專利名稱：不規(guī)則可變焦點(diǎn)液體透鏡以及用于驅(qū)動(dòng)液體透鏡的驅(qū)動(dòng)器的制作方法
不規(guī)則可變焦點(diǎn)液體透鏡以及用于驅(qū)動(dòng)液體透鏡的驅(qū)動(dòng)器
本發(fā)明一般涉及光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及不規(guī)則的可變焦點(diǎn)型的液體透鏡。
在常規(guī)光學(xué)成像應(yīng)用(比如光通信系統(tǒng)和照相機(jī)器件)中，通常需要對(duì)透 鏡進(jìn)行手動(dòng)調(diào)諧和物理定位，以便將圖像聚焦到檢測(cè)器上并且接收來(lái)自相對(duì)于 透鏡的不同方向上的光線。為了消除手動(dòng)調(diào)諧的低效率和成本，開發(fā)了可調(diào)諧 微透鏡，以便通過最佳地將光源耦合到光信號(hào)接收器(比如光檢測(cè)器)來(lái)對(duì)光 信號(hào)進(jìn)行聚焦。在某些情況下，當(dāng)入射到微透鏡上的光束發(fā)生變化從而不再是 其標(biāo)稱的對(duì)準(zhǔn)的入射情況時(shí)，微透鏡的折射率就自動(dòng)地改變以使微透鏡的焦點(diǎn) 發(fā)生變化，以便維持微透鏡和光檢測(cè)器之間的最佳耦合。
然而，己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于用于可調(diào)諧微透鏡(比如梯度折射率透鏡)的大多 數(shù)電光材料而言，這種透鏡具有與較小的電光系數(shù)相關(guān)的許多局限。這常常導(dǎo) 致較小的光路調(diào)制，由此，需要較厚的透鏡或較高的電壓。另外，許多電光材 料都顯示出較強(qiáng)的雙折射性，從而導(dǎo)致這些透鏡的偏振相關(guān)性，這會(huì)使具有某 種偏振的光線發(fā)生失真。在需要用到可調(diào)諧微透鏡的陣列的情況下，這些問題 變得尤其嚴(yán)峻。例如，現(xiàn)有的拍照手機(jī)使用很小的固定焦點(diǎn)的透鏡，這種透鏡 具有較差的聚光能力、有限的聚焦范圍和有限的分辨率。結(jié)果，與常規(guī)的照相 機(jī)相比，圖像質(zhì)量就很低。
已經(jīng)開發(fā)出可變焦點(diǎn)液體透鏡，以克服上述問題中的一些(例如，參照美
國(guó)專利5,973,852)。通過改變用于構(gòu)成透鏡光學(xué)系統(tǒng)的流體彎液面的接觸角或 曲率半徑來(lái)控制焦距，此時(shí)就提供了一種可變焦點(diǎn)流體透鏡。該光學(xué)器件通常 還包括一種壓力或體積控制裝置，該裝置與該流體流動(dòng)地耦合著，以便調(diào)節(jié)該 流體的壓力并由此調(diào)節(jié)該彎液面的曲率。
然而，與剛性透鏡相反，針對(duì)液體透鏡所特有的問題，可以做出許多改進(jìn)。 例如，在沖擊或粗暴的移動(dòng)之后，液體透鏡可能會(huì)被擾亂。在這種情況下，可 能有液體從透鏡中分離，并且在該透鏡上方的蓋子上形成微滴，從而改變了光 學(xué)器件的焦點(diǎn)。這些微滴可能會(huì)留在蓋子上，并且在該器件的整個(gè)操作過程中影響其性能。另外，不像剛性透鏡，在不使用該器件時(shí)，液體透鏡也容易受到 有害的沖擊的影響。由此，為了進(jìn)一步使液體透鏡所受的擾亂達(dá)到最小，期望 有一種機(jī)制能夠在不使用液體時(shí)將液體收回并且在使用液體時(shí)仍然維持液體 透鏡的焦點(diǎn)。容易受到振動(dòng)沖擊影響的各種應(yīng)用范圍很廣，比如手持通信設(shè)備
(手機(jī)攝像頭)、便攜式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備(CD/DVD驅(qū)動(dòng)器)、或條形碼讀取器、 分析儀器(顯微鏡和其它檢測(cè)設(shè)備)、外科儀器(內(nèi)窺鏡)、或各種激光技術(shù) 儀器。
因此，期望提供能克服上述問題和其它問題的系統(tǒng)和方法。特別是，需要 一種具有恢復(fù)系統(tǒng)的低成本且不規(guī)則的光學(xué)聚焦系統(tǒng)，適用于那些預(yù)期可能會(huì) 有粗暴移動(dòng)的小型便攜式成像應(yīng)用。所期望的是一種恢復(fù)方法，它能夠在不使 用時(shí)收回液體并且在使用時(shí)控制液體透鏡的焦點(diǎn)。本發(fā)明的各實(shí)施方式滿足了 這些和其它需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了能夠克服上述問題的不規(guī)則可變焦點(diǎn)透鏡。特別是，本發(fā)明 提供了用于有效地形成液體透鏡且在沖擊相關(guān)事件之后恢復(fù)液體透鏡的系統(tǒng) 和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式， 一種光學(xué)器件包括具有疏水性頂面、底面和 第一腔室的外殼，其中該腔室具有向內(nèi)彎曲的壁。具有第一彎液面的第一流體 被置于該第一腔室之內(nèi)。第一控制裝置與該流體相耦合，以便將流體轉(zhuǎn)移到第 一腔室中和第一腔室外。在一方面，疏水性頂面包括一層疏水性材料，用于覆 蓋非疏水性材料。在另一方面，上述的壁是親水性的，或者包括一層親水性材 料，用于覆蓋非親水性材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式， 一種光學(xué)器件包括具有頂面、底面和第一 腔室的外殼。該光學(xué)器件也包括空氣貯存室，用于貯存壓縮空氣或氣體。具有 彎液面的流體被置于該第一腔室之內(nèi)。 一層疏水性材料覆蓋著頂面。 一層親水 性材料覆蓋著第一腔室的壁?？刂蒲b置與流體相耦合，以便將第一流體轉(zhuǎn)移到 腔室中和腔室外。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于形成液體透鏡的方法。該方法包括在包括頂面、底面和腔室的外殼中提供流體，該腔室具有向內(nèi)彎曲 的壁，其中該流體形成了設(shè)置于該腔室之內(nèi)的彎液面。在一個(gè)方面中，疏水性 涂層覆蓋著頂面，親水性涂層覆蓋著向內(nèi)彎曲的壁。該方法也包括調(diào)節(jié)該彎液 面的曲率。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于收回液體透鏡中的液體的 方法。該方法包括在包括頂面、底面和腔室的外殼中提供流體，該腔室具有 向內(nèi)彎曲的壁，其中該流體形成了設(shè)置于該腔室之內(nèi)且具有彎液面的透鏡，并 且疏水性涂層覆蓋著頂面。該方法也包括從該腔室中收回該流體。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式， 一種光學(xué)器件包括具有頂面、底面和第一 腔室的外殼，其中該腔室具有向內(nèi)彎曲的壁。具有彎液面的第一流體被設(shè)置在 第一腔室之內(nèi)，該第一流體形成了第一液體透鏡。第一控制裝置與該第一流體 相耦合，以便將流體轉(zhuǎn)移到第一腔室中和第一腔室外。該光學(xué)器件也包括第一 非液體透鏡。
