TW202006403A - 電潤濕設備 - Google Patents

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雷蒙米勒 卡拉姆
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美商康寧公司
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Abstract

一種光學設備可以包括光學構件,該光學構件被定位在第一液體與第二液體之間的介面處。可以使用該第一液體及該第二液體在位置上致動該光學構件。該光學構件可以包括塑膠透鏡、球形透鏡、球形透鏡陣列、受致動的液體透鏡、雙凹透鏡、雙凸透鏡、平凸、平凹、負彎月面透鏡、正彎月面透鏡、凸凹透鏡、或凹凸透鏡、或任何其他合適的透鏡類型。可以在光學傾斜方向上、在左右水平方向上、在上下垂直方向上、在偏轉旋轉方向上、在軸向方向上、或用上述項目的組合致動該光學構件。例如,可以使用電潤濕、使用磁流變流體、使用靜電場、使用電致動、或使用機械致動來致動該光學構件。

Description

電潤濕設備
此申請案主張於2018年5月22日所提出的第62/675,061號且標題為「ELECTROWETTING DEVICES」的美國臨時專利申請案及於2018年5月22日所提出的第62/674,957號且標題為「MENISCUS-PINNED ELECTROWETTING OPTICAL DEVICES」的美國臨時專利申請案的權益。上述申請案中的每一者的整體內容茲以引用方式併入本文中且該等申請案的所有揭示內容構成此說明書的一部分。
此揭示內容的一些實施例與電潤濕設備(例如液體透鏡)及電潤濕致動器相關,可以使用該等電潤濕設備及電潤濕致動器來實施攝影機系統的變焦透鏡、可變焦距透鏡、及/或光學影像穩定系統。一些實施例可以與固定有彎月面的光學設備(例如用於液體透鏡中)相關,且在一些情況下與可以在使用二或更多種液體的電潤濕光學設備中致動的固定有彎月面的透鏡相關。
雖然已經知道一些電潤濕設備,但仍然需要改善的電潤濕設備,以例如用於攝影機系統及/或主動透鏡中。
本文中所揭露的一些實施例可以與一種攝影機系統相關,該攝影機系統可以包括成像感測器及可移動透鏡設備,該可移動透鏡設備可以具有殼體、設置在該殼體內部的微透鏡陣列(或其他的透鏡類型或其他的光學構件)。可以將微透鏡陣列的微透鏡構件配置為至少有助於將光聚焦到該影像感測器上。其他的光學構件可以對該光執行其他的操作。一或更多個流體主體可以由第一流體製作且可以耦接到該微透鏡陣列及該殼體,例如以使該微透鏡陣列懸浮在該殼體內部。該設備可以包括複數個電極及控制器,該控制器被配置為向該等電極遞送訊號,例如以移動該微透鏡陣列以實現光學影像穩定、光學變焦、及自動對焦中的一或更多者。
可以將該控制器配置為向該等電極遞送訊號以移動該微透鏡陣列以實施光學影像穩定、光學變焦、及自動對焦中的每一者、或上述項目的任何組合。該攝影機系統可以包括光學變焦系統。可以將該控制器配置為接收目標變焦資訊及決定該等訊號以遞送到該等電極以移動該微透鏡陣列以改變提供到該成像感測器的影像的放大率。如請求項1所述的攝影機系統,包括光學影像穩定系統,該光學影像穩定系統包括感測器,該感測器提供指示攝影機運動的資訊,其中該控制器被配置為接收指示攝影機運動的該資訊及決定該等訊號以遞送到該等電極以移動該微透鏡陣列以至少部分地補償該攝影機運動。該攝影機可以具有自動對焦系統。可以將該控制器配置為接收目標焦點資訊及決定該等訊號以遞送到該等電極以移動該微透鏡陣列以改變焦距。可以將該攝影機系統配置為使得送到該等電極的該等訊號改變該等流體主體與該殼體之間的接觸面積。增加該接觸面積可以將該微透鏡陣列拉得更靠近對應的該電極。減少該接觸面積可以背向對應的該電極推動該微透鏡陣列。可以將該攝影機系統配置為使得送到該等電極的該等訊號使得該等流體主體從第一電極上的第一區域移動到與該第一電極相鄰的第二電極上的第二區域。
本文中所揭露的一些實施例可以與一種電潤濕設備相關,該電潤濕設備可以包括殼體,該殼體包含空腔、第一窗口、及第二窗口。軸可以從該第一窗口延伸到該第二窗口。可以將光學構件設置在該空腔內部。該設備可以具有第一流體的一或更多個流體主體。可以將該等流體主體耦接到該光學構件(例如直接或間接耦接)。可以將該等流體主體耦接到該殼體(例如直接或間接耦接)。該等流體主體可以使該光學構件懸浮在該空腔中。第二流體可以至少部分地環繞該一或更多個流體主體。一或更多個電極可以與該第一流體及該第二流體電絕緣。可以將該等電極定位為使得向該一或更多個電極施加的訊號使得該一或更多個流體主體移動該光學構件。
該電潤濕設備可以包括一或更多個額外電極,該一或更多個額外電極可以與該一或更多個流體主體的該第一流體電連通。該第一流體可以是導電的,且該第二流體可以是電絕緣的。在一些實施例中,該電潤濕設備,可以包括共同電極,該共同電極與該第二流體電連通。該第一流體可以是電絕緣的,且該第二流體可以是導電的。可以將該電潤濕設備配置為軸向移動該光學構件。可以將該電潤濕設備配置為側向移動該光學構件。可以將該電潤濕設備配置為相對於該軸傾斜該光學構件。可以將該電潤濕設備配置為用至少5個自由度移動該光學構件。該電潤濕設備可以包括固持該光學構件的內殼體。可以將該等流體主體耦接到該內殼體。該內殼體可以固持額外的光學構件。該光學構件可以包括微透鏡陣列。該光學構件可以包括液體透鏡。可以將該電潤濕設備配置為藉由感應向該液體透鏡遞送訊號。可以將該電潤濕設備配置為使該一或更多個流體主體的形狀變形以移動該光學構件。可以將該電潤濕設備配置為從一或更多個第一電極向一或更多個第二電極移動該一或更多個流體主體以移動該光學構件。
本文中所揭露的一些實施例可以與一種電潤濕設備相關,該電潤濕設備可以包括設置在空腔內的第一流體及設置在該空腔內的第二流體。至少一個介面可以在該第一流體與該第二流體之間。在一些實施例中,該第一流體及該第二流體可以實質上是彼此不混溶的,以形成該介面。可以將光學構件(例如透鏡構件)設置在該空腔內,且該光學構件可以藉由該第一流體或該第二流體中的一或兩者而懸浮。第一電極可以與該第一流體及該第二流體絕緣。在一些實施例中,第二電極可以與該第一流體電連通。調整該第一電極與該第二電極之間的電壓差可以造成該光學構件相對於該空腔的移動。
該光學構件可以包括微透鏡陣列。該光學構件可以包括球形透鏡陣列。該光學構件可以包括雙凸透鏡、平凸透鏡、彎月面透鏡、平凹透鏡、雙凹透鏡、菲涅耳透鏡(Fresnel lens)、繞射光柵、或上述項目的組合。該光學構件的該移動可以是至少部分地藉由該空腔的內壁的一部分相對於該第一流體或該第二流體的潤濕性的改變來造成的,該改變是至少部分地藉由調整該電壓差引起的。該電潤濕設備可以包括由該第一流體或該第二流體製作的一或更多個流體主體。可以將該一或更多個流體主體的第一部分耦接到該空腔的內壁。可以將該一或更多個流體主體的第二部分耦接到該光學構件或支撐該光學構件的內殼體。調整該電壓差可以改變該等流體主體中的一者的該第一部分的尺寸以移動該光學構件。調整該電壓差可以從初始電極上的區域向相鄰電極上的區域移動該等流體主體中的一者以移動該光學構件。該光學構件可以用至少5個自由度移動。
依據本揭示內容的一些實施例,提供了一種光學設備。該光學設備可以包括光學構件,該光學構件被定位在第一液體與第二液體之間的介面處。可以使用該第一液體及該第二液體在位置上致動該光學構件。
該光學構件可以包括塑膠透鏡、球形透鏡、球形透鏡陣列、受致動的液體透鏡、雙凹透鏡、雙凸透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡、負彎月面透鏡、正彎月面透鏡、凸凹透鏡、或凹凸透鏡、繞射光柵、或上述項目的組合。可以使用該第一液體及該第二液體在傾斜方向上在位置上致動該光學構件。可以使用該第一液體及該第二液體在側向(例如左右水平)方向上在位置上致動該光學構件。可以使用該第一液體及該第二液體在軸向(例如上下垂直)方向在位置上致動該光學構件。可以使用該第一液體及該第二液體在偏轉旋轉方向上在位置上致動該光學構件。可以使用電潤濕在位置上致動該光學構件。可以使用磁流變流體在位置上致動該光學構件。可以使該光學構件、該第一液體、及該第二液體帶電以在位置上致動該光學構件。該光學設備可以包括電潤濕光學設備,該電潤濕光學設備具有第一窗口、第二窗口、及設置在該第一窗口與該第二窗口之間的空腔。可以將非導電液體及極性液體設置在該空腔內。該非導電液體及該極性液體可以是彼此實質不混溶的。該非導電液體及該極性液體可以具有不同的折射率,使得該非導電液體與該極性液體之間的介面界定可變透鏡。共同電極可與該第一液體電連接。可以將驅動電極設置在該空腔的側壁上且例如藉由絕緣聚合介電層與該非導電液體及該極性液體絕緣。可以將該電潤濕光學設備耦接為與該光學設備光學連通。
依據本揭示內容的一些實施例,一種光學設備可以包括:第一窗口、第二窗口、及設置在該第一窗口與該第二窗口之間的空腔。可以將第一液體及第二液體設置在該空腔內。在一些實施例中,該第一液體及該第二液體可以是彼此實質不混溶的,從而形成介面。可以將光學構件定位在該第一液體與該第二液體之間的該介面處。可以使用該第一液體及該第二液體致動該光學構件。
該光學設備可以包括電極,可以將該電極設置在該空腔的側壁上。該光學構件可以包括塑膠透鏡、球形透鏡、球形透鏡陣列、受致動的液體透鏡、雙凹透鏡、雙凸透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡、負彎月面透鏡、正彎月面透鏡、凸凹透鏡、或凹凸透鏡、繞射光柵、或上述項目的組合。可以在光學傾斜方向上、在側向方向(例如左右水平方向)上、或在軸向(例如上下垂直)方向上、或用上述項目的組合、或在偏轉旋轉方向上、或用上述項目的組合來在位置上致動該光學構件。可以使用電潤濕、使用磁流變流體、使用靜電場、使用電致動、或使用機械致動、或上述項目的任何組合來在位置上致動該光學構件。
依據本揭示內容的一些實施例,提供了一種用於致動光學設備中的光學構件的方法。該方法可以包括以下步驟:將該光學構件定位在第一液體與第二液體之間的介面處;及在光學傾斜方向上、在左右水平方向上、在上下垂直方向上、在偏轉旋轉方向上、或用上述項目的組合來致動該光學構件。例如,可以使用該第一液體及該第二液體來執行該致動。
該光學構件可以包括塑膠透鏡、球形透鏡、球形透鏡陣列、受致動的液體透鏡、雙凹透鏡、雙凸透鏡、平凸、平凹、負彎月面透鏡、正彎月面透鏡、凸凹透鏡、凹凸透鏡、或繞射光柵、或任何其他合適的光學構件。該致動可以使用電潤濕。該致動可以使用磁流變流體。該致動可以使用靜電場。
為了說明的目的在上文概述了某些示例實施例。該等實施例不限於本文中所記載的具體實施方式。實施例可以包括幾個新穎的特徵,該等特徵中沒有一個特徵單獨負責其合乎需要的屬性或對於實施例是必要的。將在隨後的詳細說明中闡述額外的特徵及優點,且本領域中的技術人員將藉由該說明容易理解該等特徵及優點,或藉由實行如本文中所述的實施例來認識該等特徵及優點,該等實施例包括了隨後的詳細說明、請求項、以及附圖。要瞭解,上述的一般說明及以下的詳細說明都僅是示例性的,且旨在提供概觀或架構以瞭解本揭示內容及隨附請求項的本質及特質。包括了附圖以提供本揭示內容的原理的進一步瞭解,且將該等附圖併入此說明書中且構成此說明書的一部分。該等附圖繪示了一或更多個實施例,且與本說明書一起用來藉由示例的方式解釋本揭示內容的原理及操作。要瞭解,可以用任何及所有組合使用此說明書中及附圖中所揭露的揭示內容的各種特徵。藉由非限制性示例的方式,可以依據以下實施例將本揭示內容的各種特徵彼此結合。
將在以下的詳細說明中闡述額外的特徵及優點,且本領域中的技術人員將藉由該說明以及請求項及附圖理解或藉由實行如以下說明中所描述的實施例以及請求項及附圖認識該等特徵及優點。液體透鏡系統
在一些情況下,基於電潤濕的液體透鏡可以基於設置在腔室內的兩種不混溶液體,即油及導電相,後者是水基的。兩種液相可以在包括介電材料的隔離基板上形成三重介面。變化向液體所施加的電場可以變化液體中的一者相對於腔室的壁的潤濕性,這可以具有變化形成於兩種液體之間的彎月面的形狀的效果。進一步地,在各種應用中,彎月面的形狀的改變可以造成透鏡的焦距及/或焦向的改變。
圖1是液體透鏡10的示例實施例的橫截面圖。液體透鏡10可以具有空腔12,該空腔容納至少兩種流體(例如液體),例如第一流體14及第二流體16。兩種流體可以是實質不混溶的,使得流體介面15形成於第一流體14與第二流體16之間。雖然本文中所揭露的一些實施例示出直接彼此接觸的兩種流體之間的流體介面,但可以由兩種流體之間的膜片或其他的中間結構或材料形成介面。例如,可以修改本文中所揭露的實施例以使用各種不同的流體,例如在直接接觸時可以混合的彼等流體。在一些實施例中,兩種流體14及16可以不混溶到足以形成流體介面15。介面15在例如彎曲時可以與透鏡一樣地用光學倍率折射光。第一流體14可以是導電的,且第二流體16可以是電絕緣的。在一些實施例中,第一流體14可以是極性流體,例如水溶液。在一些實施例中,第二流體16可以是油。第一流體14可以具有比第二流體16高的介電常數。第一流體14及第二流體16可以具有不同的折射率,例如使得光在穿過流體介面15時可以折射。第一流體14及第二流體16可以具有實質類似的密度,這可以阻止流體14及16中的任一者相對於另一者浮動。
空腔12可以包括具有平截頭體或截圓錐的形狀的部分。空腔12可以具有成角度的側壁。空腔12可以具有狹窄部分及寬廣部分,在該狹窄部分處,側壁較靠近在一起,在該寬廣部分處,側壁分得較開。在所示的定向下,狹窄部分可以是在空腔12的底端處,且寬廣部分可以是在空腔12的頂端處,然而也可以用各種其他的定向定位本文中所揭露的液體透鏡10。流體介面15的邊緣可以接觸空腔12的成角度的側壁。流體介面15的邊緣可以接觸空腔12的具有平截頭體或截圓錐形狀的部分。可以使用各種其他的空腔形狀。例如,空腔可以具有彎曲的側壁(例如在圖1-2的橫截面圖中是彎曲的)。側壁可以順應於球體、環體、或其他幾何形狀的一部分的形狀。在一些實施例中,空腔12可以具有圓柱形形狀。在一些實施例中,空腔可以具有平坦表面,且流體介面可以接觸該平坦表面(例如在一滴第二流體16位於空腔12的基部上時)。
