KR20200137589A

KR20200137589A - 액체 렌즈, 이 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈

Info

Publication number: KR20200137589A
Application number: KR1020190064205A
Authority: KR
Inventors: 서영수
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-12-09

Abstract

실시 예에 의한 액체 렌즈는 서로 다른 제1 및 제2 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트와, 제1 플레이트의 위 및 아래 중 한 곳에 배치된 제2 플레이트 및 제1 플레이트의 위 및 아래 중 다른 한 곳에 배치된 제3 플레이트를 포함하고, 제2 플레이트는 제1 액체와 접하며 제1 두께를 갖는 제1 부분 및 제1 부분을 에워싸며 제1 플레이트와 결합하고, 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖는 제2 부분을 포함하고, 제3 플레이트에서 제2 액체와 마주하는 부분의 제3 두께는 제1 두께 이상이고 제2 두께보다 작고, 제2 플레이트의 제1 부분은 제1 두께를 균일하게 갖는 평탄부 및 평탄부를 에워싸는 신축부를 포함할 수 있다.

Description

액체 렌즈, 이 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈{LIQUID LENS, LENS ASSEMBLY INCLUDING THE LENS, AND CAMERA MODULE INCLUDING THE ASSEMBLY}

실시 예는 액체 렌즈, 이 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.

휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능을 갖는 광학 장치를 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 장치의 크기가 커질 수 있다.

오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 광축으로 정렬된 여러 개의 렌즈가, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행된다. 이때, 광학 장치에서 오토 포커싱을 수행하는 렌즈부와 손떨림 보정 기능을 수행하는 서로 다른 액체의 열 팽창으로 인해, 성능이 저하되는 문제가 있다.

미국 특허 공개 번호 US 2016/0299264(출원 번호 SN:14/824945) 미국 특허 공개 번호 US 2014/0347741(출원 번호 SN:13/902766)

실시 예는 온도 변화에도 불구하고 개선된 광학 성능을 갖는 액체 렌즈, 이 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈을 제공하기 위한 것이다.

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 액체 렌즈는, 서로 다른 제1 및 제2 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트의 위 및 아래 중 한 곳에 배치된 제2 플레이트; 및 상기 제1 플레이트의 위 및 아래 중 다른 한 곳에 배치된 제3 플레이트를 포함하고, 상기 제2 플레이트는 상기 제1 액체와 접하며 제1 두께를 갖는 제1 부분; 및 상기 제1 부분을 에워싸며 상기 제1 플레이트와 결합하고, 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 제3 플레이트에서 상기 제2 액체와 마주하는 부분의 제3 두께는 상기 제1 두께 이상이고 상기 제2 두께보다 작을 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 플레이트의 상기 제1 부분은 상기 제1 두께를 균일하게 갖는 평탄부 및 상기 평탄부를 에워싸는 신축부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 신축부는 상기 평탄부와 상기 제2 부분 사이에 배치되고, 상기 평탄부보다 더 큰 탄성을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 두께와 상기 제3 두께는 서로 동일할 수 있다.

예를 들어, 상기 평탄부는 상기 신축부의 신축에 따라 상기 캐비티로부터 멀어지거나 가까워지도록 평행 이동 가능하게 상기 신축부와 연결될 수 있다.

예를 들어, 상기 신축부는 환형 평면 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 신축부는 상기 제1 두께보다 작은 제4 두께를 갖는 적어도 하나의 제1 세그먼트; 상기 제1 세그먼트와 상기 평탄부 사이에 배치된 제2 세그먼트; 및 상기 제1 세그먼트와 상기 제2 부분 사이에 배치된 제3 세그먼트를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 및 제3 세그먼트 중 적어도 하나는 상기 제1 세그먼트로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 적어도 하나의 제1 세그먼트는 복수의 제1 세그먼트를 포함하고, 상기 신축부는 상기 복수의 제1 세그먼트 사이에 배치된 제4 세그먼트를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제4 세그먼트는 상기 제1 세그먼트로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 신축부는 리세스 및 돌출부 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 리세스 및 상기 돌출부 각각은 반원형, 반타원형 또는 다각형 중 적어도 하나의 단면 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 플레이트의 위와 아래에 각각 형성된 제1 개구 및 제2 개구 중에서 제2 개구가 작고, 상기 평탄부의 폭은 상기 제2 개구의 폭보다 클 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 플레이트의 상기 제2 부분은 소프트 본딩 방식으로 상기 제1 플레이트와 결합하는 본딩 영역을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 본딩 영역의 내곽 또는 외곽 중 적어도 하나는 다각형 저면 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 액체 렌즈는 상기 제2 플레이트의 상기 제2 부분과 상기 제1 플레이트 사이에 배치된 접착제를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 접착제의 열팽창률은 상기 제2 플레이트의 상기 제1 부분의 열팽창률보다 클 수 있다.

다른 실시 예에 의한 렌즈 어셈블리는, 상기 액체 렌즈; 및 상기 액체 렌즈와 광축으로 정렬된 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 적어도 하나의 렌즈는 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 액체 렌즈는 상기 복수의 렌즈 사이, 상기 복수의 렌즈 위 및 상기 복수의 렌즈 아래 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다.

또 다른 실시 예에 의한 카메라 모듈은, 상기 렌즈 어셈블리; 및 상기 액체 렌즈와 상기 적어도 하나의 렌즈를 통과한 광을 수신하여 이미지 데이터를 생성하며, 상기 광축으로 정렬된 이미지 센서를 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 액체 렌즈, 이 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈은 제3 플레이트의 제3 두께를 제2 플레이트의 제1 두께와 유사하게 또는 동등하게 구현하거나, 제2 플레이트가 신축부를 갖도록 구현하거나, 본딩 영역의 외곽 또는 내각 중 하나가 다각형 평면 형상을 갖도록 구현하거나, 소프트 본딩 대신에 접착제에 의해 제1 및 제2 플레이트를 결합시켜, 다양한 온도 또는 고온에서 제1 및 제2 액체의 열팽창이 제2 플레이트에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있어, 액체 렌즈의 제2 플레이트의 변형이 최소화되고 이에 따라 광학성능이 개선될 수 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 렌즈의 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 액체 렌즈의 평면도를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 제2 플레이트의 제1 부분의 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 다른 실시 예에 의한 제2 플레이트의 제1 부분의 단면도를 나타낸다.
도 5 (a) 및 (b)는 광축과 나란한 방향으로 일 실시 예에 의한 제2 플레이트에서 신축부가 늘어나기 이전 및 이후의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6 (a) 및 (b)는 광축과 나란한 방향으로 다른 실시 예에 의한 제2 플레이트에서 신축부가 늘어나기 이전 및 이후의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 7 (a) 및 (b)는 광축과 나란한 방향으로 또 다른 실시 예에 의한 제2 플레이트에서 신축부가 늘어나기 이전 및 이후의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 실시 예에 의한 액체 렌즈의 저면도를 나타낸다.
도 9는 비교 례에 의한 액체 렌즈의 저면도를 나타낸다.
도 10a 내지 도 10c는 도 1에 도시된 액체 렌즈에서 접착제(148)를 형성하는 제조 공정을 나타내는 사시도이다.
도 11은 실시 예에 의한 카메라 모듈의 블럭도를 나타낸다.
도 12는 도 11에 도시된 카메라 모듈의 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 13a는 비교 례에 의한 카메라 모듈의 단면도를 나타내고, 도 13b는 실시 예에 의한 액체 렌즈의 단면도를 나타낸다.
도 14는 실시 예에 의한 광학 기기의 개략적인 블럭도를 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 경우뿐만 아니라 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.

