KR20180092140A - 액체 렌즈 모듈, 카메라 모듈 및 광학 기기 - Google Patents

액체 렌즈 모듈, 카메라 모듈 및 광학 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 제1 계면을 이루는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하는 제1 액체 렌즈; 제2 계면을 이루는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하는 제2 액체 렌즈; 및 상기 제1 계면과 상기 제2 계면을 제어하기 위한 제1 내지 제4 개별 전압을 상기 제1 액체 렌즈와 상기 제2 액체 렌즈로 공급하는 제어 회로를 포함할 수 있다.

Description

액체 렌즈 모듈, 카메라 모듈 및 광학 기기{LIQUID LENS MODULE, CAMERA MODULE, AND OPTICAL APPARATUS }
본 발명은 액체 렌즈 모듈, 카메라 모듈 및 광학 기기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈 모듈, 카메라 모듈 및 광학 기기에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(오토포커싱(Auto-Focusing, AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등)을 가지는 광학 기기를 원하고 있다. 이러한 촬영 기능은 여러 개의 렌즈를 조합해서 직접 렌즈를 움직이는 방법을 통해 구현될 수 있으나, 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 기기의 크기가 커질 수 있다.
오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 렌즈 홀더에 고정되어 광축이 정렬된 여러 개의 렌즈 모듈이, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행되고, 렌즈 모듈을 구동시키기 위해 별도의 렌즈 구동 장치가 사용된다. 그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 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 복수의 액체 렌즈를 수직으로 배열하여 OIS 성능을 높일 수 있는 액체 렌즈 모듈, 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 카메라 모듈은, 제1 계면을 이루는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하는 제1 액체 렌즈; 제2 계면을 이루는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하는 제2 액체 렌즈; 및 상기 제1 계면과 상기 제2 계면을 제어하기 위한 제1 내지 제4 개별 전압을 상기 제1 액체 렌즈와 상기 제2 액체 렌즈로 공급하는 제어 회로를 포함하며, 상기 제1 액체 렌즈 및 상기 제2 액체 렌즈 각각은, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트에 배치되고, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체의 계면을 변화시키도록 외부 전원과 전기적으로 연결된 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극부; 및 상기 전극부에 배치되고, 상기 비전도성 액체의 접촉을 차단하는 절연부를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어 회로는 상기 제1 계면과 상기 제2 계면을 제어하기 위한 공통 전압을 상기 제1 액체 렌즈와 상기 제2 액체 렌즈로 공급하고, 상기 제1 액체 렌즈의 상기 제2 전극에 포함된 상기 공통 전압을 수신하기 위한 공통 전극 섹터와, 상기 제2 액체 렌즈의 상기 제2 전극에 포함된 상기 공통 전압을 수신하기 위한 공통 전극 섹터는 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 액체 렌즈 및 상기 제2 액체 렌즈의 공통 전극 섹터와 상기 제어 회로와 전기적으로 연결되어, 상기 제1 계면과 상기 제2 계면을 제어하기 위한 공통 전압을 전달하는 제2 연결 기판을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제2 연결 기판은 전도성 메탈 플레이트일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 액체 렌즈의 상기 제1 전극은, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 수신하기 위한 제1 내지 제4 전극 섹터를 포함하고, 상기 제2 액체 렌즈의 상기 제1 전극은, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 수신하기 위한 제5 내지 제8 전극 섹터를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 전극 섹터와 상기 제5 내지 제8 전극 섹터는 서로 대응되는 전극 섹터끼리 위치가 일치되도록 정렬되어 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어 회로는, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 각각 상기 제1 내지 제4 전극 섹터로 공급하고, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 각각 상기 제5 내지 제8 전극 섹터로 공급할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어 회로는, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 각각 상기 제1 내지 제4 전극 섹터로 공급하고, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 각각 상기 제7 전극 섹터, 상기 제8 전극 섹터, 상기 제5 전극 섹터, 상기 제6 전극 섹터로 공급할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어 회로는, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 각각 상기 제1 내지 제4 전극 섹터로 공급하고, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 상기 제5 내지 제8 전극 섹터로 공급하지 않을 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 액체 렌즈의 상기 제1 내지 제4 전극 섹터와 상기 제어 회로와 전기적으로 연결되어, 상기 제1 계면을 제어하기 위한 전압을 전달하는 제1 연결 기판; 및 상기 제2 액체 렌즈의 상기 제5 내지 제8 전극 섹터와 상기 제어 회로와 전기적으로 연결되어, 상기 제2 계면을 제어하기 위한 전압을 전달하는 제3 연결 기판을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 연결 기판 및 상기 제3 연결 기판은 FPCB일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈 모듈은, 제1 계면을 제어하기 위한 전압을 수신하는 제1 내지 제4 전극 섹터를 포함하는 제1 액체 렌즈; 및 제2 계면을 제어하기 위한 전압을 수신하는 제5 내지 제8 전극 섹터를 포함하는 제2 액체 렌즈를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 전극 섹터에 인가되는 전압 중 어느 하나는 상기 제5 내지 제8 전극 섹터에 인가되는 전압 중 어느 하나와 동일하고, 상기 제1 액체 렌즈 및 상기 제2 액체 렌즈 각각은, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트에 배치되고, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체의 계면을 변화시키도록 외부 전원과 전기적으로 연결된 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극부; 및 상기 전극부에 배치되고, 상기 비전도성 액체의 접촉을 차단하는 절연부를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 내지 제4 전극 섹터와 상기 제5 내지 제8 전극 섹터는 서로 대응되는 전극 섹터끼리 위치가 일치되도록 정렬되어 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 내지 제4 전극 섹터를 포함하는 상기 제1 액체 렌즈의 상기 제1 전극은 상기 제1 액체 렌즈의 상부에 배치되고, 상기 제5 내지 제8 전극 섹터를 포함하는 상기 제2 액체 렌즈의 상기 제1 전극은 상기 제2 액체 렌즈의 하부에 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 계면과 상기 제2 계면을 제어하기 위한 공통 전압을 수신하기 위한 상기 제1 액체 렌즈의 상기 제2 전극과, 상기 제2 액체 렌즈의 상기 제2 전극은 서로 전기적으로 연결되어 상기 제1 액체 렌즈와 상기 제2 액체 렌즈 사이에 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 내지 제4 전극 섹터에 인가되는 전압 각각은 상기 제5 내지 제8 전극 섹터에 인가되는 전압 각각과 동일할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 내지 제4 전극 섹터에 인가되는 전압 각각은 상기 제7 전극 섹터, 상기 제8 전극 섹터, 상기 제5 전극 섹터, 상기 제6 전극 섹터에 인가되는 전압과 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 기기는, 상기 카메라 모듈; 영상을 출력하는 디스플레이부; 상기 카메라 모듈에 전원을 공급하는 배터리; 및 상기 카메라 모듈, 디스플레이부 및 배터리를 실장하는 하우징을 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 모듈, 카메라 모듈 및 광학 기기에 의하면, OIS 동작시에 이미지 센서에 의해 획득되는 이미지에 발생할 수 있는 블러 현상을 제거할 수 있다.
