KR20150003182A - 광학 시스템용 ｍｅｍｓ 아이리스 다이어프램 및 그 애퍼처의 사이즈를 조정하는 방법 - Google Patents

광학 시스템용 ｍｅｍｓ 아이리스 다이어프램 및 그 애퍼처의 사이즈를 조정하는 방법 Download PDF

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홍빈 유
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Abstract

광학 시스템을 위한 MEMS 아이리스 다이어프램(MEMS iris diaphragm; 400)이 개시된다. MEMS 아이리스 다이어프램(400)은 각 층이 서로 각을 이루어 이격되어 있는 서스펜딩 블레이드 부재들(suspended blade members; 404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)을 갖고, 블레이드 부재들의 적어도 2개 층들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)이 서로 중첩되어 협력하도록 배치되어 광이 통과하도록 애퍼처(408)를 조절하고, 로터리 액추에이팅 디바이스(401)는 적어도 2개 층의 블레이드 부재들 중 적어도 일부를 비접촉 방식으로 이들 각각의 축을 중심으로 회전시키도록 배치되어 애퍼처의 사이즈를 변경한다. 광학 시스템을 위한 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 애퍼처의 사이즈를 조정하는 방법이 또한 개시된다.

Description

광학 시스템용 ＭＥＭＳ 아이리스 다이어프램 및 그 애퍼처의 사이즈를 조정하는 방법{A MEMS IRIS DIAPHRAGM FOR AN OPTICAL SYSTEM AND METHOD FOR ADJUSTING A SIZE OF AN APERTURE THEREOF}
본 발명은 광학 시스템용 MEMS 아이리스 다이어프램 및 그 애퍼처의 사이즈를 조정하는 방법에 관한 것이다.
아이리스 다이어프램은 광학 시스템에 사용되는 기본 컴포넌트이다. 특히, 아이리스 다이어프램(iris diaphragm)은 광 산란이 방지될 뿐 아니라 광속(luminous flux), 시계(field of view), 및 피사계 심도(depth of field)가 제어되도록 조정될 수 있는데, 이는 결과적으로 영상 품질의 개선을 초래한다. 이로써 애퍼처의 사이즈의 튜닝 능력(tunability)은 임의의 아이리스 다이어프램을 위한 중요한 특성이다. 최근에, 스마트폰 및 태플릿 PC의 유비쿼터스 사용(ubiquitous use)은 소형 카메라에 대한 상당한 연구 관심을 촉발시키고 있다. 그러므로, 소형 카메라에 사용하는데 적합한 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 기반 가변 애퍼처들은 더 많은 주의 및 관심을 받고 있다.
거시적 광학 시스템(macroscopic optical system)에서, 아이리스 다이어프램의 애퍼처는 연속 중첩 배치되어 있는 다수의 블레이드로 형성되어 블레이드들의 회전을 통해 서로 미끄러지게 함으로써 확대 또는 축소될 수 있는 다각형의 개구(opening)를 조절한다(즉, 도 1 참조). 그러나, 이러한 광학 시스템들의 소형화를 달성하는 것은 어렵다.
소형 애퍼처들의 영역에 보고된 하나의 초기 작업은 도 2에 도시된 인-플레인 슬라이딩 블레이드를 사용하는 설계를 포함하는데, 여기서 슬라이딩 블레이드들이 마이크로 액추에이터(micro-actuator)들에 의해 구동되어 애퍼처(202)를 확대하기 위해 변환적으로 인-플레인 이동한다. 이러한 설계는 구조가 간단하지만, (통상적으로 사이즈가 10μm보다 큰) 마이크로 액추에이터의 스트로크 제한(stroke limitations)으로 인해, 100μm 미만의 제한된 애퍼처 지름 조정 범위를 제공할 수 있다. 그러므로, 설계가 VOA(Fiber Variable Optical Attenuator) 적용 분야들에 유용할 수 있음에도 불구하고, 섬유 모드 필드들(fiber mode fields)의 지름들이 통상적으로 단지 10μm로 제한되기 때문에, 이러한 설계는 일반적으로 렌즈의 지름이 2mm와 3mm 사이인 최신 소형 카메라에 대한 적용에 적합하지 않다.
제한된 개수 조정 범위 문제를 극복하고, 소형 카메라에 적합한 조정 가능 애퍼처 디바이스를 실현하기 위해, 광유체적 플랫폼(optofluidic platform)에 기반하여 가변 광학 애퍼처를 개발하기 위한 다른 설계가 시도되고 있다. 가변 애퍼처는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 소프트 리소그래피를 사용하여 제조되고 튜닝되는데, 이 경우 챔버 내의 흡광 염료(light absorption dye)가 도 3에 도시된 바와 같이, 공기 펌핑(air pumping)을 통해 변형가능 PDMS 막에 의해 따로 강제된다. 이러한 설계는 0mm 내지 6.35mm의 애퍼처 지름 튜닝 범위가 달성될 수 있는 것으로 도시되었다. 유전체 힘(dielectric forces), 압전 구동(piezoelectric actuation), 및 모세관력(capillary forces)을 활용하는 여러 다른 광유체적 플랫폼 설계들은 또한 차후에 개발되었다. 그러나, 광유체적 플랫폼 기반 조정 가능 애퍼처 설계들은 디바이스 패키징 복잡도(예를 들어, 액체 누출 및 증발), 진동 및 열적 안정성 이슈, 및 사용 유체 타입을 구동하기 위한 관련 복잡도와 같은 단점을 갖는다.
그러므로, 본 발명의 하나의 목적은 종래 기술의 문제점 중 적어도 하나를 다루고/거나, 당업계에 유용한 선택을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 광학 시스템을 위한 MEMS 아이리스 다이어프램이 제공된다. MEMS 아이리스 다이어프램은 각 층이 서로 각을 이루어 이격되어 있는 서스펜딩 블레이드 부재들을 갖는 다이어프램 구조물들의 적어도 2개 층들을 포함하는데, 상기 적어도 2층의 블레이드 부재는 서로 중첩되어 협력하도록 배치되어 광이 통과하도록 애퍼처를 조절하고, 로터리 액추에이팅 디바이스가 비접촉 방식으로 이들 각각의 축을 중심으로 적어도 2개 층의 블레이드 부재들 중 적어도 일부를 회전시키도록 배치되어 애퍼처의 사이즈를 변경한다.
제안된 MEMS 아이리스 다이어프램의 이점들은 동일한 층 또는 상이한 층들의 회전 블레이드들이 디바이스 동작 중에 서로 미끄러지거나 접촉하지 않음에 따라 디바이스 수명이 증가한다는 것이고, 이는 결과적으로 회전 블레이드들의 원치 않는 마모(wear and tear)를 초래할 수 있는 마찰 유발을 제거한다. 또한, MEMS 아이리스 다이어프램이 비-유체 기반이며, 이는 애퍼처의 구동에서의 더 큰 편의성이 존재하는 것은 물론이고, 디바이스 패키징 및 시스템 통합에서의 복잡성을 감소시킨다. 또한, MEMS 아이리스 다이어프램은 큰 밀리미터 스케일의 애퍼처 지름 조정 범위를 갖고, 약 수 밀리 초의 상대적으로 빠른 응답 시간을 갖는다.
바람직하게, 각각의 블레이드 부재는 일단에서 공통 기판에 서스펜딩될 수 있다. 다른 방법으로, 각 층의 블레이드 부재들은 일단에서 상이한 기판들에 서스펜딩될 수 있다. 또한, 로터리 액추에이팅 디바이스는 복수의 로터리 액추에이터(rotary actuator)를 포함할 수 있으며, 각각의 액추에이터는 하나 이상의 블레이드 부재들을 회전시키기 위해 배치된다.
바람직하게, 로터리 액추에이팅 디바이스는 모든 블레이드 부재들이 회전하도록 구동시키는 단일 로터리 액추에이터를 포함할 수 있다. 더 바람직하게, 다이어프램 구조물의 각 층은 적어도 2개의 블레이드 부재를 가질 수 있다. 또한, 애퍼처의 형상은 다각형일 수 있다. 더 구체적으로, 다각형 형상은 팔각형 또는 육각형일 수 있다.
