KR102344463B1 - 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

실시 예에 의한 카메라 모듈은, 제1 개구를 갖는 제1 측면과 제1 개구와 광축 방향과 수직인 방향으로 대면하는 제2 개구를 갖는 제2 측면을 포함하는 홀더와, 홀더 내에 배치되는 제1 렌즈부와, 홀더 내에 배치되는 제2 렌즈부와, 제1 렌즈부와 제2 렌즈부 사이에 배치되어, 홀더의 제1 개구와 제2 개구 내에 적어도 일부가 배치되는 액체 렌즈와, 액체 렌즈에 배치되는 연결 기판 및 이미지 센서를 포함하고 홀더 아래에 배치되는 센서 기판을 포함하고, 연결 기판은 액체 렌즈 위에 배치되는 제1 연결 기판 및 액체 렌즈 아래에 배치되는 제2 연결 기판을 포함하고, 제1 연결 기판은 제1 개구를 통해 액체 렌즈와 센서 기판을 전기적으로 연결하고, 제2 연결 기판은 제2 개구를 통해 액체 렌즈와 센서 기판을 전기적으로 연결한다.

Description

액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈{CAMERA MODULE INCLUDING LIQUID LENS}

실시 예는 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.

휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(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, 렌즈 모듈 구동을 위해 마그넷과 코일 등의 구동 부재가 필요하고 렌즈 모듈의 구동 범위에 대응하여 렌즈 모듈의 구동을 위한 여유 공간이 필요하므로 전체 카메라 모듈 및 광학기기의 두께가 두꺼워 진다.

따라서, 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.

실시 예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 액체 렌즈를 렌즈 어셈블리 내에서 안정적으로 배치하고자 한다.

실시 예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 액체 렌즈를 제외한 나머지 광학 렌즈의 성능 평가가 용이하도록 하고자 한다.

일 실시 예에 의한 카메라 모듈은, 제1 개구를 갖는 제1 측면과 상기 제1 개구와 광축 방향과 수직인 방향으로 대면하는 제2 개구를 갖는 제2 측면을 포함하는 홀더; 상기 홀더 내에 배치되는 제1 렌즈부; 상기 홀더 내에 배치되는 제2 렌즈부; 상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부 사이에 배치되어, 상기 홀더의 상기 제1 개구와 상기 제2 개구 내에 적어도 일부가 배치되는 액체 렌즈; 상기 액체 렌즈에 배치되는 연결 기판; 및 이미지 센서를 포함하고 상기 홀더 아래에 배치되는 센서 기판을 포함하고, 상기 연결 기판은 상기 액체 렌즈 위에 배치되는 제1 연결 기판; 및 상기 액체 렌즈 아래에 배치되는 제2 연결 기판을 포함하고, 상기 제1 연결 기판은 상기 제1 개구를 통해 상기 액체 렌즈와 상기 센서 기판을 전기적으로 연결하고, 상기 제2 연결 기판은 상기 제2 개구를 통해 상기 액체 렌즈와 상기 센서 기판을 전기적으로 연결할 수 있다.

예를 들어, 상기 액체 렌즈는 상기 제1 개구와 상기 제2 개구 중 적어도 하나를 통해 삽입되고, 상기 액체 렌즈의 일부분은 상기 홀더의 측면으로 돌출될 수 있다.

예를 들어, 상기 홀더는 상기 제1 개구와 상기 제2 개구 사이에 상기 액체 렌즈가 배치되는 제2 영역; 상기 제2 영역 위에 상기 제1 렌즈부가 배치되는 제1 영역; 및 상기 제2 영역 아래에 상기 제2 렌즈부가 배치되는 제3 영역을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 카메라 모듈은 상기 홀더의 측면과 상면의 적어도 일부를 덮는 커버를 더 포함하고, 상기 커버는 상기 제1 개구와 상기 제2 개구를 덮을 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 개구에서 상기 제2 개구를 향하는 방향으로, 상기 액체 렌즈의 길이는 상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부의 길이보다 길 수 있다.

예를 들어, 상기 액체 렌즈는 제1 액체와 제2 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 연결 기판은 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고 상기 제2 연결 기판은 상기 제2 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 상기 액체 렌즈는 상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트를 더 포함하고, 상기 제2 플레이트와 상기 제3 플레이트는 각각 상기 홀더와 에폭시로 본딩될 수 있다.

예를 들어, 상기 액체 렌즈는 상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부 중 적어도 하나의 렌즈부와 이격될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 렌즈부는 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈부의 상기 복수의 렌즈 중 상기 액체 렌즈와 가장 인접한 렌즈의 상기 광축 방향과 수직인 방향의 길이는, 상기 제1 렌즈부에 가장 인접한 부분의 상기 캐비티의 직경보다 클 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 렌즈부는 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈부의 상기 복수의 렌즈 중 상기 액체 렌즈와 가장 인접한 렌즈의 상기 광축방향과 수직인 방향의 길이는, 상기 제2 렌즈부에 가장 인접한 부분의 상기 캐비티의 직경보다 클 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 영역에서 상기 홀더의 내벽은 단차를 가지고, 상기 제1 렌즈부는 상기 제1 영역의 상기 단차와 접촉하고, 상기 제3 영역에서 상기 홀더의 내벽은 단차를 가지고, 상기 제2 렌즈부는 상기 제3 영역의 상기 단차와 접촉할 수 있다.

