專(zhuān)利名稱(chēng)：液態(tài)變焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于便攜式終端的液態(tài)變焦鏡頭，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種可同時(shí)提供光學(xué)變焦功能及自動(dòng)聚焦功能的液態(tài)變焦鏡頭。在液態(tài)變焦鏡頭中，當(dāng)電壓施加到圓柱形主體的內(nèi)部時(shí)，電解液及絕緣液體的曲率都會(huì)變化。電解液與絕緣液體形成多個(gè)分界面。非球面透鏡隨后被安裝成接觸分界面或被安裝到絕緣液體中。通過(guò)非球面透鏡周?chē)碾娊庖旱那首兓瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)了光學(xué)變焦功能及自動(dòng)聚焦功能。
背景技術(shù)：
近來(lái)，照相機(jī)被安裝在便攜式終端中，諸如移動(dòng)電話或個(gè)人數(shù)字助理(PDAs)。消費(fèi)者優(yōu)先選擇帶有具有高分辨率及多種功能的內(nèi)置照相機(jī)的終端。在這些帶有內(nèi)置照相機(jī)的終端中，鏡頭都附于圖像拾取裝置上，諸如電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)元件。因此，該終端能夠拍攝到目標(biāo)的照片，并且還能夠?qū)⑺臄z照片的數(shù)據(jù)記錄到記錄介質(zhì)中。
為了提供百萬(wàn)像素照相機(jī)的性能，鏡頭必須設(shè)計(jì)成具有足夠的分辨率。另外，考慮到裝配公差，鏡頭必須設(shè)計(jì)成大于實(shí)際的傳感器尺寸。
鏡頭系統(tǒng)被安裝到便攜式終端上，并用于拍攝圖像。在這種鏡頭系統(tǒng)中，當(dāng)拍攝圖像時(shí)，由于入射光具有不同的波長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致各種類(lèi)型的像差。像差則導(dǎo)致目標(biāo)形狀的扭曲。像差的實(shí)例包括球面像差、像散、及失真。鏡頭系統(tǒng)必須能夠最大程度地防止像差。
在鏡頭系統(tǒng)中，變焦是一種提供可變焦距的功能。通過(guò)前透鏡和后透鏡的相對(duì)移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)具有正折射率的前透鏡與具有負(fù)折射率的后透鏡之間的距離，而實(shí)現(xiàn)變焦功能。為了使變焦功能最大化，將可以改變現(xiàn)有鏡頭與附加鏡頭之間焦距的廣角鏡頭或長(zhǎng)焦鏡頭獨(dú)立地附于照相機(jī)。因此，使用者能夠在一個(gè)地方毫不移動(dòng)地在多個(gè)取景角度下拍攝目標(biāo)的照片。
變焦可以分為光學(xué)變焦和數(shù)字變焦。光學(xué)變焦是在相對(duì)移動(dòng)附于照相機(jī)的光學(xué)鏡頭的同時(shí)通過(guò)可變焦距來(lái)放大目標(biāo)的圖像。數(shù)字變焦則在CCD自身之中來(lái)放大目標(biāo)的圖像，好象圖像是使用諸如Photoshop的圖形程序被放大的一樣。
與光學(xué)變焦不同，由于數(shù)字變焦在CCD之中放大圖像，所以其無(wú)需用于根據(jù)焦距的變化來(lái)移動(dòng)鏡頭的空間。因此，數(shù)字變焦有利于小型化及小巧的外形，但是其不能提供高分辨率。
另一方面，由于光學(xué)變焦通過(guò)鏡頭之間的焦距變化來(lái)放大圖像，因此其需要用于焦距變化的空間。由于鏡頭部和遮蓋鏡頭部的透鏡鏡筒，因此增加了所需空間。然而，該變焦鏡頭在變焦時(shí)提供了高分辨率。因此，在不考慮終端的較大體積的情況下，與數(shù)字變焦相比，消費(fèi)者更愿意選擇光學(xué)變焦。
隨著現(xiàn)行的便攜式終端趨向于更小及更精巧，由于光學(xué)變焦可改變焦距的空間局限性，人們更愿意選擇數(shù)字變焦。目前，可以利用終端的后表面來(lái)提供光學(xué)變焦功能的便攜式終端陸續(xù)推向市場(chǎng)。
