WO2021006679A1 - 렌즈 곡률 가변 장치 - Google Patents

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WO2021006679A1
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lens
voltage
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liquid
level
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정성기
문영섭
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엘지이노텍 주식회사
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    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof

Definitions

  • the embodiment relates to a liquid lens control circuit, a camera module, and a liquid lens control method. More specifically, the embodiment relates to a lens curvature variable apparatus for controlling a liquid lens capable of adjusting a focal length using an electric signal.
  • Such a photographing function may be implemented through a method of directly moving a lens by combining a plurality of lenses, but if the number of lenses is increased, the size of an optical device may increase.
  • the autofocus and image stabilization functions are performed by moving or tilting several lens modules fixed to the lens holder and aligned with the optical axis, and a separate lens is driven to drive the lens module. The device is used.
  • the lens driving device consumes high power, and in order to protect it, a cover glass must be added separately from the camera module, resulting in a thicker overall thickness. Therefore, research on a liquid lens that performs autofocus and image stabilization functions by electrically controlling the curvature of the interface between two liquids is being conducted.
  • the embodiment provides a feedback circuit capable of recognizing the state of an interface included in the liquid lens through a change in capacitance in a camera device including a liquid lens capable of adjusting a focal length using an electrical signal, thereby providing an applied electrical signal.
  • a liquid lens control circuit, a camera module, and a liquid lens control method capable of more accurately recognizing the motion of the interface of the liquid lens and more accurately controlling the interface of the liquid lens are provided.
  • the present invention does not recognize the motion and shape of the interface of a liquid lens that can adjust the focal length by converting the optical signal passing through the interface into an image, but directly recognizes the motion and shape of the interface through a change in the capacitance of the interface. Accordingly, a liquid lens control circuit, a camera module, and a liquid lens control method capable of more accurately controlling the performance and operation of the liquid lens are provided.
  • the present invention can recognize the motion and shape of the interface within the liquid lens, a liquid lens control circuit, camera module more efficient for correcting lens distortion or controlling the lens assembly in a lens assembly including a liquid lens and a solid lens. And a liquid lens control method.
  • a lens curvature variable apparatus includes a liquid lens including a common electrode and a plurality of individual electrodes; A lens driver applying voltage to the common electrode and the plurality of individual electrodes; A plurality of switching elements connected to each of the plurality of individual electrodes; A plurality of sensor units respectively connected to the plurality of switching elements and sensing an interface of the liquid lens that changes based on the voltage; A mux (MUX) connected to the plurality of sensor units and sequentially outputting analog signals corresponding to the interface output from each of the plurality of sensor units; An AD converter converting analog signals sequentially output from the mux into digital signals and outputting them; And a control unit controlling the lens driving unit based on the signal output from the AD converter.
  • MUX mux
  • the lens driving unit may include a first driving unit supplying a second level voltage and a ground voltage to the common electrode and the plurality of individual electrodes; And a second driver supplying a sensing pulse of a first level lower than the second level to the common electrode, wherein the control unit turns on at least one of the plurality of switching elements during a period in which the sensing pulse is supplied.
  • control unit determines an individual electrode to which a voltage having the largest time difference from the voltage supplied to the common electrode is supplied, and during a period in which the second level voltage is not applied to the determined individual electrode and the common electrode.
  • the sensing pulse is supplied.
  • a period in which the sensing pulse is supplied is 1% to 10% of the entire period in which the second level voltage and the ground voltage are supplied to the common electrode.
  • it includes a first power supply for converting the input voltage to the voltage of the second level, and a second power supply for converting the input voltage to the voltage of the first level.
  • the second driving unit is connected to the input power having the voltage of the first level, converts the input power having the voltage of the first level into a voltage of the second level and supplies power to the first driving unit Includes wealth.
  • the voltage of the first level is 3% to 20% of the voltage of the second level.
  • the sensor unit senses a size of an area of a boundary area between the insulating layer on the second electrode and the conductive liquid in the liquid lens or a capacitance corresponding to a change in the area.
  • the second driving unit supplies sensing pulses of the first level to the plurality of individual electrodes, respectively.
  • a lens driver that drives the liquid, a sensor that detects the capacitance of the liquid lens, and the sensed capacitance of the liquid lens, ,
  • a control unit for controlling the lens driving unit so that the curvature of the lens is variable, it is possible to quickly and accurately change the curvature of the lens.
  • the capacitance of the liquid lens is sensed and fed back, and the driving voltage applied to the liquid lens is changed so that the curvature of the liquid lens is changed, so that the curvature of the liquid lens can be quickly and accurately changed.
  • the curvature of the lens can be quickly and accurately measured. It becomes variable.
  • the sensor in the embodiment detects the capacitance of the liquid lens during the turn-on period of the switching element, so that it is possible to quickly and accurately detect the capacitance of the liquid lens.
  • a separate sensing pulse signal for detecting the capacitance of the liquid lens is generated, and the capacitance is sensed using the sensing pulse, so that the curvature of the liquid lens can be accurately detected.
  • the sensing pulse is supplied and the capacitance sensing operation is performed during a period in which the ground voltage is applied to both the first electrode and the second electrode, thereby removing noise generated by the switching operation of the lens driver. And improve the accuracy of the sensed capacitance.
  • the number of AD converters required for sensing the capacitance of each electrode may be reduced by using the mux. Accordingly, in an embodiment, a circuit area due to a decrease in the number of AD converters may be reduced, a yield due to a decrease in a chip size may be increased, and a unit cost of a camera module may be lowered. In addition, in the embodiment, it is possible to solve the performance deviation of the AD converter that occurs when the AD converter is used for each individual electrode, and accordingly, it is possible to accurately detect the capacitance for each individual electrode within the same condition.
  • FIG. 1 illustrates an example of a camera device.
  • FIG. 2 illustrates an example of a lens assembly included in a camera device.
  • 3A to 3B are diagrams for explaining a driving method of a liquid lens.
  • FIG. 4 illustrates a liquid lens whose focal length is adjusted in response to a driving voltage.
  • 5A and 5B illustrate the structure of a liquid lens.
  • 6A to 6E are diagrams illustrating various curvatures of a liquid lens.
  • FIG. 7 is an example of an internal block diagram of a camera module according to an embodiment.
  • FIG. 8 is an example of an internal block diagram of a camera module according to an embodiment.
  • FIGS. 7 and 8 are diagrams showing a curvature change curve of a liquid lens in the lens curvature variable device of FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 10 is an example of an internal circuit diagram of the lens driver of FIG. 8.
  • FIG. 11 is a modified example of the lens driver of FIG. 10.
  • FIG. 12 is another modified example of the lens driver of FIG. 10.
  • 13A is an example of a waveform diagram for explaining the operation of the lens driver of FIG. 10.
  • 13B is a diagram referred to for describing the operation of the sensor unit of FIG. 10.
  • 16 is another diagram referred to for describing the operation of the sensor unit.
  • 17 is an example of an internal block diagram of a camera module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is an example of an internal block diagram of a camera module according to another embodiment of the present invention.
  • 19 is a view showing a lens driving unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram referenced for explaining the operation of the sensor unit of FIG. 19.
  • 21 is another diagram referred to for describing the operation of the sensor unit.
  • FIG. 22 is an example of an internal block diagram of a camera module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating step-by-step a method of controlling a liquid lens according to an embodiment.
  • 24 is a diagram illustrating an appearance of an image display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an optical unit of the image display device of FIG. 24 and a display separately.
  • the top (top) or bottom (bottom) (on or under) includes both elements in which two elements are in direct contact with each other or in which one or more other elements are indirectly formed between the two elements.
  • the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one element may be included.
  • the camera module may include a lens assembly 22 and an image sensor. At least one solid lens may be disposed above or below the lens assembly.
  • the lens assembly 22 may include a liquid lens whose focal length is adjusted in response to an applied voltage.
  • the camera module includes a lens assembly 22 including a first lens whose focal length is adjusted in response to a driving voltage applied between a common terminal and a plurality of individual terminals, and a control circuit for supplying a driving voltage to the first lens ( 24), and an image sensor 26 that is aligned with the lens assembly 22 and converts light transmitted through the lens assembly 22 into an electrical signal and is disposed under the lens assembly.
  • the camera module may include circuits 24 and 26 formed on one printed circuit board (PCB) and a lens assembly 22 including a plurality of lenses, but this will be only an example. However, it does not limit the scope of the invention.
  • the configuration of the control circuit 24 may be designed differently according to specifications required for the camera module. In particular, when the magnitude of the voltage applied to the liquid lens 28 is reduced, the control circuit 24 can be implemented as a single chip. Through this, the size of the camera module mounted on the portable device can be further reduced.
  • the lens assembly 22 includes a first lens unit 100, a second lens unit 200, a liquid lens unit 300, a lens holder 400, and a connection unit 500. It may include.
  • the connection part 500 electrically connects the image sensor and the liquid lens, and may include a substrate, a wire, or a wire to be described later.
  • the structure of the illustrated lens assembly 22 is only an example, and the structure of the lens assembly 22 may vary according to specifications required for the camera module.
  • the liquid lens unit 300 is located between the first lens unit 100 and the second lens unit 200, but in another example, the liquid lens unit 300 is the first lens unit ( It may be positioned above (front) than 100, and one of the first lens unit 100 or the second lens unit 200 may be omitted.
  • control circuit 24 may be designed differently according to specifications required for the camera device.
  • the control circuit 24 may be implemented as a single chip. Through this, the size of the camera device mounted on the portable device can be further reduced.
  • FIG 2 illustrates an example of the lens assembly 22 included in the camera device.
  • the lens assembly 22 may include a first lens unit 100, a second lens unit 200, a liquid lens unit 300, a lens holder 400, and a connection unit 500.
  • the connection part 500 electrically connects the image sensor and the liquid lens, and may include a substrate, a wire, or a wire to be described later.
  • the structure of the illustrated lens assembly 22 is only an example, and the structure of the lens assembly 22 may vary according to specifications required for the camera module.
  • the liquid lens unit 300 is located between the first lens unit 100 and the second lens unit 200, but in another example, the liquid lens unit 300 is the first lens unit ( It may be positioned above (front) than 100, and one of the first lens unit 100 or the second lens unit 200 may be omitted.
  • the first lens unit 100 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 100 may be provided with at least one lens, or two or more lenses may be aligned with respect to the central axis PL to form an optical system.
  • the first lens unit 100 and the second lens unit 200 may be mounted on the lens holder 400.
  • a through hole may be formed in the lens holder 400, and the first lens unit 100 and the second lens unit 200 may be disposed in the through hole.
  • the liquid lens unit 300 may be inserted in a space between the first lens unit 100 and the second lens unit 200 in the lens holder 400.
  • the first lens unit 100 may include a solid lens 110.
  • the solid lens 110 may protrude outside the lens holder 400 and be exposed to the outside. When the solid lens is exposed, the lens surface may be damaged due to exposure to the outside. If the lens surface is damaged, the image quality of the image captured by the camera module may be deteriorated.
  • a method of disposing a cover glass, forming a coating layer, or configuring the solid lens 100 with a wear-resistant material for preventing surface damage may be applied.
  • the second lens unit 200 is disposed behind the first lens unit 100 and the liquid lens unit 300, and light incident from the outside to the first lens unit 100 passes through the liquid lens unit 300 Thus, it may enter the second lens unit 200.
  • the second lens unit 200 may be spaced apart from the first lens unit 100 and may be disposed in a through hole formed in the lens holder 400.
  • the second lens unit 200 may be provided as at least one lens, and when two or more lenses are included, the second lens unit 200 may be aligned with respect to the central axis PL to form an optical system.
  • the liquid lens unit 300 is disposed between the first lens unit 100 and the second lens unit 200, and may be inserted into the insertion hole 410 of the lens holder 400.
  • the insertion hole 410 may be formed by opening a portion of the side surface of the lens holder. That is, the liquid lens may be inserted and disposed through the insertion hole 410 on the side of the holder.
  • the liquid lens unit 300 may also be aligned with respect to the central axis PL.
  • the liquid lens unit 300 may include a lens area 310.
  • the lens area 310 is a portion through which light that has passed through the first lens unit 100 passes, and may contain a liquid at least in part.
  • the lens region 310 may contain two types, that is, a conductive liquid and a non-conductive liquid, and the conductive liquid and the non-conductive liquid may form an interface without being mixed with each other.
  • the interface between the conductive liquid and the non-conductive liquid is deformed by the driving voltage applied through the connection part 500, so that the curvature of the interface of the liquid lens 28 or the focal length of the liquid lens may be changed.
  • the liquid lens unit 300 and a camera module including the same may perform an autofocusing function, a camera shake correction function, and the like.
  • 3A to 3B are diagrams for explaining a driving method of a liquid lens.
  • FIG. 3A illustrates that the first voltage V1 is applied to the liquid lens 28 so that the liquid lens operates like a concave lens.
  • FIG. 3A(b) illustrates that a second voltage V2 greater than the first voltage V1 is applied to the liquid lens 28 so that the liquid lens does not change the traveling direction of light.
  • FIG. 3A(c) illustrates that a third voltage V3 greater than the second voltage V2 is applied to the liquid lens 28, so that the liquid lens operates like a convex lens.
  • FIG. 3A illustrates that the curvature or diopter of the liquid lens changes according to the level of the applied voltage, but is not limited thereto, and the curvature or diopter of the liquid lens may change according to the pulse width of the applied pulse. Do.
  • FIG. 3B (a) illustrates that the interface within the liquid lens 28 operates like a convex lens as the interface in the liquid lens 28 has the same curvature.
  • FIG. 3B(b) exemplifies that as the interface in the liquid lens 28 has an asymmetric curved surface, the traveling direction of light is changed to the image side.
  • FIG. 4 illustrates a liquid lens whose focal length is adjusted in response to a driving voltage. Specifically, (a) describes the first lens 28 included in the lens assembly 22 (refer to FIG. 2), and (b) describes the equivalent circuit of the lens 28.
  • the lens 28 whose focal length is adjusted in response to the driving voltage is voltage through individual stages (LA, LB, LC, LD) arranged in four different directions with the same angular distance.
  • Individual terminals may be arranged with the same angular distance based on the central axis of the liquid lens, and may include four individual terminals. The four individual terminals can be arranged at each of the four corners of the liquid lens.
  • the lens 28 receives operating voltages from different individual terminals LA, LB, LC, LD on one side, and a plurality of capacitors connected to the common terminal C0M on the other side ( 30).
  • the plurality of capacitors 30 included in the equivalent circuit may have a small capacitance of about tens to 200 picofarads (pF) or less.
  • the above-described terminal of the liquid lens of the liquid lens may be referred to as an electrode sector or a sub electrode in this specification.
  • 5A and 5B illustrate the structure of a liquid lens.
  • the liquid lens 28 may include a liquid, a first plate, and an electrode.
  • the liquids 122 and 124 included in the liquid lens 28 may include a conductive liquid and a non-conductive liquid.
  • the first plate may include a cavity 150 or a hole in which a conductive liquid and a non-conductive liquid are disposed.
  • the cavity 150 may include an inclined surface.
  • the electrodes 132 and 134 may be disposed on the first plate 114, and may be disposed above the first plate 114 or below the first plate 114.
  • the liquid lens 28 may further include a second plate 112 that may be disposed above (lower) the electrodes 132 and 134.
  • the liquid lens 28 may further include a third plate 116 that may be disposed under (upper) the electrodes 132 and 134.
  • an embodiment of the liquid lens 28 may include an interface 130 formed by different first and second liquids 122 and 124. In addition, it may include at least one substrate 142 and 144 supplying voltage to the liquid lens 28.
  • the edge (corner) of the liquid lens 28 may be thinner than the center of the liquid lens 28.
  • the second plate may be disposed on the upper surface of the liquid lens and the third plate may be disposed on the lower surface of the liquid lens, but the second plate or the third plate is not disposed on a part of the upper or lower surface of the liquid lens corner. May be thinner than the center.
  • the electrode may be exposed on the upper or lower surface of the corner of the liquid lens.
  • the liquid lens 28 includes two different liquids, for example, the first liquid 122 and the second liquid 124, and the curvature and shape of the interface 130 formed by the first and second liquids are liquid It can be adjusted by the driving voltage supplied to the lens 28.
  • the first liquid 122 may be a conductive liquid.
  • the second liquid 124 may be a non-conductive liquid.
  • the plurality of first and second liquids 122 and 124 are accommodated in the cavity, and include a first liquid 122 having conductivity and a second liquid (or insulating liquid) 124 having conductivity.
  • the first liquid LQ1 and the second liquid LQ2 are not mixed with each other, and the interface 130 may be formed at a portion in contact between the first and second liquids 122 and 124.
  • the second liquid 124 may be disposed on the first liquid 122, but the embodiment is not limited thereto.
  • the first liquid 122 may be disposed on the second liquid 124.
  • the first liquid 122 and the second liquid 124 may be accommodated in the cavity with different specific gravity.
  • the auto-focusing function of the camera is performed by changing the curvature, position, and shape of the interface 130 between the first liquid 122 and the second liquid 124 using the voltage of the electrode. can do.
  • a voltage applied to a plurality of electrodes is asymmetrically applied, and based on this, an interface curvature appears asymmetrically with respect to the center of an optical axis, thereby performing a function of preventing camera shake.
  • the connection part may include at least one of the first substrate 142 and the second substrate 144.
  • the connection portion includes the first substrate 142 and the second substrate 144
  • the second substrate 144 may transmit voltage to each of a plurality of individual terminals
  • the first substrate 142 may transmit a voltage to a common terminal.
  • the plurality of individual terminals may be four, and the second substrate 144 may transmit a voltage to each of the four individual terminals.
  • the voltage supplied through the second substrate 144 and the first substrate 142 may be applied to a plurality of electrodes 134 and 132 disposed or exposed at each corner of the liquid lens 28.
  • the liquid lens 28 is located between the third plate 116 and the second plate 112, the third plate 116 and the second plate 112 made of a transparent material and has an opening having a predetermined inclined surface. It may include a first plate 114 including an area.
  • the liquid lens 28 may include a third plate 116, a second plate 112, and a cavity 150 determined by an opening area of the first plate 114.
  • the cavity 150 may be filled with first and second liquids 122 and 124 having different properties (eg, conductive liquid and non-conductive liquid) as described above, and first and second liquids having different properties. 2
  • An interface 130 may be formed between the liquids 122 and 124.
  • the liquid lens 28 has conductivity
  • the liquid lens 28 has two electrodes 132 and 134 disposed above and below the first plate 114 It may include.
  • the first plate 114 may include an inclined surface and may further include an insulating layer 118 disposed on the inclined surface.
  • the liquid having conductivity can contact the insulating layer.
  • the insulating layer 118 covers one of the two electrodes 132 and 134 (eg, a plurality of individual electrodes 134), and covers a part of the other electrode (eg, the common electrode 132). Or exposed to the conductive liquid (eg, 122) to apply electrical energy.
  • the common electrode 132 may include at least one electrode sector (eg, C0M), and the individual electrode 134 may include two or more electrode sectors (eg, LA, LB, LC, LD).
  • the individual electrodes 134 may include a plurality of electrode sectors sequentially disposed in a clockwise direction around an optical axis.
  • the electrode sector may be referred to as a sub-electrode or a terminal of a liquid lens.
  • One or more substrates 142 and 144 for transmitting voltage to the two electrodes 132 and 134 included in the liquid lens 28 may be connected.
  • the focal length of the liquid lens 28 may be adjusted while the curvature, curvature or inclination of the interface 130 formed in the liquid lens 28 is changed in response to the driving voltage.
  • the first individual electrode LA 134a and the second individual electrode LB 134b are formed to be inclined. As it goes to the top, the size decreases.
  • a plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d may be formed on the upper portion of the common electrode 132, and the common electrode 132 may be formed at the lower portion.
  • FIGS. 5A and 5B four electrodes are illustrated as a plurality of individual electrodes, but the present invention is not limited thereto, and two or more various electrodes may be formed.
  • the first individual electrode LA 134a and the second individual electrode LB 134b are pulsed.
  • a voltage of is applied, a potential difference between the common electrode 132 and the first individual electrode LA 134a and the second individual electrode LB 134b occurs, and accordingly, a material having electrical conductivity 1
  • the shape of the liquid 122 changes, and the shape of the interface 130 in the liquid lens 28 changes in response to the shape change of the first liquid 122.
  • the curvature of the interface 130 formed according to the electric signals applied to the plurality of individual electrodes (LA to LD) 134a to 134d and the common electrode 132, respectively, is simplified and quickly Present a way to detect.
  • the sensor unit in the present invention includes the insulating layer 118 on any one of the individual electrodes in the liquid lens 28 (for example, the first individual electrode 134a), and the first liquid 122 A change in the size or area of the boundary area Ac0 between) is detected.
  • AM0 is illustrated as the area of the boundary area Ac0.
  • the area of the boundary region Ac0 contacting the first liquid 122 among the inclined portions of the insulating layer 118 on the first individual electrode 134a is AM0.
  • the interface 130 is not concave or convex, and is parallel to the first plate 114 for example.
  • the curvature of the interface 130 at this time may be defined as 0, for example.
  • the capacitance (C) can be formed.
  • ⁇ may represent the dielectric constant of the insulating layer 118 as a dielectric
  • A may represent the area of the boundary region Ac0
  • d may represent the thickness of the insulating layer 118.
  • ⁇ and d are fixed values, it may be the area of the boundary region Ac0 that has a great influence on the capacitance C.
  • the capacitance C formed in the boundary region Ac0 may increase.
  • the area of the boundary region Ac0 is changed, so in the embodiment, the area of the boundary region Ac0 is sensed or formed in the boundary region Ac0 using a sensor unit.
  • the resulting capacitance (C) can be detected.
  • the capacitance of FIG. 5B can be defined as CAc0.
  • 6A to 6E are diagrams illustrating various curvatures of the liquid lens 28.
  • FIG. 6A shows a first curvature 130a at the interface 130 based on a pulsed voltage applied to the plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d and the common electrode 132 respectively. Illustrate what is formed.
  • AMa (> AM0) is illustrated as the area of the boundary area Aaa.
