TW201932877A - 液體透鏡及用於操作液體透鏡的方法 - Google Patents

Abstract

一種液體透鏡系統，包括設置在腔體內的第一液體和第二液體。第一液體和第二液體之間的介面限定可變透鏡。公共電極與第一液體電連通。驅動電極設置在腔體的側壁上並與第一液體和第二液體絕緣。控制器向公共電極提供公共電壓並且向驅動電極提供驅動電壓。公共電壓和驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）第一參比電極對的第一參比電容，所述第一參比電極對設置在所述腔體的第一部分內且與第一液體絕緣；或（b）第二參比電極對的第二參比電容，所述第二參比電極對設置在所述腔體的第二部分內且與第一液體和第二液體絕緣。

Description

液體透鏡及用於操作液體透鏡的方法

本專利申請案請求於2017年11月14日提出申請的美國臨時申請第62/585,964號的優先權益，通過引用將上述申請的內容作為整體結合在此。

本案內容涉及液體透鏡和用於操作液體透鏡的方法。

液體透鏡通常包括置於腔室內的兩種不混溶液體。改變液體所受到的電場可以改變這兩種液體中的一種相對於腔室壁的潤濕性，從而改變在兩種液體之間形成的彎月面的形狀。

本文披露了液體透鏡和用於操作液體透鏡的方法。

本文披露了一種液體透鏡系統，包括：第一訊窗、第二訊窗以及設置在第一訊窗和第二訊窗之間的腔體。第一液體和第二液體設置在腔體內。第一液體和第二液體實質上互不相溶，並且具有不同的折射率，使得第一液體和第二液體之間的介面限定可變透鏡。所述第一液體的至少一部分設置在所述腔體的第一部分內。所述第二液體設置在所述腔體的第二部分內。公共電極與第一液體電連通。驅動電極設置在腔體的側壁上並與第一液體和第二液體絕緣。控制器被配置為向公共電極提供公共電壓並且向驅動電極提供驅動電壓。公共電壓和驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）第一參比電極對的第一參比電容，所述第一參比電極對設置在所述腔體的第一部分內且與第一液體絕緣；或（b）第二參比電極對的第二參比電容，所述第二參比電極對設置在所述腔體的第二部分內且與第一液體和第二液體絕緣。

本文披露了一種操作液體透鏡的方法，所述方法包括：將公共電壓提供至與第一液體電連通的公共電極。第一液體和第二液體設置在腔體內，實質上互不相溶，並且具有不同的折射率，使得第一液體和第二液體之間的介面限定可變透鏡。所述第一液體的至少一部分設置在所述腔體的第一部分內。所述第二液體設置在所述腔體的第二部分內。將驅動電壓提供至設置在腔體的側壁上的驅動電極。將第一參比電壓提供至第一參比電極對的第一參比電極和第一參比電極對的第二參比電極的每一個。所述第一參比電極對設置在所述腔體的第一部分內且與第一液體絕緣。提供至第一參比電極對的第一參比電極的第一參比電壓與提供至第一參比電極對的第二參比電極的第一參比電壓實質上相同。將第二參比電壓提供至第二參比電極對的第一參比電極和第二參比電極對的第二參比電極的每一個。所述第二參比電極對設置在所述腔體的第二部分內且與第一液體和第二液體絕緣。提供至第二參比電極對的第一參比電極的第二參比電壓與提供至第二參比電極對的第二參比電極的第二參比電壓實質上相同。決定第一參比電極對的第一參比電極與第一參比電極對的第二參比電極之間的第一參比電容。決定第二參比電極對的第一參比電極與第二參比電極對的第二參比電極之間的第二參比電容。公共電壓和驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於（a）第一參比電容和（b）第二參比電容來調整。

應當理解，上述一般性描述和以下詳細描述都僅僅是示例性的，並且旨在提供用於理解所要求保護的主題的性質和特徵的概述或框架。附圖被包括來提供進一步理解並結合在本案檔中且組成本案檔的一部分。附圖圖示了一或多個實施方式，並與說明書一起用於解釋各種實施方式的原理和操作。

現在將詳細參照附圖中所示出的示例性實施方式。將儘可能地在整個附圖中使用相同的元件符號來表示相同或相似的部件。附圖中的元件不一定按比例繪製，而是著重於說明示例性實施方式的原理。

本文中包括範圍的端點在內的數值可被表示為之前有術語「約」、「近似」或類似者的近似值。在這種情況下，其他實施方式包括特定數值。無論數值是否表示為近似值，在本案內容中包括以下兩個實施方式：一個表示為近似值，另一個不表示為近似值。將進一步理解的是，每個範圍的端點無論是與另一個端點相關還是獨立於另一個端點，都是有意義的。

在各個實施方式中，一種液體透鏡系統包括：第一訊窗、第二訊窗以及設置在第一訊窗和第二訊窗之間的腔體。第一液體和第二液體設置在腔體內。第一液體和第二液體實質上互不相溶並且具有不同的折射率，使得第一液體和第二液體之間的介面限定可變透鏡。在一些實施方式中，第一液體的至少一部分設置在腔體的第一部分或頂部空間內。另外地或替代地，第二液體設置在腔體的第二部分或基座部分內。公共電極與第一液體電連通，驅動電極設置在腔體的側壁上並與第一液體和第二液體絕緣。在一些實施方式中，控制器被配置為向公共電極提供公共電壓並且向驅動電極提供驅動電壓。在一些實施方式中，公共電壓和驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）第一參比電極對的第一參比電容，所述第一參比電極對設置在所述腔體的第一部分內且與第一液體絕緣；或（b）第二參比電極對的第二參比電容，所述第二參比電極對設置在所述腔體的第二部分內且與第一液體和第二液體絕緣。另外地或替代地，公共電壓和驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於：（c）第一液體與驅動電極之間的電容；及/或（d）腔體內的溫度。

