WO2018135924A1 - 카메라 모듈 및 카메라 모듈을 포함하는 광학기기 - Google Patents

카메라 모듈 및 카메라 모듈을 포함하는 광학기기 Download PDF

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WO2018135924A1
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박용성
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엘지이노텍(주)
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Definitions

  • the present invention relates to an optical device including a camera module and a camera module. More specifically, the present invention relates to a camera module including a lens that can adjust the focal length using electrical energy and an optical device including the camera module.
  • a photographing function may be implemented by directly moving a lens by combining several lenses, but when the number of lenses is increased, the size of an optical device may increase.
  • Autofocus and image stabilization are performed by several lens modules fixed to the lens holder and aligned with the optical axis, by moving or tilting in the vertical direction of the optical axis or the optical axis, and driving a separate lens to drive the lens module. The device is used.
  • the lens driving device consumes a lot of power, and in order to protect it, a cover glass must be added separately from the camera module. Therefore, research has been conducted on liquid lenses that perform auto focus and image stabilization functions by electrically adjusting the curvature of two liquid interfaces.
  • the present invention is to provide a camera module that can improve the operating characteristics by detecting a voltage for driving the lens in the camera module including a lens that can adjust the focal length by using electrical energy and passing through a feedback path will be.
  • the first plate including a cavity in which the conductive liquid and the non-conductive liquid is formed to form an interface;
  • a common terminal disposed on the first plate;
  • a plurality of individual terminals disposed under the first plate;
  • a second plate disposed on the common terminal;
  • a liquid plate comprising a third plate disposed under the individual terminals;
  • a lens assembly comprising at least one solid lens and the liquid lens;
  • a sensor substrate disposed below the lens assembly and in which an image sensor is disposed;
  • a connection substrate electrically connecting the liquid lens and the sensor substrate;
  • a controller configured to supply a driving voltage applied to the common terminal and the individual terminal, wherein the controller senses a voltage applied between the common terminal and the individual terminal based on the detected voltage. Compensated drive voltages can be supplied to individual terminals.
  • the display device may further include a feedback signal generator disposed on the connection board.
  • the feedback signal may be generated by the feedback signal generator by sensing a driving voltage applied between the common terminal and the individual terminal. have.
  • the feedback signal generated by the feedback signal generator may be transmitted to the controller to adjust the driving voltage.
  • the display device may further include a feedback signal generator configured to generate the feedback voltage by sensing a voltage difference between any one of the plurality of individual terminals and the common terminal.
  • the feedback signal generator may include a resistor connected to any one of the plurality of individual terminals and the common terminal.
  • connection board may be a flexible printed circuit board (FPCB) for electrically connecting the liquid lens and the controller.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the controller may include a controller configured to determine a driving voltage code for generating the driving voltage based on a motion signal or distance information with respect to an object of an angular velocity of the camera module; And a voltage driver generating a driving voltage to be supplied to the common terminal and the plurality of individual terminals so as to correspond to the driving voltage code.
  • the controller may store a driving voltage table in which the driving voltage code and the driving voltage are mapped.
  • the controller may further include a gyro sensor generating a motion signal corresponding to the angular velocity of the camera module and providing the same to the controller.
  • the control circuit determines a driving voltage code for generating a driving voltage applied between the common terminal and the plurality of individual terminals so that the interface of the liquid lens including two or more liquids can be adjusted.
  • a controller and a voltage driver for generating the driving voltage to be supplied to the common terminal and the plurality of individual terminals so as to correspond to the driving voltage code, wherein the controller is configured to drive the supply to the common terminal and the plurality of individual terminals.
  • the driving voltage code may be changed based on a feedback voltage generated by sensing a voltage.
  • a driving voltage for controlling the interface of the liquid lens and a driving voltage code corresponding to the driving voltage are determined based on a user's request or detection result. Making; Generating and applying a driving voltage corresponding to the driving voltage code; Generating a feedback voltage by sensing the applied driving voltage; And changing the driving voltage code based on a result of comparing the feedback voltage with the driving voltage corresponding to the driving voltage code.
  • the housing A display unit disposed in the housing and outputting an image; and a camera module disposed in the housing and capable of acquiring an image, wherein the camera module includes a cavity in which a conductive liquid and a non-conductive liquid form an interface.
  • a relatively high tolerance (about 5% or more) between the driving voltage code and the driving voltage is achieved. It can be improved to have a minimum tolerance (about 1% or less).
  • FIG. 1 illustrates an example of a camera module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates an example of a lens assembly included in a camera module.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating the camera module illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 illustrates a lens in which an interface is adjusted in response to a driving voltage.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an operation of a control circuit and a lens assembly related to a feedback voltage.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a driving voltage compensation method using a feedback voltage.
  • FIG. 1 illustrates an example of a camera module 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the camera module 10 may include a lens assembly 22, a control circuit 24, and an image sensor 26.
  • the lens assembly 22 may include a liquid lens whose focal length is adjusted in response to a driving voltage applied between the common terminal and the plurality of individual terminals, and may include a plurality of solid lenses.
  • the control circuit 24 may be a circuit for supplying a driving voltage to the liquid lens.
  • the image sensor 26 is aligned with the lens assembly 22 and may convert light transmitted through the lens assembly 22 into an electrical signal.
  • the image sensor 26 may be disposed on a sensor substrate disposed below or below the lens assembly 22.
  • the camera module 10 may be disposed in a housing together with a display unit or a memory unit capable of storing data to configure an optical device.
  • the camera module 10 may include a lens assembly 22 including a plurality of circuits 24 and 26 and a plurality of lenses disposed on a single printed circuit board, but this is only one example. It does not limit the scope of the invention.
  • the configuration of the control circuit 24 may be designed differently according to the specifications required for the camera module 10. In particular, in order to reduce the magnitude of the operating voltage applied to the lens assembly 22, the control circuit 24 may be implemented as a single chip. Through this, the size of the camera module 10 mounted on the portable device can be further reduced.
  • FIG 2 illustrates an example of the lens assembly 22 included in the camera module 10.
  • the lens assembly 22 may include a first lens unit 100, a second lens unit 200, a liquid lens unit 300, a lens holder 400, and a connection unit 500. .
  • the structure of the illustrated lens assembly 22 is only one example, and the structure of the lens assembly 22 may vary according to specifications required for the camera module.
  • the liquid lens unit 300 is positioned between the first lens unit 100 and the second lens unit 200, but in another example, the liquid lens unit 300 may include the first lens unit ( It may also be located above (front).
  • the second lens unit 200 may be omitted.
  • the first lens unit 100 is disposed in front of the lens assembly 22, and light is incident from the outside of the lens assembly 22.
  • the first lens unit 100 may be composed of at least one lens, or two or more lenses may be aligned with respect to the central axis PL to form an optical system.
  • the first lens unit 100 and the second lens unit 200 may be mounted on the lens holder 400.
