WO2020242039A1 - 액체렌즈 - Google Patents

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WO2020242039A1
WO2020242039A1 PCT/KR2020/004641 KR2020004641W WO2020242039A1 WO 2020242039 A1 WO2020242039 A1 WO 2020242039A1 KR 2020004641 W KR2020004641 W KR 2020004641W WO 2020242039 A1 WO2020242039 A1 WO 2020242039A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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plate
lens
liquid
disposed
liquid lens
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/004641
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
서영수
박재근
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from KR1020190072234A external-priority patent/KR20200144332A/ko
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to US17/615,296 priority Critical patent/US20220196964A1/en
Publication of WO2020242039A1 publication Critical patent/WO2020242039A1/ko

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/12Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/12Fluid-filled or evacuated lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/028Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/55Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof

Definitions

  • This embodiment relates to a liquid lens.
  • various shooting functions include at least one of an optical zoom function (zoom-in/zoom-out), an auto-focusing (AF) function, or an image stabilization or image stabilization (OIS) function.
  • an optical zoom function zoom-in/zoom-out
  • AF auto-focusing
  • OIS image stabilization or image stabilization
  • the autofocus and image stabilization functions are performed by moving or tilting several lenses aligned with the optical axis in a vertical direction of the optical axis or the optical axis.
  • performance is deteriorated due to thermal expansion of the lens unit performing autofocusing and the different liquids performing the image stabilization function in the optical device.
  • a first embodiment of the present invention is to provide a liquid lens having improved optical performance despite a temperature change, a lens assembly including the lens, and a camera module including the assembly.
  • a second embodiment of the present invention is to provide a liquid lens driven by a single liquid.
  • the second embodiment of the present invention is to provide a liquid lens that does not require a specialized controller because the manufacturing process is simplified and only current control is required.
  • a second embodiment of the present invention is to provide a liquid lens that controls temperature by using the characteristics of a liquid lens that is difficult to control according to temperature.
  • a liquid lens according to a first embodiment of the present invention includes: a first plate including a cavity in which different first and second liquids are disposed; A second plate disposed above and below the first plate; And a third plate disposed above and below the first plate, wherein the second plate contacts the first liquid and has a first thickness; And a second portion surrounding the first portion and coupled to the first plate and having a second thickness greater than the first thickness, wherein a third portion of the portion facing the second liquid in the third plate The thickness may be greater than or equal to the first thickness and smaller than the second thickness.
  • the first portion of the second plate may include a flat portion having the first thickness uniformly and an elastic portion surrounding the flat portion.
  • the elastic portion may be disposed between the flat portion and the second portion, and may have greater elasticity than the flat portion.
  • the first thickness and the third thickness may be the same.
  • the flat portion may be connected to the stretchable part so as to move in parallel to move away from or close to the cavity according to the stretch of the stretchable part.
  • the stretchable portion may have an annular planar shape.
  • the stretchable portion may include at least one first segment having a fourth thickness smaller than the first thickness; A second segment disposed between the first segment and the flat portion; And a third segment disposed between the first segment and the second portion.
  • At least one of the second and third segments may have a cross-sectional shape whose thickness decreases as the first segment approaches.
  • the at least one first segment may include a plurality of first segments
  • the stretchable portion may include a fourth segment disposed between the plurality of first segments.
  • the fourth segment may have a cross-sectional shape whose thickness decreases as it approaches the first segment.
  • the stretchable portion may include at least one of a recess and a protrusion, and each of the recess and the protrusion may have a cross-sectional shape of at least one of a semicircle, a semi-ellipse, or a polygon.
  • the second opening may be small, and the width of the flat portion may be greater than the width of the second opening.
  • the second portion of the second plate may include a bonding region that is coupled to the first plate through a soft bonding method.
  • At least one of an inner periphery or an outer periphery of the bonding area may have a polygonal bottom shape.
  • the liquid lens may include an adhesive disposed between the second portion of the second plate and the first plate.
  • a coefficient of thermal expansion of the adhesive may be greater than a coefficient of thermal expansion of the first portion of the second plate.
  • a lens assembly according to another embodiment, the liquid lens; And at least one lens aligned with the liquid lens along the optical axis.
  • the at least one lens may include a plurality of lenses
  • the liquid lens may be disposed at least one of between the plurality of lenses, above the plurality of lenses, and below the plurality of lenses.
  • a camera module includes the lens assembly; And an image sensor that receives the liquid lens and the light passing through the at least one lens to generate image data, and is aligned with the optical axis.
  • a liquid lens according to a second embodiment of the present invention includes a case forming a chamber therein; A liquid disposed in the chamber; And a heat generating member disposed in the case and heating the liquid, wherein the case includes a first plate disposed on one side of the liquid through an optical axis, and a second plate disposed on the other side of the liquid through the optical axis. And a thickness of the first plate at the optical axis is smaller than a thickness at the optical axis of the second plate, and the chamber may be filled with a single liquid.
  • the first plate may be deformed according to the temperature of the liquid.
  • the first plate may swell when the liquid is heated.
  • the first plate includes a first portion through which the optical axis passes, and a second portion extending from an outer circumference of the first portion, and a thickness of the first portion in the optical axis is in a direction corresponding to the second portion. May be thinner than the thickness of
  • the thickness in the optical axis of the first plate may be 40 to 80 ⁇ m.
  • the case includes a third plate disposed between the first plate and the second plate, the heating member is disposed along the surface of the third plate, and the heating member includes a first terminal exposed to the outside and It includes a second terminal, and at least a portion of the heating member may be disposed between the first plate and the third plate.
  • the inner circumferential surface of the third plate may include an inclined surface whose diameter increases as it approaches the first plate from a lower end disposed on the second plate, and a part of the heating member may be disposed along the inclined surface.
  • a sensor disposed in the case and sensing a temperature of the liquid may be included, and the sensor may include a third terminal and a fourth terminal exposed to the outside.
  • the second plate and the third plate may be integrally formed.
  • a liquid lens according to a second embodiment of the present invention includes a case forming a chamber therein; A liquid disposed in the chamber; And a heating member for heating the liquid, wherein the case includes a plate through which an optical axis passes, the plate is deformed according to the temperature of the liquid, and the chamber may be filled with a single liquid.
  • the liquid lens according to the first embodiment of the present invention, the lens assembly including the lens, and the camera module including the assembly implement the third thickness of the third plate to be similar or equal to the first thickness of the second plate.
  • the second plate may be implemented to have an elastic part, or one of the outer or inner corners of the bonding area may have a polygonal planar shape, or by bonding the first and second plates by an adhesive instead of soft bonding, various temperatures or high temperatures In can minimize the effect of thermal expansion of the first and second liquids on the second plate, the deformation of the second plate of the liquid lens is minimized, and thus optical performance can be improved.
  • it may be designed to be usable at a high temperature of 80 degrees or more.
  • ultrasonic waves can be used in the manufacturing process.
  • the structure of the camera device can be simplified by reducing the number of terminals.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a liquid lens according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a plan view of the liquid lens shown in FIG. 1.
  • 3A and 3B show a cross-sectional view according to an embodiment of a first portion of a second plate.
  • 4A and 4B are cross-sectional views of a first portion of a second plate according to another embodiment.
  • FIG. 5 (a) and (b) are cross-sectional views showing a state before and after an extension part is stretched in a second plate according to an embodiment in a direction parallel to an optical axis.
  • FIG. 6 (a) and (b) are cross-sectional views showing a state before and after an extension part is stretched in a second plate according to another embodiment in a direction parallel to an optical axis.
  • FIG. 7 (a) and (b) are cross-sectional views showing a state before and after an extension part is stretched in a second plate according to another embodiment in a direction parallel to an optical axis.
  • 8A and 8B are bottom views of the liquid lens according to the embodiment.
  • FIG 9 shows a bottom view of a liquid lens according to a comparative example.
  • FIG. 10A to 10C are perspective views illustrating a manufacturing process of forming an adhesive 148 in the liquid lens shown in FIG. 1.
  • FIG. 11 is a block diagram of a camera module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the camera module shown in FIG. 11 according to an embodiment.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view of a camera module according to a comparative example
  • FIG. 13B is a cross-sectional view of a liquid lens according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic block diagram of an optical device according to a first embodiment of the present invention.
  • 15 is a side view showing a camera device according to a second embodiment of the present invention.
  • 16 is a cross-sectional view showing a lens assembly according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram conceptually explaining a liquid lens according to a second embodiment of the present invention.
  • 18A is a conceptual diagram showing an initial state in which no current is applied to the liquid lens of the second embodiment of the present invention, and (b) is an operating state in which current is applied to the liquid lens of the second embodiment of the present invention. Is a conceptual diagram showing.
  • FIG. 19 is a configuration diagram showing a camera device according to a modification example.
  • the singular form may include the plural form unless specifically stated in the phrase, and when described as "at least one (or more than one) of A and (and) B and C", it is combined with A, B, and C. It may contain one or more of all possible combinations.
  • first, second, A, B, (a), (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the nature, order, or order of the component by the term.
  • a component when a component is described as being'connected','coupled', or'connected' to another component, the component is directly'connected','coupled', or'connected' to the other component. In addition to the case, it may include a case where the component is'connected','coupled', or'connected' due to another component between the component and the other component.
  • top (top) when it is described as being formed or disposed under “top (top)” or “bottom (bottom)” of each component, “top (top)” or “bottom (bottom)” means that the two components are directly It includes not only the case of contact, but also the case where one or more other components are formed or disposed between the two components.
  • “upper (upper)” or “lower (lower)” when expressed as "upper (upper)” or “lower (lower)", the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one component may be included.
  • the variable lens may be a variable focus lens. Also, the variable lens may be a lens whose focus is adjusted.
  • the variable lens may be at least one of a liquid lens, a polymer lens, a liquid crystal lens, a VCM type, and an SMA type.
  • the liquid lens may include a liquid lens including one liquid and a liquid lens including two liquids.
  • a liquid lens containing one liquid may change the focus by adjusting a membrane disposed at a position corresponding to the liquid, and for example, the focus may be changed by pressing the membrane by electromagnetic force of a magnet and a coil.
  • a liquid lens including two liquids may control an interface formed between the conductive liquid and the non-conductive liquid by using a voltage applied to the liquid lens including a conductive liquid and a non-conductive liquid.
  • the polymer lens can change the focus of the polymer material through a driving unit such as piezo.
  • the liquid crystal lens can change the focus by controlling the liquid crystal by electromagnetic force.
  • the VCM type can change the focus by adjusting the solid lens or the lens assembly including the solid lens through the electromagnetic force between the magnet and the coil.
  • the SMA type can change focus by controlling a solid lens or a lens assembly including a solid lens using a shape memory alloy.
  • a liquid lens according to an embodiment, a lens assembly including the lens, and a camera module including the assembly will be described using a Cartesian coordinate system, but the embodiment is not limited thereto. That is, according to the Cartesian coordinate system, the x-axis, y-axis, and z-axis are orthogonal to each other, but embodiments are not limited thereto. That is, the x-axis, y-axis, and z-axis may cross each other instead of orthogonal.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a liquid lens 100 according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a plan view of the liquid lens 100 shown in FIG. 1.
  • the liquid lens 100 according to the first embodiment of the present invention includes different first and second liquids LQ1 and LQ2, first to third plates P1 to P3, First and second electrodes E1 and E2 and an insulating layer 146 may be included.
  • the plurality of first and second liquids LQ1 and LQ2 are filled, accommodated or disposed in a cavity CA, and contain a first liquid LQ1 having conductivity and a second liquid LQ2 having non-conductive properties.
  • the first liquid LQ1 and the second liquid LQ2 are not mixed with each other, and an interface BO may be formed in a contact portion between the first and second liquids LQ1 and LQ2.
  • the first liquid LQ1 may be disposed on the second liquid LQ2, but the embodiment is not limited thereto.
  • the second liquid LQ2 may be disposed on the first liquid LQ1.
  • the first plate P1 may include a cavity CA.
  • the inner surface i of the first plate P1 may define a side portion of the cavity CA.
  • the inner surface i of the first plate P1 may be inclined as shown, but the embodiment is not limited thereto.
  • the cavity CA may include first and second openings O1 and O2 respectively formed above and below the first plate P1. That is, the cavity CA may be defined as a region surrounded by the inner surface i of the first plate P1, the first opening O1 and the second opening O2.
  • the diameter of the wider aperture among the first and second apertures O1 and O2 may vary depending on the FOV required by the liquid lens 100 or the role to be played in the optical device including the liquid lens 100. have.
  • the size (or area or width) of the first opening O1 may be larger than the size (or area or width) of the second opening O2.
  • each of the first and second openings O1 and O2 may be a cross-sectional area in a horizontal direction (eg, in the x-axis and y-axis directions).
  • the size of each of the first and second openings O1 and O2 may mean a radius when the cross section of the opening is circular, and may mean a diagonal length when the cross section of the opening is square.
  • the cavity CA is a part through which light passes. Accordingly, the first plate P1 constituting the cavity CA may be made of a transparent material or may contain impurities so that light transmission is not easy.
  • the light may be incident in the cavity CA through a first opening O1 that is wider than the second opening O2 and emitted through the second opening O2, or a second opening that is narrower than the first opening O1 ( It may be incident through O2) and emitted through the first opening O1.
  • the second plate P2 may be disposed above or below the first plate P1, and the third plate P3 may be disposed above or below the first plate P1.
  • the second plate P2 may be disposed above the first plate P1, and the third plate P3 may be disposed below the first plate P1.
  • the second plate P2 may be disposed above the cavity CA, and the third plate P3 may be disposed below the cavity CA.
  • the second plate P2 and the third plate P3 may be disposed to face each other with the first plate P1 interposed therebetween. Also, at least one of the second plate P2 and the third plate P3 may be omitted.
  • At least one of the second or third plates P2 and P3 may have a rectangular planar shape, and a partial area may be escaped to expose a part of an electrode to be described later.
  • Each of the second and third plates P2 and P3 is a region through which light passes, and may be made of a light-transmitting material.
  • each of the second and third plates P2 and P3 may be made of glass, and may be made of the same material for convenience of the process.
  • edges of each of the second and third plates P2 and P3 may have a rectangular shape, but are not limited thereto.
  • the second plate P2 may have a configuration that allows incident light to proceed into the cavity CA of the first plate P1, but may have a configuration that allows light to exit in the opposite direction.
  • the third plate P3 may have a configuration that allows light that has passed through the cavity CA of the first plate P1 to be emitted, but may have a configuration that allows the light to be emitted in the opposite direction.
  • the second plate P2 may directly contact the first liquid LQ1.
  • the actual effective lens area of the liquid lens 100 may be narrower than the diameter of the narrow second opening O2 among the first and second openings O1 and O2 of the first plate P1.
  • the first electrode (or individual electrode) E1 is disposed on one surface of the first plate P1 (for example, under the first plate P1), and the second electrode (or a common electrode) (E2) may be disposed on the other surface of the first plate P1 (eg, above the first plate P1).
  • a portion of the second electrode E2 disposed on the first plate P1 may be exposed to the conductive first liquid LQ1 to directly contact the first liquid LQ1.
  • the insulating layer 146 is disposed between the first electrode E1 and the first and second liquids LQ1 and LQ2, so that the first electrode E1 and the first and second liquids LQ1 and LQ2 Can be electrically separated from each other.
  • the first electrode E1 may be a plurality of electrodes, and the second electrode E2 may be one electrode.
  • the number of first electrodes E1 may be 4 or 8, and the embodiment is not limited to a specific number of first electrodes E1.
  • first electrode E1 may be disposed to extend from between the first and third plates P1 and P3 to the inner surface i of the first plate P1.
  • first electrode E1 may extend from the inner surface i of the first plate P1 to the top of the first plate P1 and may be disposed to be spaced apart from the second electrode E2.
  • Each of the first electrode E1 and the second electrode E2 may be made of a conductive material, for example, a metal.
  • the insulating layer 146 may be disposed in the lower region of the cavity CA while covering a part of the upper surface of the third plate P3. That is, the insulating layer 146 may be disposed between the second liquid LQ2 and the third plate P3.
  • the insulating layer 146 may be disposed while covering the entire first electrode E1 disposed on the inner surface i of the cavity CA. Further, the insulating layer 146 may be disposed on the upper surface of the first plate P1 to cover a part of the second electrode E2 and the entire first electrode E1. As such, the insulating layer 146 is formed in contact with the first electrode E1 and the first liquid LQ1, the contact between the first electrode E1 and the second liquid LQ2, and the third plate P3 and the second liquid. Contact between liquids (LQ2) can be blocked.
  • the insulating layer 146 covers the first electrode E1 and exposes a part of the second electrode E2 so that electric energy is applied to the first liquid LQ1 having conductivity through the second electrode E2. can do.
  • the liquid lens module including the liquid lens 100 according to the first embodiment of the present invention includes a first connection substrate (for example, 141 in FIG. 12 to be described later) and a second connection substrate (for example, to be described later. 144 of FIG. 12 may be included.
  • the first connection substrate 141 may be electrically connected to an electrode pad formed on the main substrate (eg, 230 of FIG. 12 to be described later) through a connection pad electrically connected to the first electrode E1.
  • the second connection substrate 144 may be electrically connected to an electrode pad formed on the main substrate 230 through a connection pad electrically connected to the second electrode E2.
  • the first connection board 141 may be implemented as a flexible printed circuit board (FPCB), and the second connection board 144 may be implemented as an FPCB or a single metal substrate (conductive metal plate).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the embodiment is not limited to this.
  • the first connection substrate 141 may transmit a plurality of different voltages (hereinafter referred to as “individual voltages”) to the plurality of first electrodes E1, respectively.
  • the second connection substrate 144 may transmit one driving voltage (hereinafter, referred to as “common voltage”) to the second electrode E2.
  • the common voltage may include a DC voltage or an AC voltage.