다른 실시 예에 의한 카메라 모듈은, 제1 개구를 갖는 제1 측면과 상기 제1 개구와 광축 방향과 수직인 방향으로 대면하는 제2 개구를 갖는 제2 측면을 포함하는 홀더; 상기 홀더 내에 배치되는 제1 렌즈부; 상기 홀더 내에 배치되는 제2 렌즈부; 및 상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부 사이에 배치되어, 상기 홀더의 상기 제1 개구와 상기 제2 개구 내에 적어도 일부가 배치되는 액체 렌즈를 포함하고, 상기 액체 렌즈의 적어도 일부는 상기 홀더의 내면과 이격되어 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 액체 렌즈는 상기 제1 개구와 상기 제2 개구 중 적어도 하나를 통해 삽입되고, 상기 액체 렌즈의 일부분은 상기 홀더의 측면으로 돌출될 수 있다.

예를 들어, 상기 액체 렌즈는 제1 액체와 제2 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트를 포함하고, 상기 제2 플레이트와 상기 제3 플레이트는 각각 상기 홀더와 에폭시로 본딩될 수 있다.

예를 들어, 상기 액체 렌즈는 상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부 중 적어도 하나의 렌즈부와 이격될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 렌즈부는 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈부의 상기 복수의 렌즈 중 상기 액체 렌즈와 가장 인접한 렌즈의 상기 광축 방향과 수직인 방향의 길이는, 상기 제1 렌즈부에 가장 인접한 부분의 상기 캐비티의 직경보다 크고, 상기 제2 렌즈부는 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈부의 상기 복수의 렌즈 중 상기 액체 렌즈와 가장 인접한 렌즈의 상기 광축 방향과 수직인 방향의 길이는, 상기 제2 렌즈부에 가장 인접한 부분의 상기 캐비티의 직경보다 클 수 있다.

실시 예에 따른 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈은 전기로 제1,2 액체 사이의 계면을 변화시켜서 카메라 모듈의 크기를 작게 할 수 있고, 전기로 AF 또는 OIS를 수행하여 기계적으로 렌즈를 움직이는 것보다 전력 소모가 작고 카메라 모듈의 크기를 작게 할 수 있다.

그리고, 액체 렌즈가 홀더에 삽입되어 안정적으로 배치될 수 있다.

홀더 내에 제1 렌즈부와 제2 렌즈부를 배치하고 제1,2 렌즈부의 광학 성능을 평가한 후 액체 렌즈를 삽입할 수 있다.

도 1은 카메라 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 2a와 2b는 도 1의 카메라 모듈의 액체 렌즈를 나타낸 도면이고,
도 3 및 도 4는 도 1의 카메라 모듈의 렌즈 어셈블리의 단면도이고,
도 5는 도 3 및 도 4의 카메라 모듈의 렌즈 어셈블리에서, 액체 렌즈가 결합되기 이전의 구조를 나타낸 도면이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 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)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

도 1은 카메라 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이다. 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(1000) 및 제어회로(2000)를 포함할 수 있다.

렌즈 어셈블리(1000)는 액체 렌즈 및/또는 고체 렌즈를 포함할 수 있다. 액체 렌즈는 액체, 플레이트 및 전극을 포함할 수 있다. 액체는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있고, 전극은 플레이트 위 또는 아래에 배치될 수 있다. 또한 전극은 공통 단자와 복수의 개별 단자를 포함할 수 있다. 공통 단자는 하나일 수 있으며 개별 단자는 복수개일 수 있다. 플레이트는 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트를 포함할 수 있고, 제1 플레이트 위 또는 아래에 제2 플레이트를 더 포함할 수 있다. 또한 액체렌즈는 제3 플레이트를 더 포함하여 제2 플레이트와 제3플레이트 사이에 제1 플레이트가 배치될 수도 있다. 공통 단자와 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 전도성 액체 및 비전도성 액체가 형성하는 계면의 형상이 변경되어 초점거리가 변경될 수 있다. 제어회로(2000)는 액체 렌즈에 구동 전압을 공급할 수 있으며, 이미지 센서가 배치되는 센서 기판에 배치될 수 있다. 카메라 모듈은 커넥터(3000)를 더 포함할 수 있으며, 커넥터(3000)는 제어회로(2000)와 연결부(3500)에 의하여 연결되고, 제어 회로(2000)를 외부의 전원이나 기타 다른 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.

제어 회로(2000)의 구성은 촬상 장치에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(1000)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄이기 위해, 제어회로(2000)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 장치의 크기를 더욱 줄일 수 있다.

