WO2020130508A1 - 렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 카메라 모듈 - Google Patents

렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 카메라 모듈 Download PDF

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WO2020130508A1
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plate
liquid
cavity
disposed
lens
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PCT/KR2019/017698
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English (en)
French (fr)
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서은성
박승룡
정재욱
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엘지이노텍(주)
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification

Definitions

  • the embodiment relates to a lens module and a camera module including the module.
  • various shooting functions include at least one of an optical zoom function (zoom-in/zoom-out), an auto-focusing (AF) function, or an image stabilization or image stabilization (OIS) function.
  • an optical zoom function zoom-in/zoom-out
  • AF auto-focusing
  • OIS image stabilization or image stabilization
  • the auto focus and image stabilization functions are fixed to the lens holder, and multiple lenses aligned with the optical axis are performed by moving or tilting in the vertical direction of the optical axis or optical axis, and for this purpose, driving a lens assembly composed of a plurality of lenses
  • a separate lens driving device is required.
  • the lens driving device has high power consumption, and there is a problem in that the overall size of the existing camera module is increased, such as adding a cover glass separately from the camera module to protect it.
  • studies have been conducted on liquid lenses that perform autofocus and image stabilization functions by electrically adjusting the curvature and tilting of the interfaces of the two liquids.
  • the lens unit performing autofocusing in the optical device and the lens unit performing the camera shake correction function are provided spaced apart from each other, there is a problem in that the overall size of the optical device (or the optical device) increases.
  • the first embodiment provides a lens module having no wave front error and a camera module including the module when performing the OIS function or performing both the OIS function and the AF function.
  • the second embodiment is to provide a liquid lens module capable of precisely performing an image stabilization function.
  • the technical problem to be solved in the embodiment is not limited to the technical problem mentioned above, and another technical problem not mentioned will be clearly understood by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs from the following description. Will be able to.
  • the lens module according to the first embodiment includes a first plate having a first cavity; A second plate overlapping the first plate in a vertical direction and having a second cavity; A first liquid disposed in the first cavity; And a second liquid disposed in the second cavity, wherein a cross-section in which the first cavity is cut in a horizontal direction perpendicular to the vertical direction has a polygonal shape, and a cross-section in which the second cavity is cut in the horizontal direction is circled. It can have a shape.
  • the lens module may include a third plate disposed on the first plate; A fourth plate disposed under the second plate; And a third liquid disposed between the first liquid and the second liquid.
  • the lens module may include a third plate coupled to the first plate; A fourth plate coupled with the second plate; And a fifth plate disposed between the first plate and the second plate.
  • the lens module includes a sixth plate disposed between the first plate and the second plate, the fifth plate is coupled to the first plate, and the sixth plate is the second plate It can be combined with.
  • the lens module may include a third liquid disposed in the first cavity and a fourth liquid disposed in the second cavity.
  • one of the first liquid and the third liquid may be a conductive liquid and the other may be a non-conductive liquid.
  • a camera module includes an image sensor; And a lens module overlapping the optical sensor on the optical axis, wherein the lens module includes a first plate having a first cavity and a first liquid disposed in the first cavity, and the first lens and the first lens. And a second lens including a second plate overlapping in the optical axis direction and having a second cavity and a second liquid disposed in the second cavity, wherein the first cavity of the first lens includes normals passing through the optical axis.
  • a finite cross-sectional shape, and the second cavity of the second lens may have a cross-sectional shape in which normals passing through the optical axis are infinite.
  • the first lens may be controlled to correct for shaking and the second lens to adjust focus.
  • the liquid lens module according to the second embodiment may include a first liquid lens including a first cavity and a plurality of first individual electrodes spaced apart from each other with a first boundary portion including a plurality of boundary portions interposed therebetween; And a second cavity overlapping the first cavity in the optical axis direction, and including a plurality of second individual electrodes spaced apart from each other with a second boundary portion including a plurality of boundary portions interposed therebetween.
  • a lens may be included, and the first boundary portion and the second boundary portion may be disposed so as not to overlap each other in a direction parallel to the optical axis.
  • a first virtual line connecting the first boundary portion from the optical axis passing through the center of the first cavity and the center of the second cavity and a second virtual line connecting the second boundary portion from the optical axis are on a plane.
  • the minimum angle achieved may be equal to or less than ⁇ as shown below.
  • M represents the number of the first individual electrodes
  • N represents the number of the second individual electrodes
  • each of the plurality of first individual electrodes and the second boundary portion overlap each other in the direction parallel to the optical axis, and each of the plurality of second individual electrodes and the first boundary portion are parallel to the optical axis. You can overlap each other in the direction.
  • the first liquid lens may include a first lower plate including the first cavity in which a conductive liquid and a non-conductive liquid are disposed; A second lower plate disposed at one of the upper and lower portions of the first lower plate; And a third lower plate disposed on the other of the upper and lower portions of the first lower plate, wherein the second liquid lens includes the second cavity in which the conductive liquid and the non-conductive liquid are disposed. ; A second upper plate disposed at one of above and below the first upper plate; And it may include a third upper plate disposed on the other of the top and bottom of the first upper plate.
  • one of the second and third lower plates and one of the second and third upper plates may be integral with each other.
  • the first cavity includes first and second openings formed above and below the first lower plate, respectively, and the second cavity is third formed above and below the first upper plate, respectively.
  • a fourth opening wherein the sizes of the larger openings of the first and second openings and the larger openings of the third and fourth openings are the same, and the smaller opening and the third opening of the first and second openings are the same. And, the size of the smaller of the fourth openings may be the same.
  • the first boundary portion may be disposed in a direction corresponding to the side of the first liquid lens
  • the second boundary portion may be disposed in a direction corresponding to a corner of the second liquid lens
  • the lens module according to the first embodiment and the camera module including the module may perform the OIS function by significantly reducing the wave front error, and may perform both the AF function and the OIS function by significantly reducing the wave front error. .
  • a wavefront error may or may not decrease when performing an OIS function, and thus a device using the liquid lens module Make sure that the image quality provided by is improved.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a liquid lens module according to a first embodiment.
  • FIG. 2A to 2C respectively show a perspective view, a plan view, and a right side view according to an embodiment of a three-dimensional shape of a cavity in the liquid lens shown in FIG. 1.
  • 3A and 3B show a plan view and a right side view, respectively, according to another embodiment of a three-dimensional shape of a cavity in the liquid lens illustrated in FIG. 1.
  • 5A and 5B show a three-dimensional shape of a cavity in which two liquids are filled, received, or disposed in the liquid lens module according to the embodiment shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of two liquid lenses filled, received or disposed in a cavity having a three-dimensional shape shown in FIG. 5B.
  • FIG. 7A to 7E are cross-sectional views of a liquid lens module according to an embodiment.
  • FIG. 8 is an exploded view of a lens assembly including a liquid lens module according to a first embodiment.
  • FIG 9 is an exploded view of a camera module including a liquid lens module according to the first embodiment.
  • FIG. 11 shows a wave front error caused when performing the OIS function in the liquid lens module having the three-dimensional cavity shown in FIG. 10.
  • FIG. 12 is a perspective view of a liquid lens module according to a second embodiment.
  • FIG. 13A and 13B show perspective and bottom views, respectively, of the first liquid lens shown in FIG. 12.
  • FIG. 14A and 14B show perspective and bottom views, respectively, of the second liquid lens shown in FIG. 12.
  • 15 is a cross-sectional view of the liquid lens module cut along the line I-I' shown in FIG. 12.
  • 16A to 16C are bottom views for explaining the operation of the liquid lens module according to the second embodiment.
  • 17A to 17C are views illustrating a first operation example of a liquid lens module according to a comparative example.
  • 18(a) to 18(c) are views for explaining a second operation example of the liquid lens module according to the comparative example.
  • 20A to 20F are graphs for comparing characteristics of a liquid lens module according to comparative examples and examples.
  • 21 is a table for comparing characteristics of a liquid lens module according to comparative examples and examples.
  • 22 is a schematic block diagram of an optical device according to an embodiment.
  • the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
  • the singular form may also include a plural form unless specifically stated in the phrase, and is combined with A, B, and C when described as “at least one (or more than one) of A and B, C”. It can contain one or more of all possible combinations.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the term is not limited to the nature, order, or order of the component.
  • 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 to the component It may also include the case of'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.
  • top (top) or bottom (bottom) when described as being formed or disposed in the “top (top) or bottom (bottom)” of each component, the top (top) or bottom (bottom) is not only when two components are in direct contact with each other, but also one It also includes a case in which another component described above is formed or disposed between two components.
  • up (up) or down (down) when expressed as “up (up) or down (down)”, it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.
  • the variable lens may be a variable focus lens. Also, the variable lens may be a lens whose focus is adjusted.
  • the variable lens may be at least one of a liquid lens, a polymer lens, a liquid crystal lens, a VCM type, and an SMA type.
  • the liquid lens may include a liquid lens including one liquid and a liquid lens including two liquids.
  • a liquid lens including one liquid may change focus by adjusting a membrane disposed at a position corresponding to the liquid, and for example, a focus may be changed by pressing a membrane by electromagnetic force of a magnet and a coil.
  • the liquid lens including two liquids may control the interface formed by the conductive liquid and the non-conductive liquid by using a voltage applied to the liquid lens, including the conductive liquid and the non-conductive liquid.
  • the polymer lens may change the focus of the polymer material through a driving unit such as a piezo.
  • the liquid crystal lens can change the focus by controlling the liquid crystal by electromagnetic force.
  • the VCM type can change the focus by adjusting the solid lens or the lens assembly including the solid lens through electromagnetic force between the magnet and the coil.
  • the SMA type may use a shape memory alloy to control a solid lens or a lens assembly including the solid lens to change focus.
  • variable lens is described as being a liquid lens, the first and second embodiments are not limited thereto.
  • the lens modules 40 and 23 according to the first embodiment and the camera module 30 including the modules 40 and 23 will be described with reference to FIGS. 1 to 11.
  • the lens modules 40 and 23 are referred to as “liquid lens modules”.
  • a liquid lens using a Cartesian coordinate system (x-axis, y-axis, z-axis), a liquid lens module 40, 23 including the lens, a lens assembly 20 including the module, and a assembly including the assembly
  • the camera module 30 is described, it is needless to say that it can be explained by other coordinate systems.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis are orthogonal to each other, but the embodiment is not limited thereto. That is, the x-axis, y-axis, and z-axis may cross each other.
  • liquid lens included in a camera module that performs an image stabilization or an image stabilization (OIS) function and a liquid lens module including the lens will be described as follows.
  • OIS image stabilization
  • FIG. 1 is a sectional view of a liquid lens module 40 according to a first embodiment.
  • the liquid lens module 40 illustrated in FIG. 1 may include a liquid lens, a first connecting substrate 41 and a second connecting substrate 44.
  • the liquid lens may include a plurality of liquids of different kinds (LQ1, LQ2), first to third plates (47, 45, 46), first and second electrodes (E1, E2), and an insulating layer (48). Can. Although not shown, the liquid lens may further include an optical layer.
  • the plurality of liquids LQ1 and LQ2 are filled, accommodated, or disposed in the cavity CA, and may include a liquid LQ1 having conductivity and a liquid having nonconductivity (or insulating liquid) LQ2.
  • the two liquids LQ1 and LQ2 do not mix with each other, and an interface BO may be formed at a contact portion between the two liquids LQ1 and LQ2.
  • the liquid LQ2 having non-conductivity may be disposed on the liquid LQ1 having conductivity, but the embodiment is not limited thereto.
  • the interface BO formed by the two liquids LQ1 and LQ2 may move along the side i of the cavity CA by a driving voltage driving the liquid lens module 40.
  • the side portion (i) may have an inclined cross-sectional shape as shown. That is, the liquid lens module 40 may perform the OIS function by electrically adjusting the tilting of the interface BO of the two liquids LQ1 and LQ2.
  • the three-dimensional shape of the cavity CA accommodating the two liquids LQ1 and LQ2 is an optical axis LX. And can be expressed as a finite normal vector on the plane of the Cartesian coordinate system.
  • a three-dimensional shape there may be a polygonal pillar or a polygonal truncated cone.
  • the three-dimensional shape of the cavity (CA) may be all prisms and pyramids, such as a triangular prism, triangular pyramid, quadrangular prism, quadrangular prism, pentagonal prism, and pentagonal pyramid.
  • FIG. 2A to 2C show a perspective view, a plan view, and a right side view, respectively, according to an embodiment of a three-dimensional shape of the cavity CA in the liquid lens shown in FIG. 1.
  • the cavity CA may have a three-dimensional shape of a square pyramid.
  • the cavity CA illustrated in FIG. 1 may have a rectangular planar shape and a rectangular bottom shape, and the sides S11, S12, S13, and S14 of the cavity CA may have a trapezoidal shape.
  • 3A and 3B show a plan view and a right side view, respectively, according to another embodiment of a three-dimensional shape of the cavity CA in the liquid lens illustrated in FIG. 1.
  • the cavity CA may have a three-dimensional shape of a pentagonal pyramid.
  • the cavity CA shown in FIG. 1 has a pentagonal flat shape and a pentagonal bottom shape, and the side portions S21, S22, S23, S24, and S25 of the cavity CA may have a trapezoidal shape.
  • the cross section of the liquid lens cavity CA cut into a plane perpendicular to the optical axis LX may have a polygonal shape.
  • the cavity CA of the liquid lens may have a cross-sectional shape in which the normals passing through the optical axis LX are finite.
  • the cavity CA that accommodates the two liquids LQ1 and LQ2
  • the three-dimensional shape of may be a shape of a polygonal pillar or a polygonal trellis.
  • the three-dimensional shape of either the polygonal column or polygonal truncated cone may be realized by the first to third plates 47, 45, and 46.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view according to an embodiment of the liquid lens module 40 when the cavity CA has a three-dimensional shape of a square pyramid.
  • the liquid lens module 40 may have various cross-sectional shapes different from FIG. 1.
  • the arrangement of the first to third plates 47, 45, 46 implementing the cavity CA having a three-dimensional shape of a quadrangular pyramid is as follows. Let's take a look.
  • the cross-section of the cavity CA shown in FIG. 1 may be a state when the three-dimensional shape shown in FIG. 2B is viewed from the front.
  • the inner surface of the first plate 47 may define the side portion i of the cavity CA. Accordingly, the side portion i of the cavity CA may have a trapezoidal shape as shown in FIG. 1 or 2C.
  • the first plate 47 may include upper and lower openings.
  • the first opening corresponds to one of the top portion and the bottom portion in the three-dimensional shape shown in FIG. 2A and contacts the second plate 45, and the second opening is another one of the top portion and the bottom portion in the three-dimensional shape shown in FIG. 2A.
  • the diameter of the wider opening among the first and second openings may vary depending on a field of view (FOV) required by the liquid lens or a role to be performed by the camera module including the liquid lens. As illustrated, the size (or area, or width) of the second opening may be larger than the size (or area, or width) of the first opening, and vice versa.
  • FOV field of view
  • the first plate 47 may be made of a transparent material or may contain impurities so that light is not easily transmitted in order to transmit light incident on the first opening of the cavity CA and exit through the second opening.
  • electrodes may be disposed on one surface and the other surface of the first plate 47, 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, side surfaces, and lower surfaces) of the first plate 47.
  • the second electrode E2 is disposed on at least a portion of the other surface (eg, a lower surface) of the first plate 47 and may directly contact the conductive liquid LQ1. To this end, a part of the second electrode E2 may be exposed to the conductive liquid LQ1.
  • first electrode E1 may be n individual electrodes, and the second electrode E2 may be a common electrode.
  • the three-dimensional shape of the cavity CA may be an n-angle pillar or an n-angle pyramid. That is, the number of cross-sections of the three-dimensional shape of the cavity CA and the number of individual electrodes may be the same. For example, if the three-dimensional shape of the cavity (CA) is a quadrangular pillar or a quadrangular truncated cone, the number of individual electrodes is '4', and when the three-dimensional shape of the cavity (CA) is a pentagonal or pentagonal truncated cone, the individual electrodes The number of '5' may be.
  • Each of the first and second electrodes E1 and E2 may be made of a conductive material, for example, made of metal.
  • the second plate 45 is disposed on the first electrode E1 and the first plate 47, and may define a bottom portion of the cavity CA illustrated in FIG. 2A. Specifically, the second plate 45 may be disposed on the upper surface of the first electrode E1 and the cavity CA. The second plate 45 may have a configuration that allows light incident on the liquid lens module 40 to proceed into the cavity CA of the first plate 47.
  • the third plate 46 is disposed under the second electrode E2 and the first plate 47 to define a top portion of the cavity CA illustrated in FIG. 2A. Specifically, the third plate 46 may be disposed under the lower surface of the second electrode E2 and under the cavity CA. The third plate 46 may have a configuration that allows light passing through the cavity CA of the first plate 47 to be emitted from the liquid lens module 40. Of course, the optical path may be incident on the third plate 46 in the opposite direction, and may be emitted on the second plate 45. The third plate 46 may directly contact the conductive liquid LQ1. As illustrated, the third plate 46 may have a larger diameter than the diameter of the wider opening among the first and second openings of the first plate 47.
  • the second plate 45 and the third plate 46 may be disposed to face each other with the first plate 47 interposed therebetween. Also, at least one of the second plate 45 or the third plate 46 may be omitted.
  • Each of the second and third plates 45 and 46 is an area through which light passes, and may be made of a translucent material.
  • each of the second and third plates 45 and 46 may be made of glass, and may be formed of the same material for convenience of processing.
  • the three-dimensional shape of the quadrangular pyramid is formed by the area surrounded by the side portion i of the first plate 47, the first opening contacting the second plate 45 and the second opening contacting the third plate 46 Cavity (CA) having a can be implemented.
  • the insulating layer 48 may be disposed while covering a portion of the lower surface of the second plate 45 in the cavity CA. That is, the insulating layer 48 may be disposed between the non-conductive liquid LQ2 and the second plate 45.
  • the insulating layer 48 covers one electrode (for example, the first electrode E1) of the first and second electrodes E1 and E2, and the other electrode (for example, the second electrode) Part of (E2)) is exposed.
  • the insulating layer 48 may be disposed while covering a portion of the first electrode E1 disposed on the side portion i of the cavity CA.
  • the insulating layer 48 may be disposed while covering a portion of the first electrode E1 and the first plate 47 on the lower surface of the first plate 47. Therefore, the first electrode E1 and the liquids LQ1 and LQ2 may be electrically separated from each other by the insulating layer 48.
  • the insulating layer 48 may be disposed while covering a part of the second electrode E2 and exposing the other portion of the second electrode E2. Therefore, electrical energy may be applied to the conductive liquid LQ1 through the second electrode E2.
  • At least one substrate for example, the first connecting substrate 41 and the second connecting substrate 44 serves to supply voltage to the liquid lens.
  • the plurality of first electrodes E1 may be electrically connected to the first connection substrate 41
  • the second electrode E2 may be electrically connected to the second connection substrate 44.
  • the interface between the conductive liquid LQ1 and the non-conductive liquid LQ2 by applying a driving voltage to the first and second electrodes E1 and E2 through the first connecting substrate 41 and the second connecting substrate 44.
  • the liquid lens, the lens assembly including the liquid lens, the camera module and the optical device including the assembly can perform the OIS function.
  • the first connection substrate 41 may transmit n different individual voltages to the liquid lens through the first electrode E1, and the second connection substrate 44 may have one common voltage through the second electrode E2. Can be delivered to a liquid lens.
  • the common voltage may include a DC voltage or an AC voltage, and when the common voltage is applied in the form of a pulse, the width or duty cycle of the pulse may be constant.
  • a conductive epoxy is disposed between the first connection substrate 41 and the plurality of first electrodes E1, so that the first connection substrate 41 and the plurality of first electrodes E1 contact and bond. And energized.
  • a conductive epoxy is disposed between the second connection substrate 44 and the second electrode E2, so that the second connection substrate 44 and the second electrode E2 can be contacted, coupled, and energized.
  • the liquid lens module 40 according to the embodiment may have various cross-sectional shapes different from that shown in FIG. 1.
  • the liquid lens module 40 according to the embodiment is the first and second electrodes (E1, E2) ), a specific material or a specific arrangement position, or the number of n, the first and second connection substrates 41 and 44 and the specific connection between the first and second electrodes E1 and E2, the first and second connection substrates ( 41, 44), but not limited to a specific material or specific placement location.
  • the cross section shown in FIG. 4 may be any one of the cross sections S11, S12, S13, and S14 shown in FIGS. 2A to 2C, or the cross sections S21, S22, S23, S24, and S25 shown in FIGS. 3A and 3B. It may be.
  • ⁇ represents the contact angle of the liquid interface BO, that is, the angle formed by the cross-section of the three-dimensional shape of the cavity CA and the interface BO.
  • bx represents the x-axis component of vector b
  • bz represents the z-axis component of vector b.
  • the x-axis component (bx) and the z-axis component (bz) of the normal vector (b) are indicated on the right side of the rectangular coordinate system.
  • Equation 2 when the cavity CA has a three-dimensional shape of a quadrangular pyramid as shown in FIGS. 2A to 2C, normal vectors S1, S2, and S3 at each cross section S11, S12, S13, and S14 , S4) may be expressed by Equation 2 below.
  • 'a' represents the inclination angle of the three-dimensional shape of the cavity CA.
  • the contact angle ⁇ in each section can be adjusted so that the interface BO shown in FIG. 4 is flat without being convex.
  • the contact angle ⁇ 1 at each section S11, S12, S13, S14 for flattening the interface BO The driving voltage may be applied to the liquid lens so that ⁇ 2, ⁇ 3, and ⁇ 4) can be expressed as in Equation 3 below.
  • the contact angles ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, and ⁇ 4 at each cross section S11, S12, S13, and S14 are inclined.
  • the angle (a), the z-axis component (bz) of the vector (b), and the x-axis component (bx) of the vector (b) may have a relationship as shown in Table 1 below.
  • the cavity CA that accommodates the two liquids LQ1 and LQ2 in the liquid lens is a polygonal pillar Or it was described as having a three-dimensional shape of a polygonal truncated cone.
  • 5A and 5B show a three-dimensional shape of a cavity CA in which two liquids LQ1 and LQ2 are filled, received, or disposed in the liquid lens module 40 according to the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. A cross-sectional view of two liquid lenses LQ1 and LQ2 filled, accommodated or disposed in a cavity having a three-dimensional shape shown in 5b is shown.
  • the three-dimensional shape of the cavity (CA) accommodating the two liquids (LQ1, LQ2) in the liquid lens is shown in Figure 5a It may have a cylindrical shape as shown, or may have a truncated cone shape as shown in FIG. 5B.
  • the shape of the cavity (CA) of the liquid lens has a circular cross section cut in the horizontal direction perpendicular to the optical axis (LX), or the shape of the cavity of the liquid lens (CA) is a cross-sectional shape in which the normals passing through the optical axis (LX) are infinite.
  • the driving voltage is applied to the first and second electrodes E1 and E2 through the first connecting substrate 41 and the second connecting substrate 44, and the conductive liquid LQ1 as shown in FIG. 6.
  • the driving voltage is applied to the first and second electrodes E1 and E2 through the first connecting substrate 41 and the second connecting substrate 44, and the conductive liquid LQ1 as shown in FIG. 6.
  • the curvature of the interface BO between the non-conductive liquid (LQ2), the liquid lens, the lens assembly including the liquid lens, the camera module and the optical device including the assembly are auto-focused (AF) Can perform a function.
  • the cavity CA when the liquid lens module 40 shown in FIG. 1 is used for a camera module that performs an OIS function, the cavity CA has a polygonal columnar or polygonal truncated shape. However, when the liquid lens module 40 shown in FIG. 1 is used for a camera module that performs an AF function, the cavity CA has a circular pillar or a cone shape.
  • FIG. 7A to 7E are cross-sectional views of a liquid lens module according to an embodiment.
  • the liquid lens module according to the embodiment includes a liquid lens, first and second connecting substrates, and the liquid lens includes first liquids, second liquids, individual electrodes, common electrodes, a plurality of plates, and an insulating layer. It can contain.
  • the first liquids may be filled, received, or disposed in the first cavity CA1.
  • the second liquids may be filled, received, or disposed in the second cavity CA2.
  • the first and second cavities CA1 and CA2 may be disposed to vertically overlap each other on the optical axis LX. That is, the second cavity CA2 may be disposed on the first cavity CA1 on the optical axis LX.
