KR20140146566A - The control of light path using an electrowetting principle and its apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광 경로를 조절하는 장치와 이를 구비하는 광학 입출력 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for adjusting an optical path and an optical input / output apparatus having the same.
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.In order to recognize the stereoscopic image, the human uses the actual distance between the angle θ between the two eyes and the actual object 1a as shown in FIG. The stereoscopic display outputs two images that can be recognized on the left and right eyes respectively on the displayed plane P1 so that a viewer can recognize a virtual angle between the stereoscopic display and the stereoscopic image.
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.Stereoscopic photograph refers to a technique of shooting an image used to construct a stereoscopic image. Generally, two images are shot simultaneously by two cameras to create a virtual angle of view, and then they are combined into one image through various techniques.
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. On the other hand, devices such as a surgical endoscope that give information to the physician about the distance to the surgical site should provide distance information. Several research institutes are trying to implement stereoscopic imaging technology for these devices. Since equipment such as surgical endoscopes enter the human body, the development of techniques to reduce the size of devices implementing stereoscopic images and to simplify the structure is becoming the most important issue.
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.
In order to overcome the problem of this size, a method of securing the angle of view of an image by transferring one optical device to the left and right has been studied. UCLA (University of California, Los Angeles) and IOS (Intelligent Optical Systems, Inc.) have developed a stereoscopic imaging device using a lens and a light path control device that are driven by the drive of a comb-drive. However, such a conventional apparatus has a short maximum transfer distance (about 10 [mu] m), the efficiency of image implementation is very low, and high voltage is required for realizing stereoscopic image. Therefore, in order to achieve the desired efficiency, it is necessary to have a complicated structure, so that the efficiency and simplification of the structure are two-sided.
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.On the other hand, electrowetting is a technique capable of artificially changing the contact angle by generating a potential difference between the electrolyte solution and the solid surface as shown in FIG. 2 to control the surface tension of the electrolyte solution. As shown in FIG. 2A, when electricity is not supplied to the electrode, the hydrophobic layer pushes out the electrolyte, thereby reducing the contact area between the hydrophobic layer and the electrolyte, and the contact angle at which the electrolytic solution contacts the hydrophobic layer small. When electricity is supplied to the electrode, as shown in FIG. 2B, a part of the hydrophobic layer corresponding to the electrode is converted into hydrophilic. In this case, the contact area and the contact angle between the electrolytic solution and the portion having hydrophilic property are increased. Fluid lens technology using this principle has been proposed. A fluid lens is a lens made by using a fluid, and can change the focus by changing the interface between the fluid and the oil, which is the curved surface of the lens, by using the electro wetting phenomenon. Electric wetting technology has low power consumption, low driving voltage, simple structure and no mechanical movement, so semi-permanent use is possible.
본 발명은 전기습윤 현상을 이용하여 입체영상을 촬영하는 장치를 제공한다.The present invention provides an apparatus for photographing stereoscopic images using electro-wetting phenomenon.
또한 본 발명은 Comb-drive를 이용한 기술이 가진 단점을 개선할 수 있도록 전력 소모가 적고 동시에 단순한 구조를 갖는 광학 입출력 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides an optical input / output device having a simple structure with low power consumption so as to improve the disadvantages of the technology using a comb-drive.
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 불투명 비극성 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 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 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.An optical input / output device using electrowetting phenomenon according to the present invention includes a transparent base layer; A first electrode and a second electrode provided on one surface of the base layer; A first hydrophobic layer provided on the first electrode and the second electrode, wherein a property of a corresponding position is converted into hydrophilicity when electric power is supplied to the first electrode and the second electrode; A second hydrophobic layer provided in parallel with the first hydrophobic layer; A fluid iris comprising an opaque non-polar fluid disposed between the first hydrophobic layer and the second hydrophobic layer and a transparent polar liquid contained in the opaque non-polar liquid; A third electrode and a fourth electrode provided on the other side of the base layer; Wherein when a power is supplied to the third electrode and the fourth electrode, a characteristic of a portion corresponding to a position of the third electrode and the fourth electrode is converted into a hydrophilic property, 3 hydrophobic layer; And a fluid lens provided on the other side of the third hydrophobic layer and including a transparent non-polar liquid and a transparent polar liquid provided in the transparent non-polar liquid.
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.And controlling power to be supplied to only one of the first electrode, the third electrode pair, and the second electrode and the fourth electrode pair so that the transparent polar liquids of the fluid diaphragm and the fluid lens are energized And a power control unit for moving the electrode pair to the supplied electrode pair side.
