KR102349228B1 - Camera module - Google Patents
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Abstract
실시예는 광축 방향으로 관통 홀을 가지는 홀더; 상기 홀더 상부에 배치되는 액체 렌즈; 상기 액체 렌즈 하부에 배치되는 고체 렌즈부; 상기 액체 렌즈와 상기 고체 렌즈부의 사이에 배치되는 조리개; 상기 액체렌즈와 전기적으로 연결되는 센서 기판; 상기 액체렌즈의 상기 광축 방향 상에 배치되어 상기 센서 기판에 실장되는 이미지 센서를 포함하고, 상기 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하고, 상기 캐비티는 물체측 방향의 제1 개구부와 상측 방향의 제2 개구부를 포함하고, 상기 제1 개구부의 크기는 상기 제2 개구부의 크기보다 큰 카메라 모듈을 제공한다.An embodiment includes a holder having a through hole in the optical axis direction; a liquid lens disposed on the holder; a solid lens unit disposed under the liquid lens; an aperture disposed between the liquid lens and the solid lens unit; a sensor substrate electrically connected to the liquid lens; and an image sensor disposed on the optical axis direction of the liquid lens and mounted on the sensor substrate, wherein the liquid lens includes a conductive liquid and a non-conductive liquid, and the cavity has a first opening in an object-side direction and an image sensor in an image-side direction. and a second opening, wherein the size of the first opening is larger than the size of the second opening.
Description
실시예는 카메라 모듈과 이를 포함하는 광학 기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 이를 포함하는 광학 기기에 관한 것이다.The embodiment relates to a camera module and an optical device including the same, and more particularly, to a camera module including a liquid lens and an optical device including the same.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능, 예를 들면 오토포커싱(Auto-Focusing, AF) 기능이나, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능을 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.A user of a portable device wants an optical device having a high resolution, small size, and various shooting functions, for example, an auto-focusing (AF) function, or an optical image stabilizer (OIS) function. are doing Such a photographing function may be implemented through a method of directly moving a lens by combining a plurality of lenses, but if the number of lenses is increased, the size of the optical device may increase.
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.Autofocus and image stabilization are performed by moving or tilting multiple lens modules fixed to the lens holder and aligned with the optical axis in the vertical direction of the optical axis or optical axis, and driving a separate lens to drive the lens module device is used. However, the lens driving device consumes high power, and requires driving members such as magnets and coils to drive the lens module, and requires free space for driving the lens module in response to the driving range of the lens module. is thicker.
따라서, 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.Therefore, research on a liquid lens that performs autofocus and image stabilization functions by electrically controlling the curvature of the interface between two liquids is being conducted.
실시예는 액체 렌즈를 이용하여 AF 또는 OIS를 수행할 수 있는 카메라 모듈 및 광학기기를 제공하고자 한다.An embodiment is to provide a camera module and an optical device capable of performing AF or OIS using a liquid lens.
실시예는 광축 방향으로 관통 홀을 가지는 홀더; 상기 홀더 상부에 배치되는 액체 렌즈; 상기 액체 렌즈 하부에 배치되는 고체 렌즈부; 상기 액체 렌즈와 상기 고체 렌즈부의 사이에 배치되는 조리개; 상기 액체렌즈와 전기적으로 연결되는 센서 기판; 상기 액체렌즈의 상기 광축 방향 상에 배치되어 상기 센서 기판에 실장되는 이미지 센서를 포함하고, 상기 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하고, 상기 캐비티는 물체측 방향의 제1 개구부와 상측 방향의 제2 개구부를 포함하고, 상기 제1 개구부의 크기는 상기 제2 개구부의 크기보다 큰 카메라 모듈을 제공한다.An embodiment includes a holder having a through hole in the optical axis direction; a liquid lens disposed on the holder; a solid lens unit disposed under the liquid lens; an aperture disposed between the liquid lens and the solid lens unit; a sensor substrate electrically connected to the liquid lens; and an image sensor disposed on the optical axis direction of the liquid lens and mounted on the sensor substrate, wherein the liquid lens includes a conductive liquid and a non-conductive liquid, and the cavity has a first opening in an object-side direction and an image sensor in an image-side direction. and a second opening, wherein the size of the first opening is larger than the size of the second opening.
D3/2=D2/2+T2×Tan(FOV/2)이고, D3는 제1 개구부의 크기이고, D2는 제2 개구부의 크기이고, T2는 상기 액체 렌즈의 두께이고, FOV는 광학계의 화각일 수 있다.D3/2=D2/2+T2×Tan(FOV/2), D3 is the size of the first opening, D2 is the size of the second opening, T2 is the thickness of the liquid lens, and FOV is the angle of view of the optical system can be
D2/2=D1/2+T1×Tan(FOV/2)이고, D2는 제2 개구부의 크기이고, D1은 상기 조리개의 직경이고, T1은 상기 액체 렌즈의 후면으로부터 상기 고체 렌즈부까지의 거리이고, FOV는 광학계의 화각일 수 있다.D2/2=D1/2+T1×Tan(FOV/2), D2 is the size of the second opening, D1 is the diameter of the diaphragm, and T1 is the distance from the rear surface of the liquid lens to the solid lens part , and the FOV may be an angle of view of the optical system.
