KR20060134819A

KR20060134819A - 가변 초점 렌즈와 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20060134819A
Application number: KR1020060055496A
Authority: KR
Inventors: 부르노 베르지; 제롬 페소; 마티유 마일라드; 피에르 크라엥
Original assignee: 바리옵틱
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2006-12-28
Also published as: FR2887638A1; JP5147199B2; FR2887638B1; EP1736802A2; US7499223B2; MXPA06007330A; US20070002455A1; EP1736802A3; EA010898B1; EA200601034A1; JP2007017963A; BRPI0603743A; TW200706917A; CN100585436C; CN1885066A; HK1101831A1

Abstract

본 발명은 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로에서 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈(60)에 관한 것이다. 상기 렌즈는 서로 혼합되지 않는 제 1 및 제 2 유체(67,68)의 배열을 포함하는데, 이 유체는 서로 다른 굴절률을 갖고 이동할 수 있는 굴절 광 인터페이스(69)와 접촉하고, 또 상기 렌즈는 상기 유체 중 하나와 접촉하는 가스(72)와 집속용 렌즈를 통과하는 광선의 광 경로에서 가스가 벗어나도록 하기 위한 보유 수단(70,74)을 포함한다.

Description

가변 초점 렌즈와 그 제조 방법{VARIABLE-FOCUS LENS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

도 1은, 이전에 공동 소유된 기술된 제안에 따른 렌즈에 포함된 유체의 확장을 보상하기 위한 디바이스를 포함하는 가변 초점 렌즈를 통과한 단면도.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 유체 렌즈의 일반적인 원리를 도시한 도면.

도 3 내지 도 13은 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 유체 렌즈의 더 자세한 예시적인 실시예를 도시한 도면.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 렌즈 마운트 12 상부

14 하부 16 바디

18 중앙 개구부 20 원통형 측부

22 접착제 23 주름부

24,38 원통형 플레이트 30 커버

32 원통형 개구부 34 측벽

36 탄성부 40 접착제

42 중간 부분 48 꼭대기가 잘린 원뿔 표면

50 밀봉부 52 절연 유체

54 전도 유체 60 가변 초점 렌즈

61 유리 챔버 62 상부 플레이트

64 하부 플레이트 66 고리형 링

67,68 유체 69 굴절 인터페이스

70 팽창 챔버 72 가스 버블

74 고리형 틈새 78 내부 벽

82 다공성 링 84,92 상부 벽

86,90 하부 벽 88 단부 벽

94 블록 96,97 점선

98 한쪽 단부 99 반대쪽 단부

본 발명은 가변 초점 렌즈에 관한 것이고, 더 구체적으로 전기 습윤 효과에 의한 유체{"드롭(drop)"}의 형체 변형을 포함하는 렌즈에 관한 것이다.

가변-집속 렌즈는 보통 2개의 투명창으로 한정된 엔클로져(enclosure)를 포함하는데, 이 엔클로져는 서로 다른 굴절률의 혼합되지 않는 적어도 2개의 유체를 포함한다. 2개의 유체는 광선이 렌즈 통로에 의해 수용되는 이동 가능한 굴절 인터페이스와 접촉한다. 유체 렌즈는 전기 습윤 효과에 의해 이동 가능한 굴절 인터페 이스를 변형시키기 위한 시스템을 포함하여, 렌즈의 광 굴절률을 변경할 수 있다.

이런 렌즈의 하우징은 일반적으로 단단한 구조물을 구성한다. 하우징 내의 유체 압력은, 예를 들어 하우징의 구성 요소를 조립하는 동작 중에 또는 하우징이 조립된 경우에 하우징의 구성 물질의 팽창 계수 보다 더 높은 팽창 계수를 가지는 렌즈의 유체의 온도의 증가시, 실질적으로 증가한다.

하우징 내에 포함된 유체의 과도한 압력은 바람직하지 않은 광 왜곡을 초래하는 투명 플레이트의 변형의 위험성을 증가시킨다. 가장 나쁜 경우에, 유체 압력의 증가가 너무 높은 경우, 이것은 투명 플레이트의 분열을 초래할 수 있다. 그러므로 렌즈를 위한 마운트(mount)를 조립할 때 및/또는 이런 렌즈를 이용하고 저장하기 위해 허용된 온도 범위를 제한할 때 특별한 주의가 행해져야한다.

공동 소유되고 기재되었지만 아직 공개되지 않은(종래 기술 아님), 특허 출원 FR 04/52747은 하우징 내에 포함된 유체의 팽창을 위한 보상 디바이스를 포함하는 가변 초점 렌즈를 위한 하우징을 기술한다. 이 선행 출원의 개시는 본 출원에 참조 문서로 통합된다.

