KR20100041048A - Digital variable liquid lens - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 렌즈에 특정부피의 유체를 주입하여 렌즈의 형상을 변형시키고, 이를 이용하여 렌즈의 초점거리를 변화시키는 가변 유체렌즈에 관한 것으로, 렌즈에 유입되는 유체량을 디지털 방식으로 제어할 수 있는 디지털 가변 유체렌즈에 관한 것이다.The present invention relates to a variable fluid lens that injects a fluid of a specific volume into a lens to deform the shape of the lens, and uses the same to change the focal length of the lens. A digital variable fluid lens.
최근의 마이크로 광학 렌즈는 휴대전화나 소형 전자 기기에 사용되기 위해 초소형 박막화, 저전압 구동, 충격에 대한 안정성, 수차 보정, 반응 시간 단축 등을 목표로 특히 휴대폰의 카메라 모듈에 적용하기 위한 기술이 중점적으로 개발되고 있다.In recent years, micro-optical lenses are aimed at miniaturization, low voltage driving, shock resistance, aberration correction, and short response time for use in mobile phones and small electronic devices. Is being developed.
오토포커스와 줌 기능이 가능한 고성능 광학기기를 위해서는 초점거리의 조절이 가능한 가변 유체렌즈의 연구가 중요하다. 유체렌즈의 경우에는 크게 2 가지 종류로 나뉠 수 있는데, 한 가지는 전기습윤현상을 이용하여 유체의 형태를 제어하여 초점을 가변하는 유체렌즈가 있고, 나머지 한 가지는 유체렌즈 내부의 액체를 압력을 이용하여 부피를 가변시켜 초점을 제어하는 형태의 유체렌즈가 있다.For high-performance optics with autofocus and zoom, the study of variable fluid lenses with adjustable focal length is important. In the case of a fluid lens, there are two types of fluid lenses. One is a fluid lens that focuses by varying the focus by controlling the shape of the fluid by using an electrowetting phenomenon. There is a type of fluid lens that controls the focus by varying the volume.
전자의 유체 렌즈의 경우 굴절율이 다른 두 도전성 또는 유극성 유체를 이용 하여 전기 용기내에 밀폐해 전압을 인가하여 전기습윤현상을 이용한 표면장력을 변화시켜 효율적으로 렌즈의 초점 조절을 제어하는 기술(일본특허출원 JP 2000-058285)이 개발되었고, 중심부에 정전극을 설치하고 가장자리에 부전극을 둥근 형태로 설치하여 농도 분포 상태를 변화시켜 초점을 제어하는 기술(일본특허출원 JP 2001-290087)이 개발되었으며, 두 개 이상의 동심원 형태의 전극을 이용하여 유체의 구면을 보다 정밀하게 제어하는 기술(한국특허등록 KR 10-0783582)이 개발되었다.In the case of the former fluid lens, two conductive or polar fluids having different refractive indices are sealed in an electric container to apply a voltage to change surface tension using electrowetting to efficiently control the focusing of the lens (Japanese Patent Application JP 2000-058285 has been developed, and a technology for controlling the focus by changing the concentration distribution state by installing a positive electrode at the center and a negative electrode at the edge is developed (Japanese Patent Application JP 2001-290087). A technique for more precisely controlling the spherical surface of a fluid using two or more concentric electrode types (Korean Patent Registration KR 10-0783582) has been developed.
