JP2007128084A - 液体ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】携帯用端末機に装着される液体ズームレンズを提供する。
【解決手段】上下の開口部に１対のレンズが結合された円筒形の本体１１と、本体の下部に境界面を形成して満たされる第１絶縁液層２１及び第１電解液層２２と、前記第１電解液層の上部に安着され、周縁部が前記本体の内周面の下端部に密着結合される第１レンズ２３と、からなるオートフォーカスレンズ部２０と、前記第１レンズの上部に互いに異なる物性により境界面が形成される第２絶縁液層３１、第２電解液層３２及び前記第２絶縁液層の内部の中心部上において流動可能に固定され、周縁部が本体の内周面に密着する第２レンズ３３と、からなる光学ズームレンズ部３０と、を備え、電解液と絶縁液が有する固有の屈折率差による曲率が変化する単一の液体レンズを介して、オートフォーカス機能及び光学ズーム機能を同時に具現させる作用効果を発揮する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、携帯用端末機に装着される液体ズームレンズに関し、さらに詳細には、円筒形の本体内部に電圧の印加により曲率が変化する電解液及び絶縁液が複数の境界面を形成して満たされ、その境界面に接するか、または絶縁液中に非球面レンズが順次装着されることによって、前記非球面レンズ周囲の電解液の曲率変化により、光学ズーム機能とオットーフォーカシング機能を同時に具現することのできる液体ズームレンズに関する。

最近、携帯電話やＰＤＡなどの携帯用端末機にカメラが一体型に内蔵された携帯用端末機製品が主に発売されており、消費者らもより高い画素と多様な機能を持つカメラが一体型に装着された端末機を選好していることから、このような端末機内蔵型カメラは、ＣＣＤ，ＣＭＯＳなどの撮像素子にレンズを付着させて被写体を撮像し、撮像された被写体データが所定の記録媒体により記録されるように構成される。

また、最近の傾向であるメガピクセル用カメラの性能を持たせるためには、レンズ設計の際、充分な解像力を有するようにレンズを設計しなければならず、かつ組立公差を考慮して実際のセンササイズより大きく設計しなければならない。

このとき、前記携帯用端末機に装着されて被写体を撮像するのに用いられるレンズシステムの場合には、被写体の撮像時に入力される複数種類の波長を持つ入射光の影響により、被写体の模様や形態が変形する多様な種類の収差、例えば、球面収差、非点収差及び歪曲収差などの収差が発生し、このような収差の発生を最大限抑制できるシステムが備えられなければならない。

このようなレンズシステムにより具現されるズーム（Ｚｏｏｍ）とは、多様な焦点距離（Ｖａｒｉａｂｌｅ−Ｆｏｃａｌ Ｌｅｎｇｔｈ）を有し得るようにするものであって、主に、ポジティブ屈折率を有するフロントレンズ（Ｆｒｏｎｔ Ｌｅｎｓ）及びネガティブ屈折率を有するリアレンズ（Ｒｅａｒ Ｌｅｎｓ）にて、これらの相対的な移動によりレンズ間の距離が調整されることによりズームの機能が達成され、一般的なカメラなどでは、ズームの機能を極大化するために、従来のレンズと追加レンズとの間の焦点距離を変化させ得る広角レンズや望遠レンズを別に付着し、ユーザが動かなくてもある１ケ所で多様な視野角で撮影可能にする。

上記のようなズームは、光学ズームとデジタルズームに大別でき、前記光学ズームは、カメラに付着された光学レンズを相対的に移動させることで、可変焦点距離により被写体が拡大される状態であり、デジタルズームは、フォトショップなどのグラフィックプログラムにおいてイメージを拡大することと同様に、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）自体内でイメージを拡大させてディスプレイされるようにした状態のことを言う。

