KR20210097838A - 튜너블 렌즈 장치 - Google Patents

튜너블 렌즈 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210097838A
KR20210097838A KR1020217024304A KR20217024304A KR20210097838A KR 20210097838 A KR20210097838 A KR 20210097838A KR 1020217024304 A KR1020217024304 A KR 1020217024304A KR 20217024304 A KR20217024304 A KR 20217024304A KR 20210097838 A KR20210097838 A KR 20210097838A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
optical element
coil
magnet
forming member
Prior art date
Application number
KR1020217024304A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102443472B1 (ko
Inventor
마뉴엘 아쉬반덴
피트 게버스
Original Assignee
옵토튠 컨슈머 아게
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 옵토튠 컨슈머 아게 filed Critical 옵토튠 컨슈머 아게
Publication of KR20210097838A publication Critical patent/KR20210097838A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102443472B1 publication Critical patent/KR102443472B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
    • 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
    • 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
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0875—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements
    • G02B26/0883—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements the refracting element being a prism
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G02B5/06—Fluid-filled or evacuated prisms

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)
  • Adjustment Of Camera Lenses (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Window Of Vehicle (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

본 발명은 렌즈 장치(1)에 관한 것으로서, 상기 렌즈 장치(1)는: 투명한 탄성 팽창성 막(10), 상기 막(10)을 마주보는 광학 요소(20), 벽 부재(300)를 포함하고, 상기 광학 요소(20)와 막(10)은 체적(V)이 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되며, 상기 체적(V) 내에 함유된 유체(F), 및 막(10)에 결부된 렌즈 형성 부재(11)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 렌즈 장치(1)는 막(10)의 곡률과 체적(V) 내에 함유된 유체(F)의 압력을 조절할 수 있도록 하기 위해 렌즈 형성 부재(11)에 대해 축방향(A)으로 광학 요소(20)를 이동시키도록 구성된 액츄에이터 수단(40)을 포함하며, 상기 축방향(A)은 렌즈 형성 부재(11)에 의해 형성된 평면에 대해 수직으로 배열되는 방향이고, 액츄에이터 수단(40)은 체적(V)을 통과하는 광을 굴절시키기 위해 프리즘 내에 체적(V)을 형성하기 위해 상기 평면에 대해 광학 요소(20)를 경사지도록 구성된다. 추가로, 본 발명은 렌즈 장치(1)를 조절하기 위한 방법 및 이미지 안정화를 위한 방법에 관한 것이다.