在標(biāo)題為“變焦照相機(jī)及變焦組件的透鏡鏡筒結(jié)構(gòu)”的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.2003-3948中披露了一種可以提供光學(xué)變焦功能的傳統(tǒng)便攜式終端的技術(shù)結(jié)構(gòu)。在韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.2003-3948中，在數(shù)字照相機(jī)中使用的光學(xué)變焦鏡頭的改良鏡筒結(jié)構(gòu)應(yīng)用于傳統(tǒng)的便攜式照相機(jī)中。所以，變焦照相機(jī)的透鏡鏡筒和變焦組件具有較小的尺寸并易于制造，而且提供了高分辨率。
傳統(tǒng)變焦組件包括具有正折射率的前透鏡、具有負(fù)折射率的后透鏡、內(nèi)透鏡鏡筒、以及外透鏡鏡筒。內(nèi)透鏡鏡筒具有用于引導(dǎo)前透鏡和后透鏡的螺旋軌跡運(yùn)動(dòng)的螺旋凹槽。外透鏡鏡筒插入到內(nèi)透鏡鏡筒的外部，并且具有用于引導(dǎo)前透鏡和后透鏡的上/下運(yùn)動(dòng)的退出(escape)凹槽。
在這種傳統(tǒng)的變焦照相機(jī)中，內(nèi)透鏡鏡筒和外透鏡鏡筒安裝成，使得它們可以多級(jí)折疊到便攜式終端的一側(cè)上。內(nèi)透鏡鏡筒和外透鏡鏡筒通過(guò)終端內(nèi)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)順序地展開(kāi)，進(jìn)而通過(guò)鏡頭的移動(dòng)來(lái)改變焦距，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦功能。因此，出現(xiàn)的問(wèn)題是，在照相機(jī)內(nèi)部用于變焦的功能占據(jù)了較大的空間。
另外，安裝在照相機(jī)中的電動(dòng)機(jī)必須被驅(qū)動(dòng)，從而可以將帶有多個(gè)透鏡的內(nèi)透鏡鏡筒和外透鏡鏡筒移動(dòng)到變焦照相機(jī)的外部。能量在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)被消耗，因而增加了電池的功耗。
為了解決這些問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出了一種液態(tài)鏡頭，其在便攜式終端中占用較小的空間并且具有低功耗。液態(tài)鏡頭利用電解液和絕緣液體來(lái)實(shí)現(xiàn)變焦功能。電解液的曲率根據(jù)施加于單一透鏡鏡筒的電壓而變化，并且絕緣液體形成鄰近于電解液的分界面。
在標(biāo)題為“利用液態(tài)鏡頭的用于移動(dòng)電話的變焦照相機(jī)、控制系統(tǒng)及相關(guān)方法”的韓國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)出版物No.2005-33308中公開(kāi)了一種可以提供變焦功能的典型液態(tài)鏡頭。以下將參照?qǐng)D1描述傳統(tǒng)的液態(tài)鏡頭。
圖1為傳統(tǒng)液態(tài)鏡頭的截面圖。參照?qǐng)D1，傳統(tǒng)液態(tài)鏡頭包括第一鏡頭組310，其具有正折射率的第一透鏡311和負(fù)折射率的第二透鏡312；第一液態(tài)鏡頭300，其中傳導(dǎo)液體與非傳導(dǎo)液體之間的接觸表面的曲率半徑根據(jù)變焦功能控制信號(hào)而改變；第二鏡頭組330，其具有正折射率的第三透鏡331和負(fù)折射率的第四透鏡332，第三透鏡331和第四透鏡332的兩個(gè)側(cè)面都為非球面；以及紅外濾光鏡340，其與第二鏡頭組330間隔預(yù)定距離。
如圖2所示，傳統(tǒng)的液態(tài)鏡頭是以電潤(rùn)濕現(xiàn)象(electrowettingphenomenon)為基礎(chǔ)的。由于分界面的表面張力隨存在于分界面中的電荷而改變，進(jìn)而其接觸角(α)被改變，從而引起電潤(rùn)濕現(xiàn)象。薄的絕緣體設(shè)置在分界面中，從而可以增加施加于分界面的電位差，并且由于化學(xué)性質(zhì)導(dǎo)致存在于電解液中的電荷趨向于向分界面移動(dòng)。