このとき、前記デジタルズームは、光学ズームとは異なり、ＣＣＤにおいてイメージが拡大されるものであることから、光学ズームのように、焦点距離の変化に応じるレンズ間の移動のための空間が不要となるため、小型化及び薄型化の際には長所はあるが、ズーム動作によりイメージを撮影する際には、鮮明な解像度の具現が不可能であるという問題がある。

これに対し、光学ズームは、レンズ間の焦点距離の変化によりズーム動作が実現されることによって、焦点距離の変化に応じる空間が求められざるを得なくなり、レンズ部及びレンズ部を取り囲む鏡筒により、求められる空間が大きくなるという短所がある反面、ズーム動作の際に鮮明な解像度の具現が可能であるという長所があることから、端末機自体の体積が大きくならざるをえないにもかかわらず、消費者から選好されている。

しかしながら、現在まで発売されている携帯用端末機は、小型、薄型化の傾向により、焦点距離を変化させ得る空間上の制約のため、光学ズーム機能よりはデジタルズーム機能が搭載された端末機が主に発売されており、最近では、端末機の背面を利用して光学ズーム機能を具現できる携帯端末機が間歇的に発売されているのが実情である。

このような、光学ズームを実現できる従来の携帯用端末機の技術的構成が下記の特許文献１（名称：ズームカメラの鏡筒構造及びズーム組立体）に記載されているため、従来の携帯用端末機は、デジタルカメラなどに適用される光学ズームの鏡筒構造を改善して携帯用端末機に適用することにおいて、小型かつ製造が容易であり、解像度の高いズームカメラの鏡筒構造及びズーム組立体の構造が提案されている。

前記従来のズーム組立体は、フロントレンズ部及びネガティブ屈折率を有するリアレンズ部と、フロントレンズ部及びリアレンズ部のらせん形の軌跡運動をガイドするらせん形の溝が貫通形成された内部鏡筒と、内部鏡筒の外部に挿入されてフロント及びリアレンズ部の上下運動をガイドする逃避溝が内面に形成された外部鏡筒で構成されたズームカメラの鏡筒構造からなる。

このような構造の従来のズームカメラは、携帯用端末機の一方に多段で折り畳み可能に、内、外部の鏡筒を設け、端末機内部のモータ駆動により内、外部鏡筒が順次広げられ、かつレンズ間の移動により焦点距離が変化して光学ズーム機能が具現されることによって、ズーム動作のためのカメラ内部の多くの空間を占めざるをえないという短所があった。

また、複数のレンズが装着された内、外部鏡筒をズームカメラの外部に移動させるための駆動方式により、カメラ内部に装着されたモータを作動させざるをえないため、前記モータの駆動の際に発生する消費電力により、バッテリの電力消費量が大きくなるという問題が指摘されている。

このような問題点を解決するために、携帯用端末機内の小さな空間のみを占め、電力消耗量の極めて少ない液体レンズが開発されてきており、液体レンズは、単一の鏡筒内部に印加される電圧により、その曲率が変化する電解液と、電解液と隣接した境界面を形成する絶縁液とによってズーム機能が具現され得るようにしたものである。

このように、ズーム機能を具現できる液体レンズの代表的な形状は、下記の特許文献２（名称：液体レンズを利用した携帯用端末機のズームカメラ並びに、その制御システム及び制御方法）に開始されており、以下に、図１を参照して簡略に説明する。

図１は、従来の液体レンズの断面図であって、図示のように、従来の液体レンズは、ポジティブ屈折率とネガティブ屈折率を有する第１レンズ３１１及び第２レンズ３１２で構成された第１レンズ群３１０と、ズーム機能制御信号により導電性液体と非導電性液体との接触面の曲率半径が変化する第１液体レンズ３００と、両面が非球面であるポジティブ及びネガティブ屈折率を有する第３レンズ３３１及び第４レンズ３３２からなる第２レンズ群３３０、並びに第２レンズ群３３０から所定間隔が離間して配置される赤外線フィルタ３４０で構成されている。

