KR20140008699A - 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 제어 및 관련 장치 - Google Patents

전기습윤 현상을 이용한 광 경로 제어 및 관련 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140008699A
KR20140008699A KR1020120075582A KR20120075582A KR20140008699A KR 20140008699 A KR20140008699 A KR 20140008699A KR 1020120075582 A KR1020120075582 A KR 1020120075582A KR 20120075582 A KR20120075582 A KR 20120075582A KR 20140008699 A KR20140008699 A KR 20140008699A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
hydrophobic layer
fluid
electrodes
power
Prior art date
Application number
KR1020120075582A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101559193B1 (ko
Inventor
정상국
원정민
채정병
Original Assignee
명지대학교 산학협력단
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 명지대학교 산학협력단 filed Critical 명지대학교 산학협력단
Priority to KR1020120075582A priority Critical patent/KR101559193B1/ko
Publication of KR20140008699A publication Critical patent/KR20140008699A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101559193B1 publication Critical patent/KR101559193B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/17—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on variable-absorption elements not provided for in groups G02F1/015 - G02F1/169
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B2207/00—Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
    • G02B2207/115—Electrowetting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

본 발명은 전기습윤 현상을 이용하여 입체영상을 촬영하는 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 조절 장치는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 전극 및 제2 전극 상에 구비되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전력이 공급되는 경우 전력이 공급된 전극의 위치에 대응하는 부분의 특성이 친수성으로 변환되는 제1 소수성 레이어; 상기 제1 소수성 레이어와 평행하게 구비되는 제2 소수성 레이어; 상기 제1 소수성 레이어와 상기 제2 소수성 레이어 사이에 구비되는 불투명 비극성 유체; 및 상기 불투명 비극성 유체 내에 구비되는 투명 극성 액체;를 포함한다.
본 발명에 따르면 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치를 제공함으로써 렌즈와 comb-drive로 만들어진 장치보다 구조가 단순하고, 생산성과 작동 신뢰성을 보장할 수 있는 효과가 있다.

