KR102326252B1 - Three-dimensional focal variable fresnel gel lens with flat electrodes - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈는 기판 상에 형성되며, 단면이 경사면을 가지는 요철의 형태로서 상기 경사면을 통해 입사된 광을 굴절시키는 집광부재가 마련되어 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압이 인가되면 상기 경사면의 경사 각도가 가변되는 투과부;를 포함하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 복수로 형성되고 전압이 개별적으로 인가되어 상기 투과부의 형상을 3차원으로 변형시킴으로써, 상기 투과부를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되는 것을 특징으로 한다.The three-dimensional variable focus Fresnel-type gel lens having a flat electrode according to the present invention is formed on a substrate, and a light collecting member for refracting light incident through the inclined surface is provided in the form of concavo-convex cross-section having an inclined surface. and a transmissive part in which the inclination angle of the inclined surface is varied when voltage is applied to the electrode and the second electrode, wherein at least one of the first electrode and the second electrode is formed in plurality and voltage is applied separately to the transmissive part By changing the shape of the three-dimensional, it is characterized in that the focus position of the light passing through the transmission part is changed in three dimensions.

Description

평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈{THREE-DIMENSIONAL FOCAL VARIABLE FRESNEL GEL LENS WITH FLAT ELECTRODES} THREE-DIMENSIONAL FOCAL VARIABLE FRESNEL GEL LENS WITH FLAT ELECTRODES

본 발명은 전기 신호에 기초하여 렌즈의 곡률이 가변하는 가변초점 렌즈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인가되는 전압에 따라 렌즈면의 곡률이 삼차원 가변하는 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈에 관한 것이다.The present invention relates to a variable focus lens in which the curvature of the lens is variable based on an electrical signal, and more particularly, a three-dimensional variable focus Fresnel gel having a planar electrode in which the curvature of the lens surface is three-dimensionally variable according to an applied voltage. It's about lenses.

일반적으로 렌즈는 카메라 등의 다양한 전자기기에 사용되며, 하나 이상의 광 파장을 포커싱 할 수 있는 장치이다. 최근 소형화 및 다기능화 된 전자기기에 사용이 가능한 가변 렌즈에 대한 개발이 이루어 지고 있으며 촬영 이미지의 초점을 조절하기 위해, 렌즈의 위치를 가변하지 않고 형상을 가변제어하여 이미지의 초점을 조절하기 위한 방안들이 연구되고 있다. 그 예로 유압을 이용하여 렌즈형상을 제어하는 방법, 전압 인가에 따라 리퀴드 크리스틸의 형상을 제어하는 방법, 전기 습윤 현상을 이용해 광축 방향으로 초점 거리를 조절할 수 있는 액체 렌즈를 제어하는 방법 등이 있다.In general, a lens is used in various electronic devices such as a camera, and is a device capable of focusing one or more wavelengths of light. Recently, development of a variable lens that can be used in miniaturized and multi-functional electronic devices is being made, and in order to adjust the focus of a photographed image, a method for adjusting the focus of an image by variably controlling the shape without changing the position of the lens are being studied Examples include a method of controlling the shape of a lens using hydraulic pressure, a method of controlling the shape of liquid crystal according to voltage application, and a method of controlling a liquid lens that can adjust the focal length in the optical axis direction using electrowetting phenomenon. .

그러나 전술한바와 같은 방법은, 형상제어를 위한 부가적인 부분들이 존재하기 때문에 초소형화가 어려운 실정이며 렌즈 초점 조절 범위에 한계가 있을 뿐만 아니라 다초점 렌즈 어레이 구조에는 적용 불가하다는 문제점이 지속적으로 제기되어 왔다.However, since the method as described above has additional parts for shape control, it is difficult to achieve miniaturization, there is a limit in the lens focusing range, and the problem that it is not applicable to a multifocal lens array structure has been continuously raised. .

또한 등대에서 조명으로 사용하거나 태양광에너지를 집속시키는 용도(Concentrated photovoltaics)로도 사용되며 볼록렌즈의 두께보다 얇게 형성하고도 볼록렌즈와 같은 기능을 가질 수 있는 프레넬(Fresnel)렌즈를 이용한 연구가 진행되고 있지만, 프레넬 렌즈는 광이 입사되는 입사면의 깊이 또는 간격을 일정하게 형성해야 하기 때문에 초점 가변 렌즈로 적용이 불가하다는 문제점이 있었다.In addition, research using a Fresnel lens that is used as lighting in lighthouses or is used for concentrated photovoltaics and can have the same function as a convex lens even though it is formed thinner than the thickness of a convex lens However, the Fresnel lens has a problem in that it cannot be applied as a variable focus lens because the depth or interval of the incident surface on which the light is incident must be uniformly formed.

특히 전기 습윤 현상을 이용한 액체 렌즈는, 광축 방향의 자동초점 거리 조절(Auto Focus, 이하 AF)만 가능할 뿐, 광축 방향의 수평방향으로의 초점 이동이 불가하여 손떨림 현상 보정(Optical Image Stabilization, 이하 OIS)을 할 수 없다는 문제점이 있었다.In particular, liquid lenses using the electrowetting phenomenon can only adjust the auto focus distance in the optical axis direction (Auto Focus, hereafter referred to as AF), but cannot move the focus in the horizontal direction in the optical axis direction, so optical image stabilization (OIS) ) was not possible.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 본 발명은 전기활성 고분자로 형성되어 형상이 가변되는 프레넬 렌즈 형태의 집광부재를 마련하여 투과부에 인가되는 전압에 따라 투과부의 형상을 3차원으로 변형시킴으로써, 투과부를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되는 가변초점 렌즈를 제공하기 위한 목적을 가진다.The present invention is an invention devised to solve the problems of the prior art, and the present invention provides a light collecting member in the form of a Fresnel lens, which is formed of an electroactive polymer and has a variable shape, and according to the voltage applied to the transmitting part, An object of the present invention is to provide a variable focus lens in which the focal position of light passing through a transmission unit is changed in three dimensions by three-dimensionally deforming the shape.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈는, 기판 상에 형성되며, 서로 다른 극성을 갖는 제1 전극 및 제2 전극; 전기활성 고분자로 형성되며, 단면이 경사면을 가지는 요철의 형태로서 상기 경사면을 통해 입사된 광을 굴절시키는 집광부재가 마련되어 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압이 인가되면 형상이 변형되는 투과부를 포함한다.A three-dimensional focus-variable Fresnel-type gel lens having a planar electrode of the present invention for achieving the above object is formed on a substrate, the first electrode and the second electrode having different polarities; It is formed of an electroactive polymer and has a concave-convex cross-section having an inclined surface, and a light collecting member for refracting light incident through the inclined surface is provided. include

여기서 상기 집광부재는 단면이 경사면을 가지는 요철이 원주방향으로 연속하게 나열된 링 형상의 단위렌즈로 마련되는 것을 특징으로 한다.Here, the light collecting member is characterized in that it is provided as a ring-shaped unit lens in which the concave-convex section having an inclined surface is continuously arranged in the circumferential direction.

여기서 상기 단위렌즈는 다수가 동일 평면상에 동일한 중심축을 가지게 형성되고, 상기 중심축에서 반경방향으로 연속 배치되는 것을 특징으로 한다.Here, a plurality of the unit lenses are formed to have the same central axis on the same plane, and are continuously arranged in a radial direction from the central axis.

또한 상기 단위렌즈는 상기 중심축에서 상기 경사면까지의 길이가 기 설정된 비율을 가지는 것을 특징으로 한다.In addition, the unit lens is characterized in that the length from the central axis to the inclined surface has a predetermined ratio.

그리고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 복수로 형성되고 전압이 개별적으로 인가되어 상기 투과부의 형상을 3차원으로 변형시킴으로써, 상기 투과부를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되는 것을 특징으로 한다.And at least one of the first electrode and the second electrode is formed in plurality and a voltage is applied individually to deform the shape of the transmission part in three dimensions, so that the focal position of the light passing through the transmission part is changed in three dimensions characterized.

