KR20230034163A - 통합된 조정 가능한 렌즈를 가진 누화 감소된 조정 가능한 프리즘 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학 장치(1)에 관한 것이며, 상기 광학 장치는 용기(10)의 내부 공간(11)을 둘러싸고, 내부 공간(11)이 투명한 액체(12)로 채워진 용기(10)를 포함하며, 상기 용기(10)는 상기 내부 공간(11)을 적어도 부분적으로 한정하는 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 제1 멤브레인(13)을 구비하고, 상기 용기(10)는 상기 멤브레인(13)에 연결된 투명한 경질 광학 요소(2)를 더 포함하고, 상기 경질 광학 요소(2)는 멤브레인(13)과 대면하는 광학 표면(20)을 구비하고, 상기 경질 광학 요소(2)는 용기(10)의 내부 공간(11)에 있는 투명한 액체(12)를 광(L)이 통과하도록 광(L)을 수용하게 구성되고, 상기 광학 장치(1)는 추가로 경질 광학 요소(2)가 경질 광학 요소(2)의 광학 표면(20)을 따라 연장되는 적어도 제1 경사 축(X)에 대해 용기(10)에 대해서 경사져서 용기(2)를 통과하는 광이 편향지게, 경질 광학 요소(2)를 지지하는 지지 구조(3)를 포함하고, 상기 지지 구조(3)는 경질 광학 요소(2)가 광학 장치의 광학 축(A)에 평행한 방향으로 병진 이동하는 것을 방지하게 구성된다.

Description

통합된 조정 가능한 렌즈를 가진 누화 감소된 조정 가능한 프리즘 {TUNABLE PRISM WITH INTEGRATED TUNABLE LENS AND REDUCED CROSSTALK}

본 발명은 광학 장치(optical device), 특히 조정 가능한 프리즘(tunable prism), 특별하게는 통합된 조정 가능한 액체 렌즈를 가진 조정 가능한 프리즘에 관한 것이다.

광학 이미지 안정화(optical image stabilization) 시스템(OIS)은 이러한 조정 가능한 프리즘을 광학 시스템에 적용하여 구현할 수 있다.

최신 기술에서는 광학 이미징 시스템에서 광학 이미지 안정화가 잘 확립되어 있다.

예를 들어 휴대폰에서 볼 수 있는 휴대용 카메라의 경우, 악수로 인해 발생하는 카메라의 측면 또는 회전 움직임은, 이미지 안정화가 사용되지 않는 경우, 카메라의 이미지 센서에 투영되는 이미지의 가로 이동으로 이어진다. 특히, 광학 이미지 안정화는 이미징 시스템의 이미징 광학계를 적절히 조정함으로써 상기 이동 또는 회전을 보상하는 방법을 지칭한다.

이미지 안정화는 예를 들어, 이미징 시스템의 광학 경로에서 조정 가능한 프리즘에 의해 용이하게 이루어질 수 있다. 이미지 센서의 측면 움직임이 감지되면, 조정 가능한 프리즘은 입사광이 조정 가능한 프리즘에 의해 편향되고, 움직임이 없으면 이미지 센서에 닿는 것과 같은 위치에 광이 이미지 센서에 닿도록 조정된다.

조정 가능한 프리즘은 일반적으로 가요성 멤브레인에 의해 적어도 부분적으로 분리된 경계가 정해진 액체 용적을 포함한다. 투명한 경질 광학 요소(transparent rigid optical element)가 멤브레인에 부착된다(예: 편향된 입사광을 수신하기 위함). 특히, 멤브레인은 투명한 경질 광학 구성요소용 베어링뿐만 아니라 액체 용적에 대한 밀봉도 제공한다. 멤브레인의 베어링은 투명한 경질 광학 요소를 경사지게(tilting) 할 수 있다. 그러나, 멤브레인 상의 투명한 경질 광학 요소의 베어링은 추가로 광학 축(optical axis)을 따라 투명한 경질 광학 요소를 변위시킬 수 있는 것이다.

투명한 경질 광학 요소의 이러한 변위는, 액체 용적이 조정 가능한 렌즈의 일부로도 사용되는 경우, 특히 문제가 되는 데, 그 이유는 광학 축을 따라 투명한 경질 광학 요소를 변위시키면 액체 용적 내의 압력이 변경되어, 조정 가능한 렌즈의 광학 파워(optical power)가 변하고, 그에 따라서 조정 가능항 렌즈와 프리즘 사이에 원치 않는 누화(crosstalk)가 발생하기 때문이다.

종래 기술에서, 이러한 문제는 통상적으로 초점을 위한 별도의 종래의 렌즈와 광학 이미지 안정화를 위한 종래의 프리즘을 제공함으로써 해결되었다. 그러나 양측 구성 요소의 완전한 분리로 인해, 이러한 시스템은 일반적으로 다소 부피가 커지게 된다.

상기 사실에 기초하여, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 투명한 경질 광학 요소의 베어링에 관하여 개선된 광학 장치를 제공하는 것이다.

이 문제는 청구항 1항의 특징을 갖는 광학 장치에 의해 해결된다. 이 양태의 바람직한 실시예는 독립 청구항에 기재되어 있고, 아래에 설명되어 있다.

청구항 1항에 있어서, 광학 장치에 충돌하는 광을 편향시키기 위한 광학 장치가 개시되며, 상기 광학 장치는:

- 용기의 내부 공간을 둘러싸는 용기 - 상기 내부 공간은 투명한 액체로 채워지며, 상기 용기는 상기 내부 공간을 적어도 부분적으로 한정하는 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인을 구비함 - ; 및

- 상기 멤브레인에 연결되는 투명한 경질 광학 요소 - 상기 경질 광학 요소(rigid optical element)는 상기 멤브레인과 대면하는 광학 표면을 구비하고, 상기 경질 광학 요소는 상기 용기의 내부 공간에 있는 투명한 액체를 통해 광을 통과시키기 위한 광을 수용하게 구성됨 -; 를 포함하며;

상기 광학 장치는 경질 광학 요소를 지지하는 지지 구조(supporting structure)를 추가로 포함하여, 경질 광학 요소가, 용기를 통과하는 광을 편향시키기 위해 경질 광학 요소의 광학 표면을 따라 연장하는 적어도 제1 경사 축에 대해 용기에 대해서 경사질 수 있고(따라서 용기는 조정 가능한 프리즘을 형성); 상기 지지 구조는 광학 장치의 광학 축에 평행한 방향으로 서로에 대한 경질 광학 요소 및 용기의 상대적인 선형적 병진이동을 방지하게 구성되고; 특히, 광학 축은, 경질 광학 요소가 경사지지 않은 상태(즉, 광을 편향시키지 않고 통과)에 있을 때, 경질 광학 요소의 상기 광학 표면에 수직으로 연장된다. 다시 말해서, 광학 축(optical axis)은 적어도 하나의 제1 경사 축(tilting axis)에 수직으로 연장된다.

특히, 용기에 대해서 경질 광학 요소를 기울이면 광학 표면과 추가 광학 표면 사이의 각도가 변경된다. 추가 광학 표면은 광학 표면에 대향하여 있는 용기의 측면에 배치된다.

아래에서 더 자세히 설명되는 특정 실시예에서, 이것은 (경질 광학 요소가 경사지지 않은 상태, 즉 광이 편향되지 않고 통과하게 하는 상태에 대해서) 광학 축 방향으로, 즉 짐벌 지지 구조(gimbal supporting structure)의 경사 축에 수직으로 경질 광학 구성요소의 이동을 제한하는 짐벌 지지 구조에 의해 투명한 경질 광학 요소를 지지함으로써 달성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 제1 멤브레인 및 제2 멤브레인은 용기의 대향 측면에 배치되고, 여기서 (예를 들어, 유리로 형성된) 경질 광학 요소는 제1 멤브레인 상에서 피봇 가능하게 지지되고, 용기의 내부 공간의 압력(즉, 상기 액체의 압력)이 피봇동작에 의해 변하지 않는(즉, 일정하게 유지되는) 방식으로 경질 광학 요소가 그 위에 지지되고, 제2 멤브레인의 곡률은 용기의 광학 파워를 조정하기 위해 용기의 내부 공간의 압력을 변화시킴으로써 (예를 들어, 적절한 렌즈 액추에이터에 의해) 조정 가능하다.

일반적으로, 지지 구조는 하나 또는 두 개의 경사 축(tilting axes)을 정의할 수 있으며, 그 주위에서 투명한 경질 광학 구성요소가 경사질 수 있다. 바람직하게는, 경사 축은 경질 광학 구성요소의 광학 표면을 따라 연장된다. 이 광학 표면은 멤브레인을 향할 수 있고, 멤브레인에 연결될 수 있다.