렌즈 어셈블리(1000)는, 제1 렌즈부(100), 제2 렌즈부(400), 액체 렌즈(300), 홀더(500) 및 커버(600)를 포함할 수 있고, 제1 렌즈부(100) 또는 제2 렌즈부(400) 중 어느 하나를 생략할 수 있다.

도시된 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 장치에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 달라질 수 있다.

제1 렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리(1000)의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리(1000)의 외부로부터 광이 입사하는 영역일 수 있다. 제1 렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다. 여기서, 중심축은 광학계의 광축(Optical axis)과 동일할 수 있다.

제1 렌즈부(100)는 2개의 렌즈로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.

홀더(500)는 상부와 하부가 개방되어 관통 홀이 형성될 수 있고, 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400) 및 액체 렌즈(300)는 홀더(500)의 내부에 형성된 관통 홀에 장착될 수 있다. 그리고, 제1,2 렌즈부(100, 400)를 액체 렌즈(300)와 구별하기 위하여 제1,2 고체 렌즈부라고 할 수도 있다. 상세하게는 제1 렌즈부(100)는 홀더(500)의 상부에 배치되며 결합되고, 제2 렌즈부(400)는 홀더(500)의 하부에 배치되며 결합될 수 있다.

제1 렌즈부(100)의 전면에는 노출렌즈(미도시)가 구비될 수 있으며, 노출 렌즈의 전방에는 커버 글래스(cover glass)가 배치될 수 있다. 노출렌즈는 홀더(500) 외부로 돌출되어 외부에 노출되어 표면이 손상될 수 있다. 만약, 렌즈의 표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 따라서, 노출렌즈의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.

제2 렌즈부(400)는 제1 렌즈부(100) 및 액체 렌즈(300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1 렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체 렌즈(300)를 통과하여 제2 렌즈부(400)로 입사할 수 있다. 제2 렌즈부(400)는 제1 렌즈부(100)와 이격되어 홀더(500)에 형성되는 관통 홀에 배치될 수 있다.

액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)의 아래에 배치될 수 있고, 제2 렌즈부(400)는 액체 렌즈(300)의 아래에 배치될 수 있다. 제2 렌즈부(400)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.

액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400) 사이에 배치될 수 있다. 액체 렌즈(300)의 구성은, 도 2 등을 참조하여 후술한다.

홀더(500)의 내부에는 액체 렌즈(300)와 상부의 제1 렌즈부(100) 및 하부의 제2 렌즈부(400)가 고정되며 배치될 수 있다. 액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400)와 마찬가지로 중심축을 기준으로 정렬될 수 있다.

액체 렌즈(300)의 제1,2 연결 전극(도 2의 356,346)이, 홀더(500)의 외부에 노출된 연결 기판(380)의 패드(385)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 연결 기판(380)은 예를 들면 연성 회로 기판(Flexible printed corcuit board)일 수 있고, 패드(385)는 하부의 회로 기판(800)의 패드(810)와 전기적으로 연결될 수 있다.

상술한 패드(383, 810)는 각각 연결 기판(380)과 회로 기판(800)에서 노출되는 단자일 수 있다.

도시되지 않았으나, 제1 전극(335)과 제1 연결 전극(356)의 사이에는 전도성 에폭시가 배치될 수 있고, 제2 전극(345) 및 제2 연결 전극(346)의 사이에도 전도성 에폭시가 배치될 수 있다.

제1,2 연결 전극(356, 346)은 연결 기판(380)에 배치될 수 있다. 그리고, 연결 기판(380)은 복수의 단자를 포함하는 상부 단자와 복수의 단자를 포함하는 하부 단자로 이루어질 수 있다. 여기서, 상부 단자는 액체 렌즈(300)의 제1,2 전극(335, 345)과 연결될 수 있는데, 상술한 제1 연결 전극(356)에 해당할 수 있다. 그리고, 하부 단자는 센서 기판의 단자와 연결 될 수 있는데, 예를 들면 하부 단자는 패드(385)에 대응될 수 있고, 센서 기판의 단자는 회로 기판(800)의 패드(810)에 대응될 수 있다.

제1 렌즈(100), 제2 렌즈(400), 액체 렌즈(300), 홀더(500)를 둘러싸고 커버(cover, 600)가 배치되고, 커버(600)와 홀더(500) 등은 베이스(700)의 상부에 배치될 수 있다. 베이스(700)는 생략될 수 있다.

회로 기판(800)은 베이스(700)의 하부에 배치되고, 패드(810)가 액체 렌즈(300)의 제1,2 전극(도 2의 335, 345)에 전류를 공급할 수 있다.

그리고, 도시되지는 않았으나 제2 렌즈부(400)의 아래에는 이미지 센서 등의 수광소자가 배치될 수 있다. 수광소자는 상술한 회로 기판(800)과 함께 센서 기판 내에 구비될 수 있다. 이미지 센서(미도시)의 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로의 길이는 예를 들면 2 um(마이크로 미터) 이하일 수 있다.

도 2a와 2b는 도 1의 카메라 모듈의 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.

