用于补偿抖动的微机电系统装置和设备的制作方法
【专利摘要】公开了一种用于补偿抖动的微机电系统(MEMS)装置及设备。该MEMS装置包括：衬底；相对于衬底移动的从动构件；连接至从动构件和衬底的弹性构件；固定到衬底的用于驱动从动构件的驱动构件；以及固定到衬底并闩锁至从动构件的动态制动器。
【专利说明】用于补偿抖动的微机电系统装置和设备
【技术领域】
[0001]本发明实施方式涉及用于补偿抖动的微机电系统(MEMS)装置及设备。
【背景技术】
[0002]CXD (电荷耦合器件)传感器和CMOS (互补金属氧化物半导体)传感器是用于拍摄动态图像和静态图像的各种2D (维)传感器，并且用作电子摄像机的必要元件。具体地，尽管CCD传感器呈现的图片质量优于CMOS传感器的图片质量，但是由于CCD传感器的缺点例如能耗和复杂结构，CMOS图像传感器的市场占有率增加。最近，CMOS传感器的图像质量已得到改进。随着图像传感器的发展，数码摄像机得到广泛使用，并且摄像装置已安装在便携式终端例如手机中。
[0003]在使用图像传感器拍摄静态图像和动态图像的摄像机中，经常由于由外部因素例如手抖或交通工具的振动引起的抖动而造成不稳定的抖动画面。为了解决不稳定图像的问题，已提出了用于补偿运动的设备。这样的运动补偿设备分为运动检测构件和运动校正构件。运动检测构件利用使用陀螺仪传感器预测设备的运动的方法以及通过图像信号处理检测每一帧图像的移动部分的方法。此外，入射光通过使用折射透镜(有源棱镜)而被任意地折射或者图像传感器的输入位置基于检测的运动信息而被控制，从而解决了不稳定图像的问题并获得了优良的图像。
[0004]在美国专利N0.5，398，132 (1995年3月14日颁发)中公开了为了解决由摄像机的移动而引起的不稳定图像的问题使用音圈电机驱动透镜的技术。上述专利中所公开的用于稳定图像的设备包括:安装在校正透镜的一侧处以沿第一方向驱动校正透镜的节距线圈和节距轭架；以及安装在另一侧处以沿垂直于第一方向的第二方向驱动校正透镜的偏转线圈和偏转轭架。就是说，以光轴可以返回到其初始位置的方式，根据摄像机运动，通过驱动校正透镜来稳定图像。
[0005]然而，近年来，尽管在便携式终端例如笔记本或移动电话中安装了摄像装置以扩展便携式终端的功能，但是用于补偿由用户手抖而引起的抖动图像的设备可能成为便携式终端的小型化和轻型化方面的障碍。
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]实施方式提供了一种用于补偿抖动的MEMS装置和设备，该MEMS装置和设备能够在提高可靠性和耐久性的同时有效地补偿震动和抖动。
[0008]问题的解决方案
[0009]根据实施方式，MEMS装置包括:衬底；相对于衬底移动的从动构件；连接至从动构件和衬底的弹性构件；固定到衬底的用于驱动从动构件的驱动构件；以及固定到衬底并且闩锁至从动构件的动态制动器。
[0010]根据实施方式，用于补偿抖动的设备包括:固定衬底；相对于固定衬底移动的从动构件；包括在从动构件中的光学装置；包括在从动构件中的光学装置；固定到固定衬底的用于驱动从动构件的驱动构件；以及固定到固定衬底并且闩锁至从动构件的动态制动器。
[0011]发明的有益效果
[0012]根据实施方式的MEMS装置包括闩锁至从动构件的动态制动器。具体地，可以根据从动构件是否通过驱动构件驱动来操作动态制动器。
[0013]具体地，当从动构件被驱动时，动态制动器与从动构件解闩，使得从动构件可以相对于衬底移动。此外，当从动构件未被驱动时，从动构件不可以相对于固定衬底移动。此时，可以将动态制动器闩锁至从动构件，并且通过动态制动器将从动构件稳固地固定到固定衬
。
[0014]因为驱动构件合适地移动从动构件，所以包括有根据本实施方式的MEMS装置的摄像机的抖动可以得到校正。就是说，根据本实施方式的MEMS装置可以补偿手抖。
[0015]此外，在无需驱动从动构件时，例如，在包括有根据本实施方式的MEMS装置的摄像机未震动时，从动构件必须固定到预定位置。根据本实施方式的用于补偿抖动的MEMS装置和设备可以使用动态制动器以及弹性构件来固定从动构件。
