WO2018106073A1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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WO2018106073A1
WO2018106073A1 PCT/KR2017/014418 KR2017014418W WO2018106073A1 WO 2018106073 A1 WO2018106073 A1 WO 2018106073A1 KR 2017014418 W KR2017014418 W KR 2017014418W WO 2018106073 A1 WO2018106073 A1 WO 2018106073A1
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voltage
lens
driving voltage
driving
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PCT/KR2017/014418
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Inventor
박승룡
김훈
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엘지이노텍(주)
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    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals

Definitions

  • the present invention is to provide a liquid lens, a camera module and an optical device capable of ensuring linearity without using a voltage driver of higher resolution.
  • the liquid lens driving method of the second embodiment is a method for controlling a liquid lens in which an interface between a conductive liquid and a non-conductive liquid in a cavity is changed by electromagnetic interaction of the first and second electrodes.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating that the lens module is accommodated in the lens holder of the embodiment.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an electrowetting phenomenon.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a liquid lens driving method of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing the liquid lens driving method of the second embodiment.
  • 15 is a graph illustrating an optical power meter according to the focus step of the present embodiment and the comparative example.
  • FIG. 17 illustrates an example of a lens assembly included in a camera module.
  • FIG. 18 is a block diagram schematically illustrating the camera module illustrated in FIG. 16.
  • FIG. 19 illustrates a liquid lens whose interface is adjusted in response to a driving voltage.
  • 20 is a view for explaining an embodiment of the voltage supplied to both ends of the liquid lens.
  • FIG. 22 is a diagram for describing a method of applying a voltage of a liquid lens according to an exemplary embodiment of the present invention illustrated in FIG. 21, from the side of one driving electrode.
  • 24 and 25 are diagrams for describing an exemplary embodiment of a method for applying a voltage of a liquid lens.
  • 28 to 31 illustrate an embodiment in which a second driving voltage code for obtaining a linearly increasing diopter of a liquid interface may be obtained for a linearly increasing first driving voltage code.
  • 34 is a view for explaining an application example of the driving voltage applying method according to an embodiment of the present invention.
  • 35 and 36 illustrate effects of a driving voltage application method according to an embodiment of the present invention.
  • a liquid lens according to a first embodiment of the present invention includes a core plate having a cavity for receiving a conductive liquid and a nonconductive liquid; An electrode part disposed on the core plate and electrically connected to the conductive liquid; An insulation part disposed in the electrode part and blocking contact of the non-conductive liquid; And a control unit for controlling a voltage applied to the electrode unit, wherein the electrode unit includes a first electrode and a second electrode which change an interface between the conductive liquid and the non-conductive liquid by electromagnetic interaction.
  • the one electrode may include a plurality of electrode sectors sequentially disposed along the circumferential direction around the optical axis, and the controller may sequentially control voltages applied to the plurality of electrode sectors.
  • the "auto focus function” may be defined as a drive in which the curvature of the interface changes by the driving of the liquid lens 400 in the camera module 1000 to focus on the subject. Meanwhile, the “auto focus function” may be used interchangeably with “AF (Auto Focus) driving”.
  • the optical device may be a mobile phone, a mobile phone, a smart phone, a portable smart device, a digital camera, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), navigation, or the like.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • the present invention is not limited thereto, and any device for taking an image or a picture may be used.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a camera module of this embodiment
  • Figure 2 is an exploded perspective view showing a camera module of this embodiment
  • Figure 3 is a perspective view showing a lens holder of this embodiment
  • Figure 4 is a lens in the lens holder of this embodiment
  • 5 is a conceptual diagram showing the acceptance of the module
  • Figure 5 is a conceptual diagram showing the electrowetting phenomenon
  • Figure 6 is an exploded perspective view showing a liquid lens of this embodiment of the present embodiment
  • Figure 7 is a view except for the first and second substrates It is sectional drawing which shows the liquid lens of this embodiment.
  • the camera module 1000 may include a case 100, a lens holder 200, a lens module 300, a liquid lens 400, a main substrate 500, an image sensor 600, an infrared filter (not shown), and a controller ( Not shown).
  • the case 100, the lens holder 200, the lens module 300, the main substrate 500, the image sensor 600, an infrared filter (not shown), and a controller may be used. Any one or more may be omitted or changed.
  • the controller may be included in the liquid lens 400 or the camera module 1000.
  • the case 100 may include an upper plate 110 and a plurality of side plates 120.
  • the case 100 may include a plurality of side plates 130 extending downward from each side of the top plate 110 and the top plate 110.
  • the upper plate 110 and the side plate 120 of the case 100 may be integrally formed.
  • the lens holder 200 may be accommodated in the case 100.
  • the inner surface of the case 100 and the outer surface of the lens holder 200 may be coupled by adhesion or the like.
  • the lower portion of the side plate 130 of the case 100 may be supported by a stepped portion formed in the lower portion of the lens holder 200.
  • the external light passing through the transmission window 111 may be irradiated to the lens module 300 and the liquid lens 400.
  • Light irradiated by the lens module 300 and the liquid lens 400 may pass through the lens module 300 and the liquid lens 400.
  • the lens module 300 may include a plurality of lenses.
  • the liquid lens 400 may be located at the top of the several lenses (add-on type), at the middle (add-in type) or at the bottom (add-below type).
  • a case in which the liquid lens 400 is added to the middle of several lenses of the lens module 300 (add-in type) will be described by way of example.
  • the lens and the upper hole 211 of the upper lens group 310 may be screwed or bonded.
  • the upper lens group 310 may be disposed above the liquid lens 400. In this case, the lower surface of the lowermost lens of the upper lens group 310 may contact the upper surface of the liquid lens 400.
  • the lower lens group 320 may include a plurality of lenses.
  • the lower lens group 320 may be accommodated in the lower hole 213.
  • the lens and the lower hole 213 of the lower lens group 320 may be screwed or bonded.
  • the lower lens group 320 may be disposed under the liquid lens 400. In this case, the upper surface of the uppermost lens of the lower lens group 320 may contact the lower surface of the liquid lens 400.
  • first electrode substrate 411 may be interposed between the first electrode substrate 411 and the first, second, third and fourth electrode sectors 441-1, 441-2, 441-3, 441-4.
  • the front portion of the first electrode substrate 411 may be electrically connected to the first connection substrate 412. In this case, the first electrode substrate 411 and the first connection substrate 412 may be soldered.
  • the first electrode substrate 411 may be electrically connected to the main substrate 500 by the first connection substrate 412. In this case, the first electrode substrate 411 may be electrically connected to a controller mounted on the main substrate 500. Accordingly, the controller may apply “unit voltages” to each of the first, second, third and fourth electrode sectors 441-1, 441-2, 441-3, and 441-4 through the first electrode substrate 411.
  • a conductive epoxy or electrode pad may be used.
  • the controller individually controls voltages applied to the fifth, sixth, seventh and eighth electrode sectors 442-1, 442-2, 442-3, and 442-4 through the second connection substrate 472 and the second electrode substrate 471, which will be described later. Can be controlled.
  • the insulating part 450 may be disposed in a circle at the center (part aligned with the optical axis) of the upper surface of the lower cover plate 460 which will be described later.
  • the insulating part 450 disposed on the electrode part 440 and the insulating part 450 disposed on the lower cover plate 460 may be connected to each other to be integrally formed.
  • contact between the second conductive liquid L2 and the second electrode 442 may be blocked. That is, the insulating part 450 may be interposed between the second conductive liquid L2 and the second electrode 442. However, the contact between the first electrode 441 and the first conductive liquid L1 may not be blocked by the insulating part 450.
  • the second electrode substrate 471 may be a printed circuit board (PCB).
  • the second electrode substrate 471 may be in the form of a plate.
  • the second electrode substrate 471 may be disposed under the lower cover plate 460. In this case, the upper surface of the second electrode substrate 471 and the lower surface of the lower cover plate 460 may be in contact with each other.
  • Each of the four corners of the second electrode substrate 471 passes through the grooves formed at the four corners of the lower cover plate 460 to correspond to the fifth, six, seven, and eight electrodes of the second electrode 442.
  • Each of the sectors 442-1, 442-2, 442-3, 442-4 may be electrically connected to each other.
  • four conductive epoxy or electrode pads may be interposed between the second electrode substrate 471 and the fifth, sixth, seventh and eighth electrode sectors 442-1, 442-2, 442-3 and 442-4.
  • the front portion of the second electrode substrate 471 may be electrically connected to the second connection substrate 472.
  • the second electrode substrate 471 and the second connection substrate 472 may be soldered.
  • the second electrode substrate 471 may be electrically connected to the main substrate 500 by the second connection substrate 472.
  • the second electrode substrate 471 may be electrically connected to the controller mounted on the main substrate 500. Accordingly, the controller may apply “unit voltages” to the fifth, sixth, seventh and eighth electrode sectors 442-1, 442-2, 442-3, and 442-4 through the second electrode substrate 471.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing AF driving of a comparative example
  • FIG. 9 is a flowchart showing a liquid lens driving method of the first embodiment
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a liquid lens driving method of the first embodiment
  • FIG. 12 is a flow chart showing the liquid lens driving method of the second embodiment
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing the liquid lens driving method of the second embodiment
  • FIG. 13 is a liquid lens driving method when the electrode portion is divided into eight electrode sectors.
  • FIG. 14 is a conceptual view illustrating a liquid lens driving method when an electrode part is divided into nine electrode sectors
  • FIG. 15 is an optical power meter according to a focus step of the present embodiment and a comparative example. Is a graph showing the curvature of (I)).
  • the first, second, third and fourth electrode sectors 11, 12, 13, and 14 If the unit voltage applied to the larger, the curvature of the interface (I) may be formed convex (convex lens, plus power) upward. In the AF driving, since voltage is collectively applied to the first, second, third and fourth electrode sectors 11, 12, 13, and 14, the electrowetting phenomenon occurs evenly to the conductive liquid. Therefore, the inclination of the interface I, which occurs when voltage is applied to the first, second, third, and fourth electrode sectors 11, 12, 13, and 14 so as to be partially deflected, does not occur.
  • the optical axis OA of the liquid lens 400 coincides with the optical axis of the lens module 300 (see FIG. 10C). More specifically, the first electrode sector 441-1 side (front) The electrowetting phenomenon occurs in the conductive liquid disposed on the right side and the third electrode sector 441-3 side (rear left side), so that the conductive liquid is formed in the first and third electrode sectors 441-1 and 441-3 of the cavity 431. ) Side. Therefore, the curvature of the interface I becomes smaller than when only the first electrode sector 441-1 is controlled.
  • step (A2) of controlling the voltages of the second and fourth electrode sectors 441-2 and 441-4 in a randomized sequential manner after controlling the voltage of the second electrode sector 441-2 in the control unit, After controlling the voltage of the fourth electrode sector 441-4 or the voltage of the fourth electrode sector 441-4, the voltage of the second electrode sector 441-2 may be controlled. That is, after the voltage is applied to the second electrode sector 441-2, the voltage is applied to the fourth electrode sector 441-4 or the voltage is applied to the fourth electrode sector 441-4. A voltage may be applied to the electrode sector 441-2. In FIG. 10, a voltage is applied to the second electrode sector 441-2 and then a voltage is applied to the fourth electrode sector 441-4.
  • the focus step can be adjusted in the third order by controlling the voltage of the second electrode sector 441-2.
  • the curvature of the interface I when the focus step is adjusted in the fourth order is the same as the curvature of the interface when the focus step is adjusted in the first order in the comparative example. Therefore, the liquid lens driving method of the first embodiment can adjust the focus step by subdividing four times more than the liquid lens driving method of the comparative example. Further, since the first and third electrode sectors 441-1 and 441-3 and the second and fourth electrode sectors 441-2 and 441-4 which are symmetrical with respect to the optical axis are controlled in pairs, the control of the individual electrode sector is performed. The inclination of the interface I can be minimized.
  • the voltages of the step B1 and the second and fourth electrode sectors 441-2 and 441-4 are simultaneously controlled by the voltages of the first and third electrode sectors 441-1 and 441-3.
  • Controlling at the same time may include a step (B2). That is, compared to the liquid lens driving method of the first embodiment, the first and third electrode sectors are controlled in a step A1 of controlling the voltages of the first and third electrode sectors 441-1 and 441-3 in a randomized sequential manner. There is a difference that (441-1,441-3) are controlled simultaneously.
  • the second and fourth electrode sectors 441-2 and 441-4 are simultaneously controlled in step A2 of controlling the voltages of the second and fourth electrode sectors 441-2 and 441-4 in a randomized sequential manner. There is this. As a result, the inclination of the optical axis OA of the liquid lens 400 appearing in the first and third focus step adjustment steps of the first embodiment does not occur.
  • the focus step is performed by two control factors: individual control of the first, second, third and fourth electrode sectors 441-1, 441-2, 441-3, 441-4 and adjustment of the multiple of the unit voltage.
  • AF function can be performed by subdividing.
  • the scope of rights in the first and second embodiments is not limited to the case where the first electrode 441 is divided into four sectors. If the first electrode 441 includes the above technical concept, n (n is a natural number of four or more) sectors is included. Crazy even if split. That is, the first, second, third and fourth electrode sectors 441-1, 441-2, 441-3, 441-4 of the first and second embodiments may not be disposed adjacent to each other, and the first, second, third, and fourth electrodes spaced apart from each other. Another electrode sector may be disposed between the sectors 441-1, 441-2, 441-3, and 441-4.
  • the first electrode sector 31 of the nine divided first electrodes may correspond to the first electrode sector 441-1 of the first embodiment, and the fifth electrode sector 35 is formed of the present invention.
  • the third electrode sector 441-3 of the first embodiment may correspond, and the third electrode sector 33 may correspond to the second electrode sector 441-2 of the first embodiment, and the seventh electrode sector.
  • Reference numeral 37 may correspond to the fourth electrode sector 441-4 of the first embodiment. Therefore, the driving of the liquid lens in which the first electrode shown in FIG. 14 is divided into nine sectors is within the scope of the right of the first embodiment.
  • the camera module to which the liquid lens is applied may include a controller for controlling a voltage applied to the electrode unit.
  • the electrode unit may include a first electrode and a second electrode, and the first electrode and the second electrode may include at least one electrode sector.
  • the first electrode and the second electrode may electromagnetically interact to change the interface between the conductive liquid and the nonconductive liquid.
  • the connection unit 1500 may be one or two or more.
  • a part of the connection part may be disposed above or below the liquid lens 1300 to be connected to the liquid lens 1300, and in the case of having two connection parts to be connected to the upper part of the liquid lens 1300. It may include a first connecting portion and a second connecting portion connected to the lower portion of the liquid lens.
  • One end of the connection portion may be electrically connected to a substrate disposed under the lens assembly 1022 and on which the image sensor 1026 on which the image sensor is mounted is disposed.
  • the structure of the illustrated lens assembly 1022 is just one example, and the structure of the lens assembly 1022 may vary depending on the specifications required for the optical device.
  • the first lens unit 1100 may include an exposure lens 1110.
  • the exposure lens 1110 is a lens that protrudes outside the holder 1400 and may be exposed to the outside.
  • the surface of the lens may be damaged due to exposure to the outside. If the lens surface is damaged, the image quality of the image captured by the camera module may be degraded.
  • a cover glass may be disposed, a coating layer may be formed, or the exposure lens 1100 may be made of a wear-resistant material for preventing surface damage.
  • the voltage booster controls the increased voltage level
  • the switching unit controls the phases of the pulse voltages applied to the common electrode and the individual electrodes to generate an analog driving voltage corresponding to the driving voltage code.
  • the controller 1220 may control a voltage applied to each of the first electrode and the second electrode.
  • the controller 1230 of FIG. 18 calculates the driving voltage and transfers the driving voltage code to the voltage driver 1235, which may be transferred through the bidirectional serial data port SDA and the clock port SCL in an I2C manner.
  • the first to fourth individual voltages may each have 30 voltages within a range of 41V to 70V.
  • the th driving voltage Vk is expressed by the following equation (1).
  • the k-th driving voltage means any driving voltage when the minimum output voltage is the first driving voltage and the maximum output voltage is the Nth driving voltage.
  • Vk Vi + dv * k
  • Vi is the minimum output voltage and dv is the unit voltage.
  • any two voltages of the first to fourth driving voltages may be applied as the second voltage, and the remaining driving voltages may be applied as the first voltage.
  • the driving voltage at the position where the first voltage was applied may be applied as the second voltage, and the driving voltage at the position where the second voltage was applied may be applied as the first voltage.
  • the driving voltage applying method of the first sub cycle and the second sub cycle may be repeated.
  • the second cycle CYCLE2 may change the voltage application position clockwise or counterclockwise.
  • a second voltage V + vd is applied to one driving cycle SUB1 of the entire subcycles SUB1 to SUB4, and the remaining driving cycles SUB2 to SUB4 are applied to the first driving electrode.
  • the first voltage V may be applied. Therefore, the first driving voltage applied to the first driving electrode in the first cycle CYCLE1 corresponds to V + dv / 4.
  • the second voltage V + dv may be applied to the first driving electrode in the entire sub cycles SUB1 to SUB4. Therefore, the first driving voltage applied to the first driving electrode in the fourth cycle CYCLE4 corresponds to V + dv.
  • the position of the driving electrode to which the first voltage or the second voltage is applied in an adjacent sub cycle may move clockwise, counterclockwise, and zigzag.
  • the unit voltage when the driving voltage is sequentially increased in each cycle, the unit voltage may be increased by dv / 4, which corresponds to a value reduced by 1/4 of the unit voltage of the voltage driver 1235.
  • the unit voltage with respect to the driving voltage for determining the auto focusing resolution is the same as the unit voltage of the voltage driver 1235, and as shown in FIG.
  • the driving voltage of V + dv can be applied immediately, and only one step can be provided. have.
  • Auto focusing resolution may be increased by adding p-1 cycles of applying q (q is an integer of 1 or more and p-1 or less) driving voltages of the 1 to p th driving voltages to the second voltage.
  • a second voltage may be applied to one driving electrode in q sub cycles in a cycle in which q driving voltages among the first to p driving voltages are applied as the second voltage.
  • the driving voltage code acquired by the controller 1230 has a resolution of 10 bits. Accordingly, the driving voltage code has a range of 0 to 1023, and transfers the driving voltage code of any one selected from 0 to 1023 to the voltage driver 1235.
  • the voltage driver 1235 may generate driving voltages of the first to fourth driving electrodes corresponding to the selected driving voltage code, and the driving voltage is a voltage value corresponding to each of the driving voltage codes of 0 to 1023. It may have A0 to A1023.
  • the voltage driver 1235 may be more precisely controlled according to the second driving voltage code using the driving voltage application method of FIGS. 21 to 23, and the first driving voltage code, the second driving voltage code, and the average will be described below. Using a relationship between the driving voltages, a method of linearly controlling the diopter of the liquid interface will be described.
  • FIG. 27 is a block diagram illustrating the controller of FIG. 18 in more detail.
  • the code conversion information providing unit 2230 may have the conversion table or the conversion algorithm and may provide it to the code conversion unit 2220.
  • the conversion table or the conversion algorithm corresponds to information for obtaining a second driving voltage code for linearly increasing the diopter of the liquid interface with respect to the linearly increasing first driving voltage code. A detailed description of the conversion table or the conversion algorithm will be described later with reference to FIGS. 28 to 33.
  • 32 is a diagram illustrating an embodiment of a conversion table according to an embodiment of the present invention.
  • 33 is a view showing another embodiment of a conversion table according to another embodiment of the present invention.
  • the interval of the second driving voltage code is 6 or 7 in the section (0 to 5) of the first driving voltage code
  • the interval of the second driving voltage code is (1018 to 1023) of the first driving voltage code. This can be 3 or 4.

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Abstract

본 실시예는, 전도성 액체와 비전도성 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 코어플레이트; 코어플레이트에 배치되고, 전도성 액체와 전기적으로 연결된 전극부; 전극부에 배치되고, 비전도성 액체의 접촉을 차단하는 절연부; 전극부에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고, 전극부는, 전자기적 상호작용하여 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면을 변화시키는 제1전극과 제2전극을 포함하고, 제1전극은, 광축을 중심으로 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함하고, 제어부는 복수의 전극섹터에 인가되는 전압을 순차적으로 제어하는 액체렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.

Description

카메라 모듈
본 실시예는 액체렌즈를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 액체렌즈를 포함하는 카메라 모듈에 관한 것이다.
이하에서 기술되는 내용은 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 기재한 것은 아니다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 오토포커싱(Auto-Focusing, AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등)을 가지는 광학 기기를 원하고 있다. 이러한 촬영 기능은 여러 개의 렌즈를 조합해서 직접 렌즈를 움직이는 방법을 통해 구현될 수 있으나, 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 기기의 크기가 커질 수 있다.
카메라 모듈은, 피사체를 사진이나 동영상으로 촬영하는 카메라의 모듈이다. 카메라 모듈에는, 피사체의 거리에 따라 초점을 자동으로 조절하는 기능인 오토 포커스(AF, Auto Focus) 기능을 갖춘 AF 카메라 모듈이 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.
오토 포커스는, 여러 개의 렌즈를 포함하는 렌즈모듈을 렌즈 구동 장치를 이용하여, 광축 방향으로 이동시켜 수행된다.
그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 이를 보호하기 위해서 카메라 모듈과 별도로 커버 글라스를 추가하여야 하는바 전체 두께가 두꺼워 진다. 따라서 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체렌즈에 대한 연구가 이루어 지고 있다.
한편, 기존의 액체렌즈는 오토 포커스 기능을 수행하기 위해, 전극부의 모든 전극(일괄 전극 구동 방식)에 전압을 인가하여 액체의 계면곡률을 변화시켰다. 이러한 일괄 전극 구동 방식은, 전극부에 인가되는 단위전압을 변화시킴으로써 포커스 스텝(focus step, 포커스 정도)을 조절한다.
만약, 기존의 액체렌즈에서 단위전압의 변화뿐만 아니라 다른 제어 인자를 추가하여 액체렌즈의 포커스 스텝을 세분화할 수 있다면, 보다 정밀한 오토 포커스 기능을 수행할 수 있을 것이다.
