KR20080076946A - 압전 가변 포커스 유체 렌즈 및 집속 방법 - Google Patents

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KR20080076946A
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fluid
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piezoelectric
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KR1020087014371A
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크리스토프 도브뤼스킨
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

가변 포커스 렌즈(10)은 광축을 가지는 유체 챔버(12)를 포함한다. 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트(22)가 유체 챔버의 부분 내에 광축 추위에 위치된다. 제 1 및 제 2 유체(24, 26)가 유체 챔버의 또 다른 부분 내에 위치되며 광축 가로로 연장하는 미니스커스(meniscus) 위에서 서로 접촉하고, 제 1 및 제 2 유체는 실질적으로 섞이지 않으며 상이한 굴절률을 가진다. 미니스커스의 주변 길이는 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트와 연관하여 표면 상에 고정적으로 위치되며, 여기서 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트에의 전압 전위(32)의 인가에 반응하여, 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트는 (i) 미니스커스의 형태 또는 (ii) 미니스커스의 평행이동의 하나 또는 그 이상을 변경시킨다.

Description

압전 가변 포커스 유체 렌즈 및 집속 방법{PIEZOELECTRIC VARIABLE FOCUS FLUID LENS AND METHOD OF FOCUSING}
본 개시들은 일반적으로 가변 포커스 렌즈들, 보다 특정적으로, 압전 가변 포커스 렌즈와 압전 가변 포커스 렌즈를 만드는 방법에 관한 것이다.
예들 들어, 본 개시의 양수인에게 양수된, WO 03/069380 및 WO 2004/102253에 논의된 것과 같은, 유체 포커스의 다수의 기술적 구현들이 존재한다. 유체 포커스 렌즈의 원리는, 투명한 창유리들 사이에 하나는 전도성이며 다른 하나는 비-전도성인, 두 개의 액체들을 샌드위치시키고(sandwiching), 접촉부들을 부착시키고, 전자-습윤(electro-wetting) 원리들을 사용하여, 전압을 통해 두 개의 액체들 사이의 접촉면의 형태를 제어하는 것에 근거한다. 그러나, 전자-습윤 원리들은 그 다지 잘 이해되지 않으며 활용하기 어렵다. 따라서, 종래 유체 포커스 렌즈들은 다수의 난제들을 가지며, 예를 들어, 물질의 선택, 특히 사용되는 유체, 및 다양한 온도 조건들하에서 적절히 기능함 등의 관점에서 그러하다.
다른 종래 기술에서, 두 개의 유체들 사이의 미니스커스의 형태가, 전자-습윤 원리들을 사용하지 않고, 이보다는 펌프를 사용하여 유체들 각각의 상대적인 부피를 변화 시킴으로써, 변경된다. 그러나, 펌프 시스템은 기술적으로 복잡하며 제 어하기 어렵다.
따라서, 종래 기술에서 문제점들을 극복하기 위해 향상된 유체 포커스 렌즈와 이것을 만드는 방법이 원해진다.
도 1은 본 개시의 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈의 개략적 단면도.
도 2는 본 개시의 실시모드에 따른 제 2 형태를 가지는 미니스커스를 도시하는 도 1의 유체 포커스 렌즈의 단면도.
도 3은 본 개시의 또 다른 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈의 개략적 단면도.
도 4는 본 개시의 또 다른 실시모드에 따른 제 2 형태를 가지는 미니스커스를 도시하는 도 3의 유체 포커스 렌즈의 단면도.
도 5는 본 개시의 또 다른 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈의 개략적 단면도.
도 6은 본 개시의 또 다른 실시모드에 따른 제 2 형태를 가지는 미니스커스를 도시하는 도 5의 유체 포커스 렌즈의 단면도.
도 7은 본 개시의 또 다른 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈의 단면 평면도.
도 8은 본 개시의 또 다른 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈의 단면 평면도.
도 9는 본 개시의 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈를 포함하는 이미지 캡처 디바이스의 단면 개략적 블록도.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈를 포함하는 광학 스캐닝 디바이스의 단면 개략적 블록도.
도 11은 본 개시의 또 다른 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈의 개략적인 단면도.
도면들에서, 유사한 참조 번호들은 유사한 엘리먼트들을 지칭한다. 게다가, 도면들이 축척대로 그려지지 않을 수 도 있다는 것이 주지된다.
본 개시들의 한 실시모드에 따라서, 유체 포커스 렌즈는 챔버를 통해서 연장하는 광축을 가진 챔버를 포함한다. 압전 엘리먼트로 만들어진 실린더형 엘리먼트는 챔버의 내부의 부분 상에 제공되며, 챔버의 단부의 한 면에 부착된다. 챔버는 광축 가로로 연장하는 미니스커스 위에서 첩촉하는 제 1 유체 및 제 2 유체를 더 포함한다. 미니스커스의 주변길이(perimeter)는, 예를 들어, 제 1 유체를 끌어들이고 제 2 유체를 밀어내는 또는 반대의, 적합한 코팅을 사용하여, 실린더형 엘리먼트의 내부 표면의 한 면에 고정적으로 위치된다. 게다가, 압전 물질은 전기 또는 전위차의 소스에 연결된다. 전기, 또는 전위차의 소스에서의 변화들은, 압전 물질의 길이의 변화를 유도하여, 미니스커스의 주변길이를 이동시키며, 따라서 미니스커스의 형태의 변화를 유도한다. 추가적인 디자인들이 또한 개시된다.
도 1에 참조하여, 본 개시의 한 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈(10) 는 측 벽들(14)과 투명한 단부 플레이트들(16, 18)을 가지는 유체 챔버(12)를 포함한다. 유체 챔버(12)는 일반적으로 측벽들의 길이 디멘전을 따라서 위치되며 챔버를 통해 연장하는 광축(20)을 더 포함한다. 압전 물질(22)로 만들어진 실린더형 엘리먼트는 챔버(12)의 내부 상에 제공되며, 챔버(12)를 통해 어느 정도(partway) 연장한다. 게다가, 압전 물질은, 챔버(12)의 단부 플레이트(18) 상에서, 한 면에 부착한다.