또한 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 복수로 형성된 전극은 상기 기판 상에서 전압이 개별적으로 인가되는 복수의 단위전극으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the electrode formed as a plurality of the first electrode and the second electrode is characterized in that it is composed of a plurality of unit electrodes to which voltages are individually applied on the substrate.

그리고 상기 복수의 단위전극 상호간의 전기적 간섭을 차단함으로써, 상기 투과부의 형상왜곡을 방지하는 왜곡방지부를 더 포함한다.And by blocking the electrical interference between the plurality of unit electrodes, it further includes a distortion preventing portion for preventing shape distortion of the transmission portion.

여기서 상기 왜곡방지부는, 상기 복수의 단위전극이 기설정된 간격으로 상호 이격되어 배치되도록 상기 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, the distortion prevention part is formed on the substrate such that the plurality of unit electrodes are spaced apart from each other at a predetermined interval.

또한 상기 기설정된 간격은, 50㎛ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 한다.In addition, the predetermined interval is characterized in that 50㎛ to 1000㎛.

그리고 상기 투과부는 전압이 인가되면 상기 집광부재가 변형되도록 상기 기판의 상측에 배치되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 기판과 상기 투과부 사이에모두 복수의 단위전극으로 구성되어 마련되되, 상기 제1 전극은 상기 투과부의 집광부재에 대응되도록 마련되고, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 동일 평면상에 형성되며, 상기 제1 전극 둘레를 기설정된 거리를 두고 일부 감싸도록 마련되는 것을 특징으로 한다.And the transmissive part is disposed on the upper side of the substrate so that the light collecting member is deformed when a voltage is applied, and the first electrode and the second electrode are provided with a plurality of unit electrodes between the substrate and the transmissive part, The first electrode is provided to correspond to the light collecting member of the transmissive part, the second electrode is formed on the same plane as the first electrode, and is provided to partially wrap around the first electrode at a predetermined distance. characterized.

여기서 상기 기설정된 거리는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리로서, 상기 제1 전극과 제2 전극 간의 단락을 방지하는 것을 특징으로 한다.Here, the predetermined distance is a distance between the first electrode and the second electrode, and a short circuit between the first electrode and the second electrode is prevented.

또한 상기 기설정된 거리는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리로서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 상기 투과부에 인가되는 기설정범위의 전압에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the preset distance is a distance between the first electrode and the second electrode, and is set in response to a voltage in a preset range applied from the first electrode and the second electrode to the transmissive part.

본 발명의 인가되는 전압에 따라 투과부의 형상을 3차원으로 변형시킴으로써, 상기 투과부를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되어 광방향으로의 자동초점 거리 조절만이 아니라 손 떨림 현상 보정까지도 가능하다는 장점이 있다.By changing the shape of the transmission part in three dimensions according to the applied voltage of the present invention, the focal position of the light passing through the transmission part is changed in three dimensions, so that not only automatic focal length adjustment in the optical direction but also hand shake phenomenon can be corrected. There are advantages.

또한 3차원으로 가변되어 광방향으로의 자동초점 거리 조절만이 아니라 손 떨림 현상 보정까지도 가능하도록 마련된 프레넬식 겔렌즈의 구성을 가짐으로써, 평면전극을 가지는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈를 포함하는 전자기기의 소형화가 가능해질 수 있다는 장점이 있다.In addition, by having a configuration of a Fresnel-type gel lens that is three-dimensionally variable to enable not only automatic focal length adjustment in the optical direction but also correction of hand shake, a three-dimensional variable focus Fresnel-type gel lens with flat electrodes is included. There is an advantage that miniaturization of electronic devices can be made possible.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 전체구성을 표현하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 복수의 전극이 동일평면 상에 마련된 기판의 상부에 왜곡방지부가 형성된 모습을 나타낸 도면이며, 도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 집광부재에 전압이 인가된 모습을 나타낸 개략도이고,도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 인가되지 않은 상태를 나타내는 A-A`단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 인가되어 광 초점거리가 광축 방향으로 짧아지는 모습을 나타내는 A-A`단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 개별적으로 인가됨에 따라 광 초점이 광의 축방향을 기준으로 수평방향의 일측으로 집중된 모습을 나타낸 A-A`단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 개별적으로 인가됨에 따라 광 초점이 광의 축방향을 기준으로 수평방향의 타측으로 집중된 모습을 나타낸 A-A`단면도이다.
The summary set forth above as well as the detailed description of the preferred embodiments of the present application set forth below may be better understood when read in conjunction with the accompanying drawings. For the purpose of illustrating the invention, there are shown in the drawings preferred embodiments. It should be understood, however, that the present application is not limited to the precise arrangements and instrumentalities shown.
1 is a schematic cross-sectional view for expressing the overall configuration of a three-dimensional variable focus Fresnel type gel lens having a planar electrode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a three-dimensional view having a planar electrode according to an embodiment. It is a view showing a state in which an anti-distortion part is formed on an upper portion of a substrate in which a plurality of electrodes of a red focus variable Fresnel type gel lens are provided on the same plane, and FIGS. A schematic diagram showing a state in which a voltage is applied to a light collecting member of a three-dimensional variable focus Fresnel gel lens having a flat electrode, and FIG. 4 is a three-dimensional variable focus Fresnel gel having a flat electrode according to an embodiment of the present invention. It is an AA` cross-sectional view showing a state in which no voltage is applied to the first electrode and the second electrode of the lens, and FIG. 5 is a planar electrode of a three-dimensional variable focus Fresnel gel lens having a flat electrode according to an embodiment of the present invention. AA′ is a cross-sectional view showing a state in which the optical focal length is shortened in the optical axis direction by applying voltage to the first and second electrodes of a three-dimensional variable focus Fresnel gel lens having As voltages are individually applied to the first and second electrodes of a three-dimensionally variable focus Fresnel gel lens having a planar electrode according to `It is a cross-sectional view, and FIG. 7 is an axial direction of the light focus as voltages are individually applied to the first and second electrodes of the three-dimensional focusable Fresnel-type gel lens having a planar electrode according to an embodiment of the present invention. It is an AA` cross-sectional view showing the concentration to the other side in the horizontal direction based on .

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the object of the present invention can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same names and the same reference numerals are used for the same components, and an additional description thereof will be omitted.

본 발명은 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈에 관한 것으로서 도면을 참조하여 자세히 설명하도록 한다.The present invention relates to a three-dimensional variable focus Fresnel-type gel lens having a planar electrode and will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 전체구성을 표현하기 위한 개략적인 단면도;1 is a schematic cross-sectional view for expressing the overall configuration of a three-dimensional variable focus Fresnel-type gel lens having a planar electrode according to an embodiment of the present invention;

도 2는 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 복수의 전극이 동일평면 상에 마련된 기판의 상부에 왜곡방지부가 형성된 모습을 나타낸 도면;FIG. 2 is a view showing a state in which a distortion-preventing part is formed on a substrate in which a plurality of electrodes of a three-dimensional variable focus Fresnel-type gel lens having a planar electrode according to an embodiment are provided on the same plane;

도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 집광부재에 전압이 인가된 모습을 나타낸 개략도;3 (a) and (b) are schematic views showing a state in which a voltage is applied to a light collecting member of a three-dimensional variable focus Fresnel type gel lens having a flat electrode according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 인가되지 않은 상태를 나타내는 A-A`단면도;Figure 4 is a cross-sectional view A-A' showing a state in which no voltage is applied to the first electrode and the second electrode of the three-dimensional variable focus Fresnel-type gel lens having a flat electrode according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 인가되어 광 초점거리가 광축 방향으로 짧아지는 모습을 나타내는 A-A`단면도;5 is a diagram illustrating voltage applied to first and second electrodes of a three-dimensionally variable focus Fresnel-type gel lens having flat electrodes of a three-dimensionally variable focus Fresnel-type gel lens having flat electrodes according to an embodiment of the present invention; AA` cross-sectional view showing how the optical focal length is shortened in the optical axis direction;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 개별적으로 인가됨에 따라 광 초점이 광의 축방향을 기준으로 수평방향의 일측으로 집중된 모습을 나타낸 A-A`단면도;6 is a view showing that the optical focus is horizontal with respect to the axial direction of the light as voltages are individually applied to the first and second electrodes of the three-dimensionally variable focus Fresnel-type gel lens having a planar electrode according to an embodiment of the present invention; AA` cross-sectional view showing the focus on one side of the direction;

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈의 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 개별적으로 인가됨에 따라 광 초점이 광의 축방향을 기준으로 수평방향의 타측으로 집중된 모습을 나타낸 A-A`단면도이다.7 is a view showing that the optical focus is horizontal with respect to the axial direction of the light as voltages are individually applied to the first and second electrodes of the three-dimensionally variable focus Fresnel-type gel lens having a planar electrode according to an embodiment of the present invention; It is an AA` cross-sectional view showing the state concentrated to the other side of the direction.

