JP7343507B2 - レンズ曲率可変装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レンズ曲率可変装置に関するものであり、より詳しくは迅速かつ正確にレンズの曲率を感知できるレンズ曲率可変装置に関するものである。
レンズは、光の経路を変換する装置である。レンズは、多様な電子機器に用いられ、特に、カメラに用いられる。
カメラ内のレンズを通過した光は、イメージセンサを通じて電気信号に変換され、変換された電気信号に基づいてイメージが獲得される。
一方、撮影イメージの焦点を調節するために、レンズの位置を変化させることが必要である。しかし、カメラが小型の電子機器に用いられる場合、レンズの位置を変化させるために、相当な空間が確保される必要がある不都合がある。
そこで、撮影イメージの焦点を調節するために、レンズの位置を変化させるのではなく、他の方法が研究されている。
本発明の目的は、迅速かつ正確にレンズの曲率を感知できるレンズ曲率可変装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、迅速かつ正確にレンズの曲率を変化させることができるレンズレンズ曲率可変装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の一実施例に係るレンズ曲率可変装置は、印加される電気信号に基づいて曲率が変化する液体レンズの曲率を変化させるためのレンズ曲率可変装置として、液体レンズに電気信号を印加するレンズ駆動部と、電気信号に基づいて形成された液体レンズの曲率を感知するためのセンサ部と、感知された曲率に基づいて、液体レンズの目標曲率を形成するようにレンズ駆動部を制御する制御部とを含み、レンズ駆動部は、スイッチング素子のスイッチング動作によって、電気信号を液体レンズに供給し、スイッチング素子の一端に接続される検出素子を備え、センサ部は、検出素子によって検出される電気信号を感知する。
本発明の一実施例に係るレンズ曲率可変装置は、印加される電気信号に基づいて曲率が変化する液体レンズの曲率を変化させるためのレンズ曲率可変装置として、液体レンズに電気信号を印加するレンズ駆動部と、電気信号に基づいて形成された液体レンズの曲率を感知するためのセンサ部と、感知された曲率に基づいて、液体レンズの目標曲率を形成するようにレンズ駆動部を制御する制御部とを含み、レンズ駆動部は、スイッチング素子のスイッチング動作によって、電気信号を液体レンズに供給し、スイッチング素子の一端に接続される検出素子を備え、センサ部は、検出素子によって検出される電気信号を感知することで、迅速かつ正確にレンズの曲率を感知できるようになる。
レンズ駆動部は、相互に直列接続される第1上側スイッチング素子と、第1下側スイッチング素子と、第1上側及び第1下側スイッチング素子と並列接続され、相互に直列接続される第2上側スイッチング素子と、第2下側スイッチング素子を備え、検出素子は、第1下側スイッチング素子と第2下側スイッチング素子のいずれか1つと接地端の間に接続されることで、第1下側スイッチング素子または第2下側スイッチング素子のターンオン時に、検出素子によって検出される電気信号を感知することで、迅速かつ正確にレンズの曲率を感知できるようになる。
センサ部が、検出素子によって検出される電気信号に基づいて、液体レンズ内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液の間の境界領域の面積の大きさまたは面積の変化を感知することで、迅速かつ正確にレンズの曲率を感知できるようになる。
特に、液体レンズ内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液の間の境界領域の面積の大きさまたは面積の変化に対応するキャパシタンスを感知することで、レンズの曲率を正確に検出できるようになる。
一方、センサ部は、液体レンズ内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液の間の境界領域の面積の大きさまたは面積の変化に対応するキャパシタンスを感知することができ、これをフィードバックして、レンズの曲率が変化するように液体レンズに電気信号を印加することで、迅速かつ正確にレンズの曲率を変化させることができるようになる。
一方、センサ部が、複数の電極のうち第1電極に印加されるパルスがハイレベルからローレベルに下降する間に、検出素子によって検出される電気信号を感知することで、迅速かつ正確にレンズの曲率を感知できるようになる。
特に、センサ部が、共通電極または複数の電極のうち第1電極に印加されるパルスのレベルが変化する間に、検出素子によって検出される電気信号を感知することで、迅速かつ正確にレンズの曲率を感知できるようになる。
具体的に、複数の電極のうち第1電極に印加されるパルスがハイレベルからローレベルに下降する間に、検出素子で検出される電気信号のレベルを合算することで、迅速かつ正確にレンズの曲率を感知できるようになる。
一方、共通電極または複数の電極のうち第1電極に印加されるパルスのレベルが変化する間、検出素子で検出される電気信号のゼロクロッシングを検出することで、迅速かつ正確にレンズの曲率を感知できるようになる。
一方、演算された曲率と目標曲率に基づいて、曲率エラーを演算するイコライザーと、演算された曲率エラーに基づいて、パルス幅可変信号を生成して出力するパルス幅可変制御部とを含むことで、迅速かつ正確にレンズの曲率を感知できるようになる。
本発明の実施例に係るカメラの内部断面図である。 図1aのカメラの内部ブロック図である。 レンズの駆動方式を説明する図面である。 液体レンズ駆動方式を説明する図面である。 液体レンズ駆動方式を説明する図面である。 液体レンズの構造を示す図面である。 液体レンズの構造を示す図面である。 液体レンズの構造を示す図面である。 液体レンズのレンズ曲率変化を説明する図面である。 液体レンズのレンズ曲率変化を説明する図面である。 液体レンズのレンズ曲率変化を説明する図面である。 液体レンズのレンズ曲率変化を説明する図面である。 液体レンズのレンズ曲率変化を説明する図面である。 本発明に係るカメラの内部ブロック図の一例である。 本発明の実施例に係るカメラの内部ブロック図の一例である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 図7の説明に参照される図面である。 本発明の別の実施例に係るカメラの内部ブロック図の一例である。 本発明のさらに別の実施例に係るカメラの内部ブロック図の一例である。
以下、図面を参照して本発明をより詳しく説明する。
以下の説明で用いられる構成要素に対する接尾辞「モジュール」及び「部」は、単純に本明細書の作成が容易となるように付与されるものとして、それ自体で特に重要な意味または役割を付与するものではない。よって、上記「モジュール」及び「部」は、相互に混用されることもある。
図1aは、本発明の実施例に係るカメラの内部断面図である。
まず、図1aは、カメラ195に対する断面図の一例である。
カメラ195は、絞り194、レンズ193、イメージセンサ820を含むことができる。
絞り194は、レンズ193に入射する光を開閉することができる。
イメージセンサ820は、RGBをセンシングするために、RGBフィルター910と、光信号を電気信号に変換するセンサアレイ911を含むことができる。
これによって、イメージセンサ820は、RGBイメージをセンシングして、出力することができる。
図1bは、図1aのカメラの内部ブロック図である。
図面を参照すると、カメラ195は、レンズ193と、イメージセンサ820と、イメージプロセッサ830を含むことができる。
イメージプロセッサ830は、イメージセンサ820からの電気信号に基づいて、RGBイメージを生成することができる。
一方、イメージセンサ820は、電気信号に基づいて、露出時間が調節される。
図2は、レンズの駆動方式を説明する図面である。
まず、図2の(a)は、焦点位置401からの光が、レンズ403、ビームスプリッタ405、マイクロレンズ407及びイメージセンサ409に伝達されて、イメージセンサ409に大きさFaの像PHができることを示す。
特に、図2の(a)は、焦点位置401に対応して、焦点が正確に合わせられたことを例示する。
次に、図2の(b)は、図2の(a)に比べて、レンズ403の位置が、焦点位置401の方向に移動して、イメージセンサ409にFaより小さい大きさである大きさFbの像PHができることを示す。
特に、図2の(b)は、焦点位置401に対応して、焦点が過剰に前に合わせられたことを例示する。