第一液體與驅動電極之間的電容能夠指示流體介面在腔體側壁上的位置。在一些實施方式中，使用閉合迴路控制方案來控制液體透鏡，其中公共電壓和驅動電壓之間的電壓差是操縱變數，並且第一液體和驅動電極之間的電容是被測變數。因此，可以控制電壓差以將流體介面移動到腔體側壁上的期望位置，從而控制液體透鏡的焦距（例如，屈光度及/或傾斜度）。在液體透鏡的操作期間，液體透鏡的效能會發生變化。例如，液體及/或絕緣材料的介電特性可回應於長時間暴露於電壓差、溫度變化或其他因素而發生變化。因此，第一液體和驅動電極之間的電容與流體介面在腔體側壁上的位置之間的關係也可發生變化。使用如本文所述的參比電容能夠補償液體透鏡的介電特性的變化，以保持對流體介面的期望控制。

圖 1 是液體透鏡100的一些實施方式的示意性截面圖。在一些實施方式中，液體透鏡100包括透鏡主體102和形成在所述透鏡主體中的腔體104。第一液體106和第二液體108設置在腔體104內。在一些實施方式中，第一液體106是極性液體或導電液體。另外地或替代地，第二液體108是非極性液體或絕緣液體。在一些實施方式中，第一液體106和第二液體108互不相溶並且具有不同的折射率，使得第一液體與第二液體之間的介面110形成透鏡。在一些實施方式中，第一液體106和第二液體108具有實質上相同的密度，這可有助於避免由於液體透鏡100的物理取向改變（例如，由於重力的作用）而導致介面110的形狀發生改變。

在一些實施方式中，腔體104包括第一部分（或頂部空間）104A以及第二部分（或基座部分）104B。舉例而言，如本文所描述的，腔體104的第二部分104B是由液體透鏡100的中間層中的孔限定的。另外地或替代地，如本文所描述的，腔體104的第一部分104A是由位於液體透鏡100的第一外層中的凹槽限定的及/或設置在中間層中的孔的外側。在一些實施方式中，第一液體106的至少一部分設置在腔體104的第一部分104A中。另外地或替代地，第二液體108設置在腔體104的第二部分104B內。舉例而言，基本上全部的或部分的第二液體108設置在腔體104的第二部分104B內。在一些實施方式中，介面110的周邊（例如，與腔體的側壁接觸的介面的邊緣）設置在腔體104的第二部分104B內。

介面110可經由電潤濕進行調整。例如，可在第一液體106與腔體104的表面（例如，如本文所描述的，位於腔體表面附近並與第一液體絕緣的電極）之間施加電壓，以增加或減少腔體表面相對於第一液體的潤濕性並改變介面110的形狀。在一些實施方式中，調整介面110改變了介面的形狀，這改變了液體透鏡100的焦距或焦點。例如，這樣的焦距變化可以使液體透鏡100執行自動聚焦功能。另外地或替代他，調整介面110使介面相對於液體透鏡100的光軸112傾斜。例如，這種傾斜可以使液體透鏡100執行光學圖像穩定（OIS）功能。無需液體透鏡100相對於圖像感測器、固定的透鏡或透鏡堆疊、殼體、或可將液體透鏡納入其中的相機模組的其他部件的物理移動，即可實現調整介面110。

在一些實施方式中，液體透鏡100的透鏡主體102包括第一訊窗114和第二訊窗116。在一些這樣的實施方式中，腔體104設置在第一訊窗114和第二訊窗116之間。在一些實施方式中，透鏡主體102包括多個層，這些層相互配合地形成透鏡主體。例如，在圖 1 所示的實施方式中，透鏡主體102包括第一外層118、中間層120和第二外層122。在一些這樣的實施方式中，中間層120包括從中穿過形成的孔。第一外層118可結合到中間層120的一側（例如，物側）。例如，第一外層118在結合部134A處結合到中間層120。結合部134A可以是黏合劑結合部、鐳射結合部（例如，鐳射焊接部），或者是能夠將第一液體106和第二液體108保持在腔體104內的另外的合適的結合部。另外地或替代地，第二外層122可結合到中間層120的另一側（例如，像側）。例如，第二外層122在結合部134B及/或結合部134C處結合到中間層120，結合部134B及/或結合部134C的每一個都可以按照如本文針對結合部134A所描述的那樣進行配置。在一些實施方式中，中間層120設置在第一外層118和第二外層122之間，中間層中的孔的相對兩側被第一外層和第二外層覆蓋，並且腔體104的至少一部分被限定在所述孔內。因此，第一外層118的覆蓋腔體104的一部分作為第一訊窗114，第二外層122的覆蓋腔體的一部分作為第二訊窗116。

在一些實施方式中，腔體104包括第一部分104A和第二部分104B。舉例而言，在圖 1 所示的實施方式中，腔體104的第二部分104B是由中間層120中的孔限定的，腔體的第一部分104A設置在腔體的第二部分與第一訊窗114之間。在一些實施方式中，第一外層118包括圖 1 中所示的凹槽，腔體104的第一部分104A設置在第一外層中的凹槽內。因此，腔體的第一部分104A設置在中間層120中的孔的外側。

