專利名稱：供液體透鏡用的光軸定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光軸定位裝置，特別涉及一種用于一液體透鏡的光軸定
位裝置(optical axis orientating device)。
背景技術(shù)：
一般而言，液體透鏡指可以調(diào)變焦距(focal length)的透鏡。在光學(xué)系統(tǒng) 中，可變焦的鏡頭大致區(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)到變焦的目的。由于對(duì)越來越輕薄短 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)能夠以液珠(droplet)為鏡片，并利用電 濕潤效應(yīng)(electro-wetting)等機(jī)制控制液珠的形狀和曲率，借此改變液珠的焦 距。然而，若未將液珠的位置加以固定，液珠的光軸(optical axis)可能會(huì)左右 偏移，造成該透鏡無法準(zhǔn)確對(duì)焦。
現(xiàn)有的用以固定液珠的方法之一，如同圖1所示，將液珠12放置在鐘 型立體結(jié)構(gòu)14的凹陷處，令液珠12不能滾動(dòng)。另一種固定液珠的方法，則 如圖2所示，將液珠22放置在一液體艙(fluid chamber)20中，再置入另一種 用以輔助固定液珠22的液體24。由于兩種液體不會(huì)互相混合，表面張力平 衡后即達(dá)到如圖2所示的弧面交界。
上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)都是在于硬件的制作方式太復(fù)雜、制作費(fèi)用太昂
蟲 貝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于一液體透鏡的光軸定位裝置，以解決上述
問題。該液體透鏡包含一封裝液(sealingliquid)以及一透鏡液(lensliquid)。在 本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，該光軸定位裝置包含一透明的基材(substrate)、 一 對(duì)稱的電極結(jié)構(gòu)(electrode structure)以及一透明的絕緣層(insulating layer)。
該透明的基材具有一上表面。該電極結(jié)構(gòu)形成于該基材的該上表面上。 該電極結(jié)構(gòu)能夠供應(yīng)一電場(chǎng)并且其本身定義一電極中心軸(central axis)。該絕 緣層形成于該基材的該上表面上并且覆蓋該電極結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，該絕緣層其 本身提供一光軸定位結(jié)構(gòu)，該光軸定位結(jié)構(gòu)環(huán)繞地對(duì)稱于該電極中心軸。其 中，該透鏡液安置在該光軸定位結(jié)構(gòu)上。此外，該封裝液填滿該液體透鏡并 且包覆該透鏡液。借此，在該電極結(jié)構(gòu)沒有提供該電場(chǎng)的情況下，該液體透 鏡的一光軸與該電極中心軸大致共軸。
本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例為一液體透鏡。該液體透鏡包含一艙體 (chamber)、 一對(duì)稱的電極結(jié)構(gòu)、 一透明的絕緣層、 一透鏡液，以及一封裝液。 該艙體包含具有一上表面的一透明的基材，該基材位于該艙體內(nèi)。該電極結(jié) 構(gòu)形成于該基材的該上表面上。該電極結(jié)構(gòu)能夠供應(yīng)一電場(chǎng)并且其本身定義 一電極中心軸。該絕緣層形成于該基材的該上表面上并且覆蓋該電極結(jié)構(gòu)。 進(jìn)一步，該絕緣層其本身提供一光軸定位結(jié)構(gòu)，該光軸定位結(jié)構(gòu)環(huán)繞地對(duì)稱 于該電極中心軸。該透鏡液安置在該光軸定位結(jié)構(gòu)上。該封裝液填滿該艙體 并且包覆該透鏡液。借此，在該電極結(jié)構(gòu)沒有提供該電場(chǎng)的情況下，該液體 透鏡的一光軸與該電極中心軸大致共軸。此外，通過該電極結(jié)構(gòu)所提供的該 電場(chǎng)，該透鏡液的一曲率能夠被調(diào)整。 '
