WO2021054739A1 - 카메라 모듈 - Google Patents

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WO2021054739A1
WO2021054739A1 PCT/KR2020/012557 KR2020012557W WO2021054739A1 WO 2021054739 A1 WO2021054739 A1 WO 2021054739A1 KR 2020012557 W KR2020012557 W KR 2020012557W WO 2021054739 A1 WO2021054739 A1 WO 2021054739A1
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camera module
motion
lens
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김훈
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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 camera module.
  • various shooting functions include at least one of an optical zoom function (zoom-in/zoom-out), an AF Auto-Focusing function, or an image stabilization or image stabilization (OIS) function. It can mean.
  • the autofocus and image stabilization functions are performed by moving or tilting several lenses fixed to the lens holder and aligned with the optical axis, in the vertical direction of the optical axis or the optical axis.
  • a lens assembly composed of a plurality of lenses is provided.
  • a separate lens driving device to drive is required.
  • the lens driving device consumes high power, and in order to protect it, there is a problem in that the overall size of the existing camera module is increased, such as a cover glass must be added separately from the camera module.
  • research on a liquid lens unit that performs autofocus and camera shake correction functions by electrically controlling the curvature of the interface between two liquids has been conducted.
  • the embodiment provides a camera module that performs imaging in a section with a small error even if an error occurs due to a change in a wavefront due to camera shake correction.
  • WFE wavefront error
  • the camera module includes a lens assembly including a liquid lens; An image sensor receiving light passing through the lens assembly; A detection sensor for generating a motion signal by detecting the movement of the lens assembly; A voltage controller generating a driving signal for adjusting an interface of the liquid lens in response to the motion signal; A sensing unit outputting a motion frequency from the motion signal; And a driving unit that changes the timing of imaging of the image sensor according to the motion frequency.
  • the interface of the liquid lens may change periodically in response to the motion frequency.
  • the driver may move the imaging timing from a minimum value of the motion signal to an extreme value of the motion signal.
  • the imaging timing may be shifted from the extreme value of the motion signal to the minimum value of the motion signal.
  • the driver may move the imaging timing to a point where the slope of the motion signal is maximum.
  • the motion frequency may be greater than a frequency of a wavefront error for an interface of the liquid lens.
  • the magnitude of the wavefront error may have a constant number or intervals during one period even when the frequency of the motion signal changes.
  • the image sensor may perform imaging at the imaging timing.
  • the interface of the liquid lens may be changed by the driving signal.
  • the wavefront error for the interface of the liquid lens may vary depending on the magnitude of the motion frequency.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a camera module according to an embodiment
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the camera module according to the embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the camera module according to the embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a liquid lens unit according to an embodiment
  • 5A to 5E are views for explaining a driving method of a liquid lens unit
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a liquid lens unit whose interface is adjusted in response to a driving voltage
  • FIG. 7A to 7B are views showing the structure of a liquid lens unit
  • FIG. 8 is a block diagram of a camera module according to an embodiment
  • 9A to 9C are views for explaining driving of the camera module according to the embodiment.
  • 10A to 10C are views for explaining driving at a low motion frequency of the camera module according to the embodiment.
  • FIG. 11A to 11C are views for explaining driving at an intermediate motion frequency of the camera module according to the embodiment.
  • 12A to 12C are views for explaining driving of a camera module at a high motion frequency according to an embodiment.
  • the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when described as "at least one (or more than one) of A and (and) B and C", it is combined with A, B, and C. It may contain one or more of all possible combinations.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
  • a component when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled, or connected to the other component, but also with the component. It may also include the case of being'connected','coupled' or'connected' due to another element between the other elements.
  • top (top) or bottom (bottom) when it is described as being formed or disposed on the “top (top) or bottom (bottom)” of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other. It also includes the case where the above other component is formed or disposed between the two components.
  • upper (upper) or lower (lower) when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one component may be included.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a camera module according to an embodiment.
  • the camera module 100 may include a lens assembly 10, a control circuit 20, and an image sensor 30.
  • the lens assembly 10 may include a plurality of lens units and a holder accommodating the plurality of lens units.
  • the plurality of lens units may include a liquid lens and may further include a first lens unit or a second lens unit.
  • the plurality of lens units may include first and second lens units and a liquid lens unit.
  • the control circuit 20 serves to supply a driving voltage (or operating voltage) to the liquid lens unit.
  • control circuit 20 and the image sensor 30 may be disposed on one printed circuit board (PCB), but this is only an example, and embodiments are not limited thereto.
  • PCB printed circuit board
  • the configuration of the control circuit 20 may be designed differently according to specifications required by the optical device.
  • the control circuit 20 since the control circuit 20 is implemented as a single chip, it is possible to reduce the intensity of the driving voltage applied to the lens assembly 10. Through this, the size of the optical device mounted on the portable device can be further reduced. A detailed description of this will be described later.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a camera module according to an embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the camera module according to the embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a liquid lens unit according to the embodiment.
  • the camera module 100 may include a lens assembly, a main substrate 150 and an image sensor 30.
  • the camera module 100 may further include a first cover 170 and a middle base 172.
  • the camera module 100 may further include at least one adhesive member 162 and 164 and a second cover 174. At least one adhesive member serves to couple or fix the liquid lens unit 140 to the holder 120.
  • the at least one adhesive member is illustrated as including all of the first adhesive member 162, the second adhesive member 164, and the third adhesive member 166, but embodiments are not limited thereto. That is, according to another embodiment, the at least one adhesive member may include only some of the first adhesive member 162, the second adhesive member 164, and the third adhesive member 166.
  • At least one of the components 110 to 190 of the camera module 100 illustrated in FIG. 2 may be omitted.
  • at least one component different from the components 110 to 190 shown in FIG. 2 may be further added to and included in the camera module 100.
  • the lens assembly (refer to FIG. 1, 10) includes a liquid lens unit 140, a holder 120, a first lens unit 110 and 110A, a second lens unit 130 and 130A, a first adhesive member 162 , At least one of the second adhesive member 164 and the third adhesive member 166 may be included.
  • the lens assembly may be disposed on the main substrate 150.
  • first lens units 110 and 110A and the second lens units 130 and 130A are referred to as'first solid lens unit' and'second solid lens unit'. Each can also be called.
  • the first lens units 110 and 110A are disposed on the upper side of the lens assembly, and may be areas in which light is incident from the outside of the lens assembly. That is, the first lens units 110 and 110A may be disposed on the liquid lens unit 140 in the holder 120.
  • the first lens units 110 and 110A may be implemented as one lens, or may be implemented as two or more lenses that are aligned with respect to a central axis to form an optical system.
  • the central axis is an optical axis of an optical system formed by the first lens units 110 and 110A, the liquid lens unit 140 and the second lens units 130 and 130A included in the camera module 100 It may mean (LX) or an axis parallel to the optical axis (LX).
  • the optical axis LX may be the same as the optical axis of the image sensor 30.
  • the first lens unit 110 and 110A, the liquid lens unit 140, the second lens unit 130 and 130A, and the image sensor 30 are optical axis LX through active alignment (AA).
  • the active alignment means that the optical axes of the first lens units 110 and 110A, the second lens units 130 and 130A, and the liquid lens unit 140 are matched for better image acquisition, and the image sensor 30 )
  • the lens units (110, 110A), (130, 130A), and (140) may refer to an operation of adjusting an axis or distance relationship.
  • the active alignment is performed by transmitting light incident from a specific object through at least one of the first lens units 110 and 110A, the second lens units 130 and 130A, and the liquid lens unit 140. 30) may be performed through an operation of analyzing the image data generated by receiving. For example, active alignment may be performed in the following order.
  • active alignment for adjusting the relative position between the first lens units 110 and 110A fixed and mounted on the holder 120, the second lens units 130 and 130A, and the image sensor 30
  • active alignment for adjusting a relative position between the liquid lens unit 140 inserted in the holder 120 and the image sensor 30
  • the first alignment may be performed while the gripper is holding the middle base 172 and is variable in various positions
  • the second alignment is performed while the gripper is holding the spacer 143 of the liquid lens unit 140. It can be performed while changing to the position.
  • active alignment may be performed in an order different from the above-described order.
  • the holder 120 may include a holder upper region 120U disposed above the liquid lens unit 140 and a holder lower region 120D disposed below the liquid lens unit 140.
  • each of the first and second adhesive members 162 and 164 may couple the upper region 120U of the holder and the lower region 120D of the holder with the liquid lens unit 140.
  • the liquid lens unit 140 may be stably fixed to and coupled to the holder 120.
  • the first lens unit 110A may include, for example, two lenses L1 and L2, but this is exemplary and the number of lenses included in the first lens unit 110A may be at least one or more. have.
  • an exposure lens may be disposed on the image side of the first lens units 110 and 110A.
  • the exposure lens may mean an outermost lens among lenses included in the first lens units 110 and 110A. That is, since the lens L1 located on the uppermost side of the first lens unit 110A protrudes upward, it can perform the function of the exposure lens.
  • the exposure lens protrudes out of the holder 120 and has a possibility of damaging the surface. If the surface of the exposure lens is damaged, the image quality of the image captured by the camera module 100 may be deteriorated.
  • a cover glass (cover gE11ss) is disposed on the top of the exposed lens, or a coating layer is formed, or to prevent damage to the surface of the exposed lens, the lens is more rigid than other lenses.
  • An exposed lens can also be implemented with a strong wear-resistant material.
  • each of the lenses L1 and L2 included in the first lens unit 110A may increase downward (eg, in the -z-axis direction), but the embodiment is not limited thereto.
  • the second lens units 130 and 130A may be implemented as a single lens, or may be implemented as two or more lenses that are aligned with respect to a central axis to form an optical system.
  • the second lens unit 130A may include three lenses L3, L4, and L5, but this is exemplary and the second lens unit 130 and 130A is The number of included lenses may be 2 or less or 4 or more.
  • each of the lenses L3, L4, and L5 included in the second lens unit 130A may increase downward (eg, in the -z-axis direction), but the embodiment is not limited thereto.
  • each of the first lens units 110 and 110A and the second lens units 130 and 130A is a solid lens, and may be implemented with glass or plastic, but the embodiment is a first lens. It is not limited to a specific material of each of the parts 110 and 110A and the second lens parts 130 and 130A.
  • the liquid lens unit 140 may include first to fifth regions A1, A2, A3, A4, and A5.
  • the fourth area A4 and the fifth area A5 are located on the outermost side of the camera module 100, and the first area A1, the second area A2, and the third area A3 are It may be disposed between the fourth area A4 and the fifth area A5.
  • the third area A3 may be disposed between the first area A1 and the second area A2.
  • the first area A1 may be disposed between the fourth area A4 and the third area A3, and the second area A2 is between the third area A3 and the fifth area A5. Can be placed.
  • first area A1 and the second area A2 may be areas disposed inside the openings of each side of the holder 120.
  • the third area A3 may be an area between the first area A1 and the second area A2.
  • the fourth area A4 and the fifth area A5 are areas protruding from the opening of the holder 120 and are areas disposed outside the holder 120 at the opening.
  • first adhesive member 162 and the second adhesive member 164 will be described, and the liquid lens unit 140 will be described later.
  • the first adhesive member 162 includes first and second adhesive portions 162-1 and 162-2, and the second adhesive member 164 includes third and fourth adhesive portions 164-1 and 164-2. It may include.
  • Such an adhesive may include an adhesive, an epoxy, or the like.
  • the first bonding portion 162-1 couples the holder 120 and the upper surface 140TS of the fourth area A4 of the liquid lens unit 140, and the third bonding portion 164-1 is the holder 120 ) And the upper surface of the fifth region A5 of the liquid lens unit 140.
  • the upper surface 140TS of each of the fourth region A4 and the fifth region A5 of the liquid lens unit 140 is 1
  • the embodiment is not limited thereto.
  • the upper surface of the liquid lens unit 140 may be the upper surface of the liquid lens 142.
  • the holder 120 includes an upper portion of the holder disposed on the liquid lens unit 140 (or liquid lens 142) and a lower portion of the holder disposed under the liquid lens unit 140 (or liquid lens 142). Can include.
  • the holder 120 may include a sidewall facing the side of the liquid lens 142 or the liquid lens unit 140.
  • Each of the first and third bonding portions 162-1 and 164-1 may couple the upper region 120U of the holder and the liquid lens unit 140. In this way, the liquid lens unit 140 is fixed to the holder 120 by coupling the holder 120 and the liquid lens unit 140 to each of the first bonding unit 162-1 and the third bonding unit 164-1. Can be.
  • the second bonding portion 162-2 may couple the holder 120 and the lower surface 140BS and the side surfaces of the fourth area A4 of the liquid lens unit 140.
  • the lower surface 140BS of the liquid lens unit 140 is the lower surface of the second connection substrate 144
  • the side surface of the liquid lens unit 140 is illustrated as being the side surface of the spacer 143, but the embodiment is Not limited.
  • the lower surface or the side surface of the liquid lens unit 140 means the liquid lens 142 ) May mean the lower side or the side, respectively.
  • the fourth bonding portion 164-2 may couple the holder 120 and the lower surface 140BS and the side surface 140SS of the fifth area A5 of the liquid lens unit 140.
  • the lower surface 140BS of the liquid lens unit 140 is the lower surface of the second connection substrate 144
  • the side surface 140SS of the liquid lens unit 140 may be the side surface of the spacer 143, but the embodiment is It is not limited to this.
  • the lower surface or the side surface of the liquid lens unit 140 means the lower surface or the side surface of the liquid lens 142 Can mean each.
  • each of the second bonding portion 162-2 and the fourth bonding portion 164-2 may couple the lower region 120D of the holder and the liquid lens unit 140.
  • each of the second bonding portion 162-2 and the fourth bonding portion 164-4 may seal the opening of the holder 120 by coupling the holder 120 and the liquid lens portion 140.
  • the first bonding portion 162-1 and the second bonding portion 164-1 may be connected to each other, and the third bonding portion 164-1 and the fourth bonding portion 164-2 are connected to each other to achieve the above-described sealing. You can do it.
  • the third adhesive member 166 may be disposed to fill a space (or gap) between the upper surface of the holder 120 and the first cover 170. And in some cases, the third adhesive member 166 may be omitted. In this case, the spaced space between the upper surface of the holder 120 and the first cover 170 may be emptied.
  • the embodiment is not limited to the shapes of the first to third adhesive members 162, 164, and 166 described above. That is, if the inside of the holder 120 can be sealed so that foreign substances do not flow into the holder 120 through the opening of the holder 120 from the outside, the first to third adhesive members 162, 164, 166) may have various shapes. For example, in a state in which the first adhesive member 162 and the second adhesive member 164 are disposed to seal the openings of the holder 120, respectively, the third adhesive member 166 is When arranged to fill the spaced space between the covers 170, the third area A3 of the liquid lens unit 140 disposed in the inner space of the holder 120 may be sealed from the outside. Accordingly, the reliability of the camera module 100 according to the embodiment can be improved from foreign substances, optical performance can be prevented from deteriorating, and a defective rate can be reduced.
  • each of the first to fourth bonding portions 162-1, 164-1, 162-2, and 164-2 may have various shapes. That is, each of the first bonding portion 162-1, the second bonding portion 162-2, the third bonding portion 164-1, and the fourth bonding portion 164-2 corresponds to the shape of each of the openings of the holder 120. It can have a shape.
  • the adhesive may be disposed in the first and second regions A1 and A2 together with the fourth and fifth regions A4 and A5, but is not limited thereto.
  • the above-described first cover 170 may be disposed to surround the holder 120, the liquid lens unit 140, the middle base 172, and the sensor base 178. Accordingly, the first cover 170 may contact the upper shoulder surface 120S of the holder 120. At this time, when the upper surface 162S of each of the first adhesive portion 162-1 and the third adhesive portion 164-1 is higher than the upper shoulder surface 120S of the holder 120, the first cover 170 is a holder Instead of the shoulder-side upper surface 120S of 120, it may contact the upper surface 162S of each of the first adhesive portion 162-1 and the third adhesive portion 164-1. Due to this, the first cover 170 may be unstablely fixed to the holder 120.
  • the upper surface 120S of the holder 120 may be disposed to have a difference by a predetermined height from the upper surface 162S of the first bonding portion 162-1. Likewise, the upper surface 120S of the holder 120 may be higher by a predetermined height than the upper surface 164S of the third bonding portion 164-1.
