KR102410030B1 - 광학 장치, 특히, 자동초점, 이미지 흔들림 방지 및 초-고해상도 기능을 포함하는 카메라 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학 장치(1)에 관한 것으로서, 상기 광학 장치(1)는, 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10), 막(10)을 향해 배열된 광학 요소(20), 벽 부재(300)를 포함하되, 광학 요소(20)와 막(10)은 용적(V)을 가진 용기(2)가 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되고, 상기 용적(V) 내에 포함된 유체(F), 및 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)을 형성하기 위해 막(10)과 접촉되는 렌즈 형성 부분(11)을 포함하되, 상기 영역(10c)은 광학 요소(20)를 향해 배열되며, 렌즈 배럴(50)에 의해 고정되는 하나 이상의 하드 렌즈(51)가 배열되는 개구(50c)를 둘러싸는 주변 렌즈 배럴(50), 및 액츄에이터 수단(40)을 포함하되, 상기 액츄에이터 수단(40)은 광학 요소(20)를 렌즈 형성 부분(11)에 대해 축방향(A)으로 이동시키도록 구성되며, 여기서, 축방향(A)은 렌즈 형성 부분(11)이 연장되는 평면에 수직으로 배열되거나, 또는 상기 액츄에이터 수단(40)은 렌즈 형성 부분(11)을 광학 요소(20)에 대해 축방향(A)으로 이동시키도록 구성되며, 여기서, 축방향(A)은 하드 렌즈(51)가 연장되는 평면에 수직으로 배열되도록 구성되어, 용적(V) 내에 포함된 유체(F)의 압력 및 영역(10c)의 곡률을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 청구항 제1항에 따른 광학 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 광학 장치를 제작하는 방법에 관한 것이다.
이러한 종류의 광학 장치는, 투명하고 탄성적인 팽창성 막, 상기 막을 향해 배열된 광학 요소, 벽 부재를 포함하되, 광학 요소와 막은 용적을 가진 용기가 형성되도록 벽 부재에 연결되고, 적어도 막, 광학 요소, 및 벽 부재는 상기 용적을 획정하며, 상기 용적 내에 포함된 유체, 및 막의 외부에 결부된 렌즈 형성 부분을 포함하되, 상기 외부는 용적으로부터 멀어지는 방향을 향해 배열된다.
위의 내용에 따라, 본 발명의 목적은 간단한 방식으로 장치의 초점거리를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 광 빔 방향(예컨대, 이미지 흔들림 방지, 빔의 재안내(redirection) 또는 초-고해상도를 제공하기 위해)을 조절할 수 있으며 그와 동시에 광학 장치를 쉽게 보정(calibration)할 수 있는 광학 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특징을 가진 광학 장치에 의해 해결된다.
광학 장치의 바람직한 실시예들은 종속항들과 아래 상세한 설명에 기술된다.
청구항 제1항에 따르면, 본 발명에 따른 광학 장치는, 투명하고 탄성적인 팽창성 막, 막을 향해 배열된 광학 요소, 벽 부재를 포함하며, 광학 요소와 막은 용적(용기의 내측 공간)을 가진 용기가 형성되도록 벽 부재에 연결되고, 상기 용적 내에 포함된 유체, 및 막의 곡률 조절 영역을 형성하기 위해(그리고, 특히 막의 상기 영역의 곡률을 조절하기 위해) 막과 접촉되는 렌즈 형성 부분을 포함하되, 상기 영역은 광학 요소를 향해 배열되며, 렌즈 배럴에 의해 고정되는 하나 이상의 하드 렌즈가 배열되는(특히, 렌즈 배럴은 복수의 적층된 하드 렌즈를 고정함) 개구를 둘러싸는 주변 렌즈 배럴, 및 액츄에이터 수단을 포함하되, 특히, 광학 장치의 자동초점(AF)을 제공하기 위하여, 상기 액츄에이터 수단은 광학 요소를 렌즈 형성 부분에 대해 축방향으로 이동시키도록 구성되어, 용기 내에 포함된 유체의 압력 및 영역의 곡률(그리고 용기 및 용기 내에 포함된 유체에 의해 형성된 유체 렌즈/초점 조절식 렌즈의 초점거리)을 조절할 수 있는데, 여기서, 축방향은 렌즈 형성 부분이 연장되는 평면(예컨대, 렌즈 형성 부분에 의해 배열된 평면)에 수직으로 배열된다. 대안으로, 특히, 광학 장치의 자동초점을 제공하기 위하여, 액츄에이터 수단은 렌즈 형성 부분을 광학 요소/용기에 대해 축방향으로 이동시키도록 구성되며, 용적 내에 포함된 유체의 압력 및 영역의 곡률(그리고 용기 및 용기 내에 포함된 유체에 의해 형성된 유체 렌즈/초점 조절식 렌즈의 초점거리)을 조절할 수 있는데, 여기서, 축방향은 하드 렌즈가 연장되는 평면에 수직으로 배열된다.
특히, 액츄에이터 수단은 위에 기술된 움직임들을 생성하도록 구성된 임의의 적절한 액츄에이터일 수 있다. 이러한 액츄에이터들의 특정 실시예들은 본 발명에서 상세하게 기술된다.
게다가, 일반적으로, 본 발명의 특정 실시예들에 따르면, 광학 장치는, 다음과 같이:
- 용적을 프리즘 내에 형성하기 위해, 특히 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공하기 위하여, 렌즈 형성 부분이 연장되는 평면에 대해 광학 요소를 기울이거나,
- 용적을 프리즘 내에 형성하기 위해, 특히 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공하기 위하여, 하드 렌즈가 연장되는 평면에 대해 렌즈 형성 부분을 기울이거나,
- 특히 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공하기 위하여, 용기를 렌즈 배럴에 대해 렌즈 형성 부분이 연장되는 평면에 평행하게 이동시키거나,
- 특히 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공하기 위하여, 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴에 대해 및/또는 용기에 대해 하드 렌즈가 연장되는 평면에 평행하게 이동시키거나,
- (특히 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공하기 위하여) 렌즈 배럴을 용기와 함께 광학 장치의 이미지 센서에 평행하게 이동시키되, 여기서, 렌즈 배럴은 이미지 센서 전방에 배열되고,
- (특히 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공하기 위하여) 렌즈 배럴을 용기와 함께 광학 장치의 이미지 센서에 대해 기울이되, 여기서, 렌즈 배럴은 이미지 센서 전방에 배열되는 것 중 하나 이상을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴에 연결되며(특히, 렌즈 배럴의 하나 이상의 하드 렌즈는 상기 영역과 광학 요소를 향해 배열되며, 광학 요소를 통과하거나 또는 광학 요소에 의해 반사된 광이 렌즈 배럴의 하나 이상의 하드 렌즈와 상기 영역을 통과하고), 광학 장치는 다음과 같이: 특히 용적을 프리즘(또는 웨지 또는 이와 유사한 몸체) 내에 형성하기 위해 광학 요소를 평면에 대해 기울이거나, 용기를 렌즈 배럴에 대해 평면에 평행하게 이동시키거나 혹은 렌즈 배럴을 용기와 함께 이동시키도록(특히 광학 장치의 이미지 센서에 평행하게) 구성된다.
막이 상기 영역의 곡률을 조절하기 위해 탄성적으로 변형될 수 있다는 사실로 인해, 용기와 용기 내에 포함된 유체는 초점 조절식(튜너블) 렌즈를 형성한다.
추가로, 본 발명의 광학 장치의 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은, 특히, 용적을 통과하는 광을 편향시키기 위해 용적을 프리즘 내에 형성하기 위하여, 광학 요소가 상기 평면에 대해 기울어지도록 구성된다.
추가로, 본 발명의 광학 장치의 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은, 특히, 용적을 통과하는 광을 편향시키기 위해 용적을 프리즘 내에 형성하기 위하여, 하드 렌즈가 연장되는 평면에 대해 렌즈 형성 부분이 기울어지도록 구성된다. 여기서, 특히, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴에 고정되는 것이 아니라 렌즈 배럴에 대해 이동될 수 있는데, 특히 이제 용기는 렌즈 배럴에 고정된다.
추가로, 본 발명의 광학 장치의 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은, 특히, 용적을 통과하는 광을 편향시키기 위하여, 용기가 렌즈 배럴에 대해 평면에 평행하게 이동되도록 구성된다. 또한, 여기서, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴에 고정된다.
추가로, 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은, 특히, 용적을 통과하는 광을 편향시키기 위하여, 렌즈 형성 부분이 렌즈 배럴에 대해 및/또는 용기에 대해 하드 렌즈가 연장되는 평면에 평행하게 이동되도록 구성되는데, 특히, 상기 실시예에서, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴에 대해 이동되고 렌즈 배럴에 고정되지 않는다.
게다가, 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분은 주변 렌즈 배럴에 연결된다.
게다가, 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 렌즈 형성 부분(렌즈 배럴에 고정된)을 축방향으로 이동시키기 위해 렌즈 배럴을 축방향으로 이동시키도록 구성된다.
특히, 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분은 막에 플라즈마 접합된다.
특히, 렌즈 배럴을 광학 장치의 이미지 센서에 평행하게 이동시키도록 구성된 추가적인 액츄에이터 수단/액츄에이터가 제공될 수 있는데, 이미지 센서는 렌즈 배럴을 향해 배열되고, 상기 이미지 센서는 용기로부터 멀어지는 방향을 향해 배열되는 렌즈 배럴의 한 측면에 배열된다.
특히, 렌즈 형성 부분이 막과 접촉된다는 사실은, 렌즈 형성 부분이 또 다른 재료 층(예컨대, 접착제 등에 의해 형성된)에 의해 막에 직접 또는 간접적으로 접촉된다는 것을 의미할 수 있다. 렌즈 형성 부분은 막에 직접 접합함으로써 또는 또 다른 재료 층, 가령, 접착제 층에 의해 막에 결부될 수 있다.
따라서, 특히, 본 발명은, 광학 이미지 흔들림 방지, 빔 재안내 및/또는 초-고해상도를 제공하기 위해 렌즈 형성 부분을 포함하는 구성요소, 또는 광학 요소, 예컨대, 유리 플레이트를 포함하는 단일의 구성요소를 기울이고 축방향으로 이동시킬 수 있으며, 자동초점 기능을 제공하기 위해 막, 벽 부재, 유체, 및 광학 요소를 포함하는 초점 조절식 렌즈의 초점거리를 조절할 수 있다.
게다가, 바람직하게는, 광학 장치는 렌즈 형성 부분이 렌즈 배럴에 배열되는 사실로 인해 광학 장치의 간단한 조절/보정이 가능하다. 렌즈 배럴을 예컨대, 광학 장치의 이미지 센서 또는 투사 평면에 대해 이동시키고 렌즈 배럴을 이미지 센서/투사 평면에 대해 고정시킬 때(즉 광학 장치를 형성할 때), 광학 장치는 간단하고 효율적으로 보정될 수 있다.
한 실시예에서, 광학 요소는 투명한(예컨대, 평평한) 플레이트(예컨대, 유리 플레이트) 또는 하드 렌즈이며 광학 장치는 카메라 또는 이러한 카메라의 일부분이며, 본 발명에 따르면, 초점 튜너블 렌즈의 초점거리를 자동을 조절할 수 있기 때문에, 이미지 흔들림 방지 및/또는 초-고해상도 기능을 수행할 수 있다. 한 대안의 실시예에서, 광학 요소는 거울일 수 있으며 광학 장치는 광학 스캐닝 장치 또는 광 빔의 초점을 맞추고 자동으로 편향시킬 수 있는 이러한 장치의 일부분일 수 있다.
추가로, 렌즈 형성 부분 렌즈 배럴에 일체형으로 구성하거나 또는 내장함으로써, 오차에 무관한 디자인 즉 광학 퀄리티를 떨어뜨리지 않고도 광학 요소(예컨대, 평평한 유리 플레이트)가 x-y 방향으로 이동될 수 있으며, 이는 광학 요소(예컨대, 평평한 유리 플레이트)가 광축(optical axis)에 대해 횡방향으로 이동됨으로써 모듈식 전달 기능이 영향을 받지 않는다는 것을 의미한다. 달리 말하면, 정렬이 필수인 모든 광학 구성요소들은 렌즈 배럴로 지칭되며 큰 오차 체인(tolerance chain)을 방지한다.
추가로, 한 실시예에서, 액츄에이터 수단은 광학 요소/렌즈 형성 부분을 축방향으로 이동시키고 이와 동시에 기울이도록 구성된다. 이를 위하여, 액츄에이터 수단은 특히 광학 요소를 기울이고 광학 요소를 축방향으로 이동시키기 위해 벽 부재/광학 요소에 작동하도록 구성되거나 혹은 광학 요소를 기울이고 축방향으로 이동시키기 위해 렌즈 형성 부분에 작동하도록 구성된다.
달리 말하면, 본 발명은, 튜너블 렌즈를 변형함으로써 자동초점과 이미지 흔들림 방지를 제공하고, 오직 한 요소(광학 요소/벽 부재 또는 렌즈 형성 부분)을 이동시킴으로써 튜너블 프리즘을 일체형으로 구성하는 새로운 방법에 대해 기술한다. 게다가, 이미지 이동(image shifting)을 이용하여 초-고해상도를 제공하기 위해, 동일한 구성이 사용될 수 있다. 특히, 휴대폰에서 카메라의 광학 해상도는 이미지 센서에 사용되는 픽셀의 개수에 의해 제한된다. 광학 줌의 구현은 어렵고, 값비싸며 큰 용적을 필요로 한다. 특히, 이미지를 하위-픽셀(sub pixel) 단위로 이동시키고 이미지 후처리 공정을 거침으로써, 이미지 해상도는 4배 또는 9배만큼 향상될 수 있으며, 심지어는, 2x 또는 3x 또는 더 높은 줌 팩터(zoom factor)를 구현할 수 있다.
특히, 막에 제공된(예컨대, 렌즈 형성 부분에 의해) 압력(또는 힘)을 조절함으로써 막의 곡률이 조절될 수 있도록 유체가 용적 내에 포함된다. 특히, 유체는 용적을 완전히 채운다.
추가로, 특히, 예컨대, 렌즈 형성 부분은 평면에 걸쳐 배열되며 평면을 따라 연장되는데, 이는 렌즈 형성 부분이 평면을 형성하거나 평면을 따라 연장되는 것을 의미한다. 상기 평면은 방향, 가령, 평면에 수직으로 배열된 축방향을 형성하도록 사용될 수 있다. 특히, 축방향은 렌즈 형성 부분에 수직으로 배열된다. 렌즈 형성 부분이 주변 구조물(circumferential structure)인 실시예들에서, 이러한 구조물 또는 표면은 평면에 연장된다(따라서 평면을 형성하거나 평면에 배열된다).
특히, 광학 요소 또는 렌즈 형성 부분이 축방향을 따라 이동될 때, 렌즈 형성 부분은 막에 대해 가압되거나 막을 끌어당긴다.
특히, 렌즈 형성 부분이 막의 영역을 형성하여 조절식 곡률을 가진다는 것은, 막에 결부되거나 막과 접촉함으로써, 렌즈 형성 부분이 막의 탄성적인 팽창성(예컨대, 원형) 영역을 획정한다는 것을 의미하고, 특히, 영역은 렌즈 형성 부분의 내측 에지(예컨대, 주변)까지 연장된다. 상기 영역은 렌즈의 상기 영역을 통해 광이 통과하고 상기 영역에 의해 곡률이 영향을 받기 때문에 광학 활성 영역으로 지칭될 수 있다.
렌즈 형성 부분이 막에 대해 가압될 때, 광학 요소/벽 부재가 고정된 렌즈 형성 부분을 향해 이동되기 때문에, 또는 렌즈 형성 부분이 용기를 향해 이동되기 때문에, 용기 내의 유체의 일정한 용적으로 인해 유체의 압력이 증가되어, 막을 팽창시키고 막의 영역의 곡률이 증가된다. 이와 유사하게, 렌즈 형성 부분이 막에 대해 덜 가압되거나 또는 심지어 막을 끌어당길 때에는, 유체의 압력이 감소되어, 막을 수축시키고 막의 영역의 곡률이 감소된다. 따라서, 곡률이 증가되는 것은, 막의 영역이 보다 두드러지게 볼록하게 돌출되거나 또는 막의 영역이 오목한 상태 또는 평평한 상태로부터 볼록한 상태로 바뀌는 것을 의미한다. 이와 유사하게, 곡률이 감소되는 것은, 막의 영역이 두드러지게 볼록한 상태로부터 덜 볼록한 상태 또는 심지어는 평평한 상태 또는 오목한 상태 또는 심지어는 보다 두드러지게 오목한 상태로 바뀌는 것을 의미한다.
또한, 기울어질 때, 액츄에이터 수단은 유체 내의 압력이 일정하게 유지되어 벽 부재/광학 요소가 기울어질 때 막의 곡률이 일정하게 유지되도록 조절되게끔 구성되는 것이 바람직하다.
막은 다음의 재료: 유리, 폴리머, 엘라스토머, 플라스틱 또는 임의의 그 밖의 투명하고 신축성 또는 가요성 재료들 중 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 막은 실리콘-계 폴리머, 가령, 폴리(디메틸실록산) 또는 공지의 재료, 가령, PDMS 또는 폴리에스테르 재료, 가령, PET 또는 양 축방향으로 배열된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(예컨대, "마일러(Mylar)")로 형성될 수 있다.
추가로, 막은 코팅을 포함할 수 있다. 추가로, 막은 구조화될 수 있는데(structured), 예컨대, 구조화된 표면을 포함하거나 막에 걸쳐 가변 두께 또는 강성을 가질 수 있다.
추가로, 유체는 바람직하게는 액체 금속, 젤, 액체, 가스, 또는 변형될 수 있는 임의의 투명한, 흡수 또는 반사 재료이거나 이들을 포함한다. 예를 들어, 유체는 실리콘 오일(예컨대, 비스-페닐프로필 디메틸콘)일 수 있다. 또한, 유체는 불소화 폴리머(fluorinated polymer), 가령, 과불소화 폴리에테르(PFPE) 비활성 유체를 포함할 수 있다.
게다가, 렌즈 배럴 내의 광학 요소 및/또는 하나 이상의 하드 렌즈는 막에 비해 강성을 가지는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 광학 요소는 유리, 플라스틱, 폴리머, 또는 금속으로 형성되거나 또는 이들을 포함한다. 광학 요소는 (예컨대, 유리) 평평한 윈도, 렌즈, 거울, 굴절, 회절 및/또는 반사 구조를 가진 미세 구조화된 요소를 포함하거나 이들로 형성될 수 있다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에서, 광학 요소는 코팅(예컨대, 반사-방지) 코팅을 포함할 수 있다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 축방향 움직임 및 기울임이 조절 변수로 형성될 수 있도록 광학 요소 또는 렌즈 형성 부분을 축방향으로 이동시키고 기울이도록 구성될 수 있다. 추가로, 특히, 액츄에이터 수단은 광학 요소를 기울이고 광학 요소를 축방향으로 이동시키기 위해 벽 부재에 작동하도록 구성되거나 혹은 광학 요소를 기울이고 광학 요소를 축방향으로 이동시키기 위해 광학 요소에 연결된 부재 또는 렌즈 형성 부분에 작동하도록 구성된다.
바람직하게는, 한 실시예에서, 광학 장치는 렌즈 배럴을 광학 장치에 장착할 때 막에 대한 렌즈 배럴의 움직임을 안내하기 위한 안내 수단을 포함한다. 상기 안내 수단은, 광학 장치 또는 하우징 내에 렌즈 배럴을 장착할 때(예컨대, 밀어 넣거나 나사고정 시킴으로써) 렌즈 배럴이 막을 향해 안내되도록, 렌즈 배럴을 수용하기 위해 리세스를 형성할 수 있는 광학 장치의 하우징에 의해 형성될 수 있다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴과 일체형으로 구성되며 렌즈 배럴의 페이스 면(face side)을 형성하거나 혹은 렌즈 배럴의 페이스 면의 적어도 한 부분(예컨대, 페이스 면으로부터 돌출된 부분)을 형성하고, 특히 렌즈 형성 부분은 막에 결부된다.
게다가, 본 발명의 한 대안의 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분은 막을 향해 배열된 렌즈 배럴의 페이스 면에 연결된 주변 부재 또는 재료 층(예컨대, 실리콘 또는 금속으로 형성된)에 의해 형성된다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분은, 2개의 요소를 서로 접촉시키기 전에, 렌즈 형성기(lens shaper)와 막의 산소 플라즈마 작동을 이용하여 막에 플라즈마 접합된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 막은 용기의 벽 부재에 플라즈마 접합된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분 또는 주변 부재는 렌즈 배럴의 사출 성형 시에 렌즈 배럴에 연결된 몰드 삽입체(mold insert)이며, 부재/렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴의 페이스 면의 리세스에 내장된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분(예컨대, 주변 부재)은 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴에 연결시킬 수 있도록 하기 위해 접착제로 렌즈 배럴에 접착된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 배럴은 렌즈 배럴의 페이스 면으로부터 돌출되는 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부는 렌즈 형성 부분이 폼-피팅(form-fitting) 방식으로 돌출부와 결합될 때 렌즈 배럴에 대해 렌즈 형성 부분(렌즈 배럴에 연결되거나/접착되는)을 중앙에 배열하도록 구성된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분이 돌출부와 결합될 때, 렌즈 형성 부분은 돌출부를 둘러싸도록 구성된다.
추가로, 본 발명의 한 대안의 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분이 돌출부와 결합될 때, 돌출부는 렌즈 형성 부분을 둘러싸도록 구성된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 배럴의 페이스 면은 돌출부의 한 불연속 부분(discontinuity)을 형성하는 하나 이상의 리세스를 포함하며, 공기는 리세스를 통해(그리고, 렌즈 형성 부분 밑으로) 렌즈 배럴의 외부로부터 이동하여, 렌즈 형성 부분에 의해 둘러싸이고 막에 인접한 영역(즉 렌즈 배럴의 최상측 하드 렌즈와 막 사이의 영역) 내로 통과할 수 있다. 그에 따라, 막의 곡률 조절 영역의 곡률이 변할 때 즉 상기 영역의 용적이 변할 때, 상기 영역이 환기(venting)될 수 있다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 배럴은 돌출부 밑으로, 특히, 렌즈 배럴의 페이스 면 밑으로 연장되는 하나 이상의 채널을 포함하며, 공기는 하나 이상의 채널을 통해 렌즈 배럴의 외부로부터 이동하여, 렌즈 형성 부분에 의해 둘러싸이고 막에 인접한 영역(즉 렌즈 배럴의 최상측 하드 렌즈와 막 사이의 영역) 내로 통과할 수 있으며, 그에 따라, 상기 영역이 환기될 수 있다. 특히, 여기서, 돌출부는 불연속 부분을 포함하지 않고 환형 돌출부를 형성한다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 배럴은 하나 이상의 채널을 포함하고, 공기는 하나 이상의 채널을 통해 렌즈 배럴의 외부로부터 이동하여, 렌즈 형성 부분에 의해 둘러싸이고 막에 인접한 영역(즉 렌즈 배럴의 최상측 하드 렌즈와 막 사이의 영역) 내로 통과할 수 있으며, 그에 따라, 상기 영역이 환기될 수 있는데, 하나 이상의 채널은 렌즈 배럴의 횡방향 외측면으로부터 렌즈 배럴로 렌즈 배럴의 반경 방향으로(즉 렌즈 배럴의 광축에 수직으로) 연장되는 제1 섹션과 상기 제1 섹션과 유체 소통(fluid communication)되며 렌즈 배럴의 광축에 대해 평행하게 연장되어 렌즈 배럴의 페이스 면으로 이어지는(lead to) 제2 섹션을 포함한다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 접착제를 제공하여 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴의 페이스 면에 연결시키기 위하여, 렌즈 배럴은 접착제를 수용하기 위해 렌즈 배럴의 페이스 면 상에 하나 이상의 또는 몇몇의 접착제 포켓(glue pocket)을 포함하되, 하나 이상의 접착제 포켓은 렌즈 형성 부분 밑에 배열된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 접착제 포켓은 돌출부보다 렌즈 배럴의 반경 방향으로 외부로 더 연장되는데, 이는 즉 렌즈 형성 부분이 상기 중앙에 배열된 돌출부를 둘러싸도록 구성된다는 의미이다. 특히, 이런 방식으로, 하나 이상의 접착제 포켓은 접착제를 하나 이상의 접착제 포켓에 제공하기 위해 렌즈 배럴의 횡방향 외측면으로부터 접근 가능하다(accessible).
추가로, 한 대안의 실시예에 따르면, 하나 이상의 접착제 포켓은 돌출부보다 렌즈 배럴의 반경 방향으로 내부로 더 연장된다. 여기서, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴의 중앙에 배열된 돌출부에 의해 둘러싸이도록 구성된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 접착제 포켓은 돌출부 밑으로 연장되고, 특히, 렌즈 배럴의 횡방향 외측면으로 이어지며, 하나 이상의 접착제 포켓은 접착제를 하나 이상의 접착제 포켓에 제공하기 위해 횡방향 외측면으로부터 접근 가능하다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 접착제 포켓은 기다란 곡선 형태(elongated curved shape)를 포함하며, 특히 돌출부의 내측을 따라 돌출부를 따라 연장되는데 이는 즉 돌출부보다 렌즈 배럴/돌출부의 반경 방향으로 내부로 더 연장된다는 의미이다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 배럴은 하나 이상의 관통 홀(예컨대, 렌즈 배럴의 주변 벽에 형성된)을 포함하되, 상기 관통 홀은 렌즈 배럴의 광축을 따라 연장되어 하나 이상의 접착제 포켓으로 이어지고(즉 접착제 포켓과 유체 소통되고), 접착제는 상기 관통 홀에 의해 하나 이상의 접착제 포켓에 제공될 수 있다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴의 페이스 면에 연결시키기 위해 사용되는 접착제는 렌즈 형성 부분과 렌즈 배럴의 페이스 면 사이에서 렌즈 배럴의 페이스 면 상에 배열된 양면 접착 테이프이며, 특히 상기 테이프는 렌즈 형성 부분을 중앙에 배열하기 위해 돌출부에 의해 둘러싸이고, 상기 돌출부는 테이프보다 렌즈 배럴의 반경 방향으로 외부로 더 연장된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 용기는 렌즈 배럴 외부에서 렌즈 배럴 전방에 배열되며, 특히, 렌즈 배럴의 페이스 면의 전방에 배열된다. 특히, 상기 실시예에서, 용기, 즉, 유체 렌즈는 통상적인 렌즈 배럴과 함께 사용될 수 있는 부가-부분 조립체(add-on assembly)로서 제공될 수 있으며, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴의 페이스 면에 제공된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 용기(즉 광학 요소, 벽 부재와 막 및 용기에 의해 포함된 유체)는 렌즈 형성 부분 상에서 막에 의해 지탱(또는 지지)된다. 렌즈 형성 부분 상에서 막으로 용기(또한, 렌즈 코어로도 지칭됨)를 지탱/지지함으로써, 전체 용기/유체 렌즈는 유체의 온도가 팽창하는 경우 위로 이동되고 온도 변화의 광학 효과가 강하게 줄어든다.
추가로, 본 발명의 한 대안의 실시예에 따르면, 용기는, 적어도 부분적으로, 특히, 완전히, 렌즈 배럴의 개구에 배열되어 용기는 렌즈 배럴 내에 내장된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 광학 요소는 렌즈 배럴의 최상측 하드 렌즈를 형성한다(상기 최상측 하드 렌즈는 하나 이상의 하드 렌즈일 수도 있다). 특히, 광학 장치는 렌즈 배럴의 개구에 배열된 몇몇 하드 렌즈를 포함할 수 있으며, 상기 하드 렌즈들은 서로의 상부에 배열되고, 즉 렌즈 배럴에 포함된 그 밖의 다른 모든 하드 렌즈들은 광학 장치의 이미지 센서와 최상측 하드 렌즈 사이에 배열된다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 광학 장치는 렌즈 배럴을 둘러싸는 하우징을 포함한다. 상기 하우징은 개구를 가진 상측면을 포함할 수 있는데, 상기 개구를 통해 광이 하우징에 유입될 수 있으며, 예컨대, 이미지 센서, 가령, CMOS, CCD, 애벌란시 다이오드 어레이(avalanche diode array) 또는 레티나(retina) 상에 투과시키기 위하여, 하나 이상의 하드 렌즈를 가진 렌즈 배럴과 초점 조절식 렌즈를 통과한다.
특히, 한 실시예에서, 하우징은 용기의 이동을 제한하기 위한 스톱(stop)을 형성한다. 특히, 이미지 센서를 향하는 용기의 이동은 액츄에이터 수단/액츄에이터의 코일들에 의해(코일들이 하우징 상에 배열되고 자석들은 용기/벽 부재에 연결됨) 제한되거나 또는 자석들에 의해(코일이 용기/벽 부재에 연결되고 자석은 하우징에 배열될 때) 제한될 수 있다.
