KR20130139952A - 두 개의 액체 챔버가 구비된 가변 초점 렌즈 - Google Patents

두 개의 액체 챔버가 구비된 가변 초점 렌즈 Download PDF

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옵토투네 아게
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Abstract

가변 초점 렌즈는 렌즈의 광축(A)을 따라서 상호 변위가능한 하우징(1)과 작동기(8)를 가진다. 주 멤브레인(15)은 제1 챔버(24,26)와 제2 챔버(30,32) 사이에 배치되고, 제1 및 제2 챔버는 유사한 밀도이지만 상이한 굴절률의 액체로 채워진다. 제1 보조 멤브레인(19) 및 제2 보조 멤브레인(17)은 체적 보상을 위해 제공된다. 제1 보조 멤브레인(19)은 제1 챔버(24,26)의 벽 부분을 형성하고 제2 보조 멤브레인(17)은 제2 챔버(30,32)의 벽 부분을 형성하고, 보조 멤브레인 중 적어도 하나 또는 양자 모두는 이의 외부 측에서 환경 대기를 대면한다.

Description

두 개의 액체 챔버가 구비된 가변 초점 렌즈{VARIABLE FOCUS LENS HAVING TWO LIQUID CHAMBERS}
본 발명은 상이한 굴절률을 가지는 액체로 채워진 제1 및 제2 챔버를 가지는 가변 초점 렌즈에 관한 것이다. 두 개의 챔버는 주 멤브레인에 의하여 분리된다. 렌즈는 하우징과 작동기를 포함한다. 하우징에 대한 작동기의 축방향 이동은 주 멤브레인의 변형을 야기한다.
또한, 본 발명은 이러한 렌즈를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이러한 유형의 렌즈는 WO 2008/020356에 개시되어있다. 렌즈는 상이한 굴절률을 가지지만 유사한 밀도를 가지는 서로 다른 액체로 채워진 두 개의 밀폐식으로 밀봉된 챔버를 가진다. 챔버는 변형가능한 멤브레인에 의하여 분리된다. 이러한 디자인은 중력에 의해 야기되는 멤브레인의 변형을 감소시킨다는 점에서 이점이 있다.
하지만, WO 2008/020356에서 설명된 디자인은 작동기가 쉽게 접근가능하지 않기 때문에 자기장을 통한 멤브레인으로의 간접 힘 전달을 요구한다. 또한, 이러한 유형의 렌즈의 제작은 어렵다. 특히, 챔버로부터 잔류 공기를 제거하는 것이 어려운 것으로 알려져 있다.
더 쉽게 제작될 수 있는 렌즈를 제공하는 것이 본 발명에 의하여 해결되어야하는 과제이다.
이러한 과제는 청구항 제1항의 렌즈에 의해서 해결된다.
따라서, 렌즈는 제1 액체로 채워진 제1 챔버와 제2 액체로 채워진 제2 챔버를 포함하며, 여기서 상기 제2 액체는 제1 액체와 상이한 광학적 성질, 특히, 상이한 굴절률을 가진다. 주 멤브레인은 상기 제1 챔버를 상기 제2 챔버로부터 분리시키고 상기 제1 및 제2 액체와 접촉한다. 주 멤브레인은 가변 초점 렌즈의 광축을 교차하는 렌즈 표면을 형성한다. 제1 보조 멤브레인은 제1 챔버의 제1 벽 부분을 형성하고 제2 보조 멤브레인은 상기 제2 챔버의 제1 벽 부분을 형성한다. 렌즈는 적어도 상기 제1 및/또는 상기 제2 챔버의 제2 벽 부분을 형성하는 하우징을 포함한다. 렌즈는 상기 멤브레인 중 적어도 하나에 연결되는 작동기를 더 포함한다. 작동기와 하우징은 광축에 평행한 방향에서 상호 변위가능하며, 여기서 작동기와 하우징의 상호적 이동은 상기 멤브레인이 변형되도록 야기시키며, 그럼으로써 렌즈의 초점 길이를 변화시킨다.
