KR100925614B1 - Liquid crystal lens having a aspherical optical properties - Google Patents
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Abstract
비구면 광학특성을 갖는 액정렌즈를 제공한다. A liquid crystal lens having aspherical optical characteristics is provided.
본 발명은 상부유리기판과 스페이서를 매개로 적층되는 하부유리기판 ; 상기 상부유리기판과 하부유리기판사이에 구비되는 액정층 ; 상기 하부유리기판의 상부표면에 구비되는 전압구동용 투명전극층의 상부면과 상기 상부 유리기판의 하부면에 형성되는 배향층 및 상기 상부 유리기판의 상부면에 금속소재로 패턴인쇄되는 불투명 전극패턴을 포함하고, 상기 불투명 전극패턴에 형성되는 일정크기의 내경을 갖는 개구부에 형성되는 투명전극패턴을 갖추어 상기 불투명 전극패턴에서의 전압인가시 발생되는 제1 위상차와 상기 투명 전극패턴에서의 전압인가시 발생되는 제2 위상차의 합성에 의해서 광축중심부와 주변부에서의 굴절율이 서로 다르게 형성된다. The present invention comprises a lower glass substrate laminated via an upper glass substrate and a spacer; A liquid crystal layer provided between the upper glass substrate and the lower glass substrate; Forming an alignment layer formed on an upper surface of the voltage driving transparent electrode layer provided on the upper surface of the lower glass substrate and an lower surface of the upper glass substrate, and an opaque electrode pattern printed by a metal material on the upper surface of the upper glass substrate; And a transparent electrode pattern formed in an opening having an internal diameter of a predetermined size formed in the opaque electrode pattern to generate a first phase difference generated when a voltage is applied in the opaque electrode pattern and a voltage in the transparent electrode pattern. By combining the second phase difference, the refractive indices in the optical axis center and the peripheral portion are formed differently.
본 발명에 의하면, 소형화가 가능하면서도 고해상도를 얻을 수 있는 자동 초점조절 광학계를 구현할 수 있다. According to the present invention, it is possible to implement an auto focusing optical system capable of miniaturization and high resolution.
액정, 액정렌즈, 광학계, 비구면, 자동초점조절, 고해상도, 소형화 Liquid crystal, liquid crystal lens, optical system, aspherical surface, auto focus, high resolution, miniaturization
Description
본 발명은 소형화가 가능하면서도 고해상도를 얻을 수 있는 자동 초점조절 광학계를 구현할 수 있는 비구면 광학특성을 갖는 액정렌즈에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal lens having aspherical optical characteristics capable of realizing an auto focusing optical system capable of miniaturization and high resolution.
일반적으로 카메라는 다수개의 렌즈를 구비하고 있으며 각각의 렌즈를 이동시켜 그 상대거리를 변화시킴으로써 광학적인 초점거리를 조절하도록 구성된다. 최근 카메라가 탑재된 이동통신단말기가 등장하여 정지화상 및 동영상의 촬영이 가능해지게 되었으며, 고해상도 및 고화질의 촬영을 위해 카메라의 성능이 점차 개선되어 가고 있는 추세이다. Generally, a camera has a plurality of lenses and is configured to adjust the optical focal length by moving each lens to change its relative distance. Recently, a mobile communication terminal equipped with a camera has been introduced to enable recording of still images and videos, and the performance of the camera is gradually being improved for high resolution and high quality shooting.
특히 오토포커스, 줌, 플래쉬, 손떨림 방지, 셔터 등의 다양한 기능을 수반하는 핸드폰용 카메라 모듈의 개발이 증가하고 있다. 이들 기능 중 오토포커스 및 줌 기능의 구현을 위해 다양한 기술이 시도되고 있는데, 현재 렌즈를 이송하는 구송수단으로서는 VCA(voice coil actuator) 혹은 piezo-actuator 구동방식이 많이 채택되고 있다. In particular, the development of a camera module for a mobile phone with various functions such as autofocus, zoom, flash, image stabilization, shutter, etc. is increasing. Among these functions, various technologies have been tried to implement autofocus and zoom functions. Currently, a voice coil actuator (VCA) or a piezo-actuator driving method is adopted as a conveying means for conveying a lens.