챔버(12)는 미니스커스(28) 위에서 접촉하는 제 1 유체(24)와 제 2, 섞이지 않는, 유체(26)를 더 포함한다. 미니스커스(28)은 광축(20)의 가로로 연장한다. 미니스커스(28)의 주변길이(30)은 실린더형 압전 엘리먼트(22)의 한 면에 고정적으로 위치된다. 게다가, 압전 엘리먼트(22)는, 참조 번호(32)로 표시된, 전기의 소스에, 적절한 연결부들을 통해서, 연결된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기, 또는 전위차의 소스는 V1에 있다. 이 소스(32)에서의 변화, 예를 들어, 전압 V1에서 전압 V2로의 변화는 압전 엘리먼트(22)의 길이(34)의 변화를 유도하며, 미니스커스의 주변길이를 이동시켜, 따라서, 도 1에 점선(36)으로 표시된 것과 같은, 미니스커스의 형태의 변화를 유도한다.
다른 말로, 가변 포커스 렌즈(10)는 광축(20)을 가지는 유체 챔버(12)를 포함하며, 유체 챔버(12)의 부분 내에서 광축(20) 주위로 원주상으로 위치되는 압전 엘리먼트(22)를 포함한다. 각각 참조 번호들(24, 26)로 표시된, 제 1 및 제 2 유체들은 유체 챔버(12)의 또다른 부분 내에 위치되며 광축(20) 가로로 연장하는 미니 스커스(28) 위에서 서로 접촉한다. 미니스커스(28)의 주변길이(30)은 압전 엘리먼트(22)의 표면 상에 고정적으로 위치된다. 게다가, 제 1 및 제 2 유체들은 실질적으로 섞이지 않으며 상이한 굴절률을 가진다. 또 다른 실시모드에서, 제 1 유체는 절연 유체를 포함하며, 제 2 유체는 유전성 유체를 포함한다. 또 다른 실시모드에서, 제 1 유체는 증기를 포함하며, 제 2 유체는 전도성 유체를 포함한다.
더 나아가, 압전 엘리먼트(22)로의 전위차(32)의 인가는, 예를 들어 V1으로부터 V2의 인가는 제어가능하게 미니스커스의 형태를, 즉, 참조 번호(28)에 의해서 표시된 형태로부터 참조 번호(36)에 의해서 표시된 형태로, 바꾼다. 도 2는 본 개시의 실시모드에 따라 제 2 형태를 가지는 미니스커스를 도시하는 도 1의 유체 포커스 렌즈의 단면도이다. 특히, 도 2는 전압 V2에서 전위차(32)의 인가에 반응하는 미니스커스(36)의 형태를 도시한다.
또 다른 실시모드에서, 유체 챔버(12)는 실린더 벽(14), 전방 엘리먼트(16) 그리고 후방 엘리먼트(18)를 실질적으로 가지는 실린터 형태의 챔버를 포함한다. 전방 엘리먼트(16)는 투명한 부분을 포함하며, 후방 엘리먼트(18)는 투명한 부분을 포함한다. 한 실시모드에서, 투명한 부분은 전체 전방 엘리먼트 또는 전체 후방 엘리먼트를 포함한다. 게다가, 압전 엘리먼트(22)는 전방 표면 및 후방 표면을 더 포함한다. 이러한 실시모드에서, 미니스커스(30)의 주변길이는 압전 엘리먼트(22)의 전방 표면 상에 고정적으로 위치된다. 게다가, 압전 엘리먼트(22)의 뒷 표면은 유체 챔버(12)의 후방 엘리먼트(18)에 고정적으로 부착된다. 더 나아가, 압전 엘리먼트로의 전위차의 인가는 광축(20)에 평행한 방향으로 압전 엘리먼트(22)의 길이에 있어서의 변화를 유도한다.
도 3은 본 개시의 또 다른 실시모드에 따라 압전 유체 포커스 렌즈(40)의 개략적 단면도이다. 유체 포커스 렌즈(40)는 측 벽들(44)과 투명한 단부 플레이트들(46, 48)을 가지는 유체 챔버(42)를 포함한다. 유체 챔버(42)는 일반적으로 측벽의 길이 디멘전을 따라서 위치되며 챔버를 통해 연장하는 광축(50)을 더 포함한다. 압전 물질로 만들어진 실린더형 엘리먼트(52)는 챔버(12)의 내부 상에 제공된다. 이 실시모드에서, 압전 엘리먼트(52)는 내부 링(54)를 더 포함한다. 각기 참조 번호(56, 58)로 표시된, 제 1 및 제 2 유체들은 유체 챔버(42) 내에 위치되며, 광축(50) 가로로 연장하는 미니스커스(60) 위에서 서로 접촉한다.
도 3의 실시모드에서, 미니스커스(60)의 주변길이은, 예를 들어, 참조 번호(62)로 표시된, 내부 링(54) 상에 고정적으로 위치된다. 게다가, 압전 엘리먼트(52)는 유체 챔버(42)의 내부 표면(45)에 고정적으로 연결된다. 더 나아가, 압전 엘리먼트(52)에 전위차(32)의 인가는, 내부 링(54)이 광축에 실질적으로 평행한 방향으로 가로지는 식으로 압전 엘리먼트의 디멘전의 변화를 유도한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전기의 소스는 제 1 전압 V1에 있다. 제 1 전압(V1)으로부터 제 2 전압(V2)으로의 소스(32)에서의 변화는 압전 엘리먼트(52)의 디멘전에 있어서의 변화를 유도하여, 미니스커스의 주변길이를 이동시키고, 따라서, 도 3의 은선으로 표시된 바와 같은, 미니스커스의 형태의 변화를 유도한다.
다른 말로, 예를 들어, V1으로부터 V2로의, 압전 엘리먼트(52)로의 전위차(32)의 인가는 제어가능하게 미니스커스의 형태를, 즉, 참조 번호(60)로 표시된 형태로부터 참조 번호(64)로 표시된 형태로, 변경시킨다. 도 4는 본 개시의 실시모드에 따라 제 2 형태를 가지는 미니스커스를 도시하는 도 3의 유체 포커스 렌즈의 단면도이다. 특히, 도 4는 전압 V2에서 전위차(32)의 인가에 반응하는 미니스커스(64)의 형태를 도시한다.
