JP2020505637A - 液体レンズの駆動電圧印加方法、カメラモジュール及びこのモジュールを含む光学機器 - Google Patents

液体レンズの駆動電圧印加方法、カメラモジュール及びこのモジュールを含む光学機器 Download PDF

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Abstract

【課題】【解決手段】本発明の一実施例による液体レンズは、キャビティ(cavity)に収容されて界面を成す伝導性液体及び非伝導性液体と、前記界面を制御するためのn個の個別電極(nは2以上の整数)及び共通電極とを含み、前記共通電極と前記n個の個別電極のいずれか一つの電極の間に印加される第1駆動電圧は第1サブサイクルと第2サブサイクルを含む単位サイクル単位で制御され、前記第1サブサイクルで前記第1駆動電圧のレベルは第1電圧であり、前記第2サブサイクルで前記第1駆動電圧のレベルは第2電圧であってもよい。【選択図】 図3

Description

本発明は液体レンズの駆動電圧印加方法、液体レンズ、カメラモジュール及び光学機器に関する。より具体的に、本発明は電気エネルギーを用いて焦点距離を調整することができる液体レンズの駆動電圧印加方法、液体レンズ、カメラモジュール及び光学機器に関する。
携帯用装置の使用者は、高解像度を有しながらも大きさが小さくて多様な撮影機能(光学ズーム機能(zoom−in/zoom−out)、オートフォーカシング(Auto−Focusing、AF)機能、手ぶれ補正又は光学式手ぶれ補正(Optical Image Stabilizer、OIS)機能など)を有する光学機器を望んでいる。このような撮影機能は複数のレンズを組み合わせて直接レンズを動かす方法によって具現することができるが、レンズの数を増加させる場合、光学機器の大きさが大きくなることがある。
オートフォーカスと手ぶれ補正の機能は、レンズホルダーに固定されて光軸が整列された複数のレンズモジュールが、光軸方向又は光軸の直角方向に移動するかチルティング(Tilting)することによってなされ、レンズモジュールを駆動させるために別途のレンズ駆動装置を使う。しかし、レンズ駆動装置は電力消耗が高く、これを保護するために、カメラモジュールとは別にカバーガラスを付け加えなければならないから、総厚さが厚くなる。
したがって、両液体間の界面の曲率を電気的に調節してオートフォーカスと手ぶれ補正の機能を行う液体レンズに対する研究が行われている。
本発明は電力消耗を増加させずにオートフォーカシングに対する解像度を高めることができる液体レンズの駆動電圧印加方法、液体レンズ、カメラモジュール及び光学機器を提供するためのものである。
本発明で達成しようとする技術的課題は以上で言及した技術的課題に制限されず、言及しなかった他の技術的課題は下記の記載から実施例が属する技術分野で通常の知識を有する者に明らかに理解可能であろう。
本発明の一実施例によるカメラモジュールは、伝導性液体と非伝導性液体を収容するキャビティが形成された第1プレートと、前記第1プレートに配置され、前記伝導性液体と前記非伝導性液体間の界面を変化させるように外部電源と電気的に連結された電極部と、前記電極部に配置され、前記非伝導性液体の接触を遮断する絶縁部と、前記電極部に印加される電圧を制御する制御部とを含み、前記電極部は、電磁気的に相互作用して前記伝導性液体と前記非伝導性液体間の界面を変化させる第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極は、光軸を中心に時計方向に沿って順次配置される複数の電極セクターを含み、前記制御部は前記複数の電極セクターに対応する複数の電極セクターと共通電極対である駆動電極に印加される電圧を時計方向又は反時計方向にローテートさせるように制御することができる。
実施例によって、前記制御部は、前記複数の駆動電極の少なくとも一つの駆動電極に第1電圧を印加し、残り駆動電極に第1電圧と大きさが違う第2電圧を印加するカメラモジュール。
実施例によって、前記第2電圧は前記第1電圧より高くても良い。
本発明の一実施例による液体レンズの電圧印加方法は、第1〜第n(nは2以上の整数)駆動電極のそれぞれに第1電圧を印加する段階と、前記第1〜第n駆動電極の中でm(mは1以上n−1以下の整数)個の駆動電極に第2電圧を印加し、残りのn−m個の駆動電極には第1電圧を印加する段階と、前記第1〜第n駆動電極のそれぞれに前記第2電圧を印加する段階とを含み、前記第1〜第n駆動電極の中でm個の駆動電極に前記第2電圧を印加し、残りのn−m個の駆動電極には第1電圧を印加する段階は、前記第2電圧で印加されるm個の駆動電圧をローテートさせる段階を含むことができる。
実施例によって、前記第2電圧は前記第1電圧と前記液体レンズに駆動電圧を提供する電圧ドライバーの単位電圧を合算した電圧であってもよい。
実施例によって、前記第1〜第n駆動電圧の中でm個の駆動電圧を前記第2電圧で印加する段階は、前記n個のサブサイクルから構成され、前記n個のサブサイクルの中で隣接したサブサイクルで前記第1〜第n駆動電圧の少なくとも一つの駆動電圧は変更されることができる。
本発明の一実施例による液体レンズは、キャビティ(cavity)に収容されて境界面を成す伝導性液体及び非伝導性液体と、前記境界面を制御するための第1〜第n(nは2以上の整数)駆動電極とを含み、前記第1〜第n駆動電極のそれぞれに印加される第1〜第n駆動電圧は前記n個のサブサイクルを含むサイクル単位で制御され、前記n個のサブサイクルのそれぞれで前記第1〜第n駆動電圧の少なくとも一つの駆動電圧は第1電圧で、m(mは1以上n−1以下の整数)個の駆動電圧は第2電圧でそれぞれ印加され、前記第2電圧で印加されるm個の駆動電圧はローテートされることができる。
実施例によって、前記第2電圧は前記第1電圧と前記液体レンズに駆動電圧を提供する電圧ドライバーの単位電圧を合算した電圧であってもよい。
実施例によって、前記第1〜第n駆動電圧のいずれか一つの駆動電圧は前記m個のサブサイクルで前記第2電圧で印加されることができる。
実施例によって、前記n個のサブサイクルの中で隣接したサブサイクルで前記第1〜第n駆動電圧の少なくとも一つの駆動電圧は変更されることができる。
実施例によって、前記n個のサブサイクルのそれぞれで印加された前記第1〜第n駆動電圧の総和は一定に維持されることができる。
本発明の一実施例による光学機器は、請求項1のカメラモジュールと、映像を出力するディスプレイ部と、前記カメラモジュールに電源を供給するバッテリーと、前記カメラモジュール、ディスプレイ及びバッテリーを実装するハウジングとを含むことができる。
本発明の一実施例による液体レンズは、キャビティ(cavity)に収容されて界面を成す伝導性液体及び非伝導性液体と、前記界面を制御するためのn個の個別電極(nは2以上の整数)及び共通電極とを含み、前記共通電極と前記n個の個別電極のいずれか一つの電極の間に印加される第1駆動電圧は第1サブサイクル及び第2サブサイクルを含む単位サイクル単位で制御され、前記第1サブサイクルで前記第1駆動電圧のレベルは第1電圧であってもよく、前記第2サブサイクルで前記第1駆動電圧のレベルは第2電圧であってもよい。
実施例によって、前記第1サブサイクルの個数と前記第2サブサイクルの個数の和はX(Xは2以上の整数)であってもよい。
実施例によって、一つの単位サイクル内で、前記サブサイクルのそれぞれは、前記n個の個別電極のそれぞれと前記共通電極間の駆動電圧の総和が一定に維持されることができる。
実施例によって、一つの単位サイクル内で、前記X個のサブサイクルの中で前記第2サブサイクルの個数がYであれば、前記単位サイクルでの平均駆動電圧は次の式を満たすことができる。
単位サイクルでの平均駆動電圧=第1電圧+(既設定の単位駆動電圧*Y)/X、
ここで、既設定の単位駆動電圧=第2電圧−第1電圧
実施例によって、前記第1サブサイクルから前記第1サブサイクルに隣接した第2サブサイクルに変更されるとき、前記n個の個別電極の少なくとも一つは駆動電圧のレベルが変更されることができる。
実施例によって、前記第2電圧は前記第1電圧と既設定の単位電圧を合算した電圧であってもよい。
実施例によって、前記第1駆動電圧は2個の電圧レベルを有することができる。
実施例によって、前記第2電圧は前記第1電圧より高くてもよい。
本発明の一実施例によるカメラモジュールは、キャビティ(cavity)に収容されて界面を成す伝導性液体及び非伝導性液体と、前記界面を制御するためのn個の個別電極(nは2以上の整数)及び共通電極を含む液体レンズと、前記n個の個別電極及び共通電極に印加される電圧を制御する制御回路とを含み、前記共通電極と前記n個の個別電極のいずれか一つの電極の間に印加される第1駆動電圧は第1サブサイクル及び第2サブサイクルを含む単位サイクル単位で制御され、前記第1サブサイクルで前記第1駆動電圧のレベルは第1電圧であってもよく、前記第2サブサイクルで前記第1駆動電圧のレベルは第2電圧であってもよい。
本発明の一実施例による光学機器は、カメラモジュールと、映像を出力するディスプレイ部と、前記カメラモジュールに電力を供給するバッテリーと、前記カメラモジュール、ディスプレイ及びバッテリーを実装するハウジングとを含むことができる。
前記本発明の様態は本発明の好適な実施例の一部に過ぎず、本発明の技術的特徴が反映された多様な実施例が当該技術分野の通常的な知識を有する者によって以下で詳述する本発明の詳細な説明に基づいて導出されて理解されることができる。
本発明による装置による効果について説明すれば次のようである。
本発明の一実施例による液体レンズの駆動電圧印加方法、液体レンズ、カメラモジュール及び光学機器によれば、電圧ドライバーの一定した出力電圧範囲で単位電圧を用いてオートフォーカシング解像度を増加させることができる。
また、オートフォーカシング解像度を増加させながらも電圧ドライバーの出力電圧範囲の増加が要求されなくて光学機器の電力消耗を減少させることができる。