또한, 동일 시간 내에 OIS 동작을 위한 OIS 보상각을 두배로 구현할 수 있으므로 OIS 반응 시간이 반으로 줄어들게 되어 OIS 성능이 향상될 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 어셈블리(22)의 예를 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 카메라 모듈을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 4는 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈를 설명한다.
도 5는 OIS 기능을 위해 전도성 액체와 비전도성 액체 간의 계면이 조정되는 경우 발생하는 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 액체 렌즈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 듀얼 액체 렌즈와 제어 회로를 연결하기 위한 기판을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈의 전압 인가 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 모드 별 액체 렌즈의 전압 인가 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 모드 별 액체 렌즈의 전압 인가 방법에 따른 효과를 설명하기 위한 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 예를 설명한다.
도 1을 참조하면, 카메라 모듈(10)은 액체 렌즈 및 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22), 제어회로(24), 및 이미지센서(26) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
액체 렌즈는 액체, 제1 플레이트 및 전극부를 포함할 수 있다. 예를들어 액체 렌즈는 하나의 액체렌즈 또는 도 3에 나타난 바와 같이 두개의 액체 렌즈(280, 290)를 포함할 수 있으며, 액체 렌즈에 포함되는 액체는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있다. 또한 전극부는 액체 렌즈 상부 또는 하부에 적어도 하나 이상 배치될 수 있으며, 예를 들어 액체 렌즈 위에 상부 전극 또는 아래에 하부 전극을 포함할 수 있다.
제1 플레이트는 전도성 액체 및 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함할 수 있다. 전극부는 전압을 인가받아 상기 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면을 변화시키도록 외부 전원과 전기적으로 연결시킬 수 있다. 액체렌즈는 전극부에 배치되는 절연층을 더 포함하여 적어도 하나의 전극과 비전도성 액체의 접촉을 차단할 수 있다.
액체 렌즈가 적용된 카메라모듈에는 전극부에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 전극부는 제1 전극과 제2 전극을 포함할 수 있고, 제1 전극과 제2전극은 적어도 하나 이상의 전극 섹터를 포함할 수 있다. 제1전극과 제2전극은 전자기적으로 상호작용하여 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면을 변화시킬 수 있다.
렌즈 어셈블리(22)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(22)는 액체 렌즈가 포함된 복수의 렌즈로 구성될 수 있으며, 액체 렌즈는 제1 전극과 제2 전극에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정될 수 있다. 카메라 모듈(22)은 액체 렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로(24)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 개별 전극일 수 있고, 상기 제2 전극은 전도성 메탈 플레이트일 수 있으며 공통 전극일 수 있다 공통 전극에 인가되는 전압은 액체 렌즈에 인가되는 구동 전압의 기준 전위일 수 있다.
카메라 모듈(10)은 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 광학 기기의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
도 2는 카메라 모듈(10)에 포함된 렌즈 어셈블리(22)의 예를 설명한다.
카메라모듈(10)은 광학 기기에 포함될 수 있다. 광학 기기는 카메라 모듈, 디스플레이부, 통신모듈, 메모리 저장부, 배터리 중 적어도 하나 이상을 실장하는 하우징을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 렌즈 어셈블리(22)는 제1 렌즈부(100), 제2 렌즈부(200), 액체 렌즈(300), 홀더(400) 및 연결부(500)을 포함할 수 있다.
연결부(500)는 하나 또는 두개 이상일 수 있다. 예를 들어 하나의 연결부를 갖는 경우 연결부의 일부가 액체렌즈(300)의 상부 또는 하부에 배치되어 액체렌즈(300)와 연결될 수 있고, 두개의 연결부를 갖는 경우 액체렌즈(300)의 상부와 연결되는 제1 연결부 및 액체렌즈 하부와 연결되는 제2 연결부를 포함할 수 있다. 연결부는 연성회로기판(FPCB) 또는 전도성 재질의 메탈 플레이트일 수 있다. 연결부의 일단은 렌즈 어셈블리(22) 아래에 배치되고 이미지 센서(26)가 실장되는 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 광학 기기에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체 렌즈(300)가 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 제1 렌즈부(100) 또는 제2 렌즈부(200)가 생략될 수 있다. 또한 액체 렌즈(300)가 제1 렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 액체 렌즈(300)가 제2 렌즈부(200)보다 하부에 위치할 수도 있다. 액체 렌즈(300)는 개구 영역에 의해 정해지는 캐비티(cavity)를 포함하는데, 상기 다른 예에서는, 캐비티(310)의 경사 방향이 반대가 되도록 액체 렌즈(300)가 배치될 수 있다. 이는 도 2와는 달리 캐비티(310)의 광이 입사되는 방향의 개구 면적이 반대 방향의 개구 면적보다 좁음을 의미할 수 있다. 캐비티(310)의 경사 방향이 반대가 되도록 액체렌즈(300)가 배치될 때, 액체렌즈(300)의 경사 방향에 따라서 전극과 액체 등 액체렌즈(300)의 구성의 배치 전체 또는 일부가 함께 바뀔 수 있고, 캐비티의 경사 방향만 변경되고 나머지 배치는 바뀌지 않을 수 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 렌즈(300)가 삽입될 수 있다.