상기 보조 멤브레인 중 적어도 하나는 환경 대기에 면하며, 이는 적어도 하나의 챔버로부터의 잔류 공기가 확산에 의해 보조 멤브레인을 통하여 배출되도록 한다. 다른 챔버로부터의 잔류 공기는 그 보조 멤브레인이 역시 공기에 면하는 경우, 상기 다른 챔버의 보조 멤브레인을 통하여 배출되거나, 이는 다른 제조 공정 동안 다른 챔버가 채워지는 동안에만 주 또는 보조 멤브레인을 통하여 배출될 수 있다. 공기 확산 공정을 가속하기 위하여, 가열, 진공 또는 CO2와 같은 작은 분자 공정 가스가 제조 중에 사용될 수 있다.
렌즈가 주 및 보조 멤브레인을 형성하는 포일을 포함하는 것이 바람직하며, 즉, 모든 멤브레인은 단일 포일로 형성된다. 이는 제조 공정을 상당하게 간단화시킨다.
포일 및/또는 임의의 멤브레인은 작동 중에 주름생성을 방지하고 중력의 영향을 더 감소시키기 위하여 예비신장(prestretch)되는 방식으로 하우징에 부착될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 하우징은 렌즈의 광축을 둘레로 연장되는 제1 지역에서 주 멤브레인에 연결되는 홀더를 포함한다. 이러한 경우에, 제1 및 제2 보조 멤브레인을 상기 홀더의 반경방향 외측에, 즉, 광축으로부터 홀더보다 더 먼 반경 거리에 배열하여, 그럼으로써 주 멤브레인의 광학적으로 관련된 파트를 보조 멤브레인의 광학적으로 비관련된 파트로부터 분리시키는 것이 특히 바람직하다.
렌즈를 제조하는 방법은 바람직하게
- 제2 챔버 내로 상기 제2 액체를 채우는 단계와,
- 포일을 통한 가스의 확산을 이용하여 제2 챔버로부터 임의의 잔류 가스를 제거하는 단계와,
- 제1 챔버 내로 상기 제1 액체를 채우는 단계와,
- 포일을 통한 가스의 확산을 이용하여 제1 챔버로부터 임의의 잔류 가스를 제거하는 단계를 포함하며,
여기서 상기 포일은 상기 멤브레인을 형성한다.
이러한 방법은 적어도 제조 공정의 소정 단계에서, 각각의 챔버가 포일을 통하여 대기와 접촉하고 따라서 포일을 통하여 잔류 가스가 확산될 수 있고 따라서 액체를 남기게 된다는 사실을 이용한다. 제조 동안, 포일의 변형된 상태에서 포일 내로 액체를 채우고 나서 챔버를 채워진 포일에 부착함으로써 이를 봉하는 것이 또한 가능하며, 그 결과 가스가 포일을 통한 확산에 의하여 챔버로부터 배출되는 동안 포일이 이완한다.
이하의 본 발명의 상세한 설명을 숙고하였을 시 본 발명은 더 잘 이해될 것이고 상기 기재된 것 이외의 목적을 명백히 알 수 있을 것이다. 이러한 설명은 첨부 도면을 참조한다.
도 1은 가변 초점 렌즈의 제1 실시예의 부분 사시도이다.
도 2는 가변 초점 렌즈의 제2 실시예의 부분 사시도이다.
도 3은 도 2의 렌즈의 분해도이다.
정의:
용어 "반경방향"은 렌즈의 광축에 수직인 방향을 지정하는 것으로 이해된다.
용어 "축방향"은 렌즈의 광축에 평행한 방향을 지정하는 것으로 이해된다.
용어 "강성" 및 "가요성"은 서로에 관련되어 사용된다. 렌즈의 멤브레인은 하우징 및 작동기보다 적어도 한 자릿수 정도로 더 가요적이고 덜 강성이다.
용어 "액체"는 물, 오일 등과 같은 유동 가능한, 가스가 아닌 물질을 나타낸다. 용어는 또한 고 점성 액체를 포함한다. 액체의 추가적 예시는 하기에서 주어진다.
제1 실시예:
도 1의 가변 초점 렌즈의 실시예는 광축(A)에 관하여 대체로 회전 대칭이다. 이는 제1 원형 개방부(3)가 구비된 반경방향으로 연장하는 하단 부분(2), 실린더형이고 축방향으로 연장하는 외부 벽(4)과 실린더형이고 축방향으로 연장하는 내부 벽 또는 홀더(5)를 가지는 하우징(1)을 포함한다. 투명한 제1 창(6)은 하우징(1) 내에 보유되며 제1 원형 개방부(3)를 폐쇄한다.