도 1은 특허 공보 FR 04/52747 의 도 3과 실질적으로 유사하고 광축(Δ)을 갖고, 조립될 때 내부 용적(15)을 한정하는 상부(12)와 하부(14)를 포함하는, 가변 초점 렌즈 마운트(10)를 도시한다. 하부(14)는 중앙 개구부(18)를 통과하는 베이스(17)를 가진 바디(16)를 포함하며, 상기 베이스는 원통형 측부(20)에 의해 연장된다. 베이스(17)는 축(Δ)을 포함하는 평면에서 정확하게 또는 대략 "S"자 형태의 단면을 가진 주름부(23)를 포함한다. 투명 원통형 플레이트(24)는 접착제(22)에 의 해 바디(16)에 고정된다. 마운트(10)의 상부(12)는 원통형 개구부(32)가 통과하는 중앙부를 통해서 커버(30)를 포함한다. 하부는 원통형 측벽(34)에 의해 확대된다. 커버(30)는 개구부(32)와 원통형 측벽(34) 사이에 제공된 탄성부(36)를 포함한다. 탄성부(36)는 축(Δ)을 포함하는 평면에서 정확하게 또는 대략 "S"자 형태의 단면을 가진 주름부(23)를 포함한다. 투명 원통형 플레이트(38)는 접착제(40)에 의해 커버(30)에 고정된다. 중간 부분(42)은 바디(16)와 전기적으로 접촉하고 있는 내부 용적(15)에 위치되어 있다. 중간 부분(42)을 통과하는 것은 유리 플레이트(24)에 인접한 꼭대기가 잘린 원뿔형 표면(48)을 한정하는 개구부이다. 중간 부분(42)은 전도성 물질로 이루어져 있고 유체와 접촉하는 표면상에 절연층(49)으로 덮여 있다. 밀봉부(50)는 바디(16)와 커버(30)사이에 위치해 있다.

절연 유체(52)의 용적("방울")은 원뿔형 표면(48) 상에 위치해 있고, 내부 용적(15)의 나머지는 전기적으로 전도성 유체(54)로 채워지는데, 상기 유체는 절연 유체와 혼합되지 않고, 서로 다른 굴절률을 가지며 실질적으로 절연 유체와 동일한 밀도를 가진다. 전기 습윤 효과에 의해, 중간 부분(42)과 커버(30) 사이에 인가된 전압(V)의 함수로써, 2개의 전극을 형성하는 2개의 유체 사이의 접촉 표면의 굴곡을 변경할 수 있다. 이런 유체-유체 인터페이스의 굴곡의 변화 동안에, 전도 유체(54)와 절연 유체(52)사이의 인터페이스 에지는 원뿔형 표면(48)을 따라서 이동한다. 예를 들어, 접촉 표면은 처음에 예를 들어, 참조 A로 표시된, 오목한 형태에서 참조 B로 표시된 점선으로 도시된 볼록한 형태로 통과한다. 그러므로, 플레이트(38 및 24)에 직각으로 셀을 통과하는 광빔은 인가된 전압에 따라 더 넓은 또는 좁은 범위로 집속될 것이다. 일반적으로, 전도 유체는 수성 유체를 포함하고, 절연 유체는 유성 유체를 포함한다.

"S"자 형의 주름부(23,36)는 내부 용적(15)에 포함된 유체가 팽창될 때, 렌즈의 내부 압력의 증가를 제한하기 위하여 변형될 수 있다.

이런 렌즈의 한 가지 가능한 제한은 주름부(23,36)의 특정 정도의 변형이, 렌즈 하우징의 형태의 변화, 특히 2개의 투명한 플레이트(24,38)를 이격시키고 간격의 변화를 초래한다는 것이다. 이것은 추가적인 광 결함의 외관을 유도할 수 있다. 게다가, 하우징이 변형할 수 있다는 사실은 하우징의 구성 요소가 서로에 대해 정확하게 위치되기가 어렵게 할 수 있다. 그러므로, 렌즈 외부의 기준에 대해 렌즈의 광학 부분의 중심을 유지하기가 어렵다는 것이 증명되었다. 또한, "S"자 형 부분(23,36)의 생산은 이런 렌즈의 제조를 복합하게 하는 특별한 스탬핑 단계가 필요하다. 그러므로, 본 발명은 공동 소유의 이전 출원에 기술된 디바이스와 같은 렌즈 내부의 압력을 제어하기 위한 다른 수단과 함께 사용될 수 있고, 또는 렌즈 시스템에서 유일한 압력 제어 수단으로 사용될 수 있다.