Description

튜너블 렌즈 장치{TUNABLE LENS DEVICE}
본 발명은 청구항 제1항에 따른 튜너블 렌즈 장치에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 렌즈 장치를 조절하기 위한 방법뿐만 아니라 광 빔 굴절 및 형성 또는 이미지 안정화를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.
위에서 언급한 종류의 렌즈 장치는 보통 투명한 탄성 팽창성 막, 상기 막을 향하거나 마주보는 광학 요소, 벽 부재를 포함하고, 상기 광학 요소와 막은 체적이 형성되도록 벽 부재에 연결되며, 상기 체적 내에 함유된 유체, 및 외부에서 상기 체적으로부터 멀어지도록 향하는 막에 결부된 렌즈 형성 부재를 포함하며, 하나 이상의 막, 광학 요소, 및 벽 부재는 상기 체적(또한, 용기로도 지칭됨)의 경계를 결정한다.
특히, 이미지 안정화를 위한 튜너블 렌즈 장치가 종래 기술에 알려져 있다. US20100295987A1는 액상 렌즈가 전기-습윤(electro-wetting)에 의해 변형가능한 제1 및 제2 비-혼합성 액체 사이에 액체-액체 경계면(liquid-liquid interface)을 포함하는 이미지 장치에 관해 기술하고 있다.
추가로, US20110158617A1는 액츄에이터가 한 면에서는 경사지고 다른 면에서는 구부러지는 가요성 렌즈의 양쪽 면에 작용하는 이미지 안정화 장치 및 방법에 대해 기술하고 있다.
더욱이, EP2338072A1는 탄성 고체인 광학 요소를 포함하는 전기-작동식 렌즈를 기술하고 있는데, 광학 요소의 전극에 전압을 제공하면, 광학 요소가 광학 성질을 변경시키기 위해 변형된다.
이런 사실에 기초하여, 본 발명에서 제기된 문제점은 (예컨대, 이미지 안정화(image stabilization) 또는 광 빔(light beam) 안내를 위해) 간단한 방법으로 광 빔 방향을 조절할뿐만 아니라 렌즈 장치(lens device)의 초점(focus)을 튜닝(tuning)할 수 있게 하는 렌즈 장치를 제공하는 것이다.
추가로, 본 발명의 목적은 렌즈 장치를 조절하기 위한 방법 및 이미지 안정화 방법을 제공하는 것이다.
상기 문제는 청구항 제1항의 특징들을 가진 렌즈 장치에 의해 해결된다.
렌즈 장치의 바람직한 실시예들은 하기 본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 기술된다.
청구항 제1항에 따르면, 렌즈 장치는 막(membrane)의 곡률(curvature)과 체적(volume) 내에 함유된 유체(fluid)의 압력을 조절할 수 있도록 하기 위해 렌즈 형성 부재(lens shaping member)에 대해 축방향으로 광학 요소를 이동시키도록(예컨대, 렌즈 형성 부재를 향하도록 이동시키고 렌즈 형성 부재로부터 멀어지도록 이동시키도록) 구성된 액츄에이터 수단(actuator means)을 포함하며, 상기 축방향은 렌즈 형성 부재에 형성된 평면에 대해 수직으로 배열되는 방향이거나, 및/또는 상기 액츄에이터 수단은 체적을 통과하는 광을 굴절시키기(deflecting) 위해 프리즘(prism) 내에 체적을 형성하기 위해 상기 평면에 대해 광학 요소를 경사지도록(tilt) 구성된다.
특히, 유체는 막의 곡률이 (예컨대, 렌즈 형성 부재를 통해) 막에 제공된 압력(또는 힘)을 조절함으로써 조절될 수 있도록 체적 내에 포함된다. 특히, 유체는 체적을 완전히 채운다.
하지만, 본 발명의 한 양태에 따르면(예컨대, 자동 초점(autofocus) 분야에 대해서는), 경사 움직임(tilting movement)이 선택적인 특징일 수 있는데, 가령, 예컨대, 광학 요소 및 렌즈 형성 부재 사이에 단순히 (상대적인) 축방향 움직임만이 요구된다.
일반적으로, 본 발명의 한 양태에 따르면, 액츄에이터 수단은 광학 요소에 대해 축방향으로 렌즈 형성 부재를 이동시키도록 구성될 수 있다. 그러면, 상기 축방향은 광학 요소가 연장되는 평면에 대해 수직으로 배열되는 방향이다(예컨대, 광학 요소에 대해 수직인 방향). 추가로, 액츄에이터 수단은, 특히, 체적을 통과하는 광을 굴절시키기 위해 프리즘 내에 체적을 형성할 수 있도록, 상기 평면(광학 요소)에 대해 렌즈 형성 부재를 경사지도록 구성된다.
이런 의미에서, 특히, 렌즈 형성 부재에 대해 축방향으로 광학 요소를 이동시키는 것은, 예를 들어 광학 요소가 정지 상태에 있으며 렌즈 형성 부재가 이동되는 경우에, 상기 구성요소들 사이에 상대 운동을 의미하는 것이다. 이와 마찬가지로, 특히, 상기 평면에 대해 광학 요소를 경사지게 하는 것은, 특히, 체적을 통과하는 광을 굴절시키기 위해 프리즘 내에 체적을 형성할 수 있도록, 광학 요소는 정지 상태에 있으며 상기 평면(즉 렌즈 형성 부재)은 경사지는 것을 의미하는 것이다.
추가로, 특히, 렌즈 형성 부재가 평면에 걸쳐 배열된다는 것은 렌즈 형성 부재가 배열되거나 또는 가상 평면(fictitious plane)을 형성하거나 이러한 가상 (연장) 평면을 따라 연장되는 것을 의미한다. 상기 평면, 특히, 가상 평면은 방향, 가령, 상기 평면에 대해 수직으로 형성된 축방향을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 상기 축방향은 렌즈 쉐이퍼(lens shaper)에 대해 수직으로 배열된 방향이라고 할 수도 있다. 렌즈 쉐이퍼가 외주 구조물(circumferential structure)인 실시예들에서, 상기 구조물 또는 이러한 구조물의 표면은 상기 평면 내에서 연장되며(따라서, 상기 평면을 형성하거나 상기 평면에 걸쳐 배열된다).
특히, 광학 요소가 축방향을 따라 이동될 때 그에 따라 렌즈 형성 부재는 막에 대해 눌러지거나 또는 막을 잡아당긴다.
광학 요소/벽 부재가 고정된 렌즈 형성 부재를 향해 이동하기 때문에, 렌즈 형성 부재가 막에 대해 눌러지면, 유체의 실질적으로 일정한 체적이 막을 팽창하게 하고 막의 곡률을 증가시키게 하기 때문에, 유체의 압력이 증가된다. 이와 마찬가지로, 렌즈 형성 부재가 막에 대해 덜 누르거나 막을 더 많이 잡아당기면, 막이 수축되게 하고 막의 곡률이 감소되게 하여 유체의 압력은 감소된다. 그에 따라, 곡률이 증가되는 것은 막이 보다 도드라진 볼록 돌출부로 발전되거나 또는 막이 오목하거나 평평한 상태로부터 볼록한 상태로 변경된다는 것을 의미한다. 이와 마찬가지로, 곡률이 감소되는 것은 막이 도드라진 볼록 상태로부터 덜 도드라진 볼록 상태 또는 심지어 평평하거나 오목한 상태로 변경되거나, 또는 평평하거나 오목한 상태로부터 심지어 더 도드라진 오목한 상태로 변경되는 것을 의미한다.
따라서, 달리 말하면, 본 발명은, 오직 하나의 구성요소, 여기서는 광학 요소(또는 가령 광학 요소에 연결된 벽 부재와 같은 요소)를 렌즈 형성 부재에 대해 축방향으로 이동시킴으로써, 상기 구성요소를 경사지게 함으로써, 따라서 튜너블 프리즘(tunable prism)을 제공함으로써, 막을 변형시켜 자동 초점 및 이미지 안정화를 가능하게 한다.
여기서, 바람직하게는, 본 발명은, 막은 여전히 고정된 렌즈 형성 요소(lens shaping element)에 결부될 수 있으면서, 막을 변형시키고 x-y 스캐닝을 위해 사용되는 똑같은 액츄에이터를 사용할 수 있게 한다(빔 굴절(beam deflection)을 위해 스캐너의 구성 및 이미지 안정화를 가능하게 하는). 이에 따라, 초점을 맞추기(focusing) 위해 사용되는 가변식 렌즈 표면(variable lens surface)이 가로 방향으로 변위되는 것(lateral displacement) 방지할 수 있게 하여, 전체적인 광학 시스템의 광학 품질이 더 우수하게 된다.
경사질 때, 액츄에이터 수단은 유체 내의 압력이 일정한 상태로 유지되어, 그에 따라 벽 부재/광학 요소가 경사질 때, 막의 곡률이 일정한 상태로 유지되도록 조절되게끔 구성되는 것이 바람직하다.
막은 다음의 재료: 유리, 폴리머, 엘라스토머, 플라스틱 또는 그 외의 다른 임의의 투명하고 신축성 또는 가요성 재료 중 하나 이상의 재료로 제작될 수 있다. 예를 들어, 막은 실리콘계 폴리머, 가령, 폴리(디메틸실록산), 가령, PDMS로 알려져 있는, 또는 폴리에스테르 재료, 가령, PET 또는 2축-배열식 폴리에틸렌 테레프탈레이트(에컨대, "마일라(Mylar)")로 제작될 수 있다.
추가로, 막은 코팅(coating)을 포함할 수 있다. 추가로, 막은 구조화될 수 있는데(structured), 예컨대, 구조화된 표면(structured surface)을 포함할 수 있다.
추가로, 상기 유체는, 액체 금속, 겔(gel), 액체, 가스, 또는 변형될 수 있는 임의의 투명하고, 흡수성 또는 반사 재료(reflecting material)인 것이 바람직하거나 또는 이들을 포함한다. 예를 들어, 상기 유체는 실리콘 오일(예컨대, 비스-페닐프로필 디메치콘)일 수 있다. 그 외에도, 유체는 플루오르화 폴리머(fluorinated polymer), 가령, 과불화 폴리에테르(PFPE) 비활성 유체를 포함할 수 있다.
더욱이, 광학 요소는 막에 비해 강성을 지닌 것이 바람직하다. 바람직하게는, 광학 요소는: 유리, 플라스틱, 폴리머, 또는 금속을 포함하거나 또는 이들로 형성된다. 광학 요소는 (예컨대, 유리) 평평한 윈도, 렌즈, 거울, 굴절, 회절 및/또는 반사 구조를 가진 미세-구조 요소로 형성될 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다.
추가로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광학 요소는 코팅(예컨대, 반사-방지 코팅)을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 광학 요소를 축방향으로 이동시키는 동시에 경사지게 이동하도록 구성된다. 바람직하게는, 이러한 축방향 움직임 및 경사 움직임은 컨트롤 변수(control variable)로서 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 광학 요소를 축방향으로 이동시키고 광학 요소를 경사지게 하기 위하여 벽 부재에 작용하도록 구성된다. 대안으로, 액츄에이터 수단은 렌즈 형성 부재를 경사지게 하거나 및/또는 이동시키기 위해 렌즈 형성 부재에 작용하도록 구성된다. 추가로, 위에서 기술된 사항에서, 액츄에이터 수단은 렌즈 형성 부재와 광학 요소 사이에 상대 운동(relative movement)을 생성하도록 구성될 수 있는데, 광학 요소와 렌즈 형성 부재는 서로에 대해 경사지거나 또는 서로에 대해 축방향을 따라 이동된다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 벽 부재는 예컨대 연속 리세스(예컨대, 플레이트의 중심에서)를 가진 직사각형 플레이트에 의해 형성되는데, 상기 리세스는 벽 부재의 제1 면으로부터 벽 부재의 제2 면으로 연장되며, 상기 제2 면은 제1 면으로부터 멀어지도록 향하고, 광학 요소는 상기 리세스를 덮도록 제1 면에 연결되고 상기 막은 벽 부재의 제2 면에 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부재는 변형성 벽(deformable wall)을 통해 벽 부재, 바람직하게는, 벽 부재의 제2 면에 연결된다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 요소는 변형성 벽을 통해 광학 요소에 연결될 수도 있다. 바람직하게는, 변형성 벽은 벽 부재/플레이트의 리세스를 통해 광학 요소에 연장되며 따라서 상기 체적의 경계를 결정한다(리세스의 내측면 대신).
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 상기 변형성 벽은 벨로즈(bellows)로서 형성된다.
바람직하게는, 상기 벨로즈는 복수의 영역(region)을 포함하는데, 바람직하게는, 각각의 2개의 이웃하는 영역(neighboring region)은 주름(crease)을 통해 서로 연결되며, 상기 이웃하는 영역들은 각각의 주름 주위로 서로를 향해 그리고 서로로부터 멀어지도록 접혀질 수 있고(folded), 특히, 광학 요소가 렌즈 형성 부재를 향해 이동되거나/경사질 때, 상기 이웃하는 영역들은 서로를 향해 접히며(적어도, 광학 요소와 렌즈 형성 부재가 서로 접근하는 영역에서), 광학 요소가 렌즈 형성 부재로부터 멀어지도록 이동되거나/경사질 때 상기 이웃하는 영역들은 서로로부터 멀어지도록 접힌다(적어도, 광학 요소와 렌즈 형성 부재가 서로로부터 멀어지는 영역에서).
벨로즈의 주름은 강성의 기다란 부재들에 의해 구조적으로 강화될 수 있다(structurally reinforced).
본 발명의 바람직한 한 실시예에서, 벨로즈는 벨로즈의 단일의 외주 주름(circumference crease)을 통해 연결된 2개의 외주 영역들을 포함한다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부재는 막의 광학적으로 활성적이며 탄성적으로 팽창가능한(예컨대, 원형) 영역의 경계를 결정하며, 특히, 상기 영역은 렌즈 형성 부재의 (예컨대, 외주) 내부 에지(inner edge)까지 연장되고, 특히, 상기 영역은 조절되어야 하는 막의 곡률을 포함한다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 렌즈 형성 부재는 캐리어(carrier)에 견고하게 연결되며, 특히 캐리어는 벽 부재의 제2 면을 향한다. 상기 캐리어는 광학 조립체(optical assembly)를 포함할 수 있거나 또는 광학 조립체에 의해 형성될 수 있다. 상기 광학 조립체는 이미지 센서 및/또는 렌즈 스택(lens stack)으로 형성될 수 있거나 또는 이미지 센서 및/또는 렌즈 스택을 포함할 수 있으며, 상기 렌즈 스택은 이미지 센서 (예컨대, CCD 센서)와 막 사이에 배열된다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 복수의 전기-전도식 코일(electrically conducting coil)을 포함하는데, 특히, 리세스를 따라 벽 부재 상에 배열되거나 또는 벽 부재 내에 일체형으로 구성된, 특히, 적어도 3개 코일 또는 4개의 코일을 포함한다. 바람직하게는, 각각의 코일은 리세스를 따라 2개의 이웃하는 코일로부터 동일하게 거리가 떨어져 있다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 캐리어에 연결된 자석 수단을 포함한다. 바람직하게는, 상기 자석 수단은 각각 캐리어에 연결된 복수의 자석을 포함하는데, 각각의 자석은 상이한 코일에 결합되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 자석 수단 또는 상기 자석은 전류가 코일에 제공될 때 각각의 코일이 각각의 전류의 방향에 따라 (상기 축방향을 따라) 캐리어로부터 멀어지도록 이동되거나 또는 (상기 축방향을 따라) 캐리어를 향해 이동되도록 상기 코일과 상호작용하도록(interact) 구성된다. 벽 부재/플레이트의 변위(displacement)는 전류에 비례한다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 각각의 자석에 의해 생성된 자속(magnetic flux)을 형성하기 위한 자속 안내 구조물(예컨대, 자성적으로 연성의 재료, 가령, 예컨대, 철로 제작된)이 각각의 자석을 위해 제공되며, 각각의 자속 안내 구조물은 벽 부재의 연결 구멍을 통해뿐만 아니라 각각의 자석에 결합된 코일을 통해 또는 코일 내로 돌출하는 단부 영역(end region)을 포함한다. 바람직하게는, 자속 안내 구조물은 각각 캐리어에 연결된다.