가변 렌즈는 초점 가변 렌즈일 수 있다. 또한 가변 렌즈는 초점이 조절되는 렌즈일 수 있다. 가변 렌즈는 액체 렌즈, 폴리머 렌즈, 액정 렌즈, VCM 타입, SMA 타입 중 적어도 하나일 수 있다. 액체 렌즈는 하나의 액체를 포함하는 액체 렌즈와 두 개의 액체를 포함하는 액체 렌즈를 포함할 수 있다. 하나의 액체를 포함하는 액체 렌즈는 액체와 대응되는 위치에 배치되는 멤브레인을 조절하여 초점을 가변시킬 수 있으며, 예를 들어 마그넷과 코일의 전자기력에 의해 멤브레인을 가압하여 초점을 가변시킬 수 있다. 두개의 액체를 포함하는 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하여 액체 렌즈에 인가되는 전압을 이용하여 전도성 액체와 비전도성 액체가 형성하는 계면을 조절할 수 있다. 폴리머 렌즈는 고분자 물질을 피에조 등의 구동부를 통해 초점을 가변시킬 수 있다. 액정 렌즈는 전자기력에 의해 액정을 제어하여 초점을 가변시킬 수 있다. VCM 타입은 고체 렌즈 또는 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리를 마그넷과 코일간의 전자기력을 통해 조절하여 초점을 가변시킬 수 있다. SMA 타입은 형상기억합금을 이용하여 고체 렌즈 또는 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리를 제어하여 초점을 가변시킬 수 있다.

이하, 실시 예에 의한 액체 렌즈, 이 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이 어셈블리를 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.

도 1은 일 실시 예에 의한 액체 렌즈(100)의 단면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 액체 렌즈(100)의 평면도를 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 의한 액체 렌즈(100)는 서로 다른 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2), 제1 내지 제3 플레이트(P1 내지 P3), 제1 및 제2 전극(E1, E2) 및 절연층(146)을 포함할 수 있다.

복수의 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)는 캐비티(Cavity)(CA)에 충진, 수용 또는 배치되며, 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)와 비전도성을 갖는 제2 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 계면(BO)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 액체(LQ2) 위에 제1 액체(LQ1)가 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 제1 액체(LQ1) 위에 제2 액체(LQ2)가 배치될 수도 있다.

제1 플레이트(P1)는 캐비티(CA)를 포함할 수 있다. 제1 플레이트(P1)의 내측면(i)은 캐비티(CA)의 측부를 정의할 수 있다. 이때, 제1 플레이트(P1)의 내측면(i)은 도시된 바와 같이 경사질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

캐비티(CA)는 제1 플레이트(P1)의 위 및 아래에 각각 형성된 제1 및 제2 개구(O1, O2)를 포함할 수 있다. 즉, 캐비티(CA)는 제1 플레이트(P1)의 내측면(i), 제1 개구(O1) 및 제2 개구(O2)로 둘러싸인 영역으로 정의될 수 있다. 제1 및 제2 개구(O1, O2) 중에서 보다 넓은 개구의 직경은 액체 렌즈(100)에서 요구하는 화각(FOV) 또는 액체 렌즈(100)를 포함하는 광학 기기에서 수행해야 할 역할에 따라 달라질 수 있다. 실시 예에 의하면, 제1 개구(O1)의 크기(또는, 면적 또는 폭)는 제2 개구(O2)의 크기(또는, 면적 또는 폭)보다 더 클 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 개구(O1, O2) 각각의 크기는 수평 방향(예를 들어, x축과 y축 방향)의 단면적일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 개구(O1, O2) 각각의 크기란, 개구의 단면이 원형이면 반지름을 의미하고, 개구의 단면이 정사각형이면 대각선의 길이를 의미할 수 있다.

캐비티(CA)는 광이 투과하는 부위이다. 따라서, 캐비티(CA)를 이루는 제1 플레이트(P1)는 투명한 재료로 이루어질 수도 있고, 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.

광은 캐비티(CA)에서 제2 개구(O2)보다 넓은 제1 개구(O1)를 통해 입사되어 제2 개구(O2)를 통해 출사될 수도 있고, 제1 개구(O1)보다 좁은 제2 개구(O2)를 통해 입사되어 제1 개구(O1)를 통해 출사될 수 있다.

또한, 제2 플레이트(P2)는 제1 플레이트(P1)의 위 또는 아래 중 한 곳에 배치되고, 제3 플레이트(P3)는 제1 플레이트(P1)의 위 또는 아래 중 다른 곳에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(P2)는 제1 플레이트(P1)의 위에 배치되고, 제3 플레이트(P3)는 제1 플레이트(P1)의 아래에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 플레이트(P2)는 캐비티(CA) 위에 배치되고, 제3 플레이트(P3)는 캐비티(CA) 아래에 배치될 수 있다.

제2 플레이트(P2)와 제3 플레이트(P3)는 제1 플레이트(P1)를 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다. 또한, 제2 플레이트(P2) 또는 제3 플레이트(P3) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다.

제2 또는 제3 플레이트(P2, P3) 중 적어도 하나는 사각형 평면 형상을 가질 수 있으며 일부 영역이 도피되어 후술할 전극의 일부를 노출 시킬 수 있다. 제2 및 제3 플레이트(P2, P3) 각각은 광이 통과하는 영역으로서, 투광성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제2 및 제3 플레이트(P2, P3) 각각은 유리(glass)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 동일한 재료로 형성될 수 있다. 또한, 제2 및 제3 플레이트(P2, P3) 각각의 가장 자리는 사각형 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.