본 발명의 한 목적은 제조하기 쉽고, 렌즈의 구조가 단단하게 유지되는 동안 온동 변화가 있을 때 렌즈의 내부 압력의 변화를 제한할 수 있게 하는 가변 초점 렌즈를 제공하는 것이다.

이런 목적을 위해서, 본 발명은 적어도 제 1 및 제 2 유체와 상기 유체 중 하나와 접촉하는 가스를 포함하는 전기 습윤 가변 초점 렌즈를 제공하고, 상기 일 정 볼륨의 가스는 예를 들어, 하나 이상의 버블(bubble) 가스와, 집속을 위한 렌즈를 통과하는 광선의 경로와 가스에서 벗어나기 위한 보유 수단를 포함한다.

본 발명의 한 가지 바람직한 실시예에 따라, 렌즈는 전기 습윤 효과에 의해 변형될 수 있는 굴절 광 인터페이스와 접촉하고 서로 다른 굴절률을 가지며 혼합되지 않는 제 1 및 제 2 유체를 포함하는, 제 1 챔버와, 제 1 유체와 일정 볼륨의 가스를 포함하는 제 2 챔버와, 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이를 통과하는 제 1 유체를 위한 통로를 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 제 2 챔버는 일정 볼륨의 가스와 접촉하는 적어도 하나의 벽을 포함하고, 이 벽은 제 1 유체에 의해 낮은 습윤성을 갖는 물질에 의해 덮이거나, 이 물질을 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 통로는 제 1 유체에 의해 높은 습윤성을 갖는 물질에 의해 덮이거나, 포함하는 벽을 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 제 2 챔버는 제 1, 제 2 및 제 3 벽에 의해 한정되고, 제 1 벽은 제 2 벽으로 제 1 각도에서 기울어지고, 제 2 벽은 제 3 벽으로 제 2 각도에서 기울어지고, 제 1 벽은 제 3 벽으로 제 3 각도에서 기울어지고, 제 1 각도는 제 2 각도보다 작고 제 3 각도보다 작다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 통로 및/또는 제 2 챔버는 다공성 물질의 구멍에 의해서 형성된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 제 2 챔버는 튜브의 형태인데, 튜브의 한 단부는 제 1 챔버로 열려있고 튜브의 반대 단부는 닫혀있다.

본 발명의 추가적인 바람직한 양상에 따라, 전기 습윤 가변 초점 렌즈를 제조하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 인클로저 부재로 형성된 부분 인클로저를 형성하는 단계, 부분 인클로저를 적어도 하나의 유체로 채우는 단계, 부분 인클로저에서 일정 볼륨의 가스를 형성하는 단계를 포함하는데, 일정 볼륨의 가스는 렌즈를 통과하는 광선이 통과하지 못한 영역 내의 상기 유체와 접촉하고, 밀봉된 인클로져를 형성하기 위해 제 2 인클로저 부재와 함께 인클로저를 폐쇄하는 단계를 더 포함한다.

본 발명을 이행하는 한 바람직한 방법에 따라, 위의 방법의 3개의 마지막 인용된 단계는 감소된 압력 하에서, 즉 대기 압력 아래에서 실행된다.

본 발명의 이러한 및 추가 목적, 특징 또는 이점은 첨부된 도면에 관련해서 고려될 때, 특히 바람직한, 무제한의 예시적인 실시예의 다음의 기술에서 자세하게 설명될 것이다.

명확하게 하기 위해서, 동일한 요소는 다양한 도면에서 동일한 참조 번호로 표시했다.

본 발명은 광선이 통과하는 영역에 일정 볼륨의 가스가 존재하지 않도록 하면서 렌즈에 포함된 유체 중 하나와 접촉하는 일정 볼륨의 가스를 의도적으로 삽입하는 것에 관한 것이다. 보유 수단은 일정 볼륨의 가스가 광 경로로 배치되는 것을 방지하기 위해 이용된다. 온도가 변할 때, 렌즈에 포함된 유체는 팽창되고, 이 팽창은 본래 매우 압축 가능한 일정 볼륨의 가스에 의해 보상되어서, 렌즈의 내부 압 력에서 변화는 제한된다. 이 가스는, 예를 들어 공기, 비활성 가스 또는 비활성 가스의 혼합물 또는 대안적으로 또는 조합하여, 렌즈에 포함된 유체 중 하나의 증기와 조합할 수 있다.