在一些實施方式中，腔體104（例如，腔體的第二部分104B）如圖 1 中所示是錐形的，使得腔體的截面積沿著光軸112在從物側至像側的方向上減小。例如，腔體104的第二部分104B包括窄端105A和寬端105B。術語「窄」和「寬」是相對的術語，是指窄端比寬端窄。這種錐形腔體能夠有助於保持第一液體106和第二液體108之間的介面110沿光軸112對準。在其他實施方式中，腔體是錐形的，使得所述腔體的截面積沿著光軸在從物側至像側的方向上增加，或者是非錐形的，使得所述腔體的截面積沿著光軸基本保持恆定。

在一些實施方式中，圖像光通過第一訊窗114進入液體透鏡100，在第一液體106與第二液體108之間的介面110處折射，並通過第二訊窗116離開液體透鏡。在一些實施方式中，第一外層118及/或第二外層122包括足夠的透明度以使圖像光能夠通過。例如，第一外層118及/或第二外層122包括聚合物材料、玻璃材料、陶瓷材料或玻璃陶瓷材料。在一些實施方式中，第一外層118及/或第二外層122的外表面實質上是平面的。因此，即使液體透鏡100可以充當透鏡（例如，通過折射穿過介面110的圖像光），液體透鏡的外表面也可以是平的，而不是像固定透鏡的外表面那樣彎曲的。在其他實施方式中，第一外層及/或第二外層的外表面是彎曲的（例如，凹形或凸形）。因此，液體透鏡包括一體式固定透鏡。在一些實施方式中，中間層120包括金屬材料、聚合物材料、玻璃材料、陶瓷材料或玻璃陶瓷材料。由於圖像光可以穿過中間層120的孔，因此中間層可以是透明的，或者可以不是透明的。

儘管將液體透鏡100的透鏡主體102描述為包括第一外層118、中間層120和第二外層122，但在本案內容中也包括其他實施方式。例如，在一些其他實施方式中，省略了一或多個層。例如，中間層中的孔可被配置為不完全延伸穿過中間層的盲孔，並且可以省略第二外層。儘管本文中將腔體104的第一部分104A描述為設置在第一外層118中的凹槽內，但在本案內容中也包括其他實施方式。例如，在一些其他實施方式中，省略了凹槽，並且腔體的第一部分設置在中間層中的孔內。因此，腔體的第一部分是孔的上部，並且腔體的第二部分是孔的下部。在一些其他實施方式中，腔體的第一部分部分地設置在中間層中的孔內並且部分地設置在該孔外。

在一些實施方式中，液體透鏡100包括與第一液體106電連通的公共電極124。另外地或替代地，液體透鏡100包括驅動電極126，驅動電極126設置在腔體104的側壁上並與第一液體106和第二液體108絕緣。如本文所描述的，可以向公共電極124和驅動電極126提供不同的電壓以改變介面110的形狀。

在一些實施方式中，液體透鏡100包括導電層128，導電層128的至少一部分設置在腔體104內。例如，導電層128包括在將第一外層118及/或第二外層122結合到中間層之前施加至中間層120的導電塗層。導電層128可包括金屬材料、導電聚合物材料、另一種合適的導電材料或它們的組合。另外地或替代地，導電層128可包括單層或多個層，其中一些或全部層可以是導電的。在一些實施方式中，導電層128限定公共電極124及/或驅動電極126。例如，在將第一外層118及/或第二外層122結合到中間層之前，可將導電層128基本上施加至中間層120的整個外表面。在將導電層128施加至中間層120之後，可將導電層分割成各種導電子組件（例如，公共電極124、驅動電極126、及/或如本文所描述的參比電極）。在一些實施方式中，液體透鏡100包括位於導電層128中的劃線部（scribe）130A，劃線部130A用於將公共電極124和驅動電極126彼此隔離（例如，電隔離）。在一些實施方式中，劃線部130A包括位於導電層128中的間隙。例如，劃線部130A是具有寬度為約5 µm、約10 µm、約15 µm、約20 µm、約25 µm、約30 µm、約35 µm、約40 µm、約45 µm、約50 µm、或者由所列值限定的任何範圍內的間隙。

在一些實施方式中，液體透鏡100包括設置在腔體104內的絕緣層132。例如，絕緣層132包括在將第一外層118及/或第二外層122結合到中間層之前施加至中間層120的絕緣塗層。在一些實施方式中，絕緣層132包括在將第二外層122結合到中間層120之後並且在將第一外層118結合到中間層之前施加至導電層128和第二訊窗116的絕緣塗層。因此，絕緣層132覆蓋腔體104內的導電層128和第二訊窗116的至少一部分。在一些實施方式中，如本文所描述的，絕緣層132可以足夠透明，以使得圖像光能夠穿過第二訊窗116。絕緣層132可包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚對二甲苯、另外的合適的聚合物或非聚合物絕緣材料、或它們的組合。另外地或替代地，絕緣層132包括疏水性材料。另外地或替代地，絕緣層132可包括單層或多個層，其中一些或全部層可以是絕緣的。在一些實施方式中，絕緣層132覆蓋驅動電極126的至少一部分（例如，驅動電極設置在腔體104內的部分），以使第一液體106和第二液體108與驅動電極絕緣。另外地或替代地，設置在腔體104內的公共電極124的至少一部分未被絕緣層132覆蓋。因此，如本文所描述的，公共電極124可與第一液體106電連通。在一些實施方式中，絕緣層132包括腔體104的第二部分104B的疏水表面層。如本文所描述的，這樣的疏水表面層可有助於保持腔體104的第二部分104B內的第二液體108（例如，藉由非極性第二液體與疏水材料之間的吸引）及/或使介面110的周邊沿著疏水表面層移動（例如，通過電潤濕）以改變介面的形狀。