이러한 구동방식은 수동방식으로써, 구동력에 의해서 렌즈의 위치를 가변시 킴으로서 가변되는 렌즈와 이미지 센서간의 초점거리를 변화시키는 방식이다. 이와는 상반되는 개념으로 능동방식이 있으며, 이는 원하는 만큼 초점거리가 변하는 개별적인 광학렌즈를 사용하는 방법이 있으며, 그 예로 액체 및 액정을 이용한 가변초점형 렌즈들이 개발되고 있다.This driving method is a manual method, and is a method of changing the focal length between the variable lens and the image sensor by varying the position of the lens by the driving force. In contrast to this, there is an active method, and there is a method of using individual optical lenses whose focal lengths change as desired. For example, variable focus lenses using liquids and liquid crystals have been developed.
즉, 액정렌즈의 경우, 전압구동에 따라 액정의 굴절률 변화로 초점거리가 바뀌는 가변초점소자로써, 고정초점형 렌즈 모듈에 추가하여 오토포커스 및 줌 기능을 수행할 수 있다. That is, in the case of the liquid crystal lens, as a variable focusing element whose focal length is changed by a change in refractive index of the liquid crystal according to voltage driving, an autofocus and zoom function may be performed in addition to the fixed focus lens module.
도 1은 일반적인 액정렌즈를 도시한 개략적인 구성도로서, 이는 두개의 유리기판(110,120)사이에 스페이서(130)를 배치하여 일정크기의 공간인 챔버를 형성하고, 이러한 챔버내에 액정층(113)을 구비하였다. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a general liquid crystal lens, in which a
하측 유리기판(120)의 상부면에는 전압구동을 위한 ITO(Indium-Tin Oxide) 투명전극층(114)을 형성하고, 상기 투명전극층(114)의 상부면과 상기 상측 유리기판(110)의 하부면에는 액정배향으로 위하여 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 PI층(115a,115b)을 각각 형성하며, 상기 상측 유리기판(110)의 상부면에는 알루미늄, 크롬 및 니켈과 같은 금속소재로 인쇄된 전극패턴(116)을 구비한다. An indium-tin oxide (ITO)
이러한 전극패턴(116)은 광량을 조절하는 조리개(stop)의 역할을 수행할 수 있도록 원형 또는 타원형의 광을 투과하는 구경 영역을 가지며, 액정층(113)을 구동시키는 구동 전압이 인가된다. The
이에 따라, 상기 전극패턴(116)을 통하여 구경영역이외의 범위에서만 전압을 구동시키면 전위차(P)가 그래디언트하게 형성되며, 이로 인해 액정층(113)의 액 정분자의 배향이 제어되면서 위상차가 발생하여 빛을 모아주는 렌즈역할을 하게 된다. Accordingly, when the voltage is driven only in the range other than the aperture region through the
도 1에 도시된 전위차(P)의 분포로 인하여 도 2(a)에 도시한 바와 같이 빛의 위상차가 발생하고 이러한 위상차는 빛의 광경로 위상차와 서로 대응됨으로서 일반 유리렌즈의 광 경로차와 같은 원리를 갖게 된다. Due to the distribution of the potential difference P shown in FIG. 1, a phase difference of light occurs as shown in FIG. 2A, and the phase difference corresponds to an optical path phase difference of light, which is the same as the optical path difference of a general glass lens. You have a principle.
즉, 상기 액정층(113)을 갖는 액정렌즈(100)에서 발생하는 위상차 분포값은 도 2(b)에 도시한 바와 같이 일반 렌즈형상으로 대응시킬 수 있으며, 이를 이용하여 기하 광학적으로 렌즈의 광학특성을 알 수 있다. That is, the phase difference distribution value generated in the
여기서, 도 2(a)는 액정렌즈의 작동설명을 위해 적용된 데이터로서 개시된 값에 한정되는 것은 아니며, 도 2(b)는 대응되는 일반렌즈가 굴절률 1.52를 갖는 볼록렌즈로 가정하였을 때 얻어지는 데이터이며, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 위상차가 분포되는 액정렌즈는 도2(b)와 같이 곡률반경 -100mm을 갖는 굴절률 1.52의 볼록한 구면렌즈와 동일한 광학특성을 갖게 됨을 알수 있다. Here, FIG. 2 (a) is not limited to the values disclosed as data applied for explaining the operation of the liquid crystal lens, and FIG. 2 (b) is data obtained when the corresponding general lens is assumed to be a convex lens having a refractive index of 1.52. As shown in FIG. 2 (a), the liquid crystal lens having the phase difference distributed as shown in FIG. 2 (b) has the same optical characteristics as the convex spherical lens having a refractive index of 1.52 having a radius of curvature of -100 mm.
