KR102402614B1 - 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈, 이를 포함하는 광학 기기 - Google Patents
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Abstract
실시예는 전극을 갖는 액체 렌즈; 관통홀과, 상기 관통홀을 감싸도록 상부로 돌출되어 상기 액체 렌즈가 안착되는 지지부를 갖는 홀더; 및 사출 이음매가 생성되는 영역의 상기 지지부에 구비되며, 상기 지지부의 상면보다 아래로 단차진 단차면을 포함하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
상기 홀더는 제1 렌즈부가 배치되는 제1 렌즈 배치부; 제2 렌즈부가 배치되는 제2 렌즈 배치부; 및 상기 제1 렌즈 배치부와 상기 제2 렌즈 배치부 사이에 배치되며 상기 액체 렌즈가 배치되는 액체 렌즈 배치부;를 포함하며, 상기 관통홀은 상기 제1 렌즈 배치부, 상기 제2 렌즈 배치부 및 상기 액체 렌즈 배치부를 관통하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
상기 홀더는 제1 렌즈부가 배치되는 제1 렌즈 배치부; 제2 렌즈부가 배치되는 제2 렌즈 배치부; 및 상기 제1 렌즈 배치부와 상기 제2 렌즈 배치부 사이에 배치되며 상기 액체 렌즈가 배치되는 액체 렌즈 배치부;를 포함하며, 상기 관통홀은 상기 제1 렌즈 배치부, 상기 제2 렌즈 배치부 및 상기 액체 렌즈 배치부를 관통하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
Description
실시예는 카메라 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 이를 포함하는 광학 기기에 관한 것이다.
휴대용 장치의 사용자는 고해상도를 가지며 크기가 작고 다양한 촬영 기능(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, 렌즈 모듈 구동을 위해 마그넷과 코일 등의 구동 부재가 필요하고 렌즈 모듈의 구동 범위에 대응하여 렌즈 모듈의 구동을 위한 여유 공간이 필요하므로 전체 카메라 모듈 및 광학기기의 두께가 두꺼워 진다.
따라서, 두 가지 액체의 계면의 곡률을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.
실시예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 액체 렌즈를 홀더 내부에서 보다 안정적으로 지지할 수 있도록 한다.
실시예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 사출 성형에 의해 홀더 제조시 사출 이음매가 발생하더라도 액체 렌즈를 균형적으로 지지할 수 있도록 하고자 한다.
실시예는 전극을 갖는 액체 렌즈; 관통홀과, 상기 관통홀을 감싸도록 상부로 돌출되어 상기 액체 렌즈가 안착되는 지지부를 갖는 홀더; 및 사출 이음매가 생성되는 영역의 상기 지지부에 구비되며, 상기 지지부의 상면보다 아래로 단차진 단차면을 포함하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
상기 홀더는 제1 렌즈부가 배치되는 제1 렌즈 배치부; 제2 렌즈부가 배치되는 제2 렌즈 배치부; 및 상기 제1 렌즈 배치부와 상기 제2 렌즈 배치부 사이에 배치되며 상기 액체 렌즈가 배치되는 액체 렌즈 배치부;를 포함하며, 상기 관통홀은 상기 제1 렌즈 배치부, 상기 제2 렌즈 배치부 및 상기 액체 렌즈 배치부를 관통하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
상기 액체 렌즈 배치부는 상기 제1 렌즈 배치부와 결합되는 제1 수평판; 상기 제1 수평판과 이격되며 상기 제2 렌즈 배치부와 결합되는 제2 수평판; 상기 제1 수평판과 상기 제2 수평판을 연결하는 수직판을 포함하며, 상기 지지부는 상기 관통홀을 중심으로 제2 수평판에서 돌출될 수 있다.
상기 관통홀의 수평 단면은 원형을 가지며, 상기 지지부는 상기 관통홀을 중심으로 동심원을 이루도록 배치될 수 있다.
상기 지지부의 상면과 상기 단차면의 높이는 20 내지 40 μm 일 수 있다.
상기 단차면의 어느 한 영역은 상기 관통홀과 인접할 수 있다.
상기 사출 이음매는 상기 관통홀의 중심을 가로지도록 길게 생성되며, 상기 단차면은 상기 지지부의 상면 양측 가장자리에 한 쌍으로 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 단차면들은 상기 관통공에 인접한 일측 변이 상기 사출 이음매와 수직으로 교차하도록 상기 지지부의 상면 양측 가장자리를 절개하여 형성될 수 있다.
상기 단차면은 상기 사출 이음매를 따라 나란하게 배치될 수 있다.
상기 액체 렌즈는, 전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 전극 하부에 배치되며 상기 지지부에 안착되는 제3 플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 단차면은 상기 제3 플레이트와 이격될 수 있다.
