(57)【要約】【課題】小型カメラモジュールの自動焦点および光学ズームの機能を具現するための電磁力駆動可変焦点ミラーおよびその駆動方法を提供する。【解決手段】支持部と前記支持部に付着された一つ以上の永久磁石を具備した駆動部と、コイルと前記コイルに流れる電流の大きさと方向によって曲率が変わる反射面および前記反射面が集積された薄膜を具備したミラー部とを含む。本発明の可変焦点ミラーは、反射面の曲率半径を調節して焦点を合わせるかまたは光学ズーム機能を具現するので、カメラモジュールの体積をめっきり減少させ、超小型カメラモジュールを必要とする多様な応用に適用可能である。【選択図】図１０
2006293367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射するかまたは反射されるように貫通孔が形成された基板と；
前記基板の上部に積層された薄膜と；
前記薄膜の上部に積層された下部導線と；
上部との電気的な絶縁のために前記下部導線の上部に積層された絶縁膜と；
前記絶縁膜の上部に積層されるコイルと；
を含むことを特徴とする、電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項２】
前記薄膜の下部には、入射する光を反射させるためのミラー面をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項３】
前記絶縁膜の所定の位置には、前記下部導線が外部へ突出するための所定の第２絶縁膜貫通孔が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項４】
前記コイルの一端は、外部から電源を受けるための第１電極パッドを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項５】
前記下部導線の一端は、外部から電源を受けるための第２電極パッドを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項６】
前記絶縁膜の中央に第１絶縁膜貫通孔が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項７】
支持部と前記支持部に付着された一つ以上の永久磁石を具備した駆動部と；
前記駆動部と対向する位置に、コイルと前記コイルに流れる電流の大きさと方向によって曲率が変わる反射面および前記反射面が集積された薄膜を具備したミラー部と；
を含むことを特徴とする、電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項８】
前記ミラー部は、前記コイルと前記薄膜との間を絶縁する絶縁膜を含むことを特徴とする、請求項７に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項９】
前記ミラー部は、前記コイルに電流を流し得る手段を含むことを特徴とする、請求項７に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項１０】
前記反射面は、金属、誘電体、金属及び誘電体の中でいずれか１種で形成されることを特徴とする、請求項７に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項１１】
前記薄膜は、半導体、誘電体、セラミック、ポリマー、金属の中でいずれか１種以上で形成されることを特徴とする、請求項７に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項１２】
前記反射面は、その形状が円形であることを特徴とする、請求項７に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項１３】
前記薄膜は、光透過率の高いもので形成されることを特徴とする、請求項７に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項１４】
前記永久磁石は円筒状であることを特徴とする、請求項７に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項１５】
前記永久磁石は、円筒状の内部永久磁石と、前記内部永久磁石を所定の間隔を置いて取り囲む中空円筒状の外部永久磁石とから構成されることを特徴とする、請求項７に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項１６】
