KR101472802B1 - 가변 초점 렌즈 및 이를 이용한 촬상 장치 - Google Patents
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Abstract
초점 거리가 전기적으로 제어 가능한 가변 초점 렌즈 및 이를 이용한 촬상 장치가 개시된다. 개시된 가변 초점 렌즈는 두 장의 투명한 탄성막 사이에 밀폐된 유체를 포함한다. 상부의 탄성막은 렌즈 형태의 개구를 갖는 지지판에 의해 지지되며, 상부 탄성막 위에는 진공 상태가 유지된다. 하부의 탄성막은 렌즈 형태의 개구와 대향하는 부분이 고정판에 의해 고정되어 있으며, 하부 탄성막 아래에는 렌즈 형태의 개구를 둘러싸는 위치에 소정의 공간을 갖는 챔버가 형성되어 있다. 챔버 내에는 전기적으로 대전된 입자가 배치되어 있다. 이러한 구조에서, 챔버 내에 인가된 전기장에 의해 대전 입자가 이동하여 하부 탄성막을 압막하면, 상부 탄성막의 렌즈 부분이 상승하여 굴절력을 갖게 된다.
Description
본 개시는 초점 거리가 전기적으로 제어 가능한 가변 초점 렌즈 및 이를 이용한 촬상 장치에 관한 것이다.
가변 초점 렌즈는 초점 거리를 연속적으로 변화시킬 수 있는 렌즈이다. 일반적으로 가변 초점 렌즈는 다수의 렌즈 소자들로 구성되어 있으며, 각 렌즈 소자들의 상대 위치를 변화시킴으로써 렌즈의 초점 거리가 연속적으로 변화될 수 있다. 이렇게 많은 수의 렌즈 소자들로 구성된 가변 초점 렌즈는 부피와 무게가 많이 나가고, 각각의 렌즈 소자들의 움직임을 제어하기 위한 구동 장치를 필요로 한다.
최근에는, 예를 들어, 휴대폰, PDA, 노트북과 같은 모바일 제품에 일체로 결합된 소형 카메라에도 줌 시스템이 요구되고 있다. 그러나 많은 수의 렌즈 소자들로 구성된 가변 초점 렌즈를 그러한 소형 카메라에 적용시키기에는 무리가 있다. 소형 카메라의 줌 시스템에는 초점 거리가 가변인 하나의 렌즈 소자를 제공하는 것이 편리할 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 전기적 제어에 의해 굴절률이 변화하는 액정과 같은 재료를 이용한 가변 초점 렌즈가 개발되고 있다.
초점 거리가 전기적으로 제어 가능한 가변 초점 렌즈를 제공한다. 또한 상기 가변 초점 렌즈를 이용한 촬상 장치를 제공한다.
본 발명의 한 유형에 따른 가변 초점 렌즈는, 제 1 전극; 상기 제 1 전극 위에 배치된 투명한 제 1 프레임; 상기 제 1 프레임 위에 차례로 배치된 것으로, 서로 간격을 두고 있는 제 1 및 제 2 투명 탄성막; 상기 제 1 및 제 2 투명 탄성막 사이의 간격에 밀봉된 투명 유체; 상기 제 2 투명 탄성막 위에 이격되어 배치된 배치된 제 2 전극; 상기 제 1 프레임 내부에 공간을 갖도록 형성된 것으로, 상부가 상기 제 1 투명 탄성막을 향해 개방되어 있는 적어도 하나의 챔버; 및 상기 챔버 내부에 배치된 것으로, 전기적으로 대전되어 있는 대전 입자;를 포함할 수 있다.
상기 가변 초점 렌즈는, 상기 제 2 투명 탄성막을 지지하는 것으로 중심부에 개구가 형성되어 있는 지지판을 더 포함하며, 상기 지지판의 개구와 대응하는 제 2 투명 탄성막의 중심 부분은 지지판에 의해 고정되어 있지 않고 자유로이 변형이 가능한 렌즈 영역을 형성할 수 있다.
이때, 상기 제 1 프레임 내부의 챔버는 상기 렌즈 영역을 둘러싸는 위치에 배치될 수 있다.