  • the area of the boundary area Aaa contacting the first liquid 122 among the inclined portions of the insulating layer 118 on the first individual electrode 134a is AMa.
  • Equation 1 since the area of the boundary area Aaa in FIG. 6A is larger than that of FIG. 5B, the capacitance of the boundary area Aaa increases. Meanwhile, the capacitance of FIG. 6A can be defined as CAaa, and has a larger value than CAc0, which is the capacitance of FIG. 5B.
  • the first curvature 130a may be defined as having a positive polarity value.
  • the first curvature 130a may be defined as having a level of +2.
  • FIG. 6B shows a second curvature 130b at the interface 130 based on a pulsed voltage applied to the plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d and the common electrode 132 respectively. Illustrate what is formed.
  • AMb (>AMa) is illustrated as the area of the boundary area Aba.
  • the area of the boundary area Aba contacting the first liquid 122 among the inclined portions of the insulating layer 118 on the first individual electrode 134a is AMb.
  • the capacitance of the boundary area Aba becomes larger.
  • the capacitance of FIG. 6B may be defined as CAba, and has a larger value than CAaa, which is the capacitance of FIG. 6A.
  • the second curvature 130b and the first curvature 130a may be defined as having a smaller positive polarity value.
  • the second curvature 130b may be defined as having a level of +4.
  • the liquid lens 28 operates as a convex lens, and accordingly, the output light LP1a in which the incident light LP1 is concentrated is output.
  • FIG. 6C shows a third curvature 130c at the interface 130 based on a pulsed voltage applied to the plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d and the common electrode 132 respectively. Illustrate what is formed.
  • AMa is illustrated as the area of the left boundary area Aca
  • AMb (>AMa) is illustrated as the area of the right boundary area Acb.
  • the area of the boundary area Aca contacting the first liquid 122 among the inclined portions of the insulating layer 118 on the first electrode 134a is AMa
  • the insulating layer on the second individual electrode 134b It is exemplified that the area of the boundary region Acb in contact with the first liquid 122 among the inclined portions 118 is AMb.
  • the capacitance of the left border area Aca may be CAaa
  • the capacitance of the right border area Acb may be CAba
  • the third curvature 130c at this time may be defined as having a positive value.
  • the third curvature 130c may be defined as having a level of +3.
  • the liquid lens 28 operates as a convex lens, and accordingly, the output light LP1b in which the incident light LP1 is more concentrated toward one side is output.
  • FIG. 6D shows a fourth curvature 130d at the interface 130 based on a pulsed voltage applied to the plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d and the common electrode 132 respectively. Illustrate what is formed.
  • AMd( ⁇ AM0) is illustrated as the area of the boundary area Ada.
  • the area of the boundary region Ada contacting the first liquid 122 among the inclined portions of the insulating layer 118 on the first individual electrode 134a is AMd.
  • Equation 1 since the area of the boundary area Ada in Fig. 6D is smaller than that of Fig. 5bc, the capacitance of the boundary area Ada is smaller. Meanwhile, the capacitance of FIG. 6D may be defined as CAda, and has a smaller value than CAc0, which is the capacitance of FIG. 6C.
  • the fourth curvature 130d may be defined as having a negative polarity value.
  • the fourth curvature 130d may be defined as having a -2 level.
  • FIG. 6E shows a fifth curvature 130e at the interface 130 based on a pulsed voltage applied to the plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d and the common electrode 132 respectively. Illustrate what is formed.
  • AMe ( ⁇ AMd) is illustrated as the area of the boundary area Aea.
  • the area of the boundary area Aea contacting the first liquid 122 among the inclined portions of the insulating layer 118 on the first individual electrode 134a is AMe.
  • Equation 1 since the area of the boundary area Aea in FIG. 6E is smaller than that of FIG. 6D, the capacitance of the boundary area Aea becomes smaller. Meanwhile, the capacitance of FIG. 6E may be defined as CAea, and has a smaller value than CAda, which is the capacitance of FIG. 6D.
  • the fifth curvature 130e may be defined as having a negative polarity value.
  • the liquid lens 28 operates as a concave lens, and accordingly, the output light LP1c from which the incident light LP1 is emitted is output.
  • FIG. 7 is an example of an internal block diagram of a camera module according to an embodiment.
  • the camera module of FIG. 7 includes a lens curvature variable device 800, an image sensor 820, an image processing unit 830, and a gyro sensor 815.
  • the lens curvature variable apparatus 800 includes a liquid lens 28, a lens driving unit 860, a pulse width variable control unit 840, and a power supply unit 890.
  • the lens driver 860 changes the pulse width. Using the signal V and the voltage Vx of the power supply unit 890, a corresponding voltage may be output to a plurality of individual electrodes and a common electrode of the liquid lens 28.
  • the lens curvature variable apparatus 800 of FIG. 7 operates as an open loop system to vary the curvature of a liquid lens.
  • the lens curvature variable device 800 of FIG. 7 when it is necessary to change the curvature of the liquid lens 28 to prevent shaking, since the curvature is not detected, it is difficult to accurately change the curvature.
  • the lens curvature variable device 800 is not implemented as an open loop system, but as a closed loop system.
  • the insulating layer on the electrode inside the liquid in the liquid lens 28 and the capacitance formed in the boundary region Ac0 contacting the first liquid 122 are sensed, and It is assumed that a difference between the target curvature and the current curvature is calculated by feeding back the sensed capacitance, and control is performed in response to the difference.
  • FIG. 8 is an example of an internal block diagram of a camera module according to an embodiment.
  • the corresponding camera module includes a lens curvature variable device 900, an image sensor 820 that converts light from a liquid lens 28 in the lens curvature variable device 900 into an electrical signal, and an image sensor ( An image processing unit 930 that performs image processing based on the electrical signal from the 820 may be included.
  • the camera module 100 of FIG. 8 may further include a gyro sensor 915.
  • the image processing unit 930 may output focus information AF, and the gyro sensor 915 may output shake information OIS.
  • control unit 970 in the lens curvature variable apparatus 900 may determine the target curvature based on the focus information AF and the shake information OIS.
  • the lens curvature variable apparatus 900 includes a lens driving unit 960 for applying an electric signal to the liquid lens 28 and for detecting the curvature of the liquid lens 28 formed based on the electric signal.
  • the sensor unit 962 includes a control unit 970 that controls the lens driving unit 960 to form a target curvature of the liquid lens 28 based on the sensed curvature, and the sensor unit 962 includes a liquid lens. A size or a change in the area of the boundary area Ac0 between the insulating layer on the inner electrode and the first liquid 122 may be detected. Accordingly, it is possible to quickly and accurately detect the curvature of the lens.
  • the lens curvature variable apparatus 900 may further include a liquid lens 28 whose curvature is variable based on an applied electric signal.
  • the lens curvature variable apparatus 900 may further include a power supply unit 990 and an AD converter 967.
  • the lens curvature variable device 900 includes a plurality of conductive lines CA1 and CA2 for supplying an electric signal to each electrode (common electrode, a plurality of electrodes) in the liquid lens 28 in the lens driving unit 960. And, a switching element SWL disposed between the sensor unit 962 and any one CA2 of the plurality of conductive lines may be further included.
  • the switching element SWL Is arranged between the conductive line CA2 and the sensor unit 962 for applying a pulsed voltage (or electrical signal) to any one of a plurality of individual electrodes in the liquid lens 28, the switching element SWL ) Is arranged.
  • the contact between the conductive line CA2 and the one end of the switching element SWL or the liquid lens 28 may be referred to as a node A.
  • a change in the size or area of the boundary area Ac0 between the insulating layer on the electrode in the liquid lens 28 and the first liquid 122 is detected. Try to sense the possible capacitance.
  • a voltage in the form of a pulse is applied to each electrode (common electrode, a plurality of electrodes) in the liquid lens 28 through a plurality of conductive lines CA1 and CA2.
  • an electrical signal is applied. Accordingly, a curvature may be formed in the interface 130 as shown in FIGS. 6A to 6E.
  • the switching element SWL may be turned on.
  • the switching element SWL when the switching element SWL is turned on and is connected to the sensor unit 820, when an electric signal is applied to the electrode in the liquid lens 28, a curvature is formed in the liquid lens 28, and a curvature is formed.
  • the electric signal corresponding to may be supplied to the sensor unit 820 through the switching element SWL.
  • the sensor unit 820 based on the electric signal from the liquid lens 28, during the ON period of the switching element (SWL), the insulating layer on the individual electrode in the liquid lens 28 of the liquid lens 28 A change in the size or area of the boundary region Ac0 between the 118 and the first liquid 122 may be sensed, or a capacitance of the boundary region Ac0 may be sensed.
  • the switching element SWL is turned off, and an electric signal may be continuously applied to the electrode in the liquid lens 28. Accordingly, a curvature may be formed in the liquid 530.
  • the switching element SWL is turned off, and no voltage is applied to the electrode in the liquid lens 28, or a low-level voltage may be applied.
  • the switching element SWL may be turned on.
  • the control unit 970 is, in order to reach the target curvature, the pulse of the pulse width variable control signal supplied to the driving unit 960 It can be controlled to increase the width.
  • the time difference between the pulses applied to the common electrode 132 and the plurality of individual electrodes may increase, and accordingly, the curvature formed at the interface 130 may increase.
  • the switching element SWL when the switching element SWL is turned on and is connected to the sensor unit 962, when an electric signal is applied to the electrode in the liquid lens 28, a curvature is formed in the liquid lens 28.
  • the electric signal corresponding to the formation of the curvature may be supplied to the sensor unit 820 through the switching element SWL.
  • the sensor unit 962 based on the electric signal from the liquid lens 28, during the ON period of the switching element SWL, the insulating layer on the individual electrode in the liquid lens 28 and the first liquid ( 122) A change in the size or area of the boundary region Ac0 between the two may be sensed, or a capacitance of the boundary region Ac0 may be sensed.
  • the controller 970 may calculate a curvature based on the sensed capacitance, and may determine whether or not a target curvature has been reached. Meanwhile, when the target curvature is reached, the controller 970 may control to supply a corresponding voltage to each individual electrode and a common electrode.
  • the curvature of the interface 130 is formed, and the curvature of the formed interface can be immediately sensed. Therefore, it is possible to quickly and accurately grasp the curvature of the liquid lens 28.
  • the lens driving unit 960 and the sensor driving unit may be formed as one module.
  • the lens driving unit 960 and the sensor unit 962, the control unit 970, the power supply unit 990, the AD converter 967, and the switching element SWL are system on chip, As the SOC) 905, it may be implemented as a single chip.
  • the liquid lens 28, as described in Figs. 5A and 5B, the common electrode (COM) 132, the second liquid 124 on the common electrode (COM) 132, and the second liquid ( A first liquid 122 on the 124 and a plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d spaced apart from the first liquid 122 may be provided.
  • the sensor unit 962 as described in Figs. 6A to 6E, the area of the boundary area Ac0 between the insulating layer on the individual electrode in the liquid lens 28 and the first liquid 122, Alternatively, a change in area or a capacitance corresponding thereto may be detected.
  • the analog signal related to the capacitance sensed by the sensor unit 962 may be converted into a digital signal through the AD converter 967 and input to the control unit 970.
  • the curvature is calculated by using the capacitance sensed by the sensor unit 962 using this characteristic.
  • the controller 970 may control the level of the voltage applied to the liquid lens 28 to increase or to increase the pulse width.
  • a voltage of a different level or a voltage of a different pulse width is applied to the first individual electrode 134a and the second individual electrode 134b among the plurality of individual electrodes (LA-LD) 134a-134d.
  • the first capacitance of the first region Aca of the interface 130 and the second capacitance of the second region Acb of the interface 130 are different.
  • the sensor unit 962 may sense the capacitance of each of the first region Aca and the second region Acb of the interface 130. To this end, the sensor unit 962 is connected to a plurality of individual electrodes (LA-LD) 134a-134d, respectively, and accordingly, the capacitance of the boundary region between the insulating layer on each individual electrode and the first liquid 122 Can be detected individually.
  • LA-LD individual electrodes
  • controller 970 may calculate the curvature of the liquid lens 28 based on the capacitance sensed by the sensor unit 962.
  • the controller 970 may calculate that as the capacitance sensed by the sensor unit 962 increases, the curvature of the liquid lens 28 increases.
  • controller 970 may control the liquid lens 28 to have a target curvature.
  • control unit 970 calculates the curvature of the liquid lens 28 based on the capacitance sensed by the sensor unit 962, and generates the pulse width variable signal V based on the calculated curvature and the target curvature. It can be output to the lens driver 960.
  • the lens driving unit 960 uses a pulse width variable signal V and the voltages Lv1 and Lv2 of the power supply unit 990 to provide a plurality of individual electrodes (LA to LD) 134a to 134d.
  • the corresponding voltage may be output to the electrode and the common electrode 132.
  • the capacitance of the liquid lens 28 is sensed and fed back, and an electric signal is applied to the liquid lens 28 so that the curvature of the lens is changed, so that the curvature of the lens can be quickly and accurately changed.
  • the controller 970 generates an equalizer 972 that calculates a curvature error based on the calculated curvature and the target curvature, and a pulse width variable signal V based on the calculated curvature error ⁇ . It may include an output pulse width variable control unit 940.
  • control unit 970 may control the duty of the pulse width variable signal V to increase based on the calculated curvature error ⁇ . Accordingly, it is possible to quickly and accurately change the curvature of the liquid lens 28.
  • control unit 970 receives the focus information (AF) from the image processing unit 930 and the shake information (OIS) from the gyro sensor 915, and provides the focus information (AF) and the shake information (OIS). Based on it, the target curvature can be determined.
  • the determined update period of the target curvature is preferably longer than the update period of the calculated curvature based on the sensed capacitance of the liquid lens 28.
  • the calculated curvature update period is smaller than the target curvature update period, it is possible to quickly change the curvature of the liquid lens 28 to a desired curvature.
  • FIGS. 7 and 8 are diagrams showing a curvature change curve of a liquid lens in the lens curvature variable device of FIGS. 7 and 8.
  • GRo denotes a curvature change curve of the liquid lens 28 in the lens curvature variable device 800 of FIG. 7
  • GRc denotes the liquid lens 28 in the lens curvature variable device 900 of FIG. Shows the curvature change curve of.
  • the voltage for the change to the target curvature is applied to the liquid lens 28 at the time Tx, and the voltage application is stopped at the time Ty.
  • the lens curvature variable device 800 of FIG. 7 of the open loop system Comparing the two curves, in the case of the lens curvature variable device 800 of FIG. 7 of the open loop system, the lens of FIG. 8 of the closed loop system is slowly settling with a target diopter and is not accurate. In the case of the apparatus 900 for varying curvature, it can be seen that the settling is quickly and accurately.
  • the settling timing may be approximately 70% faster.
  • lens curvature variable device 900 of FIG. 8 of the closed loop system it is possible to quickly and accurately perform curvature formation and diopter formation.
  • the diopter may correspond to the curvature of the interface 130 described in FIGS. 6A to 6E. Accordingly, as the curvature of the interface 130 increases, the diopter increases, and as the curvature decreases, the diopter may be defined as small.
  • the curvature when the curvature has +2 and +4 levels, it can be defined as having a diopter degree and +2 and +4 levels corresponding to the convex lens, as shown in FIG. 5B.
  • the diopter When the curvature is at 0 level, the diopter may be defined as having a 0 level corresponding to the planar lens, and as shown in FIGS. 6D to 6E, when the curvature is at -2 and -4 levels, the diopter is also a concave lens It can be defined as having -2 and -4 levels corresponding to.
  • FIG. 10 is an example of an internal circuit diagram of the lens driver of FIG. 8.
  • the lens driving unit 960a of FIG. 10 may include a first driving unit 961 driving a lens and a second driving unit 1310 driving a sensor.
  • the lens driver 960a may further include a pulse width controller 1320 that outputs a pulse width variable signal to the second driver 1310.
  • the pulse width control unit 1320 may be provided in the pulse width control unit 940 of FIG. 8.
  • the first driver 961 may include first upper arm and lower arm switching elements Sa and S'a connected in series with each other, and second upper arm and lower arm switching elements Sb and S'b connected in series with each other. .
  • first upper arm and lower arm switching elements Sa and S'a and the second upper arm and lower arm switching elements Sb and S'b are connected in parallel with each other.
  • Power of the second level LV2 from the first power supply unit 990a may be supplied to the first phase-arm switching element Sa and the second phase-arm switching element Sb.
  • the second driver 1310 may include third upper arm and lower arm switching elements Sc and S'c connected in series with each other.
  • the first level LV1 may be determined based on the second level LV2. For example, the first level LV1 may be greater than 3% of the second level LV2. For example, the first level LV1 may be less than 20% of the second level LV2. For example, when the second level LV2 is 70V, the first level LV1 may be a voltage between 2.1V and 21V. At this time, when the first level LV1 is less than 3% of the second level LV2, the amount of charge accumulated by the sensing pulse is too small, and thus it is difficult to accurately measure the curvature of the interface 130. I can.
  • the first level LV1 is set to have between 3% and 20% of the second level LV2.
  • the second power supply unit 990a converts the strength of the input voltage into a voltage within the above-described range and outputs the converted voltage to the second driving unit 1310.
  • the input voltage may be supplied from a battery (not shown).
  • the input voltage may be a battery voltage in the mobile terminal to which the camera module of the embodiment is applied.
  • the input voltage may be 12V, but is not limited thereto.
  • the capacitance corresponding to the curvature of the interface 130 can be sensed using the sensing pulse supplied through the second driving unit 1310.
  • the sensing pulse may be supplied at a specific timing.
  • the sensing pulse may be supplied when voltage is not supplied to the common electrode COM and the plurality of individual electrodes LA to LD.
  • the sensing pulse includes a first upper-arm and lower-arm switching element (Sa, S'a) and a second upper-arm and lower-arm switching element (Sb, S'b) constituting the first driving unit 961. It can be supplied at the point of operation in the open state (open state).
  • the ground of the sensor unit 962, the ground of the first driving unit 961, and the ground of the power supply unit 990 are all connected.
  • the switching operation of the switching element provided in the first driving unit 961 or the power supply unit 990 is performed during the operation of the sensor unit 962, noise is generated in the ground.
  • the sensor unit 962 it may be difficult for the sensor unit 962 to accurately sense the capacitors due to the generated noise.
  • the sensing pulse in the embodiment may be supplied to a point in time when the switching elements of the first driving unit 961 or the power supply unit 990 do not perform a switching operation, for example, a period in which all of the switching elements are open. . This will be described in more detail below.
  • FIG. 11 is a modified example of the lens driver of FIG. 10.
  • the lens driving unit 960b of FIG. 11 may include a first driving unit 961 for driving a lens and a second driving unit 1310 for driving a sensor.
  • the lens driver 960b may further include a pulse width controller 1320 that outputs a pulse width variable signal to the second driver 1310.
  • the pulse width control unit 1320 may be provided in the pulse width control unit 940 of FIG. 8.
  • the first driver 961 may include first upper arm and lower arm switching elements Sa and S'a connected in series with each other, and second upper arm and lower arm switching elements Sb and S'b connected in series with each other. .
  • first upper arm and lower arm switching elements Sa and S'a and the second upper arm and lower arm switching elements Sb and S'b are connected in parallel with each other.
  • Power of the second level LV2 from the first power supply unit 990 may be supplied to the first phase-arm switching element Sa and the second phase-arm switching element Sb.
  • the second driver 1310 in FIG. 10 has a half-bridge structure including third upper arm and lower arm switching elements Sc and S'c connected in series with each other.
  • the second driver 1310 in FIG. 11 may include a single switching element, and accordingly, the common electrode COM by using the voltage supplied from the second power supply unit 990b in the On period.
  • a sensing pulse may be provided to the device, and an output of the sensing pulse to the common electrode COM may be blocked in an off period.
  • the second driving unit 1310 may include only the third upper-arm switching element Sc, and may provide a sensing pulse to the common electrode COM with this.
  • FIG. 12 is another modified example of the lens driver of FIG. 10.
  • the lens driving unit 960c of FIG. 12 may include a first driving unit 961 for driving a lens and a second driving unit 1310 for driving a sensor.
  • the lens driver 960c may further include a pulse width controller 1320 that outputs a pulse width variable signal to the second driver 1310.
  • the pulse width control unit 1320 may be provided in the pulse width control unit 940 of FIG. 8.
  • the first driver 961 may include first upper arm and lower arm switching elements Sa and S'a connected in series with each other, and second upper arm and lower arm switching elements Sb and S'b connected in series with each other. .
  • first upper arm and lower arm switching elements Sa and S'a and the second upper arm and lower arm switching elements Sb and S'b are connected in parallel with each other.
  • Power of the second level LV2 from the first power supply unit 990 may be supplied to the first phase-arm switching element Sa and the second phase-arm switching element Sb.
  • the second driver 1310 may include a single switching element, and accordingly, a sensing pulse may be provided to the common electrode COM using a voltage supplied from the second power supply unit 990b in the ON period. In addition, an output of the sensing pulse to the common electrode COM may be blocked in an off period.
  • the second driving unit 1310 may include only the third upper-arm switching element Sc, and may provide a sensing pulse to the common electrode COM with this.
  • the power supply unit 990 of FIG. 12 may include only the first power supply unit 990a. That is, the second power supply unit 990b in FIGS. 10 and 11 may be removed. Accordingly, the second driver 1310 may generate the sensing pulse with the input power Vin and provide it to the common electrode COM.
  • the input power Vin may be battery power.
  • the input power Vin may be 12V.
  • the first level LV1 of the sensing pulse may be 12V.
  • the input power Vin is also supplied to the first power supply unit 990a.
  • the first power supply unit 990a is a boost converter that boosts the input power Vin, thereby boosting the strength of the voltage of the input power Vin to obtain a voltage of the second level LV2. Can be converted.
  • the second driver 1310 may supply the sensing pulse by outputting the input power Vin as it is through the control of a switching element without a conversion process.
  • FIG. 13A is an example of a waveform diagram for explaining the operation of the lens driver 960a of FIG. 10, and FIG. 13B is a view referred to for explaining the operation of the sensor unit of FIG. 10.
  • T7 may mean an end time point of the first cycle, or may mean a start time point of a second cycle following the first cycle.