D3/2=D1/2+(T1+T2)×Tan(FOV/2)이고, D3는 제1 개구부의 크기이고, D1은 상기 조리개의 직경이고, T1은 상기 액체 렌즈의 후면으로부터 상기 고체 렌즈부까지의 거리이고, T2는 상기 액체 렌즈의 두께이고, FOV는 광학계의 화각일 수 있다.D3/2=D1/2+(T1+T2)×Tan(FOV/2), D3 is the size of the first opening, D1 is the diameter of the diaphragm, T1 is the solid lens from the back of the liquid lens A distance to negative, T2 may be the thickness of the liquid lens, and FOV may be an angle of view of the optical system.
고체 렌즈부는, 상기 액체 렌즈 방향으로부터 상기 센서 기판 방향으로 배치된 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함할 수 있다.The solid lens unit may include first to fifth lenses disposed in the direction of the sensor substrate from the direction of the liquid lens.
0.75<f1/F<1.1이고, f1은 제1 렌즈의 유효 초점거리이고, F는 광학계의 유효 초점 거리일 수 있다.0.75<f1/F<1.1, f1 may be an effective focal length of the first lens, and F may be an effective focal length of the optical system.
제1 렌즈는 양의 굴절능을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절능을 가지고, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절능을 가지고, 상기 제4 렌즈는 양의 굴절능을 가지고, 상기 제5 렌즈는 음의 굴절능을 가질 수 있다.the first lens has a positive refractive power, the second lens has a negative refractive power, the third lens has a positive refractive power, the fourth lens has a positive refractive power, and the fifth lens has a positive refractive power. The lens may have negative refractive power.
1.3<TTL/F<1.6이고, TTL은 제1 렌즈의 물체측 방향의 제1 면으로부터 상(image)까지의 거리이고, 상기 F는 광학계의 유효 초점 거리일 수 있다.1.3<TTL/F<1.6, TTL is a distance from the first surface in the object-side direction of the first lens to an image, and F may be an effective focal length of the optical system.
20<v3d<30이고, v3d는 상기 제3 렌즈의 d-라인에서의 아베수일 수 있다.20<v3d<30, and v3d may be an Abbe's number in the d-line of the third lens.
제1 개구부의 지름은 2.36 밀리미터보다 크고 5.1 밀리미터보다 작을 수 있다.The diameter of the first opening may be greater than 2.36 millimeters and less than 5.1 millimeters.
제2 개구부의 지름은 2.3 밀리미터보다 크고 5.1 밀리미터보다 작을 수 있다.A diameter of the second opening may be greater than 2.3 millimeters and less than 5.1 millimeters.
조리개의 지름은 1.1 밀리미터보다 크고 2.5 밀리미터보다 작을 수 있다.The diameter of the aperture may be greater than 1.1 millimeters and less than 2.5 millimeters.
광학계의 화각인 70도 내지 90도일 수 있다.The angle of view of the optical system may be 70 degrees to 90 degrees.
액체 렌즈의 두께는 0.6 밀리미터 내지 0.8 밀리미터일 수 있다.The thickness of the liquid lens may be between 0.6 millimeters and 0.8 millimeters.
액체 렌즈의 후면으로부터 상기 고체 렌즈부까지의 거리는 0.3 밀리미터보다 크고 0.5 밀리미터보다 작을 수 있다.The distance from the rear surface of the liquid lens to the solid lens unit may be greater than 0.3 millimeters and less than 0.5 millimeters.
액체 렌즈는, 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트;를 포함할 수 있다.The liquid lens includes: a first plate having a cavity for accommodating a conductive first liquid and a non-conductive second liquid; a first electrode disposed on the first plate; a second electrode disposed under the first plate; a second plate disposed on the first electrode; and a third plate disposed under the second electrode.
다른 실시예는 광축 방향으로 관통 홀을 가지는 홀더; 상기 홀더 상부에 배치되는 액체 렌즈; 상기 액체 렌즈 하부에 배치되는 고체 렌즈부; 상기 액체 렌즈와 상기 고체 렌즈부의 사이에 배치되는 조리개; 상기 액체렌즈와 전기적으로 연결되는 센서 기판; 및 상기 액체렌즈의 상기 광축 방향 상에 배치되어 상기 센서 기판에 실장되는 이미지 센서를 포함하고, 상기 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하고, 상기 캐비티는 물체측 방향의 제1 개구부와 상측 방향의 제2 개구부를 포함하고, 상기 제1 개구부의 크기는 상기 제2 개구부의 크기보다 큰 카메라모듈; 상기 카메라 모듈을 통과한 빛을 파장에 따라 선택적으로 투과하는 필터; 및Another embodiment is a holder having a through hole in the optical axis direction; a liquid lens disposed on the holder; a solid lens unit disposed under the liquid lens; an aperture disposed between the liquid lens and the solid lens unit; a sensor substrate electrically connected to the liquid lens; and an image sensor disposed on the optical axis direction of the liquid lens and mounted on the sensor substrate, wherein the liquid lens includes a conductive liquid and a non-conductive liquid, and the cavity has a first opening in an object-side direction and an upper side a camera module including a second opening in the direction, wherein the size of the first opening is larger than the size of the second opening; a filter that selectively transmits light that has passed through the camera module according to a wavelength; and
상기 카메라 모듈을 통하여 입사되는 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함하는 광학 기기를 제공한다.It provides an optical device including an image sensor that converts an image incident through the camera module into an electrical signal.