Description

전기습윤 현상을 이용한 광 경로 제어 및 관련 장치{The control of light path using an electrowetting principle and its apparatus}
본 발명은 광 경로를 조절하는 장치와 이를 구비하는 광학 입출력 장치에 관한 것이다.
인간은 입체 영상을 인식하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 두 눈의 사이 각(θ)과 실제 사물(1a)과의 실제 거리를 이용한다. 입체 디스플레이는 디스플레이 되는 플레인(P1) 상에 좌안 및 우안 각각 인식될 수 있는 두 가지 영상을 출력하여 영상을 보는 사람이 가상의 사이 각을 인식하도록 유도해 입체 영상을 인식하게 한다.
입체 촬영(Stereoscopic photograph)은 입체 영상을 구성하기 위해 사용되는 영상을 촬영하는 기법을 말한다. 일반적으로 가상의 사이 각을 만들기 위해 두 대의 카메라로 두 가지 영상을 동시에 촬영한 후 여러 가지 기법을 통하여 하나의 영상으로 합치게 된다.
한편, 수술내시경(Surgical endoscope)과 같이 몸 안에서 의사에게 수술부위까지 거리에 대한 정보를 주는 기구들은 거리에 대한 정보를 제공해야 한다. 여러 연구기관들이 이러한 기구들을 위한 입체 영상 기술을 구현하려고 노력하고 있다. 수술 내시경과 같은 장비들은 인체에 들어가기 때문에 입체 영상을 구현 하는 장치의 크기를 줄이는 기술과 구조를 단순화하는 기술의 개발이 가장 중요한 이슈로 대두되고 있다.
이러한 크기에 대한 문제를 극복하기 위해 하나의 광학 장치를 좌우로 이송시켜 영상의 사이 각을 확보하는 방법이 연구되고 있다. UCLA(University of California, Los Angeles)와 IOS(Intelligent Optical Systems, Inc.)에서는 Comb-drive의 추진으로 이송되는 렌즈와 광 경로 조절 장치를 이용하여 입체 영상 구현 장치를 개발한 바 있다. 그러나 이러한 종래의 장치는 최대 이송거리가 짧아서(약 10um) 이미지 구현의 효율성이 매우 낮으며 입체영상의 구현을 위하여 고전압을 요구한다. 따라서 원하는 효율을 내기 위해서는 복잡한 구조를 지녀야 하므로, 효율과 구조의 단순화는 양면적인 관계에 있다.
한편, 전기습윤 기술(electrowetting)은 도 2에 도시된 바와 같이 전해액과 고체표면 사이에 전위차를 발생시켜 전해액의 표면장력을 제어함으로써 접촉각을 인위적으로 변화시킬 수 있는 기술이다. 도 2a에 도시된 바와 같이 전극(electrode)에 전기가 공급되지 않는 경우 소수성 레이어(hydrophobic layer)는 전해액을 밀어내는 작용을 하여 소수성 레이어와 전해액의 접촉면적이 줄어들고 전해약과 소수성 레이어가 접촉하는 접촉각이 작다. 전극에 전기가 공급되는 경우에는 도 2b에 도시된 바와 같이 전극과 대응하는 소수성 레이어의 일부 형질이 친수성으로 변환된다. 이 경우 전해액과 친수성을 띠는 부분과의 접촉면적과 접촉각이 증가하게 된다. 이러한 원리를 이용한 유체 렌즈(Liquid lens) 기술이 제안되고 있다. 유체 렌즈는 유체를 이용해 만든 렌즈로써 렌즈의 곡면이 되는 유체와 오일 사이의 계면을 전기습윤 현상을 이용해 변화 시켜 줌으로써 초점을 변화시킬 수 있다. 전기습윤 기술은 전력소모가 적고, 구동 전압이 낮으며 구조가 단순하고 기계적인 움직임이 없어 반영구적 사용이 가능하다.
본 발명은 전기습윤 현상을 이용하여 입체영상을 촬영하는 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 Comb-drive를 이용한 기술이 가진 단점을 개선할 수 있도록 전력 소모가 적고 동시에 단순한 구조를 갖는 광학 입출력 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 조절 장치는 적어도 하나의 전극; 불투명 비극성 유체 및 상기 불투명 비극성 유체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하되, 상기 전극에 인가되는 전원에 응답하여 상기 투명 극성 유체의 위치가 가변되는 광 경로 조절 장치.
또한 상기 전극 상에 구비되고, 상기 전극에 전력이 공급되는 경우 전력이 공급된 전극의 위치에 대응하는 부분의 특성이 친수성으로 변환되는 제1 소수성 레이어;를 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 복수의 전극들 전극 중 어느 하나의 전극에만 전력이 공급되도록 제어하여 상기 투명 극성 액체를 전력이 공급된 전극 측으로 이동시키는 전력 제어부를 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 소수성 레이어와 평행하게 구비되는 제2 소수성 레이어; 및