추가적인 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 캐리어에 연결된 복수의, 특히, 2개, 3개 또는 4개의 전기-전도식 코일을 포함한다. 바람직하게는, 코일은 각각 결합된 자속 복귀 구조물(예컨대, 자성적으로 연성인 재료, 가령, 예컨대, 스틸로 제작된)에 인접하게 배열된다.
추가로, 바람직하게는, 액츄에이터 수단은 벽 부재 상에 또는 벽 부재 내에 배열된 상응하는 복수의 자속 안내 구조물을 포함하며, 각각의 자속 안내 구조물은 상이한 코일에 결합되고, 각각의 복귀 구조물/코일 및 결합된 자속 안내 구조물 사이에 간격(gap)이 형성되도록 각각의 코일/자속 복귀 구조물을 향하거나 이들에 반대로 배열된다.
하지만, 추가적인 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 코일을 향하거나 코일에 반대로 배열되는 오직 단일의 자속 안내 구조물을 포함하는 것도 가능하다(예컨대, 벽 부재는 자체적으로 자속 안내 구조물을 형성할 수도 있다). 또한, 추가적인 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단이 상기 코일들에 인접하게 배열된 오직 단일의 복귀 구조물을 포함하는 것도 가능하다.
이제, 전류가 코일을 통과할 때, 자속은 각각의 복귀 구조물과 각각의 자속 안내 구조물을 통해 안내된다. 본 시스템이 자기 저항(magnetic resistance)을 줄이기 원하기 때문에, 각각의 자속 안내 구조물은 2개의 자성적으로 연성인 구조물 사이의 간격을 줄이고 자속을 위한 저항을 줄이기 위하여, 결합된 복귀 구조물에 끌려질 것이다(attracted). 따라서, 벽 부재 및 광학 요소가 이동된다. 각각의 코일 내의 전류에 따라, 상기 축방향을 따라 벽 부재를 축방향으로 이동시킬 수 있거나 및/또는 렌즈 형성 부재에 의해 형성된 평면에 대해 벽 부재를 경사지게 할 수 있다. 또한, 이러한 액츄에이터 수단은 자기저항 액츄에이터(reluctance actuator)로서 제공된다.
추가적인 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 벽 부재 내에 배열되거나 벽 부재 상에 배열된 복수의, 특히, 2개, 3개 또는 4개의 전극뿐만 아니라 이에 상응하게 캐리어에 연결된 복수의 제2 전극을 포함할 수 있는데, 각각의 제1 전극은 상이한 제2 전극에 결합되고, 각각의 결합된 전극 사이에 간격이 형성되도록 각각의 제2 전극을 향하거나 제2 전극에 반대로 배열된다. 각각의 제1 및 제2 전극 사이에 전압이 제공됨으로써, 광학 요소는 축방향으로 이동될 수 있거나 및/또는 상기 평면에 대해 경사질 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 렌즈 장치는, 예컨대, 기준 위치(reference position), 가령, 렌즈 형성 부재의 위치에 대해, 광학 요소 또는 광학 요소에 연결된 한 구성요소, 가령, 벽 부재의 공간 위치를 탐지하기 위한 위치 센서 수단을 포함한다. 광학 요소의 공간 위치를 미리 결정된 상태로 조절함으로써, 렌즈 장치의 광학 성질이 형성될 수 있다. 이는 변형성 막에 의해 형성된 렌즈의 광파워(optical power), 및 가변 프리즘(variable prism)의 각도를 포함한다.
자기저항 액츄에이터 형태의 액츄에이터 수단이 사용되면, 상기 위치 센서 수단은 코일을 통해 벽 부재/광학 요소의 공간 위치를 측정하기 위해 고주파 전류 신호를 사용하도록 구성된 것이 바람직할 수 있다. 달리 말하면, 본 발명에 따른 한 실시예에서, 액츄에이터 수단은, 특히, 자속 안내 구조물(들)과 복귀 구조물(들) 사이에 형성된 간격에 결합된 자기저항 액츄에이터의 자기저항을 직접 감지하도록 구성됨으로써, 벽 부재/광학 요소의 공간 위치를 탐지하도록 사용된다.
벽 부재가 움직임으로 인해 코일에 더 가까이 이동될 때, 벽 부재와 코일/복귀 구조물 사이의 간격은 자기장의 자기저항이 덜 줄어들게 하여, 따라서, 코일 인덕턴스(coil inductance)는 증가되게 하며, 상기 간격의 폭(width)에 대한 측정값(measure)이며 따라서 벽 부재/광학 요소의 공간 위치를 위한 측정값이 된다. 상기 방법의 가장 큰 이점은 벽 부재/광학 요소의 변위(간격 폭)와 출력 신호 사이에 선형 관계(linear relationship)를 보여준다는 것이다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 광학 요소는 투명하다. 이 경우 렌즈 장치는 카메라(camera)의 일부분일 수 있거나 자체적으로 카메라, 예를 들어, 휴대폰의 카메라를 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 광학 요소는 예컨대, 상기 체적을 향하는 반사 면(reflecting surface)을 가진 거울로서 형성된다. 예를 들어, 상기 거울은 막을 통해 렌즈에 유입되는 광을 반사하고, 상기 체적을 통해 이동하여, 거울 상에 부딪히고(impinge) 막을 향해 반사되도록 구성될 수 있다.
이 경우, 렌즈 장치는 스캐너(scanner)의 일부분일 수 있거나 또는 자체적으로 스캐너를 형성할 수도 있다.
추가로, 광학 요소는 코팅(coating)을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 광학 요소가 거울로서 형성될 때, 벽 부재는, 조인트(joint)를 통해, 부싱(bushing) 내에 슬라이딩 가능하게 배열된(slideably arranged) 기다란 핀(elongated pin)에 연결되며, 특히, 상기 부싱은 렌즈 장치의 하우징 및/또는 캐리어에 연결된다. 이런 방식으로, 광학 부재/벽 부재의 움직임/경사가 안전하게 안내될 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따르면, 렌즈 장치는 반대로 작용하는(counteracted) 렌즈 장치의 의도치 않은 급격한 움직임을 감지하기 위한 움직임 센서 수단을 추가로 포함한다. 움직임 센서 수단은 요잉 운동(yaw movement) 및/또는 피치 운동(pitch movement) 즉 2개의 수직 축 주위로의 회전을 탐지하도록 구성될 수 있으며, 상기 축들은 각각 축방향/광학 축에 대해 수직이다.
본 발명의 추가적인 바람직한 실시예에 따르면, 이미지 안정화를 제공하기 위하여, 렌즈 장치는 상기 움직임 센서 수단과 상호작용하는 컨트롤 유닛을 포함하는데, 상기 컨트롤 유닛은 움직임 센서 수단에 의해 감지된 반대로 작용하는 움직임에 따라 액츄에이터 수단을 조절하도록 구성되며, 광학 요소가 상기 감지된 의도치 않는 급격한 움직임에 반대로 작용하도록 렌즈 장치를 통과하는 입사 광 빔(incident light beam)의 방향을 변경시키기 위해 렌즈 형성 부재에 의해 형성된 평면에 대해 액츄에이터 수단에 의해 경사진다. 이는, 의도치 않은 움직임이 예컨대, 이미지 센서의 표면 상에서, 광학 요소를 경사지게 하고 따라서 렌즈 장치를 통과하는 입사 광의 광 경로를 변경시킴으로써 상쇄될 수 있는 특정의 상점(image point)의 변위를 야기하기 때문에, 렌즈 장치의 의도치 않은 움직임 및 경사의 앞과 같이 동일한 이미지 센서 위치에 오게 된다.
바람직하게는, 컨트롤 유닛은 액츄에이터 수단을 조절하여 실제 공간 위치가 광학 요소의 기준 공간 위치에 접근하도록 액츄에이터 수단이 위치 센서 수단에 의해 감지된 광학 요소의 실제 공간 위치를 변경시키며, 광학 요소(및 따라서 입사 광 빔의 방향)가 의도치 않은 급격한 움직임이 반대로 작용하거나 또는 상쇄하는 렌즈 형성 부재에 대해 경사진다(위 참조). 여기서, 대안으로, 액츄에이터 수단은 위치 센서 수단에 의해 감지된 렌즈 형성 부재의 실제 공간 위치를 변경시킬 수 있다(즉 광학 요소가 정지된다).
본 발명의 추가적인 양태는 청구항 제28항의 특징들을 가진 렌즈 장치를 조절하기 위한 방법에 관한 것으로서, 특히, 상기 방법은 본 발명에 따른 렌즈 장치를 사용한다.
청구항 제28항에 따르면, 렌즈 장치는: 투명한 탄성 팽창성 막, 상기 막을 향하거나 또는 반대로 배열되는 광학 요소, 벽 부재를 포함하며, 상기 광학 요소와 막은 체적이 형성되도록 벽 부재에 연결되고, 상기 체적 내에 함유된 유체, 및 막의 외부에 연결된 렌즈 형성 부재를 포함하며, 상기 외부는 상기 체적으로부터 멀어지도록 향하고, 광학 요소(또는 대안으로 렌즈 형성 부재)는 체적을 통과하는 광을 굴절시키기 위해 프리즘 내에 체적을 형성할 수 있도록 렌즈 형성 부재에 의해(또는 렌즈 형성 부재가 경사지는 경우 광학 요소에 대해) 형성된 평면에 대해 경사진다.
상기 방법은 카메라뿐만 아니라 스캐너 등을 위해서도 사용될 수 있다.
바람직하게는, 광학 요소는 렌즈 형성 부재에 대해 축방향으로 이동되는데(렌즈 형성 부재도 광학 요소에 대해 축방향으로 이동됨), 예컨대, 막의 곡률과 체적 내에 함유된 유체의 압력을 조절하기 위해(특히, 렌즈 장치의 초점을 자동으로 조절하기 위해) 렌즈 형성 부재를 향해 이동되고 렌즈 형성 부재로부터 멀어지도록 이동되며, 상기 축방향은 상기 평면에 대해 수직으로 배열된다(또는, 이 경우가 광학 요소일 수도 있음).
바람직하게는, 광학 요소는 상기 축방향을 따라 축방향으로 플레이트 또는 벽 부재를 이동시킴으로써 축방향으로 이동된다. 바람직하게는, 광학 요소는 상기 평면에 대해 플레이트 또는 벽 부재를 경사지게 함으로써 경사진다.
또한, 본 발명의 추가적인 양태는 청구항 제29항의 특징들을 가진 이미지 안정화를 제공하기 위한 방법에 관한 것으로서, 특히, 상기 방법은 본 발명에 따른 렌즈 장치를 사용한다.
청구항 제29항에 따르면, 렌즈 장치는: 투명한 탄성 팽창성 막, 상기 막을 향하거나 반대로 배열된 광학 요소, 벽 부재를 포함하며, 상기 광학 요소와 막은 체적이 형성되도록 벽 부재에 연결되고, 상기 체적 내에 함유된 유체, 및 막의 외부에 연결된 렌즈 형성 부재를 포함하며, 상기 외부는 상기 체적으로부터 멀어지도록 향하고, 반대로 작용되는 렌즈 장치의 의도치 않은 급격한 움직임이 감지되고(예컨대, 움직임 센서 수단에 의해), 상기 반대로 작용되는 감지된 움직임에 따라 액츄에이터 수단이 조절되며(예컨대 컨트롤 유닛에 의해), 광학 요소는 상기 감지된 움직임에 반대로 작용하도록 렌즈 장치를 통과하는 입사 광 빔의 방향을 변경시키기 위해 렌즈 형성 부재에 의해 형성된 평면에 대해 액츄에이터 수단에 의해 경사진다(또는 렌즈 쉐이퍼가 광학 요소가 연장되는 평면에 대해 액츄에이터 수단에 의해 경사진다). 경사질 때, 액츄에이터 수단은 유체 내의 압력이 일정한 상태로 유지되고 막의 곡률이 일정한 상태로 유지되도록 구성되는(또는 조절되는) 것이 바람직하다.
상기 방법의 바람직한 실시예에 따르면, 특히, 렌즈 장치의 자동 초점을 평행하게, 특히, 동시에 제공하기 위하여, 광학 요소는 막의 곡률과 체적 내에 함유된 유체의 압력을 조절하기 위해 렌즈 형성 부재에 대해 축방향으로 액츄에이터 수단에 의해 이동되는데(렌즈 형성 부재도 광학 요소에 대해 축방향으로 이동됨), 상기 축방향은 렌즈 형성 부재에 의해 형성된 상기 평면에 대해 수직으로 배열된다.
바람직하게는, 광학 요소는 상기 축방향을 따라 축방향으로 플레이트 또는 벽 부재를 이동시킴으로써 축방향으로 이동된다. 바람직하게는, 광학 요소는 상기 평면에 대해 플레이트 또는 벽 부재를 경사지게 함으로써 경사진다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 액츄에이터 수단은 하나 이상의 자석을 포함한다. 하나 이상의 자석은 제1 및 제2 면을 포함할 수 있으며 상기 제2 면은 제1 면으로부터 멀어지도록 향한다. 특히, 하나 이상의 자석은 외주 또는 환형 형태를 포함하여 하나 이상의 자석이 하나 이상의 자석의 제1 면으로부터 제2 면으로 연장되는 연속 리세스(continuous recess)를 포함한다.
특히, 하나 이상의 자석(또는 복수의 자석)은 축방향으로 상기 평면에 대해 수직으로 자기화된다(magnetized).
추가로, 렌즈 장치는 특히 상기 자석을 향해 자속을 안내하기 위해 자속 복귀 구조물을 포함한다. 특히, 상기 복귀 구조물(가능 재료를 위해서는 앞에 기술된 사항 참조)은 하나 이상의 자석을 따라 연장된다.
이에 따라, 특히, 복귀 구조물은 외주 또는 환형 형태를 포함하며 특히 하나 이상의 자석의 제1 면 또는 제2 면을 따라 연장되거나 이들 면을 향한다.
추가로, 특히, 상기 액츄에이터 수단은 하나 이상의 자석에 결합된 하나 이상의 코일(coil)을 포함하며, 상기 하나 이상의 코일은 상기 광학 요소에 또는 상기 평면에 대해 수직으로 형성되는 코일 축 주위로 감겨진 컨덕터(conductor)를 포함한다. 특히, 코일 축은 하나 이상의 자석의 실린더 축(cylinder axis)과 일치하거나 또는 하나 이상의 자석의 상기 실린더 축에 대해 평행하게 배열된다. 특히, 하나 이상의 자석의 자성(magnetization)은 실린더 축 및/또는 코일 축에 대해 평행하게 형성된다.
추가로, 한 실시예에 따르면, 상기 코일은 하나 이상의의 자석을 따라 연장되며 하나 이상의 자석을 향하고(상기 하나 이상의 코일은 특히 하나 이상의 자석의 제1 면 또는 제2 면을 향하고), 전류가 코일에 제공될 때, 하나 이상의 자석과 하나 이상의 코일이 하나 이상의 코일 내에서 전류 방향에 따라 서로 밀어내게 하거나 또는 서로 끌어당기도록 하는 로렌츠 힘이 생성되며, 막의 곡률과 체적 내에 함유된 유체의 압력을 조절하기 위해(상기 축방향은 렌즈 형성 부재가 연장되거나 광학 요소가 연장되는 평면에 대해 수직으로 배열됨), 및/또는 상기 평면에 대해, 예컨대, 렌즈 형성 부재에 대해 광학 요소를 경사지게 하기 위해(또는 광학 요소에 대해 렌즈 형성 부재를 경사지게 하기 위해), 특히, 체적을 통과하는 광을 굴절시키기 위해 프리즘 내에 체적을 형성하기 위해, 특히, 광학 요소가 렌즈 형성 부재에 대해 축방향으로 이동되는(또는 렌즈 형성 부재도 광학 요소에 대해 축방향으로 이동된다).
위에서, 상기 하나 이상의 코일은 전반적으로 오직 하나의 감김 방향(winding direction)을 가질 수 있다. 한 실시예에서, 이러한 오직 하나의 코일이 제공될 수 있다. 상기 코일은 자석의 한 면 또는 다른 면을 향하며 자석의 외주 또는 환형 경로를 따라가는 결합된(예컨대, 단일의) 자석을 따라 연장된다.
추가로, 또 다른 실시예에서, 자력 및 자력의 효과를 증가시키기 위하여, 하나 이상의 코일은 코일의 내부 제2 섹션을 둘러싸는 외부 제1 섹션을 포함하며(상기 제2 섹션은 전기-전도식으로 제1 섹션에 연결되며), 컨덕터는 코일의 각각의 섹션이 하나 이상의 자석(상기 실시예에서는 단일의 자석일 수 있음)을 따라 연장되고 하나 이상의 자석을 향하도록 상기 광학 요소 또는 상기 평면에 대해 수직으로 형성된 코일 축 주위로 감겨지고, 제1 섹션에서 컨덕터는 코일의 제2 섹션에서 컨덕터의 감김 방향에 대해 반대인 감김 방향을 가지며, 전류가 코일에 제공될 때, 전류는 제1 섹션에서 한 방향으로 흐르고 코일의 제2 섹션에서 반대 방향으로 흐르며, 코일의 상기 섹션들에서 전류의 방향에 따라 코일 또는 자석이 렌즈 형성 부재로부터 멀어지게 하거나 또는 코일 또는 자석일 렌즈 형성 부재를 야해 서로 끌어당기도록 하는 로렌츠 힘이 생성된다. 특히, 이에 따라 위에서 기술된 렌즈 형성 부재와 광학 요소 사이에 축방향 운동이 생성되게 할 수 있다.
