KR20090038181A - 가변 초점 광학 장치 - Google Patents

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Abstract

가변 초점 광학 장치가 개시된다. 본 가변 초점 광학 장치는 광학 렌즈, 전압 인가 시에 서로 반대 방향으로 굽힘 변형하는 두 영역을 구비하며, 광학 렌즈와 연결된 액추에이터부 및, 전압이 인가되면 굽힘 변형에 의해 광학 렌즈의 초점이 변동되도록 액추에이터부를 지지하는 지지부를 포함한다. 이에 따라, 가변 초점 광학 렌즈의 구동 변위를 최대화할 수 있다.
바이몰프, 폴리머, 액추에이터, 가변 초점 광학 장치

Description

가변 초점 광학 장치{varifocal optical device}
본 발명은 가변 초점 광학 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 서로 다른 방향으로 굽힘 변형되는 영역들을 구비한 액추에이터를 이용한 가변초점 광학 장치에 관한 것이다.
현대 무선 휴대통신기기는 단순한 전화 및 메시지 전달 기능을 넘어서, 카메라, 게임, 음악 재생, 방송, 인터넷 등의 다양한 기능을 포함하는 다목적 전자기기로 발전하고 있다. 이와 더불어 점점 더 작은 공간에 많은 기능을 집적해 넣기 위한 시도가 이루어지고 있다.
하지만, 렌즈, 이미지 센서, PCB 등으로 이루어진 카메라 모듈은 렌즈가 내장된 모듈의 부피 및 두께로 인하여 크기를 감소시키기가 가장 어렵다. 특히, 더 나은 영상을 얻기 위해서 카메라 모듈에서는 자동 초점 기능, 손 떨림 방지 기능, 줌 기능 등을 집적해야 하나, 크기의 제약 때문에 현재는 이러한 기능들을 추가하는데에 어려움이 있다.
기존 카메라에서 자동 초점 기능을 구현하기 위한 대표적인 방법으로는, 1) 스텝 모터를 사용하는 방법, 2) 보이스 코일 모터(voice coil motor)를 사용하는 방법, 3) 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)를 사용하는 방법, 4) 액체 렌즈(liquid lens)를 사용하는 방법 등이 있다. 이 중에서, 1) 및 2)의 방법은 카메라 모듈의 크기를 소형화하는데 어려움이 있었으며, 3)의 방법은 최대 변형률이 작고, 공정 온도가 높다는 문제점이 있었으며, 4)의 방법은 액체에 기포가 발생하지 않게 채워넣는 공정이 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 초점 조정 범위가 증대되는 가변 초점 광학 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 초점 광학 장치는, 광학 렌즈; 전압 인가 시에 서로 반대 방향으로 굽힘 변형하는 두 영역을 구비하며, 상기 광학 렌즈와 연결된 액추에이터부; 및, 상기 전압이 인가되면 상기 굽힘 변형에 의해 상기 광학 렌즈의 초점이 변동되도록 상기 액추에이터부를 지지하는 지지부;를 포함한다.
이때, 상기 액추에이터부는, 공통 접지층; 상기 공통 접지층의 양측에 배치되며, 서로 대향되는 일 영역들이 각각 제거되어, 제거된 영역을 기준으로 상기 두 영역으로 각각 구분되는 제1 전극층 및 제2 전극층;을 포함할 수 있다.
또는, 상기 액추에이터부는, 상기 광학 렌즈와 연결되며, 원형을 이루는 제1 연결부; 상기 지지부와 연결되는 제2 연결부; 및, 상기 제1 및 제2 연결부 사이에서 연결되고, 상기 제1 연결부와 평행 이격되도록 소정 곡률을 가지는 형상을 이루 며, 상기 전압 인가 시에 서로 반대 방향으로 굽힘 변형하는 두 영역이 마련된 액추에이터;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 액추에이터부는, 상기 지지부의 일 변의 가장 자리로부터 상기 지지부의 타 변의 가장 자리 방향으로 바(bar) 형태로 연장 형성되며, 끝 단에서 상기 광학 렌즈 방향으로 굴곡되어 연결되는 형상을 이루는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지지부는 다각형(多角形)을 이루며, 상기 액추에이터부는 상기 지지부의 각 변에 연결되며, 각각 상기 전압 인가 시에 서로 반대 방향으로 굽힘 변형하는 두 영역이 마련된 복수 개의 액추에이터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 액추에이터부는, 중심 영역을 기준으로 상기 두 영역으로 구분되는 바이몰프 폴리머 액추에이터를 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 복수 개의 액추에이터는, 서로 개별적으로 구동되는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 액추에이터는, 2층 이상의 다층으로 구성된 적층형인 것이 바람직하다.
