KR100797723B1

KR100797723B1 - 액체 렌즈 모듈

Info

Publication number: KR100797723B1
Application number: KR1020060098934A
Authority: KR
Inventors: 정문식
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2008-01-23
Also published as: US20080088939A1; JP2008096953A

Abstract

본원발명은 전기 습윤 현상을 이용한 액체 렌즈 모듈의 통전구조에 관한 발명으로, 본원발명은 액체 렌즈 모듈에 전기를 인가하기 위해 FPC를 사용하도록 한 것을 기술적 특징으로 한다.

액체 렌즈, 계면, 전극, FPC, 단자

Description

액체 렌즈 모듈{LIQUID-LENS MODULE}

도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 액체 렌즈의 구조와 동작을 나타내는 단면도이다.

도 4는 본원발명에 따른 액체 렌즈 모듈에 사용되는 FPC 연결부의 일 실시예를 도시한다.

도 5는 상기 도 4에 도시된 FPC 연결부를 액체 렌즈 모듈에 장착한 일 실시예를 도시한다.

도 6은 본원발명의 FPC 연결부의 다른 일 실시예를 도시한다.

도 7은 상기 도 6에 따른 FPC 연결부를 액체 렌즈 모듈에 장착한 실시예를 도시한다.

<도면의 주요 부분의 부호의 설명>

100 : FPC 연결부 110 : 상부 접촉부

120 : 하부 접촉부 130 : 외부 연결부

140 : 연결부 150 : 제1단자

160 : 제2단자

본원발명은 전기 습윤 현상을 이용한 액체 렌즈 모듈에 관한 발명으로, 보다 구체적으로는 상기 액체 렌즈 모듈에 전류를 인가하기 위한 구조를 단순화한 액체 렌즈 모듈에 관한 발명에 관한 것이다.

현재, 초점 조정 기능이 포함된 카메라는 이동통신 단말기, 소형 디지털 카메라, 자동카메라 등 다양한 휴대용 멀티미디어 기기에 적용되고 있으며, 기술이 점점 발전하게 됨에 따라 상기 카메라와 같은 다양한 장치를 하나의 휴대용 장치에 일체로 집적하는 것과 동시에 보다 소형화하려는 노력이 계속적으로 진행되고 있다.

종래 초점 조정 기능이 포함된 카메라의 경우, 상기 렌즈 요소에 초점 조정 기능을 행하기 위해 요구되는 기계적 운동 때문에, 종래의 초점 조정 기능 렌즈는 상기 렌즈의 광학 축을 따라 이동하도록 구성되어 있어 어느 정도 큰 치수를 가져야 할 필요가 있었으며, 또한, 상기 렌즈의 구동에 요구되는 별도의 모터 등의 구성을 별도로 장착하여야 하기 때문에 그 크기에 있어 소형화를 실현하는 데 장애가 되고 있었다.

또한, 최근 초점 조정 기능 렌즈가 장착된 카메라가 휴대용 단말기 등에 부착되게 됨에 따라 그 크기에 있어 소형화를 실현하여야 한다는 문제는 더욱 필수적으로 요구되고 있으며, 부가하여 종래와 같이 기계적 방식으로 상기 초점 조정 렌즈를 구동하는 경우에는, 상술한 바와 같은 문제 외에도, 상기 초점 조정 렌즈를 구동하기 위해 설치되는 전기모터는 상당한 양의 베터리 전력을 소모하기 때문에 휴대용 단말기에 상기 초점 조정 렌즈를 장착한다는 것은 상당한 기술적 곤란성을 가져야 한다는 문제가 있고, 이에 더해, 종래의 기계적인 방식을 사용하여 렌즈의 초점 조정을 실행하기 위해서는 특정한 양의 시간을 필요로 한다는 문제가 있었다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 한 방법으로, 최근 전기습윤(electrowetting) 방식을 이용한 액체 렌즈를 종래의 기계적인 방식의 줌 렌즈에 대체하여 사용하도록 하는 방식이 제안되고 있으며, 이에 대한 활발한 연구가 현재 계속하여 진행되고 있다.

우선, 액체 렌즈에 관한 발명을 개시하고 있는 PCT 국제공개번호 WO 03/069380를 참조하여, 이러한 액체 렌즈의 기본적 구성 및 기능에 관해 간략히 알아보도록 한다.

