KR20180114798A - 액체 렌즈 제어 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공통 전극 및 복수의 개별전극을 포함하는 액체 렌즈; 입력 전압의 크기를 제어하여 출력 전압을 생성하는 전압 생성부; 및 상기 전압 생성부의 출력 전압을 이용하여 상기 공통 전극 및 복수의 개별전극에 공급되는 전압의 주기를 제어하는 전압 주기 제어부를 포함하는 액체 렌즈 제어 회로를 제공한다.

Description

액체 렌즈 제어 회로{CONTROL CIRCUIT OF LIQUID LENS}
본 발명은 액체렌즈 및 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기 에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈를 제어하기 위한 제어 모듈 또는 제어 장치를 포함하는 카메라 모듈 및 광학기기에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(예, 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 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈에서 액체 렌즈를 구동하기 위한 전압 펄스를 제어하여 복수의 개별 전극에 공급함으로써 액체 렌즈 내 계면의 움직임을 안정화시킬 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 액체 렌즈에 인가되는 펄스 형태의 구동 전압을 제어하기 위해, 액체 렌즈의 상태(예, 디옵터 변화여부 등)에 따라 구동 전압의 펄스 주기를 조절하여 액체 렌즈의 동작 속도를 높일 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 액체 렌즈를 제어하는 동안 구동 전압의 펄스 주기를 조절하여 스위칭 회로의 부담을 줄일 수 있어 액체 렌즈의 제어 회로의 소비전력을 줄일 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 액체 렌즈의 복수의 개별 전극에 순차적으로 전기 에너지를 인가하여 액체 렌즈 내 계면을 제어하는 과정에서 계면의 자유롭고 유연한 움직임으로 인해 계면이 안정화되는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있어, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈 또는 광학기기 등의 초점 이동에 따른 동작 시간을 줄일 수 있다.
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 렌즈 제어 회로는 공통 전극 및 복수의 개별전극을 포함하는 액체 렌즈; 입력 전압의 크기를 제어하여 출력 전압을 생성하는 전압 생성부; 및 상기 전압 생성부의 출력 전압을 이용하여 상기 공통 전극 및 복수의 개별전극에 공급되는 전압의 주기를 제어하는 전압 주기 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 공통 전극과 상기 복수의 개별 전극 중 적어도 하나에 인가되는 전압이 변할 때, 상기 전압 주기는 기 설정된 제1주기에서 상기 제1주기보다 짧은 제2주기로 변화되는 구간을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2주기로 변화되는 구간 이후에 상기 제1주기로 변화되는 구간을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 주기의 전압주기를 갖는 구간의 전압의 진폭은 서로 다른 제1 진폭과 제2 진폭을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 주기로 변화되는 구간 이후에 상기 제1주기로 변화되는 구간의 진폭은 상기 상기 제1 진폭과 상기 제2 진폭 사이일 수 있다.
또한, 상기 복수의 개별 전극 중 어느 하나에 인가되는 전압의 진폭과 상기 공통 전극에 인가되는 전압의 진폭은 서로 대응될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 렌즈 제어 회로는 공통 전극 및 복수의 개별전극을 포함하는 액체 렌즈; 상기 액체 렌즈를 구동하는 구동 전압을 생성하는 전압 생성부; 및 상기 공통 전극 과 복수의 개별전극 중 하나의 개별전극 사이에 인가되는 구동 전압의 진폭이 제1 진폭에서 제2 진폭으로 변경될 때, 상기 구동전압은 상기 구동전압의 진폭이 증가하는 제1 구간과 진폭이 감소하는 제2 구간을 포함하고, 상기 제2진폭은 상기 제1 구간의 최대진폭과 상기 제2 구간의 최소 진폭 사이일 수 있다.
또한, 상기 제1구간과 제2구간의 전압 주기는 상기 제1진폭과 상기 제2진폭으로 인가된 구동전압의 주기보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1진폭이 상기 제2진폭보다 작은 경우, 상기 제1구간의 최대 진폭은 상기 제2진폭의 130%이상이고, 상기 제2구간의 최소진폭은 상기 제2 진폭의 85%이하일 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 발명은 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈의 구동 전압의 펄스 주기 및 펄스의 진폭(amplitude)를 제어하여 복수의 개별 전극에 인가하여, 액체 렌즈의 급격한 초점 이동에 따른 계면의 이동을 보다 빠르고 안정적으로 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 액체 렌즈의 제어에 따른 계면의 움직임이 보다 안정적이면서 민첩해질 수 있어 움직임이 크고 잦은 카메라 모듈 또는 광학기기 등에 액체 렌즈를 탑재할 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.
도1은 카메라 모듈의 예를 설명한다.
도2는 카메라 모듈에 포함된 렌즈 어셈블리의 예를 설명한다.
도3은 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체 렌즈를 설명한다.
도4는 액체 렌즈의 구조를 설명한다.
도5는 액체 렌즈의 렌즈 보정 방법을 설명한다.
도6은 액체 렌즈 내 계면의 변화를 설명한다.
도7은 초과전압 공급을 통한 액체 렌즈의 제어 방법을 설명한다.
도8은 액체 렌즈 제어 회로를 설명한다.
도9는 액체 렌즈의 구동 방법을 설명한다.
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.
도1은 카메라 장치의 예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(22) 및 이미지 센서를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리는(22)는 인가되는 전압에 대응하여 초점거리가 조정되는 액체렌즈를 포함할 수 있다. 카메라 모듈은 공통 단자와 복수의 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 제1렌즈를 포함하는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22), 및 제1렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로(24), 및 렌즈 어셈블리(22)에 정렬되며 렌즈 어셈블리(22)를 통해 전달되는 광을 전기신호로 변환하는 이미지센서(26)를 포함할 수 있다.