  • the height of the upper surface 120S of the holder 120 and the height of the upper surface 162S of the first adhesive portion 162-1 may be the same, and the height of the upper surface 120S of the holder 120 is the third adhesive portion 164 It may be the same as the height of the upper surface 164S of -1).
  • the liquid lens unit 140 mentioned above includes the first and second connection substrates 141 and 144. It was decided. However, the liquid lens unit 140 mentioned when describing the characteristics of the first and second bonding members 162 and 164 described above does not include the first and second connection substrates 141 and 144. May not.
  • the first cover 170 is disposed to surround the holder 120, the liquid lens unit 140, the third adhesive member 166 and the middle base 172, and these (holder 120, liquid lens unit 140, the third adhesive member 166, and the middle base 172 may be protected from external impact.
  • a plurality of lenses forming the optical system can be prevented from external impact. Can be protected.
  • the first cover 170 may include an upper opening 170H formed on an upper surface. Accordingly, the first lens units 110 and 110A disposed on the holder 120 may be exposed to external light.
  • the middle base 172 may be disposed surrounding the hole of the holder 120. Accordingly, the middle base 172 may include a receiving hole 172H for receiving a hole of the holder 120.
  • the inner diameter of the middle base 172 (that is, the diameter of the receiving hole 172H) may be greater than or equal to the outer diameter of the hole of the holder 120.
  • the shape of the receiving hole 172H of the middle base 172 and the hole of the holder 120 are shown to be circular, respectively, but the embodiment is not limited thereto and may be changed into various shapes.
  • the middle base 172 may be mounted on the main substrate 150 by being spaced apart from the circuit element 151 on the main substrate 150.
  • the receiving hole 172H is located near the center of the middle base 172, at a position corresponding to the position of the image sensor 30 disposed on the camera module 100. Can be formed.
  • the camera module 100 may further include a sensor base 178 and a filter 176, and may further include a circuit cover 154.
  • the filter 176 may filter light that has passed through the first lens units 110 and 110A, the liquid lens unit 140 and the second lens units 130 and 130A in a specific wavelength range.
  • the filter 176 may be an infrared (IR) cutoff filter or an ultraviolet (UV) cutoff filter, but the embodiment is not limited thereto.
  • the filter 176 may be disposed on the image sensor 30.
  • the filter 176 may be disposed inside the sensor base 178.
  • the filter 176 may be disposed or mounted in an inner groove or step of the sensor base 178.
  • the sensor base 178 may be disposed under the middle base 172 and attached to the main substrate 150.
  • the sensor base 178 may surround the image sensor 30 and protect the image sensor 30 from external foreign matter or impact.
  • the main board 150 is disposed under the middle base 172, and the image sensor 30 is mounted, seated, contacted, fixed, temporarily fixed, supported, coupled, or accommodated in grooves and circuit elements.
  • a connector (or FPCB) 152 and a connector 153 may be included.
  • the main substrate 150 may include a holder region in which the holder 120 is disposed and a device region in which the plurality of circuit elements 151 are disposed.
  • the main substrate 150 may be implemented as a Rigid Flexible Printed Circuit Board (RFPCB) including the FPCB 152.
  • the FPCB 152 may be bent as required by the space in which the camera module 100 is mounted.
  • circuit element 151 of the main substrate 150 may constitute a control module that controls the liquid lens unit 140 and the image sensor 30.
  • control modes will be described later.
  • the circuit element 151 may include at least one of a passive element and an active element, and may have various widths and heights.
  • the number of circuit elements 151 may be plural, and may protrude to the outside while having a height higher than the height of the main substrate 150.
  • the plurality of circuit elements 151 may be disposed so as not to overlap in a direction parallel to the holder 120 and the optical axis LX.
  • the plurality of circuit elements 151 may include a power inductor and a gyro sensor, but the embodiment is not limited to a specific type of the circuit element 151.
  • the circuit cover 154 may be disposed to cover the circuit element 151. Accordingly, the circuit cover 154 may protect the circuit element 151 disposed on the main substrate 150 from external impact. In addition, for this purpose, the circuit cover 154 may include an accommodation space for receiving and covering the circuit element 151 in consideration of the shape and position of the circuit element 151 disposed on the main substrate 150. In addition, the circuit cover 154 may function as an electromagnetic shield.
  • the image sensor 30 passes through the first lens units 110 and 110A, the liquid lens unit 140 and the second lens units 130 and 130A of the lens assembly 110, 120, 130, 140, 162, 164 It can perform a function of converting one light into image data. More specifically, the image sensor 30 may convert light into an analog signal through a pixel array including a plurality of pixels, and generate image data by synthesizing a digital signal corresponding to the analog signal.
  • the liquid lens unit 140 includes a first connection substrate (or an individual electrode connection substrate) 141, a liquid lens (or liquid lens body) 142, and a spacer 143. And a second connection substrate (or a common electrode connection substrate) 144.
  • the first connection substrate 141 electrically connects a plurality of first electrodes (not shown) included in the liquid lens 142 to the main substrate 150 and may be disposed on the liquid lens 142.
  • the first connection board 141 may be implemented as a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the first connection substrate 141 may be electrically connected to the electrode pad 150-1 formed on the main substrate 150 through a connection pad 141-1 electrically connected to each of the plurality of first electrodes. .
  • the first connection substrate 141 is bent toward the main substrate 150 in the -z-axis direction, and then connected.
  • the pad 141-1 and the electrode pad 150-1 may be electrically connected by conductive epoxy.
  • the first connection substrate 141 is a conductive first holder surface electrode disposed on the surface of the holder 120 and connected to the conductive first holder surface electrode disposed, formed, or coated on the surface of the holder 120. Although it may be electrically connected to the main substrate 150 through, the embodiment is not limited thereto.
  • the second connection substrate 144 electrically connects a second electrode (not shown) included in the liquid lens 142 to the main substrate 150 and may be disposed under the liquid lens 142.
  • the second connection substrate 144 may be implemented as an FPCB or a single metal substrate (conductive metal plate).
  • the second connection substrate 144 may be electrically connected to an electrode pad formed on the main substrate 150 through a connection pad electrically connected to the second electrode.
  • the second connection substrate 144 may be bent toward the main substrate 150 in the -z-axis direction.
  • the second connection substrate 144 is connected to a conductive surface electrode disposed, formed, or coated on the surface of the holder 120 and is connected to the main substrate 150 through a conductive surface electrode disposed on the surface of the holder 120. ) May be electrically connected, but the embodiment is not limited thereto.
  • the liquid lens 142 may include a cavity (CA).
  • the opening area in the direction in which light is incident from the cavity CA may be narrower than the opening area in the opposite direction.
  • the liquid lens 142 may be disposed so that the inclination direction of the cavity CA is opposite. That is, the opening area in the direction in which light is incident from the cavity CA may be larger than the opening area in the opposite direction.
  • the liquid lens 142 is disposed so that the inclination direction of the cavity CA is opposite, the entire or part of the arrangement of the components included in the liquid lens 142 is changed according to the inclination direction of the liquid lens 142.
  • only the inclination direction of the cavity CA may be changed and the arrangement of the remaining components may not be changed.
  • the spacer 143 is disposed so as to surround the liquid lens 142 to protect the liquid lens 142 from external impact.
  • the spacer 143 may have a shape in which the liquid lens 142 can be mounted, seated, contacted, fixed, temporarily fixed, supported, coupled, or disposed therein.
  • the spacer 143 may include a hollow 143H accommodating the liquid lens 142 and a frame surrounding the hollow 143H formed in the center.
  • the spacer 143 may have a rectangular planar shape (hereinafter, referred to as' ⁇ ' shaped) with a crooked center, but the embodiment is not limited thereto.
  • the spacer 143 may be disposed between the first connection substrate 141 and the second connection substrate 144, and may be disposed to protrude from the opening of the holder 120.
  • the liquid lens 142 includes a plurality of different types of liquids LQ1 and LQ2, first to third plates 147, 145 and 146, first and second electrodes E1 and E2, and an insulating layer ( 148).
  • the liquid lens 142 may further include an optical layer 190.
  • the plurality of liquids LQ1 and LQ2 are accommodated in the cavity CA, and may include a first liquid LQ1 having conductivity and a second liquid (or insulating liquid) LQ2 having a non-conductive property. Further, the first liquid LQ1 and the second liquid LQ2 are not mixed with each other, and an interface BO may be formed at a portion in contact between the first and second liquids LQ1 and LQ2. In addition, the second liquid LQ2 may be disposed on the first liquid LQ1, but the embodiment is not limited thereto.
  • edges of the first and second liquids LQ2 and LQ1 may have a thickness thinner than that of the center portion.
  • the first liquid LQ1 may be oil.
  • the inner surface of the first plate 147 may form a sidewall i of the cavity CA.
  • the first plate 147 may include upper and lower openings having a predetermined inclined surface. That is, the cavity CA may be a region surrounded by the inclined surface of the first plate 147, the second plate 145 and the third plate 146.
  • the size (or area, or width) O2 of the opening at the bottom may be larger than the size (or area, or width) O1 of the opening at the top.
  • the size of each of the upper opening and the lower opening may be a cross-sectional area in a horizontal direction (eg, an x-axis direction and a y-axis direction).
  • the size of the opening may mean a radius when the cross section of the opening is circular, and may mean a diagonal length when the cross section of the opening is square.
  • the diameter of the aperture may vary depending on the FOV required by the liquid lens 142 or the role that the liquid lens 142 must perform in the camera module 100.
  • each of the openings may have a shape of a hole having a circular cross section, and the interface BO may move along an inclined surface of the cavity CA by a driving voltage.
  • the first liquid LQ1 and the second liquid LQ2 may be filled, accommodated, or disposed in the cavity CA.
  • the cavity CA is a portion through which light passing through the first lens units 110 and 110A is transmitted.
  • the first plate 147 since the first plate 147 is located outside the cavity CA, it may be made of a transparent material. In addition, the first plate 147 may contain impurities so that light is not easily transmitted.
  • first plate 147 may have electrodes disposed on one side and the other side, respectively.
  • the plurality of first electrodes E1 may be disposed to be spaced apart from the second electrode E2, and may be disposed on one surface (eg, an upper surface, a side surface, and a lower surface) of the first plate 147.
  • the second electrode E2 is disposed on at least a portion of the other surface (eg, the lower surface) of the first plate 147 and may directly contact the first liquid LQ1.
  • first electrode E1 may be n electrodes (hereinafter referred to as “individual electrode”), and the second electrode E2 may be one electrode (hereinafter referred to as “common electrode”).
  • n may be an integer of 2 or more.
  • both ends electrically connected to the liquid lens 142 may mean any one of the plurality of first electrodes E1 and the second electrode E2.
  • a portion of the second electrode E2 disposed on the other surface of the first plate 147 may be exposed to the first liquid LQ1 having conductivity.
  • Each of the first and second electrodes E1 and E2 may be made of a conductive material.
  • the second plate 145 may be disposed on one surface of the first electrode E1. That is, the second plate 145 may be disposed above the first plate 147. Specifically, the second plate 145 may be disposed on the upper surface of the first electrode E1 and the cavity CA.
  • the third plate 146 may be disposed on one surface of the second electrode E2. That is, the third plate 146 may be disposed under the first plate 147. Specifically, the third plate 146 may be disposed under the lower surface of the second electrode E2 and the cavity CA.
  • the second plate 145 and the third plate 146 may be disposed to face each other with the first plate 147 interposed therebetween. Also, at least one of the second plate 145 and the third plate 146 may be omitted.
  • At least one of the second or third plates 145 and 146 may have a rectangular planar shape.
  • the third plate 146 may abut and adhere to the first plate 147 in a bonding area around an edge.
  • the second plate 145 and the third plate 146 are regions through which light passes, and may be made of a light-transmitting material.
  • each of the second and third plates 145 and 146 may be made of glass gE11ss, and may be made of the same material for convenience of a process.
  • the edges of each of the second and third plates 145 and 146 may have a rectangular shape, but are not limited thereto.
  • the second plate 145 may allow light incident from the first lens units 110 and 110A to travel into the cavity CA of the first plate 145.
  • the third plate 146 may allow light that has passed through the cavity CA of the first plate 145 to proceed to the second lens units 130 and 130A.
  • the third plate 146 may directly contact the first liquid LQ1.
  • the third plate 146 may have a diameter larger than the diameter of the wider opening among the upper opening or the lower opening of the first plate 147.
  • the third plate 146 may include a peripheral region spaced apart from the first plate 147.
  • the actual effective lens area of the liquid lens 142 may be narrower than a diameter (eg, O2) of a wider opening among the four or lower openings of the first plate 147. That is, when a radius of a narrow range with respect to the center of the liquid lens 142 is used as a path for transmitting light (light), the diameter O3 of the center region of the third plate 146 is the first plate ( Among the third and fourth openings of 147), the diameter of the wider opening may be smaller than the diameter (eg, O2).
  • the insulating layer 148 may be disposed in the upper region of the cavity CA while covering a part of the lower surface of the second plate 145. That is, the insulating layer 148 may be disposed between the second liquid LQ2 and the second plate 145.
  • the insulating layer 148 may be disposed while covering a part of the first electrode E1 forming a sidewall of the cavity CA. Further, the insulating layer 148 may be disposed on the lower surface of the first plate 147 to cover a part of the first electrode E1 and the first plate 147 and the second electrode E2. Accordingly, contact between the first electrode E1 and the first liquid LQ1 and contact between the first electrode E1 and the second liquid LQ2 may be blocked by the insulating layer 148.
  • the insulating layer 148 covers one of the first electrode E1 and the second electrode E2 (for example, the first electrode E1), and the other electrode (for example, the second electrode E1). A part of (E2)) may be exposed so that electric energy may be applied to the first liquid LQ1 having conductivity.
  • the optical layer 190 may be disposed on at least one surface of the second plate 145 or the third plate 146.
  • the optical layer 190 may be disposed on at least one of the top or bottom of the second plate 145, may be disposed on at least one of the top or the bottom of the third plate 146, or the second And at least one of the top or bottom of each of the third plates 145 and 146.
  • the liquid lens 142 and the optical layer 190 are shown separately from each other, but the optical layer 190 may be a component of the liquid lens 142. Further, although the optical layer 190 is shown to be a single layer, this is only to indicate the existence of the optical layer 190. That is, the optical layer 190 may be a single layer or multiple layers.
  • the optical layer 190 may include at least one of a UV blocking layer, a reflective ring layer, and an infrared blocking layer.
  • the optical layer 190 may be disposed to overlap the image sensor 30 and the optical axis LX (ie, z-axis) direction or in a direction parallel to the optical axis direction.
  • the optical layer 190 may be disposed in the third area A3 of the liquid lens unit 140.
  • the UV blocking layer may block ultraviolet rays, especially light in the UV-A region.
  • the UV blocking layer may be disposed in a region in which light is incident on the liquid lens 142, and may block ultraviolet rays that may be transmitted from the first lens units 110 and 110A, especially light in the UV-A region.
  • UV-C has a relatively short wavelength and thus has a small penetrating power, so most of the ozone layer is blocked, and UV-B is blocked by a general glass, but UV-A passes through a general glass and a separate barrier layer may be particularly required.
  • the UV blocking layer is at least among TiO2, SiO2, Avobenzone, Butylmethoxy Dibenzoylmethane, Oxybenzone, Benzophenone-3, Cinnamate, and Mexoryl. It can contain one.
  • the antireflection layer may play a role of preventing light from being reflected from the second plate 1450 or the third plate 146, and the light transmittance decreases due to Fresnel loss in the liquid lens 142 May be reduced and the night visibility of the liquid lens 142 may be prevented from deteriorating.
  • the antireflection layer may be disposed on the inclined surface and the lower surface of the insulating layer 148, and the antireflection layer is It is possible to prevent the quality of light reflected and transmitted to the image sensor 30 from deteriorating.
  • the IR cut-off layer may block light in the infrared region.
  • the infrared ray blocking layer prevents infrared rays from entering the liquid lens 142 from the outside to remove thermal spots in the image, and reduces light reflection from the surface of the liquid lens 142 to prevent deterioration of night visibility. .
  • At least one of an ultraviolet ray blocking layer, an anti-reflection layer, and an infrared ray blocking layer may be disposed on at least one of the light-incident portion or the light-exit portion of the camera module 100 according to the embodiment.
