KR20070005689A - 유체 기반 광학 디바이스, 이 디바이스를 제어하는 방법 및전자 디바이스 - Google Patents

유체 기반 광학 디바이스, 이 디바이스를 제어하는 방법 및전자 디바이스 Download PDF

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크리스티나 에이. 렌더스
스타인 쿠이퍼
베르나르두스 에이치. 더블류. 헨드릭스
이본 에프. 헬웨겐
마르코 에이. 제이. 반 아스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은, 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)를 에워싸는 용기를 포함하며, 상기 절연 유체(A)와 상기 전기적으로 민감한 유체(B)는 혼합될 수 없고 경계(14)를 통해 서로 접촉해 있으며, 상기 유체들(A;B) 중 적어도 하나는 상기 용기를 투과하는 광 경로 내에 적어도 부분적으로 배치되는, 광학 디바이스를 개시한다. 본 광학 디바이스는 바람직하게는 온도 센서(30)에 응답하여 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)를 가열하기 위한 가열 수단(2,12,20)을 더 포함한다. 그 결과, 광학 디바이스의 동작시 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)의 물리적 특성의 온도 의존성에 대한 영향이 감소되어, 낮은 온도에서 개선된 광학 특성을 갖는 광학 디바이스를 제공하는 광학 디바이스가 획득된다.

Description

유체 기반 광학 디바이스, 이 디바이스를 제어하는 방법 및 전자 디바이스{LIQUID-BASED OPTICAL DEVICE, METHOD FOR CONTROLLING SUCH A DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은, 절연 유체와 전기적으로 민감한 유체를 에워싸는 용기로서, 상기절연 유체와 상기 전기적으로 민감한 유체는 혼합될 수 없고 경계를 통해 서로 접촉해 있으며 이들 유체는 상기 용기를 투과하는 광 경로 내에 위치하는, 용기와; 상기 경계의 위치를 조정하는 수단을 포함하는 광학 디바이스에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이러한 광학 디바이스를 제어하는 방법에 관한 것이다.
나아가, 본 발명은 이러한 광학 디바이스를 포함하는 전자 디바이스에 관한 것이다.
유체를 조정하는 것에 기반한 광학 디바이스는 기계적으로 이동하는 부분이 없고 그 디바이스를 상대적으로 간단하게 하여 디바이스를 값싸고 내구성이 있게 만드는 것으로 인해 상업적으로 큰 관심을 급속히 얻고 있다.
예를 들어, US 특허 출원 US 2001/0017985에는 동일한 굴절률을 가지나 상이한 투과율을 구비하는 2가지의 혼합될 수 없는 유체를 포함하며, 이 2가지의 유체 중 하나는 전도성이 있는, 광학 디바이스를 개시한다. 이들 2가지의 유체 사이에 경계를 변경시킴으로써 이 디바이스를 투과하는 광 경로 내에 각 유체의 양이 변하게 되며 그 결과 조리개(diaphragm)가 얻어진다.
국제 특허 출원 WO 03/069380에는 상이한 굴절률을 가지는 2가지의 혼합될 수 없는 유체를 포함하며 이들 유체 중 하나는 전도성이 있고 다른 유체는 절연성인, 원통형 가변 초점 렌즈(variable focus lens)를 개시한다. 이들 유체는 바람직하게는 렌즈의 배향에 대한 유체의 배향의 중력 의존성을 회피하기 위해 비슷한 밀도를 가진다. 이 2가지의 유체 사이의 경계의 형태는, 렌즈의 초점의 변화를 유발하기 위해 사용될 수 있는, 렌즈 양단에 전압을 인가함으로써 조정된다. 원통의 벽과 원통의 투명한 덮개(lid)들 중 하나에는 소수성 코팅이 코팅되어 있어, 적어도 스위치 오프 상태에서 일반적으로 극성 유체인 전도성 유체와 상기 벽 사이의 접촉 영역이 최소화되어, 가변 초점 렌즈가 큰 광학 배율 범위를 가지는 것을 용이하게 하는 것을 보장한다.