도 3은 일반적인 액정렌즈가 고정초점형 렌즈모듈에 적용된 촬상 광학계의 렌즈 배치도로서, 일반적인 구면렌즈의 광학특성을 갖는 액정렌즈(100)는 오토포커스 및 줌 기능을 수행하기 위해 고정초점형 렌즈모듈(200)의 물체측에 배치된다.FIG. 3 is a lens layout view of an optical system in which a general liquid crystal lens is applied to a fixed focus lens module. The
도 3에 도시된 렌즈의 두께, 크기, 형상은 설명을 위해 과장되게 도시되었으며, 특히 도 3에 제시된 액정렌즈의 형상은 일반 구면 렌즈로 대응 시켰을 때의 모습이며, 그 밖의 구면 및 비구면의 형상은 일 예로 제시되었을 뿐 이 형상에 한정되지 않는다.The thickness, size, and shape of the lens shown in FIG. 3 are exaggerated for explanation, and in particular, the shape of the liquid crystal lens shown in FIG. 3 is a state when the spherical lens corresponds to a general spherical lens. It is presented as an example only, and is not limited to this shape.
즉, 이러한 광학계는 물체측으로부터 순서대로 인가되는 전압에 따라 내부에 포함된 액정층에서 위상차 분포가 형성되어 곡률이 변화하는 액정렌즈(100)와 고정초점형 렌즈모듈(200)을 포함하는바, 상기 고정초점형 렌즈모듈(200)은 양측면(3,4)이 볼록한 제1렌즈(L1), 음의 굴절력을 가지며 물체측 면(5)면이 평평하고, 상측 면(6)이 오목한 제2렌즈(L2), 양의 굴절력을 가지며 물체측 면(7)이 오목하고, 상측 면(8)이 볼록한 제3렌즈(L3) 및 음의 굴절력을 가지며 물체측 면(9)이 물체측으로 볼록하고, 상측 면(10)이 오목한 제4렌즈(L4)를 갖추어 구성한다. That is, the optical system includes a
상기 액정렌즈(100)와 고정초점형 렌즈모듈(200)사이에는 광량을 조절하기 위한 조리개(S)가 구비되며, 제3 렌즈(L4)와 상면(IP)사이에는 적외선 필터, 커버 글래스 등으로 이루어지는 광학적 필터(OF)가 구비되며, 상기 상면(IP)은 CCD 센서나 CMOS 센서 등에서 렌즈가 형성하는 상을 수광하는 감광면이다. An aperture S for adjusting the amount of light is provided between the
그리고, 일 예로 제시된 도면 3의 고정초점형 렌즈모듈(200)의 F넘버는 2.6이고, 광학계의 유효초점길이 3.57mm이며, 화각 64°이고, 전체 광학계길이는 4.66mm 의 값을 갖는다. In addition, the F number of the fixed
표 1에는 일반 구면 렌즈의 광학특성을 갖는 액정렌즈 및 고정초점형 렌즈 모듈의 값이 기재되어 있다.Table 1 lists the values of the liquid crystal lens and the fixed focus lens module having the optical characteristics of the general spherical lens.
여기서, r은 렌즈면의 곡률반경, t는 렌즈의 두께 또는 렌즈면 간의 거리를 나타내며, n은 굴절률을 표시한다. 한편, 길이를 나타내는 값의 단위는 ㎜이다. Here, r represents a radius of curvature of the lens surface, t represents a thickness of the lens or a distance between the lens surfaces, and n represents a refractive index. In addition, the unit of the value which shows a length is mm.