도 1은 WO 03/069380의 실시 예로서 제안된 액체 렌즈의 간략한 단면도인 바, 상기 도면을 참조하여 살펴보면, 도 1에서와 같이 상기 액체 렌즈는 굴절률이 서로 다르고 메니스커스(meniscus)(14)를 통해 접촉하는 비혼합성의 제1 유체(A) 및 제2 유체(B)를 구비하며 실린더 벽을 갖는 실린더 형상의 유체 챔버(5), 상기 실린더 벽의 내측에 배치된 유체 접촉층(contact layer)(10), 상기 유체 접촉층(10)에 의해 상기 제1 유체(A) 및 제2 유체(B)와 분리되는 제1 전극(2) 및 상기 제2 유체(B)를 활성화시키는 제2 전극(12)을 포함한다.

여기서, 상기 제1 전극(2)은 실린더 형상으로서 절연층(insulating layer)(8)에 의해 코팅되고 금속성 물질로 만들어지며, 상기 제2 전극(12)은 유체 챔버(5)의 일 측에 배치된다. 또한, 투명한 전방 요소(4)와 투명한 후방 요소(6)는 상기의 두 유체들을 수용하는 상기 유체 챔버(5)의 커버를 형성한다.

이와 같은 구성을 갖는 액체 렌즈의 동작은 다음과 같다.

상기 제1 전극(2)과 제2 전극(12) 사이에 전압이 인가되지 않을 때, 상기 유체 접촉층은 제2 유체(B)보다 제1 유체(A)에 대해 높은 습윤성(wettability)을 가진다. 만약, 상기 제1 및 제2 전극 사이에 전압(V1, V2, V3)이 인가되면, 일렉트로웨팅(electrowetting) 때문에, 상기 제2 유체(B)에 의한 습윤성이 변하고, 도시한 바와 같이 메니스커스(14)의 접촉각(Q1, Q2, Q3)이 변하게 된다. 따라서, 인가된 전압에 따라 메니스커스의 형상이 변화하게 되고, 이를 이용하여 상기 액체 렌즈의 초점조절을 행하도록 하는 것이다.

즉, 도 1 내지 도 3에서와 같이 인가된 전압의 크기에 따라 제1 유체(B)에서 측정한 상기 메니스커스(14)와 유체 접촉층(10) 사이의 각도는 각각 둔각에서 예각으로, 예컨대 대략 140°, 100°, 60°등으로 변화하게 된다. 여기서, 도 1은 높은 음의 파워(power), 도 2는 낮은 음의 파워, 도 3은 양의 파워를 갖는 배치를 나타낸다. 이와 같이 유체를 이용한 액체 렌즈는 종래의 렌즈의 기계적 구동을 통해 초점을 조절하는 방식에 비해 소형화 및 전력소모에 있어 장점을 지니고 있음을 알 수 있다.

한편, 상기 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 액체 렌즈 모듈은 상기 유체에 전류를 인가하기 위한 방법으로 전선(15)을 사용하여 액체 렌즈 모듈에 직접 연결하도록 하는 것에 의해, 상기 액체 렌즈 모듈 내의 유체에 전류를 인가하고 있다.

그러나, 상술한 바와 같이 액체 렌즈 모듈에 직접 전선을 연결하는 종래의 방식은 상기 전선이 액체 렌즈 모듈의 외부에 마련된 커넥터에 연결되도록 구성된다는 점에서, 상기 전선을 모듈 외부에서 별도로 처리하여야 한다는 문제가 발생하게 되고, 또한, 상기 전선이 액체 렌즈 모듈의 외부에 형성됨으로 인해 그 외관이 깨끗하게 되지 못하며, 이에 더하여 상기 전선을 통하여 전류를 인가하는 방식은 그 동작에 있어 전원공급에 대한 신뢰도가 떨어져 광학적 오차가 발생할 수 있다는 문제가 발생한다.

또한, 상기 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 액체 렌즈와 관련하여, 그 기본적인 동작원리 및 구성은 개시되어 있으나, 상기 액체 렌즈 모듈을 실제 제품에 적용시키기 위해 요구되는 전체적인 액체 렌즈 어셈블리에 관한 구성 및 이와 같은 구성에 있어 전류를 인가하는 구체적인 방법은 아직까지 구체적으로 개시되어 있지 않음을 알 수 있다.