도 1을 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈(10)의 구성은 크게 제1 전극(100), 제2 전극(200), 투과부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the configuration of a three-dimensional variable focus Fresnel-type gel lens 10 having a planar electrode according to a first embodiment of the present invention is largely composed of a first electrode 100, a second electrode 200, and a transmission part ( 300) may be included.

제1 전극(100)은 기판(400) 상에 형성되며, 제2 전극(200)과 서로 다른 극성을 갖도록 구성되어 외부전원으로부터 전압이 인가될 수 있다.The first electrode 100 is formed on the substrate 400 and is configured to have a polarity different from that of the second electrode 200 , so that a voltage may be applied from an external power source.

또한 제2 전극(200)은 기판(400) 상에 형성되며, 제1 전극(200)과 서로 다른 극성을 갖도록 구성되어 외부전원으로부터 전압이 인가될 수 있다.In addition, the second electrode 200 is formed on the substrate 400 and is configured to have a polarity different from that of the first electrode 200 , so that a voltage may be applied from an external power source.

여기서 제1 전극(100) 및 제2 전극(200) 중 적어도 하나는 복수로 형성되어 전압이 개별적으로 인가될 수 있다.Here, at least one of the first electrode 100 and the second electrode 200 may be formed in plurality, so that voltages may be individually applied thereto.

구체적으로 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)이 복수로 형성된 경우에, 제1 전극(100)은 제1 단위전극(120) 및 제1 단위전극(120)에 연결된 제1 전극도선(140)을 포함할 수 있으며, 제1 단위전극(120)에 일측에 연결된 제1 전극도선(140)은 외부전원과 연결될 수 있다.Specifically, when the first electrode 100 and the second electrode 200 are formed in plurality, the first electrode 100 is the first unit electrode 120 and the first electrode lead connected to the first unit electrode 120 . 140 may be included, and the first electrode lead 140 connected to one side of the first unit electrode 120 may be connected to an external power source.

또한 복수로 형성된 제2 전극(200)은 제2 단위전극(220) 및 제2 단위전극(220)에 연결된 제2 전극도선(240)을 포함할 수 있으며, 제2 단위전극(220)에 일측에 연결된 제2 전극도선(240)은 외부전원과 연결될 수 있다.In addition, the plurality of second electrodes 200 may include a second unit electrode 220 and a second electrode wire 240 connected to the second unit electrode 220 , and one side of the second unit electrode 220 is connected to the second unit electrode 220 . The second electrode wire 240 connected to may be connected to an external power source.

그리고 투과부(300)는 전기활성 고분자(Electro-active polymer, 이하EAP)로 형성되고, 단면이 경사면을 가지는 요철의 형태로서 경사면(324)을 통해 입사된 광을 굴절시키는 집광부재(320)가 마련되어 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)에 전압이 인가되면 경사면(324)의 경사 각도가 가변되어 투과부(300)를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변 될 수 있다.In addition, the transmission part 300 is formed of an electro-active polymer (hereinafter referred to as EAP), and a light collecting member 320 that refracts light incident through the inclined surface 324 is provided in the form of a concave-convex cross-section having an inclined surface. When a voltage is applied to the first electrode 100 and the second electrode 200 , the inclination angle of the inclined surface 324 is changed, so that the focal position of the light passing through the transmitting part 300 can be changed in three dimensions.

여기서 집광부재(320)는 단면이 경사면(324)을 가지는 요철이 원주방향으로 연속하게 나열된 링 형상의 단위렌즈(322)로 마련 될 수 있으며, 이때 단위렌즈(322)는 다수가 동일 평면상에 동일한 중심축을 가지게 형성될 수 있으며 중심축에서 반경방향으로 연속 배치될 수 있다.Here, the light collecting member 320 may be provided as a ring-shaped unit lens 322 in which irregularities having a cross-section having an inclined surface 324 are continuously arranged in the circumferential direction. It may be formed to have the same central axis, and may be continuously arranged in a radial direction from the central axis.

즉 집광부재(320)는 단위렌즈(322)가 복수개 배열된 원형패턴일 수 있는데 예를 들어 설명하면 요철의 폭이 0.2mm를 가지고 중심축에서 외주면까지 1mm의 직경을 가지는 링 형상의 단위렌즈(322)가 투과부(320)의 어느 한 평면에 배치되고, 배치된 1mm직경의 단위렌즈(322)의 외주면과 인접하도록 요철의 폭이 0.2mm이고 중심축에서 외주면까지 1.4mm의 직경을 가지는 단위렌즈(322)가 배치될 수 있다. 이때 배치된 두 단위렌즈(322)는 동일한 중심축을 가질 수 있다. 마찬가지로 그 다음 배치되는 단위렌즈(322)도 요철이 폭이 0.2mm이고 중심축에서 외주면까지 1.8mm의 직경을 가진 단위렌즈(322)가 배치 될 수 있으며, 중심축에서 반경방향으로 반복해서 연속 배치될 수 있다.That is, the light collecting member 320 may be a circular pattern in which a plurality of unit lenses 322 are arranged, for example, a ring-shaped unit lens ( 322) is disposed on any one plane of the transmission part 320, the width of the concavo-convex is 0.2mm so as to be adjacent to the outer circumferential surface of the arranged 1mm diameter unit lens 322, and the unit lens having a diameter of 1.4mm from the central axis to the outer circumferential surface 322 may be disposed. In this case, the two unit lenses 322 arranged may have the same central axis. Similarly, the unit lens 322 disposed next may also have a concave-convex width of 0.2 mm and a unit lens 322 having a diameter of 1.8 mm from the central axis to the outer circumferential surface may be arranged, repeatedly arranged in a radial direction from the central axis. can be

즉 전체적으로 집광부재(320)는 투과부(320)의 동일한 평면에 형성되며, 동일한 중심축을 가지고 반경방향으로 연속 배열되는 원형 패턴으로 마련될 수 있다.That is, as a whole, the light collecting member 320 is formed on the same plane of the transmission part 320 , and may be provided in a circular pattern that has the same central axis and is continuously arranged in a radial direction.

이때 링 형상인 단위렌즈(322)의 횡단면은 중심축을 기준으로 대칭되는 삼각형의 형태를 가지며, 일 예로 서로 마주보는 경사면(324)를 가질 수 있으며, 집광부재(320)는 요철의 높이를 일정하게 하고 광이 입사되는 경사면(324)을 구면으로 형성할 수 있으며 요철 간의 간격을 일정하게 하고 광이 입사되는 경사면(324)을 평면형태로 설계할 수도 있다.At this time, the cross-section of the ring-shaped unit lens 322 has a triangular shape symmetrical with respect to the central axis, and may have, for example, inclined surfaces 324 facing each other, and the light collecting member 320 has a constant height of the unevenness. In addition, the inclined surface 324 on which the light is incident may be formed as a spherical surface, the interval between the irregularities may be constant, and the inclined surface 324 on which the light is incident may be designed in a flat shape.

상술한 바와 같이 경사면(324)의 경사 각도가 가변 될 수 있도록 마련됨에 따라 제 1전극(100) 및 제2 전극(200)에 전압이 인가되면 3차원으로 형상이 변형되어 투과부(300)를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변 될 수 있다.As described above, as the inclination angle of the inclined surface 324 is provided to be variable, when a voltage is applied to the first electrode 100 and the second electrode 200, the shape is deformed in three dimensions and passes through the transmission part 300 The focal position of the light can be varied in three dimensions.