제2 플레이트(P2)는 입사되는 광이 제1 플레이트(P1)의 캐비티(CA) 내부로 진행하도록 허용하는 구성을 가질 수 있으나 반대 방향으로 광 출사를 허용하는 구성을 가질 수도 있다. 제3 플레이트(P3)는 제1 플레이트(P1)의 캐비티(CA)를 통과한 광이 출사되도록 허용하는 구성을 가질 수 있으나 반대 방향으로도 광 출사를 허용하는 구성을 가질 수도 있다. 제2 플레이트(P2)는 제1 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다.

또한, 액체 렌즈(100)의 실제 유효 렌즈 영역은 제1 플레이트(P1)의 제1 및 제2 개구(O1, O2) 중에서 좁은 제2 개구(O2)의 직경보다 좁을 수 있다.

한편, 제1 전극(또는, 개별 전극)(E1)은 제1 플레이트(P1)의 일면(예를 들어, 제1 플레이트(P1)의 아래)에 배치되고, 제2 전극(또는, 공통 전극)(E2)은 제1 플레이트(P1)의 타면(예를 들어, 제1 플레이트(P1)의 위)에 배치될 수 있다.

제1 플레이트(P1)의 위에 배치된 제2 전극(E2)의 일부가 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)에 노출되어 제1 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다. 반면에, 제1 전극(E1)과 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2) 사이에 절연층(146)이 배치되어, 제1 전극(E1)과 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)는 서로 전기적으로 이격될 수 있다.

제1 전극(E1)은 복수의 전극이고, 제2 전극(E2)은 한 개의 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(E1)의 개수는 4개일 수도 있고, 8개일 수도 있으며, 실시 예는 제1 전극(E1)의 특정한 개수에 국한되지 않는다.

또한, 제1 전극(E1)은 제1 및 제3 플레이트(P1, P3)의 사이로부터 제1 플레이트(P1)의 내측면(i)까지 연장되어 배치될 수도 있다.

또한, 제1 전극(E1)은 제1 플레이트(P1)의 내측면(i)으로부터 제1 플레이트(P1)의 위까지 연장되어 제2 전극(E2)과 이격되어 배치될 수 있다.

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

한편, 절연층(146)은 캐비티(CA)의 하부 영역에서 제3 플레이트(P3)의 상부면의 일부를 덮으면서 배치될 수 있다. 즉, 절연층(146)은 제2 액체(LQ2)와 제3 플레이트(P3)의 사이에 배치될 수 있다.

또한, 절연층(146)은 캐비티(CA)의 내측면(i)에 배치된 제1 전극(E1)의 전체를 덮으면서 배치될 수 있다. 또한, 절연층(146)은 제1 플레이트(P1)의 상부면에서, 제2 전극(E2)의 일부와 제1 전극(E1)의 전체를 덮으며 배치될 수 있다. 이와 같이, 절연층(146)은 제1 전극(E1)과 제1 액체(LQ1) 간의 접촉, 제1 전극(E1)과 제2 액체(LQ2) 간의 접촉 및 제3 플레이트(P3)와 제2 액체(LQ2) 간의 접촉을 차단할 수 있다.

절연층(146)이 제1 전극(E1)을 덮고, 제2 전극(E2)의 일부를 노출시켜, 제2 전극(E2)을 통해 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다.

한편, 실시 예에 의한 액체 렌즈(100)를 포함하는 액체 렌즈 모듈은 제1 연결 기판(예를 들어, 후술되는 도 12의 141) 및 제2 연결 기판(예를 들어, 후술되는 도 12의 144)을 포함할 수 있다.

제1 연결 기판(141)은 제1 전극(E1)과 전기적으로 연결된 연결 패드를 통해 메인 기판(예를 들어, 후술되는 도 12의 230) 상에 형성된 전극 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 연결 기판(144)은 제2 전극(E2)과 전기적으로 연결된 연결 패드를 통해 메인 기판(230) 상에 형성된 전극 패드와 전기적으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 제1 연결 기판(141)은 연성회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)로 구현되고, 제2 연결 기판(144)은 FPCB 또는 단일 메탈 기판(전도성 메탈 플레이트)으로 구현될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

제1 연결 기판(141)은 서로 다른 복수 개의 전압(이하, ‘개별 전압’이라 함)을 복수의 제1 전극(E1)으로 각각 전달할 수 있다. 제2 연결 기판(144)은 하나의 구동 전압(이하, ‘공통 전압’이라 함)을 제2 전극(E2)으로 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. 즉, 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144)을 통해 액체 렌즈(100)로 구동 전압이 공급될 수 있다.

구동 전압에 대응하여 액체 렌즈(100) 내에 형성되는 계면(BO)의 곡률이 변하여 오토 포커싱(AF:Auto-Focusin) 기능을 수행할 수도 있고, 계면(BO)의 틸팅되는 각도가 변하여 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(OIS:Optical Image Stabilizer) 기능을 수행할 수도 있다.

이하, 실시 예에 의한 액체 렌즈를 다음과 같이 세부적으로 살펴본다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제2 플레이트(P2)는 제1 및 제2 부분(PA1, PA2)을 포함할 수 있다.

제1 부분(PA1)은 제1 액체(LQ1)와 접하는 부분이고, 제2 부분(PA2)은 제1 부분(PA1)을 에워싸는 부분이다. 제2 플레이트(P2)는 균일한 제1 두께(T1)를 가질 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 렌즈(100)는 본딩 부재(148)를 더 포함할 수 있다. 본딩 부재(또는, 접착제)(148)는 제1 플레이트(P1)와 제2 플레이트(P2) 사이에 배치되어, 제1 플레이트(P1)와 제2 플레이트(P2)를 서로 결합시키는 역할을 한다.

또는, 도 1에 도시된 렌즈(100)는 본딩 부재(148)를 포함하는 대신에 플레이트 레그(LEG)(148)를 더 포함할 수 있다. 플레이트 레그(148)는 제1 플레이트(P1)와 제2 플레이트(P2) 사이에 배치되어, 제2 플레이트(P2)를 지지하는 역할을 한다. 여기서, 플레이트 레그(148)는 제2 플레이트(P2)와 동일한 재질로 일체로 구현될 수도 있다. 부재(148)는 제2 두께(T2)를 가질 수 있다.

제3 플레이트(P3)에서 제2 액체(LQ2)와 마주하는 부분의 두께(이하, ‘제3 두께’라 한다)(T3)는 제1 두께(T1) 이상이고 제1 두께(T1)와 제2 두께(T2)의 총합보다 작을 수 있다. 또는, 제3 두께(T3)는 제1 두께(T1)보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 두께(T1)와 제3 두께(T3)는 서로 동일할 수 있다.

