KR20090045236A - 가변 포커스 렌즈 - Google Patents

가변 포커스 렌즈 Download PDF

Info

Publication number
KR20090045236A
KR20090045236A KR1020097002856A KR20097002856A KR20090045236A KR 20090045236 A KR20090045236 A KR 20090045236A KR 1020097002856 A KR1020097002856 A KR 1020097002856A KR 20097002856 A KR20097002856 A KR 20097002856A KR 20090045236 A KR20090045236 A KR 20090045236A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control element
chamber
variable focus
focus lens
medium
Prior art date
Application number
KR1020097002856A
Other languages
English (en)
Inventor
크리스토프 도브로스킨
Original Assignee
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Publication of KR20090045236A publication Critical patent/KR20090045236A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/004—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/004—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid
    • G02B26/005—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid based on electrowetting
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

가변 포커스 렌즈(10)는 내부 챔버(16)를 가진 용기(container)를 포함한다. 광축(24)은 챔버를 통해 연장한다. 제 1 유체 매질(medium)과 제 2 유체 매질(20)은 챔버 안에 위치된다. 미니스커스(22)는 상기 광축에 실질적으로 수직으로 그리고 챔버에서 제 1 매질 및 제 2 매질 사이에 배열된다. 미니스커스 제어 시스템은 제 1 제어 요소(26)와 제 2 제어 요소(28, 30)를 포함한다. 제 1 제어 요소는 미니스커스에 연결되고 광축에 실질적으로 수직인 방향으로 이동 가능하다. 제 1 제어 요소는 전기장 및 자기장을 사용하여, 따라서 증명되고 안정된 기술들을 사용하여, 상호 작용하도록 구성된다. 또한, 내부 챔버는 챔버의 벽을 통해 연장하는 어떤 요소들도 없는 밀폐된 챔버일 수 있다. 따라서, 챔버로부터의 유체 매질들의 누출의 확률이 감소된다.

