KR20190133433A

KR20190133433A - 액체 렌즈, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학 기기

Info

Publication number: KR20190133433A
Application number: KR1020180058366A
Authority: KR
Inventors: 정지영
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2019-12-03
Also published as: JP2021532390A; EP3816679A1; EP3816679B1; US11372140B2; CN112189150B; CN112189150A; KR102607337B1; EP3816679A4; US20210199858A1; WO2019225984A1

Abstract

실시예는 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트;를 포함하고, 상기 캐비티의 상기 제2 플레이트 방향의 개구는 직경이 1.6 밀리미터 내지 1.9 밀리미터이고, 상기 제1 플레이트는 두께가 0.45 내지 0.55 밀리미터인 액체 렌즈를 제공한다.

Description

액체 렌즈, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학 기기{LIQUID LENS, CAMERA AND OPTICAL DEVICE INCLUDING THE SAME}

실시예는 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 렌즈과 이를 포함하는 카메라 모듈과 이를 포함하는 광학 기기에 관한 것이다.

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

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

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

액체 렌즈에서 두 가지 액체는 온도에 따라 부피가 변할 수 있는데, 액체의 부피 변화에 따라 액체 렌즈의 표면에서 플레이트 등의 곡률이 변하면, 액체 렌즈를 통과하는 광의 굴절도(diopter)가 변할 수 있다.

상술한 온도 변화에 따른 액체 렌즈의 굴절도 변화는, 카메라 모듈 및 광학 기기의 광학적 성능 저하를 유발할 수 있다.

실시예는 액체 렌즈와 이를 포함하는 카메라 모듈과 광학 기기에서, 온도 변화에 따는 액체 렌즈 등의 광학적 성능 저하를 방지하고자 한다.

다른 실시예는 제1 개구를 갖는 일 측벽과 상기 제1 개구와 광축 방향과 수직인 방향으로 대면하는 제2 개구를 갖는 타 측벽을 포함하는 홀더; 상기 제1 개구와 상기 제2 개구 내에 적어도 일부가 배치되는 상술한 액체 렌즈; 및 상기 홀더와 상기 액체 렌즈부를 결합하는 접착 부재를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.

카메라 모듈은 홀더의 내부에 배치되고, 상기 액체 렌즈의 제2 플레이트 방향에 배치되는 제1 렌즈부와 상기 제3 플레이트 방향에 배치되는 제2 렌즈부를 더 포함하고, 상기 제1 렌즈부는 3개의 플라스틱 렌즈를 포함할 수 있다.

제1 렌즈부의 두께는 1.1 내지 1.4 밀리미터일 수 있다.

광축 상에서 상기 액체 렌즈와 상기 제1 렌즈부의 이격 거리는 0.1 내지 0.3 밀리미터일 수 있다.

또 다른 실시예는 상술한 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈을 통하여 입사된 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 제어부; 및 상기 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함하는 광학 기기를 제공한다.

실시한 예에 따른 액체 렌즈와 이를 포함하는 카메라 모듈 및 광학 기기는, 제1,2 액체의 부피가 감소하여 온도 변화에 따른 액체 렌즈의 디옵터 변화가 작으면서도, 손떨림 보정이 제대로 이루어지고, 광 입사 직경을 확보할 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 측면도를 나타내고,
도 2는 도 1에 도시된 카메라 모듈의 일 실시 예에 의한 분해 사시도를 나타내고,
도 3은 2에 도시된 카메라 모듈의 단면도를 나타내고,
도 4는 도 1 및 도 3에 도시된 홀더 및 액체 렌즈를 설명하기 위한 도면이고,
도 5a 및 도 5b는 액체 렌즈의 형상들을 나타낸 도면이고,
도 6은 일 실시예에 따른 액체 렌즈의 구조를 나타낸 도면이고,
도 7은 도 6의 액체 렌즈와 제1 렌즈군의 배치를 나타낸 도면이고,
도 8은 제1 액체와 제2 액체의 온도에 따른 부피 변화를 나타낸 도면이고,
도 9는 제2 액체의 부피와 열팽창을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시 예를 상세히 설명한다. 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시 예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시 예의 범위를 한정하는 것이 아니다.

실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

또한, 도 3에 예시된 바와 같이, 제1 렌즈부(110A)는 예를 들어, 3개의 렌즈(L1, L2, L3)를 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것이며 제1 렌즈부(110A)에 포함된 렌즈의 개수는 1개 또는 3개 이상일 수 있다.

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

또한, 제1 렌즈부(110A)에 포함된 렌즈(L1, L2, L3) 각각의 외경은 하부(예를 들어, -z축 방향)로 갈수록 증가할 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다.