前記支持部は、透磁率の高いもので形成されることを特徴とする、請求項７に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項１７】
前記薄膜の扁平度は、所定の初期変形が加えられることができることを特徴とする、請求項７に記載の電磁力駆動可変焦点ミラー。
【請求項１８】
請求項７の電磁力駆動可変焦点ミラー一つ以上と、前記電磁力駆動可変焦点ミラーで屈折された光が最後に到逹するイメージセンサーとから構成されることを特徴とする、カメラモジュール。
【請求項１９】
支持部と前記支持部に付着された一つ以上の永久磁石を具備した駆動部で外部磁場を形成する段階と；
前記駆動部と対向する位置に、コイルと前記コイルに流れる電流の大きさと方向によって曲率が変わる反射面と前記反射面が集積された薄膜とを具備したミラー部で前記コイルに電流を流す段階と；
前記外部磁場と前記コイルに流れる電流の相互作用によって前記反射面と前記薄膜の曲率を変化させる段階と；
を含むことを特徴とする、請求項１の電磁力駆動可変焦点ミラーの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型カメラモジュールの自動焦点および光学ズーム機能の具現のための電磁力駆動可変焦点ミラーに関するもので、より詳しくは、電磁力駆動機またはステップモーターなどを使用してレンズ群の位置を調節する代わりに、反射面の曲率半径を調節して焦点を合わせるかまたは光学ズーム機能を具現するための電磁力駆動可変焦点ミラーとその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、通信技術およびデジタル情報処理技術の発展とともに、情報処理および演算、通信、画像情報入出力などの多様な機能が集積された携帯用端末機技術が新しく開発されている。デジタルカメラと通信の機能が備えられたＰＤＡ、デジタルカメラとＰＤＡの機能が備えられた携帯電話などをその例として挙げることができるが、デジタルカメラ技術および情報格納技術の発達によって高仕様のデジタルカメラモジュール（ｄｉｇｉｔａｌ  ｃａｍｅｒａ  ｍｏｄｕｌｅ）の装着が徐々に普遍化している趨勢にある。
【０００３】
諸般技術の発達によって、携帯用端末機などに装着されるデジタルカメラモジュールにメガピクセル（ｍｅｇａ  ｐｉｘｅｌ）級のイメージセンサー（ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ）が使用されるにしたがい、自動焦点（ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）および光学ズーム（ｏｐｔｉｃａｌ  ｚｏｏｍ）などの機能の重要性が一層高まっている。このような小型デジタルカメラモジュールにおいて、自動焦点および光学ズームの機能を具現するためには、相対的に小さい体積を占めるとともに、速い起動速度、低電力消耗、大変位などの性能を満たすことができる駆動機が必要であり、特に、光学ズーム機能の向上による必要変位の増加に対応可能な駆動機が要求される。
【０００４】
従来のカメラモジュールは、光学ズームと自動焦点の機能を具現するために、光軸上でレンズ群の位置を変化させる方法を使用した。図１は、二つのレンズ群を使用する光学ズームと自動焦点の機能が適用された従来のカメラモジュールの概念図である。光学ズーム機能の具現時、ズームレンズ群１が所定の位置に移動することになれば、自動焦点レンズ群２は、ズームレンズ群の位置によって決定される所定の位置に移動し、イメージセンサー３に画像を結像することになる。一般に、２群レンズ方式の光学ズームカメラモジュールにおいて、ズームレンズ群は相対的に大きな変位を要し、自動焦点レンズ群は速い起動を要する。
【０００５】
従来には、レンズ群の位置を変化させる方法として、ボイスコイルモーター（ｖｏｉｃｅ  ｃｏｉｌ  ｍｏｔｏｒ、以下‘ＶＣＭ’という）などの電磁力駆動機、またはステップモーターなど回転運動をする駆動機でリードスクリューを回転させることで、可動部を線形的に移動させる方式などを使用した。ＶＣＭなどの電磁力駆動機の場合、変位を増加させるのに限界があり、ズーム機能のための機動の時、持続的に電力を消耗する欠点がある。そして、ステップモーターなどのように回転運動をする駆動機でリードスクリューを回転させて可動部を線形的に移動させる場合、複雑なメカニズムとギア部の摩擦および騷音などの欠点がある。