KR102508494B1 - 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

실시 예에 의한 카메라 모듈은 캐비티(cavity), 상기 캐비티에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체 및 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체 사이에 계면이 형성되는 액체 렌즈; 및 상기 액체 렌즈에서 적어도 상기 캐비티를 형성하는 내측면과 상기 계면이 이루는 각도에 해당하는 접촉각을 제어하는 제어회로를 포함하되, 상기 제1 전극은 복수의 전극섹터를 포함하고, 상기 제어회로는 상기 복수의 전극섹터 중 제1 전극섹터에 목표 접촉각보다 큰 접촉각에 대응되는 제1 전압과, 상기 목표 접촉각보다 작은 접촉각에 대응되는 제2 전압을 교번순으로 인가할 수 있다.

Description

렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 카메라 모듈{LENS ASSEMBLY AND CAMERA MODULE INCLUDING THE LENS ASSEMBLY}

실시 예는 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.

휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능을 갖는 광학 기기를 원하고 있다. 예를 들어, 다양한 촬영 기능이란, 광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 오토 포커싱(AF:Auto-Focusing) 기능 또는 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(OIS:Optical Image Stabilizer) 기능 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.

기존의 경우, 전술한 다양한 촬영 기능을 구현하기 위해, 여러 개의 렌즈를 조합하고, 조합된 렌즈를 직접 움직이는 방법을 이용하였다. 그러나, 이와 같이 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 기기의 크기가 커질 수 있다.

오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 렌즈 홀더에 고정되며 광축으로 정렬된 여러 개의 렌즈가, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행되며, 이를 위해, 복수의 렌즈로 구성된 렌즈 어셈블리를 구동시키는 별도의 렌즈 구동 장치가 요구된다. 그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 이를 보호하기 위해서 카메라 모듈과 별도로 커버 글라스를 추가하여야 하는 등, 기존의 카메라 모듈의 전체 크기가 커지는 문제가 있다. 이를 해소하기 위해, 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈부에 대한 연구가 이루어지고 있다.

실시 예는 액체 렌즈부의 계면을 틸팅함에 있어 웨이브 프론트 에러를 최소화할 수 있는 카메라 모듈을 제공하기 위한 것이다.

실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시 예에 의한 카메라 모듈은 캐비티(cavity), 상기 캐비티에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체 및 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체 사이에 계면이 형성되는 액체 렌즈; 및 상기 액체 렌즈에서 적어도 상기 캐비티를 형성하는 내측면과 상기 계면이 이루는 각도에 해당하는 접촉각을 제어하는 제어회로를 포함하되, 상기 제1 전극은 복수의 전극섹터를 포함하고, 상기 제어회로는 상기 복수의 전극섹터 중 제1 전극섹터에 목표 접촉각보다 큰 접촉각에 대응되는 제1 전압과, 상기 목표 접촉각보다 작은 접촉각에 대응되는 제2 전압을 교번순으로 인가할 수 있다.

예를 들어, 상기 제어회로는 상기 제1 전압을 제1 주기동안 인가하고, 상기 제2 전압을 제2 주기동안 인가할 수 있다.

예를 들어, 상기 제어회로는 상기 제1 주기와 상기 제2 주기 동안 상기 복수의 전극섹터 중 제2 전극섹터에 목표 접촉각에 해당하는 제3 전압을 인가할 수 있다.

예를 들어, 상기 제어회로는 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 교번순 인가에 따른 접촉각 변화가 상기 계면을 따라 전파되는 속도보다 상기 제1 주기와 상기 제2 주기의 교번 속도가 더 빠르도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 상기 제어회로는 상기 제1 전압에 의한 상기 계면의 웨이브 프론트 에러와, 상기 제2 전압에 의한 상기 계면의 웨이브 프론트 에러가 서로 중첩으로 상쇄되도록 상기 적어도 제1 전극섹터에 전압을 인가할 수 있다.

예를 들어, 상기 제어회로는 상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 교번순으로 인가하여 상기 액체 렌즈의 광축을 기준으로 상기 계면의 곡률을 비대칭으로 제어할 수 있다.

실시 예에 따른 카메라 모듈은 전극섹터별로 계면의 이상적인 접촉각보다 낮은 접촉각과 높은 접촉각을 교번순으로 갖도록 하여 웨이브 프론트 에러를 최소화할 수 있다.

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

도 1은 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 측면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈의 일 실시 예에 의한 분해 사시도를 나타낸다.
도 3은 2에 도시된 카메라 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 1 및 도 3에 도시된 홀더 및 액체 렌즈부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 전술한 실시 예에 의한 액체 렌즈를 포함하는 액체 렌즈부의 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 6 (a) 및 (b)는 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈(142)를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 제1 전극과 계면의 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 계면이 일 방향으로 틸트되는 형태의 일례를 도 5의 ‘B’ 부분과 도 7의 ‘C’ 부분에 대하여 나타낸 도면이다.
도 9는 웨이브 프론트 에러에 의한 계면 상태의 일례를 나타낸다.
도 10은 도 8개의 전극섹터가 구비될 경우 웨이브 프론트 에러에 의한 계면 상태의 일례를 나타낸다.
도 11a 내지 도 11c는 실시예에 따른 계면의 틸팅을 위한 계면 제어 형태의 일례를 각각 나타낸다.
도 12a 내지 도 12c는 다른 실시예에 따른 계면의 틸팅을 위한 계면 제어 형태의 일례를 각각 나타낸다.
도 13은 카메라 모듈의 개략적인 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시 예를 상세히 설명한다. 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 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, 이러한 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시 예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시 예의 범위를 한정하는 것이 아니다.

실시 예의 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 두 개의 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.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시 예에 의한 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 카메라 모듈을 데카르트 좌표계를 이용하여 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축, z축은 직교하는 대신에 서로 교차할 수 있다.

이하, 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(100)을 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 다음과 같이 살펴본다.

도 1은 일 실시 예에 따른 카메라 모듈(100)의 개략적인 측면도를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 카메라 모듈(100)은 렌즈 어셈블리(22), 제어 회로(24) 및 이미지 센서(26)를 포함할 수 있다.

먼저, 렌즈 어셈블리(22)는 복수의 렌즈부 및 복수의 렌즈부를 수용하는 홀더를 포함할 수 있다. 후술되는 바와 같이, 복수의 렌즈부는 액체 렌즈를 포함할 수 있고 제1 렌즈부 또는 제2 렌즈부를 더 포함할 수 있다. 복수의 렌즈부는 제1 및 제2 렌즈부 및 액체 렌즈부를 포함할 수 있다.

제어 회로(24)는 액체 렌즈부에 구동 전압(또는, 동작 전압)을 공급하는 역할을 수행한다.

전술한 제어회로(24)와 이미지 센서(26)는 하나의 인쇄회로기판(PCB:Printed Circuit Board) 상에 배치될 수 있으나, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

실시 예에 의한 카메라 모듈(100)이 광학 기기(Optical Device, Optical Instrument)에 적용될 경우, 제어 회로(24)의 구성은 광학 기기에서 요구하는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 제어 회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현되어, 렌즈 어셈블리(22)로 인가되는 구동 전압의 세기를 줄일 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 광학 기기의 크기가 더욱 작아질 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈(100)의 일 실시 예에 의한 분해 사시도를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 카메라 모듈(100)은 렌즈 어셈블리, 메인 기판(150) 및 이미지 센서(182)를 포함할 수 있다. 또한, 카메라 모듈(100)은 제1 커버(170) 및 미들 베이스(172)를 더 포함할 수 있다. 또한, 카메라 모듈(100)은 적어도 하나의 접착 부재를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 접착 부재는 홀더(120)에 액체 렌즈부(140)를 결합시키거나 고정시키는 역할을 한다. 또한, 카메라 모듈(100)은 센서 베이스(178) 및 필터(176)를 더 포함할 수도 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 센서 베이스(178) 및 필터(176)를 포함하지 않을 수도 있다. 또한, 카메라 모듈(100)은 회로 커버(154)를 더 포함할 수 있다. 회로 커버(154)는 전자기 차폐기능을 할 수 있다.

아울러, 도 2에 도시된 카메라 모듈(100)은 센서 베이스(178) 및 필터(176)를 더 포함한다.

실시 예에 의하면, 도 2에 도시된 카메라 모듈(100B)의 구성 요소(110 내지 176) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. 또는, 도 2에 도시된 구성 요소(110 내지 176)와 다른 적어도 하나의 구성 요소가 카메라 모듈(100)에 더 추가되어 포함될 수도 있다.

도 3은 도 2에 도시된 카메라 모듈(100)의 단면도를 나타낸다. 즉, 도 3은 도 2에 도시된 카메라 모듈(100)을 A-A’선을 따라 절취한 절단면도를 나타낸다. 설명의 편의상 도 3에서 도 2에 도시된 제1 커버(170), 회로 커버(154) 및 커넥터(153)의 도시는 생략되었으며, 실제로 카메라 모듈(100)에서 생략될 수도 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 렌즈 어셈블리는 액체 렌즈부(140), 홀더(120), 제1 렌즈부(110, 110A), 제2 렌즈부(130, 130A) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 도 1에 도시된 렌즈 어셈블리(22)에 해당할 수 있다. 이러한 렌즈 어셈블리는 메인 기판(150)의 위에 배치될 수 있다.

렌즈 어셈블리에서 액체 렌즈부(140)와 구별하기 위하여 제1 렌즈부(110) 및 제2 렌즈부(130)를 '제1 고체 렌즈부' 및 '제2 고체 렌즈부'라고 각각 칭할 수도 있다.

제1 렌즈부(110)는 렌즈 어셈블리의 상측에 배치되며, 렌즈 어셈블리의 외부로부터 광이 입사되는 영역일 수 있다. 즉, 제1 렌즈부(110, 110A)는 홀더(120) 내에서 액체 렌즈부(140) 위에 배치될 수 있다. 제1 렌즈부(110, 110A)는 하나의 렌즈로 구현될 수도 있고, 중심축을 기준으로 정렬되어 광학계를 형성하는 2개 이상의 복수의 렌즈로 구현될 수도 있다.