このような構造の従来の液体レンズは、図２に示すように、電気湿潤（Ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ）現象にその根拠をおいている。電気湿潤現象とは、界面に存在する電荷により界面の表面張力が変化してその接触角αが変化する現象によるもので、特に、界面に作用する電位差が高くなるように、界面に薄い絶縁体が存在し、電解質中に存在する電荷は、化学的特性により境界面上へ移動しようとする特性を有している。

このとき、外部から電界を印加すれば、上述した電荷の特性はより強くなり、特に、境界面が重なるＴＣＬ（Ｔｒｉｐｌｅ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｌｉｎｅ）では、電荷の濃度が大きく増加して電荷間の反撥力を増加させることによって、液滴のエッジにおいて表面張力が低くなる。

このような電気湿潤現象を利用すれば、微小液体及び液体内の微小粒子を容易に制御できるため、最近では、電気湿潤現象を利用した多様な製品が研究されつつあり、その適用分野には、液体レンズ、マイクロポンプ、ディスプレイ装置、光学装置、ＭＥＭＳ分野などを例に挙げることができる。

特に、オートフォーカスのための液体レンズは、従来の機械的駆動方式のレンズと比較して、小型化されたサイズ、低い消費電力及び速い応答速度などの長所がある。

上記のような長所にもかかわらず、上述のような構造の従来の液体レンズは、複数のレンズ群及び液体レンズが結合された単一の鏡筒内部において、個別的な液体レンズの導電性液体と非導電性液体との間の曲率変化によりズーム機能が具現されることによって、上述の多段の鏡筒を利用した光学ズームレンズのように、空間の制約がしたがう短所は補完できるが、単一の液体レンズが内部液体間の曲率変化により、ズーム機能のみが行われるという問題がある。

また、その構造が複雑であり、１つの液体レンズを利用したズーム機能以外の機能、代表的には、オートフォーカス（Ａ／Ｆ）調節機能を具現させるためには、フロントレンズの機能を行うさらに他の液体レンズが装着されなければフォーカスの調節機能を行うことができなくなり、その構造がさらに複雑となるという短所がある。

韓国特許出願第２００３−３９４８号明細書 韓国公開特許第２００５−３３３０８号明細書

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、円筒形の本体の内部に１対の非球面レンズが装着され、前記非球面レンズを取り囲み、多層の境界面を形成する電解液層及び絶縁液層の曲率が、印加された電圧により順次変化することにより、光学ズーム機能とオートフォーカシング機能を同時に具現することのできる液体ズームレンズを提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明に係る液体ズームレンズの構造によれば、上下の開口部に１対のガラスレンズが結合された円筒形の本体と、本体の下部に境界面を形成して満たされる第１絶縁液層及び第１電解液層と、第１レンズと、からなるオートフォーカスレンズ部と、前記第１レンズの上部に互いに混合されない境界面が形成される第２絶縁液層及び第２電解液層と、前記第２絶縁液層の内部に収蔵された第２レンズと、からなる光学ズームレンズ部と、を含む。

一実施形態では、前記本体は、上下端の開口部に円板状のガラスレンズがそれぞれ接着固定され、その内部に複数の液体層及びレンズが複数の境界面を形成し、内蔵された状態で携帯用端末機の内部に挿入装着される。

前記本体は、携帯用端末機のボディーと同じ材質または金属やセラミック等の素材を利用して製作でき、その内周面が電極の機能を行うことのできるメタルコーティング面で形成されることから、前記コーティング面は、液体との反応性の少ない金（Ａｕ）を利用したコーティング面で構成されることが好ましい。

また、一実施形態では、前記本体の内部に積層されるオートフォーカスレンズ部と光学ズームレンズ部は、それぞれ絶縁液層、電解液層及びレンズが多層構造をなして複数の境界面を形成し順次満たされ、オートフォーカスレンズ部を形成する絶縁液層及び電解液層は、本体内側の下端にその外周面が密着結合される第１レンズにより、上部の光学ズームレンズ部と区分される。