可以包括透明板的下窗口18可以在空腔12下方。可以包括透明板的上窗口20可以在空腔12上方。可以將下窗口18定位在空腔12的狹窄部分處或附近,及/或可以將上窗口20定位在空腔12的寬廣部分處或附近。可以將下窗口18及/或上窗口20配置為將光透射通過該下窗口及/或該上窗口。下窗口18及/或上窗口20可以透射充足的光以形成影像,例如在攝影機的成像感測器上形成影像。在一些情況下,下窗口18及/或上窗口20可以吸收及/或反射照射該下窗口及/或該上窗口的光的一部分。
可以將一或更多個第一電極22(例如絕緣電極)與空腔12中的流體14及16絕緣,例如藉由絕緣材料24絕緣。一或更多個第二電極26可以與第一流體14電連通。該一或更多個第二電極26可以與第一流體14接觸。在一些實施例中,可以將該一或更多個第二電極26電容耦接到第一流體14。可以在電極22與26之間施加電壓,以控制流體14與16之間的流體介面15的形狀,例如以變化液體透鏡10的焦距。可以向電極22及26中的一或兩者提供直流(DC)電壓訊號。可以向電極22及26中的一或兩者提供交流(AC)電壓訊號。液體透鏡10可以響應於由所施加的AC電壓所造成的均方根(RMS)電壓訊號。在一些實施例中,AC電壓訊號可以阻止電荷累積在液體透鏡10中,在利用DC電壓的一些實施例中可能發生電荷累積在液體透鏡10中的情況。在一些實施例中,第一流體14及/或一或更多個第二電極26可以接地。在一些實施例中,一或更多個第一電極22可以接地。在一些實施例中,可以擇一向第一電極22或第二電極26(但非兩者)施加電壓,以產生電壓差。在一些實施例中,可以向第一電極22及第二電極26兩者施加電壓訊號以產生電壓差。
圖1示出在電極22與26之間不施加電壓的第一狀態下的液體透鏡10,而圖2示出在電極22與26之間施加電壓的第二狀態下的液體透鏡10。腔室12可以具有由疏水材料製作的一或更多個側壁。例如,絕緣材料24可以是聚對二甲苯,它可以是絕緣且疏水的,然而也可以使用各種其他合適的材料。在不施加電壓時,側壁上的疏水材料可以排斥第一流體14(例如水溶液),使得第二流體16(例如油)可以覆蓋側壁的相對大的面積以產生圖1中所示的流體介面15形狀。在第一電極22與第一流體14之間施加電壓(例如經由第二電極26施加)時,可以將第一流體14吸引到第一電極22,這可以向側壁下方驅動流體介面15的位置,使得側壁的更多部分與第一流體14接觸。基於電潤濕的原理,改變所施加的電壓差可以改變流體介面15的邊緣與空腔12的表面(例如空腔12的截圓錐部分的成角度的側壁)之間的接觸角。可以藉由在電極22與26之間施加不同量的電壓,來將流體介面15驅動到各種不同的位置,這可以針對液體透鏡10產生不同的焦距或不同量的光學倍率。
圖3示出液體透鏡10的示例實施例的平面圖。在一些實施例中,該一或更多個第一電極22(例如絕緣電極)可以包括定位在液體透鏡10上的多個位置處的多個電極22。液體透鏡10可以具有四個電極22a、22b、22c、及22d,可以將該等電極定位在液體透鏡10的四個四分體中。在其他的實施例中,該一或更多個第一電極22可以包括各種數量的電極(例如1個電極、2個電極、4個電極、6個電極、8個電極、12個電極、16個電極、32個電極、或更多個、或其間的任何值)。雖然本文中提供了具有偶數絕緣電極22的各種示例,但也可以使用奇數個的絕緣電極22。可以獨立驅動電極22a-d(例如向該等電極施加相同或不同的電壓),這可以用來將流體介面15定位在液體透鏡10的不同部分(例如四分體)上的不同位置處。圖4示出通過相對的電極22a及22c所截取的橫截面圖。若與向電極22a相比向電極22c施加更多的電壓,如圖4中所示,則與電極22a的四分體處相比,可以將流體介面15拉動到電極22c的四分體處的側壁更下方。
傾斜的流體介面15可以使透射通過液體透鏡10的光轉向。液體透鏡10可以具有軸28。軸28可以是液體透鏡10的至少一部分的對稱軸。例如,空腔12可以圍繞軸28是實質旋轉對稱的。空腔12的截圓錐部分可以圍繞軸28是實質旋轉對稱的。軸28可以是液體透鏡10的光軸。例如,彎曲及不傾斜的流體介面15可以朝向軸28使光收斂或背向該軸發散光。在一些實施例中,軸28可以是液體透鏡10的縱軸。傾斜流體介面15可以相對於軸28使通過傾斜流體介面的光30轉向達光學傾斜角32。通過傾斜流體介面15的光30可以朝向一定方向收斂或背向該方向發散,該方向相對於光所沿以進入液體透鏡10的方向傾斜達光學傾斜角32。流體介面15可以傾斜達產生光學傾斜角32的實體傾斜角34。光學傾斜角32與實體傾斜角34之間的關係至少部分地取決於流體14及16的折射率。
可以由攝影機系統使用由流體介面15所產生的光學傾斜角32以提供光學影像穩定、離軸聚焦等等。在一些情況下,可以向電極22a-d施加不同的電壓,以補償向液體透鏡10施加的力,使得液體透鏡10維持正軸聚焦。可以施加電壓,以控制流體介面15的曲率、產生所需的光學倍率或焦距及流體介面15的傾斜、產生所需的光學傾斜(例如光學傾斜方向及光學傾斜量)。因此,可以將液體透鏡10用於攝影機系統中以產生可變的焦距同時產生光學影像穩定。攝影機系統
圖5是攝影機系統200的示例實施例的方塊圖,該攝影機系統可以包括液體透鏡10,該液體透鏡可以包括本文中所揭露的液體透鏡實施例中的任一者的特徵。攝影機系統200可以包括成像感測器202,可以使用該成像感測器來由照射在成像感測器202上的光產生影像。成像感測器202可以是電荷耦合元件(CCD)感測器、互補性金屬氧化物半導體(CMOS)感測器、或任何其他合適的電子成像感測器。在一些實施例中,可以使用照相底片來產生影像,或任何其他合適類型的成像感測器。液體透鏡10可以朝向成像感測器202引導光。在一些實施例中,攝影機系統200可以包括一或更多個額外光學構件204,該一或更多個額外光學構件對朝向成像感測器202傳播的光進行操作。光學構件204可以包括一或更多個固定透鏡(例如固定透鏡堆疊)、一或更多個可移動透鏡、一或更多個濾光器、或用於產生所需光學效果的任何其他合適的光學構件。液體透鏡10可以在該一或更多個光學構件204之前、在該一或更多個光學構件204之後對朝向成像感測器202傳播的光進行操作,或可以將液體透鏡10光學地定位在光學構件204之間。在本文中將光描述為朝向一件元件(例如朝向成像感測器202)傳播時,該光可以沿著直接或間接導向該元件的路徑傳播。例如,光可以在第一方向上穿過液體透鏡10同時朝向成像感測器202沿著光路徑傳播,且可以將該光重新引導(例如由反射鏡反射及/或藉由折射轉向)以在第二方向(可以與第一方向不同甚至與第一方向相反)上朝向成像感測器202沿著該光路徑繼續行進。
攝影機系統200可以包括控制器206以供操作液體透鏡10、其他光學構件204、及/或系統200的其他元件,例如以實施本文中所揭露的液體透鏡特徵及/或其他功能性。控制器206可以操作攝影機系統200的各種態樣。例如,單個控制器206可以操作液體透鏡10、可以操作成像感測器202、可以儲存由成像感測器202所產生的影像、可以操作攝影機的其他元件(例如顯示器、快門、使用者介面等等)。在一些實施例中,可以使用任何合適數量的控制器來操作攝影機系統200的各種態樣。控制器206可以向液體透鏡10輸出電壓訊號。例如,控制器206可以向絕緣電極22及/或與導電流體14電連通的電極輸出電壓訊號,且該等電壓訊號可以控制流體介面15的曲率(例如以產生所需的光學倍率)及/或控制流體介面15的傾斜(例如以產生所需的光學傾斜)。控制器206可以輸出DC電壓訊號、AC電壓訊號、脈衝式DC電壓訊號、或任何其他合適的訊號以供驅動液體透鏡10。
控制器206可以包括至少一個處理器208。處理器208可以是硬體處理器。處理器208可以是電腦處理器。處理器208可以與電腦可讀取記憶體210通訊。記憶體210可以是非暫時性電腦可讀取記憶體。記憶體210可以包括一或更多個記憶構件,該一或更多個記憶構件可以是相同或不同的類型。記憶體210可以包括硬碟、快閃記憶體、RAM記憶體、ROM記憶體、或任何其他合適類型的電腦可讀取記憶體。處理器206可以執行儲存在記憶體210中的電腦可讀取指令212以實施本文中所揭露的功能性。在一些實施例中,處理器208可以是通用處理器。在一些實施例中,處理器208可以是特別配置為實施本文中所揭露的功能性的專用處理器。處理器208可以是特定應用積體電路(ASIC)及/或可以包括配置為執行本文中所揭露的功能性(例如如本文中所論述地操作液體透鏡10)的其他電路系統。
記憶體210可以包括一或更多個查找表214,該一或更多個查找表可以用於決定要向液體透鏡10施加的電壓訊號。可以將處理器208配置為實施及/或電腦可讀取指令212可以包括要用於決定要向液體透鏡10施加的電壓訊號的一或更多種演算法、等式、或公式。處理器208可以決定要向液體透鏡10施加的電壓(例如使用一或更多個查找表214及/或一或更多種演算法、等式、或公式)。可以將其他資訊(例如由攝影機系統200所產生的影像、用於操作攝影機系統200的其他元件的指令等等)儲存在記憶體210中。
控制器206可以包括訊號產生器216,該訊號產生器可以產生要向液體透鏡10提供的電壓訊號。訊號產生器216可以響應於由處理器208所決定的電壓值而產生電壓訊號。訊號產生器216可以包括一或更多個放大器、開關、H橋、半橋、整流器、及/或用於產生電壓訊號的任何其他合適的電路系統。可以使用電源218來產生要向液體透鏡10提供的電壓訊號。電源218可以是電池、DC電源、AC電源、或任何合適的電力源。訊號產生器216可以從電源218接收電力,且可以調變或用其他方式修改電訊號(例如基於由處理器208所作出的決定來修改)以向液體透鏡10提供驅動訊號。在一些實施例中,可以在單個積體電路(IC)中或在組合電路系統中將處理器208及訊號產生器216實施在一起。
在一些實施例中,控制器206可以從定向感測器220(例如陀螺儀、加速度計、及/或其他合適的感測器以供提供關於攝影機系統200及/或液體透鏡10的定向的資訊)接收輸入。在一些實施例中,定向感測器220可以是MEMS(微機電系統)設備。定向感測器220可以提供角速度、加速度的測量值、或可以用來決定液體透鏡10所需的光學傾斜的任何合適測量值。在一些情況下,在攝影機系統200晃動(例如響應於被人握住、或來自行駛的車輛的振動等等)時,定向感測器220(例如陀螺儀)可以向控制器206提供關於晃動的輸入,且可以將液體透鏡10驅動為藉由控制流體介面15的傾斜(例如傾斜方向及傾斜量)來至少部分地抵抗攝影機系統200的晃動。
控制器206(例如使用處理器208)可以至少部分地基於從定向感測器220所接收的輸入,來決定光學傾斜量(例如角度32)及/或光學傾斜方向(例如角度),然而在一些實施例中,也可以由液體透鏡控制器206接收這些參數(例如由定向感測器220或攝影機系統200的一些其他元件決定)。可以至少部分地基於光學傾斜量及/或光學傾斜方向,來決定用於驅動液體透鏡10的訊號(例如電壓訊號)。在一些情況下,控制器206(例如使用處理器208)可以決定流體介面15的實體傾斜量(例如角度34)及/或實體傾斜方向(例如方位角)。這些可以由光學傾斜量及/或光學傾斜方向決定,或可以直接由從定向感測器220所接收的輸入決定。控制器206(例如使用處理器208)可以決定電極(例如圖3的實施例中的絕緣電極22a-d)的驅動訊號(例如電壓)以實施流體介面15的實體傾斜。在一些實施例中,例如在不決定所需的光學傾斜的情況下、在不決定流體介面15所需的實體傾斜的情況下、及/或在不決定任何其他的中間值或參數的情況下,可以直接由從定向感測器220所接收的輸入決定驅動訊號。
許多變型是可能的。在一些實施例中,可以省略定向感測器220。例如,攝影機系統200可以響應於影像分析或任何其他合適的方法執行光學影像穩定(OIS)。控制器206可以接收OIS輸入資訊(例如由任何合適的方法所推導的OIS輸入資訊),且可以響應於該OIS輸入資訊而控制流體介面15的傾斜。在一些情況下,可以將透鏡傾斜用於OIS以外的用途,例如用於離軸成像。藉由示例的方式,攝影機系統200可以放大影像的不是定位在影像中心處的一部分。可以至少部分地使用控制液體透鏡10的流體介面15的傾斜的操作來針對光學變焦控制相對於中心的偏位的方向及量。雖然圖5中未示出,但本文中所揭露的各種實施例也可以包括兩個液體透鏡,例如以供實施光學變焦功能。控制器206可以接收焦向輸入資訊(例如用於OIS或離軸成像),且可以響應於該焦向輸入資訊而控制流體介面15的傾斜。
控制器206可以接收光學倍率資訊。輸入光學倍率資訊可以包括目標光學倍率(例如屈光度)、目標焦距、或可以用來決定流體介面15的曲率的其他資訊。光學倍率資訊可以由攝影機系統200的自動對焦系統222決定、可以由來自使用者的輸入(例如提供到攝影機系統200的使用者介面)設定、或從任何其他的來源提供。在一些實施例中,控制器206可以決定光學倍率資訊。例如,可以使用控制器206來實施決定所需的光學倍率或焦距的自動對焦系統。在一些情況下,控制器206可以接收光學倍率資訊,且可以決定液體透鏡10的對應光學倍率,例如因為其他的光學構件204也可以影響光學倍率(例如靜態地或動態地影響)。控制器206(例如使用處理器208)可以接著決定電極的驅動訊號(例如電壓)以控制流體介面15的曲率。在一些情況下,例如在不決定液體透鏡的光學倍率的值的情況下及/或在不決定任何其他的中間值的情況下,控制器206可以直接由自動對焦資料或直接由光學倍率資訊決定驅動訊號。
控制器206(例如使用處理器208)可以一起使用焦向資訊(例如OIS資訊、定向資訊、晃動資訊等等)及焦距資訊(例如光學倍率資訊、自動對焦資訊等等)以決定液體透鏡10的驅動訊號。例如,用來產生1度的光學傾斜及3屈光度的光學倍率的驅動訊號可以與用來產生1度的光學傾斜及5屈光度的光學倍率的驅動訊號不同。可以使用各種查找表214、公式、等式、及/或演算法來基於焦距資訊及焦向資訊兩者決定驅動訊號。
在一些實施例中,控制器206可以接收反饋,且可以至少部分地基於該反饋來驅動液體透鏡10。控制器206可以使用閉合迴路控制方案以供驅動液體透鏡10。在一些實施例中,該一或更多個感測器224可以向控制器提供資訊,例如關於液體透鏡10中的流體介面15位置的資訊。感測器224可以針對絕緣電極22a-d中的每一者提供關於流體介面位置的資訊。例如,感測器224可以提供反饋訊號,該反饋訊號指示對應的絕緣電極22a-d與第一流體14之間的電容。在一些實施例中,控制器206可以使用PID控制方案、開放迴路控制方案、前饋控制方案、或用於控制液體透鏡10的任何其他合適的方法。