또한, 상기 액추에이터부는, 아크릴레이트(arcrylate) 또는 실리콘(silicone)과 같은 유전성 탄성체(dielectric elastomer)로 이루어질 수 있다.
또는, 상기 액추에이터부는, 강유전체 폴리머(ferroelectric polymer) 또는 완화형 강유전체 폴리머(relaxor ferroelectric polymer)로 이루어진 것이 바람직하다.
이때, 상기 액추에이터부는, ion-irradiated P(VDF-TrFE) 또는 P(VDF-TrFE- CFE)의 폴리머 물질로 제조되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 초점 광학 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 초점 광학 장치의 조립도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 가변 초점 광학 장치(100)는 광학 렌즈(110), 액추에이터부(120), 및 지지부(130)를 포함한다.
광학 렌즈(110)는 카메라 모듈에 적용될 수 있는 모든 렌즈를 포함할 수 있다. 일반적으로, 광학 렌즈(110)는 원형인 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 사각형의 광학 렌즈가 이용될 수도 있다. 또한, 광학 렌즈(110)는 광 투과율 향상 및 색수차 감소 등의 광 특성을 향상시키기 위하여, 렌즈 표면에 광코팅(optical coating)이 될 수 있다.
액추에이터부(120)는 전압 인가시 서로 반대 방향으로 굽힘 변형하는 두 영역을 구비하며, 광학 렌즈(110)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 도 1에서와 같이 액추에이터부(120)는 지지부(130)의 일 변의 가장 자리를 따라 연장된 바(bar) 형태를 이루며, 연장 형성된 끝 단에서 상기 광학 렌즈(110) 방향으로 굴곡되어 연결되는 형상일 수 있다.
한편, 액추에이터부(120)는 아크릴레이트(arcrylate) 또는 실리콘(silicone)과 같은 유전성 탄성체(dielectric elastomer)로 이루어질 수 있다. 또는, 액추에 이터부(120)는 강유전체 폴리머(ferroelectric polymer) 또는 완화형 강유전체 폴리머(relaxor ferroelectric polymer)로 이루어질 수 있다. 또는, 액추에이터부(120)는 ion-irradiated P(VDF-TrFE) 또는 P(VDF-TrFE-CFE)의 폴리머 물질로 제조될 수 있다.
지지부(130)는 액추에이터부(120)에 전압이 인가되면 굽힘 변형에 의해 광학 렌즈의 초점이 변동되도록 액추에이터부(120)를 지지할 수 있다. 지지부(130)는 원형 또는 다각형(多角形)의 모양일 수 있으며, 웨이퍼 상에서 일괄 처리(batch process)로 대량생산하여 제조 단가를 낮추기 위해서는 사각형인 것이 바람직하다. 또한, 지지부(130)는 카메라와 같은 광학 장치의 일반적인 렌즈 모듈이 원형인 점을 고려한다면, 원형의 모양일 수도 있다. 한편, 지지부(130)는 규소(Si), 유리(glass), 및 폴리머(polymer)와 같은 물질 중 어느 하나로 제조될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 지지부(130)는 사각형을 이루며, 액추에이터부(120)는 상기 지지부(130)의 각 변에 연결되며, 각각 상기 전압 인가 시에 서로 반대 방향으로 굽힘 변형하는 두 영역이 마련된 복수 개의 액추에이터를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따르면, 도 2에서처럼, 본 가변 초점 광학 장치(100)는 시트(sheet) 형태로 조립이 가능하다. 이에 따라, 제작 공정이 단순해지는 이점이 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가변 초점 광학 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 가변 초점 광학 장치의 액추에이터부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 가변 초점 광학 장치(300)는 광학 렌즈(310), 액추에이터부(320), 및 지지부(330)를 포함할 수 있다. 이 경우, 광학 렌즈(310)가 지지부(330)의 크기 내에서 수직 방향으로 최대 변위를 갖기 위해, 액추에이터부(320)의 형상은 상술한 것에 한정하지 않고 다양하게 변형될 수 있으므로, 도 3의 액추에이터부(320)의 형상은 도 1과는 다르게 구형되었다.
