説明

MEMSアクチュエータ付きカメラモジュール及びその駆動方法

【課題】本発明は、MEMSアクチュエータ付きカメラモジュール及びその駆動方法を提供する。
【解決手段】本発明のMEMSアクチュエータ付きカメラモジュールは、焦点調整のために、レンズを静電気力で移動させるMEMSアクチュエータと、該MEMSアクチュエータから発生した静電容量を測定する静電容量測定部と、該静電容量測定部で測定された静電容量の変化量でMEMSアクチュエータに異物が存在するか否かを判断し、異物が存在するとトリガー信号を出力する異物判断部と、該異物判断部から出力されたトリガー信号によってMEMSアクチュエータを反復振動駆動させるMEMSアクチュエータ駆動部と、を含むことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、MEMSアクチュエータ付きカメラモジュール及びその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
各種の携帯端末機が広く普及し、無線インターネットサービスが商用化するに伴って、携帯端末機と関連した消費者のニーズも多様化しつつあり、それに対応して種々の付加装置が携帯端末機に装着されている。
【0003】
特に、被写体を写真や動映像として撮り、それらのイメージデータを保存した後、必要に応じて該データを編集及び転送できる代表的なものとしてカメラモジュールがある。
【0004】
一方、カメラは、レンズと被写体との間の距離にしたがってレンズの焦点の位置が変化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このため、カメラは、高品質な写真を撮影するために、被写体との間の距離の変化にしたがって焦点を自動で調節できる機能、すなわち、自動焦点調節(Auto Focus:AF)機能が要求される。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、焦点調整のために、レンズを静電気力で移動させるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)アクチュエータと、MEMSアクチュエータから発生した静電容量を測定する静電容量測定部と、静電容量測定部で測定された静電容量の変化量により、MEMSアクチュエータに異物が存在するか否かを判断し、異物が存在するとトリガー信号を出力する異物判断部と、異物判断部から出力されたトリガー信号によってMEMSアクチュエータを反復振動駆動させるMEMSアクチュエータ駆動部と、を含む、MEMSアクチュエータ付きカメラモジュールを提供する。
【0007】
そして、MEMSアクチュエータは、レンズが着座しているレンズマウンティングステージが、第1ヒンジで第1連結部に連結されており、第1連結部は、第2ヒンジで固定されている第2連結部に連結されており、第1連結部は、固定されたスプリングに連結されていることが好ましい。
【0008】
また、MEMSアクチュエータには、外部からの異物侵入の防止及び保護のためにハウジングが設けられていることが好ましい。
【0009】
そして、ハウジングの内部における底面、上面及びこれら両面のうちのいずれかに、異物が付着するように接着剤が形成されていることが好ましい。
【0010】
また、MEMSアクチュエータは、レンズの焦点を調整するための静電気力を発生させるために、コーム(Comb)状に配列された電極を有するコーム駆動部を含むことが好ましい。
【0011】
また、異物判断部は、MEMSアクチュエータに印加された所定範囲の電圧に対応するヒステリシスのフォワード静電容量とバックワード静電容量との差を計算し、計算されたフォワード静電容量とバックワード静電容量との差のうちの最大値が臨界値以上である場合、MEMSアクチュエータの内部に異物が存在すると判断することが好ましい。
【0012】
なお、異物判断部は、MEMSアクチュエータにN回印加された電圧に対応する静電容量の偏差を計算し、計算された偏差のうちの最大偏差が臨界値以上であれば、MEMSアクチュエータの内部に異物が存在すると判断することが好ましい。
【0013】