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的用于一液體透鏡內(nèi)的光軸定位裝置能夠有效 地定位光軸。由于本發(fā)明的光軸定位裝置及液體透鏡的架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方式都較 現(xiàn)有技術(shù)簡單，因此可節(jié)省制作硬件的成本。此外，從技術(shù)上的觀點(diǎn)來看， 本發(fā)明的光軸定位裝置還可以應(yīng)用在其它不同操作原理的液體透鏡。


為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下面將結(jié) 合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說明
圖1與圖2分別是現(xiàn)有技術(shù)中用以固定液珠的方法；
圖3是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的液體透鏡的示意圖，并且圖中的光軸定 位結(jié)構(gòu)是一平臺(tái)；
圖4A至圖4D是可能的光軸定位結(jié)構(gòu)的上視圖5是本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的液體透鏡的示意圖，并且圖中的光軸 定位結(jié)構(gòu)是一凹陷區(qū)域；以及
圖6是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的液體透鏡及不具有光軸定位結(jié)構(gòu)的液體 透鏡，進(jìn)行光軸偏移角度測(cè)試所得的圖形。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖3，圖3是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的用于一液體透鏡300內(nèi)的 一光軸定位裝置302的示意圖。該液體透鏡300包含一封裝液308以及一透 鏡液306。
在一實(shí)施例中，該封裝液308以及該透鏡液306可以是不互溶的 (immiscible)且不具導(dǎo)電性，并且該透鏡液306的一密度大致上與該封裝液 308的一密度相等，以忽口液體間重口的影響，而成功地達(dá)到液體透鏡的定 型。
該封裝液308可以是一第一介電液體，并且該透鏡液306可以是一第二 介電液體。舉例而言，該第一介電液體可以是一光學(xué)油(optical oil)，并且該 第二介電液體可以是數(shù)種多元醇(polyhydric alcohols)的一混合物。由于封裝 液308(即光學(xué)油)的折射率較大，故這種組合的液體透鏡300能作為一凹透 鏡?；蛘?，該第一介電液體可以是數(shù)種多元醇的一混合物，并且該第二介電 液體可以是該光學(xué)油。由于封裝液308(即數(shù)種多元醇的一混合物)的折射率 較小，故這種組合的液體透鏡300能作為一凸透鏡。
在另一實(shí)施例中，該封裝液308及該透鏡液306其中之一可以具有導(dǎo)電 性。同樣地，該封裝液308以及該透鏡液306不互溶，并且該透鏡液306的 一密度與該封裝液308的一密度大致相等。
如圖3所示，該光軸定位裝置302包含一透明的基材3020、 一對(duì)稱的電 極結(jié)構(gòu)3022以及一透明的絕緣層3024。該透明的基材3020具有一上表面a 該電極結(jié)構(gòu)3022形成于該基材3020的該上表面上。該電極結(jié)構(gòu)3022能夠 供應(yīng)一電場(chǎng)并且其本身定義一電極中心軸302A，該透明的絕緣層3024也以 該電極中心軸302A作為其中心軸。
在一實(shí)施例中，該電極結(jié)構(gòu)3022可以形成數(shù)個(gè)同心圓的一形式。
該絕緣層3024形成于該基材3020的該上表面上并且覆蓋該電極結(jié)構(gòu) 3022。進(jìn)一步，該絕緣層3024其本身提供一光軸定位結(jié)構(gòu)，該光軸定位結(jié) 構(gòu)環(huán)繞地對(duì)稱于該電極中心軸302A。在實(shí)際應(yīng)用中，該光軸定位結(jié)構(gòu)可以 為一平臺(tái)(platform)或一凹陷區(qū)域，并且該光軸定位結(jié)構(gòu)的形態(tài)(morphology) 可以呈現(xiàn)一圓形或一橢圓形。