여기서, (단일의) 코일의 전기 연결된 섹션들을 가지는 대신, 반대의 감김 방향을 가진 2개의 개별 코일을 제공하거나 반대 방향으로 전류를 제공할 수 있다.
추가적인 실시예에 따르면, 특히, 광학 요소에 대해 렌즈 형성 부재를 경사지게 하거나 또는 반대로 렌즈 형성 부재에 대해 광학 요소를 경사지게 하기 위하여, 특히 렌즈 장치의 축 주위에(즉 상기 외주 복귀 구조물을 따라 또는 렌즈 장치의 체적 주위에) 배열된 복수의 자석이 제공된다. 그러면, 특히, 각각의 자석을 향하는 복수의 코일들 중 상이한 코일(예컨대, 제1 또는 제2 면)이 각각의 자석에 결합되는 것이 바람직하다.
이러한 복수의 자석의 경우, 코일은 위에서 기술된 것과 같이 제1 및 제2 섹션을 가질 필요가 없다. 특히, 각각의 코일은 기다랗거나 및/또는 곡선의 윤곽(contour)을 가지며, 특히, 결합된 자석의 (특히, 기다랗거나 및/또는 곡선) 윤곽(예컨대, 각각의 자석의 제1 또는 제2 면의 윤곽)을 따라가고, 코일의 한(예컨대, 외부) 절반부(half)(상기 절반부는 특히 코일의 기다란 수치(elongated dimension)를 따라 연장됨)에서 전류는 결합된 자석을 따라 제1 방향으로 흐르고, 전류는 코일의 다른(예컨대, 내부) 절반부(상기 다른 절반부는 특히 코일의 기다란 수치를 따라 연장됨)에서 반대 방향으로 흐른다.
위에서, 한 실시예에 따르면, 벽 부재 또는 벽 부재의 적어도 일부분은 하나 이상의 자석에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 자석(또는 복수의 자석)은 고정 재료(holding material)에 의해 둘러싸일 수 있다. 특히, 벽 부재는 단일의 자석에 의해 형성될 수 있다. 특히, 광학 요소는 하나 이상의 자석(또는 벽 부재)의 제1 면에 연결된다. 추가로, 특히, 막은 하나 이상의 자석(벽 부재)의 제2 면에 연결된다. 추가로, 상기 실시예에서, 특히, 복귀 구조물은 하나 이상의 자석(벽 부재)의 제1 면에 연결되며, 특히, 광학 요소는 상기 복귀 구조물을 통해 하나 이상의 자석(벽 부재)의 제1 면에 연결된다.
추가로, 상기 실시예에서, 하나 이상의 코일 또는 복수의 코일(예컨대, 복수의 결합된 자석을 가질뿐만 아니라 단일의 결합된 자석을 가질 때)은 특히 외주 또는 환형 형태를 가진 코일 프레임(coil frame)에 의해 고정된다. 특히 상기 코일 프레임은 하나 이상의(또는 단일의) 자석을 향한다(예를 들어, 막이 결부되는 자석의 제2 면을 향한다). 특히, 렌즈 형성 부재는 코일 프레임에 특히 일체형으로 연결된다.
위에서, 또 다른 실시예에 따르면, 벽 부재는 특히, 하나 이상의 코일이 상기 체적을 둘러싸도록 하나 이상의 코일(또는 복수의 코일)을 고정하도록 구성될 수 있다. 추가로, 하나 이상의(또는 단일의) 코일에 대한 하나 이상의(또는 단일의) 자석의 공간 위치를 탐지하기 위해 또는 자석에 대한 코일의 공간 위치를 탐지하기 위하여, 위치 센서 수단 또는 피드백 센서(feedback sensor), 예컨대, 홀 센서(Hall sensor)가 벽 부재에 연결될 수 있다. 여기서, 특히, 벽 부재는, 광학 요소와 막과 함께, 유체뿐만 아니라 하나 이상의 코일 또는 복수의 코일 및 결국 센서를 고정시키기 위한 용기(체적)을 형성한다. 코일 및 벽 부재는 인쇄 회로 기판(printed circuit board)일 수 있다.
특히, 상기 실시예에서, 하나 이상의 자석 또는 복수의 자석은 렌즈 형성 부재에 특히 일체형으로 연결된다.
추가적인 실시예에 따르면, 렌즈 장치는 렌즈 장치의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함한다. 상기 측정된 온도는 렌즈를 교정하고(calibrate) 컨트롤 신호에 대응하여 광파워(optical power)를 온도에 덜 민감하게 하도록 사용될 수 있다.
추가로, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 필드 안내 플레이트(field guiding plate)가 배열되어 하나 이상의(또는 단일의) 자석과 상기 필드 안내 플레이트 사이에 인력(attractive force)이 축적되고, 상기 인력은 상기 자석이 필드 안내 플레이트를 향해 이동될 때 증가되며 그때 렌즈(예컨대, 막)가 더 많이 굴절된다.
추가로, 한 실시예에 따르면, 렌즈 장치는 소위 이중 액체 렌즈(double liquid lens)로서 형성될 수 있다. 여기서, 렌즈 장치는 체적으로부터 멀어지는 한 면 위에서 추가적인 체적을 포함하며, 상기 추가적인 체적은 추가적인 유체로 채워진다. 또한, 막은 추가적인 체적의 한 면의 경계를 결정한다. 이러한 형상의 이점은, 실제로, 추가적인 액체가 예컨대, 수직으로 연장되는 막이 중력으로 인해 변형되는 것을 방지한다는 것이다. 이러한 렌즈 장치의 실시예들은 예를 들어 도 31 내지 36에 도시된다.
특히, 본 발명에 따른 렌즈 장치는 다음과 같이: 조명 기구(Lighting fixture), 라이트 쇼(light show), 프린터, 의료 기기, 섬유 커플링(fiber coupling), 헤드 마모 유리(head worn glass), 레이저 처리, 바이오인식(biometric), 계측학(metrology), 전자 확대경, 로봇 캠, 섬유 커플링, 모션 트랙킹, 안구내 렌즈(intra-ocular lens), 휴대폰, 군용, 디지털 정지 카메라, 웹 캠, 현미경, 망원경, 내시경, 쌍안경, 리서치, 산업용 분야, 감시 카메라, 자동차, 프로젝터, 안경 렌즈(ophthalmic lens), 비젼 시스템, 거리 측정계(range finder), 바코드 리더에 적용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징 및 이점들과 본 발명의 실시예들은 첨부도면을 참조하여 밑에서 상세하게 기술된다:
도 1-3은 막에 대해 평행하게 배열되거나(도 1) 또는 튜너블 렌즈의 체적을 통과하는 광 빔을 굴절시키기 위해 막에 대해 경사지게 배열된(도 2 및 3) 투명 광학 요소를 가진 본 발명에 따른 렌즈 장치의 개략적인 횡단면도;
도 4-6은 광 빔의 초점을 맞추기 위해 막에 작용하는 렌즈 형성 부재에 의해 막의 곡률이 조절되는 도 1-3에 도시된 렌즈 장치의 개략적인 횡단면도;
도 7-9는 막에 대해 평행하게 배열되거나(도 1) 또는 튜너블 렌즈의 체적을 통과하는 광 빔을 굴절시키기 위해 막에 대해 경사지게 배열된(도 2 및 3) 거울 형태의 광학 요소를 가진 본 발명에 따른 추가적인 렌즈 장치의 개략적인 횡단면도;
도 10-12는 광 빔의 초점을 맞추기 위해 막에 작용하는 렌즈 형성 부재에 의해 추가로 막의 곡률이 조절되는 도 7-9에 도시된 렌즈 장치의 개략적인 횡단면도;
도 13-15는 투명 광학 요소 및 벨로즈를 가진 본 발명에 따른 렌즈 장치의 횡단면도;
도 16-18은 투명 광학 요소를 가진 본 발명에 따른 추가적인 렌즈 장치의 상이한 도면;
도 19-20은 거울 형태의 광학 요소를 가진 본 발명에 따른 추가적인 렌즈 장치의 상이한 도면;
도 21-23은 본 발명에 따른 렌즈 장치의 액츄에이터 수단의 자석으로 사용될 수 있는 자속 안내 구조물의 개략적인 횡단면도;
도 24-26은 본 발명의 프레임워크에서 사용될 수 있는 추가적인 액츄에이터 수단의 개략적인 도면;
도 27은 두 섹션이 환형 자석을 향하는 코일을 사용하는 액츄에이터 수단을 가진 본 발명에 따른 렌즈 장치의 세부의 개략적인 횡단면도;
도 28은 도 27에 도시된 렌즈 장치 및 광학 요소가 경사질 수 있게 하는 렌즈 장치의 변형예의 개략적인 도면;
도 29는 추가적인 필드 안내 플레이트를 가진 도 28에 도시된 것과 같은 렌즈 장치의 개략적인 도면;
도 30은 본 발명에 따른 렌즈 장치의 개략적인 횡단면도로서, 렌즈 형성 부재는 벽 부재에 의해 하나 이상의 코일에 대해 자석을 이동시키는 액츄에이터의 자석에 연결되며, 상기 벽 부재는 막 및 벽 부재에 결부된 광학 요소의 도움으로 유체를 함유하며;
도 31은 도 30에 도시된 렌즈 장치의 변형예인 본 발명에 따른 렌즈 장치의 횡단면도;
도 32는 도 31에 도시된 렌즈 장치의 변형예인 본 발명에 따른 렌즈 장치의 횡단면도;
도 33은 유체로 채워진 두 체적을 가진 본 발명에 따른 4개의 상이한 렌즈 장치(소위, 이중 액체 렌즈)의 개략적인 횡단면도;
도 34는 도 33에 도시된 렌즈 장치의 개략적인 횡단면도;
도 35는 도 34에 도시된 렌즈 장치의 변형예를 도시한 도면;
도 36은 도 33에 도시된 렌즈 장치의 개략적인 횡단면도이다.
도 1 내지 3은 본 발명에 따른 튜너블 렌즈 장치(1)의 개략적인 횡단면도이다. 렌즈 장치(1)는 투명한 탄성 팽창성 막(10), 상기 막(10)을 향하거나 반대로 배열되는 투명(예컨대, 평면) 광학 요소(20), 플레이트(300)의 중심에서 내부에 형성된 연속 원형 리세스(301)를 가진 직사각형 플레이트(300) 형태의 벽 부재(300)를 포함하는데, 상기 리세스(301)는 플레이트(300)의 제1 면(300a)으로부터 플레이트(300)의 제2 면(300b)으로 연장되고, 상기 제2 면(300b)은 제1 면(300a)으로부터 멀어지도록 향한다. 강성의 광학 요소(20)는 제1 면(300a)에 연결되며, 막(10)은 막(10), 광학 요소(20), 및 플레이트(300)에 의해 적어도 경계가 결정된 체적 또는 용기(V)가 형성되도록 제2 면(300b)에 연결된다. 체적(V)에는 투명 유체(F)로 완전히 채워진다. 광학 요소(20), 내부에 함유된 유체(F)로 채워진 체적(V) 및 막(10)은 튜너블 렌즈를 형성한다. 곡률, 특히, 렌즈의 초점을 조절하기 위하여, 렌즈 장치(1)는 막(10)의 외측 면(10a)에 결부된 렌즈 형성 부재(11)를 추가로 포함하는데, 상기 외측 면(10a)은 체적(V)으로부터 멀어지도록 향한다. 따라서, 렌즈 형성 부재(11)는 막(10)의 광학적으로 활성적이며 탄성적으로 팽창가능한(예컨대, 원형) 영역(10c)의 경계를 결정하며, 특히, 상기 영역(10c)은 렌즈 형성 부재(11)의 (예컨대, 외주) 내부 에지까지 연장되고, 특히, 상기 영역(10c)은 조절되어야 하는 막(10)의 곡률을 포함한다. 렌즈 형성 부재(11)는 구형 튜너블 렌즈를 생성하기 위한 환형(예컨대, 원형) 프레임으로서 형성될 수 있지만, 또한 그 외의 임의의 기하학적 형상을 가질 수도 있다. 튜너블 실린더 렌즈를 생성하기 위하여, 예를 들어, 2개의 평행하고 서로 맞은편에 있는 선형 프레임 부재(즉 서로를 향해 배열된 2개의 프레임 부재)를 가진 렌즈 형성 부재(11)가 사용될 수 있다.
도 1 내지 3에 도시된 것과 같이, 렌즈 장치(1)는 렌즈 형성 부재(11)에 의해 형성된 평면(즉 렌즈 형성 부재(11)는 상기 가상의 평면을 형성하거나 상기 가상의 평면 내에 또는 가상의 평면을 따라 연장됨)에 대해 광학 요소(20)를 경사지도록 구성된 액츄에이터 수단(40)을 포함하고, 광학 요소(20) 하에서 프리즘 형태로 체적(V)을 제공할 수 있게 하며, 체적(V)을 통과하는 광이 도 2 및 3에 표시된 것과 같이 굴절된다. 이는 이미지 안정화뿐만 아니라 스캐닝을 위해 사용될 수 있다.
렌즈 장치(1)가 카메라로서 또는 카메라 내에서 사용될 때, 이미지 센서(52)(예를 들어, 도 16 참조)의 표면 상의 상점(image point)이 렌즈 장치(1)의 의도치 않은 급격한 움직임으로 인해 이동될 수 있다(shifted). 이는 이미지 센서(52)의 표면과 물점(object point)에 연관된(associated) 입사 광 빔(A') 사이의 교차점(crossing point)을 반대 방향으로 이동시킴으로써 반대로 작용될 수 있다(counteracted). 이를 위하여, 렌즈 장치(1)는 반대로 작용되어야 하는 렌즈 장치(1)의 의도치 않은 급격한 움직임을 감지하기 위한 움직임 센서 수단을 포함할 수 있는데, 렌즈 장치(1)는 상기 움직임 센서 수단에 연결된 컨트롤 유닛을 추가로 포함할 수도 있으며, 상기 컨트롤 유닛은 움직임 센서 수단에 의해 감지된 반대로 작용되어야 하는 움직임에 따라 액츄에이터 수단(40)을 조절하도록 구성되어, 광학 요소(20)는 물점에 연관된 입사 광 빔(A')의 경로를 변경시키기 위해 렌즈 형성 부재(11)에 의해 형성된 상기 평면(즉 상기 평면을 따라 렌즈 형성 부재(11)가 연장되는)에 대해 액츄에이터 수단(40)에 의해 경사지어 상기 감지된 움직임이 반대로 작용되며, 즉 렌즈 장치(1)의 의도치 않은 급격한 움직임으로 이해 이미지 센서의 표면 상의 상점의 이동은, 이미지 센서(이미지 평면)와 물점에 연관된 상기 입사 광 빔(A')의 교차점을 반대 방향으로 이동시킴으로써 상쇄된다(compensated).
도 4 내지 6에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 렌즈 장치(1)는 추가로 막(10)을 변형시킬 수 있으면서 이와 동시에 렌즈 형성 부재(11)가 막(10)에 대해 눌러질 수 있다. 이는 막(10)의 곡률(위의 사항 참조) 및 체적(V) 내에 함유된 유체(F)의 압력을 조절할 수 있게 하기 위해 렌즈 형성 부재(11)에 대해 축방향(A)으로(렌즈 형성 부재(11)에 의해 형성되고/걸쳐 배열된 평면에 대해 수직으로 배열됨) 광학 요소(20)를 이동시키도록 구성된 액츄에이터 수단(40)에 의해 구현될 수 있다. 이는 특히 2개의 상이한 볼록 곡률 또는 2개의 상이한 오목 곡률 사이에서, 또는 심지어 볼록 및 오목 곡률 사이에서 곡률을 변경시킬 수 있게 한다. 따라서, 튜너블 렌즈의 초점은 매우 효율적으로 변경될 수 있다. 바람직하게는, 액츄에이터 수단(40)은 광학 요소(20)를 축방향으로 이동시킬뿐만 아니라 광학 요소(20)를 고정된 렌즈 형성 부재(11)에 대해 경사지게 하기 위해 벽 부재(300)에 작용하도록 구성된다.
도 7 내지 9는 본 발명에 따른 렌즈 장치(1)의 경사 움직임(tilting movement)을 도시하는데, 도 1 내지 6과는 달리, 렌즈 장치(1)는 튜너블 렌즈의 체적(V)을 향하는 반사 면을 가지는 거울 형태의 광학 요소(20)를 포함한다. 여기서, 광학 요소(20)가 경사지게 되면 이미지 평면을 2차원으로 스캐닝할 수 있게 된다.
도 10 내지 12에 도시된 것과 같이, 이는 도 4 내지 6에 대해 앞에서 논의된 것과 같이 3차원 스캐닝이 가능하도록 튜너블 렌즈의 초점을 조절하기 위해 막(10)을 변형시키는 것과 조합될 수 있다.
도 13 내지 15는 카메라, 특히, 휴대폰의 카메라의 일부분을 형성할 수 있는 도 1 내지 6에 도시된 종류의 렌즈 장치(1)를 도시한다. 상기 장치(1)는 막(10)의 외측 면(10a)에 결부되어 따라서 상기 영역(10c)을 형성하는 렌즈 형성 부재(11)를 플레이트(300)의 리세스(301)에 인접한 플레이트(300)의 제2 면(300b)에 연결하는 외주 벨로즈(30)를 추가로 포함한다. 벨로즈(30)는 도 13에 도시된 것과 같이 렌즈 형성 부재(11)를 따라 연장되는 2개의 외주 영역(31)을 가지는데, 상기 영역(31)은 상기 렌즈 형성 부재(11)을 따라 연장되는 외주 주름(32)을 통해 서로 연결된다. 이에 따라 벨로즈(30)를 축방향(A)을 따라 수축시키고 연장시킬 수 있으며 따라서 플레이트(300)/광학 요소(20)의 경사 움직임/축방향 움직임을 가능하게 한다. 플레이트(300)가 렌즈 형성 부재(11)를 향해 축방향으로 움직이기 때문에, 수축된 벨로즈(30)가 도 14에 도시된다. 그 결과, 막(10)의 상기 영역(10c)은 볼록한 돌출부(convex bulge)를 형성한다. 벨로즈(30)의 보다 기다란 상태가 도 13에 도시되는데, 막(10)의 평평 영역(10c)으로 이어진다. 추가로, 도 15는 플레이트(300)/광학 요소(20)가 렌즈 형성 부재(11)를 향해 축방향으로 움직임으로써 막(10)의 영역(10c)의 볼록 돌출부과 조합된 경사진 플레이트(300)/광학 요소(20)를 도시한다.
