KR20200074751A - 렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

실시 예의 렌즈 모듈은 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트와, 제1 플레이트와 수직 방향으로 오버랩되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트와, 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체 및 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하고, 제1 캐비티를 수직 방향에 수직한 수평 방향으로 자른 단면은 다각 형상을 갖고, 제2 캐비티를 수평 방향으로 자른 단면은 원 형상을 갖는다.

Description

렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 카메라 모듈{Lens module and camera module including the module}

실시 예는 렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 카메라 모듈에 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 곡률과 틸팅을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.

그러나, 기존의 액체 렌즈에서 두 개의 액체는 동일한 형상의 용기에 담겨 있어, 오토 포커스를 위한 접촉각 에러와 손떨림 보정을 위한 접촉각 에러를 동시에 치유하기 어려운 문제점을 갖는다.

실시 예는 OIS 기능을 수행할 때 또는 OIS 기능과 AF 기능을 모두 수행할 때 웨이브 프론트 에러가 없는 렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.

실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시 예에 의한 렌즈 모듈은, 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트와 수직 방향으로 오버랩되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트; 상기 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체; 및 상기 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하고, 상기 제1 캐비티를 상기 수직 방향에 수직한 수평 방향으로 자른 단면은 다각 형상을 갖고, 상기 제2 캐비티를 상기 수평 방향으로 자른 단면은 원 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 렌즈 모듈은 상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제3 플레이트; 상기 제2 플레이트 아래에 배치되는 제4 플레이트; 및 상기 제1 액체와 상기 제2 액체 사이에 배치되는 제3 액체를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 렌즈 모듈은 상기 제1 플레이트와 결합하는 제3 플레이트; 상기 제2 플레이트와 결합하는 제4 플레이트; 및 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트 사이에 배치되는 제5 플레이트를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 렌즈 모듈은 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 배치되는 제6 플레이트를 포함하고, 상기 제5 플레이트는 상기 제1 플레이트와 결합되고, 상기 제6 플레이트는 상기 제2 플레이트와 결합될 수 있다.

예를 들어, 상기 렌즈 모듈은 상기 제1 캐비티에 배치되는 제3 액체와 상기 제2 캐비티에 배치되는 제4 액체를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 액체와 상기 제3 액체 중 하나는 전도성 액체이고 다른 하나는 비전도성 액체일 수 있다.

다른 실시 예에 의한 카메라 모듈은, 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서와 광축 상에서 오버랩 되는 렌즈 모듈을 포함하고, 상기 렌즈 모듈은 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트와 상기 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체를 포함하는 제1 렌즈 및 상기 제1 렌즈와 광축 방향으로 오버랩 되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트와 상기 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하는 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈의 상기 제1 캐비티는 상기 광축을 지나는 법선들이 유한개가 되는 단면 형상을 갖고, 상기 제2 렌즈의 상기 제2 캐비티는 상기 광축을 지나는 법선들이 무한개가 되는 단면 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 렌즈는 흔들림을 보정하고 상기 제2 렌즈는 초점을 조절하도록 제어될 수 있다.

실시 예에 따른 렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 카메라 모듈은 웨이브 프론트 에러를 현저히 감소시켜 OIS 기능을 수행할 수 있고,

웨이브 프론트 에러를 현격히 감소시켜 AF 기능과 OIS 기능을 모두 수행할 수도 있다.

또한, 본 실시 예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 액체 렌즈에서 캐비티의 입체 형상의 일 실시 예에 의한 사시도, 평면도 및 우측면도를 각각 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 액체 렌즈에서 캐비티의 입체 형상의 다른 실시 예에 의한 평면도 및 우측면도를 각각 나타낸다.
도 4는 캐비티의 측부의 단면 형상을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시된 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈에서 두 액체가 충진, 수용 또는 배치된 캐비티의 입체 형상을 나타낸다.
도 6은 도 5b에 도시된 입체 형상을 갖는 캐비티에 충진, 수용 또는 배치된 두 액체 렌즈의 단면도를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7e는 다른 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 8은 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 렌즈 어셈블리의 분해도를 나타낸다.
도 9는 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 카메라 모듈의 분해도를 나타낸다.
도 10은 OIS 접촉각 에러를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 입체 형상의 캐비티를 갖는 액체 렌즈 모듈에서 OIS 기능을 수행할 때 야기되는 웨이브 프론트 에러를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들 간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시 예에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개이상)”으로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

이하, 실시 예에 의한 렌즈 모듈(140, 230) 및 이 모듈(140, 230)을 포함하는 카메라 모듈(300)을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 이하, 본 명세서에서, 편의상 렌즈 모듈(140, 230)을 ‘액체 렌즈 모듈’이라 칭한다.

편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 액체 렌즈, 이 렌즈를 포함하는 액체 렌즈 모듈(140, 230), 이 모듈을 포함하는 렌즈 어셈블리(200) 및 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈(300)을 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다. 또한, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축 및 z축은 서로 교차할 수도 있다.

이하, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(OIS:Optical Image Stabilizer) 기능을 수행하는 카메라 모듈에 포함되는 액체 렌즈 및 이 렌즈를 포함하는 액체 렌즈 모듈의 실시 예를 다음과 같이 설명한다.

도 1은 일 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(140)의 단면도를 나타낸다.

도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(140)은 액체 렌즈, 제1 연결 기판(141) 및 제2 연결 기판(144)을 포함할 수 있다.

액체 렌즈는 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. 비록 도시되지는 않았지만, 액체 렌즈는 광학층을 더 포함할 수도 있다.

복수의 액체(LQ1, LQ2)는 캐비티(CA)에 충진, 수용 또는 배치되며, 전도성을 갖는 액체(LQ1)와 비전도성을 갖는 액체(또는, 절연 액체)(LQ2)를 포함할 수 있다. 두 액체(LQ1, LQ2)는 서로 섞이지 않으며, 두 액체(LQ1, LQ2) 사이의 접하는 부분에 계면(BO)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 전도성을 갖는 액체(LQ1) 위에 비전도성을 갖는 액체(LQ2)가 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

두 액체(LQ1, LQ2)가 형성한 계면(BO)은 액체 렌즈 모듈(140)을 구동시키는 구동 전압에 의해 캐비티(CA)의 측부(i)를 따라 움직일 수 있다. 여기서, 측부(i)는 도시된 바와 같이 경사진 단면 형상을 가질 수 있다. 즉, 두 가지 액체(LQ1, LQ2)의 계면(BO)의 틸팅(tilting)을 전기적으로 조절하여 액체 렌즈 모듈(140)은 OIS 기능을 수행할 수 있다.

