KR102223645B1 - 액체렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 전극을 포함하는 액체 렌즈 및 복수의 전극과 전기적으로 연결되어 액체 렌즈를 제어하는 제어 회로를 포함하고, 복수의 전극은 액체 렌즈 위에 배치되며 하나의 서브전극을 포함하는 공통 전극과 액체 렌즈 아래에 배치되며 복수의 서브전극을 포함하는 개별 전극을 포함하며, 제어 회로는 제1전압을 출력하는 제1전압 발생기; 제1전압과 반대 극성을 가지는 제2전압을 출력하는 제2전압 발생기를 포함하고, 공통 전극에 제1 전압, 제2 전압 또는 그라운드 전압을 인가하면서 개별 전극 중 적어도 하나를 플로팅(floating) 시키는 카메라 모듈을 제공한다.

Description

액체렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기{LIQUID LENS, CAMERA MODULE AND OPTICAL DEVICE/INSTRUMENT INCLUDING THE SAME}

본 발명은 액체렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈를 제어하기 위한 제어 모듈 또는 제어 장치를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기에 관한 것이다.

휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(예, 오토포커싱(Auto-Focusing, AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등)을 가지는 광학 기기를 원하고 있다. 이러한 촬영 기능은 여러 개의 렌즈를 조합해서 직접 렌즈를 움직이는 방법을 통해 구현될 수 있으나, 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 기기의 크기가 커질 수 있다. 오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 렌즈 홀더에 고정되어 광축이 정렬된 여러 개의 렌즈 모듈이, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행되고, 렌즈 모듈을 구동시키기 위해 별도의 렌즈 구동 장치가 사용된다. 그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 이를 보호하기 위해 서 카메라 모듈과 별도로 커버 글라스를 추가하여야 하는바 전체 두께가 두꺼워 진다. 따라서 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.

본 발명은 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 렌즈를 포함하는 카메라 모듈에서 렌즈를 구동하기 위한 전압을 스위칭 회로와 음 전압(negative voltage)을 사용하여 낮은 전압으로도 높은 구동 전압을 생성할 수 있어, 렌즈를 제어하는 집적회로의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 초점 거리를 조정할 수 있는 렌즈의 복수의 단자에 낮은 전압을 공급하더라도 공통 전극에 양전압(positive voltage) 및 음전압(negative voltage)을 교번적으로 공급하면서, 렌즈를 구동하기 위한 높은 전압을 생성할 수 있다.

또한, 본 발명은 초점 거리를 조정할 수 있는 렌즈의 구동 전압을 제어하기 위해 일부 전극을 플로팅(floating)시켜, 전극 간 전압차가 켜졌을 때 발생할 수 있는 계면의 왜곡을 방지할 수 있어 보다 광학적 이미지 안정화(Optical Image Stablilization, OIS)를 보다 안정적으로 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 초점 거리를 조정할 수 있는 렌즈의 구동 전압을 제어하기 위해 플로팅(floating)을 이용하여 공통 단자와 복수의 단자에 제공되는 전압의 펄스보다 더 세밀하게 제어할 수 있어, 렌즈 제어의 분해능(resolution)과 범위(range)를 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 휴대용 장치에 적용되며, 공통 단자와 복수의 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 렌즈를 제어하는 회로가 그라운드 전압(ground voltage)을 전원전압으로 사용함으로써, 회로 및 카메라 모듈의 전력 소모를 줄일 수 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은 복수의 전극을 포함하는 액체 렌즈; 및 상기 복수의 전극과 전기적으로 연결되어 상기 액체 렌즈를 제어하는 제어 회로를 포함하고, 상기 복수의 전극은 상기 액체 렌즈 위에 배치되며 하나의 서브전극을 포함하는 공통 전극과 상기 액체 렌즈 아래에 배치되며 복수의 서브전극을 포함하는 개별 전극을 포함하며, 상기 제어 회로는 제1전압을 출력하는 제1전압 발생기; 상기 제1전압과 반대 극성을 가지는 제2전압을 출력하는 제2전압 발생기를 포함하고, 상기 공통 전극에 상기 제1 전압, 상기 제2 전압 또는 그라운드 전압을 인가하면서 상기 개별 전극 중 적어도 하나를 플로팅(floating) 시킬 수 있다.

또한, 상기 제2전압 발생기는 상기 제1전압 발생기로부터 상기 제1전압을 수신한 후 극성을 바꾸어 출력하는 차지펌프를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1전압은 양극을 가지고, 상기 제2 전압 발생기는 상기 제1전압 발생기로부터 독립적으로 상기 제1전압과 크기가 같은 음극의 상기 제2전압을 출력할 수 있다.

또한, 상기 적어도 하나의 제1스위치에 포함된 스위칭 소자는 상기 개별전극의 복수의 서브전극에 공통으로 배치될 수 있고, 상기 복수의 제3스위치에 포함된 스위칭 소자는 상기 개별전극의 서브전극 마다 독립적으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 복수의 전극 섹터 중 상기 액체 렌즈의 중심을 기준으로 대칭적인 위치에 배치된 적어도 두 개의 개별전극의 서브전극이 함께 기 설정된 시간 동안 플로팅될 수 있다.

또한, 상기 개별 전극의 서브전극 전체를 기 설정된 시간 동안 플로팅(floating)시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은 복수의 전극을 포함하는 액체 렌즈; 및 상기 복수의 전극과 전기적으로 연결되어 상기 액체 렌즈를 제어하는 제어 회로를 포함하고, 상기 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 플레이트 아래에 배치되고, 서브전극을 포함하는 제2 전극을 포함하며, 상기 제어 회로는 제1전압을 출력하는 제1전압 발생기; 상기 제1전압과 반대 극성을 가지는 제2전압을 출력하는 제2전압 발생기; 상기 제1전압 또는 그라운드 전압을 전달하는 제1 스위치; 상기 제2전압 또는 상기 그라운드 전압을 전달하는 제2 스위치; 및 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치와 연결되고 상기 서브전극과 연결되는 제3 스위치를 포함하고, 상기 제3 스위치와 상기 서브전극은 적어도 4개를 포함하며, 4개의 상기 제3 스위치 각각은 상기 4개의 서브전극 각각과 연결되고, 4개의 상기 서브전극 중 적어도 2개의 서브전극에 인가되는 전압의 차이가 있을 때 상기 다른 두 개의 서브전극을 플로팅(floating)할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체렌즈 제어 회로는 복수의 서브 전극을 포함하는 액체렌즈를 제어하는 회로에 있어서, 제1 전압을 출력하는 제1 전압 발생기; 상기 제1 전압과 반대 극성을 가지는 제2 전압을 출력하는 제2 전압 발생기; 상기 제1전압 또는 그라운드 전압을 전달하는 제1 스위치; 상기 제2전압 또는 상기 그라운드 전압을 전달하는 제2 스위치; 및 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치와 연결되고 상기 복수의 서브 전극과 연결되는 복수의 제3 스위치를 포함하고, 상기 복수의 제3 스위치는 기 설정된 시간 동안 상기 복수의 서브 전극 중 적어도 하나를 플로팅(floating)시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체렌즈 제어 방법은 제1 서브전극을 포함하는 복수의 서브전극을 갖는 액체렌즈를 제어하는 방법에 있어서, 상기 제1 서브전극에 제1 전압, 상기 제1 전압과 반대 극성을 갖는 제2 전압, 또는 그라운드 전압을 인가하는 단계; 상기 제1 서브전극을 기 설정된 시간 동안 플로팅(floating)시키는 단계; 및 상기 제1 서브전극을 기 설정된 시간 동안 플로팅시킨 이후에 상기 제1 전압, 제2 전압, 또는 그라운드 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈은 복수의 전극을 포함하는 액체 렌즈; 및 상기 복수의 전극과 전기적으로 연결되어 상기 액체 렌즈를 제어하는 제어 회로를 포함하고, 상기 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 플레이트 아래에 배치되고, 서브전극을 포함하는 제2 전극을 포함하며, 상기 제어 회로는 제1전압을 출력하는 제1전압 발생기; 상기 제1전압과 반대 극성을 가지는 제2전압을 출력하는 제2전압 발생기; 상기 제1전압 또는 그라운드 전압을 전달하는 제1 스위치; 상기 제2전압 또는 상기 그라운드 전압을 전달하는 제2 스위치; 및 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 및 상기 서브전극과 연결되는 제3 스위치를 포함하고, 상기 제3 스위치와 상기 서브전극은 복수 개이고, 상기 복수개의 제3 스위치 각각은 복수개의 상기 서브전극 각각과 연결되고, 상기 제어 회로는 상기 제3 스위치 중 적어도 하나를 기 설정된 시간 동안 차단시켜 상기 제1 전압, 상기 제2 전압, 또는 상기 그라운드 전압이 적어도 하나의 상기 서브전극에 전달되는 것을 차단할 수 있다.

또한, 상기 제3 스위치는 상기 제1 스위치와 연결되는 제1 스위치 소자 및 상기 제2 스위치와 연결되는 제2 스위치 소자를 포함하고, 상기 제1 스위치 소자 및 제2 스위치 소자를 기 설정된 시간 동안 차단시켜 상기 제1 전압, 상기 제2 전압, 또는 상기 그라운드 전압이 적어도 하나의 상기 서브전극에 전달되는 것을 차단할 수 있다.

상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 초점 거리를 조정할 수 있는 렌즈의 구동 전압을 네거티브 전압(negative voltage)을 이용하여 생성함으로써, 렌즈를 제어하는 집적회로를 구성하는 소자의 설계를 보다 작게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 초점 거리를 조정할 수 있는 렌즈를 제어하는 공급 전압을 생성하는 회로의 크기를 줄이고 저 사양의 제어회로로도 분해능과 범위를 확보할 수 있어 생산성을 높이고, 제조 원가를 낮출 수 있다.