특히, 모든 실시예들에서, 하우징은 광학 장치를 전자기 방사선에 대해 보호하기 위해 구성된 실드(shield)를 포함할 수 있다. 특히, 이중-카메라 형상에서, 카메라는 서로 보호될 수 있다. 특히 실드는 외부 영향으로부터 액츄에이터 수단을 보호하기 위해 사용된다. 특히, 한 실시예에서, 실드는 용기의 이동을 제한하기 위한 스톱을 형성할 수 있다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 하우징은 폼-피팅 방식으로 렌즈 배럴을 수용하도록 구성된 리세스를 포함하되, 특히, 상기 리세스는 렌즈 배럴을 하우징 내에 장착할 때 렌즈 배럴을 안내하도록 구성된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 리세스는 렌즈 배럴의 외측 스레드(external thread)와 결합되도록 구성된 내측 스레드(internal thread)를 포함하는데, 상기 외측 스레드는 광학 장치의 이미지 센서까지의 렌즈 배럴의 거리를 조절하기 위하여 렌즈 배럴의 횡방향 외측면에 형성된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 리세스는 렌즈 배럴을 광학 장치의 이미지 센서에 대해 배열시키기 위한 스톱을 형성하는 주변 스텝(circumferential step)을 포함하며, 특히 렌즈 배럴은 리세스에 의해 형성된 스톱에 대해 접촉시키기 위해 횡방향 외측면 상에서 표면 영역을 포함한다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분은 렌즈 형성 부분을 수용하기 위해 렌즈 형성 부분 캐리어(carrier)에 연결되며, 상기 렌즈 형성 부분 캐리어는 렌즈 형성 부분에 연결된 레그(leg)들을 포함하고, 특히 각각의 레그는 렌즈 형성 부분에 일체형으로 연결되며, 각각의 레그는 특히 렌즈 배럴에 형성된 슬롯(slot)을 통해 렌즈 형성 부분으로부터 외부로 연장되고, 특히 각각의 레그는 렌즈 형성 부분을 축방향으로 이동시키거나 및/또는 렌즈 형성 부분을 기울이기 위하여 액츄에이터 수단/액츄에이터와 상호작동된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각각의 레그는 액츄에이터 수단의 자석을 고정시키기 위해 고정 부재에 연결된다. 특히, 각각의 레그는 고정 부재에 일체형으로 연결된다. 추가로, 특히, 각각의 고정 부재는 렌즈 배럴 외부에 배열되며, 특히 각각의 2개의 인접한 고정 부재들은 연결 부재에 의해 연결된다. 특히, 각각의 연결 부재는 각각의 인접한 고정 부재를 서로 일체형으로 연결하며, 특히 각각의 연결 부재는 렌즈 배럴 외부에서 렌즈 배럴의 횡방향 외측면을 따라 연장된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분 캐리어는 스프링 부재들을 포함하되, 각각의 스프링 부재는 렌즈 형성 부분 캐리어의 레그에 연결되고(예컨대, 일체형으로 연결되고), 스프링 부재들은 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴에 대해 중앙에 배열시키도록 구성된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각각의 슬롯은 렌즈 배럴의 바닥(bottom) 내에 형성되며, 상기 바닥은 용기로부터 멀어지는 방향을 향해 배열되고, 특히 각각의 슬롯은 렌즈 배럴의 광축을 따라 연장된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 용기는 바닥으로부터 렌즈 배럴의 개구 내로 삽입되고 렌즈 배럴의 내부의 주변 표면 영역에 의해 중앙에 배열되며, 용기는 폼-피팅 방식으로 표면 영역과 결합된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분 캐리어는 특히 렌즈 형성 부분이 막과 접촉되도록 렌즈 형성 부분과 함께 바닥으로부터 렌즈 배럴의 개구 내로 삽입되며, 각각의 스프링 부재는 렌즈 형성 부분이 렌즈 배렬/용기에 대해 중앙에 배열되도록 렌즈 배럴의 내부의 표면 영역 상에서 단부 섹션과 함께 배열된다.
추가로, 본 발명의 한 대안의 실시예에 따르면, 각각의 슬롯은 렌즈 배럴의 바닥 내에 형성되는 것이 아니라 렌즈 배럴의 페이스 면 내에 형성되며, 페이스 면은 렌즈 배럴의 광학 장치/바닥의 이미지 센서로부터 멀어지는 방향을 향해 배열되고, 특히 각각의 슬롯은 렌즈 배럴의 광축을 따라 연장된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 용기는 렌즈 형성 부분과 렌즈 형성 부분 캐리어와 함께 개별 렌즈 배럴 상측 부분 내에 삽입되어 페이스 면으로부터 렌즈 배럴 내에 삽입되는 하위 조립체(sub assembly)를 형성하며, 용기와 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴에 대해 중앙에 배열되고 렌즈 형성 부분 캐리어의 각각의 레그는 슬롯(53)에 배열된다. 여기서, 특히, 용기는 렌즈 배럴 상측 부분의 내부의 주변 표면 영역과 폼-피팅 방식으로 결합되며, 특히, 각각의 스프링 부재는 렌즈 배럴 상측 부분의 표면 영역 상에서 단부 섹션과 배열되고, 렌즈 배렬 상측 부분은 렌즈 배럴의 페이스 면에서 렌즈 배럴의 내부와 추가적인 주변 표면 영역과 폼-피팅 방식으로 결합되어, 용기와 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴에 대해 중앙에 배열된다.
추가로, 본 발명의 한 대안의 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분 캐리어는 렌즈 배럴의 페이스 면으로부터 렌즈 배럴의 개구 내로 삽입되고, 각각의 스프링 부재는 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴/용기에 대해 중앙에 배열시키기 위하여 렌즈 배럴의 내부의 표면 영역 상에서 단부 섹션과 함께 배열되며, 상기 레그들은 렌즈 배럴의 페이스 면에 형성된 슬롯에 배열된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 용기는 페이스 면으로부터 렌즈 배럴의 개구 내로 삽입되며 렌즈 배럴의 내부의 주변 표면 영역에 의해 중앙에 배열되고, 용기는 폼-피팅 방식으로 표면 영역과 결합된다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 특히, 광학 요소/용기가 렌즈 배럴에 고정된 렌즈 형성 부분에 대해 이동될 때, 용기의 벽 부재는 하나 이상의 스프링 부재(특히, 4개의 스프링 부재)에 의해 하우징에 연결되고, 벽 부재는 하우징에 탄성적으로 결합되어, 벽 부재가 정지 위치(resting position)로부터 이동되어 나올 때, 복원력(restoring force)이 벽 부재에 제공된다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 벽 부재는 스프링 부재에 의해 벽 부재를 둘러싸는 프레임 부재에 연결된 주변 부재이다. 특히, 한 실시예에서, 벽 부재는 스프링 부재에 일체형으로 연결되며, 스프링 부재는 프레임 부재에 일체형으로 연결된다. 벽 부재, 스프링 부재 및 프레임 부재는 금속, 특히 자석강(magnetic steel)으로 형성될 수 있다.
추가로, 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 벽 부재는 연속 리세스를 가진 플레이트에 의해 형성되는데(예컨대, 플레이트의 중앙에서), 상기 리세스는 벽 부재의 제1 측면으로부터 벽 부재의 제2 측면으로 연장되고, 제2 측면은 제1 측면으로부터 멀어지는 방향을 향해 배열되며, 바람직하게는, 광학 요소는 리세스를 덮을(cover) 수 있도록 하기 위하여 제1 측면에 연결되고, 바람직하게는 상기 막은 다른 측면으로부터 리세스를 덮을 수 있도록 하기 위해 벽 부재의 제2 측면에 연결된다. 이런 방식으로, 닫혀진 용기(closed container)는 초점 조절식 렌즈의 유체를 수용하기 위해 형성된다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 벽 부재는 위에서 기술된 것과 같이 중앙 리세스를 포함할 수 있으며 4개의 스프링 부재에 의해 프레임 부재에 연결되는 평평한(예컨대, 플레이트 형태의) 환형 부재인데, 스프링 부재는 벽 부재에 일체형으로 연결되고 프레임 부재에도 일체형으로 연결되며, 상기 프레임 부재는 하우징에 연결된다. 특히, 한 실시예에서 스프링 부재는 만곡 경로(meandering course)를 포함한다. 추가로 스프링 부재는 프레임 부재의 코너 영역(예컨대, 직사각형)에 연결될 수 있다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 하나의 전기 전도 코일 또는 복수의 전기 전도 코일, 특히, 3개 또는 4개의 코일, 및 하나 이상의 자석을 포함하되, 각각의 코일은 축방향으로 하나 이상의 자석을 향해 배열되고, 각각의 코일은 하나 이상의 자석과 상호작동하도록 구성되어, 전류가 코일에 제공될 때, 각각의 코일에서 전류 방향에 따라, 각각의 코일이 하나 이상의 자석에 대해 이동되고, 특히, 각각의 코일이 하나 이상의 자석을 향해 이동되거나 혹은 하나 이상의 자석으로부터 멀어지는 방향을 향해 이동된다(또는 하나 이상의 자석이 각각의 코일을 향해 이동되거나 혹은 각각의 코일로부터 멀어지는 방향을 향해 이동된다). 하나 이상의 자석은 환형 형태를 포함할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 자석은 자기적으로 연성의 금속, 가령, 강철(steel)로 형성될 수 있는 자기 플럭스 리턴 구조물(magnetic flux return structure)에 배열될 수 있다.
대안으로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 하나의 전기 전도 코일 또는 복수의 전기 전도 코일, 특히, 3개 또는 4개의 코일, 및 상응하는 개수의 자석(예컨대, 3개 또는 4개의 자석)을 포함하되, 각각의 자석은 코일들 중 하나에 연결되며, 각각의 코일은 축방향으로 자석을 향해 배열되고, 각각의 코일은 자석과 상호작동하도록 구성되어, 전류가 코일에 제공될 때, 각각의 코일에서 전류 방향에 따라, 각각의 코일이 자석을 향해 이동되거나 또는 자석으로부터 멀어지는 방향을 향해 이동된다(혹은 자석은 각각의 코일을 향해 이동되거나 또는 각각의 코일로부터 멀어지는 방향을 향해 이동된다). 추가로, 자석은 자기적으로 연성의 금속으로 형성될 수 있는 자기 플럭스 리턴 구조물에 배열될 수 있다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각각의 코일은, 렌즈 형성 부분이 연장되는 평면에 수직으로 배열되거나(예컨대, 코일이 벽 부재 상에서 자석과 하우징 상에 배열될 때) 혹은 광학 요소에 수직으로 배열되는(예컨대, 코일이 하우징 상에서 자석과 벽 부재 상에 배열될 때) 코일 축(coil axis) 주위에 감겨진 컨덕터(conductor)를 포함하되, 각각의 코일은 자석(또는 하나 이상의 자석)을 향해 배열되어, 전류가 각각의 코일에 제공될 때, 각각의 코일에서 전류의 방향에 따라, 자석(또는 하나의 자석)과 각각의 코일이 서로 끌어당기거나 또는 서로 밀어내게 하는 로렌츠 힘(Lorentz force)이 생성된다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 자석(또는 하나 이상의 자석)은 축방향으로(예컨대, 자석이 하우징 상에 배열될 때) 또는 광학 요소에 수직 방향으로(예컨대, 자석이 벽 부재 상에 배열될 때) 자화된다(magnetized).
추가로, 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 복수의 코일(예컨대, 3개 또는 4개의 코일)을 포함할 수 있는데, 바람직하게는 각각의 코일은 자석을 둘러싸며, 바람직하게는 자석은 벽 부재에 평행하게 배열된 방향으로(예컨대, 자석이 벽 부재에 연결될 때) 또는 축방향에 대해 수직 방향으로(예컨대, 자석이 하우징 상에 배열될 때) 자화되고, 자화는 광학 장치의 중앙축을 향할 수 있다. 추가로, 각각의 코일 축은 축항에 평행하게(예컨대, 코일이 하우징 상에 배열될 때) 또는 벽 부재에 수직으로(예컨대, 코일이 벽 부재에 연결될 때) 연장될 수 있다.
추가로, 한 실시예에 따르면, 자석(또는 하나 이상의 자석)은 벽 부재에, 예컨대, 막이 결부되는 벽 부재의 제2 또는 하측 측면에 연결되는데, 코일은 하우징 상에, 예컨대, 벽 부재를 향해 배열되는 측면 상에 배열된다. 여기서, 코일은 하우징의 상기 측면에 일체형으로 구성되거나 또는 상기 측면 내에 내장될 수 있다. 여기서, 자석이 벽 부재에 연결될 때, 자석(또는 하나 이상의 자석)은 코일에 대해 이동되며 특히 각각의 코일을 향해 이동되거나 각각의 코일로부터 멀어지는 방향을 향해 이동되어, 특히 하우징 상에 고정된 위치를 포함한다. 또한, 자석은 벽 부재가 위치되는 용기 캐리어(예컨대, 코일을 향해 배열된 용기 캐리어의 하측 측면)에 연결될 수 있다. 용기를 수용하는 용기 캐리어는 하나 이상의 또는 몇몇의(예컨대, 4개의) 스프링 부재에 의해 프레임 부재에 연결된다(특히, 일체형으로 연결된다). 스프링 부재는 프레임 부재의 코너 영역들에 연결될 수 있다.
추가로, 한 대안의 실시예에 따르면, 자석(또는 하나 이상의 자석)은 하우징 상에(예컨대, 벽 부재를 향해 배열된 상기 측면 상에) 배열되며 코일들은 벽 부재 상에 배열되며, 특히 코일들은 벽 부재에 일체형으로 구성된다. 여기서, 코일이 벽 부재에 연결될 때, 각각의 코일은 자석에 대해 이동되며 특히 자석(또는 하나 이상의 자석)을 향해 이동되거나 자석(또는 하나 이상의 자석)으로부터 멀어지는 방향을 향해 이동되고, 자석(또는 하나 이상의 자석)은 하우징 상에서 고정된 위치를 포함한다.
대안으로, 액츄에이터 수단은 복수의 상측 전극(특히, 3개 또는 4개의 전극)을 포함하는 정전기 액츄에이터 수단으로서 형성될 수도 있으며, 각각의 상측 전극(top electrode)은 상측 전극을 향해 축방향으로 배열된 바닥 전극(bottom electrode)에 연결될 수 있다. 각각의 상측 및 바닥 전극 사이에 전압을 제공함으로써, 광학 요소는 축방향으로 이동되거나 및/또는 기울어질 수 있다. 여기서, 상측 전극은 벽 부재 상에 배열될 수 있으며, 바닥 전극은 하우징 상에 배열될 수 있다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에서, 벽 부재는 일체형 부분으로서 (예컨대, 4개의) 스프링 부재들을 포함하는 회로기판(특히, 인쇄회로기판)으로서 형성되며, 코일들은 회로기판에 일체형으로(특히, 서로 상측에 배열된 몇몇 층들로) 구성된다. 추가로, 특히, 회로기판은 회로기판에 전기적으로 접촉하기 위해 하우징으로부터 연장된다.
추가로, 한 실시예에 따르면, 하우징은 기판, 특히 회로기판, 특히 인쇄회로기판 형태의 기판에 배열된다.
추가로, 한 실시예에서, 이미지 센서가 기판 상에 배열되고 렌즈 배럴은 이미지 센서 위에 배열되며, 축방향은 이미지 센서의 복수의 광 센서들에 의해 형성된 센서 표면에 수직으로 배열된다. 특히, 이미지 센서는 반도체 전하-결합 장치(CCD), 금속-산화-반도체(CMOS) 또는 N-타입의 금속-산화-반도체(NMOS) 센서 또는 임의의 그 밖의 광 민감성 센서일 수 있다.
추가로, 이미지 센서를 향해 배열된 광학 요소는 바람직하게는 투명한 광학 요소이다. 여기서, 특히, 광학 장치는 카메라(예컨대, 휴대폰용)를 형성한다.
추가로, 한 실시예에서, 광학 장치의 하우징은 하나 이상의 스프링 부재를 지지하기 위한 스페이서 요소(spacer element)를 포함하되, 특히, 스페이서는 벽 부재로부터 외부로 연장되는 스프링 부재가 연결되는 프레임 부재를 지지하고, 스페이서 요소는 프레임 부재 및 따라서 벽 부재를 렌즈 형성 부분으로부터 멀어지는 방향을 향해 이동시켜 그에 따라 유체의 온도 증가로 인해 막의 증가된 볼록도(convexity)가 줄어들게 함으로써, 용기 용적 내에 배열된, 유체 용적의 온도-유도 증가(temperature-induced increase)를 상쇄하기(compensating) 위해 온도가 증가될 때 축방향으로 팽창하도록 구성된다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 하나의 전기 전도 코일 또는 복수의 전기 전도 코일, 특히, 3개 또는 4개의 코일, 및 상응하는 개수의 자석을 포함하되, 각각의 코일은 자석에 연결되며, 각각의 코일은 자석과 상호작동하도록 구성되어, 전류가 코일에 제공될 때, 각각의 코일에서 전류 방향에 따라, 각각의 코일과 자석이 서로에 대해 이동된다.
특히, 한 실시예에 따르면, 각각의 자석은 고정 부재에 연결되고, 복수의 전기 전도 코일은 하우징 상에 배열되거나/고정된다. 따라서, 자석은 광학 장치의 하우징에 고정된 코일에 대해 이동된다. 추가로, 한 실시예에 따르면, 복수의 전기 전도 코일은 하우징 상에 배열되거나/고정된 회로기판 상에 배열된다. 특히, 회로기판은 렌즈 배럴을 수용하기 위해 하우징의 리세스와 정렬되는 (예컨대, 중앙) 관통 홀을 포함한다.
추가로, 일반적으로, 액츄에이터 수단/액츄에이터의 각각의 코일은: 공기 코일, 평면 코일, 또는 PCB 코일(즉 인쇄회로기판(PCB) 내에 일체형으로 구성된 코일) 중 하나이거나 이들 중 하나를 포함하며, 평면 코일은 단일의 평면에서 단일의 평면에 수직으로 배열되는 감김 축(winding axis) 주위로 감기는 전기 전도 컨덕터를 포함한다.
게다가, 한 실시예에 따르면, 회로기판(특히 인쇄회로기판)은 서로 접히는(folded) 복수의 (예컨대, 가요성의) 시트(sheet)들을 포함하여 회로기판이 시트 스택(stack)을 포함하는데, 각각의 시트는 시트 스택이 복수의 전기 유도 코일을 형성하도록 복수의 평면 코일들을 포함한다.
추가로, 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단/액츄에이터는 하우징에 배열된 하나 또는 복수의 전자영구자석, 특히 2개, 3개 또는 4개의 전자영구자석, 및 용기(특히, 벽 부재)에 연결된 상응하는 개수의 연성 자기 부재를 포함하며, 각각의 연성 자기 부재는 전자영구자석들 중 정확하게 하나에 연결되고, 각각의 연성 자기 부재는 전자영구자석에 인접하게 배열되며, 각각의 연성 자기 부재와 전자영구자석 사이에 틈(gap)이 형성되고, 광학 요소(또는 용기)를 축방향으로 이동시키거나 및/또는 광학 요소(또는 용기)를 기울이기 위하여, 각각의 전자영구자석은, 상응하는 전압 펄스(voltage pulse)가 각각의 전자영구자석에 제공되어 견인력(attraction)을 야기하는 각각의 전자영구자석의 외측 자기장의 자기 강도(magnetic strength)를 조절할 때, 연성 자기 부재를 끌어당기도록(예컨대, 각각의 틈을 최소화시키는 자기저항력(reluctance force)에 의해) 구성된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단/액츄에이터는 하우징에 배열된 하나 또는 복수의 전자영구자석, 특히 2개, 3개 또는 4개의 전자영구자석, 및 벽 부재에 의해 형성된 단일의 연성 자기 부재를 포함하며, 각각의 전자영구자석은 축방향으로 벽 부재를 향해 배열되며, 벽 부재와 각각의 전자영구자석 사이에 틈이 형성되고, 광학 요소(또는 용기)를 축방향으로 이동시키거나 및/또는 광학 요소(또는 용기)를 기울이기 위하여, 각각의 전자영구자석은, 상응하는 전압 펄스가 각각의 전자영구자석에 제공되어 견인력을 야기하는 각각의 전자영구자석의 외측 자기장을 생성시킬 때, 벽 부재를 끌어당기도록(예컨대, 각각의 틈을 최소화시키는 자기저항력에 의해) 구성된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각각의 전자영구자석은 제1 항자기성(coercivity)을 가진 제1 자석과 상기 제1 항자기성보다 작은 제2 항자기성을 가진 제2 자석을 포함하며, 전기 전도 컨덕터가 제2 자석 주위에 감겨 제2 자석을 둘러싸는 코일을 형성하고, 전압 펄스가 코일에 제공되어, 제2 자석의 자화를 이동시킬 때 견인력을 야기하는(예컨대, 자기저항력은 위에서 기술됨) 각각의 전자영구자석의 외측 자기장이 생성된다. 추가로, 특히, 각각의 전자영구자석 중 2개의 자석이 자기 플럭스를 안내하기 위해 2개의 자극편(pole piece) 사이에 배열되며, 자극편들은 연성 자기 부재와 각각의 틈을 형성한다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 자석들의 자화는 렌즈 형성 부분이 연장되는 평면에 평행하게(또는 축방향에 수직으로) 배열된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각각의 연성 자기 부재는 전자영구자석에 대해 축방향에 수직으로 이격되어 배열되며(arranged offset), 특히 각각의 전자영구자석은 연성 자기 부재보다 렌즈 배럴의 반경 방향으로 외부로 더 연장된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 하우징에 배열된 하나 또는 복수의 전자석, 특히 2개, 3개 또는 4개의 전자석, 및 용기에(특히 벽 부재에) 연결된 상응하는 개수의 연성 자기 부재 또는 자석들을 포함하며, 각각의 연성 자기 부재 또는 자석은 전자석들 중 정확하게 하나에 연결되고, 각각의 연성 자기 부재 또는 자석은 전자석에 인접하게 배열되며, 광학 요소(또는 용기)를 축방향으로 이동시키거나 및/또는 광학 요소(또는 용기)를 기울이기 위하여, 각각의 전자석은, 상응하는 전류가 각각의 전자석에 제공되어 견인력(attraction) 또는 반발력(repulsion)을 야기하는 각각의 전자석의 외측 자기장을 생성시킬 때, 연성 자기 부재를 끌어당기거나 또는 밀어내도록(예컨대, 자력에 의해) 구성된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각각의 전자석은 자기 코어(magnetic core)를 포함하며, 자기 코어를 둘러싸는 코일을 형성하기 위해 감김 축 주위에서 전기 전도 컨덕터가 자기 코어 주위로 감기며, 전류가 코일에 제공될 때 견인력을 야기하는 각각의 전자석의 외측 자기장/자기 플럭스가 생성된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각각의 감김 축은 렌즈 형성 부분이 연장되는 평면에 평행하게(또는 축방향에 수직으로) 배열된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각각의 연성 자기 부재는 전자석에 대해 축방향에 수직으로 이격되어 배열되며, 특히 각각의 전자석은 연성 자기 부재보다 렌즈 배럴의 반경 방향으로 외부로 더 연장된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각각의 감김 축은 렌즈 형성 부분이 연장되는 평면에 수직으로(또는 축방향에 평행하게) 배열된다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 각각의 연성 자기 부재 또는 자석은 축방향으로 전자석을 향해 배열된다.
추가로, 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 광학 장치는 광학 요소 또는 광학 요소에 연결된 구성요소, 가령, 벽 부재의 공간 위치 또는 예컨대, 기준 위치(reference position), 가령, 렌즈 형성 부분의 위치(용기/광학 요소가 이동될 수 있거나 및/또는 기울어질 수 있는 구성요소일 때) 또는 기준 위치, 가령, 용기/렌즈 배럴의 위치(렌즈 형성 부분이 이동될 수 있거나 및/또는 기울어질 수 있는 구성요소일 때)에 대해, 렌즈 형성 부분 또는 렌즈 형성 부분 캐리어의 위치를 탐지하기 위한 위치 센서 수단을 포함한다. 광학 요소/렌즈 형성 부분의 공간 위치를 정해진 상태로 조절함으로써, 광학 장치의 광학 특성이 형성될 수 있다. 이는, 초점 조절식 렌즈(변형성 막, 광학 요소, 벽 부재, 유체 및 렌즈 형성 부분을 포함하는)의 광출력(optical power) 뿐만 아니라 가변 프리즘(variable prism)의 각도를 포함한다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 광학 장치는 컨트롤 유닛을 포함한다.
추가로, 한 실시예에서, 컨트롤 유닛은 초점 조절식 렌즈의 초점거리를 자동으로 조절하기 위하여, 특히 광학 장치(예컨대, 카메라)의 자동초점 기능을 제공할 수 있도록 하기 위하여, 액츄에이터 수단/액츄에이터를 조절하도록(예컨대, 광학 요소의 측정된 위치 또는 온도가 광학 요소의 원하는 위치에 도달하도록) 구성된다.
추가로, 한 실시예에서, 광학 요소가 거울이며 광학 장치가 광학 스캐닝 장치(또는 광학 스캐닝 장치의 일부분)일 때, 컨트롤 유닛은 광학 요소의 경사를 자동으로 조절하기 위하여, 특히 (스캐닝 목적으로) 초점 조절식 렌즈를 통과하는 광 빔을 자동으로 편향시킬 수 있도록 하기 위하여, 액츄에이터 수단/액츄에이터를 조절하도록(예컨대, 광학 요소의 측정된 위치가 광학 요소의 원하는 위치에 도달하도록) 구성된다.
추가로, 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 광학 장치는 반작용하는 광학 장치의 움직임(예컨대, 의도하지 않은 급격한 움직임)을 감지하기 위한 움직임 센서 수단을 추가로 포함한다. 움직임 센서 수단은 요 움직임(yaw movement) 및/또는 피치 움직임(pitch movement) 즉 2개의 수직축 주위로의 회전을 탐지하도록 구성될 수 있는데, 상기 축들은 각각 광축/축방향에 대해 직각이다.
여기서, 바람직하게는, 컨트롤 유닛은, 움직임 센서 수단에 의해 감지된 반작용하는 움직임에 따라, 액츄에이터 수단/액츄에이터를 조절하도록 구성되어, 감지된 움직임에 반작용하도록 광학 장치를 통과하는 입사 광 빔의 방향을 변경시키기 위해, 광학 요소는 액츄에이터 수단/액츄에이터에 의해 평면에 대해 기울어진다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 이미지 센서는 RGB 픽셀을 포함하는 RGB 이미지 센서이며, 각각의 RGB 픽셀은 4개의 픽셀, 즉 초록 필터(즉 초록 광에 투명한 필터)를 포함하는 2개의 픽셀, 파랑 필터를 포함하는 픽셀, 빨강 필터를 포함하는 픽셀을 가진 베이어 패턴(Bayer pattern)으로 구성되며, 상기 4개의 픽셀은 정사각형 어레이(square array)로 배열되어, 함께 정사각형을 형성하는(즉 한 RGB 픽셀을 형성하기 위해 정사각형 격자 상에 배열된) 각각의 4개의 인접한 필터는 상기 정사각형 내에서 대각선으로 배열된 2개의 초록 필터, 상기 정사각형 내에서 대각선으로 배열된 파랑 및 빨강 필터를 포함한다. 특히, RGB 픽셀을 형성하는 개별 픽셀들은 각각 제1 방향(x)으로 연장되는 평행 열(parallel row)과 상기 제1 방향(x)에 대해 수직으로 배열되는 제2 방향(y)으로 연장되는 평행 칼럼(parallel column)에 배열된다. 50%의 초록, 25%의 빨강, 및 25%의 파랑 필터를 포함하는 필터 패턴을 가진 이러한 필터 어레이는 베이어 필터로 지칭되며, 이에 상응하는 이미지 센서는 베이어 센서로 지칭되는데, 이들은 미국 특허공보 US 3,971,065호에 상세하게 기술되어 있다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 이미지 센서가 RGB 이미지 센서인 경우, 컨트롤 유닛은 바람직하게는 액츄에이터 수단/액츄에이터를 조절하여, 광학 장치에 의해(예컨대, 렌즈 배럴에 배열된 하나 이상의 렌즈와 초점 조절식 렌즈에 의해) 이미지 센서에 투사된(projected) 이미지가, 벽 부재와 광학 요소를 기울이거나 또는 렌즈 형성 부분(초점 조절식 렌즈를 통과하는 광을 편향시키기 위해 각각의 방향으로 용적을 프리즘 내에 형성하는)을 기울임으로써, 초기 위치로부터, 제1 방향으로 한 픽셀만큼 움직이고, 제2 방향으로 한 픽셀만큼 움직이며, 그리고, 제1 방향으로 한 픽셀만큼 움직일 뿐만 아니라 제2 방향으로 한 픽셀만큼 움직이도록 구성되며, 특히, 이미지 센서에 투사된 4개의 투사된 이미지들은, 각각, 이미지 센서에 의해 기록되며(recorded), 상기 4개의 기록된 이미지들은 광학 장치에 의해 중첩되어(superimposed) 4배만큼 향상된 해상도를 가진 단일의 초-고해상도 이미지를 형성한다.