실시예에 따른 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치는 액체 렌즈의 전면으로부터 제6 렌즈의 후면까지의 거리가 고정되고, 내부의 액체 렌즈의 초점 거리와 디옵터 등이 가변될 수 있어서, 렌즈 어셈블리 내의 렌즈들을 이동시키지 않고도 AF가 가능할 수 있다.In the camera module including the liquid lens and the display device including the same according to the embodiment, the distance from the front surface of the liquid lens to the rear surface of the sixth lens is fixed, and the focal length and diopter of the liquid lens inside can be varied, , AF may be possible without moving the lenses in the lens assembly.
도 1 및 도 2는 카메라 모듈의 일 실시예의 사시도와 측면도이고,
도 3은 카메라 모듈의 액체 렌즈를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 1의 카메라 모듈 내의 렌즈 어셈블리의 배치를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4의 카메라 모듈 내의 렌즈 어셈블리의 두께와 거리 관계를 나타낸 도면이고,
도 6은 실시예에 따른 카메라 모듈의 초점거리와 물체와의 거리와의 관계를 나타낸 도면이고,
도 7은 실시예에 따른 카메라 모듈 내의 액체 렌즈의 초점거리와 디옵터와의 관계를 나타낸 도면이다.1 and 2 are a perspective view and a side view of an embodiment of a camera module,
3 is a view showing a liquid lens of the camera module,
Figure 4 is a view showing the arrangement of the lens assembly in the camera module of Figure 1,
5 is a view showing the relationship between the thickness and distance of the lens assembly in the camera module of FIG. 4;
6 is a view showing the relationship between the focal length of the camera module and the distance to the object according to the embodiment;
7 is a diagram illustrating a relationship between a focal length and a diopter of a liquid lens in a camera module according to an embodiment.
상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.An embodiment of the present invention that can specifically realize the above object will be described with reference to the accompanying drawings.
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.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case where it is described as being formed on "on or under" of each element, on (above) or below (on) or under) includes both elements in which two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are disposed between the two elements indirectly. In addition, when expressed as "up (up) or down (on or under)", the meaning of not only the upward direction but also the downward direction with respect to one element may be included.
도 1은 카메라 모듈의 일실시예의 사시도이고, 도 2는 카메라 모듈의 일실시예의 측면도이다.1 is a perspective view of an embodiment of a camera module, and FIG. 2 is a side view of an embodiment of the camera module.
카메라 모듈은 공통 단자와 복수의 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체 렌즈부가 포함된 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(1000)와 액체 렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로(2000)를 포함할 수 있다.The camera module is configured to supply a driving voltage to a liquid lens and a
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.The configuration of the
렌즈 어셈블리(1000)는, 센서 기판(800) 상에, 베이스(700)와 홀더(미도시)가 배치되고, 홀더의 내부에 액체 렌즈(300)와 고체 렌즈부(미도시)가 배치된다. 액체 렌즈(300)는 홀더의 전면에 형성된 개구부를 통하여 노출될 수 있다.In the
커버(600)는 상술한 베이스(700)와 홀더와 액체 렌즈(300)와 고체 렌즈부가 결합된 구조물의 상부면과 측면을 둘러싸며 배치될 수 있다. 커버(600)의 전면에는 오프닝이 구비되고, 커버(600)의 전면의 개구부는 홀더의 전면의 오프닝과 마주보며 배치될 수 있다.The
도시된 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 장치에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 달라질 수 있다.The illustrated structure of the
액체 렌즈(300)는 렌즈 어셈블리(1000)의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리(1000)의 외부로부터 광이 입사하는 영역일 수 있다.The
액체 렌즈(300)의 전면에는 노출렌즈(미도시)가 구비될 수 있으며, 노출 렌즈의 전방에는 커버 글래스(cover glass)가 배치될 수 있다. 노출렌즈는 커버의 외부로 돌출되어 외부에 노출되어 표면이 손상될 수 있다.An exposure lens (not shown) may be provided in front of the
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.If the surface of the lens is damaged, the image quality of the image captured by the camera module may be deteriorated. Accordingly, in order to prevent or suppress surface damage of the exposure lens, a method of disposing a cover glass or forming a coating layer or configuring the exposure lens with a wear-resistant material to prevent surface damage may be applied.