因此，當(dāng)施加外電場(chǎng)時(shí)，電荷的特性會(huì)變得更強(qiáng)。特別是在分界面重疊的三重接觸導(dǎo)線(TCL)中，電荷的集中會(huì)顯著增加。因此，液滴邊緣處的表面張力被降低。
利用電潤(rùn)濕現(xiàn)象可容易地控制液體中的微液滴和微粒子。所以，近來(lái)已研究出利用電潤(rùn)濕現(xiàn)象的各種產(chǎn)品。應(yīng)用范圍包括液態(tài)鏡頭、微型泵、顯示裝置、光學(xué)裝置、以及微型電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)。
與機(jī)械鏡頭比較而言，用于自動(dòng)聚焦的液態(tài)鏡頭具有尺寸小、能耗低、以及響應(yīng)速度高的優(yōu)點(diǎn)。
雖然具有這么多優(yōu)點(diǎn)，但是由于傳統(tǒng)液態(tài)鏡頭通過(guò)鏡頭組及液態(tài)鏡頭與之連接的單一透鏡鏡筒內(nèi)的獨(dú)立液態(tài)鏡頭的傳導(dǎo)液體與非傳導(dǎo)液體之間的曲率半徑的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)變焦功能，因此可以解決正如使用多級(jí)鏡筒的光學(xué)變焦鏡頭中一樣的空間限制問(wèn)題，但是，單一液態(tài)鏡頭通過(guò)內(nèi)部液體之間的曲率變化僅執(zhí)行變焦功能。
此外，傳統(tǒng)的液態(tài)鏡頭具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。為了通過(guò)使用單一液態(tài)鏡頭而實(shí)現(xiàn)其它功能(例如，自動(dòng)聚焦(A/F)功能)以及變焦功能，必須提供另外的液態(tài)鏡頭作為前鏡頭。因此，液態(tài)鏡頭的結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提供了一種可以同時(shí)提供光學(xué)變焦功能和自動(dòng)聚焦功能的液態(tài)變焦鏡頭。在該液態(tài)變焦鏡頭中，一對(duì)非球面透鏡安裝在圓柱形主體內(nèi)部。電解液層和絕緣液體圍繞非球面透鏡并形成多個(gè)分界面。當(dāng)所施加的電壓使得電解液層和絕緣液體層的曲率順序地改變時(shí)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦功能和自動(dòng)聚焦功能。
本發(fā)明總的發(fā)明構(gòu)思的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說(shuō)明中部分地闡述，并且部分地通過(guò)這些說(shuō)明將顯而易見(jiàn)，或通過(guò)總的發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施而被理解。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，液態(tài)變焦鏡頭包括圓柱形主體，其具有用于接合一對(duì)玻璃透鏡的上部開(kāi)口和下部開(kāi)口；自動(dòng)聚焦鏡頭部，其包括第一絕緣液體層、第一電解液層、和第一透鏡，它們?cè)谥黧w的下部處形成分界面；以及光學(xué)變焦鏡頭部，其包括第二絕緣液體層、第二電解液層、和第二透鏡，第二絕緣液體層和第二電解液層被設(shè)置成在第一透鏡上形成不可混合的分界面。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，圓盤(pán)形的玻璃透鏡固定地附于主體的上部開(kāi)口和下部開(kāi)口上。多個(gè)液體層和透鏡在主體內(nèi)形成多個(gè)分界面，并且被裝入到便攜式終端內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，主體可以由與便攜式終端的主體相同的材料構(gòu)成，或者可以由金屬或陶瓷構(gòu)成。主體在內(nèi)周邊中具有金屬涂層，從而其可以用作電極。優(yōu)選地，涂布表面由極少與液體產(chǎn)生反應(yīng)的金(Au)構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，堆積在主體內(nèi)部的自動(dòng)聚焦鏡頭部和光學(xué)變焦鏡頭部都以多層結(jié)構(gòu)包括絕緣液體層、電解液層、及透鏡，從而形成了多個(gè)分界面。