이 경우, 액추에이터부(320)는 제1 연결부(410), 제2 연결부(420), 및 액추에이터(430)를 포함할 수 있다. 제1 연결부(410)는 광학 렌즈(310)와 연결되며, 원형을 이룰 수 있다. 제2 연결부(420)는 지지부(330)와 연결될 수 있다. 액추에이터(430)는 제1 연결부(410) 및 제2 연결부(420) 사이에서 연결되고, 제1 연결부(410)와 평행 이격되도록 소정 곡률을 가지는 형상을 이루며, 전압 인가 시에 서로 반대 방향으로 굽힘 변형하는 두 영역을 마련하고 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 실시 예들에서 액추에이터부는 바이몰프 폴리머 액추에이터로 구현될 수 있다.
도 5a는 본 가변 초점 광학 장치의 초점 조정 원리를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5a의 액추에이터(520)는 바이몰프 폴리머 액추에이터로 구현될 수 있다. 도 5b는 도 5a의 액추에이터의 위치에 따른 곡률의 변화를 나타내는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 바이몰프 폴리머 액추에이터(520)에 전압이 인가되어 굽힘 변형이 발생한 것을 알 수 있으며, 광학 렌즈(510)와 하나의 바이몰프 폴리머 액추에이터(520)가 서로 연결된 구성의 일 예를 나타낸다. 도 5b는 일 점 쇄선(一點鎖線)으로 표시된 도 5a의 바이몰프 폴리머 액추에이터(520) 각 지점에 따른 곡 률(curvature)을 나타내며, 음(-)의 곡률인 경우에는 위로 볼록한 형태이며, 양(+)의 곡률인 경우에는 아래로 볼록한 형태임을 알 수 있다. 이와 같이, 위로 볼록 및 아래로 볼록한 구조를 갖는 굽힘 변형을 통해, 지지부(530)의 크기 내에서 광학 렌즈(510)와 지지부(530) 간의 수직방향의 최대 변위를 제공할 수 있다. 바이몰프 폴리머 액추에이터(520)에 전압이 인가되지 않은 경우 바이몰프 폴리머 액추에이터(520)는 굽힘 변형이 발생하지 않아 평평하나, 전압이 인가되면 바이몰프 폴리머 액추에이터(520)에 굽힘 변형이 발생하여, 광학 렌즈(510)가 상,하 중 어느 한 방향으로 조정된다. 도 5a에서는 전압이 인가되었을 때, 광학 렌즈(510)가 아래 방향으로 조정되어 배치된 일 예를 나타내고 있다.
한편, 도 5a는 지지부(530)에 하나의 광학 렌즈(510)가 액추에이터(520)를 통해 연결된 구조를 도시하고 있으나, 지지부(530)에 2 이상의 광학 렌즈들이 각각 액추에이터(520)를 통해 병렬로 연결될 수 있다. 이 경우, 2 이상의 광학 렌즈들이 수직 방향으로 굽힘 변형을 각각 수행함으로써, 줌 기능도 수행할 수 있다.
도 6a는 바이몰프 폴리머 액추에이터의 일반적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 6b는 본 가변 초점 광학 장치에 적용되는 바이몰프 폴리머 액추에이터의 구성을 나타내는 도면이며, 도 6c는 본 바이몰프 폴리머 액추에이터에 대한 전압인가 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 바이몰프 폴리머 액추에이터는 일반적으로 3개의 전극층으로 구성되며, 가운데 배치된 전극층은 기준 노드로서 공통 접지를 위한 전극층이며, 공통 접지를 위한 전극층 상,하에 배치된 A 전극층 및 B 전극층 중 어느 한 쪽 에 양(+)의 전압이 인가되게 된다. 만약, A 전극층에 양(+)의 전압이 인가되면, 대체로 위로 볼록한 형태가 되며, B 전극층에 양(+)의 전압이 인가되면, 대체로 아래로 볼록한 형태가 될 수 있다. L 부분의 표시는, 당해 기술 분야에서 흔히 사용되는 표시로서, A 전극층 및 B 전극층 중 어느 한 쪽에 양의 전압이 인가되어 바이몰프 폴리머 액추에이터가 좌우방향으로 팽창한다고 하더라도, 좌우방향으로는 움직일 수 없고, 상하방향으로만 움직일 수 있게 하는 기능을 한다.