控制器206可以從變焦系統226接收變焦訊息。變焦訊息可以包括使用者輸入,例如變焦量的命令。變焦資訊可以由任何其他合適的方式決定及來自任何其他合適的來源。可以使用變焦資訊來決定一或更多個液體透鏡10的焦距及/或一或更多個可移動透鏡構件的位置。可以將變焦資訊與自動對焦資訊及/或與光學影像穩定資訊一起使用,以決定攝影機系統200的參數,例如液體透鏡焦度、液體透鏡傾斜、可移動透鏡構件的位置等等。
在一些實施例中,可以將液體透鏡10及本文中所揭露的其他電潤濕設備用在攝影機系統200以外的系統中,例如光碟讀取器、光纖輸入設備、用於讀取來自光纖的輸出的設備、用於生物測量(例如誘發生物試樣中的螢光)的光學系統、內視鏡、光學同調斷層掃描(OCT)設備、望遠鏡、顯微鏡、其他類型的觀測設備或放大設備等等。本文中所論述的原理及特徵中的許多可以與液體透鏡10及/或各種背景脈絡中所使用的電潤濕設備相關。液體透鏡系統可以包括液體透鏡10及控制器206以供控制該液體透鏡。電潤濕系統可以包括電潤濕設備及控制器206以供控制該電潤濕設備。在一些實施例中,可以省略各種攝影機構件,例如成像感測器202、自動對焦系統222、定向感測器220、及/或其他光學構件204。在一些實施方式中,可以省略液體透鏡10。光學構件204可以包括本文中所揭露的任何合適的電潤濕設備、或可移動的光學構件、或主動透鏡系統,例如以實施自動對焦、變焦、OIS、離軸對焦、或上述項目的任何組合。可移動透鏡構件
攝影機系統及其他的設備可以使用一或更多個可移動透鏡,例如以供實施光學變焦及/或光學影像穩定。圖6是可移動透鏡系統300的示例實施例的橫截面圖。圖7是例如與圖6正交地截取的可移動透鏡系統300的橫截面圖。系統300可以包括透鏡構件302,該透鏡構件可以是固態透鏡,例如由玻璃、塑膠、或任何其他合適的透鏡材料製作。透鏡構件302可以是雙凸透鏡(例如如圖6中所示)、平凸透鏡、彎月面透鏡(例如收斂的或發散的)、平凹透鏡、雙凹透鏡、菲涅耳透鏡(Fresnel lens)、繞射光柵、微透鏡陣列、球形透鏡陣列、液體透鏡、主動透鏡、可變焦透鏡、變形透鏡、或任何其他合適的透鏡形狀或類型、或上述項目的組合。雖然本文中所論述的各種實施例使用透鏡構件302,但也可以使用其他的光學構件,例如反射鏡、稜鏡、光轉向特徵、光導器、或任何其他的光學特徵。雖然在本文中與特定類型的透鏡形狀結合示出或論述了各種實施例,但例如取決於系統的特定的應用或其他的光學元件,也可以使用其他的透鏡類型或形狀。透鏡構件302可以是主動透鏡(例如液體透鏡),該主動透鏡可以改變形狀、光學倍率等等。可以將透鏡構件302設置在腔室304內部,該腔室可以由殼體所界定。殼體可以包封腔室304。可以密封腔室304及/或殼體,這可以阻止流體逸出及/或蒸發。前窗口303及後窗口305可以將光透射通過殼體且通過透鏡構件302。
腔室可以容納第一流體306,該第一流體可以使透鏡構件302懸浮在腔室304中。第一流體306可以是極性流體、導電流體、水溶液、及/或水。腔室可以容納第二流體308,該第二流體與第一流體306可以是實質不混溶的,例如以在第一流體306與第二流體308相遇之處形成流體介面。如本文中所論述,在一些情況下,膜或其他的分隔結構或材料可以將第一流體306與第二流體308分離,例如以提供流體介面。第二流體308可以是電絕緣材料,例如油。在一些情況下,第二流體308可以是空氣或另一種氣體。可以將第一流體306的一或更多個流體主體(例如液滴)耦接到透鏡構件302及耦接到殼體,例如以使透鏡構件302懸浮。
可以將透鏡構件302處理為使得透鏡構件302的一或更多個第一流體接觸區域具有比其他區域高的第一流體306潤濕性。可以將透鏡構件302處理為使得透鏡構件302的一或更多個第二流體接觸區域具有比其他區域高的第二流體308潤濕性。殼體的內表面可以具有一或更多個第一流體接觸區域及一或更多個第二流體接觸區域,該一或更多個第一流體接觸區域對於第一流體306具有較高的潤濕性,該一或更多個第二流體接觸區域對於第二流體308具有較高的潤濕性。例如,可以將親水材料施用(例如塗覆)於第一流體接觸區域。第一流體接觸區域可以圍繞透鏡構件302的周邊或邊緣分佈且分佈在殼體的內表面上的對應位置上。在一些情況下,可以將疏水材料施用(例如塗覆)到透鏡構件302及/或殼體的一部分上,但不施用到第一流體接觸區域上。在一些實施例中,可以將親油材料施用(例如塗覆)於第二流體接觸區域。第二流體接觸區域可以覆蓋透鏡構件的前面及/或後面中的一些或全部,且可以覆蓋圍繞透鏡構件302的周邊或邊緣的第一流體接觸區域之間的區域中的一些或全部。第二流體接觸區域可以覆蓋第一流體接觸區域之間的殼體的內表面。在一些情況下,可以將疏油材料施用(例如塗覆)到透鏡構件302及/或殼體的一部分上,但不施用到第二流體接觸區域上。
在處於未驅動狀態時,第一流體306可以實質覆蓋第一流體接觸區域,且第二流體308可以實質覆蓋第二流體接觸區域。圖6及7中示出了未驅動狀態。第一流體306的流體主體可以使透鏡構件302懸浮在腔室304中。第一流體接觸區域及第二流體接觸區域的潤濕性質可以阻止第一流體主體在腔室304中移動,且可以藉由潤濕性質將透鏡構件302束縛於第一流體主體。系統可以包括第一流體306的四個流體主體,然而也可以使用任何其他合適數量的流體主體(例如2、3、4、6、8、12、16、32、或更多個、或其間的任何值)。圖9示出具有第一流體306的八個流體主體的示例。額外的流體主體可以提供對透鏡構件302的移動的更多控制。
系統300可以包括一或更多個第一電極310,該一或更多個第一電極可以與第一流體306電連通。電極310可以實體接觸第一流體306,或該等電極可以是電容耦接的。系統300可以包括一或更多個第二電極312,可以藉由絕緣材料314將該一或更多個第二電極與第一流體306及/或第二流體308絕緣。絕緣材料314可以具有比第一流體306高的第二流體308潤濕性。絕緣材料314可以是聚對二甲苯。在一些實施例中,第一電極310的材料可以具有比第二流體308高的第一流體306潤濕性。第一電極310的材料可以具有比絕緣材料314高的第一流體306潤濕性。
可以在第一電極310及第二電極312的組之間施加電壓差以移動透鏡構件302。例如,電壓可以控制透鏡構件302的側向移動,例如與光軸正交、或與透鏡構件、殼體、或其他光學元件(例如透鏡堆疊中的光學元件)的旋轉對稱軸正交的方向上的側向移動。圖8示出一個示例,其中在上第一電極310與上第二電極312之間施加比下第一電極310與下第二電極312之間高的電壓差(例如不向下電極組施加電壓),這可以使得透鏡構件302向上移動。在上電極組之間所施加的電壓差可以修改上第一流體主體的形狀。電壓差可以使得第一流體306潤濕周圍的第二流體接觸區域的表面。在未驅動狀態下,可以將第一流體306實質約束於第一流體接觸區域,這在一些情況下可以使得第一流體306成珠。在所施加的電壓差增加時,第一流體306可以在表面上向外擴張。所施加的電壓差可以基於電潤濕的原理修改表面的潤濕性。增加的電壓可以增加第一流體與內殼體表面的接觸面積。
可以用不同的組合及不同的量向電極組施加電壓差以控制透鏡構件302的移動的方向及量。藉由示例的方式,驅動下電極組及右電極組可以使得透鏡構件向下及向右移動。若在右電極之間施加更大的電壓,則與向下相比,透鏡構件會向右移動得更多。可以移動(例如側向移動)透鏡構件302以實施光學影像穩定。可以藉由移動(例如振動)透鏡構件302來補償透鏡或攝影機系統的晃動。圖9示出具有八組電極的可移動透鏡系統,這可以允許對透鏡構件302的移動進行更多控制。並且,空腔可以是圓柱形的(例如圖9)、或直線的(例如圖7)、或任何其他合適的形狀。
許多變型及替代方案是可能的。例如,圖10示出可移動透鏡系統的示例實施例,該可移動透鏡系統可以與圖6到9的實施例類似。第一流體306可以是電絕緣流體,例如油。第二流體308可以是極性流體、導電流體、水溶液、或水。殼體的內表面(例如絕緣層)可以是疏水及/或親油的,這可以使得第一流體在未驅動狀態下跨表面(例如第一流體接觸區域的表面)向外擴張。第一電極310可以與第二流體308電連通。如圖11中所示,在施加電壓差(例如RMS電壓)。時,可以將第二流體308驅動到第一流體接觸區域中(例如藉由電潤濕驅動)。電壓可以增加第一流體與內殼體表面之間的接觸面積。這可以使得第一流體的高度升高且可以推開透鏡構件302。因此,在圖11中,可以向上電極組施加電壓差以側向向下移動透鏡構件302。
在一些實施例中,透鏡構件302(或其他的光學構件)可以軸向移動及/或可以傾斜(例如相對於光軸或結構軸或對稱軸而言)。圖11A示出可移動透鏡系統300的示例實施例,該可移動透鏡系統可以具有與圖6-9的實施例類似的特徵。在圖11A中,透鏡構件302被示為微透鏡陣列,然而也可以使用任何合適的光學構件。類似地,可以將微透鏡陣列用於本文中所揭露的透鏡或光學構件中的任一者。所示行的微透鏡陣列可以是不按比例的,然而所示的所有尺度也被視為此揭示內容的一部分。可以將微透鏡構件的任何尺寸、數量、及/或分佈用於微透鏡陣列。在圖11A中,系統300可以具有一或更多個第一電極312a及一或更多個第二電極312b,可以將該一或更多個第一電極大致定位在透鏡構件302的第一側上(例如透鏡構件302的前方),可以將該一或更多個第二電極大致定位在透鏡構件302的第二側上(例如透鏡構件302的後方)。可以與對應的一或更多個第二電極312b不同地驅動該一或更多個第一電極312a,以在第一方向上(例如向前)及/或在第二方向上(例如向後)驅動透鏡構件302或該透鏡構件的對應部分。第一電極312a可以與第二電極312b絕緣。在一些情況下,複數個流體主體306(例如流體主體306中的每一者)可以具有相關聯的第一電極312a及相關聯的第二電極312b。不同的流體主體306可以一起驅動(例如以供進行透鏡構件302的軸向移動)及/或可以不同地驅動(例如以供傾斜透鏡構件302)。該一或更多個電極310(例如共同電極)可以在對應的第一電極312a與第二電極312b之間,且可以與該第一電極及該第二電極絕緣。
在未驅動狀態下,可以與圖6類似地定位透鏡構件302。驅動第一電極312a且不驅動電極312b可以使得透鏡構件302在第一電極312a的方向上移動(例如軸向移動)。在一些情況下,可以藉由驅動第一電極312a及第二電極312b兩者但驅動到不同的電壓差(例如與經由第二電極312b相比,經由第一電極312a施加較大的電壓差)來完成類似的移動。經由電極312a施加電壓差可以改變材料314的潤濕性質及/或可以使得流體主體306藉由電潤濕遷移到材料314(例如該材料可以是疏水的)上。在一些情況下,可以將第一電極312a中的每一者驅動為與對應的流體主體306施加相同的第一電壓差,而可以將第二電極中的每一者驅動(或不驅動)為與對應的流體主體306施加相同的第二電壓差(或缺乏電壓差)。
可以藉由將第一電極312a及第二電極312b的一些對偶彼此不同地驅動來實現透鏡構件302的側向移動(例如與圖8類似的側向移動)。例如,若在流體主體306與圖11A的頂側上的第一電極312a及第二電極312b兩者之間施加電壓差(例如實質相等的電壓差)(例如經由電極310施加),而不驅動圖11B的底部上的第一電極312a及第二電極312b,則透鏡構件302可以側向移動(例如在圖11A中向上移動),與圖8類似。圖11A的頂部處的流體主體306可以在材料314上向外擴張於上第一電極312a及上第二電極312b兩者上。圖11A的底部處的流體主體306可以在未驅動狀態下保持與材料314相排斥(或背向該材料而偏置)。在一些情況下,可以驅動底部第一電極312a及底部第二電極312b(例如但是驅動到比頂部低的電壓差)以產生透鏡構件302的類似的側向移動。雖然圖11A中未示出,但可以將中間電極312a、312b、310組驅動到中間電壓差(或可以不驅動),以促進透鏡構件302的移動。
可以使用電極312a、312b來傾斜透鏡構件302。例如,可以使用第一電極312a及第二電極312b的上組來在第一方向上驅動透鏡構件302的上側,而可以使用第一電極312a及第二電極312b的下組來在第二方向上驅動透鏡構件302的下側。例如,可以向上第一電極312a施加電壓差,例如以朝向第一電極312a(例如向前)驅動透鏡構件302的上側。並且,可以向下第二電極312b施加電壓差,例如以朝向第二電極312b(例如向後)驅動透鏡構件302的下側,與圖11B中的透鏡構件302類似。在一些情況下,可以向相對的第一電極312a及第二電極312b施加實質相同的電壓,使得透鏡構件302的兩側的傾斜是實質對稱的。在一些情況下,可以向相對的第一電極312a及第二電極312b施加不同的電壓,或保持一個電極未驅動,這可以使得透鏡構件302傾斜,且在一些情況下也可以使得透鏡構件的中心軸向偏移。
許多變型是可能的。圖11B示出可移動透鏡系統300的示例實施例,該可移動透鏡系統可以具有與圖10及11的實施例類似的特徵。圖11B的實施例可以具有一或更多個第一電極312a及一或更多個第二電極312b,與圖11A類似。在圖11B的實施例中,透鏡構件302可以軸向地、側向地移動、或與圖11A的實施例類似地傾斜,除了圖11B中的流體主體306(例如第一流體)可以是絕緣流體(例如油)而第二流體308可以是導電流體以外。因此,可以將電極310的位置移動為與第二流體308電連通,且在一些情況下可以使用單個電極310。並且,在圖11B中,可以施加電壓差以背向受驅動的電極驅動而不是朝向受驅動的電極拉動透鏡構件302或該透鏡構件的相關聯部分。
在一些實施例中,可以將第三流體(未示出)容納在腔室中。例如,可以將氣隙或其他氣體或液體容納在腔室中,例如沿著通過設備的光路徑容納,這可以在光進入或離開透鏡構件302時增加折射率差。這可以減少透鏡構件302所需的移動量,這可以改善響應速率、減少光學像差、及增加視覺品質。
雖然圖11A示出只有軸向移動的示例,且圖11B示出只有傾斜移動的示例,但也可以將圖11A及11B的系統300配置為提供可用的軸向、側向、及傾斜的移動的任何組合。例如響應於定向感測器220、變焦系統226、及/或自動對焦系統222、或任何其他合適的輸入或參數,控制器206可以提供控制訊號以移動透鏡構件302以實施自動對焦、光學變焦、OIS、離軸對焦、其他的焦點改變、或上述項目的任何組合(例如同時實施)。