  • the width or duty cycle of the pulse may be constant. That is, the driving voltage may be supplied to the liquid lens 100 through the first connection substrate 141 and the second connection substrate 144.
  • the curvature of the interface BO formed in the liquid lens 100 may be changed to perform an auto-focusing (AF) function, and the tilting angle of the interface BO may be changed to compensate for camera shake. It can also perform an OIS (Optical Image Stabilizer) function.
  • AF auto-focusing
  • OIS Optical Image Stabilizer
  • the second plate P2 may include first and second portions PA1 and PA2.
  • the first portion PA1 is a portion in contact with the first liquid LQ1, and the second portion PA2 is a portion surrounding the first portion PA1.
  • the second plate P2 may have a uniform first thickness T1.
  • the lens 100 illustrated in FIG. 1 may further include a bonding member 148.
  • the bonding member (or adhesive) 148 is disposed between the first plate P1 and the second plate P2 and serves to couple the first plate P1 and the second plate P2 to each other.
  • the lens 100 illustrated in FIG. 1 may further include a plate leg (LEG) 148 instead of including the bonding member 148.
  • the plate leg 148 is disposed between the first plate P1 and the second plate P2 and serves to support the second plate P2.
  • the plate leg 148 may be integrally implemented with the same material as the second plate P2.
  • the member 148 may have a second thickness T2.
  • the thickness of the portion of the third plate P3 facing the second liquid LQ2 (hereinafter, referred to as'third thickness') T3 is equal to or greater than the first thickness T1, and the first thickness T1 and the second It may be smaller than the total of 2 thicknesses (T2). Alternatively, the third thickness T3 may be greater than the first thickness T1. For example, the first thickness T1 and the third thickness T3 may be the same.
  • the first and second liquids LQ1 and LQ2 are in the optical axis direction (e.g., z-axis) due to heat generated when the liquid lens 100 according to the above-described embodiment operates or the temperature around the liquid lens 100 Direction).
  • the third thickness (T3) of the third plate (P3) is thick and the first thickness (T1) of the second plate (P2) is relatively thin, the stress due to thermal expansion is concentrated to the second plate (P2). As a result, many bends may be caused in the second plate P2, resulting in poor optical performance.
  • the first thickness T1 of the second plate P2 and the third thickness T3 of the third plate P3 are the same, or the third thickness T3 is the first thickness T1 )
  • the second thickness (T2), but slightly larger than the first thickness (T1) the stress due to thermal expansion of the first and second liquids (LQ1, LQ2) is the first and third plates (P1) , P3).
  • the stress is dispersed, the probability that the second plate P2 is damaged is reduced, and the optical performance of the liquid lens 100 is not deteriorated and can be maintained satisfactorily.
  • the first portion PA1 of the second plate P2 may have a flat portion FP and an elastic portion EP.
  • the flat portion FP may have a uniform first thickness T1 and may be positioned on a path through the optical axis LX in the second plate P2.
  • the elastic part EP is a part surrounding the flat part FP and may be disposed between the flat part FP and the second part PA2.
  • the elastic part EP may have greater elasticity than the flat part FP.
  • the flat portion FP may be connected to the elastic portion EP so as to be able to move in parallel so as to move away from or close to the cavity CA according to the expansion and contraction of the elastic portion EP.
  • the performance of the liquid lens 100 This can get worse.
  • the flat portion FP moves in parallel, it is not or less affected by the thermal expansion of the first and second liquids LQ1 and LQ2, so that the performance of the liquid lens 100 is maintained. Can be.
  • the width W of the flat portion FP is smaller than the width of the second opening O2, one of the both ends of the flat portion FP is deflected during the expansion of the liquid LQ1 and LQ2.
  • the parallel movement of (FP) may become difficult.
  • the width W of the flat portion FP may be larger than the width of the second opening O2 or larger than the width of the second opening O2, but the embodiment is not limited thereto.
  • the expansion and contraction part EP may have an annular planar shape, but the embodiment is not limited to a specific planar shape of the expansion and contraction part EP. That is, when the liquid lens 100 is viewed from above, the elastic part EP may have a round ring shape.
  • FIG. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating the first portion PA1 of the second plate P2 according to an embodiment. While FIG. 3A shows the entire cross-section of the second plate P2, for convenience of explanation, FIG. 3B shows only the left portion of the cross-sectional shape of the second plate P2. The right portion of the second plate P2, which is not shown in FIG. 3B, may be symmetrical with the left portion shown in FIG. 3B in the y-axis direction, and thus can be seen through FIG. 3B.
  • the number of flat portions FP may be plural.
  • the flat portion FP may include first and second flat portions FP1 and FP2.
  • the first flat portion FP1 corresponds to the flat portion FP shown in FIG. 2, and the second flat portion FP2 is between the elastic portion EP and the second portion PA2 of the second plate P2.
  • the number of flat portions FP is one, as illustrated in FIG. 2, and the expansion and contraction portions EP may directly contact the second portion PA2.
  • the second flat portion FP2 shown in FIGS. 3A and 3B corresponds to the second part PA2 of the second plate P2
  • the second plate P2 shown in FIGS. 3A and 3B It also has one flat portion FP1.
  • the second flat portion FP2 illustrated in FIGS. 3A and 3B will be described as corresponding to the second portion PA2 of the second plate P2. That is, the flat portion referred to below is meant to mean the flat portion FP shown in FIG. 2 or the first flat portion FP1 shown in FIGS. 3A and 3B, respectively.
  • the stretchable part EP may include first to third segments S1 to S3.
  • the first segment S1 may have a fourth thickness T4 smaller than the first thickness T1.
  • the second segment S2 may be disposed between the first segment S1 and the flat portions FP and FP1.
  • the third segment S3 may be disposed between the first segment S1 and the second part PA2.
  • At least one of the second and third segments S2 and S3 may have a cross-sectional shape whose thickness decreases as the first segment S1 approaches.
  • each of the second and third segments S2 and S3 has a cross-sectional shape whose thickness decreases as the first segment S1 approaches.
  • the elastic part EP includes the first segment S1 having a fourth thickness T4 smaller than the first thickness T1
  • thermal expansion of the first and second liquids LQ1 and LQ2 The stress caused by is applied to the expansion/contraction portion EP instead of the flat portions FP and FP1, so that the influence of the flat portions FP and FP1 by the stress may be reduced.
  • the thickness of at least one of the second and third segments (S2, S3) has a cross-sectional shape that decreases as the first segment (S1) approaches, the elastic portion when the liquid (LQ1, LQ2) expands or contracts. (EP) can be flexibly built.
  • the elastic part EP may include only one first segment S1.
  • the stretchable part EP may include a plurality of first segments.
  • the stretchable part EP may include the 1-1 and 1-2 segments S11 and S12.
  • the stretchable part EP may further include a fourth segment S4 disposed between the plurality of first segments.
  • the elastic part EP when the elastic part EP includes the 1-1 and 1-2 segments S11 and S12, the elastic part EP is the 1-1 segment S11.
  • the fourth segment S4 may include 4-1 to 4-3 segments S41 to S43. The 4-1th segment S41 is in contact with the 1-1th segment S11 and is a portion located between the 1-1th segment S11 and the 4-2th segment S42.
  • the 4-3th segment S43 is in contact with the 1-2nd segment S12 and is a portion located between the 1-2nd segment S12 and the 4-2th segment S42.
  • the 4-2th segment S42 is a portion located between the 4-1th segment S41 and the 4-3th segment S43.
  • the fourth segment S4 may have a cross-sectional shape whose thickness decreases as it approaches the first segment S1.
  • the 4-1 segment S41 has a cross-sectional shape whose thickness decreases as it approaches the 1-1 segment S11
  • the 4-3 segment S43 is the first -2 It may have a cross-sectional shape in which the thickness decreases as the segment approaches S12.
  • the fourth segment S4 when the number of the first segments S1 is plural and the fourth segment S4 is disposed between the plurality of first segments S1, the first and second liquids LQ1 and LQ2 The stress due to thermal expansion may be applied more to the expansion/contraction part EP instead of the flat parts FP and FP1.
  • the fourth segment S4 has a cross-sectional shape whose thickness decreases as it approaches the first segment S1, the expansion and contraction portion EP may be more flexible.
  • the expansion/contraction part EP may include at least one of a recess and a protrusion.
  • the first to third segments S1 to S3 may form recesses.
  • the fourth segment S4 may form a protrusion, and the top surface of the 4-2th segment S42 may correspond to the upper surface of the protrusion.
  • 4A and 4B are cross-sectional views of the first portion PA1 in the second plate P2 according to another exemplary embodiment.
  • the expansion/contraction part EP may include a plurality of recesses R1 and R2 and one protrusion PT1 and PT2.
  • each of the recess and the protrusion may have at least one cross-sectional shape of a semicircle, a semi-ellipse, or a polygon (eg, triangle, square, etc.).
  • the recess R1 may have a rectangular cross-sectional shape
  • the recess R2 may have a semicircular cross-sectional shape.
  • the expansion/contraction part EP may have a zigzag shape.
  • 5 to 7 are cross-sectional views showing the state before and after the extension part EP is stretched in the second plate P2 according to the embodiment in a direction parallel to the optical axis.
  • 5 (a), 6 (a) and 7 (a) show cross-sections before the first and second liquids LQ1 and LQ2 thermally expand, that is, before the expansion and contraction EP is stretched, 5(b), 6(b), and 7(b) show cross-sections after the first and second liquids LQ1 and LQ2 are thermally expanded to increase the expansion/contraction part EP.
  • the expansion and contraction portions EP are implemented at both ends of the first portion PA1 of the second plate P2 in various forms
  • the flat portion The stress may be more concentrated in the elastic part EP than in the FP and FP1. That is, as shown in Figs. 5 (b), 6 (b), and 7 (b), the expansion and contraction part EP is stretched like a spring, so that the flat parts FP and FP1 are parallel in the optical axis direction.
  • the optical performance of the liquid lens 100A is not deteriorated and can be well maintained.
  • first plate P1 and the second plate P2 may be coupled to each other in various ways.
  • the second part PA2 of the second plate P2 may include a bonding area BA.
  • the second plate P2 may be bonded to the first plate P1.
  • FIGS. 8A and 8B are bottom views of the liquid lens 100 according to the embodiment. For convenience of explanation, FIGS. 8A and 8B show only the second plate P2.
  • the second plate P2 includes a bonding area BA.
  • Each bonding area BA has an inner periphery IE and an outer periphery OE. At least one of the inner edge IE and the outer edge OE of the bonding area BO may have a polygonal bottom shape.
  • the outer periphery of the bonding area BA may have a pentagonal bottom shape as shown in FIG. 8A or a hexagonal bottom shape as shown in FIG. 8B.
  • FIG 9 shows a bottom view of a liquid lens according to a comparative example.
  • the second plate P2 of the liquid lens according to the comparative example shown in FIG. 9 performs the same role as the second plate P2 of the liquid lens 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the liquid lens according to the comparative example shown in FIG. 9 is a liquid lens 100 according to the first embodiment of the present invention, except that the bottom shape of the outer edge OE of the second plate P2 shown in FIG. 9 is different. It is assumed to be the same as ).
  • the stress caused by the thermal expansion of the first and second liquids LQ1 and LQ2 is a distance from the rim portion OE of the circle. Is applied to the same origin, that is, the center of the second plate P2, that is, the optical axis LX, so that the second plate P2 may be damaged.
  • the first and second liquids LQ1 and LQ2 The stress caused by the thermal expansion of the second plate (P2) is distributed not only to the center of the second plate (LX), that is, to each edge of the outer edge (OE) of the bonding area (BA) with a different distance from the center.
  • the second plate P2 may receive less stress than before.
  • the outside OE is polygonal as shown in FIGS. 8A and 8B than when the outside OE is circular as shown in FIG. 9, the area of the bonding area BA increases according to the temperature. When the volume of the liquids LQ1 and LQ2 expands, it is possible to further prevent or minimize the second plate P2 from being bent or damaged.
  • the first and second plates P1 and P2 of the liquid lens 100 may be bonded to each other by an adhesive 148.
  • the adhesive 148 may be disposed in the bonding area BA shown in FIGS. 8A, 8B, and 9.
  • the member 148 and the second plate P2 are integrally formed in the lens 100 shown in FIG. 1, the first and second plates P1 and P2 are connected to each other by bonding in the bonding area BA. Can also be combined.
  • FIG. 10A to 10C are perspective views illustrating a manufacturing process of forming an adhesive 148 in the liquid lens 100 shown in FIG. 1.
  • a liquid LQ is filled in the cavity CA in the first plate P1 and a material 148A for manufacturing the adhesive 148 is disposed around the cavity CA.
  • the liquid LQ2 is filled in the cavity CA and the second plate P2 is covered on the first plate P1 on which the adhesive 148 manufacturing material 148A is formed.
  • the first and second plates ( P1, P2) can be combined with each other.
  • the adhesive 148 is not limited to the manufacturing method shown in FIGS. 10A to 10C, and may be manufactured by other methods.
  • the adhesive 148 may be manufactured in various forms and may be manufactured using, for example, Side Sealing Molding (SSM).
  • SSM Side Sealing Molding
  • the first and second plates P1 and P2 are joined by the adhesive 148
  • the first and second liquids LQ1 and LQ2 are thermally expanded, indicated by arrows.
  • the volume of the adhesive 148 expands in one direction A1
  • the stress applied to the second plate P2 can be reduced as much as possible.
  • the second plate P2 may move in parallel, thereby preventing or minimizing deterioration in optical performance.
  • the coefficient of thermal expansion of the adhesive 148 may be greater than that of the second plate P2.
  • the liquid lens 100 according to the above-described embodiment can be applied to various fields.
  • FIG. 11 is a block diagram of the camera module 200 according to the first embodiment of the present invention.
  • the camera module 200 may include a lens assembly 210 and an image sensor 220.
  • the lens assembly 210 may include at least one lens and a liquid lens 214.
  • the liquid lens 214 may mean the liquid lens 100 shown in FIG. 1.
  • At least one lens may be aligned with the liquid lens 214 and the optical axis LX.
  • at least one lens may include a plurality of lenses as illustrated in FIG. 11.
  • the plurality of lenses may include a first lens unit 212 and a second lens unit 216.
  • Each of the first and second lens units 212 and 216 may include at least one lens.
  • At least one of the first or second lens units 212 and 216 may be omitted.
  • Each of the plurality of lenses may be a solid lens or a liquid lens, and the lens assembly 210 according to the embodiment is not limited to a specific shape of the lens.
  • the embodiment is not limited thereto. That is, according to another embodiment, the liquid lens 214 may be disposed above the first lens unit 212 or may be disposed below the second lens unit 216. As such, the liquid lens 214 may be disposed between the plurality of lenses, above the plurality of lenses, and below the plurality of lenses.
  • liquid lens 214 may serve as any one of a plurality of lenses.
  • the image sensor 220 receives the opening of the liquid lens 214 (for example, the first and second openings O1 and O2 shown in FIG. 1) and the light that has passed through at least one lens to provide an image Data can be created.
  • the image sensor 220 may be aligned with the liquid lens 214 and at least one lens (eg, 212 and 216 shown in FIG. 11) along the optical axis LX.
  • the liquid lens 214 can serve as any one of a plurality of lenses, the number of lenses included in the lens assembly 210 can be reduced. Accordingly, the size of the lens assembly 210 may be reduced.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the camera module 200 shown in FIG. 11 according to an embodiment 200A.
  • the camera module 200A includes a first lens unit 212A, a liquid lens 214A, a second lens unit 216A, an image sensor 220A, a main substrate 230 and a lens holder 240. It may include.
  • the first lens unit 212A, the liquid lens 214A, and the second lens unit 216A correspond to the embodiment of the lens assembly 210 shown in FIG. 11.
  • first lens unit 212A, the liquid lens 214A, the second lens unit 216A, and the image sensor 220A shown in FIG. 12 are the first lens unit 212 and the liquid lens shown in FIG. 214, the second lens unit 216 and the image sensor 220, respectively, and perform the same function.
  • the structure of the lens assembly illustrated in FIG. 12 is only an example, and the structure of the lens assembly may vary according to specifications required for the camera modules 200 and 200A.
  • the liquid lens 214A is located between the first lens part 212A and the second lens part 216A, but in another example, the liquid lens 214A is the first lens part 212A. It may be located higher (front), and one of the first lens unit 212A or the second lens unit 216A may be omitted.
  • the first lens unit 212A is disposed in front of the lens assembly, and is a portion where light is incident from the outside of the lens assembly.
  • the first lens unit 212A may be provided with at least one lens, or two or more lenses may be aligned with respect to the central axis LX to form an optical system.
  • the first lens part 212A and the second lens part 216A may be mounted on the lens holder 240.
  • a through hole may be formed in the lens holder 240, and a first lens part 212A and a second lens part 216A may be disposed in the through hole.
  • a liquid lens 214A may be inserted into a space between the first lens unit 212A and the second lens unit 216A in the lens holder 240.
  • the first lens unit 212A may include an exposure lens 213.
  • the exposure lens 213 refers to a lens that can be exposed to the outside by protruding from the lens holder 240.
  • 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 200A may be deteriorated.
  • a method of arranging a cover glass, forming a coating layer, or configuring the exposed lens 213 of a wear-resistant material to prevent surface damage may be applied.
  • the second lens unit 216A is disposed behind the first lens unit 212A and the liquid lens 214A, and light incident from the outside to the first lens unit 212A passes through the liquid lens 214A and is removed. 2 Can enter into the lens unit 216A.
  • the second lens part 216A may be spaced apart from the first lens part 212A and disposed in a through hole formed in the lens holder 240.
  • the second lens unit 216A may be provided with at least one lens, and when two or more lenses are included, the second lens unit 216A may be aligned with respect to the central axis LX to form an optical system.
  • the liquid lens 214A is disposed between the first lens unit 212A and the second lens unit 216A, and may be inserted into the insertion hole 242 of the lens holder 240.