また、ＶＣＭ方式およびステップモーターを利用する駆動機の場合、複雑な構造によって低価の駆動機を製作するのに困難があり、小型化するのに大きさの制約がある。結局、従来の光軸上でレンズ群を動かす機械的な駆動方式による駆動機は、ズーム機能の強化と画質の向上によってさらにややこしくなっている駆動機に対する要求条件を満足させるのに十分でない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、電磁力によって反射面の曲率半径を調節することができる電磁力駆動可変焦点ミラーとその駆動方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、前記電磁力駆動可変焦点ミラーを利用するカメラモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記のような課題を達成するために、本発明は、光が入射するかまたは反射されるように貫通孔が形成された基板と；前記基板の上部に積層された薄膜と；前記薄膜の上部に積層された下部導線と；上部との電気的な絶縁のために前記下部導線の上部に積層された絶縁膜と；前記絶縁膜の上部に積層されるコイルとを含むことを特徴とする電磁力駆動可変焦点ミラーを提供する。
【０００９】
前記薄膜の下部には、入射する光を反射させるためのミラー面をさらに含むことが望ましい。
【００１０】
前記絶縁膜の所定の位置には、前記下部導線が外部へ突出するための所定の孔が形成されることが望ましい。
【００１１】
前記コイルの一端は、外部から電源を受けるための第１電極パッドを含むことが望ましい。
【００１２】
前記下部導線の一端は、外部から電源を受けるための第２電極パッドを含むことが望ましい。
【００１３】
前記絶縁膜の中央に貫通孔が形成されることが望ましい。
【００１４】
また、本発明は、前記課題を達成するために、支持部と前記支持部に付着された一つ以上の永久磁石を具備した駆動部と；前記駆動部と対向する位置に、コイルと前記コイルに流れる電流の大きさと方向によって曲率が変わる反射面および前記反射面が集積された薄膜を具備したミラー部と；を含むことを特徴とする電磁力駆動可変焦点ミラーを提供する。
【００１５】
前記ミラー部は、前記コイルと前記薄膜との間を絶縁する絶縁膜を含むことが望ましい。
【００１６】
前記ミラー部は、前記コイルに電流を流し得る手段を含むことが望ましい。
【００１７】
前記反射面は、金属、誘電体、金属および誘電体の中でいずれか１種で形成されることが望ましい。
【００１８】
前記薄膜は、半導体、誘電体、セラミック、ポリマー、金属の中でいずれか１種以上で形成されることが望ましい。
【００１９】
前記反射面は、その形状が円形であることが望ましい。
【００２０】
前記薄膜は、光透過率の高いもので形成されることが望ましい。
【００２１】
前記永久磁石は円筒状であることが望ましい。
【００２２】
前記永久磁石は、円筒状の内部永久磁石と、前記内部永久磁石を所定の間隔を置いて取り囲む中空円筒状の外部永久磁石とから構成されることが望ましい。
【００２３】
前記支持部は、透磁率の高いもので形成されることが望ましい。
【００２４】
前記薄膜は、通常のレンズのように平らな初期状態を有するものが一般的であるが、前記薄膜の扁平度には、所定の初期変形が加えられることもできる。
【００２５】
また、本発明は、前記課題を達成するために、前記電磁力駆動可変焦点ミラー一つ以上と、前記電磁力駆動可変焦点ミラーで屈折された光が最後に到逹するイメージセンサーとから構成されることを特徴とするカメラモジュールを提供する。
また、本発明は、前記課題を達成するために、支持部と前記支持部に付着された一つ以上の永久磁石を具備した駆動部で外部磁場を形成する段階と；
前記駆動部と対向する位置に、コイルと前記コイルに流れる電流の大きさと方向によって曲率が変わる反射面と前記反射面が集積された薄膜とを具備したミラー部で前記コイルに電流を流す段階と；前記外部磁場と前記コイルに流れる電流の相互作用によって前記反射面と前記薄膜の曲率を変化させる段階とを含むことを特徴とする電磁力駆動可変焦点ミラーの駆動方法を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
上述したように、本発明によれば、ミラーの焦点調節のために電磁力駆動機などを使用してレンズ群の位置を移動させる代わりに、電磁力を利用して反射面の曲率半径を変化させるので、速い焦点調節と相対的に大きな変位が可能である。そして、機械的な動きがないので、騷音と摩擦の問題点がなく、電力を相対的に少なく消耗する。
