KR102536534B1

KR102536534B1 - 카메라 모듈

Info

Publication number: KR102536534B1
Application number: KR1020180072078A
Authority: KR
Inventors: 권재욱; 이상훈; 김철
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2023-05-25
Also published as: US20210149086A1; KR20200000137A; WO2019245315A1; US11885981B2

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 기판, 상기 기판 상단에 배치되어 광을 출력하는 광원, 상기 광이 입력되면 상기 광을 산란시켜 출력하는 제1 광학 부재, 그리고 제1 액체 및 상기 제1 액체와 굴절률이 상이한 제2 액체를 포함하고, 인가되는 전압에 따라 상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 이루는 계면이 변하며, 산란된 상기 광이 입력되면 산란된 상기 광을 상기 계면에 따라 굴절시켜 출력하는 제2 광학 부재를 포함한다.

Description

카메라 모듈{CAMERA MODULE}

실시 예는 카메라 모듈에 관한 것이다.

촬영 장치를 이용하여 3차원 영상을 획득하는 기술이 발전하고 있다. 3차원 영상을 획득하기 위하여 깊이 정보(Depth Map)가 필요하다. 깊이 정보는 공간 상의 거리를 나타내는 정보이며, 2차원 영상의 한 지점에 대하여 다른 지점의 원근 정보를 나타낸다.

깊이 정보를 획득하는 방법 중 하나는, IR(Infrared) 구조광을 객체에 투사하며, 객체로부터 반사된 광을 해석하여 깊이 정보를 추출하는 방식이다. IR 구조광 방식에 따르면, 움직이는 객체에 대하여 원하는 수준의 깊이 분해능(Depth resolution)을 얻기 어려운 문제가 있다.

IR 구조광 방식을 대체하는 기술로 TOF(Time of Flight) 방식이 주목받고 있다. TOF 방식에 따르면, 비행 시간, 즉 빛을 쏘아서 반사되어 오는 시간을 측정함으로써 물체와의 거리를 계산한다.

일반적으로, TOF 방식의 경우 피사체와의 거리를 정확히 측정하기 위해서는 먼 거리에서도 표면을 비출 수 있을 정도의 광량이 확보되어야 한다. 하지만, TOF

실시 예는 ToF 카메라 모듈의 송신부에 관한 것으로서, 빛의 세기 및 조명 시야를 가변할 수 있는 ToF 카메라 모듈을 제공하기 위한 것이다.

실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.

상기 제1 광학 부재는, 상기 광원과 상기 제2 광학 부재 사이에 배치되되, 상기 광원으로부터 이격되어 배치되고 상기 제2 광학 부재와 적층 구조로 배치될 수 있다.

상기 제2 광학 부재는, 상기 광원과 상기 제1 광학 부재 사이에 배치되되, 상기 광원으로부터 이격되어 배치되고 상기 제1 광학 부재와 적층 구조로 배치될 수 있다.

상기 광원은, 수직 공진 레이저 다이오드(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)를 포함할 수 있다.

상기 제1 광학 부재는, 상기 광을 입력받는 제1면 및 산란된 상기 광을 출력하는 제2면을 포함하는 플레이트 형태로 구현되며, 상기 제1면에는 복수의 마이크로 렌즈가 일정한 피치에 따라 배치될 수 있다.

상기 제1 광학 부재의 제2면은, 평면 또는 일정한 곡률의 구면으로 구현될 수 있다.

상기 제2 광학 부재는, 상기 제1 액체 및 상기 제2 액체를 수용하는 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티는, 산란된 상기 광을 입력받는 제1 개구, 그리고 굴절된 상기 광을 출력하는 제2 개구를 포함할 수 있다.

상기 제1 개구의 폭은 상기 제2 개구의 폭보다 좁을 수 있다.

상기 제1 액체는 전도성 액체를 포함하고, 상기 제2 액체는 비전도성 액체를 포함할 수 있다.

상기 제1 액체는 상기 캐비티의 제1 개구 측에 배치되고, 상기 제2 액체는 상기 제1 액체와 상기 제2 개구 사이에 배치될 수 있다.

상기 광원 및 제2 광학 부재에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 카메라 모듈의 온도 변화에 기초하여 상기 광원에 입력되는 전압의 크기를 제어하는 이득 제어 모듈, 그리고 상기 광원의 출력 전력에 기초하여 상기 광원에 입력되는 전압의 차단 여부를 제어하는 세이프 모듈을 포함할 수 있다.

상기 이득 제어 모듈은, 직류 전압을 공급하는 전원, 피사체를 통해 반사되어 돌아오는 상기 빛을 수광하는 수광부의 온도 변화에 따라 저항값이 변하는 제1 저항, 상기 전원이 공급하는 직류 전압을 상기 제1 저항의 저항값에 기초하여 분배하는 제2 저항, 그리고 기 설정된 변환 비율에 따라 분배된 상기 직류 전압의 크기를 변환하여 출력하는 변환기를 포함할 수 있다.

상기 세이프 모듈은, 상기 광원 및 제2 광학 부재의 소비 전력을 검출하는 검출부, 검출된 상기 소비 전력을 샘플링하는 샘플링부, 샘플링된 상기 전압과 기 설정된 임계값에 기초하여 스위칭 제어 신호를 생성하는 제어부, 그리고 상기 스위칭 제어 신호에 따라 스위칭을 수행하는 스위칭부를 포함할 수 있다.

실시 예에 따르면, 피사체와의 거리에 따라 광의 FOI를 가변할 수 있다.