  • a sensing pulse is applied in some of the periods between the time point T1 and the time point T7 corresponding to one cycle, and a capacitance for the charge accumulated by the applied sensing pulse SMP is sensed, 130) to be able to trace the curvature.
  • a high level control signal CMHP may be applied to the Sa switching element at a time point T1, which is the start of one cycle, and a high level control signal LAP may be applied to the Sb switching element at a time T2.
  • a low-level control signal CMHP may be applied to the Sa switching element at a time point T3
  • a high-level control signal CMHM may be applied to the S'a switching element.
  • a low-level control signal LAP may be applied to the Sb switching element at a time point T4, and at this time, a high-level control signal LAM may be applied to the S'b switching element.
  • the Sb switching element and the S'b switching element are complementarily turned on, but both float during the period in which the switching element SWL is turned on.
  • the second driving unit 1310 may be driven during a period in which low-level control signals CMHP and LAP are applied to both the Sa and Sb switching elements. That is, when a low-level control signal (CMHP, LAP) is applied to the Sa switching element and the Sb switching element, a high voltage or a ground voltage corresponding to the driving voltage is not applied to the common electrode, and accordingly, the common electrode is floated. I can.
  • the sensing pulse SMP may be applied while the common electrode is floating.
  • the sensing pulse SMP may be applied during a period between the time point T4 and the time point T7. That is, in the period between the time point T4 and the time point T7, both the common electrode COM and the first individual electrode LA are connected to the ground. In this case, voltage is not supplied to the common electrode COM and the first individual electrode LA. This means that the switching state of the first driver 961 does not change during the period between the time point T4 and the time point T7.
  • the sensing pulse SMP is supplied in the period between the time T4 and the time T7 as described above, and the sensing pulse SMP By this, the capacitance for the accumulated charge between the common electrode COM and the individual electrodes LA to LD can be sensed.
  • the sensing pulse SMP is supplied in a part of the period between the time point T4 and the time point T7.
  • the second driving unit 1310 is driven at a time point T5 so that the sensing pulse SMP is supplied.
  • a low-level control signal CMHM may be supplied to the S'a switching element at a time point T5.
  • a high-level control signal CMLP may be supplied to the Sc switching element at a time point T5, and a sensing pulse SMP having a first level LV1 may be supplied to the common electrode COM accordingly.
  • a low-level control signal CMLP may be supplied to the Sc switching element at a time point T7 before a predetermined time from T7 at the end of one cycle.
  • the sensing pulse SMP may be supplied to the common electrode COM during a period between a time point T5 and a time point T6.
  • the switching element SWL of the sensor unit 962 may be turned on during a period between a time point T5 and a time point T6 when the second driving unit 1310 is operated.
  • the electric charge accumulated by the sensing pulse SMP is provided to the sensor unit 962 by the turn-on of the switching element SWL, so that a capacitance sensing operation may be performed.
  • a time point at which the sensing operation of the capacitance by the sensor unit 962 is all completed may be later than a time point T6 when the supply of the sensing pulse SMP is stopped. That is, the sensing operation by the sensor unit 962 may not be completed during the period in which the sensing pulse SMP is supplied. Accordingly, the switching element SWL of the sensor unit 962 may be turned off later than the time T6 and earlier than the time T7.
  • the sensor unit 962 is formed between the insulating layer on the individual electrode in the liquid lens 28 and the first liquid 122 during the period Dt1 between the time points T5 and T6 when the switching element SWL is turned on.
  • the size of the area of the boundary area Ac0 or a capacitance corresponding to a change in the area may be sensed.
  • a voltage SLP having a pulse width of Dt2 and a second level greater than the first level may be applied to the common electrode CQM at a time point T1.
  • a voltage having a pulse width of Dt3 may be applied to the first individual electrode LA at a time point T2.
  • the curvature formed at the interface 130 in the liquid lens 28 may be varied by the time difference DFF1 between the voltage applied to the common electrode COM and the voltage applied to the first individual electrode LA. have.
  • the size of the area of the boundary area Ac0 between the electrode and the first liquid 122 may increase, and accordingly, the capacitance increases, and eventually, the curvature Can be smaller.
  • a period in which the sensing pulse SMP is supplied may be set from a period in which a voltage is not applied to the common electrode COM and the individual electrodes LA to LD.
  • voltages having different time differences may be applied to the plurality of individual electrodes LA to LD based on a voltage applied to the common electrode COM.
  • a voltage having the largest time difference compared to the voltage applied to the common electrode COM among voltages applied to the individual electrodes LA to LD is set as a reference.
  • the first individual electrode LA Is determined as a period in which the sensing pulse SMP is supplied from the point in time when the voltage is not supplied to the point in time when one cycle ends.
  • the maximum value of the driving voltage that can be supplied to the liquid lens 28 decreases as long as the sensing pulse SMP is supplied. That is, the driving voltage of the liquid lens 28 increases as the time difference between the voltage applied to the common electrode COM and the voltage applied to the individual electrodes LA to LD increases. At this time, during the period in which the sensing pulse SMP is supplied, the voltage is not supplied to the individual electrodes LA-LD, and thus, the individual electrodes LA-LD are supplied as long as the sensing pulse SMP is supplied. The supplied voltage cannot be delayed compared to the voltage supplied to the common electrode COM.
  • a supply period of the optimal sensing pulse SMP that can solve the above problem is set.
  • the sensing pulse SMP is generated in a period as close as possible from the end point of the one cycle while being spaced apart from the end point of the one cycle for a predetermined time for the same reason as described above.
  • the period in which the sensing pulse SMP is generated is set to be 1% or more compared to the period of the one cycle. That is, when the period in which the sensing pulse SMP occurs is less than 1% of the entire period of the one period, the amount of charge accumulated by the sensing pulse SMP is small, so that accurate capacitance detection cannot be performed.
  • the period in which the sensing pulse SMP occurs is 10% or less of the entire period of the one cycle. That is, when the period in which the sensing pulse SMP occurs exceeds 10% of the entire period of the first period, the maximum driving voltage that can be supplied to the liquid lens 28 decreases, and thus the desired curvature is The interface of the liquid lens 28 cannot be formed.
  • the period in which the sensing pulse SMP occurs is in a range of 3% to 6% of the entire period of the one cycle. More preferably, the period in which the sensing pulse SMP occurs is 5% of the total period of the one cycle.
  • FIG. 14 shows an example of a circuit constituting the sensor unit.
  • 15 illustrates an example of the lens driving unit.
  • the sensor unit 962 shown in FIGS. 14 and 15 is an example of a capacitance measurement circuit for measuring capacitance, and may include various components according to embodiments.
  • one of the plurality of individual electrodes LA to LD may measure the capacitance between the two electrodes LA and C0M to recognize the state of the interface 130.
  • the amount of charge Q accumulated by the sensing pulse SMP is the amount of change in the voltage at the interface 130 It may be equal to multiplied by the capacitance (C) of At this time, when the switching element SWL of the sensor unit 962 is turned on, the accumulated charge Q may move to the reference capacitor Cap-m.
  • the reference capacitor Cap-m Charges transferred to can move to the on-chip capacitor (Cap-on).
  • the amount of charge Q moving to the on-chip capacitor Cap-on may be equal to the amount of voltage change multiplied by the capacitance of the on-chip capacitor Cap-on.
  • the ratio of the number of couplings by the capacitance (C) of the interface 30 and the number of couplings by the on-chip capacitor (Cap-on) is adjusted so that the total amount of charge accumulated in the reference capacitor (Cap-m) becomes zero.
  • the ratio of the two capacitances is obtained from the ratio. Since the capacitance of the on-chip capacitor Cap-on is a known value, the capacitance of the capacitance C of the interface 130 can be measured.
  • the configuration of the above-described sensor unit 962 may vary according to exemplary embodiments, and an operation and a control method according thereto may be different.
  • the sensor unit 962 may be designed to measure a change of several pF to 200 pF.
  • the configuration of a circuit for measuring capacitance may be implemented in various ways according to embodiments. For example, a circuit that calculates capacitance based on the resonance frequency by using LC series resonance for the individual electrodes LA to LD may be used. However, in the case of using LC series resonance, it may take time to calculate the capacitance because it is necessary to apply a waveform for each frequency in order to find the resonance frequency, and this may affect the interface of the liquid lens.
  • the above-described sensor unit 962 is a capacitance measuring circuit using a switched capacitor.
  • the switched capacitor may include two switches and one capacitor, and is a device that controls the average current flowing by using this, and the average resistance can be inversely proportional to the capacitor capacity and the switch operating frequency.
  • the capacitance can be measured at a very fast speed (eg, tens of ns).
  • a switched capacitor circuit that can consist of only a capacitor and a switch has a higher degree of directivity than an LC series resonant circuit that must include all of a resistor, an inductor, and a capacitor as a circuit for measuring capacitance, so it can be easily applied to mobile devices.
  • One end of the switching element SWL may be electrically connected to the liquid lens and the lens driver 960.
  • the second driving unit 1310, the lens driving unit 960, and the sensor unit 962 are included, and may be connected to the liquid lens 28.
  • the first driver 651 may selectively supply one of the voltage of the second level LV2 or the ground voltage GND to the individual electrode LA and the common electrode COM included in the liquid lens 28.
  • the sensor unit 962 may be connected to the individual electrode LA. When the sensor unit 962 turns on the switching element SWL to be described later to measure the capacitance of the liquid lens 28, the amount of charge accumulated by the sensing pulse SMP may be transferred to the sensor unit 962. In addition to the comparator, the sensor unit 962 may further include constituent elements such as a capacitor to measure the amount of electric charge transferred from the liquid lens 28.
  • the switching element SWL may be disposed between the sensor unit 962 and the individual electrode LA.
  • the ground voltage GND is applied to the individual electrode LA.
  • the switching element SWL is turned on, the S'b switching element of the first driver 961 is turned off to make the individual electrode LA in a floating state.
  • the S'b switching element is a switch for applying the ground voltage GND to the individual electrode LA.
  • electric charge may be accumulated by the sensing pulse SMP, and the accumulated electric charge is transferred to the sensor unit. It can be moved to (962).
  • 16 is another diagram referred to for describing the operation of the sensor unit.
  • FIG. 16 is similar to the operation description of FIG. 13B, but within a period in which the sensing pulse SMP is supplied, the control signal CMLP for the operation of the switching element Sc is not a single pulse, but a plurality of pulses. There is a difference in having. That is, in FIG. 13B, one sensing pulse SMP is generated within a corresponding period, but in FIG. 16, a plurality of sensing pulses SMPa may be applied within the corresponding period.
  • a plurality of pulses SMPa are applied to the common electrode COM during the period T5 to T6.
  • the sensor unit 962 is the area of the boundary region Ac0 between the insulating layer on the individual electrode in the liquid lens 28 and the first liquid 122 during the period Dt1 between the time points T5 and T6. It is possible to detect a capacitance corresponding to a change in the size or area of
  • a plurality of pulse signals are applied to the common electrode COM during the period from the time point T5 to the time point T6, and accordingly, electric charges may be accumulated between the common electrode COM and the individual electrodes LA.
  • the switching element SWL is turned on, the accumulated electric charges may move to the sensor unit 962.
  • the sensor unit 962 may measure a capacitance corresponding to the moving electric charge and detect a curvature of the interface 130 corresponding thereto.
  • 17 is an example of an internal block diagram of a camera module according to another embodiment of the present invention.
  • the lens curvature variable device of FIG. 17 is similar to the camera module and the lens curvature variable device of FIG. 8, but the sensor unit 962 includes a plurality of electrodes (LA to LD) 134a to 134d. There is a difference in sensing the capacitance of each end of the plurality of interfaces 130 corresponding to.
  • the sensing pulse SMP is applied to the common electrode COM 132, and based on this, the capacitance accumulated by the applied sensing pulse SMP in the plurality of electrodes LA-LD 134a-134d Can be detected.
  • conductive lines CA to CD which are connected between the plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d and the liquid lens 28, and the sensor unit ( It is preferable that a plurality of switching elements SWLa to SWLd are provided between 962).
  • the sensor unit 962 includes a plurality of individual electrodes LA to LD based on the sensing pulse SMP applied to the common electrode COM during a period in which the plurality of switching elements SWLa to SWLd are turned on. Capacitance for a boundary region between the insulating layer on 134a to 134d and the first liquid 122 may be sensed and transmitted to the controller 970.
  • the voltage applied to the plurality of electrodes (LA-LD) 134a-134d can be varied to form an asymmetric curvature, so that camera-shake correction is accurately and quickly performed. You can do it.
  • the lens curvature variable apparatus 900 described with reference to FIGS. 8 to 17 can be employed in various electronic devices such as mobile terminals.
  • FIG. 18 is an example of an internal block diagram of a camera module according to another embodiment of the present invention.
  • the camera module and the lens curvature variable device of FIG. 18 are similar to the camera module and the lens curvature variable device of FIG. 8, but the sensor unit 962 includes a plurality of individual electrodes LA to LD ( There is a difference in sensing the capacitance at the end of the interface 130, corresponding to 134a to 134d). That is, FIG. 18 is characterized in that the sensor unit 962 is not connected to the individual electrodes LA to LD as in the previous embodiment, but is connected to the common electrode COM.
  • a sensing pulse SMP may be applied to the plurality of electrodes LA to LD 134a to 134d.
  • the common electrode COM is not the conductive lines CA to CD connected between the plurality of electrodes LA to LD 134a to 134d and the liquid lens 28. It is preferable that a switching element SWL is provided between the conductive line CM and the sensor unit 962 connected between the) and the liquid lens 28.
  • the sensor unit 962 is, based on the sensing pulse SMP applied to the individual electrodes LA-LD, between the insulating layer on the electrode and the first liquid 122 during the period in which the switching element SWL is turned on. Capacitance for the boundary area of may be sensed and transmitted to the controller 970.
  • the second driving unit 1310 is connected to each of the plurality of individual electrodes (LA-LD) 134a-134d, and applies a sensing pulse to the plurality of individual electrodes (LA-LD) 134a-134d, respectively. Can supply.
  • the sensing pulses supplied to each of the plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d may be supplied so as not to overlap each other within the same period. That is, when the sensing pulses supplied to the plurality of individual electrodes (LA-LD) 134a-134d are supplied at the same time, it is difficult for the sensor unit to accurately measure the capacitance corresponding to each individual electrode.
  • the sensing pulses supplied to the plurality of individual electrodes LA-LD 134a-134d may be supplied so as not to overlap each other within the same period.
  • sensing pulses may be sequentially supplied to the plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d within different periods. For example, in a first period, a sensing pulse is supplied to the first individual electrode, so that the capacitance formed between the common electrode and the first individual electrode can be sensed. In addition, in a second period following the first period, a sensing pulse is supplied to the second individual electrode so that a capacitance formed between the common electrode and the second individual electrode can be sensed. In addition, in a third period following the second period, a sensing pulse is supplied to the third individual electrode so that a capacitance formed between the common electrode and the third individual electrode can be sensed. In addition, in a fourth period following the third period, a sensing pulse is supplied to the fourth individual electrode so that a capacitance formed between the common electrode and the fourth individual electrode can be sensed.
  • the sensing pulses supplied to each of the plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d may overlap at least in part within the same period. Accordingly, the sensor unit may sense the total capacitance formed between the plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d and the common electrode COM.
  • 19 is a view showing a lens driving unit according to another embodiment of the present invention.
  • the lens driving unit of Fig. 19 is similar to the lens driving unit of Fig. 12, but the second driving unit 1310 is connected to the common electrode COM and the Sc switching element and the individual electrodes LA to LD. The difference is in including the connected Sd switching element. That is, FIG. 19 shows that the second driver 1310 does not generate a pulse of the first level only to the common electrode COM, but also pulses the individual electrodes LA to LD corresponding to the pulse supplied to the common electrode COM. It is characterized in that to generate.
  • the lens driving unit 960d of FIG. 19 may include a first driving unit 961 driving a lens and a second driving unit 1310 driving a sensor.
  • the lens driver 960d may further include a pulse width controller 1320 that outputs a pulse width variable signal to the second driver 1310.
  • the pulse width control unit 1320 may be provided in the pulse width control unit 940 of FIG. 8.
  • the first driver 961 may include first upper arm and lower arm switching elements Sa and S'a connected in series with each other, and second upper arm and lower arm switching elements Sb and S'b connected in series with each other. .
  • first upper arm and lower arm switching elements Sa and S'a and the second upper arm and lower arm switching elements Sb and S'b are connected in parallel with each other.
  • Power of the second level LV2 from the first power supply unit 990 may be supplied to the first phase-arm switching element Sa and the second phase-arm switching element Sb.
  • the second driver 1310 may include a third phase-arm switching element Sc and a fourth phase-arm switching element Sd for generating pulses to the common electrode COM and the individual electrodes LA-LD, respectively.
  • the third phase-arm switching element Sc supplies a sensing pulse SMP for detecting the curvature of the interface 130 to the common electrode COM.
  • the fourth phase-arm switching element Sd prevents a change in curvature of the liquid lens 28 due to the sensing pulse SMP in the individual electrodes LA-LD.
  • the sensing pulse SMP was supplied to only one of the common electrode COM and the individual electrodes LA to LD.
  • the liquid lens 28 should be controlled based on the voltage of the AC component, and applying a pulse to only one electrode as described above may be the same as applying the voltage of the DC component to the liquid lens 28.
  • the first level of the pulse falls within a range of 3% to 20% compared to the second level corresponding to the driving voltage of the liquid lens, it does not significantly affect the curvature of the liquid lens 28.
  • the common electrode COM to which the sensing pulse SMP is applied is driven by offsetting a voltage corresponding to the first level of the sensing pulse SMP other than 0V. This is achieved, and accordingly, it is difficult to form a target curvature of the lens.
  • a cancellation pulse SMP' having the same size as the sensing pulse SMP is supplied to not only the common electrode COM but also the individual electrodes LA to LD, thereby making the offset zero.
  • a sensing pulse SMP is supplied to the common electrode COM, and a cancellation pulse SMP' having the same level as the sensing pulse SMP is provided to the individual electrodes LA to LD. , It is possible to remove the voltage of the DC component.
  • a sensing pulse SMP is supplied to the common electrode COM, and a cancellation pulse SMP' having the same level as the sensing pulse SMP is provided to the individual electrodes LA to LD, Accordingly, the sensing pulse SMP can be canceled.
  • the operation of the sensor unit 962 may be the same as in the previous embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram referenced for explaining the operation of the sensor unit of FIG. 19.
  • One period of the waveform diagram in FIG. 20 means from the time point T1 to the time point T7.
  • T7 may mean an end time point of the first cycle, or may mean a start time point of a second cycle following the first cycle.
  • a sensing pulse SMP is applied to the common electrode COM during some of the period between the time T1 and the time T7 corresponding to one cycle, and charges accumulated by the applied sensing pulse SMP are applied. By sensing the capacitance, it is possible to track the curvature of the interface 130.
  • a cancellation pulse SMP' corresponding to the sensing pulse SMP is also provided to the individual electrodes LA to LD so as to cancel the sensing pulse SMP.
  • the second driving unit 1310 may be driven during a period in which low-level control signals CMHP and LAP are applied to both the Sa and Sb switching elements.
  • the sensing pulse SMP and the cancellation pulse SMP' may be applied during a period between the time point T4 and the time point T7.
  • the cancellation pulse SMP' is supplied before the sensing pulse SMP, but this is only an embodiment, and the sensing pulse SMP is supplied before the cancellation pulse SMP' is supplied. It could be supplied first.
  • both the common electrode COM and the first individual electrode LA are connected to the ground. In this case, voltage is not supplied to the common electrode COM and the first individual electrode LA. This means that the switching state of the first driver 961 does not change during the period between the time point T4 and the time point T7. Accordingly, in an embodiment, in order to minimize noise due to the switching operation occurring during the sensing operation of the capacitance, the sensing pulse SMP is supplied in the period between the time T4 and the time T7 as described above, and the sensing pulse SMP By this, the capacitance for the accumulated charge between the common electrode COM and the individual electrodes LA to LD can be sensed.
  • the sensing pulse SMP and the canceling pulse SMP' are supplied in some of the periods between the time points T4 and T7.
  • the fourth phase-arm switching element Sd of the second driver 1310 is turned on at the time T4' so that the offset pulse SMP' is supplied to the individual electrodes LA-LD.
  • a low-level control signal CMHM may be supplied to the S'a switching element at a time point T4'.
  • a high-level control signal LALP may be supplied to the Sd switching element at a point in time T4′, and a cancellation pulse SMP′ having a first level LV1 accordingly is supplied to the individual electrodes LA-LD.
  • the cancellation pulse SMP' may be supplied from a time point T4' to a time point T5'. Thereafter, the supply of the cancellation pulse SMP' may be stopped, and the sensing pulse SMP may be supplied to the common electrode COM.
  • the fourth upper-arm switching element Sd is turned off, and as the fourth upper-arm switching element Sd is turned off, the supply of the offset pulse SMP' is stopped. If so, the third phase-arm switching element Sc is turned on to supply the sensing pulse SMP.
  • a low-level control signal CMLP may be supplied to the third phase-arm switching element Sc at a time point T7 before a predetermined time from T7 at the end of one cycle.
  • the sensing pulse SMP may be supplied to the common electrode COM during a period between a time point T5 and a time point T6.
  • the switching element SWL of the sensor unit 962 may be turned on during a period between a time point T5 and a time point T6 when the second driving unit 1310 is operated.
  • the electric charge accumulated by the sensing pulse SMP is provided to the sensor unit 962 by the turn-on of the switching element SWL, so that a capacitance sensing operation may be performed.
  • the period in which the sensing pulse SMP is supplied and the period in which the cancellation pulse SMP' is supplied do not overlap with each other.
  • 21 is another diagram referred to for describing the operation of the sensor unit.
  • CMLP and LALP have a plurality of pulses rather than one pulse. That is, in FIG. 20, one sensing pulse (SMP) and a cancellation pulse (SMP') are respectively generated within a corresponding period, but in FIG. 21, a plurality of sensing pulses (SMPa) and a plurality of cancellation pulses (SMPa') correspond. It can be authorized within the period.