또한, 본 발명은 액체 렌즈 내 계면의 움직임을 제어하는 과정에서 전극간 구동 전압 차이가 많이 나더라도 안정적인 광학적 이미지 안정화(Optical Image Stablilization, OIS)를 수행할 수 있어 광학적 이미지 안정화(OIS)를 통해 영상 또는 이미지를 보정할 수 있는 범위가 커지고 효율적일 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도1은 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 렌즈를 제어하는 방법의 문제점을 설명한다.
도2는 카메라 모듈의 예를 설명한다.
도3은 카메라 모듈에 포함된 렌즈 어셈블리의 예를 설명한다.
도4는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체 렌즈를 설명한다.
도5는 액체 렌즈의 계면 움직임을 설명한다.
도6은 액체 렌즈의 제1구동방법을 설명한다.
도7은 액체 렌즈의 제2구동방법을 설명한다.
도8은 제어 회로의 제1예를 설명한다.
도9는 제어 회로의 제2예를 설명한다.
도10은 액체 렌즈의 구조를 설명한다.
도11은 제어 회로의 제3예를 설명한다.
도12는 제어 회로의 제4예를 설명한다.
도13은 제어 회로의 제5예를 설명한다.
도14는 도13에 도시된 제어회로의 제1동작예를 설명한다.
도15는 도13에 도시된 제어회로의 제2동작예를 설명한다.
도16은 제어 회로의 제6예를 설명한다.
도17은 제어 회로의 제7예를 설명한다.
도18은 제어 회로의 제8예를 설명한다.
도19는 도18에 도시된 제어회로의 제1동작예를 설명한다.
도20은 도18에 도시된 제어회로의 제2동작예를 설명한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.

실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.

도1은 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 렌즈를 제어하는 방법의 문제점을 설명한다. 구체적으로, (a)는 렌즈에 구동 전압을 인가하는 제어 회로를 설명하고, (b)는 렌즈에 구동 전압을 인가하는 방법을 설명한다.

먼저, (a)를 참조하면, 제어 회로는 공급 전압(VIN)을 입력 받아 전압 레벨을 증가시키는 전압부스터(12), 전압부스터(10)의 출력을 안정시키기 위한 전압안정부(14) 및 렌즈(10)에 전압부스터(10)의 출력을 선택적으로 공급하기 위한 스위칭부(16)를 포함할 수 있다.

여기서, 스위칭부(16)는 통상적으로 에이치브릿지(H Bridge)로 불리는 회로의 구성을 포함하고 있다. 전압부스터(10)에서 출력된 고전압이 스위칭부(16)의 전원 전압으로 인가된다. 스위칭부(16)는 인가되는 전원 전압과 그라운드 전압(ground voltage)를 선택적으로 렌즈(10)의 양단에 공급할 수 있다.

도1의 (b)를 참조하면, 렌즈(10)의 양단, 즉 공통 단자(C0)와 개별 단자(L1)에 기 설정된 폭을 가지는 펄스 형태의 전압이 인가될 수 있다. 렌즈(10)에 인가되는 구동 전압(Vop)은 공통 단자(C0)와 개별 단자(L1)의 차이이다. 따라서, 동일한 레벨의 전압이 시간 차이를 두고 공통 단자(C0)와 개별 단자(L1)에 인가되는 경우, 0V의 구동 전압(Vop)이 인가된 것으로 볼 수 있다. (b)를 참조하면, 동일한 전압이 공통 단자(C0)를 통해 인가될 때, 개별 단자(L1)에 인가되는 전압의 시간이 달라짐에 따라 서로 다른 펄스폭을 가지는 구동 전압(Vop1, Vop2)이 렌즈(10)의 양단에 인가되는 것을 알 수 있다.

여기서, 전압부스터(10)에서 출력되는 동작 전압은 약 70V의 레벨을 가진다. 따라서, 스위칭부(16)에 포함되는 소자들도 70V의 레벨의 고전압에서 구동이 가능해야 한다. 고전압에서 구동이 가능해야 하는 소자들은 소형화하기 어렵다. 고전압에서 구동가능 한 소자들은 항복전압(breakdown voltage), 활성 상태 저항(specific on-resistance), 안전 동작 영역(Safe Operating Area, SOA), 최대 순방향 전압(maximum forward voltage) 등의 특성을 만족시켜야 한다. 고전압에서 동작하는 소자를 지나치게 작게 만들 경우, 트랜지스터와 같은 소자들은 스위칭, 증폭 등의 기능을 수행하지 못할 수 있다. 이러한 이유로, 렌즈(10)의 구동 전압을 공급하는 제어 회로를 소형화하기 어려움이 있고, 생산성이 떨어져 원가가 상승하는 문제가 발생할 수 있다.

도2는 카메라 모듈의 예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 카메라 모듈은 공통 단자와 복수의 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 제1렌즈를 포함하는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22), 및 제1렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로(24), 및 렌즈 어셈블리(22)에 정렬되며 렌즈 어셈블리(22)를 통해 전달되는 광을 전기신호로 변환하는 이미지센서(26)를 포함할 수 있다.

도2를 참조하면, 카메라 모듈은 하나의 인쇄회로기판(PCB) 상에 형성된 복수의 회로(24, 26)와 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22)를 포함할 수 있으나, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 발명의 범위를 한정하지 않는다. 제어 회로(24)의 구성은 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(22)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄일 경우, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 모듈의 크기를 더욱 줄일 수 있다.

도3은 카메라 모듈에 포함된 렌즈 어셈블리(22)의 예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 렌즈 어셈블리(22)는 제1렌즈부(100), 제2렌즈부(200), 액체렌즈부(300), 렌즈 하우징(400) 및 연결단(500)을 포함할 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있다.

도3을 참조하면, 제1렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리의 외부로부터 광이 입사하는 부위이다. 제1렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.

제1렌즈부(100) 및 제2 렌즈부(200)는 렌즈 하우징(400) 에 장착될 수 있다. 이때, 렌즈 하우징(400)에는 관통공이 형성되고, 관통공에 제1렌즈부(100) 및 제2렌즈부(200)가 배치될 수 있다. 또한, 렌즈 하우징(400)에 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)가 배치되는 사이 공간에는 액체렌즈부(300)가 삽입될 수 있다.

한편, 제1렌즈부(100)는 노출렌즈(110)를 포함할 수 있다. 노출렌즈(110)는 렌즈 하우징(400) 외부로 돌출되어 외부에 노출될 수 있는 렌즈를 말한다. 노출렌즈(110)의 경우 외부에 노출됨으로 인해 렌즈표면이 손상될 수 있다. 만약 렌즈표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 노출렌즈(110)의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈(100)가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다. 조치가 필요할 수 있다.

제2렌즈부(200)는 제1렌즈부(100) 및 액체렌즈부(300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체렌즈부(300)를 투과하여 제2렌즈부(200)로 입사할 수 있다. 제2렌즈부(200)는 제1렌즈부(100)와 이격되어 렌즈 하우징(400)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.

한편, 제2렌즈부(200)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.

액체렌즈부(300)는 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 배치되고, 렌즈 하우징(400)의 삽입구(410)에 삽입될 수 있다. 액체렌즈부(300) 역시, 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)와 같이 중심축(PL)을 기준으로 정렬될 수 있다.

액체렌즈부(300)에는 렌즈영역(310)이 포함될 수 있다. 렌즈영역(310)은 제1렌즈부(100)를 통과한 광이 투과하는 부위이고, 적어도 일부에 액체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈영역(310)에는 두 가지 종류 즉, 도전성 액체와 비도전성 액체가 함께 포함될 수 있고, 도전성 액체와 비도전성 액체는 서로 섞이지 않고 경계면을 이룰 수 있다. 연결단(500)을 통해 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형되어 액체렌즈부(300)의 곡률, 초점거리가 변경될 수 있다. 이러한 경계면의 변형, 곡률변경이 제어되면, 액체렌즈부(300)와 이를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 카메라 모듈은 광학 줌 기능, 오토포커싱 기능, 손떨림 보정기능 등을 수행할 수 있다.

도4는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 렌즈를 설명한다. 구체적으로, (a)는 렌즈 어셈블리(22, 도3참조)에 포함된 제1렌즈(28)를 설명하고, (b)는 렌즈(28)의 등가회로를 설명한다.

먼저 (a)를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 렌즈(28)는 개별 단자(L1, L2, L3, L4)를 통해서 동작 전압을 인가 받을 수 있다. 개별 단자는 동일한 각 거리를 가질 수 있고, 서로 다른 방향에 배치된 4개의 개별단자를 포함할 수 있다. 개별 단자(L1, L2, L3, L4)를 통해서 동작 전압이 인가되면 렌즈영역(310)에 형성된 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형될 수 있다.

또한, (b)를 참조하면, 렌즈(28)는 일측은 서로 다른 개별 단자(L1, L2, L3, L4)로부터 동작 전압을 인가 받고, 다른 일측은 공통 단자(C0)와 연결된 복수의 캐패시터(30)로 설명할 수 있다. 여기서, 등가회로에 포함된 복수의 캐패시터(30)는 약 200 피코패럿(pF) 수준의 작은 캐패시턴스를 가질 수 있다.

도5는 액체 렌즈의 계면 움직임을 설명한다. 구체적으로, (a) 내지 (d)는 액체 렌즈(28)의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)에 구동 전압이 인가되는 경우 발생할 수 있는 계면(30a, 30b, 30c, 30d)의 움직임을 설명한다.

먼저 (a)를 참조하면, 액체 렌즈(28)의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)에 실질적으로 동일한 구동 전압을 인가한 경우, 계면(30a)은 원형에 가까운 형태를 유지할 수 있다. 이 경우, 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에 인가되는 구동전압이 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에 인가되는 구동전압의 차이가 실질적으로 없기 때문에, 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3) 사이의 거리(LH)와 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4) 사이의 거리(LV)가 실질적으로 동일하고, 계면(30a)의 움직임(예, 경사각)이 균형을 이루는 형태를 가질 수 있다.

또한 (b)를 참조하면, 액체 렌즈(28)의 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에 인가되는 구동전압이 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에 인가되는 구동전압보다 다소 낮은 경우를 설명한다. 이 경우, 계면(30b)을 당기거나 미는 힘이 수평 또는 수직에서 다르기 때문에 수평방향의 길이(즉, 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3) 사이의 거리(LH))가 수직방향의 길이(즉, 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4) 사이의 거리(LV))보다 짧아질 수 있다. 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에 인가되는 구동 전압이 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에 비하여 높은 경우, 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에서의 액체 렌즈(28)의 계면(30)의 경사각이 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에서의 액체 렌즈(28)의 계면(30)의 경사각보다 높기 때문에, 평면상에서는 동일해 보이지만 입체적으로는 수직방향의 길이(LV)가 수평방향의 길이(LH)보다 길어진다.