실시 예에 따르면, 피사체와의 거리에 따라 광의 광도를 가변할 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈을 나타낸다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 광학 부재 및 제2 광학 부재의 배치 구조의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광원을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 광학 부재를 나태낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 광학 부재와 배럴을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 광학 부재의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제2 광학 부재를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제2 광학 부재의 광 굴절 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 제2 광학 부재의 계면이 볼록한 경우 광 출력을 설명하기 위한 도면이다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 제2 광학 부재의 계면이 오목한 경우 광 출력을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 제2 광학부재가 복수인 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 이득 제어 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 세이프 모듈을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 피사체와의 거리를 측정하여 3차원 깊이 지도(depth map)을 생성할 수 있는 ToF(Time of Flight) 카메라 모듈일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에서 상세하게 설명하고 있는 구성은 ToF 카메라 모듈의 발광부에 대한 구성일 수 있다.

그러면, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성을 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈을 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 기판(20), 광원(100), 제1 광학 부재(200), 제2 광학 부재(300) 그리고 하우징(10)을 포함할 수 있다.

우선, 기판(20)은 광원(100)을 실장하는 구조물로, 일예로 인쇄 회로 기판이 될 수 있다. 이 경우 인쇄 회로 기판(20)은 기판(20) 상에 회로패턴이 형성된 기판(20), 즉 PCB를 의미한다. 또한, 본 발명에서는 일정 유연성을 확보하기 위하여 연성인쇄회로기판 (FPCB)으로 형성 가능하다. 이 외에도 기판(20)은 수지 계열의 인쇄회로기판 (Printed Circuit Board, PCB), 메탈 코아(MetalCore) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 중 어느 하나로 구현될 수도 있다.

다음으로, 광원(100)은 빛(광)을 출력한다. 광원(100)은 전기 신호(전압)가 인가되면, 전기 신호에 따라 빛을 출력한다.

광원(100)은 빛을 내는 발광 소자로 구현될 수 있다. 발광 소자는 레이저 다이오드(Laser diode, LD), 수직 공진 레이저 다이오드(Vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED), 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 광원(100)은 수직 공진 레이저 다이오드를 발광 소자로 이용하는 경우, 제조공정을 간소화하고 소형화·고집적화를 통한 병렬 신호 처리를 쉽게 할 수 있으며 전력소비도 낮출 수 있는 장점이 있으나, 상기의 실시예에 한정되지 않는다.

광원(100)은 복수의 발광 소자가 어레이(array)된 형태로 구현될 수 있으며, 복수의 발광 소자가 어레이된 칩(chip)의 형태로 구현될 수 있다. 발광 소자가 어레이된 형태는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 목적에 따라 당업자에 의해 설계변경이 가능하다.

광원(100)은 인쇄 회로 기판 (20)의 일면에 배치될 수 있다. 광원(100)은 인쇄 회로 기판(20)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(20)을 통해 빛을 출력하는데 필요한 전력을 공급받을 수 있다.

다음으로, 제1 광학 부재(200)는 광원(100)으로부터 입력된 빛을 산란시켜 출력한다. 제1 광학 부재(200)는 일정한 산란 패턴에 따라 입력된 빛을 산란시킬 수 있다. 제1 광학 부재(200)는 빛을 산란시킴으로써 광원(100)으로부터 출력되는 빛의 휘도 균일도를 향상시킴과 동시에 발광 소자가 위치한 곳에 빛이 집중되는 핫 스팟(Hot Spot)을 제거할 수 있다. 즉, 제1 광학 부재(200)는 입력된 빛을 산란시켜 출력되는 빛을 전면에 걸쳐 균일하게 확산시킬 수 있다.

제1 광학 부재(200)는 광원(100)의 전면에 배치된다. 이때, 광원(100)의 전면이라 함은 광원(100)에서 빛이 출력되는 방향에 위치한 일면을 의미한다. 제1 광학 부재(200)는 광원(100)과 일정한 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 제1 광학 부재(200)와 광원(100) 사이의 거리는 카메라 모듈의 용도, 광원(100)의 형태 및 종류 등을 고려하여 당업자에 의해 설계 변경이 가능하다.

제1 광학 부재(200)는 빛이 입력되는 제1면과 산란된 광이 출력되는 제2면을 포함하는 플레이트 형태로 구현될 수 있다. 제1 광학 부재(200)는 구면 또는 평면으로 구현될 수 있다. 제1 광학 부재(200)의 제1면에는 마이크로 렌즈(micro lens)가 일정한 피치에 따라 배치된다. 이때, 마이크로 렌즈의 크기, 곡률, 굴절률, 피치의 크기 등에 따라 제1면을 통해 집광되는 빛의 각도를 조절함으로써 입력되는 빛을 산란시켜 제2면을 통해 출력한다. 마이크로 렌즈의 크기, 곡률, 굴절률, 피치의 크기는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 용도, 제1 광학 부재(200)와 광원(100) 사이의 간격, 광원(100)의 형태 및 종류 등을 고려하여 당업자에 의해 설계 변경이 가능하다.

다음으로, 제2 광학 부재(300)는 입사된 빛을 굴절시켜 출력한다. 이때, 제2 광학 부재(300)는 인가되는 전압의 크기에 따라 투과되는 빛의 굴절률이 변하는 가변 렌즈일 수 있다.

제2 광학 부재(300)가 가변 렌즈인 경우, 제2 광학 부재(300)는 전도성 액체로 구현되는 제1 액체와 비전도성 액체로 구현되는 제2 액체를 포함할 수 있다. 제2 광학 부재(300)는 제1 액체(전도성 액체)와 제2 액체(비전도성 액체)이 이루는 계면의 곡률 변화를 통해 출력광의 FOI(Field Of Illumination)를 가변할 수 있다.