한편, 제1 렌즈부(100)는 노출렌즈(110)를 포함할 수 있다. 노출렌즈(110)는 홀더(400) 외부로 돌출되어 외부에 노출될 수 있는 렌즈를 말한다. 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 렌즈(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 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200) 사이에 배치되고, 홀더(400)의 삽입구(410)에 삽입될 수 있다. 액체 렌즈(300) 역시, 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200)와 마찬가지로 중심축(PL)을 기준으로 정렬될 수 있다. 홀더(400)의 삽입구(410)는 하나 또는 적어도 두개가 홀더(400) 측면에 형성될 수 있다. 액체렌즈(300)는 상기 삽입구(410)에 배치될 수 있다. 액체렌즈(300)는 상기 삽입구(410)의 외측으로 돌출되어 배치될 수 있다.
액체 렌즈(300)에는 캐비티(310)가 포함될 수 있다. 캐비티(310)는 제1 렌즈부(100)를 통과한 광이 투과하는 부위이고, 적어도 일부에 액체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 캐비티(310)에는 두 가지 종류 즉, 전도성 액체와 비전도성 액체(또는 절연 액체)가 함께 포함될 수 있고, 전도성 액체와 비전도성 액체는 서로 섞이지 않고 경계면을 이룰 수 있다. 연결부(500)를 통해 인가되는 구동 전압에 의해 전도성 액체와 비전도성 액체의 경계면이 변형되어 액체 렌즈(300)의 곡률 및/또는 초점거리가 변경될 수 있다. 이러한 경계면의 변형, 곡률변경이 제어되면, 액체 렌즈(300)와 이를 포함하는 렌즈 어셈블리(22) 및 광학 기기는 오토포커싱(Auto-Focusing; AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등을 수행할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 카메라 모듈을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 카메라 모듈(200)에 포함되는 제어 회로(210) 및 렌즈 어셈블리(250)가 도시되어 있고, 제어 회로(210) 및 렌즈 어셈블리(250) 각각은 도 1의 제어 회로(24) 및 렌즈 어셈블리(22)에 해당할 수 있다.
제어 회로(210)는 AF 기능 및 OIS 기능을 수행하기 위한 구성으로서, 사용자의 요청 또는 감지 결과(예컨대, 자이로 센서(225)의 움직임 신호 등)를 이용하여 렌즈 어셈블리(250)에 포함된 액체 렌즈들(280, 290)를 제어할 수 있다.
제어 회로(210)는 컨트롤러(230) 및 전압 드라이버(235)를 포함할 수 있다. 자이로 센서(225)가 제어 회로(210)에 포함되지 않는 독립된 구성일 수도 있고, 제어 회로(210)은 자이로 센서(225)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어 회로(210)는 스위칭 블록(240)을 더 포함할 수 있다.
자이로 센서(225)는 광학 기기(200)의 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(Low Pass Filter; LPF)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(280)가 가져야할 형상에 대응하는 구동 전압을 계산할 수 있다.
컨트롤러(230)는 광학 기기 또는 카메라모듈(200)의 내부(예컨대, 이미지 센서) 또는 외부(예컨대, 거리 센서)로부터 AF 기능을 위한 정보(즉, 객체와의 거리 정보)를 수신할 수 있고, 거리 정보를 통해 상기 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 상기 구동 전압을 전압 드라이버(235)가 생성하도록 하기 위한 구동 전압 코드를 맵핑한 구동 전압 테이블을 저장할 수 있고, 상기 계산된 구동 전압에 대응하는 구동 전압 코드를 구동 전압 테이블을 참조하여 획득할 수 있다.
전압 드라이버(235)는 컨트롤러(230)로부터 제공된 디지털 형태의 구동 전압 코드를 기초로, 상기 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 전압부스터, 상기 전압부스터의 출력을 안정시키기 위한 전압안정기 및 스위칭 블록(240)에 상기 전압부스터의 출력을 선택적으로 공급하기 위한 스위칭부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스위칭부는 에이치브릿지(H Bridge)로 불리는 회로의 구성을 포함할 수 있다. 상기 전압부스터에서 출력된 고전압이 상기 스위칭부의 전원 전압으로 인가된다. 상기 스위칭부는 인가되는 전원 전압과 그라운드 전압(ground voltage)을 선택적으로 스위칭 블록(240)에 공급할 수 있다.
여기서, 제1 액체 렌즈(280)와 제2 액체 렌즈(290) 각각은 구동을 위해 4개의 전극섹터를 포함하는 제1 전극과 1개의 전극섹터를 포함하는 제2 전극을 포함할 수 있는데, 액체 렌즈(280)의 양단은 제1 전극과 제2 전극을 의미할 수 있다. 또한 액체 렌즈(280)의 양단은 제1 전극의 4개의 전극 섹터 중 어느 하나와 제2 전극의 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 동작 사이클 내에서 제1 전극과 제2전극 각각에 인가되는 전압의 차이의 평균값(또는 RMS(Root Mean Squre) 값)이다. 여기서, 제1 전극의 전극 섹터 각각에 인가되는 전압을 개별 전압, 제2 전극의 전극 섹터에 인가되는 전압을 공통 전압이라 정의할 수 있다.
즉, 전압 드라이버(235)가 컨트롤러(230)로부터 제공된 디지털 형태의 구동 전압 코드에 따라 액체 렌즈(280)에 인가되는 구동 전압을 제어하기 위해, 상기 전압 부스터는 증가되는 전압레벨을 제어하고, 상기 스위칭부는 공통 전극과 개별 전극에 인가되는 펄스 전압의 위상을 제어함에 의해 구동 전압 코드에 상응하는 아날로그 형태의 구동 전압이 생성되도록 한다.
즉, 제어 회로(210)는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 각각에 인가되는 전압을 제어할 수 있다.
여기서, 제1 전극의 4개의 전극 섹터에 인가되는 전압을 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)이라 정의하고, 제2 전극의 1개의 전극 섹터에 인가되는 전압을 공통 전압(CV)이라 정의하기로 한다.