본 발명에 따라, 일정 볼륨의 가스는 예를 들어, 렌즈 내에 포함된 하나 이상의 가스 버블을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 보상 원리를 이용한 가변 초점 렌즈(60)의 한 일반적인 예시를 도시한다. 렌즈(60)는 중간 부분(66)의 주변에 고정된 2개의 투명 플레이트(62,64)에 의해 한정된 유체 챔버(61)를 포함한다. 유체 챔버(61)는 전체적으로 2개의 유체(67,68)로 채워지며, 그 유체의 접촉면은 이동할 수 있는 굴절 인터페이스(69)를 한정한다. 가변-집속 렌즈(60)는 또한 전기 습윤에 의해 이동할 수 있는 굴절 인터페이스(69)를 변형시키기 위한 시스템을 포함한다. 예를 들어, 유체(67)는 전도 유체이고, 유체(68)는 절연 유체이고, 중간 부분(66)은 절연층(구체적으로 도시되지 않았음)으로 코팅된 전도 물질로 이루어져, 제 1 전극을 형성하는 반면, 제 2 전극은 예를 들어 플레이트(62)의 내부 표면상에 전도성 투명층(63)의 증착에 의해 형성된다. 전극 사이의 전압(V)의 인가는 굴절 인터페이스(69)의 변형을 초래한다.

도 2의 실시예에 따라, 중간 부분(66)은 가스 버블(72)에 대응하는 잔여물과 , 유체(67)로 부분적으로 채워진 팽창 챔버(70)를 포함한다. 팽창 챔버(70)는 렌즈(60)의 광 특성에 기여치 않는다. 팽창 챔버(70)는 도 2에서 덕트에 의해 나타난 통로(74)를 통해 유체 챔버(61)에 연결되었다. 팽창 챔버(70) 및/또는 통로(74)의 벽의 형태 또는 특성은 가스 버블(72)이 팽창 챔버(70)에 남아 있고 유체 챔버(61)안으로 새어 들어가지 않는다는 것을 보장한다. 유체가 팽창될 때, 유체(67)의 더 많은 또는 적은 양이 팽창 챔버(70) 안으로 새어 들어 가거나 팽창 챔버(70)에 나오고, 가스 버블(72)의 용적의 변화의 원인이 된다. 몇몇의 분리된 팽창 챔버가 제공되고, 각각의 팽창 챔버는 몇몇의 작은 가스 버블을 제공될 수여 유체 챔버(61)로 연결된다. 이것은 기계적인 충격을 받을 때 이동하는 가스 버블(72)의 위험성을 최소화시킬 수 있다.

도 3 및 도 4는 전체 단면과 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 초점 렌즈(60)의 더 제 1 바람직한 예시적인 실시예의 자세한 단면을 도시한다. 중간 부분(66)은 이동할 수 있는 굴절 인터페이스(69)를 형성하는 인터페이스를 갖는 서로 혼합되지 않는 2개의 유체(67,68)를 포함하는 유체 챔버(61)를 한정하는 중앙 개구부를 포함하는 광축(Δ)을 가지는 고리형 링에 대응한다. 고리형 링(66)은 굴절 인터페이스(69)가 예를 들어, 도 2의 참조에서 기술된 동일한 방법으로 전압의 인가에 의해 유발된 전기 습윤 효과에 의해 이동할 수 있는 내부 벽(78)을 포함한다. 예를 들어, 내부 벽(78)은 바람직하게 원뿔형이다. 본 예시에서, 유체(67)는 예를 들어, 수성 유체이고 유체(68)는 유성 유체이다.

본 실시예에서, 팽창 챔버(70)는 축(Δ)에 대해 회전 대칭을 갖는다. 이것은 상부 플레이트(62)의 하부 벽의 부분에 대응하는 상부 벽(84), 각도(α)에서 상부 벽(84)으로 기울어진 하부 벽(86), 각도(β)에서 하부 벽(86)으로 기울고 각도(

) 에서 상부 벽(84)으로 기울어진 단부 벽(88)에 의해 한정된다. 하부 벽(86)과 단부 벽(88)은 고리형 링(66)의 상부 벽의 부분에 대응한다. 제 1 실시예에서 통로(74)는 두께(d)의 고리형 틈새(좁은 틈)에 대응하는데, 이 틈새를 통하여 수성 유체(67)의 일부가 팽창 챔버(70)와 유체 챔버(61) 사이에 이동할 수 있도록 팽창 챔버(70)는 유체 챔버(61)와 교류한다. 바람직하게, 두께(d)는 몇 십 마이크론보다 작은데, 즉 바람직하게 50 마이크론 보다 작고 바람직하게 10 내지 50 마이크론의 범위 안에 있다. 틈새(74)는 일정한 두께를 가질 필요가 없고, 단순하게 고리형 링(66)을 누르는 상부 플레이트(62)에 의해 얻어질 수 있고, 플레이트(62)와 고리형 링(66)의 표면 불규칙성은 유체 챔버(61)와 팽창 챔버(70) 사이의 교류하는 채널의 존재를 보장하기에 충분하다.