本発明で得られる効果は以上で言及した効果に制限されず、言及しなかった他の効果は以下の記載から本発明が属する分野で通常の知識を有する者に明らかに理解可能であろう。
本発明の一実施例によるカメラモジュールの例を説明する。 カメラモジュールに含まれたレンズアセンブリーの例を説明する。 図1に示したカメラモジュールを簡略に示したブロック図である。 駆動電圧に対応して界面が調整される液体レンズを説明する。 液体レンズの両端に供給される電圧の実施例を説明する図である。 本発明の一実施例による液体レンズの電圧印加方法を説明するための図である。 図6に示した本発明の一実施例による液体レンズの電圧印加方法を一つの駆動電極の側面で説明するための図である。 本発明の一実施例による駆動電圧印加方法による効果を説明するための図である。 本発明の他の実施例による液体レンズの電圧印加方法を一つの駆動電極の側面で説明するための図である。 本発明の他の実施例による駆動電圧印加方法による効果を説明するための図である。
本発明の一実施例による液体レンズは、キャビティ(cavity)に収容されて界面を成す伝導性液体及び非伝導性液体と、前記界面を制御するためのn個の個別電極(nは2以上の整数)及び共通電極とを含み、前記共通電極と前記n個の個別電極のいずれか一つの電極の間に印加される第1駆動電圧は第1サブサイクルと第2サブサイクルを含む単位サイクル単位で制御され、前記第1サブサイクルで前記第1駆動電圧のレベルは第1電圧であってもよく、前記第2サブサイクルで前記第1駆動電圧のレベルは第2電圧であってもよい。
以下、添付図面に基づいて実施例を詳細に説明する。実施例は多様な変更を加えることができ、さまざまな形態を有することができるが、特定の実施例を図面に例示し本文に詳細に説明しようとする。しかし、これは実施例を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、実施例の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものに理解されなければならない。
“第1”、“第2”などの用語は多様な構成要素を説明するのに使えるが、前記構成要素は前記用語によって限定されてはいけない。前記用語は一構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使われる。また、実施例の構成及び作用を考慮して特別に定義された用語は実施例を説明するためのものであるだけ、実施例の範囲を限定するものではない。
実施例の説明において、各要素(element)の“上又は下(on or under)”に形成されるものとして記載される場合、上又は下(on or under)は二つの要素(element)が互いに直接(directly)接触するかあるいは一つ以上の他の要素(element)が前記二つの要素(element)の間に配置されて(indirectly)形成されるものを全て含む。また“上又は下(on or under)”と表現される場合、一つの要素(element)を基準に上方だけでなく下方の意味も含むことができる。
また、以下に使われる“上/上部/上の”及び“下/下部/下の”などの関係的用語は、そのような実体又は要素間のある物理的又は論理的関係又は手順を必ず要求するか内包しなく、ある一つの実体又は要素を他の実体又は要素と区別するために用いることもできる。
図1は本発明の一実施例によるカメラモジュールの例を説明する。
図1を参照すると、カメラモジュール10は、液体レンズ及び複数のレンズを含むレンズアセンブリー22、制御回路24、及びイメージセンサー26を含むことができる。
液体レンズは、伝導性液体及び非伝導性液体、第1プレート、及び電極部を含むことができる。第1プレートには伝導性液体及び非伝導性液体を収容するキャビティを含むことができる。電極部は、電圧の印加を受けて前記伝導性液体と非伝導性液体間の界面を変化させるように、外部電源と電気的に連結されることができる。液体レンズは電極部に配置される絶縁層をさらに含むことによって電極と非伝導性液体間の接触を遮断することができる。
液体レンズが適用されたカメラモジュールには、電極部に印加される電圧を制御する制御部を含むことができる。電極部は第1電極と第2電極を含むことができ、第1電極と第2電極は少なくとも一つ以上の電極セクターを含むことができる。第1電極と第2電極は電磁気的に相互作用して伝導性液体と非伝導性液体間の界面を変化させることができる。
レンズアセンブリー22は複数のレンズを含むことができる。レンズアセンブリー22は液体レンズを含む複数のレンズから構成されることができ、液体レンズは第1電極と第2電極に印加される駆動電圧に対応して焦点距離が調整されることができる。カメラモジュール22は液体レンズに駆動電圧を供給するための制御回路24をさらに含むことができる。前記第1電極は個別電極であってもよく、前記第2電極は伝導性メタルプレートであってもよく、共通電極であってもよい。ここで、第1電極はn(nは2以上の整数)個の個別電極であってもよい。
カメラモジュール10は、単一プリント基板(PCB)上に配置された複数の回路24、26と複数のレンズを含むレンズアセンブリー22を含むことができるが、これは一例に過ぎず、発明の範囲を限定しない。制御回路24の構成は光学機器に要求される仕様によって違うように設計されることができる。特に、レンズアセンブリー22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24は単一チップ(single chip)から具現することができる。これにより、携帯用装置に搭載される光学機器の大きさをもっと減らすことができる。
図2はカメラモジュール10に含まれたレンズアセンブリー22の例を説明する。
カメラモジュール10は光学機器に含まれることができる。光学機器は、カメラモジュール、ディスプレイ部、通信モジュール、メモリ記憶部、及びバッテリーの少なくとも一つ以上を実装するハウジングを含むことができる。
図2を参照すると、レンズアセンブリー22は、第1レンズ部100、第2レンズ部150、液体レンズ300、ホルダー400及び連結部500を含むことができる。
連結部500は一つ又は二つ以上であってもよい。例えば、一つの連結部を有する場合、連結部の一部が液体レンズ300の上部又は下部に配置されて液体レンズ300と連結されることができ、二つの連結部を有する場合、液体レンズ300の上部と連結される第1連結部及び液体レンズの下部と連結される第2連結部を含むことができる。連結部の一端はレンズアセンブリー22の下に配置され、イメージセンサーが実装されるイメージセンサー26が配置される基板と電気的に連結されることができる。図示のレンズアセンブリー22の構造は一例に過ぎず、光学機器に要求される仕様によってレンズアセンブリー22の構造は変わることができる。例えば、図示の例では液体レンズ300が第1レンズ部100と第2レンズ部150の間に位置しているが、他の例では第1レンズ部又は第2レンズ部が省略されることができる。また、液体レンズ300が第1レンズ部100より上部(前面)に位置することもでき、液体レンズ300が第2レンズ部より下部に位置することもできる。液体レンズ300は開口領域によって決まるキャビティ(cavity)を含むが、前記他の例では、キャビティ310の傾斜方向が反対になるように液体レンズ300が配置されることができる。これは、図2とは違い、キャビティ310の光が入射する方向の開口面積が反対方向の開口面積より小さいことを意味することができる。キャビティ310の傾斜方向が反対になるように液体レンズ300が配置されるとき、液体レンズの傾斜方向によって電極と液体などの液体レンズの構成の配置の全部又は一部が共に変わることができ、キャビティの傾斜方向のみ変わり、残りの配置は変わらなくてもよい。
第1レンズ部100はレンズアセンブリー22の前方に配置され、レンズアセンブリー22の外部から光が入射する構成である。第1レンズ部100は少なくとも一つのレンズから構成されることができ、あるいは2個以上の複数のレンズが中心軸PLを基準に整列されて光学系を形成することもできる。
第1レンズ部100及び第2レンズ部150はホルダー400に装着されることができる。ここで、ホルダー400には貫通孔が形成され、貫通孔に第1レンズ部100及び第2レンズ部150が配置されることができる。また、ホルダー400に配置される第1レンズ部100と第2レンズ部150間の空間には液体レンズ300が挿入されることができる。
一方、第1レンズ部100は露出レンズ110を含むことができる。露出レンズ110はホルダー400の外部に突出して外部に露出されることができるレンズを言う。露出レンズ110の場合、外部に露出されることによってレンズの表面が損傷することができる。仮に、レンズ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することがある。露出レンズ110の表面損傷を防止又は抑制するために、カバーガラスを配置させるかコーティング層を形成するか露出レンズ100を表面損傷を防止するための耐磨耗性素材から構成する方法などを適用することができる。
第2レンズ部150は第1レンズ部100及び液体レンズ300の後方に配置され、外部から第1レンズ部100に入射する光は液体レンズ部300を透過して第2レンズ部150に入射することができる。第2レンズ部150は第1レンズ部100から離隔してホルダー400に形成される貫通孔に配置されることができる。
一方、第2レンズ部150は少なくとも一つのレンズから構成されることができ、2個以上の複数のレンズを含む場合、中心軸PLを基準に整列されて光学系を形成することもできる。