제1 액체와 제2 액체가 이루는 계면의 곡률 변화는 제2 광학 부재(300)에 인가되는 전압의 크기에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로, 제2 광학 부재(300)에 전압이 인가되면, 전압의 크기에 따라 전도성 액체와 절연체로 코팅된 캐비티 내측면의 접촉각이 변화하는 전기습윤(electrowetting) 현상이 발생한다. 그리고 전기습윤 현상에 의해 제1 액체와 제2 액체가 이루는 계면의 곡률이 변하게 된다.

제2 광학 부재(300)는 제1 광학 부재(200)의 전면에 배치된다. 여기서 제1 광학 부재(200)의 전면이라 함은 제1 광학 부재(200)가 산란된 광을 출력하는 방향에 위치한 일면을 의미한다.

기판(20), 광원(100), 제1 광학 부재(200) 및 제2 광학 부재(300)는 하우징(10) 내에 수용될 수 있다. 하우징(10)은 기판(20)이 배치된 면에 대향하는 면에 개구가 형성될 수 있다.

다음으로, 도 1 내지 도 4를 통해 본 발명의 실시예에 따른 광원(100), 제1 광학 부재(200) 및 제2 광학 부재(300)의 배치 구조를 살펴보록 한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 광학 부재 및 제2 광학 부재의 배치 구조의 실시예를 나타낸 도면이다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 광학 부재(200)는 광원(100)과 제2 광학 부재(300) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제1 광학 부재(200)는 광원(100)과 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 제1 광학 부재(200)는 제2 광학 부재(300)와 적층 구조로 배치될 수 있다. 즉, 제1 광학 부재(200)의 일면과 제2 광학 부재(300)의 일면이 맞닿은 형태로 하우징(10) 내에 배치될 수 있다. 따라서, 광원(100)에서 출력된 광은 제1 광학 부재(200)를 통과하면서 산란되고, 산란된 광은 제2 광학 부재(300)를 통과하면서 제1 액체와 제2 액체가 이루는 계면에 따라 굴절되어 출력된다. 여기서, 제1 광학 부재(200)와 광원(100) 사이의 이격 간격은 광원(100)의 특성, 제1 광학 부재(200)에 포함된 마이크로 렌즈의 피치 등 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성을 고려하야 통상의 기술자에 의해 설정될 수 있다.

다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 광학 부재(200)는 광원(100)과 제2 광학 부재(300) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 광학 부재(200)는 광원(100)과 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 제1 광학 부재(200)는 제2 광학 부재(300)로부터 일정 간격으로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 즉, 광원(100), 제1 광학 부재(200) 및 제2 광학 부재(300)가 모두 이격된 상태로 하우징(10) 내에 배치될 수 있다. 따라서, 광원(100)에서 출력된 광은 제1 광학 부재(200)를 통과하면서 산란되고, 산란된 광은 제2 광학 부재(300)를 통과하면서 제1 액체와 제2 액체가 이루는 계면에 따라 굴절되어 출력된다. 여기서, 제1 광학 부재(200)와 광원(100) 사이의 이격 간격 및 제1 광학 부재(200)와 제2 광학 부재(300) 사이의 이격 간격은 광원(100)의 특성, 제1 광학 부재(200)에 포함된 마이크로 렌즈의 피치 등 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성을 고려하야 통상의 기술자에 의해 설정될 수 있다.

다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 광학 부재(300)는 광원(100)과 제1 광학 부재(200) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제2 광학 부재(300)는 광원(100)과 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 제2 광학 부재(300)는 제1 광학 부재(200)와 적층 구조로 배치될 수 있다. 즉, 제2 광학 부재(300)의 일면과 제1 광학 부재(200)의 일면이 맞닿은 형태로 하우징(10) 내에 배치될 수 있다. 따라서, 광원(100)에서 출력된 광은 제2 광학 부재(300)를 통과하면서 제1 액체와 제2 액체가 이루는 계면에 따라 굴절되고, 굴절된 광은 제1 광학 부재(200)를 통과하면서 산란되어 출력된다. 여기서, 제2 광학 부재(300)와 광원(100) 사이의 이격 간격은 광원(100)의 특성, 제1 광학 부재(200)에 포함된 마이크로 렌즈의 피치 등 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성을 고려하야 통상의 기술자에 의해 설정될 수 있다.

다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 광학 부재(300)는 광원(100)과 제1 광학 부재(200) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 제2 광학 부재(300)는 광원(100)과 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 제2 광학 부재(300)는 제1 광학 부재(200)로부터 일정 간격으로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 즉, 광원(100), 제1 광학 부재(200) 및 제2 광학 부재(300)가 모두 이격된 상태로 하우징(10) 내에 배치될 수 있다. 따라서, 광원(100)에서 출력된 광은 제2 광학 부재(300)를 통과하면서 제1 액체와 제2 액체가 이루는 계면에 따라 굴절되고, 굴절된 광은 제1 광학 부재(200)를 통과하면서 산란되어 출력된다. 여기서, 제1 광학 부재(200)와 광원(100) 사이의 이격 간격 및 제1 광학 부재(200)와 제2 광학 부재(300) 사이의 이격 간격은 광원(100)의 특성, 제1 광학 부재(200)에 포함된 마이크로 렌즈의 피치 등 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성을 고려하야 통상의 기술자에 의해 설정될 수 있다.

이하에서는 도 5 내지 도 13을 통해 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈에 포함된 광원, 제1 광학 부재 및 제2 광학 부재를 구체적으로 살펴보도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광원을 나타낸 도면이다.