  • the insertion hole 242 may be formed by opening a portion of the side surface of the lens holder 240. That is, the liquid lens 214A may be inserted and disposed through the insertion hole 242 on the side of the lens holder 240.
  • the liquid lens 214A may also be aligned with the central axis LX like the first lens part 212A and the second lens part 216A.
  • the lens assembly may further include a first connection substrate 141 and a second connection substrate 144.
  • the interface BO between the conductive liquid LQ1 and the non-conductive liquid LQ2 is deformed by the driving voltage applied through the first and second connection substrates 141 and 144, and the curvature and focal length of the liquid lens 214A Is subject to change.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view of a camera module according to a comparative example
  • FIG. 13B is a cross-sectional view of a liquid lens according to a first embodiment of the present invention.
  • the camera module according to the comparative example shown in FIG. 13A includes a first lens unit 212, a liquid lens 10, a second lens unit 216, and an image sensor 220, and the embodiment shown in FIG. 13B
  • the camera module by includes a first lens part 212, a liquid lens 214, a second lens part 216, and an image sensor 220.
  • the first lens unit 212, the second lens unit 216, and the image sensor 220 shown in FIG. 13A are the first lens units 212 and 212A and the second lens unit 216 shown in FIGS. 11 and 12. , 216A) and image sensors 220 and 220A, respectively, the same reference numerals are used, and redundant descriptions are omitted.
  • the camera module according to the comparative example shown in FIG. 13A includes a liquid lens 10, and the camera module according to the embodiment shown in FIG. 13B includes a liquid lens 214.
  • the liquid lens 10 according to the comparative example shown in FIG. 13A has the same configuration as the liquid lens 100 according to the embodiment shown in FIG. 1, but the first to third plates P1 to P3 Each characteristic is assumed to be different.
  • the liquid lens 214 shown in FIG. 13B may be the liquid lens 100 shown in FIG. 1.
  • the image sensor 220 shown in each of FIGS. 13A and 13B may correspond to an imaging surface of the image sensors 220 and 220A shown in FIGS. 11 and 12.
  • the second plate P2 When the room temperature of the liquid lens 10 is at a high temperature of 25° C. or higher, the second plate P2 receives stress due to the expansion of the different first and second liquids LQ1 and LQ2, and the liquid lens ( In 10), one side 11 of the second plate P2 facing the image sensor 220 may bulge 13 and be deformed or even destroyed. In order to solve this, the stress applied to the second plate P2 may be minimized by reducing the thickness of the second plate P2. However, when an etching process is added to reduce the thickness of the second plate P2, manufacturing cost and manufacturing time may increase, and the structure of the liquid lens 10 may be complicated.
  • the first and second liquids LQ1 and LQ2 expand and the curvature of the second plate P2 gradually increases or decreases, thereby generating a curvature 230. It can lead to optical performance deterioration such as a decrease in resolution.
  • the third plate P3 To implement the third thickness (T3) similarly or equal to the first thickness (T1) of the second plate (P2), or implement the second plate (P2) to have an elastic portion (EP), or a bonding area
  • One of the outer or inner corners of (BA) may be implemented to have a polygonal planar shape, or the first and second plates P1 and P2 may be bonded by an adhesive 148 instead of bonding. Accordingly, as shown in FIG. 13B, deformation of the second plate P2 of the liquid lens 214 at various temperatures or high temperatures is minimized, and thus optical performance may be improved.
  • an optical device may be implemented using the camera modules 200 and 200A including the liquid lens 100 according to the above-described embodiment.
  • the optical device may include a device capable of processing or analyzing an optical signal.
  • Examples of optical devices may include a camera/video device, a telescope device, a microscope device, an interferometer device, a photometer device, a polarimeter device, a spectrometer device, a reflectometer device, an autocollimator device, a lens meter device, and the like, including a lens assembly. This embodiment can be applied to possible optical devices.
  • the optical device may be implemented as a portable device such as a smart phone, a notebook computer, or a tablet computer.
  • These optical devices include camera modules 200 and 200A, a display unit (not shown) that outputs an image, a battery (not shown) that supplies power to the camera modules 200 and 200A, a camera module 200 and 200A, and a display. It may include a body housing for mounting the unit and the battery.
  • the optical device may further include a communication module capable of communicating with other devices and a memory unit capable of storing data. The communication module and the memory unit may also be mounted on the main body housing.
  • optical device 300 including a liquid lens according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings, but the optical device 300 according to the embodiment is not limited thereto.
  • FIG. 14 is a schematic block diagram of an optical device 300 according to a first embodiment of the present invention.
  • the optical device 300 may include a prism unit 310, a liquid lens 320, and a zooming unit 330.
  • the liquid lens 320 may correspond to the liquid lenses 100, 214, and 214A described above.
  • the prism unit 310 serves to change the path of light incident in the direction indicated by IN to the optical axis LX of the liquid lens 320.
  • the liquid lens 320 performs OIS and AF functions with respect to the light whose optical path is changed in the prism unit 310 and emits it to the zooming unit 330.
  • the zooming unit 330 zooms in/zooms out or focuses the light passing through the liquid lens 320.
  • the zooming unit 330 may include a plurality of lenses (not shown) and an actuator (not shown) that moves the lenses in a direction parallel to the optical axis LX (eg, a z-axis direction).
  • Optical devices include mobile phones, mobile phones, smart phones, portable communication devices, portable smart devices, digital cameras, laptop computers, digital broadcasting terminals, PDAs (Personal Digital Assistants), PMPs (Portable Multimedia Players), and It can be any one of navigation.
  • PDAs Personal Digital Assistants
  • PMPs Portable Multimedia Players
  • the type of optical device is not limited thereto, and any device for photographing an image or photograph may be included in the optical device.
  • the optical device may include a body.
  • the body may form the appearance of an optical device.
  • the main body may accommodate the camera device 1010.
  • a display unit may be disposed on one surface of the main body.
  • the display unit and the camera device 1010 may be disposed on one surface of the main body, and the camera device 1010 may be additionally disposed on the other surface of the main body (a surface located on the opposite side of the main body).
  • the optical device may include a display unit.
  • the display unit may be disposed on one surface of the main body.
  • the display unit may output an image captured by the camera device 1010.
  • the optical device may include a camera device 1010.
  • the camera device 1010 may be disposed on the main body. At least a portion of the camera device 1010 may be accommodated in the body.
  • the camera device 1010 may be provided in plurality.
  • the camera device 1010 may include a dual camera device.
  • the camera device 1010 may be disposed on one side of the main body and the other side of the main body, respectively.
  • the camera device 1010 may capture an image of a subject.
  • 15 is a side view showing a camera device according to a second embodiment of the present invention.
  • the camera device 1010 may include a camera module.
  • the camera device 1010 may include a control unit 1024.
  • the controller 1024 may output a signal for applying a driving voltage and/or a driving current to the liquid lens 1500.
  • the controller 1024 may include a driver IC 1025 that applies a current to the liquid lens 1500.
  • the driver IC 1025 may be provided separately from the controller 1024, and the controller 1024 may control the driver IC 1025.
  • the control unit 1024 may include a memory unit that stores values of driving voltage and/or driving current to be applied to the liquid lens 1500 in order to implement a focus value corresponding to the distance of the subject.
  • the control unit 1024 may be implemented as a single chip.
  • the control unit 1024 may include a connector connected to a configuration of an optical device. The connector may be understood as a separate configuration from the control unit 1024.
  • the camera device 1010 may include an image sensor 126.
  • the image sensor 126 may be aligned with the lens assembly 1022.
  • the image sensor 126 may be disposed so that the lens and the optical axis coincide.
  • the optical axis of the image sensor 126 and the optical axis of the lens may be aligned.
  • the image sensor 126 may be disposed on a printed circuit board.
  • the image sensor 126 may be electrically connected to a printed circuit board.
  • the image sensor 126 may be coupled to the printed circuit board by SMT (Surface Mounting Technology) or wire bonding.
  • the image sensor 126 may be coupled to a printed circuit board by flip chip technology.
  • the image sensor 126 may convert light transmitted through the lens assembly 1022 into an electric signal.
  • the image sensor 126 may convert light irradiated to the effective image area of the image sensor 126 into an electrical signal.
  • the image sensor 126 may be any one of a charge coupled device (CCD), a metal oxide semi-conductor (MOS), a CPD, and a CID.
  • the camera device 1010 may include a lens assembly 1022.
  • the lens assembly 1022 will be described later with reference to the drawings.
  • 16 is a cross-sectional view showing a lens assembly according to a second embodiment of the present invention.
  • the lens assembly 1022 may include a lens.
  • the lens assembly 1022 may include a plurality of lenses.
  • the lens assembly 1022 may include an upper lens 1100 and a lower lens 1200.
  • the upper lens 1100 may be referred to as a first lens
  • the lower lens may be referred to as a second lens.
  • a liquid lens 1500 may be disposed between the upper lens 1100 and the lower lens 1200.
  • the upper lens 1100 may be disposed above the liquid lens 1500, and the lower lens 1200 may be disposed below the liquid lens 1500.
  • the upper lens 1100 may be disposed on the outermost side.
  • the liquid lens 1500 may be disposed above the upper lens 1100 or disposed below the lower lens 1200.
  • one or more of the upper lens 1100 and the lower lens 1200 may be omitted.
  • the upper lens 1100 may include a plurality of lenses.
  • the upper lens 1100 may include two lenses.
  • the lower lens 1200 may include a plurality of lenses.
  • the lower lens 1200 may include three lenses.
  • the liquid lens 1500 may be disposed between the second lens and the third lens from the top of a total of five lenses. In another embodiment, the liquid lens 1500 may be disposed between the third lens and the fourth lens from the top of the plurality of lenses.
  • the optical axis of the upper lens 1100, the optical axis of the liquid lens 1500, and the optical axis of the lower lens 1200 may all be aligned.
  • the upper lens 1100 may include an outermost lens 1110.
  • the outermost lens 1110 may protrude from the upper surface of the housing 1400.
  • the outermost lens 1110 may protrude to the outside of the housing 1400.
  • a cover glass or a coating layer may be formed on the surface of the outermost lens 1110.
  • the outermost lens 1110 may be formed of a wear-resistant material to prevent surface damage to the outermost lens 1110.
  • the lens assembly 1022 may include a variable lens.
  • the variable lens may be a variable focus lens.
  • the variable lens may be a lens whose focus is adjusted. The focus can be adjusted by moving the lens and/or changing the shape of the lens.
  • the variable lens may include a liquid lens 1500.
  • the lens assembly 1022 may include a liquid lens unit 1300.
  • the liquid lens unit 1300 may be disposed between the upper lens 1100 and the lower lens 1200.
  • the liquid lens unit 1300 may include a liquid lens 1500 and a holder fixing the liquid lens 1500.
  • the holder of the liquid lens unit 1300 is a liquid lens holder and may be distinguished from the case 1510 of the liquid lens 1500.
  • the liquid lens unit 1300 is placed in a space between the upper lens 1100 and the lower lens 1200 from the side of the housing 1400 while the upper lens 1100 and the lower lens 1200 are fixed to the housing 1400. Can be inserted and combined.
  • the liquid lens unit 1300 may be inserted through the insertion hole 1410 of the housing 1400.
  • the liquid lens unit 1300 may include a lens area 1310.
  • the lens area 1310 may be a portion through which light passing through the upper lens 1100 passes.
  • a liquid may be disposed in at least a part of the lens area 1310.
  • the liquid lens unit 1300 may be energized with the printed circuit board through the connection unit 1450.
  • the lens assembly 1022 may include a housing 1400.
  • the housing 1400 may include a first hole penetrating the housing 1400 in the optical axis direction.
  • An upper lens 1100, a lower lens 1200, and a liquid lens 1500 may be disposed in the first hole of the housing 1400.
  • the housing 1400 may include a second hole penetrating the housing 1400 in a direction perpendicular to the optical axis.
  • the first hole and the second hole of the housing 1400 may be connected to each other.
  • the liquid lens 1500 may be horizontally inserted into the second hole of the housing 1400. At least a part of the case of the liquid lens 1500 and the liquid lens unit 1300 may be disposed in the second hole of the housing 1400.
  • An upper lens 1100 and a lower lens 1200 may be disposed in the housing 1400.
  • the upper lens 1100 and the lower lens 1200 may be coupled to the housing 1400.
  • the upper lens 1100 and the lower lens 1200 may be fixed to the housing 1400 by an adhesive.
  • the lens assembly 1022 may include a connection part 1450.
  • the connection part 1450 may electrically connect the liquid lens 1500 and the printed circuit board.
  • the connection part 1450 may extend along the housing 1400. At least a portion of the connection part 1450 may extend along a side surface of the housing 1400.
  • the connection part 1450 may include a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the connection part 1450 may include a terminal.
  • the connection part 1450 may include an insert terminal that is insert-injected onto the surface of the housing 1400.
  • the connection part 1450 may include a MID terminal formed on a surface of the housing 1400 through a molded interconnection device (MID) method.
  • MID molded interconnection device
  • the connection part 1450 may be formed separately from the housing 1400 and may be disposed on the outer surface of the housing 1400.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram conceptually illustrating a liquid lens according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 18A is a conceptual diagram showing an initial state in which no current is applied to the liquid lens according to the second embodiment of the present invention.
  • (b) is a conceptual diagram showing an operating state in which a current is applied to the liquid lens of the second embodiment of the present invention.
  • the liquid lens 1500 may be driven for auto focus (AF).
  • the focal length may be adjusted by driving the liquid lens 1500.
  • the liquid lens 1500 may be driven for optical image stabilization (OIS).
  • OIS optical image stabilization
  • the liquid lens 1500 may be divided into four areas corresponding to the first to fourth quadrants. In each of the four regions corresponding to the first to fourth quadrants of the liquid lens 1500, an independently driven heating member 1540 may be disposed. Through this, the first portion 151-1-1 of the first plate 1511 of the liquid lens 1500 may be deformed asymmetrically with respect to the optical axis. The interface of the liquid lens 1500 may be tilted.
  • the liquid lens 1500 may be disposed on the optical axis OA.
  • the first plate 1511 of the liquid lens 1500 may be disposed flat as shown in FIG. 18A.
  • the liquid 1530 inside the liquid lens 1500 is heated and swells up as shown in FIG. 18(b), so that the first plate 1511 is also It can swell. Through this, the liquid lens 1500 may perform focusing.
  • the liquid lens 1500 may include a case 1510.
  • the case 1510 may form a chamber 1520 therein.
  • the case 1510 may accommodate the liquid 1530 therein.
  • the case 1510 may be formed of a transparent material.
  • the case 1510 may include glass.
  • the change of the interface of the glass may be reflected in the design of the lens in conjunction with the change of the diopter.
  • the camera device 1010 according to the second embodiment of the present invention may include a memory in which a lookup table is stored. In this case, a diopter change according to current or voltage and/or a change in curvature of glass according to current or voltage may be stored as numerical values in the lookup table.
  • the case 1510 may include a plate.
  • the case 1510 may be a plate.
  • the case 1510 may have a plate shape.
  • the case 1510 may include a plate that is deformed by expansion of the liquid 1530 accommodated therein.
  • the case 1510 may include a plurality of plates. Each of the plurality of plates may be formed of a transparent material. Each of the plurality of plates may comprise glass.
  • the case 1510 may include a first plate 1511.
  • the first plate 1511 may be an upper plate.
  • the first plate 1511 may be a top glass.
  • the first plate 1511 may be disposed so that the optical axis OA passes.
  • the first plate 1511 may be disposed on one side of the liquid 1530.
  • the first plate 1511 may be disposed above the liquid 1530.
  • the first plate 1511 may be disposed under the liquid 1530.
  • the thickness of the first plate 1511 in the optical axis OA may be thinner than the thickness in the optical axis OA of the second plate 1512.
  • the thickness of the first plate 1511 in the optical axis OA may be 40 to 80 ⁇ m. If the thickness at the optical axis OA of the first plate 1511 is less than 40 ⁇ m, the first plate 1511 may be easily damaged by impact during the test process, and in the optical axis OA of the first plate 1511 When the thickness of is greater than 80 ⁇ m, deformation of the first plate 1511 may be insufficient. That is, when the thickness of the first plate 1511 in the optical axis OA exceeds 80 ⁇ m, all focuses from macro focus to infinite focus may not be implemented.
  • the first plate 1511 may be deformed according to the temperature of the liquid 1530. In this case, the temperature may be limited to a specific temperature section. The first plate 1511 may swell when the liquid 1530 is heated. The optical path of light passing through the first plate 1511 may be changed by the deformation of the first plate 1511. The focal length may be changed according to the deformation of the first plate 1511. Focusing may be performed by deformation of the first plate 1511.
  • the interface of the first plate 1511 may be used for focusing.
  • the interface portion of the first plate 1511 may be thinly moved to react to the internal pressure. A part of the first plate 1511 may be formed to be thinner than the periphery. As a variant, the entire first plate 1511 may be formed to have the same thickness.
  • the first plate 1511 may include a first portion 151-1 and a second portion 1511-2.
  • the first plate 1511 may include a first portion 151-1-1 through which the optical axis OA passes, and a second portion 1511-2 extending from an outer circumference of the first portion 151-1-1.
  • a thickness of the first portion 151-1-1 in the optical axis OA may be thinner than a thickness of the second portion 1511-2 in a corresponding direction. That is, the first plate 1511 may not be formed to have a constant thickness in the entire section in the vertical direction, but may be thin at the center where the optical axis OA passes and thick at the periphery of the outer center.
  • the center portion may be a lens unit. At least a portion of the first plate 1511 may include a lens unit that adjusts focus.
  • the case 1510 may include a second plate 1512.
  • the second plate 1512 may be a lower plate.
  • the second plate 1512 may be a bottom glass.