Description

가변 포커스 렌즈{VARIABLE FOCUS LENS}
본 발명은 가변 포커스 렌즈와 관련한 것이며, 특히 챔버에 제 1 매질과 제 2 매질을 포함하는 렌즈에 관련한 것이며, 여기서 제 1 및 제 2 매질 사이의 미니스커스(meniscus)의 형태는 제어 가능하다.
위에 기술된 종류의 가변 포커스 렌즈는 종래 기술로부터 알려져 있다. 미니스커스 또는 경계면의 형태는 렌즈의 초점 길이를 정한다. 미니스커스의 형태를 변화시킴에 의해서 렌즈의 초점길이가 변화된다. 초점 길이의 정확한 제어를 위해서 미니스커스의 형태가 정확하게 제어되어는 것이 요구된다.
미니스커스의 제어를 위한 다수의 기술들이 종래 기술에서 제안되어 왔다. 예를 들어, 전자-습윤(electrowetting) 기술을 사용하는 것이 알려진다. WO 2005/096028 A는 미니스커스를 이동시키기 위해 제 1 매질 및 제 2 매질의 하나의 압력을 변화시키기 위해 압전 액추에이터를 사용하는 것을 제시한다. JP 2004-233945는 렌즈 안에 존재하는 제 1 매질의 양 그리고 제 2 매질의 양을 제어하여 제 1 및 제 2 매질 사이의 경계면의 형태를 제어하는 것을 개시한다.
전자 습윤은 활용하기 어렵다는 단점을 가진다. 전자 습윤 원리는 선택된 유체들과 작동 온도 조건에 민감하다. 따라서, 이들은 일반적으로 적용 가능하지 못할 수 있다. 유체의 양을 제어하는 것은 펌프 디바이스를 요구한다. 그러나 펌프 디바이스는, 펌프 디바이스의 요구되는 크기를 고려할 때, 기술적으로 복잡하고 제어하기 어려우며, 이러한 펌프 디바이스는 고장에 민감하다.
위에 언급된 단점들을 가지지 않는 가변 포커스 렌즈를 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 대안적인 가변 초점 길이를 제공하는 것이 목적이 된다.
한 양상에서, 본 발명은 제 1항에 따른 가변 포커스 길이를 제공한다. 렌즈는 내부 챔버를 가지는 용기를 포함하며, 렌즈의 광축은 챔버를 통해 연장한다. 챔버에 , 제 1 유체 매질과 제 2 유체 매질이 위치된다. 미니스커스는 챔버에서 제 1 매질과 제 2 매질 사이에 배열된다. 챔버는 제 1 매질과 제 2 매질로 완전히 채위진다. 따라서, 제 1 매질의 부피와 제 2 매질의 부피는 변할 수 없다. 미니스커스는 제 1 매질과 제 2 매질의 분리를 유지시킨다. 또한 렌즈는 미니스커스의 형태를 제어하기 위한 미니스커스 제어 시스템을 포함한다. 미니스커스의 형태는 가변 포커스 렌즈의 초점 길이를 정한다. 미니스커스 제어 시스템은 제 1 제어 요소와 제 2 제어 요소를 포함한다. 제 1 제어 요소는 미니스커스에 연결되며 광축에 실질적으로 평행한 방향으로 이동 가능하다. 제 1 유체 매질과 제 2 유체 매질의 부피가 변화할 수 없기 때문에, 제 1 제어 요소를 이동시키는 것은 미니스커스의 형태를 변화시키는 결과를 가져온다. 제 1 제어 요소 그리고 제 2 제어 요소는 전기장 또는 자기장을 사용하여 상호 작용하도록 구성된다.
실시예에서, 자기장이 제 1 및 제 2 제어 요소 사이의 상호작용을 위해 사용된다. 제 1 및 제 2 제어 요소의 적어도 하나가 제어 가능한 자기 요소일 필요가 있으면, 한편 제 1 및 제 2 제어 요소의 하나는 자기 요소 일 수 있다. 제 1 제어 요소와 제 2 제어 요소 사이에 행사되는 자기력은 제 1 제어 요소의 이동을 따라서 미니스커스의 형태의 변화의 결과를 가져온다.
제어 가능한 자기 요소는 전원에 작동적으로 연결된 코일일 수 있다. 전류가 코일을 통해 흐를 때, 자기장이 생성된다. 자기장의 세기는 코일을 통해 흐르는 전류의 양에 의존한다. 따라서 자기장의 세기는 전류를 제어함에 의해서 제어 가능하다.
당업자는 제 1 제어 요소와 제 2 제어 요소 사이의 힘이 전기장으로부터 결과한다는 것을 이해한다. 당업자는 전기장이 제 1 제어 요소와 제 2 제어 요소 사이의 상호작용을 위해 사용되는 실시예를 디자인하는 방법을 용이하게 이해한다.
실시예에서, 제 2 제어 요소는 챔버 외부에 배열된다. 이러한 실시예에서, 어떠한 전기적 연결도 챔버 내부에 배열될 필요가 없다. 특히, 제 1 제어 요소는 자기 요소일 수 있으며, 제 2 제어 요소는 제어 가능한 자기 요소일 수 있다. 이러한 실시모드에서, 오직 수동(passive) 요소만이 챔버 안에 배열되며 능동(active) 요소는 챔버 밖에 배열된다.
실시예에서, 제 1 제어 요소는 챔버의 내부 벽 근처에 배열된다. 이러한 실시모드에서 인도(guiding) 수단이 제 1 제어 요소의 부드러운 이동을 위해 제 1 제어 요소와 내부 벽 사이에 제공될 수 있다. 또한, 밀봉 수단이 제 1 유체 매질과 제 2 유체 매질을 분리시킨 채 유지시키기 위해 제 1 제어 요소와 챔버의 내부 벽 사이에 제공될 수 있다.
이후로, 본 발명은 비-한정적인 실시예를 도시하는 첨부된 도면들에 참조하여 더 자세하게 설명된다.
