WO2021054750A1 - 렌즈 곡률 가변 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 렌즈 곡률 가변 장치는 공통 전극 및 복수의 개별 전극을 포함하는 액체렌즈; 상기 공통 전극 및 상기 복수의 개별 전극에 전압을 인가하는 렌즈 구동부; 상기 액체 렌즈의 계면을 감지하는 센서부; 상기 센서부에서 출력된 상기 계면에 대응되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터; 및 상기 AD 컨버터에서 출력된 신호에 기반하여 상기 렌즈 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 복수의 개별 전극은 둘 이상의 개별 전극을 각각 포함하는 제1 그룹과 제2 그룹을 포함하고, 상기 센서부는, 상기 제1 그룹의 개별 전극들 중 제 1 개별 전극과 연결되는 제1 센서부; 및 상기 제2 그룹의 개별 전극들 중 제2 개별 전극과 연결되는 제2 센서부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 AD 컨버터에서 출력된 신호에 기반하여 상기 제1 그룹과 상기 제2 그룹에 포함되는 개별전극들 각각에 인가되는 전압을 조절하기 위해 상기 상기 렌즈 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

렌즈 곡률 가변 장치
실시 예는, 액체 렌즈 제어 회로, 카메라 모듈 및 액체 렌즈 제어 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 실시 예는 전기 신호를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈를 제어하기 위한 액체 렌즈 제어 회로, 카메라 모듈 및 액체 렌즈 제어 방법에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(예, 광학 줌 기능(zoom-in/zoom-out), 오토포커싱(Auto-Focusing, AF) 기능, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(Optical Image Stabilizer, OIS) 기능 등)을 가지는 광학 기기를 원하고 있다. 이러한 촬영 기능은 여러 개의 렌즈를 조합해서 직접 렌즈를 움직이는 방법을 통해 구현될 수 있으나, 렌즈의 수를 증가시킬 경우 광학 기기의 크기가 커질 수 있다. 오토 포커스와 손떨림 보정 기능은, 렌즈 홀더에 고정되어 광축이 정렬된 여러 개의 렌즈 모듈이, 광축 또는 광축의 수직 방향으로 이동하거나 틸팅(Tilting)하여 수행되고, 렌즈 모듈을 구동시키기 위해 별도의 렌즈 구동 장치가 사용된다. 그러나 렌즈 구동 장치는 전력 소모가 높으며, 이를 보호하기 위해 서 카메라 모듈과 별도로 커버 글라스를 추가하여야 하는바 전체 두께가 두꺼워 진다. 따라서 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.
실시 예는 전기 신호를 이용하여 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 장치에서 액체 렌즈에 포함된 계면의 상태를 캐패시턴스의 변화를 통해 인식할 수 있는 피드백 회로를 제공함으로써 인가되는 전기 신호에 대응하여 액체 렌즈의 계면의 움직임을 보다 정확히 인식할 수 있고 액체 렌즈의 계면을 보다 정확히 제어할 수 있는 액체 렌즈 제어 회로, 카메라 모듈 및 액체 렌즈 제어 방법을 제공하도록 한다.
또한, 본 실시 예는 초점 거리를 조정할 수 있는 액체 렌즈의 계면의 움직임과 형상을 계면을 통과한 광신호를 이미지로 변환하여 인식하지 않고, 계면의 캐패시턴스의 변화를 통해 계면의 움직임과 형상을 직접 인식함으로써 액체 렌즈의 성능과 동작을 보다 정확히 제어할 수 있는 액체 렌즈 제어 회로, 카메라 모듈 및 액체 렌즈 제어 방법을 제공하도록 한다.
또한, 본 실시 예는 액체 렌즈 내 계면의 움직임과 형상을 인지할 수 있어, 액체 렌즈 및 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리에서 렌즈 왜곡을 보정하거나 렌즈 어셈블리를 제어하는 데 보다 효율적인 액체 렌즈 제어 회로, 카메라 모듈 및 액체 렌즈 제어 방법을 제공하도록 한다.
또한, 본 실시 예는 액체 렌즈 내 계면의 움직임과 형상을 인지하기 위한 액체 렌즈 제어 회로의 사이즈를 최소화할 수 있도록 한 액체 렌즈 제어 회로, 카메라 모듈 및 액체 렌즈 제어 방법을 제공하도록 한다.
또한, 본 실시 예는 자이로 데이터에 의한 진동 축을 기준으로 개별 전극에 인가되는 실효 전압과 ADC 센싱 값의 대칭적인 관계를 이용하여 최소 개수의 센싱 회로 및 ADC를 가지고 각각의 개별 전극의 커패시턴스를 산출할 수 있는 액체 렌즈 제어 회로, 카메라 모듈 및 액체 렌즈 제어 방법을 제공하도록 한다.
실시 예에 따른 렌즈 곡률 가변 장치는 공통 전극 및 복수의 개별 전극을 포함하는 액체렌즈; 상기 공통 전극 및 상기 복수의 개별 전극에 전압을 인가하는 렌즈 구동부; 상기 액체 렌즈의 계면을 감지하는 센서부; 상기 센서부에서 출력된 상기 계면에 대응되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터; 및 상기 AD 컨버터에서 출력된 신호에 기반하여 상기 렌즈 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 복수의 개별 전극은 둘 이상의 개별 전극을 각각 포함하는 제1 그룹과 제2 그룹을 포함하고, 상기 센서부는, 상기 제1 그룹의 개별 전극들 중 제 1 개별 전극과 연결되는 제1 센서부; 및 상기 제2 그룹의 개별 전극들 중 제2 개별 전극과 연결되는 제2 센서부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 AD 컨버터에서 출력된 신호에 기반하여 상기 제1 그룹과 상기 제2 그룹에 포함되는 개별전극들 각각에 인가되는 전압을 조절하기 위해 상기 상기 렌즈 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 AD 컨버터는, 상기 제1 센서부와 연결되고 제1 디지털 신호를 출력하는 제1 AD 컨버터; 및 상기 제2 센서부와 연결되고 제2 디지털 신호를 출력하는 제2 AD 컨버터를 포함한다.
또한, 상기 제1 및 제2 센서부와 연결되며, 상기 제1 및 제2 센서부 각각에서 출력된 아날로그 신호를 순차적으로 출력하는 먹스(MUX);를 포함하고, 상기 AD 컨버터는, 상기 먹스를 통해 상기 제1 센서부와 연결되어 제1 디지털 신호로 출력하고, 상기 먹스를 통해 상기 제2 센서부와 연결되어 제2 디지털 신호를 출력한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 디지털 신호를 이용하여 상기 제1 그룹에 포함된 제3 개별 전극에 대한 제3 디지털 신호를 획득하고, 상기 제2 디지털 신호를 이용하여 상기 제2 그룹에 포함된 제4 개별 전극에 대응하는 제4 디지털 신호를 획득한다.
또한, 상기 제1 디지털 신호는 상기 제3 디지털 신호와 대칭이고, 상기 제2 디지털 신호는 상기 제4 디지털 신호와 대칭이다.
또한, 상기 제어부는, 자이로 센서를 통해 획득된 자이로 데이터를 이용하여 진동 각도를 산출하고, 상기 산출한 진동 각도를 기준으로 상기 복수의 개별 전극을 상호 대칭 관계를 가지는 개별 전극끼리 구분한다.
또한, 상기 센서부는, 상기 액체 렌즈 내의 상기 복수의 개별 전극 상의 절연층과 전도성 액체 사이의 경계 영역의 면적의 크기 또는 상기 면적의 변화에 대응하는 커패시턴스를 감지한다.
또한, 상기 센서부는, 상기 복수의 개별 전극 중 일부의 개별 전극에 대응하는 커패시턴스를 감지하고, 상기 제어부는, 상기 센서부를 통해 획득된 일부 개별 전극에 대응하는 커패시턴스를 이용하여, 나머지 개별 전극에 대응하는 커패시턴스를 감지한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 인가되는 전기 신호에 기초하여 곡률이 가변하는 액체 렌즈와, 액체를 구동하는 렌즈 구동부와, 액체 렌즈의 커패시턴스를 감지하는 센서와, 감지된 액체 렌즈의 커패시턴스에 기초하여, 렌즈의 곡률이 가변되도록 렌즈 구동부를 제어하는 제어부를 포함함으로써, 신속하고 정확하게 렌즈의 곡률을 가변할 수 있게 된다.
특히, 실시 예에서는 액체 렌즈의 커패시턴스를 감지하고 이를 피드백하여, 액체 렌즈의 곡률이 가변되도록 액체 렌즈에 인가되는 구동 전압을 변경함으로써, 신속하고 정확하게 액체 렌즈의 곡률을 가변할 수 있게 된다.
한편, 연산된 곡률과 목표 곡률에 기초하여, 곡률 에러를 연산하는 이퀄라이저와, 연산된 곡률 에러에 기초하여, 펄스폭 신호를 생성하여 출력하는 펄스폭 제어부를 포함함으로써, 신속하고 정확하게 렌즈의 곡률을 가변할 수 있게 된다.
한편, 실시 예에서의 센서는, 스위칭 소자의 턴 온 구간 동안, 액체 렌즈의 커패시턴스를 감지함으로써, 신속하고 정확하게 액체 렌즈의 커패시턴스를 감지할 수 있게 된다.
또한, 실시 예에서는 액체 렌즈의 커패시턴스를 감지하기 위한 별도의 센싱 펄스 신호를 발생하고, 상기 센싱 펄스를 이용하여 커패시턴스를 감지하도록 함으로써, 액체 렌즈의 곡률을 정확히 감지할 수 있다.
또한, 실시 예에서는 제1 전극 및 제2 전극에 모두 그라운드 전압이 인가되는 기간 동안에 상기 센싱 펄스의 공급 및 커패시턴스 감지 동작을 수행하도록 하며, 이에 따른 렌즈 구동부의 스위칭 동작에 의해 발생하는 노이즈를 제거할 수 있고, 상기 감지된 커패시턴스의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예에서는 센싱 펄스에 대응하는 상쇄 펄스를 공급함으로써, 상기 센싱 펄스에 의해 발생하는 액체 렌즈의 동작 오류를 해결할 수 있다.
또한, 실시 예에서는 먹스를 사용하여 개별 전극별 커패시턴스의 감지를 위해 필요한 AD 컨버터의 수량을 감소시킬 수 있다. 이에 따르면, 실시 예에서는 AD 컨버터의 수량 감소로 인한 회로 면적을 감소시킬 수 있고, 이에 따른 칩 사이즈의 감소로 인한 수율을 증가시킬 수 있으며, 카메라 모듈의 단가를 낮출 수 있다. 또한, 실시 예에서는 각각의 개별 전극별로 AD 컨버터를 사용하는 경우에 발생하는 AD 컨버터의 성능 편차를 해결할 수 있으며, 이에 따라 개별 전극 별로 동일한 조건 내에서 정확한 커패시턴스의 감지가 가능하다.
또한, 실시 예에서는 OIS 구동 시에 자이로 센서에서 출력되는 자이로 데이터를 제어 인자로 각각의 개별전극에 인가되는 구동 전압을 제어하게 된다. 이때, OIS 보정 시에, 진동 축을 기준으로 각각의 전극에 인가되는 실효 전압(Vrms)과 ADC 센싱 값은 대칭적인 관계를 가지게 된다. 이에 따라, 실시 예에서는 개별 전극의 수 대비 1/2의 센싱 회로를 가지고 모든 개별 전극에 대한 커패시턴스를 산출할 수 있도록 한다. 이에 의하면, 실시 예에서의 액체 렌즈 제어 회로는 기존의 ADC 센싱 회로의 1/2만 사용하고도 OIS 제어를 위한 SFR(Spatial Frequency Response) 및 OIS 억압비를 확보할 수 있다. 그리고, 본 실시 예에서는 기존 대비 ADC 센싱 회로가 50%로 줄기 때문에 칩 사이즈도 획기적으로 줄 수 있으며, 이에 따른 전체적인 칩 사이즈를 기존 대비 20% 정도 감소시킬 수 있다.
도1은 카메라 장치의 예를 설명한다.
도2는 카메라 장치에 포함된 렌즈 어셈블리의 예를 설명한다.
도 3a 내지 도 3b는 액체 렌즈의 구동 방식을 설명하는 도면이다.
도4는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체 렌즈를 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 액체 렌즈의 구조를 설명한다.
도 6a 내지 도 6e는, 액체 렌즈의 다양한 곡률을 예시하는 도면이다.
도 7은 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도 8은 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도 9는 도 7 및 도8의 렌즈 곡률 가변 장치에서의 액체 렌즈의 곡률 변화 곡선을 도시하는 도면이다.
도 10은 도 8의 렌즈 구동부의 내부 회로도의 일예이다.
도 11은 도 10의 렌즈 구동부의 변형 예이다.
도 12는 도 10의 렌즈 구동부의 다른 변형 예이다.
도 13a는 도 10의 렌즈 구동부의 동작 설명을 위한 파형도의 일 예이다.
도 13b는 도 10의 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도14는 센서부를 구성하는 회로의 예를 설명한다.
도15는 렌즈 구동부의 일 에를 설명한다.
도 16은 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 다른 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도 19은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 렌즈 구동부를 나타낸 도면이다.
도 20은 도 19의 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도 21은 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 또 다른 도면이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도 24는 실시 예에 따른 카메라 모듈의 진동 축을 설명한다.
도 25는 OIS 보정 시에 개별 전극에 인가되는 실효 전압을 설명한다.
도 26a는 상하 진동 상태에서의 ADC 값의 대칭 관계를 보여준다.
도 26b는 좌우 진동 상태에서의 ADC 값의 대칭 관계를 보여준다.
도 26c는 우상 좌하 진동 상태에서의 ADC 값의 대칭 관계를 보여준다.
도 26d는 좌상 우하 진동 상태에서의 ADC 값의 대칭 관계를 보여준다.
도 27은 실시 예에 따른 액체 렌즈의 제어 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 외관을 나타내는 도면이다.
도 29는 도 28의 영상표시장치의 광학부와 디스플레이를 분리하여 표시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
도1은 카메라 장치의 예를 설명한다. 도시된 바와 같이, 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(22) 및 이미지 센서를 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리의 상부 또는 하부에는 적어도 하나의 고체 렌즈가 배치될 수 있다. 렌즈 어셈블리는(22)는 인가되는 전압에 대응하여 초점거리가 조정되는 액체렌즈를 포함할 수 있다. 카메라 모듈은 공통 단자와 복수의 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 제1렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22), 및 제1렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로(24), 및 렌즈 어셈블리(22)에 정렬되며 렌즈 어셈블리(22)를 통해 전달되는 광을 전기신호로 변환하고 렌즈 어셈블리의 하부에 배치되는 이미지센서(26)를 포함할 수 있다.
도1을 참조하면, 카메라 모듈은 하나의 인쇄회로기판(PCB) 상에 형성된 회로(24, 26)와 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리(22)를 포함할 수 있으나, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 발명의 범위를 한정하지 않는다. 제어 회로(24)의 구성은 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 액체 렌즈(28)에 인가되는 전압의 크기를 줄일 경우, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 모듈의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
도2를 참조하면, 도시된 바와 같이, 렌즈 어셈블리(22)는 제1렌즈부(100), 제2렌즈부(200), 액체렌즈부(300), 렌즈 홀더(400) 및 연결부(500)을 포함할 수 있다. 연결부(500)는 이미지 센서와 액체 렌즈를 전기적으로 연결하며, 후술할 기판, 와이어 또는 전선 등을 포함할 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 제1렌즈부(100) 또는 제2렌즈부(200) 중 하나는 생략될 수도 있다. 제어 회로(24)의 구성은 카메라 장치에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(22)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄일 경우, 제어회로(24)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 장치의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
도2는 카메라 장치에 포함된 렌즈 어셈블리(22)의 예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 렌즈 어셈블리(22)는 제1렌즈부(100), 제2렌즈부(200), 액체렌즈부(300), 렌즈 홀더(400) 및 연결부(500)을 포함할 수 있다. 연결부(500)는 이미지 센서와 액체 렌즈를 전기적으로 연결하며, 후술할 기판, 와이어 또는 전선 등을 포함할 수 있다. 도시된 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 모듈에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(22)의 구조는 달라질 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 위치하고 있으나, 다른 예에서는 액체렌즈부(300)가 제1렌즈부(100)보다 상부(전면)에 위치할 수도 있고, 제1렌즈부(100) 또는 제2렌즈부(200) 중 하나는 생략될 수도 있다.