더 바람직하게, 각각의 로터리 액추에이터는 정전식 콤 드라이브 액추에이터(electrostatic comb-drive actuator)일 수 있다. 또한, 로터리 액추에이팅 디바이스 및 블레이드 부재들이 공통 기판 상에 배치될 수 있다. 옵션으로서, 로터리 액추에이팅 디바이스 및 블레이드 부재들은 바람직하게 상이한 개별 기판에 배치될 수 있다. 애퍼처의 사이즈가 5mm의 최대 지름과 0mm의 최소 지름 사이에서 달라질 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
더 바람직하게, 각각의 블레이드 부재는 실질적으로 직선의 에지들로 구성될 수 있다. 다른 방법으로, 각각의 블레이드 부재는 곡선의 에지들로 구성될 수 있다.
바람직하게, 각각의 블레이드 부재는 로터리 액추에이팅 디바이스에 부착하기 위한 연장 아암(extension arm)을 포함할 수 있다. 다른 방법으로, 각각의 블레이드 부재는 로터리 액추에이팅 디바이스에 직접 부착될 수 있다.
또한, 적어도 2개 층의 다이어프램 구조물들은 바람직하게 제1 층 및 제2 층을 포함할 수 있는데, 제1 층은 홀수 개의 블레이드 부재를 갖고, 제2 층은 짝수 개의 블레이드 부재를 갖는다. 제1 층은 제2 층에 비해 “상단” 또는 “하단” 층일 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 다른 방법으로, 제1 층 및 제2 층은 홀수 개의 블레이드 부재들을 갖거나, 짝수 개의 블레이드 부재들을 가질 수 있다.
블레이드 부재들의 적어도 일부가 회전되어 애퍼처 사이즈를 조정하거나, 적어도 2개 층의 블레이드 부재들 각각을 회전하기 위해 로터리 액추에이팅 디바이스가 배치된다고 예상된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명의 제1 양태의 MEMS 아이리스 다이어그램을 포함하는 광학 시스템이 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 광학 시스템의 MEMS 아이리스 다이어프램의 애퍼처의 사이즈를 조정하는 방법이 제공되는데, 여기서 MEMS 아이리스 다이어프램은 각 층이 서로로부터 각지게 이격되어 있는 서스펜딩 블레이드 부재들을 갖는 적어도 2개 층의 다이어프램 구조물들을 포함하며, 적어도 2개 층의 다이어프램은 서로 중첩되어 협력하도록 배치되어 광이 통과하게 하도록 애퍼처를 조절한다. 이 방법은 로터리 액추에이팅 디바이스에 의해 비접촉 방식으로 자신의 개별 축을 중심으로 적어도 2개의 층들의 블레이드 부재들 중 적어도 일부를 회전시켜서 애퍼처의 사이즈를 변경하는 단계를 포함한다.
명백히, 본 발명의 일 양태에 관한 특징들은 본 발명의 다른 양태들에 적용될 수 있어야 한다.
본 발명의 이들 또는 다른 양태들은 이하 설명되는 실시예들로부터 명확해지며, 이들을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면을 참조하여 개시된다.
도 1은 종래 기술에 따른 종래의 아이리스 다이어프램을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 단층의 인-플레인 변환 슬라이딩 블레이드를 갖는 종래의 소형 애퍼처의 동작을 도시한다.
도 3은 종래 기술에 따른 광유체적 플랫폼 기반 가변 광학 애퍼처가다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따라 MEMS 아이리스 다이어프램을 도시한 평면도의 개략도들이다.
도 5a는 도 4의 MEMS 아이리스 다이어프램의 회전 블레이드의 제2 층의 평면도를 도시한 개략도이다.
도 5b는 도 4의 MEMS 아이리스 다이어프램의 애퍼처의 애퍼처 사이즈가 어떻게 조절되는지를 도시한다.
도 5c는 도 4의 MEMS 아이리스 다이어프램을 형성하는 각각의 회전 블레이드의 블레이드 회전각이 어떻게 조절되는지를 도시한다.
도 6a는 도 4의 MEMS 아이리스 다이어프램의 상세 동작을 예시한 개략도이다.
도 6b는 도 6a을 참조하여 상이한 최대 블레이드 회전각(αmax)에서 조사된 애퍼처 조정비(dmax/dmin)와 설계비(a/b) 사이의 관계를 예시한 그래프이다.
도 7a 내지 도 7c는 2개의 MEMS 칩을 사용하여 조립되는 도 4의 MEMS 아이리스 다이어프램의 구현을 도시한다.
도 8은 회전 블레이드 및 관련 MEMS 로터리 액추에이터의 개략도이다.
도 9는 도 4의 MEMS 아이리스 다이어프램을 형성하는데 사용되는 제조된 MEMS 칩의 섹션의 확대된 현미경 영상(microscopic image)이고, 삽입도(inset)는 제조 완성된 MEMS 칩의 현미경 영상을 도시한다.
도 10은 도 7c의 설계 구현에 기반하여 제조된 프로토타입 디바이스(prototype device)의 성능 결과들을 예시한 그래프이다.
도 11a는 제2 실시예에 따라 단일 MEMS 칩 설계에 기반하는 MEMS 아이리스 다이어프램의 개략도이고, 도 11b는 도 11a의 등각 뷰(isometric view )이다.
제1 실시예에 따르면, 도 4a는 각각이 관련 MEMS 로터리 액추에이터(402)를 포함하는 대응하는 로터리 액추에이팅 디바이스들(401)에 의해 이들 각각의 축을 중심으로 회전 구동되도록 구성된 회전 블레이드들을 포함하는 별도의 2개 층의 다이어프램 구조물들로 형성된, 광학 시스템용 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 아이리스 다이어프램(400)을 개략적으로 도시한다. 이하 설명되는 바와 같이, 다이어프램 구조물들의 각 층은 개별 기판 위에 형성된다. 본 실시예에서, MEMS 로터리 액추에이터(402)는 정전식 콤 드라이브 액추에이터를 사용하여 구현된다. 상단의 제1 층은 4개의 회전 블레이드(406a, 406b, 406c, 406d)의 하단의 제2 층에 중첩 배치된 4개의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d)를 포함한다. 더구나, 각 층의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)는 서로 각을 이루어 이격된다. 중첩 배치에서, 8개의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)는 광이 통과하도록 애퍼처(408)를 조절하기 위해 집합적으로 협력된다. 본 실시예에서, 애퍼처(408)의 형상은 다각형이고, 더 구체적으로, 팔각형 형태이다.
각각의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)는 물질 구성에서 불투명하고, 대응하는 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)의 세로 에지로부터 연장되는 통합 형성된 연장 아암(409)에 의해 관련 MEMS 로터리 액추에이터(402)에 이동 가능하게 부착된다. 더 구체적으로, 각각의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)는 관련 MEMS 로터리 액추에이터(402)에 대한 연장 아암(409)의 부착을 통해 아래 있는 기판에 대해 서스펜딩 배치를 갖는다. 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)를 구동하기 위해, 대응하는 MEMS 로터리 액추에이터(402)는 부착된 관련 연장 아암(409)을 단순히 이동시킨다.
전술한 바와 같이, 중첩 배치에서, 모든 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)은 애퍼처(408)를 조절하기 위해 협력된다. 각각의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)가 직선 에지를 갖는 (일례로서) 직사각형으로 형성된다는 점이 이해될 것이다. 각각의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 410b, 406c, 406d)가 대응 MEMS 로터리 액추에이터(402)에 의해 구동되어 (도 4b에 도시된 화살표(410)의 방향에 의해 표시된 바와 같이) 시계 방향으로 회전하는 경우, 애퍼처(408)는 도 4b에 도시된 바와 같이 확대된다. 반대로, 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)는 이해될 바와 같이 반시계 방향으로 회전하도록 구동되면, 애퍼처(408)는 축소된다. 또한, 중첩 배치에서, 작은 갭(미도시)이 4개의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d)인 제1 층을 4개의 회전 블레이드(406a, 406b, 406c, 406d)인 제2 층과 수직으로 분리시키며, 그 결과로서 MEMS 로터리 액추에이터(402)에 의해 구동되는 경우 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d) 사이에 아무런 접촉/슬라이딩 표면들이 존재하지 않는다는 점이 강조된다. 제1 층 및 제2 층의 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)로 하여금 서로에 대해 비접촉 방식으로 이동하게 할 수 있도록 하기 위해 (현재 이용 가능한 제작 공차(manufacturing tolerance)들에 기반하여) 가능한 한 작게 구성된다. 이는 이점으로서 마찰의 발생을 회피하여 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 동작 중에 모모를 완화시킨다.