圖 2 是通過第一外層118觀察的液體透鏡100的示意性前視圖。圖 3 是通過第二外層122觀察的液體透鏡的示意性後視圖。為了清楚起見，在圖 2 和圖 3 中，除了一些例外，結合部一般用虛線表示，劃線部一般用較粗的線表示，且其他特徵一般用較細的線表示。

在一些實施方式中，公共電極124被限定在劃線部130A和結合部134A之間，且公共電極的一部分未被絕緣層132覆蓋，使得公共電極可如本文所描述的與第一液體106電連通。在一些實施方式中，結合部134A被配置為使得導電層128在結合部內側（例如，在腔體104內側）的部分和導電層在結合部外側的部分之間保持電連續性。在一些實施方式中，液體透鏡100包括位於第一外層118中的一或多個切口136。例如，在圖 2 所示的實施方式中，液體透鏡100包括第一切口136A、第二切口136B、第三切口136C和第四切口136D。在一些實施方式中，切口136包括液體透鏡100的如下部分：在這些部分處第一外層118被移除以露出導電層128。因此，切口136能夠電連接至公共電極124，並且導電層128在切口136處暴露的區域可用作觸點，以使液體透鏡100能夠電連接至控制器、驅動器、或者透鏡或相機系統的另一部件。

在一些實施方式中，驅動電極126包括多個驅動電極段。例如，在圖 2 和圖 3 所示的實施方式中，驅動電極126包括第一驅動電極段126A、第二驅動電極段126B、第三驅動電極段126C和第四驅動電極段126D。在一些實施方式中，驅動電極段實質上均勻地分佈在腔體104的側壁周圍。例如，每個驅動電極段佔據腔體104的第二部分104B的側壁的大約四分之一或一個象限。在一些實施方式中，相鄰的驅動電極段藉由劃線部彼此隔離。例如，第一驅動電極段126A和第二驅動電極段126B藉由劃線部130B彼此隔離。另外地或替代地，第二驅動電極段126B和第三驅動電極段126C藉由劃線部130C彼此隔離。另外地或替代地，第三驅動電極段126C和第四驅動電極段126D藉由劃線部130D彼此隔離。另外地或替代地，第四驅動電極段126D和第一驅動電極段126A藉由劃線部130E彼此隔離。各個劃線部130可按照如本文針對劃線部130A所描述的那樣進行配置。在一些實施方式中，各電極段之間的劃線部延伸超出腔體104，並延伸到液體透鏡100的背側上，如圖 3 中所示。這樣的配置可以確保相鄰的驅動電極段彼此電隔離。另外地或替代地，這樣的配置可以使每個驅動電極段具有如本文所描述的用於電連接的相應觸點。

儘管本文中將驅動電極126描述為被分成四個驅動電極段，但是本案內容也包括其他實施方式。在一些其他實施方式中，驅動電極被分成兩個、三個、五個、六個、七個、八個或更多個驅動電極段。

在一些實施方式中，結合部134B及/或結合部134C被配置為使得導電層128在相應結合部內側的部分和導電層在相應結合部外側的部分之間保持電連續性。在一些實施方式中，液體透鏡100包括位於第二外層122中的一或多個切口136。例如，在圖 3 所示的實施方式中，液體透鏡100包括第五切口136E、第六切口136F、第七切口136G和第八切口136H。在一些實施方式中，切口136包括液體透鏡100的如下部分：在這些部分處第二外層122被移除以露出導電層128。因此，切口136能夠電連接至驅動電極126，並且導電層128在切口136處暴露的區域可用作觸點，以使液體透鏡100能夠電連接至控制器、驅動器、或者透鏡或相機系統的另一部件。

可以向不同的驅動電極段提供不同的驅動電壓，以使液體透鏡的介面傾斜（例如，用於OIS功能）。另外地或替代地，可以向每個驅動電極段提供相同的驅動電壓，以將液體透鏡的介面保持為圍繞光軸的實質球面取向（例如，用於自動聚焦功能）。

在一些實施方式中，液體透鏡100包括第一參比電極對200，第一參比電極對200設置在腔體104的第一部分104A內且與第一液體106絕緣。圖 4 是第一參比電極對200的一些實施例方式的近視圖。在一些實施方式中，第一參比電極對200包括第一參比電極202和第二參比電極204。例如，第一參比電極202和第二參比電極204是彼此實質上平行放置且彼此間隔開的細長導電構件。在一些實施方式中，第一參比電極202及/或第二參比電極204具有約10 µm、約20 µm、約30 µm、約40 µm、約50 µm、約100 µm、約200 µm、約300 µm、約400 µm、約500 µm、約1000 µm、或者由所列值限定的任何範圍內的寬度。第一參比電極202和第二參比電極204可具有相同或不同的寬度。

