(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに連通する駆動部及びレンズ部を含む内部空間を有するスペーサフレームと、
前記内部空間に入れられている光学流体と、
前記スペーサフレームの一の外面上に周縁が接合されており、前記スペーサフレームによって引き伸ばされた状態であり、前記レンズ部をカバーする弾性膜と、
前記スペーサフレームの他の外面上に配されており、前記弾性膜とともに前記光学流体を前記内部空間に密封しており、前記光学流体と熱膨張係数が実質的に同じか、または前記光学流体よりも熱膨張係数が大きい物質で形成され、前記光学流体の温度変化に伴って前記内部空間の体積を増減させるように変形される透明な単一物質で形成される熱変形部材と、
を含むことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記熱変形部材は、前記光学流体の熱膨張係数の５０％以上の熱膨張係数を有する物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記熱変形部材は、液体レンズの動作温度範囲内で実質的に線形弾性変形を行う疎水性物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記熱変形部材は、シリコン弾性重合体またはシリコンレジンで形成されることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記熱変形部材は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）で形成されることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
前記スペーサフレームは、シリコンで形成され、
前記スペーサフレームと前記熱変形部材との間の界面には、シリコン酸化物またはシリコン窒化物で形成された接着補助パターンが介在されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光学装置。
【請求項７】
前記熱変形部材は、前記レンズ部に対応する部分が縁部の部分より外側に突出する形状を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記熱変形部材は、前記レンズ部に対応する部分が実質的に平らな形状を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項９】
互いに連通する駆動部及びレンズ部を含む内部空間の周りに配されているスペーサフレームと、
前記内部空間に入れられている光学流体と、
前記スペーサフレームの一の外面上に周縁が接合されており、前記スペーサフレームによって引き伸ばされた状態であり、前記レンズ部をカバーする弾性膜と、
前記スペーサフレームの他の外面上の前記内部空間に対応するように配されており、前記弾性膜とともに前記光学流体を前記内部空間に密封しており、前記光学流体と熱膨張係数が実質的に同じか、または前記光学流体よりも熱膨張係数が大きい物質で形成され、前記光学流体の温度変化に伴って前記内部空間の体積を増減させるように変形される熱変形部材と、
前記スペーサフレームの他の外面上の前記スペーサフレームの枠に対応するように、前記熱変形部材の周りに沿って配されるフランジ部と、
を含むことを特徴とする光学装置。
【請求項１０】
前記フランジ部は、前記熱変形部材より熱膨張係数が小さな物質で形成されることを特徴とする請求項９に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記スペーサフレームは、シリコンで形成され、前記フランジ部は、ガラスで形成されることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記熱変形部材と前記フランジ部との界面は、外側に行くほど前記フランジ部の幅が狭くなるように傾斜を有することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記熱変形部材と前記フランジ部との界面は、水平面に対して３０°〜９０°の傾斜を有することを特徴とする請求項１２に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記レンズ部に対応する位置の前記熱変形部材に配され、平らな形状を有する変形防止部材をさらに含むことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記変形防止部材は、熱変形プレートの内部に配されることを特徴とする請求項１４に記載の光学装置。
【請求項１６】
互いに連通する駆動部及びレンズ部を含む内部空間の周りに配されているスペーサフレームと、
前記内部空間に入れられている光学流体と、
前記スペーサフレームの一の外面上に周縁が接合されており、前記スペーサフレームによって引き伸ばされた状態であり、前記レンズ部をカバーする弾性膜と、
前記スペーサフレームの他の外面上に配されており、前記弾性膜とともに前記光学流体を前記内部空間に密封しており、前記光学流体と熱膨張係数が実質的に同じか、または前記光学流体よりも熱膨張係数が大きい物質で形成され、前記光学流体の温度変化に伴って前記内部空間の体積を増減させるように変形される透明な単一物質で形成される熱変形部材と、
前記熱変形部材の前記レンズ部に対応する位置に配され、平らな形状を有する透明な変形防止部材と、
を含むことを特徴とする光学装置。
【請求項１７】
前記変形防止部材は、前記熱変形部材より厚さが薄く、前記熱変形部材の内部に配されることを特徴とする請求項１６に記載の光学装置。
【請求項１８】
前記変形防止部材は、前記熱変形部材と厚さが実質的に同じであり、前記熱変形部材の一部を構成することを特徴とする請求項１６に記載の光学装置。
【請求項１９】
前記変形防止部材は、ガラス、ポリイミド、またはポリエーテルスルホンで形成されることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項２０】
前記スペーサフレームは、前記駆動部が前記内部空間の中心に位置する前記レンズ部を取り囲むように配されていることを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項２１】
スペーサフレームと、
前記スペーサフレームの一の外面上に周縁が接合されており、前記スペーサフレームによって引き伸ばされた状態である弾性膜を含む光学部と、
前記スペーサフレームの他の外面上に配されている熱変形部材と、
前記スペーサフレーム、前記光学部、及び前記熱変形部材によって形成される内部空間に密封されている光学物質と、を含み、
前記熱変形部材と前記スペーサフレームは、相異なる物質で形成されており、
前記熱変形部材は、所定の形状を有し、前記光学物質と熱膨張係数が実質的に同じか、または前記光学物質よりも熱膨張係数が大きい物質で形成され、前記光学物質の温度変化に伴って前記内部空間の体積を増減させるように変形されることを特徴とする光学装置。
【請求項２２】
前記スペーサフレームの枠に対応するように、前記熱変形部材の周りに沿って配されるフランジ部を含むことを特徴とする請求項２１に記載の光学装置。
【請求項２３】
前記光学部に対応する位置の前記熱変形部材に配されており、平らな形状を有する変形防止部材をさらに含むことを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の光学装置。
【請求項２４】
前記光学流体の粘度は、１００ｃＰ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項２５】
前記駆動部と前記レンズ部との間に、前記光学流体が即時流動できるように、前記駆動部と前記レンズ部とが連通されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項２６】
前記光学流体は、前記駆動部と前記レンズ部との間で自在に流動することができることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項２７】
前記熱変形部材と前記弾性膜との距離が増加するように、前記熱変形部材は、温度の増加によって変形されて、前記内部空間の体積が増加することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項２８】
外側に突出するように所定の凸状を有する第１メンブレンと、