도 6b를 참조하면, 본 가변 초점 광학 장치의 바이몰프 폴리머 액추에이터는 공통 접지층(610), 제1 전극층(620), 및 제2 전극층(630)을 포함한다. 바이몰프 폴리머 액추에이터에 관한 일반적인 도면인 도 6a와 달리, 본 발명의 일 예에 따른 바이몰프 폴리머 액추에이터는 제1 전극층(620) 및 제2 전극층(630) 각각이 중간이 끊어진 불연속적인 형태이다. 또한, 제1 전극층(620)은 A 영역 및 C 영역으로 분리될 수 있으며, 제2 전극층(630)도 B 영역 및 D 영역으로 분리될 수 있다.
그 결과, 도 6a와 같이 A 전극층 또는 B전극층 중 어느 하나에만 양(+)의 전압이 인가되어 굽힘 변형이 이루어지는 일반적인 바이몰프 폴리머 액추에이터와 달리, 도 6b 및 도 6c에 도시된 것처럼, 제1 전극층(620)의 A 영역에 양(+)의 전압이 인가되고, 동시에 제2 전극층(630)의 D 영역에 양(+)의 전압이 인가될 수 있다.
제1 전극층(620)의 A 영역에 양(+)의 전압이 인가되면, A 영역에서 공통 접지층(610) 방향으로 전기장이 형성되어, 제1 전극층(620)의 A 영역과 공통 접지층(610)의 거리가 좁아지게 되고, 푸아송 효과(Poisson's effect)에 의해 A 영역이 길이 방향(x 방향)으로 늘어나게 된다. 그 결과, A 및 B 영역이 위로 볼록한 형태 의 음(-)의 곡률을 갖게 된다. 마찬가지로, 제2 전극층(630)의 D 영역에도 제1 전극층(620)의 A 영역에 인가된 전압과 동일한 전압이 인가되면, 상술한 것처럼 제2 전극층(630)의 D 영역이 길이 방향(x 방향)으로 늘어나게 된다. 그 결과, C 및 D 영역이 아래로 볼록한 형태의 양(+)의 곡률을 갖게 된다.
반면에, 제1 전극층(620)의 C 영역에 양(+)의 전압이 인가되고, 동시에 제2 전극층(630)의 B 영역에 양(+)의 전압이 인가되면, 제1 전극층(620)의 C 영역이 길이 방향(x 방향)으로 늘어나게 되며, 제2 전극층(630)의 B 영역이 길이 방향(x 방향)으로 늘어나게 된다. 그 결과, A 및 B 영역이 아래로 볼록한 형태의 음(+)의 곡률을 갖게 되고, C 및 D 영역이 위로 볼록한 형태의 음(-)의 곡률을 갖게 된다.
도 7a는 본 가변 초점 광학 장치의 바이몰프 폴리머 액추에이터의 외형도이고, 도 7b는 일반적인 바이몰프 폴리머 액추에이터에 소정의 전압이 인가된 외형도이며, 도 7c는 본 가변 초점 광학 장치의 바이몰프 폴리머 액추에이터에 소정의 전압이 인가된 외형도이다. 도 7a에서처럼, 전압이 인가되지 않은 바이몰프 폴리머 액추에이터에 도 6a에서와 같이 일반적인 바이몰프 폴리머 액추에이터에 소정의 전압을 인가한 경우, h 만큼의 수직 방향 변이가 발생한다. 반면에, 도 6b에서와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이몰프 폴리머 액추에이터에 동일한 소정의 전압을 인가한 경우에는, h'( h' > h) 만큼의 수직 방향 변이가 발생한다.
즉, 바이몰프 폴리머 액추에이터의 양(+)의 곡률을 갖는 부분과 음(-)의 곡률을 갖는 부분을 개별적으로 구동할 수 있게 되어, 수직 방향의 변위를 최대화할 수 있으며, 본 발명의 일 예에 따른 도 7c는, 도 7b에 비하여 구동 전압도 상대적 으로 낮출 수 있게 된다.