고리형 틈새(74)를 한정하는 벽은 이롭게도 친수성 물질로 덮여있어서, 모세관력은 가스 버블(72)이 고리형 틈새(74) 안으로 통과하는 것을 방지한다. 각도(α)는 이롭게도 각도(β 및

)보다 더 작아서, 수성 유체는 자동적으로 각도(α)의 코너로 이끌리고, 가스 버블(72)은 단부 벽(88)에 대하여 뒤로 밀린다. 가스 버블(72)을 단부 벽(88)으로 위치시키는 것을 더 쉽게 하기 위해서, 상부 및 하부 벽(84,86)은 친수성 물질로 덮여 있고, 단부 벽(88)은 소수성 물질로 덮여 있을 수 있다.

도 5는 제 1 의 더 바람직한 실시예와 유사한 제 2 더 바람직한 실시예를 도시하는데, 통로가 팽창 챔버(70)와 유체 챔버(61) 사이에 위치된 다공성 물질의 링 (82)을 포함한다는 사실에 의해 구별된다. 다공성 물질은 친수성 물질이고, 또는 다공성 물질의 구멍은 친수성 물질로 덮여 있을 수 있다. 이 제 2 더 자세한 바람직한 실시예는 가스 버블(72)은 다공성 링(82)의 구멍을 쉽게 통과할 수 없기 때문에, 가스 버블(72)이 팽창 챔버(70)로 적당하게 안정화되는 것을 가능하게 하는 이점이 있다.

도 6은 제 3 더 바람직한 실시예를 도시하는데, 여기서 팽창 챔버(70)는 서로 기울어진 하부 벽(90)과 상부 벽(92)에 의해 한정된 축(Δ)에 대해 회전 대칭 운동을 하는 영역을 포함한다. 축(Δ)을 포함하는 평면에서 볼 때, 이런 기울어진 벽의 단면은 각도(

)의 "V"와 대응한다. 통로(74)는 팽창 챔버(70)의 연장인 고리형 영역에 대응한다. 벽(92)은 소수성 물질로 덮여 있어서, 가스 버블(72)은 자연적으로 각도(

)의 코너에 집중된다.

도 7은 제 4 더 바람직한 실시예를 도시하는데, 여기서 팽창 챔버(70)는 고리형 형태를 가진다. 축(Δ)을 포함하는 평면에서 고리형 챔버(70)의 단면은 각도(γ)의 "V"에 대응하는데, 수렴 포인트는 유체 챔버(61)를 향해 있다. 통로(74)는 각도(γ)의 코너로부터 반대 측면 상의 팽창 챔버(70)로 열려있는 고리형 틈새와 대응한다. 제 3 더 바람직한 실시예와 비교하여, 제 4 더 바람직한 실시예는 유체 챔버(61)로 새어 들어오는 가스 버블(72)의 위험성을 추가로 감소시킬 수 있다.

도 8은 매우 개략적으로 제 5 더 바람직한 실시예를 도시하는데, 여기서 팽창 챔버(70)는 다공성 물질의 블록(94)의 중앙 영역의 구멍에 의해 형성된다. 블록 은 유체 챔버(61)의 유체(67)와 접촉하여 위치하되, 광빔의 경로를 방해하지 않도록 한다. 점선(96)은 가스 버블(72)과 유체(67) 사이의 경계를 도시한다. 블록(94)의 중앙 영역은 높은 소수성 물질로 덮여 있거나 소수성 물질을 포함하여서, 유체는 가스 버블(72)을 모세관 효과를 통해 다공성 물질의 블록(94) 밖으로 방출하는 경향은 없다. 이후 통로(74)는 블록(94)의 주변 영역과 대응한다.

도 9는 제 5 더 바람직한 실시예의 변형을 도시하는데, 가스 버블(72)의 통로가 다공성 물질의 블록(94)에 갇히는 것을 막기 위하여 유체 챔버(61)의 유체와 접촉하는 {도 9에서 점선(97)에 의해 유체 챔버(61)를 마주하는 측면 상에 한정된} 다공성 물질의 블록(94)의 주변 영역이 친수성 물질에 의해 덮여지거나 친수성 물질을 포함하도록 제공된다.