前記第１メンブレンの中間に配されており、前記第１メンブレンを形成する物質よりさらに硬い物質で形成された変形防止部材と、
前記第１メンブレンの下部に配されているフレームと、
前記フレームの下部に周縁が接合されており、前記フレームによって引き伸ばされた状態である第２メンブレンと、
前記第１メンブレン、前記フレーム、及び前記第２メンブレンによって形成された内部チャンバに満たされ、かつ密封されている流体と、を含み、
前記第１メンブレンは、前記流体と熱膨張係数が実質的に同じか、または前記流体よりも熱膨張係数が大きい物質で形成され、前記流体の温度の増加に伴って、さらに外側に突出するように熱的に変形される物質で形成されることを特徴とする光学装置。
【請求項２９】
前記第１メンブレンが、熱膨張をすれば、前記内部チャンバの体積は増加することを特徴とする請求項２８に記載の光学装置。
【請求項３０】
前記第１メンブレン、前記変形防止部材、前記フレーム、及び前記第２メンブレンは、同一線上に配されていることを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の光学装置。
【請求項３１】
周りの温度が増加しても、前記変形防止部材が配される前記第１メンブレンの部分は、平らな形状を保持することを特徴とする請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項３２】
周りの温度が増加しても、前記第１メンブレンの部分の真下側に配される前記第２メンブレンの部分は、前記第１メンブレンの部分に対して平行に保持されることを特徴とする請求項３１に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体レンズ（ｆｌｕｉｄｉｃ  ｌｅｎｓ）のような光学装置（ｏｐｔｉｃａｌ  ａｐｐａｒａｔｕｓ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル技術が発達するにつれて、デジタルコンバージェンス（ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）現象が急速に広がっている。デジタルコンバージェンスが最も活発に進められている分野は、メディアと通信分野であるが、デジタルコンバージェンス製品の代表的な例が、モバイル通信機器である。ゲーム、音楽再生、放送、インターネットなどの機能を行うための装置はもとより、デジタルカメラやデジタルカムコーダのような撮像装置も、モバイル通信機器に結合されている。そのうち、撮像装置は、モバイルフォン以外にも、ラップトップコンピュータ（ｌａｐｔｏｐ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）のような他のモバイル電子機器にも広く装着されている。
【０００３】
撮像装置を備えたモバイル電子機器が、小型化、薄型化、及び普遍化されていて、より小さくて薄く、より安価の撮像装置に対する要求は増加している。特に、モバイル電子機器には、撮像装置だけではなく、他のデジタル電子機器（例えば、ＭＰ３プレーヤーや動画再生機、ＤＭＢテレビなど）も共に搭載されていて、小さくて薄い撮像装置に対する要求はさらに増加している。しかし、結像光学系を含む撮像装置は、大きさや厚さを減少させるのが最も大変な電子機器の一つである。
【０００４】
撮像装置が、最初にモバイル電子機器に付着された時には、撮像装置の性能に対する要求はあまり高くなかった。しかし、最近、消費者の多様な要求や趣向を充足させるように、撮像装置を備えたモバイル電子機器の種類が多様化されているだけではなく、解像度を含めて撮像装置の性能に対する要求も次第に高くなっている。例えば、初期には近接距離撮影を６０ｃｍにし、この焦点距離も固定されていたが、最近、自動焦点（ａｕｔｏ  ｆｏｃｕｓ）機能やズーム（ｚｏｏｍ）機能、そして、３０ｃｍ以内での近接距離撮影機能、手ブレ防止機能なども撮像装置に備えられることが要請されている。
【０００５】
自動焦点機能やズーム機能、近接距離撮影機能などを撮像装置に具現するためには、結像光学系の焦点距離を調整する機能が要求される。結像光学系の焦点距離を変化させる方法として、ステップモータ（ｓｔｅｐ  ｍｏｔｏｒ）を使う方法やボイスコイルモータ（Ｖｏｉｃｅ  Ｃｏｉｌ  Ｍｏｔｏｒ、ＶＣＭ）を使う方法などがある。これら方法では、モータなどを駆動して結像光学系を構成するレンズ間の間隔を変化させて焦点距離を変化させるので、撮像装置の小型化に限界があり、かつ撮像装置を一括工程で製作しにくくて製造コストを低減しにくい。
【０００６】
前述した短所を克服するために提案された他の一つの方法は、液体レンズを利用することである。液体レンズは、光学流体（ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｌｕｉｄ）が光学メンブレン（ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）によって密封されている構造を有する光学装置の一つであるが、光学流体によって光学メンブレンのレンズ面に加えられる圧力を変化させることによって、レンズ面の曲率を変化させることができる。このような液体レンズの代表的な例は、本出願の出願人が出願して公開された韓国公開特許第２００８−００４３１０６、“光学レンズ及びその製造方法”に開示されているが、前記韓国公開特許は、参照によって本明細書に完全に結合される。
【０００７】
液体レンズは、レンズ面の曲率変化を用いて焦点距離を変化させうるので、焦点距離を調整するために、結像光学系を構成するレンズ間の距離を変化させる必要がない。したがって、液体レンズを含む撮像装置は、結像光学系を構成するレンズを移動させるためのステップモータやＶＣＭなどが不要であり、かつレンズの移動のための空間をさらに確保する必要もないために、小型化が可能である。また、前記韓国公開特許に開示されている液体レンズは、ウェハーレベルで一括工程で製造が可能であるので、量産に適するだけではなく、製造コストを低減させうる。
【０００８】
一方、モバイル電子機器を含んだ大部分の電子機器は、所定の温度範囲内で正常に作動できるように設計される。電子機器の動作温度は、具体的な用途や機能などによって変わりうるが、個人用携帯電子機器の動作温度は、例えば、約−２０℃〜６０℃の温度範囲であり得る。このような動作温度は、液体レンズを備える撮像装置にも同様に適用可能である。
【０００９】
ところが、液体レンズに使われる光学流体は、他の構成要素に比べて熱膨張係数が相対的に大きくて、温度による体積の変化が相対的に大きい。液体レンズは、焦点距離を調整するために、光学流体によって光学メンブレンに加えられる圧力でレンズ面の曲率を変化させるので、既存の液体レンズは、温度変化によってレンズ面の曲率、すなわち、液体レンズの焦点距離が変化される現象が発生することがある。このような現象は、液体レンズが所定範囲の動作温度（例えば、−２０℃〜６０℃）内で正常に作動を行うことを妨害しうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、温度の変化に関係なく正常な作動が保証される液体レンズのような光学装置を提供することである。
【００１１】
本発明は、温度変化によって光学流体の体積が増減しても、焦点距離は実質的に変化しない液体レンズのような光学装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態による光学装置は、互いに連通する駆動部（ｄｒｉｖｉｎｇ  ｐｏｒｔｉｏｎ）及びレンズ部（ｌｅｎｓ  ｐｏｒｔｉｏｎ）を含む内部空間（ｓｐａｃｅ）を形成するスペーサフレーム（ｓｐａｃｅｒ  ｆｒａｍｅ）を含む。スペーサフレームに形成される内部空間には、光学流体が入れられている。スペーサフレームの両外面上には、弾性膜（ｅｌａｓｔｉｃ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）と熱変形プレート（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ  ｐｌａｔｅ）のような光学流体と熱膨張係数が実質的に同じか、または光学流体よりも熱膨張係数が大きい物質で形成される熱変形部材（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ  ｍｅｍｂｅｒ）とが付着されており、弾性膜は、スペーサフレームの一の外周面上に周縁が接合されており、スペーサフレームによって引き伸ばされた状態であり、レンズ部をカバーする。透明な単一物質で形成される熱変形プレートは、スペーサフレームの他の外面上に配されており、弾性膜とともに光学流体を内部空間に密封しており、光学流体の温度変化に伴って内部空間の体積を増減させるように変形される。熱変形プレートは、レンズ部に対応する部分が縁部の部分より外側に突出する形状を有し、また、レンズ部に対応する熱変形プレートの部分は、実質的に平らな形状を有しうる。