[0016]因此，根据本实施方式的用于补偿抖动的MEMS装置和设备可以防止弹性构件变形并且可以提高可靠性和耐久性。此外，因为弹性构件可以通过动态制动器增强，所以弹性构件无需具有强弹性。因此，从动构件可以通过低电压进行驱动。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是示出根据实施方式的用于补偿手抖的设备的分解透视图；
[0018]图2是示出根据实施方式的用于补偿手抖的设备的平面图；
[0019]图3是图2中所示的部分A的放大透视图；
[0020]图4是沿着图3的线B-B '所取的截面图；
[0021]图5是沿着图3的线C-C '所取的截面图；
[0022]图6是图2中所示的部分D的放大透视图；以及
[0023]图7是沿着图6的线E-E所取的截面图。
【具体实施方式】
[0024]在实施方式的描述中，将理解的是，当板、片、构件、导向件或单元称为在另一板、另一片、另一构件、另一导向件或另一单元“上”或“之下”时，其可以“直接地”或“间接地”在其他的板、片、构件、导向件或单元之上，或者也可以存在一个或更多个介入层。参照附图描述了元件的这样的位置。为了便利或清楚的目的，附图中所示的每个元件的厚度和尺寸可能被夸大。另外，元件的尺寸未绝对地反映实际尺寸。
[0025]图1是示出根据实施方式的用于补偿抖动的设备的分解透视图。图2是示出根据实施方式的用于补偿抖动的设备的平面图。图3是示出图2的部分A的放大透视图。图4是沿着图3的线B-B'所取的截面图。图5是沿着图3的线C-C'所取的截面图。图6是示出图2的部分D的放大透视图。图7是沿着图6的线E-E所取的截面图。
[0026]参照图1至图7，用于补偿手抖的设备包括固定衬底100、驱动构件200、动态制动器300、制动器驱动构件400、从动构件500、弹性构件600、固定用构件700以及光学装置800。
[0027]固定衬底100支承驱动构件200、动态制动器300、制动器驱动构件400、从动构件500、弹性构件600以及固定用构件700。此外，驱动构件200、制动器驱动构件400和固定用构件700被固定到固定衬底100。
[0028]固定衬底100为板状。固定衬底100中可以形成有孔110。光可以通过孔110传输。
[0029]固定衬底100可以是绝缘体。固定衬底100可以是硅衬底、玻璃衬底或聚合物衬
。
[0030]驱动构件200布置在固定衬底100上。驱动构件200可以固定到固定衬底100。详细地，驱动构件200可以固定在固定衬底100的上表面上。驱动构件200可以包围从动构件500的外围。
[0031]驱动构件200驱动从动构件500。驱动构件200可以沿两个轴向驱动从动构件500。例如，驱动构件200可以沿彼此垂直的X轴和Y轴方向驱动从动构件500。
[0032]驱动构件200包括第一驱动电极210、第二驱动电极220、第三驱动电极230以及第四驱动电极240。
[0033]第一驱动电极210、第二驱动电极220、第三驱动电极230以及第四驱动电极240可以由金属材料形成。第一驱动电极210、第二驱动电极220、第三驱动电极230以及第四驱动电极240可以涂覆有绝缘层211。
[0034]因而，绝缘层211可以防止第一驱动电极210、第二驱动电极220、第三驱动电极230以及第四驱动电极240通过外部电极短路。
[0035]第一驱动电极210布置在从动构件500的一侧。第一驱动电极210朝从动构件500延伸。第一驱动电极210固定到固定衬底100。
[0036]第一驱动电极210可以为梳状。就是说，第一驱动电极210可以包括彼此平行延伸的分支电极。第一驱动电极210可以沿X轴方向延伸。
[0037]第二驱动电极220布置在从动构件500的另一侧。第二驱动电极220朝从动构件500延伸。第二驱动电极220固定到固定衬底100。
[0038]第二驱动电极220可以为梳状。就是说，第二驱动电极220可以包括彼此平行延伸的分支电极。第二驱动电极220可以沿Y轴方向延伸。
[0039]第三驱动电极230布置在从动构件500的另一侧。第三驱动电极230朝从动构件500延伸。第三驱动电极230固定到固定衬底100。
[0040]第三驱动电极230可以为梳状。就是说，第三驱动电极230可以包括彼此平行延伸的分支电极。第三驱动电极230可以沿X轴方向延伸。
[0041 ] 从动构件500布置在第一驱动电极210与第三驱动电极230之间。第一驱动电极210和第三驱动电极230可以沿X轴方向驱动从动构件500。