더나아가, 도 3 및 도 4의 실시모드에서, 압전 엘리먼트(52)는 미니스커스(60) 상의 변화들을 향상시키는 식으로 레버된다(levered). 이는, 압전 엘리먼트들에서의 전형적인 변화들이 매우 작기 때문이다. 예를 들어, 하나의 이러한 압전 엘리먼트는 31 mm의 길이에 대해서 약 12μm로 스트로크(stroke)를 보일 수 있다. 도 3과 도 4는 하나의 가능한 이러한 구성을 도시한다. 압전 엘리먼트(52)는 측벽들(44) 사이에 클램핑되어 이에 고정된다. 형태 변화를 유도하는 것은 제 1 상태(60)로부터 제 2 상태(64)로의 레버 작용된(leveraged) 확장을 유도한다. 압전 엘리먼트의 중간 안으로 절단된 원형 구멍 또는 링(54)은 미니스커스를 고정할 것이다. 미니스커스는 또한 제 1 상태(60)로부터 제 2 상태(64)로 변화할 것이다. 미니스커스를 고정하는 링의 위치의 압전-유도된 물리적 변화를 향상시키기 위한 레버작용 메커니즘을 사용하는 다른 비슷한 방식들 또한 가능하다.
더 나아가, 또 다른 실시모드에서, 압전 엘리먼트(52)는 내부 원주 표면 및 외부 표면을 더 포함한다. 이러한 실시모드에서, 미니스커스(60)의 주변길이(62) 는 내부 원주 표면 상에 고정적으로 위치된다. 게다가, 압전 엘리먼트(52)의 외부 원주 표면은 챔버(42)의 내부 표면(45)에 고정적으로 연결된다. 더 나아가, 내부 원주 표면은 압전 엘리먼트(52)의 전방, 중앙, 그리고 후미 표면을 포함한다. 미니스커스(62)의 주변길이은, 예를 들어, 제 1 유체를 끌어들이고 제 2 유체를 밀어내는, 또는 반대의, 적절한 코팅을 사용하여, 압전 엘리먼트(52)의 전방, 중앙, 또는 후미 표면의 하나 상에 고정적으로 위치된다. 압전 엘리먼트(52)로의 전위차(32)의 인가는 광축(50)에 가로로, 방사상 방향으로 압전 엘리먼트(52)의 디멘전에서의 변화를 유도한다. 게다가, 압전 엘리먼트의 외부 표면은 원주 외부 표면을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시모드들의 작동 원리는 미니스커스의 각 면 상의 유체의 양이 동일하게 남아 있어서 하나 또는 다른 유체로의 미니스커스의 주변길이의 어떤 이동이 유체들이 미니스커스의 형태를 변화시킴에 의해서 상보하게 야기하게 하는 것이다. 이제 도 5에 참조로, 본 개시의 또 다른 실시모드에 따라서 압전 유체 포커스 렌즈(70)의 개략적 단면도가 도시된다. 유체 포커스 렌즈(70)는 측 벽들(74) 및 투명한 단부 플레이트들(76, 78)을 가지는 유체 챔버(72)를 포함한다. 유체 챔버(72)는 일반적으로 측 벽들의 길이 디멘전을 따라 배치되고 챔버를 통해 연장하는 광축(80)을 더 포함한다. 압전 물질(82)로 만들어진 실린더형 엘리먼트는 챔버(72)의 내부 상에 제공된다. 각기 참조 번호들(84, 86)로 표시된, 제 1 및 제 2 유체들은 유체 챔버(72)의 내부에 위치되고, 광축(80)의 가로로 연장하는 미니스커스(88) 위에서 서로 접촉한다.
도 5의 실시모드에서, 미니스커스는, 예를 들어, 제 1 유체(84)를 끌어들이고 제 2 유체(86)를 밀어내는 코팅(90)에 의해서, 유체 렌즈(70)의 압전 엘리먼트(82)의 벽 섹션에 부착된다. 이러한 코팅은, 예를 들어, 친수성 코팅을 포함할 수 있다. 압전 엘리먼트(82)의 벽 섹션은 그 직경이 유체 렌즈(70)의 광축(80)에 수직으로 변화할 수 있는 식으로 디자인된다. 다른 말로, 벽 섹션은 압전 물질로 만들어 진다. 제 1 위치로부터 제 2 위치로의 벽 섹션의 변화는 미니스커스의 형태가 제 1 형태(88)로부터 제 2 형태(92)로 변화하는 결과로 귀착한다. 더나아가, 압전 엘리먼트(82)로의 전위차(32)의 인가는 실질적으로 광축(80)의 가로 또는 수직인 방향으로 압전 엘리먼트의 디멘전에 있어서의 변화를 유도한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전기의 소스는 제 1 전압(V1)에 있다. 제 1 전압(V1)으로부터 제 2 전압 V2로의 소스(32)에 있어서의 변화들은 압전 엘리먼트(80)의 디멘전에 있어서의 변화를 유도하여, 미니스커스의 주변길이를 이동시키며 따라서, 도 5에 점선(92)으로 나타나는 것 같은, 미니스커스의 형태의 변화를 유도한다.
도 6은 미니스커스가 본 개시의 실시모드에 따른 제 2 형태를 가지는 것을 도시하는 도 5의 유체 포커스 렌즈의 단면도이다. 특히, 도 6은 전압(V2)에서 전위차(32)의 인가에 반응하는 미니스커스(92)의 형태를 도시한다. 도면이 반드시 축적에 따라 그려지지는 않았다는 것이 주지된다; 그러나, 본 개시의 실시모드의 주요부분들을 설명하고 있다. 도 5 및 도 6의 예시는 미니스커스의 각 면 상의 유체 부피가 기본적으로 동일하다는 것을 도시하도록 의도된다.
대안적 실시모드에서, 유체 포커스 렌즈는 압전 엘리먼트(들)에 의해서 유도된 아주 작은(miniscule) 부피 변화들을 수용하도록 구성된 적합한 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 작은 부피의 개스{예를 들어, 도 5 및 도 6에서 점선 및 참조 번호(85)로 표시된}는 유체 챔버와 연결되고, 광경로로부터 떨어진(또는 먼) 위치에서 주입되며 작은 부피의 개스가 압전 엘리먼트(들)에 의해서 유도된 부피 변화들에 대한 상보를 제공한다. 이러한 실시모드에서, 개스는 원하는 상보를 제공하기 위해서 개스가 접촉하는 유체와 비-혼화적이다(non-miscible). 또 다른 실시모드는 유체 챔버 벽들의 하나 또는 그 이상 부분(들)에 탄성적 (탄성적 부분 또는 부분들을 형성하는) 물질을 제공하는 것을 포함하며, 여기서 탄성 부분은 압전 엘리먼트(들)에 의해서 유도된 아주 작은 부피 변화들의 상보를 제공한다.