  • one of the first and second cavities CA1 and CA2 has a three-dimensional shape of a polygonal column or a polygonal truncated cone
  • the other of the first and second cavities CA1 and CA2 is a cylindrical or conical three-dimensional It can have a shape. That is, in the case of the liquid lens according to another embodiment, among the first and second cavities CA1 and CA2, liquids accommodated in a cavity having a three-dimensional shape of a polygonal pillar or a polygonal truncation are used exclusively for OIS, and the first and second Among the cavities CA1 and CA2, liquids accommodated in a cavity having a three-dimensional shape of a circular pillar or a truncated cone are used for AF.
  • the first cavity CA1 has a solid shape of a polygonal column or polygonal truncation
  • the second cavity CA2 has a cylindrical or conical shape of a polygonal shape.
  • the OIS function is performed by adjusting the angle at which the interface BO1 of the first liquids Q11 and Q12 accommodated in the first cavity CA1 is tilted, and the second accommodated in the second cavity CA2
  • the AF function may be performed by adjusting the curvature of the interface BO2 of the liquids Q21 and Q22.
  • the first cavity CA1 may have a cylindrical or conical shape
  • the second cavity CA2 may have a polygonal columnar shape or a polygonal pyramid shape.
  • the AF function is performed by adjusting the curvature of the interface BO1 of the first liquids Q11 and Q12 accommodated in the first cavity CA1, and the second liquids accommodated in the second cavity CA2
  • the OIS function can be performed by adjusting the angle at which the interface BO2 of (Q21, Q22) is tilted.
  • the first liquids filled, received, or disposed in the first cavity CA1 may include different types of first-first and first-second liquids Q11 and Q12.
  • One of the first-first and first-second liquids Q11 and Q12 may have electrical conductivity and the other may have electrical insulation.
  • the first-first liquid Q11 may be disposed under the first-second liquid Q12, and the first-second liquid Q12 may be disposed over the first-first liquid Q11.
  • the second liquids that are filled, received, or disposed in the second cavity CA2 may include different types of 2-1 and 2-2 liquids Q21 and Q22.
  • One of the 2-1 and 2-2 liquids Q21 and Q22 may have electrical conductivity and the other may have electrical insulation.
  • the 2-1 liquid Q21 may be disposed under the 2-2 liquid Q22, and the 2-2 liquid Q22 may be disposed over the 2-1 liquid Q21.
  • the liquid having electrical conductivity among the 1-1 to 2-1 liquids Q11, Q12, Q21 and Q22 has the same characteristics as the conductive liquid LQ1 shown in FIG. 1, and the 1-1 to 2nd Among the 1 liquids Q11, Q12, Q21, and Q22, a liquid having electrical insulation may have the same characteristics as the non-conductive liquid LQ2 shown in FIG. 1.
  • the first cavity CA1 and the second cavity CA2 may communicate with each other.
  • the first-2 liquid Q12 and the second-1 liquid Q21 may be integral.
  • QX denotes a liquid in which the 1-2 liquid Q12 and the 2-1 liquid Q21 are integrated.
  • the first-first liquid Q11 and the second-second liquid Q22 may be the same kind of liquid, or may be different kinds of liquid.
  • the first-first liquid Q11 and the second-second liquid Q22 are conductive liquids
  • the X-th liquid QX is a non-conductive liquid
  • the first-first liquid Q11 And the 2-2 liquid Q22 may be a non-conductive liquid and the X-th liquid QX may be a conductive liquid.
  • one of the 1-1 liquid Q11 and the 1-2 liquid Q12 is a conductive liquid and the other is a non-conductive liquid
  • the 2-1 liquid Q21 is
  • One of the 2-2 liquids Q22 may be a conductive liquid and the other may be a non-conductive liquid. Accordingly, various combinations of the conductive liquid and the non-conductive liquid in the optical axis direction are possible, and the embodiment is not limited to a specific stacked form of conductivity/non-conductivity of the four liquids Q11, Q12, Q21, Q22 in the optical axis.
  • the plurality of plates included in the liquid lens may include a 1-1 plate P11, a 1-2 plate P12, a second plate P2, and a third plate P3.
  • the 1-1 plate P11 defines the side part of the 1st cavity CA1.
  • the 1-2 plate P12 defines a side portion of the second cavity CA2, and is disposed on the 1-1 plate P11.
  • each of the 1-1 and 1-2 plate (P11, P12) performs the same role as the first plate 47 shown in FIG.
  • the second plate P2 may be disposed on the 1-2 plate P12.
  • the third plate P3 may be disposed under the first-first plate P11.
  • the plurality of plates may further include a fourth plate P4.
  • the fourth plate P4 may be disposed between the first cavity CA1 and the second cavity CA2.
  • the fourth plate P4 may be made of a transparent material, for example, glass.
  • the fourth plate P4 may further include a 4-1 plate P41 and a 4-2 plate P42.
  • the 4-1 plate P41 is disposed on the 1-2 liquid Q12 and the 1-1 plate P11, and the 4-2 plate P42 is under the 2-1 liquid Q21 and It may be disposed under the first-2 plate P12.
  • the 4-1 plate P41 and the 4-2 plate P42 may be integral.
  • the 4-1 plate P41 and the 4-2 plate P42 may be disposed spaced apart from each other by a predetermined distance d in the optical axis direction.
  • the predetermined distance d the better. If the distance d is increased, the width of light entering the camera module at each location is increased, and the width and thickness of the liquid lens are also increased, so that the overall size of the camera module can be increased.
  • the first-first plate P11 and the third plate P3 perform the same roles as the first plate 47 and the third plate 46 shown in FIG. 1, respectively.
  • the first-2 plate P12 and the second plate P2 perform the same roles as the first plate 47 and the second plate 45 shown in FIG. 1, respectively.
  • the first-first plate P11, the fourth plate P4, and the third plate P3 are the first plate 47, the second plate 45, and the one shown in FIG. Each plays the same role as the third plate 46.
  • the first-2 plate P12, the second plate P2, and the fourth plate P4 are the first plate 47, the second plate 45, and the third plate 46 shown in FIG. 1. And each play the same role.
  • the first-first plate P11, the fourth-first plate P41, and the third plate P3 are the first plate 47, the second plate 45, and Each plays the same role as the third plate 46.
  • the first-2 plate P12, the second plate P2, and the fourth-2 plate P42 include the first plate 47, the second plate 45, and the third plate ( 46) and each plays the same role.
  • any one of the 1-1 liquid (Q11), the 1-2 liquid (Q12), the 2-1 liquid (Q21), and the 2-2 liquid (Q22) is electrically conductive or electrically insulating.
  • the individual electrodes, the common electrode, and the insulating layer may be arranged as follows.
  • the individual electrodes may be disposed on the side of each of the 1-1 plate P11 and the 1-2 plate P12.
  • the common electrode may be disposed on at least one of the side, top, or bottom surfaces of at least one of the 1-1 or 1-2 plate P11, P12.
  • the insulating layer is disposed to electrically separate the individual electrodes from the 1-1 liquid (Q11), the 1-2 liquid (Q12), the 2-1 liquid (Q21), and the 2-2 liquid (Q22). Can be.
  • a liquid having electrical conductivity among the 1-1 liquid (Q11), the 1-2 liquid (Q12), the 2-1 liquid (Q21), and the 2-2 liquid (Q22) is used as the common electrode. It can be arranged to be electrically connected.
  • individual electrodes, common electrodes, insulating layers, first and second connecting substrates in the first-first plate P11, the fourth plate P4, and the third plate P3 are illustrated in FIG. 1. Can be arranged as described.
  • the second cavity CA2, the 1-2 plate P12, the second plate P2, the fourth plate P4, the 2-1 liquid Q21 and the 2-2 liquid Q22 When corresponding to the cavity (CA), the first plate 47, the second plate 45, the third plate 46, the liquid (LQ1) and the liquid (LQ2) shown in Figure 1, respectively, 1-2 In the plate P12, the second plate P2 and the fourth plate P4, individual electrodes, a common electrode, an insulating layer, and first and second connecting substrates may be disposed as illustrated in FIG. 1.
  • the first and second connecting substrate is shown in Figure 1 It can be arranged as shown in.
  • the second cavity CA2, the 1-2 plate P12, the second plate P2, the 4-2 plate P42, the 2-1 liquid Q21, and the 2-2 liquid Q22 ) Corresponds to the cavity CA shown in FIG. 1, the first plate 47, the second plate 45, the third plate 46, the liquid LQ1 and the liquid LQ2, respectively.
  • the -2 plate P12, the second plate P2, and the 4-2 plate P42 individual electrodes, a common electrode, an insulating layer, and first and second connecting substrates may be arranged as illustrated in FIG. 1. have.
  • FIG 8 is an exploded view of the lens assembly 20 including the liquid lens module 40 according to the first embodiment.
  • the lens assembly 20 illustrated in FIG. 8 may include at least one of a holder 21, a first lens unit 22, a liquid lens module 23, and a second lens unit 24.
  • the liquid lens module 23 is shown in FIGS. 2A to 2C or FIGS. 3A and 3B, the ex lens module 40 shown in FIG. 1 having a polygonal columnar or polygonal truncated cavity CA. Can be Alternatively, the liquid lens module 23 may be any one of the liquid lens modules illustrated in FIGS. 7A to 7E.
  • the liquid lens module 23 may include first and second lenses.
  • the first lens includes a first plate having a first cavity and a first liquid disposed in the first cavity, and the first cavity of the first lens may have a cross-sectional shape such that normals passing through the optical axis are finite.
  • the first lens can be controlled to correct for shaking.
  • the second lens includes a second plate overlapping the first lens in the optical axis direction and a second plate having a second cavity and a second liquid disposed in the second cavity, and the second cavity of the second lens has an infinite number of normals passing through the optical axis. It may have a cross-sectional shape.
  • the second lens can be controlled to adjust the focus.
  • the first lens unit 22 is disposed on the upper side of the liquid lens module 23 and may be a region where light is incident from the outside of the lens assembly 20. That is, the first lens unit 22 may be disposed on the liquid lens module 23 in the holder 21.
  • the first lens unit 22 may be implemented as a single lens, or may be implemented as a plurality of two or more lenses aligned with respect to a central axis to form an optical system.
  • the central axis may mean the optical axis LX of the optical system formed by the first lens unit 22, the liquid lens module 23, and the second lens unit 24, and an axis parallel to the optical axis LX. It can also mean.
  • the optical axis LX may correspond to the optical axis of the image sensor 34 included in the camera module 30 described below. That is, the first lens unit 22, the liquid lens module 23, the second lens unit 24, and the image sensor 34 are arranged in alignment with the optical axis LX through active alignment (AA). Can be.
  • AA active alignment
  • the second lens unit 24 may be disposed under the liquid lens module 23 inside the holder 21.
  • the second lens unit 24 may be arranged to be spaced apart from the first lens unit 22 in the optical axis direction (eg, the z-axis direction).
  • the second lens unit 24 may be embodied as one lens, or may be embodied as two or more lenses that are aligned with respect to the central axis to form an optical system.
  • each of the first lens unit 22 and the second lens unit 24 is a solid lens, and may be implemented as glass or plastic, but the embodiment is a first lens unit 22 and The second lens unit 24 is not limited to each specific material. Also, at least one of the first lens unit 22 or the second lens unit 24 may be omitted. In addition, unlike illustrated in FIG. 8, the liquid lens module 23 may be disposed above the first lens unit 22 or below the second lens unit 24.
  • the holder 21 serves to receive, mount, seat, contact, fix, temporarily fix, support, engage, or place the first lens unit 22, the liquid lens module 23, and the second lens unit 24. do. While the first lens unit 22 and the second lens unit 24 are accommodated inside the holder 21, some of the liquid lens modules 23 are accommodated inside the holder 21, and the other is a holder ( 21) may be disposed to protrude to the outside. This is to electrically connect the first and second connecting substrates 41 and 44 of the liquid lens module 23 with the main substrate 35 described later in FIG. 9. Since the first and second connecting substrates 41 and 44 are connected to the main substrate 35, the liquid lens module 23 may receive a driving voltage for driving from the main substrate 35.
  • FIG 9 is an exploded view of the camera module 30 including the liquid lens module 40 according to the first embodiment.
  • the camera module 30 illustrated in FIG. 9 may include a lens assembly 20, an image sensor 34 and a main substrate 35.
  • the lens assembly 20 corresponds to the lens assembly shown in FIG. 8, the same reference numerals are used, and overlapping descriptions are omitted.
  • the image sensor 34 is disposed between the main substrate 35 and the lens assembly 20, so that the first lens unit 22, the liquid lens module 23 and the second lens unit 24 of the lens assembly 20 are It can perform the function of converting the light passing through to the image data. More specifically, the image sensor 34 may convert light into an analog signal through a pixel array including a plurality of pixels, and synthesize digital signals corresponding to the analog signal to generate image data.
  • the main substrate 35 is disposed under the lens assembly 20, and the image sensor 34 can be mounted, seated, contacted, fixed, temporarily fixed, supported, coupled, or accommodated in a groove, circuit element (not shown) ), FPCB, and the like (not shown) and a connector (not shown).
  • the main substrate 35 serves to apply driving voltages to the individual and common electrodes of the liquid lens through the first and second connecting substrates 41 and 44.
  • Circuit elements of the main substrate 35 may constitute a control module that controls the liquid lens module 23 and the image sensor 34.
  • the main substrate 35 may include a holder region in which the holder 21 is disposed and an element region in which a plurality of circuit elements are disposed.
  • the camera module 30 may further include a middle base 32.
  • the middle base 32 may be disposed while surrounding the lower portion of the holder 21 shown in FIG. 8.
  • the middle base 32 may be omitted as a member present to be gripped by a gripper when performing an active alignment in the camera module 30 shown in FIG. 9.
  • the middle base 32 is spaced apart from a circuit element (not shown) disposed on the main substrate 35 and may be mounted on the main substrate 35.
  • the camera module 30 may further include a sensor base and a filter 33.
  • the filter may filter light corresponding to a specific wavelength range for light passing through the first lens unit 22, the liquid lens module 23, and the second lens unit 24.
  • the filter may be an infrared (IR) blocking filter or an ultraviolet (UV) blocking filter, but embodiments are not limited thereto.
  • the filter can be disposed over the image sensor 34.
  • the filter can be placed inside the sensor base. For example, the filter may be placed or mounted in the inner groove or step of the sensor base.
  • the sensor base is disposed under the middle base 32 and can be attached to the main substrate 35.
  • the sensor base surrounds the image sensor 34 and protects the image sensor 34 from foreign objects or impacts.
  • the camera module 30 may further include a cover 31.
  • the cover 31 is disposed to surround the holder 21, the liquid lens module 23, and the middle base 32, thereby protecting them 21, 23, 32 from external impact.
  • the cover 31 may protect a plurality of lenses forming an optical system from external impact.
  • FIG. 10 is a view for explaining the OIS contact angle error.
  • CA, LQ1 and LQ2 have functions corresponding to the cavities, liquid LQ1 and liquid LQ2 shown in FIG. 1, respectively.
  • FIG. 11 shows a wave front error (WFE) caused when performing an OIS function in a liquid lens module having a three-dimensional cavity shown in FIG. 10.
  • WFE wave front error
  • the cavity of the liquid lens module has a three-dimensional shape of a circular pillar (or a truncated cone as shown in FIG. 10) as shown in FIG. 10.
  • the normal vector of the interface (BO) is defined as one vector in the Cartesian coordinate system
  • the normal vector of the interface (BO) is defined as one in the polar coordinate system. do. Since the coordinate systems of these two vectors are different, the angle between the two vectors changes for each location.
  • the contact angle error ER is inevitably generated because the number of individual electrodes that can be applied is finite. That is, since the interface BO of two liquids LQ1 and LQ2 of different types is not tilted correctly (BOR) and has a gradient, a contact angle error ER is generated as shown in FIG. 10. As shown in FIG. 11, the OIS function cannot be properly performed by generating WFEs (ER1 and ER2).
  • the OIS function can be properly performed without contact angle error, that is, without WFE. .
  • the curvature of the interface BO is changed for AF and the angle at which the interface BO is tilted for OIS is changed.
  • the liquid lens of the camera module performing both the OIS function and the AF function, when the cavity has only one stereoscopic shape, one of the contact angle error for AF and the contact angle error for OIS inevitably occurs. That is, when the cavity of the liquid lens module has, for example, only a three-dimensional shape of a polygonal column or a polygonal truncation, there is no contact angle error when performing the OIS function, but may be performed excellently, but when performing the AF function, the contact angle error can not avoid.
  • the cavity of the liquid lens module has a three-dimensional shape of a circular column or a truncated cone, it can be performed excellently because there is no contact angle error when performing the AF function. Contact angle errors are unavoidable when performing a function.
  • the liquid lens module according to the embodiment two cavities are vertically superimposed on the optical axis, one of the two cavities has a three-dimensional shape suitable for performing an AF function, and the other of the two cavities is an OIS function It is implemented to have a three-dimensional shape suitable for performing. That is, by filling, receiving, or arranging two liquids of different kinds in a cavity having a three-dimensional shape of a polygonal column or polygonal truncation, OIS functions are performed excellently without contact angle error, and each of the cylinders having a three-dimensional shape of a circular column or truncated cone By filling, receiving, or placing two different kinds of liquids, the AF function can be performed excellently without contact angle error. Therefore, the camera module including the liquid lens module according to the embodiment can perform both the AF function and the OIS function without WFE.
  • liquid lens module 100 and the optical device 200 according to the second embodiment will be described as follows with reference to FIGS. 12 to 22.
  • the second embodiment is not limited thereto. That is, according to the Cartesian coordinate system, the x-axis, y-axis, and z-axis are orthogonal to each other, and the x'-axis, y'-axis, and z'-axis are orthogonal to each other, but the second embodiment is not limited thereto. That is, the x-axis, y-axis, and z-axis may cross each other instead of orthogonal, and the x'-axis, y'-axis, and z'-axis may intersect each other instead of orthogonal.
  • FIG. 12 shows a perspective view of the liquid lens module 100 according to the second embodiment
  • FIGS. 13A and 13B show perspective and bottom views of the first liquid lens 110 shown in FIG. 12, respectively
  • 14B is a perspective view and a bottom view of the second liquid lens 120 shown in FIG. 12, respectively
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the liquid lens module 100 cut along the line I-I' shown in FIG. Shows.
  • the liquid lens module 100 may include first and second liquid lenses 110 and 120.
  • the second liquid lens 120 may be disposed on the first liquid lens 110, or, unlike the illustrated example, the first liquid lens 110 may be disposed on the second liquid lens 120.
  • the second liquid lens 120 is disposed on the first liquid lens 110, but when the first liquid lens 110 is disposed on the second liquid lens 120 Also, the following description may be applied.
  • the first liquid lens 110 includes a plurality of first liquids LQ11 and LQ12 of different types, first to third lower plates P1L, P2L, and P3L, and a plurality of first individual electrodes can do. Further, although not shown, the first liquid lens 110 may further include a first common electrode and a first insulating layer.
  • the plurality of first liquids LQ11 and LQ12 are filled, accommodated, or disposed in the first cavity CA1, and have a non-conductive liquid (or a non-conductive first liquid, hereinafter referred to as'first-first liquid') It may include (referred to as') (LQ11) and a liquid having conductivity (or a conductive first liquid, hereinafter referred to as a '1-2 liquid') (LQ12).
  • the first-first liquid LQ11 and the first-second liquid LQ12 do not mix with each other, and the first interface BO1 is formed at the contact portion between the first-first and first-second liquids LQ11 and LQ12.
  • the 1-2 liquid LQ12 may be disposed on the 1-1 liquid LQ11, the exemplary embodiments are not limited thereto, and positions of the liquid may be changed.
  • the 1-1 liquid LQ11 may be disposed on the 1-2 liquid LQ12.
  • the first lower plate P1L may include a first cavity CA1.
  • the first inner surface i1 of the first lower plate P1L may form a side portion of the first cavity CA1.
  • the first inner surface i1 of the first lower plate P1L may be inclined as illustrated in FIG. 15, but the embodiment is not limited thereto and may be formed to incline inversely.
  • the first cavity CA1 may include first and second openings O1 and O2 respectively formed above and below the first lower plate P1L.
  • first opening O1 which is not visible in the bottom view of FIG. 13B, is illustrated with a dotted line.
  • the first cavity CA1 may be defined as an area surrounded by the first inner surface i1, the first opening O1, and the second opening O2 of the first lower plate P1L.
  • the first cavity CA1 may include a first opening O1 and a second opening O2.
  • the diameter of the wider opening among the first and second openings O1 and O2 is a role to be performed in an optical device including a field of view (FOV) required by the first liquid lens 110 or the first liquid lens 110 It may vary.
  • the size (or area or width) of the first opening O1 may be larger than the size (or area or width) of the second opening O2.
  • each of the first and second openings O1 and O2 may be a cross-sectional area in a horizontal direction (eg, x-axis and y-axis directions).
  • the size of each of the first and second openings O1 and O2 may mean a radius when the cross section of the opening is circular, and a length of a diagonal line when the cross section of the opening is square.
  • the first cavity CA1 is a site through which light passes. Therefore, the first lower plate P1L constituting the first cavity CA1 may be made of a transparent material or may contain impurities so that light is not easily transmitted.
  • the light may be incident through the first opening O1 wider than the second opening O2 in the first cavity CA1, and may be emitted through the second opening O2, or the second narrower than the first opening O1. It may be incident through the opening O2 and exit through the first opening O1.
  • the second lower plate P2L is disposed at one of the top or bottom of the first lower plate P1L
  • the third lower plate P3L is disposed at the other of the top or bottom of the first lower plate P1L.
  • the second lower plate P2L is disposed above the first lower plate P1L
  • the third lower plate P3L is below the first lower plate P1L.
  • the second lower plate P2L may be disposed above the first cavity CA1
  • the third lower plate P3L may be disposed below the first cavity CA1.
  • the second lower plate P2L and the third lower plate P3L may be disposed to face each other with the first lower plate P1L interposed therebetween. Also, at least one of the second lower plate P2L or the third lower plate P3L may be omitted.
  • At least one of the second or third lower plates P2L and P3L may have a rectangular planar shape, and some regions may be escaped to expose a portion of the electrode to be described later.
  • Each of the second and third lower plates P2L and P3L is an area through which light passes, and may be made of a translucent material.
  • each of the second and third lower plates P2L and P3L may be made of glass, and may be formed of the same material for convenience of processing.
  • the edges of each of the second and third lower plates P2L and P3L may have a rectangular shape, but are not limited thereto.
  • the second lower plate P2L may have a configuration that allows the incident light to proceed into the first cavity CA1 of the first lower plate P1L, but the optical path may also proceed in the opposite direction.
  • the third lower plate P3L may have a configuration that allows light passing through the first cavity CA1 of the first lower plate P1L to be emitted, but may also have a configuration that allows light emission in the opposite direction.
  • the second lower plate P2L may directly contact the 1-2 liquid LQ12.
  • the actual effective lens area of the first liquid lens 110 may be narrower than the diameter of the narrow second opening O2 among the first and second openings O1 and O2 of the first lower plate P1L.
  • the first common electrode (not shown) is disposed on one surface of the first lower plate P1L (eg, above the first lower plate P1L), and the plurality of first individual electrodes is the first lower plate It may be disposed on the other surface of (P1L) (eg, below the first lower plate (P1L)).
  • each of the plurality of first individual electrodes is disposed to extend from between the first and third lower plates P1L and P3L to a portion of the first inner surface i1 of the first lower plate P1L or within the first It may be arranged on the entire side (i1).
  • FIGS. 13A and 13B show a case where each of the plurality of first individual electrodes is disposed on the entire first inner surface i1 of the first lower plate P1L.
  • the plurality of first individual electrodes may be sequentially arranged in the clockwise direction in the first cavity CA1.
  • each of the plurality of first individual electrodes may extend from the first inner surface i1 of the first lower plate P1L to above the first lower plate P1L and spaced apart from the first common electrode.
  • a portion of the first common electrode disposed on the first lower plate P1L is exposed to the conductive 1-2 liquid LQ12 to directly contact the 1-2 liquid LQ12.
  • a first insulating layer is disposed between each of the plurality of first individual electrodes and the 1-1 and 1-2 liquids LQ11 and LQ12, and each of the plurality of first individual electrodes
  • the first-first and first-second liquids LQ11 and LQ12 may be electrically separated from each other.
  • the first common electrode may be one electrode, while the first individual electrode may be a plurality of electrodes.
  • the number of the first individual electrodes may be 4 or 8 as shown, and the embodiment is not limited to a specific number of the first individual electrodes.
