造104及び流動性櫛構造105を製作するための積層物は珪素(Si)層により製作される。
以下、図6を参照して固定性櫛構造と流動性櫛構造について説明する。
図6は、手振れ補正装置の第1の固定性櫛構造と第1の流動性櫛構造を説明する図面であり、第2の固定性及び第2の流動性櫛構造は、第1の固定性及び第1の流動性櫛構造と同一であり、その方向性だけが異なるので、その図面及び参照符号は省略する。
固定性櫛構造104は、多数の固定性リブ141と、固定性リブ141をツリー(tree)構造で連結する第1の連結リブ143と、で構成される。
第1の固定性櫛構造を構成する多数の第1の固定性リブ141は、第1の方向(X)に延長され、第1の方向(X)に対して垂直する第2の方向(Y)に沿って配列される。各々の第1の固定性リブ141は、第1の連結リブ143を通じて各々連結される。第1の連結リブ143の端部は、固定性基板101の縁部に隣接するように位置され、その上面には第1の固定性櫛構造に電圧を印加するための電極19が各々設置される。
第2の固定性櫛構造は、第1の固定性櫛構造と同一に構成され、多数の第2の固定性リブが第2の方向(Y)に延長されて第1の方向(X)に配列される点だけが異なる。また、第1の連結リブ143を通じて各々連結されて第1の連結リブ143の端部に提供された電極19を通じて電圧が印加されることも第1の固定性櫛構造と同一である。
流動性櫛構造105は、多数の流動性リブ151と流動性リブ151をツリー構造で連結する第2の連結リブ153で構成される。
第1の流動性櫛構造を構成する多数の第1の流動性リブ151は、第1の方向(X)に延長され、第1の方向(X)に対して垂直する第2の方向(Y)に沿って配列される。各々の第1の流動性リブ151は第2の連結リブ153を通じて各々連結される。この時、第1の流動性リブ151は第1の固定性リブ141の間に各々配置される。即ち、第1の固定性リブ141と第1の流動性リブ151は、第2の方向(Y)に沿って交替に配置される。
第2の連結リブ153の端部は、弾性復元力を有する弾性部103を通じて固定性基板101の縁部に隣接する位置に固定され、その上面には第1の流動性櫛構造に電圧を印加するための電極19が各々設置される。
第2の流動性櫛構造は、第1の流動性櫛構造と同一に構成され、多数の第2の流動性リブが第2の方向(Y)に延長されて第1の方向(X)に配列される点だけが異なる。第2の連結リブ153を通じて各々連結されて第2の連結リブ153の端部に提供された電極を通じて電圧が印加されることも第1の流動性櫛構造と同一である。また、第2の流動性リブは、第2の固定性リブの間に各々配置される構成も第1の流動性リブ151の構成と同一である。
図7を参照すれば、上述のように構成された櫛構造物104、105は、各々の電極に電圧が印加された際に、第1の連結リブ143と、第1の連結リブ143に対向する第2の連結リブ153の間で引力を発生させる。発生された引力は、流動性櫛構造の流動を誘発することにより流動性基板102が流動される。
(1)側の第1の固定性櫛構造と第1の流動性櫛構造に電圧が印加される場合には、印加された電圧により流動性基板102は第1の方向(X)に流動するようになり、(3)側の第2の固定性櫛構造と第2の流動性櫛構造に電圧が印加る場合には、印加された電圧により流動性基板102は第2の方向(Y)に流動するようになる。(1)側または(3)側への電圧の供給が中断されると、弾性部103の復元力により流動性基板102は初期位置に復帰する。それと同様に、(2)側の第1の固定性櫛構造と第1の流動性櫛構造に電圧が印加される場合には、流動性基板102は第1の方向の逆方向(−X)に流動し、(4)側の第2の固定性櫛構造と第2の流動性櫛構造に電圧が印加される場合には、流動性基板102は第2の方向の逆方向(−Y)方向に流動するようになる。
結果的に、手振れ補正装置100は、流動性基板102を流動させようとする方向に電圧を印加することにより手振れなどによる映像を補正するようになり、電圧の供給が中断されると、弾性部103の復元力により流動性基板102は最初の位置に復帰するようになる。
図4と図5を参照すれば、弾性部103は、第2の連結リブ153の端部に各々設置され、固定性基板101の縁部に隣接するように位置される。弾性部103は、第2の連結リブ153の端部に形成された第1の連結端131と、第1の連結端131と離隔された位置で対向するように形成される第2の連結端132と、第1の連結端131と第2の連結端132の間に位置されて固定性基板101上に固定された固定端133と、で構成される。第1の連結端131と第2の連結端132は、固定性基板101と離隔された状態で設置されて固定性基板101上で流動可能である。第2の連結リブ153の端部に提供された電極19は固定端133の上面に設置される。
第1の連結端131と第2の連結端132は、第1の弾性片135により連結され、第2の連結端132と固定端133は、第2の弾性片137により連結される。第1及び第2の弾性片135、137は、流動性櫛構造が流動した際に元々の位置に復帰するようにする弾性復元力を提供する。
この時、第1の弾性片135と第2の弾性片137は、各々一対がお互いに対向するように設置でき、第2の弾性片137は第1の弾性片135の間に設置される。
弾性部103は、流動性櫛構造と一体型にMEMS技法により形成される。
流動性基板102の両側((1)、(2))に各々設置される弾性部103は、流動性基板102が第1の方向(X)またはその逆方向(−X)に流動する際に元々の位置に復帰するようにする弾性復元力を提供する。それと同様に、流動性基板102の両端((3)、(4))に各々設置される弾性部103は、流動性基板102が第2の方向(Y)またはその逆方向(−Y)に流動する際に元々の位置に復帰するようにする弾性復元力を提供する。