參照說明書的其余部分(包括附圖和權(quán)利要求書)，將會(huì)意識(shí)到本發(fā)明的 其它特征和優(yōu)點(diǎn)。下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā) 明各實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和操作。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)指代完全一樣或功能相似 的元件。
圖1A顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的具有向內(nèi)彎曲的腔室的液體透鏡組件的 立體圖。
圖1B顯示出具有向內(nèi)彎曲的腔室的液體透鏡組件的側(cè)視圖。
圖1C顯示出在液體填充向內(nèi)彎曲的腔室之前具有向內(nèi)彎曲的腔室的液體 透鏡組件的側(cè)視圖。
圖1D顯示出在液體填充向內(nèi)彎曲的腔室之后具有向內(nèi)彎曲的腔室的液體 透鏡組件的側(cè)視圖。
圖1E顯示出在向內(nèi)彎曲的腔室的頂面和底面上形成納米或微米大小的柱 子以構(gòu)成疏水性表面的側(cè)視圖。
圖1F顯示出在向內(nèi)彎曲的腔室的頂面和底面上形成納米或微米大小的脊形布局以構(gòu)成親水性表面的側(cè)視圖。
圖2A顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的空的平腔室的頂視圖。 圖2B顯示出在其入口處形成有液滴的平腔室的頂視圖。 圖2C顯示出在其入口處有增大的液滴的平腔室的頂視圖。 圖2D顯示出已填充了液滴的平腔室的頂視圖。 圖3 A顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的空的向內(nèi)彎曲的腔室的頂視圖。 圖3B顯示出正形成液體環(huán)的向內(nèi)彎曲的腔室的頂視圖。 圖3C顯示出液體環(huán)正在匯攏的向內(nèi)彎曲的腔室的頂視圖。 圖3D顯示出已形成凹液體透鏡的向內(nèi)彎曲的腔室的頂視圖。 圖3E顯示出已形成凸液體透鏡的向內(nèi)彎曲的腔室的頂視圖。 圖4A顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的具有用于多個(gè)透鏡的外殼的液體透鏡組 件的側(cè)視圖。
圖4B顯示出正形成液體透鏡的液體透鏡組件的側(cè)視圖。 圖4C顯示出正調(diào)節(jié)液體透鏡的液體透鏡組件的側(cè)視圖。 圖5 A顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的具有密閉空氣貯存室的液體透鏡組件的 側(cè)視圖。
圖5B顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的具有開放空氣貯存室的液體透鏡組件的 側(cè)視圖。
圖5 C顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的具有密閉空氣貯存室和穹頂形透鏡的液
體透鏡組件的側(cè)視圖。
圖6 A顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的具有巻曲末端的空氣貯存室的側(cè)視圖。 圖6B顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的具有增大末端的空氣貯存室的側(cè)視圖。 圖7A顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的具有受擾的液體透鏡的向內(nèi)彎曲的腔室
的液體透鏡組件的側(cè)視圖。
圖7B顯示出擠出液體以填充向內(nèi)彎曲的腔室的液體透鏡組件的側(cè)視圖。
圖7C顯示出頂著空氣貯存室擠出液體的液體透鏡組件的側(cè)視圖。
圖7D顯示出具有收回的液體的液體透鏡組件的側(cè)視圖。
圖7E顯示出具有重新形成的液體透鏡的液體透鏡組件的側(cè)視圖。
圖8A顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的液體透鏡外殼，該外殼具有固體透鏡以及用于固定液體透鏡的腔室。
圖8B顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的液體透鏡和固體透鏡。
圖8C顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的液體透鏡和固體平凸透鏡。
圖8D顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的兩個(gè)液體透鏡和兩個(gè)固體透鏡。
圖8E顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的兩個(gè)液體透鏡和一個(gè)夾在其間的固體透鏡。
圖9顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的單泵驅(qū)動(dòng)方法。 圖IO顯示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)方法。 圖11顯示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)方法。 圖12顯示出圖11的實(shí)施方式的更詳細(xì)的圖。
圖13顯示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的用于液體透鏡控制系統(tǒng)的框圖。
圖14顯示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的用于驅(qū)動(dòng)兩個(gè)液體透鏡的單個(gè)電動(dòng)機(jī)。
圖15顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的基于液體透鏡的自動(dòng)聚焦透鏡系統(tǒng)的側(cè) 視圖。
圖16顯示出本發(fā)明另一實(shí)施方式的基于液體透鏡的自動(dòng)聚焦透鏡系統(tǒng)的 側(cè)視圖。