도2를 참조하면, 제1렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리의 외부로부터 광이 입사하는 부위이다. 제1렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
제1렌즈부(100) 및 제2 렌즈부(200)는 렌즈 홀더(400) 에 장착될 수 있다. 이때, 렌즈 홀더(400)에는 관통공이 형성되고, 관통공에 제1렌즈부(100) 및 제2렌즈부(200)가 배치될 수 있다. 또한, 렌즈 홀더(400)에 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)가 배치되는 사이 공간에는 액체렌즈부(300)가 삽입될 수 있다.
한편, 제1렌즈부(100)는 고체렌즈(110)를 포함할 수 있다. 고체렌즈(110)는 렌즈 홀더(400) 외부로 돌출되어 외부에 노출될 수 있다. 고체렌즈가 노출되는 경우 외부에 노출됨으로 인해 렌즈표면이 손상될 수 있다. 만약 렌즈표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 고체렌즈(110)의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 고체렌즈(100)가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
제2렌즈부(200)는 제1렌즈부(100) 및 액체렌즈부(300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체렌즈부(300)를 투과하여 제2렌즈부(200)로 입사할 수 있다. 제2렌즈부(200)는 제1렌즈부(100)와 이격되어 렌즈 홀더(400)에 형성되는 관통공에 배치될 수 있다.
한편, 제2렌즈부(200)는 적어도 하나의 렌즈로 구비될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축(PL)을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
액체렌즈부(300)는 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200) 사이에 배치되고, 렌즈 홀더(400)의 삽입구(410)에 삽입될 수 있다. 삽입구(410)는 렌즈 홀더의 측면의 일부 영역이 개방되어 형성될 수 있다. 즉, 액체 렌즈는 홀더의 측면의 삽입구(410)를 통해 삽입되어 배치될 수 있다. 액체렌즈부(300) 역시, 제1렌즈부(100)와 제2렌즈부(200)와 같이 중심축(PL)을 기준으로 정렬될 수 있다.
액체렌즈부(300)에는 렌즈영역(310)이 포함될 수 있다. 렌즈영역(310)은 제1렌즈부(100)를 통과한 광이 투과하는 부위이고, 적어도 일부에 액체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈영역(310)에는 두 가지 종류 즉, 도전성 액체와 비도전성 액체가 함께 포함될 수 있고, 도전성 액체와 비도전성 액체는 서로 섞이지 않고 경계면을 이룰 수 있다. 연결부(500)를 통해 인가되는 구동 전압에 의해 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형되어 액체렌즈(28) 계면의 곡률 또는 액체 렌즈의 초점거리가 변경될 수 있다. 이러한 경계면의 변형 또는 곡률변경이 제어되면, 액체렌즈부(300)와 이를 포함하는 카메라 모듈은 오토포커싱 기능, 손떨림 보정기능 등을 수행할 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 액체 렌즈의 구동 방식을 설명하는 도면이다.
먼저, 도 3a의 (a)는, 액체 렌즈(28)에 제1 전압(V1)이 인가되어, 액체 렌즈가 오목 렌즈와 같이 동작하는 것을 예시한다.
다음, 도 3a의 (b)는, 액체 렌즈(28)에 제1 전압(V1) 보다 큰 제2 전압(V2)이 인가되어, 액체 렌즈가 광의 진행 방향을 변경하지 않는 것을 예시한다.
다음, 도 3a의 (c)는, 액체 렌즈(28)에 제2 전압(V2) 보다 큰 제3 전압(V3)이 인가되어, 액체 렌즈가 볼록 렌즈와 같이 동작하는 것을 예시한다.
한편, 도 3a에서는, 인가되는 전압의 레벨에 따라, 액체 렌즈의 곡률 또는 디옵터가 변하는 것을 예시하나, 이에 한정되지 않으며, 인가되는 펄스의 펄스폭에 따라, 액체 렌즈의 곡률 또는 디옵터가 변하는 것도 가능하다.
다음, 도 3b의 (a)는, 액체 렌즈(28) 내의 계면이 동일한 곡률을 가짐에 따라, 볼록 렌즈와 같이 동작하는 것을 예시한다.
즉, 도 3b의 (a)에 따르면, 입사광(Lpaa)이 집중되어, 해당하는 출력광(Lpab)이 출력되게 된다.
다음, 도 3b의 (b)는, 액체 렌즈(28) 내의 계면이 비대칭 곡면을 가짐에 따라, 광의 진행 방향이 상측으로 변경되는 것을 예시한다.
즉, 도 3b의 (b)에 따르면, 입사광(Lpaa)이 상측으로 집중되어, 해당하는 출력광(Lpac)이 출력되게 된다.
도 4는 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 액체 렌즈를 설명한다. 구체적으로, (a)는 렌즈 어셈블리(22, 도2참조)에 포함된 제1렌즈(28)를 설명하고, (b)는 렌즈(28)의 등가회로를 설명한다.
먼저 (a)를 참조하면, 구동 전압에 대응하여 초점 거리가 조정되는 렌즈(28)는 동일한 각 거리를 가지고 4개의 서로 다른 방향에 배치된 개별 단(LA, LB, LC, LD)를 통해서 전압을 인가 받을 수 있다. 개별 단자는 액체 렌즈의 중심축을 기준으로 동일한 각 거리를 가지고 배치될 수 있고, 4개의 개별단자를 포함할 수 있다. 4개의 개별단자는 액체렌즈의 4개 코너에 각각 배치될 수 있다. 개별 단자(L1, L2, L3, L4)를 통해서 전압이 인가되면 인가된 전압은 후술할 공통 단자(C0)에 인가되는 전압과의 상호작용으로 형성되는 구동 전압에 의해 렌즈영역(310)에 배치된 도전성 액체와 비도전성 액체의 경계면이 변형될 수 있다.
또한, (b)를 참조하면, 렌즈(28)는 일측의 서로 다른 개별 단자(LA, LB, LC, LD)로부터 동작 전압을 인가 받고, 다른 일측은 공통 단자(C0M)와 연결된 복수의 캐패시터(30)로 설명할 수 있다. 여기서, 등가회로에 포함된 복수의 캐패시터(30)는 약 수십 내지 200 피코패럿(pF) 이하의 작은 캐패시턴스를 가질 수 있다. 액체 렌즈의 상술한 액체 렌즈의 단자는 본 명세서에서 전극 섹터 또는 서브 전극으로 불릴 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 액체 렌즈의 구조를 설명한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 액체 렌즈(28)는 액체, 제1 플레이트 및 전극을 포함할 수 있다. 액체렌즈(28)에 포함되는 액체(122, 124)는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있다. 제1 플레이트는 전도성 액체 및 비전도성 액체가 배치되는 캐비티(cavity, 150) 또는 홀을 포함할 수 있다. 캐비티(150)는 경사면을 포함할 수 있다. 전극(132, 134)은 제1 플레이트(114) 상에 배치될 수 있으며, 제1 플레이트(114) 상부 또는 제1 플레이트(114) 하부에 배치될 수 있다.
액체 렌즈(28)는 전극(132, 134)의 상부(하부)에 배치될 수 있는 제2 플레이트(112)를 더 포함할 수 있다. 또한 액체 렌즈(28)는 전극(132, 134) 하부(상부)에 배치될 수 있는 제3 플레이트(116)를 더 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 액체 렌즈(28)의 일 실시예는 서로 다른 제1 및 제2 액체(122, 124)가 형성하는 계면(130)을 포함할 수 있다. 또한, 액체 렌즈(28)에 전압을 공급하는 적어도 하나의 기판(142, 144)을 포함할 수 있다. 액체 렌즈(28)의 모서리(코너)는 액체 렌즈(28)의 중심부보다 두께가 얇을 수 있다. 액체 렌즈의 상면에 제2 플레이트가 배치되고 액체 렌즈의 하면에 제3 플레이트가 배치될 수 있으나, 액체 렌즈 코너의 상면 또는 하면의 일부에는 제2 플레이트 또는 제3 플레이트가 배치되지 않아 액체 렌즈의 코너의 두께가 중심부 보다 얇을 수 있다. 액체 렌즈의 코너 상면 또는 하면에는 전극이 노출될 수 있다.
액체 렌즈(28)는 서로 다른 두 액체, 예를 들면 제1 액체(122)와 제2 액체(124)를 포함하고, 제1 및 제2 액체가 형성하는 계면(130)의 곡률, 형상은 액체 렌즈(28)에 공급되는 구동 전압에 의해 조정될 수 있다.
이때, 제1 액체(122)는 전도성 액체일 수 있다. 그리고, 제2 액체(124)는 비전도성 액체일 수 있다.
즉, 복수의 제1 및 제2 액체(122, 124)는 캐비티에 수용되며, 전도성을 갖는 제1 액체(122)와 비전도성을 갖는 제2 액체(또는, 절연 액체)(124)를 포함할 수 있다. 제1 액체(LQ1)와 제2 액체(LQ2)는 서로 섞이지 않으며, 제1 및 제2 액체(122, 124) 사이의 접하는 부분에 계면(130)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 액체(122) 위에 제2 액체(124)가 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와는 다르게 제2 액체(124) 위에 제1 액체(122)가 배치될 수도 있을 것이다.
이때, 제1 액체(122) 및 제2 액체(124)는 상기 캐비티 내에 서로 다른 비중으로 가지고 수용될 수 있다.
즉, 액체 렌즈의 경우, 전극의 전압을 이용하여 제1 액체(122) 및 제2 액체(124) 사이의 계면(130)의 곡률, 위치, 형상 등을 변화시켜, 카메라의 오토 포커싱 기능을 수행할 수 있다. 또한, 액체 렌즈의 경우, 복수의 전극에 인가되는 전압을 비대칭적으로 인가하고, 이를 토대로 광축의 중심을 기준으로 계면 곡률이 비대칭적으로 나타나도록 하여 손떨림 방지 기능을 수행할 수 있다.
한편, 액체 렌즈(28)에 공급되는 구동 전압은 연결부(500)를 통해 전달될 수 있다. 연결부는 제1기판(142) 및 제2기판(144)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 연결부가 제1기판(142) 및 제2기판(144)를 포함하는 경우 제2기판(144)은 복수의 개별 단자 각각에 전압을 전달할 수 있고, 제1기판(142)은 공통 단자에 전압을 전달할 수 있다. 복수의 개별 단자는 4개일 수 있고, 제2기판(144)은 4개의 개별 단자 각각에 전압을 전달할 수 있다. 제2기판(144)과 제1기판(142)을 통해 공급되는 전압은 액체 렌즈(28)의 각 모서리에 배치 또는 노출되는 복수의 전극(134, 132)에 인가될 수 있다.
또한, 액체 렌즈(28)는 투명한 재질을 포함하는 제3플레이트(116) 및 제2플레이트(112), 제3플레이트(116) 및 제2플레이트(112) 사이에 위치하며 기 설정된 경사면을 가지는 개구영역을 포함하는 제1플레이트(114)를 포함할 수 있다.
또한, 액체 렌즈(28)는 제3플레이트(116), 제2플레이트(112) 및 제1플레이트(114)의 개구영역에 의해 결정되는 캐비티(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 캐비티(150)는 상기 설명한 바와 같은 서로 다른 성질(예, 전도성 액체 및 비전도성 액체)의 제1 및 제2 액체(122, 124)가 충진될 수 있으며, 서로 다른 성질의 제1 및 제2 액체(122, 124) 사이에는 계면(130)이 형성될 수 있다.
또한, 액체 렌즈(28)에 포함되는 두 액체(122, 124) 중 적어도 하나는 전도성을 가지며, 액체 렌즈(28)는 제1플레이트(114) 상부 및 하부에 배치되는 두 전극(132, 134)을 포함할 수 있다. 제1플레이트(114)는 경사면을 포함하고 경사면에 배치되는 절연층(118)을 더 포함할 수 있다. 전도성을 가지는 액체는 절연층에 접촉할 수 있다. 여기서, 절연층(118)은 두 전극(132, 134) 중 하나의 전극(예, 복수의 개별전극(134))을 덮고, 다른 하나의 전극(예, 공통전극(132))의 일부를 덮거나 또는 노출시켜 전도성 액체(예, 122)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다. 여기서, 공통 전극(132)은 적어도 하나 이상의 전극섹터(예, C0M)를 포함하고, 개별 전극(134)은 둘 이상의 전극섹터(예, LA, LB, LC, LD)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개별 전극(134)은 광축을 중심으로 시계방향을 따라 순차적으로 배치되는 복수의 전극섹터를 포함할 수 있다. 전극 섹터는 서브 전극 또는 액체 렌즈의 단자로 불릴 수 있다.
액체 렌즈(28)에 포함된 두 전극(132, 134)에 전압을 전달하기 위한 하나 또는 두 개 이상의 기판(142, 144)이 연결될 수 있다. 구동 전압에 대응하여 액체 렌즈(28) 내 형성되는 계면(130)의 곡률, 굴곡 또는 경사도 등이 변하면서 액체 렌즈(28)의 초점 거리가 조정될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d) 중 제1 개별 전극(LA)(134a)과, 제2 개별 전극(LB)(134b)이 경사지게 형성되며, 하부에서 상부로 갈수록, 그 크기가 작아지는 것을 예시한다.
한편, 도 5b와 달리, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)이, 공통 전극(132)의 위치인 상부에 형성되고, 공통 전극(132)이 하부에 형성되는 것도 가능하다.
한편, 도 5a 및 5b에서는 복수의 개별 전극으로 4개의 전극을 예시하나, 이에 한정되지 않으며, 2개 이상의 다양한 개수의 전극이 형성되는 것이 가능하다.
한편, 도 5b에서, 공통 전극(132)에 펄스 형태의 전압이 인가된 이후, 소정 시간 후에, 제1 개별 전극(LA)(134a)과, 제2 개별 전극(LB)(134b)에 펄스 형태의 전압이 인가되는 경우, 공통 전극(132)과, 제1 개별 전극(LA)(134a), 제2 개별 전극(LB)(134b) 사이의 전위차가 발생하며, 이에 따라, 전기 전도성을 가지는 제1 액체(122)의 형상이 변하고, 제1 액체(122)의 형상 변화에 대응하여, 액체 렌즈(28) 내의 계면(130)의 형상이 변하게 된다.
한편, 본 발명에서는, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 전기 신호에 따라, 형성되는 계면(130)의 곡률을 간편하고, 신속하게 감지하는 방안을 제시한다.
이를 위해, 본 발명에서의 센서부는, 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 중 어느 하나의 개별 전극(예를 들어, 제1 개별 전극(134a)) 상의 절연층(118)과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화를 감지한다.
도 5b에서는, 경계 영역(Ac0)의 면적으로 AM0를 예시한다. 특히, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Ac0)의 면적이, AM0인 것을 예시한다.
도 5b에서는, 계면(130)이 오목하거나 볼록하지 않고, 일 예로 제1 플레이트(114) 등과 평행한 것을 예시한다. 이때의 계면(130)의 곡률은, 예를 들어, 0 으로 정의할 수 있다.
한편, 도 5b와 같이, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Ac0)에 대해, 다음의 수학식 1에 의해, 커패시턴스(C)가 형성될 수 있다.
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이때의 ε는 유전체인 절연층(118)의 유전율, A는 경계 영역(Ac0)의 면적, d는, 절연층(118)의 두께를 나타낼 수 있다.
여기서, ε, d는, 고정값이라 가정하면, 커패시턴스(C)에 큰 영향을 미치는 것은, 경계 영역(Ac0)의 면적일 수 있다.
즉, 경계 영역(Ac0)의 면적이 클수록, 경계 영역(Ac0)에 형성되는 커패시턴스(C)가 커질수 있다.
한편, 계면(130)의 곡률이 가변될수록, 경계 영역(Ac0)의 면적이 가변되므로, 실시 예에서는 센서부를 이용하여, 경계 영역(Ac0)의 면적을 감지하거나, 또는 경계 영역(Ac0)에 형성되는 커패시턴스(C)를 감지할 수 있다.
한편, 도 5b의 커패시턴스는, CAc0 라 정의할 수 있다.