따라서, 본 출원인은 상술한 바와 같은 문제를 해결할 수 있는 방안을 강구하게 되었다.

본원발명은 상술한 바와 같은 문제를 해소하기 위해 마련한 것으로, 본원발명은 FPC를 사용하여 보다 간단하면서도 신뢰성 있는 구조를 구비하여 액체 렌즈 모듈에 전류를 인가하도록 하는 액체 렌즈 모듈에 관한 발명을 기술적 특징으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본원발명의 액체 렌즈 모듈은 개방된 공간부를 구비하는 유체 챔버; 상기 유체 챔버 내에 주입되며, 계면에 의해 분리되는 서로 다른 굴절률을 구비하는 2개의 유체; 상기 유체 챔버의 개방된 부분을 접착 수단을 통하여 밀봉 결합하는 투명판; 및 상기 유체 챔버 내의 유체에 작용하도록 배치되는 제1전극 및 제2전극으로 구성된 두 개의 전극;을 포함하여 구성하되, 상기 액체 렌즈 모듈은 FPC를 사용하여 상기 두 개의 전극에 전류를 인가하도록 한 것을 기술적 특징으로 하며,

상기 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극에 접촉하는 FPC 연결부는 상기 모듈의 전극과 접촉하는 두 개의 단자부가 각각 마련된 두 개의 접촉부를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

상술한 본원발명의 목적은 이 기술분야에서 숙련된 당업자에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본원발명에 따른 액체 렌즈 모듈에 사용되는 FPC 연결부의 일 실시예를 도시하고, 도 5는 상기 도 4에 도시된 FPC 연결부를 액체 렌즈 모듈에 장착한 일 실시예를 도시하며, 도 6은 본원발명의 FPC 연결부의 다른 일 실시예를 도시하고, 도 7은 상기 도 6에 따른 FPC 연결부를 액체 렌즈 모듈에 장착한 실시예를 도 시한다.

도 4 및 도 5를 참조하여 본원발명에 따른 FPC 연결부를 사용한 액체 렌즈 모듈을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 4에는 액체 렌즈 모듈에 전류를 인가하기 위한 본원발명에 따른 FPC(flexible printed circuit boards) 연결부(100)의 일 실시예가 개시된다. 상기 FPC 연결부(100)는 액체 렌즈 모듈의 상면에 마련된 전극과 접촉하는 상부 접촉부(110)와, 상기 액체 렌즈 모듈의 하면에 마련된 전극과 접촉하는 하부 접촉부(120)와, 상기 액체 렌즈 모듈의 외부에 마련된 전원 공급부에 연결되는 연결단자부(130)로 구성되되, 상기 상부 접촉부(110)와 하부 접촉부(120)는 연결부(140)에 의해 연결되도록 구성된다. 이렇게 형성된 FPC 연결부(100)의 상부 접촉부(110)와 하부 접촉부(120)에는 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극과 각각 접촉하는 제1단자(150)와 제2단자(160)가 마련되는 바, 상기 각각의 단자는 금박으로 형성되어 있다.

상기 도 4에 도시되어 있는 FPC 연결부(100)의 상부 접촉부(110)와 하부 접촉부(120)는 도넛형상으로 형성되어 있는 바, 이와 같은 형상은 상기 FPC 연결부(100)가 마련되는 액체 렌즈 모듈의 상, 하면을 관통하여 형성되는 광경로의 진로를 방해하지 않도록 하는 범위 내에서 상기 FPC 연결부(100)가 부착되도록 하기 위함이다.

도 5에는 상기 서술한 바와 같은 본원발명에 따른 FPC 연결부(100)가 액체 렌즈 모듈에 장착되어 있는 형상이 도시되어 있는 바, 상기 도면을 참조하여 본원발명에 따른 액체 렌즈 모듈의 전류 인가구조를 설명하도록 한다. 여기서, 상기 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극은 유체 챔버(180)의 상면과, 유체 챔버(180)의 하면에 마련된 하부 커버(190) 상에 마련된다.