여기서, 중심축이란, 카메라 모듈(100A)에 포함된 제1 렌즈부(110, 110A), 액체 렌즈부(140) 및 제2 렌즈부(130, 130A)가 형성하는 광학계의 광축(Optical axis)(LX)을 의미할 수도 있고, 광축(LX)과 나란한 축을 의미할 수도 있다. 광축(LX)은 이미지 센서(182)의 광축에 해당할 수 있다. 즉, 제1 렌즈부(110, 110A), 액체 렌즈부(140), 제2 렌즈부(130, 130A) 및 이미지 센서(182)는 액티브 얼라인(AA:Active Align)을 통해 광축(LX)으로 정렬되어 배치될 수 있다.

여기서, 액티브 얼라인이란, 보다 나은 이미지 획득을 위해 제1 렌즈부(110, 110A), 제2 렌즈부(130, 130A) 및 액체 렌즈부(140) 각각의 광축을 일치시키고, 이미지 센서(182)와 렌즈부들[(110, 110A), (130, 130A), (140)] 간의 축 또는 거리 관계를 조절하는 동작을 의미할 수 있다.

일 실시 예로, 액티브 얼라인은 특정 객체로부터 입사되는 광을 제1 렌즈부(110, 110A), 제2 렌즈부(130, 130A) 또는 액체 렌즈부(140) 중 적어도 하나를 통해 이미지 센서(182)가 수신하여 생성한 이미지 데이터를 분석하는 동작을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 액티브 얼라인은 다음과 같은 순서로 수행될 수 있다.

일 례로, 홀더(120)에 고정되어 장착된 제1 렌즈부(110, 110A)와 제2 렌즈부(130, 130A) 및 이미지 센서(182) 간의 상대적 위치를 조절하는 액티브 얼라인(제1 정렬)이 완료된 뒤, 홀더(120)에 삽입된 액체 렌즈부(140)와 이미지 센서(182) 간 상대적 위치를 조절하는 액티브 얼라인(제2 정렬)이 수행될 수 있다. 제1 정렬은 그리퍼(gripper)가 미들 베이스(172)를 잡은 상태로 다양한 위치로 가변시키면서 수행될 수 있고, 제2 정렬은 그리퍼가 액체 렌즈부(140)의 스페이서(143)를 잡은 상태로 다양한 위치로 가변시키면서 수행될 수 있다.

그러나, 액티브 얼라인은 전술한 순서와 다른 순서로 수행될 수도 있다.

만일, 미들 베이스(172)가 생략될 경우, 그리퍼가 홀더(120)의 돌출부(124)를 잡은 상태로 액티브 얼라인이 수행될 수 있다. 이때, 돌출부(124)의 두께가 얇을 경우, 액티브 얼라인이 정확하게 수행되지 않을 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 카메라 모듈(100A)은 홀더(120)의 돌출부(124)보다 더 두꺼운 두께를 갖는 미들 베이스(172)를 포함할 수 있다. 미들 베이스(172)의 형상보다 상대적으로 복잡한 홀더(120)의 형상을 사출 등을 이용하여 형성하기 위해서 홀더(120)의 두께관리가 필요할 수 있다. 액티브 얼라인을 위한 홀더(120) 부분의 두께가 그립을 위해 충분하지 않은 경우 미들 베이스(172)를 추가하여 미들 베이스(172) 부분을 그립하여 액티브 얼라인을 수행할 수 있다. 그러나, 돌출부(124)의 두께가 충분히 두꺼울 경우, 미들 베이스(172)는 생략될 수 있다. 또한, 돌출부(124)와 미들 베이스(172)는 접착 부재 예를 들어, 에폭시에 의해 서로 결합될 수 있다.

다른 예로, 홀더(120)에 고정되어 장착된 제1 렌즈부(110, 110A)와 제2 렌즈부(130, 130A) 및 액체 렌즈부(140) 간의 상대적 위치를 조절하는 액티브 얼라인(제3 정렬)이 완료된 뒤, 제3 정렬이 완료된 렌즈 어셈블리의 렌즈와 이미지 센서(182) 간의 상대적 위치를 조절하는 액티브 얼라인(제4 정렬)이 수행될 수 있다. 제3 정렬은 액체 렌즈부(140)의 스페이서(143)를 잡은 상태로 다양한 위치로 가변시키면서 수행될 수 있고, 제4 정렬은 그리퍼(gripper)가 미들 베이스(172)를 잡은 상태로 다양한 위치로 가변시키면서 수행될 수 있다.

또한, 도 3에 예시된 바와 같이, 제1 렌즈부(110A)는 예를 들어, 2개의 렌즈(L1, L2)를 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것이며 제1 렌즈부(110A)에 포함된 렌즈의 개수는 1개 또는 3개 이상일 수 있다.

또한, 제1 렌즈부(110, 110A)의 상측에 노출렌즈가 배치될 수 있다. 여기서, 노출 렌즈란, 제1 렌즈부(110, 110A)에 포함된 렌즈 중에서 최외곽 렌즈를 의미할 수 있다. 즉, 제1 렌즈부(110A)의 최상측에 위치한 렌즈(L1)가 상부로 돌출되므로, 노출 렌즈의 기능을 수행할 수 있다. 노출 렌즈는 홀더(120) 외부로 돌출되어 표면이 손상될 가능성을 갖는다. 만일, 노출 렌즈의 표면이 손상될 경우, 카메라 모듈(100A)에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 따라서, 노출 렌즈의 표면 손상을 방지 및 억제하기 위해, 노출 렌즈의 상부에 커버 글래스(cover glass)를 배치하거나, 코팅층을 형성하거나, 노출 렌즈의 표면 손상을 방지하기 위해 다른 렌즈부의 렌즈보다 강성이 강한 내마모성 재질로 노출 렌즈를 구현할 수도 있다.

또한, 제1 렌즈부(110A)에 포함된 렌즈(L1, L2) 각각의 외경은 하부(예를 들어, -z축 방향)로 갈수록 증가할 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다.

도 4는 도 2 내지 및 도 3에 도시된 홀더(120)와 액체 렌즈부(140)를 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 4는 홀더(120) 및 액체 렌즈부(140)의 분해 사시도를 나타낸다. 도 4에 도시된 홀더(120)는 제1 및 제2 홀(H1, H2)과 제1 내지 제4 측벽을 포함할 수 있다.

도 2의 경우, 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144)이 -z축 방향으로 벤딩되기 이전의 평면도를 나타내는 반면, 도 4의 경우 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144)이 -z축 방향으로 벤딩된 이후의 모습을 나타낸다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 스페이서(143)는 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144) 사이에 배치될 수 있으며, 홀더(120)의 제1 또는 제2 개구(OP1, OP2) 중 적어도 한곳으로부터 돌출되어 배치될 수 있다.

또한 스페이서(143)은 링 형상으로 액체 렌즈(142)의 측면을 둘러싸며 배치될 수 있다. 스페이서(143)의 상부와 하부에는 접착물질을 통한 연결 기판(141, 144)과의 결합력을 높이기 위해 요철부를 포함할 수 있다. 연결 기판(141, 144)도 스페이서(143)의 형상에 대응될 수 있으며, 링 형상을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 홀(H1, H2)은 홀더(120)의 상부와 하부에 각각 형성되어, 홀더(120)의 상부와 하부를 각각 개방시킬 수 있다. 여기서, 제1 홀(H1) 및 제2 홀(H2)은 관통 홀일 수 있다. 제1 렌즈부(110, 110A)는 홀더(120)의 내부에 형성된 제1 홀(H1)에 수용, 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 배치될 수 있고, 제2 렌즈부(130, 130A)는 홀더(120)의 내부에 형성된 제2 홀(H2)에 수용, 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 배치될 수 있다.

또한, 홀더(120)의 제1 및 제2 측벽은 광축(LX) 방향과 수직하는 방향(예를 들어, x축 방향)으로 서로 대면하여 배치되고, 제3 및 제4 측벽은 광축(LX) 방향과 수직하는 방향(예를 들어, y축 방향)으로 서로 대면하여 배치될 수 있다. 또한, 도 4에 예시된 바와 같이 홀더(120)에서 제1 측벽은 제1 개구(OP1)를 포함하고, 제2 측벽은 제1 개구(OP1)와 같은 또는 유사한 형상의 제2 개구(OP2)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 측벽에 배치된 제1 개구(OP1)와 제2 측벽에 배치된 제2 개구(OP2)는 광축(LX) 방향과 수직인 방향(예를 들어, x축 방향)으로 서로 대면하여 배치될 수 있다.

제1 및 제2 개구(OP1, OP2)에 의해 액체 렌즈부(140)가 배치될 홀더(120)의 내부 공간이 개방될 수 있다. 이때, 액체 렌즈부(140)는 제1 또는 제2 개구(OP1, OP2)를 통해 삽입되어 홀더(120)의 내부 공간에 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 배치될 수 있다. 예를 들어, 액체 렌즈부(140)는 제1 개구(OP1)를 통해 홀더(120)의 내부 공간에 삽입될 수 있다.

이와 같이, 액체 렌즈부(140)가 제1 또는 제2 개구(OP1, OP2)를 통해 홀더(120) 내부 공간으로 삽입될 수 있도록, 광축(LX) 방향을 기준으로 홀더(120)의 제1 또는 제2 개구(OP1, OP2) 각각의 크기는 액체 렌즈부(140)의 y축과 z축 방향으로의 단면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 광축(LX) 방향으로 제1 및 제2 개구(OP1, OP2) 각각의 크기에 해당하는 높이(H)는 액체 렌즈부(140)의 두께(TO)보다 클 수 있다.

제2 렌즈부(130, 130A)는 홀더(120) 내부에서 액체 렌즈부(140)의 아래에 배치될 수 있다. 제2 렌즈부(130, 130A)는 제1 렌즈부(110, 110A)와 광축 방향(예를 들어, z축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다.

카메라 모듈(100A)의 외부로부터 제1 렌즈부(110, 110A)로 입사된 광은 액체 렌즈부(140)를 통과하여 제2 렌즈부(130, 130A)로 입사될 수 있다. 제2 렌즈부(130, 130A)는 하나의 렌즈로 구현될 수도 있고, 중심축을 기준으로 정렬되어 광학계를 형성하는 2개 이상의 복수의 렌즈로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같이, 제2 렌즈부(130A)는 3개의 렌즈(L3, L4, L5)를 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것이며 제2 렌즈부(130, 130A)에 포함된 렌즈의 개수는 2개 이하 또는 4개 이상일 수 있다.