전술한 실시 예에 의한 액체 렌즈(100)가 동작할 때 발생하는 열 또는 액체 렌즈(100) 주변의 온도에 의해 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)는 광축 방향(예를 들어, z축 방향)으로 팽창할 수 있다. 이때, 제3 플레이트(P3)의 제3 두께(T3)가 두껍고 제2 플레이트(P2)의 제1 두께(T1)가 상대적으로 얇다면, 열 팽창에 의한 응력이 제2 플레이트(P2)로 집중되어 제2 플레이트(P2)에 많은 굴곡이 야기되어 광학적 성능이 열악해질 수 있다.

그러나, 전술한 바와 같이, 제2 플레이트(P2)의 제1 두께(T1)와 제3 플레이트(P3)의 제3 두께(T3)가 동일하거나, 제3 두께(T3)가 제1 두께(T1)와 제2 두께(T2)의 총합보다 작으면서 제1 두께(T1)보다 약간 클 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열 팽창에 의한 응력이 제1 및 제3 플레이트(P1, P3)로 분산될 수 있다. 이와 같이, 응력이 분산될 경우 제2 플레이트(P2)가 파손될 확률이 감소하고, 액체 렌즈(100)의 광학적 성능이 악화되지 않고 양호하게 유지될 수 있다.

한편, 제2 플레이트(P2)의 제1 부분(PA1)은 평탄부(FP) 및 신축부(EP)를 가질 수 있다.

평탄부(FP)는 제1 두께(T1)를 균일하게 가지며, 제2 플레이트(P2)에서 광축(LX)이 지나는 경로 상에 위치할 수 있다.

신축부(EP)는 도 2에 도시된 바와 같이 평탄부(FP)를 에워싸는 부분으로서, 평탄부(FP)와 제2 부분(PA2) 사이에 배치될 수 있다.

신축부(EP)는 평탄부(FP)보다 큰 탄성을 가질 수 있다. 평탄부(FP)보다 신축부(EP)가 큰 탄성을 가질 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열 팽창 시, 응력이 평탄부(FP)보다 신축부(EP)로 집중될 수 있다. 이를 위해, 신축부(EP)의 신축에 따라 캐비티(CA)로부터 멀어지거나 가까워지도록 평행 이동 가능하게, 평탄부(FP)는 신축부(EP)와 연결될 수 있다.

만일, 제2 플레이트(P2)의 제1 부분(PA1)이 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창에 의해 만곡(후술되는 도 13a의 230)될 경우, 액체 렌즈(100)의 성능이 악화될 수 있다. 그러나, 실시 예에서와 같이, 평탄부(FP)가 평행 이동할 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창에 영향을 받지 않거나 영향을 덜 받아, 액체 렌즈(100)의 성능이 유지될 수 있다.

만일, 평탄부(FP)의 폭(W)이 제2 개구(O2)의 폭보다 작을 경우, 평탄부(FP)의 양단부 중 하나가 편향되는 등 액체(LQ1. LQ2)의 팽창시에 평탄부(FP)의 평행 이동이 어려워질 수 있다. 따라서, 평탄부(FP)의 폭(W)은 제2 개구(O2)의 폭보다 크거나 제2 개구(O2)의 폭 이상일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.

도 2에 도시된 바와 같이, 신축부(EP)는 환형 평면 형상을 가질 수 있으나, 실시 예는 신축부(EP)의 특정한 평면 형상에 국한되지 않는다. 즉, 신축부(EP)는 액체 렌즈(100)를 위에서 보았을 때, 둥근 고리형 형상을 가질 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 제2 플레이트(P2)의 제1 부분(PA1)의 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다. 도 3a는 제2 플레이트(P2)의 전체 단면을 도시한 반면, 설명의 편의상, 도 3b는 제2 플레이트(P2)의 단면 형상에서 좌측 부분 만을 도시한다. 도 3b에서 도시가 생략된 제2 플레이트(P2)의 우측 부분은 도 3b에 도시된 좌측 부분과 y축 방향으로 대칭일 수 있으므로 도 3b를 통해 알 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 평탄부(FP)의 개수는 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 평탄부(FP)는 제1 및 제2 평탄부(FP1, FP2)를 포함할 수 있다. 제1 평탄부(FP1)는 도 2에 도시된 평탄부(FP)에 해당하며, 제2 평탄부(FP2)는 신축부(EP)와 제2 플레이트(P2)의 제2 부분(PA2) 사이에 배치될 수 있다.

다른 실시 예에 의하면, 평탄부(FP)의 개수는 도 2에 도시된 바와 같이 하나이며, 신축부(EP)는 제2 부분(PA2)과 직접 접할 수 있다. 또한, 도 3a 및 도 3b에 도시된 제2 평탄부(FP2)가 제2 플레이트(P2)의 제2 부분(PA2)에 해당할 경우, 도 3a 및 도 3b에 도시된 제2 플레이트(P2)도 하나의 평탄부(FP1)를 갖는다.

이하, 설명의 편의상 도 3a 및 도 3b에 도시된 제2 평탄부(FP2)는 제2 플레이트(P2)의 제2 부분(PA2)에 해당하는 것으로 설명한다. 즉, 이하에서 언급되는 평탄부란, 도 2에 도시된 평탄부(FP) 또는 도 3a 및 도 3b 각각에 도시된 제1 평탄부(FP1)를 의미하는 것으로 한다.

또한, 실시 예에 의하면, 신축부(EP)는 제1 내지 제3 세그먼트(S1 내지 S3)를 포함할 수 있다. 제1 세그먼트(S1)는 제1 두께(T1)보다 작은 제4 두께(T4)를 가질 수 있다. 제2 세그먼트(S2)는 제1 세그먼트(S1)와 평탄부(FP, FP1) 사이에 배치될 수 있다. 제3 세그먼트(S3)는 제1 세그먼트(S1)와 제2 부분(PA2) 사이에 배치될 수 있다.

실시 예에 의하면, 제2 및 제3 세그먼트(S2, S3) 중 적어도 하나는 제1 세그먼트(S1)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 및 제3 세그먼트(S2, S3) 각각은 제1 세그먼트(S1)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 갖는다.

전술한 바와 같이, 신축부(EP)가 제1 두께(T1)보다 작은 제4 두께(T4)를 갖는 제1 세그먼트(S1)를 포함할 경우 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창에 의한 응력이 평탄부(FP, FP1) 대신에 신축부(EP)로 인가되어, 평탄부(FP, FP1)가 응력에 의해 받는 영향이 감소될 수 있다. 또한, 제2 및 제3 세그먼트(S2, S3) 중 적어도 하나의 두께가 제1 세그먼트(S1)로 접근할수록 감소하는 단면 형상을 가질 경우, 액체(LQ1, LQ2)가 팽창하거나 수축할 때 신축부(EP)의 신축이 유연하게 이루어질 수 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 신축부(EP)는 하나의 제1 세그먼트(S1)만을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시 예에 의하면, 신축부(EP)는 복수의 제1 세그먼트를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이 신축부(EP)는 제1-1 및 제1-2 세그먼트(S11, S12)를 포함할 수 있다.