圖17顯示出根據(jù)一實(shí)施方式的具有變焦/聚焦模塊的液體透鏡系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖18顯示出根據(jù)一實(shí)施方式的具有可變焦點(diǎn)和可變直徑透鏡模塊的液體 透鏡系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖19顯示出根據(jù)另一實(shí)施方式的具有變焦/聚焦模塊的液體透鏡系統(tǒng)的側(cè) 視圖。
圖20顯示出根據(jù)另一實(shí)施方式的具有變焦/聚焦模塊的液體透鏡系統(tǒng)。 圖21顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的壓電管驅(qū)動(dòng)器。
圖22A顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的使用壓電蜂鳴器薄膜的壓電盤驅(qū)動(dòng)器的 頂視圖。
圖22B顯示出壓電盤驅(qū)動(dòng)器的側(cè)視圖。
圖22C顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的使用彎曲壓電薄膜的壓電膜驅(qū)動(dòng)器的頂視圖。
具體實(shí)施例
圖1A-1D顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的透鏡組件，它將可變焦點(diǎn)液體透鏡固定在向內(nèi)彎曲的透鏡腔室之內(nèi)。
圖1A顯示出液體透鏡組件100的立體圖，它具有向內(nèi)彎曲的透鏡腔室104。圖1B顯示出同一透鏡組件100的側(cè)視圖。如圖所示，透鏡腔室104向內(nèi)彎曲，像一個(gè)桶形，從而提供了一個(gè)區(qū)域，其中在形成整個(gè)透鏡之前液體會(huì)因表面張力而聚結(jié)。在圖1A-1D中，該區(qū)域位于透鏡腔室104內(nèi)最大的周長(zhǎng)處，并且在該周長(zhǎng)上接下來(lái)形成了一個(gè)環(huán)。當(dāng)更多的液體進(jìn)入透鏡腔室104中時(shí)，該環(huán)將增大并最終形成液體透鏡。通過另外的驅(qū)動(dòng)方法，該過程可以得到進(jìn)一步改進(jìn)。
一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)泵，該泵被配置成將固定體積的液體引入到透鏡腔室104中以形成透鏡，然后，通過控制少量的液體來(lái)改變?cè)撏哥R的形狀。例如，圖1C顯示出在液體110通過入口 102進(jìn)入透鏡腔室104中之前位于泵112處的固定體積的液體110。液體110可以是任何適于形成透鏡的液體，比如水、甘油等。圖1D顯示出在將泵112轉(zhuǎn)移到右邊之后被泵入透鏡腔室104中的液體110。驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)元件也可以被用于收回該液體以使該透鏡停用，下文進(jìn)一步描述。
在一個(gè)實(shí)施方式中，透鏡腔室104涂有親水性涂層106，透鏡組件100的頂面和底面涂有疏水性涂層108。疏水性區(qū)域處的邊界限制該液體，并且呈現(xiàn)出一種彎液面，該邊界處的流體的靜態(tài)(或動(dòng)態(tài))接觸角部分地決定了該彎液面的曲率。疏水性材料可以是如下材料塑料，聚合物，陶瓷，合金，含氟聚合物(比如聚四氟乙烯)，CYTOP，或氧氮化鋯。親水性區(qū)域可以由下列材料制成塑料，聚合物，玻璃，石英，氧氮化鋯，或熔融的二氧化硅。其它合適
的材料包括陶瓷，親水性金屬，親水性合金，或親水性聚合物，比如羥基聚
丙烯酸酯、或聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、纖維素塑料聚合物、聚乙烯醇。這些材料的涂層也可以被用于覆蓋向內(nèi)彎曲的壁。
或者，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，如同1E所示，通過在一表面上使用微米或納米結(jié)構(gòu)，來(lái)替代在該表面上使用疏水性涂層的做法。如圖所示，通過光刻工藝，或通過注入模制，可以在腔室的頂面和底面上形成微米或納米柱子
114?；蛘撸鶕?jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，如同1F所示，通過在一表面上使用微米或納米脊形布局，來(lái)替代在該表面上使用親水性涂層的做法。
通過向液體施加壓力，或者通過將更多的液體泵入該腔室中，就可以改變靜態(tài)/動(dòng)態(tài)接觸角，這使得在親水性-疏水性邊界上的界面發(fā)生移動(dòng)，由此，改變了該彎液面的曲率和接觸角。例如，靜態(tài)接觸角可以給出凹透鏡。然而，向彎液面施加壓力會(huì)進(jìn)一步把它推向疏水性區(qū)域并改變接觸角，使得該透鏡是凸的。這樣，由流體彎液面所形成的透鏡的曲率就可以被調(diào)諧。由此，本發(fā)明各實(shí)施方式的光學(xué)器件通常包括一種壓力控制裝置，該裝置為了這個(gè)目的而與該液體流體地耦合著。通常，彎液面的曲率具有一個(gè)介于下列兩者之間的可調(diào)諧
范圍流體與親水性表面的靜態(tài)/動(dòng)態(tài)接觸角；以及流體與疏水性表面的靜態(tài)/動(dòng)態(tài)觸角。
壓力產(chǎn)生設(shè)備和/或用于改變腔室中的流體體積的設(shè)備可以采用多種形式。例如，加到流體上的壓力可以是通過電滲透而產(chǎn)生的動(dòng)電壓力，或者是通過使用棘輪泵、壓電薄膜泵、壓電蜂鳴器泵、音圈泵、壓力管泵或通過電-潤(rùn)濕而產(chǎn)生的壓力。在其它實(shí)施方式中，流體壓力可以是使用氣動(dòng)或磁流體動(dòng)力泵產(chǎn)生的。在其它實(shí)施方式中，加到流體上的壓力可以是由機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的。有用的機(jī)械壓力產(chǎn)生設(shè)備的一個(gè)示例是螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)型泵送設(shè)備或蠕動(dòng)泵。
向內(nèi)彎曲的腔室
本發(fā)明各實(shí)施方式的向內(nèi)彎曲的腔室能確保平穩(wěn)且有效地形成液體透鏡。
在用于圖1A-1D的透鏡組件的腔室104的左側(cè)入口 102處，液體通常形成微滴。然后，該微滴不斷增大，直到它覆蓋整個(gè)腔室。
相比之下，具有平的(泵入圓柱形的)壁的腔室需要更高的能量來(lái)形成液體透鏡。例如，圖2A-2D示出了這種具有平的壁的液體透鏡腔室的頂視圖。圖2A示出了具有平壁的空的透鏡腔室。在圖2B中，該液體開始位于腔室左側(cè)的入口處，如部分地覆蓋該腔室的微滴所示。圖2C顯示出從入口不斷增大的液體微滴。圖2D顯示出增大到將整個(gè)腔室填滿的液體微滴。
