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[학술저널]

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신은재 박원형 여명 배진우 김상연

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초록

The optical focus variable lenses have been widely used in consumer electronic devices to capture objects which are located in arbitrary position. These focus variable lenses are achieved by changing the distance between the two or more lenses or are made with electrowetting mechanism, liquid crystal material, or liquid with a pump. These lenses suffer from aberrations due to non-uniformities in the electric field and trouble with liquid evaporation. Another drawback of these focus variable lenses is to need an external mechanism (including actuators outside the optical path). In this paper, we present another type of lens using an electroactive polymer. The purpose of this paper is to describe self-deformable thin lens without any external mechanism. We fabricated an IPMC lens with blur-sharp effect. The IPMC lens is composed of both a thermally imprinted, transparent, and concave-structured Nafion membrane and partially electroless-plated the platinum electrode. By applying a low AC voltage to the IPMC lens, the IPMC deforms upward and downward for itself. As a result, the blur-sharp effect was obtained in the concave-structured Nafion membrane. The proposed method for fabricating blur-sharp effect lens has a large potential to realized very small electro-optics, especially in the field of consumer electronic devices.

임의의 거리에 떨어진 물체를 자세히 보기 위하여 다양한 가변 초점 렌즈들이 사용되고 있다. 이러한 가변 초점 렌즈들은 두 개 혹은 그 이상의 렌즈들의 거리를 변경하거나, 전기습윤 메커니즘, 액정 물질, 혹은 펌프를 이용한 유체를 이용하여 초점을 조절하였다. 이러한 렌즈들은 균일하지 않은 전기장에 의해 수차가 발생하거나, 유체가 증발한다는 단점을 가지고 있다. 이러한 렌즈들의 또 다른 문제점으로는 구동을 위해 렌즈의 근처에 액추에이터가 있어야 하거나, 유체를 넣거나 빼기 위한 펌프 등 외장 장치들이 필요하다. 본 연구에서는 전기활성 고분자를 이용한 새로운 타입의 렌즈를 제안한다. 제안하는 렌즈는 자가변형이 가능하며, 매우 얇고 가볍다는 장점이 있으며, 외부의 장치 없이 구동이 가능하다. 개발된 렌즈는 흐림-선명함 효과를 넣을 수 있는 이온 중합체 금속 혼합물 (IPMC) 이다. 개발된 IPMC 렌즈는 열 각인 방법을 이용한 투명하고 오목한 형상의 나피온 필름과 비전착성 백금 전극으로 이루어져 있다. 낮은 AC 전압이 IPMC 렌즈에 인가되면, IPMC 는 위와 아래 방향으로 변형된다. 결과적으로, 오목한 형상의 나피온 필름을 이용하면 흐림/선명 효과를 얻을 수 있다. 흐름/선명 효과 생성이 가능한 렌즈를 만드는 제안된 방법은 아주 작은 전기 광학 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있으며, 특히 소비자 전자장치에서 사용될 수 있을 것으로 보인다.

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