만일, 신축부(EP)에 포함된 제1 세그먼트의 개수가 복수 개일 경우, 신축부(EP)는 복수의 제1 세그먼트 사이에 배치된 제4 세그먼트(S4)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이 신축부(EP)가 제1-1 및 제1-2 세그먼트(S11, S12)를 포함할 경우, 신축부(EP)는 제1-1 세그먼트(S11)와 제1-2 세그먼트(S12) 사이에 배치된 제4 세그먼트(S4)를 더 포함할 수 있다. 도 3b를 참조하면, 제4 세그먼트(S4)는 제4-1 내지 제4-3 세그먼트(S41 내지 S43)를 포함할 수 있다. 제4-1 세그먼트(S41)는 제1-1 세그먼트(S11)와 접하며 제1-1 세그먼트(S11)와 제4-2 세그먼트(S42) 사이에 위치한 부분이다. 제4-3 세그먼트(S43)는 제1-2 세그먼트(S12)와 접하며 제1-2 세그먼트(S12)와 제4-2 세그먼트(S42) 사이에 위치한 부분이다. 제4-2 세그먼트(S42)는 제4-1 세그먼트(S41)와 제4-3 세그먼트(S43) 사이에 위치한 부분이다.

또한, 제4 세그먼트(S4)는 제1 세그먼트(S1)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3b를 참조하면, 제4-1 세그먼트(S41)는 제1-1 세그먼트(S11)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 갖고, 제4-3 세그먼트(S43)는 제1-2 세그먼트(S12)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 세그먼트(S1)의 개수가 복수 개이고, 복수의 제1 세그먼트(S1) 사이에 제4 세그먼트(S4)가 배치될 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창에 의한 응력이 평탄부(FP, FP1) 대신에 신축부(EP)로 더 많이 인가될 수 있다. 또한, 제4 세그먼트(S4)가 제1 세그먼트(S1)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 경우, 신축부(EP)의 신축이 더욱 유연하게 이루어질 수 있다.

또한, 신축부(EP)는 리세스 및 돌출부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 3a를 참조하면, 제1 내지 제3 세그먼트(S1 내지 S3)는 리세스를 형성할 수 있다. 또한, 도 3b를 참조하면, 제4 세그먼트(S4)는 돌출부를 형성할 수 있으며, 제4-2 세그먼트(S42)의 탑면이 돌출부의 상면에 해당할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 다른 실시 예에 의한 제2 플레이트(P2)에서 제1 부분(PA1)의 단면도를 나타낸다.

예를 들어, 도 4a 및 도 4b 각각에 도시된 바와 같이 신축부(EP)는 복수의 리세스(R1, R2) 및 하나의 돌출부(PT1, PT2)를 포함할 수 있다.

또한, 실시 예에 의하면, 리세스와 돌출부 각각은 반원형, 반타원형 또는 다각형(예를 들어, 세모, 네모 등) 중 적어도 하나의 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이 리세스(R1)는 사각형 단면 형상을 가질 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이 리세스(R2)는 반원형 단면 형상을 가질 수도 있다.

또한, 실시 예에 의하면, 신축부(EP)는 지그재그 형태를 가질 수도 있다.

도 5 내지 도 7은 광축과 나란한 방향으로 실시 예에 의한 제2 플레이트(P2)에서 신축부(EP)가 늘어나기 이전 및 이후의 모습을 나타내는 단면도이다.

도 5 (a), 도 6 (a) 및 도 7 (a)는 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창하기 이전에 즉, 신축부(EP)가 늘어나기 이전의 단면을 나타내고, 도 5 (b), 도 6 (b) 및 도 7 (b)는 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창하여 신축부(EP)가 늘어난 이후의 단면을 나타낸다.

전술한 바와 같이 제2 플레이트(P2)의 제1 부분(PA1)의 양단에 신축부(EP)를 다양한 형태로 구현할 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창할 경우 평탄부(FP, FP1)보다 신축부(EP)로 응력이 보다 많이 집중될 수 있다. 즉, 신축부(EP)가 도 5 (b), 도 6 (b), 도 7 (b)에 도시된 바와 같이, 마치 스프링처럼 늘어남으로 인해, 평탄부(FP, FP1)가 광축 방향으로 평행 이동함으로서, 액체 렌즈(100A)의 광학적 성능이 악화되지 않고 양호하게 유지될 수 있다.

한편, 제1 플레이트(P1)와 제2 플레이트(P2)는 다양한 방법으로 서로 결합할 수 있다.

제2 플레이트(P2)의 제2 부분(PA2)은 본딩 영역(BA)을 포함할 수 있다. 본딩 영역(BA)에서 제2 플레이트(P2)는 제1 플레이트(P1)와 본딩으로 결합될 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 실시 예에 의한 액체 렌즈(100)의 저면도를 나타낸다. 설명의 편의상, 도 8a 및 도 8b는 제2 플레이트(P2)만을 도시한다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제2 플레이트(P2)는 본딩 영역(BA)을 포함한다. 각 본딩 영역(BA)은 내곽(IE)과 외곽(OE)을 갖는다. 본딩 영역(BO)의 내곽(IE) 또는 외곽(OE) 중 적어도 하나는 다각형 저면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 본딩 영역(BA)의 외곽은 도 8a에 도시된 바와 같이 5각형의 저면 형상을 갖거나, 도 8b에 도시된 바와 같이, 6각형의 저면 형상을 가질 수 있다.

도 9는 비교 례에 의한 액체 렌즈의 저면도를 나타낸다.

도 9에 도시된 비교 례에 의한 액체 렌즈의 제2 플레이트(P2)는 실시 예에 의한 액체 렌즈(100)의 제2 플레이트(P2)와 동일한 역할을 수행한다. 도 9에 도시된 제2 플레이트(P2)의 외곽(OE)의 저면 형상이 다름을 제외하면, 도 9에 도시된 비교 례에 의한 액체 렌즈는 실시 예에 의한 액체 렌즈(100)와 동일한 것으로 가정한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본딩 영역(BA)의 외곽이 원형 저면 형상을 가질 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창으로 야기된 응력이 원의 테두리 부분(OE)과 거리가 동일한 원점 즉, 제2 플레이트(P2)의 중심 즉, 광축(LX)에 가장 많이 가해지게 되어 제2 플레이트(P2)가 손상될 수 있다.