液体レンズ300は第1レンズ部100と第2レンズ部150の間に配置され、ホルダー400の挿入口410に挿入されることができる。液体レンズ300も第1レンズ部100及び第2レンズ部150と同様に中心軸PLを基準に整列されることができる。ホルダー400の挿入口410は一つ又は少なくとも二つがホルダー400の側面に形成されることができる。液体レンズは前記挿入口410に配置されることができる。液体レンズは前記挿入口410の外側に突出して配置されることができる。
液体レンズ300にはキャビティ310を含むことができる。キャビティ310は第1レンズ部100を通過した光が透過する部位であり、少なくとも一部に液体を含むことができる。例えば、キャビティ310には2種、すなわち伝導性液体と非伝導性液体(又は絶縁液体)がともに含まれることができ、伝導性液体と非伝導性液体は互いに混じらなくて境界面を成すことができる。連結部500を介して印加される駆動電圧によって伝導性液体と非伝導性液体間の境界面が変形されて液体レンズ300の曲率及び/又は焦点距離が変更されることができる。このような境界面の変形、曲率の変更が制御されれば、液体レンズ300とこれを含むレンズアセンブリー22及び光学機器はオートフォーカシング(Auto−Focusing;AF)機能、手ぶれ補正又はオプティカルイメージスタビライゼーション(Optical Image Stabilizer、OIS)機能などを遂行することができる。
図3は図1に示したカメラモジュールを簡略に示したブロック図である。
図3を参照すると、カメラモジュール200に含まれる制御回路210及びレンズアセンブリー250が示されており、制御回路210及びレンズアセンブリー250のそれぞれは図1の制御回路24及びレンズアセンブリー22に相当することができる。
制御回路210は制御部220を含むことができる。
制御部220はAF機能及びOIS機能を遂行するための構成であり、使用者の要請又は感知結果(例えば、ジャイロセンサー225の動き信号など)を用いてレンズアセンブリー250に含まれた液体レンズ260を制御することができる。
制御部220はコントローラー230及び電圧ドライバー235を含むことができる。ジャイロセンサー225が制御部220に含まれない独立した構成であってもよく、制御部220はジャイロセンサー225をさらに含むことができる。
ジャイロセンサー225は光学機器200の上下及び左右への手ぶれを償うためにヨー(Yaw)軸とピッチ(Pitch)軸の2方向への動きの角速度を感知することができる。ジャイロセンサー225は感知された角速度に相応する動き信号を生成してコントローラー230に提供することができる。
コントローラー230は、OIS機能の具現のために、低域通過フィルター(Low Pass Filter;LPF)を用いて動き信号から高周波数のノイズ成分を除去して所望の帯域のみ抽出し、ノイズが除去された動き信号を用いて手ぶれ量を計算し、計算された手ぶれ量を償うために液体レンズ260の液体レンズ280が有するべき形状に対応する駆動電圧を計算することができる。
コントローラー230は光学機器又はカメラモジュール200の内部(例えば、イメージセンサー)又は外部(例えば、距離センサー)からAF機能のための情報(すなわち、客体との距離情報)を受信することができ、距離情報によって前記客体に焦点を合わせるための焦点距離によって液体レンズ280が有するべき形状に対応する駆動電圧を計算することができる。
コントローラー230は、駆動電圧と前記駆動電圧を電圧ドライバー235が生成するようにするための駆動電圧コードをマッピングした駆動電圧テーブルを記憶することができ、前記計算された駆動電圧に対応する駆動電圧コードを駆動電圧テーブルを参照して獲得することができる。
電圧ドライバー235はコントローラー230から提供されたデジタル形態の駆動電圧コードに基づき、前記駆動電圧コードに相応するアナログ形態の駆動電圧を生成してレンズアセンブリー250に提供することができる。
電圧ドライバー235は、供給電圧(例えば、別途の電源回路から供給された電圧)を受けて電圧レベルを増加させる電圧ブースター、前記電圧ブースターの出力を安定させるための電圧安定器及び液体レンズ280の各端子に前記電圧ブースターの出力を選択的に供給するためのスイッチング部を含むことができる。
ここで、前記スイッチング部はHブリッジ(H Bridge)と呼ばれる回路の構成を含むことができる。前記電圧ブースターから出力された高電圧が前記スイッチング部の電源電圧として印加される。前記スイッチング部は、印加される電源電圧とグラウンド電圧(ground voltage)を選択的に液体レンズ280の両端に供給することができる。ここで、液体レンズ280は、駆動のために四つの電極セクターを含む第1電極と、1個の電極セクターを含む第2電極とを含むことができる。液体レンズ280の両端は第1電極と第2電極を意味することができる。また、液体レンズ280の両端は第1電極の四つの電極セクターのいずれか一つと第2電極の一つの電極セクターを意味することができる。
液体レンズ280の各電極セクターに既設定の幅を有するパルス形態の電圧が印加されることができ、液体レンズ280に印加される駆動電圧は第1電極と第2電極のそれぞれに印加される電圧の差である。ここで、第1電極に印加される電圧を個別電圧、第2電極の電極セクターのそれぞれに印加される電圧を個別電圧と定義することができる。
すなわち、電圧ドライバー235がコントローラー230から提供されたデジタル形態の駆動電圧コードによって液体レンズ280に印加される駆動電圧を制御するために、前記電圧ブースターは増加する電圧レベルを制御し、前記スイッチング部は共通電極と個別電極に印加されるパルス電圧の位相を制御することにより、駆動電圧コードに相応するアナログ形態の駆動電圧が生成されるようにする。
すなわち、制御部220は、前記第1電極と前記第2電極のそれぞれに印加される電圧を制御することができる。
制御回路210は、制御回路210の通信又はインターフェースの機能をするコネクター(図示せず)をさらに含むことができる。例えば、IC(Inter−Integrated Circuit)通信方式を使う制御回路210とMIPI(Mobile Industry Processor Interface)通信方式を使うレンズアセンブリー250間の通信のために、前記コネクターは通信プロトコル変換を遂行することができる。
また、前記コネクターは、外部(例えば、バッテリー)から電力を受け、制御部220及びレンズアセンブリー250の動作に必要な電力を供給することができる。
レンズアセンブリー250は液体レンズモジュール260を含むことができ、液体レンズモジュール260は、駆動電圧提供部270及び液体レンズ280を含むことができる。
駆動電圧提供部270は、電圧ドライバー235から駆動電圧(すなわち、四つの個別電極のいずれか一つの個別電極と一つの共通電極の間に印加されるアナログ電圧)を受け、液体レンズ280に駆動電圧を提供することができる。駆動電圧提供部270は、制御回路210とレンズアセンブリー250間の端子連結による損失を補償するための電圧調整回路又はノイズ除去回路を含むこともでき、あるいは前記出力電圧をバイパス(bypass)することもできる。
駆動電圧提供部260は図2の連結部500の少なくとも一部を構成するFPCB(Flexible Printed Circuit Board、又は第1基板)に配置されることができるが、本発明の範囲はこれに限定されない。連結部500は駆動電圧提供部260を含むことができる。
液体レンズ280は、駆動電圧によって伝導性液体と非伝導性液体間の界面が変形されてAF機能又はOIS機能を遂行することができる。
図4は駆動電圧に対応して界面が調整される液体レンズを説明する。具体的に、(a)はレンズアセンブリー250(図3参照)に含まれた液体レンズ28を説明し、(b)は液体レンズ28の等価回路を説明する。ここで、液体レンズ28は図3の液体レンズ280を意味する。
まず(a)を参照すると、駆動電圧に対応して界面が調整される液体レンズ28は、同じ距離で四つの相異なる方向に配置されて第1電極を構成する複数の電極セクターL1、L2、L3、L4及び第2電極の電極セクターC0を介して駆動電圧を受けることができる。第1電極を構成する複数の電極セクターL1、L2、L3、L4及び第2電極を構成する電極セクターC0を介して駆動電圧が印加されれば、キャビティ310に配置された伝導性液体と非伝導性液体間の境界面が変形されることができる。伝導性液体と非伝導性液体間の境界面の変形の程度及び形態は、AF機能又はOIS機能を具現するために、コントローラー230によって制御されることができる。
また、(b)を参照すると、レンズ28の一側は第1電極の相異なる電極セクターL1、L2、L3、L4から電圧を受け、他の一側は第2電極の電極セクターC0と連結されて電圧を受ける複数のキャパシター30であると説明することができる。
本明細書では、相異なる電極セクターが四つであるものを例として説明するが、本発明の範囲はこれに限定されない。
図5は液体レンズの両端に供給される電圧の実施例を説明する図である。
図5を参照すると、液体レンズ280の各電極セクターC0、L1〜L4に既設定の幅を有するパルス形態の電圧が印加されることができ、第1電極の各電極セクターL1〜L4と第2電極の電極セクターC0間の電圧差が駆動電圧となる。
電圧ドライバー235は、共通電極セクターと個別電極セクターに印加されるパルス電圧の位相を制御することにより、各個別電極に対応する駆動電圧を制御することができる。
図5には、電圧ドライバー235は外部から受ける動作クロック(clock)によってパルス電圧の位相をシフト(shift)することができ、個別電極セクターL1に印加される第1パルス電圧Aと第2パルス電圧Bが示されている。第2パルス電圧Bは第1パルス電圧Aを最小位相だけ遅延させた電圧である。