도 1은 제 1 상태에서 본 발명에 따른 가변 포커스 렌즈의 실시예의 개략적 도면.
도 2는 제 1 상태에서 도 1에 따른 가변 포커스 렌즈의 실시예의 개략적 도면.
도면에서 유사한 참조 번호들은 유사한 컴포넌트들 및/또는 특징부들을 지칭한다. 도 1은 본 발명에 따른 가변 포커스 렌즈(10)의 실시예를 도시한다. 렌즈(10)는 제 1 벽들(12A, 12B)과 제 2 벽(14)을 가지는 용기를 포함한다. 제 1 벽들(12A, 12B)은 적어도 부분적으로 투명하다. 용기의 벽들(12A, 12B, 14)은 챔버(16)를 한정한다. 챔버(16)에 제 1 유체 매질(18)과 제 2 유체 매질(20)이 위치된다. 렌즈(10)가 오직 렌즈(10)로만 기능할 경우, 제 1 유체 매질(18)과 제 2 유체 매질(20)은 실질적으로 투명하다. 그러나, 만일 렌즈(10)가 또한 필터로서 기능할 경우, 제 1 및/또는 제 2 유체 매질(18, 20)의 투과성은 원하는 필터 효과에 상응하여 선택될 수 있다. 제 1 매질(18)과 제 2 매질(20) 사이에, 미니스커스(22)가 배열되어, 제 1 매질(18)과 제 2 매질(20)의 분리를 유지시킨다. 광축(24)은 챔버(16)를 통해 연장하며, 미니스커스(22)에 실질적으로 수직하다.
미니스커스(22)의 외부 경계부에서, 미니스커스는 제 1 제어 요소(26)에 연결되며, 이는 자기 요소를 포함한다. 제2 제어 요소의 코일(28)은 제 2 벽(14)의 바깥 경계부에 배열된다. 제 2 제어 요소는 코일(28)에 연결된 전력 소스(30)를 더 포함한다. 전류가 코일(28)을 통해 흐를 때, 자기장이 생성된다. 따라서, 자기력이 제 1 제어 요소(26)의 자기 요소와 코일(28) 사이에 생성된다. 자기력에 따라서 제 1 제어 요소(26)는 광축(24)에 실질적으로 평행하게 그리고 제 2 벽(14)을 따라서 이동할 수 있다. 부드러운 이동을 보장하기 위해서, 인도 수단이 제 2 벽(14)과 제 1 제어 요소(26) 사이에 제공될 수 있다. 제 1 유체 매질(18)과 제 2 유체 매질(20)을 분리된 채 유지시키기 위해, 밀봉 수단이 제 2 벽(14)과 제 1 제어 요소(26) 사이에 제공될 수 있다.
도 1에서, 렌즈(10)의 미니스커스(22)가 제 1 상태로 도시되며, 여기서 미니스커스(22)의 곡률은 볼록이다{제 1 제어 요소(26)에 대해서 보여질 때}. 도 2에서, 렌즈(10)는 제 2 상태이며, 여기서 제 1 제어 요소(26)는 도 1에 도시된 바와 같은 제 1상태와 비교하여 이동된다. 제 1 유체 매질(18)과 제 2 유체 매질(20)의 부피가 변화할 수 없기 때문에, 제 1 제어 요소(26)가 이동할 때, 미니스커스(22)의 형태가 변화한다. 제 2 상태에서(도 2), 미니스커스(22)가 제 1 제어 요소(26)에 대해서 오목이다.
탄성 미니스커스(22)와 관련하여, 제 1 제어 요소(26)의 실질적인 어떤 위치도 사용될 수 있다는 것이 주지된다. 미니스커스(22)가 탄성이 아닐 경우, 제 1 제어 요소(26)의 두 개의 위치들이 존재하게 되며, 여기서 미니스커스(22)가 팽팽하게 된다 (하나는 볼록, 다른 하나는 오목).
가변 포커스 렌즈(10)의 렌즈 효과는 미니스커스(22)의 곡률(형태)로부터 결과한다. 따라서, 미니스커스(22)의 형태를 변화시키는 것은 렌즈(10)의 초점 길이를 변화시킨다. 렌즈(10)의 실제 초점 길이는 제 1 유체 매질(18)과 제 2 유체 매질(20)의 굴절률(refractive index)의 차이에 의존한다.
비록 본 발명의 자세한 실시예들이 여기에 개시되나, 개시된 실시예들은 본 발명의 예시들일 따름이며, 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 이 명세서에서 개시된 특정 구조적 및 기능적 사항들은 한정적인 것으로서 해석되어서는 안되며, 단순히 청구항들의 근거로서 그리고 당업자들이 다양하게 본 발명을 가능한 어떠한 적절하고 자세한 구조로 실시하는 것을 가르치기 위한 대표적인 근거로서 해석되어야 한다.
또한, 이 명세서에서 사용된 용어 및 표현들은 한정적이도록 의도되지 않았으며, 본 발명의 이해를 돕는 기술을 제공하도록 의도되었다. 이 명세서에서 사용된 단수 표현은 하나 또는 그 이상을 정의한다. 이 명세서에서 사용된 표현 '또 하나' 는 적어도 제 2 및 그 이상의 의미로 정의된다. 이 명세서에 사용된, 용어 '포함하는' 및/또는 '가지는'은 '포함하는'(comprising)으로 (포괄적 용어로서) 정의된다. 이 명세서에서 사용된, 용어 '연결된'은, 비록 직접적이거나 유선으 로(wired)는 아니라도, 연결된 것으로서 정의된다.
본 발명은 가변 포커스 렌즈와 관련한 것이며, 특히 챔버에 제 1 매질과 제 2 매질을 포함하는 렌즈에 관련한 것이며, 여기서 제 1 및 제 2 매질 사이의 미니스커스의 형태는 제어 가능함으로써 산업상 이용 가능하다.