다시 설명하면 투과부(300)는 기판(400)의 상부에 프레넬(Fresnel)렌즈가 마련된 박막 형태일 수 있다. 렌즈의 역할을 수행하기 위해 필수적으로 투명해야 하며, 일정한 형태를 가지며 전압 인가 여부에 따라 표면 형태가 변형되는 액체가 아닌 겔(gel) 형태가 바람직하며, 이를 위해 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리에틸렌 등과 같은 범용성 고분자를 이용하여 투과부(300)를 형성할 수 있으며 전도성 고분자로 형성될 수 있 수도 있지만 이에 한정하는 것은 아니며 단일벽 탄소나노튜브(Single-wall carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(Multi-wall carbon nanotube), Nafion 고분자 및 SSEBS 중 어느 하나로 형성되어 기판(400)에 형성된 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)을 완전히 덮도록 기판(400)의 상면에 코팅될 수 있다.In other words, the transmission part 300 may be in the form of a thin film in which a Fresnel lens is provided on the substrate 400 . In order to perform the role of a lens, it is essential to be transparent, and it is preferable to use a gel form, not a liquid, which has a certain shape and whose surface shape is changed depending on whether a voltage is applied. For this, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene, etc. The transmission part 300 may be formed using the same general-purpose polymer, and may be formed of a conductive polymer, but is not limited thereto. Single-wall carbon nanotube, Multi-wall carbon nanotube wall carbon nanotube), Nafion polymer, and SSEBS may be coated on the upper surface of the substrate 400 to completely cover the first electrode 100 and the second electrode 200 formed on the substrate 400 .

또한 투과부(1300)는 제1 전극(1100) 및 제2 전극(1200)에 전원이 인가되지 않았을 때, 그 표면의 두께가 일정하도록 형성됨이 바람직하다.In addition, when power is not applied to the first electrode 1100 and the second electrode 1200 , the transmission part 1300 is preferably formed so that the thickness of the surface thereof is constant.

한편 기판(400)은 광투과성 기판일 수 있으며 구체적으로 제1 전극(1100) 및 제2 전극(1200)의 베이스를 이루는 구성요소로서, 플렉서블(Flexible)한 필름소재인 유연기판, 플레이트, 유리 중 어느 하나의 소재일 수 있으며 소재의 광투과성이 높은 소재를 사용하는 것이 바람직하다.On the other hand, the substrate 400 may be a light-transmitting substrate, and specifically, as a component constituting the base of the first electrode 1100 and the second electrode 1200 , a flexible substrate, a plate, or glass, which is a flexible film material. It may be any one material, and it is preferable to use a material having high light transmittance.

도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)의 구성에 대해 자세히 알아보면, 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)은 기판(400) 상에 배치되며, 제1 전극(100)이 복수의 제1 단위전극(120a, 120b, 120c, 120d)으로 마련되고 제2 전극(200)이 복수의 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d)으로 마련될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the configuration of the first electrode 100 and the second electrode 200 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail. The first electrode 100 and the second electrode 200 are the substrates. It is disposed on 400, the first electrode 100 is provided with a plurality of first unit electrodes 120a, 120b, 120c, and 120d, and the second electrode 200 is provided with a plurality of second unit electrodes 220a and 220b. , 220c, 220d) may be provided.

또한 제1 전극(100)은 제2 전극(200)과 동일 평면상에 배치되며 제2 전극(200)과 기설정된 거리만큼 이격되어 제2 전극(200)을 일부 감싸도록 형성될 수 있다. Also, the first electrode 100 may be disposed on the same plane as the second electrode 200 and spaced apart from the second electrode 200 by a predetermined distance to partially surround the second electrode 200 .

기판(400)은 광이 투과될 수 있는 정사각형태의 평판으로 형성되고 기판(400)의 상부 중앙측에 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d)이 동일한 모양으로 형성될 수 있으며 기설정 된 간격만큼 이격 배치되어 전체적으로 기판의 일면에 방사형 패턴을 형성할 수 있으며 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d) 각각의 일측에는 외부전원이 연결될 수 있도록 제1 전극도선(140a, 140b,140c,140d)이 마련된다.The substrate 400 is formed as a square flat plate through which light can pass, and the first unit electrodes 120a, 120b, 120c, and 120d may be formed in the same shape on the upper central side of the substrate 400, and may have a predetermined shape. The first electrode wires 140a, 140b, so that an external power source can be connected to one side of each of the first unit electrodes 120a, 120b, 120c, 120d, and to form a radial pattern on one surface of the substrate as a whole. 140c, 140d) are provided.

제 1단위전극(120a, 120b,120c,120d)은 구체적으로, 중심각이 동일한 부채꼴 형태일 수 있으며 형성된 호의 일측에 제1 전극도선(140a, 140b,140c,140d)이 마련되며 제1 전극도선(140a,140b,140c,140d)이 기판(400)의 일면과 접하도록 배치될 수 있다.Specifically, the first unit electrodes 120a, 120b, 120c, and 120d may have a sectoral shape having the same central angle, and first electrode wires 140a, 140b, 140c, and 140d are provided on one side of the formed arc, and the first electrode wires ( 140a, 140b, 140c, and 140d may be disposed to contact one surface of the substrate 400 .

그리고 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d) 또한 외부전원이 연결될 수 있도록 제2 전극도선(240a,240b,240c,240d)이 마련되며, 제1 단위전극(120a,120b,120c,120d)에서 기설정된 거리(d1, d2)만큼 이격되어 형성될 수 있다. 도 3을 참조하여 기판(400) 상부의 일측 영역을 살펴보면, 제2 단위전극 중 하나(220c)가 곡률을 가지는 바(bar) 형태로 하나의 제1 단위전극(120c)과 다른 하나의 제1 단위전극(120d)의 일부를 감싸도록 방사형 패턴으로 마련될 수 있다.In addition, second electrode wires 240a, 240b, 240c, and 240d are provided so that the second unit electrodes 220a, 220b, 220c, and 220d can also be connected to an external power source, and the first unit electrodes 120a, 120b, 120c, and 120d are provided. ) may be formed to be spaced apart by a predetermined distance (d1, d2). Referring to a region on one side of the upper portion of the substrate 400 with reference to FIG. 3 , one first unit electrode 120c and the other first unit electrode 120c have a bar shape in which one of the second unit electrodes 220c has a curvature. It may be provided in a radial pattern to surround a part of the unit electrode 120d.

또한 제2 단위전극(220c)과 제1 단위전극(120c,120d) 사이는 기설정된 거리인 d1만큼 이격되어 있으며, 제1 단위전극(120c)에 연결된 제1 전극도선(140c)와 d2만큼 이격되고 제1 단위전극(120d)에 연결된 제1전극도선(140d)와 d2만큼 이격되어 마련될 수 있다.In addition, the second unit electrode 220c and the first unit electrodes 120c and 120d are spaced apart by a predetermined distance d1, and spaced apart by d2 from the first electrode wire 140c connected to the first unit electrode 120c. and may be provided to be spaced apart from the first electrode lead 140d connected to the first unit electrode 120d by d2.

기판(400)의 타측 영역에 배치되어 있는 다른 제1 전극(100) 및 다른 제2 전극(200) 사이의 간격도 상술한 거리(d1, d2)와 동일하다.The distance between the other first electrode 100 and the second electrode 200 disposed on the other side of the substrate 400 is also the same as the above-described distances d1 and d2.

다시말하면 제1 단위전극(120a,120b,120c,120d)과 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d) 사이는 모두 d1만큼 이격되어 있으며, 제2단위전극(220a,220b,220c,220d)과 제1 전극도선 사이는 모두 d2만큼 이격되도록 기판(400)에 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)을 마련할 수 있다.In other words, the first unit electrodes 120a, 120b, 120c, and 120d and the second unit electrodes 220a, 220b, 220c, and 220d are all spaced apart by d1, and the second unit electrodes 220a, 220b, 220c, 220d ) and the first electrode lead, the first electrode 100 and the second electrode 200 may be provided on the substrate 400 to be spaced apart by d2.