【００１３】
本発明の他の実施形態による光学装置は、互いに連通する駆動部及びレンズ部を含む内部空間を形成するスペーサフレームを含む。スペーサフレームに形成される内部空間には、光学流体が入れられている。そして、スペーサフレームの一の外面上には、弾性膜の周縁が接合されており、弾性膜は、スペーサフレームによって引き伸ばされた状態であり、レンズ部をカバーする。そして、スペーサフレームの他の外面上には、内部空間に対応するように配されており、弾性膜とともに光学流体を内部空間に密封しており、光学流体と熱膨張係数が実質的に同じか、または光学流体よりも熱膨張係数が大きい物質で形成され、光学流体の温度変化に伴って内部空間の体積を増減させるように変形される熱変形プレートと、スペーサフレームの枠に対応するように、熱変形プレートの周りに沿ってフランジ部（ｆｌａｎｇｅ  ｕｎｉｔ）とが配されている。光学装置は、変形防止部材（ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ  ｍｅｍｂｅｒ）をさらに含みうる。変形防止部材は、レンズ部に対応する位置の熱変形プレートに配され、平らな形状を有する。変形防止部材は、熱変形プレートの内部に配置される。
【００１４】
本発明のまた他の実施形態による光学装置は、互いに連通する駆動部及びレンズ部を含む内部空間を形成するスペーサフレームを含む。スペーサフレームに形成される内部空間には、光学流体が入れられている。そして、スペーサフレームの一の外面上には、弾性膜の周縁が接合されており、弾性膜は、スペーサフレームによって引き伸ばされた状態であり、レンズ部をカバーする。スペーサフレームの他の外面上には、弾性膜とともに光学流体を内部空間に密封し、透明な単一物質で形成され、光学流体と熱膨張係数が実質的に同じか、または光学流体よりも熱膨張係数が大きい物質で形成される熱変形プレートが配されている。熱変形プレートは、光学流体の温度変化に伴って内部空間の体積を増減させるように変形されうる。そして、レンズ部に対応する位置の熱変形プレートには、平らな形状を有する透明な変形防止部材が配置される。
【００１５】
本発明のさらに他の実施形態による光学装置は、スペーサフレーム（ｓｐａｃｅｒ  ｆｒａｍｅ）、光学部（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｏｒｔｉｏｎ）、熱変形プレート、及び光学物質を含む。光学部は、スペーサフレームの一の外面上に周縁が接合されており、スペーサフレームによって引き伸ばされた状態である弾性膜を含み、熱変形プレートは、光学部が配されている反対側であるスペーサフレームの他の外面上に配され、光学流体と熱膨張係数が実質的に同じか、または光学流体よりも熱膨張係数が大きい物質で形成される。そして、光学物質は、スペーサフレーム、光学部、及び熱変形プレートによって形成される内部空間に密封されている。また、熱変形プレートとスペーサフレームは、相異なる物質で形成されており、熱変形プレートは、所定の形状を有し、光学流体の温度変化に伴って内部空間の体積を増減させるように変形されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による光学装置を示す斜視図である。
【図２】図１の光学装置の分離斜視図である。
【図３】図１でＡＢラインに沿って切り取った光学装置の断面図である。
【図４Ａ】温度が上昇した場合に、図３の光学装置に表われる構造変化を例示的に示す断面図である。
【図４Ｂ】温度が下降した場合に、図３の光学装置に表われる構造変化を例示的に示す断面図である。
【図５Ａ】図３の光学装置の一変形例を示す断面図である。
【図５Ｂ】図３の光学装置の他の変形例を示す断面図である。
【図６】図３の光学装置のまた他の変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態による光学装置の構造を示す断面図である。
【図８Ａ】図７の光学装置に含まれるフランジ部の形状の一例を示す斜視図である。
【図８Ｂ】図７の光学装置に含まれるフランジ部の形状の他の例を示す斜視図である。
【図９Ａ】図７の光学装置の一変形例を示す断面図である。
【図９Ｂ】図７の光学装置の他の変形例を示す断面図である。
【図１０】実験に使われた図７の光学装置の大きさを表示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。使われる用語は、実施形態での機能を考慮して選択された用語であって、その用語の意味は、ユーザ、運用者の意図または慣例などによって変わりうる。したがって、後述する実施形態で使われた用語の意味は、本明細書に具体的に定義された場合には、その定義に従い、具体的な定義がない場合は、当業者が一般的に認識する意味として解釈しなければならない。そして、第１物質層が、第２物質層上に形成されるとする場合に、それは、第１物質層が、第２物質層の真上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）に形成される場合はもとより、明示的にこれを排除する記載のない限り、他の第３の物質層が、第２物質層と第１物質層との間に介在されている場合も含むものと解釈しなければならない。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による光学装置を示す斜視図であり、図２は、図１の光学装置の分離斜視図であり、図３は、図１でＡＢラインに沿って切り取った光学装置の断面図である。図１ないし図３に示された光学装置は、携帯用電子機器の撮像モジュールに備えられる液体レンズであり得るが、これは単に例示的なものである。以下、光学装置が、このような液体レンズである場合を中心に実施形態を詳しく説明する。しかし、光学装置が、液体レンズにのみ限定されるものではなく、他の用途にも使われる。
【００１９】
図１ないし図３を参照すると、光学装置１００は、スペーサフレーム１１０、弾性膜１２０、熱変形プレート１５０、及び光学流体（ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｌｕｉｄ）１２５を含む。そして、光学装置１００は、アクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）１３０とアクチュエータフレーム（ａｃｔｕａｔｏｒ  ｆｒａｍｅ）１４０とをさらに含みうる。図１ないし図３に示された光学装置１００は、常温（例えば、２０℃）での光学装置の形状を示すものであって、後述するように、温度が上昇・下降すれば、光学装置１００、より具体的に、熱変形プレート１５０の形状は変形されうる。
【００２０】
光学装置１００は、液体レンズとして撮像装置に単独で使われるか、または撮像装置の結像光学系に付け加わられて使われる。前者の場合に、光学装置１００は、自体の焦点距離を変化させることができる。一方、後者の場合には、光学装置１００を用いて結像光学系の焦点距離を変化させることができる。そして、前者・後者の場合でも、光学装置１００を利用すれば、焦点距離の変化を通じて自動焦点機能、ズーム機能、及び／または近接距離撮影機能のような可変焦点機能を撮像装置に具現することができる。
【００２１】
スペーサフレーム１１０は、光学流体１２５が入れられるか、または満たされうる所定の内部空間（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｓｐａｃｅ）を形成する（より詳しく説明すれば、光学流体１２５が入れられるか、満たされる内部空間は、スペーサフレーム１１０、弾性膜１２０、及び熱変形プレート１５０によって形成及び密封される）。一実施形態によれば、光学流体は、所定の内部空間にいっぱいに満たされうる。所定の内部空間のために、スペーサフレーム１１０は、内部空間の側面を取り囲む側壁（ｓｉｄｅｗａｌｌｓ）１１２を含む。そして、スペーサフレーム１１０は、この内部空間を互いに連通するレンズ部と駆動部とに区画するパーティション（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）１１４を含みうる。例えば、内部空間の下側部分（ｌｏｗｅｒ  ｐｏｒｔｉｏｎ）は、パーティション１１４によってレンズ部と駆動部とに区画され、内部空間の上側部分（ｕｐｐｅｒ  ｐｏｒｔｉｏｎ）は、互いに連通されている。パーティション１１４は、側壁１１２と構造的に連結されうるが、これは任意的なものである。スペーサフレーム１１０は、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎ）などのように硬くて耐化学性、耐湿性が大きい物質で形成され、透明または不透明な材質で形成される。パーティション１１４は、光学流体１２５をレンズ部と駆動部との間で自在に流せる形状を有しうる。一例として、パーティション１１４の高さは、スペーサフレーム１１０の総高さの１／２以下であり得る。他の例として、パーティション１１４の高さは、１５０〜２００μｍの範囲であり得る。