自動(dòng)聚焦鏡頭部的絕緣液體層和電解液層通過(guò)第一透鏡與光學(xué)變焦鏡頭部分離，該第一透鏡的外周邊緊密地附于主體的內(nèi)下部。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，光學(xué)變焦鏡頭部包括位于自動(dòng)聚焦鏡頭部上方的電解液層和絕緣液體層。在中央部位包括第二透鏡的絕緣液體層介于電解液層與絕緣液體層之間。因此，電解液層和絕緣液體層形成了上部和下部分界面，并且由相同或不同物理特性形成的一對(duì)電解液層包圍。第二透鏡安裝于絕緣液體層的中央部位。另外，多個(gè)孔形成于透鏡的邊緣中，從而絕緣液體在第二透鏡周?chē)缮舷乱苿?dòng)。
優(yōu)選地，自動(dòng)聚焦鏡頭部和光學(xué)變焦鏡頭部的透鏡都是非球面透鏡。更優(yōu)選地，透鏡都是塑料構(gòu)成的透明的非球面透鏡。因此，能夠糾正在液態(tài)鏡頭中出現(xiàn)的色像差。


通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明總的發(fā)明構(gòu)思的這些和/或其它方面及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)并更易于理解，附圖中
圖1為傳統(tǒng)液態(tài)鏡頭的截面圖；圖2為用于說(shuō)明液態(tài)鏡頭的電潤(rùn)濕現(xiàn)象的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的液態(tài)變焦鏡頭的截面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的液態(tài)變焦鏡頭的主體的局部放大截面圖；圖5為安裝于包含根據(jù)本發(fā)明的液態(tài)變焦鏡頭的光學(xué)變焦鏡頭部的第二絕緣液體層的第二透鏡的透視圖；圖6A至6D為示出了根據(jù)本發(fā)明的液態(tài)變焦鏡頭的啟動(dòng)過(guò)程的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下將詳細(xì)描述本發(fā)明總的發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例，其實(shí)例在附圖中示出，其中，在文中相同的附圖標(biāo)號(hào)表示相同的元件。以下參照附圖描述實(shí)施例，以說(shuō)明本發(fā)明總的發(fā)明構(gòu)思。
液態(tài)變焦鏡頭的結(jié)構(gòu)圖3為根據(jù)本發(fā)明的液態(tài)變焦鏡頭的截面圖，而圖4為圖3中所示液態(tài)變焦鏡頭的主體的局部放大截面圖。參照?qǐng)D3及圖4，液態(tài)變焦鏡頭10包括圓柱形主體11、自動(dòng)聚焦鏡頭部20、以及光學(xué)變焦鏡頭部30。玻璃透鏡12和13固定地附于圓柱形主體11的上部開(kāi)口和下部開(kāi)口。具有不同物理特性的多個(gè)電解液層22和32以及絕緣液體層21和31在主體11內(nèi)形成多個(gè)分界面，并由第一透鏡23隔開(kāi)。
主體11由金屬或陶瓷構(gòu)成。主體11的下底表面朝向中央部位向下傾斜，從而形成傾斜表面14。主體11具有上部及下部開(kāi)口。一對(duì)玻璃透鏡12和13的外圍表面都通過(guò)粘合劑B固定到主體11的上部和下部邊緣，從而遮蓋住上部和下部開(kāi)口。
主體11的底表面的傾斜表面14固定第一絕緣液體層21，該絕緣液體層在其最下部設(shè)置于主體11的中央部位。當(dāng)施加電壓并且分界面折射時(shí)，自動(dòng)聚焦鏡頭部20的總尺寸將由于傾斜表面14而減少。
在自動(dòng)聚焦鏡頭部20中，第一絕緣液體層21和第一電解液層22具有接觸傾斜表面14的外圍部，并且由具有不同物理特性但密度相同的透明液體構(gòu)成，并且不可混合。第一絕緣液體層21和第一電解液層22被堆積。也就是說(shuō)，第一透鏡23設(shè)置在第一電解液層22上，由此形成了自動(dòng)聚焦鏡頭部20。