このように構成された弾性部103は、第2の連結リブ153の一端、即ち、流動性基板102に隣接する位置にも設置できる。この場合、流動性櫛構造105の構造的安全性が向上され、手振れ補正装置100の信頼性が向上される効果がある。流動性基板102に隣接する位置に設置される弾性部103は、固定性基板101の縁部に隣接した位置に設置された弾性部103とその形状において多少の差があり得る。
また、図6を参照すれば、流動性櫛構造105と流動性基板102は、多数のサスペンション(suspension)159により連結される。多数のサスペンション159は、流動性基板102の両側((1)、(2))に位置される第1のサスペンションと、他の両端((3)、(4))に位置される第2のサスペンションに分けられる。
第1のサスペンションは、第1の流動性櫛構造の流動を流動性基板102に伝達して流動性基板102を第1の方向(X)に流動させながら、流動性基板102が第2の方向(Y)またはその逆方向(−Y)に流動することを許容する。即ち、流動性基板102が第2の方向(Y)またはその逆方向(−Y)に流動する際に、第1のサスペンションが弾性変形を起こしながら、流動性基板102の第2の方向(Y)またはその逆方向(−Y)に従う流動が第1の流動性櫛構造に伝達されることを防止する。
第2のサスペンションは、第2の流動性櫛構造の流動を流動性基板102に伝達して流動性基板102を第2の方向(Y)に流動させながら、流動性基板102が第1の方向(X)またはその逆方向(−X)に流動することを許容する。即ち、流動性基板102が第1の方向(X)に流動する際に、第2のサスペンションが第1の方向(X)またはその逆方向(−X)に弾性変形を起こしながら、流動性基板102の第1の方向(X)またはその逆方向(−X)に従う流動が第2の流動性櫛構造に伝達されることを防止する。
このように構成された手振れ補正装置100は、カメラ装置に設置されて角速度センサーまたはジャイロセンサーから検出される使用者の手振れなどによるカメラの振動量と速度によって制御信号の提供を受けるようになる。制御信号とは、電極19に印加される電圧である。カメラの振動量と速度によって手振れ補正装置100の電極19に電圧が印加される場合、櫛構造物104、105の間に作用する静電気力は流動性櫛構造の流動を発生させて結果的に流動性基板102を流動させる。
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明したが、本発明の範囲は前述の実施形態によって限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で様々な変形が可能なことは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
本発明の好ましい実施の形態による手振れ補正装置を具備するカメラレンズアセンブリーを示す分離斜視図である。 図1に示されたカメラレンズアセンブリーを示す断面構成図である。 図2に示された手振れ補正装置を示す斜視図である。 図3に示された手振れ補正装置の弾性部を示す平面図である。 図3に示されたB−B'に沿って切断した手振れ補正装置の弾性部を示す断面図である。 図3に示された手振れ補正装置の櫛構造を説明するための概略図である。 図3に示された手振れ補正装置の櫛構造の動作を説明するための概略図である。 図3に示されたA−A'に沿って切断した固定性基板と流動性基板を示す断面図である。
符号の説明
10 カメラレンズアセンブリー
11 上部ハウジング
12 下部ハウジング
13 レンズ組立体
19 電極
101 固定性基板
102 流動性基板
103 弾性部
104、105 櫛構造物
131 第1の連結端
132 第2の連結端
133 固定端
141 第1の固定性リブ
143 第1の連結リブ
151 第1の流動性リブ
153 第2の連結リブ

Claims (21)

  1. カメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置であって、
    固定性基板と、
    前記固定性基板上に流動可能に配置される流動性基板と、
    前記固定性基板上に固定され、前記流動性基板上に流動可能に配置される固定性櫛構造と、
    前記流動性基板上に設置され、前記流動性基板と一緒に前記固定性基板上で流動可能に配置される流動性櫛構造と、を含み、
    前記流動性櫛構造の一端は前記流動性基板の縁部に固定され、他端は弾性復元力を有しながら前記固定性基板の縁部に弾性変形可能に固定され、
    前記固定性櫛構造と流動性櫛構造に起電力が印加されることによって、前記固定性櫛構造と流動性櫛構造の間に作用する引力により前記流動性基板が流動することを特徴とするカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  2. 前記起電力は、電圧であることを特徴とする請求項1に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  3. 前記固定性櫛構造及び流動性櫛構造は、前記流動性基板を囲むように配置されることを特徴とする請求項1に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  4. 前記固定性基板はガラス基板であり、固定性櫛構造及び流動性櫛構造は、前記固定性基板上に積層された珪素(Si)層がエッチングされて構成されることを特徴とする請求項1に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  5. 前記流動性櫛構造は、その他端に提供される第1の連結端と、
    前記第1の連結端と対向するように位置される第2の連結端と、
    前記第1の連結端と第2の連結端の間で前記第2の連結端と対向し、前記固定性基板上に固定された固定端と、
    前記第1の連結端と第2の連結端を連結させる第1の弾性片と、
