以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて説明し、発明に関する理解を助けるために添付図面を参照して詳しく説明する。しかし、本発明に係る実施例は様々な他の形態に変形されてもよく、本発明の範囲が以下に詳述する実施例に限定されるものとして解釈されてはならない。本発明の実施例は、当業界における通常の知識を有する者に、本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
本発明に係る実施例の説明において、各エレメント「上(の上)」(on)又は「下(の下)」(under)に形成されると記載される場合、一つのエレメント上(の上)又は下(の下)に他のエレメントが直接に(directly)接触して形成される場合も、これら両エレメントの間に更に他のエレメントが配置されて(indirectly)形成される場合も含む。また、「上(の上)」又は「下(の下)」と表現される場合、一つのエレメントを基準に上側方向を指すことも下側方向を指すこともできる。
また、以下でいう「第1」及び「第2」、「上部」及び「下部」などの関係的用語は、かかる実体又は要素の間のいかなる物理的又は論理的な関係又は順序を必ずしも要求又は内包するものでなく、ある実体又は要素を他の実体又は要素と区別するために使用することができる。
以下でいう「光軸方向」は、カメラモジュールにおけるレンズモジュールの光軸方向と定義する。一方、「光軸方向」は上下方向、z軸方向などと同じ意味で使われ得る。
以下でいう「オートフォーカス機能」は、液体レンズの界面の曲率を変化させて被写体に対する焦点を合わせる機能と定義する。一方、「オートフォーカス」は「AF(Auto Focus)」に言い換えてもよい。
以下でいう「手ぶれ補正機能」は、外力によってイメージセンサーに発生する震動を打ち消すように液体レンズの界面の曲率を変化させる機能と定義する。一方、「手ぶれ補正」は「OIS(Optical Image Stabilization)」と同じ意味で使われ得る。
以下、本実施例に係る光学機器を説明する。
光学機器は、携帯電話、モバイルフォン、スマートフォン(smart phone)、携帯用スマート機器、デジタルカメラ、ノートパソコン(laptop computer)、デジタル放送用端末機、PDA(Personal Digital Assistants)、PMP(Portable Multimedia Player)、ナビゲーションなどでよい。ただし、それに制限されず、映像又は写真を撮影するためのいかなる装置も可能である。
光学機器は本体(図示せず)、ディスプレイ部(図示せず)、カメラモジュール1000を備えることができる。
本体は光学機器の外観を形成することができる。本体は一例として直方体の形状を有することができる。ただし、これに制限されるものではない。変形例として本体は、少なくとも一部を丸くした形状を有してもよい。本体はカメラモジュール1000,2000を収容することができる。本体の一面にはディスプレイ部が配置され得る。
カメラモジュール1000は本体に配置され得る。カメラモジュール1000は本体の一面に配置され得る。カメラモジュール1000は、少なくとも一部が本体内部に収容され得る。カメラモジュール1000は被写体の映像を撮影することができる。
ディスプレイ部は本体に配置され得る。ディスプレイ部は本体の一面に配置され得る。すなわち、ディスプレイ部はカメラモジュール1000と同じ面に配置され得る。または、ディスプレイ部は本体の一面と異なる面に配置されてもよい。ディスプレイ部はカメラモジュール1000が配置された面の対向面に配置され得る。ディスプレイ部はカメラモジュール1000で撮影された映像を出力することができる。
以下では、本実施例のカメラモジュール1000の構成を、図面を参照して説明する。
図2は第1実施例のカメラモジュールを示す斜視図、図3は第1実施例のカメラモジュールを示す分解斜視図、図4は第1実施例のシールド缶を示す分解斜視図、図5は第1実施例のレンズホルダーを示す斜視図、図6は第1実施例のレンズホルダーを示す断面図、図7は第1実施例の液体レンズを示す分解斜視図、図8は第1実施例の液体レンズを示す平面図、図9A〜図9Lは、第1実施例において導電性液体と非導電性液体がキャビティに収容されたことを示す概念断面図、図10は第1実施例のカメラモジュールを示す断面図である。
この第1実施例のカメラモジュール1000はAF駆動用カメラモジュールでよい。このとき、カメラモジュール1000は「AFカメラモジュール」と称することができる。または、カメラモジュール1000がOIS駆動用カメラモジュールであってもよい。
カメラモジュール1000は、カバー部材100、レンズモジュール、赤外線フィルター600、メイン基板700、イメージセンサー(図示せず)及び制御部(図示せず)を備えることができる。ただし、カメラモジュール1000においてカバー部材100、赤外線フィルター600、メイン基板700及びイメージセンサー(図示せず)のいずれか一つ以上が省略又は変更されてもよい。前記メイン基板700はイメージセンサーが実装される印刷回路基板であってもよい。
カバー部材100はカメラモジュール1000の外観を形成することができる。カバー部材100は下部が開放された六面体状であってよい。ただし、これに制限されるものではない。カバー部材100は非磁性体であってよい。または、カバー部材100は金属の板材で構成されてもよい。この場合、カバー部材100は電子妨害雑音(EMI;electro magnetic interference)を遮断することができる。カバー部材100のこのような特徴から、カバー部材100を「EMIシールド缶」と呼ぶことができる。カバー部材100はカメラモジュール1000の外部から発生する電波がカバー部材100の内部に流入することを遮断することができる。また、カバー部材100は、カバー部材100の内部で発生した電波がカバー部材100の外側に放出されることを遮断することができる。ただし、カバー部材100の材質が金属の板材に制限されるものではない。
カバー部材100は上板120と複数の側板130を有することができる。カバー部材100は、上板120と、上板120の外側から下側に延長される複数の側板130を有することができる。カバー部材100はレンズホルダー300の外側面に位置し得る。カバー部材100はレンズホルダー300の外側面と接して位置し得る。カバー部材100の複数の側板130の下端はレンズホルダー200に装着され得る。カバー部材100の複数の側板130の下端は、レンズホルダー200の下部の段差部250に装着され得る。
上板120はプレート状であってよい。上板120の各辺には下側に延長された複数の側板130が位置し得る。この場合、上板120と複数の側板130は一体として形成され得る。上板120の中央には第1透過窓110が位置し得る。第1透過窓110は、上板120の中央に形成されている円形の孔であり、後述するレンズモジュールの光軸を中心とすることができる。したがって、被写体から反射された光は、第1透過窓110を通じてレンズモジュールに照射され得る。
側板130は複数個であってよい。側板130は、上板120の4つの辺からそれぞれ下側に延びて形成され得る。その結果、側板130は合計4個であってよい。なお、それぞれの側板130は互いに離隔していてもよい。側板130の下端はレンズホルダー200の下部の段差部250に装着され得る。
スリット140は、複数の側板130が互いに離隔してなる空間であってよい。すなわち、スリット140は、複数の側板130のうち隣り合う側板130の間に位置し得る。スリット140はカバー部材100の4個の垂直辺に沿って位置し得る。
スリット140は第1、第2、第3間隙142,144,146を有することができる。第1間隙142はカバー部材100の垂直辺に沿って形成され得る。また、第2及び第3間隙144,146は、第1間隙142の上端部がカバー部材100の上部角から両側に分かれて形成され得る。第2及び3間隙144,146の上側端部は丸くし得る。その結果、一体の平板を成形して展開図形態のカバー部材100を製作した後、複数の側板130を下側に曲げてカバー部材100を完成することができる。この場合、第2及び3間隙144,146の上端部が丸くなっているので、側板130を曲げやすい。しかも、側板130が曲がる部分の両端に応力が集中することを防止でき、クラック(Crack)などの発生を防止することができる。
レンズモジュールは、レンズホルダー200、第1レンズ部300、液体レンズ400及び第2レンズ部500を備えることができる。レンズモジュールの下側にはメイン基板700が位置し得る。レンズモジュールはメイン基板700によって支持され得る。レンズモジュールの下端部はメイン基板700に装着され得る。レンズモジュールの下端部はメイン基板700の上面外側に装着され得る。レンズモジュールを透過した光は、メイン基板700の上面内側に実装されたイメージセンサーに照射され得る。変形例(図示せず)では、レンズモジュールがベースプレートを有してもよい。この場合、レンズモジュールの下端部はベースプレートに装着されて支持され得る。また、ベースプレートの下部にメイン基板が位置し得る。なお、ベースプレートはメイン基板の上面外側に装着され得る。
レンズホルダー200はブロック形態のプラスチック射出物でよく、「ハウジング」と称することもできる。レンズホルダー200は、コア成形によって製作することができる。レンズホルダー200の中央には光軸方向にコア210が位置し得る。レンズホルダー200には光軸方向にレンズホルダー200の中央部を貫通するコア210が形成され得る。
コア210はレンズホルダー200に位置してよく、孔(hole)の形状であってもよい。コア210はレンズホルダー200の中央に光軸方向に位置し得る。コア210はレンズホルダー200の中央に光軸方向に形成され得る。コア210はレンズホルダー200を上下方向に貫通して形成され得る。したがって、コア210によってレンズホルダー200の上側と下側が開放され得る。コア210には第1レンズ部300、液体レンズ400及び第2レンズ部500が収容され得る。コア210は第2透過窓211、第1レンズ収容孔220、第2レンズ収容孔230、挿入孔232及び第3レンズ収容孔240を有することができる。コア210には上側から下側の方向に、第2透過窓211、第1レンズ収容孔220、第2レンズ収容孔230及び第3レンズ収容孔240が順に位置し得る。コア210には上側から下側の方向に、第1レンズ部300、液体レンズ400及び第2レンズ部500が順に収容され得る。この場合、第1レンズ部300、液体レンズ400及び第2レンズ部500の光軸は整列され得る。
第2透過窓211はコア210の最上側に位置し得る。第2透過窓211は円形であってよい。第2透過窓211と上側方向に離隔して第1透過窓110が位置し得る。第2透過窓211の下側には第1レンズ収容孔220が位置し得る。第2透過窓211と第1レンズ収容孔220とが上下方向に連通し得る。第2透過窓211は第1レンズ収容孔220と一体に形成され得る。すなわち、第2透過窓211は第1レンズ収容孔220の一部であってよい。この場合、第2透過窓211から第1レンズ部200の最上側レンズが突出し得る。
第1レンズ収容孔220はコア210の中間に位置し得る。第1レンズ収容孔220の上側には第2透過窓211が位置し得る。第1レンズ収容孔220の下側には第2レンズ収容孔230が位置し得る。第2透過窓211と第1レンズ収容孔220と第2レンズ収容孔230とが上下方向に連通し得る。第2透過窓211と第1レンズ収容孔220と第2レンズ収容孔230とが光軸方向に整列して形成され得る。第1レンズ収容孔220には第1レンズ部300が収容され得る。
第2レンズ収容孔230はコア210の中間に位置し得る。第2レンズ収容孔230の上側には第1レンズ収容孔220が位置し得る。第2レンズ収容孔230の下側には第3レンズ収容孔240が位置し得る。第1レンズ収容孔220と第2レンズ収容孔230と第3レンズ収容孔240とが上下方向に連通し得る。第1レンズ収容孔220と第2レンズ収容孔230と第3レンズ収容孔240とが光軸方向に整列して形成され得る。第2レンズ収容孔230には液体レンズ400が収容され得る。その結果、第1レンズ部300及び液体レンズ400の光軸が整列し得る。
挿入孔232はレンズホルダー200において光軸方向と傾斜して位置し得る。挿入孔232はレンズホルダー200において光軸方向と垂直に位置し得る。挿入孔232はレンズホルダー200の一側面を貫通して光軸方向と傾斜して形成され得る。挿入孔232はレンズホルダー200の一側面を貫通して光軸方向と垂直に形成され得る。すなわち、挿入孔232によってレンズホルダー200の一側面の一部が開放され得る。挿入孔232はコア210と連通し得る。挿入孔232は第2レンズ収容孔230と連通し得る。その結果、液体レンズ400が挿入孔232を通ってレンズホルダー200の側面に挿入されて第2レンズ収容孔230に収容され得る。レンズホルダー200において挿入孔232が貫通する一側面には、挿入孔232と連通して下側に延長された基板収容溝234が形成され得る。基板収容溝234には後述する上部連結基板410b及び下部連結基板450bが収容され得る。基板収容溝234はレンズホルダー200の下端部まで延長して形成され得る。上部連結基板410b及び下部連結基板450bは基板収容溝234に沿って位置するので、レンズホルダー200の下部に位置するメイン基板700と電気的に連結され得る。
第3レンズ収容孔240はコア210の最下側に位置し得る。第3レンズ収容孔240の上側には第2レンズ収容孔230が位置し得る。第2レンズ収容孔230と第3レンズ収容孔240とが上下方向に連通し得る。第2レンズ収容孔230と第3レンズ収容孔240とが光軸方向に整列して形成され得る。第3レンズ収容孔240には第2レンズ部500が収容され得る。その結果、液体レンズ400及び第2レンズ部500の光軸は整列し得る。
一般に、液体レンズ400は、他のレンズに比べて直径が大きい。したがって、液体レンズ400をコア210の下側開口から挿入する場合、第1レンズ部300及び液体レンズ400を収容する上側コアと、第2レンズ部500を収容する下側コアがそれぞれ必要である。それぞれのコアは別個のコア成形工程によって形成されるので、上軸コアの光軸と下側コアの光軸とが合わない問題点が発生し得る。しかし、この第1実施例では、挿入孔232によって液体レンズ400が側面から挿入される。その結果、一つのコア210に第1レンズ部300、液体レンズ400及び第2レンズ部500を全て収容することができる。すなわち、単一のコア成形工程によって一体に形成されたコア210に全てのレンズが収容されるので、光軸が歪む問題が発生しない。
第1レンズ部300は1つ以上のレンズを有することができる。第1レンズ部300は2つのレンズを有することができる。第1レンズ部300の複数レンズは積層形態に位置し得る。第1レンズ部300は第1レンズ収容孔220に収容され得る。第1レンズ部300のレンズは、レンズの上部が第1レンズ収容孔220の突段部やOリングに接し、レンズの下部が下部レンズやOリングに支持されて固定され得る。第1レンズ部300の最下側レンズの下部は、後述する液体レンズ400の上部プレート420の上面に接し得る。第1レンズ部300の最下側レンズの下部は、後述する液体レンズ400の上部プレート420の上面に支持されて固定され得る。
第1レンズ部300の最下側レンズの下面には外周部に沿って傾斜部310が位置し得る。この場合、傾斜部310は第1レンズ部300の内側に向かって下斜めに形成され得る。最下側レンズの下面の外周部が角ばっている場合、液体レンズ400の挿入時に上部プレート420と摩擦することがあり、これを防止するために傾斜部310が必要である。
