KR100234236B1

KR100234236B1 - 가변 배율을 갖는 광학장치

Info

Publication number: KR100234236B1
Application number: KR1019930005532A
Authority: KR
Inventors: 이철우
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1999-12-15

Abstract

각종 광학기구의 렌즈나 반사경 등으로 사용 가능한 가변배율을 갖는 광학장치가 개시되어 있다. 개시된 광학장치는 자체의 표면 곡률반경을 변화시켜 임의로 배율을 변화시킬 수 있게 한다. 이를 위하여 투명하고 신축 가능한 재질로 된 투명탄성체와, 그 투명탄성체의 외곽을 굳게 지지하는 지지부재와 투명하고 압력을 전달하는 투명압력전달매체, 그리고 그 투명압력전달매체를 상기 투명탄성체의 일측 표면에 대해 밀폐시키고 그 투명압력전달매체를 통해 투명탄성체에 압력을 가하기 위한 가압수단을 구비한다. 또한 반사경을 위하여 상기 투명탄성체에 반사막을 형성한다. 개시된 장치는 배율변화의 기능을 갖는 광학기구의 렌즈 매수를 줄이고 또 렌즈의 저가보급에 크게 기여한다.

Description

기간배율을 갖는 광학장치

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈기능의 가변배율을 갖는 광학장치의 단면도로서,

(a)는 굴절력이 큰 수렴렌즈의 기능을 발휘하는 상태를,

(b)는 굴절력이 작은 수렴렌즈의 기능을 발휘하는 상태를,

(c)는 발산렌즈의 기능을 발휘하는 상태를 각각 나타낸다.

제2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사경 기능의 가변배율을 갖는 광학장치의 단면도로서,

(a)는 볼록거울의 기능을 발휘하는 상태를,

(b)는 오목거울의 기능을 발휘하는 상태를 각각 나타낸다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 투명탄성체 1' : 탄성체

2 : 지지부재 3 : 투명압력전달매체

3' : 압력전달매체 4 : 투명기판

4' : 기판 5 : 신축관

6 : 기판홀더 7 : 반사막

본 발명은 표면의 곡률반경에 따라 소정의 배율을 갖는 렌즈 또는 반사경 등으로 사용될 수 있는 광학장치에 관한 것으로서, 특히 표면의 곡률반경을 변화시켜 배율조정 내지 초점위치를 바꿀 수 있는 가변배율을 갖는 광학장치에 관한 것이다.

카메라용 줌렌즈나 비디오 프로젝터용 광학계 등은 일반적으로 배율의 변화와 이에 따른 수차보정을 위해 여러매의 렌즈로 조합되고 있다. 또한 렌즈매수를 가능한 줄이고 보다 향상된 광학적 성능을 위하여 고도의 정밀도로 설계된 비구면렌즈가 많이 소요되고 있다.

이와 같은 광학계에 사용되고 있는 종래의 렌즈는 광학유리 등의 고체 재질로 되어 있어, 제작 후 렌즈 자체의 표면 곡률반경을 변화시킬 수 없고 그 배율은 고정되어 있다. 따라서 종래에는 배율변화의 기능을 부여하기 위하여 적어도 한렌즈(또는 렌즈군)를 이동시키는 구조로 하는데, 그렇게 하기 위해 렌즈간 거리가 길어야 하므로 광학계의 부피가 커지는 문제가 있는 것이다. 또한 렌즈의 제작에 있어서도, 원하는 표면 곡률로 가공하기 위해 고도의 정밀도가 요구되므로 그 제작에 많은 어려움이 따르는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 표면의 곡률반경을 변화시켜 배율조정 내지 초점위치를 바꿀 수 있는 가변배율을 갖는 렌즈 기능의 광학장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 역시 표면의 곡률반경을 변화시켜 배율 조정 내지 초점위치를 바꿀 수 있는 가변배율을 갖는 반사경 기능의 광학장치를 제공함에 있다.

상기의 첫번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가변배율을 갖는 광학장치는, 투명하고 신축 가능한 재질로 된 투명탄성체와 ; 상기 투명탄성체의 외곽을 굳게 지지하는 지지부재와 ; 투명하며 압력을 전달하는 투명압력전달매체와 ; 투명기판과, 이 투명기판과 상기 투명탄성체의 일측면을 밀폐하고 내부에 상기 투명압력전달매체를 수용하는 신축관과, 그 투명기판을 지지하고 상기 지지부재를 의지하여 이동 가능한 기판홀더를 구비하여 상기 투명탄성체의 곡률반경이 변화하도록 하는 가압수단 ; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 두번째 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변배율을 갖는 광학장치는, 신축가능하고 적어도 한 표면의 반사막을 갖는 탄성체와 ; 상기 탄성체의 가장자리를 고정지지하는 지지부재와 ; 압력을 전달하는 압력전달매체와 ; 기판과, 이 기판과 상기 탄성체의 일측면을 밀폐하고 내부에 상기 압력전달매체를 수용하는 신축관과, 상기 기판을 지지하고 상기 지지부재를 의지하여 이동 가능한 기판홀더를 구비하여 상기 탄성체 표면의 반사막의 곡률반경이 변화하도록 하는 가압수단 ; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 이 실시예에 따른 광학장치를 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 참조부호 1은 양방향에서 빛이 투과할 수 있는 동시에 신축 가능한 재질로 된 투명탄성체이다. 이 투명탄성체(1)는 실리콘 등의 재질로 제작된다. 참조부호 2는 그 투명탄성체(1)의 외곽을 굳게 지지하는 지지부재이다. 참조부호3은 역시 투명하고 압력을 그대로 전달하는 투명압력전달매체로서, 기체 또는 액체 등을 사용한다. 투명압력전달매체(3)를 통해 상기 투명탄성체(1)에 압력을 가하기 위한 가압수단은, 투명기판(4)과, 이 투명기판(4)과 상기 투명탄성체(1)의 일측면(부호생략)을 밀폐하고 내부에 상기 투명압력전달매체(3)를 수용하는 신축관(5), 그리고 투명기판(4)을 지지하고 상기 지지부재(2)를 의지하여 이동가능한 기판홀더(6)로 구성되어 있다. 여기서 기판홀더(6)의 원활한 이동 및 외부의 임의 조작이 가능하도록 그 기판홀더(6)를 공회전 가능하게 투명기판(4)과 결합시키고 동시에 지지부재(2)와는 나사결합구조를 고려할 수 있을 것이다. 아무튼 그 투명기판(4)을 화살표 방향으로 이동시켜 내부에 밀폐된 투명압력전달매체(3)를 수축 또는 팽창시킴으로써 투명탄성체(1)를 변형시킬 수 있는 것이다.

