CN101349810B - 供液体透镜用的光轴定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于一液体透镜的光轴定位装置。该光轴定位装置包含一透明的基材、一对称的电极结构及一透明的绝缘层。该电极结构能够供应一电场，并且定义一电极中心轴。该绝缘层其本身提供一光轴定位结构，该光轴定位结构环绕地对称于该电极中心轴。特别地，在该电极结构没有提供该电场的情况下，该液体透镜的一光轴与该电极中心轴大致共轴。
Description
技术领域
本发明涉及一种光轴定位装置，特别涉及一种用于一液体透镜的光轴定位装置(optical axis orientating device)。
背景技术
一般而言，液体透镜指可以调变焦距(focal length)的透镜。在光学系统中，可变焦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到变焦的目的。由于对越来越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，电子式变焦技术能够以液珠(droplet)为镜片，并利用电湿润效应(electro-wetting)等机制控制液珠的形状和曲率，借此改变液珠的焦距。然而，若未将液珠的位置加以固定，液珠的光轴(optical axis)可能会左右偏移，造成该透镜无法准确对焦。
现有的用以固定液珠的方法之一，如同图1所示，将液珠12放置在钟型立体结构14的凹陷处，令液珠12不能滚动。另一种固定液珠的方法，则如图2所示，将液珠22放置在一液体舱(fluid chamber)20中，再置入另一种用以辅助固定液珠22的液体24。由于两种液体不会互相混合，表面张力平衡后即达到如图2所示的弧面交界。
上述现有技术的缺点都是在于硬件的制作方式太复杂、制作费用太昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于一液体透镜的光轴定位装置，以解决上述问题。该液体透镜包含一封装液(sealing liquid)以及一透镜液(lens liquid)。在本发明的一较佳实施例中，该光轴定位装置包含一透明的基材(substrate)、一对称的电极结构(electrode structure)以及一透明的绝缘层(insulating layer)。
该透明的基材具有一上表面。该电极结构形成于该基材的该上表面上。该电极结构能够供应一电场并且其本身定义一电极中心轴(central axis)。该绝缘层形成于该基材的该上表面上并且覆盖该电极结构。进一步，该绝缘层其本身提供一光轴定位结构，该光轴定位结构环绕地对称于该电极中心轴。其中，该透镜液安置在该光轴定位结构上。此外，该封装液填满该液体透镜并且包覆该透镜液。借此，在该电极结构没有提供该电场的情况下，该液体透镜的一光轴与该电极中心轴大致共轴。
本发明的另一较佳实施例为一液体透镜。该液体透镜包含一舱体(chamber)、一对称的电极结构、一透明的绝缘层、一透镜液，以及一封装液。该舱体包含具有一上表面的一透明的基材，该基材位于该舱体内。该电极结构形成于该基材的该上表面上。该电极结构能够供应一电场并且其本身定义一电极中心轴。该绝缘层形成于该基材的该上表面上并且覆盖该电极结构。进一步，该绝缘层其本身提供一光轴定位结构，该光轴定位结构环绕地对称于该电极中心轴。该透镜液安置在该光轴定位结构上。该封装液填满该舱体并且包覆该透镜液。借此，在该电极结构没有提供该电场的情况下，该液体透镜的一光轴与该电极中心轴大致共轴。此外，通过该电极结构所提供的该电场，该透镜液的一曲率能够被调整。
相较于现有技术，本发明的用于一液体透镜内的光轴定位装置能够有效地定位光轴。由于本发明的光轴定位装置及液体透镜的架构及实现方式都较现有技术简单，因此可节省制作硬件的成本。此外，从技术上的观点来看，本发明的光轴定位装置还可以应用在其它不同操作原理的液体透镜。