스위칭 블록(240)은 컨트롤러(230)의 제어에 따라 제1 전극의 4개의 전극 섹터에 인가되는 전압인 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제1 액체 렌즈(280) 및 제2 액체 렌즈(290) 각각의 제1 전극 중 어느 하나의 전극 섹터로 각각 제공할 수 있다. 또한, 스위칭 블록(240)은 제2 전극의 1개의 전극 섹터에 인가되는 전압인 공통 전압(CV)을 제1 액체 렌즈(280) 및 제2 액체 렌즈(290)의 제2 전극의 전극 섹터로 제공할 수 있다.
컨트롤러(230)는 기본 설정, 사용자의 요청 또는 컨트롤러(230)의 판단에 따라, 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 결정할 수 있다. 상기 복수의 모드들은 일반 모드, 이미지 개선 모드 또는 OIS 부스트 모드일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
상기 일반 모드는 제1 액체 렌즈(280) 또는 제2 액체 렌즈(290) 중 어느 하나만을 AF 기능 또는 OIS 기능을 위해 동작시키는 모드를 의미할 수 있다.
상기 이미지 개선 모드는 OIS 기능 이용시 이미지에 블러(blur) 현상이 발생하는 것을 방지하기 위해 제1 액체 렌즈(280)를 통과한 광 신호의 광축이 틀어지는 것을 막기 위한 모드를 의미할 수 있다.
상기 OIS 부스트 모드는 OIS 기능 이용시 보다 빠르게 원하는 OIS 보상 각도가 얻어질 수 있도록 하는 모드를 의미할 수 있다.
컨트롤러(230)는 결정된 모드에 대응하는 스위칭 제어 신호(SC)를 생성하여 스위칭 블록(240)으로 전달할 수 있다.
스위칭 블록(240)은 스위칭 제어 신호(SC)에 따라 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4) 각각을 제1 액체 렌즈(280) 및 제2 액체 렌즈(290) 각각의 제1 전극 중 어느 하나의 전극 섹터로 각각 제공하거나, 제공하지 않을 수 있다. 스위칭 블록(240)은 이러한 기능을 위해 일종의 먹스(MUX)로 구현될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
스위칭 블록(240)은 도 3에서 제어 회로(210)에 포함되는 것으로 도시되었으나, 다른 실시예에 따라 액체 렌즈 모듈(260) 중 구동 전압 제공부(270)에 포함될 수도 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 상기 커넥터는 통신 프로토콜 변환을 수행할 수 있다.
또한, 상기 커넥터는 외부(예컨대, 배터리)로부터 전원을 공급받아, 제어 회로(210) 및 렌즈 어셈블리(250)의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
렌즈 어셈블리(250)는 액체 렌즈 모듈(260)을 포함할 수 있으며, 액체 렌즈 모듈(260)은 구동 전압 제공부(270), 제1 액체 렌즈(280) 및 제2 액체 렌즈(290) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구동 전압 제공부(270)는 전압 드라이버(235)로부터 구동 전압을 제공받아, 제1 액체 렌즈(280)와 제2 액체 렌즈(290)에 구동 전압을 제공할 수 있다. 구동 전압 제공부(270)는 제어 회로(210)와 렌즈 어셈블리(250) 간의 단자 연결로 인한 손실을 보상하기 위한 전압 조정 회로 또는 노이즈 제거 회로를 포함할 수도 있고, 또는 상기 출력 전압을 바이패스(bypass)할 수도 있다.
구동 전압 제공부(260)는 도 2의 연결부(500)의 적어도 일부를 구성하는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 또는 제1 기판)에 배치될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 7에 도시된 바와 같이, 구동 전압 제공부(260)는 제1 액체 렌즈(280)에 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제공하기 위한 제1 연결 기판(710), 제1 액체 렌즈(280)와 제2 액체 렌즈(290)에 공통 전압(CV)을 제공하기 위한 제2 연결 기판(720) 및 제2 액체 렌즈(290)에 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제공하기 위한 제3 연결 기판(730) 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.
제1 액체 렌즈(280) 및/또는 제2 액체 렌즈(290)는 구동 전압에 따라 전도성 액체와 비전도성 액체 간의 계면이 변형되어 AF 기능, 또는 OIS 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈를 설명한다. 구체적으로, (a)는 렌즈 어셈블리(250, 도3 참조)에 포함된 액체 렌즈(28)를 설명하고, (b)는 액체 렌즈(28)의 등가회로를 설명한다. 여기서, 액체 렌즈(28)는 도 3의 제1 액체 렌즈(280) 또는 제2 액체 렌즈(290)를 의미한다.
먼저 (a)를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈(28)는 제2 전극 그리고 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치되어 제1 전극을 구성하는 복수의 전극 섹터(L1, L2, L3, L4)를 통해서 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 인가 받을 수 있다. 제1 전극을 구성하는 복수의 전극 섹터(L1, L2, L3, L4) 및 제2 전극을 구성하는 전극 섹터(C0)를 통해서 구동 전압이 인가되면 캐비티(310)에 배치된 전도성 액체와 비전도성 액체의 경계면이 변형될 수 있다. 전도성 액체와 비전도성 액체의 경계면의 변형의 정도 및 형태는 AF 기능 또는 OIS 기능을 구현하기 위해, 컨트롤러(230)에 의해 제어될 수 있다.
또한, (b)를 참조하면, 렌즈(28)의 일측은 제1 전극의 서로 다른 전극 섹터(L1, L2, L3, L4)로부터 전압을 인가 받고, 다른 일측은 제2 전극의 전극 섹터(C0)와 연결되어 전압을 인가받는 복수의 캐패시터(30)로 설명할 수 있다.
본 명세서에서는 서로 다른 전극 섹터가 4개인 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 5는 OIS 기능을 위해 전도성 액체와 비전도성 액체 간의 계면이 조정되는 경우 발생하는 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 액체 렌즈(280 또는 290)의 캐비티(500) 내에 전도성 액체(510)와 비전도성 액체(520)가 충진되어 있다. 전도성 액체(510)와 비전도성 액체(520)가 이루는 계면은 제1 전극에 전달되는 전압과 제2 전극에 전달되는 전압에 의해 제어될 수 있다.