  • a through hole may be formed in the lens holder 400, and the first lens unit 100 and the second lens unit 200 may be disposed in the through hole.
  • the liquid lens unit 300 may be inserted into a space between the first lens unit 100 and the second lens unit 200 in the lens holder 400.
  • the first lens unit 100 may include an exposure lens 110.
  • the exposure lens 110 refers to a lens that protrudes outside the lens holder 400 to 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 100 may be made of a wear-resistant material for preventing surface damage.
  • the second lens unit 200 is disposed behind the first lens unit 100 and the liquid lens unit 300, and light incident from the outside into the first lens unit 100 passes through the liquid lens unit 300. To enter the second lens unit 200.
  • the second lens unit 200 may be disposed in a through hole formed in the lens holder 400 spaced apart from the first lens unit 100.
  • the second lens unit 200 may include at least one lens, and when two or more lenses are included, the second lens unit 200 may form an optical system by aligning with respect to the central axis PL.
  • the liquid lens unit 300 may be disposed between the first lens unit 100 and the second lens unit 200, and may be inserted into the insertion hole 410 of the lens holder 400.
  • the liquid lens unit 300 may also be aligned with respect to the central axis PL, like the first lens unit 100 and the second lens unit 200.
  • the liquid lens of the liquid lens unit 300 may include a first plate and a plurality of electrodes on which the conductive liquid and the nonconductive liquid are disposed.
  • the liquid lens of the liquid lens unit 300 includes a first plate including a cavity in which the conductive liquid and the non-conductive liquid are disposed, and the common electrode disposed above or below the first plate and disposed below or above the first plate. Individual electrodes may be included.
  • the liquid lens may include a second plate disposed above the electrode disposed above the first plate and / or a third plate disposed below the electrode disposed below the first plate.
  • the liquid lens unit 300 may include a cavity 310.
  • the cavity 310 is a portion through which the light passing through the first lens unit 100 transmits, and may include a liquid at least in part.
  • the cavity 310 may include two types, that is, a conductive liquid and a non-conductive liquid, and the conductive liquid and the non-conductive liquid may form an interface without mixing with each other.
  • the interface between the conductive liquid and the non-conductive liquid may be deformed by the driving voltage applied through the connection part 500 to change the curvature and the focal length of the liquid lens unit 300.
  • the connection part 500 may include one or more substrates. That is, although only one connection part 500 is shown, it may be two in one embodiment.
  • the connection part 500 may include a connection substrate, and the connection part 500 may be a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating the camera module illustrated in FIG. 1.
  • control circuit 210 and the lens assembly 250 included in the camera module 200 are illustrated, and each of the control circuit 210 and the lens assembly 250 is the control circuit 24 of FIG. 1. And the lens assembly 22.
  • the control circuit 210 may include a controller 220 and a connector 240.
  • the controller 220 is a component for performing the AF function and the OIS function, and the liquid lens unit included in the lens assembly 250 using a user's request or detection result (eg, a motion signal of the gyro sensor 225, etc.). 260 may be controlled.
  • the controller 220 may include a gyro sensor 225, a controller 230, and a voltage driver 235.
  • the gyro sensor 225 may detect an angular velocity of movement in two directions of the yaw axis and the pitch axis in order to compensate for the shaking of the camera module 200.
  • the gyro sensor 225 may generate a motion signal corresponding to the sensed angular velocity and provide it to the controller 230.
  • the controller 230 removes a high frequency noise component from a motion signal using a low pass filter (LPF) to implement an OIS function, extracts only a desired band, and uses a motion signal from which the noise is removed
  • the driving voltage may be calculated corresponding to the shape that the liquid lens 280 of the liquid lens unit 260 should have in order to calculate the amount and to compensate for the calculated shaking amount.
  • the controller 230 may receive information for an AF function (ie, distance information with an object) from the inside (eg, an image sensor) or the outside of the camera module 200, and focus the object through the distance information.
  • the driving voltage corresponding to the shape that the liquid lens 280 should have may be calculated according to the focal length for fitting.
  • the controller 230 may store a driving voltage table in which a driving voltage and a driving voltage code for generating the driving voltage are generated by the voltage driver 235, and driving the driving voltage code corresponding to the calculated driving voltage. Can be obtained by referring to the table.
  • the controller 230 receives the feedback voltage provided from the liquid lens unit 260 and compares the feedback voltage with the driving voltage corresponding to the driving voltage code transmitted to the voltage driver 235 at the immediately preceding timing. Can be determined. A detailed feedback compensation operation will be described later with reference to FIG. 6.
  • the voltage driver 235 may generate an analog driving voltage corresponding to the driving voltage code based on the digital driving voltage code provided from the controller 230 and provide the driving voltage to the lens assembly 250.
  • the voltage driver 235 receives a supply voltage (eg, a voltage supplied from a separate power supply circuit) to increase a voltage level, a voltage stabilizer for stabilizing an output of the voltage booster, and each of the liquid lens 280. It may include a switching unit for selectively supplying the output of the voltage booster to the terminal.
  • a supply voltage eg, a voltage supplied from a separate power supply circuit
  • the switching unit may include a configuration of a circuit called an H bridge.
  • the high voltage output from the voltage booster is applied to the power supply voltage of the switching unit.
  • the switching unit may selectively supply the applied power voltage and the ground voltage to both ends of the liquid lens 280.
  • the liquid lens 280 may include four individual terminals and one common terminal for driving, and both ends of the liquid lens 280 may mean any one of the four individual terminals and one common terminal. have.
  • a voltage having a predetermined width may be applied to each terminal of the liquid lens 280, and a driving voltage applied to the liquid lens 280 is a difference between voltages applied to each of the common terminal and the individual terminal.
  • the voltage booster controls the increasing voltage level
  • the switching unit controls the phases of the pulse voltages applied to the common terminal and the individual terminals so that an analog driving voltage corresponding to the driving voltage code is generated.
  • the connector 240 may function as a communication interface between the outside (eg, the lens assembly) and the inside of the control circuit 210.
  • the connector 240 is a communication protocol for communication between the control circuit 210 using the Inter-Integrated Circuit (I2C) communication method and the lens assembly 250 using the Mobile Industry Processor Interface (MIPI) communication method. You can perform the conversion.
  • I2C Inter-Integrated Circuit
  • MIPI Mobile Industry Processor Interface
  • the connector 240 may receive power from an external device (eg, a battery of a mobile device) to supply power required for the operation of the controller 220 and the lens assembly 250.
  • an external device eg, a battery of a mobile device
  • the lens assembly 250 may include a liquid lens unit 260, and the liquid lens unit 260 may include a driving voltage providing unit 270, a liquid lens 280, and a feedback signal generator 290. have.
  • the driving voltage provider 270 may receive a driving voltage (an analog voltage corresponding to four individual terminals and one common terminal) from the voltage driver 235 to provide the driving voltage to the liquid lens 280.