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

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

또한 스페이서(143)은 링 형상으로 액체 렌즈(140)의 측면을 둘러싸며 배치될 수 있다. 스페이서(143)의 상부와 하부에는 접착물질을 통한 연결 기판(141, 144)과의 결합력을 높이기 위해 요철부를 포함할 수 있다. 연결 기판(141, 144)도 스페이서(143)의 형상에 대응될 수 있으며, 링 형상을 포함할 수 있다.

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

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

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

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

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

카메라 모듈(100A)의 외부로부터 제1 렌즈부(110, 110A)로 입사된 광은 액체 렌즈(140)를 통과하여 제2 렌즈부(130, 130A)로 입사될 수 있다. 제2 렌즈부(130, 130A)는 하나의 렌즈로 구현될 수도 있고, 중심축을 기준으로 정렬되어 광학계를 형성하는 2개 이상의 복수의 렌즈로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같이, 제2 렌즈부(130A)는 3개의 렌즈(L4 L5, L6)를 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것이며 제2 렌즈부(130, 130A)에 포함된 렌즈의 개수는 2개 이하 또는 4개 이상일 수 있다.

또한, 제2 렌즈부(130A)에 포함된 렌즈(L4, L5, L6) 각각의 외경은 하부(예를 들어, -z축 방향)로 갈수록 증가할 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다.

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

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

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

제1 연결 기판(141)은 액체 렌즈(140)에 포함된 복수의 제1 전극(미도시)을 메인 기판(150)에 전기적으로 연결할 수 있다. 제1 연결 기판(141)은 연성회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)로 구현될 수 있다.

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

제2 연결 기판(144)은 제2 전극(미도시)을 메인 기판(150)에 전기적으로 연결할 수 있다. 제2 연결 기판(144)은 FPCB 또는 단일 메탈 기판(전도성 메탈 플레이트)으로 구현될 수 있다.

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

액체 렌즈(140)는 캐비티(cavity)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 캐비티에서 광이 입사되는 방향의 개구 면적은 반대 방향의 개구 면적보다 좁을 수 있다. 또는, 캐비티의 경사 방향이 반대가 되도록 액체 렌즈(140)가 배치될 수도 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 달리 캐비티에서 광이 입사되는 방향의 개구 면적은 반대 방향의 개구 면적보다 클 수도 있다. 또한, 캐비티의 경사 방향이 반대가 되도록 액체 렌즈(140)가 배치될 때, 액체 렌즈(140)의 경사 방향에 따라서 액체 렌즈(140)에 포함된 구성의 배치 전체 또는 일부가 함께 바뀌거나, 캐비티의 경사 방향만 변경되고 나머지 구성의 배치는 바뀌지 않을 수도 있다.

스페이서(143)는 액체 렌즈(140)를 둘러싸도록 배치되어, 액체 렌즈(140)를 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 이를 위해, 스페이서(143)는 액체 렌즈(140)가 그의 내부에 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 배치될 수 있는 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 스페이서(143)는 액체 렌즈(140)가 수용되는 중공(143H) 및 가운데에 형성된 중공(143H)을 에워싸는 프레임을 포함할 수 있다. 이와 같이, 스페이서(143)는 가운데가 뚤린 사각형 평면 형상(이하, 'ㅁ' 자 형성이라 함)을 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

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

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

또한, 스페이서(143)의 적어도 일부는 제1 개구(OP1) 또는 제2 개구(OP2) 중 적어도 한 곳의 내부에 배치될 수 있다. 비록, 도 3의 경우, 스페이서(143)가 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)에 배치되지 않은 것처럼 도시되어 있다. 그러나, 이와 달리 도 2 및 도 4에 예시된 바와 같이, 스페이서(143)는 'ㅁ'자 형상을 가지며 액체 렌즈(140)를 에워싸므로 스페이서(143)의 적어도 일부가 제1 및 제2 개구(OP1, OP2) 각각의 내부에 배치됨을 알 수 있다.

또한, 액체 렌즈(140)의 적어도 일부는 제1 개구(OP1) 또는 제2 개구(OP2) 중 적어도 한 곳의 내부에 배치될 수 있다. 도 3을 참조하면, 액체 렌즈(140)의 구성 요소인 제1 플레이트(147)가 제1 및 제2 개구(OP1, OP2) 각각의 내부에 배치됨을 알 수 있다.

또한, 제1 및 제2 개구(OP1, OP2) 각각의 내부에 스페이서(143)의 적어도 일부만이 배치되고, 액체 렌즈(140)는 배치되지 않을 수도 있다.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

도 5a 및 도 5b는 액체 렌즈의 형상들을 나타낸 도면이다.