  • the plurality of first individual electrodes may include the 1-1 to 1-4th individual electrodes LLD1 to LLD4 sequentially arranged along the optical axis LX in the clockwise direction (or counterclockwise direction).
  • the following description is also given when the plurality of first individual electrodes includes a plurality of (for example, eight) individual electrodes sequentially arranged along the optical axis LX in the clockwise direction (or counterclockwise direction). Can be applied.
  • Each of the first common electrode and the first individual electrodes LLD1 to LLD4 may be made of a conductive material, for example, made of metal.
  • the first insulating layer may be disposed while covering the entirety of the first individual electrodes LLD1 to LLD4 disposed on the first inner surface i1 of the first cavity CA1.
  • the first insulating layer may be disposed on the upper surface of the first lower plate P1L, covering a part of the first common electrode and the entirety of the first individual electrodes LLD1 to LLD4. In this way, the first insulating layer is in contact between the first individual electrodes LLD1 to LLD4 and the first-first liquid LQ11, the contact between the first individual electrodes LLD1 to LLD4 and the 1-2 liquid LQ12, and Contact between the third lower plate P3L and the first-first liquid LQ11 may be blocked.
  • the first insulating layer covers the first individual electrodes LLD1 to LLD4, and exposes a part of the first common electrode, so that electric energy is applied to the 1-2 liquid LQ12 having conductivity through the first common electrode can do.
  • the second liquid lens 120 includes a plurality of second liquids LQ21 and LQ22 of different types, first to third upper plates P1U, P2U, and P3U, and a plurality of second individual electrodes It may include. Further, although not shown, the second liquid lens 120 may further include a second common electrode and a second insulating layer.
  • the plurality of second liquids LQ21 and LQ22 are filled, accommodated, or disposed in the second cavity CA2, and have a non-conductive liquid (or a second non-conductive liquid, hereinafter referred to as a '2-1 liquid'). ) (LQ21) and a liquid having conductivity (or a second conductive liquid, hereinafter referred to as a '2-2 liquid') (LQ22).
  • the 2-1 liquid LQ21 and the 2-2 liquid LQ22 do not mix with each other, and the second interface BO2 is formed at the contact portion between the 2-1 and 2-2 liquids LQ21 and LQ22.
  • the 2-2 liquid LQ22 may be disposed on the 2-1 liquid LQ21, but the embodiment is not limited thereto.
  • the 2-1 liquid LQ21 may be disposed on the 2-2 liquid LQ22.
  • the first upper plate P1U may include a second cavity CA2.
  • the second inner surface i2 of the first upper plate P1U may define a side portion of the second cavity CA2.
  • the second inner surface i2 of the first upper plate P1U may be inclined as illustrated in FIG. 15, but the embodiment is not limited thereto and may be formed to incline inversely.
  • the second cavity CA2 may include third and fourth openings O3 and O4 respectively formed below and above the first upper plate P1U.
  • the third opening O3 not visible in the bottom view of FIG. 14B is illustrated with a dotted line.
  • the second cavity CA2 may be defined as an area surrounded by the second inner surface i1, the third opening O3, and the fourth opening O4 of the first upper plate P1U.
  • the second cavity CA2 is disposed at a position corresponding to the first cavity CA1, and may be disposed to overlap the first cavity CA1 in a direction parallel to (or parallel to) the optical axis LX.
  • the diameter of the wider opening among the third and fourth openings O3 and O4 is to be performed in the optical device including the field of view (FOV) or the second liquid lens 120 required by the second liquid lens 120. It may vary. According to an embodiment, the size (or area or width) of the third opening O3 may be larger than the size (or area or width) of the fourth opening O4.
  • the size of each of the third and fourth openings O3 and O4 may be a cross-sectional area in a horizontal direction (eg, x-axis and y-axis directions).
  • each of the third and fourth openings O3 and O4 may mean a radius when the cross section of the opening is circular, and may mean a length of a diagonal line when the cross section of the opening is square.
  • Each of the third and fourth openings O3 and O4 may have a circular cross-sectional shape.
  • the second cavity CA2 is a site through which light passes. Therefore, the first upper plate P1U constituting the second cavity CA2 may be made of a transparent material, or may contain impurities so that light is not easily transmitted.
  • Light may be incident through the third opening O3 wider than the fourth opening O4 in the second cavity CA2, and may be emitted through the fourth opening O4, or the fourth narrower than the third opening O3 It may be incident through the opening O4 and exit through the third opening O3.
  • light is incident through the third opening O3 and is emitted through the fourth opening O4, and light emitted from the fourth opening O4 is incident through the first opening O1 to form the second opening ( O2).
  • light is incident through the second opening O2 and emitted through the first opening O1, and light emitted from the first opening O1 is incident through the fourth opening O4. It can be applied even when it exits through the third opening (O3).
  • the second upper plate (P2U) is disposed on one of the top or bottom of the first upper plate (P1U), the third upper plate (P3U) is disposed on the other of the top or bottom of the first upper plate (P1U) Can be.
  • the second upper plate P2U is disposed above the first upper plate P1U, and the third upper plate P3U is below the first upper plate P1U.
  • the second upper plate P2U may be disposed above the second cavity CA2
  • the third upper plate P3U may be disposed below the second cavity CA2.
  • one of the second and third lower plates P2L and P3L and one of the second and third upper plates P2U and P3U may be integral with each other.
  • the second lower plate P2L and the third upper plate P3U may face each other and be integrally formed.
  • the second upper plate P2U and the third upper plate P3U may be disposed to face each other with the first upper plate P1U interposed therebetween. Also, at least one of the second upper plate P2U or the third lower plate P3U may be omitted.
  • At least one of the second or third upper plates P2U and P3U may have a rectangular planar shape, and some regions may be escaped to expose a portion of the electrode to be described later.
  • Each of the second and third upper plates P2U and P3U is a region through which light passes, and may be made of a translucent material.
  • each of the second and third upper plates P2U and P3U may be made of glass, and may be formed of the same material for convenience of processing.
  • the edges of each of the second and third upper plates P2U and P3U may have a rectangular shape, but are not limited thereto.
  • the second upper plate P2U may have a configuration that allows the incident light to proceed into the second cavity CA2 of the first upper plate P1U.
  • the third upper plate P3U may have a configuration that allows light passing through the second cavity CA2 of the first upper plate P1U to be emitted.
  • the actual effective lens area of the second liquid lens 120 may be narrower than the diameter of the narrow fourth opening O4 among the third and fourth openings O3 and O4 of the first upper plate P1L.
  • the second common electrode (not shown) is disposed on one surface of the first upper plate P1U (eg, above the first upper plate P1U), and the plurality of second individual electrodes is the first upper plate It may be disposed on the other surface of (P1U) (eg, below the first upper plate (P1U)).
  • each of the plurality of second individual electrodes is disposed to extend from between the first and third upper plates P1U and P3U to a portion of the second inner surface i2 of the first upper plate P1U, or within the second. It may also be arranged on the entire side i2.
  • FIGS. 14A and 14B show a case where each of the plurality of second individual electrodes is disposed on the entire second inner surface i2 of the first upper plate P1U.
  • the plurality of second individual electrodes may be sequentially arranged in the clockwise direction (or counterclockwise direction) in the second cavity CA2.
  • each of the plurality of second individual electrodes may extend from the second inner surface i2 of the first upper plate P1U to the top of the first upper plate P1U and be spaced apart from the second common electrode.
  • a portion of the second common electrode disposed on the first upper plate P1U is exposed to the conductive 2-2 liquid LQ22 to directly contact the 2-2 liquid LQ22.
  • a second insulating layer is disposed between each of the plurality of second individual electrodes and the 2-1 and 2-2 liquids LQ21 and LQ22, so that each of the plurality of second individual electrodes is The 2-1 and 2-2 liquids LQ21 and LQ22 may be electrically separated from each other.
  • the second common electrode may be one, whereas the second individual electrode may be a plurality of electrodes.
  • the number of the second individual electrodes may be four, or as illustrated, the number of the second individual electrodes may be a plurality (for example, eight), and the embodiment is not limited to a specific number of the second individual electrodes. Does not.
  • the plurality of second individual electrodes include the 2-1 to 2-4 individual electrodes LLU1 to LLU4 sequentially arranged along the optical axis LX in the clockwise (or counterclockwise) direction.
  • the following description may also be applied when the plurality of second individual electrodes includes eight individual electrodes sequentially arranged along a clockwise direction (or counterclockwise direction) around the optical axis LX.
  • Each of the second common electrode and the second individual electrodes LLU1 to LLU4 may be made of a conductive material.
  • the second insulating layer may be disposed while covering the entirety of the second individual electrodes LLU1 to LLU4 disposed on the second inner surface i2 of the second cavity CA2.
  • the second insulating layer may be disposed on the upper surface of the first upper plate P1U, covering a portion of the second common electrode and the entirety of the second individual electrodes LLU1 to LLU4.
  • the second insulating layer is in contact between the second individual electrodes LLU1 to LLU4 and the 2-1 liquid LQ21, the contact between the second individual electrodes LLU1 to LLU4 and the second-2 liquid LQ22, and Contact between the third upper plate P3U and the 2-1 liquid LQ21 may be blocked.
  • the second insulating layer covers the second individual electrodes LLU1 to LLU4, and exposes a part of the second common electrode so that electrical energy is applied to the second-2 liquid LQ22 having conductivity through the second common electrode. can do.
  • Each of the first and second liquid lenses 110 and 120 may perform an image stabilization to an image stabilization (OIS) function or an auto-focus (AF) function.
  • OIS image stabilization
  • AF auto-focus
  • a wavefront error may occur.
  • the wavefront error (WFE) may deteriorate the image quality, and in particular, when performing the OIS function, the wavefront error (WFE) may be significantly increased to deteriorate the image quality.
  • the plurality of first individual electrodes LLD1 to LLD4 are spaced apart from each other with a boundary (or a disconnection) (hereinafter referred to as a'first boundary') (SP11 to SP14). Can be arranged.
  • first-first individual electrode LLD1 and the first-second individual electrode LLD2 are electrically connected to each other with a first boundary portion (hereinafter referred to as a'first-first boundary portion') SP11 interposed therebetween. They can be spaced apart.
  • the 1-2 individual electrodes LLD2 and 1-3 individual electrodes LLD3 may be disposed to be electrically spaced apart from each other with a first boundary portion (hereinafter referred to as a '1-2 boundary portion') SP12 interposed therebetween.
  • the 1-3 individual electrodes LLD3 and the 1-4 individual electrodes LLD4 may be disposed to be electrically spaced from each other with the first boundary portion (hereinafter referred to as the '1-3 boundary portion') SP13 interposed therebetween.
  • the 1-4 individual electrodes LLD4 and the 1-1 individual electrodes LLD1 are disposed to be electrically separated from each other with a first boundary portion (hereinafter referred to as a '1-4 boundary portion') SP14 interposed therebetween.
  • a first insulating layer may be disposed on each of the 1-1 to 1-4 boundary portions SP11 to SP14.
  • the first boundary portion may include a plurality of boundary portions SP11 to SP14.
  • the plurality of first individual electrodes LLD1 to LLD4 may have a plane shape spaced apart from each other at the same angular distance (hereinafter referred to as “first angular distance”) with respect to the optical axis LX.
  • first angular distance may mean an angle between two straight lines when connecting two points from one point in a straight line. For example, as illustrated in FIG.
  • the first angular distances in which the first-first and first-second individual electrodes LLD1 and LLD2 are spaced apart from the optical axis LX may be ⁇ 11.
  • the first angular distances (hereinafter, referred to as “first-2 angular distances”) in which the first and second individual electrodes LLD2 and LLD3 are spaced apart from the optical axis LX may be ⁇ 12.
  • the first angular distance (hereinafter, referred to as “first-3 angular distance”) in which the first and third individual electrodes LLD3 and LLD4 are spaced apart from the optical axis LX may be ⁇ 13.
  • the first angular distance (hereinafter referred to as “the 1-4 angular distance”) in which the first and fourth individual electrodes LLD4 and LLD1 are spaced apart from the optical axis LX may be ⁇ 14.
  • the plurality of first angular distances that is, the 1-1 to 1-4 angular distances ⁇ 11, ⁇ 12, ⁇ 13, and ⁇ 14 may be the same.
  • the plurality of first individual electrodes LLD1 to LLD4 may have the same (low) area.
  • the first boundary portion is disposed in a direction corresponding to the side of the first liquid lens 110, and the second boundary portion corresponds to an edge (or corner) of the second liquid lens 120.
  • the first boundary portion is disposed in a direction corresponding to the side of the first liquid lens 110
  • the second boundary portion corresponds to an edge (or corner) of the second liquid lens 120.
  • each of the 1-1 to 1-4 th boundary portions SP11 to SP14 is in contact with the sides of the first liquid lens 110 on the bottom surface, and the 2-1 to 2-4 th boundary portions are shown.
  • Each of the SP21 to SP24 may contact the edge of the second liquid lens 120.
  • the first boundary portion is disposed in a direction corresponding to an edge (or corner) of the first liquid lens 110, and the second boundary portion corresponds to a side of the second liquid lens 120 Direction.
  • each of the 1-1 to 1-4th boundary portions SP11 to SP14 on the bottom faces the edge of the first liquid lens 110, and the 2-1 to 2-4 boundary portions
  • Each of the SP21 to SP24 may contact the side of the second liquid lens 120.
  • the plurality of first to first to first 1-4 boundary portions SP11 to SP14 may face each other in the first direction based on the center of the first cavity CA1 contacting the optical axis LX.
  • the 1-1 and 1-3 boundary portions SP11 and SP13 face the first direction (hereinafter referred to as the'first-1 direction') based on the center LX of the first cavity CA1.
  • the first and second boundary portions SP12 and SP14 with respect to the center LX of the first cavity CA1 in the first direction (hereinafter referred to as the'first-2 direction').
  • the 1-1 direction may be the x-axis direction
  • the 1-2 direction may be the y-axis direction.
  • a plurality of second individual electrodes LLU1 to LLU4 may be disposed to be spaced apart from each other with a boundary portion (hereinafter referred to as a “second boundary portion”) SP21 to SP24 interposed therebetween. That is, the 2-1 individual electrode LLU1 and the 2-2 individual electrode LLU2 are electrically separated from each other with the second boundary portion (hereinafter referred to as the '2-1 boundary portion') SP21 interposed therebetween. Can be deployed.
  • the 2-2 individual electrode LLU2 and the 2-3 individual electrode LLU3 may be disposed to be electrically separated from each other with the second boundary portion (hereinafter referred to as the '2-2 boundary portion') SP22 interposed therebetween.
  • the '2-2 boundary portion' the second boundary portion
  • the 2-3 individual electrode LLU3 and the 2-4 individual electrode LLU4 are disposed to be electrically separated from each other with a second boundary portion (hereinafter referred to as a '2-3 boundary portion') SP23 interposed therebetween.
  • the 2-4 individual electrodes LLU4 and the 2-1 individual electrodes LLU1 are disposed to be electrically separated from each other with a second boundary portion (hereinafter referred to as a '2-4 boundary portion') SP24 interposed therebetween.
  • a second insulating layer may be disposed at each of the 2-1 to 2-4 boundary portions SP21 to SP24.
  • the second boundary portion may include a plurality of boundary portions SP21 to SP24.
  • the plurality of second individual electrodes LLU1 to LLU4 may have a planar shape spaced apart from each other at the same angular distance (hereinafter referred to as “second angular distance”) based on the optical axis LX.
  • second angular distances hereinafter referred to as “2-1 angular distances” in which the 2-1 and 2-2 individual electrodes LLU1 and LLU2 are spaced apart from the optical axis LX may be ⁇ 21.
  • the second angular distance (hereinafter, referred to as “second-second angular distance”) in which the second and second individual electrodes LLU2 and LLU3 are spaced apart from the optical axis LX may be ⁇ 22.
  • the second angular distances (hereinafter, referred to as “2-3 angular distances”) in which the second and third individual electrodes LLU3 and LLU4 are spaced apart from the optical axis LX may be ⁇ 23.
  • the second angular distances (hereinafter referred to as “the 2-4 angular distances”) in which the 2-4 and 2-1 individual electrodes LLU4 and LLU1 are separated based on the optical axis LX may be ⁇ 24.
  • the plurality of second angular distances that is, 2-1 to 2-4 angular distances ⁇ 21, ⁇ 22, ⁇ 23, and ⁇ 24 may be the same.
  • the plurality of second individual electrodes LLU1 to LLU4 may have the same (low) area.
  • the plurality of second boundary portions SP21 to SP24 may face the second direction based on the center of the second cavity CA2 contacting the optical axis LX. That is, the 2-1 and 2-3 boundary portions SP21 and SP23 with respect to the center LX of the second cavity CA2 face in the second direction (hereinafter referred to as the '2-1 direction'). And the second-2 and second-4 boundary portions SP22 and SP24 with respect to the center LX of the second cavity CA2 in the second direction (hereinafter referred to as the'second-2 direction'). Can face each other.
  • the 2-1 direction may be a y'-axis direction
  • the 2-2 direction may be an x'-axis direction.
  • the minimum angle between the first direction and the second direction is as follows. It may be the same as ⁇ expressed in Equation 4 or smaller than ⁇ .
  • a first virtual line is a virtual line connecting the first boundary portions SP11 to SP14 with an optical axis LX passing through the center of the first cavity CA1 and the center of the second cavity CA2.
  • the first virtual line may include a 1-1 virtual line IL11 and a 1-2 virtual line IL12.
  • the first-first virtual line IL11 is an imaginary straight line connecting the first-first boundary part SP11 and the first-third boundary part SP13 from the optical axis LX
  • the first-second virtual line IL12 is It is an imaginary straight line connecting the 1-2 boundary part SP12 and the 1-4 boundary part SP14 from the optical axis LX.
  • the second virtual line is a virtual connecting the second boundary portions SP21 to SP24 with the optical axis LX passing through the center of the first cavity CA1 and the center of the second cavity CA2.
  • the second virtual line may include a 2-1 virtual line IL21 and a 2-2 virtual line IL22.
  • the 2-1 virtual line IL21 is an imaginary straight line connecting the 2-1 boundary part SP21 and the 2-3 boundary part SP23 from the optical axis LX
  • the 2-2 virtual line IL22 is It is an imaginary straight line connecting the 2-2 boundary part SP22 and the 2-4 boundary part SP24 from the optical axis LX.
  • the minimum angle formed by the first imaginary line and the second imaginary line on a plane may be equal to or smaller than ⁇ expressed in Equation 4 described above.
  • ⁇ may be 45°. That is, the minimum angle between the x-axis direction in the 1-1 direction and the x'-axis direction in the 2-2 direction may be equal to or less than 45°, and the y-axis direction and the 1-direction direction may be The minimum angle between the 2'-direction y'-axis directions may be equal to 45° or less than 45°. That is, the minimum angle between the first virtual line and the second virtual line on the plane may be equal to 45° or less than 45°.
  • the minimum angle between the first direction and the second direction may be equal to 22.5° or less than 22.5°. That is, the minimum angle between the first virtual line and the second virtual line on the plane may be equal to 22.5° or less than 22.5°.
  • the first boundary portion electrically insulating the plurality of first individual electrodes faces each other based on the optical axis LX
  • the first and second liquid lenses 110 and 120 may have the same configuration, except that directions facing each other are different.
  • the first boundary portion and the second boundary portion may be disposed so as not to overlap each other in a direction parallel to the optical axis LX (eg, the z-axis direction).
  • the first angular distances ⁇ 11, ⁇ 12, ⁇ 13, and ⁇ 14 and the second angular distances ⁇ 21, ⁇ 22, ⁇ 23, and ⁇ 24 may be the same.
  • the sizes of the large first opening O1 among the first and second openings O1 and O2 and the large third opening O3 among the third and fourth openings O3 and O4 may be the same.
  • the sizes of the small second opening O2 of the first and second openings O1 and O2 and the small fourth opening O4 of the third and fourth openings O3 and O4 may be the same.
  • each of the plurality of second individual electrodes LLU1 to LLU4 and the first boundary portions SP11 to SP14 may overlap each other in a direction parallel to (or parallel to) the optical axis LX.
  • first-first individual electrode LLD1 and the second-first boundary SP21 overlap each other in the z-axis direction
  • first-second individual electrode LLD2 and the second-second boundary SP22 are The z-axis direction overlaps each other
  • the 1-3 individual electrodes LLD3 and the 2-3 boundary parts SP23 overlap each other in the z-axis direction
  • the 1-4 individual electrodes LLD4 and the 2-4 boundary parts (SP24) may overlap each other in the z-axis direction.
  • the 2-1 individual electrode LLU1 and the 1-4 boundary portion SP14 overlap each other in the z-axis direction
  • the 2-2 individual electrode LLU2 and the 1-1 boundary portion SP11 are z-axis.
  • the 2-3 individual electrodes LLU3 and the 1-2 boundary part SP12 overlap each other in the z-axis direction
  • the 2-4 individual electrodes LLU4 and the 1-3 boundary part SP13 May overlap each other in the z-axis direction.
  • a virtual horizontal plane extending each of the first boundary portions in the z-axis direction may bisect the second individual electrodes.
  • a virtual horizontal plane extending each of the second boundary portions in the z-axis direction may bisect the first individual electrodes.
  • the liquid lens module 100 may further include a first lower connection substrate, a second lower connection substrate, a first upper connection substrate, and a second upper connection substrate.
  • the first lower connection substrate may be electrically connected to the electrode pad formed on the main substrate (not shown) through a connection pad electrically connected to the first common electrode.
  • the second lower connection substrate may be electrically connected to the electrode pads formed on the main substrate through connection pads electrically connected to each of the plurality of first individual electrodes LLD1 to LLD4.
  • first upper connection substrate may be electrically connected to the electrode pad formed on the main substrate through a connection pad electrically connected to the second common electrode.
  • the second upper connection substrate may be electrically connected to the electrode pads formed on the main substrate through connection pads electrically connected to the second individual electrodes LLU1 to LLU4.
  • each of the first lower and first upper connecting boards is implemented as an FPCB or a single metal substrate (conductive metal plate), and each of the second lower and second upper connecting boards is a flexible printed circuit board (FPCB). ), but the embodiment is not limited thereto.
  • the first lower connection substrate may transmit one driving voltage (hereinafter, referred to as'common voltage') to the first first common electrode, and the second lower connection substrate may have different M voltages (hereinafter,'individual voltage'). It can be transferred to each of the plurality of first individual electrodes (LLD1 to LLD4).
  • the common voltage may include a DC voltage or an AC voltage, and when the common voltage is applied in the form of a pulse, the width or duty cycle of the pulse may be constant. That is, a driving voltage may be supplied to the first liquid lens 110 through the first lower connection substrate and the second lower connection substrate.
  • the first upper connection substrate may transfer one common voltage to the second common electrode, and the second upper connection substrate may transfer different N voltages to the plurality of second individual electrodes LLU1 to LLU4. That is, a driving voltage may be supplied to the second liquid lens 120 through the first upper connection substrate and the second upper connection substrate.
  • the curvature of the first interface BO1 formed in the first liquid lens 110 changes in response to the driving voltage, and the curvature of the second interface BO2 formed in the second liquid lens 120 changes, thereby changing the liquid lens module
  • the 100 may perform an AF function.
  • the tilting angle of the first interface BO1 formed in the first liquid lens 110 in response to the driving voltage changes, and the second interface BO2 formed in the second liquid lens 120 in response to the driving voltage ), the tilting angle of the liquid lens module 100 may perform an OIS function.
  • FIGS. 16A to 16C are bottom views for explaining the operation of the liquid lens module 100 according to the second embodiment.
  • invisible first and third openings O1 and O3 are shown in dotted lines.
  • the 1-1 and 1-4 individual electrodes of the first liquid lens 110 (LLD1) , LLD4), respectively, applying a negative voltage (-V), and applying positive voltages (+V) to the first and second individual electrodes LLD2 and LLD3, respectively, and the second liquid lens (
  • a negative voltage (-V) may be applied to the 2-1 individual electrode LLU1 of 120, and a positive voltage (+V) may be applied to the second-3 individual electrode LLU3.
  • the 1-1 and 1-2 individual electrodes of the first liquid lens 110 A positive voltage (+V) is applied to (LLD1, LLD2), respectively, and a negative voltage (-V) is applied to first and third and 1-4 individual electrodes (LLD3, LLD4), respectively, and the second liquid A positive voltage (+V) may be applied to the 2-2 individual electrodes LLU2 of the lens 120, and a negative voltage (-V) may be applied to the 2-4 individual electrodes LLU4.