  • the second plate 1512 may be disposed so that the optical axis OA passes.
  • the second plate 1512 may be disposed on the other side of the liquid 1530.
  • the second plate 1512 may be disposed under the liquid 1530.
  • the second plate 1512 may be thicker than the first plate 1511.
  • the second plate 1512 may be thicker than the first portion 151-1-1 of the first plate 1511.
  • the second plate 1512 may be thinner than the second portion 1511-2 of the first plate 1511.
  • the second plate 1512 may be formed to have the same thickness in all sections.
  • the case 1510 may include a third plate 1513.
  • the third plate 1513 may be a core plate.
  • the third plate 1513 may be a core glass.
  • the third plate 1513 may be disposed between the first plate 1511 and the second plate 1512.
  • the third plate 1513 may be formed as a separate member from the second plate 1512.
  • the third plate 1513 may be integrally formed with the second plate 1512.
  • the third plate 1513 may include a hole penetrating the third plate 1513 in the direction of the optical axis OA at a central portion.
  • a liquid 1530 may be disposed in the hole of the third plate 1513.
  • the hole of the third plate 1513 may include an inner peripheral surface.
  • the third plate 1513 may include an inclined surface 1513-1.
  • the inner circumferential surface of the third plate 1513 may include an inclined surface 1513-1 whose diameter increases as it approaches the first plate 1511 from a lower end disposed on the second plate 1512.
  • the inclined surface 1513-1 may be omitted. That is, in the modified example, the inner surface of the third plate 1513 may be disposed perpendicular to the second plate 1512.
  • the liquid lens 1500 may include a chamber 1520.
  • the chamber 1520 may be filled with a single liquid 1530.
  • the mentioned problem can be solved. That is, when the interior of the chamber 1520 is filled with a single liquid 1530 as in the second embodiment of the present invention, durability against temperature and ultrasonic waves is increased. Accordingly, the liquid lens 1500 according to the second embodiment of the present invention may be used at a high temperature of 80 degrees or higher. The liquid lens 1500 according to the second embodiment of the present invention may be used at low and normal temperatures.
  • the liquid lens 1500 according to the second embodiment of the present invention may be used at sub-zero temperatures.
  • a plurality of electrodes for applying current to the conductive liquid are required, but in the second embodiment of the present invention, only the positive (+) electrode and the negative (-) electrode for the heating member 1540 are required. This can be simplified. Therefore, cost competitiveness can be strengthened.
  • the liquid lens 1500 may include a liquid 1530.
  • the liquid 1530 may be disposed in the chamber 1520. In the second embodiment of the present invention, focusing can be performed by controlling the expansion of the inside of the liquid lens 1500 at the temperature of the liquid 1530.
  • the liquid 1530 may be a conductive liquid.
  • Liquid 1530 may be a non-conductive liquid.
  • the liquid 1530 may be water or may include water.
  • the volume of the liquid 1530 may increase as the temperature increases. That is, when the liquid 1530 is heated by the heating member 1540, the liquid 1530 may expand.
  • the volume of the liquid 1530 may linearly increase as the temperature increases in a certain temperature section.
  • the liquid lens 1500 may include a heating member 1540.
  • the liquid lens 1500 may include an electrode. At this time, the electrode may perform a heater function.
  • the liquid lens 1500 may include a heater electrode.
  • the heating member 1540 may be disposed in the case 1510.
  • the heating member 1540 may heat the liquid 1530. When the heating member 1540 heats the liquid 1530, the internal pressure of the liquid lens 1500 may increase. In this case, the first plate 1511 may be swollen by the liquid 1530.
  • the heating member 1540 may be disposed along the surface of the third plate 1513. A part of the heating member 1540 may be disposed along the inclined surface 1513-1. At least a portion of the heating member 1540 may be disposed between the first plate 1511 and the third plate 1513.
  • the heating member 1540 may be formed of metal.
  • the heating member 1540 may be formed of a conductive material.
  • the heating member 1540 may include a resistor.
  • the heating member 1540 may include a plurality of terminals.
  • the heating member 1540 may include a pair of terminals.
  • the heating member 1540 may include a first terminal and a second terminal.
  • the heating member 1540 may include a first terminal and a second terminal exposed to the outside.
  • the heating member 1540 may include a positive (+) electrode and a negative (-) electrode.
  • the electrode of the heating member 1540 may be connected to the printed circuit board through the connection part 1450.
  • the amount of current provided to the heating member 1540 may be controlled by the controller 1024. However, the current provided to the heating member 1540 may be simply controlled as on/off.
  • the controller 1024 may control the current applied to the heating member 1540.
  • the controller 1024 may control a voltage applied to the heating member 1540.
  • the controller 1024 may control the current and voltage applied to the heating member 1540.
  • the control unit 1024 may detect the temperature of the heating member 1540. Through this, the temperature of the liquid 1530 in contact with the heating member 1540 may also be approximately sensed.
  • FIG. 19 is a configuration diagram showing a camera device according to a modification example.
  • the liquid lens 1500 may include a sensor 1550.
  • the sensor 1550 may be disposed on the case 1510.
  • the sensor 1550 may detect the temperature of the liquid 1530.
  • the sensor 1550 may be provided separately from the heating member 1540.
  • the sensor 1550 may be in contact with the liquid 1530.
  • the sensor 1550 may be connected to the controller 1024.
  • the sensor 1550 detects the temperature of the liquid 1530 and transmits it to the control unit 1024, and the control unit 1024 may determine whether to heat additionally according to the temperature of the liquid 1530. That is, through the sensor 1550, the liquid lens 1500 according to the second embodiment of the present invention may be controlled for feedback.
  • the sensor 1550 may include a plurality of terminals.
  • the sensor 1550 may include a pair of terminals.
  • the sensor 1550 may include a third terminal and a fourth terminal.
  • the sensor 1550 may include a third terminal and a fourth terminal exposed to the outside. In this case, the third terminal and the fourth terminal of the sensor 1550 may be spaced apart from the first terminal and the second terminal of the heating member 1540.
  • the third terminal may be a positive (+) terminal and the fourth terminal may be a negative (-) terminal.
  • the third terminal may be a negative (-) terminal and the fourth terminal may be a positive (+) terminal.
  • the liquid lens 1500 according to the second embodiment of the present invention may include a feature of filling the chamber 1520 with a single liquid 1530.
  • a conductive liquid and a non-conductive liquid that is, two types of liquids
  • cost competitiveness is enhanced by simplifying the number of constituent materials/processes through the second embodiment of the present invention, and current control is possible with the existing technology, so that new development costs for driver IC 1025 development are not incurred. There is an advantage.
  • the liquid lens controls the temperature by using a part sensitive to temperature change through the second embodiment of the present invention, there is an advantage that additional control such as temperature compensation is unnecessary.
  • the part can be changed, and the characteristics of not using ultrasonic waves can be reinforced, and the structure of the camera device can be simplified by reducing the number of terminals.
  • the third embodiment of the present invention is an embodiment in which the second embodiment is merged with the first embodiment.
  • the liquid lens of the third embodiment may include one liquid, first to third plates P1, P2 and P3, first and second electrodes E1 and E2, and an insulating layer 146.
  • the description of the components other than the liquid, which is one component of the liquid lens 100 may be applied by analogy to the description in the first embodiment.
  • the description of the liquid of the liquid lens 100 in the third embodiment may be applied by analogy to the description in the second embodiment.

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Abstract

본 실시예는 내부에 챔버를 형성하는 케이스; 상기 챔버에 배치되는 액체; 및 상기 케이스에 배치되고 상기 액체를 가열하는 발열부재를 포함하고, 상기 케이스는 광축이 지나고 상기 액체의 일측에 배치되는 제1플레이트와, 상기 광축이 지나고 상기 액체의 타측에 배치되는 제2플레이트를 포함하고, 상기 제1플레이트의 상기 광축에서의 두께는 상기 제2플레이트의 상기 광축에서의 두께보다 얇고, 상기 챔버는 단일의 액체로 채워지는 액체렌즈에 관한 것이다.

Description

액체렌즈
본 실시예는 액체렌즈에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능을 갖는 광학 장치를 원하고 있다. 예를 들어, 다양한 촬영 기능이란, 광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 오토 포커싱(AF:Auto-Focusing) 기능 또는 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(OIS:Optical Image Stabilizer) 기능 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
기존의 경우, 전술한 다양한 촬영 기능을 구현하기 위해, 여러 개의 렌즈를 조합하고, 조합된 렌즈를 직접 움직이는 방법을 이용하였다. 그러나, 이와 같이 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 장치의 크기가 커질 수 있다.
오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 광축으로 정렬된 여러 개의 렌즈가, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행된다. 이때, 광학 장치에서 오토 포커싱을 수행하는 렌즈부와 손떨림 보정 기능을 수행하는 서로 다른 액체의 열 팽창으로 인해, 성능이 저하되는 문제가 있다.
또한, 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스를 수행하는 액체렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 두 가지 액체를 사용하는 액체렌즈는 두 가지 액체의 양조절 등 관리할 부분이 많아 제조공정이 어렵고 제어가 어려우며 온도와 같은 주변영향을 많이 받고 특화된 신규 컨트롤러가 필요한 단점이 있다.
본 발명의 제1실시예는 온도 변화에도 불구하고 개선된 광학 성능을 갖는 액체 렌즈, 이 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제2실시예는 단일의 액체로 구동하는 액체렌즈를 제공하고자 한다.
본 발명의 제2실시예는 제조공정이 간단해지고 전류제어만 요구되므로 특화된 컨트롤러가 불필요한 액체렌즈를 제공하고자 한다.
본 발명의 제2실시예는 온도에 따른 제어가 어려운 액체렌즈의 특성을 오히려 이용하여 온도로 제어하는 액체렌즈를 제공하고자 한다.
본 발명의 제1실시예에 의한 액체 렌즈는, 서로 다른 제1 및 제2 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트의 위 및 아래 중 한 곳에 배치된 제2 플레이트; 및 상기 제1 플레이트의 위 및 아래 중 다른 한 곳에 배치된 제3 플레이트를 포함하고, 상기 제2 플레이트는 상기 제1 액체와 접하며 제1 두께를 갖는 제1 부분; 및 상기 제1 부분을 에워싸며 상기 제1 플레이트와 결합하고, 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께를 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 제3 플레이트에서 상기 제2 액체와 마주하는 부분의 제3 두께는 상기 제1 두께 이상이고 상기 제2 두께보다 작을 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 플레이트의 상기 제1 부분은 상기 제1 두께를 균일하게 갖는 평탄부 및 상기 평탄부를 에워싸는 신축부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 신축부는 상기 평탄부와 상기 제2 부분 사이에 배치되고, 상기 평탄부보다 더 큰 탄성을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 두께와 상기 제3 두께는 서로 동일할 수 있다.
예를 들어, 상기 평탄부는 상기 신축부의 신축에 따라 상기 캐비티로부터 멀어지거나 가까워지도록 평행 이동 가능하게 상기 신축부와 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 신축부는 환형 평면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 신축부는 상기 제1 두께보다 작은 제4 두께를 갖는 적어도 하나의 제1 세그먼트; 상기 제1 세그먼트와 상기 평탄부 사이에 배치된 제2 세그먼트; 및 상기 제1 세그먼트와 상기 제2 부분 사이에 배치된 제3 세그먼트를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 및 제3 세그먼트 중 적어도 하나는 상기 제1 세그먼트로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 적어도 하나의 제1 세그먼트는 복수의 제1 세그먼트를 포함하고, 상기 신축부는 상기 복수의 제1 세그먼트 사이에 배치된 제4 세그먼트를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제4 세그먼트는 상기 제1 세그먼트로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 신축부는 리세스 및 돌출부 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 리세스 및 상기 돌출부 각각은 반원형, 반타원형 또는 다각형 중 적어도 하나의 단면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 플레이트의 위와 아래에 각각 형성된 제1 개구 및 제2 개구 중에서 제2 개구가 작고, 상기 평탄부의 폭은 상기 제2 개구의 폭보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 플레이트의 상기 제2 부분은 소프트 본딩 방식으로 상기 제1 플레이트와 결합하는 본딩 영역을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 본딩 영역의 내곽 또는 외곽 중 적어도 하나는 다각형 저면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 액체 렌즈는 상기 제2 플레이트의 상기 제2 부분과 상기 제1 플레이트 사이에 배치된 접착제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 접착제의 열팽창률은 상기 제2 플레이트의 상기 제1 부분의 열팽창률보다 클 수 있다.
다른 실시예에 의한 렌즈 어셈블리는, 상기 액체 렌즈; 및 상기 액체 렌즈와 광축으로 정렬된 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 적어도 하나의 렌즈는 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 액체 렌즈는 상기 복수의 렌즈 사이, 상기 복수의 렌즈 위 및 상기 복수의 렌즈 아래 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 의한 카메라 모듈은, 상기 렌즈 어셈블리; 및 상기 액체 렌즈와 상기 적어도 하나의 렌즈를 통과한 광을 수신하여 이미지 데이터를 생성하며, 상기 광축으로 정렬된 이미지 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 액체렌즈는 내부에 챔버를 형성하는 케이스; 상기 챔버에 배치되는 액체; 및 상기 케이스에 배치되고 상기 액체를 가열하는 발열부재를 포함하고, 상기 케이스는 광축이 지나고 상기 액체의 일측에 배치되는 제1플레이트와, 상기 광축이 지나고 상기 액체의 타측에 배치되는 제2플레이트를 포함하고, 상기 제1플레이트의 상기 광축에서의 두께는 상기 제2플레이트의 상기 광축에서의 두께보다 얇고, 상기 챔버는 단일의 액체로 채워질 수 있다.
상기 제1플레이트는 상기 액체의 온도에 따라 변형될 수 있다.
상기 제1플레이트는 상기 액체가 가열되는 경우 부풀어 오를 수 있다.
상기 제1플레이트는 상기 광축이 지나는 제1부분과, 상기 제1부분의 외주로부터 연장되는 제2부분을 포함하고, 상기 제1부분의 상기 광축에서의 두께는 상기 제2부분의 대응하는 방향으로의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 제1플레이트의 상기 광축에서의 상기 두께는 40 내지 80 ㎛일 수 있다.
상기 케이스는 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 배치되는 제3플레이트를 포함하고, 상기 발열부재는 상기 제3플레이트의 표면을 따라 배치되고, 상기 발열부재는 외부로 노출되는 제1단자와 제2단자를 포함하고, 상기 발열부재의 적어도 일부는 상기 제1플레이트와 상기 제3플레이트 사이에 배치될 수 있다.
상기 제3플레이트의 내주면은 상기 제2플레이트에 배치되는 하단으로부터 상기 제1플레이트에 가까워질수록 직경이 커지는 경사면을 포함하고, 상기 발열부재의 일부는 상기 경사면을 따라 배치될 수 있다.
상기 케이스에 배치되고 상기 액체의 온도를 감지하는 센서를 포함하고, 상기 센서는 외부로 노출되는 제3단자와 제4단자를 포함할 수 있다.
상기 제2플레이트와 상기 제3플레이트는 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 액체렌즈는 내부에 챔버를 형성하는 케이스; 상기 챔버에 배치되는 액체; 및 상기 액체를 가열하는 발열부재를 포함하고, 상기 케이스는 광축이 지나는 플레이트를 포함하고, 상기 플레이트는 상기 액체의 온도에 따라 변형되고, 상기 챔버는 단일의 액체로 채워질 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 액체 렌즈, 이 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈은 제3 플레이트의 제3 두께를 제2 플레이트의 제1 두께와 유사하게 또는 동등하게 구현하거나, 제2 플레이트가 신축부를 갖도록 구현하거나, 본딩 영역의 외곽 또는 내각 중 하나가 다각형 평면 형상을 갖도록 구현하거나, 소프트 본딩 대신에 접착제에 의해 제1 및 제2 플레이트를 결합시켜, 다양한 온도 또는 고온에서 제1 및 제2 액체의 열팽창이 제2 플레이트에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있어, 액체 렌즈의 제2 플레이트의 변형이 최소화되고 이에 따라 광학성능이 개선될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1실시예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제2실시예를 통해 구성물질과 공정 수를 단순화시켜 원가 경쟁력 강화에 도움이 된다.
또한, 80도 이상의 고온에서도 사용 가능하게 설계될 수 있다.
또한, 제조공정에서 초음파를 사용할 수 있다.
또한, 단자 수 감소로 카메라 장치의 구조도 단순화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 액체 렌즈의 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 액체 렌즈의 평면도를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 제2 플레이트의 제1 부분의 실시예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 다른 실시예에 의한 제2 플레이트의 제1 부분의 단면도를 나타낸다.
도 5 (a) 및 (b)는 광축과 나란한 방향으로 일 실시예에 의한 제2 플레이트에서 신축부가 늘어나기 이전 및 이후의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6 (a) 및 (b)는 광축과 나란한 방향으로 다른 실시예에 의한 제2 플레이트에서 신축부가 늘어나기 이전 및 이후의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 7 (a) 및 (b)는 광축과 나란한 방향으로 또 다른 실시예에 의한 제2 플레이트에서 신축부가 늘어나기 이전 및 이후의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 실시예에 의한 액체 렌즈의 저면도를 나타낸다.
도 9는 비교 례에 의한 액체 렌즈의 저면도를 나타낸다.
도 10a 내지 도 10c는 도 1에 도시된 액체 렌즈에서 접착제(148)를 형성하는 제조 공정을 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 의한 카메라 모듈의 블럭도를 나타낸다.
도 12는 도 11에 도시된 카메라 모듈의 실시예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 13a는 비교 례에 의한 카메라 모듈의 단면도를 나타내고, 도 13b는 본 발명의 제1실시예에 의한 액체 렌즈의 단면도를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 제1실시예에 의한 광학 기기의 개략적인 블럭도를 나타낸다.
도 15은 본 발명의 제2실시예에 따른 카메라 장치를 도시하는 측면도이다.