【００２７】
また、本発明によれば、従来の電磁力駆動機などに比べて簡単な構造と相対的に軽くて小さな体積で同一機能を果たすことができ、カメラモジュールに使用される場合にはカメラの小型化と軽量化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２９】
図２乃至図７は、本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーの曲率半径の変化とそれによる焦点調節の原理を示す斜視図であって、図２は初期状態の場合、図３は中心部変位がｄ１である場合であり、図７は中心部変位がｄ２である場合である。
【００３０】
図２の実施形態において、（電磁力駆動）可変焦点ミラーは薄膜２１と前記薄膜に集積された反射面２２とを含む。
【００３１】
前記実施形態は、円形の薄膜２１上に反射面２２が形成された構造であって、薄膜および反射面の曲率変化によって反射光３２の焦点距離が変わる。図３および図４に示すように、反射面の中心部が下側にｄ１またはｄ２程度の変位を起こした場合、反射面の曲率はｒ１またはｒ２のように変わり、これによって反射光の焦点距離が変わる。
【００３２】
図５乃至図６は、それぞれ本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーのミラー部の一側面と反対側面を示す斜視図である。
【００３３】
図５の実施形態において、電磁力駆動可変焦点ミラーのミラー部は、光が入射して反射されるように貫通孔が形成された基板４０と、前記基板上に形成された薄膜４８と、前記薄膜上に積層された絶縁膜４４と、前記絶縁膜上に形成されたコイル４１と、第１および第２電極パッド４２、４３とを含む。
【００３４】
前記実施形態において、薄膜４８上に積層された絶縁膜４４上に形成されたコイル４１に電流が流れる場合、前記コイルに流れる電流と外部磁場の相互作用によって薄膜４８の曲率を変化させる。
【００３５】
光は、図５の実施形態では、薄膜の下側に、図６の実施形態では薄膜の上側に入射し屈折し、反射されて光経路を形成する。
【００３６】
図７は、図５に示す電磁力駆動可変焦点ミラーのミラー部の一実施形態の各層別構造を示すものであり、図８は、図５に示す前記電磁力駆動可変焦点ミラーのミラー部の一実施形態の平面図および断面図を示すものである。
【００３７】
図７の実施形態において、電磁力駆動可変焦点ミラーのミラー部の層別構造は、貫通孔４７が形成された基板４０と、前記基板上に位置する薄膜４８と、前記薄膜上に位置する下部導線４６と、前記下部導線上に位置し、第１および第２絶縁膜貫通孔４５−１、４５−２が形成された絶縁膜４４と、前記絶縁膜上に位置するコイル４１と、前記絶縁膜上に位置する第１および第２電極パッド４２、４３とを含む。
【００３８】
図８は、図７の実施形態の電磁力駆動可変焦点ミラーの層別構造が順次に集積されたものを、最上層から見た平面図と、中心を通る断面図を示す。中央に貫通孔４７が形成された基板４０上に薄膜４８が位置し、前記薄膜上には下部導線４６が位置し、前記下部導線上には前記基板と外郭が同一である絶縁膜４４が位置し、前記絶縁膜４４の上層にはコイル４１と第１および第２電極パッド４２、４３が位置する。最上層から見る時、前記絶縁膜４４は、その中心に位置する第１絶縁膜貫通孔４５−１と、コイルに触れないように位置する第２絶縁膜貫通孔４５−２との部分を除いては前記下部導線をまったく覆い、前記下部導線４６と絶縁膜４４上層の前記コイルの大部分および前記第１電極パッドとの接触を遮断する。
【００３９】
前記コイルの一側端は前記第１絶縁膜貫通孔４５−１が形成された位置の直上部に位置し、前記コイルの他側端は前記第１電極パッドと連結される。
【００４０】
前記第２電極パッド４３は前記第２絶縁膜貫通孔４５−２が形成された位置の直上部に位置する。
【００４１】
前記下部導線４６は、前記第１絶縁膜貫通孔４５−１を通じて前記コイルの一側端と接触し（‘第１接触’という）、前記第２絶縁膜貫通孔４５−２を通じて前記第２電極パッド４３と接触し（‘第２接触’という）、第１接触の地点と第２接触の地点との間に電流が流れるように形成されなければならなく、その形状はどのような形状であっても関係ない。
【００４２】
図７の実施形態において、ミラー部の全体的な層別構造は、貫通孔４７が形成された基板４０上に薄膜４８とコイル４１を集積した形態である。より詳しくは、前記コイル４１の一側端は、第１絶縁膜貫通孔４５−１を通じて下部導線４６と電気的に接触され、前記下部導線４６が第２絶縁膜貫通孔４５−２を通じて第２電極パッド４３と電気的に接触され、前記コイル４１の他側端は第１電極パッド４２と直接電気的に接触する。