제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)은 몇몇 고유 특징에 의해 특징 지어진다. 이러한 관점에서, 도 5a를 참조하면, MEMS 아이리스 다이어프램(400)은 종래 기술에서 사용된 변환 액추에이터들에 비해 MEMS 로터리 액추에이터(402)의 사용을 채택하고(즉, 도 2 참조), 이는 결과적으로 애퍼처(408)의 애퍼처 사이즈 조정 범위(502)를 크게 향상시킨다. 애퍼처 사이즈는 전술된 다각 형상인 (그리고 이 예시에서 특히 팔각형인) 애퍼처(408)의 내접원(552)의 지름(550)으로서 정의된다는 점을 도 5b로부터 알 수 있을 것이다. 그러나, 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 애퍼처 사이즈를 위한 이러한 정의는 직선 에지들을 갖는 애퍼처에 적용 가능하고, 곡선 에지를 갖는 에지들은 상이한 정의를 가질 것이라는 점이 이해될 것이다. 또한, 도 2에 도시된 변환 구동 블레이드를 참조하면, 도 2의 소형 애퍼처 설계의 애퍼처 사이즈 조정 범위는 통상 수백 마이크로미터의 구동 마이크로 액추에이터들의 최대 스트로크들에 의해 제한된다. 이로써, 이는 도 5a에 도시된 현재 실시예의 제2 층에 있는 회전 블레이드(406a, 406b, 406c, 406d)와 대조적인데, 여기서 애퍼처 사이즈 조정 범위(520)는 각각의 회전 블레이드(406a, 406b, 406c, 406d)의 길이(506) 및 연장 아암(409)과 함께 블레이드 회전각(504)에 의해 판단된다. 구체적으로, 도 5c의 평면도로부터, 블레이드 회전각(504)은 회전 블레이드(406c)가 (도 5c에서 실선으로 그려진 회전 블레이드(406c)에 의해 도시된 바와 같은) 회전 이전의 초기 위치로부터 (도 5c에서 점선으로 그려진 회전 블레이드(406c)에 의해 도시된 바와 같은) 회전의 완료 직후의 다음 후속 위치로 이동하는 경우 회전 블레이드(즉, 예시를 위해 제2 층의 회전 블레이드(406c)가 도 5c의 일례로서 사용됨)가 형성하는 변위각(displacement angle)으로서 정의된다. 중요하게, (대략 수십 도의) 큰 회전각들이 제안된 MEMS 로터리 액추에이터들(502) 설계를 사용하여 달성될 수 있고, 이는 MEMS 아이리스 다이어프램(400)이 수 밀리미터의 스케일로 큰 애퍼처 사이즈 조정 범위(502)로 구성되게 할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 이러한 설명은 제1 층의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d)에 유사하게 적용되지만, 간결성을 위해 반복되지 않을 것이라는 점이 이해될 것이다.
또한, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 경우, 애퍼처의 성공적인 조절을 위해 적어도 2개 층의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)가 필요하다. 그 이유를 알아 보기 위해, 도 5a는 제2 층의 회전 블레이드들(406a, 406b, 406c, 406d)이 시계 방향으로 이동하도록 회전되는 경우, 회전 블레이드들(406a, 406b, 406c, 406d)은 차후에 분리되어 그 결과, 이웃하는 인접 회전 블레이드들(406a, 406b, 406c, 406d) 간의 수평 갭(508)이 결과적으로 넓어진 수평 갭(508)을 통해 원치 않게 광이 누출되는 지점까지 점차 넓어진다는 것을 예시하며, 이는 명백해질 것이다. 그러므로, 명백히, 단일 층의 회전 블레이드들(406a, 406b, 406c, 406d)만이 존재하면, 수평 갭(508)을 통한 광의 누출이 쉽게 해결되지 않을 수 있다. 그러나, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 경우(즉, 도 4 참조), 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)의 제1 층 및 제2 층은 애퍼처(408)를 조절하기 위해 서로 중첩되도록 배치되는데, 전체 애퍼처 사이즈 조정 범위(502)에 걸쳐 그 형상으로 유지된다. 구체적으로, 애퍼처(408)를 조절할 때, 하나의 층(예를 들어, 제1 층)의 인접 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d) 사이의 수평 갭들(508)이 다른 층(예를 들어, 제2 층)의 대응하는 회전 블레이드들(406a, 406b, 406c, 406d)에 의해 불분명해지고, 그 반대일 수 있다는 점이 명백해질 것이다.
추가적으로, 볼록 정다각형으로서 항상 구성되는 애퍼처를 갖는 종래의 아이리스 다이어프램들과 달리, 블레이드 회전각들(504)이 충분히 크면(즉, 참조 부호 600이라고 표시된 도 6a의 삽입도 참조), 2개 층의 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)의 용법으로 인한 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)은 비-볼록 다각형 애퍼처를 형성할 수 있다. 적절한 영상 프로세싱 알고리즘들과 결합하여 비-볼록 다각형 애퍼처들이 충분한 영상화 결과들을 제공할 수 있는 동안, 이러한 (그리고 차후의) 실시예의 목적을 위해, 여기에서의 설명은 볼록 다각형 애퍼처 형상들에 초점을 맞출 것이라는 점이 이해되어야 한다. 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 경우, 적절한 설계를 통해 비-볼록 다각형 애퍼처들은 분석적 방법을 사용하여 처음부터 회피될 수 있다. 분석적 방법의 후속 설명이 도 4의 MEMS 아이리스 다이어프램(400)을 참조할 것이며, 이는 각 층의 4개의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)을 이용하여 8개의 동일한 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)를 채택한다는 점이 이해되어야 한다. 또한 동일한 분석적 방법이 상이한 개수의 회전 블레이드들을 이용하여 다른 설계들로 쉽게 확장될 수 있다는 점이 더 강조될 수 있다.
분석적 방법의 제1 단계는 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 일부를 고려하는 것이고, 여기서 부위는 최소 애퍼처를 획득하도록 구성된 임의의 3개의 선택된 인접 회전 블레이드들을 포함할 수 있다. 이러한 설명을 위해, 이들 3개의 선택된 회전 블레이드들의 참조 부호는 406b, 404c, 406c이고, 참조 부호가 406b, 406c인 회전 블레이드들은 제2 층으로부터 기인하고, 참조 부호가 404c인 회전 블레이드는 제1 층으로부터 기인한다. 이 예시에서 추가적으로, 분석적 방법의 용이한 설명을 위해, 3개의 선택된 회전 블레이드들(406b, 404c, 406c)은 “블레이드 1”(406b), “블레이드 2”(404c), 및 “블레이드 3”(406c)이라고 각각 더 표시되어 있다. 또한, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 나머지 회전 블레이드들(404a, 404b, 404d, 406a, 406d)에 대해 3개의 선택된 회전 블레이드(406b, 404c, 406c)의 배치를 위해 도 4a를 참조한다. 도 6a에 예시된 바와 같이, 동일한 (제1/제2) 층에 있는 4개의 회전 블레이드에 의해 에워싸인 (즉, 점선에 의해 표시되는) 정사각형(608)은 “a” 단위들의 길이를 갖는다고 가정하고, 이에 따라 길이“FC”의 길이는 “a” 단위이다. 길이“FC”는 그 팁(tip)으로부터 측정되는 바와 같이, “블레이드 1”(406b)의 내부 세로 에지의 일부라고 정의된다. 또한, MEMS 로터리 액추에이터(402)에 부착된, “블레이드 1”(406b), “블레이드 2”(404c), 및 “블레이드 3”(406c) 각각의 팁으로부터 (대향하는 팁들에 위치하는) 피버팅(pivoting) 지점들(603, 605, 607)까지의 거리는 “b” 단위의 길이를 갖는다고 가정된다. 그러므로, 길이“AC”= 길이“BD”=“b” 단위이고, 여기서 “AC” 및 “BD”는 “블레이드 1”(406b) 및 “블레이드 2”(404c)의 내부 세로 에지들이라고 각각 정의된다. 도 6a를 참조하면, “블레이드 1”(406b) 및 “블레이드 2”(404c)의 길이“AC” 및 길이“BD”는 지점“E”에서 교차되어 개별 서브 부위들(“AE” 및 “BE”)을 정의한다. MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 대칭 구조의 결과로서, 서브부위들(“AE” 및 “BE”)은 수학식 1 및 수학식 2로서 표현될 수 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
다음으로, 길이“AB”는 삼각형“ABE”에 코사인 법칙을 적용함으로써 계산되고, 수학식 3으로서 표현된다.