OIS 기능을 수행 가능한 카메라 모듈에 도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(140)이 이용될 경우, 두 액체(LQ1, LQ2)를 수용하는 캐비티(CA)의 입체 형상은 광축(Optical axis)(LX)에 배치되며 데카르트 좌표계의 평면 상에서 유한개의 법선 벡터로 표현될 수 있다. 이러한 입체 형상으로서 다각 기둥 또는 다각뿔대가 있을 수 있다. 예를 들어, 캐비티(CA)의 입체 형상은 삼각기둥, 삼각뿔대, 사각기둥, 사각뿔대, 오각기둥, 오각뿔대 등 모든 각기둥과 각뿔대가 될 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 액체 렌즈에서 캐비티(CA)의 입체 형상의 일 실시 예에 의한 사시도, 평면도 및 우측면도를 각각 나타낸다.

일 실시 예에 의하면, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 캐비티(CA)는 사각뿔대의 입체 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 캐비티(CA)는 사각형 평면 형상 및 사각형 저면 형상을 갖고, 캐비티(CA)의 측부(S11, S12, S13, S14)는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 액체 렌즈에서 캐비티(CA)의 입체 형상의 다른 실시 예에 의한 평면도 및 우측면도를 각각 나타낸다.

다른 실시 예에 의하면, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 캐비티(CA)는 오각뿔대의 입체 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 캐비티(CA)는 오각형 평면 형상 및 오각형 저면 형상을 갖고, 캐비티(CA)의 측부(S21, S22, S23, S24, S25)는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.

액체 렌즈의 캐비티(CA)를 광축(LX)에 수직한 면으로 자른 단면은 다각 형상을 가질 수 있다. 또한, 액체 렌즈의 캐비티(CA)는 광축(LX)을 지나는 법선들이 유한개가 되는 단면 형상을 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(140)을 포함하는 카메라 모듈이 OIS 기능만을 수행하고, AF 기능을 수행하지 않을 경우, 두 액체(LQ1, LQ2)를 수용하는 캐비티(CA)의 입체 형상은 다각 기둥 또는 다각뿔대의 형상일 수 있다.

다각기둥 또는 다각뿔대 중 어느 하나의 입체 형상은 제1 내지 제3 플레이트(147, 145, 146)에 의해 구현될 수 있다.

도 1은 캐비티(CA)가 사각뿔대의 입체 형상을 가질 때, 액체 렌즈 모듈(140)의 일 실시 예에 의한 단면도이다. 그러나, 캐비티(CA)가 다각기둥 또는 사각뿔대 이외의 다른 다각뿔대 중 어떠한 입체 형상을 갖는가에 따라, 액체 렌즈 모듈(140)은 도 1과 다른 다양한 단면형상을 가질 수 있다.

실시 예의 이해를 돕기 위해, 도 1, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여, 사각뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티(CA)를 구현하는 제1 내지 제3 플레이트(147, 145, 146)의 배치를 다음과 같이 살펴본다. 도 1에 도시된 캐비티(CA)의 단면은 도 2b에 도시된 입체 형상을 정면에서 바라볼 때의 모습일 수 있다.

제1 플레이트(147)의 내측면은 캐비티(CA)의 측부(i)를 정의할 수 있다. 따라서, 캐비티(CA)의 측부(i)는 도 1 또는 도 2c에 도시된 바와 같이 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.

제1 플레이트(147)는 상하의 개구부를 포함할 수 있다. 제1 개구는 도 2a에 도시된 입체 형상에서 탑부와 버텀부 중 하나에 해당하며 제2 플레이트(145)와 접촉하고, 제2 개구는 도 2a에 도시된 입체 형상에서 탑부 및 버텀부 중 다른 하나에 해당하며 제3 플레이트(146)와 접촉할 수 있다. 입체 형상이 사각뿔때이므로, 제1 및 제2 개구 각각은 도 2b에 도시된 바와 같이 사각형 형상을 가질 수 있다.

제1 및 제2 개구 중에서 보다 넓은 개구의 직경은 액체 렌즈에서 요구하는 화각(FOV) 또는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈에서 수행해야 할 역할에 따라 달라질 수 있다. 도시된 바와 같이 제1 개구의 크기(또는, 면적, 또는 폭)보다 제2 개구의 크기(또는, 면적, 또는 폭)가 더 클 수 있으며, 이와 반대일 수도 있다.

캐비티(CA)의 제1 개구로 입사되는 광을 투과시켜 제2 개구로 출사시키기 위해 제1 플레이트(147)는 투명한 재료로 이루어질 수도 있고, 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.

도 1을 참조하면, 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, 전도성 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다. 이를 위해, 제2 전극(E2)의 일부가 전도성 액체(LQ1)에 노출될 수 있다.

또한, 제1 전극(E1)은 n개의 개별 전극일 수 있고, 제2 전극(E2)은 공통 전극일 수 있다. 여기서, n은 2 이상의 양의 정수로서, 예를 들어, 도 1의 경우, n=4일 수 있다.

캐비티(CA)의 입체 형상은 n각 기둥 또는 n각뿔대일 수 있다. 즉, 캐비티(CA)의 입체 형상의 단면의 개수와 개별 전극의 개수는 서로 동일할 수 있다. 예를 들어, 캐비티(CA)의 입체 형상이 4각 기둥 또는 4각뿔대일 경우, 개별 전극의 개수는 ‘4’개이고, 캐비티(CA)의 입체 형상이 5각 기둥 또는 5각뿔대일 경우, 개별 전극의 개수는 ‘5’개일 수 있다.

제1 및 제2 전극(E1, E2) 각각은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있다.

또한, 제2 플레이트(145)는 제1 전극(E1)과 제1 플레이트(147)의 위에 배치되며, 도 2a에 도시된 캐비티(CA)의 버텀부를 정의할 수 있다. 구체적으로, 제2 플레이트(145)는 제1 전극(E1)의 상면과 캐비티(CA) 위에 배치될 수 있다. 제2 플레이트(145)는 액체 렌즈 모듈(140)로 입사되는 광이 제1 플레이트(147)의 캐비티(CA) 내부로 진행하도록 허용하는 구성을 가질 수 있다.