[0042]第四驱动电极240布置在从动构件500的另一侧。第四驱动电极240朝从动构件500延伸。第四驱动电极240固定到固定衬底100。
[0043]第四驱动电极240可以为梳状。就是说，第四驱动电极240可以包括彼此平行延伸的分支电极。第四驱动电极240可以沿Y轴方向延伸。
[0044]从动构件500布置在第二驱动电极220与第四驱动电极240之间。第二驱动电极220和第四驱动电极240可以沿Y轴方向驱动从动构件500。
[0045]因而，驱动构件200可以沿两个轴向驱动从动构件500。此外，驱动信号可以独立地分别施加至第一驱动电极210、第二驱动电极220、第三驱动电极230以及第四驱动电极240。
[0046]具体地，第一驱动电极210、第二驱动电极220、第三驱动电极230以及第四驱动电极240可以通过静电吸引力驱动从动构件500。
[0047]如图3和图4所描绘的，动态制动器300固定到驱动构件200。动态制动器300与固定衬底100的上表面间隔开。因而，在动态制动器300的一端固定到固定用构件700的状态下，动态制动器300的相对端可以相对于固定衬底100移动。动态制动器300通过固定用构件700固定到固定衬底100。
[0048]此外，动态制动器300被闩锁至从动构件500。更详细地，动态制动器300可以插到在从动构件500处形成的闩槽540中，使得动态制动器300可以闩锁至从动构件500。就是说，动态制动器300的一部分可以插到闩槽540中，使得动态制动器300可以闩锁至从动构件500。
[0049]动态制动器300可以与闩槽540解闩。就是说，动态制动器300可以选择性地固定或松开从动构件500。
[0050]动态制动器300包括延伸构件310和闩锁构件320。
[0051]延伸构件310从驱动构件200延伸。此外，延伸构件310可以沿着驱动构件200与从动构件500之间的空间延伸。
[0052]闩锁构件320从延伸构件310延伸并且同时弯折或弯曲。闩锁构件320的构件或整个部分可以插到闩槽540中。
[0053]动态制动器300可以由金属形成。动态制动器300还可以包括包围金属的绝缘层311。
[0054]尽管在实施方式中施加和描绘了四个动态制动器300，但实施方式不限于此。就是说，可以将一个动态制动器300施加在从动构件500的侧表面上。另外，可以施加至少五个动态制动器300。
[0055]制动器驱动构件400与动态制动器300相邻。制动器驱动构件400可以固定到固定衬底100。制动器驱动构件400可以沿着延伸构件310与延伸构件310 —起延伸。
[0056]制动器驱动构件400介于动态制动器300与驱动构件200之间。制动器驱动构件400以预定距离与动态制动器300间隔开。制动器驱动构件400可以通过静电吸引力或静电排斥力驱动动态制动器300。
[0057]例如，可以通过制动器驱动构件400和施加至制动器驱动构件400的吸引力使动态制动器300与闩槽540解闩。此外，当施加至制动器驱动构件400的吸引力消失时，闩锁构件320可以由于其静电而插到闩槽540中。
[0058]因而，制动器驱动构件400可以使得动态制动器300能够插入到从动构件500中或者与从动构件500解闩。
[0059]从动构件500布置在固定衬底100上。此外，从动构件500布置在驱动构件200中。从动构件500可以是可移动的衬底。
[0060]从动构件500与固定衬底100间隔开。从动构件500可以以预定距离与固定衬底100间隔开。就是说，从动构件500可以悬浮在固定衬底100之上。
[0061]从动构件500通过弹性构件600和固定用构件700固定到固定衬底100。就是说，从动构件500设置在固定衬底100中以使得从动构件500可以相对于固定衬底100移动。
[0062]从动构件500包括主体510和多个分支电极530。主体510中可以形成孔520以使得光能够穿过孔520传输。主体510可以为板状。闩槽540形成在主体510中。闩槽540形成在主体510的侧表面上。
[0063]分支电极530从主体510朝外延伸。更详细地，分支电极530从主体510延伸至驱动构件200。分支电极530从主体510的侧表面延伸。
[0064]分支电极530插到第一驱动电极210、第二驱动电极220、第三驱动电极230以及第四驱动电极240中。就是说，分支电极530以及第一驱动电极至第四驱动电极240的分支电极可以彼此交替地布置。