個別電極セクターL1に第1パルス電圧Aが印加されたときの駆動電圧1に比べ、個別電極セクターL1に第2パルス電圧Bが印加されたときの駆動電圧2の駆動電圧がもっと高いことが分かる。ここで、駆動電圧のRMS(Root Mean Square)値が液体レンズ280の界面の制御に直接寄与することになる。
前記最小位相は電圧ドライバー235が受ける動作クロックの周波数によって決定される。前記最小位相は電圧ドライバー235の出力電圧の解像度を決定することができ、前記最小位相が小さいほど電圧ドライバー235の出力電圧の解像度が高くなることができる。
しかし、仮に電圧ドライバー235の出力電圧の解像度を2倍高めるためには2倍高くなった周波数の動作クロックを電圧ドライバー235が受けなければならないので、その分だけ高性能のクロック発生器(clock generator)が必要になる。これは、全体システムの観点で費用、電力の消耗などの面で相当な損失をもたらすことになるので、高性能のクロック発生器なしも電圧ドライバー235の出力電圧の解像度を高めることができる方案が要求される。
図6は本発明の一実施例による液体レンズの電圧印加方法を説明するための図である。
図6を参照すると、図6以降での駆動電圧印加方法はオートフォーカシング機能を提供するためのものを中心に説明するが、本発明の範囲はこれに限定されず、OIS機能を提供するときにも同じ技術的思想を用いることができる。また、図6以降で説明する液体レンズに印加される電圧の電圧レベルとタイミングはコントローラー230が生成する駆動電圧コードによって制御されることができる。
各サイクルCYCLE1〜4当たり四つの液体レンズが示されており、一つの液体レンズの第1電極において左側上部に位置する電極セクターを第1電極セクターと定義し、液体レンズの中心(又は光軸又は円周)を基準に、第1電極セクターから時計方向に順に位置する電極セクターをそれぞれ第2電極セクター、第3電極セクター、第4電極セクターと定義する。
また、第1〜第4駆動電極のそれぞれは第1〜第4電極セクターの中で対応する個別電極セクターと第2電極の共通電極セクターの対を意味し、第1〜第4駆動電極に印加される駆動電圧はそれぞれ第1〜第4駆動電圧と定義する。
第1〜第4駆動電圧のそれぞれは第1〜第4電極セクターに印加される第1〜第4電圧と第2電極に印加される電圧間の電圧差に相当する。第1〜第4駆動電圧は一サイクル内でこのような電圧差の平均値又はRMS値を意味することができる。
そして、液体レンズの界面を変形するための単位サイクルを定義することができ、図5に示した第1〜第4サイクルCYCLE1〜4がこれに相当する。
単位サイクルに対応する時間はオートフォーカシング反応時間(autofocusing response time)、すなわち駆動電圧の印加後、液体レンズが所望の界面に変形されるまでかかる時間を考慮して決定されることができる。オートフォーカシング反応時間は液体レンズの仕様によって変わることができるが、オートフォーカシング反応時間はおよそ50ms前後の反応時間を有することができ、よって単位サイクルはオートフォーカシング反応時間及びサブサイクルの数を考慮して決定されることができる。
図3のコントローラー230は駆動電圧を計算して駆動電圧コードを電圧ドライバー235に伝達するようになる。ここで、IC方式で両方向直列データポート(SDA)及びクロックポート(SCL)を介して伝達することができ、最大で1Mhzを支援することができる。
電圧ドライバー235は、コントローラー230から受信された駆動電圧コードに基づき、前記駆動電圧コードに相応する駆動電圧を生成する。前記駆動電圧は図4に示した各キャパシター30に印加される両端電圧を意味する第1〜第4駆動電圧を含み、このような駆動電圧の印加のために、実質的に第1電極の第1〜第4電極セクター電圧及び第2電極の電圧を生成することができる。
第1〜第4駆動電圧は電圧ドライバー235の構造による最大出力電圧、最小出力電圧及び一定した単位電圧を有し、最大出力電圧と最小出力電圧は電圧ドライバー235が最大及び最小に出力可能な電圧を意味し、単位電圧は第1〜第4駆動電圧のそれぞれを最小限に増加又は減少させることができる電圧を意味する。前記単位電圧は、電圧ドライバー235が動作クロックによってパルス電圧の位相をシフトする方式で出力電圧を調整するとき、前記動作クロックの周波数によって決定される最小位相によって決定されることができる。
しかし、第1〜第4駆動電圧のそれぞれが1Vずつ増加又は減少しなければならないものではなく、例えば10Vずつ増加又は減少することができることは言うまでもない。
例えば、最大出力電圧が70V、最小出力電圧が41V、単位電圧が1Vであるとき、第1〜第4個別電圧はそれぞれ41Vから70Vまでの範囲内で30種の電圧を有することができる。
すなわち、オートフォーカシング機能のために第1〜第4駆動電極に同じ駆動電圧が印加されると仮定するとき、30段階のオートフォーカシング解像度が具現できる。
この場合、k(kは1以上かつN以下の整数;Nは2以上の整数)番目の駆動電圧Vkは次の式1の通りである。ここで、k番目の駆動電圧とは、最小出力電圧を1番目の駆動電圧、最大出力電圧をN番目の駆動電圧とするとき、任意の駆動電圧を意味する。
(式1)
Vk=Vi+dv*k
ここで、Viは最小出力電圧、dvは単位電圧を意味する。
したがって、一定した出力電圧範囲(最大出力電圧から最小出力電圧までの範囲)内で第1〜第4駆動電極に同じ駆動電圧が印加されれば、駆動電圧に対する単位電圧は電圧ドライバー235の単位電圧と同一になり、オートフォーカシング解像度は電圧ドライバー235の単位電圧に依存する。オートフォーカシング解像度はオートフォーカシング機能を細密に調節することができる程度を決定する基準になるので、オートフォーカシング機能の性能に影響を及ぼす一番重要な要因になる。
以下では一定の出力電圧範囲内でオートフォーカシング解像度を高めることができる駆動電圧印加方法について説明する。
図6に示されていないが、第1サイクルCYCLE1以前の初期サイクルでは第1〜第4電極セクターに印加された個別電圧はそれぞれV(Vは出力電圧範囲内の任意の電圧、以下では‘初期電圧’という)であったと仮定する。
図6に示すように、各サイクルCYCLE1〜4は全部四つのサブサイクルに区分できる。各サブサイクルの時間は互いに同一であるか互いに異なることができる。各サブサイクルの時間が同一である一実施例で、各サイクルCYCLE1〜4が50msの時間を有すれば、各サブサイクルの時間は12.5msであってもよい。一サブサイクル内で各駆動電極に印加される電圧は維持されることができる。他の実施例によって、一サブサイクル内で各駆動電極に印加される電圧は可変することができる。例えば、第2サイクルCYCLE2内で一番目と二番目のサイクル及び三番目と四番目のサイクルがそれぞれ一つのサブサイクルを構成すると定義することができる。この場合、各サブサイクルの時間は25msであってもよい。
第1サイクルCYCLE1の第1サブサイクルで(V+dv、V、V、V)が、第2サブサイクルで(V、V+dv、V、V)が、第3サブサイクルで(V、V、V+dv、V)が、第4サブサイクルで(V、V、V、V+dv)が印加されることができる。ここで、(a、b、c、d)のa、b、c及びdはそれぞれ第1〜第4駆動電圧を意味する。
すなわち、第1サイクルCYCLE1の第1サブサイクルで第1〜第4駆動電圧のいずれか一電圧を初期電圧から単位電圧だけ上昇させた電圧(V+dv、以下では‘第2電圧’という)で印加し、残りの駆動電圧を初期電圧(V、以下では‘第1電圧’という)で印加することができる。以後のサブサイクルでは、時計方向に順次第2電圧を印加する位置を変更することができる。ここで、第2電圧が印加される駆動電極は陰影で表示されており、時計方向は一実施例に過ぎなく、反時計方向、ジグザグ方向などに設定することができるのは言うまでもない。
本明細書で、いずれか一つのサブサイクルで第1〜第4駆動電圧のいずれか一つの駆動電圧を第1電圧又は第2電圧で印加するという意味は、前記いずれか一つの駆動電圧のレベルが第1電圧又は第2電圧になるようにすることを意味することができる。ここで、いずれか一つの単位サイクルで第1〜第4駆動電圧は2個の電圧レベルを有することができるが、本発明の範囲はこれに限定されない。
また、第2電圧は第1電圧より高くてもよい。
ただ、各サブサイクルで第2電圧が印加される位置は互いに異なるように設定されなければならない。これは、いずれか一位置に第2電圧がずっと印加される場合、液体レンズの界面が歪むことがあるからである。
いずれか一サイクルでいずれか一駆動電極に印加された駆動電圧は四つのサブサイクルで印加された駆動電圧の平均に相当する。
したがって、第1サイクルCYCLE1で印加された第1〜第4駆動電圧は(4V+dv)/4=V+dv/4に相当する。
第2サイクルCYCLE2の第1サブサイクルで(V+dv、V、V+dv、V)が、第2サブサイクルで(V、V+dv、V、V+dv)が、第3サブサイクルで(V+dv、V、V+dv、V)が、第4サブサイクルで(V、V+dv、V、V+dv)が印加されることができる。
すなわち、第2サイクルCYCLE2の第1サブサイクルで第1〜第4駆動電圧のいずれか二つの電圧を第2電圧として印加し、残りの駆動電圧を第1電圧として印加することができる。第2サブサイクルでは、第1電圧が印加された位置の駆動電圧を第2電圧として印加し、第2電圧が印加された位置の駆動電圧を第1電圧として印加することができる。その後のサブサイクルでは、第1サブサイクルと第2サブサイクルの駆動電圧印加方法が繰り返されることができる。第2サイクルCYCLE2も、第1サイクルCYCLE1のサブサイクルと同様に、時計方向又は半時計方向に電圧印加位置を変更させることができる。
図6のように、向き合う位置にあたる駆動電圧どうし同じに設定され、隣接したサブサイクルで第2電圧が印加される位置は互いに異なるように設定されなければならない。これは液体レンズの界面が歪むことを防止するためである。また、図面に示されていないが、四つの電極セクターのうち二つの隣接した電極セクターに第1電圧を印加し、残りの電極セクターに第2電圧を印加して、時計方向又は半時計方向に電圧印加を制御することもできる。