특히, 지지 구조, 특별하게는 짐벌 지지 구조를 사용하여 투명한 경질 광학 구성요소를 경사지게 하여서 액체 용적의 압력/부피가 변경되지 않게 한다. 유리하게는, 이것은 광학 파워의 조정과 프리즘의 조정 사이의 누화를 최소화하여, 정확한 포커싱 및 OIS를 할 수 있게 한다.

투명한 경질 광학 요소는 유리 또는 폴리머로 구성되거나 이를 포함할 수 있다. 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인(들)은 PDMS로 구성되거나 PDMS를 포함할 수 있다.

또한, 용기의 내부 공간에 존재하는 액체는 물, 오일, 글리세린 중 하나일 수 있거나, 이를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 지지 구조는 제1 프레임 부재 및 장착 구조를 포함하고, 여기서 투명한 경질 광학 요소는 제1 프레임 부재에 의해 유지되고, 제1 프레임 부재는 경질 광학 요소가 상기 제1 경사 축에 대해 경사질 수 있도록 장착 구조 상에서 회전 가능하게 지지된다.

특히, 이러한 지지 구조는 단일(제1) 경사 축에 대해 투명한 경질 광학 요소의 1차원적인 경사(one-dimensional tilting)를 허용하는 지지 구조일 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 지지 구조는 제2 프레임 부재를 포함하고, 제1 프레임 부재는 제2 프레임 부재 상에서 회전 가능하게 지지되어 제1 프레임 부재가 제2 프레임 부재에 대해서 제1 경사 축에 대해 경사질 수 있고, 그리고 제2 프레임 부재는 장착 구조 상에서 회전 가능하게 지지되어 제2 프레임 부재와 함께 제1 프레임 부재 및 투명한 경질 광학 요소가 제2 경사 축에 대해 경사질 수 있다. 여기서는 지지 구조가 짐벌 지지 구조물을 형성한다.

특히, 일 실시예에서, 제1 및 제2 경사 축은 서로에 대해 비스듬하게 연장되며, 특히 이들 2개의 축선은 서로에 대해 수직으로 연장된다. 더욱이, 일 실시예에서, 양측 경사 축은 광학 축에 수직으로 연장된다.

이미 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 지지 구조는 제1 경사 축 및 상이한 제2 경사 축에 대해 투명한 경질 광학 요소의 2차원적인 경사를 허용하는 지지 구조일 수 있다. 제2 경사 축은 제1 경사 축에 직교할 수 있다.

또한, 일 실시예에 따르면, 광학 장치는 제1 및/또는 제2 경사 축에 대해 투명한 경질 광학 요소를 경사지도록 구성된 경사 액추에이터(tilting actuator)를 포함한다. 특히, 경사 액추에이터는 제1 및/또는 제2 경사 축에 대해 투명한 경질 광학 요소를 경사지게 할 수 있게 하는 액추에이터 또는 액추에이터의 조합일 수 있으며, 특히 경사 액추에이터는 제1 및/또는 제2 프레임 부재에 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 또한, 바람직한 실시예에 따르면, 제1 및 제2 경사 축은 광학 표면의 대칭 축을 따라 연장된다. 따라서, 용기에 대해서 경질 광학 요소를 기울일 때 내부 공간의 압력은 일정하게 유지된다.

일 실시예에 따르면, 상기 용기는 상기 내부 공간을 적어도 부분적으로 한정하는 추가의 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인을 포함하고, 상기 추가 멤브레인은 상기 용기의 다른 멤브레인과 대향하고, 그리고 상기 용기는 상기 추가 멤브레인에 연결되는 추가의 투명한 경질 광학 요소를 포함하고, 추가의 경질 광학 요소는 추가 멤브레인에 대면하는 광학 표면을 포함하고, 추가 경질 광학 요소는 투명한 액체를 통과하는 광이 용기를 빠져나갈 수 있도록 구성된다. 광학 장치는 용기를 통과하는 광을 편향시키기 위해 경질 광학 요소가 추가 경질 광학 요소의 광학 표면을 따라 연장하는 제2 경사 축에 대해 기울어질 수 있도록 추가 경질 광학 요소를 지지하는 추가 지지 구조를 포함하고, 여기서 추가 지지 구조는 광학 축에 평행한 방향(또는 경사 축에 직교하는 방향)으로 추가 경질 광학 요소의 병진이동을 방지하도록 구성된다.

특히, 일 실시예에서, 2개의 경사 축은 직교한다. 특히, 각각의 지지 구조는 각각의 투명한 경질 광학 요소의 1차원적 경사를 허용하는 지지 구조일 수 있고, 여기서 특히 2개의 경사 축은 직교할 수 있다(예: 광학 장치/조정 가능한 프리즘의 광학 축에 대응하는 z-방향과 x- 및 y-방향). 특히, 용기의 양측 멤브레인은 용기의 원주방향 경질 벽에 연결된다.

대안적인 실시예에 따르면, 양측 지지 구조는 각각의 투명한 경질 광학 요소의 2차원적 경사를 허용하도록 구성될 수 있다. 여기서는, 특히 투명한 경질 광학 요소 또는 추가의 투명한 경질 광학 요소 중 하나가 경사질 수 있다. 특히, 멤브레인은 용기의 가요성 원주방향 측벽의 적어도 일부를 형성한다.

바람직한 실시예에 따르면, 광학 장치는 제1 및 제2 경사 축이 서로 교차하는 피봇 점을 포함하고, 여기서 피봇 점은 광학 장치의 광학 축 및/또는 투명한 경질 광학 요소의 광학 표면 상에 위치될 수 있다. 특히, 피봇 점은 상기 광학 표면의 평면도에서 볼 때 광학 표면의 대칭점에 위치한다.

또한, 일 실시예에서, 용기는 다른 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인에 대면하는 추가의 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인을 포함하고, 여기서 상기 액체는 2개의 멤브레인 사이에 배치된다.

더욱이, 일 실시예에 따르면, 광학 장치는 투명한 경질 광학 요소에 대해서, 상기 추가 멤브레인을 변형시켜 그에 따라 용기의 광학 파워를 조정하도록 용기 부분을 기울이지 않고, 특히 광학 장치의 광학 축을 따라, 선형적으로 용기 부분을 이동시키도록 구성된 렌즈 액추에이터를 포함한다. 특히, 상기 경사를 피하기 위해, 렌즈 액추에이터는 렌즈 액추에이터의 무버(mover)를 가이드하기 위한 가이드 레일을 포함할 수 있으며, 이 무버는 용기의 상기 부분에 결합된다.

특히, 일 실시예에서, 용기의 상기 부분은 투명하고 탄성적으로 변형가능한 멤브레인을 통해 투명한 경질 광학 요소가 연결되는 용기의 원주 벽을 포함한다.

일 실시예에서, 용기는 투명한 액체가 2개의 멤브레인 사이에 배치되도록 원주 벽에 연결된 추가의 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인을 포함한다. 특히, 투명한 경질 광학 요소에 대해서 벽이 이동될 때, 2개의 멤브레인이 변형되어, 용기의 광학 파워에 대한 원하는 조정을 유도한다.

또한, 일 실시예에서, 광학 장치는 용기에 연결된 저장소를 포함하고, 여기서 광학 장치는 바람직하게는 저장소로부터 광학 장치의 용기의 내부 공간으로 액체를 전달하도록 그리고 그 반대도 마찬가지로 상기 추가 멤브레인을 변형하여 그와 함께 용기의 광학 파워를 조정하도록 구성된 렌즈 액추에이터를 포함한다.

또한, 일 실시예에서, 광학 장치는 추가 멤브레인 상에 배치된 렌즈 성형기(lens shaper), 및 렌즈 성형기를 기울이지 않고 상기 추가 멤브레인을 변형시키고 그에 따라 용기의 광학 파워를 조정하게 추가 멤브레인에 대해 (특히 광학 장치의 광학 축에 평행한 방향, 즉 제1 및/또는 제2 경사 축에 직교하는 방향으로) 가압하도록 구성된 렌즈 액추에이터를 포함한다. 특히, 경사를 피하기 위해, 렌즈 액추에이터는 렌즈 액추에이터의 무버를 가이드하기 위한 가이드 레일을 포함할 수 있으며, 상기 무버는 용기의 상기 부분에 결합된다.

특히, 일 실시예에서, 상기 부분(예를 들어, 용기의 측벽) 또는 렌즈 성형기의 경사는 상기 부분 또는 렌즈 성형기의 이동을 가이드 함으로써 및/또는 렌즈 액추에이터의 무버를 가이드 함으로써(또한 상기 기재 참조) 및/또는 선형 렌즈 액추에이터를 사용 함으로써 방지된다.