광원(100)은 복수의 발광 소자가 일정한 간격과 패턴으로 배치된 형태일 수 있으며, 복수의 발광 소자가 어레이 된 칩(chip)의 형태로 구현될 수 있다. 어레이 칩의 형태로 구현된 광원(100)은 기판의 일면에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 광원(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 홀수열(행)에 배치된 발광 소자와 짝수열(행)에 배치된 발광 소자가 일정 간격으로 어긋나게 배열된 어레이 패턴으로 구현될 수 있다. 즉, 어레이 패턴을 좌표로 표시하면, (1,1) (1,3),??, (2,2), (2,3), ??, (3,1), (3.3), ?? 의 좌표 위치에 발광 소자가 배치될 수 있다. 도 5에 도시된 어레이 패턴은 일 실시예로, 카메라 모듈의 용도나 구조 등을 고려하여 다양한 어레이 패턴으로 구현될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 광학 부재를 나타낸 도면이다.

도 6의 (a)는 제1 광학 부재의 평면도(top view)이고, 도 6의 (b)는 제1 광학 부재의 측면도(side view)이다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 제1 광학 부재(200)는 광원이 출력한 빛을 산란시키거나 제2 광학 부재가 굴절시킨 빛을 산란시키는 역할을 한다. 제2 광학 부재는 광학 디퓨저(optical diffuser)로 구현될 수 있다.

제1 광학 부재(200)는 빛을 산란시키는 확산제가 빛을 투과시킬 수 있는 투명 재질의 소재와 혼합된 구성일 수 있다. 즉, 제1 광학 부재(200)에 포함된 확산제가 입사되는 빛을 산란시켜 핫스팟(hot spot)을 제거한다. 이때, 투명 재질의 소재는 폴리카보네이트(polycarbonate)일 수 있다.

제1 광학 부재(200)는 빛이 입사되는 제1면과 산란된 빛을 출력하는 제2면을 포함하는 플레이트 형태로 구현될 수 있다. 제1 광학 부재(200)는 제1면 및 제2면이 모두 평면으로 구현되거나, 도 6의 (b)에서와 같이, 제1면 및 제2면 중 적어도 하나가 소정의 곡률을 가지는 구면으로 구현될 수 있다.

한편, 제1 광학 부재(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 빛이 입사되는 제1면에 일정한 피치에 따라 배치 복수의 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 마이크로 렌즈를 투과하는 빛은 배광 형태를 변화시켜 핫스팟을 더 효율적으로 제거할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로 렌즈의 도 6에서와 같이, 일정한 피치의 매트릭스 형태로 제1 광학 부재(200)의 제1면에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 마이크로 렌즈는 광원에 포함된 발광 소자의 어레이 패턴에 대응하여 일정한 피치로 제1 광학 부재(200)의 제1면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자의 어레이 패턴과 동일하게 마이크로 렌즈가 배치되거나, 일정 개수의 발광 소자마다 1개의 마이크로 렌즈가 대응하도록 제1 광학 부재(200)의 제1면에 배치될 수 있다. 마이크로 렌즈의 배열은 광원의 구조 등을 고려하여 당업자에 의해 설계 변경이 가능하다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 광학 부재와 배럴을 나타낸 도면이다.

도 7의 (a)는 배럴에 수용된 제1 광학 부재의 평면도(top view)이고, 도 7의 (b)는 배럴에 수용된 제1 광학 부재의 측면도(side view)이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 광학 부재(200)는 배럴(barrel, 201)과 결합될 수 있다. 배럴(201)은 제1 광학 부재를 측면을 감싸는 형태로 형성되며, 제1 광학 부재(200)의 제1면과 제2면에 대응하는 면에는 개구가 형성된다. 따라서, 배럴(201)의 개구를 통해 빛이 입력 및 출력될 수 있다. 배럴(201)은 도 1에 도시된 하우징과 결합될 수 있는 구조로 형성된다. 도 7에서는 배럴(201)이 제1 광학 부재(200)의 외곽에 배치된 마이크로 렌즈를 감싸는 형태로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않으며, 마이크로 렌즈를 감싸지 않는 형태로 구현될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 광학 부재의 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 광학 부재는 배럴에 수용된 형태로 구현될 수 있다. 각 구성의 배치를 구체적으로 살펴보면, 제1 광학 부재의 두께(LT)는 배럴의 두께(BT)보다 작게 형성된다. 이때, 제1 광학 부재는 배럴의 상단면과 하단면으로부터 일정한 거리(LBG)만큼 간격을 두고 배치할 수 있다. 이 경우, 배럴로 인해 내부에 수용된 제1 광학 부재의 표면에 긁힘 등 손상이 가해지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

배럴의 하단면 개구의 직경(LDO)은 상단면 개구의 직경(LUO)보다 크게 형성된다. 따라서, 배럴의 하단 두께(BBT)는 배럴의 상단 두께(BTT)보다 두꺼울 수 있다.

제1 광학 부재는 제1면에 배치된 복수의 마이크로 렌즈는 일정한 곡률(LS2R(x,y)), 일정한 코닉 상수(Conic constant, LS2K), 그리고 일정한 피치(LS2P)에 따라 형성될 수 있다. 그리고, 제1 광학 부재는 일정한 곡률(LS1R)에 따라 제2면이 구면으로 형성될 수 있다. 이때, 제1 광학 부재의 제2면의 곡률은 마이크로 렌즈의 곡률보다 크게 형성될 수 있다.

광원은 제1 광학 부재로부터 이격되어 배치되어(제1 광학 부재의 1면으로부터 FBL만큼, 제2면으로부터 TTL만큼 이격되어 배치), 특정한 아포디제이션(apodization, APO(x,y))으로 빛을 출력하고, 제1 광학 부재는 특정한 FOI(Field of Illumination, FOI(x,y))로 빛을 출력할 수 있다. 이때, 제1 광학 부재가 빛을 산란시킴에 따라, FOI의 각도가 아포디제이션의 각도보다 크게 형성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제2 광학 부재를 나타낸 도면이다.

