KR20180081876A - 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학기기 - Google Patents

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KR20180081876A
KR20180081876A KR1020170002726A KR20170002726A KR20180081876A KR 20180081876 A KR20180081876 A KR 20180081876A KR 1020170002726 A KR1020170002726 A KR 1020170002726A KR 20170002726 A KR20170002726 A KR 20170002726A KR 20180081876 A KR20180081876 A KR 20180081876A
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이규태
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈는, 내부에 경사면을 포함하는 제1 플레이트, 상기 경사면에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체, 상기 경사면에 배치되는 제1 전극, 상기 제1 플레이트의 상부에 배치되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극의 상부에 배치되는 블랙 절연층을 포함하고, 상기 전도성 액체 및 비전도성 액체가 이루는 계면이 상기 경사면에 배치된 상기 블랙 절연층을 따라 움직일 수 있다.

Description

액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학기기{Liquid Lens, Camera Module, And Optical Device}
본 발명은 초점 거리(Focal Length/Distance)가 변하는 렌즈에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학기기에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 오토포커싱(Auto-Focusing, AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등)을 가지는 광학 기기를 원하고 있다. 이러한 촬영 기능은 여러 개의 렌즈를 조합해서 직접 렌즈를 움직이는 방법을 통해 구현될 수 있으나, 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 기기의 크기가 커질 수 있다.
오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 렌즈 홀더에 고정되어 광축이 정렬된 여러 개의 렌즈 모듈이, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행되고, 렌즈 모듈을 구동시키기 위해 별도의 렌즈 구동 장치가 사용된다. 그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 이를 보호하기 위해서 카메라 모듈과 별도로 커버 글라스를 추가하여야 하는바 전체 두께가 두꺼워 진다.
따라서, 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명은 렌즈 특성을 저하시키는 고스트(ghost) 또는 플레어(flare) 현상을 방지할 수 있는 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학 기기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈는, 내부에 경사면을 포함하는 제1 플레이트; 상기 경사면에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체; 상기 경사면에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트의 상부에 배치되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극의 상부에 배치되는 블랙 절연층;을 포함하고, 상기 전도성 액체 및 비전도성 액체가 이루는 계면이 상기 경사면에 배치된 상기 블랙 절연층을 따라 움직일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 블랙 절연층은, 상기 비전도성 액체 하부의 개구면과 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 블랙 절연층은, 상기 계면을 제어하기 위한 전기 신호를 전달하는 상기 제1전극 또는 제2전극과 접촉하여 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제3 플레이트와 상기 비전도성 액체 사이에 배치되는 투명 절연층을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 투명 절연층과 상기 블랙절연층의 두께는 서로 같을 수 있다.
실시예에 따라, 상기 블랙 절연층은, 상기 제1 플레이트의 하부 또는 상부를 따라 연장되어 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 블랙 절연층은, 흑연 코팅 또는 소마 필름 또는 블랙레진을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 렌즈는, 기 설정된 경사면을 가지는 개구영역을 포함하는 제1 플레이트; 상기 경사면에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체; 상기 경사면에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트의 상부에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트; 상기 제2 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 상기 제1 전극의 상부에 배치되는 절연층; 및 상기 절연층 상부에 배치되는 반사방지층을 포함하고, 상기 반사방지층은, 상기 경사면을 따라 상기 전도성 액체와 비전도성 액체가 이루는 계면이 형성되는 위치에 배치되어 상기 경사면에 의한 반사를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 상기 액체 렌즈; 상기 액체 렌즈를 통해 전달되는 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 통해 전달되어 상기 계면을 제어하기 위한 전기 신호를 생성하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학 기기에 의하면, 액체 렌즈의 FOV(Field Of View)에 영향을 주지 않으면서 서로 다른 성질을 갖는 액체들 사이의 계면과 개구 영역의 경사면에서의 광 반사에 의한 고스트 및 플레어 현상을 방지할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 예를 설명한다.
도 2는 카메라 모듈에 포함된 렌즈 어셈블리의 예를 설명한다.