【００４３】
前記下部導線４６は、絶縁膜４４に形成された前記第１および第２絶縁膜貫通孔４５−１、４５−２を通じて前記コイルとともに電流が流れる経路を形成し、前記第１電極パッド４２と前記第２電極パッド４３との間に電圧を印加すれば、前記コイル４１に電流が流れる。前記コイル４１に流れる電流は後述する駆動部で形成される外部磁場と相互作用してコイルに電磁力を加え、この電磁力はコイルと密接に積層された薄膜４８と前記薄膜に集積された反射面に作用して前記薄膜と前記反射面の曲率を変える。
【００４４】
反射面４９は、前記薄膜４８に集積され、駆動部による外部磁場とコイルに流れる電流の相互作用によって薄膜とともに曲率が変わる。前記反射面は、前記薄膜の上側または下側のいずれに集積されても関係ない。薄膜４８が高光透過率の物質で製作された場合、図７の実施形態のように、薄膜の上側面に反射面を集積して下部導線４６を無くし、前記反射面が前記下部導線の代わりに前記コイルとともに電流が流れる経路を形成するようにすることができる。反射面はＡｌ、Ａｕ、Ａｇなどの金属または１層以上の誘電体または金属と誘電体の組合で形成されることが望ましい。
【００４５】
薄膜４８は、シリコン、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜などの半導体や誘電体、セラミック、ポリマー、金属などの多様な素材中の一つまたはそれ以上で形成されることが望ましい。薄膜が金属材料で形成された場合、図７の実施形態のように、下部導線４６を無くし、前記薄膜が前記下部導線の代わりに前記コイルとともに電流が流れる経路を形成するようにすることができる。
【００４６】
反射面の形状はどんな形状でも構わないが、外部磁場とコイルに流れる電流の相互作用によって発生して作用する電磁力によって薄膜とともに曲率が変わって焦点が変わることができる形状でなければならなく、通常レンズの形状として使用されている円形であることが望ましい。
【００４７】
絶縁膜４４は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、セラミック、ポリマーなどの材質で形成されることが望ましい。
【００４８】
下部導線４６、コイル４１、第１および第２電極パッド４２、４３はそれぞれＡｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどの全ての金属で形成されることが望ましく、メッキ、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）または蒸着（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）などの方法で形成されることができる。
【００４９】
製作工程において、前記薄膜４８、前記反射面４９、および前記下部導線４６などの耐力を調節することで、反射面の初期扁平度を調節することができる。前記反射面と前記薄膜を平らな状態に製作することが通常であるが、前記電磁力駆動可変焦点ミラーが駆動されなかった状態で、前記反射面と前記薄膜に所定の初期曲率変化が存在するように製作することもできる。
【００５０】
図９および図１０はそれぞれ本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーの駆動部を含む全体電磁力駆動可変焦点ミラーの一実施形態を示す断面図と斜視図である。
【００５１】
図９の実施形態において、電磁力駆動可変焦点ミラーは、図５および図６の実施形態に示す電磁力駆動可変焦点ミラーのミラー部と、支持部５４、前記支持部上に位置する内部の円筒状第１永久磁石５１、および前記支持部上に位置し、所定の間隔５３を置いて前記第１永久磁石５１を取り囲む中空円筒状の第２永久磁石５２を含む駆動部とを含む。前記駆動部の上部には前記ミラー部が位置し、前記ミラー部はコイルが薄膜の下側に位置して駆動部に近くに位置するようにして、図５の実施形態とは上下が反対であり、図６の実施形態とは上下が同じ形態である。反射面４９は前記ミラー部の薄膜の上側面に積層されて、上側から入射する光を上方に反射させる。
【００５２】
図９の実施形態において、前記支持部と前記薄膜は互いに平行な平面上に置かれており、その平面に垂直な方向はｚ方向である。前記支持部または前記薄膜が置かれた平面と平行な各平面上で、前記支持部に付着された永久磁石から放射状に伸びて行く方向はｒ方向である。また、前記支持部と前記薄膜は、中心が同一であるｚ方向の軸上に位置し、そのｚ方向の軸を中心として反時計方向に回転する方向がθ方向である。