본 실시예는 단위전압을 강하시키지 않고, 다른 제어 인자를 통하여 포커스 스텝을 조절할 수 있는 액체렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명은 더 높은 해상도의 전압 드라이버를 이용하지 않고도 선형성을 확보할 수 있는 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학 기기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 실시예의 액체 렌즈는, 전도성 액체와 비전도성 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 코어플레이트; 상기 코어플레이트에 배치되고, 상기 전도성 액체와 전기적으로 연결된 전극부; 상기 전극부에 배치되고, 상기 비전도성 액체의 접촉을 차단하는 절연부; 상기 전극부에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 전극부는, 전자기적 상호작용하여 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체의 계면을 변화시키는 제1전극과 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극은, 광축을 중심으로 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 전극섹터에 인가되는 전압을 순차적으로 제어할 수 있다.
상기 제1전극은, 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 제1,2,3,4전극섹터를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1,3전극섹터의 전압을 제어한 후 상기 제2,4전극섹터의 전압을 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1,3전극섹터의 전압을 동시에 제어하고, 상기 제2,4전극섹터의 전압을 동시에 제어할 수 있다.
전도성 액체와 비전도성 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 코어플레이트; 상기 코어플레이트에 배치되고, 상기 전도성 액체와 전기적으로 연결된 전극부; 상기 전극부에 배치되고, 상기 비전도성 액체의 접촉을 차단하는 절연부; 상기 전극부에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 전극부는, 전자기적 상호작용하여 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체의 계면을 변화시키는 제1전극과 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극은, 제1전극섹터; 상기 제1전극섹터와 광축을 기준으로 대칭 방향에 배치되는 제3전극섹터; 원주 방향 상에서 상기 제1,3전극섹터 사이에 배치되는 제2전극섹터; 상기 제2전극섹터와 광축을 기준으로 대칭 방향에 배치되는 제4전극섹터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1,2,3,4전극섹터에 인가되는 전압을 순차적으로 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1,3전극섹터의 전압을 제어한 후 상기 제2,4전극섹터의 전압을 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1,3전극섹터의 전압을 동시에 제어하고, 상기 제2,4전극섹터의 전압을 동시에 제어할 수 있다.
상기 제2전극은, 공통전극(Common electrode)일 수 있다.
상기 제1전극은, 상기 코어플레이트의 윗면에 배치되어 상기 전도성 액체와 전기적으로 연결되고, 상기 제2전극은, 상기 코어플레이트의 윗면과 아랫면 및 상기 캐비티의 내측면에 배치되고, 상기 절연부에 의해 상기 비전도성 액체와 접촉이 차단될 수 있다.
상기 캐비티의 위와 아래에 배치되어 상기 캐비티를 폐쇄하는 상부커버플레이트와 하부커버플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 상부커버플레이트의 상부에 배치되며, 상기 제1전극과 전기적으로 연결되는 제1기판; 상기 하부커버플레이트의 하부에 배치되며, 상기 제2전극과 전기적으로 연결되는 제2기판을 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 카메라 모듈은, 케이스; 상기 케이스 내부에 수용되는 렌즈홀더; 상기 렌즈홀더의 내부에 수용되며, 적어도 1 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈모듈; 상기 렌즈모듈의 상부 또는 하부 또는 중간에 배치되는 액체렌즈; 상기 액체렌즈와 전기적으로 연결되며, 제어부가 실장된 메인기판을 포함하며, 상기 액체렌즈는, 전도성 액체와 비전도성 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 코어플레이트; 상기 코어플레이트에 배치되고, 상기 전도성 액체와 전기적으로 연결된 전극부; 상기 전극부에 배치되고, 상기 비전도성 액체의 접촉을 차단하는 절연부를 포함하고, 상기 전극부는, 전자기적 상호작용하여 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체의 계면을 변화시키는 제1전극과 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극은, 광축을 중심으로 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 전극섹터에 인가되는 전압을 순차적으로 제어할 수 있다.
본 제1실시예의 액체렌즈 구동 방법은, 제1,2전극의 전자기적 상호작용에 의해 캐비티 내의 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면이 변화하는 액체렌즈를 제어하는 방법에 있어서, 상기 제1전극은, 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 제1,2,3,4전극섹터를 포함하고, 제1,3전극섹터의 전압을 무작위 순차로 제어하는 단계; 제2,4전극섹터의 전압을 무작위 순차로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1,3전극섹터의 전압은 동시에 제어되고, 상기 제2,4전극섹터의 전압은 동시에 제어될 수 있다.
본 제2실시예의 액체렌즈 구동 방법은, 제1,2전극의 전자기적 상호작용에 의해 캐비티 내의 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면이 변화하는 액체렌즈를 제어하는 방법에 있어서, 상기 제1전극은, 제1전극섹터; 상기 제1전극섹터와 광축을 기준으로 대칭 방향에 배치되는 제3전극섹터; 원주 방향 상에서 상기 제1,3전극섹터 사이에 배치되는 제2전극섹터; 상기 제2전극섹터와 광축을 기준으로 대칭 방향에 배치되는 제4전극섹터를 포함하고, 제1,3전극섹터의 전압을 무작위 순차로 제어하는 단계; 제2,4전극섹터의 전압을 무작위 순차로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1,3전극섹터의 전압은 동시에 제어되고, 상기 제2,4전극섹터의 전압은 동시에 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈는, 캐비티(cavity), 상기 캐비티에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체 및 n개의 개별 전극(n은 2 이상의 정수)과 공통 전극을 포함하고, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체 사이에 계면이 형성되고, 제1 구동 전압 코드의 제1 범위에서의 평균 구동 전압의 변화량은, 상기 제1 구동 전압 코드의 제2 범위에서의 평균 구동 전압의 변화량보다 크고, 상기 평균 구동 전압은, 상기 공통전극과 상기 n개의 개별전극 각각 사이에 인가되는 각 구동전압의 평균 전압이고, 상기 제2 범위의 하한값은 상기 제1 범위의 상한값보다 크고, 상기 제1 구동 전압 코드는 상기 평균 구동 전압에 대응하는 값일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 캐비티(cavity), 상기 캐비티에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체 및 n개의 개별 전극(n은 2 이상의 정수)과 공통 전극을 포함하고, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체 사이에 계면이 형성되는 액체 렌즈; 및 상기 액체 렌즈의 상기 공통전극과 상기 n개의 개별전극 중 어느 하나의 전극 사이에 인가되는 각 구동 전압을 생성하는 제어 회로를 포함하고, 제1 구동 전압 코드의 제1 범위에서의 평균 구동 전압의 변화량은, 상기 제1 구동 전압 코드의 제2 범위에서의 평균 구동 전압의 변화량보다 크고, 상기 평균 구동 전압은, 상기 공통전극과 상기 n개의 개별전극 각각 사이에 인가되는 각 구동전압의 평균 전압이고, 상기 제2 범위의 하한값은 상기 제1 범위의 상한값보다 크고, 상기 제1 구동 전압 코드는 상기 평균 구동 전압에 대응하는 값일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어 회로는, 상기 제1 구동 전압 코드를 수신하여 상기 제1 구동 전압 코드보다 더 높은 해상도를 갖는 제2 구동 전압 코드로 변환하는 코드 변환부; 및 상기 제1 구동 전압 코드를 상기 제2 구동 전압 코드로 변환하기 위한 변환 테이블 또는 변환 알고리즘을 갖는 코드 변환 정보 제공부를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어 회로는, 변환된 제2 구동 전압 코드에 기초하여 상기 각 구동 전압을 생성하는 전압 드라이버를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 변환 테이블은, 상기 제1 구동 전압 코드와 상기 계면의 디옵터가 선형 관계를 가지도록 보정하기 위해, 상기 제1 구동 전압 코드와 상기 제2 구동 전압 코드를 서로 매칭한 테이블일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어 회로는, 상기 제2 구동 전압 코드에 따라 상기 제1 내지 제n 구동 전극에 대응하는 전극별 구동 전압 코드를 결정하는 구동 전압 코드 결정부를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 변환 테이블은, 상기 제1 구동 전압 코드와 상기 계면의 디옵터가 선형 관계를 가지도록 보정하기 위해, 상기 제1 구동 전압 코드와 상기 n개의 개별전극 각각에 대응하는 전극별 구동 전압 코드를 서로 매칭한 테이블일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 변환 알고리즘은, 상기 제1 구동 전압 코드와 상기 계면의 디옵터가 선형 관계를 가지도록 보정하기 위해, 상기 제1 구동 전압 코드와 상기 제2 구동 전압 코드 간의 변환 함수일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 n개의 개별전극 각각에 대응하는 전극별 구동 전압 코드 중 적어도 2개의 전극별 구동전압 코드는 서로 다를 수 있다.
실시예에 따라, 상기 변환 테이블 또는 상기 변환 알고리즘은, 상기 제1 구동 전압 코드 및 상기 계면의 디옵터의 관계로부터, 정규화, 스케일 변환, 역함수 변환 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제1 구동 전압 코드와 상기 계면의 디옵터가 선형 관계를 가지도록 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 렌즈는, 캐비티(cavity), 상기 캐비티에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체 및 n개의 개별 전극(n은 2 이상의 정수)과 공통 전극을 포함하고, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체 사이에 계면이 형성되고, 평균 구동 전압을 결정하는 제1 구동 전압 코드와 상기 계면의 디옵터는 선형 관계를 가지고, 상기 제1 구동 전압 코드가 순차적으로 변경됨에 따라, 상기 평균 구동 전압은 불규칙적으로 변경되고, 상기 평균 구동 전압은, 상기 공통전극과 상기 n개의 개별전극 각각 사이에 인가되는 각 구동전압의 평균 전압일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 기기는, 카메라 모듈; 영상을 출력하는 디스플레이부; 상기 카메라 모듈에 전원을 공급하는 배터리; 및 상기 카메라 모듈, 디스플레이부 및 배터리를 실장하는 하우징을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 실시예에서는 전극부를 분할하여 순차적으로 전압을 인가(개별 전극 구동 방식)함으로써 단위전압을 축소시키지 않고, 포커스 스텝을 조절할 수 있는 액체렌즈를 제공한다. 또, 본 실시예의 전극섹터는 액체가 수용되는 캐비티를 중심으로 원주 방향을 따라 배치되고, 분할된 전극섹터에는 대칭성을 가지도록 순차적으로 전압이 인가된다. 따라서 액체렌즈의 계면이 기울어짐으로써 광경로가 변경되어 촬영 품질이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 나아가 본 실시예에서는 상술한 액체렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 액체렌즈의 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈, 카메라 모듈 및 광학 기기에 의하면, 구동 전압 코드를 더 높은 해상도를 갖는 구동 전압 코드를 이용해 변환함으로써 구동 전압 코드와 액체 렌즈의 계면의 디옵터 간의 선형 관계가 확보될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 실시예의 카메라 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 실시예의 카메라 모듈을 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 실시예의 렌즈홀더를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 실시예의 렌즈홀더에 렌즈모듈이 수용되는 것을 나타낸 개념도이다.
도 5는 전기습윤(electrowetting)현상을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 실시예의 액체렌즈를 나타낸 분해사시도이다.
도 7은 제1,2기판을 제외한 본 실시예의 액체렌즈를 나타낸 단면도이다.
도 8은 비교례의 AF구동을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 제1실시예의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 제1실시예의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 제2실시예의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 12는 본 제2실시예의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 개념도이다.
도 13은 전극부가 8개의 전극섹터로 분할된 경우의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 개념도이다.
도 14는 전극부가 9개의 전극섹터로 분할된 경우의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 개념도이다.
도 15는 본 실시예와 비교례의 포커스 스텝에 따른 광파워 미터(Optical Power Meter)를 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 예를 설명한다.
도 17은 카메라 모듈에 포함된 렌즈 어셈블리의 예를 설명한다.
도 18은 도 16에 도시된 카메라 모듈을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 19는 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체렌즈를 설명한다.
도 20은 액체 렌즈의 양단에 공급되는 전압의 실시예를 설명하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈의 전압 인가 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 도 21에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈의 전압 인가 방법을 하나의 구동 전극의 측면에서 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 인가 방법에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 24와 도 25는 액체 렌즈의 전압 인가 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 액체 렌즈의 전압 인가 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 27는 도 18에 도시된 컨트롤러를 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 28 내지 도 31은 선형적으로 증가하는 제1 구동 전압 코드에 대해, 액체 계면의 디옵터가 선형적으로 증가할 수 있도록 하기 위한 제2 구동 전압 코드를 획득할 수 있는 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 테이블의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 33은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변환 테이블의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 34는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 인가 방법의 적용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 35와 도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 인가 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 렌즈는, 전도성 액체와 비전도성 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 코어플레이트; 상기 코어플레이트에 배치되고, 상기 전도성 액체와 전기적으로 연결된 전극부; 상기 전극부에 배치되고, 상기 비전도성 액체의 접촉을 차단하는 절연부; 상기 전극부에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 전극부는, 전자기적 상호작용하여 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체의 계면을 변화시키는 제1전극과 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극은, 광축을 중심으로 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 전극섹터에 인가되는 전압을 순차적으로 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
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 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
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.
이하에서 사용되는, "광축 방향"은, 렌즈모듈의 광축 방향으로 정의한다. 한편, "광축 방향"은 상하 방향, z축 방향 등과 혼용될 수 있다.
이하에서 사용되는, "상하 방향"은 도면에 표시된 z축 방향일 수 있다. 이 경우, z축의 화살표 방향은 "상측 방향"을 나타낼 수 있다. 또, "전후 방향"은 도면에 표시된 x축 방향일 수 있다. 이 경우, x축의 화살표 방향은 "전방"을 나타낼 수 있다. 또, "좌우 방향"은 도면에 표시된 y축 방향일 수 있다. 이 경우, y축의 화살표 방향은 "우측"을 나타낼 수 있다.
이하에서 사용되는, "오토 포커스 기능"은, 카메라 모듈(1000)에서, 액체렌즈(400)의 구동에 의해, 계면의 곡률이 변화하여 피사체에 대한 초점을 맞추는 구동으로 정의할 수 있다. 한편, "오토 포커스 기능"은 "AF(Auto Focus)구동"과 혼용될 수 있다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 광학기기를 설명한다.
광학기기는, 핸드폰, 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 휴대용 스마트 기기, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 영상 또는 사진을 촬영하기 위한 어떠한 장치도 가능하다.
광학기기는 본체(미도시), 디스플레이부(미도시), 카메라 모듈(1000)을 포함할 수 있다.
본체는 광학기기의 외관을 형성할 수 있다. 본체는 일례로서 직육면체 형상을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 변형례로서 본체는 적어도 일부에서 라운드지게 형성될 수 있다. 본체는 카메라 모듈(1000)을 수용할 수 있다. 본체의 일면에는 디스플레이부가 배치될 수 있다.
카메라 모듈(1000)은 본체에 배치될 수 있다. 카메라 모듈(1000)은 본체의 일면에 배치될 수 있다. 카메라 모듈(1000)은 적어도 일부가 본체 내부에 수용될 수 있다. 카메라 모듈(1000)은 피사체를 촬영할 수 있다.
디스플레이부는 본체에 배치될 수 있다. 디스플레이부는 본체의 일면에 배치될 수 있다. 즉, 디스플레이부는 카메라 모듈(1000)과 동일한 면에 배치될 수 있다. 또는, 디스플레이부는 본체의 일면과 다른 면에 배치될 수 있다. 디스플레이부는 카메라 모듈(1000)이 배치된 면의 맞은편에 위치하는 면에 배치될 수 있다. 디스플레이부는 카메라 모듈(1000)에서 촬영한 이미지 또는 영상을 출력할 수 있다.
이하에서는 본 실시예의 카메라 모듈(1000)의 구성을 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시예의 카메라 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 실시예의 카메라 모듈을 나타낸 분해사시도이고, 도 3은 본 실시예의 렌즈홀더를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 실시예의 렌즈홀더에 렌즈모듈이 수용되는 것을 나타낸 개념도이고, 도 5는 전기습윤(electrowetting)현상을 나타낸 개념도이고, 도 6은 본 실시예의 본 실시예의 액체렌즈를 나타낸 분해사시도이고, 도 7은 제1,2기판을 제외한 본 실시예의 액체렌즈를 나타낸 단면도이다.
본 실시예의 카메라 모듈(1000)은 AF 구동용 카메라 모듈일 수 있다. 따라서 카메라 모듈(1000)은 "AF 카메라 모듈"이라 칭할 수 있다.
카메라 모듈(1000)은 케이스(100), 렌즈홀더(200), 렌즈모듈(300), 액체렌즈(400), 메인기판(500), 이미지센서(600), 적외선필터(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 카메라 모듈(1000)에서 케이스(100), 렌즈홀더(200), 렌즈모듈(300), 메인기판(500), 이미지센서(600), 적외선필터(미도시) 및 제어부(미도시) 중 어느 하나 이상이 생략 또는 변경될 수 있다. 또, 제어부는 액체렌즈(400) 또는 카메라 모듈(1000)에 포함되어 구성될 수 있다.
케이스(100)는 카메라 모듈(1000)의 외관을 형성할 수 있다. 케이스(100)는 하부가 개방된 육면체 형상일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 케이스(100)는 비자성체로 외부의 충격으로부터 내부의 전자부품을 보호할 수 있다. 이와 다르게, 케이스(100)는 금속의 판재로 구비될 수 있다. 이 경우, 케이스(100)는 전자 방해 잡음(EMI, electro magnetic interference)을 차단할 수 있다. 케이스(100)의 이와 같은 특징 때문에, 케이스(100)는 "EMI 쉴드캔"으로 호칭될 수 있다. 즉, 케이스(100)는 카메라 모듈(1000)의 외부에서 발생되는 전파가 케이스(100) 내측으로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 또, 케이스(100)는 케이스(100) 내부에서 발생한 전파가 케이스(100) 외부로 방출되는 것을 차단할 수 있다. 다만, 케이스(100)의 재질이 금속의 판재로 제한되는 것은 아니다.
케이스(100)는 상판(110)과 여러 개의 측판(120)을 포함할 수 있다. 케이스(100)는 상판(110)과 상판(110)의 각각의 변에서 아래로 연장된 여러 개의 측판(130)을 포함할 수 있다. 케이스(100)의 상판(110)과 측판(120)은 일체로 형성될 수 있다. 케이스(100)의 내부에는 렌즈홀더(200)가 수용될 수 있다. 이 경우, 케이스(100)의 내측면과 렌즈홀더(200)의 외측면은 접착 등에 의해 결합될 수 있다. 또, 케이스(100)의 측판(130)의 하부는, 렌즈 홀더(200)의 하부에 형성되어 있는 단차부에 의해 지지될 수 있다.
케이스(100)의 상판(110)은 플레이트 형태일 수 있다. 상판(110)의 각 변에는 아래로 연장된 여러 개의 측판(120)이 위치할 수 있다. 상판(110)의 중앙에는 투과창(111)이 위치할 수 있다. 투과창(111)은 상판(110)의 중앙에 형성되어 있는 원형의 홀일 수 있다. 투과창(111)은 광축에 정렬되어 배치될 수 있다. 따라서 투과창(111)을 통하여, 피사체에서 반사된 외부광이 렌즈모듈(300)로 조사될 수 있다.
렌즈홀더(200)는 케이스(100)의 내부에 수용될 수 있다. 렌즈홀더(200)는 블럭형태의 플라스틱 사출물일 수 있다. 렌즈홀더(200)는 홀 성형에 의해 제작될 수 있다. 따라서 렌즈홀더(200)의 중앙에는 수용홀(210)이 형성될 수 있다. 수용홀(210)은 렌즈홀더(200)를 관통할 수 있다. 따라서 렌즈홀더(200)의 상부와 하부는 개방될 수 있다. 수용홀(210)은 광축 방향으로 형성될 수 있다. 수용홀(210)은 광축과 정렬되어 형성될 수 있다. 그 결과, 투과창(111)과 수용홀(210)은 모두 광축과 정렬되어 배치될 수 있다. 수용홀(210)에는 렌즈모듈(300)과 액체렌즈(400)가 수용될 수 있다. 따라서 투과창(111)을 통과한 외부광은, 렌즈모듈(300)과 액체렌즈(400)로 조사될 수 있다. 렌즈모듈(300)과 액체렌즈(400)로 조사된 광은 렌즈모듈(300)과 액체렌즈(400)를 투과할 수 있다. 후술하지만, 렌즈모듈(300)은 여러 개의 렌즈를 포함할 수 있다. 이 경우, 액체렌즈(400)는 여러 개의 렌즈의 최상부에 위치(add-on type)하거나 중간(add-in type)에 위치하거나 최하부(add-below type)에 위치할 수 있다. 본 실시예에서는, 액체렌즈(400)가, 렌즈모듈(300)의 여러 개의 렌즈의 중간에 삽입(add-in type)된 경우를 예를 들어 설명하도록 한다. 그 결과, 수용홀(210)은 위치에 따라 상부홀(211), 중간홀(212) 및 하부홀(213)로 구분될 수 있다. 상부홀(211)과 하부홀(213)에 렌즈모듈(300)의 렌즈가 수용될 수 있고, 중간홀(212)에 액체렌즈(400)가 수용될 수 있다.
렌즈홀더(200)의 전방 측면에는 액체렌즈(400)를 삽입하기 위한 삽입홀(220)이 형성될 수 있다. 삽입홀(220)은 렌즈홀더(200)의 전방 측면에서 중앙으로 연장된 형태일 수 있다. 따라서 삽입홀(220)은 중간홀(212)과 연결될 수 있다. 그 결과, 액체렌즈(400)는 삽입홀(220)을 통해 삽입되어 중간홀(212)에 안착될 수 있다. 또, 렌즈홀더(200)의 전방 측면에는 후술하는 액체렌즈(400)의 제1연결기판(412)과 제2연결기판(452)을 수용하기 위한 가이드홀(230)이 형성될 수 있다. 가이드홀(230)은 삽입홀(220)의 전방 단부에서 아래로 연장될 수 있다. 가이드홀(230)은 렌즈홀더(200)의 하단부까지 연장될 수 있다. 제1,2연결기판(412,452)은 가이드홀(230)에 의해 가이드될 수 있다. 따라서 제1,2연결기판(412,452)은 중간홀(212)에서 렌즈홀더(200)의 하단부까지 연장되어 배치될 수 있다. 그 결과, 제1,2연결기판(412,452)은 렌즈홀더(200)의 하부에 배치된 메인기판(500)과 전기적으로 연결되어 액체렌즈(400)에 전기를 공급할 수 있다.