  • a plurality of canceling pulses SMPa' are applied to the individual electrodes LA to LD during a period T4' to T5'. Then, a plurality of sensing pulses SMPa are applied to the common electrode COM during a period T5 to T6 that does not overlap with the time point T5'.
  • the sensor unit 962 is the area of the boundary region Ac0 between the insulating layer on the individual electrode in the liquid lens 28 and the first liquid 122 during the period Dt1 between the time points T5 and T6. It is possible to detect a capacitance corresponding to a change in the size or area of
  • a plurality of pulse signals are applied to the common electrode COM during the period from the time point T5 to the time point T6, and accordingly, electric charges may be accumulated between the common electrode COM and the individual electrodes LA.
  • the switching element SWL is turned on, the accumulated electric charges may move to the sensor unit 962.
  • the sensor unit 962 may measure a capacitance corresponding to the moving electric charge and detect a curvature of the interface 130 corresponding thereto.
  • the plurality of sensing pulses (SMPa) are canceled by a plurality of canceling pulses (SMPa') supplied to the individual electrodes (LA to LD) corresponding thereto, so that the interface of the liquid lens 28 is not affected. Will not be.
  • FIG. 22 is an example of an internal block diagram of a camera module according to another embodiment of the present invention.
  • the lens curvature variable device of FIG. 22 is similar to the camera module and the lens curvature variable device of FIG. 8, but the sensor unit 962 includes a plurality of electrodes (LA to LD) 134a to 134d. There is a difference in sensing the capacitance of each end of the plurality of interfaces 130 corresponding to.
  • the sensing pulse SMP is applied to the common electrode COM 132, and based on this, the capacitance accumulated by the applied sensing pulse SMP in the plurality of electrodes LA-LD 134a-134d Can be detected.
  • conductive lines CA to CD which are connected between the plurality of individual electrodes LA to LD 134a to 134d and the liquid lens 28, and the sensor unit ( It is preferable that a plurality of switching elements SWLa to SWLd are provided between 962).
  • the sensor unit 962 includes a plurality of individual electrodes LA to LD based on the sensing pulse SMP applied to the common electrode COM during a period in which the plurality of switching elements SWLa to SWLd are turned on. Capacitance for a boundary region between the insulating layer on 134a to 134d and the first liquid 122 may be sensed and transmitted to the controller 970.
  • the sensor unit 962 is connected to each of the plurality of switching elements (SWLa to SWLd), and accordingly is composed of a plurality to sense a capacitance corresponding to each of the plurality of individual electrodes (LA to LD). .
  • the AD converter 967 in FIG. 17 is configured in plural to convert analog signals related to capacitances sensed by the plurality of sensor units 962 into digital signals.
  • the plurality of AD converters 967 and the plurality of sensor units 962 are connected one-to-one, and accordingly, detect an analog signal related to capacitance corresponding to each of the individual electrodes LA to LD, This was converted into a digital signal.
  • the number of the individual electrodes LA to LD is increasing to 4 or more, and it is possible to implement 8 or more.
  • the lens driver 960 and the AD converter 967 increase corresponding to the number of individual electrodes LA to LD, and accordingly, there is a problem that the product cost increases as the total volume of the camera module increases. .
  • an analog signal related to the capacitance sensed by the plurality of sensor units 962 can be converted into a digital signal using one AD converter 967.
  • the camera module may include a mux 968 and a capacitance holding unit 969.
  • the input terminal of the mux 968 is connected to the plurality of sensor units 962, respectively. Further, the output terminal of the mux 968 is connected to one AD converter 967. Further, the mux 968 supplies any one of the analog signals provided through the plurality of sensor units 962 to the AD converter 967 according to the control signal of the controller 970.
  • the sensor unit 962 includes a first sensor unit connected to a first individual electrode, a second sensor unit connected to a second individual electrode, a third sensor unit connected to a third individual electrode, and a fourth individual electrode. It may include a fourth sensor unit connected to.
  • the mux 968 may select an analog signal sensed by the first sensor unit according to a control signal from the controller 970 and transmit it to the AD converter 967. After the analog signal of the first sensor unit is transmitted to the AD converter 967, the mux 968 selects the analog signal detected by the second sensor unit according to the control signal of the control unit 970 and converts it to the AD converter ( 967).
  • the mux 968 selects the analog signal detected by the third sensor unit according to the control signal of the control unit 970, and this is It can be transmitted to the converter 967.
  • the mux 968 selects the analog signal detected by the fourth sensor unit according to the control signal of the control unit 970 and converts it to the AD converter ( 967). That is, the mux 968 may sequentially select the analog signals sensed by the first to fourth sensor units and sequentially provide the analog signals to the AD converter 967. Accordingly, it is possible to process the analog signals sensed by the plurality of sensor units 962 with only one AD converter 967, thereby reducing the product cost and reducing the product volume.
  • the mux 968 selects and outputs any one of the plurality of analog signals detected by the plurality of sensor units 962, it waits until the digital conversion of the output analog signal is completed. can do.
  • the analog signal not selected by the mux 968 may change during the waiting time.
  • the detection signal of the sensor unit 962 not selected by the mux 968 may be reduced.
  • a capacitance holding part 969 is disposed between the mux 968 and the plurality of sensor parts 962.
  • the capacitance maintaining unit 969 may store analog signals sensed by the plurality of sensor units 962 and supply them to the mux 968. According to this, the capacitance sensed by the plurality of sensor units 962 can be accurately detected using only one AD converter 967.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating step-by-step a method of controlling a liquid lens according to an embodiment.
  • the individual electrodes LA to LD of the liquid lens are connected to the ground, and a sensing pulse SMP is applied to the common electrode COM of the liquid lens, so that between the common electrode and the individual electrode.
  • the step of accumulating electric charges (S100) the step of turning on the switching element (SWL) disposed between the sensor unit 962 and the liquid lens 28, the voltage across the reference capacitor of the sensor unit 962 It may include a step of measuring (S110). Thereafter, the capacitance between the common electrode and the individual electrodes may be calculated using the measured value of the voltage across the reference capacitor.
  • the liquid lens described above may be included in the camera module.
  • the camera module includes a lens assembly including a liquid lens mounted on a housing and at least one solid lens that may be disposed in front or rear of the liquid lens, an image sensor that converts an optical signal transmitted through the lens assembly into an electrical signal, and It may include a control circuit for supplying the driving voltage to the liquid lens.
  • FIG. 24 is a view showing the appearance of an image display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 25 is a view showing an optical unit and a display of the image display device of FIG. 24 separately.
  • the image display device 1400 may include a display 1480.
  • the display 1480 may display an input image, and the optical unit 1495 may be spaced apart from the display 1480 at predetermined intervals and disposed in the user direction. In FIG. 16B, separating the distance between the display 1480 and the optical unit 1495 is illustrated.
  • the optical unit 1495 may be configured to change a traveling direction of light according to applied power.
  • the optical unit 1495 may include the lens curvature variable device 900 including the liquid lens described in FIGS. 8 to 23.
  • the traveling direction of light output from the image display apparatus 1400 can be changed by the variable curvature of the lens, so that visibility when viewing an image can be improved.
  • the method of operating the lens curvature variable device of the present invention may be implemented as a code that can be read by a processor on a recording medium that can be read by a processor provided in the lens curvature variable device.
  • the processor-readable recording medium includes all types of recording devices that store data that can be read by the processor. Examples of recording media that can be read by the processor include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, etc., and also include those implemented in the form of carrier waves such as transmission through the Internet. .
  • the recording medium readable by the processor may be distributed over a computer system connected through a network, so that code readable by the processor may be stored and executed in a distributed manner.

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Abstract

실시 예에 따른 렌즈 곡률 가변 장치는 공통 전극 및 복수의 개별 전극을 포함하는 액체렌즈; 상기 공통 전극 및 상기 복수의 개별 전극에 전압을 인가하는 렌즈 구동부; 상기 복수의 개별 전극 각각과 연결되는 복수의 스위칭 소자; 상기 복수의 스위칭 소자와 각각 연결되고,상기 전압에 기반하여 변하는 상기 액체 렌즈의 계면을 감지하는 복수의 센서부; 상기 복수의 센서부와 연결되며, 상기 복수의 센서부 각각에서 출력된 상기 계면에 대응되는 아날로그 신호를 순차적으로 출력하는 먹스(MUX); 상기 먹스로부터 순차적으로 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 컨버터; 및 상기 AD 컨버터에서 출력된 신호에 기반하여 상기 렌즈 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

렌즈 곡률 가변 장치
실시 예는, 액체 렌즈 제어 회로, 카메라 모듈 및 액체 렌즈 제어 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 실시 예는 전기 신호를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈를 제어하기 위한 렌즈 곡률 가변 장치에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(예, 광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 오토포커싱(Auto-Focusing, AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등)을 가지는 광학 기기를 원하고 있다. 이러한 촬영 기능은 여러 개의 렌즈를 조합해서 직접 렌즈를 움직이는 방법을 통해 구현될 수 있으나, 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 기기의 크기가 커질 수 있다. 오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 렌즈 홀더에 고정되어 광축이 정렬된 여러 개의 렌즈 모듈이, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행되고, 렌즈 모듈을 구동시키기 위해 별도의 렌즈 구동 장치가 사용된다. 그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 이를 보호하기 위해 서 카메라 모듈과 별도로 커버 글라스를 추가하여야 하는바 전체 두께가 두꺼워 진다. 따라서 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.
실시 예는 전기 신호를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 장치에서 액체 렌즈에 포함된 계면의 상태를 캐패시턴스의 변화를 통해 인식할 수 있는 피드백 회로를 제공함으로써 인가되는 전기 신호에 대응하여 액체 렌즈의 계면의 움직임을 보다 정확히 인식할 수 있고 액체 렌즈의 계면을 보다 정확히 제어할 수 있는 액체 렌즈 제어 회로, 카메라 모듈 및 액체 렌즈 제어 방법을 제공하도록 한다.
또한, 본 발명은 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈의 계면의 움직임과 형상을 계면을 통과한 광신호를 이미지로 변환하여 인식하지 않고, 계면의 캐패시턴스의 변화를 통해 계면의 움직임과 형상을 직접 인식함으로써 액체 렌즈의 성능과 동작을 보다 정확히 제어할 수 있는 액체 렌즈 제어 회로, 카메라 모듈 및 액체 렌즈 제어 방법을 제공하도록 한다.
또한, 본 발명은 액체 렌즈 내 계면의 움직임과 형상을 인지할 수 있어, 액체 렌즈 및 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리에서 렌즈 왜곡을 보정하거나 렌즈 어셈블리를 제어하는 데 보다 효율적인 액체 렌즈 제어 회로, 카메라 모듈 및 액체 렌즈 제어 방법을 제공하도록 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 렌즈 곡률 가변 장치는 공통 전극 및 복수의 개별 전극을 포함하는 액체렌즈; 상기 공통 전극 및 상기 복수의 개별 전극에 전압을 인가하는 렌즈 구동부; 상기 복수의 개별 전극 각각과 연결되는 복수의 스위칭 소자; 상기 복수의 스위칭 소자와 각각 연결되고,상기 전압에 기반하여 변하는 상기 액체 렌즈의 계면을 감지하는 복수의 센서부; 상기 복수의 센서부와 연결되며, 상기 복수의 센서부 각각에서 출력된 상기 계면에 대응되는 아날로그 신호를 순차적으로 출력하는 먹스(MUX); 상기 먹스로부터 순차적으로 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 컨버터; 및 상기 AD 컨버터에서 출력된 신호에 기반하여 상기 렌즈 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 렌즈 구동부는, 상기 공통 전극 및 상기 복수의 개별 전극에 제2 레벨의 전압 및 그라운드 전압을 공급하는 제1 구동부; 및 상기 공통 전극에 상기 제2 레벨보다 낮은 제1 레벨의 센싱 펄스를 공급하는 제2 구동부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센싱 펄스가 공급되는 기간에 상기 복수의 스위칭 소자 중 적어도 하나를 온 시킨다.
또한, 상기 제어부는, 상기 공통 전극에 공급되는 전압과의 시간차가 가장 큰 전압이 공급되는 개별 전극을 결정하고, 상기 결정된 개별 전극 및 상기 공통 전극에 상기 제2 레벨의 전압이 인가되지 않는 기간에 상기 센싱 펄스가 공급되도록 한다.
또한, 상기 센싱 펄스가 공급되는 기간은, 상기 공통 전극에 한번의 제2 레벨의 전압 및 그라운드 전압이 공급되는 1주기의 전체 기간의 1% 내지 10%이다.
또한, 입력 전압을 상기 제2 레벨의 전압으로 변환하는 제1 전원 공급부를 포함하고, 상기 입력 전압을 상기 제1 레벨의 전압으로 변환하는 제2 전원 공급부를 포함한다.
또한, 상기 제2 구동부는, 상기 제1 레벨의 전압을 가지는 입력 전원과 연결되며, 상기 제1 레벨의 전압을 가지는 입력 전원을 제2 레벨의 전압으로 변환하여 상기 제1 구동부에 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
또한, 상기 제1 레벨의 전압은, 상기 제2 레벨의 전압의 3% 내지 20%이다.
또한, 상기 센서부는, 상기 액체 렌즈 내의 상기 제2 전극 상의 절연층과 전도성 액체 사이의 경계 영역의 면적의 크기 또는 상기 면적의 변화에 대응하는 커패시턴스를 감지한다.
또한, 상기 제2 구동부는, 상기 복수의 개별 전극에 각각 상기 제1 레벨의 센싱 펄스를 공급한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 인가되는 전기 신호에 기초하여 곡률이 가변하는 액체 렌즈와, 액체를 구동하는 렌즈 구동부와, 액체 렌즈의 커패시턴스를 감지하는 센서와, 감지된 액체 렌즈의 커패시턴스에 기초하여, 렌즈의 곡률이 가변되도록 렌즈 구동부를 제어하는 제어부를 포함함으로써, 신속하고 정확하게 렌즈의 곡률을 가변할 수 있게 된다.
특히, 실시 예에서는 액체 렌즈의 커패시턴스를 감지하고 이를 피드백하여, 액체 렌즈의 곡률이 가변되도록 액체 렌즈에 인가되는 구동 전압을 변경함으로써, 신속하고 정확하게 액체 렌즈의 곡률을 가변할 수 있게 된다.
한편, 연산된 곡률과 목표 곡률에 기초하여, 곡률 에러를 연산하는 이퀄라이저와, 연산된 곡률 에러에 기초하여, 펄스폭 신호를 생성하여 출력하는 펄스폭 제어부를 포함함으로써, 신속하고 정확하게 렌즈의 곡률을 가변할 수 있게 된다.
한편, 실시 예에서의 센서는, 스위칭 소자의 턴 온 구간 동안, 액체 렌즈의 커패시턴스를 감지함으로써, 신속하고 정확하게 액체 렌즈의 커패시턴스를 감지할 수 있게 된다.
또한, 실시 예에서는 액체 렌즈의 커패시턴스를 감지하기 위한 별도의 센싱 펄스 신호를 발생하고, 상기 센싱 펄스를 이용하여 커패시턴스를 감지하도록 함으로써, 액체 렌즈의 곡률을 정확히 감지할 수 있다.
또한, 실시 예에서는 제1 전극 및 제2 전극에 모두 그라운드 전압이 인가되는 기간 동안에 상기 센싱 펄스의 공급 및 커패시턴스 감지 동작을 수행하도록 하며, 이에 따른 렌즈 구동부의 스위칭 동작에 의해 발생하는 노이즈를 제거할 수 있고, 상기 감지된 커패시턴스의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예에서는 센싱 펄스에 대응하는 상쇄 펄스를 공급함으로써, 상기 센싱 펄스에 의해 발생하는 액체 렌즈의 동작 오류를 해결할 수 있다.
또한, 실시 예에서는 먹스를 사용하여 개별 전극별 커패시턴스의 감지를 위해 필요한 AD 컨버터의 수량을 감소시킬 수 있다. 이에 따르면, 실시 예에서는 AD 컨버터의 수량 감소로 인한 회로 면적을 감소시킬 수 있고, 이에 따른 칩 사이즈의 감소로 인한 수율을 증가시킬 수 있으며, 카메라 모듈의 단가를 낮출 수 있다. 또한, 실시 예에서는 각각의 개별 전극별로 AD 컨버터를 사용하는 경우에 발생하는 AD 컨버터의 성능 편차를 해결할 수 있으며, 이에 따라 개별 전극 별로 동일한 조건 내에서 정확한 커패시턴스의 감지가 가능하다.
도1은 카메라 장치의 예를 설명한다.
도2는 카메라 장치에 포함된 렌즈 어셈블리의 예를 설명한다.
도 3a 내지 도 3b는 액체 렌즈의 구동 방식을 설명하는 도면이다.
도4는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체 렌즈를 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 액체 렌즈의 구조를 설명한다.
도 6a 내지 도 6e는, 액체 렌즈의 다양한 곡률을 예시하는 도면이다.
도 7은 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도 8은 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도 9는 도 7 및 도8의 렌즈 곡률 가변 장치에서의 액체 렌즈의 곡률 변화 곡선을 도시하는 도면이다.
도 10은 도 8의 렌즈 구동부의 내부 회로도의 일예이다.
도 11은 도 10의 렌즈 구동부의 변형 예이다.
도 12는 도 10의 렌즈 구동부의 다른 변형 예이다.
도 13a는 도 10의 렌즈 구동부의 동작 설명을 위한 파형도의 일 예이다.
도 13b는 도 10의 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도14는 센서부를 구성하는 회로의 예를 설명한다.
도15는 렌즈 구동부의 일 에를 설명한다.
도 16은 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 다른 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도 19은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 렌즈 구동부를 나타낸 도면이다.
도 20은 도 19의 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도 21은 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 또 다른 도면이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도 23은 실시 예에 따른 액체 렌즈의 제어 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 외관을 나타내는 도면이다.
도 25는 도 24의 영상표시장치의 광학부와 디스플레이를 분리하여 표시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
도1은 카메라 장치의 예를 설명한다. 도시된 바와 같이, 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(22) 및 이미지 센서를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리의 상부 또는 하부에는 적어도 하나의 고체 렌즈가 배치될 수 있다. 렌즈 어셈블리는(22)는 인가되는 전압에 대응하여 초점거리가 조정되는 액체렌즈를 포함할 수 있다. 카메라 모듈은 공통 단자와 복수의 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 제1렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22), 및 제1렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로(24), 및 렌즈 어셈블리(22)에 정렬되며 렌즈 어셈블리(22)를 통해 전달되는 광을 전기신호로 변환하고 렌즈 어셈블리의 하부에 배치되는 이미지센서(26)를 포함할 수 있다.
도1을 참조하면, 카메라 모듈은 하나의 인쇄회로기판(PCB) 상에 형성된 회로(24, 26)와 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22)를 포함할 수 있으나, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 발명의 범위를 한정하지 않는다. 제어 회로(24)의 구성은 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 액체 렌즈(28)에 인가되는 전압의 크기를 줄일 경우, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 모듈의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
도2를 참조하면, 도시된 바와 같이, 렌즈 어셈블리(22)는 제1렌즈부(100), 제2렌즈부(200), 액체렌즈부(300), 렌즈 홀더(400) 및 연결부(500)을 포함할 수 있다. 연결부(500)는 이미지 센서와 액체 렌즈를 전기적으로 연결하며, 후술할 기판, 와이어 또는 전선 등을 포함할 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 제1렌즈부(100) 또는 제2렌즈부(200) 중 하나는 생략될 수도 있다. 제어 회로(24)의 구성은 카메라 장치에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(22)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄일 경우, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 장치의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
도2는 카메라 장치에 포함된 렌즈 어셈블리(22)의 예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 렌즈 어셈블리(22)는 제1렌즈부(100), 제2렌즈부(200), 액체렌즈부(300), 렌즈 홀더(400) 및 연결부(500)을 포함할 수 있다. 연결부(500)는 이미지 센서와 액체 렌즈를 전기적으로 연결하며, 후술할 기판, 와이어 또는 전선 등을 포함할 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 제1렌즈부(100) 또는 제2렌즈부(200) 중 하나는 생략될 수도 있다.
도2를 참조하면, 제1렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리의 외부로부터 광이 입사하는 부위이다. 제1렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
제1렌즈부(100) 및 제2 렌즈부(200)는 렌즈 홀더(400) 에 장착될 수 있다. 이때, 렌즈 홀더(400)에는 관통공이 형성되고, 관통공에 제1렌즈부(100) 및 제2렌즈부(200)가 배치될 수 있다. 또한, 렌즈 홀더(400)에 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)가 배치되는 사이 공간에는 액체렌즈부(300)가 삽입될 수 있다.
한편, 제1렌즈부(100)는 고체렌즈(110)를 포함할 수 있다. 고체렌즈(110)는 렌즈 홀더(400) 외부로 돌출되어 외부에 노출될 수 있다. 고체렌즈가 노출되는 경우 외부에 노출됨으로 인해 렌즈표면이 손상될 수 있다. 만약 렌즈표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 고체렌즈(110)의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 고체렌즈(100)가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
제2렌즈부(200)는 제1렌즈부(100) 및 액체렌즈부(300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체렌즈부(300)를 투과하여 제2렌즈부(200)로 입사할 수 있다. 제2렌즈부(200)는 제1렌즈부(100)와 이격되어 렌즈 홀더(400)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.
한편, 제2렌즈부(200)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
액체렌즈부(300)는 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 배치되고, 렌즈 홀더(400)의 삽입구(410)에 삽입될 수 있다. 삽입구(410)는 렌즈 홀더의 측면의 일부 영역이 개방되어 형성될 수 있다. 즉, 액체 렌즈는 홀더의 측면의 삽입구(410)를 통해 삽입되어 배치될 수 있다. 액체렌즈부(300) 역시, 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)와 같이 중심축(PL)을 기준으로 정렬될 수 있다.