液体レンズ400は導電性液体と非導電性液体との界面の曲率を制御してAF機能とOIS機能を行うレンズである。導電性液体及び非導電性液体が収容され、電極と絶縁体が積層してコートされたキャビティ(cavity)に電圧を印加すれば、印加された電圧の強度によって導電性液体と絶縁体でコートされたキャビティの内側面との接触角が変化する電気湿潤(electrowetting)現象が発生する。図1を参照して、電気湿潤(electro wetting)現象をより詳細に説明する。電気的に絶縁された絶縁膜14の上面に導電性液滴40を落とすと、それは、図1に実線で示す球形をなす。絶縁膜14の下の第1電極13と導電性液滴40との間の第2電極15に電圧を印加すれば、図1に点線で示すように導電性液滴40と絶縁膜13の上面との接触角が変化する電気湿潤現象が起きる。なお、電圧が印加される位置を変更すると、電気湿潤現象が発生する位置が変更される。上述した電気湿潤現象によって、液体レンズ400では導電性液体と非導電性液体との界面の曲率が変化し、このような曲率の変化を制御してAF機能及びOIS機能を行うことができる。
以下で本第1実施例の液体レンズ400を説明するとき、上部電極部は第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4を有するとし、内壁電極部は第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8を有するとする。
液体レンズ400はレンズホルダー200の内部に位置し得る。液体レンズ400はコア210に収容され得る。液体レンズ400は挿入孔232から第2レンズ収容孔230に収容され得る。液体レンズ400は上部が、第1レンズ部300の最下側レンズの下面及び第2レンズ収容孔230の上面に接し、下部が第2レンズ部500の最上側レンズの上面及び第2レンズ収容孔230の下面に支持されて固定され得る。液体レンズ400はレンズホルダー200の一側面から挿入されてコア210に収容され得る。液体レンズ400は挿入孔232を通って第2レンズ収容孔230に収容され得る。液体レンズ400はメイン基板700と電気的に連結され得る。液体レンズ400の界面の曲率は制御され得る。
液体レンズ400は基板とプレートとが積層された形態であってよい。液体レンズ400は、上部基板410、上部プレート420、コアプレート430、下部プレート440及び下部基板450を有することができる。
上部基板410は液体レンズ400の最上側に位置し得る。上部基板410の下部には上部プレート420が位置し得る。上部基板410の上面は第2レンズ収容孔230の上側内壁と接して位置し得る。上部基板410はコアプレート430と電気的に連結され得る。上部基板410はメイン基板700と電気的に連結され得る。上部基板410はメイン基板700によって制御され、後述するコアプレート430の電極部aに電源を印加することができる。上部基板410は電極部aに印加される電流の方向、強度、波長、及び電流が印加される位置を変更することができる。
上部基板410は上部回路基板410aと上部連結基板410bを有することができる。
上部回路基板410aはPCB(Printed Circuit Board)であってよい。上部回路基板410aはプレート形態でよい。上部回路基板410aは四角プレート形態でよい。
上部回路基板410aには、後述するキャビティ431と対応(対向)する部分から、又はキャビティ431と対応(対向)する部分から放射状に拡張された部分から一側辺に延長された上部ガイド孔415が形成され得る。一側辺は、液体レンズ400が挿入孔232に挿入される方向の初入に位置する辺であってよい。液体レンズ400の挿入時に、第1レンズ部300の最下側レンズの下面と上部回路基板410aとの摩擦を最小化するためである。上部ガイド孔415によって、第1レンズ部300の最下側レンズの下面は上部プレート420に接して支持され得る。その結果、既に挿入されている第1レンズ部300のレンズが揺動しないで、既に設定された位置に固定され得る。なお、液体レンズ400の挿入時に発生する摩擦によって上部回路基板410aが摩耗したり、上部回路基板410aが上部プレート420又はコアプレート430から脱離する現象を防止することができる。
上部回路基板410aには時計回り方向に第1上部角411、第2上部角412、第3上部角413及び第4上部角414が位置し得る。上部回路基板410aの第1〜第4上部角411,412,413,414はコアプレート430の角より内側に位置し得る。液体レンズ400の挿入時に第1〜第4上部角411,412,413,414と第2レンズ収容孔230の上側内壁及び側壁との摩擦を最小化するためである。その結果、第1〜第4上部角411,412,413,414とコアプレート430との接着が離れて上部回路基板410aが剥離する現象を防止することができる。
第1〜第4上部角411,412,413,414はコアプレート430と電気的に連結され得る。第1〜第4上部角411,412,413,414はこれと対応(対向)するコアプレート430の電極部aと電気的に連結され得る。第1上部角411は第1電極部a1と電気的に連結され得る。第2上部角412は第2電極部a2と電気的に連結され得る。第3上部角413は第3電極部a3と電気的に連結され得る。第4上部角414は第4電極部a4と電気的に連結され得る。第1〜第4上部角411,412,413,414と第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4は4個の上部導電部(図示せず)によって電気的に連結され得る。この場合、上部導電部(図示せず)は後述する第1〜第4上部角411,412,413,414と対応(対向)する第1〜第4上部チャンネル421,422,423,424を通ることができる。また、上部導電部は導電性エポキシであってよい。その結果、第1〜第4上部角411,412,413,414と第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4とが導電性エポキシによって接着され得る。また、上部導電部は電極パッドであってよい。
上部連結基板410bは、FPCB(Frexible Printed Circuit Board)であってよい。上部連結基板410bは上部回路基板410aと電気的に連結され得る。上部連結基板410bはメイン基板700と電気的に連結され得る。その結果、メイン基板700は上部連結基板410b及び上部回路基板410aを通して第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4に電源を印加することができる。
上部連結基板410bは、上部回路基板410aの他側辺から下側に延長されて位置し得る。他側辺は、液体レンズ400が挿入孔232に挿入される方向の末尾に位置する辺であってよい。上部連結基板410bと上部回路基板410aとの接合部は丸くし得る。上部連結基板410bは、基板収容溝234に収容されて下側に延長され得る。この場合、外側にカバー部材100が位置するので、上部連結基板410bは外部から保護され得る。
上部プレート420は上部基板410の下部に位置し得る。上部プレート420は上部基板410と接し得る。上部プレート420はコアプレート430の上部に位置し得る。上部プレート420はコアプレート430と接し得る。上部プレート420の上側面は第1ガイド孔415を貫通した第1レンズ部300の最下側レンズの下面と接し得る。その結果、第1レンズ部300の最下側レンズは上部プレート420によって支持され得る。
上部プレート420は透明材質でよい。上部プレート420は絶縁性でよい。上部プレート420はガラス材質であってもよい。上部プレート420は反射防止コーティング(Anti Reflection Coating)されていてもよい。上部プレート420は後述するキャビティ431の上部をカバーすることができる。このことから、上部プレート420はカバーガラスと呼ばれてもよい。上部プレート420の下面中央には上部溝425が位置し得る。後述するが、この第1実施例ではキャビティ431の上部に導電性液体L1が位置し、キャビティ431の下部に非導電性液体L2が位置するので、キャビティ431に収容された導電性液体L1は上部溝425に収容され得る。上部溝425は、後述する中央プレート430の上面に環状にコートされた絶縁部bと対応(対向)し得る。上部溝425の面積は、中央プレート430の上面に環状にコートされた絶縁部bの面積より広くできる。その結果、上部溝425に入っている導電性液体は第1〜第4電極a1,a2,a3,a4と接し得る。
上部プレート420の頂点部分、外縁部又は角部には、時計回り方向に第1上部チャンネル421、第2上部チャンネル422、第3上部チャンネル423、第4上部チャンネル424が位置し得る。上部プレート420の角部は内側に凹んで、時計回り方向に第1上部チャンネル421、第2上部チャンネル422、第3上部チャンネル423、第4上部チャンネル424を形成し得る。第1〜第4上部チャンネル421,422,423,424は第1〜第4角411,412,413,414と第1〜第4電極a1,a2,a3,a4との間に位置し得る。第1〜第4上部チャンネル421,422,423,424を通じて第1〜第4角411,412,413,414と第1〜第4電極a1,a2,a3,a4とが電気的に連結され得る。第1〜第4上部チャンネル421,422,423,424を通る上部導電部(図示せず)によって第1〜第4角411,412,413,414と第1〜第4電極a1,a2,a3,a4とが電気的に連結され得る。この場合、上部導電部は導電性エポキシであってよい。また、上部導電部は電極パッドであってよい。
コアプレート430は上部プレート420の下部に位置し得る。コアプレート430は上部プレート420と接し得る。コアプレート430は下部プレート440の上部に位置し得る。コアプレート430は下部プレート440と接し得る。コアプレート430の中央にはキャビティ431が形成され得る。キャビティ431には第1液体L1と第2液体L2が収容され得る。コアプレート430にはコアプレート430の中央を貫通するキャビティ431が形成され得る。コアプレート430の表面及びキャビティ431の内側面には電極部aがコートされ得る。コアプレート430の上部には上部電極部が配置され得る。上部電極部は互いに区分された第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4を有することができる。キャビティ431の内壁とキャビティ431の内壁からコアプレート430の上部及びコアプレート430の下部に延長された内壁電極部が配置され得る。内壁電極部は互いに区分された第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8を有することができる。上部電極部と内壁電極部はコアプレート430の上部(上面)で断絶され得る。キャビティ431の内壁の電極部aに絶縁層bがコートされ得る。また、コアプレート430の上面でキャビティ431の周辺の電極部aに絶縁層bがコートされ得る。コアプレート430は上部基板420と電気的に連結され得る。コアプレート430は下部基板450と電気的に連結され得る。
キャビティ431はコアプレート430に位置し得る。キャビティ431はコアプレート430の中央に位置し得る。キャビティ431はコアプレート430を貫通して形成され得る。キャビティ431は上部から下部へ行くほど狭幅になり得る。キャビティ431は上部から下部へ行くほど水平断面積が狭くなり得る。キャビティ431には第1液体L1と第2液体L2が収容され得る。キャビティ431の内壁には電極部aがコートされ得る。キャビティ431の内壁には内壁電極部a5,a6,s7,a8がコートされ得る。
電極部aの材質は導電性金属でよい。電極部aは上部電極部及び内壁電極部を有することができる。上部電極部は第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4を有することができる。内壁電極部は第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8を有することができる。電極部aはコアプレート430の表面にコートされ得る。電極部aは上部基板410と電気的に連結され得る。電極部aは上部基板410と上部導電部(図示せず)によって電気的に連結され得る。この場合、上部導電部は導電性エポキシであってよい。また、上部導電部は電極パッドであってもよい。電極部aは下部基板450と電気的に連結され得る。電極部aは下部基板450と下部導電部(図示せず)によって電気的に連結され得る。この場合、下部導電部は導電性エポキシ又は電極パッドであってよい。
第1〜第4電極部(上部電極部)a1,a2,a3,a4は、コアプレート430の上部(上面)に配置され得る。なお、第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4は第1液体L1と接して第1液体L1に電圧を印加することができる。第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4は時計回り方向にコアプレート430の上部(上面)を4個のセクターに分割できる。
第5〜第8電極部(内壁電極部)a5,a6,a7,a8は、キャビティ431の内壁と、コアプレート430の下面及び上面に配置され得る。第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8は時計回り方向に、キャビティ431の内壁とコアプレート430の下面及び上面を4個のセクターに分割できる。第5〜第8電極部(内壁電極部)a5,a6,a7,a8と第1及び第2液体L1,L2との間には絶縁層bが介在され得る。すなわち、第5〜第8電極部(内壁電極部)a5,a6,a7,a8と第1及び第2液体L1,L2は相互接しない。
第1〜第4電極部(上部電極部)a1,a2,a3,a4と第5〜第8電極部(内壁電極部)a5,a6,a7,a8とがコアプレート430の上部(上面)で互いに連結されなくて済む。すなわち、第1〜第4電極部(上部電極部)a1,a2,a3,a4と第5〜第8電極部(内壁電極部)a5,a6,a7,a8はコアプレート430の上部で断絶され得る。
第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4のそれぞれの角は、上部基板410の第1〜第4上部角411,412,413,414のそれぞれに対応(対向)し得る。第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4のそれぞれの角に対応(対向)する上部基板410の第1〜第4上部角411,412,413,414のそれぞれは4個の上部導電部によって電気的に連結され得る。この場合、第1電極部a1と第1上部角411とが第1上部チャンネル421を通る(貫通する)上部導電部によって電気的に連結され得る。また、第2電極部a2と第2上部角412とが第2上部チャンネル422を通る(貫通する)上部導電部によって電気的に連結され得る。また、第3電極部a3と第3上部角413とが第3上部チャンネル423を通る(貫通する)上部導電部によって電気的に連結され得る。また、第4電極部a4と第4上部角414とが第4上部チャンネル424を通る(貫通する)上部導電部によって電気的に連結され得る。この場合、上部導電部は導電性エポキシ又は電極パッドであってよい。その結果、上部基板410によって第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4に電源が印加され得る。なお、第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4の一部のみに電源が印加されてもよい。また、第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4に印加される電源の強度、極性は制御され得る。