또한, 제2 렌즈부(130A)에 포함된 렌즈(L3, L4, L5) 각각의 외경은 하부(예를 들어, -z축 방향)로 갈수록 증가할 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다.

액체 렌즈부(140)와 달리, 제1 렌즈부(110, 110A) 및 제2 렌즈부(130, 130A) 각각은 고체 렌즈로서, 유리 또는 플라스틱으로 구현될 수 있으나, 실시 예는 제1 렌즈부(110, 110A) 및 제2 렌즈부(130, 130A) 각각의 특정한 재질에 국한되지 않는다.

또한, 도 3을 참조하면, 액체 렌즈부(140)는 제1 내지 제5 영역(A1, A2, A3, A4, A5)을 포함할 수 있다.

제1 영역(A1)은 홀더(120)의 제1 개구(OP1)의 내부에 배치된 영역이고, 제2 영역(A2)은 홀더(120)의 제2 개구(OP2)의 내부에 배치된 영역이며, 제3 영역(A3)은 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 사이의 영역이다. 제4 영역(A4)은 홀더(120)의 제1 개구(OP1)로부터 돌출되는 영역으로서 제1 개구(OP1) 측에서 홀더(120)의 외부에 배치된 영역이다. 제5 영역(A5)은 홀더(120)의 제2 개구(OP2)로부터 돌출되는 영역으로서 제2 개구(OP2) 측에서 홀더(120)의 외부에 배치된 영역이다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 액체 렌즈부(140)는 제1 연결 기판(또는, 개별 전극 연결 기판)(141), 액체 렌즈(또는, 액체 렌즈 본체)(142), 스페이서(143) 및 제2 연결 기판(또는, 공통 전극 연결 기판)(144)을 포함할 수 있다.

제1 연결 기판(141)은 액체 렌즈(142)에 포함된 복수의 제1 전극(미도시)을 메인 기판(150)에 전기적으로 연결하며, 액체 렌즈(142) 위에 배치될 수 있다. 제1 연결 기판(141)은 연성회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)로 구현될 수 있다.

또한, 제1 연결 기판(141)은 복수의 제1 전극 각각과 전기적으로 연결된 연결 패드(미도시)를 통해 메인 기판(150) 상에 형성된 전극 패드(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 액체 렌즈부(140)가 홀더(120)의 내부 공간에 삽입된 후, 제1 연결 기판(141)은 메인 기판(150)을 향해 -z축 방향으로 벤딩(bending)된 후, 연결 패드(미도시)와 전극 패드(미도시)는 전도성 에폭시(conductive epoxy)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 실시예로 제1 연결 기판(141)은 홀더(120)의 표면에 배치, 형성, 또는 코팅된 도전성 제1 홀더 표면 전극과 연결되어 홀더(120)의 표면에 배치된 도전성 제1 홀더 표면 전극을 통해 메인 기판(150)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다.

제2 연결 기판(144)은 액체 렌즈(142)에 포함된 제2 전극(미도시)을 메인 기판(150)에 전기적으로 연결하며, 액체 렌즈(142) 아래에 배치될 수 있다. 제2 연결 기판(144)은 FPCB 또는 단일 메탈 기판(전도성 메탈 플레이트)으로 구현될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 전극에 대해서는 후술되는 도 5를 참조하여 상세히 설명된다.

제2 연결 기판(144)은 제2 전극과 전기적으로 연결된 연결 패드를 통해 메인 기판(150) 상에 형성된 전극 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 액체 렌즈부(140)가 홀더(120)의 내부 공간에 삽입된 후, 제2 연결 기판(144)은 메인 기판(150)을 향해 -z축 방향으로 벤딩될 수 있다. 다른 실시예로 제2 연결 기판(144)은 홀더(120)의 표면에 배치, 형성, 또는 코팅된 도전성 제2 홀더 표면 전극과 연결되어 홀더(120)의 표면에 배치된 도전성 제2 홀더 표면 전극을 통해 메인 기판(150)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다.

액체 렌즈(142)는 캐비티(CA:cavity)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 캐비티(CA)에서 광이 입사되는 방향의 개구 면적은 반대 방향의 개구 면적보다 좁을 수 있다. 또는, 캐비티(CA)의 경사 방향이 반대가 되도록 액체 렌즈(142)가 배치될 수도 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 달리 캐비티(CA)에서 광이 입사되는 방향의 개구 면적은 반대 방향의 개구 면적보다 클 수도 있다. 또한, 캐비티(CA)의 경사 방향이 반대가 되도록 액체 렌즈(142)가 배치될 때, 액체 렌즈(142)의 경사 방향에 따라서 액체 렌즈(142)에 포함된 구성의 배치 전체 또는 일부가 함께 바뀌거나, 캐비티(CA)의 경사 방향만 변경되고 나머지 구성의 배치는 바뀌지 않을 수도 있다. 그 밖에 액체 렌즈(142)의 세부적인 구성에 대해서는 도 5를 참조하여 상세히 후술된다.

스페이서(143)는 액체 렌즈(142)를 둘러싸도록 배치되어, 액체 렌즈(142)를 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 이를 위해, 스페이서(143)는 액체 렌즈(142)가 그의 내부에 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 배치될 수 있는 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 스페이서(143)는 액체 렌즈(142)를 수용되는 중공(143H) 및 가운데에 형성된 중공(143H)을 에워싸는 프레임을 포함할 수 있다. 이와 같이, 스페이서(143)는 가운데가 뚤린 사각형 평면 형상(이하, ‘ㅁ’ 자 형성이라 함)을 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또한, 스페이서(143)는 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144) 사이에 배치될 수 있으며, 홀더(120)의 제1 또는 제2 개구(OP1, OP2) 중 적어도 한 곳으로부터 돌출되어 배치될 수 있다. 즉, 스페이서(143)의 적어도 일부는 제1 및 제2 연결 기판(141, 144)과 함께 광축(LX)과 수직한 방향(예를 들어, x축 방향)으로 홀더(120)의 제1 또는 제2 측벽 중 적어도 한 곳으로부터 돌출된 형상을 가질 수 있다. 이는 스페이서(143)의 x축 방향으로의 길이가 홀더(120)의 x축 방향으로의 길이보다 길기 때문이다. 따라서, 스페이서(143)에서 제1 및 제2 측벽으로부터 돌출된 부분은 도 3에 도시된 제4 영역(A4) 및 제5 영역(A5)에 각각 해당할 수 있다.

또한, 스페이서(143)가 홀더(120)에 삽입될 때와 액티브 얼라인 과정에서, 스페이서(143)는 그리퍼와 접촉할 수 있다.

또한, 스페이서(143)의 적어도 일부는 제1 개구(OP1) 또는 제2 개구(OP2) 중 적어도 한 곳의 내부에 배치될 수 있다. 비록, 도 3의 경우, 스페이서(143)가 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)에 배치되지 않은 것처럼 도시되어 있다. 그러나, 이와 달리 도 2 및 도 4에 예시된 바와 같이, 스페이서(143)는 'ㅁ’자 형상을 가지며 액체 렌즈(142)를 에워싸므로 스페이서(143)의 적어도 일부가 제1 및 제2 개구(OP1, OP2) 각각의 내부에 배치됨을 알 수 있다.

또한, 액체 렌즈(142)의 적어도 일부는 제1 개구(OP1) 또는 제2 개구(OP2) 중 적어도 한 곳의 내부에 배치될 수 있다. 도 3을 참조하면, 액체 렌즈(142)의 구성 요소인 액체 렌즈(142)의 제1 플레이트(147)가 제1 및 제2 개구(OP1, OP2) 각각의 내부에 배치됨을 알 수 있다.

또한, 제1 및 제2 개구(OP1, OP2) 각각의 내부에 스페이서(143)의 적어도 일부만이 배치되고, 액체 렌즈(142)는 배치되지 않을 수도 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 홀더(120)는 액체 렌즈부(140) 위에 배치된 홀더 상부 영역(120U) 및 액체 렌즈부(140) 아래에 배치된 홀더 하부 영역(120D)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 접착 부재(162A, 164A) 각각은 홀더 상부 영역(120U)과 홀더 하부 영역(120D) 각각과 액체 렌즈부(140)를 결합시킬 수 있다.

제1 커버(170)는 홀더(120), 액체 렌즈부(140) 및 미들 베이스(172)를 둘러싸도록 배치되어, 이들(120, 140, 172)을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 특히, 제1 커버(170)가 배치됨으로써, 광학계를 형성하는 복수의 렌즈들을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다.

또한, 홀더(120)에 배치되는 제1 렌즈부(110, 110A)가 외부광에 노출될 수 있도록, 제1 커버(170)는 그(170)의 상부면에 형성된 상측 개구(170H)를 포함할 수 있다.

또한, 상측 개구(170H)에는 광투과성 물질로 구성된 윈도우가 배치될 수 있고, 이로 인해 카메라 모듈(100A)의 내부로 먼지나 수분 등의 이물질이 침투하는 것이 방지될 수 있다.

또한, 제1 커버(170)는 홀더(120)의 상면과 제1 내지 제4 측벽을 덮도록 배치될 수 있다.

한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 미들 베이스(172)는 홀더(120)의 제2 홀(H2)을 둘러싸면서 배치될 수 있다. 이를 위해, 미들 베이스(172)는 제2 홀(H2)을 수용하기 위한 수용홀(172H)을 포함할 수 있다. 미들 베이스(172)의 내경(즉, 수용홀(172H)의 직경)은 제2 홀(H2)의 외경 이상일 수 있다.

여기서, 미들 베이스(172)의 수용홀(172H)과 제2 홀(H2)의 형상은 각각 원형인 것으로 도시되어 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 변경될 수도 있다.

제1 커버(170)의 상측 개구(170H)와 마찬가지로 수용홀(172H)은 미들 베이스(172)의 중앙 부근에서, 카메라 모듈(100)에 배치된 이미지 센서(182)의 위치에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

미들 베이스(172)는 메인 기판(150) 상에서 회로 소자(151)와 이격되어 메인 기판(150)에 장착될 수 있다. 즉, 홀더(120)는 회로 소자(151)와 이격되어 메인 기판(150) 상에 배치될 수 있다.