상기 제2 소수성 레이어의 외측에 구비되는 제2 복수의 전극들을 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 복수의 전극들은 각각 상기 제2 복수의 전극들의 위치와 대응하도록 쌍을 이루어 구비될 수 있다. 이 때 상기 제1 복수의 전극들과 상기 제2 복수의 전극들 중 어느 하나의 전극 쌍에만 전력을 공급하여 상기 투명 극성 액체를 전력이 공급된 전극 쌍 측으로 이동시키는 전력 제어부를 구비한다.
또한 상기 제1 복수의 전극들과 상기 제1 소수성 레이어 사이, 그리고 상기 제2 복수의 전극들과 상기 제2 소수성 레이어 사이에는 절연층이 더 구비될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치는 투명성 베이스 레이어; 상기 베이스 레이어의 일면에 구비되는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 전극 및 제2 전극 상에 구비되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전력이 공급되는 경우 대응하는 위치의 특성이 친수성으로 변환되는 제1 소수성 레이어; 상기 제1 소수성 레이어와 평행하게 구비되는 제2 소수성 레이어; 상기 제1 소수성 레이어와 상기 제2 소수성 레이어 사이에 구비되는 불투명 비극성 유체와 상기 불투명성 액체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하는 유체 조리개; 상기 베이스 레이어의 타측면에 구비되는 제3 전극 및 제4 전극; 상기 제3 전극 및 제4 전극 상에 구비되고, 상기 제3 전극 및 제4 전극에 전력이 공급되는 경우 전력이 공급된 전극의 위치에 대응하는 부분의 특성이 친수성으로 변환되는 제3 소수성 레이어; 및 상기 제3 소수성 레이어의 타측면에 구비되고, 투명 비극성 유체와 상기 투명 비극성 유체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하는 유체 렌즈;를 포함한다.
또한 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 쌍과, 상기 제2 전극 및 상기 제4 전극 쌍 중 어느 하나의 전극 쌍에만 전력이 공급되도록 제어하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 전력이 공급된 전극 쌍 측으로 이동시키는 전력 제어부를 포함할 수 있다.
또한 상기 제2 소수성 레이어의 외측에는 상기 제1 전극의 위치에 대응하는 제5 전극 및 상기 제2 전극의 위치에 대응하는 제6 전극이 구비될 수 있다.
또한 상기 제1 전극, 상기 제3 전극 및 상기 제5 전극으로 이루어진 전극 군과, 상기 제2 전극, 상기 제4 전극 및 상기 제6 전극으로 이루어진 전극 군 중 어느 하나의 전극 군에만 전력이 공급되도록 제어하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 전력이 공급된 전극 군 측으로 이동시키는 전력 제어부를 포함할 수 있다.
또한 상기 제2 소수성 레이어의 외측 면에는 글래스 재질의 그라운드 레이어가 더 구비될 수 있다.
또한 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각각 복수개의 전극 어레이로 형성될 수 있다.
다른 한편, 본 발명에 따른 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 전극 및 제2 전극 상에 구비되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전력이 공급되는 경우 대응하는 위치의 특성이 친수성으로 변환되는 제1 소수성 레이어; 상기 제1 소수성 레이어와 평행하게 구비되는 제2 소수성 레이어; 상기 제1 소수성 레이어와 상기 제2 소수성 레이어 사이에 구비되는 불투명 비극성 유체와 상기 불투명성 액체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하는 유체 조리개; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 기준으로 상기 제1 소수성 레이어의 타측에 구비되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전력이 공급되는 경우 전력이 공급된 전극의 위치에 대응하는 부분의 특성이 친수성으로 변환되는 제3 소수성 레이어; 및 상기 제3 소수성 레이어의 타측면에 구비되고, 투명 비극성 유체와 상기 투명 비극성 유체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하는 유체 렌즈;를 포함한다.
또한 상기 제1 전극과, 상기 제2 전극 중 어느 하나의 전극에만 전력이 공급되도록 제어하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 전력이 공급된 전극측으로 이동시키는 전력 제어부를 포함할 수 있다.
또한 상기 제2 소수성 레이어의 외측에는 상기 제1 전극의 위치에 대응하는 제3 전극 및 상기 제2 전극의 위치에 대응하는 제4 전극이 구비될 수 있다.