一実施形態では、前記オートフォーカスレンズ部の上部において、光学ズームレンズ部を構成する電解液層及び絶縁液層は、中央部に第２レンズが含まれた絶縁液層を間に置き、その上下部に境界面を形成し、同一または互いに異なる物性からなる１対の電解液層が取り囲んでおり、このとき、前記第２レンズは、絶縁液層内の中央部で固定させ、かつ第２レンズを中心に絶縁液がその上下部に流動できるようにレンズ枠部に複数のホールが形成される。

一方、前記オートフォーカスレンズ部及び光学ズームレンズ部に含まれた各レンズは、非球面レンズで設計されることが好ましく、さらに好ましくは、プラスチック材質の透明な非球面レンズで構成されることによって、液体レンズを介して発生する色収差を補正させることができる。

本発明の液体ズームレンズによれば、単一の円筒形の本体の内部に複数の境界面を形成する電解液及び絶縁液が順次満たされた状態において、本体に加えられる電圧の印加により電解液と絶縁液が有する固有の屈折率差による曲率が変化する単一の液体レンズを介して、オートフォーカス機能及び光学ズーム機能を同時に具現させる作用効果を発揮し、光学ズームレンズ部に装着される第２レンズの両面が水素性コーティング面で形成されることによって、ズーム作動のための絶縁液が第２レンズを中心に固定されることによって、安定したズーム機能が行われるという長所がある。

また、本発明は、液体ズームレンズの各レンズ部に装着される第１レンズ及び第２レンズがプラスチック材質の非球面レンズで構成されることによって、液体レンズ使用の際に発生できる収差を補正できるという利点がある。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づき詳細に説明する。

本発明の液体ズームレンズの上記の目的に対する技術的構成をはじめとする作用効果に関する事項は、本発明の好ましい実施の形態を示している図面を参照した以下の詳細な説明により明確に理解できるであろう。

＜液体ズームレンズの構造＞
まず、図３は、本発明に係る液体ズームレンズの断面図であり、図４は、本発明に係る液体ズームレンズの本体の一方の拡大断面図であって、図示のように、本発明の液体ズームレンズ１０は、円筒形の本体１１の上下の開口部にそれぞれガラスレンズ１２，１３が接着固定され、前記本体１０の内部に互いに異なる物性を有する複数の電解液層２２，３２及び絶縁液層２１，３１が複数の境界面を形成し、第１レンズ２３により区分されて順次積層されたオートフォーカスレンズ部２０と光学ズームレンズ部３０とからなる構造である。

前記本体１１は、メタルまたはセラミック材質で構成され、下部底面が中央部に向かって下向きに傾斜した傾斜面１４で形成され、その上下の開口部が備えられて、その上下の開口部が覆われるように、本体１１の上下の端部面に１対のガラスレンズ１２，１３の外周面が接着剤Ｂにより固定される。

前記本体１１の底面の傾斜面１４は、最下部の第１絶縁液層２１を本体１１の中央部に固定させる機能を行い、電圧の印加により、その境界面が屈折する際、全体的なオートフォーカスレンズ部２０のサイズを減らすためのものである。

前記本体１１は、内側の下部にその底面の傾斜面１４と周縁部とが接し、互いに異なる物性を有し、密度が同一にもかかわらず、互いに混合されない透明な液体からなる第１絶縁液層２１及び第１電解液層２２が境界面をなして積層され、前記第１電解液層２２の上部に第１レンズ２３が安着されて、オートフォーカスレンズ部２０が形成される。

前記オートフォーカスレンズ部２０は、最下部側の第１絶縁液層２１及びその界面を形成する第１電解液層２２に電圧が印加すれば、導電性液体である第１電解液層２２の曲率変化により、第１絶縁液層２１が膨張し、かつオートフォーカス（Ａｕｔｏ−Ｆｏｃｕｓ：Ａ／Ｆ）機能が行われる。