홀더에는 액체 렌즈(300)의 광축과 나란한 방향으로 관통 홀이 구비될 수 있는데, 관통 홀에 액체 렌즈(300)와 고체 렌즈부가 배치될 수 있다.A through hole may be provided in the holder in a direction parallel to the optical axis of the
고체 렌즈부는 복수 개의 플라스틱 또는 글라스 렌즈를 포함할 수 있다. 액체 렌즈(300), 그리고 고체 렌즈부를 이루는 복수의 렌즈들이 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다. 여기서, 중심축은 광학계의 광축(Optical axis)과 동일할 수 있다.The solid lens unit may include a plurality of plastic or glass lenses. The
커버와 상기 커버의 내부에 구비된 구조물들은 베이스(700) 상에 배치될 수 있다. 베이스(700)는 홀더와 일체형으로 구비될 수 있고, 생략될 수도 있다.The cover and structures provided inside the cover may be disposed on the
고체 렌즈부의 하부에는 수광 소자(미도시)를 포함하는 센서 기판(800)이 배치될 수 있고, 수광 소자는 예를 들면 이미지 센서일 수 있다. 이미지 센서의 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로의 길이는 예를 들면 2 um(마이크로 미터) 이하일 수 있다.A
도시된 바와 같이 커버(600)의 하나의 측면의 일부 영역이 제거된 오픈 영역이 형성되고, 액체 렌즈의 제1 전극과 제2 전극에 각각 연결된 제1,2 연결 기판(380, 390)이 상기의 오픈 영역에서 외부로 연장되며 노출될 수 있다.As shown, an open region from which a partial region of one side of the
제1,2 연결 기판(380, 390)은 예를 들면 연성 회로 기판(FPCB)일 수 있고, 제1,2 연결 기판(380, 390)의 단자(356)는 센서 기판(800)의 복수 개의 단자(810)와 전기적으로 연결될 수 있다.The first and
제1,2 연결 기판(380, 390)이, 렌즈 어셈블리(1000)에서 커버(600)가 제거된 하나의 측면에 함께 구비될 때, 회로 기판(800)의 단자(810)와 접촉하는 영역들이 서로 인접하여 배치될 수 있다.When the first and
실시예에 따른 액체 렌즈와 이를 포함하는 카메라 모듈은 전기로 제1,2 액체의 표면장력을 변화시켜서 카메라 모듈의 크기를 작게 할 수 있고, 전기로 AF 또는 OIS를 수행하여 기계적으로 렌즈를 움직이는 것보다 전력 소모가 작다.The liquid lens and the camera module including the same according to the embodiment can reduce the size of the camera module by changing the surface tension of the first and second liquids with electricity, and mechanically move the lens by performing AF or OIS with electricity less power consumption.
도 3은 도 1의 카메라 모듈의 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a view showing a liquid lens of the camera module of FIG. 1 .
액체 렌즈(300)는 액체, 제1 플레이트 및 전극을 포함할 수 있다. 액체는, 비전도성의 제1 액체(340)와 전도성의 제2 액체(350)를 포함할 수 있다. 제1 플레이트(310)는 액체가 배치되는 캐비티(cavity)를 포함할 수 있다.The
제1 플레이트(310) 위 또는 아래에는 전극이 배치될 수 있다. 예를 들어 제1 플레이트(310) 아래에 제1 전극(345)이 배치되고, 제1 플레이트 위에는 제2 전극(355)가 배치될 수 있다. 제1 플레이트 위 또는 아래에는 제2 플레이트 또는 제3 플레이트가 배치될 수 있다. 예를 들어 제1 전극 아래에 제3 플레이트가 배치될 수 있고, 제2 전극 위에 제2 플레이트가 배치될 수 있으며, 제2 플레이트 또는 제3 플레이트 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.An electrode may be disposed above or below the
제1 플레이트(310)는 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 사이에 배치되고, 기설정된 경사면(예를 들면, 약 55~65도 또는 50~70도의 각도를 가지는 경사면)을 가지는 상하의 개구부를 포함할 수 있다. 상술한 경사면과 제2 플레이트(320)와 접촉하는 제1 개구부 및 제3 플레이트(330)와 접촉하는 제2 개구부로 둘러싸인 영역을 '캐비티(cavity)'라 할 수 있다.The
실시예에서 제1 개구부의 크기(O1)보다 제2 개구부의 크기(O2)가 더 작을 수 있다. 여기서, 개구부들의 크기는 수평 방향의 단면적이나, 또는 개구부의 단면이 원형이면 반지름을 뜻하고, 정사각형이면 대각선의 길이를 뜻할 수 있다.In an embodiment, the size O 2 of the second opening may be smaller than the size O 1 of the first opening. Here, the size of the openings may mean a cross-sectional area in a horizontal direction, or a radius if the cross-section of the opening is circular, and a diagonal length if a square.