【００２２】
レンズ部は、入射光が通過する部分、すなわち、レンズとしての機能を行う部分である。そして、駆動部は、レンズ部を覆っている弾性膜１２０の一部（レンズ面）のプロファイルを変更させることができる駆動力を伝達する部分である。より具体的に、駆動部に所定の圧力（例えば、アクチュエータ１３０の駆動による所定の圧力）が光学流体１２５に加えられれば、駆動部にある光学流体１２５は、レンズ部側に移動する。その結果、レンズ部には、光学流体１２５の量が増加して、レンズ面を構成する弾性膜１２０に加えられる圧力が増加し、その結果、レンズ面は、上に凸状に飛び出す形状、すなわち、凸レンズ状に変形される。ここで、駆動部で光学流体１２５に加えられる圧力を調節すれば、レンズ部が変形される大きさ、すなわち、凸レンズの曲率を調整して、光学装置１００の屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｐｏｗｅｒ）を制御することができる。
【００２３】
レンズ部は、光学装置１００の中央部分に配され、駆動部は、このレンズ部の周りを取り囲むように配置される。駆動部が、レンズ部の周りを取り囲むように配される場合、あらゆる方向から均一に光学流体が駆動部からレンズ部に流入されうる。したがって、光学流体の流入で変形されるレンズ部は、より球型に近い凸レンズ状を有し、これによって、優れた光学能を有する可変焦点液体レンズを具現することができる。駆動部は、複数の領域に分割されうるが、図２に示したように、レンズ部に対して互いに対称になる４個の領域に分割されるか、または異なる個数（２個、３個、または５個以上）の領域に分割されうる。
【００２４】
スペーサフレーム１１０によって限定される内部空間を駆動部とレンズ部とに区画することは、パーティション１１４のような物理的な構造物なしになされうる。すなわち、スペーサフレーム１１０は、側壁１１２にのみによって構成され、内部空間は、側壁１１２のみで取り囲まれた、例えば、円柱状または直方体状であり得る。この場合に、内部空間を駆動部とレンズ部とに区画することは、機能的な観点（例えば、アクチュエータ１３０によって加圧される部分であるか否か）からなるか、及び／または周りの他の構成要素との構造的な関連性（例えば、内部空間のうちからアクチュエータ１３０に対応する部分が駆動部であり、変形防止部材１６０（図５Ａまたは図５Ｂ参照）に対応する部分がレンズ部であり得る）によってなされうる。
【００２５】
スペーサフレーム１１０によって形成された内部空間、すなわち、駆動部とレンズ部には、光学流体１２５が満たされうる。光学流体１２５は、内部空間に満たされうる光学物質の一つであって、必ずしも液体に限定されるものではない。例えば、光学流体１２５は、ガスやゲル（ｇｅｌ）状の物質であり得る。そして、内部空間に満たされた光学流体１２５は、スペーサフレーム１１０の両側の外面上に付着または配されている弾性膜１２０と熱変形プレート１５０とによって密封される。光学流体１２５としては、ジメチルシロキサン（ＤｉＭｅｔｈｙｌ  Ｓｉｌｏｘａｎｅ、ＤＭＳ）オイルのような透明なシリコン系オイル、透明な炭化水素系オイル、透明なエステル（ｅｓｔｅｒ）系オイル、またはパーフルオロポリエーテルオイル（Ｐｅｒ  Ｆｌｕｏｒｏ  Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｅｒ、ＰＦＰＥ）のような透明なポリエーテル（ｐｏｌｙ  ｅｔｈｅｒ）系オイルなどが使われ、ガスやゲル状の物質も使われる。そのうち、シリコン系オイルやポリエーテル系オイルは、約−５５℃ないし２５０℃範囲の温度で液状を有するだけではなく、一般的に温度による粘度の変化も他の物質に比べて大きくない。例えば、１０００ｃＰ以下の粘度で重合度が５０以上である透明なシリコン系オイルを光学流体１２５として使い、この場合に、光学装置１００は、非常に速い反応速度を支援することができる。一例として、光学流体１２５は、１００ｃＰ以下の粘度を有しうる。但し、シリコン系オイルやポリエーテル系オイルなどは、熱膨張係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ、ＣＴＥ）が３３０ｐｐｍ／℃以上であって、高い熱膨張率を表わす。前述した物理的な特性を充足させるならば、如何なる他の物質や材料も好適に使われる。
【００２６】
弾性膜１２０は、スペーサフレーム１１０の一外面（図１ないし図３では、下面）上に付着されて、少なくとも内部空間のレンズ部をカバーする。レンズ部をカバーする弾性膜１２０の部分は、光学装置１００のレンズ面を形成する光学部（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｏｒｔｉｏｎ）と言える。弾性膜１２０は、内部空間の駆動部も共にカバーできるが、この場合に、弾性膜１２０は、全体が一体に形成される一つのシート（ｓｈｅｅｔ）状になりうる。しかし、これに限定されるものではなく、内部空間の駆動部は、レンズ部をカバーする弾性膜、すなわち、光学部とは別個の弾性膜でカバーされるか、または弾性膜ではない他の構成要素によってカバーされることもある。
【００２７】
弾性膜１２０は、透明（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）で高い弾性特性を有していなければならず、化学的に安定しなければならない。そして、少なくとも弾性膜１２０の外面は、湿気に強い特性を有していなければならない。このような条件を満足させる物質としては、例えば、ポリジメチルシロキサン（Ｐｏｌｙ  ＤｉＭｅｔｈｙｌ  Ｓｉｌｏｘａｎｅ、ＰＤＭＳ）弾性重合体、ポリメチルフェニルシロキサン（Ｐｏｌｙ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｐｈｅｎｙｌ  Ｓｉｌｏｘａｎｅ、ＰＭＰＳ）弾性重合体、フッ素シリコン弾性重合体（ｆｌｕｒｏ−ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｅｌｓａｔｏｍｅｒ）のような透明なシリコン弾性重合体（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）、炭化水素弾性重合体、ポリエーテル弾性重合体（ｐｏｌｙ  ｅｔｈｅｒ  ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）または酸化プロピレン弾性重合体（ｐｔｏｐｙｌｅｎ  ｏｘｉｄｅ  ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）、ポリエステル弾性重合体（ｐｏｌｙ  ｅｓｔｅｒ  ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）などがある。このような弾性膜１２０は、必ずしも単一膜の構造である必要はなく、二重膜のような複合膜の構造であり得る。前述した物理的な特性を充足させるならば、如何なる他の物質や材料も好適に使われる。
【００２８】
前述した弾性重合体は、通常、熱膨張係数（ＣＴＥ）が大きい物質であって、これをそのまま使って作られた膜（ｍｅｍｂｒａｎｅ）は、温度の変化によって膨張するか、収縮が大きく起こりうる。しかし、図１ないし図３に示された光学装置１００の一構成要素として使われる弾性膜１２０は、温度の変化にもかかわらず、膨張や収縮がほとんど起こらないようにスペーサフレーム１１０に付着される。これを具現する方法には、特別な制限もない。例えば、製造時には、液状のＰＤＭＳが固定された基板上でメンブレンの形態で硬化させた後、非常に薄い厚さになるように、十分に引っ張った状態で弾性膜１２０をスペーサフレーム１１０に接合させるか、及び／または熱膨張が起こらないように所定の処理を行った後に、スペーサフレーム１１０に接合させることができる。例えば、熱変形プレート１５０が熱的に膨張する間にも、膨張または変形を防止するために、弾性膜１２０は、引張残留応力を有するように、ストレッチされるか、引っ張られる。