第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8のそれぞれの角は、下部基板450の第1〜第4下部角451,452,453,454のそれぞれに対応(対向)し得る。第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8のそれぞれの角に対応(対向)する下部基板450の第1〜第4下部角451,452,453,454のそれぞれは、4個の下部導電部(図示せず)によって電気的に連結され得る。この場合、第5電極部a5と第1下部角451とが第1下部チャンネル441を通る(貫通する)下部導電部によって電気的に連結され得る。また、第6電極部a6と第2下部角452とが第2上部チャンネル442を通る(貫通する)下部導電部によって電気的に連結され得る。また、第7電極部a7と第3下部角453とが第3下部チャンネル443を通る(貫通する)下部導電部によって電気的に連結され得る。また、第8電極部a8と第4下部角454とが第4下部チャンネル444を通る(貫通する)下部導電部によって電気的に連結され得る。この場合、下部導電部は導電性エポキシ又は電極パッドであってよい。その結果、下部基板450によって第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8に電源が印加され得る。なお、第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8の一部のみに電源が印加されてもよい。また、第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8に印加される電源の強度、極性は制御され得る。
絶縁層bは絶縁性重合体であってよい。絶縁層bはパリレン(Parylene)コーティングであってもよい。絶縁層bは絶縁性(非導電性)酸化物(oxide)であってもよい。絶縁層bは電極部aにコートされ得る。絶縁層bは電極部aに積層されてコートされ得る。絶縁層bはキャビティ431の内壁に沿って電極部aにコートされ得る。絶縁層bはキャビティ431と対向する下部プレート440にコートされて配置され得る。この場合、絶縁層bは下部プレート440の上面と接し得る。また、後述する下部プレート440の下部溝445に接し得る。絶縁層bはコアプレート430の上面でキャビティ431の周りに沿って電極部aにコートされ得る。キャビティ431の内壁と下部プレート440とコアプレート430の上面でキャビティ431の周りに沿って配置された絶縁層bは一体に形成され得る。その結果、絶縁層bは第1液体L1及び第2液体L2と接して第1液体L1及び第2液体L2を収容することができる。絶縁層bの厚さは200nm以上でよい。特に、下部プレート440に配置される絶縁層bの厚さが200nm未満の場合は、使用時に摩耗の恐れがあり、好ましくない。絶縁層bを透過する光の透過率は85%以上でよい。特に、430nm〜680nm範囲の波長を有する光に対して絶縁層bの透過率は85%以上がよい。その未満の場合は、イメージセンサーに照射され得る十分の光量を確保できず、出力されるイメージや動画像の解像度が低下する。
下部プレート440は下部基板450の上部に位置し得る。下部プレート440は下部基板450と接し得る。下部プレート440はコアプレート430の下部に位置し得る。下部プレート440はコアプレート430と接し得る。下部プレート440の下面は、第2ガイド孔455を貫通した第2レンズ部500の最上側レンズの上面と接し得る。その結果、第2レンズ部500の最上側レンズは下部プレート440によって固定され得る。
下部プレート440は透明材質であってよい。下部プレート440は絶縁性でよい。下部プレート440はガラス材質であってもよい。下部プレート440は反射防止コーティング(Anti Reflection Coating)されていてもよい。下部プレート440は後述するキャビティ431の下部をカバーすることができる。このことから、下部プレート440をカバーガラスと呼ぶことができる。下部プレート440には絶縁層bが形成され得る。下部プレート440の上面でキャビティ431と対向する部分は絶縁層bによってコートされ得る。下部プレート440の下面中央には下部溝445が位置し得る。下部プレート440の下部溝445は絶縁層bによってコートされ得る。その結果、下部溝445に入っている第2液体L2は第5〜第8電極a5,a6,a7,a8と接し得る。
下部プレート440の角には時計回り方向に第1下部チャンネル441、第2下部チャンネル442、第3下部チャンネル443、第4下部チャンネル444が位置し得る。下部プレート440の角は内側に凹んで、時計回り方向に第1下部チャンネル441、第2下部チャンネル442、第3下部チャンネル443、第4下部チャンネル444が形成され得る。第1〜第4下部チャンネル441,442,443,444は第1〜第4下部角451,452,453,454と第5〜第8電極a5,a6,a7,a8との間に位置し得る。第1〜第4下部チャンネル441,442,443,444を通じて第1〜第4下部角451,452,453,454と第5〜第8電極a5,a6,a7,a8とが電気的に連結され得る。第1〜第4下部チャンネル441,442,443,444を通る下部導電部(図示せず)によって第1〜第4下部角451,452,453,454と第5〜第8電極a5,a6,a7,a8とが電気的に連結され得る。この場合、下部導電部は導電性エポキシであってよい。
下部基板450は液体レンズ400の最下側に位置し得る。下部基板450の上部には上部プレート440が位置し得る。下部基板450の下面は第2レンズ収容孔230の下側内壁と接して位置し得る。下部基板450はコアプレート430と電気的に連結され得る。下部基板450はメイン基板700と電気的に連結され得る。下部基板450はメイン基板700によって制御され、後述するコアプレート430の第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8に電源を印加することができる。下部基板450は第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8に印加される電流の方向、強度、波長、及び電流が印加される位置を変更することができる。
下部基板450は下部回路基板450a及び下部連結基板450bを有することができる。
下部回路基板450aはPCB(Printed Circuit Board)であってよい。下部回路基板450aはプレート形態でよい。下部回路基板450aは四角プレート形態であってもよい。
下部回路基板450aには、後述するキャビティ431と対応(対向)する部分又はキャビティ431と対応(対向)する部分から放射状に拡張された部分に、下部ガイド孔455が形成され得る。したがって、下部ガイド孔455によって第2レンズ部500の最上側レンズの上面は下部プレート440に接して固定され得る。すなわち、第2レンズ部500の最上側レンズが、電気制御の面で重要であるとともに摩擦によって摩耗及び剥離し得る下部回路基板450aに接して固定されず、比較的安定した下部プレート440に接して固定され得る。
下部回路基板450aには時計回り方向に、第1下部角451、第2下部角452、第3下部角453及び第4下部角454が位置し得る。下部回路基板450aの第1〜第4下部角451,452,453,454はコアプレート430の角よりも内側に位置し得る。すなわち、下部基板450の角はコアプレート430の角から内側に入って位置し得る。液体レンズ400の挿入時に第1〜第4下部角451,452,453,454と第2レンズ収容孔240の下側内壁及び側壁との摩擦を最小化するためである。その結果、第1〜第4下部角451,452,453,454とコアプレート430との接着が離れて下部回路基板450aが剥離する現象を防止することができる。
第1〜第4下部角451,452,453,454はコアプレート430と電気的に連結され得る。第1〜第4下部角451,452,453,454はこれに対応(対向)するコアプレート430の電極部aと電気的に連結され得る。第1下部角451は第5電極部a5と電気的に連結され得る。第2下部角452は第6電極部a6と電気的に連結され得る。第3下部角453は第7電極部a7と電気的に連結され得る。第4下部角454は第8電極部a8と電気的に連結され得る。第1〜第4下部角451,452,453,454と第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8とが4個の下部導電部(図示せず)によって電気的に連結され得る。この場合、下部導電部(図示せず)は後述する第1〜第4下部角451,452,453,454と対応(対向)する第1〜第4下部チャンネル441,442,443,444を通ることができる。また、下部導電部は導電性エポキシであってよい。その結果、第1〜第4下部角451,452,453,454と第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8とが導電性エポキシによって接着され得る。また、第1〜第4下部角451,452,453,454と第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8とが電極パッドによって連結され得る。
下部連結基板450bは、FPCB(Frexible Printed Circuit Board)であってよい。下部連結基板450bは下部回路基板450aと電気的に連結され得る。下部連結基板450bは、メイン基板700と電気的に連結され得る。その結果、メイン基板700は下部連結基板450b及び下部回路基板450aを通じて第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8に電源を印加することができる。
下部連結基板450bは、下部回路基板450aの他側辺から下側に延長されて位置し得る。他側辺は、液体レンズ400が挿入孔232に挿入される方向の末尾に位置する辺であってよい。下部連結基板450bと下部回路基板450aとの接合部は丸くし得る。下部連結基板450bは基板収容溝234に収容されて下側に延長され得る。この場合、外側にはカバー部材100が位置するので、下部連結基板450bは外部から保護され得る。
以下では、図9A乃至図9Lを参照して第1実施例の様々な液体レンズ400について説明する。以下、被写体から反射された光は液体レンズ400を上部から下部に透過する。また、様々な液体レンズ400において上述と同じ技術的思想を有する上部基板410及び下部基板450に関する図示及び説明は省略するものとする。
図9Aの液体レンズ400は、上部プレート420に上部溝425が形成されており、下部プレート440に下部溝445が形成されている。電極部aは、キャビティ431の内壁とコアプレート430の上面及び下面に配置されている。上部電極部a1,a2,a3,a4はコアプレート430の上面に配置され、コアプレート430の上面のキャビティ431の周りで断絶され得る。内壁電極部a5,a6,a7,a8は、コアプレート430の上面のキャビティ431の周り、キャビティ431の内壁及びコアプレート430の下面に配置され、コアプレート430の上面のキャビティ431の周りで断絶され得る。すなわち、上部電極部a1,a2,a3,a4と内壁電極部a5,a6,a7,a8とがコアプレート430の上面で断絶されて、互いに連結されなくて済む。絶縁層bはコアプレート430のキャビティ431の周りに沿って電極部aに配置され得る。この場合、絶縁層bは上部電極部a1,a2,a3,a4と内壁電極部a5,a6,a7,a8とが断絶された部分を経て配置され得る。また、下部溝445の上面に配置され得る。その結果、絶縁層bは、下面が下部溝445に配置され、下面からキャビティ431の内壁に沿って延長されて内壁電極部a5,a6,a7,a8に配置され、キャビティ431の内壁からコアプレート430の上面に沿って内壁電極部a5,a6,a7,a8を経て上部電極部a1,a2,a3,a4に位置し得る。第1液体L2はキャビティ431の下部に配置されて、絶縁層bの下部に収容され得る。第2液体L1はキャビティ431の上部に配置されて、絶縁層bの上部及び上部溝425に収容され得る。この場合、第2液体L2は上部電極部a1,a2,a3,a4と接し得る。
第1液体L1は導電性液体であり、第2液体L2は非導電性液体であってよい。第1液体L1は水を含み、第2液体L2はオイル(Oil)を含み得る。
第1液体L1と第2液体L2は、第2液体L2の上部に第1液体L1が位置し、互いに屈折率が異なり、相互接触して界面を形成することができる。界面は、電極部aに印加された電圧によってキャビティ431の内壁に沿って移動し得る。
その結果、液体レンズ400は、電極部aに電圧を印加しない初期状態でマイナス(−)ジオプターを有し、電極部aに電圧を印加することによってプラス(+)ジオプターを有することになる。すなわち、界面は、初期状態で下部に曲がった形態であり、この場合、液体レンズ400は凹レンズの機能を果たすことができる。電極部aに電圧が印加されることにより、界面は益々上部に曲がり、液体レンズ400は凸レンズの機能を果たすことができる。また、初期状態で下に膨らんだ界面の曲率半径は、電極部aに最大電圧を印加した状態における、上に膨らんだ界面の曲率半径よりも大きくし得る。
図9Bの液体レンズには図9Aの液体レンズを類推適用することができる。ただし、図9Aの液体レンズと比較して下部溝445が省略されている。その結果、絶縁層bが下部プレート440においてキャビティ431と対向する上面に直接に配置され得る。
図9Cの液体レンズには図9Aの液体レンズを類推適用することができる。ただし、図9Aの液体レンズと比較して下部溝445が省略されている。なお、下部プレート440には絶縁層bが配置されていない。
図9Dの液体レンズには図9Aの液体レンズを類推適用することができる。ただし、キャビティ431が傾斜しても形成され得る。この場合、キャビティ431の幅は下に向かって狭くなり得る。すなわち、キャビティ431の水平断面積は下に行くにつれて狭くなり得る。なお、図9Eの液体レンズは、図9Bの液体レンズにおいてキャビティ431が傾斜した場合であり、図9Fの液体レンズは、図9Cの液体レンズにおいてキャビティ431が傾斜した場合である。
図9Gには図9Aの液体レンズを類推適用することができる。ただし、図9hの液体レンズには上部溝425が形成されていない。その代わりに、上部プレート420とコアプレート430とが第1接着部材427及び第2接着部材426によって結合され得る。すなわち、上部プレート420とコアプレート430とが第1接着部材427及び第2接着部材426によって離隔され、第2液体L2は離隔空間に満たされて上部電極a1,a2,a3,a4と接し得る。この場合、第1接着部材427及び第2接着部材426は非導電性物質であってよい。図9Hの液体レンズは、図9Bの液体レンズにおいて上部溝425の代わりに第1,2接着部材427,428が配置される場合であり、図9Iの液体レンズは、図9Cの液体レンズにおいて上部溝425の代わりに第1,2接着部材427,428が配置される場合であり、図9Jの液体レンズは、図9Dの液体レンズにおいて上部溝425の代わりに第1,2接着部材427,428が配置される場合であり、図9Kの液体レンズは、図9Eの液体レンズにおいて上部溝425の代わりに第1,2接着部材427,428が配置される場合であり、図9Lの液体レンズは、図9Fの液体レンズにおいて上部溝425の代わりに第1,2接着部材427,428が配置される場合である。