후자의 경우 기존의 아날로그 방식의 가변 유체렌즈는 압력이나 유체량을 제어하여 초점거리를 조절하는데, 이러한 아날로그 방식의 가변 유체렌즈의 초점거리의 조절 성능은 압력이나 유체량을 제어하는 구동기의 성능에 따라 영향을 받게 되어, 일반적인 구동기의 성능한계로 인해서 초점거리 조절의 정밀도와 분해능이 낮은 문제점을 가지고 있다.In the latter case, the conventional analog variable fluid lens adjusts the focal length by controlling the pressure or the amount of fluid. The function of adjusting the focal length of the analog variable fluid lens depends on the performance of the actuator that controls the pressure or fluid amount. As a result, the accuracy and resolution of the focal length adjustment are low due to the performance limitation of the general driver.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 디지털 방식으로 렌즈에 공급되는 유체량을 이산적으로 제어하여 구동기의 성능에 관계없이 초점거리 조절의 정밀도와 분해능을 높일 수 있는 가변 유체렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, by digitally controlling the amount of fluid supplied to the lens digitally variable to increase the accuracy and resolution of the focal length adjustment regardless of the performance of the driver It is an object to provide a fluid lens.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 디지털 가변 유체렌즈는 내부에 유입되는 유체의 양에 따라 초점거리가 변하는 유체렌즈 및 상기 유체렌즈와 직렬로 연결되는 하나 이상의 단위 구동기로 이루어져 상기 유체렌즈에 유입되는 유체의 양을 조절하는 하나 이상의 구동모듈을 포함하되, 상기 단위 구동기는 유체가 충진되어 있는 유체저장부, 상기 유체저장부의 상부면에 형성되며, 탄성을 가지는 재질로 형성된 박막 및 상기 박막 상부에 형성되며, 상기 박막에 공압을 전달하는 챔버를 포함한다.The digital variable fluid lens according to the first aspect of the present invention for solving the above problems consists of a fluid lens whose focal length is changed in accordance with the amount of fluid introduced therein and at least one unit driver connected in series with the fluid lens. At least one driving module for controlling the amount of fluid flowing into the fluid lens, wherein the unit driver is a fluid storage portion is filled with a fluid, a thin film formed on the upper surface of the fluid storage portion, formed of an elastic material And a chamber formed on the thin film and transmitting pneumatic pressure to the thin film.
여기서, 상기 디지털 가변 유체렌즈가 n개의 구동모듈로 이루어지는 경우, n 번째 구동모듈은 n 개의 단위 구동기로 이루어질 수 있다.Here, when the digital variable fluid lens is composed of n driving modules, the nth driving module may be formed of n unit drivers.
또한, 상기 디지털 가변 유체렌즈가 n개의 구동모듈로 이루어지는 경우, n 번째 구동모듈은 2n-1 개의 단위 구동기로 이루어질 수 있다.In addition, when the digital variable fluid lens includes n driving modules, the n th driving module may include 2 n-1 unit drivers.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 2 특징에 따른 디지털 가변 유체렌즈는 내부에 유입되는 유체의 양에 따라 초점거리가 변하는 유체렌즈 및 상기 유체렌즈와 직렬로 연결되는 하나 이상의 단위 구동기로 이루어져 상기 유체렌즈에 유입되는 유체의 양을 조절하는 하나 이상의 구동모듈을 포함하되, 상기 단위 구동기는 유체가 충진되어 있는 유체저장부, 상기 유체저장부의 상부면에 형성되며, 탄성을 가지는 재질로 형성된 박막 및 상기 박막 상부에 형성되며, 상기 박막에 기계적인 힘을 가해 변형시키는 가압부를 포함한다.In addition, the digital variable fluid lens according to the second aspect of the present invention for solving the above problems is a fluid lens whose focal length is changed in accordance with the amount of fluid introduced into the inside and at least one unit driver connected in series with the fluid lens It comprises at least one drive module for adjusting the amount of fluid flowing into the fluid lens, wherein the unit driver is formed in the fluid storage portion, the upper surface of the fluid storage portion is filled with the fluid, the material having elasticity It is formed on the thin film and the thin film formed, and includes a pressing unit for deforming by applying a mechanical force to the thin film.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 3 특징에 따른 디지털 가변 유체렌즈는 내부에 유입되는 유체의 양에 따라 초점거리가 변하는 유체렌즈 및 상기 유체렌즈와 연결되어 상기 유체렌즈에 유입되는 유체의 양을 조절하는 하나 이상의 구동모듈을 포함하되, 상기 구동모듈은 유체가 충진되어 있는 유체저장부, 상기 유체저장부의 상부면에 형성되며, 탄성을 가지는 재질로 형성된 박막 및 상기 박막 상부에 형성되며, 상기 박막에 공압을 전달하는 챔버를 포함한다.In addition, the digital variable fluid lens according to the third aspect of the present invention for solving the above problems is connected to the fluid lens and the fluid lens in which the focal length is changed according to the amount of fluid introduced into the fluid lens is introduced into the fluid lens It includes at least one drive module for controlling the amount of fluid, the drive module is formed on the fluid storage portion is filled with the fluid, the upper surface of the fluid storage portion, the thin film formed of a material having elasticity and the upper portion of the thin film And a chamber for delivering pneumatic pressure to the thin film.
여기서, 상기 디지털 가변 유체렌즈가 n개의 구동모듈로 이루어지고, 첫번째 구동모듈을 그 중 가장 적은 부피의 유체저장부를 가지는 구동모듈이라고 하면, n 번째 구동모듈의 유체저장부의 부피는 첫번째 구동모듈의 유체저장부 부피의 n 배로 구성될 수 있다.Here, when the digital variable fluid lens is composed of n driving modules, and the first driving module is a driving module having a fluid storage unit having the smallest volume among them, the volume of the fluid storage unit of the nth driving module is the fluid of the first driving module. It may consist of n times the reservoir volume.