【００２９】
一実施例によれば、弾性膜１２０は、予備負荷（ｐｒｅ−ｌｏａｄ）状態で製造可能である。例えば、予備負荷状態での弾性膜１２０の長さは、３９．０ｍｍであるが、予備負荷が除去されれば、その長さは３．８５％減少して、３７．５ｍｍになりうる。予備負荷を除去した後に、弾性膜１２０の長さ変化を測定することによって、予備負荷を測定することができる。一実施例によれば、弾性膜１２０のＣＴＥ範囲は、１８０ｐｐｍ／℃から３２０ｐｐｍ／℃までであり得る。
【００３０】
同じ物質で形成される場合に、熱変形プレート１５０の厚さは、弾性膜１２０の厚さの３倍または４倍程度になりうる。他の実施例によれば、熱変形プレート１５０は、弾性膜１２０の厚さの６倍になることもある。
【００３１】
アクチュエータ１３０は、駆動部に対応する位置の弾性膜１２０上に配されるポリマーアクチュエータであり得る。ポリマーアクチュエータは、駆動部に対応して単一構造物であるか、または複数の領域に分割され、所定の接合手段によって弾性膜１２０上に接合されうる。アクチュエータ１３０の種類や材質には、特別な制限もなく、通常使われている多様な方式のアクチュエータが使われる。例えば、アクチュエータ１３０としては、厚さが非常に薄く、消費電力の少ない電気的能動ポリマー（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒ、ＥＡＰ）やＰｏｌｙ（ＶｉｎｙｌｉＤｅｎｅ  Ｆｌｕｏｒｉｄｅ−ＴｒｉＦｌｕｏｒｏ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｃｈｌｏｒｏ  ＴｒｉＦｌｕｏｒｏ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）［Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＴＦＥ）］、Ｐｏｌｙ（ＶｉｎｙｌｉＤｅｎｅ  Ｆｌｕｏｒｉｄｅ−ＴｒｉＦｌｕｏｒｏ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｃｈｌｏｒｏ  Ｆｌｕｏｒｏ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）［Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）］のような混成重合体で製作された緩和型強誘電性（ｒｅｌａｘｏｒ  ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）ポリマーアクチュエータが使われる。前述した物理的な特性を充足させるならば、如何なる他の物質や材料も好適に使われる。
【００３２】
アクチュエータ１３０は、所定の駆動電圧が印加されれば、駆動部に圧力を加えてレンズ部に光学流体１２５を流入させる機能を行い、これによって、レンズ部の弾性膜１２０、すなわち、レンズ面を突出させて凸状にする。この場合に、駆動電圧の大きさを調節すれば、アクチュエータ１３０の変位を調整されるため、これによって、駆動部の光学流体１２５に加えられる圧力の大きさも制御が可能である。このようなポリマーアクチュエータ１３０は、駆動部を加圧して光学流体１２５をレンズ部側に流入させて、レンズ面を外側に突出させるための加圧手段の一例である。したがって、ポリマーアクチュエータ１３０の代りに、マイクロポンプなどを用いて駆動部の光学流体１２５をレンズ部側に流入させることもできる。パーティション１１４のデザインに起因して、駆動部からレンズ部側に、そして、その逆方向に即時的、またはほとんど即時的な光学流体１２５の流れがある。言い換えれば、パーティション１１４は、光学流体１２５の流れを制限せず、その結果、駆動部での圧力とレンズ部での圧力は、経時的に漸次的に平衡になる。
【００３３】
アクチュエータ１３０上には、固定フレームとして機能するアクチュエータフレーム１４０が配される。アクチュエータフレーム１４０は、弾性膜１２０及び／またはアクチュエータ１３０をスペーサフレーム１１０に堅く固定させる機能を行う。アクチュエータフレーム１４０は、少なくともレンズ部に対応する弾性膜１２０を露出させる平面状を有し、アクチュエータ１３０も露出させる形状になることもある。例えば、アクチュエータフレーム１４０は、駆動部とレンズ部とに対応する部分の弾性膜１２０のみを露出させることができるが、光軸に対する軸対称の平面状であり得る。アクチュエータフレーム１４０の材質には、特別な制限もないが、例えば、シリコンのように硬くて熱膨張係数（ＣＴＥ）が小さな物質で形成される。
【００３４】
スペーサフレーム１１０の他側の外面、すなわち、弾性膜１２０が付着されている方向の反対側方向の外面（図１ないし図３では、上面）上には、熱変形プレート１５０が付着されている。熱変形プレート１５０は、少なくともスペーサフレーム１１０に形成された内部空間の一面の全部をカバーするか、または内部空間の一部をカバーすることができる。例えば、熱変形プレート１５０は、スペーサフレーム１１０のような大きさ（広さ）で作られて、内部空間の駆動部とレンズ部とを共にカバーするだけではなく、縁部の部分がスペーサフレーム１１０の側壁１１２に接合されうる。しかし、これに限定されるものではなく、熱変形プレートの大きさは、内部空間の大きさに対応するか（図７参照）、またはこれより小さな大きさを有することもある。
【００３５】
熱変形プレート１５０は、温度の変化に対応して形状（ｓｈａｐｅ）が変形することによって、温度の変化による光学流体１２５の体積変化を補償する機能を行うことができる。より具体的に、熱変形プレート１５０は、温度が上昇すれば、内部空間の体積を増加させるように外側（図３では、上側）に変形するが、温度が下降すれば、内部空間の体積を減少させるように内側（図３では、下側）に変形する。このような熱変形プレート１５０の変形によって、温度が上昇すれば、体積が増加した光学流体１２５は、より体積が増加した内部空間に満たされ、逆に温度が下降すれば、体積が減少した光学流体１２５は、より体積が減少した内部空間に満たされる。その結果、光学装置１００は、温度の変化によって光学流体１２５の体積が変化しても、レンズ面の形状は変形されないか、または変形が最小化されうる。
【００３６】
従来の液体レンズ、例えば、本出願の出願人によって出願されて公開された韓国公開特許第２００８−００４３１０６号、“光学レンズ及びその製造方法”に開示されている液体レンズでは、熱変形プレート１５０の代りに、透明で硬いガラス基板（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ａｎｄ  ｒｉｇｉｄ  ｇｌａｓｓ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が使われた。前述したように、シリコン系オイルなどで形成される光学流体は、熱膨張係数が約３３０ｐｐｍ／℃も大きい。一方、シリコンで形成されたスペーサフレームとガラス基板は、いずれも熱膨張係数が約２〜３ｐｐｍ／℃であって、光学流体より非常に小さい。したがって、温度変化がある場合に、従来の液体レンズでは、光学流体の膨張や収縮によって、レンズ面に加えられる圧力の変化によって弾性膜の形状が変形されて、液体レンズの屈折率が変化する問題がある。
【００３７】
例えば、内部空間の大きさ、すなわち、横×縦×高さが５．３ｍｍ×５．３ｍｍ×０．３ｍｍであり、レンズ部の直径が２．４ｍｍである従来の液体レンズは、４０℃の温度変化がある場合（例えば、温度が２０℃から６０℃に上昇するか、または−２０℃に下がる場合）に、レンズ面の変形（すなわち、突出するか、陷沒する高さ）が約±１３４μｍになる。すなわち、温度が常温で４０℃増加するか、減少すれば、レンズ部に対応する弾性膜は、最大１３４μｍ程度の高さに突出するか、または陷沒するように変形される。レンズ面の直径が約２．４ｍｍである液体レンズでレンズ面の臨界変形値（すなわち、光学レンズとして許容可能なレンズ面の変形範囲）は、約±１５μｍであると知られているので、ガラス基板を使う従来の液体レンズは、電子機器の通常の動作温度範囲（−２０℃〜６０℃）内で一定のレベルの焦点を保持しにくい。
【００３８】