렌즈는 제2 원형 개방부(10) 및 실린더 형이고 축방향으로 연장하는 외벽(11)이 구비된 반경방향으로 연장하는 상단 부분(9)을 가지는 작동기(8)를 더 포함한다. 투명한 제2 창(12)은 작동기(8) 내에 보유되며 제2 원형 개방부(10)를 폐쇄한다. 또한, 투명한 제2 창(12) 및 상단 부분(9)은 하나의 재료로 제작될 수 있고 단일 구성품일 수 있다.
가요성, 탄성 포일(14)은 하우징(1)과 작동기(8) 사이에서 연장하며 복수의 멤브레인을 형성한다. 이러한 멤브레인은,
- 환형의 제1 지역(16)에서 하우징(1)의 홀더(5)의 상단부에 연결되어서 하우징(1)의 홀더(5)에 현가되는 주 멤브레인(15)과;
- 대체로 환형이고, 작동기(8)의 외벽(11)의 하단부에 의하여 형성되는 제2 지역(18)과 하우징(1)의 외벽(4)의 상단에 의하여 형성되는 제3 지역(20) 사이에서 연장하는 제1 보조 멤브레인(19)과;
- 대체로 환형이고, 제1 지역(16)과 제2 지역(18) 사이에서 연장하는 제2 보조 멤브레인(17)을 포함한다.
주 멤브레인(15)과 제2 보조 멤브레인(17)이 홀더(5)에 연결되는 제1 지역(16)은 광축(A) 둘레로 연장한다. 제1 지역(16)은 주 멤브레인(15)과 홀더(5) 사이 및 제2 보조 멤브레인(17)과 홀더(5) 사이에서 밀봉 접합부를 형성한다.
또한, 제1 보조 멤브레인(19) 및 제2 보조 멤브레인(17)이 작동기(8)에 연결되는 제2 지역(18)은 광축(A)을 둘레로 연장하며 작동기(8)와 보조 멤브레인(17,19) 양자 모두의 사이에서 밀봉 접합부를 형성한다.
최종적으로, 또한, 제1 보조 멤브레인(19)이 하우징(1)에 연결되는 제3 지역(20)은 광축(A)을 둘레로 연장하며 하우징(1)과 제1 보조 멤브레인(19) 사이에서 밀봉 접합부를 형성한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 광축(A)으로부터, 제2 지역(18)은 제1 지역(16)보다 더 먼 거리에 있고, 광축(A)으로부터, 제3 지역(20)은 제2 지역(18)보다 더 먼 거리에 있다. 본 실시예에서, 모든 지역(16,18,20)은 대체로 축(A)에 대하여 동심원이고 제1 보조 멤브레인(19) 및 제2 보조 멤브레인(17)의 환형 레이아웃을 생기게 한다.
제1 지역(16) 및 제3 지역(20)은 광축(A)에 대하여 수직으로 연장하는 공통의 평면에 있으며, 이에 의하여 멤브레인을 형성하는 포일을 하우징(1)에 부착하기 쉽게 만든다. 이러한 평면에 대한 제2 지역(18)의 축방향 위치는 작동기(8)와 하우징(1) 간의 상호 위치에 따른다.
적어도 하나의 통로(22)는 홀더(5) 내에서 또는 홀더(5)와 제1 창(6) 사이에서 형성되며, 주 멤브레인(15)과 창(6) 사이의 공간(24) 및 적어도 제1 보조 멤브레인(19)과 하우징(1) 사이의 공간(26)들 사이에 연통부분을 제공한다. (또한, 본 실시예에서, 공간(26)은 제2 보조 멤브레인(17)과 하우징(1) 사이의 지역 내로 연장한다.) 이와 유사하게, 적어도 하나의 통로(28)는 하우징(1)의 홀더(5)의 상단과 작동기(8) 또는 제2 창(12)의 사이에서 형성되며, 주 멤브레인(15)과 제2 창(12) 사이의 공간(30)과 제2 보조 멤브레인(17)과 작동기(8) 사이의 공간(32)의 사이에 연통부분을 제공한다.