실시예는 전극을 갖는 액체 렌즈; 관통홀과, 상기 관통홀을 감싸도록 상부로 돌출되어 상기 액체 렌즈가 안착되는 지지부를 갖는 홀더; 및 사출 이음매가 생성되는 영역의 상기 지지부에 구비되며, 이음매가 생성되지 않은 상기 지지부의 상면보다 아래로 단차진 단차면을 포함하는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈; 및 상기 카메라 모듈을 통하여 입사된 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 제어부; 및 상기 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함하는 광학 기기를 제공한다.
실시예는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 실질적으로 액체 렌즈가 안착되는 지지부의 표면이 편평하게 되므로 액체 렌즈를 홀더 내부에서 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
그리고, 지지부에 단차부를 형성함으로써 사출 성형에 의해 홀더 제조시 사출 이음매가 발생하더라도 액체 렌즈를 균형적으로 지지할 수 있다.
도 1은 카메라 모듈의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈의 사시도이며, 도 3은 도 2의 액체 렌즈의 단면을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈와 홀더 영역을 분해한 사시도이며,
도 5는 도 4의 II-II 선에 따른 수직 단면을 보여주는 도면이며,
도 6은 실시예에 따른 카메라 모듈에서 액체 렌즈가 안착되기 전의 홀더에 대한 사시도이고,
도 7은 도 6의 홀더에 액체 렌즈가 안착된 상태를 보여주는 도면으로 도 4의 III-III 선에 따른 수직 단면을 보여주는 도면이며,
도 8은 도 6에 도시된 지지부 영역에 대한 정면도이고,
도 9는 다른 실시예의 지지부 영역에 대한 정면도이다.
도 2는 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈의 사시도이며, 도 3은 도 2의 액체 렌즈의 단면을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈와 홀더 영역을 분해한 사시도이며,
도 5는 도 4의 II-II 선에 따른 수직 단면을 보여주는 도면이며,
도 6은 실시예에 따른 카메라 모듈에서 액체 렌즈가 안착되기 전의 홀더에 대한 사시도이고,
도 7은 도 6의 홀더에 액체 렌즈가 안착된 상태를 보여주는 도면으로 도 4의 III-III 선에 따른 수직 단면을 보여주는 도면이며,
도 8은 도 6에 도시된 지지부 영역에 대한 정면도이고,
도 9는 다른 실시예의 지지부 영역에 대한 정면도이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 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)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 카메라 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이다. 카메라 모듈은 렌즈 어셈블리(100) 및 제어회로(2000)를 포함할 수 있다.
렌즈 어셈블리(1000)는 액체 렌즈 및/또는 고체 렌즈를 포함할 수 있다. 액체 렌즈는 액체, 플레이트 및 전극을 포함할 수 있다. 액체는 전도성 액체 및 비전도성 액체를 포함할 수 있고, 전극은 플레이트 위 또는 아래에 배치될 수 있다. 또한 전극은 공통 단자와 복수의 개별 단자를 포함할 수 있다. 공통 단자는 하나일 수 있으며 개별 단자는 복수개일 수 있다. 플레이트는 액체가 배치되는 캐비티를 포함하는 제1 플레이트를 포함할 수 있고, 제1 플레이트 위 또는 아래에 제2 플레이트를 더 포함할 수 있다. 또한 액체렌즈는 제3 플레이트를 더 포함하여 제2 플레이트와 제3플레이트 사이에 제1 플레이트가 배치될 수도 있다. 공통 단자와 개별 단자 사이에 인가되는 구동 전압에 대응하여 전도성 액체 및 비전도성 액체가 형성하는 계면의 형상이 변경되어 초점거리가 변경될 수 있다. 제어회로(2000)는 액체 렌즈에 구동 전압을 공급할 수 있으며, 이미지 센서가 배치되는 센서 기판(800)에 배치될 수 있다. 카메라 모듈은 커넥터(3000)를 더 포함할 수 있으며, 커넥터(3000)는 제어회로(2000)와 연결부(3500)에 의하여 연결되고, 제어 회로(2000)를 외부의 전원이나 기타 다른 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.
제어 회로(2000)의 구성은 촬상 장치에 요구되는 사양에 따라 다르게 설계될 수 있다. 특히, 렌즈 어셈블리(1000)에 인가되는 동작 전압의 크기를 줄이기 위해, 제어회로(2000)는 하나의 칩(single chip)으로 구현할 수 있다. 이를 통해, 휴대용 장치에 탑재되는 카메라 장치의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
렌즈 어셈블리(1000)는, 제1 렌즈부(100), 제2 렌즈부(400), 액체 렌즈(300), 홀더(500) 및 커버(600)를 포함할 수 있고, 제1 렌즈부(100) 또는 제2 렌즈부(400) 중 어느 하나를 생략할 수 있다.
도시된 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 하나의 예에 불과하며, 카메라 장치에 요구되는 사양에 따라 렌즈 어셈블리(1000)의 구조는 달라질 수 있다.