光学装置１００では、光学流体１２５の体積変化を補償できるように、熱膨張係数（ＣＴＥ）が大きい透明な単一物質で熱変形プレート１５０を形成して、このようなレンズ面の変形を防止するか、最小化することができる。そのために、熱変形プレート１５０は、光学流体１２５と熱膨張係数とが実質的に同じか、またはこれよりさらに大きい物質で形成される。ここで、‘熱膨張係数が実質的に同じである’とは、熱変形プレート１５０と光学流体１２５との熱膨張係数が数値的に同一である場合にのみ限定されると解釈されてはならず、熱変形プレート１５０の熱膨張係数が、たとえ光学流体１２５の熱膨張係数より小さいとしても、温度変化による光学流体１２５の体積変化を補償することができるほど（すなわち、温度変化による光学装置１００の屈折率の変化が、所定の許容範囲以内に入る程度）の値を有する場合も含まれると解釈しなければならない。例えば、熱変形プレート１５０の熱膨張係数が、光学流体１２５の熱膨張係数の５０％以上である場合は、熱膨張係数が実質的に同じであると言える。一実施例で、熱変形プレート１５０のＣＴＥ範囲は、１８０ｐｐｍ／℃ないし３２０ｐｐｍ／℃であるが、光学流体１２５のＣＴＥ範囲は、２８０ｐｐｍ／℃ないし３８０ｐｐｍ／℃であり得る。
【００３９】
そして、熱変形プレート１５０は、光学装置１００の動作温度範囲を含む可能な広い温度範囲で安定しており、また弾性変形特性を有する物質で形成される。熱変形プレート１５０が、たとえ熱膨張係数が大きいとしても、塑性変形を行う物質で形成されれば、温度変化による反復的な膨張と収縮とによって、熱変形プレートの寸法（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が変更されてしまうことがある。したがって、弾性変形を行う物質で熱変形プレート１５０を形成すれば、光学装置１００が長期間の温度変化に露出されても、熱変形プレート１５０は、一定の寸法をそのまま保持することができる。
【００４０】
また、光学流体１２５と同様に、線形で弾性変形を行う物質で熱変形プレート１５０を形成すれば、温度変化による光学流体１２５の体積変化をより効果的に補償することができる。そして、熱変形プレート１５０は、光学流体１２５を外部から密封するので、弾性膜１２０と同様に、優れた耐化学特性を有し、吸湿率が低い疎水性物質（ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）で形成することが望ましい。同時に、熱変形プレート１５０は、優れた透過性を有していなければならない。
【００４１】
前述した熱変形プレート１５０の特性を満足させる代表的な物質として、シリコン弾性重合体のような弾性重合体（ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）やシリコンレジン（ｓｉｌｉｃｏｎｅｒｅｓｉｎ）などがある。シリコン弾性重合体としては、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルフェニルシロキサン（ＰＭＰＳ）、ポリメチルビニルシロキサン（Ｐｏｌｙ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｖｉｎｙｌ  Ｓｉｌｏｘａｎｅ、ＰＭＶＳ）、フッ素シリコン弾性重合体などがある。前述した物理的な特性を充足させるならば、如何なる他の物質や材料も好適に使われる。そのうち、ＰＤＭＳは、高い熱膨張係数、高い弾性特性及び透明度を有し、低い表面張力と非イオン性及び非極性の特性とを有して化学的に安定している。すなわち、ＰＤＭＳは、低温はもとより、高温でも化学的に安定しており、耐熱性、耐候性（ＵＶ、オゾン）、及び酸化安定性などを見せる。例えば、ＰＤＭＳプレートは、熱膨張率（ＣＴＥ）が約３００ｐｐｍ／℃であって、高い熱膨張率を有し、３００℃以上の高温でも、安定して信頼性があるので、後続工程で高温工程が適用可能である。ＰＤＭＳで形成された熱変形プレート１５０は、約１００μｍないし５００μｍの厚さを有しうる。
【００４２】
前述したように、熱変形プレート１５０は、温度が上昇すれば、内部空間の体積を増加させるように変形され、温度が下降すれば、内部空間の体積を減少させるように変形される。このような熱変形プレート１５０の変形は、温度の変化によって直接的に誘発される過程であり、光学流体１２５の体積変化によって伴われる、すなわち、体積が変化される光学流体１２５による圧力の増減によって誘発される間接的な過程ではない。むしろ、光学装置１００は、温度変化によって直接的に誘発される熱変形プレート１５０の変形によって内部空間の体積が増減することによって、温度の変化による光学流体１２５の体積の増減にもかかわらず、光学流体１２５によって弾性膜１２０に加えられる圧力を変化なしに保持するか、または圧力の変化を最小化させうる。したがって、光学装置１００やそれを含む撮像装置は、通常の動作温度範囲内で温度が変化しても、光パワー（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｏｗｅｒ）はほとんど変化がないか、または所定の臨界値以下に変化を制限することができる。
【００４３】
このような温度変化による光学流体１２５の体積変化を補償するために、熱変形プレート１５０は、温度が上昇すれば、外側に飛び出して凸状に変形されなければならず、逆に温度が下降すれば、反対側である内側に変形されねばならない。すなわち、熱変形プレート１５０の変形は、温度変化に対応して所定の方向性を有して起こらなければならない。熱変形プレート１５０の長さは、温度が上昇すれば、長くなり、温度が下降すれば、短くなるが、この際、光学流体１２５も、温度の変化によって体積が増加または減少するので、熱変形プレート１５０の変形は、本質的に前述した方向性を有しうる。しかし、全体的に平らに形成された熱変形プレート１５０の変位は、光学流体１２５の体積変化を十分に補償することができない可能性があり、特に、温度が下降する場合に、このような可能性はさらに増加する。一実施例で、中間側に延びた熱変形プレート１５０の部分は、常温で上側（図３の水平ラインに対して上側）に０．１°程度の角度を有しうる。他の実施例で、その角度は、８°であり得る。
【００４４】
熱変形プレート１５０の変形の方向性を保証し、また十分な大きさの変形がなされるように、光学装置１００の熱変形プレート１５０には、外側（図３では、上側）に所定の大きさｄ１ほど凸状（ｃｏｎｖｅｘ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）にさせる初期変形（ｉｎｉｔｉａｌ  ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が付与されうる。凸状を有する熱変形プレート１５０は、温度が増加すれば、寸法が増加してさらに凸状になる一方、温度が減少すれば、寸法が減少して凸状の程度が小さくなるか、または平らな状態になりうる。初期変形の大きさｄ１は、約２５μｍないし２００μｍであり得るが、光学装置１００の大きさによって、初期変形の大きさｄ１は変わりうる。例えば、内部空間の大きさが、約５．３ｍｍ×５．３ｍｍ×０．３ｍｍ（横×縦×高さ）であり、レンズ部の直径が、約２．４ｍｍであり、熱変形プレート１５０の厚さが、約３００μｍである光学装置の場合に、初期変形の大きさｄ１は、約５０μｍないし２００μｍになりうる。
【００４５】
熱変形プレート１５０に付与された初期変形は、特に、温度が下降する場合に、光学流体１２５の体積減少がより効率的に補償されるようにする。すなわち、熱変形プレート１５０は、温度が下降する場合に、凸状に突出された中心部がより平らな形状に近くなるように変形（すなわち、寸法が小さくなる方向に変形）されることによって、内部空間の体積が減少するように変形されうる。これとは違って、初期変形のない平らな熱変形プレートは、温度が減少しても、光学流体１２５の体積減少に対応する十分な量ほどの内部空間の体積が減少するように変形されにくい。
【００４６】
図４Ａ及び図４Ｂは、温度の変化による図３の光学装置１００に表われる構造変化を例示的に示す断面図であって、例えば、図４Ａは、温度が２０℃から６０℃に上昇した場合であり、図４Ｂは、温度が２０℃から−２０℃に下降した場合である。図４Ａを参照すると、温度が上昇すれば、光学装置１００の熱変形プレート１５０は、外側にさらに突出するように変位が増加し（ｄ１＜ｄ２）、図４Ｂを参照すると、温度が下降すれば、光学装置１００の熱変形プレート１５０は、内側に変形を行って変位が減少するか、または平らな状態になりうる。そして、温度の変化にもかかわらず、光学装置１００のレンズ面、すなわち、レンズ部に対応する弾性膜１３０は、そのプロファイルにほとんど変化がないか、許容可能な範囲以内になりうる。
【００４７】