  • the driving voltage providing unit 270 may include a voltage adjusting circuit or a noise removing circuit for compensating for the loss due to the terminal connection between the control circuit 210 and the lens assembly 250, or bypass the output voltage. You can bypass it.
  • the liquid lens 280 may perform an AF function or an OIS function by changing an interface according to a driving voltage.
  • the feedback signal generator 290 may detect a driving voltage applied to the liquid lens 280 and generate a feedback voltage corresponding to the driving voltage. That is, the feedback voltage may represent a driving voltage applied to the actual liquid lens 280.
  • the feedback voltage may be a digital signal or an analog signal.
  • the feedback signal generator 290 may provide the feedback voltage to the controller 230. Meanwhile, according to another exemplary embodiment, the feedback signal generator 290 may not be a voltage between the rear end of the driving voltage provider 270 and the liquid lens 280 in the lens assembly 250. The feedback voltage may be generated by sensing the voltage at the front end of the. According to another embodiment, the feedback signal generator 290 may be included in the control circuit 210 to detect the output voltage of the voltage driver 235 to generate a feedback voltage.
  • the driving voltage driver 260 and the feedback signal generator 290 illustrated in FIG. 2 may be disposed on a flexible printed circuit board (FPCB) constituting at least a part of the connection unit 500 of FIG. 2, but the scope of the present invention. Is not limited to this.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • FIG. 4 illustrates a lens in which an interface is adjusted in response to a driving voltage.
  • (a) illustrates the liquid lens 28 included in the lens assembly 250 (see FIG. 3), and (b) describes the equivalent circuit of the liquid lens 28.
  • the liquid lens 28 means the liquid lens 280 of FIG. 3.
  • the liquid lens 28 whose interface is adjusted in response to the driving voltage is driven through the individual terminals L1, L2, L3, L4 having the same angular distance and arranged in four different directions. Voltage can be applied.
  • a driving voltage is applied through the individual terminals L1, L2, L3, and L4
  • the interface between the conductive liquid and the non-conductive liquid disposed in the cavity 310 may be deformed.
  • the degree and shape of the deformation of the interface between the conductive liquid and the non-conductive liquid may be controlled by the controller 230 to implement the AF function or the OIS function.
  • one side of the lens 28 receives a driving voltage from different individual terminals L1, L2, L3, and L4, and the other side of the lens 28 has a plurality of capacitors connected to the common terminal C0 ( 30).
  • the plurality of capacitors 30 included in the equivalent circuit may have a small capacitance of about 200 picofarat (pF).
  • 5 is a diagram for describing an operation of a control circuit and a lens assembly related to a feedback voltage.
  • 6 is a flowchart illustrating a driving voltage compensation method using a feedback voltage.
  • the controller 230 performs a liquid lens 280 based on a user's request or detection result (eg, a motion signal of the gyro sensor 225) to perform an AF function or an OIS function.
  • a driving voltage and a driving voltage code corresponding to the interface of the control panel 110 may be determined.
  • the controller 230 transfers the driving voltage code to the voltage driver 235 to generate a driving voltage corresponding to the driving voltage code (S20).
  • the voltage driver 235 may generate a driving voltage to be supplied to each terminal L1 to L4 and C0 in the form of a pulse having a specific voltage level and a specific phase corresponding to the driving voltage code.
  • a pulse signal having a fixed voltage level and phase is input to the common terminal C0, and a liquid lens (eg, a liquid lens) may be formed by a voltage level and a phase of a pulse signal supplied to individual terminals L1 to L4. It is assumed that the shape of 280 is controlled, but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the driving voltage generated by the voltage driver 235 is transmitted to the driving voltage transfer unit 270, and the driving voltage transfer unit 270 transfers the driving voltage to each terminal L1 to L4 and C0 of the liquid lens 280. Can be applied (S30).
  • the feedback signal generator 290 detects a voltage difference applied to both ends of each of the capacitors 30 (refer to FIG. 4).
  • the feedback signal generator 290 is common to the individual terminals L1 to L4 according to an exemplary embodiment.
  • the resistors RS1 to RS4 connected between the terminals C0 may be implemented. At this time, the resistance value of each of the plurality of resistors RS1 to RS4 is sufficiently large so that there is no leakage current flowing through each of the plurality of resistors RS1 to RS4, and it is assumed that each resistance value is the same.
  • the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the feedback signal generator 290 may detect the driving voltage applied between the individual terminals L1 to L4 and the common terminal C0 to generate the feedback voltages V_RS1 to VRS4 (S40).
  • the feedback voltages V_RS1 to VRS4 mean voltage differences between the individual terminals L1 to L4 and the common terminal C0, and the feedback signal generator 290 is connected to the plurality of resistors RS1 to RS4. As implemented, the voltages across the resistors RS1 to RS4 may be transferred to the controller 230.
  • the feedback signal generator 290 does not directly transfer voltages of both ends of each of the resistors RS1 to RS4 to the controller 230, but directly to the respective resistors RS1.
  • the result of sensing the voltage at both ends of ⁇ RS4) may be generated as digital data and transmitted to the controller 230. According to such an embodiment, it is possible to prevent the sensing result from being changed while the voltages across the resistors RS1 to RS4 are directly transmitted to the controller 230.
  • the controller 230 compares the transmitted feedback voltage with a driving voltage corresponding to the feedback voltage (that is, the feedback voltage is the intended driving voltage, for example, the driving voltage at the immediately preceding timing). It may be determined whether the voltages match (S50). The coincidence of the feedback voltage and the driving voltage is not only a perfect physical match, but also a concept included within a certain error range.
  • the controller 230 may store a driving voltage table in which a driving voltage code and a driving voltage corresponding thereto are mapped, and when the feedback voltage is received, driving corresponding to the driving voltage code. Voltage can be obtained from the table.
  • the driving voltage compared with the feedback voltage means the difference between the individual terminals and the common terminal, since the feedback voltage corresponds to the voltage difference between the individual terminals and the common terminal.
  • the driving voltage compared to the feedback voltage will be the driving voltage for each corresponding individual terminal and the common terminal.
  • the controller 230 may again perform step S10 without correcting the driving voltage code.
  • the controller 230 changes the driving voltage code based on the difference between the feedback voltage and the driving voltage corresponding to the feedback voltage.
  • the compensation may be performed, and step S10 may be performed again based on the changed driving voltage code (S60).
  • the controller 230 may change the driving voltage code so that the driving voltage lower than the original driving voltage is applied to the liquid lens 280. Conversely, when the feedback voltage is less than the driving voltage, the controller 230 may change the driving voltage code so that the driving voltage higher than the original driving voltage is applied to the liquid lens 280.
  • the above-described driving voltage table may be used as the change degree of the driving voltage code, but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • step S50 If the controller 230 determines the compensation by increasing the driving voltage code by 3, if the feedback voltage and the driving voltage coincide with the determination result of step S50 afterwards, the compensation for the first determined driving voltage code is continued. Can be.