도 10 및 도 11은 제 6 더 바람직한 실시예의 단면도와 평면도를 각각 도시하는데 팽창 챔버(70)는 축(Δ)에 대하여 나선형이고 고리형 링(66)의 상부면 상에 생성되는 그루브(groove)로 이루어진다. 나선의 한쪽 단부(98)는 유체 챔버(61)에서 나타나는 반면 반대쪽 단부(99)가 닫힌다. 가스 버블은 그루브의 닫힌 단부(99)에서 국부화된다. 그루브의 벽은 그루브의 이 부분에서 가스 버블의 보유를 장려하기 위하여 적어도 닫힌 단부(99)에서 소수성 물질로 덮힌다. 이런 실시예는 충격시에 가스 버블이 그루브에서 방출하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

제 1, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 6 더 바람직한 실시예는 팽창 밸브(70)가 상부 플레이트(62)가 맞물리기 전의 최종 단계까지, 렌즈가 제조되는 전체 과정에서 접근할 수 있다는 잇점을 제공한다. 이런 방법으로, 필요한 경우 표면 처리 공정이 쉽게 실행될 수 있다.

일반적으로, 팽창 챔버(70) 및/또는 통로(74)에 하나 이상의 바플(baffle) 또는 복잡한 형상의 부재를 배치하는 장점이 있는데, 이는 이것이 특히 렌즈(60)가 갑작스럽게 이동할 경우에, 유체 챔버(61) 안으로 새어 들어가는 가스 버블(72)의 위험성을 추가로 감소시킬 수 있기 때문이다. 바플은 날카롭게 각이 진 영역의 형태로 또는 팽창 챔버(70)에서 몇 개의 각이 진 영역의 형태로 도 7에서 도시된 방법과 유사한 방법으로 제공될 수 있다. 바플은 또한 통로(74)에 제공되거나 그 사이에 제공될 수 있다. 바플은 또한 유체(67) 또는 통로(74)와 접촉하여, 팽창 챔버(70) 내에 위치된 하나 이상의 돌출부의 형태로 제공될 수 있다.

도 12는 다른 바람직한 실시예를 도시하는데, 이에 따라 바플 또는 복잡한 형상의 부재는 유체 챔버(61)와 팽창 챔버(70) 사이의 통로(74)에 위치되었다. 이 예시에서, 통로(74)는 예를 들어 "S"자 형태를 가진 구부러진 덕트의 형태이므로, 유체 챔버 내로 가스 버블이 새어 들어가는 것의 위험성을 추가 감소시킬 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 가스는 인터페이스가 이동 가능한 굴절 인터페이스를 형성하는 하나 또는 2 종류의 유체와 접촉할 수 있다. 도 13은 팽창 챔버(70)가 플레이트(64)와 근접한 렌즈의 측면에 배치되어서, 가스 버블(72)이 유체(68)와 접촉하는 것을 제외하고, 도 3 내지 도 5에 기술된 도면과 유사한 실시예를 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따라 렌즈를 제조하는 방법은 주면 대기압에서 수성 유체로 렌즈를 잠그는 단계와 수성 유체 안으로 렌즈(60)의 침수 전 또는 후에 유체 챔버(61)안으로 유성 유체가 위치하는 단계를 포함한다. 이런 경우, 렌즈(60)가 닫혔을 때(즉 위에 기술된 실시예에서 플레이트(62,64)가 고리형 링(66)으로 고정되어 있을 때), 갇혀진 수성 유체의 초과된 양 때문에, 렌즈의 내부 압력이 증가한다. 결과적으로 대기압에서 닫혔을 때조차, 폐쇄 후 렌즈 내에서 과압이 얻어진다.

위에 기술된 실시예는 렌즈가 포함하는 유체가 자연적으로 가스를 없애기 위하여, 일부 진공 상태에서 렌즈가 수성 및 유성 유체로 채우는 경우에 특히 적절하다, 렌즈(60)의 폐쇄 이후에, 렌즈(60)의 내부 압력은, 수성 유체의 포화 증가 압력과 동일하다. 일반적으로 수성 유체의 포와 증기 압력은 상당히 낮다. 예시를 제시하기 위하여, 물의 경우에 포화 증기 압력은 대략 20℃에서 2.3 kPa, 50℃에서 12.3kPa, 80℃에서 47.4kPa 그리고 100℃에서 101kPa이다. 그러므로 렌즈 내의 압력은 렌즈(60)의 전체 정상 작동 온도 범위 내에서 대기압보다 낮은 상태로 남아 있다. 그러므로 상부 및 하부 플레이트(62,64)는 고리형 링(66)으로 플레이트(62,64)를 고정시키기 위한 접착 또는 용접이 압축시 항상 동작하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이 고리형 링(66)의 양 측면에 위치될 수 있다. 게다가, 내부 압력의 변화는 넓은 온도 범위에서조차도 비교적 작다. 이것은 -40℃에서 80℃의 온도 변화에서, 대기압 보다 낮은 압력에서 생산된 본 발명의 실시예에 따른 렌즈(60)의 내부 압력이, 1 보다 더 낮은 대기압에 의해 변화하기 때문이다.