在一些實施例中,系統300可以用五個自由度移動透鏡構件302。在定向為使得在所繪示的實施例中向左移動為向前的情況下,透鏡構件302可以用前/後、上/下、右/左、俯仰、及偏轉的運動移動。在一些情況下,系統300不用滾動運動移動透鏡構件(例如圍繞光軸、對稱軸、或結構軸而旋轉)。然而,在一些實施例中,可以沿著周邊或周圍定位電極,使得流體主體306可以在相鄰的電極之間移動,以也允許透鏡構件302滾動移動,例如與圖18-22及30-33類似。因此,在一些實施例中,系統可以用六個自由度移動透鏡構件302。在一些實施例中,只有兩個自由度是可用的,例如對於僅能夠側向移動(例如右/左及上/下移動)透鏡構件302的實施例來說。在一些實施例中,只有一個自由度是可用的,例如在只有軸向移動(例如前/後移動)可用的時候。在一些情況下,三個自由度是可用的,例如在系統可以移動透鏡構件以供僅進行傾斜及軸向移動的時候。可用的透鏡構件運動的許多迭代是可能的。
在一些情況下,可以使用透鏡構件302的傾斜及側向移動中的一或兩者來實施OIS。例如,可以藉由側向移動透鏡構件302來實施位移OIS,這可以使生成的影像對應地偏移及/或可以改變系統300的焦向。可以藉由傾斜透鏡構件302來實施傾斜OIS,這可以改變系統300的焦向。可以同時使用傾斜及側向移動兩者來實施OIS。可用的移動的彈性可以允許用減少或消除的像場曲率進行OIS或離軸對焦。可以使用透鏡構件302的至少軸向移動來實施自動對焦或其他的焦距改變。在一些情況下,可以至少部分地使用透鏡構件302的軸向移動來實施變焦功能。在一些情況下,可以使用二或更多個可移動透鏡系統來實施光學變焦。
圖12是可移動透鏡系統300的示例實施例的橫截面圖,該可移動透鏡系統可以具有與圖6到11的實施例類似的特徵。在一些實施例中,透鏡構件302可以例如藉由電潤濕軸向移動。可以使用透鏡構件302的軸向移動來實施光學變焦。可以將窗口305的輪廓調整為實質順應於透鏡構件302的面向窗口305的形狀。在一些實施例中,窗口305可以是實質平坦的,或具有任何其他合適的形狀。第一流體接觸區域可以將第一流體306的一部分定位在透鏡構件302與窗口305之間。例如,第一流體306可以是油,第二流體308可以是水溶液,且疏水材料(例如聚對二甲苯)可以塗覆窗口305的周邊的一部分(例如圖12中與第一流體306接觸的區域)。透鏡構件302的周邊的對應部分(例如透鏡面的周邊上及/或透鏡構件的邊緣上的部分)也可以塗有疏水材料。第一流體306可以跨殼體的內表面的側壁上的第一流體接觸區域擴張,且可以將一或更多個第二電極312設置在彼等第二流體接觸區域下方。第二電極312可以藉由絕緣層314與流體絕緣,該絕緣層在此示例中可以是疏水的(例如是聚對二甲苯)。一或更多個第一電極310可以與第二流體308電連通。
在第一電極310與第二電極312之間施加電壓差可以使得第二流體侵入到第一流體接觸區域中。這可以使第一流體306位移且將第一流體306驅動到透鏡構件302與窗口305之間的空間中。增加透鏡構件302與窗口305之間的第一流體306的量可以移動透鏡構件302(例如背向窗口305軸向移動),如圖13中所示。在電壓(例如RMS電壓)增加時,第一流體的更多部分被驅動到透鏡構件302後方以將透鏡構件302推動得更遠(例如在軸向方向上推動得更遠)。
在一些實施例中,第一流體306可以形成連續的流體主體,該連續的流體主體圍繞透鏡構件302及/或外圍內表面的周邊而延伸。電極312可以是單個環形電極。在施加電壓時,可以圍繞周邊實質均勻地施加該電壓,使得在不傾斜的情況下軸向驅動透鏡構件302。在一些情況下,透鏡構件302與窗口305之間用第一流體306的主體為界的區域可以填有空氣或另一種合適的流體(例如氣體)。推動透鏡構件302(例如軸向推動)可以使得該區域的體積改變(例如擴張)。在一些情況下,可能需要額外的電壓以提供力來改變(例如擴張)此區域的體積。透鏡構件302可以具有一側上的第二流體(在此示例中例如是水溶液)以及不同的流體309(在一些示例中例如是空氣或另一種氣體),該第二流體及該不同的流體可以藉由第一流體(在此示例中例如是油)彼此隔離。與透鏡構件302與第二流體308之間的過渡相比,空氣或其他的流體/氣體可以在透鏡構件302到空氣或其他流體/氣體之間的過渡區處提供較大的折射率差。這可以提供以下益處:可以使用較小的透鏡構件302運動來產生光學改變(例如以供進行OIS、光學變焦、或自動對焦)。
在一些實施例中,透鏡構件302與窗口305之間的區域可以與透鏡構件302與窗口303之間的區域流體連通。在透鏡構件302移動時,第二流體308的一部分可以圍繞透鏡構件移動,這可以阻止在透鏡構件302的一側上累積壓力。第一流體306可以形成複數個流體主體(例如液滴)。流體主體可以圍繞透鏡構件302的周邊以及殼體內表面及/或窗口305上的對應位置分佈。分佈可以與圖7或圖9有點類似。例如在透鏡構件302移動時,第一流體306的流體主體之間的空間可以容許第二流體流經透鏡構件302。
參照圖14,可以用不同的電壓驅動電極312以傾斜透鏡構件302。在圖14的示例中,上電極312不接收電壓,而下電極312接收電壓,以在下電極312與第二流體308之間形成電壓差(例如經由電極310形成)。這可以使得第二流體308使下區域上的第一流體位移,這可以使得透鏡構件302的下側移動(例如軸向移動)。因為透鏡構件302的下側軸向移動,而透鏡構件302的上側不移動(或移動達較小的量),故透鏡構件302可以傾斜。在一些實施例中,透鏡構件302也可以側向移動。例如,在圖14中,底部上的位移的第一流體306可以將透鏡向上推動。
許多變型及替代方案是可能的。參照圖15,可以藉由增加殼體的尺寸(例如軸向長度)及/或藉由增加第一流體的量,來增加透鏡構件302的運動範圍,該第一流體可以位移到透鏡構件302與窗口305之間的區域以推動透鏡構件302。在一些情況下,第一流體306可以位移到透鏡構件302與殼體的部分311(例如該部分可以環繞窗口305)或其他結構之間的區域中,以推動透鏡構件302(例如軸向推動),如圖15中所示。殼體的部分311的內表面對於第一流體306可以具有相對較高的潤濕性(例如與窗口305或另一個更中心的區域相比)。
參照圖16及17,在一些情況下,第一流體306可以是導電的、是極性的流體、水溶液、及/或水。第二流體308可以是絕緣的(例如是油)。腔室304及透鏡構件302的潤濕性質可以使得第一流體306累積在透鏡構件302與窗口305或殼體的部分311之間。例如,窗口305或其中心部分具有疏水材料(例如塗覆在其上)。透鏡構件302的中心部分可以具有疏水材料(例如塗覆在其上)。電極312上的一或更多個區域可以是疏水的。在電極312與第一流體之間施加電壓差時,可以從透鏡構件302後方拉出第一流體且拉動到電極312上的區域上,這可以使得透鏡構件移動(例如朝向窗口305軸向移動)。在一些情況下,第一流體306可以是連續的流體主體,這可以隔離透鏡構件302後方的區域。第一流體306可以包括多個流體主體,這可以允許第二流體308圍繞透鏡構件302流動。在一些情況下,可以將複數個電極310定位為與第一流體306的相異的流體主體電連通。可以用不同的電壓驅動不同的電極組,以傾斜及/或側向移動透鏡構件302(例如與圖14的論述類似)。
在一些實施例中,可以將透鏡構件302(例如圖6到16中的任一者的透鏡構件)合併到移動的內殼體(例如與本文中所論述的內殼體320類似)中。圖6到16示出直接移動的透鏡構件302(例如藉由電潤濕直接移動)。內殼體可以具有材料、塗層、及形狀,使得殼體可以與與圖6到16結合論述的實施例類似地移動,且殼體可以固持透鏡構件302。在一些實施例中,可以將圖6到16的示例修改為具有移動的液體透鏡10(例如依據圖1到4的液體透鏡)以代替固體透鏡構件302。可以藉由感應向液體透鏡10遞送驅動訊號,與本文中所論述的其他的實施例類似。在一些情況下,攝影機系統可以使用液體透鏡10來在液體透鏡10正在移動(例如軸向移動)的同時改變焦距,以執行光學變焦(且例如同時維持透鏡系統的焦距)。
圖18是可移動透鏡系統300的示例實施例的橫截面圖,該可移動透鏡系統可以具有與本文中所揭露的其他實施例(例如與圖6到17相關的實施例)類似的特徵。外殼體可以形成腔室304,且可以將內殼體320定位在腔室304內部。內殼體320可以包括透鏡構件302,然而也可以包影其他的透鏡及光學元件,如本文中所論述。內殼體320可以具有圓形橫截面形狀,這可以允許內殼體320在腔室304內旋轉(例如圍繞軸(例如光軸)旋轉)。腔室304可以具有對應的圓形橫截面形狀,該橫截面形狀可以是稍微較大的。在一些實施例中,內殼體320可以具有方形橫截面形狀、或任何其他合適的多邊形形狀或其他非旋轉對稱的形狀,這在一些情況下可以阻止內殼體320在腔室304內旋轉。腔室304可以具有對應的方形橫截面形狀、或與內殼體320的形狀對應的任何其他形狀。在一些實施方式中,可以省略內殼體320,且透鏡構件302可以直接移動。例如,第一流體306可以接觸直接設置在透鏡構件302上的第一接觸區域。
內殼體320可以具有一或更多個第一流體接觸區域,該一或更多個第一流體接觸區域在圖18中被示為被第一流體306覆蓋。在一些實施例中,第一流體接觸區域及第一流體306的對應流體主體可以連續圍繞內殼體320延伸(例如具有大致環形(annular)或環狀(toroidal)的形狀)。在一些實施例中,第一流體接觸區域可以是分離的,且可以將第一流體306的相異流體主體耦接到內殼體320(例如由於潤濕性質而耦接)。在圖18中,第一流體的四個流體主體被耦接到內殼體320的頂部,且第一流體306的四個流體主體被耦接到內殼體320的底部。在一些情況下,可以將額外的流體主體耦接到內殼體320,例如該內殼體的側邊上及/或不在圖18的橫截面上的其他位置處。系統可以拉動第一流體306的流體主體以移動內殼體320(例如軸向移動)。使用更多的附接到內殼體320的流體主體可以允許系統更快速地及/或更精確地移動內殼體320。內殼體320可以具有耦接到該內殼體的第一流體306的1、2、3、4、6、8、10、12、16、20、24、32、36、40、或更多個流體主體、或其間的任何值或範圍,然而其他的設計也是可能的。在一些實施例中,可以省略內殼體320,且可以應用圖18到19的方法以在不移動殼體的情況下移動透鏡構件302(例如與圖6到17類似)。在一些實施方式中,可以向不同的電極施加不同的電壓以使內殼體320及/或透鏡構件302側向移動或移動到傾斜位置,與本文中所論述的其他實施例類似。
內殼體320上的第一流體接觸區域及/或第一流體306的流體主體可以與複數個電極312對準,該複數個電極可以與流體絕緣(例如藉由絕緣材料或層314絕緣)。可以沿著內殼體320的行進方向佈置電極312。例如,電極312可以沿著與軸向方向平行的方向延伸。在圖18的示例中,第一流體306可以是導電流體、極性流體、水溶液、及/或水。第二流體308可以是絕緣流體(例如油)。油可以環繞水,這可以阻止水蒸發。在一些實施例中,第一流體308及/或第二流體308可以是空氣或另一種合適的氣體,與使用油或其他液體相比,這可以造成較小的阻尼。可以使用空氣或另一種氣體作為第二流體308來更快速地及/或更高效地移動內殼體320。並且,使用空氣可以在材料之間過渡時產生較高的折射率差,這可以允許較小的運動產生所需的光學效果,這可以造成較小的光學像差,例如較小的像差或較小的色差。
可以用電壓驅動電極312以定位及/或移動內殼體320,例如藉由使用數位微流控來進行。在圖18中,可以用電壓(例如RMS電壓)驅動用黑色示出的電極312,而用白色示出的電極312不被驅動(或具有較低的電壓)。電極312上的絕緣材料314(例如聚對二甲苯)或其他的材料可以是疏水的。用電壓驅動電極312可以克服疏水性且使得第一流體306接觸受驅動的電極312上方的表面(例如絕緣材料314)。與受驅動電極相鄰的電極可以是未驅動的(或用較低的電壓驅動),這可以將第一流體保持在受驅動電極上方的區域處。
參照圖19,可以藉由改變哪些電極312被驅動來移動內殼體320及/或透鏡構件302。例如,可以將在圖18中被驅動的電極312改變成未驅動狀態,且可以向相鄰的電極(該等相鄰的電極在圖19中用黑色示出)施加電壓。這可以使得第一流體306的流體主體移動(例如在圖19中向左軸向移動),使得流體主體被定位在目前受驅動的電極312上方。這可以重複以將內殼體軸向移動得更遠。與本文中所揭露的一些其他的實施例(該等實施例在一定的運動範圍內可以是可無限定位的)相反,內殼體320可以具有相異的可用位置。電極312可以彼此絕緣。第一流體306的流體主體可以是隔開的,這可以維持分離的流體主體。與流體主體相比,電極312可以更靠近在一起。例如,可以將未驅動的電極312定位在第一流體306的兩個流體主體之間。可以藉由擴大外殼體的尺寸及藉由延長電極312系列來提供較大的運動範圍。
在一些實施例中,第一流體306是不帶電的,或不向第一流體306施加電壓。可以藉由向電極312施加電壓來提供電壓差。在一些情況下,第一流體306主體可以接地。例如,導電材料可以接觸第一流體306。第一流體接觸區域可以具有暴露的導線,該導線可以接地。在一些情況下,可以向第一流體306的流體主體施加電壓。例如,內殼體320可以具有例如設置在第一流體接觸區域內部的電極,以供向耦接到該(該等)第一流體接觸區域的第一流體施加電壓。可以藉由感應將電壓從外殼體耦接到內殼體320(例如如本文中所論述),且可以接著將電壓引導通過內殼體到電極及第一流體306。
許多變型及替代方案是可能的。圖20是可移動透鏡系統300的示例實施例,該可移動透鏡系統可以與圖18到19的實施例類似。第一流體可以是絕緣流體,例如油。第二流體308可以是導電流體、極性流體、水溶液、或水。例如在外殼體上的電極310可以與第二流體308電連通。第一流體306可以在內殼體320上形成流體主體,例如從而耦接到內殼體上的疏水或親油材料(例如聚對二甲苯)。可以由疏水材料(例如聚對二甲苯)覆蓋電極312。在電極312接收電壓時,第二流體308可以潤濕受驅動電極312上方的區域,如圖20中所示。在圖20中,與第一流體306的流體主體對準的三個電極是未驅動的,而其餘電極312用電壓(例如RMS電壓)驅動,例如以克服受驅動電極上方的區域的疏水性。藉由改變哪些電極被驅動,系統可以移動第一流體306的流體主體及耦接到該等流體主體的內殼體320,與跟圖19結合進行的論述類似。在一些實施例中,電極312上方的區域可以包括疏油材料或親水材料(例如TiO2 ),且施加電壓可以變更受驅動電極上方的區域的潤濕性質,這可以移動第一流體306的流體主體及耦接到該等流體主體的內殼體320。