액체 렌즈(300)는, 전도성의 제1 액체(350)와 비전도성의 제2 액체(340)를 수용하는 캐비티(cavity)가 형성된 제1 플레이트(310)와, 제1 플레이트(310)의 상부에 배치되는 제1 전극(335)과, 제1 플레이트(310)의 하부에 배치되는 제2 전극(345)과, 제1 전극(335) 상부에 배치되는 제2 플레이트(320), 및 제2 전극(345) 하부에 배치되는 제3 플레이트(330)를 포함할 수 있다.

제1 플레이트(310)는 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 사이에 배치되고, 기설정된 경사면(예를 들면, 약 59~61도의 각도를 가지는 경사면)을 가지는 상하의 개구부를 포함할 수 있다. 상술한 경사면과 제2 플레이트(320)와 접촉하는 개구부 및 제3 플레이트(330)와 접촉하는 개구부로 둘러싸인 영역을 '캐비티(cavity)'라 할 수 있다.

제1 플레이트(310)는 제1,2 액체(350, 340)를 수용하는 구조물이다. 제2 플레이트(320) 및 제3 플레이트(330)는 광이 통과하는 영역을 포함하고 있어서 투광성 재료로 이루어질 수 있고 예를 들면 유리(glass)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)는 동일한 재료로 형성될 수 있다.

또한, 제1 플레이트(310)는 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.

제2 플레이트(320)는 제1 렌즈부(100)로부터 입사되는 광이 상기의 캐비티 내부로 진행할 때 입사하는 구성이고, 제3 플레이트(330)는 상술한 캐비티를 통과한 광이 제2 렌즈부(400)로 진행할 때 통과하는 구성이다.

상술한 캐비티에는 서로 다른 성질의 제1 액체(350)와 제2 액체(340)가 채워질 수 있고, 제1 액체(350)와 제2 액체(340)의 사이에는 계면이 형성될 수 있다. 제1 액체(350)와 제2 액체(340)가 이루는 계면은 굴곡, 경사도 등이 변할 수 있다.

즉, 전기로 제1,2 액체(350, 340)의 표면장력을 변화시키면 고체 렌즈를 움직여(렌즈 간 거리를 조정하여) 초점 거리를 조장하는 것 보다 카메라 장치의 크기를 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 렌즈를 모터 등을 사용하여 기계적으로 움직이는 것 보다 전력 소모가 작다.

제2 액체(340)는 오일(oil)일 수 있으며 예를 들면 페닐(phenyl) 계열의 실리콘 오일일 수 있다.

제1 액체(350)는 예를 들면 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있다.

제1 액체(350)와 제2 액체(340)에는 살균제와 산화 방지제 중 적어도 하나가 각각 포함될 수 있다. 살균제는 페널계 산화 방지제 또는 인(P)계 산화 방지제일 수 있다. 그리고, 살균제는 알코올계, 알데이트계 및 페놀계 중 어느 하나의 살균제일 수 있다.

제1 전극(335)은 제1 플레이트(310)의 상부면의 일부 영역에 배치되고, 제2 액체(350)과 직접 접촉할 수 있다. 제2 전극(345)은 제1 전극(35)과 이격되어 배치되고, 제1 플레이트(310)의 상부면과 측면 및 하부면에 배치될 수 있다.

제1 플레이트(310)의 측면 또는 절연층(360)의 측면은 캐비티의 경사면 내지 측벽을 이룰 수 있다. 제1 전극(335)은 후술하는 절연층(360)을 사이에 두고, 제1 액체(350) 및 제2 액체(340)와 접촉할 수 있다.

제1 전극(335)과 제2 전극(345)은 제1 액체(350)와 제2 액체(340)의 경계면을 제어하기 위하여 외부의 회로 기판으로부터 수신되는 전기 신호를 인가할 수 있다.

제1 전극(335)과 제2 전극(345)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있고, 상세하게는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 크로뮴(chromium) 또는 크롬(Chrom)은 은색의 광택이 있는 단단한 전이 금속으로, 부서지기 쉬우며 잘 변색되지 않고 녹는점이 높다.

그리고, 크로뮴을 포함한 합금은 부식에 강하고 단단하기 때문에 다른 금속과 합금한 형태로 사용될 수 있으며, 특히 크롬(Cr)은 부식과 변색이 적기 때문에, 캐비티를 채우는 도전성 액체에도 강한 특징이 있다.

절연층(360)은 캐비티의 바닥면에서 제3 플레이트(330)의 상부면과, 캐비티의 측벽을 이루는 제2 전극(345)과, 제1 플레이트(310)의 상부면에서 제1 전극(335)의 일부와 제1 플레이트(310) 및 제2 전극(345)를 덮으며 배치될 수 있다. 절연층(360)은 예를 들면 파릴렌 C(parylene C) 코팅제로 구현될 수 있으며, 백색 염료를 더 포함할 수도 있다. 백색 염료는 캐비티의 측벽(i)을 이루는 절연층(360)에서 광이 반사되는 빈도를 증가시킬 수 있다.