    前記第2の連結端と固定端を連結させる第2の弾性片と、で構成された弾性部を具備することにより弾性復元力が付与されることを特徴とする請求項に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  6. 前記弾性部は、前記流動性櫛構造が前記流動性基板の縁部に固定される一端に隣接する位置にさらに具備されることを特徴とする請求項に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  7. 前記固定性櫛構造は、前記流動性基板の両側に各々配置される第1の固定性櫛構造と、
    前記流動性基板の両端に各々配置される第2の固定性櫛構造で構成されることを特徴とする請求項1に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  8. 前記流動性櫛構造は、前記流動性基板の両側に各々配置される第1の流動性櫛構造と、
    前記流動性基板の両端に各々配置される第の流動性櫛構造と、で構成されることを特徴とする請求項1に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  9. 前記固定性櫛構造は、第1の方向に延長されて前記第1の方向に対して垂直する第2の方向に配列される多数の第1の固定性リブと、
    前記第2の方向に延長されて前記第1の方向に配列される多数の第2の固定性リブと、で構成されることを特徴とする請求項1に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  10. 前記固定性櫛構造は、前記第1の固定性リブと第2の固定性リブを各々ツリー構造で連結する第1の連結リブをさらに具備することを特徴とする請求項に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  11. 前記流動性櫛構造は、第1の方向に延長されて前記第1の方向に対して垂直する第2の方向に配列される多数の第1の流動性リブと、前記第2の方向に延長されて前記第1の方向に配列される多数の第2の流動性リブと、で構成され、
    前記第1の流動性リブは、前記第1の固定性リブの間に各々配列され、前記第2の流動性リブは、前記第2の固定性リブの間に各々配列されることを特徴とする請求項1またはに記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  12. 前記流動性櫛構造は、前記第1の流動性リブと第2の流動性リブを各々ツリー構造で連結する第2の連結リブをさらに具備することを特徴とする請求項11に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  13. 前記第1の固定性リブと第1の流動性リブに起電力が印加される場合に、前記第1の流動性リブが前記第1の方向に流動しながら前記流動性基板が第1の方向に流動することを特徴とする請求項11に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  14. 前記第2の固定性リブと第2の流動性リブに起電力が印加される場合に、前記第2の流動性リブが前記第2の方向に流動しながら前記流動性基板が第2の方向に流動することを特徴とする請求項11に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  15. 前記第1及び第2の固定性リブと第1及び第2の流動性リブを各々ツリー構造で連結する第1及び第2の連結リブの端部は、前記固定性基板の縁部に隣接するように位置され、前記固定性櫛構造と流動性櫛構造に電圧を印加するための電極が前記第1及び第2の連結リブの端部に各々設置されることを特徴とする請求項10または12に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  16. 前記流動性基板上にイメージセンサーが付着されることを特徴とする請求項1に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  17. 前記第1及び第2の弾性片は、各々一対が対向するように構成され、前記一対の第2の弾性片は、前記第1の弾性片の間に位置されることを特徴とする請求項に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  18. 前記第1及び第2の弾性片は、各々前記固定性基板上に積層された珪素層がエッチングされて形成されることを特徴とする請求項に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  19. 前記固定端の上面に起電力を印加するための電極が設置されることを特徴とする請求項に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  20. 前記流動性基板の両側と前記第1の流動性櫛構造の一端を連結して前記第1の流動性櫛構造の流動を前記流動性基板に伝達すると同時に、前記流動性基板が前記第1の流動性櫛構造の流動方向に対して垂直方向に流動することを許容する第1のサスペンションと、
    前記流動性基板の両端と前記第2の流動性櫛構造の一端を連結して前記第2の流動性櫛構造の流動を前記流動性基板に伝達すると同時に、前記流動性基板が前記第2の流動性櫛構造の流動方向に対して垂直方向に流動することを許容する第2のサスペンションと、をさらに具備することを特徴とする請求項またはに記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
  21. 前記第1の流動性櫛構造の流動方向と第2の流動性櫛構造は、お互いに垂直方向に流動することを特徴とする請求項20に記載のカメラレンズアセンブリーの手振れ補正装置。
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