圖21是電極312的示例實施例,可以將該示例實施例與本文中所揭露的各種實施例一起使用。電極312可以是叉指狀的。電極的邊緣可以具有延伸部及/或凹口。可以將一個電極的延伸部接收到相鄰電極的凹口中。在電壓從一個電極過渡到相鄰的電極時,相鄰電極的延伸部可以比電極的核心靠近可移動流體,且在一些情況下,在可移動流體靜止在目前受驅動的電極上方時,可移動流體可以重疊相鄰電極的延伸部。這可以允許新驅動的電極更可靠、更快速、及/或更高效地移動流體。在圖21中,示出了三個叉指狀電極312,然而也可以將幾個其他的叉指狀電極包括在系列中。在圖21中,電極312僅在一個方向上是叉指狀的。例如,上側及下側可以是平坦的或用其他方式不是叉指狀的。在一些情況下,在上側及下側附近可以沒有額外的電極312。在圖22中,電極312可以在兩個方向上是叉指狀的,且可以將電極佈置為陣列。在一些實施例中,內殼體320可以旋轉(例如圍繞光軸)移動以及或代替地可軸向移動。可以將各種合適的形狀及圖案用於電極的邊緣,例如如圖21及22中所示。
圖23到28示出內殼體320的示例實施例。內殼體可以具有固體透鏡構件302,例如如圖18到20中所示。固體透鏡構件302可以相對於內殼體320是固定的。在圖23中,內殼體320可以具有液體透鏡10,該液體透鏡可以與圖1到4的實施例類似。內殼體320可以具有可變焦距透鏡。液體透鏡10可以變更焦距(例如以供進行自動對焦或在變焦的同時維持焦點)及/或焦向(例如以供進行OIS及/或離軸成像)。在圖24中,內殼體320可以具有可移動的固體透鏡。內殼體320可以具有依據與圖6到17結合論述的實施例中的任一者的可移動透鏡。可移動透鏡可以側向傾斜或移動,例如以供進行OIS。在一些實施例中,內殼體320可以包括多個透鏡或多個光學構件。在圖25中,內殼體可以包括可移動透鏡(例如可移動固體透鏡)及一或更多個固定的固體透鏡。在圖26中,內殼體可以具有液體透鏡10及一或更多個固定的固體透鏡。在圖27中,內殼體可以具有液體透鏡10(例如以供變化焦距例如以供進行自動對焦及/或在變焦的同時維持焦點)及可移動透鏡(例如可移動的固體透鏡),該可移動透鏡可以是可移動的以實施OIS。在圖28中,內殼體可以包括兩個液體透鏡10。例如,可以使用一個液體透鏡10來變化焦距,而另一個液體透鏡可以變化焦向(例如以供進行OIS)。在一些情況下,兩個液體透鏡都可以變化焦距,這在一些情況下可以由光學變焦系統所使用。可以包括額外的透鏡構件或其他的光學構件。例如,視特定應用的情況,內殼體320可以具有任何合適數量(例如1、2、3、4、5、6、7、8、或更多個)的透鏡構件或其他光學構件。
視各種攝影機系統及其他光學系統的情況,光學構件的各種其他的排列及組合可以被包括(例如包括在內殼體320中)且可以是可移動的。在一些情況下,可以使用微透鏡陣列。例如,內殼體320可以包括微透鏡陣列。在一些情況下,可以將微透鏡陣列用於OIS。微透鏡陣列可以是不旋轉對稱的。內殼體可以圍繞軸而旋轉,這可以旋轉微透鏡陣列,以修改傳播通過內殼體及微透鏡陣列的光。各種其他的光學構件(例如透鏡)可以是可以圍繞軸而旋轉以修改光的不對稱透鏡(例如散像透鏡或歪像透鏡)。在一些實施例中,微透鏡陣列可以擇一直接地、或用一或更多個中間透鏡或其他光學構件,將光聚焦到成像感測器202(例如CMOS或CCD感測器)上。每個微透鏡構件均可以將光聚焦到成像感測器202的單個像素上、或聚焦到成像感測器202的一組像素或一個區域上。可以使用微透鏡陣列來實施OIS、自動對焦、焦距改變、離軸聚焦、變焦等等,如本文中所論述。在一些實施例中,可以模製微透鏡陣列(例如由塑膠、玻璃、或任何合適的材料模製)。模具可以是鋁、或高磷鎳鋁、或任何其他合適的材料。在一些情況下,微透鏡陣列可以是鑽石轉變的。可以將微透鏡陣列模製或用其他方式製作成是非常準確的。
在一些實施例中,內殼體320可以包括主動透鏡或其他主動光學構件,該主動透鏡或其他主動光學構件在一些情況下可以移動。系統可以例如藉由感應從外殼體向內殼體320發送一或更多個控制及/或電力訊號。內殼體320可以向主動光學構件引導控制及/或電力訊號(例如藉由一或更多條電線或其他的導電路徑引導)。外殼體可以包括第一電感器線圈332。內殼體320可以包括第二電感器線圈334。訊號產生器(例如該訊號產生器可以是外殼體、攝影機控制系統等等的一部分)可以向第一電感器線圈332發送控制及/或電力訊號。可以例如藉由感應來從第一電感器線圈332向第二電感器線圈334傳輸電力及/或訊號。可以從第二電感器線圈334向主動光學構件遞送電力及/或控制訊號,例如以供驅動液體透鏡或移動固體透鏡(例如使用電潤濕、或本文中所揭露的任何其他的方式、或合適的方法來進行)。外殼體上的第一電感器線圈332可以比內殼體320上第二電感器線圈334更長或更大(反之亦然),使得可以在內殼體320處於各種不同位置時發生感應。可以使用額外的電感器線圈來向內殼體320及相關聯的主動光學構件發送複數個訊號(例如用於電力及/或控制的訊號)。在一些情況下,可以使用屏蔽來減少藉由感應來傳輸的多個訊號之間的干擾。
可以藉由任何合適的系統或技術向內殼體320遞送電力及/或控制訊號。例如,在一些實施例中,可以使用滑移環。在一些實施例中,可以使用旋轉變壓器。在一些實施例中,可以使用滑動變壓器。許多變型及替代方案是可能的。
可以使用各種不同的方法來驅動電極312。圖30到34繪示用於驅動電極312的示例方法。對於一個流體主體(例如第一流體或第二流體的流體主體)可以存在三個電極312a-c。在圖30中,電極312a可以處於用白色示出的低或零電壓值(例如RMS電壓),這可以使得電極312a處的區域具疏水性以供向前推動流體主體。例如,在流體主體與電極312b交叉時,電極312b可以處於用灰色示出的中間範圍電壓,使得電極312處的區域是相對中性的。例如,電極312b可以從拉動流體主體過渡到推動流體主體。電極312c可以具有用黑色示出的相對高的電壓值,這可以使得電極312c處的區域相對具有親水性,這可以朝向第三電極向前拉動流體主體。如圖31及32中可以看出的,在流體主體推進到電極312b然後到312c時,電極312a-c的電壓值可以改變,使得在流體主體前面的該一或更多個電極可以向前拉動流體主體,及/或使得流體主體後方的該一或更多個電極可以向前推動流體主體。在圖33處,內殼體320已經推進到使得下個流體主體與電極312b對準,與圖30類似。在內殼體320推進時,可以將三個電極312a-c的電壓驅動為彼此異相120度,如圖34中所示。圖34示出正弦電壓訊號,但也可以使用另一種波形形狀,例如梯形波形等等。
可以藉由向電極312a-c提供適當的電壓,來使內殼體320保持靜止。例如,在圖32處,可以藉由向第一電極312a施加相對高的電壓,及藉由向電極312b及312c施加相對低的電壓(或不施加電壓),來使內殼體保持靜止。藉由向電極312a-c施加電壓,來向前及向後地且用各種不同的速度及區間驅動內殼體320。在一些實施例中,單個自由度是可用的(例如前/後運動)。在一些實施例中,六個自由度是可用的,且可以實施可用類型的運動的任何組合。可以藉由驅動不同側上的不同電極來傾斜內殼體320及/或透鏡構件302。例如,若如圖19中所示地驅動上電極,而如圖18中所示地驅動下電極,則內殼體320及相關聯的透鏡構件302會傾斜(例如使光軸向下傾斜)。取決於哪些電極被驅動,可以實施各種傾斜角及傾斜量。可以用此方式實施俯仰及偏轉、及上述項目的組合。例如藉由驅動在周向方向上相鄰的相鄰電極,可以實施滾動以圍繞內殼體320及/或透鏡構件302的軸旋轉內殼體320及/或透鏡構件302。例如,可以使用例如如圖22中所示的電極網格。在一些實施例中,可以與圖8及11類似地實施側向移動(例如上/下及/或左/右移動)。可以一起驅動多個相鄰的電極(例如作為一組來驅動),使得流體主體在多個電極上擴張。改變在群組中一起驅動的電極數量可以控制流體主體的形狀。例如,一側上的流體主體可以被平坦化(例如藉由增加實質上被流體主體覆蓋的電極數量來平坦化)及/或相反側上的流體主體可以被升高(例如藉由減少實質上被流體主體覆蓋的電極數量來升高),這可以使內殼體320及/或透鏡構件302側向偏移。這也可以在其他方向上提供更細粒度的可用運動,例如傾斜及軸向移動。藉由示例的方式,系統可以使被驅動以控制流體主體的形狀的電極的數量在1個電極、2個電極、4個電極、6個電極、9個電極、12個電極、16個電極、20個電極、25個電極、30個電極、40個電極、或更多個電極、或其中的任何值或範圍之間變化,然而其他的配置也是可能的。
許多變型及替代方案是可能的。許多示例實施例論述使用電潤濕來移動透鏡構件或殼體構件。可以使用其他的致動技術。例如,可以使用磁流變流體,且可以使用一或更多個磁鐵(例如電磁鐵)來驅動該流體。透鏡構件、可移動內殼體、及/或腔室表面上的區域可以具有磁性材料(例如鐵或另一種磁性金屬)以供將磁流變流體的一或更多個流體主體耦接到該磁性材料。在一些情況下,磁流變流體可以是鐵磁流體。在一些情況下,可以使用流體來使透鏡構件或殼體構件懸浮,且可以使用其他的致動設備或技術來移動透鏡構件或殼體構件等等。圖35及36繪示一個示例實施例,該示例實施例使用流體來使內殼體320懸浮在腔室304中,且使用磁力來移動內殼體構件320。內殼體320可以具有一或更多個磁性區域342,例如鐵或磁性的其他金屬塗層。外殼體可以包括一或更多個磁鐵(例如電磁鐵)342,該一或更多個磁鐵可以移動內殼體320(例如軸向移動)。如本文中所論述,可以藉由內殼體320及/或外殼體的潤濕性質將流體306耦接到內殼體320及/或耦接到外殼體。流體可以針對內殼體320及/或透鏡構件302提供懸浮及定心。在一些實施方式中,可以向不同的電磁鐵施加不同的訊號以使內殼體320及/或透鏡構件302側向移動或移動到傾斜位置。
在一些情況下,移動透鏡系統不包括壓電或超音波馬達、或音圈馬達。在一些實施例中,系統不包括用於移動部件的任何軸承或撓曲部或潤滑脂。可以將本文中所揭露的可移動透鏡系統製作為是小型的,例如具有約20 mm、約10 mm、約5 mm、約3 mm、約2 mm、約1 mm、約750微米、約500微米、約250微米、約100微米、約75微米、約50微米、約25微米、約10微米、或其間的任何值、或用這些值中的任一者為界的任何範圍的寬度及/或高度。
與傳統的可移動透鏡系統相比,一些實施例可以提供減少的色差、較小的色散、及/或較小的色彩分離。可以使用使用液體透鏡來改變透鏡的曲率以變化焦距的操作來製作具有減少的像差的變焦透鏡。在一些情況下,與傾斜液體透鏡相比,側向移動透鏡(例如固體透鏡)以實施OIS可以減少色差。在一些情況下,可以將傾斜的液體透鏡操作為稜鏡,特別是在需要大量的流體介面實體傾斜來提供充足的光學傾斜以供進行OIS時。
在各種實施例中,提供了光學設備410。光學設備410包括定位在第一液體422與第二液體426之間的介面418處的光學構件414。使用第一液體422及第二液體426來在位置上致動光學構件414。
參照圖37A-37C,提供了依據本揭示內容的一些實施例在上下垂直方向(例如軸向方向)上在位置上致動光學構件414的光學設備410的一組示意橫截面圖。在一些態樣中,光學構件414在上下垂直方向上的移動可以將高達5X的變焦能力提供給單片變焦透鏡,然而其他的變焦量也是可能的。在一些實施例中,光學設備410包括第一窗口450、第二窗口454、及空腔458。可以將空腔458設置在第一窗口450、第二窗口454、與側壁之間。第一液體422(例如導電或極性液體)及第二液體426(例如是非導電的或是油)可以是實質彼此不混溶的且可以被設置在空腔458內。可以將光學構件414定位在介面418處,該介面是使用不混溶的第一液體422及第二液體426來形成的。例如,可以將光學構件414夾在第一液體422與第二液體426之間,其中光學構件414可以通過親水塗層430及/或疏水塗層434的組合來幫助維持該光學構件在介面418處的定位。例如,光學構件414可以在該光學構件的底部及側邊上具有一或更多個疏水塗層434,在該底部及該等側邊處,該光學構件與油性或非導電的第二液體426接觸。替代性或附加性地,光學構件414可以在該光學構件的頂側上具有一或更多個親水塗層430,在該頂側處,透鏡構件414與水性或導電的第一液體422接觸。此外,在一些實施例中,可以將疏水及/或親水塗層添加到光學設備410的內壁或窗口以接觸相應的第一液體422及第二液體426。
如圖37B及37C中所繪示,在介面418使用第一液體422、第二液體426、及電潤濕原理移動時,可以在上下垂直方向上在位置上致動光學構件414。可以使用沿著光學設備410的二或更多個側壁定位的電極438或金屬毯438來向第一液體422及第二液體426施加電潤濕。在一些實施例中,可以將側壁分段為可變地將所施加的電壓442控制為負電壓442a或正電壓442b(或無電壓差)以引入抗潤濕及潤濕的表面。在一些實施例中,側壁的每個節段可以包括至少一個電極,以獨立施加電壓以變化第一液體422與第二液體426的介面418。在一些實施例中,金屬毯438可以至少部分地擴散到一或更多個玻璃側壁中,以促進將金屬毯438結合到光學設備410以形成至少一個電極438及/或導電面。在電壓差跨光學設備410增加時,第一液體422的潤濕性增加且可以向下推動或推開第二液體426。相反地,在電壓差跨光學設備410減少時,第一液體42的潤濕性減少,且第一液體422可以相對於第二液體426退縮或被推回。
例如,在一些實施例中,電極438的一或更多個節段可以界定與第一液體422電連通的共同電極(例如設置在如圖37A-37C中所示的側壁的上部處的電極)。附加性或替代性地,電極438的一或更多個節段可以界定驅動電極(例如設置在如圖37A-37C中所示的側壁的下部處的電極),該驅動電極與第一液體422及第二液體426絕緣(例如藉由疏水介電層或材料來絕緣)。改變共用電極與驅動電極之間的電壓差可以改變空腔458的內表面(例如由疏水介電層或材料所界定的空腔內側壁)的潤濕性。例如,增加電壓差可以增加側壁相對於第一液體422的潤濕性,從而使得第一液體與第二液體426之間的介面沿著側壁向下移動。相反地,減少電壓差可以減少側壁相對於第一液體422的潤濕性,從而使得第一液體與第二液體426之間的介面沿著側壁向上移動。在一些實施例中,驅動電極包括複數個驅動電極節段。例如,驅動電極節段可以圍繞空腔458而分佈,使得可以向不同的驅動電極或電極節段施加不同的電壓,且可以將第一液體422與第二液體426之間的介面的不同部分沿著空腔的側壁定位在不同的位置處。在一些實施例中,此類配置可以允許傾斜及/或旋轉空腔458內的光學構件414。