액체 렌즈(140)는 서로 다른 종류의 복수의 액체(LQ1, LQ2), 제1 내지 제3 플레이트(147, 145, 146), 제1 및 제2 전극(E1, E2) 및 절연층(148)을 포함할 수 있다.

복수의 액체(LQ1, LQ2)는 제1 플레이트(147)에 구비된 캐비티에 수용되며, 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)와 비전도성을 갖는 제2 액체(또는, 절연 액체)(LQ2)를 포함할 수 있다. 제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2)는 서로 섞이지 않으며, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2) 사이의 접하는 부분에 계면이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 액체(LQ1) 위에 제2 액체(LQ2)가 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

제1 액체(LQ1)는 물이나 또는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있고, 제2 액체(LQ2)는 오일(oil)을 포함 할 수 있다.

제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2) 각각은 살균제 또는 산화 방지제 중 적어도 하나를 포함될 수 있다. 살균제는 페널계 산화 방지제 또는 인(P)계 산화 방지제일 수 있다. 그리고, 살균제는 알코올계, 알데이트계 및 페놀계 중 어느 하나의 살균제일 수 있다. 이와 같이 제1 액체(LQ1) 및 제2 액체(LQ2) 각각이 산화 방지제와 살균제를 포함될 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 산화되거나 미생물의 번식에 의한 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 물성 변화를 방지할 수 있다.

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

제3 및 제4 개구 중에서 보다 넓은 개구의 직경은 액체 렌즈(140)에서 요구하는 화각(FOV) 또는 액체 렌즈(142)가 카메라 모듈(100A)에서 수행해야 할 역할에 따라 달라질 수 있다. 실시 예에 의하면, 제3 개구의 크기(또는, 면적, 또는 폭)보다 제4 개구의 크기(또는, 면적, 또는 폭)가 더 클 수 있다. 여기서, 제3 및 제4 개구들 각각의 크기는 수평 방향(예를 들어, x축과 y축 방향)의 단면적일 수 있다. 예를 들어, 제3 및 제4 개구들 각각의 크기란, 개구의 단면이 원형이면 반지름을 의미하고, 개구의 단면이 정사각형이면 대각선의 길이를 의미할 수 있다.

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

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

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

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

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

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

제1 및 제2 전극(E1, E2) 각각은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있고, 상세하게는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 크로뮴(chromium) 또는 크롬(Chrom)은 은색의 광택이 있는 단단한 전이 금속으로, 부서지기 쉬우며 잘 변색되지 않고 녹는점이 높다. 그리고, 크로뮴을 포함한 합금은 부식에 강하고 단단하기 때문에 다른 금속과 합금한 형태로 사용될 수 있으며, 특히 크롬(Cr)은 부식과 변색이 적기 때문에, 캐비티를 채우는 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)에도 강한 특징이 있다.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

절연층(148)은 예를 들면 파릴렌 C(parylene C) 코팅제로 구현될 수 있으며, 백색 염료를 더 포함할 수도 있다. 백색 염료는 캐비티의 측벽을 이루는 절연층(148)에서 광이 반사되는 빈도를 증가시킬 수 있다.

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

적어도 하나의 기판 예를 들어, 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144)은 액체 렌즈(140)에 전압을 공급하는 역할을 한다. 이를 위해, 복수의 제1 전극(E1)은 제1 연결 기판(141)과 전기적으로 연결되고, 제2 전극(E2)은 제2 연결 기판(144)과 전기적으로 연결될 수 있다.

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

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

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

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

제1 액체(LQ1)과 제2 액체(LQ2)는 온도에 따라 부피가 변할 수 있고, 예를 들면 온도가 증가함에 따라 부피가 증가할 수 있다. 이때, 도 5b에 도시된 바와 같이 캐비티의 내부에 채워진 제1 액체(LQ1)과 제2 액체(LQ2)의 부피가 팽창할 때, 특히 제3 플레이트(146)의 하면이 아래로 볼록하게 변형될 수 있다. 이러한 제1 액체(LQ1)과 제2 액체(LQ2)의 부피 팽창에 따른 액체 렌즈(140)의 디옵터 변화를 줄이기 위하여, 제1 액체(LQ1)과 제2 액체(LQ2)를 적게 사용하는 것이 좋을 수 있으나, 액체 렌즈(140)의 다른 광학적 성능을 저하시키지 않으면서도 제1 액체(LQ1)과 제2 액체(LQ2)의 부피를 줄일 필요가 있다.

