电润湿元件、镜头系统、电子装置以及驱动方法制造方法及图纸

电润湿光学元件包括第一导电流体和第二电绝缘流体。根据本发明专利技术，所述第二流体包括一种化合物，该化合物包括脂肪族环结构。所述光学元件可以是镜头或变焦镜头或变焦镜头系统的一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括流体室的电润湿光学元件，所述流体室具有第 一电敏感流体和第二电敏感较差流体，其中所述流体至少基本上互不 相溶，并且由凹凸透镜隔开。本专利技术还涉及包括这种电润湿光学元件的镜头系统，该电润湿 光学元件作为镜头，以及涉及包括所述电润湿光学元件或镜头系统的 电子装置。本专利技术进一步涉及驱动镜头系统的方法。
技术介绍
这种光学元件例如可以从US-A 2002/0176148中了解。所知的元 件为镜头，并且包括封闭的流体室，该流体室具有作为第一流体的盐 溶液以及作为第二流体的硅油。因为不需要机械的可移动部件，该电 润湿镜头可以由于少量的电力而改变其焦距。电润湿光学元件的其他 例子包括光圈、滤色镜、显示器、棱镜、射束偏转器、X射线装置的 滤光器等等。电润湿元件的操作基于通过非极性表面从流体室中分离出来电 极。由于第一流体对于电场比第二流体敏感，因此可以引发这些流体 的运动。仅当在电极与第一电敏感流体之间施加电压差时，第一流体 朝着该电极移动，并且润湿非极性表面。第一流体的该运动以及由此 引起的第二流体的运动引发凹凸透镜形状的改变。电润湿元件的正确操作取决于流体的性质。首先，需要对电场 有不同的电敏感性。第一流体例如为电导性的，而第二流体为电绝缘的。可替换地，第一流体包括极性材料，而第二流体包括非极性材料。 对于镜头，例如，要求第一和第二流体的折射率不同。为了使 镜头的定位不影响凹凸透镜的形状，优选地，流体的密度相似或者甚至相同。因此，如在US-A 2002/0176148第84段和图2中公开的， 该现有技术元件中的第一流体，即盐溶液，具有1.38的折射率和 1.06kgA的密度。第二流体具有1.49的折射率和1.06kg/l的密度。这 种折射率上的不同产生具有适当光功率的镜头。然而，已经证明由于色差的原因，许多电润湿镜头不能在镜头 的全宽度上完全起作用。造成这种色差的原因是折射率是由射线的波 长决定的。因此，光功率取决于波长。这个问题是光学领域所公知的， 但其解决方案对于电润湿镜头更难，因为这些镜头根据凹凸透镜的半径将它们的光功率从正变为负。结果，色差的分配(contribution)不像 传统镜头中固定，当镜头的光功率变化时，色差的分配也改变。色差 的这个问题尤其发生在变焦镜头中，因为变焦镜头的光功率需求限制 了适当流体的选择。然而，对于单电润湿镜头也是相应的。可以通过 增加光圈，即，使得光路的孔径变小而限制色差。光圈同时调整进入 镜头的光量。为限制色差而增加光圈，对于获得适当照片所需的光密 度设置了更高的限制。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种在开头段落中描述的电润湿 元件，该电润湿元件具有足够的光功率和有限的色差，不过这种元件 满足机械稳定性要求。实现该目的是由于第二流体包括化合物，该化合物包括脂肪族 环状结构。这类材料证明是具有更高的折射率(导致更高的光功率)， 而色差属性与不具有环状结构的相应材料相似或比后者更小。通常， 令人惊奇的是，色散伴随折射率的增加而增加。色散效应通常以阿贝数来表示，阿贝数是衡量折射率的波长依赖性的标准。其定义为T,: 其中nd、 nF以及nc分别为氦d线(587.6nm)、氢F线(486.1nm) 以及氢C线(656.3nm)的折射率。低的V值对应于折射率对波长的 强的依赖关系，而高的值则表示对波长的低的依赖关系。可从表1中列举的结果中推导出来，具有环状结构的化合物，例 如环己垸和顺式十氢萘，具有与它们的不具有环状结构的等价物即， 正己烷和正癸烷相似的阿贝数，而同时，增加光功率。另夕卜，可以发 现具有环状结构的化合物的密度基本上比那些不具有环状结构的化 合物的密度高。