도 3은 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 렌즈를 설명한다.
도 4는 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리에서 발생할 수 있는 현상에 대해 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
본 명세서에서 동일한 부재 번호를 갖는 것으로 표시된 구성들은 서로 동일한 구조, 기능 및 재질을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(10)의 예를 설명한다.
도 1을 참조하면, 카메라 모듈(10)는 액체 렌즈 및 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22), 제어회로(24), 및 이미지센서(26)를 포함할 수 있다.
상기 액체렌즈는 공통 전극과 복수의 개별 전극 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되며, 상기 제어회로는 액체 렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 신호를 전달하며, 상기 이미지센서는 렌즈 어셈블리(22)에 정렬되며 렌즈 어셈블리(22)를 통해 전달되는 광을 전기신호로 변환한다.
카메라 모듈(10)는 하나의 인쇄회로기판(PCB) 상에 배치된 복수의 회로(24, 26)와 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22)를 포함할 수 있으나, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 발명의 범위를 한정하지 않는다. 제어 회로(24)의 구성은 광학 기기에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(22)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄이기 위해, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 모듈의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
도 2는 카메라 모듈(10)에 포함된 렌즈 어셈블리(22)의 예를 설명한다.
도 2를 참조하면, 렌즈 어셈블리(22)는 제1 렌즈부(100), 제2 렌즈부(200), 액체 렌즈부(300), 홀더(400) 및 연결부(500)를 포함할 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체 렌즈부(300)가 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체 렌즈부(300)가 제1 렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있으며, 제2렌즈부(200)가 생략될수도 있다.
제1 렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리(22)의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리(22)의 외부로부터 광이 입사하는 구성이다. 제1 렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
제1 렌즈부(100) 및 제2 렌즈부(200)는 홀더(400)에 장착될 수 있다. 이때, 홀더(400)에는 관통공이 형성되고, 관통공에 제1 렌즈부(100) 및 제2 렌즈부(200)가 배치될 수 있다. 또한, 홀더(400)에 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200)가 배치되는 사이 공간에는 액체 렌즈부(300)가 삽입될 수 있다.
한편, 제1 렌즈부(100)는 노출렌즈(110)를 포함할 수 있다. 또한, 노출렌즈(110)는 홀더(400) 외부로 돌출될 수 있다. 노출렌즈(110)의 경우 외부에 노출됨으로 인해 렌즈표면이 손상될 수 있다. 만약 렌즈표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 노출렌즈(110)의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈(100)가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
제2 렌즈부(200)는 제1 렌즈부(100) 및 액체 렌즈부(300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1 렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체렌즈부(300)를 통과하여 제2 렌즈부(200)로 입사할 수 있다. 제2 렌즈부(200)는 제1 렌즈부(100)와 이격되어 홀더(400)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.
한편, 제2 렌즈부(200)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
액체 렌즈부(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200) 사이에 배치되고, 홀더(400)의 삽입구(410)에 삽입될 수 있다. 액체 렌즈부(300) 역시, 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200)와 마찬가지로 중심축(PL)을 기준으로 정렬될 수 있다.
액체 렌즈부(300)에는 렌즈영역(310)이 포함될 수 있다. 렌즈영역(310)은 제1 렌즈부(100)를 통과한 광이 투과하는 부위이고, 적어도 일부에 액체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈영역(310)에는 두 가지 종류 즉, 도전성 액체와 비도전성 액체가 함께 포함될 수 있고, 도전성 액체와 비도전성 액체는 서로 섞이지 않고 경계면을 이룰 수 있다. 연결부(500)을 통해 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형되어 액체 렌즈부(300)의 곡률 및/또는 초점거리가 변경될 수 있다. 이러한 경계면의 변형, 곡률변경이 제어되면, 액체 렌즈부(300)와 이를 포함하는 렌즈 어셈블리(22) 및 카메라 모듈(10)은 광학 줌 기능, 오토포커싱(Auto-Focusing; AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등을 수행할 수 있다.