도 4에서 나타내는 바와 같이, 렌즈모듈(300)의 상부렌즈군(310)은 수용홀(210)의 하단의 개구를 통해 상부홀(211)에 안착할 수 있다. 즉, 상부렌즈군(310)은 하부홀(213)과 중간홀(212)을 차례로 지나 상부홀(211)에 안착될 수 있다. 상부렌즈군(310)이 안착된 후, 삽입홀(220)을 통해 액체렌즈(400)가 렌즈홀더(200)에 삽입될 수 있다. 이 경우, 액체렌즈(400)는 렌즈홀더(200)의 전방에서 후방으로 삽입되어 중간홀(212)에 안착할 수 있다. 액체렌즈(400)가 안착된 후, 렌즈모듈(300)의 하부렌즈군(320)이 수용홀(210)의 하단의 개구를 통해 하부홀(213)에 안착할 수 있다. 상술한 과정에 의해 렌즈홀더(200)에는, 상부렌즈군(310), 액체렌즈(400) 및 하부렌즈군(320)이 수용될 수 있다.
액체렌즈(400)를 측면에서 삽입하는 이유는, 액체렌즈(400)의 수평 단면적이 상하부렌즈군(310,320)의 수평 단면적보다 넓기 때문이다. 따라서 액체렌즈(400)가 수용홀(210)의 하단 개구를 통해 중간홀(212)에 안착하려면, 하부홀(213)의 수평 단면적이 액체렌즈(400)의 수평 단면적보다 넓어야 한다. 그 결과, 하부홀(213)에, 액체렌즈(400)의 수평 단면적보다 좁은 수평 단면적을 가지는 하부렌즈군(320)을 수용할 수 없다. 이 경우, 하부홀(213)에 하부렌즈군(320)을 수용하려면, 하부렌즈군(320)을 별도의 렌즈홀더에 수용시킨 후, 별도의 렌즈홀더를 하부홀(213)에 삽입하여야 한다. 그러나 이러한 조립 공정은, 부품 수의 증가로 제조 단가가 상승하고, 공정이 복잡해져 불량률이 증가하게 되는 문제점이 있다. 특히, 본래의 렌즈홀더(200)에 수용되는 상부렌즈군(310) 및 액체렌즈(400)와 별도의 렌즈홀더에 수용되는 하부렌즈군(320)의 광축이 어긋나는 문제가 발생할 수 있다. 이에 반해, 본 실시예의 액체렌즈(400)의 측면 삽입구조에 의하면, 단일의 렌즈홀더(200)에 상하부렌즈군(310,320)과 액체렌즈(400)가 모두 수용될 수 있으므로, 이러한 문제점이 발생하지 않는다.
렌즈모듈(300)은 렌즈홀더(200)에 수용될 수 있다. 렌즈모듈(300)에서는 투과창(111)을 통과한 광이 투과될 수 있다. 렌즈모듈(300)을 투과한 광은 이미지센서(600)에 조사될 수 있다. 렌즈모듈(300)은 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈모듈(300)은 여러 개의 렌즈를 포함할 수 있다. 이 경우, 렌즈모듈(300)을 구성하는 여러 개의 렌즈는 광축이 정렬될 수 있다. 따라서 렌즈모듈(300)은 단일의 광축을 가질 수 있다. 렌즈모듈(300)은 상부렌즈군(310) 및 하부렌즈군(320)을 포함할 수 있다. 상부렌즈군(310)은 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 상부렌즈군(310)은 여러 개의 렌즈를 포함할 수 있다. 상부렌즈군(310)은 상부홀(211)에 수용될 수 있다. 상부렌즈군(310)의 렌즈와 상부홀(211)은 나사 결합하거나 접착할 수 있다. 상부렌즈군(310)은 액체렌즈(400)의 상부에 배치될 수 있다. 이 경우, 상부렌즈군(310)의 최하부 렌즈의 아랫면은 액체렌즈(400)의 윗면과 접할 수 있다. 하부렌즈군(320)은 여러 개의 렌즈를 포함할 수 있다. 하부렌즈군(320)은 하부홀(213)에 수용될 수 있다. 하부렌즈군(320)의 렌즈와 하부홀(213)은 나사 결합하거나 접착할 수 있다. 하부렌즈군(320)은 액체렌즈(400)의 하부에 배치될 수 있다. 이 경우, 하부렌즈군(320)의 최상부 렌즈의 윗면은 액체렌즈(400)의 아랫면과 접할 수 있다.
액체렌즈(400)는 렌즈홀더(200)에 수용될 수 있다. 액체렌즈(400)는 중간홀(212)에 수용될 수 있다. 액체렌즈(400)는 중간홀(212)에 접착되어 수용될 수 있다. 액체렌즈(400)는 상부렌즈군(310)과 하부렌즈군(320)의 사이에 삽입(add-in type)될 수 있다. 이 경우, 액체렌즈(400)는, 삽입홀(220)을 통해 렌즈홀더(200)의 전방에 배치된 측면에서 삽입될 수 있다. 즉, 액체렌즈(400)는 전방에서 후방으로 삽입되어 중간홀(212)에 수용될 수 있다. 따라서 외부광은, 상부렌즈군(310), 액체렌즈(400) 및 하부렌즈군(320)을 순차적으로 투과할 수 있다. 다만, 액체렌즈(400)의 배치가 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이, 광학적 설계에 의하여, 액체렌즈(400)는 렌즈모듈(300)의 상부(add-on type) 또는 렌즈모듈(300)의 하부(add-below type)에 배치될 수도 있다. 액체렌즈(400)는 렌즈모듈(300)과 함께 카메라 모듈(1000)의 렌즈군을 구성할 수 있다. 따라서 액체렌즈(400)는 렌즈모듈(300)과 광축이 정렬되어 배치될 수 있다. 액체렌즈(400)는 메인기판(500)과 전기적으로 연결될 수 있다. 액체렌즈(400)는 메인기판(500)에 실장된 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 제어부는 액체렌즈(400)의 구성 요소일 수도 있다. 제어부는 액체렌즈(400)에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. 제어부는 액체렌즈(400)에 인가되는 "단위전압"의 세기 및 "단위전압"이 인가되는 전극섹터를 제어할 수 있다.
액체렌즈(400)는 전기습윤(electrowetting) 현상에 의해서 구동할 수 있다. 이하, 도 5를 참조하여, 전기습윤(electrowetting) 현상에 대해, 설명하도록 한다. 유전체플레이트(4)의 상부에 전도성 액적(1)을 떨어뜨리면 실선 a와 같은 구형을 이루게 된다. 그 후, 유전체플레이트(4) 아래에 배치되는 제1전극(2)과 전도성 액적(1)과 연결된 제2전극(3)에 전압을 인가하면 실선 b와 같이 전도성 액적(1)과 유전체플레이트(4)의 윗면의 접촉각이 변화하는 현상이 일어난다. 이러한 현상을 전기습윤 현상이라고 한다. 만약, 유전체플레이트(4)의 개입 없이 전도성 액적(1)과 제1전극(2)이 전기적으로 연결된다면, 전기분해 현상에 의해 전도성 액적(1)이 분해될 수 있음을 유의하여야 한다. 상술한 전기습윤 현상에 의해, 액체 렌즈(400)에서는 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면의 곡률이나 기울기가 변화한다. 나아가 본 실시예의 카메라 모듈은, 액체렌즈(400)의 전기습윤 현상에 의해, 계면의 곡률을 변화시켜 AF기능을 수행할 수 있다.
액체 렌즈(400)는 도 6에서 나타내는 것과 같이, 기판과 플레이트가 적층되어 증착된 형태일 수 있다. 액체 렌즈(400)는, 제1기판(410), 상부커버플레이트(420), 코어플레이트(430), 전극부(440), 절연부(450), 하부커버플레이트(460) 및 제2기판(470)을 포함할 수 있다.
제1기판(410)은 액체 렌즈(400)의 최상부에 배치될 수 있다. 제1기판(410)은 상부커버플레이트(420)의 위에 배치될 수 있다. 제1기판(410)은 후술하는 제1전극(441)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1기판(410)은 메인기판(500)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1기판(410)은 메인기판(500)에 실장된 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1기판(410)은 제1전극(441)과 제어부를 전기적으로 연결할 수 있다. 그 결과, 제1전극(441)은 제어부에 의해 전기적으로 제어될 수 있다. 제1기판(410)은 제1전극기판(411) 및 제1연결기판(412)을 포함할 수 있다.
제1전극기판(411)은 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있다. 제1전극기판(411)은 플레이트 형태일 수 있다. 제1전극기판(411)은 상부커버플레이트(420)의 위에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1전극기판(411)의 아랫면과 상부커버플레이트(420)의 윗면은 접할 수 있다. 제1전극기판(411)의 4개의 모서리 각각은, 이에 대응하는 상부커버플레이트(420)의 4개의 모서리에 형성되어 있는 홈을 지나 후술하는 제1전극(441)의 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4) 각각과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 4개의 전도성 에폭시나 전극패드 등이 제1전극기판(411)과 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4) 사이에 개재될 수 있다. 제1전극기판(411)의 전방부분은 제1연결기판(412)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제1전극기판(411)과 제1연결기판(412)은 솔더링될 수 있다. 제1전극기판(411)은 제1연결기판(412)에 의해 메인기판(500)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제1전극기판(411)은 메인기판(500)에 실장된 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 제어부는, 제1전극기판(411)을 통해, "단위전압"을 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4) 각각에 인가할 수 있다. 즉, 제어부는 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. 제1전극기판(411)의 중앙(렌즈모듈의 광축과 정렬된 지점)에는 액체렌즈(400)가 삽입되는 방향(전방에서 후방)으로 연장된 제1기판홀(411-1)이 형성될 수 있다. 따라서 상부렌즈군(310)을 투과한 광은 제1기판홀(411-1)을 통해 상부커버플레이트(420)로 조사될 수 있다. 나아가 제1기판홀(411-1)은 액체렌즈(400)가 삽입되는 방향으로 연장되어 있으므로, 액체렌즈(400)의 삽입시, 제1전극기판(411)과 상부렌즈군(310)의 하부와의 마찰을 피할 수 있다.
제1연결기판(412)은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다. 제1연결기판(412)은 제1전극기판(411)의 전방부분에서 아래로 연장된 형태일 수 있다. 이 경우, 제1연결기판(412)은 렌즈홀더(200)의 가이드홀(230)에 수용되어 아래로 연장될 수 있다. 그 결과, 제1연결기판(412)과 제1전극기판(411)이 연결되는 부분에는 라운드부가 형성될 수 있다. 제1연결기판(412)의 하부는 메인기판(500)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제1연결기판(412)의 하부는 메인기판(500)에 솔더링될 수 있다. 또, 제1연결기판(412)의 하부는 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다.
상부커버플레이트(420)는 제1전극기판(411)과 코어플레이트(430) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상부커버플레이트(420)는 제1전극기판(411)의 아래에 배치될 수 있고, 코어플레이트(430)의 위에 배치될 수 있다. 이 경우, 상부커버플레이트(420)의 윗면은 제1전극기판(411)의 아랫면과 접할 수 있다. 또, 상부커버플레이트(420)의 아랫면은 코어플레이트(430)의 윗면과 접할 수 있다. 그 결과, 상부커버플레이트(420)는 후술하는 코어플레이트(430)에 형성된 캐비티(431)의 상부를 폐쇄할 수 있다. 상부커버플레이트(420)는 절연성 투명기판일 수 있다. 일 예를 들어, 상부커버플레이트(420)는 유리기판일 수 있다. 따라서 제1기판홀(411-1)을 투과한 광은 상부커버플레이트(420)를 투과할 수 있다. 상부커버플레이트(420)의 4 개의 모서리에는, 내측으로 파인 홈이 형성될 수 있다. 상부커버플레이트(420)의 4 개의 모서리에 형성된 홈을 통해, 제1전극기판(411)의 4 개의 모서리 각각과 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4) 각각은 전기적으로 연결될 수 있다. 제1전극기판(411)의 4 개의 모서리 각각과 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4) 각각을 전기적으로 연결하기 위해, 전도성 에폭시 또는 전극패드가, 상부커버플레이트(420)의 4 개의 모서리 각각에 형성된 홈에 개재될 수 있다. 상부커버플레이트(420)의 아랫면 중앙에는 커버플레이트홈(421)이 형성될 수 있다. 따라서 후술하는 코어플레이트(430)의 캐비티(431)의 상부에 수용된 전도성 액체(L1)의 일부는 커버플레이트홈(421)에 수용될 수 있다.
코어플레이트(430)는 상부커버플레이트(420)와 하부커버플레이트(460) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 코어플레이트(430)는 상부커버플레이트(420)의 아래에 배치될 수 있고, 하부커버플레이트(460)의 위에 배치될 수 있다. 이 경우, 코어플레이트(430)의 윗면은 상부커버플레이트(420)의 아랫면과 접할 수 있다. 또, 코어플레이트(430)의 아랫면은 하부커버플레이트(460)의 윗면과 접할 수 있다. 코어플레이트(430)의 중앙(렌즈모듈의 광축과 정렬된 지점)에는, 상하부가 개방되고, 전도성 액체(L1)와 비전도성 액체(L2)가 수용된 캐비티(431)가 형성될 수 있다. 캐비티(431)는 상부로 갈수록 수직 단면적이 넓어지는 중공의 원통 형태일 수 있다. 즉, 캐비티(431)는 상부로 갈수록 수직 단면적이 넓어지는 테이퍼 형상일 수 있다. 캐비티(431)의 중심축과 렌즈모듈(300)의 광축은 정렬될 수 있다. 캐비티(431)의 상부 개구는, 상부커버플레이트(420)에 의해 폐쇄될 수 있다. 캐비티(431)의 하부 개구는, 하부커버플레이트(420)에 의해 폐쇄될 수 있다. 따라서 전도성 액체(L1)와 비전도성 액체(L2)는 캐비티(431)에 수용될 수 있다.
코어플레이트(430)에는 전극부(440)가 배치될 수 있다. 전극부(440)는 코어플레이트(430)의 표면에 코팅될 수 있다. 전극부(440)는 코어플레이트(430)의 표면에 패터닝(pattening)된 패턴전극(pattern electlode)일 수 있다. 전극부(440)는 전도성 액체(L1)와 접할 수 있다. 따라서 전극부(440)는 전도성 액체(L1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 전극부(440)는 전도성 액체(L1)와 전기적으로 작용할 수 있다. 전극부(440)와 비전도성 액체(L2) 사이에는 절연부(450)가 개재될 수 있다. 그 결과, 전극부(440)와 비전도성 액체(L2)의 접촉은 차단될 수 있다. 전극부(440)는 제1,2전극기판(411,471)을 통해 메인기판(500)의 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제어부는, 전극부(440)에 인가되는 전압을 제어할 수 있다.
전극부(440)는 전자기적 상호작용하여 전도성 액체(L1)와 비전도성 액체(L2)의 계면(I)을 변화시키는 제1전극(441)과 제2전극(442)을 포함할 수 있다. 제1전극(441)과 제2전극(442)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 제1전극(441)과 제2전극(442)은 서로 단절되어 코어플레이트(430)에 코팅될 수 있다. 이 경우, 제1전극(441)은, 코어플레이트(430)의 윗면에 배치될 수 있다. 좀 더 상세하게, 제1전극(442)은 코어플레이트(430)의 윗면 외측에 배치될 수 있다. 제2전극(442)은, 코어플레이트(430)의 윗면과 아랫면 및 캐비티(431)의 내측면에 배치될 수 있다. 좀 더 상세하게, 제2전극(442)은 코어플레이트(430)의 윗면 내측에 배치될 수 있다. 또, 제2전극(442)은 캐비티(431)의 내측면에 배치될 수 있다. 또, 제2전극(442)은 코어플레이트(430)의 밑면에 배치될 수 있다. 이 경우, 코어플레이트(430)의 윗면 및 아랫면과 캐비티(431)에 배치된 제2전극(442)은 일체로 연결되어 배치될 수 있다. 코어플레이트(430)의 윗면에는 제1,2전극(441,442)이 단절되는 단절부(443)가 형성될 수 있다. 단절부(443)는 환형으로 코어플레이트(430)의 윗면에서 캐비티(431)와 동심을 가지고, 캐비티(431)의 방사상 외측에 배치될 수 있다. 코어플레이트(430)의 윗면에서 단절부(443) 외측에는 제1전극(441)이 배치되고, 단절부(443)의 내측에는 제2전극(442)이 배치될 수 있다.
제1전극(441)은 복수의 전극섹터를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 제1전극(441)이 4개의 전극섹터를 포함하는 경우를 예를 들어 설명한다. 제1전극(441)은 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)를 포함할 수 있다. 제1전극(441)은 렌즈모듈(300)의 광축을 중심으로 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1전극(441)은, 캐비티(431)의 중심축을 중심으로 전방 우측에서부터 시계 반대 방향으로 순차적으로 배치되는 제1전극섹터(441-1), 제2전극섹터(441-2), 제3전극섹터(441-3) 및 제4전극섹터(441-4)를 포함할 수 있다. 즉, 코어플레이트(430)를 4사분면으로 나누면, 전방 우측에는 제1전극섹터(441-1)가 배치되고, 전방 좌측에는 제2전극섹터(441-2)가 배치되고, 후방 좌측에는 제3전극섹터(441-3)가 배치되고, 후방 우측에는 제4전극섹터(441-4)가 배치될 수 있다. 이를 달리 표현하면, 코어플레이트(430)의 전방 우측에는 제1전극섹터(441-1)가 배치될 수 있고, 제1전극섹터(441-1)와 광축을 기준으로 대칭 방향에 제3전극섹터(441-3)가 배치될 수 있고, 원주 방향 상에서 제1,3전극섹터(441-1,441-3) 사이에 제2전극섹터(441-2)가 배치될 수 있고, 제2전극섹터(441-2)와 광축을 기준으로 대칭 방향에 제4전극섹터(441-4)가 배치될 수 있다.
제1전극섹터(441-1)는 후술하는 제2전극(442)의 제5전극섹터(442-1)와 대응하여 배치될 수 있다. 제1전극섹터(441-1)는 제5전극섹터(442-1)와 전자기적 상호작용을 할 수 있다. 제2전극섹터(441-2)는 후술하는 제2전극(442)의 제6전극섹터(442-2)와 대응하여 배치될 수 있다. 제2전극섹터(441-2)는 제6전극섹터(442-2)와 전자기적 상호작용을 할 수 있다. 제3전극섹터(441-3)는 후술하는 제2전극(442)의 제7전극섹터(442-3)와 대응하여 배치될 수 있다. 제3전극섹터(441-3)는 제7전극섹터(442-3)와 전자기적 상호작용을 할 수 있다. 제4전극섹터(441-4)는 후술하는 제2전극(442)의 제8전극섹터(442-4)와 대응하여 배치될 수 있다. 제4전극섹터(441-4)는 제8전극섹터(442-4)와 전자기적 상호작용을 할 수 있다.
제1전극섹터(441-1)는 상부커버플레이트(420)의 전방 우측의 모서리에 형성된 홈을 통해 제1전극기판(411)의 전방 우측의 모서리와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2전극섹터(441-2)는 상부커버플레이트(420)의 전방 좌측의 모서리에 형성된 홈을 통해 제1전극기판(411)의 전방 좌측의 모서리와 전기적으로 연결될 수 있다. 제3전극섹터(441-3)는 상부커버플레이트(420)의 후방 좌측의 모서리에 형성된 홈을 통해 제1전극기판(411)의 후방 좌측의 모서리와 전기적으로 연결될 수 있다. 제4전극섹터(441-4)는 상부커버플레이트(420)의 후방 우측의 모서리에 형성된 홈을 통해 제1전극기판(411)의 후방 우측의 모서리와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)와 제1전극기판(411)을 전기적으로 연결하기 위해, 전도성 에폭시 또는 전극패드가 사용될 수 있다. 제어부는, 제1연결기판(412)과 제1전극기판(411)을 통해 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)에 인가되는 전압을 개별적으로 제어할 수 있다.
제2전극(442)은 복수의 전극섹터를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 제2전극(442)이 4개의 전극섹터를 포함하는 경우를 예를 들어 설명한다. 제2전극(442)은 제5,6,7,8전극섹터(442-1,442-2,442-3,442-4)를 포함할 수 있다. 제2전극(442)은 렌즈모듈(300)의 광축을 중심으로 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 제5,6,7,8전극섹터(442-1,442-2,442-3,442-4)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2전극(442)은, 캐비티(431)의 중심축을 중심으로 전방 우측에서부터 시계 반대 방향으로 순차적으로 배치되는 제5전극섹터(442-1), 제6전극섹터(442-2), 제7전극섹터(442-3) 및 제8전극섹터(442-4)를 포함할 수 있다. 즉, 코어플레이트(430)를 4사분면으로 나누면, 전방 우측에는 제5전극섹터(442-1)가 배치되고, 전방 좌측에는 제6전극섹터(442-2)가 배치되고, 후방 좌측에는 제7전극섹터(442-3)가 배치되고, 후방 우측에는 제8전극섹터(442-4)가 배치될 수 있다. 이를 달리 표현하면, 코어플레이트(430)의 전방 우측에는 제5전극섹터(442-1)가 배치될 수 있고, 제5전극섹터(442-1)와 광축을 기준으로 대칭 방향에 제7전극섹터(442-3)가 배치될 수 있고, 원주 방향 상에서 제5,7전극섹터(442-1,442-3) 사이에 제6전극섹터(442-2)가 배치될 수 있고, 제6전극섹터(442-2)와 광축을 기준으로 대칭 방향에 제8전극섹터(442-4)가 배치될 수 있다.
제5전극섹터(442-1)는 제1전극(441)의 제1전극섹터(441-1)와 대응하여 배치될 수 있다. 제5전극섹터(442-1)는 제1전극섹터(441-1)와 전자기적 상호작용을 할 수 있다. 제6전극섹터(442-2)는 제1전극(441)의 제2전극섹터(441-2)와 대응하여 배치될 수 있다. 제6전극섹터(442-2)는 제2전극섹터(441-2)와 전자기적 상호작용을 할 수 있다. 제7전극섹터(442-3)는 제1전극(441)의 제3전극섹터(441-3)와 대응하여 배치될 수 있다. 제7전극섹터(442-3)는 제3전극섹터(441-3)와 전자기적 상호작용을 할 수 있다. 제8전극섹터(442-4)는 제1전극(442)의 제4전극섹터(441-4)와 대응하여 배치될 수 있다. 제8전극섹터(442-4)는 제4전극섹터(441-4)와 전자기적 상호작용을 할 수 있다.