  • the optical layer 190 may have a coated form or a film form.
  • the antireflection layer of the optical layer 190 may be formed by coating at a low temperature by a spray method or the like.
  • 5A to 5E are diagrams for explaining a driving method of a liquid lens unit. Hereinafter, it will be described that the voltage is applied between the first electrode and the second electrode.
  • the first voltage V1 is applied to the liquid lens unit 140, so that the interface BO1 of the liquid lens may be convex in the traveling direction of light. Accordingly, it is exemplified that the liquid lens unit operates like a concave lens.
  • a second voltage V2 greater than the first voltage V1 is applied to the liquid lens unit 140, so that the interface BO2 of the liquid lens may be perpendicular to the traveling direction of light. Accordingly, it is exemplified that the liquid lens unit does not change the traveling direction of light.
  • FIG. 5A the first voltage V1 is applied to the liquid lens unit 140, so that the interface BO1 of the liquid lens may be convex in the traveling direction of light. Accordingly, it is exemplified that the liquid lens unit operates like a concave lens.
  • a second voltage V2 greater than the first voltage V1 is applied to the liquid lens unit 140, so that the interface BO2 of the liquid lens may be perpendicular to the traveling direction of light. Accordingly, it is exemplified
  • a third voltage V3 greater than the second voltage V2 is applied to the liquid lens unit 140, so that the interface BO3 of the liquid lens may be convex in a direction opposite to the propagation direction of light. Accordingly, it is exemplified that the liquid lens unit operates like a convex lens. In this case, when the first voltage V1 to the third voltage V3 is applied, the interfaces BO1, BO2, and BO3 of the liquid lens in the liquid lens unit 140 may all have different curvatures, respectively.
  • the curvature or diopter of the liquid lens of the liquid lens unit changes according to the level of the applied voltage, but is not limited thereto, and the pulse width of the applied pulse Depending on, it is also possible for the curvature or diopter of the liquid lens to change.
  • FIG. 5D illustrates that the liquid lens in the liquid lens unit 140 operates like a convex lens as it has the same curvature of the interface BO3 as in FIG. 5C. Accordingly, according to FIG. 5D, the incident light LPa is concentrated and the corresponding output light LPb is output.
  • 5E shows that as the liquid lens in the liquid lens unit 140 has an asymmetric curved surface (for example, the interface is convex in a direction opposite to the direction of light traveling from the top), the traveling direction of light is changed to one side (for example, the upper side). Illustrate that. That is, according to FIG. 5D, the incident light LPa is concentrated upward, and the corresponding output light LPc is output.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a liquid lens unit whose interface is adjusted in response to a driving voltage.
  • FIG. 6(a) illustrates a liquid lens unit
  • FIG. 6(b) illustrates an equivalent circuit of the liquid lens unit.
  • the lens 28 whose focal length is adjusted in response to the driving voltage has the same angular distance through individual terminals L1, L2, L3, and L4 arranged in four different directions.
  • Voltage can be applied.
  • 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 applied voltage is deformed by the driving voltage formed by the interaction with the voltage applied to the common terminal (C0), which will be described later. I can.
  • one side of the liquid lens 142 receives an operating voltage from different individual terminals L1, L2, L3, and L4, and the other side is electrically connected to the common terminal C0. Can be connected.
  • the common terminal C0 and the plurality of capacitors 149 may be connected.
  • the plurality of capacitors 149 included in the equivalent circuit may have a small capacitance of about tens to 200 picofarads (pF) or less.
  • the terminal of the liquid lens may be referred to as an electrode sector or a sub electrode.
  • FIG. 7A to 7B are views showing the structure of a liquid lens unit
  • a common electrode (corresponding to the second electrode, E2) may be disposed on one side of the liquid lens unit 140.
  • the common electrode E2 may be disposed in a tube shape, and the liquid LQ may be disposed in a lower region of the common electrode E2, in particular, in a region corresponding to the hollow.
  • an insulating layer may be disposed between the common electrode E2 and the liquid to insulate the common electrode E2.
  • a plurality of first electrodes E11 to E14 may be disposed under the common electrode, particularly, under the liquid LQ.
  • the plurality of first electrodes E11 to E14 in particular, may be disposed in a form surrounding the liquid LQ.
  • a plurality of insulating layers 148a to 148d for insulation may be disposed between the plurality of first electrodes E11 to E14 and the liquid LQ, respectively.
  • FIG. 8 is a block diagram of a camera module according to an embodiment.
  • the camera module 200 may include a control circuit 210 and a lens assembly 220.
  • the control circuit 210 corresponds to the control circuit 20
  • the lens assembly 220 corresponds to the lens assembly 10 described above, that is, the lens assembly 110, 120, 130, 140, 162, 164. have.
  • control circuit 210 may include a detection sensor 211 and a control unit 230, and may control the operation of the liquid lens 280 including the liquid lens 142.
  • the controller 230 may have a configuration for performing an AF function and an OIS function, and a user's request or a detection result (eg, a motion signal of the detection sensor 211 (eg, a gyro sensor), etc.)
  • the liquid lens 280 included in the assembly 220 may be controlled.
  • the liquid lens 280 may correspond to the liquid lens 142 described above.
  • the detection sensor 211 may include a gyro sensor or the like that detects an angular velocity. However, the present invention is not limited thereto and may be located within the controller 230.
  • control unit 230 may include a detection sensor 211, a voltage controller 232, a detection unit 233, and a driving unit 234.
  • the detection sensor 211 may be an independent component not included in the control unit 230 or may be included in the control unit 230.
  • the detection sensor 211 may detect the angular velocity of movement in two directions, for example, a yaw axis and a pitch axis in order to compensate for hand shake in the vertical and horizontal directions of the optical device.
  • the detection sensor 211 may generate a motion signal having the sensed angular velocity information and provide it to the voltage controller 232.
  • the filter unit 231 may filter a signal received from the detection sensor 211. That is, the filter unit 231 may extract only a desired band by removing the noise component. For example, the filter unit 231 may extract only a desired band by removing a high frequency noise component from a motion signal by using a low pass filter (LPF) to implement the OIS function.
  • LPF low pass filter
  • the voltage controller 232 may calculate a driving voltage corresponding to a shape that the liquid lens 280 of the liquid lens module 240 should have in order to compensate for the calculated amount of camera shake.
  • This voltage controller 232 is the information for the AF function (that is, the distance to the object) from the inside of the optical device or camera module 200 (eg, image sensor 30) or outside (eg, distance sensor or application processor). Information), and a driving voltage corresponding to a shape that the liquid lens 280 should have may be calculated according to a focal length for focusing on an object through the distance information.
  • the voltage controller 232 may have a driving voltage table in which driving voltage codes are mapped to generate a driving voltage, and obtain a driving voltage code corresponding to the calculated driving voltage with reference to the driving voltage table, and obtain the driving voltage.
  • the voltage code may be output to the lens assembly 220 (eg, the driving voltage providing unit 290).
  • the voltage controller 232 may generate an analog driving voltage corresponding to the driving voltage code based on the provided digital driving voltage code and provide it to the lens assembly 220.
  • the voltage controller 232 receives a supply voltage (eg, a voltage supplied from a separate power circuit) and increases the voltage level, a voltage stabilizer for stabilizing the output of the voltage booster, and the liquid lens 280. It may further include a switching unit for selectively supplying the output of the voltage booster to each terminal.
  • a supply voltage eg, a voltage supplied from a separate power circuit
  • a voltage stabilizer for stabilizing the output of the voltage booster
  • the liquid lens 280 may further include a switching unit for selectively supplying the output of the voltage booster to each terminal.
  • the switching unit may include a configuration of a circuit called H Bridge.
  • the high voltage output from the voltage booster may be applied as a power supply voltage of the switching unit.
  • the switching unit may selectively supply an applied power voltage and a ground voltage to both ends of the liquid lens 280.
  • the liquid lens 280 includes four first electrodes including four electrode sectors, a first connection substrate, one second electrode, and a second connection substrate for driving.
  • both ends of the liquid lens 280 may mean any one of a plurality of first electrodes and a second electrode.
  • both ends of the liquid lens 280 may mean any one of the four electrode sectors of the four first electrodes and one electrode sector of the second electrode.
  • a voltage in the form of a pulse having a preset width may be applied to each electrode sector of the liquid lens 280.
  • the driving voltage may be applied to the liquid lens 280 as a difference between voltages applied to each of the first electrode and the second electrode.
  • the voltage controller 232 controls the driving voltage applied to the liquid lens 280 according to the digital driving voltage code
  • the voltage booster controls the increased voltage level
  • the switching unit is separate from the common electrode.
  • an analog driving voltage corresponding to the driving voltage code may be generated. That is, the controller 230 may control the voltage applied to each of the first electrode and the second electrode.
  • control circuit 210 may further include a connector (not shown) that performs a communication or interface function of the control circuit 210.
  • a connector for communication between the control circuit 210 using the I2C (Inter-Integrated Circuit) communication method and the lens assembly 220 using the MIPI (Mobile Industry Processor Interface) communication method, the connector performs communication protocol conversion. can do.
  • the connector may receive power from an external device (eg, a battery), and may supply power necessary for the operation of the control unit 230 and the lens assembly 220.
  • the connector may correspond to the connector 153 shown in FIG. 2.
  • the lens assembly 220 may include a liquid lens module 240, and the liquid lens module 240 may include a driving voltage providing unit 290 and a liquid lens 280. Further, the driving voltage providing unit 290 is shown to be included in the liquid lens module 240, but may be included in the control circuit 210.
  • the driving voltage providing unit 290 may receive a driving voltage from the voltage controller 232 and provide a driving voltage to the liquid lens 280.
  • the driving voltage providing unit 290 may include a voltage adjusting circuit (not shown) or a noise removing circuit (not shown) for compensating for a loss due to a terminal connection between the control circuit 210 and the lens assembly 220, Alternatively, the voltage provided from the voltage controller 232 may be bypassed to the liquid lens 280. Alternatively, the driving voltage providing unit 290 may be located in the control unit 230 to provide a voltage to the liquid lens 280.
  • the liquid lens 280 may perform at least one of an AF function and an OIS function.
  • the interface between the first liquid and the second liquid may be deformed according to the driving voltage generated by performing the OIS function in the liquid lens 280.
  • the detection unit 233 may detect information such as a frequency and a period of a motion signal sensed from the detection sensor 211.
  • information such as a frequency and a period of a motion signal sensed from the detection sensor 211.
  • a description is made based on a motion frequency, and a motion signal can be obtained from the angular velocity of the above-described detection sensor (gyro sensor). That is, the sensing unit 233 may detect a motion frequency for vibration of the camera module due to hand shaking.
  • the voltage controller 232 may provide a driving voltage to the liquid lens 280 by performing the OIS function according to the change in the detected frequency, that is, the vibration of the camera module. Accordingly, a change may occur at the interface of the liquid lens 280.
  • a wavefront error (WFE) may occur due to a change in the interface of the liquid lens 280.
  • the wavefront error (WFE) may be generated by compensation of motion (due to hand shake) of the camera module (or lens assembly, liquid lens unit).
  • the wavefront error (WFE) may change in response to the frequency of the detected motion signal.
  • the driving unit 234 may output a timing having the smallest wavefront error (WFE) as an operation signal corresponding to the sensed frequency. That is, the driving unit 234 may change the imaging timing so that the wavefront error is minimized.
  • WFE wavefront error
  • the driving unit 234 may change the imaging timing so that the magnitude of the motion signal is close to the maximum extreme value. Also, when the motion frequency decreases, the driving unit 234 may change the imaging timing so that the motion signal is adjacent to a point where the slope of the motion signal is largest. In other words, the driving unit 234 may move the imaging timing from the minimum value of the motion signal to the extreme value of the motion signal or vice versa according to the increase or decrease of the motion frequency.
  • the camera module according to the embodiment can minimize a wavefront error for operations such as hand shake.
  • the motion frequency may correspond to vibration caused by hand shaking of the camera module.
  • the vibration due to hand shake corresponds to the excitation frequency for the OIS
  • the motion frequency may correspond to the excitation frequency for the OIS.
  • the changed imaging timing may be transmitted directly to the image sensor 30 or through the external system 40.
  • the external system can be located outside the camera module.
  • the external system 40 may be located on the terminal.
  • the external system 40 may be connected to the camera module through the aforementioned I2C (Inter-Integrated Circuit) communication method.
  • I2C Inter-Integrated Circuit
  • the present invention is not limited thereto and may be connected through a communication method other than I2C.
  • the image sensor 30 may capture or acquire an image by performing imaging according to a corresponding imaging timing.
  • the camera module can provide improved image quality. Detailed operations of the sensing unit and the driving unit will be described later.
  • 9A to 9C are views for explaining driving of a camera module according to an embodiment.
  • the optical axis LX1 of the liquid lens unit 140 may be parallel to the z-axis direction, and the vertical axis BX1 may be parallel to the x-axis direction.
  • the camera module may be tilted at a first angle ⁇ 1 due to hand shaking.
  • the camera module may detect the movement (ie, tilt) of the camera module (or lens assembly) by using the angular velocity sensed from the detection sensor as described above.
  • the camera module may have an inclination difference from the current optical axis LX1 (or vertical axis BX1) by the first angle ⁇ 1 from the optical axis LX2 (or vertical axis BX2) before movement.
  • the interface BOa of the liquid lens may be maintained even when the camera module is tilted until the driving voltage is applied by the lens unit 140.
  • the voltage controller may generate a driving voltage code (drive signal) to generate a driving voltage corresponding to the tilt.
  • the driving voltage providing unit may receive a driving signal and provide a driving voltage corresponding to the driving signal to the liquid lens.
  • a driving signal is used in combination with a driving voltage and a driving voltage code.
  • the interface BOb of the liquid lens may be different from the interface BOa before application of the driving voltage.
  • the camera module according to the embodiment may compensate for hand shake.
  • a wavefront error may occur as the interface of the liquid lens is changed by the driving voltage. That is, the interface BOb of the liquid lens may vibrate due to the application of the driving voltage.
  • the camera module according to the embodiment may output a motion frequency from a motion signal of the camera module due to hand shake from the sensing unit, and the driving unit may change an imaging timing of the camera module according to the motion frequency.
  • the interface of the liquid lens may change periodically in response to the motion frequency.
  • the wavefront error for the interface of the liquid lens may vary depending on the magnitude of the motion frequency.
  • the image sensor of the camera module may perform image capturing according to the image capturing timing.
  • the imaging timing may be set to a point in time to minimize a wavefront error.
  • the camera module according to the embodiment may provide an image of improved quality by minimizing a wavefront error by providing an imaging timing changed according to a motion frequency.
  • the camera module according to the embodiment may move the imaging timing from the minimum value of the motion signal to the extreme value of the motion signal when the motion frequency increases.
  • the camera module according to the embodiment may move the imaging timing from the extreme value of the motion signal to the minimum value of the motion signal when the motion frequency decreases.
  • the camera module according to the embodiment may control the imaging of the image sensor at the imaging timing that minimizes the wavefront error from the interface change even if the interface change of the liquid lens occurs due to OIS performance for vibration compensation.
  • the camera module according to the embodiment may calculate an imaging timing for minimizing a wavefront error from Equation 1 to be described later.
  • an imaging timing may be called from a pre-stored storage unit, but this may be derived from Equation 1 to be described later.
  • the camera module according to the embodiment may calculate the imaging timing at which the wavefront error (WFE) is minimized from Table 1 and Equation 1 below.
  • WFE wavefront error
  • f is the motion frequency, and it is assumed that there is no phase difference between the motion frequency and the frequency of the wavefront error
  • the motion frequency may be greater than the frequency of the wavefront error generated from the interface of the liquid lens.
  • the camera module there may be two (two sections) timings of image capture during a period of a motion signal. That is, the camera module may have a certain number of sections in which a wavefront error is minimized even when a motion signal such as hand shake is changed. Accordingly, even if the hand shake is different by various users, the imaging control through the imaging timing can be performed the same number of times during one cycle. Accordingly, the camera module according to the embodiment may have improved power stability.