도시된 바와 같이 제2 액체(340)는 절연층(360)을 사이에 두고 제3 플레이트(330)와 면접촉하고, 제1 액체(350)는 제2 플레이트(320)와 직접 면접촉할 수 있다.

캐비티는, 제2 플레이트(320) 방향의 제1 개구부와 제3 플레이트(330) 방향의 제2 개구부를 포함할 수 있다. 제1 개구부의 단면의 크기가 제2 개구부의 단면의 크기보다 더 클 수 있다. 여기서, 제1,2 개구부의 크기는 개구부의 단면이 원형이면 반지름을 뜻하고, 정사각형이면 한 변의 길이를 뜻할 수 있다.

제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 가장 자리는 사각형 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.

제1 전극(335)은 제2 플레이트(320)의 외곽의 적어도 하나의 영역에서 노출되고, 제2 전극(345)은 제3 플레이트(330)의 가장 자리의 적어도 하나의 영역에서 노출될 수 있다.

그리고, 제2 플레이트(320)의 바깥 영역에서 제1 전극(335) 상에는 제1 연결 전극(356)이 배치되고, 제3 플레이트(300)의 바깥 영역에서 제2 전극(345) 상에는 제2 연결 전극(346)이 배치될 수 있다.

제1 연결 전극(356)과 제2 연결 전극(346)은, 제1 전극(335) 및 제2 전극(345)에 각각 일체형으로 구비될 수도 있다.

제1 연결 전극(356)과 제2 연결 전극(346)은, 상술한 바와 같이 연성 회로 기판 등의 연결 기판(380)과 전기적으로 연결될 수 있다.

도 3 및 도 4는 도 1의 카메라 모듈의 렌즈 어셈블리의 단면도이고, 도 5은 도 3 및 도 4의 카메라 모듈의 렌즈 어셈블리에서, 액체 렌즈가 결합되기 이전의 구조를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 3 내지 도 5를 참조하여 실시예에 따른 렌즈 어셈블리 내에서, 제1 렌즈부(100)와 액체 렌즈(300) 및 제2 렌즈부(400)의 배치를 설명한다.

홀더(500)의 내부에는 제1 내지 3 영역(region 1~region 3)이 구비될 수 있다. 제1 영역(region 1)에는 제1 렌즈부(100)가 삽입될 수 있고, 제2 영역(region 2)에는 액체 렌즈(300)가 배치되고, 제3 영역(region 3)에는 제2 렌즈부(400)가 배치될 수 있다. 그리고, 제1 영역(region 1)과 제2 영역(region 2)은 서로 제1 간격(gap 1) 만큼 이격되고, 제2 영역(region 2)과 제3 영역(region 3)은 서로 제2 간격(gap 2) 만큼 이격될 수 있다. 그리고, 제1 간격(gap 1)은 제1 렌즈부(100)와 액체 렌즈(300) 간의 이격 거리일 수 있고, 제2 간격(gap 2)은 액체 렌즈(300)와 제2 렌즈(400) 간의 이격 거리일 수 있다.

홀더(500)에 형성된 상술한 관통 홀은 상기의 제1 내지 제3 영역(region 1~region 3)을 포함할 수 있다.

홀더(500)는 제1 영역(region 1)의 측면과 전면을 둘러싸고 배치되고, 제1 영역의 전면에서는 제1 렌즈부(100)와 마주보는 영역에서 홀더(500)의 일부가 제거되어 개구부가 형성될 수 있다.

홀더(500)는 제2 영역(region 2)과 제3 영역(region 3)의 측면을 둘러싸고 배치될 수 있다.

실시예에 따른 렌즈 어셈블리(1000)에서, 홀더(500)는 내부의 관통 홀을 둘러싸고 배치될 수 있다.

도 5에서 홀더(500) 내의 제1,3 영역(region 1,3) 내에 제1 렌즈부(110, 120)와 제2 렌즈부(410, 420, 430)가 삽입되고, 제2 영역(region 2)이 빈 상태가 도시되고 있다.

홀더(500)의 측면 일부와 상부면 일부를 덮고 커버(600)가 배치될 수 있다. 이때, 홀더(500)의 측면에 형성되어 액체 렌즈(300)의 출입구로 사용될 수 있는 개구부도 커버(600)가 덮으며 배치될 수 있다.

홀더(500)의 측면에는 액체 렌즈(300)의 출입구로 사용될 수 있는 개구부가 서로 대면하는 2개의 측면에 배치될 수 있는데, 각각을 제1 홀과 제2 홀이라고 할 수 있다. 그리고, 액체 렌즈(300)의 양끝단은 홀더(500)의 양 측면의 제1,2 홀의 외측으로 돌출되어 배치될 수 있다.

그리고, 커버(600)는 액체 렌즈(300)의 상술한 돌출된 부분을 덮으며 보다 외측에 배치될 수 있다.