このとき、前記オートフォーカスレンズ部２０を構成する第１レンズ２３は、上面が膨張した非球面のプラスチックレンズで構成されて、周縁部が本体１１の内周面の下端部の切り曲げ部上に密着結合されることにより、第１電解液層２２及び第１絶縁液層２１で構成されたオートフォーカスレンズ部２０と、その上部の第２電解液層３２及び第２絶縁液層３１を備える光学ズームレンズ部３０とを区分する機能を行う。

ここで、前記第１レンズ２３は、ＣＯＣ（Ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ、シクロオレフィンコポリマー：高耐熱透明樹脂）またはＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ポリカーボネート）等の非球面プラスチックレンズで構成されることが好ましい。

前記プラスチック材質で構成された第１レンズ２３は、プラスチック材質の特性上、一方の面が外気と接する本体１１の上下部のカバーとして用いられる場合には、本体内部の液体がレンズを透過して外部に流出できるという問題があり得るが、本発明のように、同一の液体または異なる種類の液体が両方の面に接する場合には、液体間の透過が発生しなくなる。

また、第１レンズ２３は、一方面が膨張した非球面レンズが採用されることにより、液体レンズを使用する際に発生できる球面収差、非点収差及び歪曲収差などの各種収差（Ａｂｂｅｒａｔｉｏｎ）の補正が行われる。

一方、前記オートフォーカスレンズ部２０の上部に積層される光学ズームレンズ部３０は、互いに異なる物性の液体で構成された第２絶縁液層３１及び第２電解液層３２が複数の境界面を形成し、前記第２絶縁液層３１の中央部に第２レンズ３３が所定の範囲で流動可能に固定される。

このとき、前記第２電解液層３２に印加される電圧により、１対の第２電解液層３２が対称的に屈折し、第２絶縁液層３１の上下部が膨張し、光学ズームの機能が行われる。

前記第２絶縁液層３１の内部に固定される第２レンズ３３は、前記第１レンズ２３と同様に、非球面のプラスチックレンズで構成されて両面に疏水性コーティング膜が形成され、その枠部に沿って等間隔で複数のホール３３ａが備えられる。

前記第２レンズ３３に疏水性コーティング膜を形成させる理由は、第２レンズ３３を取り囲んでいるオイル状態の第２絶縁液層３１がレンズ表面に容易に吸着されるようにして第２レンズ３３を絶縁液中に固定させることによって、安定した動作が可能なようにするためである。

また、前記第２レンズ３３を取り囲んでいる第２絶縁液層３１が、レンズ３３の枠部のホール３３ａを介して第２レンズ３３を中心に互いに流動されることにより、第２絶縁液層３１の上下部が対照をなして均一に屈折することによって、安定した光学ズーム機能が具現される。

一方、前記オートフォーカスレンズ部２０と光学ズームレンズ部３０にそれぞれ複数の境界面をなして積層される絶縁液と電解液は、互いに異なる特性を有するが、前記電解液は、水（Ｈ₂Ｏ）を主成分として無機塩と極性溶媒が付加的に添加され、前記絶縁液は、シリコーンオイルを主成分として付加的に無極性溶媒が添加されることによって、互いに接触したときに混合されず、所定の曲率をなす界面を形成するようになる。

また、前記第１電解液層２２と第２電解液層３１を構成する液体は、その構成成分は同じであるが、組成が互いに異なるため、物性が相違し、これと同様に、第１絶縁液層２１の絶縁液も、第２絶縁液層３１の絶縁液と構成成分は同じであるが、その物性が異なり、第１絶縁液層２１の絶縁液より相対的に表面に対する高い湿潤性を有する絶縁液が用いられる。