次に、図2の(c)は、図2の(a)に比べて、レンズ403の位置が、焦点位置401の反対方向に移動して、イメージセンサ409にFaより大きい大きさである大きさFcの像PHができることを示す。
特に、図2の(c)は、焦点位置401に対応して、焦点が過剰に後に合わせられたことを例示する。
即ち、図2は、撮影イメージの焦点を調節するために、レンズの位置を変化させることを例示する。
図2のように、レンズ403の位置を変化させる方式として、ボイスコイルモーター(Voice Coil Motor:VCM)方式が用いられている。
しかし、このようなボイスコイルモーター(VCM)方式は、図1の移動端末のように小型の電子機器に用いられる場合、レンズの移動のための相当な空間が確保される必要がある不都合がある。
一方、移動端末に用いられるカメラ195の場合、オートフォーカスの他に、ブレ防止(Optical Image Stabilization:OIS)機能が必要である。
ここで、ボイスコイルモーター(VCM)方式を用いる場合、図2のように、左右方向などの一次元方向の移動しかできず、ブレ防止に適していないという問題がある。
本発明では、このような問題点を解決するために、ボイスコイルモーター(VCM)方式ではなく、液体レンズ駆動方式を用いることにする。
液体レンズ駆動方式は、液体レンズに電気信号を印加して液体の曲率を変化させることで、オートフォーカスのためにレンズの移動が不必要であり、ブレ防止機能の実装時に、二次元方向または三次元方向のブレ防止が可能であるという長所がある。
図3a~図3bは、液体レンズ駆動方式を説明する図面である。
まず、図3aの(a)は、液体レンズ500に第1電圧V1が印加され、液体レンズが凹レンズのように動作することを例示する。
次に、図3aの(b)は、液体レンズ500に第1電圧V1より大きい第2電圧V2が印加され、液体レンズが光の進行方向を変更しないことを例示する。
次に、図3aの(c)は、液体レンズ500に第2電圧V2より大きい第3電圧V3が印加され、液体レンズが凸レンズのように動作することを例示する。
一方、図3aでは、印加される電圧のレベルに応じて、液体レンズの曲率またはディオプトリが変化することを例示するが、これに限定されるものではなく、印加されるパルスのパルス幅に応じて、液体レンズの曲率またはディオプトリが変化してもよい。
次に、図3bの(a)は、液体レンズ500内の液体が同じ曲率を有することで、凸レンズのように動作することを例示する。
即ち、図3bの(a)によれば、入射光Lpaaが集中されて、該当する出力光Lpabが出力されることになる。
次に、図3bの(b)は、液体レンズ500内の液体が非対称曲面を有することで、光の進行方向が上側に変更されることを例示する。
即ち、図3bの(b)によれば、入射光Lpaaが上側に集中されて、該当する出力光Lpacが出力されることになる。
図4a~図4cは、液体レンズの構造を示す図面である。特に、図4aは液体レンズの上面図を示し、図4bは液体レンズの下面図を示し、図4cは図4a及び図4cのI‐I’の断面図を示す。
特に、図4aは、図3a~図3bの液体レンズ500の右側面に対応する図面であり、図4bは、図3a~図3bの液体レンズ500の左側面に対応する図面である。
図面を参照すると、液体レンズ500は、図4aのように、上部に共通電極(COM)520が配置される。この時、共通電極(COM)520は、チューブ形態に配置され、共通電極(COM)520の下部領域に、特に、中空に対応する領域に液体530が配置される。
一方、図面では図示されないが、共通電極(COM)520の絶縁のために、共通電極(COM)520と液体の間に絶縁体(図示されない)が配置されてもよい。
そして、図4bのように、共通電極(COM)520の下部、特に、液体530の下部に複数の電極(LA~LD)540a~540dが配置される。複数の電極(LA~LD)540a~540dは、特に、液体530を取り囲む形態に配置されてもよい。
そして、複数の電極(LA~LD)540a~540dと液体530の間に、絶縁のための複数の絶縁体550a~550dがそれぞれ配置される。
即ち、液体レンズ500は、共通電極(COM)520と、共通電極(COM)520と離隔して配置される複数の電極(LA~LD)540a~540dと、前記共通電極(COM)520と複数の電極(LA~LD)540a~540dの間に配置される液体530及び電気伝導性水溶液(図4c)595を含むことができる。
図4cを参照すると、液体レンズ500は、第1基板510上の複数の電極(LA~LD)540a~540dと、複数の電極(LA~LD)540a~540dを絶縁するための複数の絶縁体550a~550d、複数の電極(LA~LD)540a~540d上の液体530と、液体530上の電気伝導性水溶液(electroconductive aqueous solution)595と、液体530と離隔して配置される共通電極(COM)520、共通電極(COM)520上の第2基板515を含むことができる。
共通電極520は、中空を有し、チューブ形態に形成される。そして、中空領域に、液体530及び電気伝導性水溶液595が配置される。液体530は、図4a~図4bのように、円形に配置される。この時の液体530は、オイルなどの非伝導性液体であってもよい。
一方、中空領域の下部から上部に行くほどその大きさが大きくなり、これによって、複数の電極(LA~LD)540a~540dは、下部から上部に行くほどその大きさが小さくなる。
図4cでは、複数の電極(LA~LD)540a~540dのうち第1電極(LA)540aと、第2電極(LB)540bが傾斜するように形成され、下部から上部に行くほどその大きさが小さくなることを例示する。
一方、図4a~図4cとは異なって、複数の電極(LA~LD)540a~540dが、共通電極520の位置である上部に形成され、共通電極520が下部に形成されてもよい。
一方、図4a~図4cでは、複数の電極として4つの電極を例示するが、これに限定されるものではなく、2つ以上の多様な個数の電極が形成されてもよい。
一方、図4cで、共通電極520にパルス形態の電気信号が印加されてから所定時間の後、第1電極(LA)540aと第2電極(LB)540bにパルス形態の電気信号が印加される場合、共通電極520と第1電極(LA)540a、第2電極(LB)540bの間の電位差が発生し、これによって、電気伝導性を有する電気伝導性水溶液595の形状が変化し、電気伝導性水溶液595の形状変化に対応して、液体530の内部の液体530の形状が変化する。
一方、本発明では、複数の電極(LA~LD)540a~540dと共通電極520にそれぞれ印加される電気信号に応じて形成される液体530の曲率を容易かつ迅速に感知する方法を提示する。
このために、本発明でのセンサ部962は、液体レンズ500内の第1電極540a上の第1絶縁体550aと電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化を感知する。
図4cでは、境界領域Ac0の面積としてAM0を例示する。特に、第1電極540a上の第1絶縁体550aの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域Ac0の面積がAM0であることを例示する。
図4cでは、液体530が凹凸ではなく、第1基板510等と平行であることを例示する。この時の曲率は、例えば0と定義することができる。
一方、図4cのように、第1電極540a上の第1絶縁体550aの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域Ac0に対して、次の数式1によってキャパシタンスCが形成される。
Figure 0007343507000001
この時のεは誘電体550aの誘電率、Aは境界領域Ac0の面積、dは第1誘電体550aの厚さを示す。
ここで、ε、dは、固定値であると仮定すると、キャパシタンスCに大きい影響を及ぼすのは境界領域Ac0の面積である。
即ち、境界領域Ac0の面積が大きいほど、境界領域Ac0に形成されるキャパシタンスCが大きくなる。
一方、液体530の曲率が変化するほど、境界領域Ac0の面積が変化するので、本発明では、センサ部962を利用して境界領域Ac0の面積を感知したり、または境界領域Ac0に形成されるキャパシタンスCを感知する。
一方、図4cのキャパシタンスは、CAc0と定義することができる。
図5a~図5eは、液体レンズ500の多様な曲率を例示する図面である。