공간(24 및 26)은 함께 "제1 챔버"를 형성하며, 반면 공간(30 및 32)은 함께 "제2 챔버"를 형성한다. 제1 챔버(24,26)는 제1 굴절률을 가지는 제1 액체로 채워지고, 제2 챔버(30,32)는 상이한 제2 굴절률을 가지는 제2 액체로 채워진다. 양자 모두의 액체는 대체로 동일한 밀도, 즉, 20% 이상, 특히, 10% 이하로 상이한 밀도를 가지는 것이 바람직하며 필수적이지는 않지만 두 액체는 혼합될 수 없는 것이 바람직하다.
작동기(8)는 하우징(1)에 관하여 광축(A)을 따라서 변위될 수 있다. 이를 위하여, 하우징(1) 또는 작동기(8) 또는 양자 모두를 움직이는 기구(40)가 제공될 수 있다. 기구(40)는 수동으로 작동되는 기구 또는 전기적으로 작동되는 기구일 수 있다. 전기적으로 작동되는 기구는 하나 또는 그 이상의 하기의 작동기 유형을 포함할 수 있다:
- 전자기 작동기(electromagnetic actuators)
- 피에조 작동기(piezo actuators)
- 나사 구동 작동기(screw drive actuators)
- 전기활성 폴리머 작동기(electroactive polymer actuators)
- 정전 작동기(electrostatic actuators)
- 리니어 모터(linear motors)
- 스텝 모터(stepper motors)
- 전기 모터(eletro motors)
작동기(8)가 하우징(1)에 대하여 축방향으로 변위될 때, 공간(26 및 32)들의 체적은 정반대로 변하며, 이는 제1 및 제2 액체가 공간(24,30)의 반경방향 내측 또는 외측으로 각각 흐르도록 야기하고, 그럼으로써 주 멤브레인(15)의 변형의 변화를 만든다. 이는 렌즈의 초점 길이를 변경할 수 있게 한다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 광축(A)으로부터, 제1 보조 멤브레인(19)은 제2 보조 멤브레인(17)보다 더 긴 반경 거리에서 배치된다.
제1 보조 멤브레인(19)은 이의 상단 측에서 환경 대기에 접하고, 반면 이의 하단 측은 제1 액체에 면한다. 이는 제1 챔버(24,26)의 제1 벽 부분을 형성한다.
제2 보조 멤브레인(17)은 이의 상단 측에서 제2 액체와 접하고, 반면 이의 하단 측은 제1 액체와 접촉한다. 이는 제2 챔버(30,32)의 제1 벽 부분을 형성한다. 또한, 도 1의 실시예에서, 이는 제1 챔버(24,26)의 벽 부분을 형성한다.
특히, 보조 멤브레인(19,17)들 중 적어도 하나, 바람직하게는 보조 멤브레인(19,17)들의 양자 모두는 적합한 개방부(21)를 통하여 하우징(1) 및/또는 홀더(8)의 내부 또는 사이에서 주위 환경과 접촉한다.
하우징(1)은 제1 챔버(24,26)의 제2 벽 부분을, 즉, 이의 하단 벽(2) 및 이의 외부 벽(4)으로 형성한다. 창(6)은 제1 챔버(24,26)의 제3 벽 부분을 형성한다.
유사하게, 작동기(8)는 제2 챔버(30,32)의 제2 벽 부분을, 즉, 이의 상단 벽(9) 및 이의 외부 벽(11)으로 형성하며, 반면 최종적으로 창(12)은 제2 챔버(30,32)의 제3 벽 부분을 형성한다.
따라서, 제1 챔버(24,26) 및 제2 챔버(30,32)는 (하우징(1), 작동기(8) 및 이들의 창(6 및 12)들 각각에 의하여 형성되는) 강성의 벽 부분 및 보조 멤브레인에 의하여 형성된 가요성 벽 부분으로 둘러싸인다. 하우징(1)에 대한 작동기(8)의 변위에 따라서, 각각의 챔버의 강성 벽들 사이의 거리는 변하며, 보조 멤브레인은 챔버들 양자 모두의 일정한 체적을 유지하기 위하여 변형되고, 그럼으로써 액체를 공간(24,30)의 내부로 또는 이로부터 변위시키고 주 멤브레인(15)을 변형시킨다.
제2 실시예:
제2 실시예는 도2 및 도 3에서 도시되어 있다. 이하에서, 제1 실시예에 대한 차이점만이 설명되어 있다.