  • FIGS. 10A to 10C are views for explaining driving at a low frequency of the camera module according to the embodiment
  • FIGS. 11A to 11C are views for explaining driving at an intermediate frequency of the camera module according to the embodiment
  • FIGS. 12A to 12C is a diagram for explaining driving of the camera module at a high frequency according to an embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating a wavefront error signal and a motion signal at a low frequency (eg, 2hz)
  • FIG. 10B is a diagram illustrating a liquid lens unit when the motion signal is 0
  • FIG. 10C is a motion signal In the maximum case, it is a view showing the liquid lens unit.
  • the current optical axis (hereinafter referred to as the first optical axis, LX1) is parallel to the z axis, and the current vertical axis (hereinafter referred to as the first vertical axis).
  • BX1 may be parallel to the x-axis. This case is described by setting the tilt angle of 0°, and tilting due to hand shake is repeatedly performed symmetrically with respect to the x-axis and z-axis.
  • the camera module since the camera module is tilted by hand shaking, it can have an optical axis before movement (hereinafter referred to as a second optical axis, LX2) and a vertical axis before movement (hereinafter referred to as the second vertical axis, BX2) before being tilted toward the first optical axis LX1. have.
  • a second optical axis LX2
  • a vertical axis before movement hereinafter referred to as the second vertical axis, BX2
  • the second optical axis LX2 has a tilt angle of 0°
  • the first optical axis LX1 is the second optical axis LX2 and the maximum angle ⁇ max . I can have it.
  • the vertical axis and the optical axis are in a vertical relationship, the angular difference between the vertical axes will be described below as being the same as the angular difference between the optical axes.
  • a wavefront error WPE may occur due to a large change in the interface BOd of the liquid lens. That is, when the motion frequency is low, the camera module minimizes the wavefront error (WPE) when the tilt angle becomes 0°, that is, closer to 180° and 360° in one cycle (0° to 360°) of the camera module's tilt. Can be. This is because the camera module stabilizes in the reference axis (x-axis or z-axis) of vibration when the motion frequency is low.
  • FIG. 11A is a diagram showing a wavefront error signal and a motion signal at an intermediate frequency (eg, 6hz)
  • FIG. 11B is a view showing a liquid lens unit when the motion signal is maximum
  • FIG. 11C is a case where the motion signal is intermediate. It is a diagram showing a liquid lens part.
  • the optical axis before movement (hereinafter referred to as the second optical axis, LX2), the first optical axis LX1 and the second optical axis LX2, before being tilted toward the first optical axis LX1. )
  • a vertical axis before movement (hereinafter, referred to as a second vertical axis, BX2), and a third vertical axis (BX3) between the first vertical axis (BX1) and the second vertical axis (BX2).
  • the motion frequency of the intermediate to the second optical axis (LX2) the tilt angle is positioned in the 0 °
  • the first optical axis (LX1) has a second maximum angle the angle difference between the optical axis (LX2) ( ⁇ max )
  • the third optical axis LX3 may be an intermediate angle ⁇ mid in which an angle difference from the second optical axis LX2 is smaller than the maximum angle ⁇ max.
  • the liquid lens unit has a first optical axis LX1 that is larger than the second optical axis LX2 and the third optical axis LX3, a change in the interface BOe of the liquid lens may occur.
  • the second optical axis LX2 has a fourth optical axis LX4 having a tilt angle of 0° and a maximum angle ⁇ max
  • the first optical axis LX1 is It may be located between the 2 optical axis LX2 and the fourth optical axis BX4. This may be before the camera module moves from the second optical axis LX2 to the fourth optical axis LX4.
  • a change in the interface BOf of the liquid lens is minimized so that a wavefront error can be minimized. That is, when the motion frequency is intermediate, the camera module may be located between the point in time when the tilt angle becomes 0°.
  • a wavefront error WPE may be minimized as the camera module is closer to between 90° and 180° and between 270° and 360° in one cycle of the tilt of the camera module.
  • FIG. 12A is a view showing a wavefront error signal and a motion signal at a high frequency (eg, 10hz)
  • FIG. 12B is a view showing a liquid lens unit when the motion signal is 0
  • FIG. 12C is a case where the motion signal is maximum It is a diagram showing a liquid lens part.
  • the optical axis before movement (hereinafter referred to as the second optical axis, LX2) and the vertical axis before movement (hereinafter referred to as the second vertical axis, BX2) before being tilted toward the first optical axis LX1 I can have it.
  • the second optical axis LX2 is made with a tilt angle of 0°
  • the first optical axis LX1 is the second optical axis LX2 and the maximum angle ⁇ max . I can have it.
  • the camera module (or lens assembly, liquid lens unit) has a large change in the interface BOh of the liquid lens to minimize the wavefront error (WPE). That is, when the motion frequency is high, the wavefront error (WPE) may be minimized as the camera module is closer to 90° and 270° in one period of the tilt angle of the camera module, that is, when the tilt angle becomes maximum. This is because when the motion frequency is high, the camera module stabilizes as the angle difference from the reference axis (x-axis or z-axis) of vibration increases.
  • the wavefront error may increase as the tilt angle approaches 0°. That is, when the motion frequency increases, the point of time of minimizing the wavefront error (imaging timing) may move from the minimum value (0°) of the motion signal to the extreme value (90° or 270°) of the motion signal. Conversely, when the motion frequency decreases, the point of time to minimize the wavefront error may shift from the extreme value of the motion signal (90° or 270°) to the minimum value (0°) of the motion signal.

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Abstract

실시예는 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리; 상기 렌즈 어셈블리를 통과한 광을 수신하는 이미지 센서; 상기 렌즈 어셈블리의 움직임을 감지하여 모션 신호를 생성하는 감지 센서; 상기 모션 신호에 대응하여 상기 액체 렌즈의 계면을 조절하는 구동 신호를 생성하는 전압 컨트롤러; 상기 모션 신호로부터 모션 주파수를 출력하는 감지부; 및 상기 모션 주파수에 따라 상기 이미지 센서의 촬상 타이밍을 변경하는 구동부;를 포함하는 카메라 모듈을 개시한다.

Description

카메라 모듈
실시예는 카메라 모듈에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능을 갖는 광학 기기를 원하고 있다. 예를 들어, 다양한 촬영 기능이란, 광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 오토 포커싱(AF Auto-Focusing) 기능 또는 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(OIS:Optical Image Stabilizer) 기능 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
기존의 경우, 전술한 다양한 촬영 기능을 구현하기 위해, 여러 개의 렌즈를 조합하고, 조합된 렌즈를 직접 움직이는 방법을 이용하였다. 그러나, 이와 같이 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 기기의 크기가 커질 수 있다.
오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 렌즈 홀더에 고정되며 광축으로 정렬된 여러 개의 렌즈가, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행되며, 이를 위해, 복수의 렌즈로 구성된 렌즈 어셈블리를 구동시키는 별도의 렌즈 구동 장치가 요구된다. 그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 이를 보호하기 위해서 카메라 모듈과 별도로 커버 글라스를 추가하여야 하는 등, 기존의 카메라 모듈의 전체 크기가 커지는 문제가 있다. 이를 해소하기 위해, 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈부에 대한 연구가 이루어지고 있다.
다만, 액체 렌즈부에서 파면(wavefront)의 변화로 에러가 발생하는 문제가 존재한다.
실시예는 손떨림 보정에 의한 파면의 변화로 에러가 발생하더라도 에러가 작은 구간에 촬상을 수행하는 카메라 모듈을 제공한다.
또한, 카메라 모듈 또는 손떨림 보정에 의한 틸팅의 주파수/주기에 대응하여 파면 에러(WaveFront Error, WFE)를 최소화하는 카메라 모듈을 제공한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
실시예에 따른 카메라 모듈은 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리; 상기 렌즈 어셈블리를 통과한 광을 수신하는 이미지 센서; 상기 렌즈 어셈블리의 움직임을 감지하여 모션 신호를 생성하는 감지 센서; 상기 모션 신호에 대응하여 상기 액체 렌즈의 계면을 조절하는 구동 신호를 생성하는 전압 컨트롤러; 상기 모션 신호로부터 모션 주파수를 출력하는 감지부; 및 상기 모션 주파수에 따라 상기 이미지 센서의 촬상 타이밍을 변경하는 구동부;를 포함한다.
상기 액체 렌즈의 계면은 상기 모션 주파수에 대응하여 주기적으로 변할 수 있다.
상기 구동부는 상기 모션 주파수가 증가하면 상기 촬상 타이밍을 상기 모션 신호의 최소값에서 상기 모션 신호의 극값으로 이동할 수 있다.
상기 모션 주파수가 감소하면 상기 촬상 타이밍을 상기 모션 신호의 극값에서 상기 모션 신호의 최소값으로 이동할 수 있다.
상기 구동부는 상기 촬상 타이밍을 상기 모션 신호의 기울기가 최대인 지점으로 이동할 수 있다.
상기 모션 주파수는 상기 액체 렌즈의 계면에 대한 파면 에러의 주파수보다 클 수 있다.
상기 파면 에러의 크기는 상기 모션 신호의 주파수가 변하더라도 하나의 주기 동안 일정한 개수 또는 구간을 가질 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 촬상 타이밍에 촬상을 수행할 수 있다.
상기 액체 렌즈의 계면은 상기 구동 신호에 의해 변할 수 있다.
상기 액체 렌즈의 계면에 대한 파면 에러는 모션 주파수의 크기에 따라 변할 수 있다.
실시예에 따르면, 손떨림 보정에 따른 오류를 보정하는 카메라 모듈을 구현할 수 있다.
또한, 파면 에러(WFE)를 최소화하는 카메라 모듈을 구현할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 사시도이고,
도 2는 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이고,
도 3은 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이고,
도 4는 실시예에 따른 액체 렌즈부의 단면도이고,
도 5a 내지도 5e는 액체 렌즈부의 구동 방식을 설명하는 도면이고,
도 6은 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈부를 설명하기 위한 도면이고,
도 7a 내지도 7b는 액체 렌즈부의 구조를 도시하는 도면이고,
도 8은 실시예에 따른 카메라 모듈의 블록도이고,
도 9a 내지 도 9c는 실시예에 따른 카메라 모듈의 구동을 설명하는 도면이고,
도 10a 내지 도 10c는 실시예에 따른 카메라 모듈의 낮은 모션 주파수에서의 구동을 설명하는 도면이고,
도 11a 내지 11c는 실시예에 따른 카메라 모듈의 중간 모션 주파수에서의 구동을 설명하는 도면이고,
도 12a 내지 12c는 실시예에 따른 카메라 모듈의 높은 모션 주파수에서의 구동을 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 카메라 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 카메라 모듈(100)은 렌즈 어셈블리(10), 제어 회로(20) 및 이미지 센서(30)를 포함할 수 있다.
먼저, 렌즈 어셈블리(10)는 복수의 렌즈부 및 복수의 렌즈부를 수용하는 홀더를 포함할 수 있다. 후술되는 바와 같이, 복수의 렌즈부는 액체 렌즈를 포함할 수 있고 제1 렌즈부 또는 제2 렌즈부를 더 포함할 수 있다. 복수의 렌즈부는 제1 및 제2 렌즈부 및 액체 렌즈부를 포함할 수 있다.
제어 회로(20)는 액체 렌즈부에 구동 전압(또는, 동작 전압)을 공급하는 역할을 수행한다.
전술한 제어 회로(20)와 이미지 센서(30)는 하나의 인쇄회로기판(PCB:Printed Circuit Board) 상에 배치될 수 있으나, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 실시예는 이에 국한되지 않는다.
실시예에 의한 카메라 모듈(100)이 광학 기기(Optical Device, Optical Instrument)에 적용될 경우, 제어 회로(20)의 구성은 광학 기기에서 요구하는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 제어 회로(20)는 하나의 칩(single chip)으로 구현되어, 렌즈 어셈블리(10)로 인가되는 구동 전압의 세기를 줄일 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 광학 기기의 크기가 더욱 작아질 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
도 2는 실시예에 따른 카메라 모듈의 분해 사시도이고, 도 3은 실시예에 따른 카메라 모듈의 단면도이고, 도 4는 실시예에 따른 액체 렌즈부의 단면도이다.
도 2 내지 도 3를 참조하면, 카메라 모듈(100)은 렌즈 어셈블리, 메인 기판(150) 및 이미지 센서(30)를 포함할 수 있다. 또한, 카메라 모듈(100)은 제1 커버(170) 및 미들 베이스(middle base)(172)를 더 포함할 수 있다. 또한, 카메라 모듈(100)은 적어도 하나의 접착 부재(162, 164) 및 제2 커버(174)를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 접착 부재는 홀더(120)에 액체 렌즈부(140)를 결합시키거나 고정시키는 역할을 한다.
여기서, 적어도 하나의 접착 부재는 제1 접착 부재(162), 제2 접착 부재(164) 및 제3 접착 부재(166)를 모두 포함하는 것으로 예시되어 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시예에 의하면, 적어도 하나의 접착 부재는 제1 접착 부재(162), 제2 접착 부재(164) 및 제3 접착 부재(166) 중 일부만을 포함할 수도 있다.
또한, 실시예에 의하면, 도 2에 도시된 카메라 모듈(100)의 구성 요소(110 내지 190) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. 또는, 도 2에 도시된 구성 요소(110 내지 190)와 다른 적어도 하나의 구성 요소가 카메라 모듈(100)에 더 추가되어 포함될 수도 있다.
설명의 편의상 도 3에서 도 2에 도시된 제3 접착 부재(166), 제1 커버(170), 제2 커버(174) 및 광학층(190)의 도시는 생략되었다.
또한, 렌즈 어셈블리(도 1 참조, 10)는 액체 렌즈부(140), 홀더(120), 제1 렌즈부(110, 110A), 제2 렌즈부(130, 130A) 제1 접착 부재(162), 제2 접착 부재(164) 또는 제3 접착 부재(166) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 렌즈 어셈블리는 메인 기판(150)의 위에 배치될 수 있다.
그리고 렌즈 어셈블리에서 액체 렌즈부(140)와 구별하기 위하여 제1 렌즈부(110, 110A) 및 제2 렌즈부(130, 130A)를 '제1 고체 렌즈부' 및 '제2 고체 렌즈부'라고 각각 칭할 수도 있다.
제1 렌즈부(110, 110A)는 렌즈 어셈블리의 상측에 배치되며, 렌즈 어셈블리의 외부로부터 광이 입사되는 영역일 수 있다. 즉, 제1 렌즈부(110, 110A)는 홀더(120) 내에서 액체 렌즈부(140) 위에 배치될 수 있다. 제1 렌즈부(110, 110A)는 하나의 렌즈로 구현될 수도 있고, 중심축을 기준으로 정렬되어 광학계를 형성하는 2개 이상의 복수의 렌즈로 구현될 수도 있다. 여기서, 중심축이란, 카메라 모듈(100)에 포함된 제1 렌즈부(110, 110A), 액체 렌즈부(140) 및 제2 렌즈부(130, 130A)가 형성하는 광학계의 광축(Optical axis)(LX)을 의미할 수도 있고, 광축(LX)과 나란한 축을 의미할 수도 있다. 광축(LX)은 이미지 센서(30)의 광축과 동일할 수 있다.
즉, 제1 렌즈부(110, 110A), 액체 렌즈부(140), 제2 렌즈부(130, 130A) 및 이미지 센서(30)는 액티브 얼라인(AA:Active Align)을 통해 광축(LX)으로 정렬되어 배치될 수 있다. 여기서, 액티브 얼라인이란, 보다 나은 이미지 획득을 위해 제1 렌즈부(110, 110A), 제2 렌즈부(130, 130A) 및 액체 렌즈부(140) 각각의 광축을 일치시키고, 이미지 센서(30)와 렌즈부들((110, 110A), (130, 130A), (140)) 간의 축 또는 거리 관계를 조절하는 동작을 의미할 수 있다.
일 실시예로, 액티브 얼라인은 특정 객체로부터 입사되는 광을 제1 렌즈부(110, 110A), 제2 렌즈부(130, 130A) 또는 액체 렌즈부(140) 중 적어도 하나를 통해 이미지 센서(30)가 수신하여 생성한 이미지 데이터를 분석하는 동작을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 액티브 얼라인은 다음과 같은 순서로 수행될 수 있다.