도3은 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 렌즈를 설명한다. 구체적으로, (a)는 렌즈 어셈블리(22, 도2 참조)에 포함된 액체 렌즈(28)를 설명하고, (b)는 액체 렌즈(28)의 등가회로를 설명한다.
먼저 (a)를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈(28)는 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치된 개별 전극(L1, L2, L3, L4)을 통해서 구동 전압을 인가 받을 수 있다. 개별 전극(L1, L2, L3, L4)을 통해서 구동 전압이 인가되면 렌즈영역(310)에 배치된 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형될 수 있다. 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면의 변형의 정도 및 형태는 AF 기능 또는 OIS 기능을 구현하기 위해, 제어회로(24)에 의해 제어될 수 있다.
또한, (b)를 참조하면, 렌즈(28)의 일측은 서로 다른 개별 전극(L1, L2, L3, L4)으로부터 구동 전압을 인가 받고, 다른 일측은 공통 전극(C0)과 연결된 복수의 캐패시터(30)로 설명할 수 있다.
본 명세서에서는 개별 전극이 4개인 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 4는 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리에서 발생할 수 있는 현상에 대해 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22)에서 광이 입사될 때, 광의 입사각에 따른 대략적인 광선 경로 및 이상 광량이 도시되어 있다.
상기 광선 경로에는 고스트(ghost) 현상 또는 플레어(flare) 현상을 일으킬 수 있는 해당 입사각의 광이 예시적으로 도시되어 있다.
상기 고스트 현상은 강한 빛이 렌즈로 직접 입사되면, 렌즈의 경통 등에 반사되어 촬영된 이미지에 잔상이 남아 번져 보이는 현상을 의미하며, 조리개의 둘레 모양을 따라 잔상이 형성되는 특징을 가진다.
상기 플레어 현상은 렌즈로 입사되는 빛이 렌즈의 경통에 반사되거나 과도하게 밝은 피사체로 인한 난반사로 인해, 촬영된 이미지가 뿌옇게 보이는 현상을 의미한다.
상기 고스트 현상 및 상기 플레어 현상은 모두 렌즈의 경통에 빛이 반사되어 주로 발생하는 것으로, 렌즈 어셈블리(22)를 통해 촬영된 이미지의 품질을 매우 저하시킬 수 있다.
상기 이상 광량은 렌즈 어셈블리(22)로 입사되는 광량 중 상기 고스트 현상 또는 상기 플레어 현상을 일으키는 광량의 비율을 의미하며, 전반적으로 입사각이 증가할수록 이상 광량이 높아짐을 알 수 있다. 물론, 사용자가 촬영 각도를 적절히 조정함으로써 상기 고스트 현상 및 상기 플레어 현상은 둔화될 수 있으나, 일부 각도에서 심화되는 상기 고스트 현상 및 상기 플레어 현상은 카메라 모듈(10)의 품질을 매우 저하시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 액체 렌즈(500)는 도 3에 도시된 액체 렌즈의 단면의 일 실시예를 나타낸다.
액체 렌즈(500)는 전도성 액체(52), 비전도성 액체(53), 플레이트, 전극부, 절연층(56), 및 반사 방지층(60)을 포함할 수 있다. 상기 플레이트는 제1 플레이트(54)를 포함할 수 있으며, 추가로 제2 플레이트(57)와 제3 플레이트(51)를 더 포함할 수 있다. 상기 전극부는 제1 전극(55-1), 제2 전극(55-2)을 포함할 수 있으며, 반사 방지층(60)은 블랙 절연층일 수 있다. 또한 반사방지층(60)은 반사율을 낮추는 반사저감층일 수 있다. 또는 반사방지층(60)은 특정 범위의 파장에 해당하는 광에 대한 반사율을 특정 반사율 미만으로 낮출 수 있다. 예를 들어, 반사 방지층(60)은 가시광선에 해당하는 380~800nm의 파장을 갖는 광에 대한 반사율을 5% 또는 10% 미만으로 낮출 수 있다.