그러나, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(P2)의 본딩 영역(BA)의 외곽이 원형이 아니라, 다각형 평면 형상을 가질 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창으로 야기된 응력을 제2 플레이트(P2)의 중심 즉, 광축(LX)만이 아니라 중심으로부터 거리가 다른 본딩 영역(BA) 외곽(OE)의 각 모서리로 분산됨으로써 외곽(OE)이 원형일 때보다도 제2 플레이트(P2)가 응력을 덜 받을 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이 외곽(OE)이 원형일때보다 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 외곽(OE)이 다각형일 경우, 본딩 영역(BA)의 면적이 증가하여, 온도에 따라 액체(LQ1, LQ2)의 부피가 팽창할 때 제2 플레이트(P2)가 굴곡되거나 파손되는 것을 더욱 방지하거나 최소화시킬 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 액체 렌즈(100) 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)는 접착제(148)에 의해 서로 결합할 수 있다.

예를 들어, 접착제(148)는 도 8a, 도 8b 및 도 9에 도시된 본딩 영역(BA)에 배치될 수 있다. 또는, 도 1에 도시된 렌즈(100)에서 부재(148)와 제2 플레이트(P2)가 일체일 경우, 본딩 영역(BA)에서 본딩에 의해 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)가 서로 결합할 수도 있다.

도 10a 내지 도 10c는 도 1에 도시된 액체 렌즈(100)에서 접착제(148)를 형성하는 제조 공정을 나타내는 사시도이다.

도 10a를 참조하면, 제1 플레이트(P1)에서 캐비티(CA)에 액체(LQ)를 채우고 접착제(148) 제조용 물질(148A)를 캐비티(CA)의 주변에 배치시킨다.

이후, 도 10b를 참조하면, 액체(LQ2)가 캐비티(CA)에 채워지고 접착제(148) 제조용 물질(148A)이 형성된 제1 플레이트(P1) 위에 제2 플레이트(P2)를 덮는다.

이후, 도 10c를 참조하면, 도 10b에 도시된 결과물 위에 열이나 UV(160)를 인가하여 접착제(148) 제조용 물질(148A)을 경화시킴으로써, 접착제(148)에 의해 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)가 서로 결합할 수 있다.

접착제(148)는 도 10a 내지 도 10c에 도시된 제조 방법에 국한되지 않으며, 다른 방법으로도 제조될 수도 있다.

또한, 접착제(148)는 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 예를 들어, 사이드 실링 몰딩(SSM:Side Sealing Molding)을 이용하여 제조될 수 있다.

제1 및 제2 플레이트(P1, P2)가 본딩으로 결합할 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창할 때 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)의 결합 부위는 팽창되지 않기 때문에 제2 플레이트(P2)로 많은 응력이 부여되어 파괴될 수도 있다.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)가 접착제(148)에 의해 결합할 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창할 때, 화살표로 표시한 방향(A1)으로 접착제(148)의 부피가 팽창함으로써, 제2 플레이트(P2)에 가해지는 응력을 최대한 감소시킬 수 있다. 이로 인해, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창할 때 제2 플레이트(P2)가 평행 이동할 수 있어, 광학적 성능이 악화됨을 방지하거나 최소화시킬 수 있다. 이를 위해, 실시 예에 의하면, 접착제(148)의 열팽창률은 제2 플레이트(P2)의 열팽창률보다 클 수 있다.

전술한 실시 예에 의한 액체 렌즈(100)는 다양한 분야에 적용될 수 있다.

이하, 전술한 액체 렌즈를 포함하는 실시 예에 의한 렌즈 어셈블리 및 카메라 모듈의 구성 및 동작을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 11은 실시 예에 의한 카메라 모듈(200)의 블럭도를 나타낸다.

실시 예에 의한 카메라 모듈(200)은 렌즈 어셈블리(210) 및 이미지 센서(220)를 포함할 수 있다.

실시 예에 의한 렌즈 어셈블리(210)는 적어도 하나의 렌즈 및 액체 렌즈(214)를 포함할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈(214)는 도 1에 도시된 액체 렌즈(100)를 의미할 수 있다.

적어도 하나의 렌즈는 액체 렌즈(214)와 광축(LX)으로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 렌즈는 도 11에 예시된 바와 같이, 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 제1 렌즈부(212) 및 제2 렌즈부(216)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 렌즈부(212, 216) 각각은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 제1 또는 제2 렌즈부(212, 216) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다.

복수의 렌즈 각각은 고체 렌즈일 수도 있고 액체 렌즈일 수도 있으며, 실시 예에 의한 렌즈 어셈블리(210)는 렌즈의 특정한 형태에 국한되지 않는다.

도 11의 경우 액체 렌즈(214)가 제1 렌즈부(212)와 제2 렌즈부(216) 사이에 배치된 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 액체 렌즈(214)는 제1 렌즈부(212)의 위에 배치될 수도 있고, 제2 렌즈부(216)의 아래에 배치될 수도 있다. 이와 같이, 액체 렌즈(214)는 복수의 렌즈 사이, 복수의 렌즈 위 및 복수의 렌즈 아래 중 한 곳에 배치될 수 있다.

또한, 액체 렌즈(214)는 복수의 렌즈 중 어느 하나의 렌즈의 역할도 수행할 수 있다.

또한, 이미지 센서(220)는 액체 렌즈(214)의 개구(예를 들어, 도 1에 도시된 제1 및 제2 개구(O1, O2))와 적어도 하나의 렌즈를 통과한 광을 수신하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 이를 위해, 이미지 센서(220)는 액체 렌즈(214) 및 적어도 하나의 렌즈(예를 들어, 도 11에 도시된 212, 216)와 광축(LX)으로 정렬될 수 있다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 액체 렌즈(214)가 복수의 렌즈 중 어느 하나의 대상 렌즈의 역할을 수행할 수 있기 때문에, 렌즈 어셈블리(210)에 포함된 렌즈의 개수를 줄일 수 있다. 따라서, 렌즈 어셈블리(210)의 크기가 감소할 수 있다.

도 12는 도 11에 도시된 카메라 모듈(200)의 실시 예(200A)에 의한 단면도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 카메라 모듈(200A)은 제1 렌즈부(212A), 액체 렌즈(214A), 제2 렌즈부(216A), 이미지 센서(220A), 메인 기판(230) 및 렌즈 홀더(240)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 렌즈부(212A), 액체 렌즈(214A) 및 제2 렌즈부(216A)는 도 11에 도시된 렌즈 어셈블리(210)의 실시 예에 해당한다.