他に表現すれば、いずれか一つのサブサイクルから前記サブサイクルに隣接した他のサブサイクルに変更されるとき、複数の個別電極の少なくとも一つは駆動電圧のレベルが変更されることができる。
第2サイクルCYCLE2で印加された第1〜第4駆動電圧は(4V+2dv)/4=V+dv/2にあたる。
第3サイクルCYCLE3の第1サブサイクルで(V+dv、V+dv、V+dv、V)が、第2サブサイクルで(V、V+dv、V+dv、V+dv)が、第3サブサイクルで(V+dv、V、V+dv、V+dv)が、第4サブサイクルで(V+dv、V+dv、V、V+dv)が印加されることができる。
すなわち、第3サイクルCYCLE3の第1サブサイクルで、第1〜第4駆動電圧の中でいずれか三つの電圧を第2電圧として印加し、残りの駆動電圧を第1電圧として印加することができる。以後のサブサイクルでは時計方向に順次第1電圧を印加する位置を変更することができる。ここで、時計方向は一実施例に過ぎなく、反時計方向、ジグザグ方向などに設定されることができるのは言うまでもない。
ただ、各サブサイクルで第1電圧が印加される位置は互いに異なるように設定されなければならない。これは、いずれか一位置に第1電圧がずっと印加される場合、液体レンズの界面が歪むことがあるからである。
したがって、第3サイクルCYCLE3で印加された第1〜第4駆動電圧は(4V+3dv)/4=V+3dv/4にあたる。
第4サイクルCYCLE4の第1サブサイクルで(V+dv、V+dv、V+dv、V+dv)が、第2サブサイクルで(V+dv、V+dv、V+dv、V+dv)が、第3サブサイクルで(V+dv、V+dv、V+dv、V+dv)が、第4サブサイクルで(V+dv、V+dv、V+dv、V+dv)が印加されることができる。
すなわち、第4サイクルCYCLE3の第1〜第4サブサイクルで第1〜第4駆動電圧を全て第2電圧として印加することができる。
したがって、第4サイクルCYCLE4で印加された第1〜第4駆動電圧は(4V+4dv)/4=V+dvにあたる。
ここで、一つのサイクル内で、各サブサイクルで印加された第1〜第4駆動電圧の総和は一定に維持されることができる。これは、一サイクル内で第1〜第4駆動電圧の総和が一定に維持される場合に特定の焦点距離が該当サイクルで維持されることができるからである。
本発明の一実施例による駆動電圧印加方法による場合、k番目の個別電圧V’kは次の式2の通りである。
(式2)
V’k=Vi+dv/4*k
ここで、Viは最小出力電圧、dvは単位電圧を意味する。
したがって、一定した出力電圧範囲内で第1〜第4駆動電圧が同じ駆動電圧で印加されず、第1〜第4駆動電圧の全てが第1電圧に設定されたサイクルの後、第1〜第4駆動電圧の中で一つの電圧のみ第2電圧に設定し、第2電圧に設定された駆動電圧をローテート(rotate)させるサイクル、第1〜第4駆動電圧の中で二つの電圧のみ第2電圧に設定し、第2電圧に設定された駆動電圧をローテートさせるサイクル、及び第1〜第4駆動電圧の中で三つの電圧のみ第2電圧に設定し、第2電圧に設定された駆動電圧をローテートさせるサイクルをさらに挿入することにより、オートフォーカシング解像度を決定する単位電圧がdvからdv/4に変更されることができる。
すなわち、単位電圧が1/4に減ったことはオートフォーカシング解像度が4倍増加したことを意味し、オートフォーカシング機能の性能を画期的に向上させることができる。
例えば、最大出力電圧が70V、最小出力電圧が41V、単位電圧が0.25Vになるので、第1〜第4駆動電圧はそれぞれ41Vから70Vまでの範囲内で120種の電圧を有することができる。
他の実施例によって、図5に示したサイクルの一部のみ使うことも可能である。例えば、第1〜第3サイクルCYCLE1〜3の中で第2サイクルCYCLE2による電圧印加方式のみ使う場合、オートフォーカシング機能の解像度は2倍増加することができる。
また、本明細書で、第1駆動電圧のレベルが第1電圧になるサブサイクルは第1サブサイクルと、かつ第2駆動電圧のレベルが第2電圧になるサブサイクルは第2サブサイクルと他に定義されることもできる。
図7は図6に示した本発明の一実施例による液体レンズの電圧印加方法を一つの駆動電極の側面で説明するための図である。
図7を参照すると、各サイクルCYCLE0〜CYCLE4で第1電極セクターL1に対応する駆動電極に印加される駆動電圧が示されている。
白色で表示された駆動電圧は第1電圧Vが印加される区間を意味し、灰色陰影で表示された駆動電圧は、第1電極セクターL1に印加される電圧が最小位相だけシフトされ、第1電圧Vより単位電圧が増加した第2電圧V+dvが印加される区間を意味する。
各サイクルCYCLE0〜CYCLE4は四つのサブサイクルSUB1〜SUB4に区分されることができる。
初期サイクルCYCLE0で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB4で第1電圧Vが印加されることができる。よって、初期サイクルCYCLE0で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はVに相当する。
第1サイクルCYCLE1で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB4の中で一つのサブサイクルSUB1で第2電圧V+vdが印加され、残りのサブサイクルSUB2〜SUB4で第1電圧Vが印加されることができる。よって、第1サイクルCYCLE1で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+dv/4に相当する。
第2サイクルCYCLE2で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB4の中で二つのサブサイクルSUB1、SUB2で第2電圧V+vdが印加され、残りのサブサイクルSUB3、SUB3で第1電圧Vが印加されることができる。よって、第2サイクルCYCLE1で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+dv/2に相当する。
第3サイクルCYCLE3で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB4の中で三つのサブサイクルSUB1〜SUB3で第2電圧V+vdが印加され、残りのサブサイクルSUB4で第1電圧Vが印加されることができる。よって、第3サイクルCYCLE3で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+3dv/4に相当する。
第4サイクルCYCLE4で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB4で第2電圧V+dvが印加されることができる。よって、第4サイクルCYCLE4で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+dvに相当する。
ここで、各駆動電極に相異なる駆動電圧が印加されるサイクルCYCLE1〜CYCLE3でいずれか一つの駆動電極に対して第1電圧及び第2電圧が印加されるサブサイクルの数は全ての駆動電極で同一でなければならない。しかし、いずれか一つの駆動電極に対して複数のサブサイクルの中でどのサブサイクルで第1電圧及び第2電圧が印加されるかは多様な方法によって決定することができる。
例えば、図6についての説明で例示したように、隣接したサブサイクルで第1電圧又は第2電圧が印加される駆動電極の位置が時計方向、反時計方向、又はジグザグに移動することができる。
また、第1駆動電極に第2電圧が印加されるサブサイクルの位置は図6とはちょっと違いがあるが、これは説明の便宜のためのもので、本発明の技術的思想の範囲を外れたものではない。
図8は本発明の一実施例による駆動電圧印加方法による効果を説明するための図である。
図8を参照すると、図6及び図7で説明した各サイクルCYCLE0〜4で電極セクターに印加される平均電圧が示されている。
初期サイクルCYCLE0で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV、第1サイクルCYCLE1で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+dv/4、第2サイクルCYCLE2で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+dv/2、第3サイクルCYCLE3で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+3dv/4、第4サイクルCYCLE4で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+dvである。
すなわち、各サイクルごとに順次駆動電圧を増加させるとき、単位電圧であるdv/4ずつ増加することができる。これは電圧ドライバー235の単位電圧であるdvに比べて1/4に減った値に相当する。
すなわち、第1〜第4駆動電極に同じ駆動電圧を印加する場合、オートフォーカシング解像度を決定する駆動電圧に対する単位電圧は電圧ドライバー235の単位電圧と同じになり、図8に示したように、Vの駆動電圧を印加する初期サイクルCYCLE0から第1サイクルCYCLE1に行くときに順次駆動電圧を高めようとする場合、すぐV+dvの駆動電圧を印加するしかなく、一つの段階のみ有することができる。