そして、複数の界面を形成する電解液と絶縁液の密度は、ほぼ同じ液体が用いられ、基本的な電解液の屈折率は、１．４０以下に維持され、絶縁液の屈折率は、１．４５以上に維持され、このとき、前記電解液と絶縁液の屈折率は、その差が大きいほど、液体レンズに適用するのが有利となる。

一方、図４に示すように、本発明の液体ズームレンズ１０を構成する本体１１は、その内周面が電極の機能を行うことのできるメタルコーティング面１５で形成されるため、前記メタルコーティング面１５は、多様な液体に対して接触したとき、反応の少ない金（Ａｕ）を利用した表面コーティングが主に用いられる。

また、前記メタルコーティング面１５上には、絶縁膜の機能を行うように、絶縁体コーティング膜１６が形成されて複数の液体と絶縁面が形成されるようにする。絶縁体コーティング膜１６は例えばパリレン（Ｐａｒｙｌｅｎｅ）のような絶縁体のコーティングを用いることができる。このとき、前記各電解液層２１，３１の周縁部の境界面上には、各電解液層２２，３２に電圧を印加するための延長コーティング膜１７ａ，１７ｂが形成されることによって、本体１１に印加された電気的信号が各電解液層２２，３２に接続したコーティング膜１７ａ，１７ｂを介して、各電解液に印加される。

次の図５は、本発明の液体ズームレンズの光学ズームレンズ部を構成する第２絶縁液層に固定された第２レンズの斜視図であって、図示のように、第２レンズ３３は、上面が膨張している円板状の非球面プラスチックレンズで構成されて、その枠部に沿って等間隔で複数のホール３３ａが形成され、前記第２絶縁液層３１により取り囲まれて、その周縁部が本体１１の内周面に密着結合される。

前記第２レンズ３３は、その外周面を取り囲んでいる第２絶縁液層３１の容易な吸着のための疏水性コーティング膜によりコーティングされるとともに、場合によっては、本体１１の内周面と同じ絶縁体コーティング膜で構成され得る。

前記第２レンズ３３のエッジに形成された複数のホール３３ａは、第２レンズ３３を取り囲んでいる第２絶縁液層３１の電圧を印加する際、または外部衝撃による第２絶縁液層３１の曲率変化の際に、前記ホール３３ａを介して絶縁液が流動されることにより、前記第２レンズ３３を中心に上下部の絶縁液層３１が常に均一に動いて上下均衡を維持する。

＜液体ズームレンズの作動＞
一方、図６は、本発明に係る液体ズームレンズの駆動過程を示す断面図であって、図６Ａは、電圧の印加前の初期状態の断面図であり、図６Ｂは、下部オートフォーカスレンズ部に電圧を印加する際の断面図であり、図６Ｃは、上部光学ズームレンズ部に電圧を印加する際の断面図であり、図６Ｄは、オートフォーカスレンズ部と光学ズームレンズ部に電圧が同時に印加された状態の断面図である。

図示のように、本発明の液体ズームレンズは、電圧を印加しない初期状態において、図６Ａのように、オートフォーカスレンズ部２０の第１絶縁液層２１及び光学ズームレンズ部３０の第２絶縁液層３１が最大に薄い状態に維持される。このとき、前記第１絶縁液層２１及び第２絶縁液層３１を取り囲んでいる第１電解液層２２及び第２電解液層３２は、各絶縁液層２１，３１と所定の曲率をなして界面を形成する。

図６Ａの状態の液体ズームレンズにオートフォーカス駆動のために、本体１１の下部のオートフォーカスレンズ部２０に電圧が印加されると、本体１１の内周面のメタルコーティング面１５を介して第１電解液層２１の周縁部の下部コーティング膜１７ａに印加されるので、図６Ｂのように、第１レンズ２３の下面と接した状態の第１電解液層２２が駆動されて界面上の曲率が変化し、前記第１電解液２２の曲率変化の変位分の底面が下部ガラスレンズ１３と接している第１絶縁液層２１が屈折されることによって、オートフォーカスレンズ部２０が駆動される。