또한 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 쌍과, 상기 제2 전극 및 상기 제4 전극 쌍 중 어느 하나의 전극 쌍에만 전력이 공급되도록 제어하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 전력이 공급된 전극 쌍 측으로 이동시키는 전력 제어부를 포함할 수 있다.
도 1은 입체영상의 원리를 나타내는 개요도이다.
도 2는 전기습윤 현상을 설명하기 위한 개요도이다.
도 3은 실시예 1에 따른 광 경로 조절 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시예 1에 따른 광 경로 조절 장치의 작동 모습을 나타내는 단면도이다.
도 5는 실시예 2에 따른 광 경로 조절 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6은 실시예 2에 따른 광 경로 조절 장치의 작동 모습을 나타내는 단면도이다.
도 7은 상이 맺히는 원리를 설명하기 위한 개요도이다.
도 8은 렌즈와 광 경로 조절 장치의 이송으로 인한 상의 위치 변화를 설명하기 위한 개요도이다.
도 9는 실시예 3에 따른 광학 입출력 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 10은 실시예 3에 따른 광학 입출력 장치의 작동 모습을 나타내는 단면도이다.
도 11은 실시예 3에 따른 광학 입출력 장치에 의한 상의 위치 변화를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 실시예 4에 따른 광학 입출력 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.
도 13는 실시예 5에 따른 광학 입출력 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.
<실시예 1>
도 3 및 도 4를 참조하여 실시예 1에 따른 광 경로 조절 장치를 설명한다. 도 3은 실시예 1에 따른 광 경로 조절 장치의 모습을 나타내는 단면도이고, 도 4는 실시예 1에 따른 광 경로 조절 장치의 작동 모습을 나타내는 단면도이다.
광 경로 조절 장치(10)에는 한 쌍의 전극(15)이 구비된다. 전극(15)은 전기습윤 현상을 위한 전극으로서 이용된다. 전극(15)은 빛을 통과시키기 위하여 투명한 재질로 형성된다. 한 쌍의 전극(15)은 베이스 레이어(30) 상에 구비된다. 베이스 레이어(30)는 글라스 웨이퍼와 같은 투명성 재질로 형성될 수 있다. 한편, 한 쌍의 전극(15)은 후술할 극성 투명 액체의 이동 방향을 조절하기 위한 것으로서, 방향이 일치하는 한 각 전극(15)이 다수의 전극으로 분할되어 구비될 수도 있다. 즉, 서로 대립되는 방향으로 배열되는 한 전극은 다수의 전극으로 이루어진 어레이로 구비되는 것도 가능하다.
제1 소수성 레이어(14)는 한 쌍의 전극(15) 중 어느 하나의 전극에 전력이 공급되는 경우 전력이 공급된 해당 전극에 대응하는 부분의 성질이 소수성이 감소하고 친수성이 증가하는 방향으로 변경된다. 제1 소수성 레이어(14)와 한 쌍의 전극(15)은 이격되거나 사이에 절연 물질 또는 유전체가 개재되어 절연되도록 하는 것이 바람직하다.
제1 소수성 레이어(14)와 제2 소수성 레이어(11) 사이에는 불투명한 비극성 유체(13)와, 투명한 극성 액체(12)가 구비된다. 불투명한 비극성 유체(13)는 제1 소수성 레이어(14)와 제2 소수성 레이어(11) 사이에 구비되어 있으며, 투명한 극성 액체(12)는 제1 소수성 레이어(14)와 제2 소수성 레이어(11)의 사이 및 불투명한 비극성 유체(13) 내에 구비된다. 불투명한 비극성 유체(13; 액체 또는 기체)는 빛을 흡수하여 빛의 투과를 저지하는 기능을 하게 되며, 투명한 극성 액체(12)는 불투명한 비극성 유체(13)와 섞이지 않는 상태로 존재하면서 일정한 양의 빛을 투과시키는 기능을 수행한다. 또한 투명한 극성 액체(12)는 앞서 설명한 바와 같이 전력이 공급되는 전극(15)에 의하여 제1 소수성 레이어(15)의 일부가 친수성으로 변환되는 경우 해당 부분과의 접촉 면적을 증가시키는 방향으로 이동하게 된다. 이와 같이 불투명한 비극성 유체(13)와 투명한 극성 액체(12)는 조리개로서 기능하며, 별도의 전력 제어부(미도시)를 통하여 한 쌍의 전극(15) 중 어느 하나의 전극에 전력을 공급함으로써 도 4에 도시된 바와 같이 투명 극성 액체(12)가 해당 전극 측 방향으로 이동함으로써 조리개의 중심이 이동하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
그라운드 레이어(31)는 한 쌍의 전극(15)과 함께 전력이 공급되어 전기장을 형성한다. 그라운드 레이어(31)는 한 쌍의 전극(15) 사이에 구비된 그라운드 전극(31a)으로 대체되는 것도 가능하다. 이하에서는 각 상황에 맞도록 그라운드 레이어(31) 또는 그라운드 전극(31a)를 구비하여 전기장을 형성하는 것을 가정한다.