도 6a 내지 도 6e는, 액체 렌즈(28)의 다양한 곡률을 예시하는 도면이다.
먼저, 도 6a는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 펄스 형태의 전압에 기반하여, 계면(130)에 제1 곡률(130a)이 형성되는 것을 예시한다.
도 6a에서는, 계면(130)에 제1 곡률(130a)이 형성됨에 따라, 경계 영역(Aaa)의 면적으로 AMa(>AM0)를 예시한다. 특히, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Aaa)의 면적이, AMa인 것을 예시한다.
수학식 1에 따르면, 도 5b에 비해, 도 6a에서의 경계 영역(Aaa)의 면적이 더 커지므로, 경계 영역(Aaa)의 커패시턴스가 더 커지게 된다. 한편, 도 6a의 커패시턴스는, CAaa 라 정의할 수 있으며, 도 5b의 커패시턴스인 CAc0 보다 큰 값을 가지게 된다.
이때의 제1 곡률(130a)은 정극성의 값을 가지는 것으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제1 곡률(130a)이 +2 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
다음, 도 6b는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 펄스 형태의 전압에 기반하여, 계면(130)에 제2 곡률(130b)이 형성되는 것을 예시한다.
도 6b에서는, 계면(130)에 제2 곡률(130b)이 형성됨에 따라, 경계 영역(Aba)의 면적으로 AMb(>AMa)를 예시한다. 특히, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Aba)의 면적이, AMb인 것을 예시한다.
수학식 1에 따르면, 도 6a에 비해, 도 6b에서의 경계 영역(Aba)의 면적이 더 커지므로, 경계 영역(Aba)의 커패시턴스가 더 커지게 된다. 한편, 도 6b의 커패시턴스는, CAba 라 정의할 수 있으며, 도 6a의 커패시턴스인 CAaa 보다 큰 값을 가지게 된다.
이때의 제2 곡률(130b), 제1 곡률(130a) 보다 크기가 작은 정극성의 값을 가지는 것으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제2 곡률(130b)이 +4 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
한편, 도 6a, 도 6b에 따르면, 액체 렌즈(28)는 볼록 렌즈로서 동작하며, 이에 따라, 입사광(LP1)이 집중된 출력광(LP1a)이 출력된다.
다음, 도 6c는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 펄스 형태의 전압에 기반하여, 계면(130)에 제3 곡률(130c)이 형성되는 것을 예시한다.
특히, 도 6c에서는, 좌측 경계 영역(Aca)의 면적으로 AMa를 예시하며, 우측 경계 영역(Acb)의 면적으로 AMb(>AMa)를 예시한다.
특히, 제1 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)과 접촉하는 경계 영역(Aca)의 면적이, AMa이고, 제2 개별 전극(134b) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Acb)의 면적이, AMb인 것을 예시한다.
이에 따라, 좌측 경계 영역(Aca)의 커패시턴스는, CAaa 일 수 있으며, 우측 경계 영역(Acb)의 커패시턴스는, CAba 일 수 있다.
이때의 제3 곡률(130c)은 정극성의 값을 가지는 것으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제3 곡률(130c)이 +3 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
한편, 도 6c에 따르면, 액체 렌즈(28)는 볼록 렌즈로서 동작하며, 이에 따라, 입사광(LP1)이 일측으로 더 집중된 출력광(LP1b)이 출력된다.
다음, 도 6d는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 펄스 형태의 전압에 기반하여, 계면(130)에 제4 곡률(130d)이 형성되는 것을 예시한다.
도 6d에서는, 계면(130)에 제4 곡률(130d)이 형성됨에 따라, 경계 영역(Ada)의 면적으로 AMd(<AM0)를 예시한다. 특히, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Ada)의 면적이, AMd인 것을 예시한다.
수학식 1에 따르면, 도 5bc에 비해, 도 6d에서의 경계 영역(Ada)의 면적이 더 작아지므로, 경계 영역(Ada)의 커패시턴스가 더 작아지게 된다. 한편, 도 6d의 커패시턴스는, CAda 라 정의할 수 있으며, 도 6c의 커패시턴스인 CAc0 보다 작은 값을 가지게 된다.
이때의 제4 곡률(130d)은 부극성의 값을 가지는 것으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제4 곡률(130d)이 -2 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
다음, 도 6e는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과, 공통 전극(132)에 각각 인가되는 펄스 형태의 전압에 기반하여, 계면(130)에 제5 곡률(130e)이 형성되는 것을 예시한다.
도 6e에서는, 계면(130)에 제5 곡률(130e)이 형성됨에 따라, 경계 영역(Aea)의 면적으로 AMe(<AMd)를 예시한다. 특히, 제1 개별 전극(134a) 상의 절연층(118)의 경사 부분 중 제1 액체(122)와 접촉하는 경계 영역(Aea)의 면적이, AMe인 것을 예시한다.
수학식 1에 따르면, 도 6d에 비해, 도 6e에서의 경계 영역(Aea)의 면적이 더 작아지므로, 경계 영역(Aea)의 커패시턴스가 더 작아지게 된다. 한편, 도 6e의 커패시턴스는, CAea 라 정의할 수 있으며, 도 6d의 커패시턴스인 CAda 보다 작은 값을 가지게 된다.
이때의 제5 곡률(130e)은 부극성의 값을 가지는 것으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제5 곡률(130e)이 -4 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
한편, 도 6d, 도 6e에 따르면, 액체 렌즈(28)는 오목 렌즈로서 동작하며, 이에 따라, 입사광(LP1)이 발산된 출력광(LP1c)이 출력된다.
도 7은 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 도 7의 카메라 모듈은 렌즈 곡률 가변 장치(800), 이미지 센서(820), 이미지 처리부(830), 자이로 센서(815)를 구비한다.
렌즈 곡률 가변 장치(800)는, 액체 렌즈(28), 렌즈 구동부(860), 펄스폭 가변 제어부(840), 전원 공급부(890)를 구비한다.
도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800)의 동작을 설명하면, 펄스폭 가변 제어부(840)가 목표 곡률에 대응하여, 펄스폭 가변 신호(V)를 출력하면, 렌즈 구동부(860)가 펄스폭 가변 신호(V)와 전원 공급부(890)의 전압(Vx)을 이용하여, 액체 렌즈(28)의 복수의 개별 전극, 및 공통 전극에 해당 전압을 출력할 수 있다.
즉, 도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800)는, 액체 렌즈의 곡률 가변을 위해, 오픈 루프 시스템(Open Loop System)으로 동작한다.
이러한 방식에 의하면, 목표 곡률에 대응하여, 액체 렌즈(28)의 복수의 개별 전극, 및 공통 전극에 해당 전압을 출력하는 것 외에, 실제 액체 렌즈(28)의 곡률을 감지할 수 없다는 단점이 있다.
또한, 도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800)에 의하면, 흔들림 방지를 위해, 액체 렌즈(28)의 곡률 가변이 필요한 경우, 곡률 감지가 되지 않으므로, 정확한 곡률 가변이 어려울 수 있는 단점이 있다.
이에 실시 예에서는, 도 7과 같이, 렌즈 곡률 가변 장치(800)를 오픈 루프 시스템(Open Loop System)으로 구현하지 않고, 클로즈드 루프 시스템(closed Loop System)으로 구현하는 것으로 한다.
즉, 액체 렌즈(28)의 곡률 파악을 위해, 액체 렌즈(28) 내의 리퀴드 내부의 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122)과 접촉하는 경계 영역(Ac0)에 형성되는 커패시턴스를 감지하고, 감지되는 커패시턴스를 피드백하여, 목표 곡률과 현재 곡률의 차이를 연산하고, 그 차이에 대응하여 제어를 수행하는 것으로 한다.
이에 의하면, 신속하고 정확하게 액체 렌즈(28)의 곡률 파악이 가능하며, 또한, 목표 곡률에 대응하도록, 액체 렌즈(28)의 곡률을 신속하고 정확하게 제어할 수 있게 된다. 이에 대해서는 도 8 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 8은 실시 예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 따른 카메라 모듈은 렌즈 곡률 가변 장치(900)와, 렌즈 곡률 가변 장치(900) 내의 액체 렌즈(28)로부터의 광을 전기 신호로 변환하는 이미지 센서(820)와, 이미지 센서(820)로부터의 전기 신호에 기초하여 이미지 처리를 수행하는 이미지 처리부(930)를 포함할 수 있다.
특히, 도 8의 카메라 모듈(100)은, 자이로 센서(915)를 더 포함할 수 있다.
이미지 처리부(930)는, 초점 정보(AF)를 출력할 수 있으며, 자이로 센서(915)는 자이로 데이터에 대응하는 흔들림 정보(OIS)를 출력할 수 있다.
이에 따라, 렌즈 곡률 가변 장치(900) 내의 제어부(970)는, 초점 정보(AF)와 흔들림 정보(OIS)에 기초하여, 목표 곡률을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(970)는 흔들림 정보(OIS)에 기초하여, 진동 축(vibration axis)을 결정하고, 결정된 진동 축을 중심으로 개별 전극(LA~LD)에 인가되는 구동 전압을 변경하여, 이에 따른 액체 렌즈의 계면을 제어한다. 즉, 제어부(970)는 복수의 개별 전극(LA~LD)에 인가되는 구동 전압을 조절하여 액체 렌즈의 계면이 목표 계면을 형성하도록 할 수 있다. 이때, 상기 목표 계면은 상기 액체 렌즈의 계면이 가지는 목표 곡률에 대응할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 렌즈 곡률 가변 장치(900)는, 액체 렌즈(28)에 전기 신호를 인가하는 렌즈 구동부(960)와, 전기 신호에 기초하여 형성된 액체 렌즈(28)의 계면(더욱 명확하게는, 계면의 상태 또는 계면이 가지는 곡률)을 감지하기 위한 센서부(962)와, 감지된 계면에 기초하여, 액체 렌즈(28)가 목표 계면을 형성하도록 렌즈 구동부(960)를 제어하는 제어부(970)를 포함하고, 센서부(962)는, 액체 렌즈(28) 내의 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화를 감지할 수 있다. 이에 따라, 신속하고 정확하게 렌즈의 곡률을 감지할 수 있게 된다.
한편, 실시예에 따른 렌즈 곡률 가변 장치(900)는, 인가되는 전기 신호에 기초하여 계면이 가변하는 액체 렌즈(28)를 더 구비할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 렌즈 곡률 가변 장치(900)는, 전원 공급부(990)와 AD 컨버터(967)를 더 구비할 수 있다.
한편, 렌즈 곡률 가변 장치(900)는, 렌즈 구동부(960)에서, 액체 렌즈(28) 내의 각 전극(공통전극, 복수의 전극)에 전기 신호를 공급하기 위한 복수의 도전성 라인(CA1,CA2)과, 복수의 도전성 라인 중 어느 하나(CA2)와, 센서부(962) 사이에 배치되는 스위칭 소자(SWL)를 더 포함할 수 있다.
도면에서는, 액체 렌즈(28) 내의 복수의 개별 전극 중 어느 하나에 펄스 형태의 전압(또는, 전기 신호)을 인가하기 위한 도전성 라인(CA2)과, 센서부(962) 사이에, 스위칭 소자(SWL)가 배치되는 것을 예시한다. 이때, 도전성 라인(CA2)과, 스위칭 소자(SWL)의 일단 또는 액체 렌즈(28)와의 접점을 노드 A(node A)라 명명할 수 있다. 한편, 상기와 같은 실시 예에서는 복수의 개별 전극 각각에 대해서 액체 렌즈(28) 내의 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화를 감지할 수 있는 커패시턴스를 센싱하도록 한다.
한편, 실시 예에서는 액체 렌즈(28)의 곡률 감지를 위해, 복수의 도전성 라인(CA1,CA2)을 통해, 액체 렌즈(28) 내의 각 전극(공통전극, 복수의 전극)에 펄스 형태의 전압(예를 들어, 전기 신호)를 인가한다. 이에 따라, 도 6a 내지 도 6e 등과 같이, 계면(130)에 곡률이 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 기간 동안, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온될 수 있다.
이때, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온되어 센서부(820)와 도통된 상태에서, 액체 렌즈(28) 내의 전극에 전기 신호가 인가되는 경우, 액체 렌즈(28) 내에 곡률이 형성되며, 곡률 형성에 대응하는 전기 신호가, 스위칭 소자(SWL)를 거쳐, 센서부(820)로 공급될 수 있다.
이에 따라, 센서부(820)는, 스위칭 소자(SWL)의 온 기간 동안, 액체 렌즈(28)로부터의 전기 신호에 기초하여, 액체 렌즈(28)의 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층(118)과 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화를 감지하거나, 경계 영역(Ac0)의 커패시턴스를 감지할 수 있다.
다음, 제2 기간 동안, 스위칭 소자(SWL)가 턴 오프되고, 액체 렌즈(28) 내의 전극에 전기 신호가 계속 인가될 수 있다. 이에 따라, 액체 렌즈의 계면에 곡률이 형성될 수 있다.
다음, 제3 기간 동안, 스위칭 소자(SWL)가 턴 오프되고, 액체 렌즈(28) 내의 전극에 전압이 인가되지 않거나, 로우 레벨의 전압이 인가될 수 있다.
다음, 제4 기간 동안, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온될 수 있다.
이때, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온되어 센서부(820)와 도통된 상태에서, 액체 렌즈(28) 내의 전극에 전압이 인가되는 경우, 액체 렌즈(28) 내에 곡률이 형성되며, 곡률 형성에 대응하는 전기 신호가, 스위칭 소자(SWL)를 거쳐, 센서부(962)로 공급될 수 있다.
한편, 제1 기간 동안 감지된 커패시턴스에 기초하여 연산된 곡률이 목표 곡률 보다 작은 경우, 제어부(970)는, 목표 계면 또는 목표 곡률에 도달하도록 하기 위해, 구동부(960)에 공급되는 펄스폭 가변 제어 신호의 펄스폭이 증가되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 공통 전극(132)과 복수의 개별 전극에, 각각 인가되는 펄스의 시간 차가 커질 수 있으며, 이에 따라, 계면(130)에 형성된 곡률이 커질 수 있다.
제4 기간 동안, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온되어 센서부(962)와 도통된 상태에서, 액체 렌즈(28) 내의 전극에 전기 신호가 인가되는 경우, 액체 렌즈(28) 내에 곡률이 형성되며, 곡률 형성에 대응하는 전기 신호가, 스위칭 소자(SWL)를 거쳐, 센서부(820)로 공급될 수 있다.
이에 따라, 센서부(962)는, 스위칭 소자(SWL)의 온 기간 동안, 액체 렌즈(28)로부터의 전기 신호에 기초하여, 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화를 감지하거나, 경계 영역(Ac0)의 커패시턴스를 감지할 수 있다.
이에 따라, 제어부(970)는, 감지되는 커패시턴스에 기초하여, 곡률을 연산할 수 있으며, 목표 곡률에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다. 한편, 목표 곡률에 도달한 경우, 제어부(970)는, 해당하는 전압을 각 개별 전극 및 공통 전극에 공급하도록 제어할 수 있다.
이에 의하면, 전압 공급에 따라, 계면(130)의 곡률을 형성하고, 상기 형성된 계면의 곡률을 바로 감지할 수 있게 된다. 따라서, 신속하고 정확하게 액체 렌즈(28)의 곡률을 파악할 수 있게 된다.
한편, 도면에서의, 렌즈 구동부(960)와 센서 구동부(도시하지 않음)는 하나의 모듈로 형성될 수 있다.
한편, 도면에서의, 렌즈 구동부(960)와 센서부(962), 제어부(970), 전원 공급부(990), AD 컨버터(967), 스위칭 소자(SWL)는, 시스템 온 칩(system on chip, SOC)(905)으로서, 하나의 칩으로 구현될 수 있다. 즉, 실시 예에서의 렌즈 구동부(960)와 센서부(962), 제어부(970), 전원 공급부(990), AD 컨버터(967), 스위칭 소자(SWL)는 액체 렌즈를 구동시키기 위한 드라이버 IC로 칭할 수 있다.
한편, 액체 렌즈(28)는, 도 5a 및 도 5b에서 설명한 바와 같이, 공통 전극(COM)(132)와, 공통 전극(COM)(132) 상의 제2 액체(124)와, 제2 액체(124) 상의 제1 액체(122)와, 제1 액체(122)와 이격되어 배치되는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)을 구비할 수 있다.