또한, (c)를 참조하면, 액체 렌즈(28)의 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에 인가되는 구동전압과 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에 인가되는 구동전압이 큰 차이를 가지는 경우를 설명한다. 이 경우, 계면(30c)을 당기거나 미는 힘이 수평 또는 수직에서 큰 차이를 보일 수 있어 계면(30c)의 외곽, 가장자리(edge)가 굴곡지거나 계면(30c)이 찌그러질 수 있다. 이러한 현상은 액체 렌즈(28)가 왜곡(distortion)되는 결과로 이어질 수 있다. 여기서, 액체 렌즈(28)의 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에 인가되는 구동전압과 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에 인가되는 구동전압이 어느 정도 차이가 날 때부터 액체 렌즈(28)가 왜곡되는 지는 액체 렌즈(28)의 구조와 성질 등에 따라 차이가 날 수 있다. 예를 들어, 영상 흔들림 방지(OIS) 기능을 통해 특정한 방향으로 0.6도 이상의 기울어짐을 보상하는 경우 액체 렌즈(28)의 계면(30c)이 찌그러질 수 있다. 이 경우, 수평방향의 길이(즉, 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3) 사이의 거리(LH))가 수직방향의 길이(즉, 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4) 사이의 거리(LV))의 차이가 (b)에서 설명한 계면(30b)의 경우에 비해 더욱 커진다.

또한, (d)를 참조하면, 액체 렌즈(28)의 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에 인가되는 구동전압과 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에 인가되는 구동전압이 기 설정된 이상의 차이를 가지는 경우, 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에 인가되는 구동전압을 유지한 상태에서 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)을 플로팅(floating)시켜 계면(30d)의 외곽, 가장자리(edge)가 굴곡지거나 계면(30d)이 찌그러지는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 당업자에게 잘 알려진 플로팅(floating) 상태는 상태를 알 수 없는 붕 떠있는 상태를 포함할 수 있다. 제1 전압, 제2 전압, 및 그라운드 전압과의 연결을 차단시켜 플로팅(floating) 상태를 만들 수 있다. 플로팅(floating) 상태는 전압 소스 및 그라운드(기준 전위)와의 연결이 차단된 상태일 수 있다. 기 설정된 시간 또는 구간 동안 액체 렌즈(28)에 포함된 일부의 전극을 플로팅시키는 경우, 해당 전극이 위치하는 방향으로의 힘이 일시적으로 중단될 수 있다. 플로팅된 전극에 전위차를 분명하게 설명하는 것이 어려울 수 있으나 (c)에서 설명한 경우와 같이 계면(30c)에 특정방향으로 힘을 주어 불균형이 발생하는 것과는 달리 (d)에서는 플로팅을 통해 계면(30d)에서 힘의 자연스러운 균형을 유도할 수 있다. 따라서, 수평방향의 길이(즉, 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3) 사이의 거리(LH))가 수직방향의 길이(즉, 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4) 사이의 거리(LV))의 차이가 크더라도 액체 렌즈(28)가 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.

도6은 액체 렌즈의 제1구동방법을 설명한다.

도시된 바와 같이, 액체 렌즈에 포함된 복수의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)와 공통 전극(C0)에 기 설정된 전압(예, 그라운드 전압(0V) 및 고전압(70V))을 인가하여 액체 렌즈의 계면을 제어할 수 있다. 본 명세서 상의 그라운드 전압(ground voltage)은 제어회로에서 기준 전위일 수 있으며, 그라운드 전압은 제어회로의 기준 전압일 수 있다.

액체 렌즈의 계면은 개별 전극과 공통 전극 사이의 전위차에 의해 움직임이 제어될 수 있다. 액체 렌즈의 일측 전극에 그라운드 전압(0V)를 인가하고, 타측 전극에 고전압(70V)를 인가하기 위해서는 그라운드 전압(0V)과 일측 전극 사이에 연결된 스위치를 켜고(ON) 제어회로 내 전압 부스터에서 출력된 고전압(70V)을 타측 전극에 공급할 수 있는 스위치를 켜는(ON) 동작을 수행할 수 있다.

도7은 액체 렌즈의 제2구동방법을 설명한다.

도시된 바와 같이, 액체 렌즈에 포함된 복수의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)와 공통 전극(C0)에 기 설정된 전압(예, 그라운드 전압(0V) 및 고전압(70V))을 인가하여 액체 렌즈의 계면을 제어할 수 있다. 도7에서는 도6과 달리 액체 렌즈의 계면을 제어하기 위해 일부 전극을 플로팅(floating)시킬 수 있다. 예를 들면, 기 설정된 시간 동안 액체 렌즈의 일측 전극에 고전압(70V)을 인가하고 타측 전극에 그라운드 전압(0V)이 아닌 플로팅 상태를 유지할 수 있다.

구체적으로, 제1개별 전극(L1)이 플로팅되지 않는 경우(1)와 플로팅되는 경우(2)를 타이밍도를 통해 비교해볼 수 있다. 제1개별 전극(L1)이 플로팅되면, 플로팅 전압(floating V)은 분명하게 설명되기는 어렵지만 자유로운 상태가 될 수 있다. 예를 들어, 제1개별 전극(L1)이 플로팅되면 제1개별 전극의 전위는 서서히 감소할 수도 있고, 상승과 하강을 반복할 수도 있다. 하지만 자유로운 상태에서 고전압(70V)이 인가되다가 플로팅 상태가 되면 서서히 감소하는 방향으로 진행될 것이라고 가정할 수 있다. 상태를 알 수 없는 상태이지만 일부 전극이 플로팅 상태가 유지되고 다른 전극에 구동 전압이 인가되면, 도5의 (d)와 같이 보정값이 커서 구동 전압 간 차이가 큰 경우에 자연스러운 힘의 균형을 유도할 수 있다.

도8은 제어 회로의 제1예를 설명한다. 여기서, 제어 회로는 렌즈 어셈블리(22)에 포함되어 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 렌즈(28, 도4참조)에 동작 전압을 인가하기 위한 회로이다. 등가회로를 이용하여 설명하면, 렌즈(28)는 복수의 캐패시터(30)를 포함하는 것으로 설명할 수 있으며, 각각의 캐패시터(30)에 동작 전압을 공급하는 개별 단자(L1, L2, L3, L4)는 독립적으로 제어가 가능할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 제어 회로를 설명하는 데 있어 하나의 개별단자에 연결된 하나의 캐패시터(30)를 예로 들어 설명한다.

도시된 바와 같이, 제어회로는 개별 단자 제어부(34) 및 공통 단자 제어부(36)를 포함할 수 있다. 개별 단자 제어부(34) 및 공통 단자 제어부(36)는 그라운드 전압(ground voltage)을 전원전압으로 공급받고, 전압 부스터(32)로부터 구동 전압의 1/2크기를 가지는 동작 전압을 공급받을 수 있다. 개별 단자 제어부(34)는 캐패시터(30)의 개별 단자에 양전압(positive voltage)과 음전압(negative voltage)의 형태로 동작 전압을 공급할 수 있고, 공통 단자 제어부(36)는 캐패시터(30)의 공통 단자에 양전압(positive voltage)과 음전압(negative voltage)의 형태로 동작 전압을 공급할 수 있다. 개별 단자 제어부(34)는 그라운드 전압, 기준 전위 또는 기준 전압을 0V로 보았을 때, 개별 단자에 양전압(positive voltage)과 음전압(negative voltage)의 형태로 동작 전압을 공급할 수 있고, 공통 단자 제어부(36)는 캐패시터(30)의 공통 단자에 양전압(positive voltage)과 음전압(negative voltage)의 형태로 동작 전압을 공급할 수 있다. 개별 단자 제어부(34) 및 공통 단자 제어부(36)는 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다. 이하에서는 개별 단자 제어부(34)를 보다 구체적으로 설명한다.

개별 단자 제어부(34)는 전압 부스터(32)에서 제공되는 동작 전압을 음전압의 형태로 조정하기 위한 전하 펌프(46)를 포함할 수 있다. 또한, 개별 단자 제어부(34)는 복수의 스위치를 포함하는 스위칭부를 포함할 수 있다. 스위칭부는 그라운드 전압과 동작 전압 중 하나를 선택하기 위한 제1스위치(42), 전하 펌프(46)의 출력과 그라운드 전압 중 하나를 선택하기 위한 제2스위치(48), 및 제1스위치(42)와 제2스위치(48)의 출력 중 하나를 선택하여 캐패시터(30)의 개별 단자에 인가하는 제3스위치(44)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1스위치(42), 제2스위치(48) 및 제3스위치(44)는 적어도 하나의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 또한 각 스위치는 두개의 트랜지스터를 포함할 수 있다.

한편, 개별 단자 제어부(34) 내 제1스위치(42)와 제2스위치(48)는 그라운드 전압을 바이어스(bias) 전압으로 사용하여 캐패시터(30)의 개별 단자 또는 공통 단자에 인가되는 동작 전압을 결정할 수 있다.

또한, 제어회로는 공급 전압(Vin)을 동작 전압의 크기로 변환하는 전압 부스터(booster, 32)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 전압 부스터(32)로 입력되는 공급 전압은 2.5~3.0 V의 레벨을 가지고, 전압 부스터(32)가 출력하는 동작 전압은 30~40 V의 레벨을 가질 수 있다. 여기서, 전압 부스터(32)에 입력되는 공급 전압은 카메라 모듈이 탑재된 휴대용 장치의 동작 전압일 수 있다.

한편, 개별 단자 제어부(34) 및 공통 단자 제어부(36)는 그라운드 전압을 전원 전압으로 공급받고 있다. 이는 전압 부스터(32)의 출력인 동작 전압이 전원 전압으로 인가되는 경우에 비하여 전력소모를 줄일 수 있다. 예를 들어, 제어 회로가 동작할 필요가 없는 경우에, 전압 부스터(32)의 출력인 동작 전압이 전원 전압으로 인가되면, 스위치(42, 44, 48)에 의해 동작 전압이 전달되지 않지만, 동작 전압은 스위치로 계속 인가되고 있는 상태이므로 전력 소모가 발생할 수 있다. 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 모듈의 경우, 전력 소모를 줄이는 것은 중요할 수 있다. 따라서, 전압 부스터(32)의 출력을 개별 단자 제어부(34) 및 공통 단자 제어부(36)의 전원 전압으로 연결하지 않고, 스위치(42)에 연결한다.