제3 플레이트(51)는 투명한 재질로 구성될 수 있고, 제1 렌즈부(100, 도 2 참조)를 통과한 광을 액체 렌즈(500)에서 먼저 받아들이는 구성이다. 본 명세서에서는 액체 렌즈(500)가 도 2의 렌즈 어셈블리(22)에 포함되는 액체 렌즈(28)임을 전제로 설명하나, 이와 달리 제3 플레이트(51)가 액체 렌즈(500)에서 가장 나중에 받아들이도록 렌즈 어셈블리 내에 장착될 수도 있다. 제3 플레이트(51)는 제1 전극(55-1)의 하부에 배치될 수 있고, 제2 플레이트(57)는 제2 전극(55-2)의 상부에 배치될 수 있다.
전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)는 상기 제1 플레이트(54)의 개구영역에 의해 결정되는 캐비티(cavity) 내에 충진될 수 있다. 즉, 캐비티에는 서로 다른 성질의 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 충진될 수 있으며, 서로 다른 성질의 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53) 사이에는 계면이 형성될 수 있다.
전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면은 굴곡, 경사도 등이 변하면서 액체 렌즈(500)의 초점 거리 또는 형상이 조정될 수 있다. 상기 계면을 통해 광 신호가 통과될 수 있는 영역이 도 3에서 설명한 렌즈영역(310)과 대응될 수 있다.
여기서, 전도성 액체(52)는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 및 브로민화나트륨(NaBr) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 또한 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있고, 비전도성 액체(53)는 페닐(phenyl) 계열의 실리콘 오일을 포함할 수 있다.
제1 플레이트(54)는 제3 플레이트(51) 및 제2 플레이트(57) 사이에 위치하며 기 설정된 경사면(예컨대, 약 59~61도의 각도를 가지는 경사면)을 가지는 개구영역을 포함할 수 있다. 즉, 제1 플레이트(54)는 내부에 경사면을 포함할 수 있고, 이러한 경사면에 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 배치될 수 있다. 제1 플레이트(54)는 액체 렌즈(500) 내 서로 다른 성질의 두 액체를 가두는 하우징 구조물로서 제3 플레이트(51) 및 제2 플레이트(57)는 광 신호가 통과하는 영역을 포함하고 있어 투명도가 높은 유리(glass)와 같은 재질로 형성될 수 있고, 공정의 편의상(동일한 재질의 중간층을 사용하여 접합하는 경우 캐비티를 채운 액체가 흘러나오는 것을 방지하기 용이함) 제1 플레이트(54) 역시 유리와 같은 재질로 형성될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 제1 플레이트(54)는 광 신호의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
제1 전극(55-1)과 제2 전극(55-2)은 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면을 제어하기 위한 제어 회로(24, 도 1 참조)로부터 수신되는 전기 신호를 인가하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 전극(55-1)은 제1 플레이트(54)의 경사면에 배치될 수 있고, 제2 전극(55-2)은 제1 플레이트(54)의 상부에 배치될 수 있다.
도 3에서 설명한 바와 같이, 제3 플레이트(51) 및 제2 플레이트(57)와 인접한 제1 플레이트(54)의 양측에는 개별 전극(L1, L2, L3, L4)과 공통 전극(C0)을 형성하기 위한 전극 및/또는 전극 패턴이 포함될 수 있다. 제2 전극(55-2)은 전도성 액체(52)에 접촉하도록 배치되는 공통 전극이고 제1 전극(55-1)은 절연층(56)을 사이에 두고 전도성 액체(52)에 근접하도록 배치되는 개별 전극일 수 있다.
여기서, 제1 전극(55-1)과 제2 전극(55-2)은 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 크로뮴(chromium) 또는 크롬(Chrom)은 은색의 광택이 있는 단단한 전이 금속으로, 부서지기 쉬우며 잘 변색되지 않고 녹는점이 높은 것이 특징이다. 하지만, 크로뮴을 포함한 합금은 부식에 강하고 단단하기 때문에 다른 금속과 합금한 형태로 사용될 수 있다. 특히, 크롬(Cr)은 부식과 변색이 적기 때문에, 캐비티를 채우는 전도성 액체에도 강한 특징이 있다.