한편, 센서부(962)는, 도 6a 내지 도 6e에서 기술한 바와 같이, 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의, 면적, 또는 면적의 변화, 또는 이에 대응하는 커패시턴스를 감지할 수 있다.
한편, 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스와 관련된 아날로그 신호는, AD 컨버터(967)를 통해 디지털 신호로 변환되어, 제어부(970)에 입력될 수 있다.
한편, 도 6a 내지 도 6e에서 기술한 바와 같이, 액체 렌즈(28)의 곡률이 커질수록, 경계 영역(Ac0)의, 면적이 커지며, 결국, 경계 영역(Ac0)의 커패시턴스가 커지게 된다.
실시 예에서는, 이러한 특성을 이용하여, 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스를 이용하여, 곡률을 연산하는 것으로 한다.
한편, 제어부(970)는, 액체 렌즈(28)의 곡률이 커지도록 하기 위해, 액체 렌즈(28)에 인가되는 전압의 레벨이 증가되도록 하거나, 펄스폭이 증가되도록 제어할 수 있다.
한편, 도 6c와 같이, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d) 중 제1 개별 전극(134a)과 제2 개별 전극(134b)에 다른 레벨의 전압 또는 다른 펄스폭의 전압이 인가되는 경우, 계면(130)의 제1 영역(Aca)의 제1 커패시턴스와, 계면(130)의 제2 영역(Acb)의 제2 커패시턴스가 달라지게 된다.
이에, 센서부(962)는, 계면(130)의 제1 영역(Aca)과, 제2 영역(Acb)의 각각의 커패시턴스를 감지할 수 있다. 이를 위해, 센서부(962)는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과 각각 연결되고, 그에 따라 각각의 개별 전극 상의 절연층과 제1 액체(122) 사이의 경계 영역의 커패시턴스를 개별적으로 감지할 수 있도록 한다.
이와 같이, 한편, 액체 렌즈(28) 내의 계면(130)의 경계 영역의 커패시턴스를 감지함으로써, 렌즈의 곡률을 정확하게 검출할 수 있게 된다.
즉, 한편, 액체 렌즈(28) 내의 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 복수의 경계 영역의 커패시턴스를 감지함으로써, 액체 렌즈의 곡률을 정확하게 검출할 수 있게 된다.
한편, 제어부(970)는, 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스에 기초하여, 액체 렌즈(28)의 곡률을 연산할 수 있다.
이때, 제어부(970)는, 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스가 커질수록, 액체 렌즈(28)의 곡률이 커지는 것으로 연산할 수 있다.
그리고, 제어부(970)는, 액체 렌즈(28)가 목표 곡률을 가지도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(970)는, 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스에 기초하여, 액체 렌즈(28)의 곡률을 연산하고, 연산된 곡률과 목표 곡률에 기초하여, 펄스폭 가변 신호(V)를 렌즈 구동부(960)로 출력할 수 있다.
이에, 렌즈 구동부(960)는, 펄스폭 가변 신호(V)와 전원 공급부(990)의 전압(Lv1,Lv2)을 이용하여, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)의 복수의 개별 전극, 및 공통 전극(132)에 해당 전압을 출력할 수 있다.
이와 같이, 액체 렌즈(28)의 커패시턴스를 감지하고 이를 피드백하여, 렌즈의 곡률이 가변되도록 액체 렌즈(28)에 전기 신호를 인가함으로써, 신속하고 정확하게 렌즈의 곡률을 가변할 수 있게 된다.
한편, 제어부(970)는, 연산된 곡률과 목표 곡률에 기초하여, 곡률 에러를 연산하는 이퀄라이저(972)와, 연산된 곡률 에러(Φ)에 기초하여, 펄스폭 가변 신호(V)를 생성하여 출력하는 펄스폭 가변 제어부(940)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 제어부(970)는, 연산된 곡률이 목표 곡률 보다 커지는 경우, 연산된 곡률 에러(Φ)에 기초하여, 펄스폭 가변 신호(V)의 듀티가 증가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 신속하고 정확하게 액체 렌즈(28)의 곡률을 가변할 수 있게 된다.
한편, 제어부(970)는, 이미지 처리부(930)로부터의 초점 정보(AF)와, 자이로 센서(915)로부터의 흔들림 정보(OIS)를 수신하고, 초점 정보(AF)와 흔들림 정보(OIS)에 기초하여, 목표 곡률을 결정할 수 있다.
이때, 결정된 목표 곡률의 업데이트 주기는, 감지된 액체 렌즈(28)의 커패시턴스에 기초하여, 연산된 곡률의 업데이트 주기 보다, 긴 것이 바람직하다.
결국, 연산된 곡률의 업데이트 주기가, 목표 곡률의 업데이트 주기 보다, 작으므로, 신속하게, 액체 렌즈(28)의 곡률을 가변하여, 원하는 곡률로 변경할 수 있게 된다.
도 9는 도 7 및 도8의 렌즈 곡률 가변 장치에서의 액체 렌즈의 곡률 변화 곡선을 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, GRo는 도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800)에서의 액체 렌즈(28)의 곡률 변화 곡선을 나타내며, GRc는 도 8의 렌즈 곡률 가변 장치(900)에서의 액체 렌즈(28)의 곡률 변화 곡선을 나타낸다.
특히, Tx 시점에 목표 곡률로의 변화를 위한 전압이, 각각 액체 렌즈(28)에 인가되고, Ty 시점에 전압 인가가 중지되는 것을 예시한다.
두 곡선을 비교하면, 오픈 루프 시스템의 도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800)의 경우, 목표 디옵터(target diopter)로 느리게 세틀링(settling)되며, 정확하지 않으나, 클로즈드 루프 시스템의 도 8의 렌즈 곡률 가변 장치(900)의 경우, 신속하고 정확하게 세틸링되는 것을 알 수 있다.
오픈 루프 시스템의 도 7의 렌즈 곡률 가변 장치(800) 대비하여, 클로즈드 루프 시스템의 도 8의 렌즈 곡률 가변 장치(900)의 경우, 세틀링 타이밍이 대략 70% 정도 빠를 수 있다.
결국, 클로즈드 루프 시스템의 도 8의 렌즈 곡률 가변 장치(900)를 사용하면, 신속하고 정확하게 곡률 형성 및 디옵터(diopter) 형성을 수행할 수 있게 된다.
한편, 디옵터는, 도 6a 내지 도 6e에서 기술한, 계면(130)의 곡률에 대응하는 것일 수 있다. 이에 따라, 계면(130)의 곡률이 커질수록, 디옵터가 커지며, 곡률이 작을수록, 디옵터가 작은 것으로 정의할 수 있다.
예를 들어, 도 6a 내지 도 6b와 같이, 곡률이 +2, + 4 레벨을 가지는 경우, 디옵터도, 볼록 렌즈에 대응하는 +2, +4 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있으며, 도 5b와 같이, 곡률이 0 레벨인 경우, 디옵터가, 평면 렌즈에 대응하는 0 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있으며, 도 6d 내지 도 6e와 같이, 곡률이 -2, -4 레벨을 가지는 경우, 디옵터도 오목 렌즈에 대응하는 -2, -4 레벨을 가지는 것으로 정의할 수 있다.
도 10은 도 8의 렌즈 구동부의 내부 회로도의 일예이다.
도면을 참조하면, 도 10의 렌즈 구동부(960a)는, 렌즈를 구동하는 제1 구동부(961)와, 센서를 구동하는 제2 구동부(1310)를 구비할 수 있다.
한편, 렌즈 구동부(960a)는, 제2 구동부(1310)로 펄스폭 가변 신호를 출력하는 펄스폭 제어부(1320)를 더 구비할 수 있다.
한편, 펄스폭 제어부(1320)는, 도 8의 펄스폭 제어부(940) 내에 구비되는 것도 가능하다.
제1 구동부(961)는, 서로 직렬 접속되는 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a), 서로 직렬 접속되는 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)를 구비할 수 있다.
이때, 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a)와, 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)는 서로 병렬 접속된다.
제1 상암 스위칭 소자(Sa)와, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)에는, 제1 전원 공급부(990a)로부터의 제2 레벨(LV2)의 전원이 공급될 수 있다.
제2 구동부(1310)는, 서로 직렬 접속되는 제3 상암, 하암 스위칭 소자(Sc,S'c)를 구비할 수 있다.
제3 상암 스위칭 소자(Sc)에는 레벨이 낮은 추가 펄스(센싱 펄스라고도 할 수 있음)의 생성을 위해, 제2 전원 공급부(990a)로부터의 제2 레벨(LV2)보다 낮은 제1 레벨(LV1)의 전원이 공급될 수 있다.
상기 제1 레벨(LV1)은 상기 제2 레벨(LV2)을 기준으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 레벨(LV1)은 상기 제2 레벨(LV2)의 3%보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 레벨(LV1)은 상기 제2 레벨(LV2)의 20%보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 제2 레벨(LV2)이 70V인 경우, 상기 제1 레벨(LV1)은 2.1V 내지 21V 사이의 전압일 수 있다. 이때, 상기 제1 레벨(LV1)이 상기 제2 레벨(LV2)의 3%보다 작은 경우, 상기 센싱 펄스에 의해 축적되는 전하량이 너무 작고, 이로 인해 계면(130)이 가지는 곡률의 정확한 측정이 어려울 수 있다. 또한, 상기 제1 레벨(LV1)이 상기 제2 레벨(LV2)의 20%보다 큰 경우, 상기 센싱 펄스가 가지는 전압이 액체 렌즈(28)의 구동 전압에 영향을 주고, 이에 따라 상기 액체 렌즈(28)의 구동 전압이 목표 전압과 달라질 수 있으며, 이로 인해 액체 렌즈(28)의 계면이 목표 곡률로부터 크게 벗어날 수 있다. 따라서, 실시 예에서는 상기 제1 레벨(LV1)은 상기 제2 레벨(LV2)의 3% 내지 20% 사이를 가지도록 한다.
제2 전원 공급부(990a)는 상기 설명한 범위 내의 전압으로 입력 전압의 세기를 변환하여 제2 구동부(1310)로 출력한다. 이때, 상기 입력 전압은 배터리(도시하지 않음)로부터 공급될 수 있다. 예를 들어, 입력 전압은 실시 예의 카메라 모듈이 적용되는 이동 단말기 내의 배터리리 전압일 수 있다. 예를 들어, 입력 전압은 12V일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 제1 상암 스위칭 소자(Sa)와 제1 하암 스위칭 소자(S'a)의 사이의 노드 또는 제3 상암 스위칭 소자(Sc)와 제3 하암 스위칭 소자(S'c)의 사이의 노드를 통해, 공통 전극(132)에 전압이 인가되고, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)와 제2 하암 스위칭 소자(S'b)의 사이의 노드를 통해, 제1 전극(LA)(134a)에 전압이 인가될 수 있다.
이때, 실시 예에서는 상기 제2 구동부(1310)를 통해 공급되는 센싱 펄스를 이용하여 계면(130)의 곡률에 대응하는 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다. 한편, 상기 센싱 펄스는 특정 타이밍에 공급될 수 있다. 예를 들어, 상기 센싱 펄스는 공통 전극(COM) 및 복수의 개별 전극(LA~LD)에 전압이 공급되지 않는 시점에 공급될 수 있다. 예를 들어, 상기 센싱 펄스는 상기 제1 구동부(961)를 구성하는 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a), 및 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)가 모두 개방 상태(오픈 상태)로 동작하는 시점에 공급될 수 있다. 즉, 센서부(962)의 그라운드, 상기 제1 구동부(961)의 그라운드, 전원 공급부(990)의 그라운드는 모두 연결되어 있다. 이때, 상기 센서부(962)의 동작 중에 제1 구동부(961) 또는 전원 공급부(990)에 구비되는 스위칭 소자의 스위칭 동작이 이루어지는 경우, 이로 인해 상기 그라운드에 노이즈가 발생한다. 그리고, 상기 센서부(962)는 상기 발생한 노이즈에 의해 정확한 커패시터스의 센싱이 어려울 수 있다. 따라서, 실시 예에서의 센싱 펄스는 상기 제1 구동부(961)나 전원 공급부(990)의 스위칭 소자가 스위칭 동작을 하지 않는 시점, 예를 들어 스위칭 소자가 모두 개방된 상태인 구간에 공급될 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 11은 도 10의 렌즈 구동부의 변형 예이다.
도면을 참조하면, 도 11의 렌즈 구동부(960b)는, 렌즈를 구동하는 제1 구동부(961)와, 센서를 구동하는 제2 구동부(1310)를 구비할 수 있다.
한편, 렌즈 구동부(960b)는, 제2 구동부(1310)로 펄스폭 가변 신호를 출력하는 펄스폭 제어부(1320)를 더 구비할 수 있다. 한편, 펄스폭 제어부(1320)는, 도 8의 펄스폭 제어부(940) 내에 구비되는 것도 가능하다.
제1 구동부(961)는, 서로 직렬 접속되는 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a), 서로 직렬 접속되는 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)를 구비할 수 있다.
이때, 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a)와, 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)는 서로 병렬 접속된다.
제1 상암 스위칭 소자(Sa)와, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)에는, 제1 전원 공급부(990)로부터의 제2 레벨(LV2)의 전원이 공급될 수 있다.
한편, 도 10에서의 제2 구동부(1310)는, 서로 직렬 접속되는 제3 상암, 하암 스위칭 소자(Sc,S'c)를 포함하는 하프 브리지 구조를 가졌다.
이와 다르게, 도 11에서의 제2 구동부(1310)는 단일 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 이에 따라 온(On) 구간에 제2 전원 공급부(990b)로부터 공급되는 전압을 이용하여 공통 전극(COM)에 센싱 펄스를 제공할 수 있고, 오프(Off) 구간에 상기 공통 전극(COM)으로의 상기 센싱 펄스의 출력을 차단할 수 있다.
이를 위해, 제2 구동부(1310)는 제3 상암 스위칭 소자(Sc) 만을 포함할 수 있고, 이를 가지고 상기 공통 전극(COM)에 센싱 펄스를 제공할 수 있다.
도 12는 도 10의 렌즈 구동부의 다른 변형 예이다.
도면을 참조하면, 도 12의 렌즈 구동부(960c)는, 렌즈를 구동하는 제1 구동부(961)와, 센서를 구동하는 제2 구동부(1310)를 구비할 수 있다.
한편, 렌즈 구동부(960c)는, 제2 구동부(1310)로 펄스폭 가변 신호를 출력하는 펄스폭 제어부(1320)를 더 구비할 수 있다. 한편, 펄스폭 제어부(1320)는, 도 8의 펄스폭 제어부(940) 내에 구비되는 것도 가능하다.
제1 구동부(961)는, 서로 직렬 접속되는 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a), 서로 직렬 접속되는 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)를 구비할 수 있다.
이때, 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a)와, 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)는 서로 병렬 접속된다.
제1 상암 스위칭 소자(Sa)와, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)에는, 제1 전원 공급부(990)로부터의 제2 레벨(LV2)의 전원이 공급될 수 있다.
제2 구동부(1310)는 단일 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 이에 따라 온(On) 구간에 제2 전원 공급부(990b)로부터 공급되는 전압을 이용하여 공통 전극(COM)에 센싱 펄스를 제공할 수 있고, 오프(Off) 구간에 상기 공통 전극(COM)으로의 상기 센싱 펄스의 출력을 차단할 수 있다.
이를 위해, 제2 구동부(1310)는 제3 상암 스위칭 소자(Sc) 만을 포함할 수 있고, 이를 가지고 상기 공통 전극(COM)에 센싱 펄스를 제공할 수 있다.
한편, 도 12의 전원 공급부(990)는 제1 전원 공급부(990a) 만을 포함할 수 있다. 즉, 도 10 및 도 11에서의 제2 전원 공급부(990b)는 제거될 수 있다. 이에 따라, 제2 구동부(1310)는 입력 전원(Vin)을 가지고 상기 센싱 펄스를 생성하여 공통 전극(COM)에 제공할 수 있다. 이때, 상기 입력 전원(Vin)은 배터리 전원일 수 있다. 예를 들어, 입력 전원(Vin)은 12V일 수 있다. 따라서, 상기 센싱 펄스가 가지는 제1 레벨(LV1)은 12V일 수 있다.