在一些實施方式中，第一參比電極202和第二參比電極204由導電層128中的一或多個劃線130限定。例如，劃線130可以形成於公共電極124中作為間隙，以將第一參比電極202和第二參比電極204彼此隔離及/或與公共電極124隔離。因此，公共電極124的一部分可被隔離或雕刻出來以形成第一參比電極對200。可將參比電壓提供至第一參比電極202和第二參比電極204的每一個，並且可如本文所述測量第一參比電極和第二參比電極之間的第一參比電容。同樣如本文所描述的，第一參比電容可用於控制液體透鏡100。

在一些實施方式中，第一參比電極對200包括電耦接至第一參比電極202的第一參比引線206和電耦接至第二參比電極204的第二參比引線208。在一些實施方式中，液體透鏡100包括參比切口210。參比切口210可實質上按照本文參照切口136所描述的那樣進行配置，不同之處在於：參比切口包括將所述參比切口與公共電極124及/或大塊導電層128電隔離的劃線部130。在一些實施方式中，參比切口210被分割成第一參比切口段210A和第二參比切口段210B。例如，第一參比切口段210A和第二參比切口段210B藉由劃線部130彼此隔離。在一些實施方式中，第一參比引線206電耦接至第一參比切口段210A。另外地或替代地，第二參比引線208電耦接至第二參比切口段210B。因此，能夠使第一參比切口段210A電連接至第一參比電極202及/或能夠使第二參比切口段210B電連接至第二參比電極204，以便如本文所述將參比電壓提供至參比電極及/或測量第一參比電容。

在一些實施方式中，第一參比電極對200與第一液體106絕緣。例如，液體透鏡100包括實質上覆蓋第一參比電極對200的絕緣貼片（insulating patch）212。絕緣貼片212可以由與絕緣層132相同或不同的材料形成。另外地或替代地，絕緣貼片212可以與絕緣層132集成或分開。在一些實施方式中，絕緣貼片212向外延伸超出結合部134A，使得絕緣貼片延伸到腔體104外側，這可有助於防止第一參比電極對200與第一液體106之間的電連通。

在一些實施方式中，液體透鏡100包括第二參比電極對300，第二參比電極對300設置在腔體104的第二部分104B內且與第一液體106和第二液體108絕緣。圖 5 是第二參比電極對300的一些實施例方式的近視圖。在一些實施方式中，第二參比電極對300包括第一參比電極302和第二參比電極304。例如，第一參比電極302和第二參比電極304是彼此實質上平行放置且彼此間隔開的細長導電構件。第一參比電極302和第二參比電極304一般可如本文中參照第一參比電極202和第二參比電極204所描述的那樣進行配置。在一些實施方式中，第一參比電極302和第二參比電極304由導電層128中的一或多個劃線130限定。例如，劃線130可以形成於驅動電極126中作為間隙，以將第一參比電極302和第二參比電極304彼此隔離及/或與驅動電極126隔離。因此，驅動電極126的一部分可被隔離或雕刻出來以形成第二參比電極對300。可將參比電壓提供至第一參比電極302和第二參比電極304的每一個，並且可如本文所述測量第一參比電極和第二參比電極之間的第二參比電容。同樣如本文所描述的，第二參比電容可用於控制液體透鏡100。

在一些實施方式中，如本文所描述的，驅動電極126被分割成多個驅動電極段。在一些這樣的實施方式中，第二參比電極對300可形成於任何一個驅動電極段中。另外地或替代地，第二參比電極對300可包括設置在對應的多個驅動電極段中的多個第二參比電極對。例如，在一些實施方式中，液體透鏡包括四個第二參比電極對，並且四個參比電極對的每一個都形成於四個驅動電極段的對應一個中。這樣的配置可以使得能夠決定與對應於每個驅動電極段的腔體的每一段（例如，每個象限）對應的參比電容。

在一些實施方式中，第二參比電極對300包括電耦接至第一參比電極302的第一參比引線306和電耦接至第二參比電極304的第二參比引線308。在一些實施方式中，液體透鏡100包括如圖 3 中所示的第一參比切口310A和第二參比切口310B。參比切口310可實質上按照本文參照切口136所描述的那樣進行配置，不同之處在於：參比切口包括將所述參比切口與驅動電極126及/或大塊導電層128電隔離的劃線部130。在一些實施方式中，第一參比引線306電耦接至第一參比切口310A。另外地或替代地，第二參比引線308電耦接至第二參比切口310B。因此，能夠使第一參比切口310A電連接至第一參比電極302及/或能夠使第二參比切口310B電連接至第二參比電極304，以便如本文所述將參比電壓提供至參比電極及/或測量第二參比電容。

儘管本文中將參比切口210描述為包括參比切口段210A和210B，但是本案內容也包括其他實施方式。在其他實施方式中，參比切口可包括多個獨立的參比切口（例如，如本文針對參比切口310A和310B所描述的）。儘管本文中將參比切口310描述為包括參比切口310A和310B，但是本案內容也包括其他實施方式。在其他實施方式中，參比切口可包括包含多個參比切口段的單個參比切口（例如，如本文針對參比切口段210A和210B所描述的）。