Figure pct00003
또한, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 지름“d”는 형성된 바와 같이 애퍼처(408)의 지름으로서 정의된다. 따라서, “dmin”=“2×OG” =“a” 단위이고, 여기서 “dmin”는 최소 애퍼처 지름이고, “O”는 점선 정사각형(608)의 중점이고, “G”는 길이“AC” 상의 점이고, 이로써 길이“OG”는 길이“AC”에 수직이다. 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)이 조립된 이후 (“dmin”에서 형성된) 점선 정사각형(608)이 애퍼처(408)의 일부로서 고려된다는 점이 이해되어야 한다.
“블레이드 1”(406b), “블레이드 2”(404c), 및 "블레이드 3”(406c) 각각이 “α”의 블레이드 회전각(504)을 통해 각각의 피버팅 지점들(603, 605, 607)을 기준으로 시계 방향으로 회전하는 경우, MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 애퍼처(408)는 “블레이드 1”(406b), "블레이드 2”(404c), 및 "블레이드 3”(406c)를 지점“O”으로부터 멀리 외부 이동시킴으로써 확대된다. 회전 이후의 “블레이드 1”(406b), “블레이드 2”(404c), 및 “블레이드 3”(406c)의 새로운 위치는 도 6a에서 점선의 직사각형 박스들에 의해 표시된다. 이 경우, “블레이드 1”(406b)의 회전과 함께, 내부 세로 에지는 회전하여 종래의 “AC”로부터 “AC′”로 위치를 변경하고, 이에 따라 애퍼처(408)의 새로운 지름은 “d = 2×OH”로 변경되고, “d”는 수학식 4으로서 표현된다.
Figure pct00004
여기서 “H”는 길이“AC′” 상의 지점이며, 이로써 길이“OH”는 길이“AC′”와 수직이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, (각도“β”라고 표시된) 각도(∠DBC′)가 각도“α” 이상이면, 형성된 애퍼처(408)가 볼록 정다각형이거나; 그렇지 않으면 형성된 애퍼처(408)는 비-볼록 다각형이라는 점이 강조될 수 있다. 그 후, 삼각형“ABC′”에 사인 법칙을 적용하고, 다음의 관계식 “∠AC′B = ∠AEB + (α-β) = π/4 + (α-β)” 및 “AC′ = b”의 관점에서, 수학식 5가 유도된다.
Figure pct00005
수학식 5로부터, 이하 설명된 부등식 6이 참으로 유지되면,
Figure pct00006
“sin(∠ABC′)”의 절대값이 1보다 크지 않아야 한다는 요건을 충족시키기 위해, 수학식 5에 정의된 수식“sin[π/4 + (α-β)]”은 값“1/√2”보다 크지 않아야 한다. 다시 말하면, “β”의 값이 “α”의 값보다 크거나 같아야 하며(즉, “β≥α”), 이로써 형성된 애퍼처(408)는 회전 블레이드들의 블레이드 회전각(504)과 무관하게 항상 볼록 정다각형일 것이다. 또한, 수학식 1, 수학식 2, 및 수학식 3을 결합한 후, 비“a/b”가 값“0.1591”보다 크면(즉, “a/b > 0.1591”), 부등식 6이 충족된다고 판단되고, 이러한 비를 찾는 것은 비-볼록 애퍼처가 MEMS 아이리스 다이어프램(400)을 위해 형성되는 것을 초래할 수 있는 상황들을 회피하기 위해 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)을 위한 중요한 설계 가이드라인으로서 활용된다. 이후, 후속 설명에서의 용이한 참조를 위해, 비“a/b”는 설계비(design ratio)라고 지칭된다.
제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 성능을 조사하기 위해, 최소 애퍼처 지름“dmin”에 대한 최대 애퍼처 지름“dmax”의 애퍼처 조정 비에 관한 결과들은 설계비“a/b”의 함수로서 산출되었다. 구체적으로, 설계비“a/b”는 본 조사의 목적을 위해 “0.16” 내지 “0.4”의 값들 사이에 달라지도록 정의된다. 또한, 애퍼처 조정비“dmax/dmin”와 설계비“a/b” 사이의 관계는 최대 블레이드 회전각(αmax)의 4개의 상이한 세트에 대해 조사되었으며, 이들은 “10°”, “20°”, “30°”, 및 “40°”의 값에서 설정된다. 최대 애퍼처 지름의 값들 “dmax”은 수학식(4)에서의 변수“α”를 대응하는 값인 “αmax”로 대체함으로써 각각 획득되고, 애퍼처 조정비“dmax/dmin”와 설계비“a/b” 사이의 관계를 나타내는 성능 결과들이 도 6b의 그래프(650)에 도시되어 있다. 설계비“a/b”가 증가함에 따라 애퍼처 조정비“dmax/dmin”가 비선형적으로 감소한다는 점이 그래프(650)로부터 명확히 관찰될 수 있다. 따라서, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)을 위해 채택된 설계비“a/b”의 최적의 값이 대략 “0.16”이 되어야 한다는 점이 이해될 것이다. 전술된 바와 같이, 전술된 분석적 분석은 상이한 개수의 회전 블레이드를 갖는 다른 설계들에 대한 최적의 설계비“a/b”를 판단하기 위해 유사하게 적용될 수 있다.
도 7c는 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 구현을 도시하고, 이는 각각 도 7a 및 도 7b에 도시된 2개의 MEMS 칩, 즉 “칩 1”(702) 및 “칩 2”(704)로부터 조립된다. 전술된 바와 같이, MEMS 아이리스 다이어프램(400)은 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)의 제1 층 및 제2 층을 포함하며, 여기서 각각의 대응 층은 각각 “칩 1”(702) 및 “칩 2”(704) 상에 제조된다. 이는 도 7a 및 도 7b에 명확히 도시되어 있으며, 여기서 “칩 1”(702) 및 “칩 2”(704) 각각에서 4개의 구성된 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)이 존재한다. 또한, 본 구현예에서, 회전 블레이드들(404a, 402b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d) 및 관련된 MEMS 로터리 액추에이터들(402)이 동일한 개별 층에 개발된다. 또한, 각 층의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)는 관련된 T자형 휨 서스펜션들(flexural suspensions; 706)을 통해 이동 가능하게 서스펜딩된다. 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)의 회전을 지원하도록 구성될 수 있는 한, 각각의 T자형 휨 서스펜션(706)은 임의의 형상으로 설계될 수 있다는 점이 이해될 수 있다. 또한, 각 층의 각 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)가 대응하는 “칩 1”(702) 및 “칩 2”(704)의 대향하는 면에 실질적으로 평행하게 배치되며, 그 결과 4개의 각각의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d) “칩 1”(702) 및 “칩 2”(704)의 중심에 위치한 공간을 에워싸서 각각의 정사각형 형상의 개구들(708, 710)을 조절한다.
