一种透镜（ｌｅｎｓ），包括： 一非导电的（ｎｏｎ－ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）液体微滴（ｌｉｑｕｉｄ ｄｒｏｐｌｅｔ）；以及 一底板（ｂｏｔｔｏｍ ｐｌａｔｅ），该底板包括第一表面，该底板用以放置该液体微滴并且包括一组第一电极（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ），该组第一电极的一第一配置方式使该组第一电极可被选择性地施加偏压（ｂｉａｓ），由此在该液体微滴与各个该第一电极之间分别形成一第一电位（ｖｏｌｔａｇｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）， 由此，通过改变在该液体微滴与各个该第一电极间的该各第一电位，该液体微滴与平行于该第一表面的一平面之间的角度为可调整的（ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光学系统中的透镜，特别是涉及一种可调整焦距的透镜。
技术介绍
一般而言，可变焦的光学系统的镜头大致区分为机械式变焦和电子式 变焦两种。机械式变焦的镜头利用镜头本身前后伸缩的变化来达成变焦的 目的。由于对愈来愈轻薄短小的数字相机或具拍照功能的手机来说，机械 式变焦的镜头太厚、体积太大，许多轻薄型相机采用电子式变焦的镜头。在现有技术中，电子式变焦技术是以液珠(droplet)为镜片，并利用电湿 效应(electrowetting)控制液珠的形状和曲率，由此改变液珠的焦距(focal length)。该液珠必须为可导电的水或电解液。美国第US 6,545,815号专利的 内容即为一相关范例；其中所揭露的透镜装置是将一透明导电的液珠置于 一润滑层和绝缘层上，在该绝缘层下方有多个控制电极和一液珠电极，该 液珠电极与该液珠直接接触并提供电压给该液珠。利用调整控制电极与液 珠电极两者间的电压差，即可改变该液珠与润滑层之间的接口特性和接触 角度，进而改变该液珠的形状和焦距特性。请参阅图1。图1绘示一利用电湿效应变焦的透镜的示意图。在透镜 10中，液珠ll与用以放置液珠ll的底板14之间有一绝缘层12,标号15 和16分别表示上述的控制电极和液珠电极。现有技术中采用电湿效应的透镜有几个不可避免的缺点。举例而言， 由于该液珠电极与该液珠直接接触，除了耗电量较高之外，还可能会将该 液珠加热或电解，影响该液珠的特性。此外， 一般的液珠是以水为基本材 料，因此还有现有技术面临液珠可能会蒸发的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术"^供一种可调焦距的透镜。根据本专利技术的 一 较佳具体实施例为 一 透镜。该透镜包括 一 非导电的液 体微滴和一包括一第一表面的底板。该底板用以放置该液体微滴并且包括 一组第一电极。该组第一电极的一第一配置方式使该组第一电极可被选择性地施加偏压(bias)，由此在该液体孩i滴与各个该第 一 电极之间分别形成一 第 一 电位，通过改变在该液体微滴与各个该第 一 电极间的该各第 一 电位， 该液体微滴与平行于该第一表面的一平面之间的一角度为可调整的，亦即 该透镜的焦距为可调整的。根据本专利技术的另一较佳具体实施例也为一透镜。该透镜包括一腔室与 一电极。该腔室中充满一第一液体与一第二液体微滴。该第一液体与该第 二液体滴互不相溶(non-miscible)。 该第 一 液体为非导电的 (non-conductive),该第二液体微滴则为绝缘的。该电极放置于该腔室内，并 且用以形成一电场。通过控制该电场，该第一液体与该第二液体微滴间的 一界面为可调整的。本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附图式得到进一步 的了解。附图说明图1为一利用电湿效应变焦的透镜的示意图； 图2A为根据本专利技术的第一较佳具体实施例的透镜的示意图； 图2B为该第一较佳具体实施例进一步包括一润滑层的示意图； 图2C为该第一较佳具体实施例进一步包括一顶板的示意图； 图3为根据本专利技术的第二较佳具体实施例的透镜的示意图； 图4为根据本专利技术的第三较佳具体实施例的透镜的示意图； 图5A、图5B及图5C分别为电极的排列方式的示意图。 主要元件符号说明10透镜11:液珠12绝缘层14:底板15控制电极16:液珠电极20透镜22A、 22B:液体微滴24底板25:第一电极26:润滑层27:顶板28:第二电极30:透镜32A、 32B:液体微滴34:底板37:顶板38:电极40:透镜42:腔室44:第一液体45:界面46:第二液体48:第三电极具体实施例方式本专利技术的一主要目的在于提供一种可调焦距的透镜及应用该透镜的光 学系统。