이를 위하여, 표 1에 표시된 항목들을 변경하면서 액체 렌즈의 구조를 변경할 필요가 있으며, 표 1에 표시된 항목들은 도 6의 액체 렌즈에 표시될 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 액체 렌즈의 구조를 나타낸 도면이다.

도 5a의 액체 렌즈(140)와 동일할 수 있으며, 제1 플레이트(147)의 두께는 t0일 수 있고, 제2 플레이트(145)의 두께는 t1일 수 있고, 제3 플레이트(146)의 두께는 t2일 수 있다. 제3 플레이트의 두께 t2 중에서, 실제과 광이 통과하는 영역의 두께는 t21일 수 있다.

그리고, 제2 플레이트(145) 방향의 개구의 직경은 d2이고, 제3 플레이트(146) 방향의 개구의 직경은 d1일 수 있다. 그리고, 제1 플레이트(147)의 전체 직경 내지 길이는 d0일 수 있고, 제3 플레이트(146)의 내측면의 직경 내지 길이는 d3일 수 있다. 그리고, 캐비티의 경사는 θ1과 동일할 수 있다.

표 1은 실시예 1 및 2에 따른 액체 렌즈에서 각 항목들을 달리하며, 온도에 따른 디옵터 변화 등을 나타낸다.

	실시예 1	실시예 2
to(㎜)	0.4370	0.5
d2(㎜)	1.36	1.61
Δdpt/℃	0.109	0.125
제2 액체의 부피(㎕)	0.5000	0.8100
제1 액체의 부피(㎕)	1.7380	2.122
t0/d2	0.32	0.31

표 1에서, θ1은 동일하고, t0와 d2는 변경함에 따른 데이터로, ㅿdpt/℃는 온도 변화에 따른 액체 렌즈의 디옵터 변화율을 나타내고, 제1, 2 액체 렌즈의 부피는 마이크로 리터(㎕)로 표시한다. t0/d2는 OIS 관련 팩터(factor)와 관련되고, t0/d2가 약 0.30 초과가 될 때 매크로(62.1 디옵터)에서 손떨림 보정이 제대로 이루어질 수 있다.

실시예 1의 경우 OIS 관련 팩터는 0.32로 0.30을 초과 하지만, d2 즉 광이 액체 렌즈로 입사되는 개구의 직경이 1.36으로 너무 작아서, 입사되는 광량 및 화각이 너무 작아지는 문제점이 발생된다.

실시예 2의 경우 OIS 관련 팩터는 0.31을 나타내며, d2도 광이 액체 렌즈로 입사되는 개구의 직경이 1.61으로 필요한 광량 및 화각을 확보할 수 있다.

따라서 액체 렌즈의 화각 확보를 위하여, 광이 입사되는 개구의 크기(d2)는 1.60 내지 1.9로 할 수 있다. d2의 크기가 1.61보다 적으면 입사되는 광량이 너무 작고 화각이 너무 작을 수 있으며, d2가 1.9보다 크면 입사되는 광량과 화각은 증가하나 제1,2 액체의 양이 증가하여 온도 변화에 따른 디옵터 변화가 커지는 문제점을 해결하지 못할 수 있다.

실시예 2의 액체 렌즈의 제1 플레이트(147)의 두께(t0)는 0.5 밀리미터 이지만, 본 발명에 따른 제1 플레이트(147)의 두께(t0)는 0.45 내지 0.55 밀리미터일 수 있다. 그리고, 제2 플레이트(145) 방향의 개구의 직경은 d2는 1.60 내지 1.9 밀리미터일 수 있다. 캐비티의 경사는 θ1는 55~65(°) 범위 내 일 수 있다. 그리고, 제1 액체의 부피는 2 내지 2.4 마이크로 리터이고 예를 들면 2.122 마이크로 리터일 수 있고, 제2 액체의 부피는 0.8 내지 1 마이크로 미터이고 예를 들면 0.81 마이크로 리터일 수 있으며, 제2 액체의 부피에 대한 제1 액체의 부피비는 2 내지 3일 수 있다. 그리고, 온도 변화에 따른 디옵터 변화는 0.13dpt/℃일 수 있으며, 예를 들면 0.125dpt/℃일 수 있다.

도 7은 도 6의 액체 렌즈와 제1 렌즈군의 배치를 나타낸 도면이다.

액체 렌즈 위에 제1 렌즈부(110A)를 이루는 제1 내지 제3 렌즈(L1~L3)이 배치되고 있다. 여기서, 제1 렌즈부(110A)의 두께 T1은 1.1 내지 1.4 밀리미터일 수 있고 예를 들면 1.275 밀리미터일 수 있고, 광축 상에서 액체 렌즈의 제2 플레이트(145)와 제3 렌즈(L3)의 이격 거리(g1)는 0.1 내지 0.3 밀리미터일 수 있으며, 예를 들면 0.2 밀리미터일 수 있다.