한편, 도 1을 참조하면, 바이몰프 폴리머 액추에이터는 4개로 구성되어 있음을 알 수 있으며, 각각의 바이몰프 폴리머 액추에이터는 개별적으로 구동된다. 그 결과 수직 방향의 변이가 각각 다르게 발생할 수 있게 되어, 광학 렌즈가 수평으로 배치되지 않고, 기울어질 수 있다. 이렇게 광학 렌즈가 기울어지는 현상에 대해서는 각각의 바이몰프 폴리머 액추에이터의 구동 전압을 다르게 인가함으로써 기울기 보정이 가능해진다. 또한, 각각의 바이몰프 폴리머 액추에이터에 대하여 피드백 제어(feedback control)를 통해, 손떨림 방지 기능도 수행할 수 있다.
도 8은 본 가변 초점 광학 장치에서 다층으로 구성된 바이몰프 폴리머 액추에이터의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 공통 접지층(610) 및 제1 전극층(620) 사이에 추가로 E 전극층이 포함되어 있음을 알 수 있으며, 공통 접지층(610) 및 제2 전극층(630) 사이에 추가로 F 전극층이 포함되어 있음을 알 수 있다. 즉, 도 6b와는 달리, 도 8에서는 추가로 포함된 E 전극층 및 F 전극층에서도 전압을 인가할 수 있게 되어, 바이몰프 폴리머 액추에이터에 인가되는 구동 전압을 낮출 수 있는 이점이 발생하게 된다.
가령, 도 6b에서 제1 전극층(620) 및 공통 접지층(610) 사이에 인가되는 구동 전압이 10[V] 라고 한다면, 도 8에서는 V3가 공통 접지 전압인 0[V]인 경우, V2 전압이 5[V]이고, V1 전압이 0[V]의 형태로 인가될 수 있다. 이 경우, E 전극층에서 공통 접지층(610)의 방향으로 전기장이 인가되고, 동시에 E 전극층에서 A 전극층의 방향으로 전기장이 인가되어 전기장이 인가되는 방향은 서로 반대가 된다. 하지만, 바이몰프 폴리머 액추에이터는 전압이 인가되는 방향에 상관없이 전극층들 간의 거리가 좁아지게 되고, 푸아송 효과(Poisson's effect)에 의해 거리가 좁아진 전극층들이 길이 방향으로 늘어나게 된다. 그 결과, 다층으로 구성된 바이몰프 폴리머 액추에이터를 이용하여 구현할 경우에, V1 전압 0[V], V2 전압 5[V], V3 전압 0[V]와 같이 전압을 교대로 인가함으로써, 단일층으로 구성된 바이몰프 폴리머 액추에이터에 비하여 구동전압을 낮출 수 있는 이점이 있다.
도 8에서는 공통 접지와 V1 및 V2 전압을 갖는 2개의 전극층으로 이루어진, 2층으로 구성된 적층형 액추에이터에 대하여 설명하였으나, 공통 접지와 최대 전압을 갖는 전극층 사이에 복수의 전극층을 추가함으로써, 2층 이상의 다층으로 구성된 적층형 액추에이터를 구성할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 누구든지 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는다면 다양한 변형 실시가 가능할 것이며, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 초점 광학 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 초점 광학 장치의 조립도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가변 초점 광학 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 본 가변 초점 광학 장치의 액추에이터부의 구성을 나타내는 도면.
도 5a는 본 가변 초점 광학 장치의 초점 조정 원리를 설명하기 위한 단면도.
도 5b는 도 5a의 액추에이터의 위치에 따른 곡률의 변화를 나타내는 도면.
도 6a는 바이몰프 폴리머 액추에이터의 일반적인 구성을 나타내는 도면.
도 6b는 본 가변 초점 광학 장치에 적용되는 바이몰프 폴리머 액추에이터의 구성을 나타내는 도면.
도 6c는 본 바이몰프 폴리머 액추에이터에 대한 전압 인가 상태를 설명하기 위한 도면.
도 7a는 본 가변 초점 광학 장치의 바이몰프 폴리머 액추에이터의 외형도.