도면에서, 상기 FPC 연결부(100)의 상부 접촉부(110)는 액체 렌즈 모듈의 유체 챔버(180)의 상면에 부착되어, 상기 상부 접촉부(110)에 마련되어 있는 제1단자(150)는 유체 챔버(180)의 상면에 마련되어 있는 전극과 접촉하도록 구성되며, 상기 FPC 연결부(100)의 하부 접촉부(120)는 액체 렌즈 모듈의 유체 챔버(180)의 하면에 마련되어 있는 하부 커버(190) 상에 부착되어, 상기 하부 접촉부(120)에 마련되어 있는 제2단자(160)는 상기 하부 커버(190) 상에 마련된 전극과 접촉하도록 구성된다. 이렇게 연결된 상부 접촉부(110)와 하부 접촉부(120)는 연결부(140)에 의해 서로 연결되어 있으며, 상기 하부 접촉부(120)에 연결되어 있는 연결단자부(130)에 의해 외부 전원 공급부와 연결된다. 상기 서술한 바와 같이, 본원발명에 따른 상기 FPC 연결부(100)는 ㄷ자 형상으로 구부러져 액체 렌즈 모듈에 마련된 두 개의 전극에 각각 연결된다.

상술한 바와 같이, 본원발명에 따른 FPC 연결부(100)는 액체 렌즈 모듈에 전 류를 인가하기 위한 구조로써, 본원발명은 상기 FPC 연결부(100)를 사용하도록 하는 것에 의해 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극에 한 번에 전류를 인가할 수 있다는 기술적 장점이 있으며, 또한 상기 FPC 연결부(100)를 사용하도록 하는 것에 의해 보다 단순한 구조를 갖도록 하면서도 전류 인가의 신뢰성을 향상시키는 기술적 장점이 있다.

도 6 및 도 7에는 본원발명에 따른 다른 일 실시예가 개시된다. 상기 도면을 참조하여 본원발명에 따른 액체 렌즈 모듈의 전류 인가 구조를 설명하면 다음과 같다. 상기 실시예는 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극이 상면과 측면 또는 측면과 하면에 형성되어 있는 경우에 적용할 수 있는 FPC 연결부(100')에 관한 발명에 관한 것이다.

도 6을 참조하면, 본원발명에 따른 FPC 연결부(100')는 액체 렌즈 모듈의 측면에 마련된 전극과 접촉하는 측면 접촉부(200)와, 상기 액체 렌즈 모듈의 하면에 마련된 전극과 접촉하는 하부 접촉부(120)와, 상기 액체 렌즈 모듈의 외부에 마련된 전원 공급부에 연결되는 연결단자부(130)로 구성되되, 상기 측면 접촉부(200)와 하부 접촉부(120)는 연결부(140)에 의해 연결되도록 구성된다. 이렇게 형성된 FPC 연결부(100')의 측면 접촉부(200)와 하부 접촉부(120)에는 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극과 각각 접촉하는 제1단자(150')와 제2단자(160)가 마련되는 바, 상기 각각의 단자는 금박으로 형성되어 있다.

상기 도 6에 도시되어 있는 FPC 연결부(100')의 하부 접촉부(120)는 이미 설명한 바와 같이 도넛형상으로 형성되어 있는 바, 이와 같은 형상은 상기 FPC 연결부(100')가 마련되는 액체 렌즈 모듈의 하면에 형성되는 광경로의 진로를 방해하지 않도록 하는 범위 내에서 상기 FPC 연결부(100')가 부착되도록 하기 위함이다. 여기서, 액체 렌즈 모듈의 측면에 마련되는 전극과 접촉하는 FPC 연결부(100')의 측면 접촉부(200)는 직사각형 형상으로 형성되어 있으나, 상기 측면 접촉부(200)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 7에는 상기 서술한 바와 같은 본원발명에 따른 FPC 연결부(100')가 액체 렌즈 모듈에 장착되어 있는 형상이 도시되어 있는 바, 상기 도면을 참조하여 본원발명에 따른 액체 렌즈 모듈의 전류 인가구조를 설명하도록 한다. 여기서, 상기 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극은 유체 챔버(180)의 측면과, 유체 챔버(180)의 하면에 마련된 하부 커버(190) 상에 마련된다.