일예로, 홀더(120)에 고정되어 장착된 제1 렌즈부(110, 110A)와 제2 렌즈부(130, 130A) 및 이미지 센서(30) 간의 상대적 위치를 조절하는 액티브 얼라인(제1 정렬)이 완료된 뒤, 홀더(120)에 삽입된 액체 렌즈부(140)와 이미지 센서(30) 간 상대적 위치를 조절하는 액티브 얼라인(제2 정렬)이 수행될 수 있다. 제1 정렬은 그리퍼(gripper)가 미들 베이스(172)를 잡은 상태로 다양한 위치로 가변시키면서 수행될 수 있고, 제2 정렬은 그리퍼가 액체 렌즈부(140)의 스페이서(143)를 잡은 상태로 다양한 위치로 가변시키면서 수행될 수 있다. 다만 액티브 얼라인은 전술한 순서와 다른 순서로 수행될 수도 있다.
그리고 홀더(120)는 액체 렌즈부(140) 위에 배치된 홀더 상부 영역(120U) 및 액체 렌즈부(140) 아래에 배치된 홀더 하부 영역(120D)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 접착 부재(162, 164) 각각은 홀더 상부 영역(120U)과 홀더 하부 영역(120D) 각각과 액체 렌즈부(140)를 결합시킬 수 있다.
그리고 제1 및 제2 접착 부재(162, 164)가 배치될 때, 액체 렌즈부(140)는 홀더(120)에 안정적으로 고정되어 결합될 수 있다.
또한, 제1 렌즈부(110A)는 예를 들어, 2개의 렌즈(L1, L2)를 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것이며 제1 렌즈부(110A)에 포함된 렌즈의 개수는 적어도 하나 이상일 수 있다.
그리고 제1 렌즈부(110, 110A)의 상측에 노출렌즈가 배치될 수 있다. 여기서, 노출 렌즈란, 제1 렌즈부(110, 110A)에 포함된 렌즈 중에서 최외곽 렌즈를 의미할 수 있다. 즉, 제1 렌즈부(110A)의 최상측에 위치한 렌즈(L1)가 상부로 돌출되므로, 노출 렌즈의 기능을 수행할 수 있다. 노출 렌즈는 홀더(120) 외부로 돌출되어 표면이 손상될 가능성을 갖는다. 만일, 노출 렌즈의 표면이 손상될 경우, 카메라 모듈(100)에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 따라서, 노출 렌즈의 표면 손상을 방지 및 억제하기 위해, 노출 렌즈의 상부에 커버 글래스(cover gE11ss)를 배치하거나, 코팅층을 형성하거나, 노출 렌즈의 표면 손상을 방지하기 위해 다른 렌즈부의 렌즈보다 강성이 강한 내마모성 재질로 노출 렌즈를 구현할 수도 있다.
또한, 제1 렌즈부(110A)에 포함된 렌즈(L1, L2) 각각의 외경은 하부(예를 들어, -z축 방향)로 갈수록 증가할 수 있으나, 실시예는 이에 한정되지 않는다.
카메라 모듈(100)의 외부로부터 제1 렌즈부(110, 110A)로 입사된 광은 액체 렌즈부(140)를 통과하여 제2 렌즈부(130, 130A)로 입사될 수 있다. 제2 렌즈부(130, 130A)는 하나의 렌즈로 구현될 수도 있고, 중심축을 기준으로 정렬되어 광학계를 형성하는 2개 이상의 복수의 렌즈로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 3a에 예시된 바와 같이, 제2 렌즈부(130A)는 3개의 렌즈(L3, L4, L5)를 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것이며 제2 렌즈부(130, 130A)에 포함된 렌즈의 개수는 2개 이하 또는 4개 이상일 수 있다.
또한, 제2 렌즈부(130A)에 포함된 렌즈(L3, L4, L5) 각각의 외경은 하부(예를 들어, -z축 방향)로 갈수록 증가할 수 있으나, 실시예는 이에 한정되지 않는다.
그리고 액체 렌즈부(140)와 달리, 제1 렌즈부(110, 110A) 및 제2 렌즈부(130, 130A) 각각은 고체 렌즈로서, 유리 또는 플라스틱으로 구현될 수 있으나, 실시예는 제1 렌즈부(110, 110A) 및 제2 렌즈부(130, 130A) 각각의 특정한 재질에 국한되지 않는다.
또한, 액체 렌즈부(140)는 제1 영역 내지 제5 영역(A1, A2, A3, A4, A5)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제4 영역(A4) 및 제5 영역(A5)은 카메라 모듈(100)의 최외측에 위치하고, 제1 영역(A1), 제2 영역(A2) 및 제3 영역(A3)은 제4 영역(A4)과 제5 영역(A5) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 제3 영역(A3)은 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 제1 영역(A1)은 제4 영역(A4)과 제3 영역(A3) 사이에 배치될 수 있으며, 제2 영역(A2)은 제3 영역(A3)과 제5 영역(A5) 사이에 배치될 수 있다.
다시 말해, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)은 홀더(120)의 측면 각각의 개구의 내부에 배치된 영역일 수 있다. 제3 영역(A3)은 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2) 사이의 영역일 수 있다. 그리고 제4 영역(A4) 및 제5 영역(A5)은 홀더(120)의 개구로부터 돌출되는 영역으로서 개구에서 홀더(120)의 외부에 배치된 영역이다.
이하에서 제1 접착 부재(162) 및 제2 접착 부재(164)에 대해 설명하고, 액체 렌즈부(140)는 후술한다.
제1 접착 부재(162)는 제1 및 제2 접착부(162-1, 162-2)를 포함하고, 제2 접착 부재(164)는 제3 및 제4 접착부(164-1, 164-2)를 포함할 수 있다. 이러한 접착부는 접착제, 에폭시 등을 포함할 수 있다.
먼저, 제1 접착부(162-1)는 홀더(120)와 액체 렌즈부(140)의 제4 영역(A4)의 상면(140TS)을 결합시키고, 제3 접착부(164-1)는 홀더(120)와 액체 렌즈부(140)의 제5 영역(A5)의 상면을 결합시킨다 여기서, 액체 렌즈부(140)의 제4 영역(A4) 및 제5 영역(A5) 각각의 상면(140TS)은 제1 연결 기판(141)의 상면인 것으로 예시되어 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 액체 렌즈부(140)가 연결 기판(141, 144) 또는 스페이서(143)를 포함하지 않는 경우, 액체 렌즈부(140)의 상면이란, 액체 렌즈(142)의 상면일 수 있다.
또한, 홀더(120)는 액체 렌즈부(140)(또는, 액체 렌즈(142)) 위에 배치되는 홀더 상부와 액체 렌즈부(140)(또는, 액체 렌즈(142)) 아래에 배치되는 홀더 하부를 포함할 수 있다. 또한, 홀더(120)는 액체 렌즈(142) 또는 액체 렌즈부(140) 측면과 대면하는 측벽을 포함할 수 있다. 제1 접착부(162-1) 및 제3 접착부(164-1) 각각은 홀더 상부 영역(120U)과 액체 렌즈부(140)를 결합시킬 수 있다. 이와 같이, 제1 접착부(162-1) 및 제3 접착부(164-1) 각각이 홀더(120)와 액체 렌즈부(140)를 결합시킴으로써, 홀더(120)에 액체 렌즈부(140)가 고정될 수 있다.
또한, 제2 접착부(162-2)는 홀더(120)와 액체 렌즈부(140)의 제4 영역(A4)의 하면(140BS) 및 측면을 결합시킬 수 있다. 여기서, 액체 렌즈부(140)의 하면(140BS)은 제2 연결 기판(144)의 하면이고, 액체 렌즈부(140)의 측면은 스페이서(143)의 측면인 것으로 예시되어 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 액체 렌즈부(140)가 제1 및 제2 연결 기판(141, 144) 또는 스페이서(143)를 포함하지 않는 경우, 액체 렌즈부(140)의 하면 또는 측면이란, 액체 렌즈(142)의 하면 또는 측면을 각각 의미할 수 있다. 이와 동일하게, 제4 접착부(164-2)는 홀더(120)와 액체 렌즈부(140)의 제5 영역(A5)의 하면(140BS) 및 측면(140SS)을 결합시킬 수 있다. 여기서, 액체 렌즈부(140)의 하면(140BS)은 제2 연결 기판(144)의 하면이고, 액체 렌즈부(140)의 측면(140SS)은 스페이서(143)의 측면일 수 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 액체 렌즈부(140)가 연결 기판(141, 144) 또는 스페이서(143)를 포함하지 않는 경우, 액체 렌즈부(140)의 하면 또는 측면이란, 액체 렌즈(142)의 하면 또는 측면을 각각 의미할 수 있다.
또한, 제2 접착부(162-2) 및 제4 접착부(164-2) 각각은 홀더 하부 영역(120D)과 액체 렌즈부(140)를 결합시킬 수 있다. 이와 같이, 제2 접착부(162-2) 및 제4 접착부(164-4) 각각은 홀더(120)와 액체 렌즈부(140)를 결합시킴으로써, 홀더(120)의 개구를 밀폐할 수 있다. 예컨대, 제1 접착부(162-1)와 제2 접착부(164-1)는 서로 연결될 수 있고, 제3 접착부(164-1)와 제4 접착부(164-2)는 서로 연결되어 상술한 밀폐를 수행할 수 있다.
도시되지 않았지만, 제3 접착 부재(166)는 홀더(120)의 상면과 제1 커버(170) 사이의 이격 공간(또는, 갭)을 메우도록 배치될 수 있다. 그리고 경우에 따라, 제3 접착 부재(166)는 생략될 수도 있다. 이 경우, 홀더(120)의 상면과 제1 커버(170) 사이의 이격 공간은 비워질 수 있다.
실시예는 전술한 제1 내지 제3 접착 부재(162, 164, 166)의 형상에 국한되지 않는다. 즉, 외부로부터 홀더(120)의 개구를 통해 홀더(120)의 내부로 이물질이 유입되지 않도록 홀더(120)의 내부를 밀봉할 수 있다면, 제1 접착 부재 내지 제3 접착 부재(162, 164, 166)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 접착 부재(162) 및 제2 접착 부재(164)가 홀더(120)의 개구를 각각 밀폐시키도록 배치된 상태에서 제3 접착 부재(166)가 홀더(120)의 상면과 제1 커버(170) 사이의 이격 공간을 메우도록 배치될 경우, 홀더(120)의 내부 공간에 배치된 액체 렌즈부(140)의 제3 영역(A3)은 외부로부터 밀봉될 수 있다. 이에, 실시예에 따른 카메라 모듈(100)이 이물질로부터 신뢰성이 개선되고 광학 성능이 저하를 방지하고 불량률을 감소시킬 수 있다.
또한, 제1 접착부 내지 제4 접착부(162-1, 164-1, 162-2, 164-2) 각각은 다양한 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 접착부(162-1), 제2 접착부(162-2), 제3 접착부(164-1) 및 제4 접착부(164-2) 각각은 홀더(120)의 개구 각각의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
그리고 제4 영역(A4) 및 제5 영역(A5)과 함께 제1 및 제2 영역(A1, A2)에도 접착제가 배치될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상술한 제1 커버(170)는 홀더(120), 액체 렌즈부(140), 미들 베이스(172) 및 센서 베이스(178)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이에, 제1 커버(170)는 홀더(120)의 어깨측 상면(120S)과 접촉할 수 있다. 이때, 제1 접착부(162-1) 및 제3 접착부(164-1) 각각의 상면(162S)이 홀더(120)의 어깨측 상면(120S)보다 더 높을 경우, 제1 커버(170)는 홀더(120)의 어깨측 상면(120S) 대신에 제1 접착부(162-1) 및 제3 접착부(164-1) 각각의 상면(162S)에 접할 수 있다. 이로 인해, 제1 커버(170)가 홀더(120)에 불안정하게 고착될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 홀더(120)의 상면(120S)은 제1 접착부(162-1)의 상면(162S)보다 소정의 높이만큼 차이를 갖도록 배치될 수 있다. 이와 마찬가지로, 홀더(120)의 상면(120S)은 제3 접착부(164-1)의 상면(164S)보다 소정의 높이만큼 더 높을 수 있다.
또한, 홀더(120)의 상면(120S)의 높이와 제1 접착부(162-1)의 상면(162S)의 높이는 동일할 수도 있고, 홀더(120)의 상면(120S)의 높이는 제3 접착부(164-1)의 상면(164S)의 높이와 동일할 수도 있다.
그리고 이상에서, 제1 접착 부재(162) 및 제2 접착 부재(164)에 대한 특징을 설명할 때 언급된 액체 렌즈부(140)는 제1 및 제2 연결 기판(141, 144)을 포함하는 것으로 하였다. 그러나, 전술한 제1 접착 부재(162) 및 제2 접착 부재(164)에 대한 특징을 설명할 때 언급되는 액체 렌즈부(140)는 제1 및 제2 연결 기판(141, 144)을 포함하지 않을 수도 있다.
또한, 제1 커버(170)는 홀더(120), 액체 렌즈부(140), 제3 접착 부재(166) 및 미들 베이스(172)를 둘러싸도록 배치되어, 이들(홀더(120), 액체 렌즈부(140), 제3 접착 부재(166) 및 미들 베이스(172)을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 특히, 제1 커버(170)가 배치됨으로써, 광학계를 형성하는 복수의 렌즈들을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다.
또한, 제1 커버(170)는 상부면에 형성된 상측 개구(170H)를 포함할 수 있다. 이에, 홀더(120)에 배치되는 제1 렌즈부(110, 110A)가 외부광에 노출될 수 있다.
그리고 미들 베이스(172)는 홀더(120)의 홀을 둘러싸면서 배치될 수 있다. 이에 따라, 미들 베이스(172)는 홀더(120)의 홀을 수용하기 위한 수용홀(172H)을 포함할 수 있다. 미들 베이스(172)의 내경(즉, 수용홀(172H)의 직경)은 홀더(120)의 홀의 외경 이상일 수 있다. 그리고 미들 베이스(172)의 수용홀(172H)과 홀더(120)의 홀의 형상은 각각 원형인 것으로 도시되어 있으나, 실시예는 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 변경될 수도 있다. 또한, 미들 베이스(172)는 메인 기판(150) 상에서 회로 소자(151)와 이격되어 메인 기판(150)에 장착될 수 있다.
제1 커버(170)의 상측 개구(170H)와 마찬가지로 수용홀(172H)은 미들 베이스(172)의 중앙 부근에서, 카메라 모듈(100)에 배치된 이미지 센서(30)의 위치에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 카메라 모듈(100)은 센서 베이스(178) 및 필터(176)를 더 포함할 수도 있으며, 회로 커버(154)를 더 포함할 수 있다.
필터(176)는 제1 렌즈부(110, 110A), 액체 렌즈부(140) 및 제2 렌즈부(130, 130A)를 통과한 광을 특정 파장 범위로 필터링할 수 있다. 필터(176)는 적외선(IR) 차단 필터 또는 자외선(UV) 차단 필터일 수 있으나, 실시예는 이에 한정되지 않는다.
또한, 필터(176)는 이미지 센서(30) 위에 배치될 수 있다. 필터(176)는 센서 베이스(178)의 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 필터(176)는 센서 베이스(178)의 내부 홈 또는 단차에 배치되거나 장착될 수 있다.
센서 베이스(178)는 미들 베이스(172)의 하부에 배치되고 메인 기판(150)에 부착될 수 있다. 센서 베이스(178)는 이미지 센서(30)를 둘러싸고 이미지 센서(30)를 외부의 이물질 또는 충격으로부터 보호할 수 있다.
다음으로, 메인 기판(150)은 미들 베이스(172)의 하부에 배치되고, 이미지 센서(30)가 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 수용될 수 있는 홈, 회로 소자(151), 연결부(또는, FPCB)(152) 및 커넥터(153)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 메인 기판(150)은 홀더(120)가 배치되는 홀더 영역과 복수의 회로 소자(151)가 배치되는 소자 영역을 포함할 수 있다.
메인 기판(150)은 FPCB(152)를 포함하는 RFPCB(Rigid Flexible Printed Circuit Board)로 구현될 수 있다. FPCB(152)는 카메라 모듈(100)이 장착되는 공간이 요구하는 바에 따라 벤딩될 수 있다.
그리고 메인 기판(150)의 회로 소자(151)는 액체 렌즈부(140) 및 이미지 센서(30)를 제어하는 제어 모듈을 구성할 수 있다. 여기서, 제어 모들에 대해서는 후술한다.