그리고, 제1 렌즈부(110A)의 화각(θ2)은 75도 내지 80도일 수 있고, 예를 들면 78.95도일 수 있다. 여기서 화각(θ2)은 제1 렌즈(L1)의 상면의 개구부로부터 입사된 광이 액체 렌즈의 제1 플레이트(147)의 상부의 개구로 입사될 때의 각도를 나타낸다.

표 2는 제1 액체로 사용될 수 있는 전도 액체와 제2 액체로 사용될 수 있는 절연 액체의 온도에 따른 부피 변화를 나타낸다.

	전도액체	절연액체
온도(℃)	부피(㎕=㎣)	부피(㎕=㎣)
0	937.4	897.8
10	943.4	907.7
20	948.4	916.3
30	953.6	925.9
40	959.1	934.8
50	964.9	944.0
60	971.1	953.4

도 8은 제1 액체와 제2 액체의 온도에 따른 부피 변화를 나타낸 도면이다. 도 8은 표 2의 제1 액체와 제2 액체의 온도에 따른 부피 변화를 나타내고 있으며, 제2 액체의 부피 팽창율이 더 큰 것을 알 수 있다.

도 9는 제2 액체의 부피와 열팽창을 나타낸 도면이고, 제2 액체의 온도 변화를 동일하게 할 때 가로축은 제2 액체의 부피를 나타내고, 세로축은 제2 액체의 부피 변화량을 나타낸다. 제2 액체의 양이 증가할수록 온도가 증가할 때 팽창되는 부피도 더 크다.

	제2 액체 부피(㎕)	제1 액체 부피(㎕)	제2 액체 팽창비	전체 부피
실시예 1	0.7	2.104	1.219287	3.323287
실시예 2	0.5	1.738	0.870919	2.608919
실시예 3	0.81	2.112	1.140889	3.532889
실시예 4	0.58	2.112	1.010266	3.122266
실시예 5	0.62	2.017	1.07994	3.09694
실시예 6	0.7	1.729	1.219287	2.948287
실시예 7	0.68	1.676	1.18445	2.86045
실시예 8	0.69	1.349	1.201868	2.550868

실시예 1 내지 3은 표 1에서 설명한 것과 동일한 예들일 수 있다. 표 3에서 20℃에서 제2 액체와 제1 액체의 부피를 측정하고, 50℃로 온도를 상승한 후 제2 액체의 부피 팽창비를 구하였으며, 예를 들어 실시예 3에서는 20℃에서 제2 액체의 부피에 비하여 50℃에서는 제2 액체의 부피가 1.140889 배로 증가함을 나타낸다. 그리고, 전체 부피는 50℃에서 제1 액체와 제2 액체의 전체 부피를 나타낸다.

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.

Claims

전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트;
상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극;
상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극;
상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및
상기 제2 전극 하부에 배치되는 제3 플레이트;를 포함하고,
상기 캐비티의 상기 제2 플레이트 방향의 개구는 직경이 1.6 밀리미터 내지 1.9 밀리미터이고,
상기 제1 플레이트는 두께가 0.45 내지 0.55 밀리미터인 액체 렌즈.
제1 개구를 갖는 일 측벽과 상기 제1 개구와 광축 방향과 수직인 방향으로 대면하는 제2 개구를 갖는 타 측벽을 포함하는 홀더;
상기 제1 개구와 상기 제2 개구 내에 적어도 일부가 배치되는 제1 항의 액체 렌즈; 및
상기 홀더와 상기 액체 렌즈부를 결합하는 접착 부재를 포함하는 카메라 모듈.
제2 항에 있어서,
상기 홀더의 내부에 배치되고, 상기 액체 렌즈의 제2 플레이트 방향에 배치되는 제1 렌즈부와 상기 제3 플레이트 방향에 배치되는 제2 렌즈부를 더 포함하고, 상기 제1 렌즈부는 3개의 플라스틱 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
제2 항에 있어서,
상기 제1 렌즈부의 두께는 1.1 내지 1.4 밀리미터인 카메라 모듈.
제2 항에 있어서,
광축 상에서 상기 액체 렌즈와 상기 제1 렌즈부의 이격 거리는 0.1 내지 0.3 밀리미터인 카메라 모듈.
제2 항의 카메라 모듈;
상기 카메라 모듈을 통하여 입사된 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 제어부; 및
상기 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함하는 광학 기기.