【００５３】
前記実施形態において、薄膜４８などを具備したミラー部の下側に、外部磁場を供給する永久磁石を配置することになり、永久磁石によるｒ方向の磁場が前記コイルに流れる電流と相互作用によって薄膜４８を駆動させる外部磁場となる。コイルはｚ方向に垂直な平面上に位置し、平面螺旋状の形態であるので、永久磁石による磁場の中で、ｒ方向以外の残り方向の磁場は、コイルに流れる電流によって、電磁力（ローレンツ力、Ｌｏｒｅｎｔｚ  ｆｏｒｃｅ）を生じさせないか、あるいは電磁力を発生させても相殺されてほとんど効力がないので、永久磁石のｒ方向の磁場のみがコイルで有効な電磁力を発生させる。永久磁石による磁場がｒ方向に形成され、コイル４１にθ方向に電流が流れる場合、コイル４１が形成された薄膜４８には−ｚ方向に電磁力が作用する。
【００５４】
特に、永久磁石による磁場のｒ方向成分をもっと大きくするためには、円筒状の永久磁石を使用することがより効率的である。
【００５５】
そして、全体永久磁石領域の下部に配置される支持部５４の材料となる物質の透磁率が高いほど永久磁石による磁場の対称性が増大して、ｒ方向以外の方向の磁場による電磁力の相殺がもっと効率的に発生し、よってより高い効率でｒ方向の磁場による電磁力を得ることができる。
【００５６】
駆動部には一つの永久磁石のみを使用することもできるが、図９および図１０に示すように、二つの磁石５１、５２と支持部５４を使用することにより、磁場の強さを顕著に増加させることができる。図９に示すように、内部の円筒状磁石５１はｚ方向に磁化し、これから所定の距離５３を置いて配置された中空円筒状の磁石５２が−ｚ方向に磁化している場合、ｒ方向の磁場は一つの磁石を使用する場合より顕著に増加する。磁場の大きさが増加した場合、全体電磁力の大きさも磁場の大きさに比例するので、相対的に小さな電流で電磁力駆動可変焦点ミラーを駆動することができるので効率的である。図９においては、ｒ方向に磁場が形成され、コイル４１にθ方向の電流が流れる場合、コイル４１が形成された薄膜４８には−ｚ方向の電磁力が作用する。
【００５７】
図１１は電磁力駆動可変焦点ミラーを使用したカメラモジュールの一実施形態を示す概念図である。
【００５８】
図１１の実施形態において、前記カメラモジュールは、第１および第２電磁力駆動可変焦点ミラー７１、７２と、前記第１および第２電磁力駆動可変焦点ミラーで屈折される光経路７０に沿って光が最後に到逹するイメージセンサー７３とを含む。そして、前記カメラモジュールは、第１および第２電磁力駆動可変焦点ミラー間の光経路上に位置する第１光学系７４と、第１電磁力駆動可変焦点ミラーで光が屈折される前の光経路上に位置する第２光学系７５と、第２電磁力駆動可変焦点ミラーとイメージセンサー間の光経路上に位置する第３光学系７６とをそれぞれ選択的に含む。
【００５９】
前記実施形態のカメラモジュールにおいて、イメージセンサー７３に向かって２回屈折される光経路７０の屈折部に位置する二つの電磁力駆動可変焦点ミラー７１、７２はそれぞれ焦点調節の機能と光学ズームの機能をする。第１および第２電磁力駆動可変焦点ミラー７１、７２が行う焦点調節機能と光学ズーム機能間に先後関係はなく、二つの中で一方の電磁力駆動可変焦点ミラーが焦点調節機能をすれば、他方の電磁力駆動可変焦点ミラーが光学ズーム機能をする。第１および第２電磁力駆動可変焦点ミラー７１、７２間には、レンズ、反射面、フィルター、機械式シャッター、絞りなどの光学系を使用して第１光学系７４を形成することができ、第１電磁力駆動可変焦点ミラー７１の前段と、第２電磁力駆動可変焦点ミラー７２とイメージセンサー７３間にもそれぞれ適切な光学系を選択的に具備して、第２光学系７５と第３光学系７６をそれぞれ選択的に形成することができる。
【００６０】
電磁力駆動可変焦点ミラーを使用するカメラモジュールは、一つの電磁力駆動可変焦点ミラーを使用して焦点調節機能と光学ズーム機能を選択的に行うように構成することも可能であり、二つ以上の電磁力駆動可変焦点ミラーを使用して、前記の実施形態とは違う多様な光経路でモジュールを構成することも可能である。また、従来のレンズ群移動方式を使用するカメラモジュールに一つ以上の電磁力駆動可変焦点ミラーを使用することで、電磁力駆動可変焦点ミラーが焦点調節機能と光学ズーム機能などカメラモジュールの通常の機能の一部または全部を行うように構成することができる。