이때, 제1 전원 공급부(990a)에도 상기 입력 전원(Vin)이 공급된다. 즉, 상기 제1 전원 공급부(990a)는 상기 입력 전원(Vin)를 승압하는 부스트 컨버터이고, 이에 따라 상기 입력 전원(Vin)이 가지는 전압의 세기를 승압하여 상기 제2 레벨(LV2)의 전압으로 변환할 수 있다. 그리고, 제2 구동부(1310)는 상기 입력 전원(Vin)을 변환 과정 없이 스위칭 소자의 제어를 통해 그대로 출력하여 센싱 펄스를 공급할 수 있다.
이하에서는, 상기 센싱 펄스의 출력 타이밍 및 이에 의한 센서부(962)의 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 13a는 도 10의 렌즈 구동부(960a)의 동작 설명을 위한 파형도의 일 예이며 도 13b는 도 10의 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도 13a에서의 파형도의 1주기는 T1 시점에서 T7 시점까지를 의미한다. T7은 제1 주기의 종료 시점을 의미할 수 있고, 제1 주기 다음의 제2 주기의 시작 시점을 의미할 수도 있다.
실시 예에서는 1주기에 해당하는 T1 시점에서 T7시점 사이의 기간 중 일부 기간에 센싱 펄스(SMP)를 인가하고, 상기 인가한 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하에 대한 커패시턴스를 감지하여 계면(130)의 곡률을 추적할 수 있도록 한다.
먼저, 1주기의 시작인 T1 시점에, Sa 스위칭 소자에는 하이 레벨의 제어 신호(CMHP)가 인가되며, T2 시점에 Sb 스위칭 소자에 하이 레벨의 제어 신호(LAP)가 인가될 수 있다.
한편, T3 시점에 Sa 스위칭 소자에는 로우 레벨의 제어 신호(CMHP)가 인가될 수 있고, 이때 S'a 스위칭 소자에는 하이 레벨의 제어 신호(CMHM)가 인가될 수 있다.
또한, T4 시점에 Sb 스위칭 소자에는 로우 레벨의 제어 신호(LAP)가 인가될 수 있고, 이때 S'b 스위칭 소자에는 하이 레벨의 제어 신호(LAM)가 인가될 수 있다.
이때, Sb 스위칭 소자와, S'b 스위칭 소자는, 상보적으로 턴 온되나, 스위칭 소자(SWL)가 온되는 기간 동안, 모두 플로팅된다.
한편, 실시 예에서는 Sa 스위칭 소자와, Sb 스위칭 소자에 모두 로우 레벨의 제어 신호(CMHP, LAP)가 인가되는 기간 중에 상기 제2 구동부(1310)가 구동되도록 할 수 있다. 즉, Sa 스위칭 소자와 Sb 스위칭 소자에 로우 레벨의 제어 신호(CMHP, LAP)가 인가되는 경우, 상기 공통 전극에는 구동 전압에 대응하는 고전압이나 그라운드 전압이 인가되지 않으며, 이에 따라 공통 전극은 플로팅될 수 있다. 그리고, 상기 공통 전극이 플로팅된 상태에서 상기 센싱 펄스(SMP)가 인가되도록 할 수 있다.
즉, 실시 예에서는 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간 중에 상기 센싱 펄스(SMP)가 인가되도록 할 수 있다. 즉, T4 시점과 T7 시점 사이의 기간은 상기 공통 전극(COM) 및 제1 개별 전극(LA)이 모두 접지에 연결된 상태이다. 그리고, 이때에는 공통 전극(COM)과 제1 개별 전극(LA)에 전압이 공급되지 않는다. 이는, 상기 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간에는 제1 구동부(961)의 스위칭 상태가 변화되지 않음을 의미한다. 따라서, 실시 예에서는 커패시턴스의 감지 동작 중에 발생하는 스위칭 동작에 따른 노이즈를 최소화하기 위해, 상기와 같은 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간에 상기 센싱 펄스(SMP)를 공급하고, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 공통 전극(COM)과 개별 전극(LA~LD) 사이에 축적된 전하에 대한 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다.
실시 예에서는 상기 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간 중 일부 기간에 센싱 펄스(SMP)를 공급하도록 한다.
이를 위해, 실시 예에서는 T5 시점에 제2 구동부(1310)를 구동시켜 센싱 펄스(SMP)가 공급되도록 한다. 이때, T5 시점에 S'a 스위칭 소자에는 로우 레벨의 제어 신호(CMHM)가 공급될 수 있다. 그리고, T5 시점에 Sc 스위칭 소자에 하이 레벨의 제어 신호(CMLP)가 공급될 수 있고, 이에 따른 제1 레벨(LV1)을 가지는 센싱 펄스(SMP)가 공통 전극(COM)에 공급될 수 있다. 그리고, Sc 스위칭 소자에는 1주기가 끝나는 T7로부터 일정 시간 이전인 T7 시점에 로우 레벨의 제어 신호(CMLP)가 공급될 수 있다.
따라서, 공통 전극(COM)에는 T5 시점과 T6 시점사이의 기간 동안 센싱 펄스(SMP)가 공급될 수 있다.
한편, 상기 제2 구동부(1310)가 동작하는 시점인 T5 시점과 T6 시점 사이의 기간에 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)가 턴-온될 수 있다. 그리고, 상기 스위칭 소자(SWL)의 턴온에 의해 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하가 센서부(962)에 제공되며, 이에 따른 커패시턴스의 감지 동작이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 센서부(962)에 의한 커패시턴스의 감지 동작이 모두 완료되는 시점이 상기 센싱 펄스(SMP)의 공급이 중지되는 T6 시점보다 늦을 수 있다. 즉, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간 동안 상기 센서부(962)에 의한 감지 동작이 완료되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)는 상기 T6시점보다 늦으면서, T7 시점보다는 빠른 시점에 오프될 수 있다.
이에 따라, 센서부(962)는 스위칭 소자(SWL)가 턴온 동작하는 T5와 T6 시점 사이의 기간(Dt1) 동안 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화에 대응하는 커패시턴스를 감지할 수 있다.
구체적으로, T1 시점에 공통 전극(CQM)에 Dt2의 펄스폭을 가지며, 제1 레벨 보다 큰 제2 레벨을 가지는 전압(SLP)이 인가될 수 있다.
다음, T2 시점에 제1 개별 전극(LA)에 Dt3의 펄스폭을 가지는 전압이 인가될 수 있다.
이때, 공통 전극(COM)에 인가되는 전압과 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 전압의 시간 차(DFF1)에 의해, 액체 렌즈(28) 내의 계면(130)에 형성되는 곡률이 가변될 수 있다.
예를 들어, 전압의 시간 차(DFF1)가 작을수록, 전극 및 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기가 증가할 수 있으며, 이에 따라, 커패시턴스가 커지며, 결국, 곡률이 작아질 수 있다.
한편, 상기 설명한 바와 같이 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간은 상기 공통 전극(COM) 및 개별 전극(LA~LD)에 전압이 인가되지 않는 기간 중에서 설정될 수 있다. 이때, 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)에는 공통 전극(COM)에 인가되는 전압을 기준으로 각각 서로 다른 시간차를 가지는 전압이 인가될 수 있다.
이에 따라, 실시 예에서는 상기 개별 전극(LA~LD)에 인가되는 전압 중 공통 전극(COM)에 인가되는 전압 대비 시간차가 가장 큰 전압을 기준으로 설정하도록 한다. 예를 들어, 복수의 개별 전극(LA~LD) 중 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 전압이 공통 전극(COM)에 인가되는 전압대비 가장 큰 시간차를 가지는 경우, 상기 제1 개별 전극(LA)에 전압이 공급되지 않는 시점에서 1주기가 종료되는 시점 사이의 기간을 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간으로 결정한다.
또한, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간만큼 액체 렌즈(28)에 공급할 수 있는 구동 전압의 최대 값이 감소하게 된다. 즉, 상기 액체 렌즈(28)의 구동 전압은 상기 공통 전극(COM)에 인가되는 전압과 개별 전극(LA~LD)에 인가되는 전압의 시간차가 커질수록 증가한다. 이때, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간 동안에는 상기 개별 전극(LA~LD)에 전압이 공급되지 않으며, 이로 인해 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간만큼 상기 개별 전극(LA~LD)에 공급되는 전압을 상기 공통 전극(COM)에 공급되는 전압대비 딜레이시킬 수 없다. 따라서, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간이 너무 크면, 상기 액체 렌즈(28)에 공급할 수 있는 구동 전압의 최대 값이 감소하게 되고, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간이 너무 작으면, 정상적인 커패시턴스의 감지 동작이 이루어질 수 없다. 이에 따라, 실시 예에서는 상기와 같은 문제를 해결할 수 있는 최적의 센싱 펄스(SMP)의 공급 기간을 설정한다.
센싱 펄스(SMP)는 상기 설명한 바와 같은 이유로 상기 1주기의 종료 시점과는 일정 시간 이격되면서, 상기 1주기의 종료 시점으로부터 최대한 가까운 기간에 발생한다. 이때, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간은 상기 1주기의 기간 대비 1% 이상이 되도록 한다. 즉, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간이 상기 1주기의 전체 기간 대비 1% 미만이 되는 경우, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적되는 전하량이 작아 정확한 커패시턴스의 감지가 이루어질 수 없다. 또한, 즉, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간이 상기 1주기의 전체 기간 대비 1% 미만이 되는 경우, 센서부(962)에서 커패시턴스를 감지하기 위해 필요한 충분한 시간이 확보되지 않아, 정확한 커패시턴스의 감지가 이루어질 수 없다. 이때, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간은 상기 1주기의 전체 기간 대비 10% 이하가 되도록 한다. 즉, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간이 상기 1주기의 전체 기간 대비 10%를 초과하는 경우, 상기 액체 렌즈(28)에 공급할 수 있는 최대 구동 전압이 감소하게 되며, 이에 따라 원하는 곡률로 상기 액체 렌즈(28)의 계면을 형성할 수 없게 된다. 바람직하게, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간은 상기 1주기의 전체 기간 대비 3% 내지 6% 사이의 범위를 가지도록 한다. 더욱 바람직하게, 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생하는 기간은 상기 1주기의 전체 기간의 5%를 가지도록 한다.
이하에서는 상기 센싱 펄스(SMP)가 발생되고, 이에 따라 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)가 턴온 되는 시점에서의 센서부(962)의 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 14는 센서부를 구성하는 회로의 예를 설명한다. 도 15는 렌즈 구동부의 일 예를 설명한다.
도 14 및 도 15에 도시된 센서부(962)는 커패시턴스를 측정하기 위한 정전용량 측정 회로의 일 예를 제시한 것으로, 실시예에 따라 다양한 구성 요소를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 제2 구동부(1310)로부터 공급되는 센싱 펄스(SMP)가 액체 렌즈에 배치된 공통 전극(COM)에 인가되면, 복수의 개별 전극(LA~LD) 중 어느 하나의 개별 전극(LA)과 연결된 센서부(962)가 두 전극(LA, C0M) 사이의 캐패시턴스를 측정하여 계면(130)의 상태를 인지할 수 있다.
센싱 펄스(SMP)가 인가되고, 그에 따라 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)가 온 되면, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하(Q)의 양은 전압의 변화량에 계면(130)의 캐패시턴스(C)를 곱한 것과 같을 수 있다. 이때, 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)가 턴온되면, 상기 축적된 전하(Q)는 기준 캐패시터(Cap-m)으로 이동할 수 있다.
이후, 센싱 펄스(SMP)의 공급이 종료되는 폴링 에지(falling edge)에서 스위칭 소자(SWL)가 오프(OFF)되고 기준 스위칭 소자(SWR)가 온(ON)되면, 기준 캐패시터(Cap-m)으로 이동했던 전하가 온칩 캐패시터(Cap-on)로 이동할 수 있다. 이때, 온칩 캐패시터(Cap-on)로 이동하는 전하(Q)의 양은 전압의 변화량에 온칩 캐패시터(Cap-on)의 캐패시턴스를 곱한 것과 같을 수 있다.
기준 캐패시터(Cap-m)에 누적되는 전하의 총량이 0이 되도록 계면(30)의 캐패시턴스(C)에 의한 커플링 횟수와 온칩 캐패시터(Cap-on)에 의한 커플링 횟수의 비를 조정하여 그 비율로부터 두 커패시턴스의 비를 구하게 된다. 온칩 캐패시터(Cap-on)의 캐패시턴스는 이미 알고 있는 값이므로, 계면(130)의 캐패시턴스(C)의 캐패시턴스를 측정할 수 있다.
전술한 센서부(962)의 구성은 실시예에 따라 달라질 수 있으며, 그에 따른 동작과 제어 방법도 차이가 날 수 있다. 여기서, 센서부(962)는 수 pF 내지 200 pF의 변화를 측정할 수 있도록 설계될 수 있다.
커패시턴스를 측정하는 회로의 구성은 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 개별 전극(LA~LD)에 LC 직렬 공진을 이용하여 공진 주파수를 바탕으로 커패시턴스를 산출하는 회로가 사용될 수 있다. 다만, LC 직렬 공진을 이용하는 경우 공진 주파수를 찾기 위해서 각 주파수 별 파형을 인가해야 하기 때문에 커패시턴스를 산출하는 데 시간이 소요될 수 있고, 이로 인해 액체 렌즈의 계면이 영향 받을 수 있다. 하지만, 전술한 센서부(962)는 스위치드 커패시터(switched capacitor)를 이용한 정전용량 측정회로이다. 스위치드 커패시터는 2개의 스위치와 1개의 캐패시터를 포함할 수 있으며, 이를 이용해 흐르는 평균전류를 제어하는 장치로 평균저항이 커패시터 용량과 스위치 동작 주파수에 반비례할 수 있다. 스위치드 커패시터를 이용하여 액체 렌즈의 커패시턴스를 측정하는 경우, 매우 빠른 속도(예, 수십 ns)로 커패시턴스를 측정할 수 있다.
또한, 커패시턴스를 측정하기 위한 회로로 저항, 인턱터, 커패시터를 모두 포함해야 하는 LC 직렬 공진 회로보다는 커패시터와 스위치만으로 구성될 수 있는 스위치드 커패시터 회로가 직접도가 높아, 모바일 기기 등에 적용하기 용이할 수 있다. 스위칭 소자(SWL)의 일단은 액체 렌즈와 렌즈 구동부(960)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이하에서는, 도 15를 참조하고, 설명의 편의를 위해, 복수의 개별 전극 중 하나(LA)를 예로 들어 설명한다.
도시된 바와 같이, 제2 구동부(1310), 렌즈 구동부(960) 및 센서부(962)를 포함하고, 액체 렌즈(28)에 연결될 수 있다. 제1 구동부(651)는 제2 레벨(LV2)의 전압 또는 그라운드 전압(GND) 중 하나를 선택적으로 액체 렌즈(28)에 포함된 개별 전극(LA) 및 공통 전극(COM)에 공급할 수 있다.
센서부(962)는 개별 전극(LA)에 연결될 수 있다. 센서부(962)는 액체 렌즈(28)의 커패시턴스를 측정하기 위해 후술하는 스위칭 소자(SWL)를 온하면, 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하량이 센서부(962)로 전달될 수 있다. 센서부(962)는 비교기 외에도 커패시터 등의 구성 요소들이 더 포함될 수 있어, 액체 렌즈(28)로부터 전달되는 전하량을 측정할 수 있다.
스위칭 소자(SWL)는 센서부(962)와 개별 전극(LA) 사이에 배치될 수 있다.
이때, 액체 렌즈(28)의 캐패시턴스를 측정하기 전에 개별 전극(LA)에 접지전압(GND)을 인가한다. 이후, 스위칭 소자(SWL)를 온(ON)할 때, 제1 구동부(961)의 S'b 스위칭 소자를 오프(OFF)시켜 개별 전극(LA)을 플로팅(floating) 상태로 만든다. S'b 스위칭 소자는 접지 전압(GND)을 개별 전극(LA)에 인가하기 위한 스위치이다. 이후, 스위칭 소자(SWL)를 연결하고, 측정하고자 하는 공통 전극(COM)에 센싱 펄스(SMP)를 인가하면, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 전하가 축적될 수 있고, 축적된 전하를 센서부(962)로 이동시킬 수 있다.
도 16은 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 다른 도면이다.