제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)을 조립하기 위해, “칩 1”(702)은 특히 원하는 대로 “칩 1”(702)을 “칩 2”(704)에 먼저 정렬한 후, 서로에 대해 “칩 1”(702)을 “칩 2”(704)에 안전하게 실장함으로써 물리적 상황에서 오버레이되는데, (각각의 MEMS 칩의 회전 블레이드들이 다른 MEMS 칩의 회전 블레이드들과 접촉하지 않는다는 점을 보장하기 위해) (전술된 바와 같이) 작은 수직 갭이 실장된 배치에서 “칩 1”(702) 및 “칩 2”(704) 사이에 배치되어 제안된 MEME 아이리스 다이어프램(400)을 형성한다. 더 구체적으로, 애퍼처(408)를 조절하기 위해, 제2 층의 회전 블레이드들(406a, 406b, 406c, 406d)은 의도적으로 제1 층의 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d)을 기준으로 45°를 갖도록 정렬되고 중첩되는데, 참조로서 45° 회전은 광투과 방향을 따라 이루어진다. 또한, 이 예시의 경우, 조립된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)에서 “칩 1”(702)은 상부 제1 층이고, “칩 2”(704)는 하부 제2 층이다. 더구나, 2개의 층은 또한, 전술된 바와 같이 작은 갭을 통해 수직으로 분리되도록 정렬되어, 제1 층의 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d)은 제2 층의 회전 블레이드들(406a, 406b, 406c, 406d)과 접촉하지 않는다. 동작 중에, 모든 회전 블레이드들(404a, 402b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)가 시계방향으로 회전하도록 MEMS 로터리 액추에이터(402)에 의해 동시 구동되는 경우, 애퍼처(408)는 점차 확대된다. 반대로, 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)가 반시계 방향으로 회전하도록 구동되는 경우, 애퍼처(408)는 점차 축소된다.
개념 증명 절차(Proof-of-Concept demonstration)를 위해, 도 7c의 구현에 기반한 샘플 프로토타입 디바이스가 제조 및 생산된다. 프로토타입 디바이스는 USA, Durham 소재의 MEMSCAP 사에 의해 개발된 SOI(Silicon-On-lnsulator) MUMPS(Multi-User MEMS Processes)를 사용하여 제조된 2개의 MEMS 칩을 포함한다. 각각의 제조 MEMS 칩은 4개의 동일한 회전 블레이드로 구성되고, 예시를 위해 이러한 하나의 회전 블레이드(802)의 개략도(800)가 도 8에 도시된다. 도시된 바와 같이, 회전 블레이드(802)는 정전식 콤 드라이브 액추에이터(806a, 806b)의 쌍으로서 구현되는 관련 MEMS 로터리 액추에이터(402)에 의해 구동되는 선택된 피봇 지점(804)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 특히, 선택된 피봇 지점(804)가 회전 블레이드(802)의 연장 아암(808) 상에 위치하고 이를 따라 위치하고, 각각의 정전식 콤 드라이브 액추에이터(802a 및 802b)는 연장 아암(808)의 대향하는 면에 인접 위치한다. 다시, 회전 블레이드(802) 및 연장 아암(808)에 사용된 참조 부호들이 도 4의 균등한 요소들의 참조 부호들과 상이함에도 불구하고, 이는 설명을 간략화하기 위한 것으로서 도 8의 회전 블레이드(802) 및 연장 아암(808)이 도 4의 균등한 요소와 상이하다고 간주되지 않아야 한다는 점이 이해될 것이라는 것이 강조되어야 한다.
또한, 각각 콤 드라이브 액추에이터(806a, 806b)는 관련 전극 회로들(810a, 810b)로 구성되는데, 여기서 각각의 회로(810a, 810b)는 도 8에서 각각 참조 부호 1, 참조 부호 2, 및 참조 부호 3을 이용하여 표시된 3개의 고정 전극을 포함한다. 더구나, 도 8의 평면도로부터 명확히 보일 수 있듯이, 2개의 회로(810a, 810b)의 배치는 서로에 대해 반대 순서라는 점이(즉, “2”, “3”, 및 “1”의 반대인 “1”, “3”, 및 “2”)이 강조되어야 한다. 각각의 콤 드라이브 액추에이터(806a, 806b)는 연장 아암(808)에 이동 가능하게 부착된 관련 T자형 휨 서스펜션(706)을 통해 회전 블레이드(802)에 연결된다. 애퍼처(408)를 확대하기 위해, 대응하는 고정 전극 “2” 및 “3”을 접지한 채로 유지하면서, 제1 구동 전위“Vopen”가 양 회로들(810a, 810b)의 고정 전극 “1”에 인가된다. 이는 결과적으로 콤 드라이브 액추에이터(806a, 806b)에 의해 정전기력의 발생을 초래하여 결과적으로 회전 블레이드(802)를 시계 방향으로 회전시키고 그 결과 애퍼처(408)를 확대한다. 이와 반대로, 애퍼처(408)는 반시계 방향으로 회전 블레이드(802)를 회전시킴으로써 축소될 수 있고, 이는 양 회로들(810a, 810b)의 고정 전극“2” 및 “3” 양단에 제2 구동 전압“Vclose”을 인가하고 (대응하는 고정 전극들“1”의 양단에 인가되는 바와 같은) 제1 구동 전위“Vopen”가 0 볼트로 설정함으로써 달성된다. “Vclose” 및 “Vopen”가 서로에 대해 독립적인 변수들이라는 점이 이해되어야 한다. 애퍼처(408)을 확대/축소하기 위한 전술한 예시가 설명의 용이를 위해 하나의 회전 블레이드(802)만을 위해 제공되지만, 애퍼처(408)의 실제 확대/축소를 성공적으로 이루기 위해 프로토타입 디바이스의 모든 회전 블레이드 양단에 유사하게 적용되어야 한다는 점이 이해될 것이다.
도 9는 하나의 제조된 MEMS 칩의 섹션의 확대된 현미경 영상(900)을 도시하고, (도면 부호 950으로 표시된) 삽입도는 4개의 회전 블레이드를 갖는 제조 완료된 MEMS 칩을 도시한다. 제조된 MEMS 칩의 성능을 평가하기 위해, 블레이드 회전각(504)은 구동 전극의 함수로서 광학 현미경을 통해 측정되었다. 이러한 관점에서, 측정 결과는 MEMS 칩의 각각의 회전 블레이드가 다음의 구성 파라미터인 “Vopen”= 100V 및 “Vclose”= 0V를 이용하여 10°의 각도로 시계 방향 회전할 수 있고, 다음의 구성 파라미터인 “Vopen”= 0V 및 “Vclose”= 100V를 이용하여 11°의 각도로 반시계 방향 회전할 수 있다고 지시한다. 10°의 각도로 시계 방향 회전하고 11°의 각도로 반시계 방향 회전하도록 구성된 각각의 회전 블레이드는 이 예시에서 설명을 위한 단지 일례일 뿐이고, 시계방향/반시계방향 각도의 다른 범위(예를 들어, 10° 및 11°보다 큼)는 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 적용에 요구되는 구성에 따라 가능하다는 점이 또한 강조되어야 한다. 추가적으로, MEMS 칩의 회전 블레이드들의 동적 응답 특성들은 구형파 구동 전압을 이용하여 각각의 회전 블레이드를 작동시키고, 고속 광검출기를 이용하여 강도(intensity)가 모니터링되는 레이저 빔으로 회전 블레이드를 절단함으로써 평가되었다. 평가됨에 따라, 정상 상태의 5% 내의 각 회전 블레이드의 정착 시간은 회전 블레이드가 실제 상대적으로 고속 튜닝 속도로 동작 가능하다고 표시하는 약 4ms 미만이다.