이때 제1 전극(100)과 제2 전극(200)의 사이의 기설정된 거리(d1,d2)는 두 전극간의 단락을 방지할 수 있다.In this case, the predetermined distances d1 and d2 between the first electrode 100 and the second electrode 200 may prevent a short circuit between the two electrodes.

또한 기설정된 거리(d1,d2)는 제1 전극(100)과 제2 전극(200) 사이에 형성되는 전기장의 세기에 반비례하기 때문에 투과부(300)에 인가되는 기설정범위의 전압에 대응하여 설정될 수 있다.In addition, since the preset distances d1 and d2 are inversely proportional to the strength of the electric field formed between the first electrode 100 and the second electrode 200 , it is set corresponding to the voltage in the preset range applied to the transmission part 300 . can be

구체적으로 판 상에서 기설정된 거리(d1,d2)가 너무 가까울 경우 제1 전극(100)및 제2 전극(200) 사이가 단락되어 과전류가 발생할 수 있으며 기판 상에서 기설정된 거리(d1,d2)가 너무 먼 경우에는 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)간의 전기적 연결이 불가한 메커니즘이 구현될 수 있다.Specifically, if the preset distance d1, d2 on the plate is too close, a short circuit between the first electrode 100 and the second electrode 200 may cause an overcurrent, and the preset distance d1, d2 on the substrate may be too close. If it is far away, a mechanism in which electrical connection between the first electrode 100 and the second electrode 200 is impossible may be implemented.

이와 같은 이유로 투과부(1300)의 형상을 변형시키기 위해 필요한 전압의 범위를 미리 설정하고, 외부전원으로부터 제1 전극(1100)과 제2 전극(1200) 사이에 공급되는 전력을 최소화 하기 위한 제1 전극(100)과 제2 전극(200) 사이의 거리를 미리 설정할 수 있다는 장점이 있다.For this reason, the first electrode for minimizing the electric power supplied between the first electrode 1100 and the second electrode 1200 from the external power source by presetting a range of voltage required to change the shape of the transmission part 1300 . There is an advantage that the distance between 100 and the second electrode 200 can be preset.

구체적으로 투과부(300)의 형상을 변형시키기 위해 필요한 전압의 범위는 1[V] 내지 10[V]로 설정함이 바람직하다.Specifically, it is preferable that the range of the voltage required to change the shape of the transmission part 300 is set to 1 [V] to 10 [V].

또한 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈(10)는 렌즈를 다수 배열하여 광통신 소자 차원 디스플레이 대용량 광정보 기록 매체 등 다양한 응용 분야를 가지는 핵심 광소자 어레이(array) 형태로 마련될 수 있으며 구체적으로 마이크로 렌즈 어레이(Micro lens Array)일 수 있다.In addition, the three-dimensional variable focus Fresnel-type gel lens 10 having a flat electrode can be provided in the form of a core optical element array having various application fields, such as optical communication element-dimensional display, large-capacity optical information recording medium, etc. by arranging a plurality of lenses. And specifically, it may be a micro lens array.

이때 제1 전극(100) 및 제2전극(200)로 사용되는 재료는 상온에서의 화학적 안정성과 높은 가시광 투과도 및 우수한 식각 특성을 고려하여 선택하는 것이 바람직하며 구체적으로 가시광영역의 높은 투과율(80%이상)과 높은 전기전도성(비저항 10-3 cm 이하)를 동시에 가지는 투명 전도막일 수 있다.In this case, the material used for the first electrode 100 and the second electrode 200 is preferably selected in consideration of chemical stability at room temperature, high visible light transmittance, and excellent etching characteristics, and specifically, high transmittance (80%) in the visible light region. above) and high electrical conductivity (resistivity of 10-3 cm or less) at the same time may be a transparent conductive film.

구체적으로 제1 전극(100) 및 제2전극(200)로 사용되는 재료는 투명 전도막은 광학적 밴드갭이 3.5 eV 이상인 wide-gap 반도체일 수 있으며, 산화인듐 (In2O3)에 주석(Sn)을 치환고용 시킨 ITO, 산화주석(SnO2) 에 Sb를 치환 고용시킨 ATO, 산화아연(ZnO)에 Al 혹은 Ga을 치환고용 시킨 AZO, GZO 중 어느 하나일 수 있다.Specifically, the material used for the first electrode 100 and the second electrode 200 may be a wide-gap semiconductor having an optical bandgap of 3.5 eV or more for the transparent conductive film, and tin (Sn) is substituted for indium oxide (In2O3). It may be any one of ITO dissolved in solid solution, ATO in which Sb is substituted for solid solution in tin oxide (SnO2), and AZO and GZO in which Al or Ga is substituted and solid-dissolved in zinc oxide (ZnO).

또한 제1 전극(100) 및 제2전극(200)이 ITO 투명 전도막인 경우에, 제1 전극(100) 및 제2전극(200)은 기판(400)의 상부에 박막의 형태로 형성될 수 있으며, 구체적으로 기판(400)의 상부에 스퍼터링법으로 진공 증착하거나 ITO를 도료로 하여 기판(400)의 상부에 도포할 수 있다.In addition, when the first electrode 100 and the second electrode 200 are ITO transparent conductive films, the first electrode 100 and the second electrode 200 may be formed in the form of a thin film on the substrate 400 . In particular, vacuum deposition on the upper portion of the substrate 400 by sputtering or ITO as a paint may be applied to the upper portion of the substrate 400 .

도 3을 통해 인가되는 전압에 따라 경사면(324)의 각도가 변화하여 출력광(Lpab)의 초점이 가변되는 원리를 자세히 살펴보면, 제 1전극(100) 및 제2 전극(200)에 전압이 인가되어 집광부재(320)가 광의 수평방향으로 인장됨에 따라 단위렌즈(322)에 형성된 경사면(324)이 인가되는 전압에 대응하여 경사 각도가 변화하게 되고, 이에 따라 경사면(324)을 통과하는 광의 초점위치가 가변 될 수 있다.Referring in detail to the principle in which the focus of the output light Lpab is varied by changing the angle of the inclined surface 324 according to the voltage applied through FIG. 3 , the voltage is applied to the first electrode 100 and the second electrode 200 . As the light collecting member 320 is stretched in the horizontal direction of the light, the inclination angle is changed in response to the voltage applied to the inclined surface 324 formed on the unit lens 322, and accordingly, the focus of the light passing through the inclined surface 324 The location can be changed.

구체적으로 제1 전극(100) 및 제2전극(200)에 전압이 인가되면 도 3의 (a)형태를 가지고 있던 집광부재(320)가 전체적으로 도 3 (b)형태로 인장될 수 있다. Specifically, when a voltage is applied to the first electrode 100 and the second electrode 200 , the light collecting member 320 having the shape of FIG. 3 (a) may be stretched as a whole in the shape of FIG.

집광부재(320)가 좌우로 늘어난 형태로 변형되면서 집광부재(320)의중심부를 기준으로 제1경사각도로 형성된 경사면(324)을 가지는 단위렌즈(322)의 반경 L1이 L`1로 변형되고 제2경사각도로 형성된 경사면(324)을 가지는 단위렌즈(322)의 반경 L2가 L`2로 변형되고 제3경사각도를 가지는 단위렌즈(322)의 반경 L3가 L`3로 변형되면서 각각의 경사면(324)의 경사각도가 변경 되어 집광부재(320)를 투과하는 광의 초점이 가변 될 수 있다는 장점이 있다.As the light collecting member 320 is deformed to the left and right, the radius L1 of the unit lens 322 having the inclined surface 324 formed at a first inclination angle with respect to the center of the light collecting member 320 is transformed into L`1, and the second As the radius L2 of the unit lens 322 having the inclined surface 324 formed at 2 inclination angles is transformed into L'2 and the radius L3 of the unit lens 322 having the third inclination angle is transformed into L'3, each inclined surface ( There is an advantage that the inclination angle of the 324 is changed so that the focus of the light passing through the light collecting member 320 can be varied.