또 다른 실시예에 따르면, 컨트롤 유닛은 액츄에이터 수단/액츄에이터를 조절하여, 광학 장치에 의해(예컨대, 렌즈 배럴에 배열된 하나 이상의 렌즈와 초점 조절식 렌즈에 의해) 이미지 센서에 투사된 이미지가 RGB 픽셀의 단일 분율 또는 다수 분율(예컨대, 분율은 RGB 픽셀의 2/3일 수 있음)만큼 이동되는데, 광학 장치는 이미지 센서에 의해 각각의 이동된 이미지 뿐만 아니라 초기의 투사된 이미지를 기록하고 이렇게 기록된 이미지들을 중첩하여 초-고해상도 이미지를 형성하도록 구성된다. 예를 들어, RGB 픽셀의 2/3만큼 이동시키면, 9개의 이미지가 중첩되어 해상도가 9배만큼 향상된다.
게다가, 한 실시예에 따르면, 컨트롤 유닛은 액츄에이터 수단/액츄에이터를 조절하여 광학 장치의 심도(depth-of-field: DOF)가 연장되도록 구성되며, 광학 장치는, 심도(DOF)를 연장하기 위하여 단일 노출 동안 즉 이미지 센서에 의해 이미지의 생성 동안, 광학 장치의 초점을 맞추는 거리를 조절하도록 구성되거나, 또는 특히 광학 장치는 상이한 초점거리에서 이미지 센서에 의해 기록된 몇몇 이미지들을 조합하여, 소위 초점으로부터 심도 방법을 이용하여 3차원 이미지를 생성하도록 구성된다.
추가로, 한 실시예에서, 광학 장치는 수퍼매크로 성능(supermacro capability)을 포함하는데, 이는 본 발명에 따른 광학 장치의 초점 조절식 렌즈가, 작은 움직임(예컨대, 0.05mm)으로도 초점거리가 많이 변할 수 있는 이동식 벽 부재를 이용함으로써, 변형이 거의 없이도(예컨대, 중앙 두께가 0.1mm만큼 변하면 렌즈 직경이 2mm인 것으로 가정함) 매우 근접하게(예컨대, 20mm) 초점을 맞출 수 있기 때문이다.
추가로, 본 발명의 광학 장치의 바람직한 실시예에 따르면, 광학 장치는, 카메라가 수퍼매크로 자동초점, 광학 이미지 흔들림 방지 및/또는 초-고해상도 이미지 기능을 제공하며 특히 휴대폰 카메라에 사용되거나 휴대폰 카메라를 형성하도록, 이미지 센서와 조합하여 사용된다.
특히, 광학 요소는 자동초점, 특히 수퍼매크로 자동초점을 제공하기 위해 축방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 그 외에도 또는 대안으로, 광학 요소는 광학 이미지 흔들림 방지 및/또는 초-고해상도 이미지를 제공하기 위해 용적을 프리즘(또는 실질적으로 동일한 효과를 제공하는 몇몇 그 밖의 형태) 내에 형성하도록 기울이도록 구성된다. 추가로, 그 외에도 또는 대안으로, 용기는 광학 이미지 흔들림 방지를 제공하기 위해 렌즈 배럴에 대해 평면에 평행하게 이동하도록 구성될 수 있다. 추가로, 그 외에도 또는 대안으로, 렌즈 배럴은 이미지 흔들림 방지를 제공하기 위해 이미지 센서에 평행하게 이동되도록 구성될 수 있다.
게다가, 일반적으로, 벽 부재는 광학 요소에 일체형으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 광학 요소는 용기를 형성할 수 있도록 막에 의해 덮혀진 리세스를 포함할 수 있다.
추가로, 본 발명의 광학 장치의 한 실시예에 따르면, 광학 요소는 하드 렌즈, 특히 수렴 렌즈(converging lens)를 형성한다.
게다가, 본 발명의 광학 장치의 한 실시예에 따르면, 광학 요소에 의해 형성된 하드 렌즈는 평면-볼록 렌즈(plano-convex lens)이다.
특히, 평면-볼록 렌즈의 경우, 광학 요소는 막으로부터 멀어지는 방향을 향해 배열되는 볼록 표면 영역을 포함하며, 특히, 막을 향해 배열된 평평한 표면을 포함한다.
게다가, 막은 일반적으로 전방 표면을 포함하는데, 상기 전방 표면은 용기의 용적 내에 포함되는 유체로부터 멀어지는 방향을 행해 배열된다. 특히, 본 명세서에 기술된 모든 실시예들에서, 막의 전방 표면은 광학 장치의 이미지 센서 및/또는 렌즈 배럴을 향해 배열될 수 있다.
대안으로, 막의 전방 표면은 광학 장치의 이미지 센서 및/또는 렌즈 배럴로부터 멀어지는 방향을 향해 배열될 수 있다.
게다가, 또 다른 실시예에 따르면(이는 본 명세서에 기술된 모든 용기에 적용될 수 있음), 광학 유체의 양을 줄이고 온도 변화에 따른 광학 성능에서의 변화를 줄이기 위하여, 용기의 용적은 용적/용기의 주변을 향해 용기의 반경 방향으로 테이퍼링된다(taper). 특히, 이를 위하여, 용기는 원뿔 형태의 주변(예컨대, 평평한 주변 대신에)을 가질 수도 있다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 막을 보호하기 위하여, 특히, 렌즈 형성 부분에 의해 막에 제공되는 힘/영향으로 인한 막의 파열(rupture)을 방지하기 위하여, 광학 장치는 광학 장치의 기계적 충격(mechanical shock)을 감지하기 위한 센서를 포함하며, 광학 장치는, 상기 센서가 광학 장치의 기계적 충격을 감지할 때, 상응하는 전류를 각각의 코일에 제공함으로써, 액츄에이터 수단을 그 자리에 고정하도록(hold in place) 구성된다.
예를 들어, 이러한 안전 기능은 광학 장치 또는 광학 장치를 포함하는 휴대폰이 꺼져 있을 때에도 대기 모드(standby)에 있을 수 있다.
센서는 스마트폰/휴대폰의 구성요소 또는 광학 장치가 일체형으로 구성되는 몇몇 그 밖의 장치를 형성하는 몇몇 센서(예컨대, g-센서)일 수 있다. 바람직하게는, 상기 센서의 신호는, 광학 장치가 자유 낙하할 때, 그리고, 광학 장치 또는 본 발명에 따른 광학 장치(예컨대, 카메라)를 포함하는 장치(예컨대, 스마트폰)가 지면에 부딪히거나 충격을 받을 때, 액츄에이터/ 액츄에이터 수단에 안정적인 전류(stabilizing current)를 제공하도록 사용될 수 있다.
게다가, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 광학 장치는 렌즈 배럴의 하나 이상의 하드 렌즈와 용기를 통해 이동되는 광을 수용하기 위한 이미지 센서, 및 상기 이미지 센서를 이용하여 생성된 이미지를 기록하기 위한 메모리(memory)를 포함하며, 광학 장치는 곡률 조절 영역의 곡률을 조절함으로써 일련의 초점 맞춤 단계(focusing step)를 수행하고 각각의 초점 맞춤 단계의 각각의 초점거리를 위한 이미지를 기록하도록 구성되며, 광학 장치는 개별적으로 기록된 이미지들을 결과 이미지(resulting image)와 조합하도록 구성된다.
특히, 기록된 이미지들의 상기 조합은 소위 초점 적층(focus stacking) 단계일 수 있으며, 기록된 이미지들의 선명한 영역(예컨대, 전경(foreground), 중앙(middle), 배경(background))들이 조합되어 특히 모든 영역들에서 선명한 단일의 이미지를 형성한다.
게다가, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 광학 장치를 형성하는(또는 보정하는) 방법에 제공되는데, 상기 방법은:
- 광학 장치의 하우징 내에 초점 조절식 렌즈를 배열하는 단계를 포함하되, 상기 초점 조절식 렌즈는 투명하고 탄성적인 팽창성 막, 막을 향해 배열된 광학 요소, 및 벽 부재를 포함하며, 광학 요소와 막은 용적을 가진 용기가 형성되도록 벽 부재에 연결되고, 상기 용적에 유체가 포함되며,
- 막의 곡률 조절 영역을 형성하기 위해 막에 결부되는 렌즈 형성 부분을 포함하는 렌즈 배럴을 제공하는 단계, 및
- 렌즈 형성 부분이 막에 작동할 때까지(예컨대, 막에 대해 가압하거나 또는 막을 끌어당길 때까지) 렌즈 배럴을 하우징 내로 이동시켜, 영역의 곡률과 초점 조절식 렌즈의 초점거리가 원하는 값으로 조절되는 단계, 및
- 예컨대, 렌즈 배럴을 하우징에 접착함으로써, 렌즈 배럴을 하우징에 고정하는 단계를 포함한다.
대안으로, 렌즈 형성 부분은 처음에 용기에 연결된다. 그 뒤, 공정은 다음과 같이 수행된다:
- 광학 장치의 하우징 내에 초점 조절식 렌즈를 배열하는 단계를 포함하되, 상기 초점 조절식 렌즈는 투명하고 탄성적인 팽창성 막, 막을 향해 배열된 광학 요소, 및 벽 부재를 포함하며, 광학 요소와 막은 용적을 가진 용기가 형성되도록 벽 부재에 연결되고, 상기 용적에 유체가 포함되며, 렌즈 형성 부분은 막의 곡률 조절 영역이 형성되도록 막에 연결되고,
- 렌즈 배럴을 제공하는 단계, 및
- 렌즈 형성 부분이 렌즈 배럴과 접촉하도록, 렌즈 배럴을 하우징 내에서 렌즈 형성 부분을 향해 이동시키는 단계를 포함하되, 영역의 곡률과 초점 조절식 렌즈의 초점거리는 원하는 값으로 조절되며,
- 예컨대, 렌즈 배럴을 하우징에 접착함으로써, 렌즈 배럴을 하우징에 고정하는 단계를 포함한다.
추가로, 렌즈 형성 부분은, 초점거리가 조절되기 전에, 특히, 플라즈마 접합에 의해, 막에 접합된다.
게다가, 본 발명의 방법의 한 실시예에 따르면, 용기는: 벽 부재를 제공하는 단계(특히, 중앙 리세스는, 벽 부재를 에칭(etching)하거나 또는 레이저 커팅(laser cutting) 또는 스탬핑(stamping) 함으로써 생성되고), 사전-연신된 막을 벽 부재에 접합하는 단계(예컨대, 플라즈마 접합), 언더프레셔(예컨대, 진공)를 이용하여 막을 편향시켜 유체(F)를 수용하기 위한 오목부(depression)를 형성하는 단계, 유체가 용기 내에 포함되도록 광학 요소를 벽 부재에 접합시키는 단계, 막이 상측에 위치되도록 용기를 배열하는 단계, 및 언더프레셔(예컨대, 진공)를 이용하여 용기의 용적으로부터 막을 통해 공기를 탈기시키는 단계(degassing)에 의해 생성된다.
게다가, 한 실시예에서, 몇몇 용기는 동시에 병렬로 형성된다(배치 공정(batch processing)).
게다가, 본 발명의 방법의 한 실시예에 따르면, 복수의 연결된 용기들이 형성되는데, 개별 용기들은, 투명하고 탄성적인 팽창성 막들을 복수의 일체형으로 연결된 벽 부재를 포함하는 중간층에 연결하고, 용기 내에 유체를 제공하고 광학 요소들을 중간층에 연결하여 용기를 밀폐함으로써 형성되는데, 중간층에 의해 형성된 상기 연결된 벽 부재들은 용기들에 채워진 개별 유체를 제공하기 위해 분리된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명에 따른 광학 장치를 조립하는 추가적인 방법이 제공되는데, 상기 방법은:
- 렌즈 배럴을 이미지 센서에 장착하고 렌즈 배럴을 하우징에 배열하는 단계,
- 용기(또는 벽 부재)를 하나 이상의 스프링 부재에 연결하는 단계,
- 용기가 렌즈 형성 부분에 배열되도록 용기를 렌즈 배럴에 배열하는 단계를 포함하되, 렌즈 형성 부분은 막과 접촉되며,
- 특히, 접착에 의해, 하나 이상의 스프링 부재를 하우징에 연결하는 단계를 포함한다.
게다가, 본 발명에 따른 광학 장치를 형성하는 또 다른 방법이 제공되는데, 상기 방법은:
- 광학 장치의 하우징을 이미지 센서에 연결하는 단계,
- 렌즈 배럴을 하우징의 리세스에 배열하는 단계, 및 무한 대상 거리(infinite object distance)를 위한 선명한 초점(sharp focus)을 구현하기 위하여 이미지 센서와 렌즈 배럴 사이의 거리를 조절하는 단계,
- 특히, 하우징 상에 코일을 포함하는 회로기판을 배열함으로써, 하우징 상에 전기 전도 코일들을 배열하는 단계,
- 투명하고 탄성적인 팽창성 막, 막을 향해 배열된 광학 요소, 및 벽 부재를 가진 용기를 포함하는 초점 조절식 렌즈를 제공하는 단계를 포함하되, 광학 요소와 막은 용적을 가진 용기가 형성되도록 벽 부재에 연결되며, 용기의 용적에는 유체가 포함되고,
- 각각의 자석이 코일들 중 하나에 연결되도록 자석들을 포함하는 용기 캐리어에 용기를 배열하는 단계,
- 막의 곡률 조절 영역을 형성하기 위하여 렌즈 형성 부분이 막과 접촉하도록, 렌즈 배럴 상에 용기와 용기 캐리어를 배열하는 단계를 포함하되, 용기 캐리어와 용기가 렌즈 배럴 상에 배열될 때, 렌즈 형성 부분은 용기 또는 렌즈 배럴에 연결되며,
- 선택적으로는, 커버 유리(cover glass)를 커버 프레임(cover frame)에 장착하는 단계,
- 선택적으로는, 커버 프레임을 하우징에 장착하는 단계를 포함한다.
게다가, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 위에서 기술된 광학 장치의 한 변형예에 상응하는 추가적인 광학 장치가 기술되는데, 여기서, 상기 추가적인 광학 장치는:
- 투명하고 탄성적인 팽창성 막,
- 막을 향해 배열된 광학 요소,
- 벽 부재를 포함하며, 광학 요소와 막은 용적을 가진 용기가 형성되도록 벽 부재에 연결되고,
- 상기 용적 내에 포함된 유체, 및
- 막의 곡률 조절 영역을 형성하기 위해 막과 접촉되는 렌즈 형성 부분을 포함하되, 상기 영역은 광학 요소를 향해 배열되며,
- 렌즈 배럴에 의해 고정되는 하나 이상의 하드 렌즈가 배열되는 개구를 둘러싸는 주변 렌즈 배럴, 및
- 용적 내에 포함된 유체의 압력 및 영역의 곡률을 조절할 수 있도록 하기 위하여, 렌즈 형성 부분을 광학 요소(또는 렌즈 배럴)에 대해 축방향으로 이동시키도록 구성된 액츄에이터 수단을 포함하되, 상기 축방향은 렌즈 배럴의 하나 이상의 하드 렌즈(또는 렌즈 배럴의 개구)가 연장되는 평면에 수직으로 배열되고,
광학 요소는 렌즈 배럴에(특히, 렌즈 배럴의 주변 페이스 면에) 견고하게 연결되며,
광학 장치는, 다음과 같이: 특히, 용적을 통과하는 광을 편향시키기 위하여, 렌즈 형성 부분을 상기 평면에 대해 기울이거나, 특히, 용적을 통과하는 광을 편향시키기 위하여, 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴에 대해 상기 평면에 평행하게 이동시키거나, 렌즈 배럴을 용기와 함께 이동시키는(특히, 이미지 센서 상에서 이미지를 이동시키기 위해, 예컨대, 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공하기 위해, 예컨대, 광학 장치의 이미지 센서에 평행하게) 것 중 하나 이상을 수행하도록 구성된다.
특히, 광학 요소는 하드 렌즈(특히, 수렴 렌즈)를 형성한다.
게다가, 한 실시예에 따르면, 하드 렌즈는 평면-볼록 렌즈이다.
추가로, 상기 광학 요소는 렌즈 배럴을 향해 배열된 볼록 표면 영역과 막을 향해 배열된 평평한 표면을 포함할 수 있다.
특히, 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분이 광학 요소 대신에 이동될 , 광학 요소는 렌즈 배럴과 렌즈 형성 부분 사이에 배열된다(즉 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴로부터 멀어지는 방향을 향해 배열되는 용기의 한 측면에 배열된다). 따라서, 막은 광학 장치에 유입되는 광이 광학 요소에 투과되는 제1 표면을 형성하고, 그 뒤, 액체가 광학 장치의 용기 내부를 통과한 후에 광이 투과되는 후속 표면을 형성한다.
추가로, 액츄에이터 수단은, 특히, 용적을 통과하는 광을 편향시키기 위하여, 렌즈 형성 부분을 상기 평면에 대해 기울이도록 구성될 수 있다. 게다가, 액츄에이터 수단(또는 추가적인 액츄에이터 수단)은 용적을 통과하는 광을 편향시키기 위하여, 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴에 대해 평면에 평행하게 이동시키도록 구성될 수 있다. 게다가, 광학 장치는 렌즈 배럴을 용기와 함께 이동시키기 위해(특히, 이미지 센서 상에서 이미지를 이동시키기 위해, 예컨대, 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공하기 위해, 예컨대, 광학 장치의 이미지 센서에 평행하게) 추가적인 액츄에이터 수단을 포함할 수 있다.
또한, 한 실시예에서, 광학 장치는 이미지 센서를 포함하고, 특히 휴대폰 내에 배열되도록 구성된 카메라를 형성하며, 다음 중 하나 이상 또는 다음 중 한 조합이 수행된다:
- 렌즈 형성 부분은 자동초점, 특히 수퍼매크로 자동초점을 제공하기 위해 축방향으로 이동하도록 구성되거나,
- 렌즈 형성 부분은 광학 이미지 흔들림 방지 및/또는 초-고해상도 이미지를 제공하기 위해 기울어지도록 구성되거나,
- 렌즈 형성 부분은 광학 이미지 흔들림 방지를 제공하기 위해 렌즈 배럴에 대해 평면에 평행하게 이동되도록 구성되거나(광이 미리 정해진 방식으로 편향되도록 용적을 변형시키기 위해),
- 렌즈 배럴은 이미지 흔들림 방지를 제공하기 위해 용기와 함께 이미지 센서에 평행하게 이동되도록 구성된다.
게다가, 본 발명의 모든 양태들과 실시예들에서, 광학 요소가 투명하고 탄성적인 팽창성 막을 형성하여 용기가 양쪽 측면에서 막을 포함하는 것도 가능하다.
추가로, 본 발명의 또 다른 양태는, 광학 장치, 특히 본 명세서에 기술된 광학 장치의 광학 이미지 흔들림 방지 기능을 보정하는 방법에 관한 것으로서, 광학 장치는 이미지 센서를 포함하며 카메라를 형성하되, 상기 방법은:
- 광학 장치의 이미지 프리뷰 모드(image preview mode) 동안(예컨대, 카메라가 카메라에 의해 기록되어야 하는 이미지를 디스플레이할 때) 광학 장치의 움직임을 측정하는 단계를 포함하되, 상기 움직임은 광학 장치에 의해 이미지 센서에 투사된 이미지의 이동으로 이어지며,
- 광학 장치의 액츄에이터 수단에 신호를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 신호는 광학 이미지 흔들림 방지를 제공하기 위해 액츄에이터 수단이 이미지 센서 상의 이미지의 이동을 적어도 부분적으로 상쇄하게(compensate) 하며,
- 이미지 센서에 의해 생성된 이미지(상기 신호에 따른)의 선명도를 자동으로 결정하는 단계,
- 액츄에이터 수단에 제공된 신호의 진폭을 비례 계수(proportionality factor)만큼 증가시키거나 감소시키는 단계,
- 신호들 중에, 최고 선명도를 가진 이미지를 야기하는 신호를 결정하는 단계,
- 광학 장치에(예컨대, 광학 장치의 반도체 메모리에), 보정 데이터로서 비례 계수를 저장하는 단계를 포함한다.
게다가, 본 발명의 또 다른 양태는 광학 장치, 특히 본 명세서에 기술된 광학 장치의 자동초점 기능을 보정하는 방법에 관한 것으로서, 광학 장치는 카메라로서 형성되며 이미지를 생성하기 위한 이미지 센서를 포함하며, 상기 방법은:
- 광학 장치의 거리 센서를 이용하여 대상과 광학 장치 사이의 거리를 측정하는 단계,
- 상응하는 전류 신호를 광학 장치의 액츄에이터 수단에 제공함으로써 광학 장치의 상이한 초점거리를 통해 스위핑하는(sweeping) 단계,
- 카메라의 이미지 센서에 의해 각각의 초점거리에서 생성된 이미지의 이미지 선명도를 분석하는 단계,
- 대상과 광학 장치 사이의 측정된 거리로, 이미지가 최고 선명도를 가지는 전류 신호를 저장하는 단계(특히, 상기 전류 신호 및 측정된 거리는 광학 장치의 반도체 메모리에 저장됨)를 포함한다.
특히, 본 발명에 따른 광학 장치는 다음의 분야: 라이팅 픽스쳐, 라이트 쇼, 프린터, 의료 기기, 섬유 결합, 머리 착용 유리, 레이저 처리, 생의료 분야, 측량학, 전자 현미경, 로봇 캠, 섬유 결합, 모션 트랙킹, 안구내 렌즈, 휴대폰, 머리 장착 카메라, 국방 분야, 디지털 정지 카메라, 웹 캠, 현미경, 망원경, 내시경, 쌍안경, 리서치, 산업용 분야, 감시 카메라, 자동차, 프로젝터, 안과용 렌즈, 비전 시스템, 레인지 파인더, 바코드 리더, 가상현실 디스플레이, 증강 현실 디스플레이, 자동차용 카메라, 디지털 시계, 태블릿, TV 카메라에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치는 3차원 대상을 측정하거나 또는 매우 근접하게 초점을 맞출 때 지문을 판독하도록 사용될 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 광학 장치는 아이리스 탐지(iris detection)를 위해서 사용될 수 있다. 게다가, 광학 장치는, 가령, L.E.S.S.에 의해 제공된, 예를 들어, 나노액티브 섬유로 형성된 링 라이팅(ring lighting)과 조합될 수 있다. 특히, 링 라이팅은, 이미지 영역에 균일한 조명을 제공할 수 있도록, 광학 장치(예컨대, 카메라)가 중앙에 위치되며, 특히, 초점 조절식 렌즈/용기가 중앙에 위치되고, 원형으로(링 형태로) 배열된 다수의 광원(예컨대, LED)을 포함할 수 있다. 이는, 광학 장치/카메라의 오직 한 측면에서, 대상에 매우 근접하게 위치되어, 현저하게 불균일한 조명을 제공하는 현재 스마트폰의 플래시라이트 LED와는 대조적이다.