제5전극섹터(442-1)는 후술하는 하부커버플레이트(460)의 전방 우측의 모서리에 형성된 홈을 통해 후술하는 제2전극기판(471)의 전방 우측의 모서리와 전기적으로 연결될 수 있다. 제6전극섹터(442-2)는 후술하는 하부커버플레이트(460)의 전방 좌측의 모서리에 형성된 홈을 통해 제2전극기판(471)의 전방 좌측의 모서리와 전기적으로 연결될 수 있다. 제7전극섹터(442-3)는 후술하는 하부커버플레이트(460)의 후방 좌측의 모서리에 형성된 홈을 통해 제2전극기판(471)의 후방 좌측의 모서리와 전기적으로 연결될 수 있다. 제8전극섹터(442-4)는 후술하는 하부커버플레이트(460)의 후방 우측의 모서리에 형성된 홈을 통해 제2전극기판(471)의 후방 우측의 모서리와 전기적으로 연결될 수 있다. 제5,6,7,8전극섹터(442-1,442-2,442-3,442-4)와 제2전극기판(471)을 전기적으로 연결하기 위해, 전도성 에폭시 또는 전극패드가 사용될 수 있다. 제어부는, 후술하는 제2연결기판(472)과 제2전극기판(471)을 통해 제5,6,7,8전극섹터(442-1,442-2,442-3,442-4)에 인가되는 전압을 개별적으로 제어할 수 있다.
절연부(450)는 전극부(440)에 배치될 수 있다. 절연부(450)는 전극부(440)에 적층되어 코팅될 수 있다. 절연부(450)는 코어플레이트(430)의 윗면의 내측과 대응되는 지점에서 전극부(440)에 적층되어 배치될 수 있다. 이 경우, 절연부(450)는 단절부(443)를 넘어 연장될 수 있다. 따라서 절연부(450)의 일부는, 단절부(443)에 수용될 수 있다. 또, 절연부(450)는 캐비티(431)의 내측면과 대응되는 지점에서 전극부(440)에 적층되어 배치될 수 있다. 절연부(450)는 후술하는 하부커버플레이트(460)의 윗면의 중심(광축과 정렬된 부분)에 원형으로 배치될 수 있다. 전극부(440)에 배치되는 절연부(450)와 하부커버플레이트(460)에 배치되는 절연부(450)는 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 절연부(450)에 의해, 제2전도성 액체(L2)와 제2전극(442)의 접촉은 차단될 수 있다. 즉, 절연부(450)는 제2전도성 액체(L2)와 제2전극(442) 사이에 개재될 수 있다. 그러나 절연부(450)에 의해 제1전극(441)과 제1전도성 액체(L1)의 접촉은 차단되지 않을 수 있다. 상술한 상부커버플레이트(420)의 커버플레이트홈(421)의 단면적은 코어플레이트(430)의 윗면의 내측과 대응되는 지점에서 전극부(440)에 적층되어 배치되어 있는 절연부(450)의 단면적보다 크기 때문이다. 따라서 상부커버플레이트(420)의 커버플레이트홈(421)에 수용된 전도성 액체(L1)는 제1전극(441)과 접할 수 있다. 그 결과, 제1전극(441)과 전도성 액체(L1)는 전기적으로 연결될 수 있다.
전도성 액체(L1)는 캐비티(431)의 상부에 수용될 수 있다. 나아가 전도성 액체(L1)는 상술한 상부커버플레이트(420)의 커버플레이트홈(421)에 수용될 수 있다. 캐비티(431)에 수용된 전도성 액체(L1)와 커버플레이트홈(421)에 수용된 전도성 액체(L1)는 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 비전도성 액체(L2)는 캐비티(431)의 하부에 배치될 수 있다. 비전도성 액체(L2)는 전도성 액체(L1)와 접하여 계면(I)을 형성할 수 있다. 즉, 캐비티(431) 내부에서, 상부에는 전도성 액체(L1)가 배치되고, 하부에는 비전도성 액체(L2)가 배치될 수 있다. 전도성 액체(1)는 일 예로, 물일 수 있다. 비전도성 액체(L2)는 일 예로, 에폭시일 수 있다. 따라서 전도성 액체(L1)와 비전도성 액체(L2)는 혼합이나 화학적으로 결합되지 않고, 분리되어 계면(I)을 형성할 수 있는 것이다. 전도성 액체(L1)와 비전도성 액체(L2)의 계면(I)에는 곡률이 형성될 수 있다. 이 경우, 계면(I)은 광학적 설계 조건에 따라 위로 볼록(볼록렌즈, 플러스 파워)하거나 아래로 볼록(오목렌즈, 마이너스 파워)할 수 있다. 본 실시예에서는, 계면(I)이 아래로 볼록한 경우를 예를 들어 설명하도록 한다. 계면(I)은, 곡률을 가져 렌즈와 같은 기능을 할 수 있다. 전도성 액체(L1)와 비전도성 액체(L2)의 비중은 유사할 수 있다. 따라서 카메라 모듈(1000)의 기울어짐 등에 의해 액체렌즈(400)의 자세가 변화하더라도, 계면(I)은 고정된 것과 같이 유동하지 않을 수 있다. 액체렌즈(400) 내에서는, 중력보다 전도성 액체(L1)와 비전도성 액체(L2)의 표면 장력이 지배적이기 때문이다.
전도성 액체(L1)는 전극부(440)와 접하여 전기적으로 연결될 수 있다. 좀 더 상세하게, 전도성 액체(L1) 중 커버플레이트홈(421)에 수용되어 있는 부분은, 제1전극(441)과 접하여 전기적으로 연결될 수 있다. 비전도성 액체(L2)는 전극부(440)와 차단될 수 있다. 좀 더 상세하게, 비전도성 액체(L2)는 캐비티(431)의 내벽에 배치된 절연부(450)에 의해, 전극부(440)와의 접촉이 차단될 수 있다.
상술한 바를 종합하면, 전자기적 상호작용을 하여, 전자기계를 형성하는 제1,2전극(441,442)에 전압이 인가되면, 전도성 액체(L1)에 전기습윤 현상이 발생하여, 계면(I)의 곡률이 변할 수 있다. 이에 의해, 본 실시예의 카메라 모듈(1000)은 오토 포커스 기능을 수행할 수 있다. 다만, 제1,2,3,4,5,6,7,8전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4,442-1,442-2,442-3,442-4)에 편향적(비대칭적)으로 전압이 인가되면, 전도성 액체(L1)에 부분적인 전기습윤 현상이 발생하여, 계면(I)의 기울기가 변할 수 있다.
하부커버플레이트(460)는 후술하는 제2전극기판(471)과 코어플레이트(430) 사이에 배치될 수 있다. 하부커버플레이트(460)는 제2전극기판(471)의 위에 배치될 수 있고, 코어플레이트(430)의 아래에 배치될 수 있다. 이 경우, 하부커버플레이트(460)의 아랫면은 제2전극기판(471)의 윗면과 접할 수 있다. 또, 하부커버플레이트(460)의 윗면은 코어플레이트(430)의 아랫면과 접할 수 있다. 그 결과, 하부커버플레이트(460)는 캐비티(431)의 하부를 폐쇄할 수 있다. 하부커버플레이트(460)는 절연성 투명기판일 수 있다. 일 예를 들어, 하부커버플레이트(460)는 유리기판일 수 있다. 따라서 계면(I)을 투과한 광은 하부커버플레이트(460)를 투과할 수 있다. 하부커버플레이트(460)의 4 개의 모서리에는, 내측으로 파인 홈이 형성될 수 있다. 하부커버플레이트(460)의 4 개의 모서리에 형성된 홈을 통해, 제2전극기판(471)의 4 개의 모서리 각각과 제5,6,7,8전극섹터(442-1,442-2,442-3,442-4) 각각은 전기적으로 연결될 수 있다. 제2전극기판(471)의 4 개의 모서리 각각과 제5,6,7,8전극섹터(442-1,442-2,442-3,442-4) 각각을 전기적으로 연결하기 위해, 전도성 에폭시 또는 전극패드가, 하부커버플레이트(460)의 4 개의 모서리 각각에 형성된 홈에 개재될 수 있다. 하부커버플레이트(460)의 아랫면 중앙에는 절연부(450)가 배치될 수 있다. 하부커버플레이트(460)의 아랫면 중앙에 배치되는 절연부(450)는 중심이 광축과 정렬된 원형태일 수 있다.
제2기판(470)은 액체렌즈(400)의 최하부에 배치될 수 있다. 제2기판(470)은 하부커버플레이트(460)의 아래에 배치될 수 있다. 제2기판(470)은 제2전극(442)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2기판(470)은 메인기판(500)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2기판(470)은 메인기판(500)에 실장된 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제2기판(470)은 제2전극(442)과 제어부를 전기적으로 연결할 수 있다. 그 결과, 제2전극(442)은 제어부에 의해 전기적으로 제어될 수 있다. 제2기판(470)은 제2전극기판(471) 및 제2연결기판(472)을 포함할 수 있다.
제2전극기판(471)은 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있다. 제2전극기판(471)은 플레이트 형태일 수 있다. 제2전극기판(471)은 하부커버플레이트(460)의 아래에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2전극기판(471)의 윗면과 하부커버플레이트(460)의 아랫면은 접할 수 있다. 제2전극기판(471)의 4개의 모서리 각각은, 이에 대응하는 하부커버플레이트(460)의 4개의 모서리에 형성되어 있는 홈을 지나 제2전극(442)의 제5,6,7,8전극섹터(442-1,442-2,442-3,442-4) 각각과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 4개의 전도성 에폭시나 전극패드 등이 제2전극기판(471)과 제5,6,7,8전극섹터(442-1,442-2,442-3,442-4) 사이에 개재될 수 있다. 제2전극기판(471)의 전방부분은 제2연결기판(472)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제2전극기판(471)과 제2연결기판(472)은 솔더링될 수 있다. 제2전극기판(471)은 제2연결기판(472)에 의해 메인기판(500)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제2전극기판(471)은 메인기판(500)에 실장된 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 제어부는, 제2전극기판(471)을 통해, "단위전압"을 제5,6,7,8전극섹터(442-1,442-2,442-3,442-4) 각각에 인가할 수 있다. 즉, 제어부는 제5,6,7,8전극섹터(442-1,442-2,442-3,442-4)에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. 제2전극기판(471)의 중앙(렌즈모듈의 광축과 정렬된 지점)에는 원형태의 제2기판홀(471-1)이 형성될 수 있다. 따라서 하부커버플레이트(460)를 투과한 광은 제2기판홀(471-1)을 통해 이미지센서(600)로 조사될 수 있다.
제2연결기판(472)은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다. 제2연결기판(472)은 제2전극기판(471)의 전방부분에서 아래로 연장된 형태일 수 있다. 이 경우, 제2연결기판(472)은 렌즈홀더(200)의 가이드홀(230)에 수용되어 아래로 연장될 수 있다. 그 결과, 제2연결기판(472)과 제2전극기판(471)이 연결되는 부분에는 라운드부가 형성될 수 있다. 제2연결기판(472)의 하부는 메인기판(500)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 제2연결기판(472)의 하부는 메인기판(500)에 솔더링될 수 있다.
메인기판(500)은 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있다. 메인기판(500)은 렌즈홀더(200)를 지지할 수 있다. 메인기판(500)에는 이미지센서(600)가 실장될 수 있다. 일 예로서, 메인기판(500)의 상면 내측에는 이미지센서(600)가 위치하고, 메인기판(500)의 상면 외측에는 렌즈홀더(200)가 위치할 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 렌즈모듈(300)과 액체렌즈(400)를 투과한 광은 메인기판(500)에 실장된 이미지센서(600)에 조사될 수 있다. 메인기판(500)에는 제어부가 실장될 수 있다. 메인기판(500)은 액체렌즈(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 메인기판(500)은 제1,2기판(410,470)을 통해 액체렌즈(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 메인기판(500)은 제어부에 의해 제어된 전압을 액체 렌즈(400)에 인가할 수 있다.
이미지센서(600)는 메인기판(500)에 실장될 수 있다. 이미지센서(600)는 렌즈모듈(300)의 광축에 정렬되어 위치할 수 있다. 따라서 렌즈모듈(300)과 액체렌즈(400)를 투과한 광은 이미지센서(600)에 조사될 수 있다. 이미지센서(600)는 조사되는 광을 이미지 또는 영상으로 출력할 수 있다. 이미지센서(600)는, CCD(charge coupled device, 전하 결합 소자), MOS(metal oxide semi-conductor, 금속 산화물 반도체), CPD 및 CID일 수 있다. 다만, 이미지센서(600)의 종류가 이에 제한되는 것은 아니다.
적외선필터는 이미지센서(600)에 적외선 영역의 광이 입사되는 것을 차단할 수 있다. 적외선필터는 렌즈모듈(300)과 메인기판(500) 사이에 위치할 수 있다. 적외선필터는 렌즈모듈(300)과 이미지센서(600) 사이에 위치할 수 있다. 적외선필터는, 필름 재질 또는 글래스 재질로 형성될 수 있다. 적외선필터는, 촬상면 보호용 커버유리, 커버 글래스와 같은 평판 형상의 광학적 필터에 적외선 차단 코팅 물질이 코팅되어 형성될 수 있다. 적외선필터는 적외선 차단 또는 적외선 흡수의 기능을 수행할 수 있다.
제어부는 메인기판(500)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부는 메인기판(500)에 실장될 수 있다. 제어부는 제1,2,3,4,5,6,7,8전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4,442-1,442-2,442-3,442-4)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부는 제1,2,3,4,5,6,7,8전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4,442-1,442-2,442-3,442-4) 각각에 인가되는 전압의 인가여부, 세기 등을 제어할 수 있다. 제어부는 액체 렌즈(400)를 제어하여 액체 렌즈(400)의 계면(I) 곡률을 변화시켜 AF기능을 수행하게 할 수 있다. 제어부의 상세한 기능은, 이하에서 기술하는 본 제1,2실시예의 액체렌즈 구동 방법에서 설명하도록 한다. 별도의 구성으로 설명하였지만, 제어부는 액체렌즈(400)의 "구성요소"일 수 있다.
이하에서는, 도면을 참고하여, 본 제1,2실시예의 액체렌즈 구동 방법에 대해서 설명한다. 도 8은 비교례의 AF구동을 나타낸 개념도이고, 도 9는 본 제1실시예의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 순서도이고, 도 10은 본 제1실시예의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 개념도이고, 도 11은 본 제2실시예의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 순서도이고, 도 12는 본 제2실시예의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 개념도이고, 도 13은 전극부가 8개의 전극섹터로 분할된 경우의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 개념도이고, 도 14는 전극부가 9개의 전극섹터로 분할된 경우의 액체렌즈 구동 방법을 나타낸 개념도이고, 도 15는 본 실시예와 비교례의 포커스 스텝에 따른 광파워 미터(Optical Power Meter, 계면(I)의 곡률)를 나타낸 그래프이다.
액체렌즈 구동 방법은, 전극부(440)에 직류 전압 또는 교류 전압을 인가하여 수행될 수 있다. 전극부(440)에 직류 전압을 인가하는 경우, 제1전극(441)과 제2전극(442)은 반대 극성을 가질 수 있다. 이 경우, 제1전극섹터(441-1)와 제5전극섹터(442-1)가 쌍을 이루고, 제2전극섹터(441-2)와 제6전극섹터(442-2)가 쌍을 이루고, 제3전극섹터(441-3)와 제7전극섹터(442-7)가 쌍을 이루고, 제4전극섹터(441-4)와 제8전극섹터(442-7)가 쌍을 이루어 전자기적 상호작용을 하여 전자기계를 형성할 수 있다. 전극부(440)에 교류 전압을 인가하는 경우, 제5,6,7,8전극섹터(442-1,442-2,442-3,442-4)는 공통전극(Common electrode)일 수 있고, 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)에 인가되는 프리퀀시(Frequency)가 제어되어, 제1전극섹터(441-1)와 제5전극섹터(442-1)쌍, 제2전극섹터(441-2)와 제6전극섹터(442-2)쌍, 제3전극섹터(441-3)와 제7전극섹터(442-7)쌍 제4전극섹터(441-4)와 제8전극섹터(442-7)쌍이 전자기적 상호작용을 할 수 있다. 이는, "제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)에 인가되는 전압이 제어"되는 것으로 표현될 수 있다. 이하, 액체렌즈(400)에 교류 전압이 인가되는 경우를 예를 들어 설명하도록 한다.
이하, 도 8을 참조하여 비교례의 액체렌즈 구동 방법을 설명한다.
이하, 비교례의 AF구동을 설명한다. 평상시, 제1,2,3,4전극섹터(11,12,13,14)에 전압이 인가되지 않거나 베이스(base) 전압이 인가된 상태로, 계면(I)은 아래로 볼록하게 형성(오목렌즈, 마이너스 파워)되어 있다.(도 8의 (a) 참조) 제1,2,3,4전극섹터(11,12,13,14) 모두에 전압이 인가되면, 전도성 액체의 전기습윤 현상에 의해 전도성 액체가 캐비티의 표면으로 이동하여, 계면(I)의 곡률이 작아지게 된다.(도 8의 (b) 참조) 제1,2,3,4전극섹터(11,12,13,14)에 인가되는 단위전압이 더 커지면, 계면(I)의 곡률은 위로 볼록(볼록렌즈, 플러스 파워)하게 형성될 수도 있다. AF구동시, 제1,2,3,4전극섹터(11,12,13,14)에 일괄적으로 전압이 인가되므로, 전도성 액체에 균등하게 전기습윤 현상이 일어난다. 따라서 제1,2,3,4 전극섹터(11,12,13,14)에, 부분적으로 편향되게 전압이 인가되는 경우에 발생하는 계면(I)의 기울어짐 현상은, 발생하지 않는다.
비교례에서는, AF구동의 포커스 스텝(Focus step, 포커스 정도)을 단위전압의 배수에 의해 조절한다. 즉, 단위전압을 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)에 일괄적으로 인가하고, 단위전압의 배수를 조절하여 계면(I)의 곡률을 점진적으로 작아지거나 크게하여 포커스 스텝을 조절한다. 즉, 초기 전압에서 최종 전압까지 조절할 수 있는 포커스 스탭의 수는, (최종 전압-초기 전압)/단위 전압이다. 그러나 단위전압의 배수로 포커스 스텝을 조절하여 포커스 스텝을 세분화하는 것은 한계가 있다. 따라서 비교례의 AF구동에 의하면, 정밀하게 포커싱을 할 수 없는 문제점이 있다.
이하, 도 9,10을 참조하여, 본 제1실시예의 액체렌즈 구동 방법을 설명한다. 본 제1실시예의 액체렌즈 구동 방법은 AF구동을 수행하기 위한 액체렌즈의 구동 방법일 수 있다.
본 제1실시예의 액체렌즈 구동 방법은, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A1)와 제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A2)를 포함할 수 있다.
제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A1)에서는, 제1전극섹터(441-1)의 전압을 제어한 후, 제3전극섹터(441-3)의 전압을 제어하거나 제3전극섹터(441-3)의 전압을 제어한 후, 제1전극섹터(441-1)의 전압을 제어할 수 있다. 즉, 제1전극섹터(441-1)에 전압을 인가한 후, 제3전극섹터(441-3)에 전압을 인가하거나 제3전극섹터(441-3)에 전압을 인가한 후, 제1전극섹터(441-1)에 전압을 인가할 수 있다. 도 10에서는, 제1전극섹터(441-1)에 전압을 인가한 후, 제3전극섹터(441-3)에 전압을 인가하는 경우를 예를 들어 나타내었다.
평상시, 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)에 전압이 인가되지 않거나 베이스(base) 전압이 인가된 상태로, 계면(I)은 아래로 볼록하게 형성(오목렌즈, 마이너스 파워)되어 있다.(도 10의 (a) 참조)
제1전극섹터(441-1)의 전압이 제어되어, 제1전극섹터(441-1)에 전압이 인가되면, 계면(I)의 곡률은 작아지고, 계면(I)은 제1전극섹터(441-1)측(전방 우측)으로 기울어질 수 있다.(도 10의 (b) 참조) 좀 더 상세하게, 제1전극섹터(441-1)측(전방 우측)에 배치된 전도성 액체에서 전기습윤 현상이 발생하여, 전도성 액체가 캐비티(431)의 제1전극섹터(441-1)측으로 이동하게 된다. 따라서 계면(I)의 곡률이 작아지는 동시에, 계면(I)이 제1전극섹터(441-1)측으로 기울어질 수 있다. 계면(I)의 곡률의 변화량은, 제1전극섹터(441-1)의 전압 제어에 의해서만 나타나기 때문에 비교례와 같이 제1,2,3,4전극섹터(11,12,13,14)의 전압이 일괄적으로 제어되는 것보다 작다. 다만, 제1전극섹터(441-1)만이 부분적이고, 편향적(비대칭적)으로 구동하는 것에 의해, 제1전극섹터(441-1)측(전방 우측)으로 계면(I)의 기울기가 발생할 수 있다. 그러나 이러한 기울어짐은 미미하다. 즉, 이러한 기울어짐은, 제1,2전극섹터(441-1,441-2)에 전압이 인가되어 제1,2전극섹터(441-1,441-2)측(전방)으로 계면(I)이 기울어지는 경우보다 미미하다. 또, 이미지센서(600)는 충분한 안전율을 가지고 넓게 설계되기 때문에 미미한 액체렌즈(400)의 광축(OA)의 기울어짐에 의해, 촬영 영상이나 이미지가 짤리거나 흔들리는 등의 문제는 발생하지 않는다. 본 제1실시예에서는, 제1전극섹터(441-1)의 전압이 제어됨으로써, 1차로 포커스 스텝을 조절할 수 있다.
제3전극섹터(441-3)의 전압이 제어되어, 제3전극섹터(441-3)에 전압이 인가되면, 계면(I)의 곡률은 작아지고, 계면(I)의 기울어짐은 복귀하여, 액체렌즈(400)의 광축(OA)은 렌즈모듈(300)의 광축과 일치하게 된다.(도 10의 (c) 참조) 좀 더 상세하게, 제1전극섹터(441-1)측(전방 우측)과 제3전극섹터(441-3)측(후방 좌측)에 배치된 전도성 액체에서 전기습윤 현상이 발생하여, 전도성 액체가 캐비티(431)의 제1,3전극섹터(441-1,441-3) 측으로 이동한다. 따라서 제1전극섹터(441-1)만이 제어될 때보다 계면(I)의 곡률이 더 작아지게 된다. 또, 제1전극섹터(441-1)의 전압제어에 의한 계면(I)의 기울기는, 제3전극섹터(441-3)의 전압제어에 의한 계면(I)의 기울기와 상쇄되기 때문에 계면(I)의 기울기는 발생하지 않는다. 제1전극섹터(441-1)와 제3전극섹터(441-3)가 렌즈모듈(300)의 광축을 기준으로 대칭으로 배치되기 때문이다. 계면(I)의 곡률의 변화량은, 제3전극섹터(441-3)의 전압 제어에 의해서만 나타나기 때문에 비교례와 같이 제1,2,3,4전극섹터(11,12,13,14)의 전압이 일괄적으로 제어되는 것보다 작다. 본 제1실시예에서는, 제3전극섹터(441-3)의 전압이 제어됨으로써, 2차로 포커스 스텝을 조절할 수 있다.