まず、図5aは、複数の電極(LA~LD)540a~540dと共通電極520にそれぞれ電気信号を印加することで、液体530に第1曲率Riaが形成されることを例示する。
図5aでは、液体530に第1曲率Riaが形成されることで、境界領域Aaaの面積としてAMa(>AM0)を例示する。特に、第1電極540a上の第1絶縁体550aの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域Aaaの面積がAMaであることを例示する。
数式1によれば、図4cに比べて、図5aにおける境界領域Aaaの面積がより大きくなるので、境界領域Aaaのキャパシタンスがより大きくなる。一方、図5aのキャパシタンスは、CAaaと定義することができ、図4cのキャパシタンスであるCAc0より大きい値を有することになる。
この時の第1曲率Riaは正極性の値を有すると定義することができる。例えば、第1曲率Riaが+2レベルを有すると定義することができる。
次に、図5bは、複数の電極(LA~LD)540a~540dと共通電極520にそれぞれ電気信号を印加することで、液体530に第2曲率Ribが形成されることを例示する。
図5bでは、液体530に第2曲率Ribが形成されることで、境界領域Abaの面積としてAMb(>AMa)を例示する。特に、第1電極540a上の第1絶縁体550aの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域Abaの面積がAMbであることを例示する。
数式1によれば、図5aに比べて、図5bにおける境界領域Abaの面積がより大きくなるので、境界領域Abaのキャパシタンスがより大きくなる。一方、図5bのキャパシタンスは、CAbaと定義することができ、図5aのキャパシタンスであるCAaaより大きい値を有することになる。
この時の第2曲率Rib、第1曲率Riaより大きさが大きい正極性の値を有すると定義することができる。例えば、第2曲率Ribが+4レベルを有すると定義することができる。
一方、図5a、図5bによれば、液体レンズ500は凸レンズとして動作し、これによって、入射光LP1が集中した出力光LP1aが出力される。
次に、図5cは、複数の電極(LA~LD)540a~540dと共通電極520にそれぞれ電気信号を印加することで、液体530に第3曲率Ricが形成されることを例示する。
特に、図5cでは、左側境界領域Acaの面積としてAMaを例示し、右側境界領域Acbの面積としてAMb(>AMa)を例示する。
特に、第1電極540a上の第1絶縁体550aの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域Acaの面積がAMaであり、第2電極540b上の第2絶縁体550bの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域Acbの面積がAMbであることを例示する。
これによって、左側境界領域Acaのキャパシタンスは、CAaaであり、右側境界領域Acbのキャパシタンスは、CAbaである。
この時の第3曲率Ricは正極性の値を有すると定義することができる。例えば、第3曲率Ricが+3レベルを有すると定義することができる。
一方、図5cによれば、液体レンズ500は凸レンズとして動作し、これによって、入射光LP1が一側により集中した出力光LP1bが出力される。
次に、図5dは、複数の電極(LA~LD)540a~540dと共通電極520にそれぞれ電気信号を印加することで、液体530に第4曲率Ridが形成されることを例示する。
図5dでは、液体530に第4曲率Ridが形成されることで、境界領域Adaの面積としてAMd(<AM0)を例示する。特に、第1電極540a上の第1絶縁体550aの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域Adaの面積がAMdであることを例示する。
数式1によれば、図4cに比べて、図5dにおける境界領域Adaの面積がより小さくなるので、境界領域Adaのキャパシタンスがより小さくなる。一方、図5dのキャパシタンスは、CAdaと定義することができ、図4cのキャパシタンスであるCAc0より小さい値を有することになる。
この時の第4曲率Ridは負極性の値を有すると定義することができる。例えば、第4曲率Ridが-2レベルを有すると定義することができる。
次に、図5eは、複数の電極(LA~LD)540a~540dと共通電極520にそれぞれ電気信号を印加することで、液体530に第5曲率Rieが形成されることを例示する。
図5eでは、液体530に第5曲率Rieが形成されることで、境界領域Aeaの面積としてAMe(<AMd)を例示する。特に、第1電極540a上の第1絶縁体550aの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域Aeaの面積がAMeであることを例示する。
数式1によれば、図5dに比べて、図5eにおける境界領域Aeaの面積がより小さくなるので、境界領域Aeaのキャパシタンスがより小さくなる。一方、図5eのキャパシタンスは、CAeaと定義することができ、図5dのキャパシタンスであるCAdaより小さい値を有することになる。
この時の第5曲率Rieは負極性の値を有すると定義することができる。例えば、第5曲率Rieが-4レベルを有すると定義することができる。
一方、図5d、図5eによれば、液体レンズ500は凹レンズとして動作し、これによって、入射光LP1が発散した出力光LP1cが出力される。
図6は、本発明に係るカメラの内部ブロック図の一例である。
図面を参照すると、図6のカメラ195xは、レンズ曲率可変装置800、イメージセンサ820、イメージ処理部860、ジャイロセンサ830、液体レンズ500を含むことができる。
レンズ曲率可変装置800は、レンズ駆動部860、パルス幅可変制御部840、電源供給部890を備える。
図6のレンズ曲率可変装置800の動作を説明すると、パルス幅可変制御部840が目標曲率に対応して、パルス幅可変信号Vを出力し、レンズ駆動部860がパルス幅可変信号Vと電源供給部890の電圧Vxを利用して液体レンズ500の複数の電極及び共通電極に当該電圧を出力することができる。
即ち、図6のレンズ曲率可変装置800は、液体レンズの曲率変化のために、オープンループシステム(Open Loop System)で動作する。
このような方式によれば、目標曲率に対応して、液体レンズ500の複数の電極及び共通電極に当該電圧を出力する他に、実際に液体レンズ500の曲率を感知できないという短所がある。
また、図6のレンズ曲率可変装置800によれば、ブレ防止のために、液体レンズ500の曲率変化が必要な場合、曲率が感知されないので、正確な曲率変化が困難である短所がある。
ここで、本発明では、図6のように、レンズ曲率可変装置800をオープンループシステム(Open Loop System)で実装することなく、クローズループシステム(closed Loop System)で実装することにする。
即ち、液体レンズ500の曲率を把握するために、液体レンズ500内の液体内部の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595と接触する境界領域Ac0に形成されるキャパシタンスを感知し、感知されるキャパシタンスをフィードバックして、目標曲率と現在曲率の差を演算し、その差に対応して制御を行う。
これによれば、迅速かつ正確に液体レンズ500の曲率を把握することができ、また、目標曲率に対応するように、液体レンズ500の曲率を迅速かつ正確に制御できるようになる。これについては、図7以下を参照してより詳しく記述する。
図7は、本発明の実施例に係るカメラの内部ブロック図の一例である。
図面を参照すると、本発明の実施例に係るカメラ195mは、液体レンズ500の曲率を変化させるレンズ曲率可変装置900と、液体レンズ500からの光を電気信号に変換するイメージセンサ820と、イメージセンサ820からの電気信号に基づいてイメージ処理をするイメージ処理部930を含むことができる。
特に、図7のカメラ195mは、ジャイロセンサ915をさらに含むことができる。
イメージ処理部930は、イメージに対する焦点情報AFを出力することができ、ジャイロセンサ915は、ブレ情報OISを出力することができる。
これによって、レンズ曲率可変装置900内の制御部970は、焦点情報AFとブレ情報OISに基づいて、目標曲率を決定することができる。