본 실시예에 따른 광 경로 조절장치는 조리개 등 영상 촬영장치와 같은 영상 입출력 장치의 일부로서 사용될 수 도 있고, 별도의 광 결로를 조절하기 위한 장치로서도 이용이 가능하다.
<실시예 2>
도 5 및 도 6을 참조하여 실시예 2에 따른 광 경로 조절 장치를 설명한다. 도 5는 실시예 2에 따른 광 경로 조절 장치의 모습을 나타내는 단면도이고, 도 6은 실시예 2에 따른 광 경로 조절 장치의 작동 모습을 나타내는 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 실시예 2에 따른 광 경로 조절 장치는 상하부에 각각 한 쌍의 전극이 구비된다는 점에서 실시예 1과 차이가 있다. 즉, 실시예 2에 따른 조리개(10a)는 제2 소수성 레이어의 상부에 추가적인 한 쌍의 전극(15a)를 더 구비한다. 이 때 상하부의 전극들은 배열되는 방향이 일치하도록 구비되는 것이 바람직하다. 제2 소수성 레이어(11)와의 사이에 절연 물질이나 유전체가 개재될 수 있음은 실시예 1과 동일하다.
한편, 본 실시예에서는 추가적인 한 쌍의 전극쌍(15a, 15)의 사이에는 각각그라운드 전극(31b, 31a)이 구비될 수 있다.
전력의 공급은 조리개(10a)의 중심을 기준으로 동일한 방향에 위치한 전극에만 전력이 공급되도록 한다. 즉, 하부 전극 쌍 중 우측의 전극에 전력이 공급되는 경우에는 상부의 전극 쌍 중에도 우측의 전극에 전력이 공급되도록 하여야 한다. 이 경우 도 6에 도시된 바와 같이 제1 소수성 레이어(14)와 제2 소수성 레이어(11)의 우측이 친수성이 증가하는 방향으로 변환되어 극성 투명 액체(12)가 우측으로 이동하게 된다.
한편, 입체영상의 원리를 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 7은 상이 맺히는 원리를 설명하기 위한 개요도이고, 도 8은 렌즈와 조리개의 이송으로 인한 상의 위치 변화를 설명하기 위한 개요도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 기하 광학의 원리에 의해 렌즈의 중심을 지나는 광선(Light ray2)은 일직선을 유지하고 조리개에 의해 제한된 광선(Light ray1, Light ray3)이 렌즈 중심부에서 굴절된다. 조리개에 의하여 제한된 광선(Light ray1, Light ray3)이 굴절되어 렌즈의 중심을 지나는 광선(Light ray2)와 서로 만나는 지점에 상이 맺히게 된다.
이 때 조리개와 렌즈가 함께 이동하는 것을 가정해 보면 도 8과 같다. 즉, 도 8의 (a)와 같이 일정한 거리에 상이 맺히는 경우, 조리개와 렌즈가 상부로 이동하게 되면, 도 8의 (b)와 같이 맺히는 상 또는 상부로 이동하게 되고, 반대로 조리개와 렌즈가 아래로 이동하는 경우에는 도 8의 (c)와 같이 맺히는 상 또한 아래로 이동하게 된다. 즉, 조리개와 렌즈가 이동하는 경우에는 복수개의 카메라를 이용하여 다른 위치에서 촬영한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 입체 영상의 제작을 위해서는 좌안과 우안에 제공되어야 할 영상은 가상의 시야각을 제공하기 위하여 일정한 평면상에서 일정한 거리가 떨어진 별도의 영상으로 제작하여야 한다. 일반적으로 두 대의 카메라를 이용하여 이러한 입체 영상용 화면을 촬영하지만, 조리개와 렌즈의 중심을 이동시키는 경우에는 하나의 카메라를 이용하여 이러한 입체 영상을 제작할 수 있음을 알 수 있다.
<실시예 3>
도 9 내지 도 11을 참조하여 실시예 3에 따른 광학 입출력 장치를 설명한다. 도 9는 실시예 3에 따른 광학 입출력 장치의 모습을 나타내는 단면도이고, 도 10은 실시예 3에 따른 광학 입출력 장치의 작동 모습을 나타내는 단면도이며, 도 11은 실시예 3에 따른 광학 입출력 장치에 의한 상의 위치 변화를 설명하기 위한 단면도이다.
실시예 3에 다른 광학 입출력 장치는 앞서 설명한 바와 같이 조리개와 렌즈의 이동에 의하여 입체영상을 촬영하기 위한 장치이다. 본 실시예에 따른 광학 입출력 장치는 크게 조리개(10)와 렌즈(20)로 구분될 수 있다.
조리개(10)는 앞서 설명한 실시예 1에 따른 조리개(10)와 동일한 구성부들을 구비한다. 즉, 제1 한 쌍의 전극(15)은 베이스 레이어(30)의 일면에 구비되고, 제1 소수성 레이어(14)는 제1 한 쌍의 전극(15) 상에 구비된다. 제1 소수성 레이어(14)는 제1 한 쌍의 전극(15) 중 어느 하나에 전력이 공급되는 경우 전력이 공급된 전극에 대응하는 부분의 특성이 친수성으로 변환된다. 실시예 1과 마찬가지로 제2 소수성 레이어(11)와 제1 소수성 레이어(14) 사이에는 불투명 비극성 유체(13)와 투명 극성 액체(12)가 구비되어 있다. 제1 한 쌍의 전극(15) 중 어느 하나에 전력이 공급되어 제1 소수성 레이어(15) 중 전력이 공급된 전극에 대응하는 부분이 친수성으로 변환되면, 친수성으로 변환된 부분과 투명 극성 액체(12)와의 접촉면적은 증가된다.