도 16은 도13b의 동작 설명과 유사하나, 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간 내에서, 스위칭 소자(Sc)의 동작을 위한 제어 신호(CMLP)가, 하나의 펄스가 아닌, 복수의 펄스를 가지는 것에 그 차이가 있다. 즉, 도 13b에서는, 하나의 센싱 펄스(SMP)가 해당 기간 내에서 발생하였으나, 도 16에서는 복수의 센싱 펄스(SMPa)가 해당 기간 내에서 인가될 수 있다.
즉, 도 16에서와 같이, T5 내지 T6 기간 동안, 공통 전극(COM)에, 복수의 펄스(SMPa)가, 인가된다.
이에 따라, 센서부(962)는, T5과 T6 시점 사이의 기간(Dt1) 동안, 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화에 대응하는 커패시턴스를 감지할 수 있다.
구체적으로, T5 시점 부터 T6 시점 사이의 기간 동안, 공통 전극(COM)에 복수의 펄스 신호가 인가되며, 이에 따라 공통 전극(COM)과 개별 전극(LA) 사이에 전하가 축적될 수 있다. 그리고, 스위칭 소자(SWL)가 턴온됨에 따라 상기 축적된 전하가 센서부(962)로 이동할 수 있다. 그리고, 센서부(962)는 상기 이동하는 전하에 대응하는 커패시턴스를 측정하여, 이에 대응하는 계면(130)의 곡률을 감지할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 17의 렌즈 곡률 가변 장치는, 도 8의 카메라 모듈 및 렌즈 곡률 가변 장치와 유사하나, 센서부(962)가, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에 대응하는, 복수의 계면(130)의 단부의 커패시턴스를 각각 감지하는 것에 그 차이가 있다.
이를 위해, 공통 전극(COM)(132)에 센싱 펄스(SMP)가 인가되고, 이를 토대로 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에서 상기 인가된 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 커패시턴스를 감지할 수 있다.
한편, 센서부(9620)의 동작을 위해, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과 액체 렌즈(28) 사이에 접속되는, 도전성 라인들(CA~CD)과, 센서부(962) 사이에, 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)가 구비되는 것이 바람직하다.
센서부(962)는, 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)가 턴 온되는 구간 동안, 공통 전극(COM)에 인가되는 센싱 펄스(SMP)에 기초하여, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d) 상의 절연층과 제1 액체(122) 사이의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지하고, 이를 제어부(970)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 액체 렌즈(28)의 복수의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지할 수 있게 된다.
나아가 도 17의 카메라 모듈에서, 손떨림 보정에 대응하여, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에 인가되는 전압을 가변하여, 비대칭 곡률 형성 등이 가능하므로, 손떨림 보정을 정확하게 신속하고 수행할 수 있게 된다.
한편, 도 8 내지 도 17에서 설명한 렌즈 곡률 가변 장치(900)는, 이동 단말기 등 다양한 전자 기기에 채용 가능하다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 18의 카메라 모듈 및 렌즈 곡률 가변 장치는, 도 8의 카메라 모듈 및 렌즈 곡률 가변 장치와 유사하나, 센서부(962)가, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 대응하는, 계면(130)의 단부의, 커패시턴스를 감지하는 것에 그 차이가 있다. 즉, 도 18은 센서부(962)가 이전 실시 예에서와 같이 개별 전극(LA~LD)에 연결되는 것이 아니라, 공통 전극(COM)에 연결되는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에 센싱 펄스(SMP)가 인가될 수 있다.
한편, 센서부(9620)의 동작을 위해, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)과 액체 렌즈(28) 사이에 접속되는 도전성 라인들(CA~CD)이 아닌, 공통 전극(COM)과 액체 렌즈(28) 사이에 접속되는, 도전성 라인(CM)과 센서부(962) 사이에, 스위칭 소자(SWL)가 구비되는 것이 바람직하다.
센서부(962)는, 스위칭 소자(SWL)가 턴 온되는 구간 동안, 개별 전극(LA~LD)에 인가되는 센싱 펄스(SMP)에 기초하여, 전극 상의 절연층과 제1 액체(122) 사이의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지하고, 이를 제어부(970)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 액체 렌즈(28)의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지할 수 있게 된다.
이를 위해, 제2 구동부(1310)는 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 각각 연결되고, 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 각각 센싱 펄스를 공급할 수 있다.
이때, 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 각각 공급되는 센싱 펄스는 동일 주기 내에서 상호 오버랩되지 않도록 공급될 수 있다. 즉, 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 공급되는 센싱 펄스가 동일 시점에 공급되는 경우, 센서부에서는 각각의 개별 전극에 대응하는 커패시턴스를 정확하게 측정하기 어려우며, 이에 따라 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 공급되는 센싱 펄스는 동일 주기 내에서 상호 오버랩되지 않도록 공급될 수 있다.
이와 다르게, 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에는 서로 다른 주기 내에서 순차적으로 센싱 펄스가 공급될 수 있다. 예를 들어, 제1 주기에서는 제1 개별 전극에 센싱 펄스가 공급되어, 상기 공통 전극과 상기 제1 개별 전극 사이에서 형성되는 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다. 또한, 제1 주기 다음의 제2 주기에서는 제2 개별 전극에 센싱 펄스가 공급되어 상기 공통 전극과 상기 제2 개별 전극 사이에서 형성되는 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다. 또한, 제2 주기 다음의 제3 주기에서는 제3 개별 전극에 센싱 펄스가 공급되어 상기 공통 전극과 상기 제3 개별 전극 사이에서 형성되는 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다. 또한, 제3 주기 다음의 제4 주기에서는 제4 개별 전극에 센싱 펄스가 공급되어 상기 공통 전극과 상기 제4 개별 전극 사이에서 형성되는 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다.
한편, 이와 다르게 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)에 각각 공급되는 센싱 펄스는 동일 주기 내에서 적어도 일부가 오버랩될 수 있다. 이에 따라, 상기 센서부는 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과 상기 공통 전극(COM) 사이에서 형성되는 전체 커패시턴스를 감지할 수도 있다.
도 19은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 렌즈 구동부를 나타낸 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 19의 렌즈 구동부는, 도 12의 렌즈 구동부와 유사하나, 제2 구동부(1310)가 공통 전극(COM)에 연결되는 Sc 스위칭 소자 및 개별 전극(LA~LD)에 연결되는 Sd 스위칭 소자를 포함하는 것에 그 차이가 있다. 즉, 도 19는 제2 구동부(1310)가 공통 전극(COM)에만 제1 레벨의 펄스를 발생시키는 것이 아니라, 공통 전극(COM)에 공급되는 펄스에 대응하게 개별 전극(LA~LD)에도 펄스를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
도면을 참조하면, 도 19의 렌즈 구동부(960d)는, 렌즈를 구동하는 제1 구동부(961)와, 센서를 구동하는 제2 구동부(1310)를 구비할 수 있다.
한편, 렌즈 구동부(960d)는, 제2 구동부(1310)로 펄스폭 가변 신호를 출력하는 펄스폭 제어부(1320)를 더 구비할 수 있다. 한편, 펄스폭 제어부(1320)는, 도 8의 펄스폭 제어부(940) 내에 구비되는 것도 가능하다.
제1 구동부(961)는, 서로 직렬 접속되는 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a), 서로 직렬 접속되는 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)를 구비할 수 있다.
이때, 제1 상암, 하암 스위칭 소자(Sa,S'a)와, 제2 상암, 하암 스위칭 소자(Sb,S'b)는 서로 병렬 접속된다.
제1 상암 스위칭 소자(Sa)와, 제2 상암 스위칭 소자(Sb)에는, 제1 전원 공급부(990)로부터의 제2 레벨(LV2)의 전원이 공급될 수 있다.
제2 구동부(1310)는 공통 전극(COM) 및 개별 전극(LA~LD)에 각각 펄스를 발생시키기 위한 제3 상암 스위칭 소자(Sc) 및 제4 상암 스위칭 소자(Sd)를 포함할 수 있다.
제3 상암 스위칭 소자(Sc)는 공통 전극(COM)에 계면(130)의 곡률을 감지하기 위한 센싱 펄스(SMP)를 공급한다.
제4 상암 스위칭 소자(Sd)는 개별 전극(LA~LD)에 상기 센싱 펄스(SMP)에 의한 액체 렌즈(28)의 곡률 변화의 발생을 방지한다.
즉, 이전 실시 예에서는 상기 센싱 펄스(SMP)가 공통 전극(COM) 및 개별 전극(LA~LD) 중 어느 하나의 전극에만 공급되었다.
이때, 액체 렌즈(28)는 교류 성분의 전압에 기반하여 제어가 이루어져야 하는데, 상기와 같이 한쪽의 전극에만 펄스를 인가하는 것은 상기 액체 렌즈(28)에 직류 성분의 전압을 인가하는 것과 같을 수 있다. 여기에서, 상기 펄스가 가지는 제1 레벨은 상기 액체 렌즈의 구동 전압에 대응하는 제2 레벨 대비 3% 내지 20% 범위에 속하기 때문에, 액체 렌즈(28)의 곡률에 큰 영향을 주지는 않는다. 다만, 상기 펄스가 주기적으로 계속 공급되는 경우, 상기 센싱 펄스(SMP)가 인가되는 공통 전극(COM)은 0V가 아닌 상기 센싱 펄스(SMP)가 가지는 제1 레벨에 대응하는 전압을 옵셋으로 하여 구동이 이루어지며, 이에 따라 정확한 렌즈의 목표 곡률을 형성하는데 어려움이 있다. 따라서, 실시 예에서는 상기 공통 전극(COM)뿐 아니라, 상기 개별 전극(LA~LD)에도 상기 센싱 펄스(SMP)와 동일한 크기의 상쇄 펄스(SMP')를 공급하여 상기 옵셋을 0으로 만들어준다. 다시 말해서, 실시 예에서는 상기 공통 전극(COM)에는 센싱 펄스(SMP)를 공급하고, 상기 개별 전극(LA~LD)에는 상기 센싱 펄스(SMP)와 동일한 레벨의 상쇄 펄스(SMP')를 제공하여, 상기 직류 성분의 전압을 제거할 수 있도록 한다. 다시 말해서, 실시 예에서는 상기 공통 전극(COM)에는 센싱 펄스(SMP)를 공급하고, 상기 개별 전극(LA~LD)에는 상기 센싱 펄스(SMP)와 동일한 레벨의 상쇄 펄스(SMP')를 제공하며, 이에 따라 상기 센싱 펄스(SMP)를 상쇄시킬 수 있도록 한다. 이때, 센서부(962)의 동작은 이전의 실시 예와 동일할 수 있다.
도 20은 도 19의 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 도면이다.
도 20에서의 파형도의 1주기는 T1 시점에서 T7 시점까지를 의미한다. T7은 제1 주기의 종료 시점을 의미할 수 있고, 제1 주기 다음의 제2 주기의 시작 시점을 의미할 수도 있다.
실시 예에서는 1주기에 해당하는 T1 시점에서 T7시점 사이의 기간 중 일부 기간에 공통 전극(COM)에 센싱 펄스(SMP)를 인가하고, 상기 인가한 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하에 대한 커패시턴스를 감지하여 계면(130)의 곡률을 추적할 수 있도록 한다. 이때, 상기 센싱 펄스(SMP)를 상쇄시킬 수 있도록 상기 개별 전극(LA~LD)에도 상기 센싱 펄스(SMP)에 상응하는 상쇄 펄스(SMP')를 제공한다.
실시 예에서는 Sa 스위칭 소자와, Sb 스위칭 소자에 모두 로우 레벨의 제어 신호(CMHP, LAP)가 인가되는 기간 중에 상기 제2 구동부(1310)가 구동되도록 할 수 있다.
즉, 실시 예에서는 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간 중에 상기 센싱 펄스(SMP) 및 상쇄 펄스(SMP')가 인가되도록 할 수 있다. 이때, 도면 상에서는 상쇄 펄스(SMP')가 센싱 펄스(SMP)보다 먼저 공급되는 것으로 도시하였으나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 상쇄 펄스(SMP')가 공급되기 전에 상기 센싱 펄스(SMP)가 먼저 공급될 수도 있을 것이다.
즉, T4 시점과 T7 시점 사이의 기간은 상기 공통 전극(COM) 및 제1 개별 전극(LA)이 모두 접지에 연결된 상태이다. 그리고, 이때에는 공통 전극(COM)과 제1 개별 전극(LA)에 전압이 공급되지 않는다. 이는, 상기 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간에는 제1 구동부(961)의 스위칭 상태가 변화되지 않음을 의미한다. 따라서, 실시 예에서는 커패시턴스의 감지 동작 중에 발생하는 스위칭 동작에 따른 노이즈를 최소화하기 위해, 상기와 같은 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간에 상기 센싱 펄스(SMP)를 공급하고, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 공통 전극(COM)과 개별 전극(LA~LD) 사이에 축적된 전하에 대한 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다.
실시 예에서는 상기 T4 시점과 T7 시점 사이의 기간 중 일부 기간에 센싱 펄스(SMP) 및 상쇄 펄스(SMP')를 공급하도록 한다.
이를 위해, 실시 예에서는 T4' 시점에 제2 구동부(1310)의 제4 상암 스위칭 소자(Sd)를 온하여 개별 전극(LA~LD)에 상쇄 펄스(SMP')가 공급되도록 한다. 이때, T4' 시점에 S'a 스위칭 소자에는 로우 레벨의 제어 신호(CMHM)가 공급될 수 있다. 그리고, T4' 시점에 Sd 스위칭 소자에 하이 레벨의 제어 신호(LALP)가 공급될 수 있고, 이에 따른 제1 레벨(LV1)을 가지는 상쇄 펄스(SMP')가 개별 전극(LA~LD)에 공급될 수 있도록 한다. 상기 상쇄 펄스(SMP')는 T4' 시점부터 T5' 시점까지 공급될 수 있다. 이후, 상기 상쇄 펄스(SMP')의 공급을 중단하고, 센싱 펄스(SMP)를 공통 전극(COM)에 공급할 수 있다.
이를 위해, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)를 온 시키기 전에 제4 상암 스위칭 소자(Sd)를 오프 시키고, 상기 제4 상암 스위칭 소자(Sd)가 오프됨에 따라 상쇄 펄스(SMP')의 공급이 중단되면, 상기 제3 상암 스위칭 소자(Sc)를 온 시켜 상기 센싱 펄스(SMP)를 공급하도록 한다.
그리고, 제3 상암 스위칭 소자(Sc)에는 1주기가 끝나는 T7로부터 일정 시간 이전인 T7 시점에 로우 레벨의 제어 신호(CMLP)가 공급될 수 있다.
따라서, 공통 전극(COM)에는 T5 시점과 T6 시점사이의 기간 동안 센싱 펄스(SMP)가 공급될 수 있다.
한편, 상기 제2 구동부(1310)가 동작하는 시점인 T5 시점과 T6 시점 사이의 기간에 센서부(962)의 스위칭 소자(SWL)가 턴-온될 수 있다. 그리고, 상기 스위칭 소자(SWL)의 턴온에 의해 상기 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 전하가 센서부(962)에 제공되며, 이에 따른 커패시턴스의 감지 동작이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 센싱 펄스(SMP)에 의한 정확한 커패시턴스의 감지를 위해, 상기 센싱 펄스(SMP)가 공급되는 기간과 상기 상쇄 펄스(SMP')가 공급되는 기간은 서로 오버랩되지 않는다.
도 21은 센서부의 동작 설명을 위해 참조되는 또 다른 도면이다.
도 21은 도 20의 동작 설명과 유사하나, 센싱 펄스(SMPa) 및 상쇄 펄스(SMPa')가 공급되는 기간 내에서, 제3 상암 스위칭 소자(Sc) 및 제4 상암 스위칭 소자(Sd)의 동작을 위한 제어 신호(CMLP, LALP)가, 하나의 펄스가 아닌, 복수의 펄스를 가지는 것에 그 차이가 있다. 즉, 도 20에서는, 하나의 센싱 펄스(SMP) 및 상쇄 펄스(SMP')가 해당 기간 내에서 각각 발생하였으나, 도 21에서는 복수의 센싱 펄스(SMPa) 및 복수의 상쇄 펄스(SMPa')가 해당 기간 내에서 인가될 수 있다.