附图说明
为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下面将结合附图对本发明的较佳实施例详细说明：
图1与图2分别是现有技术中用以固定液珠的方法；
图3是本发明的一较佳实施例的液体透镜的示意图，并且图中的光轴定位结构是一平台；
图4A至图4D是可能的光轴定位结构的上视图；
图5是本发明的另一较佳实施例的液体透镜的示意图，并且图中的光轴定位结构是一凹陷区域；以及
图6是本发明的一较佳实施例的液体透镜及不具有光轴定位结构的液体透镜，进行光轴偏移角度测试所得的图形。
具体实施方式
请参阅图3，图3是本发明的一较佳实施例的用于一液体透镜300内的一光轴定位装置302的示意图。该液体透镜300包含一封装液308以及一透镜液306。
在一实施例中，该封装液308以及该透镜液306可以是不互溶的(immiscible)且不具导电性，并且该透镜液306的一密度大致上与该封装液308的一密度相等，以忽□液体间重□的影响，而成功地达到液体透镜的定型。
该封装液308可以是一第一介电液体，并且该透镜液306可以是一第二介电液体。举例而言，该第一介电液体可以是一光学油(optical oil)，并且该第二介电液体可以是数种多元醇(polyhydric alcohols)的一混合物。由于封装液308(即光学油)的折射率较大，故这种组合的液体透镜300能作为一凹透镜。或者，该第一介电液体可以是数种多元醇的一混合物，并且该第二介电液体可以是该光学油。由于封装液308(即数种多元醇的一混合物)的折射率较小，故这种组合的液体透镜300能作为一凸透镜。
在另一实施例中，该封装液308及该透镜液306其中之一可以具有导电性。同样地，该封装液308以及该透镜液306不互溶，并且该透镜液306的一密度与该封装液308的一密度大致相等。
如图3所示，该光轴定位装置302包含一透明的基材3020、一对称的电极结构3022以及一透明的绝缘层3024。该透明的基材3020具有一上表面。该电极结构3022形成于该基材3020的该上表面上。该电极结构3022能够供应一电场并且其本身定义一电极中心轴302A，该透明的绝缘层3024也以该电极中心轴302A作为其中心轴。
在一实施例中，该电极结构3022可以形成数个同心圆的一形式。
该绝缘层3024形成于该基材3020的该上表面上并且覆盖该电极结构3022。进一步，该绝缘层3024其本身提供一光轴定位结构，该光轴定位结构环绕地对称于该电极中心轴302A。在实际应用中，该光轴定位结构可以为一平台(platform)或一凹陷区域，并且该光轴定位结构的形态(morphology)可以呈现一圆形或一椭圆形。
图4A至图4D是可能的光轴定位结构的上视图。如图4A及图4B所示，该平台40的形态可以为一圆形或一椭圆形；如图4C及图4D所示，其中的点状区指该凹陷区域42，而该凹陷区域42的形态也可以为一圆形或一椭圆形。
该透镜液306安置在该光轴定位结构上。此外，该封装液308填满该液体透镜300并且包覆该透镜液306。借此，在该电极结构3022没有提供该电场的情况下，该液体透镜300的一光轴(未图示)与该电极中心轴302A大致共轴。换句话说，该绝缘层3024具有一特定图样(即光轴定位结构)，使得该液体透镜300的该光轴与该电极中心轴302A间的一偏移角度或一位移可被忽略。
请再参阅图3，图3是本发明的另一较佳实施例的一液体透镜的示意图。该液体透镜300包含一透明的基材3020、一对称的电极结构3022、一透明的绝缘层3024、一舱体304、一透镜液306，以及一封装液308。该舱体304包含具有一上表面的一透明的基材3020，该基材3020位于该舱体304内。