現參照圖37B,跨分段的側壁在底部(驅動)電極與頂部(共用)電極之間施加了電壓差,該電壓差移動介面418。響應於電潤濕表面,第二液體426沿著側壁向上推進,從而將第二流體426體積的一部分沿著側壁向上傳輸到空腔458中。為了抵消第二液體426所向上傳輸到潤濕側壁的體積,第一液體422同時被迫向下抵靠光學構件414的頂面,從而將光學構件414從圖37A中所繪示的該光學構件的原始位置向下致動或推動。因此,在向光學設備410的側壁施加抗潤濕時,使用利用第一液體422及第二液體426進行的電潤濕來在垂直方向上在位置上向下致動光學構件414。
現參照圖37C,跨分段的側壁在底部(驅動)電極與頂部(共用)電極之間施加了電壓差,該電壓差移動介面418。響應於電潤濕表面,第二液體426沿著側壁向下退縮,從而將第二流體426體積的一部分向下傳輸到空腔458中。為了抵消向潤濕側壁下方移動的第二液體26所傳輸的體積,第二液體422被迫向上抵靠光學構件414的表面,從而將光學構件414從如圖37A中所繪示的該光學構件的原始位置向上致動或推動。此外,為了抵消向潤濕側壁下方移動的第二液體426所傳輸的體積,第一液體沿著側壁向下推進,從而將第二液體426向下推動到空腔458中。因此,在向光學設備410的側壁施加潤濕時,使用利用第一液體422及第二液體426進行的電潤濕來在垂直方向上在位置上向上致動光學構件414。
參照圖38A-38C,提供了依據本揭示內容的一些實施例在左右水平方向上(例如側向地)及/或在圍繞光軸512(參照圖41)的旋轉方向上在位置上致動光學構件414的光學設備410的一組示意橫截面圖。光學設備410包括第一窗口450、第二窗口454、及空腔458。可以將第一液體422(例如導電或極性液體)定位在光學構件414上方及下方,且可以將第二液體426(例如是非導電的或是油)定位到光學構件414的左側及右側。第一液體422及第二液體426可以是彼此不混溶的且形成兩組介面418。可以將光學構件414定位在介面418處。可以將光學構件414夾在定位在光學構件414上方的第一體積的第一液體422與定位在該光學構件414下方的第二體積的第一液體之間,且額外地夾在定位在光學構件414的左側的第一體積的第二液體426與定位在該光學構件的右側的第二體積的第二液體之間。光學構件414可以幫助通過使用親水塗層430及/或疏水塗層434來維持該光學構件在這些介面418處的定位。例如,光學構件414可以在該光學構件的左側及右側上具有疏水塗層434,在該左側及該右側處,光學構件414與油性或非導電的第二液體426接觸。或者,光學構件414可以在該光學構件的頂側及底側上具有親水塗層430,在該頂側及該底側處,光學構件414與水性或導電的第一液體422接觸。
如圖38B及38C中所繪示,在一些實施例中,可以使用與第一液體422及第二液體426的電潤濕原理沿著移動介面418在左右水平方向上在位置上致動光學構件414。可以使用沿著光學設備410的二或更多個側壁定位的電極438來向第一液體422及第二液體426施加電潤濕。在一些實施例中,可以將側壁分段為可變地將所施加的電壓442控制為負電壓442a或正電壓442b以引入抗潤濕及潤濕的表面。在一些實施例中,側壁的每個節段可以包括至少一個電極,以獨立施加電壓以變化第一液體422與第二液體426的介面418。在電壓差跨光學設備410增加時,第一液體422的潤濕性增加且可以向下推動或推開第二液體426。相反地,在電壓差跨光學設備410減少時,第一液體422的潤濕性減少,且第一液體422可以相對於第二液體426退縮或被推回。
現參照圖38B,可以向左側壁施加減少的正電壓442b,以減少與第二液體426接觸的表面相對於第一液體422的潤濕性。左側壁上減少的潤濕性相對於圖38A中所呈現的左側壁表面上所繪示的接觸角減少了對應的接觸角,藉此朝向側壁及背向光軸拉動第一體積的第二液體426的頂點。可以向右側壁施加增加的正電壓442b,以增加與第二液體426接觸的表面相對於第一液體422的潤濕性。右側壁上增加的潤濕性相對於圖38A中所呈現的右側壁表面上所繪示的接觸角增加了對應的接觸角,藉此背向側壁及朝向光軸推動第二體積的第二液體426的頂點。左側壁上減少的潤濕性及右側壁上同時增加的潤濕性與光學透鏡構件414的從右到左的致動對應。因此,在向光學設備410的左側壁施加減少的電潤濕電壓及向光學設備410的右側壁施加增加的電潤濕電壓時,光學透鏡構件414在水平方向上在位置上向左致動。
現參照圖38C,可以向右側壁施加減少的正電壓442b,以減少與第二液體426接觸的表面相對於第一液體422的潤濕性。右側壁上減少的潤濕性相對於圖38A中所呈現的右側壁表面上所繪示的接觸角減少了對應的接觸角,藉此朝向側壁及背向光軸拉動第一體積的第二液體426的頂點。可以向左側壁施加增加的正電壓442b,以增加與第二液體426接觸的表面相對於第一液體422的潤濕性。左側壁上增加的潤濕性相對於圖38A中所呈現的左側壁表面上所繪示的接觸角增加了對應的接觸角,藉此背向側壁及朝向光軸推動第二體積的第二液體426的頂點。左側壁上減少的潤濕性及左側壁上同時增加的潤濕性與光學透鏡構件414的從左到右的致動對應。因此,在向光學設備410的右側壁施加減少的電潤濕電壓及向光學設備410的左側壁施加增加的電潤濕電壓時,光學透鏡構件414在水平方向上在位置上向右致動。可以施加其他的電壓組合以產生類似的電壓差以供移動光學構件414。
現參照圖39,提供了依據本揭示內容的一些實施例能夠在左右水平方向上(例如側向地)及在上下垂直方向上(例如軸向地)在位置上致動光學構件414的光學設備410的示意橫截面圖。光學設備410可以包括第一窗口450、第二窗口454、及空腔458。空腔458包封光學構件414,該光學構件可以使用第一液體422及第二液體426在左右水平方向及上下垂直方向兩者上在位置上致動。光學設備410包括定位在光學構件414上方及下方的第一液體422(例如導電或極性液體)及定位在光學構件414的左側及右側的第二液體426(例如是非導電的或是油)。此外,光學設備410可以包括由第二液體426製作且直接定位在透鏡構件414下方的額外圓柱。在一些實施例中,第一液體422及第二液體426可以均具有大約相同的折射率,因此使用光學設備410來產生的影像將不會由於光學設備的不同部分具有第一液體422及第二液體426的組合而失真。可以將光學構件414夾在定位在光學構件414上方及下方的第一液體422之間且額外夾在定位在光學構件414的左側及右側的第二液體426之間。光學構件414可以幫助通過親水塗層430及/或疏水塗層434來維持該光學構件在這些介面418處的定位。例如,光學構件414可以在該光學構件的左側及右側上具有疏水塗層434,並且該光學構件的底側上的有限部分由圓柱所支撐,在該左側、右側、及底側處,光學構件414與油性或非導電的第二液體426接觸。或者,光學構件414可以在該光學構件的頂側及底側上具有親水塗層430,在該頂側及該底側處,光學構件414與水性或導電的第一液體422接觸。與圖37A-37C及圖38A-38C中所描述的致動機構類似,可以經由電潤濕在位置上致動直接定位在透鏡構件414下方的圓柱,以在上下垂直方向上升起及降下光學構件414。將由直接定位在透鏡構件414下方的圓柱所提供的上下垂直致動與左右水平致動結合提供了可以用x、y、z方向上的任何組合使用第一液體422及第二液體426來移動光學構件414的實施例。
現參照圖40,提供了依據本揭示內容的一些實施例能夠在左右水平方向上(例如側向地)及在上下垂直方向上(例如軸向地)在位置上致動光學構件414的光學設備410的示意橫截面圖。光學構件414被定位在由第二流體426製作的環上方且與該環接觸,而不是使用直接定位在光學構件414下方的圓柱。與已經描述的位置致動機構類似,可以使用電潤濕來致動第二流體426的環以升起及降下光學構件414。與定位在如所繪示的光學構件414的末端上的第二流體426部分結合,光學構件414可以移動到笛卡耳座標系統中的任何地方。
在本文中所揭露的實施例中的每一者中,光學構件414可以包括但不限於塑膠透鏡、球形透鏡、球形透鏡陣列、受致動的液體透鏡、雙凹透鏡、雙凸透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡、負彎月面透鏡、正彎月面透鏡、凸凹透鏡、或凹凸透鏡、繞射光柵、或上述項目的組合、或任何其他合適的光學元件。選定為用於光學設備410中的光學構件414的類型可以基於給定的應用或所需的功能性而變化。例如,在一些實施例中,可以將所提供的光學構件414中的幾個(例如塑膠透鏡或受致動的液體透鏡)用在變焦透鏡應用中。在一些實施例中,光學構件414可以包括受致動的液體透鏡,其中光學設備410可以將液體透鏡包括在液體透鏡內部。在光學構件414包括定位在第一液體422與第二液體426的介面418處的液體透鏡的實施例中,可以通過感應過程提供電力以操控液體透鏡的焦距。
在一些實施例中,位置致動的類型不意味著限制。在一些實施例中,可以提供單種類型的位置致動以操控從光學設備所產生的影像。在其他的實施例中,可以提供不同位置致動的任何組合以再次與光學設備410所需的需求相配。在一些實施例中,可以在光學傾斜方向上、在左右水平方向上、在上下垂直方向上、在偏轉旋轉方向上在位置上致動光學構件414,或上述項目的組合。
雖然圖37A-40中所論述的實施例揭露用來在光學設備410中施加位置致動的電潤濕技術,但致動的類型不意味著限制。例如,在一些實施例中,可以使用電潤濕、磁流變流體、靜電電場、電致動、或機械致動來致動光學構件414。電潤濕包括用施加的電場修改表面(該表面一般是疏水的)的潤濕性質。磁流變流體包括一種流體,在經受磁場時,該流體可以大大地將該流體的表觀黏度增加到成為黏彈性固體的程度。靜電電場包括不同表面上的電荷的不平衡,以使用靜電排斥及吸引來操控或致動設備或材料。電子致動涉及將電力轉換成運動,但本身不產生可用的機械動力。在本文中所揭露的實施例中,位置致動的類型不意味著限制,除非另有指定。並且,第一液體422及第二液體426可以互換,且可以據此修改驅動方法。雖然將各種實施例描述為使用液體,但也可以使用任何合適的流體,包括液體及氣體。在一些情況下,可以包括氣隙或其他的氣體(未示出)。
如下文在圖41中所更詳細描述的,電潤濕光學設備或液體透鏡的單元大致由兩個透明的絕緣板及側壁所界定。不平坦的下板包括圓錐形或圓柱形的凹陷或凹口,該凹陷或凹口容納非導電或絕緣的液體。單元的其餘部分填有導電液體,該導電液體與絕緣液體不混溶且具有不同的折射率及實質相同的密度。一或更多個驅動電極被定位在凹口的側壁上。可以將絕緣薄層引入在驅動電極與相應的液體之間,以在具有長期化學穩定性的介電表面上提供電潤濕。共同電極與導電液體接觸。通過電潤濕現象,依據在電極之間施加的電壓V,可以修改兩種液體之間的介面的曲率。因此,依據所施加的電壓,與液滴的區域中的板正交地穿過單元的光束將或多或少地散焦。導電液體一般是含有鹽的含水液體。非導體液體一般是油、烷烴、或烷烴的混合物(可能是鹵化的)。
在一些實施例中,光學設備410可以包括受致動的液體透鏡作為光學構件414。將液體透鏡用作光學構件414可以提供對光學設備410的額外的複雜性及控制水平。例如,除了能夠在x、y、z方向上移動液體透鏡以外,使用旋轉變壓器或其他技術來通過感應過程提供電力以操控液體透鏡的焦距是可能的。可以控制及調整電壓差以將液體(例如彎月面)之間的介面沿著空腔的側壁移動到所需的位置。藉由沿著空腔的側壁移動介面,可以改變液體透鏡的焦點(例如屈光度)、傾斜、散像、及/或更高階的像差。進一步地,在液體透鏡的操作期間,液體透鏡及其成分的介電及/或表面能量性質可以改變。
現參照圖41,光學設備410包括第一窗口450、第二窗口454、及空腔458。可以將空腔458設置在第一窗口450與第二窗口454之間。第一液體422(例如導電或極性液體)及第二液體426(例如是非導電的或是油)可以是實質彼此不混溶的且可以被設置在空腔458內。不混溶的第一液體422及第二液體426可以形成介面418,其中可以將光學構件414定位在此介面418處。可以將光學構件414夾在第一液體422與第二液體426之間,其中透鏡構件414可以通過親水塗層430及/或疏水塗層434來幫助維持該光學構件在介面418處的定位。例如,光學構件414可以在該光學構件的底部及側邊上具有疏水塗層434,在該底部及該等側邊處,該光學構件與油性或非導電的第二液體426接觸。或者,光學構件414可以在該光學構件的頂側上具有親水塗層430,在該頂側處,透鏡構件414與水性或導電的第一液體422接觸。
在一些實施例中,可以將光學設備410耦接為與液體透鏡500光學連通。提供了示例性液體透鏡500的簡化橫截面圖。液體透鏡500的結構不意味著限制,且可以包括本領域中習知的任何結構。在一些實施例中,液體透鏡500可以包括透鏡主體502及形成於透鏡主體502中的空腔504。可以將第一液體506及第二液體508設置在空腔504內。在一些實施例中,第一液體506可以是極性液體,也稱為導電液體。附加性或替代性地,第二液體508可以是非極性液體及/或絕緣液體,也稱為非導電液體。在一些實施例中,第一液體506及第二液體508可以彼此不混溶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510形成透鏡。在一些實施例中,第一液體506及第二液體508可以具有實質相同的密度,這可以有助於避免介面510的形狀由於液體透鏡500的實體定向改變(例如由於重力而改變)而改變。
在圖41中所描繪的液體透鏡500的一些實施例中,空腔504可以包括第一部分(或頂部空間)504A及第二部分(或基部)504B。例如,可以由如本文中所述的液體透鏡500的中間層中的孔腔界定空腔504的第二部分504B。附加性或替代性地,空腔504的第一部分504A可以由液體透鏡500的第一外層中的凹口界定及/或設置在如本文中所述的中間層中的孔腔外部。在一些實施例中,可以將第一液體506的至少一部分設置在空腔504的第一部分504A中。附加性或替代性地,可以將第二液體508設置在空腔504的第二部分504B內。例如,可以將第二液體508的實質上全部或一部分設置在空腔504的第二部分504B內。在一些實施例中,可以將介面510的周邊(例如與空腔的側壁接觸的介面邊緣)設置在空腔504的第二部分504B內。