  • a relatively high tolerance (about 5% or more) between the driving voltage code and the driving voltage is achieved. It can be improved to have a minimum tolerance (about 1% or less).
  • the camera module may include a lens assembly including a liquid lens, an infrared cut filter (not shown), a printed circuit board (not shown), an image sensor (not shown), and a controller (not shown). However, at least one of the infrared cut filter and the controller may be omitted or changed in the camera module.
  • the infrared filter may block the light of the infrared region from being incident on the image sensor.
  • An infrared filter may be disposed between the lens assembly and the image sensor.
  • the infrared filter may be an infrared absorption filter or an infrared reflecting filter.
  • the infrared filter may be formed by coating or depositing on one surface of the liquid lens without separately arranged.
  • the upper surface of the printed circuit board and the liquid lens may be electrically connected.
  • An image sensor may be disposed on the printed circuit board.
  • the printed circuit board may be electrically connected to the image sensor.
  • a holder member may be disposed between the printed circuit board and the lens assembly. In this case, the holder member may accommodate the image sensor inside.
  • the printed circuit board may supply power (current or voltage) to the liquid lens.
  • a control unit for controlling the liquid lens may be disposed on the printed circuit board.
  • the optical device is any one of 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) and a navigation device.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • the type of the optical device is not limited thereto, and any device for capturing an image or a picture may be referred to as an optical device.
  • the optical device may include a main body (not shown), a camera module, and a display unit (not shown). However, any one or more of the main body, the camera module, and the display unit may be omitted or changed in the optical apparatus.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 전도성 액체와 비전도성 액체가 계면을 형성하며 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트 위에 배치되는 공통 단자, 상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 복수의 개별 단자, 상기 공통 단자 위에 배치되는 제2 플레이트, 상기 개별 단자 아래에 배치되는 제3 플레이트를 포함하는 액체렌즈, 하나 이상의 고체렌즈 및 상기 액체렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 상기 렌즈 어셈블리 아래에 배치되고 이미지 센서가 배치되는 센서 기판, 상기 액체렌즈와 상기 센서 기판을 전기적으로 연결시키는 연결 기판 및 상기 공통 단자 및 상기 개별 단자에 인가되는 구동 전압을 공급하는 제어부를 포함하고 상기 제어부는 상기 공통 단자와 상기 개별 단자 사이에 인가되는 전압을 감지하여 감지된 전압을 기초로 상기 공통 단자 및 상기 개별 단자에 보상된 구동 전압을 공급할 수 있다.

Description

카메라 모듈 및 카메라 모듈을 포함하는 광학기기
본 발명은 카메라 모듈 및 카메라 모듈을 포함하는 광학기기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 렌즈를 포함하는 카메라 모듈 및 카메라 모듈을 포함하는 광학기기에 관한 것이다.
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. 오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 렌즈 홀더에 고정되어 광축이 정렬된 여러 개의 렌즈 모듈이, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행되고, 렌즈 모듈을 구동시키기 위해 별도의 렌즈 구동 장치가 사용된다. 그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 이를 보호하기 위해 서 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 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명은 전기 에너지를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 렌즈를 포함하는 카메라 모듈에서 렌즈를 구동하기 위한 전압을 감지하여 피드백 경로를 통해 전달함에 의해 동작 특성을 개선할 수 있는 카메라 모듈을 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 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈은, 전도성 액체와 비전도성 액체가 계면을 형성하며 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 위에 배치되는 공통 단자; 상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 복수의 개별 단자; 상기 공통 단자 위에 배치되는 제2 플레이트; 상기 개별 단자 아래에 배치되는 제3 플레이트;를 포함하는 액체렌즈; 하나 이상의 고체렌즈 및 상기 액체렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리; 상기 렌즈 어셈블리 아래에 배치되고 이미지 센서가 배치되는 센서 기판; 상기 액체렌즈와 상기 센서 기판을 전기적으로 연결시키는 연결 기판; 및 상기 공통 단자 및 상기 개별 단자에 인가되는 구동 전압을 공급하는 제어부;를 포함하고 상기 제어부는 상기 공통 단자와 상기 개별 단자 사이에 인가되는 전압을 감지하여 감지된 전압을 기초로 상기 공통 단자 및 상기 개별 단자에 보상된 구동 전압을 공급할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 연결 기판에 배치되는 피드백 신호 생성부;를 더 포함하고, 상기 피드백 신호는 상기 공통 단자와 상기 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압을 감지하여 상기 피드백 신호 생성부에서 생성될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 피드백 신호 생성부에서 생성된 피드백 신호는 상기 제어부에 전달되어 상기 구동 전압이 조절될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 복수의 개별 단자 중 어느 하나와 상기 공통 단자 사이의 전압차를 감지하여 상기 피드백 전압을 생성하는 피드백 신호 생성부를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 피드백 신호 생성부는, 상기 복수의 개별 단자 중 어느 하나와 상기 공통 단자에 연결된 저항을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 연결기판은, 상기 액체 렌즈와 상기 제어부를 전기적으로 연결하기 위한 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 카메라 모듈의 각속도에 대한 움직임 신호 또는 객체와의 거리 정보에 기초하여, 상기 구동 전압을 생성하기 위한 구동 전압 코드를 결정하는 컨트롤러; 및 상기 구동 전압 코드에 상응하도록 상기 공통 단자와 상기 복수의 개별 단자에 공급될 구동 전압을 생성하는 전압 드라이버를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 컨트롤러는, 상기 구동 전압 코드과 상기 구동 전압을 맵핑한 구동 전압 테이블을 저장할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 카메라 모듈의 각속도에 대한 움직임 신호를 생성하여 상기 컨트롤러에 제공하는 자이로 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어 회로는, 둘 이상의 액체를 포함하여 형성되는 액체 렌즈의 계면을 조정할 수 있도록 공통 단자와 복수의 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압을 생성하기 위한 구동 전압 코드를 결정하는 컨트롤러; 및 상기 구동 전압 코드에 상응하도록 상기 공통 단자와 상기 복수의 개별 단자에 공급될 상기 구동 전압을 생성하는 전압 드라이버를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 공통 단자와 상기 복수의 개별 단자에 공급되는 상기 구동 전압을 감지하여 생성된 피드백 전압을 기초로 상기 구동 전압 코드를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 이용되는 구동 전압 보상 방법은, 사용자의 요청 또는 감지 결과를 기초로 액체 렌즈의 계면을 제어하기 위한 구동 전압 및 상기 구동 전압에 상응하는 구동 전압 코드를 결정하는 단계; 상기 구동 전압 코드에 대응하는 구동 전압을 생성 및 인가하는 단계; 상기 인가된 구동 전압을 감지하여 피드백 전압을 생성하는 단계; 및 상기 구동 전압 코드에 대응하는 구동 전압 및 상기 피드백 전압을 비교한 결과를 기초로, 상기 구동 전압 코드를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 기기는, 하우징; 상기 하우징에 배치되고 영상을 출력하는 디스플레이부;및 상기 하우징에 배치되고 이미지를 획득할 수 있는 카메라 모듈;을 포함하고 상기 카메라 모듈은 전도성 액체와 비전도성 액체가 계면을 형성하며 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 위에 배치되는 공통 단자; 상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 복수의 개별 단자; 상기 공통 단자 위에 배치되는 제2 플레이트; 상기 개별 단자 아래에 배치되는 제3 플레이트;를 포함하는 액체렌즈; 하나 이상의 고체렌즈 및 상기 액체렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리; 상기 렌즈 어셈블리 아래에 배치되고 이미지 센서가 배치되는 센서 기판; 상기 액체렌즈와 상기 센서 기판을 전기적으로 연결시키는 연결 기판; 및 상기 공통 단자 및 상기 개별 단자에 인가되는 구동 전압을 공급하는 제어회로;를 포함하고 피드백 신호를 생성하여 상기 피드백 신호를 기초로 상기 공통 단자 및 상기 개별 단자에 보상된 구동 전압을 공급할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 의하면, 실제 액체 렌즈에 인가되는 구동 전압을 모니터링하여 구동 전압을 보상함으로써, 구동 전압 코드와 구동 전압 간의 비교적 높은 허용오차(tolerance, 약 5% 이상)를 최소한의 허용 오차(약 1% 이하)를 갖도록 개선할 수 있다.
또한, 피드백 전압 생성시, 개별 단자 및 공통 단자에 대해 각 단자의 전압을 감지할 수 있을 뿐 아니라, 개별 단자 및 공통 단자에 대해 각 단자의 전압 차를 감지함으로써, 각 단자에 유입될 수 있는 공통 노이즈가 제거되어 실제 액체 렌즈에 인가되는 구동 전압의 보다 정확한 모니터링을 할 수도 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 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈의 예를 설명한다.
도 2는 카메라 모듈에 포함된 렌즈 어셈블리의 예를 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 카메라 모듈을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 4는 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 렌즈를 설명한다.
도 5는 피드백 전압에 관련된 제어 회로와 렌즈 어셈블리의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 피드백 전압을 이용한 구동 전압 보상 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(10)의 예를 설명한다.
도 1을 참조하면, 카메라모듈(10)은 렌즈 어셈블리(22), 제어회로(24), 및 이미지센서(26)를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(22)는 공통 단자와 복수의 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체렌즈를 포함하고, 복수의 고체 렌즈를 포함할 수 있다. 제어회로(24)는 액체렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 회로일 수 있다. 이미지센서(26)는 렌즈 어셈블리(22)에 정렬되며 렌즈 어셈블리(22)를 통해 전달되는 광을 전기신호로 변환할 수 있다. 이미지 센서(26)은 렌즈 어셈블리(22) 하부 또는 아래에 배치되는 센서 기판상에 배치될 수 있다. 카메라 모듈(10)은 디스플레이부 또는 데이터를 저장할 수 있는 메모리부와 함께 하우징에 배치되어 광학 기기를 구성할 수 있다.
카메라 모듈(10)은 하나의 인쇄회로기판(PCB) 상에 배치된 복수의 회로(24, 26)와 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22)를 포함할 수 있으나, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 발명의 범위를 한정하지 않는다. 제어 회로(24)의 구성은 카메라 모듈(10)에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(22)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄이기 위해, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 모듈(10)의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
도 2는 카메라 모듈(10)에 포함된 렌즈 어셈블리(22)의 예를 설명한다.
도 2를 참조하면, 렌즈 어셈블리(22)는 제1 렌즈부(100), 제2 렌즈부(200), 액체 렌즈부(300), 렌즈 홀더(400) 및 연결부(500)를 포함할 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체 렌즈부(300)가 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체 렌즈부(300)가 제1 렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있다. 또한 제2 렌즈부(200)가 생략될 수도 있다.
제1 렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리(22)의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리(22)의 외부로부터 광이 입사하는 구성이다. 제1 렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
제1 렌즈부(100) 및 제2 렌즈부(200)는 렌즈 홀더(400)에 장착될 수 있다. 이때, 렌즈 홀더(400)에는 관통공이 형성되고, 관통공에 제1 렌즈부(100) 및 제2 렌즈부(200)가 배치될 수 있다. 또한, 렌즈 홀더(400)에 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200)가 배치되는 사이 공간에는 액체 렌즈부(300)가 삽입될 수 있다.
한편, 제1 렌즈부(100)는 노출렌즈(110)를 포함할 수 있다. 노출렌즈(110)는 렌즈 홀더(400) 외부로 돌출되어 외부에 노출될 수 있는 렌즈를 말한다. 노출렌즈(110)의 경우 외부에 노출됨으로 인해 렌즈표면이 손상될 수 있다. 만약 렌즈표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 노출렌즈(110)의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈(100)가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
제2 렌즈부(200)는 제1 렌즈부(100) 및 액체 렌즈부(300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1 렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체렌즈부(300)를 투과하여 제2 렌즈부(200)로 입사할 수 있다. 제2 렌즈부(200)는 제1 렌즈부(100)와 이격되어 렌즈 홀더(400)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.
한편, 제2 렌즈부(200)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
액체 렌즈부(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200) 사이에 배치되고, 렌즈 홀더(400)의 삽입구(410)에 삽입될 수 있다. 액체 렌즈부(300) 역시, 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(200)와 마찬가지로 중심축(PL)을 기준으로 정렬될 수 있다.
액체 렌즈부(300)의 액체렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체가 배치되는 제1 플레이트와 복수의 전극을 포함할 수 있다. 또한 액체 렌즈부(300)의 액체렌즈는 전도성 액체 및 비전도성 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트를 포함하고 제1 플레이트 위 또는 아래에 배치되는 공통 전극과 제1 플레이트 아래 또는 위에 배치되는 개별 전극을 포함할 수 있다. 액체 렌즈는 제1 플레이트 위에 배치되는 전극의 상부에 배치되는 제2 플레이트 및/또는 제1 플레이트 아래에 배치되는 전극의 하부에 배치되는 제3 플레이트를 포함할 수 있다. 액체 렌즈부(300)에는 캐비티(310)가 포함될 수 있다. 캐비티(310)는 제1 렌즈부(100)를 통과한 광이 투과하는 부위이고, 적어도 일부에 액체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 캐비티(310)에는 두 가지 종류 즉, 도전성 액체와 비도전성 액체가 함께 포함될 수 있고, 도전성 액체와 비도전성 액체는 서로 섞이지 않고 경계면을 이룰 수 있다. 연결부(500)를 통해 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형되어 액체 렌즈부(300)의 곡률, 초점거리가 변경될 수 있다. 연결부(500)를 하나 또는 둘 이상의 기판을 포함할 수 있다. 즉 연결부(500)는 하나만 도시되어 있지만 일 실시예로 두개 일 수 있다. 연결부(500)는 연결 기판을 포함할 수 있으며, 연결부(500)는 연성회로기판(FPCB)일 수 있다. 이러한 경계면의 변형, 곡률변경이 제어되면, 액체 렌즈부(300)와 이를 포함하는 렌즈 어셈블리(22) 및 카메라 모듈은 오토포커싱(Auto-Focusing; AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등을 수행할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 카메라 모듈을 간략히 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 카메라 모듈(200)에 포함되는 제어 회로(210) 및 렌즈 어셈블리(250)가 도시되어 있고, 제어 회로(210) 및 렌즈 어셈블리(250) 각각은 도 1의 제어 회로(24) 및 렌즈 어셈블리(22)에 해당할 수 있다.