【００６１】
以下、本発明の電磁力駆動可変焦点ミラーを製造する方法を説明する。
【００６２】
前記電磁力駆動可変焦点ミラーは、支持部と前記支持部に付着された一つ以上の永久磁石を具備した駆動部を形成する段階と、コイルと前記コイルに流れる電流の大きさと方向によって曲率が変わる反射面と前記反射面が集積された薄膜を具備したミラー部を形成する段階と、前記駆動部を前記ミラー部と対向する位置に配置する段階とを含む。以下、各段階を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００６３】
前記ミラー部は、反射面を薄膜に集積し、貫通孔の形成された基板上に前記薄膜を付着し、前記薄膜上にコイルを付着することで形成する。前記反射面は、前記薄膜の上側または下側のいずれにも集積が可能である。前記薄膜と前記コイルとの間には絶縁膜を具備することが望ましく、前記コイルに電流を流すことができる手段を具備することも望ましい。図７の実施形態は、電磁力駆動可変焦点ミラーの層別構造を示している。前記実施形態において、ミラー部は下から上に、基板、薄膜、下部導線、絶縁膜、コイル、第１および第２電極パッドの順になった層別構造を持っており、前記層別構造を順次積層してミラー部を形成することになる。前記実施形態において、反射面は薄膜に集積されている。前記実施形態において、コイルに電流を流すことができる手段は、下部導線と第１および第２電極パッドとから構成される。
【００６４】
前記駆動部は、支持部上に永久磁石を一つ以上付着して形成する。この時、永久磁石の形状はどのような形状でも構わないが、円筒状が望ましく、図９および図１０の実施形態のように、前記支持部の上層に位置する円筒状の第１永久磁石と、前記支持部の上層に位置し、所定の間隔を置いて前記第１永久磁石を取り囲む中空円筒状の第２永久磁石との二つの永久磁石から形成することが望ましい。
【００６５】
前記駆動部と前記ミラー部は互いに対向するように配置する。図９および図１０の実施形態のように、前記ミラー部は、前記駆動部の上部に位置し、前記基板の貫通孔側の面が上側に向かうように調整して電磁力駆動可変焦点ミラーを形成することが望ましい。
【００６６】
その外、前記反射面、前記薄膜、前記支持部などはそれぞれ前述した材料で形成することが望ましい。
【００６７】
以下、本発明の電磁力駆動可変焦点ミラーを駆動する方法を説明する。
【００６８】
本発明の電磁力駆動可変焦点ミラーを駆動する方法は、支持部と前記支持部に付着された一つ以上の永久磁石を具備した駆動部で外部磁場を形成する段階と、前記駆動部と対向する位置で、コイルと前記コイルに流れる電流の大きさと方向によって曲率が変わる反射面と前記反射面が集積された薄膜を具備したミラー部で前記コイルに電流を流す段階と、前記外部磁場と前記コイルに流れる電流の相互作用によって前記反射面と前記薄膜の曲率を変化させる段階とを含む。以下、各段階を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００６９】
外部磁場を形成する段階は、前記駆動部の支持部に付着された永久磁石によって磁場を発生させる段階である。図９の実施形態においては、第１永久磁石と第２永久磁石による外部磁場がコイルを含むミラー部に形成される。この時、図９の実施形態で前述したように、前記駆動部の永久磁石で発生する外部磁場の中でｒ方向の磁場のみがコイルで有効な電磁力を発生させる。
【００７０】
コイルに電流を流す段階は、前記コイルの一側端と他側端が、コイルに電流を流し得る手段にそれぞれ電気的に連結された状態で、前記コイルに電流を流し得る手段に電圧をかけることで、前記コイルに電流が流れるようにする段階である。図８の実施形態においては、コイル４１の他側端が第１電極パッド４２に電気的に連結され、前記コイルの一側端が第１絶縁膜貫通孔４５−１を通じて下部導線４６と電気的に連結され、前記下部導線が第２絶縁膜貫通孔４５−２を通じて第２電極パッド４３と電気的に連結され、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとの間に電流が流れる経路をなしている。前記第１電極パッドと前記第２電極パッド間に電圧を印加すれば、コイルに電流が流れる。
【００７１】