또한, 상기 디지털 가변 유체렌즈가 n개의 구동모듈로 이루어지고, 첫번째 구동모듈을 그 중 가장 적은 부피의 유체저장부를 가지는 구동모듈이라고 하면, n 번째 구동모듈의 유체저장부의 부피는 첫번째 구동모듈의 유체저장부 부피의 2n-1 배로 구성될 수 있다.In addition, if the digital variable fluid lens is composed of n driving modules, and the first driving module is a driving module having the smallest volume of the fluid storage unit, the volume of the fluid storage unit of the nth driving module is the fluid of the first driving module. It may consist of 2 n-1 times the reservoir volume.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 4 특징에 따른 디지털 가변 유체렌즈는 내부에 유입되는 유체의 양에 따라 초점거리가 변하는 유체렌즈 및상기 유체렌즈와 연결되어 상기 유체렌즈에 유입되는 유체의 양을 조절하는 하나 이상의 구동모듈을 포함하되, 상기 구동모듈은 유체가 충진되어 있는 유체저장부, 상기 유체저장부의 상부면에 형성되며, 탄성을 가지는 재질로 형성된 박막 및 상기 박막 상부에 형성되며, 상기 박막에 기계적인 힘을 전달하는 가압부를 포함한다.In addition, the digital variable fluid lens according to the fourth aspect of the present invention for solving the above problems is a fluid lens having a focal length that changes in accordance with the amount of fluid introduced therein and connected to the fluid lens is introduced into the fluid lens It includes at least one drive module for controlling the amount of fluid, the drive module is formed on the fluid storage portion is filled with the fluid, the upper surface of the fluid storage portion, the thin film formed of a material having elasticity and the upper portion of the thin film And, it comprises a pressing unit for transmitting a mechanical force to the thin film.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈는 기존 아날로그 방식에 비해, 정밀한 구동기 없이 고정밀 초점거리 조정이 가능하므로 성능과 가격면에서 경쟁력을 가질 수 있고, 특히 휴대폰 등 소형 기기에 사용되는 초소형 카메라 모듈에 적용이 용이한 효과가 있다. Digital variable fluid lens according to the present invention configured as described above can be competitive in terms of performance and price, because the high-precision focal length can be adjusted without a precise driver, compared to the conventional analog method, in particular ultra-small size used in small devices such as mobile phones It is easy to apply to the camera module.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용 및 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described specific details and embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 1 실시예의 구성이 도시된 도이다.1 is a diagram showing the configuration of a first embodiment of a digital variable fluid lens according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 1 실시예는 내부에 유입되는 유체의 양에 따라 초점거리가 변하는 유체렌즈(100) 및 상기 유체렌즈와 직렬로 연결되는 하나 이상의 단위 구동기(200)로 이루어져 상기 유체렌즈에 유입되는 유체의 양을 조절하는 하나 이상의 구동모듈(310~340)을 포함하되, 상기 단위 구동기(200)는 유체가 충진되어 있는 유체저장부(210), 상기 유체저장부의 상부면에 형성되며, 탄성을 가지는 재질로 형성된 박막(220) 및 상기 박막 상부에 형성되며, 상기 박막에 공압을 전달하는 챔버(230)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a first embodiment of a digital variable fluid lens according to the present invention includes a
상기 유체렌즈(100)는 렌즈 형태의 얇은 막 내부에 유체가 충전되는 형태를 가지는데, 유체렌즈 내부에 유체가 많이 유입될수록 유체렌즈(100)의 두께가 두꺼워지고, 곡률이 커지게 되어 초점거리는 짧아진다.The
만약 내부의 유체가 빠져나가 유체렌즈(100)의 두께가 얇아지게 되면 곡률이 작아지게 되어 초점거리는 커지게 된다.If the fluid inside the liquid escapes and the thickness of the
상기 단위 구동기(200)는 유체가 충진된 유체저장부(210), 상기 유체저장부의 상부면에 접하여 형성되는 박막(220) 및 상기 박막에 공압(공기압력)을 가하여 상기 유체저장부 내부의 유체를 압박하는 챔버(230)로 이루어진다.The
상기 단위 구동기(200)는 상기 유체렌즈(100) 또는 타 단위 구동기와 직렬로 연결된다. 여기서, 구체적으로 연결되는 부분은 단위 구동기의 유체저장부(210) 및 챔버(230) 부분이다. 즉, 상기 유체저장부(210)는 상기 유체렌즈(100) 또는 타 단 위 구동기의 유체저장부와 연결된다.The
상기 챔버(230)는 제어 신호에 따라 부피가 팽창하거나 수축하는 동작을 한다. 본 발명에서 챔버(230)는 완전히 팽창하는 경우 또는 완전히 수축하는 경우의 두 가지 동작을 하도록 구성된다. The
여기서, 모든 단위 박막 구동기는 모두 동일한 크기의 출력 유체량을 가진다.Here, all the unit thin film drivers all have the same amount of output fluid.