이 명세서에서 위에서 논의된 실시모드들에서, 비록 완벽한 실린더로부터 약간 변형이, 즉 약간 원뿔형이, 가능하지만, 측 벽들은 일반적으로 실린더형이다. 그러나, 실린더는 일반적으로 실질적으로 실린더 형태로 유지 되어야만 한다, 즉, 유체 접촉 층이 선형 단면을 가지는, 즉, 층이, 실린더 축이 단면에 놓이는, 실린더의 단면에서 직선들을 형성해야 한다. 선형 단면은 적어도 10 도 내에서 까지, 보다 바람직하게 적어도 1도 내에서 까지 전극의 축에 평행이어야 한다. 실린더형 측벽들은, 예를 들어, 1/10(0.1)도 내에서, 축에 평행한 단면과, 다양한 층들이 부착될 수 있는 부드러운 내부 벽을 가지는 적합한 관류(tubing)를 사용하여 만들어 질 수 있다. 이러한 관류를 사용하는 것의 가능성은 본 개시의 실시모드를 따른 유체 포커스 렌즈에 비용 이점을 제공해준다.
또 다른 실시모드에서, 측벽들은 실린더형태와 다른 형태로 형성된다. 예를 들어, 측 벽들은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 사각형 형태로 형성될 수 있다. 게다가, 압전 엘리먼트는 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 더 나아가, 도 1 내지 도 6의 실시모드의 관점에서 이 명세서 내에서 논의된 바와 같은 실시모드들의 다양한 속성들이 또한, 주어진 유체 포커스 렌즈 응용에 대해서, 적절한 바에 따라, 도 7 및 도 8의 실시모드에 적용될 수 있다.
도 7에서, 유체 포커스 렌즈(200)는 측 벽들(204) 및 투명한 단부 플레이트들(206, 208)을 가지는 유체 챔버(202)를 포함한다. 유체 챔버(202)는 일반적으로 측 벽들의 길이 디멘전을 따라서 위치되며 챔버를 통해서 연장하는 광축(210)을 더 포함한다. 압전 물질로 만들어진 하나 또는 그 이상의 엘리먼트(들)(212-1, 212-2)가 챔버(202)의 내부 상에 제공된다. 각기 참조 번호들(214, 216)로 표시된, 제 1 및 제 2 유체들은 유체 챔버(202) 내에 위치되며, 광축(210)의 가로로 연장하는 미니스커스(218) 위에서 서로 접촉한다. 압전 물질들(212-1, 212-2)의 주어진 작동시에, 엘리먼트들은 제 1 디멘전에서 제 2 디멘전으로 변화하며, 여기서 미니스커스(218)의 형태가, 참조 번호(220)에 표시된 바와 같이, 또 다른 형태로 변화한다.
도 8에서, 유체 포커스 렌즈(300)는 측 벽들(304)과 투명한 단부 플레이트들(306, 308)을 가지는 유체 챔버(302)를 포함한다. 유체 챔버(302)는 일반적으로 측 벽들의 길이 디멘전을 따라서 위치되고 챔버를 따라서 연장하는 광축(310)을 더 포함한다. 압전 물질로 만들어진 제 1 및 제 2 엘리먼트들(312-1, 312-2)이 챔 버(302)의 내부 상에 제공된다. 이 실시모드에서, 제 1 및 제 2 엘리먼트들(312-1, 312-2)은, 적합한 작동 수단을 사용하여, 독립적으로 작동될 수 있다. 각기, 참조 번호들(314, 316)로 표시된, 제 1 및 제 2 유체들은 유체 챔버(302) 내부에 위치되며 광축(310)의 가로로 연장하는 미니스커스(318) 위에서 서로 접촉한다. 압전 엘리먼트들(312-1, 312-2)의 주어진 독립적인 작용시, 엘리먼트들은 각기 미니스커스(318)의 형태가 실질적으로 유지되는 식으로, 그러나, 미니스커스(318)가 엘리먼트들(312-1, 312-2)의 디멘전에서의 변화에 의해서 정해진 {평행이동된 축(311)으로 표시된 것 같은) 주어진 양 만큼 평행이동되는 식으로, 제 1 디멘전으로부터 제 2 디멘전으로 변화한다. 도시된 바와 같이, 엘리먼트(312-1)는 디멘전의 증가를 격으며, 한편 엘리먼트(312-2)는 디멘전의 감소를 격는다{즉, 엘리먼트(312-1)의 디멘전의 증가와 실질적으로 동일한 양 만큼}. 예를 들어, 실린더형 렌즈의 경우에, 렌즈는 동일한 초점 세기 등을 유지하는 한편 다른 식으로 형태를 변화시키거나, 심지어 측방향으로 이동될 수도 있다.
도 9는 본 개시의 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈(10)를 포함하는 이미지 캡처 디바이스(100)의 단면 개략적 블록 개략도이다. 도 1 내지 도 8에 관련하여 기술된 것에 유사한 엘리먼트들이 동일한 참조 번호로 제공되며, 이들 유사한 엘리먼트들의 이전 기술이 여기에 적용되는 것으로 여겨질 수 있다. 디바이스는 실린더형 측벽들(14), 단단한 전방 렌즈(102) 및 단단한 후미 렌즈(104)를 포함하는 복합 가변 포커스 렌즈(10)를 포함한다. 두 개의 렌즈들과 실린더형 측벽들(14)에 의해서 밀폐된 공간은 실린더 형 유체 챔버(12)를 형성한다. 유체 챔 버(12)는 제 1 및 제 2 유체(24, 26)을 유지한다. 두 개의 유체들은 미니스커스(36)을 따라서 접촉한다. 미니스커스는, 압전 엘리먼트(22)에 인가된 전압에 따라서, 이전에 기술된 바와 같은, 가변 파워의 미니스커스 렌즈를 형성한다. 대안적인 실시모드에서, 두 개의 유체들(24, 26)은 위치를 변화시킨다.