메인 기판(150)은 미들 베이스(172)의 하부에 배치되고, 이미지 센서(182)가 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 수용될 수 있는 홈, 회로 소자(151), 연결부(또는, FPCB)(152) 및 커넥터(153)를 포함할 수 있다.

메인 기판(150)의 회로 소자(151)는 액체 렌즈부(140) 및 이미지 센서(182)를 제어하는 제어 모듈을 구성할 수 있다. 여기서, 제어 모듈에 대해서는 첨부된 도 11을 참조하여 후술된다. 회로 소자(151)는 수동 소자 및 능동 소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 다양한 넓이 및 높이를 가질 수 있다. 회로 소자(151)는 복수 개일 수 있으며, 메인 기판(150)의 높이보다 높은 높이를 가지면서 외부로 돌출될 수 있다. 복수의 회로 소자(151)는 홀더(120)와 광축(LX)에 평행한 방향상에서 오버랩 되지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 회로 소자(151)는 파워 인덕터(power inductor) 및 자이로 센서 등을 포함할 수 있으나, 실시 예는 회로 소자(151)의 특정한 종류에 국한되지 않는다.

메인 기판(150)은 홀더(120)가 배치되는 홀더 영역과 복수의 회로소자(151)가 배치되는 소자 영역을 포함할 수 있다.

메인 기판(150)은 FPCB(152)를 포함하는 RFPCB(Rigid Flexible Printed Circuit Board)로 구현될 수 있다. FPCB(152)는 카메라 모듈(100)이 장착되는 공간이 요구하는 바에 따라 벤딩될 수 있다.

이미지 센서(182)는 렌즈 어셈블리(110, 120, 130, 140)의 제1 렌즈부(110), 액체 렌즈부(140) 및 제2 렌즈부(130)를 통과한 광을 이미지 데이터로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 이미지 센서(182)는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이를 통해 광을 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그 신호에 상응하는 디지털 신호를 합성하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.

한편, 커넥터(153)는 메인 기판(150)을 카메라 모듈(100A) 외부의 전원 또는 기타 다른 장치(예를 들어, application processor)와 전기적으로 연결할 수 있다.

이하, 카메라 모듈(100)의 제조 방법의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

먼저, 메인 기판(150)에 이미지 센서(182)를 장착하고, 미들 베이스(172)와 제2 커버(174)가 결합 또는 배치된 홀더(120)를 메인 기판(150)에 장착, 안착, 접촉, 가고정, 지지, 결합, 또는 배치할 수 있다.

이때, 홀더(120)에 장착된 제1 렌즈부(110, 110A), 제2 렌즈부(130, 130A) 및 이미지 센서(182) 사이의 액티브 얼라인(제1 정렬)을 수행할 수 있다. 제1 정렬은 미들 베이스(172)의 양측을 지지하면서 미들 베이스(172)와 홀더(120)의 위치를 조절하여 수행될 수 있다. 미들 베이스(172)의 양측을 압착하여 고정하는 지그를 이동시키면서 제1 정렬이 수행될 수 있다. 제1 정렬이 완료된 상태에서 미들 베이스(172)를 메인 기판(150)에 고정시킬 수 있다.

이후, 홀더(120)의 제1 또는 제2 개구(OP1, OP2) 중 적어도 하나를 통해 액체 렌즈부(140)를 홀더(120)에 삽입하고, 액체 렌즈부(140)와 이미지 센서(182) 사이의 액티브 얼라인을 제2 정렬로서 수행할 수 있다. 제2 정렬은 액체 렌즈부(140)를 x축 방향에서 지지하여 액체 렌즈부(140)의 위치를 조절하여 수행할 수 있다. 제2 정렬은 액체 렌즈부(140)를 x축 방향에서 압착하여 고정하는 지그를 이동시키면서 진행될 수 있다.

이후, 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144) 각각을 벤딩하여 메인 기판(150)과 전기적으로 연결한다. 벤딩 공정 이후 제1 연결 기판(141) 및 제2 연결 기판(144) 각각과 메인 기판(150) 간의 전기적인 연결을 위해 솔더링(soldering) 공정을 수행한다.

이후, 제1 커버(170)를 제1 렌즈부(110), 홀더(120), 제2 렌즈부(130), 액체 렌즈부(140) 및 미들 베이스(172)에 씌워서, 카메라 모듈(100A)을 완성한다.

한편, 도 2에 도시된 복수의 회로 소자(151) 중 일부는 전자 방해(EMI: electromagnetic interference)나 노이즈를 야기할 수 있다. 특히, 복수의 회로 소자(151) 중 파워 인덕터(151-1)는 다른 소자보다 더 많은 EMI를 야기할 수 있다. 이와 같이, EMI나 노이즈를 차단하기 위해, 회로 커버(154)는 메인 기판(150)의 소자 영역에 배치된 회로 소자(151)를 덮도록 배치될 수 있다.

또한, 회로 커버(154)가 회로 소자(151)를 덮도록 배치될 경우, 메인 기판(150)의 상부에 배치된 회로 소자(151)가 외부 충격으로부터 보호될 수 있다. 이를 위해 회로 커버(154)는 메인 기판(150)에 배치된 회로 소자(151)의 형상 및 위치를 고려하여 회로 소자(151)를 수용하여 덮기 위한 수용 공간을 포함할 수 있다.

한편, 필터(176)는 제1 렌즈부(110, 110A), 액체 렌즈부(140) 및 제2 렌즈부(130, 130A)를 통과한 광에 대해 특정 파장 범위에 해당하는 광을 필터링할 수 있다. 필터(176)는 적외선(IR) 차단 필터 또는 자외선(UV) 차단 필터일 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 필터(176)는 이미지 센서(182) 위에 배치될 수 있다. 필터(176)는 센서 베이스(178)의 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 필터(176)는 센서 베이스(178)의 내부 홈 또는 단차에 배치되거나 장착될 수 있다.

센서 베이스(178)는 미들 베이스(172)의 하부에 배치되고 메인 기판(150)에 부착될 수 있다. 센서 베이스(178)는 이미지 센서(182)를 둘러싸고 이미지 센서(182)를 외부의 이물질 또는 충격으로부터 보호할 수 있다.

메인 기판(150)은 센서 베이스(178)의 아래에 배치되고, 메인 기판(150) 상에 회로 소자(151)와 이격되어 센서 베이스(178)가 장착되며, 센서 베이스(178)의 위로 미들 베이스(172), 제2 렌즈부(130, 130A), 액체 렌즈부(140) 및 제1 렌즈부(110, 110A)가 배치된 홀더(120)가 배치될 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 카메라 모듈(100)은 센서 베이스(178) 및 필터(176)를 포함하지 않을 수도 있다.

이하, 전술한 실시 예에 의한 카메라 모듈(100)에 포함된 액체 렌즈부(140)의 일 예(140A)를 첨부된 도 5를 참조하여 다음과 같이 살펴본다. 도 5는 전술한 실시 예에 의한 액체 렌즈를 포함하는 액체 렌즈부(140)의 일 실시 예(140A)에 의한 단면도를 나타낸다.

도 5에 도시된 액체 렌즈부(140A)는 제1 연결 기판(141), 액체 렌즈(142), 스페이서(143) 및 제2 연결 기판(144)을 포함할 수 있다. 스페이서(143)에 대한 설명은 전술한 바와 같으므로 중복되는 설명을 생략하며, 설명의 편의상, 도 5에서 스페이서(143)의 도시는 생략된다.

액체 렌즈(142)는 서로 다른 종류의 복수의 액체(LQ1, LQ2), 제1 내지 제3 플레이트(147, 145, 146), 제1 및 제2 전극(E1, E2) 및 절연층(148)을 포함할 수 있다.

복수의 액체(LQ1, LQ2)는 캐비티(CA)에 수용되며, 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)와 비전도성을 갖는 제2 액체(또는, 절연 액체)(LQ2)를 포함할 수 있다. 제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2)는 서로 섞이지 않으며, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2) 사이의 접하는 부분에 계면(BO)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 액체(LQ1) 위에 제2 액체(LQ2)가 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

또한, 액체 렌즈(142)의 단면 형상에서 제1 및 제2 액체(LQ2, LQ1)의 가장 자리는 중심부보다 두께가 얇을 수 있다.

제1 액체(LQ1)는 예를 들면 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있다. 제2 액체(LQ2)는 오일(oil)일 수 있으며 예를 들면 페닐(phenyl) 계열의 실리콘 오일일 수 있다. 제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2) 각각은 살균제 또는 산화 방지제 중 적어도 하나를 포함될 수 있다. 산화 방지제는 페널계 산화 방지제 또는 인(P)계 산화 방지제일 수 있다. 그리고, 살균제는 알코올계, 알데이트계 및 페놀계 중 어느 하나의 살균제일 수 있다. 이와 같이 제1 액체(LQ1) 및 제2 액체(LQ2) 각각이 산화 방지제와 살균제를 포함될 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 산화되거나 미생물의 번식에 의한 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 물성 변화를 방지할 수 있다.

제1 플레이트(147)의 내측면은 캐비티(CA)의 측벽(i)을 이룰 수 있다. 제1 플레이트(147)는 기 설정된 경사면을 갖는 상하의 개구부를 포함할 수 있다. 즉, 캐비티(CA)는 제1 플레이트(147)의 경사면, 제2 플레이트(145)와 접촉하는 제3 개구, 및 제3 플레이트(146)와 접촉하는 제4 개구로 둘러싸인 영역으로 정의될 수 있다.

제3 및 제4 개구 중에서 보다 넓은 개구의 직경은 액체 렌즈(142)에서 요구하는 화각(FOV) 또는 액체 렌즈(142)가 카메라 모듈(100A)에서 수행해야 할 역할에 따라 달라질 수 있다. 실시 예에 의하면, 제3 개구의 크기(또는, 면적, 또는 폭)(O1)보다 제4 개구의 크기(또는, 면적, 또는 폭)(O2)가 더 클 수 있다. 여기서, 제3 및 제4 개구들 각각의 크기는 수평 방향(예를 들어, x축과 y축 “‡항)의 단면적일 수 있다. 예를 들어, 제3 및 제4 개구들 각각의 크기란, 개구의 단면이 원형이면 반지름을 의미하고, 개구의 단면이 정사각형이면 대각선의 길이를 의미할 수 있다.