상기 단위 구동기(200)는 상기 챔버(230)가 팽창하여 상기 박막에 일정한 크기의 압력을 가하는 ON 동작과, 상기 챔버가 수축하여 압력을 가하지 않는 OFF 동작의 2 가지 동작만 수행한다.The
상기 유체저장부(210)와 챔버(230) 사이에는 탄성을 가진 얇은 박막(220)이 존재하여 챔버(230)가 팽창하는 경우 도 1의 A 부분처럼 유체저장부(210) 내부의 유체를 밀어내주게 된다.When the
즉, 상기 단위 구동기(200)의 유체저장부(210)에 충전된 유체는 상기 챔버(230)가 동작하게 되면 이웃하는 단위 구동기의 유체저장부로 유입되게되며, 최종적으로는 상기 유체렌즈(100)에 일정한 유체가 주입되게 된다.That is, the fluid filled in the
즉, 본 발명에서는 상기 단위 구동기(200)가 일정한 기본 단위의 유체 또는 압력을 상기 유체렌즈(100)로 전달하는 기능을 한다. 즉, 디지털적인 압력을 가하는 기본단위가 되는 것이다.That is, in the present invention, the
본 발명의 제 1 실시예에서는 상기 단위 구동기(200)가 하나 이상 직렬로 연 결된 배열을 구동모듈(310, 320, 330, 340)이라고 한다. 이러한 구동모듈이 유체렌즈(100)와 연결된다.In the first embodiment of the present invention, an arrangement in which one or
상기 구동모듈은 상기 유체렌즈(100)에 방사방향으로 연결될 수 있으며, 각 구동모듈 내부의 단위 구동기의 유체저장부는 서로 연결되게 되고, 제일 앞쪽의 단위 구동기의 유체저장부는 상기 유체렌즈(100)에 연결된다.The driving module may be radially connected to the
상기 구동모듈은 전체가 하나로써 동작한다. 즉, 구동모듈을 구성하는 전체 단위 구동기가 동시에 동작을 하는 것이다. 이를 위해 각 구동모듈 내부의 모든 단위 구동기의 챔버는 서로 연결된다. 그래서, 마지막 단위 구동기의 챔버에 공압이 인가되면 전체 단위 구동기의 챔버가 동시에 동작하도록 구성된다.The drive module operates as a whole. That is, all the unit drivers constituting the drive module operate simultaneously. To this end, the chambers of all the unit drivers inside each drive module are connected to each other. Thus, when pneumatic pressure is applied to the chamber of the last unit driver, the chamber of the entire unit driver is configured to operate simultaneously.
앞서 설명한 바와 같이 단위 구동기는 ON 동작과 OFF 동작 중 어느 한가지 동작을 하게 되는데, 상기 구동모듈 이 ON 동작을 한다는 것은 구동모듈 내의 전체 단위 구동기가 동시에 ON 동작을 하는 것을 의미한다. OFF 동작도 마찬가지이다.As described above, the unit driver performs either one of an ON operation and an OFF operation. When the driving module is ON, it means that all the unit drivers in the driving module are ON at the same time. The same applies to the OFF operation.
이러한 구동모듈 단위로 상기 단위 박막 구동기를 제어하면, 디지털 적인 제어가 가능하다. 즉, 일정한 크기의 압력을 정량적으로 가할 수 있어 디지털 적인 제어가 가능하게 되는 것이다.When the unit thin film driver is controlled by the driving module unit, digital control is possible. In other words, it is possible to apply a certain amount of pressure quantitatively to enable digital control.
본 발명에서는 상기 단위 구동기가 개별적으로 상기 유체렌즈에 연결될 수도 있으나, 바람직하게는 상기 구동모듈 단위로 상기 유체렌즈를 제어하는 것이다.In the present invention, the unit driver may be individually connected to the fluid lens, but preferably the fluid lens is controlled by the drive module.