액체렌즈부(300)에는 렌즈영역(310)이 포함될 수 있다. 렌즈영역(310)은 제1렌즈부(100)를 통과한 광이 투과하는 부위이고, 적어도 일부에 액체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈영역(310)에는 두 가지 종류 즉, 도전성 액체와 비도전성 액체가 함께 포함될 수 있고, 도전성 액체와 비도전성 액체는 서로 섞이지 않고 경계면을 이룰 수 있다. 연결부(500)를 통해 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형되어 액체렌즈(28) 계면의 곡률 또는 액체 렌즈의 초점거리가 변경될 수 있다. 이러한 경계면의 변형 또는 곡률변경이 제어되면, 액체렌즈부(300)와 이를 포함하는 카메라 모듈은 오토포커싱 기능, 손떨림 보정기능 등을 수행할 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 액체 렌즈의 구동 방식을 설명하는 도면이다.
먼저, 도 3a의 (a)는, 액체 렌즈(28)에 제1 전압(V1)이 인가되어, 액체 렌즈가 오목 렌즈와 같이 동작하는 것을 예시한다.
다음, 도 3a의 (b)는, 액체 렌즈(28)에 제1 전압(V1) 보다 큰 제2 전압(V2)이 인가되어, 액체 렌즈가 광의 진행 방향을 변경하지 않는 것을 예시한다.
다음, 도 3a의 (c)는, 액체 렌즈(28)에 제2 전압(V2) 보다 큰 제3 전압(V3)이 인가되어, 액체 렌즈가 볼록 렌즈와 같이 동작하는 것을 예시한다.
한편, 도 3a에서는, 인가되는 전압의 레벨에 따라, 액체 렌즈의 곡률 또는 디옵터가 변하는 것을 예시하나, 이에 한정되지 않으며, 인가되는 펄스의 펄스폭에 따라, 액체 렌즈의 곡률 또는 디옵터가 변하는 것도 가능하다.
다음, 도 3b의 (a)는, 액체 렌즈(28) 내의 계면이 동일한 곡률을 가짐에 따라, 볼록 렌즈와 같이 동작하는 것을 예시한다.
즉, 도 3b의 (a)에 따르면, 입사광(Lpaa)이 집중되어, 해당하는 출력광(Lpab)이 출력되게 된다.
다음, 도 3b의 (b)는, 액체 렌즈(28) 내의 계면이 비대칭 곡면을 가짐에 따라, 광의 진행 방향이 상측으로 변경되는 것을 예시한다.
즉, 도 3b의 (b)에 따르면, 입사광(Lpaa)이 상측으로 집중되어, 해당하는 출력광(Lpac)이 출력되게 된다.
도4는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체 렌즈를 설명한다. 구체적으로, (a)는 렌즈 어셈블리(22, 도2참조)에 포함된 제1렌즈(28)를 설명하고, (b)는 렌즈(28)의 등가회로를 설명한다.
먼저 (a)를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 렌즈(28)는 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치된 개별 단(LA, LB, LC, LD)를 통해서 전압을 인가 받을 수 있다. 개별 단자는 액체 렌즈의 중심축을 기준으로 동일한 각 거리를 가지고 배치될 수 있고, 4개의 개별단자를 포함할 수 있다. 4개의 개별단자는 액체렌즈의 4개 코너에 각각 배치될 수 있다. 개별 단자(L1, L2, L3, L4)를 통해서 전압이 인가되면 인가된 전압은 후술할 공통 단자(C0)에 인가되는 전압과의 상호작용으로 형성되는 구동 전압에 의해 렌즈영역(310)에 배치된 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형될 수 있다.
또한, (b)를 참조하면, 렌즈(28)는 일측의 서로 다른 개별 단자(LA, LB, LC, LD)로부터 동작 전압을 인가 받고, 다른 일측은 공통 단자(C0M)와 연결된 복수의 캐패시터(30)로 설명할 수 있다. 여기서, 등가회로에 포함된 복수의 캐패시터(30)는 약 수십 내지 200 피코패럿(pF) 이하의 작은 캐패시턴스를 가질 수 있다. 액체 렌즈의 상술한 액체 렌즈의 단자는 본 명세서에서 전극 섹터 또는 서브 전극으로 불릴 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 액체 렌즈의 구조를 설명한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 액체 렌즈(28)는 액체, 제1 플레이트 및 전극을 포함할 수 있다. 액체렌즈(28)에 포함되는 액체(122, 124)는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있다. 제1 플레이트는 전도성 액체 및 비전도성 액체가 배치되는 캐비티(cavity, 150) 또는 홀을 포함할 수 있다. 캐비티(150)는 경사면을 포함할 수 있다. 전극(132, 134)은 제1 플레이트(114) 상에 배치될 수 있으며, 제1 플레이트(114) 상부 또는 제1 플레이트(114) 하부에 배치될 수 있다.
액체 렌즈(28)는 전극(132, 134)의 상부(하부)에 배치될 수 있는 제2 플레이트(112)를 더 포함할 수 있다. 또한 액체 렌즈(28)는 전극(132, 134) 하부(상부)에 배치될 수 있는 제3 플레이트(116)를 더 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 액체 렌즈(28)의 일 실시예는 서로 다른 제1 및 제2 액체(122, 124)가 형성하는 계면(130)을 포함할 수 있다. 또한, 액체 렌즈(28)에 전압을 공급하는 적어도 하나의 기판(142, 144)을 포함할 수 있다. 액체 렌즈(28)의 모서리(코너)는 액체 렌즈(28)의 중심부보다 두께가 얇을 수 있다. 액체 렌즈의 상면에 제2 플레이트가 배치되고 액체 렌즈의 하면에 제3 플레이트가 배치될 수 있으나, 액체 렌즈 코너의 상면 또는 하면의 일부에는 제2 플레이트 또는 제3 플레이트가 배치되지 않아 액체 렌즈의 코너의 두께가 중심부 보다 얇을 수 있다. 액체 렌즈의 코너 상면 또는 하면에는 전극이 노출될 수 있다.
액체 렌즈(28)는 서로 다른 두 액체, 예를 들면 제1 액체(122)와 제2 액체(124)를 포함하고, 제1 및 제2 액체가 형성하는 계면(130)의 곡률, 형상은 액체 렌즈(28)에 공급되는 구동 전압에 의해 조정될 수 있다.
이때, 제1 액체(122)는 전도성 액체일 수 있다. 그리고, 제2 액체(124)는 비전도성 액체일 수 있다.
즉, 복수의 제1 및 제2 액체(122, 124)는 캐비티에 수용되며, 전도성을 갖는 제1 액체(122)와 비전도성을 갖는 제2 액체(또는, 절연 액체)(124)를 포함할 수 있다. 제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2)는 서로 섞이지 않으며, 제1 및 제2 액체(122, 124) 사이의 접하는 부분에 계면(130)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 액체(122) 위에 제2 액체(124)가 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와는 다르게 제2 액체(124) 위에 제1 액체(122)가 배치될 수도 있을 것이다.
이때, 제1 액체(122) 및 제2 액체(124)는 상기 캐비티 내에 서로 다른 비중으로 가지고 수용될 수 있다.
즉, 액체 렌즈의 경우, 전극의 전압을 이용하여 제1 액체(122) 및 제2 액체(124) 사이의 계면(130)의 곡률, 위치, 형상 등을 변화시켜, 카메라의 오토 포커싱 기능을 수행할 수 있다. 또한, 액체 렌즈의 경우, 복수의 전극에 인가되는 전압을 비대칭적으로 인가하고, 이를 토대로 광축의 중심을 기준으로 계면 곡률이 비대칭적으로 나타나도록 하여 손떨림 방지 기능을 수행할 수 있다.
한편, 액체 렌즈(28)에 공급되는 구동 전압은 연결부(500)를 통해 전달될 수 있다. 연결부는 제1기판(142) 및 제2기판(144)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 연결부가 제1기판(142) 및 제2기판(144)를 포함하는 경우 제2기판(144)은 복수의 개별 단자 각각에 전압을 전달할 수 있고, 제1기판(142)은 공통 단자에 전압을 전달할 수 있다. 복수의 개별 단자는 4개일 수 있고, 제2기판(144)은 4개의 개별 단자 각각에 전압을 전달할 수 있다. 제2기판(144)과 제1기판(142)을 통해 공급되는 전압은 액체 렌즈(28)의 각 모서리에 배치 또는 노출되는 복수의 전극(134, 132)에 인가될 수 있다.
또한, 액체 렌즈(28)는 투명한 재질을 포함하는 제3플레이트(116) 및 제2플레이트(112), 제3플레이트(116) 및 제2플레이트(112) 사이에 위치하며 기 설정된 경사면을 가지는 개구영역을 포함하는 제1플레이트(114)를 포함할 수 있다.
또한, 액체 렌즈(28)는 제3플레이트(116), 제2플레이트(112) 및 제1플레이트(114)의 개구영역에 의해 결정되는 캐비티(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 캐비티(150)는 상기 설명한 바와 같은 서로 다른 성질(예, 전도성 액체 및 비전도성 액체)의 제1 및 제2 액체(122, 124)가 충진될 수 있으며, 서로 다른 성질의 제1 및 제2 액체(122, 124) 사이에는 계면(130)이 형성될 수 있다.
또한, 액체 렌즈(28)에 포함되는 두 액체(122, 124) 중 적어도 하나는 전도성을 가지며, 액체 렌즈(28)는 제1플레이트(114) 상부 및 하부에 배치되는 두 전극(132, 134)을 포함할 수 있다. 제1플레이트(114)는 경사면을 포함하고 경사면에 배치되는 절연층(118)을 더 포함할 수 있다. 전도성을 가지는 액체는 절연층에 접촉할 수 있다. 여기서, 절연층(118)은 두 전극(132, 134) 중 하나의 전극(예, 복수의 개별전극(134))을 덮고, 다른 하나의 전극(예, 공통전극(132))의 일부를 덮거나 또는 노출시켜 전도성 액체(예, 122)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다. 여기서, 공통 전극(132)은 적어도 하나 이상의 전극섹터(예, C0M)를 포함하고, 개별 전극(134)은 둘 이상의 전극섹터(예, LA, LB, LC, LD)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개별 전극(134)은 광축을 중심으로 시계방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함할 수 있다. 전극 섹터는 서브 전극 또는 액체 렌즈의 단자로 불릴 수 있다.
액체 렌즈(28)에 포함된 두 전극(132, 134)에 전압을 전달하기 위한 하나 또는 두 개 이상의 기판(142, 144)이 연결될 수 있다. 구동 전압에 대응하여 액체 렌즈(28) 내 형성되는 계면(130)의 곡률, 굴곡 또는 경사도 등이 변하면서 액체 렌즈(28)의 초점 거리가 조정될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d) 중 제1 개별 전극(LA)(134a)과, 제2 개별 전극(LB)(134b)이 경사지게 형성되며, 하부에서 상부로 갈수록, 그 크기가 작아지는 것을 예시한다.
한편, 도 5b와 달리, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)이, 공통 전극(132)의 위치인 상부에 형성되고, 공통 전극(132)이 하부에 형성되는 것도 가능하다.
한편, 도 5a 및 5b에서는 복수의 개별 전극으로 4개의 전극을 예시하나, 이에 한정되지 않으며, 2개 이상의 다양한 개수의 전극이 형성되는 것이 가능하다.
한편, 도 5b에서, 공통 전극(132)에 펄스 형태의 전압이 인가된 이후, 소정 시간 후에, 제1 개별 전극(LA)(134a)과, 제2 개별 전극(LB)(134b)에 펄스 형태의 전압이 인가되는 경우, 공통 전극(132)과, 제1 개별 전극(LA)(134a), 제2 개별 전극(LB)(134b) 사이의 전위차가 발생하며, 이에 따라, 전기 전도성을 가지는 제1 액체(122)의 형상이 변하고, 제1 액체(122)의 형상 변화에 대응하여, 액체 렌즈(28) 내의 계면(130)의 형상이 변하게 된다.
한편, 본 발명에서는, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 전기 신호에 따라, 형성되는 계면(130)의 곡률을 간편하고, 신속하게 감지하는 방안을 제시한다.
이를 위해, 본 발명에서의 센서부는, 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 중 어느 하나의 개별 전극(예를 들어, 제1 개별 전극(134a)) 상의 절연층(118)과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화를 감지한다.
도 5b에서는, 경계 영역(Ac0)의 면적으로 AM0를 예시한다. 특히, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Ac0)의 면적이, AM0인 것을 예시한다.
도 5b에서는, 계면(130)이 오목하거나 볼록하지 않고, 일 예로 제1 플레이트(114) 등과 평행한 것을 예시한다. 이때의 계면(130)의 곡률은, 예를 들어, 0 으로 정의할 수 있다.
한편, 도 5b와 같이, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Ac0)에 대해, 다음의 수학식 1에 의해, 커패시턴스(C)가 형성될 수 있다.
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이때의 ε는 유전체인 절연층(118)의 유전율, A는 경계 영역(Ac0)의 면적, d는, 절연층(118)의 두께를 나타낼 수 있다.
여기서, ε, d는, 고정값이라 가정하면, 커패시턴스(C)에 큰 영향을 미치는 것은, 경계 영역(Ac0)의 면적일 수 있다.
즉, 경계 영역(Ac0)의 면적이 클수록, 경계 영역(Ac0)에 형성되는 커패시턴스(C)가 커질수 있다.
한편, 계면(130)의 곡률이 가변될수록, 경계 영역(Ac0)의 면적이 가변되므로, 실시 예에서는 센서부를 이용하여, 경계 영역(Ac0)의 면적을 감지하거나, 또는 경계 영역(Ac0)에 형성되는 커패시턴스(C)를 감지할 수 있다.
한편, 도 5b의 커패시턴스는, CAc0 라 정의할 수 있다.
도 6a 내지 도 6e는, 액체 렌즈(28)의 다양한 곡률을 예시하는 도면이다.
먼저, 도 6a는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 펄스 형태의 전압에 기반하여, 계면(130)에 제1 곡률(130a)이 형성되는 것을 예시한다.
도 6a에서는, 계면(130)에 제1 곡률(130a)이 형성됨에 따라, 경계 영역(Aaa)의 면적으로 AMa(>AM0)를 예시한다. 특히, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Aaa)의 면적이, AMa인 것을 예시한다.
수학식 1에 따르면, 도 5b에 비해, 도 6a에서의 경계 영역(Aaa)의 면적이 더 커지므로, 경계 영역(Aaa)의 커패시턴스가 더 커지게 된다. 한편, 도 6a의 커패시턴스는, CAaa 라 정의할 수 있으며, 도 5b의 커패시턴스인 CAc0 보다 큰 값을 가지게 된다.
이때의 제1 곡률(130a)은 정극성의 값을 가지는 것으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제1 곡률(130a)이 +2 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
다음, 도 6b는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 펄스 형태의 전압에 기반하여, 계면(130)에 제2 곡률(130b)이 형성되는 것을 예시한다.
도 6b에서는, 계면(130)에 제2 곡률(130b)이 형성됨에 따라, 경계 영역(Aba)의 면적으로 AMb(>AMa)를 예시한다. 특히, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Aba)의 면적이, AMb인 것을 예시한다.
수학식 1에 따르면, 도 6a에 비해, 도 6b에서의 경계 영역(Aba)의 면적이 더 커지므로, 경계 영역(Aba)의 커패시턴스가 더 커지게 된다. 한편, 도 6b의 커패시턴스는, CAba 라 정의할 수 있으며, 도 6a의 커패시턴스인 CAaa 보다 큰 값을 가지게 된다.
이때의 제2 곡률(130b), 제1 곡률(130a) 보다 크기가 작은 정극성의 값을 가지는 것으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제2 곡률(130b)이 +4 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
한편, 도 6a, 도 6b에 따르면, 액체 렌즈(28)는 볼록 렌즈로서 동작하며, 이에 따라, 입사광(LP1)이 집중된 출력광(LP1a)이 출력된다.
다음, 도 6c는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 펄스 형태의 전압에 기반하여, 계면(130)에 제3 곡률(130c)이 형성되는 것을 예시한다.
특히, 도 6c에서는, 좌측 경계 영역(Aca)의 면적으로 AMa를 예시하며, 우측 경계 영역(Acb)의 면적으로 AMb(>AMa)를 예시한다.
특히, 제1 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)과 접촉하는 경계 영역(Aca)의 면적이, AMa이고, 제2 개별 전극(134b) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Acb)의 면적이, AMb인 것을 예시한다.
이에 따라, 좌측 경계 영역(Aca)의 커패시턴스는, CAaa 일 수 있으며, 우측 경계 영역(Acb)의 커패시턴스는, CAba 일 수 있다.
이때의 제3 곡률(130c)은 정극성의 값을 가지는 것으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제3 곡률(130c)이 +3 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
한편, 도 6c에 따르면, 액체 렌즈(28)는 볼록 렌즈로서 동작하며, 이에 따라, 입사광(LP1)이 일측으로 더 집중된 출력광(LP1b)이 출력된다.
다음, 도 6d는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 펄스 형태의 전압에 기반하여, 계면(130)에 제4 곡률(130d)이 형성되는 것을 예시한다.
도 6d에서는, 계면(130)에 제4 곡률(130d)이 형성됨에 따라, 경계 영역(Ada)의 면적으로 AMd(<AM0)를 예시한다. 특히, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Ada)의 면적이, AMd인 것을 예시한다.
수학식 1에 따르면, 도 5bc에 비해, 도 6d에서의 경계 영역(Ada)의 면적이 더 작아지므로, 경계 영역(Ada)의 커패시턴스가 더 작아지게 된다. 한편, 도 6d의 커패시턴스는, CAda 라 정의할 수 있으며, 도 6c의 커패시턴스인 CAc0 보다 작은 값을 가지게 된다.
이때의 제4 곡률(130d)은 부극성의 값을 가지는 것으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제4 곡률(130d)이 -2 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
다음, 도 6e는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 펄스 형태의 전압에 기반하여, 계면(130)에 제5 곡률(130e)이 형성되는 것을 예시한다.
도 6e에서는, 계면(130)에 제5 곡률(130e)이 형성됨에 따라, 경계 영역(Aea)의 면적으로 AMe(<AMd)를 예시한다. 특히, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Aea)의 면적이, AMe인 것을 예시한다.
수학식 1에 따르면, 도 6d에 비해, 도 6e에서의 경계 영역(Aea)의 면적이 더 작아지므로, 경계 영역(Aea)의 커패시턴스가 더 작아지게 된다. 한편, 도 6e의 커패시턴스는, CAea 라 정의할 수 있으며, 도 6d의 커패시턴스인 CAda 보다 작은 값을 가지게 된다.
이때의 제5 곡률(130e)은 부극성의 값을 가지는 것으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제5 곡률(130e)이 -4 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
한편, 도 6d, 도 6e에 따르면, 액체 렌즈(28)는 오목 렌즈로서 동작하며, 이에 따라, 입사광(LP1)이 발산된 출력광(LP1c)이 출력된다.
도 7은 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 도 7의 카메라 모듈은 렌즈 곡률 가변 장치(800), 이미지 센서(820), 이미지 처리부(830), 자이로 센서(815)를 구비한다.
렌즈 곡률 가변 장치(800)는, 액체 렌즈(28), 렌즈 구동부(860), 펄스폭 가변 제어부(840), 전원 공급부(890)를 구비한다.
도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800)의 동작을 설명하면, 펄스폭 가변 제어부(840)가 목표 곡률에 대응하여, 펄스폭 가변 신호(V)를 출력하면, 렌즈 구동부(860)가 펄스폭 가변 신호(V)와 전원 공급부(890)의 전압(Vx)을 이용하여, 액체 렌즈(28)의 복수의 개별 전극, 및 공통 전극에 해당 전압을 출력할 수 있다.
즉, 도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800)는, 액체 렌즈의 곡률 가변을 위해, 오픈 루프 시스템(Open Loop System)으로 동작한다.
이러한 방식에 의하면, 목표 곡률에 대응하여, 액체 렌즈(28)의 복수의 개별 전극, 및 공통 전극에 해당 전압을 출력하는 것 외에, 실제 액체 렌즈(28)의 곡률을 감지할 수 없다는 단점이 있다.
또한, 도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800)에 의하면, 흔들림 방지를 위해, 액체 렌즈(28)의 곡률 가변이 필요한 경우, 곡률 감지가 되지 않으므로, 정확한 곡률 가변이 어려울 수 있는 단점이 있다.
이에 실시 예에서는, 도 7과 같이, 렌즈 곡률 가변 장치(800)를 오픈 루프 시스템(Open Loop System)으로 구현하지 않고, 클로즈드 루프 시스템(closed Loop System)으로 구현하는 것으로 한다.
즉, 액체 렌즈(28)의 곡률 파악을 위해, 액체 렌즈(28) 내의 리퀴드 내부의 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122)과 접촉하는 경계 영역(Ac0)에 형성되는 커패시턴스를 감지하고, 감지되는 커패시턴스를 피드백하여, 목표 곡률과 현재 곡률의 차이를 연산하고, 그 차이에 대응하여 제어를 수행하는 것으로 한다.
이에 의하면, 신속하고 정확하게 액체 렌즈(28)의 곡률 파악이 가능하며, 또한, 목표 곡률에 대응하도록, 액체 렌즈(28)의 곡률을 신속하고 정확하게 제어할 수 있게 된다. 이에 대해서는 도 8 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 8은 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 따른 카메라 모듈은 렌즈 곡률 가변 장치(900)와, 렌즈 곡률 가변 장치(900) 내의 액체 렌즈(28)로부터의 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서(820)와, 이미지 센서(820)로부터의 전기 신호에 기초하여 이미지 처리를 수행하는 이미지 처리부(930)를 포함할 수 있다.
특히, 도 8의 카메라 모듈(100)은, 자이로 센서(915)를 더 포함할 수 있다.
이미지 처리부(930)는, 초점 정보(AF)를 출력할 수 있으며, 자이로 센서(915)는 흔들림 정보(OIS)를 출력할 수 있다.