Claims (8)

  1. 가변 포커스 렌즈(10)로서,
    광축(24)이 내부 챔버(16)를 통해 연장하는, 내부 챔버(16)를 가진 용기와;
    상기 챔버에 위치된 제 1 유체 매질(18) 그리고 제 2 유체 매질(20)과
    상기 광축에 실질적으로 수직하게 그리고 상기 챔버에서 제 1 매질과 제 2 매질 사이에 배열된 미니스커스(22)와; 그리고
    미니스커스의 형태를 제어하기 위한 미니스커스 제어 시스템을 포함하며,
    여기서 미니스커스 제어 시스템은 제 1 제어 요소(26) 그리고 제 2 제어 요소(28, 30)를 포함하며, 제 1 제어 요소는 미니스커스에 연결되며 광축에 실질적으로 평행한 방향으로 이동 가능하며, 제 1 제어 요소 그리고 제 2 제어 요소는 전기장 또는 자기장을 사용하여 상호 작용하도록 구성되는,
    가변 포커스 렌즈.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 제어 요소 및/또는 제 2 제어 요소가 제 1 제어 요소를 이동시키기 위해 자기장을 생성하기 위한 제어 가능한 자기 요소를 포함하는, 가변 포커스 렌즈.
  3. 제 1항에 있어서, 제 1 제어 요소와 제 2 요소의 하나가 자기 요소를 포함하며, 제 1 제어 요소와 제 2 제어 요소의 다른 하나가 제 1 제어 요소를 이동시키기 위해 자기장을 생성하기 위한 제어 가능한 자기 요소를 포함하는, 가변 포커스 렌즈.
  4. 제 1항에 있어서, 제 2 제어 요소가 챔버 밖에 배열되는, 가변 포커스 렌즈.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 제어 가능한 자기 요소가 전원(30)에 작동적으로 연결된 코일(28)인, 가변 포커스 렌즈.
  6. 제 1항에 있어서, 제 1 제어 요소가 챔버의 내부 벽 근처에 배열되는, 가변 포커스 렌즈.
  7. 제 6항에 있어서, 인도(guiding) 수단이 제 1 제어 요소와 챔버의 내부 벽 사이에 제공되는, 가변 포커스 렌즈.
  8. 제 6항에 있어서, 밀봉 수단이 제 1 제어 요소와 챔버의 내부 벽 사이에 제공되는, 가변 포커스 렌즈.
KR1020097002856A 2006-08-15 2007-07-31 가변 포커스 렌즈 KR20090045236A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06118921.3 2006-08-15
EP06118921 2006-08-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090045236A true KR20090045236A (ko) 2009-05-07

Family

ID=38669860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097002856A KR20090045236A (ko) 2006-08-15 2007-07-31 가변 포커스 렌즈