제1 실시예에서, 제1 보조 멤브레인(19) 및 제2 보조 멤브레인(17)은 한 멤브레인이 다른 멤브레인보다 축(A)으로부터 먼 거리에 배열된 환형의 레이아웃으로 배열되지 않는다. 오히려, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 보조 멤브레인(19) 및 제2 보조 멤브레인(17)은 방위각으로 보았을 때 교호적 방식으로 공통된 환형 지역에 배열된다. 이들은 하우징(1)의 반경 벽 부분(40a,40b)에서 만난다.
도시된 바와 같이, 하우징(1)은 두 파트(two-part) 형태를 가지며, 제1 하단 부분(1a) 및 제2 상단 부분(1b)이 서로에 견고하게 연결되고 포일이 이들 사이에 배치되는 멤브레인을 형성한다. 양자 모두의 섹션(1a,1b)은 함께 내부 벽 부분(5a,5b)을 통하여 홀더(5)를 형성한다. 반경 부분(40a,40b)은 내부 벽 부분(5a,5b) 각각으로부터 반경방향으로 연장한다.
두 개의 벽 부분(40a)의 각각의 쌍은 외부 벽 부분(4a)에 의하여 상호연결되고, 두 개의 벽 부분(40b)의 각각의 쌍은 외부 벽 부분(4b)에 의하여 상호연결된다. 따라서, 여러 공간(26 및 32)이 형성된다. 각각의 공간(26)은 두 개의 반경 벽 부분(40a)에 의하여 둘러싸이며, 외부 벽 부분(4a), 하단(2) 및 제1 보조 멤브레인(19)을 연결한다. 각각의 공간(32)은 두 개의 반경 벽 부분(40b)에 의하여 둘러싸이며, 이들은 하우징(1)의 외부 벽 부분(4b), 상단 부분(42) 및 제2 보조 멤브레인(17)을 연결한다.
따라서, 이러한 디자인에서, 여러 공간(26)과 여러 공간(32) 및 여러 제1 보조 멤브레인(19) 및 제2 보조 멤브레인(17)이 존재한다. 한 측에서, 각각의 보조 멤브레인은 환경 대기를 대면하고, 반면 다른 측에서, 이는 이의 각각의 액체를 대면한다. 즉, 제1 보조 멤브레인(19)은 이의 상단 측에서 대기를 대면하며, 제2 보조 멤브레인(17)은 이의 하단 측에서 대기를 대면한다.
즉, 통로(22 및 28)는 중앙 공간(24 및 30)을 공간(26 및 32) 각각에 연결하기 위하여 제공된다.
또한, 작동기(8)는 두 개의 파트(8a,8b) 각각으로 구성되며, 이는 서로에 고정 연결된다. 이는 환형 바디(44)를 형성하며, 이로부터 복수의 아암(46a,46b)은 제1 보조 멤브레인(19) 및 제2 보조 멤브레인(17)에 각각 접촉하기 위하여 반경 벽 부분(40a,40b) 사이에서 내부방향으로 연장한다. 도 2 및 도 3의 실시예에서, 작동기(8)의 하단 부분(8a)에 장착되는 하단 아암(46a) 세트가 존재하고, 이는 제2 보조 멤브레인(17)의 하단 측에 연결되며, 작동기의 상단 부분(8b)에 장착되는 상단 아암(46b) 세트가 존재하고, 이는 제1 보조 멤브레인(19)의 상단 측에 연결된다.
도 1의 실시예와 대조적으로, 창(6 및 12) 양자 모두는 하우징(1)에 연결되며, 즉, 렌즈는 이의 초점 길이를 변화시킬 시에도 일정한 축방향 연장부를 가진다. 또한, 하우징(1) 및 창(12)이 오직 하나의 파트가 되도록 하는 것이 가능하다.
각각의 창(6,12)은 이의 각각의 제1 및 제2 챔버를 위한 "제3 벽 부분"을 다시 형성하며, 제1 벽 부분은 보조 멤브레인(19 또는 17)에 의하여 형성되고 제2 벽 부분은 하우징(1)에 의하여 형성된다. 이러한 실시예의 이점은 더욱 밀집된 반경방향 디자인 및 이동가능한 작동기로부터의 렌즈 부분의 분리이다.