一方、本発明の実施例に係るレンズ曲率可変装置900は、液体レンズ500に電気信号を印加するレンズ駆動部960と、電気信号に基づいて形成された液体レンズ500の曲率を感知するためのセンサ部962と、感知された曲率に基づいて、液体レンズ500の目標曲率を形成するようにレンズ駆動部960を制御する制御部970を含み、センサ部962は、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化を感知することができる。これによって、迅速かつ正確にレンズの曲率を感知できるようになる。
一方、本発明の実施例に係るレンズ曲率可変装置900は、印加される電気信号に基づいて曲率が変化する液体レンズ500をさらに備えることができる。
一方、本発明の実施例に係るレンズ曲率可変装置900は、電源を供給する電源供給部990と、センサ部962で感知されたキャパシタンスと関連した信号をデジタル信号に変換するADコンバータ967をさらに備えることができる。
一方、レンズ曲率可変装置900は、レンズ駆動部960で、液体レンズ500内の各電極(共通電極、複数の電極)に電気信号を供給するための複数の導電性ラインCA1、CA2と、複数の導電性ラインのうちいずれか1つ(CA2)をさらに含むことができる。
図面では、液体レンズ500内の複数の電極のうちいずれか1つに電気信号を印加するための導電性ラインCA2とセンサ部962との接点または液体レンズ500との接点をnode Aと命名することができる。
一方、本発明では、液体レンズ500の曲率感知のために、複数の導電性ラインCA1、CA2を通じて、液体レンズ500内の各電極(共通電極、複数の電極)に電気信号を印加する。これによって、図5a~図5eなどのように、液体530に曲率が形成される。
一方、本発明の実施例に係る、センサ部962は、レンズ駆動部960内に備えられる検出素子(Rsens)によって検出される電気信号を感知することができる。
即ち、センサ部962と液体レンズ500の間に、別途のスイッチング素子なしにセンサ部962を利用して、レンズ駆動部960内に備えられる検出素子(Rsens)によって検出される電気信号を感知するものとする。
このようなセンサ部962の動作のために、本発明の実施例に係るレンズ駆動部960は、スイッチング素子(S’aまたはS’b)のスイッチング動作によって、電気信号を液体レンズに供給し、スイッチング素子(S’aまたはS’b)の一端に接続される検出素子(Rsens)を備えることができる。
特に、図10aまたは図10bのように、レンズ駆動部960は、相互に直列接続される第1上側スイッチング素子Saと、第1下側スイッチング素子S’aと、第1上側及び第1下側スイッチング素子Sa、Sbと並列接続され、相互に直列接続される第2上側スイッチング素子Sbと、第2下側スイッチング素子S’bを備えることができる。
そして、レンズ駆動部960は、図10aのように、第2下側スイッチング素子S’bと接地端(GND)の間に配置される検出素子(Rsens)を備えることができる。
これによれば、第2下側スイッチング素子S’bのターンオン時、検出素子(Rsens)に所定の電気信号が供給され、センサ部962は、検出素子(Rsens)によって検出される電気信号を感知することができる。
特に、センサ部962は、第2下側スイッチング素子S’bのターンオン時、検出素子(Rsens)によって検出される電気信号に基づいて、液体レンズ500の液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化を感知したり、境界領域Ac0のキャパシタンスを感知することができる。
または、レンズ駆動部960は、図10bのように、第1下側スイッチング素子S’aと接地端(GND)の間に配置される検出素子(Rsens)を備えることができる。
これによれば、第1下側スイッチング素子S’aのターンオン時、検出素子(Rsens)に所定の電気信号が供給され、センサ部962は、検出素子(Rsens)によって検出される電気信号を感知することができる。
特に、センサ部962は、第1下側スイッチング素子S’aのターンオン時、検出素子(Rsens)によって検出される電気信号に基づいて、液体レンズ500の液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化を感知したり、境界領域Ac0のキャパシタンスを感知することができる。
これによれば、センサ部962におけるセンシングのために、別途のスイッチング素子が不必要となるので、製造費用などが低減され、スイッチング素子の別途の駆動が不必要となる。
一方、液体レンズ500内の電極に電気信号が印加される場合、液体レンズ500内に曲率が形成され、曲率形成に対応する電気信号が、スイッチング素子SWLを経てセンサ部962に供給される。
一方、第1期間の間に感知されたキャパシタンスに基づいて演算された曲率が目標曲率より小さい場合、制御部970は、目標曲率に到達するようにするために、駆動部960に供給されるパルス幅可変制御信号のパルス幅が増加するように制御することができる。
これによって、共通電極530と複数の電極にそれぞれ印加されるパルスの時間差が大きくなり、これによって、液体530に形成された曲率が大きくなる。
センサ部962は、スイッチング素子SWLのオン期間の間、液体レンズ500からの電気信号に基づいて、液体レンズ500の液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化を感知したり、境界領域Ac0のキャパシタンスを感知することができる。
これによって、制御部970は、感知されるキャパシタンスに基づいて、曲率を演算することができ、目標曲率に到達したか否かを判断することができる。一方、目標曲率に到達した場合、制御部970は、該当する電気信号を各電極に供給するように制御することができる。
これによれば、電気信号供給により、液体530の曲率を形成し、直ちに液体の曲率を感知できるようになる。よって、迅速かつ正確に液体レンズ500の曲率を把握できるようになる。
一方、図面におけるレンズ駆動部960とセンサ部962は、1つのモジュール965で形成されてもよい。
一方、図面におけるレンズ駆動部960とセンサ部962、制御部970、電源供給部990、ADコンバータ967、スイッチング素子SWLは、システムオンチップ(system on chip、SOC)として、1つのチップ(chip)で実装することができる。
一方、液体レンズ500は、図4a~図4cで説明したように、共通電極(COM)520と、共通電極(COM)520上の液体530と、液体530上の電気伝導性水溶液595と、液体530と離隔して配置される複数の電極(LA~LD)540a~540dを含むことができる。
一方、センサ部962は、図5a~図5eで説明したように、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の、面積、または面積の変化、またはこれに対応するキャパシタンスを感知することができる。
一方、センサ部962で感知されたキャパシタンスと関連したアナログ信号は、ADコンバータ967を通じてデジタル信号に変換され、制御部970に入力される。
一方、図5a~図5eで説明したように、液体レンズ500の曲率が大きくなるほど境界領域Ac0の面積が大きくなり、結局境界領域Ac0のキャパシタンスが大きくなる。
本発明では、このような特性を利用して、センサ部962で感知されたキャパシタンスを利用して曲率を演算する。
一方、制御部970は、液体レンズ500の曲率が大きくなるようにするために、液体レンズ500に印加される電圧のレベルまたはパルス幅が増加するように制御することができる。
一方、図5cのように、複数の電極(LA~LD)540a~540dのうち第1電極540aと第3電極540cに異なるレベルの電圧または異なるパルス幅の電圧が印加される場合、液体530の第1端部Acaの第1キャパシタンスと、液体530の第2端部Acbの第2キャパシタンスが異なることになる。
これによって、センサ部962は、液体530の第1端部Acaと、第2端部Acbのそれぞれのキャパシタンスを感知することができる。
このように、一方、液体レンズ500内の液体530の端部周辺のキャパシタンスを感知することで、レンズの曲率を正確に検出できるようになる。
即ち、一方、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の複数の境界領域のキャパシタンスを感知することで、液体レンズの曲率を正確に検出できるようになる。
一方、共通電極(COM)520に一定電圧が印加され、複数の電極(LA~LD)540a~540dにパルスが印加される場合、センサ部962は、複数の電極(LA~LD)540a~540d上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の複数の境界領域に対するキャパシタンスを感知することができる。