도1은 카메라 장치의 예를 설명한다. 도시된 바와 같이, 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(22) 및 이미지 센서를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리는(22)는 인가되는 전압에 대응하여 초점거리가 조정되는 액체렌즈를 포함할 수 있다. 카메라 모듈은 공통 단자와 복수의 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 제1렌즈를 포함하는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22), 및 제1렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로(24), 및 렌즈 어셈블리(22)에 정렬되며 렌즈 어셈블리(22)를 통해 전달되는 광을 전기신호로 변환하는 이미지센서(26)를 포함할 수 있다.
도1을 참조하면, 카메라 모듈은 하나의 인쇄회로기판(PCB) 상에 형성된 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 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 액체 렌즈(28)에 인가되는 전압의 크기를 줄일 경우, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 모듈의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
도2를 참조하면, 도시된 바와 같이, 렌즈 어셈블리(22)는 제1렌즈부(100), 제2렌즈부(200), 액체렌즈부(300), 렌즈 홀더(400) 및 연결부(500)을 포함할 수 있다. 연결부(500)는 이미지 센서와 액체 렌즈를 전기적으로 연결하며, 후술할 기판, 와이어 또는 전선 등을 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 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 제1렌즈부(100) 또는 제2렌즈부(200) 중 하나는 생략될 수도 있다. 제어 회로(24)의 구성은 카메라 장치에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(22)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄일 경우, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 장치의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
도2는 카메라 장치에 포함된 렌즈 어셈블리(22)의 예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 렌즈 어셈블리(22)는 제1렌즈부(100), 제2렌즈부(200), 액체렌즈부(300), 렌즈 홀더(400) 및 연결부(500)을 포함할 수 있다. 연결부(500)는 이미지 센서와 액체 렌즈를 전기적으로 연결하며, 후술할 기판, 와이어 또는 전선 등을 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 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 제1렌즈부(100) 또는 제2렌즈부(200) 중 하나는 생략될 수도 있다.
도2를 참조하면, 제1렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리의 외부로부터 광이 입사하는 부위이다. 제1렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
제1렌즈부(100) 및 제2 렌즈부(200)는 렌즈 홀더(400) 에 장착될 수 있다. 이때, 렌즈 홀더(400)에는 관통공이 형성되고, 관통공에 제1렌즈부(100) 및 제2렌즈부(200)가 배치될 수 있다. 또한, 렌즈 홀더(400)에 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)가 배치되는 사이 공간에는 액체렌즈부(300)가 삽입될 수 있다.
한편, 제1렌즈부(100)는 고체렌즈(110)를 포함할 수 있다. 고체렌즈(110)는 렌즈 홀더(400) 외부로 돌출되어 외부에 노출될 수 있다. 고체렌즈가 노출되는 경우 외부에 노출됨으로 인해 렌즈표면이 손상될 수 있다. 만약 렌즈표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 고체렌즈(110)의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 고체렌즈(100)가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
제2렌즈부(200)는 제1렌즈부(100) 및 액체렌즈부(300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체렌즈부(300)를 투과하여 제2렌즈부(200)로 입사할 수 있다. 제2렌즈부(200)는 제1렌즈부(100)와 이격되어 렌즈 홀더(400)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.
한편, 제2렌즈부(200)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
액체렌즈부(300)는 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 배치되고, 렌즈 홀더(400)의 삽입구(410)에 삽입될 수 있다. 삽입구(410)는 렌즈 홀더의 측면의 일부 영역이 개방되어 형성될 수 있다. 즉, 액체 렌즈는 홀더의 측면의 삽입구(410)를 통해 삽입되어 배치될 수 있다. 액체렌즈부(300) 역시, 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)와 같이 중심축(PL)을 기준으로 정렬될 수 있다.
액체렌즈부(300)에는 렌즈영역(310)이 포함될 수 있다. 렌즈영역(310)은 제1렌즈부(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)를 통해 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형되어 액체렌즈(28) 계면의 곡률 또는 액체 렌즈의 초점거리가 변경될 수 있다. 이러한 경계면의 변형, 곡률변경이 제어되면, 액체렌즈부(300)와 이를 포함하는 카메라 모듈은 오토포커싱 기능, 손떨림 보정기능 등을 수행할 수 있다.
도3은 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체 렌즈를 설명한다. 구체적으로, (a)는 렌즈 어셈블리(22, 도2참조)에 포함된 제1렌즈(28)를 설명하고, (b)는 렌즈(28)의 등가회로를 설명한다.
먼저 (a)를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 렌즈(28)는 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치된 개별 단자(L1, L2, L3, L4)를 통해서 전압을 인가 받을 수 있다. 개별 단자는 액체 렌즈의 중심축을 기준으로 동일한 각 거리를 가지고 배치될 수 있고, 4개의 개별단자를 포함할 수 있다. 4개의 개별단자는 액체렌즈의 4개 코너에 각각 배치될 수 있다. 개별 단자(L1, L2, L3, L4)를 통해서 전압이 인가되면 인가된 전압은 후술할 공통 단자(C0)에 인가되는 전압과의 상호작용으로 형성되는 구동 전압에 의해 렌즈영역(310)에 배치된 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형될 수 있다.
또한, (b)를 참조하면, 렌즈(28)는 일측은 서로 다른 개별 단자(L1, L2, L3, L4)로부터 동작 전압을 인가 받고, 다른 일측은 공통 단자(C0)와 연결된 복수의 캐패시터(30)로 설명할 수 있다. 여기서, 등가회로에 포함된 복수의 캐패시터(30)는 약 수십 내지 200 피코패럿(pF) 이하의 작은 캐패시턴스를 가질 수 있다. 액체 렌즈의 상술한 액체 렌즈의 단자는 본 명세서에서 전극 섹터 또는 서브 전극으로 불릴 수도 있다.
도4는 액체 렌즈의 구조를 설명한다.
도시된 바와 같이, 액체 렌즈(28)는 액체, 제1 플레이트 및 전극을 포함할 수 있다. 액체렌즈(28)에 포함되는 액체(122, 124)는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있다. 제1 플레이트는 전도성 액체 및 비전도성 액체가 배치되는 캐비티(cavity, 150) 또는 홀을 포함할 수 있다. 캐비티(150)는 경사면을 포함할 수 있다. 전극(132, 134)은 제1 플레이트(114) 상에 배치될 수 있으며, 제1 플레이트(114) 상부 또는 제1 플레이트(114) 하부에 배치될 수 있다. 액체 렌즈(28)는 전극(132, 134) 상부(하부)에 배치될 수 있는 제2 플레이트(112)를 더 포함할 수 있다. 또한 액체 렌즈(28)는 전극(132, 134) 하부(상부)에 배치될 수 있는 제3 플레이트(116)를 더 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 액체 렌즈(28)의 일 실시예는 서로 다른 두 액체(122, 124)가 형성하는 계면(130)을 포함할 수 있다. 또한, 액체 렌즈(28)에 전압을 공급하는 적어도 하나의 기판(142, 144)을 포함할 수 있다. 액체 렌즈(28)의 모서리(코너)는 액체 렌즈(28)의 중심부보다 두께가 얇을 수 있다. 액체 렌즈의 상면에 제2 플레이트가 배치되고 액체 렌즈의 하면에 제3 플레이트가 배치될 수 있으나, 액체 렌즈 코너의 상면 또는 하면의 일부에는 제2 플레이트 또는 제3 플레이트가 배치되지 않아 액체 렌즈의 코너의 두께가 중심부 보다 얇을 수 있다. 액체 렌즈의 코너 상면 또는 하면에는 전극이 노출될 수 있다.
액체 렌즈(28)는 서로 다른 두 액체, 예를 들면 전도성 액체(122)와 비전도성 액체(124)를 포함하고, 두 액체가 형성하는 계면(130)의 곡률, 형상은 액체 렌즈(28)에 공급되는 구동 전압에 의해 조정될 수 있다. 액체 렌즈(28)에 공급되는 구동 전압은 연결부(500)를 통해 전달될 수 있다. 연결부는 제1기판(142) 및 제2기판(144)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 연결부가 제1기판(142) 및 제2기판(144)를 포함하는 경우 제2기판(144)은 복수의 개별 단자 각각에 전압을 전달할 수 있고, 제1기판(142)은 공통 단자에 전압을 전달할 수 있다. 복수의 개별 단자는 4개일 수 있고, 제2기판(144)은 4개의 개별 단자 각각에 전압을 전달할 수 있다. 제2기판(144)과 제1기판(142)을 통해 공급되는 전압은 액체 렌즈(28)의 각 모서리에 배치 또는 노출되는 복수의 전극(134, 132)에 인가될 수 있다.
또한, 액체 렌즈(28)는 투명한 재질을 포함하는 제3플레이트(116) 및 제2플레이트(112), 제3플레이트(116) 및 제2플레이트(112) 사이에 위치하며 기 설정된 경사면을 가지는 개구영역을 포함하는 제1플레이트(114)를 포함할 수 있다.
또한, 액체 렌즈(28)는 제3플레이트(116), 제2플레이트(112) 및 제1플레이트(114)의 개구영역에 의해 결정되는 캐비티(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 캐비티(150)는 서로 다른 성질(예, 전도성 액체 및 비전도성 액체)의 두 액체(122, 124)가 충진될 수 있으며, 서로 다른 성질의 두 액체(122, 124) 사이에는 계면(130)이 형성될 수 있다.
또한, 액체 렌즈(28)에 포함되는 두 액체(122, 124) 중 적어도 하나는 전도성을 가지며, 액체 렌즈(28)는 제1플레이트(114) 상부 및 하부에 배치되는 두 전극(132, 134)을 포함할 수 있다. 제1플레이트(114)는 경사면을 포함하고 경사면에 배치되는 절연층(118)을 더 포함할 수 있다. 전도성을 가지는 액체는 절연층에 접촉할 수 있다. 여기서, 절연층(118)은 두 전극(132, 134) 중 하나의 전극(예, 제2전극(134))을 덮고, 다른 하나의 전극(예, 제1전극(132))의 일부를 덮거나 또는 노출시켜 전도성 액체(예, 122)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다. 여기서, 제1전극(132)은 적어도 하나 이상의 전극섹터(예, C0)를 포함하고, 제2전극(134)은 둘 이상의 전극섹터(예, 도4의 L1, L2, L3, L4)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2전극(134)은 광축을 중심으로 시계방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함할 수 있다. 전극 섹터는 서브 전극 또는 액체 렌즈의 단자로 불릴 수 있다.
액체 렌즈(28)에 포함된 두 전극(132, 134)에 전압을 전달하기 위한 하나 또는 두 개 이상의 기판(142, 144)이 연결될 수 있다. 구동 전압에 대응하여 액체 렌즈(28) 내 형성되는 계면(130)의 곡률, 굴곡 또는 경사도 등이 변하면서 액체 렌즈(28)의 초점 거리가 조정될 수 있다.
도5는 액체 렌즈의 렌즈 보정 방법을 설명한다.
먼저 도5의 (a)를 참조하면, 휴대용 단말기 또는 휴대용 장치의 카메라 기능을 사용하는 사용자가 휴대용 단말기 또는 휴대용 장치를 임의의 방향(예, 화살표 방향(32))으로 움직일 수 있다. 사용자가 휴대용 단말기 또는 휴대용 장치를 임의의 방향으로 움직이는 것은 사용자가 의도한 것일 수도 있고, 손떨림 등과 같이 사용자가 의도하지 않은 것일 수도 있다.
