專利名稱：：可調(diào)焦距的透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡，特別是涉及一種可調(diào)整焦距的透鏡。
背景技術(shù)：
：一般而言，可變焦的光學(xué)系統(tǒng)的鏡頭大致區(qū)分為機(jī)械式變焦和電子式變焦兩種。機(jī)械式變焦的鏡頭利用鏡頭本身前后伸縮的變化來達(dá)成變焦的目的。由于對(duì)愈來愈輕薄短小的數(shù)字相機(jī)或具拍照功能的手機(jī)來說，機(jī)械式變焦的鏡頭太厚、體積太大，許多輕薄型相機(jī)采用電子式變焦的鏡頭。在現(xiàn)有技術(shù)中，電子式變焦技術(shù)是以液珠(droplet)為鏡片，并利用電濕效應(yīng)(electrowetting)控制液珠的形狀和曲率，由此改變液珠的焦距(focallength)。該液珠必須為可導(dǎo)電的水或電解液。美國(guó)第US6,545,815號(hào)專利的內(nèi)容即為一相關(guān)范例；其中所揭露的透鏡裝置是將一透明導(dǎo)電的液珠置于一潤(rùn)滑層和絕緣層上，在該絕緣層下方有多個(gè)控制電極和一液珠電極，該液珠電極與該液珠直接接觸并提供電壓給該液珠。利用調(diào)整控制電極與液珠電極兩者間的電壓差，即可改變?cè)撘褐榕c潤(rùn)滑層之間的接口特性和接觸角度，進(jìn)而改變?cè)撘褐榈男螤詈徒咕嗵匦浴Ｕ?qǐng)參閱圖1。圖1繪示一利用電濕效應(yīng)變焦的透鏡的示意圖。在透鏡10中，液珠ll與用以放置液珠ll的底板14之間有一絕緣層12,標(biāo)號(hào)15和16分別表示上述的控制電極和液珠電極?，F(xiàn)有技術(shù)中采用電濕效應(yīng)的透鏡有幾個(gè)不可避免的缺點(diǎn)。舉例而言，由于該液珠電極與該液珠直接接觸，除了耗電量較高之外，還可能會(huì)將該液珠加熱或電解，影響該液珠的特性。此外，一般的液珠是以水為基本材料，因此還有現(xiàn)有技術(shù)面臨液珠可能會(huì)蒸發(fā)的問題。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本發(fā)明"^供一種可調(diào)焦距的透鏡。根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實(shí)施例為一透鏡。該透鏡包括一非導(dǎo)電的液體微滴和一包括一第一表面的底板。該底板用以放置該液體微滴并且包括一組第一電極。該組第一電極的一第一配置方式使該組第一電極可被選擇性地施加偏壓(bias)，由此在該液體孩i滴與各個(gè)該第一電極之間分別形成一第一電位，通過改變?cè)谠撘后w微滴與各個(gè)該第一電極間的該各第一電位，該液體微滴與平行于該第一表面的一平面之間的一角度為可調(diào)整的，亦即該透鏡的焦距為可調(diào)整的。根據(jù)本發(fā)明的另一較佳具體實(shí)施例也為一透鏡。該透鏡包括一腔室與一電極。該腔室中充滿一第一液體與一第二液體微滴。該第一液體與該第二液體滴互不相溶(non-miscible)。該第一液體為非導(dǎo)電的(non-conductive),該第二液體微滴則為絕緣的。該電極放置于該腔室內(nèi)，并且用以形成一電場(chǎng)。通過控制該電場(chǎng)，該第一液體與該第二液體微滴間的一界面為可調(diào)整的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。圖1為一利用電濕效應(yīng)變焦的透鏡的示意圖；圖2A為根據(jù)本發(fā)明的第一較佳具體實(shí)施例的透鏡的示意圖；圖2B為該第一較佳具體實(shí)施例進(jìn)一步包括一潤(rùn)滑層的示意圖；圖2C為該第一較佳具體實(shí)施例進(jìn)一步包括一頂板的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二較佳具體實(shí)施例的透鏡的示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的第三較佳具體實(shí)施例的透鏡的示意圖；圖5A、圖5B及圖5C分別為電極的排列方式的示意圖。主要元件符號(hào)說明10透鏡11:液珠12絕緣層14:底板15控制電極16:液珠電極20透鏡22A、22B:液體微滴24底板25:第一電極26:潤(rùn)滑層27:頂板28:第二電極30:透鏡32A、32B:液體微滴34:底板37:頂板38:電極40:透鏡42:腔室44:第一液體45:界面46:第二液體48:第三電極具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一主要目的在于提供一種可調(diào)焦距的透鏡及應(yīng)用該透鏡的光學(xué)系統(tǒng)。任何材質(zhì)都有一定的介電特性并具有一特定的介電系數(shù)。