본 발명의 실시예들 뿐만 아니라 본 발명의 추가적인 특징 및 이점들은 첨부도면들을 참조하여 하기에서 상세하게 기술될 것이다:
도 1-3은 본 발명에 따른 광학 장치의 개략적인 횡단면도로서, 광학 장치는, 막에 대해 평행하게 배열되거나(도 1) 또는 튜너블 렌즈의 용적을 통과하는 광 빔을 편향시키기 위해 막에 대해 경사진(도 2 및 3) 투명한 광학 요소를 가지고;
도 4-6은 도 1-3에 도시된 광학 장치의 개략적인 횡단면도로서, 막의 곡률은 광 빔의 초점을 맞추기 위해 막에 작용하는 렌즈 형성 부분에 의해 조절되며, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴에 연결되며;
도 7-9는 본 발명에 따른 추가적인 광학 장치의 개략적인 횡단면도로서, 상기 추가적인 광학 장치는 막에 대해 평행하게 배열되거나(도 1) 또는 튜너블 렌즈의 용적을 통과하는 광 빔을 편향시키기 위해 막에 대해 경사진(도 2 및 3) 거울 형태의 광학 요소를 가지고;
도 10-12는 도 7-9에 도시된 광학 장치의 개략적인 횡단면도로서, 막의 곡률은 광 빔의 초점을 맞추기 위해 막에 작용하는 렌즈 형성 부분에 의해 조절되며, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴에 연결되며;
도 13은 광 빔을 편향시키기 위해 프리즘 내에 용기의 용적을 형성할 수 있도록 하기 위하여, 광학 요소를 기울이거나 및/또는 초점 조절식 렌즈의 초점거리를 조절하도록 사용될 수 있는 전자기 액츄에이터 수단의 원리를 도시한 도면;
도 14는 2개의 코일과 하나의 자석 뿐만 아니라 3개의 코일 및 그에 상응하는 개수의 자석을 이용하는 전자기 작동을 보여주는 도면;
도 15는 대안의 정전기 액츄에이터 수단을 보여주는 도면;
도 16은, 본 발명에 따른 광학 장치의 한 실시예의 투시 횡단면도로서, 상기 광학 장치는 초점 조절식 렌즈의 용기의 벽 부재에 통합된 4개의 코일과 장치의 하우징에 배열된 원형 자석을 가진 액츄에이터를 이용하고;
도 17은 도 16에 도시된 실시예를 상세하게 도시한 투시도;
도 18은 도 16에 도시된 실시예를 추가로 상세하게 도시한 투시 횡단면도;
도 19는 도 16에 도시된 실시예의 한 변형예의 투시 횡단면도로서, 이제, 4개의 코일이 장치의 하우징에 배열되고 자석들과 자기 플럭스 리턴 구조물들이 용기의 벽 부재에 배열되며;
도 20은 도 19에 도시된 실시예를 상세하게 도시한 투시 횡단면도;
도 21은 도 19에 도시된 실시예를 추가로 상세하게 도시한 투시 횡단면도;
도 22는 도 19에 도시된 실시예의 한 변형예의 투시 횡단면도로서, 여기서, 자석의 자기 플럭스 리턴 구조물이 벽 부재에 의해 형성되고;
도 23은 도 22에 도시된 실시예의 한 변형예의 투시 횡단면도;
도 24는 본 발명에 따른 광학 장치의 렌즈 배럴을 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴과 일체형으로 형성되고;
도 25는 대안의 렌즈 형성 부분/렌즈 배럴을 도시한 도면으로서, 여기서, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴의 몸체의 페이스 면에 연결된 개별 요소이며;
도 26은 초기에 초점-조절식 렌즈의 초점거리를 조절하기 위하여 본 발명에 따른 광학 장치의 하우징에 렌즈 배럴을 배열하는 공정의 한 실시예를 도시한 도면;
도 27은, 광학 장치의 초점 조절식 렌즈를 형성하기 위하여, 본 발명에 따른 광학 장치의 용기를 형성하고 용기에 유체를 채우는 공정의 한 실시예를 개략적으로 도시한 도면;
도 28은 복수의 용기를 처리하는 배치;
도 29는 본 발명에 따른 광학 장치의 최대-배율 이미지 성능을 도시한 도면;
도 30은 튜너블 프리즘을 생성할 수 있도록 하기 위해 광학 요소의 경사를 이용하여 이미지 흔들림 방지 원리를 도시한 도면;
도 31은 이미지를 픽셀 단위로 이동시키기 위하여 광학 요소의 경사를 이용하여 구현될 수 있는 베이어 패턴을 이용하는 초-고해상도의 기본 원리를 도시한 도면;
도 32는 기울어진 광학 요소에 의한 광학 이미지 번역(translation)을 통해 9배의 초-고해상도를 구현하는 원리를 도시한 도면;
도 33은 자석이 광학 요소에 평행한 평면에서 자화되는 추가적인 실시예를 도시한 도면으로서, 자석들은 코일에 의해 둘러싸이고;
도 34는 본 발명에 따른 광학 장치의 추가적인 실시예의 분해도;
도 35A 내지 35C는, 특히, 도 34의 실시예의, 자동초점 및 광학 이미지 흔들림 방지 기능을 도시한 도면;
도 36A 내지 36C는, 통합된 하드 렌즈를 포함하는 광학 요소를 가진, 본 발명에 따른 광학 장치의 추가적인 실시예의 자동초점 및 광학 이미지 흔들림 방지 기능을 도시한 도면;
도 37A 내지 37C는 본 발명에 따른 또 다른 광학 장치의 자동초점 및 광학 이미지 흔들림 방지 기능을 도시한 도면으로서, 여기서, 렌즈 형성 부분은 하드 렌즈로부터 멀어지는 방향을 향하는 막의 한 표면에 작용하며;
도 38A-38B는, 광학 요소가 막에 의해 형성되어 광학 장치가 서로를 향하는 2개의 막을 포함하는 실시예를 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분은 광학 장치의 초점거리를 튜닝하도록 상기 막들 중 하나의 막에 작용하고;
도 39A 내지 39D는 본 발명에 따른 광학 장치의 렌즈 형성 부분 또는 광학 요소를 기울이거나 및/또는 축방향으로 이동시키기 위한 액츄에이터 수단의 코일들과 자석(들)의 가능한 배열방향을 도시한 상이한 도면;
도 40은 본 발명에 따른 광학 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 용기/초점 조절식 렌즈의 막의 전방 표면이 광학 장치의 렌즈 배럴/이미지 센서를 향하며;
도 41은 도 40에 도시된 실시예의 한 변형예를 도시한 도면으로서, 여기서, 용기/초점 조절식 렌즈의 막의 전방 표면은 광학 장치의 렌즈 배럴/이미지 센서를 향하고;
도 42는 용기/초점 조절식 렌즈가 렌즈 배럴 내에 내장되어 렌즈 배럴의 제1 렌즈를 형성하는 한 실시예를 도시한 도면;
도 43은 도 42에 도시된 실시예의 한 변형예를 도시한 도면으로서, 여기서, 용기/초점 조절식 렌즈의 막의 전방 표면은 광학 장치의 이미지 센서로부터 멀어지는 방향을 향하고;
도 44는 본 발명의 두 실시예들에 비해 오직 하드 렌즈 만을 가진 표준 렌즈 배럴을 도시하는데(도 44(A)), 용기/초점 조절식 렌즈는 부가-부분으로서 렌즈 배럴의 전방에 위치되거나(도 44(B)), 또는 용기/초점 조절식 렌즈는 렌즈 배럴 내에 내장되어 렌즈 배럴의 최상측 하드 렌즈를 형성하고(도 44(C));
도 45는 자동초점 구현을 도시한 도면으로서, 용기는 고정된 렌즈 형성 부분에 대해 축방향으로 이동되어 초점 조절식 렌즈의 초점이 조절되며;
도 46은 자동초점 구현을 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분은 고정된 용기에 대해 축방향으로 이동되어 초점 조절식 렌즈의 초점이 조절되고;
도 47은 자동초점 구현을 도시한 도면으로서, 상부에 장착된 렌즈 형성 부분을 가진 렌즈 배럴은 고정된 용기에 대해 축방향으로 이동되어 초점 조절식 렌즈의 초점이 조절되며;
도 48은 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 용기는 고정된 렌즈 형성 부분에 대해 기울어져서 광이 이미지 센서를 향해 이동하도록 편향시키고;
도 49는 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분은 고정된 용기에 대해 기울어져서 광이 이미지 센서를 향해 이동하도록 편향시키며;
도 50은 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 용기는 렌즈 형성 부분에 대한 이미지 센서에 평행하게 이동되어 광이 이미지 센서 상에서 이동되고;
도 51은 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분은 용기에 대한 이미지 센서에 평행하게 이동되어 광이 이미지 센서 상에서 이동되며;
도 52는 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 용기는 렌즈 배럴과 함께 이미지 센서에 대해 평행하게 이동되어 광이 이미지 센서 상에서 이동되고;
도 53은 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 용기는 렌즈 배럴과 함께 기울어지고/회전되어 광이 이미지 센서 상에서 이동되며;
도 54는 어떤 방식으로 하우징 및/또는 코일이 용기의 이동을 획정하는 스톱을 제공할 수 있는 지를 보여주는 도면으로서, 용기는 렌즈 배럴에 연결된 렌즈 형성 부분 상에서 막에 의해 정지되고;
도 55는 센터링 공구를 이용하여 용기를 렌즈 배럴에 대해 중앙에 배열하는 것을 도시한 도면으로서, 용기는 폼-피팅 방식으로 공구 내에 삽입되는 용기 센터링 페이스를 포함하며;
도 56 내지 58은, 용기가 렌즈 배럴에 연결된 렌즈 형성 부분 상에서 막에 의해 정지될 때, 막의 곡률에 영향을 미치는 온도 감소를 예시한 도면;
도 59는 본 발명에 따른 광학 장치의 용기 및 용기의 막과 접촉되는 원형 렌즈 형성 부분의 투시도;
도 60 내지 61은 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴에 대해 중앙에 배열하는 것을 도시한 상이한 도면;
도 62 내지 65는 이동 공기 용적을 환기할 수 있도록 공기 교환 채널 또는 터널을 구현하는 것을 도시한 상이한 도면;
도 66 내지 70은 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴에 연결하는 것을 도시한 상이한 도면;
도 71 내지 73은 렌즈 형성 부분의 상이한 실시예들을 도시한 도면;
도 74는 도 44C에 도시된 종류의 본 발명에 따른 광학 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 용기는 렌즈 배럴에 내장되며 렌즈 배럴의 최상측 하드 렌즈를 형성하고;
도 75는 도 74에 도시된 종류의 본 발명에 따른 광학 장치를 도시한 도면으로서, 렌즈 배럴은 렌즈 배럴을 이미지 센서에 대해 위치시키기 위한 외측 스레드를 포함하며;
도 76은 도 74에 도시된 종류의 본 발명에 따른 광학 장치를 도시한 도면으로서, 하우징은 렌즈 배럴을 이미지 센서에 대해 위치시키기 위한 스톱을 포함하고;
도 77은 온도 영향을 줄이기 위한 테이퍼형 용기 용적을 도시한 도면;
도 78 내지 79는 렌즈 형성 부분을 수용하는 렌즈 형성 부분 캐리어의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 상기 캐리어는 렌즈 배럴의 슬롯들에 삽입되며;
도 80 내지 82는 광학 장치의 구성요소들을 중앙에 배열하고 조립하는 상이한 방법들을 도시한 도면;
도 83 내지 84는 용기 또는 렌즈 형성 부분을 이동시키도록 사용될 수 있는 액츄에이터의 코일의 상이한 실시예를 도시한 도면;
도 85는 짐벌 베어링과 짐벌 링들을 이용하여 자동초점(AF) 및 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)를 위해 어떤 방식으로 개별 액츄에이터(예컨대, 보이스 코일 모터)가 사용될 수 있는 지를 도시한 도면;
도 86은 광학 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 용기는 전자영구자석을 이용하여 이동되며;
도 87은 도 86에 도시된 실시예의 한 변형예를 도시한 도면;
도 88은 광학 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 용기는 전자석을 이용하여 이동되고;
도 89는 도 88에 도시된 실시예의 한 변형예를 도시한 도면;
도 90 내지 92는 용기/초점 조절식 렌즈를 작동시키기 위하여 4개, 3개 또는 심지어 하나의 자석-코일 쌍이 사용될 수 있는 것을 도시한 도면;
도 93은 본 발명에 따른 광학 장치 및 광학 장치의 개별 구성요소들의 장착 공정을 도시한 분해도;
도 94는 도 74에 도시된 것과 같은 작동 원리를 이용하는 한 실시예를 도시한 도면으로서, 여기서, 용기/초점 조절식 렌즈는 특히 렌즈 배럴의 전방에(예컨대, 배럴의 페이스 면으로부터) 위치될 수 있는 부가-부분이고, 용기는 렌즈 배럴의 페이스 면으로부터 렌즈 배럴에 적어도 부분적으로 삽입될 수 있으며;
도 95는 도 94에 도시된 실시예의 한 변형예를 도시한 도면;
도 96은 본 발명에 따른 광학 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 렌즈 배럴로부터 돌출된 레그들이 도 95에 도시된 방식에 따라 형성된다.
도 1-3은 본 발명에 따른 광학 장치의 개략적인 횡단면도로서, 광학 장치는, 막에 대해 평행하게 배열되거나(도 1) 또는 튜너블 렌즈의 용적을 통과하는 광 빔을 편향시키기 위해 막에 대해 경사진(도 2 및 3) 투명한 광학 요소를 가지고;
도 4-6은 도 1-3에 도시된 광학 장치의 개략적인 횡단면도로서, 막의 곡률은 광 빔의 초점을 맞추기 위해 막에 작용하는 렌즈 형성 부분에 의해 조절되며, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴에 연결되며;
도 7-9는 본 발명에 따른 추가적인 광학 장치의 개략적인 횡단면도로서, 상기 추가적인 광학 장치는 막에 대해 평행하게 배열되거나(도 1) 또는 튜너블 렌즈의 용적을 통과하는 광 빔을 편향시키기 위해 막에 대해 경사진(도 2 및 3) 거울 형태의 광학 요소를 가지고;
도 10-12는 도 7-9에 도시된 광학 장치의 개략적인 횡단면도로서, 막의 곡률은 광 빔의 초점을 맞추기 위해 막에 작용하는 렌즈 형성 부분에 의해 조절되며, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴에 연결되며;
도 13은 광 빔을 편향시키기 위해 프리즘 내에 용기의 용적을 형성할 수 있도록 하기 위하여, 광학 요소를 기울이거나 및/또는 초점 조절식 렌즈의 초점거리를 조절하도록 사용될 수 있는 전자기 액츄에이터 수단의 원리를 도시한 도면;
도 14는 2개의 코일과 하나의 자석 뿐만 아니라 3개의 코일 및 그에 상응하는 개수의 자석을 이용하는 전자기 작동을 보여주는 도면;
도 15는 대안의 정전기 액츄에이터 수단을 보여주는 도면;
도 16은, 본 발명에 따른 광학 장치의 한 실시예의 투시 횡단면도로서, 상기 광학 장치는 초점 조절식 렌즈의 용기의 벽 부재에 통합된 4개의 코일과 장치의 하우징에 배열된 원형 자석을 가진 액츄에이터를 이용하고;
도 17은 도 16에 도시된 실시예를 상세하게 도시한 투시도;
도 18은 도 16에 도시된 실시예를 추가로 상세하게 도시한 투시 횡단면도;
도 19는 도 16에 도시된 실시예의 한 변형예의 투시 횡단면도로서, 이제, 4개의 코일이 장치의 하우징에 배열되고 자석들과 자기 플럭스 리턴 구조물들이 용기의 벽 부재에 배열되며;
도 20은 도 19에 도시된 실시예를 상세하게 도시한 투시 횡단면도;
도 21은 도 19에 도시된 실시예를 추가로 상세하게 도시한 투시 횡단면도;
도 22는 도 19에 도시된 실시예의 한 변형예의 투시 횡단면도로서, 여기서, 자석의 자기 플럭스 리턴 구조물이 벽 부재에 의해 형성되고;
도 23은 도 22에 도시된 실시예의 한 변형예의 투시 횡단면도;
도 24는 본 발명에 따른 광학 장치의 렌즈 배럴을 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴과 일체형으로 형성되고;
도 25는 대안의 렌즈 형성 부분/렌즈 배럴을 도시한 도면으로서, 여기서, 렌즈 형성 부분은 렌즈 배럴의 몸체의 페이스 면에 연결된 개별 요소이며;
도 26은 초기에 초점-조절식 렌즈의 초점거리를 조절하기 위하여 본 발명에 따른 광학 장치의 하우징에 렌즈 배럴을 배열하는 공정의 한 실시예를 도시한 도면;
도 27은, 광학 장치의 초점 조절식 렌즈를 형성하기 위하여, 본 발명에 따른 광학 장치의 용기를 형성하고 용기에 유체를 채우는 공정의 한 실시예를 개략적으로 도시한 도면;
도 28은 복수의 용기를 처리하는 배치;
도 29는 본 발명에 따른 광학 장치의 최대-배율 이미지 성능을 도시한 도면;
도 30은 튜너블 프리즘을 생성할 수 있도록 하기 위해 광학 요소의 경사를 이용하여 이미지 흔들림 방지 원리를 도시한 도면;
도 31은 이미지를 픽셀 단위로 이동시키기 위하여 광학 요소의 경사를 이용하여 구현될 수 있는 베이어 패턴을 이용하는 초-고해상도의 기본 원리를 도시한 도면;
도 32는 기울어진 광학 요소에 의한 광학 이미지 번역(translation)을 통해 9배의 초-고해상도를 구현하는 원리를 도시한 도면;
도 33은 자석이 광학 요소에 평행한 평면에서 자화되는 추가적인 실시예를 도시한 도면으로서, 자석들은 코일에 의해 둘러싸이고;
도 34는 본 발명에 따른 광학 장치의 추가적인 실시예의 분해도;
도 35A 내지 35C는, 특히, 도 34의 실시예의, 자동초점 및 광학 이미지 흔들림 방지 기능을 도시한 도면;
도 36A 내지 36C는, 통합된 하드 렌즈를 포함하는 광학 요소를 가진, 본 발명에 따른 광학 장치의 추가적인 실시예의 자동초점 및 광학 이미지 흔들림 방지 기능을 도시한 도면;
도 37A 내지 37C는 본 발명에 따른 또 다른 광학 장치의 자동초점 및 광학 이미지 흔들림 방지 기능을 도시한 도면으로서, 여기서, 렌즈 형성 부분은 하드 렌즈로부터 멀어지는 방향을 향하는 막의 한 표면에 작용하며;
도 38A-38B는, 광학 요소가 막에 의해 형성되어 광학 장치가 서로를 향하는 2개의 막을 포함하는 실시예를 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분은 광학 장치의 초점거리를 튜닝하도록 상기 막들 중 하나의 막에 작용하고;
도 39A 내지 39D는 본 발명에 따른 광학 장치의 렌즈 형성 부분 또는 광학 요소를 기울이거나 및/또는 축방향으로 이동시키기 위한 액츄에이터 수단의 코일들과 자석(들)의 가능한 배열방향을 도시한 상이한 도면;
도 40은 본 발명에 따른 광학 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 용기/초점 조절식 렌즈의 막의 전방 표면이 광학 장치의 렌즈 배럴/이미지 센서를 향하며;
도 41은 도 40에 도시된 실시예의 한 변형예를 도시한 도면으로서, 여기서, 용기/초점 조절식 렌즈의 막의 전방 표면은 광학 장치의 렌즈 배럴/이미지 센서를 향하고;
도 42는 용기/초점 조절식 렌즈가 렌즈 배럴 내에 내장되어 렌즈 배럴의 제1 렌즈를 형성하는 한 실시예를 도시한 도면;
도 43은 도 42에 도시된 실시예의 한 변형예를 도시한 도면으로서, 여기서, 용기/초점 조절식 렌즈의 막의 전방 표면은 광학 장치의 이미지 센서로부터 멀어지는 방향을 향하고;
도 44는 본 발명의 두 실시예들에 비해 오직 하드 렌즈 만을 가진 표준 렌즈 배럴을 도시하는데(도 44(A)), 용기/초점 조절식 렌즈는 부가-부분으로서 렌즈 배럴의 전방에 위치되거나(도 44(B)), 또는 용기/초점 조절식 렌즈는 렌즈 배럴 내에 내장되어 렌즈 배럴의 최상측 하드 렌즈를 형성하고(도 44(C));
도 45는 자동초점 구현을 도시한 도면으로서, 용기는 고정된 렌즈 형성 부분에 대해 축방향으로 이동되어 초점 조절식 렌즈의 초점이 조절되며;
도 46은 자동초점 구현을 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분은 고정된 용기에 대해 축방향으로 이동되어 초점 조절식 렌즈의 초점이 조절되고;
도 47은 자동초점 구현을 도시한 도면으로서, 상부에 장착된 렌즈 형성 부분을 가진 렌즈 배럴은 고정된 용기에 대해 축방향으로 이동되어 초점 조절식 렌즈의 초점이 조절되며;
도 48은 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 용기는 고정된 렌즈 형성 부분에 대해 기울어져서 광이 이미지 센서를 향해 이동하도록 편향시키고;
도 49는 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분은 고정된 용기에 대해 기울어져서 광이 이미지 센서를 향해 이동하도록 편향시키며;
도 50은 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 용기는 렌즈 형성 부분에 대한 이미지 센서에 평행하게 이동되어 광이 이미지 센서 상에서 이동되고;
도 51은 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분은 용기에 대한 이미지 센서에 평행하게 이동되어 광이 이미지 센서 상에서 이동되며;
도 52는 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 용기는 렌즈 배럴과 함께 이미지 센서에 대해 평행하게 이동되어 광이 이미지 센서 상에서 이동되고;
도 53은 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 용기는 렌즈 배럴과 함께 기울어지고/회전되어 광이 이미지 센서 상에서 이동되며;
도 54는 어떤 방식으로 하우징 및/또는 코일이 용기의 이동을 획정하는 스톱을 제공할 수 있는 지를 보여주는 도면으로서, 용기는 렌즈 배럴에 연결된 렌즈 형성 부분 상에서 막에 의해 정지되고;
도 55는 센터링 공구를 이용하여 용기를 렌즈 배럴에 대해 중앙에 배열하는 것을 도시한 도면으로서, 용기는 폼-피팅 방식으로 공구 내에 삽입되는 용기 센터링 페이스를 포함하며;
도 56 내지 58은, 용기가 렌즈 배럴에 연결된 렌즈 형성 부분 상에서 막에 의해 정지될 때, 막의 곡률에 영향을 미치는 온도 감소를 예시한 도면;
도 59는 본 발명에 따른 광학 장치의 용기 및 용기의 막과 접촉되는 원형 렌즈 형성 부분의 투시도;
도 60 내지 61은 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴에 대해 중앙에 배열하는 것을 도시한 상이한 도면;
도 62 내지 65는 이동 공기 용적을 환기할 수 있도록 공기 교환 채널 또는 터널을 구현하는 것을 도시한 상이한 도면;
도 66 내지 70은 렌즈 형성 부분을 렌즈 배럴에 연결하는 것을 도시한 상이한 도면;
도 71 내지 73은 렌즈 형성 부분의 상이한 실시예들을 도시한 도면;
도 74는 도 44C에 도시된 종류의 본 발명에 따른 광학 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 용기는 렌즈 배럴에 내장되며 렌즈 배럴의 최상측 하드 렌즈를 형성하고;
도 75는 도 74에 도시된 종류의 본 발명에 따른 광학 장치를 도시한 도면으로서, 렌즈 배럴은 렌즈 배럴을 이미지 센서에 대해 위치시키기 위한 외측 스레드를 포함하며;
도 76은 도 74에 도시된 종류의 본 발명에 따른 광학 장치를 도시한 도면으로서, 하우징은 렌즈 배럴을 이미지 센서에 대해 위치시키기 위한 스톱을 포함하고;
도 77은 온도 영향을 줄이기 위한 테이퍼형 용기 용적을 도시한 도면;
도 78 내지 79는 렌즈 형성 부분을 수용하는 렌즈 형성 부분 캐리어의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 상기 캐리어는 렌즈 배럴의 슬롯들에 삽입되며;
도 80 내지 82는 광학 장치의 구성요소들을 중앙에 배열하고 조립하는 상이한 방법들을 도시한 도면;
도 83 내지 84는 용기 또는 렌즈 형성 부분을 이동시키도록 사용될 수 있는 액츄에이터의 코일의 상이한 실시예를 도시한 도면;
도 85는 짐벌 베어링과 짐벌 링들을 이용하여 자동초점(AF) 및 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)를 위해 어떤 방식으로 개별 액츄에이터(예컨대, 보이스 코일 모터)가 사용될 수 있는 지를 도시한 도면;
도 86은 광학 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 용기는 전자영구자석을 이용하여 이동되며;
도 87은 도 86에 도시된 실시예의 한 변형예를 도시한 도면;
도 88은 광학 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 용기는 전자석을 이용하여 이동되고;
도 89는 도 88에 도시된 실시예의 한 변형예를 도시한 도면;
도 90 내지 92는 용기/초점 조절식 렌즈를 작동시키기 위하여 4개, 3개 또는 심지어 하나의 자석-코일 쌍이 사용될 수 있는 것을 도시한 도면;
도 93은 본 발명에 따른 광학 장치 및 광학 장치의 개별 구성요소들의 장착 공정을 도시한 분해도;
도 94는 도 74에 도시된 것과 같은 작동 원리를 이용하는 한 실시예를 도시한 도면으로서, 여기서, 용기/초점 조절식 렌즈는 특히 렌즈 배럴의 전방에(예컨대, 배럴의 페이스 면으로부터) 위치될 수 있는 부가-부분이고, 용기는 렌즈 배럴의 페이스 면으로부터 렌즈 배럴에 적어도 부분적으로 삽입될 수 있으며;
도 95는 도 94에 도시된 실시예의 한 변형예를 도시한 도면;
도 96은 본 발명에 따른 광학 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 렌즈 배럴로부터 돌출된 레그들이 도 95에 도시된 방식에 따라 형성된다.
도 1 내지 12는 광학 요소(20)를 가진 본 발명에 따른 광학 장치(1)를 도시한 도면으로서, 도 1 내지 6에서, 광학 요소(20)는 투명하게 구성되고 광학 장치는 카메라(예컨대, 휴대폰의 카메라) 일 수 있는데, 광학 요소(20)를 포함하는 하나의 이동 구성요소(movable 구성요소)를 이용함으로써 자동초점, 이미지 흔들림 방지 및 초-고해상도를 포함할 수 있으며, 도 7 내지 12에서는, 광학 요소(20)는 거울이고 광학 장치(1)는 예컨대 광학 스캐닝 장치(1)이며, 광학 요소(20)를 포함하는 하나의 이동 구성요소를 이용함으로써 스캐닝 목적을 위해 동시에 광 빔을 안내하는 기능 뿐만 아니라 자동초점 기능도 포함할 수 있다.
도 1 내지 12에 도시된 것과 같이, 광학 장치(1)는 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10), 막(10)을 향해 배열된 광학 요소(20), 및 평평한 벽 부재(300)를 포함하며, 광학 요소(20)는 벽 부재(300)의 제1(상측) 측면(300a)에 연결되고, 막(10)은 벽 부재(300)의 제2(하측) 측면(300b)에 연결되어, 용적(V)을 둘러싸는(enclosing) 용기(2)가 형성되며, 상기 용기에는 유체(F)(예컨대, 액체)에 의해 채워진다. 장치(1)는, 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)이 제공되며 상기 영역(10c)은 광학 요소(20)를 향하여 배열되도록, 막(10)에 결부된(attached) 렌즈 형성 부분(11), 및 광학 요소(20)를 렌즈 형성 부분(11)에 대해 축방향(A)으로 이동시켜서, 용적(V) 내에 포함된 유체(F)의 압력 및 영역(10c)의 곡률을 조절할 수 있는 액츄에이터 수단(40)을 추가로 포함하되, 축방향(A)은 렌즈 형성 부분(11)이 연장되며, 바람직하게는 원형 형상을 포함하는 평면에 대해 수직으로 배열되고, 액츄에이터 수단(40)은, 특히, 용적(V)을 통과하는 광을 편향시키기 위해 용적(V)을 프리즘(prism) 또는 웨지(wedge) 형태로 형성하기 위하여, 광학 요소(20)가 상기 평면에 대해 기울어지도록 구성된다. 본 발명에 따르면, 렌즈 형성 부분(11)은, 간단하게 도시하기 위하여 도 1 내지 12에서는 도시되지 않지만 도 24 및 25에는 상세하게 도시된 주변 렌즈 배럴(50)에 연결된다. 렌즈 배럴(50)은, 예컨대, 하나 이상의 하드 렌즈(51) 또는 복수의 적층된 하드 렌즈(51)가 렌즈 배럴(50)에 의해 고정되어 배열된 기다란 개구(50c)를 둘러싼다.
광학 요소(20), 내부에 포함된 유체(F)를 가진 용적(V), 벽 부재(300) 및 막(10)은 초점 튜너블 렌즈(focus tunable lens)의 렌즈 몸체를 형성하는데, 상기 렌즈는 본 명세서에서 초점 조절식 렌즈로 지칭된다. 곡률을 조절하기 위하여, 특히, 렌즈의 초점을 조절하기 위하여, 광학 장치(1)는 플라즈마 접합(plasma bonding)에 의해 막(10)의 외부(10a)(전방 표면으로도 지칭됨)에 결부된 렌즈 형성 부분(11)을 사용하는데, 상기 외부(10a)는 용적(V)으로부터 멀어지는 방향으로 향한다. 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)의 광학적으로 활성적이며 탄성적인 팽창성(예컨대, 원형) 영역(10c)을 획정하며(delimited), 상기 영역(10c)은 렌즈 형성 부분(11)의 한 내측 에지(예컨대, 주변 내측 에지)까지 연장된다. 바람직하게는, 렌즈 형성 부분(11)은 구형 튜너블 렌즈를 생성하기 위해 환형(예컨대, 원형) 구조물을 포함할 수 있지만, 그 밖의 다른 임의의 적절한 기하학적 형상(geometry)을 가질 수도 있다.
도 1 내지 3에 개략적으로 도시된 것과 같이, 광학 장치(1)는 광학 요소(20)를 렌즈 형성 부분(11)에 의해 배열된 평면에 대해 기울이도록 구성된 액츄에이터 수단(40)을 포함하는데(즉 렌즈 형성 부재(11)는 가상 평면을 형성하거나 또는 상기 가상 평면에서 또는 가상 평면을 따라 연장됨), 이에 따라 광학 요소(20) 하에서 용적(V)이 프리즘 또는 웨지 형태로 형성되며, 용적(V)을 통과하는 광(L)이 도 2 및 3에 도시된 것과 같이 편향된다. 이는 스캐닝 뿐만 아니라 이미지 흔들림 방지를 위해서도 사용될 수 있다.
광학 장치(1)가 카메라로서 또는 카메라에 사용되면, 이미지 센서(52)(예를 들어, 도 16, 19, 22, 및 23 참조)의 표면에 있는 상점(image point)이 광학 장치(1)의 의도치 않은 급격한 움직임 때문에 이동될 수 있다. 이는, 이미지 센서(52)의 표면과 물점(object point)에 대한 방향(A')으로 이동되는 입사 광 빔(L) 사이의 교차점(crossing point)을 반대 방향으로 이동시킴으로써, 반작용될 수 있다(counteracted). 이를 위하여, 광학 장치(1)는 반작용하는 광학 장치(1)의 의도치 않은 급격한 움직임을 감지하기 위한 움직임 센서 수단(64)을 포함할 수 있는데, 광학 장치(1)는 움직임 센서 수단(64)에 연결된 컨트롤 유닛(65)을 추가로 포함할 수 있으며, 컨트롤 유닛(65)은, 상기 감지된 움직임에 대해 반작용하도록 물점에 대한 방향(A')으로 입사 광 빔(L)의 경로(course)를 변경시키기 위하여, 움직임 센서 수단(64)에 의해 감지된 반작용되는 움직임에 따라 액츄에이터 수단(40)을 조절하여 광학 요소(20)가 렌즈 형성 부재(11)에 의해 배열된 평면에 대해(즉 상기 평면을 따라 렌즈 형성 부재가 연장되는) 액츄에이터 수단(40)에 의해 기울어지도록 구성되며, 즉 광학 장치(1)의 의도치 않은 급격한 움직임 때문에 이미지 센서(52)의 표면(또는 이미지 평면)에서 상점이 이동되는 것은 이미지 센서와 물점에 대한 입상 광 빔(A')의 교차점(이미지 평면)이 반대 방향으로 이동됨으로써 상쇄된다(compensated).
도 4 내지 6에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 광학 장치(1)는 렌즈 형성 부분(11)을 막(10)에 대해 누름으로써(또는 막(10)을 끌어당김으로써) 막(10)의 영역(10c)을 변형할 수 있다. 이는, 막(10)의 영역(10c)의 곡률로 용기(2)의 용적(V) 내에 포함된 유체(F)의 압력을 조절하기 위하여, 광학 요소(20)를 렌즈 형성 부분(11)에 대해 축방향(A)으로(렌즈 형성 부분(11)에 의해 형성된/배열된 평면에 수직으로 배열된 방향) 이동시키도록 구성된 액츄에이터 수단(40)에 의해 구현될 수 있다. 이는, 2개의 상이한 볼록한 곡률, 또는 2개의 상이한 오목한 곡률들 사이에서, 또는 심지어 하나의 볼록한 곡률과 하나의 오목한 곡률 사이에서 곡률을 변경시킬 수 있다. 따라서, 초점 튜너블 렌즈의 초점은 매우 효율적으로 변경될 수 있다. 바람직하게는, 액츄에이터 수단(40)은 고정된 렌즈 형성 부재(11)에 대해 광학 요소(20)를 기울일 뿐만 아니라 광학 요소(20)를 축방향으로 이동시키기 위해 벽 부재(300)에 작동되도록 구성된다.
도 7 내지 9는 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 기울임 움직임(tilting movement)을 도시한 도면들로서, 도 1 내지 6에 비해, 이제, 광학 장치(1)는 초점 튜너블 렌즈의 용기 용적(V)을 향하는 반사 표면을 가진 거울 형태의 광학 요소(20)를 포함한다. 여기서, 광학 요소(20)가 기울어지면, 예컨대, 2차원의 이미지 평면이 스캐닝될 수 있다.