예컨대, 상기 챔버는 상기 렌즈 영역의 중심축을 중심으로 방위각 방향을 따라 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 가변 초점 렌즈는 상기 렌즈 영역의 테두리와 대응하는 제 1 투명 탄성막의 부분을 고정시키는 링형의 고정판을 더 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 투명한 재료로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 렌즈 영역과 대응하는 상기 제 1 전극 및 제 2 전극의 중심 부분에 각각 개구가 형성될 수도 있다.
상기 가변 초점 렌즈는, 상기 제 1 투명 탄성막과 제 2 투명 탄성막 사이의 유체를 밀봉하기 위하여 상기 유체의 측면을 둘러싸는 제 2 프레임과 밀봉체를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 투명 탄성막과 제 2 전극 사이의 공간은 진공 상태로 유지되어 있으며, 진공은 상기 제 2 투명 탄성막과 제 2 전극 사이에서 측면 둘레를 둘러싸는 제 3 프레임에 의해 밀폐될 수 있다.
예컨대, 상기 챔버 내에 단지 하나의 대전 입자가 배치되어 있거나, 또는 동일한 극성으로 대전된 다수의 대전 입자들이 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 프레임의 일부인 챔버의 바닥 부분에는 미세한 관통구들이 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 유체는 공기보다 높은 굴절률을 갖는 투명한 가스 또는 액체로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 유형에 따른 가변 초점 렌즈는, 제 1 전극; 상기 제 1 전극 위에 배치된 투명한 제 1 프레임; 상기 제 1 프레임 위에 차례로 배치된 것으로, 서로 간격을 두고 있는 제 1 및 제 2 투명 탄성막; 상기 제 1 및 제 2 투명 탄 성막 사이의 간격에 밀봉된 투명 유체; 상기 제 2 투명 탄성막 위에 이격되어 배치된 배치된 제 2 전극; 상기 제 1 프레임 내부에 공간을 갖도록 형성된 것으로, 상부가 상기 제 1 투명 탄성막을 향해 개방되어 있는 적어도 하나의 챔버; 및 상기 챔버의 상부와 대응하는 제 1 투명 탄성막의 일부분 내에 매립된 것으로, 전기적으로 대전되어 있는 대전 입자;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 장치는 상술한 구조의 가변 초점 렌즈를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시에들에 따르면, 구동 전압 및 전력 소비가 작은 소형 가변 초점 렌즈를 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 가변 초점 렌즈는 소형 촬상 장치에 유리하게 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 가변 초점 렌즈에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(100)의 개략적인 구성을 도시하는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(100)는 간격을 두고 배치된 두 장의 투명한 탄성막(106,113) 사이에 밀봉된 유체(109)를 포함하고 있다. 여기서, 유체(109)는 광에 대해 투과성이 있으며 공기보다 높은 굴 절률을 갖는 투명한 액체 또는 가스를 사용할 수 있다. 또한, 탄성막(106,113)은 광투과성이 있고, 변형이 가능하며 탄성 복원력이 있는 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 유기 고분자인 PDMS(polydimethylsiloxane)를 탄성막(106,113)으로서 사용할 수 있다. 이외에도, 다양한 투명한 탄성 재료의 막으로 탄성막(106,113)을 형성하는 것이 가능하다. 상부의 탄성막(113)은 지지판(111)에 의해 지지되어 있으며, 상기 지지판(111)의 중심부에는 소정의 형태를 갖는 개구가 형성되어 있다. 따라서, 지지판(111)의 개구와 대응하는 상부 탄성막(113)의 중심 부분은 고정되어 있지 않고 자유로이 변형이 가능하다. 이러한 상부 탄성막(113)의 중심 부분은 렌즈 영역(113a)을 형성한다. 도 1에는 지지판(111)이 상부 탄성막(113)의 아래에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 지지판(111)은 상부 탄성막(113)의 위에 배치될 수도 있다. 한편, 상부 탄성막(113)과 하부 탄성막(106) 사이의 유체(109)는 그 측면을 둘러싸는 중간 프레임(107)과 밀봉체(108)에 의해 밀봉되어 있다.