제어 회로(210)는 제어부(220) 및 커넥터(240)를 포함할 수 있다.
제어부(220)는 AF 기능 및 OIS 기능을 수행하기 위한 구성으로서, 사용자의 요청 또는 감지 결과(예컨대, 자이로 센서(225)의 움직임 신호 등)를 이용하여 렌즈 어셈블리(250)에 포함된 액체 렌즈부(260)를 제어할 수 있다.
제어부(220)는 자이로 센서(225), 컨트롤러(230) 및 전압 드라이버(235)를 포함할 수 있다.
자이로 센서(225)는 카메라 모듈(200)의 상하 및 좌우에 대한 손떨림을 보상하기 위해 요(Yaw)축과 피치(Pitch)축 두 방향의 움직임의 각속도를 감지할 수 있다. 자이로 센서(225)는 감지된 각속도에 상응하는 움직임 신호를 생성하여 컨트롤러(230)에 제공할 수 있다.
컨트롤러(230)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 렌즈부(260)의 액체 렌즈(280)가 가져야할 형상에 대응하는 구동 전압을 계산할 수 있다.
컨트롤러(230)는 카메라 모듈(200)의 내부(예컨대, 이미지 센서) 또는 외부로부터 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(280)가 가져야할 형상에 대응하는 구동 전압을 계산할 수 있다.
컨트롤러(230)는 구동 전압과 상기 구동 전압을 전압 드라이버(235)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.
또한, 컨트롤러(230)는 액체 렌즈부(260)로부터 제공되는 피드백 전압을 수신하여, 직전 타이밍에서 전압 드라이버(235)에 전달된 구동 전압 코드에 대응하는 구동 전압과 비교하여 피드백 보상을 수행할지 여부를 결정할 수 있다. 상세한 피드백 보상 동작은 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
전압 드라이버(235)는 컨트롤러(230)로부터 제공된 디지털 형태의 구동 전압 코드를 기초로, 상기 구동 전압 코드에 상응하는 아날로그 형태의 구동 전압을 생성하여, 렌즈 어셈블리(250)에 제공할 수 있다.
전압 드라이버(235)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(280)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(280)의 양단에 공급할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈(280)는 구동을 위해 4개의 개별 단자와 1개의 공통 단자를 포함할 수 있는데, 액체 렌즈(280)의 양단은 4개의 개별 단자 중 어느 하나와 1개의 공통 단자를 의미할 수 있다.
액체 렌즈(280)의 각 단자에 기 설정된 폭을 가지는 펄스 형태의 전압이 인가될 수 있으며, 액체 렌즈(280)에 인가되는 구동 전압은 공통 단자와 개별 단자 각각에 인가되는 전압의 차이이다.
즉, 전압 드라이버(235)가 컨트롤러(230)로부터 제공된 디지털 형태의 구동 전압 코드에 따라 액체 렌즈(280)에 인가되는 구동 전압을 제어하기 위해, 상기 전압 부스터는 증가되는 전압레벨을 제어하고, 상기 스위칭부는 공통 단자와 개별 단자에 인가되는 펄스 전압의 위상을 제어함에 의해 구동 전압 코드에 상응하는 아날로그 형태의 구동 전압이 생성되도록 한다.
커넥터(240)는 제어 회로(210)의 외부(예컨대, 렌즈 어셈블리)와 내부 간의 통신 인터페이스의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, I²C(Inter-Integrated Circuit) 통신 방식을 사용하는 제어 회로(210)와 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 통신 방식을 사용하는 렌즈 어셈블리(250) 간의 통신을 위해 커넥터(240)는 통신 프로토콜 변환을 수행할 수 있다.
또한, 커넥터(240)는 외부(예컨대, 모바일 장치의 배터리)로부터 전원을 공급받아, 제어부(220) 및 렌즈 어셈블리(250)의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
렌즈 어셈블리(250)는 액체 렌즈부(260)를 포함할 수 있으며, 액체 렌즈부(260)는 구동 전압 제공부(270), 액체 렌즈(280) 및 피드백 신호 생성부(290)를 포함할 수 있다.
구동 전압 제공부(270)는 전압 드라이버(235)로부터 구동 전압(4개의 개별 단자와 1개의 공통 단자에 대응하는 아날로그 전압)을 제공받아, 액체 렌즈(280)에 구동 전압을 제공할 수 있다. 구동 전압 제공부(270)는 제어 회로(210)와 렌즈 어셈블리(250) 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.
액체 렌즈(280)는 구동 전압에 따라 계면이 변형되어 AF 기능, 또는 OIS 기능을 수행할 수 있다.
피드백 신호 생성부(290)는 액체 렌즈(280)로 인가되는 구동 전압을 감지하여, 상기 구동 전압에 상응하는 피드백 전압을 생성할 수 있다. 즉, 상기 피드백 전압은 실제 액체 렌즈(280)로 인가되는 구동 전압을 나타낼 수 있다. 상기 피드백 전압은 디지털 신호 또는 아날로그 신호일 수도 있다.
피드백 신호 생성부(290)는 상기 피드백 전압을 컨트롤러(230)에 제공할 수 있다. 한편, 다른 실시예에 따라, 피드백 신호 생성부(290)는 렌즈 어셈블리(250) 내에서 구동 전압 제공부(270)의 후단과 액체 렌즈(280) 사이의 전압이 아닌 구동 전압 제공부(270)의 전단의 전압을 감지하여 피드백 전압을 생성할 수 있다. 또 다른 실시예에 따라, 피드백 신호 생성부(290)는 제어 회로(210)에 포함되어 전압 드라이버(235)의 출력 전압을 감지하여 피드백 전압을 생성할 수도 있다.