제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A2)에서는, 제어부에서, 제2전극섹터(441-2)의 전압을 제어한 후, 제4전극섹터(441-4)의 전압을 제어하거나 제4전극섹터(441-4)의 전압을 제어한 후, 제2전극섹터(441-2)의 전압을 제어할 수 있다. 즉, 제2전극섹터(441-2)에 전압을 인가한 후, 제4전극섹터(441-4)에 전압을 인가하거나 제4전극섹터(441-4)에 전압을 인가한 후, 제2전극섹터(441-2)에 전압을 인가할 수 있다. 도 10에서는, 제2전극섹터(441-2)에 전압을 인가한 후, 제4전극섹터(441-4)에 전압을 인가하는 경우를 예를 들어 나타내었다.
제2전극섹터(441-2)의 전압이 제어되어, 제2전극섹터(441-2)에 전압이 인가되면, 계면(I)의 곡률은 작아지고, 계면(I)은 제2전극섹터(441-2)측(전방 좌측)으로 기울어질 수 있다.(도 10의 (d) 참조) 좀 더 상세하게, 제1전극섹터(441-1)측(전방 우측), 제2전극섹터(441-2)측(전방 좌측), 제3전극섹터(441-3)측(후방 좌측)에 배치된 전도성 액체에서 전기습윤 현상이 발생하여, 전도성 액체가 캐비티(431)의 제1전극섹터(441-1)측(전방 우측), 제2전극섹터(441-2)측(전방 좌측), 제3전극섹터(441-3)측(후방 좌측)으로 이동하게 된다. 따라서 제1,2전극섹터(441-1,441-2)만이 제어될 때보다 계면(I)의 곡률이 더 작아지게 된다. 나아가 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압 제어에 의한 계면(I)의 기울어짐을 상쇄되지만, 제2전극섹터(441-2)의 전압 제어에 의해 계면(I)은 제2전극섹터(441-2)측(전방 좌측)으로 기울어지게 된다. 계면(I)의 곡률의 변화량은, 제2전극섹터(441-2)의 전압 제어에 의해서만 나타나기 때문에 비교례와 같이 제1,2,3,4전극섹터(11,12,13,14)의 전압이 일괄적으로 제어되는 것보다 작다. 다만, 제2전극섹터(441-2)가 편향적으로 구동하는 것에 의해, 제2전극섹터(441-2)측(전방 좌측)으로 계면(I)의 기울기가 발생할 수 있다. 그러나 이러한 기울어짐은 미미하다. 즉, 이미지센서(600)는 충분한 안전율을 가지고 넓게 설계되기 때문에 미미한 액체렌즈(400)의 광축(OA)의 기울어짐에 의해, 촬영 영상이나 이미지가 짤리거나 흔들리는 등의 문제는 발생하지 않는다. 본 제1실시예에서는, 제2전극섹터(441-2)의 전압이 제어됨으로써 3차로 포커스 스텝을 조절할 수 있다.
제4전극섹터(441-4)의 전압이 제어되어, 제4전극섹터(441-4)에 전압이 인가되면, 계면(I)의 곡률은 작아지고, 계면(I)의 기울어짐은 복귀하여, 액체렌즈(400)의 광축(OA)은 렌즈모듈(300)의 광축과 일치하게 된다.(도 10의 (e) 참조) 좀 더 상세하게, 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)에 배치된 전도성 액체에서 전기습윤 현상이 발생하여, 전도성 액체가 캐비티(431)의 제1전극(441)측으로 이동한다. 따라서 제1,2,3전극섹터(441-1,441-2,441-3)만이 제어될 때보다 계면(I)의 곡률이 더 작아지게 된다. 또, 제2전극섹터(441-2)의 전압제어에 의한 계면(I)의 기울기는, 제4전극섹터(441-4)의 전압제어에 의한 계면(I)의 기울기와 상쇄되기 때문에 계면(I)의 기울기는 발생하지 않는다. 제2전극섹터(441-2)와 제4전극섹터(441-4)가 렌즈모듈(300)의 광축을 기준으로 대칭으로 배치되기 때문이다. 계면(I)의 곡률의 변화량은, 제4전극섹터(441-4)의 전압 제어에 의해서만 나타나기 때문에 비교례와 같이 제1,2,3,4전극섹터(11,12,13,14)의 전압이 일괄적으로 제어되는 것보다 작다. 본 제1실시예에서는, 제4전극섹터(441-4)의 전압이 제어됨으로써 4차로 포커스 스텝을 조절할 수 있다.
본 제1실시예에서 4차로 포커스 스텝이 조절되었을 때의 계면(I)의 곡률은, 비교례에서 1차로 포커스 스텝이 조절되었을 때의 계면의 곡률과 동일하다. 따라서 본 제1실시예의 액체렌즈 구동 방법은, 비교례의 액체렌즈 구동 방법보다 4배 더 세분화하여 포커스 스텝을 조절할 수 있다. 나아가 광축을 기준으로 서로 대칭인 제1,3전극섹터(441-1,441-3)와 제2,4전극섹터(441-2,441-4)가 각각 쌍을 이루어 제어되므로, 개별 전극 섹터의 제어에 의해서 계면(I)이 기울어지는 것을 최소화할 수 있다.
본 제1실시예에서 제어부는, 단위전압의 배수를 조절하여, 반복적으로 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A1)와 제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A2)를 수행할 수 있다. 즉, 1배수 단위전압으로, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A1)와 제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A2)를 수행한 후, 2배수 단위전압으로, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A1)와 제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A2)를 수행할 수 있다. 그 결과, 본 제1실시예에서는, 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)의 개별 제어와 단위전압의 배수의 조절이라는 2가지 인자에 의해 포커스 스텝을 세분화하여 AF기능을 수행할 수 있다.
이하, 도 11,12를 참조하여, 본 제2실시예의 액체렌즈 구동 방법을 설명한다. 본 제2실시예의 액체렌즈 구동 방법은 AF구동을 수행하기 위한 액체렌즈의 구동 방법일 수 있다.
본 제2실시예의 액체렌즈 구동 방법은, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 동시에 제어하는 단계(B1)와 제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 동시에 제어하는 단계(B2)를 포함할 수 있다. 즉, 제1실시예의 액체렌즈 구동 방법과 비교하여, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A1)에서 제1,3전극섹터(441-1,441-3)가 동시에 제어되는 차이점이 있다. 또, 제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 무작위 순차(randomized sequential)로 제어하는 단계(A2)에서 제2,4전극섹터(441-2,441-4)가 동시에 제어되는 차이점이 있다. 그 결과, 본 제1실시예의 1차, 3차 포커스 스텝 조절 단계에서 나타나는 액체렌즈(400)의 광축(OA)의 기울어짐 문제는 발생하지 않는다.
제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 동시에 제어하는 단계(B1)에서는, 제어부에서, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 동시에 제어할 수 있다. 즉, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)에 동시에 전압을 인가할 수 있다.
평상시, 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)에 전압이 인가되지 않거나 베이스(base) 전압이 인가된 상태로, 계면(I)은 아래로 볼록하게 형성(오목렌즈, 마이너스 파워)되어 있다.(도 12의 (a) 참조)
제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압이 제어되어, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)에 전압이 인가되면, 계면(I)의 곡률은 작아질 수 있다(도 12의 (b) 참조). 좀 더 상세하게, 제1전극섹터(441-1)측(전방 우측)과 제3전극섹터(441-3)측(후방 좌측)에 배치된 전도성 액체에서 전기습윤 현상이 발생하여, 전도성 액체가 캐비티(431)의 제1,3전극섹터(441-1,441-3)측으로 이동한다. 따라서 계면(I)의 곡률은 작아지게 된다. 또, 제1전극섹터(441-1)의 전압제어에 의한 계면(I)의 기울기는, 제3전극섹터(441-3)의 전압제어에 의한 계면(I)의 기울기와 상쇄되기 때문에 계면(I)의 기울기가 발생하지 않는다. 계면(I)의 곡률의 변화량은, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압 제어에 의해서만 나타나기 때문에 비교례와 같이 제1,2,3,4전극섹터(11,12,13,14)의 전압이 일괄적으로 제어되는 것보다 작다. 본 제2실시예에서는, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압이 제어됨으로써, 1차로 포커스 스텝을 조절할 수 있다.
제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 동시에 제어하는 단계(B2)에서는, 제어부에서, 제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 동시에 제어할 수 있다. 즉, 제2,4전극섹터(441-2,441-4)에 동시에 전압을 인가할 수 있다.
제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압이 제어되어, 제2,4전극섹터(441-2,441-4)에 전압이 인가되면, 계면(I)의 곡률은 작아질 수 있다.(도 12의 (c) 참조) 좀 더 상세하게, 제1전극섹터(441-1)측(전방 우측)과 제2전극섹터(441-2)측(전방 좌측)과 제3전극섹터(441-3)측(후방 좌측)과 제4전극섹터(441-4)측(후방 우측)에 배치된 전도성 액체에서 전기습윤 현상이 발생하여, 전도성 액체가 캐비티(431)의 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)측으로 이동한다. 따라서 제1,3전극섹터(441-1,441-3)만이 제어될 때보다 계면(I)의 곡률이 더 작아지게 된다. 또, 제2전극섹터(441-2)의 전압제어에 의한 계면(I)의 기울기는, 제4전극섹터(441-4)의 전압제어에 의한 계면(I)의 기울기와 상쇄되기 때문에 계면(I)의 기울기가 발생하지 않는다. 계면(I)의 곡률의 변화량은, 제2,4전극섹터(441-1,441-3)의 전압 제어에 의해서만 나타나기 때문에 비교례와 같이 제1,2,3,4전극섹터(11,12,13,14)의 전압이 일괄적으로 제어되는 것보다 작다. 본 제2실시예에서는, 제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압이 제어됨으로써, 2차로 포커스 스텝을 조절할 수 있다.
본 제2실시예에서 2차로 포커스 스텝이 조절되었을 때의 계면(I)의 곡률은, 비교례에서 1차로 포커스 스텝이 조절되었을 때의 계면의 곡률과 동일하다. 따라서 본 제2실시예의 액체렌즈 구동 방법은, 비교례의 액체렌즈 구동 방법보다 2배 더 세분화하여 포커스 스텝을 조절할 수 있다. 나아가 광축을 기준으로 서로 대칭인 제1,3전극섹터(441-1,441-3)와 제2,4전극섹터(441-2,441-4)가 각각 쌍을 이루어 동시에 제어되므로, 개별 전극 섹터의 제어에 의해서 계면(I)이 기울어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 제2실시예는, 본 제1실시예와 같이 포커스 스텝이 4단계로 세분화 되지 않지만, 개별 전극 섹터의 제어에 의한 계면(I)의 기울기가 발생하지 않는 장점이 있다.
본 제2실시예에서 제어부는, 단위전압의 배수를 조절하여, 반복적으로 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 동시에 제어하는 단계(B1)와 제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 동시에 제어하는 단계(B2)를 수행할 수 있다. 즉, 1배수 단위전압으로, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 동시에 제어하는 단계(B1)와 제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 동시에 제어하는 단계(B2)를 수행한 후, 2배수 단위전압으로, 제1,3전극섹터(441-1,441-3)의 전압을 동시에 제어하는 단계(B1)와 제2,4전극섹터(441-2,441-4)의 전압을 동시에 제어하는 단계(B2)를 수행할 수 있다. 그 결과, 본 제2실시예에서는, 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)의 개별 제어와 단위전압의 배수의 조절이라는 2가지 제어인자에 의해 포커스 스텝을 세분화하여 AF기능을 수행할 수 있다.
본 제1,2실시예의 액체렌즈의 구동 방법은, 전극섹터를 개별적으로 제어하여 포커스 스텝을 세분화한 것에 기술적 특징이 있다. 도 15에서 나타내는 바와 같이, 비교례의 전극 일괄 구동과 비교하여, 전극 개별 구동은 더욱 세분화된 포커스 스텝을 가질 수 있다. 이에 따른, Optical power도 세분화 되므로, 정밀한 AF구동을 수행할 수 있다.
나아가 전극섹터를 광축을 기준으로 서로 대칭으로 배치되는, 전극섹터쌍으로 구분하고, 각 전극섹터쌍에는 순차적(전극섹터쌍 내에서는 무작위 순차 또는 동시)으로 전압을 제어하는 것에 기술적 특징이 있다. 만약, 제1전극(441)이 4개 이상의 섹터로 구분되어 있다면, 각 전극섹터쌍에 순차적으로 전압을 제어할 때, 광축을 기준으로 대칭이 되거나 최대한 대칭이 되는 순차로 각 전극섹터쌍을 제어하여야 한다. 그 결과, 전극 개별 구동에 의한 계면(I)의 기울어짐을 최소화할 수 있다.
제1,2실시예의 권리범위는, 제1전극(441)이 4개의 섹터로 분할된 경우에 한정하지 않고, 상술한 기술적 사상을 포함하고 있으면, n개의(n은, 4이상의 자연수) 섹터로 분할된 경우에도 미친다. 즉, 제1,2실시예의 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)는 서로 이웃하여 배치되지 않을 수 있고, 이격된 제1,2,3,4전극섹터(441-1,441-2,441-3,441-4)의 사이에는, 또 다른 전극섹터가 배치될 수 있다.
제1전극이 8개의 섹터로 분할된 경우를, 도 13을 참고하여 설명하도록 한다. 도 13의 액체렌즈의 제1전극은, 제1,2,3,4,5,6,7,8전극섹터(21,22,23,24,25,26,27,28)로 구분될 수 있다. 도 13에서 나타내는 것과 같이, (a)에서 (h)로 차례대로 시간이 흐르면, 제1전극섹터(21), 제5전극섹터(25), 제3전극섹터(23), 제7전극섹터(27), 제2전극섹터(22), 제6전극섹터(26), 제4전극섹터(24), 제8전극섹터(28)의 순으로 순차적으로 전압이 인가될 수 있다. 이 경우, 8개로 분할된 제1전극에서의 제1전극섹터(21)는 본 제1실시예의 제1전극섹터(441-1)에 대응될 수 있고, 제5전극섹터(25)는 본 제1실시예의 제3전극섹터(441-3)에 대응될 수 있고, 제3전극섹터(23)는 본 제1실시예의 제2전극섹터(441-2)에 대응될 수 있고, 제7전극섹터(27)는 본 제1실시예의 제4전극섹터(441-4)에 대응될 수 있다. 따라서 도 13에서 나타낸, 제1전극이 8개의 섹터로 분할된 액체렌즈의 구동은 본 제1실시예의 권리범위에 속한다.
또, 제1전극이 9개의 섹터로 분할된 경우를, 도 14를 참고하여 설명하도록 한다. 도 14의 액체렌즈의 제1전극은, 제1,2,3,4,5,6,7,8,9전극섹터(31,32,33,34,35,36,37,38,39)로 구분될 수 있다. 도 14에서 나타내는 것과 같이, (a)에서 (i)로 차례대로 시간이 흐르면, 제1전극섹터(31), 제5전극섹터(35), 제3전극섹터(33), 제7전극섹터(37), 제2전극섹터(32), 제6전극섹터(36), 제8전극섹터(38), 제4전극섹터(34), 제9전극섹터(39) 순으로 순차적으로 전압이 인가될 수 있다. 이 경우, 9개로 분할된 제1전극에서의 제1전극섹터(31)는 본 제1실시예의 제1전극섹터(441-1)에 대응될 수 있고, 제5전극섹터(35)는 본 제1실시예의 제3전극섹터(441-3)에 대응될 수 있고, 제3전극섹터(33)는 본 제1실시예의 제2전극섹터(441-2)에 대응될 수 있고, 제7전극섹터(37)는 본 제1실시예의 제4전극섹터(441-4)에 대응될 수 있다. 따라서 도 14에서 나타낸 제1전극이 9개의 섹터로 분할된 액체렌즈의 구동은 본 제1실시예의 권리범위에 속한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 예를 설명한다.
도 16을 참조하면, 카메라 모듈(1010)은 액체 렌즈 및 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(1022), 제어회로(1024), 및 이미지센서(1026)를 포함할 수 있다.
액체 렌즈는 전도성 액체 및 비전도성 액체, 제1 플레이트, 전극부를 포함할 수 있다. 제1 플레이트에는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 수용하는 캐비티를 포함할 수 있다. 전극부는 전압을 인가받아 상기 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면을 변화시키도록 외부 전원과 전기적으로 연결시킬 수 있다. 액체렌즈는 전극부에 배치되는 절연층을 더 포함하여 전극과 비전도성 액체의 접촉을 차단할 수 있다.
액체 렌즈가 적용된 카메라모듈에는 전극부에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 전극부는 제1 전극과 제2 전극을 포함할 수 있고, 제1 전극과 제2전극은 적어도 하나 이상의 전극 섹터를 포함할 수 있다. 제1전극과 제2전극은 전자기적으로 상호작용하여 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면을 변화시킬 수 있다.
렌즈 어셈블리(1022)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(1022)는 액체 렌즈가 포함된 복수의 렌즈로 구성될 수 있으며, 액체 렌즈는 제1 전극과 제2 전극에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정될 수 있다. 카메라 모듈(1010)은 액체 렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로(1024)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 개별 전극일 수 있고, 상기 제2 전극은 전도성 메탈 플레이트일 수 있으며 공통 전극일 수 있다.
카메라 모듈(1010)는 하나의 인쇄회로기판(PCB) 상에 배치된 복수의 회로(1024, 1026)와 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(1022)를 포함할 수 있으나, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 발명의 범위를 한정하지 않는다. 제어 회로(1024)의 구성은 광학 기기에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(1022)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄이기 위해, 제어회로(1024)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 광학 기기의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
도 17은 카메라 모듈(1010)에 포함된 렌즈 어셈블리(1022)의 예를 설명한다.
카메라모듈(1010)은 광학 기기에 포함될 수 있다. 광학 기기는 카메라 모듈, 디스플레이부, 통신모듈, 메모리 저장부, 배터리 중 적어도 하나 이상을 실장하는 하우징을 포함할 수 있다.
도 17을 참조하면, 렌즈 어셈블리(1022)는 제1 렌즈부(1100), 제2 렌즈부(1150), 액체 렌즈(1300), 홀더(1400) 및 연결부(1500)을 포함할 수 있다.
연결부(1500)는 하나 또는 두개 이상일 수 있다. 예를 들어 하나의 연결부를 갖는 경우 연결부의 일부가 액체렌즈(1300)의 상부 또는 하부에 배치되어 액체렌즈(1300)와 연결될 수 있고, 두개의 연결부를 갖는 경우 액체렌즈(1300)의 상부와 연결되는 제1 연결부 및 액체렌즈 하부와 연결되는 제2 연결부를 포함할 수 있다. 연결부의 일단은 렌즈 어셈블리(1022) 아래에 배치되고 이미지 센서가 실장되는 이미지 센서(1026)가 배치되는 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(1022)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 광학 기기에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(1022)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체 렌즈(1300)가 제1 렌즈부(1100)와 제2 렌즈부(1150) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 제1 렌즈부 또는 제2 렌즈부가 생략될 수 있다. 또한 액체 렌즈(1300)가 제1 렌즈부(1100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 액체 렌즈(1300)가 제2 렌즈부보다 하부에 위치할 수도 있다. 액체 렌즈(1300)는 개구 영역에 의해 정해지는 캐비티(cavity)를 포함하는데, 상기 다른 예에서는, 캐비티(1310)의 경사 방향이 반대가 되도록 액체 렌즈(1300)가 배치될 수 있다. 이는 도 17과는 달리 캐비티(1310)의 광이 입사되는 방향의 개구 면적이 반대 방향의 개구 면적보다 좁음을 의미할 수 있다. 캐비티(1310)의 경사 방향이 반대가 되도록 액체렌즈(1300)가 배치될 때, 액체렌즈 경사 방향에 따라서 전극과 액체 등 액체렌즈의 구성의 배치 전체 또는 일부가 함께 바뀔 수 있고, 캐비티의 경사 방향만 변경되고 나머지 배치는 바뀌지 않을 수 있다.
제1 렌즈부(1100)는 렌즈 어셈블리(1022)의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리(1022)의 외부로부터 광이 입사하는 구성이다. 제1 렌즈부(1100)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
제1 렌즈부(1100) 및 제2 렌즈부(1150)는 홀더(1400)에 장착될 수 있다. 이때, 홀더(1400)에는 관통공이 형성되고, 관통공에 제1 렌즈부(1100) 및 제2 렌즈부(1150)가 배치될 수 있다. 또한, 홀더(1400)에 제1 렌즈부(1100)와 제2 렌즈부(1150)가 배치되는 사이 공간에는 액체 렌즈(1300)가 삽입될 수 있다.
한편, 제1 렌즈부(1100)는 노출렌즈(1110)를 포함할 수 있다. 노출렌즈(1110)는 홀더(1400) 외부로 돌출되어 외부에 노출될 수 있는 렌즈를 말한다. 노출렌즈(1110)의 경우 외부에 노출됨으로 인해 렌즈표면이 손상될 수 있다. 만약 렌즈표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 노출렌즈(1110)의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈(1100)가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
제2 렌즈부(1150)는 제1 렌즈부(1100) 및 액체 렌즈(1300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1 렌즈부(1100)로 입사하는 광은 액체렌즈부(1300)를 투과하여 제2 렌즈부(1150)로 입사할 수 있다. 제2 렌즈부(1150)는 제1 렌즈부(1100)와 이격되어 홀더(1400)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.
한편, 제2 렌즈부(1150)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
액체 렌즈(1300)는 제1 렌즈부(1100)와 제2 렌즈부(1150) 사이에 배치되고, 홀더(1400)의 삽입구(1410)에 삽입될 수 있다. 액체 렌즈(1300) 역시, 제1 렌즈부(1100)와 제2 렌즈부(1150)와 마찬가지로 중심축(PL)을 기준으로 정렬될 수 있다. 홀더(1400)의 삽입구(1410)는 하나 또는 적어도 두개가 홀더(1400) 측면에 형성될 수 있다. 액체렌즈는 상기 삽입구(1410)에 배치될 수 있다. 액체렌즈는 상기 삽입구(1410)의 외측으로 돌출되어 배치될 수 있다.