일 실시모드에서, 전방 렌즈(102)는, 폴리카보네이트 또는 사이클릭 올레핀 공중합체와 같은, 고도로 굴절하는 플라스틱으로 된, 그리고 양의 파워를 가지는 볼록-볼록(convex-convex) 렌즈이다. 전방 렌즈의 표면들은 원하는 최초 집속 성질을 제공하도록 구성된다. 후미 렌즈 엘리먼트(104)는, COC(사이클릭 올레핀 공중합체)와 같은, 저 분산 플래스틱으로 형성되며 한 표면 상의 필드 플래트너로서 작용하도록 구성되는 렌즈 표면을 포함하고, 여기서 후미 렌즈 엘리먼트의 다른 표면은 평평하거나, 구형이거나 또는 비구형일 수 있다. 눈부심 조리개(106)와 애퍼처 조리개(108)가 렌즈의 전방에 더해진다. CMOS 센서 어레이와 같은, 픽셀화 이미지 센서(110)가 렌즈 뒤의 센서 평면에 위치된다.
전자 제어 회로(112)가, 무한대에서 몇 센티미터 사이의 물체 범위를 제공하도록 이미지 시그널들의 포커스 제어 프로세싱에 의해서 유도된, 포커스 제어 시그널에 따라서, 미니스커스 렌즈를 구동한다. 제어 회로는, 무한 거리에 초점이 맞춰지고, 저 전압 레벨과, 보다 가까운 물체들이 집속될 경우, 다른 보다 높은 전압 레벨들 사이의 인가된 전압을 제어한다. 렌즈는, 저, 비-제로, 전압이 무한대에 있는(평행한 들어오는 광선들) 물체 상에 렌즈가 집속하도록 인가되어, 합리적인 제조 공차들 내에서 무한대 상의 집속 능력을 제공하게 하며, 만일 한편 렌즈가 무한대 상의 집속이 0 전압이 인가 될 때 일어나는 식으로 구성될 경우, 보다 엄격한 제조 공차들이 적용될 것이다.
전방 렌즈 엘리먼트(102)는 바람직하게 그 내부 표면 상에 압전 엘리먼트(22)를 수용하는 튜브(14)를 가진 단일 몸체로 형성되며, 밀봉 유닛을 형성하기 위해 후미 렌즈(104)에 의해서 닫힌다. 제 2 렌즈 엘리먼트(104)는, 도 9에 도시된 것과 관련하여, 연장될 수 있으며, 렌즈 엘리먼트(104)의 평평한 후미 표면은, 렌즈의 디멘전을 감소시키기 위해서, 이미지 센서(110)가 렌즈 아래에 위치되는 것을 허용하도록, 각이 있는 거울 표면, 바람직하게 45°로 각진 거울 표면으로 교체될 수 있다. 게다가, 유체 챔버(12)는 유체의 열적 팽창으로 인한 부피 변화들을 수용하기 위해 확장 챔버가 제공될 수 있다. 확장 챔버는 유체 챔버의 벽들의 하나에서 유연한 멤브레인일 수 있다. 더 나아가, 전방 렌즈(102) 및 후미 렌즈(104)의 내부 표면들은, 렌즈들이 유체들(24, 26)로 만들어지는 물질의 비화합성(incompatibility)을 피하기 위해 보호 층으로 코팅될 수 있다. 보호 층은 또한 반사 방지 성질을 또한 가질 수 있다.
도 10은 본 개시의 또다른 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈를 포함하는 광학 스캐닝 디바이스의 단면 개략적 블록 개략도이다. 도 10은 본 개시들의 실시모드에 따른 렌즈를 포함하는 광학 스캐닝 디바이스로부터의 엘리먼트들을 도시한다. 디바이스는 광학 디스크(126)로부터, 예를 들어 듀얼 층 디지털 비디오 리코딩(DVR) 디스크로부터 (예를 들어 K.Schep, B.Stek, R. van Woudenberg, M. Blum, S. Kobayashi, T. Narahara, T. Ymagami, H. Ogawa의 논문 "Format description and evaluation of the 22.5GB DVR disc", Technical Digest, ISOM 2000, Chitose, Japan, Sept. 5-8, 2000 참조) 리코딩 및/또는 재생을 위한 것이다. 디바이스는, 예를 들어 원하는 파장을 가지며, 실질적으로 평행한 광선들로 구성된, 들어오는 시준된 빔들을, 현재 스캔되고 있는 정보 층의 평면내의 스팟(128)으로 집속하기 위한, 예를 들어 국제 특허 청구 WO 01/73775에 기술된 것과 같은, 단단한 전방 렌즈(122) 및 단단한 후미 렌즈(124)를 포함하는, 예를 들어 0.85의 개구수를 가지는, 복합 대물 렌즈를 포함한다.
듀얼 층 DVR 디스크들에서, 두 개의 정보층들이 0.1mm 및 0.08mm의 깊이에 있다; 이들은 따라서 보통 0.02mm 만큼 분리되어 있다. 한 층에서 다른 층으로 재 집속 할때, 정보 층 깊이의 차이 때문에, 일부 원치않는 상보되는 것이 필요한 구형(spherical) 파면 수차가 일어난다. 이를 성취하는 한 방법은 기계적 액추에이터를 사용해서, 예를 들어 디바이스에서 시준 렌즈를 이동시켜서 들어오는 빔의 몰림(vergence)을 변화시키는 것이며, 이는 상대적으로 비용이 많이 든다. 또다른 접근법은 스위치 가능한 액정 셀을 사용하는 것이며, 이 또한 상대적으로 비용이 많이 든다.
이 실시모드에서, 도 1 내지 도 8에 관련하여 기술된 것과 비슷한 스위치 가능한 가변 포커스 렌즈(10)가 사용된다. 디바이스는 현재 스캔되고 있는 정보층에 따라서 렌즈(10)의 전극에 두 개의 선택된 전압들의 하나를 인가하기 위한 전자 제어 회로(130)를 포함한다. 한 구성에서, 0.08mm의 정보 층 깊이의 스캐닝 동안, 상대적으로 낮은 선택된 전압이 제 1 미니스커스 곡률 반경을 생성하기 위해서 인 가된다. 다른 구성에서, 0.1mm의 정보 층 깊이의 스캐닝 동안, 상대적으로 높은 선택된 전압이 평면 미니스커스 곡률을 생성하기 위해서 인가된다. 결과로서, 파면 수차(wave front aberration)의 제곱 평균 값이 감소될 수 있다. 단지 렌즈 배율에서의 변이가 요구되기 때문에, 비슷한 효과가 미니스커스 곡률들의 상이한 컴비네이션들을 사용하여 얻어질 수 있다는 것을 주의한다. 더나아가, 렌즈 배율에 있어서의 차이는 또한 두 개의 액체들의 굴절률들을 보다 비슷하게 만듦에 의해서 미니스커스에서의 보다 커다란 움직임으로도 얻어질 수 있다.