도9는 제어 회로의 제2예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 공급 전압(Vin)을 전달받아 동작 전압을 출력하는 전압 부스터(32)에 연결되는 제어 회로는 캐패시터(30)의 개별 단자에 인가되는 전압을 제어할 수 있다.

제어 회로는 전압 부스터(32)의 출력을 안정시키기 위한 제1전압 안정부(52)를 포함할 수 있다. 또한, 전압 부스터(32)의 출력은 제1전하 펌프(charge pump, 46)에 전달된다. 제1전하 펌프(46)는 그라운드 전압을 선택적으로 전달하는 제1소자, 동작 전압을 선택적으로 전달하는 제2소자, 및 제1소자 및 제2소자의 출력과 스위칭부 사이에 위치하는 제1캐패시터를 포함할 수 있다. 여기서, 제1소자 및 제2소자는 트랜지스터로 구현될 수 있다.

한편, 그라운드 전압과 동작 전압 중 하나를 선택하기 위한 제1스위치(42)는 그라운드 전압을 선택적으로 전달하기 위한 제3소자, 및 동작 전압을 선택적으로 전달하기 위한 제4소자를 포함할 수 있다.

또한, 제1전하 펌프(46)의 출력과 그라운드 전압 중 하나를 선택하기 위한 제2스위치(48)는 제1전하 펌프(46)의 출력을 선택적으로 전달하기 위한 제5소자, 및 그라운드 전압을 선택적으로 전달하기 위한 제6소자를 포함할 수 있다.

이를 통해, 제1스위치(42)와 제2스위치(48)는 모두 선택적으로 그라운드 전압을 전달할 수 있다. 캐패시터(30)의 일측에 인가되는 동작 전압으로서 제1스위치(42)와 제2스위치(48) 모두 그라운드 전압을 전달할 수 있기 때문에, 만약 둘 중 하나가 동작 전압을 전달하는 경우 다른 하나는 그라운드 전압과 연결될 수 있어, 동작 전압의 양전압 또는 음전압 형태를 결정할 수도 있다.

또한, 제1스위치(42)와 제2스위치(48)의 출력 중 하나를 선택하여 캐패시터(30)의 개별 단자에 인가하는 제3스위치(44)는 제1스위치(42)의 출력을 선택적으로 전달하기 위한 제7소자, 및 제2스위치(48)의 출력을 선택적으로 전달하기 위한 제8소자를 포함할 수 있다.

또한, 제어 회로는 공통 단자 제어부(36)를 포함할 수 있다. 공통 단자 제어부(36)는 제2전압 안정부(54), 제2전하 펌프(66), 제4스위치(62), 제5스위치(68), 및 제6스위치(64)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2전압 안정부(54)는 제1전압 안정부(54)와 동일한 구성을 가지고, 제2전하 펌프(66)는 제1전하 펌프(46)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 또한, 제4스위치(62)는 제1스위치(42)와 동일한 구성을 가지고, 제5스위치(68)는 제2스위치(48)와 동일한 구성을 가지며, 제6스위치(64)는 제3스위치(44)와 동일한 구성을 가질 수 있다.

도10은 액체 렌즈의 구조를 설명한다.

도시된 바와 같이, 액체 렌즈(28)는 액체, 제1 플레이트 및 전극을 포함할 수 있다. 액체렌즈(28)에 포함되는 액체(122, 124)는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있다. 제1 플레이트는 전도성 액체 및 비전도성 액체가 배치되는 캐비티(cavity, 150)를 포함할 수 있다. 캐비티(150)는 경사면을 포함할 수 있다. 전극(132, 134)은 제1 플레이트(114) 상에 배치될 수 있으며, 제1 플레이트(114) 상부 또는 제1 플레이트(114) 하부에 배치될 수 있다. 액체 렌즈(28)는 전극(132, 134) 상부(하부)에 배치될 수 있는 제2 플레이트(112)를 더 포함할 수 있다. 또한 액체 렌즈(28)는 전극(132, 134) 하부(상부)에 배치될 수 있는 제3 플레이트(116)를 더 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 액체 렌즈(28)의 일 실시예는 서로 다른 두 액체(122, 124)가 형성하는 계면(130)을 포함할 수 있다. 또한, 액체 렌즈(28)에 전압을 공급하는 적어도 하나의 기판(142, 144)을 포함할 수 있다. 액체 렌즈(28)의 모서리는 액체 렌즈(28)의 중심부보다 두께가 얇을 수 있다.

액체 렌즈(28)는 서로 다른 두 액체, 예를 들면 전도성 액체(122)와 비전도성 액체(124)를 포함하고, 두 액체가 형성하는 계면(130)의 곡률, 형상은 액체 렌즈(28)에 공급되는 구동 전압에 의해 조정될 수 있다. 액체 렌즈(28)에 공급되는 구동 전압은 제1기판(142) 및 제2기판(144)을 통해 전달될 수 있다. 제2기판(144)은 구별되는 4개의 개별 구동 전압을 전달할 수 있고, 제1기판(142)은 하나의 공통 전압을 전달할 수 있다. 제2기판(144)과 제1기판(142)을 통해 공급되는 전압은 액체 렌즈(28)의 각 모서리에 노출되는 복수의 전극(134, 132)에 인가될 수 있다.

또한, 액체 렌즈(28)는 투명한 재질을 포함하는 제3플레이트(116) 및 제2플레이트(112), 제3플레이트(116) 및 제2플레이트(112) 사이에 위치하며 기 설정된 경사면을 가지는 개구영역을 포함하는 제1플레이트(114)를 포함할 수 있다.

또한, 액체 렌즈(28)는 제3플레이트(116), 제2플레이트(112) 및 제1플레이트(114)의 개구영역에 의해 결정되는 캐비티(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 캐비티(150)는 서로 다른 성질(예, 전도성 액체 및 비전도성 액체)의 두 액체(122, 124)가 충진될 수 있으며, 서로 다른 성질의 두 액체(122, 124) 사이에는 계면(130)이 형성될 수 있다.

또한, 액체 렌즈(28)에 포함되는 두 액체(122, 124) 중 적어도 하나는 전도성을 가지며, 액체 렌즈(28)는 제1플레이트(114) 상부 및 하부에 배치되는 두 전극(132, 134) 및 전도성을 가지는 액체가 맞닿을 수 있는 경사면에 배치되는 절연층(118)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 절연층(118)은 두 전극(132, 134) 중 하나의 전극(예, 제2전극(134))을 덮고, 다른 하나의 전극(예, 제1전극(132))의 일부를 노출시켜 전도성 액체(예, 122)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다. 여기서, 제1전극(132)은 적어도 하나 이상의 전극섹터(예, C0)를 포함하고, 제2전극(134)은 둘 이상의 전극섹터(예, 도4의 L1, L2, L3, L4)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2전극(134)은 광축을 중심으로 시계방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함할 수 있다. 본 명세서상 전극섹터는 서브전극이라고 불릴 수 있다.

액체 렌즈(28)에 포함된 두 전극(132, 134)에 구동 전압을 전달하기 위한 하나 또는 두 개 이상의 기판(142, 144)이 연결될 수 있다. 구동 전압에 대응하여 액체 렌즈(28) 내 형성되는 계면(130)의 굴곡, 경사도 등이 변하면서 액체 렌즈(28)의 초점 거리가 조정될 수 있다.

도11은 제어 회로의 제3예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 제어 회로는 극성(양극 또는 음극)을 가진 기 설정된 크기의 전압을 출력하는 구동전압 출력부(230A), 구동전압 출력부(230A)로부터 전달받은 전압과 그라운드 전압(접지전압) 중 하나를 선택적으로 전달하는 제1스위칭부(240), 제1스위칭부(240)에서 전달되는 구동 전압을 선택적으로 액체 렌즈(28, 도7참조)의 전극(260)에 전달하는 제2스위칭부(250)를 포함할 수 있다.

구동전압 출력부(230A)는 전원 전압 또는 공급 전압을 바탕으로 기 설정된 크기로 전압을 증가시켜 제1전압을 출력하는 제1전압 발생기(232)와 제1전압 발생기(232)로부터 제1전압을 전달받아 극성을 바꾸어 제2전압으로 출력하는 차지펌프(234)를 포함할 수 있다.

제1스위칭부(240)는 제1전압 발생기(232)로부터 전달된 제1전압을 선택적으로 전달할 수 있는 제1스위치(242) 및 제1그라운드 전압을 선택적으로 전달할 수 있는 제2스위치(244)를 포함할 수 있다. 또한, 제1스위칭부(240)는 차지펌프(234)로부터 전달된 제2전압을 선택적으로 전달할 수 있는 제4스위치(246) 및 제2그라운드 전압을 선택적으로 전달할 수 있는 제5스위치(248)를 더 포함할 수 있다.

제1스위칭부(240)는 서로 다른 두 개의 입력단과 서로 다른 두 개의 출력단을 포함할 수 있다. 또한, 제1그라운드 전압과 제2그라운드 전압은 전기적으로 연결될 수 있다.

제2스위칭부(250)는 제1전압 및 제1그라운드 전압 중 하나가 전달되면 선택적으로 액체 렌즈 전극(260)에 공급할 수 있는 제3스위치(252) 및 제2전압 및 제2그라운드 전압 중 하나가 전달되면 선택적으로 액체 렌즈 전극(260)에 공급할 수 있는 제6스위치(254)를 포함할 수 있다.

제1스위칭부(240)는 액체 렌즈(28)에 포함된 전극에 공통으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 액체 렌즈에 포함된 복수의 개별 전극 사이에 제1스위칭부(240)는 공유되어 적어도 하나의 제1스위칭부(240)를 통해 복수의 개별 전극에 구동 전압을 전달할 수도 있다.

반면, 제2스위칭부(250)는 액체 렌즈(28)에 포함된 전극마다 개별적으로 배치될 필요가 있다. 예를 들어, 액체 렌즈(28)에 포함된 복수의 개별 전극마다 독립적인 제2스위칭부(250)가 연결될 수 있어, 제2스위칭부(250)는 액체 렌즈 전극(260) 간 공유되지 않을 수 있다.