액체 렌즈(1300)에는 캐비티(1310)가 포함될 수 있다. 캐비티(1310)는 제1 렌즈부(1100)를 통과한 광이 투과하는 부위이고, 적어도 일부에 액체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 캐비티(1310)에는 두 가지 종류 즉, 전도성 액체와 비전도성 액체(또는 절연 액체)가 함께 포함될 수 있고, 전도성 액체와 비전도성 액체는 서로 섞이지 않고 전도성 액체와 비전도성 액체 사이에 계면이 형성될 수 있다. 연결부(1500)를 통해 인가되는 구동 전압에 의해 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면이 변형되어 액체 렌즈(1300)의 곡률 및/또는 초점거리가 변경될 수 있다. 이러한 계면의 변형, 곡률변경이 제어되면, 액체 렌즈(1300)와 이를 포함하는 렌즈 어셈블리(1022) 및 광학 기기는 오토포커싱(Auto-Focusing; AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등을 수행할 수 있다.
도 18은 도 16에 도시된 카메라 모듈을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 18을 참조하면, 카메라 모듈(1200)에 포함되는 제어 회로(1210) 및 렌즈 어셈블리(1250)가 도시되어 있고, 제어 회로(1210) 및 렌즈 어셈블리(1250) 각각은 도 16의 제어 회로(1024) 및 렌즈 어셈블리(1022)에 해당할 수 있다.
제어 회로(1210)는 제어부(1220)를 포함할 수 있다.
제어부(1220)는 AF 기능 및 OIS 기능을 수행하기 위한 구성으로서, 사용자의 요청 또는 감지 결과(예컨대, 자이로 센서(1225)의 움직임 신호 등)를 이용하여 렌즈 어셈블리(1250)에 포함된 액체 렌즈(1260)를 제어할 수 있다.
제어부(1220)는 컨트롤러(1230) 및 전압 드라이버(1235)를 포함할 수 있다. 자이로 센서(1225)가 제어부(1220)에 포함되지 않는 독립된 구성일 수도 있고, 제어부(1220)은 자이로 센서(1225)를 더 포함할 수 있다.
자이로 센서(1225)는 광학 기기(1200)의 상하 및 좌우에 대한 손떨림을 보상하기 위해 요(Yaw)축과 피치(Pitch)축 두 방향의 움직임의 각속도를 감지할 수 있다. 자이로 센서(1225)는 감지된 각속도에 상응하는 움직임 신호를 생성하여 컨트롤러(1230)에 제공할 수 있다.
컨트롤러(1230)는 OIS 기능 구현을 위해 저역 통과 필터(Low Pass Filter; LPF)를 이용하여 움직임 신호에서 높은 주파수의 노이즈 성분을 제거하여 원하는 대역만 추출하고, 노이즈가 제거된 움직임 신호를 사용하여 손떨림량을 계산하고, 계산된 손떨림량을 보상하기 위해 액체 렌즈(1260)의 액체 렌즈(1280)가 가져야할 형상에 대응하는 구동 전압을 계산할 수 있다.
컨트롤러(1230)는 광학 기기 또는 카메라모듈(1200)의 내부(예컨대, 이미지 센서) 또는 외부(예컨대, 거리 센서 또는 애플리케이션 프로세서)로부터 AF 기능을 위한 정보(즉, 객체와의 거리 정보)를 수신할 수 있고, 거리 정보를 통해 상기 객체에 초점을 맞추기 위한 초점 거리에 따라 액체 렌즈(1280)가 가져야 할 형상에 대응하는 구동 전압을 계산할 수 있다.
컨트롤러(1230)는 구동 전압과 상기 구동 전압을 전압 드라이버(1235)가 생성하도록 하기 위한 구동 전압 코드를 맵핑한 구동 전압 테이블을 저장할 수 있고, 상기 계산된 구동 전압에 대응하는 구동 전압 코드를 구동 전압 테이블을 참조하여 획득할 수 있다.
전압 드라이버(1235)는 컨트롤러(1230)로부터 제공된 디지털 형태의 구동 전압 코드를 기초로, 상기 구동 전압 코드에 상응하는 아날로그 형태의 구동 전압을 생성하여, 렌즈 어셈블리(1250)에 제공할 수 있다.
전압 드라이버(1235)는 공급 전압(예컨대, 별도의 전원 회로로부터 공급된 전압)을 입력 받아 전압 레벨을 증가시키는 전압부스터, 상기 전압부스터의 출력을 안정시키기 위한 전압안정기 및 액체 렌즈(1280)의 각 단자에 상기 전압부스터의 출력을 선택적으로 공급하기 위한 스위칭부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스위칭부는 에이치브릿지(H Bridge)로 불리는 회로의 구성을 포함할 수 있다. 상기 전압부스터에서 출력된 고전압이 상기 스위칭부의 전원 전압으로 인가된다. 상기 스위칭부는 인가되는 전원 전압과 그라운드 전압(ground voltage)을 선택적으로 액체 렌즈(1280)의 양단에 공급할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈(1280)는 구동을 위해 4개의 전극섹터를 포함하는 제1 전극과 1개의 전극섹터를 포함하는 제2 전극을 포함할 수 있는데, 액체 렌즈(1280)의 양단은 제1 전극과 제2 전극을 의미할 수 있다. 또한 액체 렌즈(1280)의 양단은 제1 전극의 4개의 전극 섹터 중 어느 하나와 제2 전극의 1개의 전극 섹터를 의미할 수 있다.
액체 렌즈(1280)의 각 전극 섹터에 기 설정된 폭을 가지는 펄스 형태의 전압이 인가될 수 있으며, 액체 렌즈(1280)에 인가되는 구동 전압은 제1 전극과 제2전극 각각에 인가되는 전압의 차이이다. 여기서, 제1 전극에 인가되는 전압을 개별 전압, 제2 전극의 전극 섹터 각각에 인가되는 전압을 개별 전압이라 정의할 수 있다.
즉, 전압 드라이버(1235)가 컨트롤러(1230)로부터 제공된 디지털 형태의 구동 전압 코드에 따라 액체 렌즈(1280)에 인가되는 구동 전압을 제어하기 위해, 상기 전압 부스터는 증가되는 전압레벨을 제어하고, 상기 스위칭부는 공통 전극과 개별 전극에 인가되는 펄스 전압의 위상을 제어함에 의해 구동 전압 코드에 상응하는 아날로그 형태의 구동 전압이 생성되도록 한다.
즉, 제어부(1220)는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 각각에 인가되는 전압을 제어할 수 있다.
제어 회로(1210)는 제어 회로(1210)의 통신 또는 인터페이스의 기능을 수행하는 커넥터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, I²C(Inter-Integrated Circuit) 통신 방식을 사용하는 제어 회로(1210)와 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 통신 방식을 사용하는 렌즈 어셈블리(1250) 간의 통신을 위해 상기 커넥터는 통신 프로토콜 변환을 수행할 수 있다.
또한, 상기 커넥터는 외부(예컨대, 배터리)로부터 전원을 공급받아, 제어부(1220) 및 렌즈 어셈블리(1250)의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
렌즈 어셈블리(1250)는 액체 렌즈 모듈(1260)을 포함할 수 있으며, 액체 렌즈 모듈(1260)은 구동 전압 제공부(1270) 및 액체 렌즈(1280)를 포함할 수 있다.
구동 전압 제공부(1270)는 전압 드라이버(1235)로부터 구동 전압(즉, 4개의 개별 전극 중 어느 하나의 개별 전극과 1개의 공통 전극 사이에 인가되는 아날로그 전압)을 제공받아, 액체 렌즈(1280)에 구동 전압을 제공할 수 있다. 구동 전압 제공부(1270)는 제어 회로(1210)와 렌즈 어셈블리(1250) 간의 단자 연결로 인한 손실을 보상하기 위한 전압 조정 회로 또는 노이즈 제거 회로를 포함할 수도 있고, 또는 상기 출력 전압을 바이패스(bypass)할 수도 있다.
구동 전압 제공부(1260)는 도 17의 연결부(1500)의 적어도 일부를 구성하는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 또는 제1 기판)에 배치될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 연결부(1500)는 구동 전압 제공부(1260)를 포함할 수 있다.
액체 렌즈(1280)는 구동 전압에 따라 전도성 액체와 비전도성 액체 간의 계면이 변형되어 AF 기능, 또는 OIS 기능을 수행할 수 있다.
도 19는 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈를 설명한다. 구체적으로, (a)는 렌즈 어셈블리(1250, 도18 참조)에 포함된 액체 렌즈(1028)를 설명하고, (b)는 액체 렌즈(1028)의 등가회로를 설명한다. 여기서, 액체 렌즈(1028)는 도 18의 액체 렌즈(1280)를 의미한다.
먼저 (a)를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈(1028)는 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치되어 제1 전극을 구성하는 복수의 전극 섹터(L1, L2, L3, L4) 및 제2 전극의 전극 섹터(C0)를 통해서 구동 전압을 인가 받을 수 있다. 제1 전극을 구성하는 복수의 전극 섹터(L1, L2, L3, L4) 및 제2 전극을 구성하는 전극 섹터(C0)를 통해서 구동 전압이 인가되면 캐비티(1310)에 배치된 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면이 변형될 수 있다. 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면의 변형의 정도 및 형태는 AF 기능 또는 OIS 기능을 구현하기 위해, 컨트롤러(1230)에 의해 제어될 수 있다.
또한, (b)를 참조하면, 렌즈(1028)의 일측은 제1 전극의 서로 다른 전극 섹터(L1, L2, L3, L4)로부터 전압을 인가 받고, 다른 일측은 제2 전극의 전극 섹터(C0)과 연결되어 전압을 인가받는 복수의 캐패시터(1030)로 설명할 수 있다.
본 명세서에서는 서로 다른 전극 섹터가 4개인 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 20은 액체 렌즈의 양단에 공급되는 전압의 실시예를 설명하는 도면이다.
도 20을 참조하면, 액체 렌즈(1280)의 각 전극 섹터(C0, L1~L4)에 기 설정된 폭을 가지는 펄스 형태의 전압이 인가될 수 있으며, 제1 전극의 각 전극 섹터(L1~L4)와 제2 전극의 전극 섹터(C0) 간의 전압차가 구동 전압이 된다.
전압 드라이버(1235)는 공통 전극 섹터과 개별 전극 섹터에 인가되는 펄스 전압의 위상을 제어함에 의해 각 개별 전극에 대응되는 구동 전압을 제어할 수 있다.
도 20에서 전압 드라이버(1235)는 외부로부터 제공받는 동작 클럭(clock)에 따라 펄스 전압의 위상을 쉬프트(shift)할 수 있는데, 개별 전극 섹터(L1)에 인가되는 제1 펄스 전압(A)과 제2 펄스 전압(B)이 도시되어 있다. 제2 펄스 전압(B)은 제1 펄스 전압(A)을 최소 위상만큼 딜레이시킨 전압이다.
개별 전극 섹터(L1)에 제1 펄스 전압(A)이 인가되었을 때의 구동 전압1에 비해, 개별 전극 섹터(L1)에 제2 펄스 전압(B)이 인가되었을 때의 구동 전압2의 구동 전압이 더 높음을 알 수 있다. 여기서, 구동 전압의 RMS(Root Mean Square) 값이 액체 렌즈(1280)의 계면의 제어에 직접 기여하게 된다.
상기 최소 위상은 전압 드라이버(1235)가 제공받는 동작 클럭의 주파수에 의해 정해진다. 상기 최소 위상은 전압 드라이버(1235)의 출력 전압의 해상도를 결정할 수 있고, 상기 최소 위상이 작을수록 전압 드라이버(1235)의 출력 전압의 해상도가 높아질 수 있다.
그러나, 만일 전압 드라이버(1235)의 출력 전압의 해상도를 2배 높이려면 2배 높아진 주파수의 동작 클럭을 전압 드라이버(1235)가 제공받아야 하므로, 그만큼 고성능의 클럭 발생기(clock generator)가 필요하게 된다. 이는 전체 시스템 관점에서 비용, 전력 소모 등의 면에서 상당한 손실을 가져오게 되므로, 고성능의 클럭 발생기 없이도 전압 드라이버(1235)의 출력 전압의 해상도를 높일 수 있는 방안이 요구된다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈의 전압 인가 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21을 참조하면, 도 21 이하에서의 구동 전압 인가 방법은 오토 포커싱 기능을 제공하기 위한 것을 중심으로 설명하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, OIS 기능을 제공시에도 동일한 기술적 사상이 이용될 수 있다. 또한, 도 21 이하에서 설명되는 액체 렌즈에 인가되는 전압의 전압 레벨과 타이밍은 컨트롤러(1230)가 생성하는 구동 전압 코드에 의해 제어될 수 있다.
각 사이클(CYCLE1~4) 당 4개의 액체 렌즈가 도시되어 있으며, 하나의 액체 렌즈의 제1 전극 중 좌측의 상부에 위치한 전극 섹터를 제1 전극 섹터라 정의하고, 액체 렌즈의 중심(또는 광축 또는 원주)을 기준으로 제1 전극 섹터로부터 시계방향으로 순차적으로 위치한 전극 섹터들을 각각 제2 전극 섹터, 제3 전극 섹터, 제4 전극 섹터라 정의하기로 한다.
또한, 제1 내지 제4 구동 전극 각각은 제1 내지 제4 전극 섹터 중 대응되는 개별 전극 섹터와 제2 전극의 공통 전극 섹터의 쌍을 의미하고, 제1 내지 제4 구동 전극에 인가되는 구동 전압은 각각 제1 내지 제4 구동 전압이라 정의된다.
제1 내지 제4 구동 전압은 각각 제1 내지 제4 전극섹터에 인가되는 제1 내지 제4 전압과 제2 전극에 인가되는 전압 간의 전압차에 해당한다. 제1 내지 제4 구동 전압은 하나의 사이클 내에서 이러한 전압차의 평균값 또는 RMS 값을 의미할 수 있다.
그리고, 액체 렌즈의 계면을 변형하기 위한 단위 사이클이 정의될 수 있으며, 도 5에 도시된 제1 내지 제4 사이클(CYCLE1~4)이 이에 해당한다.
단위 사이클에 대응하는 시간은 오토 포커싱 반응 시간(auto focusing response time) 즉 구동 전압 인가후 액체 렌즈가 원하는 계면으로 변형되기까지 소요되는 시간을 고려하여 결정될 수 있다. 오토 포커싱 반응 시간은 액체 렌즈의 사양에 따라 달라질 수 있으나, 오토 포커싱 반응 시간은 대략 50ms 전후의 반응 시간을 가질 수 있고, 따라서 단위 사이클은 오토 포커싱 반응 시간 및 서브 사이클의 개수를 고려하여 결정될 수 있다.
도 18의 컨트롤러(1230)는 구동 전압을 계산하여 구동 전압 코드를 전압 드라이버(1235)에 전달하게 되는데, 이때 I²C 방식으로 양방향 직렬 데이터 포트(SDA) 및 클럭 포트(SCL)를 통해 전달할 수 있으며 최대 1Mhz를 지원할 수 있다.
전압 드라이버(1235)는 컨트롤러(1230)로부터 수신된 구동 전압 코드를 기초로, 상기 구동 전압 코드에 상응하는 구동 전압을 생성하는데, 상기 구동 전압은 도 19에 도시된 각 캐패시터(1030)에 인가되는 양단 전압을 의미하는 제1 내지 제4 구동 전압을 포함하며, 이러한 구동 전압의 인가를 위해 실질적으로 제2 전극의 제1 내지 제4 전극 섹터 전압 및 제2 전극의 전압을 생성할 수 있다.
제1 내지 제4 구동 전압은 전압 드라이버(1235)의 구조에 따른 최대 출력 전압, 최소 출력 전압 및 일정한 단위 전압을 가지며, 최대 출력 전압과 최소 출력 전압은 전압 드라이버(1235)가 최대와 최소로 출력 가능한 전압을 의미하며, 단위 전압은 제1 내지 제4 구동 전압 각각을 최소한으로 증가 또는 감소시킬 수 있는 전압을 의미한다. 상기 단위 전압은 전압 드라이버(1235)가 동작 클럭에 따라 펄스 전압의 위상을 쉬프트하는 방식으로 출력 전압을 조정할 때, 상기 동작 클럭의 주파수에 따라 결정되는 최소 위상에 의해 정해질 수 있다.
그러나, 제1 내지 제4 구동 전압 각각이 1V씩 증가 또는 감소되어야 하는 것은 아니며 예컨대 10V씩 증가 또는 감소될 수 있음은 물론이다.
예를 들어, 최대 출력 전압이 70V이고 최소 출력 전압이 41V이고, 단위 전압이 1V일 때 제1 내지 제4 개별 전압은 각각 41V에서 70V까지의 범위 내에서 30가지의 전압을 가질 수 있다.
즉, 오토 포커싱 기능을 위해 제1 내지 제4 구동 전극에 동일한 구동 전압이 인가된다고 가정할 때, 30단계의 오토 포커싱 해상도가 구현될 수 있다.
이 경우, k(k는 1 이상 N 이하의 정수; N은 2이상의 정수) 번째 구동 전압 Vk은 다음의 수학식 1과 같다. 여기서 k 번째 구동 전압이라 함은 최소 출력 전압을 1번째 구동 전압, 최대 출력 전압을 N 번째 구동 전압이라 할 때 임의의 구동 전압을 의미한다.
[수학식 1]
Vk=Vi+dv*k
여기서, Vi는 최소 출력 전압을, dv는 단위 전압을 의미한다.
따라서, 일정한 출력 전압 범위(최대 출력 전압으로부터 최소 출력 전압 사이의 범위) 내에서 제1 내지 제4 구동 전극에 동일한 구동 전압이 인가된다면, 구동 전압에 대한 단위 전압은 전압 드라이버(1235)의 단위 전압과 동일하게 되며, 오토 포커싱 해상도는 전압 드라이버(1235)의 단위 전압에 의존하게 된다. 오토 포커싱 해상도는 오토 포커싱 기능을 세밀하게 조절할 수 있는 정도를 결정하는 기준이 되므로 오토 포커싱 기능의 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요인이 된다.
이하에서는 일정한 출력 전압 범위 내에서 오토 포커싱 해상도를 높일 수 있는 구동 전압 인가 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 21에 도시되지는 않았으나, 제1 사이클(CYCLE1) 이전의 초기 사이클에서는 제1 내지 제4 전극 섹터에 인가된 개별 전압은 각각 V(V는 출력 전압 범위내의 임의의 전압, 이하에서는 '초기 전압'이라 함)였다고 가정한다.
도 21에 도시되어 있듯이 각 사이클(CYCLE1~4)은 총 4개의 서브 사이클로 구분될 수 있다. 각 서브 사이클의 시간은 서로 동일하거나 서로 다를 수 있다. 각 서브 사이클의 시간이 동일한 일 실시예로, 각 사이클(CYCLE1~4)이 50ms의 시간을 갖는다면, 각 서브 사이클의 시간은 12.5 ms일 수 있다. 하나의 서브 사이클 내에서 각 구동 전극에 인가되는 전압은 유지될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 하나의 서브 사이클 내에서 각 구동 전극에 인가되는 전압은 가변될 수 있다. 예를 들어, 제2 사이클(CYCLE2) 내에서 첫번째와 두번째의 사이클 및 세번째와 네번째의 사이클이 각각 하나의 서브 사이클을 구성하는 것으로 정의될 수 있다. 이 경우, 각 서브 사이클의 시간은 25ms일 수 있다.
제1 사이클(CYCLE1)의 제1 서브 사이클에서 (V+dv, V, V, V)가, 제2 서브 사이클에서, (V, V+dv, V, V)가, 제3 서브 사이클에서 (V, V, V+dv, V)가, 제4 서브 사이클에서 (V, V, V, V+dv)가 인가될 수 있다. 여기서, (a, b, c, d)의 a, b, c 및 d는 각각 제1 내지 제4구동 전압을 의미한다.
즉, 제1 사이클(CYCLE1)의 제1 서브 사이클에서 제1 내지 제4 구동 전압 중 어느 하나의 전압을 초기 전압에서 단위 전압만큼 상승시킨 전압(V+dv, 이하에서는 '제2 전압'이라 함)으로 인가하고 나머지 구동 전압을 초기 전압(V, 이하에서는 '제1 전압'이라 함)으로 인가할 수 있다. 이후의 서브 사이클에서는 시계 방향으로 순차적으로 제2 전압을 인가하는 위치를 변경할 수 있다. 여기서, 제2 전압이 인가되는 구동 전극은 음영으로 표시되어 있으며, 시계 방향은 일 실시예에 불과하며, 반시계 방향, 지그재그 방향 등으로 설정될 수 있음은 물론이다.
다만, 각 서브 사이클에서 제2 전압이 인가되는 위치는 서로 다르게 설정되어야 하며, 이는 어느 하나의 위치에 제2 전압이 계속 인가될 경우 액체 렌즈의 계면이 일그러질 수 있기 때문이다.
어느 한 사이클에서 어느 한 구동 전극에 인가된 구동 전압은 4개의 서브 사이클에서 인가된 구동 전압의 평균에 해당한다.
따라서, 제1 사이클(CYCLE1)에서 인가된 제1 내지 제4 구동 전압은 (4V+dv)/4=V+dv/4 에 해당한다.
제2 사이클(CYCLE2)의 제1 서브 사이클에서 (V+dv, V, V+dv, V)가, 제2 서브 사이클에서 (V, V+dv, V, V+dv)가, 제3 서브 사이클에서 (V+dv, V, V+dv, V)가, 제4 서브 사이클에서 (V, V+dv, V, V+dv)가 인가될 수 있다.
즉, 제2 사이클(CYCLE2)의 제1 서브 사이클에서 제1 내지 제4 구동 전압 중 어느 두 전압을 제2 전압으로 인가하고 나머지 구동 전압을 제1 전압으로 인가할 수 있다. 제2 서브 사이클에서는 제1 전압이 인가되었던 위치의 구동 전압을 제2 전압으로 인가하고, 제2 전압이 인가되었던 위치의 구동 전압을 제1 전압으로 인가할 수 있다. 그 이후의 서브 사이클에서는 제1 서브 사이클과 제2 서브 사이클의 구동 전압 인가 방법이 반복될 수 있다. 제2 사이클(CYCLE2)도 제1 사이클(CYCLE1)의 서브 사이클과 마찬가지로 시계방향 또는 반시계 방향으로 전압 인가위치를 변경시킬 수 있다.