절연층(56)은 제1 전극(55-1)을, 전도성 액체(52) 및 비전도성 액체(53)와 물리적으로 절연시키기 위한 구성이다. 예를 들어, 절연층(56)은 파릴렌 C(parylene C)를 포함할 수 있으며, 코팅, 증착, 도금 등의 방법으로 구현될 수 있다.
절연층(56)은 전도성 액체(52) 및 비전도성 액체(53)와 맞닿을 수 있는 경사면을 비롯하여, 제1 플레이트(54)의 상부 및 비전도성 액체(53)의 하부에 연장되어 배치될 수 있다. 절연층(56)은 제1 전극(55-1)의 상부에 배치될 수 있다. 제1 전극(55-1)과 제2 전극(55-2)이 인접하여 배치되는 제1 플레이트(54)의 상부에서 절연층(56)은 제1 전극(55-1)이 전도성 액체(52)와 접촉하지 않도록 제1 전극(55-1)을 감싸는 형태로 배치될 수 있고, 도 5와 같이 적어도 일부가 제2 전극(55-2)과 접촉하도록 배치될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
제2 플레이트(57)는 투명한 재질의 유리로 형성될 수 있고, 제3 플레이트(51) 및 개구 영역과 함께 캐비티를 구성하여 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 충진될 수 있도록 한다.
반사 방지층(60)은 개구 영역의 경사면을 따라 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면이 형성되는 위치, 및 제1 전극(55-1)과 절연층(56)의 상부에 배치될 수 있다. 또한 반사방지층(60)은 절연층(56)에 인접한 엣지(edge) 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 즉, 반사 방지층(60)은 개구 영역의 경사면의 최외곽에서 엣지 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 이로써, 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면은 상기 경사면에 배치된 절연층(56-1)을 따라 움직일 수 있다. 또한 반사 방지층(60)은 비전도성 액체(53)의 하부의 광이 통과하는 영역인 개구면(D)과 오버랩(overlap)되지 않도록 배치될 수 있다. 이는 액체 렌즈(500)의 FOV(Field Of View)가 반사 방지층(60)에 의해 영향을 받지 않도록 하기 위함이다.
반사 방지층(60)은 광을 반사하지 않는 재질(예를 들어 흑연 코팅 또는 소마(soma) 필름) 또는 광반사율이 절연층의 광반사율보다 낮은 재질로 구현될 수 있다. 반사 방지층(60)은 흑연 재질을 절연층(56)의 상부에 코팅, 도금 또는 증착하는 공정으로 배치되거나, 소마 필름을 절연층(56)과 접합하는 공정으로 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 반사 방지층(60)은 블랙 레진을 포함할 수 있다.
예를 들어, 절연층(56)의 두께는 약 0.5~15 μm 또는 약 1~10 μm 일 수 있다. 반사 방지층(60)의 두께는 약 0.5~10 μm 또는 약 1~5 μm 일 수 있다.
고스트 및 플레어 현상은 엣지 계면(IF)과 개구 영역의 경사면에서 발생하는 반사에 의해 발생할 가능성이 가장 높으므로, 이러한 영역에 광 반사가 발생하지 않도록 또는 광 반사율을 낮추도록 하는 반사 방지층(60)을 포함함으로써, 고스트 및 플레어 현상을 방지할 수 있다.
또한, 반사 방지층(60)은 제1 플레이트(54)의 상부까지 연장되어 배치될 수 있으며, 제3 플레이트(51), 제1 플레이트(54), 전극층(55) 또는 절연층(56)을 반사 및/또는 통과한 광이 제2 플레이트(57)로 전달되지 않도록 하여, 액체 렌즈(500)를 투과한 광에 의한 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또는, 실시예와는 반대로, 제2 플레이트(57)로부터 제3 플레이트(51)로 통과하는 광이 반사방지층(60)에 의해 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
제1 플레이트(54)의 상부까지 연장되는 반사 방지층(60)은 상기의 효과를 갖는 범위에서 반드시 전도성 액체(52) 또는 제2 플레이트(57)와 접촉하도록 배치될 필요는 없으며, 또한 반사방지층은 제1 플레이트(54), 전극층(55), 및 절연층(56) 중 인접한 두개의 층 사이에 배치될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 액체 렌즈(600)는 도 3에 도시된 액체 렌즈의 단면의 다른 실시예를 나타낸다.
