JP2007241290A - 液体レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】各電解液層と絶縁液層の曲率が印加された電圧により順次変動する携帯用端末機用液体レンズを提供する。
【解決手段】上、下の開口部にそれぞれガラスレンズ１２、１３が結合した円筒形の本体１１と、前記本体の中央部に内入固定した非球面の隔壁レンズ２３と、レンズ２３の下部に境界面を形成して充填される第１絶縁液層２１及び第１電解液層２２で構成されたオートフォーカスレンズ部２０と、レンズ２３の上部に境界面を形成して充填される第２絶縁液層３１及び第２電解液層３２で構成された光学ズームレンズ部３０と、レンズ２３の下面に上面が接し、下面が前記第１電解液層と互いに混合されない境界面を形成する第３絶縁液層４１で構成された微細オートフォーカスレンズ部と、を備える。正確な焦点調整が可能である、被写体の移動やレンズの揺れに対するオートフォーカス反応が即刻である等の利点がある。
【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透過性隔壁レンズを中心にその上、下部に複数の境界面を形成して充填された状態で、前記電解液と接続した電極を介した電荷量の調節により、光学ズーム機能、オートフォーカス及び微細オートフォーカス機能が同時に実現することができる液体レンズに関する。

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、撮像し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実現されるズーム（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、鮮明な解像度の実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実現し得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、光学ズームを実現し得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）に記載されており、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、外部の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実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、外部の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、前記モータの駆動時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、電力消費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、ズーム機能が実現され得るようにしたものである。

このように、ズーム機能を実現し得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）に開示されており、以下、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おり、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という電気湿潤現象が発生する。

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、従来の液体レンズは、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）調節機能を実現させるためには、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、オートフォーカス調節のための構造がさらに複雑となるという短所が指摘されている。

そして、液体レンズの特性上、複数の境界面をなす絶縁液と電解液が外部の衝撃及び揺れに敏感せざるをえないため、複雑な構造で光学ズームとオートフォーカス機能が実現され得るとしても、被写体に焦点を合せるオートフォーカス機能が正しく行われないという短所がある。

韓国特許出願第２００３−３９４８号明細書 韓国特許出願公開第２００５−３３３０８号明細書

本発明は、従来のレンズ駆動装置において指摘されている前記諸短所と問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、非球面の透過性隔壁レンズを中心に、その上、下部に複数の境界面を形成し、複数の電解液と絶縁液が充填され、前記電解液及び透過性隔壁レンズにそれぞれ備えられた電極を介して印加される電荷量を調節して、各電解液層と絶縁液層の曲率が印加された電圧により順次変動することにより、光学ズーム機能、オートフォーカス機能及び微細オートフォーカス機能が同時に実現され得るようにした液体レンズを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、液体レンズを構成する鏡筒の中央部に装着された非球面透過性隔壁レンズの下面に形成された傾斜面の内側に接し、その下部の電解液層に加えられる電圧により前記傾斜面の内部で曲率が変動する別途の絶縁液層が備えられることによって、前記電解液層に加えられる電圧の強度調節によりオートフォーカスと微細オートフォーカスが段階的に行われるようにした液体レンズを提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明に係る液体レンズは、上、下の開口部にそれぞれガラスレンズが結合した円筒形の本体と、前記本体の中央部に内入固定した非球面の隔壁レンズと、前記透過性隔壁レンズの下部に境界面を形成して充填される第１絶縁液層及び第１電解液層で構成されたオートフォーカスレンズ部と、前記透過性隔壁レンズの上部に境界面を形成して充填される第２絶縁液層及び第２電解液層で構成された光学ズームレンズ部と、前記透過性隔壁レンズの下面に上面が接し、下面が前記第１電解液層と互いに混合されない境界面を形成する第３絶縁液層で構成された微細オートフォーカスレンズ部と、を含む。

前記本体は、上、下の開口部に円板型のガラスレンズがそれぞれ接着固定され、その内部に複数の電解液層、絶縁液層及び中央の非球面隔壁レンズが複数の境界面を形成するように内蔵されて、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又は金属やセラミックなどの素材を利用して製作されることができ、その内周面の一部分が電極として機能し得るメタルコーティング面で形成されるため、前記コーティング面は、液体との反応性の小さな金（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、前記本体の内部に順次積層される光学ズームレンズ部、オートフォーカスレンズ部及び微細オートフォーカスレンズ部は、それぞれ絶縁液層、電解液層及び非球面の隔壁レンズが多層構造をなして、複数の境界面を形成して充填され、前記第３絶縁液層を含む第１電解液層及び第１絶縁液層と第２電解液層及び第２絶縁液層は、前記非球面透過性隔壁レンズにより微細オートフォーカスレンズ部を含むオートフォーカスレンズ部と光学ズームレンズ部とに区分される。