도5의 (b)를 참조하면, 휴대용 단말기 또는 휴대용 장치 내 탑재된 액체 렌즈(28)는 사용자가 휴대용 단말기 또는 휴대용 장치를 의도하든 의도하지 않든 움직이는 만큼 실질적으로 동등하게 움직일 수 있다(예, 화살표 방향(32)). 이는 액체 렌즈(28)가 여러 구조물, 기구, 수단 등을 통해 휴대용 단말기 또는 휴대용 장치에 고정되어 있기 때문이다. 휴대용 단말기 또는 휴대용 장치의 움직임에 따라 액체 렌즈(28)도 움직이기 때문에, 액체 렌즈(28)를 통해 수신되는 광신호를 바탕으로 이미지를 수신하는 경우 움직임에 대한 보상이 필요하다. 예를 들어, 액체 렌즈(28)가 휴대용 단말기 또는 휴대용 장치의 움직임에 대응하여 동등한 움직임(예, 화살표 방향(32))을 가지는 경우, 액체 렌즈(28)의 움직임을 보상하기 위하여 액체 렌즈(28) 내 렌즈 영역(310)에 위치하는 계면은 수신되는 광신호를 역 방향(예, 화살표 방향(34)으로 보정시킬 필요가 있다.
도6은 액체 렌즈 내 계면의 변화를 설명한다. 구체적으로, (a) 내지 (c)는 액체 렌즈(28)의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)에 전압이 인가되는 경우 발생할 수 있는 계면(30a, 30b, 30c)의 움직임을 설명한다.
먼저 (a)를 참조하면, 액체 렌즈(28)의 개별 전극(L1, L2, L3, L4)에 실질적으로 동일한 전압을 인가한 경우, 계면(30a)은 원형에 가까운 형태를 유지할 수 있다. 상면에서 보았을 때, 계면의 수평거리(LH)와 계면의 수직거리 (LV)가 실질적으로 동일하고, 계면(30a)의 움직임(예, 경사각)이 균형을 이루는 형태를 가질 수 있다. 이 경우에는 4개의 서로 다른 개별 전극(L1, L2, L3, L4)를 통해 측정한 계면(30a)의 캐패시턴스 값이 실질적으로 동일하게 측정될 수 있다.
또한 (b)를 참조하면, 액체 렌즈(28)의 제1개별 전극(L1) 내지 제4개별 전극(L4)에 인가되는 전압이 (a)에서 도시된 경우보다 더 낮은 경우를 설명한다. 이 경우, 계면(30b)의 경사도가 변경되어 계면(30b)의 형상이 (a)에 도시된 계면(30a)에서 보다 상면에서 보았을 때의 수평거리(LH))와 수직 거리(LV))가 더 길어질 수 있다.
또한, (c)를 참조하면, 액체 렌즈(28)의 제1개별 전극(L1)과 제3개별 전극(L3)에 인가되는 전압과 제2개별 전극(L2)과 제4개별 전극(L4)에 인가되는 전압이 달라져, 상면에서 보았을 때 계면의 계면의 수직 거리(LV))가 수평거리(LH)) 보다 짧아 질 수 있다. (b)의 경우와 마찬가지로 계면(30c)이 4개의 서로 다른 개별 전극(L1, L2, L3, L4)을 통해 측정한 계면(30c)의 캐패시턴스가 서로 다를 수 있다. 한편, 계면(30c)이 계면(30b)이 대칭적으로 변화하였기 때문에 4개의 서로 다른 개별 전극(L1, L2, L3, L4)를 통해 측정한 계면(30a)의 캐패시턴스 값이 대칭적일 수 있다. 이 경우 L1과 L3의 캐패시턴스 값이 같고, L2와 L4의 캐패시턴스 값이 같을 수 있다.
또한, (a), (b) 및 (c)에 도시된 계면(30a, 30b, 30c)에서 측정된 캐패시턴스는 차이가 있고, 이러한 캐패시턴스의 차이를 통해 제1개별 전극(L1) 내지 제4개별 전극(L4)에 인가된 전압에 따라 계면(30a, 30b, 30c)이 이전과 달리 어떻게 움직였는지를 보다 직접적으로 정확하게 측정할 수 있다.
한편, 전술한 예에서는 액체 렌즈(28)가 4개의 개별 전극을 포함하는 구조를 들어 설명하였으나, 액체 렌즈(28)가 8개, 12개, 16개 등의 더 많은 개별 전극을 가지고 그에 대응하는 피드백 전극을 포함하는 경우 액체 렌즈(28)의 움직임을 보다 정교하게 제어할 수 있고, 해당 움직임을 보다 정확하게 측정할 수 있다.
전술한 (a) 내지 (c)와 같이, 액체 렌즈(28) 내 계면(30a, 30b, 30c)은 다양한 위치, 움직임 또는 형상으로 변형될 수 있다. 계면(30a, 30b, 30c)의 움직임과 형상의 변화는 복수의 개별 전극과 공통 전극 사이에 인가되는 전압의 차인 구동 전압에 의해 결정될 수 있다. 구동 전압의 변화는 제어 회로 또는 전압 발생, 공급 회로를 통해 빠른 시간 내에 적용될 수 있으나, 구동 전압의 변화에 따른 액체 렌즈(28) 내 계면(30a, 30b, 30c)의 위치, 움직임 또는 형상의 변화는 구동 전압의 변화가 적용되는 속도만큼 빠르지 않을 수 있다. 따라서, 액체 렌즈(28) 내 계면(30a, 30b, 30c)의 움직임과 형상의 변화를 보다 빠르게 제어하여 액체 렌즈(28)를 포함하는 카메라 모듈 또는 광학기기의 동작 속도를 높이기 위해서는 기 설정된 시간 동안 초과전압(Overshooting voltage) 공급하는 방법을 사용할 수 있다.