상부 탄성막(113)과 상부 전극(115) 사이의 공간은 진공(114) 상태로 유지되어 있다. 진공(114)은 그 하부의 상부 탄성막(113), 상기 상부 탄성막(113)과 상부 전극(115) 사이의 측면 둘레를 둘러싸는 상부 프레임(112), 및 상부 탄성막(113) 위에 이격되어 배치된 상부 전극(115)에 의해 완전히 밀폐되어 유지된다. 상부 탄성막(113) 위에 진공(114) 상태가 유지되어 있기 때문에, 상부 탄성막(113)의 렌즈 영역(113a)은 볼록하게 변형되기는 쉽지만, 오목하게 변형되기는 어렵게 된다. 상부 전극(115)은 예컨대, ITO와 같은 투명 전극일 수 있다. 대신에, 금속과 같이 불투명한 재료를 상부 전극(115)으로서 사용할 수도 있는데, 이 경우에는 상기 지지 판(111)과 같이 렌즈 영역(113a)과 대응하는 중심 부분에 개구가 형성되어야 한다. 상부 전극(115) 위에는 투명한 상부 기판(116)이 배치되어 있다.
하부 탄성막(106)은 렌즈 영역(113a)의 테두리와 대응하는 부분이 링형의 고정판(110)에 의해 고정되어 있다. 따라서, 렌즈 영역(113a)과 대향하는 하부 탄성막(106)의 중심 부분은 변형되지 않는다. 하부 탄성막(106) 아래에는 투명한 재료로 된 하부 프레임(103)이 배치되어 있다. 하부 프레임(103)에는 렌즈 영역(113a)을 둘러싸는 위치에 소정의 공간을 갖는 챔버(104)가 형성되어 있다. 여기서, 하부 프레임(103) 내의 챔버(104)의 상부는 하부 탄성막(106)을 향해 개방되어 있다. 따라서, 상기 챔버(104)의 상부와 직접적으로 접하는 하부 탄성막(106)의 일부 영역은 자유로이 변형이 가능하다.
이러한 챔버(104) 내에는 전기적으로 대전된 입자(105)가 배치되어 있다. 상기 대전 입자(105)는 예컨대 구형의 모양을 가지며, 실시예에 따라서 (+) 또는 (-)로 대전되어 있을 수 있다. 예컨대, 알루미늄과 같은 재료로 된 미세한 금속구를 대전시켜 대전 입자(105)를 얻을 수 있다. 챔버(104) 내에서 대전 입자(105)는 전기적으로 대전된 상태를 항상 유지하여야 한다. 따라서 챔버(104) 내에는 전하를 가진 입자나 가스가 되도록이면 존재하지 않아야 한다. 특히, 산소는 (+)로 대전된 입자와 반응하기 쉬우므로, 챔버(104) 내에서 제거될 필요가 있다. 이를 위해, 챔버(104)도 역시 진공 상태로 유지될 수도 있다. 그 대신에 아르곤(Ar)과 같은 희가스(noble)나 불활성 가스로 챔버(104) 내부를 채울 수도 있다. 또는, 단순히 산소가 제거된 공기가 챔버(104) 내에 채워질 수도 있다.
하부 프레임(103)의 아래에는 하부 전극(102)이 배치된다. 하부 전극(102)은 예컨대, ITO와 같은 투명 전극일 수 있다. 대신에, 금속과 같이 불투명한 재료를 하부 전극(102)으로서 사용할 수도 있는데, 이 경우에는 지지판(111)과 같이 렌즈 영역(113a)과 대응하는 중심 부분에 개구가 형성되어야 한다. 하부 전극(102)의 아래에는 투명한 하부 기판(101)이 배치되어 있다.