위의 실시모드들은 설명적 예시들로서 이해되어야 한다. 추가 실시모드들이 생각될 수 있다. 예를 들어, 제 1 유체가 절연 액체보다는 증기로 구성될 수 있다. 제 2 액체는 제 1 유체보다 더 낮은 표면 장력을 가지는 유체일 수 있다. 이 경우, 낮은 인가된 전압들에서 미니스커스의 형태는 볼록이다. 하나의 실시모드에 연관하여 기술된 어떠한 특성도 다른 실시모드들에서 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
따라서, 한 실시모드에서, 압전 엘리먼트로의 제 1 전위차의 인가에 반응하여, 미니스커스는 제 1형태에 의해서 특징 지워진다. 게다가, 압전 엘리먼트에로의 제 2 전위차의 인가에 반응하여, 미니스커스는, 제 1 형태와 다른, 제 2 형태에 의해서 특징지워진다. 한 실시모드에서, 제 1 형태는 제 2 유체로부터 보았을 때 오목 형태를 포함하고, 제 2 형태는 보다 덜 오목한 형태를 포함한다.
또다른 실시모드에서, 제 1 유체는 제 2 유체보다 더 큰 굴절률을 가진다. 게다가, 가변 포커스 렌즈는 혼합 렌즈이며, 미니스커스가 제 1 유체에 관련하여 볼록일 때 혼합 렌즈가 양의 렌즈 배율을 가지도록, 양의 렌즈 배율을 제공하는 적어도 하나의 고정된 렌즈 요소를 포함한다.
이 명세서에서 개시된 실시모드들에 따라서 가변 포커스 렌즈를 포함하는 광학적 디바이스가 또한 생각된다. 광학 디바이스는 가변 포커스 렌즈에 대해서 집속 평면을 한정하기 위한 수단을 더 포함하며, 여기서 평행한 광선들로 이루어진 복사선의 입력과 압전 엘리먼트에 인가되는 비-제로 전위차에 반응하여, 복사선이 집속평면 상에 집속된다. 실시모드들은 이 명세서에서 개시되고 논의된 가변 포커스 렌즈를 포함하는 이미지 캡처 디바이스를 더 고려할 수 있다. 더 나아가, 실시모드들은, 이 명세서에서 개시된 다양한 실시모드들에 따른 가변 포커스 렌즈를 포함하는, 광학 기록 캐리어를 스캐닝하기 위한 광학 스캐닝 디바이스를 더 고려할 수 있다.
이제 도 11에 참조하여, 본 개시의 또 다른 실시모드에 따른 압전 유체 포커스 렌즈(150)는 도 1의 실시모드에 대해서 이 명세서에서 논의된 바와 비슷한, 유체 챔버(12), 측 벽들(14), 투명한 단부 플레이트들(16, 18), 및 광축(20)을 포함한다. 압전 물질로 만들어진 하나 또는 그 이상의 엘리먼트(22)가 챔버(12)의 내부 상에 제공되며, 챔버(12)를 통해 일부 연장한다. 게다가, 이 실시모드에서, 압전 물질은 한 면 상에, 즉, 챔버(12)의 단부 플레이트(18) 상에 부착한다.
챔버(12)는 미니스커스(28)의 위에서 접촉하는 제 1 유체(24) 및 제 2, 비혼화성, 유체(26)를 더 포함한다. 미니스커스(28)는 광축(20)에 가로로 연장한다. 미니스커스(28)의 주변길이(30)은 압전 엘리먼트(22)의 하나 또는 그 이상과의 관 계하여 표면 상에 고정적으로 위치된다. 이 실시모드에서, 표면은 하나 또는 그 이상의 중간 엘리먼트(152)의 표면을 포함한다. 하나 또는 그 이상의 중간 엘리먼트(152)는 하나 또는 그 이상의 압전 물질(22) 및 미니스커스(28) 사이에 물리적으로 위치된다.
압전 엘리먼트(22)는, 보다 이전의 실시모드들에 대해서 전에 논의된 바와 같이, 적합한 연결부들을 통해서, 전기의 소스(도시되지 않음)와 연결한다. 전압 소스에서의 변화들, 예를 들어, V1에서 V2로의 변화는 압전 엘리먼트(22)의 길이(34)에 있어서의 변화를 유도하며, 이는 하나 또는 그 이상의 중간 엘리먼트(152) 상에 힘을 가하여 미니스커스의 주변길이(30)을 이동시키며, 따라서 도 11의 (28-1)로 표시된 것과 같은, 미니스커스의 형태의 변화를 유도한다. 설명의 용이를 위해, 도 11의 상부 반은 전압(V1)에서 미니스커스(28)의 부분의 형태를 나타내며, 도 11의 하부 반은 전압(V2)에서 미니스커스(28-1)의 부분의 형태를 나타낸다. 하나의 중간 엘리먼트가 도 11에 도시되지만, 다수의 중간 엘리먼트들을 사용하는 추가적 구성들이 가능하다. 더 나아가, 도 11에 도시된 하나 또는 그 이상의 중간 엘리먼트 또한, 주어진 광학 응용에 적합하도록, 도 1 내지 도 10의 실시모드들에 적용될 수 있다.
더 나아가, 광축을 갖는 유체 챔버, 유체 챔버의 부분 내의 광축 주위에 위치된 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트, 그리고 유체 챔버의 다른 부분 내에 위치되며 광축에 가로로 연장하는 미니스커스 위에서 서로 접촉하는 제 1 및 제 2 유 체를 포함하는 가변 포커스 렌즈를 작동시키는 방법에 있어서, 미니스커스의 주변길이는 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트에 관계하여 표면 상에 고정적으로 위치되며, 제 1 및 제 2 유체는 실질적으로 섞이지 않으며 상이한 굴절률들을 가지는, 가변 포커스 렌즈를 작동시키는 방법은 (i)미니스커스의 형태 또는 (ii) 미니스커스의 평행이동의 하나 또는 그 이상을 변화시키기 위한 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트에 인가되는 전위차를 제어하는 것을 포함한다. 전위차를 제어하는 것은 제 2 유체에서 보았을 때 오목한 미니스커스 형태를 만들어내도록 전위차를 변화시키는 것을 포함한다. 전위차를 제어하는 것은 또한 제 2 유체로부터 보았을 때 볼록한 미니스커스 형태를 만들어 내도록 전위차를 변화시키는 것을 포함한다.