또한 상기 제2 소수성 레이어의 외측에는 상기 제1 전극의 위치에 대응하는 제5 전극 및 상기 제2 전극의 위치에 대응하는 제6 전극이 구비될 수 있다.A fifth electrode corresponding to the position of the first electrode and a sixth electrode corresponding to the position of the second electrode may be provided outside the second hydrophobic layer.
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.The electrode group consisting of the first electrode, the third electrode and the fifth electrode, and the electrode group consisting of the second electrode, the fourth electrode and the sixth electrode, And a power controller for controlling the fluid iris and the transparent lens liquid of the fluid lens to move toward the electrode group to which the power is supplied.
또한 상기 제2 소수성 레이어의 외측 면에는 글래스 재질의 그라운드 레이어가 더 구비될 수 있다.Further, the outer surface of the second hydrophobic layer may further include a ground layer made of a glass material.
또한 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각각 복수개의 전극 어레이로 형성될 수 있다.The first electrode and the second electrode may be formed of a plurality of electrode arrays, respectively.
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 불투명 비극성 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 상기 제1 전극 및 상기 제2 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.An optical input / output device using electrowetting according to the present invention includes a first electrode and a second electrode; A first hydrophobic layer provided on the first electrode and the second electrode, wherein a property of a corresponding position is converted into hydrophilicity when electric power is supplied to the first electrode and the second electrode; A second hydrophobic layer provided in parallel with the first hydrophobic layer; A fluid iris comprising an opaque non-polar fluid disposed between the first hydrophobic layer and the second hydrophobic layer and a transparent polar liquid contained in the opaque non-polar liquid; Wherein the first electrode and the second electrode are provided on the other side of the first hydrophobic layer with respect to the first electrode and the second electrode, and when power is supplied to the first electrode and the second electrode, A third hydrophobic layer in which characteristics of a corresponding portion are converted to hydrophilicity; And a fluid lens provided on the other side of the third hydrophobic layer and including a transparent non-polar liquid and a transparent polar liquid provided in the transparent non-polar liquid.
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.And a power control unit for controlling power supplied to only one of the first electrode and the second electrode so as to move the transparent diaphragm and the transparent lens liquid of the fluid lens toward the electrode to which power is supplied .
또한 상기 제2 소수성 레이어의 외측에는 상기 제1 전극의 위치에 대응하는 제3 전극 및 상기 제2 전극의 위치에 대응하는 제4 전극이 구비될 수 있다.A third electrode corresponding to the position of the first electrode and a fourth electrode corresponding to the position of the second electrode may be provided outside the second hydrophobic layer.
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.And controlling power to be supplied to only one of the first electrode, the third electrode pair, and the second electrode and the fourth electrode pair so that the transparent polar liquids of the fluid diaphragm and the fluid lens are energized And a power control unit for moving the electrode pair to the supplied electrode pair side.
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.1 is a schematic diagram showing the principle of a stereoscopic image.
Fig. 2 is a schematic diagram for explaining electrowetting phenomenon. Fig.
3 is a cross-sectional view showing a state of the optical path adjusting device according to the first embodiment.
4 is a cross-sectional view showing an operation of the optical path adjusting device according to the first embodiment.
5 is a cross-sectional view showing a state of the optical path adjusting apparatus according to the second embodiment.
6 is a sectional view showing an operation of the optical path adjusting device according to the second embodiment.
Fig. 7 is a schematic diagram for explaining the principle of image formation.
8 is a schematic diagram for explaining a change in the position of an image due to the movement of the lens and the light path adjusting device.
9 is a cross-sectional view showing a state of the optical input / output device according to the third embodiment.
10 is a sectional view showing an operation of the optical input / output device according to the third embodiment.
11 is a cross-sectional view for explaining a change in the position of an image by the optical input / output device according to the third embodiment.
12 is a cross-sectional view showing a state of the optical input / output device according to the fourth embodiment.
13 is a cross-sectional view showing a state of the optical input / output device according to the fifth embodiment.
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.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the absence of special definitions or references, the terms used in this description are based on the conditions indicated in the drawings. The same reference numerals denote the same members throughout the embodiments. For the sake of convenience, the thicknesses and dimensions of the structures shown in the drawings may be exaggerated, and they do not mean that the dimensions and the proportions of the structures should be actually set.
<실시예 1>≪ Example 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.The optical path adjusting apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. FIG. 3 is a sectional view showing the optical path adjusting apparatus according to the first embodiment, and FIG. 4 is a sectional view showing the operation of the optical path adjusting apparatus according to the first embodiment.