圖4A至圖4D是可能的光軸定位結(jié)構(gòu)的上視圖。如圖4A及圖4B所示， 該平臺(tái)40的形態(tài)可以為一圓形或一橢圓形；如圖4C及圖4D所示，其中的 點(diǎn)狀區(qū)指該凹陷區(qū)域42，而該凹陷區(qū)域42的形態(tài)也可以為一圓形或一橢圓 形。
該透鏡液306安置在該光軸定位結(jié)構(gòu)上。此外，該封裝液308填滿該液 體透鏡300并且包覆該透鏡液306。借此，在該電極結(jié)構(gòu)3022沒有提供該電 場(chǎng)的情況下，該液體透鏡300的一光軸(未圖示)與該電極中心軸302A大致 共軸。換句話說，該絕緣層3024具有一特定圖樣(即光軸定位結(jié)構(gòu))，使得該 液體透鏡300的該光軸與該電極中心軸302A間的一偏移角度或一位移可被 忽略。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D3，圖3是本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的一液體透鏡的示意圖。 該液體透鏡300包含一透明的基材3020、 一對(duì)稱的電極結(jié)構(gòu)3022、 一透明 的絕緣層3024、 一艙體304、 一透鏡液306，以及一封裝液308。該艙體304
包含具有一上表面的一透明的基材3020，該基材3020位于該艙體304內(nèi)。
在一實(shí)施例中，該封裝液308以及該透鏡液306可以是不互溶的 (immiscible)且不具導(dǎo)電性，并且該透鏡液306的一密度大致上與該封裝液 308的一密度相等，以忽口液體間重口的影響，而成功地達(dá)到液體透鏡的定 型。
該封裝液308可以是一第一介電液體，并且該透鏡液306可以是一第二 介電液體。舉例而言，該第一介電液體可以是一光學(xué)油(optical oil)，并且該 第二介電液體可以是數(shù)種多元醇(polyhydric alcohols)的一混合物。由于封裝 液308(即光學(xué)油)的折射率較大，故這種組合的液體透鏡300能作為一凹透 鏡?；蛘撸摰谝唤殡娨后w可以是數(shù)種多元醇的一混合物，并且該第二介電 液體可以是該光學(xué)油。由于封裝液308(即數(shù)種多元醇的一混合物)的折射率 較小，故這種組合的液體透鏡300能作為一凸透鏡。
在另一實(shí)施例中，該封裝液308及該透鏡液306其中之一可以具有導(dǎo)電 性。同樣地，該封裝液308以及該透鏡液306不互溶，并且該透鏡液306的 一密度與該封裝液308的一密度大致相等。
該電極結(jié)構(gòu)3022形成于該基材3020的該上表面上。該電極結(jié)構(gòu)3022 能夠供應(yīng)一電場(chǎng)并且其本身定義一電極中心軸302A，該透明的絕緣層3024 也以該電極中心軸302A作為其中心軸。
在一實(shí)施例中，該電極結(jié)構(gòu)3022可以形成數(shù)個(gè)同心圓的一形式。
該絕緣層3024形成于該基材3020的該上表面上并且覆蓋該電極結(jié)構(gòu) 3022。進(jìn)一步，該絕緣層3024其本身提供一光軸定位結(jié)構(gòu)，該光軸定位結(jié) 構(gòu)環(huán)繞地對(duì)稱于該電極中心軸302A。在實(shí)際應(yīng)用中，該光軸定位結(jié)構(gòu)可以 為一平臺(tái)或一凹陷區(qū)域并且該光軸定位結(jié)構(gòu)的形態(tài)可以呈現(xiàn)一圓形或一橢 圓形。
圖4A至圖4D是可能的光軸定位結(jié)構(gòu)的上視圖。如圖4A及圖4B所示， 該平臺(tái)40的形態(tài)可以為一圓形或一橢圓形；如圖4C及圖4D所示，其中的 點(diǎn)狀區(qū)指該凹陷區(qū)域42，而該凹陷區(qū)域42的形態(tài)也可以為一圓形或一橢圓 形。
該透鏡液306安置在該光軸定位結(jié)構(gòu)上。該封裝液308填滿該艙體304 并且包覆該透鏡液306。借此,在該電極結(jié)構(gòu)3022沒有提供該電場(chǎng)的情況下， 該液體透鏡300的一光軸與該電極中心軸302A大致共軸。并且，通過該電 極結(jié)構(gòu)3022所提供的該電場(chǎng)，該透鏡液306的一曲率能夠被調(diào)整。換句話 說，該透鏡液306的一接觸角(contactangle)為可調(diào)整的，以達(dá)到改變?cè)撘后w 透鏡300的焦距的效果。