제1,2 홀은 홀더(500) 내에 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400)를 배치하고 제1,2 렌즈부(100, 400)의 광학 성능을 평가한 후 액체 렌즈(300)를 삽입할 때 액체 렌즈(300)의 출입구가 될 수 있다.실시예에 따른 렌즈 어셈블리(1000)에서, 제2 영역(region 2)의 가로 방향의 길이(d4)가, 제1 영역(region 1)의 가로 방향의 길이(d1) 및 제3 영역의 가로 방향의 길이(d3)보다 클 수 있다. 그리고, 액체 렌즈(300)의 제2 플레이트(320) 또는 제3 플레이트(330)의 가로 방향의 길이(d2)가, 제1 영역(region)의 가로 방향의 길이(d1) 및 제3 영역의 가로 방향의 길이(d3)보다 클 수 있다.

상술한 제1 영역(region 1)의 가로 방향의 길이(d1)는 액체 렌즈(300)와 인접한 영역에서 제1 렌즈부(100)의 가로 방향의 길이일 수 있으며, 제1 렌즈부(100)와 인접한 영역에서 캐비티(cavity)의 가로 방향의 길이(c1)보다 클 수 있다. 그리고, 상술한 제3 영역(region 3)의 가로 방향의 길이(d3)는 액체 렌즈(300)와 인접한 영역에서 제2 렌즈부(400)의 가로 방향의 길이일 수 있으며, 제2 렌즈부(400)와 인접한 영역에서 캐비티(cavity)의 가로 방향의 길이(c2)보다 클 수 있다.

이러한 구조는, 액체 렌즈(300)가 제2 영역(region 2)에 삽입될 때, 액체 렌즈(300)의 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)가 각각 제1 영역(region 1)과 제3 영역(region 3)보다 측면으로 더 돌출되고, 따라서 액체 렌즈(300)의 제2 플레이트(320)의 상부면과 제3 플레이트(330)의 하부면이 각각, 홀더(500)와 면접촉하며 고정될 수 있다.

제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)는 각각 홀더(500)와 에폭시 등의 접착제로 본딩될 수 있다. 액체 렌즈(300)의 적어도 일부는 홀더(500)의 내측면과 접촉하지 않고 이격될 수 있다.

또한, 액체 렌즈(300)의 제2 플레이트(320)의 상부면이 홀더(500)와 면접촉하는 영역과 제1 플레이트(310)의 상부면(310a)은 상기 제1 렌즈부(100)의 하부면(100b)보다 낮게 배치될 수 있다. 액체 렌즈(300)의 제2 플레이트(320)의 상부면이 홀더(500)와 면접촉하는 영역 또는 제1 플레이트(310)의 상부면(310a)과 상기 제1 렌즈부(100)의 하부면은 제1 간격(gap 1) 만큼 이격될 수 있다.

그리고, 액체 렌즈(300)의 제3 플레이트(330)의 하부면이 홀더(500)와 면접촉하는 영역과 제1 플레이트(310)의 하부면(310b)은 제2 렌즈부(400)의 상부면(400a)보다 높게 배치될 수 있다. 액체 렌즈(300)의 제3 플레이트(330)의 하부면이 홀더(500)와 면접촉하는 영역 또는 제1 플레이트(310)의 하부면(310b)과 제2 렌즈부(400)의 상부면은 제2 간격(gap 2) 만큼 이격될 수 있다.

도 3과 도 4에서, 제1,2 연결 전극(356, 346)과 제1,2 접촉 전극(357, 347)이 연결되고 있으며, 제1,2 접촉 전극(357, 347)은 연결 기판(380)과 연결될 수 있으며, 또는 제1,2 연결 전극(356, 346)이 직접 연결 기판(380)과 전기적으로 연결될 수도 있다.

홀더(500)와 커버(600) 사이의 공간을 제2 홀더(550)가 채우고 있는데, 홀더(500)와 제2 홀더(550)는 동일한 재료로 일체형으로 이루어질 수도 있다.

제1 렌즈부(100)는 2개의 렌즈(110, 120)로 이루어질 수 있다. 이때, 홀더(500)는 제1 렌즈부(100)가 수용되는 제1 영역(region 1)의 내벽에서 단차 구조를 가질 수 있고, 상기의 단차 구조에서 각각의 렌즈(110, 120)의 가장 자리 영역이 면접촉하며 고정될 수 있다.

그리고, 제2 렌즈부(400)는 3개의 렌즈(410, 420, 430)로 이루어질 수 있다. 이때, 홀더(500)는 제2 렌즈부(400)가 수용되는 제3 영역(region 3)의 내벽에서 단차 구조를 가질 수 있고, 상기의 단차 구조에서 각각의 렌즈(410, 420, 430)의 가장 자리 영역이 면접촉하며 고정될 수 있다.

실시예에 따른 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈은 캐비티 내에 도전성 액체와 비도전성 액체가 함께 포함될 수 있고, 도전성 액체와 비도전성 액체는 서로 섞이지 않고 경계면을 가질 수 있다. 외부로부터 제1,2 전극(335, 345)에 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형되어 액체 렌즈(300)의 곡률, 초점거리가 변경될 수 있다.