도 9의 (a)는 제2 광학 부재의 일 실시예에 대한 탑뷰(top view)이고, 도 9의 (b)는 제2 광학 부재의 일 실시예에 대한 단면도(cross-sectional view)이다.

도 9을 참조하면, 제2 광학 부재(300)는 서로 다른 두 액체, 제1 플레이트(301) 및 전극을 포함할 수 있다. 제2 광학 부재(300)에 포함되는 두 액체(302, 303)는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있다. 제1 플레이트(301)는 전도성 액체 및 비전도성 액체가 배치되는 캐비티(cavity, 305)를 포함할 수 있다. 캐비티(305)의 측벽면은 경사면을 포함할 수 있다. 전극은 제1 플레이트(301)에 배치될 수 있으며, 제1 플레이트(301)의 상부 또는 제1 플레이트(301)의 하부에 배치될 수 있다. 제2 광학 부재(300)는 전극 상부(하부)에 배치될 수 있는 제2 플레이트(306)를 더 포함할 수 있다. 또한 액체 렌즈는 전극 하부(상부)에 배치될 수 있는 제3 플레이트(307)를 더 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 광학 부재(300)의 일 실시예는 서로 다른 두 액체(302, 303)가 형성하는 계면(304)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 광학 부재(300)에 전압을 공급하는 적어도 하나의 기판(311, 312)을 포함할 수 있다. 여기서, 기판(311, 312)은 각각 공통 전극 연결 기판(44)과 개별 전극 연결 기판(41)을 의미할 수 있다. 제2 광학 부재(300)의 모서리 또는 코너부는 제2 광학 부재(300)의 중심부보다 두께가 얇을 수 있다. 제2 플레이트 또는 제3 플레이트의 코너는 일부가 도피되어 제1 플레이트에 배치되는 전극의 일부가 노출될 수 있다.

제2 광학 부재(300)는 서로 다른 두 액체, 예를 들면 전도성 액체(303) 및 비전도성 액체(302)를 포함하고, 두 액체가 형성하는 계면(304)의 곡률, 형상은 제2 광학 부재(300)에 공급되는 구동 전압에 의해 조정될 수 있다. 제2 광학 부재(300)에 공급되는 구동 전압은 제1기판(312) 및 제2기판(311)을 통해 전달될 수 있다. 제1기판(312)은 구별되는 4개의 개별 구동 전압을 전달할 수 있고, 제2기판(311)은 하나의 공통 전압을 전달할 수 있다. 공통 전압은 DC 전압 또는 AC 전압을 포함할 수 있으며, 공통 전압이 펄스 형태로 인가되는 경우 펄스의 폭 또는 duty cycle은 일정할 수 있다. 제2기판(311)과 제1기판(312)을 통해 공급되는 전압은 제2 광학 부재(300)의 각 모서리에 노출되는 복수의 전극(308, 309)에 인가될 수 있다. 전극과 기판 사이에는 전도성 에폭시가 배치될 수 있으며, 전극과 기판은 전도성 에폭시를 통해 결합 및 통전될 수 있다.

또한, 제2 광학 부재(300)는 투명한 재질을 포함하는 제3플레이트(307) 및 제2플레이트(306) 사이에 위치하며 기 설정된 경사면을 가지는 개구영역을 포함하는 제1플레이트(301)를 포함할 수 있다.

제2플레이트(306)는 제1폭(D1)을 가지는 사각형 형상을 가질 수 있다. 제2플레이트(306)는 제1플레이트(301)와 에지(edge) 주변의 접합 영역에서 맞닿아 접착이 되고, 제1플레이트(301)는 경사면을 가지며 넓은 개구 영역(321)의 직경(D3)보다 큰 주변 영역(320)의 직경(D2)을 포함할 수 있다. 주변 영역(320)은 제1 플레이트(301)의 상면 및 액체와 상하 방향 또는 광축과 평행한 방향상에서 오버랩 되는 영역일 수 있다. 제1플레이트(301)의 상부에 배치된 제1전극(308) 일부가 노출되어 제1플레이트(301)에 형성되는 전극 패턴의 일부가 전도성 액체에 노출될 수 있다. 실시예에 따라, 제2플레이트(306)는 제1플레이트(301)의 넓은 개구 영역의 직경(D3)보다 큰 직경(D2)을 가질 수 있다.

또한, 제2 광학 부재(300)는 제3플레이트(307), 제2플레이트(306) 및 제1플레이트(301)의 개구영역에 의해 결정되는 캐비티(305)를 포함할 수 있다. 여기서, 캐비티(305)는 서로 다른 성질(예, 전도성 액체 및 비전도성 액체)의 두 액체(302, 303)가 충진될 수 있으며, 서로 다른 성질의 두 액체(302, 303) 사이에는 계면(304)이 형성될 수 있다.

또한, 제2 광학 부재(300)에 포함되는 두 액체(302, 303) 중 적어도 하나는 전도성을 가지며, 제2 광학 부재(300)는 제1플레이트(301) 상부 및 하부에 배치되는 두 전극(308, 309) 및 전도성을 가지는 액체가 맞닿을 수 있는 경사면에 배치되는 절연층(310)을 더 포함할 수 있다. 절연층(310)은 제1 플레이트(301)의 내측 경사면과 상기 액체(302, 303) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 절연층(310)은 두 전극(308, 31309) 중 하나의 전극(예, 제2전극(309))을 덮고, 다른 하나의 전극(예, 제1전극(308))의 일부를 노출시켜 전도성 액체(예, 303)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다. 여기서, 제1전극(308)은 적어도 하나 이상의 전극섹터를 포함하고, 제2전극(309)은 둘 이상의 전극섹터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2전극(31309)은 광축을 중심으로 시계방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함할 수 있다.

제2 광학 부재(300)에 포함된 두 전극(308, 309)에 구동 전압을 전달하기 위한 하나 또는 두개 이상의 기판(311, 312)이 연결될 수 있다. 구동 전압에 대응하여 제2 광학 부재(300) 내 형성되는 계면(304)의 굴곡, 경사도 등이 변하면서 제2 광학 부재(300)의 초점 거리가 조정될 수 있다.

한편, 제1플레이트(301)는 개구영역을 포함하며, 제1 플레이트(301)의 내측 경사면에 의해 넓은 개구 영역과 좁은 개구 영역을 포함할 수 있다. 넓은 개구 영역의 직경(D3)은 액체 렌즈에 요구되는 화각(FOV) 또는 액체 렌즈가 카메라 장치에서 가지는 역할에 따라 달라질 수 있다. 개구 영역은 원형의 단면을 가지는 홀(hole)의 형상일 수 있으며, 개구 영역의 경사면은 55~65도의 범위의 경사도를 가질 수 있다. 두 액체가 형성한 계면(304)은 구동 전압에 의해 개구 영역의 경사면을 따라 움직일 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제2 광학 부재의 광 굴절 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제2액체의 상부에는 제1액체가 위치하며, 두 액체는 서로 성질 및 굴절률이 상이하다. 이에 따라 두 액체는 계면을 형성할 수 있다. 계면은, 전극에 인가된 전압에 의해 캐비티의 내벽을 따라 이동할 수 있다. 그 결과, 제2 광학 부재는 도 10의 (a)에서와 같이 전극에 전압을 인가하지 않은 초기상태에서 마이너스(-) 디옵터를 가진다. 그리고, 도 10의 (b)에서와 같이, 전극에 전압이 인가됨에 따라 플러스(+) 디옵터를 가지게 될 수 있다. 즉, 계면은 초기상태에서 하부로 곡률진 형태이며, 제2 광학 부재는 도 10의 (a)에서와 같이 오목렌즈의 기능을 할 수 있다. 전극에 전압이 인가됨에 따라 계면은 점점 상부로 곡률지게 되어, 제2 광학 부재는 도 10의 (b)에서와 같이 볼록렌즈의 기능을 할 수 있다. 또, 초기상태에서 아래로 볼록한 계면의 곡률반경은 전극에 최대 전압을 인가한 상태에서의 위로 볼록한 계면의 곡률반경보다 클 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 제2 광학 부재의 계면이 볼록한 경우 광 출력을 설명하기 위한 도면이다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 제2 광학 부재의 계면이 오목한 경우 광 출력을 설명하기 위한 도면이다.

도 11에서와 같이, 제2 광학 부재(300)의 계면이 빛의 입력면을 기준으로 볼록한 형태를 띄는 경우, 빛을 퍼트리게 된다. 즉, 광축을 기준으로 광원(100)에서 출력되는 빛의 각도보다 큰 각도로 빛을 굴절시켜 피사체에 출력할 수 있다.

반대로, 도 12에서와 같이, 제2 광학 부재(300)의 계면이 빛의 입력면을 기준으로 오목한 형태를 띄는 경우, 빛을 모으게 된다. 즉, 광축을 기준으로 광원(100)에서 출력되는 빛의 각도보다 작은 각도로 빛을 굴절시켜 파사체에 출력할 수 있다.

도 11에서와 같이, 광원(100)에서 출력되는 빛의 각도보다 큰 각도로 빛을 굴절시켜 출력하는 경우, 광면적이 넓어지는 장점이 있다. 따라서, ToF 카메라가 더 많은 피사체에 대한 깊이 정보를 획득할 수 있다. 다만, 빛의 세기가 상대적으로 약해져 도달 거리가 짧아지므로 먼 거리에 위치한 피사체에 대한 깊이 정보 획득에는 불리할 수 있다.

반대로, 도 12에서와 같이, 광원(100)에서 출력되는 빛의 각도보다 작은 각도로 빛을 굴절시켜 출력하는 경우, 빛의 세기가 상대적으로 강해져 빛의 도달 거리가 늘어나는 장점이 있다. 따라서, ToF 카메라는 먼 거리에 위치한 피사체에 대해도서 정확한 깊이 정보를 획득할 수 있다. 다만, 광면적이 상대적으로 좁아지므로 깊이 정보 획득량에서는 불리할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 피사체와의 거리에 따라 제1 액체와 제2 액체 사이의 계면이 변화시킴으로써 깊이 정보 획득을 최적화 할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 제2 광학부재가 복수인 경우를 설명하기 위한 도면이다.

도 13의 (a)는 제2 광학 부재가 2개인 경우 광 경로를 나타내고, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)의 조도 평면을 나타낸다. 도 13의 (c)는 제2 광학 부재가 1개인 경우 광 경로를 나타내고, 도 13의 (d)는 도 13의 (c)의 조도 평면을 나타낸다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 제2 광학 부재(300)를 2개 이상 포함할 수 있다. 즉, 도 13의 (a)에서와 같이, 카메라 모듈이 2개의 제2 광학 부재(300)로 구성된 경우, 마이크로 렌즈가 배치된 제1 광학 부재(200)의 제1면을 통과한 빛이 확산제에 의해 산란된 후 출력된다. 그리고, 제1면을 기준으로 계면이 볼록한 형태를 띄는 첫번째 제2 광학 부재(300)를 통과하면서 1차적으로 빛이 퍼진 후, 제1면을 기준으로 계면이 볼록한 형태를 띄는 두번째 제2 광학 부재(300)를 통과하면서 2차적으로 빛이 퍼지게 된다.