圖3A-3E顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的具有向內(nèi)彎曲的(比如桶形的)壁的液體透鏡腔室的頂視圖。對(duì)于向內(nèi)彎扭的腔室而言，液體從入口流入該區(qū)域，同時(shí)該液體安定下來(lái)所需的能量最少。圖3A顯示出空的向內(nèi)彎曲的腔室，圖 犯^^ ^#^^±#^ # ^#彎曲的腔室，如沿著腔室
開口邊緣的液體微滴邊緣所示。圖3C顯示出正在向內(nèi)增大并匯攏的液體環(huán)， 如朝著中心會(huì)聚且遠(yuǎn)離腔室邊緣的微滴邊緣所示。圖3D顯示出在腔室處所形 成的凹透鏡的頂視圖，如其中的字母的縮小尺寸所示。同樣，圖3E顯示出在 腔室處所形成的凸透鏡的頂視圖，如其中的字母的放大尺寸所示。如上所述， 通過與透鏡組件相耦合的壓力控制機(jī)制或體積控制機(jī)制，就可以調(diào)諧液體透鏡 的凹或凸特征，這些機(jī)制在對(duì)腔室中的流體施加壓力(或壓力的減小)或體積 變化從而改變彎液面的曲率時(shí)能夠改變彎液面透鏡的曲率和接觸角。
關(guān)于向內(nèi)彎曲的腔室的最大周長(zhǎng)，首先在最低能量的表面處形成透鏡，會(huì) 增強(qiáng)液體透鏡的穩(wěn)定性。相應(yīng)地，該液體不太可能與該透鏡腔室分開，并且更 有效地形成了形狀適當(dāng)?shù)耐哥R。
液體的收回使透鏡停用
根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式，通過在不使用透鏡時(shí)將液體收回到貯存室中， 就可以使用于液體透鏡的液體停用或?qū)⑵潢P(guān)閉。在某些方面，通過另外的驅(qū)動(dòng) 方法，比如通過使用一種也能用于形成液體透鏡的泵，來(lái)增強(qiáng)用于收回液體透 鏡的過程。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)泵也可以被用作存儲(chǔ)所收回的液體的貯存室。
圖4A-4C顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的用于固定多個(gè)透鏡的透鏡組件的側(cè)視 圖。在圖4A中，透鏡組件200具有透鏡外殼220，該外殼固定液體透鏡206 (透 鏡A)、液體透鏡216 (透鏡B)和固態(tài)透鏡218。液體透鏡206通過入口 204 而連接到泵202 (泵A)，并且液體透鏡216通過入口 214而連接到泵212 (泵 B)。透鏡組件200也包括向內(nèi)彎曲的腔室208,它最好具有親水性涂層以便覆 蓋它的壁。疏水性涂層210覆蓋透鏡組件200的每一個(gè)透鏡腔室的頂面和底面。
圖4B顯示出液體222填充透鏡腔室以形成透鏡206。圖4B顯示出壁202 被驅(qū)動(dòng)到"偏置"位置，在這種情況下，液體222被泵送出來(lái)以便填充用于透 鏡206的指定腔室。當(dāng)充分地轉(zhuǎn)移了用于形成液體透鏡206的固定體積的液體 從而在該腔室內(nèi)形成了該透鏡時(shí)，泵202就停止了。也控制泵202和212，使 得放大、聚焦和變焦得以實(shí)現(xiàn)。例如，圖4C顯示出在泵送固定體積的液體222 以形成透鏡206之后使用泵202來(lái)調(diào)節(jié)透鏡206的形狀(曲率半徑)的情形。當(dāng)不使用圖4A-4C的透鏡206和216時(shí)，各個(gè)液體可以被收回并且被分別 存儲(chǔ)到泵202和212中。收回從而關(guān)閉透鏡的做法特別有利于使高沖力應(yīng)用場(chǎng) 合對(duì)光學(xué)器件的有害影響達(dá)到最小。例如，不使用時(shí)就使透鏡停用的做法可防 止許多干擾，比如在不使用時(shí)出現(xiàn)高沖力的情況下在玻璃上會(huì)形成微滴。這就 不必另外執(zhí)行恢復(fù)或校正處理以修復(fù)在不使用光學(xué)器件期間受打擾的液體透 鏡。除了自動(dòng)地停用透鏡之外，收回方法也可以被用作液體透鏡的自動(dòng)重設(shè)。
空氣貯存室
圖5A-5C顯示出本發(fā)明另一實(shí)施方式的透鏡形成和收回方法。圖5A-5C所 示的透鏡組件包括板(比如玻璃板)302和304、液體通道306、向內(nèi)彎曲的腔 室312 (它最好具有親水性的壁308，比如由親水性材料制成或者涂有親水性 材料)以及該腔室的疏水性頂面(比如由疏水性材料制成的頂面或涂有疏水性 材料的頂面)。在液體收回期間，透鏡可以被形成，或者受擾的透鏡可以被重 新形成。在該過程中，在一個(gè)方面中，液體填充內(nèi)部腔室312，并且與頂部玻 璃層304完全接觸。流體轉(zhuǎn)移機(jī)制(未示出，比如與流體通道306相耦合的泵) 接下來(lái)收回該液體，直到該液體形成或重新形成透鏡300。
本實(shí)施方式的透鏡組件也包括空氣貯存室314?？諝赓A存室314可以向大 氣"打開的"或者可以是"密閉的"。在密閉的空氣貯存室中，當(dāng)液體填充腔 室312時(shí)，可以俘獲并壓縮空氣。圖5A和5C顯示出密閉的空氣貯存室的示例， 圖5B顯示出打開的空氣貯存室的示例。在圖5C中，板304被配置成具有穹頂 形蓋子316，它充當(dāng)一個(gè)廣角透鏡。例如，板304可以自身定形成穹頂形蓋子， 或者一個(gè)單獨(dú)的穹頂形蓋子可以疊放在板304上。
空氣貯存室314被用于引導(dǎo)液體進(jìn)出液體通道，由此，幫助平穩(wěn)地恢復(fù)或 重新形成透鏡?？諝獗粔嚎s到空氣貯存室中，并且在收回液體時(shí)，被壓縮的空 氣幫助引導(dǎo)多余的液體回到內(nèi)部腔室312中?？諝赓A存室314也可以包括不止 一個(gè)通道，這些通道被設(shè)計(jì)成允許壓縮空氣。
圖6A和6B顯示出用于空氣貯存室的兩種可能的設(shè)計(jì)的頂視圖。
所示的空氣貯存室是環(huán)形的，但也可以是非環(huán)形的。圖6A所示的螺旋設(shè) 計(jì)提供了巻曲的末端，以使該圓環(huán)內(nèi)每個(gè)通道具有額外的表面面積。圖6B所 示的設(shè)計(jì)提供了放大的末端，以允許更多的空氣被壓縮。液體的收回恢復(fù)透鏡
圖7A-7E顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的密閉系統(tǒng)中的受擾的液體透鏡的恢
復(fù)過程。例如，圖7A顯示出一種液體透鏡系統(tǒng)在受擾之后的樣子，該擾動(dòng)使 得微滴402沉積在頂部玻璃板404上。在圖7B的步驟中，泵(未示出)擠出 更多的液體，如箭頭406所示，從而填充向內(nèi)彎曲的腔室400。該液體完全填 充腔室400并且被向外泵送，直到它接觸玻璃板404。圖7C顯示出接下來(lái)被推 向空氣貯存室408的液體，在該貯存室中空氣被壓縮。當(dāng)該泵收回該液體時(shí)， 如同7D的箭頭所示，空氣壓力將液體從空氣貯存室408中推出來(lái)。該過程清 除了玻璃板404上的微滴402，直到重新形成的液體透鏡412仍然在該腔室處， 如同7E所示。 多個(gè)透鏡