도7은 초과전압 공급을 통한 액체 렌즈의 제어 방법을 설명한다. 구체적으로, 도7의 (a) 및 (b)는 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM) 방식을 통해 액체 렌즈의 구동 전압을 공급하는 예를 설명한다. 하지만, 도7의 (a)는 기 설정된 주기를 가지는 구동 전압 펄스를 사용하는 경우이고, (b)는 구동 전압 펄스의 서로 다른 주기 또는 주기의 변화를 제어할 수 있는 경우를 설명한다. 서로 다른 주기 또는 주기의 변화를 제어한다는 것은 서로 다른 주파수 또는 주파수의 변화를 제어한다는 것과 실질적으로 동일하다.
먼저 (a)를 참조하면, 제1상태(S1)에서 제2상태(S2)로 액체 렌즈(28, 도3 및 도4 참조)의 굴절율의 변화가 요구되는 경우를 가정한다. 제1상태(S1)에서 제2상태(S2)로의 변화를 위해 구동 전압(V)을 변화시켜 실효 전압(Vrms)을 변화시킬 수 있다. 구동 전압(V)는 기 설정된 주기에서 듀티비(duty ratio)의 변화를 통해 실제로 전달되는 전기 에너지의 양을 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 제1상태(S1)보다 제2상태(S2)에서의 듀티비가 클 수 있다. 이러한 파형을 가지는 구동 전압(V)에 대한 실효적인 값(예, Root Mean Square, RMS)을 실효 전압(Vrms)으로 계산할 수 있다. 또한 구동 전압(V)의 진폭(amplitude)의 변화를 통해 실제로 전달되는 전기 에너지의 양을 변화시킬 수 있다. 예를들면 제1상태(S1)보다 제2상태(S2)에서의 구동 전압(V)의 진폭(amplitude)이 더 클 수 있다. 이러한 실효 전압(Vrms)의 변화에 대응하여 제1상태(S1)와 제2상태(S2)에서의 액체 렌즈의 굴절율의 변화가 발생한다.
액체 렌즈 내 계면은 두 액체 사이에 형성되는 것으로 계면의 변화 또는 움직임은 액체의 변화로 이루어지기 때문에, 액체 렌즈의 굴절율은 도시된 것과 같이 불안정한 파동의 형태를 보이다가 서서히 안정화될 수 있다. 액체 렌즈 내 계면의 움직임을 유도한 후 계면이 안정화되는 데까지, 즉 굴절율이 안정적으로 변화되는 데 걸리는 소요되는 시간을 줄인다면, 액체 렌즈를 탑재한 카메라 모듈 또는 광학기기가 보다 빠른 동작을 수행할 수 있다.
도7의 (b)를 참조하면, 액체 렌즈의 상태(S1, O1, O2, S2a, S2b)에 따라 펄스 형태를 가지는 구동 전압의 주기가 다르게 제어되고 있음을 알 수 있다. 예를 들어 구동 전압(V)은 세 가지의 주기(P1, P2, P3)로 공급될 수 있다고 가정한다. 세 가지의 주기(P1, P2, P3)는 하나의 예를 들어 설명한 것으로, 실시예에 따라 구동 전압(V)의 주기는 다양하게 설정될 수 있다. 제1주기(P1)보다 제2주기(P2)가 더 길고, 제2주기(P2)보다 제3주기(P3)가 더 길 수 있다. 예를 들어, 제일 짧은 주기인 제1주기(P1)는 구동전압의 변화가 있는 경우에 적용될 수 있고, 제2주기(P2)는 상태 변화가 일어난 뒤에 구동 전압이 인가될 때 적용될 수 있다. 또한, 제일 긴 주기인 제3주기(P3)는 상태가 안정화되어 구동 전압의 변화가 없다고 판단되는 안정화 상태에서 인가되는 구동 전압에 적용될 수 있다.
먼저, 제1상태(S1)에서 제2주기(P2)를 가지는 구동 전압이 인가되고 있는 상태에서 구동 전압의 변화가 요구되는 경우를 가정한다. 액체 렌즈의 구동 속도를 빠르게 하기 위해 제1상태(S1)에서 제2상태(S2)로의 변화가 요구되면 제1전환구간(O1)과 제2전환구간(O2)이 두 상태(예, 제1상태(S1)와 제2상태(S2)) 사이, 즉 변화하는 시점에 존재할 수 있다. 구동 전압의 변화 과정에서의 제1전환구간(O1)과 제2전환구간(O2)에서는 짧은 주기의 제1주기(P1)를 가지는 구동 전압이 인가될 수 있다. 인가되는 구동 전압의 변화가 빠른 시간 내에 액체 렌즈에 빠른 시간 내에 적용되도록 하기 위해서는 제1전환구간(O1)은 초과전압구간(Overshooting voltage period)으로 설명될 수 있으며, 제1전환구간(O1)은 전압의 크기를 목표치 전압 보다 30%이상 높은 전압을 인가할 수 있다. 또한, 액체 렌즈에 정상적인 범주에 속하지 않는 초과 전압(Overshooting voltage) 또한 과소 전압(Undershooting voltage)이 인가되는 것을 방지하기 위해, 제2전환구간(O2)에서는 전압의 크기를 목표치 전압 보다 15%이하 낮은 전압을 인가하여 초기 구동의 초과 전압의 인가를 줄일 수 있다.
제1전환구간(O1)과 제2전환구간(O2) 이후 제2상태(S2a)에서는, 제1주기(P1)보다 긴 제2주기(P2)를 가지며 목표치 전압의 범위에 해당하는 구동 전압이 액체 렌즈에 인가될 수 있다. 목표치 전압이 인가되는 제2상태(S2a)에서 구동 전압의 변화가 일어나지 않는 안정화되는 상태가 되면 제3상태(S2b)가 될 수 있다. 제2상태(S2a)에서 제3상태(S2b)로 구동 전압이 안정화되면 펄스 형태의 구동 전압의 더 길어진 주기(P3)가 적용될 수 있다.