本発明は、MEMSアクチュエータから静電気力でレンズの焦点を調整する時に発生した静電容量を測定する段階と、MEMSアクチュエータから発生した静電容量にエラーが存在するか否かを判断する段階と、静電容量にエラーが存在する場合、MEMSアクチュエータを反復振動駆動させて、MEMSアクチュエータ内に存在する異物を除去する段階と、を含む、MEMSアクチュエータ付きカメラモジュールの駆動方法を提供する。
【0014】
そして、MEMSアクチュエータから発生した静電容量にエラーが存在するか否かを判断する段階は、MEMSアクチュエータに印加された所定範囲の電圧に対応するヒステリシスのフォワード静電容量とバックワード静電容量との差を計算し、計算されたフォワード静電容量とバックワード静電容量との差のうちの最大値が臨界値以上であれば、MEMSアクチュエータの内部に異物が存在すると判断することが好ましい。
【0015】
また、MEMSアクチュエータから発生した静電容量にエラーが存在するか否かを判断する段階は、MEMSアクチュエータにN回印加された電圧に対応する静電容量の偏差を計算し、計算された偏差のうちの最大偏差が臨界値以上であれば、MEMSアクチュエータの内部に異物が存在すると判断することが好ましい。
【0016】
なお、MEMSアクチュエータのハウジング内部における底面、上面及びこれら両面のいずれかに接着剤が形成されており、MEMSアクチュエータを反復振動駆動させて、MEMSアクチュエータ内に存在する異物を除去する段階は、MEMSアクチュエータを反復振動駆動させて、MEMSアクチュエータ内に存在する異物を接着剤に付着させて除去することが好ましい。
【発明の効果】
【0017】
本発明のMEMSアクチュエータ付きカメラモジュールは、レンズを静電気力で移動させて焦点調整を行うMEMSアクチュエータの駆動時に発生する静電容量により、MEMSアクチュエータ内に異物が存在するか否かを検出し、MEMSアクチュエータを反復振動駆動させることで異物を効率的に除去することができる。
【0018】
また、本発明によれば、MEMSアクチュエータのハウジングに接着剤を形成し、MEMSアクチュエータの反復振動駆動によって、元の位置から離脱する異物を容易に捕獲することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明によるMEMSアクチュエータ付きカメラモジュールの概略的な構成ブロック図である。
【図2A】本発明によって適用されたMEMSアクチュエータの一例における一部構成を説明するための概念的な構成断面図である。
【図2B】本発明によって適用されたMEMSアクチュエータの一例における一部構成を説明するための概念的な構成断面図である。
【図3】本発明によって適用されたMEMSアクチュエータの他の例における概略的な構成を説明するための上面図である。
【図4】本発明によって適用されたMEMSコームアクチュエータの動作を説明するための概念図である。
【図5】本発明によってMEMSアクチュエータ内に存在する異物を説明するための写真である。
【図6】本発明によるMEMSアクチュエータ付きカメラモジュールの駆動方法を概略的に示すフローチャートである。
【図7】本発明によってMEMSアクチュエータから発生した静電容量においてヒステリシスエラーが検出されることを説明するためのグラフである。
【図8】本発明によってMEMSアクチュエータから発生した静電容量において反復性エラーが検出されることを説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。
【0021】
図1は、本発明によるMEMSアクチュエータ付きカメラモジュールの概略的な構成を示すブロック図である。
【0022】
本発明に係るカメラモジュールは、MEMSアクチュエータを備えており、このMEMSアクチュエータは、レンズの焦点調整のために駆動されて、レンズを上下移動させる。
【0023】
このようなMEMSアクチュエータ付きカメラモジュールは、焦点調整のために、レンズを静電気力で移動させるMEMSアクチュエータ100と、MEMSアクチュエータ100から発生した静電容量を測定する静電容量測定部110と、静電容量測定部110で測定された静電容量の変化量により、MEMSアクチュエータ100に異物が存在するか否かを判断し、異物が存在するとトリガー信号を出力する異物判断部120と、異物判断部120から出力されたトリガー信号によってMEMSアクチュエータ100を反復振動駆動させるMEMSアクチュエータ駆動部130と、を含んで構成される。