이후, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 제조된 바와 같은 2개의 동일한 MEMS 칩들은 서로에 대해 중첩 방식으로 배치되어 조립된 프로토타입 디바이스를 생산한다. 프로토타입 디바이스의 애퍼처(408)가 어떠한 구동도 이루어지지 않고 원래 상태에서 1.03mm의 지름을 갖는다는 점이 강조되어야 한다. 조립된 프로토타입 디바이스의 성능은 일련의 실험 평가를 통해 판단되었다. 이하, 도 10의 그래프(1000)을 참조하면, 상향 곡선(1002)은 제1 구동 전위“Vopen”가 0V와 100V 사이의 구동 전압“Vd”으로 인가되고, 제2 구동 전위“Vclose”가 0V로 유지되는 경우 획득되는 실험 결과들을 나타낸다. 따라서, 애퍼처(408)의 지름이 원래 값인 1.03mm로부터 최대값인 1.56mm로 조정 가능하다고 판단된다. 또한, 0V로 설정된 제1 구동 전위“Vopen” 및 0V와 100V 사이의 구동 전압“Vd”에서 달라지는 제2 구동 전위“Vclose”를 이용하여 유사한 측정들이 행해졌다. 획득된 대응하는 실험 결과들은 도 10의 하향 곡선(1004)으로서 도시되어 있다. 이 예시에서, 애퍼처(408)의 지름은 최소값인 0.45mm로 축소된다는 점에 유의한다. 예시 목적으로, 인가된 상이한 구동 전위들에 대해 애퍼처(408)의 각각의 원래, 확대, 및 축소된 지름 사이즈를 보여주는 현미경 영상들이 또한 도 10에 제공된다. 실제로, 획득된 전체 실험 결과들은 전술된 바와 같이 분석적 예측에 잘 부합되며, 소형 카메라 렌즈 시스템에 사용되는 경우 3개보다 많은 f-스톱(f-stops) 조정 가능 범위를 제공할 수 있다는 점이 또한 강조되어야 한다.
따라서, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)의 애퍼처(408)의 사이즈를 조정하는 방법은 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400)에 의도되는 애플리케이션에 따라 통과하는 적절한 광량을 허용하기 위한 애퍼처(408)의 사이즈를 변경하기 위해, 원하는 블레이드 회전각(504)에 기반하여 비접촉 방식으로 제1 층 및 제2 층의 대응 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)을 회전시키도록 MEMS 로터리 액추에이터들(402)을 구성함으로써 개시된다.
이하, 본 발명의 추가 실시예들이 설명될 것이다. 간결성을 위해, 실시예들의 사이에 공통적인 동일한 요소, 기능성, 및 동작들의 설명은 반복되지 않고, 대신 적절한 실시예(들)의 유사 부분이 참조될 것이다.
도 11a는 제2 실시예에 따라 광학 시스템을 위한 다른 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(1100)을 도시하고, 도 11b는 도 11a의 등각 뷰(isometric view)이다. 특히, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(1100)은 단일 MEMS 칩에 기반하여 구현된다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 회전 블레이드들(1102a, 1102b, 1102c, 1102d)의 제1 층, 및 회전 블레이드들(1104a, 1104b, 1104c, 1104d)의 제2 층은 대응하는 로터리 액추에이팅 디바이스들(1105)에 부착되는데, 로터리 액추에이팅 디바이스 각각은 중심에 스루 기판 홀(through-substrate hole; 1110)이 형성된 MEMS 기판(1108)에 배치되어 있는 관련 MEMS 로터리 액추에이터들(1106)을 포함한다. 이러한 실시예에서 MEMS 로터리 액추에이터들(110)은 제1 실시예의 이들 MEMS 로터리 액추에이터들(402)과 유사하다는 점이 이해되어야 한다. 제1 실시예와 유사하게, 각각의 회전 블레이드(1102a, 1102b, 1102c, 1102d, 1104a, 1104b, 1104c, 1104d)는 대응 회전 블레이드(1102a, 1102b, 1102c, 1102d, 1104a, 1104b, 1104c, 1104d)의 세로 에지로부터 연장되는 통합 형성된 연장 아암(1107)을 갖는다.
또한, 제1 층 및 제2 층은 상부 층 및 하부 층을 각각 형성한다. 구체적으로, 모든 회전 블레이드(1102a, 1102b, 1102c, 1102d, 1104a, 1104b, 1104c, 1104d)는 스루-기판 홀(1110) 위에 서스펜딩되도록 배치된다. 제1 층의 회전 블레이드들(1102a, 1102b, 1102c, 1102d) 및 제2 층의 회전 블레이드들(1104a, 1104b, 1104c, 1104d)은 이들의 연장 아암(107)을 통해 관련 MEMS 로터리 액추에이터들(1106)에 부착된다. 앞선 설명은 제2 실시예의 MEMS 아이리스 다이어프램(1100)의 등각 예시를 도시한 도 11b를 참조함으로써 명확히 이해될 것이다. 그 후, 각각의 회전 블레이드(1102a, 1102b, 1102c, 1102d, 1104a, 1104b, 1104c, 1104d)는 대응하는 MEMS 로터리 액추에이터들(1106)에 의해 독립적으로 구동되도록 구성된다.
서스펜딩 배치에서, 회전 블레이드들(1102a, 1102b, 1102c, 1102d)의 제1 층은 회전 블레이드들(1104a, 1104b, 1104c, 1104d)의 제2 층과 중첩하도록 더 배치되고, 서로 각을 이루어 이격되어 모든 회전 블레이드(1102a, 1102b, 1102c, 1102d, 1104a, 1104b, 1104c, 104d)에 의해 에워싸인 (다각형 형상의) 애퍼처(1112)를 집합적으로 조절한다. 다각형 형상의 애퍼처(1112)는 본 실시예의 경우 팔각형의 형상이다. 동작 중에, 회전 블레이드들(1102a, 1102b, 1102c, 1102d, 1104a, 1104b, 1104c, 1104d)이 시계 방향으로 회전하도록 구동되는 경우, 애퍼처(112)는 확대되고, 반대로, 회전 블레이드들(1102a, 1102b, 1102c, 1102d, 1104a, 1104b, 1104c, 1104d)의 반시계방향 회전이 이루어지면 애퍼처(1112)는 축소된다. 본 실시예의 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(1100)이 실리콘 미세가공 기술을 사용하여 용이하게 구현될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 다층 MEMS 로터리 액추에이터(1106) 및 회전 블레이드들(1102a, 1102b, 1102c, 1102d, 1104a, 1104b, 1104c, 1104d)은 표면 미세가공을 사용하여 제조될 수 있고, 스루 기판 홀(1110)은 실리콘 기법의 DRIE(Deep Reactive Ion Etching)를 사용하여 제조될 수 있다.
제3 실시예에 따르면, 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 의도한 적용 분야에 대한 적합성에 따라 제1 실시예의 MEMS 아이리스 다이어프램(400)과 제2 실시예의 MEMS 아이리스 다이어프램(1100)을 통합한 광학 시스템(미도시)이 개시된다.
요약하면, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)은 전술된 설계 가이드라인에 기반하여 개발되고, 프로토타입 디바이스는 또한 개념 증명 절차(proof-of-concept demonstration)를 위해 SOI(Silicon-On-lnsulator) 미세가공 기술을 사용하여 구현되었다. 또한, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)은 적어도 2개 층의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)을 포함한다. 각각의 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)는 관련 MEMS 로터리 액추에이터(402)에 의해 피버팅 지점을 기준으로 회전 가능하게 구동되도록 구성된다. 추가적으로, 애퍼처(408, 1112)를 조절하기 위해 2개 층의 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)은 서로에 대해 중첩 배치로 형성된다. 이후, MEMS 로터리 액추에이터(402)에 의해 구동되는 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)의 제어되는 회전 모션은 애퍼처(408, 1112)의 사이즈를 증가 또는 감소시키는데 사용된다.
제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)의 회전 블레이드들은 T자형 휨 서스펜션(706)을 이용하여 서스펜딩되고, 동일한 층 또는 상이한 층의 회전 블레이드들은 디바이스 동작 중에 서로 미끄러지거나 접촉하지 않는다. 그러므로, 이는 회전 블레이드들의 원치 않는 마모를 초래할 수 있는 마찰의 임의의 가능한 발생을 제거한다는 이점을 가지며, 이로써 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)이 MEMS 기술을 이용하여 적절히 구현되게 할 수 있다. 또한, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)이 비-유체 기반인데, 이는 디바이스 패키징 및 시스템 통합 시의 복잡도가 크게 감소되고, 종래의 아이리스 다이어프램들에 비해, 애퍼처(408, 1112)의 구동을 더 용이하게 한다는 것을 의미한다. 추가적으로, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)은 인-플레인 변환 이동 마이크로 블레이드들을 이용하여 배치된 종래의 디바이스들에 비해 큰 밀리미터 스케일의 애퍼처 지름 조정 범위를 갖는다. 제어된 아이리스 다이어프램(400, 1100)의 또 다른 이점은 약 수백 밀리초의 훨씬 더 느린 시간을 갖는 광유체적 플랫폼 디바이스들과 반대로, 약 수 밀리초의 상대적으로 고속의 응답 시간을 갖는다는 것이다.