제1도의 (a)는 투명기판(4)을 투명탄성체(1) 쪽으로 밀어넣어서 전체적으로 일종의 볼록렌즈의 기능을 발휘하도록 조정된 상태이다. 즉, 투명압력전달매체(3)를 크게 압축시킨 상태로서, 그 압축력에 상당하는 힘이 투명탄성체(1)로 전달된다. 이때 투명탄성체(1)는 그 외곽이 지지부재(2)에 의하여 굳게 고정되어 있으므로, 그 전달되는 힘의 분포는 가장 취약한 중심부가 크게 변형되고, 외곽으로 갈수록 그 변형의 정도는 점차 작아지게 된다. 따라서 그 투명탄성체(1)는 외부로 볼록한 일종의 볼록렌즈의 형태를 갖춘다. 이러한 상태에서 투명기판(4)으로부터 광축(A)에 평행한 빛(B)이 입사하면 그 빛은 변형된 투명탄성체(1)의 표면에서 크게 굴절하여 비교적 짧은 거리의 광축 상에 수렴될 것이다.

제1도의 (a)에 있어서는 앞의 상태와는 약간 작은 압력으로 투명압력전달매체(3)가 수축된 상태를 보인다. 이 상태에서의 투명탄성체(1)의 표면 곡률반경은 (a)의 상태보다 조금 커진, 즉 완만한 상태로 된다. 따라서 이 상태의 빛의 수렴거리는 더 멀다.

반대로 투명기판(4)을 반대방향으로 이동시켜서 그 내부의 투명압력전달매체(3)를 팽창시키면, 제1도의 (c)와 같이, 투명탄성체(1)는 내부로 볼록한 일종의 오목한 렌즈의 형태를 갖추게 된다. 이 때의 빛은 발산된다.

제2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학장치를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 탄성체(1')는 투명 또는 불투명체도 좋으며, 외부 표면에 코팅된 반사막(7)을 갖는다. 이 반사막(7)도 그 탄성체(1') 같은 유연성을 갖는다. 그 탄성체(1')의 외곽은 지지부재(2)에 의하여 굳게 고정된다. 압력전달매체(3')는 제1도의 광학장치와 똑같은 구조의 가압수단에 의하여 밀폐 및 가압되며, 그 또한 투명 또는 불투명체이어도 무방하다. 마찬가지로 가압수단의 기판(4)을 전후로 이동시키면, (a)와 (b)에 각각 도시된 바와 같이, 탄성체(1')의 표면이 볼록 또는 오목하게 변형된다. 그러면 외부로부터 광축(A)에 평행하게 입사되는 빛(B)은 탄성체(1') 표면의 반사막(7)으로부터 반사되며, 그 변형된 상태에 따라 수렴 또는 발산의 형태로 각각 반사된다.

이상에 설명한 바와 같이 본 발명의 광학장치는 표면의 곡률반경의 변화에 따른 가변배율을 갖는 렌즈기능 또는 반사경 기능의 광학장치를 제공하는 발명으로서, 원하는 배율을 임의 조정가능하여 배율변화의 기능을 갖는 각종 광학기구의 부피와 렌즈의 매수를 줄이는데 크게 기여하며, 특히 제작에 있어서 고도의 정밀도를 요구하지 않으므로 대량생산을 통해 저가로 보급할 수 있는 등 지극히 효과적인 발명이다.

Claims

투명하고 신축 가능한 재질로 된 투명탄성체(1)와 ; 상기 투명탄성체(1)의 외곽을 지지하는 지지부재(2)와 ; 투명하며 압력을 전달하는 투명압력전달매체(3)와 ; 투명기판(4)과, 이 투명기판(94)과 상기 투명탄성체(1)의 일측면을 밀폐하고 내부에 상기 투명압력전달매체(3)를 수용하는 신축관(5)과, 그 투명기판(4)을 지지하고 상기 지지부재(2)를 의지하여 이동 가능한 기판홀더(6)를 구비하여 상기 투명탄성체(1)의 곡률반경이 변화하도록 하는 가압수단 ; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변배율을 갖는 광학장치.
신축 가능한 재질로 되고, 반사막(7)을 갖는 탄성체(1')와 ; 상기 탄성체(1')의 가장자리를 지지하는 지지부재(2)와 ; 압력을 전달하는 압력전달매체(3')와 ; 기판(4')과, 이 기판(4')과 상기 탄성체(1')의 일측면을 밀폐하고 내부에 상기 압력전달매체(3')를 수용하는 신축관(5)과, 상기 기판(4')을 지지하고 상기 지지부재(2)를 의지하여 이동 가능한 기판홀더(6)를 구비하여 상기 탄성체(1') 표면의 반사막의 곡률반경이 변화되도록 하는 가압수단 ; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변배율을 갖는 광학장치.