도 2는 상술한 본 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(100)의 개략적인 상면 투시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 탄성막(106)의 중심 영역을 고정시키는 고정판(110)은 렌즈 영역(113a)의 둘레와 대응하는 부분을 둘러싸는 링형일 수 있다. 또한, 하부 프레임(103)에는 렌즈 영역(113a)을 둘러싸는 위치에 다수의 챔버(104)가 형성되어 있으며, 각각의 챔버(104)에는 대전 입자(105)가 하나씩 배치되어 있다. 도 2에는 4개의 챔버(104)가 예시적으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라 챔버(104)의 개수는 변경될 수 있다. 유리하게는, 렌즈 영역(113a)의 중심축을 중심으로 방위각 방향을 따라 일정한 간격으로 챔버(104)들이 배치될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(100)의 동작을 개략적으로 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 전극(102)과 상부 전극(115)에 전압이 인가되면, 하부 전극(102)과 상부 전극(115) 사이에 전기장(E)이 발생하게 된다. 예를 들어, 하부 전극(102)을 그라운드에 연결하고, 상부 투명 전극(115)에 (+) 전압을 인가하면, 아래에서 위쪽으로 진행하는 방향의 전기장(E)이 발생한다. 이때, 대전 입자(105)가 (+)로 대전되어 있다면, 대전 입자(105)는 전기장(E)의 방향을 따라 위쪽으로 이동하여 하부 탄성막(106)을 밀게 된다. 그러면 하부 탄성막(106)은 대전 입자(105)에 의해 위쪽으로 밀려나게 되고, 이에 따른 유체(109)의 압력으로 인해 상부 탄성막(113)의 렌즈 영역(113a)이 볼록하게 변형된다. 그 결과, 가변 초점 렌즈(100)를 통과하는 광은 렌즈 영역(113a)에서 굴절될 수 있다. 그런 후, 하부 전극(102)과 상부 전극(115)에 대한 전압의 인가가 중단되면, 중력에 의해 대전 입자(105)가 챔버(104)의 아래로 내려온다. 그러면, 하부 탄성막(106)과 상부 탄성막(113)이 탄성 복원력에 의해 평평해지므로, 광은 가변 초점 렌즈(100)를 굴절 없이 통과하게 된다.
이때, 본 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(100)의 굴절력 또는 초점 거리는 렌즈 영역(113a)이 돌출된 정도에 따라 결정된다. 예를 들어, 렌즈 영역(113a)이 많이 돌출될수록 굴절력이 커지고 초점 거리가 짧아진다. 반대로, 렌즈 영역(113a)이 적게 돌출될수록 굴절력이 작아지고 초점 거리는 길어진다. 렌즈 영역(113a)이 돌출되는 정도는 하부 전극(102)과 상부 전극(115) 사이의 전위차에 의해 결정될 수 있다. 하부 전극(102)과 상부 전극(115) 사이의 전위차가 커질수록 전기장(E)의 세기가 커지면서 대전 입자(105)는 더욱 강하게 하부 탄성막(106)을 밀게 되므로, 렌즈 영역(113a)이 더욱 많이 돌출되어 초점 거리가 짧아질 것이다.
본 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(100)의 경우, 하부 탄성막(106) 및 상부 탄성막(113)의 전체 크기에 비하여 렌즈 영역(113a)의 크기를 매우 작게 하면, 하부 탄성막(106)의 작은 변형으로도 렌즈 영역(113a)을 크게 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 하부 탄성막(106) 및 상부 탄성막(113)의 전체적인 크기를 약 5mm×5mm로 구성하고, 렌즈 영역(113a)의 반경(r)을 약 1mm~1.5mm로 형성할 수 있다. 그리고, 렌즈 영역(113a) 둘레에 4개의 챔버(104)가 배치되어 있는 경우, 하부 탄성막(106)이 약 1㎛ 정도만 변형되어도, 상부 탄성막(113)의 렌즈 영역(113a)은 약 10㎛로 변형될 수 있다. 따라서, 약 2V 이하의 낮은 전압으로도 가변 초점 렌즈(100)의 구동이 가능하며, 가변 초점 렌즈(100)의 전력 소비를 적게 할 수 있다.