前記光学ズームレンズ部と二重のオートフォーカスレンズ部を区分する非球面の透過性隔壁レンズは、下面には、その周縁部が垂直面に対して９０゜以下の角度（すなわち、前記下面に対して１８０°未満の鈍角）をなす傾斜面で形成され、前記傾斜面を介してその下面に注入される第３絶縁液層をレンズの中央部に固定させて、安定した駆動が行われるようにする。

このような構成をなす本発明の液体レンズは、前記本体の内周面に形成されたメタルコーティング面にそれぞれ接続した電源印加装置を介して、個別的な電源が供給され、前記本体の内周面の電極を介して印加される電圧により、各電解液層の個別的な駆動により前記電解液層と境界面を形成する各絶縁液層の曲率変動により、各レンズ部の光学ズームと微細オートフォーカスを含むオートフォーカス機能が実現される。

ここで、前記微細オートフォーカス機能は、前記透過性隔壁レンズにより区分されて、その下面に接し、第１電解液層に印加される電圧により、その曲率が変動する第３絶縁液層により実現され、前記第１電解液層に印加される電荷量に応じて、その下部に位置する第１絶縁液層と順次駆動することにより、被写体に対する正確な焦点調整が行われるようにする。

すなわち、前記第３絶縁液層を介した微細オートフォーカスは、顕微鏡のように粗動ネジの調整により、一次的な像が結ばれるようにした後に、微動ネジを調節して正確な像が結ばれるようにすることと類似の効果を発現させるものであって、光学ズーム機能を利用した望遠又は広角の状態で、第１絶縁液の曲率変動によるオートフォーカスが実行された後に、被写体の移動やレンズ自体の揺れ及び微細なズーム倍率の変動時に前記第１電解液層に加えられる電荷量調節により、第１絶縁液層と第３絶縁液層が同時又は順次駆動されることにより、被写体の微細な部分まで焦点が調節されるということにその技術的特徴がある。

本発明によれば、第１電解液層に加えられる電圧の強度調節又は伸びた金属コーティング膜による別途の電圧の印加により、第３電解液層が動作することによって、オートフォーカスと同時又は順次に微細オートフォーカス機能が実現されるようにすることにより、被写体に対する正確な焦点が調整できるという利点があり、かつ、被写体の移動やレンズの揺れに対して即刻なオートフォーカス反応が行われることにより、常に鮮明なイメージを得ることができるという作用効果を奏する。

本発明の液体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下記の詳細な説明により明確に理解できるはずである。

＜液体レンズの構造＞
まず、図３は、本発明に係る液体レンズの断面図であり、図４は、本発明に係る液体レンズの本体一側部の拡大断面図であり、図５は、本発明に係る液体レンズに装着された非球面透過性隔壁レンズの背面斜視図である。

図示のように、本発明の液体レンズ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２１，３１，４１が複数の境界面を形成し、透過性隔壁レンズ２３により上下部に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、光学ズームレンズ部３０及び微細オートフォーカスレンズ部４１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て、下部底面が中央部へ向け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に形成される。

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とが境界面をなして積層され、前記第１電解液層２２の上部にさらに他の境界面をなして第３絶縁液層４１が順次積層されている。

そして、前記第１電解液層２２と第３電解液層４１の上面が同時に接するように、その上部に非球面からなる透過性の隔壁レンズ２３が安着されて、前記隔壁レンズ２３の下部で微細オートフォーカスレンズ部４１を含む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に電圧が印加されると、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が上部に膨らみながら、オートフォーカス（ＡＵＴＯ−ＦＯＣＵＳ：Ａ／Ｆ）機能が行われる。

また、前記第１電解液層２２に加えられる電圧の調節により印加される電荷量の増減により、前記第１電解液層２２の上部の曲率が変化しながら、前記第３絶縁液層４１が前記第１絶縁液層２１と同時又は順次に下部に膨らむように変動することにより、微細オートフォーカス機能が行われる。

ここで、前記オートフォーカスと微細オートフォーカスに対する機能的差と具体的な作動構造については、その作動例に対する実施の形態を実質的に説明する液体レンズの作動構造で後述する。