그리고 회로 소자(151)는 수동 소자 및 능동 소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 다양한 넓이 및 높이를 가질 수 있다. 회로 소자(151)는 복수 개일 수 있으며, 메인 기판(150)의 높이보다 높은 높이를 가지면서 외부로 돌출될 수 있다. 복수의 회로 소자(151)는 홀더(120)와 광축(LX)에 평행한 방향상에서 오버랩 되지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 회로 소자(151)는 파워 인덕터(power inductor) 및 자이로 센서 등을 포함할 수 있으나, 실시예는 회로 소자(151)의 특정한 종류에 국한되지 않는다.
회로 커버(154)는 회로 소자(151)를 덮도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 회로 커버(154)는 메인 기판(150)의 상부에 배치된 회로 소자(151)가 외부 충격으로부터 보호될 수 있다. 또한, 이를 위하여 회로 커버(154)는 메인 기판(150)에 배치된 회로 소자(151)의 형상 및 위치를 고려하여 회로 소자(151)를 수용하여 덮기 위한 수용 공간을 포함할 수 있다. 그리고 회로 커버(154)는 전자기 차폐기능을 할 수 있다.
이미지 센서(30)는 렌즈 어셈블리(110, 120, 130, 140, 162, 164)의 제1 렌즈부(110, 110A), 액체 렌즈부(140) 및 제2 렌즈부(130, 130A)를 통과한 광을 이미지 데이터로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 이미지 센서(30)는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이를 통해 광을 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그 신호에 상응하는 디지털 신호를 합성하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조할 때, 액체 렌즈부(140)는 제1 연결 기판(또는, 개별 전극 연결 기판)(141), 액체 렌즈(또는, 액체 렌즈 본체)(142), 스페이서(143) 및 제2 연결 기판(또는, 공통 전극 연결 기판)(144)을 포함할 수 있다.
제1 연결 기판(141)은 액체 렌즈(142)에 포함된 복수의 제1 전극(미도시)을 메인 기판(150)에 전기적으로 연결하며, 액체 렌즈(142) 위에 배치될 수 있다. 제1 연결 기판(141)은 연성회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)로 구현될 수 있다.
또한, 제1 연결 기판(141)은 복수의 제1 전극 각각과 전기적으로 연결된 연결 패드(141-1)를 통해 메인 기판(150) 상에 형성된 전극 패드(150-1)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 액체 렌즈부(140)가 홀더(120)의 내부 공간에 삽입된 후, 제1 연결 기판(141)은 메인 기판(150)을 향해 -z축 방향으로 벤딩(bending)된 후, 연결 패드(141-1)와 전극 패드(150-1)는 전도성 에폭시(conductive epoxy)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 실시예로 제1 연결 기판(141)은 홀더(120)의 표면에 배치, 형성, 또는 코팅된 도전성 제1 홀더 표면 전극과 연결되어 홀더(120)의 표면에 배치된 도전성 제1 홀더 표면 전극을 통해 메인 기판(150)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 실시예는 이에 한정되지 않는다.
제2 연결 기판(144)은 액체 렌즈(142)에 포함된 제2 전극(미도시)을 메인 기판(150)에 전기적으로 연결하며, 액체 렌즈(142) 아래에 배치될 수 있다. 제2 연결 기판(144)은 FPCB 또는 단일 메탈 기판(전도성 메탈 플레이트)으로 구현될 수 있다.
또한, 제2 연결 기판(144)은 제2 전극과 전기적으로 연결된 연결 패드를 통해 메인 기판(150) 상에 형성된 전극 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 액체 렌즈부(140)가 홀더(120)의 내부 공간에 삽입된 후, 제2 연결 기판(144)은 메인 기판(150)을 향해 -z축 방향으로 벤딩될 수 있다. 다른 실시예로 제2 연결 기판(144)은 홀더(120)의 표면에 배치, 형성, 또는 코팅된 도전성 표면 전극과 연결되어 홀더(120)의 표면에 배치된 도전성 표면 전극을 통해 메인 기판(150)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 실시예는 이에 한정되지 않는다.
액체 렌즈(142)는 캐비티(cavity, CA)를 포함할 수 있다. 그리고 캐비티(CA)에서 광이 입사되는 방향의 개구 면적은 반대 방향의 개구 면적보다 좁을 수 있다. 또는, 캐비티(CA)의 경사 방향이 반대가 되도록 액체 렌즈(142)가 배치될 수도 있다. 즉, 캐비티(CA)에서 광이 입사되는 방향의 개구 면적은 반대 방향의 개구 면적보다 클 수도 있다. 또한, 캐비티(CA)의 경사 방향이 반대가 되도록 액체 렌즈(142)가 배치될 때, 액체 렌즈(142)의 경사 방향에 따라서 액체 렌즈(142)에 포함된 구성의 배치 전체 또는 일부가 함께 바뀌거나, 캐비티(CA)의 경사 방향만 변경되고 나머지 구성의 배치는 바뀌지 않을 수도 있다.
스페이서(143)는 액체 렌즈(142)를 둘러싸도록 배치되어, 액체 렌즈(142)를 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 이를 위해, 스페이서(143)는 액체 렌즈(142)가 그의 내부에 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 배치될 수 있는 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 스페이서(143)는 액체 렌즈(142)를 수용되는 중공(143H) 및 가운데에 형성된 중공(143H)을 에워싸는 프레임을 포함할 수 있다. 이와 같이, 스페이서(143)는 가운데가 뚤린 사각형 평면 형상(이하, 'ㅁ' 자 형성이라 함)을 가질 수 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 스페이서(143)는 제1 연결 기판(141)과 제2 연결 기판(144) 사이에 배치될 수 있으며, 홀더(120)의 개구로부터 돌출되어 배치될 수 있다
또한, 액체 렌즈(142)는 서로 다른 종류의 복수의 액체(LQ1, LQ2), 제1 내지 제3 플레이트(147, 145, 146), 제1 및 제2 전극(E1, E2) 및 절연층(148)을 포함할 수 있다. 액체 렌즈(142)는 광학층(190)을 더 포함할 수 있다.
그리고 복수의 액체(LQ1, LQ2)는 캐비티(CA)에 수용되며, 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)와 비전도성을 갖는 제2 액체(또는, 절연 액체)(LQ2)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2)는 서로 섞이지 않으며, 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2) 사이의 접하는 부분에 계면(BO)이 형성될 수 있다. 그리고 제2 액체(LQ2)는 제1 액체(LQ1) 상에 배치될 수 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 액체 렌즈(142)의 단면 형상에서 제1 및 제2 액체(LQ2, LQ1)의 가장 자리는 중심부보다 두께가 얇을 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 제1 액체(LQ1)는 오일(oil)일 수 있다. 제1 플레이트(147)는 내측면이 캐비티(CA)의 측벽(i)을 이룰 수 있다. 제1 플레이트(147)는 기 설정된 경사면을 갖는 상하의 개구부를 포함할 수 있다. 즉, 캐비티(CA)는 제1 플레이트(147)의 경사면, 제2 플레이트(145) 및 제3 플레이트(146)로 둘러싸인 영역일 수 있다.
또한, 실시예에 따르면 상부에서 개구의 크기(또는, 면적, 또는 폭)(O1)보다 하부에서 개구의 크기(또는, 면적, 또는 폭)(O2)가 더 클 수 있다. 여기서, 상부 개구 및 하부 개구 각각의 크기는 수평 방향(예를 들어, x축 방향 및 y축 방항)의 단면적일 수 있다. 예를 들어, 그리고 개구의 크기란, 개구의 단면이 원형이면 반지름을 의미하고, 개구의 단면이 정사각형이면 대각선의 길이를 의미할 수 있다. 그리고 개구의 직경은 액체 렌즈(142)에서 요구하는 화각(FOV) 또는 액체 렌즈(142)가 카메라 모듈(100)에서 수행해야 할 역할에 따라 달라질 수 있다.
또한, 개구 각각은 원형의 단면을 가지는 홀(hole)의 형상일 수 있으며, 계면(BO)은 구동 전압에 의해 캐비티(CA)의 경사면을 따라 움직일 수 있다.
그리고 상술한 바와 같이 제1 액체(LQ1) 및 제2 액체(LQ2)는 캐비티(CA)에 충진, 수용 또는 배치될 수 있다. 그리고 캐비티(CA)는 제1 렌즈부(110, 110A)를 통과한 광이 투과하는 부위이다. 또한, 제1 플레이트(147)는 캐비티(CA)의 외측에 위치하므로 투명한 재료로 이루어질 수도 있다. 뿐만 아니라, 제1 플레이트(147)는 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
또한, 제1 플레이트(147)는 일면과 타면에 전극이 각각 배치될 수 있다. 복수의 제1 전극(E1)은 제2 전극(E2)과 이격되어 배치되고, 제1 플레이트(147)의 일면(예를 들어, 상부면과 측면 및 하부면)에 배치될 수 있다. 제2 전극(E2)은 제1 플레이트(147)의 타면(예를 들어, 하부면)의 적어도 일부 영역에 배치되고, 제1 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다.
또한, 제1 전극(E1)은 n개의 전극(이하, '개별 전극'이라 함)일 수 있고, 제2 전극(E2)은 한 개의 전극(이하, '공통 전극'이라 함)일 수 있다. 여기서, n은 2 이상의 정수일 수 있다. 여기서, 제1 전극(E1)이 4개, 제2 전극(E2)인 경우로 이하 설명한다. 즉, 액체 렌즈(142)에 전기적으로 연결된 양단은 복수의 제1 전극(E1) 중 어느 하나와 제2 전극(E2)을 의미할 수 있다.
또한, 제1 플레이트(147)의 타면에 배치된 제2 전극(E2)의 일부(즉, 제2 전극(E2)의 전극 섹터)가 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)에 노출될 수 있다.
이러한 제1 및 제2 전극(E1, E2)은 각각이 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 플레이트(145)는 제1 전극(E1)의 일면에 배치될 수 있다. 즉, 제2 플레이트(145)는 제1 플레이트(147)의 상부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 플레이트(145)는 제1 전극(E1)의 상면과 캐비티(CA) 위에 배치될 수 있다.
제3 플레이트(146)는 제2 전극(E2)의 일면에 배치될 수 있다. 즉, 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)의 하부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제3 플레이트(146)는 제2 전극(E2)의 하면과 캐비티(CA) 아래에 배치될 수 있다.
제2 플레이트(145)와 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)를 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다. 또한, 제2 플레이트(145) 또는 제3 플레이트(146) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다.
제2 또는 제3 플레이트(145, 146) 중 적어도 하나는 사각형 평면 형상을 가질 수 있다. 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)와 에지(edge) 주변의 접합 영역에서 맞닿아 접착될 수 있다.
제2 플레이트(145) 및 제3 플레이트(146)는 광이 통과하는 영역으로서, 투광성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제2 및 제3 플레이트(145, 146) 각각은 유리(gE11ss)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 동일한 재료로 형성될 수 있다. 또한, 제2 및 제3 플레이트(145, 146) 각각의 가장 자리는 사각형 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
그리고 제2 플레이트(145)는 제1 렌즈부(110, 110A)로부터 입사되는 광이 제1 플레이트(145)의 캐비티(CA) 내부로 진행하도록 허용할 수 있다.
또한, 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(145)의 캐비티(CA)를 통과한 광이 제2 렌즈부(130, 130A)로 진행하도록 허용할 수 있다. 제3 플레이트(146)는 제1 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다.
실시예에 의하면, 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)의 상부 개구 또는 하부 개구 중에서 넓은 개구의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 또한, 제3 플레이트(146)는 제1 플레이트(147)와 이격된 주변 영역을 포함할 수 있다.
예컨대, 액체 렌즈(142)의 실제 유효 렌즈영역은 제1 플레이트(147)의 사부 개구 또는 하부 개구 중에서 넓은 개구의 직경(예를 들어, O2)보다 좁을 수 있다. 즉, 액체 렌즈(142)의 중심부를 기준으로 좁은 범위의 반경이 실제 광(빛)을 전달하는 경로로 사용되는 경우, 제3 플레이트(146)의 중심영역의 직경(O3)은 제1 플레이트(147)의 제3 및 제4 개구 중에서 넓은 개구의 직경(예를 들어, O2)보다 작을 수도 있다.
절연층(148)은 캐비티(CA)의 상부 영역에서 제2 플레이트(145)의 하부면의 일부를 덮으면서 배치될 수 있다. 즉, 절연층(148)은 제2 액체(LQ2)와 제2 플레이트(145)의 사이에 배치될 수 있다.
또한, 절연층(148)은 캐비티(CA)의 측벽을 이루는 제1 전극(E1)의 일부를 덮으면서 배치될 수 있다. 또한, 절연층(148)은 제1 플레이트(147)의 하부면에서, 제1 전극(E1)의 일부와 제1 플레이트(147) 및 제2 전극(E2)을 덮으며 배치될 수 있다. 이로 인해, 제1 전극(E1)과 제1 액체(LQ1) 간의 접촉 및 제1 전극(E1)과 제2 액체(LQ2) 간의 접촉이 절연층(148)에 의해 차단될 수 있다.
절연층(148)은 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2) 중 하나의 전극(예를 들어, 제1 전극(E1))을 덮고, 다른 하나의 전극(예를 들어, 제2 전극(E2))의 일부를 노출시켜 전도성을 갖는 제1 액체(LQ1)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다.
한편, 광학층(190)은 제2 플레이트(145) 또는 제3 플레이트(146)의 중 적어도 하나의 일면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광학층(190)은 제2 플레이트(145)의 위 또는 아래 중 적어도 한 곳에 배치될 수도 있고, 제3 플레이트(146)의 위 또는 아래 중 적어도 한 곳에 배치될 수도 있고, 제2 및 제3 플레이트(145, 146) 각각의 위 또는 아래 중 적어도 한 곳에 배치될 수도 있다.
그리고 액체 렌즈(142)와 광학층(190)은 서로 별개로 도시되어 있지만, 광학층(190)은 액체 렌즈(142)의 구성 요소일 수도 있다. 또한, 광학층(190)이 단일층인 것으로 도시되어 있지만, 이는 광학층(190)의 존재를 표시하기 위함일 뿐이다. 즉, 광학층(190)은 단일층 또는 다층일 수도 있다.
그리고 광학층(190)은 자외선 차단층, 반사 반지층 또는 적외선 차단층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 광학층(190)은 이미지 센서(30)와 광축(LX)(즉, z축) 방향 또는 광축 방향과 나란한 방향으로 중첩되어 배치될 수 있다. 또한, 광학층(190)은 액체 렌즈부(140)의 제3 영역(A3)에 배치될 수 있다. 예컨대, 자외선 차단층은 자외선 특히 UV-A 영역의 광을 차단할 수 있다. 자외선 차단층은 액체 렌즈(142)로 광이 입사하는 영역에 배치될 수 있으며, 제1 렌즈부(110, 110A)로부터 전달될 수 있는 자외선 특히 UV-A 영역의 광을 차단할 수 있다. UV-C는 파장이 상대적으로 짧아서 침투력이 작아서 오존층에서 대부분이 차단되고, UV-B는 일반적인 유리에 차단되나, UV-A는 일반적인 유리를 통과하여 별도의 차단층이 특히 필요할 수 있다. 그리고 자외선 차단층은 TiO2, SiO2, Avobenzone(아보벤존), 부틸메톡시디벤조일메탄 (Butylmethoxy Dibenzoylmethane), 옥시벤존(Oxybenzone), 벤조페논-3, 신나메이트류(Cinnamate) 및 멕소릴(Mexoryl) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 반사 방지층은 제2 플레이트(1450 또는 제3 플레이트(146)에서 광이 반사됨을 방지하는 역할을 수행할 수 있으며, 액체 렌즈(142)에서의 프레넬 손실(Fresnel loss)에 의한 광투과율 저하를 줄이고 액체 렌즈(142)의 야간 시인성이 저하되는 것을 방지할 수도 있다. 특히, 비록 도시되지는 않았지만, 반사 방지층은 절연층(148)의 경사면과 하부면에 배치될 수도 있으며, 반사 방지층은 광이 반사되어 이미지 센서(30)로 전달되는 광의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 적외선 차단(IR cut-off)층은 적외선 영역의 광을 차단할 수 있다. 적외선 차단층은, 적외선이 외부로부터 액체 렌즈(142)로 입사되는 것을 방지하여 영상의 열 얼룩을 제거하고, 액체 렌즈(142)의 표면에서의 광 반사를 줄여서 야간 시인성 저하를 방지할 수 있도록 한다.