제1 플레이트(310)는 제1,2 액체(340, 350)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.The
또한, 제1 플레이트(310)는 투명한 재료로 이루어질 수도 있고, 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.In addition, the
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.The
상술한 캐비티에는 서로 다른 성질의 제1 액체(340)와 제2 액체(350)가 채워질 수 있고, 제1 액체(340)와 제2 액체(350)의 사이에는 계면이 형성될 수 있다. 제1 액체(340)와 제2 액체(350)가 이루는 계면은 굴곡, 경사도 등이 변할 수 있다.The above-described cavity may be filled with the
제1 액체(340)는 오일(oil)일 수 있으며 예를 들면 페닐(phenyl) 계열의 실리콘 오일일 수 있다.The
제2 액체(350)는 예를 들면 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있다.The
제1 액체(340)와 제2 액체(350)에는 살균제와 산화 방지제 중 적어도 하나가 각각 포함될 수 있다. 살균제는 페닐계 산화 방지제 또는 인(P)계 산화 방지제일 수 있다. 그리고, 살균제는 알코올계, 알데이트계 및 페놀계 중 어느 하나의 살균제일 수 있다.At least one of a sterilizing agent and an antioxidant may be included in the
제1 전극(345)은 제1 플레이트(310)의 하부면의 일부 영역에 배치되고, 제1 액체(340)와 직접 접촉할 수 있다. 제2 전극(355)은 제1 전극(345)과 이격되어 배치되고, 제1 플레이트(310)의 상부면과 측면 및 하부면에 배치될 수 있다.The
제1 플레이트(310)의 내측면은 캐비티의 측벽(i)을 이룰 수 있다. 제1 액체(340) 또는 제2 액체(350)와 제1 전극(345) 사이에는 절연층(360)이 배치될 수 있다. 제2 액체(350)의 일부와 제2 전극(355)의 일부는 접촉할 수 있다. 제1 전극(345)과 제2 전극(355)은 제1 액체(340)와 제2 액체(350)의 경계면을 제어하기 위하여 외부의 회로 기판으로부터 수신되는 전기 신호를 인가할 수 있다.The inner surface of the
제1 전극(345)과 제2 전극(355)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.The
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.And, since the alloy containing chromium is strong and hard against corrosion, it can be used in the form of an alloy with other metals. In particular, since chromium (Cr) has little corrosion and discoloration, it has strong characteristics in the conductive liquid filling the cavity.
절연층(360)은 캐비티의 상부 영역에서 제3 플레이트(330)의 상부면의 일부와, 캐비티의 측벽을 이루는 제1 전극(345)의 일부를 덮으면서 배치될 수 있다. 또한, 절연층(360)은 제1 플레이트(310)의 상부면에서 제2 전극(355)의 일부와 제1 플레이트(310) 및 제1 전극(345)을 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.The insulating
도시된 바와 같이 제1 액체(340)와 제3 플레이트(330)의 사이에는 절연층(360)이 배치될 수 있다. 제2 액체(350)는 제2 플레이트(320)와 직접 접촉할 수 있다.As illustrated, an insulating
제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 가장 자리는 사각형 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.The edges of the
제2 전극(355)은 제2 플레이트(320)의 외곽의 적어도 하나의 영역에서 노출되고, 제1 전극(345)은 제3 플레이트(330)의 가장 자리의 적어도 하나의 영역에서 노출될 수 있다.The
그리고, 제2 플레이트(320)의 바깥 영역에서 제2 전극(355) 상에는 제2 연결 기판(390)이 배치되고, 제3 플레이트(300)의 바깥 영역에서 제1 전극(345) 상에는 제1 연결 기판(380)이 배치될 수 있다.In addition, the
도시되지 않았으나, 제2 전극(355)과 제2 연결 기판(390)의 사이에는 전도성 에폭시가 배치될 수 있고, 제1 전극(345) 및 제1 연결 기판(380)의 사이에도 전도성 에폭시가 배치될 수 있다. 또한, 제2 연결 기판(390)과 제1 연결 기판(380)은, 제2 전극(355) 및 제1 전극(345)에 각각 일체형으로 구비될 수도 있다.Although not shown, a conductive epoxy may be disposed between the
도 4는 도 1의 카메라 모듈 내의 렌즈 어셈블리의 배치를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 3을 참조하여 카메라 모듈 내의 렌즈 어셈블리의 배치를 설명한다.4 is a view illustrating an arrangement of a lens assembly in the camera module of FIG. 1 . Hereinafter, the arrangement of the lens assembly in the camera module will be described with reference to FIG. 3 .
상기의 고체 렌즈부는 제1 내지 제5 렌즈부(110, 120, 410, 420, 430)로 이루어질 수 있고, 액체 렌즈(300)와 제1 렌즈부(110)의 사이에는 조리개(stop)가 배치될 수 있다.The solid lens unit may include first to
이하에서, '물체측면'이라 함은 광축을 기준으로 하여 물체(object) 또는 피사체 방향의 렌즈의 면을 의미하며, '상측면'이라 함은 광축을 기준으로 하여 상(image)이 맺히는 센서 방향의 렌즈의 면을 의미한다.Hereinafter, the 'object side' refers to the surface of the lens in the direction of the object or the subject with respect to the optical axis, and the 'image side' refers to the direction of the sensor in which the image is formed based on the optical axis. of the lens surface.
또한, 본 발명에서 렌즈의 "+ 파워"는 평행광을 수렴시키는 수렴 렌즈를 나타내며, 렌즈의 "- 파워"는 평행광을 발산시키는 발산 렌즈를 나타낸다.Also, in the present invention, "+ power" of a lens indicates a converging lens that converges parallel light, and "-power" of a lens indicates a diverging lens that diverges parallel light.