제2 광학 부재(300)가 2개로 구성된 도 13의 (a) 및 (b), 제2 광학 부재(300)가 1개로 구성된 도 13의 (c) 및 (d)를 비교하여 보면, 2개의 제2 광학 부재(300)로 카메라 모듈을 구성하는 경우 1개의 제2 광학 부재(300)로 카메라 모듈을 구성하는 경우보다 광이 조사되는 면적이 줄어들고 있는 대신 빛이 집중되는 정도가 높아짐을 알 수 있다. 따라서, 카메라 모듈로 촬영하고자 하는 피사체의 거리를 고려하여 제2 광학 부재(300)의 개수를 설정함으로써 높은 화질의 깊이 정보를 획득할 수 있게 된다.

이하에서는 도 14 및 도 15를 통해 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 컨트롤러 구성을 살펴보도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU)와 메모리(Memory)를 포함하여 구현될 수 있다.

우선, 컨트롤러는 온도 변화에 기초하여 광원에 입력되는 전압의 크기를 제어하는 이득 제어 모듈(410)을 포함할 수 있다. 이득 제어 모듈(410)은 제2 광학 부재에 인가되는 전압의 크기를 제어할 수 있으며, 이를 통해, 제1 액체 및 제2 액체가 이루는 계면의 변화를 제어할 수 있다. 이때, 컨트롤러는 피사체와의 거리 정보에 기초하여 제2 광학 부재에 인가되는 전압의 크기를 제어할 수 있다.

그리고, 컨트롤러는 광원의 소비 전력에 기초하여 광원에 입력되는 전압의 차단 여부를 제어하는 세이프 모듈(420)을 포함할 수 있다. 세이프 모듈(420)은 광원에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. ToF 카메라의 경우, IR광을 피사체에 출력하고 반사되어 돌아온 빛을 수신하여 거리 정보를 획득하는데, 이때 IR광의 강도에 따라 피사체에 피해가 발생할 수 있다. 특히, 피사체가 사람인 경우 눈이나 피부에 높은 강도의 IR광이 조사될 경우 실명되거나 화상을 입을 위험이 있다. 따라서, 컨트롤러는 광원이 소비하는 전력의 크기에 기초하여 위험 수준의 강도가 발생함을 예측하여 전압의 인가 여부를 제어할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 이득 제어 모듈을 설명하기 위한 도면이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 이득 제어 모듈(410)은 전원(411), 제1 저항(412), 제2 저항(413), 제3 저항(414), 제4 저항(415) 및 변환기(416)는 포함할 수 있다.

전원(411)은 직류 전압을 공급한다. 전원(411)은 +3.3[V] 크기의 전압을 공급할 수 있으며, 공급되는 전압의 크기는 카메라 모듈에 따라 다르게 설정될 수 있다.

제1 저항(412)은 카메라 모듈의 온도 변화에 따라 저항값이 변하는 소자이며, NTC 저항 소자로 구현될 수 있다. 구체적으로, 제1 저항(412)은 카메라 모듈의 수광부의 온도 변화에 따라 저항값이 변할 수 있다. 구체적으로, 카메라 모듈은 광원, 제1 광학 부재 및 제2 광학 부재를 통해 출력된 빛이 피사체에 반사되어 돌아오면, 수광부를 통해 반사된 빛을 입력받게 된다. 이때, 카메라 모듈과 피사체간 거리가 짧을수록 돌아오는 빛의 세기가 강하므로 빛을 입력받는 수광부의 온도가 올라가게 된다. 따라서, 제1 저항(412)은 이러한 온도 변화에 따라 저항값이 변할 수 있다.

제2 저항(413)은 제1 저항(412)의 저항값에 기초하여 전원(411)이 공급하는 직류 전압을 분배하는 역할을 한다. 제2 저항(413)값은 고정된 값으로서 기 설정된다.

제3 저항(414)은 제1 저항(412)과 제2 저항(413)에 기초하여 분배된 전압을 변환기(416)에 공급하는데 이용될 수 있다. 제4 저항(415)은 변환기(416)가 광원 및 제2 광학 부재에 전압을 인가하는데 이용될 수 있다.

변환기(416)는 분배된 전압에 기초하여 광원 및 제2 광학 부재에 공급하는 전압의 크기를 제어한다. 변환기(416)는 DC/DC 컨버터로 구현될 수 있으며, 기 설정된 비율 관계에 따라 제2 광학 부재에 공급하는 전압의 크기를 제어한다. 예를 들어, 입력되는 전압과 출력되는 전압의 비율이 3:2로 설정되어 있다고 가정한다. 이때, 입력된 전압의 크기가 1.5[V]인 경우 기 설정된 3:2 비율에 따라 1[V] 크기의 전압을 광원 및 제2 광학 부재로 전달한다.

도 14를 참조하여 이득 제어 모듈(410)의 회로도를 살펴보면, 전원(411)의 제1단은 접지된다. 제1 저항(412)은 제1단은 접지된다. 제2 저항(413)의 제1단은 전원(411)의 제2단에 연결되고, 제2 저항(413)의 제2단은 제1 저항(412)의 제2단에 연결된다. 제3 저항(414)의 제1단은 제1 저항(412)의 제2단 및 제2 저항(413)의 제2단에 연결된다. 제4 저항(415)의 제1단은 제3 저항(414)의 제2단과 연결된다. 변환기(416)의 제1단은 제3 저항(414)의 제2단과 제4 저항(415)의 제1단에 연결된다. 변환기(416)의 제2단은 제4 저항(415)의 제2단에 연결되며, 노드 a와 노드 b를 거쳐 광원 및 제2 광학 부재와 연결될 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 세이프 모듈을 설명하기 위한 도면이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 세이프 모듈(420)은, 검출부(421), 샘플링부(422), 제어부(423) 및 스위칭부(424)를 포함할 수 있다.