구체적으로 단위렌즈(322) 다수가 동일 평면상에 동일한 중심축을 가지게 형성되고, 중심축에서 반경방향으로 연속 배치되는 경우에, 중심축에서 경사면(324)까지의 길이가 기 설정된 비율을 가질 수 있다.Specifically, when a plurality of unit lenses 322 are formed to have the same central axis on the same plane and are continuously arranged in a radial direction from the central axis, the length from the central axis to the inclined surface 324 may have a preset ratio. .

예를 들어 원형 패턴의 집광부재(320)의 중심축과 동심인 단위렌즈(322)의 반경(L1)이 1m이고 반경이 L1인 단위렌즈(322)의 외주면에 접하는 다른 하나의 단위렌즈(322)의 반경(L2)가 2mm라고 가정하면, 반경(L1)에 대한 반경(L2)의 비율, 즉 기 설정된 비율은 2가 되고 따라서 반경(L2)에 대한 반경(L3)의 비율도 2가 되어야 하므로, 도 3의 (a)에서 최외각에 위치하는 단위렌즈(322)의 반경(L3)은 4mm로 설정됨이 바람직하다.For example, the radius L1 of the unit lens 322 concentric with the central axis of the light collecting member 320 of the circular pattern is 1 m, and the other unit lens 322 is in contact with the outer peripheral surface of the unit lens 322 having a radius L1. ), assuming that the radius (L2) is 2 mm, the ratio of the radius (L2) to the radius (L1), that is, the preset ratio is 2, and therefore the ratio of the radius (L3) to the radius (L2) should also be 2 Therefore, it is preferable that the radius L3 of the unit lens 322 positioned at the outermost part in FIG. 3A is set to 4mm.

전압이 인가되지 않은 상태를 나타내는 도 4를 기초로 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈(10)의 작용을 자세히 살펴보면, 복수로 형성된 제1 전극(100)을 양극(+)으로 형성하고 복수로 형성된 제2 전극(200)을 음극(-)으로 형성한 경우에 제1 전극(100) 및 제2 전극(200) 사이는 외부전원에 의해 전압공급이 가능해진다.Looking in detail at the action of the three-dimensionally variable focus Fresnel-type gel lens 10 having a flat electrode based on FIG. 4 showing a state in which no voltage is applied, the first electrode 100 formed in plurality is formed as an anode (+). When the plurality of second electrodes 200 are formed as a negative electrode (-), a voltage can be supplied between the first electrode 100 and the second electrode 200 by an external power source.

이때 경사면(324)의 각도가 미리 형성된 집광부재(320)에 의해 출력광의 초점이 집중되게 된다.At this time, the focus of the output light is concentrated by the light collecting member 320 in which the angle of the inclined surface 324 is formed in advance.

다음으로 5에 도시된 바와 같이 외부전원의 음극이 연결되는 제2 전극(200)으로부터 투과부(300)에 전자가 충전 됨에 따라, 투과부(300)의 충전 밀도가 높아지게 되고, 정전기 척력(electrostatic rpulsion force)에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 전자가 복수의 제1 전극(100) 쪽으로 몰리면서 집광부재(320)가 투과부(300)에 입사되는 광의 진행 반대방향으로 돌출될 수 있다. Next, as shown in Fig. 5, as electrons are charged in the transmission part 300 from the second electrode 200 to which the cathode of the external power is connected, the charging density of the transmission part 300 increases, and electrostatic repulsion force (electrostatic rpulsion force). ) as shown in FIG. 5 , the light collecting member 320 may protrude in a direction opposite to the propagation direction of the light incident on the transmitting part 300 as electrons are concentrated toward the plurality of first electrodes 100 .

이로 인해 도 3에서 설명한 바와 같이 수평방향으로 인장된 형태로 변형되면서 단위전극(322)의 경사면(324)의 경사각도가 가변되고, 앞서 도 4에서 설명한 출력광이 초점(F1)이 F2로 가변 되며, 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)에 인가되는 전압에 따라 입사되는 광의 축방향(예를 들어 Z축)으로의 초점 가변이 가능해진다. As a result, as described with reference to FIG. 3 , the inclination angle of the inclined surface 324 of the unit electrode 322 is varied while being deformed in a horizontally stretched form, and the focus F1 of the output light described above in FIG. 4 is changed to F2. And, it is possible to change the focus of the incident light in the axial direction (eg, Z-axis) according to the voltage applied to the first electrode 100 and the second electrode 200 .

도 6 및 도 7을 참조하여 X축 또는 Y축으로의 초점 가변을 자세히 살펴보면, 단위전극(120a,120b,120c,120d) 중 적어도 하나의 전압을 달리하여 비대칭 형상의 집광부재(320)를 형성할 수 있게 되며 광축의 수평방향축을 X축이라 가정하면, 집광부재(320)는 X축 방향을 기준으로 기울기를 가지게 되고 입사광(Lpaa)은 집광부재(320)의 기울기로 인해 출력광(Lpab)이 한쪽으로 집중되어 초점이 도 6과 같이 F1에서 F3으로 가변되거나 또는 도 7과 같이 F1에서 F4로 가변될 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7 , focusing on the X-axis or the Y-axis in detail, the light collecting member 320 having an asymmetric shape is formed by varying the voltage of at least one of the unit electrodes 120a, 120b, 120c, and 120d. Assuming that the horizontal axis of the optical axis is the X axis, the light collecting member 320 has an inclination with respect to the X axis direction, and the incident light Lpaa is output light Lpab due to the inclination of the light collecting member 320 . Focusing on one side, the focus may be changed from F1 to F3 as shown in FIG. 6 or from F1 to F4 as shown in FIG. 7 .

다시 말하면 기울기를 가지는 비대칭 형상의 집광부재(320)을 형성함으로써 X축 또는 Y축으로의 초점 가변이 가능해진다.In other words, by forming the light collecting member 320 having an asymmetric shape having an inclination, it is possible to change the focus along the X-axis or the Y-axis.

이때 투과부(300)의 횡단면을 살펴보면 광이 투과되는 직육면체 형태의 몸체 상부에 중앙측을 중심으로 좌우 양측으로 대칭 형성된 요철이 돌출 형성된 집광부재(320)를 포함할 수 있는데, 집광부재(320)는 직육면체 형태의 몸체 상부에 바로 형성될 수도 있으며, 몸체 상부에 먼저, 광이 입사되는 방향을 향해 기설정된 곡률 반지름을 가지는 보조돌출면을 형성한 다음 보조돌출면 상부에 집광부재(320)가 형성될 수도 있다.At this time, looking at the cross-section of the transmitting part 300, it may include a light collecting member 320 with irregularities protruding and protruding symmetrically formed on the left and right sides around the central side on the upper portion of the body of the rectangular parallelepiped shape through which light is transmitted, the light collecting member 320 is It may be formed directly on the upper portion of the rectangular parallelepiped body, and first, an auxiliary protruding surface having a predetermined radius of curvature is formed on the upper portion of the body in the direction in which light is incident, and then the light collecting member 320 is formed on the auxiliary protruding surface. may be

이로 인해 투과부(300)를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되어 광방향으로의 자동초점 거리 조절만이 아니라 손 떨림 현상 보정까지도 가능하다는 장점이 있다.Due to this, the focal position of the light passing through the transmission unit 300 is changed in three dimensions, so that not only automatic focal length adjustment in the light direction but also hand shake phenomenon can be corrected.

또한 3차원으로 가변되어 광방향으로의 자동초점 거리 조절만이 아니라 손 떨림 현상 보정까지도 가능하도록 마련된 프레넬식 겔렌즈의 구성을 가짐으로써, 평면전극을 가지는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈를 포함하는 전자기기의 소형화가 가능해질 수 있다는 장점이 있다.In addition, by having a configuration of a Fresnel-type gel lens that is three-dimensionally variable to enable not only automatic focal length adjustment in the optical direction but also correction of hand shake, a three-dimensional variable focus Fresnel-type gel lens with flat electrodes is included. There is an advantage that miniaturization of electronic devices can be made possible.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 겔렌즈(10)는 왜곡방지부(500)를 더 포함할 수 있다.The three-dimensional variable focus gel lens 10 having a planar electrode having the configuration as described above may further include an anti-distortion unit 500 .