중요한 것은 상기 구동모듈이 몇 개의 단위 구동기로 이루어지는가 하는 것이다. 첫번째 예로 디지털 가변 유체렌즈가 n개의 구동모듈로 이루어지는 경우, n 번째 구동모듈이 n 개의 단위 구동기로 이루어지도록 구성된다.What is important is how many unit drivers the drive module is made of. As a first example, when the digital variable fluid lens includes n driving modules, the nth driving module is configured to include n unit drivers.
즉, 디지털 물리량 1에 해당하는 정도의 유체 출력량을 가지기 위해 1개의 단위 구동기로 이루어진 구동모듈을 구비하고, 디지털 물리량 2에 해당하는 정도의 유체 출력량을 가지기 위해 2개의 단위 구동기로 이루어진 구동모듈을 구비하도록 구성한다. 따라서, 이 경우에는 표현하고자 하는 디지털적인 단계가 몇 단계이냐에 따라 필요한 구동모듈의 수가 달라진다. That is, a drive module including one unit driver is provided to have a fluid output amount corresponding to the digital physical quantity 1, and a drive module including two unit drivers is provided to have a fluid output amount corresponding to the digital physical quantity 2. Configure to Therefore, in this case, the number of driving modules required varies depending on how many digital steps are represented.
따라서, 각 디지털 물리량을 표현하기 위해 해당 개수의 단위 구동기로 이루어진 구동모듈을 구동시키면 되는 것이다.Therefore, in order to express each digital physical quantity, it is sufficient to drive a driving module including a corresponding number of unit drivers.
이 경우, 표현하고자 하는 디지털 물리량의 개수가 많아질수록 그에 따라 구동모듈의 수도 많아져야 한다. 하지만 유체렌즈에 연결될 수 있는 구동모듈의 수는 단위 구동기의 크기에 따라 어느 정도 제한되므로, 이 경우에는 표현하고자 하는 디지털 단계가 적은 경우에 유용한 것이다.In this case, as the number of digital physical quantities to be expressed increases, the number of driving modules must increase accordingly. However, since the number of driving modules that can be connected to the fluid lens is limited to some extent depending on the size of the unit driver, this case is useful when there are few digital steps to express.
두 번째 예는 디지털 가변 유체렌즈가 n개의 구동모듈로 이루어지는 경우, n 번째 구동모듈이 2n-1 개의 단위 구동기로 이루어지도록 구성된다.In the second example, when the digital variable fluid lens includes n driving modules, the n th driving module is configured to include 2 n-1 unit drivers.
예를 들어 n=4 인 경우, 즉 도 1 과 같이 제 1 구동모듈(310)에서 제 4 구동모듈(340)까지 4 개의 구동모듈로 이루어지는 경우, 상기 제 1 구동모듈(310)은 1개의 단위 구동기로 이루어지며, 상기 제 2 구동모듈(320)은 직렬로 연결된 2개의 단위 구동기로 이루어지며, 상기 제 3 구동모듈(330)은 직렬로 연결된 4개의 단위 구동기로 이루어지며, 상기 제 4 구동모듈(340)은 8개의 단위 구동기로 이루어지도록 구성하는 것이다.For example, when n = 4, that is, when the
즉, 제 1 구동모듈(310)은 디지털 물리량 1에 해당하는 크기를 표현하는 구동모듈이며, 제 2 구동모듈(320)은 2, 제 3 구동모듈(330)은 4, 제 4 구동모듈(340)은 8에 해당하는 크기를 표현하는 구동모듈이 되며, 제어부는 이러한 4 가지의 구동모듈의 On/Off를 조합하게 되면 0000에서부터 1111까지 총 16개의 단계가 나오게 되고, 각 단계별로 유체에 공급되는 유체량이 선형적으로 증가하게 되어 유체렌즈의 정밀한 초점거리 조절이 가능해 진다. That is, the
상기 두 번째 예는 상기 첫번째 예보다 적은 수의 구동모듈을 이용해 제 1 실시예보다 많은 단계의 디지털 제어가 가능하다.The second example is capable of digital control in more steps than the first embodiment using fewer drive modules than the first example.