一方、前記オートフォーカスレンズ部２０と第３絶縁液層４１の上部に安着される隔壁レンズ２３は、上面が膨らんでおり、下面の中央部が凹んでいる非球面を形成し、透過性を有するプラスチックレンズ又はガラスレンズなどのような透過性材質のレンズで構成され、その周縁部が本体１１の内周面の中央部に密着結合されて、前記第３絶縁液層４１を含み、第１電解液層２２と第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と第２絶縁液層３１を含む光学ズームレンズ部３０を区分する機能を果たす。

また、前記非球面の透過性隔壁レンズ２３は、下面の中央部に所定の深さに溝２４が形成され、前記溝２４の周縁部には垂直面に対して９０゜以下の角度（すなわち、前記下面に対して１８０°未満の鈍角）をなす傾斜面２４ａが備えられる。このとき、前記傾斜面２４ａは、その内部に注入される第３絶縁液層４１を隔壁レンズ２３の上部の絶縁液層より小さな大きさに作り、前記傾斜面２４ａを介して第３絶縁液層４１を中央部に集中させる。

そして、前記隔壁レンズ２３の表面は、疏水性コーティング膜（Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｃｏａｔｉｎｇ）が形成されて、その上、下部の絶縁液が前記隔壁レンズ２３の表面に吸着されるようにすることによって、前記隔壁レンズ２３の中央部に各絶縁液を固定させて、安定した動作が行われるようにする。

また、前記隔壁レンズ２３は、その上、下部を取り囲んでいる第２絶縁液層３１と第３絶縁液層４１との容易な吸着のための疏水性コーティング膜でコーティングされるとともに、場合により、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ることができる。

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と第２電解液層３２とが境界面を形成して積層される。このとき、前記第２電解液層３２に印加される電圧により、第２電解液層３２と第２絶縁液層３１との境界面が屈折して、第２絶縁液層３１が上部に膨らむようになって、光学ズーム機能が行われる。

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（ＳＡＬＴ）と極性溶媒が付加的に添加され、前記絶縁液は、シリコンオイルを主成分として付加的に無極性の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、組成を異なるようにしたため、物性が互いに異なり、第１絶縁液層２１の絶縁液も同様に、第２絶縁液層３１の絶縁液と構成成分は同じであるが、その物性が異なる。

すなわち、本発明に用いられる絶縁液と電解液は、前記隔壁レンズ２３を中心にその上、下部に積層された第１絶縁液層２１、第１電解液層２２及び第３絶縁液層４１の液体が互いに同じ特性を有し、第２絶縁液層３１、第２電解液層３２が互いに同じ特性を有し、前記隔壁レンズ２３ｂの上、下部の液体は、互いに異なる特性を有した絶縁液と電解液で充填される。

一方、図４に示すように、本発明の液体レンズ１０を構成する本体１１は、その内周面が電極の機能をすることができるメタルコーティング面１５で形成されるため、前記コーティング面１５は、多様な液体に対して接触したときに、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、絶縁膜として機能できる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、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。

＜液体レンズの作動＞
一方、図６ａ〜６ｄは、本発明に係る液体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とオートフォーカスレンズ部に電圧が同時に印加された断面図であり、図６ｄは、オートフォーカスレンズ部、光学ズームレンズ部、及び微細オートフォーカス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、本発明の液体レンズは、電圧を印加しない初期状態において、図６ａに示すように、オートフォーカスレンズ部２０の第１絶縁液層２１及び第３絶縁液層４１と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電解液層２２及び第２電解液層３２は、各絶縁液層２１，３１，４１と所定の曲率をなして界面を形成する。

前記図６ａの状態の液体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の周縁部に印加されるので、図６ｂに示すように、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の曲率変動の変位分だけ、第１絶縁液層２１が上部に膨らむように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。

また、図６ｃは、液体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１７ａに電圧が印加されて、光学ズームレンズ部３０が駆動されるため、前記透過性隔壁レンズ２３が上面に積層された第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絶縁液層３１の上部が膨らんだ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電解液層３２に加えられる電荷量の変化により、前記第２電解液層３２の曲率の変動量を調節することにより、これにより変動する第２絶縁液層３１の厚さに応じて光学ズーム倍率が決定される。

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、前記第１電解液層２２に加えられる電荷量の変化に応じて、前記第１電解液層２２の上部に積層された第３絶縁液層４１の曲率の変化により微細オートフォーカス機能が実現されるようにした状態であって、前記本体１１の内周面のメタルコーティング面１５を介して、電圧が上下部のコーティング膜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の曲率が変動し、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。