한편, 렌즈부(20)를 설명한다. 렌즈부(20)는 도 9에 도시된 바와 같이 베이스 레이어(30)를 기준으로 그 하부에 구비된 제2 한 쌍의 전극(25), 제3 소수성 레이어(24), 투명 비극성 유체(22) 및 투명 극성 액체(23)를 포함한다. 베이스 레이어(30)의 타측 면에는 제2 한 쌍의 전극(25)이 구비된다. 제2 한 쌍의 전극(25)의 하부에는 제3 소수성 레이어(24)가 구비된다. 제3 소수성 레이어(24)의 하부에는 투명 비극성 유체(22)와 투명 극성 액체(23)가 구비된다. 투명 극성 액체(23)는 비극성 유체(22)의 내측에 구비되며, 제3 소수성 레이어(24)에 접촉한 상태로 구비된다. 한편, 제2 소수성 레이어(11)의 외측 면에는 글래스(glass) 재질의 그라운드 레이어가 더 구비될 수 있다. 그라운드 레이어(31)는 글래스(glass)재질의 웨이퍼 등을 이용하여 형성할 수 있다. 이외의 외부 하우징 등 본 발명의 기술적 특징과 관련이 적은 구성부들에 대한 설명은 생략한다.
실시예 3에 따른 입체 영상 촬영장치를 작동시키기 위하여 제1 한 쌍의 전극(15)와 제2 한 쌍의 전극(25)에 전력을 공급한다. 이 때 조리개(10)와 렌즈(20)가 동일한 방향으로 이동될 수 있도록 동일한 방향에 위치한 전극들에 전력을 공급하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 한 쌍의 전극(15) 중 우측의 전극에 전력이 공급되는 경우 제2 한 쌍의 전극(15) 중 우측의 전극에 전력이 공급되도록 함으로써, 도 10에 도시된 바와 같이 조리개(10)의 투명 극성 액체(12)와 렌즈(20)의 투명 극성 액체(23)가 함께 우측으로 이동하도록 제어할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 조리개 및 렌즈를 함께 이동시킴으로써 특정 물체에 대한 상의 위치를 변경시킬 수 있다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 광학 입출력 장치(도 11의 (a))의 조리개(Ap) 및 렌즈(L)를 렌즈중심(Ct)으로 부터 도면 상 위로 움직이도록 제어(도 11의 (b))하여 상의 위치도 위로 움직이도록 제어할 수 있으며, 반대로 조리개 및 렌즈를 도면 상 아래로 움직이도록 제어(도 11의 (c))하여 상의 위치 또한 아래로 움직이도록 제어할 수 있다. 이러한 제어를 번갈아 함으로써 두 대의 카메라로 다른 위치에서 촬영한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
<실시예 4>
도 12를 참조하여 실시예 4에 따른 광학 입출력 장치를 설명한다. 도 12는 실시예 4에 따른 광학 입출력 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.
실시예 4에 따른 광학 입출력 장치는 실시예 3에 따른 광학 입출력 장치와 비교하여 보면, 전극이 한 쌍만 구비된 것에 차이가 있다. 즉, 실시예 3의 경우 조리개 및 렌즈를 제어하기 위하여 각각 한 쌍의 전극씩을 구비하고 있으나, 본 실시예에서는 조리개(10) 및 렌즈(20)를 제어하기 위한 한 쌍의 전극(15)과 한 쌍의 전극(15)과의 사이에 전기장을 형서아기 위한 그라운드 전극(15b) 만을 구비하고 있다.
즉, 한 쌍의 전극(15) 중 어느 한 전극에 전력을 공급함으로써 조리개(10)와 렌즈(20)를 동시에 제어할 수 있다. 본 실시예의 경우 조리개(10) 및 렌즈(20) 각각을 정밀하게 조절하기 어려운 면은 있으나, 더욱 간단한 구조를 갖게 됨으로써 제작 비용 및 효율이 더 좋은 장점이 있다.
<실시예 5>
도 13을 참조하여 실시예 5에 따른 광학 입출력 장치를 설명한다. 도 13는 실시예 5에 따른 광학 입출력 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.
실시예 5에 따른 광학 입출력 장치는 실시예 3에 따른 광학 입출력 장치에 비하여 조리개(10a)를 제어하기 위한 제3 한 쌍의 전극(15a)을 추가적으로 구비하는 것에 차이가 있다. 즉, 실시예 2에서 설명한 바와 같이 추가적인 전극 쌍을 구비함으로써 조리개(10a) 중 투명 극성 액체(12)의 제어를 보다 정밀하게 할 수 있는 장점이 있다.
이 경우 제1 내지 제3 한 쌍의 전극(15, 15a, 25) 중 동일한 방향에 구비된 전극들에 전력을 함께 구비함으로써 조리개(10a) 및 렌즈(20)를 동일한 방향으로 움직이도록 제어할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 조절 장치 및 이를 구비하는 광학 입출력 장치로 구현될 수 있다.
10: 조리개 11: 제2 소수성 레이어
12: 투명 극성 액체 13: 불투명 비극성 유체
14: 제1 소수성 레이어 15, 15a, 25: 한 쌍의 전극
20: 유체 렌즈 22: 투명 비극성 유체
23: 투명 극성 액체