當(dāng)電壓施加到與設(shè)置在最下部的第一絕緣液體層21形成分界面的第一電解液層22時(shí)，由于作為傳導(dǎo)液體的第一電解液層22的曲率變化，導(dǎo)致第一絕緣液體層21變成凸面。通過(guò)這種方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦功能。
自動(dòng)聚焦鏡頭部20的第一透鏡23由上表面是凸面的非球面塑料透鏡構(gòu)成。第一透鏡23的外圍部緊密地附著到限定于主體11的內(nèi)周邊下部中的彎曲部。因此，包括第一電解液層22和第一絕緣液體層21的自動(dòng)聚焦鏡頭部20與包括第二電解液層32和第二絕緣液體層31的光學(xué)變焦鏡頭部30通過(guò)第一透鏡23彼此隔開(kāi)。
優(yōu)選地，第一透鏡23由非球面塑料透鏡構(gòu)成，例如，環(huán)烯烴(cycloorefin)共聚物(COC)或聚碳酸酯(PC)。
當(dāng)由塑料材料構(gòu)成的第一透鏡23的一側(cè)用作接觸外部空氣的上部和下部遮蓋件時(shí)，主體內(nèi)部的液體可以透過(guò)透鏡并滲到外面。然而，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)相同的液體或不同的液體接觸到兩側(cè)時(shí)，不會(huì)發(fā)生液體之間的滲透。
此外，當(dāng)?shù)谝煌哥R23由一側(cè)凸起的非球面透鏡構(gòu)成時(shí)，能夠糾正在使用液態(tài)鏡頭時(shí)可能出現(xiàn)的各種像差，如球面像差、像散、及失真。
光學(xué)變焦鏡頭部30形成于自動(dòng)聚焦鏡頭部20之上。光學(xué)變焦鏡頭部30包括由具有不同物理特性的液體構(gòu)成的第二絕緣液體層31和第二電解液層32。第二絕緣液體層31與第二電解液層32形成多個(gè)分界面。第二透鏡33安裝在第二絕緣液體層31的中央部位，使得第二絕緣液體層可以在預(yù)定范圍內(nèi)移動(dòng)。
因此，由于施加于第二電解液32的電壓，一對(duì)第二電解液層32對(duì)稱(chēng)地折射，進(jìn)而第二絕緣液體層31的上部和下部都變得凸起。通過(guò)這種方式，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)變焦功能。
與第一透鏡23相同，安裝在第二絕緣液體層31內(nèi)部的第二透鏡33由非球面塑料透鏡構(gòu)成。因此，在兩側(cè)上形成疏水涂層，并且多個(gè)孔33a以相同的間距沿著外圍形成。
在第二透鏡33上形成疏水涂層的原因在于，通過(guò)將第二透鏡33安裝到絕緣液體可以獲得穩(wěn)定的操作，這種方式使得圍繞第二透鏡33的油類(lèi)型的第二絕緣液體層31可以容易地被吸附到透鏡表面中。
另外，由于圍繞第二透鏡33的第二絕緣液體層31交互地流過(guò)圍繞第二透鏡33的透鏡33外圍的孔33a，因此第二絕緣液體層31的上部和下部彼此對(duì)稱(chēng)，進(jìn)而相等地折射，從而獲得了穩(wěn)定的光學(xué)變焦功能。
其間，被堆積成在自動(dòng)聚焦鏡頭部20和光學(xué)變焦鏡頭部30處形成多個(gè)分界面的絕緣液體和電解液具有不同的物理特性。在電解液中，水是主要組分，并添加無(wú)機(jī)鹽和極性溶劑。在絕緣液體中，硅油是主要組分，并添加非極性溶劑。因此，當(dāng)電解液和絕緣液體相互接觸時(shí)，它們不會(huì)混合并形成預(yù)定曲率的分界面。
此外，由于第一電解液層22和第二電解液層32的液體具有相同的組分但不同的組成，因此其具有不同的物理特性。同樣，第一絕緣液體層21和第二絕緣液體層31具有相同的組分但不同的物理特性。使用相對(duì)于表面具有高于第一絕緣液體層21的絕緣液體的濕潤(rùn)度的絕緣液體。
形成多個(gè)分界面的電解液和絕緣液體的密度幾乎相同。堿性電解液的折射率保持在1.40或更小，而絕緣液體的折射率保持在1.45或更大。當(dāng)電解液和絕緣液體的折射率之間的差別變得更大時(shí)，它們可以有利地應(yīng)用于液態(tài)鏡頭。
如圖4所示，金屬涂布表面15形成在液態(tài)變焦鏡頭10的主體11上，從而其內(nèi)周邊可以用作電極。涂布表面15可以由與各種液體接觸時(shí)極少起反應(yīng)的金(Au)構(gòu)成。