실제로, 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)은 비유체 기반이고, 광의 산란을 방지하고 영상 품질을 개선할 뿐 아니라, 광속(luminous flux), 시계(field of view), 및 피사계 심도(depth of field)를 제어하기 위해 소형 영상화 시스템을 사용하는데 적합한 큰 조정 가능 애퍼처 사이즈 범위를 제공할 수 있다. 제안된 MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)의 가능한 적용 분야는 스마트폰, 개인용 태블릿 PC, 내시경 영상화 시스템, 소형 감시 카메라 등과 같은 소형 광학 장치들을 위해 조정 가능한 애퍼처를 포함한다.
그러나, 설명된 실시예들은 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. 예를 들어, 전열 액추에이터(electro-thermal actuator)(예를 들어, V-빔 액추에이터, 바이모프(bimorph) 액추에이터, 의사-바이모프(pseudo-bimorph) 액추에이터 등), 정전식 액추에이터(electrostatic actuator), 전자기식 액추에이터(electromagnetic actuator), 및 압전식 액추에이터(piezoelectric actuator)와 같은 임의의 적절한 MEMS 로터리 액추에이터(402)는 애퍼처(408, 1112)의 사이즈를 확대/축소하기 위해 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)을 구동하는데 사용될 수 있다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 다양한 MEMS 로터리 액추에이터(402) 및 그 변형예들이 가능하다는 점에 또한 유의해야 한다. 또한, 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)의 상이한 층에 대해 MEMS 로터리 액추에이터(402)의 배치는 달라질 수 있다. 예를 들어, MEMS 로터리 액추에이터들(402)이 관련 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)과 동일한 층에 개발될 수 있다. 다른 방법으로, MEMS 로터리 액추에이터(402)는 관련 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)에 대해 상이한 별도의 층에 위치할 수 있다. 더구나, MEMS 로터리 액추에이터(402) 및 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)의 다수의 구성들이 가능한데(즉, 반드시 8개의 유닛으로만 제한되지 않음), 이는 당업자에게 명백할 것이다.
설명된 실시예들에서, 모든 회전 블레이드(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)는 애퍼처(408, 1112)의 다각형 형상을 유지하도록 회전되지만, 그러지 않을 수 있다. 실제로, MEMS 로터리 액추에이터들(402)은 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d) 중 적어도 하나를 나머지에 대해 고정적으로 유지하면서, 회전 블레이드들(404a, 404b, 404c, 404d, 406a, 406b, 406c, 406d)의 적어도 일부를 회전하도록 배치될 수 있다. 이 예시에서, 애퍼처(408, 1112)의 사이즈는 여전히 조정될 것이지만 애퍼처(408, 1112)의 형상은 다각형이 아닐 수도 있다는 점이 이해될 것이다.
또한, 제1 실시예 및 제2 실시예가 8개의 회전 블레이드로 구성된 MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)을 설명하고 있지만, 상이한 개수의 회전 블레이드를 갖는 다른 설계들 또한 가능하다는 점이 이해될 것이다. 육각형 애퍼처를 조절하기 위해 각 층에 3개의 회전 블레이드를 갖는 디바이스는 일례이다. 또한, 제1 실시예 및 제2 실시예의 MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)의 회전 블레이드가 직선 에지로 형성됨에도 불구하고, 상이한 애플리케이션의 요구사항에 따라 곡선 에지를 갖는 회전 블레이드들 또한 가능하다는 점이 당업자에 의해 이해될 것이다. 이러한 예시에서, 이렇게 조절된 애퍼처는 비록 다각형 형상이 아니지만, 이러한 다각형 형상이 아닌 애퍼처를 위한 적용 분야들을 가질 수 있는 광학 시스템들을 위한 애퍼처로서 적절히 사용될 수 있다.
제1 실시예 및 제2 실시예를 다시 참조하면, MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)의 모든 회전 블레이드들은 옵션으로서 공통 MEMS 로터리 액추에이터에 의해 구동되도록 함께 그룹화되어 구성될 수 있다. 또 다른 방법으로, 회전 블레이드들이 다수의 독립 그룹으로 그룹화될 수 있고, 각 그룹의 모든 관련 블레이드가 특정 그룹에 할당되어 이를 위해 구성된 공통 MEMS 로터리 액추에이터에 부착되어 이에 의해 동시에 구동된다. 2개의 가능한 변형예들이 제1 실시예 및 제2 실시예에 전술된 구성에 대한 대안이라는 점이 이해될 것이고, 여기서 각각의 회전 블레이드는 자신의 관련 MEMS 로터리 액추에이터에 의해 구동되도록 구성된다.
또한, 특히 적절한 애플리케이션의 필요성에 기반하여 달라질 수 있는 MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)을 위해 구성된 실제 개수의 회전 블레이드들에 따라, 형성된 애퍼처(408, 1112)가 짝수 개의 에지(예를 들어, 육각형)를 갖거나, 홀수 개의 에지(예를 들어, 오각형)를 갖는 다각형을 포함하는 임의의 다각형상을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 그 때 다음으로, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 각 MEMS 칩, “칩 1”(702) 및 “칩 2”(704)의 회전 블레이드들의 개수는 반드시 동일한 개수의 회전 블레이드들로 구성될 필요가 없다. 예를 들어, 홀수 개의 에지를 갖는 다각형의 애퍼처를 형성하기 위해, “칩 1”(702)은 홀수 개의 회전 블레이드로 구성될 수 있고, “칩 2”(704)는 짝수 개의 회전 블레이드로 구성될 수 있다. 다른 방법으로, 짝수 개의 에지를 갖는 다각형의 애퍼처를 형성하기 위해, “칩 1”(702) 및 “칩 2”(704)는 짝수 개의 회전 블레이드로 구성될 수 있다. 또 다른 방법으로, 짝수 개의 에지를 갖는 다각형의 애퍼처를 형성하기 위해, “칩 1”(702)과 “칩 2”(704)는 모두 짝수 개의 회전 블레이드로 구성될 수도 있다. 더구나, 바람직하게, 채택된 상이한 설계에 따라, 애퍼처의 사이즈는 또한 5mm의 최대 지름(즉, “dmax” = 5mm)과 0mm의 최소 지름(즉, “dmin” = 0mm) 사이에서 달라질 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
또한, 다른 방법으로 각각의 회전 블레이드의 연장 아암(409, 1107)이 일정한 적절한 설계들에서 생략될 수 있다는 점이 또한 강조되어야 한다. 다시 말해, 각각의 회전 블레이드는 연장 아암(409, 1107)을 사용할 필요 없이 관련 MEMS 로터리 액추에이터에 직접 부착된다. 더구나, 각각의 회전 블레이드는 임의의 적절한 형상으로 형성될 수 있고, MEMS 아이리스 다이어프램(400, 1100)을 위한 특정 적용의 필요성에 따라 제1 실시예에 설명되는 바와 같이 반드시 직사각형이 아닐 수 있다.
본 발명은 도면 및 상세한 설명에 상세히 예시되고 설명되어 있지만, 이러한 예시 및 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적이거나 바람직한 것으로 간주되어야 하며, 따라서 본 발명은 개시된 실시예들로 제한되지 않는다. 개시된 실시예들에 대한 다른 변형예들은 청구된 발명을 실시할 때 당업자에 의해 이해되고 이루어질 수 있다.