圖 6 是圖示液體透鏡系統400的一些實施方式的方塊圖。在一些實施方式中，液體透鏡系統400包括液體透鏡100。在一些實施方式中，液體透鏡系統400包括控制器404。控制器404可被配置為向液體透鏡100的公共電極124提供公共電壓，並且向液體透鏡的驅動電極126提供驅動電壓。液體透鏡100的介面110的形狀及/或液體透鏡的介面的位置可通過公共電壓和驅動電壓之間的電壓差來控制。在一些實施方式中，公共電壓及/或驅動電壓包括振盪電壓信號（例如，方波、正弦波、三角波、鋸齒波或其他振盪電壓信號）。在一些這樣的實施方式中，公共電壓和驅動電壓之間的電壓差包括均方根（RMS）電壓差。另外地或替代地，使用脈衝寬度調制（例如，通過操縱差分電壓信號的工作週期）來操縱公共電壓和驅動電壓之間的電壓差。在一些實施方式中，公共電壓和驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）第一參比電極對200的第一參比電容或（b）第二參比電極對300的第二參比電容。例如，在一些實施方式中，公共電壓和驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於以下兩者：（a）第一參比電極對200的第一參比電容和（b）第二參比電極對300的第二參比電容。基於第一參比電容及/或第二參比電容決定公共電壓和驅動電壓之間的電壓差可使液體透鏡系統能夠補償液體透鏡的電學特性隨時間的變化。在一些實施方式中，公共電壓和驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於（c）第一液體106與驅動電極126之間的電容，其可指示介面110在腔體104的側壁上的位置。

在一些實施方式中，如本文所描述的，驅動電極126包括多個驅動電極段。在一些這樣的實施方式中，提供至多個驅動電極段的每一個的公共電壓和驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於：（a）第一參比電極對200的第一參比電容；（b）第二參比電極對300的第二參比電容；及/或（c）第一液體106與相應的驅動電極段之間的電容。例如，提供至驅動電極的驅動電壓、提供至第二驅動電極的第二驅動電壓、提供至第三驅動電極的第三驅動電壓和提供至第四驅動電極的第四驅動電壓彼此相同或不同，公共電壓和驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）第一參比電極對的第一參比電容或（b）第二參比電極對的第二參比電容，公共電壓和第二驅動電壓之間的第二電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）第一參比電極對的第一參比電容或（b）第二參比電極對的第二參比電容，公共電壓和第三驅動電壓之間的第三電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）第一參比電容或（b）第二參比電容，公共電壓和第四驅動電壓之間的第四電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）第一參比電容或（b）第二參比電容。

在一些實施方式中，控制器404被配置為將第一參比電壓提供至第一參比電極對200的第一參比電極202和第一參比電極對的第二參比電極204的每一個。例如，提供至第一參比電極對200的第一參比電極202的第一參比電壓與提供至第一參比電極對的第二參比電極204的第一參比電壓實質上相同。如本文所描述的，向第一參比電極對的每個參比電極提供相同的參比電壓能夠使相鄰的間隔電極之間的第一參比電容的偵測用於決定公共電壓和驅動電壓之間的電壓差。

在一些實施方式中，控制器404被配置為將第二參比電壓提供至第二參比電極對300的第一參比電極302和第二參比電極對的第二參比電極304的每一個。例如，提供至第二參比電極對300的第一參比電極302的第二參比電壓與提供至第二參比電極對的第二參比電極304的第二參比電壓實質上相同。如本文所描述的，向第二參比電極對的每個參比電極提供相同的參比電壓能夠使相鄰的間隔電極之間的第二參比電容的偵測用於決定公共電壓和驅動電壓之間的電壓差。

在一些實施方式中，液體透鏡系統400包括電容感測器406，電容感測器406被配置為測量第一參比電容、第二參比電容、及/或第一液體106與驅動電極126之間的電容。在一些實施方式中，控制器404被配置為至少部分地基於從電容感測器接收到的電容信號來決定公共電壓和驅動電壓之間的電壓差。例如，電容信號表示測得的第一參比電容、第二參比電容、及/或第一液體106與驅動電極126之間的電容。

在一些實施方式中，液體透鏡系統400包括溫度感測器408。例如，溫度感測器408設置在腔體104內，及/或被配置為測量腔體內的溫度。在一些實施方式中，公共電壓和驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於由溫度感測器產生的溫度信號，這能夠補償液體透鏡隨著溫度的變化而變化的電學特性及/或物理特性。

在各個實施方式中，控制器404可包括通用處理器、數位訊號處理器、專用積體電路、現場可程式設計閘陣列、類比電路、數位電路、伺服器處理器、它們的組合、或其他目前已知或以後開發的處理器中的一或多個。控制器404可實現各種處理策略中的一或多個，諸如多重處理、多工、並行處理、遠端處理、集中處理或類似者。控制器404可回應或可操作以執行作為軟體、硬體、積體電路、韌體、微代碼等的一部分儲存的指令。

在一些實施方式中，一種操作液體透鏡的方法包括：將公共電壓提供至與第一液體106電連通的公共電極124，並且將驅動電壓提供至設置在腔體104的側壁上的驅動電極126。在一些實施方式中，所述方法包括將第一參比電壓提供至第一參比電極對200的第一參比電極202和第一參比電極對的第二參比電極204的每一個。在一些實施方式中，提供至第一參比電極202的第一參比電壓與提供至第二參比電極204的第一參比電壓實質上相同。另外地或替代地，所述方法包括將第二參比電壓提供至第二參比電極對300的第一參比電極302和第二參比電極對的第二參比電極304的每一個。在一些實施方式中，提供至第一參比電極302的第二參比電壓與提供至第二參比電極304的第二參比電壓實質上相同。在一些實施方式中，所述方法包括決定第一參比電極202和第二參比電極204之間的第一參比電容。另外地或替代地，所述方法包括決定第一參比電極302和第二參比電極304之間的第二參比電容。在一些實施方式中，所述方法包括至少部分地基於（a）第一參比電容及/或（b）第二參比電容來調整公共電壓和驅動電壓之間的電壓差。另外地或替代地，所述方法包括決定第一液體106和驅動電極126之間的電容，並至少部分地基於第一液體和驅動電極之間的電容來調整公共電壓和驅動電壓之間的電壓差。另外地或替代地，所述方法包括決定腔體內的溫度，並至少部分地基於腔體內的溫度來調整公共電壓和驅動電壓之間的電壓差。

對於本領域技藝人士來說將顯而易見的是，在不背離所要求保護的主題的精神或範圍的情況下，可以進行各種修改和變化。因此，除了所附的申請專利範圍及其均等物之外，所要求保護的主題不受限制。

100‧‧‧液體透鏡

102‧‧‧透鏡主體

104‧‧‧腔體

106‧‧‧第一液體

108‧‧‧第二液體

110‧‧‧介面

112‧‧‧光軸

114‧‧‧第一訊窗

116‧‧‧第二訊窗

118‧‧‧第一外層

120‧‧‧中間層

122‧‧‧第二外層

124‧‧‧公共電極

126‧‧‧驅動電極

128‧‧‧導電層

130‧‧‧劃線部

132‧‧‧絕緣層

200‧‧‧第一參比電極對

202‧‧‧第一參比電極

204‧‧‧第二參比電極

206‧‧‧第一參比引線

208‧‧‧第二參比引線

210‧‧‧參比切口

212‧‧‧絕緣貼片

300‧‧‧第二參比電極對

302‧‧‧第一參比電極

304‧‧‧第二參比電極

306‧‧‧第一參比引線

308‧‧‧第二參比引線

400‧‧‧液體透鏡系統

404‧‧‧控制器

406‧‧‧電容感測器

408‧‧‧溫度感測器

104A‧‧‧第一部分

104B‧‧‧第二部分

105A‧‧‧窄端

105B‧‧‧寬端

126A‧‧‧第一驅動電極段

126B‧‧‧第二驅動電極段

126C‧‧‧第三驅動電極段

126D‧‧‧第四驅動電極段

130A-E‧‧‧劃線部

134A-C‧‧‧結合部

136A-H‧‧‧切口

210A‧‧‧第一參比切口段

210B‧‧‧第二參比切口段

310A‧‧‧第一參比切口

310B‧‧‧第二參比切口

圖1是液體透鏡的一些實施方式的示意性截面圖。

圖2是通過液體透鏡的第一外層觀察的圖1的液體透鏡的示意性前視圖。

圖3是通過液體透鏡的第二外層觀察的圖1的液體透鏡的示意性後視圖。

圖4是第一參比電極對的一些實施例方式的近視圖。

圖5是第二參比電極對的一些實施例方式的近視圖。

圖6是圖示液體透鏡系統的一些實施方式的方塊圖。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (16)