  • the first of the first liquid lens 110 is -2
  • a positive voltage (+V) is applied to the individual electrode LLD2
  • a negative voltage (-V) is applied to the 1-4 individual electrode LLD4
  • the second of the second liquid lens 120 is applied.
  • a positive voltage (+V) is applied to the -2 and 2-3 individual electrodes LLU2 and LLU3, respectively
  • a negative voltage (-) is applied to the 2-1 and 2-4 individual electrodes LLU1 and LLU4, respectively.
  • V) can be applied.
  • liquid lens module 100 according to the comparative example and the second embodiment will be described as follows with reference to the accompanying drawings.
  • FIGS. 18(a) to 18(c) are liquid lens modules according to a comparative example. It is a figure for explaining the second operation example.
  • the liquid lens module according to the comparative example is implemented as one liquid lens, and the liquid lens may include a plurality of individual electrodes LL1 to LL4 and a plurality of boundary parts SP1 to SP4.
  • the plurality of individual electrodes LL1 to LL4 and the plurality of boundary portions SP1 to SP4 each have the same role as the plurality of first individual electrodes LLU1 to LLU4 and the plurality of first boundary portions SP11 to SP14, respectively. It can be done.
  • 17(b) and 18(b) are views for explaining a wave front error (WFE) caused when a liquid lens module according to a comparative example operates in different first and second operating examples, respectively. Indicates.
  • WFE wave front error
  • the liquid lens module according to the comparative example may include first and second liquids LQ1 and LQ2 and a plurality of plates P1 to P3.
  • the first and second liquids LQ1 and LQ2 and the plurality of plates P1 to P3 are the first to first and second to second liquids LQ11 and LQ12 according to the second embodiment, and the plurality of first to third liquids Each of the lower plates P1L to P3L may perform the same role.
  • a positive voltage (+V) is applied to each of the first and fourth individual electrodes LL1 and LL4 as shown in FIG. 17(a) and the second and third individual electrodes LL3, Negative voltage (-V) is applied to each of LL4, and the interface BO of the two liquids LQ1 and LQ2 is predetermined in the y-axis direction (or x-axis direction) as shown in FIG. 17(c). It can be tilted at an angle. At this time, the edges A and B of the interface BO are distorted, and as shown in FIG. 17(b), wavefront errors WFE1 and WFE2 may occur.
  • a positive voltage (+V) is applied to the first individual electrode LL1 and a negative voltage (-V) is applied to the third individual electrode LL3.
  • the interface BO of the two liquids LQ1 and LQ2 may be tilted at a predetermined angle as shown in FIG. 18(c) in the diagonal direction between the -x-axis direction and the +y-axis direction.
  • the edges C and D of the interface BO are distorted, and as shown in FIG. 18(b), wavefront errors WFE1 and WFE2 may occur.
  • each of the boundary portions SP1 to SP4 according to the comparative example is small as about several tens of ⁇ m, the electrowetting phenomenon does not occur at the boundary portions SP1 to SP4 to which voltage is not applied, and thus, FIG. 17(b) And as shown in FIG. 18(b), wavefront errors WFE1 and WFE2 may occur.
  • FIG. 19(a) shows an exploded perspective view of the liquid lens module 100 shown in FIG. 12, and FIG. 19(b) shows the WFE characteristics of the liquid lens module 100 shown in FIG. 12, and FIG. 19(c) ) Corresponds to a cross-sectional view shown in FIG. 15, and FIG. 19(d) shows an equivalent cross-sectional view of the liquid lens module 100 according to the second embodiment.
  • Figs. 19A to 19C the same reference numerals are used for the same parts as Figs. 12 to 16C, and overlapping descriptions are omitted.
  • the liquid lens module 100 shown in FIGS. 19A to 19C operates in the same manner as in FIG. 16B. Accordingly, as described above in FIG. 16B, a corresponding voltage may be applied to the plurality of first and second individual electrodes.
  • the edges A and B of the first interface BO1 are distorted, and in the second liquid lens 120, the edges C and D of the second interface BO2 are distorted. Even if it does, the distortion at the edges (A, C) and the distortion at the edges (C, D) may cancel each other out.
  • the first boundary portion electrically insulating the plurality of first individual electrodes
  • the second direction electrically insulating the first direction and the plurality of second individual electrodes facing each other based on the optical axis LX.
  • the minimum angle between the second directions where the boundary portions face each other with respect to the optical axis LX is ⁇ , for example, 45°, and the first and second liquid lenses 110 and 120 may have the same configuration.
  • the liquid lens module 100 according to the second embodiment shown in 19 (a) is equivalent to the liquid lens module according to the comparative example shown in FIGS. 17 and 18, the liquid lens module according to the second embodiment ( 100), as shown in FIGS. 19(b) and 19(d), since the wavefront error does not decrease or occur, the image quality can be improved.
  • 20A to 20F are graphs for comparing characteristics of a liquid lens module according to a comparative example and a second embodiment.
  • the term'Static tilt' means a state in which the interface BO of the two different liquids LQ1 and LQ2 is continuously maintained without changing for a predetermined period or more in the case of the comparative example, and the second embodiment In this case, the interface (BO1, BO2) is a state in which the tilted form is maintained unchanged for a predetermined period or more.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis of each of FIGS. 20A to 20F and the'WFE' of FIG. 21 show the magnitude of the wavefront error 140 according to a comparative example (for example, FIG. 17C).
  • E1 shown in E1 or E2 shown in FIG. 18(c) and the size of the wavefront error 150 according to the embodiment the unit may be ⁇ m.
  • the wavefront error 150 according to the embodiment means the sum of the wavefront error of the first interface BO1 and the wavefront error of the second interface BO2.
  • the vertical axis may correspond to an angle of tilting the interface to correct for shaking (or shaking) in the liquid lens module according to the comparative example and the second embodiment.
  • the excitation frequency may mean a frequency that oscillates a device including a liquid lens module experimentally or optionally to test the liquid lens module.
  • the liquid lens module 100 according to the second embodiment has a wavefront error of 2 times to the comparative example. It can be seen that the decrease was 2.8 times.
  • the liquid lens module 100 according to the second embodiment described above may be applied to various fields.
  • optical device 200 including the liquid lens module according to the second embodiment will be described with reference to the accompanying drawings, but the optical device 200 according to the embodiment is not limited thereto.
  • 22 is a schematic block diagram of an optical device 200 according to an embodiment.
  • the optical device 200 may include a prism unit 210, a liquid lens module 220, and a zooming unit 230.
  • the liquid lens module 220 may correspond to the liquid lens module 100 according to the second embodiment described above.
  • the prism unit 210 serves to change the path of light incident in the direction indicated by IN to the optical axis LX of the liquid lens module 220.
  • the liquid lens module 220 may perform OIS and AF functions for the light whose optical path is changed in the prism unit 210 and then exit the zooming unit 230.
  • the zooming unit 230 zooms in/out the light passing through the liquid lens module 220.
  • the zooming unit 230 may include a plurality of lenses (not shown) and an actuator (not shown) that moves the lenses in a direction parallel to the optical axis LX (eg, the z-axis direction).
  • an optical device (or an optical device) using a camera module 30 including a liquid lens module according to the first embodiment described above or a camera module including a lens assembly having a liquid lens module 100 according to the second embodiment ,
  • An optical device may include a device capable of processing or analyzing an optical signal.
  • Examples of the optical device may include a camera/video device, a telescope device, a microscope device, an interferometer device, a photometer device, a polarimeter device, a spectrometer device, a reflectometer device, an autocollimator device, a lens meter device, etc., and may include a lens assembly. This embodiment can be applied to a possible optical device.
  • the optical device may be implemented as a portable device such as a smart phone, a notebook computer, and a tablet computer.
  • the optical device includes a camera module 30 (or a camera module having a liquid lens module 100), a display unit (not shown) for outputting an image, and a battery (not shown) for supplying power to the camera module 30 , It may include a main body housing for mounting the camera module 30 and the display unit and the battery.
  • the optical device may further include a communication module capable of communicating with other devices and a memory unit capable of storing data. The communication module and the memory unit may also be mounted in the body housing.
  • the lens module according to the embodiment and the camera module including the module include a camera/video device, a telescope device, a microscope device, an interferometer device, a photometer device, a polarimeter device, a spectrometer device, a reflectometer device, an autocollimator device, a lens meter device, It can be used in smartphones, notebook computers, tablet computers, and the like.

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Abstract

실시 예의 렌즈 모듈은 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트와, 제1 플레이트와 수직 방향으로 오버랩되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트와, 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체 및 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하고, 제1 캐비티를 수직 방향에 수직한 수평 방향으로 자른 단면은 다각 형상을 갖고, 제2 캐비티를 수평 방향으로 자른 단면은 원 형상을 갖는다.

Description

렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 카메라 모듈
실시 예는 렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 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 곡률과 틸팅을 전기적으로 조절하여 오토 포커스와 손떨림 보정 기능을 수행하는 액체 렌즈에 대한 연구가 이루어지고 있다.
그러나, 기존의 액체 렌즈에서 두 개의 액체는 동일한 형상의 용기에 담겨 있어, 오토 포커스를 위한 접촉각 에러와 손떨림 보정을 위한 접촉각 에러를 동시에 치유하기 어려운 문제점을 갖는다.
또한, 광학 장치에서 오토 포커싱을 수행하는 렌즈부와 손떨림 보정 기능을 수행하는 렌즈부가 서로 이격되어 마련됨으로서, 광학 기기(또는, 광학 장치)의 전체 크기가 커지는 문제가 있다.
제1 실시 예는 OIS 기능을 수행할 때 또는 OIS 기능과 AF 기능을 모두 수행할 때 웨이브 프론트 에러가 없는 렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 카메라 모듈을 제공한다.
제2 실시 예는 정밀하게 손떨림 보정 기능을 수행할 수 있는 액체 렌즈 모듈을 제공하기 위한 것이다.
실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
제1 실시 예에 의한 렌즈 모듈은, 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트와 수직 방향으로 오버랩되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트; 상기 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체; 및 상기 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하고, 상기 제1 캐비티를 상기 수직 방향에 수직한 수평 방향으로 자른 단면은 다각 형상을 갖고, 상기 제2 캐비티를 상기 수평 방향으로 자른 단면은 원 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 렌즈 모듈은 상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제3 플레이트; 상기 제2 플레이트 아래에 배치되는 제4 플레이트; 및 상기 제1 액체와 상기 제2 액체 사이에 배치되는 제3 액체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 렌즈 모듈은 상기 제1 플레이트와 결합하는 제3 플레이트; 상기 제2 플레이트와 결합하는 제4 플레이트; 및 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트 사이에 배치되는 제5 플레이트를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 렌즈 모듈은 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 배치되는 제6 플레이트를 포함하고, 상기 제5 플레이트는 상기 제1 플레이트와 결합되고, 상기 제6 플레이트는 상기 제2 플레이트와 결합될 수 있다.
예를 들어, 상기 렌즈 모듈은 상기 제1 캐비티에 배치되는 제3 액체와 상기 제2 캐비티에 배치되는 제4 액체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 액체와 상기 제3 액체 중 하나는 전도성 액체이고 다른 하나는 비전도성 액체일 수 있다.
다른 실시 예에 의한 카메라 모듈은, 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서와 광축 상에서 오버랩 되는 렌즈 모듈을 포함하고, 상기 렌즈 모듈은 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트와 상기 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체를 포함하는 제1 렌즈 및 상기 제1 렌즈와 광축 방향으로 오버랩 되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트와 상기 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하는 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈의 상기 제1 캐비티는 상기 광축을 지나는 법선들이 유한개가 되는 단면 형상을 갖고, 상기 제2 렌즈의 상기 제2 캐비티는 상기 광축을 지나는 법선들이 무한개가 되는 단면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 렌즈는 흔들림을 보정하고 상기 제2 렌즈는 초점을 조절하도록 제어될 수 있다.
제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈은, 제1 캐비티를 포함하고, 복수의 경계부를 포함하는 제1 경계부를 사이에 두고 서로 이격되어 배치된 복수의 제1 개별 전극을 포함하는 제1 액체 렌즈; 및 상기 제1 캐비티와 광축 방향으로 중첩되어 배치된 제2 캐비티를 포함하고, 복수의 경계부를 포함하는 제2 경계부를 사이에 두고 서로 이격되어 배치된 복수의 제2 개별 전극을 포함하는 제2 액체 렌즈를 포함하고, 상기 제1 경계부와 상기 제2 경계부는 광축과 평행한 방향 상에서 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 캐비티의 중심과 상기 제2 캐비티의 중심을 지나는 상기 광축으로부터 상기 제1 경계부를 연결하는 제1 가상선과 상기 광축으로부터 상기 제2 경계부를 연결하는 제2 가상선이 평면상에서 이루는 최소 각도는 아래와 같은 Δθ와 동일하거나 Δθ보다 작을 수 있다.
Figure PCTKR2019017698-appb-I000001
여기서, M은 상기 제1 개별 전극의 개수를 나타내고, N은 상기 제2 개별 전극의 개수를 나타낸다.
예를 들어, 상기 복수의 제1 개별 전극 각각과 상기 제2 경계부는 상기 광축과 평행한 상기 방향으로 서로 중첩하고, 상기 복수의 제2 개별 전극 각각과 상기 제1 경계부는 상기 광축과 평행한 상기 방향으로 서로 중첩할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 액체 렌즈는 전도성 액체 및 비전도성 액체가 배치되는 상기 제1 캐비티를 포함하는 제1 하측 플레이트; 상기 제1 하측 플레이트의 위 및 아래 중 한 곳에 배치된 제2 하측 플레이트; 및 상기 제1 하측 플레이트의 위 및 아래 중 다른 한 곳에 배치된 제3 하측 플레이트를 포함하고, 상기 제2 액체 렌즈는 전도성 액체 및 비전도성 액체가 배치되는 상기 제2 캐비티를 포함하는 제1 상측 플레이트; 상기 제1 상측 플레이트의 위 및 아래 중 한 곳에 배치된 제2 상측 플레이트; 및 상기 제1 상측 플레이트의 위 및 아래 중 다른 한 곳에 배치된 제3 상측 플레이트를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 및 제3 하측 플레이트 중 하나와 상기 제2 및 제3 상측 플레이트 중 하나는 서로 마주하며 일체일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 캐비티는 상기 제1 하측 플레이트의 위 및 아래에 각각 형성된 제1 및 제2 개구를 포함하고, 상기 제2 캐비티는 상기 제1 상측 플레이트의 위 및 아래에 각각 형성된 제3 및 제4 개구를 포함하고, 상기 제1 및 제2 개구 중 큰 개구와 상기 제3 및 제4 개구 중 큰 개구의 크기는 서로 동일하고, 상기 제1 및 제2 개구 중 작은 개구와 상기 제3 및 제4 개구 중 작은 개구의 크기는 서로 동일할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 경계부는 상기 제1 액체 렌즈의 변에 대응되는 방향으로 배치되고, 상기 제2 경계부는 상기 제2 액체 렌즈의 코너에 대응되는 방향으로 배치될 수 있다.
제1 실시 예에 따른 렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 카메라 모듈은 웨이브 프론트 에러를 현저히 감소시켜 OIS 기능을 수행할 수 있고, 웨이브 프론트 에러를 현격히 감소시켜 AF 기능과 OIS 기능을 모두 수행할 수도 있다.
제2 실시 예에 따른 액체 렌즈 모듈은 복수의 개별 전극을 서로 이격시키는 경계부에 전압이 인가되지 않음에도 불구하고, OIS 기능을 수행할 때 파면 에러가 없거나 감소할 수 있어, 액체 렌즈 모듈을 이용하는 기기에서 제공하는 화질이 개선될 수 있도록 한다.
또한, 본 실시 예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 제1 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 액체 렌즈에서 캐비티의 입체 형상의 일 실시 예에 의한 사시도, 평면도 및 우측면도를 각각 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 액체 렌즈에서 캐비티의 입체 형상의 다른 실시 예에 의한 평면도 및 우측면도를 각각 나타낸다.
도 4는 캐비티의 측부의 단면 형상을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시된 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈에서 두 액체가 충진, 수용 또는 배치된 캐비티의 입체 형상을 나타낸다.
도 6은 도 5b에 도시된 입체 형상을 갖는 캐비티에 충진, 수용 또는 배치된 두 액체 렌즈의 단면도를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7e는 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 8은 제1 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 렌즈 어셈블리의 분해도를 나타낸다.
도 9는 제1 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 카메라 모듈의 분해도를 나타낸다.
도 10은 OIS 접촉각 에러를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 입체 형상의 캐비티를 갖는 액체 렌즈 모듈에서 OIS 기능을 수행할 때 야기되는 웨이브 프론트 에러를 나타낸다.
도 12는 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 사시도를 나타낸다.
도 13a 및 도 13b는 도 12에 도시된 제1 액체 렌즈의 사시도 및 저면도를 각각 나타낸다.
도 14a 및 도 14b는 도 12에 도시된 제2 액체 렌즈의 사시도 및 저면도를 각각 나타낸다.
도 15는 도 12에 도시된 I-I’선을 따라 절개한 액체 렌즈 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 16a 내지 도 16c는 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 동작을 설명하기 위한 저면도이다.
도 17 (a) 내지 도 17 (c)는 비교 례에 의한 액체 렌즈 모듈의 제1 동작 례를 설명하기 위한 도면이다.
도 18 (a) 내지 도 18 (c)는 비교 례에 의한 액체 렌즈 모듈의 제2 동작 례를 설명하기 위한 도면이다.
도 19 (a) 내지 (d)는 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 20a 내지 도 20f는 비교 례 및 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 특성을 비교하기 위한 그래프이다.
도 21은 비교 례 및 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 특성을 비교하기 위한 표이다.
도 22는 실시 예에 의한 광학 장치의 개략적인 블럭도를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들 간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 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 실시 예에서 사용된 용어는 실시 예들을 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, C중 적어도 하나(또는 한 개이상)”으로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 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 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 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 경우 뿐만아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
가변 렌즈는 초점 가변 렌즈일 수 있다. 또한 가변 렌즈는 초점이 조절되는 렌즈일 수 있다. 가변 렌즈는 액체 렌즈, 폴리머 렌즈, 액정 렌즈, VCM 타입, SMA 타입 중 적어도 하나일 수 있다. 액체 렌즈는 하나의 액체를 포함하는 액체 렌즈와 두 개의 액체를 포함하는 액체 렌즈를 포함할 수 있다. 하나의 액체를 포함하는 액체 렌즈는 액체와 대응되는 위치에 배치되는 멤브레인을 조절하여 초점을 가변시킬 수 있으며, 예를 들어 마그넷과 코일의 전자기력에 의해 멤브레인을 가압하여 초점을 가변시킬 수 있다. 두 개의 액체를 포함하는 액체 렌즈는 전도성 액체와 비전도성 액체를 포함하여 액체 렌즈에 인가되는 전압을 이용하여 전도성 액체와 비전도성 액체가 형성하는 계면을 조절할 수 있다. 폴리머 렌즈는 고분자 물질을 피에조 등의 구동부를 통해 초점을 가변시킬 수 있다. 액정 렌즈는 전자기력에 의해 액정을 제어하여 초점을 가변시킬 수 있다. VCM 타입은 고체 렌즈 또는 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리를 마그넷과 코일간의 전자기력을 통해 조절하여 초점을 가변시킬 수 있다. SMA 타입은 형상기억합금을 이용하여 고체 렌즈 또는 고체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리를 제어하여 초점을 가변시킬 수 있다.
이하, 가변 렌즈가 액체 렌즈인 것으로 설명하지만, 제1 및 제2 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
제1 실시 예
이하, 제1 실시 예에 의한 렌즈 모듈(40, 23) 및 이 모듈(40, 23)을 포함하는 카메라 모듈(30)을 첨부된 도 1 내지 도 11을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 이하, 제1 실시 예에 대한 설명에서, 편의상 렌즈 모듈(40, 23)을 ‘액체 렌즈 모듈’이라 칭한다.
편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 액체 렌즈, 이 렌즈를 포함하는 액체 렌즈 모듈(40, 23), 이 모듈을 포함하는 렌즈 어셈블리(20) 및 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈(30)을 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다. 또한, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축 및 z축은 서로 교차할 수도 있다.
이하, 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(OIS:Optical Image Stabilizer) 기능을 수행하는 카메라 모듈에 포함되는 액체 렌즈 및 이 렌즈를 포함하는 액체 렌즈 모듈의 실시 예를 다음과 같이 설명한다.
도 1은 제1 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(40)의 단면도를 나타낸다.
도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(40)은 액체 렌즈, 제1 연결 기판(41) 및 제2 연결 기판(44)을 포함할 수 있다.
액체 렌즈는 서로 다른 종류의 복수의 액체(LQ1, LQ2), 제1 내지 제3 플레이트(47, 45, 46), 제1 및 제2 전극(E1, E2) 및 절연층(48)을 포함할 수 있다. 비록 도시되지는 않았지만, 액체 렌즈는 광학층을 더 포함할 수도 있다.
복수의 액체(LQ1, LQ2)는 캐비티(CA)에 충진, 수용 또는 배치되며, 전도성을 갖는 액체(LQ1)와 비전도성을 갖는 액체(또는, 절연 액체)(LQ2)를 포함할 수 있다. 두 액체(LQ1, LQ2)는 서로 섞이지 않으며, 두 액체(LQ1, LQ2) 사이의 접하는 부분에 계면(BO)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 전도성을 갖는 액체(LQ1) 위에 비전도성을 갖는 액체(LQ2)가 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
두 액체(LQ1, LQ2)가 형성한 계면(BO)은 액체 렌즈 모듈(40)을 구동시키는 구동 전압에 의해 캐비티(CA)의 측부(i)를 따라 움직일 수 있다. 여기서, 측부(i)는 도시된 바와 같이 경사진 단면 형상을 가질 수 있다. 즉, 두 가지 액체(LQ1, LQ2)의 계면(BO)의 틸팅(tilting)을 전기적으로 조절하여 액체 렌즈 모듈(40)은 OIS 기능을 수행할 수 있다.
OIS 기능을 수행 가능한 카메라 모듈에 도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(40)이 이용될 경우, 두 액체(LQ1, LQ2)를 수용하는 캐비티(CA)의 입체 형상은 광축(Optical axis)(LX)에 배치되며 데카르트 좌표계의 평면 상에서 유한개의 법선 벡터로 표현될 수 있다. 이러한 입체 형상으로서 다각 기둥 또는 다각뿔대가 있을 수 있다. 예를 들어, 캐비티(CA)의 입체 형상은 삼각기둥, 삼각뿔대, 사각기둥, 사각뿔대, 오각기둥, 오각뿔대 등 모든 각기둥과 각뿔대가 될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 액체 렌즈에서 캐비티(CA)의 입체 형상의 일 실시 예에 의한 사시도, 평면도 및 우측면도를 각각 나타낸다.
일 실시 예에 의하면, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 캐비티(CA)는 사각뿔대의 입체 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 캐비티(CA)는 사각형 평면 형상 및 사각형 저면 형상을 갖고, 캐비티(CA)의 측부(S11, S12, S13, S14)는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 액체 렌즈에서 캐비티(CA)의 입체 형상의 다른 실시 예에 의한 평면도 및 우측면도를 각각 나타낸다.
다른 실시 예에 의하면, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 캐비티(CA)는 오각뿔대의 입체 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 캐비티(CA)는 오각형 평면 형상 및 오각형 저면 형상을 갖고, 캐비티(CA)의 측부(S21, S22, S23, S24, S25)는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
액체 렌즈의 캐비티(CA)를 광축(LX)에 수직한 면으로 자른 단면은 다각 형상을 가질 수 있다. 또한, 액체 렌즈의 캐비티(CA)는 광축(LX)을 지나는 법선들이 유한개가 되는 단면 형상을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(40)을 포함하는 카메라 모듈이 OIS 기능만을 수행하고, AF 기능을 수행하지 않을 경우, 두 액체(LQ1, LQ2)를 수용하는 캐비티(CA)의 입체 형상은 다각 기둥 또는 다각뿔대의 형상일 수 있다.
다각기둥 또는 다각뿔대 중 어느 하나의 입체 형상은 제1 내지 제3 플레이트(47, 45, 46)에 의해 구현될 수 있다.