제1 전극의 각 전극 섹터에 전달되는 전압이 모두 동일하다면, 전도성 액체(510)와 비전도성 액체(520)는 계면(IF)을 형성할 수 있다.
그러나, OIS 기능을 위해 제1 전극의 각 전극 섹터에 전달되는 전압이 모두 동일하지 않게 되면, 전도성 액체(510)와 비전도성 액체(520)는 어느 한 방향으로 일그러진 계면(IF')을 형성할 수 있다.
이 때, 광 신호가 계면(IF)을 통과할 때의 광 경로(LW1)와 계면(IF')을 통과할 때의 광 경로(LW2)는 서로 다르게 되고 광축이 특정 각도로 틀어지게 된다.
즉, OIS 기능 작동시 계면의 일그러짐으로 인해 광축이 틀어질 수 있으며, 이 경우 이미지 센서(26)에 의해 획득되는 이미지에 블러(blur) 현상이 발생될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 액체 렌즈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 듀얼 액체 렌즈에 포함되는 제1 액체 렌즈(610)와 제2 액체 렌즈(620)는 각각 도 3에 도시된 제1 액체 렌즈(280)와 제2 액체 렌즈(290)를 의미할 수 있다.
제1 액체 렌즈(610)와 제2 액체 렌즈(620) 각각은 전도성 액체와 비전도성 액체가 수용되는 제1 캐비티(615)와 제2 캐비티(625)를 포함할 수 있다. 제1 캐비티(615)와 제2 캐비티(625) 각각은 상부 개구부와 하부 개구부를 포함할 수 있는데, 도 6에서는 상부 개구부와 하부 개구부 각각의 면적이 동일한 것으로 도시되어 있으나 상부 개구부와 하부 개구부 중 어느 하나의 면적이 다른 하나의 면적보다 클 수 있다.
예를 들어, 제1 캐비티(615)의 상부 개구부의 면적이 하부 개구부의 면적보다 크거나 작을 수 있고, 제2 캐비티(625)의 상부 개구부의 면적과 하부 개구부의 면적 간의 대소 관계는 제1 캐비티(615)와 동일하거나, 반대로 될 수 있다.
또한, 제1 캐비티(615)의 상부 개구부의 면적과 하부 개구부의 면적은 제2 캐비티(625)의 상부 개구부의 면적과 하부 개구부의 면적과 각각 동일할 수도 있고, 제2 캐비티(625)의 상부 개구부의 면적과 하부 개구부의 면적보다 크거나 작을 수 있다.
그리고, 제1 캐비티(615)에 수용되는 전도성 액체는 비전도성 액체보다 상부 또는 하부에 위치할 수 있고, 제2 캐비티(625)에 수용되는 전도성 액체와 비전도성 액체 간의 상하 관계는 제1 캐비티(615)와 동일할 수도 있고, 그 반대일 수도 있다.
제1 액체 렌즈(610)와 제2 액체 렌즈(620)의 전체 면적은 서로 다를 수도 있고, 제1 캐비티(615)와 제2 캐비티(625) 간의 얼라인(alingn)을 쉽게 하기 위해 동일한 면적을 가질 수도 있다.
도 6에는 제1 액체 렌즈(610)와 제2 액체 렌즈(620)와 함께, 제1 액체 렌즈(610)의 제1 전극(630), 제1 액체 렌즈(610)와 제2 액체 렌즈(620)의 제2 전극(640), 및 제2 액체 렌즈(620)의 제1 전극(650)이 도시되어 있다.
제1 전극(630, 650) 및 제2 전극(640)은 별도의 기판과 같이 도시되어 있으나, 이는 전극의 배치를 설명하기 위한 것에 불과하며, 실질적으로는 제1 액체 렌즈(610) 또는 제2 액체 렌즈(620)의 상부 또는 하부에 패턴화되어 배치될 수 있다.
제1 액체 렌즈(610)의 제1 전극(630)은 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치되어 제1 전극(630)을 구성하는 복수의 전극 섹터(L1, L2, L3, L4)를 포함할 수 있다. 제1 전극(630)은 제1 액체 렌즈(610)의 상부에 배치될 수 있다. 복수의 전극 섹터(L1, L2, L3, L4)는 제1 전극 섹터(L1)를 기준으로 반시계 방향으로 배치되어 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
제1 액체 렌즈(610) 및 제2 액체 렌즈(620)의 제2 전극(640)은 하나의 전극 섹터(C0)를 포함할 수 있다. 제2 전극(640)은 제1 액체 렌즈(610)의 하부 및 제2 액체 렌즈(620)의 상부에 배치될 수 있다. 즉, 제1 액체 렌즈(610) 및 제2 액체 렌즈(620)는 도 7의 제2 연결 기판(720)을 통해 제2 전극(640)을 서로 공유할 수 있다.
제2 액체 렌즈(620)의 제1 전극(650)은 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치되어 제1 전극(650)을 구성하는 복수의 전극 섹터(L5, L6, L7, L8)를 포함할 수 있다. 제1 전극(650)은 제2 액체 렌즈(620)의 하부에 배치될 수 있다. 복수의 전극 섹터(L5, L6, L7, L8)는 제5 전극 섹터(L5)를 기준으로 반시계 방향으로 배치되어 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 6에 도시된 바와 같이 제1 전극(630)을 구성하는 복수의 전극 섹터(L1, L2, L3, L4) 각각과 제2 전극(650)을 구성하는 복수의 전극 섹터(L5, L6, L7, L8)의 위치는 각 대응되는 전극 섹터 별로(예를 들어, L1과 L5) 일치되도록 정렬되어 배치될 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 듀얼 액체 렌즈와 제어 회로를 연결하기 위한 기판을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 액체 렌즈(280)에 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제공하기 위한 제1 연결 기판(710), 제1 액체 렌즈(280)와 제2 액체 렌즈(290)에 공통 전압(CV)을 제공하기 위한 제2 연결 기판(720) 및 제2 액체 렌즈(290)에 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제공하기 위한 제3 연결 기판(730)이 도시되어 있다.