제3 플레이트(146)는 제2 전극(E2)과 제1 플레이트(147)의 아래에 배치되어, 도 2a에 도시된 캐비티(CA)의 탑부를 정의할 수 있다. 구체적으로, 제3 플레이트(146)는 제2 전극(E2)의 하면과 캐비티(CA) 아래에 배치될 수 있다. 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)의 캐비티(CA)를 통과한 광이 액체 렌즈 모듈(140)로부터 출사되도록 허용하는 구성을 가질 수 있다. 물론 광 경로는 반대 방향으로 제3 플레이트(146)로 입사되어 제2 플레이트(145)로 출사되도록 할 수도 있다. 제3 플레이트(146)는 전도성 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)의 제1 및 제2 개구 중에서 넓은 개구의 직경보다 큰 직경을 가질 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 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.

전술한 바와 같이 제1 플레이트(147)의 측부(i), 제2 플레이트(145)와 접촉하는 제1 개구 및 제3 플레이트(146)와 접촉하는 제2 개구로 둘러싸인 영역에 의해 사각뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티(CA)가 구현될 수 있다.

한편, 절연층(148)은 캐비티(CA)에서 제2 플레이트(145)의 하부면의 일부를 덮으면서 배치될 수 있다. 즉, 절연층(148)은 비전도성 액체(LQ2)와 제2 플레이트(145)의 사이에 배치될 수 있다.

또한, 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 노출시킨다.

예를 들어, 절연층(148)은 캐비티(CA)의 측부(i)에 배치된 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)를 덮으면서 배치될 수 있다. 따라서, 절연층(148)에 의해 제1 전극(E1)과 액체(LQ1, LQ2)가 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 또한, 절연층(148)은 제2 전극(E2)의 일부를 덮고 제2 전극(E2)의 타부를 노출시키며 배치될 수 있다. 따라서, 제2 전극(E2)을 통해 전도성 액체(LQ1)에 전기 에너지가 인가될 수 있다.

한편, 적어도 하나의 기판 예를 들어, 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144)은 액체 렌즈에 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 전압을 인가하여, 전도성 액체(LQ1)와 비전도성 액체(LQ2) 사이의 계면(BO)의 틸팅된 경사도를 조정하여, 액체 렌즈, 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈 및 광학 기기는 OIS 기능을 수행할 수 있다.

제1 연결 기판(141)은 제1 전극(E1)을 통해 서로 다른 n개의 개별 전압을 액체 렌즈로 전달할 수 있고, 제2 연결 기판(144)은 제2 전극(E2)을 통해 하나의 공통 전압을 액체 렌즈로 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.

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.

실시 예에 의한 액체 렌즈가 다각 기둥 또는 다각뿔 형태의 입체 형상을 갖는 캐비티(CA)에 수용될 수 있다면, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(140)은 도 1에 도시된 바와 다른 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 즉, 실시 예에 의한 액체 렌즈가 다각 기둥 또는 다각뿔 형태의 입체 형상을 갖는 캐비티(CA)에 수용될 수 있다면, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(140)은 제1 및 제2 전극(E1, E2)의 특정한 재질이나 특정한 배치 위치 또는 n의 개수, 제1 및 제2 연결 기판(141, 144)과 제1 및 제2 전극(E1, E2) 간의 특정한 연결 모습, 제1 및 제2 연결 기판(141, 144)의 특정한 재질이나 특정한 배치 위치에 국한되지 않는다.

도 4는 캐비티(CA)의 측부의 단면 형상을 나타낸다.

도 4에 도시된 단면은 도 2a 내지 도 2c에 도시된 단면(S11, S12, S13, S14) 또는 도 3a 및 도 3b에 도시된 단면(S21, S22, S23, S24, S25) 중 어느 하나에 해당할 수 있다.

도 4에서, θ는 액체 계면(BO)의 접촉각 즉, 캐비티(CA)의 입체 형상의 단면과 계면(BO)이 이루는 각도를 나타낸다. 이때, 도 4에 도시된 도시된 단면이 도 2a에 도시된 단면(S11)에 해당할 경우 접촉각(θ)을 θ1으로 표기하고, 도 2a에 도시된 단면(S12)에 해당할 경우 접촉각(θ)을 θ2로 표기하고, 도 2a에 도시된 단면(S13)에 해당할 경우 접촉각(θ)을 θ3으로 표기하고, 도 2a에 도시된 단면(S14)에 해당할 경우 접촉각(θ)을 θ4으로 표기한다.

또한, 도 4에서 계면(BO)의 법선 벡터를 ‘b’라 표기할 때 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

여기서, bx는 벡터 b의 x축 성분을 나타내고, by는 벡터 b의 y축 성분을 나타내고, bz는 벡터 b의 z축 성분을 나타낸다. 이해를 돕기 위해, 도 4에서, 직각 좌표계 우측에 법선 벡터(b)의 x축 성분(bx)과 z축 성분(bz)을 표기하였다.

또한, 예를 들어, 캐비티(CA)가 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 사각뿔대의 입체 형상을 가질 경우, 각 단면(S11, S12, S13, S14)에서의 법선 벡터(S1, S2, S3, S4)는 다음 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

여기서, 'a’는 캐비티(CA)의 입체 형상이 기울어진 각도를 나타낸다.

도 4에 도시된 계면(BO)이 볼록해지지 않고 평평하도록, 각 단면에서의 접촉각(θ)을 조정할 수 있다.

예를 들어, 캐비티가 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 사각뿔대의 입체 형상을 가질 경우, 계면(BO)을 평평하게 하기 위한 각 단면(S11, S12, S13, S14)에서의 접촉각(θ1, θ2, θ3, θ4)이 다음 수학식 3과 같이 될 수 있도록 액체 렌즈로 구동 전압을 인가할 수 있다.