구동모듈에 공압을 인가하는 제어부에서는 상기 구동모듈의 조합을 이용하여 세밀한 디지털 제어를 할 수 있다.The control unit for applying air pressure to the drive module can perform a fine digital control by using the combination of the drive module.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 2 실시예의 구성이 도시된 도이다.2 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of a digital variable fluid lens according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 2 실시예는 내부에 유입되는 유체의 양에 따라 초점거리가 변하는 유체렌즈(100) 및 상기 유체렌즈와 직렬로 연결되는 하나 이상의 단위 구동기(200)로 이루어져 상기 유체렌즈에 유입되는 유체의 양을 조절하는 하나 이상의 구동모듈(310~340)을 포함하되, 상기 단위 구동기(200)는 유체가 충진되어 있는 유체저장부(210), 상기 유체저장부의 상부면에 형성되며, 탄성을 가지는 재질로 형성된 박막(220) 및 상기 박막 상부에 형성되며, 상기 박막에 기계적인 힘을 가해 변형시키는 가압부(240)를 포함한다.Referring to FIG. 2, a second embodiment of a digital variable fluid lens according to the present invention includes a
본 발명의 제 2 실시예는 공압이 아닌 기계적인 힘을 이용하여 상기 단위 구동기의 박막(220)에 압력을 가한다. 이를 위해 챔버대신 액츄에이터에 의해 동작하는 물리적인 장치인 가압부(240)가 필요하다. The second embodiment of the present invention applies pressure to the
여기서, 각 구동모듈의 단위 구동기의 가압부(240)는 서로 연결되어 동시에 동작하도록 구성된다.Here, the
나머지 구성은 상기 제 1 실시예와 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다. Since the rest of the configuration is substantially the same as in the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 3 실시예의 구성이 도시된 도이다.3 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of a digital variable fluid lens according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 3 실시예는 내부에 유입되는 유체의 양에 따라 초점거리가 변하는 유체렌즈(100) 및 상기 유체렌즈와 연결되어 상기 유체렌즈에 유입되는 유체의 양을 조절하는 하나 이상의 구동모듈(310~340)을 포함하되, 상기 구동모듈은 유체가 충진되어 있는 유체저장부(210), 상기 유체저장부의 상부면에 형성되며, 탄성을 가지는 재질로 형성된 박막(220) 및 상기 박막 상부에 형성되며, 상기 박막에 공압을 전달하는 챔버(230)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the third embodiment of the digital variable fluid lens according to the present invention is connected to the
본 발명의 제 3 실시예가 상기 제 1 실시예와 다른점은 구동모듈이 다수의 단위 구동기로 이루어지는 것이 아니라, 구동모듈 자체가 단위 구동기 역할을 하되, 각 구동모듈의 유체저장부의 부피가 서로 다른 것이 특징이다.The third embodiment of the present invention is different from the first embodiment is that the drive module is not made of a plurality of unit drivers, the drive module itself serves as a unit driver, the volume of the fluid storage portion of each drive module is different from each other It is characteristic.
즉, 상기 제 1 실시예에서 각 구동모듈 내부의 단위 구동기가 합쳐져 하나의 유체저장부로 통합된 것이 특징이다. That is, in the first embodiment, the unit drivers inside each drive module are combined to be integrated into one fluid storage unit.
마찬가지로, 각 구동모듈 내부의 챔버 역시 서로 다른 부피를 가진다. 엄밀히 말하면, 챔버가 상기 유체저장부 상부에서 박막을 밀어내도록 구성되므로, 유체저장부의 부피가 다른 만큼 챔버의 부피도 다르게 구성된다.Similarly, the chambers inside each drive module also have different volumes. Strictly speaking, since the chamber is configured to push the thin film from the top of the fluid reservoir, the volume of the chamber is configured differently as the volume of the fluid reservoir is different.
이 경우, 각 구동모듈의 유체 저장부는 깊이가 일정하고, 그 단면적이 도 3과 같이 서로 다르게 형성될 수도 있으며, 도면에 도시되지는 않았지만 단면적이 일정하고, 깊이가 서로 다르도록 구성될 수 있다.In this case, the fluid storage unit of each drive module is a constant depth, the cross-sectional area may be formed differently as shown in Figure 3, although not shown in the figure may be configured so that the cross-sectional area is constant, the depth is different from each other.
중요한 점은 각 구동모듈에서 챔버에 공압이 인가되면 박막에 의해 유체렌즈 내부로 주입되는 유체량이 다르도록 구성된다는 것이다.The important point is that when the pneumatic pressure is applied to the chamber in each drive module, the amount of fluid injected into the fluid lens by the thin film is configured to be different.
여기서, 각 구동모듈별 유체저장부 부피는 다음과 같이 설정될 수 있다.Here, the volume of the fluid storage unit for each drive module may be set as follows.
첫번째 예로, 상기 디지털 가변 유체렌즈가 n개의 구동모듈로 이루어지고, 첫번째 구동모듈을 그 중 가장 적은 부피의 유체저장부를 가지는 구동모듈이라고 하면, n 번째 구동모듈의 유체저장부의 부피는 첫번째 구동모듈의 유체저장부 부피의 n 배가 되도록 구성될 수 있다.As a first example, when the digital variable fluid lens is composed of n driving modules, and the first driving module is a driving module having the smallest volume of fluid storage, the volume of the fluid storage of the nth driving module is equal to that of the first driving module. It may be configured to be n times the volume of the fluid reservoir.
즉, 디지털 물리량 1에 해당하는 정도의 유체 출력량을 가지기 위해 기본 단위부피의 유체저장부를 가지는 구동모듈을 구비하고, 디지털 물리량 2에 해당하는 정도의 유체 출력량을 가지기 위해 상기 기본 단위부피의 2배에 해당하는 유체저장부 부피를 가지는 구동모듈을 구비하도록 구성한다. 따라서, 이 경우에는 표현하고자 하는 디지털적인 단계가 몇 단계이냐에 따라 필요한 구동모듈의 수가 달라진다. That is, a driving module having a fluid storage unit of the basic unit volume to have a fluid output amount corresponding to the digital physical quantity 1, and to have a fluid output amount of the digital physical quantity 2 to two times the basic unit volume It is configured to have a drive module having a corresponding fluid reservoir volume. Therefore, in this case, the number of driving modules required varies depending on how many digital steps are represented.
따라서, 각 디지털 물리량을 표현하기 위해 해당 부피의 구동모듈을 구동시키면 되는 것이다.Therefore, it is only necessary to drive the drive module of the corresponding volume to represent each digital physical quantity.
이 경우, 표현하고자 하는 디지털 물리량의 개수가 많아질수록 그에 따라 구동모듈의 수도 많아져야 한다. 하지만 유체렌즈에 연결될 수 있는 구동모듈의 수는 유체저장부의 부피와 크기에 따라 어느 정도 제한되므로, 이 경우에는 표현하고자 하는 디지털 단계가 적은 경우에 유용한 것이다.In this case, as the number of digital physical quantities to be expressed increases, the number of driving modules must increase accordingly. However, the number of drive modules that can be connected to the fluid lens is limited to some extent depending on the volume and size of the fluid reservoir, in this case it is useful when there are few digital steps to express.
두 번째 예는 상기 디지털 가변 유체렌즈가 n개의 구동모듈로 이루어지고, 첫번째 구동모듈을 그 중 가장 적은 부피의 유체저장부를 가지는 구동모듈이라고 하면, n 번째 구동모듈의 유체저장부의 부피는 첫번째 구동모듈의 유체저장부 부피의 2n-1 배로 설정될 수 있다.In the second example, when the digital variable fluid lens is composed of n driving modules, and the first driving module is a driving module having the smallest fluid storage unit, the volume of the fluid storage unit of the nth driving module is the first driving module. It can be set to 2 n-1 times the volume of the fluid reservoir.
예를 들어 n=4 인 경우, 즉 도 3 과 같이 제 1 구동모듈(310)에서 제 4 구동모듈(340)까지 4 개의 구동모듈로 이루어지는 경우, 상기 제 1 구동모듈(310)은 기본 단위부피의 유체저장부를 가지며, 상기 제 2 구동모듈(320)은 기본 단위부피의 2배 부피의 유체저장부를 가지며, 상기 제 3 구동모듈(330)은 기본 단위부피의 4배 부피의 유체저장부를 가지며, 제 4 구동모듈(340)은 기본 단위부피의 4배 부피의 유체저장부를 가지도록 구성하는 것이다.For example, when n = 4, that is, when the
여기서, 상기 기본 단위부피는 유체렌즈의 크기, 조절하고자 하는 배율 등에 따라 설계장에 의해 임의로 결정될 수 있다.Here, the basic unit volume may be arbitrarily determined by the design length according to the size of the fluid lens, the magnification to be adjusted.