本發(fā)明的備選實(shí)施方式包括具有若干個(gè)液體透鏡和/或固體透鏡以便于聚 焦和變焦的液體透鏡組件。圖8A-8E示出了各種可能的安排。例如，圖8A示 出了液體透鏡外殼500，它包括固體透鏡502以及用于將液體透鏡固定到固體 透鏡502左邊的腔室。圖8B顯示出一種包括液體透鏡504和固體透鏡502的 組合。圖8C顯示出一種包括液體透鏡504和固體平凸透鏡506的組合。圖8D 顯示出兩個(gè)液體透鏡和兩個(gè)固體透鏡506的組合。圖8E顯示出兩個(gè)液體透鏡 504以及一個(gè)夾在其間的固體透鏡508。應(yīng)該理解，基于本文的內(nèi)容，包括各 種固體和/或液體透鏡安排的許多其它組件配置都是可能的。
驅(qū)動(dòng)方法
根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施方式，各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和方法有益于控制具有上述特征 的不規(guī)則可變焦點(diǎn)液體透鏡。圖9顯示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的單泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 通過向泵600施加兩個(gè)成分的電壓信號(hào)即偏置電壓(DC成分)和可變電壓(可 變成分)，來(lái)驅(qū)動(dòng)單個(gè)泵600。在液體透鏡形成過程中，將偏置電壓加到泵600 上，從而在向內(nèi)彎曲的透鏡腔室602處形成固定形狀的液體透鏡。然后，將可 變電壓施加到泵600上，以改變?cè)撏哥R的曲率。泵600可以包括各種設(shè)備，比 如壓電設(shè)備或音圈。
圖10顯示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)604與泵600相 耦合以旋轉(zhuǎn)指定的圈數(shù)，以便使固定體積的液體從泵600轉(zhuǎn)移到透鏡腔室602轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換成透鏡移動(dòng)控制器機(jī)制606中的線性運(yùn)動(dòng)(比 如在手動(dòng)凸輪中使用的那樣)，該線性運(yùn)動(dòng)按水平箭頭所示驅(qū)動(dòng)著泵600。為 了控制液體的量以便于精確聚焦，控制電動(dòng)機(jī)604以相應(yīng)地順時(shí)針和逆時(shí)針旋 轉(zhuǎn)。該實(shí)施方式的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是 一旦圖像被聚焦，就使電動(dòng)機(jī)604停用，由 此節(jié)省了能量。
圖11顯示出本發(fā)明的另一個(gè)特別適用于移動(dòng)電話技術(shù)的實(shí)施方式。圖11 的液體透鏡組件包括一種作為驅(qū)動(dòng)器機(jī)制的電動(dòng)機(jī)700。圖11的液體透鏡組件 也包括螺線管704和連接棒702，用于使振動(dòng)器單元708的不平衡的重量平衡。 圖11所示的驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)也包括嚙合卡盤710、線性平移平臺(tái)712、細(xì)紋雙頭螺 柱714和引導(dǎo)棒716。
當(dāng)不使用圖11的系統(tǒng)的液體透鏡時(shí)(比如，對(duì)于手機(jī)攝像頭而言，在打 電話期間)，螺線管704處于"脫開配合"模式。如果使用該液體透鏡，則螺 線管704被驅(qū)動(dòng)并且推動(dòng)振動(dòng)器單元708與該組件另一端處的嚙合卡盤710相 配合。 一旦嚙合完成，則電動(dòng)機(jī)700的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就變?yōu)榫€性運(yùn)動(dòng)，以使平臺(tái)712 發(fā)生平移。平臺(tái)推動(dòng)或拉動(dòng)波紋管718，由此，控制著透鏡芯片706中的液體 的量。
圖12顯示出圖11的嚙合機(jī)制的更詳細(xì)的圖。在一個(gè)方面中，嚙合卡盤710 被設(shè)計(jì)成使得振動(dòng)器元件708 (比如不平衡的重量)很好地配合到該卡盤中， 由此，振動(dòng)被消除了或達(dá)到最小。相應(yīng)地，用于消除電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)但維持液體 透鏡的控制的嚙合機(jī)制對(duì)于像移動(dòng)電話技術(shù)這樣的各種應(yīng)用而言是有價(jià)值的
士l、貝獻(xiàn)。
圖13顯示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式的用于液體透鏡控制系統(tǒng)的框圖。在 圖13中，用戶可以選擇手動(dòng)控制或自動(dòng)控制。手動(dòng)控制800可以按各種方式 來(lái)提供。例如，通過用于泵入或泵出液體的兩個(gè)按鈕，可以提供手動(dòng)控制800。 或者，通過刻度盤或撥輪(當(dāng)該刻度盤或撥輪旋轉(zhuǎn)時(shí)可改變電阻)，可以提供 手動(dòng)控制800。電阻轉(zhuǎn)而控制著液體的流入和流出。
在一個(gè)實(shí)施方式中，如果發(fā)生了任何沖擊相關(guān)的事故，則圖13所示的恢 復(fù)模塊804被配置成自動(dòng)地重新形成液體透鏡?；謴?fù)模塊804的自動(dòng)觸發(fā)是通 過傳感器812完成的，該傳感器可以是加速度計(jì)、下落傳感器、或用于檢測(cè)圖像處理算法。驅(qū)動(dòng)器模塊806按要求將液體泵入透 鏡芯片808，并且在CCD芯片810上創(chuàng)建了圖像。所獲得的圖像可以被處理以 便于顯示，如果自動(dòng)聚焦模塊814是運(yùn)行的，通過雙向開關(guān)802連接著，則它 將產(chǎn)生補(bǔ)償信號(hào)以調(diào)節(jié)焦點(diǎn)(比如彎液面的曲率半徑)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，可以使用單個(gè)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)(或更多個(gè)) 液體透鏡，如同14所示。在本實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)連接到多個(gè)用于驅(qū)動(dòng)不同 透鏡的齒輪并且使這些齒輪旋轉(zhuǎn)。例如，在圖14中，這種電動(dòng)機(jī)(未示出) 連接到齒輪組900，它自動(dòng)地將它連接到齒輪910、 912和916。在一個(gè)方面中， 齒輪組900被設(shè)計(jì)成使得它具有有限的旋轉(zhuǎn)，換句話說，在任何給定的時(shí)間要 么嚙合著齒輪914，要么嚙合著齒輪918。例如，圖14顯示出當(dāng)有限的旋轉(zhuǎn)齒 輪組900被嚙合到齒輪918的那一刻。齒輪918耦合到泵902，泵902將液體 注入到透鏡芯片906中。 一旦在906處完成了用于液體透鏡的驅(qū)動(dòng)，則齒輪組 卯0將接下來(lái)嚙合到齒輪914以驅(qū)動(dòng)泵904并且在透鏡芯片908處注入形成液 體透鏡。該有限的旋轉(zhuǎn)可以通過螺線管(未示出)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