또한, 캐비티가 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 사각뿔대의 입체 형상을 가질 경우, 각 단면(S11, S12, S13, S14)에서의 접촉각(θ1, θ2, θ3, θ4)과 입체 형상이 기울어진 각도(a)와 벡터(b)의 z축 성분(bz) 및 벡터(b)의 x축 성분(bx)은 다음 표 1과 같은 관계를 가질 수 있다.

bz	bx	a	θ1	θ2	θ3	θ4
0	0	90	90	90	90	90
10	0	90	90	80	90	100
10	45	90	82.9	82.9	97.1	97.1
10	30	90	85	81	95	98.6
0	0	60	60	60	60	60
10	0	60	60.5	50	60.5	70
10	45	60	53.2	53.2	67.3	67.3
10	30	60	55.4	51.5	65.3	68.8

전술한 도 1에 도시된 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(140)에 포함하는 카메라 모듈이 OIS 기능을 수행할 경우, 액체 렌즈에서 두 액체(LQ1, LQ2)를 수용하는 캐비티(CA)는 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 갖는 것으로 기술하였다.

도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시된 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(140)에서 두 액체(LQ1, LQ2)가 충진, 수용 또는 배치된 캐비티(CA)의 입체 형상을 나타내고, 도 6은 도 5b에 도시된 입체 형상을 갖는 캐비티에 충진, 수용 또는 배치된 두 액체 렌즈(LQ1, LQ2)의 단면도를 나타낸다.

만일, AF 기능을 수행하는 카메라 모듈에 도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(140)가 이용될 경우, 액체 렌즈에서 두 액체(LQ1, LQ2)를 수용하는 캐비티(CA)의 입체 형상은 도 5a에 도시된 바와 같이 원기둥 형상일 수도 있고, 도 5b에 도시된 바와 같이 원뿔대 형상일 수도 있다. 또한 액체 렌즈의 캐비티(CA) 형상은 광축(LX)에 수직한 수평 방향으로 자른 단면은 원 형상을 가지거나 액체 렌즈의 캐비티(CA) 형상은 광축(LX)을 지나는 법선들이 무한개가 되는 단면형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144)을 통해 제1 및 제2 전극(E1, E2)으로 구동 전압을 인가하여, 도 6에 도시된 바와 같이 전도성 액체(LQ1)와 비전도성 액체(LQ2) 사이의 계면(BO)의 곡률을 조정하여, 액체 렌즈, 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈 및 광학 기기는 오토 포커스(AF:Auto-Focusing) 기능을 수행할 수 있다.

결국, 실시 예에 의하면, 도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(140)이 OIS 기능을 수행하는 카메라 모듈을 위해 사용될 경우, 캐비티(CA)는 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체형상을 갖는다. 그러나, 도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(140)이 AF 기능을 수행하는 카메라 모듈을 위해 사용될 경우, 캐비티(CA)는 원형 기둥 또는 원뿔대의 입체형상을 갖는다.

이하, AF 기능과 OIS 기능을 모두 수행하는 카메라 모듈에 포함되는 액체 렌즈 모듈의 실시 예를 다음과 같이 설명한다.

도 7a 내지 도 7e는 다른 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 단면도를 나타낸다.

다른 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈은 액체 렌즈, 제1 및 제2 연결 기판을 포함하고, 액체 렌즈는 제1 액체들과, 제2 액체들과, 개별 전극, 공통 전극, 복수의 플레이트 및 절연층을 포함할 수 있다.

제1 액체들은 제1 캐비티(CA1)에 충진, 수용 또는 배치될 수 있다. 제2 액체들은 제2 캐비티(CA2)에 충진, 수용 또는 배치될 수 있다. 제1 및 제2 캐비티(CA1, CA2)는 광축(LX)에서 서로 수직으로 중첩되어 배치될 수 있다. 즉, 제2 캐비티(CA2)는 광축(LX)에서 제1 캐비티(CA1) 위에 배치될 수 있다.

실시 예에 의하면, 제1 및 제2 캐비티(CA1, CA2) 중 하나는 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 갖고, 제1 및 제2 캐비티(CA1, CA2) 중 다른 하나는 원기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 가질 수 있다. 즉, 다른 실시 예에 의한 액체 렌즈의 경우, 제1 및 제2 캐비티(CA1, CA2) 중 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티에 수용된 액체들을 OIS 전용으로 사용하고, 제1 및 제2 캐비티(CA1, CA2) 중 원형 기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티에 수용된 액체들을 AF 전용으로 사용한다.

예를 들어, 도 7a, 도 7c 또는 도 7e에 도시된 바와 같이, 제1 캐비티(CA1)는 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 갖고, 제2 캐비티(CA2)는 원기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 캐비티(CA1)에 수용되는 제1 액체들(Q11, Q12)의 계면(BO1)이 틸팅되는 각도를 조정하여 OIS 기능을 수행하고, 제2 캐비티(CA2)에 수용되는 제2 액체들(Q21, Q22)의 계면(BO2)의 곡률이 조정하여 AF 기능을 수행할 수 있다.

또는, 도 7b 또는 도 7d에 도시된 바와 같이, 제1 캐비티(CA1)는 원기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 갖고, 제2 캐비티(CA2)는 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 캐비티(CA1)에 수용되는 제1 액체들(Q11, Q12)의 계면(BO1)의 곡률을 조정하여 AF 기능을 수행하고, 제2 캐비티(CA2)에 수용되는 제2 액체들(Q21, Q22)의 계면(BO2)이 틸팅되는 각도를 조정하여 OIS 기능을 수행할 수 있다.

제1 캐비티(CA1)에 충진, 수용 또는 배치되는 제1 액체들은 서로 다른 종류의 제1-1 및 제1-2 액체(Q11, Q12)를 포함할 수 있다. 제1-1 및 제1-2 액체(Q11, Q12) 중 하나는 전기적 전도성을 갖고 다른 하나는 전기적 절연성을 가질 수 있다. 제1-1 액체(Q11)는 제1-2 액체(Q12)의 아래에 배치되고, 제1-2 액체(Q12)는 제1-1 액체(Q11) 위에 배치될 수 있다.

이와 비슷하게, 제2 캐비티(CA2)에 충진, 수용 또는 배치되는 제2 액체들은 서로 다른 종류의 제2-1 및 제2-2 액체(Q21, Q22)를 포함할 수 있다. 제2-1 및 제2-2 액체(Q21, Q22) 중 하나는 전기적 전도성을 갖고 다른 하나는 전기적 절연성을 가질 수 있다. 제2-1 액체(Q21)는 제2-2 액체(Q22)의 아래에 배치되고, 제2-2 액체(Q22)는 제2-1 액체(Q21) 위에 배치될 수 있다.