도12는 제어 회로의 제4예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 제어 회로는 기 설정된 극성과 크기를 가지는 전압을 생성하는 전압 생성부(232), 전압 생성부(232)에서 생성된 전압의 극성을 변환하는 차지 펌프(234), 액체 렌즈에 포함된 복수의 전극(L1, L2, L3, L4, C0)에 구동 전압을 전달하기 위한 복수의 스위칭소자(242a, 242b, 244a, 244b, 244c, 244d, 244e, 246a, 246b, 248a, 248b), 복수의 스위칭소자로부터 전달되는 전압을 액체 렌즈에 포함된 복수의 전극(L1, L2, L3, L4, C0)에 선택적으로 전달하기 위한 복수의 제2스위칭부(250a, 250b, 250c, 250d, 250e)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 스위칭소자(242a, 242b, 244a, 244b, 244c, 244d, 244e, 246a, 246b, 248a, 248b)는 도8에서 설명한 제1스위칭부(240)에 대응할 수 있다.

차지 펌프(234)에 포함된 3개의 스위치소자를 제외하고, 도8에서 설명한 제어회로에 따르면 액체 렌즈 전극(260)마다 6개의 스위치소자가 연결될 수 있다. 하지만, 도9에서 설명한 제어회로에서는 액체 렌즈에 포함된 복수의 전극(L1, L2, L3, L4, C0) 중에 개별전극(L1, L2, L3, L4)에 배치되는 일부 스위치소자를 공통으로 연결함으로써 스위치소자의 수를 줄일 수 있다. 예를 들어, 액체렌즈가 4개의 개별전극과 하나의 공통전극을 포함하는 경우, 도8에서 설명한 제어회로에는 총 30개(5 X 6)의 스위칭소자가 포함될 수 있으나 도9에서 설명한 제어회로는 총 21개의 스위칭소자가 포함될 수 있다.

도13은 제어 회로의 제5예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 제어 회로는 기 설정된 극성과 크기를 가지는 전압을 생성하는 전압 생성부(232), 전압 생성부(232)에서 생성된 전압의 극성을 변환하는 차지 펌프(234), 액체 렌즈에 포함된 복수의 전극(L1, L2, L3, L4, C0)에 구동 전압을 전달하기 위한 복수의 스위칭소자(242a, 242b, 244a, 244b, 246a, 246b, 248a, 248b), 복수의 스위칭소자로부터 전달되는 전압을 액체 렌즈에 포함된 복수의 전극(L1, L2, L3, L4, C0)에 선택적으로 전달하기 위한 복수의 제2스위칭부(250a, 250b, 250c, 250d, 250e)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 스위칭소자(242a, 242b, 244a, 244b, 246a, 246b, 248a, 248b)는 도8에서 설명한 제1스위칭부(240)에 대응할 수 있다.

차지 펌프(234)에 포함된 3개의 스위치소자를 제외하고, 액체렌즈가 4개의 개별전극과 하나의 공통전극을 포함하는 경우, 도12에서 설명한 제어회로는 21개의 스위칭소자가 포함될 수 있지만, 도13에서 설명한 제어회로는 18개의 스위칭소자가 포함될 수 있다. 액체렌즈에 포함된 개별전극마다 그라운드 전압을 선택적으로 전달하기 위한 스위칭소자를 개별적으로 배치시키지 않고, 공통으로 연결하는 방법으로 도13에서와 같이 제어회로에 포함된 스위칭소자의 수를 더욱 줄일 수 있다. 스위칭소자의 수를 줄이면 제어회로의 전체 크기를 줄이고, 소비전력을 줄일 수 있다.

도13을 참조하면, 도11에서 설명한 제1스위칭부(240)에 대응하는 복수의 스위칭소자(242a, 242b, 244a, 244b, 246a, 246b, 248a, 248b)의 개수는 액체 렌즈에 포함된 전극의 수와 상관없이 고정될 수 있다. 예를 들면, 액체 렌즈에 포함된 개별전극의 수가 4개, 8개, 12개, 또는 16개인것과 상관없이, 8개의 스위칭소자만으로 도8에서 설명한 제1스위칭부(240)를 구현할 수 있다. 반면, 복수의 제2스위칭부(250a, 250b, 250c, 250d, 250e)에 포함된 스위칭소자의 개수는 액체 렌즈에 포함된 전극의 수, 즉 개별전극과 공통전극의 합에 대응할 수 있다. 즉, 복수의 제2스위칭부(250a, 250b, 250c, 250d, 250e)에 포함된 스위칭소자의 개수는 액체 렌즈에 포함된 개별전극과 공통전극의 개수의 합에 두 배일 수 있다. 예를 들어, 액체 렌즈에 포함된 개별전극이 4개이고 공통전극이 하나이면, 전극의 수는 5개이고 복수의 제2스위칭부에 포함된 스위칭소자의 개수는 10개일 수 있다.

만약 액체 렌즈에 포함된 개별전극이 8개이고 공통전극이 하나이면, 전극의 수는 9개이고 복수의 제2스위칭부에 포함된 스위칭소자의 개수는 18개일 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 액체 렌즈에 포함된 전극의 수가 달라지더라도 구동 전압 제어 회로에 포함된 스위칭소자의 개수는 고정될 수도 있다.

도14은 도13에 도시된 제어회로의 제1동작예를 설명한다. 액체 렌즈(28, 도4 및 도10참조)는 4개의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)와 하나의 공통 전극(C0)을 포함하고, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3), 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)이 액체 렌즈(28)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 배치되어 있다고 가정한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2), 및 공통전극(C0)에 인가되는 구동전압을 중심으로 설명한다. 특히, 도14은 공통전극(C0)에 양전압이 인가되는 경우를 설명한다.

제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3), 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)이 액체 렌즈(28)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 배치되어 있는 경우, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3)에 동일한 구동 전압이 인가될 수 있고 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)에 동일한 구동 전압이 인가될 수 있다. 실시예에 따라, 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2), 제3개별전극(L3) 및 제4개별전극(L4)에 서로 다른 구동 전압이 인가될 수도 있다. 예를 들어, 동일한 시간(t)에 다른 개별전극(L3, L4)는 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)과 대칭적으로 구동전압이 인가될 수도 있고, 다른 구동전압이 인가될 수 있다.

도시된 바와 같이, 타이밍도를 참조하면, 구동전압이 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2) 및 공통전극(C0)에 인가되는 타이밍에 따라 복수의 동작모드(①,②,③,④,⑤,⑥)가 있을 수 있다. 먼저, 제1모드(①)에서는 공통전극(C0), 제2개별전극(L2) 및 제1개별전극(L1) 모두에 그라운드 전압이 인가된다. 제2모드(②)에서는 공통전극(C0)에 전압생성부(232)에서 생성된 양전압이 인가되고, 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)에는 그라운드 전압이 인가된다. 제3모드(③)에서는 공통전극(C0)에 전압생성부(232)에서 생성된 양전압이 인가되고, 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)에는 차지펌프로부터 전달된 음전압이 인가된다. 제4모드(④)에서는 제1개별전극(L1)은 플로팅(floating)되고, 제2개별전극(L2)과 공통전극(C0)은 플로팅되지 않는다. 이에 따라, 제4모드(④)에서는 공통전극(C0)에 그라운드 전압이 인가되고, 제2개별전극(L2)에는 음전압이 인가되어 있지만 제1개별전극(L1)은 플로팅된다. 타이밍도를 참조하면, 제4모드(④)에서 플로팅된 제1개별전극(L1)은 점진적으로 전압이 낮아지는 것처럼 설명되어 있으나, 플로팅된 제1개별전극(L1)의 전압은 예측하기 어려운 형태를 가질 수도 있다. 따라서, 플로팅되지 않은 제2개별전극(L2)과 공통전극(C0) 사이의 전위차이는 분명할 수 있다. 반면, 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0) 사이의 전위차이는 명확히 설명하기 어렵지만, 플로팅(floating) 상태에서는 전하의 이동이 인위적인 제어보다 자연스럽게 이루어질 수도 있다. 만약 전하의 이동이 자연스럽게 이루어지는 경우 타이밍도와 같이 서서히 전위차가 줄어들 수 있다. 제5모드(⑤)에서는 공통전극(C0)에 그라운드 전압이 인가되고, 제1개별전극(L1)은 플로팅(floating)되어 있지만, 제2개별전극(L2)에는 차지펌프로부터 전달된 음전압이 전달된다. 제6모드(⑥)에서는 공통전극(C0), 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2) 모두에 그라운드 전압이 인가된다.

제1모드 내지 제6모드(①,②,③,④,⑤,⑥)에서 액체 렌즈(28)에 포함된 계면(130)의 움직임은 공통전극(C0)과 제1개별전극(L1) 또는 제2개별전극(L2) 사이에 인가되는 구동 전압(Vop)의 크기에 의해 결정될 수 있다. 이때, 구동 전압(Vop)의 극성에 상관없이 크기의 절대값에 의해 계면(130)의 움직임이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3)이 플로팅되고, 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)에 일정한 전위차(즉, 구동 전압)가 유지되면, 도5의 (d)에서 설명한 것과 같이 보다 자연스러운 계면(130)의 움직임을 구현할 수 있고 개별전극 간 전위차 등으로 인해 발생할 수 있는 댐핑(damping) 등을 줄일 수 있다.

제1모드 내지 제6모드(①,②,③,④,⑤,⑥)에서 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0)에 인가되는 구동 전압은 제어회로에 포함된 복수의 스위치소자의 온(ON)/오프(OFF)에 의해 결정될 수 있다. 그라운드 전압, 양전압, 또는 음전압이 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2) 및 공통전극(C0)에 인가될 때 어느 경로와 어느 스위치소자를 통해 전달될 수 있는지는 도14과 같이 점선과 화살표로 표시될 수 있다.

한편, 도14의 회로도 상에 표시된 점선과 화살표의 경로들은 하나의 예를 든 것으로, 실시예에 따라 서로 다른 경로의 다양한 조합으로 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2) 및 공통전극(C0)에 구동전압을 전달할 수 있다.