この第1実施例の液体レンズ400は上下反転してレンズモジュールに配置されてもよい(図10参照)。この場合、電極部aに電圧を印加しない初期状態でプラス(+)ジオプターを有し、電極部aに電圧を印加することによってマイナス(−)ジオプターを有することになる。すなわち、界面は初期状態で上部に曲がった形態であり、この場合、液体レンズ400は凸レンズの機能を果たすことができる。電極部aに電圧が印加されることにより、界面は益々下部に曲がり、液体レンズ400は凹レンズの機能を果たすことができる。また、初期状態で上に膨らんだ界面の曲率半径は、電極部aに最大電圧を印加した状態における、下に膨らんだ界面の曲率半径より大きくし得る。
第2レンズ部500は1つ以上のレンズを有することができる。第2レンズ部500は3つのレンズを有することができる。第2レンズ部500の複数レンズは積層形態で位置し得る。第2レンズ部500は第2レンズ収容孔240に収容され得る。第2レンズ部500のレンズは、レンズの上部は第2レンズ収容孔240の突段部やOリングに接し、下部は下部レンズやOリングに支持されて固定され得る。第2レンズ部500の最上側レンズの上部は液体レンズ400の下部プレート440の下面に接して固定され得る。
赤外線フィルター600はイメージセンサーに赤外線領域の光が入射することを遮断することができる。赤外線フィルター600はレンズモジュールとメイン基板700との間に位置し得る。赤外線フィルター600はレンズモジュールとイメージセンサーとの間に位置してもよい。赤外線フィルター600は、フィルム材質又はガラス材質で形成され得る。赤外線フィルター600は、撮像面保護用カバーガラス、カバーガラスのような平板状の光学的フィルターに赤外線遮断コーティング物質がコートされて形成され得る。赤外線フィルター600は赤外線遮断フィルター又は赤外線吸収フィルターであってよい。
メイン基板700はPCB(Printed Circuit Board)であってよい。メイン基板700はレンズホルダー200を支持することができる。メイン基板700にはイメージセンサーが実装され得る。一例として、メイン基板700の上面内側にはイメージセンサーが位置し、メイン基板700の上面外側にはレンズホルダー200が位置し得る。このような構造により、レンズモジュールを通過した光が、メイン基板700に実装されたイメージセンサーに照射され得る。メイン基板700は液体レンズ400に電源を供給することができる。メイン基板700は上部基板410を通じて第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4に電源を供給することができる。メイン基板700は下部基板450を通じて第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8に電源を供給することができる。一方、メイン基板700には制御部が位置し得る。したがって、第1〜第8電極部a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8に供給される電流の方向、強度、波長、及び電流が印加される位置を制御することができる。
イメージセンサーはメイン基板700に実装され得る。イメージセンサーはレンズモジュールと光軸が一致するように位置し得る。これにより、イメージセンサーはレンズモジュールを通過した光を獲得することができる。イメージセンサーは照射される光を映像として出力することができる。イメージセンサーは、CCD(charge coupled device;電荷結合素子)、MOS(metal oxide semi−conductor;金属酸化物半導体)、CPD及びCIDであってよい。ただし、イメージセンサーの種類がこれに制限されるものではない。
制御部はメイン基板700に実装され得る。制御部は、第1〜第8電極部a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8のそれぞれに供給される電流の方向、強度及び波長などを制御することができる。制御部は液体レンズ400を制御してカメラモジュール1000のAF機能及びOIS機能のいずれか一つ以上を行うことができる。すなわち、制御部は液体レンズ400を制御し、液体レンズ400の界面曲率を変化させることができる。
以下、この第1実施例のカメラモジュール1000のAF、OIS機能について説明する。この第1実施例のカメラモジュール1000の機能は、キャビティ431に収容される第1液体L1と第2液体L2との界面の曲率を変化させて行うことができる。
第1液体L1と第2液体L2の比重は類似又は略同一であり得る。したがって、第1液体L1と第2液体L2が存在する系(system)では重力は無視されてもよい。すなわち、第1液体L1と第2液体L2が存在する系(system)は、重力の影響は少なく受け、表面張力の影響を多く受ける。
第1液体L1と第2液体L2との界面は変わり得る。さらにいうと、第1液体L1と第2液体L2との界面の曲率を制御してAF機能及びOIS機能を行うことができる。
AF機能を行うことを取り上げて説明する。第1〜第4電極部(上部電極部)a1,a2,a3,a4と第5〜第8電極部(内壁電極部)a5,a6,a7,a8の極性が反対となるように電圧を印加すれば、キャビティ431の上部に位置する導電性液体L1は第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4と接して位置し、絶縁体(b)及び非導電性液体L2によって第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8と隔離して位置することから、電気湿潤現象が発生する。したがって、電圧の強度によって界面の曲率が変化し、AF機能を行うことができる。電圧の強度は、上述したように、制御部によって制御され得る。
OIS機能を行うことを取り上げて説明する。第1〜第4電極部(上部電極部)a1,a2,a3,a4の一部と第5〜第8電極部(内壁電極部)a5,a6,a7,a8の極性が反対となるように電圧を印加すれば、界面の曲率が第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4のうち一側の方向に偏向して変わり得る。したがって、電圧の強度、及び第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4のうち電圧が印加される電極部を選択してOIS機能を行うことができる。電圧の強度及び電圧が印加される電極部は、上述したように、制御部によって制御され得る。
以下、本実施例の液体レンズ400の第1液体L1と第2液体L2のアッべ数(Abbe number)について説明する。
屈折率は、特定媒質を通過する時の光の速度に対する真空中の光の速度を比率で示す値である。屈折率(nd)は587.6nm(Helium D−line)の波長で指定される。分散は、波長による屈折率の偏差を示す。分散は、(nd−1)/(nf−nc)と定義されるアッべ数((Abbe number;vd)によって指定され、アッべ数に反比例する。ここで、nfは486.1nm(Hydrogen F−line)での屈折率であり、ncは656.3nm(Hydrogen C−line)での屈折率である。アッべ数がよくないレンズは色収差(chromatic aberration)を発生させ、解像度を阻害する。一般に、「良いアッべ数」の値は40〜50であり、「悪いアッべ数」は30未満である。
一方、液体レンズ400は一般のレンズとは違い、導電性の第1液体L1と非導電性の第2液体L2で構成されている。上述したように、液体レンズ400に使われる第1液体L1としては水を挙げ、第2液体L2としては油又はシリコンを挙げることができる。第2液体L2の屈折率(nd)は第1液体L1の屈折率(nd)より大きくし得る。一方、第1液体L1のアッべ数は第2液体L2のアッべ数より大きくし得る。
第2液体L2の屈折率(nd)は第1液体L1の屈折率(nd)より0.1以上大きくできる。仮に、第2液体L2の屈折率(nd)と第1液体L1の屈折率(nd)との差が0.1未満であれば、第1液体L1と第2液体L2との界面の曲率変化に従う焦点可変能力が低下し、好ましくない。
また、液体レンズ400は、光の透過する媒質が2個であるので、第1液体L1のアッべ数と第2液体L2のアッべ数の各数値が異なり、イメージセンサーに照射される光の波長別位置が異なる。このため、第1液体L1と第2液体L2とのアッベ数差の絶対値を変更するシミュレーションを用いて適正解像度を具現する必要がある。
図11A〜図11Cは、液体レンズ400を透過した赤(R)、緑(G)、青(B)の波長光のスポット(Spot)イメージを示す図である。第1液体L1と第2液体L2のアッベ数差の絶対値を変更してシミュレーションした。スポットイメージを分析してMTF(Modulation transfer function)評価した。MTFは、レンズの性能を評価する指標であり、高い空間周波数を有するのか、コントラストが強く表現されるのかが重要な測定対象である。一般に、レンズのMTF値が40以上である場合、レンズが一定レベル以上のレンズの空間周波数の分解能とコントラストの伝達力を確保したと評価する。すなわち、レンズのMTF値が40以上である場合、適正レベルの解像度を示すことができる。
図11Aは、第1液体L1のアッべ数(vd)は58.5であり、第2液体L2のアッべ数(vd)は33.8である場合のスポットイメージである。分析の結果、MTF値は27である。
図11Bは、第1液体L1のアッべ数(vd)は58.5であり、第2液体L2のアッべ数(vd)は44である場合のスポットイメージである。分析の結果、MTF値は40であり、適正レベルの解像度を確保することができる。
図11Cは、第1液体L1のアッべ数(vd)は58.5であり、第2液体L2のアッべ数(vd)は55である場合のスポットイメージである。分析の結果、MTF値は48であり、適正レベル以上の解像度を確保することができる。
シミュレーションの結果、第1液体L1と第2液体L2のアッべ数(vd)の差の絶対値が15未満のときに適正レベルの解像度を確保することができる。
図12は、液体レンズ及び固体レンズを有するレンズアセンブリの第2実施例を説明する。
図示のように、レンズアセンブリは液体レンズモジュール2014と固体レンズを備えることができる。液体レンズモジュール2014は、液体レンズモジュール2014及び固体レンズを収容するホルダー2018Aをさらに備えることができる。レンズアセンブリは、液体レンズモジュール2014、液体レンズモジュール2014の上部に配置される第1レンズ部2012、液体レンズモジュ−ル2014の下部に配置される第2レンズ部2016、及び液体レンズモジュール2014、第1レンズ部2012及び第2レンズ部2014を収容し、上部と下部が開放されたホルダー2018Aを備えることができる。ここで、第1レンズ部2012及び第2レンズ部2016のそれぞれは少なくとも一つのレンズを含むことができ、第2レンズ部2016は液体レンズモジュール2014を基準に、第1レンズ部2012と反対側に配置され得る。第1レンズ部2012及び第2レンズ部2016の少なくとも一つは省略されてもよい。
実施例によって、液体レンズモジュール2014は、複数のレンズである第1レンズ部2012の下部又は第2レンズ部2016との間に配置されてもよく、複数のレンズの上部又は下部(すなわち、最上部又は最下部)に配置されてもよい。
レンズアセンブリを組み立てる過程で、ホルダー2018Aに第1レンズ部2012及び第2レンズ部2016に含まれる複数のレンズを結合した後、液体レンズモジュール2014を最後に結合することができる。
図13は、図12における液体レンズモジュール2014を説明する。
図示のように、液体レンズモジュール2014は、液体レンズ2028と少なくとも一つの基板を備えることができる。液体レンズモジュール2014は、異なる2つの液体が形成する界面を含む液体レンズ2028、液体レンズを取り囲むスぺーサ2036、及び液体レンズに電圧を供給する少なくとも一つの基板2042,2044を備えることができる。液体レンズ2028の角は、液体レンズの中心部に比べて薄い厚さであり得る。
液体レンズ2028は、異なる2つの液体、例えば導電性液体と非導電性液体を含み、2つの液体が形成する界面の曲率又は形状は、液体レンズ2028に供給される駆動電圧によって調整され得る。液体レンズ2028に供給される駆動電圧は、第1基板2042及び/又は第2基板2044を通じて伝達され得る。第1基板2042は区別される複数個(例えば、4個又は8個)の駆動電圧を伝達でき、第2基板2044は少なくとも一つの電圧を伝達できる。第2基板2044は一つの基準電圧を伝達することができる。第1基板2042及び第2基板2044を通じて供給される電圧は、液体レンズ2028の各角に露出される複数の電極に印加され得る。
図14は、図12において液体レンズ及び固体レンズを収容するホルダーの第1例を説明する。
図示のように、ホルダー2018Aの側面に形成される開口領域に液体レンズモジュール2014が矢印方向に挿入され、液体レンズモジュールの中心軸とホルダー2018Aに収容された複数のレンズの中心軸とを相互整列させることができる。
図14の円で示した領域を参照すれば、液体レンズモジュール2014をホルダー2018Aに結合した後、上部から見ると、液体レンズモジュール2014に備えられる第1基板2042とスぺーサ2036がホルダー2018Aの両側面から突出している。
液体レンズモジュール2014をホルダー2018Aに挿入する時、液体レンズモジュール2014とホルダー2018Aに含まれる第1レンズ部2012及び第2レンズ部2016のうち少なくとも一つとが中心軸が整列するように位置を調整する必要がある。特に、複数のレンズの光軸を整列させる過程は、レンズアセンブリの光学的性能を向上させるために必要である。しかし、ホルダー2018Aの両側に露出されている第1基板2042とスぺーサ2036を基準に、液体レンズモジュール2014をホルダー2018Aに収容された他のレンズと整列させることは非常に難しいだろう。特に、液体レンズモジュール2014のレンズ領域又は界面を含む液体レンズ2028(図13参照)が露出されていないため、機構的な方法で整列し難い。
図15は、図12において液体レンズ及び固体レンズを収容するホルダーの第2例を説明する。
図示のように、液体レンズを収容するホルダー2018Bの上部には複数(例えば、4個)のオープニング2052を有することができる。
オープニング2052から液体レンズモジュール2014(図13参照)の液体レンズ2028、スぺーサ2036、及び第1基板2042が露出され得る。特に、オープニング2052から液体レンズ2028の一部又は第1基板2042の一部が露出され、液体レンズモジュールの露出された部分から液体レンズモジュール2014の位置を確認して調整することができる。液体レンズ2028は平面上で多角形の形状を有することができ、液体レンズ2028と第1基板2042との接合領域は、多角形の形状において角に位置し得る。また、実施例によって、オープニング2052の数は液体レンズ2028の角の個数と同一でよい。また、液体レンズ2028と第1基板2042とが連結される接合領域の数と同一であってもよい。