제1 렌즈부(100)는 렌즈 어셈블리(1000)의 전방에 배치되고, 렌즈 어셈블리(1000)의 외부로부터 광이 입사하는 영역일 수 있다. 제1 렌즈부(100)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 렌즈들이 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다. 여기서, 중심축은 광학계의 광축(Optical axis)과 동일할 수 있다.
제1 렌즈부(100)는 2개의 렌즈로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
제1 렌즈부(100)의 전면에는 노출렌즈(미도시)가 구비될 수 있으며, 노출 렌즈의 전방에는 커버 글래스(cover glass)가 배치될 수 있다. 노출렌즈는 홀더(500) 외부로 돌출되어 외부에 노출되어 표면이 손상될 수 있다. 만약, 렌즈의 표면이 손상될 경우, 카메라 모듈에서 촬영되는 이미지의 화질이 저하될 수 있다. 따라서, 노출렌즈의 표면손상을 방지, 억제하기 위해, 커버 글래스를 배치시키거나 코팅층을 형성하거나 노출렌즈가 표면손상을 방지하기 위한 내마모성 재질로 구성하는 방법 등을 적용할 수 있다.
제2 렌즈부(400)는 제1 렌즈부(100) 및 액체 렌즈(300)의 후방에 배치되고, 외부로부터 제1 렌즈부(100)로 입사하는 광은 액체 렌즈(300)를 통과하여 제2 렌즈부(400)로 입사할 수 있다. 제2 렌즈부(400)는 제1 렌즈부(100)와 이격되어 홀더(500)에 형성되는 관통홀에 배치될 수 있다. 제2 렌즈부(400)는 적어도 하나의 렌즈로 구성될 수 있고, 2개 이상의 복수의 렌즈들이 포함되는 경우 중심축을 기준으로 정렬하여 광학계를 형성할 수도 있다.
상술한 제1,2 렌즈부(100, 400)를 액체 렌즈(300)와 구별하기 위하여 제1,2 고체 렌즈부라고 할 수도 있다.
액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)의 아래에 배치될 수 있고, 제2 렌즈부(400)는 액체 렌즈(300)의 아래에 배치될 수 있다. 즉, 액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400) 사이에 배치될 수 있다.
도 2는 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈의 사시도이며, 도 3은 도 2의 액체 렌즈의 단면을 나타낸 도면이다.
액체 렌즈(300)는, 보다 상세하게는 비전도성의 제1 액체(350)와 전도성의 제2 액체(340)를 수용하는 캐비티(cavity)가 형성된 제1 플레이트(310)와, 제1 플레이트 상부(310)에 배치되는 제1 전극(355)과, 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극(345)과, 제1 전극(355) 상부에 배치되는 제2 플레이트(320), 및 제2 전극(345) 하부에 배치되는 제3 플레이트(330)를 포함할 수 있다.
제1 플레이트(310)는 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 사이에 배치되고, 기설정된 경사면(예를 들면, 약 50~70도, 상세하게는 55도 내지 65도의 각도를 가지는 경사면)을 가지는 상하의 개구부를 포함할 수 있다. 상술한 경사면과 제2 플레이트(320)와 접촉하는 개구부 및 제3 플레이트(330)와 접촉하는 개구부로 둘러싸인 영역을 '캐비티(cavity)'라 할 수 있다.
제1 플레이트(310)는 제1,2 액체(350, 340)를 수용하는 구조물이다. 제2 플레이트(320) 및 제3 플레이트(330)는 광이 통과하는 영역을 포함하고 있어서 투광성 재료로 이루어질 수 있고 예를 들면 유리(glass)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)는 동일한 재료로 형성될 수 있다.
또한, 제1 플레이트(310)는 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
제2 플레이트(320)는 제1 렌즈부(100)로부터 입사되는 광이 상기의 캐비티 내부로 진행할 때 입사하는 구성이고, 제3 플레이트(330)는 상술한 캐비티를 통과한 광이 제2 렌즈부(400)로 진행할 때 통과하는 구성이다.
상술한 캐비티에는 서로 다른 성질의 제1 액체(350)와 제2 액체(340)가 채워질 수 있고, 제1 액체(350)와 제2 액체(340)의 사이에는 계면이 형성될 수 있다. 제1 액체(350)와 제2 액체(340)가 이루는 계면은 굴곡, 경사도 등이 변할 수 있다.
즉, 전기로 제1,2 액체(350, 340)의 표면장력을 변화시키면 고체 렌즈를 움직여(렌즈 간 거리를 조정하여) 초점 거리를 조장하는 것 보다 카메라 장치의 크기를 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 렌즈를 모터 등을 사용하여 기계적으로 움직이는 것 보다 전력 소모가 작다.