도 21에서와 같이 마주보는 위치에 해당하는 구동 전압끼리 동일하게 설정되고 인접하는 서브 사이클에서 제2 전압이 인가되는 위치는 서로 다르게 설정되어야 하는데, 이는 액체 렌즈의 계면이 일그러짐을 방지하기 위함이다. 또한 도면에 도시되지는 않았지만, 4개의 전극 섹터 중 2개의 인접한 전극 섹터에 제1 전압을 인가하고 나머지 전극 섹터에 제2 전압을 인가하여 시계방향 또는 반시계 방향으로 전압 인가를 제어할 수도 있다.
제2 사이클(CYCLE2)에서 인가된 제1 내지 제4 구동 전압은 (4V+2dv)/4=V+dv/2 에 해당한다.
제3 사이클(CYCLE3)의 제1 서브 사이클에서 (V+dv, V+dv, V+dv, V)가, 제2 서브 사이클에서, (V, V+dv, V+dv, V+dv)가, 제3 서브 사이클에서 (V+dv, V, V+dv, V+dv)가, 제4 서브 사이클에서 (V+dv, V+dv, V, V+dv)가 인가될 수 있다.
즉, 제3 사이클(CYCLE3)의 제1 서브 사이클에서 제1 내지 제4 구동 전압 중 어느 세 전압을 제2 전압으로 인가하고 나머지 구동 전압을 제1 전압으로 인가할 수 있다. 이후의 서브 사이클에서는 시계 방향으로 순차적으로 제1 전압을 인가하는 위치를 변경할 수 있다. 여기서, 시계 방향은 일 실시예에 불과하며, 반시계 방향, 지그재그 방향 등으로 설정될 수 있음은 물론이다.
다만, 각 서브 사이클에서 제1 전압이 인가되는 위치는 서로 다르게 설정되어야 하며, 이는 어느 하나의 위치에 제1 전압이 계속 인가될 경우 액체 렌즈의 계면이 일그러질 수 있기 때문이다.
따라서, 제3 사이클(CYCLE3)에서 인가된 제1 내지 제4 구동 전압은 (4V+3dv)/4=V+3dv/4 에 해당한다.
제4 사이클(CYCLE4)의 제1 서브 사이클에서 (V+dv, V+dv, V+dv, V+dv)가, 제2 서브 사이클에서, (V+dv, V+dv, V+dv, V+dv)가, 제3 서브 사이클에서 (V+dv, V+dv, V+dv, V+dv)가, 제4 서브 사이클에서 (V+dv, V+dv, V+dv, V+dv)가 인가될 수 있다.
즉, 제4 사이클(CYCLE3)의 제1 내지 제4 서브 사이클에서 제1 내지 제4 구동 전압을 모두 제2 전압으로 인가할 수 있다.
따라서, 제4 사이클(CYCLE4)에서 인가된 제1 내지 제4 구동 전압은 (4V+4dv)/4=V+dv 에 해당한다.
이때 동일 사이클에 포함된 서브 사이클에서 인가된 제1 내지 제4 구동 전압의 총합은 일정하게 유지될 수 있으며, 이는 하나의 사이클 내에서 제1 내지 제4 구동 전압의 총합은 일정하게 유지되어야 특정 초점거리가 해당 사이클에서 유지될 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 인가 방법에 의할 경우, k 번째 개별 전압 V'k은 다음의 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
V'k=Vi+dv/4*k
여기서, Vi는 최소 출력 전압을, dv는 단위 전압을 의미한다.
따라서, 일정한 출력 전압 범위 내에서 제1 내지 제4 구동 전압이 동일한 구동 전압으로 인가되지 않고, 제1 내지 제4 구동 전압 모두가 제1 전압으로 설정된 사이클 다음에, 제1 내지 제4 구동 전압 중 한 전압만을 제2 전압으로 설정하고 제2 전압으로 설정된 구동 전압을 로테이트(rotate)시키는 사이클, 제1 내지 제4 구동 전압 중 두 전압만을 제2 전압으로 설정하고 제2 전압으로 설정된 구동 전압을 로테이트시키는 사이클 및 제1 내지 제4 구동 전압 중 세 전압만을 제2 전압으로 설정하고 제2 전압으로 설정된 구동 전압을 로테이트시키는 사이클을 더 삽입함으로써, 오토 포커싱 해상도를 결정하는 단위 전압이 dv에서 dv/4로 변경될 수 있다.
즉, 단위 전압이 1/4로 줄어든 것은 오토 포커싱 해상도가 4배로 증가하였음을 의미하고, 오토 포커싱 기능의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 최대 출력 전압이 70V이고 최소 출력 전압이 41V이고, 단위 전압이 0.25V가 되므로, 제1 내지 제4 구동 전압은 각각 41V에서 70V까지의 범위 내에서 120가지의 전압을 가질 수 있다.
다른 실시예에 따라, 도 20에 도시된 사이클 중 일부만을 사용하는 것도 가능하며, 예를 들어 제1 내지 제3 사이클(CYCLE1~3) 중 제2 사이클(CYCLE2)에 따른 전압 인가 방식 만을 사용할 경우 오토 포커싱 기능의 해상도는 2배 증가될 수 있다.
도 22는 도 21에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈의 전압 인가 방법을 하나의 구동 전극의 측면에서 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 각 사이클(CYCLE0~CYCLE4)에서 제1 전극 섹터(L1)에 대응하는 구동 전극에 인가되는 구동 전압이 도시되어 있다.
백색으로 표시된 구동 전압은 제1 전압(V)이 인가되는 구간을 의미하고, 회색 음영으로 표시된 구동 전압은, 제1 전극 섹터(L1)에 인가되는 전압이 최소 위상만큼 쉬프트되어, 제1 전압(V)보다 단위 전압이 증가된 제2 전압(V+dv)이 인가되는 구간을 의미한다.
각 사이클(CYCLE0~CYCLE4)은 4개의 서브 사이클(SUB1~SUB4)로 구분될 수 있다.
초기 사이클(CYCLE0)에서 제1 구동 전극에는 전체 서브 사이클 (SUB1~SUB4)에서 제1 전압(V)이 인가될 수 있다. 따라서, 초기 사이클(CYCLE0)에서 제1 구동 전극에 인가되는 제1 구동 전압은 V 에 해당한다.
제1 사이클(CYCLE1)에서 제1 구동 전극에는 전체 서브 사이클 (SUB1~SUB4) 중 하나의 서브 사이클(SUB1)에서 제2 전압(V+vd)이 인가되고, 나머지 서브 사이클(SUB2~SUB4)에서 제1 전압(V)이 인가될 수 있다. 따라서, 제1 사이클(CYCLE1)에서 제1 구동 전극에 인가되는 제1 구동 전압은 V+dv/4 에 해당한다.
제2 사이클(CYCLE2)에서 제1 구동 전극에는 전체 서브 사이클 (SUB1~SUB4) 중 2개의 서브 사이클(SUB1, SUB2)에서 제2 전압(V+vd)이 인가되고, 나머지 서브 사이클(SUB3, SUB3)에서 제1 전압(V)이 인가될 수 있다. 따라서, 제2 사이클(CYCLE1)에서 제1 구동 전극에 인가되는 제1 구동 전압은 V+dv/2 에 해당한다.
제3 사이클(CYCLE3)에서 제1 구동 전극에는 전체 서브 사이클 (SUB1~SUB4) 중 3개의 서브 사이클(SUB1~SUB3)에서 제2 전압(V+vd)이 인가되고, 나머지 서브 사이클(SUB4)에서 제1 전압(V)이 인가될 수 있다. 따라서, 제3 사이클(CYCLE3)에서 제1 구동 전극에 인가되는 제1 구동 전압은 V+3dv/4 에 해당한다.
제4 사이클(CYCLE4)에서 제1 구동 전극에는 전체 서브 사이클 (SUB1~SUB4)에서 제2 전압(V+dv)이 인가될 수 있다. 따라서, 제4 사이클(CYCLE4)에서 제1 구동 전극에 인가되는 제1 구동 전압은 V+dv 에 해당한다.
여기서, 각 구동 전극에 상이한 구동 전압이 인가되는 사이클(CYCLE1~CYCLE3)에서 어느 한 구동 전극에 대해 제1 전압 및 제2 전압이 인가되는 서브 사이클의 개수는 모든 구동 전극에서 동일해야 한다. 그러나, 어느 한 구동 전극에 대해 복수의 서브 사이클 중 어느 서브 사이클에서 제1 전압 및 제2 전압이 인가되는지 여부는 다양한 방법에 의해 정해질 수 있다.
예를 들어, 도 21에 대한 설명에서 예시된 바와 같이 인접하는 서브 사이클에서 제1 전압 또는 제2 전압이 인가되는 구동 전극의 위치가 시계방향, 반시계방향, 지그재그로 이동할 수 있다.
또한, 제1 구동 전극에 제2 전압이 인가되는 서브 사이클의 위치는 도 21과는 다소 차이가 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어난 것은 아니다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 인가 방법에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 23을 참조하면, 도 21과 22에서 설명된 각 사이클(CYCLE0~4)에서 전극 섹터에 인가되는 평균 전압이 도시되어 있다.
초기 사이클(CYCLE0)에 제1 내지 제4 구동 전극에 인가되는 평균 전압은 V이고, 제1 사이클(CYCLE1)에 제1 내지 제4 구동전극에 인가되는 평균 전압은 V+dv/4이고, 제2 사이클(CYCLE2)에 제1 내지 제4 구동 전극에 인가되는 평균 전압은 V+dv/2이고, 제3 사이클(CYCLE3)에 제1 내지 제4 구동 전극에 인가되는 평균 전압은 V+3dv/4이고, 제4 사이클(CYCLE4)에 제1 내지 제4 구동 전극에 인가되는 평균 전압은 V+dv이다.
즉, 각 사이클마다 순차적으로 구동 전압을 증가시킬 때 단위 전압인 dv/4씩 증가될 수 있으며, 이는 전압 드라이버(1235)의 단위 전압인 dv에 비해 1/4로 줄어든 값에 해당한다.
즉, 제1 내지 제4 구동 전극에 동일한 구동 전압을 인가할 경우에는 오토 포커싱 해상도를 결정하는 구동 전압에 대한 단위 전압은 전압 드라이버(1235)의 단위 전압과 동일하게 되고, 도 23에서 나타나듯이 V의 구동 전압을 인가하는 초기 사이클(CYCLE0)에서 제1 사이클(CYCLE1)로 갈 때 순차적으로 구동 전압을 높이고자 할 경우 바로 V+dv의 구동 전압을 인가할 수 밖에 없으며, 하나의 단계 만을 가질 수 있다.
그러나, 도 21과 도 22에 도시된 구동 전압 인가 방법에 의할 경우, 오토 포커싱 해상도를 결정하는 구동 전압에 대한 단위 전압은 전압 드라이버(1235)의 단위 전압의 1/4이 되고, 도 23에서 나타나듯이 V의 구동 전압을 인가하는 초기 사이클(CYCLE0)에서 제1 사이클(CYCLE1)로 갈 때 순차적으로 구동 전압을 높이고자 할 경우 바로 V+dv/4의 구동 전압을 인가할 수 있으며, V+dv의 구동 전압을 인가하는데 4개의 단계를 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 4배의 오토 포커싱 해상도를 가질 수 있다.
본 명세서에서는 액체 렌즈가 4개의 개별 전극을 가지는 경우에 대해 설명하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 8개, 16개 등의 개별 전극을 가지는 경우에도 적용될 수 있다.
예를 들어, 액체 렌즈가 8개의 개별 전극을 가질 경우, 하나의 사이클은 8개의 서브 사이클로 구분될 수 있고, 제2 전압을 인가하는 개별 전극의 개수를 순차적으로 증가시키는 방식으로 구동 전압을 인가할 수 있다. 이때, 구동 전압에 대한 단위 전압은 전압 드라이버(1235)의 단위 전압의 1/8이 될 수 있으며, 이로 인해 오토 포커싱 해상도는 8배로 증가될 수 있다.
이러한 구동 전압 인가 방법을 일반화하면, 제1 내지 제p(p은 2 이상의 정수) 구동 전극에 대응하는 제1 내지 제p 구동 전압 각각을 제1 전압 또는 제2 전압으로 인가하는 사이클 외에, 상기 제1 내지 제p 구동 전압 중 q(q는 1 이상 p-1 이하의 정수) 개의 구동 전압을 제2 전압으로 인가하는 p-1개의 사이클이 추가됨으로써 오토 포커싱 해상도가 증가될 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제p 구동 전압 중 q 개의 구동 전압을 제2 전압으로 인가되는 사이클에서 어느 하나의 구동 전극은 q개의 서브 사이클에서 제2 전압이 인가될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 구동 전압 인가 방법에 의하면, 전압 드라이버의 일정한 출력 전압 범위에서 구동 전압에 대한 단위 전압을 줄임으로써 오토 포커싱 해상도를 증가시킬 수 있다.
또한, 오토 포커싱 해상도를 증가시키면서도 전압 드라이버의 출력 전압 범위의 증가가 요구되지 않아 광학 기기의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
도 24와 도 25는 액체 렌즈의 전압 인가 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 24를 참조하면, 컨트롤러(1230)가 획득한 구동 전압 코드는 10 비트(bit)의 해상도(resolution)를 가진다고 가정하기로 한다. 따라서, 구동 전압 코드는 0에서 1023의 범위를 가지게 되고, 0 내지 1023 중 선택된 어느 하나의 구동 전압 코드를 전압 드라이버(1235)로 전달하게 된다. 전압 드라이버(1235)는 상기 선택된 어느 하나의 구동 전압 코드에 대응하는 제1 내지 제4 구동 전극의 구동 전압을 생성할 수 있으며, 상기 구동 전압은 0 내지 1023의 구동 전압 코드 각각에 대응하는 전압 값인 A0 내지 A1023을 가질 수 있다.
여기서, 구동 전압 코드가 0에서 1로 상승할 때의 구동 전압의 변화량(V1=A1-A0)은 모든 구동 전압 코드의 범위에서 일정할 수 있다. 따라서, 구동 전압 코드가 1022에서 1023으로 상승할 때의 구동 전압의 변화량(V1023=A1023-A1022)은 V1과 동일할 수 있다. 예를 들어, 구동 전압 코드가 1만큼 상승할 때의 구동 전압의 변화량은 0.045V로 일정할 수 있다.
한편, 전압 드라이버(1235)가 출력한 구동 전압에 따라 액체 렌즈(1280)의 제1 내지 제4 구동 전극에 해당 구동 전압이 인가되고, 전도성 액체와 비전도성 액체 간의 계면(즉, 액체 계면)이 변형될 수 있다. 이 때, 액체 렌즈(1280)의 제1 내지 제4 구동 전극에 동일한 구동 전압이 인가된다고 가정하면 제1 내지 제4 구동 전극의 구동 전압의 평균(즉, 평균 구동 전압)과 어느 하나의 구동 전극의 구동 전압과 동일하며, 상기 변형된 계면의 디옵터(diopter)는 평균 구동 전압과 다음의 수학식 3의 관계를 갖는다. 상기 평균 구동 전압을 일반화하여 표현하면, 상기 평균 구동 전압은 공통전극과 n(n은 2이상의 정수)개의 개별전극 각각 사이에 인가되는 각 구동전압의 평균 전압일 수 있다. 제1 구동 전압 코드와 제2 구동 전압 코드는 각각 특정 평균 구동 전압에 대응하는 값일 수 있다. 디옵터는 계면의 초점 거리의 역수 관계에 있으며, 초점 거리를 직접적으로 나타내는 인자이다.
[수학식 3]
계면의 디옵터 ∝ 평균 구동 전압의 제곱
예를 들어, 구동 전압 코드 0에 대응하여 변형되는 액체 계면의 디옵터는 구동 전압 A0에 비례하는 것이 아니라, A0의 제곱에 비례하게 된다.
즉, 구동 전압 코드가 일정하게 상승(예컨대, 1만큼 상승)함에 따라 구동 전압 역시 일정하게 상승(예컨대, 0.045V)할 수 있으나, 액체 계면의 디옵터는 해당 구동 전압의 제곱에 비례함에 따라 일정하게 상승하지 않게 된다. 예를 들어, 최초 디옵터 변화량(D1)은 마지막 디옵터 변화량(D1023)은 전혀 다르게 된다.
달리 표현하면, 구동 전압 코드가 선형적으로 증가할 때, 구동 전압도 선형적으로 증가하나, 구동 전압과 액체 계면의 관계에 의해 액체 계면의 디옵터는 지수 함수에 해당하는 형태로 증가하게 된다.
도 25를 참조하면, 10비트의 구동 전압 코드 1 내지 1023에 대응하여 변화하는 액체 계면의 디옵터에 대한 그래프가 도시되어 있다. 도 25에 나타난 바와 같이 디옵터는 10비트의 구동 전압 코드 1 내지 1023에 대응하여 약 -40 디옵터에서 약 80 디옵터까지 증가되나, 구동 전압 코드가 선형적으로 증가됨에 비해, 지수 함수 형태로 증가됨을 알 수 있다.
따라서, 컨트롤러(1230) 또는 컨트롤러(1230)로 구동 전압 코드를 전달하는 외부 컨트롤러(예를 들어, 애플리케이션 프로세서)의 입장에서는 구동 전압 코드를 통해 선형적으로 액체 계면의 디옵터를 제어하기 어려운 문제가 발생한다.
도 26은 액체 렌즈의 전압 인가 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 26을 참조하면, 제1 구동 전압 코드는 도 24에 도시된 구동 전압 코드와 동일하게 10비트 해상도를 가지며, 0 내지 1023의 범위를 가진다. 제2 구동 전압 코드는 도 21 내지 도 23에서 설명된 구동 전압 인가 방법(즉, n개의 개별전극 각각에 대응하는 전극별 구동 전압 코드 중 적어도 2개의 전극별 구동전압 코드는 서로 다르게 인가하는 방법)에 의해 일정한 출력 전압 범위를 갖는 전압 드라이버에 대한 단위 전압을 줄이는 방식으로 4배의 오토 포커싱 해상도에 해당하는 12비트 해상도를 가지는 구동 전압 코드를 의미한다.
즉, 4개의 구동 전극에 모두 동일한 구동 전압을 인가하는 방식(일괄 전극 구동)이 아니라, 적어도 하나의 구동 전극에 나머지 전극과 다른 구동 전압을 인가하는 방식(개별 전극 구동)을 취함으로써, 전압 드라이버(1235)가 출력하는 평균 구동 전압은 4배의 해상도를 가질 수 있으며, 이러한 평균 구동 전압에 대응하는 제2 구동 전압 코드는 12비트의 해상도(0 내지 4092)를 가질 수 있다.
도 26에 나타난 바와 같이, 제1 구동 전압 코드 0, 1, 2에 대응하는 평균 구동 전압이 A0, A1, A2라 할 때, 제2 구동 전압 코드는 0, 4, 8에 대응되고, 그 사이에 1~3, 5~7의 제2 구동 전압 코드가 A0-1~A0-3, A1-1~A1-3의 평균 구동 전압에 대응될 수 있다.
따라서, 제1 구동 전압 코드의 1코드 증가시 평균 구동 전압은 D1(예컨대, 0.045V)만큼 증가하나, 제2 구동 전압 코드의 1코드 증가시 평균 구동 전압은 D1의 1/4인 D1'(예컨대, 0.01125V)만큼 증가한다.
즉, 도 21 내지 도 23의 구동 전압 인가 방법을 이용해 제2 구동 전압 코드에 따라 전압 드라이버(1235)를 보다 세밀하게 제어할 수 있으며, 이하에서는 제1 구동 전압 코드, 제2 구동 전압 코드 및 평균 구동 전압 간의 관계를 이용해, 선형적으로 액체 계면의 디옵터를 제어할 수 있는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 27은 도 18에 도시된 컨트롤러를 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 27을 참조하면, 컨트롤러(2210)와 전압 드라이버(2250)는 각각 도 18의 컨트롤러(1230)와 전압 드라이버(1235)에 해당할 수 있다.
컨트롤러(2210)는 도 18에서 설명된 바와 마찬가지로 자이로 센서 또는 이미지 센서의 요청에 따라 액체 렌즈가 가져야 할 형상에 대응하는 구동 전압을 계산하고, 이를 위한 제1 구동 전압 코드를 테이블을 이용해 획득할 수도 있으나, 이하에서는 컨트롤러(2210)가 외부의 구성(예를 들어, 애플리케이션 프로세서)으로부터 제1 구동 전압 코드를 수신하는 것으로 설명하기로 한다. 이하에서 설명되는 방법이 컨트롤러(2210)가 직접 제1 구동 전압 코드를 생성하는 경우에도 적용될 수 있음은 당연하다.
컨트롤러(2210)는 제1 구동 전압 코드를 I2C(Inter Integrated Circuit)통신 방식으로 외부로부터 수신하고, 전극별 구동 전압 코드(제1 내지 제4 구동 전극 각각에 인가될 구동 전압을 결정하는 구동 전압 코드)를 결정하여 I2C 방식으로 전압 드라이버(2250)로 전달할 수 있다.
컨트롤러(2210)는 코드 변환기(2220), 코드 변환 정보 제공부(2230) 및 구동 전압 코드 결정부(2240)를 포함할 수 있다.
코드 변환부(2220)는 10비트의 제1 구동 전압 코드를 12비트의 제2 구동 전압 코드로 변환할 수 있으며, 이때 코드 변환 정보 제공부(2230)로부터 제공되는 변환 테이블 또는 변환 알고리즘을 이용하여 변환 동작을 수행할 수 있다.
코드 변환 정보 제공부(2230)는 상기 변환 테이블 또는 상기 변환 알고리즘을 갖고 있을 수 있으며, 코드 변환부(2220)에 제공할 수 있다. 상기 변환 테이블 또는 상기 변환 알고리즘은 선형적으로 증가하는 제1 구동 전압 코드에 대해, 액체 계면의 디옵터가 선형적으로 증가할 수 있도록 하기 위한 제2 구동 전압 코드를 획득할 수 있는 정보에 해당한다. 상기 변환 테이블 또는 상기 변환 알고리즘에 대한 상세한 설명은 도 28 내지 도 33을 참조하여 후술하기로 한다.
구동 전압 코드 결정부(2240)는 제2 구동 전압 코드를 이용하여 제1 내지 제4 구동 전극 각각에 인가될 구동 전압에 대응하는 구동 전압 코드를 결정할 수 있다. 구동 전압 코드 결정부(2240)는 제1 내지 제4 구동 전극에 대응하는 전극별 구동 전압 코드를 미리 결정된 순서로 순차적으로 전압 드라이버(2250)로 전달할 수 있다.