제1 연결 기판(710)은 도 6의 제1 전극(630)과 전기적으로 연결되고, 도 3의 제어 회로(210)의 스위칭 블록(240)과 전기적으로 연결되어 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제1 전극(630)으로 전달할 수 있다.
구체적으로, 제1 연결 기판(710)은 반시계 방향으로 배치된 상부 제1 단자(A), 상부 제2 단자(B), 상부 제3 단자(C), 상부 제4 단자(D), 및 상부 제1 단자(A), 상부 제2 단자(B), 상부 제3 단자(C), 상부 제4 단자(D) 각각과 전기적으로 연결된 하부 제1 단자(A'), 하부 제2 단자(B'), 하부 제3 단자(C'), 하부 제4 단자(D')를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 연결 기판(710)은 상부 제1 단자(A), 상부 제2 단자(B), 상부 제3 단자(C), 상부 제4 단자(D)가 배치된 상부 기판과, 하부 제1 단자(A'), 하부 제2 단자(B'), 하부 제3 단자(C'), 하부 제4 단자(D')가 배치된 하부 기판으로 구분될 수 있다. 제1 연결 기판(710)은 FPCB로 구현될 수 있으며, 도 2의 연결부(500)에 포함될 수 있다. 제1 연결 기판(710)의 상부 기판과 하부 기판의 경계를 따라 제1 연결 기판(710)은 구부러져 렌즈 어셈블리(22) 내에 실장될 수 있다.
상부 제1 단자(A), 상부 제2 단자(B), 상부 제3 단자(C), 상부 제4 단자(D)는 각각 제1 전극 섹터(L1), 제2 전극 섹터(L2), 제3 전극 섹터(L3), 제4 전극 섹터(L4)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 하부 제1 단자(A'), 하부 제2 단자(B'), 하부 제3 단자(C'), 하부 제4 단자(D')는 스위칭 블록(240)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 연결 기판(720)은 도 6의 제2 전극(640)과 전기적으로 연결되고, 도 3의 제어 회로(210)의 스위칭 블록(240)과 전기적으로 연결되어 공통 전압(CV)을 제2 전극(640)으로 전달할 수 있다.
구체적으로, 제2 연결 기판(720)은 상부 공통 단자(COM)와, 상부 공통 단자(COM)와 전기적으로 연결된 하부 공통 단자(COM')를 포함할 수 있다.
여기서, 제2 연결 기판(720)은 상부 공통 단자(COM)가 배치된 상부 기판과 하부 공통 단자(COM')가 배치된 하부 기판으로 구분될 수 있다. 제2 연결 기판(720)은 FPCB로 구현될 수 있으며, 도 2의 연결부(500)에 포함될 수 있다. 제2 연결 기판(720)의 상부 기판과 하부 기판의 경계를 따라 제2 연결 기판(720)은 구부러져 렌즈 어셈블리(22) 내에 실장될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 제2 연결 기판(720)은 상부 공통 단자(COM)와 하부 공통 단자(COM')가 일체로 형성되는 전도성 메탈 플레이트로 구현될 수도 있다.
상부 공통 단자(COM)는 제2 전극(640)의 하나의 전극 섹터(C0)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 하부 공통 단자(COM')는 스위칭 블록(240)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제3 연결 기판(730)은 도 6의 제1 전극(650)과 전기적으로 연결되고, 도 3의 제어 회로(210)의 스위칭 블록(240)과 전기적으로 연결되어 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제1 전극(650)으로 전달할 수 있다.
구체적으로, 제3 연결 기판(730)은 반시계 방향으로 배치된 상부 제5 단자(E), 상부 제6 단자(F), 상부 제7 단자(G), 상부 제8 단자(H), 및 상부 제5 단자(E), 상부 제6 단자(F), 상부 제7 단자(G), 상부 제8 단자(H) 각각과 전기적으로 연결된 하부 제5 단자(E'), 하부 제6 단자(F'), 하부 제7 단자(G'), 하부 제8 단자(H')를 포함할 수 있다.
여기서, 제3 연결 기판(730)은 상부 제5 단자(E), 상부 제6 단자(F), 상부 제7 단자(G), 상부 제8 단자(H)가 배치된 상부 기판과, 하부 제5 단자(E'), 하부 제6 단자(F'), 하부 제7 단자(G'), 하부 제8 단자(H')가 배치된 하부 기판으로 구분될 수 있다. 제3 연결 기판(730)은 FPCB로 구현될 수 있으며, 도 2의 연결부(500)에 포함될 수 있다. 제3 연결 기판(730)의 상부 기판과 하부 기판의 경계를 따라 제3 연결 기판(730)은 구부러져 렌즈 어셈블리(22) 내에 실장될 수 있다.
상부 제5 단자(E), 상부 제6 단자(F), 상부 제7 단자(G), 상부 제8 단자(H)는 각각 제5 전극 섹터(L5), 제6 전극 섹터(L6), 제7 전극 섹터(L7), 제8 전극 섹터(L8)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 하부 제5 단자(E'), 하부 제6 단자(F'), 하부 제7 단자(G'), 하부 제8 단자(H')는 스위칭 블록(240)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈의 전압 인가 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 모드 별 액체 렌즈의 전압 인가 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 모드 별 액체 렌즈의 전압 인가 방법에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 도 8에 도시된 전압 드라이버(810), 스위칭 블록(820), 제1 액체 렌즈(830) 및 제2 액체 렌즈(840)는 각각 도 3의 전압 드라이버(235), 스위칭 블록(240), 제1 액체 렌즈(280) 및 제2 액체 렌즈(290)에 해당할 수 있다.
스위칭 블록(820)은 전압 드라이버(810)로부터 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4) 및 공통 전압(CV)을 제공받고, 컨트롤러(230)의 스위칭 제어 신호(SC)에 따라 제1 액체 렌즈(830)와 제2 액체 렌즈(840)에 구동 전압을 제공할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 제1 액체 렌즈(830)는 제1 내지 제4 전극 섹터(L1~L4) 및 제2 전극의 전극 섹터(C0, 이하에서는 '공통 전극 섹터'라 칭함)로, 제1 액체 렌즈(830)에 포함된 전도성 액체와 비전도성 액체가 이루는 제1 계면(IF1)을 제어하기 위한 전압을 입력받을 수 있다.