도15는 도13에 도시된 제어회로의 제2동작예를 설명한다. 액체 렌즈(28, 도4 및 도10참조)는 4개의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)와 하나의 공통 전극(C0)을 포함하고, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3), 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)이 액체 렌즈(28)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 배치되어 있다고 가정한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2), 및 공통전극(C0)에 인가되는 구동전압을 중심으로 설명한다. 특히, 도15은 공통전극(C0)에 음전압이 인가되는 경우를 설명한다.

제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3), 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)이 액체 렌즈(28)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 배치되어 있는 경우, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3)에 동일한 구동 전압이 인가될 수 있고 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)에 동일한 구동 전압이 인가될 수 있다. 실시예에 따라, 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2), 제3개별전극(L3) 및 제4개별전극(L4)에 서로 다른 구동 전압이 인가될 수도 있다. 예를 들어, 동일한 시간(t)에 다른 개별전극(L3, L4)는 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)과 대칭적으로 구동전압이 인가될 수도 있고, 다른 구동전압이 인가될 수 있다.

도시된 바와 같이, 타이밍도를 참조하면, 구동전압이 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2) 및 공통전극(C0)에 인가되는 타이밍에 따라 복수의 동작모드(①,②,③,④,⑤,⑥)가 있을 수 있다. 먼저, 제1모드(①)에서는 공통전극(C0), 제2개별전극(L2) 및 제1개별전극(L1) 모두에 그라운드 전압이 인가된다. 제2모드(②)에서는 공통전극(C0)에 전압생성부(232)에서 생성된 양전압을 변환하여 음전압을 출력하는 차지펌프로부터 전달된 음전압이 인가되고, 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)에는 그라운드 전압이 인가된다. 제3모드(③)에서는 공통전극(C0)에 차지펌프로부터 전달된 음전압이 인가되고, 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)에는 전압생성부(232)에서 생성된 양전압이 인가된다. 제4모드(④)에서는 제1개별전극(L1)은 플로팅(floating)되고, 제2개별전극(L2)과 공통전극(C0)은 플로팅되지 않는다. 이에 따라, 제4모드(④)에서는 공통전극(C0)에 그라운드 전압이 인가되고, 제2개별전극(L2)에는 음전압이 인가되어 있지만 제1개별전극(L1)은 플로팅된다. 타이밍도를 참조하면, 제4모드(④)에서 플로팅된 제1개별전극(L1)은 점진적으로 전압이 낮아지는 것처럼 설명되어 있으나, 플로팅된 제1개별전극(L1)의 전압은 예측하기 어려운 형태를 가질 수도 있다. 따라서, 플로팅되지 않은 제2개별전극(L2)과 공통전극(C0) 사이의 전위차이는 분명할 수 있다. 반면, 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0) 사이의 전위차이는 명확히 설명하기 어렵지만, 플로팅(floating) 상태에서는 전하의 이동이 인위적인 제어보다 자연스럽게 이루어질 수도 있다. 만약 전하의 이동이 자연스럽게 이루어지는 경우 타이밍도와 같이 서서히 전위차가 줄어들 수 있다. 제5모드(⑤)에서는 공통전극(C0)에 그라운드 전압이 인가되고, 제1개별전극(L1)은 플로팅(floating)되어 있지만, 제2개별전극(L2)에는 전압생성부(232)에서 생성된 양전압이 전달된다. 제6모드(⑥)에서는 공통전극(C0), 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2) 모두에 그라운드 전압이 인가된다.

제1모드 내지 제6모드(①,②,③,④,⑤,⑥)에서 액체 렌즈(28)에 포함된 계면(130)의 움직임은 공통전극(C0)과 제1개별전극(L1) 또는 제2개별전극(L2) 사이에 인가되는 구동 전압(Vop)의 크기에 의해 결정될 수 있다. 이때, 구동 전압(Vop)의 극성에 상관없이 크기의 절대값에 의해 계면(130)의 움직임이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3)이 플로팅되고, 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)에 일정한 전위차(즉, 구동 전압)가 유지되면, 도5에서 설명한 것과 같이 보다 자연스러운 계면(130)의 움직임을 구현할 수 있고 개별전극 간 전위차 등으로 인해 발생할 수 있는 댐핑(damping) 등을 줄일 수 있다.

제1모드 내지 제6모드(①,②,③,④,⑤,⑥)에서 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0)에 인가되는 구동 전압은 제어회로에 포함된 복수의 스위치소자의 온(ON)/오프(OFF)에 의해 결정될 수 있다. 그라운드 전압, 양전압, 또는 음전압이 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2) 및 공통전극(C0)에 인가될 때 어느 경로와 어느 스위치소자를 통해 전달될 수 있는지는 도15과 같이 점선과 화살표로 표시될 수 있다.

도14과 도15를 참조하면, 제1개별전극(L1) 또는 제2개별전극(L2)과 공통전극(C0)에 서로 극성이 반대인 전압을 인가하여 전극에 인가되는 전압의 크기에 2배의 구동 전압이 액체 렌즈에 인가되도록 할 수 있다. 이를 통해, 액체 렌즈에 포함된 계면의 움직임을 제어하기 위해 약 70V의 구동전압이 필요한 경우, 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0)에 서로 다른 극성의 약 35V의 전압을 인가하여 약 70V의 구동전압이 인가된 것과 실질적으로 동일한 효과를 얻을 수 있다. 보다 낮은 전압을 선택적으로 전달하는 스위칭소자일수록 더 작게 만들 수 있으며, 이를 통해 제어회로의 소형화를 실현하고, 집적도를 높일 수 있다.

도16은 제어 회로의 제6예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 제어 회로는 극성(양극 또는 음극)을 가진 기 설정된 크기의 복수의 전압을 출력하는 구동전압 출력부(230B), 구동전압 출력부(230B)로부터 달받은 전압과 그라운드 전압(접지전압) 중 하나를 선택적으로 전달하는 제1스위칭부(240), 제1스위칭부(240)에서 전달되는 구동 전압을 선택적으로 액체 렌즈 전극(260)에 전달하는 제2스위칭부(250)를 포함할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈 전극(260)은 액체 렌즈(28, 도10참조)에 포함된 복수의 전극(132, 134) 중 하나일 수 있다.

구동전압 출력부(230B)는 전원 전압 또는 공급 전압을 바탕으로 기 설정된 크기로 전압을 증가시켜 제1전압을 출력하는 제1전압 발생기(232)와 전원 전압 또는 공급 전압을 바탕으로 기 설정된 크기로 전압을 증가시켜 제1전압과 반대의 극성을 가지는 제2전압을 출력하는 제2전압 발생기(236)를 포함할 수 있다. 도8에서 설명한 제어회로와 비교하면, 구동전압 출력부(230B)는 차지펌프(234)를 사용하는 대신 개별적으로 제2전압을 발생시킬 수 있는 제2전압 발생기(236)를 포함할 수 있다.

제1스위칭부(240)는 제1전압 발생기(232)로부터 전달된 제1전압을 선택적으로 전달할 수 있는 제1스위치(242) 및 제1그라운드 전압을 선택적으로 전달할 수 있는 제2스위치(244)를 포함할 수 있다. 또한, 제1스위칭부(240)는 차지펌프(234)로부터 전달된 제2전압을 선택적으로 전달할 수 있는 제4스위치(246) 및 제2그라운드 전압을 선택적으로 전달할 수 있는 제5스위치(248)를 더 포함할 수 있다.

제1스위칭부(240)는 서로 다른 두 개의 입력단과 서로 다른 두 개의 출력단을 포함할 수 있다. 또한, 제1그라운드 전압과 제2그라운드 전압은 전기적으로 연결될 수 있다.

제2스위칭부(250)는 제1전압 및 제1그라운드 전압 중 하나가 전달되면 선택적으로 액체 렌즈 전극(260)에 공급할 수 있는 제3스위치(252) 및 제2전압 및 제2그라운드 전압 중 하나가 전달되면 선택적으로 액체 렌즈 전극(260)에 공급할 수 있는 제6스위치(254)를 포함할 수 있다.

제1스위칭부(240)는 액체 렌즈(28)에 포함된 전극에 공통으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 액체 렌즈에 포함된 복수의 개별 전극 사이에 제1스위칭부(240)는 공유되어 적어도 하나의 제1스위칭부(240)를 통해 복수의 개별 전극에 구동 전압을 전달할 수도 있다.

반면, 제2스위칭부(250)는 액체 렌즈(28)에 포함된 전극마다 개별적으로 배치될 필요가 있다. 예를 들어, 액체 렌즈(28)에 포함된 복수의 개별 전극마다 독립적인 제2스위칭부(250)가 연결될 수 있어, 제2스위칭부(250)는 액체 렌즈 전극(260) 간 공유되지 않을 수 있다.

도17는 제어 회로의 제7예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 제어 회로는 기 설정된 극성과 크기를 가지는 전압을 생성하는 제1전압 생성부(232), 제1전압 생성부(232)와는 독립적으로 제1전압 생성부(232)에서 출력되는 전압과 반대되는 극성을 가지는 전압을 생성하는 제2전압 생성부(236), 액체 렌즈에 포함된 복수의 전극(L1, L2, L3, L4, C0)에 구동 전압을 전달하기 위한 복수의 스위칭소자(242a, 242b, 244a, 244b, 244c, 244d, 244e, 246a, 246b, 248a, 248b), 복수의 스위칭소자로부터 전달되는 전압을 액체 렌즈에 포함된 복수의 전극(L1, L2, L3, L4, C0)에 선택적으로 전달하기 위한 복수의 제2스위칭부(250a, 250b, 250c, 250d, 250e)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 스위칭소자(242a, 242b, 244a, 244b, 244c, 244d, 244e, 246a, 246b, 248a, 248b)는 도16에서 설명한 제1스위칭부(240)에 대응할 수 있다.

도17에서 설명한 제어회로에 따르면 액체 렌즈 전극(260)마다 6개의 스위치소자가 연결될 수 있다. 하지만, 도14에서 설명한 제어회로에서는 액체 렌즈에 포함된 복수의 전극(L1, L2, L3, L4, C0) 중에 개별전극(L1, L2, L3, L4)에 배치되는 일부 스위치소자를 공통으로 연결함으로써 스위치소자의 수를 줄일 수 있다. 예를 들어, 액체렌즈가 4개의 개별전극과 하나의 공통전극을 포함하는 경우, 도16에서 설명한 제어회로에는 총 30개(5 X 6)의 스위칭소자가 포함될 수 있으나 도17에서 설명한 제어회로는 총 21개의 스위칭소자가 포함될 수 있다.