光学装置１００では、レンズ部に対応する熱変形プレート１５０の部分、すなわち、中心部は、実質的に平らな形状を有する。そして、中心部が平らな熱変形プレート１５０の形状は、温度の変化にもかかわらず、そのまま保持させなければならない。これは、熱変形プレート１５０による入射光の屈折を防止するか、または屈折量を最小化するためであるが、そのために、平らな形状を有する熱変形プレート１５０の中心部は、少なくともレンズ部をカバーする大きさを有する。
【００４８】
熱変形プレート１５０の中心部が平らな形状になり、また温度の変化にもかかわらず、平らな形状を保持できるように、光学装置１００は、レンズ部に対応する位置に配された変形防止部材をさらに含みうる。
【００４９】
図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ変形防止部材をさらに含む光学装置１００′、１００′′の構造を示す断面図である。図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、光学装置１００′は、熱変形プレート１５０にエンベデッド（ｅｍｂｅｄｄｅｄ）された変形防止部材１６０または熱変形プレート１５０の一部を構成する変形防止部材１６０′をさらに含むという点で、図３に示された光学装置１００の構造と差がある。変形防止部材１６０、１６０′は、熱変形プレート１５０、特に、レンズ部に対応する熱変形プレート１５０の部分の変形を防止するためのものであるので、硬くて（ｒｉｇｉｄ）透明な材質の物質で形成される。例えば、変形防止部材１６０、１６０′は、透明なガラス、透明なポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、または透明なポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  ｓｕｌｆｏｎｅ、ＰＥＳ）などで形成される。そして、変形防止部材１６０、１６０′は、レンズ部の形状に対応するように円形状を有するか、またはレンズ部をいずれもカバーする大きさを有する四角形や他の多角形状になることもある。他の具現例で、変形防止部材１６０、１６０′は、熱変形プレート１５０として使われるＰＤＭＳ物質よりさらに硬化力が強い硬化剤で硬化させたＰＤＭＳ物質で作られうる。
【００５０】
図５Ａに示したように、変形防止部材１６０は、熱変形プレート１５０の内部、例えば、下側にエンベデッドされうる。変形防止部材１６０が、熱変形プレート１５０の内部にエンベデッドされれば、空気や水蒸気などと接触を行うことが防止されうるので、使える材料に対する制限（例えば、耐湿性）を、その分だけ減らすことができる。この場合に、変形防止部材１６０は、熱変形プレート１５０より厚さがさらに小さな厚さに形成されることもある。例えば、変形防止部材１６０の厚さは、熱変形プレート１５０の厚さの約１／４ないし３／４（約５０μｍないし３００μｍ）であり得るが、これは単に例示的なものである。
【００５１】
これとは違って、変形防止部材１６０は、熱変形プレート１５０の上面及び／または下面にさらに付着されることもある。または、図５Ｂに示したように、変形防止部材１６０′は、熱変形プレート１５０のような厚さに形成されることもある。この場合に、変形防止部材１６０′は、レンズ部に対応する熱変形プレート１５０の部分を代替しうる。前者・後者の場合でも、変形防止部材１６０′は、大気や光学流体１２５などに露出されうるので、耐湿性及び耐化学性がある物質で形成することが望ましい。
【００５２】
次いで、図１ないし図３を参照すると、スペーサフレーム１１０の大きさに対応する大きさを有する熱変形プレート１５０（図５Ａまたは図５Ｂに示したように、変形防止部材１６０、１６０′がさらに備えられることもある）は、所定の接着剤１５２を用いてスペーサフレーム１１０に付着されうる。接着剤１５２としては、例えば、紫外線硬化エポキシ接着剤（Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ（ＵＶ）ｃｕｒａｂｌｅ  ｅｐｏｘｙ  ａｄｈｅｓｉｖｅ）が使われうるが、これは単に例示的なものである。例えば、スぺーサフレーム１１０と熱変形プレート１５０のそれぞれの材質を考慮して、これらを効果的に接着させることができる他種の接着手段が紫外線硬化エポキシ接着剤１５２の代わりにするか、またはこれにさらに使われる。
【００５３】
図６は、図３に示された光学装置１００の変形例を示す光学装置１００′′′の断面図である。図６を参照すると、光学装置１００′′′は、熱変形プレート１５０がスペーサフレーム１１０より強力で容易に接着されるように、接着剤１５２の以外に接着補助パターン１５４をさらに含む。このような接着補助パターン１５４は、熱変形プレート１５０とスペーサフレーム１１０（より正確には、接着剤１５２）との界面に介在されうるが、接着補助パターン１５４の材質は、スペーサフレーム１１０と熱変形プレート１５０のそれぞれの材質によって変わりうる。例えば、スペーサフレーム１１０がシリコンで形成され、熱変形プレート１５０がＰＤＭＳのようなシリコン弾性重合体で形成される場合に、接着補助パターン１５４は、シリコン酸化物（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ）やシリコン窒化物（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ）のようなシリコン化合物で形成される。シリコン化合物で形成された接着補助パターン１５４は、構成分子の構造及び化学的特性などがシリコンフレームとは異なるシリコン弾性重合体の低い接着特性を補充するためのものである。
【００５４】
そのために、熱変形プレート１５０の表面上には、縁部にシリコン酸化物などで接着補助パターン１５４を形成しうる。接着補助パターン１５４を形成する方法には、特別な制限もないが、例えば、パターン転写法を用いて接着補助パターン１５４を熱変形プレート１５０の縁部に形成しうる。より具体的に、まずパターン転写（離型）が可能な基板上にシリコン酸化物などで接着補助パターンを形成する。接着補助パターン１５４は、熱変形プレート１５０とスペーサフレーム１１０との界面を考慮して、適切な形状と幅とに形成される。そして、パターンが転写される位置の熱変形プレート１５０の表面をプラズマ処理（例えば、酸素を処理ガスとして利用するプラズマ処理）した後、表面処理された熱変形プレート１５０を準備された接着補助パターン１５４が形成された基板と接触させることによって、熱変形プレート１５０側にパターン転写がなされるようにする。
【００５５】
図７は、本発明の他の実施形態による光学装置の構造を示す断面図である。図７を参照すると、光学装置２００は、スペーサフレーム２１０、弾性膜２２０、熱変形プレート２５０、フランジ部２７０、及び光学流体２２５を含み、またアクチュエータ２３０とアクチュエータフレーム２４０とをさらに含みうる。図７に示された光学装置２００も、常温（例えば、２０℃）での光学装置の形状を示すものであるが、光学装置２００は、フランジ部２７０をさらに含むという点で、図１ないし図３を参照して前述した光学装置１００と本質的に差がある。以下、前述した光学装置１００との差異点を中心に光学装置２００に関して説明する。したがって、以下で具体的に説明されていない事項は、前述した光学装置１００に対する事項が同様に適用可能である。
【００５６】
スペーサフレーム２１０は、所定の内部空間を形成するが、内部空間の側面を取り囲む側壁２１２を含み、この内部空間を互いに連通するレンズ部と駆動部とに区画するパーティション２１４をさらに含むこともできる。そして、光学流体２２５は、スペーサフレーム２１０に限定された内部空間、すなわち、駆動部とレンズ部とに満たされ、内部空間に満たされた光学流体２２５は、スペーサフレーム２１０の両側の外面上に付着または配されている弾性膜２２０と熱変形プレート２５０とによって密封される。そして、駆動部に対応する位置の弾性膜２２０上には、ポリマーアクチュエータ２３０が配され、ポリマーアクチュエータ２３０は、その上側に配されたアクチュエータフレーム２４０によってスペーサフレーム２１０に固定されうる。
【００５７】
熱変形プレート２５０は、透明な単一物質で形成されるが、弾性膜２２０が付着されている方向の反対側方向のスペーサフレーム２１０の外面上に付着されている。熱変形プレート２５０は、図４Ｂに示された光学装置１００のように全体が平らな形状であるか、または図５Ａに示された光学装置１００′のようにレンズ部に対応する部分のみ外側（図７では、上側）に突出された形状であり得る。但し、スペーサフレーム１１０のような大きさ（広さ）を有する前述した光学装置１００、１００′の熱変形プレート１５０とは異なって、光学装置２００の熱変形プレート２５０は、スペーサフレーム２１０より大きさが小さい。より具体的に、熱変形プレート２５０の大きさは、内部空間の大きさに対応し、熱変形プレート２５０の縁部（すなわち、スペーサフレーム２１０と熱変形プレート２５０との大きさの差に該当するスペーサフレーム２１０の側壁２１２部分）には、フランジ部２７０が追加的に配されている。すなわち、スペーサフレーム２１０の側壁に対応するように、環状（例えば、四角形の環状）に形成されたフランジ部２７０の内側に熱変形プレート２５０が配されている。
【００５８】
フランジ部２７０は、スペーサフレーム２１０と接合特性に優れ、またスペーサフレーム２１０を形成する物質（例えば、シリコン）と熱膨張係数とが類似している物質で形成しうる。例えば、フランジ部２７０は、ガラスで形成することができるが、これは単に例示的であり、シリコンを主成分とする他の物質で形成されることもある。フランジ部２７０を形成するガラスは、スペーサフレーム２１０を形成するシリコンと分子構造及び化学的特性が類似しているので、フランジ部２７０とスペーサフレーム２１０は、紫外線硬化エポキシ接着剤のような通常の接着剤２５２のみを使って十分な接合が可能である。したがって、接着力の向上のために、接着補助パターン（図６参照）がフランジ部２７０とスペーサフレーム２１０との界面にさらに介在される必要のないこともある。
【００５９】
同時に、約３．５ｐｐｍ／℃の熱膨張率を有するガラスで形成されたフランジ部２７０と約２．６ｐｐｍ／℃の熱膨張率を有するシリコンで形成されたスペーサフレーム２１０は、熱膨張率の差が小さい。熱膨張率の差が小さいということは、温度変化時に膨張するか、減少する程度も互いに類似しているということを意味する。したがって、スペーサフレーム２１０とフランジ部２７０との間の界面では、熱膨張率差によるストレスが誘発されないので、光学装置２００は、熱衝撃に対して高い信頼性を有しうる。そして、フランジ部２７０は、スペーサフレーム２１０と同様に、熱膨張率が小さな物質で形成されるので、約３００μｍに厚さが薄いスペーサフレーム２１０が高温（例えば、約２５０℃のリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）工程）で熱衝撃によって反るか、または破壊される現象（ｗａｒｐａｇｅ  ａｎｄ  ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）も防止することができる。
【００６０】
そして、フランジ部２７０と熱変形プレート２５０との界面２５２は、外側、すなわち、スペーサフレーム２１０に対して反対側（図７では、上側）に行くほどフランジ部２７０の幅が狭くなり、熱変形プレート２５０の幅が広くなるように所定の角度θで傾斜を有しうる。フランジ部２７０と熱変形プレート２５０との間の界面２７２が有する傾斜θは、外側に凸状を有する熱変形プレート２５０に界面傾斜がない場合（θ＝９０°）に比べて、温度の変化（特に、温度の上昇）による熱変形プレート２５０の変形がより容易に起こるようにする。それだけではなく、所定の傾斜を有する界面２７２は、熱膨張係数の差が大きいフランジ部２７０と熱変形プレート２５０との間で誘発される熱的ストレスも減少させることができる。界面２７２の傾斜θは、約３０°ないし９０°であり得るが、これは単に例示的なものである。
【００６１】
図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ図７の光学装置２００に含まれるフランジ部の形状を例示的に示す斜視図である。図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、フランジ部２７０′、２７０′′は、熱変形プレート２５０と界面を形成する内側面が所定の傾斜（図面で上側に行くほどフランジ部２７０′、２７０′′の幅が狭くなる）を有するということが分かる。但し、図８Ａのフランジ部２７０′は、内側面が円状である場合であり、また図８Ｂのフランジ部２７０′′は、内側面が四角形である場合である。前者の場合（図８Ａ参照）は、熱変形プレート２５０が光軸に対して対称であるので、熱変形プレート２５０が光軸に対して対称になるように変形されうる。そして、後者の場合（図８Ｂ参照）は、熱変形プレート２５０がスペーサフレームによって限定される内部空間のような四角形状を有するので、製造工程が容易である。
【００６２】
そして、光学装置２００も、レンズ部に対応する熱変形プレート２５０の部分は実質的に平らな形状を有しうる。また、光学装置２００は、レンズ部に対応する部分の熱変形プレート２５０に配された変形防止部材２６０をさらに含みうる。変形防止部材２６０は、熱変形プレート２５０より小さな厚さを有して熱変形プレート２５０の内部に配置される。例えば、変形防止部材２６０は、熱変形プレート２５０の下側に位置することができる。または、図９Ａに示したように、変形防止部材２６０′が、熱変形プレート２５０の中間部分に位置するか、または図９Ｂに示したように、変形防止部材２６０′′は、熱変形プレート２５０の上側に位置することもできる。
【００６３】
次いで、前述した実施形態による光学装置を利用したシミュレーション及び実験結果について説明する。
【００６４】
シミュレーションは、有限要素解析（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ、ＦＥＡ）専用ソフトウェアであるＡＢＡＱＵＳ  Ｖｅｒ．６．８  ＣＡＥ  ＆  Ｓｔａｎｄａｒｄが使われたが、非線形ジオメトリ（ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を考慮して線形熱弾性変形（ｌｉｎｅａｒ  ｔｈｅｒｍａｌ−ｅｌａｓｔｉｃ  ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）解析を行い、光学流体による圧力は無視した。シミュレーションでは、図７を参照して説明した光学装置２００が使われ、光学装置２００の細部的な大きさの一部は、図１０に示されている。図１０で、光学装置２００のスペーサフレーム２１０は、横×縦×高さが約７ｍｍ×７ｍｍ×３３０μｍの大きさを有する直方体状であり、スペーサフレーム２１０によって形成される内部空間は、横×縦×高さが約４．９ｍｍ×４．９ｍｍ×３３０μｍであり、そのうち、レンズ部は、直径が約２．４ｍｍである円形状を有する。そして、熱変形プレート２５０とフランジ部２７０との間の界面２７２は、約５８゜の傾斜を有する。そして、熱変形プレート２５０は、１．０ＭＰａのヤング率（Ｙｏｕｎｇ’ｓ  Ｍｏｄｕｌｕｓ）、３００ｐｐｍ／℃の熱膨張係数、及び３００μｍの厚さを有するＰＤＭＳプレートで形成するが、中心部が縁部より約１２０μｍ突出するように初期変形を付与し、変形防止部材２６０は、３．２Ｇｐａのヤング率、５８ｐｐｍ／℃の熱膨張係数、及び２００μｍの厚さを有するポリイミドで形成し、光学流体２２５としては、３３０ｐｐｍ／℃の熱膨張率を有するシリコンオイルを使った。そして、温度変化は、２０℃を基準温度にして電子機器（光学装置）の動作温度範囲（−２０℃〜６０℃）内で行われた。
【００６５】
表１は、シミュレーション結果であって、温度を変化させた場合に、熱変形プレートとレンズ面との変位を示す。表１を参照すると、温度を２０℃から６０℃に上昇した場合に、熱変形プレートは、約５１．１μｍがさらに突出するが、レンズ面は、変位が約−６．３μｍになるということが分かる。そして、温度を２０℃から−２０℃に下降した場合に、熱変形プレートは、約−３９．２μｍ陥入されるが、レンズ面は、変位が約７．８μｍになるということが分かる。このようなレンズ面の変位は、許容される所定の臨界値（±１５μｍ）より小さいということが分かる。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
以上の説明は、本発明の実施形態に過ぎず、この実施形態によって、本発明の技術思想が限定されると解析されてはならない。本発明の技術思想は、特許請求の範囲に記載の発明によってのみ特定されなければならない。したがって、本発明の技術思想を外れない範囲で前述した実施形態は、多様な形態で変形されて具現可能であるということは、当業者に自明である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、液体レンズのような光学装置関連の技術分野に適用されうる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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