렌즈 어셈블리는 물체측(object side)으로부터 상측(image side)으로 배치되는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(110,120,410,420,430)를 포함하고, 필터(450)와, 커버 유리(미도시) 및 수광소자(480)가 더 포함될 수 있다.The lens assembly includes first to
필터(450)는 적외선 차단 필터(Infrared Ray Cut Filter) 등의 평판 형상의 광학 부재가 배치되며, 커버 유리는 광학 부재, 예를 들어 촬상면 보호용 커버유리일 수 있고, 수광소자(480)는 인쇄회로기판(미도시) 상에 적층되는 이미지 센서(image sensor)일 수 있다.In the
수광소자(480)는 이미지센서일 수 있으며, 이미지센서의 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로의 길이는 2um(마이크로 미터) 이하일 수 있다. 상술한 실시예와 후술하는 실시예들은 화소 및/또는 화소수가 높은 카메라 모듈에 적용될 수 있는 촬상 렌즈를 제공할 수 있으며, 상술한 카메라 모듈은 화소 및/또는 화소수가 높은 이미지센서 또는 수광 소자를 포함할 수 있으며, 이 경우, 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로길이는 2um 이하일 수 있다.The
'S02'은 액체 렌즈(300)의 물체측면, 'S01'는 액체 렌즈(300)의 상측면이고, 'S11'은 제1 렌즈(110)의 물체측면, 'S12'는 제1 렌즈(110)의 상측면이고, 'S21'은 제2 렌즈(120)의 물체측면, 'S22'는 제2 렌즈(120)의 상측면이고, 'S41'은 제3 렌즈(410)의 물체측면, 'S42'는 제3 렌즈(410)의 상측면이고, 'S51'은 제4 렌즈(420)의 물체측면, 'S52'는 제4 렌즈(420)의 상측면이고, 'S61'은 제5 렌즈(430)의 물체측면, 'S62'는 제5 렌즈(430)의 상측면일 수 있다.'S02' is an object side surface of the
도시되지는 않았으나, 각각의 고체 렌즈들의 사이에는 스페이서가 배치될 수 있다. 스페이서 중 적어도 하나는 조리개 역할을 할 수도 있다. 그리고, 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(110~430)의 가장 자리에 홀더가 배치될 수 있으며, 홀더는 액체 렌즈와 고체 렌즈부 모두를 수용할 수도 있다.Although not shown, a spacer may be disposed between each of the solid lenses. At least one of the spacers may serve as an diaphragm. In addition, a holder may be disposed at the edge of the first to
제1 렌즈(110)는 양의 굴절력을 가지고, 제2 렌즈(120)는 음의 굴절력을 가지고, 제3 렌즈(410)는 양의 굴절력을 가지며, 제4 렌즈(420)는 양의 굴절력을 가지고, 제5 렌즈(430)는 음의 굴절력을 가질 수 있다.The
렌즈 어셈블리는 아래의 수학식 1을 만족할 수 있다.The lens assembly may satisfy Equation 1 below.
<수학식 1><Equation 1>
0.75<f1/F<1.10.75<f1/F<1.1
여기서, f1은 제1 렌즈(110)의 유효 초점거리이고, F는 광학계 즉, 액체 렌즈와 제1 렌즈 내지 제5 렌즈 전체의 유효 초점 거리일 수 있다. 초점거리는, 물체측에서 평행광이 렌즈 등의 광학계로 입사한 후, 렌즈로부터 상이 맺히는 지점까지의 거리를 뜻한다.Here, f1 may be an effective focal length of the
렌즈 어셈블리는 아래의 수학식 2를 만족할 수 있다.The lens assembly may satisfy Equation 2 below.
<수학식 2><Equation 2>
1.3<TTL/F<1.6이고,1.3<TTL/F<1.6,
여기서, TTL은 제1 렌즈(110)의 물체측 방향의 제1 면(S11)으로부터 상(image)까지의 거리일 수 있다.Here, TTL may be the distance from the first surface S11 of the
렌즈 어셈블리는 아래의 수학식 3을 만족할 수 있다.The lens assembly may satisfy Equation 3 below.
<수학식 3><Equation 3>
20<v3d<3020<v3d<30
여기서, v3d는 제3 렌즈(410)의 d-라인(587.6 nm)에서의 아베수일 수 있다. d-라인에서의 아베수는 (nd-1)/(nF-nC)로 나타낼 수 있으며, nF는 486.1 나노미터에서 매질의 굴절률이고, nC는 656.3 나노미터에서의 매질의 굴절률이고, nd는 587.6 나노미터에서 매질의 굴절률이며, 여기서 매질은 제3 렌즈(410)의 재료를 뜻한다.Here, v3d may be an Abbe number in the d-line (587.6 nm) of the
표 1은 렌즈 어셈블리(1000)를 이루는 각 렌즈들의 특성을 나타낸다.Table 1 shows the characteristics of each lens constituting the
f1 내지 f5는 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(110~430)의 초점 거리일 수 있다. 제1 렌즈 내지 제5 렌즈(110~430)은 플라스틱(plastic)으로 이루어질 수 있다.f1 to f5 may be focal lengths of the first to
도 5는 도 4의 카메라 모듈 내의 렌즈 어셈블리의 두께와 거리 관계를 나타낸 도면이다.5 is a view illustrating a relationship between a thickness and a distance of a lens assembly in the camera module of FIG. 4 .
도 5에서 렌즈 어셈블리의 화각을 FOV라고 하고, 액체 렌즈(300)의 제1 개구부의 크기를 D3라고 하고 제2 개구부의 크기를 D2라고 하고, 조리개(stop)의 크기를 D1이라고 라고, 액체 렌즈(300)의 두께를 T2라고 하고, 액체 렌즈(300)와 제1 렌즈(110) 사이의 거리를 T1이라고 할 때, D3와 D2는 아래의 수학식 4를 만족할 수 있다.In FIG. 5 , the angle of view of the lens assembly is referred to as FOV, the size of the first opening of the
<수학식 4><Equation 4>
D3/2=D2/2+T2×Tan(FOV/2)D3/2=D2/2+T2×Tan(FOV/2)
그리고, D2와 D1은 아래의 수학식 5를 만족할 수 있다.And, D2 and D1 may satisfy Equation 5 below.