도18는 제어 회로의 제8예를 설명한다.

도시된 바와 같이, 제어 회로는 기 설정된 극성과 크기를 가지는 전압을 생성하는 제1전압 생성부(232), 제1전압 생성부(232)와는 독립적으로 제1전압 생성부(232)에서 출력되는 전압과 반대되는 극성을 가지는 전압을 생성하는 제2전압 생성부(236), 액체 렌즈에 포함된 복수의 전극(L1, L2, L3, L4, C0)에 구동 전압을 전달하기 위한 복수의 스위칭소자(242a, 242b, 244a, 244b, 246a, 246b, 248a, 248b), 복수의 스위칭소자로부터 전달되는 전압을 액체 렌즈에 포함된 복수의 전극(L1, L2, L3, L4, C0)에 선택적으로 전달하기 위한 복수의 제2스위칭부(250a, 250b, 250c, 250d, 250e)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 스위칭소자(242a, 242b, 244a, 244b, 246a, 246b, 248a, 248b)는 도8에서 설명한 제1스위칭부(240)에 대응할 수 있다.

액체렌즈가 4개의 개별전극과 하나의 공통전극을 포함하는 경우, 도14에서 설명한 제어회로는 21개의 스위칭소자가 포함될 수 있지만, 도15에서 설명한 제어회로는 18개의 스위칭소자가 포함될 수 있다. 액체렌즈에 포함된 개별전극마다 그라운드 전압을 선택적으로 전달하기 위한 스위칭소자를 개별적으로 배치시키지 않고, 공통으로 연결하는 방법으로 도15에서와 같이 제어회로에 포함된 스위칭소자의 수를 더욱 줄일 수 있다. 스위칭소자의 수를 줄이면 제어회로의 전체 크기를 줄이고, 소비전력을 줄일 수 있다.

도18을 참조하면, 도16에서 설명한 제1스위칭부(240)에 대응하는 복수의 스위칭소자(242a, 242b, 244a, 244b, 246a, 246b, 248a, 248b)의 개수는 액체 렌즈에 포함된 전극의 수와 상관없이 고정될 수 있다. 예를 들면, 액체 렌즈에 포함된 개별전극의 수가 4개, 8개, 12개, 또는 16개인것과 상관없이, 8개의 스위칭소자만으로 도16에서 설명한 제1스위칭부(240)를 구현할 수 있다. 반면, 복수의 제2스위칭부(250a, 250b, 250c, 250d, 250e)에 포함된 스위칭소자의 개수는 액체 렌즈에 포함된 전극의 수, 즉 개별전극과 공통전극의 합에 대응할 수 있다. 즉, 복수의 제2스위칭부(250a, 250b, 250c, 250d, 250e)에 포함된 스위칭소자의 개수는 액체 렌즈에 포함된 개별전극과 공통전극의 개수의 합에 두 배일 수 있다. 예를 들어, 액체 렌즈에 포함된 개별전극이 4개이고 공통전극이 하나이면, 전극의 수는 5개이고 복수의 제2스위칭부에 포함된 스위칭소자의 개수는 10개일 수 있다.

만약 액체 렌즈에 포함된 개별전극이 8개이고 공통전극이 하나이면, 전극의 수는 9개이고 복수의 제2스위칭부에 포함된 스위칭소자의 개수는 18개일 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 액체 렌즈에 포함된 전극의 수가 달라지더라도 구동 전압 제어 회로에 포함된 스위칭소자의 개수는 고정될 수도 있다.

도19는 도18에 도시된 제어회로의 제1동작예를 설명한다. 액체 렌즈(28, 도4 및 도10참조)는 4개의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)와 하나의 공통 전극(C0)을 포함하고, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3), 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)이 액체 렌즈(28)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 배치되어 있다고 가정한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2), 및 공통전극(C0)에 인가되는 구동전압을 중심으로 설명한다. 특히, 도19는 공통전극(C0)에 양전압이 인가되는 경우를 설명한다.

제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3), 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)이 액체 렌즈(28)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 배치되어 있는 경우, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3)에 동일한 구동 전압이 인가될 수 있고 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)에 동일한 구동 전압이 인가될 수 있다. 실시예에 따라, 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2), 제3개별전극(L3) 및 제4개별전극(L4)에 서로 다른 구동 전압이 인가될 수도 있다. 예를 들어, 동일한 시간(t)에 다른 개별전극(L3, L4)는 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)과 대칭적으로 구동전압이 인가될 수도 있고, 다른 구동전압이 인가될 수 있다.

도시된 바와 같이, 타이밍도를 참조하면, 구동전압이 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2) 및 공통전극(C0)에 인가되는 타이밍에 따라 복수의 동작모드(①,②,③,④,⑤,⑥)가 있을 수 있다. 먼저, 제1모드(①)에서는 공통전극(C0), 제2개별전극(L2) 및 제1개별전극(L1) 모두에 그라운드 전압이 인가된다. 제2모드(②)에서는 공통전극(C0)에 제1전압 생성부(232)에서 생성된 양전압이 인가되고, 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)에는 그라운드 전압이 인가된다. 제3모드(③)에서는 공통전극(C0)에 제1전압 생성부(232)에서 생성된 양전압이 인가되고, 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)에는 제2전압 생성부(236)로부터 전달된 음전압이 인가된다. 제4모드(④)에서는 제1개별전극(L1)은 플로팅(floating)되고, 제2개별전극(L2)과 공통전극(C0)은 플로팅되지 않는다. 이에 따라, 제4모드(④)에서는 공통전극(C0)에 그라운드 전압이 인가되고, 제2개별전극(L2)에는 음전압이 인가되어 있지만 제1개별전극(L1)은 플로팅된다. 타이밍도를 참조하면, 제4모드(④)에서 플로팅된 제1개별전극(L1)은 점진적으로 전압이 낮아지는 것처럼 설명되어 있으나, 플로팅된 제1개별전극(L1)의 전압은 예측하기 어려운 형태를 가질 수도 있다. 따라서, 플로팅되지 않은 제2개별전극(L2)과 공통전극(C0) 사이의 전위차이는 분명할 수 있다. 반면, 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0) 사이의 전위차이는 명확히 설명하기 어렵지만, 플로팅(floating) 상태에서는 전하의 이동이 인위적인 제어보다 자연스럽게 이루어질 수도 있다. 만약 전하의 이동이 자연스럽게 이루어지는 경우 타이밍도와 같이 서서히 전위차가 줄어들 수 있다. 제5모드(⑤)에서는 공통전극(C0)에 그라운드 전압이 인가되고, 제1개별전극(L1)은 플로팅(floating)되어 있지만, 제2개별전극(L2)에는 제2전압 생성부(236)로부터 전달된 음전압이 전달된다. 제6모드(⑥)에서는 공통전극(C0), 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2) 모두에 그라운드 전압이 인가된다.

제1모드 내지 제6모드(①,②,③,④,⑤,⑥)에서 액체 렌즈(28)에 포함된 계면(130)의 움직임은 공통전극(C0)과 제1개별전극(L1) 또는 제2개별전극(L2) 사이에 인가되는 구동 전압(Vop)의 크기에 의해 결정될 수 있다. 이때, 구동 전압(Vop)의 극성에 상관없이 크기의 절대값에 의해 계면(130)의 움직임이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3)이 플로팅되고, 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)에 일정한 전위차(즉, 구동 전압)가 유지되면, 도5의 (d)에서 설명한 것과 같이 보다 자연스러운 계면(130)의 움직임을 구현할 수 있고 개별전극 간 전위차 등으로 인해 발생할 수 있는 댐핑(damping) 등을 줄일 수 있다.

제1모드 내지 제6모드(①,②,③,④,⑤,⑥)에서 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0)에 인가되는 구동 전압은 제어회로에 포함된 복수의 스위치소자의 온(ON)/오프(OFF)에 의해 결정될 수 있다. 그라운드 전압, 양전압, 또는 음전압이 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2) 및 공통전극(C0)에 인가될 때 어느 경로와 어느 스위치소자를 통해 전달될 수 있는지는 도19과 같이 점선과 화살표로 표시될 수 있다.

한편, 도19의 회로도 상에 표시된 점선과 화살표의 경로들은 하나의 예를 든 것으로, 실시예에 따라 서로 다른 경로의 다양한 조합으로 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0)에 구동전압을 전달할 수 있다.

도20은 도18에 도시된 제어회로의 제2동작예를 설명한다. 액체 렌즈(28, 도4 및 도10참조)는 4개의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)와 하나의 공통 전극(C0)을 포함하고, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3), 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)이 액체 렌즈(28)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 배치되어 있다고 가정한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2), 및 공통전극(C0)에 인가되는 구동전압을 중심으로 설명한다. 특히, 도20은 공통전극(C0)에 음전압이 인가되는 경우를 설명한다.

제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3), 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)이 액체 렌즈(28)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 배치되어 있는 경우, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3)에 동일한 구동 전압이 인가될 수 있고 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)에 동일한 구동 전압이 인가될 수 있다. 실시예에 따라, 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2), 제3개별전극(L3) 및 제4개별전극(L4)에 서로 다른 구동 전압이 인가될 수도 있다. 예를 들어, 동일한 시간(t)에 다른 개별전극(L3, L4)는 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)과 대칭적으로 구동전압이 인가될 수도 있고, 다른 구동전압이 인가될 수 있다.