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 전극;
    불투명 비극성 유체 및 상기 불투명 비극성 유체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하되,
    상기 전극에 인가되는 전원에 응답하여 상기 투명 극성 유체의 위치가 가변되는 광 경로 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 상에 구비되고, 상기 전극에 전력이 공급되는 경우 전력이 공급된 전극의 위치에 대응하는 부분의 특성이 친수성으로 변환되는 제1 소수성 레이어;를 포함하는 광 경로 조절 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극은 제1 복수의 전극들로 구비되고,
    상기 제1 복수의 전극들 중 어느 하나의 전극에만 전력이 공급되도록 제어하여 상기 투명 극성 액체를 전력이 공급된 전극 측으로 이동시키는 전력 제어부를 포함하는 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 조절 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 소수성 레이어와 평행하게 구비되는 제2 소수성 레이어; 및
    상기 제2 소수성 레이어의 외측에 구비되는 제2 복수의 전극들을 포함하는 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 조절 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 복수의 전극들은 각각 상기 제2 복수의 전극들의 위치와 대응하도록 쌍을 이루어 구비되고,
    상기 제1 복수의 전극들과 상기 제2 복수의 전극들 중 어느 하나의 전극 쌍에만 전력을 공급하여 상기 투명 극성 액체를 전력이 공급된 전극 쌍 측으로 이동시키는 전력 제어부를 구비하는 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 조절 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 복수의 전극들과 상기 제1 소수성 레이어 사이, 그리고 상기 제2 복수의 전극들과 상기 제2 소수성 레이어 사이에는 절연층이 더 구비되는 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 조절 장치.
  7. 투명성 베이스 레이어;
    상기 베이스 레이어의 일면에 구비되는 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 제2 전극 상에 구비되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전력이 공급되는 경우 대응하는 위치의 특성이 친수성으로 변환되는 제1 소수성 레이어;
    상기 제1 소수성 레이어와 평행하게 구비되는 제2 소수성 레이어;
    상기 제1 소수성 레이어와 상기 제2 소수성 레이어 사이에 구비되는 불투명 비극성 유체와 상기 불투명성 액체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하는 유체 조리개;
    상기 베이스 레이어의 타측면에 구비되는 제3 전극 및 제4 전극;
    상기 제3 전극 및 제4 전극 상에 구비되고, 상기 제3 전극 및 제4 전극에 전력이 공급되는 경우 전력이 공급된 전극의 위치에 대응하는 부분의 특성이 친수성으로 변환되는 제3 소수성 레이어; 및
    상기 제3 소수성 레이어의 타측면에 구비되고, 투명 비극성 유체와 상기 투명 비극성 유체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하는 유체 렌즈;를 포함하는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 쌍과, 상기 제2 전극 및 상기 제4 전극 쌍 중 어느 하나의 전극 쌍에만 전력이 공급되도록 제어하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 전력이 공급된 전극 쌍 측으로 이동시키는 전력 제어부를 포함하는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 소수성 레이어의 외측에는 상기 제1 전극의 위치에 대응하는 제5 전극 및 상기 제2 전극의 위치에 대응하는 제6 전극이 구비되는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제3 전극 및 상기 제5 전극으로 이루어진 전극 군과, 상기 제2 전극, 상기 제4 전극 및 상기 제6 전극으로 이루어진 전극 군 중 어느 하나의 전극 군에만 전력이 공급되도록 제어하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 전력이 공급된 전극 군 측으로 이동시키는 전력 제어부를 포함하는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제2 소수성 레이어의 외측 면에는 글래스 재질의 그라운드 레이어가 더 구비되는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각각 복수개의 전극 어레이로 형성되는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.
  13. 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 제2 전극 상에 구비되고, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전력이 공급되는 경우 대응하는 위치의 특성이 친수성으로 변환되는 제1 소수성 레이어;
    상기 제1 소수성 레이어와 평행하게 구비되는 제2 소수성 레이어;
    상기 제1 소수성 레이어와 상기 제2 소수성 레이어 사이에 구비되는 불투명 비극성 유체와 상기 불투명성 액체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하는 유체 조리개;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 기준으로 상기 제1 소수성 레이어의 타측에 구비되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전력이 공급되는 경우 전력이 공급된 전극의 위치에 대응하는 부분의 특성이 친수성으로 변환되는 제3 소수성 레이어; 및
    상기 제3 소수성 레이어의 타측면에 구비되고, 투명 비극성 유체와 상기 투명 비극성 유체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하는 유체 렌즈;를 포함하는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전극과, 상기 제2 전극 중 어느 하나의 전극에만 전력이 공급되도록 제어하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 전력이 공급된 전극측으로 이동시키는 전력 제어부를 포함하는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 소수성 레이어의 외측에는 상기 제1 전극의 위치에 대응하는 제3 전극 및 상기 제2 전극의 위치에 대응하는 제4 전극이 구비되는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 쌍과, 상기 제2 전극 및 상기 제4 전극 쌍 중 어느 하나의 전극 쌍에만 전력이 공급되도록 제어하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 전력이 공급된 전극 쌍 측으로 이동시키는 전력 제어부를 포함하는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.
KR1020120075582A 2012-07-11 2012-07-11 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 제어 및 관련 장치 KR101559193B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120075582A KR101559193B1 (ko) 2012-07-11 2012-07-11 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 제어 및 관련 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120075582A KR101559193B1 (ko) 2012-07-11 2012-07-11 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 제어 및 관련 장치