可以經由電潤濕調整液體透鏡500的介面510(參照圖41)。例如,可以在第一液體506與空腔504的表面(例如如本文中所述的定位在空腔504的表面附近且與第一液體506絕緣的一或更多個驅動電極)之間施加電壓,以增加或減少空腔504的表面相對於第一液體506的潤濕性及改變介面510的形狀。在一些實施例中,調整介面510可以改變介面510的形狀,這改變了液體透鏡500的焦距或焦點。例如,此類焦距改變可以允許液體透鏡500執行自動對焦功能。附加性或替代性地,調整介面510可以相對於液體透鏡500的光軸512傾斜介面。例如,除了提供散像變化或更高階的光學像差校正以外,此類傾斜還可以允許液體透鏡500執行光學影像穩定(OIS)功能。可以在不相對於影像感測器、固定的透鏡或透鏡堆疊、殼體、或內部可以併入液體透鏡500的攝影機模組的其他元件實體移動液體透鏡500的情況下實現介面510的調整。
在一些實施例中,液體透鏡500的透鏡主體502可以包括第一窗口514及第二窗口516。在此類實施例中的一些中,可以將空腔504設置在第一窗口514及第二窗口516之間。在一些實施例中,透鏡主體502可以包括協同形成透鏡主體502的複數個層。例如,在圖41中所示的實施例中,透鏡主體502可以包括第一外層518、中間層520、及第二外層522。在此類實施例中的一些中,中間層520可以包括形成通過該中間層的孔腔。可以將第一外層518結合到中間層520的一側(例如物側)。例如,可以將第一外層518在結合物534A處結合到中間層520。結合物534A可以是黏著結合物、雷射結合物(例如雷射焊接)、機械閉合塊、或能夠將第一液體506及第二液體508維持在空腔504內的任何另一種合適的結合物。附加性或替代性地,可以將第二外層522結合到中間層520的另一側(例如影像側)。例如,可以在結合物534B及/或結合物534C處將第二外層522結合到中間層520,可以如本文中針對結合物534A所述地配置結合物534B及/或結合物534C。在一些實施例中,可以將中間層520設置在第一外層518與第二外層522之間,可以藉由第一外層518及第二外層522在相反側上覆蓋中間層中的孔腔,且可以將空腔504的至少一部分界定在孔腔內。因此,第一外層518的覆蓋空腔504的一部分可以充當第一窗口514,且第二外層522的覆蓋空腔的一部分可以充當第二窗口516。
在一些實施例中,空腔504可以包括第一部分504A及第二部分504B。例如,在圖41中所示的實施例中,可以由中間層520中的孔腔界定空腔504的第二部分504B,且可以將空腔的第一部分504A設置在空腔504的第二部分504B與第一窗口514之間。在一些實施例中,第一外層518可以包括如圖41中所示的凹口,且可以將空腔504的第一部分504A設置在第一外層518中的凹口內。因此,可以將空腔504的第一部分504A設置在中間層520中的孔腔外部。
在一些實施例中,空腔504(例如空腔504的第二部分504B)可以如圖41中所示地是錐形的,使得空腔504的橫截面積在從物側到影像側的方向上沿著光軸512減少。例如,空腔504的第二部分504B可以包括窄端505A及寬端505B。用語「窄」及「寬」是相對性的用語,意指窄端505A比寬端505B窄。此類錐形空腔可以有助於維持第一液體506與第二液體508之間的介面510沿著光軸512的對準。在其他的實施例中,空腔504是錐形的使得空腔504的橫截面積在從物側到影像側的方向上沿著光軸增加,或不是錐形的使得空腔504的橫截面積沿著光軸保持實質恆定。
在一些實施例中,影像光可以通過第一窗口514進入圖41中所描繪的液體透鏡500,可以在第一液體506與第二液體508之間的介面510處折射,且可以通過第二窗口516離開液體透鏡500。在一些實施例中,第一外層518及/或第二外層522可以包括充足的透明度以允許傳遞影像光。例如,第一外層518及/或第二外層522可以包括聚合物、玻璃、陶瓷、或玻璃陶瓷材料。在一些實施例中,第一外層518及/或第二外層522的外表面可以是實質平坦的。因此,即使液體透鏡500可以用作透鏡(例如藉由折射穿過介面510的影像光用作透鏡),液體透鏡500的外表面也可以是平坦的,而不是像固定透鏡的外表面那樣彎曲。在其他的實施例中,第一外層518及/或第二外層522的外表面可以是彎曲的(例如凹面或凸面)。因此,液體透鏡500可以包括整合式固定透鏡。在一些實施例中,中間層520可以包括金屬、聚合物、玻璃、陶瓷、或玻璃陶瓷材料。因為影像光可以穿過中間層520中的孔腔,中間層520可以是或可以不是透明的。
在一些實施例中,液體透鏡500(參照圖41)可以包括與第一液體506電連通的共同電極524。附加性或替代性地,液體透鏡500可以包括設置在空腔504的側壁上且與第一液體506及第二液體508絕緣的一或更多個驅動電極526。可以向共同電極524及驅動電極526供應不同的電壓以如本文中所述地改變介面510的形狀。
在一些實施例中,液體透鏡500(參照圖41)可以包括導電層528,該導電層的至少一部分被設置在空腔504內。例如,導電層528可以包括導電塗層,該導電塗層在第一外層518及/或第二外層522結合到中間層520之前被塗敷到該中間層。導電層528可以包括金屬材料、導電聚合物材料、另一種合適的導電材料、或上述項目的組合。附加性或替代性地,導電層528可以包括單個層或複數個層,該等層中的一些或全部可以是導電的。在一些實施例中,導電層528可以界定共同電極524及/或驅動電極526。例如,可以在將第一外層518及/或第二外層522結合到中間層518之前將導電層128塗敷到該中間層的實質整個外表面。在將導電層528塗敷到中間層518之後,可以將導電層分段成各種導電構件(例如共同電極524及/或驅動電極526)。在一些實施例中,液體透鏡500可以包括導電層528中的劃線530A以將共同電極524與驅動電極526彼此隔離(例如電隔離)。在一些實施例中,劃線530A可以包括導電層528中的間隙。例如,劃線530A是具有約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、或由所列出的值界定的任何範圍的寬度的間隙。
也如圖41中所描繪的,液體透鏡500可以包括設置在空腔504內且定位在驅動電極526的頂部上的絕緣層532。例如,絕緣構件532可以包括在將第一外層518及/或第二外層522結合到中間層520之前塗敷到該中間層的絕緣塗層。在一些實施例中,絕緣構件532可以包括在將第二外層522結合到中間層520之後且在將第一外層518結合到該中間層之前塗敷到導電層528及第二窗口516的絕緣塗層。因此,絕緣構件532可以覆蓋空腔504及第二窗口516內的導電層528的至少一部分。在一些實施例中,絕緣構件532可以透明到足以允許如本文中所述地將影像光傳遞通過第二窗口516。
在圖41中所描繪的液體透鏡500的一些實施例中,絕緣構件532可以覆蓋驅動電極526的至少一部分(例如驅動電極的設置在空腔504內的部分)以將第一液體506及第二液體508與絕緣驅動電極。附加性或替代性地,共同電極524的設置在空腔504內的至少一部分可以不被絕緣構件532覆蓋。因此,共同電極524可以如本文中所述地與第一液體506電連通。在一些實施例中,絕緣構件532可以包括空腔504的第二部分504B的疏水表面層。此類疏水表面層可以有助於將第二液體508維持在空腔504的第二部分504B內(例如藉由吸引在非極性第二液體與疏水材料之間來維持)及/或允許介面510的周邊沿著疏水表面層移動(例如藉由電潤濕移動)以如本文中所述地改變介面的形狀。
在一些實施例中,可以將具有約從約8 nm到約10 nm的間隔的二或更多個繞射光柵耦接到第二窗口516以將光分裂及/或繞射成在不同方向上行進的幾道射束。在一些實施例中,多繞射光柵可以相對於液體透鏡500的光軸512使聚焦的光束分裂及繞射。
依據一些實施例,電潤濕光學設備包括電壓源以供施加AC電壓以變化形成於導電液體與非導電液體之間的彎月面以控制透鏡的焦距。在一些實施例中,電潤濕光學設備更包括驅動器或類似的電子設備以供控制透鏡,其中透鏡及驅動器或類似的電子設備被整合到液體透鏡中。在其他的實施例中,電潤濕光學設備可以包括合併至少一個驅動器或類似電子設備的複數個透鏡。
電潤濕光學設備可以用作可變焦距液體透鏡、光學變焦、眼科設備、具有可變光軸傾斜的設備、影像穩定設備、光束偏向設備、可變照明設備、及使用電潤濕的任何其他光學設備,或可以是上述設備的一部分。在一些實施例中,可以將液體透鏡/電潤濕光學設備合併或安裝在任何一個或更多個裝置中,該任何一個或更多個裝置例如包括攝影機透鏡、手機顯示器、內視鏡、遙測儀、牙科攝影機、條碼讀取器、射束偏向器、及/或顯微鏡。
雖然已經為了說明的目的闡述了示例性實施例及示例,但上述說明無論如何並不旨在限制揭示內容及隨附請求項的範圍。因此,可以在不實質脫離本揭示內容的精神及各種原理的情況下對上述實施例及示例作出變化及修改。要將所有此類修改及變化在本文中包括在此揭示內容的範圍內且由以下的請求項保護。
額外細節
在上文所提供的揭示內容中,與特定的示例實施例結合描述了用於控制透鏡的裝置、系統、及方法。然而,將瞭解到,可以將實施例的原理及優點用於任何其他可適用的系統、裝置、或方法。雖然可能參照類比、數位、或混合式電路系統描述了所揭露的實施例中的一些,但在不同的實施例中,可以針對不同的部件將本文中所論述的原理及優點實施為類比、數位、或混合式電路系統。在一些圖式中,示出了四個電極(例如絕緣電極)。可以將本文中所論述的原理及優點應用於具有多於四個電極或少於四個電極的實施例。
可以將本文中所述的原理及優點實施在各種裝置中。此類裝置的示例可以包括但不限於消費性電子產品、消費性電子產品的部件、電子測試配備等等。本文中所述的原理及優點與透鏡相關。具有透鏡的示例產品可以包括行動電話(例如智慧型手機)、醫療照護監測設備、載具電子系統(例如汽車電子系統)、網路攝影機、電視、電腦監視器、電腦、手持式電腦、平板電腦、膝上型電腦、個人數位助理(PDA)、冰箱、DVD播放器、CD播放器、數位視訊記錄器(DVR)、攝錄像機、攝影機、數位攝影機、複印機、傳真機、掃描器、多功能周邊設備、手錶、時鐘等等。進一步地,裝置可以包括未完成的產品。
在一些實施例中,本文中所述的方法、技術、微處理器、及/或控制器是由一或更多個特殊用途計算設備所實施的。該等特殊用途計算設備可以是用來執行該等技術的硬連線,或可以包括數位電子設備(例如被永久程式化為執行該等技術的一或更多個特定應用積體電路(ASIC)或現場可程式化閘極陣列(FPGA)),或可以包括被程式化為依據韌體、記憶體、其他儲存器、或組合中的程式指令來執行該等技術的一或更多個通用硬體處理器。該等指令可以駐留在RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、暫存器、硬碟、可移除式磁碟、CD-ROM、社任何其他形式的非暫時性電腦可讀取儲存媒體中。此類特殊用途計算設備也可以將定制的硬連線邏輯、ASIC、或FPGA與定制的程式設計結合以完成該等技術。特殊用途計算設備可以是桌上型電腦系統、伺服器電腦系統、可攜式電腦系統、手持式設備、聯網設備、或合併硬連線及/或程式邏輯以實施該等技術的任何其他的設備或設備組合。
可以藉由作業系統軟體(例如iOS、Android、Chrome OS、Windows XP、Windows Vista、Windows 7、Windows 8、Windows Server、Windows CE、Unix、Linux、SunOS、Solaris、iOS、Blackberry OS、VxWorks、或其他相容的作業系統)協調本文中所述的處理器及/或控制器。在其他的實施例中,可以由專屬的作業系統控制計算設備。常規的作業系統控制及排程電腦進程以供執行、執行記憶體管理、提供檔案系統、聯網、I/O服務、及提供使用者介面功能性(例如圖形使用者介面(「GUI」))等等。
本文中所述的處理器及/或控制器可以使用定制的硬連線邏輯、一或更多個ASIC或FPGA、韌體、及/或程式邏輯來實施本文中所述的技術,這使得微處理器及/或控制器成為特殊用途機器。依據一個實施例,本文中所揭露的技術的一部分是藉由處理器(例如微處理器)及/或其他的控制器構件響應於執行容納在記憶體中的一或更多個序列指令來執行的。可以將此類指令從另一個儲存媒體(例如儲存設備)讀取到記憶體中。執行容納在記憶體中的指令序列使得處理器或控制器執行本文中所述的過程步驟。在替代性的實施例中,可以替代於軟體指令或與軟體指令結合來使用硬連線的電路系統。
並且,可以由機器(例如處理器設備、數位訊號處理器(DSP)、特定應用積體電路(ASIC)、現場可程式化閘極陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯設備、離散閘極或電晶體邏輯、離散硬體元件、或設計為執行本文中所述的功能的上述項目任何組合)實施或執行與本文中所揭露的實施例結合描述的各種說明性邏輯區塊及模組。處理器設備可以是微處理器,或者,處理器設備可以是控制器、微處理器、或狀態機、上述項目的組合等等。處理器設備可以包括配置為處理電腦可執行指令的電路系統。在另一個實施例中,處理器設備包括在不處理電腦可執行指令的情況下執行邏輯運算的FPGA或其他的可程式化設備。也可以將處理器設備實施為計算設備的組合(例如DSP及微處理器的組合)、複數個微處理器、與DSP核心結合的一或更多個微處理器、或任何其他的此類配置。雖然在本文中主要是針對數位技術來描述,但處理器設備也可以包括主要是類比的元件。例如,可以將本文中所述的渲染技術中的一些或全部實施在類比電路系統或混合式的類比及數位電路系統中。
除非上下文另有明確需要,在整篇說明書及請求項中,用詞「包括」等等要用包容性的意義(與互斥或窮舉的意義相反)詮釋;也就是說,是用「包括,但不限於」的意義詮釋。如本文中所一般使用的用詞「耦接」或「連接」指的是可以擇一地直接連接或藉由一或更多個中間構件連接的二或更多個構件。此外,在用於此申請案中時,用詞「本文中」、「上文」、「下文」、及類似意味的用詞應指此申請案的整體而非指此申請案的任何特定部分。若上下文容許,則「實施方式」中使用單數數量或複數數量的用詞也可以分別包括複數數量或單數數量。指稱二或更多個項目的清單的用詞「或」旨在涵蓋所有以下用詞解釋:清單中的項目中的任一者、清單中的所有項目、及清單中的項目的任何組合。本文中所提供的所有數值旨在包括類似的值(例如測量誤差範圍內的值)。