在外加電場(chǎng)下，各種材質(zhì)都會(huì)受到不同程度的極化(polarization)，并且，受極化后的材質(zhì)內(nèi)的分子會(huì)傾向于順著外加電場(chǎng)的方向排列。由于各種材質(zhì)的極化程度不同，若將兩種不同的材質(zhì)(例如兩種不互溶的液體)置放在一起，并外加一電場(chǎng)使該電場(chǎng)穿透這兩種材質(zhì)之間的界面(interface)時(shí)，該界面會(huì)受一"介電力(dielectricforce)"的作用而變形。另一方面，受到極化的一液體纟效滴中會(huì)包括許多電偶極矩(electricdipolemoment)。如果外加電場(chǎng)的空間分布是不均勻的，該液體孩i滴中的電偶極矩就會(huì)受到"介電泳力(dielectrophoreticforce)"的影響，進(jìn)行不同程度的漂移運(yùn)動(dòng)。因此，利用電場(chǎng)分布對(duì)電偶極矩造成強(qiáng)弱不一的吸引力可改變?cè)撘后w微滴的形狀。本發(fā)明是以"介電力"和"介電泳力"的機(jī)制來控制液體微滴的幾何形狀，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整透鏡的焦距的目的。根據(jù)本發(fā)明，該液體微滴可為液晶或任何介電材料(dielectricmaterial)。該液體微滴并不需具有導(dǎo)電性。此外，用以產(chǎn)生電場(chǎng)的任一電極并不需要和該液體微滴相互接觸，本發(fā)明因此可避免現(xiàn)有技術(shù)中的諸多缺點(diǎn)。請(qǐng)參閱圖2A，圖2A為根據(jù)本發(fā)明的第一較佳具體實(shí)施例的透鏡的示意圖。透鏡20包括一液體孩i滴22A、22B和一底板24。曲線22A和22B分別表示未受電場(chǎng)影響前和受電場(chǎng)影響后的液體微滴的形狀。底板24用以放置該液體微滴并且包括一組第一電極25。各個(gè)第一電極25可被選擇性地施加不同的偏壓，由此在該液體微滴與各第一電極25之間分別形成一第一電位。通過改變?cè)谠撘后w微滴與各個(gè)該第一電極間的該各第一電位，該液體^f鼓滴與底板24之間的接觸角度為可調(diào)整的，亦即該透鏡的焦距可通過控制電場(chǎng)分布來調(diào)整。為了增加光學(xué)焦距調(diào)變的效果，上述的底板24可如圖2B所示，進(jìn)一步包括一潤(rùn)滑層26。潤(rùn)滑層26放置于該液體微滴與該組第一電極25之間，其材質(zhì)可以為鐵氟龍(Teflon)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、厚膜光致抗蝕劑、苯二甲基(parylene)、氧化硅、氮化硅，或任何絕緣材料。潤(rùn)滑層26的作用在于降低該液體微滴與底板24之間的摩擦力。請(qǐng)參閱圖2C。圖2C繪示圖2A的透鏡的另一種變形。該透鏡20可進(jìn)一步包括一頂板(upperplate)27。頂板27包括一組第二電極28,該組第二電極28的配置方式也使該組第二電極28可被選擇性地施加偏壓，由此在該液體微滴與各個(gè)該第二電極28之間分別形成一第二電位。同時(shí)使用該組第二電極28和該組第一電極25同樣可達(dá)成改變?cè)撘后w微滴的形狀的效果。請(qǐng)參閱圖3。圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二較佳具體實(shí)施例的透鏡30的示意圖。透鏡30包括一液體微滴32A、32B、一底板34和一頂板37。曲線32A和32B分別表示未受電場(chǎng)影響前和受電場(chǎng)影響后的液體微滴的形狀。第二較佳具體實(shí)施例與第一較佳具體實(shí)施例的主要差別在于透鏡30中的底板34僅供放置該液體微滴，產(chǎn)生電場(chǎng)、改變焦距的功能是由頂板37中的多個(gè)電極38負(fù)責(zé)。請(qǐng)參閱圖4。圖4為根據(jù)本發(fā)明的第三較佳具體實(shí)施例的透鏡40的示意圖。透鏡40包括一腔室42、一第一液體44，以及一第二液體46。該第一液體44與該第二液體46都置于該腔室42之內(nèi)。該第一液體44為非導(dǎo)電的(non-conductive);該第二液體46為絕緣的(insulating)。該第一液體44具有一第一介電系數(shù)，該第二液體46則具有一第二介電系數(shù)，并且該第二介電系數(shù)不等于該第一介電系數(shù)。在此實(shí)施例中，該第二液體46與該第一液體44互不相溶(non-miscible)。因此，該第二液體46與該第一液體44之間存在有一接口(interface)45。透鏡40也包括一組第三電極48。該組第三電極48的配置方式使各個(gè)電極48可被選擇性地施加偏壓，由此形成穿過該界面45的一電場(chǎng)。通過改變?cè)撾妶?chǎng)，令該接口45受到"介電力"和"介電泳力"的影響，即可調(diào)整該接口45的形狀與角度。由此，透鏡40的一焦距為可調(diào)整的。請(qǐng)參閱圖5A、圖5B、圖5C。