제1 액체(350)는 오일(oil)일 수 있으며 예를 들면 페닐(phenyl) 계열의 실리콘 오일일 수 있다.
제2 액체(340)는 예를 들면 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)과 브로민화나트륨(NaBr)이 혼합되어 형성될 수 있다.
제1 액체(350)와 제2 액체(340)에는 살균제와 산화 방지제 중 적어도 하나가 각각 포함될 수 있다. 산화 방지제는 페널계 산화 방지제 또는 인(P)계 산화 방지제일 수 있다. 그리고, 살균제는 알코올계, 알데이트계 및 페놀계 중 어느 하나의 살균제일 수 있다.
제1 전극(355)은 제2 전극(345)과 이격되어 배치되고, 제1 플레이트(310)의 상부면과 측면 및 하부면의 일부에 배치될 수 있다. 제2 전극(345)은 제1 플레이트(310)의 하부면의 일부 영역에 배치되고, 제2 액체(340)와 직접 접촉할 수 있다.
제1 플레이트(310)의 측면 또는 절연층(360)의 측면은 캐비티의 경사면 내지 측벽을 이룰 수 있다. 제1 전극(355)은 후술하는 절연층(360)을 사이에 두고, 제1 액체(350) 및 제2 액체(340)와 접촉하지 않을 수 있다. 제2 전극(345)은 제2 액체(340)와 직접 접촉할 수 있다.
제1 전극(355)과 제2 전극(345)은 제1 액체(350)와 제2 액체(340)의 경계면을 제어하기 위하여 외부의 센서 기판(800)으로부터 수신되는 전기 신호를 인가할 수 있다.
제1 전극(355)과 제2 전극(345)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있고, 상세하게는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다. 크로뮴(chromium) 또는 크롬(Chrom)은 은색의 광택이 있는 단단한 전이 금속으로, 부서지기 쉬우며 잘 변색되지 않고 녹는점이 높다.
그리고, 크로뮴을 포함한 합금은 부식에 강하고 단단하기 때문에 다른 금속과 합금한 형태로 사용될 수 있으며, 특히 크롬(Cr)은 부식과 변색이 적기 때문에, 캐비티를 채우는 도전성 액체에도 강한 특징이 있다.
절연층(360)은 캐비티의 상부면에서 제2 플레이트(320)의 하부면과, 캐비티의 측벽을 이루는 제1 전극(355)과, 제1 플레이트(310)의 하부면에서 제1 전극(355)과 제1 플레이트(310) 및 제2 전극(345)의 일부를 덮으며 배치될 수 있다. 절연층(360)은 예를 들면 파릴렌 C(parylene C) 코팅제로 구현될 수 있으며, 백색 염료를 더 포함할 수도 있다. 백색 염료는 캐비티의 측벽(i)을 이루는 절연층(360)에서 광이 반사되는 빈도를 증가시킬 수 있다.
도시된 바와 같이 제1 액체(350)는 절연층(360)을 사이에 두고 제2 플레이트(320)와 면접촉하고, 제2 액체(340)는 제3 플레이트(330)와 직접 면접촉할 수 있다.
캐비티는, 제2 플레이트(320) 방향의 제1 개구부와 제3 플레이트(330) 방향의 제2 개구부를 포함할 수 있다. 제1 개구부의 단면의 크기(O1)가 제2 개구부의 단면의 크기(O2)보다 더 작을 수 있으며, 그 반대일 수도 있다. 여기서, 제1,2 개구부의 크기는 개구부의 단면이 원형이면 반지름을 뜻하고, 정사각형이면 대각선의 길이를 뜻할 수 있다.
제2 플레이트(320)와 제3 플레이트(330)의 가장 자리는 사각형 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
제1 전극(355)은 제2 플레이트(320)의 외곽의 적어도 하나의 영역에서 노출되고, 제2 전극(345)은 제3 플레이트(330)의 가장 자리의 적어도 하나의 영역에서 노출될 수 있다.
그리고, 제2 플레이트(320)의 바깥 영역에서 제1 전극(355) 상에는 제1 연결 전극(356)이 배치되고, 제3 플레이트(330)의 바깥 영역에서 제2 전극(345) 상에는 제2 연결 전극(346)이 배치될 수 있다.
도시되지 않았으나, 제1 전극(355)과 제1 연결 전극(356)의 사이에는 전도성 에폭시가 배치될 수 있고, 제2 전극(345) 및 제2 연결 전극(346)의 사이에도 전도성 에폭시가 배치될 수 있다.
제1 연결 전극(356)과 제2 연결 전극(346)은, 제1 전극(355) 및 제2 전극(345)에 각각 일체형으로 구비될 수도 있다.
제1 연결 전극(356)과 제2 연결 전극(346)은 연결 기판(380)을 통해 메탈 플레이트와 연결되면서 연성 센서 기판(800) 등의 단자(810)와 전기적으로 연결될 수 있다.