1. 一種液體透鏡系統，包括： 一第一訊窗、一第二訊窗、以及設置在該第一訊窗和該第二訊窗之間的一腔體；設置在該腔體內的一第一液體和一第二液體，該第一液體和該第二液體實質上互不相溶並且具有不同的折射率，使得該第一液體和該第二液體之間的一介面限定一可變透鏡，該第一液體的至少一部分設置在該腔體的一第一部分內，該第二液體設置在該腔體的一第二部分內；與該第一液體電連通的一公共電極；一驅動電極，該驅動電極設置在該腔體的一側壁上並與該第一液體和該第二液體絕緣；和一控制器，該控制器被配置為向該公共電極提供一公共電壓並且向該驅動電極提供一驅動電壓；其中該公共電壓和該驅動電壓之間的一電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）一第一參比電極對的一第一參比電容，該第一參比電極對設置在該腔體的該第一部分內且與該第一液體絕緣；或（b）一第二參比電極對的一第二參比電容，該第二參比電極對設置在該腔體的該第二部分內且與該第一液體和該第二液體絕緣。
2. 如請求項1之液體透鏡系統，其中該公共電壓和該驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於（c）該第一液體與該驅動電極之間的一電容。
3. 如請求項1之液體透鏡系統，其中該公共電壓和該驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於以下二者： （a）該第一參比電極對的該第一參比電容；和 （b）該第二參比電極對的該第二參比電容。
4. 如請求項1之液體透鏡系統，其中： 該控制器被配置為將一第一參比電壓提供至該第一參比電極對的一第一參比電極和該第一參比電極對的一第二參比電極的每一個；並且 提供至該第一參比電極對的該第一參比電極的第一參比電壓與提供至該第一參比電極對的該第二參比電極的第一參比電壓實質上相同。
5. 如請求項1之液體透鏡系統，其中： 該控制器被配置為將一第二參比電壓提供至該第二參比電極對的一第一參比電極和該第二參比電極對的一第二參比電極的每一個；並且 提供至該第二參比電極對的該第一參比電極的第二參比電壓與提供至該第二參比電極對的該第二參比電極的第二參比電壓實質上相同。
6. 如請求項1之液體透鏡系統，包括：一電容感測器，該電容感測器被配置為測量以下至少一者：（a）該第一參比電極對的該第一參比電容或（b）該第二參比電極對的該第二參比電容； 其中該控制器被配置為至少部分地基於從該電容感測器接收到的一電容信號來決定該公共電壓和該驅動電壓之間的電壓差。
7. 如請求項1之液體透鏡系統，包括：設置在該腔體內的一溫度感測器； 其中該公共電壓和該驅動電壓之間的電壓差至少部分地基於（d）由該溫度感測器產生的一溫度信號。
8. 如請求項1之液體透鏡系統，包括一絕緣貼片，該絕緣貼片設置在該腔體內並且覆蓋該第一參比電極對，以使該第一參比電極對與該第一液體絕緣。
9. 如請求項1之液體透鏡系統，包括一絕緣層，該絕緣層設置在該腔體內並且至少部分地覆蓋至少一個驅動電極，以使該至少一個驅動電極與該第一液體和該第二液體絕緣。
10. 如請求項9之液體透鏡系統，其中在該絕緣層上的該第一液體和該第二液體之間的該介面的一周邊的一位置是至少部分地基於該公共電壓和該驅動電壓之間的電壓差而可調整的，以改變該可變透鏡的一光學功率。
11. 如請求項1之液體透鏡系統，包括一導電層和位於該導電層中的一劃線部，該導電層設置在該腔體的該第一部分內以限定該公共電極，該劃線部用於將該第一參比電極對的一第一參比電極和該第一參比電極對的一第二參比電極與該公共電極分離。
12. 如請求項1之液體透鏡系統，包括一導電層和位於該導電層中的一劃線部，該導電層設置在該腔體的該側壁上以限定該驅動電極，該劃線部用於將該第二參比電極對的一第一參比電極和該第二參比電極對的一第二參比電極與該驅動電極分離。
13. 如請求項1之液體透鏡系統，包括： 一第二驅動電極； 一第三驅動電極；和 一第四驅動電極； 其中該驅動電極、該第二驅動電極、該第三驅動電極和該第四驅動電極實質上均勻地分佈在該腔體的該側壁周圍； 其中提供至該驅動電極的該驅動電壓、提供至該第二驅動電極的一第二驅動電壓、提供至該第三驅動電極的一第三驅動電壓和提供至該第四驅動電極的一第四驅動電壓彼此相同或不同； 其中該公共電壓和該第二驅動電壓之間的一第二電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）該第一參比電極對的該第一參比電容，該第一參比電極對設置在該腔體的該第一部分內且與該第一液體絕緣；或（b）該第二參比電極對的該第二參比電容，該第二參比電極對設置在該腔體的該第二部分內且與該第一液體和該第二液體絕緣； 其中該公共電壓和該第三驅動電壓之間的一第三電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）該第一參比電極對的該第一參比電容，該第一參比電極對設置在該腔體的該第一部分內且與該第一液體絕緣；或（b）該第二參比電極對的該第二參比電容，該第二參比電極對設置在該腔體的該第二部分內且與該第一液體和該第二液體絕緣；並且 其中該公共電壓和該第四驅動電壓之間的一第四電壓差至少部分地基於以下至少一者：（a）該第一參比電極對的該第一參比電容，該第一參比電極對設置在該腔體的該第一部分內且與該第一液體絕緣；或（b）該第二參比電極對的該第二參比電容，該第二參比電極對設置在該腔體的該第二部分內且與該第一液體和該第二液體絕緣。
14. 一種操作一液體透鏡的方法，該方法包括以下步驟： 將一公共電壓提供至與一第一液體電連通的一公共電極，該第一液體和一第二液體設置在一腔體內，實質上互不相溶，並且具有不同的折射率，使得該第一液體和該第二液體之間的一介面限定一可變透鏡，該第一液體的至少一部分設置在該腔體的一第一部分內，該第二液體設置在該腔體的一第二部分內； 將一驅動電壓提供至設置在該腔體的一側壁上的一驅動電極； 將一第一參比電壓提供至一第一參比電極對的一第一參比電極和該第一參比電極對的一第二參比電極的每一個，該第一參比電極對設置在該腔體的該第一部分內且與該第一液體絕緣，提供至該第一參比電極對的該第一參比電極的第一參比電壓與提供至該第一參比電極對的該第二參比電極的第一參比電壓實質上相同； 將一第二參比電壓提供至一第二參比電極對的一第一參比電極和該第二參比電極對的一第二參比電極的每一個，該第二參比電極對設置在該腔體的該第二部分內且與該第一液體和該第二液體絕緣，提供至該第二參比電極對的該第一參比電極的第二參比電壓與提供至該第二參比電極對的該第二參比電極的第二參比電壓實質上相同； 決定該第一參比電極對的該第一參比電極與該第一參比電極對的該第二參比電極之間的一第一參比電容； 決定該第二參比電極對的該第一參比電極與該第二參比電極對的該第二參比電極之間的一第二參比電容；和 至少部分地基於（a）該第一參比電容和（b）該第二參比電容來調整該公共電壓和該驅動電壓之間的一電壓差。
15. 如請求項14之方法，包括以下步驟： 決定該第一液體和該驅動電極之間的一電容；和 至少部分地基於（c）該第一液體和該驅動電極之間的電容來調整該公共電壓和該驅動電壓之間的電壓差。
16. 如請求項14之方法，包括以下步驟： 決定該腔體內的一溫度；和 至少部分地基於（d）該腔體內的該溫度來調整該公共電壓和該驅動電壓之間的電壓差。