구체적으로 살펴보면, 제 1 구동모듈(310)은 디지털 물리량 1에 해당하는 유 체저장부 부피를 가지는 구동모듈이며, 제 2 구동모듈(320)은 디지털 물리량 2에 해당하는 유체저장부 부피를 가지는 구동모듈이며, 제 3 구동모듈(330)은 디지털 물리량 4에 해당하는 유체저장부 부피를 가지는 구동모듈이며, 제 4 구동모듈(340)은 디지털 물리량 8에 해당하는 유체저장부 부피를 가지는 구동모듈이다.In detail, the
제어부는 이러한 4 가지의 구동모듈의 On/Off를 조합하게 되면 0000에서부터 1111까지 총 16개의 단계가 나오게 되고, 각 단계별로 유체에 공급되는 유체량이 선형적으로 증가하게 되어 유체렌즈의 정밀한 초점거리 조절이 가능해 진다. If the control unit combines the four on / off of the four driving modules, a total of 16 steps are issued from 0000 to 1111, and the amount of fluid supplied to the fluid increases linearly, thereby precisely adjusting the focal length of the fluid lens. This becomes possible.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 4 실시예의 구성이 도시된 도이다.4 is a diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the digital variable fluid lens according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 4 실시예는 내부에 유입되는 유체의 양에 따라 초점거리가 변하는 유체렌즈(100) 및 상기 유체렌즈와 연결되어 상기 유체렌즈에 유입되는 유체의 양을 조절하는 하나 이상의 구동모듈(310~340)을 포함하되, 상기 구동모듈은 유체가 충진되어 있는 유체저장부(210), 상기 유체저장부의 상부면에 형성되며, 탄성을 가지는 재질로 형성된 박막(220) 및 상기 박막 상부에 형성되며, 상기 박막에 기계적인 힘을 전달하는 가압부(240)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the fourth embodiment of the digital variable fluid lens according to the present invention is connected to the
본 발명의 제 4 실시예는 상기 제 3 실시예와 실질적으로 구성이 동일하나, 공압이 아닌 기계적인 힘을 이용하여 상기 구동모듈의 박막(220)에 압력을 가하도록 구성된다. 이를 위해 챔버 대신, 액츄에이터에 의해 동작하는 물리적인 장치인 가압부(240)가 필요하다. The fourth embodiment of the present invention is substantially the same configuration as the third embodiment, but is configured to apply pressure to the
여기서, 각 구동모듈의 가압부(240)는 서로 다른 크기의 유체저장부에 적합하도록 서로 다른 크기 또는 단면을 가지도록 구성된다. Here, the
나머지 구성은 상기 제 3 실시예와 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다. Since the rest of the configuration is substantially the same as in the third embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
본 발명은 상기 제 1 실시예에서 제 4 실시예와 같이 구성되나, 상기 실시예를 응용하여, 구동기 박막을 변화시켜 유체량을 조절하거나, 구동기 박막의 움직이는 높이, 즉 유체저장부의 깊이를 변화시켜 유체량을 조절하도록 구성될 수 있다.The present invention is configured as the fourth embodiment in the first embodiment, but by applying the above embodiment, by changing the actuator thin film to adjust the fluid amount, or by changing the moving height of the actuator thin film, that is, the depth of the fluid reservoir It may be configured to adjust the amount of fluid.
또한, 제어부에서 유체 이산제어를 통해 압력을 정밀하게 계산하여 공압을 인가하거나, 기계적인 힘을 인가하도록 구성할 수 있으며, 또한 각 구동모듈에 의해 상기 유체렌즈에 주입되는 유체량을 정밀하게 계산하여 보다 정확한 제어가 가능하도록 응용될 수 있다.In addition, the control unit may be configured to apply a pneumatic pressure or a mechanical force by accurately calculating the pressure through the fluid discrete control, and also to accurately calculate the amount of fluid injected into the fluid lens by each drive module It can be applied to enable more accurate control.
이상과 같이 본 발명에 의한 디지털 가변 유체렌즈를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다. As described above, the digital variable fluid lens according to the present invention has been described with reference to the illustrated drawings. However, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, and may be applied within the scope of the technical idea. .
도 1은 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 1 실시예의 구성이 도시된 도,1 is a diagram showing the configuration of a first embodiment of a digital variable fluid lens according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 2 실시예의 구성이 도시된 도,2 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of a digital variable fluid lens according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 3 실시예의 구성이 도시된 도,3 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of a digital variable fluid lens according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 디지털 가변 유체렌즈의 제 4 실시예의 구성이 도시된 도이다.4 is a diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the digital variable fluid lens according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
100: 유체렌즈100: fluid lens
200: 단위 구동기200: unit driver
210: 유체저장부210: fluid storage
220: 박막220: thin film
230: 챔버230: chamber
240: 가압부240: pressurization
310: 제 1 구동모듈310: first driving module
320: 제 2 구동모듈320: second drive module
330: 제 3 구동모듈330: third drive module
340: 제 4 구동모듈340: fourth drive module
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