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.The optical
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.The first
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.Between the first
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. The
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.
The optical path adjusting device according to the present embodiment can be used as a part of a video input / output device such as a diaphragm image photographing device or as an apparatus for adjusting an optical condensation.
<실시예 2>≪ Example 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.The optical path adjusting apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. FIG. 5 is a sectional view showing a state of an optical path adjusting apparatus according to a second embodiment, and FIG. 6 is a sectional view showing an operation of an optical path adjusting apparatus according to a second embodiment.
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.As shown in FIG. 5, the optical path adjusting device according to the second embodiment differs from the optical path adjusting device according to the first embodiment in that a pair of electrodes are provided at upper and lower portions. That is, the
한편, 본 실시예에서는 추가적인 한 쌍의 전극쌍(15a, 15)의 사이에는 각각그라운드 전극(31b, 31a)이 구비될 수 있다. In the present embodiment, the
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.
Power is supplied only to the electrodes positioned in the same direction with respect to the center of the
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.The principle of the stereoscopic image will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. Fig. 7 is a schematic diagram for explaining the principle of image formation, and Fig. 8 is a schematic diagram for explaining a change in the position of an image due to the transfer of a lens and a diaphragm.
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.Referring to FIG. 7, the ray of light ray (Light ray 2) passing through the center of the lens is guided by the principle of geometrical optics and is refracted at the center of the lens while maintaining a straight line and the light ray (Light ray 3) limited by the diaphragm. The light rays (Light ray1, Light ray3) are refracted by the diaphragm, and the light rays (Light ray2) passing through the center of the lens are formed at the points where they meet with each other.
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.Assuming that the diaphragm and the lens move together at this time, it is as shown in Fig. 8 (a), when the diaphragm and the lens are moved upward, they are moved upward or upward as shown in FIG. 8 (b). On the contrary, when the diaphragm and the lens are moved downward (C) of FIG. 8, the image is shifted downward. That is, when the diaphragm and the lens are moved, the same effect as that obtained by photographing at different positions using a plurality of cameras can be obtained.
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.
Meanwhile, as described above, in order to produce a stereoscopic image, the images to be provided to the left and right eyes should be produced as separate images separated by a certain distance on a certain plane in order to provide a virtual viewing angle. Generally, two stereoscopic images are shot using two cameras. However, when the diaphragm and the center of the lens are moved, one stereoscopic image can be produced using one camera.
<실시예 3>≪ Example 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.The optical input / output device according to the third embodiment will be described with reference to Figs. 9 to 11. Fig. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state of the optical input / output device according to the third embodiment, FIG. 10 is a cross-sectional view showing the operation of the optical input / output device according to the third embodiment, Fig. 3 is a cross-sectional view for explaining a change in position on the substrate.
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.The optical input / output device according to the third embodiment is a device for photographing a stereoscopic image by moving the diaphragm and the lens as described above. The optical input / output device according to the present embodiment can be largely divided into a
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.The
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.On the other hand, the
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.Power is supplied to the first pair of
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.
By moving the diaphragm and the lens together as described above, the position of the image relative to a specific object can be changed. 11, the diaphragm Ap and the lens L of the optical input / output device (FIG. 11 (a)) according to the present embodiment are controlled so as to move upward from the lens center Ct (B) of FIG. 11) so that the position of the image can be controlled to move upward, and conversely, the stop and the lens can be controlled to move downward as viewed in FIG. 11 (c) have. By alternating these controls, it is possible to obtain the same effect as shooting two cameras with different positions.
<실시예 4><Example 4>
도 12를 참조하여 실시예 4에 따른 광학 입출력 장치를 설명한다. 도 12는 실시예 4에 따른 광학 입출력 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.The optical input / output device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state of the optical input / output device according to the fourth embodiment.
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.The optical input / output device according to the fourth embodiment is different from the optical input / output device according to the third embodiment in that only one pair of electrodes is provided. In other words, in the case of the third embodiment, the pair of
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.
That is, the
<실시예 5>≪ Example 5 >
도 13을 참조하여 실시예 5에 따른 광학 입출력 장치를 설명한다. 도 13는 실시예 5에 따른 광학 입출력 장치의 모습을 나타내는 단면도이다.The optical input / output device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state of the optical input / output device according to the fifth embodiment.
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.The optical input / output device according to the fifth embodiment differs from the optical input / output device according to the third embodiment in that a third pair of
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.
In this case, the
*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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And an optical input / output device having the optical path adjusting device.