이러한 경계면의 변형, 곡률변경이 제어되면, 액체 렌즈(300)와 이를 포함하는 렌즈 어셈블리(1000) 및 촬상 장치는 광학 줌 기능, 오토포커싱(Auto-Focusing; AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등을 수행할 수 있으며, 카메라 모듈의 크기를 작게 할 수 있고, 전기로 AF 또는 OIS를 수행하여 기계적으로 렌즈를 움직이는 것보다 전력 소모가 작을 수 있다.

그리고, 액체 렌즈가 홀더에 삽입되며, 액체 렌즈의 상,하부면이 홀더와 면접촉하며 제1,2 렌즈와는 제1,2 간격(gap 1,2)을 가지고 배치되므로, 카메라 모듈 내에서 광축에의 정렬과 틸팅(tilting)을 방지가 용이할 수 있다.

카메라 모듈을 제조하는 경우, 상부와 하부가 개방되고, 측면에 제1 홀 및 상기 제1 홀과 대면하는 제2 홀이 구비된 홀더를 마련하고, 상기 홀더의 상부에 제1 렌즈부를 결합하고, 홀더의 하부에 제2 렌즈부를 결합한 후, 홀더의 제1 홀 및/또는 제2 홀 통하여 삽입될 수 있는 액체 렌즈는 상기 홀더의 측면보다 돌출되어 배치될 수 있다.

홀더의 측면보다 돌출되어 배치되는 액체 렌즈의 측면을 지지하여 상기 액체 렌즈의 위치를 조절할 때, 액체렌즈의 중심(예를 들어 액체렌즈의 광축, 또는 액체가 배치되는 영역의 중심 등)과 제1 렌즈부 또는 제2 렌즈부의 중심(예를 들어 렌즈의 중심 또는 광축)을 정렬하기 위해 위치를 조절할 수 있다.

홀더의 측면의 제1,2 홀의 외부로 돌출된 액체 렌즈의 부분을 잡고, 광축의 중심에 액체 렌즈의 중심이 위치하도록 상기 광축에 수직한 평면 상에서 액체 렌즈의 위치를 이동할 수 있으며, 또는 상기 광축에 수직한 평면 상에서 액체 렌즈를 회전하며 이동할 수도 있다. 그리고, 액체 렌즈의 광축이 렌즈 어셈블리의 광축과 일치하도록, 액체 렌즈의 광축의 틸딩 여부를 확인하고 수정할 수 있다.

그리고, 에폭시 등의 접착제 등을 이용하여 홀더와 액체렌즈를 결합할 수 있다. 카메라 모듈을 제조할 때 상기의 단계들의 적어도 일부 단계들의 조합으로 제조할 수 있으며, 상기 단계들의 순서는 바뀔 수 있다. 예를 들어 액체 렌즈를 먼저 홀더에 배치하고, 그 이후에 제1 렌즈부 또는 제2 렌즈부를 홀더에 배치시킬 수 있다.

그리고, 제1,2 렌즈부와 액체 렌즈의 광학 성능을 평가한 후, 틸팅이나 기타 문제가 발견되면 액체 렌즈를 상기 제1 홀과 제2 홀 중 하나를 통하여 교환할 수 있다.

상술한 액체 렌즈가 포함된 카메라 모듈은, 디지털 카메라나 스마트폰이나 노트북 및 테블렛(tablet) PC 등의 다양한 디지털 기기(digital device)에 내장될 수 있고, 특히 모바일 기기에 내장되어 고성능, 초박형의 줌 렌즈를 구현할 수 있다.

예를 들면, 상술한 액체 렌즈와 제1,2 렌즈부과 필터 및 수광 소자를 포함하는 카메라 모듈에서 외부에서 입사된 이미지를 전기적 신호로 변환하는 디지털 기기 또는 광학 기기는, 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀들로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함할 수 있으며, 여기서 디스플레이 모듈과 카메라 모듈은 제어부에서 제어할 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 렌즈 어셈블리 2000: 제어회로

Claims (16)