도 1은 캐비티(CA)가 사각뿔대의 입체 형상을 가질 때, 액체 렌즈 모듈(40)의 일 실시 예에 의한 단면도이다. 그러나, 캐비티(CA)가 다각기둥 또는 사각뿔대 이외의 다른 다각뿔대 중 어떠한 입체 형상을 갖는가에 따라, 액체 렌즈 모듈(40)은 도 1과 다른 다양한 단면형상을 가질 수 있다.
실시 예의 이해를 돕기 위해, 도 1, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여, 사각뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티(CA)를 구현하는 제1 내지 제3 플레이트(47, 45, 46)의 배치를 다음과 같이 살펴본다. 도 1에 도시된 캐비티(CA)의 단면은 도 2b에 도시된 입체 형상을 정면에서 바라볼 때의 모습일 수 있다.
제1 플레이트(47)의 내측면은 캐비티(CA)의 측부(i)를 정의할 수 있다. 따라서, 캐비티(CA)의 측부(i)는 도 1 또는 도 2c에 도시된 바와 같이 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
제1 플레이트(47)는 상하의 개구부를 포함할 수 있다. 제1 개구는 도 2a에 도시된 입체 형상에서 탑부와 버텀부 중 하나에 해당하며 제2 플레이트(45)와 접촉하고, 제2 개구는 도 2a에 도시된 입체 형상에서 탑부 및 버텀부 중 다른 하나에 해당하며 제3 플레이트(46)와 접촉할 수 있다. 입체 형상이 사각뿔때이므로, 제1 및 제2 개구 각각은 도 2b에 도시된 바와 같이 사각형 형상을 가질 수 있다.
제1 및 제2 개구 중에서 보다 넓은 개구의 직경은 액체 렌즈에서 요구하는 화각(FOV) 또는 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈에서 수행해야 할 역할에 따라 달라질 수 있다. 도시된 바와 같이 제1 개구의 크기(또는, 면적, 또는 폭)보다 제2 개구의 크기(또는, 면적, 또는 폭)가 더 클 수 있으며, 이와 반대일 수도 있다.
캐비티(CA)의 제1 개구로 입사되는 광을 투과시켜 제2 개구로 출사시키기 위해 제1 플레이트(47)는 투명한 재료로 이루어질 수도 있고, 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 제1 플레이트(47)의 일면과 타면에 전극이 각각 배치될 수 있다. 복수의 제1 전극(E1)은 제2 전극(E2)과 이격되어 배치되고, 제1 플레이트(47)의 일면(예를 들어, 상부면과 측면 및 하부면)에 배치될 수 있다. 제2 전극(E2)은 제1 플레이트(47)의 타면(예를 들어, 하부면)의 적어도 일부 영역에 배치되고, 전도성 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다. 이를 위해, 제2 전극(E2)의 일부가 전도성 액체(LQ1)에 노출될 수 있다.
또한, 제1 전극(E1)은 n개의 개별 전극일 수 있고, 제2 전극(E2)은 공통 전극일 수 있다. 여기서, n은 2 이상의 양의 정수로서, 예를 들어, 도 1의 경우, n=4일 수 있다.
캐비티(CA)의 입체 형상은 n각 기둥 또는 n각뿔대일 수 있다. 즉, 캐비티(CA)의 입체 형상의 단면의 개수와 개별 전극의 개수는 서로 동일할 수 있다. 예를 들어, 캐비티(CA)의 입체 형상이 4각 기둥 또는 4각뿔대일 경우, 개별 전극의 개수는 ‘4’개이고, 캐비티(CA)의 입체 형상이 5각 기둥 또는 5각뿔대일 경우, 개별 전극의 개수는 ‘5’개일 수 있다.
제1 및 제2 전극(E1, E2) 각각은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 플레이트(45)는 제1 전극(E1)과 제1 플레이트(47)의 위에 배치되며, 도 2a에 도시된 캐비티(CA)의 버텀부를 정의할 수 있다. 구체적으로, 제2 플레이트(45)는 제1 전극(E1)의 상면과 캐비티(CA) 위에 배치될 수 있다. 제2 플레이트(45)는 액체 렌즈 모듈(40)로 입사되는 광이 제1 플레이트(47)의 캐비티(CA) 내부로 진행하도록 허용하는 구성을 가질 수 있다.
제3 플레이트(46)는 제2 전극(E2)과 제1 플레이트(47)의 아래에 배치되어, 도 2a에 도시된 캐비티(CA)의 탑부를 정의할 수 있다. 구체적으로, 제3 플레이트(46)는 제2 전극(E2)의 하면과 캐비티(CA) 아래에 배치될 수 있다. 제3 플레이트(46)는 제1 플레이트(47)의 캐비티(CA)를 통과한 광이 액체 렌즈 모듈(40)로부터 출사되도록 허용하는 구성을 가질 수 있다. 물론 광 경로는 반대 방향으로 제3 플레이트(46)로 입사되어 제2 플레이트(45)로 출사되도록 할 수도 있다. 제3 플레이트(46)는 전도성 액체(LQ1)와 직접 접촉할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제3 플레이트(46)는 제1 플레이트(47)의 제1 및 제2 개구 중에서 넓은 개구의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다.
제2 플레이트(45)와 제3 플레이트(46)는 제1 플레이트(47)를 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다. 또한, 제2 플레이트(45) 또는 제3 플레이트(46) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다.
제2 및 제3 플레이트(45, 46) 각각은 광이 통과하는 영역으로서, 투광성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제2 및 제3 플레이트(45, 46) 각각은 유리(glass)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 동일한 재료로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이 제1 플레이트(47)의 측부(i), 제2 플레이트(45)와 접촉하는 제1 개구 및 제3 플레이트(46)와 접촉하는 제2 개구로 둘러싸인 영역에 의해 사각뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티(CA)가 구현될 수 있다.
한편, 절연층(48)은 캐비티(CA)에서 제2 플레이트(45)의 하부면의 일부를 덮으면서 배치될 수 있다. 즉, 절연층(48)은 비전도성 액체(LQ2)와 제2 플레이트(45)의 사이에 배치될 수 있다.
또한, 절연층(48)은 제1 및 제2 전극(E1, E2) 중 하나의 전극(예를 들어, 제1 전극(E1))을 덮고, 다른 하나의 전극(예를 들어, 제2 전극(E2))의 일부를 노출시킨다.
예를 들어, 절연층(48)은 캐비티(CA)의 측부(i)에 배치된 제1 전극(E1)의 일부를 덮으면서 배치될 수 있다. 또한, 절연층(48)은 제1 플레이트(47)의 하부면에서 제1 전극(E1)의 일부와 제1 플레이트(47)를 덮으면서 배치될 수 있다. 따라서, 절연층(48)에 의해 제1 전극(E1)과 액체(LQ1, LQ2)가 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 또한, 절연층(48)은 제2 전극(E2)의 일부를 덮고 제2 전극(E2)의 타부를 노출시키며 배치될 수 있다. 따라서, 제2 전극(E2)을 통해 전도성 액체(LQ1)에 전기 에너지가 인가될 수 있다.
한편, 적어도 하나의 기판 예를 들어, 제1 연결 기판(41)과 제2 연결 기판(44)은 액체 렌즈에 전압을 공급하는 역할을 한다. 이를 위해, 복수의 제1 전극(E1)은 제1 연결 기판(41)과 전기적으로 연결되고, 제2 전극(E2)은 제2 연결 기판(44)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 연결 기판(41)과 제2 연결 기판(44)을 통해 제1 및 제2 전극(E1, E2)으로 구동 전압을 인가하여, 전도성 액체(LQ1)와 비전도성 액체(LQ2) 사이의 계면(BO)의 틸팅된 경사도를 조정하여, 액체 렌즈, 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈 및 광학 기기는 OIS 기능을 수행할 수 있다.
제1 연결 기판(41)은 제1 전극(E1)을 통해 서로 다른 n개의 개별 전압을 액체 렌즈로 전달할 수 있고, 제2 연결 기판(44)은 제2 전극(E2)을 통해 하나의 공통 전압을 액체 렌즈로 전달할 수 있다. 공통 전압은 DC 전압 또는 AC 전압을 포함할 수 있으며, 공통 전압이 펄스 형태로 인가되는 경우 펄스의 폭 또는 듀티 사이클(duty cycle)은 일정할 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 제1 연결 기판(41)과 복수의 제1 전극(E1) 사이에 전도성 에폭시가 배치됨으로써, 제1 연결 기판(41)과 복수의 제1 전극(E1)이 접촉, 결합 및 통전될 수 있다. 또한, 제2 연결 기판(44)과 제2 전극(E2) 사이에 전도성 에폭시가 배치됨으로써, 제2 연결 기판(44)과 제2 전극(E2)이 접촉, 결합 및 통전될 수 있다.
실시 예에 의한 액체 렌즈가 다각 기둥 또는 다각뿔 형태의 입체 형상을 갖는 캐비티(CA)에 수용될 수 있다면, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(40)은 도 1에 도시된 바와 다른 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 즉, 실시 예에 의한 액체 렌즈가 다각 기둥 또는 다각뿔 형태의 입체 형상을 갖는 캐비티(CA)에 수용될 수 있다면, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(40)은 제1 및 제2 전극(E1, E2)의 특정한 재질이나 특정한 배치 위치 또는 n의 개수, 제1 및 제2 연결 기판(41, 44)과 제1 및 제2 전극(E1, E2) 간의 특정한 연결 모습, 제1 및 제2 연결 기판(41, 44)의 특정한 재질이나 특정한 배치 위치에 국한되지 않는다.
도 4는 캐비티(CA)의 측부의 단면 형상을 나타낸다.
도 4에 도시된 단면은 도 2a 내지 도 2c에 도시된 단면(S11, S12, S13, S14) 또는 도 3a 및 도 3b에 도시된 단면(S21, S22, S23, S24, S25) 중 어느 하나에 해당할 수 있다.
도 4에서, θ는 액체 계면(BO)의 접촉각 즉, 캐비티(CA)의 입체 형상의 단면과 계면(BO)이 이루는 각도를 나타낸다. 이때, 도 4에 도시된 도시된 단면이 도 2a에 도시된 단면(S11)에 해당할 경우 접촉각(θ)을 θ1으로 표기하고, 도 2a에 도시된 단면(S12)에 해당할 경우 접촉각(θ)을 θ2로 표기하고, 도 2a에 도시된 단면(S13)에 해당할 경우 접촉각(θ)을 θ3으로 표기하고, 도 2a에 도시된 단면(S14)에 해당할 경우 접촉각(θ)을 θ4으로 표기한다.
또한, 도 4에서 계면(BO)의 법선 벡터를 ‘b’라 표기할 때 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2019017698-appb-M000001
여기서, bx는 벡터 b의 x축 성분을 나타내고, by는 벡터 b의 y축 성분을 나타내고, bz는 벡터 b의 z축 성분을 나타낸다. 이해를 돕기 위해, 도 4에서, 직각 좌표계 우측에 법선 벡터(b)의 x축 성분(bx)과 z축 성분(bz)을 표기하였다.
또한, 예를 들어, 캐비티(CA)가 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 사각뿔대의 입체 형상을 가질 경우, 각 단면(S11, S12, S13, S14)에서의 법선 벡터(S1, S2, S3, S4)는 다음 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2019017698-appb-M000002
여기서, 'a’는 캐비티(CA)의 입체 형상이 기울어진 각도를 나타낸다.
도 4에 도시된 계면(BO)이 볼록해지지 않고 평평하도록, 각 단면에서의 접촉각(θ)을 조정할 수 있다.
예를 들어, 캐비티가 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 사각뿔대의 입체 형상을 가질 경우, 계면(BO)을 평평하게 하기 위한 각 단면(S11, S12, S13, S14)에서의 접촉각(θ1, θ2, θ3, θ4)이 다음 수학식 3과 같이 될 수 있도록 액체 렌즈로 구동 전압을 인가할 수 있다.
Figure PCTKR2019017698-appb-M000003
또한, 캐비티가 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 사각뿔대의 입체 형상을 가질 경우, 각 단면(S11, S12, S13, S14)에서의 접촉각(θ1, θ2, θ3, θ4)과 입체 형상이 기울어진 각도(a)와 벡터(b)의 z축 성분(bz) 및 벡터(b)의 x축 성분(bx)은 다음 표 1과 같은 관계를 가질 수 있다.
bz bx a θ1 θ2 θ3 θ4
0 0 90 90 90 90 90
10 0 90 90 80 90 100
10 45 90 82.9 82.9 97.1 97.1
10 30 90 85 81 95 98.6
0 0 60 60 60 60 60
10 0 60 60.5 50 60.5 70
10 45 60 53.2 53.2 67.3 67.3
10 30 60 55.4 51.5 65.3 68.8
전술한 도 1에 도시된 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(40)에 포함하는 카메라 모듈이 OIS 기능을 수행할 경우, 액체 렌즈에서 두 액체(LQ1, LQ2)를 수용하는 캐비티(CA)는 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 갖는 것으로 기술하였다.
도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시된 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(40)에서 두 액체(LQ1, LQ2)가 충진, 수용 또는 배치된 캐비티(CA)의 입체 형상을 나타내고, 도 6은 도 5b에 도시된 입체 형상을 갖는 캐비티에 충진, 수용 또는 배치된 두 액체 렌즈(LQ1, LQ2)의 단면도를 나타낸다.
만일, AF 기능을 수행하는 카메라 모듈에 도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(40)가 이용될 경우, 액체 렌즈에서 두 액체(LQ1, LQ2)를 수용하는 캐비티(CA)의 입체 형상은 도 5a에 도시된 바와 같이 원기둥 형상일 수도 있고, 도 5b에 도시된 바와 같이 원뿔대 형상일 수도 있다. 또한 액체 렌즈의 캐비티(CA) 형상은 광축(LX)에 수직한 수평 방향으로 자른 단면은 원 형상을 가지거나 액체 렌즈의 캐비티(CA) 형상은 광축(LX)을 지나는 법선들이 무한개가 되는 단면형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 연결 기판(41)과 제2 연결 기판(44)을 통해 제1 및 제2 전극(E1, E2)으로 구동 전압을 인가하여, 도 6에 도시된 바와 같이 전도성 액체(LQ1)와 비전도성 액체(LQ2) 사이의 계면(BO)의 곡률을 조정하여, 액체 렌즈, 액체 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈 및 광학 기기는 오토 포커스(AF:Auto-Focusing) 기능을 수행할 수 있다.
결국, 실시 예에 의하면, 도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(40)이 OIS 기능을 수행하는 카메라 모듈을 위해 사용될 경우, 캐비티(CA)는 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체형상을 갖는다. 그러나, 도 1에 도시된 액체 렌즈 모듈(40)이 AF 기능을 수행하는 카메라 모듈을 위해 사용될 경우, 캐비티(CA)는 원형 기둥 또는 원뿔대의 입체형상을 갖는다.
이하, AF 기능과 OIS 기능을 모두 수행하는 카메라 모듈에 포함되는 액체 렌즈 모듈의 실시 예를 다음과 같이 설명한다.
도 7a 내지 도 7e는 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 단면도를 나타낸다.
실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈은 액체 렌즈, 제1 및 제2 연결 기판을 포함하고, 액체 렌즈는 제1 액체들과, 제2 액체들과, 개별 전극, 공통 전극, 복수의 플레이트 및 절연층을 포함할 수 있다.
제1 액체들은 제1 캐비티(CA1)에 충진, 수용 또는 배치될 수 있다. 제2 액체들은 제2 캐비티(CA2)에 충진, 수용 또는 배치될 수 있다. 제1 및 제2 캐비티(CA1, CA2)는 광축(LX)에서 서로 수직으로 중첩되어 배치될 수 있다. 즉, 제2 캐비티(CA2)는 광축(LX)에서 제1 캐비티(CA1) 위에 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면, 제1 및 제2 캐비티(CA1, CA2) 중 하나는 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 갖고, 제1 및 제2 캐비티(CA1, CA2) 중 다른 하나는 원기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 가질 수 있다. 즉, 다른 실시 예에 의한 액체 렌즈의 경우, 제1 및 제2 캐비티(CA1, CA2) 중 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티에 수용된 액체들을 OIS 전용으로 사용하고, 제1 및 제2 캐비티(CA1, CA2) 중 원형 기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티에 수용된 액체들을 AF 전용으로 사용한다.
예를 들어, 도 7a, 도 7c 또는 도 7e에 도시된 바와 같이, 제1 캐비티(CA1)는 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 갖고, 제2 캐비티(CA2)는 원기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 캐비티(CA1)에 수용되는 제1 액체들(Q11, Q12)의 계면(BO1)이 틸팅되는 각도를 조정하여 OIS 기능을 수행하고, 제2 캐비티(CA2)에 수용되는 제2 액체들(Q21, Q22)의 계면(BO2)의 곡률이 조정하여 AF 기능을 수행할 수 있다.
또는, 도 7b 또는 도 7d에 도시된 바와 같이, 제1 캐비티(CA1)는 원기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 갖고, 제2 캐비티(CA2)는 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 캐비티(CA1)에 수용되는 제1 액체들(Q11, Q12)의 계면(BO1)의 곡률을 조정하여 AF 기능을 수행하고, 제2 캐비티(CA2)에 수용되는 제2 액체들(Q21, Q22)의 계면(BO2)이 틸팅되는 각도를 조정하여 OIS 기능을 수행할 수 있다.
제1 캐비티(CA1)에 충진, 수용 또는 배치되는 제1 액체들은 서로 다른 종류의 제1-1 및 제1-2 액체(Q11, Q12)를 포함할 수 있다. 제1-1 및 제1-2 액체(Q11, Q12) 중 하나는 전기적 전도성을 갖고 다른 하나는 전기적 절연성을 가질 수 있다. 제1-1 액체(Q11)는 제1-2 액체(Q12)의 아래에 배치되고, 제1-2 액체(Q12)는 제1-1 액체(Q11) 위에 배치될 수 있다.
이와 비슷하게, 제2 캐비티(CA2)에 충진, 수용 또는 배치되는 제2 액체들은 서로 다른 종류의 제2-1 및 제2-2 액체(Q21, Q22)를 포함할 수 있다. 제2-1 및 제2-2 액체(Q21, Q22) 중 하나는 전기적 전도성을 갖고 다른 하나는 전기적 절연성을 가질 수 있다. 제2-1 액체(Q21)는 제2-2 액체(Q22)의 아래에 배치되고, 제2-2 액체(Q22)는 제2-1 액체(Q21) 위에 배치될 수 있다.
제1-1 내지 제2-1 액체(Q11, Q12, Q21, Q22) 중 전기적 전도성을 갖는 액체는 도 1에 도시된 전도성 액체(LQ1)와 동일한 특징을 갖고, 제1-1 내지 제2-1 액체(Q11, Q12, Q21, Q22) 중 전기적 절연성을 갖는 액체는 도 1에 도시된 비전도성 액체(LQ2)와 동일한 특징을 가질 수 있다.
실시 예에 의하면, 도 7a 또는 도 7b에 도시된 바와 같이 제1 캐비티(CA1)와 제2 캐비티(CA2)는 서로 연통할 수 있다. 이 경우, 제1-2 액체(Q12)와 제2-1 액체(Q21)는 일체일 수 있다. 도 7a와 도 7b에서 QX는 제1-2 액체(Q12)와 제2-1 액체(Q21)가 일체화된 액체를 표기한다. 이때, 제1-1 액체(Q11)와 제2-2 액체(Q22)는 동일한 종류의 액체일 수도 있고, 서로 다른 종류의 액체일 수도 있다.
또한, 도 7a 및 도 7b에서, 제1-1 액체(Q11)와 제2-2 액체(Q22)는 전도성 액체이고 제X 액체(QX)는 비전도성 액체이거나, 제1-1 액체(Q11)와 제2-2 액체(Q22)는 비전도성 액체이고 제X 액체(QX)는 전도성 액체일 수 있다.
또한, 도 7c 및 도 7e 각각에서, 제1-1 액체(Q11)와 제1-2 액체(Q12) 중 하나는 전도성 액체이고 다른 하나는 비전도성 액체이고, 제2-1 액체(Q21)와 제2-2 액체(Q22) 중 하나는 전도성 액체이고 다른 하나는 비전도성 액체일 수 있다. 따라서, 광축 방향으로 전도성 액체와 비전도성 액체의 다양한 조합이 가능하며, 실시 예는 광축에서 4개의 액체들(Q11, Q12, Q21, Q22)의 전도성/비전도성의 특정한 적층 형태에 국한되지 않는다.
또한, 액체 렌즈에 포함되는 복수의 플레이트는, 제1-1 플레이트(P11), 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2) 및 제3 플레이트(P3)를 포함할 수 있다.
제1-1 플레이트(P11)는 제1 캐비티(CA1)의 측부를 정의한다. 제1-2 플레이트(P12)는 제2 캐비티(CA2)의 측부를 정의하며, 제1-1 플레이트(P11)의 위에 배치된다. 여기서, 제1-1 및 제1-2 플레이트(P11, P12) 각각은 도 1에 도시된 제1 플레이트(47)와 동일한 역할을 수행한다.
제2 플레이트(P2)는 제1-2 플레이트(P12) 위에 배치될 수 있다. 제3 플레이트(P3)는 제1-1 플레이트(P11) 아래에 배치될 수 있다.
또한, 도 7c 내지 도 7e에 도시된 바와 같이, 복수의 플레이트는 제4 플레이트(P4)를 더 포함할 수 있다. 제4 플레이트(P4)는 제1 캐비티(CA1)와 제2 캐비티(CA2) 사이에 배치될 수 있다. 제4 플레이트(P4)는 투명한 재료 예를 들어, 유리로 구현될 수 있다.
도 7e에 도시된 바와 같이 제4 플레이트(P4)는 제4-1 플레이트(P41)와 제4-2 플레이트(P42)를 더 포함할 수 있다. 제4-1 플레이트(P41)는 제1-2 액체(Q12) 위 및 제1-1 플레이트(P11) 위에 배치되고, 제4-2 플레이트(P42)는 제2-1 액체(Q21) 아래 및 제1-2 플레이트(P12) 아래에 배치될 수 있다.
도 7c와 도 7d에 도시된 바와 같이, 제4-1 플레이트(P41)와 제4-2 플레이트(P42)는 일체일 수 있다. 또는, 도 7e에 도시된 바와 같이, 제4-1 플레이트(P41)와 제4-2 플레이트(P42)는 광축 방향으로 소정 거리(d)만큼 서로 이격되어 배치될 수도 있다. 여기서, 소정 거리(d)는 작을수록 바람직하다. 만일, 거리(d)가 커지게 되면 각 위치에서 카메라 모듈로 들어오는 빛의 폭이 커져서, 액체 렌즈의 폭과 두께도 커져서, 카메라 모듈의 전체 크기가 커질 수 있다.
도 7a 및 도 7b 각각에서, 제1-1 플레이트(P11) 및 제3 플레이트(P3)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(47) 및 제3 플레이트(46)와 각각 동일한 역할을 수행한다. 또한, 제1-2 플레이트(P12) 및 제2 플레이트(P2)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(47) 및 제2 플레이트(45)와 각각 동일한 역할을 수행한다.
도 7c 및 도 7d 각각에서, 제1-1 플레이트(P11), 제4 플레이트(P4) 및 제3 플레이트(P3)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(47), 제2 플레이트(45) 및 제3 플레이트(46)와 각각 동일한 역할을 수행한다. 또한, 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2) 및 제4 플레이트(P4)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(47), 제2 플레이트(45) 및 제3 플레이트(46)와 각각 동일한 역할을 수행한다.
또한, 도 7e에서, 제1-1 플레이트(P11), 제4-1 플레이트(P41) 및 제3 플레이트(P3)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(47), 제2 플레이트(45) 및 제3 플레이트(46)와 각각 동일한 역할을 수행한다. 또한, 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2) 및 제4-2 플레이트(P42)는 도 1에 도시된 제1 플레이트(47), 제2 플레이트(45) 및 제3 플레이트(46)와 각각 동일한 역할을 수행한다.
또한, 도 7a 내지 도 7e에 도시된 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈에서 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판이 특정하게 도시되어 있지 않다. 왜냐하면, 제1-1 액체(Q11), 제1-2 액체(Q12), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22) 중 어느 액체가 전기적 전도성을 갖고 전기적 절연성을 갖는가에 따라, 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판이 다양하게 배치될 수 있기 때문이다.
일 실시 예에 의하면, 제1-1 액체(Q11), 제1-2 액체(Q12), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22) 중 어느 액체가 전기적 전도성이나 전기적 절연성을 갖는가와 무관하게, 개별 전극과 공통 전극과 절연층은 다음과 같이 배치될 수 있다.