제1-1 내지 제2-1 액체(Q11, Q12, Q21, Q22) 중 전기적 전도성을 갖는 액체는 도 1에 도시된 전도성 액체(LQ1)와 동일한 특징을 갖고, 제1-1 내지 제2-1 액체(Q11, Q12, Q21, Q22) 중 전기적 절연성을 갖는 액체는 도 1에 도시된 비전도성 액체(LQ2)와 동일한 특징을 가질 수 있다.

실시 예에 의하면, 도 7a 또는 도 7b에 도시된 바와 같이 제1 캐비티(CA1)와 제2 캐비티(CA2)는 서로 연통할 수 있다. 이 경우, 제1-2 액체(Q12)와 제2-1 액체(Q21)는 일체일 수 있다. 도 7a와 도 7b에서 QX는 제1-2 액체(Q12)와 제2-1 액체(Q21)가 일체화된 액체를 표기한다. 이때, 제1-1 액체(Q11)와 제2-2 액체(Q22)는 동일한 종류의 액체일 수도 있고, 서로 다른 종류의 액체일 수도 있다.

또한, 도 7a 및 도 7b에서, 제1-1 액체(Q11)와 제2-2 액체(Q22)는 전도성 액체이고 제X 액체(QX)는 비전도성 액체이거나, 제1-1 액체(Q11)와 제2-2 액체(Q22)는 비전도성 액체이고 제X 액체(QX)는 전도성 액체일 수 있다.

또한, 도 7c 및 도 7e 각각에서, 제1-1 액체(Q11)와 제1-2 액체(Q12) 중 하나는 전도성 액체이고 다른 하나는 비전도성 액체이고, 제2-1 액체(Q21)와 제2-2 액체(Q22) 중 하나는 전도성 액체이고 다른 하나는 비전도성 액체일 수 있다. 따라서, 광축 방향으로 전도성 액체와 비전도성 액체의 다양한 조합이 가능하며, 실시 예는 광축에서 4개의 액체들(Q11, Q12, Q21, Q22)의 전도성/비전도성의 특정한 적층 형태에 국한되지 않는다.

또한, 액체 렌즈에 포함되는 복수의 플레이트는, 제1-1 플레이트(P11), 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2) 및 제3 플레이트(P3)를 포함할 수 있다.

제1-1 플레이트(P11)는 제1 캐비티(CA1)의 측부를 정의한다. 제1-2 플레이트(P12)는 제2 캐비티(CA2)의 측부를 정의하며, 제1-1 플레이트(P11)의 위에 배치된다. 여기서, 제1-1 및 제1-2 플레이트(P11, P12) 각각은 도 1에 도시된 제1 플레이트(147)와 동일한 역할을 수행한다.

제2 플레이트(P2)는 제1-2 플레이트(P12) 위에 배치될 수 있다. 제3 플레이트(P3)는 제1-1 플레이트(P11) 아래에 배치될 수 있다.

또한, 도 7c 내지 도 7e에 도시된 바와 같이, 복수의 플레이트는 제4 플레이트(P4)를 더 포함할 수 있다. 제4 플레이트(P4)는 제1 캐비티(CA1)와 제2 캐비티(CA2) 사이에 배치될 수 있다. 제4 플레이트(P4)는 투명한 재료 예를 들어, 유리로 구현될 수 있다.

도 7e에 도시된 바와 같이 제4 플레이트(P4)는 제4-1 플레이트(P41)와 제4-2 플레이트(P42)를 더 포함할 수 있다. 제4-1 플레이트(P41)는 제1-2 액체(Q12) 위 및 제1-1 플레이트(P11) 위에 배치되고, 제4-2 플레이트(P42)는 제2-1 액체(Q21) 아래 및 제1-2 플레이트(P12) 아래에 배치될 수 있다.

도 7c와 도 7d에 도시된 바와 같이, 제4-1 플레이트(P41)와 제4-2 플레이트(P42)는 일체일 수 있다. 또는, 도 7e에 도시된 바와 같이, 제4-1 플레이트(P41)와 제4-2 플레이트(P42)는 광축 방향으로 소정 거리(d)만큼 서로 이격되어 배치될 수도 있다. 여기서, 소정 거리(d)는 작을수록 바람직하다. 만일, 거리(d)가 커지게 되면 각 위치에서 카메라 모듈로 들어오는 빛의 폭이 커져서, 액체 렌즈의 폭과 두께도 커져서, 카메라 모듈의 전체 크기가 커질 수 있다.

도 7a 및 도 7b 각각에서, 제1-1 플레이트(P11) 및 제3 플레이트(P3)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(147) 및 제3 플레이트(146)와 각각 동일한 역할을 수행한다. 또한, 제1-2 플레이트(P12) 및 제2 플레이트(P2)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(147) 및 제2 플레이트(145)와 각각 동일한 역할을 수행한다.

도 7c 및 도 7d 각각에서, 제1-1 플레이트(P11), 제4 플레이트(P4) 및 제3 플레이트(P3)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(147), 제2 플레이트(145) 및 제3 플레이트(146)와 각각 동일한 역할을 수행한다. 또한, 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2) 및 제4 플레이트(P4)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(147), 제2 플레이트(145) 및 제3 플레이트(146)와 각각 동일한 역할을 수행한다.

또한, 도 7e에서, 제1-1 플레이트(P11), 제4-1 플레이트(P41) 및 제3 플레이트(P3)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(147), 제2 플레이트(145) 및 제3 플레이트(146)와 각각 동일한 역할을 수행한다. 또한, 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2) 및 제4-2 플레이트(P42)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(147), 제2 플레이트(145) 및 제3 플레이트(146)와 각각 동일한 역할을 수행한다.

또한, 도 7a 내지 도 7e에 도시된 다른 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈에서 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판이 특정하게 도시되어 있지 않다. 왜냐하면, 제1-1 액체(Q11), 제1-2 액체(Q12), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22) 중 어느 액체가 전기적 전도성을 갖고 전기적 절연성을 갖는가에 따라, 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판이 다양하게 배치될 수 있기 때문이다.