任何材质都有一定的介电特性并具有一特定的介电系数。在外加电场下，各种材质都会受到不同程度的极化(polarization)，并且，受极化后的材 质内的分子会倾向于顺着外加电场的方向排列。由于各种材质的极化程度 不同，若将两种不同的材质(例如两种不互溶的液体)置放在一起，并外加一 电场使该电场穿透这两种材质之间的界面(interface)时，该界面会受一 "介 电力(dielectric force)"的作用而变形。另一方面，受到极化的一液体纟效滴中 会包括许多电偶极矩(electric dipole moment)。如果外加电场的空间分布是不 均匀的，该液体孩i滴中的电偶极矩就会受到"介电泳力(dielectrophoretic force)"的影响，进行不同程度的漂移运动。因此，利用电场分布对电偶极 矩造成强弱不一的吸引力可改变该液体微滴的形状。本专利技术是以"介电力"和"介电泳力"的机制来控制液体微滴的几何 形状，进而达到调整透镜的焦距的目的。根据本专利技术，该液体微滴可为液 晶或任何介电材料(dielectric material)。该液体微滴并不需具有导电性。此 外，用以产生电场的任一电极并不需要和该液体微滴相互接触，本专利技术因 此可避免现有技术中的诸多缺点。请参阅图2A，图2A为根据本专利技术的第一较佳具体实施例的透镜的示 意图。透镜20包括一液体孩i滴22A、 22B和一底板24。曲线22A和22B 分别表示未受电场影响前和受电场影响后的液体微滴的形状。底板24用以 放置该液体微滴并且包括一组第 一 电极25。各个第 一 电极25可被选择性地 施加不同的偏压，由此在该液体微滴与各第 一 电极25之间分别形成一第一电位。通过改变在该液体微滴与各个该第一电极间的该各第一电位，该液体^f鼓滴与底板24之间的接触角度为可调整的，亦即该透镜的焦距可通过控 制电场分布来调整。为了增加光学焦距调变的效果，上述的底板24可如图2B所示，进一 步包括一润滑层26。润滑层26放置于该液体微滴与该组第一 电极25之间， 其材质可以为铁氟龙(Teflon)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、厚膜光致抗蚀剂、 苯二甲基(parylene)、氧化硅、氮化硅，或任何绝缘材料。润滑层26的作用 在于降低该液体微滴与底板24之间的摩擦力。请参阅图2C。图2C绘示图2A的透镜的另一种变形。该透镜20可进 一步包括一顶板(upper plate) 27。顶板27包括一组第二电极28,该组第二 电极28的配置方式也使该组第二电极28可被选择性地施加偏压，由此在 该液体微滴与各个该第二电极28之间分别形成一第二电位。同时使用该组 第二电极28和该组第一电极25同样可达成改变该液体微滴的形状的效果。请参阅图3。图3为根据本专利技术的第二较佳具体实施例的透镜30的示 意图。透镜30包括一液体微滴32A、 32B、 一底板34和一顶板37。曲线 32A和32B分别表示未受电场影响前和受电场影响后的液体微滴的形状。 第二较佳具体实施例与第 一较佳具体实施例的主要差别在于透镜30中的底 板34仅供放置该液体微滴，产生电场、改变焦距的功能是由顶板37中的 多个电极38负责。请参阅图4。图4为根据本专利技术的第三较佳具体实施例的透镜40的示 意图。透镜40包括一腔室42、 一第一液体44，以及一第二液体46。该第 一液体44与该第二液体46都置于该腔室42之内。该第 一 液体44为非导电的(non-conductive);该第二液体46为绝缘的 (insulating)。该第一液本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种透镜(lens)，包括：
一非导电的(non-conductive)液体微滴(liquid？droplet)；以及
一底板(bottom？plate)，该底板包括第一表面，该底板用以放置该液体微
滴并且包括一组第一电极(electrode)，该组第一电极的一第一配置方式使该
组第一电极可被选择性地施加偏压(bias)，由此在该液体微滴与各个该第一电
极之间分别形成一第一电位(voltage？potential)，
由此，通过改变在该液体微滴与各个该第一电极间的该各第一电位，该
液体微滴与平行于该第一表面的一平面之间的角度为可调整的(adjustable)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：叶哲良，郑至成，张家铭，
申请(专利权)人：叶哲良，郑至成，张家铭，
类型：发明
国别省市：
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