Claims (22)

  1. 광학 시스템을 위한 MEMS 아이리스 다이어프램(iris diaphragm)에 있어서,
    다이어프램 구조물들의 적어도 2개 층들 ― 각각의 층은 서로 각을 이루어 이격된 서스펜딩 블레이드 부재(suspended blade member)들을 갖고, 상기 블레이드 부재들의 적어도 2개 층들은 광이 통과하게끔 허용하도록 애퍼처를 형성하기 위해 서로 중첩하여 협력하도록 배치됨 ― ; 및
    상기 적어도 2개의 층들의 블레이드 부재들 중 적어도 일부를 비접촉 방식으로 그들의 각각의 축을 중심으로 회전시켜, 상기 애퍼처의 사이즈를 변경하도록 배치된 로터리 액추에이팅 디바이스(rotary actuating device)
    를 포함하는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드 부재 각각은 일단에서 공통 기판에 서스펜딩되는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 층 각각의 블레이드 부재들은 일단에서 상이한 기판들에 서스펜딩되는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터리 액추에이팅 디바이스는 각각이 하나 이상의 블레이드 부재들을 회전시키도록 배치되는 복수의 로터리 액추에이터를 포함하는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터리 액추에이팅 디바이스는 모든 블레이드 부재들이 회전하도록 구동시키는 단일 로터리 액추에이터를 포함하는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이어프램 구조물의 각각의 층은 적어도 2개의 블레이드 부재를 갖는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 애퍼처는 다각 형상을 갖는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다각 형상은 팔각형인 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 다각 형상은 육각형인 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 각각의 로터리 액추에이터는 정전식 콤 드라이브 액추에이터(electrostatic comb-drive actuator)인 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터리 액추에이팅 디바이스 및 상기 블레이드 부재들은 공통 기판 상에 배치되는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터리 액추에이팅 디바이스 및 상기 블레이드 부재들은 상이한 개별 기판들 상에 배치되는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블레이드 부재 각각은 실질적으로 직선 에지들로 구성되는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블레이드 부재 각각은 곡선 에지들로 구성되는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블레이드 부재 각각은 상기 회전 구동 디바이스에 부착하기 위한 연장 아암(extension arm)을 포함하는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  16. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블레이드 부재 각각은 상기 회전 구동 디바이스에 직접 부착되는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이어프램 구조물들의 적어도 2개 층들은 제1 층 및 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층은 홀수 개의 블레이드 부재를 갖고, 상기 제2 층은 짝수 개의 블레이드 부재를 갖는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이어프램 구조물들의 적어도 2개 층들은 제1 층 및 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층은 홀수 개의 블레이드 부재를 갖고, 상기 제2 층은 홀수 개의 블레이드 부재를 갖는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  19. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이어프램 구조물들의 적어도 2개 층들은 제1 층 및 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층은 짝수 개의 블레이드 부재를 갖고, 상기 제2 층은 짝수 개의 블레이드 부재를 갖는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터리 액추에이팅 디바이스는 상기 적어도 2개 층의 각각의 블레이드 부재를 회전시키도록 배치되는 것인, MEMS 아이리스 다이어프램.
  21. 제1항 내지 제20항 중 임의의 한 항에 따른 MEMS 아이리스 다이어프램을 포함하는, 광학 시스템.
  22. 광학 시스템을 위한 MEMS 아이리스 다이어프램(iris diaphragm)의 애퍼처의 사이즈를 조정하는 방법에 있어서,
    상기 MEMS 아이리스 다이어프램은 다이어프램 구조물들의 적어도 2개 층들을 포함하고, 각각의 층은 서로 각을 이루어 이격된 서스펜딩 블레이드 부재(suspended blade member)들을 갖고, 상기 블레이드 부재들의 적어도 2개 층들은 광이 통과하게끔 허용하도록 애퍼처를 형성하기 위해 서로 중첩하여 협력하도록 배치되며, 상기 방법은,
    로터리 액추에이팅 디바이스(rotary actuating device)에 의하여, 상기 적어도 2개의 층들의 블레이드 부재들 중 적어도 일부를 비접촉 방식으로 그들의 각각의 축을 중심으로 회전시켜, 상기 애퍼처의 사이즈를 변경하는 단계
    를 포함하는, 광학 시스템을 위한 MEMS 아이리스 다이어프램의 애퍼처의 사이즈를 조정하는 방법.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103837980B (zh) * 2012-11-22 2015-11-25 上海丽恒光微电子科技有限公司 基于mems的光圈调整装置及其制备方法
KR20150061574A (ko) * 2013-11-27 2015-06-04 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치 및 표시 장치용 테두리
CN104849212B (zh) * 2014-02-19 2019-04-23 中国科学院上海高等研究院 针孔装置及针孔调节方法
CN104614835B (zh) * 2015-02-15 2017-01-04 中国科学院国家天文台 一种可调矩形光阑
FR3037152B1 (fr) 2015-06-03 2017-07-14 Wavelens Dispositif optique a ouverture variable
WO2017062336A1 (en) * 2015-10-05 2017-04-13 Logothetis Richard Rotary aperture system for use in a lighting system
USD818182S1 (en) 2015-10-20 2018-05-15 Richard Logothetis Rotary aperture
CN107714077A (zh) * 2016-08-10 2018-02-23 南京普爱医疗设备股份有限公司 一种用于影增c臂机的x射线准直器
CN106980850B (zh) * 2017-06-02 2020-03-06 京东方科技集团股份有限公司 一种纹路检测装置及其纹路检测方法
CN109247992A (zh) * 2018-08-22 2019-01-22 曾文飞 一种内科用手术摄录系统
CN110873991B (zh) * 2018-09-03 2022-03-18 芯知微(上海)电子科技有限公司 基于mems制动的微型光圈调制装置及其制备方法
DE102019112679A1 (de) * 2019-05-15 2020-11-19 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Blendenmodul für ein kinematografisches Kamerasystem
CN110737087B (zh) * 2019-08-07 2021-05-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种光阑
DE102019128573A1 (de) * 2019-10-23 2021-04-29 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Streulichtblende für ein kinematografisches Kamerasystem
CN112822346B (zh) * 2019-11-18 2022-10-28 宁波舜宇光电信息有限公司 潜望式摄像模组和电子设备
EP4137893A1 (fr) * 2021-08-20 2023-02-22 Montres Breguet S.A. Dispositif â déploiement de type diaphragme, notamment pour l' horlogerie
EP4137892A1 (fr) * 2021-08-20 2023-02-22 Montres Breguet S.A. Dispositif à déploiement de type diaphragme, notamment pour l'horlogerie
DE102021006429A1 (de) 2021-12-30 2023-07-06 Stephanie Faustig Variable, zentrosymmetrische oder nicht-zentrosymmetrische elektro-optisch einstellbare Blende auf Flüssigkristall-Basis und Verfahren zu deren Herstellung
CN117859084A (zh) * 2022-07-20 2024-04-09 北京小米移动软件有限公司 光圈机构
TWI815645B (zh) * 2022-08-26 2023-09-11 大立光電股份有限公司 可變光圈模組、成像鏡頭模組與電子裝置
CN115657294B (zh) * 2022-12-26 2023-04-11 中国航天三江集团有限公司 螺旋可调式高功率激光液冷截止光阑

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1246393B (de) * 1965-09-18 1967-08-03 Agfa Gevaert Ag Vorrichtung zur Einstellung einer Blende fuer Kameras
JPS63169623A (ja) * 1987-01-07 1988-07-13 Olympus Optical Co Ltd レンズシヤツタ用羽根
JPH05341350A (ja) * 1992-06-05 1993-12-24 Mitsubishi Electric Corp 絞り機構
JPH07175106A (ja) * 1993-12-21 1995-07-14 Seikosha Co Ltd カメラの開閉機構
US5993079A (en) * 1998-01-06 1999-11-30 Eastman Kodak Company Iris diaphragm for high speed photographic printers
GB2371119A (en) * 2000-09-25 2002-07-17 Marconi Caswell Ltd Micro electro-mechanical systems
CN100367070C (zh) * 2004-08-24 2008-02-06 先进纽微系统公司 具有分散铰链和多个支撑附件的微机电系统扫描镜
US7570882B2 (en) * 2005-02-28 2009-08-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Shutter for miniature camera
JP4218650B2 (ja) * 2005-03-15 2009-02-04 セイコーエプソン株式会社 画像表示装置
JP2008203601A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Olympus Corp 虹彩絞り機構
JP3137278U (ja) * 2007-09-07 2007-11-15 株式会社ミツトヨ 可変型アパチャ
KR100933294B1 (ko) * 2007-11-29 2009-12-22 삼성전자주식회사 셔터 및 이를 구비한 마이크로 카메라 모듈
CN101896851B (zh) * 2008-10-17 2012-11-14 松下电器产业株式会社 扫描型图像显示装置

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