도면에서, 상기 FPC 연결부(100')의 측면 접촉부(200)는 액체 렌즈 모듈의 유체 챔버(180)의 측면에 부착되고, 상기 측면 접촉부(200)에 마련되어 있는 제1단자(150')는 유체 챔버(180)의 측면에 마련되어 있는 전극과 접촉하도록 구성되며, 상기 FPC 연결부(100)의 하부 접촉부(120)는 액체 렌즈 모듈의 유체 챔버(180)의 하면에 마련되어 있는 하부 커버(190) 상에 부착되고, 상기 하부 접촉부(120)에 마 련되어 있는 제2단자(160)는 상기 하부 커버(190) 상에 마련된 전극과 접촉하도록 구성된다. 이렇게 연결된 측면 접촉부(200)와 하부 접촉부(120)는 연결부(140)에 의해 서로 연결되어 있으며, 상기 하부 접촉부(120)에 연결되어 있는 연결단자부(130)에 의해 외부 전원 공급부와 연결된다. 이 실시예에서는 본원발명에 따른 상기 FPC 연결부(100')는 ㄴ자 형상으로 구부러져 액체 렌즈 모듈에 마련된 두 개의 전극에 각각 연결된다.

상술한 바와 같이, 본원발명에 따른 FPC 연결부의 형상은 일정하게 형성되어 있으나, 상기 형상이 이에 한정되는 것은 아니고, 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극에 일체로 연결되어 전류를 인가할 수 있는 구조라면 어떠한 형상으로도 형성될 수 있다. 본원발명에 따른 액체 렌즈 모듈은 상술한 바와 같이, FPC로 형성된 전류 인가 구조를 채택하도록 함으로써, 보다 단순한 구조이면서도 신뢰성을 구비하도록 한 전류 인가 구조를 달성하도록 하고 있다. 또한, 이와 같은 FPC를 사용한 전류인가 구조를 채택하도록 하는 것에 의해 보다 소형화한 액체 렌즈 모듈을 달성할 수 있다는 기술적 장점이 있다.

상술한 바와 같이, 본원발명에 따라 형성된 액체 렌즈 모듈은 액체 렌즈 모듈에 전류를 인가하는 구조를 단순화하는 것에 의해 종래의 방식보다 동작신뢰성을 향상시켰다는 기술적 장점이 있다.

또한, 본원발명에 따른 액체 렌즈 모듈은 FPC를 사용하여 전류를 인가하도록 하는 것에 의해 액체 렌즈 모듈의 소형화를 달성할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims

전기 습윤 방식을 사용하여 초점을 제어하는 액체 렌즈 모듈은,

개방된 공간부를 구비하는 유체 챔버;

상기 유체 챔버 내에 주입되며, 계면에 의해 분리되는 서로 다른 굴절률을 구비하는 2개의 유체;

상기 유체 챔버의 개방된 부분을 접착수단을 통하여 밀봉 결합하는 투명판;

상기 유체 챔버 내의 유체에 작용하도록 배치되는 두 개의 전극; 및

상기 액체 렌즈 모듈의 상기 두 개의 전극과 각각 접촉하는 단자부가 마련된 두 개의 접촉부를 갖는 FPC 연결부;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.
삭제
제1항에 있어서,

상기 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극이 모듈의 상, 하면에 형성되어 있는 경우,

상기 FPC 연결부를 ㄷ자형으로 구부리도록 하는 것에 의해 상기 FPC 연결부의 두 개의 접촉부가 상기 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극과 접촉하도록 한 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.
제3항에 있어서,

상기 FPC 연결부의 상부 접촉부 및 하부 접촉부는 도넛형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.
제1항에 있어서,

상기 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극이 모듈의 상, 측면 또는 측, 하면에 형성되어 있는 경우,

상기 FPC 연결부를 ㄴ자형으로 구부리도록 하는 것에 의해 상기 FPC 연결부의 두 개의 접촉부가 상기 액체 렌즈 모듈의 두 개의 전극과 접촉하도록 한 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.
제5항에 있어서,

상기 FPC 연결부의 상부 또는 하부 접촉부는 도넛형상으로 형성되고, 측면 접촉부는 직사각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.
제1항에 있어서,

상기 FPC 연결부의 두 개의 단자부는 금박으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액체 렌즈 모듈.