【0024】
ここで、MEMSアクチュエータ駆動部130は、MEMSアクチュエータ100を駆動させるための電圧を調節する駆動部と定義できるもので、電圧を調節してレンズの移動を制御する。
【0025】
したがって、MEMSアクチュエータ付きカメラモジュールは、レンズを静電気力で移動させて焦点調整を行うMEMSアクチュエータ100を備えており、MEMSアクチュエータ100の駆動によって発生した異物の存在を検知した後、MEMSアクチュエータ100を反復振動駆動させることで異物を除去することができる。
【0026】
さらにいうと、MEMSアクチュエータ100は、静電気力でレンズを上下させながら焦点を調整する時に静電容量が発生し、このMEMSアクチュエータ100から発生した静電容量は、静電容量測定部110で測定する。
【0027】
ここで、静電容量測定部110には、MEMSアクチュエータ100がレンズを移動させる時にその静電容量が実時間でフィードバックさせることもできる。
【0028】
その後、異物判断部120は、静電容量測定部110で測定された静電容量の変化量によって、MEMSアクチュエータ100に異物が存在するか否かを判断し、異物が存在するとMEMSアクチュエータ駆動部130にトリガー信号を出力することでMEMSアクチュエータ100を反復振動駆動させる。
【0029】
一方、異物は、MEMSアクチュエータ100内に存在して静電気力を減少させ、再現性が高い焦点調整を妨害し、結果としてカメラモジュールの特性を低下させる。
【0030】
したがって、MEMSアクチュエータ100が反復振動することによって、MEMSアクチュエータ100の内部に存在する異物を除去することができる。
【0031】
ここで、MEMSアクチュエータ100は、静電気力で直線運動できるように設計することができ、ここで、反復振動駆動は、直線往復運動と定義することができる。
【0032】
すなわち、MEMSアクチュエータ100の直線運動によりレンズを移動させて焦点調整を行うことができる。
【0033】
図2A及び図2Bは、本発明によって適用されたMEMSアクチュエータの一例における一部構成を説明するための概念的な構成断面図である。
【0034】
本発明によって適用されたMEMSアクチュエータは、一例として、レンズ210が着座しているレンズマウンティングステージ221が、第1ヒンジ231で第1連結部222に連結されており、第1連結部222は、第2ヒンジ232で固定されている第2連結部223に連結されており、第1連結部222は、固定されたスプリング235に連結されている構成を含んでなることができる。
【0035】
ここで、第1連結部222が静電気力により図2Aの左側へ移動すると、第1及び第2ヒンジ231,232及びスプリング235により、図2Bに示すように、レンズマウンティングステージ221を上昇させ、このレンズマウンティングステージ221が上昇する変位に応じてレンズ210も上昇して焦点調節を行うこととなる。
【0036】
参考として、このような静電気力でレンズマウンティングステージ221を上昇させる構成要素である第1及び第2連結部222,223、第1及び第2ヒンジ231,232、及びスプリング235は、レンズマウンティングステージ221を中心に対称に形成されて、レンズマウンティングステージ221を押し上げてレンズ210を上昇させる。
【0037】
このような駆動に関する動作及び構成要素の配置は、自由に設計することができるもので、本発明の図面及び説明に限定されることはない。
【0038】
そして、MEMSアクチュエータは、外部からの異物侵入の防止及び内部構成要素の保護のためにハウジング250が設けられ、このハウジングの内部には、図2A及び図2Bに示すように、第1及び第2ヒンジ231,232、第1及び第2連結部222,223及びスプリング235が配置される。
【0039】
ここで、MEMSアクチュエータの内部に異物281が存在すると、MEMSアクチュエータの誤動作につながることがある。
【0040】
すなわち、図2Aに示すように、第1及び第2ヒンジ231,232に異物281が付着している場合、第1連結部222が左側に移動する力及びレンズマウンティングステージ221を上昇させる力が静電気力と比例せず、誤動作が生じることになる。