전압 드라이버(2250)는 변환된 제2 구동 전압 코드에 기초하여 생성된
다른 실시예에 따라, 구동 전압 코드 결정부(2240)는 코드 변환 정보 제공부(2230)가 제공하는 변환 테이블(도 33의 변환 테이블) 또는 변환 알고리즘에 따라서는 생략될 수도 있다.
도 28 내지 도 31은 선형적으로 증가하는 제1 구동 전압 코드에 대해, 액체 계면의 디옵터가 선형적으로 증가할 수 있도록 하기 위한 제2 구동 전압 코드를 획득할 수 있는 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 28 내지 도 31을 참조하면, 좌측 그래프는 도 25에 나타난 바와 같이 10비트의 제1 구동 전압 코드와 액체 계면의 디옵터 간의 관계에 대한 그래프이며, 상술한 바와 같이 수학식 3의 관계에 따라 지수 함수에 가까운 형태를 나타낸다.
이러한 그래프는 특정 액체 렌즈가 제조된 이후, 0 내지 1023의 제1 구동 전압 코드에 따른 구동 전압을 순차적으로 인가하여, 실제로 초점거리 또는 디옵터를 측정함에 의해 획득될 수 있다. 즉, 도 28에 도시된 제1 구동 전압 코드와 디옵터의 그래프는 특정 액체 렌즈에 대응하는 것이며, 액체 렌즈에 대해서는 다른 그래프가 얻어질 수 있음은 물론이다. 그러나, 이 경우에도 제1 구동 전압 코드와 디옵터의 그래프는 지수 함수에 가까운 형태를 가질 것이다.
도 28의 우측 그래프는 10비트의 제1 구동 전압 코드와 액체 계면의 디옵터 간의 그래프를 디옵터가 0~1의 범위의 값을 가지도록 정규화(normalized)시킨 그래프이다. 즉, 10비트의 제1 구동 전압 코드에 대응하는 디옵터는 0~1의 범위 내에서 좌측 그래프와 동일한 경향을 가지도록 정규화될 수 있다.
도 29의 좌측 그래프는 도 28의 우측 그래프인 10비트의 제1 구동 전압 코드와 정규화된 디옵터 간의 그래프이며, 도 29의 우측 그래프와 같이 10비트의 제1 구동 전압 코드와 정규화된 디옵터 간의 그래프의 y축 좌표에 1023을 곱하여 스케일 변환을 수행할 수 있다. 여기서, 정규화된 디옵터에 1023을 곱함으로써, 제1 구동 전압 코드와 실제 디옵터 간의 경향성을 유지한 채, 제1 구동 전압 코드와 상한 값 및 하한 값을 동일하게 갖는 10비트 디옵터와, 제1 구동 전압 코드 간의 그래프를 얻을 수 있다.
도 28과 도 29의 정규화 및 스케일 변환을 통해 약 -40~80 의 범위로 측정된 디옵터는 10비트 해상도를 갖는 디옵터인 10비트 디옵터로 표현될 수 있다.
도 30의 좌측 그래프는 제1 구동 전압 코드와 10비트 디옵터 간의 그래프이며, 우측 그래프에서 제1 구동 전압 코드와 10비트 디옵터 간의 그래프의 x축과 y축을 서로 바꾸어 역함수 관계를 갖는 그래프를 구하고, 다시 x축을 제1 구동 전압 코드로 표현하게 되면, 각 제1 구동 전압 코드에 대해 지수 함수에 가까운 관계를 갖는 제1 구동 전압 코드와 디옵터의 관계를 보상하여 선형 관계를 갖도록 할 수 있는 10비트 해상도를 갖는 10비트 선형 코드를 얻을 수 있다. 여기서, 선형 관계라 함은, 제1 구동 전압 코드가 선형적으로 증가할 때 이에 대응하여 디옵터 역시 선형적으로 증가하는 관계를 의미한다.
도 31의 좌측 그래프는 제1 구동 전압 코드와 10비트 선형 코드 간의 그래프이며, 도 31의 우측 그래프는 제1 구동 전압 코드와 10비트 선형 코드 간의 그래프의 y축 좌표에 4를 곱하여 스케일 변환을 수행할 수 있다. 여기서, 10비트 선형 코드에 4를 곱함으로써, 제1 구동 전압 코드와 10비트 선형 코드 간의 경향성을 유지한 채, 제2 구동 전압 코드와 상한 값 및 하한 값을 동일하게 갖는 12비트 선형 코드와, 제1 구동 전압 코드 간의 그래프를 얻을 수 있다.
즉, 도 31의 우측 그래프에 의하면, 각 제1 구동 전압 코드(0~1023)에 대해 제1 구동 전압 코드와 디옵터가 선형 관계를 갖도록 하는 제2 구동 전압 코드(0~4092)를 얻을 수 있다.
이를 이용해, 코드 변환 정보 제공부(2230)에는 제1 구동 전압 코드와 제1 구동 전압 코드와 디옵터가 선형 관계를 갖도록 하는 제2 구동 전압 코드를 서로 매칭한 변환 테이블이 저장될 수 있다.
다른 실시예에 따라, 도 31의 우측 그래프를 하나의 근사화된 함수로 표현하면, y = 2E-06x3 - 0.0038x2 + 6.2314x + 28.031가 될 수 있는데, 이러한 변환 함수가 변환 알고리즘으로서 코드 변환 정보 제공부(2230)에 저장될 수 있다. 즉, 이러한 변환 함수는 제1 구동 전압 코드와 제2 구동 전압 코드 간의 근사화된 변환 함수이다.
여기서, 우측 그래프를 제1 구동 전압 코드를 복수의 구간으로 나누어, 복수의 구간마다 근사화하여 복수의 변환 함수가 코드 변환 정보 제공부(2230)에 저장될 수도 있다.
또한, 변환 함수의 계수 값 조정을 위해 y축에 특정값(예컨대, 1,000,000)을 곱하여 단순화된 계수를 갖는 변환 함수를 저장하고 변환 함수를 이용한 계산을 완료한 뒤 상기 특정값으로 나누는 방식으로 제2 구동 전압 코드를 구할 수도 있다.
상기 변환 테이블과 상기 변환 함수는 각각 도 27의 설명에서 언급한 코드 변환부(2220)의 변환 동작을 위한 변환 테이블 및 변환 알고리즘에 해당할 수 있다.
상기 변환 테이블 또는 상기 변환 함수는 별도의 테스트 장치에 의해 획득되어 컨트롤러(2210) 내에 저장될 수도 있고, 컨트롤러(2210) 자체적으로 측정 및 계산되어 저장될 수도 있다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 테이블의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 33은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변환 테이블의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 32를 참조하면, 도 31의 우측 그래프를 기초로 획득된 제1 구동 전압 코드와, 제1 구동 전압 코드와 디옵터가 선형 관계를 갖도록 하는 제2 구동 전압 코드를 서로 매칭한 변환 테이블의 일 실시예가 도시되어 있다.
도 26에 나타난 바와 같이, 제1 구동 전압 코드(0, 1, 2)와 동일한 구동 전압 내지 디옵터를 나타내는 제2 구동 전압 코드는 (0, 4, 8)이다. 그러나, 도 32의 변환 테이블에서는 제1 구동 전압 코드(0, 1, 2)는 제2 구동 전압 코드 (0, 6, 12)에 매칭된다.
또한, 제1 구동 전압 코드의 (0~5) 구간에서는 제2 구동 전압 코드의 간격이 6 또는 7임에 반하여, 제1 구동 전압 코드의 (1018~1023) 구간에서는 제2 구동 전압 코드의 간격이 3 또는 4이 될 수 있다.
이는 액체 계면의 디옵터는 해당 구동 전압의 제곱에 비례하며, 변환 테이블은 이러한 관계를 이용하여 제1 구동 전압 코드가 상승할수록 제2 구동 전압 코드의 변화량이 줄어들도록 제1 구동 전압 코드와 제2 구동 전압 코드를 매칭함에 의해, 제1 구동 전압 코드와 액체 계면의 디옵터가 선형 관계를 가지도록 제어하는 역할을 할 수 있다.
달리 표현하면, 제1 구동 전압 코드의 제1 범위에서의 평균 구동 전압의 변화량은 제1 구동 전압 코드의 제2 범위에서의 평균 구동 전압의 변화량보다 더 클 수 있다. 여기서, 제2 범위는 제1 범위의 상한값(또는 최대값)보다 큰 하한값(또는 최소값)을 가질 수 있다. 그리고, 제2 범위는 제1 범위와 동일한 코드 범위(즉, 제1 범위 또는 제2 범위 각각의 상한값으로부터 하한값을 감산한 코드의 크기)를 가질 수 있다.
예를 들면, 도 32에 나타난 바와 같이, 제1 구동 전압 코드의 제1 범위(0~5)에서의 평균 구동 전압의 변화량(6.2(평균 구동 전압 코드 변화량)*0.01125(코드당 평균 구동 전압 변화량)=0.06975)은 제1 구동 전압 코드의 제2 범위(1018~1023)에서의 평균 구동 전압의 변화량(5.2*0.01125=0.0585)보다 더 클 수 있다.
만일, 제2 범위가 제1 범위와 동일하지 않은 코드 범위일 경우, 제1 범위에서의 평균 구동 전압의 변화량을 제1 범위로 나눈 값은 제2 범위에서의 평균 구동 전압의 변화량을 제2 범위로 나눈 값보다 더 클 수 있다.
도 33을 참조하면, 도 31의 우측 그래프를 기초로 획득된 제1 구동 전압 코드와, 제1 구동 전압 코드와 디옵터가 선형 관계를 갖도록 하는 제1 내지 제4 구동 전극에 대한 구동 전압 코드(즉, 4개의 개별 전극 각각에 대응하는 전극별 구동 전압 코드)를 서로 매칭한 변환 테이블의 다른 실시예가 도시되어 있다.
도 32의 변환 테이블에는 제1 구동 전압 코드와 제2 구동 전압 코드가 매칭되어 있었으나, 도 33의 변환 테이블에는 제1 구동 전압 코드와 제1 내지 제4 구동 전극에 대한 전극별 구동 전압 코드(10비트 해상도)가 직접 매칭되어 있다.
원칙적으로는 구동 전압 코드 결정부(2240)가 제2 구동 전압 코드에 기초하여 각 구동 전극에 대응하는 구동 전압 코드를 결정하여야 하나, 도 33의 변환 테이블에 의하면, 이러한 과정이 생략될 수도 있다.
도 32와 도 33의 변환 테이블은 어디까지나 예시적인 것이며, 제1 구동 전압 코드로부터, 제1 구동 전압 코드와 액체 계면의 디옵터가 선형 관계를 갖도록 보상하는 제1 내지 제4 구동 전극에 대한 전극별 구동 전압 코드를 얻을 수 있는 변환 테이블이면 족하다.
도 34는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 인가 방법의 적용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 34를 참조하면, 컨트롤러(2210)가 320의 제1 구동 전압 코드를 수신하여 전압 드라이버(2250)로 전극별 구동 전압 코드를 전달하는 과정이 나타나 있다.
코드 변환기(2220)는 320의 제1 구동 전압 코드를 수신하면, 코드 변환 정보 제공부(2230)를 참조하여 변환 동작을 수행한다. 이 때, 변환 테이블 또는 변환 알고리즘(또는 변환 함수)이 이용될 수 있으나, 도 34의 예에서는 도 32에 해당하는 변환 테이블을 이용한다고 가정한다.
코드 변환기(2220)는 변환 테이블을 참조하여 320의 제1 구동 전압 코드를 1663의 제2 구동 전압 코드로 변환하여 구동 전압 코드 결정부(2240)로 전달할 수 있다.
구동 전압 코드 결정부(2240)는 제2 구동 전압 코드에 기초하여 전극별 구동 전압 코드를 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 34에 도시된 바와 같이, 구동 전압 코드 결정부(2240)는 제2 구동 전압 코드인 1663을 전극 개수인 4로 나누어 몫(415)과 나머지(3)를 계산할 수 있다. 여기서, 몫(415)은 기본 구동 전압 코드이고, 나머지(3)는 기본 구동 전압 코드보다 1만큼 높은 구동 전압 코드가 전달될 전극 개수를 의미한다. 이러한 전극을 제외한 나머지 전극에 대해서는 기본 구동 전압 코드가 전달될 수 있다.
따라서, 구동 전압 코드 결정부(2240)는 제1 내지 제3 구동 전극에 대해서는 416의 구동 전압 코드를, 제4 구동 전극에 대해서는 415의 구동 전압 코드를 결정하여, 전압 드라이버(2250)로 전달할 수 있다. 즉, 제2 구동 전압 코드 중 이러한 일부 코드에 따라 결정된 제1 내지 제4 구동 전극에 대응하는 전극별 구동 전압 코드는 서로 동일하지 않을 수 있다.
또한, 도 21에 따른 전압 인가 방법과 같이, 더 높은 구동 전압이 인가되는 제1 내지 제4 구동 전극의 위치를 서브 사이클 별로 달리 하고자 할 경우, 구동 전압 코드 결정부(2240)는 415의 구동 전압 코드가 인가되는 전극의 위치를 서브 사이클 별로 달리 제어할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 구동 전압 코드 결정부(2240)의 동작은 미리 수행되어 도 33의 변환 테이블이 코드 변환 정보 제공부(2230)에 저장될 경우, 생략될 수 있다.
본 명세서에서는 4개의 구동 전극이 존재하는 경우에 대해서 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 8개의 구동 전극이 존재하는 경우에도 적용될 수 있다. 물론 이 경우에는 10비트의 제1 구동 전압 코드가 13비트의 제2 구동 전압 코드에 매칭될 수 있어 제1 구동 전압 코드와 액체 계면 간의 선형 관계가 보다 세밀하게 제어될 수도 있다.
도 35와 도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 인가 방법의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 35를 참조하면, 좌측 그래프는 컨트롤러(2210)에 의한 제1 구동 전압 코드의 변환 동작을 수행하지 않을 때, 10비트의 제1 구동 전압 코드에 대한 42개의 액체 렌즈의 디옵터 평균을 나타낸다.
우측 그래프는 제1 구동 전압 코드와 디옵터 평균 간의 그래프를 이용해 정규화, 스케일 변환, 역함수 변환, 스케일 변환, 계수 값 조정을 통해, 각 제1 구동 전압 코드에 대해 제1 구동 전압 코드와 디옵터가 선형 관계를 갖도록 하는 12비트 선형 코드를 얻은 결과를 나타낸다. 여기서, 좌측 그래프에서 볼 수 있듯이 약 880 이상의 제1 구동 전압 코드에 대해서는 880 이하의 제1 구동 전압 코드와 다른 경향성을 보이므로, 제1 구동 전압 코드(0~880)에 대해서만 제2 구동 전압 코드와의 관계를 나타내었다. 이는 제1 구동 전압 코드(0~880) 만을 이용하여도 시스템에서 요구하는 디옵터 제어 범위를 만족할 수 있다는 조건이 전제되며, 이러한 조건이 전제되었음을 가정하고 설명하기로 한다. 만일, 약 880 이상의 제1 구동 전압 코드를 이용한 디옵터 제어가 요구될 경우, 도 31에서 설명한 바와 같이 제1 구동 전압 코드를 복수의 구간으로 나누어, 복수의 구간마다 근사화하여 복수의 변환 함수가 코드 변환 정보 제공부(2230)에 저장될 수도 있음은 물론이다.
제1 구동 전압 코드(0~880)와 12비트 선형 코드 간의 관계를 근사화하여 얻어진 변환 함수는 y = 1.301x3 - 3560.2x2 + 6E+06x + 6E+07와 같다. 상기 변환 함수가 코드 변환 정보 제공부(2230)에 저장될 수 있다.
도 36을 참조하면, 좌측 그래프는 42개의 액체 렌즈에 대해 컨트롤러(1210)의 제1 구동 전압 코드의 변환 동작 없이 그대로 제1 내지 제4 구동 전극에 구동 전압을 인가하였을 때의 디옵터 변화를 나타낸 그래프이다.
그러나, 우측 그래프는 42개의 액체 렌즈에 대해 상기 변환 함수를 저장한 코드 변환 정보 제공부(2230)를 참조하여 컨트롤러(2210)가 제1 구동 전압 코드를 변환한 제2 구동 전압 코드에 대응하는 구동 전압을 제1 내지 제4 구동 전극에 인가하였을 때의 디옵터 변화를 나타낸 그래프이다.
좌측 그래프와 우측 그래프를 비교하면, 제1 구동 전압 코드(0~880)에서 제1 구동 전압 코드와 디옵터는 선형 관계를 가지게 됨을 알 수 있다.
따라서, 컨트롤러(2210) 또는 외부의 애플리케이션 프로세서 등은 제1 구동 전압 코드와 디옵터 간의 선형 관계를 이용해 디옵터의 직관적인 제어가 가능하다.
이러한 선형 관계가 확보되면, 애플리케이션에서는 제1 구동 전압 코드의 하한값 및 상한값과 함께 상기 하한값 및 상기 상한값에 매칭된 디옵터값을 알면, 단순한 1차 함수 수식으로 제1 구동 전압 코드의 하한값과 상한값 사이의 임의의 코드에 대응하는 디옵터 값을 산출할 수 있으며, 이는 액체 렌즈의 광학 성능을 크게 개선할 수 있다.
본 명세서에서 언급된 선형 관계는 액체 렌즈 자체의 디옵터와 제1 구동 전압 코드 간의 선형 관계를 의미하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 액체 렌즈를 포함한 광학계 전체의 디옵터와 제1 구동 전압 코드 간의 선형 관계를 의미하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구동 전압 인가 방법에 의하면, 구동 전압 코드를 더 높은 해상도를 갖는 구동 전압 코드를 이용해 변환함으로써 구동 전압 코드와 액체 렌즈의 계면의 디옵터 간의 선형 관계가 확보될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 렌즈에 대해 달리 설명하면, 캐비티, 상기 캐비티에 배치되는 전도성 액체와 비전도성 액체 및 n개의 개별 전극(n은 2 이상의 정수)과 공통 전극을 포함하고, 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체 사이에 계면이 형성되고, 평균 구동 전압을 결정하는 제1 구동 전압 코드와 상기 계면의 디옵터는 선형 관계를 가지고, 상기 제1 구동 전압 코드가 순차적으로 변경됨에 따라, 상기 평균 구동 전압은 불규칙적으로 변경되고, 상기 평균 구동 전압은, 상기 공통전극과 상기 n개의 개별전극 각각 사이에 인가되는 각 구동전압의 평균 전압일 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 액체 렌즈는 카메라 모듈에 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.
예를 들어, 전술한 액체렌즈를 포함하는 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 도 1 내지 도 15에서 설명된 실시예의 기술적 특징인 제1 특징, 도 16 내지 도 36에서 설명된 실시예의 기술적 특징인 제2 특징을 모두 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라 모듈은, 전자기적 상호작용하여 전도성 액체와 비전도성 액체의 계면을 변화시키는 제1전극과 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극은, 광축을 중심으로 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함하고, 상기 복수의 전극섹터에 인가되는 전압은 순차적으로 제어하되, 계면을 제어하기 위한 제1 구동 전압 코드의 제1 범위에서의 평균 구동 전압의 변화량은, 상기 제1 구동 전압 코드의 제2 범위에서의 평균 구동 전압의 변화량보다 크도록 결정되는 특징을 모두 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈은, 상기 제1 특징 내지 상기 제2 특징 중 어느 하나의 특징을 포함하거나, 상기 제1 특징 내지 상기 제2 특징이 조합된 기술적 특징을 포함할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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.
본 발명은 렌즈에 관한 것으로서, 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈, 광학 기기와 액체 렌즈 구동 방법에 적용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 전도성 액체와 비전도성 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 코어플레이트;
    상기 코어플레이트에 배치되고, 상기 전도성 액체와 전기적으로 연결된 전극부;
    상기 전극부에 배치되고, 상기 비전도성 액체의 접촉을 차단하는 절연부; 및
    상기 전극부에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 전극부는,
    전자기적 상호작용하여 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체의 계면을 변화시키는 제1전극과 제2전극을 포함하고,
    상기 제1전극은,
    광축을 중심으로 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 복수의 전극섹터에 인가되는 전압을 순차적으로 제어하는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극은,
    원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 제1,2,3,4전극섹터를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1,3전극섹터의 전압을 제어한 후 상기 제2,4전극섹터의 전압을 제어하는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1,3전극섹터의 전압을 동시에 제어하고,
    상기 제2,4전극섹터의 전압을 동시에 제어하는 카메라 모듈.
  4. 전도성 액체와 비전도성 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 코어플레이트;
    상기 코어플레이트에 배치되고, 상기 전도성 액체와 전기적으로 연결된 전극부;
    상기 전극부에 배치되고, 상기 비전도성 액체의 접촉을 차단하는 절연부; 및
    상기 전극부에 인가되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 전극부는,
    전자기적 상호작용하여 상기 전도성 액체와 상기 비전도성 액체의 계면을 변화시키는 제1전극과 제2전극을 포함하고,
    상기 제1전극은,
    제1전극섹터;
    상기 제1전극섹터와 광축을 기준으로 대칭 방향에 배치되는 제3전극섹터;
    원주 방향 상에서 상기 제1,3전극섹터 사이에 배치되는 제2전극섹터; 및
    상기 제2전극섹터와 광축을 기준으로 대칭 방향에 배치되는 제4전극섹터를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1,2,3,4전극섹터에 인가되는 전압을 순차적으로 제어하는 카메라 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1,3전극섹터의 전압을 제어한 후 상기 제2,4전극섹터의 전압을 제어하는 카메라 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1,3전극섹터의 전압을 동시에 제어하고,
    상기 제2,4전극섹터의 전압을 동시에 제어하는 카메라 모듈.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제2전극은,
    공통전극(Common electrode)인 카메라 모듈.
  8. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1전극은,
    상기 코어플레이트의 윗면에 배치되어 상기 전도성 액체와 전기적으로 연결되고,
    상기 제2전극은,
    상기 코어플레이트의 윗면과 아랫면 및 상기 캐비티의 내측면에 배치되고, 상기 절연부에 의해 상기 비전도성 액체와 접촉이 차단되는 카메라 모듈.
  9. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 캐비티의 위와 아래에 배치되어 상기 캐비티를 폐쇄하는 상부커버플레이트와 하부커버플레이트를 더 포함하는 카메라 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상부커버플레이트의 상부에 배치되며, 상기 제1전극과 전기적으로 연결되는 제1기판; 및
    상기 하부커버플레이트의 하부에 배치되며, 상기 제2전극과 전기적으로 연결되는 제2기판을 더 포함하는 카메라 모듈.
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