일 실시 예에 의하면, 제1-1 액체(Q11), 제1-2 액체(Q12), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22) 중 어느 액체가 전기적 전도성이나 전기적 절연성을 갖는가와 무관하게, 개별 전극과 공통 전극과 절연층은 다음과 같이 배치될 수 있다.

개별 전극은 제1-1 플레이트(P11) 및 제1-2 플레이트(P12) 각각의 측부에 배치될 수 있다. 또한, 공통 전극은 제1-1 또는 제1-2 플레이트(P11, P12) 중 적어도 하나의 측부, 상부면 또는 하부면 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다. 또한, 절연층은 개별 전극을 제1-1 액체(Q11), 제1-2 액체(Q12), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22)와 전기적으로 이격시키도록 배치될 수 있다. 또한, 절연층은 제1-1 액체(Q11), 제1-2 액체(Q12), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22) 중 전기적 전도성을 갖는 액체가 공통 전극과 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다.

예를 들어, 도 7c 및 도 7d 각각에서, 제1 캐비티(CA1), 제1-1 플레이트(P11), 제4 플레이트(P4), 제3 플레이트(P3), 제1-1 액체(Q11) 및 제1-2 액체(Q12)가 도 1에 도시된 캐비티(CA), 제1 플레이트(147), 제2 플레이트(145), 제3 플레이트(146), 액체(LQ1) 및 액체(LQ2)에 각각 해당할 경우, 제1-1 플레이트(P11), 제4 플레이트(P4) 및 제3 플레이트(P3)에서 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판은 도 1에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 또한, 제2 캐비티(CA2), 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2), 제4 플레이트(P4), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22)가 도 1에 도시된 캐비티(CA), 제1 플레이트(147), 제2 플레이트(145), 제3 플레이트(146), 액체(LQ1) 및 액체(LQ2)에 각각 해당할 경우, 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2) 및 제4 플레이트(P4)에서 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판은 도 1에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다.

예를 들어, 도 7e를 참조하면, 제1 캐비티(CA1), 제1-1 플레이트(P11), 제4-1 플레이트(P41), 제3 플레이트(P3), 제1-1 액체(Q11) 및 제1-2 액체(Q12)가 도 1에 도시된 캐비티(CA), 제1 플레이트(147), 제2 플레이트(145), 제3 플레이트(146), 액체(LQ1) 및 액체(LQ2)에 각각 해당할 경우, 제1-1 플레이트(P11), 제4-1 플레이트(P41) 및 제3 플레이트(P3)에서 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판은 도 1에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 또한, 제2 캐비티(CA2), 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2), 제4-2 플레이트(P42), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22)가 도 1에 도시된 캐비티(CA), 제1 플레이트(147), 제2 플레이트(145), 제3 플레이트(146), 액체(LQ1) 및 액체(LQ2)에 각각 해당할 경우, 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2) 및 제4-2 플레이트(P42)에서 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판은 도 1에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다.

이하, 전술한 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 렌즈 어셈블리를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 8은 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(140)을 포함하는 렌즈 어셈블리(200)의 분해도를 나타낸다.

도 8에 도시된 렌즈 어셈블리(200)는 홀더(210), 제1 렌즈부(220), 액체 렌즈 모듈(230) 및 제2 렌즈부(240) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

액체 렌즈 모듈(230)은 도 2a 내지 도 2c 또는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상의 캐비티(CA)를 갖는 도 1에 도시된 엑체 렌즈 모듈(140)일 수 있다. 또는, 액체 렌즈 모듈(230)은 도 7a 내지 도 7e에 도시된 액체 렌즈 모듈 중 어느 하나일 수 있다.

액체 렌즈 모듈(230)은 제1 및 제2 렌즈를 포함할 수 있다.

제1 렌즈는 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트와 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체를 포함하며, 제1 렌즈의 제1 캐비티는 광축을 지나는 법선들이 유한개가 되는 단면 형상을 가질 수 있다. 제1 렌즈는 흔들림을 보정하도록 제어될 수 있다.

제2 렌즈는 제1 렌즈와 광축 방향으로 오버랩 되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트와 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하며, 제2 렌즈의 제2 캐비티는 광축을 지나는 법선들이 무한개가 되는 단면 형상을 가질 수 있다. 제2 렌즈는 초점을 조절하도록 제어될 수 있다.

제1 렌즈부(220)는 액체 렌즈 모듈(230)의 상측에 배치되며, 렌즈 어셈블리(200)의 외부로부터 광이 입사되는 영역일 수 있다. 즉, 제1 렌즈부(220)는 홀더(210) 내에서 액체 렌즈 모듈(230) 위에 배치될 수 있다. 제1 렌즈부(220)는 하나의 렌즈로 구현될 수도 있고, 중심축을 기준으로 정렬되어 광학계를 형성하는 2개 이상의 복수의 렌즈로 구현될 수도 있다. 여기서, 중심축이란, 제1 렌즈부(220), 액체 렌즈 모듈(230) 및 제2 렌즈부(240)가 형성하는 광학계의 광축(LX)을 의미할 수도 있고, 광축(LX)과 나란한 축을 의미할 수도 있다. 광축(LX)은 후술되는 카메라 모듈(300)에 포함되는 이미지 센서(340)의 광축에 해당할 수 있다. 즉, 제1 렌즈부(220), 액체 렌즈 모듈(230), 제2 렌즈부(240) 및 이미지 센서(340)는 액티브 얼라인(AA:Active Align)을 통해 광축(LX)으로 정렬되어 배치될 수 있다.

제2 렌즈부(240)는 홀더(210) 내부에서 액체 렌즈 모듈(230)의 아래에 배치될 수 있다. 제2 렌즈부(240)는 제1 렌즈부(220)와 광축 방향(예를 들어, z축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다. 제2 렌즈부(240)는 하나의 렌즈로 구현될 수도 있고, 중심축을 기준으로 정렬되어 광학계를 형성하는 2개 이상의 복수의 렌즈로 구현될 수도 있다.