도 10 내지 12에 도시된 것과 같이, 이는 3차원 스캐닝이 가능하도록 도 4 내지 6에 대해 앞에서 논의된 것과 같이 초점 튜너블 렌즈의 초점을 조절하기 위해 막(10)의 영역(10c)을 변형시키는 것과 조합될 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 전자기 작동을 개략적으로 도시한 횡단면도이다. 이를 위하여, 광학 장치(1)는 예컨대, 3개 또는 4개의 자석(42)들과 코일 지지부 또는 프레임(44)에 의해 지지되는 상응하는 개수의 코일(41)들을 포함하는 액츄에이터 수단(40)을 포함하며, 각각의 자석(42)은 정확하게 하나의 코일(41)에 연결되며 코일을 축방향(A)으로 향하게 된다. 여기서, 도 13의 우측에 상세하게 도시된 것과 같이, 각각의 자석(42)은, 자석 밑에, 전류(I)가 제1 방향으로 흐르고 자석(42)의 자기장(B)에 대해 수직인 섹션(411)과, 전류가 반대 방향으로 흐르며 자석(42)의 자기장(B)에 대해 수직인 인접한 제2 섹션(412)을 포함하는 코일(41) 위에서 축방향으로 배열된다. 자석(42)은 2개의 코일 섹션(411 및 412)들에 대해 중앙에 배열되며, 그에 따라 자기장(B)은 벽 부재(300)에 대해 평행하게(또는 축방향(A)에 대해 수직으로) 연장되고, 전류가 가해질 때 생성되는 로렌츠 힘(FL)이 축방향(A)을 따라 배열되며 자석(42)과 코일(41)이 코일(41)에서 전류 방향에 따라 서로 끌어당기거나 혹은 서로 밀어내게 된다.
3개 또는 4개의 코일(41)과 자석(42)이 사용되기 때문에, 막의 영역(10c)의 곡률은 광학 요소(20)의 축방향 움직임이 구현되도록(자동초점) 모든 코일을 작동시킴으로써 자동으로 조절될 수 있으며, 광학 요소(20)는 단일 또는 복수의 코일(41)을 작동시킴으로써 기울어질 수 있으며, 그에 따라 벽 부재(300)가 기울어지고 따라서 광학 요소(20)가 기울어져서, 용적(V)이 프리즘 내에 형성되고 용기(2)를 통과하는 광을 편향시킬 수 있다.
도 14는 자동초점 기능 즉 광학 요소(20)/벽 부재(300)가 축방향(A)으로 이동되는 축방향 움직임이 내측 및 외측 코일(41a, 41b)을 이용하여 생성될 수 있는 것을 도시한 도면으로서, 전류(I)는 도 14의 하부 좌측에 도시된 것과 같이 반대 방향으로 흐르며, 벽 부재(300)에 결부된 환형 자석(42)은 도 13의 우측에 상세하게 도시된 것과 같이 환형 자석(42)에 대해 배열된 고정된 코일(41a, 41b)을 향해 이동될 수 있다.
상기 도면의 하부 우측에는 도 13에 대해 위에서 이미 설명한 형상이 도시되어 있는데, 여기서 3개의 자석(42)은 벽 부재(300)에 결부되고, 상기 3개의 자석(42)들은 각각의 자석(42)을 향해 축방향(A)으로 배열된 코일(41)과 상호작동될 수 있다. 자석들은, 광학 요소가 축방향(A)으로 이동될 수 있지만 도 14의 상부 우측에 도시된 것과 같이 적절한 로렌츠 힘을 생성시킴으로써 기울어질 수 있도록, 서로에 대해 120°의 거리에 배열된다. 3개의 자석(42)과 코일(41) 대신에, 4개의 자석과 코일들도 사용될 수 있는데, 이는 밑에서 상세하게 기술될 것이다.
추가로, 전자석 작동 대신에, 광학 요소(20)는 축방향으로 이동될 수 있거나 혹은 정전기 액츄에이터 수단 또는 압전 액츄에이터 수단에 의해 기울어질 수도 있다.
대안으로, 액츄에이터 수단(40)은, 도 15에 도시된 것과 같이, 벽 부재(300)에 배열된 복수의 상측 전극(E)(특히, 3개 또는 4개의 전극)을 포함하는 정전기 액츄에이터 수단으로서 형성될 수도 있으며, 각각의 상측 전극(E)은 상응하는 상측 전극(E)을 향해 축방향(A)으로 배열된 바닥 전극(E')에 연결될 수 있다. 각각의 상측 및 바닥 전극(E, E') 사이에 전압을 제공함으로써, 광학 요소(20)는 축방향으로 이동될 수 있거나 및/또는 기울어질 수 있다. 여기서, 상측 전극(E)들은 상측 전극들이 벽 부재(300)/광학 요소(20)와 이동될 수 있도록 벽 부재(300)에 배열될 수 있는 반면, 바닥 전극(E')들은 바닥 전극들이 장치(1)의 하우징에 대해 고전된 위치를 포함하도록 하우징(60)(도 15에는 도시되지 않음)에 배열될 수 있다. 복잡성을 줄이기 위하여, 상측 또는 바닥 전극들을 하나의 전극에 일체형으로 구성하며, 단지, 다수의 섹션들에서 반대 전극 스플릿(opposite electrode split)을 가진다.
도 16은, 도 17 및 18과 함께, 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 카메라 형태의 한 실시예를 도시하는데, 광학 장치(1)는 축방향(A)에 대해 수직으로 연장되며 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10), 막(10)을 향해 축방향(A)으로 배열된 투명한 광학 요소(20)(예컨대, 원형 유리 플레이트), 및 중앙 리세스(301)를 둘러싸는 평평한 환형 벽 부재(300)를 포함하며, 광학 요소(20)는 벽 부재(300)의 제1(상측) 측면(300a)에 연결되고, 막(10)은 벽 부재(300)의 제2(하측) 측면(300b)에 연결되어, 리세스(301)는 밀폐되고(closed) 용적(V)을 가진 용기(2)가 형성되며, 상기 용기에는 용적(V)을 채우는 유체(F)(예컨대, 액체)가 포함된다. 장치(1)는 도 24 및 25에 상세하게 도시된 것과 같이 렌즈 배럴(50)에 연결된 렌즈 형성 부분(11)을 추가로 포함한다.
렌즈 배럴(50)은 관형 형태를 포함하며 하나 이상의 하드 렌즈(51) 또는 적층된 하드 렌즈(51)들이 배열되는 배럴(50)의 개구(50c)를 둘러싼다. 배럴(50)은 외측 횡방향 측면(또한, 횡방향 외측면으로도 지칭됨)(50a)을 추가로 포함하는데, 상기 외측 횡방향 측면(50a)은 배럴(50)의 외측 직경이 렌즈 형성 부분(11)을 향할수록 줄어드는 주변 스텝(circumferential step)을 포함할 수 있으며, 도 24에 따르면, 상기 주변 스텝들은 렌즈 배럴(50)의 환형 페이스 면(11)에 의해 형성된다. 대안으로, 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)을 향하는 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)에 결부된 환형 재료 층(11)에 의해 형성될 수 있다.
도 16에 도시된 것과 같이, 렌즈 형성 부분(11)은, 특히, 플라즈마 접합에 의해, 막(10)에 결합되고, 막(10)의 영역(10c)이 형성되며 도 4 내지 6에 대해 위에서 기술된 것과 같이 액츄에이터 수단(40)에 의해 광학 요소(20)를 축방향으로 이동시킴으로써 조절될 수 있는 곡률을 포함한다. 또한, 광학 요소(20)는 초-고해상도 또는 이미지 흔들림 방지를 위해 광 빔을 편향시키기 위해 기울어질 수 있으며, 이는 밑에서 다시 기술될 것이다.
광학 요소(20)를 축방향(A)으로 이동시키거나 및/또는 렌즈 형성 부분(11)이 연장되는 평면에 대해 광학 요소(20)를 기울이기 위하여, 도 16 내지 18에 따른 광학 장치(1)는 U-형태의 횡단면을 포함하는 주변 자기 플럭스 리턴 구조물(43) 내에 내장된 주변 자석(42)(도 18 참조)을 포함하는 액츄에이터 수단(40)을 포함하는데, 즉 리턴 구조물(43)은 장치(1)의 하우징(60)에 위치된 바닥 부분(43b)과 상기 바닥 부분(43b)으로부터 축방향(A)을 따라 돌출되는 2개의 횡방향 부분(43a, 43c)을 포함하되, 상기 횡방향 부분(43a, 43c)들은 자석(42)의 내측 및 외측 측면을 덮는다(커버). 자석(42)은 횡방향 부분(43a, 43c)들 사이에 배열되고 횡방향 부분(43a, 43c)들과 수평으로 배열된 페이스 면을 추가로 포함한다. 추가로, 도 16에 따르면, 액츄에이터 수단(40)은, 도 17에 도시된 것과 같이, 벽 부재(300)에 일체형으로 구성된 4개의 코일(41)을 포함하는데, 자석(42)의 페이스 면은 4개의 코일(41)을 향해 축방향(A)으로 배열된다.
각각의 코일(41)들은 광학 요소(20)에 대해 수직으로 배열되는 코일 축(A") 주위로 감겨진 컨덕터를 포함하며, 자석(42)은 축방향(A)으로 자화되는데 이는 화살표(M)로 표시된다. 이에 따라, 로렌츠 힘(FL)은 코일(41)에 의해 생성되고 자석(42)은 실질적으로 축방향을 따라 연장되며, 따라서 광학 요소(20)를 축방향으로 이동시키거나 또는 광학 요소(20)를 기울이도록 효율적으로 사용될 수 있다. 이를 위하여, 자석(42)은, 코일(41)에 대해, 각각의 코일(41)의 2개의 맞은편 섹션들(도 13의 섹션(411, 412) 참조) 위에 생성된 자기장(B)이 주로 축방향(A)에 대해 수직으로 배열되고 코일(41)의 맞은편 섹션들에서 전류(I)에 대해 수직으로 배열되도록 구성된다(도 13에 도시됨).
도 17에 따르면, 벽 부재(300)는 4개의 스프링 부재(302)들에 의해 하우징(60)에 위치된 프레임 부재(303)에 일체형으로 연결되며(integrally connected), 벽 부재(300)는 직사각형 프레임 부재(303)과 스프링 부재(302)들에 의해 하우징(60)에 지지된다. 하우징(60) 자체는 기판(600)(예컨대, 인쇄회로기판)에 정지되어 위치된다. 스프링 부재(302)들은 만곡 형태(meandering shape)를 가질 수 있으며 벽 부재(300)를 프레임 부재(303)의 4개의 코너 영역들에 연결될 수 있다. 따라서, 전체 용기(2)는 하우징에 이동 가능하게 결합되고, 광학 요소(20)가 정지 위치(resting position)로부터 이동되어 나올 때, 막(10)과 스프링 부재(302)들로 인해 복원력(restoring force)이 광학 요소(20)에 작용한다.
이제, 광학 요소(20)를 축방향으로 이동시키거나 또는 기울일 수 있도록 하기 위하여, 전류(I)가 모든 코일(41)들에 제공되며, 광학 요소(20)는 렌즈 형성 부분(11)으로부터 멀어지는 방향으로 이동되거나 또는, 위에서 기술된 것과 같이, 코일(41)들에 전류의 방향에서 축방향(A)으로 렌즈 형성 부분(11)을 향하도록 이동된다. 전류를 코일(41)에 상이하게 제공함으로써, 광학 요소(20)는 용적(V)이 프리즘 내에 형성되도록 추가로 기울어질 수 있다. 따라서, 렌즈 배럴(50)에서 렌즈(51)들과 용기(2)를 통과하는 광 빔이 장치(1)의 기판(600) 상에서 렌즈 배럴(50) 밑의 하우징(60) 내부에 배열된 이미지 센서(52) 상에 초점이 맞춰질 수 있지만, 또한, 이미지 센서(52) 상에 투사된 이미지가 이미지 흔들림 방지 및/또는 초-고해상도가 가능하도록 작은 크기만큼 이동될 수 있도록 편향될 수 있다. 전류를 코일(41)에 제공할 수 있도록 하기 위하여, 코일(41)들은 하우징(60)으로부터 연장되며 하우징(60) 외부에서 기판(600) 상에 제공된 커넥터에 연결된 가요성 컨덕터(304)에 의해 연결된다.
특히, 벽 부재(300), 스프링 부재(302)들, 및 프레임 부재(303)는 특히, 복수의 적층된 컨덕터 층 형태로, 코일(41)이 일체형으로 구성되는 인쇄회로기판(300, 302, 303)의 일체형 부분을 형성할 수 있다. 가요성 컨덕터(304)는 막(10) 및 광학 요소(20)와 함께 용기(2)를 형성하는 상기 인쇄회로기판을 기판(600)의 커넥터(306)에 연결한다. 추가로, 하우징은, 장치(1)를 전자기장에 대해 보호하고 장치(1)에 의해 생성된 전자기장이 둘러싸는 것을 방지하는 외측 실드(601)를 포함할 수 있다.
도 16에 도시된 것과 같이, 광학 장치(1)는 컨트롤 유닛(65), 위치 센서 수단(63), 움직임 센서 수단(64) 및 온도 센서(68)를 포함할 수 있다. 장치(1)의 모든 실시예들도 상기 구성요소들을 포함할 수 있으며 도 16 내지 18의 실시예에 대해 밑에서 기술되는 것과 같이 조절될 수 있다.
특히, 위치 센서 수단(63)은 기준 위치(reference position)에 대한 광학 요소(20) 또는 광학 요소(20)에 연결된 한 구성요소의 위치(또는 변위)를 측정하도록 구성된다. 특히, 위치 센서 수단(63)은, 스프링 부재(302)의 변형을 측정하는 변형율 측정 센서, 벽 부재(300)와 자석(42) 사이 거리의 변화를 측정하는 커패시티브 센서(capacitive sensor), 자기저항 센서, 또는 벽 부재(300) 내에 내장된 개별 코일 또는 작동 코일(41)들을 사용하는 유도 피드백 센서(inductive feedback sensor)(예컨대, 텍사스 인스트루먼트사의 LDC1614EVM)일 수 있다. 또한, 위치 센서 수단은 홀 센서일 수도 있는데, 특히, 이 경우, 자석(42)은 벽 부재(300)에 배열되고 코일(41)들은 하우징 위에 배열된다.
바람직하게는, 컨트롤 유닛(65)은, 광학 요소(20)의 측정된 위치가 온도 센서(68)에 의해 측정된 특정 온도에서 원하는 위치에 도달하도록, 코일(41)에 제공된 전류를 조절함으로써 액츄에이터 수단(40)을 조절하도록 구성된다. 이 경우, 초점 조절식 렌즈의 초점거리는 원하는 값으로 자동으로 조절될 수 있다(예컨대, 막(10)의 영역(10c)의 곡률을 조절하기 위해 광학 요소를 축방향으로 이동시킴으로써).
게다가, 움직임 센서 수단(64), 예컨대, 자이로 센서를 이용하여, 반작용할 수 있는 광학 장치(1)의 원치 않는 움직임이 탐지될 수 있다. 여기서, 컨트롤 유닛(65)은 움직임 센서 수단(64)에 의해 감지된 움직임에 따라 액츄에이터 수단(40)을 조절하여, 상기 감지된 움직임에 반작용하도록 광학 장치(1)를 통과하여 방향(A')으로 입사 광 빔(L)의 방향을 변경시키기 위하여 광학 요소(20)가 액츄에이터 수단(40)에 의해 기울어지도록 구성된다.
도 19는, 도 20 및 21과 함께, 도 16의 실시예의 한 변형예를 도시하는데, 코일(41)들은 4개의 코일(41)들이 각각 자석(42)을 향해 배열되도록 하우징(60)에 정지된 주변 코일 프레임(44)에 일체형으로 구성되고, 4개의 자석(42)들은 막(10)이 결부된 벽 부재(300)의 하측 측면(300b)에 배열된다. 여기서, 도 16에 비해, 코일(41)은 하우징(60) 상에 고정된 위치를 가지는 반면, 자석(42)들은 광학 요소(20)와 함께 이동될 수 있다. 여기서, 자석(42)들은 광학 요소(20)에 대해 수직으로 배열된 방향(M)으로 자화되며, 코일 축(A")은 축방향(A)에 대해 평행하게 배열된다. 각각의 자석(42)은, 도 13의 우측에 도시된 것과 같이, 코일(41)을 향해 축방향(A)으로 배열되도록 코일(41)에 대해 위치된다(즉 각각의 자석(42)은 각각의 자석 밑에 축방향(A)으로 배열된 코일(41)에 대해 중앙에 위치된다). 또한, 도 21에 도시된 것과 같이, 각각의 자석은 각각의 자석(42)이 벽 부재(300)에 연결될 수 있는 상측 부분(43b)과 상측 부분(43b)으로부터 축방향(A)을 따라 돌출되는 2개의 횡방향 부분(43a, 43c)을 가진 자기 플럭스 리턴 구조물(43) 내에 내장될 수 있으며, 각각의 리턴 구조물(43)은 위에서 기술된 것과 같이 자석에 대해 배열된다. 추가로, 앞에 기술된 것과 같이, 벽 부재(300)는 4개의(예컨대, 만곡 형태의) 스프링 부재(302)들에 의해 프레임 부재(303)에 일체형으로 연결될 수 있다.
게다가, 하우징(60)은 프레임 부재(303)가 지지될 수 있는 주변 스페이서 요소(61)를 포함할 수 있는데, 스페이서 요소(61)는 용기(2)의 용적(V)의 온도-유도 증가(temperature-induced increase)(온도로 유체(F)의 용적이 증가되기 때문에)를 상쇄하기 위해 광학 장치(1)의 온도가 증가될 때 축방향(A)으로 팽창하도록 구성된다. 이러한 스페이서 요소는 본 명세서에 기술된 그 밖의 다른 실시예들에도 사용될 수 있다.
추가로, 도 22에 따르면, 개별 리턴 구조물(43)들은 생략될 수도 있다. 여기서, 벽 부재(300)도 리턴 구조물을 형성하며 그에 따라 자기적으로 연성의 재료(magnetically 연성 material)로 형성된다.
도 23은, 코일 프레임(44)이 생략되어 있으며 코일(41)들은 하우징(60) 내에 직접 내장된 한 변형예를 도시한다.
추가로, 도 33은 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 또 다른 실시예를 도시하는데, 여기서, 액츄에이터 수단(40)은 복수의 코일(41)(예컨대, 3개 또는 4개의 코일)을 포함하고, 각각의 코일(41)은 바람직하게는 막(10)이 결부된 벽 부재(300)의 하측 측면(300b)에 연결된 자석(42)을 둘러싸며, 바람직하게는 벽 부재(300)에 대해 평행한 방향(M)으로 자화되는데, 자화 방향(M)은 광학 장치(1)의 중심축을 향해 가리키는 방향이다. 추가로, 각각의 코일(41)은 하우징(60)(도시되지 않음)에 배열되고, 코일 축(A")은 광학 장치의 축방향(A)에 대해 평행하게 연장된다. 상기 형상에서, 앞에서 설명한 것과 같이 로렌츠 힘(FL)이 생성되어, 용적(V)을 프리즘 내에 형성하기 위하여 광학 요소(20)를 축방향으로 이동시키거나 및/또는 광학 요소(20)를 기울일 수 있도록 축방향을 따라 연장된다. 여기서, 자동초점, 광학 이미지 흔들림 방지 및/또는 초-고해상도를 제공하도록 광학 요소의 움직임을 조절하기 위하여, 상기 기술된 센서 수단(63, 64 및 68) 뿐만 아니라 컨트롤 유닛(65)이 사용될 수 있다.
도 26은 초점 튜너블 렌즈의 막(10)의 영역(10c)의 곡률을 초기에 조절하거나 또는 보정(calibration)하기 위한 공정을 도시한다. 이를 위하여, 렌즈 배럴(50)은 원형 렌즈 형성 부분(11)이 막(10)과 접촉하며 그에 따라 막(10)의 중앙 영역(10c)을 형성할 때까지 하우징(60)으로 이동되거나/조여진다(도 26의 상측 좌측 부분 참조). 제2 단계에서, 바람직하게는, 막(10)이 렌즈 형성 부분(11)에 연결되고 난 뒤, 렌즈 배럴(50)은 초점 조절식 렌즈의 초기 초점거리가 원하는 값으로 조절될 때까지 이동된다. 렌즈 배럴(50)이 막(10)을 향해 이동되도록 렌즈 배럴(50)을 안내하기(guide) 위하여, 하우징(60)은 막(10)을 향해 축방향(A)으로 배열된 리세스(66)를 포함하는데, 리세스(66)는 축방향(A)에 대해 수직으로 횡방향으로 움직이는 것을 방지하기 위해 예컨대 폼-피팅(form fitting) 방식으로 렌즈 배럴(50)을 수용하도록 구성된다.
렌즈 형성 부분은, 예컨대, 초점 튜너블 렌즈의 초점거리가 보정될 때까지, 영역(10c)(도 26의 하측 좌측 부분 참조)의 곡률을 조절하기 위해 막(10)의 하측 측면(10b)에 대해 가압된다(pressed).
자리에 배열되고 나면(once in place), 렌즈 배럴(50)은 도 26의 우측 부분에 도시된 것과 같이 그 자리에 접착된다. 이를 위하여, 리세스(66)의 내부와 배럴(50)의 외부 사이의 2개의 맞은편 틈(67)에 접착제(G)가 채워지며, 접착제가 경화되고 나면, 접착제는 하우징(60)에 대한 렌즈 배럴(50)의 위치를 고정한다. 이러한 공정은, 중앙 리세스(301)가 형성되는 동안 또는 용적(V)에 유체(F)가 채워지는 동안, 제작 오차를 상쇄시키기에 특히 유용하다.
도 27은, 초점 튜너블 렌즈를 제작하기 위하여, 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 용기(2)를 형성하고 상기 용기(2)에 유체(F)를 채우는 한 공정 방법을 도시한다. 여기서, 용기는 벽 부재(300)를 이용하여 제공되는데, 특히, 중앙 리세스(301)는, 벽 부재(300)를 에칭(etching) 함으로써 생성되고(단계 1) 또는 레이저 커팅(laser cutting) 또는 스탬핑(stamping) 함으로써 생성되고, 사전-연신된 막(10)을 벽 부재(300)에 플라즈마 접합하며(단계 2), 언더프레셔(예컨대, 진공)를 이용하여 막(10)을 편향시켜, 유체(F)를 수용하기 위한 오목부(D)를 형성하고(단계 3), 광학 요소(20)를 벽 부재(300)에 접합시키며(단계 5), 막(10)이 상측에 위치되도록 용기(2)를 배열시키고(단계 6), 및 언더프레셔(예컨대, 진공)를 이용하여 용기(2)의 용적(V)으로부터 막(10)을 통해 공기를 탈기시킴으로써(단계 7), 생성된다.
도 28은 복수의 용기(2)를 병렬 처리(parallel processing) 공정을 도시한다. 여기서, 복수의 연결된 용기(2)들이 형성되는데, 개별 용기(2)들은, 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10)들을 복수의 일체형으로 연결된 벽 부재(300)를 포함하는 중간층(305)에 연결하고, 용기(2) 내에 유체(F)를 제공하고 광학 요소(10)들을 중간층(305)에 연결하여 용기(2)를 밀폐함으로써 형성되는데, 중간층(305)에 의해 형성된 상기 연결된 벽 부재(300)들은 용기(2)들에 채워진 개별 유체(F)를 제공하기 위해 분리된다.
도 29는, 광학 요소(20)를 단순히 축방향(A)으로 이동시킴으로써 튜너블 렌즈 곡률을 최소한으로 변경시키면서, 도 29에 도시된 막(10)의 영역(10c)을 포함하는 초점 조절식 렌즈가 고속에서 무한으로부터 20mm 이하의 초점거리로(즉 미세 영상) 광의 초점을 맞출 수 있다는 점에서, 최대-배율 성능을 포함하는 본 발명에 따른 광학 장치(1)를 예시한 도면이다.
도 30은 관측시야(FOV)가 1.0°만큼 회전되어 이미지 센서(52)의 이미지가 이동되는 경우를 도시한다. 이는 도 30의 우측 부분에 도시된 것과 같이 광학 요소(20)를 기울임으로써 자동으로 상쇄될 수 있다.
도 31은 초-고해상도 이미지를 구현하기 위하여 본 발명의 실시예들에서 투명한 광학 요소(20)들이 어떻게 기울어져 사용되는 지를 보여주는 도면이다.
여기서, 광학 요소(20)를 이미지 센서(52) 상에서 RGB 픽셀(520)의 절반만큼 이미지를 이동시키는데 필요한 크기만 기울이면, 초-고해상도 이미지를 생성할 수 있으며, 광학 요소/카메라(1)의 해상도는 4배만큼 향상될 수 있다. 튜너블 프리즘(용적(V))으로 인해, 본 발명은 수 밀리초 범위에서 매우 신속한 움직임이 가능하고 따라서 고-프레임 비율의 초-고해상도 이미지가 가능하다.
상세하게 살펴보면, 도 31에 도시된 것과 같이, 이미지 센서(52)가 RGB 이미지 센서(52)일 때, 각각의 RGB 픽셀(502)(검정의 정사각형 라인으로 표시됨)은 4개의 픽셀(521, 522, 523, 524)로 구성되는데, 2개의 픽셀(521, 522)은 초록 필터(즉 초록 광에 투명한 필터)를 포함하며 픽셀(523)은 파랑 필터를 포함하고 픽셀(524)은 빨강 필터를 포함하며, 상기 4개의 픽셀은 정사각형 어레이(예컨대, RGB 픽셀(520)을 표시하는 검정의 정사각형)로 배열되어, 함께 정사각형을 형성하는 각각의 4개의 인접한 색의 필터는 상기 정사각형에서 대각선으로 배열된 2개의 초록 필터(521 및 522), 및 상기 정사각형에서 대각선으로 배열된 파랑 및 빨강 필터(523, 524)를 포함한다. 특히, RGB 픽셀(520)을 형성하는 개별 픽셀(521, 522, 523, 524)들은 제1 방향(x)으로 연장되는 (평행) 열(530)과 상기 제1 방향(x)에 대해 수직으로 배열되는 제2 방향(y)으로 연장되는 (평행) 칼럼(531)에 배열된다. 50%의 초록, 25%의 빨강, 및 25%의 파랑 필터를 포함하는 필터 패턴을 가진 이러한 필터 어레이는 베이어 필터(Bayer filter)로 지칭된다.
이러한 RGB 이미지 센서(52)의 경우, 본 명세서에서 기술되는 컨트롤 유닛(65)은 바람직하게는 액츄에이터 수단(40)을 조절하여, 광학 장치(1)에 의해(예컨대, 렌즈 배럴(50)에 배열된 하나 이상의 렌즈(51)와 조절식 초점 렌즈에 의해) 이미지 센서(52)에 투사된 이미지가, 벽 부재(300)와 광학 요소(20)를 상응하는 방향으로 기울임으로써, 초기 위치(x: 오프, y: 오프)로부터, 제1 방향(x)으로 한 픽셀만큼 움직이고(x: 온, y: 오프), 제2 방향(y)으로 한 픽셀만큼 움직이며(x: 오프, y: 온), 그리고, 제1 방향(x)으로 한 픽셀만큼 움직일 뿐만 아니라 제2 방향으로 한 픽셀만큼 움직이도록(x: 온, y: 온) 구성되며, 용적(V)이 프리즘 내에 형성되어 조절식 렌즈를 통과하는 빔이 편향되어 이미지 센서에 투사된 이미지가 원하는 대로 이동되게 한다. 특히, 서로에 대해 이동된 4개의 투사된 이미지들은, 각각, 이미지 센서(52)에 의해 기록되며(recorded), 상기 4개의 기록된 이미지들은 중첩되어(superimposed) 4배만큼 향상된 해상도를 가진 단일의 초-고해상도 이미지를 형성한다.
도 32에 도시된 또 다른 실시예에 따르면, 컨트롤 유닛(65)은 액츄에이터 수단(40)을 조절하여, 광학 장치(1)에 의해(예컨대, 렌즈 배럴에 배열된 하나 이상의 렌즈와 조절식 렌즈에 의해) 이미지 센서(52)에 투사된 이미지가, 광학 요소(20)를 기울임으로써, RGB 픽셀(520)의 한 분율(fraction) 또는 다수의 분율만큼 이동되도록 구성되며, 초기에 투사된 이미지 외에도, 각각의 이동된 투사 이미지가 이미지 센서(52)에 의해 기록되고 이러한 기록된 이미지들은 광학 장치에 의해 중첩되어 고-해상도 이미지를 형성한다. 도 32에서, 상기 분율은 RGB 픽셀(520)의 1/3이며 이미지(IM)는 도 32에 도시된 것과 같이 8번 연속으로 이동되어 9개의 이미지(IM)가 광학 장치(1)에 의해 중첩되게 한다.
도 34는 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 추가적인 실시예를 도시한다. 여기서, 코일(41)들은 하우징(60)에 정지된 주변 코일 프레임(44)에 배열되며 4개의 코일(41)들은 각각 자석(42)을 둘러싸고, 상기 4개의 자석(42)들은 이제 광학 장치(1)의 용기(2)가 배열된 용기 캐리어(300c)의 하측 측면에 배열되며, 용기(2)는 용기 캐리어(300c)에 배열된 주변 벽 부재(300)를 포함하고 평평한 광학 요소(20)와 막(10)은 서로 연결되어 용기(2)의 용적(V)이 투명한 유체(F)를 포함하도록 형성된다.