마찬가지로, 제2 액체 렌즈(840)는 제5 내지 제8 전극 섹터(L5~L8) 및 공통 전극 섹터(C0)로, 제2 액체 렌즈(840)에 포함된 전도성 액체와 비전도성 액체가 이루는 제2 계면(IF2)을 제어하기 위한 전압을 입력받을 수 있다.
스위칭 블록(820)은 스위칭 제어 신호(SC)와는 무관하게 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제1 내지 제4 전극 섹터(L1~L4) 각각에 전달하고, 공통 전압(CV)을 공통 전극 섹터(C0)에 전달할 수 있다.
다만, 스위칭 블록(820)은 스위칭 제어 신호(SC)에 따라 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제5 내지 제8 전극 섹터(L5~L8)에 각 모드 별로 다르게 공급할 수 있다.
본 명세서에서는 도 9에 나타난 바와 같이 3가지 모드에 대해 설명하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 9를 참조하면, 스위칭 제어 신호(SC)는 도 3에서 설명된 이미지 개선 모드, OIS 부스트 모드, 일반 모드 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
도 9의 (a)는 이미지 개선 모드에서의 제2 액체 렌즈(840)에 대한 전압 인가 방식을 나타낸 것이다.
스위칭 블록(820)은 이미지 개선 모드를 나타내는 스위칭 제어 신호(SC)에 따라 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제5 내지 제8 전극 섹터(L5~L8) 각각에 전달할 수 있다.
이는 도 9의 (a)에서 볼 수 있듯이, 제1 액체 렌즈(830)의 제1 내지 제4 전극 섹터(L1~L4)에 인가되는 전압이 각각 제2 액체 렌즈(840)의 제5 내지 제8 전극 섹터(L5~L8)에 인가되는 전압과 동일함을 의미한다. 즉, 제1 내지 제4 전극 섹터(L1~L4)와 제5 내지 제8 전극 섹터(L5~L8)는 서로 대응되는 전극 섹터끼리 위치가 일치되도록 정렬되어 배치되므로, 제1 액체 렌즈(830)의 제1 계면(IF1)과 제2 액체 렌즈(840)의 제4 계면(IF)은 서로 동일한 형상을 가질 수 있다.
도 10의 (a)를 참조하면, 제1 액체 렌즈(830)의 제1 계면(IF1)을 통과한 광 신호는 광축이 틀어짐에 따라 블러(blur) 현상을 유발할 수 있다. 그러나, 제3 계면(IF4)과 동일한 형상을 갖는 제2 계면(IF2)이 존재함으로써, 제1 액체 렌즈(830)의 제1 계면(IF1)을 통과한 광 신호가 제2 액체 렌즈(840)의 제2 계면(IF2)을 통과하면서 원래의 광축을 갖도록 보정될 수 있다.
따라서, OIS 동작시에 이미지 센서(26)에 의해 획득되는 이미지에 발생할 수 있는 블러 현상을 제거할 수 있다.
도 9의 (b)는 OIS 부스트 모드에서의 제2 액체 렌즈(840)에 대한 전압 인가 방식을 나타낸 것이다.
스위칭 블록(820)은 OIS 부스트 모드를 나타내는 스위칭 제어 신호(SC)에 따라 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제7 전극 섹터(L7), 제8 전극 섹터(L8), 제5 전극 섹터(L5), 제6 전극 섹터(L6) 각각에 전달할 수 있다.
이는 도 9의 (b)에서 볼 수 있듯이, 제1 액체 렌즈(830)의 제1 내지 제4 전극 섹터(L1~L4)에 인가되는 전압이 각각 제2 액체 렌즈(840)의 제7 전극 섹터(L7), 제8 전극 섹터(L8), 제5 전극 섹터(L5), 제6 전극 섹터(L6)에 인가되는 전압과 동일함을 의미한다. 이는 제2 액체 렌즈(840)의 전극 섹터는 렌즈의 중심을 기준으로 서로 반대에 위치하는 제1 액체 렌즈(830)의 전극 섹터와 동일한 전압을 인가받게 됨을 의미한다. 즉, 제1 내지 제4 전극 섹터(L1~L4)와 제5 내지 제8 전극 섹터(L5~L8)는 서로 대응되는 전극 섹터끼리 위치가 일치되도록 정렬되어 배치되므로, 제1 액체 렌즈(830)의 제1 계면(IF1)과 제2 액체 렌즈(840)의 제4 계면(IF)은 서로 반대의 형상을 가질 수 있다.
도 10의 (b)를 참조하면, 제1 액체 렌즈(830)의 제1 계면(IF1)을 통과한 광 신호는 OIS 동작을 위해 제1 각도(θ1) 만큼의 OIS 보상각을 갖게 된다. 그러나, 제3 계면(IF4)과 서로 반대되는 형상을 갖는 제2 계면(IF2)이 존재함으로써, 제1 액체 렌즈(830)의 제1 계면(IF1)을 통과한 광 신호가 제2 액체 렌즈(840)의 제2 계면(IF2)을 통과하면서 제1 각도(θ1)의 두배인 제2 각도(θ2)의 OIS 보상각을 가질 수 있다.
OIS 동작시 액체 렌즈에 구동 전압을 인가한 뒤 액체 렌즈가 원하는 계면으로 변형되기까지 특정 시간(이하에서 'OIS 반응 시간'이라 칭함)이 소요되며, 이러한 OIS 반응 시간에 의해 액체 렌즈의 OIS 반응 속도 내지 성능이 결정된다. 통상적으로 상기 OIS 반응 시간은 50ms 전후의 시간일 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 의하면, 동일 시간 내에 OIS 동작을 위한 OIS 보상각을 두배로 구현할 수 있으므로 OIS 반응 시간이 반으로 줄어들게 되어 OIS 성능이 향상될 수 있다.
도 9의 (c)는 일반 모드에서의 제2 액체 렌즈(840)에 대한 전압 인가 방식을 나타낸 것이다.