このとき、前記第１絶縁液層２１と第１電解液層２２を構成する２つの液体間の屈折率の差は、０．０５〜０．１の範囲に属する。ここで、２つの液体間の範囲限定屈折率の差が０．１以上になれば、オートフォーカスの焦点距離を外れて、ズーム作動の際の正確な焦点を合わせるのが困難となり、０．０５以下になれば、両層間の界面曲率の変位変動が微々たるものとなり、ズーム作動がなくても被写体に焦点を合わせるのが困難となる。

また、図６Ｃは、液体ズームレンズの光学ズームレンズ部３０を駆動する際の断面図であり、本体１１に電圧が印加されると、本体１１の内周面のメタルコーティング面１５を介して第２電解液層３２の周縁部の上部コーティング膜１７ｂに電圧がかかるようになり、光学ズームレンズ部３０が駆動されるため、第１レンズ２３及び上部ガラスレンズ１２の底面に接触された状態の１対の第２電解液層３２が駆動されて、第２絶縁液層３１との界面曲率が変動し、前記界面の変動変位に応じて第２電解液層３２の間に位置した第２絶縁液層３１の上下部が膨張した状態で屈折されることにより、光学ズームレンズ部３０の駆動が行われる。

このとき、前記第２絶縁液３１層と第２電解液層３２との間に形成された界面の曲率変化の変位に応じて、×１，×２，×３などの光学ズーム倍率を調整できる。

また、前記第２絶縁液層３１及び第２電解液層３２をそれぞれ構成する両液体間の屈折率の差は、０．０８〜０．１５の範囲に属する。ここで、両液体間の屈折率の差が０．１５以上になれば、設定範囲以上の過度なズームによりオートフォーカスを適用する際に正確な焦点を合わせ難くなり、０．０８以下になれば、両液体間に形成される界面の曲率変化がほぼないため、円滑なズーム機能を行うことができなくなる。

最後に、図６Ｄは、本体１１内のオートフォーカスレンズ部２０及び光学ズームレンズ部３０が同時に駆動される状態であって、本体１１の内周面のメタルコーティング面１５を介して、電圧が上下部コーティング膜１７ａ，１７ｂに同時に印加されると、第１電解液層２２及び第２電解液層３２が同時に駆動されることによって、各電解液層２２，３２と界面を形成する絶縁液層２１，３１の曲率が変化し、かつ光学ズーム機能及びオートフォーカス機能が同時に行われる。

このような構造からなる本発明の液体ズームレンズは、円筒形の本体１１の内部に絶縁液層２１，３１及び電解液層２２，３２が複数の界面を形成し、多層構造をなすオートフォーカスレンズ部２０及び光学ズームレンズ部３０で構成され、前記オートフォーカスレンズ部２０及び光学ズームレンズ部３０内にそれぞれ非球面のプラスチックレンズ２３，３３が装着され、各レンズ部２０，３０に印加される電圧により、複数の界面を形成した電解液層２２，３２及び絶縁液層２１，３１が所定の曲率半径で屈折するにことよって、単一の液体レンズ上において各レンズ部２０，３０を介したオートフォーカス機能及び光学ズーム機能を同時に具現可能に構成することに技術的特徴がある。

上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。

従来の液体レンズの断面図である。 液体レンズに適用される通常の電気湿潤現象を示す模式図である。 本発明に係る液体ズームレンズの断面図である。 本発明に係る液体ズームレンズの本体の一方の拡大断面図である。 本発明の液体ズームレンズの光学ズームレンズ部を構成する第２絶縁液層に固定された第２レンズの斜視図である。 本発明に係る液体ズームレンズの駆動過程において、電圧を印加する前の初期状態の液体ズームレンズの断面図である。 本発明に係る液体ズームレンズの駆動過程において、下部オートフォーカスレンズ部に電圧を印加する際の液体ズームレンズの断面図である。 本発明に係る液体ズームレンズの駆動過程において、上部光学ズームレンズ部に電圧を印加する際の液体ズームレンズの断面図である。 本発明に係る液体ズームレンズの駆動過程において、オートフォーカスレンズ部及び光学ズームレンズ部に電圧が同時印加された状態の液体ズームレンズの断面図である。