제3 및 제4 개구 각각은 원형의 단면을 가지는 홀(hole)의 형상일 수 있으며, 경사면은 55° 내지 65° 또는 50° 내지 70°의 범위의 경사도를 가질 수 있다. 두 액체가 형성한 계면(BO)은 구동 전압에 의해 캐비티(CA)의 경사면을 따라 움직일 수 있다.

제1 플레이트(147)의 캐비티(CA)에 제1 액체(LQ1) 및 제2 액체(LQ2)가 충진, 수용 또는 배치된다. 또한, 캐비티(CA)는 제1 렌즈부(110, 110A)를 통과한 광이 투과하는 부위이다. 따라서, 제1 플레이트(147)는 투명한 재료로 이루어질 수도 있고, 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.

제1 플레이트(147)의 일면과 타면에 전극이 각각 배치될 수 있다. 복수의 제1 전극(E1)은 제2 전극(E2)과 이격되어 배치되고, 제1 플레이트(147)의 일면(예를 들어, 상부면과 측면 및 하부면)에 배치될 수 있다. 제2 전극(E2)은 제1 플레이트(147)의 타면(예를 들어, 하부면)의 적어도 일부 영역에 배치되고, 제1 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다.

또한, 제1 전극(E1)은 n개의 전극(이하, '개별 전극'이라 함)일 수 있고, 제2 전극(E2)은 한 개의 전극(이하, '공통 전극'이라 함)일 수 있다. 여기서, n은 2 이상의 양의 정수일 수 있다.

제1 및 제2 전극(E1, E2) 각각은 적어도 하나의 전극 섹터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(E1)은 둘 이상의 전극 섹터를 포함하고, 제2 전극(E2)은 적어도 하나의 전극 섹터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 전극(E1)은 광축을 중심으로 시계 방향(또는, 반시계 방향)을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극 섹터를 포함할 수 있다. 여기서, 전극 섹터란, 전극의 일부분을 의미한다.

제1 플레이트(147)의 타면에 배치된 제2 전극(E2)의 일부(즉, 제2 전극(E2)의 전극 섹터)가 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)에 노출될 수 있다.

제1 및 제2 전극(E1, E2) 각각은 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, 캐비티(CA)를 채우는 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)에도 강한 특징이 있다.

또한, 제2 플레이트(145)는 제1 전극(E1)의 일면에 배치될 수 있다. 즉, 제2 플레이트(145)는 제1 플레이트(147)의 위에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 플레이트(145)는 제1 전극(E1)의 상면과 캐비티(CA) 위에 배치될 수 있다.

제3 플레이트(146)는 제2 전극(E2)의 일면에 배치될 수 있다. 즉, 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)의 아래에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제3 플레이트(146)는 제2 전극(E2)의 하면과 캐비티(CA) 아래에 배치될 수 있다.

제2 플레이트(145)와 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)를 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다. 또한, 제2 플레이트(145) 또는 제3 플레이트(146) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다.

제2 또는 제3 플레이트(145, 146) 중 적어도 하나는 사각형 평면 형상을 가질 수 있다. 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)와 에지(edge) 주변의 접합 영역에서 맞닿아 접착될 수 있다.

제2 및 제3 플레이트(145, 146) 각각은 광이 통과하는 영역으로서, 투광성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제2 및 제3 플레이트(145, 146) 각각은 유리(glass)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 동일한 재료로 형성될 수 있다. 또한, 제2 및 제3 플레이트(145, 146) 각각의 가장 자리는 사각형 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.

제2 플레이트(145)는 제1 렌즈부(110, 110A)로부터 입사되는 광이 제1 플레이트(145)의 캐비티(CA) 내부로 진행하도록 허용하는 구성을 가질 수 있다.

제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(145)의 캐비티(CA)를 통과한 광이 제2 렌즈부(130, 130A)로 진행하도록 허용하는 구성을 가질 수 있다. 제3 플레이트(146)는 제1 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다.

실시 예에 의하면, 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)의 제3 및 제4 개구 중에서 넓은 개구의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 또한, 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)와 이격된 주변 영역을 포함할 수 있다.

또한, 액체 렌즈(142)의 실제 유효 렌즈영역은 제1 플레이트(147)의 제3 및 제4 개구 중에서 넓은 개구의 직경(예를 들어, O2)보다 좁을 수 있다.

절연층(148)은 캐비티(CA)의 상부 영역에서 제2 플레이트(145)의 하부면의 일부를 덮으면서 배치될 수 있다. 즉, 절연층(148)은 제2 액체(LQ2)와 제2 플레이트(145)의 사이에 배치될 수 있다.

또한, 절연층(148)은 캐비티(CA)의 측벽을 이루는 제1 전극(E1)의 일부를 덮으면서 배치될 수 있다. 또한, 절연층(148)은 제1 플레이트(147)의 하부면에서, 제1 전극(E1)의 일부와 제1 플레이트(147) 및 제2 전극(E2)을 덮으며 배치될 수 있다. 이로 인해, 제1 전극(E1)과 제1 액체(LQ1) 간의 접촉 및 제1 전극(E1)과 제2 액체(LQ2) 간의 접촉이 절연층(148)에 의해 차단될 수 있다.

절연층(148)은 예를 들면 파릴렌 C(parylene C) 코팅제로 구현될 수 있으며, 백색 염료를 더 포함할 수도 있다. 백색 염료는 캐비티(CA)의 측벽(i)을 이루는 절연층(148)에서 광이 반사되는 빈도를 증가시킬 수 있다.

절연층(148)은 제1 및 제2 전극(E1, E2) 중 하나의 전극(예를 들어, 제1 전극(E1))을 덮고, 다른 하나의 전극(예를 들어, 제2 전극(E2))의 일부를 노출시켜 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다.

실시 예에 의한 카메라 모듈(100)의 경우, 자외선 차단이나 적외선 차단을 위한 필터(176)가 미들 베이스(172)와 이미지 센서(182) 사이에 배치되어, 제1 렌즈부(110), 액체 렌즈(142) 및 제2 렌즈부(130)를 통과한 광에 대해 특정 파장 범위에 해당하는 광을 필터링한다. 또한, 이러한 적외선 차단 필터 또는 자외선 차단 필터는 센서 베이스(178)의 내부 홈에 장착된다.

적어도 하나의 기판 예를 들어, 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144)은 액체 렌즈(142)에 전압을 공급하는 역할을 한다. 이를 위해, 복수의 제1 전극(E1)은 제1 연결 기판(141)과 전기적으로 연결되고, 제2 전극(E2)은 제2 연결 기판(144)과 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144)을 통해 제1 및 제2 전극(E1, E2)으로 구동 전압이 인가될 때, 제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2) 사이의 계면(BO)이 변형되어 액체 렌즈(142)의 곡률과 같은 형상 또는 초점거리 중 적어도 하나가 변경(또는, 조정)될 수 있다. 예를 들어, 구동 전압에 대응하여 액체 렌즈(142) 내에 형성되는 계면(BO)의 굴곡 또는 경사도 중 적어도 하나가 변하면서 액체 렌즈(142)의 초점 거리가 조정될 수 있다. 이러한 계면(BO)의 변형, 곡률 반경이 제어되면, 액체 렌즈(142), 액체 렌즈(142)를 포함하는 렌즈 어셈블리(110, 120, 130, 140), 카메라 모듈(100) 및 광학 기기는 오토포커싱(AF:Auto-Focusing) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(OIS:Optical Image Stabilizer) 기능 등을 수행할 수 있다.

제1 연결 기판(141)은 서로 다른 4개의 구동 전압(이하, '개별 전압'이라 함)을 액체 렌즈(142)로 전달할 수 있고, 제2 연결 기판(144)은 하나의 구동 전압(이하, '공통 전압'이라 함)을 액체 렌즈(142)로 전달할 수 있다. 공통 전압은 DC 전압 또는 AC 전압을 포함할 수 있으며, 공통 전압이 펄스 형태로 인가되는 경우 펄스의 폭 또는 듀티 사이클(duty cycle)은 일정할 수 있다. 제1 연결 기판(141)을 통해 공급되는 개별 전압은 액체 렌즈(142)의 각 모서리에 노출되는 복수의 제1 전극(E1)(또는, 복수의 전극 섹터)에 인가될 수 있다.

비록 도시되지는 않았지만, 제1 연결 기판(141)과 복수의 제1 전극(E1) 사이에 전도성 에폭시가 배치됨으로써, 제1 연결 기판(141)과 복수의 제1 전극(E1)이 접촉, 결합 및 통전될 수 있다. 또한, 제2 연결 기판(144)과 제2 전극(E2) 사이에 전도성 에폭시가 배치됨으로써, 제2 연결 기판(144)과 제2 전극(E2)이 접촉, 결합 및 통전될 수 있다.

또한, 제1 연결 기판(141)과 복수의 제1 전극(E1)은 서로 별개의 소자로 구현될 수도 있고 일체형으로 구현될 수도 있다. 또한, 제2 연결 기판(144)과 제2 전극(E2)은 서로 별개의 소자로 구현될 수도 있고, 일체형으로 구현될 수도 있다.

도 6 (a) 및 (b)는 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈(142)를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 6 (a)는 실시 예에 의한 액체 렌즈(142)의 사시도를 나타내고, 도 6 (b)는 액체 렌즈(142)의 등가회로를 나타낸다. 여기서, 액체 렌즈(142)는 도 2의 액체 렌즈(142)와 동일하므로, 동일한 참조부호를 사용한다.

먼저 도 6 (a)를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 계면(BO)의 형상이 조정되는 액체 렌즈(142)는 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치되어 복수의 제1 전극(E1)의 복수의 전극 섹터(E11, E12, E13, E14) 및 제2 전극(E2)의 전극 섹터(C0)를 통해서 구동 전압을 인가 받을 수 있다. 복수의 제1 전극(E1)의 복수의 전극 섹터(E11, E12, E13, E14) 중 어느 하나와 제2 전극(E2)의 전극 섹터(C0)를 통해서 구동 전압이 인가되면 캐비티(CA)에 배치된 제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2)의 계면(BO)의 형상이 변형될 수 있다. 제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2)의 계면(BO)의 변형의 정도 및 형태는 AF 기능 또는 OIS 기능 중 적어도 하나를 구현하기 위해, 컨트롤러(230)에 의해 제어될 수 있다.