개별 전극은 제1-1 플레이트(P11) 및 제1-2 플레이트(P12) 각각의 측부에 배치될 수 있다. 또한, 공통 전극은 제1-1 또는 제1-2 플레이트(P11, P12) 중 적어도 하나의 측부, 상부면 또는 하부면 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다. 또한, 절연층은 개별 전극을 제1-1 액체(Q11), 제1-2 액체(Q12), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22)와 전기적으로 이격시키도록 배치될 수 있다. 또한, 절연층은 제1-1 액체(Q11), 제1-2 액체(Q12), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22) 중 전기적 전도성을 갖는 액체가 공통 전극과 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 7c 및 도 7d 각각에서, 제1 캐비티(CA1), 제1-1 플레이트(P11), 제4 플레이트(P4), 제3 플레이트(P3), 제1-1 액체(Q11) 및 제1-2 액체(Q12)가 도 1에 도시된 캐비티(CA), 제1 플레이트(47), 제2 플레이트(45), 제3 플레이트(46), 액체(LQ1) 및 액체(LQ2)에 각각 해당할 경우, 제1-1 플레이트(P11), 제4 플레이트(P4) 및 제3 플레이트(P3)에서 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판은 도 1에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 또한, 제2 캐비티(CA2), 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2), 제4 플레이트(P4), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22)가 도 1에 도시된 캐비티(CA), 제1 플레이트(47), 제2 플레이트(45), 제3 플레이트(46), 액체(LQ1) 및 액체(LQ2)에 각각 해당할 경우, 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2) 및 제4 플레이트(P4)에서 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판은 도 1에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 7e를 참조하면, 제1 캐비티(CA1), 제1-1 플레이트(P11), 제4-1 플레이트(P41), 제3 플레이트(P3), 제1-1 액체(Q11) 및 제1-2 액체(Q12)가 도 1에 도시된 캐비티(CA), 제1 플레이트(47), 제2 플레이트(45), 제3 플레이트(46), 액체(LQ1) 및 액체(LQ2)에 각각 해당할 경우, 제1-1 플레이트(P11), 제4-1 플레이트(P41) 및 제3 플레이트(P3)에서 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판은 도 1에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 또한, 제2 캐비티(CA2), 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2), 제4-2 플레이트(P42), 제2-1 액체(Q21) 및 제2-2 액체(Q22)가 도 1에 도시된 캐비티(CA), 제1 플레이트(47), 제2 플레이트(45), 제3 플레이트(46), 액체(LQ1) 및 액체(LQ2)에 각각 해당할 경우, 제1-2 플레이트(P12), 제2 플레이트(P2) 및 제4-2 플레이트(P42)에서 개별 전극, 공통 전극, 절연층, 제1 및 제2 연결 기판은 도 1에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다.
이하, 전술한 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 렌즈 어셈블리를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 8은 제1 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(40)을 포함하는 렌즈 어셈블리(20)의 분해도를 나타낸다.
도 8에 도시된 렌즈 어셈블리(20)는 홀더(21), 제1 렌즈부(22), 액체 렌즈 모듈(23) 및 제2 렌즈부(24) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
액체 렌즈 모듈(23)은 도 2a 내지 도 2c 또는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상의 캐비티(CA)를 갖는 도 1에 도시된 엑체 렌즈 모듈(40)일 수 있다. 또는, 액체 렌즈 모듈(23)은 도 7a 내지 도 7e에 도시된 액체 렌즈 모듈 중 어느 하나일 수 있다.
액체 렌즈 모듈(23)은 제1 및 제2 렌즈를 포함할 수 있다.
제1 렌즈는 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트와 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체를 포함하며, 제1 렌즈의 제1 캐비티는 광축을 지나는 법선들이 유한개가 되는 단면 형상을 가질 수 있다. 제1 렌즈는 흔들림을 보정하도록 제어될 수 있다.
제2 렌즈는 제1 렌즈와 광축 방향으로 오버랩 되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트와 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하며, 제2 렌즈의 제2 캐비티는 광축을 지나는 법선들이 무한개가 되는 단면 형상을 가질 수 있다. 제2 렌즈는 초점을 조절하도록 제어될 수 있다.
제1 렌즈부(22)는 액체 렌즈 모듈(23)의 상측에 배치되며, 렌즈 어셈블리(20)의 외부로부터 광이 입사되는 영역일 수 있다. 즉, 제1 렌즈부(22)는 홀더(21) 내에서 액체 렌즈 모듈(23) 위에 배치될 수 있다. 제1 렌즈부(22)는 하나의 렌즈로 구현될 수도 있고, 중심축을 기준으로 정렬되어 광학계를 형성하는 2개 이상의 복수의 렌즈로 구현될 수도 있다. 여기서, 중심축이란, 제1 렌즈부(22), 액체 렌즈 모듈(23) 및 제2 렌즈부(24)가 형성하는 광학계의 광축(LX)을 의미할 수도 있고, 광축(LX)과 나란한 축을 의미할 수도 있다. 광축(LX)은 후술되는 카메라 모듈(30)에 포함되는 이미지 센서(34)의 광축에 해당할 수 있다. 즉, 제1 렌즈부(22), 액체 렌즈 모듈(23), 제2 렌즈부(24) 및 이미지 센서(34)는 액티브 얼라인(AA:Active Align)을 통해 광축(LX)으로 정렬되어 배치될 수 있다.
제2 렌즈부(24)는 홀더(21) 내부에서 액체 렌즈 모듈(23)의 아래에 배치될 수 있다. 제2 렌즈부(24)는 제1 렌즈부(22)와 광축 방향(예를 들어, z축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다. 제2 렌즈부(24)는 하나의 렌즈로 구현될 수도 있고, 중심축을 기준으로 정렬되어 광학계를 형성하는 2개 이상의 복수의 렌즈로 구현될 수도 있다.
렌즈 어셈블리(20)의 외부로부터 제1 렌즈부(22)로 입사된 광은 액체 렌즈 모듈(23)를 통과하여 제2 렌즈부(24)로 입사될 수 있다. 액체 렌즈 모듈(23)과 달리, 제1 렌즈부(22) 및 제2 렌즈부(24) 각각은 고체 렌즈로서, 유리 또는 플라스틱으로 구현될 수 있으나, 실시 예는 제1 렌즈부(22) 및 제2 렌즈부(24) 각각의 특정한 재질에 국한되지 않는다. 또한, 제1 렌즈부(22) 또는 제2 렌즈부(24) 중 적어도 하나를 생략될 수도 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 달리 액체 렌즈 모듈(23)은 제1 렌즈부(22)의 위 또는 제2 렌즈부(24)의 아래에 배치될 수도 있다.
홀더(21)는 제1 렌즈부(22), 액체 렌즈 모듈(23) 및 제2 렌즈부(24)를 수용, 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 배치시키는 역할을 한다. 제1 렌즈부(22) 및 제2 렌즈부(24)는 홀더(21)의 내부에 수용되는 반면, 액체 렌즈 모듈(23) 중 일부는 홀더(21)의 내부에 수용되고, 타부는 홀더(21)의 외부로 돌출되어 배치될 수도 있다. 이는, 액체 렌즈 모듈(23)의 제1 및 제2 연결 기판(41, 44)을 도 9에서 후술되는 메인 기판(35)과 전기적으로 연결하기 위함이다. 제1 및 제2 연결 기판(41, 44)이 메인 기판(35)과 연결됨으로써, 액체 렌즈 모듈(23)은 구동을 위한 구동 전압을 메인 기판(35)으로부터 전달받을 수 있다.
이하, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 카메라 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 살펴본다.
도 9는 제1 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(40)을 포함하는 카메라 모듈(30)의 분해도를 나타낸다.
도 9에 도시된 카메라 모듈(30)은 렌즈 어셈블리(20), 이미지 센서(34) 및 메인 기판(35)을 포함할 수 있다. 여기서, 렌즈 어셈블리(20)는 도 8에 도시된 렌즈 어셈블리에 해당하므로 동일한 참조부호를 사용하며, 중복되는 설명을 생략한다.
이미지 센서(34)는 메인 기판(35)과 렌즈 어셈블리(20) 사이에 배치되어, 렌즈 어셈블리(20)의 제1 렌즈부(22), 액체 렌즈 모듈(23) 및 제2 렌즈부(24)를 통과한 광을 이미지 데이터로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 이미지 센서(34)는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이를 통해 광을 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그 신호에 상응하는 디지털 신호를 합성하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
메인 기판(35)은 렌즈 어셈블리(20)의 하부에 배치되고, 이미지 센서(34)가 장착, 안착, 접촉, 고정, 가고정, 지지, 결합, 또는 수용될 수 있는 홈, 회로 소자(미도시), FPCB등의 연결부(미도시) 및 커넥터(미도시) 등을 포함할 수 있다. 메인 기판(35)은 제1 및 제2 연결 기판(41, 44)을 통해 액체 렌즈의 개별 전극 및 공통 전극으로 구동 전압을 인가하는 역할을 한다.
메인 기판(35)의 회로 소자는 액체 렌즈 모듈(23) 및 이미지 센서(34)를 제어하는 제어 모듈을 구성할 수 있다. 메인 기판(35)은 홀더(21)가 배치되는 홀더 영역과 복수의 회로소자가 배치되는 소자 영역을 포함할 수 있다.
카메라 모듈(30)은 미들 베이스(32)를 더 포함할 수 있다. 미들 베이스(32)는 도 8에 도시된 홀더(21)의 하부를 둘러싸면서 배치될 수 있다. 미들 베이스(32)는 도 9에 도시된 카메라 모듈(30)에서 액티브 얼라인을 수행할 때 그리퍼에 의해 그립핑되기 위해 존재하는 부재로서 생략될 수 있다.
미들 베이스(32)는 메인 기판(35) 상에 배치된 회로 소자(미도시)와 이격되어 메인 기판(35)에 장착될 수 있다.
카메라 모듈(30)은 센서 베이스와 필터(33)를 더 포함할 수 있다. 필터는 제1 렌즈부(22), 액체 렌즈 모듈(23) 및 제2 렌즈부(24)를 통과한 광에 대해 특정 파장 범위에 해당하는 광을 필터링할 수 있다. 필터는 적외선(IR) 차단 필터 또는 자외선(UV) 차단 필터일 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 필터는 이미지 센서(34) 위에 배치될 수 있다. 필터는 센서 베이스의 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 필터는 센서 베이스의 내부 홈 또는 단차에 배치되거나 장착될 수 있다.
센서 베이스는 미들 베이스(32)의 하부에 배치되고 메인 기판(35)에 부착될 수 있다. 센서 베이스는 이미지 센서(34)를 둘러싸고 이미지 센서(34)를 외부의 이물질 또는 충격으로부터 보호할 수 있다.
카메라 모듈(30)은 커버(31)를 더 포함할 수 있다. 커버(31)는 홀더(21), 액체 렌즈 모듈(23) 및 미들 베이스(32)를 둘러싸도록 배치되어, 이들(21, 23, 32)을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 커버(31)는 광학계를 형성하는 복수의 렌즈들을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다.
도 10은 OIS 접촉각 에러를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, CA, LQ1, LQ2는 도 1에 도시된 캐비티, 액체(LQ1) 및 액체(LQ2)에 각각 상응하는 기능을 갖는다고 하자.
도 11은 도 10에 도시된 입체 형상의 캐비티를 갖는 액체 렌즈 모듈에서 OIS 기능을 수행할 때 야기되는 웨이브 프론트 에러(WFE:Wave Front Error)를 나타낸다. 여기서, ER1과 ER2는 WFE가 존재하는 부분을 나타내고, ER0은 WFE가 존재하지 않는 부분을 나타낸다.
OIS 기능을 수행하는 카메라 모듈에서, 액체 렌즈 모듈의 캐비티가 도 10에 도시된 바와 같이 원형 기둥(또는, 도 10에 도시된 바와 달리 원뿔대)의 입체 형상을 갖는다고 하자. 이때, 구동 전압을 인가하여 계면(BO)을 틸팅시킬 때 계면(BO)의 법선벡터는 데카르트 좌표계에서 하나의 벡터로 정의되는 반면에, 계면(BO)의 법선벡터는 극좌표계에서 하나로 벡터로 정의된다. 이 두 벡터의 좌표계가 서로 다르기 때문에 두 벡터의 사이각은 위치마다 바뀌게 된다. 위치마다 사이각이 바뀌기 때문에 계면(BO)의 접촉각을 연속적으로 바뀌는 힘을 주어야 하는데, 힘을 줄 수 있는 개별 전극의 개수가 유한하기 때문에 접촉각 에러(ER)가 불가피하게 발생한다. 즉, 서로 다른 종류의 두 액체(LQ1, LQ2)의 계면(BO)이 정확하게 틸팅(BOR)되지 않고 구배를 가지므로 도 10에 도시된 바와 같이 접촉각 에러(ER)가 발생한다. 이런 에러가 도 11에 도시된 바와 같이 WFE(ER1, ER2)를 생성하여 OIS 기능이 제대로 수행될 수 없다.
그러나, 실시 예에서와 같이, OIS 기능을 수행하는 카메라 모듈에서, 액체 렌즈 모듈의 캐비티가 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 가질 경우, 접촉각 에러없이 즉, WFE없이 OIS 기능이 제대로 수행될 수 있다.
또한, 일반적으로 액체 렌즈의 경우 AF를 위해서 계면(BO)의 곡률을 바꾸고 OIS를 위해 계면(BO)이 틸팅되는 각도를 바꾼다. 그러나, OIS 기능과 AF 기능을 모두 수행하는 카메라 모듈의 액체 렌즈에서 캐비티가 하나의 입체 형상만을 가질 경우 AF를 위한 접촉각 에러 및 OIS를 위한 접촉각 에러 중 하나는 필연적으로 발생한다. 즉, 액체 렌즈 모듈의 캐비티가 예를 들어, 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상만을 가질 경우, OIS 기능을 수행할 때 접촉각 에러가 없어 우수하게 수행될 수 있으나, AF 기능을 수행할 때 접촉각 에러는 피할 수 없다. 또는, OIS 기능과 AF 기능을 모두 수행하는 카메라 모듈에서, 액체 렌즈 모듈의 캐비티가 원형 기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 가질 경우, AF 기능을 수행할 때 접촉각 에러가 없어 우수하게 수행될 수 있으나, OIS 기능을 수행할 때 접촉각 에러는 피할 수 없다.
그러나, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 경우, 광축에서 수직으로 2개의 캐비티를 중첩시키고, 2개의 캐비티 중에서 하나는 AF 기능을 수행하기에 적합한 입체 형상을 갖고, 2개의 캐비티 중에서 다른 하나는 OIS 기능을 수행하기에 적합한 입체 형상을 갖도록 구현한다. 즉, 다각 기둥 또는 다각뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티에 서로 다른 종류의 두 액체를 충진, 수용 또는 배치하여 접촉각 에러없이 OIS 기능을 우수하게 수행하고, 원형 기둥 또는 원뿔대의 입체 형상을 갖는 캐비티에 서로 다른 종류의 두 액체를 충진, 수용 또는 배치하여 접촉각 에러없이 AF 기능을 우수하게 수행할 수 있다. 따라서, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 카메라 모듈은 WFE없이 AF 기능과 OIS 기능을 모두 우수하게 수행할 수 있다.
제2 실시 예
이하, 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100) 및 광학 장치(200)를 첨부된 도 12 내지 도 22를 참조하여 다음과 같이 설명한다.
제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100) 및 광학 장치(200)를 데카르트 좌표계를 이용하여 설명하지만, 제2 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하고, x’축, y’축 및 z’축은 서로 직교하지만, 제2 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축, z축은 직교하는 대신에 서로 교차하고, x’축, y’축, z’축은 직교하는 대신에 서로 교차할 수 있다.
도 12는 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)의 사시도를 나타내고, 도 13a 및 도 13b는 도 12에 도시된 제1 액체 렌즈(110)의 사시도 및 저면도를 각각 나타내고, 도 14a 및 도 14b는 도 12에 도시된 제2 액체 렌즈(120)의 사시도 및 저면도를 각각 나타내고, 도 15는 도 12에 도시된 I-I’선을 따라 절개한 액체 렌즈 모듈(100)의 단면도를 나타낸다.
도 12 내지 도 15를 참조하면, 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)은 제1 및 제2 액체 렌즈(110, 120)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이 제1 액체 렌즈(110) 위에 제2 액체 렌즈(120)가 배치될 수도 있고, 도시된 바와 달리 제2 액체 렌즈(120) 위에 제1 액체 렌즈(110)가 배치될 수도 있다.
이하, 액체 렌즈 모듈(100)에서 제1 액체 렌즈(110) 위에 제2 액체 렌즈(120)가 배치된 것으로 설명하지만, 제2 액체 렌즈(120) 위에 제1 액체 렌즈(110)가 배치된 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있다.
실시 예에 의한 제1 액체 렌즈(110)는 서로 다른 종류의 복수의 제1 액체(LQ11, LQ12), 제1 내지 제3 하측 플레이트(P1L, P2L, P3L) 및 복수의 제1 개별 전극을 포함할 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만, 제1 액체 렌즈(110)는 제1 공통 전극 및 제1 절연층을 더 포함할 수도 있다.
복수의 제1 액체(LQ11, LQ12)는 제1 캐비티(Cavity)(CA1)에 충진, 수용 또는 배치되며, 비전도성을 갖는 액체(또는, 비전도성 제1 액체, 이하, ‘제1-1 액체’라 한다)(LQ11)와 전도성을 갖는 액체(또는, 전도성 제1 액체, 이하, ‘제1-2 액체’라 한다)(LQ12)를 포함할 수 있다. 제1-1 액체(LQ11)와 제1-2 액체(LQ12)는 서로 섞이지 않으며, 제1-1 및 제1-2 액체(LQ11, LQ12) 사이의 접하는 부분에 제1 계면(BO1)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1-1 액체(LQ11) 위에 제1-2 액체(LQ12)가 배치될 수 있으나 실시 예는 이에 국한되지 않고 서로 위치가 바뀔 수 있다.
실시 예에 의하면, 제1-2 액체(LQ12) 위에 제1-1 액체(LQ11)가 배치될 수도 있다.
제1 하측 플레이트(P1L)는 제1 캐비티(CA1)를 포함할 수 있다. 제1 하측 플레이트(P1L)의 제1 내측면(i1)은 제1 캐비티(CA1)의 측부를 형성할 수 있다. 이때, 제1 하측 플레이트(P1L)의 제1 내측면(i1)은 도 15에 도시된 바와 같이 경사질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않고 반대로 경사지도록 형성될 수도 있다.
제1 캐비티(CA1)는 제1 하측 플레이트(P1L)의 위 및 아래에 각각 형성된 제1 및 제2 개구(O1, O2)를 포함할 수 있다. 이해를 돕기 위해, 도 13b의 저면도에서 보이지 않는 제1 개구(O1)를 점선으로 도시하였다.
즉, 제1 캐비티(CA1)는 제1 하측 플레이트(P1L)의 제1 내측면(i1), 제1 개구(O1) 및 제2 개구(O2)로 둘러싸인 영역으로 정의될 수 있다. 이와 같이, 제1 캐비티(CA1)는 제1 개구(O1) 및 제2 개구(O2)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 개구(O1, O2) 중에서 보다 넓은 개구의 직경은 제1 액체 렌즈(110)에서 요구하는 화각(FOV) 또는 제1 액체 렌즈(110)를 포함하는 광학 장치에서 수행해야 할 역할에 따라 달라질 수 있다. 실시 예에 의하면, 제1 개구(O1)의 크기(또는, 면적 또는 폭)는 제2 개구(O2)의 크기(또는, 면적 또는 폭)보다 더 클 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 개구(O1, O2) 각각의 크기는 수평 방향(예를 들어, x축과 y축 방향)의 단면적일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 개구(O1, O2) 각각의 크기란, 개구의 단면이 원형이면 반지름을 의미하고, 개구의 단면이 정사각형이면 대각선의 길이를 의미할 수 있다.
제1 캐비티(CA1)는 광이 투과하는 부위이다. 따라서, 제1 캐비티(CA1)를 이루는 제1 하측 플레이트(P1L)는 투명한 재료로 이루어질 수도 있고, 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
광은 제1 캐비티(CA1)에서 제2 개구(O2)보다 넓은 제1 개구(O1)를 통해 입사되어 제2 개구(O2)를 통해 출사될 수도 있고, 제1 개구(O1)보다 좁은 제2 개구(O2)를 통해 입사되어 제1 개구(O1)를 통해 출사될 수 있다.
또한, 제2 하측 플레이트(P2L)는 제1 하측 플레이트(P1L)의 위 또는 아래 중 한 곳에 배치되고, 제3 하측 플레이트(P3L)는 제1 하측 플레이트(P1L)의 위 또는 아래 중 다른 곳에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 제2 하측 플레이트(P2L)는 제1 하측 플레이트(P1L)의 위에 배치되고, 제3 하측 플레이트(P3L)는 제1 하측 플레이트(P1L)의 아래에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 하측 플레이트(P2L)는 제1 캐비티(CA1) 위에 배치되고, 제3 하측 플레이트(P3L)는 제1 캐비티(CA1) 아래에 배치될 수 있다.
제2 하측 플레이트(P2L)와 제3 하측 플레이트(P3L)는 제1 하측 플레이트(P1L)를 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다. 또한, 제2 하측 플레이트(P2L) 또는 제3 하측 플레이트(P3L) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다.
제2 또는 제3 하측 플레이트(P2L, P3L) 중 적어도 하나는 사각형 평면 형상을 가질 수 있으며 일부 영역이 도피되어 후술할 전극의 일부를 노출 시킬 수 있다. 제2 및 제3 하측 플레이트(P2L, P3L) 각각은 광이 통과하는 영역으로서, 투광성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제2 및 제3 하측 플레이트(P2L, P3L) 각각은 유리(glass)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 동일한 재료로 형성될 수 있다. 또한, 제2 및 제3 하측 플레이트(P2L, P3L) 각각의 가장 자리는 사각형 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
제2 하측 플레이트(P2L)는 입사되는 광이 제1 하측 플레이트(P1L)의 제1 캐비티(CA1) 내부로 진행하도록 허용하는 구성을 가질 수 있으나 반대 방향으로 광 경로가 진행될 수도 있다. 제3 하측 플레이트(P3L)는 제1 하측 플레이트(P1L)의 제1 캐비티(CA1)를 통과한 광이 출사되도록 허용하는 구성을 가질 수 있으나 반대 방향으로도 광 출사를 허용하는 구성을 가질 수도 있다. 제2 하측 플레이트(P2L)는 제1-2 액체(LQ12)와 직접 접촉할 수 있다.
또한, 제1 액체 렌즈(110)의 실제 유효 렌즈 영역은 제1 하측 플레이트(P1L)의 제1 및 제2 개구(O1, O2) 중에서 좁은 제2 개구(O2)의 직경보다 좁을 수 있다.
한편, 제1 공통 전극(미도시)은 제1 하측 플레이트(P1L)의 일면(예를 들어, 제1 하측 플레이트(P1L)의 위)에 배치되고, 복수의 제1 개별 전극은 제1 하측 플레이트(P1L)의 타면(예를 들어, 제1 하측 플레이트(P1L)의 아래)에 배치될 수 있다.
또한, 복수의 제1 개별 전극 각각은 제1 및 제3 하측 플레이트(P1L, P3L)의 사이로부터 제1 하측 플레이트(P1L)의 제1 내측면(i1)의 일부까지 연장되어 배치되거나 제1 내측면(i1) 전체에 배치될 수도 있다.
설명의 편의상, 도 13a 및 도 13b는 복수의 제1 개별 전극 각각이 제1 하측 플레이트(P1L)의 제1 내측면(i1) 전체에 배치된 경우를 도시한다. 이 경우, 복수의 제1 개별 전극은 제1 캐비티(CA1)에서 시계방향으로 순차적으로 배치될 수 있다.
또한, 복수의 제1 개별 전극 각각은 제1 하측 플레이트(P1L)의 제1 내측면(i1)으로부터 제1 하측 플레이트(P1L)의 위에까지 연장되어 제1 공통 전극과 이격되어 배치될 수 있다.
제1 하측 플레이트(P1L)의 위에 배치된 제1 공통 전극의 일부가 전도성을 갖는 제1-2 액체(LQ12)에 노출되어 제1-2 액체(LQ12)와 직접 접촉할 수 있다. 반면에, 비록 도시되지는 않았지만, 복수의 제1 개별 전극 각각과 제1-1 및 제1-2 액체(LQ11, LQ12) 사이에 제1 절연층이 배치되어, 복수의 제1 개별 전극 각각과 제1-1 및 제1-2 액체(LQ11, LQ12)는 서로 전기적으로 이격될 수 있다.