참고:
상기 실시예에서, 가변 초점 렌즈는 대체로 회전 대칭적인 디자인이다. 특히, 주 멤브레인에 의하여 덮인 중앙 지역은 렌즈의 광축에 대하여 회전 대칭이며, 그럼으로써 렌즈에 회전 대칭 특징을 제공한다. 하지만, 상이한 디자인이 사용될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 특히, 보조 멤브레인의 지역에서 회전 대칭 디자인에 대한 엄격한 필요는 없다. 또한, 보조 멤브레인은 주 멤브레인으로부터 임의의 반경방향 및 축방향으로 위치될 수 있고 주 멤브레인을 완전히 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 또한, 예를 들어, 실린더 형 렌즈에서, 주 멤브레인 지역은 통상적으로 비회전 대칭적이다.
상기 실시예에서, 작동기(8)는 보조 멤브레인의 양자 모두에 연결된다. 하지만, 예를 들어, 도 2 및 도 3의 실시예에서, 이는 또한 보조 멤브레인들 중 오직 하나에만 연결될 수 있다.
하기에 제시된 바와 같은 재료 및 제조 방법은 도 1 내지 도 3에서 설명된 모든 실시예에 적용된다.
선택적으로, 하우징(1), 작동기(8) 및 창(6 및 12)은 적합한 형상으로 광학 요소를 포함할 수 있으며, 그 형상들은 예를 들어 다음과 같다:
- (볼록 및 오목) 구면 렌즈;
- 프레넬 렌즈(Fresenel lenses);
- 실린더형 렌즈;
- (볼록 및 오목) 비구면 렌즈;
- 평면
- 거울
- 사각형, 삼각형, 선분 또는 피라미드
- 임의의 마이크로- (예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이(micro lense array), 회절 격자(diffraction grating), 홀로그램(hologram)) 또는 나노- (예를 들어, 무반사 코팅(antireflection coating)) 구조가 하우징(1), 창(6 및 12) 및 작동기(8) 및 가요성 포일(14) 내에 통합될 수 있다. 무반사 코팅 층이 가요성 포일의 적어도 하나의 표면에 적용되었을 때, 투과된 빛의 파장보다 작은 사이즈를 가지는 미세 구조(fine structures)에 의하여 형성되는 것이 바람직하다. 통상적으로, 이러한 사이즈는 적외선(infrared) 적용예에서 5㎛보다 작을 수 있고, 근적외선(near-infrared) 적용예에서 1㎛보다 작을 수 있으며, 가시 광선을 사용하는 적용예에서 200㎚보다 작을 수 있다.
이하의 방법 중 어느 하나는 예를 들어, 무반사 코팅을 형상하는 데 사용될 수 있다:
- 성형(casting), 특히, 사출 성형(injection molding)/ 성형 공정(mold processing);
- 예를 들어, 핫 엠보싱(hot embossing) 나노미터 사이즈 구조에 의한 나노-임프린팅(Nano-imprinting);
- 에칭(Etching)(예를 들어, 화학 또는 플라즈마);
- 스퍼터링(Sputtering);
- 핫 엠보싱;
- 소프트 리소그래피(Soft lithography)(즉, 미리 성형된 기판 위에 폴리머를 성형);
- 화학적 자기조립(Chemical self-assembly)(예를 들어, "최신 - 마이크로 구조물의 표면 장력 자기조립(Surface tension-powered self-assembly of microstructures - the state-of-the-art", R.R.A.Syms, E.M.Yeatman, V.M.Bright, G.M.Whitesides, Journal of Microelectro-mechanical Systems 12(4), 2003, pp. 387-417 참조);
- 전자기장 유도 패턴 형성 (예를 들어, "전자기장 유도 패턴 형성(Electro-magnetic field guided pattern forming", L.Seemann, A.Stemmer, 및 N.Naujoks, Nano Lett., 7(10), 3007-3012, 2007. 10.1021/n10713373 참조).
하우징(1), 작동기(8) 및 창(6 및 12)를 위한 재료는 예를들어,
- PMMA;
- 유리;
- PS;
- 플라스틱;
- 폴리머(Polymer);
- 결정질 재료(Crystalline material), 특히, 단일 결정질 재료
- 금속
을 포함할 수 있거나 이들로 구성될 수 있다.