도 3에 도시한 바와 같이 일반 구면렌즈의 광학특성을 갖는 액정렌즈가 고정초점형 렌즈모들과 결합된 광학계에서 5cm의 근접 촬영에 대해 MTF 특성을 측정해보면 도 4와 같다. As shown in FIG. 3, when the liquid crystal lens having the optical characteristics of the general spherical lens is photographed with a 5 cm close-up of the optical system combined with the fixed focus lens caps, the MTF characteristic is as shown in FIG. 4.
여기서, MTF(Modulation Transfer Function)는 밀리미터당 사이클의 공간주파수에 의존하며, 광의 최대 강도(Max)와 최소 강도(Min) 사이에 다음의 수학식으로 정의되는 값이다.Here, the MTF (Modulation Transfer Function) depends on the spatial frequency of the cycle per millimeter, and is a value defined by the following equation between the maximum intensity (Max) and the minimum intensity (Min) of light.
여기서, MTF(Modulation Transfer Function)는 밀리미터당 사이클의 공간주파수에 의존하며, 광의 최대 강도(Max)와 최소 강도(Min) 사이에 다음의 수학식 1로 정의되는 값이다.Here, MTF (Modulation Transfer Function) depends on the spatial frequency of the cycle per millimeter, and is a value defined by the following
즉, MTF가 1인 경우 가장 이상적이며 MTF 값이 감소할수록 해상도가 떨어진다. In other words, when the MTF is 1, it is most ideal. The resolution decreases as the MTF value decreases.
도 4를 참조하면, 상고(렌즈의 중심으로부터의 거리)가 0일 때 밀리미터당 공간주파수의 MTF 변화를 나타내며, 0.2 필드(field), 0.5 필드, 0.8 및 1.0 필드일 때 밀리미터당 공간주파수의 MTF 변화를 각각 나타내고 있다. 또한, T는 원심원상(tangential)의 MTF, R은 방사원상의 MTF를 나타낸다.Referring to Fig. 4, it shows the MTF change of spatial frequency per millimeter when the image height (distance from the center of the lens) is 0, and the MTF of spatial frequency per millimeter when 0.2 fields, 0.5 fields, 0.8 and 1.0 fields. Each change is shown. T represents a tangential MTF and R represents a MTF on a radiation source.
도 4에 도시된 바와 같이 구면렌즈의 광학특성을 갖는 액정렌즈를 포함하는 광학계에서 측정되는 MTF 특성이 많이 나빠지는 것을 확인할 수 있으며, 이는 액정렌즈(100)가 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 구면렌즈의 광학특성을 갖기 때문에 수차가 발생되어 해상력을 저하시키는 것이다. 이에 따라, 이러한 구조를 갖는 액정렌즈를 채용하여 고화소기능을 갖는 자동초점조절 광학계를 구현하기 곤란한 문제점이 있었다. As shown in FIG. 4, the MTF characteristics measured in the optical system including the liquid crystal lens having the optical characteristics of the spherical lens are deteriorated. This is because the
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소형화가 가능하면서도 고해상도를 얻을 수 있는 자동 초점조절 광학계를 구현할 수 있는 비구면 광학특성을 갖는 액정렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal lens having aspherical optical characteristics capable of realizing an auto focusing optical system capable of miniaturization and high resolution.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명은 상부유리기판과 스페이서를 매개로 적층되는 하부유리기판 ; 상기 상부유리기판과 하부유리기판사이에 구비되는 액정층 ; 상기 하부유리기판의 상부표면에 구비되는 전압구동용 투명전극층의 상부면과 상기 상부 유리기판의 하부면에 형성되는 배향층 및 상기 상부 유리기판의 상부면에 금속소재로 패턴인쇄되는 불투명 전극패턴을 포함하고, As a specific means for achieving the above object, the present invention is a lower glass substrate laminated via an upper glass substrate and a spacer; A liquid crystal layer provided between the upper glass substrate and the lower glass substrate; Forming an alignment layer formed on an upper surface of the voltage driving transparent electrode layer provided on the upper surface of the lower glass substrate and an lower surface of the upper glass substrate, and an opaque electrode pattern printed by a metal material on the upper surface of the upper glass substrate; Including,
상기 불투명 전극패턴에 형성되는 일정크기의 내경을 갖는 개구부에 형성되는 투명전극패턴을 갖추어 상기 불투명 전극패턴에서의 전압인가시 발생되는 제1 위상차와 상기 투명 전극패턴에서의 전압인가시 발생되는 제2 위상차의 합성에 의해서 광축중심부와 주변부에서의 굴절율이 서로 다르게 형성됨을 특징으로 하는 비구면 광학특성을 갖는 액정렌즈를 제공한다. A first phase difference generated when a voltage is applied to the opaque electrode pattern and a second voltage generated when the voltage is applied to the transparent electrode pattern by having a transparent electrode pattern formed in an opening having a predetermined inner diameter formed on the opaque electrode pattern Provided is a liquid crystal lens having aspherical optical characteristics, characterized in that the refractive indices in the optical axis center and the peripheral portion are formed differently by synthesizing the phase difference.