또한, 도 6 (b)를 참조하면, 액체 렌즈(142)는 그(142)의 일측이 제1 전극(E1)의 서로 다른 전극 섹터(E11, E12, E13, E14)로부터 전압을 인가 받고, 그(142)의 타측이 제2 전극(E2)의 전극 섹터(C0)과 연결되어 전압을 인가받는 복수의 캐패시터(143)로 설명될 수 있다.

도 6 (a)에서, 복수의 제1 전극(E1)에 포함된 서로 다른 전극 섹터(E11, E12, E13, E14)의 개수가 4개인 것을 예시되어 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다.

다음으로, 도 7 및 도 8을 참조하여 제1 전극(E1)의 서로 다른 전극 섹터(E11, E12, E13, E14) 각각과 제2 전극(E2) 간에 인가되는 전압에 따른 액체 렌즈 내 계면 변화를 설명한다.

도 7은 실시예에 따른 제1 전극과 계면의 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 계면이 일 방향으로 틸트되는 형태의 일례를 도 5의 ‘B’ 부분과 도 7의 ‘C’ 부분에 대하여 나타낸 도면이다.

도 7에서는 평면 상에서 제1 전극(E1)에 포함된 각 전극 섹터(E11, E12, E13, E14)와 계면(BO)의 상대적인 위치 관계가 도시되었다. 이하에서는 특별한 언급이 없는 한, 도 각 전극 섹터(E11, E12, E13, E14)와 계면을 ‘C’ 부분만으로 도시하기로 한다. 이러한 경우, ‘C’ 부분에서는 각 전극 섹터(E11, E12, E13, E14) 중 계면(BO)에 인접한 부분만이 원호형 평면 형상으로 도시되게 되나, 실제로 각 전극 섹터(E11, E12, E13, E14)의 형상은 도 5 및 도 7에 도시된 바를 참조하여 이해될 수 있다.

액체 렌즈의 경우 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 양단의 전압에 따라 계면(BO)의 곡률이 형성되며, 이러한 곡률을 제어하여 오토 포커싱 기능이 수행될 수 있다. 이때, 전극 섹터(E11, E12, E13, E14)에 실질적으로 동일한 전압이 인가된다면 이론상 광축을 기준으로 대칭되는 곡률을 갖는 계면(BO)이 형성될 수 있다. 이와 달리, 각 전극 섹터에 인가되는 전압이 비대칭인 경우 광축을 기준으로 계면의 곡률이 비대칭이 될 수 있으며(즉, 계면의 틸팅), 이를 통해 OIS 기능이 수행될 수 있다.

도 8을 참조하면, 상단에는 도 5의 ‘B’ 부분이 도시되고, 하단에는 도 7의 ‘C’ 부분이 도시된다. 설명의 편의를 위해, 이하의 기재에서는 도 8에 도시된 바와 같이 제어 목표(또는 목표 접촉각)에 따른 이상적인 계면(BOi)의 측단면 형상이 사선형상을 갖도록 각 전극(E1, E2)에 전압이 인가되는 경우를 가정한다. 예를 들어, 도 8에서는 제1 전극섹터(E11)와 제2 전극섹터(E12) 사이에 계면(BO)의 저점이 형성되고, 제3 전극섹터(E13)와 제4 전극섹터(E14) 사이에 계면(BO)의 고점이 형성되도록 제어 목표가 설정된 경우가 도시된다. 또한, 이하의 기재에서 화살표의 방향은 계면(BO)의 저점에서 고점 방향을 의미할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 계면(BO)이 형성되도록 하기 위해, 제1 전극섹터(E11)와 제2 전극섹터(E12)에는, 제3 전극섹터(E13)와 제4 전극섹터(E14)에 인가되는 전압보다 높은 전압이 인가된다. 이때, 제1 전극섹터(E11)에 인가되는 전압과 제2 전극섹터(E12)에 인가되는 전압이 서로 동일하며, 제3 전극섹터(E13)에 인가되는 전압과 제4 전극섹터(E14)에 인가되는 전압도 서로 동일하다. 이러한 경우, 계면(BO)과 캐비티(CA) 의 측벽(i)이 이루는 각도인 접촉각(contact angle)은 제1 전극섹터(E11)와 제2 전극섹터(E12)의 주변에서 그(E11, E12)에 인가되는 상대적으로 높은 전압에 의해 커지고, 제3 전극섹터(E13)와 제4 전극섹터(E14) 주변에서는 그(E13, E14)에 인가되는 상대적으로 낮은 전압의 의해 작아진다.

그러나, 도 8에 도시된 바와 같이 계면 (BOi)이 이상적인 사선 형상의 측단면을 가지기 위해서는 접촉각이 제1 전극섹터(E11)와 제2 전극섹터(E12) 사이에서부터 제3 전극섹터(E13)와 제4 전극섹터(E14) 사이로 가면서 연속적인 변화를 가져야 한다. 그러나, 앞서 언급된 제1 전극의 배치와 전압 인가 형태에서는 전압이 계면(BOi)의 가장자리를 따라 연속적으로 변화되지 않기 때문에 파면오차(웨이브 프론트 에러: Wave Front Error)가 발생하여, 실제로는 계면이 이상적인 사선형상의 측단면을 갖기 어렵다. 이를 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9는 웨이브 프론트 에러에 의한 계면 상태의 일례를 나타낸다. 도 9에서는 도 8과 같은 이상적인 계면(BOi)을 얻기 위한 제어가 수행될 때 웨이브 프론트 에러에 의해 나타나는 실제 계면(BOr)의 형상이 도시된다. 구체적으로, 도 9의 상단은 이상적인 계면(BOi)과 실제 계면(BOr)의 차이가 계면 가장 자리를 중심으로 도시된 사시도이며, 도 9의 하단은 웨이브 프론트 에러에 따른 실제 계면(BOr)의 변화 상태를 나타낸 평면도이다.

도 9를 참조하면, 전술된 바와 같이 제1 전극섹터(E11)와 제2 전극섹터에는(E12) 상대적으로 제3 전극섹터(E13)와 제4 전극섹터(E14)보다 높은 전압이 인가되므로 접촉각이 커져 계면(BOr)이 아래로 이동한다. 그런데, 제1 전극섹터(E11)와 제2 전극섹터(E12)는 서로 전기적으로 연결되지 않기 때문에 전극 경계지점에서는 전압이 불연속인 구간이 존재한다. 따라서, 전극 경계지점은 이상적인 접촉각을 형성하기 위한 전압이 만족되지 않기 때문에 제어목표만큼 계면을 충분히 낮출 수 없게 된다. 그 결과 전극 경계지점의 계면(BOr) 높이가 제어 목표를 초과하게 된다. 반대로, 제3 전극섹터(E13)와 제4 전극섹터(E14)도 서로 전기적으로 연결되지 않기 때문에 전극 경계지점에서는 전압이 불연속인 구간이 존재한다. 따라서, 전극 경계지점은 이상적인 접촉각을 형성하기 위한 전압이 만족되지 않기 때문에 제어목표만큼 계면을 충분히 높일 수 없게 된다. 그 결과 전극 경계지점의 계면(BOr) 높이가 제어 목표에 미달하게 된다. 이러한 현상은 도 9에 도시된 바와 같이 계면 주변을 따라 만족-초과-미달을 반복하게 된다. 결국, OIS 기능을 위해 계면이 틸트될 때 계면의 중심부는 비교적 제어 목표를 만족하는 균일한 곡률이 형성되나, 계면의 주변부는 웨이브 프론트 에러에 의해 불균일한 곡률이 형성되어 주변부 화질 저하의 원인이 될 수 있다.

상술한 웨이브 프론트 에러 현상을 감소시키기 위하여 전극섹터의 개수를 증가시켜 전압 변화의 불연속성을 완화시키는 방안이 고려될 수 있다. 도 10은 도 8개의 전극섹터가 구비될 경우 웨이브 프론트 에러에 의한 계면 상태의 일례를 나타낸다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 전극섹터(E1-1) 내지 제8 전극섹터(E1-8)까지 8개의 전극이 구비되는 경우라도, 전극섹터간 경계지점에서의 전압 차이로 인해 여전히 계면(BOr)의 가장자리에서는 제어 목표를 초과한 영역이나 미달한 영역이 반복됨을 알 수 있다.

결국, 전극섹터의 개수를 증가시키는 방법도 각 전극섹터에 제2 전극과의 전압차가 고정된 이상 웨이브 프론트 에러에 대한 궁극적인 해법이 되기는 어려울 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 액체 렌즈의 계면을 틸팅함에 있어 제어 목표가 되는 계면 형태를 형성하기 위해 적어도 하나의 전극 섹터 각각에 대하여, 둘 이상의 동작 상태를 교번순으로 갖게 할 것을 제안한다.

여기서, 교번순으로 동작 상태가 변경되는 전극 섹터는 모든 전극 섹터일 수도 있고, 일부 전극 섹터일 수도 있다. 이때, 교번순으로 동작 상태가 변경되지 않는 전극섹터는, 웨이브 프론트 에러가 일정 수준 이하인 위치에 해당하는 전극섹터일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 교번순으로 동작하는 적어도 하나의 전극 섹터가 제1 및 제2의 둘의 동작 상태를 갖는다고 할 때, 제1 동작 상태는 해당 전극섹터의 위치에서 이상적인 계면이 가질 접촉각보다 높은 접촉각을 형성하도록 하는 전압이 인가된 상태일 수 있다. 또한, 제2 동작 상태는 해당 전극섹터의 위치에서 이상적인 계면이 가질 접촉각보다 낮은 접촉각을 형성하도록 하는 전압이 인가된 상태일 수 있다. 이때, 이상적인 계면이 가질 접촉각보다 높거나 낮은 정도는 후술할 기준 전압이 인가될 때 웨이브 프론트 에러의 정도에 따라 상이할 수 있다.

또한, 저점에 해당하는 전극섹터와 고점에 해당하는 전극섹터 사이에 위치하는 적어도 하나의 전극섹터는 동작 상태에 따라 복수의 그룹으로 구분될 수 있다. 예컨대, 전극섹터 중 일부는 제1 그룹에 해당하여 동일 동작 주기동안 제1 동작 상태로 동작할 수 있고, 나머지 일부는 제2 그룹에 해당하여 동일 동작 주기동안 제2 동작 상태로 동작할 수 있다. 이후 해당 주기가 지나면 다시 제1 그룹에 해당하는 전극섹터는 제2 동작 상태로 동작하고, 제2 그룹에 해당하는 전극섹터는 제1 동작 상태로 동작할 수 있다.