一方、複数の電極(LA~LD)540a~540dに一定電圧が印加され、共通電極(COM)520にパルスが印加される場合、センサ部962は、共通電極(COM)520上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域に対するキャパシタンスを感知することができる。
一方、制御部970は、センサ部962で感知されたキャパシタンスに基づいて、液体レンズ500の曲率を演算することができる。
この時、制御部970は、センサ部962で感知されたキャパシタンスが大きくなるほど、液体レンズ500の曲率が大きくなると演算することができる。
そして、制御部970は、液体レンズ500が目標曲率を有するように制御することができる。
一方、制御部970は、センサ部962で感知されたキャパシタンスに基づいて液体レンズ500の曲率を演算し、演算された曲率と目標曲率に基づいて、パルス幅可変信号Vをレンズ駆動部960に出力することができる。
これによって、レンズ駆動部960は、パルス幅可変信号Vと電源供給部990の電圧LV1、LV2を利用して複数の電極(LA~LD)540a~540dの複数の電極および共通電極520に当該電気信号を出力することができる。
このように、液体レンズ500のキャパシタンスを感知し、これをフィードバックして、レンズの曲率が変化するように液体レンズ500に電気信号を印加することで、迅速かつ正確にレンズの曲率を変化させることができるようになる。
一方、制御部970は、演算された曲率と目標曲率に基づいて、曲率エラーを演算するイコライザー972と、演算された曲率エラーΦに基づいて、パルス幅可変信号Vを生成して出力するパルス幅可変制御部940を含むことができる。
これによって、制御部970は、演算された曲率が目標曲率より大きくなる場合、演算された曲率エラーΦに基づいて、パルス幅可変信号Vのデューティーが増加するように制御したり、または液体レンズ500に印加される複数のパルスの時間差であるディレイが増加するように制御することができる。これによって、迅速かつ正確に液体レンズ500の曲率を変化させることができるようになる。
一方、制御部970は、イメージ処理部930からの焦点情報AFと、ジャイロセンサ915からのブレ情報OISを受信し、焦点情報AFとブレ情報OISに基づいて、目標曲率を決定することができる。
この時、決定された目標曲率のアップデート周期は、感知された液体レンズ500のキャパシタンスに基づいて、演算された曲率のアップデート周期より長いことが好ましい。
結局、演算された曲率のアップデート周期が、目標曲率のアップデート周期より小さいので、速やかに液体レンズ500の曲率を変化させて、所望の曲率に変更できるようになる。
図8a~図12bは、図7の説明に参照される図面である。
まず、図8aは、図6のレンズ曲率可変装置800と図7のレンズ曲率可変装置900における液体レンズ500の曲率変化曲線を示す図面である。
図面を参照すると、GRoは、図6のレンズ曲率可変装置800における液体レンズ500の曲率変化曲線を示し、GRcは、図8aのレンズ曲率可変装置900における液体レンズ500の曲率変化曲線を示す。
特に、Tx時点に目標曲率への変化のための電圧がそれぞれ液体レンズ500に印加され、Ty時点に電圧印加が中止されることを例示する。
両曲線を比較すると、オープンループシステムの図6のレンズ曲率可変装置800の場合、目標ディオプトリ(target diopter)に遅くセトリング(settling)され、正確ではないが、クローズループシステムの図7のレンズ曲率可変装置900の場合、迅速かつ正確にセトリングされることが分かる。
オープンループシステムの図6のレンズ曲率可変装置800に比べて、クローズループシステムの図7のレンズ曲率可変装置900の場合、セトリングタイミングが略70%程度はやくなる。
結局、クローズループシステムの図7のレンズ曲率可変装置900を用いると、迅速かつ正確に曲率およびディオプトリ(diopter)を形成することができる。
一方、ディオプトリは、図5a~図5eで記述した液体530の曲率に対応するものであってもよい。これによって、液体530の曲率が大きくなるほどディオプトリが大きくなり、曲率が小さいほどディオプトリが小さいと定義することができる。
例えば、図5a~図5bのように、曲率が+2、+4レベルを有する場合、ディオプトリも、凸レンズに対応する+2、+4レベルを有すると定義することができ、図4cのように、曲率が0レベルである場合、ディオプトリが、平面レンズに対応する0レベルを有すると定義することができ、図5d~図5eのように、曲率が-2、-4レベルを有する場合、ディオプトリも凹レンズに対応する-2、-4レベルを有すると定義することができる。
図8bは、図7のレンズ曲率可変装置900のうち共通電極(COM)、第1電極(LA)、スイッチング素子SWLに対するタイミング図を例示する。
図面を参照すると、T1とT3時点の間の期間DT1の間、スイッチング素子SWLがオンされる。
一方、センサ部962を通じて、境界領域Ac0のキャパシタンスを感知するために、T1とT3時点の間の期間DT1中に、液体レンズ500に曲率が形成されるようにすることが好ましい。
一方、センサ部962におけるセンシングの正確性、安定性のために、本発明では、T1とT3時点の間の期間DT1の間、液体レンズ500内の共通電極と、複数の電極のうちいずれか1つにパルスが印加されるものとする。
特に、図8bのように、共通電極530に、T2時点にDT2のパルス幅を有するパルスが印加される。これによって、T2時点以後に液体レンズ500に曲率が形成される。
これによって、センサ部962は、T1とT3時点の間の期間DT1の間、T2時点からT3時点の間の期間の間、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化に対応して、電気伝導性水溶液595と電極が形成するキャパシタンスを感知することができる。
一方、センサ部962は、T2時点からT3時点の間の期間の間、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化に対応する電気伝導性水溶液595と電極の間の電位差または電流を感知することもできる。
次に、T4時点に第1電極(LA)にDT3のパルス幅を有するパルスが印加される。
即ち、T2時点に共通電極(COM)にハイレベルの電圧が印加され、T4時点に第1電極(LA)にハイレベルの電圧が印加される。
共通電極(COM)に印加されるパルスと、第1電極(LA)に印加されるパルスの時間差DFF1によって、液体レンズ500内の液体530に形成される曲率が変化する。
例えば、パルスの時間差DFF1が大きくなるほど、電極、電気伝導性水溶液595と接触する境界領域Ac0の面積の大きさが増加し、これによって、キャパシタンスが大きくなり、結局曲率が大きくなる。
図9aと図9bは、センサ部の多様な方式を示す図面である。
まず、図9aのレンズ曲率可変装置900a内のセンサ部962aは、レンズ駆動部960の検出素子(Rsens)によって検出される電気信号(SENS)のレベルを合算するインテグレーター1114と、インテグレーター1114で合算された電気信号を増幅する増幅器1116を含むことができる。
特に、センサ部962aは、共通電極(COM)520または複数の電極(LA~LD)540a~540dのうち第1電極(LA)に印加されるパルスのレベルが変化する間、インテグレーター1114を通じて、検出素子(Rsens)で検出される電気信号(SENS)のレベルを合算し、増幅器1116を通じて、インテグレーター1114で合算されたレベルを増幅することができる。
一方、共通電極(COM)520または複数の電極(LA~LD)540a~540dのうち第1電極(LA)に印加されるパルスのレベルが変化する間の電気信号(SENS)のレベル合算値は、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液の間の境界領域の面積の大きさまたは面積の変化に応じて変化する。
即ち、共通電極(COM)520または複数の電極(LA~LD)540a~540dのうち第1電極(LA)に印加されるパルスのレベルが変化する間の電気信号(SENS)のレベル合算値は、RC時定数に対応する。