상기 피드백 신호 생성부(290)의 구체적인 실시예 및 기능은 도 5와 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
도 2에 도시된 구동 전압 구동부(260) 및 피드백 신호 생성부(290)는 도 2의 연결부(500)의 적어도 일부를 구성하는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)에 배치될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도4는 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 렌즈를 설명한다. 구체적으로, (a)는 렌즈 어셈블리(250, 도3 참조)에 포함된 액체 렌즈(28)를 설명하고, (b)는 액체 렌즈(28)의 등가회로를 설명한다. 여기서, 액체 렌즈(28)는 도 3의 액체 렌즈(280)를 의미한다.
먼저 (a)를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈(28)는 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치된 개별 단자(L1, L2, L3, L4)를 통해서 구동 전압을 인가 받을 수 있다. 개별 단자(L1, L2, L3, L4)를 통해서 구동 전압이 인가되면 캐비티(310)에 배치된 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형될 수 있다. 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면의 변형의 정도 및 형태는 AF 기능 또는 OIS 기능을 구현하기 위해, 컨트롤러(230)에 의해 제어될 수 있다.
또한, (b)를 참조하면, 렌즈(28)는 일측은 서로 다른 개별 단자(L1, L2, L3, L4)로부터 구동 전압을 인가 받고, 다른 일측은 공통 단자(C0)와 연결된 복수의 캐패시터(30)로 설명할 수 있다. 여기서, 등가회로에 포함된 복수의 캐패시터(30)는 약 200 피코패럿(pF) 수준의 작은 캐패시턴스를 가질 수 있다.
본 명세서에서는 개별 단자가 4개인 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
도 5는 피드백 전압에 관련된 제어 회로와 렌즈 어셈블리의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 피드백 전압을 이용한 구동 전압 보상 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5와 도 6을 참조하면, 컨트롤러(230)는 AF 기능 또는 OIS 기능을 수행하기 위하여, 사용자의 요청 또는 감지 결과(예컨대, 자이로 센서(225)의 움직임 신호 등)를 기초로 액체 렌즈(280)의 계면을 제어하기 위한 구동 전압 및 그에 상응하는 구동 전압 코드를 결정할 수 있다(S10).
컨트롤러(230)는 도 5에 도시되지는 않았으나, 구동 전압 코드를 전압 드라이버(235)로 전달하여, 구동 전압 코드에 대응하는 구동 전압이 생성될 수 있도록 한다(S20). 예컨대, 전압 드라이버(235)는 구동 전압 코드에 대응하여 특정 전압 레벨 및 특정 위상을 가지는 펄스 형태로 각 단자(L1~L4, C0)에 공급될 구동 전압을 생성할 수 있다. 또한, 설명의 편의상 본 명세서에서는 공통 단자(C0)에는 고정된 전압 레벨 및 위상을 가진 펄스 신호가 입력되며, 개별 단자(L1~L4)에 공급되는 펄스 신호의 전압 레벨 및 위상에 의해 액체 렌즈(280)의 형태가 제어된다고 가정하기로 하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
전압 드라이버(235)에 의해 생성된 구동 전압은 구동 전압 전달부(270)로 전달되며, 구동 전압 전달부(270)는 구동 전압을 액체 렌즈(280)의 각 단자(L1~L4, C0)에 인가할 수 있다(S30).
피드백 신호 생성부(290)는 복수의 캐패시터들(30, 도 4 참조) 각각의 양단에 인가되는 전압차를 감지하기 위한 것으로, 일 실시예에 따라 개별 단자(L1~L4 중 어느 하나)와 공통 단자(C0) 사이에 연결된 복수의 저항들(RS1~RS4)로 구현될 수 있다. 이때, 복수의 저항들(RS1~RS4) 각각의 저항 값은 복수의 저항들(RS1~RS4) 각각을 흐르는 누설 전류가 존재하지 않도록 하는 충분히 큰 값이며, 각각의 저항값은 서로 동일하다고 가정하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
피드백 신호 생성부(290)는 개별 단자(L1~L4 중 어느 하나)와 공통 단자(C0) 사이에 인가되는 구동 전압을 감지하여, 피드백 전압(V_RS1~VRS4)을 생성할 수 있다(S40). 피드백 전압(V_RS1~VRS4)은 개별 단자(L1~L4 중 어느 하나)와 공통 단자(C0) 사이의 전압차를 의미하며, 피드백 신호 생성부(290)가 복수의 저항들(RS1~RS4)로 구현되므로 각 저항(RS1~RS4)의 양단의 전압이 컨트롤러(230)로 전달될 수 있다.
도 3에 대한 설명에서 상술한 바와 같이, 피드백 신호 생성부(290)는 도 5와 달리 각 저항(RS1~RS4)의 양단의 전압을 바로 컨트롤러(230)로 전달하는 것이 아니라 직접 각 저항(RS1~RS4)의 양단의 전압을 감지한 결과를 디지털 데이터로 생성하여 컨트롤러(230)로 전달할 수도 있다. 이러한 실시예에 의하면, 각 저항(RS1~RS4)의 양단의 전압이 바로 컨트롤러(230)로 전달되는 과정에서 센싱 결과가 달라지는 것을 방지할 수 있다.
컨트롤러(230)는 전달된 피드백 전압과 상기 피드백 전압에 대응되는 구동 전압(즉, 피드백 전압을 의도한 구동 전압으로서 예를 들어, 직전 타이밍의 구동 전압을 의미함)을 비교하여, 피드백 전압과 구동 전압이 일치하는지 여부를 판단할 수 있다(S50). 피드백 전압과 구동 전압이 일치하는 것은, 물리적으로 완전히 일치하는 것뿐 아니라, 일정 오차 범위 내에 포함되는 것도 포함하는 개념이다.
여기서, 피드백 전압과 구동 전압을 비교할 때, 컨트롤러(230)는 구동 전압 코드와 그에 해당하는 구동 전압을 맵핑한 구동 전압 테이블을 저장하고 있을 수 있으며, 피드백 전압 수신시 해당 구동 전압 코드에 대응하는 구동 전압을 상기 테이블로부터 획득할 수 있다. 피드백 전압과 비교되는 구동 전압은 개별 단자와 공통 단자의 차이를 의미하며, 이는 피드백 전압이 개별 단자와 공통 단자의 전압차에 해당하기 때문이다. 다른 실시예에 따라, 피드백 전압이 개별 단자, 공통 단자 각각의 전압을 감지한 결과라면, 피드백 전압과 비교되는 구동 전압은 각 대응되는 개별 단자와 공통 단자에 대한 구동 전압일 것이다.
만일, 피드백 전압과 상기 피드백 전압에 대응되는 구동 전압이 일치할 경우(S50의 Yes), 컨트롤러(230)는 구동 전압 코드에 대한 보정 없이 S10 단계를 다시 수행할 수 있다.
만일, 피드백 전압과 상기 피드백 전압에 대응되는 구동 전압이 일치하지 않을 경우(S50의 No), 컨트롤러(230)는 피드백 전압과 상기 피드백 전압에 대응되는 구동 전압의 차이를 기초로 구동 전압 코드를 변경하는 보상을 수행할 수 있고, 변경된 구동 전압 코드를 기초로 S10 단계가 다시 수행될 수 있다(S60).