在一实施例中，该封装液308以及该透镜液306可以是不互溶的(immiscible)且不具导电性，并且该透镜液306的一密度大致上与该封装液308的一密度相等，以忽□液体间重□的影响，而成功地达到液体透镜的定型。
该封装液308可以是一第一介电液体，并且该透镜液306可以是一第二介电液体。举例而言，该第一介电液体可以是一光学油(optical oil)，并且该第二介电液体可以是数种多元醇(polyhydric alcohols)的一混合物。由于封装液308(即光学油)的折射率较大，故这种组合的液体透镜300能作为一凹透镜。或者，该第一介电液体可以是数种多元醇的一混合物，并且该第二介电液体可以是该光学油。由于封装液308(即数种多元醇的一混合物)的折射率较小，故这种组合的液体透镜300能作为一凸透镜。
在另一实施例中，该封装液308及该透镜液306其中之一可以具有导电性。同样地，该封装液308以及该透镜液306不互溶，并且该透镜液306的一密度与该封装液308的一密度大致相等。
该电极结构3022形成于该基材3020的该上表面上。该电极结构3022能够供应一电场并且其本身定义一电极中心轴302A，该透明的绝缘层3024也以该电极中心轴302A作为其中心轴。
在一实施例中，该电极结构3022可以形成数个同心圆的一形式。
该绝缘层3024形成于该基材3020的该上表面上并且覆盖该电极结构3022。进一步，该绝缘层3024其本身提供一光轴定位结构，该光轴定位结构环绕地对称于该电极中心轴302A。在实际应用中，该光轴定位结构可以为一平台或一凹陷区域并且该光轴定位结构的形态可以呈现一圆形或一椭圆形。
图4A至图4D是可能的光轴定位结构的上视图。如图4A及图4B所示，该平台40的形态可以为一圆形或一椭圆形；如图4C及图4D所示，其中的点状区指该凹陷区域42，而该凹陷区域42的形态也可以为一圆形或一椭圆形。
该透镜液306安置在该光轴定位结构上。该封装液308填满该舱体304并且包覆该透镜液306。借此，在该电极结构3022没有提供该电场的情况下，该液体透镜300的一光轴与该电极中心轴302A大致共轴。并且，通过该电极结构3022所提供的该电场，该透镜液306的一曲率能够被调整。换句话说，该透镜液306的一接触角(contact angle)为可调整的，以达到改变该液体透镜300的焦距的效果。
图5是本发明的另一较佳实施例的一液体透镜的示意图，其与图3大体上相同，故在此不再赘述，只是此处的光轴定位结构的形态呈现一凹陷区域。
请参阅图6，图6是本发明的一较佳实施例的液体透镜及不具有光轴定位结构的液体透镜，进行光轴偏移角度测试所得的图形。图中的横轴代表施加至该电极结构的外加电压，致使该电极结构能够供应一电场；纵轴代表液体透镜的光轴的偏移角度。菱形标记的曲线代表无光轴定位结构的液体透镜，而三角标记及圆形标记的曲线则分别代表本发明的具有一圆形平台的光轴定位结构及具有一圆形凹陷区域的光轴定位结构的液体透镜。如图6所示，在供应的电压范围内，本发明的液体透镜都具有一较小的光轴偏移角度。特别地，在该电极结构没有提供该电场的情况下，本发明的液体透镜的一光轴与该电极中心轴间的一偏移角度或一位移可被忽略。换句话说，该液体透镜的该光轴与该电极中心轴大致上共轴。
相较于现有技术，本发明的用于一液体透镜内的光轴定位装置能够有效地定位光轴。由于本发明的光轴定位装置及液体透镜的架构及实现方式都较现有技术简单，因此可节省制作硬件的成本。此外，从技术上的观点来看，本发明非光轴定位装置还可以应用在其它不同操作原理的液体透镜，例如应用电湿润效应的液体透镜等。
以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (16)
1.一种应用于一液体透镜的光轴定位装置，其特征在于：所述液体透镜包含一封装液以及一透镜液，所述光轴定位装置包含：
一透明的基材，所述基材具有一上表面；
一对称的电极结构，所述电极结构形成于所述基材的所述上表面上，所述电极结构能够供应一电场并且其本身定义一电极中心轴；以及