용기 캐리어(300c)는 4개의 스프링 부재(302)들에 의해 외측 프레임 부재(303)에 (바람직하게는 일체형으로) 연결되며, 상기 외측 프레임 부재(303)는 하우징(60)에 배열된다. 따라서, 용기(2)는 하우징(60)에 탄성적으로 지지되고 하우징(60)에 고정된 코일(41)과 자석(42)들에 의해 이동될 수 있다. 특히, 자석(42)들은 광학 요소(20)에 대해 수직으로 형성된 방향(M)으로 자화되며, 코일 축(A")은 축방향(A)에 대해 평행하게 배열된다.
하우징(60)은 프레임 부재(303)가 지지될 수 있는 주변 스페이서 요소(위의 내용 참조)를 포함할 수 있으며, 상기 스페이서 요소는 용기(2)의 용적(V)의 온도-유도 증가(상기 온도로 유체(F)의 용적이 증가되기 때문에)를 상쇄하기 위해 광학 장치(1)의 온도가 증가될 때 축방향(A)으로 팽창하도록 구성된다. 이러한 스페이서 요소는 본 명세서에 기술된 그 밖의 다른 실시예들에도 사용될 수 있다.
용기(2)의 온도, 특히 유체(F)의 온도는 코일 지지부(44)에 일체형으로 구성된 온도 센서(63)로 측정될 수 있다. 또한, 자석(42)의 위치, 따라서, 용기(2)의 위치도 코일 지지부(44)에 일체형으로 구성된 홀 센서(68)로 측정될 수 있다. 상기 측정된 위치는 광학 요소(20)를 축방향으로 이동시키거나 및/또는 기울이도록 액츄에이터 수단(40)(즉 코일(41)들)을 조절하기 위해 컨트롤 유닛에 의해 사용되어, 초점 조절식 렌즈(2)의 초점거리를 조절하고 이미지 흔들림 방지 및/또는 초-고해상도를 제공할 수 있다. 코일(41)과 센서(63, 68) 뿐만 아니라 그 밖의 다른 구성요소들에 대한 전기 접촉은 코일 지지부(44)에 연결되거나 또는 코일 지지부(44)를 형성하는 가요성 컨덕터(304)에 의해 구현될 수 있다.
도 34의 광학 장치(1)의 광학 요소(20)를 축방향으로 이동시킴으로써 초점력(focal power)을 조절하는 것은 도 35A(무한) 및 도 35B(매크로)에 도시된다. 여기서, 도 35C의 상측 부분에 도시된 것과 같이, 광학 요소(20)를 기울임으로써 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)가 제공될 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서(52)에 투사된 이미지를, 광학 장치(1)의 교란/움직임에 의해 야기된 이미지의 이동 방향에 반대 방향으로 이동되게 할 수 있다.
대안으로, 또는 그 외에도, 렌즈 배럴(50)은, 도 35C의 하측 부분에 표시된 것과 같이, 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공하기 위해 이미지 센서(52)에 대해 평행하게 용기(2)와 함께 이동될 수 있다.
도 34에 따른 실시예는 광학 장치(1)를 상대적으로 작은 높이로 구성할 수 있게 하는데, 이는 장치(1)가 모바일 애플리케이션, 가령, 스마트폰에 사용되는 경우에 매우 중요한 요인이다.
상기 높이는, 도 36A 내지 36C에 도시된 것과 같이, 광학 요소(20)를 하드 렌즈, 특히 수렴 렌즈(converging lens), 가령, 렌즈 배럴(50)로부터 멀어지는 방향을 향하는 볼록 표면 영역(20b)과 렌즈 배럴(50)을 향하는 평평한 표면(20a)을 포함하는 평면-볼록 렌즈(plano-볼록 lens)로 형성함으로써, 추가로 감소될 수 있다. 이런 방법으로, 하드 렌즈(20)는 렌즈 배럴(50)의 제1 렌즈의 기능을 포함할 수 있다.
여기서, 자동초점(AF)은, 도 36C의 중간 부분에 도시된 것과 같이 배럴(50)에 고정된 렌즈 형성 부분(11)에 대해, 광학 요소(20)를 축방향으로(축(A)을 따라) 이동시키고 막(10)의 영역(10c)을 변형시킴으로써(도 36A는 "무한"이고 도 36B는 "매크로"이지만, 이미지 흔들림 방지(OIS)는 광학 요소(20)를 기울이거나(도 36C의 상측 부분 참조), 광학 요소(20)/용기를 이미지 센서(52)에 대해 평행하게 이동시킴으로써 구현될 수 있음) 구현될 수 있거나, 혹은 전체 렌즈 배럴(50)과 함께 용기(2)를 이미지 센서(52)에 대해 평행하게 이동시킴으로써 구현될 수 있다.
도 37A 내지 37C에 도시된 것과 같이, 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)의 영역(10c)을 변형시키거나 및/또는 광을 편향시키도록(예컨대, 광학 이미지 흔들림 방지 또는 초-고해상도를 구현하기 위해 이미지 센서(52) 상에서 이미지를 이동할 수 있도록) 용적(V)을 변형시키기 위하여, 코일(41)과 자석(42)에 의해 이동될 수 있는데, 이제, 광학 요소(20)는 렌즈 배럴(50)에 고정되고 렌즈 배럴(50)과 막(20) 사이에 배열된다. 여기서, 막(20)은 광이 투과하여 용기(2)의 용적(V)을 통해 이미지 센서(52)를 향해 이동되는 초점 조절식 렌즈(2)의 제1 표면을 형성한다. 또한, 도 37C의 상측 부분에 도시된 것과 같이, 렌즈 형성 부분(11)도 기울어질 수 있거나, 혹은 도 37C의 중간 부분에 도시된 것과 같이, 이미지 센서(52)에 투과되는 광이 센서(52) 상에서 이동되도록 용적(V)을 변형시키기 위해, 이미지 센서(52)에 평행하게(막(20)에 대해) 이동될 수 있다. 전체 렌즈 배럴(50)은 이러한 이동을 제공하기 위하여(예컨대, 이미지 흔들림 방지(OIS) 또는 초-고해상도를 위해) 용기(2)와 함께 이미지 센서(52)에 대해 평행하게 이동될 수 있다.
도 35C, 36C, 37C에 도시된 실시예들에서, 배럴(50)/용기(2), 또는 용기(2), 또는 렌즈 형성 부분(11)의 평행 이동(이미지 센서(52)에 대한)은 추가적인 적절한 액츄에이터 수단(400)에 의해 구현될 수 있다.
도 38A 내지 38B에 도시된 것과 같이, 앞에서 기술된 실시예들의 하드 렌즈/광학 요소(20)는 하드 렌즈 또는 광학 요소(20) 대신에 투명하고 탄성적인 변형성 막(20)일 수 있다. 따라서, 용기(2)의 양쪽 측면들은 이제 탄성적으로 변형될 수 있다. 이에 따라, 렌즈가 변형되어야 하는 필요성이 줄어들 수 있으며, 광학 편차, 가령, 구형 편차(spherical aberration)를 상대적으로 작게 유지하면서도 파워 소모율을 줄일 수 있다.
본 명세서에 기술된 임의의 실시예에 대해서, 코일 및 자석의 위치는 변환될 수 있다. 게다가, 도시된 액츄에이터 레이아웃(layout)은 오직 예시이며, 상이한 코일 자석 레이아웃도 가능하여, 원하는 움직임이 가능하다. 자석(42)들에 대한 액츄에이터 수단(40)의 코일(41)의 가능한 위치에 관하여, 도 39A 내지 39D는 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 실시예들에 사용될 수 있는 상이한 형상을 도시한다.
도 39A에 따르면, 각각의 자석(42)은 중앙에서 코일(41)을 향해 배열되며, 코일(41)의 컨덕터가 감겨진 코일(또는 감김) 축(A") 및 자화(M)는 서로에 대해 평행하게 배열된다(물론, 렌즈 형성 부분(11) 또는 광학 요소(20)의 기울임 움직임으로 인해, 자화(M) 및 코일 축(A")은 상기 평행한 형상으로부터 약간 벗어날 수 있다).
도 39B에 따르면, 자석(42) 또는 자석(42)의 페이스 면에 연결된 자기 플럭스 리턴 구조물(43)이 코일(41)에 의해 형성된 중앙 개구 안으로 실제로 부분적으로 돌출될 수 있다.
도 39C에 따르면, 각각의 자석(42)은 도 39A에 도시된 것과 같이 코일(31)을 향해 배열될 수 있지만, 역평행(antiparallel) 방식으로 자화된 인접한 부분(42a, 42b)들을 포함할 수 있으며, 상기 (역평행) 자화(M)는 코일 축(A")에 대해 평행하게 배열된다.
또한, 각각의 자석(42)은 각각의 코일(31) 내부에 배열될 수 있으며 도 39D에 도시된 것과 같이 코일 축(A")에 대해 평행하게 배열된 자화(M)를 포함할 수 있다.
도 40은 본 발명에 따른 광학 장치의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 용기(2)/초점 조절식 렌즈(2)의 막(10)의 전방 표면(10a)이 광학 장치(1)의 렌즈 배럴(50)/이미지 센서(52)를 향해 배열된다.
특히, 광학 장치(1)는 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10), 막(10)을 향해 배열된 광학 요소(20), 및 벽 부재(300)를 포함하며, 광학 요소(20)와 막(10)은 용적(V)을 가진 용기(2)가 형성되도록 벽 부재(300)에 연결된다. 앞에 기술된 것과 같이, 용기의 용적(V)에는 유체(F)가 채워지며, 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)을 형성하기 위하여 막(10)과 접촉되고, 상기 영역(10c)은 광학 요소(20)를 향해 배열된다. 영역(10c)의 곡률과 렌즈(2)의 초점거리는, 앞에 기술된 것과 같이, 특히 용기(2)에 대해 렌즈 형성 부분을 이동시킴으로써, 변경될 수 있다.
이미 기술한 것과 같이, 막(10)/영역(10c)은 유체(F)로부터 멀어지는 방향으로 향하지만 이미지 센서(52) 또는 이미지 센서(52)의 전방에 배열된 하드 렌즈(51)를 향해 배열된 외측 또는 전방 표면(10a)을 포함한다. 하드 렌즈(51)들은 렌즈 배럴(50)(도시되지 않음)에 배열될 수도 있다.
대안으로, 도 41에 도시된 것과 같이, 전방 표면(10a)은 이미지 센서 또는 하드 렌즈들로부터 멀어지는 방향을 향할 수 있다. 따라서, 렌즈 형성 부분은 이미지 센서 또는 하드 렌즈(51)들로부터 멀어지는 방향을 향하는 용기(2)의 한 측면에 배열된다.
도 42에 추가로 도시된 것과 같이, 광학 요소(20)는 평평하고 투명한 부재일 필요는 없지만, 하드 렌즈, 여기서는, 이미지 센서(52)로부터 돌출된 평면-볼록 렌즈(2)를 형성할 수 있다. 여기서, 막(10)의 전방 표면(10a)은 이미지 센서(52)를 향해 배열된다. 이러한 형상은 용기(2)/초점 조절식 렌즈(2)를 렌즈 배럴에 일체형으로 구성하며, 특히, 렌즈 배럴(50)(도시되지 않음)의 최상측 하드 렌즈에 일체형으로 구성하도록 사용될 수 있다.
대안으로, 도 43에 도시된 것과 같이, 광학 요소(20)에 의해 형성된 하드 렌즈는 나머지 하드 렌즈(51)들 향해 돌출되거나 또는 이미지 센서(52)를 향해 돌출될 수 있다. 여기서, 도 41에 도시된 것과 같이, 막의 전방 표면(10a)은 하드 렌즈(51) 또는 이미지 센서(52)로부터 멀어지는 방향을 향해 배열된다.
도 44(A)는 본 발명의 두 실시예들에 비해 오직 하드 렌즈(51) 만을 가진 표준 렌즈 배럴(50)을 도시하는데, 용기(2)/초점 조절식 렌즈(2)는 부가-부분(add-on)으로서 렌즈 배럴(50)의 전방에 위치되거나(도 44(B)), 또는 용기(2)/초점 조절식 렌즈(2)는 렌즈 배럴(50) 내에 내장되어 렌즈 배럴(50)의 최상측 하드 렌즈를 형성하며(도 44(C)), 이들은 밑에서 상세하게 기술될 것이다.
도 45는 자동초점 구현을 도시한 도면으로서, 도 40에 도시된 것과 같이, 용기(2)는 고정된 렌즈 형성 부분(11)에 대해 축방향(A)으로 이동되어, 위에서 기술된 것과 같이 초점 조절식 렌즈(2)의 초점이 조절되도록 상응하게 영역(10c)이 만곡되거나/변형된다.
도 46은 부가-부분으로서 용기(2)/초점 조절식 렌즈(2)를 가진 형상으로 자동초점 구현을 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분(11)은 고정된 용기(2)에 대해 축방향(A)으로 이동되어 초점 조절식 렌즈(2)의 초점이 조절된다.
도 47은 자동초점 구현을 도시한 도면으로서, 렌즈 형성 부분(11)은 고정된 용기(2)에 대해 축방향(A)으로 이동된다. 이를 위하여, 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)에 연결되고 초점 조절식 렌즈(2)의 초점을 조절하기 위하여 전체 렌즈 배럴(50)은 축방향(A)으로 이동된다.
도 48은 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 용기는 도 40에 대해 위에서 기술한 것과 같이 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)에 연결된 고정된 렌즈 형성 부분(11)에 대해 기울어지도록 구성된다. 이에 따라 광(L)은 이미지 센서(52)를 향해 이동하도록 편향될 수 있다.
대안으로, 도 49에 도시된 것과 같이, 렌즈 형성 부분(11)은 고정된 용기(2)에 대해 기울어져서 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공하기 위해 이미지 센서(52)를 향해 이동하도록 편향될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면(도 50 참조), 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)는, 이미지 센서(52) 상에서 광을 이동시키도록, 하드 렌즈(예컨대, 평면-볼록 렌즈) 형태의 광학 요소(20)를 포함하는 용기(2)를 렌즈 형성 부분(11)에 대해 이미지 센서(51)에 평행하게 이동시킴으로써 구현될 수 있다.
대안으로, 렌즈 형성 부분(11)은, 이미지 센서(52) 상에서 광을 이동시키도록(도 51 참조), 용기(하드 렌즈(예컨대, 평면-볼록 렌즈) 형태의 광학 요소(20)를 포함할 수 있는)에 대해 이미지 센서(52)에 평행하게 이동될 수 있다. 여기서, 막(10)의 전방 표면(10a)은 이미지 센서(52)로부터 멀어지는 방향을 향하며 렌즈 형성 부분(11)은 이미지 센서(2)로부터 멀어지는 방향을 향하는 용기(2)의 한 측면 상에서 막에 접촉된다.
도 52는 광학 이미지 흔들림 방지(OIS) 구현을 도시한 도면으로서, 용기(2)는 렌즈 배럴(50)과 함께 이미지 센서(52)에 대해 평행하게 이동되어 광이 이미지 센서(52) 상에서 이동된다.
대안으로, 도 53에 도시된 것과 같이, 용기(2)는 렌즈 배럴(50)과 함께 기울어지고/회전되어 광이 이미지 센서(52) 상에서 이동되어 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공한다.
게다가, 도 54는 어떤 방식으로 광학 장치(1)의 액츄에이터 코일(41) 및/또는 하우징(60)이 용기(2)의 이동을 획정하는 스톱을 제공할 수 있는 지를 보여주는 도면으로서, 용기는 렌즈 형성 부분(11) 상의 막(10)에 의해 정지되며, 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)에 연결되고, 상기 페이스 면(50B)은 용기(2)를 향해 배열된다. 여기서, 용기(2)는 주변 벽 부재(300)를 포함하고, 광학 요소(20)와 막(10)은, 유체(F)로 채워진 용적(V)을 둘러싸는 용기(2)가 형성되도록(위의 내용 참조), 벽 부재(300)에 연결된다.
도 54에 도시된 것과 같이, 자석(42)들은 벽 부재(300)에 연결되며, 각각의 자석(42)은 하우징(60)에 연결된 코일(41)을 향해 배열된다. 코일(41)들과 자석(42)들은 렌즈 형성 부분(11) 상에서 막(10)에 의해 지지되는 용기(2)를 기울이거나 및/또는 축방향으로 이동되는 액츄에이터(40)의 한 부분을 형성하여 곡률-조절 영역(10c)이 형성된다. 상기 영역(10c)의 곡률은 렌즈 형성 부분(110에 대해 용기(2)의 상응하는 축방향 움직임에 의해 조절될 수 있다(위의 내용 참조).
용기(2)가 렌즈 형성 부분(11)에 정지되기 때문에, 용기의 이동을 제한하기 위한 스톱이 사용되어, 코일(41)들과 하우징(60)에 의해 형성될 수 있다. 특히, 용기(2)는 용기(2)의 움직임을 정지하는 자석(42)에 의해 코일(41) 또는 벽 부재(300)에 의해 하우징(60)과 접촉할 수 있다.
도 55는 센터링 공구(500)를 이용하여 용기(2)를 렌즈 배럴(50)에 대해 중앙에 배열하는 것을 도시한 도면으로서, 용기(2)는 용기(2)가 공구(500) 내에 삽입될 때 폼-피팅 방식으로 공구(500)와 접촉되는 용기 센터링 페이스(2a)를 포함한다. 추가로, 렌즈 배럴(50)도, 렌즈 형성 부분(11)이 막에 연결되어 중앙에 배열된 방식으로 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)과 접촉되도록, 다른 측면으로부터 공구(500) 내에 삽입될 수 있다.
상기 공구(500) 또는 센터링 특징부는 렌즈 배럴(50)의 일체형으로 구성된 부분일 수 있으며, 광학 장치의 조립 후에는 제거되지 않을 것이다.
바람직하게는, 막(10)이 절단되는 페이스(10d) 대신에 개별 센터링 페이스(2a)를 사용하면, 용기(2)를 매우 정밀하게 중앙에 배열할 수 있는데, 이는 막(10)이 절단될 때 페이스(2a)가 손상되지 않기 때문이다.
추가로, 도 56 내지 58은, 용기(2)가 렌즈 배럴(50)에 연결된 렌즈 형성 부분(11) 상에서 막(10)에 의해 정지될 때, 막의 영역(10c)의 곡률에 영향을 미치는 온도 감소를 예시한 도면이다. 이는 용기(2)가 상부로 이동될 수 있는(예컨대, 위치가 힘 조절되기 때문에) 도 57에 도시되는데, 이때, 유체(F)는 온도 증가(△T)로 인해 팽창되어 영역(10c)의 곡률은 상대적으로 작게 증가되는 반면, 용기(2)가 그 자리에 고정되고(예컨대, 홀 센서에 의해, 위치가 위치 조절되기 때문에), 도 58에 도시된 것과 같이, 온도 증가(△T)로 인해 유체(F)가 열팽창되어 영역(10c)이 더 강하게 돌출된다.
추가로, 도 59는 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 용기(2) 및 곡률-조절 영역(10c)을 형성하기 위해 용기(2)의 막(10)과 접촉되는 원형 렌즈 형성 부분(11)의 투시도이다.
렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴에 대해 상이한 방법으로 연결되거나/중앙에 배열될 수 있는데, 이는 도 60 내지 61에 도시된다.
도 60에 따르면, 렌즈 배럴(50)은 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)으로부터 용기(2)를 향해 돌출되는 돌출부(110)(예컨대, 원형 돌출부)를 포함할 수 있고, 벽 부재(300), 광학 요소(10) 및 벽 부재(300)에 연결된 막(10)을 포함하여 용기(2)를 형성할 수 있으며, 용기(2)는 유체(F)로 채워진 용적(V)을 둘러싼다. 돌출부(110)는, 렌즈 형성 부분(11)이 폼-피팅 방식으로 돌출부(110)와 결합될 때, 렌즈 배럴(50)에 연결되는 개별 렌즈 형성 부분(11)을 렌즈 배럴(50)의 중앙에 배열시키도록 구성된다.
도 60에 도시된 것과 같이, 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 형성 부분(11)이 돌출부(110)와 결합될 때 돌출부(110)를 둘러싸도록 구성된다.
대안으로, 도 61에 도시된 것과 같이, 돌출부(110)는 렌즈 형성 부분(11)이 돌출부(110)와 결합될 때 렌즈 형성 부분(11)을 둘러싸도록 구성될 수 있다.
추가로, 도 62 내지 65는 이동 공기 용적을 환기할 수 있도록 공기 교환 채널 또는 터널을 구현하는 것을 도시한 상이한 도면들이다.
여기서, 한 실시예에서, 도 62에 도시된 것과 같이, 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)은 돌출부(110)의 한 불연속 부분(discontinuity)을 형성하는 하나 이상의 리세스(111)(예컨대, 3개의 리세스(111)들)를 포함하여, 공기가 리세스(111)를 통해 렌즈 배럴(50)의 외부로부터 렌즈 형성 부분(11) 밑으로 통과하여 막(10)에 인접한 영역(R) 내로 이동하고, 렌즈 형성 부분(11)에 의해 둘러싸여 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)의 곡률이 변경될 때(영역(R)의 용적에 변화와 상응함) 영역(R)이 환기될 수 있다.
대안으로, 도 63에 도시된 것과 같이, 렌즈 배럴(50)은 원형 돌출부(110) 밑에, 특히, 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b) 밑에 하나 이상의 채널(112)(예컨대, 3개의 채널(112)들)을 포함하여, 공기는 렌즈 배럴(50)의 외부로부터 하나 이상의 채널(112)을 통해 막(10)에 인접한 영역(R) 내로 통과할 수 있으며, 렌즈 형성 부분(11)에 의해 둘러싸여 영역(R)의 환기가 가능하다. 특히, 여기서는, 돌출부(110)가 어떠한 불연속 부분도 포함하지 않는다.
게다가, 도 64에 따르면, 렌즈 배럴(50)은 하나 이상의 채널(113)을 포함하여 공기가 렌즈 배럴(50)의 외부로부터 하나 이상의 채널(113)을 통해 막(10)에 인접한 영역(R) 내로 통과될 수 있으며, 렌즈 형성 부분(11)에 의해 둘러싸여 영역(R)의 환기가 가능하다. 여기서, 하나 이상의 채널은 렌즈 배럴 벽을 통해 렌즈 배럴의 페이스 면(50b) 밑으로 완전히 연장된다.
특히, 도 65에 도시된 것과 같이, 하나 이상의 채널(113)은 렌즈 배럴(50)의 횡방향 외측면(50a)으로부터 렌즈 배럴(50)로 렌즈 배럴(50)의 반경 방향으로(즉 렌즈 배럴(50)의 광축에 대해 수직 방향으로) 연장되는 제1 섹션(113a)과 제1 섹션(113a)과 유체 소통되며 렌즈 배럴(50)의 광축에 대해 평행하게 연장되어 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)으로 이어지고 영역(R)으로 연장되는 제2 섹션(113b)을 포함하여, 상기 영역(R)의 환기가 가능하다.
도 66 내지 70은 접착제(116, 118)에 의해 렌즈 형성 부분(11)의 중앙을 렌즈 배럴(50)에 연결하는 것을 보여주는 도면이다.
도 66에 따르면, 렌즈 배럴(50)은 접착제(116)를 수용하기 위해 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b) 상에 하나 이상의 접착제 포켓(115)을 포함하되, 하나 이상의 접착제 포켓(115)은 렌즈 형성 부분(11) 밑에 배열된다.
게다가, 하나 이상의 접착제 포켓(115)은 돌출부(110)보다 렌즈 배럴(50)의 반경 방향으로 외부로 더 연장된다. 특히, 이런 방식으로, 하나 이상의 접착제 포켓(115)은 실선 화살표로 도시된 것과 같이 접착제(116)를 하나 이상의 접착제 포켓(115)에 제공하기 위해 렌즈 배럴(50)의 횡방향 외측면(50a)으로부터 접근 가능하다.
대안으로, 도 67에 도시된 것과 같이, 하나 이상의 접착제 포켓(115)은 돌출부(110)보다 렌즈 배럴(50)의 반경 방향으로 내부로 더 연장된다. 여기서, 하나 이상의 접착제 포켓(115)은 돌출부(110) 밑으로 연장되어 렌즈 배럴(50)의 횡방향 외측면(50a)으로 이어질 수 있으며 그에 따라 하나 이상의 접착제 포켓(115)은 실선 화살표로 도시된 것과 같이 접착제(116)를 하나 이상의 접착제 포켓(115)에 제공하기 위해 렌즈 배럴(50)의 횡방향 외측면(50a)으로부터 접근 가능하다.
또한, 도 68에 도시된 것과 같이, 하나 이상의 접착제 포켓(115)은 기다란 곡선 형태를 포함할 수 있으며 돌출부(110)를 따라, 특히, 돌출부(110)의 내부를 따라 연장될 수 있는데, 즉 돌출부(110)보다 렌즈 배럴(50)/돌출부(110)의 반경 방향으로 내부로 더 연장될 수 있다.
추가로, 도 69에 도시된 것과 같이, 렌즈 배럴(50)은 하나 이상의 관통 홀(117)(예컨대, 렌즈 배럴(50)의 주변 벽에 형성된)을 포함할 수 있는데, 관통 홀(117)은 렌즈 배럴(50)의 광축을 따라 연장되어 하나 이상의 접착제 포켓(15)으로 이어지고(예컨대, 접착제 포켓(115)과 유체 소통되고), 접착제(116)는 실선으로 도시된 것과 같이 관통 홀(117)에 의해 하나 이상의 접착제 포켓(115)에 제공될 수 있다.
대안으로, 액체 접착제(116) 대신에, 도 70에 도시된 것과 같이, 렌즈 형성 부분(11)을 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)에 연결하기 위하여, 양면 접착 테이프(118)가 사용될 수 있다. 여기서, 테이프(118)는 렌즈 형성 부분(11)과 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b) 사이에서 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b) 상에 배열될 수 있으며, 특히, 테이프(118)는 테이프(118)보다 렌즈 배럴(50)의 반경 방향으로 외부로 더 연장되는 돌출부(110)(예컨대, 원형의 돌출부)에 의해 둘러싸일 수 있다.
게다가, 도 71 내지 73은 렌즈 형성 부분(11)의 상이한 실시예들을 도시한다.
도 71에 따르면, 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)에 접착되는 개별 부분(11)일 수 있다. 대안으로, 렌즈 형성 부분(11)은 배럴(50)의 사출성형 시에 렌즈 배럴에 몰딩되는 몰드 삽입체(11) 일 수도 있는데, 상기 삽입체(11)는 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b) 내의 리세스(50e)에 내장된다.
게다가, 렌즈 형성 부분(11)은 도 73에 도시된 것과 같이 렌즈 배럴(50)에 일체형으로 연결될 수도 있다.
도 74는 도 44C에 도시된 종류의 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 한 실시예를 도시한 도면으로서, 용기(2)는 렌즈 배럴(50)에 내장되며 렌즈 배럴(50)의 최상측 하드 렌즈를 형성한다.
특히, 광학 장치(1)는 복수의 렌즈(51)들이 배열되는 중앙 개구(50c)를 가진 렌즈 배럴(50)을 포함한다. 렌즈 배럴은 하우징(60)의 개구(66) 내에 수용되며 배럴(50)은 광학 장치(1)의 이미지 센서(52)의 전방에 배열되고, 이미지 센서(52)는 하우징(60) 내에 배열된다. 배럴(50)의 최상측 렌즈는 용기(2)에 의해 형성되며, 유체(F)가 배열되는 용적(V)을 둘러싸도록 막(10)이 연결되는 일체형의 횡방향 벽 부재(300)를 형성하는 평면-볼록 렌즈(또는 비구면 표면을 포함하는 표면 형태의 임의의 그 밖의 조합) 형태의 광학 요소(20)를 포함한다. 투명한 용기(2)는 나머지 렌즈(51)들의 전방 뿐만 아니라 이미지 센서(52)의 전방에 배열되며 광(L)은 이미지 센서(52) 내에 투과하기 전에 렌즈(51)와 용기(2)를 통과할 수 있다.
용기(2)와 용기 내부의 유체(F)에 의해 형성된 초점 조절식 렌즈(2)의 초점력을 조절하기 위하여, 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)과 접촉되고 막의 곡률 조절 영역(10c)을 형성하며, 렌즈 형성 부분(11)은 링 형태를 포함하고 렌즈 형성 부분 캐리어(310)에 연결된다. 캐리어(310)는 렌즈 형성 부분에 연결된 레그(311)를 포함하며, 배럴 내에 형성된 슬롯(53)을 통해 배럴(50)로부터 연장되고, 레그(311)들은 배럴(50) 외부에 배열되고 각각 코일(41)과 상호작동되는 자석(42)에 연결된다. 이러한 코일(41)들은 하우징(60)에 배열되고 각각의 코일(41)에서 전류 방향에 따라 자석(42)을 끌어당기거나/밀어낼 수 있다. 특히, 각각의 자석(42)은 예컨대, 도 31에 관해 상세하게 설명한 것과 같이 중앙에서 코일을 향해 배열될 수 있다.