도 16는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 어셈블리를 도시하는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 액체렌즈를 개념적으로 설명하는 개념도이다.
도 18의 (a)는 본 발명의 제2실시예의 액체렌즈에 전류가 인가되지 않은 초기상태를 도시하는 개념도이고, (b)는 본 발명의 제2실시예의 액체렌즈에 전류가 인가된 작동상태를 도시하는 개념도이다.
도 19는 변형례에 따른 카메라 장치를 도시하는 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 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 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
가변 렌즈는 초점 가변 렌즈일 수 있다. 또한 가변 렌즈는 초점이 조절되는 렌즈일 수 있다. 가변 렌즈는 액체 렌즈, 폴리머 렌즈, 액정 렌즈, VCM 타입, SMA 타입 중 적어도 하나일 수 있다. 액체 렌즈는 하나의 액체를 포함하는 액체 렌즈와 두 개의 액체를 포함하는 액체 렌즈를 포함할 수 있다. 하나의 액체를 포함하는 액체 렌즈는 액체와 대응되는 위치에 배치되는 멤브레인을 조절하여 초점을 가변시킬 수 있으며, 예를 들어 마그넷과 코일의 전자기력에 의해 멤브레인을 가압하여 초점을 가변시킬 수 있다. 두개의 액체를 포함하는 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하여 액체 렌즈에 인가되는 전압을 이용하여 전도성 액체와 비전도성 액체가 형성하는 계면을 조절할 수 있다. 폴리머 렌즈는 고분자 물질을 피에조 등의 구동부를 통해 초점을 가변시킬 수 있다. 액정 렌즈는 전자기력에 의해 액정을 제어하여 초점을 가변시킬 수 있다. VCM 타입은 고체 렌즈 또는 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리를 마그넷과 코일간의 전자기력을 통해 조절하여 초점을 가변시킬 수 있다. SMA 타입은 형상기억합금을 이용하여 고체 렌즈 또는 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리를 제어하여 초점을 가변시킬 수 있다.
이하, 실시예에 의한 액체 렌즈, 이 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈을 데카르트 좌표계를 이용하여 설명하지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축, z축은 직교하는 대신에 서로 교차할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 액체 렌즈(100)의 단면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 액체 렌즈(100)의 평면도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 의한 액체 렌즈(100)는 서로 다른 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2), 제1 내지 제3 플레이트(P1 내지 P3), 제1 및 제2 전극(E1, E2) 및 절연층(146)을 포함할 수 있다.
복수의 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)는 캐비티(Cavity)(CA)에 충진, 수용 또는 배치되며, 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)와 비전도성을 갖는 제2 액체(LQ2)를 포함할 수 있다. 제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2)는 서로 섞이지 않으며, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2) 사이의 접하는 부분에 계면(BO)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 액체(LQ2) 위에 제1 액체(LQ1)가 배치될 수 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시예에 의하면, 제1 액체(LQ1) 위에 제2 액체(LQ2)가 배치될 수도 있다.
제1 플레이트(P1)는 캐비티(CA)를 포함할 수 있다. 제1 플레이트(P1)의 내측면(i)은 캐비티(CA)의 측부를 정의할 수 있다. 이때, 제1 플레이트(P1)의 내측면(i)은 도시된 바와 같이 경사질 수 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다.
캐비티(CA)는 제1 플레이트(P1)의 위 및 아래에 각각 형성된 제1 및 제2 개구(O1, O2)를 포함할 수 있다. 즉, 캐비티(CA)는 제1 플레이트(P1)의 내측면(i), 제1 개구(O1) 및 제2 개구(O2)로 둘러싸인 영역으로 정의될 수 있다. 제1 및 제2 개구(O1, O2) 중에서 보다 넓은 개구의 직경은 액체 렌즈(100)에서 요구하는 화각(FOV) 또는 액체 렌즈(100)를 포함하는 광학 기기에서 수행해야 할 역할에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 제1실시예에 의하면, 제1 개구(O1)의 크기(또는, 면적 또는 폭)는 제2 개구(O2)의 크기(또는, 면적 또는 폭)보다 더 클 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 개구(O1, O2) 각각의 크기는 수평 방향(예를 들어, x축과 y축 방향)의 단면적일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 개구(O1, O2) 각각의 크기란, 개구의 단면이 원형이면 반지름을 의미하고, 개구의 단면이 정사각형이면 대각선의 길이를 의미할 수 있다.
캐비티(CA)는 광이 투과하는 부위이다. 따라서, 캐비티(CA)를 이루는 제1 플레이트(P1)는 투명한 재료로 이루어질 수도 있고, 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
광은 캐비티(CA)에서 제2 개구(O2)보다 넓은 제1 개구(O1)를 통해 입사되어 제2 개구(O2)를 통해 출사될 수도 있고, 제1 개구(O1)보다 좁은 제2 개구(O2)를 통해 입사되어 제1 개구(O1)를 통해 출사될 수 있다.
또한, 제2 플레이트(P2)는 제1 플레이트(P1)의 위 또는 아래 중 한 곳에 배치되고, 제3 플레이트(P3)는 제1 플레이트(P1)의 위 또는 아래 중 다른 곳에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(P2)는 제1 플레이트(P1)의 위에 배치되고, 제3 플레이트(P3)는 제1 플레이트(P1)의 아래에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 플레이트(P2)는 캐비티(CA) 위에 배치되고, 제3 플레이트(P3)는 캐비티(CA) 아래에 배치될 수 있다.
제2 플레이트(P2)와 제3 플레이트(P3)는 제1 플레이트(P1)를 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다. 또한, 제2 플레이트(P2) 또는 제3 플레이트(P3) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다.
제2 또는 제3 플레이트(P2, P3) 중 적어도 하나는 사각형 평면 형상을 가질 수 있으며 일부 영역이 도피되어 후술할 전극의 일부를 노출 시킬 수 있다. 제2 및 제3 플레이트(P2, P3) 각각은 광이 통과하는 영역으로서, 투광성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제2 및 제3 플레이트(P2, P3) 각각은 유리(glass)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 동일한 재료로 형성될 수 있다. 또한, 제2 및 제3 플레이트(P2, P3) 각각의 가장 자리는 사각형 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
제2 플레이트(P2)는 입사되는 광이 제1 플레이트(P1)의 캐비티(CA) 내부로 진행하도록 허용하는 구성을 가질 수 있으나 반대 방향으로 광 출사를 허용하는 구성을 가질 수도 있다. 제3 플레이트(P3)는 제1 플레이트(P1)의 캐비티(CA)를 통과한 광이 출사되도록 허용하는 구성을 가질 수 있으나 반대 방향으로도 광 출사를 허용하는 구성을 가질 수도 있다. 제2 플레이트(P2)는 제1 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다.
또한, 액체 렌즈(100)의 실제 유효 렌즈 영역은 제1 플레이트(P1)의 제1 및 제2 개구(O1, O2) 중에서 좁은 제2 개구(O2)의 직경보다 좁을 수 있다.
한편, 제1 전극(또는, 개별 전극)(E1)은 제1 플레이트(P1)의 일면(예를 들어, 제1 플레이트(P1)의 아래)에 배치되고, 제2 전극(또는, 공통 전극)(E2)은 제1 플레이트(P1)의 타면(예를 들어, 제1 플레이트(P1)의 위)에 배치될 수 있다.
제1 플레이트(P1)의 위에 배치된 제2 전극(E2)의 일부가 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)에 노출되어 제1 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다. 반면에, 제1 전극(E1)과 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2) 사이에 절연층(146)이 배치되어, 제1 전극(E1)과 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)는 서로 전기적으로 이격될 수 있다.
제1 전극(E1)은 복수의 전극이고, 제2 전극(E2)은 한 개의 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(E1)의 개수는 4개일 수도 있고, 8개일 수도 있으며, 실시예는 제1 전극(E1)의 특정한 개수에 국한되지 않는다.
또한, 제1 전극(E1)은 제1 및 제3 플레이트(P1, P3)의 사이로부터 제1 플레이트(P1)의 내측면(i)까지 연장되어 배치될 수도 있다.
또한, 제1 전극(E1)은 제1 플레이트(P1)의 내측면(i)으로부터 제1 플레이트(P1)의 위까지 연장되어 제2 전극(E2)과 이격되어 배치될 수 있다.
제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2) 각각은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있다.
한편, 절연층(146)은 캐비티(CA)의 하부 영역에서 제3 플레이트(P3)의 상부면의 일부를 덮으면서 배치될 수 있다. 즉, 절연층(146)은 제2 액체(LQ2)와 제3 플레이트(P3)의 사이에 배치될 수 있다.
또한, 절연층(146)은 캐비티(CA)의 내측면(i)에 배치된 제1 전극(E1)의 전체를 덮으면서 배치될 수 있다. 또한, 절연층(146)은 제1 플레이트(P1)의 상부면에서, 제2 전극(E2)의 일부와 제1 전극(E1)의 전체를 덮으며 배치될 수 있다. 이와 같이, 절연층(146)은 제1 전극(E1)과 제1 액체(LQ1) 간의 접촉, 제1 전극(E1)과 제2 액체(LQ2) 간의 접촉 및 제3 플레이트(P3)와 제2 액체(LQ2) 간의 접촉을 차단할 수 있다.
절연층(146)이 제1 전극(E1)을 덮고, 제2 전극(E2)의 일부를 노출시켜, 제2 전극(E2)을 통해 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1실시예에 의한 액체 렌즈(100)를 포함하는 액체 렌즈 모듈은 제1 연결 기판(예를 들어, 후술되는 도 12의 141) 및 제2 연결 기판(예를 들어, 후술되는 도 12의 144)을 포함할 수 있다.
제1 연결 기판(141)은 제1 전극(E1)과 전기적으로 연결된 연결 패드를 통해 메인 기판(예를 들어, 후술되는 도 12의 230) 상에 형성된 전극 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 연결 기판(144)은 제2 전극(E2)과 전기적으로 연결된 연결 패드를 통해 메인 기판(230) 상에 형성된 전극 패드와 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 연결 기판(141)은 연성회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)로 구현되고, 제2 연결 기판(144)은 FPCB 또는 단일 메탈 기판(전도성 메탈 플레이트)으로 구현될 수 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다.
제1 연결 기판(141)은 서로 다른 복수 개의 전압(이하, '개별 전압'이라 함)을 복수의 제1 전극(E1)으로 각각 전달할 수 있다. 제2 연결 기판(144)은 하나의 구동 전압(이하, '공통 전압'이라 함)을 제2 전극(E2)으로 전달할 수 있다. 공통 전압은 DC 전압 또는 AC 전압을 포함할 수 있으며, 공통 전압이 펄스 형태로 인가되는 경우 펄스의 폭 또는 듀티 사이클(duty cycle)은 일정할 수 있다. 즉, 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144)을 통해 액체 렌즈(100)로 구동 전압이 공급될 수 있다.
구동 전압에 대응하여 액체 렌즈(100) 내에 형성되는 계면(BO)의 곡률이 변하여 오토 포커싱(AF:Auto-Focusin) 기능을 수행할 수도 있고, 계면(BO)의 틸팅되는 각도가 변하여 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(OIS:Optical Image Stabilizer) 기능을 수행할 수도 있다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 의한 액체 렌즈를 다음과 같이 세부적으로 살펴본다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제2 플레이트(P2)는 제1 및 제2 부분(PA1, PA2)을 포함할 수 있다.
제1 부분(PA1)은 제1 액체(LQ1)와 접하는 부분이고, 제2 부분(PA2)은 제1 부분(PA1)을 에워싸는 부분이다. 제2 플레이트(P2)는 균일한 제1 두께(T1)를 가질 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 렌즈(100)는 본딩 부재(148)를 더 포함할 수 있다. 본딩 부재(또는, 접착제)(148)는 제1 플레이트(P1)와 제2 플레이트(P2) 사이에 배치되어, 제1 플레이트(P1)와 제2 플레이트(P2)를 서로 결합시키는 역할을 한다.
또는, 도 1에 도시된 렌즈(100)는 본딩 부재(148)를 포함하는 대신에 플레이트 레그(LEG)(148)를 더 포함할 수 있다. 플레이트 레그(148)는 제1 플레이트(P1)와 제2 플레이트(P2) 사이에 배치되어, 제2 플레이트(P2)를 지지하는 역할을 한다. 여기서, 플레이트 레그(148)는 제2 플레이트(P2)와 동일한 재질로 일체로 구현될 수도 있다. 부재(148)는 제2 두께(T2)를 가질 수 있다.
제3 플레이트(P3)에서 제2 액체(LQ2)와 마주하는 부분의 두께(이하, '제3 두께'라 한다)(T3)는 제1 두께(T1) 이상이고 제1 두께(T1)와 제2 두께(T2)의 총합보다 작을 수 있다. 또는, 제3 두께(T3)는 제1 두께(T1)보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 두께(T1)와 제3 두께(T3)는 서로 동일할 수 있다.
전술한 실시예에 의한 액체 렌즈(100)가 동작할 때 발생하는 열 또는 액체 렌즈(100) 주변의 온도에 의해 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)는 광축 방향(예를 들어, z축 방향)으로 팽창할 수 있다. 이때, 제3 플레이트(P3)의 제3 두께(T3)가 두껍고 제2 플레이트(P2)의 제1 두께(T1)가 상대적으로 얇다면, 열 팽창에 의한 응력이 제2 플레이트(P2)로 집중되어 제2 플레이트(P2)에 많은 굴곡이 야기되어 광학적 성능이 열악해질 수 있다.
그러나, 전술한 바와 같이, 제2 플레이트(P2)의 제1 두께(T1)와 제3 플레이트(P3)의 제3 두께(T3)가 동일하거나, 제3 두께(T3)가 제1 두께(T1)와 제2 두께(T2)의 총합보다 작으면서 제1 두께(T1)보다 약간 클 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열 팽창에 의한 응력이 제1 및 제3 플레이트(P1, P3)로 분산될 수 있다. 이와 같이, 응력이 분산될 경우 제2 플레이트(P2)가 파손될 확률이 감소하고, 액체 렌즈(100)의 광학적 성능이 악화되지 않고 양호하게 유지될 수 있다.
한편, 제2 플레이트(P2)의 제1 부분(PA1)은 평탄부(FP) 및 신축부(EP)를 가질 수 있다.
평탄부(FP)는 제1 두께(T1)를 균일하게 가지며, 제2 플레이트(P2)에서 광축(LX)이 지나는 경로 상에 위치할 수 있다.
신축부(EP)는 도 2에 도시된 바와 같이 평탄부(FP)를 에워싸는 부분으로서, 평탄부(FP)와 제2 부분(PA2) 사이에 배치될 수 있다.
신축부(EP)는 평탄부(FP)보다 큰 탄성을 가질 수 있다. 평탄부(FP)보다 신축부(EP)가 큰 탄성을 가질 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열 팽창 시, 응력이 평탄부(FP)보다 신축부(EP)로 집중될 수 있다. 이를 위해, 신축부(EP)의 신축에 따라 캐비티(CA)로부터 멀어지거나 가까워지도록 평행 이동 가능하게, 평탄부(FP)는 신축부(EP)와 연결될 수 있다.
만일, 제2 플레이트(P2)의 제1 부분(PA1)이 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창에 의해 만곡(후술되는 도 13a의 230)될 경우, 액체 렌즈(100)의 성능이 악화될 수 있다. 그러나, 실시예에서와 같이, 평탄부(FP)가 평행 이동할 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창에 영향을 받지 않거나 영향을 덜 받아, 액체 렌즈(100)의 성능이 유지될 수 있다.
만일, 평탄부(FP)의 폭(W)이 제2 개구(O2)의 폭보다 작을 경우, 평탄부(FP)의 양단부 중 하나가 편향되는 등 액체(LQ1. LQ2)의 팽창시에 평탄부(FP)의 평행 이동이 어려워질 수 있다. 따라서, 평탄부(FP)의 폭(W)은 제2 개구(O2)의 폭보다 크거나 제2 개구(O2)의 폭 이상일 수 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 신축부(EP)는 환형 평면 형상을 가질 수 있으나, 실시예는 신축부(EP)의 특정한 평면 형상에 국한되지 않는다. 즉, 신축부(EP)는 액체 렌즈(100)를 위에서 보았을 때, 둥근 고리형 형상을 가질 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 제2 플레이트(P2)의 제1 부분(PA1)의 실시예에 의한 단면도를 나타낸다. 도 3a는 제2 플레이트(P2)의 전체 단면을 도시한 반면, 설명의 편의상, 도 3b는 제2 플레이트(P2)의 단면 형상에서 좌측 부분 만을 도시한다. 도 3b에서 도시가 생략된 제2 플레이트(P2)의 우측 부분은 도 3b에 도시된 좌측 부분과 y축 방향으로 대칭일 수 있으므로 도 3b를 통해 알 수 있다.
일 실시예에 의하면, 평탄부(FP)의 개수는 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 평탄부(FP)는 제1 및 제2 평탄부(FP1, FP2)를 포함할 수 있다. 제1 평탄부(FP1)는 도 2에 도시된 평탄부(FP)에 해당하며, 제2 평탄부(FP2)는 신축부(EP)와 제2 플레이트(P2)의 제2 부분(PA2) 사이에 배치될 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 평탄부(FP)의 개수는 도 2에 도시된 바와 같이 하나이며, 신축부(EP)는 제2 부분(PA2)과 직접 접할 수 있다. 또한, 도 3a 및 도 3b에 도시된 제2 평탄부(FP2)가 제2 플레이트(P2)의 제2 부분(PA2)에 해당할 경우, 도 3a 및 도 3b에 도시된 제2 플레이트(P2)도 하나의 평탄부(FP1)를 갖는다.