즉, 도 21에서와 같이, T4' 내지 T5' 기간 동안 개별 전극(LA~LD)에 복수의 상쇄 펄스(SMPa')가 인가된다. 그리고, T5' 시점과 오버랩되지 않는 T5 내지 T6 기간 동안, 공통 전극(COM)에, 복수의 센싱 펄스(SMPa)가, 인가된다.
이에 따라, 센서부(962)는, T5과 T6 시점 사이의 기간(Dt1) 동안, 액체 렌즈(28) 내의 개별 전극 상의 절연층과, 제1 액체(122) 사이의 경계 영역(Ac0)의 면적의 크기 또는 면적의 변화에 대응하는 커패시턴스를 감지할 수 있다.
구체적으로, T5 시점 부터 T6 시점 사이의 기간 동안, 공통 전극(COM)에 복수의 펄스 신호가 인가되며, 이에 따라 공통 전극(COM)과 개별 전극(LA) 사이에 전하가 축적될 수 있다. 그리고, 스위칭 소자(SWL)가 턴온됨에 따라 상기 축적된 전하가 센서부(962)로 이동할 수 있다. 그리고, 센서부(962)는 상기 이동하는 전하에 대응하는 커패시턴스를 측정하여, 이에 대응하는 계면(130)의 곡률을 감지할 수 있다.
그리고, 상기 복수의 센싱 펄스(SMPa)는 이에 대응되게 개별 전극(LA~LD)에 공급되는 복수의 상쇄 펄스(SMPa')에 의해 상쇄되어, 이에 따른 액체 렌즈(28)의 계면에 영향을 주지 않게 된다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 22의 렌즈 곡률 가변 장치는, 도 8의 카메라 모듈 및 렌즈 곡률 가변 장치와 유사하나, 센서부(962)가, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에 대응하는, 복수의 계면(130)의 단부의 커패시턴스를 각각 감지하는 것에 그 차이가 있다.
이를 위해, 공통 전극(COM)(132)에 센싱 펄스(SMP)가 인가되고, 이를 토대로 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에서 상기 인가된 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 커패시턴스를 감지할 수 있다.
한편, 센서부(9620)의 동작을 위해, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과 액체 렌즈(28) 사이에 접속되는, 도전성 라인들(CA~CD)과, 센서부(962) 사이에, 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)가 구비되는 것이 바람직하다.
센서부(962)는, 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)가 턴 온되는 구간 동안, 공통 전극(COM)에 인가되는 센싱 펄스(SMP)에 기초하여, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d) 상의 절연층과 제1 액체(122) 사이의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지하고, 이를 제어부(970)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 액체 렌즈(28)의 복수의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지할 수 있게 된다.
한편, 센서부(962)는 상기 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)와 각각 연결되고, 그에 따라 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)의 각각에 대응하여 커패시턴스를 감지할 수 있도록 복수 개로 구성된다.
나아가, 도 17에서의 AD 컨버터(967)는 상기 복수의 센서부(962)에서 각각 감지된 커패시턴스와 관련된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해 복수 개로 구성되었다. 다시 말해서 ,도 17에서는 복수의 AD 컨버터(967)와 복수의 센서부(962)는 일대일로 연결되고, 그에 따라 각각의 개별 전극(LA~LD)에 대응하는 커패시턴스와 관련된 아날로그 신호를 감지하고, 이를 디지털 신호로 변환하였다.
한편, 최근에는 상기 개별 전극(LA~LD)의 수가 4개 이상으로 증가하는 추세이며, 8개 이상으로도 구현 가능하다. 이와 같은 경우, 상기 렌즈 구동부(960) 및 AD 컨버터(967)는 개별 전극(LA~LD)의 수에 대응되게 증가하게 되며, 이에 따른 카메라 모듈의 전체 부피가 커지면서 제품 단가가 증가하는 문제가 있다.
이에 따라, 실시 예에서는 하나의 AD 컨버터(967)를 이용하여 복수의 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스와 관련된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있도록 한다.
이를 위해, 카메라 모듈은 먹스(968) 및 커패시턴스 유지부(969)를 포함할 수 있다.
먹스(968)의 입력단은 복수의 센서부(962)와 각각 연결된다. 그리고, 먹스(968)의 출력단은 하나의 AD 컨버터(967)에 연결된다. 그리고 먹스(968)는 제어부(970)의 제어신호에 따라 상기 복수의 센서부(962)를 통해 제공되는 아날로그 신호 중 어느 하나의 아날로그 신호를 AD 컨버터(967)에 공급한다.
예를 들어, 센서부(962)는 제1 개별 전극과 연결되는 제1 센서부, 제2 개별전극과 연결되는 제2 센서부, 제3 개별 전극과 연결되는 제3 센서부 및 제4 개별 전극과 연결되는 제4 센서부를 포함할 수 있다. 그리고, 먹스(968)는 제어부(970)의 제어 신호에 따라 상기 제1 센서부에서 감지된 아날로그 신호를 선택하고, 이를 AD 컨버터(967)에 전달할 수 있다. 상기 제1 센서부의 아날로그 신호가 상기 AD 컨버터(967)에 전달된 이후, 상기 먹스(968)는 제어부(970)의 제어신호에 따라 제2 센서부에서 감지된 아날로그 신호를 선택하고 이를 AD 컨버터(967)에 전달할 수 있다. 또한, 상기 제2 센서부의 아날로그 신호가 상기 AD 컨버터(967)에 전달된 이후, 상기 먹스(968)는 제어부(970)의 제어신호에 따라 제3 센서부에서 감지된 아날로그 신호를 선택하고 이를 AD 컨버터(967)에 전달할 수 있다. 상기 제3 센서부의 아날로그 신호가 상기 AD 컨버터(967)에 전달된 이후, 상기 먹스(968)는 제어부(970)의 제어신호에 따라 제4 센서부에서 감지된 아날로그 신호를 선택하고 이를 AD 컨버터(967)에 전달할 수 있다. 즉, 먹스(968)는 제1 내지 제4 센서부에서 감지된 아날로그 신호를 순차적으로 선택하고, 이를 AD 컨버터(967)에 순차적으로 제공할 수 있다. 이에 따르면, 하나의 AD 컨버터(967)만으로 복수의 센서부(962)에서 각각 감지된 아날로그 신호를 처리할 수 있으며, 이에 따른 제품 단가를 절감하면서 제품 부피를 축소시킬 수 있다.
한편, 상기 먹스(968)는 상기 복수의 센서부(962)에서 감지된 복수의 아날로그 신호 중 어느 하나의 아날로그 신호를 선택하여 출력한 경우, 상기 출력한 아날로그 신호에 대한 디지털 변환이 완료되기까지 대기할 수 있다. 이때, 상기 먹스(968)에 의해 선택되지 않은 아날로그 신호는 대기 시간 동안에 변화가 발생할 수 있다. 예를 들어, 상기 먹스(968)에 의해 선택되지 않은 센서부(962)의 감지 신호를 작아질 수 있다. 이에 따라, 상기 먹스(968)와 상기 복수의 센서부(962) 사이에는 커패시턴스 유지부(969)가 배치된다. 상기 커패시턴스 유지부(969)는 복수의 센서부(962)에서 감지된 아날로그 신호를 저장하고 있다가 상기 먹스(968)로 공급할 수 있다. 이에 따르면, 하나의 AD 컨버터(967)만을 이용하여 상기 복수의 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스를 정확히 감지할 수 있다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 23의 렌즈 곡률 가변 장치는, 도 8의 카메라 모듈 및 렌즈 곡률 가변 장치와 유사하나, 센서부(962)가, 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에 대응하는, 복수의 계면(130)의 단부의 커패시턴스를 각각 감지하는 것에 그 차이가 있다.
이를 위해, 공통 전극(COM)(132)에 센싱 펄스(SMP)가 인가되고, 이를 토대로 복수의 전극(LA~LD)(134a~134d)에서 상기 인가된 센싱 펄스(SMP)에 의해 축적된 커패시턴스를 감지할 수 있다.
한편, 센서부(9620)의 동작을 위해, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d)과 액체 렌즈(28) 사이에 접속되는, 도전성 라인들(CA~CD)과, 센서부(962) 사이에, 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)가 구비되는 것이 바람직하다.
센서부(962)는, 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)가 턴 온되는 구간 동안, 공통 전극(COM)에 인가되는 센싱 펄스(SMP)에 기초하여, 복수의 개별 전극(LA~LD)(134a~134d) 상의 절연층과 제1 액체(122) 사이의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지하고, 이를 제어부(970)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 액체 렌즈(28)의 복수의 경계 영역에 대한 커패시턴스를 감지할 수 있게 된다.
한편, 센서부(962)는 상기 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd) 중 어느 하나와 연결되고, 연결된 스위칭 소자(SWLa~SWLd)에 대응하는 개별 전극(LA~LD)에 대응하여 커패시턴스를 감지할 수 있도록 한다.
즉, 도 17에서의 센서부(962)는 상기 복수의 스위칭 소자(SWLa~SWLd)와 각각 연결되고, 이를 토대로 복수의 개별 전극(LA~LD)의 각각에 대응하여 커패시턴스를 감지할 수 있도록 복수 개로 구비되었다. 예를 들어, 복수의 개별 전극(LA~LD)이 4개인 경우, 상기 센서부(962)도 4개로 구성되었다.
이와 다르게, 도 23에서는 상기 센서부(962)의 수가 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)의 수보다 작다. 예를 들어, 센서부(962)의 수는 상기 개별 전극(LA~LD)의 수의 1/2일 수 있다.
이는, 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)의 각각의 커패시턴스가 자이로 데이터에 근거해 산출한 진동 각도를 기준으로 대칭 관계를 가지고 있기 때문에 가능하다.
다시 말해서, OIS 보정시에, 복수의 개별 전극(LA~LD)에 인가되는 실효 전압(Vrms)과, 이를 토대로 상기 복수의 개별 전극(LA~LD)의 커패시턴스에 대응하는 ADC 값은 진동 축을 기준으로 대칭 관계를 가진다. 이하에서는, 상기 대칭 관계에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 24는 실시 예에 따른 카메라 모듈의 진동 축을 설명한다.
도 24를 참조하면, 카메라 모듈은 크게 4개의 진동 축을 가지고 회전할 수 있다.
도 24의 (a)를 참조하면, 카메라 모듈은 제1 진동 축(EA1)을 중심으로 진동할 수 있다. 여기에서, 상기 제1 진동 축(EA1)은 액체 렌즈의 중심을 기준으로 제1 개별 전극(LA)과 제2 개별 전극(LB)의 사이점과 상기 제3 개별 전극(LC) 및 제4 개별 전극(LD)의 사이점을 연결하는 축일 수 있다. 즉, 카메라 모듈은 제1 진동 축(EA1)을 기준으로 상하 진동을 할 수 있다.
도 24의 (b)를 참조하면, 카메라 모듈은 제2 진동 축(EA2)을 중심으로 진동할 수 있다. 여기에서, 상기 제2 진동 축(EA2)은 액체 렌즈의 중심을 기준으로 제1 개별 전극(LA)과 제4 개별 전극(LD)의 사이점과 상기 제2 개별 전극(LB) 및 제3 개별 전극(LC)의 사이점을 연결하는 축일 수 있다. 즉, 카메라 모듈은 제2 진동 축(EA2)을 기준으로 좌우 진동을 할 수 있다.
도 24의 (c)를 참조하면, 카메라 모듈은 제3 진동 축(EA3)을 중심으로 진동할 수 있다. 여기에서, 상기 제3 진동 축(EA3)은 액체 렌즈의 중심을 기준으로 제2 개별 전극(LB)과 제4 개별 전극(LD)을 연결하는 축일 수 있다. 즉, 카메라 모듈은 제3 진동 축(EA3)을 기준으로 좌상 우하 진동을 할 수 있다.
도 24의 (d)를 참조하면, 카메라 모듈은 제4 진동 축(EA4)을 중심으로 진동할 수 있다. 여기에서, 상기 제4 진동 축(EA4)은 액체 렌즈의 중심을 기준으로 제1 개별 전극(LA)과 제3 개별 전극(LC)을 연결하는 축일 수 있다. 즉, 카메라 모듈은 제4 진동 축(EA3)을 기준으로 우상 좌하 진동을 할 수 있다.
도 25는 OIS 보정 시에 개별 전극에 인가되는 실효 전압을 설명한다.
도 25의 (a)는 정지 상태(진동하지 않는 상태)에서의 액체 렌즈의 상태를 보여준다. 도 25의 (a)를 참조하면, 정지 상태에서는 상기 액체 렌즈의 계면이 서로 수평한 상태를 가질 수 있다. 여기에서, 수평한 상태는 상기 액체 렌즈의 복수의 개별 전극(LA~LD)에 인가되는 실효 전압(Vrms)이 모두 동일한 상태를 의미할 수 있다.
도 25의 (b)는 좌상 우하 진동 상태에서의 액체렌즈의 상태를 보여준다. 도 25의 (b)를 참조하면, 좌상 우하 진동 상태에서의 액체 렌즈의 계면은 제2 개별 전극(LB)이 위치한 포인트와 제4 개별 전극(LD)이 위치한 포인트를 기준으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 상기 좌상 우하 진동 상태에서, 제2 개별 전극(LB)에 인가되는 실효 전압의 변화량(+ΔVrms)은 γ일 수 있고, 제4 개별 전극(LD)에 인가되는 실효 전압의 변화량(-ΔVrms)은 δ일 수 있다. 그리고, 이때의 제1 개별 전극(LA) 및 제3 개별 전극(LC)에 인가되는 실효 전압의 변화량은 0일 수 있다. 한편, 상기와 같은 좌상 우하 진동 상태에서의 제2 개별 전극(LB)에 인가되는 실효 전압의 변화량(+ΔVrms)과 제4 개별 전극(LD)에 인가되는 실효 전압의 변화량(-ΔVrms)은 서로 대칭 관계를 가질 수 있다. 다시 말해서, 제2 개별 전극(LB)에 인가되는 실효 전압의 변화량(+ΔVrms)의 절대 값(│γ│)과, 제4 개별 전극(LD)에 인가되는 실효 전압의 변화량(-ΔVrms)의 절대 값(│δ│)은 서로 동일할 수 있다.
도 25의 (c)는 우상 좌하 진동 상태에서의 액체렌즈의 상태를 보여준다. 도 25의 (c)를 참조하면, 우상 좌하 진동 상태에서의 액체 렌즈의 계면은 제1 개별 전극(LA)이 위치한 포인트와 제3 개별 전극(LC)이 위치한 포인트를 기준으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 상기 우상 좌하 진동 상태에서, 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 실효 전압의 변화량(+ΔVrms)은 α일 수 있고, 제3 개별 전극(LC)에 인가되는 실효 전압의 변화량(-ΔVrms)은 β일 수 있다. 그리고, 이때의 제2 개별 전극(LB) 및 제4 개별 전극(LD)에 인가되는 실효 전압의 변화량은 0일 수 있다. 한편, 상기와 같은 우상 좌하 진동 상태에서의 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 실효 전압의 변화량(+ΔVrms)과 제3 개별 전극(LC)에 인가되는 실효 전압의 변화량(-ΔVrms)은 서로 대칭 관계를 가질 수 있다. 다시 말해서, 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 실효 전압의 변화량(+ΔVrms)의 절대 값(│α│)과, 제3 개별 전극(LC)에 인가되는 실효 전압의 변화량(-ΔVrms)의 절대 값(│β│)은 서로 동일할 수 있다.
이와 같은 원리에 따르면, 실시 예에서는 4개의 전극 중에서 서로 대칭 관계에 있는 전극에 대해서는 이 중 1개의 전극에 대한 ADC 값만을 획득하는 것으로, 이에 대칭되는 다른 전극에 대한 ADC 값도 획득할 수 있게 된다.
도 26a 내지 도 26d는 실시 예에 따른 진동 상태에 따른 ADC 값의 대칭 관계를 설명한다.