このとき、前記光学ズームが実行された望遠の図６ｃの状態又は光学ズームが実行されない広角の図６ｂの状態で外部的衝撃による本体の揺れやオートフォーカス駆動による焦点固定状態で被写体の微細な動きなどがある場合、又はマクロ（接写）を介した微細な焦点調節が必要な場合には、前記第１電解液層２２の上部境界面に伸びた延長コーティング面１７ｂを介して電圧を印加させて、前記第１電解液２２の上部境界面の曲率を変動させることにより、前記第１電解液２２の上部の第３絶縁液４１が下部に膨らむように変動することによって、微細オートフォーカス調節が行われる。

前記微細オートフォーカス調節のための電源の印加は、前記オートフォーカス機能のための第１絶縁液２１の駆動後に自動的に行われるようにすることができ、場合により作動するように、前記下部延長コーティング面１７ｂを介した電源の印加による受動操作のみで行われるようにすることもできる。

このような構造からなる本発明の液体レンズは、円筒形の本体１１の内部に絶縁液層２１，３１，４１及び電解液層２２，３２が複数の界面を形成し、多層構造をなし、微細オートフォーカスレンズ部４１を含む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を区分する非球面の透過性隔壁レンズ２３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と同時に又は順次に、前記隔壁レンズ２３の直下部の第３絶縁液層４１が電荷量の変化により駆動されることにより、単一の液体レンズ上において各レンズ部２０，３０を介して微細オートフォーカスを含むオートフォーカス機能及び光学ズーム機能を同時に実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、及び変更を行うことが可能であり、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した模式図である。 本発明に係る液体レンズの断面図である。 本発明に係る液体レンズの本体一側部の拡大断面図である。 本発明に係る液体レンズに装着された非球面の透過性隔壁レンズの背面斜視図である。 本発明に係る液体レンズの駆動過程を示した断面図であって、電圧印加前の初期状態の断面図である。 本発明に係る液体レンズの駆動過程を示した断面図であって、下部オートフォーカスレンズ部に電圧を印加する際の断面図である。 本発明に係る液体レンズの駆動過程を示した断面図であって、上部光学ズームレンズ部とオートフォーカスレンズ部に電圧が同時に印加された断面図である。 本発明に係る液体レンズの駆動過程を示した断面図であって、オートフォーカスレンズ部、光学ズームレンズ部及び微細オートフォーカス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。

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 絶縁面コーティング膜
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 透過性隔壁レンズ
３０ 光学ズームレンズ部
３１ 第２絶縁液層
３２ 第２電解液層
４１ 第３絶縁液層

Claims (8)

1. 上、下の開口部にそれぞれガラスレンズが結合した円筒形の本体と、
   前記本体の中央部に内入固定した非球面の透過性隔壁レンズと、
   前記透過性隔壁レンズの下部に境界面を形成して充填される第１絶縁液層及び第１電解液層で構成されたオートフォーカスレンズ部と、
   前記透過性隔壁レンズの上部に境界面を形成して充填される第２絶縁液層及び第２電解液層で構成された光学ズームレンズ部と、
   前記透過性隔壁レンズの下面に上面が接し、下面が前記第１電解液層と互いに混合されない境界面を形成する第３絶縁液層で構成された微細オートフォーカスレンズ部と、を含む液体レンズ。
2. 前記本体は、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に記載の液体レンズ。
3. 前記非球面の隔壁レンズは、下面にはその周縁部が垂直面に対して９０゜以下の角度をなす傾斜面で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体レンズ。
4. 前記隔壁レンズは、透過性を有する材質のレンズで構成されたことを特徴とする請求項１又は３に記載の液体レンズ。
5. 前記隔壁レンズは、その表面に疏水性コーティング膜（Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｃｏａｔｉｎｇ）が形成されるか、又は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１に記載の液体レンズ。
6. 前記隔壁レンズを中心にその上、下部に積層された前記第１絶縁液層、前記第１電解液層及び前記第３絶縁液層の液体は、互いに同じ特性を有し、前記第２絶縁液層、前記第２電解液層は互いに同じ特性を有することを特徴とする請求項１に記載の液体レンズ。
7. 前記隔壁レンズの上、下部の液体は、互いに異なる特性と物性を有することを特徴とする請求項１に記載の液体レンズ。
8. 前記第３絶縁液は、前記本体の内周面に形成された金属コーティング面より伸びた下部延長コーティング面を介して電圧が印加された第１電解液の上部境界面の曲率変動により駆動されることを特徴とする請求項１に記載の液体レンズ。

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