이하, 설명의 편의상 도 3a 및 도 3b에 도시된 제2 평탄부(FP2)는 제2 플레이트(P2)의 제2 부분(PA2)에 해당하는 것으로 설명한다. 즉, 이하에서 언급되는 평탄부란, 도 2에 도시된 평탄부(FP) 또는 도 3a 및 도 3b 각각에 도시된 제1 평탄부(FP1)를 의미하는 것으로 한다.
또한, 실시예에 의하면, 신축부(EP)는 제1 내지 제3 세그먼트(S1 내지 S3)를 포함할 수 있다. 제1 세그먼트(S1)는 제1 두께(T1)보다 작은 제4 두께(T4)를 가질 수 있다. 제2 세그먼트(S2)는 제1 세그먼트(S1)와 평탄부(FP, FP1) 사이에 배치될 수 있다. 제3 세그먼트(S3)는 제1 세그먼트(S1)와 제2 부분(PA2) 사이에 배치될 수 있다.
실시예에 의하면, 제2 및 제3 세그먼트(S2, S3) 중 적어도 하나는 제1 세그먼트(S1)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 및 제3 세그먼트(S2, S3) 각각은 제1 세그먼트(S1)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 갖는다.
전술한 바와 같이, 신축부(EP)가 제1 두께(T1)보다 작은 제4 두께(T4)를 갖는 제1 세그먼트(S1)를 포함할 경우 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창에 의한 응력이 평탄부(FP, FP1) 대신에 신축부(EP)로 인가되어, 평탄부(FP, FP1)가 응력에 의해 받는 영향이 감소될 수 있다. 또한, 제2 및 제3 세그먼트(S2, S3) 중 적어도 하나의 두께가 제1 세그먼트(S1)로 접근할수록 감소하는 단면 형상을 가질 경우, 액체(LQ1, LQ2)가 팽창하거나 수축할 때 신축부(EP)의 신축이 유연하게 이루어질 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 신축부(EP)는 하나의 제1 세그먼트(S1)만을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에 의하면, 신축부(EP)는 복수의 제1 세그먼트를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이 신축부(EP)는 제1-1 및 제1-2 세그먼트(S11, S12)를 포함할 수 있다.
만일, 신축부(EP)에 포함된 제1 세그먼트의 개수가 복수 개일 경우, 신축부(EP)는 복수의 제1 세그먼트 사이에 배치된 제4 세그먼트(S4)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이 신축부(EP)가 제1-1 및 제1-2 세그먼트(S11, S12)를 포함할 경우, 신축부(EP)는 제1-1 세그먼트(S11)와 제1-2 세그먼트(S12) 사이에 배치된 제4 세그먼트(S4)를 더 포함할 수 있다. 도 3b를 참조하면, 제4 세그먼트(S4)는 제4-1 내지 제4-3 세그먼트(S41 내지 S43)를 포함할 수 있다. 제4-1 세그먼트(S41)는 제1-1 세그먼트(S11)와 접하며 제1-1 세그먼트(S11)와 제4-2 세그먼트(S42) 사이에 위치한 부분이다. 제4-3 세그먼트(S43)는 제1-2 세그먼트(S12)와 접하며 제1-2 세그먼트(S12)와 제4-2 세그먼트(S42) 사이에 위치한 부분이다. 제4-2 세그먼트(S42)는 제4-1 세그먼트(S41)와 제4-3 세그먼트(S43) 사이에 위치한 부분이다.
또한, 제4 세그먼트(S4)는 제1 세그먼트(S1)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3b를 참조하면, 제4-1 세그먼트(S41)는 제1-1 세그먼트(S11)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 갖고, 제4-3 세그먼트(S43)는 제1-2 세그먼트(S12)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 세그먼트(S1)의 개수가 복수 개이고, 복수의 제1 세그먼트(S1) 사이에 제4 세그먼트(S4)가 배치될 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창에 의한 응력이 평탄부(FP, FP1) 대신에 신축부(EP)로 더 많이 인가될 수 있다. 또한, 제4 세그먼트(S4)가 제1 세그먼트(S1)로 접근할수록 두께가 감소하는 단면 형상을 가질 경우, 신축부(EP)의 신축이 더욱 유연하게 이루어질 수 있다.
또한, 신축부(EP)는 리세스 및 돌출부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 3a를 참조하면, 제1 내지 제3 세그먼트(S1 내지 S3)는 리세스를 형성할 수 있다. 또한, 도 3b를 참조하면, 제4 세그먼트(S4)는 돌출부를 형성할 수 있으며, 제4-2 세그먼트(S42)의 탑면이 돌출부의 상면에 해당할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 다른 실시예에 의한 제2 플레이트(P2)에서 제1 부분(PA1)의 단면도를 나타낸다.
예를 들어, 도 4a 및 도 4b 각각에 도시된 바와 같이 신축부(EP)는 복수의 리세스(R1, R2) 및 하나의 돌출부(PT1, PT2)를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 리세스와 돌출부 각각은 반원형, 반타원형 또는 다각형(예를 들어, 세모, 네모 등) 중 적어도 하나의 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이 리세스(R1)는 사각형 단면 형상을 가질 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이 리세스(R2)는 반원형 단면 형상을 가질 수도 있다.
또한, 실시예에 의하면, 신축부(EP)는 지그재그 형태를 가질 수도 있다.
도 5 내지 도 7은 광축과 나란한 방향으로 실시예에 의한 제2 플레이트(P2)에서 신축부(EP)가 늘어나기 이전 및 이후의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 5 (a), 도 6 (a) 및 도 7 (a)는 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창하기 이전에 즉, 신축부(EP)가 늘어나기 이전의 단면을 나타내고, 도 5 (b), 도 6 (b) 및 도 7 (b)는 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창하여 신축부(EP)가 늘어난 이후의 단면을 나타낸다.
전술한 바와 같이 제2 플레이트(P2)의 제1 부분(PA1)의 양단에 신축부(EP)를 다양한 형태로 구현할 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창할 경우 평탄부(FP, FP1)보다 신축부(EP)로 응력이 보다 많이 집중될 수 있다. 즉, 신축부(EP)가 도 5 (b), 도 6 (b), 도 7 (b)에 도시된 바와 같이, 마치 스프링처럼 늘어남으로 인해, 평탄부(FP, FP1)가 광축 방향으로 평행 이동함으로서, 액체 렌즈(100A)의 광학적 성능이 악화되지 않고 양호하게 유지될 수 있다.
한편, 제1 플레이트(P1)와 제2 플레이트(P2)는 다양한 방법으로 서로 결합할 수 있다.
제2 플레이트(P2)의 제2 부분(PA2)은 본딩 영역(BA)을 포함할 수 있다. 본딩 영역(BA)에서 제2 플레이트(P2)는 제1 플레이트(P1)와 본딩으로 결합될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 실시예에 의한 액체 렌즈(100)의 저면도를 나타낸다. 설명의 편의상, 도 8a 및 도 8b는 제2 플레이트(P2)만을 도시한다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제2 플레이트(P2)는 본딩 영역(BA)을 포함한다. 각 본딩 영역(BA)은 내곽(IE)과 외곽(OE)을 갖는다. 본딩 영역(BO)의 내곽(IE) 또는 외곽(OE) 중 적어도 하나는 다각형 저면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 본딩 영역(BA)의 외곽은 도 8a에 도시된 바와 같이 5각형의 저면 형상을 갖거나, 도 8b에 도시된 바와 같이, 6각형의 저면 형상을 가질 수 있다.
도 9는 비교 례에 의한 액체 렌즈의 저면도를 나타낸다.
도 9에 도시된 비교 례에 의한 액체 렌즈의 제2 플레이트(P2)는 본 발명의 제1실시예에 의한 액체 렌즈(100)의 제2 플레이트(P2)와 동일한 역할을 수행한다. 도 9에 도시된 제2 플레이트(P2)의 외곽(OE)의 저면 형상이 다름을 제외하면, 도 9에 도시된 비교 례에 의한 액체 렌즈는 본 발명의 제1실시예에 의한 액체 렌즈(100)와 동일한 것으로 가정한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본딩 영역(BA)의 외곽이 원형 저면 형상을 가질 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창으로 야기된 응력이 원의 테두리 부분(OE)과 거리가 동일한 원점 즉, 제2 플레이트(P2)의 중심 즉, 광축(LX)에 가장 많이 가해지게 되어 제2 플레이트(P2)가 손상될 수 있다.
그러나, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 제2 플레이트(P2)의 본딩 영역(BA)의 외곽이 원형이 아니라, 다각형 평면 형상을 가질 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창으로 야기된 응력을 제2 플레이트(P2)의 중심 즉, 광축(LX)만이 아니라 중심으로부터 거리가 다른 본딩 영역(BA) 외곽(OE)의 각 모서리로 분산됨으로써 외곽(OE)이 원형일 때보다도 제2 플레이트(P2)가 응력을 덜 받을 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이 외곽(OE)이 원형일때보다 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 외곽(OE)이 다각형일 경우, 본딩 영역(BA)의 면적이 증가하여, 온도에 따라 액체(LQ1, LQ2)의 부피가 팽창할 때 제2 플레이트(P2)가 굴곡되거나 파손되는 것을 더욱 방지하거나 최소화시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 액체 렌즈(100) 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)는 접착제(148)에 의해 서로 결합할 수 있다.
예를 들어, 접착제(148)는 도 8a, 도 8b 및 도 9에 도시된 본딩 영역(BA)에 배치될 수 있다. 또는, 도 1에 도시된 렌즈(100)에서 부재(148)와 제2 플레이트(P2)가 일체일 경우, 본딩 영역(BA)에서 본딩에 의해 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)가 서로 결합할 수도 있다.
도 10a 내지 도 10c는 도 1에 도시된 액체 렌즈(100)에서 접착제(148)를 형성하는 제조 공정을 나타내는 사시도이다.
도 10a를 참조하면, 제1 플레이트(P1)에서 캐비티(CA)에 액체(LQ)를 채우고 접착제(148) 제조용 물질(148A)를 캐비티(CA)의 주변에 배치시킨다.
이후, 도 10b를 참조하면, 액체(LQ2)가 캐비티(CA)에 채워지고 접착제(148) 제조용 물질(148A)이 형성된 제1 플레이트(P1) 위에 제2 플레이트(P2)를 덮는다.
이후, 도 10c를 참조하면, 도 10b에 도시된 결과물 위에 열이나 UV(160)를 인가하여 접착제(148) 제조용 물질(148A)을 경화시킴으로써, 접착제(148)에 의해 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)가 서로 결합할 수 있다.
접착제(148)는 도 10a 내지 도 10c에 도시된 제조 방법에 국한되지 않으며, 다른 방법으로도 제조될 수도 있다.
또한, 접착제(148)는 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 예를 들어, 사이드 실링 몰딩(SSM:Side Sealing Molding)을 이용하여 제조될 수 있다.
제1 및 제2 플레이트(P1, P2)가 본딩으로 결합할 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창할 때 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)의 결합 부위는 팽창되지 않기 때문에 제2 플레이트(P2)로 많은 응력이 부여되어 파괴될 수도 있다.
그러나, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)가 접착제(148)에 의해 결합할 경우, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창할 때, 화살표로 표시한 방향(A1)으로 접착제(148)의 부피가 팽창함으로써, 제2 플레이트(P2)에 가해지는 응력을 최대한 감소시킬 수 있다. 이로 인해, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 열팽창할 때 제2 플레이트(P2)가 평행 이동할 수 있어, 광학적 성능이 악화됨을 방지하거나 최소화시킬 수 있다. 이를 위해, 실시예에 의하면, 접착제(148)의 열팽창률은 제2 플레이트(P2)의 열팽창률보다 클 수 있다.
전술한 실시예에 의한 액체 렌즈(100)는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이하, 전술한 액체 렌즈를 포함하는 제1실시예에 의한 렌즈 어셈블리 및 카메라 모듈의 구성 및 동작을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 의한 카메라 모듈(200)의 블럭도를 나타낸다.
본 발명의 제1실시예에 의한 카메라 모듈(200)은 렌즈 어셈블리(210) 및 이미지 센서(220)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 의한 렌즈 어셈블리(210)는 적어도 하나의 렌즈 및 액체 렌즈(214)를 포함할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈(214)는 도 1에 도시된 액체 렌즈(100)를 의미할 수 있다.
적어도 하나의 렌즈는 액체 렌즈(214)와 광축(LX)으로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 렌즈는 도 11에 예시된 바와 같이, 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 제1 렌즈부(212) 및 제2 렌즈부(216)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 렌즈부(212, 216) 각각은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 제1 또는 제2 렌즈부(212, 216) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다.
복수의 렌즈 각각은 고체 렌즈일 수도 있고 액체 렌즈일 수도 있으며, 실시예에 의한 렌즈 어셈블리(210)는 렌즈의 특정한 형태에 국한되지 않는다.
도 11의 경우 액체 렌즈(214)가 제1 렌즈부(212)와 제2 렌즈부(216) 사이에 배치된 것으로 예시되어 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시예에 의하면, 액체 렌즈(214)는 제1 렌즈부(212)의 위에 배치될 수도 있고, 제2 렌즈부(216)의 아래에 배치될 수도 있다. 이와 같이, 액체 렌즈(214)는 복수의 렌즈 사이, 복수의 렌즈 위 및 복수의 렌즈 아래 중 한 곳에 배치될 수 있다.
또한, 액체 렌즈(214)는 복수의 렌즈 중 어느 하나의 렌즈의 역할도 수행할 수 있다.
또한, 이미지 센서(220)는 액체 렌즈(214)의 개구(예를 들어, 도 1에 도시된 제1 및 제2 개구(O1, O2))와 적어도 하나의 렌즈를 통과한 광을 수신하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 이를 위해, 이미지 센서(220)는 액체 렌즈(214) 및 적어도 하나의 렌즈(예를 들어, 도 11에 도시된 212, 216)와 광축(LX)으로 정렬될 수 있다.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 액체 렌즈(214)가 복수의 렌즈 중 어느 하나의 대상 렌즈의 역할을 수행할 수 있기 때문에, 렌즈 어셈블리(210)에 포함된 렌즈의 개수를 줄일 수 있다. 따라서, 렌즈 어셈블리(210)의 크기가 감소할 수 있다.
도 12는 도 11에 도시된 카메라 모듈(200)의 실시예(200A)에 의한 단면도를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 카메라 모듈(200A)은 제1 렌즈부(212A), 액체 렌즈(214A), 제2 렌즈부(216A), 이미지 센서(220A), 메인 기판(230) 및 렌즈 홀더(240)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 렌즈부(212A), 액체 렌즈(214A) 및 제2 렌즈부(216A)는 도 11에 도시된 렌즈 어셈블리(210)의 실시예에 해당한다.
또한, 도 12에 도시된 제1 렌즈부(212A), 액체 렌즈(214A), 제2 렌즈부(216A) 및 이미지 센서(220A)는 도 11에 도시된 제1 렌즈부(212), 액체 렌즈(214), 제2 렌즈부(216) 및 이미지 센서(220)의 실시예에 각각 해당하며 동일한 기능을 수행한다.
도 12에 도시된 렌즈 어셈블리의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 모듈(200, 200A)에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체 렌즈(214A)가 제1 렌즈부(212A)와 제2 렌즈부(216A) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체 렌즈(214A)가 제1 렌즈부(212A)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고 제1 렌즈부(212A) 또는 제2 렌즈부(216A) 중 하나는 생략될 수도 있다.
도 12에서, 제1 렌즈부(212A)는 렌즈 어셈블리의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리의 외부로부터 광이 입사하는 부위이다. 제1 렌즈부(212A)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축(LX)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
제1 렌즈부(212A) 및 제2 렌즈부(216A)는 렌즈 홀더(240)에 장착될 수 있다. 이때, 렌즈 홀더(240)에는 관통공이 형성되고, 관통공에 제1 렌즈부(212A) 및 제2 렌즈부(216A)가 배치될 수 있다. 또한, 렌즈 홀더(240)에 제1 렌즈부(212A)와 제2 렌즈부(216A)가 배치되는 사이 공간에는 액체 렌즈(214A)가 삽입될 수 있다.
한편, 제1 렌즈부(212A)는 노출렌즈(213)를 포함할 수 있다. 노출렌즈(213)는 렌즈 홀더(240) 외부로 돌출되어 외부에 노출될 수 있는 렌즈를 말한다. 노출렌즈(213)의 경우 외부에 노출됨으로 인해 렌즈표면이 손상될 수 있다. 만약 렌즈표면이 손상될 경우, 카메라 모듈(200A)에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 노출렌즈(213)의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈(213)가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
제2 렌즈부(216A)는 제1 렌즈부(212A) 및 액체 렌즈(214A)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1 렌즈부(212A)로 입사하는 광은 액체 렌즈(214A)를 투과하여 제2 렌즈부(216A)로 입사할 수 있다. 제2 렌즈부(216A)는 제1 렌즈부(212A)와 이격되어 렌즈 홀더(240)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.
한편, 제2 렌즈부(216A)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축(LX)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
액체 렌즈(214A)는 제1 렌즈부(212A)와 제2 렌즈부(216A) 사이에 배치되고, 렌즈 홀더(240)의 삽입구(242)에 삽입될 수 있다. 삽입구(242)는 렌즈 홀더(240)의 측면의 일부 영역이 개방되어 형성될 수 있다. 즉, 액체 렌즈(214A)는 렌즈 홀더(240)의 측면의 삽입구(242)를 통해 삽입되어 배치될 수 있다. 액체 렌즈(214A) 역시, 제1 렌즈부(212A)와 제2 렌즈부(216A)와 같이 중심축(LX)을 기준으로 정렬될 수 있다.
또한, 렌즈 어셈블리는 제1 연결 기판(141) 및 제2 연결 기판(144)을 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 연결 기판(141, 144)을 통해 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체(LQ1)와 비도전성 액체(LQ2)의 계면(BO)이 변형되어 액체 렌즈(214A)의 곡률, 초점거리가 변경될 수 있다.