실시예에 따라 펄스 주기(동작 주파수)는 더욱 세분화되고 다양해질 수 있다. 구동 전압의 상승하는 경우, 구동 전압이 하강하는 경우, 구동 전압이 고전압으로 유지되는 경우, 또는 구동 전압의 저전압으로 유지되는 경우 등등에 따라 서로 다른 펄스 주기를 사용할 수도 있다.
도7의 (b)는 실효 전압(Vrms)이 낮은 제1상태(S1)에서 실효 전압(Vrms)가 높아지는 제2상태(S2)로 변화되는 과정에서의 제1전환구간(O1)과 제2전환구간(O2)이 존재하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 한편, 실효 전압(Vrms)이 높은 상태에서 실효 전압(Vrms)이 낮은 상태로 변환되는 과정에서도 복수의 전환구간이 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1전환구간에서 전압의 크기를 목표치 전압 보다 30%이하 낮은 목표치 전압을 인가한 후에 제2전환구간에서 전압의 크기를 목표치 전압 보다 15%이상 높은 전압을 인가하는 방법을 통해 액체 렌즈 내 계면의 움직임을 보다 빠르게 할 수 있다.
또한, 액체 렌즈의 내 계면의 동작 상태 또는 동작 모드에 따라 구동 전압(V)의 주기를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제1전환구간(O1)과 제2전환구간(O2)에서는 짧은 주기(P1)의 구동 전압을 공급하고, 구동 전압이 안정화되는 상태인 제3상태(S2b)에서는 긴 주기(P3)의 구동 전압을 공급할 수 있다. 제1전환구간(O1)과 제2전환구간(O2)에서는 액체 렌즈의 구동 속도를 빠르게 하기 위해 구동 전압의 주파수를 높여서 액체 렌즈의 굴절율 변화를 유도하기 위한 구동 전압의 대응을 더욱 빠르게 할 수 있다. 또한, 액체 렌즈가 안정화 되어 특정한 상태가 계속 유지되는 홀딩(holding) 상태일 때는 구동 주파수를 낮추어 스위칭 로스를 감소시켜 전체 제어 회로의 효율을 향상 시킬 수 있다.
액체 렌즈의 제어 장치와 방법은 액체 렌즈에 인가되는 구동 전압의 크기가 달라지는 시점, 특히 구동 전압의 변화가 큰 경우, 액체 렌즈의 구동을 빠르게 하기 위해서 짧은 주기(즉, 높은 주파수)의 구동 전압을 인가하는 복수의 전환구간을 설정할 수 있다. 예를 들어, 복수의 전환구간 중 하나에서는 목표 전압보다 30%이상 또는 이하의 차이가 있는 전압을 인가한 후, 다른 하나에서는 목표 전압보다 15%이하 또는 이상의 차이가 있는 전압을 인가할 수 있다.
또한, 액체 렌즈가 안정화되어 홀딩 상태인지를 판단하기 위해서는 기 설정된 주기 동안의 구동 전압의 변화가 없는 경우(예, 실효 전압의 변화가 기 설정된 주기 동안 일어나지 않는 경우)인지를 확인할 수 있다. 액체 렌즈의 제어 회로가 구동 전압을 공급하는 주기를 기준으로 홀딩 상태를 판단할 수 있지만, 실시예에 따라 사용자의 외부 입력 또는 액체 렌즈가 탑재된 카메라 모듈 또는 광학기기의 제어회로에서 홀딩 상태 여부를 판단할 수도 있다. 액체 렌즈가 홀딩 상태인 경우 액체 렌즈의 제어 회로는 구동 주파수를 감소시켜(즉, 주기를 증가) 제어 회로의 효율을 증가시킬 수 있다.
도8은 액체 렌즈 제어 회로를 설명한다.
도시된 바와 같이, 액체 렌즈(28) 내 계면(30)은 복수의 개별 전극섹터(L1, L2, L3, L4)을 통해 전달되는 전압(VL1, VL2, VL3, VL4, VC0)에 대응하여 제어될 수 있다. 액체 렌즈의 중심(또는 광축 또는 원주)을 기준으로 제1 전극 섹터으로부터 시계방향으로 순차적으로 위치한 전극 섹터들을 각각 제2 전극 섹터, 제3 전극 섹터, 제4 전극 섹터라고 하면, 제1 내지 제4 개별 전극(L1, L2, L3, L4) 각각은 제1 내지 제4 전극 섹터 중 대응되는 각 전극 섹터와 제1 전극의 쌍을 의미할 수 있고, 제1 내지 제4 개별 전극(L1, L2, L3, L4)에 인가되는 구동 전압은 각각 제1 내지 제4 구동 전압이라고 할 수 있다. 액체 렌즈(28) 내 계면(30)의 움직임과 형상의 변화는 제1 내지 제4 구동 전압(VL1, VL2, VL3, VL4)과 공통 전극(C0)에 인가되는 공통 전압(VC0)의 전압차에 의해 발생할 수 있다.
구동 전압 및 공통 전압(VL1, VL2, VL3, VL4, VC0)은 액체 렌즈 제어 회로(50)로부터 인가될 수 있다. 액체 렌즈 제어 회로(50)는 액체 렌즈 내 복수의 개별 전극섹터(L1, L2, L3, L4) 및 공통 전극섹터(C0, 도3참조)에 인가될 구동 전압을 결정할 수 있다. 즉, 구동 전압의 진폭(amplitude) 또는 주기를 결정할 수 있다. 또한, 액체 렌즈 제어 회로(50)는 복수의 개별 전극섹터(L1, L2, L3, L4) 및 공통 전극섹터(C0)에 인가되는 구동 전압의 주기를 변경할 수 있다.