另外，絕緣涂層16形成在金屬涂層15上，從而其與多種液體形成絕緣表面。擴(kuò)展的涂層17a和17b形成在電解液層21和31的外圍的分界線上，以便于向電解液層22和32施加電壓。因此，施加到主體11的電信號(hào)通過(guò)與電解液連接的涂層17a和17b被施加到電解液。
圖5為安裝于包含根據(jù)本發(fā)明的液態(tài)變焦鏡頭的光學(xué)變焦鏡頭部的第二絕緣液體層的第二透鏡的透視圖。參照?qǐng)D5，第二透鏡33由圓盤(pán)形的非球面塑料透鏡構(gòu)成，其頂部表面為凸面。多個(gè)孔33a以相同的間距沿著第二透鏡33的外圍形成。第二透鏡33被第二絕緣液體層31包圍，并且緊密地附于主體11的內(nèi)周邊。
第二透鏡33涂有疏水涂層，以便于圍繞第二透鏡33外周邊的第二絕緣液體層31的容易吸附。在一些實(shí)例中，第二透鏡33可以由與主體11的內(nèi)周邊相同的絕緣涂層構(gòu)成。
當(dāng)電壓施加到圍繞第二透鏡33的第二絕緣液體層31時(shí)，或者當(dāng)?shù)诙^緣液體層31的曲率由于外部沖擊而改變時(shí)，絕緣液體流過(guò)形成在第二透鏡33邊緣處的孔33a。因此，設(shè)置在第二透鏡33的上部和下部的絕緣液體層31能夠均勻一致地移動(dòng)，從而維持上下平衡。
液態(tài)變焦鏡頭的操作圖6A至圖6D為示出了根據(jù)本發(fā)明的液態(tài)變焦鏡頭的啟動(dòng)過(guò)程的截面圖。具體地，圖6A為在施加電壓之前液態(tài)變焦鏡頭的初始狀態(tài)的截面圖，圖6B為電壓施加到自動(dòng)聚焦鏡頭部時(shí)液態(tài)變焦鏡頭的截面圖，圖6C為電壓施加到光學(xué)變焦鏡頭部時(shí)液態(tài)變焦鏡頭的截面圖，以及圖6D為電壓施加到自動(dòng)聚焦鏡頭部和光學(xué)變焦鏡頭部?jī)烧呱蠒r(shí)液態(tài)變焦鏡頭的截面圖。
參照?qǐng)D6A，在未施加電壓的初始狀態(tài)中，自動(dòng)聚焦鏡頭部20的第一絕緣液體層21和光學(xué)變焦鏡頭部30的第二絕緣液體層31都保持在最薄的狀態(tài)。在此，包圍第一絕緣液體層21和第二絕緣液體層31的第一電解液層22和第二電解液層32與絕緣液體層21和31一起形成預(yù)定的曲率，從而形成分界面。
參照?qǐng)D6B，當(dāng)電壓施加到設(shè)置在主體11下方的自動(dòng)聚焦鏡頭部20以便于啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作時(shí)，電壓通過(guò)在主體11內(nèi)周邊上形成的金屬涂層15施加到設(shè)置在第一電解液層21周邊下方的涂層17a上。因此，接觸第一透鏡23底表面的第一電解液層22被啟動(dòng)，并且分界面的曲率被改變。底表面接觸到與第一電解液層22的曲率變化幾乎一樣的玻璃透鏡13的第一絕緣液體層21被折射，從而啟動(dòng)自動(dòng)聚焦鏡頭部20。
構(gòu)成第一絕緣液體層21和第一電解液層22的兩種液體之間的折射率差異范圍為0.05到0.1。當(dāng)兩種液體之間的折射率的差異大于0.1時(shí)，自動(dòng)聚焦的焦距過(guò)大，以致于難以在變焦操作中進(jìn)行焦點(diǎn)的精確調(diào)節(jié)。另一方面，當(dāng)兩種液體之間的折射率的差異小于0.05時(shí)，兩層之間的分界面的曲率變化是微小的。因此，甚至在未執(zhí)行變焦操作時(shí)也難以聚焦在目標(biāo)上。
參照?qǐng)D6C，當(dāng)電壓施加到主體11上時(shí)，電壓將通過(guò)在主體11內(nèi)周邊上形成的金屬涂布表面15施加到設(shè)置在第二電解液層21周邊上方的涂層17b。因此，光學(xué)變焦鏡頭部30被啟動(dòng)。接觸第一透鏡23及玻璃透鏡12底表面的一對(duì)第二電解液層32都被啟動(dòng)。與第二絕緣液體層31的分界面的曲率被改變。根據(jù)分界面的變化，設(shè)置在第二電解液層32之間的第二絕緣液體層31的上部和下部被折射為凸面形狀，從而啟動(dòng)光學(xué)變焦鏡頭部30。
在此，光學(xué)變焦的放大率(×1、×2、×3)能夠根據(jù)第二絕緣液體層31與第二電解液層32之間形成的分界面的曲率變化來(lái)調(diào)節(jié)。