도 75에 따르면, 렌즈 배럴(50)은 렌즈 배럴을 이미지 센서(52)에 대해 정확하게 위치시킬 수 있도록 하우징(60)의 리세스(66)의 내측 스레드(66f)와 결합된 외측 스레드(50f)를 포함할 수 있다.
도 75에 도시된 것과 같이, 하우징(60)은 이미지 센서(52)를 수용하는 기판(600) 상에 정지될 수 있다. 게다가, 기판(600)/하우징(60)에 연결되는 가요성 컨덕터(304)에 의해, 광학 장치(1)의 구성요소들에 전기 접촉된다. 하우징 또는 배럴(50)은 용기와 정렬된 중앙 개구를 포함하는 실드(601)에 의해 덮힐 수 있다(covered). 실드(601)는 외부 교란, 가령, 전자기 방사선에 대해 광학 장치(1)를 보호하도록 제공된다.
추가로, 도 76에 도시된 것과 같이, 하우징(60)은 렌즈 배럴(50)을 이미지 센서(52)에 대해 위치시키기 위해 리세스(60)의 주변 스텝(66a)의 형태의 스톱을 추가로 제공할 수 있다. 여기서, 배럴(50)의 한 주변 표면 영역(50g)은 스톱(66a)에 대해 접촉되어 이미지 센서(52)에 대한 렌즈 배럴(50)의 정확한 위치/거리를 형성할 수 있다.
게다가, 도 77에 도시된 것과 같이, 용기(2)의 용적(V)은, 용기(2) 내의 광학 유체(F)의 양을 줄이고, 그에 따라 온도 변화에 따른 광학 성능에 있어서의 변화를 줄이기 위하여, 용적(V)/용기(2)의 주변을 향해 용기(2)의 반경 방향으로 테이퍼링된다(taper). 특히, 이를 위하여, 용기는 원뿔 형태의 주변(예컨대, 도 77에 점선으로 표시된 평평한 주변 대신에)을 가질 수 있다. 특히, 벽 부재(300)와 광학 요소(20)는 일체형으로 형성될 수 있는데, 즉 함께 결합된 개별 요소들 대신에, 또 다른 요소에 일체형으로 연결될 수 있다.
특히, 렌즈 형성 부분 캐리어(310)는 도 78 내지 79에 도시된 것과 같이 형성될 수 있다. 상기 도면들에 따르면, 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 형성 부분(11)을 수용하기 위해 렌즈 형성 부분 캐리어(310)에 연결되는데, 렌즈 형성 부분 캐리어(310)는 렌즈 형성 부분(11)에 연결된 레그(311)들을 포함하며, 레그(311)들은 특히 렌즈 형성 부분(11)에 일체형으로 연결되고, 각각 렌즈 형성 부분(11)으로부터 렌즈 배럴(50)에 형성된 슬롯(53)을 통해 외부로(예컨대, 반경 방향으로) 연장된다.
렌즈 형성 부분(11)을 축방향(A)으로 이동시키거나 및/또는 렌즈 형성 부분(11)을 기울이기 위하여(위의 내용 참조), 각각의 레그(311)는 액츄에이터 수단/액츄에이터(40)의 자석(42)을 고정시키기 위하여 고정 부재(312)에 연결되며, 각각의 고정 부재(312)는 렌즈 배럴(50) 외부에 배열된다. 도 78 및 79에 도시된 것과 같이, 자석(42)들은, 하우징(60) 위에, 특히 코일 지지부(44) 위에 위치된 코일(41)들을 향해 배열된 고정 부재(312)들의 측면들에 연결된다. 자석(42)들은 각각의 자석(42)이 코일(41)을 향해 배열되도록 위치된다.
추가로, 각각의 2개의 인접한 고정 부재(312)들은 연결 부재(313)에 의해 연결될 수 있으며, 특히, 각각의 연결 부재(313)는 각각의 인접한 고정 부재(312)들을 서로 일체형으로 연결한다. 또한, 각각의 연결 부재(313)는 렌즈 배럴(50)의 횡방향 외측면(50a)을 따라 렌즈 배럴(50) 외부로 연장되며, 상기 연결 부재(313)들은 고정 부재(312)들과 함께 환형 구조를 형성한다.
게다가, 복원력을 제공하고, 렌즈 형성 부분 캐리어(310)/렌즈 형성 부분(11)을 렌즈 배러(50)에 대해 중앙에 배열시키기 위하여, 캐리어(310)는 스프링 부재(314)들을 포함하는데, 각각의 스프링 부재(314)는 렌즈 형성 부분 캐리어(310)의 레그(311)에 연결된다(예컨대, 일체형으로 연결된다). 특히, 스프링 부재(314)들은 렌즈 형성 부분 캐리어(310)가 액츄에이터(40, 41, 42)에 의해 이동될 때 렌즈 형성 부분 캐리어에 복원력을 제공한다.
게다가, 도 80 내지 82는 광학 장치의 구성요소들, 특히 렌즈 형성 부분 캐리어/렌즈 형성 부분(11) 및 용기(2)를 렌즈 배럴에 대해 중앙에 배열하고 조립하는 상이한 방법들을 도시한 도면들이다.
도 80에 도시된 것과 같이, 각각의 슬롯(53)은 렌즈 배럴(50)의 바닥(50d) 내로 형성될 수 있는데, 바닥(50d)은 용기로부터 멀어지는 방향을 향하며, 특히 각각의 슬롯(53)은 렌즈 배럴(50)의 광축을 따라 연장된다.
여기서, 특히, 용기(2)는 바닥(50d)으로부터 렌즈 배럴(50)의 개구(50c)로 삽입되며, 렌즈 배럴(50)의 내부의 주변 표면 영역(54)에 의해 중앙에 배열되고, 용기(2)는 표면 영역(54)과 폼-피팅 방식으로 결합된다.
또한, 렌즈 형성 부분 캐리어(310)은, 렌즈 형성 부분(11)과 함께, 바닥(50d)으로부터 렌즈 배럴(50)의 개구(50c)로 삽입되어 용기(2)로 이어지며, 특히 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)과 접촉되고, 각각의 스프링 부재(314)는 렌즈 배럴(50)의 내부의 표면 영역(55) 상의 단부 섹션(314a)과 함께 배열되어, 렌즈 형성 부분(11)이 렌즈 배럴(50)/용기(2)에 대해 중앙에 위치되고, 각각의 레그(311)는 슬롯(53)에 배열된다.
대안으로, 도 81에 도시된 것과 같이(도 78 및 79 참조), 배럴(50)의 각각의 슬롯(53)은 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b) 내로 형성될 수 있으며, 페이스 면(50b)은 광학 장치(1)의 이미지 센서(52)로부터 멀어지는 방향을 향하고, 특히 각각의 슬롯(53)도 렌즈 배럴(50)의 광축을 따라 연장된다.
여기서, 용기(2)는 렌즈 형성 부분(11)과 렌즈 형성 부분 캐리어(310)와 함께 개별 렌즈 배럴 상측 부분(58) 내에 삽입되어 페이스 면(50b)으로부터 렌즈 배럴(50) 내에 삽입되는 하위 조립체(sub assembly)를 형성하며, 용기(2)와 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(50)에 대해 중앙에 배열되고 각각의 레그(311)는 슬롯(53)에 배열된다.
추가로, 특히, 용기(2)는 렌즈 배럴 상측 부분(58) 내부의 주변 표면 영역(58a)과 폼-피팅 방식으로 결합되고, 각각의 스프링 부재(314)는 렌즈 배럴 상측 부분(58) 내부의 표면 영역(58b) 상에서 단부 섹션(314a)과 함께 배열된다. 렌즈 배럴 상측 부분(58)은 추가적인 주변 표면 영역(58c)과 폼-피팅 방식으로 결합되며, 렌즈 배럴(50)의 주변 내측 영역(50h)은 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)에 인접하고, 용기(2)와 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(50)에 대해 중앙에 배열된다.
대안으로, 도 82에 도시된 것과 같이, 렌즈 형성 부분 캐리어(310)는, 렌즈 형성 부분(11)과 함께, 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)으로부터 렌즈 배럴(50)의 개구(50c)로 삽입될 수 있으며, 레그(311)들은 배럴(50)의 페이스 면(50b) 내로 형성된 슬롯(53)들에 배열되고, 각각의 스프링 부재(314)는 렌즈 형성 부분(11)이 렌즈 배럴(50)/용기(2)에 대해 중앙에 배열되도록 렌즈 배럴(50)의 내부의 표면 영역(56) 상에서 단부 섹션(314a)과 함께 배열된다.
용기(2)는 페이스 면(50b)으로부터 렌즈 형성 부분 캐리어(310)의 상측에서 렌즈 배럴(50)의 개구(50c) 내에 삽입되며 렌즈 배럴(50)의 내부의 한 주변 표면 영역(57)에 의해 중앙에 배열되고, 용기(2)는 상기 표면 영역(57)과 폼-피팅 방식으로 결합된다.
추가로, 도 74에 도시된 실시예에 대한 한 대안예로서, 도 94는 렌즈 용기(2)는 도 74에 관해 기술한 것과 같이 작동될 수 있으며, 내장된 용기/렌즈(2) 대신에 부가-부분 렌즈(2)이다. 여기서, 용기(2)는 특히 평평한 광학 요소(20)를 가진다. 특히, 또한 여기서, 벽 부재(300)는 광학 요소(20)에 일체형으로 연결될 수 있다(도 77에 대해서 기술한 위의 내용 참조).
특히, 또한 여기서, 광학 장치(1)는 복수의 렌즈(51)들이 배열되는 중앙 개구(50c)를 가진 렌즈 배럴(50)을 포함한다. 렌즈 배럴(51)은 배럴(50)이 광학 장치(1)의 이미지 센서(52) 전방에 배열되도록 하우징(60)의 개구(66)에 수용되며, 이미지 센서(52)는 하우징(60)에 배열된다. 배럴(50)의 최상측 렌즈는, 배럴의 전방에 배열되거나 또는 배럴의 개구(50c) 내에 적어도 부분적으로 삽입된 용기(2)에 의해 형성되는 것이 아니라 하드 렌즈(51)에 의해 형성된다. 용기(2)는 횡방향 벽 부재(300)에 연결된(예컨대, 일체형으로 연결된) 광학 요소(20)를 포함하며, 막(10)은 유체(F)가 배열되는 용적(V)을 용기(2)가 둘러싸도록 연결된다. 투명한 용기(2)는, 광(L)이 이미지 센서(52)에 투과되기 전에 용기(2)와 렌즈(51)들을 통과할 수 있도록, 하드 렌즈(51)들의 전방 뿐만 아니라 이미지 센서(52)의 전방에 배열된다.
용기(2)와 용기 내부의 유체(F)에 의해 형성된 초점 조절식 렌즈(2)의 초점력을 조절하기 위하여, 렌즈 형성 부분(11)이 막(10)과 접촉되고 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)을 형성한다. 특히, 렌즈 형성 부분(11)은 링 형태를 포함하고 렌즈 형성 부분 캐리어(310)에 연결된다. 특히, 캐리어(310)는 렌즈 형성 부분(11)에 연결된 레그(311)들을 포함하며, 레그(311)들은 배럴 내에 형성된 슬롯(53)들을 통해 배럴(50)로부터 연장되고(위의 내용 참조), 레그(311)들은 배럴(50) 외부에 배열되고 각각 코일(41)과 상호작동되는 자석(42)들에 연결된다. 이러한 코일(41)들은 하우징(60)에 배열되고 각각의 코일(41)에서 전류 방향에 따라 자석(42)을 끌어당기거나/밀어낼 수 있다. 특히, 각각의 자석(42)은 예컨대, 도 31에 관해 상세하게 설명한 것과 같이 중앙에서 코일(41)을 향해 배열될 수 있다.
게다가, 도 83 내지 84에 따르면, 공기 코일(41)(도 83 참조) 뿐만 아니라 평면 코일(41aa)들이 예컨대 자석(42)과 상호작동되는 액츄에이터(40)의 코일(41)들을 형성하도록 사용될 수 있다.
특히, 도 84에 도시된 것과 같이, 코일 지지부(44)는 서로 접히는 복수의 시트(예컨대, 가요성 시트)(440)들을 포함하여 코일 지지부(44)가 시트(440) 스택(stack)을 포함할 수 있으며, 각각의 시트는 시트(440) 스택이 복수의 전기 유도 코일(41)을 형성하도록 복수의 평면 코일(41aa)들을 포함한다.
도 85는 짐벌 베어링(gimbal bearing)과 짐벌 링(gimbal ring)들을 이용하여 자동초점(AF) 및 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)를 위해 어떤 방식으로 개별 액츄에이터(예컨대, 보이스 코일 모터)가 사용될 수 있는 지를 도시한다.
도 83 및 84에 따르면(또한, 도 90 내지 91도 참조할 것), 4개의 코일 및 자석 쌍(또는 또한 3개의 코일 및 자석 쌍)들이 예컨대, 렌즈 형성 부분(11) 또는 광학 요소(20)/용기(2)를 축방향으로 이동하기 위해(예컨대, 자동초점(AF)을 제공하기 위해), 그리고, 이미지 흔들릴 방지(OIS)를 제공하기 위해(예를 들어, 동시에/중첩되게) 렌즈 형성 부분(11) 또는 광학 요소(20)/용기(2)를 기울이기 위한 액츄에이터 수단/액츄에이터(40)로서 사용될 수 있다. 오직 축방향 이동만이 수행되어야 하는 경우, 단일의 코일 자석 쌍이 사용될 수 있다(예컨대, 도 92 참조).
하지만, 액츄에이터(40a, 40b, 40c)들도 도 85에 도시된 것과 같이 자동초점(AF)과 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)를 위해 사용될 수 있다. 여기서, 일반적으로, 이미지 흔들림 방지(OIS)는 2개의 방향으로 렌즈 형성 부분(11)을 기울일 수 있는 액츄에이터(40a, 및 40b)를 이용하여 구현되는데, 이는 액츄에이터(40a)들이 렌즈 형성 부분(11)을 제1 방향으로 기울이며, 액츄에이터(40b)는 짐벌 링(701)과 함께 부분(11)을 독립적인(예컨대, 수직의) 제2 방향으로 기울이기 때문이다. 외측 짐벌 링은 자동초점(AF)을 제공하기 위해 링(701)과 부분(11)을 함께 축방향으로 이동될 수 있다. 이러한 개념은 모든 실시예들에 적용될 수 있다.
도 86 내지 89는 용기(2)의 축방향 이동을 위한 상이한 액츄에이터를 도시하는데, 용기(2)는 유체(F)로 채워진 용적(V)이 형성되도록 광학 요소(20)와 횡방향 벽 부재(300)에 연결된 막(10)을 포함한다. 여기서, 막(10)의 전방 표면(10a)은 이미지 센서(52)를 향하며 렌즈 형성 부분(11)은 고정되어(예컨대, 렌즈 배럴(50)에 고정되어) 용기는 용기(2)/초점 조절식 렌즈(2)의 초점력을 조절하기 위해 렌즈 형성 부분(11)에 대해 이동된다.
도 86에 따르면, 액츄에이터 수단(40)은 하우징(60)에 배열된 복수의 전자영구자석(41c)들을 포함하며, 여기서, 특히 2개의 전자영구자석(41c), 및 용기(2), 특히 벽 부재(300)에 연결된 상응하는 개수의 연성 자기 부재(42)를 포함하는데, 각각의 연성 자기 부재(42)는 전자영구자석(41c)들 중 정확하게 하나에 연결된다.
추가로, 각각의 연성 자기 부재(42)는 전자영구자석(41c)에 인접하게 배열되며, 각각의 연성 자기 부재(42)와 전자영구자석(41c) 사이에 틈(G)이 형성되고, 용기(2)를 축방향(A)으로 이동시키기 위하여, 각각의 전자영구자석(41c)은, 상응하는 전압 펄스가 각각의 전자영구자석(41c)에 제공되어 견인력을 야기하는 각각의 전자영구자석(41c)의 외측 자기장을 생성시킬 때, 연성 자기 부재(42)를 끌어당기도록 구성된다(예컨대, 각각의 틈(G)을 최소화시키는 자기저항력에 의해).
구체적으로, 각각의 전자영구자석(41c)은 제1 항자기성(coercivity)을 가진 제1 자석(420)과 상기 제1 항자기성보다 작은 제2 항자기성을 가진 제2 자석(421)을 포함하며, 전기 전도 컨덕터가 제2 자석(421) 주위에 감겨 적어도 제2 자석(421)을 둘러싸는 코일(41)을 형성하고, 전압 펄스가 코일(41)에 제공되어, 제2 자석(421)의 자화를 이동시켜, 각각의 자기저항력/견인력을 야기하는 각각의 전자영구자석(41c)의 외측 자기장/자기 플럭스가 생성된다.
특히, 각각의 전자영구자석(41c)의 2개의 자석(420, 421)들은 2개의 자극편(pole piece)(422, 423) 사이에 배열되어 연성 자기 부재(42)와 함께 각각의 틈(G)을 형성하고 자기 플럭스를 안내한다.
게다가, 특히, 2개의 자석(420, 421)들의 자화는 렌즈 형성 부분(11)이 연장되는 평면에 대해 평행하게 배열된다.
도 86에 추가로 도시된 것과 같이, 각각의 연성 자기 부재(42)는 전자영구자석(41c)에 대해 축방향(A)에 수직으로 이격되어 배열되며(arranged offset), 특히 각각의 전자영구자석(41c)은 연성 자기 부재(42)보다 렌즈 배럴(50)의 반경 방향으로 외부로 더 연장된다.
도 87은 대안의 실시예를 도시하는데, 여기서 액츄에이터 수단/액츄에이터(40)는 하우징(60)에 배열된 복수의 전자영구자석(41c)들을 포함하고, 특히 2개의 전자영구자석(41c), 및 환형 벽 부재(300)에 의해 형성된 단일의 연성 자기 부재를 포함하며, 각각의 전자영구자석(41c)은 각각의 전자영구자석(41c)과 벽 부재(300) 사이에 틈(G)이 형성되도록 축방향(A)으로 벽 부재(300)를 향한다. 용기(2)를 축방향(A)으로 이동시키기 위하여, 각각의 전자영구자석(41c)은, 상응하는 전압 펄스가 각각의 전자영구자석(41c)에 제공되어 견인력을 야기하는 각각의 전자영구자석(41c)의 외측 자기장을 생성시킬 때, 연성 자기 부재(42)를 끌어당기도록 구성된다(예컨대, 각각의 틈(G)을 최소화시키는 자기저항력에 의해).
도 88은 추가적인 실시예를 도시하는데, 여기서 액츄에이터 수단(40)은 하우징(60)에 배열된 복수의 전자석(41d)들을 포함하고, 특히 2개의 전자석(41d), 및 용기(2)에, 특히 벽 부재(300)에 연결된 상응하는 개수의 연성 자기 부재 또는 자석(42)들을 포함하며, 각각의 연성 자기 부재 또는 자석(42)은 전자석(41d)들 중 정확하게 하나에 연결되고, 각각의 연성 자기 부재 또는 자석(42)은 전자석(41d)에 인접하게 배열되며, 용기(2)를 축방향(A)으로 이동시키기 위하여, 각각의 전자석(41d)은, 상응하는 전류가 각각의 전자석(41d)에 제공되어 견인력을 야기하는 각각의 전자석(41d)의 외측 자기장을 생성시킬 때, 연성 자기 부재 또는 자석(42)을 끌어당기도록 구성된다(예컨대, 자력에 의해).
추가로, 도 88에 도시된 것과 같이, 각각의 전자석(41d)은 자기 코어(424)를 포함할 수 있고, 자기 코어(424)를 둘러싸는 코일(41)을 형성하기 위해 감김 축(winding axis) 주위에서 전기 전도 컨덕터가 자기 코어(424) 주위로 감기며, 전류가 코일(41)에 제공될 때 견인력을 야기하는 각각의 전자석(41d)의 외측 자기장/자기 플럭스가 생성된다. 도 88에 도시된 것과 같이, 각각의 감김 축은 렌즈 형성 부분(11)이 연장되는 평면에 대해 평행하게 배열되며, 각각의 연성 자기 부재 또는 자석(42)은 전자석(41d)에 대해 축방향(A)에 수직으로 이격되어 배열되며, 특히 각각의 전자석(41d)은 연성 자기 부재 또는 자석(42)보다 렌즈 배럴(50)의 반경 방향으로 외부로 더 연장된다.
도 89는 대안의 실시예를 도시하는데, 도 88에 비해, 각각의 감김 축은 렌즈 형성 부분(11)이 연장되는 평면에 수직이며 각각의 연성 자기 부재 또는 자석(42)은 중앙에서 축방향(A)으로 전자석(41d)을 향해 배열된다.
액츄에이터 수단/액츄에이터(40)들, 즉 자석 코일 쌍, 전자영구자석 및 연성 자기 부재, 또는 전자석 및 상응하는 자석/연성 자기 부재/영역들은 위에서 기술된 것과 같이 컨트롤 유닛을 이용하여 조절될 수 있는데, 컨트롤 유닛은 코일(41)들에 제공된 전압 및/또는 전류를 조절하여, 특히 자동초점(AF) 및/또는 광학 이미지 흔들림 방지(OIS)를 제공하기 위하여, 광학 요소(20)/용기(2) 또는 렌즈 형성 부분(11)의 축방향 또는 기울임 움직임을 생성할 수 있다.
도 93은 광학 장치(1)의 가능한 장착 공정을 설명하기 위해 광학 장치(1)의 분해도로서, 특히, 도 93에 도시된 광학 장치(1)를 조립하기 위하여 하기 단계들이 수행될 수 있다:
- 광학 장치(1)의 하우징(60)을 이미지 센서(52)에 연결하는 단계(이미지 센서는 기판 또는 일부 프레임(600)에 제공될 수 있음),
- 렌즈 배럴(50)(선택적으로는, 배럴(50)의 페이스 면(50b) 상에 렌즈 형성 부분(11)을 위한 중앙 돌출부(110)를 포함하는)을 하우징(60)의 리세스에서 배럴(50)의 페이스 면(50b)에 배열하는 단계, 및 무한 대상 거리를 위한 선명한 초점(sharp focus)을 구현하기 위하여 이미지 센서(52)와 렌즈 배럴(50) 사이의 거리를 조절하는 단계,
- 특히, 하우징(60) 상에 코일(41)을 포함하는(코일 지지부는 리세스(66)와 정렬되는 개구를 포함할 수 있음), 코일 지지부(44), 특히 회로기판을 배열함으로써, 하우징(60) 상에 전기 전도 코일(41)들을 배열하는 단계,
- 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10), 막(10)을 향해 배열된 광학 요소(20), 및 벽 부재(300)를 가진 용기(2)를 포함하는 초점 조절식 렌즈(2)를 제공하는 단계를 포함하되, 광학 요소(20)와 막(10)은 용적(V)을 가진 용기(2)가 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되며, 용기의 용적(V)에는 유체(F)가 채워지고, 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)에 연결되며(특히, 곡률 조절 영역(10c)이 형성됨, 위에 기술된 내용 참조),
- 각각의 자석(42)이 코일(41)들 중 하나에 연결되도록 자석(42)들을 포함하는 용기 캐리어(300c)에 용기(2)를 배열하는 단계,
- 렌즈 형성 부분(11)이 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)에 배열되도록(특히, 렌즈 형성 부분(11)을 렌즈 배럴(50)에 대해 중앙에 위치시키기 위해 돌출부(110)와 결합되도록), 렌즈 배럴(50) 상에 용기(2)와 용기 캐리어(300c)를 배열하는 단계,
- 선택적으로는, 커버 유리(602)를 커버 프레임(603)에 장착하는 단계,
- 선택적으로는, 커버 프레임(603)을 하우징(60)에 장착하는 단계.
대안으로, 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(50)의 초기 부분이며(도 93의 점선 참조), 이미 렌즈 배럴에 연결되어 있다. 따라서, 상기 방법은 다음과 같이 수행된다:
- 광학 장치(1)의 하우징(60)을 이미지 센서(52)에 연결하는 단계(이미지 센서(52)는 기판 또는 일부 프레임(600)에 제공될 수 있음),
- 렌즈 배럴(50)을 하우징(60)의 리세스에 배열하는 단계, 및 무한 대상 거리를 위한 선명한 초점을 구현하기 위하여 이미지 센서(52)와 렌즈 배럴(50) 사이의 거리를 조절하는 단계를 포함하되, 렌즈 배럴(50)은 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)을 형성하기 위해 렌즈 형성 부분(11)을 포함하고,
- 특히, 하우징(60) 상에 코일(41)을 포함하는(코일 지지부는 리세스(66)와 정렬되는 개구를 포함할 수 있음), 코일 지지부(44), 특히 회로기판을 배열함으로써, 하우징(60) 상에 전기 전도 코일(41)들을 배열하는 단계,
- 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10), 막(10)을 향해 배열된 광학 요소(20), 및 벽 부재(300)를 가진 용기(2)를 포함하는 초점 조절식 렌즈(2)를 제공하는 단계를 포함하되, 광학 요소(20)와 막(10)은 용적(V)을 가진 용기(2)가 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되며, 용기의 용적(V)에는 유체(F)가 채워지고, 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)에 연결되며,
- 각각의 자석(42)이 코일(41)들 중 하나에 연결되도록 자석(42)들을 포함하는 용기 캐리어(300c)에 용기(2)를 배열하는 단계,
- 렌즈 형성 부분(11)이 막(10)과 접촉하여 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)을 형성하도록, 렌즈 배럴(50) 상에 용기(2)와 용기 캐리어(300c)를 배열하는 단계,
- 특히, 커버 유리(602)를 커버 프레임(603)에 장착하는 단계,
- 특히, 커버 프레임(603)을 하우징(60)에 장착하는 단계.
마지막으로, 도 95 및 96은 도 94에 도시된 실시예의 변형예를 도시한 도면들로서, 도 94에 따르면, 레그(311)들은 렌즈 배럴(50)로부터 선형으로 연장되며, 레그(311)들은 렌즈 배럴(50)에서 각각의 슬롯(53)을 통해 연장되는 제1 섹션(311a)과 제1 섹션(311a)에 연결되고 제1 섹션(311a)에 대해 일정 각도(예를 들어, 80° 내지 100°, 특히 90°)로 연장되는 제2 섹션(311b)을 포함하고, 제2 섹션(311b)은 렌즈 배럴(50)의 횡방향 외측면(50b)을 따라, 특히, 렌즈 배럴(50)의 광축(또는 축방향(A))을 따라 또는 광축에 대해 평행하게 렌즈 배럴(50) 외부로 연장된다.
이에 따라, 렌즈 배럴(50)의 상측 섹션에서 장치(1)의 직경을 줄일 수 있으며, 용기(2)는 렌즈 배럴의 상측 섹션이 추가적인 장치, 가령, 휴대폰의 케이싱/커버 유리의 리세스 내로 돌출될 수 있도록 배열되며, 상기 상측 섹션 내에 장치(1)가 장착된다. 이에 비해, 도 94에 따른 구성을 이용하면, 이러한 리세스는 큰 직경을 가져야 하는데, 그 이유는 렌즈 배럴(50)의 상측 영역이 자석(42)들과 레그(311)들에 필요한 설치 공간으로 인해 도 95 및 96의 경우처럼 얇지 않기 때문이다.
추가로, 도 95 및 96은 렌즈 형성 부분(11)에 연결된 스프링 부재(314)들을 도시하는데, 스프링 부재(314)들은 단부 섹션(314a)들과 함께 렌즈 배럴(50) 상에 정지될 수 있다(도 79 참조).
밑에서, 본 발명의 추가적인 양태들이 기술되는데, 이들은 용어 "아이템 1" 및 "아이템 15"로 지칭된다. 이러한 아이템들은 본 발명의 독립 청구항들에 기술된다(예컨대, "아이템"을 "청구항"으로 교체하여). 추가로, 이러한 양태들의 실시예들이 하기에 기술되며 아이템들로 지칭된다. 실시예들에 상응하는 이러한 아이템들은 각각의 독립 청구항들의 하위 청구항들로 기재될 수 있다(예컨대, "아이템"을 "청구항"으로 교체하여). 괄호 안에 표시된 도면부호들은 본 발명의 도면들에 도시되어 있다.