그리고 실시예에 따른 카메라 모듈(100)의 입광부 또는 출광부 중 적어도 한 곳에 자외선 차단층, 반사 방지층 또는 적외선 차단층 중 적어도 하나가 배치될 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 광학층(190)은 코팅된 형태나 필름 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 광학층(190)의 반사 방지층은 저온에서 스프레이 방법 등에 의하여 코팅하여 형성될 수 있다.
도 5a 내지도 5e는 액체 렌즈부의 구동 방식을 설명하는 도면이다. 이하에서 전압은 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가되는 것으로 설명한다.
먼저, 도 5a는 액체 렌즈부(140)에 제1 전압(V1)이 인가되어, 액체 렌즈의 계면(BO1)이 광의 진행 방향으로 볼록할 수 있다. 이에, 액체 렌즈부가 오목 렌즈와 같이 동작하는 것을 예시한다. 그리고 도 5b는 액체 렌즈부(140)에 제1 전압(V1) 보다 큰 제2 전압(V2)이 인가되어, 액체 렌즈의 계면(BO2)이 광의 진행 방향과 수직할 수 있다. 이에, 액체 렌즈부가 광의 진행 방향을 변경하지 않는 것을 예시한다. 그리고 도 5c는 액체 렌즈부(140)에 제2 전압(V2) 보다 큰 제3 전압(V3)이 인가되어, 액체 렌즈의 계면(BO3)이 광의 진행 방향에 반대 방향으로 볼록할 수 있다. 이에, 액체 렌즈부가 볼록 렌즈와 같이 동작하는 것을 예시한다. 이 때, 제1 전압(V1) 내지 제3 전압(V3)이 인가되는 경우에, 액체 렌즈부(140) 내의 액체 렌즈의 계면(BO1, BO2, BO3)은 모두 상이한 곡률을 각각 가질 수 있다.
즉, 실시예에 따른 액체 렌즈부(140)에서는 인가되는 전압의 레벨에 따라, 액체 렌즈부의 액체 렌즈의 곡률 또는 디옵터(diopter)가 변하는 것을 예시하나, 이에 한정되지 않으며, 인가되는 펄스의 펄스폭에 따라, 액체 렌즈의 곡률 또는 디옵터가 변하는 것도 가능하다.
그리고 도 5d는 액체 렌즈부(140) 내의 액체 렌즈가 도 5c와 동일한 계면(BO3)의 곡률을 가짐에 따라, 볼록 렌즈와 같이 동작하는 것을 예시한다. 이에, 도 5d에 따르면, 입사광(LPa)이 집중되어, 해당하는 출력광(LPb)이 출력되게 된다.
그리고 도 5e는 액체 렌즈부(140) 내의 액체 렌즈가 비대칭 곡면(예컨대, 계면이 상부에서 광의 진행 방향에 반대 방향으로 볼록)을 가짐에 따라, 광의 진행 방향이 일측(예컨대, 상측)으로 변경되는 것을 예시한다. 즉, 도 5d에 따르면, 입사광(LPa)이 상측으로 집중되어, 해당하는 출력광(LPc)이 출력되게 된다.
도 6은 구동 전압에 대응하여 계면이 조정되는 액체 렌즈부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 6(a)는 액체 렌즈부를 설명하고, 도 6(b)는 액체 렌즈부의 등가회로를 설명한다.
도 6(a) 를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 렌즈(28)는 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치된 개별 단자(L1, L2, L3, L4)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 액체 렌즈의 계면이 변형될 수 있다.
또한, 도 6(b)를 참조하면, 액체 렌즈(142)는 일측은 서로 다른 개별 단자(L1, L2, L3, L4)로부터 동작 전압을 인가 받고, 다른 일측은 공통 단자(C0)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 공통 단자(C0)와 복수의 캐패시터(149)가 연결될 수 있다. 그리고 등가회로에 포함된 복수의 캐패시터(149)는 약 수십 내지 200 피코패럿(pF) 이하의 작은 캐패시턴스를 가질 수 있다. 액체 렌즈의 단자는 전극 섹터 또는 서브 전극으로 불릴 수도 있다.
도 7a 내지도 7b는 액체 렌즈부의 구조를 도시하는 도면이고,
도 7a를 참조하면, 액체 렌즈부(140)는 일측에 공통 전극(제2 전극에 대응, E2)이 배치될 수 있다. 이때, 공통 전극(E2)은, 튜브 형태로 배치될 수 있으며, 공통 전극(E2)의 하부 영역에, 특히, 중공에 대응하는 영역에, 액체(LQ)가 배치될 수 있다.
한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 공통 전극(E2)의 절연을 위해, 공통 전극(E2)과 리퀴드 사이에, 절연층이 배치될 수도 있다.
그리고 도 7b와 같이, 공통 전극의 하부, 특히, 액체(LQ)의 하부에, 복수의 제1 전극(E11 내지 E14)이 배치될 수 있다. 복수의 제1 전극(E11 내지 E14)은, 특히, 액체(LQ)를 둘러싸는 형태로 배치될 수 았다.
그리고, 복수의 제1 전극(E11 내지 E14)과 액체(LQ) 사이에, 절연을 위한 복수의 절연층(148a 내지 148d)가 각각 배치될 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 카메라 모듈의 블록도이다.
도 8을 참조하면, 카메라 모듈(200)은 제어 회로(210) 및 렌즈 어셈블리(220)를 포함할 수 있다. 제어 회로(210)는 제어 회로(20)에 해당하고, 렌즈 어셈블리(220)는 전술한 렌즈 어셈블리(10)로, 즉 렌즈 어셈블리(110, 120, 130, 140, 162, 164)에 해당할 수 있다.
또한, 제어 회로(210)는 감지 센서(211), 제어부(230)를 포함할 수 있으며, 액체 렌즈(142)를 포함하는 액체 렌즈(280)의 동작을 제어할 수 있다.
그리고 제어부(230)는 AF 기능 및 OIS 기능을 수행하기 위한 구성을 가질 수 있으며, 사용자의 요청 또는 감지 결과(예컨대, 감지 센서(211)(예컨대, 자이로 센서)의 모션 신호 등)를 이용하여 렌즈 어셈블리(220)에 포함된 액체 렌즈(280)를 제어할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈(280)는 전술한 액체 렌즈(142)에 해당할 수 있다.
감지 센서(211)는 각속도를 감지하는 자이로 센서 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 제어부(230) 내에 위치할 수도 있다.
이에 따라, 제어부(230)는 감지 센서(211), 전압 컨트롤러(232), 감지부(233) 및 구동부(234)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이 감지 센서(211)는 제어부(230)에 포함되지 않는 독립된 구성일 수도 있고, 제어부(230)에 포함될 수도 있다.
감지 센서(211)는 광학 기기의 상하 및 좌우에 대한 손떨림을 보상하기 위해 예컨대 요(Yaw)축과 피치(Pitch)축 두 방향의 움직임의 각속도를 감지할 수 있다. 감지 센서(211)는 감지된 각속도 정보를 갖는 모션 신호를 생성하여 전압 컨트롤러(232)에 제공할 수 있다.
필터부(231)는 감지 센서(211)로부터 수신한 신호를 필터링할 수 있다. 즉, 필터부(231)는 노이즈 성분을 제거하여 원하는 대역만을 추출할 수 있다. 예컨대, 필터부(231)는 OIS 기능 구현을 위해 저역 통과 필터(LPF:Low Pass Filter)를 이용하여 모션 신호에서 높은 주파수의 노이즈 성분을 제거하여 원하는 대역만 추출할 수 있다.
그리고 전압 컨트롤러(232)는 계산된 손떨림량을 보상하기 위해 액체 렌즈 모듈(240)의 액체 렌즈(280)가 가져야 할 형상에 대응하는 구동 전압을 계산할 수 있다.
이러한 전압 컨트롤러(232)는 광학 기기 또는 카메라 모듈(200)의 내부(예컨대, 이미지 센서(30)) 또는 외부(예컨대, 거리 센서 또는 애플리케이션 프로세서)로부터 AF 기능을 위한 정보(즉, 객체와의 거리 정보)를 수신할 수 있고, 거리 정보를 통해 객체에 초점을 맞추기 위한 초점 거리에 따라 액체 렌즈(280)가 가져야 할 형상에 대응하는 구동 전압을 계산할 수 있다.
또한, 전압 컨트롤러(232)는 구동 전압을 생성하도록 구동 전압 코드를 맵핑한 구동 전압 테이블을 가질 수 있고, 계산된 구동 전압에 대응하는 구동 전압 코드를 구동 전압 테이블을 참조하여 획득하고, 획득된 구동 전압 코드를 렌즈 어셈블리(220)(예컨대, 구동 전압 제공부(290))로 출력할 수 있다.
또는, 전압 컨트롤러(232)는 제공된 디지털 형태의 구동 전압 코드를 기초로, 구동 전압 코드에 상응하는 아날로그 형태의 구동 전압을 생성하여, 렌즈 어셈블리(220)에 제공할 수 있다.
또한, 전압 컨트롤러(232)는 공급 전압(예컨대, 별도의 전원 회로로부터 공급된 전압)을 입력 받아 전압 레벨을 증가시키는 전압 부스터, 전압 부스터의 출력을 안정시키기 위한 전압 안정기 및 액체 렌즈(280)의 각 단자에 전압 부스터의 출력을 선택적으로 공급하기 위한 스위칭부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 스위칭부는 에이치브릿지(H Bridge)로 불리는 회로의 구성을 포함할 수 있다. 전압 부스터에서 출력된 고전압이 스위칭부의 전원 전압으로 인가될 수 있다. 그리고 스위칭부는 인가되는 전원 전압과 그라운드 전압(ground voltage)을 선택적으로 액체 렌즈(280)의 양단에 공급할 수 있다.
여기서, 액체 렌즈(280)는 구동을 위해 4개의 전극 섹터를 포함하는 4개의 제1 전극, 제1 연결 기판, 1개의 제2 전극 및 제2 연결 기판을 포함함은 전술한 바와 같다. 그리고 액체 렌즈(280)의 양단은 복수의 제1 전극 중 어느 하나와 제2 전극을 의미할 수 있다. 또한 액체 렌즈(280)의 양단은 4개의 제1 전극의 4개의 전극 섹터 중 어느 하나와 제2 전극의 1개의 전극 섹터를 의미할 수 있다.
이에, 액체 렌즈(280)의 각 전극 섹터에 기 설정된 폭을 가지는 펄스 형태의 전압이 인가될 수 있다. 그리고 구동 전압은 제1 전극과 제2 전극 각각에 인가되는 전압의 차이로서 액체 렌즈(280)에 인가될 수 있다.
실시예로, 전압 컨트롤러(232)는 디지털 형태의 구동 전압 코드에 따라 액체 렌즈(280)에 인가되는 구동 전압을 제어하기 위해, 전압 부스터는 증가되는 전압레벨을 제어하고, 스위칭부는 공통 전극과 개별 전극에 인가되는 펄스 전압의 위상을 제어함에 의해 구동 전압 코드에 상응하는 아날로그 형태의 구동 전압을 생성할 수 있다. 즉, 제어부(230)는 제1 전극과 제2 전극 각각에 인가되는 전압을 제어할 수 있다.
그리고 제어 회로(210)는 제어 회로(210)의 통신 또는 인터페이스의 기능을 수행하는 커넥터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, I2C(Inter-Integrated Circuit) 통신 방식을 사용하는 제어 회로(210)와 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 통신 방식을 사용하는 렌즈 어셈블리(220) 간의 통신을 위해 커넥터는 통신 프로토콜 변환을 수행할 수 있다. 또한, 커넥터는 외부(예컨대, 배터리)로부터 전원을 공급받아, 제어부(230) 및 렌즈 어셈블리(220)의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 이 경우 커넥터는 도 2에 도시된 커넥터(153)에 해당할 수 있다.
또한, 렌즈 어셈블리(220)는 액체 렌즈 모듈(240)을 포함할 수 있으며, 액체 렌즈 모듈(240)은 구동 전압 제공부(290) 및 액체 렌즈(280)를 포함할 수 있다. 또한, 구동 전압 제공부(290)는 액체 렌즈 모듈(240)에 포함되는 것으로 도시되었으나, 제어 회로(210)에 포함될 수도 있다.
그리고 구동 전압 제공부(290)는 전압 컨트롤러(232)로부터 구동 전압을 제공받아, 액체 렌즈(280)에 구동 전압을 제공할 수 있다.
구동 전압 제공부(290)는 제어 회로(210)와 렌즈 어셈블리(220) 간의 단자 연결로 인한 손실을 보상하기 위한 전압 조정 회로(미도시) 또는 노이즈 제거 회로(미도시)를 포함할 수도 있고, 또는 전압 컨트롤러(232)로부터 제공되는 전압을 액체 렌즈(280)로 바이패스(bypass)할 수도 있다. 또는, 구동 전압 제공부(290)가 제어부(230) 내에 위치하여 액체 렌즈(280)로 전압을 제공할 수도 있다.
이에 따라, 액체 렌즈(280)는 AF 기능 또는 OIS 기능 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 실시예로, 액체 렌즈(280)는 OIS 기능의 수행으로 생성된 구동 전압에 따라 제1 액체와 제2 액체 간의 계면이 변형될 수 있다.
다음으로, 감지부(233)는 감지 센서(211)로부터 감지한 모션 신호의 주파수, 주기 등의 정보를 감지할 수 있다. 본 실시예에서는 모션(motion) 주파수를 기준으로 설명하며, 모션 신호는 상술한 감지 센서(자이로 센서)의 각속도로부터 얻어질 수 있다. 즉, 감지부(233)는 손떨림에 의해 카메라 모듈의 진동에 대한 모션 주파수를 감지할 수 있다.
다만, 전압 컨트롤러(232)는 감지된 주파수의 변화 즉, 카메라 모듈의 진동에 따라 OIS 기능이 수행됨으로써 액체 렌즈(280)로 구동 전압을 제공할 수 있다. 이에 다라, 액체 렌즈(280)의 계면에서 변화가 발생할 수 있다. 이 때, 액체 렌즈(280)의 계면에서의 변화로 파면 에러(WaveFront Error, WFE)가 발생할 수 있다. 다시 말해, 파면 에러(WFE)는 카메라 모듈(또는 렌즈 어셈블리, 액체 렌즈부)의 움직임(손 떨림으로 인한)의 보상에 의해 발생될 수 있다. 그리고 이러한 파면 에러(WFE)는 감지된 모션 신호의 주파수에 대응하여 변할 수 있다.
이 때, 실시예에 따른 구동부(234)는 감지된 주파수에 대응하여 파면 에러(WFE)가 가장 작은 타이밍을 동작 신호로 출력할 수 있다. 즉, 구동부(234)는 파면 에러가 최소화되도록 촬상 타이밍을 변경할 수 있다.
실시예로, 구동부(234)는 모션 주파수가 증가하면 모션 신호의 크기가 최대인 극값에 인접하도록 촬상 타이밍을 변경할 수 있다. 또한, 구동부(234)는 모션 주파수가 감소하면 모션 신호의 기울기가 가장 큰 지점에 인접하도록 촬상 타이밍을 변경할 수 있다. 다시 말해, 구동부(234)는 모션 주파수의 증감에 따라 촬상 타이밍을 모션 신호의 최소값에서 모션 신호의 극값으로 또는 반대로 이동할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 카메라 모듈은 손떨림 등의 동작에 대한 파면 에러를 최소화할 수 있다. 여기서, 모션 주파수는 카메라 모듈의 손떨림에 의한 진동에 대응할 수 있다. 또한, 손떨림에 의한 진동은 OIS를 위한 가진 주파수에 대응하므로, 모션 주파수는 OIS를 위한 가진 주파수에 대응할 수 있다.
그리고 변경된 촬상 타이밍은 외부 시스템(40)을 통해 또는 이미지 센서(30)로 직접 전송될 수 있다. 외부 시스템은 카메라 모듈의 외부에 위치할 수 있다. 예컨대, 외부 시스템(40)은 단말 상에 위치할 수 있다. 그리고 외부 시스템(40)은 카메라 모듈과 상술한 I2C(Inter-Integrated Circuit) 통신 방식으로 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 I2C 이외의 다른 통신 방식으로 연결될 수도 있다.