上述したように、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液の間の境界領域の面積の大きさまたは面積の変化がキャパシタンスに対応するので、電気信号(SENS)のレベル合算値を利用して、液体レンズ500のキャパシタンスを演算することができる。
これによって、図9aのセンサ部962aは、液体レンズ500のキャパシタンスを感知することができる。
一方、共通電極(COM)520に印加される第1パルスと複数の電極(LA~LD)540a~540dのうち第1電極(LA)に印加される第2パルスの時間差が大きいほど、インテグレーター1114の出力値が大きくなる。
即ち、第1パルスと第2パルスの時間差が大きいほど液体レンズ500のキャパシタンスが大きくなる。一方、第1パルスと第2パルスの時間差を、ディレイ(delay)と命名することができる。
次に、図9bのレンズ曲率可変装置900a内のセンサ部962bは、レンズ駆動部960の検出素子(Rsens)によって検出される電気信号(SENS)のゼロクロッシングを検出するゼロクロッシング検出部1124を含むことができる。
特に、センサ部962bは、共通電極(COM)520または複数の電極(LA~LD)540a~540dのうち第1電極(LA)に印加されるパルスのレベルが変化する間、ゼロクロッシング検出部1124を通じて、レンズ駆動部960の検出素子(Rsens)によって検出される電気信号(SENS)のゼロクロッシングを検出することができる。
そして、複数の電極(LA~LD)540a~540dのうち第1電極(LA)に印加されるパルスのレベルが変化する時点から、ゼロクロッシング検出時点までの期間を、タイマーなどでカウントすることができる。
一方、複数の電極(LA~LD)540a~540dのうち第1電極(LA)に印加されるパルスのレベルが変化する時点から、ゼロクロッシング検出時点までの期間は、RC時定数に対応する。
上述したように、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液の間の境界領域の面積の大きさまたは面積の変化が、キャパシタンスに対応するので、電気信号(SENS)のレベル合算値を利用して、液体レンズ500のキャパシタンスを演算することができる。
これによって、図9bのセンサ部962bは、液体レンズ500のキャパシタンスを感知することができる。
一方、図9a及び図9bの全てに適用可能なレンズ駆動部は図10aまたは図10bのように例示できる。
図10aは、図9aまたは図9bのレンズ駆動部の内部回路図の一例である。
図面を参照すると、図10aのレンズ駆動部960は、レンズを駆動する第1駆動部961を備えることができる。
第1駆動部961は、相互に直列接続される第1上側、下側スイッチング素子Sa、S’a、相互に直列接続される第2上側、下側スイッチング素子Sb、S’bを備えることができる。
この時、第1上側、下側スイッチング素子Sa、S’aと、第2上側、下側スイッチング素子Sb、S’bは相互に並列接続される。
第1上側スイッチング素子Saと、第2上側スイッチング素子Sbには、電源供給部990からのLV2レベルの電源が供給される。
一方、図10aのレンズ駆動部960は、第2下側スイッチング素子S’bと接地端(GND)の間に配置される検出素子(Rsens)を備えることができる。
これによれば、第2下側スイッチング素子S’bのターンオン時、検出素子(Rsens)に所定の電気信号が供給され、センサ部962は、検出素子(Rsens)によって検出される電気信号を感知することができる。
特に、センサ部962は、第2下側スイッチング素子S’bのターンオン時、検出素子(Rsens)によって検出される電気信号に基づいて、液体レンズ500の液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化を感知したり、境界領域Ac0のキャパシタンスを感知することができる。
図10bは図10aと類似し、図10bのレンズ駆動部960は、相互に直列接続される第1上側スイッチング素子Saと、第1下側スイッチング素子S’aと、第1上側及び第1下側スイッチング素子Sa、Sbと並列接続され、相互に直列接続される第2上側スイッチング素子Sbと、第2下側スイッチング素子S’bを備えることができる。
一方、図10bのレンズ駆動部960は、第1下側スイッチング素子S’aと接地端(GND)の間に配置される検出素子(Rsens)を備えることができる。
これによれば、第1下側スイッチング素子S’aのターンオン時、検出素子(Rsens)に所定の電気信号が供給され、センサ部962は、検出素子(Rsens)によって検出される電気信号を感知することができる。
特に、センサ部962は、第1下側スイッチング素子S’aのターンオン時、検出素子(Rsens)によって検出される電気信号に基づいて、液体レンズ500の液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化を感知したり、境界領域Ac0のキャパシタンスを感知することができる。
図10aまたは図10bのレンズ駆動部960によれば、センサ部962におけるセンシングのために、別途のスイッチング素子が不必要となるので、製造費用などが低減され、スイッチング素子の別途の駆動が不必要となる。
一方、図10aまたは図10bでは、検出素子としてRsensの抵抗素子を図示したが、これに限定されるものでなく、スイッチング素子、キャパシタ素子、インダクタ、トランスなど多様な回路素子として実装されてもよい。
以下では、図10aのレンズ駆動部960の構造に基づいて、レンズ駆動部960の動作を説明する。
図11aは図10aのレンズ駆動部960の動作を説明するための波形図の一例であり、図11bは図9aのセンサ部962aの動作を説明するために参照される図面である。
図面を参照すると、T1時点に、CMPはハイレベル、CMMはローレベルが印加される。これによって、図11bのように、T1時点に共通電極(COM)にハイレベルの電気信号が印加される。
次に、T2時点に、CMPはハイレベル、CMMはローレベルが印加される。これによって、図11bのように、T2時点に第1電極(LA)にハイレベルの電気信号が印加される。
即ち、T1時点に、共通電極(COM)に第1パルスが印加され、T2時点に、第1電極(LA)に第2パルスが印加される。
第1パルスの第2パルスの時間差(ディレイ)(Delay1)により、液体530に第1曲率が形成される。
次に、T3時点に、CMPはローレベル、CMMはハイレベルが印加される。これによって、図11bのように、T2時点に共通電極(COM)にローレベルの電気信号が印加される。
一方、T3時点に、インテグレーター1114は初期化され、ローレベルを維持することになる。
次に、T4時点に、CMPはローレベル、CMMはハイレベルが印加される。これによって、図11bのように、T4時点に第1電極(LA)にローレベルの電気信号が印加される。
一方、T4時点に、図9aの第2下側スイッチング素子S’bがターンオンされるので、検出素子(Rsens)で検出される電気信号(SENS)がセンサ部962aに印加される。
図12aの(a)は、T4時点にインテグレーター1114に印加される電気信号(SENS)を例示する。図12aの(a)の下降曲線の変化率は、RC時定数に対応する。
これによって、センサ部962a内のインテグレーター1114は、T4時点から検出素子(Rsens)で検出される電気信号(SENS)を合算する。
センサ部962a内のインテグレーター1114で合算した値は、図12aの(b)のように現れる。そして、増幅器1116は、インテグレーター1114からの信号を増幅する。
結局、センサ部962aは、増幅器1116の第1出力値によって、T4時点に、第1パルスの第2パルスの時間差(ディレイ)(Delay1)により形成された、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化を感知することができる。
即ち、センサ部962aは、第1パルスの第2パルスの時間差(ディレイ)(Delay1)により形成された、第1電極(LA)540a上の第1絶縁体550aの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域の第1キャパシタンスを感知することができる。
次に、T5時点~T8時点は、それぞれT1時点~T4時点に対応する。
ただし、T5とT6の間の時間差であるdelay2が、T1とT2の間の時間差であるDelay1より大きいものを例示する。図12bの(a)の下降曲線の変化率は、RC時定数に対応する。
これによって、第1パルスの第2パルスの時間差(ディレイ)(Delay2)により、液体530に第1曲率より大きい第2曲率が形成される。