비록 몇 가지 예시적 실시모드들이 위에 자세하게 기술되었지만, 당업자는 많은 수정들이 본 개시의 실시모드들의 발명성과 이점들로부터 실질적으로 벗어나지 않으며 예시 실시모드들에서 가능하다는 것을 용이하게 주지할 것이다. 예를 들어, 본 개시의 실시모드들은 카메라 폰, 사진 비디오 카메라, 광학 선택 디바이스들, 의료 장비, 식별 응용제품들, 차량 응용제품들, 그리고, LED 조명과 같은, 조명 응용제품들과 같은 유체 렌즈에 적용될 수 있다. 렌즈는 더나아가, 주어진 광학 응용의 요구사항들에 적합한, 실린더형과는 다른 것을 포함하는, 어떠한 광학 엘리먼트 형태일 수 있다. 게다가, 본 개시의 실시모드들은 광학 엘리먼트들을 이동시킬 필요를 줄여주며, 예를 들어, 내구성, 단순함, 스피드, 및 비용의 하나 또는 그 이상의 다수의 장점들을 제공한다. 또한, 본 개시의 실시모드들은, 광학 및 역학을 위한 증명된 원리들을 사용하여, 튼튼함을 더 제공한다. 따라서, 모든 이 러한 수정들은 다음의 청구항들에서 정의되는 본 개시의 실시모드의 범위 안에 포함되는 것으로 의도된다. 청구항에서, 수단과 기능 항들이 열거된 기능들을 수행하는 것으로서 이 명세서에 기술된 구조들과 구조적 동등물들 뿐만아니라 동등한 구조도 커버하는 것으로 의도된다.
게다가, 하나 또는 그 이상의 청구항들의 괄호 안에 놓인 참조 기호들은 청구항들을 제한하는 것으로서 해석되어서는 않된다. 단어 "포함하는(comprising)"과 "포함한다(comprises)"와 이와 같은 표현은, 어떤 청구항 또는 명세서 전체에 열거된 것들과 다른 엘리먼트들이나 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 엘리먼트의 단수 지칭은 엘리먼트들의 복수 지칭들을 배제하지 않으며 그 반대의 경우도 성립한다. 하나 또는 그 이상의 실시모드들이 몇 개의 구분되는 엘리먼트들을 포함하는 하드웨어의 수단으로, 및/또는 적합하게 프로그램된 컴퓨터에 의해서 구현될 수 있다. 몇 개의 수단들을 열거하는 디바이스 청구항에서, 몇 개의 이들 수단은 하드웨어의 하나의 동일한 아이템으로 실현될 수 있다. 특정 측정치들이 서로 상이한 종속 청구항들에서 상술된다는 단순한 사실이 이들 측정치들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 표시하지는 않는다.
일반적으로 가변 포커스 렌즈들, 보다 특정적으로, 압전 가변 포커스 렌즈와 압전 가변 포커스 렌즈를 만드는 방법에 관한 것으로써 산업상 이용 가능하다.

Claims (25)

  1. 가변 포커스 렌즈(10)에 있어서,
    광축(20)을 가지는 유체 챔버(12)와;
    유체 챔버의 부분 내에서 광축 주위로 위치된 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트(22)와;
    유체 챔버의 또 다른 부분 내에 위치되고, 광축을 가로질러 더 연장하는 미니스커스(28, 36) 위에서 서로 접촉하는 제 1 및 제 2 유체(24, 26)로서, 미니스커스의 주변길이가 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트에 관련하여 표면 상에 고정적으로 위치되며, 제 1 및 제 2 유체들이 실질적으로 섞이지 않으며 상이한 굴절률들을 가지며, 여기서 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트로의 하나 또는 그 이상의 전위차의 인가에 반응하여, 하나 또는 그 이상의 압전 엘리먼트가 제어 가능하게 (i) 미니스커스의 형태 또는 (ii) 미니스커스의 평행이동의 하나 또는 그 이상을 변경시키는, 제 1 및 제 2 유체(24, 26)를 포함하는, 가변 포커스 렌즈.
  2. 제 1항에 있어서, 표면이 (i) 하나 이상의 압전 엘리먼트(22, 52, 82, 212, 312)의 표면 또는 (ii) 하나 이상의 중간 엘리먼트(152)의 표면을 포함하며, 하나 이상의 중간 엘리먼트가 하나 이상의 압전 엘리먼트 및 미니스커스(28) 사이에 물리적으로 위치되는, 가변 포커스 렌즈.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 유체(24)가 절연 유체를 포함하고, 제 2 유체(26)가 전도성 유체를 포함하는, 가변 포커스 렌즈.
  4. 제 1항에 있어서, 제 1 유체(24)가 증기를 포함하고, 제 2 유체(26)가 전도성 유체를 포함하는, 가변 포커스 렌즈.
  5. 제 1항에 있어서, 유체 챔버(12)가 실린더 벽(14), 전방 엘리먼트(16), 및 후미 엘리먼트(18)를 가지는 실질적으로 실린더형 챔버를 포함하는, 가변 포커스 렌즈.
  6. 제 5항에 있어서, 더나아가 전방 엘리먼트(16)가 투명한 부분을 포함하고 후미 엘리먼트(18)가 투명한 부분을 포함하는, 가변 포커스 렌즈.
  7. 제 6항에 있어서, 압전 엘리먼트(22)가 전방 표면(34)과 후방 표면을 더 포함하고, 더나아가 미니스커스의 주변길이가 전방 표면 상에 고정적으로 위치되며, 압전 표면의 뒤 표면이 후미 엘리먼트(18)에 고정적으로 부착되는,가변 포커스 렌즈.
  8. 제 7항에 있어서, 더나아가 압전 엘리먼트로의 전위차(32)의 인가가 광축에 평행한 방향으로 압전 엘리먼트의 길이에 있어서의 변화를 유도하는, 가변 포커스 렌즈.
  9. 제 1항에 있어서, 압전 엘리먼트(52)가 내부 링(54)을 더 포함하며, 더 나아가 미니스커스(60, 64)의 주변길이(62)이 내부 링 상에 고정적으로 위치되며 압전 엘리먼트가 챔버의 내부 표면(45)에 고정적으로 연결되는, 가변 포커스 렌즈.