이에 따라, 렌즈 곡률 가변 장치(900) 내의 제어부(970)는, 초점 정보(AF)와 흔들림 정보(OIS)에 기초하여, 목표 곡률을 결정할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 렌즈 곡률 가변 장치(900)는, 액체 렌즈(28)에 전기 신호를 인가하는 렌즈 구동부(960)와, 전기 신호에 기초하여 형성된 액체 렌즈(28)의 곡률을 감지하기 위한 센서부(962)와, 감지된 곡률에 기초하여, 액체 렌즈(28)의 목표 곡률을 형성하도록 렌즈 구동부(960)를 제어하는 제어부(970)를 포함하고, 센서부(962)는, 액체 렌즈(28) 내의 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화를 감지할 수 있다. 이에 따라, 신속하고 정확하게 렌즈의 곡률을 감지할 수 있게 된다.
한편, 실시예에 따른 렌즈 곡률 가변 장치(900)는, 인가되는 전기 신호에 기초하여 곡률이 가변하는 액체 렌즈(28)를 더 구비할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 렌즈 곡률 가변 장치(900)는, 전원 공급부(990)와 AD 컨버터(967)를 더 구비할 수 있다.
한편, 렌즈 곡률 가변 장치(900)는, 렌즈 구동부(960)에서, 액체 렌즈(28) 내의 각 전극(공통전극, 복수의 전극)에 전기 신호를 공급하기 위한 복수의 도전성 라인(CA1,CA2)과, 복수의 도전성 라인 중 어느 하나(CA2)와, 센서부(962) 사이에 배치되는 스위칭 소자(SWL)를 더 포함할 수 있다.
도면에서는, 액체 렌즈(28) 내의 복수의 개별 전극 중 어느 하나에 펄스 형태의 전압(또는, 전기 신호)을 인가하기 위한 도전성 라인(CA2)과, 센서부(962) 사이에, 스위칭 소자(SWL)가 배치되는 것을 예시한다. 이때, 도전성 라인(CA2)과, 스위칭 소자(SWL)의 일단 또는 액체 렌즈(28)와의 접점을 노드 A(node A)라 명명할 수 있다. 한편, 상기와 같은 실시 예에서는 복수의 개별 전극 각각에 대해서 액체 렌즈(28) 내의 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화를 감지할 수 있는 커패시턴스를 센싱하도록 한다.
한편, 실시 예에서는 액체 렌즈(28)의 곡률 감지를 위해, 복수의 도전성 라인(CA1,CA2)을 통해, 액체 렌즈(28) 내의 각 전극(공통전극, 복수의 전극)에 펄스 형태의 전압(예를 들어, 전기 신호)를 인가한다. 이에 따라, 도 6a 내지 도 6e 등과 같이, 계면(130)에 곡률이 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 기간 동안, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온될 수 있다.
이때, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온되어 센서부(820)와 도통된 상태에서, 액체 렌즈(28) 내의 전극에 전기 신호가 인가되는 경우, 액체 렌즈(28) 내에 곡률이 형성되며, 곡률 형성에 대응하는 전기 신호가, 스위칭 소자(SWL)를 거쳐, 센서부(820)로 공급될 수 있다.
이에 따라, 센서부(820)는, 스위칭 소자(SWL)의 온 기간 동안, 액체 렌즈(28)로부터의 전기 신호에 기초하여, 액체 렌즈(28)의 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층(118)과 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화를 감지하거나, 경계 영역(Ac0)의 커패시턴스를 감지할 수 있다.
다음, 제2 기간 동안, 스위칭 소자(SWL)가 턴 오프되고, 액체 렌즈(28) 내의 전극에 전기 신호가 계속 인가될 수 있다. 이에 따라, 리퀴드(530)에 곡률이 형성될 수 있다.
다음, 제3 기간 동안, 스위칭 소자(SWL)가 턴 오프되고, 액체 렌즈(28) 내의 전극에 전압이 인가되지 않거나, 로우 레벨의 전압이 인가될 수 있다.
다음, 제4 기간 동안, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온될 수 있다.
이때, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온되어 센서부(820)와 도통된 상태에서, 액체 렌즈(28) 내의 전극에 전압이 인가되는 경우, 액체 렌즈(28) 내에 곡률이 형성되며, 곡률 형성에 대응하는 전기 신호가, 스위칭 소자(SWL)를 거쳐, 센서부(962)로 공급될 수 있다.
한편, 제1 기간 동안 감지된 커패시턴스에 기초하여 연산된 곡률이 목표 곡률 보다 작은 경우, 제어부(970)는, 목표 곡률에 도달하도록 하기 위해, 구동부(960)에 공급되는 펄스폭 가변 제어 신호의 펄스폭이 증가되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 공통 전극(132)과 복수의 개별 전극에, 각각 인가되는 펄스의 시간 차가 커질 수 있으며, 이에 따라, 계면(130)에 형성된 곡률이 커질 수 있다.
제4 기간 동안, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온되어 센서부(962)와 도통된 상태에서, 액체 렌즈(28) 내의 전극에 전기 신호가 인가되는 경우, 액체 렌즈(28) 내에 곡률이 형성되며, 곡률 형성에 대응하는 전기 신호가, 스위칭 소자(SWL)를 거쳐, 센서부(820)로 공급될 수 있다.
이에 따라, 센서부(962)는, 스위칭 소자(SWL)의 온 기간 동안, 액체 렌즈(28)로부터의 전기 신호에 기초하여, 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화를 감지하거나, 경계 영역(Ac0)의 커패시턴스를 감지할 수 있다.
이에 따라, 제어부(970)는, 감지되는 커패시턴스에 기초하여, 곡률을 연산할 수 있으며, 목표 곡률에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다. 한편, 목표 곡률에 도달한 경우, 제어부(970)는, 해당하는 전압을 각 개별 전극 및 공통 전극에 공급하도록 제어할 수 있다.
이에 의하면, 전압 공급에 따라, 계면(130)의 곡률을 형성하고, 상기 형성된 계면의 곡률을 바로 감지할 수 있게 된다. 따라서, 신속하고 정확하게 액체 렌즈(28)의 곡률을 파악할 수 있게 된다.
한편, 도면에서의, 렌즈 구동부(960)와 센서 구동부(도시하지 않음)는 하나의 모듈로 형성될 수 있다.
한편, 도면에서의, 렌즈 구동부(960)와 센서부(962), 제어부(970), 전원 공급부(990), AD 컨버터(967), 스위칭 소자(SWL)는, 시스템 온 칩(system on chip, SOC)(905)으로서, 하나의 칩으로 구현될 수 있다.
한편, 액체 렌즈(28)는, 도 5a 및 도 5b에서 설명한 바와 같이, 공통 전극(COM)(132)와, 공통 전극(COM)(132) 상의 제2 액체(124)와, 제2 액체(124) 상의 제1 액체(122)와, 제1 액체(122)와 이격되어 배치되는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)을 구비할 수 있다.
한편, 센서부(962)는, 도 6a 내지 도 6e에서 기술한 바와 같이, 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의, 면적, 또는 면적의 변화, 또는 이에 대응하는 커패시턴스를 감지할 수 있다.
한편, 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스와 관련된 아날로그 신호는, AD 컨버터(967)를 통해 디지털 신호로 변환되어, 제어부(970)에 입력될 수 있다.
한편, 도 6a 내지 도 6e에서 기술한 바와 같이, 액체 렌즈(28)의 곡률이 커질수록, 경계 영역(Ac0)의, 면적이 커지며, 결국, 경계 영역(Ac0)의 커패시턴스가 커지게 된다.
실시 예에서는, 이러한 특성을 이용하여, 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스를 이용하여, 곡률을 연산하는 것으로 한다.
한편, 제어부(970)는, 액체 렌즈(28)의 곡률이 커지도록 하기 위해, 액체 렌즈(28)에 인가되는 전압의 레벨이 증가되도록 하거나, 펄스폭이 증가되도록 제어할 수 있다.
한편, 도 6c와 같이, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d) 중 제1 개별 전극(134a)과 제2 개별 전극(134b)에 다른 레벨의 전압 또는 다른 펄스폭의 전압이 인가되는 경우, 계면(130)의 제1 영역(Aca)의 제1 커패시턴스와, 계면(130)의 제2 영역(Acb)의 제2 커패시턴스가 달라지게 된다.
이에, 센서부(962)는, 계면(130)의 제1 영역(Aca)과, 제2 영역(Acb)의 각각의 커패시턴스를 감지할 수 있다. 이를 위해, 센서부(962)는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과 각각 연결되고, 그에 따라 각각의 개별 전극 상의 절연층과 제1 액체(122) 사이의 경계 영역의 커패시턴스를 개별적으로 감지할 수 있도록 한다.
이와 같이, 한편, 액체 렌즈(28) 내의 계면(130)의 경계 영역의 커패시턴스를 감지함으로써, 렌즈의 곡률을 정확하게 검출할 수 있게 된다.
즉, 한편, 액체 렌즈(28) 내의 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 복수의 경계 영역의 커패시턴스를 감지함으로써, 액체 렌즈의 곡률을 정확하게 검출할 수 있게 된다.
한편, 제어부(970)는, 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스에 기초하여, 액체 렌즈(28)의 곡률을 연산할 수 있다.
이때, 제어부(970)는, 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스가 커질수록, 액체 렌즈(28)의 곡률이 커지는 것으로 연산할 수 있다.
그리고, 제어부(970)는, 액체 렌즈(28)가 목표 곡률을 가지도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(970)는, 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스에 기초하여, 액체 렌즈(28)의 곡률을 연산하고, 연산된 곡률과 목표 곡률에 기초하여, 펄스폭 가변 신호(V)를 렌즈 구동부(960)로 출력할 수 있다.
이에, 렌즈 구동부(960)는, 펄스폭 가변 신호(V)와 전원 공급부(990)의 전압(Lv1,Lv2)을 이용하여, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)의 복수의 개별 전극, 및 공통 전극(132)에 해당 전압을 출력할 수 있다.
이와 같이, 액체 렌즈(28)의 커패시턴스를 감지하고 이를 피드백하여, 렌즈의 곡률이 가변되도록 액체 렌즈(28)에 전기 신호를 인가함으로써, 신속하고 정확하게 렌즈의 곡률을 가변할 수 있게 된다.
한편, 제어부(970)는, 연산된 곡률과 목표 곡률에 기초하여, 곡률 에러를 연산하는 이퀄라이저(972)와, 연산된 곡률 에러(Φ)에 기초하여, 펄스폭 가변 신호(V)를 생성하여 출력하는 펄스폭 가변 제어부(940)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 제어부(970)는, 연산된 곡률이 목표 곡률 보다 커지는 경우, 연산된 곡률 에러(Φ)에 기초하여, 펄스폭 가변 신호(V)의 듀티가 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 신속하고 정확하게 액체 렌즈(28)의 곡률을 가변할 수 있게 된다.
한편, 제어부(970)는, 이미지 처리부(930)로부터의 초점 정보(AF)와, 자이로 센서(915)로부터의 흔들림 정보(OIS)를 수신하고, 초점 정보(AF)와 흔들림 정보(OIS)에 기초하여, 목표 곡률을 결정할 수 있다.
이때, 결정된 목표 곡률의 업데이트 주기는, 감지된 액체 렌즈(28)의 커패시턴스에 기초하여, 연산된 곡률의 업데이트 주기 보다, 긴 것이 바람직하다.
결국, 연산된 곡률의 업데이트 주기가, 목표 곡률의 업데이트 주기 보다, 작으므로, 신속하게, 액체 렌즈(28)의 곡률을 가변하여, 원하는 곡률로 변경할 수 있게 된다.
도 9는 도 7 및 도8의 렌즈 곡률 가변 장치에서의 액체 렌즈의 곡률 변화 곡선을 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, GRo는 도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800)에서의 액체 렌즈(28)의 곡률 변화 곡선을 나타내며, GRc는 도 8의 렌즈 곡률 가변 장치(900)에서의 액체 렌즈(28)의 곡률 변화 곡선을 나타낸다.
특히, Tx 시점에 목표 곡률로의 변화를 위한 전압이, 각각 액체 렌즈(28)에 인가되고, Ty 시점에 전압 인가가 중지되는 것을 예시한다.
두 곡선을 비교하면, 오픈 루프 시스템의 도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800)의 경우, 목표 디옵터(target diopter)로 느리게 세틀링(settling)되며, 정확하지 않으나, 클로즈드 루프 시스템의 도 8의 렌즈 곡률 가변 장치(900)의 경우, 신속하고 정확하게 세틸링되는 것을 알 수 있다.
오픈 루프 시스템의 도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800) 대비하여, 클로즈드 루프 시스템의 도 8의 렌즈 곡률 가변 장치(900)의 경우, 세틀링 타이밍이 대략 70% 정도 빠를 수 있다.
결국, 클로즈드 루프 시스템의 도 8의 렌즈 곡률 가변 장치(900)를 사용하면, 신속하고 정확하게 곡률 형성 및 디옵터(diopter) 형성을 수행할 수 있게 된다.
한편, 디옵터는, 도 6a 내지 도 6e에서 기술한, 계면(130)의 곡률에 대응하는 것일 수 있다. 이에 따라, 계면(130)의 곡률이 커질수록, 디옵터가 커지며, 곡률이 작을수록, 디옵터가 작은 것으로 정의할 수 있다.
예를 들어, 도 6a 내지 도 6b와 같이, 곡률이 +2, + 4 레벨을 가지는 경우, 디옵터도, 볼록 렌즈에 대응하는 +2, +4 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있으며, 도 5b와 같이, 곡률이 0 레벨인 경우, 디옵터가, 평면 렌즈에 대응하는 0 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있으며, 도 6d 내지 도 6e와 같이, 곡률이 -2, -4 레벨을 가지는 경우, 디옵터도 오목 렌즈에 대응하는 -2, -4 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
도 10은 도 8의 렌즈 구동부의 내부 회로도의 일예이다.
도면을 참조하면, 도 10의 렌즈 구동부(960a)는, 렌즈를 구동하는 제1 구동부(961)와, 센서를 구동하는 제2 구동부(1310)를 구비할 수 있다.
한편, 렌즈 구동부(960a)는, 제2 구동부(1310)로 펄스폭 가변 신호를 출력하는 펄스폭 제어부(1320)를 더 구비할 수 있다.
한편, 펄스폭 제어부(1320)는, 도 8의 펄스폭 제어부(940) 내에 구비되는 것도 가능하다.
제1 구동부(961)는, 서로 직렬 접속되는 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a), 서로 직렬 접속되는 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)를 구비할 수 있다.
이때, 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a)와, 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)는 서로 병렬 접속된다.
제1 상암 스위칭 소자(Sa)와, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)에는, 제1 전원 공급부(990a)로부터의 제2 레벨(LV2)의 전원이 공급될 수 있다.
제2 구동부(1310)는, 서로 직렬 접속되는 제3 상암, 하암 스위칭 소자(Sc,S'c)를 구비할 수 있다.
제3 상암 스위칭 소자(Sc)에는 레벨이 낮은 추가 펄스(센싱 펄스라고도 할 수 있음)의 생성을 위해, 제2 전원 공급부(990a)로부터의 제2 레벨(LV2)보다 낮은 제1 레벨(LV1)의 전원이 공급될 수 있다.
상기 제1 레벨(LV1)은 상기 제2 레벨(LV2)을 기준으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 레벨(LV1)은 상기 제2 레벨(LV2)의 3%보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 레벨(LV1)은 상기 제2 레벨(LV2)의 20%보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 제2 레벨(LV2)이 70V인 경우, 상기 제1 레벨(LV1)은 2.1V 내지 21V 사이의 전압일 수 있다. 이때, 상기 제1 레벨(LV1)이 상기 제2 레벨(LV2)의 3%보다 작은 경우, 상기 센싱 펄스에 의해 축적되는 전하량이 너무 작고, 이로 인해 계면(130)이 가지는 곡률의 정확한 측정이 어려울 수 있다. 또한, 상기 제1 레벨(LV1)이 상기 제2 레벨(LV2)의 20%보다 큰 경우, 상기 센싱 펄스가 가지는 전압이 액체 렌즈(28)의 구동 전압에 영향을 주고, 이에 따라 상기 액체 렌즈(28)의 구동 전압이 목표 전압과 달라질 수 있으며, 이로 인해 액체 렌즈(28)의 계면이 목표 곡률로부터 크게 벗어날 수 있다. 따라서, 실시 예에서는 상기 제1 레벨(LV1)은 상기 제2 레벨(LV2)의 3% 내지 20% 사이를 가지도록 한다.
제2 전원 공급부(990a)는 상기 설명한 범위 내의 전압으로 입력 전압의 세기를 변환하여 제2 구동부(1310)로 출력한다. 이때, 상기 입력 전압은 배터리(도시하지 않음)로부터 공급될 수 있다. 예를 들어, 입력 전압은 실시 예의 카메라 모듈이 적용되는 이동 단말기 내의 배터리리 전압일 수 있다. 예를 들어, 입력 전압은 12V일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)와 제1 하암 스위칭 소자(S'a)의 사이의 노드 또는 제3 상암 스위칭 소자(Sc)와 제3 하암 스위칭 소자(S'c)의 사이의 노드를 통해, 공통 전극(132)에 전압이 인가되고, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)와 제2 하암 스위칭 소자(S'b)의 사이의 노드를 통해, 제1 전극(LA)(134a)에 전압이 인가될 수 있다.
이때, 실시 예에서는 상기 제2 구동부(1310)를 통해 공급되는 센싱 펄스를 이용하여 계면(130)의 곡률에 대응하는 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다. 한편, 상기 센싱 펄스는 특정 타이밍에 공급될 수 있다. 예를 들어, 상기 센싱 펄스는 공통 전극(COM) 및 복수의 개별 전극(LA~LD)에 전압이 공급되지 않는 시점에 공급될 수 있다. 예를 들어, 상기 센싱 펄스는 상기 제1 구동부(961)를 구성하는 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a), 및 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)가 모두 개방 상태(오픈 상태)로 동작하는 시점에 공급될 수 있다. 즉, 센서부(962)의 그라운드, 상기 제1 구동부(961)의 그라운드, 전원 공급부(990)의 그라운드는 모두 연결되어 있다. 이때, 상기 센서부(962)의 동작 중에 제1 구동부(961) 또는 전원 공급부(990)에 구비되는 스위칭 소자의 스위칭 동작이 이루어지는 경우, 이로 인해 상기 그라운드에 노이즈가 발생한다. 그리고, 상기 센서부(962)는 상기 발생한 노이즈에 의해 정확한 커패시터스의 센싱이 어려울 수 있다. 따라서, 실시 예에서의 센싱 펄스는 상기 제1 구동부(961)나 전원 공급부(990)의 스위칭 소자가 스위칭 동작을 하지 않는 시점, 예를 들어 스위칭 소자가 모두 개방된 상태인 구간에 공급될 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 11은 도 10의 렌즈 구동부의 변형 예이다.
도면을 참조하면, 도 11의 렌즈 구동부(960b)는, 렌즈를 구동하는 제1 구동부(961)와, 센서를 구동하는 제2 구동부(1310)를 구비할 수 있다.
한편, 렌즈 구동부(960b)는, 제2 구동부(1310)로 펄스폭 가변 신호를 출력하는 펄스폭 제어부(1320)를 더 구비할 수 있다. 한편, 펄스폭 제어부(1320)는, 도 8의 펄스폭 제어부(940) 내에 구비되는 것도 가능하다.
제1 구동부(961)는, 서로 직렬 접속되는 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a), 서로 직렬 접속되는 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)를 구비할 수 있다.
이때, 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a)와, 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)는 서로 병렬 접속된다.
제1 상암 스위칭 소자(Sa)와, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)에는, 제1 전원 공급부(990)로부터의 제2 레벨(LV2)의 전원이 공급될 수 있다.
한편, 도 10에서의 제2 구동부(1310)는, 서로 직렬 접속되는 제3 상암, 하암 스위칭 소자(Sc,S'c)를 포함하는 하프 브리지 구조를 가졌다.
이와 다르게, 도 11에서의 제2 구동부(1310)는 단일 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 이에 따라 온(On) 구간에 제2 전원 공급부(990b)로부터 공급되는 전압을 이용하여 공통 전극(COM)에 센싱 펄스를 제공할 수 있고, 오프(Off) 구간에 상기 공통 전극(COM)으로의 상기 센싱 펄스의 출력을 차단할 수 있다.
이를 위해, 제2 구동부(1310)는 제3 상암 스위칭 소자(Sc) 만을 포함할 수 있고, 이를 가지고 상기 공통 전극(COM)에 센싱 펄스를 제공할 수 있다.
도 12는 도 10의 렌즈 구동부의 다른 변형 예이다.
도면을 참조하면, 도 12의 렌즈 구동부(960c)는, 렌즈를 구동하는 제1 구동부(961)와, 센서를 구동하는 제2 구동부(1310)를 구비할 수 있다.
한편, 렌즈 구동부(960c)는, 제2 구동부(1310)로 펄스폭 가변 신호를 출력하는 펄스폭 제어부(1320)를 더 구비할 수 있다. 한편, 펄스폭 제어부(1320)는, 도 8의 펄스폭 제어부(940) 내에 구비되는 것도 가능하다.
제1 구동부(961)는, 서로 직렬 접속되는 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a), 서로 직렬 접속되는 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)를 구비할 수 있다.
이때, 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a)와, 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)는 서로 병렬 접속된다.
제1 상암 스위칭 소자(Sa)와, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)에는, 제1 전원 공급부(990)로부터의 제2 레벨(LV2)의 전원이 공급될 수 있다.
제2 구동부(1310)는 단일 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 이에 따라 온(On) 구간에 제2 전원 공급부(990b)로부터 공급되는 전압을 이용하여 공통 전극(COM)에 센싱 펄스를 제공할 수 있고, 오프(Off) 구간에 상기 공통 전극(COM)으로의 상기 센싱 펄스의 출력을 차단할 수 있다.
이를 위해, 제2 구동부(1310)는 제3 상암 스위칭 소자(Sc) 만을 포함할 수 있고, 이를 가지고 상기 공통 전극(COM)에 센싱 펄스를 제공할 수 있다.
한편, 도 12의 전원 공급부(990)는 제1 전원 공급부(990a) 만을 포함할 수 있다. 즉, 도 10 및 도 11에서의 제2 전원 공급부(990b)는 제거될 수 있다. 이에 따라, 제2 구동부(1310)는 입력 전원(Vin)을 가지고 상기 센싱 펄스를 생성하여 공통 전극(COM)에 제공할 수 있다. 이때, 상기 입력 전원(Vin)은 배터리 전원일 수 있다. 예를 들어, 입력 전원(Vin)은 12V일 수 있다. 따라서, 상기 센싱 펄스가 가지는 제1 레벨(LV1)은 12V일 수 있다.