이하의 방법 중 어느 하나는 예를 들어, 하우징(1), 작동기(8) 및 창(6 및 12)을 형성 및 구조화하는 데에 적용될 수 있다:
- 연삭(Grinding);
- 사출 성형(Injection molding);
- 밀링(Milling);
- 주조(Casting).
제1 및 제2 액체를 위한 재료는 투명, 반 투명(semi-transparent)이거나, 흡수 또는 반사성일 수 있으며 예를 들어,
- 오일;
- 용매(Solvents);
- 이온화 액체(Ionic liquids);
- 액체 금속(Liquid metals);
- 분산체(Dispersions)
를 포함할 수 있거나 이들로 구성될 수 있다.
가요성 포일(14)을 위한 재료는 예를 들어,
- 겔(Gels) (Liteway™의 광학 겔(Optical Gel) OG-1001),
- 탄성체(Elastomers) (TPE, LCE, 실리콘(Silicones) 예를 들어, PDMS Sylgard 186, Acrylics, Urethanes);
- 열가소성체(Thermoplast) (ABS, PA, PC, PMMA, PET, PE, PP, PS, PVC, 등);
를 포함할 수 있거나 이들로 구성될 수 있다.
조절가능한 광학 렌즈는 넓은 다양한 적용예, 예를 들어,
- 예를 들어, 매크로-(macro-) 및 마이크로-(micro-) 프로젝터를 위한 비머(beamers) 및 소형(hand-held) 장치에서의 프로젝터의 광학 파트에서의 적용을 위한 프로젝션 장치(projection devices);
- 디스플레이(Displays); 현미경(Microscopes);
- 카메라; 감시 카메라(Surveillance cameras);
- 임의의 종류의 카메라를 가지는 시각 시스템(Vision Systems);
- 연구 적용례;
- 프롭터(Phoropters)
- 렌즈 조립체
- 상점, 가게, 박물관 또는 가정 용도를 위한 조명과 같은 조명 용례
- 전기통신(Telecommunication) 용례 (진폭 변조(amplitude modulation)
에서 사용될 수 있다.
포일(14)은 가스, 특히, 제조 동안 환경 가스로 사용되는 가스에 대하여 투과성 또는 반투과성이어서, 제1 또는 제2 챔버에 둘러싸인 가스의 버블이 쉽게 멤브레인을 통하여 확산될 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예가 현재 도시되고 설명되어 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고 이하의 청구항의 범위 내에서 달리 다양하게 구현 및 실시될 수 있음이 명확히 이해될 것이다.

Claims (19)

  1. 가변 초점 렌즈이며,
    제1 액체로 채워진 제1 챔버(24,26)와,
    상기 제1 액체와 다른 광학 특징을 가지는 제2 액체로 채워진 제2 챔버(30,32)와,
    상기 제1 챔버(24,26) 및 상기 제2 챔버(30,32)를 분리시키고 상기 제1 및 제2 액체와 접촉하며 상기 가변 초점 렌즈의 광축(A)을 교차하는 렌즈 표면을 형성하는 주 멤브레인(15)과,
    상기 제1 챔버(24,26)의 제1 벽 부분을 형성하는 제1 보조 멤브레인(19)과,
    상기 제2 챔버(30,32)의 제1 벽 부분을 형성하는 제2 보조 멤브레인(17)과,
    적어도 상기 제1 및/또는 상기 제2 챔버(30,32)의 제2 벽 부분을 형성하는 하우징(1)과,
    상기 멤브레인들 중 적어도 하나에 연결되는 작동기(8)를 포함하고,
    상기 보조 멤브레인(19,17)들 중 적어도 하나는 환경 대기를 대면하고,
    상기 작동기(8) 및 상기 하우징(1)은 상기 광축(A)에 평행한 방향으로 상호 변위가능하고, 상기 작동기(8)와 상기 하우징(1)의 상호 변위가 상기 멤브레인들의 변형을 야기하는
    가변 초점 렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주 멤브레인(15) 및 상기 보조 멤브레인들(19,17)을 형성하는 포일(14)을 포함하는 가변 초점 렌즈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보조 멤브레인(19,17)들 중 적어도 하나가 하우징(1) 및/또는 홀더(8) 내에서 또는 이들 사이에서 개방부(21)를 통하여 주변 환경에 연결되는 가변 초점 렌즈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 포일(14)은 가스 투과성 또는 가스 반투과성인 가변 초점 렌즈.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 주 멤브레인(15) 및/또는 보조 멤브레인(19,17)들은 예비신장(prestretch)되는 가변 초점 렌즈.