  10. 제 9항에 있어서, 더 나아가 압전 엘리먼트로의 전위차(32)의 인가가 내부 링이 광축에 실질적으로 평행한 방향으로 횡단하는 식으로 압전 엘리먼트의 디멘전의 변화를 유도하는, 가변 포커스 렌즈.
  11. 제 1항에 있어서, 압전 엘리먼트(82)가 내부 원주 표면(90) 및 외부 원주 표면을 더 포함하고, 더 나아가 미니스커스(88, 92) 주변길이가 내부 원주 표면 상에 고정적으로 위치되고 압전 엘리먼트의 외부 원주 표면이 챔버(74)의 내부 표면에 고정적으로 연결되는, 가변 포커스 렌즈.
  12. 제 11항에 있어서, 내부 원주 표면이 압전 엘리먼트(82)의 전방, 중앙, 그리고 후미 표면을 포함하고, 미니스커스의 주변길이가 압전 엘리먼트의 전방, 중앙, 또는 후미 표면의 하나 상에 고정적으로 위치되는, 가변 포커스 렌즈.
  13. 제 11항에 있어서, 더나아가 압전 엘리먼트로의 전위차(32)의 인가가, 광축 에 가로로, 방사형 방향으로 압전 엘리먼트의 디멘전에 있어서의 변화를 유도하는, 가변 포커스 렌즈.
  14. 제 1항에 있어서, 압전 엘리먼트(82)가 내부 표면 및 외부 표면을 더 포함하며, 내부 표면은 전방, 중앙, 및 후미 표면을 포함하며, 더나아가 미니스커스의 주변길이가 내부 표면의 전방, 중앙 또는 후미 표면의 하나 상에 고정적으로 위치되며 압전 표면의 외부 표면이 챔버의 내부 표면에 고정적으로 연결되는, 가변 포커스 렌즈.
  15. 제 14항에 있어서, 더 나아가 압전 엘리먼트로의 전위차(32)의 인가가, 광축에 가로로, 방사형 방향으로 압전 엘리먼트의 디멘전에 있어서의 변화를 유도하는, 가변 포커스 렌즈.
  16. 제 1항에 있어서, 압전 엘리먼트로의 제 1 전위차의 인가에 반응하여, 미니스커스가 제 1 형태에 의해 특징지워지며, 더나아가, 압전 엘리먼트로의 제 1 전위차와 다른 제 2 전위차의 인가에 반응하여, 미니스커스가, 제 1 형태와는 다른, 제 2 형태에 의해 특징지워지는, 가변 포커스 렌즈.
  17. 제 16항에 있어서, 제 1 형태가 제 2 유체로부터 보여졌을 때 오목 형태를 포함하며 제 2 형태가 덜 오목한 형태를 포함하는, 가변 포커스 렌즈.
  18. 제 1항에 있어서, 제 1 유체(24)가 제 2 유체(26) 보다 더 큰 굴절률을 가지며 가변 포커스 렌즈가, 미니스커스가 제 1 유체에 관련하여 볼록할 때 혼합 렌즈가 양의 렌즈 배율을 가지는 식으로, 양의 렌즈 배율을 제공하는 적어도 하나의 고정된 렌즈 엘리먼트를 더 포함하는 혼합 렌즈인, 가변 포커스 렌즈.
  19. 제 1항을 따르는 가변 포커스 렌즈(10)을 포함하는 광학 디바이스에 있어서,
    가변 포커스 렌즈에 대해 집속 평면을 한정하기 위한 수단으로서, 평행한 광선들로 구성된 방사선의 입력 및 압전 엘리먼트에 인가되는 비-제로 전압에 반응하여, 방사선이 집속 평면 상에 집속되는, 집속 평면을 한정하기 위한 수단을 더 포함하는, 가변 포커스 렌즈를 포함하는 광학 디바이스.
  20. 이미지 캡처 디바이스로서,
    제 1항을 따르는 가변 포커스 렌즈를 포함하는, 이미지 캡처 디바이스.
  21. 광학 기록 캐리어를 스캐닝하기 위한 광학 스캐닝 디바이스(120)로서, 제 1항을 따르는 가변 포커스 렌즈를 포함하는, 광학 스캐닝 디바이스.
  22. 광축(20)을 가지는 유체 챔버(12), 유체 챔버의 한 부분 내에 광축 주위에 위치된 하나 이상의 압전 엘리먼트(22), 그리고 유체 챔버의 또 다른 부분 내에 위 치되고 광축에 가로로 연장하는 미니스커스(28, 36) 위에서 서로 접촉하는 제 1 및 제 2 유체들(24, 26)을 포함하는 가변 포커스 렌즈(10)를 작동시키는 방법으로서, 미니스커스의 주변길이는 하나 이상의 압전 엘리먼트와의 관계에 있어 표면 상에 고정적으로 위치되고, 제 1 및 제 2 유체들은 실질적으로 섞이지 않으며 상이한 굴절률들을 가지는, 가변 포커스 렌즈를 작동시키는 방법에 있어서,
    (i) 미니스커스의 형태 또는 (ii) 미니스커스의 평행이동의 하나 이상을 변화시키기 위하여 하나 이상의 압전 엘리먼트에 인가되는 전위차(32)를 제어하는 단계를 포함하는, 가변 포커스 렌즈를 작동시키는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 표면이 (i) 하나 이상의 압전 엘리먼트의 표면, 또는 (ii) 하나 이상의 중간 엘리먼트의 표면의 하나 이상을 포함하며, 하나 이상의 중간 엘리먼트가 하나 이상의 압전 엘리먼트와 미니스커스의 사이에 물리적으로 위치되는, 가변 포커스 렌즈를 작동시키는 방법.
  24. 제 22항에 있어서, 전위차를 제어하는 단계는 제 2 유체로부터 보여졌을 때 오목한 미니스커스 형태를 생성하기 위해 전위차를 변화시키는 단계를 포함하는, 가변 포커스 렌즈를 작동시키는 방법.
  25. 제 22항에 있어서, 전위차를 제어하는 단계는 제 2 유체로부터 보여졌을 때 볼록한 미니스커스 형태를 생성하기 위해 전위차를 변화시키는 단계를 포함하는, 가변 포커스 렌즈를 작동시키는 방법.
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