圖5是本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的一液體透鏡的示意圖，其與圖3大體 上相同，故在此不再贅述，只是此處的光軸定位結(jié)構(gòu)的形態(tài)呈現(xiàn)一凹陷區(qū)域。
請(qǐng)參閱圖6，圖6是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的液體透鏡及不具有光軸定 位結(jié)構(gòu)的液體透鏡，進(jìn)行光軸偏移角度測(cè)試所得的圖形。圖中的橫軸代表施 加至該電極結(jié)構(gòu)的外加電壓，致使該電極結(jié)構(gòu)能夠供應(yīng)一電場(chǎng)；縱軸代表液 體透鏡的光軸的偏移角度。菱形標(biāo)記的曲線代表無光軸定位結(jié)構(gòu)的液體透 鏡，而三角標(biāo)記及圓形標(biāo)記的曲線則分別代表本發(fā)明的具有一圓形平臺(tái)的光 軸定位結(jié)構(gòu)及具有一圓形凹陷區(qū)域的光軸定位結(jié)構(gòu)的液體透鏡。如圖6所示， 在供應(yīng)的電壓范圍內(nèi)，本發(fā)明的液體透鏡都具有一較小的光軸偏移角度。特 別地，在該電極結(jié)構(gòu)沒有提供該電場(chǎng)的情況下，本發(fā)明的液體透鏡的一光軸 與該電極中心軸間的一偏移角度或一位移可被忽略。換句話說，該液體透鏡 的該光軸與該電極中心軸大致上共軸。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的用于一液體透鏡內(nèi)的光軸定位裝置能夠有效 地定位光軸。由于本發(fā)明的光軸定位裝置及液體透鏡的架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方式都較 現(xiàn)有技術(shù)簡單，因此可節(jié)省制作硬件的成本。此外，從技術(shù)上的觀點(diǎn)來看， 本發(fā)明非光軸定位裝置還可以應(yīng)用在其它不同操作原理的液體透鏡，例如應(yīng) 用電濕潤效應(yīng)的液體透鏡等。
以上已對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明并不限于所述 實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種 的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限
定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種應(yīng)用于一液體透鏡的光軸定位裝置，其特征在于所述液體透鏡包含一封裝液以及一透鏡液，所述光軸定位裝置包含一透明的基材，所述基材具有一上表面；一對(duì)稱的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)形成于所述基材的所述上表面上，所述電極結(jié)構(gòu)能夠供應(yīng)一電場(chǎng)并且其本身定義一電極中心軸；以及一透明的絕緣層，所述絕緣層形成于所述基材的所述上表面上并且覆蓋所述電極結(jié)構(gòu)，所述絕緣層其本身提供一光軸定位結(jié)構(gòu)，所述光軸定位結(jié)構(gòu)環(huán)繞地對(duì)稱于所述電極中心軸，所述透鏡液安置在所述光軸定位結(jié)構(gòu)上，所述封裝液填滿所述液體透鏡并且包覆所述透鏡液；借此，在所述電極結(jié)構(gòu)沒有提供所述電場(chǎng)的情況下，所述液體透鏡的一光軸與所述電極中心軸大致共軸。
2、 如權(quán)利要求1所述的光軸定位裝置，其特征在于所述光軸定位結(jié) 構(gòu)是一平臺(tái)或一凹陷區(qū)域。
3、 如權(quán)利要求1所述的光軸定位裝置，其特征在于所述光軸定位結(jié) 構(gòu)的形態(tài)呈現(xiàn)一圓形或一橢圓形。
4、 如權(quán)利要求1所述的光軸定位裝置，其特征在于所述電極結(jié)構(gòu)形 成數(shù)個(gè)同心圓的一形式。