아이템 1: 광학 장치(1)에 있어서, 상기 광학 장치(1)는:
- 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10),
- 막(10)을 향해 배열된 광학 요소(20),
- 벽 부재(300)를 포함하며, 광학 요소(20)와 막(10)은 용적(V)을 가진 용기(2)가 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되고,
- 상기 용적(V) 내에 포함된 유체(F), 및
- 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)을 형성하기 위해 막(10)과 접촉되는 렌즈 형성 부분(11)을 포함하되, 상기 영역(10c)은 광학 요소(20)를 향해 배열되며,
- 용적(V) 내에 포함된 유체(F)의 압력 및 영역(10c)의 곡률을 조절할 수 있도록 하기 위하여 광학 요소(20)를 렌즈 형성 부분(11)에 대해 축방향(A)으로 이동시키도록 구성된 액츄에이터 수단(40)을 포함하되, 축방향(A)은 렌즈 형성 부분(11)이 연장되는 평면에 수직으로 배열되며, 액츄에이터 수단(40)은, 특히, 용적(V)을 통과하는 광을 편향시키기 위해 용적(V)을 프리즘 내에 형성하기 위하여, 광학 요소(20)가 상기 평면에 대해 기울어지도록 구성되는 광학 장치(1)에 있어서,
렌즈 형성 부분(11)은 개구(50c)를 둘러싸는 주변 렌즈 배럴(50)에 연결되며, 하나 이상의 하드 렌즈(51)가 렌즈 배럴(50)에 의해 고정되어 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 2: 아이템 1에 있어서, 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(5)과 일체형으로 형성되고 렌즈 배럴(50)의 페이스 면을 형성하며, 페이스 면(11)은 특히 막(10)에 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 3: 아이템 1에 있어서, 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)에 연결된 주변 재료 층(11)에 의해 형성되며, 특히 재료 층(11)은 막(10)에 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 4: 아이템 1 내지 아이템 3 중 어느 한 아이템에 있어서, 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)에 플라즈마 접합되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 5: 아이템 1 내지 아이템 4 중 어느 한 아이템에 있어서, 광학 장치(1)는 렌즈 배럴(50)을 둘러싸는 하우징(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 6: 아이템 5에 있어서, 하우징(60)은 폼-피팅 방식으로 렌즈 배럴(50)을 수용하도록 구성된 리세스(66)를 포함하되, 상기 리세스(66)는 렌즈 배럴(50)을 하우징(60) 내에 장착할 때 렌즈 배럴(50)을 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 7: 아이템 5 또는 아이템 6에 있어서, 벽 부재(300)는 벽 부재(300)가 하우징(60)에 탄성적으로 결합되도록 하나 이상의 스프링 부재(302)에 의해 하우징(60)에 연결되며, 벽 부재(300)가 정지 위치로부터 이동되어 나올 때 복원력이 벽 부재(300)에 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 8: 아이템 1 내지 아이템 7 중 어느 한 아이템에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은 복수의 전기 전도 코일(41), 특히 3개 또는 4개의 코일(41), 및 하나 이상의 자석(42) 또는 상응하는 개수의 자석(42)을 포함하되, 각각의 자석(42)은 코일(41)들 중 정확하게 하나에 연결되며, 각각의 코일(41)은 자석(42) 또는 하나 이상의 자석(42)을 향해 축방향(A)으로 배열되고, 혹은 각각의 코일(41)은 하나 이상의 자석(42)을 둘러싸며, 각각의 코일(41)은 자석(42) 또는 하나 이상의 자석(42)과 상호작동하도록 구성되어, 전류가 코일(41)에 제공될 때, 각각의 코일(41)에서 전류 방향에 따라, 각각의 코일(41)이 축방향으로 하나 이상의 자석(42)을 향해 이동되거나 또는 자석(42)을 향해 이동되거나 혹은 하나 이상의 자석(42)으로부터 멀어지는 방향을 향해 이동되거나 또는 자석(42)으로부터 멀어지는 방향을 향해 이동되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 9: 아이템 8에 있어서, 각각의 코일(41)은 광학 요소(20) 또는 평면에 수직으로 배열되는 코일 축(A") 주위에 감겨진 컨덕터(410)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 10: 아이템 5 및 아이템 8 내지 아이템 9 중 하나에 있어서, 하나 이상의 자석(42) 또는 복수의 자석(42)은 하우징에 배열되고 코일(41)은 벽 부재(300)에 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 11: 아이템 5 및 아이템 8 내지 아이템 9 중 하나에 있어서, 하나 이상의 자석(42) 또는 복수의 자석(42)은 벽 부재(300)에 연결되며 코일(41)들은 하우징(60)에 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 12: 아이템 8 내지 아이템 10 중 어느 한 아이템에 있어서, 벽 부재(300)는 일체형 부분으로서 스프링 부재(302)들을 포함하는 회로기판으로서 형성되며, 코일(41)들은 회로기판(300)에 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 13: 아이템 7 내지 아이템 12 중 어느 한 아이템에 있어서, 하우징(60)은 하나 이상의 스프링 부재(302)가 연결되는 프레임 부재(303)를 지지하기 위한 스페이서 요소(61)를 포함하되, 스페이서 요소(61)는 온도로 유체(F)의 용적이 증가되기 때문에 용적(V)의 온도-유도 증가를 상쇄하기 위해 온도가 증가될 때 축방향(A)으로 팽창하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 14: 아이템 1 내지 아이템 13 중 어느 한 아이템에 있어서, 광학 장치(1)는 이미지 센서(52)를 포함하고, 특히 휴대폰 내에 배열되도록 구성된 카메라를 형성하며, 광학 요소(20)는 자동초점, 특히 수퍼매크로 자동초점을 제공하기 위해 축방향(A)으로 이동하도록 구성되거나, 및/또는 광학 요소(20)는 광학 이미지 흔들림 방지 및/또는 초-고해상도 이미지를 제공하기 위해 용적(V)을 프리즘 내에 형성하도록 기울이도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
아이템 15: 광학 장치, 특히 아이템 1 내지 아이템 14 중 어느 한 아이템에 따른 광학 장치를 형성하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
- 광학 장치(1)의 하우징(60) 내에 초점 조절식 렌즈를 배열하는 단계를 포함하되, 상기 초점 조절식 렌즈는 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10), 막(10)을 향해 배열된 광학 요소(20), 및 벽 부재(300)를 포함하며, 광학 요소(20)와 막(10)은 용적(V)을 가진 용기(2)가 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되고, 상기 용적(V)에 유체(F)가 포함되며,
- 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)을 형성하기 위해 막(10)에 결부되는 렌즈 형성 부분(11)을 포함하는 렌즈 배럴(50)을 제공하는 단계, 및
- 렌즈 형성 부분(11)이 막(10)과 접촉할 때까지 렌즈 형성 부분(11)이 막(10)을 향해 전방에 배열되도록 렌즈 배럴(50)을 하우징(60) 내로 이동시키는 단계, 및 그 후에, 영역(10c)의 곡률과 초점 조절식 렌즈의 초점거리가 원하는 값으로 조절될 때까지 하우징(60) 내에서 렌즈 배럴(50)을 이동시키는 단계, 및
- 렌즈 배럴(50)을 하우징(60)에 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 형성하는 방법.
밑에서, 본 발명의 추가적인 양태들이 기술되며 용어 "오브젝트 1", "오브젝트 22", "오브젝트 23", "오브젝트 25", 및 "오브젝트 26"로 지칭된다. 이러한 오브젝트들은 본 발명의 독립 청구항들에 기술된다(예컨대, "오브젝트"를 "청구항"으로 교체하여). 추가로, 이러한 양태들의 실시예들이 하기에 기술되며 오브젝트들로 지칭된다. 실시예들에 상응하는 이러한 오브젝트들은 각각의 독립 청구항들의 하위 청구항들로 기재될 수 있다(예컨대, "오브젝트"를 "청구항"으로 교체하여). 괄호 안에 표시된 도면부호들은 본 발명의 도면들에 도시되어 있다.
오브젝트 1: 광학 장치(1)에 있어서, 상기 광학 장치(1)는:
- 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10),
- 막(10)을 향해 배열된 광학 요소(20),
- 벽 부재(300)를 포함하며, 광학 요소(20)와 막(10)은 용적(V)을 가진 용기(2)가 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되고,
- 상기 용적(V) 내에 포함된 유체(F), 및
- 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)을 형성하기 위해 막(10)과 접촉되는 렌즈 형성 부분(11)을 포함하되, 상기 영역(10c)은 광학 요소(20)를 향해 배열되며,
- 렌즈 배럴(50)에 의해 고정되는 하나 이상의 하드 렌즈(51)가 배열되는 개구(50c)를 둘러싸는 주변 렌즈 배럴(50), 및
- 용적(V) 내에 포함된 유체(F)의 압력 및 영역(10c)의 곡률을 조절할 수 있도록 하기 위하여 광학 요소(20)를 렌즈 형성 부분(11)에 대해 축방향(A)으로 이동시키도록 구성된 액츄에이터 수단(40)을 포함하되, 축방향(A)은 렌즈 형성 부분(11)이 연장되는 평면에 수직으로 배열되는 광학 장치(1)에 있어서,
렌즈 형성 부분(11)은 주변 렌즈 배럴(50)에 연결되며, 광학 장치(1)는, 다음과 같이: 특히, 용적(V)을 프리즘 내에 형성하기 위해 광학 요소(20)를 상기 평면에 대해 기울이거나, 용기(2)를 렌즈 배럴(50)에 대해 상기 평면에 평행하게 이동시키거나, 렌즈 배럴(50)을 용기(2)와 함께 이동시키는 것 중 하나 이상을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 2: 오브젝트 1에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은, 특히, 용적(V)을 통과하는 광을 편향시키기 위해 용적(V)을 프리즘 내에 형성하기 위하여, 광학 요소(20)가 상기 평면에 대해 기울어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 3: 오브젝트 1 또는 2에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은, 특히, 용적(V)을 통과하는 광을 편향시키기 위해 용기(2)를 렌즈 배럴(50)에 대해 상기 평면에 평행하게 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 4: 오브젝트 1 내지 3 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(5)과 일체형으로 형성되고 렌즈 배럴(50)의 페이스 면을 형성하며, 페이스 면(11)은 특히 막(10)에 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 5: 오브젝트 1 내지 3 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)에 연결된 주변 재료 층(11)에 의해 형성되며, 특히 재료 층(11)은 막(10)에 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 6: 오브젝트 1 내지 5 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)에 플라즈마 접합되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 7: 오브젝트 1 내지 6 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 광학 장치(1)는 렌즈 배럴(50)을 둘러싸는 하우징(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 8: 오브젝트 7에 있어서, 하우징(60)은 폼-피팅 방식으로 렌즈 배럴(50)을 수용하도록 구성된 리세스(66)를 포함하되, 상기 리세스(66)는 렌즈 배럴(50)을 하우징(60) 내에 장착할 때 렌즈 배럴(50)을 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 9: 오브젝트 7 또는 8에 있어서, 벽 부재(300)는 벽 부재(300)가 하우징(60)에 탄성적으로 결합되도록 하나 이상의 스프링 부재(302)에 의해 하우징(60)에 연결되며, 벽 부재(300)가 정지 위치로부터 이동되어 나올 때 복원력이 벽 부재(300)에 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 10: 오브젝트 1 내지 9 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은 복수의 전기 전도 코일(41), 특히 3개 또는 4개의 코일(41), 및 하나 이상의 자석(42)을 포함하되, 각각의 코일(41)은 하나 이상의 자석(42)을 향해 배열되고, 각각의 코일(41)은 하나 이상의 자석(42)과 상호작동하도록 구성되어, 전류가 코일(41)에 제공될 때, 각각의 코일(41)에서 전류 방향에 따라, 각각의 코일(41)과 하나 이상의 자석(42)이 서로에 대해 이동되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 11: 오브젝트 1 내지 9 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은 복수의 전기 전도 코일(41), 특히 3개 또는 4개의 코일(41), 및 그에 상응하는 개수의 자석(42)을 포함하되, 각각의 자석(42)은 코일(41)들 중 정확하게 하나에 연결되며, 각각의 코일(41)은 자석(42)을 향해 배열되고, 각각의 코일(41)은 자석(42)과 상호작동하도록 구성되어, 전류가 코일(41)에 제공될 때, 각각의 코일(41)에서 전류 방향에 따라, 각각의 코일(41) 및 자석(42)이 서로에 대해 이동되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 12: 오브젝트 1 내지 9 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은 복수의 전기 전도 코일(41), 특히 3개 또는 4개의 코일(41)을 포함하되, 각각의 코일(41)은 자석(42)을 둘러싸며, 각각의 코일(41)은 자석(42)과 상호작동하도록 구성되어, 전류가 코일(41)에 제공될 때, 각각의 코일(41)에서 전류 방향에 따라, 각각의 코일(41) 및 자석(42)이 서로 끌어당기거나 또는 서로 밀어내는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 13: 오브젝트 10 내지 12 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 각각의 코일(41)은 광학 요소(20) 또는 평면에 수직으로 배열되는 코일 축(A") 주위에 감겨진 컨덕터(410)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 14: 오브젝트 7 및 오브젝트 10 내지 12 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 하나 이상의 자석(42) 또는 복수의 자석(42)은 하우징에 배열되고 코일(41)은 벽 부재(300)에 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 15: 오브젝트 7 및 오브젝트 10 내지 12 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 하나 이상의 자석(42) 또는 복수의 자석(42)은 벽 부재(300)에 연결되며 코일(41)들은 하우징(60)에 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 16: 오브젝트 9 및 오브젝트 10 내지 12 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 벽 부재(300)는 일체형 부분으로서 하나 이상의 스프링 부재(302)들을 포함하는 회로기판으로서 형성되며, 코일(41)들은 회로기판(300)에 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 17: 오브젝트 9 또는 오브젝트 9를 따를 때 오브젝트 10 내지 16 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 하우징(60)은 하나 이상의 스프링 부재(302)가 연결되는 프레임 부재(303)를 지지하기 위한 스페이서 요소(61)를 포함하되, 스페이서 요소(61)는 온도로 유체(F)의 용적이 증가되기 때문에 용적(V)의 온도-유도 증가를 상쇄하기 위해 온도가 증가될 때 축방향(A)으로 팽창하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 18: 오브젝트 1 내지 17 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 광학 장치(1)는 이미지 센서(52)를 포함하고, 특히 휴대폰 내에 배열되도록 구성된 카메라를 형성하며, 광학 요소(20)는 자동초점, 특히 수퍼매크로 자동초점을 제공하기 위해 축방향(A)으로 이동하도록 구성되거나, 및/또는 광학 요소(20)는 광학 이미지 흔들림 방지 및/또는 초-고해상도 이미지를 제공하기 위해 용적(V)을 프리즘 내에 형성하도록 기울이도록 구성되거나, 및/또는 용기(2)는 광학 이미지 흔들림 방지 및/또는 초-고해상도 이미지를 제공하기 위해 렌즈 배럴에 대해 평면에 평행하게 이동되도록 구성되거나, 및/또는 렌즈 배럴(50)은 이미지 흔들림 방지 및/또는 초-고해상도 이미지를 제공하기 위해 용기(2)와 함께 이미지 센서(52)에 평행하게 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 19: 오브젝트 1 내지 18 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 광학 요소(20)는 하드 렌즈(20), 특히 수렴 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 20: 오브젝트 19에 있어서, 하드 렌즈(20)는 평면-볼록 렌즈(20)인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 21: 오브젝트 19 또는 20에 있어서, 광학 요소(20)는 막(10)으로부터 멀어지는 방향으로 향해 배열되는 볼록 표면 영역(20b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 22: 광학 장치, 특히 오브젝트 1 내지 오브젝트 21 중 어느 한 오에 따른 광학 장치를 형성하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
- 광학 장치(1)의 하우징(60) 내에 초점 조절식 렌즈를 배열하는 단계를 포함하되, 상기 초점 조절식 렌즈는 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10), 막(10)을 향해 배열된 광학 요소(20), 및 벽 부재(300)를 포함하며, 광학 요소(20)와 막(10)은 용적(V)을 가진 용기(2)가 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되고, 상기 용적(V)에 유체(F)가 포함되며,
- 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)을 형성하기 위해 막(10)에 결부되는 렌즈 형성 부분(11)을 포함하는 렌즈 배럴(50)을 제공하는 단계, 및
- 렌즈 형성 부분(11)이 막(10)과 접촉할 때까지 렌즈 형성 부분(11)이 막(10)을 향해 전방에 배열되도록 렌즈 배럴(50)을 하우징(60) 내로 이동시키는 단계, 및 그 후에, 영역(10c)의 곡률과 초점 조절식 렌즈의 초점거리가 원하는 값으로 조절될 때까지 하우징(60) 내에서 렌즈 배럴(50)을 이동시키는 단계, 및
- 렌즈 배럴(50)을 하우징(60)에 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 형성하는 방법.
오브젝트 23: 광학 장치(1)에 있어서, 상기 광학 장치(1)는:
- 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10),
- 막(10)을 향해 배열된 광학 요소(20),
- 벽 부재(300)를 포함하며, 광학 요소(20)와 막(10)은 용적(V)을 가진 용기(2)가 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되고,
- 상기 용적(V) 내에 포함된 유체(F), 및
- 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)을 형성하기 위해 막(10)과 접촉되는 렌즈 형성 부분(11)을 포함하되, 상기 영역(10c)은 광학 요소(20)를 향해 배열되며,
- 렌즈 배럴(50)에 의해 고정되는 하나 이상의 하드 렌즈(51)가 배열되는 개구(50c)를 둘러싸는 주변 렌즈 배럴(50), 및
- 용적(V) 내에 포함된 유체(F)의 압력 및 영역(10c)의 곡률을 조절할 수 있도록 하기 위하여 광학 요소(20)를 렌즈 형성 부분(11)에 대해 축방향(A)으로 이동시키도록 구성된 액츄에이터 수단(40)을 포함하되, 축방향(A)은 렌즈 배럴(50)의 하나 이상의 하드 렌즈(51)가 연장되는 평면에 수직으로 배열되고,
- 광학 요소(20)는 렌즈 배럴(50)에 견고하고 연결되며,
- 광학 장치(1)는, 다음과 같이: 렌즈 형성 부분(11)을 상기 평면에 대해 기울이거나, 렌즈 형성 부분(11)을 렌즈 배럴에 대해 상기 평면에 평행하게 이동시키거나, 렌즈 배럴(50)을 용기(2)와 함께 이동시키는 것 중 하나 이상을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 24: 오브젝트 1 내지 오브젝트 23 중 어느 한 오브젝트에 있어서, 광학 요소(20)는 투명하고 탄성적인 팽창성 막(20)을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
오브젝트 25: 광학 장치(1), 특히 오브젝트 1 내지 21, 23, 24 중 하나에 따른 광학 장치의 광학 이미지 흔들림 방지 기능을 보정하는 방법에 있어서, 광학 장치(1)는 이미지 센서(52)를 포함하며 카메라를 형성하되, 상기 방법은:
- 광학 장치(1)의 이미지 프리뷰 모드 동안 광학 장치(1)의 움직임을 측정하는 단계를 포함하되, 상기 움직임은 광학 장치(1)에 의해 이미지 센서(52)에 투사된 이미지의 이동으로 이어지며,
- 광학 장치(1)의 액츄에이터 수단(40, 400)에 신호를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 신호는 광학 이미지 흔들림 방지를 제공하기 위해 액츄에이터 수단(40, 400)이 이미지 센서(52) 상의 이미지의 이동을 적어도 부분적으로 상쇄하게 하며,
- 이미지 센서(52)에 의해 생성된 이미지의 선명도를 자동으로 결정하는 단계,
- 액츄에이터 수단(40, 400)에 제공된 신호의 진폭을 비례 계수만큼 증가시키거나 감소시키는 단계,
- 신호들 중에서, 최고 선명도를 가진 이미지를 야기하는 신호를 결정하는 단계,
- 광학 장치(1)에, 보정 데이터로서 비례 계수를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 장치의 광학 이미지 흔들림 방지 기능을 보정하는 방법.
오브젝트 26: 광학 장치(1), 특히 오브젝트 1 내지 21, 23, 24 중 하나에 따른 광학 장치의 자동초점 기능을 보정하는 방법에 있어서, 광학 장치(1)는 카메라로서 형성되며, 상기 방법은:
- 광학 장치(1)의 거리 센서를 이용하여 대상과 광학 장치(1) 사이의 거리를 측정하는 단계,
- 상응하는 전류 신호를 광학 장치(1)의 액츄에이터 수단(40)에 제공함으로써 광학 장치(1)의 상이한 초점거리를 통해 스위핑하는 단계,
- 각각의 초점거리에서 이미지의 이미지 선명도를 분석하는 단계,
- 대상과 광학 장치(1) 사이의 측정된 거리로, 이미지가 최고 선명도를 가지는 전류 신호를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 장치의 자동초점 기능을 보정하는 방법.
Claims (86)
- 광학 장치(1)에 있어서, 상기 광학 장치(1)는:
- 투명하고 탄성적인 팽창성 막(10),
- 막(10)을 향해 배열된 광학 요소(20),
- 벽 부재(300)를 포함하며, 광학 요소(20)와 막(10)은 용적(V)을 가진 용기(2)가 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되고,
- 상기 용적(V) 내에 포함된 유체(F), 및
- 막(10)의 곡률 조절 영역(10c)을 형성하기 위해 막(10)과 접촉되는 렌즈 형성 부분(11)을 포함하되, 상기 영역(10c)은 광학 요소(20)를 향해 배열되며,
- 렌즈 배럴(50)에 의해 고정되는 하나 이상의 하드 렌즈(51)가 배열되는 개구(50c)를 둘러싸는 상기 렌즈 배럴(50) - 상기 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(50)에 연결되고, 상기 렌즈 배럴(50)은 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)으로부터 돌출되는 돌출부(110)를 포함하되, 상기 돌출부(110)는 렌즈 형성 부분(11)이 폼-피팅 방식으로 돌출부(110)와 결합될 때 렌즈 배럴(50)에 대해 렌즈 형성 부분(11)을 중앙에 배열하도록 구성됨 - , 및
- 액츄에이터 수단(40)을 포함하되, 상기 액츄에이터 수단(40)은 광학 요소(20)를 렌즈 형성 부분(11)에 대해 축방향(A)으로 이동시키도록 구성되며, 여기서, 축방향(A)은 렌즈 형성 부분(11)이 연장되는 평면에 수직으로 배열되거나, 또는 상기 액츄에이터 수단(40)은 렌즈 형성 부분(11)을 광학 요소(20)에 대해 축방향(A)으로 이동시키도록 구성되며, 여기서, 축방향(A)은 하드 렌즈(51)가 연장되는 평면에 수직으로 배열되도록 구성되어, 용적(V) 내에 포함된 유체(F)의 압력 및 영역(10c)의 곡률을 조절할 수 있고,
상기 광학 장치(1)는, 다음과 같이:
- 용적(V)을 프리즘 내에 형성하기 위해, 렌즈 형성 부분(11)이 연장되는 평면에 대해 광학 요소(20)를 기울이거나,
- 용적(V)을 프리즘 내에 형성하기 위해, 하드 렌즈(51)가 연장되는 평면에 대해 렌즈 형성 부분(11)을 기울이거나,
- 광학 이미지 흔들림 방지를 제공하기 위하여, 용기(2)를 렌즈 배럴(50)에 대해 렌즈 형성 부분(11)이 연장되는 평면에 평행하게 이동시키거나,
- 광학 이미지 흔들림 방지를 제공하기 위하여, 렌즈 형성 부분(11)을 렌즈 배럴(50)에 대해 하드 렌즈(51)가 연장되는 평면에 평행하게 이동시키는 것 중 하나 이상을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치. - 제1항에 있어서, 상기 광학 장치(1)는, 다음과 같이:
- 광학 이미지 흔들림 방지를 제공하기 위하여, 렌즈 배럴(50)을 용기(2)와 함께 광학 장치(1)의 이미지 센서(52)에 평행하게 이동시키되, 여기서, 렌즈 배럴(50)은 이미지 센서(52) 전방에 배열되고,
- 광학 이미지 흔들림 방지를 제공하기 위하여, 렌즈 배럴(50)을 용기(2)와 함께 광학 장치(1)의 이미지 센서(52)에 대해 기울이되, 여기서, 렌즈 배럴(50)은 이미지 센서(52) 전방에 배열되는 것 중 하나 이상을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은, 용적(V)을 통과하는 광을 편향시키기 위해 용적(V)을 프리즘 내에 형성하기 위하여, 광학 요소(20)가 상기 평면에 대해 기울어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은, 용적(V)을 통과하는 광을 편향시키기 위해 용적(V)을 프리즘 내에 형성하기 위하여, 하드 렌즈(51)가 연장되는 평면에 대해 렌즈 형성 부분(11)이 기울어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은, 용적(V)을 통과하는 광을 편향시키기 위하여, 용기(2)가 렌즈 배럴(50)에 대해 평면에 평행하게 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은, 용적(V)을 통과하는 광을 편향시키기 위하여, 렌즈 형성 부분(11)이 렌즈 배럴(50)에 대해 또는 용기(2)에 대해 하드 렌즈(51)가 연장되는 평면에 평행하게 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(50)에 연결되고, 액츄에이터 수단(40)은 렌즈 형성 부분(11)을 축방향(A)으로 이동시키기 위해 렌즈 배럴(50)을 축방향(A)으로 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)에 플라즈마 접합되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 렌즈 형성 부분(11)은 렌즈 배럴(50)과 일체형으로 구성되며 페이스 면(50b)의 부분을 형성하거나 혹은 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)으로부터 돌출되고, 렌즈 형성 부분(11)은 막(10)에 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
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- 제1항에 있어서, 렌즈 형성 부분(11)은 돌출부(110)를 둘러싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항에 있어서, 돌출부(110)는 렌즈 형성 부분(11)을 둘러싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항에 있어서, 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)은 돌출부(110)의 한 불연속 부분을 형성하는 하나 이상의 리세스(111)를 포함하며, 공기는 리세스(111)를 통해 렌즈 배럴(50)의 외부로부터 이동하여, 렌즈 형성 부분(11)에 의해 둘러싸이고 막(10)에 인접한 영역(R) 내로 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항에 있어서, 렌즈 배럴(50)은 돌출부(110) 밑으로, 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b) 밑으로 연장되는 하나 이상의 채널(112)을 포함하며, 공기는 하나 이상의 채널(112)을 통해 렌즈 배럴(50)의 외부로부터 이동하여, 렌즈 형성 부분(11)에 의해 둘러싸이고 막(10)에 인접한 영역(R) 내로 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항에 있어서, 렌즈 배럴(50)은 하나 이상의 채널(112)을 포함하고, 공기는 하나 이상의 채널(113)을 통해 렌즈 배럴(50)의 외부로부터 이동하여, 렌즈 형성 부분(11)에 의해 둘러싸이고 막(10)에 인접한 영역(R) 내로 통과할 수 있으며, 하나 이상의 채널(113)은 렌즈 배럴(50)의 횡방향 외측면(50a)으로부터 렌즈 배럴(50)로 렌즈 배럴(50)의 반경 방향으로 연장되는 제1 섹션(113a)과 제1 섹션(113a)과 유체 소통되며 렌즈 배럴(50)의 광축에 대해 평행하게 연장되어 렌즈 배럴(50)의 페이스 면(50b)으로 이어지는 제2 섹션(113b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 용기(2)는 렌즈 배럴(50) 외부에서 렌즈 배럴(50) 전방에 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 용기(2)는 렌즈 형성 부분(11) 상에서 막(10)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 용기(2)는, 적어도 부분적으로, 렌즈 배럴(50)의 개구(50c)에 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제18항에 있어서, 광학 요소(20)는 렌즈 배럴(50)의 최상측 하드 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 광학 장치(1)는 렌즈 배럴(50)을 둘러싸는 하우징(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제20항에 있어서, 하우징(60)은 폼-피팅 방식으로 렌즈 배럴(50)을 수용하도록 구성된 리세스(66)를 포함하되, 상기 리세스(66)는 렌즈 배럴(50)을 하우징(60) 내에 장착할 때 렌즈 배럴(50)을 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제20항에 있어서, 벽 부재(300)는 하나 이상의 스프링 부재(302)에 의해 하우징(60)에 연결되고, 벽 부재(300)는 하우징(60)에 탄성적으로 결합되어, 벽 부재(300)가 정지 위치로부터 이동되어 나올 때, 복원력이 벽 부재(300)에 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
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- 제1항 또는 제2항에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은 하나 또는 복수의 전기 전도 코일(41), 및 하나 이상의 자석(42)을 포함하되, 각각의 코일(41)은 하나 이상의 자석(42)을 향해 배열되고, 각각의 코일(41)은 하나 이상의 자석(42)과 상호작동하도록 구성되어, 전류가 코일(41)에 제공될 때, 각각의 코일(41)에서 전류 방향에 따라, 각각의 코일(41)과 하나 이상의 자석(42)이 서로에 대해 이동되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은 하나 또는 복수의 전기 전도 코일(41), 및 상응하는 개수의 자석(42)을 포함하되, 각각의 자석(42)은 코일(41)들 중 정확하게 하나에 연결되며, 각각의 코일(41)은 자석(42)을 향해 배열되고, 각각의 코일(41)은 자석(42)과 상호작동하도록 구성되어, 전류가 코일(41)에 제공될 때, 각각의 코일(41)에서 전류 방향에 따라, 각각의 코일(41) 및 자석(42)이 서로에 대해 이동되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
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