用于液體透鏡系統(tǒng)的變焦/聚焦模塊
下面的實(shí)施方式描述了基于液體的透鏡系統(tǒng)的各種變焦/聚焦模塊。根據(jù) 應(yīng)用，各種透鏡系統(tǒng)包括固體和液體透鏡的各種組合。
圖15顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的具有自動(dòng)聚焦模塊的液體透鏡系統(tǒng)的側(cè) 視圖。外殼1000將可變焦點(diǎn)液體透鏡1004固定到第一固體透鏡1006和第二 固體透鏡1008之間。外殼1000包括疏水性表面1002和通道1012，用于填充 腔室并控制液體透鏡的光學(xué)特性(比如彎液面)。對(duì)于本實(shí)施方式中的自動(dòng)聚 焦系統(tǒng)而言，在第二固體透鏡上也形成了 (印上了)孔徑IOIO。
圖16顯示出本發(fā)明另一實(shí)施方式的具有自動(dòng)聚焦模塊的液體透鏡系統(tǒng)的 側(cè)視圖。像圖15所示的實(shí)施方式那樣，外殼1100固定了可變焦點(diǎn)液體透鏡 1104、第一固體透鏡1106和第二固體透鏡1108，但還固定了第三固體透鏡 1110。外殼1100也包括疏水性表面1102。液體透鏡1104通過通道1112從液 體貯存室1114中來(lái)填充該腔室，該液體貯存室1114與驅(qū)動(dòng)裝置或泵1116相
親合o
圖17顯示出根據(jù)一實(shí)施方式的具有變焦/聚焦模塊的液體透鏡系統(tǒng)的側(cè)視
21圖。像圖16的實(shí)施方式那樣，具有疏水性表面1202的外殼1200固定了第一 固體透鏡1208、第二固體透鏡1210、第三固體透鏡1212以及第一可變焦點(diǎn)液 體透鏡1204。但是外殼1200還固定了第二可變焦點(diǎn)液體透鏡1206。第一液體 透鏡1204從第一液體貯存室1214來(lái)填充第一腔室，第一液體貯存室1214與 驅(qū)動(dòng)器或泵1216相耦合。第二液體透鏡1206從第二液體貯存室1218來(lái)填充 第二腔室，第二液體貯存室1218與驅(qū)動(dòng)器或泵1220相耦合。
圖18顯示出根據(jù)一實(shí)施方式的具有可變焦點(diǎn)和可變直徑模塊的液體透鏡 系統(tǒng)的側(cè)視圖。具有疏水性表面1302的外殼1300固定了固體透鏡1304、第一 液體透鏡1306和第二液體透鏡1312。第一液體透鏡1306從液體貯存室1318 來(lái)填充第一腔室，液體貯存室1318與驅(qū)動(dòng)器或泵1320相耦合。第二液體透鏡 1312從液體貯存室1322來(lái)填充第二腔室，液體貯存室1322與驅(qū)動(dòng)器或泵1324 相耦合。本實(shí)施方式中的外殼1300是成階梯狀的，使得當(dāng)更多的液體被泵入 該腔室中時(shí)可以使液體透鏡的直徑增大。例如，可以使液體透鏡1306的直徑 增大到如1308所示的擴(kuò)大的液體透鏡，還可以進(jìn)一步增大到如1310所示的擴(kuò) 大的液體透鏡。同樣，可以使第二液體透鏡1312的直徑增大，形成擴(kuò)大的液 體透鏡1314，進(jìn)一步增大就可以形成擴(kuò)大的液體透鏡1316。
圖19顯示出根據(jù)另一實(shí)施方式的具有變焦/聚焦模塊的液體透鏡系統(tǒng)的側(cè) 視圖。具有疏水性表面1402的外殼1400固定了第一固體透鏡1404、第二固體 透鏡1406、第三固體透鏡1408和第四固體透鏡1410。外殼1400也固定了第 一可變焦點(diǎn)液體透鏡1412和第二可變焦點(diǎn)液體透鏡1414。第一液體透鏡1412 從第一液體貯存室1416來(lái)填充第一腔室，第一液體!t存室1416與驅(qū)動(dòng)器或泵 1418相耦合。第二液體透鏡1414從第二液體貯存室1420來(lái)填充第二腔室，第 二液體貯存室1420與驅(qū)動(dòng)器或泵1422相耦合。
圖20顯示出根據(jù)另一實(shí)施方式的具有變焦/聚焦模塊的液體透鏡系統(tǒng)。在 本實(shí)施方式中，可收回的可變焦點(diǎn)液體透鏡1504被放置成最接近于固定焦點(diǎn) 照相機(jī)透鏡模塊1500，該模塊1500包括固體透鏡組件1502以實(shí)現(xiàn)變焦/聚焦 功能?？墒栈氐囊后w透鏡1504可以被用于選擇性地聚焦與該照相機(jī)靠得很近 的物體。然而，當(dāng)不需要很近的近貼聚焦時(shí)，通過將所有的液體收回到其C:存 室中就可以完全停用液體透鏡1504。固定焦點(diǎn)模塊1500可以接下來(lái)僅使用透鏡組件1502中的固體透鏡來(lái)進(jìn)行固定的聚焦。
圖21顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的壓電管驅(qū)動(dòng)器。壓電管1600具有封閉的 底1602，并且填充有液體1604。壓電管1600通過連接器1606連接到液體透 鏡芯片1608。壓電管1600在加電壓時(shí)通過收縮或膨脹而充當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，收 縮或膨脹相應(yīng)地使壓電管1600內(nèi)部空間的體積減小或增大。結(jié)果，多余的液 體體積1604被泵出或泵入管1600，從而在壓電管的出口處形成液體透鏡。如 圖所示，在加任何電壓之前，1610處的液體彎液面可以是在連接部分1606之 內(nèi)向內(nèi)彎曲的。在施加電壓之后，可以接下來(lái)將液體彎液面推出連接部分1606， 如1612所示。
圖22A-22B顯示出本發(fā)明一實(shí)施方式的使用壓電蜂鳴器薄膜的壓電盤驅(qū)動(dòng) 器。圖22A顯示出壓電蜂鳴器薄膜的頂視圖，它包括金屬性薄膜1700和壓電 層1702。圖22B顯示出壓電蜂鳴器薄膜的橫截面圖，其中包括薄膜1700和壓 電層1702，被安裝在液體透鏡系統(tǒng)的外殼1704上。薄膜1700用于使液體1706 從通道1708中泵出，從而形成液體透鏡。圖22C顯示出圖22A-22B的實(shí)施方 式的變體，并且包括壓電層1710和彎曲的金屬性薄膜1712。不像圖22A-22B 的盤狀實(shí)施方式那樣，并沒有被置于透鏡外殼的頂部之上，而是將彎曲的壓電 薄膜安裝在透鏡外殼周圍。
盡管通過示例和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解，本發(fā) 明并不限于所揭示的實(shí)施方式。相反，本發(fā)明意圖覆蓋各種修改和相似的安排， 這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是明顯的。例如，具有液體透鏡的可變焦點(diǎn)功能的 各種可能的透鏡組件安排是存在的，并且這些實(shí)施方式并不限于本文所描述的 這些。因此，所附權(quán)利要求書的范圍應(yīng)該被賦予最寬廣的解釋，以包括所有這 些修改和相似的安排。
權(quán)利要求
1. 一種光學(xué)器件，包括具有疏水性頂面、底面和第一腔室的外殼，其中該腔室具有向內(nèi)彎曲的壁；具有彎液面且被置于第一腔室之內(nèi)的流體；以及與第一流體相耦合的第一控制裝置，用于將流體轉(zhuǎn)移到第一腔室中和第一腔室外。
2. 如權(quán)利要求l所述的器件，其特征在于， 疏水性頂面包括一層疏水性材料，用于覆蓋非疏水性材料。
3. 如權(quán)利要求l所述的器件，其特征在于，所述的壁是親水性的，或者包括一層親水性材料，用于覆蓋非親水性材料。
4. 如權(quán)利要求l所述的器件，其特征在于， 疏水性頂面包括形成于其上的微米或納米尺寸的柱子。
5. 如權(quán)利要求l所述的器件，其特征在于， 疏水性頂面包括微米或納米大小的脊形布局。
6. 如權(quán)利要求l所述的器件，其特征在于， 控制裝置包括用于調(diào)節(jié)彎液面的曲率的泵。
7. 如權(quán)利要求l所述的器件，其特征在于， 控制裝置包括被配置成將固定體積的液體轉(zhuǎn)移到腔室中的泵。
8. 如權(quán)利要求l所述的器件，其特征在于， 控制裝置包括用于將流體收回到貯存室中的泵。
9. 如權(quán)利要求1所述的器件，還包括 與控制裝置相耦合的電動(dòng)機(jī)。
10. 如權(quán)利要求2所述的器件，其特征在于，疏水性材料包括選自下列的材料聚四氟乙烯，CYTOP，氧氮化鋯，聚合物，陶瓷，合金，或任何其它疏水性材料。
11. 如權(quán)利要求3所述的器件，其特征在于，親水性材料包括選自下列的材料玻璃，熔融二氧化硅，陶瓷，親水性金屬， 親水性聚合物材料，親水性合金，或任何其它親水性材料。
12. 如權(quán)利要求l所述的器件，還包括 具有壓縮空氣或氣體的空氣或氣體貯存室。
13.如權(quán)利要求l所述的器件，其特征在于， 第一流體可以形成凹透鏡或凸透鏡。
14. 如權(quán)利要求1所述的器件，還包括 第二腔室；具有彎液面且被置于第二腔室之內(nèi)的第二流體；與第二流體相耦合的第二控制裝置，用于將流體轉(zhuǎn)移到第二腔室中。
15. 如權(quán)利要求14所述的器件，其特征在于， 第一和第二控制裝置與單個(gè)電動(dòng)機(jī)相耦合。
16. 如權(quán)利要求l所述的器件，其特征在于， 所述外殼包括多個(gè)透鏡，其中包括至少一個(gè)固體平凸透鏡。
17. 如權(quán)利要求l所述的器件，其特征在于，所述外殼包括多個(gè)透鏡，其中包括至少一個(gè)固體透鏡。
18 . —種光學(xué)器件，包括 具有頂面、底面和腔室的外殼； 用于貯存壓縮空氣的空氣貯存室； 具有彎液面且被置于腔室之內(nèi)的流體；用于覆蓋頂面的一層疏水性材料； 用于覆蓋腔室的壁的一層親水性材料；以及與流體相耦合的控制裝置，用于將流體轉(zhuǎn)移到腔室中和腔室外。
19. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于， 所述腔室具有向內(nèi)彎曲的壁。
20. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于， 控制裝置包括被配置成將流體推向空氣貯存室的泵。
21. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于， 控制裝置包括被配置成將流體收回到流體貯存室中的泵。
22. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于， 空氣貯存室包括不止一個(gè)通道。
23. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于，空氣貯存室具有環(huán)形或非環(huán)形橫截面以及多個(gè)從中心向外盤旋的開口。
24. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于，空氣貯存室具有環(huán)形或非環(huán)形橫截面以及多個(gè)從中心向外延伸且具有增大的 末端的開口。
25. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于， 空氣貯存室是向大氣打開的。
26. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于， 空氣貯存室是與大氣密閉隔離的。
27. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于， 所述頂面包括被置于腔室近端處的穹頂形部分。
28. 如權(quán)利要求18所述的器件，還包括 螺線管，被配置成在不使用該器件時(shí)就脫開配合。
29. 如權(quán)利要求18所述的器件，還包括 螺線管、振動(dòng)元件和嚙合卡盤，其中，螺線管被配置成當(dāng)使用該器f^時(shí)就將振動(dòng)元件推入嚙合卡盤中。
30. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于， 控制裝置包括可手動(dòng)控制的按鈕。
31. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于， 控制裝置包括可手動(dòng)調(diào)節(jié)的滑塊、撥輪或刻度盤。
32. 如權(quán)利要求18所述的器件，還包括 用于在光學(xué)器件受擾時(shí)觸發(fā)恢復(fù)模塊的傳感器。
33. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于，控制裝置包括用于引發(fā)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并將該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成將流體轉(zhuǎn)移到腔室中 的線性運(yùn)動(dòng)的元件。
34. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于，控制裝置包括壓電管，當(dāng)施加電壓時(shí)該壓電管就收縮以減小壓電管內(nèi)的體積。
35. 如權(quán)利要求18所述的器件，其特征在于， 控制裝置包括與彎曲的或盤形的金屬性薄膜相耦合的壓電層。
36. —種用于形成液體透鏡的方法，包括在外殼內(nèi)提供流體，該外殼包括頂面、底面和腔室，該腔室具有向內(nèi)彎曲的壁，其中該流體形成了位于該腔室內(nèi)的彎液面，其中疏水性涂層覆蓋該頂面；以及調(diào)節(jié)彎液面的曲率。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于， 親水性涂層覆蓋向內(nèi)彎曲的壁。
38. 如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于， 液體透鏡形成一個(gè)沿著腔室的壁的環(huán)。
39. 如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，液體透鏡形成一個(gè)沿著腔室的壁的環(huán)，并且該環(huán)通過朝著腔室的中心會(huì)聚而 增大。
40. 如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，液體透鏡首先形成一個(gè)沿著腔室壁上具有最低表面能量的那部分的環(huán)。
41. 如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于， 調(diào)節(jié)彎液面的曲率包括向流體施加壓力使得彎液面形成凹透鏡。
42. 如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于， 調(diào)節(jié)彎液面的曲率包括向流體施加壓力使得彎液面形成凸透鏡。
43. 如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于， 提供流體包括將固定體積的流體轉(zhuǎn)移到腔室中。
44. 如權(quán)利要求36所述的方法，還包括在沖擊相關(guān)的事件之后在外殼中提供額外的流體，并且從腔室中收回流體以 重新形成透鏡。
45. —種用于從液體透鏡中收回流體的方法，包括在外殼內(nèi)提供流體，該外殼包括頂面、底面和腔室，該腔室具有向內(nèi)彎曲的壁，其中該流體形成了位于該腔室內(nèi)的彎液面，其中疏水性涂層覆蓋該頂面；以及從該腔室中收回流體。
46. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于， 親水性涂層覆蓋向內(nèi)彎曲的壁。
47. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于， 收回流體使透鏡停用。
48. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于， 收回流體重新設(shè)置透鏡。
49. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于， 收回流體重新形成已受擾的透鏡。
50. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于， 收回流體清除了在頂面上的蓋子的內(nèi)側(cè)上所形成的微滴。
51. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于， 在固定體積的流體被轉(zhuǎn)移到該腔室中之后，就停止提供流體。
52. 如權(quán)利要求45所述的方法，還包括在該腔室內(nèi)提供額外的流體，使得在收回流體之前流體接觸到外殼的頂面。
53. 如權(quán)利要求45所述的方法，還包括在該腔室內(nèi)提供額外的流體，使得在收回流體之前流體接觸到空氣貯存室。
54. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，當(dāng)外殼內(nèi)的空氣貯存室中的壓縮空氣將流體往回推時(shí)，收回流體就發(fā)生了。
55. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于， 在觸發(fā)恢復(fù)模塊之后，收回流體就發(fā)生了。
56. 如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于， 響應(yīng)于手動(dòng)控制信號(hào)，收回流體就發(fā)生了。
57. —種光學(xué)器件，包括具有頂面、底面和第一腔室的外殼，其中該腔室具有向內(nèi)彎曲的壁； 具有彎液面且被置于第一腔室之內(nèi)的第一流體，該第一流體形成第一液體透鏡；與第一流體相耦合的第一控制裝置，用于將流體轉(zhuǎn)移到第一腔室中和第一腔 室外；以及第一非液體透鏡。
58. 如權(quán)利要求57所述的器件，還包括第二非液體透鏡。
59. 如權(quán)利要求58所述的器件，還包括第三非液體透鏡。
60. 如權(quán)利要求57所述的器件，還包括 具有向內(nèi)彎曲的壁的第二腔室；具有彎液面且被置于第二腔室之內(nèi)的第二流體，該第二流體形成第二液體透鏡；與第二流體相耦合的第二控制裝置，用于將流體轉(zhuǎn)移到第二腔室中和第二腔 室外。
61. 如權(quán)利要求60所述的器件，還包括第二非液體透鏡。
62. 如權(quán)利要求60所述的器件，還包括第三非液體透鏡。
63. 如權(quán)利要求60所述的器件，還包括第四非液體透鏡。
64. 如權(quán)利要求57所述的器件，其特征在于， 所述外殼還包括具有階梯狀輪廓的壁。
65. 如權(quán)利要求57所述的器件，其特征在于，液體透鏡提供聚焦或變焦功能，非液體透鏡補(bǔ)償液體透鏡的負(fù)面效果。
66. 如權(quán)利要求57所述的器件，其特征在于，控制裝置被配置成通過將流體轉(zhuǎn)移到腔室中或腔室外從而改變光學(xué)器件的變 焦或聚焦類型。
全文摘要
一種光學(xué)器件(100)包括外殼，該外殼具有疏水性頂面(108)、底面和第一腔室(104)，其中該腔室具有向內(nèi)彎曲的壁。具有第一彎液面的第一流體(110)被置于該第一腔室之內(nèi)。第一控制裝置(112)與該第一流體相耦合，以便將流體轉(zhuǎn)移到第一腔室中和第一腔室外。
文檔編號(hào)G02B1/00GK101473247SQ200680054892
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者A·H·赫, S·戴拉馬蒂爾科 申請(qǐng)人:新加坡科技研究局