이러한 동작 과정을 통해 계면 중 웨이브 프론트 에러가 발생하는 지점에서는 제어목표보다 낮은 접촉각과, 제어목표보다 높은 접촉각이 번갈아 형성되면서 웨이브 프론트 에러가 상쇄될 수 있다. 다만, 동작 상태의 변경 주기는 접촉각의 변화가 계면(BO)을 타고 전파되는 속도보다 빠른 조건을 만족하도록 설정되는 것이 바람직하다.

상술한 실시예에 따른 동작 형태를 도 11a 내지 도 11c를 참조하여 설명한다.

도 11a 내지 도 11c는 실시예에 따른 계면의 틸팅을 위한 계면 제어 형태의 일례를 각각 나타낸다.

먼저, 도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 액체 렌즈부에 제1 전극(E1)을 형성하는 8개의 전극 섹터(E1-1 내지 E1-8)가 구비된다. 여기서, 계면(BOr)의 틸팅 제어를 수행함에 있어 제2 전극 섹터(E1-2)가 계면의 측단면이 이루는 사선의 저점이 되고, 제6 전극 섹터(E1-6)가 고점이 되는 경우를 가정한다. 이러한 경우, 제3 내지 제5 전극 섹터(E1-3, E1-4, E1-5) 및 제7 내지 제1 전극 섹터(E1-7, E1-8, E1-1)가 저점에 해당하는 전극섹터와 고점에 해당하는 전극섹터 사이에 위치하는 전극섹터(이하, 편의상 “주변 전극섹터”라 칭함)가 될 수 있다.

본 실시예에 따른 액체 렌즈의 틸팅 제어에서는 먼저 이상적인 계면에 해당하는 각 전극 섹터의 기준 전압이 결정되면, 결정된 기준 전압을 기반으로 각 동작 상태에 대응되는 전압이 주변 전극 섹터별로 결정될 수 있다.

먼저, 고점과 저점에 해당하는 전극섹터의 전압이 결정되면, 주변 전극섹터 각각의 전압이 그에 인접한 두 전극섹터 각각의 전압과 균일한 차분값을 갖도록(즉, 인접한 두 전극섹터 각각의 전압의 평균값에 해당하도록) 전압이 할당될 수 있다.

예컨대, 저점에 해당하는 전극섹터(E1-2)의 전압이 50V이고, 고점에 해당하는 전극섹터(E1-6)의 전압이 70V로 결정된 경우, 각 주변 전극섹터의 기준 전압은 고점에서 저점으로 이동함에 따라 아래 표 1과 같이 5V씩 변동될 수 있다.

전극섹터	기준 전압
E1-7	65
E1-6	70
E1-5	65
E1-4	60
E1-3	55
E1-2	50
E1-1	55
E1-8	60

표 1과 같이 기준 전압이 결정된 상태에서, 교번순 동작의 제1 주기에서 계면 중 제 7 전극섹터(E1-7)과 제5 전극섹터(E1-5) 사이에 해당하는 부분은 이상적 계면보다 높은 접촉각을 갖도록 기준 전압보다 낮은 전압이 인가될 수 있다. 또한, 제1 전극섹터(E1-1)와 제3 전극섹터(E1-3) 사시에 해당하는 부분은 이상적 계면보다 낮은 접촉각을 갖도록 기준 전압보다 높은 전압이 인가될 수 있다. 이러한 경우, 도 11a와 같은 웨이브 프론트 에러가 발생할 수 있다.

반대로, 교번순 동작의 제2 주기에서 계면 중 제 7 전극섹터(E1-7)과 제5 전극섹터(E1-5) 사이에 해당하는 부분은 이상적 계면보다 낮은 접촉각을 갖도록 기준 전압보다 높은 전압이 인가될 수 있다. 또한, 제1 전극섹터(E1-1)와 제3 전극섹터(E1-3) 사시에 해당하는 부분은 이상적 계면보다 높은 접촉각을 갖도록 기준 전압보다 낮은 전압이 인가될 수 있다. 이러한 경우, 도 11b와 같은 웨이브 프론트 에러가 발생할 수 있다.

예컨대, 주기별로 각 전극섹터에 인가되는 전압은 아래 표2와 같이 결정될 수 있다.

전극섹터	기준전압	제1 주기	제2 주기
E1-7	65	64	66
E1-6	70	67	73
E1-5	65	64	66
E1-4	60	60	60
E1-3	55	56	54
E1-2	50	53	47
E1-1	55	56	54
E1-8	60	60	60

표 2에서 제1 주기에서 제 7 전극섹터(E1-7) 내지 제5 전극섹터(E1-5)는 제1 동작 상태를 갖고, 제3 전극섹터(E1-3) 내지 제1 전극섹터(E1-1)는 제2 동작 상태를 갖는다고 볼 수 있다. 또한, 제2 주기에서는 제 7 전극섹터(E1-7) 내지 제5 전극섹터(E1-5)는 제2 동작 상태를 갖고, 제3 전극섹터(E1-3) 내지 제1 전극섹터(E1-1)는 제1 동작 상태를 갖는다고 볼 수 있다.

결국, 제1 주기와 제2 주기 각각의 전압 인가에 따른 접촉각의 변화가 계면을 타고 전파되는 속도보다 제1 주기와 제2 주기간 교체 속도가 빠른 경우, 도 11a와 도 11b에 도시된 웨이브 프론트 에러에 의한 계면 상태가 서로 중첩되도록 섞여 도 11c와 같이 웨이브 프론트 에러가 상쇄된 계면이 형성될 수 있다.

지금까지 설명한 계면 틸팅 제어는 제1 전극이 8개의 전극섹터를 갖는 경우를 기준으로 설명되었으나, 다른 실시예에 의하면 4개의 전극섹터를 갖는 경우에도 적용될 수 있다. 이를 도 12a 내지 도 12c를 참조하여 설명한다.

도 12a 내지 도 12c는 다른 실시예에 따른 계면의 틸팅을 위한 계면 제어 형태의 일례를 각각 나타낸다.

도 12a 내지 도 12c에서는, 도 11a 내지 도 11c와 대비하여 전극섹터의 개수가 4개로 줄어든 점, 그에 따라 제1 전극 섹터(E11)가 계면의 측단면이 이루는 사선의 저점이 되고, 제3 전극 섹터(E13)가 고점이 되는 점을 제외하면 기본적인 원리는 동일하다. 따라서, 중복되는 기재는 생략하기로 한다.

예를 들어, 아래 표 3과 같이 각 전극섹터에 대하여 기준 전압, 제1 주기에서의 전압과 제2 주기에서의 전압이 결정될 수 있다.

전극섹터	기준전압	제1 주기	제2 주기
E13	70	67	73
E12	60	60	60
E11	50	53	47
E14	60	60	60

표 3과 같이 결정된 전압이 적용될 때, 제1 주기에서는 도 12a와 같은 웨이브 프론트 에러가 형성되고, 제2 주기에서는 도 12b와 같은 웨이브 프론트 에러가 형성될 수 있다. 결국, 제1 주기와 제2 주기 각각의 전압 인가에 따른 접촉각의 변화가, 계면을 타고 전파되는 속도보다 빠르게 일어나는 경우, 도 12a와 도 12b에 도시된 웨이브 프론트 에러에 의한 계면 상태가 서로 섞여 도 12c와 같이 웨이브 프론트 에러가 상쇄된 계면이 형성될 수 있다.

전술한 실시예에서는 웨이브 프론트 에러가 일정 수준 이하인 위치에 대응되는 전극섹터는 주기 변화와 무관하게 스태틱(static)한 전압이 인가되었으나, 또 다른 실시예에서는 웨이브 프론트 에러의 정도에 관계 없이 스태틱한 전압이 인가되는 전극섹터가 결정될 수도 있고, 스태틱한 전압이 인가되는 전극섹터 없이 모든 전극섹터가 주기별로 다른 상태로 동작할 수도 있다.

또한, 전술한 실시예에서는 전극섹터들이 제1 주기와 제2 주기에 번갈아 동작 상태를 변경하였으나, 또 다른 실시예에 의하면 그보다 많은 주기가 설정되고, 주기별로 서로 다른 동작 상태를 가질 수도 있다. 예컨대, 제1 주기와 제2 주기 사이에 제3 주기가 추가되어 제3 주기에서는 기준 전압이 인가될 수도 있다.

아울러, 한 주기에서 동일한 동작 상태를 갖는 하나 이상의 전극섹터에 인가되는 전압은 서로 동일한 위상을 가질 수도 있고, 상이한 위상을 가질 수도 있다. 또한, 한 주기에서 동일한 동작 상태를 갖는 하나 이상의 전극섹터에 인가되는 전압은 서로 동일한 주파수를 가질 수도 있고, 상이한 주파수를 가질 수도 있다.

도 13은 카메라 모듈(200)의 개략적인 블럭도이다.

도 13을 참조하면, 카메라 모듈(200)은 제어 회로(210) 및 렌즈 어셈블리(250)를 포함할 수 있다. 제어 회로(210)는 도 1에 도시된 제어 회로(24)에 해당하고, 렌즈 어셈블리(250)는 도 1에 도시된 렌즈 어셈블리(22) 또는 도 2에 도시된 렌즈 어셈블리(110, 120, 130, 140)에 해당할 수 있다.

제어 회로(210)는 제어부(220)를 포함할 수 있으며, 액체 렌즈(280)를 포함하는 액체 렌즈부(140)의 동작을 제어할 수 있다.

제어부(220)는 AF 기능 및 OIS 기능을 수행하기 위한 구성을 가지며, 사용자의 요청 또는 감지 결과(예컨대, 자이로 센서(22A, 22B)의 움직임 신호 등)를 이용하여 렌즈 어셈블리(250)에 포함된 액체 렌즈(280)를 제어할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈(280)는 전술한 액체 렌즈(142)에 해당할 수 있다.