一方、T8時点に、図9aの第2下側スイッチング素子S’bがターンオンされるので、検出素子(Rsens)で検出される電気信号(SENS)がセンサ部962aに印加される。
図12bの(a)は、T8時点にインテグレーター1114に印加される電気信号(SENS)を例示する。
これによって、センサ部962a内のインテグレーター1114は、T8時点から検出素子(Rsens)で検出される電気信号(SENS)を合算する。
センサ部962a内のインテグレーター1114で合算した値は、図12bの(b)のように現れる。そして、増幅器1116は、インテグレーター1114からの信号を増幅する。
センサ部962aは、増幅器1116の第2出力値によって、T8時点に、第1パルスの第2パルスの時間差(ディレイ)(Delay2)により形成された、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化を感知することができる。
即ち、センサ部962aは、第1パルスの第2パルスの時間差(ディレイ)(Delay2)により形成された、第1電極(LA)540a上の第1絶縁体550aの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域の第2キャパシタンスを感知することができる。
図11cは、図9のセンサ部962bの動作を説明するために参照される図面である。
図11cは、図11bの波形図とほとんど類似しているが、インテグレーター1114と、増幅器1116の代わりに、検出素子(Rsens)で検出される電気信号(SENS)のゼロクロッシングを検出するゼロクロッシング検出部1124の動作波形が図示される点に差がある。
ゼロクロッシング検出部1124は、T1~T3時点にローレベルを維持し、T4時点に、検出素子(Rsens)で検出される電気信号(SENS)のハイレベルを検出し、ハイレベルがゼロクロッシングする地点をカウントする。
一方、T4時点に、図9aの第2下側スイッチング素子S’bがターンオンされるので、検出素子(Rsens)で検出される電気信号(SENS)がセンサ部962bに印加される。
図13aの(a)は、T4時点にゼロクロッシング検出部1124に印加される電気信号(SENS)を例示する。図13aの(a)の下降曲線の変化率は、RC時定数に対応する。
これによって、センサ部962b内のゼロクロッシング検出部1124は、図13aの(b)のように、T4時点から検出素子(Rsens)で検出される電気信号がゼロクロッシングする地点(Tz1)までをカウントする。これによって、Pz1の期間が検出される。
結局、センサ部962bは、検出される期間(Pz1)によって、T4時点に、第1パルスの第2パルスの時間差(ディレイ)(Delay1)により形成された、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化を感知することができる。
即ち、センサ部962bは、T4時点に、第1パルスの第2パルスの時間差(ディレイ)(Delay1)により形成された、第1電極(LA)540a上の第1絶縁体550aの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域の第1キャパシタンスを感知することができる。
一方、T8時点に、図9aの第2下側スイッチング素子S’bがターンオンされるので、検出素子(Rsens)で検出される電気信号(SENS)がセンサ部962bに印加される。
図13bの(a)は、T8時点にゼロクロッシング検出部1124に印加される電気信号(SENS)を例示する。図13bの(a)の下降曲線の変化率は、RC時定数に対応する。
これによって、センサ部962b内のゼロクロッシング検出部1124は、図13bの(b)のように、T8時点から検出素子(Rsens)で検出される電気信号がゼロクロッシングする地点(Tz2)までをカウントする。これによって、Pz2の期間が検出される。
センサ部962bは、検出される期間(Pz2)によって、T8時点に、第1パルスの第2パルスの時間差(ディレイ)(Delay2)により形成された、液体レンズ500内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液595の間の境界領域Ac0の面積の大きさまたは面積の変化を感知することができる。
即ち、センサ部962bは、T8時点に、第1パルスの第2パルスの時間差(ディレイ)(Delay2)により形成された、第1電極(LA)540a上の第1絶縁体550aの傾斜部分のうち電気伝導性水溶液595と接触する境界領域の第2キャパシタンスを感知することができる。
一方、図14のように、第1パルスの第2パルスの時間差(delay)が大きくなるほど、センサ部962で感知される液体レンズ500内のキャパシタンスは増加する。
図15aは、本発明の別の実施例に係るカメラの内部ブロック図の一例である。
図面を参照して説明すると、図15aのカメラ195n及びレンズ曲率可変装置900bは、図7のカメラ195m及びレンズ曲率可変装置900と類似しているが、センサ部962が、複数の電極(LA~LD)540a~540dに対応する複数の液体530の端部のキャパシタンスを感知することにその差がある。
このために、共通電極(COM)520にローレベルの電圧が印加され、複数の電極(LA~LD)540a~540dにパルス信号が印加される。
一方、レンズ駆動部960は、図7の説明などで上述したように、スイッチング素子(S’aまたはS’b)の一端に接続される検出素子(Rsens)を備える。
そして、センサ部962は、スイッチング素子(S’aまたはS’b)がターンオンされるT4時点またはT8時点に、検出素子(Rsens)によって検出される電気信号を感知する。
これによって、センサ部962は、複数の電極(LA~LD)540a~540d上の絶縁体と電気伝導性水溶液の間の境界領域に対するキャパシタンスを感知し、これを制御部970に伝達することができる。
これによって、液体レンズ500の複数の境界領域に対するキャパシタンスを感知できるようになる。
さらに、図15aのカメラ195nで、手ブレ補正に対応して、複数の電極(LA~LD)540a~540dに印加される電圧を変化させて、非対称曲率形成などが可能であるので、手ブレ補正を正確かつ迅速に行うことができるようになる。
特に、ジャイロセンサ915は、x軸揺れ情報(OISx)、y軸揺れ情報(OISy)を出力することができる。x軸揺れ情報(OISx)、y軸揺れ情報(OISy)は、制御部970に入力される。
制御部970は、イメージ処理部930からのイメージに対する焦点情報AFに基づいて、目標曲率を設定することができる。
一方、制御部970は、x軸揺れ情報(OISx)に基づいて、目標x軸チルト(tilt)を設定し、y軸揺れ情報(OISy)に基づいて、目標y軸チルト(tilt)を設定することができる。
制御部970は、センサ部960でセンシングされた信号をフィードバックして、目標曲率を形成することができる。
一方、制御部970は、センサ部960でセンシングされた信号をフィードバックして、目標x軸チルト(tilt)と目標y軸チルト(tilt)を形成することができる。
図15bは、本発明のさらに別の実施例に係るカメラの内部ブロック図の一例である。
図面を参照して説明すると、図15bのカメラ195o及びレンズ曲率可変装置900cは、図7のカメラ195m及びレンズ曲率可変装置900と類似しているが、センサ部962が、複数の電極(LA~LD)540a~540dに対応する液体の端部のキャパシタンスを感知することにその差がある。
このために、複数の電極(LA~LD)540a~540dにローレベルの電圧が印加され、共通電極(COM)520にパルス信号が印加される。
一方、レンズ駆動部960は、図7の説明などで上述したように、スイッチング素子(S’aまたはS’b)の一端に接続される検出素子(Rsens)を備える。
そして、センサ部962は、スイッチング素子(S’aまたはS’b)がターンオンされるT4時点またはT8時点に、検出素子(Rsens)によって検出される電気信号を感知する。
これによって、センサ部962は、電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液の間の境界領域に対するキャパシタンスを感知し、これを制御部970に伝達することができる。
これによって、液体レンズ500の境界領域に対するキャパシタンスを感知できるようになる。