바람직하게, 상기 투명전극패턴은 상기 개구부의 내경크기보다 상대적으로 작은 외경크기를 갖는 원반형 패턴으로 구비된다. Preferably, the transparent electrode pattern is provided in a disk-shaped pattern having an outer diameter size relatively smaller than the inner diameter size of the opening.
더욱 바람직하게, 상기 개구부의 중심은 상기 투명전극패턴의 중심과 서로 일치된다. More preferably, the center of the opening coincides with the center of the transparent electrode pattern.
바람직하게, 상기 불투명 전극패턴과 투명 전극패턴에는 서로 상이한 전압이 일정비율로 인가된다.Preferably, different voltages are applied to the opaque electrode pattern and the transparent electrode pattern at a constant ratio.
이상과 같이 본 발명에 의하면 자동 초점조절 광학계에 채용되는 액정렌즈에 비구면 광학특성을 갖도록 함으로서 전체 광학계의 소형화가 가능해지고 높은 해상도를 얻을 수 있으며 특히 카메라 폰과 같이 초소형 카메라 모듈에 적용할 수 있다. As described above, according to the present invention, the liquid crystal lens employed in the auto focusing optical system has an aspherical optical characteristic, so that the whole optical system can be miniaturized and high resolution can be obtained. In particular, it can be applied to a micro camera module such as a camera phone.
또한, 종래의 기계적 구동방식에 비하여 응답속도가 빠르고 광학적 줌 기능을 갖는 카메라 모듈에도 적용할 수 있는 효과가 얻어진다. In addition, an effect that can be applied to a camera module having a faster response speed and an optical zoom function than the conventional mechanical driving method is obtained.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5은 본 발명에 의한 비구면 광학특성을 갖는 액정렌즈를 도시한 구성도이다. 5 is a block diagram showing a liquid crystal lens having an aspherical optical characteristic according to the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 액정렌즈(10)는 상,하부유리기판(1,2), 액정층(3), 배향층(4a,4b), 투명전극층(5), 불투명 전극패턴(6) 및 투명전극패턴(7)을 포함한다. According to the exemplary embodiment of the present invention, the
상기 상부유리기판(1)과 하부유리기판(2)은 일정크기의 두께를 갖는 투명한 유리소재로 이루어지며, 이들은 일정크기의 높이를 갖는 스페이서를 매개로 하여 상하 적층된다. The
이에 따라, 상기 상,하부기판(1,2)과 스페이서사이에는 일정크기의 내부공간을 형성하고, 이러한 내부공간에는 액정분자를 일방향으로 배향시킨 액정층(3)을 구비한다. Accordingly, a predetermined size internal space is formed between the upper and
그리고, 상기 액정층(3)과 마주하는 하부 유리기판(2)의 상부면에는 전압구동을 위하여 ITO(Indium-Tin Oxide)를 소재로 하는 투명전극층(5)을 형성한다. In addition, a
이러한 투명전극층(5)의 상부면과 상기 상측 유리기판(110)의 하부면에는 액정배향으로 위하여 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 배향층(4a,4b)을 각각 형성한다.On the upper surface of the