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 액체10: aperture 11: second hydrophobic layer
12: transparent polar liquid 13: opaque nonpolar fluid
14: first
20: fluid lens 22: transparent nonpolar fluid
23: transparent polar liquid
Claims (2)
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 불투명 비극성 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 상기 제3 전극 및 상기 제4 전극의 위치에 대응하는 부분의 특성이 친수성으로 변환되는 제3 소수성 레이어;
상기 제3 소수성 레이어의 타측면에 구비되고, 투명 비극성 유체와 상기 투명 비극성 유체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하는 유체 렌즈; 및
상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 쌍과, 상기 제2 전극 및 상기 제4 전극 쌍 중 어느 하나의 전극 쌍에만 전력이 공급되도록 제어하는 전력 제어부를 포함하되,
상기 제1전극 및 상기 제3 전극 쌍으로 전력을 공급하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 쌍 방향으로 이동시키거나 상기 제2 전극 및 상기 제4 전극 쌍으로 전력을 공급하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 상기 제2 전극 및 상기 제4 전극 쌍 방향으로 이동시켜 특정 물체에 대한 상의 위치를 가변시키는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.Transparency base layer;
A first electrode and a second electrode provided on one surface of the base layer;
A first hydrophobic layer provided on the first electrode and the second electrode, wherein a property of a corresponding position is converted into hydrophilicity when electric power is supplied to the first electrode and the second electrode;
A second hydrophobic layer provided in parallel with the first hydrophobic layer;
A fluid iris comprising an opaque non-polar fluid disposed between the first hydrophobic layer and the second hydrophobic layer and a transparent polar liquid contained in the opaque non-polar liquid;
A third electrode and a fourth electrode provided on the other side of the base layer;
Wherein when a power is supplied to the third electrode and the fourth electrode, a characteristic of a portion corresponding to a position of the third electrode and the fourth electrode is converted into a hydrophilic property, 3 hydrophobic layer;
A fluid lens provided on the other side of the third hydrophobic layer and including a transparent non-polar liquid and a transparent polar liquid provided in the transparent non-polar liquid; And
And a power controller for controlling power to be supplied to only one of the first electrode, the third electrode pair, and the second electrode and the fourth electrode pair,
And supplying power to the first electrode and the third electrode pair to move the transparent polar liquids of the fluid stop and the fluid lens in the direction of the first electrode and the third electrode pair, An optical input / output device using electrowetting phenomenon which changes the position of an image relative to a specific object by moving the transparent diaphragm of the fluid diaphragm and the transparent lens liquid of the fluid lens in the direction of the second electrode and the fourth electrode pair by supplying electric power to the electrode pair, .
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 불투명 비극성 유체 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 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 위치에 대응하는 부분의 특성이 친수성으로 변환되는 제3 소수성 레이어;
상기 제3 소수성 레이어의 타측면에 구비되고, 투명 비극성 유체와 상기 투명 비극성 유체 내에 구비되는 투명 극성 액체를 포함하는 유체 렌즈; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 어느 하나의 전극에만 전력이 공급되도록 제어하는 전력 제어부부를 포함하되,
상기 제1전극으로 전력을 공급하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 상기 제1 전극 방향으로 이동시키거나 상기 제2 전극으로 전력을 공급하여 상기 유체 조리개와 상기 유체 렌즈의 투명 극성 액체들을 상기 제2 전극으로 이동시켜 특정 물체에 대한 상의 위치를 가변시키는 전기습윤 현상을 이용한 광학 입출력 장치.A first electrode and a second electrode;
A first hydrophobic layer provided on the first electrode and the second electrode, wherein a property of a corresponding position is converted into hydrophilicity when electric power is supplied to the first electrode and the second electrode;
A second hydrophobic layer provided in parallel with the first hydrophobic layer;
A fluid iris comprising an opaque non-polar fluid disposed between the first hydrophobic layer and the second hydrophobic layer and a transparent polar liquid disposed in the opaque non-polar fluid;
Wherein the first electrode and the second electrode are provided on the other side of the first hydrophobic layer with respect to the first electrode and the second electrode, and when power is supplied to the first electrode and the second electrode, A third hydrophobic layer in which characteristics of a corresponding portion are converted to hydrophilicity;
A fluid lens provided on the other side of the third hydrophobic layer and including a transparent non-polar liquid and a transparent polar liquid provided in the transparent non-polar liquid; And
And a power control unit that controls power to be supplied to only one of the first electrode and the second electrode,
And supplying power to the first electrode to move the transparent polar liquids of the fluid iris and the fluid lens toward the first electrode or to supply power to the second electrode to supply the transparent polar liquid To the second electrode so as to vary the position of the image with respect to a specific object.
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