홀더(500)는 도 1에 도시된 바와 같이 상부와 하부가 개방되어 관통홀이 형성될 수 있다. 홀더(500)는 제1 홀을 포함하는 제1 몸체부, 제2 홀을 포함하는 제2 몸체부 및 제1 몸체부와 제2 몸체부를 연결하는 측부를 포함할 수 있다. 홀더의 측면은 적어도 하나의 측면 홀을 포함할 수 있다. 홀더의 측면은 제1 측면 홀과 제2 측면 홀을 포함할 수 있다. 제1 측면 홀과 제2 측면 홀은 서로 이격되고 마주보도록 배치될 수 있다. 상술한 제1 렌즈부(200)와 제2 렌즈부(400) 및 액체 렌즈(300)는 홀더(500)의 내부에 형성된 관통홀에 배치될 수 있다. 상세하게는 제1 렌즈부(100)는 홀더(500)의 상부에 배치되며 결합되고, 제2 렌즈부(400)는 홀더(500)의 하부에 배치되며 결합될 수 있다.
홀더(500)의 내부에는 액체 렌즈(300)와 상부의 제1 렌즈부(100) 및 하부의 제2 렌즈부(400)가 고정되며 배치될 수 있다. 액체 렌즈(300)는 제1 렌즈부(100)와 제2 렌즈부(400)와 마찬가지로 중심축을 기준으로 정렬될 수 있다. 제1 홀에는 제1 렌즈부가 배치되고 제2 홀에는 제2 렌즈부가 배치될 수 있다.
홀더(500)의 내부에는 제1 내지 3 영역(region 1~region 3)이 구비될 수 있다. 제1 영역(region 1)에는 제1 렌즈부(100)가 삽입될 수 있고, 제2 영역(region 2)에는 액체 렌즈(300)가 배치되고, 제3 영역(region 3)에는 제2 렌즈부(400)가 배치될 수 있다. 여기서 제1 영역(region 1)과 제3 영역(region 3)은 각각 제2 영역(region 2)의 상부와 하부에 위치할 수 있다. 홀더(500)에 형성된 상술한 관통홀은 상기의 제1 내지 제3 영역(region 1~region 3)을 포함할 수 있다.
제2 영역(region 2)은 홀더(500)의 측면에 형성되어 액체 렌즈(300)의 출입구로 사용될 수 있는 개구부를 포함할 수 있다. 따라서 홀더(500)의 측면 개구부를 통해 액체 렌즈(300)를 삽입하여 홀더(500)는 제2 영역(region 2)에 액체 렌즈(300)를 수용할 수 있다.
홀더(500)에 수용된 액체 렌즈(300)는 홀더(500)의 외부에 노출된 연결 기판(380)을 이용하여 센서 기판(800)의 단자(810)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서 연결 기판(380)은 예를 들면 연성 센서 기판(Flexible printed corcuit board)일 수 있다.
연결 기판(380)은 복수의 단자를 포함하는 상부 단자부와, 복수의 단자를 포함하는 하부 단자부로 이루어질 수 있다. 여기서, 상부 단자부는 액체 렌즈(300)의 제1,2 연결 전극(356, 346)과 결합되면서 제1 전극(355) 또는 제2 전극(345)과 연결될 수 있다. 도 3에는 연결 기판(380)의 상부 단자부가 액체 렌즈(300)의 제2 전극(345)과 연결된 형태를 도시하였으나 제1 전극(355)과 연결될 수도 있을 것이다. 그리고, 연결 기판(380)의 상부 단자부가 제1,2 연결 전극(356, 346)을 일체로 포함하여 액체 렌즈(300)의 제1 전극(355) 또는 제2 전극(345)과 연결될 수 있다.
제1 렌즈(100), 제2 렌즈(400), 액체 렌즈(300), 홀더(500)를 둘러싸고 커버(cover, 600)가 배치되고, 커버(600)와 홀더(500) 등은 베이스(700)의 상부에
배치될 수 있다. 베이스(700)는 홀더(500)와 일체로 제작될 수 있으며, 필요에 따라 홀더(500)가 그 역할을 대체함으로써 생략될 수 있다.
센서 기판(800)은 베이스(700)의 하부에 배치되고, 이미지 센서(미도시)와 단자(810)를 포함할 수 있다. 이미지 센서의 수광소자는 센서 기판(800) 내에 구비될 수 있다. 이미지 센서의 단위 픽셀의 가로 및/또는 세로의 길이는 예를 들면 2 um(마이크로 미터) 이하일 수 있다. 단자(810)는 연결 기판(380)을 이용해 액체 렌즈(300)의 제1,2 전극(도 2의 355, 345)에 전류를 공급할 수 있다.