도 7b는 일반적인 바이몰프 폴리머 액추에이터에 소정의 전압이 인가된 외형도.
도 7c는 본 가변 초점 광학 장치의 바이몰프 폴리머 액추에이터에 소정의 전압이 인가된 외형도.
도 8은 본 가변 초점 광학 장치에서 다층으로 구성된 바이몰프 폴리머 액추 에이터의 일 예를 나타내는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 가변 초점 광학 장치 110 광학 렌즈
120 액추에이터부 130 지지부
300 가변 초점 광학 장치 310 광학 렌즈
320 액추에이터부 330 지지부
410 제1 연결부 420 제2 연결부
430 액추에이터 610 공통 접지층
620 제1 전극층 630 제2 전극층

Claims (11)

  1. 광학 렌즈;
    전압 인가 시에 서로 반대 방향으로 굽힘 변형하는 두 영역을 구비하며, 상기 광학 렌즈와 연결된 액추에이터부; 및,
    상기 전압이 인가되면 상기 굽힘 변형에 의해 상기 광학 렌즈의 초점이 변동되도록 상기 액추에이터부를 지지하는 지지부;를 포함하는 가변 초점 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터부는,
    공통 접지층;
    상기 공통 접지층의 양측에 배치되며, 서로 대향되는 일 영역들이 각각 제거되어, 제거된 영역을 기준으로 상기 두 영역으로 각각 구분되는 제1 전극층 및 제2 전극층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 초점 광학 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터부는,
    상기 광학 렌즈와 연결되며, 원형을 이루는 제1 연결부;
    상기 지지부와 연결되는 제2 연결부; 및,
    상기 제1 및 제2 연결부 사이에서 연결되고, 상기 제1 연결부와 평행 이격되 도록 소정 곡률을 가지는 형상을 이루며, 상기 전압 인가 시에 서로 반대 방향으로 굽힘 변형하는 두 영역이 마련된 액추에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 초점 광학 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터부는,
    상기 지지부의 일 변의 가장 자리를 따라 연장되어 바(bar) 형태를 이루며, 끝 단이 상기 광학 렌즈 방향으로 굴곡되어 연결되는 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 가변 초점 광학 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 다각형(多角形)을 이루며,
    상기 액추에이터부는 상기 지지부의 각 변에 연결되며, 각각 상기 전압 인가 시에 서로 반대 방향으로 굽힘 변형하는 두 영역이 마련된 복수 개의 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 초점 광학 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터부는,
    중심 영역을 기준으로 상기 두 영역으로 구분되는 바이몰프 폴리머 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 초점 광학 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수 개의 액추에이터는,
    서로 개별적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 가변 초점 광학 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 액추에이터는,
    2층 이상의 다층으로 구성된 적층형인 것을 특징으로 하는 가변 초점 광학 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터부는,
    아크릴레이트(arcrylate) 또는 실리콘(silicone)과 같은 유전성 탄성체(dielectric elastomer)로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변 초점 광학 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터부는,
    강유전체 폴리머(ferroelectric polymer) 또는 완화형 강유전체 폴리머(relaxor ferroelectric polymer)로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변 초점 광학 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터부는,
    ion-irradiated P(VDF-TrFE) 또는 P(VDF-TrFE-CFE)의 폴리머 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 가변 초점 광학 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150002220A (ko) * 2013-06-28 2015-01-07 엘지이노텍 주식회사 멤스 소자 및 카메라 모듈
KR20150025619A (ko) * 2013-08-29 2015-03-11 엘지이노텍 주식회사 멤스 소자
KR101521426B1 (ko) * 2014-07-09 2015-06-05 연세대학교 산학협력단 음의 푸아송비를 갖는 단위 광결정 구조체, 이를 주기적으로 배열한 복합 광결정 구조체 및 광학 필터.