<수학식 5><Equation 5>
D2/2=D1/2+T1×Tan(FOV/2)D2/2=D1/2+T1×Tan(FOV/2)
그리고, D3와 D1은 아래의 수학식 6을 만족할 수 있다.And, D3 and D1 may satisfy Equation 6 below.
<수학식 6><Equation 6>
D3/2=D1/2+(T1+T2)×Tan(FOV/2)D3/2=D1/2+(T1+T2)×Tan(FOV/2)
도 5에서 액체 렌즈(300)과 제1 렌즈(110)의 사이에는 렌즈의 가장 자리를 고정하는 기구물 등을 고려하면 적어도 0.3 밀리미터(mm) 이격될 수 있다.In FIG. 5 , the
표 2는 액체 렌즈 모듈에서 물체와의 거리에 따른 초점 거리의 변화 등을 나타낸 것이고 Table 2 shows the change of focal length according to the distance from the object in the liquid lens module.
(mm)
distance from object
(mm)
Focal length of camera module (mm)
물체와의 거리는 액체 렌즈(300)의 전면(S01)으로부터 물체와의 최단 거리일 수 있고, 곡률(radius)은 액체 렌즈(300) 내의 제1,2 액체 사이의 계면의 곡률이고, 디옵터와 초점 거리는 액체 렌즈의 디옵터와 초점 거리일 수 있다.The distance to the object may be the shortest distance from the front surface S01 of the
카메라 모듈의 F number를 1.6 내지 3으로 한정하였을 때, D1과 D3와 FOV와 T1 및 T2의 값은 다음과 같다. 표 3 내지 표 6은, 액체 렌즈(300)의 제2 개구부의 크기를 2.3 밀리미터 내지 5.1 밀리미터로 하였을 때 D1과 D3와 FOV와 T1 및 T2의 값의 관계를 나타낸 것이고, 각 수치는 밀리미터(mm) 단위일 수 있다.When the F number of the camera module is limited to 1.6 to 3, the values of D1 and D3, FOV, and T1 and T2 are as follows. Tables 3 to 6 show the relationship between the values of D1 and D3, FOV, and T1 and T2 when the size of the second opening of the
표 3 내지 표 6에서, D1은 1.1 내지 2.5 밀리미터의 값을 가지고, FOV는 70도 내지 90도의 값을 가지고, T2는 0.6 내지 0.8 밀리미터의 값을 가지고, T1은 0.3 내지 0.5 밀리미터의 값을 가지고, D3는 2.36 내지 5.10 밀리미터의 값을 가질 수 있다.In Tables 3 to 6, D1 has a value of 1.1 to 2.5 millimeters, FOV has a value of 70 degrees to 90 degrees, T2 has a value of 0.6 to 0.8 millimeters, T1 has a value of 0.3 to 0.5 millimeters , D3 may have a value of 2.36 to 5.10 millimeters.
도 6은 실시예에 따른 카메라 모듈의 초점거리와 물체와의 거리와의 관계를 나타낸 도면이고, 도 7은 실시예에 따른 카메라 모듈 내의 액체 렌즈의 초점거리와 디옵터와의 관계를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a relationship between a focal length of a camera module and a distance between an object according to an embodiment, and FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a focal length and a diopter of a liquid lens in a camera module according to an embodiment.
실시예에 따른 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리는, 액체 렌즈의 전면(S01)으로부터 제6 렌즈의 후면(S62)까지의 거리가 고정되고, 내부의 액체 렌즈의 초점 거리와 디옵터 등이 가변될 수 있어서, 렌즈 어셈블리 내의 렌즈들을 이동시키지 않고도 AF가 가능할 수 있다.In the lens assembly including the liquid lens according to the embodiment, the distance from the front surface S01 of the liquid lens to the rear surface S62 of the sixth lens is fixed, and the focal length and diopter of the liquid lens inside may be varied. Thus, AF may be possible without moving the lenses in the lens assembly.
상술한 촬상 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.The camera module including the above-described imaging lens may be embedded in various digital devices such as digital cameras, smartphones, notebook computers, and tablet PCs, and in particular, it is embedded in mobile devices to provide high-performance, ultra-thin A zoom lens can be implemented.