[0065]如图6和图7所描绘的，弹性构件600连接至从动构件500。弹性构件600连接至主体510。弹性构件600连接至固定用构件700。弹性构件600可以与固定衬底100间隔开。弹性构件600可以通过固定用构件700固定到固定衬底100。
[0066]可以将具有高弹性的材料用于弹性构件600。可以将金属如铝、铜、钨或银用于弹性构件600。此外，可以将聚合物用于弹性构件600。
[0067]固定用构件700布置在固定衬底100上。弹性构件600连接至固定用构件700。就是说，从动构件500通过弹性构件600和固定用构件700连接至固定衬底100。
[0068]聚合物和金属可以用作固定用构件700的组成部分。尽管在附图中描绘了四个固定用构件700，但是本实施方式不限于此。可以使用至少五个固定用构件700和弹性构件600以使得从动构件500能够连接至固定衬底100。
[0069]光学装置800与从动构件500结合。因而，光学装置800与从动构件500 —起被驱动。光学装置800可以是校正透镜或图像传感器。
[0070]根据本实施方式的用于补偿抖动的设备可以通过驱动从动构件500来补偿外部抖动例如手抖。
[0071]例如，在光学装置800是校正透镜的情况下，根据本实施方式的用于补偿抖动的设备可以布置在摄像机模块中最靠近对象的透镜处，或者可以布置在图像传感器与透镜之间。
[0072]此时，当摄像机被震动时，根据本实施方式的用于补偿抖动的设备可以合适地驱动从动构件500以补偿摄像机的抖动。具体地，根据本实施方式的用于补偿抖动的设备可以通过角速度传感器或陀螺仪传感器来感测抖动的量以合适地控制从动构件500。
[0073]此外，在从动构件500中可以布置图像传感器作为光学装置800。此时，透镜组件和滤光器可以直接布置在固定衬底100上。类似地，可以将根据本实施方式的用于补偿抖动的设备应用至摄像机，并且可以根据摄像机的抖动直接控制图像传感器。因而，根据本实施方式的用于补偿抖动的设备可以补偿摄像机的抖动。
[0074]如上所述，根据本实施方式的用于补偿抖动的设备包括闩锁至从动构件500的动态制动器300。具体地，动态制动器300可以根据从动构件500是否通过驱动构件220驱动来操作。
[0075]具体地，当从动构件500被驱动时，动态制动器300与从动构件500解闩，使得从动构件500可以相对于固定衬底100移动。此外，从动构件500可以不被驱动并且可以相对于固定衬底100不移动。此时，动态制动器300可以闩锁至从动构件500并且通过动态制动器300稳固地固定到固定衬底100。
[0076]因为驱动构件200合适地移动从动构件500，所以可以校正包括有根据本实施方式的用于补偿抖动的设备的摄像机的抖动。就是说，根据本实施方式的用于补偿抖动的设备可以补偿手抖。
[0077]此外，例如在无需驱动从动构件500的情况下，在包含有根据本实施方式的用于补偿抖动的设备的摄像机未震动的情况下，从动构件500必须固定到预定位置。根据本实施方式的用于补偿抖动的设备可以使用动态制动器300以及弹性构件600固定从动构件500。
[0078]因此，根据本实施方式的用于补偿抖动的设备可以防止弹性构件600变形并且可以提高可靠性和耐久性。此外，因为弹性构件600可以通过动态制动器300增强，所以弹性构件600无需具有强弹性。因此，从动构件500可以通过低电压驱动。
[0079]此外，根据本实施方式的动态制动器结构不仅可以应用于用于补偿抖动的设备，而且可以应用于各种MEMS装置。就是说，当在各种MEMS装置中从动构件通过弹性构件固定并且通过驱动构件驱动时，动态制动器可以应用于固定从动构件。
[0080]本说明书中对一个实施方式、实施方式及示例实施方式等的任何弓I用意味着结合实施方式所描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施方式中。说明书中各个地方中出现这样的措辞未必都指的是相同实施方式。此外，当结合任何实施方式对特定特征、结构或特性进行描述时，所认为的是，结合各个实施方式中的其他实施方式实现这种特征、结构或特性在本领域技术人员的范围之内。