도 4는 도 1의 카메라 모듈에서 액체 렌즈와 홀더 영역을 분해한 사시도이고, 도 5는 도 4의 II-II 선에 따른 수직 단면을 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 상술한 홀더(500)는 사출 성형에 의해 제1 렌즈부(100)가 배치되는 제1 영역(region 1)을 갖는 제1 렌즈 배치부(510)와, 액체 렌즈(300)가 삽입되는 측면 개구부를 가지며 액체 렌즈(300)가 배치되는 제2 영역(region 2)을 갖는 액체 렌즈 배치부(520)와, 제2 렌즈부(400)가 배치되는 제3 영역(region 3)을 갖는 제2 렌즈 배치부(530)가 구비되도록 제조될 수 있다.
사출 성형(Injection Molding)은 플라스틱 등 가소성 재료를 가열하여 유체로 만든 후, 압력을 가해 사출 금형 내부로 밀어넣어서 경화시킴으로써 제품을 제조하는 방법이다. 통상 사출 금형은 서로 분리된 상부 금형(또는 제1 금형), 하부 금형(또는 제2 금형)으로 이루어지며, 사출 성형시 상부 금형과 하부 금형을 맞대어 붙인 후 주입과정이 이루어진다.
사출 금형 내부에서 제품이 경화된 후에는 상부 금형과 하부 금형을 분리시키는 과정을 거치게 된다. 사출 성형에 의한 제조 과정 중 금형들 사이의 이음매로 용융 재료가 미세하게 흘러 들어가 금형이 분리된 후 제품의 표면에는 선형의 미세한 돌출 또는 함몰구간(이하, 사출 이음매)이 발생할 수 있다.
도 4의 II-II 선에 따른 수직 단면을 도시한 도 5를 참조하면, 액체 렌즈 배치부(520)에 액체 렌즈(300)가 배치될 경우, 액체 렌즈(300)는 지지부(524) 위 에 놓여지는 것을 알 수 있다.
도 5에 확대 도시된 바와 같이 홀더(500)는 사출 성형으로 제조되므로 지지부(524)에는 전술한 사출 이음매(523a)에 의한 돌출 구간이 생성될 수 있다. 지지부(524) 상단 면에 돌출부가 배치될 수 있으며, 돌출부는 선(line)형상일 수 있다. 사출 이음매(523a)는 액체 렌즈(300)의 제3 플레이트(330)와 접촉되면서 액체 렌즈(300)가 균형적으로 지지되지 못하고 기울게 되거나 불안정하게 움직이는 등 카메라 모듈의 성능에도 안좋은 영향을 끼치는 문제를 야기할 수 있다.
따라서 액체 렌즈(300)를 홀더(500) 내부에서 보다 안정적으로 지지할 수 있는 홀더(500)의 구조를 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
도 6은 실시예에 따른 카메라 모듈에서 액체 렌즈가 안착되기 전의 홀더에 대한 사시도이고, 도 7은 도 6의 홀더에 액체 렌즈가 안착된 상태를 보여주는 도면으로 도 4의 III-III 선에 따른 수직 단면을 보여주는 도면이며, 도 8은 도 6에 도시된 지지부 영역에 대한 정면도이고, 도 9는 다른 실시예의 지지부 영역에 대한 정면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 홀더는 제1 렌즈부(100)가 배치되는 제1 렌즈 배치부(510)와, 제2 렌즈부(200)가 배치되는 제2 렌즈 배치부(530)와, 제1 렌즈 배치부(510)와 제2 렌즈 배치부(530) 사이에 배치되며 액체 렌즈(300)가 배치되는 액체 렌즈 배치부(520)를 포함한다. 여기서 관통홀은 제1 렌즈 배치부(510), 제2 렌즈 배치부(530) 및 액체 렌즈 배치부(520)를 관통하도록 형성된다.
여기서 액체 렌즈 배치부(520)는 관통홀(501, 도 8 참조)을 감싸도록 홀더(500) 내부의 상부로 돌출되어 액체 렌즈(300)가 안착되는 지지부(524)를 갖는다.
예를 들어 관통홀(501)의 수평 단면은 원형을 가지며, 지지부(524)는 관통홀(501)을 중심으로 동심원을 이루도록 배치될 수 있다. 실시예에 따라 관통홀(501)의 수평 단면은 타원형, 다각형이 될 수도 있으며, 지지부(524)는 관통홀(501)의 수평 단면에 대응하여 관통홀(501)의 둘레를 감싸도록 변형실시될 수 있다.
액체 렌즈 배치부(520)는, 보다 상세하게는 제1 수평판(521), 제2 수평판(523), 수직판(522)을 포함할 수 있다. 제1 수평판(521)은 제1 몸체부일 수 있고, 제2 수평판(523)은 제2 몸체부 일 수 있고, 수직판(522)은 측부일 수 있다. 제1 수평판은 제1 홀을 포함할 수 있고, 제2 수평판은 제2 홀을 포함할 수 있다. 제2 수평판 또는 제2 몸체부는 액체 렌즈 방향으로 돌출되어 액체 렌즈를 지지하는 지지부(524)와 연장부(523)를 포함할 수 있다.