렌즈 어셈블리(200)의 외부로부터 제1 렌즈부(220)로 입사된 광은 액체 렌즈 모듈(230)를 통과하여 제2 렌즈부(240)로 입사될 수 있다. 액체 렌즈 모듈(230)과 달리, 제1 렌즈부(220) 및 제2 렌즈부(240) 각각은 고체 렌즈로서, 유리 또는 플라스틱으로 구현될 수 있으나, 실시 예는 제1 렌즈부(220) 및 제2 렌즈부(240) 각각의 특정한 재질에 국한되지 않는다. 또한, 제1 렌즈부(220) 또는 제2 렌즈부(240) 중 적어도 하나를 생략될 수도 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 달리 액체 렌즈 모듈(230)은 제1 렌즈부(220)의 위 또는 제2 렌즈부(240)의 아래에 배치될 수도 있다.

홀더(210)는 제1 렌즈부(220), 액체 렌즈 모듈(230) 및 제2 렌즈부(240)를 수용, 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 배치시키는 역할을 한다. 제1 렌즈부(220) 및 제2 렌즈부(240)는 홀더(210)의 내부에 수용되는 반면, 액체 렌즈 모듈(230) 중 일부는 홀더(210)의 내부에 수용되고, 타부는 홀더(210)의 외부로 돌출되어 배치될 수도 있다. 이는, 액체 렌즈 모듈(230)의 제1 및 제2 연결 기판(141, 144)을 도 9에서 후술되는 메인 기판(350)과 전기적으로 연결하기 위함이다. 제1 및 제2 연결 기판(141, 144)이 메인 기판(350)과 연결됨으로써, 액체 렌즈 모듈(230)은 구동을 위한 구동 전압을 메인 기판(350)으로부터 전달받을 수 있다.

이하, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 카메라 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 살펴본다.

도 9는 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(140)을 포함하는 카메라 모듈(300)의 분해도를 나타낸다.

도 9에 도시된 카메라 모듈(300)은 렌즈 어셈블리(200), 이미지 센서(340) 및 메인 기판(350)을 포함할 수 있다. 여기서, 렌즈 어셈블리(200)는 도 8에 도시된 렌즈 어셈블리에 해당하므로 동일한 참조부호를 사용하며, 중복되는 설명을 생략한다.

이미지 센서(340)는 메인 기판(350)과 렌즈 어셈블리(200) 사이에 배치되어, 렌즈 어셈블리(200)의 제1 렌즈부(220), 액체 렌즈 모듈(230) 및 제2 렌즈부(240)를 통과한 광을 이미지 데이터로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 이미지 센서(340)는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이를 통해 광을 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그 신호에 상응하는 디지털 신호를 합성하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.

메인 기판(350)은 렌즈 어셈블리(200)의 하부에 배치되고, 이미지 센서(340)가 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 수용될 수 있는 홈, 회로 소자(미도시), FPCB등의 연결부(미도시) 및 커넥터(미도시) 등을 포함할 수 있다. 메인 기판(350)은 제1 및 제2 연결 기판(141, 144)을 통해 액체 렌즈의 개별 전극 및 공통 전극으로 구동 전압을 인가하는 역할을 한다.

메인 기판(350)의 회로 소자는 액체 렌즈 모듈(230) 및 이미지 센서(340)를 제어하는 제어 모듈을 구성할 수 있다. 메인 기판(350)은 홀더(210)가 배치되는 홀더 영역과 복수의 회로소자가 배치되는 소자 영역을 포함할 수 있다.

카메라 모듈(300)은 미들 베이스(320)를 더 포함할 수 있다. 미들 베이스(320)는 도 8에 도시된 홀더(210)의 하부를 둘러싸면서 배치될 수 있다. 미들 베이스(320)는 도 9에 도시된 카메라 모듈(300)에서 액티브 얼라인을 수행할 때 그리퍼에 의해 그립핑되기 위해 존재하는 부재로서 생략될 수 있다.

미들 베이스(320)는 메인 기판(350) 상에 배치된 회로 소자(미도시)와 이격되어 메인 기판(350)에 장착될 수 있다.

카메라 모듈(300)은 센서 베이스와 필터(330)를 더 포함할 수 있다. 필터는 제1 렌즈부(220), 액체 렌즈 모듈(230) 및 제2 렌즈부(240)를 통과한 광에 대해 특정 파장 범위에 해당하는 광을 필터링할 수 있다. 필터는 적외선(IR) 차단 필터 또는 자외선(UV) 차단 필터일 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 필터는 이미지 센서(340) 위에 배치될 수 있다. 필터는 센서 베이스의 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 필터는 센서 베이스의 내부 홈 또는 단차에 배치되거나 장착될 수 있다.

센서 베이스는 미들 베이스(320)의 하부에 배치되고 메인 기판(350)에 부착될 수 있다. 센서 베이스는 이미지 센서(340)를 둘러싸고 이미지 센서(340)를 외부의 이물질 또는 충격으로부터 보호할 수 있다.

카메라 모듈(300)은 커버(310)를 더 포함할 수 있다. 커버(310)는 홀더(210), 액체 렌즈 모듈(230) 및 미들 베이스(320)를 둘러싸도록 배치되어, 이들(210, 230, 320)을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 커버(310)는 광학계를 형성하는 복수의 렌즈들을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다.

도 10은 OIS 접촉각 에러를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, CA, LQ1, LQ2는 도 1에 도시된 캐비티, 액체(LQ1) 및 액체(LQ2)에 각각 상응하는 기능을 갖는다고 하자.

도 11은 도 10에 도시된 입체 형상의 캐비티를 갖는 액체 렌즈 모듈에서 OIS 기능을 수행할 때 야기되는 웨이브 프론트 에러(WFE:Wave Front Error)를 나타낸다. 여기서, ER1과 ER2는 WFE가 존재하는 부분을 나타내고, ER0은 WFE가 존재하지 않는 부분을 나타낸다.