5、 如權(quán)利要求1所述的光軸定位裝置，其特征在于所述封裝液以及 所述透鏡液不互溶且不具導(dǎo)電性，并且所述透鏡液的一密度與所述封裝液的 一密度大致相等。
6、 如權(quán)利要求5所述的光軸定位裝置，其特征在于所述封裝液是一 第一介電液體，并且所述透鏡液是一第二介電液體。
7、 如權(quán)利要求6所述的光軸定位裝置，其特征在于所述第一介電液 體是一光學(xué)油，并且所述第二介電液體是數(shù)種多元醇的一混合物。
8、 如權(quán)利要求6所述的光軸定位裝置，其特征在于所述第一介電液 體是數(shù)種多元醇的一混合物，并且所述第二介電液體是一光學(xué)油。
9、 如權(quán)利要求1所述的光軸定位裝置，其特征在于所述封裝液以及 所述透鏡液不互溶，并且所述透鏡液的一密度與所述封裝液的一密度大致相 等，所述封裝液及所述透鏡液其中之一具有導(dǎo)電性。
10、 一種液體透鏡，其特征在于，包含一艙體，所述艙體包含具有一上表面的一透明的基材，所述基材位于所 述艙體內(nèi)；一對(duì)稱的電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)形成于所述基材的所述上表面上，所述電極結(jié)構(gòu)能夠供應(yīng)一 電場(chǎng)并且其本身定義一 中心軸；一透明的絕緣層，所述絕緣層形成于所述基材的所述上表面上并且覆蓋所述電極結(jié)構(gòu)，所述絕緣層其本身提供一光軸定位結(jié)構(gòu)，所述光軸定位結(jié)構(gòu)環(huán)繞地對(duì)稱于所述中心軸；一透鏡液，所述透鏡液安置在所述光軸定位結(jié)構(gòu)上；以及一封裝液，所述封裝液填滿所述艙體，并且包覆所述透鏡液；借此，在所述電極結(jié)構(gòu)沒有提供所述電場(chǎng)的情況下，所述液體透鏡的一光軸與所述電極中心軸大致共軸，并且通過所述電極結(jié)構(gòu)所提供的所述電場(chǎng)，所述透鏡液的一曲率能夠被調(diào)整。
11、 如權(quán)利要求IO所述的液體透鏡，其特征在于所述光軸定位結(jié)構(gòu) 是一平臺(tái)或一凹陷。
12、 如權(quán)利要求10所述的液體透鏡，其特征在于所述光軸定位結(jié)構(gòu) 的形態(tài)呈現(xiàn)一圓形或一橢圓形。
13、 如權(quán)利要求10所述的液體透鏡，其特征在于所述電極結(jié)構(gòu)形成 數(shù)個(gè)同心圓的一形式。
14、 如權(quán)利要求10所述的液體透鏡，其特征在于所述封裝液以及所 述透鏡液不互溶且不具導(dǎo)電性，并且所述透鏡液的一密度與所述封裝液的一 密度大致相等。
15、 如權(quán)利要求14所述的液體透鏡，其特征在于所述封裝液是一第 一介電液體，并且所述透鏡液是一第二介電液體。
16、 如權(quán)利要求15所述的液體透鏡，其特征在于所述第一介電液體 是一光學(xué)油，并且所述第二介電液體是數(shù)種多元醇的一混合物。
17、 如權(quán)利要求15所述的液體透鏡，其特征在于所述第一介電液體 是數(shù)種多元醇的一混合物，并且所述第二介電液體是一光學(xué)油。
18、 如權(quán)利要求10所述的液體透鏡，其特征在于所述封裝液以及所 述透鏡液不互溶，并且所述透鏡液的一密度與所述封裝液的一密度大致相 等，所述封裝液及所述透鏡液其中之一具有導(dǎo)電性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于一液體透鏡的光軸定位裝置。該光軸定位裝置包含一透明的基材、一對(duì)稱的電極結(jié)構(gòu)及一透明的絕緣層。該電極結(jié)構(gòu)能夠供應(yīng)一電場(chǎng)，并且定義一電極中心軸。該絕緣層其本身提供一光軸定位結(jié)構(gòu)，該光軸定位結(jié)構(gòu)環(huán)繞地對(duì)稱于該電極中心軸。特別地，在該電極結(jié)構(gòu)沒有提供該電場(chǎng)的情況下，該液體透鏡的一光軸與該電極中心軸大致共軸。
文檔編號(hào)G02B3/12GK101349810SQ200710139179
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者葉哲良 申請(qǐng)人:葉哲良