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20100232030A1 (ko)
EP (1) EP2054742A1 (ko)
JP (1) JP2010500625A (ko)
KR (1) KR20090045236A (ko)
CN (1) CN101501534A (ko)
WO (1) WO2008020356A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2034338A1 (en) 2007-08-11 2009-03-11 ETH Zurich Liquid Lens System
WO2010015093A1 (en) 2008-08-08 2010-02-11 Optotune Ag Electroactive optical device
US8659835B2 (en) 2009-03-13 2014-02-25 Optotune Ag Lens systems and method
US8699141B2 (en) * 2009-03-13 2014-04-15 Knowles Electronics, Llc Lens assembly apparatus and method
JP5743399B2 (ja) * 2009-12-21 2015-07-01 キヤノン株式会社 液体レンズ
EP2239600A1 (en) 2010-06-02 2010-10-13 Optotune AG Adjustable optical lens
US8944647B2 (en) 2010-09-02 2015-02-03 Optotune Ag Illumination source with variable divergence
WO2012055049A1 (en) 2010-10-26 2012-05-03 Optotune Ag Variable focus lens having two liquid chambers
CN105334645B (zh) * 2014-07-21 2018-02-16 联胜（中国）科技有限公司 2d/3d转换装置及其驱动方法、显示器
CN104597535A (zh) * 2015-02-16 2015-05-06 杭州清渠科技有限公司 一种基于电磁效应的光学特性可调控透镜
CN104597534A (zh) * 2015-02-16 2015-05-06 杭州清渠科技有限公司 一种可调控复眼透镜阵列及其制作方法
TWI616190B (zh) * 2016-11-18 2018-03-01 長庚大學 聲致顯影增強光同調影像之鏡頭及其系統和運作方法
CN110824592B (zh) * 2018-08-07 2021-12-21 京东方科技集团股份有限公司 透镜组件、太赫兹波层析成像系统、方法及过滤器
CN113287042B (zh) * 2018-12-28 2023-06-02 奥普托图尼康苏默尔股份公司 用于光学器件的致动器以及光学器件
CN110989056B (zh) * 2019-11-25 2021-06-15 Oppo广东移动通信有限公司 挤压式液体透镜及镜头模组
CN110908021B (zh) * 2019-11-25 2021-06-15 Oppo广东移动通信有限公司 挤压式液体透镜及镜头模组
CN110954978B (zh) * 2019-11-25 2021-06-15 Oppo广东移动通信有限公司 挤压式液体透镜及镜头模组

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08323192A (ja) * 1995-03-24 1996-12-10 Tdk Corp 物質界面を変化させる方法
US5774274A (en) * 1995-05-12 1998-06-30 Schachar; Ronald A. Variable focus lens by small changes of the equatorial lens diameter
US6542309B2 (en) * 2001-06-29 2003-04-01 The Boeing Company Flexible lens
JP2004233945A (ja) 2003-01-29 2004-08-19 Futofumi Nagao 光学装置
JP2004333640A (ja) * 2003-05-01 2004-11-25 Olympus Corp 可変光学素子、光学ユニット及び撮像装置
GB0407414D0 (en) 2004-04-01 2004-05-05 1 Ltd Variable focal length lens
WO2005119307A1 (en) 2004-06-01 2005-12-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical element
GB0423564D0 (en) * 2004-06-01 2004-11-24 Koninkl Philips Electronics Nv Optical element
TW200730881A (en) * 2005-12-16 2007-08-16 Koninkl Philips Electronics Nv Piezoelectric variable focus fluid lens and method of focusing
CN101034201A (zh) * 2006-03-10 2007-09-12 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 一种可变焦透镜模组及采用该透镜模组的镜头模组

Also Published As

Publication number Publication date
US20100232030A1 (en) 2010-09-16
JP2010500625A (ja) 2010-01-07
CN101501534A (zh) 2009-08-05
EP2054742A1 (en) 2009-05-06
WO2008020356A1 (en) 2008-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090045236A (ko) 가변 포커스 렌즈
US11500132B2 (en) Tunable lens device
JP4897680B2 (ja) 可変焦点マイクロレンズ
US20200301116A1 (en) Optical zoom device with focus tunable lens cores
WO2015052233A1 (en) Tunable lens
US8587874B2 (en) Fluid Pressure Liquid Lens
EP3714304B1 (en) Optical device, particularly camera, comprising autofocus and optical image stabilization
Xu et al. Electrowetting liquid lens integrating adaptive liquid iris
JP2002147620A (ja) 密封構造及び密封容器
JP2012048244A (ja) 可変焦点マイクロレンズ
Chang et al. Microelectrofluidic lens for variable curvature

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid