KR20060124672A - 줌 광학계 - Google Patents

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KR20060124672A
KR20060124672A KR1020067013483A KR20067013483A KR20060124672A KR 20060124672 A KR20060124672 A KR 20060124672A KR 1020067013483 A KR1020067013483 A KR 1020067013483A KR 20067013483 A KR20067013483 A KR 20067013483A KR 20060124672 A KR20060124672 A KR 20060124672A
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베르나르두스 에이치. 더블유. 헨드릭스
스테인 쿠이페
Original Assignee
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

방사빔에 대해 연속 가변 포커스를 제공하도록 구성된 제 1 렌즈를 구비한 렌즈계를 갖는 줌 광학계를 제공한다. 이 렌즈계는, 제 1 유체, 제 2 유체 및 상기 방사빔이 통과되도록 구성된 부분을 갖는 파면 변형기를 구비한 스위칭 가능형 광학부재를 더 구비한다. 제 1 모드에서, 스위칭 가능형 광학부재는, 상기 부분이 실질적으로 제 1 유체에 의해 덮이는 제 1 유체 콘피규레이션을 갖고, 제 2 모드에서, 스위칭 가능형 광학부재는 상기 부분이 실질적으로 제 2 유체에 의해 덮이는 상기 제 1 유체 콘피규레이션과 서로 다른 제 2 유체 콘피규레이션을 갖는다.
줌 광학계, 유체, 파면 변형기, 스위칭 가능형 광학부재

Description

줌 광학계{ZOOM OPTICAL SYSTEM}
본 발명은 줌 광학계에 관한 것이지만, 특히 화상 캡쳐장치에 한정적으로 사용하기 위한 것은 아니다.
종종 피사체의 화상을 화상 캡쳐장치, 예를 들면 카메라를 사용하여 캡쳐하는 경우, 그 화상에 대한 줌(zoom) 세팅을 변경할 수 있는 것이 바람직하다. 카메라와 피사체간의 거리가 일정하게 유지됨에 따라, 높은 줌 계수(factor)에 의해 피사체의 화상을 고레벨의 확대와 좁은 시야에서 캡쳐할 수 있다. 낮은 줌 계수는, 피사체의 화상을 저레벨의 확대와 넓은 시야에서 캡쳐할 수 있다. 카메라의 예에서, 높은 줌 계수는 망원 렌즈 세팅의 특성을 나타내고 있고, 낮은 줌 계수는 광각 렌즈 세팅의 특성을 나타내고 있다.
서로 다른 줌 계수는, 줌 광학계의 서로 다른 유효 초점길이를 필요로 한다. 망원 렌즈 세팅을 위해 그 유효 초점길이는 비교적 길고, 광각 렌즈 세팅을 위해서는 그 유효 초점길이가 비교적 짧다.
화상이 서로 다른 줌 세팅으로 캡쳐되기 위해서, 카메라의 줌 광학계의 유효 초점길이는 피사체의 화상을 초점에 유지하면서 가변해야 한다. 이러한 줌 광학계는, 가변 초점을 제공하는 적어도 2개의 렌즈를 사용하여 구성되어도 된다.
공지된 줌 광학계는, 공통 광 경로를 따라 있는 고체 렌즈로 이루어진 어레이를 구비한다. 그 광 경로를 따라 이들 렌즈의 위치를 변화시킴으로써, 서로 다른 유효 초점 길이는, 화상을 초점에 유지하면서 얻어질 수 있어, 줌 세팅이 서로 다른 화상이 캡쳐될 수 있다. 그러나, 이러한 타입의 줌 광학계는, 비교적 부피가 크고 기계적으로 복잡하다. 서로 다른 렌즈의 이동은 수동 또는 자동으로 수행되지만, 이들 방법은 전형적으로 비교적 비싸고 강건성이 없다. 상기 줌 광학계에서 제공된 줌 계수의 범위는, 개개의 렌즈의 초점 배율과, 얻어질 수 있는 광 경로를 따라 그 렌즈들간의 거리를 포함하는, 파라미터에 의존한다. 이 타입의 줌 광학계의 줌 계수 범위의 상한치의 증가는, 일반적으로 줌 광학계의 부피와 복잡도를 증가시킨다.
망원 줌 기능과 광각 줌기능 모두를 제공하는 하나의 줌 광학계라기보다는, 서로 다른 줌 계수의 범위를 얻기 위해서 망원 시스템과 광각 시스템 사이의 카메라의 렌즈를 교환하는데 종종 필요하다. 이것은, 비교적 느리고 불편한 처리이고, 카메라 사용자에게 그 카메라에 서로 다른 렌즈를 추가하기를 요구한다.
국제특허출원 WO 03/069380에는, 유체 메니스커스 렌즈가 기재되어 있다. 이 렌즈는, 제 1 유체와 제 2 유체가 분리되어 있고 곡률을 갖는 유체 메니스커스로 이루어진다. 상기 곡률을 변화시켜서 렌즈의 초점길이와 화상의 초점을 변경하는 것이 가능하다. 다양한 방위에서 렌즈를 사용하는 응용에 있어서, 그 유체는 원하 지 않는 인력 효과를 피하기 위해 매칭된 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 매칭된 밀도를 갖는 오일 및 물 등의 2개의 액체를 사용한다.
2개의 상기 유체 메니스커스 렌즈는 줌 광학계 내에 포함되어 줌 계수가 서로 다른 화상을 캡쳐할 수 있다. 줌 계수의 범위를 크게 하기 위해서는, 유체 메니스커스 각각에서의 광학배율 변경을 크게 하는 것이 요구된다. 2개의 액체의 굴절률이 크게 다르지 않으므로, 또한 곡률을 변화시키는 범위를 제한하기 때문에, 유체 메니스커스 렌즈의 광 배율 범위는 비교적 작다. 이것은 줌 광학계에서 제공된 가능한 줌 계수 범위에 한계를 지운다. 특히, 줌 렌즈계에서의 하나의 렌즈 부재(대표적으로는, 그 가장 가까운 화상 캡쳐장치)는, 그 하나의 렌즈 부재로서 사용된 유체 메니스커스 렌즈의 비교적 제한된 광 배율 범위에 의해 제한된다.
(발명의 요약)
본 발명의 목적은, 광학계에서 기계 부재의 필요성을 감소시키면서 캡쳐된 화상의 줌 기능에 대해 향상시킨 줌 광학계를 제공하는데 있다.
본 발명은, 방사빔에 대한 가변 줌 세팅을 제공하도록 구성되되 제 1 모드 및 제 2 모드의 스위칭 가능형 광학부재를 포함한 렌즈계를 구비한 줌 광학계에 있어서,
상기 광학부재는 제 1 유체, 제 2 유체 및 상기 방사빔을 통과하도록 구성된 부분을 갖는 파면 변형기(modifier)를 구비하고,
상기 제 1 모드에서, 상기 스위칭 가능형 광학부재는, 상기 제 1 유체에 의 해 상기 부분을 거의 덮는 제 1 유체 콘피규레이션을 갖고,
상기 제 2 모드에서, 상기 스위칭 가능형 광학부재는, 상기 제 2 유체에 의해 상기 부분을 거의 덮는 상기 제 1 유체 콘피규레이션과 서로 다른 제 2 유체 콘피규레이션을 갖는 것을 특징으로 하는 줌 광학계를 제공한다.