액체 렌즈(600)에 포함된 반사 방지층(61-1)은 도 5의 액체 렌즈(500)에 포함된 반사 방지층(60)과 마찬가지로 개구 영역의 경사면을 따라 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면이 형성되는 위치, 및 제1 전극(55-1)과 절연층(56)의 상부에 배치될 수 있다. 또한 반사방지층(61-1)은 절연층(56)에 인접한 엣지 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 즉, 반사 방지층(61-1)은 개구 영역의 경사면의 최외곽에서 엣지 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 이로써, 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면은 상기 경사면에 배치된 절연층(56)을 따라 움직일 수 있다. 또한, 반사 방지층(61-1)은 비전도성 액체(53)의 하부의 개구면(D)과 오버랩(overlap)되지 않도록 배치될 수 있다. 이는 액체 렌즈(500)의 FOV(Field Of View)가 반사 방지층(61-1)에 의해 영향을 받지 않도록 하기 위함이다.
반사 방지층(61-1, 61-2)은 광을 반사하지 않는 재질(예를 들어 흑연 코팅 또는 소마 필름) 또는 광반사율이 절연층의 광반사율보다 낮은 재질로 구현될 수 있다. 반사 방지층(60)은 흑연 재질을 절연층(56)의 상부에 코팅, 도금 또는 증착하는 공정으로 배치되거나, 소마 필름을 절연층(56)과 접합하는 공정으로 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 반사 방지층(61-1, 61-2)은 블랙 레진을 포함할 수 있다.
예를 들어, 절연층(56)의 두께는 약 0.5~15 μm 또는 약 1~10 μm 일 수 있다. 반사 방지층(61-1, 61-2)의 두께는 약 0.5~10 μm 또는 약 1~5 μm 일 수 있다.
고스트 및 플레어 현상은 엣지 계면(IF)과 개구 영역의 경사면에서 발생하는 반사에 의해 발생할 가능성이 가장 높으므로, 이러한 영역에 광 반사가 발생하지 않도록 또는 광 반사율을 낮추도록 하는 하는 반사 방지층(61-1)을 포함함으로써, 고스트 및 플레어 현상을 방지할 수 있다.
또한, 반사 방지층(61-2)은 제1 플레이트(54)의 하부에서 개구면(D)과 오버랩되지 않도록 연장되어 배치될 수 있으며, 제3 플레이트(51)를 반사 및/또는 투과한 광이 제1 플레이트(54), 전극층(55) 절연층(56), 또는 제2 플레이트(57)로 전달되지 않도록 하여, 액체 렌즈(500)를 투과한 광에 의한 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다 또는, 실시예와는 반대로, 제2 플레이트(57)로부터 제3 플레이트(51)로 통과하는 광이 반사방지층(61-2)에 의해 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
제1 플레이트(54)의 하부까지 연장되는 반사 방지층(61-2)은 상기의 효과를 갖는 범위에서 반드시 제3 플레이트(51)와 접촉하도록 배치될 필요는 없으며, 또한 반사방지층은 제1 전극(55-1)과 제1 플레이트(54) 사이에 배치될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액체 렌즈를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 액체 렌즈(700)는 도 3에 도시된 액체 렌즈의 단면의 또 다른 실시예를 나타낸다.
액체 렌즈(700)는 도 5 또는 6의 액체 렌즈와는 달리, 별도의 반사 방지층을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 액체 렌즈(700)는 절연층(56-1) 자체가 반사 방지 또는 반사 저감 기능을 할 수 있다. 한편, 절연층(56-1)은 블랙 절연층으로 정의될 수 있다.