KR20160025760A (ko) * 2014-08-28 2016-03-09 삼성전기주식회사 액추에이터 유닛 및 렌즈 모듈

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100555696C (zh) * 2005-02-15 2009-10-28 诺基亚公司 用于微移动的压电致动器元件
US8038066B2 (en) 2009-04-29 2011-10-18 Hand Held Products, Inc. Laser scanner with deformable lens
US8226009B2 (en) * 2009-04-29 2012-07-24 Hand Held Products, Inc. Laser scanner with improved decoding
US8282004B2 (en) * 2009-04-29 2012-10-09 Hand Held Products, Inc. Focusing apparatus and terminal comprising variable focus lens assembly
US8305691B2 (en) 2009-04-29 2012-11-06 Hand Held Products, Inc. Fluid lens element for use in changing thermal operating environment
US20110038625A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-17 Strategic Polymer Sciences, Inc. Electromechanical polymer actuators
JP2011203435A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Sony Corp カメラモジュール及び撮像装置
WO2011121851A1 (ja) * 2010-03-29 2011-10-06 ソニー株式会社 レンズ駆動装置、レンズモジュールおよび撮像装置
KR102065116B1 (ko) * 2011-07-14 2020-01-10 삼성전자주식회사 광 투과량 조절 소자, 이를 포함한 영상 기기 및 그 제조 방법
DE102011121928B4 (de) * 2011-08-01 2015-03-05 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Anordnung zum Betreiben eines dynamischen Nanofokussiersystems
JP5782177B2 (ja) * 2012-03-15 2015-09-24 アルプス電気株式会社 高分子アクチュエータを用いた駆動装置
US20160097929A1 (en) 2014-10-01 2016-04-07 Dawson Yee See-through display optic structure
US11333134B2 (en) 2017-05-05 2022-05-17 Hutchinson Technology Incorporated Shape memory alloy actuators and methods thereof
US11815794B2 (en) 2017-05-05 2023-11-14 Hutchinson Technology Incorporated Shape memory alloy actuators and methods thereof
WO2018204888A1 (en) 2017-05-05 2018-11-08 Hutchinson Technology Incorporated Shape memory alloy actuators and methods thereof
GB201800930D0 (en) * 2018-01-19 2018-03-07 Adlens Ltd Improvements in or relating to variable focusing power optical devices
WO2022115932A1 (en) * 2020-12-01 2022-06-09 Sheba Microsystems Inc Mems electrostatic actuator for super resolution and autofocus in cameras
US11859598B2 (en) * 2021-06-10 2024-01-02 Hutchinson Technology Incorporated Shape memory alloy actuators and methods thereof
US11982263B1 (en) 2023-05-02 2024-05-14 Hutchinson Technology Incorporated Shape metal alloy (SMA) bimorph actuators with reduced wire exit angle

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7170665B2 (en) 2002-07-24 2007-01-30 Olympus Corporation Optical unit provided with an actuator
JP3804312B2 (ja) * 1998-12-17 2006-08-02 コニカミノルタホールディングス株式会社 圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータ駆動装置
JP2000308377A (ja) 1999-04-19 2000-11-02 Seiko Instruments Inc 圧電振動子およびこの圧電振動子を用いた超音波モータ、並びに圧電振動子の製造方法
US6624549B2 (en) * 2001-03-02 2003-09-23 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive device and method of fabricating the same
JP2002357773A (ja) 2001-06-04 2002-12-13 Olympus Optical Co Ltd 光学コンポーネントとそれを用いた内視鏡、内視鏡光学系
KR100772361B1 (ko) * 2001-06-08 2007-11-01 삼성전자주식회사 광픽업 장치
KR100413799B1 (ko) * 2001-10-09 2004-01-03 삼성전자주식회사 가동 미러 장치 및 이를 채용한 프로젝터
JP4007806B2 (ja) 2001-12-18 2007-11-14 オリンパス株式会社 ピンホールユニット
US6933662B2 (en) * 2002-10-31 2005-08-23 The Boeing Company Electrostrictive compound actuator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150002220A (ko) * 2013-06-28 2015-01-07 엘지이노텍 주식회사 멤스 소자 및 카메라 모듈
KR20150025619A (ko) * 2013-08-29 2015-03-11 엘지이노텍 주식회사 멤스 소자
KR101521426B1 (ko) * 2014-07-09 2015-06-05 연세대학교 산학협력단 음의 푸아송비를 갖는 단위 광결정 구조체, 이를 주기적으로 배열한 복합 광결정 구조체 및 광학 필터.
KR20160025760A (ko) * 2014-08-28 2016-03-09 삼성전기주식회사 액추에이터 유닛 및 렌즈 모듈

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