複数(例えば、4個)のオープニング2052から液体レンズ2028の4つの角領域が露出されるので、液体レンズ2028の位置及び/又は姿勢(傾き、歪みなど)を正確に認知でき、ホルダー2018B内で液体レンズモジュール2014の配置を校正することができる。オープニング2052から露出される液体レンズモジュール2014の液体レンズ2028の位置を認識でき、液体レンズモジュール2014とホルダー2018Bに含まれた他のレンズの光軸を機構的整列過程によって合わせることができる。
図16は、図12のホルダーの構造を説明する。
図示のように、ホルダー2018Bは、複数のオープニング2052と、液体レンズではなく固体レンズを収容できる固体レンズ収容部2054を有することができる。オープニング2052は固体レンズ収容部2054を基準に相互対称に位置し得る。
図17は、図12のホルダー2018Bと液体レンズモジュールとの結合を説明する。
図示のように、ホルダー2018Bに液体レンズモジュールが挿入され得る。ホルダー2018Bのオープニング2052から液体レンズモジュールの液体レンズ2028及び第1基板2042が露出され得る。特に、液体レンズ2028と第1基板2042の上面又は接合領域が露出され得る。
より具体的に、オープニング2052から露出され得る液体レンズ2028の角と第1基板2042の厚さとの和は、液体レンズ2028の中心部の厚さよりも小さくてよい。オープニング2052から液体レンズ2028の一部と第1基板2042が露出され、液体レンズ2028の位置をより正確に判断することができる。
図18の(a)〜(d)は、図12のホルダーに配置されるオープニングの例を説明する。
ホルダー2018C,2018D,2018E,2018Fの上部には、液体レンズ2028と基板とが連結される接合領域を露出させる少なくとも2個のオープニング(opening)が配置され得る。このとき、2個のオープニングは液体レンズモジュールのレンズ領域2054の中心を基準に相互反対の側に配置され得る。
図18の(a)を参照すると、オープニング2052Aは、ホルダー2018Cの上部において対角線方向の両側に配置された円形の形態であってよい。
図18の(b)を参照すると、オープニング2052Bは、ホルダー2018Dの上部において上と下に配置される棒の形態、四角形の形態であってよい。
図18の(c)を参照すると、オープニング2052Cは、ホルダー2018Eの上部において左と右に配置される棒の形態、四角形の形態であってよい。
図18の(d)を参照すると、オープニング2052Dは、ホルダー2018Fの上部において対角線方向に開放された形態であってよい。
図18の(a)〜(d)を参照すると、ホルダーの上部に配置され得るオープニングは円形、半球形、多角形のうち少なくとも一つの形状を有することができる。
オープニングは、ホルダー上面に光軸と平行な方向に開放された孔の形態であってもよく、ホルダー上面にホルダー側面から凹んで形成された溝の形態であってよい。
図19は、カメラモジュールの第2実施例を説明する。
図示のように、カメラモジュールは、上部と下部が開放されて形成されたホルダー2018、ホルダー2018内に収容される液体レンズモジュール2014、液体レンズモジュール2014の上部に配置される第1レンズ部2012、液体レンズモジュール2014の下部に配置される第2レンズ部2016、及び第2レンズ部2016の下部に配置され、イメージセンサーが実装されるセンサー基板2064を備えることができる。
液体レンズモジュール2014は、2つの液体が形成する界面を含む液体レンズ2028、液体レンズ2028を取り囲むスぺーサ2026、及び液体レンズ2028に駆動電圧を供給するための少なくとも一つの基板2042を備えることができる。基板2042はセンサー基板2064と液体レンズ2028とを連結することができる。基板2042は、区別される複数の駆動電圧を供給でき、それぞれの駆動電圧は複数の端子2048を通じて伝達され得る。
一方、カメラモジュールに設けられたホルダー2018は、複数のオープニング2052を有することができる。液体レンズモジュール2014をホルダー2018に挿入した後、複数のオープニング2052から露出される液体レンズ2028を用いて液体レンズモジュール2014の位置、配置を調整することができる。これによって、液体レンズモジュール2014を第1レンズ部2012及び第2レンズ部2016と機構的に整列させることができる。
この実施例において液体レンズはカメラモジュールに含まれ得る。カメラモジュールは、ホルダーに実装される液体レンズ及び液体レンズの前面又は後面に配置され得る少なくとも一つの固体レンズを有するレンズアセンブリと、レンズアセンブリを通じて伝達される光信号を電気信号に変換するイメージセンサーと、液体レンズに駆動電圧を供給するための制御回路とを備えることができる。
上述した実施例に係るレンズの整列方法は、コンピュータで実行可能なプログラムとして製作されてコンピュータ読取り可能記録媒体に格納され得る。コンピュータ読取り可能記録媒体の例には、ROM、RAM、CD−ROM、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ記憶装置などがある。
コンピュータ読取り可能記録媒体は、ネットワークで接続されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータ読取り可能コードが格納されて実行され得る。そして、上述した方法を具現するための機能的な(function)プログラム、コード及びコードセグメントは実施例の属する技術分野におけるプログラマー等にとって容易に推論可能であろう。
実施例と関連して前述のようにいくつかのものを記述したが、その他にも様々な形態の実施が可能である。前述した実施例の技術的内容は、相互両立できない技術でない以上、様々な形態に組み合わせることができ、これによって新しい実施の形態を具現することもできる。
例えば、前述した液体レンズを含むカメラモジュールを備えた光学機器(Optical Device,Optical Instrument)を具現することができる。ここで、光学機器としては、光信号を加工したり分析できる装置を含むことができる。光学機器の例には、カメラ/ビデオ装置、望遠鏡装置、顕微鏡装置、干渉計装置、光度計装置、偏光計装置、分光計装置、反射計装置、オートコリメータ装置、レンズメーター装置などがあり、液体レンズを含み得る光学機器に本発明の実施例を適用することができる。また、光学機器は、スマートフォン、ノートパソコン、タブレットコンピュータなどの携帯用装置とすることができる。このような光学機器は、カメラモジュール、映像を出力するディスプレイ部、及びカメラモジュール及びディスプレイ部が実装される本体ハウジングを備えることができる。光学機器は、本体ハウジングに他の機器と通信可能な通信モジュールが実装され、データ保存可能なメモリ部をさらに備えることができる。
図20は、カメラモジュールの第3実施例を示す図である。図20のカメラモジュールは、図19に示したカメラモジュールの第2実施例と類似している。
図21は、図20における液体レンズモジュール3014を説明する。
図示のように、液体レンズモジュール3014は、異なる2つの液体が形成する界面を含む液体レンズ3028、液体レンズ3028を取り囲むスぺーサ3036、液体レンズ3028に駆動電圧を供給するための第2基板3042及び第1基板3044を備えることができる。
ここで、第2基板3042は液体レンズ3028の一側に露出された複数の電極を通じて共通電圧を伝達でき、第1基板3044は液体レンズの反対側に露出された複数の電極を通じて個別電圧を伝達することができる。一方、実施例によって、液体レンズ3028に個別電圧及び供給電圧が印加される位置は変更されてもよい。
また、基板3042,3044の一部はスぺーサ3036と上下方向に対面し得る。なお、基板3042,3044の一部は液体レンズ3028の一部と上下方向に対面して配置され得る。
図22は、図20におけるスぺーサ3036を説明する。
図示のように、スぺーサ3036には、少なくとも一つの基板3044,3042が接合される領域に少なくとも一つのグルーブ(groove)3082が配置され得る。ここで、グルーブ3082はスぺーサ3036の上部又は下部に配置され得る。グルーブ3082は複数個が並んで配置されてもよい。実施例によって、グルーブ3082はスぺーサ3036の一辺に、曲がったパターン、交差するパターン、多角形状、1字状、又は11字状などの形状又はパターンを有してもよく、スぺーサ3036の一辺に連続的に1つのパターンを有してもよく、断続的に1つ又は複数個のパターンを有してもよい。スぺーサ3036各辺の上部又は下部の面積によって、スぺーサ3036の各辺に配置されるグルーブ3082の個数は異なってもよい。図22の一実施例において、スぺーサにおける狭い面積の辺には1つのグルーブ3082が配置され、広い面積の辺には2つのグルーブ3082が配置され得る。したがって、スぺーサにおける面積の広い辺には面積の狭い辺に比べて多くのグルーブ3082が配置され得る。イメージセンサーと基板が電気的に連結され得るように、基板が延長された方向に対応するスぺーサの辺が、基板が延長された方向に対応しないスぺーサの辺よりも広くてもよい。スぺーサにおける広い辺には狭い辺に比べて多くのグルーブ3082が配置され得る。イメージセンサーと基板とを電気的に連結するために基板を曲げたり折る過程が必要であるが、この時、基板の延長部に近接している部分の接着部に力が加えられ、接着部の浮きなどによる不良が発生することがある。これを防止するために、基板連結部に対応するスぺーサの辺を広く形成してグルーブ3082をさらに配置することによって接合剛性を高めることができる。
また、スぺーサ3036には内側又は外側の少なくとも一側にガイド壁3086A,3086Bが配置され得る。このとき、ガイド壁の高さは、基板3044,3042の厚さよりも厚くできる。ガイド壁の外側面には逃避部を設けることができる。例えば、第1辺、及び第1辺と隣り合わずに対面する対辺である第2辺のそれぞれに逃避部を形成することができる。スぺーサ3036を製作するための型への材料注入のためには広い空間が有利であり、相対的に厚さのあるガイド壁の外側面からニードル(needle)で注入するために形成された逃避部であってよい。材料注入後に材料の一部があふれる現象まで考慮してガイド壁に逃避部を配置することができる。
液体レンズ3028、及び液体レンズ3028を取り囲むスぺーサ3036は多角形の平面構造を有することができる。グルーブ3082は多角形の平面において辺に対応する領域に配置され得る。また、ガイド壁3086A,3086Bは互いに対向する1対の対辺にのみ配置され得る。
また、スぺーサ3036は多角形の平面において角に対応する領域に少なくとも一つの突起3084が配置され得る。このとき、突起3084は基板3044,3042の形状によって異なり得る。
一方、グルーブ3082はスぺーサ3036の前面又は後面に配置されたり、前面及び後面に配置され得る。
図23は、図20における第1基板3044を説明する。
図示のように、第1基板3044は複数の個別駆動電圧を伝達するために、幅の広い基板の一端に複数の端子3048を有し、液体レンズ3028の一側に配置されて、液体レンズ3028の角に露出された電極に対応する位置に個別駆動電圧を伝達するための導電性パターンを有することができる。
図24は、図20における第2基板3042の一例を説明する。
図示のように、第2基板3042は、一つの共通電圧(例、基準電圧)を印加するための端子を有することができる。第2基板3042は一つの共通電圧を伝達することから、第1基板3044に比べて、端子の配置される領域が狭く形成されてもよい。また、液体レンズ3028の角に露出された電極と電気的に連結され得るように露出された電極の形状に対応し、スぺーサ3036に配置された突起3084に対応する形状又は構造を有することができる。また、第2基板3042は軟性回路基板(FPCB)又は金属材質のメタルプレートであってよい。
図25は図20における液体レンズ3028を説明する。
図示のように、液体レンズモジュール3014(図20参照)は、異なる2つの液体が形成する界面を含む液体レンズ3028、液体レンズ3028を取り囲むスぺーサ3036、及び液体レンズ3028に電圧を供給する少なくとも一つの基板3042,3044を備えることができる。液体レンズ3028の角は、液体レンズ3028の中心部より厚さが薄くてよい。
液体レンズ3028は異なる2つの液体、例えば導電性液体と非導電性液体を含み、2つの液体が形成する界面の曲率、形状は、液体レンズ3028に供給される駆動電圧によって調整され得る。液体レンズ3028に供給される駆動電圧は第1基板3044及び第2基板3042を通じて伝達され得る。第1基板3044は区別される4つの個別駆動電圧を伝達でき、第2基板3042は1つの共通電圧を伝達できる。第2基板3042と第1基板3044を通じて供給される電圧は、液体レンズ3028の各角に露出される複数の電極3074,3072に印加され得る。第1基板3044と第2基板3042は各角に露出される複数の電極3074,3072と導電性接着剤によって結合され得る。導電性接着剤としては導電性エポキシなどを含み得る。
また、液体レンズ3028は、透明な材質を含む第3プレート3032及び第2プレート3036、及び第3プレート3032と第2プレート3036との間に位置し、既に設定された傾斜面を有する開口領域を含む第1プレート3034を備えることができる。
また、液体レンズ3028は、第3プレート3032、第2プレート3036、及び第1プレート3034の開口領域によって定義されるキャビティ3050(cavity)を有することができる。ここで、キャビティ3050は、異なる性質(例、導電性液体及び非導電性液体)の2つの液体3026,3024が充填され、異なる性質の2つの液体3026,3024の間には界面3030が形成され得る。
また、液体レンズ3028に含まれる2つの液体3026,3024のうち少なくとも一つは導電性を有し、液体レンズ3028は、第1プレート3034の上部及び下部に配置される2つの電極3074,3076、及び導電性を有する液体が接触し得る傾斜面に配置される絶縁層3072をさらに備えることができる。ここで、絶縁層3072は2つの電極3074,3076のうち一つの電極を覆い、他の電極の一部を露出させることにより、導電性液体(例、3026)に電気エネルギーが印加されるようにし得る。
液体レンズ3028に含まれた2電極3074,3076に駆動電圧を伝達するための2つの基板3044,3042が連結され得る。駆動電圧に対応して液体レンズ3028内に形成される界面3030の屈曲、傾斜度などが変わりながら液体レンズ3028の焦点距離が調整され得る。
図26は図20における第1プレート3034を説明する。
図示のように、第1プレート3034は、中心部に傾斜面を有する開口領域を含む。
ここで、第1プレート3034はガラスを含むことができる。実施例によって、第1プレート3034はシリコンを含んでもよい。
また、第1プレート3034は四角形の平面構造を有しているが、実施例によって多角形の平面構造を有してもよい。
図27は、図20における第3プレート3032を説明する。
図示のように、第3プレート3032は透明なガラス層を含むことができる。第3プレート3032の角領域は丸く凹んでいるが、、これは第3プレート3032と接合する第1プレート3034に配置された少なくとも一つの電極を露出させるためである。
一方、実施例によって第3プレート3032は透明なプラスチックを含んでもよい。
また、第3プレート3032は、図26で説明した第1プレート3034に対応する平面積を有することができる。