符号の説明

１１ 本体
１２，１３ ガラスレンズ
１４ 傾斜面
１５ メタルコーティング面
１６ コーティング膜
２０ オートフォーカスレンズ部
２１ 第１絶縁液層
２２ 第１電解液層
２３ 第１レンズ
３０ 光学ズームレンズ部
３１ 第２絶縁液層
３２ 第２電解液層
３３ 第２レンズ
３３ａ ホール

Claims (15)

1. 上下の開口部に１対のレンズが結合された円筒形の本体と、
   前記本体の下部に境界面を形成して満たされる第１絶縁液層及び第１電解液層と、前記第１電解液層の上部に安着され、周縁部が前記本体の内周面の下端部に密着結合される第１レンズと、からなるオートフォーカスレンズ部と、
   前記第１レンズの上部に境界面を形成し、第２絶縁液層及び第２電解液層と、前記第２絶縁液層の内部に流動可能に固定され、周縁部が本体の内周面に密着する第２レンズと、からなる光学ズームレンズ部と、
   を備える液体ズームレンズ。
2. 前記本体が、メタルまたはセラミック材質で構成され、下部底面が中央部に向かって下向きに傾斜した傾斜面で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体ズームレンズ。
3. 前記第１レンズが、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）またはポリカーボネート（ＰＣ）系の非球面プラスチックレンズで構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体ズームレンズ。
4. 前記光学ズームレンズ部の第２絶縁液及び第２電解液層が、互いに異なる物性の液体で構成されて複数の境界面を形成し、第２絶縁液層の上下部に第２電解液層が位置し、前記第２レンズが、第２絶縁液層の中心部上において流動可能に固定されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体ズームレンズ。
5. 前記第２レンズが、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）またはポリカーボネート（ＰＣ）系の非球面プラスチックレンズで構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体ズームレンズ。
6. 前記第２レンズが、両面に疏水性コーティング膜が形成され、その枠部に沿って等間隔で複数のホールが備えられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体ズームレンズ。
7. 前記本体が、その内周面が金（Ａｕ）を利用したメタルコーティング面で形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体ズームレンズ。
8. 前記本体内周面のメタルコーティング面上には、複数の液体及び絶縁面が形成されるように絶縁体コーティング膜が形成されたことを特徴とする請求項７に記載の液体ズームレンズ。
9. 前記各電解液層の周縁部の境界面上には、各電解液層に印加された電圧を伝達するための延長コーティング膜が形成されたことを特徴とする請求項８に記載の液体ズームレンズ。
10. 前記第１絶縁液層及び第１電解液層を構成する両液体間の屈折率の差が、０．０５〜０．１の範囲に属することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体ズームレンズ。
11. 前記第２絶縁液層及び第２電解液層を構成する両液体間の屈折率の差が、０．０８〜０．１５の範囲に属することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体ズームレンズ。
12. 前記第１電解液層が、水（Ｈ₂Ｏ）を主成分として無機塩（Ｓａｌｔ）及び極性溶媒を付加的に添加させた物性で構成されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体ズームレンズ。
13. 前記第１絶縁液層が、シリコーンオイルを主成分として無極性溶媒を付加的に添加させた物性で構成されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体ズームレンズ。
14. 前記第２電解液層が、水（Ｈ₂Ｏ）を主成分として無機塩（Ｓａｌｔ）及び極性溶媒を付加的に添加させた物性で構成されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の液体ズームレンズ。
15. 前記第２絶縁液層が、シリコーンオイルを主成分として無極性溶媒を付加的に添加させた物性で構成されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の液体ズームレンズ。

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