액체 렌즈 제어 회로(50)는 액체 렌즈(28)의 움직임 또는 액체 렌즈(28) 내 계면(30)의 디옵터 변화를 결정하는 렌즈 구동 결정부(56), 디옵터 변화에 대응하여 액체 렌즈(28) 내 복수의 개별 전극(L1, L2, L3, L4) 및 공통 전극(C0)에 인가될 전압의 변화를 결정하는 전압 생성부(56), 및 복수의 개별 전극(L1, L2, L3, L4) 및 공통 전극(C0)에 인가되는 구동 전압의 주기를 변화시키는 전압 주기 제어부(52)를 포함할 수 있다. 액체 렌즈 제어 회로(50)는 액체 렌즈가 탑재된 장치에 포함된 여러 센서(예, 자이로 센서 등)로부터 액체 렌즈(28)의 움직임에 대한 정보 또는 액체 렌즈(28)가 보상해야 하는 값에 대한 정보 등을 전달받을 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스 등을 통한 사용자의 입력이 액체 렌즈(28)의 디옵터 변화를 발생시키는 경우 해당 입력에 대응하는 정보는 액체 렌즈 제어 회로(50)에 전달될 수 있다. 나아가, 센서 입력 또는 외부 입력 등에 의해 디옵터 변화가 발생하지 않는 경우에는 액체 렌즈 제어 회로(50)에 해당 정보가 전달될 수 있다.
액체 렌즈(28) 내 계면(30)의 움직임을 통해 보상할 수 있는 보상값이 결정되면, 이에 대응하는 전압(VL1, VL2, VL3, VL4, VC0)의 변화를 액체 렌즈(28) 내 복수의 개별 전극(L1, L2, L3, L4) 및 공통 전극(C0)에 인가하는 과정에서 전압 생성부(56)가 구동 전압(VL1, VL2, VL3, VL4, VC0)의 목표치 전압에 따라 액체 렌즈(28) 내 계면(30)의 움직임을 더 빠르게 제어하기 위해 구동 전압(VL1, VL2, VL3, VL4, VC0)의 변화를 복수의 개별 전극(L1, L2, L3, L4) 및 공통 전극(C0)에 전환구간 동안 목표치 전압에 비해 기 설정된 범위 이상 또는 이하의 전압을 인가할 수 있다.
예를 들어, 제1개별 전극(L1) 내지 제4개별 전극(L4)에 인가되는 전압(VL1, VL2, VL3, VL4)이 30V에서 50V로 변화하는 경우, 제1개별 전극(L1) 내지 제4개별 전극(L4)에 인가되는 구동 전압이 30V에서 50V로 조정되는 경우, 목표치 전압 50V보다 30%이상 높은 전압을 인가한 후 목표치 전압 50V보다 15%이하 낮은 전압을 인가하는 등의 전환구간을 제어할 수 있다. 전압 생성부(56)를 통해 제1개별 전극(L1)에 공급되는 제1 전압(VL1)을 목표치 전압보다 기 설정된 범위보다 높은 또는 기 설정된 범위보다 낮은 전압 등을 인가할 수 있다.
실시예에 따라, 제1개별 전극(L1) 내지 제4개별 전극(L4)에 공급되는 구동전압의 변화하는 과정에서 각 개별 전극섹터에 전환구간을 순차적으로 제어할 수 있도 있고, 함께 제어할 수도 있다. 전압 주기 제어부(52)은 액체 렌즈(28)에 인가되는 전압의 크기가 달라지는 시점, 특히 전압의 변화가 큰 경우, 액체 렌즈의 구동을 빠르게 하기 위해서 복수의 전환구간을 설정하고 전환구간 중에 인가되는 전압의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 구동 전압이 변화하는 방향(상승 또는 하강)에 따라, 복수의 전환구간 중 하나에서는 목표 전압보다 30%이상의 차이가 있는 전압을 인가한 후, 다른 하나에서는 목표 전압보다 15%이하의 차이가 있는 전압을 인가할 수 있다.
액체 렌즈의 공통 전극과 복수의 개별전극 중 하나의 개별전극 사이에 인가되는 구동 전압의 진폭이 제1 진폭에서 제2 진폭으로 변경될 때, 구동전압은 상기 구동전압의 진폭이 증가하는 제1 구간과 진폭이 감소하는 제2 구간을 포함할 수 있다. 이때, 제2진폭은 제1 구간의 최대진폭과 제2 구간의 최소 진폭 사이일 수 있다. 한편, 제1진폭이 제2진폭보다 작은 경우, 제1구간의 최대 진폭은 제2진폭의 130%이상이고, 제2구간의 최소진폭은 제2 진폭의 85%일 수 있다. 또한, 제1구간과 제2구간의 전압 주기는 제1진폭과 제2진폭으로 인가된 구동전압의 주기보다 작을 수 있다.
또한, 전압 주기 제어부(52)를 통해 전압(VL1, VL2, VL3, VL4, VC0)의 주기를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 액체 렌즈(28) 내 계면(30)의 움직임 또는 형상의 변화가 요구되는 경우 구동 전압(VL1, VL2, VL3, VL4, VC0)의 주기는 짧아질 수 있고, 계면(30)의 움직임 또는 형상의 변화가 없이 안정적인 상태가 유지되는 경우 구동 전압(VL1, VL2, VL3, VL4, VC0)의 주기는 길어질 수 있다. 구동 전압 주기 제어부(52)의 동작은 도7의 (b)의 액체 렌즈의 제어 방법에서 설명한 펄스 형태의 구동 전압의 주기를 변경하는 예를 통해 이해될 수 있다.
도9는 액체 렌즈의 구동 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 액체 렌즈에 공급되는 구동 전압은 공통 전극(C0) 및 개별 전극(L1~L4, 도8참조)을 통해 인가될 수 있다. 액체 렌즈 내 계면의 변화에 영향을 미치는 구동 전압(V)은 공통 전극(C0)과 개별 전극(L1)에 인가되는 전압의 차이의 절대값과 실질적으로 동일할 수 있다.