図25〜図27を参照すると、液体レンズ3028は、導電性液体3026及び非導電性液体3024を収容するキャビティ3050が形成された第1プレート3034、第1プレート3034の上部に配置される第1電極3074、第1プレート3034の下部に配置される第2電極3076、第1電極3074の上部に配置される第2プレート3036、及び第2電極3076の下部に配置される第3プレート3032を備えることができる。
ここで、第1電極3074は少なくとも一つの電極セクターを有し、第2電極3076は2つ以上の電極セクターを有し得る。例えば、第1電極3074は1つの電極セクターを通じて共通電圧が印加され、第2電極3076は4個又は8個の個別駆動電圧がそれぞれの電極セクターを通じて印加され得る。
一方、第2電極3076は第1プレート3036下部から上部まで延長して形成され得る。また、液体レンズ3028は第2電極3076の上部に配置される絶縁層3072をさらに備えることができる。
図28は、図20における第2基板の他の例を説明する。
図示のように、第2基板3042は、一つの共通電圧(例、基準電圧)を印加するための端子を有することができる。第2基板3042は、一つの共通電圧を伝達することから、第1基板3044に比べて、端子の配置される領域が狭く形成され得る。また、液体レンズ3028の角に露出された電極と電気的に連結され得るように露出された電極の形状に対応し、スぺーサ3036に配置された突起3084に対応する形状又は構造を有することができる。また、第2基板3042は軟性回路基板(FPCB)又は金属材質のメタルプレートであってよく、メタルプレートのときはリン青銅を含むことができる。
第2基板3042は、液体レンズと向かい合う領域に配置される第1領域と、第1領域の一側から延長して配置される第2領域とを有することができる。第2領域は第1領域と同一平面に図示されているが、液体レンズモジュールをセンサー基板と電気的に連結する際、第2領域が第1領域に対して曲がって傾いた状態で配置され得る。第1領域は液体レンズの上面又は下面と対面し、第2領域は液体レンズの側面と対面するように配置され得る。
第1領域は、角に配置され、液体レンズの第2電極3074と電気的に接触する第1−1領域3042a〜3042dと、これらの角を連結する辺に該当する第1−2領域とを有し、第1−2領域には絶縁層3043がコーティングなどの方法で配置され得る。第1−1領域3042a〜3042dを伝導領域といい、第1−2領域を絶縁領域ということができる。そして、伝導領域のうち少なくとも一部は第2電極と対面して電気的に連結され、絶縁領域は第2電極と対面しなくてよい。
第2基板に配置される絶縁層3043はシールド缶などのカバー3062により、外部から流入し得るノイズ信号(電圧など)から液体レンズを保護することができる。第1−2領域は絶縁層3043によって液体レンズの第2電極と電気的に分離され得る。第2基板3042に具備された絶縁層3043を後述する液体レンズ内の第2絶縁層3072と区別して、第1絶縁層3043ということもできる。
第2領域は、末端の第2−1領域3042e、及び前記第1領域と第2−1領域3042eとを連結する第2−2領域を有することができる。第2−2領域には第1−2領域の絶縁層3043が配置され得る。
第1領域と第2領域との間において第2基板3042の幅が狭い領域が設けられるが、下部のセンサー基板などと連結する際に第2領域を容易に曲げるためである。
第2基板3042の第1領域は四角形状の平面構造を有し、横方向の2個の辺と縦方向の2個の辺を有する。第2基板3042の第1領域は、中央の開口領域と、周りの四角形状の閉曲面構造を有することができる。
縦方向の2個の辺、すなわち、前記のガイド壁3086A,3086Bと向かい合う第2基板3042の2個の辺の長さW11,W12よりも、横方向の2個の辺、すなわち、他の1対の辺の長さW21,W22がそれぞれ大きくてよい。
ここで、長さW11,W21は辺の外側領域の長さであり、長さW12,W22は辺の内側領域の長さであってよい。そして、長さW11〜W22は、第2基板3042の第1領域が角を丸くしておらず、四角形の構造を有すると仮定したうえでの長さである。
例えば、長さW11,W21はそれぞれ7.10mmと6.20mmで、長さW12,W22はそれぞれ7.50mmと6.70mmであり、0.02mm以内の公差を有し得る。
第2基板3042の第1領域は、前記の四角形の平面構造の角領域においてラウンド領域を有し得る。ラウンド領域は第1−1領域と重なり、前記第1絶縁層3043が配置されない領域であってよい。ラウンド領域の外側領域は第1曲率半径R1を有し、内側領域は相対的に大きい第2曲率半径R2を有することができる。第1曲率半径R1は、例えば0.60mmであり、第2曲率半径R2は0.75mmであってよい。第1及び第2曲率半径R1,R2はそれぞれ0.02mmの公差を有し得る。
メタルプレート又は第2基板3042において上述した伝導領域及び絶縁領域は第1面に配置され、前記第1面と反対方向の第2面は、全体が絶縁領域であってよい。
図29はカメラモジュールの第4実施例を示す図である。
本実施例に係るカメラモジュールは、レンズアセンブリ4000及び制御回路4920を備えることができる。
レンズアセンブリ4000は、固体レンズと液体レンズを備えることができる。固体レンズは液体レンズの上部又は下部に配置され得る。レンズアセンブリはホルダーをさらに備え、固体レンズ及び液体レンズをホルダーの内部に配置させることができる。例えば、レンズアセンブリ4000はホルダー4500の内部に、上部から下部の方向に第1レンズ部4100と液体レンズ4300と第2レンズ部4400が配置される。液体レンズ4300に駆動電圧を供給する連結基板4380の端子4385が回路基板4800の端子4810と連結され得る。ホルダー4500などはベース4700上に配置され、ホルダー4500の側面をカバー4600が覆って配置され得る。ベース4700及びカバー4600のうち少なくとも一つは省略されてもよい。
同図のレンズアセンブリ4000の構造は一例に過ぎず、カメラ装置に要求される仕様によってレンズアセンブリ4000の構造は変更してもよい。例えば、第1レンズ部4100又は第2レンズ部4400の一つが省略されてもよい。
制御回路4920は液体レンズに駆動電圧を供給することができる。カメラモジュールはコネクター4930をさらに備えることができ、コネクター4950は制御回路4920を外部の電源やその他の装置と電気的に連結させることができる。コネクター2950は制御回路4920と連結部4950によって電気的に連結され得る。
制御回路4920の構成は、カメラモジュールに要求される仕様によって個別に設計され得る。特に、レンズアセンブリ4000に印加される動作電圧の大きさを減らすために、制御回路4920を一つのチップ(single chip)にすることができる。これにより、携帯用装置に搭載されるカメラ装置の大きさをさらに減らすことができる。
レンズアセンブリ4000は液体レンズ及び/又は固体レンズを備えることができる。液体レンズは導電性液体及び非導電性液体を含むことができ、共通端子及び複数の個別端子を有することができ、共通端子と個別端子との間に印加される駆動電圧に対応して前記導電性液体及び非導電性液体が形成する界面の形状が変更され、焦点距離が変更され得る。
第1レンズ部4100はレンズアセンブリ4000の前方に配置され、レンズアセンブリ4000の外部から光が入射する領域であり得る。第1レンズ部4100は少なくとも一つのレンズで構成されてもよく、又は2個以上の複数のレンズが中心軸を基準に整列して光学系を形成してもよい。ここで、中心軸は光学系の光軸(Optical axis)と同一であってよい。
第1レンズ部4100は2個のレンズからなり得るが、必ずしもこれに限定しない。
第1レンズ部4200、第2レンズ部4400及び液体レンズ4300は、ホルダー4500の内部に形成された貫通ホールに装着され得る。そして、第1及び第2レンズ部4100,4400を液体レンズ4300と区別するために第1及び第2固体レンズ部又は第1及び第2光学レンズ部といってもよく、ガラス系又はプラスチック系の材料で構成することができる。
第1レンズ部4100の前面には露出レンズ(図示せず)が設けられてもよく、露出レンズの前方にはカバーガラス(cover glass)(図示せず)が配置され得る。露出レンズはホルダー4500の外部に突出して外部に露出され、表面が損傷することがある。仮に、レンズの表面が損傷する場合、カメラモジュールで撮影されるイメージの画質が低下し得る。したがって、露出レンズの表面損傷を防止、抑制するために、カバーガラスを配置したり、コーティング層を形成したり、又は露出レンズを表面損傷を防止するための耐摩耗性材質で構成する方法などを適用することができる。
液体レンズ4300は第1レンズ部4100の下に配置され、第2レンズ部4400は液体レンズ4300の下に配置され得る。外部から第1レンズ部4100に入射する光は液体レンズ4300を通過して第2レンズ部4400に入射し得る。第2レンズ部4400は第1レンズ部4100と離隔して配置され得る。
第2レンズ部4400は少なくとも一つのレンズで構成され、2つ以上の複数のレンズが含まれる場合、中心軸又は光軸を基準に整列して光学系を形成することができる。
液体レンズ4300は第1レンズ部4100及び第2レンズ部4400と同様に、中心軸を基準に整列し得る。液体レンズ4300の構成は、図30A及び図30Bを参照して後述する。
液体レンズ4300の第1及び第2接触電極(図30Bの4356,4346)が、ホルダー4500の外部に露出された連結基板4380の端子4385と電気的に連結され得る。そして、連結基板4380は例えば軟性回路基板(Flexible printed corcuit board)でよく、端子4385は、連結基板4380の外部の絶縁層が除去されて内部の導電層が露出される領域であってよい。
回路基板4800はベース4700の下又はホルダー4500の下に配置され、回路基板4800の一部領域で端子4810が露出され得る。
そして、図示してはいないが、第2レンズ部4400の下にはイメージセンサーなどの受光素子が配置され得る。受光素子は上述した回路基板4800と共にセンサー基板を構成することができる。
図30A及び図30Bは、図29のカメラモジュールにおける液体レンズを示す図である。液体レンズ4300は、液体、第1プレート及び電極を備えることができる。液体は、導電性の第1液体4340と非導電性の第2液体4350を含むことができる。第1プレート4310は、液体が配置されるキャビティ(cavity)を含むことができる。第1プレートの上又は下には電極が配置され得る。例えば、第1プレートの下に第1電極4345が配置され、第1プレートの上には第2電極4355が配置され得る。第1プレートの上又は下には第2プレート又は第3プレートが配置され得る。例えば、第1電極の下に第3プレートが配置され、第2電極の上に第2プレートが配置され得る。第2プレート又は第3プレートの少なくとも一つは省略されてもよい。
第1プレート4310は第2プレート4320と第3プレート4330との間に配置され、既に設定された傾斜面(例えば、約55〜65°又は50〜70°の角度を有する傾斜面)を有する上下の開口部を含むことができる。上述した傾斜面、第2プレート4320と接触する第1開口部、及び第3プレート4330と接触する第2開口部で囲まれた領域を「キャビティ(cavity)」といえる。
実施例において、第1開口部の大きさO1より第2開口部の大きさO2を大きくし得る。さらにいうと、O2/O1は1.1より大きく、1.6より小さくできる。O2/O1が1.1以下の場合、液体の量が不足してOIS駆動範囲が縮小され、駆動電圧が上昇することがあり、1.6以上の場合、液体レンズの厚さが増加し、液体レンズモジュールの高さが増加することがある。
ここで、開口部の大きさは、水平方向の断面積を意味するか、又は開口部の断面が円形の場合は半径を、正方形の場合は対角線の長さを意味することができる。
第1プレート4310は、第1及び第2液体4340,4350を収容する構造物である。第2プレート4320及び第3プレート4330は光が通過する領域を含んでおり、透光性材料で構成し、例えばガラス(glass)で構成することができ、工程の便宜上、第2プレート4320と第3プレート4330は同じ材料で形成することができる。
また、第1プレート4310は透明な材料で構成されてもよく、光がよく透過しないように不純物を含んでもよい。
第2プレート4320は、第1レンズ部4100からの光が前記のキャビティ内に進行する際に入射する構成であり、第3プレート4330は、上述したキャビティを通過した光が第2レンズ部4400に進行する際に通過する構成である。
上述したキャビティには異なる性質の第1液体4340と第2液体4350を充填することができ、第1液体4340と第2液体4350との間には界面が形成され得る。第1液体4340と第2液体4350とがなす界面は、屈曲、傾斜度などが変化し得る。
第2液体4350はオイル(oil)であってよく、例えばフェニル(phenyl)系のシリコンオイルであってよい。
第2液体4350は例えば、エチレングリコール(ethylene glycol)と臭化ナトリウム(NaBr)とが混合して形成され得る。
第1液体4340及び第2液体4350には殺菌剤及び酸化防止剤の少なくとも一つがそれぞれ含まれ得る。殺菌剤は、フェニル系酸化防止剤又はリン(P)系酸化防止剤であってよい。そして、殺菌剤は、アルコール系、アルデヒド系及びフェノール系のいずれか一つの殺菌剤であってよい。
第1電極4345は第1プレート4310の下部面の一部領域に配置され、第1液体4340と直接に接触し得る。第2電極4355は第1電極4345と離隔して配置され、第1プレート4310の上部面、側面及び下部面に配置され得る。
第1プレート4310の内側面はキャビティの側壁iをなすことができる。第1液体4340又は第2液体4350と第2電極4355との間には絶縁層4360が配置され得る。第1液体の一部と第1電極4345の一部とが接触し得る。第1電極4345と第2電極4355は、第1液体4340と第2液体4350との境界面を制御するために、外部の回路基板から受信される電気信号を印加することができる。
第1電極4345及び第2電極4355は導電性材料で構成され、例えば金属からなり、詳しくはクロム(Cr)を含むことができる。クロミウム(chromium)又はクロム(Chrom)は、銀色の光沢がする硬い遷移金属であり、壊れやすく、変色しにくく、融点が高い。
そして、クロミウムを含む合金は、腐食に強く、硬いため、他の金属と合金した形態で使用でき、特に、クロム(Cr)は腐食と変色が少ないため、キャビティを満たす導電性液体にも強い特徴がある。
絶縁層4360はキャビティの上部領域において、第2プレート4320の下部面の一部と、キャビティの側壁をなす第2電極4355の一部を覆って配置され得る。また、絶縁層4360は第1プレート4310の下部面において、第2電極4355の一部、第1プレート4310及び第1電極4345を覆って配置され得る。絶縁層4360は、例えばパリレンC(parylene C)コーティング剤によって具現でき、白色染料をさらに含んでもよい。白色染料はキャビティの側壁iをなす絶縁層4360で光が反射される頻度を増加させることができる。
図示のように第2液体4350と第2プレート4320との間には絶縁層4360が配置され得る。第1液体4340は第3プレート4330と直接に接触し得る。
第2プレート4320と第3プレート4330の縁は四角形状でよいが、必ずしもこれに限定しない。
第2電極4355は第2プレート4320の縁の少なくとも一つの領域から露出され、第1電極4345は第3プレート4330の縁の少なくとも一つの領域から露出され得る。