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.In the above, the embodiment has been mainly described, but this is only an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are not exemplified above in the range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be implemented by modification. And differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
Claims (11)
상기 홀더 상부에 배치되는 액체 렌즈;
상기 액체 렌즈 하부에 배치되는 고체 렌즈부;
상기 액체 렌즈와 상기 고체 렌즈부의 사이에 배치되는 조리개;
상기 액체렌즈와 전기적으로 연결되는 센서 기판;
상기 액체렌즈의 상기 광축 방향 상에 배치되어 상기 센서 기판에 실장되는 이미지 센서를 포함하고,
상기 액체 렌즈는 캐비티에 수용된 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하고, 상기 캐비티는 물체측 방향의 제1 개구부와 상측 방향의 제2 개구부를 포함하고, 상기 제1 개구부의 크기는 상기 제2 개구부의 크기보다 크고,
상기 고체 렌즈부는, 상기 액체 렌즈 방향으로부터 상기 센서 기판 방향으로 배치된 제1 렌즈 내지 제5 렌즈를 포함하고,
0.75<f1/F<1.1이고, f1은 제1 렌즈의 유효 초점거리이고, F는 광학계의 유효 초점 거리인 카메라 모듈.a holder having a through hole in the optical axis direction;
a liquid lens disposed on the holder;
a solid lens unit disposed under the liquid lens;
an aperture disposed between the liquid lens and the solid lens unit;
a sensor substrate electrically connected to the liquid lens;
and an image sensor disposed on the optical axis direction of the liquid lens and mounted on the sensor substrate,
The liquid lens includes a conductive liquid and a non-conductive liquid accommodated in a cavity, wherein the cavity includes a first opening in an object-side direction and a second opening in an upward direction, and the size of the first opening is that of the second opening. larger than the size,
The solid lens unit includes first to fifth lenses disposed in the direction of the sensor substrate from the direction of the liquid lens,
A camera module where 0.75<f1/F<1.1, f1 is the effective focal length of the first lens, and F is the effective focal length of the optical system.
D3/2=D2/2+T2×Tan(FOV/2)이고, D3는 제1 개구부의 크기이고, D2는 제2 개구부의 크기이고, T2는 상기 액체 렌즈의 두께이고, FOV는 광학계의 화각인 카메라 모듈.According to claim 1,
D3/2=D2/2+T2×Tan(FOV/2), D3 is the size of the first opening, D2 is the size of the second opening, T2 is the thickness of the liquid lens, and FOV is the angle of view of the optical system in-camera module.
D2/2=D1/2+T1×Tan(FOV/2)이고, D2는 제2 개구부의 크기이고, D1은 상기 조리개의 직경이고, T1은 상기 액체 렌즈의 후면으로부터 상기 고체 렌즈부까지의 거리이고, FOV는 광학계의 화각인 카메라 모듈.According to claim 1,
D2/2=D1/2+T1×Tan(FOV/2), D2 is the size of the second opening, D1 is the diameter of the diaphragm, and T1 is the distance from the rear surface of the liquid lens to the solid lens part , and FOV is the angle of view of the optical system, the camera module.
D3/2=D1/2+(T1+T2)×Tan(FOV/2)이고, D3는 제1 개구부의 크기이고, D1은 상기 조리개의 직경이고, T1은 상기 액체 렌즈의 후면으로부터 상기 고체 렌즈부까지의 거리이고, T2는 상기 액체 렌즈의 두께이고, FOV는 광학계의 화각인 카메라 모듈.According to claim 1,
D3/2=D1/2+(T1+T2)×Tan(FOV/2), D3 is the size of the first opening, D1 is the diameter of the diaphragm, T1 is the solid lens from the back of the liquid lens The camera module is the distance to negative, T2 is the thickness of the liquid lens, and FOV is the angle of view of the optical system.
상기 제1 렌즈는 양의 굴절능을 가지고, 상기 제2 렌즈는 음의 굴절능을 가지고, 상기 제3 렌즈는 양의 굴절능을 가지고, 상기 제4 렌즈는 양의 굴절능을 가지고, 상기 제5 렌즈는 음의 굴절능을 가지는 카메라 모듈.According to claim 1,
The first lens has a positive refractive power, the second lens has a negative refractive power, the third lens has a positive refractive power, the fourth lens has a positive refractive power, and the second lens has a negative refractive power. 5 The lens is a camera module with negative refractive power.
1.3<TTL/F<1.6이고, TTL은 제1 렌즈의 물체측 방향의 제1 면으로부터 상(image)까지의 거리이고, 상기 F는 광학계의 유효 초점 거리인 카메라 모듈.According to claim 1,
1.3<TTL/F<1.6, TTL is the distance from the first surface of the first lens in the object-side direction to the image, and F is the effective focal length of the optical system.
20<v3d<30이고, v3d는 상기 제3 렌즈의 d-라인에서의 아베수인 카메라 모듈.According to claim 1,
20<v3d<30, and v3d is the Abbe's number at the d-line of the third lens.
상기 액체 렌즈의 두께는 0.6 밀리미터 내지 0.8 밀리미터이고,
상기 액체 렌즈의 후면으로부터 상기 고체 렌즈부까지의 거리는 0.3 밀리미터보다 크고 0.5 밀리미터보다 작은 카메라 모듈.According to claim 1,
The liquid lens has a thickness of 0.6 millimeters to 0.8 millimeters,
A distance from the rear surface of the liquid lens to the solid lens unit is greater than 0.3 millimeters and less than 0.5 millimeters.
상기 액체 렌즈는,
전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트;
상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극;
상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극;
상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및
상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트;를 포함하는 카메라 모듈.According to claim 1,
The liquid lens,
a first plate having a cavity for accommodating the first conductive liquid and the second non-conductive liquid;
a first electrode disposed on the first plate;
a second electrode disposed under the first plate;
a second plate disposed on the first electrode; and
A camera module comprising a; a third plate disposed under the second electrode.
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