在實(shí)際應(yīng)用中，上述的各實(shí)施例中的第一電極、第二電極、第三電極48各自的排列方式可如同圖5A所示的矩陣狀，也可如圖5B所示的同心圓狀，或是如圖5C所示的環(huán)狀。第三電極48則可如圖4所示，排列為平行狀。只要能達(dá)到控制液珠形狀的效果，其它各種電極的排列方式也可適用在本發(fā)明的實(shí)施例中。根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)焦距的透鏡提供了一種有效的變焦方式。由于根據(jù)本發(fā)明的電極不需要如現(xiàn)有技術(shù)的電濕效應(yīng)與液體微滴直接接觸，因此可減少耗電量。此外，本發(fā)明也不具有現(xiàn)有技術(shù)中液珠可能被加熱、分解，或是蒸發(fā)的諸多問題。通過以上較佳具體實(shí)施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具有相等性的安排于本發(fā)明所欲申請(qǐng)的專利范圍的范疇內(nèi)。權(quán)利要求1.一種透鏡(lens)，包括一非導(dǎo)電的(non-conductive)液體微滴(liquiddroplet)；以及一底板(bottomplate)，該底板包括第一表面，該底板用以放置該液體微滴并且包括一組第一電極(electrode)，該組第一電極的一第一配置方式使該組第一電極可被選擇性地施加偏壓(bias)，由此在該液體微滴與各個(gè)該第一電極之間分別形成一第一電位(voltagepotential)，由此，通過改變?cè)谠撘后w微滴與各個(gè)該第一電極間的該各第一電位，該液體微滴與平行于該第一表面的一平面之間的角度為可調(diào)整的(adjustable)。2.如權(quán)利要求l所述的透鏡，其中該底板進(jìn)一步包括一潤(rùn)滑層，該潤(rùn)滑層放置于該液體微滴與該組第一電極之間。3.如權(quán)利要求2所述的透鏡，其中該組第一電極放置于該潤(rùn)滑層之中。4.如權(quán)利要求2所述的透鏡，其中該潤(rùn)滑層包括鐵氟龍(Teflon)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、厚膜光致抗蝕劑、苯二甲基(parylene)、氧化硅、氮化硅，或任何絕緣材料。5.如權(quán)利要求l所述的透鏡，該透鏡進(jìn)一步包括一頂板(upperplate)，該頂板包括一組第二電極，該組第二電極的一第二配置方式〗吏該組第二電極可凈皮選擇性地施加偏壓，由此在該液體孩乏滴與各個(gè)該第二電極之間分別形成一第二電位。6.如權(quán)利要求l所述的透鏡，其中該液體微滴包括液晶、醚、酮、醇、或任何可被電場(chǎng)極化的有機(jī)材料。7.如權(quán)利要求l所述的透鏡，其中該組第一電極排列為環(huán)狀、矩陣狀，或同心圓狀。8.—種透鏡(lens)，包括一腔室(chamber),該腔室中充滿一第一液體與一第二液體微滴，該第一液體與該第二液體微滴互不相溶(non-miscible)，該第一液體為非導(dǎo)電的(non-conductive)，該第二液體孩i:滴為絕緣的(insulating);以及一組電極，該組電極用以形成一電場(chǎng)，通過控制該電場(chǎng)，該第一液體與該第二液體微滴間的一界面為可調(diào)整的。9.如權(quán)利要求8所述的透鏡，該透鏡進(jìn)一步包括一潤(rùn)滑層，該潤(rùn)滑層放置于該第一液體、該第二液體孩t滴與該組電極之間。10.如權(quán)利要求9所述的透鏡，其中該潤(rùn)滑層包括鐵氟龍(Teflon)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、厚膜光致抗蝕劑、苯二甲基(parylene)、氧化硅、氮化硅，或任何絕緣材料。11.如權(quán)利要求8所述的透鏡，其中該第一液體包括液晶、瞇、酮、醇、或任何可被電場(chǎng)極化的有機(jī)材料。12.如權(quán)利要求8所述的透鏡，其中該組電極排列為環(huán)狀、矩陣狀、平行狀，或同心圓狀。全文摘要本發(fā)明提供一種透鏡。該透鏡包括一非導(dǎo)電的液體微滴和一包括一第一表面的底板。該底板用以放置該液體微滴并且包括一組第一電極。該組第一電極的一第一配置方式使該組第一電極可被選擇性地施加偏壓，由此在該液體微滴與各個(gè)該第一電極之間分別形成一第一電位，通過改變?cè)谠撘后w微滴與各個(gè)該第一電極間的該各第一電位，該液體微滴與平行于該第一表面的一平面之間的一角度為可調(diào)整的，亦即該透鏡的焦距為可調(diào)整的。文檔編號(hào)G02B3/14GK101097264SQ200610090839公開日2008年1月2日申請(qǐng)日期2006年6月26日優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日發(fā)明者葉哲良,張家銘,鄭至成申請(qǐng)人:葉哲良;鄭至成;張家銘