이러한 가변 초점 렌즈(100)를, 예컨대, 모바일 장치 등에 내장된 소형 촬상 장치에 사용할 경우, 복잡한 구성의 다수의 렌즈 소자들을 사용하지 않고 단지 하나의 가변 초점 렌즈(100)만으로 주밍(zooming) 동작을 구현할 수 있다. 또한, 주밍 동작을 수행하는데 적은 전력만이 소비되므로, 촬상 장치 또는 촬상 장치를 포함하는 모바일 장치의 전원에 부담을 주지 않는다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(200)의 개략적인 구성을 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시된 실시예와 비교할 때, 도 4에 도시된 실시예의 경우, 챔버(104) 내에 하나의 대전 입자(105)가 아닌 동일한 극성으로 대전된 다수의 대전 입자(120)들이 배치되어 있다는 점에서 차이가 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 실시예의 경우에는 약 100nm 내지 1㎛의 직경을 갖는 단지 하나의 대전 입자(105)가 챔버(104) 내에 배치된다. 반면, 도 4에 도시된 실시예의 경우에는, 예컨대, 약 1nm 내지 100nm의 직경을 갖는 다수의 대전 입자(120)들이 챔버(104) 내에 배치될 수 있다. 이때, 챔버(104) 내에 배치된 다수의 대전 입자(120)들이 모두 동일한 극성으로 대전되어 있기 때문에, 대전 입자(120)들은 척력에 의해 서로 밀어내므로 챔버(104) 내에 고르게 분산된다. 도 4에 도시된 가변 초점 렌즈(200)의 나머지 구성은, 도 1에 도시된 가변 초점 렌즈(100)의 구성과 동일하다.
도 5는 본 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(200)의 동작을 개략적으로 도시하고 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 하부 전극(102)과 상부 전극(115)에 전압이 인가되면, 하부 전극(102)과 상부 전극(115) 사이에 전기장(E)이 발생하게 된다. 그러면 챔버(104) 내의 대전 입자(120)들은 전기장(E)의 방향을 따라 하부 탄성막(106)을 향해 이동하게 된다. 만약 전기장(E)의 세기가 대전 입자(120)들 사이의 척력보다 충분히 세다면, 모든 대전 입자(120)들이 하부 탄성막(106)을 밀게 되며, 가변 초점 렌즈(200)의 초점 거리는 이때 가장 짧아진다. 전기장(E)의 세기가 점차 약해지면, 대전 입자(120)들 중 일부가 서로의 척력에 의해 하부 탄성막(106)으로부터 떨어지므로 가변 초점 렌즈(200)의 초점 거리는 점점 길어지게 된다. 그리고, 하부 전극(102)과 상부 전극(115)에 전압의 인가가 중단되면, 대전 입자(120)은 서로의 척력에 의해 다시 챔버(104) 내에 고르게 분산된다.
따라서, 하부 탄성막(106)을 향해 이동하는 대전 입자(120)들의 개수 및 대전 입자(120)들의 이동 정도를 전기장(E)의 세기에 따라 조절함으로써, 가변 초점 렌즈(200)의 초점 거리가 더욱 정교하게 제어될 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(200)의 경우, 중력의 작용과 관계 없이 다수의 대전 입자(120)들이 서로의 척력에 의해 챔버(104) 내에 고르게 분산될 수 있기 때문에, 가변 초점 렌즈(200)의 위치 변동에 영향을 받지 않고 동작될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 가변 초점 렌즈(200)가 거꾸로 뒤집혀 있더라도 위에서 설명한 것과 동일한 동작이 가능하다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(200')의 개략적인 구성을 도시하는 단면도이다. 도 6에 도시된 실시예의 경우, 대전되지 않은 상태의 입자들을 챔버(104)에 넣은 후, 가변 초점 렌즈(200')의 조립 후에 입자들을 대전시켜 대전 입자(120)로 만드는 것이 가능하다. 이를 위해, 하부 프레임(103)의 일부인 챔버(104)의 바닥(103a)에는 전자들이 통과할 수 있는 미세한 관통구들이 형성되어 있다. 관통구는 대전 입자(120)의 직경보다 작기 때문에, 대전 입자(120)는 하부 전극(102)에 접촉하지 않고 대전 입자(120)에서 나온 전자들만이 관통구를 통과한 후 하부 전극(102)을 통해 배출될 수 있다. 챔버(104)의 바닥(103a)에 형성된 미세한 관통구들을 제외한 가변 초점 렌즈(200')의 나머지 구성은, 도 4에 도시된 가변 초점 렌즈(200)와 동일하다. 한편, 재료에 따라서는 전자들이 통과할 수 있을 정도의 구멍을 자연적으로 갖는 것도 있다. 이러한 재료를 하부 프레임(103)으로서 사용할 경우에는, 인위적으로 관통구를 형성할 필요가 없다.