しかし、図6及び図7に示した駆動電圧印加方法による場合、オートフォーカシング解像度を決定する駆動電圧に対する単位電圧は電圧ドライバー235の単位電圧の1/4になり、図8に示したように、Vの駆動電圧を印加する初期サイクルCYCLE0から第1サイクルCYCLE1に行くときに順次駆動電圧を高めようとする場合、すぐV+dv/4の駆動電圧を印加することができ、V+dvの駆動電圧を印加するのに四つの段階を有することができる。すなわち、本発明の一実施例による方法は4倍のオートフォーカシング解像度を有することができる。
本明細書では液体レンズが四つの個別電極を有する場合について説明するが、本発明の範囲はこれに限定されなく、8個、16個などの個別電極を有する場合にも適用することができる。
例えば、液体レンズが8個の個別電極を有する場合、一つのサイクルは8個のサブサイクルに区分されることができ、第2電圧を印加する個別電極の数を順次増加させる方式で駆動電圧を印加することができる。ここで、駆動電圧に対する単位電圧は電圧ドライバー235の単位電圧の1/8になることができ、これによってオートフォーカシング解像度は8倍増加することができる。
このような駆動電圧印加方法を一般化すれば、第1〜第p(pは2以上の整数)駆動電極に対応する第1〜第p駆動電圧のそれぞれを第1電圧又は第2電圧で印加するサイクルの他に、前記第1〜第p駆動電圧の中でq(qは1以上p−1以下の整数)個の駆動電圧を第2電圧で印加するp−1個のサイクルが付け加わることによってオートフォーカシング解像度が増加することができる。
また、前記第1〜第p駆動電圧の中でq個の駆動電圧を第2電圧で印加するサイクルでいずれか一つの駆動電極はq個のサブサイクルで第2電圧を印加することができる。
以上で説明したように、本発明による駆動電圧印加方法によれば、電圧ドライバーの一定した出力電圧範囲で駆動電圧に対する単位電圧を減らすことによってオートフォーカシング解像度を増加させることができる。
また、オートフォーカシング解像度を増加させながらも電圧ドライバーの出力電圧範囲の増加を要求しないので、光学機器の電力消耗を減少させることができる。
図9は本発明の他の実施例による液体レンズの電圧印加方法を一つの駆動電極の側面で説明するための図である。
図9を参照すると、各サイクルCYCLE0〜CYCLE6で第1電極セクターL1に対応する駆動電極に印加される駆動電圧が示されている。
白色で表示された駆動電圧は第1電圧Vが印加される区間を意味し、灰色陰影で表示された駆動電圧は、第1電極セクターL1に印加される電圧が最小位相の分だけシフトされ、第1電圧Vより単位電圧が増加した第2電圧V+dvが印加される区間を意味する。
各サイクルCYCLE0〜CYCLE6は6個のサブサイクルSUB1〜SUB6に区分されることができる。
初期サイクルCYCLE0で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB6で第1電圧Vが印加されることができる。よって、初期サイクルCYCLE0で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はVに相当する。
第1サイクルCYCLE1で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB6の一つのサブサイクルSUB1で第2電圧V+vdが印加され、残りのサブサイクルSUB2〜SUB6で第1電圧Vが印加されることができる。よって、第1サイクルCYCLE1で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+dv/6に相当する。
第2サイクルCYCLE2で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB6の2個のサブサイクルSUB1、SUB2で第2電圧V+vdが印加され、残りのサブサイクルSUB3〜SUB6で第1電圧Vが印加されることができる。よって、第2サイクルCYCLE1で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+dv/3に相当する。
第3サイクルCYCLE3で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB6の3個のサブサイクルSUB1〜SUB3で第2電圧V+vdが印加され、残りのサブサイクルSUB4〜SUB6で第1電圧Vが印加されることができる。よって、第3サイクルCYCLE3で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+dv/2に相当する。
第4サイクルCYCLE4で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB6の4個のサブサイクルSUB1〜SUB4で第2電圧V+vdが印加され、残りのサブサイクルSUB5、SUB6で第1電圧Vが印加されることができる。よって、第4サイクルCYCLE4で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+2dv/3に相当する。
第5サイクルCYCLE5で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB6の5個のサブサイクルSUB1〜SUB5で第2電圧V+vdが印加され、残りのサブサイクルSUB6で第1電圧Vが印加されることができる。よって、第5サイクルCYCLE5で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+5dv/6に相当する。
第6サイクルCYCLE6で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB6で第2電圧V+dvが印加されることができる。よって、第6サイクルCYCLE6で第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+dvに相当する。
ここで、各駆動電極に相異なる駆動電圧が印加されるサイクルCYCLE1〜CYCLE5でいずれか一つの駆動電極に第1電圧及び第2電圧が印加されるサブサイクルの個数は全ての駆動電極で同一でなければならない。しかし、いずれか一つの駆動電極に対して複数のサブサイクルの中でどのサブサイクルで第1電圧及び第2電圧が印加されるかは多様な方法によって決まることができる。
例えば、図6についての説明で例示したように、隣接したサブサイクルで第1電圧又は第2電圧が印加される駆動電極の位置が時計方向、反時計方向、ジグザグに移動することができる。
また、第1サイクルCYCLE1又は第5サイクルCYCLE5のようにサブサイクルの個数(6個)より第2電圧又は第1電圧が印加される駆動電極の総個数(4個)が少ない場合には、少なくとも2個のサブサイクルでは4個の駆動電極に第1電圧又は第2電圧が等しく印加されることができる。このようなサブサイクルの位置は界面の変形を最小化するように任意に決まることができる。
図10は本発明の他の実施例による駆動電圧印加方法による効果を説明するための図である。
図10を参照すると、図9で説明した各サイクルCYCLE0〜6で電極セクターに印加される平均電圧が示されている。
初期サイクルCYCLE0で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV、第1サイクルCYCLE1で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+dv/6、第2サイクルCYCLE2で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+dv/3、第3サイクルCYCLE3で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+dv/2、第4サイクルCYCLE4で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+2dv/3、第5サイクルCYCLE3で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+5dv/6、第6サイクルCYCLE6で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+dvである。
すなわち、各サイクルごとに順次駆動電圧を増加させるとき、単位電圧であるdv/6ずつ増加することができ、これは電圧ドライバー235の単位電圧であるdvに比べて1/6に減った値に相当する。
すなわち、第1〜第4駆動電極に同じ駆動電圧を印加する場合には、オートフォーカシング解像度を決定する駆動電圧に対する単位電圧は電圧ドライバー235の単位電圧と等しくなり、図10に示すように、Vの駆動電圧を印加する初期サイクルCYCLE0から第1サイクルCYCLE1に行くときに順次駆動電圧を高めようとする場合、すぐV+dvの駆動電圧を印加するしかなく、一つの段階のみ有することができる。
しかし、図9に示した駆動電圧印加方法による場合、オートフォーカシング解像度を決定する駆動電圧に対する単位電圧は電圧ドライバー235の単位電圧の1/6になり、図10に示すように、Vの駆動電圧を印加する初期サイクルCYCLE0で第1サイクルCYCLE1に行くときに順次駆動電圧を高めようとする場合、すぐV+dv/6の駆動電圧を印加することができ、V+dvの駆動電圧を印加するのに6個の段階を有することができる。すなわち、本発明の一実施例による方法は6倍のオートフォーカシング解像度を有することができる。
本明細書では液体レンズの制御のための単位サイクルを4個又は6個のサブサイクルに区分する場合についてのみ説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、単位サイクルが8個又は10個のサブサイクルにも区分されることができる。
すなわち、一つの単位サイクルをX(Xは2以上の整数)個のサブサイクルに区分し、一つの駆動電極に第2電圧が印加されるサブサイクルの個数を異にすることにより、駆動電圧に対する単位電圧は電圧ドライバー235の単位電圧の1/Xになることができ、これによってオートフォーカシング解像度はX倍に増加することができる。