前記外部磁場と前記コイルに流れる電流の相互作用によって前記反射面と前記薄膜の曲率が変化する段階は、図９の実施形態のように、永久磁石による磁場がｒ方向に形成され、コイル４１にθ方向に電流が流れる場合、コイル４１には−ｚ方向に電磁力が作用し、前記電磁力が、コイルに密接に積層している薄膜と前記薄膜に集積されている反射面に作用して、前記薄膜と前記反射面の曲率を変化させる段階である。前記電磁力は、前記コイルに流れる電流の大きさによってその大きさが変わり、前記コイルに流れる電流の方向によってその方向が決まるので、前記コイルに流れる電流の大きさと方向を調節して前記薄膜と前記反射面の曲率変化を調節することができる。前記のような方法によって、電磁力駆動可変焦点ミラーは、反射面の曲率が変わることによってその焦点が変わることになり、焦点調節機能と光学ズーム機能をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、電磁力によって反射面の曲率半径を調節することができる電磁力駆動可変焦点ミラーとその駆動方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】従来の２群レンズ方式の光学ズームカメラモジュールの概念図である。
【図２】本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーの曲率変化による焦点距離変化の原理を示すもので、初期状態の斜視図である。
【図３】本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーの曲率変化による焦点距離変化の原理を示すもので、中心部変位がｄ１である場合の斜視図である。
【図４】本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーの曲率変化による焦点距離変化の原理を示すもので、中心部変位がｄ２である場合の斜視図である。
【図５】本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーのミラー部の一側面を示す斜視図である。
【図６】本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーのミラー部の反対側面を示す斜視図である。
【図７】本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーのミラー部の各層別形状を示す分解斜視図である。
【図８】本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーのミラー部の平面図および断面図である。
【図９】本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーの断面図である。
【図１０】本発明による電磁力駆動可変焦点ミラーの斜視図である。
【図１１】二つの電磁力駆動可変焦点ミラーを使用するカメラモジュールの一実施形態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００７４】
１    ズームレンズ群
２    自動焦点レンズ群
３    イメージセンサー
１１    ズームレンズ群移動方向
１２    自動焦点レンズ群移動方向
２１    薄膜
２２    反射面
３１    入射光
３２    反射光
４０    基板
４１    コイル
４２    第１電極パッド
４３    第２電極パッド
４４    絶縁膜
４５−１    第１絶縁膜貫通孔
４５−２    第２絶縁膜貫通孔
４６    下部導線
４７    貫通孔
４８    薄膜
４９    反射面
５１    第１永久磁石
５２    第２永久磁石
５３    所定の厚さ
５４    支持部
６０    回転軸
７０    光経路
７１    第１電磁力駆動可変焦点ミラー
７２    第２電磁力駆動可変焦点ミラー
７３    イメージセンサー
７４    第１光学系
７５    第２光学系
７６    第３光学系
【図１】
2006293367.tif 000003
【図２】
2006293367.tif 000004
【図３】
2006293367.tif 000005
【図４】
2006293367.tif 000006
【図５】
2006293367.tif 000007
【図６】
2006293367.tif 000008
【図７】
2006293367.tif 000009
【図８】
2006293367.tif 000010
【図９】
2006293367.tif 000011
【図１０】
2006293367.tif 000012
【図１１】
2006293367.tif 000013