즉, 실시 예에서의 복수의 개별 전극들은 진동 축을 중심으로 서로 대칭 관계를 가지는 복수의 그룹으로 나뉠 수 있다. 다시 말해서, 복수의 개별 전극들은 둘 이상의 개별전극을 각각 포함하는 복수의 그룹을 포함할 수 있다. 즉, 상기 복수의 개별 전극이 4개인 경우, 상기 4개의 개별 전극은 진동 축을 중심으로 계면의 정보 또는 커패시턴스 또는 ADC 값이 서로 대칭 관계를 가지는 제1 그룹과 제2 그룹을 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 대칭 관계를 가진다는 것은 상기 제1 그룹의 개별 전극과 제2 그룹의 개별 전극이 상호 대칭 관계를 가진다는 의미가 아니고, 상기 제1 그룹 내의 복수의 개별 전극이 상호 대칭 관계를 가지고, 상기 제2 그룹 내의 복수의 개별 전극이 상호 대칭 관계를 가진다는 것을 의미한다.
도 26a는 상하 진동 상태에서의 ADC 값의 대칭 관계를 보여준다.
도 26a를 참조하면, 카메라 모듈이 상하 진동 상태에서는 다음과 같은 ADC 값의 대칭 관계를 가질 수 있다.
이와 마찬가지로, 상하 진동 상태에서의 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제1 개별 전극(LA)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC1)은 제2 개별 전극(LB)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제2 개별 전극(LB)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC2)과 대칭 관계를 가질 수 있다. 또는, 상하 진동 상태에서의 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제1 개별 전극(LA)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC1)은 제3 개별 전극(LC)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제3 개별 전극(LC)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC3)과 대칭 관계를 가질 수 있다. 또한, 상하 진동 상태에서의 제4 개별 전극(LD)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제4 개별 전극(LD)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC4)은 제2 개별 전극(LB)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제2 개별 전극(LB)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC2)과 대칭 관계를 가질 수 있다. 또는, 상하 진동 상태에서의 제4 개별 전극(LD)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제4 개별 전극(LD)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC4)은 제3 개별 전극(LC)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제3 개별 전극(LC)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC3)과 대칭 관계를 가질 수 있다.
도 26b는 좌우 진동 상태에서의 ADC 값의 대칭 관계를 보여준다.
도 26b를 참조하면, 카메라 모듈이 좌우 진동 상태인 경우 다음과 같은 ADC 값의 대칭 관계를 가질 수 있다.
좌우 진동 상태에서의 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제1 개별 전극(LA)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC1)은 제3 개별 전극(LC)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제3 개별 전극(LC)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC3)과 대칭 관계를 가질 수 있다. 또는, 좌우 진동 상태에서의 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제1 개별 전극(LA)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC1)은 제4 개별 전극(LD)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제4 개별 전극(LD)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC4)과 대칭 관계를 가질 수 있다. 또한, 좌우 진동 상태에서의 제2 개별 전극(LB)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제2 개별 전극(LB)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC2)은 제3 개별 전극(LC)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제3 개별 전극(LC)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC3)과 대칭 관계를 가질 수 있다. 또한, 좌우 진동 상태에서의 제2 개별 전극(LB)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제2 개별 전극(LB)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC2)은 제4 개별 전극(LD)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제4 개별 전극(LD)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC4)과 대칭 관계를 가질 수 있다.
도 26c는 우상 좌하 진동 상태에서의 ADC 값의 대칭 관계를 보여준다.
도 26c를 참조하면, 카메라 모듈이 우상 좌하 진동 상태인 경우 다음과 같은 ADC 값의 대칭 관계를 가질 수 있다.
우상 좌하 진동 상태에서의 제2 개별 전극(LB)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제2 개별 전극(LB)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC2)은 제4 개별 전극(LD)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제4 개별 전극(LD)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC4)과 대칭 관계를 가질 수 있다. 그리고, 우상 좌하 진동 상태에서의 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제1 개별 전극(LA)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC1)은 제3 개별 전극(LC)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제3 개별 전극(LC)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC3)과 대칭 관계를 가질 수 있다.
이때, 제2 개별 전극(LB)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC2)과 제4 개별 전극(LD)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC4)의 변화량은 0이어야 한다. 다만, 카메라 모듈의 환경에 따라 미세한 진동이 발생할 수 있고, 이로 인해 제2 개별 전극(LB)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC2)과 제4 개별 전극(LD)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC4)이 오차 범위 내에서 일정 차이를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도면 상에서의 제2 개별 전극(LB)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC2)과 제4 개별 전극(LD)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC4)의 차이는 무시할 수 있는 정도의 값이며, 도면 상에서의 차이 값도 상당히 미세한 정도인 것을 확인할 수 있었다.
도 26d는 좌상 우하 진동 상태에서의 ADC 값의 대칭 관계를 보여준다.
도 26d를 참조하면, 카메라 모듈이 좌상 우하 진동 상태인 경우 다음과 같은 ADC 값의 대칭 관계를 가질 수 있다.
좌상 우하 진동 상태에서의 제1 개별 전극(LA)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제1 개별 전극(LA)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC1)은 제3 개별 전극(LC)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제3 개별 전극(LC)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC3)과 대칭 관계를 가질 수 있다. 그리고, 좌상 우하 진동 상태에서의 제2 개별 전극(LB)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제2 개별 전극(LB)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC2)은 제4 개별 전극(LD)에 인가되는 실효 전압 및 상기 제4 개별 전극(LD)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC4)과 대칭 관계를 가질 수 있다.
이때, 제1 개별 전극(LA)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC1)과 제3 개별 전극(LC)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC3)의 변화량은 0이어야 한다. 다만, 카메라 모듈의 환경에 따라 미세한 진동이 발생할 수 있고, 이로 인해 제1 개별 전극(LA)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC1)과 제3 개별 전극(LC)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC3)이 오차 범위 내에서 일정 차이를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 도면 상에서의 제1 개별 전극(LA)의 커패시턴스에 대한 ADC 값(ADC1)과 제3 개별 전극(LC)의 커패시턴에 대한 ADC 값(ADC3)의 차이는 무시할 수 있는 정도의 값이며, 도면 상에서의 차이 값도 상당히 미세한 정도인 것을 확인할 수 있었다.
이에 따라, 실시 예에서는 상기와 같은 대칭 관계를 이용하여, 복수의 개별 전극 중 이의 1/2의 수의 개별 전극에 대해서만 커패시턴스를 획득하는 것으로, 나머지 다른 개별 전극에 대한 커패시턴스를 획득할 수 있다.
예를 들어, 좌상 우하 진동 상태의 경우, 센서부(962)는 제1 개별 전극(LA)과 연결되는 제1 센서부(962A) 및 제2 개별 전극(LB)과 연결되는 제2 센서부(962B)를 포함할 수 있다.
즉, 상기와 같이 개별 전극의 수가 4개인 경우, 상기 센서부(962)는 제1 센서부(962A) 및 제2 센서부(962B)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 센서부(962)는 상기 진동 상태에 따라 서로 다른 개별 전극에 각각 연결되어 커패시턴스를 감지하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 센서부(962)에서 각각 감지된 커패시턴스와 관련된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해 AD 컨버터(967)도 복수 개로 구성될 수 있다. 예를 들어, AD 컨버터(967)는 제1 센서부(962A)와 연결되는 제1 AD 컨버터(967A)와, 제2 센서부(962B)와 연결되는 제2 AD 컨버터(967B)를 포함할 수 있다.
그리고, 제어부(970)는 상기 제1 AD 컨버터(967A)와 제2 AD 컨버터(967B)를 통해 획득된 2개의 ADC 값을 이용하여 4개의 개별 전극에 대한 ADC 값 및 이에 대응하는 커패시턴스를 획득할 수 있다.
이때, 상기 AD 컨버터(967)는 상기와 같이 2개로 구성될 수 있으며, 이와 다르게 1개로만 구성될 수도 있다.
즉, 도 23에 도시된 바와 같이, 2개의 센서부(962)에서 감지된 커패시턴스와 관련된 아날로그 신호를 1개의 AD 컨버터에서 순차적으로 디지털 신호로 변환할 수 있다.
이를 위해, 카메라 모듈은 먹스(968) 및 커패시턴스 유지부(969)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 먹스(968) 및 커패시턴스 유지부(969)는 도 22에서 이미 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 실시 예에서는 OIS 구동 시에 자이로 센서에서 출력되는 자이로 데이터를 제어 인자로 각각의 개별전극에 인가되는 구동 전압을 제어하게 된다. 이때, OIS 보정 시에, 진동 축을 기준으로 각각의 전극에 인가되는 실효 전압(Vrms)과 ADC 센싱 값은 대칭적인 관계를 가지게 된다. 이에 따라, 실시 예에서는 개별 전극의 수 대비 1/2의 센싱 회로를 가지고 모든 개별 전극에 대한 커패시턴스를 산출할 수 있도록 한다. 이에 의하면, 실시 예에서의 액체 렌즈 제어 회로는 기존의 ADC 센싱 회로의 1/2만 사용하고도 OIS 제어를 위한 SFR(Spatial Frequency Response) 및 OIS 억압비를 확보할 수 있다. 그리고, 본 실시 예에서는 기존 대비 ADC 센싱 회로가 50%로 줄기 때문에 칩 사이즈도 획기적으로 줄 수 있으며, 이에 따른 전체적인 칩 사이즈를 기존 대비 20% 정도 감소시킬 수 있다.
한편, 제어부(970)는 복수의 개별 전극(LA~LD) 중 특정 개별 전극과 센서부(962) 사이가 연결되도록 스위칭 소자(SWLa~SWLd)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(970)는 카메라 모듈의 진동 상태, 다시 말해서 진동 축을 기준으로 상기 스위칭 소자(SWLa~SWLd)의 온 오프를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(970)는 상하 진동 상태에서, 제1 스위칭 소자(SWLa) 및 제2 스위칭 소자(SWLb) 중 어느 하나가 제1 센서부(962A)와 연결되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(970)는 상하 진동 상태에서 제3 스위칭 소자(SWLc) 및 제4 스위칭 소자(SWLd) 중 어느 하나가 제2 센서부(962B)와 연결되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(970)는 좌우 진동 상태에서, 제1 스위칭 소자(SWLa) 및 제4 스위칭 소자(SWLd) 중 어느 하나가 제1 센서부(962A)와 연결되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(970)는 좌우 진동 상태에서 제2 스위칭 소자(SWLb) 및 제3 스위칭 소자(SWLc) 중 어느 하나가 제2 센서부(962B)와 연결되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(970)는 좌상 우하 진동 상태에서, 제1 스위칭 소자(SWLa) 및 제3 스위칭 소자(SWLc) 중 어느 하나가 제1 센서부(962A)와 연결되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(970)는 좌상 우하 진동 상태에서 제2 스위칭 소자(SWLb) 및 제4 스위칭 소자(SWLd) 중 어느 하나가 제2 센서부(962B)와 연결되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(970)는 우상 좌하 진동 상태에서, 제1 스위칭 소자(SWLa) 및 제3 스위칭 소자(SWLc) 중 어느 하나가 제1 센서부(962A)와 연결되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(970)는 우상 좌하 진동 상태에서 제2 스위칭 소자(SWLb) 및 제4 스위칭 소자(SWLd) 중 어느 하나가 제2 센서부(962B)와 연결되도록 할 수 있다.
도 27은 실시 예에 따른 액체 렌즈의 제어 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
전술한 바와 같이, 액체 렌즈의 제어 방법은 액체 렌즈의 개별 전극(LA~LD)은 그라운드와 연결하고, 액체 렌즈의 공통 전극(COM)에는 센싱 펄스(SMP)가 인가되어 공통 전극과 개별 전극 사이에 전하가 축적되는 단계(S100), 센서부(962)와 액체 렌즈(28) 사이에 배치된 스위칭 소자(SWL)를 온(ON)하는 단계, 센서부(962)의 기준 캐패시터 양단의 전압을 측정하는 단계(S110)를 포함할 수 있다. 이후, 기준 캐패시터 양단의 전압의 측정값을 이용하여 공통 전극과 개별 전극 사이의 캐패시턴스를 산출할 수 있다.
전술한 액체 렌즈는 카메라 모듈에 포함될 수 있다. 카메라 모듈은 하우징에 실장되는 액체 렌즈 및 액체 렌즈의 전면 또는 후면에 배치될 수 있는 적어도 하나의 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 렌즈 어셈블리를 통해 전달되는 광신호를 전기신호로 변환하는 이미지센서, 및 액체 렌즈에 구동 전압을 공급하기 위한 제어회로를 포함할 수 있다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 외관을 나타내는 도면이고, 도 29는 도 25의 영상표시장치의 광학부와 디스플레이를 분리하여 표시한 도면이다.
도면을 참조하면, 영상표시장치(1400)는, 디스플레이(1480)를 포함할 수 있다.
디스플레이(1480)는, 입력되는 영상을 표시할 수 있으며, 광학부(1495)는, 디스플레이(1480)에 일정 간격으로 이격되어 사용자 방향으로 배치될 수 있다. 도 16b에서는, 디스플레이(1480)와 광학부(1495) 간격을 분리하는 것을 예시한다.
광학부(1495)는, 인가되는 전원에 따라 광의 진행 방향을 가변할 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 광학부(1495)는, 도 8 내지 도 23에서 설명한 액체 렌즈를 구비하는 렌즈 곡률 가변 장치(900)를 구비할 수 있다.
이에 따라, 가변된 렌즈의 곡률에 의해, 영상표시장치(1400)에서 출력되는 광의 진행 방향을 변경할 수 있어, 영상 시청시의 시인성이 향상될 수 있게 된다.

Claims (8)

  1. 공통 전극 및 복수의 개별 전극을 포함하는 액체렌즈;
    상기 공통 전극 및 상기 복수의 개별 전극에 전압을 인가하는 렌즈 구동부;
    상기 액체 렌즈의 계면을 감지하는 센서부;
    상기 센서부에서 출력된 상기 계면에 대응되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터; 및
    상기 AD 컨버터에서 출력된 신호에 기반하여 상기 렌즈 구동부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 복수의 개별 전극은 둘 이상의 개별 전극을 각각 포함하는 제1 그룹과 제2 그룹을 포함하고,
    상기 센서부는,
    상기 제1 그룹의 개별 전극들 중 제 1 개별 전극과 연결되는 제1 센서부; 및
    상기 제2 그룹의 개별 전극들 중 제2 개별 전극과 연결되는 제2 센서부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 AD 컨버터에서 출력된 신호에 기반하여 상기 제1 그룹과 상기 제2 그룹에 포함되는 개별전극들 각각에 인가되는 전압을 조절하기 위해 상기 상기 렌즈 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 AD 컨버터는,
    상기 제1 센서부와 연결되고 제1 디지털 신호를 출력하는 제1 AD 컨버터; 및
    상기 제2 센서부와 연결되고 제2 디지털 신호를 출력하는 제2 AD 컨버터를 포함하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 센서부와 연결되며, 상기 제1 및 제2 센서부 각각에서 출력된 아날로그 신호를 순차적으로 출력하는 먹스(MUX);를 포함하고,
    상기 AD 컨버터는,
    상기 먹스를 통해 상기 제1 센서부와 연결되어 제1 디지털 신호로 출력하고,
    상기 먹스를 통해 상기 제2 센서부와 연결되어 제2 디지털 신호를 출력하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 디지털 신호를 이용하여 상기 제1 그룹에 포함된 제3 개별 전극에 대한 제3 디지털 신호를 획득하고,
    상기 제2 디지털 신호를 이용하여 상기 제2 그룹에 포함된 제4 개별 전극에 대응하는 제4 디지털 신호를 획득하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 디지털 신호는 상기 제3 디지털 신호와 대칭이고,
    상기 제2 디지털 신호는 상기 제4 디지털 신호와 대칭인
    렌즈 곡률 가변 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    자이로 센서를 통해 획득된 자이로 데이터를 이용하여 진동 각도를 산출하고,
    상기 산출한 진동 각도를 기준으로 상기 복수의 개별 전극을 상호 대칭 관계를 가지는 개별 전극끼리 구분하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 액체 렌즈 내의 상기 복수의 개별 전극 상의 절연층과 전도성 액체 사이의 경계 영역의 면적의 크기 또는 상기 면적의 변화에 대응하는 커패시턴스를 감지하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 복수의 개별 전극 중 일부의 개별 전극에 대응하는 커패시턴스를 감지하고,
    상기 제어부는,
    상기 센서부를 통해 획득된 일부 개별 전극에 대응하는 커패시턴스를 이용하여, 나머지 개별 전극에 대응하는 커패시턴스를 감지하는
    렌즈 곡률 가변 장치.
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