[0081]尽管已经参照大量说明性实施方式对实施方式进行了描述，但应该理解的是，本领域技术人员可以想出落入在本公开内容的原理的精神和范围之内的许多其他的修改和实施方式。更具体地，在本公开内容、附图和所附权利要求的范围之内，所讨论的组合布置的组成构件和/或布置上的各种变型和修改是可能的。除组成部分和/或布置的变型和修改之外，可替换用途对本领域技术人员来说也将是明显的。
【权利要求】
1.一种MEMS装置，包括: 衬底； 相对于所述衬底移动的从动构件； 连接至所述从动构件和所述衬底的弹性构件； 固定到所述衬底以用于驱动所述从动构件的驱动构件；以及 固定到所述衬底并且闩锁至所述从动构件的动态制动器。
2.根据权利要求1所述的MEMS装置，其中，所述动态制动器包括: 固定到所述衬底的固定用构件； 从所述固定用构件延伸的延伸构件；以及 从所述延伸构件延伸并且同时弯折或弯曲的闩锁构件。
3.根据权利要求2所述的MEMS装置，其中，所述从动构件包括闩槽，并且所述闩锁构件插到所述闩槽中。
4.根据权利要求1所述的MEMS装置，还包括面对所述延伸构件以用于驱动所述延伸构件的制动器驱动构件。
5.根据权利要求1所述的MEMS装置，还包括涂覆在所述动态制动器的部分表面或整个表面上的绝缘层。
6.根据权利要求2所述的MEMS装置，其中，所述从动构件布置在所述衬底上，所述延伸构件沿着所述从动构件的侧表面延伸，并且所述闩槽形成在所述从动构件的所述侧表面上。
7.根据权利要求1所述的MEMS装置，还包括: 包含在所述从动构件中的图像传感器；以及 面对所述图像传感器的透镜构件。
8.根据权利要求4所述的MEMS装置，其中，所述驱动构件包括用于驱动所述从动构件的驱动电极，并且所述驱动电极与所述制动器驱动构件一起操作。
9.一种用于补偿抖动的设备，所述设备包括: 固定衬底； 相对于所述固定衬底移动的从动构件； 包含在所述从动构件中的光学装置； 固定到所述固定衬底以用于驱动所述从动构件的驱动构件；以及 固定到所述固定衬底并且闩锁至所述从动构件的动态制动器。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述光学装置包括图像传感器。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述光学装置还包括面向所述图像传感器的透镜。
12.根据权利要求9所述的设备，其中，所述驱动构件包括固定到所述固定衬底的多个第一驱动电极，并且所述从动构件包括分别布置在所述第一驱动电极之间的第二驱动电极。
13.根据权利要求12所述的设备，还包括布置在所述第一驱动电极与所述第二驱动电极之间的绝缘层。
14.根据权利要求9所述的设备，其中，所述动态制动器包括插到所述从动构件的一个表面中的闩锁构件，以及所述设备包括用于使得所述闩锁构件能够与所述从动构件解闩的制动器驱动构件。
15.根据权利要求9所述的设备，还包括用于将所述从动构件连接至所述固定衬底的弹性构件。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述弹性构件连接至布置在所述固定衬底上的固定用构件，并且所述从动构件通过所述弹性构件和所述固定用构件固定到所述固定衬
。
17.根据权利要求9所述的设备，其中，所述从动构件悬浮在所述固定衬底之上。
18.一种用于补偿抖动的设备，所述设备包括: 固定衬底； 相对于所述固定衬底移动的从动构件，并且在所述从动构件上具有光学装置； 固定到所述固定衬底以用于驱动所述从动构件的驱动构件；以及 动态制动器，所述动态制动器仅在所述从动构件通过所述驱动构件驱动时与所述从动构件解闩。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述从动构件在其一侧处形成有闩槽，并且当所述从动构件未通过所述驱动构件驱动时，所述动态制动器插到所述闩槽中以固定所述从动构件。
20.根据权利要求18所述的设备，还包括在所述动态构件与所述驱动构件之间的制动器驱动构件，其中，所述制动器驱动构件驱动所述动态制动器和所述从动构件。
【文档编号】B81B3/00GK104203805SQ201280068442
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2012年11月7日 优先权日:2011年12月19日
【发明者】朴昡圭, 文承焕, 李钟泫 申请人:Lg伊诺特有限公司, 光州科学技术院