줌 광학계는, 비교적 간단하고, 콤팩트하고 값싸고 강건한 본 발명에 따라 제조되어도 된다. 줌 광학계는, 제 1 유체 콘피규레이션에서 제 1 유효 초점길이와 제 2 유체 콘피규레이션에서의 제 2 유효 초점길이를 갖고, 상기 제 1 및 제 2 유효 초점 길이는 각각 서로 다른 줌 세팅을 제공하도록 구성된다.
광학부재가 제 1 모드에 있는 렌즈계는 제 1 광학 줌 세팅을 갖는다. 광학부재가 제 2 모드에 있는 렌즈계는 줌 계수를 증가시키는 제 2 광학 줌 세팅을 갖는다.
렌즈계는, 연속 가변 포커스를 갖는 제 1 렌즈를 구비하는 것이 바람직하다. 제 1 렌즈의 포커스는, 제 1 줌 세팅 또는 제 2 줌 세팅을 갖는 화상을 정확하게 포커싱하도록 변화되어도 된다. 2개의 줌 세팅간에 전환이 일어나는 경우, 제 1 렌즈 포커스도 계단식으로 변경되어 정확한 줌 기능을 제공한다. 따라서, 그 광학계는 2개의 분리된 광학 줌 세팅을 갖는 2원 줌 광학계이다.
디지털 줌 기능을 추가로 사용하여 2개의 줌 세팅간에 줌 계수를 추가하여도 된다. 본 발명의 일 실시예에서, 화상 캡쳐장치는, 광학계를 구비하고, 제 1 모드에서 캡쳐된 화상 및/또는 제 2 모드에서 캡쳐된 화상에 대한 디지털 줌 계수를 도입하도록 구성된 디지털 줌 시스템을 구비한다.
제 1 유체 콘피규레이션에서의 스위칭 가능형 광학부재는, 제 1 및 제 2 유체 전극에 제 1 전압을 인가하여 스위칭 가능형 전기습윤력을 제공하도록 구성되고, 제 2 유체 콘피규레이션에서의 스위칭 가능형 광학부재는, 제 1 및 제 3 유체 전극에 상기 제 1 전압과 서로 다른 제 2 전압을 인가하여 상기와 다른 스위칭 가능형 전기습윤력을 제공하도록 구성되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 제 1 유체는 액체이고 제 2 유체는 기체이다. 기체란, 액체의 증기와 혼합된 기체 또는 기체만을 포함한다. 이것은, 디바이스가 여러 가지 방위에서 사용되는 경우에도 2개의 유체가 밀도 매칭될 필요가 없으므로 가능하고, 그 2개의 유체간의 굴절률의 비교적 큰 차이를 제공한다는 이점을 갖는다.
제 1 렌즈는, 유체 메니스커스 렌즈의 형태이어도 된다. 본 실시예에서, 상기 스위칭 가능형 광학부재는, 제 1 렌즈의 최대 광 배율 범위보다 큰 (2개의 모드 사이에서) 최대 광 배율 범위를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 상기 스위칭 가능형 광학부재는, 주밍시에 렌즈계에서의 가장 큰 광 배율 범위를 요구하는 렌즈 부재로서 사용될 수 있어서, 주밍의 양은 유체 메니스커스 렌즈의 비교적 제한된 광 배율 범위로 제한되지 않는다.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점은, 첨부하는 도면을 참조한 예시에 의해서만 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예의 아래의 설명으로부터 명백해진다.
도 1 내지 도 3은 종래기술에 따른 가변 포커스 렌즈를 개략적으로 나타내 고,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따르지 않고, 2개의 유체 메니스커스 렌즈를 구비한 줌 광학계를 나타내고,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른, 제 1 유체 콘피규레이션에서 스위칭 가능형 광학부재의 선 A---A 및 B---B 각각의 개략적인 단면도,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른, 제 2 유체 콘피규레이션에서 스위칭 가능형 광학부재의 선 C---C 및 D---D 각각의 개략적인 단면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제 1 모드시의 광학계를 개략적으로 나타내고,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 제 2 모드시의 줌 광학계를 개략적으로 나타내고,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 줌 광학계를 구비한 화상 캡쳐장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 3은 종래기술에 따른, 가변 포커스 렌즈를 나타낸 것으로, 이 포커스 렌즈는 2개의 서로 다른 유체를 포함하는 유체 챔버를 형성하기 위해 투과성 앞면부재(3) 투과성 이면부재(4)에 의해 밀봉된 모세관을 구성하는 원통형 제 1 메니스커스 전극(2)을 구비한 유체 메니스커스 렌즈이다. 제 1 메니스커스 전극(2)은, 관의 내벽에 도포된 도전성 코팅이어도 된다.
2개의 서로 다른 유체는, 전기 절연성 제 1 액체 A, 이를테면 여기서는 또한 "오일"이라고도 하는 실리콘 오일 또는 알칸의 형태와, 전기 도전성 제 2 액체 B, 이를테면 염용액을 함유한 물의 형태의 2개의 혼화 불가능 액체로 이루어진다. 이 2개의 액체는, 밀도가 동일하도록 구성되는 것이 바람직하여, 상기 메니스커스의 형상은 방위에 상관없이, 즉 2개의 액체간의 인력 효과에 의존하지 않고 제어될 수 있다. 이것은, 제 1 액체 조성물의 적절한 선택에 의해 이루어져도 되고; 예를 들면 알칸 또는 실리콘 오일은 분자 조성물의 첨가에 의해 변경되어 그들의 밀도를 염용액의 밀도와 일치하도록 증가시켜도 된다.
사용된 오일의 선택에 따라, 그 오일의 굴절률은, 1.25와 1.85 사이에서 변하기도 한다. 마찬가지로, 첨가된 염의 양에 따라, 그 염용액은 1.33과 1.60 사이의 굴절률에서 변하기도 한다. 이 유체는, 제 1 유체 A의 굴절률이 제 2 유체 B의 굴절률보다 높도록 선택된다.
제 1 메니스커스 전극(2)은, 일반적으로 1mm와 20mm 사이의 내경의 원통이다. 제 1 메니스커스 전극(2)은, 금속재료로 형성되고, 예를 들면 파릴렌으로 형성된 절연층(5)으로 코팅된다. 이 절연층의 두께는, 50nm와 100㎛사이, 전형적인 값은 1㎛와 10㎛ 사이이다. 그 절연층은, 유체 챔버의 원통벽과 메니스커스와의 접촉각에 있어서 히스테리시스를 감소시키는 유체 콘택층(6)으로 코팅된다. 이 유체 콘택층은, 비정질 플루오로카본, 이를테면 DuPontTM사에서 제조한 TeflonTMAF1600으로 형성되는 것이 바람직하다. 유체 콘택층(6)의 두께는, 5nm와 50㎛사이이다. 상기 AF1600 피복제는, 제 1 메니스커스 전극(2)의 연속적인 딥 코팅에 의해 제조되고, 이것은 제 1 메니스커스 전극(2)의 원통측이 원통 전극과 거의 평행하기 때문에 거의 균일한 두께를 갖는 재료로 이루어진 동종층을 형성하고; 그 딥 코팅은 전극의 축방향을 따라서 딥 용액 안팎으로 그 전극을 이동시키면서 그 전극을 담그어서 수행된다. 파릴렌 코팅은, 화학기상증착을 사용하여 도포된다. 제 2 유체 옆의 유체 콘택층의 습윤성은, 제 1 및 제 2 메니스커스 전극(7) 사이에 전압을 인가하지 않은 경우 유체 콘택층(6)과 메니스커스(8)와의 교차의 양측에서 거의 동일하다.
제 2 메니스커스 전극(7)은, 환상이고, 이 경우에 이면부재에 인접하게 유체 챔버의 일단에 배치된다. 제 2 메니스커스 전극(7)은, 그 전극이 제 2 유체 B에 따라 작동하도록 유체 챔버 내에 적어도 하나의 부분이 구비되어 있다.
2개의 유체 A, B는, 혼화 불가능하여 곡률을 갖는 유체 메니스커스(8)에 의해 분리된 2개의 유체 몸체로 분리하게 된다. 제 1 및 제 2 메니스커스 전극간에 전압을 인가하지 않은 경우, 그 제 1 유체 A에 대한 유체 콘택층의 습윤성은 제 2 유체 B보다 높다. 메니스커스 전기습윤력에 기인하여, 제 2 유체 B에 의한 습윤성은, 제 1 메니스커스 전극(2)과 제 2 메니스커스 전극(7)간에 전압 인가하에 변화하여, 3상 선(유체 콘택층(6)과 2개의 액체 A, B 사이의 접촉의 선)에서 메니스커스의 접촉각을 변경하게 된다. 유체 메니스커스 렌즈의 가변 포커스는 인가된 전압에 따라 가변하는 유체 메니스커스 곡률의 변동을 포함한다.
이제, 도 1을 참조하면, 예를 들면 0V와 20V 사이의 저전압 V1을 메니스커스 전극 사이에 인가하면, 메니스커스는 제 1 오목 메니스커스 형상을 한다. 이러한 콘피규레이션에서, 유체 B에서 측정된 메니스커스와 유체 콘택층(6)간의 초기 접촉각 θ1은, 예를 들면 약 140°이다. 제 1 유체 A의 굴절률이 제 2 유체 B보다 높기 때문에, 여기서 메니스커스 렌즈라고 불리는 메니스커스로 형성된 렌즈는, 본 콘피규레이션에서 비교적 높은 네가티브 배율을 갖는다.
메니스커스 형상의 오목한 부분을 감소시키기 위해서는, 보다 높은 크기의 전압을 제 1 및 제 2 메니스커스 전극 사이에 인가한다. 도 2를 참조하면, 절연층의 두께에 따라 예를 들면 20V와 150V 사이의 중간 전압 V2를 메니스커스 전극 사이에 인가하면, 메니스커스는, 도 1의 메니스커스와 비교하여 곡률의 비율이 증가된 제 2 오목 메니스커스 형상을 한다. 이러한 콘피규레이션에서, 제 1 유체 A와 유체 콘택층(6)간의 중간 접촉각 θ2는 예를 들면 약 100°이다. 제 1 유체 A의 굴절률이 제 2 유체 B보다 높기 때문에, 본 콘피규레이션에서 메니스커스 렌즈는, 비교적 낮은 네가티브 배율을 갖는다.
볼록 메니스커스 형상을 제조하기 위해서는, 보다 더 높은 크기의 전압을 제 1 및 제 2 메니스커스 전극간에 인가한다. 도 3을 참조하면, 예를 들면 150V와 200V 사이의 비교적 고전압 V3을 메니스커스 전극 사이에 인가하면, 메니스커스는, 메니스커스가 볼록인 메니스커스 형상을 한다. 이러한 콘피규레이션에서, 제 1 유체 A와 유체 콘택층(6)간의 최대 접촉각 θ3은, 예를 들면 약 60°이다. 제 1 유체 A의 굴절률이 제 2 유체 B보다 높기 때문에, 본 콘피규레이션에서 메니스커스 렌즈는, 포지티브 배율을 갖는다.
도 3의 구성을 이루는 것은 비교적 고배율을 사용하여 가능하지만, 상술한 것과 같은 렌즈를 구비한 장치는 상술한 범위에서의 저배율과 중간 배율만을 사용하도록 구성되는, 다시 말하면, 절연층에서의 전계강도가 20V/㎛보다 작도록 인가 전압은 제한되고, 유체 콘택층이 충전되게 하는 과도한 전압과 그에 따른 유체 콘택층의 저하는 사용되지 않는 것이 바람직하다는 것을 주목한다.
또한, 초기의 저전압 콘피규레이션은, 액체 A 및 B의 선택에 따라(그들의 표면 장력에 따라) 변화한다는 것을 주목한다. 보다 높은 표면장력을 갖는 오일의 선택 및/또는 성분, 이를테면 에틸렌 글리콜을 그 표면장력을 감소시키는 염용액에의 첨가를 행함으로써, 초기의 접촉각은 줄일 수 있고, 이 경우에, 렌즈는 도 2에 도시된 것에 대응하는 낮은 광배율 콘피규레이션과, 도 3에 도시된 것에 대응하는 중간 배율 콘피규레이션을 채택하여도 된다. 임의의 경우에, 상기 저배율 콘피규레이션은, 그 메니스커스가 오목형이도록 유지하고, 비교적 폭이 넓은 범위의 렌즈 배율은 과도한 전압을 사용하지 않고 생성될 수 있다.
도 4 및 도 5는, 도 1 내지 도 3을 사용하여 설명된 2개의 유체 메니스커스 렌즈를 구비하도록 구성된 줌 광학계를 나타낸다.
도시된 그 광학계에서, 제 1 유체 메니스커스 렌즈(9)와 제 2 유체 메니스커스 렌즈(10)는 광축 OA를 따라 배치된다. 또한, 그 광축 OA 위와 상기 제 1 및 제 2 유체 메니스커스 렌즈(9,10) 사이에는, 광축 OA를 따라 이동하는 소정의 방사빔 의 파면 변형을 돕는 복수의 광학부재(11)가 있다. 그 광학계는, 화상 장면인 소정의 피사체의 화상을 캡쳐하도록 구성된다. 화상 검출기(12)는, 포커싱 기능과, 상기 제 1 및 제 2 유체 메니스커스 렌즈(9,10)에 의해 화상을 반송하는 그 소정의 방사빔에의 줌 계수의 도입을 수반하는 화상 장면의 화상을 검출하도록 구성된다. 본 예에서, 상기 화상 검출기(12)는 전하결합소자(CCD)이다.
줌 범위의 일 한계치에 있는 광학계를 나타내고 광축 OA을 따라 나타내는 도 4를 참조하면, 광학계는 제 1 전방 시야각 α1을 갖고, 제 1 유체 메니스커스 렌즈(9)는 오목형인 유체 메니스커스(13)를 갖고, 제 2 유체 메니스커스 렌즈(10)는 오목형인 유체 메니스커스(14)를 갖는다. 도 4는 화상 장면의 캡쳐된 화상에 대해 광학계에 의해 도입된 광학계의 줌 계수 범위의 최고 한계치에 있는 줌 세팅을 나타낸다. 이 화상은 CCD(12)에 의해 캡쳐된다.
상기 CCD의 전방 시야각의 제 2 전방 시야각 α2를 갖는 화상 장면으로부터 광축 OA를 따라 나타낸 도 5를 참조하면, 제 1 유체 메니스커스 렌즈(9)는 볼록형인 유체 메니스커스(13)를 갖고, 제 2 유체 메니스커스 렌즈(10)는 볼록형인 유체 메니스커스(14)를 갖는다. 도 5는 피사체의 캡쳐된 화상에 대한 광학계에 의해 도입된 광학계의 줌 계수 범위의 최저 한계치에서, 줌 세팅을 나타낸다.
도 4 및 도 5에 도시된 광학계의 줌 계수는, 제한된다. 전형적인 구성에서, 최고 한계치에서의 줌 계수는, 최저 줌 세팅에서 캡쳐된 화상의 계수보다 약 2배 크다. 따라서, 줌 계수 차이의 상한치는 비교적 작은 약 2배이다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 가능형 광학부재는, 챔버의 2개의 개구(22,23)를 거쳐 2개의 대향 단부를 갖는 도관(24)에 유동적으로 연결된 챔버(20)를 구비한다. 이 챔버의 제 1 개구(22)는 상기 도관의 제 1 단부에 유동적으로 연결되고, 상기 챔버의 제 2 개구(23)는 유체 시스템용 유체 밀봉 인클로저를 형성하도록 상기 도관의 제 2 단부에 유동적으로 연결된다. 상기 챔버(20)의 일측은, 챔버(20)의 내부에 노출된 면을 갖는 부분(28)을 갖는 파면 변형기(26)에 의해 둘러싸여 있다. 이 파면 변형기는, 투과성 재료, 예를 들면 수성 액체에서 용해되지 않는 시클로 올레핀 코폴리머(COC)인 ZeonexTM로 형성된다. 이것은, 예를 들면, 주입성형 처리에 의해 형성되어도 된다. 상기 파면 변형기(26)의 부분(28)의 면은, 실질적으로 비구면이고 광축 OA을 중심으로 회전 대칭이다.
또한, 챔버(20)는, 또 다른 파면 변형기(36)를 구비한 덮개판에 의해 둘러싸여 있고, 이 파면 변형기는 마찬가지로 예를 들면 ZeonexTM와 같은 투과성 재료로 형성되고 서로 다른 부분(32)을 갖는다. 이 서로 다른 부분(32)은, 투과성이고 예를 들면 DuPontTM에서 제조한 TeflonTMAF1600으로 형성된 소수성 유체 콘택층으로 덮혀있다. 이러한 소수성 유체 콘택층의 일 표면은 챔버(20)의 내부에 노출된다.
상기 서로 다른 부분(32)의 면은, 비구면이고 광축 OA에 대해서 회전 대칭이다. 이 서로 다른 부분(32)의 면은, 상기 부분(28)M이 면의 비구면 곡률과 다른 비구면 곡률을 갖는다.
광축 OA를 따라 이동하는 소정의 방사빔은, 상기 부분 28과 상기 서로 다른 부분 32를 통과하도록 배치된다. 파면 변형기(26)는 제 1 파면 변형을 수행하도록 구성되고, 또 다른 파면 변형기(36)는 소정의 방사빔에 관해 상기 제 1 파면 변형과 서로 다른 제 2 파면 변형을 수행하도록 구성된다. 제 2 파면 변형은, 제 1 파면 변형을 보충하도록 구성된다.
예를 들어 금속으로 형성된 공통의 제 1 유체 전극(50)은, 챔버의 일 개구(22)에 근접한 도관(24)에 설치된다.
제 2 유체 전극(34)은, 덮개판(36)과 소수성 유체 콘택층 사이에 놓인다. 이러한 제 2 유체 전극(34)은, 예를 들면 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 투과성 전기 도전재의 시트로서 형성된다. 예를 들면 파릴렌으로 형성된 (미도시된) 절연층은, 유체 콘택층과 제 2 유체 전극(34) 사이에 형성된다. 주목해야 하는 것은, 상기 제 2 전극(34)의 동작영역은, 파면 변형기(26)의 부분(28)의 면이 차지한 영역과 완전히 겹친다. 소수성 유체 콘택층의 표면영역은, 파면 변형기의 부분(28)의 면과 완전히 겹친다.
둘러싸인 유체 시스템은, 제 1 유체(44)와 제 2 유체(46)을 포함한다. 제 1 유체(44)는, 극성 및/또는 전기 도전성 유체로 이루어진다. 본 예에서, 제 1 유체(44)는 액체이고 소정의 제 1 굴절률이 약 1.37인 소금물이다. 이 소금물의 빙점은, 소금없는 물보다 낮다. 본 예에서의 제 2 유체는, 기체인 것이 바람직하고 상기 제 1 굴절률과 다른 제 2 굴절률이 약 1인 공기를 포함한다. 본 예에서, 공기는 소금물(44)의 포화 증기와 혼합되고, 제 1 유체와 제 2 유체의 굴절률간의 굴절률 차이는 약 0.4이다. 이와 다른 예에서, 제 1 유체(44)는 굴절률이 약 1.49이고 제 2 유체(46)와 굴절률 차이가 약 0.5인 KSCN의 약 65 중량%의 수용액이다. 굴절률이 각각 약 1.59 또는 1.57인 아닐린 또는 아나타빈(anatabine)과 같은 극성 유기액체인 경우의 또 다른 예에서, 제 1 유체와 제 2 유체간의 굴절률 차이는 약 0.6이다. 공기인 제 2 유체의 이점은, 제조되었을 때 스위칭 가능형 광학부재가 기밀이 아닌 경우, 그 부재의 성능은 실질적으로 감소되지 않는다는 것이다. 제 1 유체(44)와 제 2 유체(46)는 2개의 유체 메니스커스(48,49)에서 서로 접촉되어 있다.
도 6 및 도 7에서 도시된 것처럼, 스위칭 가능형 광학부재의 제 2 유체 콘피규레이션에서, 제 1 유체(44)가, 실질적으로 상기 챔버(20)와 도관(24)의 일부를 채운다. 실질적으로 채움으로써, 제 1 유체(44)가 파면 변형기 26의 부분 28의 적어도 대부분과 또 다른 파면 변형기 36의 서로 다른 부분 32의 적어도 대부분을 덮는다는 것을 의미한다. 이러한 제 1 유체 콘피규레이션에서, 제 1 유체는, 챔버 내에 소수성 유체 콘택층의 노출면의 적어도 대부분과 접촉되어 있다. 제 1 유체 전극(50)은, 제 1 유체(44)로 채워진 도관의 일부와 접촉되어 있다.
상기 도관(24)은, 도관 벽(41)과 도관 덮개판(42) 사이에 형성된다. 이 도관 덮개판은, 도관(24)의 내부에 대해 일 표면 위에 노출되되 예를 들면 AF1600TM으로 형성된 소수성 유체 콘택층(38)으로 덮인다. 제 3 유체 전극(40)은, 도관 덮개판(42)과 소수성 유체 콘택층(38) 사이에 놓인다. 이러한 전극은, 예를 들면 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 전기 도전재로 형성된다. 주목해야 하는 것은, 제 3 유체 전극(40)의 표면영역이 도관(24)의 내부의 대부분과 겹친다는 것이다.
상기 유체의 제 1 유체 콘피규레이션에서, 제 2 유체(46)는 공통의 제 1 유체 전극(50)과 접촉한 제 1 유체(44)로 채워진 부분 이외는 실질적으로 상기 도관(24)을 채운다.
도 8 및 도 9로 설명된 것처럼, 스위칭 가능형 광학부재의 제 2 유체 콘피규레이션에서, 제 1 유체(44)는, 실질적으로 도관(24)을 채운다. 이러한 제 2 유체 콘피규레이션에서, 제 1 유체(44)는, 상기 도관의 이전에 설명된 부분에 설치된 공통의 제 1 유체 전기습윤 전극(50)과 계속하여 접촉되어 있다. 제 1 유체(44)는, 도관의 수소성 유체 콘택층(38)과 접촉되어 있다. 제 2 유체(46)는 챔버(20)를 실질적으로 채워서, 그 제 2 유체(46)는 파면 변형기(26)의 부분(28)의 적어도 대부분과 또 다른 파면 변형기(36)의 서로 다른 부분(32)의 적어도 대부분을 덮는다. 추가로, 도관(24)의 일부는, 제 2 유체(46)로 채워진다. 이러한 도관(24)의 일부는, 공통의 제 1 유체 전극(50)이 위치된 부분에 대해 반대 단부에 있다. 제 2 유체 콘피규레이션에서, 제 1 유체 전극(50)은, 도관(24)의 일부를 채우는 제 1 유체(44)와 접촉되어 있다.
(미도시된) 유체 스위칭 시스템은, 공통의 제 1 유체 전극과, 제 2 유체 전극과, 제 3 유체 전극과 접속된다. 그 유체 스위칭 시스템은, 스위칭 가능형 광학부재에 따라 작동하고 제 1 및 제 2 유체 콘피규레이션을 전환하도록 구성된다. 제 1 유체 콘피규레이션에서, 유체 스위칭 시스템은, 공통의 제 1 유체 전극(50)과 제 2 유체 전극(34)을 거쳐 적절한 값의 전압 V1을 인가하도록 구성된다. 이 인가된 전 압 V1은, 스위칭 가능형 전기습윤력을 제공하여, 본 발명의 스위칭 가능형 광학부재는 전기 도전성 제 1 유체(44)는 실질적으로 챔버(20)를 채우기 위해 이동하는 제 1 유체 콘피규레이션을 채택하게 된다. 상기 인가된 전압 V1의 결과로서, 상기 챔버(20)의 소수성 유체 콘택층은 일시적으로 성질에 있어서 적어도 비교적 친수성이 되어, 제 1 유체(44)의 선택에 도움을 주어 실질적으로 챔버(20)를 채운다. 제 1 유체 콘피규레이션에서, 공통의 제 1 전극(50)과 제 3 전기습윤 전극(40)에 전압을 인가하지 않아, 도관에 있는 유체 콘택층이 비교적 크게 소수성이 유지된다고 파악된다.
스위칭 가능형 광학부재의 제 1 유체 콘피규레이션과 제 2 유체 콘피규레이션 사이에서 전환하기 위해서, 유체 스위칭 시스템은, 상기 인가된 전압 V1을 오프로 전환하고, 공통의 제 1 유체 전극(50)과 제 3 유체 전극(40)에 적절한 값의 제 2 인가 전압 V2을 인가한다. 공통의 제 1 유체 전극(50)과 제 2 유체 전극(34)에 전압은 인가되지 않는다.
스위칭 가능형 광학부재는 제 2 유체 콘피규레이션 상태에 놓여 있고, 이 상태에서 제 1 유체(44)는 인가된 전압 V2에서 제공된 스위칭 가능형 전기습윤력 때문에 도관(24)을 실질적으로 채운다. 상기 인가된 전압 V2에 따라, 상기 도관(24)의 소수성 유체 콘택층(38)은, 적어도 상대적으로 친수성이고, 제 1 유체(44)를 끌어당기게 된다. 제 1 유체(44)는, 공통의 제 1 유체 전극(50)이 위치된 도관(24)의 일부를 채우기 위해 이동한다. 상술한 것처럼, 제 2 유체(46)는, 실질적으로 챔버(20)를 채운다. 챔버(20)의 소수성 유체 콘택층은, 상대적으로 크게 소수성을 띠고, 제 2 유체 콘피규레이션에서 상기 제 2 유체의 배치에 도움이 된다.
유체 스위칭 시스템에 의해 제어된 것처럼, 상기 부재의 제 1 및 제 2 유체 콘피규레이션 사이에서의 천이시에, 그 유체 시스템의 제 1 및 제 2 유체(44,46)는 그 유체 시스템을 통하여 순환방식으로 흐르고, 각 유체는 서로 변위한다. 제 1 유체 콘피규레이션으로부터 제 2 유체 콘피규레이션으로의 천이시의 상기 순환 유체 흐름에 있어서, 제 1 유체(44)는, 챔버(20)로부터 챔버의 개구(22)를 거쳐 도관(24)의 일 단부로 지나간다. 동시에, 제 2 유체(46)는, 도관(24)의 타단부로부터 챔버의 다른 개구(23)를 거쳐 챔버(20) 내로 지나간다. 제 2로부터 제 1 유체 콘피규레이션으로의 천이시에, 반대의 순환 유체 흐름이 일어난다.
그래서, 제 1 유체 콘피규레이션으로부터 제 2 유체 콘피규레이션으로 변경하는 경우, 제 3 유체 전극(40)과 공통의 제 1 유체 전극(50)에 인가된 전압 V2는, 전기 도전성 제 1 유체(44)를 챔버(20) 내로 끌어당겨, 상기 챔버(20)로부터 전기 절연성 제 2 유체(46)를 변위시킨다. 추가로, 챔버(20)의 소수성 유체 콘택층(32)전기 도전성 제 1 유체(44)를 챔버(20)로부터 도관(24)으로 밀어낸다. 제 2로부터 제 1 유체 콘피규레이션으로의 천이는, 이러한 점에서 제 1로부터 제 2 천이 상태로의 천이의 반전이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 카메라에서 사용된 개략적인 2원 줌 광학계를 나타낸다. 도 10은 제 1 줌 모드일 경우의 광학계를 나타내고, 도 11은 상기 제 1 줌 모드와 다른 제 2 줌 모드일 경우의 광학계를 나타낸다.
2원 줌 광학계는, 광축 OA를 따라 이동하는 소정의 방사빔에 대해 연속적 가변 포커스를 제공하도록 구성된 제 1 렌즈를 구비한다. 본 실시예에서, 제 1 렌즈는 도 1 내지 도 3을 사용하여 설명된 것과 동일한 유체 메니스커스 렌즈(52)이다. 2원 줌 광학계는, 도 6 내지 도 9를 사용하여 설명된 것과 동일한 스위칭 가능형 광학부재(54)와, 제 1 및 제 2 콘피규레이션을 전환하기 위한 상술한 것과 동일한 유체 스위칭 시스템(56)을 더 구비한다. 유체 메니스커스 렌즈(52), 스위칭 가능형 광학부재(54) 및 유체 스위칭 시스템(56)의 구성요소와 특징은, 이전에 설명된 것과 동일하다. 이러한 구성요소와 특징에 대해, 여기서는 100씩 증가시킨 동일한 참조번호를 사용하고; 여기서도 대응한 설명은 적용한다. 부분 128의 면(미도시됨)은, 이와 다른 부분 132의 면(미도시됨)은, 모두 비구면이고, 피사체의 캡쳐된 화상의 최소화된 주변 왜곡을 갖는 피사체의 개선된 전방 시야각 품질을 상기 이원 줌 광학계에 제공하도록 구성된다.
스위칭 가능형 광학부재(54)에 인접하고 유체 메니스커스 렌즈(52)에 인접한 2개의 고체 렌즈(58,60)를 구비한 고체 렌즈군은, 광축 OA에 배치되고, 유체 메니스커스 렌즈(52)와 스위칭 가능형 광학부재(54) 사이에 놓인다. 그 2개의 고체 렌즈 사이에는, 광학 조리개(미도시됨)가 있다. 고체 렌즈군(58) 중 고체 렌즈 중 하나 또는 양쪽의 굴절률은, 스위칭 가능형 광학부재(54)의 제 1 유체(144)의 굴절률과 동일하다. 2원 줌 광학계는 화상 장면인 소정의 피사체의 화상을 캡쳐하도록 구 성된다. 화상 검출기(62), 예를 들면 전하결합소자(CCD)는, 화상을 반송하는 주어진 방사빔에 대해 상기 유체 메니스커스 렌즈(52)와 스위칭 가능형 광학부재(54)에서 제공된 광학 줌 세팅에서 화상 장면의 화상을 검출 및 캡쳐하도록 구성된다. 본 실시예에서, 스위칭 가능형 광학부재(54)는, 유체 메니스커스 렌즈(52)와 화상 검출기(62) 사이에 배치되고, 유체 메니스커스 렌즈(52)의 최대 광 배율 범위보다 큰 (2개의 모드 사이에서) 최대 광 배율 범위를 갖는다.
도 10을 참조하면, 2원 줌 광학계는 스위칭 가능형 광학부재(54)가 제 1 유체 콘피규레이션에 있는 제 1 줌 모드에 있다. 제 1 유체 콘피규레이션에서, 2원 줌 광학계는, 비교적 큰 줌 계수를 제공하도록 구성된 상대적으로 긴 제 1 유효 초점 길이를 갖는다. 유체 메니스커스 렌즈(52)로부터 스위칭 가능형 광학부재(54)로 광축 OA를 따라 볼 때, 유체 메니스커스(108)는 오목한 곡률을 갖는다. 제 1 줌 모드에서, 광학계는, 제 1 줌 모드에서 스위칭 가능형 광학부재(54)에 의해 제공된 비교적 높은 줌 계수에 대응하는 제 3 전방 시야각 α3을 갖는다.
도 11을 참조하면, 2원 줌 광학계는, 스위칭 가능형 광학부재(54)가 제 2 유체 콘피규레이션에 있는 제 2 줌 모드에 있다. 유체 스위칭 시스템(56)은, 도 6 내지 도 9를 사용하여 상술한 것과 같은 방식으로 제 1 유체 콘피규레이션을 제 2 유체 콘피규레이션으로 전환한다. 제 2 유체 콘피규레이션에서, 스위칭 가능형 광학부재(54)는, 비교적 낮은 줌 세팅을 제공하도록 구성된 비교적 짧은 제 2 유효 초점길이를 갖는다. 제 2 유효 초점길이는, 제 1 유효 초점길이보다 짧다. 유체 메니 스커스 렌즈(52)로부터 스위칭 가능형 광학부재(54)로 광축 OA를 따라 볼 때, 유체 메니스커스(108)는 볼록한 곡률을 갖는다. 2원 줌 광학계는, 제 1 및 제 2 메니스커스 전극에 연결되고 제 1 및 제 2 메니스커스 전극에 전압을 인가하도록 구성된 제어 시스템(64)을 더 구비하여, 전기습윤력을 사용하여 유체 메니스커스(108)의 곡률을 변화시켜서 가변 포커스를 제어한다.
제 2 줌 모드에서, 광학계는 제 4 전방 시야각 α4를 갖는다. 본 예에서 제 2 줌 모드에서 캡쳐된 화상의 제 4 전방 시야각 α4는, 제 1 줌 모드에서 캡쳐된 화상의 제 3 전방 시야각 α3보다 크다. 바람직하게는, 2개의 모드 사이에서의 광 줌 계수는 2보다 크고, 더 바람직하게는 3보다 크다.
2원 줌 광학계가 제 1 줌 모드 또는 제 2 줌 모드에 있으면, 가변 포커스는, 제 1 및 제 2 메니스커스 전극에 서로 다른 전압을 인가하여 유체 메니스커스(108)의 곡률을 변화시키는 제어 시스템(62)에 의해 변화되기도 한다. 이 곡률은, 그 배율 범위의 일 제한치에서는 볼록하고 그 배율 범위의 다른 제한치에서는 오목하도록 변화되어도 된다.
도 12는 이전에 설명된 본 발명의 실시예의 2원 줌 광학계와 동일한 2원 줌 광학계(68)를 구비한 화상 캡쳐장치(66)를 개략적으로 나타낸 것이다. 2원 줌 광학계(68)의 구성요소와 특징은, 이전에 설명된 것과 동일하다. 이러한 구성요소와 특징에 대해서, 여기서는 유사한 참조번호를 200씩 증가시켜 사용되고; 대응한 설명은 여기서도 적용한다. 본 실시예에서 화상 캡쳐장치는 카메라이고, 그 특징(70)을 포함한 화상 장면인 주어진 피사체의 화상을 기록하도록 구성된다. 장치 제어 시스템(72)은, 카메라의 기능을 제어하고, 제어 시스템(264), 유체 스위칭 시스템(256), 전원(74), 화상 표시 시스템(76), 화상 저장 시스템(78) 및 사용자 제어 시스템(80)에 연결된다. 그 장치 제어 시스템은, 화상 변경 시스템(82)을 구비한다.
동작상, 사용자는, 사용자 제어 시스템(80)을 사용하여 카메라의 기능을 제어한다. 사용자는, 2원 줌 광학계(68)의 제 1 줌 모드 또는 제 2 줌 모드를 선택할 수 있다. 장치 제어 시스템(72)은, 유체 스위칭 시스템(256)을 제어하여, 이전에 설명한 것처럼, 제 1 유체 콘피규레이션이 제 1 줌 모드로 선택되거나, 제 2 유체 콘피규레이션이 제 2 줌 모드로 선택된다. 카메라에서 제 1 줌 모드는 화상 장면의 비교적 좁은 전방 시야각을 갖는 망원 줌 모드이고, 제 2 줌 모드는 화상 장면의 비교적 폭이 넓은 전방 시야각을 갖는 광각 줌 모드이다. 2원 줌 광학계(68)가 화상을 정확히 기록하도록 화상 장면에서 적절하게 카메라를 가리키고 그 카메라가 망원 줌 모드 또는 광각 줌 모드에 있으면, 사용자는 화상 표시 시스템(76)을 보고 기록되는 화상 장면의 화상의 특정 줌 계수를 선택한다. 이렇게 할 때, 장치 제어 시스템(72)은, 이전에 설명된 것과 같은 유체 메니스커스의 곡률을 적절하게 변화시키는 제어 시스템(264)을 제어한다.
2원 줌 광학계에 의해, 기록되는 화상의 비교적 높은 줌 세팅이 카메라가 망원 줌 모드에 있으면서 선택될 수 있거나, 비교적 낮은 줌 세팅이 카메라가 광각 줌 모드에 있으면서 선택될 수 있다. 화상 변경 시스템(82)은, 또 다른 줌 세팅을 얻도록 가변 디지털 줌 계수를 망원 줌 모드 또는 광각 줌 모드에서 캡쳐된 화상에 대해 도입하도록 구성된 디지털 줌 시스템이다. 이러한 디지털 줌 계수는, 예를 들면, 비교적 낮은 줌 계수를 갖는 광각 줌 모드에서 캡쳐된 화상, 또는 비교적 높은 줌 계수를 갖는 망원 줌 모드에서 캡쳐된 화상에 도입된다. 이것에 의해, 비교적 낮은 줌 세팅과 비교적 높은 줌 세팅 사이의 줌 세팅을 갖도록 화상이 기록될 수 있다. 또한, 디지털 줌 시스템(82)은, 망원 모드에서 기록되고 비교적 높은 줌 계수를 갖는 화상에 가변 디지털 줌 계수를 도입할 수 있다. 이것에 의해, 망원 줌 모드의 광학 줌 세팅보다 높은 줌 세팅을 갖도록 화상이 기록될 수 있다.
이전에 설명된 본 발명의 실시예에서, 2원 줌 광학계는, 연속 가변 포커스를 제공하도록 구성되고 유체 메니스커스 렌즈인 렌즈를 구비한다. 본 발명의 서로 다른 실시예에서, 연속 가변 포커스를 제공하도록 구성된 렌즈는, 고체 렌즈이다. 이 렌즈는, 광축 OA를 따라 스위칭 가능형 광학부재에 대하여 서로 다른 공간적 위치로 이동되도록 배치된다. 그 렌즈 자체는, 고정된 초점 배율을 갖는다. 상술하고 2원 줌 광학계에서 포함된 것에 대한 다른 제어 시스템은, 렌즈의 공간적 위치를 연속적으로 변화시켜서 가변 포커스를 제어하도록 구성된다. 서로 다른 공간적 위치는, 렌즈를 광축 OA를 따라 이동시키는 기어 시스템을 구동하는 예를 들면 모터에 의해 얻어진다. 광축 OA의 렌즈의 공간적 위치를 적절하게 변화시키는 제어 시스템에 의해, 2원 광학계에서 캡쳐된 주어진 피사체의 화상의 이전에 설명된 것과 유사하게, 초점 배율과 줌 계수를 변화시키는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 렌즈 어레이는, 기계적 액추에이터를 사용하여 광축 OA를 따라 서로 다른 공간적 위치로 독립적으로 이동될 수 있는 복수의 고체 렌즈를 구비한다고 파악된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 연속 가변 포커스를 제공하도록 배치된 렌즈는, 렌즈 부재를 이동시키는 기계 시스템에 대한 필요성을 제거하는 액정 렌즈이다.
또한, 유체 메니스커스 렌즈와 스위칭 가능형 광학부재의 서로 다른 유체는 상술한 내용들과 서로 달라도 되고 각기 서로 다른 굴절률을 가져도 된다고 파악된다. 또한, 상기 스위칭 가능형 광학부재의 제 1 유체 및 제 2 유체는 각각 기체와 액체 중 어느 하나이거나, 제 1 유체 및 제 2 유체 양쪽이 액체라고 파악된다.
또한, 2원 줌 광학계의 부재, 예를 들면 파면 변형기 및 전극을 이루는 재료는, 상술한 것들과 서로 달라도 된다고 파악된다. 서로 다른 재료는 특정한 특성에 따라 선택되어도 되고, 예를 들면 스위칭 가능형 광학부재의 파면 변형기 재료는, 제 1 유체 또는 제 2 유체에 용해 가능하지 않아야 한다.
또한, 스위칭 가능형 광학부재의 일부 및/또는 서로 다른 부분의 면은, 서로 다른 비구면 형상을 갖거나 이와는 달리 구면 형상이라고 파악된다. 아울러, 상기 일부 또는 서로 다른 부분의 면은 비주기 구조체(NPS) 또는 회절격자로 이루어져도 된다고 파악된다.
설명된 스위칭 가능형 광학부재는, 유체 시스템을 통해 순환 방식으로 작동된다. 제 1 유체 및 제 2 유체의 유체 콘피규레이션 천이동안 배치와 유체 흐름에관련하여 스위칭 가능한 광학부재의 다른 구성이 사용되어도 되고, 예를 들면 주 챔버와 하나 이상의 유체 저장소 사이에서의 비순환 유체 흐름이 사용되어도 된다고 파악된다.
다른 실시예에서, 설명된 스위칭 가능형 광학부재는 서로 다르게 구성되고, 파면 변형기는 또 다른 파면 변형기를 포함한 덮개판의 제 2 유체 전극과 유사한 또 다른 유체 전극을 구비한다고 파악된다. 이 또 다른 유체 전극은, 제 2 유체 전극에 전기적으로 연결되어, 인가된 전압 V1은 제 1 유체 콘피규레이션에서 공통의 제 1 유체 전극, 제 2 유체 전극 및 또 다른 유체 전극에 인가된다. 추가로 파악된 것은, 파면 변형기의 일부가 예를 들면 TeflonTMAF1600으로 형성된 소수성 유체 콘택층에서 피복된다는 것이다. 이러한 콘택층의 일 표면은, 챔버의 내부에 노출된다. 이렇게 파악된 실시예에서, 스위칭 가능형 광학부재의 구성으로, 제 1 유체 콘피규레이션과 제 2 유체 콘피규레이션 사이에서 전환할 때 챔버와 도관 사이에서 보다 효율적으로 이동할 수 있다.
스위칭 가능형 광학부재의 다른 가능한 실시예에서, 유체 스위칭 시스템은, 전기습윤력과 관련되어 있지 않은 기구, 예를 들면 기계적 펌프기구를 사용하여 제 1 유체 콘피규레이션과 제 2 유체 콘피규레이션간에 전환하도록 서로 다르게 구성된다.
또한, 주목하는 것은, 렌즈의 어레이를 포함한 종래의 줌 광학계가 본 발명의 2원 줌 광학계와 조합되어 또 다른 서로 다른 줌 세팅을 하여 화상이 캡쳐될 수도 있다는 것이다.
본 발명의 2원 줌 광학계는 카메라와 같은 화상 캡쳐장치에서의 연관 및 동작에 대해 설명된다. 여러 가지의 화상 캡쳐장치, 예를 들면 카메라를 구비한 휴대전화 또는 카메라를 구비한 다른 기기에서 2원 줌 광학계의 연관을 파악한다. 상기 실시예는, 본 발명의 예시적 예로서 이해되어야 한다. 또 다른 본 발명의 실시예를 파악한다. 어느 하나의 실시예와 관련지어 설명된 임의의 특징은 하나만을 사용하여도 되거나, 설명된 다른 특징과 조합하여 사용되어도 되고, 또한, 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 특징, 또는 임의의 다른 실시예의 임의의 조합과 조합하여 사용되어도 된다. 더욱이, 상술하지 않은 동등한 것과 변형은, 첨부하는 청구항에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이용되어도 된다.

Claims (11)

  1. 방사빔에 대한 가변 줌 세팅을 제공하도록 구성되되 제 1 모드 및 제 2 모드의 스위칭 가능형 광학부재를 포함한 렌즈계를 구비한 줌 광학계에 있어서,
    상기 광학부재는 제 1 유체, 제 2 유체 및 상기 방사빔을 통과하도록 구성된 부분을 갖는 파면 변형기를 구비하고,
    상기 제 1 모드에서, 상기 스위칭 가능형 광학부재는, 상기 제 1 유체에 의해 상기 부분을 거의 덮는 제 1 유체 콘피규레이션을 갖고,
    상기 제 2 모드에서, 상기 스위칭 가능형 광학부재는, 상기 제 2 유체에 의해 상기 부분을 거의 덮는 상기 제 1 유체 콘피규레이션과 서로 다른 제 2 유체 콘피규레이션을 갖는 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유체는 액체이고, 상기 제 2 유체는 기체인 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
  3. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 가능형 광학부재는, 공통의 제 1 유체 전극, 서로 다른 제 2 유체 전 극, 서로 다른 제 3 유체 전극을 구비하고,
    제 1 유체 콘피규레이션에서의 스위칭 가능형 광학부재는, 상기 제 1 및 제 2 유체 전극에 제 1 전압을 인가하여 스위칭 가능형 전기습윤력을 제공하도록 구성되고, 제 2 유체 콘피규레이션에서의 스위칭 가능형 광학부재는, 상기 제 1 및 제 3 유체 전극에 상기 제 1 전압과 서로 다른 제 2 전압을 인가하여 서로 다른 스위칭 가능형 전기습윤력을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
  4. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 가능형 광학부재는, 상기 방사빔이 통과하도록 구성되는 서로 다른 부분을 갖는 또 다른 파면 변형기를 구비하고,
    상기 파면 변형기는 제 1 파면 변형을 수행하도록 구성되고, 또 다른 파면 변형기는 제 1 파면 변형을 보충하도록 구성된 서로 다른 제 2 파면 변형을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
  5. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파면 변형기는 실질적으로 구면형 또는 비구면형인 면을 갖고, 상기 부분은 상기 면에 있는 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
  6. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈는, 곡률을 갖는 유체 메니스커스에 의해 분리된 서로 다른 유체를 포함한 유체 메니스커스 렌즈이고,
    상기 광학계는 제어 시스템을 더 구비하고, 가변 포커스는 유체 메니스커스 곡률의 변동을 포함하고, 상기 제어 시스템은 메니스커스 전기습윤력을 사용하여 가변 포커스를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유체 메니스커스 렌즈는 제 1 전극 및 이 제 1 전극과 서로 다른 제 2 전극을 더 구비하고, 상기 제어 시스템은, 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 전극에 전압을 인가하여 상기 메니스커스 전기습윤력을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈계는, 스위칭 가능형 광학부재에 대해 가변 공간 위치에 배치될 수 있는 고체 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈계는, 가변 광 배율을 갖는 액정을 구비한 것을 특징으로 하는 줌 광학계.
  10. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 따른 줌 광학계를 구비하되, 이 광학계가 상기 제 1 모드에 있을 때, 제 1 줌 세팅에 의해 화상을 캡쳐하도록 구성되고, 그 광학계가 상기 제 2 모드에 있을 때, 상기 제 1 줌 세팅과 서로 다른 제 2 줌 세팅에 의해 화상을 캡쳐하도록 구성된 것을 특징으로 하는 화상 캡쳐장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 화상 캡쳐장치는, 상기 제 1 모드에서 캡쳐된 화상 및/또는 상기 제 2 모드에서 캡쳐된 화상에 대해 디지털 줌 계수를 도입하도록 배치된 디지털 줌 시스템을 더 구비한 것을 특징으로 하는 화상 캡쳐장치.
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0406337D0 (en) * 2004-01-07 2004-04-21 Koninkl Philips Electronics Nv Zoom optical system
GB0424890D0 (en) * 2004-01-15 2004-12-15 Koninkl Philips Electronics Nv Method for detecting an orientation of a device and device having an orientation detector
JP4719736B2 (ja) * 2004-03-31 2011-07-06 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ エレクトロウェッティング現象に基づくマクロスイッチを有する集束レンズ
US20090296559A1 (en) * 2004-12-21 2009-12-03 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Optical scanning device
JP2006201639A (ja) * 2005-01-24 2006-08-03 Citizen Electronics Co Ltd カメラ用ズームユニット及びカメラ
US8027095B2 (en) 2005-10-11 2011-09-27 Hand Held Products, Inc. Control systems for adaptive lens
KR100711254B1 (ko) * 2005-11-01 2007-04-25 삼성전기주식회사 액체 줌 렌즈
US7474470B2 (en) * 2005-12-14 2009-01-06 Honeywell International Inc. Devices and methods for redirecting light
US7710658B2 (en) * 2006-03-06 2010-05-04 Omnivision Cdm Optics, Inc. Zoom lens systems with wavefront coding
KR100759510B1 (ko) * 2006-03-08 2007-09-18 삼성전기주식회사 액체 렌즈
US7697187B2 (en) * 2006-09-29 2010-04-13 Sony Corporation Electrowetting device and varifocal lens, optical pickup device, optical recording/reproduction device, droplet operation device, optical element, zoom lens, imaging device, light modulating device, and display device using the same
US7813047B2 (en) 2006-12-15 2010-10-12 Hand Held Products, Inc. Apparatus and method comprising deformable lens element
US8027096B2 (en) 2006-12-15 2011-09-27 Hand Held Products, Inc. Focus module and components with actuator polymer control
TWI343052B (en) * 2007-07-05 2011-06-01 Benq Materials Corp Multi-focal pick up device for optical storage system and liquid zoom lens thereof
CN101836135B (zh) * 2007-10-08 2013-10-30 黑眼睛光学有限公司 液体光学变焦透镜和成像装置
KR101537123B1 (ko) * 2007-12-04 2015-07-16 블랙아이 옵틱스, 엘엘씨 줌 렌즈 시스템 및 이를 구비한 카메라 시스템
CA2706002C (en) * 2007-12-04 2016-08-23 Blackeye Optics, Llc Image stabilization system using one, or more, liquid lens
EP2265989A1 (en) * 2008-04-03 2010-12-29 Omnivision Technologies, Inc. Imaging systems including distributed phase modification and associated methods
JP5727373B2 (ja) * 2008-07-10 2015-06-03 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 光学画像プローブ
CA2758206C (en) 2009-04-10 2019-03-19 Blackeye Optics Llc Variable power optical system
CN102388332A (zh) 2009-04-10 2012-03-21 黑眼睛光学有限公司 可变焦度光学系统
CN101988984B (zh) * 2009-08-05 2014-04-09 财团法人工业技术研究院 自动对焦镜头模块
TWI417574B (zh) * 2009-10-09 2013-12-01 Chunghwa Picture Tubes Ltd 變焦透鏡陣列與可切換式平面立體顯示器
JP5550479B2 (ja) 2010-07-16 2014-07-16 キヤノン株式会社 ズームレンズ
KR101039135B1 (ko) * 2010-08-31 2011-06-07 한국가스안전공사 검측지점 표시 기능을 갖는 광학용 메탄가스 검지 장치
DE102011101323A1 (de) * 2011-05-12 2012-11-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauteil
KR101485670B1 (ko) 2012-09-28 2015-01-23 명지대학교 산학협력단 전기습윤을 이용한 유체 렌즈 및 이에 있어서 줌 및 초점 가변 방법
KR102402614B1 (ko) * 2017-03-08 2022-05-27 엘지이노텍 주식회사 액체 렌즈를 포함하는 카메라 모듈, 이를 포함하는 광학 기기
US20190094424A1 (en) * 2017-09-27 2019-03-28 Cognex Corporation Optical systems having adaptable viewing angle and working distance, and methods of making and using the same
CN109116551B (zh) * 2018-08-21 2021-03-19 京东方科技集团股份有限公司 相位调节结构及其制作方法、驱动方法、全息显示装置
CN111045182A (zh) * 2019-12-05 2020-04-21 安徽银汉机电科技有限公司 变倍透镜

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3630700A1 (de) * 1986-09-09 1988-03-17 Siemens Ag Optische linse
US4758072A (en) * 1986-11-20 1988-07-19 Xerox Corporation Gas zoom lens assembly
WO1997036193A1 (de) * 1996-03-26 1997-10-02 Mannesmann Ag Optoelektronisches abbildungssystem für industrielle anwendungen
FR2769375B1 (fr) * 1997-10-08 2001-01-19 Univ Joseph Fourier Lentille a focale variable
DE19910375C2 (de) * 1998-03-09 2001-10-04 Bartels Mikrotechnik Gmbh Optischer Schalter und modulares Schaltsystem aus optischen Schaltelementen
US6702483B2 (en) * 2000-02-17 2004-03-09 Canon Kabushiki Kaisha Optical element
AU2003201481A1 (en) * 2002-02-14 2003-09-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Variable focus lens
AU2003263436A1 (en) * 2002-09-19 2004-04-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrowetting optical switch
US7230771B2 (en) * 2002-10-25 2007-06-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. Zoom lens
GB0406337D0 (en) * 2004-01-07 2004-04-21 Koninkl Philips Electronics Nv Zoom optical system
CN1904479B (zh) * 2006-07-31 2012-04-18 周开根 隧道燃烧室及其构成的无烟尘燃煤、生物质设备

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