OIS 기능을 수행하는 카메라 모듈에서, 액체 렌즈 모듈의 캐비티가 도 10에 도시된 바와 같이 원형 기둥(또는, 도 10에 도시된 바와 달리 원뿔대)의 입체 형상을 갖는다고 하자. 이때, 구동 전압을 인가하여 계면(BO)을 틸팅시킬 때 계면(BO)의 법선벡터는 데카르트 좌표계에서 하나의 벡터로 정의되는 반면에, 계면(BO)의 법선벡터는 극좌표계에서 하나로 벡터로 정의된다. 이 두 벡터의 좌표계가 서로 다르기 때문에 두 벡터의 사이각은 위치마다 바뀌게 된다. 위치마다 사이각이 바뀌기 때문에 계면(BO)의 접촉각을 연속적으로 바뀌는 힘을 주어야 하는데, 힘을 줄 수 있는 개별 전극의 개수가 유한하기 때문에 접촉각 에러(ER)가 불가피하게 발생한다. 즉, 서로 다른 종류의 두 액체(LQ1, LQ2)의 계면(BO)이 정확하게 틸팅(BOR)되지 않고 구배를 가지므로 도 10에 도시된 바와 같이 접촉각 에러(ER)가 발생한다. 이런 에러가 도 11에 도시된 바와 같이 WFE(ER1, ER2)를 생성하여 OIS 기능이 제대로 수행될 수 없다.

그러나, 실시 예에서와 같이, OIS 기능을 수행하는 카메라 모듈에서, 액체 렌즈 모듈의 캐비티가 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 가질 경우, 접촉각 에러없이 즉, WFE없이 OIS 기능이 제대로 수행될 수 있다.

또한, 일반적으로 액체 렌즈의 경우 AF를 위해서 계면(BO)의 곡률을 바꾸고 OIS를 위해 계면(BO)이 틸팅되는 각도를 바꾼다. 그러나, OIS 기능과 AF 기능을 모두 수행하는 카메라 모듈의 액체 렌즈에서 캐비티가 하나의 입체 형상만을 가질 경우 AF를 위한 접촉각 에러 및 OIS를 위한 접촉각 에러 중 하나는 필연적으로 발생한다. 즉, 액체 렌즈 모듈의 캐비티가 예를 들어, 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상만을 가질 경우, OIS 기능을 수행할 때 접촉각 에러가 없어 우수하게 수행될 수 있으나, AF 기능을 수행할 때 접촉각 에러는 피할 수 없다. 또는, OIS 기능과 AF 기능을 모두 수행하는 카메라 모듈에서, 액체 렌즈 모듈의 캐비티가 원형 기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 가질 경우, AF 기능을 수행할 때 접촉각 에러가 없어 우수하게 수행될 수 있으나, OIS 기능을 수행할 때 접촉각 에러는 피할 수 없다.

그러나, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 경우, 광축에서 수직으로 2개의 캐비티를 중첩시키고, 2개의 캐비티 중에서 하나는 AF 기능을 수행하기에 적합한 입체 형상을 갖고, 2개의 캐비티 중에서 다른 하나는 OIS 기능을 수행하기에 적합한 입체 형상을 갖도록 구현한다. 즉, 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티에 서로 다른 종류의 두 액체를 충진, 수용 또는 배치하여 접촉각 에러없이 OIS 기능을 우수하게 수행하고, 원형 기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티에 서로 다른 종류의 두 액체를 충진, 수용 또는 배치하여 접촉각 에러없이 AF 기능을 우수하게 수행할 수 있다. 따라서, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 카메라 모듈은 WFE없이 AF 기능과 OIS 기능을 모두 우수하게 수행할 수 있다.

실시 예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시 예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시 형태로 구현될 수도 있다.

한편, 전술한 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 카메라 모듈(300)을 이용하여 광학 기기를 구현할 수 있다. 여기서, 광학 기기는 광 신호를 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, 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있는 광학 기기에 본 실시 예를 적용할 수 있다.

또한, 광학 기기는 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대용 장치로 구현될 수 있다. 이러한 광학 기기는 카메라 모듈(300), 영상을 출력하는 디스플레이부(미도시), 카메라 모듈(300)에 전원을 공급하는 배터리(미도시), 카메라 모듈(300)과 디스플레이부와 배터리를 실장하는 본체 하우징을 포함할 수 있다. 광학 기기는 타 기기와 통신할 수 있는 통신모듈과, 데이터를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 통신 모듈과 메모리부 역시 본체 하우징에 실장될 수 있다.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.

140: 액체 렌즈 모듈
200: 렌즈 어셈블리
300: 카메라 모듈

Claims (8)

1. 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트;
   상기 제1 플레이트와 수직 방향으로 오버랩되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트;
   상기 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체; 및
   상기 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하고,
   상기 제1 캐비티를 상기 수직 방향에 수직한 수평 방향으로 자른 단면은 다각 형상을 갖고,
   상기 제2 캐비티를 상기 수평 방향으로 자른 단면은 원 형상을 갖는 렌즈 모듈.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제3 플레이트;
   상기 제2 플레이트 아래에 배치되는 제4 플레이트; 및
   상기 제1 액체와 상기 제2 액체 사이에 배치되는 제3 액체를 포함하는 렌즈 모듈.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 플레이트와 결합하는 제3 플레이트;
   상기 제2 플레이트와 결합하는 제4 플레이트; 및
   상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트 사이에 배치되는 제5 플레이트를 포함하는 렌즈 모듈.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 배치되는 제6 플레이트를 포함하고,
   상기 제5 플레이트는 상기 제1 플레이트와 결합되고,
   상기 제6 플레이트는 상기 제2 플레이트와 결합되는 렌즈 모듈.
5. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
   상기 제1 캐비티에 배치되는 제3 액체와 상기 제2 캐비티에 배치되는 제4 액체를 포함하는 렌즈 모듈.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제1 액체와 상기 제3 액체 중 하나는 전도성 액체이고 다른 하나는 비전도성 액체인 렌즈 모듈.
7. 이미지 센서; 및
   상기 이미지 센서와 광축 상에서 오버랩 되는 렌즈 모듈을 포함하고,
   상기 렌즈 모듈은 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트와 상기 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체를 포함하는 제1 렌즈 및 상기 제1 렌즈와 광축 방향으로 오버랩 되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트와 상기 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하는 제2 렌즈를 포함하고,
   상기 제1 렌즈의 상기 제1 캐비티는 상기 광축을 지나는 법선들이 유한개가 되는 단면 형상을 갖고,
   상기 제2 렌즈의 상기 제2 캐비티는 상기 광축을 지나는 법선들이 무한개가 되는 단면 형상을 갖는 카메라 모듈.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제1 렌즈는 흔들림을 보정하고 상기 제2 렌즈는 초점을 조절하도록 제어되는 카메라 모듈.

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