【0041】
したがって、本発明によって適用されたMEMSアクチュエータは、外部からの異物の侵入を防止し且つ内部構成要素を保護するために、ハウジングの内部における底面、上面、及びこれら両面のいずれかに、異物281が付着する接着剤261,262を形成することが好ましい。
【0042】
ここで、接着剤261,262は、フィルムの形態とすることが好ましい。
【0043】
このようにすると、上述の通り、MEMSアクチュエータの反復振動駆動によって、異物281(図2Aを参照)が元の位置から離脱して、図2Bに示すように接着剤261,262に付着して捕捉することができる。
【0044】
したがって、本発明によると、MEMSアクチュエータのハウジングに接着剤を形成し、MEMSアクチュエータの反復振動駆動によって、元の位置から離脱する異物を容易に捕捉することが可能になる。
【0045】
図3は、本発明によって適用されたMEMSアクチュエータの他の例における概略的な構成を説明するための上面図であり、図4は、本発明によって適用されたMEMSコームアクチュエータの動作を説明するための概念図である。
【0046】
MEMSアクチュエータは、レンズの焦点を調整するための静電気力を発生させる駆動部としてコーム(Comb)状に配列された電極を含むコーム駆動部150を含むことができる。
【0047】
ここで、図3に示すように、コーム駆動部150は、レンズマウンティングステージ220の周辺に設置され、静電気力でレンズマウンティングステージ220を押し上げて、レンズマウンティングステージ220に載せられたレンズ(図示せず)を上昇させることができる。
【0048】
ここで、コーム駆動部150は、図4に示すように、コーム状に配列された固定コーム電極131と可動コーム電極132とで構成され、固定コーム電極131と可動コーム電極132との間に電圧を印加すると、可動コーム電極132が固定コーム電極131の方に移動することとなる。
【0049】
可動コーム電極132が移動する力でレンズを上昇させて、焦点を調整することができる。
【0050】
例えば、固定コーム電極131は固定平板構造物に連結されており、可動コーム電極132は移動平板構造物に連結されていると、可動コーム電極132が移動平板構造物を移動させ、この移動平板構造物がレンズマウンティングステージを上昇または下降させることでレンズの焦点を調整することが可能になる。
【0051】
ここで、レンズマウンティングステージの運動距離(Travel)は、固定コーム電極131と可動コーム電極132との静電容量差によって駆動変位量が決定される。
【0052】
この場合、図4に示すように、固定コーム電極131及び可動コーム電極132に異物281が存在すると、静電容量のばらつきによってレンズの焦点調整において信頼性が低下する。
【0053】
したがって、可動コーム電極132の固定コーム電極131の方への移動及び最初の状態への復帰という運動を反復することで振動を発生させ、異物281を脱離させることができる。
【0054】
図5は、本発明によってMEMSアクチュエータ内に存在する異物について説明するための写真である。
【0055】
MEMSアクチュエータは、レンズの焦点を調整するために運動をするものであるから、MEMSアクチュエータを構成する構成要素にはクラックが生じることにより構造が破壊され、ミクロン単位の微細な異物が構成要素から落ちてしまう。
【0056】
すなわち、図5の写真に示すように、MEMSアクチュエータの構成要素250に異物281が多数存在するようになる。
【0057】
特に、MEMSアクチュエータのハウジングは、複合物質がコーティングされてなり、シリコン材質からなっているため、MEMSアクチュエータの駆動によって微細な破壊領域が発生することがあり、この破壊領域から脱離した異物は、MEMSアクチュエータの重要部分に落ちて、誤動作を招いてしまう。
【0058】
図6は、本発明によるMEMSアクチュエータ付きカメラモジュールの駆動方法を示す概略的なフローチャートである。
【0059】
MEMSアクチュエータ付きカメラモジュールの駆動方法は、まず、MEMSアクチュエータで静電気力によりレンズの焦点を調整する時に発生した静電容量を測定する(ステップS100)。