절연층(56-1)은 제1 플레이트(54)의 경사면을 따라 제1 전극(55-1)의 상부에 배치될 수 있다. 또한, 절연층(56-1)은 제1 플레이트(54)의 하부 또는 상부를 따라 연장되어 배치될 수 있다.
즉, 절연층(56-1)은 파릴렌 C(parylene C) 코팅제로 구현될 수 있으나, 절연층(56-1)에는 광투과성을 저하시키기 위한 블랙 레진(black resin)을 포함할 수 있다. 상기 블랙 레진은 광흡수성이 우수하고 파릴렌 C와 화학 반응성이 낮은 재질로 구현될 수 있다. 또한 블랙레진은 반사방지레진 또는 반사저감레진일 수 있다. 다른 실시예에 따라, 절연층(56-1)은 흑연 코팅 또는 소마 필름 또는 광반사율이 절연층의 광반사율보다 낮은 재질로 구현될 수 있다. 절연층(56-1)은 흑연 재질을 제1 전극(55-1)의 상부에 코팅, 도금 또는 증착하는 공정으로 배치되거나, 소마 필름을 제1 전극(55-1)과 접합하는 공정으로 배치될 수 있다.
블랙 레진을 포함한 절연층(56-1)은 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면이 형성되는 위치에 배치될 수 있다. 또한 절연층(56-1)은 엣지 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 즉, 절연층(56-1)은 개구 영역의 경사면의 최외곽에서 엣지 계면(IF)에 접촉하도록 배치될 수 있다. 이로써, 전도성 액체(52)와 비전도성 액체(53)가 이루는 계면은 상기 경사면에 배치된 절연층(56-1)을 따라 움직일 수 있다. 또한 절연층(56-1)은 비전도성 액체(53)의 하부의 개구면(D)과 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다. 이는 액체 렌즈(500)의 FOV가 절연층(56-1)에 의해 영향을 받지 않도록 하기 위함이다.
또한, 블랙 레진을 포함하지 않는 절연층(56-2)을 광이 통과하는 영역에 대해 비전도성 액체(53)와 제3 플레이트(51)에 추가로 배치할 수 있으며, 이경우 절연층(56-2)은 광투과성이 높은 투명 절연층일 수 있다. 또한, 절연층(56-1, 56-2) 각각의 두께는 서로 동일할 수 있으며, 또는 계면의 제어범위를 조정하기 위해, 절연층(56-1)의 재질에 따라, 절연층(56-1)의 두께가 절연층(56-2)의 두께보다 두껍거나 얇게 할 수도 있다.
예를 들어, 블랙 레진을 포함하는 절연층(56-1)의 두께는 약 0.5~20 μm 또는 약 1~15 μm 일 수 있고, 블랙 레진을 포함하지 않는 절연층(56-2)의 두께는 약 0.5~15 μm 또는 약 1~10 μm 일 수 있다.
고스트 및 플레어 현상은 엣지 계면(IF)과 개구 영역의 경사면에서 발생하는 반사에 의해 발생할 가능성이 가장 높으므로, 이러한 영역에 광 반사가 발생하지 않도록 하는 절연층(56-1)이 블랙 레진을 포함함으로써, 고스트 및 플레어 현상을 방지할 수 있다. 이로 인해, 원래의 액체 렌즈 구조에 변형을 가하지 않고도 고스트 및 플레어 현상을 감소시킬 수 있다.
또한, 절연층(56-1)은 제1 플레이트(54)의 상부까지 연장되어 배치될 수 있으며, 제3 플레이트(51), 제1 플레이트(54), 전극층(55) 또는 절연층(56)을 반사 및/또는 투과한 광이 제2 플레이트(57)로 전달되지 않도록 하여, 액체 렌즈(500)를 투과한 광에 의한 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또는, 실시예와는 반대로, 제2 플레이트로부터 제3 플레이트로 통과하는 광이 반사방지층에 의해 이미지의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 5 내지 도 7에서 언급된 블랙 레진의 재질은 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube;CNT) 및/또는 폴리아미드일 수 있다. 그리고, 블랙 레진은 스퍼터링(Sputtering) 공정, E-beam 공정 및/또는 화학 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 공정으로 액체 렌즈에 포함될 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성을 설명한다.