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 액체는 혼합될 수 없는 가변 초점 렌즈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동기(8)는 상기 보조 멤브레인(19,17)들 중 적어도 하나에 연결되는 가변 초점 렌즈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 작동기(8)는 상기 제1 보조 멤브레인(19) 및 상기 제2 보조 멤브레인(17)에 연결되는 가변 초점 렌즈.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(1)은 상기 광축(A) 을 둘레로 연장하는 제1 지역(16)에서 상기 주 멤브레인(15)에 연결되는 홀더(5;5a,5b)를 포함하는 가변 초점 렌즈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 작동기(8)는 상기 광축(A)을 둘레로 연장하는 제2 지역(18)에서 상기 제1 보조 멤브레인(19) 및 상기 제2 보조 멤브레인(17)에 연결되며, 여기서 상기 광축(A)으로부터, 상기 제2 지역(18)은 상기 제1 지역(16)보다 먼 거리에 있는 가변 초점 렌즈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 하우징(1)은 상기 광축(A)을 둘레로 연장하는 제3 지역(20)에서 상기 제1 보조 멤브레인(19)에 연결되며, 여기서 상기 광축(A)으로부터, 상기 제3 지역(20)은 상기 제2 지역(18)보다 먼 거리에 있으며, 특히 상기 제1 지역(16) 및 제3 지역(20)은 상기 광축(A)에 대하여 수직으로 연장하는 공통 평면에 위치되는 가변 초점 렌즈.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 보조 멤브레인(19) 및 상기 제2 보조 멤브레인(17)은 상기 광축(A)으로부터 한 반경방향 거리에 배치되는 가변 초점 렌즈.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광축(A)으로부터, 상기 제1 보조 멤브레인(19)은 상기 제2 보조 멤브레인(17)보다 더 먼 반경 거리에 배치되는 가변 초점 렌즈.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 보조 멤브레인(19) 및 제2 보조 멤브레인(17)은 상기 광축(A) 둘레의 환형 지역에 배치되며, 여기서 상기 제1 보조 멤브레인(19) 및 제2 보조 멤브레인(17)은 상기 하우징(1)의 반경 벽 부분(40a,40b)에서 만나는 가변 초점 렌즈.
  15. 제14항에 있어서, 상기 작동기(8)는 상기 반경 벽 부분(40a,40b)들 사이에서 반경방향 내측으로 연장하고 상기 제1 보조 멤브레인(19) 및/또는 제2 보조 멤브레인(17)과 접촉하는 아암(46a,46b)을 포함하는 가변 초점 렌즈.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 하우징(1)은 제1 부분(1a)과 제2 부분(1b)을 포함하고 멤브레인을 형성하는 포일은 제1 부분(1a)과 제2 부분(1b) 사이에 배치되는 가변 초점 렌즈.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(1)은 상기 제1 챔버(24,26)의 상기 제2 벽 부분을 형성하고 상기 작동기(8)는 상기 제2 챔버(30,32)의 상기 제2 벽 부분을 형성하는 가변 초점 렌즈.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 챔버(24,26)의 제3 벽 부분을 형성하고 상기 하우징(1)에 장착되는 제1 창(8)과,
    상기 제2 챔버(30,32)의 제3 벽 부분을 형성하고 상기 작동기(8)에 장착되는 제2 창(12)을 포함하는
    가변 초점 렌즈.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 가변 초점 렌즈를 제조하는 방법이며,
    - 상기 제2 액체를 제2 챔버(30,32) 내에 채우는 단계와,
    - 포일(14)을 통한 가스의 확산을 이용하여 제2 챔버(30,32)로부터 임의의 잔류 가스를 제거하는 단계와,
    - 상기 제1 액체를 제1 챔버(24,26) 내에 채우는 단계와,
    -포일(14)을 통한 가스의 확산을 이용하여 제1 챔버로부터 임의의 잔류 가스를 제거하는 단계를 포함하며,
    상기 포일은 상기 멤브레인들을 형성하는
    가변 초점 렌즈를 제조하는 방법.
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