1. 제1 개구를 갖는 제1 측면과 상기 제1 개구와 광축 방향과 수직인 방향으로 대면하는 제2 개구를 갖는 제2 측면을 포함하는 홀더;
   상기 홀더 내에 배치되는 제1 렌즈부;
   상기 홀더 내에 배치되는 제2 렌즈부;
   상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부 사이에 배치되어, 상기 홀더의 상기 제1 개구와 상기 제2 개구 내에 적어도 일부가 배치되는 액체 렌즈;
   상기 액체 렌즈에 배치되는 연결 기판; 및
   이미지 센서를 포함하고 상기 홀더 아래에 배치되는 센서 기판을 포함하고,
   상기 연결 기판은
   상기 액체 렌즈 위에 배치되는 제1 연결 기판; 및
   상기 액체 렌즈 아래에 배치되는 제2 연결 기판을 포함하고,
   상기 제1 연결 기판은 상기 제1 개구를 통해 상기 액체 렌즈와 상기 센서 기판을 전기적으로 연결하고, 상기 제2 연결 기판은 상기 제2 개구를 통해 상기 액체 렌즈와 상기 센서 기판을 전기적으로 연결하는 카메라 모듈.
2. 제1 항에 있어서, 상기 액체 렌즈는 상기 제1 개구와 상기 제2 개구 중 적어도 하나를 통해 삽입되고, 상기 액체 렌즈의 일부분은 상기 홀더의 측면으로 돌출되는 카메라 모듈.
3. 제1 항에 있어서, 상기 홀더는
   상기 제1 개구와 상기 제2 개구 사이에 상기 액체 렌즈가 배치되는 제2 영역;
   상기 제2 영역 위에 상기 제1 렌즈부가 배치되는 제1 영역; 및
   상기 제2 영역 아래에 상기 제2 렌즈부가 배치되는 제3 영역을 포함하는 카메라 모듈.
4. 제1 항에 있어서, 상기 홀더의 측면과 상면의 적어도 일부를 덮는 커버를 더 포함하고,
   상기 커버는 상기 제1 개구와 상기 제2 개구를 덮는 카메라 모듈.
5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 개구에서 상기 제2 개구를 향하는 방향으로, 상기 액체 렌즈의 길이는 상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부의 길이보다 긴 카메라 모듈.
6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 렌즈는
   제1 액체와 제2 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
   상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제1 전극; 및
   상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 제2 전극을 포함하고,
   상기 제1 연결 기판은 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 연결 기판은 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 카메라 모듈.
7. 제6 항에 있어서, 상기 액체 렌즈는
   상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및
   상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트를 더 포함하고,
   상기 제2 플레이트와 상기 제3 플레이트는 각각 상기 홀더와 에폭시로 본딩되는 카메라 모듈.
8. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 렌즈는 상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부 중 적어도 하나의 렌즈부와 이격되는 카메라 모듈.
9. 제6 항에 있어서, 상기 제1 렌즈부는 복수의 렌즈를 포함하고,
   상기 제1 렌즈부의 상기 복수의 렌즈 중 상기 액체 렌즈와 가장 인접한 렌즈의 상기 광축 방향과 수직인 방향의 길이는, 상기 제1 렌즈부에 가장 인접한 부분의 상기 캐비티의 직경보다 큰 카메라 모듈.
10. 제6 항에 있어서, 상기 제2 렌즈부는 복수의 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈부의 상기 복수의 렌즈 중 상기 액체 렌즈와 가장 인접한 렌즈의 상기 광축방향과 수직인 방향의 길이는, 상기 제2 렌즈부에 가장 인접한 부분의 상기 캐비티의 직경보다 큰 카메라 모듈.
11. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 영역에서 상기 홀더의 내벽은 단차를 가지고, 상기 제1 렌즈부는 상기 제1 영역의 상기 단차와 접촉하고,
    상기 제3 영역에서 상기 홀더의 내벽은 단차를 가지고, 상기 제2 렌즈부는 상기 제3 영역의 상기 단차와 접촉하는 카메라 모듈.
12. 제1 개구를 갖는 제1 측면과 상기 제1 개구와 광축 방향과 수직인 방향으로 대면하는 제2 개구를 갖는 제2 측면을 포함하는 홀더;
    상기 홀더 내에 배치되는 제1 렌즈부;
    상기 홀더 내에 배치되는 제2 렌즈부; 및
    상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부 사이에 배치되어, 상기 홀더의 상기 제1 개구와 상기 제2 개구 내에 적어도 일부가 배치되는 액체 렌즈를 포함하고,
    상기 액체 렌즈의 적어도 일부는 상기 홀더의 내면과 이격되어 배치되는 카메라 모듈.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 액체 렌즈는 상기 제1 개구와 상기 제2 개구 중 적어도 하나를 통해 삽입되고, 상기 액체 렌즈의 일부분은 상기 홀더의 측면으로 돌출되는 카메라 모듈.
14. 제12 항에 있어서, 상기 액체 렌즈는
    제1 액체와 제2 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 제2 전극;
    상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및
    상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트를 포함하고
    상기 제2 플레이트와 상기 제3 플레이트는 각각 상기 홀더와 에폭시로 본딩되는 카메라 모듈.
15. 제12 항에 있어서, 상기 액체 렌즈는 상기 제1 렌즈부와 상기 제2 렌즈부 중 적어도 하나의 렌즈부와 이격되는 카메라 모듈.
16. 제14 항에 있어서, 상기 제1 렌즈부는 복수의 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈부의 상기 복수의 렌즈 중 상기 액체 렌즈와 가장 인접한 렌즈의 상기 광축 방향과 수직인 방향의 길이는, 상기 제1 렌즈부에 가장 인접한 부분의 상기 캐비티의 직경보다 크고,
    상기 제2 렌즈부는 복수의 렌즈를 포함하고,
    상기 제2 렌즈부의 상기 복수의 렌즈 중 상기 액체 렌즈와 가장 인접한 렌즈의 상기 광축 방향과 수직인 방향의 길이는, 상기 제2 렌즈부에 가장 인접한 부분의 상기 캐비티의 직경보다 큰 카메라 모듈.

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