이하, 비교 례 및 본 발명의 제1실시예에 의한 액체 렌즈 및 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 13a는 비교 례에 의한 카메라 모듈의 단면도를 나타내고, 도 13b는 본 발명의 제1실시예에 의한 액체 렌즈의 단면도를 나타낸다.
도 13a에 도시된 비교 례에 의한 카메라 모듈은 제1 렌즈부(212), 액체 렌즈(10), 제2 렌즈부(216) 및 이미지 센서(220)를 포함하고, 도 13b에 도시된 실시예에 의한 카메라 모듈은 제1 렌즈부(212), 액체 렌즈(214), 제2 렌즈부(216) 및 이미지 센서(220)를 포함한다. 도 13a에 도시된 제1 렌즈부(212), 제2 렌즈부(216) 및 이미지 센서(220)는 도 11 및 12에 도시된 제1 렌즈부(212, 212A), 제2 렌즈부(216, 216A) 및 이미지 센서(220, 220A)에 각각 해당하므로, 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다.
도 13a에 도시된 비교 례에 의한 카메라 모듈은 액체 렌즈(10)를 포함하고, 도 13b에 도시된 실시예에 의한 카메라 모듈은 액체 렌즈(214)를 포함한다. 설명의 편의상, 도 13a에 도시된 비교 례에 의한 액체 렌즈(10)는 도 1에 도시된 실시예에 의한 액체 렌즈(100)와 동일한 구성을 갖되, 제1 내지 제3 플레이트(P1 내지 P3) 각각의 특성은 다른 것으로 가정한다. 도 13b에 도시된 액체 렌즈(214)는 도 1에 도시된 액체 렌즈(100)일 수 있다. 또한, 도 13a 및 도 13b 각각에 도시된 이미지 센서(220)는 도 11 및 도 12에 도시된 이미지 센서(220, 220A)의 결상면에 해당할 수 있다.
액체 렌즈(10)의 실온(room temperature)가 25℃ 이상의 고온일 경우, 서로 다른 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 팽창으로 인해 제2 플레이트(P2)가 응력을 받아, 액체 렌즈(10)에서 이미지 센서(220)를 향하는 제2 플레이트(P2)의 일면(11)이 부풀어(13)올라 변형되거나 심지어 파괴될 수도 있다. 이를 해소하기 위해, 제2 플레이트(P2)의 두께를 감소시켜 제2 플레이트(P2)에 걸리는 응력을 최소화시킬 수 있다. 그러나, 제2 플레이트(P2)의 두께를 줄이기 위해 식각 공정이 추가될 경우, 제조 비용과 제조 시간이 증가하고 액체 렌즈(10)의 구조가 복잡해질 수도 있다.
또한, 액체 렌즈(10)의 온도가 상승함에 따라 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)가 팽창하여 제2 플레이트(P2)의 곡률이 점점 커지거나 점점 작아짐으로써, 만곡(230)을 발생시켜 해상력 저하 같은 광학적인 성능 악화를 가져올 수 있다.
반면에, 실시예에 의한 액체 렌즈(214)의 경우 온도에 따른 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2)의 열팽창이 제2 플레이트(P2)에 미치는 영향을 최소화하기 위해, 제3 플레이트(P3)의 제3 두께(T3)를 제2 플레이트(P2)의 제1 두께(T1)와 유사하게 또는 동등하게 구현하거나, 제2 플레이트(P2)가 신축부(EP)를 갖도록 구현하거나, 본딩 영역(BA)의 외곽 또는 내각 중 하나가 다각형 평면 형상을 갖도록 구현하거나, 본딩 대신에 접착제(148)에 의해 제1 및 제2 플레이트(P1, P2)를 결합시킬 수 있다. 따라서, 도 13b에 도시된 바와 같이 다양한 온도 또는 고온에서 액체 렌즈(214)의 제2 플레이트(P2)의 변형이 최소화되고 이에 따라 광학성능이 개선될 수 있다.
한편, 전술한 실시예에 의한 액체 렌즈(100)를 포함하는 카메라 모듈(200, 200A)을 이용하여 광학 기기를 구현할 수 있다. 여기서, 광학 기기는 광 신호를 가공하거나 분석할 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 광학 기기의 예로는 카메라/비디오 장치, 망원경 장치, 현미경 장치, 간섭계 장치, 광도계 장치, 편광계 장치, 분광계 장치, 반사계 장치, 오토콜리메이터 장치, 렌즈미터 장치 등이 있을 수 있으며, 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있는 광학 기기에 본 실시예를 적용할 수 있다.
또한, 광학 기기는 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대용 장치로 구현될 수 있다. 이러한 광학 기기는 카메라 모듈(200, 200A), 영상을 출력하는 디스플레이부(미도시), 카메라 모듈(200, 200A)에 전원을 공급하는 배터리(미도시), 카메라 모듈(200, 200A)과 디스플레이부와 배터리를 실장하는 본체 하우징을 포함할 수 있다. 광학 기기는 타 기기와 통신할 수 있는 통신모듈과, 데이터를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 통신 모듈과 메모리부 역시 본체 하우징에 실장될 수 있다.
이하, 실시예에 의한 액체 렌즈를 포함하는 광학 기기(300)를 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 실시예에 의한 광학 기기(300)는 이에 국한되지 않는다.
도 14는 본 발명의 제1실시예에 의한 광학 기기(300)의 개략적인 블럭도를 나타낸다.
광학 기기(300)는 프리즘 유닛(310), 액체 렌즈(320) 및 주밍(zooming)부(330)를 포함할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈(320)는 전술한 액체 렌즈(100, 214, 214A)에 해당할 수 있다.
프리즘 유닛(310)은 IN으로 표기된 방향으로 입사되는 광의 경로를 액체 렌즈(320)의 광축(LX)으로 변경하는 역할을 한다.
프리즘 유닛(310)에서 광로가 변경된 광에 대해 액체 렌즈(320)는 OIS 및 AF 기능을 수행하여 주밍부(330)로 출사할 수 있다.
주밍부(330)는 액체 렌즈(320)를 경유한 광을 줌 인/줌 아웃 또는 포커싱한다. 이를 위해, 주밍부(330)는 복수의 렌즈(미도시) 및 렌즈를 광축(LX)과 나란한 방향(예를 들어, z축 방향)으로 이동시키는 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 광학기기의 구성을 설명한다.
광학기기는 핸드폰, 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 휴대용 통신장치, 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 광학기기에 포함될 수 있다.
광학기기는 본체를 포함할 수 있다. 본체는 광학기기의 외관을 형성할 수 있다. 본체는 카메라 장치(1010)를 수용할 수 있다. 본체의 일면에는 디스플레이부가 배치될 수 있다. 일례로, 본체의 일면에 디스플레이부 및 카메라 장치(1010)가 배치되고 본체의 타면(일면의 반대편에 위치하는 면)에 카메라 장치(1010)가 추가로 배치될 수 있다.
광학기기는 디스플레이부를 포함할 수 있다. 디스플레이부는 본체의 일면에 배치될 수 있다. 디스플레이부는 카메라 장치(1010)에서 촬영된 영상을 출력할 수 있다.
광학기기는 카메라 장치(1010)를 포함할 수 있다. 카메라 장치(1010)는 본체에 배치될 수 있다. 카메라 장치(1010)는 적어도 일부가 본체의 내부에 수용될 수 있다. 카메라 장치(1010)는 복수로 구비될 수 있다. 카메라 장치(1010)는 듀얼 카메라 장치를 포함할 수 있다. 카메라 장치(1010)는 본체의 일면과 본체의 타면 각각에 배치될 수 있다. 카메라 장치(1010)는 피사체의 영상을 촬영할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 카메라 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 15은 본 발명의 제2실시예에 따른 카메라 장치를 도시하는 측면도이다.
카메라 장치(1010)는 카메라 모듈을 포함할 수 있다.
카메라 장치(1010)는 제어부(1024)를 포함할 수 있다. 제어부(1024)는 액체렌즈(1500)에 구동 전압 및/또는 구동 전류를 인가하기 위한 신호를 출력할 수 있다. 제어부(1024)는 액체렌즈(1500)에 전류를 인가하는 드라이버 IC(1025)를 포함할 수 있다. 다만, 드라이버 IC(1025)가 제어부(1024)와 별도로 구비되고, 제어부(1024)가 드라이버 IC(1025)를 제어할 수 있다. 제어부(1024)는 피사체의 거리에 대응하는 초점값을 구현하기 위해 액체렌즈(1500)에 인가되어야 할 구동 전압 및/또는 구동 전류의 값이 저장되는 메모리부를 포함할 수 있다. 제어부(1024)는 하나의 칩(single chip)으로 구현될 수 있다. 제어부(1024)는 광학기기의 구성과 연결되는 커넥터를 포함할 수 있다. 커넥터는 제어부(1024)와 별도의 구성으로 이해될 수 있다.
카메라 장치(1010)는 이미지 센서(126)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(126)는 렌즈 어셈블리(1022)와 정렬될 수 있다. 이미지 센서(126)는 렌즈와 광축이 일치되도록 배치될 수 있다. 이미지 센서(126)의 광축과 렌즈의 광축은 얼라인먼트(alignment) 될 수 있다. 이미지 센서(126)는 인쇄회로기판에 배치될 수 있다. 이미지 센서(126)는 인쇄회로기판에 전기적으로 연결될 수 있다. 이미지 센서(126)는 인쇄회로기판에 SMT(Surface Mounting Technology) 또는 와이어본딩에 의해 결합될 수 있다. 변형예로, 이미지 센서(126)는 인쇄회로기판에 플립 칩(flip chip) 기술에 의해 결합될 수 있다. 이미지 센서(126)는 렌즈 어셈블리(1022)를 통해 전달되는 광을 전기신호로 변환할 수 있다. 이미지 센서(126)는 이미지 센서(126)의 유효화상 영역에 조사되는 광을 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이미지 센서(126)는 CCD(charge coupled device, 전하 결합 소자), MOS(metal oxide semi-conductor, 금속 산화물 반도체), CPD 및 CID 중 어느 하나일 수 있다.
카메라 장치(1010)는 렌즈 어셈블리(1022)를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(1022)에 대해서는 이하에서 도면을 참조하여 후술한다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 어셈블리의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 16는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 어셈블리를 도시하는 단면도이다.
렌즈 어셈블리(1022)는 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(1022)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리(1022)는 상부 렌즈(1100)와 하부 렌즈(1200)를 포함할 수 있다. 이때, 상부 렌즈(1100)는 제1렌즈라 하고, 하부 렌즈는 제2렌즈라 할 수 있다. 상부 렌즈(1100)와 하부 렌즈(1200) 사이에는 액체렌즈(1500)가 배치될 수 있다. 상부 렌즈(1100)는 액체렌즈(1500)의 위에 배치되고 하부 렌즈(1200)는 액체렌즈(1500)의 아래에 배치될 수 있다. 상부 렌즈(1100)는 최외측에 배치될 수 있다. 다만, 변형례로 액체렌즈(1500)가 상부 렌즈(1100)의 위에 배치되거나 하부 렌즈(1200)의 아래에 배치될 수 있다. 또한, 변형례로 상부 렌즈(1100)와 하부 렌즈(1200) 중 어느 하나 이상이 생략될 수 있다.
상부 렌즈(1100)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 상부 렌즈(1100)는 2개의 렌즈를 포함할 수 있다. 하부 렌즈(1200)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 하부 렌즈(1200)는 3개의 렌즈를 포함할 수 있다. 액체렌즈(1500)는 총 5매 렌즈 중 위로부터 두 번째 렌즈와 세 번째 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 액체렌즈(1500)는 복수의 렌즈 중 위로부터 3 번째 렌즈와 4 번째 렌즈 사이에 배치될 수 있다. 상부 렌즈(1100)의 광축과 액체렌즈(1500)의 광축과 하부 렌즈(1200)의 광축은 모두 정렬(align)될 수 있다.
상부 렌즈(1100)는 최외곽 렌즈(1110)를 포함할 수 있다. 최외곽 렌즈(1110)는 하우징(1400)의 상면보다 돌출될 수 있다. 최외곽 렌즈(1110)는 하우징(1400)의 외부로 돌출될 수 있다. 최외곽 렌즈(1110)의 표면에는 커버 글래스 또는 코팅층이 형성될 수 있다. 또는, 최외곽 렌즈(1110)의 표면 손상 방지를 위해 최외곽 렌즈(1110)는 내마모성재질로 형성될 수 있다.
렌즈 어셈블리(1022)는 가변렌즈를 포함할 수 있다. 가변렌즈는 초점 가변렌즈일 수 있다. 가변렌즈는 초점(focus)이 조절되는 렌즈일 수 있다. 초점은 렌즈의 이동 및/또는 렌즈의 형상 변화에 의해 조절될 수 있다. 가변렌즈는 액체렌즈(1500)를 포함할 수 있다.
렌즈 어셈블리(1022)는 액체렌즈부(1300)를 포함할 수 있다. 액체렌즈부(1300)는 상부 렌즈(1100)와 하부 렌즈(1200) 사이에 배치될 수 있다. 액체렌즈부(1300)는 액체렌즈(1500)와, 액체렌즈(1500)를 고정하는 홀더를 포함할 수 있다. 여기서, 액체렌즈부(1300)의 홀더는 액체렌즈홀더로써 액체렌즈(1500)의 케이스(1510)와는 구분될 수 있다. 액체렌즈부(1300)는 하우징(1400)에 상부 렌즈(1100)와 하부 렌즈(1200)가 고정된 상태에서 하우징(1400)의 측방에서 상부 렌즈(1100)와 하부 렌즈(1200) 사이의 공간으로 삽입되어 결합될 수 있다. 액체렌즈부(1300)는 하우징(1400)의 삽입구(1410)를 통해 삽입될 수 있다.
액체렌즈부(1300)에는 렌즈영역(1310)이 포함될 수 있다. 렌즈영역(1310)은 상부 렌즈(1100)를 통과한 광이 투과하는 부분일 수 있다. 렌즈영역(1310)의 적어도 일부에는 액체가 배치될 수 있다. 액체렌즈부(1300)는 연결부(1450)를 통해 인쇄회로기판과 통전될 수 있다.
렌즈 어셈블리(1022)는 하우징(1400)를 포함할 수 있다. 하우징(1400)은 하우징(1400)을 광축 방향으로 관통하는 제1홀을 포함할 수 있다. 하우징(1400)의 제1홀에는 상부 렌즈(1100), 하부 렌즈(1200) 및 액체렌즈(1500)가 배치될 수 있다. 하우징(1400)은 하우징(1400)을 광축에 수직한 방향으로 관통하는 제2홀을 포함할 수 있다. 하우징(1400)의 제1홀과 제2홀은 서로 연결될 수 있다. 하우징(1400)의 제2홀에는 액체렌즈(1500)가 수평방향으로 삽입될 수 있다. 하우징(1400)의 제2홀에는 액체렌즈(1500)와 액체렌즈부(1300)의 케이스의 적어도 일부가 배치될 수 있다. 하우징(1400)에는 상부 렌즈(1100)와 하부 렌즈(1200)가 배치될 수 있다. 하우징(1400)에는 상부 렌즈(1100)와 하부 렌즈(1200)가 결합될 수 있다. 하우징(1400)에는 상부 렌즈(1100)와 하부 렌즈(1200)가 접착제에 의해 고정될 수 있다.
렌즈 어셈블리(1022)는 연결부(1450)를 포함할 수 있다. 연결부(1450)는 액체렌즈(1500)와 인쇄회로기판을 전기적으로 연결할 수 있다. 연결부(1450)는 하우징(1400)을 따라 연장될 수 있다. 연결부(1450)의 적어도 일부는 하우징(1400)의 측면을 따라 연장될 수 있다. 연결부(1450)는 FPCB(flexible printed circuit board)를 포함할 수 있다. 변형례로, 연결부(1450)는 단자를 포함할 수 있다. 연결부(1450)는 하우징(1400)의 표면에 인서트 사출되는 인서트 단자를 포함할 수 있다. 연결부(1450)는 하우징(1400)의 표면에 MID(molded interconnection device) 방식을 통해 형성되는 MID 단자를 포함할 수 있다. 연결부(1450)는 하우징(1400)과는 별도로 형성되어 하우징(1400)의 외면에 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 액체렌즈를 도면을 참조하여 설명한다.
도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 액체렌즈를 개념적으로 설명하는 개념도이고, 도 18의 (a)는 본 발명의 제2실시예의 액체렌즈에 전류가 인가되지 않은 초기상태를 도시하는 개념도이고, (b)는 본 발명의 제2실시예의 액체렌즈에 전류가 인가된 작동상태를 도시하는 개념도이다.
액체렌즈(1500)는 오토 포커스(AF, auto focus)를 위해 구동될 수 있다. 액체렌즈(1500)의 구동에 의해 초점 거리가 조정될 수 있다. 액체렌즈(1500)는 손떨림 보정(OIS, optical image stabilization)을 위해 구동될 수 있다. 액체렌즈(1500)를 위에서 보았을 때 액체렌즈(1500)는 제1 내지 제4사분면에 해당하는 4개의 영역으로 구분될 수 있다. 액체렌즈(1500)의 제1 내지 제4사분면에 해당하는 4개의 영역 각각에는 독립적으로 구동되는 발열부재(1540)가 배치될 수 있다. 이를 통해, 액체렌즈(1500)의 제1플레이트(1511)의 제1부분(1511-1)은 광축에 대하여 비대칭으로 변형될 수 있다. 액체렌즈(1500)의 계면은 틸트 구동될 수 있다.