そして、第2プレート4320の外側の領域において第2電極4355上には第2接触電極4356が配置され、第3プレート4300の外側の領域において第1電極4345上には第1接触電極4346が配置され得る。第1及び第2接触電極4346,4356は、上述した連結基板4380の一部分であってよい。
図示してはいないが、第2電極4355と第2接触電極4356との間には導電性エポキシが配置され、第1電極4345と第1接触電極4346との間にも導電性エポキシが配置され得る。また、第2接触電極4356と第1接触電極4346は、第2電極4355及び第1電極4345にそれぞれ一体形に具備されてもよい。
図31は、図29のカメラモジュールにおけるレンズアセンブリの配置を示す図である。以下、図31を参照してカメラモジュールにおけるレンズアセンブリの配置を説明する。
上記の第1レンズ部4100は、第1及び第2レンズ4110,4120からなり、第2レンズ部4400は第4、第5及び第6レンズ4410,4420,4430からなり、液体レンズ4300は第3レンズに該当し得る。
以下でいう「物体側面」とは、光軸を基準にして物体(object)又は被写体方向のレンズの面を意味し、「上側面」とは、光軸を基準にして像(image)が結ばれるセンサー方向のレンズの面を意味する。
また、本発明においてレンズの「+パワー」は、平行光を収束する収束レンズを意味し、レンズの「−パワー」は、平行光を発散させる発散レンズを意味する。
レンズアセンブリは、物体側(object side)から像側(image side)に配置される第1レンズ〜第6レンズ4110,4120,4300,4410,4420,4430を有し、フィルター4450、カバーガラス(図示せず)、及び受光素子4480をさらに有することができる。
フィルター4450は、赤外線遮断フィルター(Infrared Ray Cut Filter)などの平板状の光学部材が配置され、カバーガラスは光学部材、例えば撮像面保護用カバーガラスでよく、受光素子4480は印刷回路基板(図示せず)上に積層されるイメージセンサー(image sensor)であってよい。
受光素子4480はイメージセンサーであってよく、イメージセンサーの単位ピクセルの横及び/又は縦の長さは2μm(マイクロメートル)以下であってよい。上述した実施例と後述する実施例は、画素及び/又は画素数の高いカメラモジュールに適用され得る撮像レンズを提供することができ、上述したカメラモジュールは画素及び/又は画素数の高いイメージセンサー又は受光素子を有することができ、この場合、単位ピクセルの横及び/又は縦の長さは2μm以下であり得る。
‘S11’は第1レンズ4110の物体側面、‘S12’は第1レンズ4110の像側面、‘S21’は第2レンズ4120の物体側面、‘S22’は第2レンズ4120の像側面、‘S31’は第3レンズ4300の物体側面、‘S32’は第3レンズ4300の像側面、‘S41’は第4レンズ4410の物体側面、‘S42’は第4レンズ4410の像側面、‘S51’は第5レンズ4420の物体側面、‘S52’は第5レンズ4420の像側面、‘S61’は第6レンズ4430の物体側面、‘S62’は第6レンズ4430の像側面であってよい。第3レンズ4130が絞り(stop)として作用してもよく、又は別の絞りが、例えば第1レンズ4110の前面に配置されたり、第1レンズ4110と第2レンズ4120との間に配置されてもよい。
そして、第1レンズ4110と第2レンズ4120との間には第1スぺーサ4115が配置され、第5レンズ4420と第6レンズ4430との間には第2スぺーサ4425が配置され得る。そして、第4レンズ4410と第5レンズ4420との間にも第3スぺーサ4415が配置されてもよい。
レンズの間に配置されるスぺーサのうち少なくとも一つは絞りの役目を有してもよい。第4レンズ〜第6レンズ4410,4420,4430の縁にホルダー4500が配置されてもよく、第1レンズ〜第3レンズの縁にホルダー4500が配置されてもよい。ホルダー4500は第1レンズ〜第6レンズの全部を収容してもよい。
第1レンズ4110は正の屈折力を有し、第2レンズ4120は負の屈折力を有し、第3レンズ、すなわち液体レンズ4300は電圧印加によって焦点距離が変化し、第4レンズ4410は正の屈折力又は負の屈折力を有し、物体側方向の第1面S41が凸になっており、第5レンズ4420は正の屈折力を有し、第6レンズ4430は負の屈折力を有することができる。
レンズアセンブリは下記の式1を満たすことができる。
<式1>
0.75<f1/F<1.2
ここで、f1は第1レンズ4110の有効焦点距離であり、Fは光学系、すなわち第1レンズ〜第6レンズ全体の有効焦点距離である。焦点距離は、物体側から平行光がレンズなどの光学系に入射した後、レンズから像が結ばれる地点までの距離を意味する。
レンズアセンブリは下記の式2を満たすことができる。
<式2>
1.2<TTL/F<1.5
ここで、TTLは、第1レンズ4110の物体側方向の第1面S11から像(image)までの距離である。
レンズアセンブリは下記の式3を満たすことができる。
<式3>
N4d<1.6
ここで、N4dは第4レンズ4410のd−ライン(587.6nm)での屈折率である。
レンズアセンブリは下記の式4を満たすことができる。
<式4>
20<v4d<30
ここで、v4dは、第4レンズ4410のd−ライン(587.6nm)でのアッべ数である。d−ラインでのアッべ数は(nd−1)/(nF−nC)と表すことができ、nFは486.1nmで媒質の屈折率であり、nCは656.3nmでの媒質の屈折率であり、ndは587.6nmで媒質の屈折率であり、ここで、媒質は第4レンズ4410の材料を意味する。表1は、レンズアセンブリ4000をなす各レンズの特性を表す。
f1〜f6は第1レンズ〜第6レンズ4110〜4430の焦点距離であり得る。第1レンズ4110と第2レンズ4120はガラス(glass)又はプラスチック(plastic)からなり、第4レンズ〜第6レンズ4410〜4430はプラスチックからなり得る。
第1レンズ部4100の像側方向の第2面S22から第2レンズ部4400の物体側方向の第1面S41までの距離Dは一定であり得る。そして、第1レンズ部4100の像側方向の第2面S22から第2レンズ部4400の物体側方向の第1面S41までの距離Dと、液体レンズ4300の厚さt3は式5を満たすことができる。液体レンズ4300の厚さt3は、光軸上で第2プレートの前面から第3プレートの後面までの距離であってよい。
<式5>
1.8<D/T<2.1
ここで、D/Tが1.8以下であれば、光学系が必要とするOIS補償角を満たせないことがあり、2.1以上であれば、光学系の中心部に対比して周辺部の明るさが暗いため、撮像用カメラとして使用できない。
表2は、レンズアセンブリ4000の一実施例をなす各レンズの光学的特性を表す。表2は、液体レンズ内で導電性液体と非導電性液体との界面がフラット(flat)な場合である。ここで、S31は、液体レンズ内の第2プレート4320の物体側方向の表面であり、S32は、液体レンズ内の第2液体4350の物体側方向の表面であり、S33は、第1液体4340と第2液体4350との界面であり、S34は、第1液体の像側方向の表面であり、S35は第3プレート4330の像側方向の表面である。
本実施例においてEFL(有効焦点距離)は3.95mmであってよい。そして、f1/Fは式1の範囲を満たし、詳しくは、1.04より大きく1.105より小さくてよい。また、TTL/Fは式2の範囲を満たし、詳しくは、1.38より大きく1.46より小さくてよい。
表2は、第1レンズ4110の厚さが0.49mmであり、第1レンズ4110から絞り(図示せず)までの距離が0.01mmであり、絞りの厚さが0.01mmであり、第2レンズ4120の厚さが0.20mmであり、第2レンズ4120から液体レンズ4300までの距離が0.24mmであり、液体レンズ4300内で第2プレート4320の厚さが0.1mmであり、第2液体4350の光軸での厚さが0.295mmであり、第1液体4340の光軸での厚さが0.367mmであり、第3プレート4330の厚さが0.62mmであり、液体レンズ4300と第4レンズ4410との距離が0.62mmであり、第4レンズ4410の厚さが0.344mmであり、第4レンズ4410から第5レンズ4420までの距離が0.289mmであり、第5レンズ4420の厚さが0.569mmであり、第5レンズ4420から第6レンズ4430までの距離が0.429mmであり、第6レンズ4430の厚さが0.381mmであり、第6レンズ4430からフィルター4450までの距離が0.3mmであり、フィルター4450の厚さが0.21mmであり、フィルター4450から受光素子4480までの距離が0.236mmであることを表す。
第1レンズ4110の第2面S12は、曲率半径は無限大(Infinity)であって平面を示すが、実際に非球面形状を含み得る。
表2は、液体レンズ内の導電性液体と非導電性液体との界面がフラットな場合であり、仮に上記の界面がイメージセンサーの方向に膨らんでいる場合に、表2のレンズアセンブリ4000をなす各レンズの光学的特性が一部変わる。すなわち、表2がレンズアセンブリ4000から無限大の距離に物体が配置されたと仮定した場合であり、以下は、物体がレンズアセンブリ4000から100mmの距離に配置された場合の数値である。
例えば、第1液体4340と第2液体4350との界面S33の曲率半径が−6.9mmであり、S32とS33の距離が0.355mmであり、S33とS34の距離が0.307mmであってよい。このとき、有効焦点距離(EFL)は3.16mmであって、第1及び第2液体の界面がフラットな場合と異なり得る。そして、絶縁層4360の厚さは数マイクロメートル(μm)程度であってよい。
表3は、レンズアセンブリ4000の他の実施例をなす各レンズの光学的特性を表す。表3は、液体レンズ内で導電性液体と非導電性液体との界面がフラット(flat)な場合である。
本実施例でEFL(有効焦点距離)は3.78mmであってよい。そして、f1/Fは式1の範囲を満たし、詳細には、0.82より大きく0.89より小さくてよい。また、TTL/Fは式2の範囲を満たし、詳細には、1.21より大きく1.30より小さくてよい。
表3は、液体レンズ内の導電性液体と非導電性液体との界面がフラットな場合であり、仮に前記の界面がイメージセンサー方向に膨らんでいる場合に、表3のレンズアセンブリ4000をなす各レンズの光学的特性が一部変わる。すなわち、表3がレンズアセンブリ4000から無限大の距離に物体が配置されたと仮定した場合であり、以下は物体がレンズアセンブリ4000から100mmの距離に配置された場合の数値である。
例えば、第1液体4340と第2液体4350との界面S33の曲率半径が−5.75mmであり、S32とS33の距離が0.355mmであり、S33とS34の距離が0.307mmであってよい。このとき、有効焦点距離(EFL)は3.54mmであって、第1及び第2液体との界面がフラットな場合と異なり得る。
表4は、レンズアセンブリ4000の更に他の実施例をなす各レンズの光学的特性を表す。表4は、液体レンズ内で導電性液体と非導電性液体との界面がフラット(flat)な場合である。
本実施例においてEFL(有効焦点距離)は3.95mmであってよい。そして、f1/Fは式1の範囲を満たし、詳細には、0.8より大きく0.86より小さくてよい。また、TTL/Fは式2の範囲を満たし、詳細には、1.21より大きく1.30より小さくてよい。
表4は、液体レンズ内の導電性液体と非導電性液体との界面がフラットな場合であり、仮に前記の界面がイメージセンサー方向に膨らんでいる場合に、表4のレンズアセンブリ4000をなす各レンズの光学的特性が一部変わる。すなわち、表4がレンズアセンブリ4000から無限大の距離に物体が配置されたと仮定した場合であり、以下は物体がレンズアセンブリ4000から100mmの距離に配置された場合の数値である。
例えば、第1液体4340と第2液体4350との界面S33の曲率半径が−6.15mmであり、S32とS33の距離が0.221mmであり、S33とS34の距離が0.229mmであってよい。このとき、有効焦点距離(EFL)は3.69mmであって、第1及び第2液体の界面がフラットな場合と異なり得る。
表5は、液体レンズモジュールにおいて物体との距離による焦点距離の変化などを表すものであり、図4は、図1のカメラモジュールの焦点距離と物体との距離との関係を示す図であり、図5は、図1のカメラモジュール内の液体レンズの焦点距離とジオプターとの関係を示す図である。
物体との距離は、第1レンズの前面S11から物体との最短距離であり、曲率(radius)は、液体レンズ内の第1及び第2液体間の界面の曲率であり、ジオプターと焦点距離は、液体レンズのジオプターと焦点距離であってよい。
実施例に係る液体レンズを有するレンズアセンブリは、第1レンズの前面S11から第6レンズの後面S62までの距離が固定され、内部の液体レンズの焦点距離とジオプターなどが可変するので、レンズアセンブリ内のレンズを移動させなくてもAFが可能である。
上述した撮像レンズが含まれたカメラモジュールは、デジタルカメラ、スマートフォン、ノートパソコン及びタブレット(tablet)PCなどの様々なデジタル機器(digital device)に内蔵され、特に、モバイル機器に内蔵されて高性能、超薄型のズームレンズを具現することができる。
図34は、5つの比較例において中心フィールド(0.0F)と周辺フィールド(0.8F)でのMTFを示す図であり、表6は、5つの比較例においてチルティング角度の変化と第1及び第2レンズ部のパワー(屈折力)分布を表す。
図34及び表6から、第1及び第2レンズ部のパワー分布が類似しているほど、液体レンズ内の界面のチルティングによるMTF低下が小さくなり、また第2レンズ部のパワーが大きくなるほど(すなわち、焦点距離が短くなるほど)、液体レンズ内の界面のチルティング角度が小さくなり得る。
このとき、第2レンズ部の焦点距離は第1レンズ部の焦点距離の1.4倍より大きく、3.25倍より小さくてよい。
表7は、レンズアセンブリ4000の上記の比較例1をなす各レンズの光学的特性を表す。
表7は、液体レンズ内で導電性液体と非導電性液体との界面がフラット(flat)な場合である。
ここで、S31は、液体レンズの第2プレート4320の物体側方向の表面であり、S32は、液体レンズの第3プレート4330の像側方向の表面である。
表2は、第1レンズ4110の厚さが0.62mmであり、第1レンズ4110から絞り(図示せず)までの距離が0.03mmであり、絞りの厚さが0.01mmであり、第2レンズ4120の厚さが0.22mmであり、第2レンズ4120から液体レンズ4300までの距離が0.27mmであり、液体レンズ4300の厚さが0.78mmであり、液体レンズ4300と第3レンズ4410の距離が0.10mmであり、第3レンズ4410の厚さが0.39mmであり、第3レンズ4410から第4レンズ4420までの距離が0.24mmであり、第4レンズ4420の厚さが0.58mmであり、第4レンズ4420から第5レンズ4430までの距離が0.47mmであり、第5レンズ4430の厚さが0.36mmであり、第5レンズ4430からフィルター4450までの距離が0.08mmであり、フィルター4450の厚さが0.11mmであり、フィルター4450から受光素子4480までの距離が0.49mmであることを表す。
第1レンズ4110の第2面S12は曲率半径は無限大(Infinity)であって、平面を示すが、実際に非球面形状を含み得る。そして、第1レンズ〜第5レンズ4110〜4430はプラスチックからなり得る。
表8は、レンズアセンブリ4000の上記の比較例2をなす各レンズの光学的特性を表す。表8は、液体レンズ内で導電性液体と非導電性液体との界面がフラット(flat)な場合である。