제1 수평판(521)은 홀더(500)의 상부 영역에 배치되면서 제1 렌즈 배치부와 결합될 수 있다. 제2 수평판(523)은 제1 수평판(521)과 이격되도록 제1 수평판(521)의 하부에 배치되며 제2 렌즈 배치부(530)와 결합될 수 있다. 수직판(522)은 제1 수평판(521)과 제2 수평판(523)을 연결하면서 액체 렌즈(300)가 배치되는 홀더(500) 내부의 공간인 제2 영역(region 2)이 형성되도록 할 수 있다. 수직판(522)은 좌,우 한 쌍으로 배치될 수 있으며, 제1 수평판(521) 및 제2 수평판(523)의 양측 가장자리를 서로 연결시킬 수 있다.
상술한 지지부(524)는 관통홀(501)을 중심으로 제2 수평판(523)에서 돌출되도록 제조될 수 있다. 여기서, 전술한 바와 같이 사출 이음매(523a)가 생성되는 영역의 지지부(524)에는 단차면(524b)이 형성되도록 제조될 수 있다. 지지부는 측면과 상면을 포함하고 측면과 상면 사이에 단차를 포함할 수 있다. 단차는 적어도 두개 이상을 포함할 수 있다. 복수의 단차 중 적어도 2개의 단차는 서로 평행할 수 있다. 단차는 홀더의 측부와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 서로 평행한 단차간의 간격은 제2 홀의 지름보다 작을 수 있다. 단차의 높이는 20 내지 40μm일 수 있다.
단차면(524b)은 지지부(524)의 상면(524a)보다 아래로 단차진 형상을 가질 수 있다. 그리고 단차면(524b)은 지지부(524)의 상면(524a) 양측 가장자리에 한 쌍으로 배치될 수 있다.
이때, 단차면(524b)의 어느 한 영역은 관통홀(501)과 인접하도록 형성될 수 있다.
이러한 구조를 갖는 단차면(524b)은 홀더(500)가 사출 성형에 의해 제조되면서 제2 몸체부의 상면에서 돌출되는 돌출부인 사출 이음매(523a)가 발생하더라도 액체 렌즈(300)를 지지하는 지지부(524)에 의해 기울어짐이나 흔들림 현상을 방지할 수 있다. 제2 몸체부의 상부에서 돌출되는 돌출부는 선형일 수 있다. 단차는 돌출부에 대하여 수직으로 배치될 수 있다.
돌출부 또는 사출 이음매(523a)는 관통홀(501)의 중심을 가로지도록 길게 생성될 수 있다. 예를 들어 사출 이음매(523a)는 관통홀(501)의 중심을 가로지도록 액체 렌즈 배치부(520)의 제2 수평판(523)의 상부면에 돌출될 수 있으며, 단차면(524b)의 상부 영역에도 돌출되게 생성될 수 있다.
그러나 단차면(524b)은 지지부(524)보다 낮은 높이를 갖기 때문에 도 7에 도시된 바와 같이 액체 렌즈(300)의 제3 플레이트(330)와 단차면(524b)은 이격되므로 사출 이음매(523a)의 영향을 받지 않고 액체 렌즈(300)는 지지부(524)에 안정적이고 균형적으로 지지될 수 있다.
도 7에는 액체 렌즈(300)의 제3 플레이트와 지지부(524)의 상면(524a)이 약간 이격된 상태로 도시되었으나 가시적인 설명의 편의를 위해 과장적으로 도시하였일 뿐, 지지부(524)의 상면(524a)에는 액체 렌즈(300)의 제3 플레이트의 하부면이 서로 밀착되면서 액체 렌즈(300)는 지지부(524)에 안정적이고 균형적으로 지지된다.
상술한 효과를 위해, 예를 들어 지지부(524)의 상면(524a)과 단차면(524b)의 높이는 20 ~ 40 μm 중 어느 하나를 포함하는 높이 차를 가질 수 있다. 이러한 높이 차이는 지지부(524)에 발생하는 사출 이음매(523a)의 높이 보다 큰 높이를 갖는다면, 예시된 범주에 한정되지 않고 변형 실시가능할 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이 한 쌍의 단차면(524b)들은 관통공(501)에 인접한 일측 변이 상기 사출 이음매(523a)와 수직으로 교차하도록 지지부(524)의 상면(524a) 양측 가장자리를 절개하여 형성될 수 있다. 이러한 구조는 사출 성형시 금형에 직접 구현될 수도 있고, 사출 성형후 지지부(524)의 상면(524a)에 생성된 사출 이음매(523a)를 제거하는 형태로 절삭 등의 가공법으로도 제조할 수 있다. 따라서 사출 이음매(523a)는 액체 렌즈(300)가 지지되는 지지부(524)의 상면(524a)에 실질적으로 형성되지 않게 된다.