도 13 내지 15에 도시된 것과 같이, 렌즈 형성 부재(11)은 추가로 플레이트(300)의 제2 면(300b)을 향하는 캐리어(50)에 연결된다. 캐리어(50)는 광학 조립체, 가령, 렌즈 스택(51) 및/또는 이미지 센서(52)(도 16 참조)로서 형성될 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 따라서, 렌즈 형성 부재(11)는 고정되고 렌즈 형성 부재(11)에 대한 광학 요소(20)의 경사 및 축방향 움직임은 액츄에이터 수단(40)에 의해 플레이트(300)가 경사지고/축방향으로 이동시킴으로써 구현된다.
도 10 내지 13에 도시된 것과 같이, 액츄에이터 수단(40)은 원형 리세스(301)를 따라 플레이트(300)에 통합되는 4개의 전기-전도식 코일(41)을 포함하는데, 각각의 코일(41)은 원형 리세스(301)를 따라 2개의 이웃하는 코일(41)로부터 동일하게 거리가 떨어져 있다.
액츄에이터 수단(40)은 추가로 4개의 자석(42)을 포함하며, 각각의 자석(42)은 코일(41)들 중 하나에 연결되고, 상기 자석(42)은 캐리어(50)에 연결되며 연결된 코일(41)에 인접하게 배열되고, 각각의 자석(42)은 연결된 코일(41)보다 반경 방향으로 더 외부를 향해 배열된다.
상기 자석(42)은 전류가 코일(41)에 제공될 때 각각의 코일(41)이 각각의 전류의 방향에 따라 캐리어(50)로부터 멀어지도록 이동되거나 또는 캐리어(50)를 향해 이동되도록 각각 연결된 코일(41)과 상호작용하게끔 구성된다.
추가로, 도 12 내지 15에 도시된 것과 같이, 자석(42)의 자속(magnetic flux)를 안내하기 위하여, 각각의 자석(42)에 자속 안내 구조물(70)이 제공되는데, 각각의 자속 안내 구조물(70)은, 도 21에 도시된 것과 같이, 축방향(A)을 따라 연장되는 제1 암(72) 및 그의 맞은편에 평행하게 배열된 제2 암(74)을 포함하며, 상기 제2 암(74)은 구조물(70)의 제3 암(73)을 통해 제1 암에 연결되고, 제3 암(73)은 축방향(A)에 대해 수직으로 연장되고 제1 암(72)의 하측 단부를 제2 암(74)의 하측 단부에 연결시킨다. 상기 구조물(70)은 제2 암(74)의 단부 영역(71)을 추가로 포함하며, 4개의 단부 영역(71)들 중 각각의 단부 영역은 플레이트(300) 내에 형성된 연결 구멍(302)을 통해 돌출될뿐만 아니라 각각의 연결 코일(41) 내로 또는 연결 코일(41)을 통해 돌출된다. 자석(42)은, 각각의 자석(42)의 자성(magnetization)이 제2 암(74)을 향하고 각각의 자석(42)이 각각의 제1 암(72)과 각각의 코일(41) 사이에 배열되도록, 각각의 제1 암(72)에 인접하게 배열된다.
도 22 및 23에 도시된 것과 같이, 그 외의 자속 안내 구조물(70)도 가능하다. 도 22는 2개의 서로 맞은편에 있는 자석(42, 42')(즉 자석(42)은 자석(42')과 마주봄)을 가진 구조물(70)을 추가로 포함하는데, 이 구조물(70)은 도 21에 도시된 구조물(70)의 변형예이다. 도 22에서, 제3 암(73)은 제1 암(72)과 제2 암(74)에 대해 평행하게 배열된 제4 암(75)을 향해 연장되는데, 제2 암(74)은 제3 암(73)의 중심으로부터 돌출되고 제1 및 제4 암(72, 75) 사이에 배열된다. 제2 암(74)과 제4 암(75) 사이에, 그리고, 제4 암(75)에 인접하게 추가적인 자석(42')이 배열되는데, 추가적인 자석(42')의 자성은 제2 암(74)을 향한다.
추가로, 도 23에 도시된 구조물(70)은 도 21에 도시된 구조물(70)의 한 변형예이다. 도 23에서, 자석(42)은 제3 암(73) 상에 배열되고, 결합된 코일(41)을 수용하는 상기 단부 영역(71)은 자석(42)의 상부 위에 배열되는데, 자석(42)의 자성은 구조물(70)의 단부 영역(71)을 향한다.
플레이트(300)/광학 요소(20)의 실제 공간 위치를 탐지하기 위하여, 렌즈 장치(1)는 위치 센서 수단(60)을 포함한다. 상기 센서 수단(60)은 플레이트(300) 위에, 특히, 플레이트(300)의 제2 면(300b) 위에 배열된 홀 센서(62)로서 형성될 수 있으며, 캐리어(50)에 연결된 결합 신호 자석(61)을 감지하며, 상기 신호 자석(61)은 신호 자석의 결합된 홀 센서(62)를 향하거나 홀 센서(62)에 반대로 배열된다. 특히, 각각의 신호 자석(61)은 결합된 홀 센서(62)에 대해 반경 방향으로 외부를 향해 배열된다.
렌즈 장치(1)는 이러한 홀 센서(62)와 신호 자석(61) 쌍들을 포함할 수 있는데, 신호 자석(61)은 캐리어(50)의 주위(periphery)를 따라 동일하게 거리가 떨어져 있다. 이와 마찬가지로, 홀 센서(62)도 플레이트(300)의 주위를 따라 동일하게 거리가 떨어져 있다.
물론, 그 외의 위치 센서 수단, 가령, 커패시티 센서(capacitive sensor), 자기-저항 센서(magneto-resistive sensor), 또는 스트레인 센서(strain sensor) 등도 사용될 수 있다.
도 16 내지 18은 카메라, 특히, 휴대폰의 카메라의 일부분을 형성할 수 있는 추가적인 렌즈 장치(1)를 도시한다. 렌즈 장치(1)는 도 13 내지 15에 대해 기술된 것과 같지만, 차이점은 벨로즈(30)가 제거되어 있다는 사실이다. 여기서, 막(10)은 예를 들어 도 17로부터 볼 수 있듯이 플레이트(300)의 제2 면(300b)에 직접 결부된다.
도 16에 도시된 것과 같이, 플레이트(300) 상에 위치 센서 수단(62) 및/또는 코일(41)에 전기가 연결되는 것은 가요성 와이어(80)에 의해 구현될 수 있는데, 상기 가요성 와이어(80)는 스트레인 센서에 의해 플레이트(300)/광학 요소(20)의 공간 위치를 측정하기 위한 방법을 제공하며, 이러한 스트레인 센서는 각각의 가요성 와이어(80)에 결부된다. 플레이트(300)의 공간 위치가 액츄에이터 수단(40)에 의해 변경되는 경우(위의 경우를 참조), 가요성 와이어(80)는 변형되어 스트레인 센서에 의해 탐지될 수 있을 것이다.
마지막으로, 도 19 및 20은 도 16 내지 19에 대해 기술된 것과 같이 구성되는 본 발명에 따른 추가적인 렌즈 장치(1)를 도시하는데, 차이점은 광학 요소(20)가 튜너블 렌즈의 체적(V)을 향하는 반사 면을 가진 거울로서 형성된다는 점이다. 추가로, 도 16 내지 19와는 달리, 코일(41)은 플레이트(300)의 제1 면(300a) 상에 배열된다.
도 19 내지 20에 도시된 렌즈 장치(1)는 이미지 스캐닝을 위한 3차원 스캐너의 일부를 형성할 수 있다. 이미, 위에서 기술한 것과 같이 플레이트(300)의 움직임을 안전하게 안내하기 위하여, 플레이트(300)는 볼 베어링 형태의 조인트(93)를 통해 부싱(90) 내에 슬라이딩 가능하게 배열된 기다란 핀(91)에 연결된다. 바람직하게는, 부싱(90)은 캐리어(50) 및/또는 렌즈 장치(1)의 하우징에 연결된다. 플레이트(300)에 추가로 전기가 연결되는 것은 벽 부재(300)로부터, 특히 코일(41)로부터 연장되는 4개의 가요성 와이어(92)에 의해 구현되는 것이 바람직하다. 가요성 와이어(92)는 플레이트(300)의 움직임과 간섭되지(interfere) 않도록 몇몇 슬랙(slack)을 포함한다. 바람직하게는, 가요성 와이어(92)는 플레이트(300)로부터 부싱(90)을 향해 연장되는데, 여기서 가요성 와이어(92)는 부싱(90)에 고정된다.
렌즈 장치(1)의 광학 요소(20)/플레이트(300)를 경사지게 하거나 및/또는 축방향으로 움직이도록 사용될 수 있는 액츄에이터 수단의 추가적인 실시예가 도 24에 도시된다. 상기 액츄에이터 수단은 캐리어(50)에 견고하게 연결된 복수의, 특히, 2개, 3개 또는 4개의 전기-전도식 코일(41)을 포함한다. 바람직하게는, 코일(41)은 각각 연결된 자속 복귀 구조물(700)(예컨대, 자성적으로 연성인 재료, 가령, 예컨대, 스틸로부터)에 인접하게 배열된다. 자속 복귀 구조물(700)은 각각의 코일(41)의 한 면 위에서 가로 방향으로 연장되는 영역(720, 730)뿐만 아니라 각각의 코일(41) 안으로 돌출하는 영역(710)을 포함할 수 있다. 한 변형예가 도 25에 도시되는데, 여기서 각각의 자속 복귀 구조물(700)은 각각의 코일(41)보다 가로 방향으로 연장되는, 즉 반경 방향으로 내부를 향해 더 연장되는 영역(720)뿐만 아니라 각각의 코일(41) 안으로 돌출되는 영역(710)을 가진다. 여기서, 각각의 코일(41)은 플레이트(300)의 연장 평면 내에서 플레이트(300)를 지나 돌출하는 영역을 가지는데, 코일(41)의 각각의 영역들은 복귀 구조물의 영역에 의해 측면이 접하지 않는다(not flanked).
액츄에이터 수단은 플레이트(300) 상에 또는 플레이트(300) 내에 배열된 복수의 자속 안내 구조물(740)을 포함하며, 각각의 자속 안내 구조물(740)은 상이한 코일(41)에 결합되고, 한 쪽에 있는 각각의 복귀 구조물(700)/코일(41)과 다른 쪽에 있는 자속 안내 구조물(740) 사이에 간격(gap)이 형성하도록 각각의 코일(41)/자기 복귀 구조물(700)을 향하거나 반대로 배열된다. 복수의 자속 안내 구조물(740)은 자성적으로 연성인 부분으로 형성될 수 있다. 복귀 구조물(700)에 대해서도 동일하다. 즉 단일의 자속 복귀 구조물(700)에 인접하게 배열된 코일을 향하거나 반대로 배열된 단일의 자속 안내 구조물이 제공될 수 있다.
이제, 전류가 코일(41)을 통해 흐를 때, 자속이 각각의 복귀 구조물(700) 및 각각의 자속 안내 구조물(740)을 통해 안내된다. 시스템이 자기 저항을 줄이기 원하기 때문에, 각각의 자속 안내 구조물(740)은 2개의 자성적으로 연성인 구조물 사이의 간격을 줄이고 자속을 위한 저항을 줄이기 위하여, 결합된 복귀 구조물(700)에 끌려질 것이다(attracted). 따라서, 플레이트(300) 및 광학 요소(20)가 이동된다. 각각의 코일(41) 내의 전류에 따라, 플레이트(300)가 상기 축방향을 따라 축방향으로 이동될 수 있거나 및/또는 렌즈 형성 부재(11)에 의해 형성되고/배열된 평면에 대해 플레이트(300)를 경사지게 할 수 있다. 이러한 액츄에이터 수단은 자기저항 액츄에이터(reluctance actuator)로서 제공된다.
상기 액츄에이터 수단 실시예는 코일(41)과 홀 센서(62)가 캐리어(50) 상에 즉 고정된 광학장치 의 렌즈 배럴(51)에 대해 고정된 위치에 장착될 수 있으며(예를 들어, 도 16 참조) 어떠한 자속 연결부(80)가 필요하지 않다는 이점을 가진다. 더욱이, 더 적은 수의 구성요소들이 요구된다. 이 경우, 신호 자석(61)은 자속 안내 구조물(740)에 의해 형성되거나 또는 이를 포함하는 이동가능한/경사가능한 플레이트(300)에 결부될 수 있을 것이다. 더욱이, 어떠한 영구 자석(홀 센서를 제외하고는)도 필요 없다. 단점은 오직 인력(attractive force) 만이 가능하다는 사실이다. 더욱이, 홀 센서는 복귀 구조물(700)과 자속 안내 구조물(740) 사이의 변경 간격에 결합된, 자기저항 액츄에이터의 가변적인 저항을 직접 감지함으로써 교체될 수 있다.
도 26에 도시된 것과 같이, 축방향으로 이동하거나 및/또는 경사지게 하도록 사용될 수 있는 액츄에이터 수단의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 액츄에이터 수단은 복수의, 특히, 플레이트(300) 상에 또는 플레이트(300) 내에 배열된 2개, 3개 또는 4개의 제1(상부) 전극(810),뿐만 아니라 이에 상응하게 캐리어(50)에 견고하게 연결된 복수의 제2 전극(800)을 포함할 수 있으며, 각각의 제1 전극(810)은 상이한 제2 전극(800)에 결합되고 각각 결합된 전극(810, 800) 사이에 간격이 형성되도록 각각의 제2 전극(800)을 향하거나 반대로 배열된다. 제1 및 제2 전극(810, 800) 사이에 전압을 제공함으로써, 플레이트(300)/광학 요소(20)는 렌즈 형성 부재(11)에 의해 형성되고/배열된 평면에 대해 경사지거나 축방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 자기 작용(magnetic actuation) 외에도, 정전기 작용(electrostatic actuation)이 가능하다. 더욱이, 액츄에이터 전극(810, 800)은 전극들 사이의 커패시턴스 값(capacitance value)을 판독함으로써 전극 사이의 거리를 감지하도록 사용될 수 있다.
도 27은 본 발명에 따른 추가적인 튜너블 렌즈 장치(1)의 개략적인 횡단면도이다. 앞에서와 같이, 렌즈 장치(1)는 탄성 팽창성 막(10), 상기 막(10)을 향하거나 반대로 배열되는 투명(예컨대, 평면) 광학 요소(20), 자석(300)의 중심에서 내부에 형성된 연속 원형 리세스(301)를 가진 환형 자석(300) 형태의 벽 부재(300)를 포함하는데, 상기 리세스(301)는 자석(300)의 제1 면(300a)으로부터 자석(300)의 제2 면(300b)으로 연장되고, 자석의 상기 제2 면(300b)은 제1 면(300a)으로부터 멀어지도록 향한다. 더욱이, 자석(300)은 축방향(A)으로 자기화된다(magnetized). 강성의 광학 요소(20)는 자석(300)과 광학 요소(20) 사이에 위치되고 복귀 자속을 다시 자석(300)으로 안내하기 위해 사용되는 플레이트-형태의 환형 자속 복귀 구조물(305)을 통해 자석(300)의 제1 면(300a)에 연결된다. 상기 막(10)은 체적 또는 용기(V)가 형성되도록 자석의 제2 면(300b)에 연결되며, 상기 체적 또는 용기(V)는 막(10), 광학 요소(20), 상기 용기의 외주 벽 부재(300)를 형성하는 자석(300), 및 복귀 구조물(305)(역시 용기 벽의 일부분을 형성하는)에 의해 적어도 경계가 결정된다. 앞에서 기술된 것과 같이, 체적(V)에는 투명 유체(F)로 완전히 채워진다. 광학 요소(20), 내부에 함유된 유체(F)로 채워진 체적(V) 및 막(10)은 튜너블 렌즈를 형성한다. 곡률, 특히, 렌즈의 초점을 조절하기 위하여, 렌즈 장치(1)는 막(10)의 외측 면(10a)에 결부된 렌즈 형성 부재(11)를 추가로 포함하는데, 상기 외측 면(10a)은 체적(V)으로부터 멀어지도록 향한다. 따라서, 렌즈 형성 부재(11)는 막(10)의 광학적으로 활성적이며 탄성적으로 팽창가능한(예컨대, 원형) 영역(10c)의 경계를 결정하며, 특히, 상기 영역(10c)은 렌즈 형성 부재(11)의 (예컨대, 외주) 내부 에지까지 연장되고, 특히, 상기 영역(10c)은 조절되어야 하는 막(10)의 곡률을 포함한다. 렌즈 형성 부재(11)는 구형 튜너블 렌즈를 생성하기 위한 환형(예컨대, 원형) 프레임으로서 형성될 수 있지만, 또한 그 외의 임의의 기하학적 형상을 가질 수도 있다(위의 기술된 내용 참조).
추가로, 렌즈 장치(1)는 도 27의 우측에 상세하게 도시된 액츄에이터 수단(40)을 포함한다. 상기 액츄에이터 수단(40)은 렌즈 형성 부재(11)에 의해 형성된 평면에 대해 수직인 축방향(A)에 대해 광학 요소의 축방향 운동을 생성하도록 구성된다. 따라서, 렌즈 장치(1)는 렌즈의 초점(즉 막(10)의 곡률)이 광학 요소(20)를 렌즈 형성 부재(11)에 대해 축방향으로 이동시킴으로써 앞에서 기술된 것과 같이 조절될 수 있는 자동 초점(autofocus) 분야에 사용될 수 있다.
이를 위하여, 자석(300) 외에도, 액츄에이터 장치(40)는 자석(300)에 대해 동축으로 배열되고 자석(300)의 제2 면(300b)을 향하는 환형 코일 프레임(406)에 의해 수용되는 코일(400)을 포함한다. 렌즈 형성 부재(11)는 위에서 기술된 것과 같이 접촉하기 위해 코일 프레임(406)으로부터 돌출되고 특히 일체형으로 코일 프레임(406)에 연결된다. 추가로, 코일 프레임(406)은 자석(300)의 리세스(301)과 나란하게 정렬된 리세스를 둘러싸며, 광은 체적(V)과 코일 프레임(406)을 축방향(A)으로 통과할 수 있다.
도 28에 도시된 것과 같이, 특히, 좌측 하부에서, 코일(400)은 코일 프레임(406) 내에서 외주 방향으로 연장되며, 자석(300)을 따라 연장되고(자석(300)과 동축으로) 자석의 제2 면(300b)을 향하며 이에 따라 자석(300)은 자속 복귀 구조물(305)과 코일(400) 사이에 배열된다.
추가로, 도 28의 좌측 상부뿐만 아니라도 28의 좌측 하부 및 도 27에 도시된 실시예에서, 코일(400)은 축방향(A)과 일치하는(즉 상기 렌즈 형성 부재(11) 또는 상기 평면에 대해 수직으로 배열된) 코일 축 주위로 감겨진 컨덕터(conductor)를 포함하며, 코일(400)은 코일(400)의 내부 제2 섹션(402)을 둘러싸는 외부 제1 섹션(401)을 포함하고, 상기 컨덕터는 코일(400)의 두 섹션(401, 402)이 각각 자석(300)을 따라 연장되고 자석(300)의 제2 면(300b)을 향하도록 상기 코일 축 주위로 감겨진다. 이제, 도 28에서 좌측 하부에 표시된 것과 같이, 제1 섹션(401)에서, 컨덕터는 코일(400)의 제2 섹션(402)에서 컨덕터의 감김 방향(winding direction)에 대해 반대인 감김 방향을 가지며, 이에 따라, 전류가 코일(400)에 제공될 때, 전류는 제1 섹션(401)에서 한 방향(돌출 평면으로부터 나오는 방향)으로 흐르며 제2 섹션(402)에서의 반대 방향(돌출부의 평면 내로 들어가는 방향)으로 흐른다. 이는, 코일(400)의 섹션(401, 402) 내의 전류의 방향에 따라 도 27의 우측에 표시된 것과 같이 매우 효율적으로, 코일(400)과 자석(300)이 서로 끌어당기도록 하거나 또는 서로 밀어내게 하는 로렌츠 힘(Lorentz force)을 생성한다. 이러한 자석-코일 형상에 의해, 광학 요소(20)는, 예를 들어, 상부 중앙 패널에서 도 28에 표시된 것과 같이 렌즈의 초점을 변경시킬 수 있도록 막(10)의 곡률을 증가시키기 위하여, 축방향(A)으로 렌즈 형성 부재(11)로부터 멀어지고 렌즈 형성 부재(11)를 향하도록 이동될 수 있다.
이러한 자석-코일 형상의 한 변형예가 도 28의 우측 하부에 도시된다. 상기 변형예는, 필요 시에, 예를 들어, 렌즈 장치(1)가 자동 초점 렌즈로서 사용될 때 광학 요소를 축방향으로 이동시킬 수 있게 할뿐만 아니라 상기 평면(즉 렌즈 형성 부재(11))에 대해 광학 요소(20)를 경사지게 할 수도 있다. 상기 변형예에서, 단일의 자석(300) 대신에, 렌즈 장치(1)의 액츄에이터 수단(40)은 복수의 자석(303)을 포함하는데, 예컨대, 도 28의 우측 하부에 도시된 것과 같이 3개의 자석(303)을 포함하며, 상기 자석(303)은 예컨대 체적(V) 또는 복귀 구조물(305)의 주위를 따라 균일하게 거리가 떨어지도록 환형 복귀 구조물(305)을 따라 즉 체적(V) 주위로 배열된다(또는 달리 말하면 광학 장치(1)의 중앙축(A) 주위로 배열된다). 모두 3개의 자석(303)이 축방향(A)으로 자기화된다. 여기서, 각각의 자석(303)은 제1 및 제2 면(303a, 303b)을 포함하며, 제2 면(303b)은 제1 면(303a)으로부터 멀어지도록 향하고, 복귀 구조물(305)이 제1 면(300a)에 연결되고 막(10)은 자석(303)의 제2 면(303b)에 결부된다. 자석(303)은 복귀 구조물(305) 내에 내장될 수 있거나(embedded) 또는 단순히 복귀 구조물(305)이 자석(303)의 제1 면(303a)에 연결될 수 있다. 자석(303)은 렌즈의 유체로 채워진 체적(V)을 둘러싸는 벽 부재(300)의 일부분을 형성한다. 도 28의 우측 하부에 표시된 것과 같이, 자석(303)의 제2 면(303b)은 각각 특정 윤곽, 가령, 각각의 자석(303)이 결부되는 환형(원형) 복귀 구조물(305)의 한 섹션의 윤곽을 따라가는(follow) 기다란 곡선 윤곽을 포함할 수 있다.
이제, 단일의 코일(400) 대신, 렌즈 장치(1)는 자석(303)의 개수에 상응하는 복수의 코일(403)(여기서는, 예컨대, 3개의 코일(403))을 포함하며, 복수의 코일들의 각각의 코일(403)은 상이한 자석(303)에 결합되고, 각각의 코일(403)은 축방향(A)으로 상기 결합된 자석(300)을 향한다.
특히, 각각의 코일(403)은 결합된 자석(303)의 제2 면(303b)의 윤곽을 따라가는 외측 윤곽을 포함하는데, 예컨대, 각각의 코일은 기다란 곡선 윤곽을 포함할 수 있으며, 각각의 코일(403)의 외측 절반부(403a)에서 전류가 자석(303)을 따라 제1 방향으로 흐르고, 각각의 코일(403)의 내측 절반부(403b)에서는 반대 방향으로 흐른다. 따라서, 전류가 코일(403) 중 하나에 제공될 때, 코일(403) 내의 전류 방향에 따라 상기 결합된 자석(303)과 코일(403)이 서로 끌어당기도록 하거나 또는 서로 밀어내게 하는 로렌츠 힘이 생성된다. 이에 따라 광학 요소(20)가 렌즈 형성 부재(11)에 의해 형성된 평면 또는 렌즈 형성 부재(11) 자체에 대해 경사질 수 있게 하여, 프리즘(prism) 형태의 광학 요소(20) 하에서 체적(V)을 제공할 수 있으며, 체적(V)을 통과하는 광은 도 28의 우측 상부 패널에 표시된 것과 같이 굴절된다. 이는 예컨대 위에서 기술된 것과 같이 이미지 안정화를 위해 사용될 수 있다. 물론, 모든 코일(403)이 대칭으로 작동되는 경우, 막(10)의 곡률은 변경될 수 있을뿐만 아니라 렌즈 형성 부재(11)에 대한 광학 요소(20)의 축방향 이동 때문에 자동 초점 기능(autofocus function)이 이미지 안정화와 조합될 수도 있다.
달리 언급되지 않는 한, 위에서 기술된 자석-코일 형상(단일 코일 및 단일 자석뿐만 아니라 다수 코일 및 자석)들은 모두 밑에 기술되는 실시예들에 대해 적용될 수 있다. 더욱이, 단일 자석 및 다수의 코일을 가진 형상도 가능하다.
도 29는 도 27 및 28에 도시된 실시예의 변형예를 도시하는데, 이러한 실시예들 외에도, 도 29에 따른 렌즈 장치(1)는 자석(300)으로부터 멀어지도록 향하는 코일 프레임(406)의 한 면 상에서 코일 프레임(406)에 대해 동축으로 배열된 환형 필드 안내 플레이트(field guiding plate)(407)를 포함한다. 코일(400)을 통과하는 전류에 의해 생성된 로렌츠 힘으로 인해 자석(300)이 코일(400)을 향해 움직일 때, 자석(300)은 필드 안내 플레이트(407)에 보다 더 가까이 끌리기 시작한다. 이러한 끌어당기는 힘은 막(10)을 변형시키는데 도움을 주며, 로렌츠 힘을 지지하여 따라서 렌즈 장치(1)가 보다 효율적이 되게 한다. 더욱이, 필드 안내 플레이트(407)도 장치(1)를 자성적으로 보호하는데(magnetically shield) 도움을 준다.
도 30은 본 발명에 따른 추가적인 렌즈 장치(1)를 도시한다. 여기서는, 도 27 내지 29와는 달리, 복귀 구조물(305)의 제1 면(300a)이 연결되는 환형 자석(300)은 자석(300)으로부터 막(10)을 향해 하부 방향으로 돌출되고 상부로부터 막(10)과 접촉되는 렌즈 형성 부재(11)에 연결되며, 상기 막(10)은 자석(300)의 제2 면(300b)을 향하는 코일(400)(또는 코일(403)을 수용하는 외주 벽 부재(406)에 연결된다. 여기서, 외주 벽 부재(406)는, 막(10)이 연결되는 벽 부재(406)의 한 면으로부터 멀어지도록 향하는 면 위에서 벽 부재(406)의 일체형 부분(예컨대, 다층 인쇄 회로 기판)이거나 또는 상기 벽 부재에 연결되는 광학 요소(20) 및 막(10)과 함께, 유체(F)를 위한 체적(V)의 용기를 형성한다. 위에서 기술된 것과 같이 액츄에이터 수단(40)을 조절하기 위해 사용될 수 있는 자석(300)의 움직임을 탐지하기 위하여, 벽 부재(406) 상에 배열될 수 있는 홀 센서(408)가 제공된다. 도 29에 도시된 실시예에서, 자석(300) 및 자석(300)에 연결된 렌즈 형성 부재(11)는 위에서 기술된 것과 같이 광학 요소(20)에 대하여 액츄에이터 수단에 의해 경사지거나 및/또는 축방향으로 이동되며, 도 27 내지 29에서는 반대쪽으로 이동된다.
도 31은 도 30에 도시된 실시예의 한 변형예를 도시하는데, 도 30과는 달리, 균일한 감김 방향으로 감겨진 코일인 코일(400)이 환형 자석(300)의 제1 면(300a) 위에 배열되며, 복귀 구조물은 자석(300)의 제2 면(300b) 위에 배열된다. 여기서, 코일(400)은 자석(300)을 둘러싸는 축방향으로 연장되는 스페이서(409)를 통해 복귀 구조물(305)에 연결된다.
추가로, 도 32는 도 31에 도시된 실시예의 한 변형예로서, 복귀 구조물(305)은 제거되고 렌즈 형성 부재(11)는 환형 자석(300) 자체에 의해 형성된다.
도 33은 2개의 액체 체적(V, V')과 하나의 변형성 막(10)을 가진 형상으로 막(10)에 대한 코일(400)과 자석(300)의 4개의 상이한 배열 방법을 도시한다. 반사율(refractive index)은 상이하지만 밀도는 비슷하게, 2개의 액체(F, F')를 선택함으로써, 중력에 둔감한 렌즈(gravity insensitive lens)가 제작될 수 있다.
도 34는 도 33에 도시된 형상의 좌측 하부를 상세하게 도시한다. 여기서, 막(10)은 상부로부터 막(10)과 접촉하는 환형 상부 렌즈 형성 부재(11a)와 하부로부터 막(10)과 접촉하는 (예컨대, 동일한) 하부 렌즈 형성 부재(11b) 사이에 배열된다. 막(10)은 외주 바닥 스페이서(411)와 외주 상부 스페이서(410) 사이에 추가로 고정되는데, 투명 상부 유리(20) 형태의 광학 요소(20)가 상부 스페이서(410)에 연결되며, 막(10)은 (상부) 유체(F)로 채워진 (상부) 체적(V)을 형성하고, 바닥 스페이서(411), 바닥 유리(21), 및 막(10)은 (바닥) 유체(F')로 채워진 (바닥) 체적(V)을 형성한다. 이제, 위에서 기술된 원리들에 따라 막(10)을 변형하기 위하여, 상부 렌즈 형성 부재(11a)는 체적(V) 내에 제공되는 환형 상부 자석(300)에 연결되고, 바닥 렌즈 형성 부재(11b)는 상부 자석(300)에 대해 동축 배열되고 축방향(A)으로 상부 자석(300)을 향하는 환형 바닥 자석(300')에 연결되며, 2개의 렌즈 형성 부재(11a, 11b)는 축방향(A)으로 2개의 자석(300, 300') 사이에 배열된다. 더욱이, 2개의 자석(300, 300')은 축방향(A)으로 자기화된다. 여기서, 각각의 자석(300, 300')은 결합 코일 즉 상부 코일(400), 및 바닥 코일(400')로 작동될 수 있는데, 이 코일들은 각각 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 배열되거나 인쇄 회로 기판 내에 내장될 수 있으며, 상부 자석(300)에 결합된 상부 코일(400)은 바닥 자석(300')을 향하도록 상부 유리(20) 위에 배열될 수 있다. 특히, 자석(300, 300') 및 결합 코일(400, 400')은 도 27 및 28에 대해 위에서 기술된 것과 같이 구성될 수 있다. 두 코일(400, 400')이 자석(300, 300')을 위아래로 이동시키게 하도록 상부 및 바닥 코일(400, 400')이 연결되는 경우, 매우 효율적인 자석 작동이 구현될 수 있다.
추가로, 도 35는 도 34에 도시된 실시예의 한 변형예로서, 도 34와 달리, 상부 자석(300), 상부 렌즈 형성 부재(11a) 및 상부 코일(400)이 제거되어 있다.
도 36은 도 33의 좌측 하부에 도시된 형상을 상세하게 도시한 도면이다. 여기서, 상부로부터 막(10)과 접촉하는 환형 렌즈 형성 부재(11)는 렌즈 형성 부재(11) 내에 내장된 코일(400)을 수용하기 위한 코일 프레임으로서 기능한다. 코일(400)에 전기 연결을 제공하기 위하여, 렌즈 형성 부재(11)는 렌즈 형성 부재(11)가 외주 바닥 스페이서(411)와 외주 상부 스페이서(410)에 연결되는 접촉 스프링(412)에 연결된다. 추가로, 축방향(A)에서, 렌즈 형성 부재/코일 프레임(11)은 환형 바닥 자석(300')과 환형 상부 자석(300) 사이에 배열되며, 상부 자석(300)은 상부 복귀 구조물(305)에 연결되고 상기 상부 복귀 구조물(305)은 상부 스페이서(410)에 연결된 상부 유리(20)에 연결되며, 바닥 자석(300')은 바닥 복귀 구조물(305')에 연결되고 상기 바닥 복귀 구조물(305')은 바닥 스페이서(411)에 연결된 바닥 유리(21)에 연결된다. 상부 자석(300) 및 바닥 자석(300')은 축방향(A)으로 자기화된다. 이제, 외주 변형성 상부 벽(413)(예컨대, 상부 벨로즈 형태의)은 상부 유체(F)로 채워지고 상부 유리(21), 상부 벨로즈(413) 및 막(10)에 의해 경계가 결정된 상부 체적(V)이 형성되도록 상부 자석(300)으로부터 렌즈 형성 부재(11)로 연장된다. 이와 마찬가지로, 외주 변형성 하부 벽(414)(예컨대, 바닥 벨로즈 형태의)은 바닥 유체(F')로 채워지고 바닥 유리(21), 바닥 벨로즈(414) 및 막(10)에 의해 경계가 결정된 바닥 체적(V')이 형성되도록 바닥 자석(300')으로부터 렌즈 형성 부재(11)로 연장된다.
내부에 2개의 체적(V, V') 및 유체(F, F')를 가진 실시예들에서, 유체는 상이한 반사율을 가지지만 밀도는 비슷할 수 있다. 특히, 추가적인(바닥) 유체(F')는 위에서 기술된 유체들 중 하나일 수 있다. 그 사이에 막(10)과 2개의 유체로 채워진 체적을 가진 특정 이점은 중력-유도된 코마(gravity induced coma)가 거의 완전하게 제거될 수 있으며 렌즈는 충격에 훨씬 덜 민감할 수 있다는 사실이다.
여기서, 렌즈 형성 부재(11)는 위에서 기술된 원리들에 따라 자석(300, 300')과 코일(400)을 이용하여 막(11)을 변형시키도록 이동될 수 있다.
마지막으로, 도 33의 우측 상부 및 좌측 상부에 도시된 실시예들은 도 34에 도시된 실시예의 변형예들로서, 도 33의 좌측 상부에 도시된 실시예는, 상부 코일(400)이 상부 유리(20)에 인접한 상부 체적(V)에 배열되고 바닥 코일(400')은 바닥 유리(21)에 인접한 바닥 체적에 배열된다는 차이를 제외하고는, 도 34의 실시예와 상응한다. 추가로, 도 33에 우측 상부에서 도시된 실시예는, 이제, 상부 코일은 상부 자석과 변경된 위치를 가지며 바닥 코일은 바닥 자석과 변경된 위치를 가진다는 것을 제외하고는, 좌측 상부에 도시된 실시예에 상응한다.

Claims (23)

  1. - 투명한 탄성 팽창성 막(10),
    - 상기 막(10)을 향하는 광학 요소(20),
    - 벽 부재(300)를 포함하고, 상기 광학 요소(20)와 막(10)은 체적(V)이 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되며,
    - 상기 체적(V) 내에 함유된 유체(F), 및
    - 막(10)에 부착된 렌즈 형성 부재(11)를 포함하는 렌즈 장치에 있어서,
    렌즈 장치(1)는 막(10)의 곡률과 체적(V) 내에 함유된 유체(F)의 압력을 조절할 수 있도록 하기 위해 렌즈 형성 부재(11)에 대해 축방향(A)으로 광학 요소(20)를 이동시키도록 구성된 액츄에이터 수단(40)을 포함하며, 상기 축방향(A)은 렌즈 형성 부재(11)가 연장되는 평면에 대해 수직으로 배열되는 방향이고, 액츄에이터 수단(40)은 체적(V)을 통과하는 광을 굴절시키기 위해 프리즘 내에 체적(V)을 형성하기 위해 상기 평면에 대해 광학 요소(20)를 경사지도록 구성되고,
    상기 액츄에이터 수단(40)은 환형 코일 프레임(406)에 의해 수용되는 코일(400) 및 자석(300)을 포함하고, 자석(300)은 축방향으로 자기화되고, 코일(400)은 코일 프레임(406) 내에서 외주 방향으로 연장되며, 코일은 자석(300)을 따라서 동축으로 연장되고,
    코일 프레임은 자석(300)의 제2 면(300b)을 향하고 자석(300)에 대해 동축으로 배열되고, 렌즈 장치(1)는 복수의 코일(403)을 포함하고, 각각의 코일(403)은 결합된 자석(303)의 제2 면(303b)의 윤곽을 따라가는 외측 윤곽을 포함하여 각각의 코일(403)의 외측 절반부(403a)에서 전류가 자석(303)을 따라 제1 방향으로 흐르고, 각각의 코일(403)의 내측 절반부(403b)에서 전류가 제1 방향에 반대 방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  2. 제1항에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은 광학 요소(20)를 축방향으로 이동시키는 동시에 경사지게 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 벽 부재(300)는 플레이트(300)의 제1 면(300a)으로부터 플레이트(300)의 제2 면(300b)으로 연장되는 연속 리세스(301)를 가진 플레이트에 의해 형성되며, 상기 제2 면(300b)은 제1 면(300a)으로부터 멀어지도록 향하고, 광학 요소(20)는 제1 면(300a)에 연결되고 막(10)은 제2 면(300b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 렌즈 형성 부재(11)는 벨로즈(30) 형태의 변형성 벽(30)을 통해 광학 요소(20)에 연결되는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은 리세스(301)를 따라 벽 부재(300) 상에 배열된 복수의 전기-전도식 코일(41)을 포함하고, 각각의 코일(41)은 리세스(301)를 따라 2개의 이웃하는 코일(41)로부터 동일하게 거리가 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은 자석 수단을 포함하며, 상기 자석 수단은 캐리어(50)에 연결되고, 자석 수단은 복수의 자석(42)을 포함하며, 각각의 자석(42)은 코일(41)들 중 하나에 연결되고, 상기 자석 수단은 전류가 코일(41)에 제공될 때 각각의 코일(41)이 각각의 전류의 방향에 따라 렌즈 형성 부재(11)로부터 멀어지도록 이동되거나 또는 렌즈 형성 부재(11)를 향해 이동되도록 상기 코일(41)과 상호작용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 렌즈 장치(1)는 광학 요소(20)의 공간 위치를 탐지하기 위한 위치 센서 수단(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광학 요소(20)는 투명한 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  9. 제1항에 있어서, 하나 이상의 자석(300, 303)은 제1 및 제2 면(300a, 300b; 303a, 303b)을 포함하며 상기 제2 면(300b, 303b)은 제1 면(300a, 303a)으로부터 멀어지도록 향하며, 하나 이상의 자석(300, 303)은 외주 또는 환형 형태를 포함하여 하나 이상의 자석(300, 303)이 자석(300)의 제1 면(300a)으로부터 자석(300)의 제2 면(300b)으로 연장되는 연속 리세스(301)를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  10. 제9항에 있어서, 렌즈 장치(1)는 하나 이상의 자석(300, 303)을 따라 연장되는 자속 복귀 구조물(305)을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  11. 제10항에 있어서, 복귀 구조물(305)은 외주 또는 환형 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  12. 제9항에 있어서, 액츄에이터 수단(40)은 컨덕터(conductor)를 포함하는 하나 이상의 자석(300, 303)에 결합된 하나 이상의 코일(400, 403)을 포함하며, 상기 컨덕터는 상기 광학 요소(20) 또는 평면에 대해 수직으로 형성된 코일 축 주위로 감겨지며, 상기 코일(400)은 하나 이상의 자석을 따라 연장되고 하나 이상의 자석을 향하며, 전류가 하나 이상의 코일(400, 403)에 제공될 때, 하나 이상의 자석(300, 303)과 하나 이상의 코일(400, 403)이 하나 이상의 코일(400, 403) 내에서 전류 방향에 따라 서로 밀어내게 하거나 또는 서로 끌어당기도록 하는 로렌츠 힘이 생성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  13. 제12항에 있어서, 하나 이상의 코일(400)은 코일(400)의 내부 제2 섹션(402)을 둘러싸는 외부 제1 섹션(401)을 포함하며, 컨덕터는 코일(400)의 각각의 섹션(401, 402)이 하나 이상의 자석(300)을 따라 연장되고 하나 이상의 자석(300)을 향하도록 광학 요소(20) 또는 상기 평면에 대해 수직으로 형성된 코일 축 주위로 감겨지고, 제1 섹션(401)에서 컨덕터는 하나 이상의 코일(400)의 제2 섹션(402)에서 컨덕터의 감김 방향에 대해 반대인 감김 방향을 가지며, 전류가 하나 이상의 코일(400)에 제공될 때, 전류는 제1 섹션(401)에서 한 방향으로 흐르고 하나 이상의 코일(400)의 제2 섹션(402)에서 반대 방향으로 흐르며, 하나 이상의 자석(300)과 하나 이상의 코일(400)이 코일(400)의 상기 섹션(401, 402) 내에서 전류 방향에 따라 서로 밀어내게 하거나 또는 서로 끌어당기도록 하는 로렌츠 힘이 생성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  14. 제9항에 있어서, 하나 이상의 코일(400, 403)은 외주 또는 환형 형태를 가진 코일 프레임(406)에 의해 고정되고, 상기 코일 프레임(406)은 하나 이상의 자석(300, 303)을 향하며, 렌즈 형성 부재(11)는 코일 프레임(406)에 연결되는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  15. 제1항에 있어서, 벽 부재는 하나 이상의 코일(400, 403)을 고정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  16. 제9항에 있어서, 하나 이상의 자석(300, 303)은 렌즈 형성 부재(11)에 연결되는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 렌즈 장치(1)는 하나 이상의 자석(300, 303)에 대해 하나 이상의 코일(400, 403)의 변위(displacement)를 측정하도록 구성되거나 또는 하나 이상의 코일(400, 403)에 대해 하나 이상의 자석(300, 303)의 변위를 측정하도록 구성된 피드백 센서(408)를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 필드 안내 플레이트(407)가 배열되어 하나 이상의 자석(300, 303)과 상기 필드 안내 플레이트(407) 사이에 인력(attractive force)이 축적되고, 상기 인력은 하나 이상의 자석(300, 303)이 필드 안내 플레이트(407)를 향해 이동될 때 증가되며 그때 막(10)은 더 많이 굴절되는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 렌즈 장치(1)는 반대로 작용하는(counteracted) 렌즈 장치(1)의 움직임을 감지하기 위한 움직임 센서 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  20. 제19항에 있어서, 렌즈 장치(1)는 움직임 센서 수단에 연결된 컨트롤 유닛을 포함하며, 상기 컨트롤 유닛은 움직임 센서 수단에 의해 감지된 반대로 작용하는 움직임에 따라 액츄에이터 수단(40)을 조절하도록 구성되며, 광학 요소(20)는 상기 감지된 움직임에 반대로 작용하도록 렌즈 장치(1)를 통과하는 입사 광 빔(A')의 굴절을 변경시키기 위하여 상기 평면에 대해 액츄에이터 수단(40)에 의해 경사지는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서, 렌즈 장치(1)는 체적(V)으로부터 멀어지도록 향하는 막(10)의 한 면 위에서 추가적인 체적(V')을 포함하며, 상기 추가적인 체적(V')은 추가적인 유체(F')로 채워지는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치.
  22. 제1항 또는 제2항에 따른 렌즈 장치(1)를 조절하기 위한 방법에 있어서,
    상기 렌즈 장치(1)는:
    - 투명한 탄성 팽창성 막(10),
    - 상기 막(10)을 향하는 광학 요소(20),
    - 벽 부재(300)를 포함하며, 상기 광학 요소(20)와 막(10)은 체적(V)이 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되고,
    - 상기 체적(V) 내에 함유된 유체(F), 및
    - 막(10)에 연결된 렌즈 형성 부재(11)를 포함하며,
    광학 요소(20)는 체적(V)을 통과하는 광을 굴절시키기 위해 프리즘 내에 체적(V)을 형성할 수 있도록 렌즈 형성 부재(11)가 연장되는 평면에 대해 경사지고, 광학 요소(20)는 막(10)의 곡률과 체적(V) 내에 함유된 유체(F)의 압력을 조절할 수 있도록 하기 위해 렌즈 형성 부재(11)에 대해 축방향(A)으로 이동되며, 상기 축방향(A)은 상기 평면에 대해 수직으로 배열되는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치(1)를 조절하기 위한 방법.
  23. 제19항에 따른 렌즈 장치(1)를 렌즈 장치를 이용하는 이미지 안정화 방법에 있어서,
    상기 렌즈 장치(1)는:
    - 투명한 탄성 팽창성 막(10),
    - 상기 막(10)을 향하는 광학 요소(20),
    - 벽 부재(300)를 포함하며, 상기 광학 요소(20)와 막(10)은 체적(V)이 형성되도록 벽 부재(300)에 연결되고,
    - 상기 체적(V) 내에 함유된 유체(F), 및
    - 막(10)에 연결된 렌즈 형성 부재(11)를 포함하며,
    반대로 작용하는 렌즈 장치(1)의 움직임이 감지되고, 상기 반대로 작용되는 감지된 움직임에 따라 액츄에이터 수단(40)이 조절되어, 광학 요소(20)는 상기 감지된 움직임에 반대로 작용하도록 렌즈 장치(1)를 통과하는 입사 광 빔(A')의 방향을 변경시키기 위해 렌즈 형성 부재(11)가 연장되는 평면에 대해 액츄에이터 수단(40)에 의해 경사지는 것을 특징으로 하는 렌즈 장치(1)를 이용하는 이미지 안정화 방법.
KR1020217024304A 2013-10-08 2014-10-08 튜너블 렌즈 장치 KR102443472B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20130187802 EP2860556A1 (en) 2013-10-08 2013-10-08 Tunable Lens Device
EP13187802.7 2013-10-08
KR1020167012007A KR102286757B1 (ko) 2013-10-08 2014-10-08 튜너블 렌즈 장치
PCT/EP2014/071541 WO2015052236A1 (en) 2013-10-08 2014-10-08 Tunable lens device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167012007A Division KR102286757B1 (ko) 2013-10-08 2014-10-08 튜너블 렌즈 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210097838A true KR20210097838A (ko) 2021-08-09
KR102443472B1 KR102443472B1 (ko) 2022-09-14

Family

ID=49301400

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217024304A KR102443472B1 (ko) 2013-10-08 2014-10-08 튜너블 렌즈 장치
KR1020167012007A KR102286757B1 (ko) 2013-10-08 2014-10-08 튜너블 렌즈 장치

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167012007A KR102286757B1 (ko) 2013-10-08 2014-10-08 튜너블 렌즈 장치

Country Status (6)

Country Link
US (3) US9841539B2 (ko)
EP (2) EP2860556A1 (ko)
JP (2) JP6498188B2 (ko)
KR (2) KR102443472B1 (ko)
CN (2) CN109655946B (ko)
WO (1) WO2015052236A1 (ko)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2860556A1 (en) 2013-10-08 2015-04-15 Optotune AG Tunable Lens Device
US9575221B2 (en) 2013-12-31 2017-02-21 Cognex Corporation Systems and methods reduce temperature induced drift effects on a liquid lens
CN109073791B (zh) * 2016-03-02 2022-06-03 奥普托图尼康苏默尔股份公司 包括自动聚焦、图像稳定和超分辨率的光学设备
US10082640B2 (en) * 2016-05-24 2018-09-25 Microsoft Technology Licensing, Llc Dual stage actuator
KR102582944B1 (ko) * 2016-06-13 2023-09-26 엘지이노텍 주식회사 카메라 모듈 및 광학기기
JP6722889B2 (ja) * 2016-07-06 2020-07-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光学式センサ装置、レンズ付きハウジング
EP3497507A1 (en) * 2016-08-12 2019-06-19 Optotune AG Tunable non-round fluidic lens with immersed lens shaper
US11585963B2 (en) 2016-08-12 2023-02-21 Optotune Consumer Ag Optical device, particularly camera, particularly comprising autofocus and image stabilization
DE102017119517B4 (de) * 2016-08-30 2023-10-05 Cognex Corporation Systeme und Verfahren zur Reduzierung temperaturbedingter Drifteffekte bei einer Flüssiglinse
KR102089288B1 (ko) 2017-02-07 2020-04-23 자화전자(주) 반사계 지지장치
KR20180094247A (ko) * 2017-02-15 2018-08-23 삼성전자주식회사 복수의 렌즈 배럴들을 포함하는 카메라 모듈
US10905545B2 (en) 2017-05-05 2021-02-02 Verily Life Sciences Llc Electrowetting ophthalmic devices including an elastic electrode
US11579435B2 (en) 2017-06-23 2023-02-14 Optotune Consumer Ag Optical device, particularly camera, particularly comprising autofocus and optical image stabilization
WO2019002524A1 (en) * 2017-06-30 2019-01-03 Polight As LENS ASSEMBLY FOR OPTICAL IMAGE STABILIZATION AND SETTING THE FOCUS
WO2019030129A1 (en) 2017-08-05 2019-02-14 Optotune Ag OPTICAL ZOOM DEVICE
WO2019071478A1 (zh) * 2017-10-11 2019-04-18 深圳传音通讯有限公司 一种智能终端的变焦摄像模组及其使用方法
EP3704535A1 (en) 2017-11-05 2020-09-09 Optotune AG Tunable non-round spectacles with immersed lens shaper
JP7123137B2 (ja) * 2017-11-22 2022-08-22 オプトチューン コンシューマー アーゲー オートフォーカス及び光学式手ぶれ補正機構を備える光学デバイス、特にカメラ
EP3495867A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-12 Optotune Consumer AG Tunable prism for optical image stabilization
US10874506B2 (en) 2018-01-30 2020-12-29 Verily Life Sciences Llc Intraocular lens with reinforcing layer
WO2019164335A1 (ko) * 2018-02-23 2019-08-29 엘지이노텍(주) 렌즈 모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈
CN112136069A (zh) * 2018-04-19 2020-12-25 奥普托图尼康苏默尔股份公司 光学变焦装置
WO2020016376A2 (en) * 2018-07-18 2020-01-23 Optotune Ag Optical device comprising a motor and a cam for adjusting the optical device
KR102537561B1 (ko) * 2018-08-16 2023-05-26 엘지이노텍 주식회사 프리즘을 포함하는 영상 흔들림 방지장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈
US11402603B2 (en) * 2018-08-24 2022-08-02 Tdk Taiwan Corp. Optical element driving mechanism
KR102626510B1 (ko) * 2018-10-05 2024-01-19 엘지이노텍 주식회사 카메라 액추에이터 및 이를 포함하는 카메라 모듈
US11378822B2 (en) 2018-12-12 2022-07-05 Verily Life Sciences Llc Electrowetting ophthalmic devices with anion getter
US11586006B2 (en) * 2018-12-27 2023-02-21 Tdk Taiwan Corp. Reflective element driving module
CN110967783B (zh) * 2019-04-18 2021-06-01 华为技术有限公司 驱动液态镜头的马达组件、摄像头模组和电子设备
CN111929757A (zh) * 2019-05-12 2020-11-13 奥普托图尼康苏默尔股份公司 可调棱镜
JP7295403B2 (ja) * 2019-05-22 2023-06-21 ミツミ電機株式会社 レンズ駆動装置、カメラモジュール、及びカメラ搭載装置
CN110266920B (zh) * 2019-06-12 2020-01-21 清华大学 柔性多模式可变形成像装置
CN212160190U (zh) * 2019-07-26 2020-12-15 台湾东电化股份有限公司 光学元件驱动机构
US20210278661A1 (en) * 2020-03-05 2021-09-09 Optotune Ag Apparatus for deflecting an optical device
GB2593682B (en) * 2020-03-27 2024-04-03 Cambridge Mechatronics Ltd A Camera Assembly
US11681157B2 (en) * 2020-04-03 2023-06-20 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Camera module and portable electronic device including the same
CN114063238A (zh) * 2020-07-31 2022-02-18 奥普托图尼股份公司 光学装置、制造光学装置的方法和操作光学装置的方法
CN112261286A (zh) * 2020-09-23 2021-01-22 温州卡度琳广告设计有限公司 一种减小抖动的图像数字化采集装置
CN112505986B (zh) * 2020-12-11 2022-09-27 维沃移动通信有限公司 补光灯模组和电子设备
CN115704944A (zh) * 2021-08-12 2023-02-17 奈科特伦斯瑞士股份公司 物镜
CN113759637B (zh) * 2021-09-30 2022-12-27 维沃移动通信有限公司 摄像头模组及电子设备
US11680786B2 (en) 2021-11-05 2023-06-20 Waymo Llc Capacitive position sensing for camera focus management

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11133210A (ja) * 1997-10-30 1999-05-21 Denso Corp 可変焦点レンズ
JP2006330321A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 Nikon Corp レンズ系及び光学装置
JP2009168971A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Oiree Kikaku:Kk 可変焦点レンズおよび可変焦点眼鏡
US20090251792A1 (en) * 2008-04-04 2009-10-08 Sony Corporation Conversion lens, conversion lens system, and imaging device
US20100128357A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-27 Holochip Corporation Fluidic stabilized focus device
JP2013085331A (ja) * 2011-10-06 2013-05-09 Micro Uintekku Kk 電磁駆動装置
US20130176628A1 (en) * 2010-02-16 2013-07-11 Holochip Corporation Adaptive optical devices with controllable focal power and aspheric shape

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2881990B2 (ja) * 1990-07-18 1999-04-12 キヤノン株式会社 像ぶれ補正装置及びカメラ
DE69332154T2 (de) * 1992-09-11 2002-12-12 Canon Kk Vorrichtung zur Ausgleichung von Bildzittern
JP2000221421A (ja) * 1999-01-29 2000-08-11 Mitsubishi Electric Corp 光制御素子および撮像装置
JP2002214662A (ja) * 2001-01-23 2002-07-31 Olympus Optical Co Ltd 光学装置の振れ補正装置
US6906511B2 (en) * 2001-05-08 2005-06-14 Analog Devices, Inc. Magnetic position detection for micro machined optical element
US6747806B2 (en) * 2001-04-19 2004-06-08 Creo Srl Method for controlling light beam using adaptive micro-lens
CN101031828A (zh) * 2004-07-20 2007-09-05 新加坡科技研究局 可变焦微透镜
US8074394B2 (en) * 2005-03-08 2011-12-13 Lowrey Iii John William Riflescope with image stabilization
US7948683B2 (en) * 2006-05-14 2011-05-24 Holochip Corporation Fluidic lens with manually-adjustable focus
JP2008058391A (ja) 2006-08-29 2008-03-13 Samsung Yokohama Research Institute Co Ltd 撮像レンズユニットおよび撮像装置
US8027096B2 (en) * 2006-12-15 2011-09-27 Hand Held Products, Inc. Focus module and components with actuator polymer control
US7813047B2 (en) * 2006-12-15 2010-10-12 Hand Held Products, Inc. Apparatus and method comprising deformable lens element
KR20100015320A (ko) 2007-02-12 2010-02-12 포라이트 에이에스 휴대용 카메라에서 안정화된 영상을 제공하기 위한 장치
US20110158617A1 (en) 2007-02-12 2011-06-30 Polight As Device for providing stabilized images in a hand held camera
AT504656B1 (de) * 2007-07-27 2008-07-15 Redtenbacher Praez Steile Ges Federscharnier für eine brille
EP2034338A1 (en) * 2007-08-11 2009-03-11 ETH Zurich Liquid Lens System
EP2071367A1 (en) 2007-12-13 2009-06-17 Varioptic Image stabilization circuitry for liquid lens
WO2010015093A1 (en) 2008-08-08 2010-02-11 Optotune Ag Electroactive optical device
FR2938349B1 (fr) 2008-11-07 2011-04-15 Commissariat Energie Atomique Dispositif optique a membrane deformable a actionnement perfectionne
US8699141B2 (en) * 2009-03-13 2014-04-15 Knowles Electronics, Llc Lens assembly apparatus and method
US20110015861A1 (en) * 2009-07-14 2011-01-20 Vitaly Burkatovsky System for collision detection between objects
JP2011253586A (ja) * 2010-06-02 2011-12-15 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 光ディスク装置
US20110222301A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Digital Imaging Systems GmbH and Luger Research e. U. Dynamic lighting system
CA2814043C (en) * 2010-10-11 2018-09-04 William Egan Fluid filled adjustable contact lenses
KR101432606B1 (ko) * 2011-07-15 2014-08-21 제일모직주식회사 갭필용 충전제, 이의 제조 방법 및 이를 사용한 반도체 캐패시터의 제조 방법
EP2860556A1 (en) 2013-10-08 2015-04-15 Optotune AG Tunable Lens Device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11133210A (ja) * 1997-10-30 1999-05-21 Denso Corp 可変焦点レンズ
JP2006330321A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 Nikon Corp レンズ系及び光学装置
JP2009168971A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Oiree Kikaku:Kk 可変焦点レンズおよび可変焦点眼鏡
US20090251792A1 (en) * 2008-04-04 2009-10-08 Sony Corporation Conversion lens, conversion lens system, and imaging device
JP2009251244A (ja) * 2008-04-04 2009-10-29 Sony Corp コンバージョンレンズ、コンバージョンレンズ装置、及び撮像装置
US20100128357A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-27 Holochip Corporation Fluidic stabilized focus device
US20130176628A1 (en) * 2010-02-16 2013-07-11 Holochip Corporation Adaptive optical devices with controllable focal power and aspheric shape
JP2013085331A (ja) * 2011-10-06 2013-05-09 Micro Uintekku Kk 電磁駆動装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3055720A1 (en) 2016-08-17
US10690815B2 (en) 2020-06-23
US11500132B2 (en) 2022-11-15
CN105723251B (zh) 2019-02-12
US20180100953A1 (en) 2018-04-12
US20200355854A1 (en) 2020-11-12
US9841539B2 (en) 2017-12-12
CN105723251A (zh) 2016-06-29
CN109655946B (zh) 2021-10-29
KR102286757B1 (ko) 2021-08-06
EP2860556A1 (en) 2015-04-15
US20160259094A1 (en) 2016-09-08
JP2016535294A (ja) 2016-11-10
WO2015052236A1 (en) 2015-04-16
JP6498188B2 (ja) 2019-04-10
KR102443472B1 (ko) 2022-09-14
JP2019070814A (ja) 2019-05-09
CN109655946A (zh) 2019-04-19
KR20160068992A (ko) 2016-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11500132B2 (en) Tunable lens device
US11317010B2 (en) Optical device, particularly camera, particularly comprising autofocus, image stabilization and super resolution
JP6989625B2 (ja) オートフォーカスおよび光学画像安定化を含む光学装置特にカメラ
CN111670389A (zh) 具有可调焦透镜芯的光学变焦装置
WO2015052233A1 (en) Tunable lens
CN111656242B (zh) 包括自动对焦和光学图像稳定的光学设备特别是相机

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant