전자습윤 소자, 렌즈 시스템, 전자 디바이스 및 구동 방법 document_id A220623068445

이러한 광학 소자는 예를 들면 미국 공개 특허 제2002-0176148호로부터 알려져 있다. 이 알려진 소자는 렌즈이고 제 1 유체로서 염용액 및 제 2 유체로서 실리콘 오일을 가지는 밀폐된 유체 챔버를 포함한다. 이들 전자습윤 렌즈는 기계적 동작 부품이 요구되지 않아, 적은 전기력 양으로 인해 초점을 가변적으로 할 수 있다. 전자습윤 광학 소자의 다른 예는 조리개(diaphragm), 컬러 필터, 디스플레이, 프리즘, 빔 편향기, X-레이 장비용 필터 등을 포함한다. 전자습윤 소자의 동작은 전극이 무극 표면에 의해 유체 챔버로부터 분리되는 것에 기초한다. 제 1 유체가 제 2 유체보다 전기장에 대한 감응성이 더 높으므로, 유체의 움직임이 유도될 수 있다. 제 1 유체는 이러한 전극쪽으로 이동할 것이고, 전극과 제 1 전기 감응성 유체 사이의 전압차의 응용하에서만 무극 표면을 적신다. 제 1 유체의 이러한 움직임과 그 결과 또한 제 2 유체의 움직임은 메니스커스의 형상의 변경을 유도한다. 전자습윤 소자의 적절한 동작은 유체의 성질에 의존한다. 무엇보다도, 전기장에 대한 전기적 민감성에서 차이를 필요로 한다. 제 1 유체는 예를 들면 전기적으로 전도성이지만, 반면에 제 2 유체는 전기적으로 절연성이다. 대안적으로, 제 1 유체는 극성 물질을 포함하는 반면에, 제 2 유체는 무극성 물질을 포함한다. 렌즈의 경우, 예를 들면, 제 1 및 제 2 유체의 굴절율은 서로 다르다. 렌즈의 방향성이 메니스커스의 형상에 영향을 미치지 않도록, 유체 밀도는 유사하거나 또는 심지어 동일한 것이 바람직하다. 그러므로, 그래프(84)와 도 2에 공개된 바와 같이, 종래 기술 소자에서의 제 1 유체인 염용액은 1.38의 굴절율과 1.06kg/l의 밀도를 갖는다. 제 2 유체는 1.49의 굴절율 및 1.06kg/l의 밀도를 갖는다. 굴절율에서의 이러한 차이는 결국, 적절한 광학 배율을 갖는 렌즈가 된다. 그러나, 수 많은 전자습윤 렌즈는 색수차(chromatic aberration)의 영향으로로서, 렌즈의 총폭에 대하여 적절하게 기능하지 못하는 것으로 판명되었다. 이러한 수차(abberation)는 굴절율이 방사의 파장에 의존하는 결과가 된다. 따라서, 광학 배율는 파장에 의존한다. 이러한 문제는 광학계에서 잘 알려져 있지만, 그러나 이에 대한 해소법은 전자습윤 렌즈의 경우 더 어려운데, 이유는 렌즈가 메니스커스의 반경에 의존하여 양으로부터 음으로 자신의 광학 배율를 변경시키기 때문이다. 결과적으로, 색수차의 공여는 종래의 렌즈와 같이 고정되지 않고, 렌즈의 광학 배율가 변경되는 경우 변화하게 된다. 이러한 색수차의 문제는, 줌 렌즈를 위한 광학 배율에 관한 요구조건이 적절한 유체의 선택을 제한하므로 특히 줌 렌즈에서 나타난다. 그러나, 또한 이는 단일의 전자습윤 렌즈의 경우 적절한다. 색수차는 조리개를 증가시킴으로써, 즉 광 통로를 위한 구경을 더 적게함으로써 제한될 수 있다. 이 조리개는 동시에 상당한 광을 렌즈로 들어오도록 하는데 사용된다. 따라서, 제한된 색수차에 대한 조리개에서의 증가는 적절한 사진을 만들기 위해 필요한 광세기를 위한 더 높은 제한을 정한다.