또한, 일 실시예에 따르면, 제1 프레임 부재는 투명한 경질 광학 요소가 연결되는 내부 프레임 부분과 내부 프레임 부분을 둘러싸는 외부 프레임 부분을 포함하고, 여기서 내부 프레임 부분은 다수의 스트럿(struts), 특히 4개의 스트럿으로 외부 프레임 부분에 연결된다. 특히, 일 실시예에서, 4개의 스트럿은 동일한 연장 평면에서 연장되며, 각각의 스트럿은 바람직하게는 2개의 다른 스트럿에 직교한다.

또 다른 실시예에 따르면, 장착 구조는 2개의 대향하는 연결 패드를 포함하고, 상기 연결 패드는 장착부에, 특히 광학 장치의 하우징에 연결된다.

특히, 지지 구조가 제1 프레임을 포함하는 경우, 후자는 제1 프레임이 제1 경사 축에 대해 경사질 수 있도록 2개의 연결 패드 상에서 회전 가능하게 지지될 수 있다. 지지 구조가 제2 프레임 부재를 또한 포함하는 경우, 후자는 연결 패드 상에서 회전 가능하게 지지된다.

일 실시예에서, 제1 프레임 부재는 2개의 대향 베어링을 통해 장착 구조에 연결된다. 특히, 제1 프레임 부재는 베어링을 통해 각 연결 패드에 연결된다.

일 실시예에서, 제2 프레임 부재는 2개의 대향 베어링을 통해 장착 구조에 연결된다. 특히, 제2 프레임 부재는 베어링을 통해 각 연결 패드에 연결된다.

더욱이, 일 실시예에서, 제1 프레임 부재는 2개의 대향 베어링을 통해 제2 프레임 부재에 연결된다.

일 실시예에 따르면, 위에서 설명된 각각의 베어링은 볼 베어링, 토션 스프링, 구불구불한(meandering) 스프링 중 하나일 수 있다. 특히, 이러한 베어링의 조합도 사용할 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 제1 및 제2 프레임 부재 뿐만 아니라 장착 구조(예를 들어, 상기 연결 패드)는 두께를 포함하는 금속 평판으로서 일체로 형성되고, 그리고 지지 구조는 특히 합동 방식으로 제2 프레임 부재 상에 배치된 원주방향 지지 프레임을 더 포함하며, 지지 프레임은 금속 평판의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는다.

또한, 일 실시예에서, 지지 구조는 장착 구조를 포함하고, 여기서 투명한 경질 광학 요소는 장착 구조 상의 볼 조인트를 통해 일 측, 특히 단지 일 측에서만 지지된다.

또한, 투명한 경질 광학 요소는 제1 경사 축 및 제2 경사 축에 대해 경사질 수 있으며, 광학 장치는 투명한 경질 광학 요소의 에지 영역에 각각 작용하는 2개의 경사 액추에이터를 포함하고, 여기서 볼 조인트 및 경사 액추에이터는 투명한 경질 광학 요소의 주변을 따라 등거리 간격으로, 즉 120°간격으로 이격져 있다.

또한, 일 실시예에서, 지지 구조는 용기의 일부를 형성하는 투명한 마운트, 및 경질 광학 요소가 제1 경사 축에 대해 경사질 수 있도록 투명한 경질 광학 요소를 마운트에 연결하는 복수의 탄성적으로 구부릴 수 있는 레그를 포함하고, 여기서, 상기 레그는 경질 광학 요소에 대해서 일정한 각도로 배치된다.

특히, 투명한 경질 광학 요소는 프레임 부재 상에 배치되고, 레그는 프레임 부재를 마운트에 연결하고, 멤브레인은 마운트 및 프레임 부재 및/또는 경질 광학 요소에 연결되어 용기의 내부 공간을 한정한다. 특히, 레그는 용기의 내부 공간 외부에 배치된다.

또한, 일 실시예에서, 지지 구조는 투명한 경질 광학 요소의 대향 에지 부분에 배치된 두 쌍의 레그를 포함하고, 각 쌍은 서로를 향한 방향으로 연장하는 2개의 레그를 포함한다.

특히, 광학 요소의 경사 축은 각 쌍의 레그가 서로에 대해서 연장되는 각도에 의해 정의될 수 있다. 특히, 경사 축은 레그의 가상 연장선의 교차점에 위치한다. 특히, 레그는 광학 축을 따라 광학 요소의 병진이동을 방지하고, 경사 축에 대해 경사가 이루어지게 한다.

또한, 일 실시예에 따르면, 제1 경사 축은 투명한 경질 광학 요소와 내부 공간에 보유하는 액체와의 사이의 계면에 위치한다.

또한, 일 실시예에서, 지지 구조는 투명한 경질 광학 요소에 대해서 일정 각도로 연장되는 3개의 레그를 포함하고, 상기 레그는 투명한 경질 광학 요소의 주위를 따라 120°거리로 등거리로 이격 배치되어서, 그 결과, 경질 광학 요소는 제1 경사 축 및 제2 경사 축에 대해 경사질 수 있다. 바람직하게는, 제1 및 제2 경사 축은 투명한 경질 광학 요소 상에 위치하게 된다.

위의 실시예에서, 지지 구조는 투명한 경질 광학 요소를 지지/유지 하도록 구성되고 그리고 광학 파워의 조정은 용기(예를 들어, 용기의 측벽), 추가 멤브레인, 또는 액체 저장소 상에 렌즈 액추에이터를 조작함으로써 이루어진다. 그러나, 본 발명에 따른 원리는 또한 용기에도 적용될 수 있다. 즉, 용기를 광학 축 방향으로 선형적으로 이동시키지 않고 경사지도록 지지 구조체로 지지하고, 투명한 경질 광학 요소를 직선 동작시켜 용기(조정 가능한 렌즈)의 광학 파워를 조정하여 적용될 수 있다. 유사한 방식으로, 지지 구조는 광학 축의 방향으로 선형적으로 이동하지 않고 렌즈 성형기를 경사지게 하는 데 사용할 수 있는 반면에, 투명한 경질 광학 요소는 선형적으로 이동하여 용기(조정 가능한 렌즈)의 광학 파워를 조정한다. 이것은 다음에서 설명되는 본 발명의 양태들에서 기술된다.

이에 따르면, 광학 장치에 충돌하는 광을 편향시키기 위한 광학 장치가 개시되며, 광학 장치는:

- 용기의 내부 공간을 둘러싸는 용기로서, 내부 공간이 투명한 액체로 채워진 용기 - 상기 용기는 상기 내부 공간을 적어도 부분적으로 한정하는 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인을 구비함 -; 를 포함하고;

- 상기 용기는 상기 멤브레인에 연결된 투명하고 경질인 광학 요소를 더 포함하고, 투명한 경질 광학 요소는 멤브레인과 대면하는 광학 표면을 구비하고, 상기 투명한 경질 광학 요소는 용기의 내부 공간에 존재하는 투명한 액체로 광을 통과시키기 위해 광을 수용하도록 구성되고;

상기 광학 장치는 용기를 지지하는 지지 구조를 더 포함하여, 용기의 일부분이 투명한 경질 광학 요소에 대해서 투명한 경질 광학 요소의 광학 표면을 따라 연장되는 적어도 제1 경사 축에 대해 경사져서 용기를 통과하는 광이 편향 할 수 있고(즉, 용기가 조정 가능한 프리즘을 형성함); 상기 지지 구조는 광학 장치의 광학 축에 평행한 방향으로 용기의 상기 부분의 선형적인 병진 이동을 방지하도록 구성된다. 특히, 광학 축은 투명한 경질 광학 요소의 외부 표면에 직교하여 연장된다. 특히, 용기의 상기 부분은 용기의 원주방향 측벽이다.

특히, 일 실시예에 따르면, 광학 장치는 투명한 경질 광학 요소를 기울이지 않고 광학 축에 평행한 방향으로 투명한 경질 광학 요소를 이동시켜 용기의 광학 파워를 조정하기 위해 제1 멤브레인과 대면하는 용기의 추가 멤브레인을 변형시키기 위한 렌즈 액추에이터를 포함한다. 특히, 2개의 멤브레인이 2개의 멤브레인 사이에 배치된 액체를 가진 원주 측벽에 연결된다.

특히, 전술한 바와 같이, 상기 경사를 피하기 위해, 렌즈 액추에이터는 렌즈 액추에이터의 무버를 가이드하기 위한 가이드 레일을 포함할 수 있고, 무버는 용기의 상기 부분에 결합된다.

지지 구조는 위에서 설명된 실시예들에 따라 형성될 수 있으며, 여기서는 투명한 경질 광학 요소 대신에 경사지는 것은 용기의 상기 부분(예를 들어, 측벽)이다. 특히, 지지 구조는 상기 제1 및 제2 프레임 부재를 포함할 수 있고, 용기의 상기 부분은 제1 프레임 부재에 연결되거나 제1 프레임 부재 또는 그 일부분을 형성하고 있다.

또한, 일 실시예에 따르면, 광학 장치는 제1 및/또는 제2 경사 축에 대해 용기의 상기 부분(예를 들어, 측벽)을 경사지도록 구성된 경사 액추에이터를 포함한다. 특히, 경사 액추에이터는 제1 및/또는 제2 경사 축에 대해 용기의 상기 부분을 경사지게 할 수 있는 임의의 액추에이터 또는 액추에이터의 조합일 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 광학 장치에 충돌하는 광을 편향시키는 광학 장치가 개시되며, 상기 광학 장치는:

- 용기의 내부 공간을 둘러싸는 용기로서, 내부 공간이 투명한 액체로 채워진 용기 - 상기 용기는 상기 내부 공간을 적어도 부분적으로 한정하는 제1 및 대향하는 제2 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인을 구비하고, 상기 액체는 제1 및 제2 멤브레인 사이에 배치됨 - ;

- 상기 용기는 제1 멤브레인에 연결된 투명한 경질 광학 요소를 추가로 구비하고, 상기 투명한 경질 광학 요소는 제1 멤브레인에 대면하는 광학 표면을 구비하고, 상기 투명한 경질 광학 요소는 용기의 내부 공간에 존재하는 투명한 액체를 통해 광을 통과시키기 위한 광을 수용하도록 구성되고;

- 제2 멤브레인 상에 배치된 렌즈 성형기; 및

- 투명한 경질 광학 요소를 기울이지 않고 투명한 경질 광학 요소를 (특히 광학 장치의 광학 축에 평행한 방향으로) 이동시켜 상기 제2 멤브레인을 변형시키고 그에 따라 용기의 광학 파워를 조정하도록 구성된 렌즈 액추에이터; 를 포함하고;

상기 광학 장치는 렌즈 성형기를 지지하는 지지 구조를 더 포함하여 렌즈 성형기가 적어도 제1 경사 축에 대해 기울어져 용기를 통과하는 광을 편향시킬 수 있도록 하고(즉, 용기가 조정 가능한 프리즘을 형성함), 상기 지지 구조는 광학 장치의 광학 축에 평행한 방향으로 렌즈 성형기의 선형적 병진 동작을 방지하도록 구성된다.

지지 구조는 위에서 설명된 실시예들에 따라 형성될 수 있으며, 여기서는 경사지는 것은 (예를 들어, 투명한 경질 광학 요소 대신에) 렌즈 성형기이다. 특히, 지지 구조는 상기 제1 및 제2 프레임 부재를 포함할 수 있고, 제1 프레임 부재에 연결되거나 제1 프레임 부재 또는 그 일부를 형성하는 렌즈 성형기를 갖는다.

또한, 일 실시예에 따르면, 광학 장치는 제1 및/또는 제2 경사 축에 대해 렌즈 성형기를 경사지도록 구성된 경사 액추에이터를 포함한다. 특히, 경사 액추에이터는 제1 및/또는 제2 경사 축에 대해 렌즈 성형기를 경사지게 할 수 있는 임의의 액추에이터 또는 액추에이터의 조합일 수 있고, 특히, 액추에이터는 제1 및/또는 제2 프레임 부재에 힘을 가하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징 및 이점과 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 2개의 투명한 경질 광학 요소를 포함하는 조정 가능한 프리즘 형태의 본 발명에 따른 광학 장치의 실시예를 도시하며, 각각의 광학 요소는 단일 축을 중심으로 경사질 수 있으며, 축은 서로 다른 방향으로 연장된다.
도 2는 2개의 투명한 경질 광학 요소를 포함하는 조정 가능한 프리즘 형태의 본 발명에 따른 광학 장치의 실시예를 도시하며, 각각의 광학 요소는 2개의 경사 축을 중심으로 경사질 수 있으며, 한 번에 투명한 경질 광학 요소 중 하나만 경사진다.
도 3은 본 발명에 따른 광학 장치의 일 실시예를 도시하며, 투명한 경질 광학 요소는 짐벌(gimbal) 지지 구조에 의해 지지되고, 용기의 광학 파워를 조정하기 위해, 즉 용기가 조정 가능한 액체 렌즈를 형성하기 위해 용기의 측벽이 선형적으로 이동하는 동안 용기가 조정 가능한 프리즘을 형성하도록 경사진다.
도 4는 본 발명에 따른 광학 장치의 일 실시예를 도시하며, 투명한 경질 광학 요소는 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 지지되고, 용기(조정 가능한 렌즈)의 광학 파워는 저장소로부터 용기의 내부 공간으로(또는 그 반대로) 액체를 전달함으로써 변화된다.
도 5는 본 발명에 따른 광학 장치의 일 실시예를 도시하며, 투명한 경질 광학 요소는 짐벌 지지 구조에 의해 지지되고, 용기의 광학 파워를 조정하기 위해, 즉 용기가 조정 가능한 액체 렌즈를 형성하기 위해, 투명한 경질 광학 요소와 대향하는 추가 멤브레인과 상호 작용하는 렌즈 성형기가 선형적으로 이동하는 동안 용기가 조정가능한 프리즘을 형성하도록 경사진다.
도 6은 베어링에 의해 지지 구조물의 제1 또는 제2 프레임 부재를 회전 가능하게 지지하는 상이한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 높은 굽힘 강성을 달성하기 위한 지지 구조를 갖는 지지 프레임의 사용을 예시한 도면이다.
도 8은 볼 조인트에 의해 일측에서 지지된 경사 가능한 투명한 경질 광학 요소를 포함하는 광학 장치의 일 실시예에 대한 평면도이다.
도 9는 도 8의 실시예의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 광학 장치의 일 실시예를 도시하며, 투명한 경질 광학 요소는 2개의 경사 축의 교차점에 대응하는 정의된 피봇 점을 포함하고, 피봇 점은 용기의 멤브레인에 연결된 광학 표면에 위치한다.
도 11은 광학 장치의 추가 실시예를 도시하며, 광학 장치는 단일 경사 축에 대해 투명한 경질 광학 요소를 경사지게 할 수 있는 굽힘 레그를 가진 지지 구조를 포함한다.
도 12는 도 11에 도시된 굽힘 레그의 사시도이다.
도 13은 2개의 다른 경사 축에 대해 경사지게 할 수 있는 도 11 및 도 12에 도시된 실시예의 변형예에 대한 평면도이다.
도 14는 도 3에 도시된 실시예의 변형예를 도시하며, 여기서 투명한 경질 광학 요소는 경사지지 않고 선형적으로 이동하고, 용기의 측벽은 광학 축을 따라 병진이동 없이 상기 측벽의 경사를 허용하는 지지 구조에 의해 지지된다.
도 15는 도 5에 도시된 실시예의 변형예를 도시하며, 여기서 투명한 경질 광학 요소는 경사지지 않고 선형적으로 이동하며, 용기의 추가 멤브레인과 상호작용하는 렌즈 성형기는 광학 축을 따라 병진 이동 없이 렌즈가 경사지게 하는 지지 구조에 의해 지지된다.

도 1은 조절 가능한 프리즘을 형성하는 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 실시예를 도시하며, 광학 장치(1)는 용기(10)의 내부 공간(11)을 둘러싸는 용기(10)를 포함하고, 내부 공간(11)은 투명한 액체(12)로 채워지고, 상기 용기(10)는, 원주 측벽(16)에 연결되고 멤브레인(13, 14) 사이에 배치된 액체(12)를 가진 상기 내부 공간(11)의 경계를 정하는 2개의 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인(13, 14)을 포함한다. 또한, 투명한 경질 광학 요소(2, 4)(예: 유리판)는 각각의 멤브레인(13, 14)에 연결되고, 각각의 경질 광학 요소(2)는 각각의 멤브레인(13, 14)과 대면하는 광학 표면(20, 40)을 포함하고, 하나의 경질 광학 요소(2)는 용기(10) 및 용기(10)의 내부 공간(11)에 있는 투명한 액체(12)를 통해 통과하는 광(L)을 수용하게 구성되고, 다른 하나의 경질 광학 요소(4)는 광(L)이 용기(10)를 빠져나가 방출하게 구성된다. 또한, 광학 장치(1)는 각각의 경질 광학 요소(2)에 대한 지지 구조(3, 5)를 포함하여, 하나의 경질 광학 요소(2)가 광학 표면(20)을 따라 연장되는 제1 경사 축(X)에 대해 경사질 수 있고, 다른 하나의 경질 광학 요소(4)는 다른 투명한 경질 광학 요소(4)의 광학 표면(40)을 따라 연장되는 다른 제2 경사 축(Y)에 대해 경사질 수 있다. 그러나 양측 지지 구조(3, 5)는 광학 축(A) 방향으로, 즉 경사 축(X, Y)에 수직인 각각의 투명한 경질 광학 요소(2, 4)의 이동을 방지한다.

도 1은 조정 가능한 프리즘(1)의 실시예를 도시하며, 여기서는 각각의 광학 요소(2, 4)가 단일 축(X, Y)에 대해서만 경사질 수 있고, 그에 따라서 2D에서의 광(L)의 편향은 각각의 축(X, Y)에 대해 양측 경질 광학 요소(2, 4)를 경사지게 할 필요가 있는 것이고, 도 2는 추가 실시예를 도시하며, 여기서는 각각의 지지 요소(3)가 2개의 상이한 축(X, Y)에 대한 2차원적 경사를 허용하는 것이다. 또한, 여기서는 측벽(16)이 경질 광학 요소(2, 4)에 연결되어 용기(10)의 유연한 측벽(16)을 형성하는 적어도 하나의 가요성 멤브레인(13)에 의해 형성된다.

도 2에 도시된 지지 구조(3)는 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 설계될 수 있다. 도 6의 (A)에 따르면, 지지 구조(3)는 제1 원주 방향(예: 직사각형) 프레임 부재(31), 제2 원주 방향(예: 직사각형) 프레임 부재(32) 및 장착 구조(30)를 포함하며, 여기서 투명한 경질 광학 요소(2)는 제1 프레임 부재(31)에 의해 유지되고, 제1 프레임 부재(31)는 제2 프레임 부재(32) 상에서 회전 가능하게 지지되고, 이는 차례로 2개의 연결 패드(301, 302)를 포함할 수 있는 장착 구조(30)에 회전 가능하게 지지되고, 2개의 연결 패드(301, 302)는 광학 장치(1)의 하우징과 같은 광학 장치(1)의 일부 구조에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 특히, 도 6의 (A)에 도시된 바와 같이, 제1 프레임 부재(31)는 제2 프레임 부재(32) 상의 2개의 대향 베어링(33)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 이들 베어링(33)은 서로 정렬되어 제1 경사 축(X)을 정의한다. 유사하게, 제2 프레임 부재(32)는 장착 구조(30) 상의 2개의 대향 베어링(34), 예를 들어 연결 패드(301, 302)에 의해 지지된다. 또한, 이들 베어링(34)은 제2 경사 축(Y)을 정의하도록 서로 정렬된다.

도 6의 (C)에 도시된 바와 같이, 각각의 베어링(33, 34)은 예를 들어 대향 베어링 셀(shells)(334) 사이에 배치된 단일 베어링(333)을 포함하는 볼 베어링일 수 있다. 대안적으로, 각각의 베어링(33, 34)은 토션 스프링(33, 34)(도 6의 (D) 참조) 또는 구불구불한(meandering) 스프링(33, 34)(도 6의 (D) 참조)일 수 있다. 6(E)).

특히, 단일 경사 축(X)만이 필요한 경우, 지지 구조(3)는 투명한 경질 광학요소(2)가 장착되는 제1 프레임 부재(31)만 필요하며, 제1 프레임 부재(31)는 2개의 대향 베어링에 의해 장착구조(30) 상에, 예를 들어 연결 패드(301, 302) 상에서 회전 가능하게 지지되며, 각각의 베어링은 전술한 유형 중 하나일 수 있다.

제1 및/또는 제2 경사 축(X, Y)에 대해 경질 광학 요소(2)를 경사지게 하기 위해, 광학 장치(1)는 각각의 경사 축(X, Y)에 대해 적어도 하나의 경사 액추에이터(60, 61)를 포함할 수 있다. 특히, 각각의 경사 액추에이터(60, 61)는 제1 경사 축(X)에 대해 후자를 경사지게 하도록 제1 프레임 부재(31)에 힘을 가하도록 구성될 수 있고, 다른 경사 액추에이터(61)는 제2 부재(32)에 힘을 가하여 후자를 제2 경사 축(Y)에 대해 경사지게 하도록 구성될 수 있다.

또한, 도 3은 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 실시예를 도시하며, 여기서 광학 장치(1), 특히 용기(10)는 조정 가능한 프리즘과 조정 가능한 렌즈를 일체화 한다. 특히, 용기(10)는 투명한 액체(12)로 채워진 내부 공간(11)을 둘러싸고, 여기서 용기(10)는 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인(13)과 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 추가 멤브레인(14)을 포함한다. 양측 멤브레인(13, 14)은 용기(10)의 측벽(16)에 연결되고, 상기 액체(12)는 멤브레인(13, 14) 사이에 배치된다. 투명한 경질 광학 요소(2)(예를 들어, 원형 유리판 형태)는 경질 광학 요소(2)의 광학 표면(20)을 통해 상기 멤브레인(13)에 연결된다. 경질 광학 요소(2)는 용기(10) 및 그 안의 투명한 액체(12)를 통해 광(L)을 통과시키기 위한 광(L)을 수용하도록 구성된다. 용기(10)의 내부 공간(11) 내의 경질 광학 요소(2) 및 액체(12)를 통해 진행하는 광(L)이 용기(10)에 의해 편향되도록, 경질 광학 요소(2)는 (도 3에 도시된 바와 같이) 광학 축(A)에 대해 90° 각도로 연장되는 중립 위치로부터 경사진 위치까지 경사질 수 있다. 즉, 용기(10)는 경질 광학 요소(2)의 경사각에 따라 조정 가능한 방식으로 입사광(L)을 편향시키기 위한 조정 가능한 프리즘(1)을 형성한다.

투명한 경질 광학 요소(2)를 경사지게 하기 위해, 광학 장치(1)는 경질 광학 요소(2)를 지지하는 짐벌 지지 구조(3)를 더 포함하여, 경질 광학 요소(2)가 상기 광학 표면(20)을 따라 연장하는 제1 경사 축(X) 및 상기 광학 표면(20)을 따라 연장하는 제2 경사 축(Y)에 대해 경사질 수 있다. 특히, 이와 함께, 지지 구조(3)는 광학 장치(1)의 광학 축(A)에 평행하고 그리고 상기 경사 축(X, Y)에 직교하는 방향으로 경질 광학 요소(2)의 병진이동을 방지하도록 구성된다.

특히, 상기 병진이동을 방지하기 위해, 지지 구조(3)는 제1 프레임 부재(31), 제2 프레임 부재(32), 및 장착 구조(30)를 포함할 수 있으며, 여기서 투명한 경질 광학 요소(2)는 제1 프레임 부재(31)에 의해 유지되고, 제1 프레임 부재(31)는 제1 프레임 부재(31)가 제1 경사 축(X)에 대해 경사질 수 있도록 제2 프레임 부재(32) 상에서 회전 가능하게 지지되고, 제2 프레임 부재(32)는 장착 구조(30), 특히 2개의 대향 연결 패드(301, 302) 상에서 회전 가능하게 지지되어서, 제2 프레임 부재(및 경질 광학 요소(2)와 함께)가 상기 제2 경사 축(Y)에 대해 경사질 수 있다. 특히, 위에서 설명된 베어링(33, 34)이 사용될 수 있다. 즉, 제1 프레임 부재(31)가 제2 프레임 부재(32) 상의 2개의 대향 베어링(33)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있고, 이들 베어링(33)은 제1 경사 축(X)을 정의하기 위해 서로 정렬된다. 유사하게, 제2 프레임 부재(32)는 장착 구조(30), 예를 들면 연결 패드(301, 302) 상의 2개의 대향 베어링(34)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 이들 베어링(34)은 제2 경사 축(Y)을 정의하기 위해 서로 정렬된다.

또한, 도 3 및 특히 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이(그리고 도 6의 (A)와 대비 함), 짐벌 지지 구조(3)의 제1 프레임 부재(31)는 하부 구조를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 제1 프레임 부재는 투명한 경질 광학 요소(2)가 연결되는 내측 프레임 부분(310), 및 내측 프레임 부분(310)을 둘러싸는 외측 프레임 부분(311)을 포함할 수 있고, 여기서 내부 프레임 부분(310)은 외측 프레임에 복수의 스트럿(312), 특히 4개의 스트럿(312)에 의해 연결되며, 이들 4개의 스트럿(312) 각각은 2개의 다른 스트럿(312)에 수직으로 배치된다.

또한, 투명한 경질 광학 요소(2)를 경사지게 하기 위해, 광학 장치(1)는 제1 경사 축(X)에 대해 제1 프레임 부재(31)를 경사지게 하기 위한 적어도 하나의 경사 액추에이터(60) 및 제2 경사 축(Y)에 대해 제2 프레임 부재(32)을 경사지게 하기 위한 적어도 하나의 경사 액추에이터(61)를 포함할 수 있다.

또한, 광학 장치(1)는 용기(10)의 일부(16), 특히 측벽(16)을 경사시키지 않고 광학 축(A)을 따라 이동하도록 구성된 렌즈 액추에이터(6)를 포함하며, 이는 추가 멤브레인(14)의 곡률 변화로 이어져서, 이에 따라, 용기(10)에 대한 대응하는 광학 파워의 변화를 초래한다. 따라서 용기(10)는 조정 가능한 프리즘으로서 작용할 뿐만 아니라 조정 가능한 렌즈로서도 작용하도록 구성되며, 여기서 측벽(16)의 이동이 선형적으로 이루어지고 지지 구조(3a)에 의해 유도되는 경사 동작으로 인해, 렌즈와 프리즘 기능 사이의 누화(crosstalk)를 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 다른 실시예를 도시하며, 여기에서도 투명한 경질 광학 요소(2)는 도 3과 관련하여 설명된 바와 같이 지지 구조(3)를 사용하여 경사지게 된다. 그러나, 도 3에 도시된 실시예와는 대조적으로, 용기/렌즈(10)의 광학 파워는, 상기 액체(12)를 저장소(17)로부터 용기(10)의 내부 공간(11)으로 전달하도록 그리고 반대로, 추가 멤브레인(14)이 변형(예를 들어, 팽창됨)에 의해 용기(10)의 광학 파워가 조정되게 구성된 렌즈 액추에이터(6)에 의해 변경 된다. 특히, 저장소(17)는 용기(10)와 일체로 형성될 수 있으며, 여기서, 렌즈 액추에이터(6)는 용기(10)의 내부 공간(11)으로 액체(12)를 전달하기 위해 저장소(17)의 유연한 벽(19)에 대해 피스톤(18)을 이동시키도록 구성될 수 있다.

또한, 도 5는 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 다른 실시예를 도시하며, 여기에서도 투명한 경질 광학 요소(2)는 도 3 또는 도 4와 관련하여 설명된 바와 같은 지지 구조(3)를 사용하여 경사지게 된다. 그러나, 도 3 또는 도 4에 도시된 실시예와 대조적으로, 용기/렌즈(10)의 광학 파워는 렌즈 성형기(7)를 다른 멤브레인(14)에 대해 이동시키도록 구성된 렌즈 액추에이터(6)에 의해 변경되어, 예를 들어 환형 렌즈 성형기(7)로 분리된 멤브레인(14) 부분이 변형된다. 렌즈 성형기(7)는 렌즈 액추에이터(6)에 의해 렌즈 성형기(7)를 기울이지 않고 움직일 수 있다. 따라서, 짐벌 지지 구조(3)와 조합하여, 렌즈 성형기의 움직임과 투명한 경질 광학 요소(2)의 경사 동작과의 사이의 누화를 피할 수 있다.

특히, 본 명세서에 설명된 모든 실시예들에서, 구조체를 기울이지 않고 선형적으로 이동시킬 필요가 있는 경우, 각각의 렌즈 액추에이터(6)는 가이드 레일 또는 렌즈 액추에이터의 무버용의 유사한 가이드 구조체를 포함 할 수 있으며, 이 무버(mover)는 선형 이동되는 구조체(예를 들어, 투명한 경질 광학 요소(2), 측벽(16), 렌즈 성형기(7))에 결합된다. 또한 전용 선형(linear) 렌즈 액추에이터도 사용할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 프레임 부재(31, 32)를 포함하는 지지 구조(3)를 사용하는 개별 실시예와 관련하여, 제1 및 제2 프레임 부재(31, 32) 및 장착 구조(30)(예를 들어, 연결 패드(301, 302))는 도 7에 도시된 바와 같이 금속판(35)으로 일체로 형성될 수 있고, 금속판(35)은 두께(T)를 포함하고, 지지 구조(30)는 제2 프레임 부재(32) 상에(특히 합동 방식으로) 배치된 원주 지지 프레임(36)을 더 포함하며, 지지 프레임(36)은 금속판(35)의 두께(T)보다 더 두꺼운 두께(T')를 포함한다. 얇은 금속판(35)을 두꺼운 지지 프레임(36)과 조합함으로써, 금속 프레임 및 베어링(33, 34)(예를 들어, 토션 스프링)의 낮은 비틀림 강성을 갖고, 따라서 낮은 경사 토크를 가질 수 있고, 반면에 지지 프레임(36)은 z-방향(스트로크)으로 높은 굽힘 강성으로 유도하고 그리고 멤브레인의 과신장 및 누화(디포커스)를 방지한다.

도 8 및 도 9는 조정가능한 프리즘(1)을 형성하는 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 다른 실시예를 도시한다. 여기서는, 지지 구조(3)는 장착 구조(40)를 구비하고, 투명한 경질 광학 요소(2)는 장착 구조(40) 상에서 볼 조인트(41)를 통해 일측 면에서만 지지된다. 또한, 경질 광학 요소(2)를 제1 경사 축(X) 및 제2 경사 축(Y)에 대해 경사지게 하기 위해, 광학 장치(1)는 2개의 경사 액추에이터(62, 63)를 포함하고, 각각의 경사 액추에이터(62, 63)는 경질 광학 요소(2)의 에지 영역(2a, 2b) 상에 작용하고, 볼 조인트(41) 및 경사 액추에이터(62, 63)는 바람직하게 경질 광학 요소(2)의 둘레 가장자리를 따라 등거리로, 즉 원형 유리판(2)일 수 있는 경질 광학 요소(2)의 둘레를 따라 120°로 이격된다. 또한, 광학 장치(1)는 장착 구조(40)에 의해 유지되는 추가의 투명한 경질 광학 요소(4)를 포함한다. 양측 경질 광학 요소(3, 4)는 적어도 하나의 가요성 ㅁ멤브레인(13)에 의해 연결되어 투명한 액체(12)로 채워지는 내부 공간을 갖는 용기(10)를 형성한다. 경질 광학 요소(2)가 단일 조인트(41)로 지지되기 때문에, 경질 광학 요소(2)는 장치(1)가 조정 가능한 프리즘(1)을 형성하도록 2개의 상이한 축(X, Y)에 대해 다른 경질 광학 요소(4)에 대해 기울어질 수 있다. 특히, 도 8 및 도 9에서, 경사 축(X, Y)은 파선의 교점을 통해 연장하고, 상기 경사 축(X, Y)은 특히 반경 방향에 수직으로 각각 연장된다.

일반적으로, 투명한 경질 광학 요소(2)의 경사와 관련하여, 안정적이고 정의된 피봇 점(P)을 허용하는 구성이 특히 바람직하다. 도 10에 도시된 바와 같이, 피봇 점(P)은 제1 및 제2 경사 축(X, Y)의 교차점에 대응한다. 바람직하게는, 피봇 점(P)은 광학 장치(1)의 광학 축(A) 및 경질 광학 요소(2)의 광학 표면(20)에 위치한다.

또한, 도 11은 도 12와 함께 본 발명에 따른 광학 장치를 도시하며, 여기서 지지 구조(3)는 용기(10)의 일부를 형성하거나 용기(10)에 연결되는 마운트(50), 및 탄성적으로 구부릴 수 있는 복수의 레그(51)를 포함하여, 경질 광학 요소(2)가 제1 경사 축(X)에 대해 기울어질 수 있다. 일 실시예에서, 마운트(50)는 투명할 수 있다. 바람직하게, 레그(51)는 경질 광학 요소(2)에 가까운 경사 축(X)을 달성하기 위해 경질 광학 요소(2)에 대해 일정 각도로 배치된다(도 11의 우측 참조). 특히, 경질 광학 요소(2)는 프레임 부재(52) 상에 배치되고, 레그(51)는 프레임 부재(52)를 마운트(50)에 연결하고, 멤브레인(13)은 마운트(50) 및 프레임 부재(52) 및/또는 경질 광학 요소(2)에 연결되어 용기(10)의 내부 공간(11)을 적어도 부분적으로 한정한다. 내부 공간(11)은 투명한 액체(12)로 채워져 있다. 특히, 레그(51)는 용기(10)의 내부 공간(11) 외부에 배치된다. 특히 도 12에 도시된 바와 같이, 지지 구조(3)는 경질 광학 요소(2)의 대향하는 에지(2a, 2b) 상에 배치된 2쌍의 레그(51)를 포함하고, 각각의 쌍은 예를 들어 환형 프레임 부재(52)에 연결하기 위해 서로 대향하는 방향으로 연장되는 2개의 레그(51)를 포함한다. 바람직하게, 이는 제1 경사 축(X)이 경질 광학 요소(2)와 용기(10)의 내부 공간(11)에 있는 액체(12) 사이의 계면(interface)에 배치되게 한다.

도 11 및 도 12의 실시예가 단일 경사 축(X)에 대해서만 경사질 수 있게 하는 것인 반면에, 도 13에 도시된 실시예는 2개의 상이한 경사 축(X, Y)에 대해 투명한 경질 광학 요소(2)가 경사지게 하는 것이다. 이러한 목적으로, 지지 구조(3)는 각각이 경질 광학 요소(2)에 대해 일정 각도로 연장되는 3개의 레그(51)를 포함하고, 상기 레그(51)는 경질 광학 요소(2)가 제1 경사 축(X) 및 제2 경사 축(Y)에 대해 경사질 수 있도록 경질 광학 요소(2)의 둘레 가장자리를 따라 120°의 거리로 등거리로 이격되어 있다. 여기서는, 축(X, Y)이 경질 광학 요소(2)를 피봇하는 데 사용되는 경사 액추에이터에 의해 정의 된다. 특히, 레그(51)는 또한, 레그(51)의 가상 연장선의 교차점에 의해 제공되는 피봇 점을 정의 한다. 또한, 레그(51)는 광학 축 방향으로 경질 광학 요소가 병진이동하는 것을 방지한다. 바람직하게, 일 실시예에서, 양측 경사 축(X, Y)은 경질 광학 요소(2) 상에 위치 한다. 도 13의 평면도에서, 피봇 점은 경질 광학 요소(2)의 대칭점(예를 들어, 중심)일 수 있다. 또한, 도 14 및 도 15에 도시된 실시예는, 경질 광학 요소(2)가 경사지게 할 수 있는 지지 구조(3)가, 순수하게 선형 방식으로 이어서 이동하는(도 14 참조) 투명한 경질 광학 요소(2)에 대해서 용기(10)의 측벽(16)을 기울이는 데 사용될 수 있음을 도시한다. 또한, 렌즈 성형기(7)는 지지 구조(3)와 함께 기울어질 수 있지만, 투명한 경질 광학 요소(2)는 선형 방식으로만 이동된다(도 15 참조).

특히, 도 14는 조정 가능한 렌즈 뿐만 아니라 조정 가능한 프리즘도 형성하는 용기(10)를 포함하는 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 실시예를 도시한다. 용기(10)는 투명한 액체(12)로 채워진 내부 공간(11)을 둘러싸고, 용기(10)는 내부 공간(11)을 적어도 부분적으로 한정하는 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인(13)을 포함한다. 멤브레인(13)은 추가의 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인(14)을 향해 있고, 2개의 멤브레인(13, 14)은 2개의 멤브레인(13, 14) 사이에 배치된 액체(12)를 가진 용기(10)의 측벽(16)에 연결된다. 광학 장치(1)는 상기 멤브레인(13)에 연결된 투명한 경질 광학 요소(2)를 더 포함하고, 경질 광학 요소(2)는 멤브레인(13)과 대면하는 광학 표면(20)을 포함한다. 경질 광학 요소(2)는 광(L)이 용기(10) 및 용기(12)의 내부 공간(11)에 존재하는 투명한 액체(12)를 통과하도록 광(L)을 수용하게 구성되어, 광(L)이 다른 멤브레인(14)을 통해 출사되게 한다. 경질 광학 요소(2)는, 용기(10)가 다른 멤브레인(14)의 곡률에 따라 조정 가능한 광학 파워를 갖는 렌즈를 형성하도록, 다른 멤브레인(14)을 변형시키기 위해(예를 들어, 팽창시키기 위해) 멤브레인(13)을 향해 및/또는 멤브레인(13)으로부터 멀어지는 방향으로 선형적으로 이동할 수 있다. 상기 광학 파워와 관련하여 누화가 없는 프리즘 기능을 제공하기 위해, 측벽(16)이 경질 광학 요소(2)에 대해서 광학 표면(20)을 따라 연장되는 적어도 제1 경사 축(X)에 대해 그리고 또한 제2 경사 축(Y)에 대해 경사 가능하도록, 측벽(16)은 지지 구조(3)에 의해 지지된다. 지지 구조(3)는 본원에 기재된 바와 같이, 특히 도 3, 도 6 및 도 7과 관련하여 기재된 바와 같이 설계될 수 있고, 측벽(16)은 (경질 광학 요소(2) 대신) 제1 프레임 부재(31) 상에서 지지된다. 특히, 도 14에서는, 용기(10)가 지지 구조(3)에 의해 가이드되는 경질 광학 요소/유리(2)에 대해서 경사져 있다. 경사져서 기울어지면, 경사 축은 액체 용적에 인접한 광학 표면(20)을 따라 연장된다. 따라서, 용기/렌즈(10)의 광학 파워가 변경되지 않도록 용기(10)의 내부 공간의 압력 변화가 피해지게 된다. 용기/렌즈(10)의 광학 파워를 조정하기 위해, 경질 광학 요소(2)가 광학 축을 따라 이동된다. 또한, 도 15는 조정가능한 프리즘 및 조정가능한 렌즈를 형성하는 용기(10)를 포함하는 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 실시예를 도시한다. 용기(10)는 용기(10)의 내부 공간(11)을 둘러싸고, 내부 공간(11)은 투명한 액체(12)로 채워지며, 상기 용기(10)는 상기 내부 공간(11)을 적어도 부분적으로 한정하는 제1 및 대향하는 제2 투명하고 탄성적으로 변형가능한 멤브레인(13, 14)을 포함하고, 상기 액체(12)는 제1 및 제2 멤브레인(13, 14) 사이에 배치된다. 장치(1)는 제1 멤브레인(13)에 연결된 투명한 경질 광학 요소(2)를 더 포함하고, 상기 경질 광학 요소(2)는 제1 멤브레인(13)에 대향하는 광학 표면(20)을 구비하고, 경질 광학 요소(2)는 광을 통과시키기 위해 광(L)을 수신하도록 구성되어 광(L)은 용기(10) 및 용기(10)의 내부 공간(11)에 존재하는 투명한 액체(12)를 통과하여서, 광(L)이 추가 멤브레인(14)을 통해 용기(10)를 출사할 수 있다. 투명한 경질 광학 요소(2)는 제2 멤브레인(14)과 접촉하는 환형 렌즈 성형기(7)에 의해 한정되는 추가 멤브레인(14)의 부분의 곡률을 변경하기 위해 선형 형식으로 이동하도록 구성된다. 이를 위해, 렌즈 성형기(7)에 의해 정의된 추가 멤브레인(14)의 상기 부분을 변형하고 그리고 그와 함께 용기(10)의 광학 파워를 조정하도록, 기울이지 않고 제1 멤브레인(13)에 대해 경질 광학 요소(2)를 누르도록 구성된 렌즈 액추에이터(6)가 제공된다. 용기(10)에 프리즘 기능을 제공하기 위해, 용기(10)를 통과하는 광(L)을 편향시키기 위해, 렌즈 성형기(7)가 적어도 제1 경사 축(X)에 대해, 특히 또한 제2 경사 축(Y)에 대해 경사 가능하도록, 렌즈 성형기(7)를 지지하는 지지 구조(3)가 제공되고, 여기서, 지지구조(3)는 광학 장치(1)의 광학 축(A)에 평행한 방향, 즉 경사 축(X, Y)에 직교하는 방향으로의 렌즈 성형기(7)의 병진이동을 방지하도록 구성된다.

특히, 지지 구조(3)는 본 명세서에, 특히 도 3, 도 6, 및 도 7과 관련하여 기술된 바와 같이 설계될 수 있고, 여기서는 렌즈 성형기(7)가 (경질 광학 요소(2) 대신에) 제1 프레임 부재(31) 상에 지지된다.

특히, 도 15에서, 지지 구조(3)는 용기(10)에 대해 경사져 있다. 바람직하게는, 경사 축은, 용기(10)의 내부 공간 내의 압력이 상기 경사에 의해 변경되지 않도록 배치된다. 따라서, 용기/렌즈(10)의 광학 파워는 지지 구조(3)가 경사져도 일정하게 유지된다. 광학 파워를 조정하기 위해 경질 광학소자(2)가 광학 축을 따라 이동시키면, 용기(10)의 내부 공간(11)의 내부 압력이 변화한다.

Claims (15)

1. 광학 장치(1)로서, 상기 광학 장치는:
   - 용기(10)의 내부 공간(11)을 둘러싸고, 내부 공간(11)이 투명한 액체(12)로 채워진 용기(10) - 상기 용기(10)는 상기 내부 공간(11)을 적어도 부분적으로 한정하는 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 제1 멤브레인(13)을 구비함 - ; 및
   - 제1 멤브레인(13)에 연결된 투명한 경질 광학 요소(2) - 상기 경질 광학 요소(2)는 멤브레인(13)에 넓게 부착된 광학 표면(20)을 구비하고, 상기 경질 광학 요소(2)는 용기(10)의 내부 공간(11)에 있는 투명한 액체(12)를 광(L)이 통과하도록 광(L)을 수용하게 구성됨 -; 를 포함하고;
   상기 광학 장치(1)는 추가로:
   - 경질 광학 요소(2)가 경질 광학 요소(2)의 광학 표면(20)을 따라 연장되는 적어도 제1 경사 축(X)에 대해 용기(10)에 대해서 경사져서 용기(2)를 통과하는 광이 편향지게, 경질 광학 요소(2)를 지지하는 지지 구조(3)를 포함하고; 상기 지지 구조(3)는 경질 광학 요소(2) 및 용기(10)가 광학 장치의 광학 축(A)에 평행한 방향으로 서로에 대해서 상대적으로 병진 이동하는 것을 방지하게 구성되는, 광학 장치.
2. 제1항에 있어서, 제1 경사 축(X)은, 특히 광학 표면(20)에 대한 평면도에서 볼 때 광학 표면(20)의 대칭 축을 따라 연장되는, 광학 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 지지 구조(3)는 제1 프레임 부재(31) 및 장착 구조(30)를 포함하고, 경질 광학 요소(2)는 제1 프레임 부재에 의해 유지되고, 상기 제1 프레임 부재(31)는 경질 광학 요소(2)가 상기 제1 경사 축(X)에 대해 경사질 수 있도록 장착 구조(30) 상에서 회전 가능하게 지지되는, 광학 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 지지 구조(3)는 제2 프레임 부재(32)를 포함하고, 상기 제1 프레임 부재(31)는 상기 제2 프레임 부재(32) 상에서 회전 가능하게 지지되어 상기 제1 프레임 부재가 제2 프레임 부재(32)에 대해서 제1 경사 축(X)에 대해 경사질 수 있고, 그리고 상기 제2 프레임 부재(32)는, 제2 프레임 부재(32) 및 이와 함께하는 제1 프레임 부재(31) 및 경질 광학 요소(2)가 제2 경사 축(Y)에 대해 경사 가능하게, 장착 구조(30) 상에서 회전 가능하게 지지되는, 광학 장치.
5. 제1항에 있어서, 지지 구조(3)는, 용기(10)의 일부를 형성하거나 용기에 연결되는 마운트(50) 및, 경성 광학 요소(2)가 제1 경사 축(X)에 대해 경사 가능하도록 경성 광학 요소(2)를 마운트(50)에 연결하는 복수의 탄성적으로 구브릴 수 있는 레그(51)를 포함하며, 상기 레그(51)는 경성 광학 요소(2)에 대하여 일정 각도로 배치되고, 특히, 지지 구조(3)는 경성 광학 요소(2)의 대향하는 에지 부분(2a, 2b) 상에 배치된 2쌍의 레그(51)를 포함하고, 각각의 쌍은 서로를 향해 연장되는 2개의 레그(51)를 구비하고, 또는 특히, 지지 구조(3)는 경질 광학 요소(2)에 대해서 일정 각도로 연장되는 3개의 레그(51)를 포함하고, 상기 레그(51)는 경성 광학 요소(2)의 주변 부분을 따라 120°거리로 등간격으로 배치되어, 경질 광학 요소(2)가 제1 경사 축(X)과 제2 경사 축(Y)에 대해 경사질 수 있는, 광학 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 장치는 제1 또는 제2 경사 축에 대해 상기 용기에 대해서 경질 광학 요소(2)의 상대적인 경사를 생성하도록 구성된 경사 액추에이터(60, 61)를 포함하는, 광학 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 장치(1)는 제1 및 제2 경사 축(X, Y)이 교차하는 피봇 점(P)을 포함하고, 상기 피봇 점(P)은 광학 장치(1)의 광학 축(A)과 경질 광학 요소(2)의 광학 표면(20)에 위치하는, 광학 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용기(10)는 제2 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인(14)을 포함하고, 상기 제2 멤브레인(14)은 광학 축(A)을 따라 제1 멤브레인(13)에 대해서 용기(10)의 반대편에 배치되고, 액체(12)는 제1 멤브레인(13)과 제2 멤브레인(14) 사이에 배치되는, 광학 장치.
9. 제8항에 있어서, 광학 장치는 내부 공간(11)에 투명한 액체(12)의 압력을 제어하도록 배치된 렌즈 액추에이터(6)를 포함하고, 제2 멤브레인(14)의 곡률은 내부 공간(11) 내의 투명한 액체(12)의 압력에 따라 달라지고, 그리고 광학 장치의 광학 파워는 제2 멤브레인(14)의 곡률에 따라 달라지는, 광학 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 렌즈 액추에이터(6)는, 용기(10)의 부분(16)을 경질 광학 요소(2)에 대해서 선형적으로 상기 부분(16)을 기울이지 않고 이동시키어서, 제2 멤브레인(14)을 변형시키고 그리고 이에 따라 용기(10)에 의해 형성된 렌즈의 광학 파워를 조정하도록 구성되는, 광학 장치.
11. 제10항에 있어서, 용기(10)의 상기 부분(16)은 경질 광학 요소(2)가 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인(13)을 통해서 연결된 용기(10)의 원주 둘레 벽(16)을 포함하고, 상기 추가의 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인(14)은 투명한 액체(12)가 2개의 멤브레인(13, 14) 사이에 배치되도록 벽(16)에 연결되는, 광학 장치.
12. 제9항에 있어서, 광학 장치(1)는 용기(10)에 연결된 저장소(17)를 포함하고, 그리고 렌즈 액추에이터(6)는 저장소(17)로부터 용기(10)의 내부 공간으로 액체(12)를 전달하고 그리고 그 반대도 마찬가지로 제2 멤브레인(14)을 변형하고 그에 의해 용기(10)에 의해 형성된 렌즈의 광학 파워를 조정하게 구성되는, 광학 장치.
13. 제9항에 있어서, 광학 장치(1)는 상기 제2 멤브레인(14)에 부착된 렌즈 성형기(7)를 포함하고, 그리고 상기 렌즈 액추에이터(6)는 용기(10)에 대해서 렌즈 성형기(1)를 이동시켜 제2 멤브레인(14)을 변형시켜서 이에 의해 용기(10)에 의해 형성된 렌즈의 광학 파워를 조정하게 구성되는, 광학 장치.
14. 제2항에 있어서, 장착 구조(30)는 2개의 대향하는 연결 패드(301, 302)를 포함하고, 연결 패드(301, 302)는 광학 장치(1)의 하우징에 연결되고, 제1 프레임 부재(31)는 베어링(33)을 통해 각 연결 패드(301, 302)에 연결되고, 제2 프레임 부재(32)는 베어링(33)을 통해 각 연결 패드(301, 302)에 연결되고, 제1 프레임 부재(31)는 2개의 추가 베어링(34)을 통해 제2 프레임 부재에 회전 가능하게 연결되고, 그리고 각각의 짐벌 베어링(33) 및/또는 각각의 추가 짐벌 베어링(34)은 볼 베어링, 토션 스프링, 구불구불한 스프링 중 하나인, 광학 장치.
15. 광학 장치(1)로서, 상기 광학 장치는:
    - 용기(10)의 내부 공간(11)을 둘러싸는 용기(10)로서, 내부 공간(11)이 투명한 액체(12)로 채워진 용기(10) - 상기 용기(10)는 상기 내부 공간(11)을 적어도 부분적으로 한정하는 제1 및 대향하는 제2 투명하고 탄성적으로 변형 가능한 멤브레인(13, 14)을 구비하고, 상기 액체(12)는 제1 및 제2 멤브레인(13, 14) 사이에 배치됨 - ;
    - 상기 용기(10)는 제1 멤브레인(13)에 연결된 투명한 경질 광학 요소(2)를 추가로 구비하고, 상기 경질 광학 요소(2)는 제1 멤브레인(13)에 대면하는 광학 표면(20)을 구비하고, 상기 경질 광학 요소(2)는 용기(10)의 내부 공간(11)에 존재하는 투명한 액체(12)를 통해 광(L)을 통과시키기 위한 광(L)을 수용하도록 구성되고;
    - 제2 멤브레인(14) 상에 배치된 렌즈 성형기(7);
    - 경질 광학 요소(2)를 기울이지 않고 경질 광학 요소(2)를 제1 멤브레인(13)에 대하여 경질 광학 요소(2)를 가압하여 상기 제2 멤브레인(14)을 변형시키고 그에 따라 용기(10)에 의해 형성된 렌즈의 광학 파워를 조정하도록 구성된 액추에이터(6); 및
    - 렌즈 성형기(7)가 적어도 제1 경사 축(X)에 대해 기울어져 용기(10)를 통과하는 광을 편향시킬 수 있도록 렌즈 성형기(7)를 지지하는 지지 구조(3) - 상기 지지 구조(3)는 광학 장치(1)의 광학 축(A)에 평행한 방향으로 렌즈 성형기(7)의 병진 동작을 방지하도록 구성됨 -; 를 포함하는, 광학 장치.
    

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