그리고, 상기 상부 유리기판(1)의 상부면에는 알루미늄, 크롬 및 니켈과 같은 금속소재로 인쇄되는 불투명 전극패턴(6)을 구비하며, 이러한 불투명 전극패턴(6)은 중앙영역에 일정크기의 내경을 갖추어 상기 상부 유리기판(1)의 상부면을 노출시키는 개구부(6a)를 형성한다. In addition, an upper surface of the
이에 따라, 상기 상기 불투명 전극패턴(6)은 상기 개구부(6a)를 통하여 통과하는 광량을 조절하면서 불필요한 광을 제거하는 조리개 역활을 수행하게 된다. Accordingly, the
한편, 상기 불투명 전극패턴(6)의 중앙영역에 형성되는 개구부(6a)에는 전압구동을 위하여 ITO(Indium-Tin Oxide)를 소재로 하는 투명전극패턴(7)을 형성한다. On the other hand, in the opening 6a formed in the central region of the
이러한 투명전극패턴(7)은 상기 개구부(6a)의 내경크기보다 상대적으로 작은 외경크기를 갖는 원반형 패턴으로 구비됨으로서 상기 투명전극패턴(7)의 외주과 상기 개구부(6a)의 내주사이에 간격을 형성하게 된다.The
이때, 상기 개구부(6a)의 중심은 원반형으로 패턴인쇄되는 투명전극패턴(7) 의 중심과 서로 일치되며, 상기 액정렌즈(1)의 광축은 이들의 중심을 통과하도록 하여야 한다. At this time, the centers of the openings 6a coincide with the centers of the
그리고, 상기 불투명 전극패턴(6)과 투명전극패턴(7)은 상기 상부투명기판(1)의 상부면에 구비됨으로서 동일한 평면상에 동일한 높이를 갖도록 패턴인쇄된다. In addition, the
또한, 상기 불투명 전극패턴(6)과 투명전극패턴(7)에는 이들을 외부환경으로부터 보호할 수 있도록 투명한 유리보호층(미도시)을 추가로 구비하는 것이 바람직하다. In addition, the
이러한 구성을 갖는 액정렌즈(1)의 불투명 전극패턴(6)과 투명전극층(5)에 전압공급부로부터 일정세기의 전압이 인가되면, 상기 불투명 전극패턴(6)과 투명전극층(6)사이에는 도 6(b)에 도시한 바와 같이 제1위상차(A)를 갖는 전위분포를 갖게 되며, 이러한 전위분포는 종래의 액정렌즈의 구조에서 발생되는 구면렌즈의 광학특성과 같음을 알 수 있다. When a certain intensity voltage is applied to the
이와 동시에 상기 투명전극패턴(7)과 투명전극층(5)에 전압공급부로부터 일정세기의 전압이 인가되면, 상기 투명전극패턴(6)과 투명전극층(6)사이에는 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 중심부가 평평한 곡선을 형성하는 제2 위상차(A)를 갖는 전위분포를 갖게 된다. At the same time, when a voltage of a certain intensity is applied to the
이에 따라, 본 발명의 액정렌즈(1)에서는 상기 불투명 전극패턴(6)의 전압인가시 발생되는 제1 위상차(A)와 상기 불투명 전극패턴(7)의 전압인가시 발생되는 제2 위상차(B)간의 합성에 의해서 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 광축중심부와 주변 부에서의 곡률이 서로 다르게 형성되는 비구면 광학특성을 갖게 됨을 알수 있다. Accordingly, in the
이때, 상기 불투명 전극패턴(6)과 투명전극패턴(7)에 인가되는 전압은 서로 상이한 전압크기로 일정비율로 공급되어야 한다. In this case, the voltages applied to the
한편, 상기 도 6(a)와 같은 비구면 광학특성을 갖는 액정렌즈의 비구면 계수는 표 2와 같은 비구면 렌즈와 동일하지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 개구부 및 투명전극패턴의 크기 및 불투명전극패턴 및 투명전극패턴에 인가되는 전압크기에 의하여 가변될 수 있다. On the other hand, the aspherical surface coefficient of the liquid crystal lens having the aspherical optical characteristics as shown in Fig. 6 (a) is the same as, but not limited to, the aspherical lens as shown in Table 2, the size of the opening and the transparent electrode pattern and the opaque electrode pattern and the transparent electrode The voltage may vary depending on the voltage applied to the pattern.