이때, 제1 전원 공급부(990a)에도 상기 입력 전원(Vin)이 공급된다. 즉, 상기 제1 전원 공급부(990a)는 상기 입력 전원(Vin)를 승압하는 부스트 컨버터이고, 이에 따라 상기 입력 전원(Vin)이 가지는 전압의 세기를 승압하여 상기 제2 레벨(LV2)의 전압으로 변환할 수 있다. 그리고, 제2 구동부(1310)는 상기 입력 전원(Vin)을 변환 과정 없이 스위칭 소자의 제어를 통해 그대로 출력하여 센싱 펄스를 공급할 수 있다.
이하에서는, 상기 센싱 펄스의 출력 타이밍 및 이에 의한 센서부(962)의 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 13a는 도 10의 렌즈 구동부(960a)의 동작 설명을 위한 파형도의 일 예이며 도 13b는 도 10의 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도 13a에서의 파형도의 1주기는 T1 시점에서 T7 시점까지를 의미한다. T7은 제1 주기의 종료 시점을 의미할 수 있고, 제1 주기 다음의 제2 주기의 시작 시점을 의미할 수도 있다.
실시 예에서는 1주기에 해당하는 T1 시점에서 T7시점 사이의 기간 중 일부 기간에 센싱 펄스(SMP)를 인가하고, 상기 인가한 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하에 대한 커패시턴스를 감지하여 계면(130)의 곡률을 추적할 수 있도록 한다.
먼저, 1주기의 시작인 T1 시점에, Sa 스위칭 소자에는 하이 레벨의 제어 신호(CMHP)가 인가되며, T2 시점에 Sb 스위칭 소자에 하이 레벨의 제어 신호(LAP)가 인가될 수 있다.
한편, T3 시점에 Sa 스위칭 소자에는 로우 레벨의 제어 신호(CMHP)가 인가될 수 있고, 이때 S'a 스위칭 소자에는 하이 레벨의 제어 신호(CMHM)가 인가될 수 있다.
또한, T4 시점에 Sb 스위칭 소자에는 로우 레벨의 제어 신호(LAP)가 인가될 수 있고, 이때 S'b 스위칭 소자에는 하이 레벨의 제어 신호(LAM)가 인가될 수 있다.
이때, Sb 스위칭 소자와, S'b 스위칭 소자는, 상보적으로 턴 온되나, 스위칭 소자(SWL)가 온되는 기간 동안, 모두 플로팅된다.
한편, 실시 예에서는 Sa 스위칭 소자와, Sb 스위칭 소자에 모두 로우 레벨의 제어 신호(CMHP, LAP)가 인가되는 기간 중에 상기 제2 구동부(1310)가 구동되도록 할 수 있다. 즉, Sa 스위칭 소자와 Sb 스위칭 소자에 로우 레벨의 제어 신호(CMHP, LAP)가 인가되는 경우, 상기 공통 전극에는 구동 전압에 대응하는 고전압이나 그라운드 전압이 인가되지 않으며, 이에 따라 공통 전극은 플로팅될 수 있다. 그리고, 상기 공통 전극이 플로팅된 상태에서 상기 센싱 펄스(SMP)가 인가되도록 할 수 있다.
즉, 실시 예에서는 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간 중에 상기 센싱 펄스(SMP)가 인가되도록 할 수 있다. 즉, T4 시점과 T7 시점 사이의 기간은 상기 공통 전극(COM) 및 제1 개별 전극(LA)이 모두 접지에 연결된 상태이다. 그리고, 이때에는 공통 전극(COM)과 제1 개별 전극(LA)에 전압이 공급되지 않는다. 이는, 상기 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간에는 제1 구동부(961)의 스위칭 상태가 변화되지 않음을 의미한다. 따라서, 실시 예에서는 커패시턴스의 감지 동작 중에 발생하는 스위칭 동작에 따른 노이즈를 최소화하기 위해, 상기와 같은 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간에 상기 센싱 펄스(SMP)를 공급하고, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 공통 전극(COM)과 개별 전극(LA~LD) 사이에 축적된 전하에 대한 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다.
실시 예에서는 상기 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간 중 일부 기간에 센싱 펄스(SMP)를 공급하도록 한다.
이를 위해, 실시 예에서는 T5 시점에 제2 구동부(1310)를 구동시켜 센싱 펄스(SMP)가 공급되도록 한다. 이때, T5 시점에 S'a 스위칭 소자에는 로우 레벨의 제어 신호(CMHM)가 공급될 수 있다. 그리고, T5 시점에 Sc 스위칭 소자에 하이 레벨의 제어 신호(CMLP)가 공급될 수 있고, 이에 따른 제1 레벨(LV1)을 가지는 센싱 펄스(SMP)가 공통 전극(COM)에 공급될 수 있다. 그리고, Sc 스위칭 소자에는 1주기가 끝나는 T7로부터 일정 시간 이전인 T7 시점에 로우 레벨의 제어 신호(CMLP)가 공급될 수 있다.
따라서, 공통 전극(COM)에는 T5 시점과 T6 시점사이의 기간 동안 센싱 펄스(SMP)가 공급될 수 있다.
한편, 상기 제2 구동부(1310)가 동작하는 시점인 T5 시점과 T6 시점 사이의 기간에 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)가 턴-온될 수 있다. 그리고, 상기 스위칭 소자(SWL)의 턴온에 의해 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하가 센서부(962)에 제공되며, 이에 따른 커패시턴스의 감지 동작이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 센서부(962)에 의한 커패시턴스의 감지 동작이 모두 완료되는 시점이 상기 센싱 펄스(SMP)의 공급이 중지되는 T6 시점보다 늦을 수 있다. 즉, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간 동안 상기 센서부(962)에 의한 감지 동작이 완료되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)는 상기 T6시점보다 늦으면서, T7 시점보다는 빠른 시점에 오프될 수 있다.
이에 따라, 센서부(962)는 스위칭 소자(SWL)가 턴온 동작하는 T5와 T6 시점 사이의 기간(Dt1) 동안 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화에 대응하는 커패시턴스를 감지할 수 있다.
구체적으로, T1 시점에 공통 전극(CQM)에 Dt2의 펄스폭을 가지며, 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨을 가지는 전압(SLP)이 인가될 수 있다.
다음, T2 시점에 제1 개별 전극(LA)에 Dt3의 펄스폭을 가지는 전압이 인가될 수 있다.
이때, 공통 전극(COM)에 인가되는 전압과 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 전압의 시간 차(DFF1)에 의해, 액체 렌즈(28) 내의 계면(130)에 형성되는 곡률이 가변될 수 있다.
예를 들어, 전압의 시간 차(DFF1)가 작을수록, 전극 및 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기가 증가할 수 있으며, 이에 따라, 커패시턴스가 커지며, 결국, 곡률이 작아질 수 있다.
한편, 상기 설명한 바와 같이 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간은 상기 공통 전극(COM) 및 개별 전극(LA~LD)에 전압이 인가되지 않는 기간 중에서 설정될 수 있다. 이때, 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)에는 공통 전극(COM)에 인가되는 전압을 기준으로 각각 서로 다른 시간차를 가지는 전압이 인가될 수 있다.
이에 따라, 실시 예에서는 상기 개별 전극(LA~LD)에 인가되는 전압 중 공통 전극(COM)에 인가되는 전압 대비 시간차가 가장 큰 전압을 기준으로 설정하도록 한다. 예를 들어, 복수의 개별 전극(LA~LD) 중 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 전압이 공통 전극(COM)에 인가되는 전압대비 가장 큰 시간차를 가지는 경우, 상기 제1 개별 전극(LA)에 전압이 공급되지 않는 시점에서 1주기가 종료되는 시점 사이의 기간을 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간으로 결정한다.
또한, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간만큼 액체 렌즈(28)에 공급할 수 있는 구동 전압의 최대 값이 감소하게 된다. 즉, 상기 액체 렌즈(28)의 구동 전압은 상기 공통 전극(COM)에 인가되는 전압과 개별 전극(LA~LD)에 인가되는 전압의 시간차가 커질수록 증가한다. 이때, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간 동안에는 상기 개별 전극(LA~LD)에 전압이 공급되지 않으며, 이로 인해 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간만큼 상기 개별 전극(LA~LD)에 공급되는 전압을 상기 공통 전극(COM)에 공급되는 전압대비 딜레이시킬 수 없다. 따라서, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간이 너무 크면, 상기 액체 렌즈(28)에 공급할 수 있는 구동 전압의 최대 값이 감소하게 되고, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간이 너무 작으면, 정상적인 커패시턴스의 감지 동작이 이루어질 수 없다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기와 같은 문제를 해결할 수 있는 최적의 센싱 펄스(SMP)의 공급 기간을 설정한다.
센싱 펄스(SMP)는 상기 설명한 바와 같은 이유로 상기 1주기의 종료 시점과는 일정 시간 이격되면서, 상기 1주기의 종료 시점으로부터 최대한 가까운 기간에 발생한다. 이때, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간은 상기 1주기의 기간 대비 1% 이상이 되도록 한다. 즉, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간이 상기 1주기의 전체 기간 대비 1% 미만이 되는 경우, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적되는 전하량이 작아 정확한 커패시턴스의 감지가 이루어질 수 없다. 또한, 즉, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간이 상기 1주기의 전체 기간 대비 1% 미만이 되는 경우, 센서부(962)에서 커패시턴스를 감지하기 위해 필요한 충분한 시간이 확보되지 않아, 정확한 커패시턴스의 감지가 이루어질 수 없다. 이때, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간은 상기 1주기의 전체 기간 대비 10% 이하가 되도록 한다. 즉, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간이 상기 1주기의 전체 기간 대비 10%를 초과하는 경우, 상기 액체 렌즈(28)에 공급할 수 있는 최대 구동 전압이 감소하게 되며, 이에 따라 원하는 곡률로 상기 액체 렌즈(28)의 계면을 형성할 수 없게 된다. 바람직하게, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간은 상기 1주기의 전체 기간 대비 3% 내지 6% 사이의 범위를 가지도록 한다. 더욱 바람직하게, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간은 상기 1주기의 전체 기간의 5%를 가지도록 한다.
이하에서는 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생되고, 이에 따라 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)가 턴온 되는 시점에서의 센서부(962)의 동작에 대해 설명하기로 한다.
도14는 센서부를 구성하는 회로의 예를 설명한다. 도15는 렌즈 구동부의 일 에를 설명한다.
도 14 및 도 15에 도시된 센서부(962)는 커패시턴스를 측정하기 위한 정전용량 측정 회로의 일 예를 제시한 것으로, 실시예에 따라 다양한 구성 요소를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 제2 구동부(1310)로부터 공급되는 센싱 펄스(SMP)가 액체 렌즈에 배치된 공통 전극(COM)에 인가되면, 복수의 개별 전극(LA~LD) 중 어느 하나의 개별 전극(LA)과 연결된 센서부(962)가 두 전극(LA, C0M) 사이의 캐패시턴스를 측정하여 계면(130)의 상태를 인지할 수 있다.
센싱 펄스(SMP)가 인가되고, 그에 따라 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)가 온 되면, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하(Q)의 양은 전압의 변화량에 계면(130)의 캐패시턴스(C)를 곱한 것과 같을 수 있다. 이때, 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)가 턴온되면, 상기 축적된 전하(Q)는 기준 캐패시터(Cap-m)으로 이동할 수 있다.
이후, 센싱 펄스(SMP)의 공급이 종료되는 폴링 에지(falling edge)에서 스위칭 소자(SWL)가 오프(OFF)되고 기준 스위칭 소자(SWR)가 온(ON)되면, 기준 캐패시터(Cap-m)으로 이동했던 전하가 온칩 캐패시터(Cap-on)로 이동할 수 있다. 이때, 온칩 캐패시터(Cap-on)로 이동하는 전하(Q)의 양은 전압의 변화량에 온칩 캐패시터(Cap-on)의 캐패시턴스를 곱한 것과 같을 수 있다.
기준 캐패시터(Cap-m)에 누적되는 전하의 총량이 0이 되도록 계면(30)의 캐패시턴스(C)에 의한 커플링 횟수와 온칩 캐패시터(Cap-on)에 의한 커플링 횟수의 비를 조정하여 그 비율로부터 두 커패시턴스의 비를 구하게 된다. 온칩 캐패시터(Cap-on)의 캐패시턴스는 이미 알고 있는 값이므로, 계면(130)의 캐패시턴스(C)의 캐패시턴스를 측정할 수 있다.
전술한 센서부(962)의 구성은 실시예에 따라 달라질 수 있으며, 그에 따른 동작과 제어 방법도 차이가 날 수 있다. 여기서, 센서부(962)는 수 pF 내지 200 pF의 변화를 측정할 수 있도록 설계될 수 있다.
커패시턴스를 측정하는 회로의 구성은 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 개별 전극(LA~LD)에 LC 직렬 공진을 이용하여 공진 주파수를 바탕으로 커패시턴스를 산출하는 회로가 사용될 수 있다. 다만, LC 직렬 공진을 이용하는 경우 공진 주파수를 찾기 위해서 각 주파수 별 파형을 인가해야 하기 때문에 커패시턴스를 산출하는 데 시간이 소요될 수 있고, 이로 인해 액체 렌즈의 계면이 영향 받을 수 있다. 하지만, 전술한 센서부(962)는 스위치드 커패시터(switched capacitor)를 이용한 정전용량 측정회로이다. 스위치드 커패시터는 2개의 스위치와 1개의 캐패시터를 포함할 수 있으며, 이를 이용해 흐르는 평균전류를 제어하는 장치로 평균저항이 커패시터 용량과 스위치 동작 주파수에 반비례할 수 있다. 스위치드 커패시터를 이용하여 액체 렌즈의 커패시턴스를 측정하는 경우, 매우 빠른 속도(예, 수십 ns)로 커패시턴스를 측정할 수 있다.
또한, 커패시턴스를 측정하기 위핸 회로로 저항, 인턱터, 커패시터를 모두 포함해야 하는 LC 직렬 공진 회로보다는 커패시터와 스위치만으로 구성될 수 있는 스위치드 커패시터 회로가 직접도가 높아, 모바일 기기 등에 적용하기 용이할 수 있다. 스위칭 소자(SWL)의 일단은 액체 렌즈와 렌즈 구동부(960)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이하에서는, 도15를 참조하고, 설명의 편의를 위해, 복수의 개별 전극 중 하나(LA)를 예로 들어 설명한다.
도시된 바와 같이, 제2 구동부(1310), 렌즈 구동부(960) 및 센서부(962)를 포함하고, 액체 렌즈(28)에 연결될 수 있다. 제1 구동부(651)는 제2 레벨(LV2)의 전압 또는 그라운드 전압(GND) 중 하나를 선택적으로 액체 렌즈(28)에 포함된 개별 전극(LA) 및 공통 전극(COM)에 공급할 수 있다.
센서부(962)는 개별 전극(LA)에 연결될 수 있다. 센서부(962)는 액체 렌즈(28)의 커패시턴스를 측정하기 위해 후술하는 스위칭 소자(SWL)를 온하면, 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하량이 센서부(962)로 전달될 수 있다. 센서부(962)는 비교기 외에도 커패시터 등의 구성 요소들이 더 포함될 수 있어, 액체 렌즈(28)로부터 전달되는 전하량을 측정할 수 있다.
스위칭 소자(SWL)는 센서부(962)와 개별 전극(LA) 사이에 배치될 수 있다.
이때, 액체 렌즈(28)의 캐패시턴스를 측정하기 전에 개별 전극(LA)에 접지전압(GND)을 인가한다. 이후, 스위칭 소자(SWL)를 온(ON)할 때, 제1 구동부(961)의 S'b 스위칭 소자를 오프(OFF)시켜 개별 전극(LA)을 플로팅(floating) 상태로 만든다. S'b 스위칭 소자는 접지 전압(GND)을 개별 전극(LA)에 인가하기 위한 스위치이다. 이후, 스위칭 소자(SWL)를 연결하고, 측정하고자 하는 공통 전극(COM)에 센싱 펄스(SMP)를 인가하면, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 전하가 축적될 수 있고, 축적된 전하를 센서부(962)로 이동시킬 수 있다.
도 16은 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 다른 도면이다.
도 16은 도13b의 동작 설명과 유사하나, 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간 내에서, 스위칭 소자(Sc)의 동작을 위한 제어 신호(CMLP)가, 하나의 펄스가 아닌, 복수의 펄스를 가지는 것에 그 차이가 있다. 즉, 도 13b에서는, 하나의 센싱 펄스(SMP)가 해당 기간 내에서 발생하였으나, 도 16에서는 복수의 센싱 펄스(SMPa)가 해당 기간 내에서 인가될 수 있다.
즉, 도 16에서와 같이, T5 내지 T6 기간 동안, 공통 전극(COM)에, 복수의 펄스(SMPa)가, 인가된다.
이에 따라, 센서부(962)는, T5과 T6 시점 사이의 기간(Dt1) 동안, 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화에 대응하는 커패시턴스를 감지할 수 있다.
구체적으로, T5 시점 부터 T6 시점 사이의 기간 동안, 공통 전극(COM)에 복수의 펄스 신호가 인가되며, 이에 따라 공통 전극(COM)과 개별 전극(LA) 사이에 전하가 축적될 수 있다. 그리고, 스위칭 소자(SWL)가 턴온됨에 따라 상기 축적된 전하가 센서부(962)로 이동할 수 있다. 그리고, 센서부(962)는 상기 이동하는 전하에 대응하는 커패시턴스를 측정하여, 이에 대응하는 계면(130)의 곡률을 감지할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 17의 렌즈 곡률 가변 장치는, 도 8의 카메라 모듈 및 렌즈 곡률 가변 장치와 유사하나, 센서부(962)가, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에 대응하는, 복수의 계면(130)의 단부의 커패시턴스를 각각 감지하는 것에 그 차이가 있다.
이를 위해, 공통 전극(COM)(132)에 센싱 펄스(SMP)가 인가되고, 이를 토대로 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에서 상기 인가된 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 커패시턴스를 감지할 수 있다.
한편, 센서부(9620)의 동작을 위해, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과 액체 렌즈(28) 사이에 접속되는, 도전성 라인들(CA~CD)과, 센서부(962) 사이에, 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)가 구비되는 것이 바람직하다.
센서부(962)는, 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)가 턴 온되는 구간 동안, 공통 전극(COM)에 인가되는 센싱 펄스(SMP)에 기초하여, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d) 상의 절연층과 제1 액체(122) 사이의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지하고, 이를 제어부(970)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 액체 렌즈(28)의 복수의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지할 수 있게 된다.
나아가 도 17의 카메라 모듈에서, 손떨림 보정에 대응하여, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에 인가되는 전압을 가변하여, 비대칭 곡률 형성 등이 가능하므로, 손떨림 보정을 정확하게 신속하고 수행할 수 있게 된다.
한편, 도 8 내지 도 17에서 설명한 렌즈 곡률 가변 장치(900)는, 이동 단말기 등 다양한 전자 기기에 채용 가능하다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 18의 카메라 모듈 및 렌즈 곡률 가변 장치는, 도 8의 카메라 모듈 및 렌즈 곡률 가변 장치와 유사하나, 센서부(962)가, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 대응하는, 계면(130)의 단부의, 커패시턴스를 감지하는 것에 그 차이가 있다. 즉, 도 18은 센서부(962)가 이전 실시 예에서와 같이 개별 전극(LA~LD)에 연결되는 것이 아니라, 공통 전극(COM)에 연결되는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에 센싱 펄스(SMP)가 인가될 수 있다.
한편, 센서부(9620)의 동작을 위해, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)과 액체 렌즈(28) 사이에 접속되는 도전성 라인들(CA~CD)이 아닌, 공통 전극(COM)과 액체 렌즈(28) 사이에 접속되는, 도전성 라인(CM)과 센서부(962) 사이에, 스위칭 소자(SWL)가 구비되는 것이 바람직하다.
센서부(962)는, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온되는 구간 동안, 개별 전극(LA~LD)에 인가되는 센싱 펄스(SMP)에 기초하여, 전극 상의 절연층과 제1 액체(122) 사이의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지하고, 이를 제어부(970)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 액체 렌즈(28)의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지할 수 있게 된다.
이를 위해, 제2 구동부(1310)는 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 각각 연결되고, 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 각각 센싱 펄스를 공급할 수 있다.
이때, 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 각각 공급되는 센싱 펄스는 동일 주기 내에서 상호 오버랩되지 않도록 공급될 수 있다. 즉, 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 공급되는 센싱 펄스가 동일 시점에 공급되는 경우, 센서부에서는 각각의 개별 전극에 대응하는 커패시턴스를 정확하게 측정하기 어려우며, 이에 따라 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 공급되는 센싱 펄스는 동일 주기 내에서 상호 오버랩되지 않도록 공급될 수 있다.
이와 다르게, 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에는 서로 다른 주기 내에서 순차적으로 센싱 펄스가 공급될 수 있다. 예를 들어, 제1 주기에서는 제1 개별 전극에 센싱 펄스가 공급되어, 상기 공통 전극과 상기 제1 개별 전극 사이에서 형성되는 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다. 또한, 제1 주기 다음의 제2 주기에서는 제2 개별 전극에 센싱 펄스가 공급되어 상기 공통 전극과 상기 제2 개별 전극 사이에서 형성되는 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다. 또한, 제2 주기 다음의 제3 주기에서는 제3 개별 전극에 센싱 펄스가 공급되어 상기 공통 전극과 상기 제3 개별 전극 사이에서 형성되는 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다. 또한, 제3 주기 다음의 제4 주기에서는 제4 개별 전극에 센싱 펄스가 공급되어 상기 공통 전극과 상기 제4 개별 전극 사이에서 형성되는 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다.
한편, 이와 다르게 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 각각 공급되는 센싱 펄스는 동일 주기 내에서 적어도 일부가 오버랩될 수 있다. 이에 따라, 상기 센서부는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과 상기 공통 전극(COM) 사이에서 형성되는 전체 커패시턴스를 감지할 수도 있다.
도 19은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 렌즈 구동부를 나타낸 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 19의 렌즈 구동부는, 도 12의 렌즈 구동부와 유사하나, 제2 구동부(1310)가 공통 전극(COM)에 연결되는 Sc 스위칭 소자 및 개별 전극(LA~LD)에 연결되는 Sd 스위칭 소자를 포함하는 것에 그 차이가 있다. 즉, 도 19는 제2 구동부(1310)가 공통 전극(COM)에만 제1 레벨의 펄스를 발생시키는 것이 아니라, 공통 전극(COM)에 공급되는 펄스에 대응하게 개별 전극(LA~LD)에도 펄스를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
도면을 참조하면, 도 19의 렌즈 구동부(960d)는, 렌즈를 구동하는 제1 구동부(961)와, 센서를 구동하는 제2 구동부(1310)를 구비할 수 있다.
한편, 렌즈 구동부(960d)는, 제2 구동부(1310)로 펄스폭 가변 신호를 출력하는 펄스폭 제어부(1320)를 더 구비할 수 있다. 한편, 펄스폭 제어부(1320)는, 도 8의 펄스폭 제어부(940) 내에 구비되는 것도 가능하다.
제1 구동부(961)는, 서로 직렬 접속되는 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a), 서로 직렬 접속되는 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)를 구비할 수 있다.
이때, 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a)와, 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)는 서로 병렬 접속된다.
제1 상암 스위칭 소자(Sa)와, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)에는, 제1 전원 공급부(990)로부터의 제2 레벨(LV2)의 전원이 공급될 수 있다.
제2 구동부(1310)는 공통 전극(COM) 및 개별 전극(LA~LD)에 각각 펄스를 발생시키기 위한 제3 상암 스위칭 소자(Sc) 및 제4 상암 스위칭 소자(Sd)를 포함할 수 있다.
제3 상암 스위칭 소자(Sc)는 공통 전극(COM)에 계면(130)의 곡률을 감지하기 위한 센싱 펄스(SMP)를 공급한다.
제4 상암 스위칭 소자(Sd)는 개별 전극(LA~LD)에 상기 센싱 펄스(SMP)에 의한 액체 렌즈(28)의 곡률 변화의 발생을 방지한다.
즉, 이전 실시 예에서는 상기 센싱 펄스(SMP)가 공통 전극(COM) 및 개별 전극(LA~LD) 중 어느 하나의 전극에만 공급되었다.
이때, 액체 렌즈(28)는 교류 성분의 전압에 기반하여 제어가 이루어져야 하는데, 상기와 같이 한쪽의 전극에만 펄스를 인가하는 것은 상기 액체 렌즈(28)에 직류 성분의 전압을 인가하는 것과 같을 수 있다. 여기에서, 상기 펄스가 가지는 제1 레벨은 상기 액체 렌즈의 구동 전압에 대응하는 제2 레벨 대비 3% 내지 20% 범위에 속하기 때문에, 액체 렌즈(28)의 곡률에 큰 영향을 주지는 않는다. 다만, 상기 펄스가 주기적으로 계속 공급되는 경우, 상기 센싱 펄스(SMP)가 인가되는 공통 전극(COM)은 0V가 아닌 상기 센싱 펄스(SMP)가 가지는 제1 레벨에 대응하는 전압을 옵셋으로 하여 구동이 이루어지며, 이에 따라 정확한 렌즈의 목표 곡률을 형성하는데 어려움이 있다. 따라서, 실시 예에서는 상기 공통 전극(COM)뿐 아니라, 상기 개별 전극(LA~LD)에도 상기 센싱 펄스(SMP)와 동일한 크기의 상쇄 펄스(SMP')를 공급하여 상기 옵셋을 0으로 만들어준다. 다시 말해서, 실시 예에서는 상기 공통 전극(COM)에는 센싱 펄스(SMP)를 공급하고, 상기 개별 전극(LA~LD)에는 상기 센싱 펄스(SMP)와 동일한 레벨의 상쇄 펄스(SMP')를 제공하여, 상기 직류 성분의 전압을 제거할 수 있도록 한다. 다시 말해서, 실시 예에서는 상기 공통 전극(COM)에는 센싱 펄스(SMP)를 공급하고, 상기 개별 전극(LA~LD)에는 상기 센싱 펄스(SMP)와 동일한 레벨의 상쇄 펄스(SMP')를 제공하며, 이에 따라 상기 센싱 펄스(SMP)를 상쇄시킬 수 있도록 한다. 이때, 센서부(962)의 동작은 이전의 실시 예와 동일할 수 있다.
도 20은 도 19의 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도 20에서의 파형도의 1주기는 T1 시점에서 T7 시점까지를 의미한다. T7은 제1 주기의 종료 시점을 의미할 수 있고, 제1 주기 다음의 제2 주기의 시작 시점을 의미할 수도 있다.
실시 예에서는 1주기에 해당하는 T1 시점에서 T7시점 사이의 기간 중 일부 기간에 공통 전극(COM)에 센싱 펄스(SMP)를 인가하고, 상기 인가한 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하에 대한 커패시턴스를 감지하여 계면(130)의 곡률을 추적할 수 있도록 한다. 이때, 상기 센싱 펄스(SMP)를 상쇄시킬 수 있도록 상기 개별 전극(LA~LD)에도 상기 센싱 펄스(SMP)에 상응하는 상쇄 펄스(SMP')를 제공한다.
실시 예에서는 Sa 스위칭 소자와, Sb 스위칭 소자에 모두 로우 레벨의 제어 신호(CMHP, LAP)가 인가되는 기간 중에 상기 제2 구동부(1310)가 구동되도록 할 수 있다.
즉, 실시 예에서는 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간 중에 상기 센싱 펄스(SMP) 및 상쇄 펄스(SMP')가 인가되도록 할 수 있다. 이때, 도면 상에서는 상쇄 펄스(SMP')가 센싱 펄스(SMP)보다 먼저 공급되는 것으로 도시하였으나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 상쇄 펄스(SMP')가 공급되기 전에 상기 센싱 펄스(SMP)가 먼저 공급될 수도 있을 것이다.
즉, T4 시점과 T7 시점 사이의 기간은 상기 공통 전극(COM) 및 제1 개별 전극(LA)이 모두 접지에 연결된 상태이다. 그리고, 이때에는 공통 전극(COM)과 제1 개별 전극(LA)에 전압이 공급되지 않는다. 이는, 상기 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간에는 제1 구동부(961)의 스위칭 상태가 변화되지 않음을 의미한다. 따라서, 실시 예에서는 커패시턴스의 감지 동작 중에 발생하는 스위칭 동작에 따른 노이즈를 최소화하기 위해, 상기와 같은 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간에 상기 센싱 펄스(SMP)를 공급하고, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 공통 전극(COM)과 개별 전극(LA~LD) 사이에 축적된 전하에 대한 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다.
실시 예에서는 상기 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간 중 일부 기간에 센싱 펄스(SMP) 및 상쇄 펄스(SMP')를 공급하도록 한다.
이를 위해, 실시 예에서는 T4' 시점에 제2 구동부(1310)의 제4 상암 스위칭 소자(Sd)를 온하여 개별 전극(LA~LD)에 상쇄 펄스(SMP')가 공급되도록 한다. 이때, T4' 시점에 S'a 스위칭 소자에는 로우 레벨의 제어 신호(CMHM)가 공급될 수 있다. 그리고, T4' 시점에 Sd 스위칭 소자에 하이 레벨의 제어 신호(LALP)가 공급될 수 있고, 이에 따른 제1 레벨(LV1)을 가지는 상쇄 펄스(SMP')가 개별 전극(LA~LD)에 공급될 수 있도록 한다. 상기 상쇄 펄스(SMP')는 T4' 시점부터 T5' 시점까지 공급될 수 있다. 이후, 상기 상쇄 펄스(SMP')의 공급을 중단하고, 센싱 펄스(SMP)를 공통 전극(COM)에 공급할 수 있다.
이를 위해, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)를 온 시키기 전에 제4 상암 스위칭 소자(Sd)를 오프 시키고, 상기 제4 상암 스위칭 소자(Sd)가 오프됨에 따라 상쇄 펄스(SMP')의 공급이 중단되면, 상기 제3 상암 스위칭 소자(Sc)를 온 시켜 상기 센싱 펄스(SMP)를 공급하도록 한다.
그리고, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)에는 1주기가 끝나는 T7로부터 일정 시간 이전인 T7 시점에 로우 레벨의 제어 신호(CMLP)가 공급될 수 있다.
따라서, 공통 전극(COM)에는 T5 시점과 T6 시점사이의 기간 동안 센싱 펄스(SMP)가 공급될 수 있다.
한편, 상기 제2 구동부(1310)가 동작하는 시점인 T5 시점과 T6 시점 사이의 기간에 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)가 턴-온될 수 있다. 그리고, 상기 스위칭 소자(SWL)의 턴온에 의해 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하가 센서부(962)에 제공되며, 이에 따른 커패시턴스의 감지 동작이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의한 정확한 커패시턴스의 감지를 위해, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간과 상기 상쇄 펄스(SMP')가 공급되는 기간은 서로 오버랩되지 않는다.
도 21은 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 또 다른 도면이다.
도 21은 도 20의 동작 설명과 유사하나, 센싱 펄스(SMPa) 및 상쇄 펄스(SMPa')가 공급되는 기간 내에서, 제3 상암 스위칭 소자(Sc) 및 제4 상암 스위칭 소자(Sd)의 동작을 위한 제어 신호(CMLP, LALP)가, 하나의 펄스가 아닌, 복수의 펄스를 가지는 것에 그 차이가 있다. 즉, 도 20에서는, 하나의 센싱 펄스(SMP) 및 상쇄 펄스(SMP')가 해당 기간 내에서 각각 발생하였으나, 도 21에서는 복수의 센싱 펄스(SMPa) 및 복수의 상쇄 펄스(SMPa')가 해당 기간 내에서 인가될 수 있다.
즉, 도 21에서와 같이, T4' 내지 T5' 기간 동안 개별 전극(LA~LD)에 복수의 상쇄 펄스(SMPa')가 인가된다. 그리고, T5' 시점과 오버랩되지 않는 T5 내지 T6 기간 동안, 공통 전극(COM)에, 복수의 센싱 펄스(SMPa)가, 인가된다.
이에 따라, 센서부(962)는, T5과 T6 시점 사이의 기간(Dt1) 동안, 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화에 대응하는 커패시턴스를 감지할 수 있다.
구체적으로, T5 시점 부터 T6 시점 사이의 기간 동안, 공통 전극(COM)에 복수의 펄스 신호가 인가되며, 이에 따라 공통 전극(COM)과 개별 전극(LA) 사이에 전하가 축적될 수 있다. 그리고, 스위칭 소자(SWL)가 턴온됨에 따라 상기 축적된 전하가 센서부(962)로 이동할 수 있다. 그리고, 센서부(962)는 상기 이동하는 전하에 대응하는 커패시턴스를 측정하여, 이에 대응하는 계면(130)의 곡률을 감지할 수 있다.
그리고, 상기 복수의 센싱 펄스(SMPa)는 이에 대응되게 개별 전극(LA~LD)에 공급되는 복수의 상쇄 펄스(SMPa')에 의해 상쇄되어, 이에 따른 액체 렌즈(28)의 계면에 영향을 주지 않게 된다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 22의 렌즈 곡률 가변 장치는, 도 8의 카메라 모듈 및 렌즈 곡률 가변 장치와 유사하나, 센서부(962)가, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에 대응하는, 복수의 계면(130)의 단부의 커패시턴스를 각각 감지하는 것에 그 차이가 있다.
이를 위해, 공통 전극(COM)(132)에 센싱 펄스(SMP)가 인가되고, 이를 토대로 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에서 상기 인가된 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 커패시턴스를 감지할 수 있다.
한편, 센서부(9620)의 동작을 위해, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과 액체 렌즈(28) 사이에 접속되는, 도전성 라인들(CA~CD)과, 센서부(962) 사이에, 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)가 구비되는 것이 바람직하다.
센서부(962)는, 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)가 턴 온되는 구간 동안, 공통 전극(COM)에 인가되는 센싱 펄스(SMP)에 기초하여, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d) 상의 절연층과 제1 액체(122) 사이의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지하고, 이를 제어부(970)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 액체 렌즈(28)의 복수의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지할 수 있게 된다.
한편, 센서부(962)는 상기 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)와 각각 연결되고, 그에 따라 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)의 각각에 대응하여 커패시턴스를 감지할 수 있도록 복수 개로 구성된다.
나아가, 도 17에서의 AD 컨버터(967)는 상기 복수의 센서부(962)에서 각각 감지된 커패시턴스와 관련된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해 복수 개로 구성되었다. 다시 말해서 ,도 17에서는 복수의 AD 컨버터(967)와 복수의 센서부(962)는 일대일로 연결되고, 그에 따라 각각의 개별 전극(LA~LD)에 대응하는 커패시턴스와 관련된 아날로그 신호를 감지하고, 이를 디지털 신호로 변환하였다.
한편, 최근에는 상기 개별 전극(LA~LD)의 수가 4개 이상으로 증가하는 추세이며, 8개 이상으로도 구현 가능하다. 이와 같은 경우, 상기 렌즈 구동부(960) 및 AD 컨버터(967)는 개별 전극(LA~LD)의 수에 대응되게 증가하게 되며, 이에 따른 카메라 모듈의 전체 부피가 커지면서 제품 단가가 증가하는 문제가 있다.
이에 따라, 실시 예에서는 하나의 AD 컨버터(967)를 이용하여 복수의 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스와 관련된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있도록 한다.
이를 위해, 카메라 모듈은 먹스(968) 및 커패시턴스 유지부(969)를 포함할 수 있다.
먹스(968)의 입력단은 복수의 센서부(962)와 각각 연결된다. 그리고, 먹스(968)의 출력단은 하나의 AD 컨버터(967)에 연결된다. 그리고 먹스(968)는 제어부(970)의 제어신호에 따라 상기 복수의 센서부(962)를 통해 제공되는 아날로그 신호 중 어느 하나의 아날로그 신호를 AD 컨버터(967)에 공급한다.
예를 들어, 센서부(962)는 제1 개별 전극과 연결되는 제1 센서부, 제2 개별전극과 연결되는 제2 센서부, 제3 개별 전극과 연결되는 제3 센서부 및 제4 개별 전극과 연결되는 제4 센서부를 포함할 수 있다. 그리고, 먹스(968)는 제어부(970)의 제어 신호에 따라 상기 제1 센서부에서 감지된 아날로그 신호를 선택하고, 이를 AD 컨버터(967)에 전달할 수 있다. 상기 제1 센서부의 아날로그 신호가 상기 AD 컨버터(967)에 전달된 이후, 상기 먹스(968)는 제어부(970)의 제어신호에 따라 제2 센서부에서 감지된 아날로그 신호를 선택하고 이를 AD 컨버터(967)에 전달할 수 있다. 또한, 상기 제2 센서부의 아날로그 신호가 상기 AD 컨버터(967)에 전달된 이후, 상기 먹스(968)는 제어부(970)의 제어신호에 따라 제3 센서부에서 감지된 아날로그 신호를 선택하고 이를 AD 컨버터(967)에 전달할 수 있다. 상기 제3 센서부의 아날로그 신호가 상기 AD 컨버터(967)에 전달된 이후, 상기 먹스(968)는 제어부(970)의 제어신호에 따라 제4 센서부에서 감지된 아날로그 신호를 선택하고 이를 AD 컨버터(967)에 전달할 수 있다. 즉, 먹스(968)는 제1 내지 제4 센서부에서 감지된 아날로그 신호를 순차적으로 선택하고, 이를 AD 컨버터(967)에 순차적으로 제공할 수 있다. 이에 따르면, 하나의 AD 컨버터(967)만으로 복수의 센서부(962)에서 각각 감지된 아날로그 신호를 처리할 수 있으며, 이에 따른 제품 단가를 절감하면서 제품 부피를 축소시킬 수 있다.
한편, 상기 먹스(968)는 상기 복수의 센서부(962)에서 감지된 복수의 아날로그 신호 중 어느 하나의 아날로그 신호를 선택하여 출력한 경우, 상기 출력한 아날로그 신호에 대한 디지털 변환이 완료되기까지 대기할 수 있다. 이때, 상기 먹스(968)에 의해 선택되지 않은 아날로그 신호는 대기 시간 동안에 변화가 발생할 수 있다. 예를 들어, 상기 먹스(968)에 의해 선택되지 않은 센서부(962)의 감지 신호를 작아질 수 있다. 이에 따라, 상기 먹스(968)와 상기 복수의 센서부(962) 사이에는 커패시턴스 유지부(969)가 배치된다. 상기 커패시턴스 유지부(969)는 복수의 센서부(962)에서 감지된 아날로그 신호를 저장하고 있다가 상기 먹스(968)로 공급할 수 있다. 이에 따르면, 하나의 AD 컨버터(967)만을 이용하여 상기 복수의 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스를 정확히 감지할 수 있다.
도 23은 실시 예에 따른 액체 렌즈의 제어 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
전술한 바와 같이, 액체 렌즈의 제어 방법은 액체 렌즈의 개별 전극(LA~LD)은 그라운드와 연결하고, 액체 렌즈의 공통 전극(COM)에는 센싱 펄스(SMP)가 인가되어 공통 전극과 개별 전극 사이에 전하가 축적되는 단계(S100), 센서부(962)와 액체 렌즈(28) 사이에 배치된 스위칭 소자(SWL)를 온(ON)하는 단계, 센서부(962)의 기준 캐패시터 양단의 전압을 측정하는 단계(S110)를 포함할 수 있다. 이후, 기준 캐패시터 양단의 전압의 측정값을 이용하여 공통 전극과 개별 전극 사이의 캐패시턴스를 산출할 수 있다.
전술한 액체 렌즈는 카메라 모듈에 포함될 수 있다. 카메라 모듈은 하우징에 실장되는 액체 렌즈 및 액체 렌즈의 전면 또는 후면에 배치될 수 있는 적어도 하나의 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 렌즈 어셈블리를 통해 전달되는 광신호를 전기신호로 변환하는 이미지센서, 및 액체 렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로를 포함할 수 있다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 외관을 나타내는 도면이고, 도 25는 도 24의 영상표시장치의 광학부와 디스플레이를 분리하여 표시한 도면이다.
도면을 참조하면, 영상표시장치(1400)는, 디스플레이(1480)를 포함할 수 있다.
디스플레이(1480)는, 입력되는 영상을 표시할 수 있으며, 광학부(1495)는, 디스플레이(1480)에 일정 간격으로 이격되어 사용자 방향으로 배치될 수 있다. 도 16b에서는, 디스플레이(1480)와 광학부(1495) 간격을 분리하는 것을 예시한다.
광학부(1495)는, 인가되는 전원에 따라 광의 진행 방향을 가변할 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 광학부(1495)는, 도 8 내지 도 23에서 설명한 액체 렌즈를 구비하는 렌즈 곡률 가변 장치(900)를 구비할 수 있다.
이에 따라, 가변된 렌즈의 곡률에 의해, 영상표시장치(1400)에서 출력되는 광의 진행 방향을 변경할 수 있어, 영상 시청시의 시인성이 향상될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 렌즈 곡률 가변 장치의 동작방법은, 렌즈 곡률 가변 장치에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (9)

  1. 공통 전극 및 복수의 개별 전극을 포함하는 액체렌즈;
    상기 공통 전극 및 상기 복수의 개별 전극에 전압을 인가하는 렌즈 구동부;
    상기 복수의 개별 전극 각각과 연결되는 복수의 스위칭 소자;
    상기 복수의 스위칭 소자와 각각 연결되고,상기 전압에 기반하여 변하는 상기 액체 렌즈의 계면을 감지하는 복수의 센서부;
    상기 복수의 센서부와 연결되며, 상기 복수의 센서부 각각에서 출력된 상기 계면에 대응되는 아날로그 신호를 순차적으로 출력하는 먹스(MUX);
    상기 먹스로부터 순차적으로 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 컨버터; 및
    상기 AD 컨버터에서 출력된 신호에 기반하여 상기 렌즈 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 구동부는,
    상기 공통 전극 및 상기 복수의 개별 전극에 제2 레벨의 전압 및 그라운드 전압을 공급하는 제1 구동부; 및
    상기 공통 전극에 상기 제2 레벨보다 낮은 제1 레벨의 센싱 펄스를 공급하는 제2 구동부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 센싱 펄스가 공급되는 기간에 상기 복수의 스위칭 소자 중 적어도 하나를 온 시키는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 공통 전극에 공급되는 전압과의 시간차가 가장 큰 전압이 공급되는 개별 전극을 결정하고,
    상기 결정된 개별 전극 및 상기 공통 전극에 상기 제2 레벨의 전압이 인가되지 않는 기간에 상기 센싱 펄스가 공급되도록 하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센싱 펄스가 공급되는 기간은,
    상기 공통 전극에 한번의 제2 레벨의 전압 및 그라운드 전압이 공급되는 1주기의 전체 기간의 1% 내지 10%인
    렌즈 곡률 가변 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    입력 전압을 상기 제2 레벨의 전압으로 변환하는 제1 전원 공급부를 포함하고,
    상기 입력 전압을 상기 제1 레벨의 전압으로 변환하는 제2 전원 공급부를 포함하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 구동부는, 상기 제1 레벨의 전압을 가지는 입력 전원과 연결되며,
    상기 제1 레벨의 전압을 가지는 입력 전원을 제2 레벨의 전압으로 변환하여 상기 제1 구동부에 공급하는 전원 공급부를 포함하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 레벨의 전압은,
    상기 제2 레벨의 전압의 3% 내지 20%인
    렌즈 곡률 가변 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 액체 렌즈 내의 상기 제2 전극 상의 절연층과 전도성 액체 사이의 경계 영역의 면적의 크기 또는 상기 면적의 변화에 대응하는 커패시턴스를 감지하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제2 구동부는,
    상기 복수의 개별 전극에 각각 상기 제1 레벨의 센싱 펄스를 공급하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
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