대전되지 않은 상태의 입자를 챔버(104) 내에서 대전시키는 방법에는 두 가지 방법이 있을 수 있다. 하나는 광전 효과(photoelectric effect)에 의한 광전자 방출(photoemission) 방식이다. 예컨대, 미세한 알루미늄 입자에 약 250nm 내지 300nm 파장의 UV 광을 조사하면, 알루미늄 입자 내의 하나의 알루미늄 원자마다 각각 하나의 전자가 방출될 수 있다. 따라서 가변 초점 렌즈(200')를 조립한 후에, 가변 초점 렌즈(200')에 전체적으로 250nm 내지 300nm 파장의 UV 광을 조사하면, 챔버(104) 내의 입자들을 대전시킬 수 있다. 이때에는, 적어도 하부 기판(101), 하부 전극(102) 및 하부 프레임(103)이 모두 UV 광에 투명한 재료를 사용하여야 한다. 대신에, 가변 초점 렌즈(200')의 위쪽에서 UV 광을 조사할 경우에는, 적어도 상부 기판(116), 상부 전극(115), 상하부 탄성막(106,113) 및 유체(109)가 UV 광에 대해 투과성이 있어야 한다. 일단 원자로부터 하나의 전자가 방출된 후에는, 더 짧은 파장의 광이 조사되어야 전자가 방출되므로, UV 광으로 인해 대전 입자(120)가 추가적으로 더 대전되지는 않는다. 입자를 대전시키는 동안 하부 전극(102)에 (+) 전압을 인가하면, 대전 입자(120)로부터 방출된 전자는 바닥(103a)에 있는 관통구를 통과한 후, 하부 전극(102)을 통해 빠져 나간다.
다른 방식으로, 하부 전극(102)과 상부 전극(115) 사이에 고압의 전압을 인가함으로써 전기적으로 입자를 대전시키는 방식이 있다. 예를 들어 하부 전극(102)에 100~200V의 전압을 인가하면 입자로부터 전자가 방출되어 하부 전극(102)을 통해 배출될 수 있다. 통상적으로 가변 초점 렌즈(200')는 2V 이내의 전압으로 구동이 가능할 수 있으므로, 일단 입자들이 대전되어 대전 입자(120)가 형성된 후에는 이러한 고압의 전압을 다시 인가할 필요는 거의 없다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(300)의 개략적인 구성을 도시하는 단면도이다. 도 7에 도시된 실시예의 경우, 대전 입자(120)들이 챔버(104) 내에 배치되지 않고 챔버(104)의 상면과 대응하는 하부 탄성막(106)의 일부분에 매립되어 있다. 도 7에 도시된 가변 초점 렌즈(300)의 다른 구성은 도 4의 실시예와 동일하다. 이 경우에도, 대전 입자(120)들이 전기장(E)의 방향을 따라 이동하기 때문에, 대전 입자(120)들의 이동을 따라 하부 탄성막(106)이 변형될 수 있다. 전기장(E)이 사라지게 되면, 하부 탄성막(106)의 탄성 복원력에 따라 하부 탄성막(106)은 원래의 위치로 되돌아오게 된다.