또한, 도 12에 도시된 제1 렌즈부(212A), 액체 렌즈(214A), 제2 렌즈부(216A) 및 이미지 센서(220A)는 도 11에 도시된 제1 렌즈부(212), 액체 렌즈(214), 제2 렌즈부(216) 및 이미지 센서(220)의 실시 예에 각각 해당하며 동일한 기능을 수행한다.

도 12에 도시된 렌즈 어셈블리의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 모듈(200, 200A)에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체 렌즈(214A)가 제1 렌즈부(212A)와 제2 렌즈부(216A) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체 렌즈(214A)가 제1 렌즈부(212A)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고 제1 렌즈부(212A) 또는 제2 렌즈부(216A) 중 하나는 생략될 수도 있다.

도 12에서, 제1 렌즈부(212A)는 렌즈 어셈블리의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리의 외부로부터 광이 입사하는 부위이다. 제1 렌즈부(212A)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축(LX)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.

제1 렌즈부(212A) 및 제2 렌즈부(216A)는 렌즈 홀더(240)에 장착될 수 있다. 이때, 렌즈 홀더(240)에는 관통공이 형성되고, 관통공에 제1 렌즈부(212A) 및 제2 렌즈부(216A)가 배치될 수 있다. 또한, 렌즈 홀더(240)에 제1 렌즈부(212A)와 제2 렌즈부(216A)가 배치되는 사이 공간에는 액체 렌즈(214A)가 삽입될 수 있다.

한편, 제1 렌즈부(212A)는 노출렌즈(213)를 포함할 수 있다. 노출렌즈(213)는 렌즈 홀더(240) 외부로 돌출되어 외부에 노출될 수 있는 렌즈를 말한다. 노출렌즈(213)의 경우 외부에 노출됨으로 인해 렌즈표면이 손상될 수 있다. 만약 렌즈표면이 손상될 경우, 카메라 모듈(200A)에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 노출렌즈(213)의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈(213)가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.

제2 렌즈부(216A)는 제1 렌즈부(212A) 및 액체 렌즈(214A)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1 렌즈부(212A)로 입사하는 광은 액체 렌즈(214A)를 투과하여 제2 렌즈부(216A)로 입사할 수 있다. 제2 렌즈부(216A)는 제1 렌즈부(212A)와 이격되어 렌즈 홀더(240)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.

한편, 제2 렌즈부(216A)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축(LX)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.

액체 렌즈(214A)는 제1 렌즈부(212A)와 제2 렌즈부(216A) 사이에 배치되고, 렌즈 홀더(240)의 삽입구(242)에 삽입될 수 있다. 삽입구(242)는 렌즈 홀더(240)의 측면의 일부 영역이 개방되어 형성될 수 있다. 즉, 액체 렌즈(214A)는 렌즈 홀더(240)의 측면의 삽입구(242)를 통해 삽입되어 배치될 수 있다. 액체 렌즈(214A) 역시, 제1 렌즈부(212A)와 제2 렌즈부(216A)와 같이 중심축(LX)을 기준으로 정렬될 수 있다.

또한, 렌즈 어셈블리는 제1 연결 기판(141) 및 제2 연결 기판(144)을 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 연결 기판(141, 144)을 통해 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체(LQ1)와 비도전성 액체(LQ2)의 계면(BO)이 변형되어 액체 렌즈(214A)의 곡률, 초점거리가 변경될 수 있다.

이하, 비교 례 및 실시 예에 의한 액체 렌즈 및 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 13a는 비교 례에 의한 카메라 모듈의 단면도를 나타내고, 도 13b는 실시 예에 의한 액체 렌즈의 단면도를 나타낸다.

도 13a에 도시된 비교 례에 의한 카메라 모듈은 제1 렌즈부(212), 액체 렌즈(10), 제2 렌즈부(216) 및 이미지 센서(220)를 포함하고, 도 13b에 도시된 실시 예에 의한 카메라 모듈은 제1 렌즈부(212), 액체 렌즈(214), 제2 렌즈부(216) 및 이미지 센서(220)를 포함한다. 도 13a에 도시된 제1 렌즈부(212), 제2 렌즈부(216) 및 이미지 센서(220)는 도 11 및 12에 도시된 제1 렌즈부(212, 212A), 제2 렌즈부(216, 216A) 및 이미지 센서(220, 220A)에 각각 해당하므로, 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다.

도 13a에 도시된 비교 례에 의한 카메라 모듈은 액체 렌즈(10)를 포함하고, 도 13b에 도시된 실시 예에 의한 카메라 모듈은 액체 렌즈(214)를 포함한다. 설명의 편의상, 도 13a에 도시된 비교 례에 의한 액체 렌즈(10)는 도 1에 도시된 실시 예에 의한 액체 렌즈(100)와 동일한 구성을 갖되, 제1 내지 제3 플레이트(P1 내지 P3) 각각의 특성은 다른 것으로 가정한다. 도 13b에 도시된 액체 렌즈(214)는 도 1에 도시된 액체 렌즈(100)일 수 있다. 또한, 도 13a 및 도 13b 각각에 도시된 이미지 센서(220)는 도 11 및 도 12에 도시된 이미지 센서(220, 220A)의 결상면에 해당할 수 있다.

액체 렌즈(10)의 실온(room temperature)가 25℃ 이상의 고온일 경우, 서로 다른 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 팽창으로 인해 제2 플레이트(P2)가 응력을 받아, 액체 렌즈(10)에서 이미지 센서(220)를 향하는 제2 플레이트(P2)의 일면(11)이 부풀어(13)올라 변형되거나 심지어 파괴될 수도 있다. 이를 해소하기 위해, 제2 플레이트(P2)의 두께를 감소시켜 제2 플레이트(P2)에 걸리는 응력을 최소화시킬 수 있다. 그러나, 제2 플레이트(P2)의 두께를 줄이기 위해 식각 공정이 추가될 경우, 제조 비용과 제조 시간이 증가하고 액체 렌즈(10)의 구조가 복잡해질 수도 있다.

또한, 액체 렌즈(10)의 온도가 상승함에 따라 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 팽창하여 제2 플레이트(P2)의 곡률이 점점 커지거나 점점 작아짐으로써, 만곡(230)을 발생시켜 해상력 저하 같은 광학적인 성능 악화를 가져올 수 있다.

반면에, 실시 예에 의한 액체 렌즈(214)의 경우 온도에 따른 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창이 제2 플레이트(P2)에 미치는 영향을 최소화하기 위해, 제3 플레이트(P3)의 제3 두께(T3)를 제2 플레이트(P2)의 제1 두께(T1)와 유사하게 또는 동등하게 구현하거나, 제2 플레이트(P2)가 신축부(EP)를 갖도록 구현하거나, 본딩 영역(BA)의 외곽 또는 내각 중 하나가 다각형 평면 형상을 갖도록 구현하거나, 본딩 대신에 접착제(148)에 의해 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)를 결합시킬 수 있다. 따라서, 도 13b에 도시된 바와 같이 다양한 온도 또는 고온에서 액체 렌즈(214)의 제2 플레이트(P2)의 변형이 최소화되고 이에 따라 광학성능이 개선될 수 있다.