스위칭 블록(820)은 일반 모드를 나타내는 스위칭 제어 신호(SC)에 따라 제1 내지 제4 개별 전압(IV1~IV4)을 제5 내지 제8 전극 섹터(L5~L8) 각각에 전달하지 않을 수 있다.
이는 도 9의 (c)에서 볼 수 있듯이, 제1 액체 렌즈(830)의 제1 내지 제4 전극 섹터(L1~L4)에 인가되는 전압을 제2 액체 렌즈(840)에 전달하지 않음으로써, 제2 액체 렌즈(840)의 제2 계면(IF2)의 디옵터(diopter)를 0으로 유지할 수 있다. 즉, 제1 액체 렌즈(830) 만을 AF 기능 또는 OIS 기능을 위해 동작시키고, 제2 액체 렌즈(840)는 사용하지 않을 수 있다. 일반 모드에 의하면 액체 렌즈에서 소모되는 전력을 감소시킬 수 있다.
다른 실시예에 따라, 제1 내지 제4 전극 섹터(L1~L4)에 인가되는 전압의 평균 전압을 제2 액체 렌즈(840)의 제5 내지 제8 전극 섹터(L5~L8) 각각에 인가함으로써, 제2 계면(IF2)의 의도치 않은 변형으로 인한 액체 렌즈의 성능 저하를 방지할 수도 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 (11)

  1. 제1 계면을 이루는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하는 제1 액체 렌즈;
    제2 계면을 이루는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하는 제2 액체 렌즈; 및
    상기 제1 계면과 상기 제2 계면을 제어하기 위한 제1 내지 제4 개별 전압을 상기 제1 액체 렌즈와 상기 제2 액체 렌즈로 공급하는 제어 회로를 포함하며,
    상기 제1 액체 렌즈 및 상기 제2 액체 렌즈 각각은,
    상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트에 배치되고, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체의 계면을 변화시키도록 외부 전원과 전기적으로 연결된 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극부; 및
    상기 전극부에 배치되고, 상기 비전도성 액체의 접촉을 차단하는 절연부를 포함하는, 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 제1 계면과 상기 제2 계면을 제어하기 위한 공통 전압을 상기 제1 액체 렌즈와 상기 제2 액체 렌즈로 공급하고,
    상기 제1 액체 렌즈의 상기 제2 전극에 포함된 상기 공통 전압을 수신하기 위한 공통 전극 섹터와, 상기 제2 액체 렌즈의 상기 제2 전극에 포함된 상기 공통 전압을 수신하기 위한 공통 전극 섹터는 서로 전기적으로 연결되는, 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 액체 렌즈 및 상기 제2 액체 렌즈의 공통 전극 섹터와 상기 제어 회로와 전기적으로 연결되어, 상기 제1 계면과 상기 제2 계면을 제어하기 위한 공통 전압을 전달하는 제2 연결 기판을 더 포함하는, 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액체 렌즈의 상기 제1 전극은, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 수신하기 위한 제1 내지 제4 전극 섹터를 포함하고,
    상기 제2 액체 렌즈의 상기 제1 전극은, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 수신하기 위한 제5 내지 제8 전극 섹터를 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 전극 섹터와 상기 제5 내지 제8 전극 섹터는 서로 대응되는 전극 섹터끼리 위치가 일치되도록 정렬되어 배치되는, 카메라 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 내지 제4 개별 전압을 각각 상기 제1 내지 제4 전극 섹터로 공급하고, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 각각 상기 제5 내지 제8 전극 섹터로 공급하는, 카메라 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 내지 제4 개별 전압을 각각 상기 제1 내지 제4 전극 섹터로 공급하고, 상기 제1 내지 제4 개별 전압을 각각 상기 제7 전극 섹터, 상기 제8 전극 섹터, 상기 제5 전극 섹터, 상기 제6 전극 섹터로 공급하는, 카메라 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 액체 렌즈의 상기 제1 내지 제4 전극 섹터와 상기 제어 회로와 전기적으로 연결되어, 상기 제1 계면을 제어하기 위한 전압을 전달하는 제1 연결 기판; 및
    상기 제2 액체 렌즈의 상기 제5 내지 제8 전극 섹터와 상기 제어 회로와 전기적으로 연결되어, 상기 제2 계면을 제어하기 위한 전압을 전달하는 제3 연결 기판을 더 포함하는, 카메라 모듈.
  8. 제1 계면을 제어하기 위한 전압을 수신하는 제1 내지 제4 전극 섹터를 포함하는 제1 액체 렌즈; 및
    제2 계면을 제어하기 위한 전압을 수신하는 제5 내지 제8 전극 섹터를 포함하는 제2 액체 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 전극 섹터에 인가되는 전압 중 어느 하나는 상기 제5 내지 제8 전극 섹터에 인가되는 전압 중 어느 하나와 동일하고,
    상기 제1 액체 렌즈 및 상기 제2 액체 렌즈 각각은,
    상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트에 배치되고, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체의 계면을 변화시키도록 외부 전원과 전기적으로 연결된 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극부; 및
    상기 전극부에 배치되고, 상기 비전도성 액체의 접촉을 차단하는 절연부를 포함하는, 액체 렌즈 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 전극 섹터를 포함하는 상기 제1 액체 렌즈의 상기 제1 전극은 상기 제1 액체 렌즈의 상부에 배치되고,
    상기 제5 내지 제8 전극 섹터를 포함하는 상기 제2 액체 렌즈의 상기 제1 전극은 상기 제2 액체 렌즈의 하부에 배치되는, 액체 렌즈 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 계면과 상기 제2 계면을 제어하기 위한 공통 전압을 수신하기 위한 상기 제1 액체 렌즈의 상기 제2 전극과, 상기 제2 액체 렌즈의 상기 제2 전극은 서로 전기적으로 연결되어 상기 제1 액체 렌즈와 상기 제2 액체 렌즈 사이에 배치되는, 액체 렌즈 모듈.
  11. 제1항의 카메라 모듈;
    영상을 출력하는 디스플레이부;
    상기 카메라 모듈에 전원을 공급하는 배터리; 및
    상기 카메라 모듈, 디스플레이부 및 배터리를 실장하는 하우징을 포함하는 광학 기기.
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