他に言えば、単位サイクルがX個のサブサイクルに区分され、Y個のサブサイクルで一つの駆動電極に第2電圧が印加されれば、該当単位サイクルでの駆動電圧はV+Y*dv/Xになることができる。すなわち、一つの単位サイクル内で、前記X個のサブサイクルのうち、前記第2サブサイクルの個数がYであれば、前記単位サイクルでの平均駆動電圧は次の式3を満たすことができる。
(式3)
単位サイクルでの平均駆動電圧=第1電圧+(既設定の単位駆動電圧*Y)/X
ここで、既設定の単位駆動電圧は第2電圧から第1電圧を引き算した値であり得、電圧ドライバーの最小に制御可能な単位駆動電圧を意味することができるが、本発明の範囲はこれに限定されない。
前記式3は前記式4で他に表現することができる。
(式4)
単位サイクルでの平均駆動電圧=(第1電圧*(x−y)+第2電圧*y)/x
以上で説明したように、本発明による駆動電圧印加方法によれば、電圧ドライバーの一定した出力電圧範囲で駆動電圧に対する単位電圧を減らすことによってオートフォーカシング解像度を増加させることができる。
また、オートフォーカシング解像度を増加させながらも電圧ドライバーの出力電圧範囲の増加が要求されないので、光学機器の電力消耗を減少させることができる。
実施例に基づいて前述したように幾つかのみ記述したが、その他にも多様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互いに両立することができない技術ではない限り、多様な形態に組み合わせられることができ、これによって新しい実施形態に具現されることもできる。
前述した液体レンズはカメラモジュールに含まれることができる。カメラモジュールは、ハウジング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可能な少なくとも一つの固体レンズを含むレンズアセンブリー、レンズアセンブリーを介し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、及び液体レンズに駆動電圧を供給するための制御回路を含むことができる。
一実施例によるカメラモジュールは、伝導性液体と非伝導性液体を収容するキャビティが形成された第1プレートと、前記第1プレートに配置され、前記伝導性液体と前記非伝導性液体間の界面を変化させるように外部電源と電気的に連結された電極部と、前記電極部に配置され、前記非伝導性液体の接触を遮断する絶縁部と、前記電極部に印加される電圧を制御する制御部とを含み、前記電極部は、電磁気的に相互作用して前記伝導性液体と前記非伝導性液体間の界面を変化させる第1電極及び第2電極を含み、前記第1電極は、光軸を中心に時計方向に沿って順次配置される複数の電極セクターを含み、前記制御部は前記複数の電極セクターに対応する複数の電極セクターと共通電極対である駆動電極に印加される電圧を時計方向又は反時計方向にローテートさせるように制御することができる。
ここで、前記制御部は、前記複数の駆動電極の少なくとも一つの駆動電極に第1電圧を印加し、残りの駆動電極に第1電圧と大きさが違う第2電圧を印加することができる。
他の実施例の一カメラモジュールは、キャビティ(cavity)に収容されて境界面を成す伝導性液体及び非伝導性液体と、前記境界面を制御するための第1〜第n(nは2以上の整数)駆動電極とを含み、前記第1〜第n駆動電極のそれぞれに印加される第1〜第n駆動電圧は前記n個のサブサイクルを含むサイクル単位で制御され、前記n個のサブサイクルのそれぞれで前記第1〜第n駆動電圧の少なくとも一つの駆動電圧は第1電圧で、m(mは1以上n−1以下の整数)個の駆動電圧は第2電圧でそれぞれ印加され、前記第2電圧で印加されるm個の駆動電圧はローテートされることができる。
前記第2電圧は前記第1電圧と前記液体レンズに駆動電圧を提供する電圧ドライバーの単位電圧を合算した電圧であり得る。
前記第1〜第n駆動電圧のいずれか一つの駆動電圧は前記m個のサブサイクルで前記第2電圧で印加されることができる。
前記n個のサブサイクルの中で隣接したサブサイクルで前記第1〜第n駆動電圧の少なくとも一つの駆動電圧は変更されることができる。
前記n個のサブサイクルのそれぞれで印加された前記第1〜第n駆動電圧の総和は一定に維持されることができる。
さらに他の実施例による液体レンズの駆動電圧印加方法は、第1〜第n(nは2以上の整数)駆動電極のそれぞれに第1電圧を印加する段階と、前記第1〜第n駆動電極の中でm(mは1以上n−1以下の整数)個の駆動電極に第2電圧を印加し、残りのn−m個の駆動電極には第1電圧を印加する段階と、前記第1〜第n駆動電極のそれぞれに前記第2電圧を印加する段階とを含み、前記第1〜第n駆動電極の中でm個の駆動電極に前記第2電圧を印加し、残りのn−m個の駆動電極には第1電圧を印加する段階は、前記第2電圧で印加されるm個の駆動電圧をローテートさせる段階を含むことができる。
前記第2電圧は前記第1電圧と前記液体レンズに駆動電圧を提供する電圧ドライバーの単位電圧を合算した電圧であり得る。
前記第1〜第n駆動電圧の中でm個の駆動電圧を前記第2電圧で印加する段階は、前記n個のサブサイクルから構成され、前記n個のサブサイクルの中で隣接したサブサイクルで前記第1〜第n駆動電圧の少なくとも一つの駆動電圧は変更されることができる。
実施例に基づいて前述したように幾つかのみ記述したが、その他にも多様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互いに両立することができない技術ではない限り、多様な形態に組み合わせられることができ、これによって新しい実施形態に具現されることもできる。
例えば、前述した液体レンズを含むカメラモジュールを含む光学機器(Optical Device、Optical Instrument)を具現することができる。ここで、光学機器は光信号を加工するか分析することができる装置を含むことができる。光学機器の例としては、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、オートコリメーター装置、レンズメーター装置などがあり得、液体レンズを含むことができ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、ノートブック型パソコン、タブレットコンピュータなどの携帯用装置に具現されることができる。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、カメラモジュール及びディスプレイ部を実装する本体ハウジングを含むことができる。光学機器は、本体ハウジングに他の機器と通信することができる通信モジュールが実装されることができ、データを記憶することができるメモリ部をさらに含むことができる。
本発明は本発明の精神及び必須特徴から逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化することができることは当業者に明らかである。したがって、前記詳細な説明は全ての面で制限的に解釈されてはいけなくて例示的なものとして考慮されなければならない。本発明の範囲は添付の請求項の合理的解釈によって決定されなければならなく、本発明の等価的範囲内の全ての変更は本発明の範囲に含まれる。
本発明はレンズに関するもので、液体レンズを含むカメラモジュールとこれを含む光学機器に適用可能である。
本発明は液体レンズの駆動電圧印加方法、カメラモジュール及びこのモジュールを含む光学機器に関する。より具体的に、本発明は電気エネルギーを用いて焦点距離を調整することができる液体レンズの駆動電圧印加方法、カメラモジュール及びこのモジュールを含む光学機器に関する。
本発明は電力消耗を増加させずにオートフォーカシングに対する解像度を高めることができる液体レンズの駆動電圧印加方法、カメラモジュール及びこのモジュールを含む光学機器を提供するためのものである。
実施例によって、前記制御部は、前記複数の駆動電極の少なくとも一つの駆動電極に第1電圧を印加し、残り駆動電極に第1電圧と大きさが違う第2電圧を印加することができる
本発明の一実施例による液体レンズの駆動電圧印加方法、カメラモジュール及びこのモジュールを含む光学機器によれば、電圧ドライバーの一定した出力電圧範囲で単位電圧を用いてオートフォーカシング解像度を増加させることができる。
レンズアセンブリー22は複数のレンズを含むことができる。レンズアセンブリー22は液体レンズを含む複数のレンズから構成されることができ、液体レンズは第1電極と第2電極に印加される駆動電圧に対応して焦点距離が調整されることができる。カメラモジュール10は液体レンズに駆動電圧を供給するための制御回路24をさらに含むことができる。前記第1電極は個別電極であってもよく、前記第2電極は伝導性メタルプレートであってもよく、共通電極であってもよい。ここで、第1電極はn(nは2以上の整数)個の個別電極であってもよい。
連結部500は一つ又は二つ以上であってもよい。例えば、一つの連結部を有する場合、連結部の一部が液体レンズ300の上部又は下部に配置されて液体レンズ300と連結されることができ、二つの連結部を有する場合、液体レンズ300の上部と連結される第1連結部及び液体レンズの下部と連結される第2連結部を含むことができる。連結部の一端はレンズアセンブリー22の下に配置され、イメージセンサーが実装され配置される基板と電気的に連結されることができる。図示のレンズアセンブリー22の構造は一例に過ぎず、光学機器に要求される仕様によってレンズアセンブリー22の構造は変わることができる。例えば、図示の例では液体レンズ300が第1レンズ部100と第2レンズ部150の間に位置しているが、他の例では第1レンズ部又は第2レンズ部が省略されることができる。また、液体レンズ300が第1レンズ部100より上部(前面)に位置することもでき、液体レンズ300が第2レンズ部より下部に位置することもできる。液体レンズ300は開口領域によって決まるキャビティ(cavity)を含むが、前記他の例では、キャビティ310の傾斜方向が反対になるように液体レンズ300が配置されることができる。これは、図2と違い、キャビティ310の光が入射する方向の開口面積が反対方向の開口面積より小さいことを意味することができる。キャビティ310の傾斜方向が反対になるように液体レンズ300が配置されるとき、液体レンズの傾斜方向によって電極と液体などの液体レンズの構成の配置の全部又は一部が共に変わることができ、キャビティの傾斜方向のみ変わり、残りの配置は変わらなくてもよい。