우선, 검출부(421)는 광원 및 제2 광학 부재에 인가되는 전력을 검출한다. 구체적으로, 검출부(421)는 노드 a와 노드 b 사이에 배치된 저항을 통해 광원 및 제2 광학 부재에 인가되는 전력을 검출할 수 있다.

다음으로, 샘플링부(422)는 검출된 전력을 샘플링한다. 구체적으로, 아날로그 형태로 검출된 전력 정보를 디지털 정보로 샘플링한다.

다음으로, 제어부(423)는 샘플링된 전압과 임계값에 기초하여 스위칭 제어 신호를 생성한다. 이때, 임계값은 레이저 분류 규칙(LASER Classification)의 Class I 기준에 따라 0.05 [mW]로 설정될 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈의 외내부 오류로 인하여 광원의 소비 전력이 급격히 상승하여 임계값을 초과하면, 제어부(413)는 스위치를 오프(off) 시키는 스위칭 제어 신호를 생성할 수 있다.

다음으로, 스위칭부(424)는 스위칭 제어 신호에 따라 스위칭을 수행한다.

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 : 광원
200 : 제1 광학 부재
300 : 제2 광학 부재

Claims

기판,
상기 기판의 상단에 배치되어 광을 출력하는 광원,
상기 광이 입력되면 상기 광을 산란시켜 출력하는 제1 광학 부재, 그리고
제1 액체 및 상기 제1 액체와 굴절률이 상이한 제2 액체를 포함하고, 인가되는 전압에 따라 상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 이루는 계면이 변하며, 산란된 상기 광이 입력되면 산란된 상기 광을 상기 계면에 따라 굴절시켜 출력하는 제2 광학 부재를 포함하며,
상기 제2 광학 부재는, 상기 제1 액체 및 상기 제2 액체를 수용하는 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티는, 산란된 상기 광을 입력받는 제1 개구, 및 굴절된 상기 광을 출력하는 제2 개구를 포함하고,
상기 제1 개구의 폭은 상기 제2 개구의 폭보다 좁으며,
상기 제2 광학 부재는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상에 배치되는 전극; 상기 전극의 상부 또는 하부에 각각 배치되는 제2 플레이트 및 제3 플레이트; 및 주변 영역;을 포함하며,
상기 주변 영역은 상기 제1 플레이트의 상면과 상기 제2 액체가 상기 광의 출력 방향과 평행한 방향 상에서 중첩되는 영역이고,
상기 주변 영역의 폭은 상기 제2 개구의 폭보다 큰 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 광학 부재는,
상기 광원과 상기 제2 광학 부재 사이에 배치되되, 상기 광원으로부터 이격되어 배치되고 상기 제2 광학 부재와 적층 구조로 배치되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2 광학 부재는,
상기 광원과 상기 제1 광학 부재 사이에 배치되되, 상기 광원으로부터 이격되어 배치되고 상기 제1 광학 부재와 적층 구조로 배치되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 광원은,
수직 공진 레이저 다이오드(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)를 포함하는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 광학 부재는,
상기 광을 입력받는 제1면 및 산란된 상기 광을 출력하는 제2면을 포함하는 플레이트 형태로 구현되며,
상기 제1면에는 복수의 마이크로 렌즈가 일정한 피치에 따라 배치되는 카메라 모듈.
제5항에 있어서,
상기 제1 광학 부재의 제2면은, 평면 또는 일정한 곡률의 구면으로 구현되는 카메라 모듈.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 액체는 전도성 액체를 포함하고,
상기 제2 액체는 비전도성 액체를 포함하는 카메라 모듈.
제9항에 있어서,
상기 제1 액체는 상기 캐비티의 제1 개구 측에 배치되고,
상기 제2 액체는 상기 제1 액체와 상기 제2 개구 사이에 배치되는 카메라 모듈.
제1항에 있어서,
상기 광원 및 제2 광학 부재에 인가되는 전압의 크기를 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 카메라 모듈.
제11항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
카메라 모듈의 온도 변화에 기초하여 상기 광원에 입력되는 전압의 크기를 제어하는 이득 제어 모듈, 그리고
상기 광원의 출력 전력에 기초하여 상기 광원에 입력되는 전압의 차단 여부를 제어하는 세이프 모듈을 포함하는 카메라 모듈.
제12항에 있어서,
상기 이득 제어 모듈은,
직류 전압을 공급하는 전원,
피사체를 통해 반사되어 돌아오는 상기 광을 수광하는 수광부의 온도 변화에 따라 저항값이 변하는 제1 저항,
상기 전원이 공급하는 직류 전압을 상기 제1 저항의 저항값에 기초하여 분배하는 제2 저항, 그리고
기 설정된 변환 비율에 따라 분배된 상기 직류 전압의 크기를 변환하여 출력하는 변환기를 포함하는 카메라 모듈.
제12항에 있어서,
상기 세이프 모듈은,
상기 광원 및 제2 광학 부재의 소비 전력을 검출하는 검출부,
검출된 상기 소비 전력을 샘플링하는 샘플링부,
샘플링된 상기 전압과 기 설정된 임계값에 기초하여 스위칭 제어 신호를 생성하는 제어부, 그리고
상기 스위칭 제어 신호에 따라 스위칭을 수행하는 스위칭부를 포함하는 카메라 모듈.