왜곡방지부(500)에 대해 앞서 설명한 도 3을 참조하여 자세히 살펴보면, 왜곡방지부(500)는 왜곡방지부(500)는 복수의 단위전극 상호간의 전기적 간섭을 차단함으로써 투과부(300)의 형상왜곡을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3 described above for the distortion prevention unit 500, the distortion prevention unit 500 distorts the shape of the transmission unit 300 by blocking the electrical interference between the plurality of unit electrodes. can play a role in preventing

구체적으로 왜곡방지부(500)는 제1 단위전극 왜곡방지부(520), 제2 단위전극 왜곡방지부(540)을 포함할 수 있으며, 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)이 기설정된 간격으로 상호 이격되어 배치되도록 기판 상에 형성되는 기설정된 영역 일 수 있으며 기설정된 영역 상에 절연부재를 포함하여 단위전극(120) 간의 간섭을 이중으로 차단할 수도 있다.Specifically, the distortion preventing unit 500 may include a first unit electrode distortion preventing unit 520 and a second unit electrode distortion preventing unit 540 , and the first electrode 100 and the second electrode 200 are It may be a predetermined area formed on the substrate so as to be spaced apart from each other at a predetermined interval, and an insulating member may be included in the predetermined area to double block interference between the unit electrodes 120 .

예를 들어 설명하면 복수의 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d)이 및 복수의 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d)이 기설정된 간격으로 배치될 수 있도록 복수의 제1 단위전극(120a,120b,120c,120d) 사이에 제1 단위전극 왜곡방지부(520)가 형성될 수 있고 제2 단위전극 왜곡방지부(540)가 복수의 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d) 사이에 형성될 수 있다.For example, the plurality of first unit electrodes 120a, 120b, 120c, and 120d and the plurality of second unit electrodes 220a, 220b, 220c, 220d may be arranged at predetermined intervals. A first unit electrode distortion prevention unit 520 may be formed between the unit electrodes 120a, 120b, 120c, and 120d, and the second unit electrode distortion prevention unit 540 includes a plurality of second unit electrodes 220a, 220b, 220c and 220d) may be formed.

이때 제1 단위전극 왜곡방지부(520)는 복수의 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d)이 기설정된 간격만큼 이격되도록 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d) 사이에 형성되는 'X'형태의 영역일 수 있다.In this case, the first unit electrode distortion prevention unit 520 is formed between the first unit electrodes 120a, 120b, 120c, and 120d such that the plurality of first unit electrodes 120a, 120b, 120c, and 120d are spaced apart by a predetermined interval. It may be an 'X'-shaped region.

여기서 'X'형태의 영역은 복수의 바(bar)형태 영역으로 분할될 수 있으며 하나의 바(bar)형태 영역의 폭은 인접하는 복수의 제1 단위전극(120a, 120b,120c,120d) 사이의 기설정된 간격과 동일하게 형성될 수 있다.Here, the 'X'-shaped region may be divided into a plurality of bar-shaped regions, and the width of one bar-shaped region is between a plurality of adjacent first unit electrodes 120a, 120b, 120c, and 120d. may be formed to be the same as the preset interval of .

그리고 제2 단위전극 왜곡방지부(540)는 인접하는 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d)이 기설정된 간격만큼 이격되도록 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d) 사이에 형성되는 영역일 수 있으며, 제1 전극도선(140a,140b,140c,140d)이 제2 단위전극(220a,220b,220c,220d) 사이에 형성되는 경우에는 상술한 기설정된 거리(d2)도 고려하여 설계됨이 바람직하다.In addition, the second unit electrode distortion prevention unit 540 is formed between the second unit electrodes 220a, 220b, 220c, and 220d such that the adjacent second unit electrodes 220a, 220b, 220c, and 220d are spaced apart by a predetermined interval. In the case where the first electrode wires 140a, 140b, 140c, and 140d are formed between the second unit electrodes 220a, 220b, 220c, and 220d, the above-described predetermined distance d2 is also taken into consideration. design is preferred.

여기서 기설정된 간격은 제1 단위전극 왜곡방지부(520) 및 제2 단위전극 왜곡방지부(540)의 폭과 동일할 수 있으며 투과부(300)의 집광부재(320)이 목표로 하는 형상으로 구현되도록 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)에 인가되는 전압을 고려하여 설계됨이 바람직하며 복수로 형성되는 단위전극의 개수에 반비례하여 설계될 수 있다. Here, the predetermined interval may be the same as the width of the first unit electrode distortion prevention unit 520 and the second unit electrode distortion prevention unit 540 , and the light collecting member 320 of the transmission unit 300 has a target shape. It is preferable to design in consideration of the voltage applied to the first electrode 100 and the second electrode 200 so as to be possible, and may be designed in inverse proportion to the number of unit electrodes formed in plurality.

또한 기설정된 간격은 투과부(300)의 정전기 척력(electrostatic rpulsion force)에 의해 돌출되는 집광부재(320)의 직경에 따라 가변 될 수도 있다.In addition, the preset interval may be changed according to the diameter of the light collecting member 320 protruding by the electrostatic repulsion force of the transmission part 300 .

구체적으로 기설정된 간격은 50㎛ 내지 1000㎛일 수 있는데, 복수로 형성되는 전극 사이의 간격이 50㎛ 미만인 경우에는 복수로 형성되는 전극 간 단락이 발생하거나 전기적으로 간섭이 발생하여 개별적으로 인가되는 각각의 전압이 목표전압을 벗어나게 되고 이에 따라 목표하는 형상이 변형될 우려가 있으며, 결론적으로 투과부(300)에 투과된 출력광(Lpab)의 초점을 원하는 방향으로 이동시킬 수 없게 된다. Specifically, the predetermined interval may be 50 μm to 1000 μm, and when the interval between the plurality of electrodes is less than 50 μm, a short circuit between the plurality of electrodes occurs or electrical interference occurs and each applied individually voltage deviates from the target voltage, and thus the target shape may be deformed. As a result, the focus of the output light Lpab transmitted through the transmission unit 300 cannot be moved in a desired direction.

반면 복수로 형성되는 전극 사이의 간격이 1000㎛을 초과하는 경우에 예를 들어 설명하면 개별적으로 인가되는 제1전극(120a)에 대응하여 변형되는 투과부(300)의 집광부재(320)의 일측과 개별적으로 인가되는 제1전극(120b)에 대응하여 변형되는 투과부(300)의 집광부재(320)의 타측 사이에 전압이 인가되지 않는 영역이 형성되므로 투과부(300)에 형상 변형범위의 제한이 발생한다. 이에 따라 투과부(300)에 투과된 출력광(Lpab)의 초점 이동범위의 제한이 발생할 수 있다. On the other hand, if the distance between the plurality of electrodes exceeds 1000 μm, for example, one side of the light collecting member 320 of the transmissive part 300 that is deformed corresponding to the individually applied first electrode 120a and Since a region to which no voltage is applied is formed between the other side of the light collecting member 320 of the transmissive part 300 that is deformed in response to the individually applied first electrode 120b, the transmissive part 300 has a limited range of shape deformation. do. Accordingly, the range of the focus movement of the output light Lpab transmitted through the transmission unit 300 may be limited.

복수의 제1전극(100) 사이의 간격을 50㎛ 내지 1000㎛로 설정함으로써, 투과부(300)에서 목표로 하는 집광부재(320) 형상의 일그러짐 등을 포함하는 형상왜곡을 방지할 수 있으며 이에 따라 3차원 초점이동에 대한 오차를 방지할 수 있다는 장점이 있다.By setting the interval between the plurality of first electrodes 100 to 50 μm to 1000 μm, shape distortion including distortion of the shape of the light collecting member 320 targeted by the transmission part 300 can be prevented, and accordingly There is an advantage in that it is possible to prevent an error with respect to a three-dimensional focus movement.