지금까지, 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 렌즈의 개략적인 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가변 초점 렌즈의 개략적인 상면 투시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 가변 초점 렌즈의 동작을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 초점 렌즈의 개략적인 구성을 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 가변 초점 렌즈의 동작을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변 초점 렌즈의 개략적인 구성을 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변 초점 렌즈의 개략적인 구성을 도시하는 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100,200.....가변 초점 렌즈 101.....하부 기판
102.....하부 전극 103.....하부 프레임
104.....챔버 105,120.....대전 입자
106,113.....탄성막 107.....중간 프레임
108.....밀봉체 109.....유체
110.....고정판 111.....지지판
112.....상부 프레임 113a.....렌즈 영역
114.....진공 115.....상부 전극
116.....상부 기판
Claims (14)
- 제 1 전극;상기 제 1 전극 위에 배치된 투명한 제 1 프레임;상기 제 1 프레임 위에 차례로 배치된 것으로, 서로 간격을 두고 있는 제 1 및 제 2 투명 탄성막;상기 제 1 및 제 2 투명 탄성막 사이의 간격에 밀봉된 투명 유체;상기 제 2 투명 탄성막 위에 이격되어 배치된 배치된 제 2 전극;상기 제 1 프레임 내부에 공간을 갖도록 형성된 것으로, 상부가 상기 제 1 투명 탄성막을 향해 개방되어 있는 적어도 하나의 챔버; 및상기 챔버 내부에 배치된 것으로, 전기적으로 대전되어 있는 대전 입자;를 포함하는 가변 초점 렌즈.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 투명 탄성막을 지지하는 것으로, 중심부에 개구가 형성되어 있는 지지판을 더 포함하며, 상기 지지판의 개구와 대응하는 제 2 투명 탄성막의 중심 부분은 지지판에 의해 고정되어 있지 않고 자유로이 변형이 가능한 렌즈 영역을 형성하는 가변 초점 렌즈.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 프레임 내부의 챔버는 상기 렌즈 영역을 둘러싸는 위치에 배치되어 있는 가변 초점 렌즈.
- 제 3 항에 있어서,상기 챔버는 상기 렌즈 영역의 중심축을 중심으로 방위각 방향을 따라 일정한 간격으로 배치되어 있는 가변 초점 렌즈.
- 제 2 항에 있어서,상기 렌즈 영역의 테두리와 대응하는 제 1 투명 탄성막의 부분을 고정시키는 링형의 고정판을 더 포함하는 가변 초점 렌즈.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 전극 및 제 2 전극이 투명한 재료로 이루어져 있는 가변 초점 렌즈.
- 제 2 항에 있어서,상기 렌즈 영역과 대응하는 상기 제 1 전극 및 제 2 전극의 중심 부분에 각각 개구가 형성되어 있는 가변 초점 렌즈.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 투명 탄성막과 제 2 투명 탄성막 사이의 유체를 밀봉하기 위하여 상기 유체의 측면을 둘러싸는 제 2 프레임과 밀봉체를 더 포함하는 가변 초점 렌즈.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 투명 탄성막과 제 2 전극 사이의 공간은 진공 상태로 유지되어 있으며, 진공은 상기 제 2 투명 탄성막과 제 2 전극 사이에서 측면 둘레를 둘러싸는 제 3 프레임에 의해 밀폐되어 있는 가변 초점 렌즈.
- 제 1 항에 있어서,상기 챔버 내에 단지 하나의 대전 입자가 배치되어 있거나, 또는 동일한 극성으로 대전된 다수의 대전 입자들이 배치되어 있는 가변 초점 렌즈.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 프레임의 일부인 챔버의 바닥 부분에 미세한 관통구들이 형성되어 있는 가변 초점 렌즈.
- 제 1 항에 있어서,상기 유체는 공기보다 높은 굴절률을 갖는 투명한 가스 또는 액체로 이루어져 있는 가변 초점 렌즈.
- 제 1 전극;상기 제 1 전극 위에 배치된 투명한 제 1 프레임;상기 제 1 프레임 위에 차례로 배치된 것으로, 서로 간격을 두고 있는 제 1 및 제 2 투명 탄성막;상기 제 1 및 제 2 투명 탄성막 사이의 간격에 밀봉된 투명 유체;상기 제 2 투명 탄성막 위에 이격되어 배치된 배치된 제 2 전극;상기 제 1 프레임 내부에 공간을 갖도록 형성된 것으로, 상부가 상기 제 1 투명 탄성막을 향해 개방되어 있는 적어도 하나의 챔버; 및상기 챔버의 상부와 대응하는 제 1 투명 탄성막의 일부분 내에 매립된 것으로, 전기적으로 대전되어 있는 대전 입자;를 포함하는 가변 초점 렌즈.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나의 항에 따른 가변 초점 렌즈를 구비하는 촬상 장치.
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