그리고 이미지 센서(30)는 해당 촬상 타이밍에 따라 촬상을 수행하여 이미지를 촬상 또는 획득할 수 있다. 그리고 획득된 이미지는 파면 에러가 최소화되므로, 카메라 모듈은 개선된 화질을 제공할 수 있다. 이러한 감지부 및 구동부에 대한 구체적인 동작은 후술한다.
도 9a 내지 도 9c는 실시예에 따른 카메라 모듈의 구동을 설명하는 도면이다.
먼저, 도 9a를 참조하면, 카메라 모듈이 손떨림 등에 의한 틸트(tilt)가 발생하지 않은 경우이다. 이 때, 액체 렌즈부(140)의 광축(LX1)은 z축 방향에 평행하고, 수직축(BX1)은 x축 방향에 평행할 수 있다.
도 9b 및 도 9c를 참조하면, 카메라 모듈이 손떨림 등에 의하여 제1 각도(θ 1)로 틸트될 수 있다. 이 때, 카메라 모듈은 전술한 바와 같이 감지 센서로부터 감지된 각속도를 이용하여 카메라 모듈(또는 렌즈 어셈블리)의 움직임(즉, 틸트)을 감지할 수 있다. 예컨대, 카메라 모듈은 현재의 광축(LX1)(또는 수직축(BX1)은 이동전 광축(LX2)(또는 수직축(BX2))과 제1 각도(θ 1)만큼 기울기 차이를 가질 수 있다. 다만, 액체 렌즈부(140)에서 구동 전압의 인가가 이루어지기 전까지 카메라 모듈의 틸트에도 액체 렌즈의 계면(BOa)은 유지될 수 있다.
다만, 이러한 틸트에 대응하여, 전압 컨트롤러는 상기 기울어짐에 대응한 구동 전압을 생성하도록 구동 전압 코드(구동 신호)를 생성할 수 있다. 이후에 구동 전압 제공부는 구동 신호를 수신하고 구동 신호에 대응하는 구동 전압을 액체 렌즈로 제공할 수 있다. 이하에서는 구동 신호가 구동 전압, 구동 전압 코드와 혼용하여 사용한다.
그리고 구동 전압에 대응하여 액체 렌즈는 계면(BOb)이 구동 전압 인가전의 계면(BOa)과 상이할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 카메라 모듈은 손떨림에 대한 보상을 수행할 수 있다.
그리고 전술한 바와 같이 구동 전압에 의해 액체 렌즈의 계면이 변경됨으로써 파면 에러(wavefront error)가 발생할 수 있다. 즉, 구동 전압의 인가로 인해 액체 렌즈의 계면(BOb)이 진동할 수 있다. 이 때, 실시예에 따른 카메라 모듈은 감지부에서 손떨림 등에 의한 카메라 모듈의 모션 신호로부터 모션 주파수를 출력하고, 구동부가 모션 주파수에 따라 카메라 모듈의 촬상 타이밍을 변경할 수 있다. 그리고 액체 렌즈의 계면은 모션 주파수에 대응하여 주기적으로 변할 수 있다. 예컨대, 액체 렌즈의 계면에 대한 파면 에러는 모션 주파수의 크기에 따라 변할 수 있다. 이에 따라, 카메라 모듈의 이미지 센서에서는 상기 촬상 타이밍에 따라 촬상이 수행될 수 있다. 그리고 상기 촬상 타이밍은 파면 에러를 최소화하는 시점으로 설정될 수 있다. 다시 말해, 실시예에 따른 카메라 모듈은 모션 주파수에 따라 변경된 촬상 타이밍을 제공하여 파면 에러를 최소화함으로써 개선된 품질의 이미지를 제공할 수 있다.
구체적으로, 실시예에 따른 카메라 모듈은 모션 주파수가 증가하면 촬상 타이밍을 상기 모션 신호의 최소값에서 상기 모션 신호의 극값으로 이동할 수 있다.
반대로, 실시예에 따른 카메라 모듈은 모션 주파수가 감소하면 상기 촬상 타이밍을 상기 모션 신호의 극값에서 상기 모션 신호의 최소값으로 이동할 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 카메라 모듈은 떨림 보상을 위해 OIS 수행으로 액체 렌즈의 계면 변화가 발생하더라도 계면 변화로부터 파면 에러를 최소화할 우 있는 촬상 타이밍으로 이미지 센서의 촬상을 제어할 수 있다. 예컨대, 실시예에 따른 카메라 모듈은 파면 에러를 최소화하는 촬상 타이밍을 후술하는 수학식 1으로부터 산출할 수 있다. 또는 기 저장된 저장부로부터 촬상 타이밍을 호출할 수 있으나 이는 후술하는 수학식 1로부터 도출될 수 있다. 구체적으로, 실시예에 따른 카메라 모듈은 아래 표 1 및 수학식 1로부터 파면 에러(WFE)가 최소가 되는 촬상 타이밍을 산출할 수 있다.
모션 주파수(f) 파면 에러 최소 지점1 파면 에러 최소 지점2 파면 에러 최소 구간(±20°)
2 180 360 0~20° / 160~200° / 340~360°
3 213.75 393.75 13.75~53.75° / 193.75~233.75°
4 247.5 427.5 47.5~87.5° / 227.5~267.5°
5 281.25 461.25 81.25~121.25° / 261.25~301.25°
6 315 495 115~155° / 295~335°
7 348.75 528.75 0~8.75° / 148.75~188.75° / 328.75~368.75°
8 382.5 562.5 2.5~42.5° / 182.5~222.5°
9 416.25 596.25 36.25~76.25° / 216.25~256.25°
10 450 630 70~110° / 250~290°
[수학식 1]
Figure PCTKR2020012557-appb-img-000001
(여기서, f는 모션 주파수이고, 모션 주파수와 파면 에러의 주파수 간의 위상차는 없는 경우로 가정한다)
표 1 및 수학식 1을 참조하면, 모션 주파수(f)의 하나의 주기(360° 기준)에서 파면 에러가 최소가 되는 지점은 2개(파면 에러 최소 지점1 및 파면 에러 최소 지점 2) 존재할 수 있다. 즉, 모션 주파수는 상기 액체 렌즈의 계면으로부터 발생하는 파면 에러의 주파수보다 클 수 있다.
실시예에 따른 카메라 모듈에서 모션 신호의 주기 동안 촬상 타이밍은 2개(2개의 구간)가 존재할 수 있다. 즉, 카메라 모듈은 손떨림 등의 모션 신호의 변화에도 파면 에러가 최소가 되는 구간을 일정한 개수로 가질 수 있다. 이로써, 다양한 사용자 등에 의해 손떨림이 상이하더라도 촬상 타이밍을 통한 촬상 제어가 1 주기동안 동일한 회수로 수행될 수 있다. 이에, 실시예에 따른 카메라 모듈은 개선된 전력 안정도를 가질 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 실시예에 따른 카메라 모듈의 낮은 주파수에서의 구동을 설명하는 도면이고, 도 11a 내지 11c는 실시예에 따른 카메라 모듈의 중간 주파수에서의 구동을 설명하는 도면이고, 도 12a 내지 12c는 실시예에 따른 카메라 모듈의 높은 주파수에서의 구동을 설명하는 도면이다.
구체적으로, 도 10a는 낮은 주파수(예컨대, 2hz)에서 파면 에러 신호와 모션 신호를 도시한 도면이고, 도 10b는 모션 신호가 0인 경우의 액체 렌즈부를 도시한 도면이고, 도 10c는 모션 신호가 최대인 경우 액체 렌즈부를 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 카메라 모듈(또는 렌즈 어셈블리, 액체 렌즈부)은 현재의 광축(이하 제1 광축이라 칭함, LX1)이 z축과 평행하고, 현재의 수직축(이하 제1 수직축이라 칭함, BX1)이 x축과 평행할 수 있다. 이 경우를 틸트 각도가 0°인 경우로 설정하여 설명하며, x축 및 z축을 기준으로 손떨림에 의한 틸트가 대칭으로 반복 수행된다.
또한, 카메라 모듈은 손떨림 등에 의한 틸트가 이루어지므로 제1 광축(LX1)으로 틸트되기 전인 이동전 광축(이하 제2 광축이라 칭함, LX2) 및 이동전 수직축(이하 제2 수직축, BX2)을 가질 수 있다.
도 10b를 살펴보면, 모션 주파수가 낮은 경우에 제1 광축(LX1)이 틸트 각도가 0°에 위치하는 경우 액체 렌즈의 계면(BOc)의 변화가 최소화되어 파면 에러가 최소화될 수 있다.
이와 달리, 도 10c를 살펴보면, 모션 주파수가 낮은 경우에 제2 광축(LX2)이 틸트 각도 0°을 이루어지며, 제1 광축(LX1)이 제2 광축(LX2)과 최대 각도(θ max)를 가질 수 있다. 여기서, 수직축과 광축은 수직 관계이므로 수직축 간의 각도차이는 광축 간의 각도차이와 동일한 것으로 이하 설명한다.
이 때, 카메라 모듈(또는 렌즈 어셈블리, 액체 렌즈부)은 액체 렌즈의 계면(BOd)의 변화가 커 파면 에러(WPE)가 발생할 수 있다. 즉, 모션 주파수가 낮은 경우 카메라 모듈은 틸트 각도가 0°가 되는 시점 즉, 카메라 모듈의 틸트의 1 주기(0° 내지 360°)에서 180° 및 360°에 가까울수록 파면 에러(WPE)가 최소화될 수 있다. 이는 모션 주파수가 낮은 경우 카메라 모듈이 떨림의 기준축(x축 또는 z축)에서 안정화되기 때문이다.
도 11a는 중간 주파수(예컨대, 6hz)에서 파면 에러 신호와 모션 신호를 도시한 도면이고, 도 11b는 모션 신호가 최대인 경우의 액체 렌즈부를 도시한 도면이고, 도 11c는 모션 신호가 중간인 경우 액체 렌즈부를 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이 카메라 모듈은 손떨림 등에 의한 틸트가 이루어지므로 제1 광축(LX1)으로 틸트되기 전인 이동전 광축(이하 제2 광축이라 칭함, LX2), 제1 광축(LX1)과 제2 광축(LX2) 사이의 제3 광축(LX3), 이동전 수직축(이하 제2 수직축, BX2), 제1 수직축(BX1)과 제2 수직축(BX2) 사이의 제3 수직축(BX3)을 가질 수 있다.
도 11b를 살펴보면, 모션 주파수가 중간인 경우에 제2 광축(LX2)이 틸트 각도가 0°에 위치하고, 제1 광축(LX1)은 제2 광축(LX2)과의 각도 차이가 최대 각도(θ max)이며, 제3 광축(LX3)은 제2 광축(LX2)과의 각도차이가 최대 각도(θ max)보다 작은 중간 각도(θ mid)일 수 있다. 이 때, 액체 렌즈부는 제2 광축(LX2) 및 제3 광축(LX3)보다 큰 제1 광축(LX1)을 가짐으로써 액체 렌즈의 계면(BOe)의 변화가 발생할 수 있다.
이와 달리, 도 11c를 살펴보면, 모션 주파수가 중간 경우에 제2 광축(LX2)이 틸트 각도 0°인 제4 광축(LX4)과 최대 각도( θ max)를 가지며, 제1 광축(LX1)은 제2 광축(LX2)과 제4 광축(BX4) 사이에 위치할 수 있다. 이는 카메라 모듈이 제2 광축(LX2)에서 제4 광축(LX4)으로 이동하기 전일 수 있다.
이 때, 카메라 모듈(또는 렌즈 어셈블리, 액체 렌즈부)은 액체 렌즈의 계면(BOf)의 변화가 최소화되어 파면 에러가 최소화될 수 있다. 즉, 모션 주파수가 중간 경우 카메라 모듈은 틸트 각도가 0°가 되는 시점 사이에 위치할 수 있다. 예컨대, 카메라 모듈의 틸트의 1 주기에서 90°와 180°사이 및 270°과 360° 사이에 가까울수록 파면 에러(WPE)가 최소화될 수 있다.
도 12a는 높은 주파수(예컨대, 10hz)에서 파면 에러 신호와 모션 신호를 도시한 도면이고, 도 12b는 모션 신호가 0인 경우의 액체 렌즈부를 도시한 도면이고, 도 12c는 모션 신호가 최대인 경우 액체 렌즈부를 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이 카메라 모듈은 손떨림 등에 의한 틸트가 이루어지므로 제1 광축(LX1)으로 틸트되기 전인 이동전 광축(이하 제2 광축이라 칭함, LX2) 및 이동전 수직축(이하 제2 수직축, BX2)을 가질 수 있다.
도 12b를 살펴보면, 모션 주파수가 높은 경우에 제1 광축(LX1)이 틸트 각도가 0°에 위치하는 경우 액체 렌즈의 계면(BOg)의 변화가 발생하여 파면 에러(WFEb)가 발생할 수 있다.
이와 달리, 도 12c를 살펴보면, 모션 주파수가 높은 경우에 제2 광축(LX2)이 틸트 각도 0°로 이루어지며, 제1 광축(LX1)이 제2 광축(LX2)과 최대 각도(θ max)를 가질 수 있다.
이 때, 카메라 모듈(또는 렌즈 어셈블리, 액체 렌즈부)은 액체 렌즈의 계면(BOh)의 변화가 커 최소화되어 파면 에러(WPE)도 최소화될 수 있다. 즉, 모션 주파수가 높은 경우 카메라 모듈은 틸트 각도가 최대가 되는 시점 즉, 카메라 모듈의 틸트의 1 주기에서 90° 및 270°에 가까울수록 파면 에러(WPE)가 최소화될 수 있다. 이는 모션 주파수가 높은 경우 카메라 모듈이 떨림의 기준축(x축 또는 z축)과 각도차이가 클수록 안정화되기 때문이다.
또한, 모션 주파수가 낮은 경우와 달리, 틸트 각도가 0°에 인접할수록 파면 에러가 증가할 수 있다. 즉, 모션 주파수가 증가하는 경우에 파면 에러의 최소화(촬상 타이밍) 시점이 모션 신호의 최소값(0°)에서 모션 신호의 극값(90° 또는 270°)로 이동할 수 있다. 반대로, 모션 주파수가 감소하는 경우에 파면 에러의 최소화 시점이 모션 신호의 극값(90° 또는 270°)에서 모션 신호의 최소값(0°)으로 이동할 수 있다.

Claims (10)

  1. 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리;
    상기 렌즈 어셈블리를 통과한 광을 수신하는 이미지 센서;
    상기 렌즈 어셈블리의 움직임을 감지하여 모션 신호를 생성하는 감지 센서;
    상기 모션 신호에 대응하여 상기 액체 렌즈의 계면을 조절하는 구동 신호를 생성하는 전압 컨트롤러;
    상기 모션 신호로부터 모션 주파수를 출력하는 감지부; 및
    상기 모션 주파수에 따라 상기 이미지 센서의 촬상 타이밍을 변경하는 구동부;를 포함하는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체 렌즈의 계면은 상기 모션 주파수에 대응하여 주기적으로 변하는 카메라 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 모션 주파수가 증가하면 상기 촬상 타이밍을 상기 모션 신호의 최소값에서 상기 모션 신호의 극값으로 이동하는 카메라 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 모션 주파수가 감소하면 상기 촬상 타이밍을 상기 모션 신호의 극값에서 상기 모션 신호의 최소값으로 이동하는 카메라 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 촬상 타이밍을 상기 모션 신호의 기울기가 최대인 지점으로 이동하는 카메라 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모션 주파수는 상기 액체 렌즈의 계면에 대한 파면 에러의 주파수보다 큰 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파면 에러의 크기는 상기 모션 신호의 주파수가 변하더라도 하나의 주기 동안 일정한 개수 또는 구간을 갖는 카메라 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상기 촬상 타이밍에 촬상을 수행하는 카메라 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액체 렌즈의 계면은 상기 구동 신호에 의해 변하는 카메라 모듈.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 액체 렌즈의 계면에 대한 파면 에러는 모션 주파수의 크기에 따라 변하는 카메라 모듈.
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