카메라 모듈은 액체렌즈를 포함하는 렌즈어셈블리, , 적외선 차단 필터(미도시), 인쇄회로기판(미도시), 이미지 센서(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 카메라 모듈에서 적외선 차단 필터, 제어부 중 어느 하나 이상이 생략 또는 변경될 수 있다.
적외선 필터는 이미지 센서에 적외선 영역의 광이 입사되는 것을 차단할 수 있다. 적외선 필터는 렌즈 어셈블리와 이미지 센서 사이에 배치될 수 있다. 적외선 필터는 적외선 흡수 필터 또는 적외선 반사 필터일 수 있다. 또한, 적외선 필터를 별도로 배치하지 않고 액체렌즈의 어느 한면에 코팅 또는 증착하여 형성할 수도 있다.
인쇄회로기판의 상면과 액체렌즈는 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판에는 이미지 센서가 배치될 수 있다. 인쇄회로기판은 이미지 센서와 전기적으로 연결될 수 있다. 일례로, 인쇄회로기판과 렌즈어셈블리 사이에 홀더 부재가 배치될 수 있다. 이때, 홀더 부재는 내측에 이미지 센서를 수용할 수 있다. 인쇄회로기판은 액체렌즈에 전원(전류 또는 전압)을 공급할 수 있다. 한편, 인쇄회로기판에는 액체렌즈를 제어하기 위한 제어부가 배치될 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 광학기기의 구성을 설명한다.
광학기기는 핸드폰, 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 휴대용 스마트 기기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 및 네비게이션 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 광학기기의 종류가 이에 제한되는 것은 아니며 영상 또는 사진을 촬영하기 위한 어떠한 장치도 광학기기로 호칭될 수 있다.
광학기기는 본체(미도시), 카메라 모듈 및 디스플레이부(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 광학기기에서 본체, 카메라 모듈 및 디스플레이부 중 어느 하나 이상이 생략 또는 변경될 수 있다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 내부에 경사면을 포함하는 제1 플레이트;
    상기 경사면에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체;
    상기 경사면에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 플레이트의 상부에 배치되는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극의 상부에 배치되는 블랙 절연층;을 포함하고,
    상기 전도성 액체 및 비전도성 액체가 이루는 계면이 상기 경사면에 배치된 상기 블랙 절연층을 따라 움직이는 액체 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 절연층은, 상기 비전도성 액체 하부와 오버랩되지 않도록 배치되는 액체 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 절연층은, 상기 제1전극 또는 제2전극과 접촉하여 배치되는 액체 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 플레이트와 상기 비전도성 액체 사이에 배치되는 투명 절연층을 더 포함하는 액체 렌즈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 투명 절연층과 상기 블랙절연층의 두께는 서로 같은 액체 렌즈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 절연층은, 상기 제1 플레이트의 하부 또는 상부를 따라 연장되어 배치되는 액체 렌즈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 절연층은, 흑연 또는 소마 필름 또는 블랙레진을 포함하는 액체 렌즈.
  8. 기 설정된 경사면을 가지는 개구영역을 포함하는 제1 플레이트;
    상기 경사면에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체;
    상기 경사면에 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 플레이트의 상부에 배치되는 제2 전극;
    상기 제1 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트;
    상기 제2 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트;
    상기 제1 전극의 상부에 배치되는 절연층;및
    상기 절연층 상부에 배치되는 반사방지층을 포함하고,
    상기 반사방지층은, 상기 경사면을 따라 상기 전도성 액체와 비전도성 액체가 이루는 계면이 형성되는 위치에 배치되어 상기 경사면에 의한 반사를 방지하는 액체렌즈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반사방지층은 흑연 또는 소마 필름 또는 블랙레진을 포함하는 액체 렌즈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 액체 렌즈;
    상기 액체 렌즈를 통해 전달되는 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 통해 전달되어 상기 계면을 제어하기 위한 전기 신호를 전달하는 제어 회로를 포함하는 카메라 모듈.
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