물론, 본 발명의 교지 또는 개념은 당업자에게 명백한 다양한 대안적 실시예 및 변경이 될 수 있다.

특별히, 제 1, 제2, 제 3, 제 4 더 바람직한 실시예에서, 팽창 챔버는 고리 형일 필요는 없지만 고리형 링(66)의 중앙 개구부 주위에 분포된 링 부분에 대응할 수 있다.

게다가, 위에 기술된 실시예는 3개의 파트(62,64 및 66)를 포함한 렌즈(60)에 관한 것이다. 그러나, 본 발명의 대안 실시예는 부분의 더 큰 또는 더 작은 수의 파트를 포함하는, 다른 구조의 렌즈에서 수행될 수 있다.

본 발명의 많은 바람직한 실시예는 전기 습윤 효과에 의해 이동 가능한 굴절 인터페이스를 가진 것으로 기술되었다. 본 발명은 또한 2 종류의 유체 사이의 굴절 인터페이스가 예를 들어 압력의 적용에 의해, 가변 초점 렌즈의 실시예에 적용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라 유체 렌즈 내에 포함된 일정 볼륨의 가스는 제한되지 않은 하나 이상의 가스 버블, 다공성 물질의 구멍에 분산되는 가스, 등을 포함할 수 있다. 본 출원은 팽창에 대해 보상하기 위해서 렌즈의 전체 내부 용적과 일정 볼륨의 가스(즉 제 1 및 제 2 유체를 포함하는 용적)를 비교한 퍼센트는 이롭게 5%와 50% 사이에, 더 이롭게 10%와 20% 사이에, 더 이롭게 약 15%(대기압 상태에서)로 구성되는 것을 확인하였다.

이동 전화에 통합될 카메라 모듈 내의 다양한 집속 렌즈의 적용을 제한하지 않지만, 본 발명은 특별히 이런 적용에 매우 적합하다. 온도 변화의 보상은 렌즈의 변형을 포함하는 임의의 탄성부가 없고, 오직 적은 수의 조각을 이용하여 제조될 수 있는 단단한 구조로 얻어질 수 있는 것이 가장 바람직하다.

그러므로 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예를 기술하였지만, 다양한 대안, 변경 및 향상이 당업자에게 쉽게 발생할 것이기 때문이다. 이런 대안, 변경 및 향상은 본 발명의 취지 및 범주에 의도된 것이다. 이에 따라, 상술된 상세한 설명은 예시일 뿐이고 제한하기 위해 의도된 것은 아니다. 본 발명은 오로지 다음의 청구 범위와 그것에 동등한 것으로 한정된 것에 의해 제한된다.

본 발명은 가변 초점 렌즈, 더 구체적으로 전기 습윤 효과에 의한 유체{"드롭(drop)"}의 형체 변형을 포함하는 렌즈의 분야에 이용된다.

Claims

광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈(60)로서,

상기 렌즈는 굴절 광 인터페이스(69)위에 접촉하는 서로 다른 굴절률을 가지고 서로 혼합되지 않은 제 1 및 제 2 유체(67,68)의 배열과, 상기 유체 중 하나와 접촉하는 일정 볼륨의 가스(72)와, 집속용 렌즈를 통과하는 광선의 광 경로로부터 상기 일정 볼륨의 가스가 벗어나 있게 유지하기 위한 보유 수단(70,74)을 포함하는, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 1 항에 있어서, 상기 배열은,