한편, 전술한 실시 예에 의한 액체 렌즈(100)를 포함하는 카메라 모듈(200, 200A)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(200, 200A), 영상을 출력하는 디스플레이부(미도시), 카메라 모듈(200, 200A)에 전원을 공급하는 배터리(미도시), 카메라 모듈(200, 200A)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.

이하, 실시 예에 의한 액체 렌즈를 포함하는 광학 기기(300)를 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 실시 예에 의한 광학 기기(300)는 이에 국한되지 않는다.

도 14는 실시 예에 의한 광학 기기(300)의 개략적인 블럭도를 나타낸다.

광학 기기(300)는 프리즘 유닛(310), 액체 렌즈(320) 및 주밍(zooming)부(330)를 포함할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈(320)는 전술한 액체 렌즈(100, 214, 214A)에 해당할 수 있다.

프리즘 유닛(310)은 IN으로 표기된 방향으로 입사되는 광의 경로를 액체 렌즈(320)의 광축(LX)으로 변경하는 역할을 한다.

프리즘 유닛(310)에서 광로가 변경된 광에 대해 액체 렌즈(320)는 OIS 및 AF 기능을 수행하여 주밍부(330)로 출사할 수 있다.

주밍부(330)는 액체 렌즈(320)를 경유한 광을 줌 인/줌 아웃 또는 포커싱한다. 이를 위해, 주밍부(330)는 복수의 렌즈(미도시) 및 렌즈를 광축(LX)과 나란한 방향(예를 들어, z축 방향)으로 이동시키는 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다.

전술한 다양한 실시 예들은 본 발명의 목적을 벗어나지 않고, 서로 상반되지 않은 한 서로 조합될 수도 있다. 또한, 전술한 다양한 실시 예들 중에서 어느 실시 예의 구성 요소가 상세히 설명되지 않은 경우 다른 실시 예의 동일한 참조부호를 갖는 구성 요소에 대한 설명이 준용될 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.

100, 214, 214A, 320: 액체 렌즈

Claims

서로 다른 제1 및 제2 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
상기 제1 플레이트의 위 및 아래 중 한 곳에 배치된 제2 플레이트; 및
상기 제1 플레이트의 위 및 아래 중 다른 한 곳에 배치된 제3 플레이트를 포함하고,
상기 제2 플레이트는
상기 제1 액체와 접하며 제1 두께를 갖는 제1 부분; 및
상기 제1 부분을 에워싸며 상기 제1 플레이트와 결합하고, 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖는 제2 부분을 포함하고,
상기 제3 플레이트에서 상기 제2 액체와 마주하는 부분의 제3 두께는 상기 제1 두께 이상이고 상기 제2 두께보다 작고,
상기 제2 플레이트의 상기 제1 부분은
상기 제1 두께를 균일하게 갖는 평탄부; 및
상기 평탄부를 에워싸는 신축부를 포함하는 액체 렌즈.
제1 항에 있어서, 상기 신축부는
상기 평탄부와 상기 제2 부분 사이에 배치되고, 상기 평탄부보다 더 큰 탄성을 갖는 액체 렌즈.
제1 항에 있어서, 상기 제1 두께와 상기 제3 두께는 서로 동일한 액체 렌즈.
제1 항에 있어서, 상기 평탄부는 상기 신축부의 신축에 따라 상기 캐비티로부터 멀어지거나 가까워지도록 평행 이동 가능하게 상기 신축부와 연결된 액체 렌즈.
제1 항에 있어서, 상기 신축부는 환형 평면 형상을 갖는 액체 렌즈.
제1 항에 있어서, 상기 신축부는
상기 제1 두께보다 작은 제4 두께를 갖는 적어도 하나의 제1 세그먼트;
상기 제1 세그먼트와 상기 평탄부 사이에 배치된 제2 세그먼트; 및
상기 제1 세그먼트와 상기 제2 부분 사이에 배치된 제3 세그먼트를 포함하는 액체 렌즈.
제6 항에 있어서, 상기 제2 및 제3 세그먼트 중 적어도 하나는 상기 제1 세그먼트로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 갖는 액체 렌즈.
제6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 세그먼트는 복수의 제1 세그먼트를 포함하고,
상기 신축부는
상기 복수의 제1 세그먼트 사이에 배치된 제4 세그먼트를 포함하는 액체 렌즈.
제8 항에 있어서, 상기 제4 세그먼트는 상기 제1 세그먼트로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 갖는 액체 렌즈.
제1 항에 있어서, 상기 신축부는 리세스 및 돌출부 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 리세스 및 상기 돌출부 각각은 반원형, 반타원형 또는 다각형 중 적어도 하나의 단면 형상을 갖는 액체 렌즈.
제1 항에 있어서, 상기 제1 플레이트의 위와 아래에 각각 형성된 제1 개구 및 제2 개구 중에서 제2 개구가 작고,
상기 평탄부의 폭은 상기 제2 개구의 폭보다 큰 액체 렌즈.
제1 항에 있어서, 상기 제2 플레이트의 상기 제2 부분은 소프트 본딩 방식으로 상기 제1 플레이트와 결합하는 본딩 영역을 포함하는 액체 렌즈.
제12 항에 있어서, 상기 본딩 영역의 내곽 또는 외곽 중 적어도 하나는 다각형 저면 형상을 갖는 액체 렌즈.
제1 항에 있어서, 상기 제2 플레이트의 상기 제2 부분과 상기 제1 플레이트 사이에 배치된 접착제를 포함하는 액체 렌즈.
제14 항에 있어서, 상기 접착제의 열팽창률은 상기 제2 플레이트의 상기 제1 부분의 열팽창률보다 큰 액체 렌즈.
제1 항에 기재된 액체 렌즈; 및
상기 액체 렌즈와 광축으로 정렬된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리.
제16 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 렌즈는 복수의 렌즈를 포함하고,
상기 액체 렌즈는 상기 복수의 렌즈 사이, 상기 복수의 렌즈 위 및 상기 복수의 렌즈 아래 중 적어도 한 곳에 배치되는 렌즈 어셈블리.
제16 항에 기재된 렌즈 어셈블리; 및
상기 액체 렌즈와 상기 적어도 하나의 렌즈를 통과한 광을 수신하여 이미지 데이터를 생성하며, 상기 광축으로 정렬된 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈.