KR101999735B1

KR101999735B1 - 비대칭 변형 렌즈

Info

Publication number: KR101999735B1
Application number: KR1020170121970A
Authority: KR
Inventors: 김정찬; 김일환; 이영은; 이정수; 장영일
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2019-07-12
Anticipated expiration: 2037-09-21
Also published as: KR20190033324A

Abstract

본 발명은, 서로 다른 직경들을 갖는 내부 공간을 형성하는 렌즈 프레임, 상기 렌즈 프레임의 내부 공간에 채워지는 광학 유체, 상기 내부 공간을 덮도록 상기 렌즈 프레임의 일면에 부착되고, 빛을 굴절시켜 상기 광학 유체로 투과시키는 구면부를 형성하는 절연 탄성층, 상기 구면부에 분할 코팅되어 복수의 코팅 영역을 형성하고, 전압이 인가됨에 따라 상기 복수의 코팅 영역을 각각 압착하여 상기 구면부의 변형을 일으키는 투명 전극, 및 상기 투명 전극을 독립적으로 제어하기 위해 상기 복수의 코팅 영역에 각각 연결되어 전압을 독립적으로 인가하는 전압인가부를 개시한다.

Description

비대칭 변형 렌즈{ASYMMETRIC DEFORMABLE LENS}

본 발명은 렌즈의 구면을 변형시켜 렌즈의 초점 거리 및 초점 방향을 전환시키는 비대칭 변형 렌즈에 관한 것이다.

렌즈(lens)는 물체로부터 오는 빛을 모으거나 발산시켜 광학적 상을 맺게 하는 물질이다. 일반적으로 렌즈의 광축(optic axis)에 평행하게 입사하는 빛은 렌즈를 통과한 후, 렌즈의 초점에 모이거나 발산한다. 이 때, 렌즈의 초점은 렌즈의 구면 형상에 따라 결정되기 때문에 렌즈의 초점 거리를 바꾸기 위해서는 렌즈의 교체가 필요하다는 불편함이 있다.

아울러, 렌즈는 구면으로 이루어지기 때문에, 각 구면의 위치마다 초점 거리가 상이하여 빛을 한 점에 모으거나 발산시키지 못할 수 있다. 이에 따라 렌즈에는 상(像)이 흐려지거나 비뚤어지거나 굽거나 하는 수차 현상(spherical aberration)이 발생하는 구조적 문제가 있다.

한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0059683(2010.06.04. 공개. 이하, 선행특허)는 렌즈의 초점 거리를 가변 시키기 위해 광학 멤브레인, 광학 유체 및 액츄에이터를 포함하는 가변 초점 렌즈를 개시한다.

구체적으로, 선행특허는 액츄에이터로 광학 유체를 가압하여 광학 멤브레인을 변형시켜 렌즈의 초점을 변경하도록 구성된다.

다만, 선행 특허는 광학 유체에 의해 광학 멤브레인을 동시에 변형시키므로, 렌즈의 초점 방향을 제어할 수 없는 구조적 한계를 가지고 있다. 따라서, 초점 방향을 전환하기 위해서는, 종래와 같이 사용자 또는 기계 장치에 의한 렌즈의 물리적 이동이 필요하다는 불편함이 여전히 존재한다.

아울러, 선행특허를 따르면 광학 유체에 의해 광학 멤브레인을 가압하는 방식으로 렌즈의 초점 거리를 조절한다. 이에 따라 가압된 광학 멤브레인의 위치마다 초점 거리가 달라지므로 수차 현상이 발생할 가능성이 매우 높다는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0059683(2010.06.04. 공개)

본 발명의 목적은 렌즈의 초점 거리 및 초점 방향을 전환시키면서, 초점 전환에 따른 수차 형상을 해결할 수 있는 새로운 구조의 비대칭 변형 렌즈를 제안하기 위한 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 비대칭 변형 렌즈는, 렌즈부; 및 상기 렌즈부를 지지하고, 서로 다른 직경들을 갖는 내부 공간을 형성하는 렌즈 프레임을 포함하고, 상기 렌즈부는, 상기 렌즈 프레임의 내부 공간에 채워지는 광학 유체; 상기 내부 공간을 덮도록 상기 렌즈 프레임의 일면에 부착되고, 빛을 굴절시켜 상기 광학 유체로 투과시키는 구면부를 형성하는 절연 탄성층; 상기 구면부에 분할 코팅되어 복수의 코팅 영역을 형성하고, 전압이 인가됨에 따라 상기 복수의 코팅 영역을 각각 압착하여 상기 구면부의 변형을 일으키는 투명 전극; 및 상기 투명 전극을 독립적으로 제어하기 위해, 상기 복수의 코팅 영역에 각각 연결되어 전압을 독립적으로 인가하는 전압인가부를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 구면부에는 상기 투명 전극에 의해 패턴이 형성되고, 상기 패턴은, 상기 투명 전극; 및 상기 투명 전극을 제외한 나머지 영역에 형성되는 절연부를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 절연부는 상기 구면부의 중점을 기준으로 방사형을 형성할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 절연부는 상기 방사형에 상기 구면부의 중점으로 기준으로 동심원을 형성할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 절연부는 상기 구면부에 바둑판 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 복수의 코팅 영역의 각각은 상기 절연부에 의해 동일한 면적을 형성할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 투명 전극은 상기 전압을 상기 구면부의 상면과 하면에 인가 받도록, 구면부의 상면과 하면에 코팅될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 내부 공간은 제1내부 공간과 제2내부 공간으로 이루어지고, 상기 제1내부 공간의 직경은 상기 제2내부 공간의 직경보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 투명 전극은 상기 제1 내부 공간을 덮도록 형성된 상기 구면부에 코팅될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 렌즈 프레임은 제1 렌즈 프레임과 제2 렌즈 프레임으로 이루어지고, 상기 제1렌즈 프레임에는 상기 제1 내부 공간이 형성되고, 상기 제2렌즈 프레임에는 상기 제2 내부 공간이 형성되며, 상기 제1렌즈 프레임과 상기 제2렌즈 프레임은 상기 제1 내부 공간과 상기 제2 내부 공간이 연통되도록 결합될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 투명 전극은 상기 렌즈 프레임의 양측에 형성된 상기 구면부에 각각 코팅될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 전압인가부는 TFT(thin film transistor)소자의 집합체로 구성되고, 상기 TFT소자가 상기 복수의 코팅 영역에 각각 설치될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 전압인가부는 복수의 배선으로 구성되어, 상기 배선이 상기 복수의 코팅 영역에 각각 연결될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 광학 유체는 실리콘 오일을 포함할 수 있다.

상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 투명 전극은 전압을 인가 받음에 따라 상기 투명 전극으로 코팅된 구면부를 압착하여 구면부의 변형을 일으킨다. 이에 따라 렌즈부의 초점 길이를 전환시킬 수 있다.

둘째, 투명 전극은 분할 코팅되어 분할 코팅된 각각의 구면부를 변형시킨다. 이에 따라, 구면부가 전체적으로 비대칭으로 변형되면서 렌즈부의 초점 방향을 전환시킬 수 있다. 아울러, 구면부의 비대칭 변형에 의해 렌즈의 수차가 감소될 수 있다.

셋째, 구명부의 패턴에 의해, 구면부가 다양한 굴곡을 가질 수 있도록 변형될 수 있다. 따라서, 사용자의 요구 성능(초점 길이, 초점 방향 및 수차)에 부합하는 렌즈가 제작될 수 있거나, 사용자 입력에 의해 구면부를 가변시키는 렌즈가 제작될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 비대칭 변형 렌즈를 보인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 비대칭 변형 렌즈의 주요 구성이 분리된 모습을 보인 개념도.
도 3은 도 2에 도시된 구면부에 형성된 패턴을 자세히 보인 정면도.
도 4는 도 3에 도시된 패턴과 다른 패턴을 보인 정면도.
도 5는 도 1의 라인 A-A를 따라 취한 단면도.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)는 일 실시예에 따른 비대칭 변형 렌즈의 작동 상태를 보인 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 블록도.
도 8은 본 발명의 변형예와 관련된 비대칭 변형 렌즈를 보인 사시도.
도 9는 도 7의 주요 구성이 결합된 상태에서 도 1의 라인 A-A를 따라 취한 단면도.
도 10의 (a) 내지 도 10의 (c)는 변형예에 따른 비대칭 변형 렌즈의 작동 상태를 보인 도면.

이하, 본 발명에 관련된 비대칭 변형 렌즈에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

렌즈는 구면(球面)으로 형성되어 물체로부터 오는 빛을 모으거나 발산시켜 광학적 상을 맺게 하도록 구성된다.

참고로, 렌즈는 소프트 렌즈 또는 하드 렌즈를 포함한다. 여기서, 소프트렌즈는 딱딱한 재질로 형성된 하드 렌즈보다 말랑말랑한 재질로 형성되기 때문에, 본 발명은 하드 렌즈보다는 소프트 렌즈에 적용한 것이 적합하다.

한편, 앞서 발명의 배경이 되는 기술에서 살펴보았듯, 렌즈는 제작되면서 곡률, 재질 등에 따라 고유의 초점을 가진다. 그렇기 때문에, 일단 제작이 된 렌즈의 초점을 전환시키는 것은 다른 초점을 가지는 렌즈로 교체하거나 렌즈를 추가해야 한다는 점에서 매우 불편하고 비경제적이다.

아울러, 앞서 기재된 특허문헌은 렌즈의 구면 전체를 광학 유체(121)로 가압하여 렌즈의 초점 거리를 변경시키는 구성을 개시하고 있다. 하지만, 상기 특허문헌의 개시된 구성으로는 렌즈의 초점 방향을 제어할 수 없으며, 렌즈 구면 전체가 일체로 변형됨으로써 발생하는 수차를 여전히 해결 할 수 없다는 문제가 있다.

이하에서는, 종래 기술의 구조적 한계인 초점의 자유로운 전환(예를 들어, 초점 거리 및 초점 방향 등)과 동시에 수차 문제를 해결하는 새로운 구조의 비대칭 변형 렌즈(100)에 상세하게 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 비대칭 변형 렌즈(100)를 보인 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 비대칭 변형 렌즈(100)의 주요 구성이 분리된 모습을 보인 개념도이다.

도 3은 도 2에 도시된 구면부(123)의 패턴(P)을 자세히 보인 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 패턴과 다른 패턴을 보인 정면도이다. 도 5는 도 1의 라인 A-A를 따라 취한 단면도이다.

도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)는 일 실시예에 따른 비대칭 변형 렌즈의 작동 상태를 보인 도면이다. 구체적으로, 도 6의 (a)는 투명 전극에 전압이 인가되기 전 상태(rest)이고, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 상태에서 투명 전극의 전체에 전압이 인가되어 구면부가 대칭 변형을 일으킨 상태이며, 도 6의 (c)는 도 6의 (a)의 상태에서 투명 전극의 일부에 전압이 인가되어 구면부가 비대칭 변형을 일으킨 상태이다.

비대칭 변형 렌즈(100)는 렌즈 프레임(110) 및 렌즈부(120)를 포함한다.

렌즈 프레임(110)은 비대칭 변형 렌즈(100)의 몸체를 이루며, 실리콘이 함유된 PDMS(Polydimethylsiloxane)나 고분자 소재 등의 재질로 형성된다.

렌즈 프레임(110)은 후술할 렌즈부(120)가 장착 또는 설치될 수 있도록 내부 공간(111)을 형성한다.

일 실시예로 본 도면에 도시된 바와 같이, 렌즈 프레임(110)은 육면체 형상으로 몸체를 형성될 수 있고, 상기 몸체를 두께 방향(t1)으로 관통하는 내부 공간(111)을 구비할 수 있다.

렌즈 프레임(110)은 두께 방향으로 렌즈 프레임(110)의 일면과 타면이 관통됨에 의해 내부 공간(111)을 형성한다. 내부 공간(111)에는 후술할 광학 유체(121)가 수용된다.

내부 공간(111)은 서로 다른 직경들을 가지도록 형성된다. 구체적으로 내부 공간(111)의 직경은 두께 방향을 따라 선형적으로 변할 수도 있고, 두께 방향을 따라 일정한 직경을 가지면서 계단 모양으로 변할 수 있다.

만약에 내부 공간(111)이 두께 방향을 따라 같은 직경을 가진다면, 후술할 제1 구면부(123a)가 압착되면서 내부 압력에 의해 제1 구면부(123a)의 곡률이 커지는 만큼 이에 상응하여 마주보는 제2 구면부(123b)의 곡률이 작아진다. 따라서, 제1 구면부(123a)와 제2 구면부(123b) 사이의 간격은 압착 전과 후가 동일하게 된다. 이는, 압착에도 초점 거리가 전환되는 효과가 발생하지 않는 것을 의미하므로, 내부 공간(111)은 서로 다른 직경을 가지도록 구성되어야 한다.

렌즈 프레임(110)은 일체로 성형되어 제작될 수 있고, 본 도면과 같이 복수 개의 렌즈 프레임(110a, 110b)을 따로 성형한 후 각각의 렌즈 프레임(110)을 결합시켜 제작될 수 있다. 본 도면에서는 제1 렌즈 프레임(110a)과 제2 렌즈 프레임(110b)이 결합되어 하나의 렌즈 프레임(110)을 이루고 있음을 보인다.

구체적으로, 본 도면에서는 제1 렌즈 프레임(110a)은 제1 내부 공간(111a)을 형성하고, 제2 렌즈 프레임(110b)은 제2 내부 공간(111b)을 형성하고 것을 보이고, 제1 내부 공간(111a)과 제2 내부 공간(111b)이 상호 연결되도록 제1 렌즈 프레임(110a)과 제2 렌즈 프레임(110b)이 결합되어 하나의 렌즈 프레임(110)을 이루고 있음을 보이고 있다. 아울러, 제1 내부 공간(111a)의 직경(D1)은 제2 내부 공간(111b)의 직경(D2)보다 큰 것을 보이고 있다.

렌즈부(120)는 렌즈 프레임(110)에 지지되고, 물체로부터 오는 빛을 모으거나 발산시키도록 구성된다. 이를 위해, 렌즈부(120)는 광학 유체(121), 절연 탄성층(122), 구면부(123), 투명 전극(124) 및 전압인가부(125)를 포함한다.

광학 유체(121)는 내부 공간(111)에 채워져서 후술할 구면부(123)를 지지하고, 구면부(123)에 의해 굴절된 빛을 투과시키도록 구성된다.

아울러, 광학 유체(121)는 후술할 구면부(123)의 변형 시 구면부(123)를 가압하도록 구성될 수 있다. 일 실시예로 광학 유체(121)는 실리콘 오일을 포함할 수 있다.

절연 탄성층(122)은 멤브레인(또는 필름)으로 형성되고, 빛을 투과시키는 투명 또는 반투명의 절연 재질로 구성된다. 예를 들어, 절연 탄성층(122)은 VHB 필름, PDMS 박판, 천연고무(natural rubber)를 포함할 수 있다.

절연 탄성층(122)은 렌즈 프레임(110)의 일면에 부착되어 내부 공간(111)을 덮고, 내부 공간(111)의 수용된 광학 유체(121)가 바깥으로 새어 나오지 못하도록 밀봉한다. 구체적으로 절연 탄성층(122)은 렌즈 프레임(110)을 관통된 일면을 덮도록 배치되고, 상기 관통된 영역을 제외한 나머지 영역에 부착된다.

본 도면에서는 절연 탄성층(122)은 두께 방향으로 관통된 렌즈 프레임(110)의 일면과 타면에 각각 부착된 것을 보이고 있다. 상기 구성에 따르면 절연 탄성층(122)에는 구면부(123)가 형성되고, 외부 물질로부터 오는 빛이 구면부(123)를 통과하여 렌즈 프레임(110)의 내부로 들어오거나 나갈 수 있게 된다.

구면부(123)는 내부 공간(111)에 수용된 광학 유체(121)에 의해 가압되는 절연 탄성층(122)의 일부가 돌출 형성되는 영역이다. 구체적으로, 구면부(123)는 절연 탄성층(122)이 렌즈 프레임(110)의 일면을 기준으로 외부를 향하여 볼록하게 돌출된다. 이에 따라 구면부(123)는 외부 물체로부터 나오는 빛을 굴절시켜 상기 광학 유체(121)로 투과시킬 수 있다.

구면부(123)는 광학 유체(121)에 가압되어 렌즈 프레임(110)의 일면을 기준으로 바깥쪽으로 볼록하게 형성될 수 있다.

구면부(123)에는 후술할 투명 전극(124)의 부착되는 형태에 의해 패턴(P)이 형성될 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 구체적으로 설명한다.

투명 전극(124)은 빛을 투과시키는 투명 또는 반투명의 전도성 재질로 구성된다. 예를 들어, 투명 전극(124)은 은나노와이어, 그래핀 및 CNT 등을 포함할 수 있다.

투명 전극(124)은 구면부(123) 상에 코팅되어 전압이 인가됨에 따라 구면부(123)를 압착하여 구면부(123)의 변형을 일으키도록 구성된다. 구체적으로, 투명 전극(124)은 구면부(123)의 상면과 하면에 상호 대응되게 부착되어 상기 투명 전극(124)에 개재된 구면부(123)에 1kV 이상 4kV이하의 전압을 인가하도록 구성된다.

참고로, 투명 전극(124)과 투명 전극 사이에 개재된 구면부(123)는 유전탄성체를 구성할 수 있다.

투명 전극(124)에 전압이 동시에 가해지는 경우 전압에 의해 투명 전극(124)으로 코팅된 구면부(123)는 압착되어 늘어난다. 아울러, 구면부(123)는 광학 유체(121)에 의해 가압하여 더욱 굴곡지게 된다. 따라서 상기 구성을 따르면 렌즈부(120)의 초점 거리가 전환될 수 있다.

일 동작 실시예로, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)를 참조하면, 구면부(123)에 대칭을 이루도록 분할 코팅된 투명 전극(124) 전체에 전압이 인가됨에 따라, 구면부(123)가 바깥 방향으로 부풀어 올라 광축(Optic Aixs, O.A.)을 기준으로 대칭 변형될 수 있다. 이에 따라 초점(f)이 광축(O.A.)상에 있다가 구면부(123) 방향으로 이동되며 초점 거리(L)가 짧아질 수 있다.(도 6의 (b) 참조)

투명 전극(124)은 구면부(123)에 분할 코팅되어 복수의 코팅 영역을 형성한다. 다시 말해 투명 전극(124)은 구면부(123) 상에 패턴(P)을 형성한다.

패턴(P)은 분할 코팅된 복수의 코팅 영역을 형성하는 투명 전극(124)과 상기 복수의 코팅 영역을 제외한 구면부(123)의 영역을 형성하는 절연부(122a)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 절연부(122a)는 구면부(123)의 중점을 기준으로 방사형을 형성하고, 상기 방사형에 더하여 구면부(123)의 중점을 기준으로 동심원을 형성하며, 투명전극은 구획되지 않은 영역에 부착됨으로써 하나의 패턴(P)이 완성된다.

패턴(P)의 다른 실시예로, 도 4를 참조하면 절연부(222a)는 바둑판 형상으로 구면부(223)를 구획하고, 구획되지 않은 영역에는 투명 전극(224)이 부착됨으로써 또 다른 패턴(P)이 완성될 수 있다. 다만, 도 3과 같이 패턴(P)이 방사형 구조로 형성되는 것이, 전압이 인가된 후에도 구면부(223)가 완만한 구면을 이룰 수 있다는 점에서 바람직하다.

한편, 본 발명의 패턴(P)은 이에 한정되지 않으며 다양한 형태를 가질 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 투명 전극(124)은 절연부(122a)에 의해 면적이 전부 동일하도록 구성될 수 있다.

이 경우, 동일 전압의 크기로 투명 전극(124)이 압착되는 정도가 같기 때문에 구면부(123)의 굴곡을 제어하는 것이 용이하다. 아울러, 투명 전극(124)이 코팅된 각각의 면적이 작으면 작아질수록 정밀한 제어가 가능하다.

투명 전극(124)은 렌즈 프레임(110)의 일측에 형성된 구면부(123)에 선택적으로 부착될 수 있다. 물론 투명 전극(124)은 렌즈 프레임(110)의 양측에 형성된 구면부(123)에 각각 부착될 수 있다. 상기 렌즈 프레임(110)의 양측 구면부(123)에 각각 부착되는 경우에 대해서는 뒤에서 상세히 설명한다.

전압인가부(125)는 투명 전극(124)에 연결되어 투명 전극(124)에 전압을 인가하도록 구성된다. 구체적으로, 전압인가부(125)는 복수의 코팅 영역을 형성하는 투명 전극(124)에 각각 연결되어 전압을 독립적으로 인가함으로써, 투명 전극(124)을 독립적으로 제어하도록 구성된다.

본 도면을 참조하면, 전압인가부(125)는 HVTFT(High Voltage Thin Film Transistor)인 TFT 소자의 집합체로 구성되어 각각의 TFT 소자는 투명 전극(124)으로 분할 코팅된 영역에 각각 설치될 수 있다.

또 다른 실시예로, 전압인가부(125)는 단일의 전압 인가 장치(미도시)로부터 연장되는 복수의 배선을 각각 투명 전극(124)에 연결시키고, 제어부에 의해 각각의 배선으로 인가되는 전압의 크기를 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. 이 경우, 배선은 절연 탄성층(122)과 렌즈 프레임(110) 사이에 위치하고, 분할 코팅된 투명 전극(124)에 각각 연결된다.

복수의 코팅 영역 중 적어도 하나 이상의 코팅 영역에 전압이 가해지는 경우, 전압이 가해진 코팅 영역의 구면부(123)가 투명 전극(124)에 의해 압착되어 구면부(123)의 표면 방향으로 늘어날 수 있다. 다시 말해, 구면부(123)가 압착되면서 구면부(123)의 두께(t2)가 줄어들 수 있다.

일 동작 실시예로, 도 6의 (a) 및 도 6의 (c)을 참조하면, 구면부(123)에 분할 코팅된 투명 전극(124)중에서 구면부(123)의 하부에 부착된 투명 전극(124)에 전압이 인가됨에 의해, 구면부(123)가 비대칭으로 변형될 수 있다. 이에 따라, 초점(f)이 광축(O.A.)로부터 반시계 방향으로 θ 만큼 이동될 수 있다.(도 6의 (c) 참조)

상기 구성에 따르면 구면부(123)의 곡률이 비대칭으로 형성되어 렌즈부(120)의 초점 방향을 전환시킬 수 있다는 이점이 있다. 더욱이 구면부(123)의 굴곡을 제어하여 렌즈의 수차 문제를 해결할 수 있다는 이점이 있다.

한편, 도 7은 본 발명의 일 실시예와 관련된 블록도이다. 본 도면을 참조하면, 제어부는 사용자 입력을 받아 전압인가부(125)를 제어하도록 구성된다.

제어부는 변형을 일으키고자 하는 투명 전극(124)에 배치된 전압인가부(125)를 독립적으로 제어하는데, 구체적으로 투명 전극(124)에 인가되는 상기 전압인가부(125)의 전압의 크기, 지속 시간 등을 제어하도록 구성된다.

그리고 투명 전극(124)은 전압인가부(125)에 의해 구면부(123)에 전압을 인가함에 따라, 상기 사용자 입력에 따라 구면부(123)를 압착시켜 구면부(123)의 곡률을 변형시킨다.

한편, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 변형예로서, 비대칭 변형 렌즈(300)를 구성하는 구면부(323) 양측에 투명 전극(324)이 부착된 변형예를 보인 개념도이다.

도 8은 본 발명의 변형예와 관련된 주요 구성을 분리해서 보인 개념도이다. 도 9는 도 8의 구성을 합친 후, 구면부(323)의 측면을 보인 측면도이다.

도 10의 (a) 내지 도 10의 (c)는 도 9에 도시된 변형예에 따른 비대칭 변형 렌즈의 작동 상태를 보인 도면이다. 구체적으로, 도 10의 (a)는 투명 전극에 전압이 인가되기 전 상태(rest)이고, 도 10의 (b)는 도 10의 (a)의 상태에서 양쪽 투명 전극의 전체에 전압이 인가되어 구면부가 대칭 변형을 일으킨 상태이며, 도 10의 (c)는 도 10의 (a)의 상태에서 양쪽 투명 전극의 일부에 전압이 인가되어 구면부가 비대칭 변형을 일으킨 상태이다.

앞선 실시예인 비대칭 변형 렌즈(100)와 같이, 본 변형예에서도 비대칭 변형 렌즈(300)는 렌즈 프레임(310), 광학 유체(321), 절연 탄성층(322), 구면부(323), 투명 전극(324), 전압인가부(325) 및 제어부를 포함할 수 있다. 이에 대한 설명은 앞선 실시예에서 설명한 바와 같다.

투명 전극(324)은 렌즈 프레임(310)의 양측에 형성된 구면부(323)에 코팅될 수 있다. 구체적으로, 투명 전극(324)은 제1 구면부(323a)에 분할 코팅될 수 있고, 제1 구면부(323a)를 마주보는 제2 구면부(323b)에 분할 또는 단일 코팅될 수 있다.

만약, 투명 전극(324)이 제2 구면부(323b)에 분할 코팅되는 경우, 제2 구면부(323b)는 본 도면과 같이 제1 구면부(323a)와 동일한 패턴(P)을 형성할 수 있음은 물론, 다른 패턴을 형성하도록 코팅될 수 있다.

도 10의 (a) 내지 도 10의 (c)에서는, 제1 구면부(323a) 및 제2 구면부(323b)에 특정 패턴을 가지고 분할 코팅된 각각의 투명 전극(324)에 독립적으로 전압이 인가됨에 따라, 제1 구면부(321a)에만 코팅된 투명전극에 의해 구면부(321a)가 변형되면서 초점 거리 및 초점 방향이 전환되는 것(도 6 참조)보다 다양하게 초점 거리 및 초점 방향이 전환되는 것을 보인다.

렌즈 프레임(310)의 양면에 형성된 구면부(323)에 투명 전극(324)을 코팅하는 변형예는 다음과 같은 이점을 가진다.

기본적으로 제1 구면부(323a) 및 제2 구면부(323b)에 각각 코팅된 투명 전극(324)에 의해, 렌즈부(320)의 초점 거리 또는 초점 ?향의 전환을 크게 할 수 있다는 이점이 있다.

제1 구면부(323a)는 초점 거리 및 초점 방향을 전환시키고, 제2 구면부(323b)는 제1 구면부(323a)에 의한 수차를 감소시키도록 렌즈부(320)의 역할을 분담하여, 요구되는 렌즈의 성능에 따라 렌즈 설계자 또는 사용자로 하여금 보다 쉽게 초점 거리 또는 초점 방향을 전환시키면서 수차를 보정할 수 있다.

이상에서 설명된 비대칭 변형 렌즈는 자동차, 전자 기기 및 의료 분야 등 다양한 분야에서 활용 가능하며, 구체적인 예로 자동차 헤드라이트, 전자 기기에 고정 설치된 소형 카메라 모듈 및 영상 의료 장치 등에 적용 가능할 것으로 기대된다.

이상에서 설명된 비대칭 변형 렌즈는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

Claims

렌즈부; 및
상기 렌즈부를 지지하고, 서로 다른 직경들을 갖는 내부 공간을 형성하는 렌즈 프레임을 포함하고,
상기 렌즈부는,
상기 렌즈 프레임의 내부 공간에 채워지는 광학 유체;
빛을 투과시키는 투명 또는 반투명의 절연 재질로 형성되며, 상기 내부 공간을 덮도록 상기 렌즈 프레임의 일면 및 타면에 부착되는 절연 탄성층으로서, 상기 렌즈 프레임의 일면에 부착되는 상기 절연 탄성층의 적어도 일부는 빛을 굴절시켜 상기 광학 유체로 투과시키는 구면부를 형성하는 절연 탄성층;
상기 구면부에 분할 코팅되어 복수의 코팅 영역을 형성하고, 전압이 인가됨에 따라 상기 복수의 코팅 영역을 각각 압착하여 상기 구면부의 변형을 일으키는 투명 전극; 및
상기 투명 전극을 독립적으로 제어하기 위해, 상기 복수의 코팅 영역에 각각 연결되어 전압을 독립적으로 인가하는 전압인가부를 포함하며,
상기 구면부에는 상기 투명 전극에 의해 패턴이 형성되고,
상기 패턴은,
상기 투명 전극; 및
상기 투명 전극을 제외한 나머지 영역에 형성되는 절연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 절연부는 상기 구면부의 중점을 기준으로 방사형을 형성하는 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
제3항에 있어서,
상기 절연부는 상기 방사형에 상기 구면부의 중점으로 기준으로 동심원을 형성하는 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 절연부는 상기 구면부에 바둑판 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 복수의 코팅 영역의 각각은 상기 절연부에 의해 동일한 면적을 형성하는 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 투명 전극은 상기 전압을 상기 구면부의 상면과 하면에 인가 받도록, 구면부의 상면과 하면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 내부 공간은 제1 내부 공간과 제2 내부 공간으로 이루어지고,
상기 제1 내부 공간의 직경은 상기 제2 내부 공간의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
제8항에 있어서,
상기 투명 전극은 상기 제1 내부 공간을 덮도록 형성된 상기 구면부에 코팅되는 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
제8항에 있어서,
상기 렌즈 프레임은 제1 렌즈 프레임과 제2 렌즈 프레임으로 이루어지고,
상기 제1 렌즈 프레임에는 상기 제1 내부 공간이 형성되고,
상기 제2 렌즈 프레임에는 상기 제2 내부 공간이 형성되며,
상기 제1 렌즈 프레임과 상기 제2 렌즈 프레임은 상기 제1 내부 공간과 상기 제2 내부 공간이 연통되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 렌즈 프레임의 타면에 부착된 상기 절연 탄성층은 구면부를 형성하며,
상기 투명 전극은 상기 렌즈 프레임의 양측에 형성된 상기 구면부에 각각 코팅되는 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 전압인가부는 TFT(thin film transistor)소자의 집합체로 구성되고, 상기 TFT소자가 상기 복수의 코팅 영역에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 전압인가부는 복수의 배선으로 구성되어, 상기 배선이 상기 복수의 코팅 영역에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 비대칭 변형 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 광학 유체는 실리콘 오일을 포함하는 비대칭 변형 렌즈.