因此，作为低密度的结果，简单的非环状脂肪族化合 物实际上是不适用的，而具有环状结构的脂肪族化合物却是适用的。在本申请的上下文中，术语"具有脂肪族环状结构的化合物"指 部分环状或全部环状的化合物，并且其中环为非芳香族的，即，不具 有离域电子。优选地其不具有任何双键或三键，并且仅包括饱和键， 例如，C-O， Si-O以及C-C-键。尽管该化合物仅具有饱和键是优选的， 但在此并不排除该化合物包括不饱和键。化合物可以具有包括一个或 多个杂原子例如Si (硅氧垸)或O (酯、醚)的链。在为硅氧烷的情 况下，环状结构甚至可以由-0-(R^Si(R')-单元构造，其中，R1、 R2 特别为烃基基团，例如，甲基或乙基。由于键定域并且为单键，并且 环状结构不是刚性的而是允许存在几种分子构型，因而这种环状结构 描述为脂肪族结构显得适合。有利地，具有脂肪族环状结构的化合物为烷烃。烷烃的非极性适 当，并且这些化合物的折射率相对较高，即，高于1.40。由于多环脂 肪族化合物高于1.45的折射率，以及适当的密度和大于50或甚至大于55的合适的阿贝数，多环脂肪族化合物甚至更具优势。可以注意到，现有技术中的硅油具有大于1.40的折射率。具有 1.49的折射率和1.06kg/l的密度的硅油例如为Dow Corning的DC550。 相比于水的lmm2/s的粘度，该硅油具有125mm2/s的粘度。这样的粘 度有效地基本减少了镜头的切换速度。另一方面，环己烷具有 0.894mPas的粘度(Merck的数据)。而且，甚至更重要的是，折射 率和密度暗示了苯基基团在硅油网状结构中的存在。然而，该类型的 硅油具有很低的阿贝数，这使得其不适合用于变焦镜头。优选地，化合物为饱和化合物。发现非饱和化合物减少阿贝数， 因此增加了色差问题。据发现，对于电润湿元件，如果满足如下条件:n(1)则发生消色差。此处V为阿贝数，nd为587.6nm波长处的折射率，下标指代流 体。从表1中的数据可以清楚看到，饱和化合物具有比它们的不饱和 等价物更接近1.0的值。这一点对于要求或需求折射率之间存在较大 差距的元件或系统，例如变焦镜头，尤其重要。在那种元件或系统中， 已经证明很难实现完全地无色差。在进一步的实施例中，化合物由一个或多个基团取代。合适的取 代基包括卤素、羰基基团、縮醛、次硫基(sulfoxy)(S03)，正硫基(sulforic) (S02)、硫醚基(sulfide)、硝基。有利地，当第二流体中的极性分子 对电润湿中应用的电压起作用时，取代基不引入有影响的极性。这样 将导致更差的电润湿性能。因此，取代基较为合适地以对称方式提供。 极性基团的对称取代基认为是最合适的。鉴于其增加密度的能力，卤 素看起来是合适的取代基，但其具有在环保方面令人失望的缺陷。具有脂肪族环结构的化合物既能够以主要成分存在，也能够与其 他流体混合或溶解在其他流体中。对于这样的化合物尤其有趣，该化 合物本身在电润湿元件起作用的整个温度范围内不是流体。对于移动电话中的镜头，该范围发生扩展，通常从0'C以下至不超过5(TC，或 甚至从-3(TC以下至不超过7(TC。合适地，具有脂肪族环结构的化合 物以从1重量％至80重量％的量存在，优选地，从5重量％至50重 量％，并且更加优选地在8重量％到25重量％之间。除了折射率的增 长外，该混合还可以减少第二流体的粘度。那样适合于减少凹凸透镜 的切换时间。混合物的最优选例子是这样的混合物，其中混合的每个化合物均 具有另外的特性 一个具有大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学电润湿元件，包括流体室，所述流体室具有第一电敏感流体和第二电敏感较差流体，其中所述流体至少基本上互不相溶，并且由凹凸透镜隔开，其特征在于，所述第二流体包括一种化合物，所述化合物包括脂肪族环状结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S凯珀，BHW亨德里克斯，CA伦德斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]