【0060】
その後、MEMSアクチュエータから発生した静電容量にエラーが存在するか否かを判断する(ステップS110)
【0061】
この判断の結果、静電容量にエラーがあると、MEMSアクチュエータを反復振動駆動させて、MEMSアクチュエータ内に存在する異物を除去する(ステップS120)。
【0062】
図7は、本発明によってMEMSアクチュエータから発生した静電容量においてヒステリシスエラーが検出されることを説明するためのグラフであり、図8は、本発明によってMEMSアクチュエータから発生した静電容量において反復性エラーが検出されることを説明するためのグラフである。
【0063】
図7及び図8は、MEMSアクチュエータから発生した静電容量の電圧に対するグラフで、図7は、MEMSアクチュエータに印加された所定範囲の電圧(Voffset〜Vmax)に対応するヒステリシスのフォワード静電容量とバックワード静電容量との差を計算し、該計算されたフォワード静電容量とバックワード静電容量との差のうちの最大値が臨界値以上(ヒステリシスエラーの発生)の場合、MEMSアクチュエータ内に異物が存在するものと判断する。
【0064】
すなわち、図7を参照すると、「A」領域においてフォワード静電容量aとバックワード静電容量bとの差が最大となる。
【0065】
そして、図8は、MEMSアクチュエータに所定範囲の電圧(Voffset〜Vmax)をN回印加し、N回印加された電圧に対応する静電容量の偏差を計算し、該計算された偏差のうちの最大偏差が臨界値以上(反復性エラーの発生)であれば、MEMSアクチュエータ内に異物が存在するものと判断する。
【0066】
すなわち、図8で、ピークの存在する「K」領域が、静電容量の偏差が発生した領域となる。
【0067】
ここで、MEMSアクチュエータに電圧を印加する回数は、少なくとも2回以上(N≧2)とすればよい。
【0068】
したがって、図1の異物判断部で静電容量の変化量によりMEMSアクチュエータ内に異物が存在するか否かを判断すること、及び、図6の「ステップS110」でMEMSアクチュエータから発生した静電容量にエラーが存在するか否かを判断することは、前述したように、ヒステリシスエラーの発生を判断したり、または、反復性エラーの発生を判断したりすることで、MEMSアクチュエータの内部に異物が存在するか否かを判断することが好ましい。
【0069】
以上、具体的な実施例を示して本発明について説明してきたが、本発明の技術思想の範囲内で様々な変形及び修正が可能であるということは、当業者にとっては明らかであり、よって、これらの変形及び修正も、添付の特許請求の範囲に含まれることは当然である。
【符号の説明】
【0070】
100 MEMSアクチュエータ
110 静電容量測定部
120 異物判断部
130 MEMSアクチュエータ駆動部
131 固定コーム電極
132 可動コーム電極
150 コーム駆動部
210 レンズ
221 レンズマウンティングステージ
222 第1連結部
231 第1ヒンジ
232 第2ヒンジ
235 スプリング
250 ハウジング
261、262 接着剤

【特許請求の範囲】
【請求項1】
焦点調整のために、レンズを静電気力で移動させるMEMSアクチュエータと、
前記MEMSアクチュエータから発生した静電容量を測定する静電容量測定部と、
前記静電容量測定部で測定された静電容量の変化量により、前記MEMSアクチュエータに異物が存在するか否かを判断し、異物が存在するとトリガー信号を出力する異物判断部と、
前記異物判断部から出力された前記トリガー信号によって前記MEMSアクチュエータを反復振動駆動させるMEMSアクチュエータ駆動部と、
を含むことを特徴とするMEMSアクチュエータ付きカメラモジュール。
【請求項2】
前記MEMSアクチュエータは、レンズが着座しているレンズマウンティングステージが、第1ヒンジで第1連結部に連結されており、前記第1連結部は、第2ヒンジで固定されている第2連結部に連結されており、前記第1連結部は、固定されたスプリングに連結されている、請求項1に記載のMEMSアクチュエータ付きカメラモジュール。
【請求項3】
前記MEMSアクチュエータは、外部からの異物侵入の防止及び保護のためのハウジングを含む、請求項1に記載のMEMSアクチュエータ付きカメラモジュール。