第二絕緣液體層31與第二電解液層32的兩種液體之間的折射率的差異范圍為0.08到0.15。當(dāng)兩種液體之間的折射率的差異大于0.15時(shí)，由于過(guò)度變焦導(dǎo)致在自動(dòng)聚焦操作中難以進(jìn)行焦距的精確調(diào)節(jié)。另一方面，當(dāng)兩種液體之間的折射率的差異小于0.08時(shí)，兩種液體之間的分界面的曲率幾乎沒(méi)有改變。因此，不能順利地進(jìn)行變焦功能。
參照?qǐng)D6D，當(dāng)電壓通過(guò)在主體11內(nèi)周邊上形成的金屬突部表面15施加到涂層17a和17b兩者上時(shí)，第一電解液層22和第二電解液層32同時(shí)被啟動(dòng)。這樣，與電解液層22和32形成分界面的絕緣液體層21和31的曲率被改變，從而同時(shí)進(jìn)行光學(xué)變焦功能和自動(dòng)聚焦功能。
根據(jù)本發(fā)明的液態(tài)變焦鏡頭，絕緣液體層21和31以及電解液層22和32在圓柱形主體11內(nèi)部形成多個(gè)分界面，并且自動(dòng)聚焦鏡頭部20和光學(xué)變焦鏡頭部30都設(shè)置為多層結(jié)構(gòu)。另外，非球面塑料透鏡23和33分別安裝在自動(dòng)聚焦鏡頭部20和光學(xué)變焦鏡頭部30的內(nèi)部。當(dāng)電壓施加到鏡頭部20和30時(shí)，形成多個(gè)分界面的電解液層22和32以及絕緣液體層21和31在預(yù)定的折射率下被折射。因此，可以通過(guò)單一液態(tài)鏡頭中的鏡頭部20和30同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦功能和光學(xué)變焦功能。
如上所述，當(dāng)電壓以使得形成多個(gè)分界面的電解液和絕緣液體順序地填充到單一圓柱形主體中這樣的狀態(tài)施加到主體時(shí)，通過(guò)單一液態(tài)鏡頭可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦功能和光學(xué)變焦功能，該液態(tài)鏡頭的曲率由于電解液與絕緣液體之間的固有折射率的差異而改變。此外，安裝在光學(xué)變焦鏡頭部上的第二鏡頭的兩側(cè)都由疏水涂布表面構(gòu)成。因此，用于變焦操作的絕緣液體安裝于第二鏡頭周?chē)瑥亩@得了穩(wěn)定的變焦功能。
此外，由于安裝在液態(tài)變焦鏡頭的鏡頭部上的第一和第二鏡頭由非球面塑料透鏡構(gòu)成，因此能夠糾正在使用液態(tài)鏡頭時(shí)可能出現(xiàn)的像差。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明總的發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不背離本發(fā)明總的發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的條件下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行改變，本發(fā)明總的發(fā)明構(gòu)思的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種液態(tài)變焦鏡頭，包括圓柱形主體，其具有用于接合一對(duì)透鏡的上部開(kāi)口和下部開(kāi)口；自動(dòng)聚焦鏡頭部，其包括第一絕緣液體層、第一電解液層、及第一透鏡，所述第一絕緣層和所述第一電解液層被設(shè)置成在所述主體的下部處形成分界面，所述第一透鏡設(shè)置在所述第一電解液層上并具有緊密附于所述主體內(nèi)周邊的下部的周邊；以及光學(xué)變焦鏡頭部，其包括第二絕緣液體層、第二電解液層、及第二透鏡，所述第二絕緣液體層和所述第二電解液層被設(shè)置成在所述第一透鏡上形成分界面，所述第二透鏡被安裝成在所述第二絕緣液體層中可移動(dòng)，從而周邊緊密地附于所述主體的內(nèi)周邊上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)變焦鏡頭，其中，所述主體由金屬和陶瓷中的一種制成，并且所述主體的底表面朝向其中央部位向下傾斜，從而形成傾斜表