제1 공통 전극은 한 개의 전극인 반면, 제1 개별 전극은 복수의 전극일 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 제1 개별 전극의 개수는 4개일 수도 있고, 도시된 바와 달리 8개일 수도 있으며, 실시 예는 제1 개별 전극의 특정한 개수에 국한되지 않는다.
이하, 복수의 제1 개별 전극은 광축(LX)을 중심으로 시계 방향(또는, 반시계 방향)을 따라 순차적으로 배치된 제1-1 내지 제1-4 개별 전극(LLD1 내지 LLD4)을 포함하는 것으로 설명한다. 그러나, 복수의 제1 개별 전극이 광축(LX)을 중심으로 시계 방향(또는, 반시계 방향)을 따라 순차적으로 배치된 복수(예를 들면 8개)의 개별 전극을 포함하는 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있다.
제1 공통 전극 및 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4) 각각은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있다.
또한, 제1 절연층은 제1 캐비티(CA1)의 제1 내측면(i1)에 배치된 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4)의 전체를 덮으면서 배치될 수 있다. 또한, 제1 절연층은 제1 하측 플레이트(P1L)의 상부면에서, 제1 공통 전극의 일부와 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4)의 전체를 덮으며 배치될 수 있다. 이와 같이, 제1 절연층은 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4)과 제1-1 액체(LQ11) 간의 접촉, 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4)과 제1-2 액체(LQ12) 간의 접촉 및 제3 하측 플레이트(P3L)와 제1-1 액체(LQ11) 간의 접촉을 차단할 수 있다.
제1 절연층이 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4)을 덮고, 제1 공통 전극의 일부를 노출시켜, 제1 공통 전극을 통해 전도성을 갖는 제1-2 액체(LQ12)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다.
한편, 실시 예에 의한 제2 액체 렌즈(120)는 서로 다른 종류의 복수의 제2 액체(LQ21, LQ22), 제1 내지 제3 상측 플레이트(P1U, P2U, P3U) 및 복수의 제2 개별 전극을 포함할 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만, 제2 액체 렌즈(120)는 제2 공통 전극 및 제2 절연층을 더 포함할 수도 있다.
복수의 제2 액체(LQ21, LQ22)는 제2 캐비티(CA2)에 충진, 수용 또는 배치되며, 비전도성을 갖는 액체(또는, 비전도성 제2 액체, 이하, ‘제2-1 액체’라 한다)(LQ21)와 전도성을 갖는 액체(또는, 전도성 제2 액체, 이하, ‘제2-2 액체’라 한다)(LQ22)를 포함할 수 있다. 제2-1 액체(LQ21)와 제2-2 액체(LQ22)는 서로 섞이지 않으며, 제2-1 및 제2-2 액체(LQ21, LQ22) 사이의 접하는 부분에 제2 계면(BO2)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 제2-1 액체(LQ21) 위에 제2-2 액체(LQ22)가 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 도시된 바와 달리 제2-2 액체(LQ22) 위에 제2-1 액체(LQ21)가 배치될 수도 있다.
제1 상측 플레이트(P1U)는 제2 캐비티(CA2)를 포함할 수 있다. 제1 상측 플레이트(P1U)의 제2 내측면(i2)은 제2 캐비티(CA2)의 측부를 정의할 수 있다. 이때, 제1 상측 플레이트(P1U)의 제2 내측면(i2)은 도 15에 도시된 바와 같이 경사질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않고 반대로 경사지도록 형성될 수 있다.
제2 캐비티(CA2)는 제1 상측 플레이트(P1U)의 아래 및 위에 각각 형성된 제3 및 제4 개구(O3, O4)를 포함할 수 있다. 이해를 돕기 위해, 도 14b의 저면도에서 보이지 않는 제3 개구(O3)를 점선으로 도시하였다.
제2 캐비티(CA2)는 제1 상측 플레이트(P1U)의 제2 내측면(i1), 제3 개구(O3) 및 제4 개구(O4)로 둘러싸인 영역으로 정의될 수 있다. 제2 캐비티(CA2)는 제1 캐비티(CA1)와 대응되는 위치에 배치되며, 광축(LX)과 나란한(또는, 평행한) 방향으로 제1 캐비티(CA1)와 중첩되어 배치될 수 있다.
제3 및 제4 개구(O3, O4) 중에서 보다 넓은 개구의 직경은 제2 액체 렌즈(120)에서 요구하는 화각(FOV) 또는 제2 액체 렌즈(120)를 포함하는 광학 장치에서 수행해야 할 역할에 따라 달라질 수 있다. 실시 예에 의하면, 제3 개구(O3)의 크기(또는, 면적 또는 폭)는 제4 개구(O4)의 크기(또는, 면적 또는 폭)보다 더 클 수 있다. 여기서, 제3 및 제4 개구(O3, O4) 각각의 크기는 수평 방향(예를 들어, x축과 y축 방향)의 단면적일 수 있다. 예를 들어, 제3 및 제4 개구(O3, O4) 각각의 크기란, 개구의 단면이 원형이면 반지름을 의미하고, 개구의 단면이 정사각형이면 대각선의 길이를 의미할 수 있다. 제3 및 제4 개구(O3, O4) 각각은 원형의 단면 형상일 수 있다.
제2 캐비티(CA2)는 광이 투과하는 부위이다. 따라서, 제2 캐비티(CA2)를 이루는 제1 상측 플레이트(P1U)는 투명한 재료로 이루어질 수도 있고, 광의 투과가 용이하지 않도록 불순물을 포함할 수도 있다.
광은 제2 캐비티(CA2)에서 제4 개구(O4)보다 넓은 제3 개구(O3)를 통해 입사되어 제4 개구(O4)를 통해 출사될 수도 있고, 제3 개구(O3)보다 좁은 제4 개구(O4)를 통해 입사되어 제3 개구(O3)를 통해 출사될 수도 있다.
이하, 광은 제3 개구(O3)를 통해 입사되어 제4 개구(O4)를 통해 출사되고, 제4 개구(O4)로부터 출사된 광은 제1 개구(O1)를 통해 입사되어 제2 개구(O2)를 통해 출사되는 것으로 설명한다. 그러나, 하기의 설명은, 광이 제2 개구(O2)를 통해 입사되어 제1 개구(O1)를 통해 출사되고, 제1 개구(O1)로부터 출사된 광은 제4 개구(O4)를 통해 입사되어 제3 개구(O3)를 통해 출사되는 경우에도 적용될 수 있다.
또한, 제2 상측 플레이트(P2U)는 제1 상측 플레이트(P1U)의 위 또는 아래 중 한 곳에 배치되고, 제3 상측 플레이트(P3U)는 제1 상측 플레이트(P1U)의 위 또는 아래 중 다른 곳에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 제2 상측 플레이트(P2U)는 제1 상측 플레이트(P1U)의 위에 배치되고, 제3 상측 플레이트(P3U)는 제1 상측 플레이트(P1U)의 아래에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 상측 플레이트(P2U)는 제2 캐비티(CA2)의 위에 배치되고, 제3 상측 플레이트(P3U)는 제2 캐비티(CA2)의 아래에 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면, 제2 및 제3 하측 플레이트(P2L, P3L) 중 하나와 제2 및 제3 상측 플레이트(P2U, P3U) 중 하나는 서로 마주하며 일체일 수 있다. 예를 들어, 도 15를 참조하면, 제2 하측 플레이트(P2L)와 제3 상측 플레이트(P3U)는 서로 마주하며 일체로 형성될 수 있다. 일체가 아니라 서로 이격된 제2 하측 플레이트(P2L)와 제3 상측 플레이트(P3U)를 포함하는 액체 렌즈 모듈보다 일체인 제2 하측 플레이트(P2L)와 제3 상측 플레이트(P3U)를 포함하는 액체 렌즈 모듈(100)의 전체 크기가 줄어들 수 있다.
제2 상측 플레이트(P2U)와 제3 상측 플레이트(P3U)는 제1 상측 플레이트(P1U)를 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다. 또한, 제2 상측 플레이트(P2U) 또는 제3 하측 플레이트(P3U) 중 적어도 하나는 생략될 수도 있다.
제2 또는 제3 상측 플레이트(P2U, P3U) 중 적어도 하나는 사각형 평면 형상을 가질 수 있으며 일부 영역이 도피되어 후술할 전극의 일부를 노출 시킬 수 있다. 제2 및 제3 상측 플레이트(P2U, P3U) 각각은 광이 통과하는 영역으로서, 투광성 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제2 및 제3 상측 플레이트(P2U, P3U) 각각은 유리(glass)로 이루어질 수 있으며, 공정의 편의상 동일한 재료로 형성될 수 있다. 또한, 제2 및 제3 상측 플레이트(P2U, P3U) 각각의 가장 자리는 사각형 형상일 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
제2 상측 플레이트(P2U)는 입사되는 광이 제1 상측 플레이트(P1U)의 제2 캐비티(CA2) 내부로 진행하도록 허용하는 구성을 가질 수 있다. 제3 상측 플레이트(P3U)는 제1 상측 플레이트(P1U)의 제2 캐비티(CA2)를 통과한 광이 출사되도록 허용하는 구성을 가질 수 있다.
또한, 제2 액체 렌즈(120)의 실제 유효 렌즈 영역은 제1 상측 플레이트(P1L)의 제3 및 제4 개구(O3, O4) 중에서 좁은 제4 개구(O4)의 직경보다 좁을 수 있다.
한편, 제2 공통 전극(미도시)은 제1 상측 플레이트(P1U)의 일면(예를 들어, 제1 상측 플레이트(P1U)의 위)에 배치되고, 복수의 제2 개별 전극은 제1 상측 플레이트(P1U)의 타면(예를 들어, 제1 상측 플레이트(P1U)의 아래)에 배치될 수 있다.
또한, 복수의 제2 개별 전극 각각은 제1 및 제3 상측 플레이트(P1U, P3U)의 사이로부터 제1 상측 플레이트(P1U)의 제2 내측면(i2)의 일부까지 연장되어 배치되거나 제2 내측면(i2) 전체에 배치될 수도 있다. 설명의 편의상 도 14a 및 도 14b는 복수의 제2 개별 전극 각각이 제1 상측 플레이트(P1U)의 제2 내측면(i2) 전체에 배치된 경우를 도시한다. 이 경우, 복수의 제2 개별 전극은 제2 캐비티(CA2)에서 시계 방향(또는, 반시계 방향)으로 순차적으로 배치될 수 있다.
또한, 복수의 제2 개별 전극 각각은 제1 상측 플레이트(P1U)의 제2 내측면(i2)으로부터 제1 상측 플레이트(P1U)의 위에까지 연장되어 제2 공통 전극과 이격되어 배치될 수 있다.
제1 상측 플레이트(P1U)의 위에 배치된 제2 공통 전극의 일부가 전도성을 갖는 제2-2 액체(LQ22)에 노출되어 제2-2 액체(LQ22)와 직접 접촉할 수 있다. 반면에, 비록 도시되지는 않았지만, 복수의 제2 개별 전극 각각과 제2-1 및 제2-2 액체(LQ21, LQ22) 사이에 제2 절연층이 배치되어, 복수의 제2 개별 전극 각각과 제2-1 및 제2-2 액체(LQ21, LQ22)는 서로 전기적으로 이격될 수 있다.
제2 공통 전극은 한 개인 반면, 제2 개별 전극은 복수의 전극일 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 제2 개별 전극의 개수는 4개일 수도 있고, 도시된 바와 달리 복수 개(예를 들면 8개)일 수도 있으며, 실시 예는 제2 개별 전극의 특정한 개수에 국한되지 않는다.
이하, 복수의 제2 개별 전극은 광축(LX)을 중심으로 시계 방향(또는, 반시계 방향)을 따라 순차적으로 배치된 제2-1 내지 제2-4 개별 전극(LLU1 내지 LLU4)을 포함하는 것으로 설명한다. 그러나, 복수의 제2 개별 전극이 광축(LX)을 중심으로 시계 방향(또는, 반시계 방향)을 따라 순차적으로 배치된 8개의 개별 전극을 포함하는 경우에도 하기의 설명은 적용될 수 있다.
제2 공통 전극 및 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4) 각각은 도전성 재료로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 절연층은 제2 캐비티(CA2)의 제2 내측면(i2)에 배치된 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4)의 전체를 덮으면서 배치될 수 있다. 또한, 제2 절연층은 제1 상측 플레이트(P1U)의 상부면에서, 제2 공통 전극의 일부와 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4)의 전체를 덮으며 배치될 수 있다. 이와 같이, 제2 절연층은 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4)과 제2-1 액체(LQ21) 간의 접촉, 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4)과 제2-2 액체(LQ22) 간의 접촉 및 제3 상측 플레이트(P3U)와 제2-1 액체(LQ21) 간의 접촉을 차단할 수 있다.
제2 절연층이 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4)을 덮고, 제2 공통 전극의 일부를 노출시켜, 제2 공통 전극을 통해 전도성을 갖는 제2-2 액체(LQ22)에 전기 에너지가 인가되도록 할 수 있다.
제1 및 제2 액체 렌즈(110, 120) 각각은 손떨림 보정 내지 영상 흔들림 방지(OIS:Optical Image Stabilizer) 기능 또는 오토 포커싱(AF:Auto-Focusin) 기능을 수행할 수 있다.
액체 렌즈가 AF 기능을 수행할 때와 OIS 기능을 수행할 때, 파면 에러(WFE)가 발생할 수 있다. 파면 에러(WFE)는 이미지 화질을 악화시킬 수 있으며, 특히 OIS 기능을 수행할 때 파면 에러(WFE)가 상당히 커져 이미지 화질을 악화시킬 수 있다.
이하, 파면 에러를 제거하거나 감소시키기 위한, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)의 구성을 다음과 같이 상세히 살펴본다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 복수의 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4)은 경계부(또는, 단절부)(이하, ‘제1 경계부’라 한다)(SP11 내지 SP14)를 사이에 두고 서로 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1-1 개별 전극(LLD1)과 제1-2 개별 전극(LLD2)은 제1 경계부(이하, ‘제1-1 경계부’라 한다)(SP11)를 사이에 두고 서로 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1-2 개별 전극(LLD2)과 제1-3 개별 전극(LLD3)은 제1 경계부(이하, ‘제1-2 경계부’라 한다)(SP12)를 사이에 두고 서로 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1-3 개별 전극(LLD3)과 제1-4 개별 전극(LLD4)은 제1 경계부(이하, ‘제1-3 경계부’라 한다)(SP13)를 사이에 두고 서로 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1-4 개별 전극(LLD4)과 제1-1 개별 전극(LLD1)은 제1 경계부(이하, ‘제1-4 경계부’라 한다)(SP14)를 사이에 두고 서로 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 이를 위해, 제1-1 내지 제1-4 경계부(SP11 내지 SP14) 각각에 제1 절연층이 배치될 수 있다. 이와 같이, 제1 경계부는 복수의 경계부(SP11 내지 SP14)를 포함할 수 있다.
복수의 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4)은 광축(LX)을 기준으로 서로 동일한 각거리(이하, ‘제1 각거리’라 함)로 이격되어 배치된 평면 형상을 가질 수 있다. 여기서, 각거리란, 한 점으로부터 2점 각각을 직선으로 연결할 때, 2 직선의 사이각을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 13b에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4) 각각이 제1 하측 플레이트(P1L)의 제1 내측면(i1)에 배치될 경우, 제1-1 개별 전극(LLD1)에서 제1-1 경계부(SP11) 및 제2 개구(O2)와 각각 접하는 지점을 ‘P01’이라 하고, 제1-2 개별 전극(LLD2)에서 제1-1 경계부(SP11) 및 제2 개구(O2)와 각각 접하는 지점을 ‘P02’라고 할 경우, 광축(LX)과 접하는 제1 캐비티(CA1)의 중심과 2개의 지점(P01, P02)을 직선으로 연결할 때, 2개의 직선의 사이각은 ‘θ11’이다. 이때, 제1-1 및 제1-2 개별 전극(LLD1 및 LLD2)이 광축(LX)을 기준으로 이격된 제1 각거리(이하, ‘제1-1 각거리’라 함)는 θ11일 수 있다. 또한, 제1-2 및 제1-3 개별 전극(LLD2 및 LLD3)이 광축(LX)을 기준으로 이격된 제1 각거리(이하, ‘제1-2 각거리’라 함)는 θ12일 수 있다. 또한, 제1-3 및 제1-4 개별 전극(LLD3 및 LLD4)이 광축(LX)을 기준으로 이격된 제1 각거리(이하, ‘제1-3 각거리’라 함)는 θ13일 수 있다. 또한, 제1-4 및 제1-1 개별 전극(LLD4 및 LLD1)이 광축(LX)을 기준으로 이격된 제1 각거리(이하, ‘제1-4 각거리’라 함)는 θ14일 수 있다.
실시 예에 의하면, 복수의 제1 각거리 즉, 제1-1 내지 제1-4 각거리(θ11, θ12, θ13, θ14)는 서로 동일할 수 있다. 또한, 복수의 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4)은 동일한 (저)면적을 가질 수 있다.
또한, 일 실시 예에 의하면, 제1 경계부는 제1 액체 렌즈(110)의 변에 대응되는 방향으로 배치되고, 제2 경계부는 제2 액체 렌즈(120)의 모서리(또는, 코너)에 대응되는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 저면상에서 제1-1 내지 제1-4 경계부(SP11 내지 SP14) 각각은 제1 액체 렌즈(110)의 변과 접하고, 제2-1 내지 제2-4 경계부(SP21 내지 SP24) 각각은 제2 액체 렌즈(120)의 모서리와 접할 수 있다.
또는, 다른 실시 예에 의하면, 제1 경계부는 제1 액체 렌즈(110)의 모서리(또는, 코너)에 대응되는 방향으로 배치되고, 제2 경계부는 제2 액체 렌즈(120)의 변에 대응되는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 달리, 저면상에서 제1-1 내지 제1-4 경계부(SP11 내지 SP14) 각각은 제1 액체 렌즈(110)의 모서리와 접하고, 제2-1 내지 제2-4 경계부(SP21 내지 SP24) 각각은 제2 액체 렌즈(120)의 변과 접할 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 광축(LX)과 접하는 제1 캐비티(CA1)의 중심을 기준으로 복수의 제1-1 내지 제1-4 경계부(SP11 내지 SP14)는 제1 방향으로 서로 마주할 수 있다. 즉, 제1 캐비티(CA1)의 중심(LX)을 기준으로 제1-1 및 제1-3 경계부(SP11, SP13)는 제1 방향(이하, ‘제1-1 방향’이라 함)으로 마주하고, 제1 캐비티(CA1)의 중심(LX)을 기준으로 제1-2 및 제1-4 경계부(SP12, SP14)는 제1 방향(이하, ‘제1-2 방향’이라 함)으로 서로 마주할 수 있다. 여기서, 제1-1 방향은 x축 방향이고, 제1-2 방향은 y축 방향일 수 있다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 복수의 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4)은 경계부(이하, ‘제2 경계부’라 한다)(SP21 내지 SP24)를 사이에 두고 서로 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 제2-1 개별 전극(LLU1)과 제2-2 개별 전극(LLU2)은 제2 경계부(이하, ‘제2-1 경계부’라 한다)(SP21)를 사이에 두고 서로 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 제2-2 개별 전극(LLU2)과 제2-3 개별 전극(LLU3)은 제2 경계부(이하, ‘제2-2 경계부’라 한다)(SP22)를 사이에 두고 서로 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 제2-3 개별 전극(LLU3)과 제2-4 개별 전극(LLU4)은 제2 경계부(이하, ‘제2-3 경계부’라 한다)(SP23)를 사이에 두고 서로 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 제2-4 개별 전극(LLU4)과 제2-1 개별 전극(LLU1)은 제2 경계부(이하, ‘제2-4 경계부’라 한다)(SP24)를 사이에 두고 서로 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 이를 위해, 제2-1 내지 제2-4 경계부(SP21 내지 SP24) 각각에 제2 절연층이 배치될 수 있다. 이와 같이, 제2 경계부는 복수의 경계부(SP21 내지 SP24)를 포함할 수 있다.
복수의 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4)은 광축(LX)을 기준으로 서로 동일한 각거리(이하, ‘제2 각거리’라 함)로 이격되어 배치된 평면 형상을 가질 수 있다. 이때, 제2-1 및 제2-2 개별 전극(LLU1 및 LLU2)이 광축(LX)을 기준으로 이격된 제2 각거리(이하, ‘제2-1 각거리’라 함)는 θ21일 수 있다. 또한, 제2-2 및 제2-3 개별 전극(LLU2 및 LLU3)이 광축(LX)을 기준으로 이격된 제2 각거리(이하, ‘제2-2 각거리’라 함)는 θ22일 수 있다. 또한, 제2-3 및 제2-4 개별 전극(LLU3 및 LLU4)이 광축(LX)을 기준으로 이격된 제2 각거리(이하, ‘제2-3 각거리’라 함)는 θ23일 수 있다. 또한, 제2-4 및 제2-1 개별 전극(LLU4 및 LLU1)이 광축(LX)을 기준으로 이격된 제2 각거리(이하, ‘제2-4 각거리’라 함)는 θ24일 수 있다.
실시 예에 의하면, 복수의 제2 각거리 즉, 제2-1 내지 제2-4 각거리(θ21, θ22, θ23, θ24)는 서로 동일할 수 있다. 또한, 복수의 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4)는 동일한 (저)면적을 가질 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 광축(LX)과 접하는 제2 캐비티(CA2)의 중심을 기준으로 복수의 제2 경계부(SP21 내지 SP24)는 제2 방향으로 마주할 수 있다. 즉, 제2 캐비티(CA2)의 중심(LX)을 기준으로 제2-1 및 제2-3 경계부(SP21, SP23)는 제2 방향(이하, ‘제2-1 방향’이라 함)으로 마주하고, 제2 캐비티(CA2)의 중심(LX)을 기준으로 제2-2 및 제2-4 경계부(SP22, SP24)는 제2 방향(이하, ‘제2-2 방향’이라 함)으로 서로 마주할 수 있다. 여기서, 제2-1 방향은 y’축 방향이고, 제2-2 방향은 x’축 방향일 수 있다.
전술한 제1 방향과 제2 방향은 서로 다른 방향으로서, 제1 개별 전극의 개수가 M개이고, 제2 개별 전극의 개수가 N개일 때, 제1 방향과 제2 방향 사이의 최소 각도는 다음 수학식 4에 표현된 Δθ와 동일하거나 Δθ보다 작을 수 있다.
Figure PCTKR2019017698-appb-M000004
도 13a를 참조하면, 제1 가상선이란, 제1 캐비티(CA1)의 중심과 제2 캐비티(CA2)의 중심을 지나는 광축(LX)으로 제1 경계부(SP11 내지 SP14)를 연결하는 가상의 선으로 정의한다. 예를 들어, 제1 가상선은 제1-1 가상선(IL11) 및 제1-2 가상선(IL12)를 포함할 수 있다. 제1-1 가상선(IL11)은 광축(LX)으로부터 제1-1 경계부(SP11)와 제1-3 경계부(SP13)를 연결하는 가상의 직선이고, 제1-2 가상선(IL12)은 광축(LX)으로부터 제1-2 경계부(SP12)와 제1-4 경계부(SP14)를 연결하는 가상의 직선이다.
또한, 도 14a를 참조하면, 제2 가상선이란, 제1 캐비티(CA1)의 중심과 제2 캐비티(CA2)의 중심을 지나는 광축(LX)으로 제2 경계부(SP21 내지 SP24)를 연결하는 가상의 선으로 정의한다. 예를 들어, 제2 가상선은 제2-1 가상선(IL21) 및 제2-2 가상선(IL22)를 포함할 수 있다. 제2-1 가상선(IL21)은 광축(LX)으로부터 제2-1 경계부(SP21)와 제2-3 경계부(SP23)를 연결하는 가상의 직선이고, 제2-2 가상선(IL22)은 광축(LX)으로부터 제2-2 경계부(SP22)와 제2-4 경계부(SP24)를 연결하는 가상의 직선이다.
실시 예에 의하면, 제1 가상선과 제2 가상선이 평면상에서 이루는 최소 각도는 전술한 수학식 4에 표현된 Δθ와 동일하거나 Δθ보다 작을 수 있다.