一方、第1レンズ部100は露出レンズ110を含むことができる。露出レンズ110はホルダー400の外部に突出して外部に露出されることができるレンズを言う。露出レンズ110の場合、外部に露出されることによってレンズの表面が損傷することができる。仮に、レンズ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することがある。露出レンズ110の表面損傷を防止又は抑制するために、カバーガラスを配置させるかコーティング層を形成するか露出レンズ110を表面損傷を防止するための耐磨耗性素材から構成する方法などを適用することができる。
第2レンズ部150は第1レンズ部100及び液体レンズ300の後方に配置され、外部から第1レンズ部100に入射する光は液体レンズ300を透過して第2レンズ部150に入射することができる。第2レンズ部150は第1レンズ部100から離隔してホルダー400に形成される貫通孔に配置されることができる。
コントローラー230は、OIS機能の具現のために、低域通過フィルター(Low Pass Filter;LPF)を用いて動き信号から高周波数のノイズ成分を除去して所望の帯域のみ抽出し、ノイズが除去された動き信号を用いて手ぶれ量を計算し、計算された手ぶれ量を償うために液体レンズモジュール260の液体レンズ280が有するべき形状に対応する駆動電圧を計算することができる。
図4は駆動電圧に対応して界面が調整される液体レンズを説明する。具体的に、図4の(a)はレンズアセンブリー250(図3参照)に含まれた液体レンズ28を説明し、(b)は液体レンズ28の等価回路を説明する。ここで、液体レンズ28は図3の液体レンズ280を意味する。
まず図4の(a)を参照すると、駆動電圧に対応して界面が調整される液体レンズ28は、同じ距離で四つの相異なる方向に配置されて第1電極を構成する複数の電極セクターL1、L2、L3、L4及び第2電極の電極セクターC0を介して駆動電圧を受けることができる。第1電極を構成する複数の電極セクターL1、L2、L3、L4及び第2電極を構成する電極セクターC0を介して駆動電圧が印加されれば、キャビティ310に配置された伝導性液体と非伝導性液体間の境界面が変形されることができる。伝導性液体と非伝導性液体間の境界面の変形の程度及び形態は、AF機能又はOIS機能を具現するために、コントローラー230によって制御されることができる。
また、図4の(b)を参照すると、レンズ28の一側は第1電極の相異なる電極セクターL1、L2、L3、L4から電圧を受け、他の一側は第2電極の電極セクターC0と連結されて電圧を受ける複数のキャパシター30であると説明することができる。
そして、液体レンズの界面を変形するための単位サイクルを定義することができ、図に示した第1〜第4サイクルCYCLE1〜4がこれに相当する。
すなわち、第3サイクルCYCLE3の第1サブサイクルで、第1〜第4駆動電圧の中でいずれか三つの駆動電圧を第2電圧として印加し、残りの駆動電圧を第1電圧として印加することができる。以後のサブサイクルでは時計方向に順次第1電圧を印加する位置を変更することができる。ここで、時計方向は一実施例に過ぎなく、反時計方向、ジグザグ方向などに設定されることができるのは言うまでもない。
すなわち、第4サイクルCYCLEの第1〜第4サブサイクルで第1〜第4駆動電圧を全て第2電圧として印加することができる。
第2サイクルCYCLE2で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB4の中で二つのサブサイクルSUB1、SUB2で第2電圧V+vdが印加され、残りのサブサイクルSUB3、SUBで第1電圧Vが印加されることができる。よって、第2サイクルCYCLEで第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+dv/2に相当する。
第2サイクルCYCLE2で、第1駆動電極には全体サブサイクルSUB1〜SUB6の2個のサブサイクルSUB1、SUB2で第2電圧V+vdが印加され、残りのサブサイクルSUB3〜SUB6で第1電圧Vが印加されることができる。よって、第2サイクルCYCLEで第1駆動電極に印加される第1駆動電圧はV+dv/3に相当する。
初期サイクルCYCLE0で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV、第1サイクルCYCLE1で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+dv/6、第2サイクルCYCLE2で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+dv/3、第3サイクルCYCLE3で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+dv/2、第4サイクルCYCLE4で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+2dv/3、第5サイクルCYCLEで第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+5dv/6、第6サイクルCYCLE6で第1〜第4駆動電極に印加される平均電圧はV+dvである。
前記式3は式4で他に表現することができる。
(式4)
単位サイクルでの平均駆動電圧=(第1電圧*()+第2電圧*)/

Claims (10)

  1. 伝導性液体と非伝導性液体を収容するキャビティが形成された第1プレートと、
    前記第1プレートに配置され、前記伝導性液体と前記非伝導性液体間の界面を変化させるように外部電源と電気的に連結された電極部と、
    前記電極部に配置され、前記非伝導性液体の接触を遮断する絶縁部と、
    前記電極部に印加される電圧を制御する制御部とを含み、
    前記電極部は、
    電磁気的に相互作用して前記伝導性液体と前記非伝導性液体間の界面を変化させる第1電極及び第2電極を含み、
    前記第1電極は、
    光軸を中心に時計方向に沿って順次配置される複数の電極セクターを含み、
    前記制御部は前記複数の電極セクターに対応する複数の電極セクターと共通電極対である駆動電極に印加される電圧を時計方向又は反時計方向にローテートさせるように制御する、カメラモジュール。
  2. 前記制御部は、前記複数の駆動電極の少なくとも一つの駆動電極に第1電圧を印加し、残りの駆動電極に第1電圧と大きさが違う第2電圧を印加する、請求項1に記載のカメラモジュール。
  3. キャビティ(cavity)に収容されて境界面を成す伝導性液体及び非伝導性液体と、
    前記境界面を制御するための第1〜第n(nは2以上の整数)駆動電極とを含み、
    前記第1〜第n駆動電極のそれぞれに印加される第1〜第n駆動電圧は前記n個のサブサイクルを含むサイクル単位で制御され、
    前記n個のサブサイクルのそれぞれで前記第1〜第n駆動電圧の少なくとも一つの駆動電圧は第1電圧で、m(mは1以上n−1以下の整数)個の駆動電圧は第2電圧でそれぞれ印加され、前記第2電圧で印加されるm個の駆動電圧はローテートされる、カメラモジュール。
  4. 前記第2電圧は前記第1電圧と前記液体レンズに駆動電圧を提供する電圧ドライバーの単位電圧を合算した電圧である、請求項3に記載のカメラモジュール。
  5. 前記第1〜第n駆動電圧のいずれか一つの駆動電圧は前記m個のサブサイクルで前記第2電圧で印加される、請求項3に記載のカメラモジュール。
  6. 前記n個のサブサイクルの中で隣接したサブサイクルで前記第1〜第n駆動電圧の少なくとも一つの駆動電圧は変更される、請求項3に記載のカメラモジュール。
  7. 前記n個のサブサイクルのそれぞれで印加された前記第1〜第n駆動電圧の総和は一定に維持される、請求項3に記載のカメラモジュール。
  8. 第1〜第n(nは2以上の整数)駆動電極のそれぞれに第1電圧を印加する段階と、
    前記第1〜第n駆動電極の中でm(mは1以上n−1以下の整数)個の駆動電極に第2電圧を印加し、残りのn−m個の駆動電極には第1電圧を印加する段階と、
    前記第1〜第n駆動電極のそれぞれに前記第2電圧を印加する段階とを含み、
    前記第1〜第n駆動電極の中でm個の駆動電極に前記第2電圧を印加し、残りのn−m個の駆動電極には第1電圧を印加する段階は、前記第2電圧で印加されるm個の駆動電圧をローテートさせる段階を含む、液体レンズの駆動電圧印加方法。
  9. 前記第2電圧は前記第1電圧と前記液体レンズに駆動電圧を提供する電圧ドライバーの単位電圧を合算した電圧である、請求項8に記載の液体レンズの駆動電圧印加方法。
  10. 前記第1〜第n駆動電圧の中でm個の駆動電圧を前記第2電圧で印加する段階は、前記n個のサブサイクルから構成され、
    前記n個のサブサイクルの中で隣接したサブサイクルで前記第1〜第n駆動電圧の少なくとも一つの駆動電圧は変更される、請求項8に記載の液体レンズの駆動電圧印加方法。
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