제어부(220)는 자이로 센서(225), 컨트롤러(230) 및 전압 드라이버(235)를 포함할 수 있다. 자이로 센서(225)는 제어부(220)에 포함되지 않는 독립된 구성일 수도 있고, 제어부(220)에 포함될 수도 있다.

자이로 센서(225)는 광학 기기의 상하 및 좌우에 대한 손떨림을 보상하기 위해 요(Yaw)축과 피치(Pitch)축 두 방향의 움직임의 각속도를 감지할 수 있다. 자이로 센서(225)는 감지된 각속도에 상응하는 움직임 신호를 생성하여 컨트롤러(230)에 제공할 수 있다.

컨트롤러(230)는 OIS 기능 구현을 위해 저역 통과 필터(LPF:Low Pass Filter)를 이용하여 움직임 신호에서 높은 주파수의 노이즈 성분을 제거하여 원하는 대역만 추출하고, 노이즈가 제거된 움직임 신호를 사용하여 손떨림량을 계산하고, 계산된 손떨림량을 보상하기 위해 액체 렌즈 모듈(260)의 액체 렌즈(280)가 가져야 할 형상에 대응하는 구동 전압을 계산할 수 있다.

특히, 컨트롤러(230)는 액체 렌즈(280)가 가져야 할 형상에 대응하는 구동 전압을 계산함에 있어, 도 11a 내지 도 12c를 참조하여 전술한 바와 같이, 한 주기에서는 계면의 적어도 일 영역에 이상적인 계면이 가져야할 접촉각보다 높은 접촉각이 형성되는 전압이 인가되도록 하고, 다른 주기에서는 해당 영역에 이상적인 계면이 가져야할 접촉각보다 낮은 접촉각이 형성되는 전압이 인가되도록 전극 섹터별 전압을 계산할 수 있다.

컨트롤러(230)는 광학 기기 또는 카메라 모듈(200)의 내부(예컨대, 이미지 센서(182)) 또는 외부(예컨대, 거리 센서 또는 애플리케이션 프로세서)로부터 AF 기능을 위한 정보(즉, 객체와의 거리 정보)를 수신할 수 있고, 거리 정보를 통해 객체에 초점을 맞추기 위한 초점 거리에 따라 액체 렌즈(280)가 가져야 할 형상에 대응하는 구동 전압을 계산할 수 있다.

컨트롤러(230)는 구동 전압과 구동 전압을 전압 드라이버(235)가 생성하도록 하기 위한 구동 전압 코드를 맵핑한 구동 전압 테이블을 저장할 수 있고, 계산된 구동 전압에 대응하는 구동 전압 코드를 구동 전압 테이블을 참조하여 획득하고, 획득된 구동 전압 코드를 전압 드라이버(235)로 출력할 수 있다.

전압 드라이버(235)는 컨트롤러(230)로부터 제공된 디지털 형태의 구동 전압 코드를 기초로, 구동 전압 코드에 상응하는 아날로그 형태의 구동 전압을 생성하여, 렌즈 어셈블리(250)에 제공할 수 있다.

전압 드라이버(235)는 공급 전압(예컨대, 별도의 전원 회로로부터 공급된 전압)을 입력 받아 전압 레벨을 증가시키는 전압 부스터, 전압 부스터의 출력을 안정시키기 위한 전압 안정기 및 액체 렌즈(280)의 각 단자에 전압 부스터의 출력을 선택적으로 공급하기 위한 스위칭부를 포함할 수 있다.

여기서, 스위칭부는 에이치브릿지(H Bridge)로 불리는 회로의 구성을 포함할 수 있다. 전압 부스터에서 출력된 고전압이 스위칭부의 전원 전압으로 인가된다. 스위칭부는 인가되는 전원 전압과 그라운드 전압(ground voltage)을 선택적으로 액체 렌즈(280)의 양단에 공급할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈(280)는 구동을 위해 4개의 전극 섹터를 포함하는 4개의 제1 전극(E1), 제1 연결 기판(141), 1개의 제2 전극(E2) 및 제2 연결 기판(144)을 포함함은 전술한 바와 같다. 액체 렌즈(280)의 양단은 복수의 제1 전극(E1) 중 어느 하나와 제2 전극(E2)을 의미할 수 있다. 또한 액체 렌즈(280)의 양단은 4개의 제1 전극(E1)의 4개의 전극 섹터 중 어느 하나와 제2 전극(E2)의 1개의 전극 섹터를 의미할 수 있다.

액체 렌즈(280)의 각 전극 섹터에 기 설정된 폭을 가지는 펄스 형태의 전압이 인가될 수 있으며, 액체 렌즈(280)에 인가되는 구동 전압은 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 각각에 인가되는 전압의 차이이다.

또한, 전압 드라이버(235)가 컨트롤러(230)로부터 제공된 디지털 형태의 구동 전압 코드에 따라 액체 렌즈(280)에 인가되는 구동 전압을 제어하기 위해, 전압 부스터는 증가되는 전압레벨을 제어하고, 스위칭부는 공통 전극과 개별 전극에 인가되는 펄스 전압의 위상을 제어함에 의해 구동 전압 코드에 상응하는 아날로그 형태의 구동 전압이 생성되도록 한다.

즉, 제어부(220)는 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 각각에 인가되는 전압을 제어할 수 있다.

제어 회로(210)는 제어 회로(210)의 통신 또는 인터페이스의 기능을 수행하는 커넥터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, I2C(Inter-Integrated Circuit) 통신 방식을 사용하는 제어 회로(210)와 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 통신 방식을 사용하는 렌즈 어셈블리(250) 간의 통신을 위해 커넥터는 통신 프로토콜 변환을 수행할 수 있다. 또한, 커넥터는 외부(예컨대, 배터리)로부터 전원을 공급받아, 제어부(220) 및 렌즈 어셈블리(250)의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 이 경우 커넥터는 도 2에 도시된 커넥터(153)에 해당할 수 있다.

렌즈 어셈블리(250)는 액체 렌즈 모듈(260)을 포함할 수 있으며, 액체 렌즈 모듈(260)은 구동 전압 제공부(270) 및 액체 렌즈(280)를 포함할 수 있다.

구동 전압 제공부(270)는 전압 드라이버(235)로부터 구동 전압을 제공받아, 액체 렌즈(280)에 구동 전압을 제공할 수 있다. 여기서, 구동 전압은 n개의 개별 전극 중 어느 하나의 개별 전극과 1개의 공통 전극 사이에 인가되는 아날로그 전압일 수 있다.

구동 전압 제공부(270)는 제어 회로(210)와 렌즈 어셈블리(250) 간의 단자 연결로 인한 손실을 보상하기 위한 전압 조정 회로(미도시) 또는 노이즈 제거 회로(미도시)를 포함할 수도 있고, 또는 전압 드라이버(235)로부터 제공되는 전압을 액체 렌즈(280)로 바이패스(bypass)할 수도 있다.

구동 전압 제공부(270)는 연결부(152)의 적어도 일부를 구성하는 FPCB(또는, 기판)에 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 연결부(152)는 구동 전압 제공부(270)를 포함할 수 있다.

액체 렌즈(280)는 구동 전압에 따라 제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2) 간의 계면(BO)이 변형되어 AF 기능 또는 OIS 기능 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.

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

한편, 전술한 실시 예에 의한 렌즈 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈(100A, 100B)을 이용하여 광학 기기를 구현할 수 있다. 여기서, 광학 기기는 광 신호를 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, 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있는 광학 기기에 본 실시 예를 적용할 수 있다.

또한, 광학 기기는 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대용 장치로 구현될 수 있다. 이러한 광학 기기는 카메라 모듈(100), 영상을 출력하는 디스플레이부(미도시), 카메라 모듈(100)에 전원을 공급하는 배터리(미도시), 카메라 모듈(100)과 디스플레이부와 배터리를 실장하는 본체 하우징을 포함할 수 있다. 광학 기기는 타 기기와 통신할 수 있는 통신모듈과, 데이터를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 통신 모듈과 메모리부 역시 본체 하우징에 실장될 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.

22, 250: 렌즈 어셈블리 24, 210: 제어 회로
26, 182: 이미지 센서 100, 200: 카메라 모듈
110, 110A: 제1 렌즈부 120: 홀더
130, 130A: 제2 렌즈부 140: 액체 렌즈부
141: 제1 연결 기판 142: 액체 렌즈
143: 스페이서 144: 제2 연결 기판
150: 메인 기판 154: 회로 커버
170: 제1 커버 172: 미들 베이스
178: 센서 베이스 176: 필터
210: 제어 회로

Claims (6)

1. 캐비티(cavity), 상기 캐비티에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체 및 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체 사이에 계면이 형성되는 액체 렌즈; 및
   상기 액체 렌즈에서 적어도 상기 캐비티를 형성하는 내측면과 상기 계면이 이루는 각도에 해당하는 접촉각을 제어하는 제어회로를 포함하되,
   상기 제1 전극은 복수의 전극섹터를 포함하고,
   상기 제어회로는,
   상기 복수의 전극섹터 중 제1 전극섹터에 목표 접촉각보다 큰 접촉각에 대응되는 제1 전압과, 상기 목표 접촉각보다 작은 접촉각에 대응되는 제2 전압을 교번순으로 인가하는, 카메라 모듈.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제어회로는,
   상기 제1 전압을 제1 주기동안 인가하고,
   상기 제2 전압을 제2 주기동안 인가하는, 카메라 모듈.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제어회로는,
   상기 제1 주기와 상기 제2 주기 동안 상기 복수의 전극섹터 중 제2 전극섹터에 목표 접촉각에 해당하는 제3 전압을 인가하는, 카메라 모듈.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 제어회로는,
   상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 교번순 인가에 따른 접촉각 변화가 상기 계면을 따라 전파되는 속도보다 상기 제1 주기와 상기 제2 주기의 교번 속도가 더 빠르도록 제어하는, 카메라 모듈.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제어회로는,
   상기 제1 전압에 의한 상기 계면의 웨이브 프론트 에러와, 상기 제2 전압에 의한 상기 계면의 웨이브 프론트 에러가 서로 중첩으로 상쇄되도록 상기 적어도 제1 전극섹터에 전압을 인가하는, 카메라 모듈.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 제어회로는,
   상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 교번순으로 인가하여 상기 액체 렌즈의 광축을 기준으로 상기 계면의 곡률을 비대칭으로 제어하는, 카메라 모듈.

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