一透明的绝缘层，所述绝缘层形成于所述基材的所述上表面上并且覆盖所述电极结构，所述绝缘层其本身提供一光轴定位结构，所述光轴定位结构环绕地对称于所述电极中心轴，所述透镜液安置在所述光轴定位结构上，所述封装液填满所述液体透镜并且包覆所述透镜液，其中，该光轴定位结构为一凸起平台或一凹陷区域，该平台或该凹陷区域具有一边缘，该边缘围绕出一盛载范围，该透镜液盛载于该盛载范围内，且该光轴定位结构覆盖该基材的部分上表面，该边缘区分受该光轴定位结构覆盖的与未受该光轴定位结构覆盖的上表面；
借此，在所述电极结构没有提供所述电场的情况下，所述液体透镜的一光轴与所述电极中心轴大致共轴。
2.如权利要求1所述的光轴定位装置，其特征在于：所述光轴定位结构的形态呈现一圆形或一椭圆形。
3.如权利要求1所述的光轴定位装置，其特征在于：所述电极结构形成数个同心圆的一形式。
4.如权利要求1所述的光轴定位装置，其特征在于：所述封装液以及所述透镜液不互溶且不具导电性，并且所述透镜液的一密度与所述封装液的一密度大致相等。
5.如权利要求4所述的光轴定位装置，其特征在于：所述封装液是一第一介电液体，并且所述透镜液是一第二介电液体。
6.如权利要求5所述的光轴定位装置，其特征在于：所述第一介电液体是一光学油，并且所述第二介电液体是数种多元醇的一混合物。
7.如权利要求5所述的光轴定位装置，其特征在于：所述第一介电液体是数种多元醇的一混合物，并且所述第二介电液体是一光学油。
8.如权利要求1所述的光轴定位装置，其特征在于：所述封装液以及所述透镜液不互溶，并且所述透镜液的一密度与所述封装液的一密度大致相等，所述封装液及所述透镜液其中之一具有导电性。
9.一种液体透镜，其特征在于，包含：
一舱体，所述舱体包含具有一上表面的一透明的基材，所述基材位于所述舱体内；
一对称的电极结构，所述电极结构形成于所述基材的所述上表面上，所述电极结构能够供应一电场并且其本身定义一中心轴；
一透明的绝缘层，所述绝缘层形成于所述基材的所述上表面上并且覆盖所述电极结构，所述绝缘层其本身提供一光轴定位结构，所述光轴定位结构环绕地对称于所述中心轴；
一透镜液，所述透镜液安置在所述光轴定位结构上；以及
一封装液，所述封装液填满所述舱体，并且包覆所述透镜液；
借此，在所述电极结构没有提供所述电场的情况下，所述液体透镜的一光轴与所述电极中心轴大致共轴，并且通过所述电极结构所提供的所述电场，所述透镜液的一曲率能够被调整，
其中，该光轴定位结构为一凸起平台或一凹陷区域，该平台或该凹陷区域具有一边缘，该边缘围绕出一盛载范围，该透镜液盛载于该盛载范围内，且该光轴定位结构覆盖该基材的部分上表面，该边缘区分受该光轴定位结构覆盖的与未受该光轴定位结构覆盖的上表面。
10.如权利要求9所述的液体透镜，其特征在于：所述光轴定位结构的形态呈现一圆形或一椭圆形。
11.如权利要求9所述的液体透镜，其特征在于：所述电极结构形成数个同心圆的一形式。
12.如权利要求9所述的液体透镜，其特征在于：所述封装液以及所述透镜液不互溶且不具导电性，并且所述透镜液的一密度与所述封装液的一密度大致相等。
13.如权利要求12所述的液体透镜，其特征在于：所述封装液是一第一介电液体，并且所述透镜液是一第二介电液体。
14.如权利要求13所述的液体透镜，其特征在于：所述第一介电液体是一光学油，并且所述第二介电液体是数种多元醇的一混合物。
15.如权利要求13所述的液体透镜，其特征在于：所述第一介电液体是数种多元醇的一混合物，并且所述第二介电液体是一光学油。
16.如权利要求9所述的液体透镜，其特征在于：所述封装液以及所述透镜液不互溶，并且所述透镜液的一密度与所述封装液的一密度大致相等，所述封装液及所述透镜液其中之一具有导电性。
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