表8は、第1レンズ4110の厚さが0.47mmであり、第1レンズ4110から絞り(図示せず)までの距離が0.01mmであり、絞りの厚さが0.01mmであり、第2レンズ4120の厚さが0.22mmであり、第2レンズ4120から液体レンズ4300までの距離が0.20mmであり、液体レンズ4300の厚さが0.78mmであり、液体レンズ4300と第3レンズ4410の距離が0.09mmであり、第3レンズ4410の厚さが0.49mmであり、第3レンズ4410から第4レンズ4420までの距離が0.16mmであり、第4レンズ4420の厚さが0.53mmであり、第4レンズ4420から第5レンズ4430までの距離が0.72mmであり、第5レンズ4430の厚さが0.38mmであり、第5レンズ4430からフィルター4450までの距離が0.08mmであり、フィルター4450の厚さが0.11mmであり、フィルター4450から受光素子4480までの距離が0.49mmであることを表す。
第1レンズ4110の第2面S12は、曲率半径は無限大(Infinity)であって、平面を示すが、実際に非球面形状を含み得る。そして、第1レンズ〜第5レンズ4110〜4430はプラスチックからなり得る。
表9は、レンズアセンブリ4000の上記の比較例3をなす各レンズの光学的特性を表す。表9は、液体レンズ内で導電性液体と非導電性液体との界面がフラット(flat)な場合である。
表9は、第1レンズ4110の厚さが0.48mmであり、第1レンズ4110から絞り(図示せず)までの距離が0.11mmであり、絞りの厚さが0.04mmであり、第2レンズ4120の厚さが0.21mmであり、第2レンズ4120から液体レンズ4300までの距離が0.15mmであり、液体レンズ4300の厚さが0.78mmであり、液体レンズ4300と第3レンズ4410の距離が0.13mmであり、第3レンズ4410の厚さが0.59mmであり、第3レンズ4410から第4レンズ4420までの距離が0.17mmであり、第4レンズ4420の厚さが0.52mmであり、第4レンズ4420から第5レンズ4430までの距離が0.59mmであり、第5レンズ4430の厚さが0.39mmであり、第5レンズ4430からフィルター4450までの距離が0.08mmであり、フィルター4450の厚さが0.11mmであり、フィルター4450から受光素子4480までの距離が0.49mmであることを表す。
第1レンズ4110の第2面S12は、曲率半径は無限大(Infinity)であって、平面を示すか、実際に非球面形状を含み得る。そして、第1レンズ〜第5レンズ4110〜4430はプラスチックからなり得る。
本実施例に係るレンズアセンブリにおいて液体レンズ4300を用いたOIS具現時に、液体レンズ内の第1及び第2液体との界面のチルティング(tilting)角度を調節してOISを具現でき、この時、OIS補償角度によって中心フィールドと周辺フィールド、例えば0.0Fと0.8FでMTF(Modulation Transfer Function;解像度)低下が発生することがある。したがって、液体レンズのOIS具現においてMTF低下が相対的に小さいレンズアセンブリを使用しようとする。
第1レンズ4110は正の屈折力を有し、第2レンズ4120は負の屈折力を有し、液体レンズ4300は電圧印加によって焦点距離が変わり、第3レンズ4410は正の屈折力又は負の屈折力を有し、物体側方向の第1面S41が凸であり、第4レンズ4420は正の屈折力を有し、第5レンズ4430は負の屈折力を有することができる。
本実施例において、チルティング角度は6.48°であり、第1及び第2レンズ部のパワー分布はそれぞれ7.80と5.87であり、全体レンズアセンブリのパワー分布は3.34であり、第1レンズ部のパワーに対する第2レンズ部のパワーは約0.75である。
レンズアセンブリは下記の式1を満たすことができる。
<式1>
0.5<f1G/F<0.65
ここで、f1Gは第1レンズ部の有効焦点距離であり、Fは光学系、すなわちレンズアセンブリ全体の有効焦点距離である。
レンズアセンブリは下記の式2を満たすことができる。
<式2>
0.7<TTL/F<0.9
ここで、TTLは第1レンズの物体側方向の第1面から像(image)までの距離である。
レンズアセンブリは下記の式3を満たすことができる。
<式3>
0.3<Ta/f2G<1.1
ここで、Taは液体レンズ内の第1液体と第2液体との界面のチルティング(tilting)角度であり、f2Gは前記第2レンズ部の有効焦点距離である。
レンズアセンブリは下記の式4を満たすことができる。
<式4>
│f1│<│f4│<│f5│
ここで、│f1│は第1レンズの焦点距離の絶対値であり、│f4│は第4レンズの焦点距離の絶対値であり、│f5│は第5レンズの焦点距離の絶対値である。
そして、第1レンズ部4100の像側方向の第2面S22から第2レンズ部4400の物体側方向の第1面S41までの距離Dは一定であり得る。
表10は、実施例に係るレンズアセンブリ4000をなす各レンズの光学的特性を表す。表10は、液体レンズ内で導電性液体と非導電性液体の界面がフラット(flat)な場合である。
表10は、第1レンズ4110の厚さが0.44mmであり、第1レンズ4110から絞り(図示せず)までの距離が0.02mmであり、絞りの厚さが0.01mmであり、第2レンズ4120の厚さが0.21mmであり、第2レンズ4120から液体レンズ4300までの距離が0.17mmであり、液体レンズ4300の厚さが0.78mmであり、液体レンズ4300と第3レンズ4410の距離が0.13mmであり、第3レンズ4410の厚さが0.55mmであり、第3レンズ4410から第4レンズ4420までの距離が0.14mmであり、第4レンズ4420の厚さが0.56mmであり、第4レンズ4420から第5レンズ4430までの距離が0.75mmであり、第5レンズ4430の厚さが0.36mmであり、第5レンズ4430からフィルター4450までの距離が0.16mmであり、フィルター4450の厚さが0.11mmであり、フィルター4450から受光素子4480までの距離が0.46mmであることを表す。
第1レンズ4110の第2面S12は、曲率半径は無限大(Infinity)であって、平面を示すが、実際に非球面形状を含み得る。そして、第1レンズ〜第5レンズ4110〜4430はプラスチックからなり得る。
図35は、比較例2において受光素子に結ばれる像(image)を示すが、上下において光が一点に収束しない。これは、液体レンズを用いてOISを具現することから、界面のチルティングによって上下のフィールドで領域間の光路長(optical path length)の差による解像力低下が発生するためである。
図36は、実施例において受光素子に結ばれる像を示すが、上下においてそれぞれ光が一点に収束している。これは、上下側のフィールド(field)を全て考慮して最適化し、表5などの実施例のようにレンズアセンブリを設計し、2群のパワーが相対的に強くなるためである。
図37は、5つの比較例と第5実施例において中心フィールド(0.0F)と周辺フィールド(+0.8F,−0.8F)でのMTFを示す図である。図示のように、実施例(case 6)によるレンズアセンブリを使用した場合、中心フィールドと周辺フィールドでMTF差が少ないことが分かる。
実施例に係る液体レンズを有するレンズアセンブリは、第1レンズの前面S11から第5レンズの後面S62までの距離が固定され、内部の液体レンズの焦点距離とジオプターなどが可変するので、レンズアセンブリ内のレンズを移動させなくてもAFが可能である。
上述した撮像レンズが含まれたカメラモジュールは、デジタルカメラ、スマートフォン、ノートパソコン及びタブレット(tablet)PCなどの様々なデジタル機器(digital device)に内蔵され、特に、モバイル機器に内蔵されて高性能、超薄型のズームレンズを具現することができる。
以上、実施例を中心に説明してきたが、これは単なる例示で、本発明を限定するものでなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性から逸脱しない範囲で以上に例示されていない様々なの変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施例に具体的に表された各構成要素は変形して実施できるものである。そして、このような変形及び応用に関係する差異点は、添付する請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものとして解釈すべきである。
発明の実施例は、前述した「発明を実施するたの形態」で十分に説明された。
本体は光学機器の外観を形成することができる。本体は一例として直方体の形状を有することができる。ただし、これに制限されるものではない。変形例として本体は、少なくとも一部を丸くした形状を有してもよい。本体はカメラモジュール1000を収容することができる。本体の一面にはディスプレイ部が配置され得る。
カバー部材100は上板120と複数の側板130を有することができる。カバー部材100は、上板120と、上板120の外側から下側に延長される複数の側板130を有することができる。カバー部材100はレンズホルダー200の外側面に位置し得る。カバー部材100はレンズホルダー200の外側面と接して位置し得る。カバー部材100の複数の側板130の下端はレンズホルダー200に装着され得る。カバー部材100の複数の側板130の下端は、レンズホルダー200の下部の段差部250に装着され得る。
第2透過窓211はコア210の最上側に位置し得る。第2透過窓211は円形であってよい。第2透過窓211と上側方向に離隔して第1透過窓110が位置し得る。第2透過窓211の下側には第1レンズ収容孔220が位置し得る。第2透過窓211と第1レンズ収容孔220とが上下方向に連通し得る。第2透過窓211は第1レンズ収容孔220と一体に形成され得る。すなわち、第2透過窓211は第1レンズ収容孔220の一部であってよい。この場合、第2透過窓211から第1レンズ部300の最上側レンズが突出し得る。
液体レンズ400は導電性液体と非導電性液体との界面の曲率を制御してAF機能とOIS機能を行うレンズである。導電性液体及び非導電性液体が収容され、電極と絶縁体が積層してコートされたキャビティ(cavity)に電圧を印加すれば、印加された電圧の強度によって導電性液体と絶縁体でコートされたキャビティの内側面との接触角が変化する電気湿潤(electrowetting)現象が発生する。図1を参照して、電気湿潤(electro wetting)現象をより詳細に説明する。電気的に絶縁された絶縁膜14の上面に導電性液滴40を落とすと、それは、図1に実線で示す球形をなす。絶縁膜14の下の第1電極13と導電性液滴40との間の第2電極15に電圧を印加すれば、図1に点線で示すように導電性液滴40と絶縁膜14の上面との接触角が変化する電気湿潤現象が起きる。なお、電圧が印加される位置を変更すると、電気湿潤現象が発生する位置が変更される。上述した電気湿潤現象によって、液体レンズ400では導電性液体と非導電性液体との界面の曲率が変化し、このような曲率の変化を制御してAF機能及びOIS機能を行うことができる。
コアプレート430は上部プレート420の下部に位置し得る。コアプレート430は上部プレート420と接し得る。コアプレート430は下部プレート440の上部に位置し得る。コアプレート430は下部プレート440と接し得る。コアプレート430の中央にはキャビティ431が形成され得る。キャビティ431には第1液体L1と第2液体L2が収容され得る。コアプレート430にはコアプレート430の中央を貫通するキャビティ431が形成され得る。コアプレート430の表面及びキャビティ431の内側面には電極部aがコートされ得る。コアプレート430の上部には上部電極部が配置され得る。上部電極部は互いに区分された第1〜第4電極部a1,a2,a3,a4を有することができる。キャビティ431の内壁とキャビティ431の内壁からコアプレート430の上部及びコアプレート430の下部に延長された内壁電極部が配置され得る。内壁電極部は互いに区分された第5〜第8電極部a5,a6,a7,a8を有することができる。上部電極部と内壁電極部はコアプレート430の上部(上面)で断絶され得る。キャビティ431の内壁の電極部aに絶縁層bがコートされ得る。また、コアプレート430の上面でキャビティ431の周辺の電極部aに絶縁層bがコートされ得る。コアプレート430は上部基板410と電気的に連結され得る。コアプレート430は下部基板450と電気的に連結され得る。
下部回路基板450aには時計回り方向に、第1下部角451、第2下部角452、第3下部角453及び第4下部角454が位置し得る。下部回路基板450aの第1〜第4下部角451,452,453,454はコアプレート430の角よりも内側に位置し得る。すなわち、下部基板450の角はコアプレート430の角から内側に入って位置し得る。液体レンズ400の挿入時に第1〜第4下部角451,452,453,454と第3レンズ収容孔240の下側内壁及び側壁との摩擦を最小化するためである。その結果、第1〜第4下部角451,452,453,454とコアプレート430との接着が離れて下部回路基板450aが剥離する現象を防止することができる。
図9Aの液体レンズ400は、上部プレート420に上部溝425が形成されており、下部プレート440に下部溝445が形成されている。電極部aは、キャビティ431の内壁とコアプレート430の上面及び下面に配置されている。上部電極部a1,a2,a3,a4はコアプレート430の上面に配置され、コアプレート430の上面のキャビティ431の周りで断絶され得る。内壁電極部a5,a6,a7,a8は、コアプレート430の上面のキャビティ431の周り、キャビティ431の内壁及びコアプレート430の下面に配置され、コアプレート430の上面のキャビティ431の周りで断絶され得る。すなわち、上部電極部a1,a2,a3,a4と内壁電極部a5,a6,a7,a8とがコアプレート430の上面で断絶されて、互いに連結されなくて済む。絶縁層bはコアプレート430のキャビティ431の周りに沿って電極部aに配置され得る。この場合、絶縁層bは上部電極部a1,a2,a3,a4と内壁電極部a5,a6,a7,a8とが断絶された部分を経て配置され得る。また、下部溝445の上面に配置され得る。その結果、絶縁層bは、下面が下部溝445に配置され、下面からキャビティ431の内壁に沿って延長されて内壁電極部a5,a6,a7,a8に配置され、キャビティ431の内壁からコアプレート430の上面に沿って内壁電極部a5,a6,a7,a8を経て上部電極部a1,a2,a3,a4に位置し得る。第2液体L2はキャビティ431の下部に配置されて、絶縁層bの下部に収容され得る。第1液体L1はキャビティ431の上部に配置されて、絶縁層bの上部及び上部溝425に収容され得る。この場合、第2液体L2は上部電極部a1,a2,a3,a4と接し得る。
第2レンズ部500は1つ以上のレンズを有することができる。第2レンズ部500は3つのレンズを有することができる。第2レンズ部500の複数レンズは積層形態で位置し得る。第2レンズ部500は第3レンズ収容孔240に収容され得る。第2レンズ部500のレンズは、レンズの上部は第3レンズ収容孔240の突段部やOリングに接し、下部は下部レンズやOリングに支持されて固定され得る。第2レンズ部500の最上側レンズの上部は液体レンズ400の下部プレート440の下面に接して固定され得る。
ホルダー2018C,2018D,2018E,2018Fの上部には、液体レンズ2028と基板とが連結される接合領域を露出させる少なくとも2個のオープニング(opening)が配置され得る。このとき、2個のオープニングは液体レンズモジュールのレンズ領域の中心を基準に相互反対の側に配置され得る。