그러나, 이들 전도성 유체가 일반적으로 0℃ 보다 훨씬 낮은 온도에서 광학 디바이스의 동작을 가능하게 하기 위해 상대적으로 높은 전해질 용액을 가지는 물을 포함하는 경우 이 디바이스에 따른 문제는, 이것이 전도성 유체의 밀도를 1g/cm3 보다 훨씬 높은 밀도로 만들어서, 이로 일반적으로 1g/cm3 보다 훨씬 낮은 밀도를 가지는 기름인 적절한 절연 유체의 선택을 심각하게 방해한다는 것이다. 또한, 상대적으로 높은 전해질 농도는 그 성능을 열화시키는 전도성 유체와 접촉해 있는 광학 디바이스의 금속성 부분을 부식시킬 수 있다는 것이다.
본 발명은 더 낮은 전해질 농도를 사용할 수 있는 광학 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 이러한 광학 디바이스를 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
나아가, 본 발명은 이러한 광학 디바이스를 포함하는 전자 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따라, 절연 유체와 전기적으로 민감한 유체를 에워싸는 용기로서, 상기 절연 유체와 상기 전기적으로 민감한 유체는 혼합될 수 없고 경계를 통해 서로 접촉해 있으며 상기 유체들 중 적어도 하나는 상기 용기를 투과하는 광 경로 내에 적어도 부분적으로 위치하는, 용기와; 상기 경계의 위치를 조정하는 수단과; 상기 절연 유체와 상기 전기적으로 민감한 유체를 가열하는 가열 수단을 포함하는 광학 디바이스가 제공된다.
사용자에 의해 제어되거나 또는 본 발명의 광학 디바이스에서 온도 센서에 응답하는 가열 수단의 존재는 광학 디바이스 내 유체의 온도의 변동이 저감될 수 있는 것을 보장한다. 그 결과, 이들 유체의 밀도가 또한 덜 변동하며 이로 유체의 배향에 대한 중력 왜곡을 제거하는데 있어 더 나은 제어를 할 수 있다. 이러한 온도 변동에 대한 더 나은 제어는 광학 디바이스의 동작 범위의 저점(low end)에 있는 동작 온도에서 매우 점성이 있게 되는 기름에 기반한 절연 유체와 연관된 문제를 또한 해결하여, 이로 증가하는 점성이 광학 디바이스의 스위칭 속도에 미치는 악영향을 저감시킬 수 있다.
유사하게, 유체의 굴절률이 온도에 의존하기 때문에, 큰 온도 변화는 광학 디바이스의 의도된 광학 동작에서 벗어나게 할 수 있다.
나아가, 유체의 냉각은 유체의 체적을 감소시키고 이로 인해 압력을 감소시킨다. 그 결과, 증기 버블이나 분해된 가스의 버블들이 유체에 발생할 수 있으며, 이는 광학 디바이스의 광학 성능을 저해할 수 있다. 본 발명에 의해 제공되는 광학 디바이스 내 유체의 온도를 제어하는 것은 광학 디바이스의 광학 특성의 개선된 안정성을 보장한다.
나아가, 본 발명의 광학 디바이스는 전기적으로 민감한 유체가 온도 센서에 연결된 가열 수단의 존재에 의해 어는 것이 방지되기 때문에, 전해질에 기반한 전도성 유체인 전기적으로 민감한 유체의 전해질 농도가 더 저감하는 것을 허용한다. 그 결과, 전기적으로 민감한 유체와 접촉하는 광학 디바이스 내 금속 부분이 전해질에 의해 부식되는 열화 현상이 저감된다. 나아가, 전해질에 기반한 유체의 밀도가 증가하는 전해질 농도에 따라 증가하므로, 본 발명의 광학 디바이스는 이러한 유체의 밀도를 더 낮게 할 수 있어, 이로 매칭하는 밀도를 가지는 절연 유체를 위한 선택을 용이하게 한다.
본 가열 수단이 수동으로 동작될 수도 있지만, 본 광학 디바이스는 온도 센서를 더 포함하며 이 가열 수단은 이 온도 센서에 응답하는 것이 바람직하다. 이것은, 디바이스의 사용자가 광학 디바이스가 노출되는 온도에 관심을 가질 필요 없이 이 광학 디바이스를 항시 보호할 수 있게 보장한다.
일 실시예에서, 이 가열 수단은 전기 전류를 경계의 위치를 조정하는 수단의 적어도 일부에 제공하는 구동 회로를 포함한다. 광학 디바이스의 휴지 상태(idle state) 동안 전극에 제공되는 일정한 전류일 수 있는 전기 전류는 경계의 위치를 조정하는 수단을 구비하는 광학 디바이스의 용기의 벽을 저항으로 가열하게 한다. 이것은, 광학 디바이스의 온도를 경계의 위치를 조정하는 이미 이용가능한 수단을 사용하여 제어할 수 있는 장점을 가진다.
다른 실시예에서, 이 가열 수단은 용기의 적어도 일부를 커버하는 전도성 물질 층을 포함한다. 가열 전용 전도성 물질의 사용은, 경계의 위치를 조정하는 수단이 광학 디바이스에 부착될 때 광학 디바이스의 동작 동안 이 물질이 사용될 수 있는 장점을 가진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 개시 문단에 따른 광학 디바이스를 제어하는 방법이 제공되며, 본 방법은 절연 유체와 전기적으로 민감한 유체의 온도를 결정하는 단계와, 미리 한정된 온도 임계값과 결정된 온도를 비교하는 단계와, 이 결정된 온도가 상기 임계값 이하인 경우 상기 절연 유체와 전기적으로 민감한 유체를 가열하는 단계를 포함한다.
본 방법에 따라, 일반적으로 유체의 특성, 예컨대, 그 온도 아래에서 밀도, 점성, 및 굴절률이 그 의도된 특성에서 너무 많이 벗어나는 온도인 미리 한정된 온도 이하로 광학 디바이스 내의 온도가 내려가지 않아서, 본 광학 디바이스의 성능에 전술된 악영향을 미치는 것을 회피하는 것이 보장된다.
일 실시예에서, 온도를 결정하는 단계는 제 1 위치에서부터 제 2 위치로 경계를 스위칭하는 단계와, 경계의 응답 시간을 측정하는 단계를 포함한다. 이 실시예는 경계 위치의 변동에 대한 광학 디바이스의 응답 시간이 온도 의존성이라는 사실에 기초한다. 그 결과, 이러한 응답 시간의 결정은 암시적으로 온도를 측정하는 것이며, 이는 전용 온도 센서를 요구하지 않는 장점을 가지며; 또한 이러한 측정은 예를 들어 렌즈 기능을 구현하는 광학 디바이스의 경우에는 이미지 센서로 또는 조리개 기능을 구현하는 광학 디바이스의 경우에는 광 센서 또는 이미지 센서로 수행될 수 있다. 이후, 절연 유체와 전기적으로 민감한 유체를 가열하는 단계는 전기 전류를 경계의 위치를 조정하는 수단의 적어도 일부에 제공하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 광학 디바이스 내 추가적인 소자를 요구함이 없이 가열 단계를 수행할 수 있는 장점을 가진다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 개시 문단에 따른 광학 디바이스를 포함하는 전자 디바이스가 제공되며, 본 전자 디바이스는 경계의 위치를 조정하는 수단에 연결된 구동 회로와 이 구동 회로에 연결된 온도 센서를 더 포함한다. 이 구동 회로와 온도 센서는 광학 디바이스에 통합될 필요는 없으나 본 발명의 전자 디바이스 내에 또한 존재할 수 있다. 이것은, 이러한 소자가 전자 디바이스 내에 이미 존재하는 경우 그 기능이 광학 디바이스의 원하는 온도 제어를 구현하도록 연장될 수 있는 장점을 가진다. 예를 들어, 전자 디바이스가 액정 디스플레이를 구비하는 경우, 이 디스플레이를 위한 구동 회로는 또한 본 광학 디바이스용으로 사용될 수 있는 온도 센서를 이미 포함하고 있을 수 있다.
대안적으로, 본 전자 디바이스는 광학 센서를 더 포함하며 이 온도 센서는 광학 센서로 구현된다. 본 발명의 방법에 설명되는 바와 같이, 이 광학 센서는 유체의 온도와 상관성이 있을 수 있는 광학 디바이스의 응답 시간을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 전용 온도 센서를 요구하지 않는 장점을 가진다.
본 구동 회로는 온도 센서에 응답하여 전기 전류를 경계의 위치를 조정하는 수단의 적어도 일부에 제공하도록 더 배열될 수 있으며, 이는 가열 수단을 위한 제어부로서 추가적인 구동 회로를 요구하지 않는 장점을 가진다.
다른 실시예에서, 본 광학 디바이스는 용기의 적어도 일부를 커버하는 전도성 물질 층을 더 포함하며, 이 전도성 층은 구동 회로에 연결되며, 상기 구동 회로는 온도 센서에 응답하여 전기 전류를 전도성 물질 층에 제공하도록 더 배열된다. 이것은, 광학 디바이스의 가열 수단으로 작용하는 전도성 물질이 경계의 위치를 조정하는 수단으로 동시에 사용될 수 있어 동작 동안 광학 디바이스를 가열할 수 있는 장점을 가진다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 비 제한적인 예로서 보다 상세하게 기술된다.
도 1은 종래 기술의 가변 초점 렌즈를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 광학 디바이스를 개략적으로 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 다른 광학 디바이스를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 전자 디바이스를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 다른 전자 디바이스를 개략적으로 도시하는 도면.
본 도면은 단순히 개략적인 것이며 축척에 맞게 도시되지 않은 것임을 이해해야 한다. 또한 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 부분을 나타내기 위해 도면 전체에 걸쳐 사용되었다는 것을 이해해야 한다.
도 1에서, 국제 특허 출원 WO 03/069380에 개시된 가변 초점 렌즈가 도시된다. 이 가변 초점 렌즈는 원통형 챔버 내에 수용된 제 1 유체(A)와 제 2 유체(B)를 포함한다. 이들 유체(A 및 B)는 혼합될 수 없고 서로 다른 굴절률을 가지고 있으며 바람직하게는 유체들 사이에 경계(14)를 포함하는 유체의 배향에 대해 배향에 따른 중력 효과를 회피하기 위해 동일한 밀도를 가지고 있는 것이다. 원통형 챔버는 제 1 종단부(4)와 제 2 종단부(6)를 더 포함하며, 원통형 챔버의 내벽 뿐만 아니라 제 1 종단부(4)는, 인가되는 전압이 없는 경우, 절연 유체(A)에 의해 전도성 유체(B)를 가두기 위해, 파릴렌 층과 결합될 수 있는, DuPont 사로부터 구입가능한 AF1600TM과 같은 소수성 코팅으로 커버된다. 이 경계(14)의 형상은, 챔버 벽에 내재된 원통형 전극(2)과 제 2 유체(B)와 전도성있게 접촉하는 제 2 덮개(6) 상에 있는 바람직하게는 투명한 환형 전극(12) 양단의 전압을 값(V1)으로부터 값(V2)으로 변화시킴으로써 배향 (a)에 도시된 볼록한 형상으로부터 배향 (b)에 도시된 오목한 형상으로 연속적으로 스위칭될 수 있다. 그 결과, 원통을 투과하는 광 경로(L)의 초점이 변경된다.
투명한 종단부(4)는 렌즈 형상일 수 있는 유리나 중합체 덮개나 다른 적절한 투명 물질일 수 있다.
일반적으로, 절연 유체(A)의 물리적 특성의 온도 의존성은 전도성 유체(B)의 물리적 특성의 온도 의존성과는 다를 수 있다. 따라서, 유체(A, B)는 선택된 온도, 예컨대 실온에서는 잘 매칭된 물리적 특성을 가질 수 있지만, 만약 렌즈의 동작 온도가 이 선택된 온도에서 상당히 벗어나는 경우에는, 이러한 다른 온도에 따른 동작은 그 의도된 물리적 특성의 매칭에서 벗어날 수 있다.
예를 들어, 절연 유체(A)와 전도성 유체(B)는 이들 유체의 배향에 대한 중력의 영향을 회피하기 위해 T=20℃ 부근에서는 유사한 밀도를 가질 수 있다. 그러나, T=-20℃에서 동작하는 경우, 그 밀도는 이들 유체의 배향이 중력에 의해 영향을 받을 수 있을 만큼 충분히 달라질 수 있으며, 이는 렌즈의 성능이 놓여있는 배향에 따라 달라지게 된다는 것을 의미하며, 이것은 매우 원치않는 것이다.
또한, 절연 유체(A)와 전도성 유체(B) 사이에 주의깊게 선택된 굴절률의 차이가 이러한 온도의 큰 변동으로 인해 변경될 수 있으며, 이는 렌즈의 원하는 광학 동작에서 벗어나게 할 수 있다. 나아가, 절연 유체(A)는 기름에 기반한 것일 수 있다. 이 기름에 기반한 유체는 낮은 온도에서 매우 점성이 높아질 수 있으며 이는 가변 초점 렌즈의 스위칭 속도에 악영향을 미친다.
이들 원치않는 영향이 하나의 예로서 국제특허출원 WO 03/069380으로부터 종래 기술의 렌즈를 사용하여 설명되어 있지만, US 특허 출원 US 2001/0017985에 개시된 조리개와 같은 다른 유체에 기반한 광학 디바이스도 또한 이들 문제 중 적어도 일부를 초래할 수 있다는 것이 강조된다.
도 2 및 이후 도면에서, 도 1의 가변 초점 렌즈가 본 발명의 광학 디바이스 의 일 실시예로서 도시된다. 그러나, 본 발명의 내용은 다른 유체에 기반한 광학 디바이스에도 적용될 수 있다는 것이 강조된다. 도 2에서, 가변 초점 렌즈는 구동 회로(20)를 갖도록 확장되며, 이 구동 회로(20)는 전기적으로 민감한 유체(B)와 절연 유체(A) 사이에 경계(14)의 형상을 제어하기 위해 전압을 벽 전극(2)과 바닥 판 전극(12)을 포함하는 전극 배열에 제공하도록 배열된다. 이 구동 회로(20)는 온도 센서(30)에 응답하여 전기 전류를 이 전극 배열의 전극(2)과 전극(12) 중 적어도 하나에 제공하도록 더 배열된다. 벽 전극(2) 및/또는 바닥 판 전극(12)을 통해 전기 전류를 인가하는 것은 가변 초점 렌즈의 용기 벽을 저항으로 가열하게 하며, 이로 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)를 가열하게 된다.
일 실시예에서, 제공된 전류는 직류 전류이며, 이는 예를 들어 벽 전극(2)의 저항 가열(resistive heating)을 유발한다. 다른 실시예에서, 구동 회로(20)는 전도성 유체(B), 챔버의 내벽 상에 있는 절연 층, 예컨대 파릴렌 층(parylene stack), 및 절연 층을 가열하는 벽 전극(2)에 의해 형성된 커패시터 상에 전하 분포를 반전시키도록 교류 전류를 제공하도록 배열된다. 유리하게, 교류 전류의 교류 주파수는 전압 변동에 대한 경계(14)의 응답 시간보다 더 높고 바람직하게는 상당히 더 높으며, 예컨대 5-50kHz 범위이다. 이것은 전압 변동이 경계(14)가 응답하기에는 너무 빠르기 때문에 활성 모드 동안 광학 디바이스를 가열할 수 있게 한다.
온도 센서(30)는 임의의 알려진 온도 센서일 수 있으며, 바람직하게는 가변 초점 렌즈의 용기와 가까이 접촉하여 위치되지만 반드시 그럴 필요는 없다. 온도 센서(30)는 생략될 수 있으며 이때는 전기 전류를 제공하기 위해 구동 회로(20)를 사용자에 의해 제어되는 작동으로 대체될 수 있다.
도 3은 본 발명의 광학 디바이스의 다른 실시예를 도시한다. 도 2에 도시된 가변 초점 렌즈는 가변 초점 렌즈의 용기의 종단부(4) 상에 투명한 전도성 층(100)을 갖게 연장된다. 이 투명한 전도성 층(100)은 인듐 주석 산화물(ITO) 층이나 다른 적절한 투명한 전도성 물질일 수 있다. 도 3에서, 구동 회로(20)는 이 층에 전기 전류를 제공하기 위해 투명한 전도성 층(100)에 전도가능하게 연결된다. 이것은 투명한 전도성 층(100)에 저항 열을 생성할 수 있으며, 이로 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)를 가열한다. 광학 디바이스의 가열 전용 전도성 층(100)의 존재는, 벽 전극(2)과 바닥 판 전극(12)이 이중 기능을 수행할 필요가 없기 때문에, 즉 경계(14)의 형상을 제어하면서 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)를 가열할 필요가 없기 때문에, 동작 동안 디바이스가 또한 가열될 수 있는 장점을 가진다.
전도성 층(100)은 반드시 종단부(4) 상에 위치되어야 하는 것은 아니라는 것이 강조된다. 용기의 다른 부분 상에 위치하는 것도 동등하게 가능하다. 또한 전도성 층(100)은 용기를 투과하는 광 경로 외부에 놓일 때는 반드시 투명해야 하는 것은 아니다. 나아가, 구동 회로(20)는 경계(14)의 형상을 제어하기 위한 전극 배열에 연결된 전용 구동 회로와 전도성 층(100)에 전기 전류를 제공하기 위해 다른 전용 구동 회로를 포함할 수 있다.
이런 점에서, 본 발명의 문맥에서, '전기적으로 민감한 유체'라는 어구는 전도성 유체, 극성 유체, 및 분극가능한 유체를 포함하는 것으로 의도된 것이라는 것 이 강조된다.
나아가, 본 출원에서 경계(14)의 위치를 조정하는 수단이 전압에 의하여 경계(14)의 형상을 제어하는 전극 배열로 도시되어 있지만, 경계(14)의 위치를 조정하는 다른 수단도 동등하게 허용가능하며, 예를 들어 2003년 5월 14일이 우선일인 미 공개된 유럽 특허 출원 03101335.2에 개시된 것이 있다. 이 출원에서, 가변 초점 렌즈는 다른 굴절률을 갖는 2가지의 혼합될 수 없는 유체를 포함하는 것으로 기술되어 있다. 이 렌즈는 2가지의 유체가 분포된 2개의 챔버를 구비하며, 이 2개의 챔버 중 제 1 챔버는 경계가 위치하고 광 경로가 투과하여 진행하는 챔버이고, 제 2 챔버는 제 1 챔버에 2개의 연결부를 갖는 챔버이다. 제 2 챔버는 두 챔버에 있는 유체의 각 체적을 변경하기 위해 사용되는 펌프를 포함한다. 그 결과, 렌즈의 초점은 경계의 형상, 즉 곡률반경을 변경시키는 것이 아니라 제 1 챔버의 내부 벽에 대한 2가지의 유체 사이의 경계의 위치를 이동시켜 변경된다.
도 2 및 도 3에 도시된 광학 디바이스는, 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)를 에워싸는 용기를 포함하며, 상기 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)는 혼합될 수 없고 경계(14)를 통해 서로 접촉해 있으며 유체들(A;B) 중 적어도 하나는 상기 용기를 투과하는 광 경로 내에 적어도 부분적으로 위치하며, 나아가 경계(14)의 위치를 조정하는 수단을 더 포함하는, 광학 디바이스를 제어하기 위한 본 발명의 방법(400)에 따라 동작될 수 있다. 본 방법(400)은 도 4에 도시된 여러 단계를 포함한다.
제 1 단계 (410)에서, 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)의 온도가 결정된다. 이것은 온도 센서(30)와 같은 전용 온도 센서를 사용하여 수행될 수 있다. 이 온도는 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)에 인접하게 온도 센서(30)를 두거나 또는 광학 디바이스 외부에서 온도를 측정함으로써 결정될 수 있으며 또 이 온도로부터 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)에 대한 온도를 유도할 수 있다.
대안적으로, 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)의 온도는 광학 디바이스의 광학적 거동으로부터 유도될 수 있다. 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)의 물리적 특성은 광학 디바이스의 광학적 거동에 밀접하게 연관되어 있다는 것은 이미 설명되었다. 이들 특성이 온도에 의존하기 때문에, 광학 디바이스의 광학적 거동의 변동은 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)의 온도를 나타내는 것이다.
예를 들어, 경계(14)는 제 1 위치에서부터 제 2 위치로 스위칭될 수 있다. 경계(14)의 응답 시간, 즉 경계(14)가 안정 위치에 도달하는 데 소요되는 시간은 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)의 온도의 함수이며, 이에 따라 이 응답 시간을 측정하는 것은 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)의 온도를 제공할 수 있다. 이 응답 시간은 경계(14)의 형상을 변경할 때 광학 디바이스의 출력이 다시 안정하게 되는 시간을 분석함으로써 이미지 센서와 같은 광학 센서를 이용하여 측정될 수 있다. 광학 디바이스가 조리개인 경우, 이것은 또한 광 센서로도 수행될 수 있으며, 이 경우에 광학 디바이스를 투과하는 광량의 안정화는 안정한 상태에 도달하는 경계(14)를 나타내는 것이다. 대안적으로, 이 응답 시간은, 벽 전극(2), 이 벽 전극(2)을 커버하는 절연 층과, 전기장(B)에 응답하는 유체에 의해 형성된 커패시터의 커패시턴스를 측정함으로써 결정될 수 있다.
그 다음 단계(420)에서, 결정된 온도는 미리 한정된 온도와 비교된다. 미리 한정된 온도는 일반적으로 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)의 물리적 특성이 요구된 규격 내에 여전히 있는 최저 온도이다. 만약 결정된 온도가 미리 한정된 온도보다 더 낮지 않은 경우, 가열 단계는 요구되지 않는다. 그러나, 결정된 온도가 미리 한정된 온도보다 낮게 되는 경우, 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)를 가열하는 단계(430)가 수행되며, 이는 예를 들어 광학 디바이스의 벽 전극(2) 및/또는 바닥 전극(12)을 통해 전기 전류를 제공함으로써 수행된다.
단계(410 내지 430)는 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)의 온도가 더 이상 미리 한정된 온도보다 낮지 않을 때까지 반복될 수 있다. 대안적으로, 단계(410 내지 420)가 일단 실행되면, 단계(430)는 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)가 충분히 데워질 때까지 단계(410,420)와 병행하여 실행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 전자 디바이스(1)의 일 실시예를 도시한다. 이 전자 디바이스는 도 1에 도시되고 그 상세한 설명에 기술된 바와 같은 광학 디바이스를 포함한다. 나아가, 전자 디바이스(1)는 광학 디바이스에 의해 포획된 이미지를 레지스터(register)하기 위해 광학 디바이스를 투과하는 광 경로의 출사측에 위치된 이미지 센서(40)를 포함한다. 이미지 센서(40)는 상기 구동 회로를 제어하기 위해 구동 회로(20)에 연결되어, 광학 디바이스에 의해 포획된 이미지가 적절한 특성, 예를 들어 가변 초점 렌즈인 광학 디바이스의 경우에 초점이 맞는 이미지를 가지는 것을 보장한다. 이 전자 디바이스는 능동 매트릭스 액정 디스플레이(AMLCD)(미도시)를 위한 구동 회로(미도시)의 일부일 수 있는 온도 센서(30)를 포함할 수 있다. 이 온도 센서(30)는 측정된 온도가 미리 한정된 온도 이하로 떨어지는 경우 본 발명의 방법(400)의 단계(410, 420)와 유사하게 제어 신호를 구동 회로(20)에 제공하기 위해 또한 사용될 수 있다. 이에 응답하여, 구동 회로(20)는 전기 전류를 전극(2)과 전극(12) 중 적어도 하나에 제공한다. 대안적으로, 광학 디바이스는 전기 전류가 인가되는 전도성 층(미도시)을 포함할 수 있다.
온도 센서(30)는 이미지 센서(40)가 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)의 온도를 전술된 바와 같이 결정하기 위해 사용된다면 생략될 수 있다. 이미지 센서(40)에 의해 결정된 온도는 전술된 AMLCD와 같은 전자 디바이스(1)의 다른 온도 감응 부분을 제어하기 위해 또한 사용될 수 있으며, 이 경우에 온도 센서(30)는 이 AMLCD의 구동 회로로부터 생략될 수 있다.
대안적으로, 전자 디바이스는, 커패시턴스가 제 1 위치에서부터 제 2 위치로 경계(14)를 스위칭할 때 안정한 값에 도달하는데 소요되는 시간이 전술된 경계의 응답 시간에 대응하기 때문에, 경계(14)의 응답 시간을 결정하기 위해, 벽 전극(2)과, 이 벽 전극(2)을 커버하는 절연 층과, 전기적으로 민감한 유체(B)로 형성된 커패시터의 커패시턴스를 결정하기 위해 구성될 수 있다.
전술된 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시하는 것이며 이 기술 분야에 숙련된 자라면 첨부된 청구범위를 벗어나지 않고 많은 다른 실시예를 고안할 수 있을 것이라는 것이 주목된다. 청구범위에서, 괄호 사이에 있는 임의의 참조 부호는 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. "포함하는"이라는 단어는 청구항에 나열된 요소나 단계가 아닌 요소나 단계의 존재를 배제하지 않는다. 요소 앞에 있는 "단수"를 나타내는 단어는 그러한 요소의 복수의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 몇몇 별개의 요소를 포함하는 하드웨어에 의하여 구현될 수 있다. 몇몇 수단을 나열하는 장치 청구항에서, 이들 수단 중 몇몇은 동일한 하나의 하드웨어에 의하여 구현될 수 있다. 특정 조치가 서로 다른 종속항에 언급되어 있다는 사실만으로 이들 조치의 결합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 유체에 기반한 광학 디바이스를 제조하는 등에 이용가능하다.

Claims (13)

  1. 광학 디바이스로서,
    절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)를 에워싸는 용기로서, 상기 절연 유체(A)와 상기 전기적으로 민감한 유체(B)는 혼합될 수 없고 경계(14)를 통해 서로 접촉해 있으며, 상기 유체들(A;B) 중 적어도 하나는 상기 용기를 투과하는 광 경로 내에 적어도 부분적으로 배치되는, 용기와,
    상기 경계(14)의 위치를 조정하는 수단(2;12)과,
    상기 절연 유체(A)와 상기 전기적으로 민감한 유체(B)를 가열하는 가열 수단(2,12,20,100)
    을 포함하는, 광학 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 디바이스는 온도 센서(30)를 더 포함하며, 상기 가열 수단(2,12,20,100)은 상기 온도 센서에 응답하는, 광학 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가열 수단(2,12,20)은 상기 경계(14)의 위치를 조정하는 수단(2;12)의 적어도 일부에 전기 전류를 제공하는 구동 회로(20)를 포함하는, 광학 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전기 전류는 교류 전류인, 광학 디바이스.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가열 수단(20, 100)은 상기 용기의 적어도 일부를 커버하는 전도성 물질 층(100)을 포함하는, 광학 디바이스.
  6. 광학 디바이스를 제어하는 방법(400)으로서,
    상기 광학 디바이스는,
    절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)를 에워싸는 용기로서, 상기 절연 유체(A)와 상기 전기적으로 민감한 유체(B)는 혼합될 수 없고 경계(14)를 통해 서로 접촉해 있으며, 상기 유체들(A;B) 중 적어도 하나는 상기 용기를 투과하는 광 경로 내에 적어도 부분적으로 배치되는, 용기와,
    상기 경계(14)의 위치를 조정하는 수단(2;12)
    을 포함하는, 상기 광학 디바이스를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 절연 유체와 상기 전기적으로 민감한 유체의 온도를 결정하는 단계(410)와,
    상기 결정된 온도를 미리 한정된 온도 임계값과 비교하는 단계(420)와,
    상기 결정된 온도가 상기 임계값 미만인 경우 상기 절연 유체(A)와 상기 전기적으로 민감한 유체(B)를 가열하는 단계(430)
    를 포함하는, 광학 디바이스를 제어하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 온도를 결정하는 단계(410)는,
    제 1 위치로부터 제 2 위치로 상기 경계(14)를 스위칭하는 단계와,
    상기 경계(14)의 응답 시간을 측정하는 단계
    를 포함하는, 광학 디바이스를 제어하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 절연 유체(A)와 상기 전기적으로 민감한 유체(B)를 가열하는 단계(430)는 상기 경계(14)의 위치를 조정하는 수단(2;12)의 적어도 일부에 전기 전류를 제공하는 단계를 포함하는, 광학 디바이스를 제어하는 방법.
  9. 전자 디바이스(1)로서,
    광학 디바이스로서, 절연 유체(A)와 전기적으로 민감한 유체(B)를 에워싸는 용기로서, 상기 절연 유체(A)와 상기 전기적으로 민감한 유체(B)는 혼합될 수 없고 경계(14)를 통해 서로 접촉해 있으며, 상기 유체들(A;B) 중 적어도 하나는 상기 용기를 투과하는 광 경로 내에 적어도 부분적으로 배치되는, 용기와; 상기 경계(14)의 위치를 조정하는 수단(2;12)을 포함하는, 광학 디바이스와;
    상기 경계(14)의 위치를 조정하는 수단(2;12)에 연결된 구동 회로(20)와;
    상기 구동 회로(20)에 연결된 온도 센서(30,40)
    를 포함하는, 전자 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서, 광학 센서(40)를 더 포함하며, 상기 온도 센서는 상기 광 학 센서(40) 내에 구현되는, 전자 디바이스.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 구동 회로(20)는 상기 온도 센서(30, 40)에 응답하여 상기 경계(14)의 위치를 조정하는 수단(2;12)의 적어도 일부에 전기 전류를 제공하도록 더 배열되는, 전자 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 전기 전류는 교류 전류인, 전자 디바이스.
  13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 광학 디바이스는, 상기 용기의 적어도 일부를 커버하는 전도성 물질 층(100)을 더 포함하며, 상기 전도성 층(100)은 상기 구동 회로(20)에 연결되며, 상기 구동 회로(20)는 상기 온도 센서(30,40)에 응답하여 전기 전류를 상기 전도성 물질 층(100)에 제공하도록 더 배열되는, 전자 디바이스.
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