【請求項4】
前記ハウジングの内部における底面、上面及びこれら両面のうちのいずれかに、前記異物が付着するように接着剤が形成されている、請求項3に記載のMEMSアクチュエータ付きカメラモジュール。
【請求項5】
前記MEMSアクチュエータは、前記レンズの焦点を調整するための静電気力を発生させるために、コーム状に配列された電極を有するコーム駆動部を含む、請求項1に記載のMEMSアクチュエータ付きカメラモジュール。
【請求項6】
前記異物判断部は、前記MEMSアクチュエータに印加された所定範囲の電圧に対応するヒステリシスのフォワード静電容量とバックワード静電容量との差を計算し、前記計算されたフォワード静電容量とバックワード静電容量との差のうちの最大値が臨界値以上である場合、前記MEMSアクチュエータの内部に異物が存在すると判断する、請求項1に記載のMEMSアクチュエータ付きカメラモジュール。
【請求項7】
前記異物判断部は、前記MEMSアクチュエータにN回印加された電圧に対応する静電容量の偏差を計算し、前記計算された偏差のうちの最大偏差が臨界値以上であれば、前記MEMSアクチュエータの内部に異物が存在すると判断する、請求項1に記載のMEMSアクチュエータ付きカメラモジュール。
【請求項8】
MEMSアクチュエータで静電気力によりレンズの焦点を調整する時に発生した静電容量を測定する段階と、
前記MEMSアクチュエータから発生した静電容量にエラーが存在するか否かを判断する段階と、
前記静電容量にエラーが存在する場合、前記MEMSアクチュエータを反復振動駆動させて、前記MEMSアクチュエータ内に存在する異物を除去する段階と、
を含むことを特徴とするMEMSアクチュエータ付きカメラモジュールの駆動方法。
【請求項9】
前記MEMSアクチュエータから発生した静電容量にエラーが存在するか否かを判断する段階は、前記MEMSアクチュエータに印加された所定範囲の電圧に対応するヒステリシスのフォワード静電容量とバックワード静電容量との差を計算し、前記計算されたフォワード静電容量とバックワード静電容量との差のうちの最大値が臨界値以上であれば、前記MEMSアクチュエータの内部に異物が存在すると判断する、請求項8に記載のMEMSアクチュエータ付きカメラモジュールの駆動方法。
【請求項10】
前記MEMSアクチュエータから発生した静電容量にエラーが存在するか否かを判断する段階は、前記MEMSアクチュエータにN回印加された電圧に対応する静電容量の偏差を計算し、前記計算された偏差のうちの最大偏差が臨界値以上であれば、前記MEMSアクチュエータの内部に異物が存在すると判断する、請求項8に記載のMEMSアクチュエータ付きカメラモジュールの駆動方法。
【請求項11】
前記MEMSアクチュエータのハウジング内部における底面、上面及びこれら両面のいずれかに接着剤が形成されており、
前記MEMSアクチュエータを反復振動駆動させて、前記MEMSアクチュエータ内に存在する異物を除去する段階は、前記MEMSアクチュエータを反復振動駆動させて、前記MEMSアクチュエータ内に存在する異物を前記接着剤に付着させて除去する、請求項8に記載のMEMSアクチュエータ付きカメラモジュールの駆動方法。

【図1】
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【図2A】
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【図2B】
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【図3】
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【図4】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−8569(P2012−8569A)
【公開日】平成24年1月12日(2012.1.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−139760(P2011−139760)
【出願日】平成23年6月23日(2011.6.23)
【出願人】(508375996)エルジー イノテック カンパニー,リミティド (38)
【Fターム(参考)】