다른 실시예로, 도 9에 도시된 바와 같이 단차면(524b-1)은 사출 이음매(523a)를 따라 나란하게 배치될 수도 있다. 이 경우에도, 단차면(524b-1)들은 상호 대응되도록 한 쌍으로 배치되며, 각각의 단차면(524b-1)들의 폭들은 지지부(524)의 상면(524a-1)에서 사출 이음매(523a)를 제거하여 액체 렌즈(300)를 균형적으로 지지할 수 있는 범주이면 얼마든지 선택가능하다.
본 실시예의 단차면(524b-1)도 사출 성형시 금형에 직접 구현될 수도 있고, 사출 성형후 지지부(524)의 상면(524a-1)에 생성된 사출 이음매(523a)를 제거하는 형태로 절삭 등의 가공법으로도 제조할 수 있다.
이와 같이 실시예들은 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈과 광학 장치에서, 실질적으로 액체 렌즈가 안착되는 지지부의 표면이 편평하게 되므로 액체 렌즈를 홀더 내부에서 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
그리고, 지지부에 단차부를 형성함으로써 사출 성형에 의해 홀더 제조시 사출 이음매가 발생하더라도 액체 렌즈를 균형적으로 지지할 수 있다.
상술한 액체 렌즈가 포함된 카메라 모듈은, 디지털 카메라나 스마트폰이나 노트북 및 테블렛(tablet) PC 등의 다양한 디지털 기기(digital device)에 내장될 수 있고, 특히 모바일 기기에 내장되어 고성능, 초박형의 줌 렌즈를 구현할 수 있다.
예를 들면, 상술한 액체 렌즈와 제1,2 렌즈부과 필터 및 수광 소자를 포함하는 카메라 모듈에서 외부에서 입사된 이미지를 전기적 신호로 변환하는 표시 장치는, 전기적인 신호에 의하여 색이 변화하는 복수 개의 픽셀들로 이루어지는 디스플레이 모듈을 포함할 수 있으며, 여기서 디스플레이 모듈과 카메라 모듈은 제어부에서 제어할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 전극을 포함하는 액체 렌즈;
상기 액체 렌즈가 배치되는 홀더;
상기 홀더는
제1 홀을 포함하는 제1 몸체부;
상기 제1 몸체부와 이격되고 상기 제1 홀과 대응되는 제2 홀을 포함하는 제2 몸체부; 및
상기 제1 몸체부와 제2 몸체부를 연결하는 측부를 포함하고,
상기 제2 몸체부는
상기 액체 렌즈를 지지하는 지지부;
상기 지지부로부터 연장된 연장부; 및
상기 제2 몸체부의 제1 상면에서 선형으로 상부로 돌출된 돌출부를 포함하고
상기 지지부는 측면과 제2 상면을 포함하고 상기 측면과 제2 상면 사이에 단차를 갖고,
상기 단차의 단차면의 적어도 일부는 상기 제2 홀과 인접하고,
상기 단차의 상기 단차면은 상기 지지부의 상기 측면을 사이에 두고 상기 지지부의 상기 제2 상면보다 아래로 단차지고,
상기 단차의 상기 단차면은 상기 돌출부가 형성된 영역에 위치하고,
상기 지지부의 상기 제2 상면과 상기 단차의 상기 단차면 간의 높이차는 상기 돌출부의 높이보다 큰 카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1 홀에는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈부가 배치되고,
상기 제2 홀에는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제2 렌즈부가 배치되고,
상기 액체렌즈는 상기 제1 렌즈부와 제2 렌즈부 사이에 배치되고,
상기 지지부는 상기 연장부로부터 상기 액체렌즈 방향으로 돌출되는 카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제2 홀의 수평 단면은 원형을 갖는 카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 단차는 상기 측부와 대응되도록 배치되는 카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 단차는 적어도 적어도 2개 이상인 카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 단차의 높이는 20 내지 40 μm 인 카메라 모듈. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 단차는 상기 제2 홀에 인접한 일측 변이 상기 돌출부에 대해 수직으로 배치되는 카메라 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 액체 렌즈는,
전도성의 제1 액체와 비전도성의 제2 액체를 수용하는 캐비티가 형성된 제1 플레이트;
상기 제1 플레이트 상부에 배치되는 제1 전극;
상기 제1 플레이트 하부에 배치되는 제2 전극;
상기 제1 전극 상부에 배치되는 제2 플레이트; 및
상기 제2 전극 하부에 배치되며 상기 지지부에 안착되는 제3 플레이트;를 포함하는 카메라 모듈. - 제9항에 있어서, 상기 단차는 상기 제3 플레이트와 이격되는 카메라 모듈.
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