구체적으로 피드백 전압이 구동 전압보다 클 경우, 컨트롤러(230)는 원래의 구동 전압보다 낮은 구동 전압이 액체 렌즈(280)에 인가되도록 구동 전압 코드를 변경할 수 있다. 반대로, 피드백 전압이 구동 전압보다 작을 경우, 컨트롤러(230)는 원래의 구동 전압보다 높은 구동 전압이 액체 렌즈(280)에 인가되도록 구동 전압 코드를 변경할 수 있다.
이때, 구동 전압 코드의 변경 정도는 앞서 언급된 구동 전압 테이블이 이용될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
만일 컨트롤러(230)가 구동 전압 코드를 3만큼 높이는 것으로 보상을 결정한 경우, 이후로 S50 단계에 의한 판단 결과 피드백 전압과 구동 전압이 일치한다면 1차적으로 결정된 구동 전압 코드에 대해 3만큼의 보상이 지속될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈에 의하면, 실제 액체 렌즈에 인가되는 구동 전압을 모니터링하여 구동 전압을 보상함으로써, 구동 전압 코드와 구동 전압 간의 비교적 높은 허용오차(tolerance, 약 5% 이상)를 최소한의 허용 오차(약 1% 이하)를 갖도록 개선할 수 있다.
또한, 피드백 전압 생성시, 개별 단자 및 공통 단자에 대해 각 단자의 전압을 감지하는 것이 아니라 전압 차를 감지함으로써, 각 단자에 유입될 수 있는 공통 노이즈가 제거되어 실제 액체 렌즈에 인가되는 구동 전압의 보다 정확한 모니터링이 가능하다.
이하에서는 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성을 설명한다.
카메라 모듈은 액체렌즈를 포함하는 렌즈어셈블리, , 적외선 차단 필터(미도시), 인쇄회로기판(미도시), 이미지 센서(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 카메라 모듈에서 적외선 차단 필터, 제어부 중 어느 하나 이상이 생략 또는 변경될 수 있다.
적외선 필터는 이미지 센서에 적외선 영역의 광이 입사되는 것을 차단할 수 있다. 적외선 필터는 렌즈 어셈블리와 이미지 센서 사이에 배치될 수 있다. 적외선 필터는 적외선 흡수 필터 또는 적외선 반사 필터일 수 있다. 또한, 적외선 필터를 별도로 배치하지 않고 액체렌즈의 어느 한면에 코팅 또는 증착하여 형성할 수도 있다.
인쇄회로기판의 상면과 액체렌즈는 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판에는 이미지 센서가 배치될 수 있다. 인쇄회로기판은 이미지 센서와 전기적으로 연결될 수 있다. 일례로, 인쇄회로기판과 렌즈어셈블리 사이에 홀더 부재가 배치될 수 있다. 이때, 홀더 부재는 내측에 이미지 센서를 수용할 수 있다. 인쇄회로기판은 액체렌즈에 전원(전류 또는 전압)을 공급할 수 있다. 한편, 인쇄회로기판에는 액체렌즈를 제어하기 위한 제어부가 배치될 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 광학기기의 구성을 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) 및 네비게이션 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 광학기기의 종류가 이에 제한되는 것은 아니며 영상 또는 사진을 촬영하기 위한 어떠한 장치도 광학기기로 호칭될 수 있다.
광학기기는 본체(미도시), 카메라 모듈 및 디스플레이부(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 광학기기에서 본체, 카메라 모듈 및 디스플레이부 중 어느 하나 이상이 생략 또는 변경될 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.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 전도성 액체와 비전도성 액체가 계면을 형성하며 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트 위에 배치되는 공통 단자;
    상기 제1 플레이트 아래에 배치되는 복수의 개별 단자;
    상기 공통 단자 위에 배치되는 제2 플레이트;
    상기 개별 단자 아래에 배치되는 제3 플레이트;를
    포함하는 액체렌즈;
    하나 이상의 고체렌즈 및 상기 액체렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리;
    상기 렌즈 어셈블리 아래에 배치되고 이미지 센서가 배치되는 센서 기판;
    상기 액체렌즈와 상기 센서 기판을 전기적으로 연결시키는 연결 기판; 및
    상기 공통 단자 및 상기 개별 단자에 인가되는 구동 전압을 공급하는 제어부;를 포함하고
    상기 제어부는 상기 공통 단자와 상기 개별 단자 사이에 인가되는 전압을 감지하여 감지된 전압을 기초로 상기 공통 단자 및 상기 개별 단자에 보상된 구동 전압을 공급하는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결 기판에 배치되는 피드백 신호 생성부;를 더 포함하고,
    상기 피드백 신호는 상기 공통 단자와 상기 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압을 감지하여 상기 피드백 신호 생성부에서 생성되는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피드백 신호 생성부에서 생성된 피드백 신호는 상기 제어부에 전달되어 상기 구동 전압이 조절되는 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 개별 단자 중 어느 하나와 상기 공통 단자 사이의 전압차를 감지하여 상기 피드백 전압을 생성하는 피드백 신호 생성부를 더 포함하는 카메라 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 피드백 신호 생성부는, 상기 복수의 개별 단자 중 어느 하나와 상기 공통 단자에 연결된 저항을 포함하는 카메라 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 연결기판은, 상기 액체 렌즈와 상기 제어부를 전기적으로 연결하기 위한 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)인 카메라 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 카메라 모듈의 각속도에 대한 움직임 신호 또는 객체와의 거리 정보에 기초하여, 상기 구동 전압을 생성하기 위한 구동 전압 코드를 결정하는 컨트롤러; 및
    상기 구동 전압 코드에 상응하도록 상기 공통 단자와 상기 복수의 개별 단자에 공급될 구동 전압을 생성하는 전압 드라이버를 포함하는 카메라 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 구동 전압 코드과 상기 구동 전압을 맵핑한 구동 전압 테이블을 저장하는 카메라 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 카메라 모듈의 각속도에 대한 움직임 신호를 생성하여 상기 컨트롤러에 제공하는 자이로 센서를 더 포함하는 카메라 모듈.
  10. 둘 이상의 액체를 포함하여 형성되는 액체 렌즈의 계면을 조정할 수 있도록 공통 단자와 복수의 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압을 생성하기 위한 구동 전압 코드를 결정하는 컨트롤러; 및
    상기 구동 전압 코드에 상응하도록 상기 공통 단자와 상기 복수의 개별 단자에 공급될 상기 구동 전압을 생성하는 전압 드라이버를 포함하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 공통 단자와 상기 복수의 개별 단자에 공급되는 상기 구동 전압을 감지하여 생성된 피드백 전압을 기초로 상기 구동 전압 코드를 변경하는 제어 회로.
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