さらに、図15bのカメラ195oで、手ブレ補正に対応して、非対称曲率形成などが可能であるので、手ブレ補正を正確かつ迅速に行うことができるようになる。
特に、ジャイロセンサ915は、x軸揺れ情報(OISx)、y軸揺れ情報(OISy)を出力することができる。x軸揺れ情報(OISx)、y軸揺れ情報(OISy)は、制御部970に入力される。
制御部970は、イメージ処理部930からのイメージに対する焦点情報AFに基づいて、目標曲率を設定することができる。
一方、制御部970は、x軸揺れ情報(OISx)に基づいて、目標x軸チルト(tilt)を設定し、y軸揺れ情報(OISy)に基づいて、目標y軸チルト(tilt)を設定することができる。
制御部970は、センサ部960でセンシングされた信号をフィードバックして、目標曲率を形成することができる。
一方、制御部970は、センサ部960でセンシングされた信号をフィードバックして、目標x軸チルト(tilt)と目標y軸チルト(tilt)を形成することができる。
一方、図7~図15bで説明したレンズ曲率可変装置900は、移動端末、車両、TV、ドローン、ロボット、ロボット掃除機など多様な電子機器に採用可能である。
一方、本発明のレンズ曲率可変装置の動作方法は、レンズ曲率可変装置に備えられたプロセッサが読み取ることのできる記録媒体に、プロセッサが読み取ることのできるコードとして実装することが可能である。プロセッサが読み取ることのできる記録媒体は、プロセッサによって読み取ることのできるデータが格納されるあらゆる種類の記録装置を含む。プロセッサが読み取ることのできる記録媒体の例としては、ROM、RAM、CD-ROM、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ格納装置などがあり、また、インターネットを通じた伝送などのような搬送波の形態で実装されるものも含む。また、プロセッサが読み取ることのできる記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式にプロセッサが読み取ることのできるコードが格納されて実行されてもよい。
以上では、本発明の好ましい実施例に対して図面を参照して説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者によって多様な変形実施が可能であり、そのような変形実施も本発明に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (15)

  1. 印加される電気信号に基づいて曲率が変化する液体レンズの曲率を変化させるためのレンズ曲率可変装置において、
    前記液体レンズに前記電気信号を印加するレンズ駆動部と、
    前記電気信号に基づいて形成された液体レンズの曲率を感知するためのセンサ部と、
    前記感知された曲率に基づいて、前記液体レンズの目標曲率を形成するように前記レンズ駆動部を制御する制御部と、を含み、
    前記レンズ駆動部は、
    スイッチング素子のスイッチング動作によって、前記電気信号を前記液体レンズに供給し、
    前記スイッチング素子と接地端との間に配置される検出素子を備え、
    前記センサ部は、前記検出素子によって検出される電気信号を感知し、
    前記レンズ駆動部は、前記スイッチング素子を含み、
    前記スイッチング素子は、
    第1上側スイッチング素子と、
    前記第1上側スイッチング素子と直列連結された第1下側スイッチング素子と、
    前記第1上側スイッチング素子及び前記第1下側スイッチング素子と並列連結された第2上側スイッチング素子と、
    前記第1上側スイッチング素子及び前記第1下側スイッチング素子と並列連結され、前記第2上側スイッチング素子と直列連結された第2下側スイッチング素子と、を含み、
    前記検出素子は、前記第1下側スイッチング素子と前記第2下側スイッチング素子のいずれか1つと接地端との間に接続され、
    前記液体レンズは、
    中空を有する共通電極と、
    前記共通電極と離隔して配置される複数の電極と、
    前記複数の電極の前記共通電極側に配置される絶縁体と、
    前記絶縁体上に配置される液体と、
    前記絶縁体上および前記液体上に配置される電気伝導性水溶液と、を備え、
    前記共通電極と前記複数の電極との間に電位差がない場合、前記液体レンズが形成する曲率は、0である、
    ことを特徴とする、レンズ曲率可変装置。
  2. 前記絶縁体と前記液体との境界は、前記共通電極に対して傾斜するように形成された傾斜部分を含み、
    前記傾斜部分は、前記共通電極と前記複数の電極との間に電位差がない場合、前記電気伝導性水溶液と接触する、請求項1に記載のレンズ曲率可変装置。
  3. 前記センサ部は、前記検出素子によって検出される電気信号に基づいて、前記絶縁体と前記電気伝導性水溶液との間の境界領域の面積の大きさまたは前記面積の変化を感知することを特徴とする、請求項1に記載のレンズ曲率可変装置。
  4. 前記センサ部は、前記共通電極、または前記複数の電極のうち第1電極に印加されるパルスのレベルが変化する間に、前記検出素子によって検出される電気信号を感知することを特徴とする、請求項1に記載のレンズ曲率可変装置。
  5. 前記センサ部は、
    前記共通電極、または前記複数の電極のうち第1電極に印加されるパルスのレベルが変化する間、前記検出素子で検出される電気信号のレベルを合算するインテグレーターと、
    前記インテグレーターで合算された電気信号を増幅する増幅器と、を含むことを特徴とする、請求項4に記載のレンズ曲率可変装置。
  6. 前記共通電極、または前記複数の電極のうち第1電極に印加されるパルスのレベルが変化する間の前記電気信号のレベル合算値は、前記液体レンズ内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液との間の境界領域の面積の大きさまたは前記面積の変化に応じて変化することを特徴とする、請求項5に記載のレンズ曲率可変装置。
  7. 前記共通電極に印加される第1パルスと前記複数の電極のうち前記第1電極に印加される第2パルスとの時間差が大きいほど、前記インテグレーターの出力値が大きくなることを特徴とする、請求項5に記載のレンズ曲率可変装置。
  8. 前記センサ部は、前記共通電極、または前記複数の電極のうち第1電極に印加されるパルスのレベルが変化する間、前記検出素子で検出される電気信号のゼロクロッシングを検出するゼロクロッシング検出部を含むことを特徴とする、請求項4に記載のレンズ曲率可変装置。
  9. 前記センサ部から出力される出力信号をデジタル信号に変換する第2コンバータをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のレンズ曲率可変装置。
  10. 前記液体レンズ内の電極上の絶縁体と電気伝導性水溶液との間の境界領域の面積の大きさまたは前記面積の変化が大きくなるほど、前記液体レンズの曲率が大きくなることを特徴とする、請求項5に記載のレンズ曲率可変装置。
  11. 前記複数の電極のうち第1電極と第2電極とに異なる電圧が印加される場合、前記センサ部で感知される前記液体の第1端部の第1キャパシタンスと、前記液体の第2端部の第2キャパシタンスとは、相互に異なることを特徴とする、請求項4に記載のレンズ曲率可変装置。
  12. 前記共通電極に印加される第1パルスと前記複数の電極のいずれか1つに印加される第2パルスとの時間差が大きいほど、前記液体レンズの曲率が大きくなることを特徴とする、請求項4に記載のレンズ曲率可変装置。
  13. 前記制御部は、前記共通電極、及び複数の電極のうち少なくとも1つにパルスが印加される間、前記センサ部で感知されるキャパシタンスに基づいて、前記液体レンズの曲率を演算し、前記演算された曲率と前記目標曲率とに基づいて、パルス幅可変信号を前記レンズ駆動部に出力することを特徴とする、請求項4に記載のレンズ曲率可変装置。
  14. 前記制御部は、前記演算された曲率が前記目標曲率より小さくなる場合、前記パルス幅可変信号のデューティが増加するように制御することを特徴とする、請求項13に記載のレンズ曲率可変装置。
  15. 前記制御部は、
    前記演算された曲率と目標曲率に基づいて、曲率エラーを演算するイコライザーと、
    前記演算された曲率エラーに基づいて、前記パルス幅可変信号を生成して出力するパルス幅可変制御部と、を含むことを特徴とする、請求項14に記載のレンズ曲率可変装置。
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