예를 들어, 도시된 바와 같이 M=N=4일 경우, Δθ은 45°일 수 있다. 즉, 제1-1 방향인 x축 방향과 제2-2 방향인 x’축 방향 사이의 최소 각도는 45°와 동일하거나 45°보다 작을 수 있고, 제1-2 방향인 y축 방향과 제2-1 방향인 y’축 방향 사이의 최소 각도는 45°와 동일하거나 45°보다 작을 수 있다. 즉, 제1 가상선과 제2 가상선이 평면상에서 이루는 최소 각도는 45°와 동일하거나 45°보다 작을 수 있다.
그러나, 도시된 바와 달리 M=N=8일 경우, 제1 방향과 제2 방향 사이의 최소 각도는 22.5°와 동일하거나 22.5°보다 작을 수 있다. 즉, 제1 가상선과 제2 가상선이 평면상에서 이루는 최소 각도는 22.5°와 동일하거나 22.5°보다 작을 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 제1 개별 전극을 전기적으로 절연시키는 제1 경계부가 광축(LX)을 기준으로 서로 마주하는 방향과 복수의 제2 개별 전극을 전기적으로 절연시키는 제2 경계부가 광축(LX)을 기준으로 서로 마주하는 방향이 다름을 제외하면, 제1 및 제2 액체 렌즈(110, 120)는 동일한 구성을 가질 수 있다. 이와 같이, 실시 예에 의하면, 제1 경계부와 제2 경계부는 광축(LX)과 평행한 방향(예를 들어, z축 방향)으로 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
즉, 제1 각거리(θ11, θ12, θ13, θ14)와 제2 각거리(θ21, θ22, θ23, θ24)는 서로 동일할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 개구(O1, O2) 중 큰 제1 개구(O1)와 제3 및 제4 개구(O3, O4) 중 큰 제3 개구(O3)의 크기는 서로 동일할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 개구(O1, O2) 중 작은 제2 개구(O2)와 제3 및 제4 개구(O3, O4) 중 작은 제4 개구(O4)의 크기는 서로 동일할 수 있다. 이 경우, 복수의 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4) 각각과 제2 경계부(SP21 내지 SP24)는 광축(LX)과 나란한(또는, 평행한) 방향(예를 들어, z축 방향)으로 서로 중첩할 수 있다. 또한, 복수의 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4) 각각과 제1 경계부(SP11 내지 SP14)는 광축(LX)과 나란한(또는, 평행한) 방향으로 서로 중첩할 수 있다. 이에 대해 상세히 살펴보면 다음과 같다.
예를 들어, 제1-1 개별 전극(LLD1)과 제2-1 경계부(SP21)는 z축 방향으로 서로 중첩하고, 제1-2 개별 전극(LLD2)과 제2-2 경계부(SP22)는 z축 방향으로 서로 중첩하고, 제1-3 개별 전극(LLD3)과 제2-3 경계부(SP23)는 z축 방향으로 서로 중첩하고, 제1-4 개별 전극(LLD4)과 제2-4 경계부(SP24)는 z축 방향으로 서로 중첩할 수 있다.
또한, 제2-1 개별 전극(LLU1)과 제1-4 경계부(SP14)는 z축 방향으로 서로 중첩하고, 제2-2 개별 전극(LLU2)과 제1-1 경계부(SP11)는 z축 방향으로 서로 중첩하고, 제2-3 개별 전극(LLU3)과 제1-2 경계부(SP12)는 z축 방향으로 서로 중첩하고, 제2-4 개별 전극(LLU4)과 제1-3 경계부(SP13)는 z축 방향으로 서로 중첩할 수 있다.
또한, 제1 경계부 각각을 z축 방향으로 연장하는 가상의 수평면은 제2 개별 전극을 양분할 수 있다. 또한, 제2 경계부 각각을 z축 방향으로 연장하는 가상의 수평면은 제1 개별 전극을 양분할 수 있다.
한편, 비록 도시되지 않았지만, 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)은 제1 하측 연결 기판, 제2 하측 연결 기판, 제1 상측 연결 기판 및 제2 상측 연결 기판을 더 포함할 수 있다.
제1 하측 연결 기판은 제1 공통 전극과 전기적으로 연결된 연결 패드를 통해 메인 기판(미도시) 상에 형성된 전극 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 하측 연결 기판은 복수의 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4) 각각과 전기적으로 연결된 연결 패드를 통해 메인 기판 상에 형성된 전극 패드와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 상측 연결 기판은 제2 공통 전극과 전기적으로 연결된 연결 패드를 통해 메인 기판 상에 형성된 전극 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 상측 연결 기판은 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4)과 전기적으로 연결된 연결 패드를 통해 메인 기판 상에 형성된 전극 패드와 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 하측 및 제1 상측 연결 기판 각각은 FPCB 또는 단일 메탈 기판(전도성 메탈 플레이트)으로 구현되고, 제2 하측 및 제2 상측 연결 기판 각각은 연성회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)로 구현될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
제1 하측 연결 기판은 하나의 구동 전압(이하, ‘공통 전압’이라 함)을 제1 제1 공통 전극으로 전달할 수 있고, 제2 하측 연결 기판은 서로 다른 M개의 전압(이하, ‘개별 전압’이라 함)을 복수의 제1 개별 전극(LLD1 내지 LLD4)으로 각각 전달할 수 있다. 공통 전압은 DC 전압 또는 AC 전압을 포함할 수 있으며, 공통 전압이 펄스 형태로 인가되는 경우 펄스의 폭 또는 듀티 사이클(duty cycle)은 일정할 수 있다. 즉, 제1 하측 연결 기판과 제2 하측 연결 기판을 통해 제1 액체 렌즈(110)에 구동 전압이 공급될 수 있다.
제1 상측 연결 기판은 하나의 공통 전압을 제2 공통 전극으로 전달할 수 있고, 제2 상측 연결 기판은 서로 다른 N개의 전압을 복수의 제2 개별 전극(LLU1 내지 LLU4)으로 전달할 수 있다. 즉, 제1 상측 연결 기판과 제2 상측 연결 기판을 통해 제2 액체 렌즈(120)에 구동 전압이 공급될 수 있다.
구동 전압에 대응하여 제1 액체 렌즈(110) 내에 형성되는 제1 계면(BO1)의 곡률이 변하고, 제2 액체 렌즈(120) 내에 형성되는 제2 계면(BO2)의 곡률이 변하여, 액체 렌즈 모듈(100)은 AF 기능을 수행할 수 있다.
또는, 구동 전압에 대응하여 제1 액체 렌즈(110) 내에 형성되는 제1 계면(BO1)의 틸팅되는 각도가 변하고, 구동 전압에 대응하여 제2 액체 렌즈(120) 내에 형성되는 제2 계면(BO2)의 틸팅되는 각도가 변하여, 액체 렌즈 모듈(100)은 OIS 기능을 수행할 수 있다.
도 16a 내지 도 16c는 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)의 동작을 설명하기 위한 저면도이다. 이해를 돕기 위해, 도 16a 내지 도 16c 각각에서, 보이지 않는 제1 및 제3 개구(O1, O3) 각각을 점선으로 도시하였다.
액체 렌즈 모듈(100)이 y축 방향으로 흔들리거나 떨렸을 경우 이를 보정하기 위해, 도 16a에 도시된 바와 같이, 제1 액체 렌즈(110)의 제1-1 및 제1-4 개별 전극(LLD1, LLD4)에 각각 음의 전압(-V)을 인가하고, 제1-2 및 제1-3 개별 전극(LLD2, LLD3)에 각각 양의 전압(+V)을 인가하고, 제2 액체 렌즈(120)의 제2-1 개별 전극(LLU1)에 음의 전압(-V)을 인가하고, 제2-3 개별 전극(LLU3)에 양의 전압(+V)을 인가할 수 있다.
또는, 액체 렌즈 모듈(100)이 x축 방향으로 흔들리거나 떨렸을 경우 이를 보정하기 위해, 도 16b에 도시된 바와 같이, 제1 액체 렌즈(110)의 제1-1 및 제1-2 개별 전극(LLD1, LLD2)에 각각 양의 전압(+V)을 인가하고, 제1-3 및 제1-4 개별 전극(LLD3, LLD4)에 각각 음의 전압(-V)을 인가하고, 제2 액체 렌즈(120)의 제2-2 개별 전극(LLU2)에 양의 전압(+V)을 인가하고, 제2-4 개별 전극(LLU4)에 음의 전압(-V)을 인가할 수 있다.
또는, 액체 렌즈 모듈(100)이 대각선 방향(예를 들어, x’축 방향)으로 흔들리거나 떨렸을 경우 이를 보정하기 위해, 도 16c에 도시된 바와 같이, 제1 액체 렌즈(110)의 제1-2 개별 전극(LLD2)에 양의 전압(+V)을 인가하고, 제1-4 개별 전극(LLD4)에 음의 전압(-V)을 인가하고, 제2 액체 렌즈(120)의 제2-2 및 제2-3 개별 전극(LLU2, LLU3)에 각각 양의 전압(+V)을 인가하고, 제2-1 및 제2-4 개별 전극(LLU1, LLU4)에 각각 음의 전압(-V)을 인가할 수 있다.
이하, 비교 례 및 제2 실시 례에 의한 액체 렌즈 모듈(100)을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 비교 설명한다.
도 17 (a) 내지 도 17 (c)는 비교 례에 의한 액체 렌즈 모듈의 제1 동작 례를 설명하기 위한 도면이고, 도 18 (a) 내지 도 18 (c)는 비교 례에 의한 액체 렌즈 모듈의 제2 동작 례를 설명하기 위한 도면이다.
도 17 (a) 및 도 18 (a)는 비교 례에 의한 액체 렌즈 모듈의 저면 사시도를 나타낸다. 여기서, 비교 례에 의한 액체 렌즈 모듈은 하나의 액체 렌즈로 구현되며, 액체 렌즈는 복수의 개별 전극(LL1 ~ LL4) 및 복수의 경계부(SP1 내지 SP4)를 포함할 수 있다.
복수의 개별 전극(LL1 ~ LL4) 및 복수의 경계부(SP1 내지 SP4)는 실시 예에 의한 복수의 제1 개별 전극(LLU1 ~ LLU4) 및 복수의 제1 경계부(SP11 내지 SP14)과 각각 동일한 역할을 수행할 수 있다.
도 17 (b) 및 도 18 (b)는 비교 례에 의한 액체 렌즈 모듈이 서로 다른 제1 및 제2 동작 례에서 각각 동작할 때 야기되는 파면 에러(WFE:Wave Front Error)를 설명하기 위한 도면을 나타낸다.
도 17 (c) 및 도 18 (c)는 비교 례에 의한 액체 렌즈 모듈의 단면도를 나타낸다. 여기서, 비교 례에 의한 액체 렌즈 모듈은 제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2) 및 복수의 플레이트(P1 내지 P3)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 액체(LQ1, LQ2) 및 복수의 플레이트(P1 내지 P3)는 제2 실시 예에 의한 제1-1 및 제1-2 액체(LQ11, LQ12) 및 복수의 제1 내지 제3 하측 플레이트(P1L 내지 P3L)와 각각 동일한 역할을 수행할 수 있다.
제1 동작 례에서, 도 17 (a)에 도시된 바와 같이 제1 및 제4 개별 전극(LL1, LL4) 각각에 양의 전압(+V)이 인가되고 제2 및 제3 개별 전극(LL3, LL4) 각각에 음의 전압(-V)이 인가되어 y축 방향(또는, x축 방향)으로 도 17 (c)에 도시된 바와 같이 2개의 액체(LQ1, LQ2)의 계면(BO)이 소정 각도로 틸팅될 수 있다. 이때, 계면(BO)의 가장 자리(A, B)가 왜곡되어, 도 17 (b)에 도시된 바와 같이 파면 에러(WFE1, WFE2)가 발생할 수 있다.
제2 동작 례에서, 도 18 (a)에 도시된 바와 같이 제1 개별 전극(LL1)에 양의 전압(+V)이 인가되고 제3 개별 전극(LL3)에 음의 전압(-V)이 인가되어 -x축 방향과 +y축 방향 사이의 대각선 방향으로 도 18 (c)에 도시된 바와 같이 2개의 액체(LQ1, LQ2)의 계면(BO)은 소정 각도로 틸팅될 수 있다. 이때, 계면(BO)의 가장 자리(C, D)가 왜곡되어, 도 18 (b)에 도시된 바와 같이 파면 에러(WFE1, WFE2)가 발생할 수 있다.
비록, 비교 례에 의한 경계부(SP1 내지 SP4) 각각의 폭이 수십 ㎛ 정도로서 작다고 하더라도, 전압을 인가받지 못한 경계부(SP1 내지 SP4)에서 전기습윤(electrowetting) 현상이 일어나지 않기 때문에, 도 17 (b) 및 도 18 (b)에 도시된 바와 같이 파면 에러(WFE1, WFE2)가 발생할 수 있다.
비교 례에 의한 액체 렌즈 모듈의 경우, 4개의 개별 전극(LL1 내지 LL4)으로 동일한 전압이 인가되어 AF 기능을 수행할 때는 파면 에러가 야기되지 않지만, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 OIS 기능을 수행하기 위해 개별 전극(LL1 내지 LL4)에 동일하지 않은 전압을 인가할 때 파면 에러가 발생하여, 화질을 저하시킬 수 있다.
도 19 (a) 내지 (d)는 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 19 (a)는 도 12에 도시된 액체 렌즈 모듈(100)의 분해 사시도를 나타내고, 도 19 (b)는 도 12에 도시된 액체 렌즈 모듈(100)의 WFE 특성을 나타내고, 도 19 (c)는 도 15에 도시된 단면도에 해당하고, 도 19 (d)는 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)의 등가 단면도를 나타낸다.
도 19 (a) 내지 도 19 (c)에서 도 12 내지 도 16c와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하여, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도 19 (a) 내지 (c)에 도시된 액체 렌즈 모듈(100)은 도 16b와 동일하게 동작한다. 따라서, 도 16b에서 전술한 바와 같이 해당하는 전압이 복수의 제1 및 제2 개별 전극으로 인가될 수 있다.
제1 액체 렌즈(110)에서 제1 계면(BO1)의 가장 자리(A, B)가 왜곡되고, 제2 액체 렌즈(120)에서 제2 계면(BO2)의 가장 자리(C, D)가 왜곡된다고 하더라도, 가장 자리(A, C)에서의 왜곡과 가장 자리(C, D)에서의 왜곡이 서로 상쇄될수 있다. 이를 위해, 전술한 바와 같이, 복수의 제1 개별 전극을 전기적으로 절연시키는 제1 경계부가 광축(LX)을 기준으로 서로 마주하는 제1 방향과 복수의 제2 개별 전극을 전기적으로 절연시키는 제2 경계부가 광축(LX)을 기준으로 서로 마주하는 제2 방향 사이의 최소 각도는 Δθ 예를 들어, 45°이고, 제1 및 제2 액체 렌즈(110, 120)가 서로 동일한 구성을 가질 수 있다.
결국, 실시 예에 의한 제1 경계부(SP11 내지 SP14)의 제1 폭(w1) 및 제2 경계부(SP21 내지 SP24)의 제2 폭(w2) 각각이 예를 들어, 수십 ㎛ 정도일 경우에도, 도 19 (a)에 도시된 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)을 도 17 및 도 18에 도시된 비교 례에 의한 액체 렌즈 모듈에 등가시킬 경우, 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)은 도 19 (b) 및 도 19 (d)에 도시된 바와 같이 파면 에러가 감소하거나 발생하지 않으므로, 화질이 개선될 수 있다.
도 20a 내지 도 20f는 비교 례 및 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 특성을 비교하기 위한 그래프이다.
도 21은 비교 례 및 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈의 특성을 비교하기 위한 표이다. 여기서, ‘Static tilt’란, 비교 례의 경우 서로 다른 두 액체(LQ1, LQ2)의 계면(BO)이 틸팅된 형태가 소정 기간 이상 동안 변하지 않고 지속적으로 유지된 상태를 의미하고, 제2 실시 례의 경우 계면(BO1, BO2)이 틸팅된 형태가 소정 기간 이상 동안 변하지 않고 지속적으로 유지된 상태를 의미한다.
도 20a 내지 도 20f 각각에서 횡축은 시간을 나타내고, 도 20a 내지 도 20f 각각의 종축과 도 21의 ‘WFE’는 비교 례에 의한 파면 에러(140)의 크기(예를 들어, 도 17 (c)에 도시된 E1 또는 도 18 (c)에 도시된 E2)와 실시 예에 의한 파면 에러(150)의 크기로서 단위는 ㎛일 수 있다. 여기서, 실시 예에 의한 파면 에러(150)는 제1 계면(BO1)이 갖는 파면 에러와 제2 계면(BO2)이 갖는 파면 에러의 총합을 의미한다. 또한, 도 20a 내지 도 20f에 도시된 각 그래프에서, 종축은 비교 례 및 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈에서 흔들림(또는, 손떨림)을 보정하기 위해 계면을 틸팅하는 각도에 해당할 수도 있다.
또한, 도 20a 내지 도 20c는 액체 렌즈 모듈 또는 액체 렌즈 모듈을 포함하는 기기(예를 들어, 카메라 모듈 또는 광학 기기)의 흔들림이 0.3°이고 가진 주파수가 각각 2㎐, 6㎐ 및 10㎐일 때의 특성을 나타낸다. 또한, 도 20d 내지 도 20f는 액체 렌즈 모듈 또는 액체 렌즈 모듈을 포함하는 기기(예를 들어, 카메라 모듈 또는 광학 기기)의 흔들림이 0.6°이고 가진 주파수가 각각 2㎐, 6㎐ 및 10㎐일 때의 특성을 나타낸다. 여기서, 가진 주파수란, 액체 렌즈 모듈을 테스팅하기 위해 실험적 또는 임의로 액체 렌즈 모듈을 포함하는 기기를 진동시키는 주파수를 의미할 수 있다.
도 20a 내지 도 20f 및 도 21을 참조하면, 다양한 가진 주파수에서 손떨림 각도를 가변시키면서 파면 에러를 검사한 결과, 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)은 비교 례보다 파면 에러가 2배 내지 2.8배 감소하였음을 알 수 있다.
전술한 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)은 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이하, 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 광학 장치(200)를 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 실시 예에 의한 광학 장치(200)는 이에 국한되지 않는다.
도 22는 실시 예에 의한 광학 장치(200)의 개략적인 블럭도를 나타낸다.
광학 장치(200)는 프리즘 유닛(210), 액체 렌즈 모듈(220) 및 주밍(zooming)부(230)를 포함할 수 있다. 여기서, 액체 렌즈 모듈(220)은 전술한 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)에 해당할 수 있다.
프리즘 유닛(210)은 IN으로 표기된 방향으로 입사되는 광의 경로를 액체 렌즈 모듈(220)의 광축(LX)으로 변경하는 역할을 한다.
프리즘 유닛(210)에서 광로가 변경된 광에 대해 액체 렌즈 모듈(220)은 OIS 및 AF 기능을 수행하여 주밍부(230)로 출사할 수 있다.
주밍부(230)는 액체 렌즈 모듈(220)을 경유한 광을 줌 인/줌 아웃한다. 이를 위해, 주밍부(230)는 복수의 렌즈(미도시) 및 렌즈를 광축(LX)과 나란한 방향(예를 들어, z축 방향)으로 이동시키는 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다.
실시 예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시 예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 전술한 제1 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈을 포함하는 카메라 모듈(30) 또는 제2 실시 예에 의한 액체 렌즈 모듈(100)을 갖는 렌즈 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈을 이용하여 광학 기기(또는, 광학 장치)를 구현할 수 있다. 여기서, 광학 기기는 광 신호를 가공하거나 분석할 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 광학 기기의 예로는 카메라/비디오 장치, 망원경 장치, 현미경 장치, 간섭계 장치, 광도계 장치, 편광계 장치, 분광계 장치, 반사계 장치, 오토콜리메이터 장치, 렌즈미터 장치 등이 있을 수 있으며, 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있는 광학 기기에 본 실시 예를 적용할 수 있다.
또한, 광학 기기는 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대용 장치로 구현될 수 있다. 이러한 광학 기기는 카메라 모듈(30)(또는, 액체 렌즈 모듈(100)을 갖는 카메라 모듈), 영상을 출력하는 디스플레이부(미도시), 카메라 모듈(30)에 전원을 공급하는 배터리(미도시), 카메라 모듈(30)과 디스플레이부와 배터리를 실장하는 본체 하우징을 포함할 수 있다. 광학 기기는 타 기기와 통신할 수 있는 통신모듈과, 데이터를 저장할 수 있는 메모리부를 더 포함할 수 있다. 통신 모듈과 메모리부 역시 본체 하우징에 실장될 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.
발명의 실시를 위한 형태는 전술한 "발명의 실시를 위한 최선의 형태"에서 충분히 설명되었다.
실시 예에 의한 렌즈 모듈 및 이 모듈을 포함하는 카메라 모듈은 카메라/비디오 장치, 망원경 장치, 현미경 장치, 간섭계 장치, 광도계 장치, 편광계 장치, 분광계 장치, 반사계 장치, 오토콜리메이터 장치, 렌즈미터 장치, 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등에 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트와 수직 방향으로 오버랩되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트;
    상기 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체; 및
    상기 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하고,
    상기 제1 캐비티를 상기 수직 방향에 수직한 수평 방향으로 자른 단면은 다각 형상을 갖고,
    상기 제2 캐비티를 상기 수평 방향으로 자른 단면은 원 형상을 갖는 렌즈 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플레이트 위에 배치되는 제3 플레이트;
    상기 제2 플레이트 아래에 배치되는 제4 플레이트; 및
    상기 제1 액체와 상기 제2 액체 사이에 배치되는 제3 액체를 포함하는 렌즈 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 결합하는 제3 플레이트;
    상기 제2 플레이트와 결합하는 제4 플레이트; 및
    상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트 사이에 배치되는 제5 플레이트를 포함하는 렌즈 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 배치되는 제6 플레이트를 포함하고,
    상기 제5 플레이트는 상기 제1 플레이트와 결합되고,
    상기 제6 플레이트는 상기 제2 플레이트와 결합되는 렌즈 모듈.
  5. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 제1 캐비티에 배치되는 제3 액체와 상기 제2 캐비티에 배치되는 제4 액체를 포함하는 렌즈 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 액체와 상기 제3 액체 중 하나는 전도성 액체이고 다른 하나는 비전도성 액체인 렌즈 모듈.
  7. 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서와 광축 상에서 오버랩 되는 렌즈 모듈을 포함하고,
    상기 렌즈 모듈은 제1 캐비티를 갖는 제1 플레이트와 상기 제1 캐비티에 배치되는 제1 액체를 포함하는 제1 렌즈 및 상기 제1 렌즈와 광축 방향으로 오버랩 되고 제2 캐비티를 갖는 제2 플레이트와 상기 제2 캐비티에 배치되는 제2 액체를 포함하는 제2 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 렌즈의 상기 제1 캐비티는 상기 광축을 지나는 법선들이 유한개가 되는 단면 형상을 갖고,
    상기 제2 렌즈의 상기 제2 캐비티는 상기 광축을 지나는 법선들이 무한개가 되는 단면 형상을 갖는 카메라 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 흔들림을 보정하고 상기 제2 렌즈는 초점을 조절하도록 제어되는 카메라 모듈.
  9. 제1 캐비티를 포함하고, 복수의 경계부를 포함하는 제1 경계부를 사이에 두고 서로 이격되어 배치된 복수의 제1 개별 전극을 포함하는 제1 액체 렌즈; 및
    상기 제1 캐비티와 광축 방향으로 중첩되어 배치된 제2 캐비티를 포함하고, 복수의 경계부를 포함하는 제2 경계부를 사이에 두고 서로 이격되어 배치된 복수의 제2 개별 전극을 포함하는 제2 액체 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 경계부와 상기 제2 경계부는 광축과 평행한 방향 상에서 서로 중첩되지 않도록 배치되는 액체 렌즈 모듈.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 제1 캐비티의 중심과 상기 제2 캐비티의 중심을 지나는 상기 광축으로부터 상기 제1 경계부를 연결하는 제1 가상선과 상기 광축으로부터 상기 제2 경계부를 연결하는 제2 가상선이 평면상에서 이루는 최소 각도는 아래와 같이 표현되는 Δθ와 동일하거나 Δθ보다 작은 액체 렌즈 모듈.
    Figure PCTKR2019017698-appb-I000002
    (여기서, M은 상기 제1 개별 전극의 개수를 나타내고, N은 상기 제2 개별 전극의 개수를 나타낸다.)
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