액체렌즈(1500)는 광축(OA)에 배치될 수 있다. 발열부재(1540)에 전류가 인가되지 않은 초기상태에서 도 18의 (a)에 도시된 바와 같이 액체렌즈(1500)의 제1플레이트(1511)가 평평하게 배치될 수 있다. 한편, 발열부재(1540)에 전류 및/또는 전압이 인가되면 도 18의 (b)에 도시된 바와 같이 액체렌즈(1500) 내부의 액체(1530)가 가열되어 부풀어 올라 제1플레이트(1511)도 부풀어 오를 수 있다. 이를 통해, 액체렌즈(1500)는 포커싱을 수행할 수 있다.
액체렌즈(1500)는 케이스(1510)를 포함할 수 있다. 케이스(1510)는 내부에 챔버(1520)를 형성할 수 있다. 케이스(1510)는 내부에 액체(1530)를 수용할 수 있다. 케이스(1510)는 투명한 재질로 형성될 수 있다. 케이스(1510)는 유리(glass)를 포함할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에서는 유리의 계면변경을 디옵터(diopter) 변경과 연계하여 렌즈의 설계 시 반영할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에 따른 카메라 장치(1010)는 룩업테이블이 저장되는 메모리를 포함할 수 있다. 이때, 룩업테이블에는 전류 또는 전압에 따른 디옵터 변화, 및/또는 전류 또는 전압에 따른 유리의 곡률 변화가 수치로 저장될 수 있다.
케이스(1510)는 플레이트를 포함할 수 있다. 케이스(1510)는 플레이트일 수 있다. 케이스(1510)는 플레이트 형상을 포함할 수 있다. 케이스(1510)는 내부에 수용된 액체(1530)의 팽창에 의해 변형되는 플레이트를 포함할 수 있다. 케이스(1510)는 복수의 플레이트를 포함할 수 있다. 복수의 플레이트 각각은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 복수의 플레이트 각각은 유리를 포함할 수 있다.
케이스(1510)는 제1플레이트(1511)를 포함할 수 있다. 제1플레이트(1511)는 상부 플레이트일 수 있다. 제1플레이트(1511)는 상부 유리(top glass)일 수 있다. 제1플레이트(1511)는 광축(OA)이 지나도록 배치될 수 있다. 제1플레이트(1511)는 액체(1530)의 일측에 배치될 수 있다. 제1플레이트(1511)는 액체(1530)의 상측에 배치될 수 있다. 변형례로, 제1플레이트(1511)는 액체(1530)의 하측에 배치될 수 있다.
제1플레이트(1511)의 광축(OA)에서의 두께는 제2플레이트(1512)의 광축(OA)에서의 두께보다 얇을 수 있다. 제1플레이트(1511)의 광축(OA)에서의 두께는 40 내지 80 ㎛일 수 있다. 제1플레이트(1511)의 광축(OA)에서의 두께가 40 ㎛ 미만인 경우에는 테스트 과정에서 충격에 의해 제1플레이트(1511)가 쉽게 파손될 수 있고, 제1플레이트(1511)의 광축(OA)에서의 두께가 80 ㎛ 초과인 경우에는 제1플레이트(1511)의 변형이 불충분할 수 있다. 즉, 제1플레이트(1511)의 광축(OA)에서의 두께가 80 ㎛ 초과인 경우에는 접사(macro) 포커스부터 무한대(infinite) 포커스까지 모든 포커스를 구현하지 못할 수 있다.
제1플레이트(1511)는 액체(1530)의 온도에 따라 변형될 수 있다. 이때, 온도는 특정 온도 구간으로 한정될 수 있다. 제1플레이트(1511)는 액체(1530)가 가열되는 경우 부풀어 오를 수 있다. 제1플레이트(1511)의 변형에 의해 제1플레이트(1511)를 통과하는 광의 광경로가 변경될 수 있다. 제1플레이트(1511)의 변형에 따라 초점 거리가 변경될 수 있다. 제1플레이트(1511)의 변형에 의해 포커싱(focusing)이 수행될 수 있다. 본 발명의 제2실시예에서는 포커싱을 위해 제1플레이트(1511)의 계면을 사용할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에서는 제1플레이트(1511)의 계면 부분을 얇게 가동하여 내부압력에 반응하도록 할 수 있다. 제1플레이트(1511)의 일부는 주변보다 얇게 형성될 수 있다. 변형례로, 제1플레이트(1511)의 전체가 같은 두께로 얇게 형성될 수 있다.
제1플레이트(1511)는 제1부분(1511-1)과 제2부분(1511-2)을 포함할 수 있다. 제1플레이트(1511)는 광축(OA)이 지나는 제1부분(1511-1)과, 제1부분(1511-1)의 외주로부터 연장되는 제2부분(1511-2)을 포함할 수 있다. 이때, 제1부분(1511-1)의 광축(OA)에서의 두께는 제2부분(1511-2)의 대응하는 방향으로의 두께보다 얇을 수 있다. 즉, 제1플레이트(1511)는 수직방향으로 전 구간에서 일정한 두께로 형성되는 것이 아니라 광축(OA)이 지나는 중심부에서 얇고 중심부 외곽의 주변부에서 두꺼울 수 있다. 이때, 중심부는 렌즈부일 수 있다. 제1플레이트(1511)의 적어도 일부는 포커스를 조절하는 렌즈부를 포함할 수 있다.
케이스(1510)는 제2플레이트(1512)를 포함할 수 있다. 제2플레이트(1512)는 하부 플레이트일 수 있다. 제2플레이트(1512)는 하부 유리(bottom glass)일 수 있다. 제2플레이트(1512)는 광축(OA)이 지나도록 배치될 수 있다. 제2플레이트(1512)는 액체(1530)의 타측에 배치될 수 있다. 제2플레이트(1512)는 액체(1530)의 하측에 배치될 수 있다. 제2플레이트(1512)는 제1플레이트(1511)보다 두꺼울 수 있다. 제2플레이트(1512)는 제1플레이트(1511)의 제1부분(1511-1)보다 두꺼울 수 있다. 제2플레이트(1512)는 제1플레이트(1511)의 제2부분(1511-2)보다 얇을 수 있다. 제2플레이트(1512)는 전구간에서 동일한 두께로 형성될 수 있다.
케이스(1510)는 제3플레이트(1513)를 포함할 수 있다. 제3플레이트(1513)는 코어 플레이트일 수 있다. 제3플레이트(1513)는 코어 유리(core glass)일 수 있다. 제3플레이트(1513)는 제1플레이트(1511)와 상기 제2플레이트(1512) 사이에 배치될 수 있다. 제3플레이트(1513)는 제2플레이트(1512)와 별도의 부재로 형성될 수 있다. 변형례로, 제3플레이트(1513)는 제2플레이트(1512)와 일체로 형성될 수 있다.
제3플레이트(1513)는 중앙부에 제3플레이트(1513)를 광축(OA) 방향으로 관통하는 홀을 포함할 수 있다. 제3플레이트(1513)의 홀에는 액체(1530)가 배치될 수 있다. 제3플레이트(1513)의 홀은 내주면을 포함할 수 있다. 제3플레이트(1513)는 경사면(1513-1)을 포함할 수 있다. 제3플레이트(1513)의 내주면은 제2플레이트(1512)에 배치되는 하단으로부터 제1플레이트(1511)에 가까워질수록 직경이 커지는 경사면(1513-1)을 포함할 수 있다. 다만, 변형례에서 경사면(1513-1)은 생략될 수 있다. 즉, 변형례에서 제3플레이트(1513)의 내면은 제2플레이트(1512)와 수직으로 배치될 수 있다.
액체렌즈(1500)는 챔버(1520)를 포함할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에서 챔버(1520)는 단일의 액체(1530)로 채워질 수 있다. 기존과 같이 챔버(1520) 내에 2종의 액체가 채워지는 경우 고온이나 초음파에 의해 2종의 액체가 섞이는 문제가 있었으나, 본 발명의 제2실시예에서는 언급한 문제가 해소될 수 있다. 즉, 본 발명의 제2실시예와 같이 챔버(1520)의 내부가 단일의 액체(1530)로 채워지는 경우 온도 및 초음파에 대한 내구성이 증가된다. 따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 액체렌즈(1500)는 80도 이상의 고온에서도 사용 가능할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에 따른 액체렌즈(1500)는 저온 및 상온에서도 사용 가능할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에 따른 액체렌즈(1500)는 영하의 온도에서도 사용 가능할 수 있다. 한편, 기존에는 전도성 액체에 전류를 인가하기 위한 복수의 전극이 필요한데, 본 발명의 제2실시예에서는 발열부재(1540)에 대한 양(+)의 전극과 음(-)의 전극만 있으면 되므로 공정이 단순화될 수 있다. 따라서, 원가 경쟁력이 강화될 수 있다.
액체렌즈(1500)는 액체(1530)를 포함할 수 있다. 액체(1530)는 챔버(1520)에 배치될 수 있다. 본 발명의 제2실시예에서는 액체(1530)의 온도로 액체렌즈(1500) 내부의 팽창을 제어하여 포커싱을 수행할 수 있다. 액체(1530)는 전도성 액체일 수 있다. 액체(1530)는 비전도성 액체일 수 있다. 액체(1530)는 물이거나 또는 물을 포함할 수 있다. 액체(1530)는 온도의 증가에 따라 체적이 증가할 수 있다. 즉, 액체(1530)가 발열부재(1540)에 의해 가열되면 액체(1530)는 팽창할 수 있다. 액체(1530)는 일정 온도 구간에서 온도의 증가에 따라 체적이 선형적으로 증가할 수 있다.
액체렌즈(1500)는 발열부재(1540)를 포함할 수 있다. 액체렌즈(1500)는 전극을 포함할 수 있다. 이때, 전극이 히터기능을 수행할 수 있다. 액체렌즈(1500)는 히터전극을 포함할 수 있다. 발열부재(1540)는 케이스(1510)에 배치될 수 있다. 발열부재(1540)는 액체(1530)를 가열할 수 있다. 발열부재(1540)가 액체(1530)를 가열하면 액체렌즈(1500)의 내부 압력이 높아질 수 있다. 이때, 제1플레이트(1511)는 액체(1530)에 의해 부풀어 오를 수 있다. 발열부재(1540)는 제3플레이트(1513)의 표면을 따라 배치될 수 있다. 발열부재(1540)의 일부는 경사면(1513-1)을 따라 배치될 수 있다. 발열부재(1540)의 적어도 일부는 제1플레이트(1511)와 제3플레이트(1513) 사이에 배치될 수 있다. 발열부재(1540)는 금속으로 형성될 수 있다. 발열부재(1540)는 전도성물질으로 형성될 수 있다. 발열부재(1540)는 저항을 포함할 수 있다.
발열부재(1540)는 복수의 단자를 포함할 수 있다. 발열부재(1540)는 한 쌍의 단자를 포함할 수 있다. 발열부재(1540)는 제1단자와 제2단자를 포함할 수 있다. 발열부재(1540)는 외부로 노출되는 제1단자와 제2단자를 포함할 수 있다. 발열부재(1540)는 플러스(+) 전극과 마이너스 (-) 전극을 포함할 수 있다. 발열부재(1540)의 전극은 연결부(1450)를 통해 인쇄회로기판과 연결될 수 있다. 발열부재(1540)에 제공되는 전류의 양은 제어부(1024)에 의해 제어될 수 있다. 다만, 발열부재(1540)에 제공되는 전류는 단순히 온(on)/오프(off)로 제어될 수 있다. 발열부재(1540)는 전류 제어만 요구되므로 본 발명의 제2실시예에서는 전위차를 발생시키는 액체렌즈 전용 드라이버 IC(1025) 대신 전류 공급만 가능한 드라이버 IC(1025)가 사용될 수 있다. 즉, 제어부(1024)는 발열부재(1540)에 인가되는 전류를 제어할 수 있다. 변형례로, 제어부(1024)는 발열부재(1540)에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(1024)는 발열부재(1540)에 인가되는 전류 및 전압을 제어할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에서 제어부(1024)는 발열부재(1540)의 온도를 감지할 수 있다. 이를 통해, 발열부재(1540)에 접촉된 액체(1530)의 온도도 대략적으로 감지할 수 있다.
도 19는 변형례에 따른 카메라 장치를 도시하는 구성도이다.
도 19에 도시되는 변형례로 액체렌즈(1500)는 센서(1550)를 포함할 수 있다. 센서(1550)는 케이스(1510)에 배치될 수 있다. 센서(1550)는 액체(1530)의 온도를 감지할 수 있다. 센서(1550)는 발열부재(1540)와 별개로 구비될 수 있다. 센서(1550)는 액체(1530)와 접촉될 수 있다. 센서(1550)는 제어부(1024)와 연결될 수 있다. 센서(1550)는 액체(1530)의 온도를 감지하여 제어부(1024)로 송신하고 제어부(1024)는 액체(1530)의 온도에 따라 추가로 가열할지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 센서(1550)를 통해 본 발명의 제2실시예의 액체렌즈(1500)는 피드백(feedback) 제어될 수 있다.
센서(1550)는 복수의 단자를 포함할 수 있다. 센서(1550)는 한 쌍의 단자를 포함할 수 있다. 센서(1550)는 제3단자와 제4단자를 포함할 수 있다. 센서(1550)는 외부로 노출되는 제3단자와 제4단자를 포함할 수 있다. 이때, 센서(1550)의 제3단자와 제4단자는 발열부재(1540)의 제1단자와 제2단자와 이격될 수 있다. 제3단자는 플러스(+) 단자이고 제4단자는 마이너스(-) 단자일 수 있다. 제3단자는 마이너스(-) 단자이고 제4단자는 플러스(+) 단자일 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 액체렌즈(1500)는 챔버(1520)를 단일의 액체(1530)로 채우는 특징을 포함할 수 있다. 이 경우, 챔버를 전도성 액체와 비전도성 액체 즉, 2종의 액체로 채울 때와 비교하여 기술 단순화와 내구성 강화라는 효과를 기대할 수 있다. 기술 단순화와 관련하여, 본 발명의 제2실시예를 통해 구성물질/공정 수가 단순화되어 원가 경쟁력이 강화되며, 기존 기술로 전류 제어가능하여 드라이버 IC(1025) 개발에 대한 신규 개발비용이 발생되지 않는 장점이 있다. 내구성 강화와 관련하여, 본 발명의 제2실시예를 통해 액체렌즈가 온도변화에 민감한 부분을 오히려 이용하여 온도로 제어하므로 온도 보상과 같은 추가 제어가 불필요한 장점이 있고 물질 특성상 80도 이상 사용하지 못하는 부분도 변경가능하고 초음파를 사용하지 못하는 특성을 강화할 수 있고 단자수 감소를 통해 카메라 장치의 구조 단순화를 꾀할 수 있다.
본 발명의 제3실시예는 제1실시예에 제2실시예가 병합된 실시예이다. 제3실시의 액체 렌즈는 하나의 액체와, 제1 내지 제3플레이트(P1, P2, P3), 제1 및 제2전극(E1, E2) 및 절연층(146)을 포함할 수 있다. 제3실시예에서 액체 렌즈(100)의 일구성인 액체를 제외한 구성에 대한 설명은 제1실시예에서의 설명이 유추 적용될 수 있다. 또한, 제3실시예에서 액체 렌즈(100)의 액체에 대한 설명은 제2실시예에서의 설명이 유추 적용될 수 있다.
전술한 다양한 실시예들은 본 발명의 목적을 벗어나지 않고, 서로 상반되지 않은 한 서로 조합될 수도 있다. 또한, 전술한 다양한 실시예들 중에서 어느 실시예의 구성 요소가 상세히 설명되지 않은 경우 다른 실시예의 동일한 참조부호를 갖는 구성 요소에 대한 설명이 준용될 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 내부에 챔버를 형성하는 케이스;
    상기 챔버에 배치되는 액체; 및
    상기 케이스에 배치되고 상기 액체를 가열하는 발열부재를 포함하고,
    상기 케이스는 광축이 지나고 상기 액체의 일측에 배치되는 제1플레이트와, 상기 광축이 지나고 상기 액체의 타측에 배치되는 제2플레이트를 포함하고,
    상기 제1플레이트의 상기 광축에서의 두께는 상기 제2플레이트의 상기 광축에서의 두께보다 얇고,
    상기 챔버는 단일의 액체로 채워지는 액체렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1플레이트는 상기 액체의 온도에 따라 변형되는 액체렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1플레이트는 상기 액체가 가열되는 경우 부풀어 오르는 액체렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1플레이트는 상기 광축이 지나는 제1부분과, 상기 제1부분의 외주로부터 연장되는 제2부분을 포함하고,
    상기 제1부분의 상기 광축에서의 두께는 상기 제2부분의 대응하는 방향으로의 두께보다 얇은 액체렌즈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1플레이트의 상기 광축에서의 상기 두께는 40 내지 80 ㎛인 액체렌즈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 배치되는 제3플레이트를 포함하고,
    상기 발열부재는 상기 제3플레이트의 표면을 따라 배치되고,
    상기 발열부재는 외부로 노출되는 제1단자와 제2단자를 포함하고,
    상기 발열부재의 적어도 일부는 상기 제1플레이트와 상기 제3플레이트 사이에 배치되는 액체렌즈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3플레이트의 내주면은 상기 제2플레이트에 배치되는 하단으로부터 상기 제1플레이트에 가까워질수록 직경이 커지는 경사면을 포함하고,
    상기 발열부재의 일부는 상기 경사면을 따라 배치되는 액체렌즈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 케이스에 배치되고 상기 액체의 온도를 감지하는 센서를 포함하고,
    상기 센서는 외부로 노출되는 제3단자와 제4단자를 포함하는 액체렌즈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2플레이트와 상기 제3플레이트는 일체로 형성되는 액체렌즈.
  10. 내부에 챔버를 형성하는 케이스;
    상기 챔버에 배치되는 액체; 및
    상기 액체를 가열하는 발열부재를 포함하고,
    상기 케이스는 광축이 지나는 플레이트를 포함하고,
    상기 플레이트는 상기 액체의 온도에 따라 변형되고,
    상기 챔버는 단일의 액체로 채워지는 액체렌즈.
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