비구면 계수를 위한 수학식 2은 아래와 같다.
Z : 렌즈의 정점으로부터 광축 방향으로의 거리Z: Distance from the vertex of the lens to the optical axis direction
Y : 광축에 수직 방향으로의 거리Y: distance in the direction perpendicular to the optical axis
c : 렌즈의 정점에서의 곡률 반경의 역수(1/R)c: Inverse of the radius of curvature at the vertex of the lens (1 / R)
K : 코닉(Conic) 상수K: Conic constant
A,B,C,D,E,F : 비구면 계수A, B, C, D, E, F: Aspheric coefficient
또한, 이러한 비구면 광학특성을 갖는 액정렌즈(1)를 도 3에 도시된 고정초점형 렌즈모듈(200)의 물체측 전방에 배치하여 구현한 자동초점조절 광학계에서 초근접 물체거리(5cm)에 대한 MTF특성은 도 7과 같다. In addition, the
여기서, 구면 광학특성을 갖는 종래의 액정렌즈(100)를 채용한 도 4의 MTF 특성과 서로 비교하여 보면, MTF가 1인 경우 가장 이상적이며 MTF 값이 감소하지 않을 수록 해상도가 우수해지는 것이기 때문에 도 7의 MTF특성이 보다 향상된 결과를 나타냄을 알 수 있으며, 이로 인하여 고해상도 및 고화질의 화상을 얻을 수 있다. Here, in comparison with the MTF characteristic of FIG. 4 employing the conventional
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using the preferable Example, the scope of the present invention is not limited to a specific Example and should be interpreted by the attached Claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
도 1은 일반적인 액정렌즈를 도시한 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic diagram illustrating a general liquid crystal lens.
도 2(a)는 액정렌즈의 광학특성을 도시한 그래프이다. 2 (a) is a graph showing the optical characteristics of the liquid crystal lens.
도 2(b)는 구면렌즈의 광학특성을 도시한 그래프이다. 2 (b) is a graph showing the optical characteristics of the spherical lens.
도 3은 일반적인 액정렌즈가 고정초점형 렌즈모듈에 적용된 촬상 광학계의 렌즈 배치도이다.3 is a lens layout view of an imaging optical system in which a general liquid crystal lens is applied to a fixed focus lens module.
도 4는 일반적인 액정렌즈가 고정초점형 렌즈모듈에 적용된 촬상 광학계에 대한 MTF 특성을 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating MTF characteristics of an optical system in which a general liquid crystal lens is applied to a fixed focus lens module.
도 5은 본 발명에 의한 비구면 광학특성을 갖는 액정렌즈를 도시한 구성도이다. 5 is a block diagram showing a liquid crystal lens having an aspherical optical characteristic according to the present invention.
도 6(a)는 본 발명의 액정렌즈에서의 광학특성을 도시한 그래프이다. Fig. 6A is a graph showing the optical characteristics of the liquid crystal lens of the present invention.
도 6(b)는 불투명 금속패턴과 투명 금속패턴에 의해서 형성되는 광학특성을 도시한 그래프이다. 6 (b) is a graph showing the optical characteristics formed by the opaque metal pattern and the transparent metal pattern.
도 7은 본 발명의 액정렌즈가 고정초점형 렌즈모듈에 적용된 촬상 광학계에 대한 MTF 특성을 도시한 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating MTF characteristics of an imaging optical system to which a liquid crystal lens of the present invention is applied to a fixed focus lens module. FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *
1 : 상부투명기판 2 : 하부투명기판1: upper transparent board 2: lower transparent board
3 : 액정층 5 : 투명전극층3: liquid crystal layer 5: transparent electrode layer
6 : 불투명 금속패턴 6a : 개구부6: opaque metal pattern 6a: opening
7 : 투명 금속패턴 P : 전위차7: transparent metal pattern P: potential difference
100 : 액정렌즈 200 : 고정초점형 렌즈모듈 100: liquid crystal lens 200: fixed focus lens module
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