도7에서 설명한 것과 마찬가지로, 공통 전극(C0) 및 개별 전극(L1~L4)을 통해 인가되는 구동 전압은 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM) 방식을 사용한다. 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM) 방식에서는 액체 렌즈에 인가하고자 하는 구동 전압, 목표 구동 전압(Vrms)에 대응하여 펄스 형태의 구동 전압의 진폭(Amplitude)이 달라질 수 있다.
일반적인 펄스 진폭 변조(PAM) 방식은 펄스의 크기를 조정하지만, 도9에서는 펄스의 크기뿐만 아니라 펄스의 주기를 달리할 수 있다. 액체 렌즈의 공통 전극(C0)과 개별 전극(L1)에 인가되는 펄스 형태의 구동 전압은 펄스 크기가 조정될 뿐만 아니라 서로 다른 펄스의 주기(P1, P2)를 가질 수 있다. 일정한 레벨의 구동 전압이 인가되는 시점의 주기(P2)는 구동 전압의 레벨이 변경되는 시점에서의 주기(P1)보다 길 수 있다.
영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 등을 위해, 액체 렌즈 내 계면의 움직임을 조정하는 구동 전압을 빠른 시간에 변화시키면 액체 렌즈의 동작 속도가 빨라질 수 있다. 이를 위해, 목표 구동 전압보다 더 높은 전압을 인가한 후 보다 낮은 전압을 인가하는 방법을 통해 구동 전압의 변화를 더 빠르게 하면서 액체의 출렁임은 감소시킬 수 있다. 또한, 액체 렌즈의 구동 속도를 더 빠르게 하기 위해, 공통 전극(C0)과 개별 전극(L1)에 인가되는 펄스 형태의 구동 전압의 주기를 구동 전압의 변화를 더 빠르고 정밀하게 제어 하기 위해, 구동 전압의 펄스 주기를 변경할 수 있다. 즉, 도7의 (b)에서 설명한 제1전환구간(O1)과 제2전환구간(O2)과 같은 구간에서의 펄스 주기(P1)는 그 외 구간에서 펄스 주기(P2)보다 짧을 수 있는 것과 마찬가지로, 도9에서 설명된 구동 전압의 경우에도 유사하게 적용될 수 있다.
전술한 액체 렌즈는 카메라 모듈 또는 카메라 장치에 포함될 수 있다. 카메라 모듈은 하우징에 실장되는 액체 렌즈 및 액체 렌즈의 전면 또는 후면에 배치될 수 있는 적어도 하나의 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 렌즈 어셈블리를 통해 전달되는 광신호를 전기신호로 변환하는 이미지센서, 및 액체 렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로를 포함할 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.
전술한 카메라 모듈을 포함한 광학 기기(Optical Device, Optical Instrument)를 구현할 수 있다. 여기서, 광학 기기는 광신호를 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, 액체 렌즈를 포함할 수 있는 광학 기기에 본 발명의 실시예를 적용할 수 있다. 또한, 광학 기기는 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대용 장치로 구현될 수 있다. 이러한 광학 기기는 카메라 모듈, 영상을 출력하는 디스플레이부, 카메라 모듈과 디스플레이부를 실장하는 본체 하우징을 포함할 수 있다. 광학기기는 본체 하우징에 타 기기와 통신할 수 있는 통신모듈이 실장될 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 포함된다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 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.

Claims (9)

  1. 공통 전극 및 복수의 개별전극을 포함하는 액체 렌즈;
    입력 전압의 크기를 제어하여 출력 전압을 생성하는 전압 생성부; 및
    상기 전압 생성부의 출력 전압을 이용하여 상기 공통 전극 및 복수의 개별전극에 공급되는 전압의 주기를 제어하는 전압 주기 제어부
    를 포함하는, 액체 렌즈 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공통 전극과 상기 복수의 개별 전극 중 적어도 하나에 인가되는 전압이 변할 때, 상기 전압 주기는 기 설정된 제1주기에서 상기 제1주기보다 짧은 제2주기로 변화되는 구간을 포함하는, 액체 렌즈 제어 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2주기로 변화되는 구간 이후에 상기 제1주기로 변화되는 구간을 포함하는 액체 렌즈 제어 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 주기의 전압주기를 갖는 구간의 전압의 진폭은 서로 다른 제1 진폭과 제2 진폭을 포함하는 액체 렌즈 제어 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 주기로 변화되는 구간 이후에 상기 제1주기로 변화되는 구간의 진폭은 상기 상기 제1 진폭과 상기 제2 진폭 사이인 액체 렌즈 제어 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 개별 전극 중 어느 하나에 인가되는 전압의 진폭과 상기 공통 전극에 인가되는 전압의 진폭은 서로 대응되는 액체 렌즈 제어 회로.
  7. 공통 전극 및 복수의 개별전극을 포함하는 액체 렌즈;
    상기 액체 렌즈를 구동하는 구동 전압을 생성하는 전압 생성부; 및
    상기 공통 전극 과 복수의 개별전극 중 하나의 개별전극 사이에 인가되는
    구동 전압의 진폭이 제1 진폭에서 제2 진폭으로 변경될 때, 상기 구동전압은 상기 구동전압의 진폭이 증가하는 제1 구간과 진폭이 감소하는 제2 구간을 포함하고,
    상기 제2진폭은 상기 제1 구간의 최대진폭과 상기 제2 구간의 최소 진폭 사이인 액체 렌즈 제어 회로.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1구간과 제2구간의 전압 주기는 상기 제1진폭과 상기 제2진폭으로 인가된 구동전압의 주기보다 작은 액체 렌즈 제어 회로.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1진폭이 상기 제2진폭보다 작은 경우,
    상기 제1구간의 최대 진폭은 상기 제2진폭의 130%이상이고,
    상기 제2구간의 최소진폭은 상기 제2 진폭의 85%이하인 액체 렌즈 제어 회로.
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