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)變焦鏡頭，其中，所述第一透鏡由以環(huán)烯烴共聚物(COC)或聚碳酸酯(PC)為基礎(chǔ)的非球面塑料透鏡構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)變焦鏡頭，其中，所述光學(xué)變焦鏡頭部的所述第二絕緣液體層和所述第二電解液層由具有不同物理特性的液體構(gòu)成，從而形成多個(gè)分界面，所述第二電解液層設(shè)置在所述第二絕緣液體層的下方和上方，并且所述第二透鏡被安裝成在所述第二絕緣液體層的中央部位中可移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液態(tài)變焦鏡頭，其中，所述第二透鏡由以環(huán)烯烴共聚物(COC)或聚碳酸酯(PC)為基礎(chǔ)的非球面塑料透鏡構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液態(tài)變焦鏡頭，其中，所述第二透鏡包括形成在兩側(cè)上的疏水涂層，以及以相等間距沿邊緣形成的多個(gè)孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)變焦鏡頭，其中，所述主體包括在內(nèi)周邊處由金(Au)構(gòu)成的金屬涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液態(tài)變焦鏡頭，還包括絕緣(聚對(duì)二甲苯)涂層，設(shè)置在所述主體內(nèi)周邊中形成的所述金屬涂布表面上，從而與多種液體形成絕緣表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液態(tài)變焦鏡頭，還包括擴(kuò)展涂層，形成在所述電解液層周邊的分界面中，以便于傳輸施加到所述電解液層的電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)變焦鏡頭，其中，所述第一絕緣液體層與所述第一電解液層的液體之間的折射率差異的范圍為0.05到0.1。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液態(tài)變焦鏡頭，其中，所述第二絕緣液體層與所述第二電解液層的液體之間的折射率差異的范圍為0.08到0.15。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)變焦鏡頭，其中，所述電解液層包括作為主要組分的水，以及作為添加組分的無(wú)機(jī)鹽和極性溶劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)變焦鏡頭，其中，所述絕緣液體層包括作為主要組分的硅油，以及作為添加組分的非極性溶劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液態(tài)變焦鏡頭。在液態(tài)變焦鏡頭中，圓柱形主體具有用于接合一對(duì)透鏡的上、下部開(kāi)口。自動(dòng)聚焦鏡頭部包括第一絕緣液體層、第一電解液層、及第一透鏡。第一絕緣液體層和第一電解液層被設(shè)置成在主體的下部形成分界面。第一透鏡設(shè)置在第一電解液層上并具有緊密附于主體內(nèi)周邊下部的周邊。光學(xué)變焦鏡頭部包括第二絕緣液體層、第二電解液層、及第二透鏡。第二絕緣液體層和第二電解液層被設(shè)置成在第一透鏡上形成分界面。第二透鏡被安裝成在第二絕緣液體層內(nèi)可移動(dòng)，從而周邊緊密附于主體的內(nèi)周邊上。因此，通過(guò)單一液態(tài)鏡頭可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦功能和光學(xué)變焦功能，該液態(tài)鏡頭的曲率通過(guò)電解液與絕緣液體之間的固有折射率的差異而改變。
文檔編號(hào)G02B3/14GK1959443SQ20061013799
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者鄭夏龍, 裵宰英, 金成燦, 梁珍赫, 李榮鎬 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社