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140160107A Division KR20140146566A (ko) 2014-11-17 2014-11-17 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 제어 및 관련 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140008699A true KR20140008699A (ko) 2014-01-22
KR101559193B1 KR101559193B1 (ko) 2015-10-12

Family

ID=50142376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120075582A KR101559193B1 (ko) 2012-07-11 2012-07-11 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 제어 및 관련 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101559193B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190015911A (ko) * 2017-08-07 2019-02-15 명지대학교 산학협력단 전기습윤으로 구동하는 가변 액체 셔터
WO2019177220A1 (ko) * 2018-03-16 2019-09-19 엘지전자 주식회사 액체 조리개, 이를 구비하는 광학 장치, 및 이동 단말기

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202011055A (zh) 2018-05-22 2020-03-16 美商康寧公司 製造液體透鏡之方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190015911A (ko) * 2017-08-07 2019-02-15 명지대학교 산학협력단 전기습윤으로 구동하는 가변 액체 셔터
WO2019177220A1 (ko) * 2018-03-16 2019-09-19 엘지전자 주식회사 액체 조리개, 이를 구비하는 광학 장치, 및 이동 단말기
US11350025B2 (en) 2018-03-16 2022-05-31 Lg Electronics Inc. Optical device and mobile terminal comprising same
US11418696B2 (en) 2018-03-16 2022-08-16 Lg Electronics Inc. Optical device
US11528405B2 (en) 2018-03-16 2022-12-13 Lg Electronics Inc. Optical device and mobile terminal

Also Published As

Publication number Publication date
KR101559193B1 (ko) 2015-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI448728B (zh) 電切換調光單元
KR101911439B1 (ko) 초점길이 가변형 마이크로 렌즈와 이를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이 및 이를 포함하는 3ｄ 디스플레이와 그 동작 방법
US8369018B2 (en) Spatial image display device
CN108873505B (zh) 液晶透镜、模组、增强现实设备、眼镜、显示方法
CN108957754B (zh) 增强现实设备及显示方法
JP2017003981A (ja) 表示装置及び表示装置の動作方法
TWI498598B (zh) 立體裸視投影裝置及顯示裝置
JP2011107589A (ja) 立体表示装置
US20120002023A1 (en) Spatial image display device
TW201713991A (zh) 多孔徑成像裝置、成像系統及用以提供多孔徑成像裝置之方法
KR102208960B1 (ko) 홀로그래픽 디스플레이
JP2017227760A (ja) 液体レンズおよびその駆動方法、撮像装置、並びに表示装置
US9042028B2 (en) Electrowetting prism device and multi-view 3D image display apparatus including the same
KR20140146566A (ko) 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 제어 및 관련 장치
TW201221998A (en) Liquid optical element array and display
US9389430B2 (en) Light deflection element and image display apparatus using the same
KR20130028579A (ko) 줌 렌즈 모듈 및 이를 포함한 내시경
WO2018126727A1 (zh) 液晶透镜、透镜组件、光学设备和显示装置
CN105700145A (zh) 一种头戴式图像显示装置
CN110133859B (zh) 显示装置
KR101559193B1 (ko) 전기습윤 현상을 이용한 광 경로 제어 및 관련 장치
JP2006243732A (ja) ２次元／３次元兼用の画像ディスプレイ装置
US9195049B2 (en) Light refraction controlling panel, 3D-display comprising the same, and method of operating the 3D-display
CN212965637U (zh) 光学显示系统及vr设备
US11882263B2 (en) ToF camera

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
A107 Divisional application of patent
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20141117

Effective date: 20150824

S901 Examination by remand of revocation
GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181004

Year of fee payment: 4