- 상기 제 1 및 제 2 유체(67,68)을 포함하는 제 1 챔버(61)와,

- 상기 제 1 유체와 상기 일정 볼륨 가스(72)를 포함하는 제 2 챔버(70)와,

- 상기 제 1 유체가 상기 제 1 및 제 2 챔버 사이를 통과하게 하기 위한 통로(74;82)를 포함하는, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 2 항에 있어서, 상기 제 2 챔버(70)는 상기 일정 볼륨의 가스(72)에 접촉하는 적어도 하나의 벽(88;90,92)을 포함하고, 상기 벽은 상기 제 1 유체(67)에 의 해 낮은 습윤성을 가진 물질에 의해 덮이거나, 이 물질을 포함하는, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 2 항에 있어서, 상기 통로(74;82)는 상기 제 1 유체(67)에 의해 높은 습윤성을 갖는 물질에 의해 덮이거나 이 물질을 포함하는 벽을 포함하는, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 2 항에 있어서, 상기 제 2 챔버(70)는 제 1, 제 2 및 제 3 벽(84,86,88)에 의해 한정되고 상기 제 1 벽은 제 1 각(α)에서 제 2 벽으로 기울어지고, 상기 제 2 벽은 제 2 각(β)에서 제 3 벽으로 기울어지고, 상기 제 1 벽은 제 3 각(
)에서 상기 제 3 벽으로 기울어지며, 상기 제 1 각은 상기 제 2 각보다 더 작고 상기 제 3 각보다 더 작은, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 2 항에 있어서, 상기 통로(74;82)는 다공성 물질의 구멍을 포함하는, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 2 항에 있어서, 상기 제 2 챔버(70)는 다공성 물질의 구멍을 포함하고, 상기 일정 볼륨의 가스는 상기 구멍에 분포된, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 2 항에 있어서, 상기 제 2 챔버(70)는 튜브의 형태인데, 상기 튜브의 한쪽 단부(98)는 상기 제 1 챔버(61)로 열려있고, 상기 튜브의 반대 단부는 닫혀있는, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 1 항에 있어서, 상기 일정 볼륨의 가스는 하나 이상의 가스 버블을 포함하는, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 1 항에 있어서, 상기 가스는 공기, 비활성 가스 또는 비활성 가스의 혼합물, 또는 상기 렌즈 내에 포함된 상기 유체 중 하나의 증기인, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 1 항에 있어서, 상기 일정 볼륨의 가스는 상기 렌즈의 상기 내부 용적의 5% 내지 50% 사이와 동일한, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 11 항에 있어서, 상기 일정 볼륨의 가스는 상기 렌즈의 상기 내부 용적의 10% 내지 20% 사이와 동일한, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 1 항에 있어서, 전기 습윤 효과에 의해 굴절 인터페이스를 이동하기 위한 시스템을 또한 포함하는, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 1 항에 있어서, 상기 배열은,

- 제 1 및 제 2 투명 윈도우,

- 상기 제 1 및 제 2 유체를 포함하는 제 1 챔버(61)를 한정하는 중간 부분으로서, 그곳에 밀봉된 상기 윈도우와, 상기 축(Δ)을 중심으로 회전 대칭인 중앙 개구부를 포함하는 중간 부분

을 포함하는, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 14 항에 있어서, 상기 중간 부분은 상기 제 1 챔버(61)와 연결되고 상기 일정 볼륨의 가스를 포함하는 팽창 챔버(70)를 한정하는 제 2 개구부를 또한 포함하는, 광축(Δ)을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 15 항에 있어서, 상기 제 2 개구부는 상기 중간 부분에 만들어진 그루브를 포함하는, 이 때 상기 축(Δ)을 중심으로 회전 대칭하고, 광축을 따라 렌즈를 통과하는 광 경로의 광선을 집속하기 위한 가변 초점 렌즈.
제 1 항에 기재된 렌즈를 포함하는 카메라 모듈.
제 17 항에 따라 카메라 모듈을 포함하는 이동 전화.
전기 습윤 가변 초점 렌즈(60)를 제조하는 방법으로서,

(a) 제 1 인클로져 부재(64,66)로 형성된 부분 인클로저를 형성하는 단계와,

(b) 부분 인클로져를 적어도 하나의 유체(67)로 채우는 단계와,

(c) 상기 부분 인클로저에 일정 볼륨의 가스(72)를 형성하는 단계로서, 상기 일정 볼륨의 가스는 상기 렌즈를 통과하는 광선이 통과하지 않는 영역에서 상기 유체와 접촉하는 단계와,

(d) 밀봉된 인클로져를 형성하기 위하여 제 2 인클로져 부재(62)로 부분 인클로져를 패쇄하는 단계를 포함하는, 전기 습윤 가변 초점 렌즈(60)를 제조하는 방법.
제 19 항에 있어서, 단계(b), 단계(c), 및 단계(d)는 대기압보다 낮은 압력에서 실행되는, 전기 습윤 가변 초점 렌즈(60)를 제조하는 방법.