이로 인해 왜곡방지부(500)를 통해 투과부(300)에서 목표로 하는 집광부재(320) 형상의 일그러짐 등을 포함하는 형상왜곡을 방지함으로써, 3차원 초점이동에 대한 오차를 방지할 수 있다는 장점이 있다.Due to this, by preventing shape distortion including distortion of the shape of the light collecting member 320 targeted by the transmission part 300 through the distortion prevention part 500, an error with respect to the three-dimensional focus movement can be prevented. have.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, preferred embodiments according to the present invention have been described, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is one of ordinary skill in the art. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

10: 평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈
100: 제1 전극
200: 제2 전극
300: 투과부
400: 기판
500: 왜곡방지부
10: three-dimensional focus-variable Fresnel-type gel lens having a flat electrode
100: first electrode
200: second electrode
300: transmission part
400: substrate
500: distortion prevention unit

Claims (12)

기판 상에 형성되며, 서로 다른 극성을 갖는 제1 전극 및 제2 전극; 및
전기활성 고분자로 형성되고, 단면이 경사면을 가지는 요철의 형태로 서 상기 경사면을 통해 입사된 광을 굴절시키는 집광부재가 마련되어 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압이 인가되면 상기 경사면의 경사 각도가 가변되는 투과부;를 포함하고,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 복수로 형성되고 전압이 개별적으로 인가되어 상기 투과부의 형상을 3차원으로 변형시킴으로써, 상기 투과부를 통과하는 광의 초점위치가 3차원으로 가변되는 것을 특징으로 하되, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 기판 상에서 전압이 개별적으로 인가되는 복수의 단위전극으로 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 투과부는,
전압이 인가되면 상기 집광부재가 변형되도록 상기 기판의 상측에 배치되며,상기 제1 전극은 상기 투과부의 집광부재에 대응되도록 마련되고, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 동일 평면상에 형성되며, 상기 제1 전극 둘레를 기설정된 거리를 두고 일부 감싸도록 마련되는 것을 특징으로 하며,
상기 제1 전극은,
중심각이 동일한 부채꼴 형태의 제1 단위전극이 복수개로 마련되고, 상기 제1 단위전극에 형성된 호의 일측에 제1 전극도선이 마련되어 상기 기판의 일면과 접하도록 배치되고,
상기 제2 전극은,
곡률을 가지는 바 형태로 상기 제1 단위전극 중 어느 하나와 인접한 다른 하나의 일부를 감싸는 방사형 패턴으로 마련되는 복수의 제2 단위전극이 마련되고, 상기 제2 단위전극에는 외부전원과 연결되는 제2 전극도선이 마련되되,
상기 제1 전극도선은 인접한 상기 제2 단위전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하며,
상기 복수의 단위전극 상호간의 전기적 간섭을 차단함으로써, 상기 투과부의 형상왜곡을 방지하는 왜곡방지부를 더 포함하되,
상기 왜곡방지부는,
상기 복수의 단위전극이 기설정된 간격으로 상호 이격되어 배치되되도록, 상기 복수의 단위전극 사이에서 상기 기설정된 간격과 동일한 폭으로 형성되고, 상기 제1 단위전극 사이에 X자 형태의 제1 단위전극 왜곡방지부가 형성되고, 상기 제2 단위전극 및 상기 제1 전극도선 사이에 제2 단위전극 왜곡방지부가 형성되는 것을 특징으로 하는,
평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈.
a first electrode and a second electrode formed on the substrate and having different polarities; and
When a voltage is applied to the first electrode and the second electrode, the inclination angle of the inclined surface is provided with a light collecting member formed of an electroactive polymer and refracting light incident through the inclined surface in the form of a concavo-convex cross-section having an inclined surface. Including; a variable transmission part;
The first electrode and the second electrode are formed in plurality, and voltage is applied individually to deform the shape of the transmission part in three dimensions, whereby the focal position of the light passing through the transmission part is changed in three dimensions, The first electrode and the second electrode are characterized in that they are composed of a plurality of unit electrodes to which voltages are individually applied on the substrate,
The transmission part,
It is disposed on the upper side of the substrate so that the light collecting member is deformed when a voltage is applied, the first electrode is provided to correspond to the light collecting member of the transmissive part, and the second electrode is formed on the same plane as the first electrode, , characterized in that it is provided to partially wrap around the first electrode at a predetermined distance,
The first electrode is
A plurality of first unit electrodes having a sectoral shape having the same central angle are provided, and a first electrode lead is provided on one side of an arc formed on the first unit electrode and disposed so as to be in contact with one surface of the substrate;
The second electrode is
A plurality of second unit electrodes provided in a radial pattern surrounding one of the first unit electrodes and a part of the other adjacent to one of the first unit electrodes in a bar shape having a curvature are provided, and the second unit electrode has a second unit electrode connected to an external power source. An electrode wire is provided,
The first electrode lead is characterized in that it is disposed between the adjacent second unit electrode,
By blocking the electrical interference between the plurality of unit electrodes, further comprising a distortion preventing portion for preventing shape distortion of the transmission portion,
The distortion prevention unit,
The plurality of unit electrodes are formed to have the same width as the predetermined interval between the plurality of unit electrodes so that the plurality of unit electrodes are spaced apart from each other at a predetermined interval, and an X-shaped first unit electrode is formed between the first unit electrodes. A distortion prevention part is formed, and a second unit electrode distortion prevention part is formed between the second unit electrode and the first electrode wire,
A three-dimensional tunable Fresnel gel lens with a planar electrode.
제1항에 있어서,
상기 집광부재는,
단면이 경사면을 가지는 요철이 원주방향으로 연속하게 나열된 링 형상의 단위렌즈로 마련되는 것을 특징으로 하는
평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈.
According to claim 1,
The light collecting member,
Characterized in that the cross section is provided as a ring-shaped unit lens in which irregularities having an inclined surface are continuously arranged in the circumferential direction.
A three-dimensional tunable Fresnel gel lens with planar electrodes.
제2항에 있어서,
상기 단위렌즈는,
다수가 동일 평면상에 동일한 중심축을 가지게 형성되고, 상기 중심축에서 반경방향으로 연속 배치되는 것을 특징으로 하는
평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈.
3. The method of claim 2,
The unit lens is
A plurality of them are formed to have the same central axis on the same plane, characterized in that they are continuously arranged in the radial direction from the central axis
A three-dimensional tunable Fresnel gel lens with planar electrodes.
제3항에 있어서,
상기 단위렌즈는,
상기 중심축에서 상기 경사면까지의 길이가 기 설정된 비율을 가지는 것을 특징으로 하는
평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈.
4. The method of claim 3,
The unit lens is
Characterized in that the length from the central axis to the inclined surface has a predetermined ratio
A three-dimensional tunable Fresnel gel lens with planar electrodes.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 기설정된 간격은,
50㎛ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는
평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈.
According to claim 1,
The predetermined interval is,
50 μm to 1000 μm
A three-dimensional tunable Fresnel gel lens with planar electrodes.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 기설정된 거리는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리로서,
상기 제1 전극과 제2 전극 간의 단락을 방지하는 것을 특징으로 하는
평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈.
According to claim 1,
The predetermined distance is a distance between the first electrode and the second electrode,
Preventing short circuit between the first electrode and the second electrode
A three-dimensional tunable Fresnel gel lens with planar electrodes.
제9항에 있어서,
상기 기설정된 거리는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리로서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 상기 투과부에 인가되는 기설정범위의 전압에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 하는
평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈.
10. The method of claim 9,
The predetermined distance is a distance between the first electrode and the second electrode,
characterized in that it is set in response to a voltage in a preset range applied from the first electrode and the second electrode to the transmissive part
A three-dimensional tunable Fresnel gel lens with planar electrodes.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 기설정된 간격은, 복수의 단위전극 사이의 거리로서,
돌출되는 집광부재의 직경에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는
평면전극을 갖는 3차원적 초점 가변 프레넬식 겔렌즈.
According to claim 1,
The predetermined interval is a distance between a plurality of unit electrodes,
Variable according to the diameter of the protruding light collecting member
A three-dimensional tunable Fresnel gel lens with planar electrodes.
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