도시된 바와 같이, 타이밍도를 참조하면, 구동전압이 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2) 및 공통전극(C0)에 인가되는 타이밍에 따라 복수의 동작모드(①,②,③,④,⑤,⑥)가 있을 수 있다. 먼저, 제1모드(①)에서는 공통전극(C0), 제2개별전극(L2) 및 제1개별전극(L1) 모두에 그라운드 전압이 인가된다. 제2모드(②)에서는 공통전극(C0)에 제2전압 생성부(236)에서 생성된 음전압이 인가되고, 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)에는 그라운드 전압이 인가된다. 제3모드(③)에서는 공통전극(C0)에 제2전압 생성부(236)에서 생성된 음전압이 인가되고, 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2)에는 제1전압 생성부(232)에서 생성된 양전압이 인가된다. 제4모드(④)에서는 제1개별전극(L1)은 플로팅(floating)되고, 제2개별전극(L2)과 공통전극(C0)은 플로팅되지 않는다. 이에 따라, 제4모드(④)에서는 공통전극(C0)에 그라운드 전압이 인가되고, 제2개별전극(L2)에는 음전압이 인가되어 있지만 제1개별전극(L1)은 플로팅된다. 타이밍도를 참조하면, 제4모드(④)에서 플로팅된 제1개별전극(L1)은 점진적으로 전압이 낮아지는 것처럼 설명되어 있으나, 플로팅된 제1개별전극(L1)의 전압은 예측하기 어려운 형태를 가질 수도 있다. 따라서, 플로팅되지 않은 제2개별전극(L2)과 공통전극(C0) 사이의 전위차이는 분명할 수 있다. 반면, 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0) 사이의 전위차이는 명확히 설명하기 어렵지만, 플로팅(floating) 상태에서는 전하의 이동이 인위적인 제어보다 자연스럽게 이루어질 수도 있다. 만약 전하의 이동이 자연스럽게 이루어지는 경우 타이밍도와 같이 서서히 전위차가 줄어들 수 있다. 제5모드(⑤)에서는 공통전극(C0)에 그라운드 전압이 인가되고, 제1개별전극(L1)은 플로팅(floating)되어 있지만, 제2개별전극(L2)에는 전압생성부(232)에서 생성된 양전압이 전달된다. 제6모드(⑥)에서는 공통전극(C0), 제1개별전극(L1) 및 제2개별전극(L2) 모두에 그라운드 전압이 인가된다.

제1모드 내지 제6모드(①,②,③,④,⑤,⑥)에서 액체 렌즈(28)에 포함된 계면(130)의 움직임은 공통전극(C0)과 제1개별전극(L1) 또는 제2개별전극(L2) 사이에 인가되는 구동 전압(Vop)의 크기에 의해 결정될 수 있다. 이때, 구동 전압(Vop)의 극성에 상관없이 크기의 절대값에 의해 계면(130)의 움직임이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1개별전극(L1)과 제3개별전극(L3)이 플로팅되고, 제2개별전극(L2)과 제4개별전극(L4)에 일정한 전위차(즉, 구동 전압)가 유지되면, 도5에서 설명한 것과 같이 보다 자연스러운 계면(130)의 움직임을 구현할 수 있고 개별전극 간 전위차 등으로 인해 발생할 수 있는 댐핑(damping) 등을 줄일 수 있다.

제1모드 내지 제6모드(①,②,③,④,⑤,⑥)에서 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0)에 인가되는 구동 전압은 제어회로에 포함된 복수의 스위치소자의 온(ON)/오프(OFF)에 의해 결정될 수 있다. 그라운드 전압, 양전압, 또는 음전압이 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2) 및 공통전극(C0)에 인가될 때 어느 경로와 어느 스위치소자를 통해 전달될 수 있는지는 도20과 같이 점선과 화살표로 표시될 수 있다.

한편, 도20의 회로도 상에 표시된 점선과 화살표의 경로는 하나의 예를 든 것으로, 실시예에 따라 서로 다른 경로의 다양한 조합으로 제1개별전극(L1), 제2개별전극(L2) 및 공통전극(C0)에 구동전압을 전달할 수 있다.

도19과 도20를 참조하면, 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0)에 서로 극성이 반대인 전압을 인가하여 전극에 인가되는 전압의 크기에 2배의 구동 전압이 액체 렌즈에 인가되도록 할 수 있다. 이를 통해, 액체 렌즈에 포함된 계면의 움직임을 제어하기 위해 약 70V의 구동전압이 필요한 경우, 제1개별전극(L1)과 공통전극(C0)에 서로 다른 극성의 약 35V의 전압을 인가하여 약 70V의 구동전압이 인가된 것과 실질적으로 동일한 효과를 얻을 수 있다. 보다 낮은 전압을 선택적으로 전달하는 스위칭소자일수록 더 작게 만들 수 있으며, 이를 통해 제어회로의 소형화를 실현하고, 집적도를 높일 수 있다.

전술한 액체 렌즈는 카메라 모듈에 포함될 수 있다. 카메라 모듈은 하우징에 실장되는 액체 렌즈 및 액체 렌즈의 전면 또는 후면에 배치될 수 있는 적어도 하나의 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 렌즈 어셈블리를 통해 전달되는 광신호를 전기신호로 변환하는 이미지센서, 및 액체 렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로를 포함할 수 있다.

실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.

전술한 카메라 모듈을 포함한 광학 기기(Optical Device, Optical Instrument)를 구현할 수 있다. 여기서, 광학 기기는 광신호를 가공하거나 분석할 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 광학 기기의 예로는 카메라/비디오 장치, 망원경 장치, 현미경 장치, 간섭계 장치, 광도계 장치, 편광계 장치, 분광계 장치, 반사계 장치, 오토콜리메이터 장치, 렌즈미터 장치 등이 있을 수 있으며, 액체 렌즈를 포함할 수 있는 광학 기기에 본 발명의 실시예를 적용할 수 있다. 또한, 광학 기기는 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대용 장치로 구현될 수 있다. 이러한 광학 기기는 카메라 모듈, 영상을 출력하는 디스플레이부, 카메라 모듈과 디스플레이부를 실장하는 본체 하우징을 포함할 수 있다. 광학기기는 본체 하우징에 타 기기와 통신할 수 있는 통신모듈이 실장될 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다.

상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 포함된다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (14)

1. 공통 전극과 복수의 개별 전극을 포함하는 액체 렌즈; 및
   상기 공통 전극 및 상기 복수의 개별 전극과 전기적으로 연결되어 상기 액체 렌즈를 제어하는 제어 회로를 포함하고,
   상기 제어 회로는
   극성을 갖는 동작 전압을 출력하는 전압 발생부;
   상기 동작 전압 또는 그라운드 전압을 선택적으로 스위칭하여 상기 복수의 개별 전극으로 공급하는 제1 스위칭부; 및
   상기 동작 전압 또는 상기 그라운드 전압을 선택적으로 스위칭하여 상기 공통 전극으로 공급하는 제2 스위칭부를 포함하고,
   상기 제어 회로는
   상기 제1 및 제2 스위칭부를 제어하여, 상기 액체 렌즈로 인가되는 전압이 변경될 때, 상기 공통 전극에 전압이 인가된 상태에서 상기 복수의 개별 전극 중 적어도 하나의 개별 전극을 플로팅(floating)시키는 카메라 모듈.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 전압 발생부는
   공급 전압으로부터 상기 동작 전압을 생성하는 전압 부스터; 및
   상기 동작 전압의 극성을 바꾸어 출력하는 전하 펌프를 포함하는 카메라 모듈.
3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스위칭부 각각은
   상기 그라운드 전압 또는 상기 동작 전압을 선택적으로 스위칭하는 제1 스위치;
   상기 그라운드 전압 또는 상기 전하 펌프의 출력을 선택적으로 스위칭하는 제2 스위치; 및
   상기 제1 스위치의 출력 또는 상기 제2 스위치의 출력을 선택적으로 스위칭하여 상기 액체 렌즈로 출력하는 제3 스위치를 포함하는 카메라 모듈.
4. 제2 항에 있어서, 상기 제어 회로는
   상기 전압 부스터로부터 출력되는 상기 동작 전압을 안정시켜 출력하는 전압 안정부를 포함하는 카메라 모듈.
5. 제3 항에 있어서, 상기 제어 회로는
   상기 제1 스위치가 상기 그라운드 전압을 선택하고, 상기 제2 스위치가 상기 전하 펌프의 출력을 선택하도록 제어하는 카메라 모듈.
6. 제3 항에 있어서, 상기 제어 회로는
   상기 제1 스위치가 상기 동작 전압을 선택하고, 상기 제2 스위치가 상기 그라운드 전압을 선택하도록 제어하는 카메라 모듈.
7. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 스위치는 상기 복수의 개별 전극에 공유되어 배치되고,
   상기 제3 스위치는 상기 복수의 개별 전극별로 독립적으로 배치된 카메라 모듈.
8. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 스위치는
   상기 동작 전압과 연결되어 스위칭하는 제1 소자; 및
   상기 그라운드 전압과 연결되어 스위칭하는 제2 소자를 포함하는 카메라 모듈.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 제2 스위치는
   상기 전하 펌프의 출력과 연결되어 스위칭하는 제3 소자; 및
   상기 그라운드 전압과 연결되어 스위칭하는 제4 소자를 포함하는 카메라 모듈.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 제3 스위치는
    상기 제1 소자로부터의 출력 또는 상기 제2 소자로부터의 출력을 선택적으로 상기 액체 렌즈로 제공하는 제5 소자; 및
    상기 제3 소자로부터의 출력 또는 상기 제4 소자로부터의 출력을 선택적으로 상기 액체 렌즈로 제공하는 제6 소자를 포함하는 카메라 모듈.
11. 제10 항에 있어서, 상기 제1 내지 제6 소자는 상기 공통 전극과 상기 복수의 개별 전극 각각에 배치되는 카메라 모듈.
12. 제10 항에 있어서, 상기 공통 전극과 상기 복수의 개별 전극은 상기 제1 내지 제6 소자 중 적어도 일부를 공유하는 카메라 모듈.
13. 제12 항에 있어서, 상기 공통 전극과 상기 복수의 개별 전극은 상기 제2 및 제4 소자를 공유하는 카메라 모듈.
14. 제1 항에 있어서, 상기 복수의 개별 전극은
    상기 액체 렌즈의 중심을 기준으로 제1 방향으로 서로 대칭되도록 배치된 제1 및 제3 개별전극; 및
    상기 액체 렌즈의 중심을 기준으로 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 서로 대칭되도록 배치된 제2 및 제4 개별전극을 포함하고,
    상기 제어 회로는 상기 제1 및 제2 스위칭부를 제어하여, 상기 제2 및 제4 개별 전극에 일정한 전위차가 유지되도록 전압을 인가하고, 상기 제1 및 제3 개별 전극을 플로팅시키는 카메라 모듈.

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