雖然此揭示內容包含某些實施例及示例,但本領域中的技術人員將瞭解到,範圍超出具體揭露的實施例而延伸到其他的替代性實施例及/或用途以及其顯而易見的變體及等效物。此外,雖然已經詳細示出及描述實施例的幾個變化,但本領域中的技術人員基於此揭示內容將容易理解其他的變體。也預期,可以作出實施例的具體特徵及態樣的各種組合或子組合,且該等組合或子組合仍然落於此揭示內容的範圍之內。應瞭解到,可以將所揭露的實施例的各種特徵及態樣彼此結合或替代以形成實施例的變化模式。本文中所揭露的任何方法並不需要用所記載的順序執行。因此,範圍旨在不應受到上述的特定實施例所限制。
除非另有具體陳述,或者根據使用時的上下文所瞭解的,否則條件語言(例如「可以」或「可能」)一般旨在傳達,某些實施例包括某些特徵、構件、及/或步驟,而其他的實施例不包括該等特徵、構件、及/或步驟。因此,此類條件語言一般不旨在暗示,一或更多個實施例無論如何都需要特徵、構件、及/或步驟,或一或更多個實施例一定包括用於在有或沒有使用者輸入或提示的情況下決定是否要將這些特徵、構件、及/或步驟包括或執行在任何特定實施例中的邏輯。本文中所使用的任何標題僅是為了讀者方便,且不意味著限制了範圍。
進一步地,雖然本文中所述的設備、系統、及方法可以有各種變體及替代的形式,但已經在附圖中示出及在本文中詳細描述了該等設備、系統、及方法的具體示例。然而,應瞭解到,本發明不限於所揭露的特定形式或方法,而是相反地,本發明要涵蓋落在所述的各種實施方式的精神及範圍之內的所有變體、等效物、及替代方案。進一步地,可以將本文中任何特定特徵、態樣、方法、性質、特性、品質、屬性、構件等等的揭示內容以及實施方式或實施例用在本文中所闡述的所有其他實施方式或實施例中。本文中所揭露的任何方法並不需要用所記載的順序執行。本文中所揭露的方法可以包括由實行者所採取的某些行動;然而,該等方法也可以擇一明確地或隱含地包括彼等行動的任何第三方指令。
本文中所揭露的範圍也包括其任何及所有重疊部分、子範圍、及組合。例如為「高達」、「至少」、「大於」、「小於」、「在...之間」等等的語言包括了所記載的數量。前面是例如「約」或「大約」的用語的數字包括了所記載的數字,且應該視情況解讀(例如在該等情況下儘可能合理地準確,例如±1%、±3%、±5%、±10%、±15%等等)。例如,「約3.5 mm」包括「3.5 mm」。即使未記載用語「約」或「大約」,也應將本文中的數字及/或值的記載瞭解為均揭露了該等值或數字以及「約」或「大約」彼等值或數字。例如,「3.5 mm」的記載包括「約3.5 mm」。前面是例如「實質」的用語的語句包括了所記載的語句,且應視情況解讀(例如在該等情況下儘可能合理地解讀)。例如,「實質恆定」包括「恆定」。除非另有陳述,否則所有測量都處於標準條件下,包括環境溫度及壓力。
在本文中為了說明的目的,在一些情況下,用語「上」、「下」、「右」、「左」、「後」、「前」、「垂直」、「水平」、及上述項目的衍生物應與如與論述相關聯的圖式中所定向的設備相關。然而,要瞭解到,設備可以採用各種替代定向及步驟序列,除非相反地明確指定。也要瞭解到,附圖中所繪示及以下說明書中所描述的具體設備及過程僅是隨附請求項中所界定的發明性概念的示例性實施例。因此,不要將與本文中所揭露的實施例相關的具體尺度及其他的實體特性視為限制,除非請求項另有明確陳述。
如本文中所使用的,用語「及/或」在用於二或更多個項目的列表中時,意指可以採用所列出的項目中的任何一者本身或可以採用所列出的項目中的二或更多者的任何組合。例如,若將組成描述為包含成分A、B、及/或C,則該組成可以單獨包含A;單獨包含B;單獨包含C;包含A及B的組合;包含A及C的組合;包含B及C的組合;或包含A、B、及C的組合。
在此文件中,例如為第一及第二、頂部及底部等等的關係用語僅用來將一個實體或行動與另一個實體或行動進行區隔,而不一定需要或暗示此類實體或行動之間的任何實際的此類關係或順序。
本領域中的技術人員及製作或使用本揭示內容的彼等人將想到本揭示內容的變體。因此,據瞭解,附圖中所示出的及上文所描述的實施例僅是為了說明的目的且不旨在限制本揭示內容的範圍,如依據專利法的原理(包括等效物原則)所解讀的,該範圍是由以下的請求項所界定的。
為了此揭示內容的目的,用語「耦接」(其所有形式為:耦接(couple)、耦接(coupling)、耦接(coupled)等等)一般而言意指兩個元件彼此直接或間接接合。此類接合可以本質上是固定的或本質上是可動的。可以用兩個元件及任何額外的中間構件實現此類接合,該等中間構件彼此或與該兩個元件一體地形成為單個整體。除另有說明外,此類接合可以本質上是永久的,或可以本質上是可移除的或可釋放的。
如本文中所使用的,用語「約」意味著,數量、尺寸、配方、參數、及其他量及特性是不準確或不需要是準確的,而是依需要可以是近似及/或較大或較小的反射容差、轉換因素、捨入、測量誤差等等、及本領域中的技術人員所習知的其他因素。在將用語「約」用於描述值或範圍的端點時,應將本揭示內容瞭解為包括所指稱的特定值或端點。無論本說明書中的數值或範圍端點是否記載「約」,數值或範圍端點都是要包括兩種實施例:一種被「約」修飾,而一種不被「約」修飾。將進一步瞭解到,範圍中的每一者的端點與另一個端點相比是有意義的(significant)且是與另一個端點無關地有意義的。
如本文中所使用的用語「實質」、「實質上」、及其變化旨在敘述,所述特徵等於或幾乎等於一個值或描述。例如,「實質平坦」的表面旨在指示平坦或幾乎平坦的表面。並且,「實質」旨在指示兩個值是相等或幾乎相等的。在一些實施例中,「實質」可以指示在彼此約10%內的值,例如在彼此約5%內的值,或在彼此約2%內的值。
如本文中所使用的,用語「該」或「一」指的是「至少一個」,且不應限於「只有一個」,除非明確地相反指示。例如,因此對於「一元件」的指稱包括了具有二或更多個此類元件的實施例,除非上下文另有清楚指示。
用語「非混溶的」及「不溶混的」可以指在添加在一起時不形成均質混合物或在將一種液體添加到另一種液體時最小限度地混合的液體。在本說明中及以下的請求項中,兩種液體在它們的部分混溶性低於2%、低於1%、低於0.5%、或低於0.2%時被視為是非混溶的,所有值都是在給定的溫度範圍內(例如在20℃下)測量的。本文中的液體在廣泛的溫度範圍(包括例如-30℃到85℃及從-20℃到65℃)內具有低的互相混溶性。
10‧‧‧液體透鏡 12‧‧‧空腔 14‧‧‧第一流體 15‧‧‧流體介面 16‧‧‧第二流體 18‧‧‧下窗口 20‧‧‧上窗口 22‧‧‧第一電極 24‧‧‧絕緣材料 26‧‧‧第二電極 28‧‧‧軸 30‧‧‧光 32‧‧‧光學傾斜角 34‧‧‧實體傾斜角 200‧‧‧攝影機系統 202‧‧‧成像感測器 204‧‧‧光學構件 206‧‧‧控制器 208‧‧‧處理器 210‧‧‧電腦可讀取記憶體 212‧‧‧電腦可讀取指令 214‧‧‧查找表 216‧‧‧訊號產生器 218‧‧‧電源 220‧‧‧定向感測器 222‧‧‧自動對焦系統 224‧‧‧感測器 226‧‧‧變焦系統 300‧‧‧系統 302‧‧‧透鏡構件 303‧‧‧前窗口 304‧‧‧腔室 305‧‧‧後窗口 306‧‧‧第一流體 308‧‧‧第二流體 309‧‧‧流體 310‧‧‧第一電極 311‧‧‧殼體的部分 312‧‧‧第二電極 314‧‧‧絕緣材料 320‧‧‧內殼體 332‧‧‧第一電感器線圈 334‧‧‧第二電感器線圈 342‧‧‧磁性區域 410‧‧‧光學設備 414‧‧‧光學構件 418‧‧‧介面 422‧‧‧第一液體 426‧‧‧第二液體 430‧‧‧親水塗層 434‧‧‧疏水塗層 438‧‧‧電極 450‧‧‧第一窗口 454‧‧‧第二窗口 458‧‧‧空腔 500‧‧‧液體透鏡 502‧‧‧透鏡主體 504‧‧‧空腔 506‧‧‧第一液體 508‧‧‧第二液體 510‧‧‧介面 512‧‧‧光軸 514‧‧‧第一窗口 516‧‧‧第二窗口 518‧‧‧第一外層 520‧‧‧中間層 522‧‧‧第二外層 524‧‧‧共同電極 526‧‧‧驅動電極 528‧‧‧導電層 532‧‧‧絕緣構件5 22a‧‧‧電極 22b‧‧‧電極 22c‧‧‧電極 22d‧‧‧電極 312a‧‧‧電極 312b‧‧‧電極 312c‧‧‧電極 442a‧‧‧負電壓 442b‧‧‧正電壓 504A‧‧‧第一部分 504B‧‧‧第二部分 505A‧‧‧窄端 505B‧‧‧寬端 530A‧‧‧劃線 534A‧‧‧結合物 534B‧‧‧結合物 534C‧‧‧結合物
將參照以下圖式詳細論述某些實施例,其中類似的參考標號始終指示類似的特徵。為了說明的目的而提供這些圖式,且實施例不限於該等圖式中所繪示的具體實施方式。下文是附圖中的圖式的說明。該等圖式不一定是依比例的,且為了明確及簡潔起見,可能在比例上誇張地示出或示意地示出圖式的某些特徵及某些視圖。
圖1是液體透鏡的示例實施例的橫截面圖。
圖2是利用所施加的電壓差的驅動狀態下的液體透鏡的示例實施例的橫截面圖。
圖3是具有四個絕緣電極的液體透鏡的示例實施例的平面圖。
圖4是具有傾斜流體介面的液體透鏡的示例實施例的橫截面圖。
圖5是攝影機系統的示例實施例的方塊圖,該攝影機系統可以包括液體透鏡。
圖6是可移動透鏡系統的示例實施例的橫截面圖。
圖7是與圖6正交地截取的可移動透鏡系統的橫截面圖。
圖8是可移動透鏡系統的橫截面圖,其中透鏡構件側向移動。
圖9示出可移動透鏡系統的另一個示例實施例。
圖10示出未驅動狀態下的可移動透鏡系統的另一個示例實施例。
圖11示出圖10的處於示例驅動狀態的可移動透鏡系統的示例實施例。
圖11A示出可移動透鏡系統的另一個示例。
圖11B示出可移動透鏡系統的另一個示例。
圖12是可移動透鏡系統的另一個示例實施例的橫截面圖。
圖13示出圖12的可移動透鏡系統,該可移動透鏡系統被驅動為軸向移動透鏡構件。
圖14示出圖12的可移動透鏡系統,該可移動透鏡系統被驅動為傾斜透鏡構件。
圖15是可移動透鏡系統的另一個示例實施例的橫截面圖。
圖16是示為處於未驅動狀態的可移動透鏡系統的另一個示例實施例的橫截面圖。
圖17是示為處於驅動狀態的請求項16的可移動透鏡系統的橫截面圖。
圖18是可移動透鏡系統的另一個示例的橫截面圖,其中可移動透鏡構件處於第一位置。
圖19是圖18的可移動透鏡系統的橫截面圖,其中可移動透鏡構件處於第二位置。
圖20是可移動透鏡系統的另一個示例的橫截面圖。
圖21示出叉指狀電極的示例實施例。
圖22示出叉指狀電極的另一個示例實施例。
圖23到28示出具有一或更多個光學構件的各種組合的內殼體的示例實施例。
圖29示出用於藉由感應來傳輸控制及/或電力訊號的系統。
圖30到33示出相對於一系列電極跨各種位置推進的流體的示例。
圖34示出可移動透鏡系統中的電極的示例驅動訊號組。
圖35示出可移動透鏡系統的示例實施例,該可移動透鏡系統可以使用磁力來移動透鏡構件,可以使用一或更多種流體來使該透鏡構件懸浮。
圖36示出圖35的處於驅動狀態的示例實施例。
圖37A-37C是依據本揭示內容的一些實施例在上下垂直方向上(例如軸向地)在位置上致動光學構件的光學設備的一組示意橫截面圖。
圖38A-38C是依據本揭示內容的一些實施例在左右水平方向上(例如側向地)在位置上致動光學構件的光學設備的一組示意橫截面圖。
圖39是依據本揭示內容的一些實施例能夠側向地(例如在左右水平方向上)及軸向地(例如在上下垂直方向上)在位置上致動光學構件的光學設備的示意橫截面圖。
圖40是依據本揭示內容的一些實施例能夠在左右水平方向上(例如側向地)及在上下垂直方向上(例如軸向地)在位置上致動光學構件的光學設備的示意橫截面圖。
圖41是依據本揭示內容的一些實施例的光學設備的示意橫截面圖,該光學設備與電潤濕光學設備光學連通地耦接。
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
300‧‧‧系統
302‧‧‧透鏡構件
303‧‧‧前窗口
304‧‧‧腔室
305‧‧‧後窗口
306‧‧‧第一流體
308‧‧‧第二流體
310‧‧‧第一電極
312‧‧‧第二電極
314‧‧‧絕緣材料

Claims (30)

  1. 一種攝影機系統,包括: 一成像感測器; 一可移動透鏡設備,包括: 一殼體; 一微透鏡陣列,被設置在該殼體內部,其中該微透鏡陣列的微透鏡構件被配置為至少有助於將光聚焦到該影像感測器上; 一或更多個流體主體,由一第一流體製作且耦接到該微透鏡陣列及該殼體,以使該微透鏡陣列懸浮在該殼體內部; 複數個電極;及 一控制器,被配置為向該等電極遞送訊號以移動該微透鏡陣列以實施光學影像穩定、光學變焦、或自動對焦中的一或更多者。
  2. 如請求項1所述的攝影機系統,其中該控制器被配置為向該等電極遞送訊號以移動該微透鏡陣列以實施光學影像穩定、光學變焦、及自動對焦中的每一者。
  3. 如請求項1所述的攝影機系統,包括一光學變焦系統,其中該控制器被配置為接收目標變焦資訊及決定該等訊號以遞送到該等電極以移動該微透鏡陣列以改變提供到該成像感測器的一影像的放大率。
  4. 如請求項1所述的攝影機,包括一光學影像穩定系統,該光學影像穩定系統包括一感測器,該感測器提供指示攝影機運動的資訊,其中該控制器被配置為接收指示攝影機運動的該資訊及決定該等訊號以遞送到該等電極以移動該微透鏡陣列以至少部分地補償該攝影機運動。
  5. 如請求項1所述的攝影機系統,包括一自動對焦系統,其中該控制器被配置為接收目標焦點資訊及決定該等訊號以遞送到該等電極以移動該微透鏡陣列以改變一焦距。
  6. 如請求項1所述的攝影機系統,被配置為使得送到該等電極的該等訊號改變該等流體主體與該殼體之間的接觸面積,其中增加該接觸面積將該微透鏡陣列拉得更靠近對應的該電極,且其中減少該接觸面積背向對應的該電極推動該微透鏡陣列。
  7. 如請求項1所述的攝影機系統,被配置為使得送到該等電極的該等訊號使得該等流體主體從一第一電極上的一第一區域移動到一相鄰電極上的一第二區域。
  8. 一種電潤濕設備,包括: 一殼體,包含一空腔; 一第一窗口; 一第二窗口,其中一軸從該第一窗口延伸到該第二窗口; 一光學構件,設置在該空腔內部; 一第一流體的一或更多個流體主體,其中該等流體主體被耦接到該光學構件,且其中該等流體主體被耦接到該殼體,以使該光學構件懸浮在該空腔中; 一第二流體,至少部分地環繞該一或更多個流體主體;及 一或更多個電極,與該第一流體及該第二流體電絕緣,其中該等電極被定位為使得向該一或更多個電極施加的訊號使得該一或更多個流體主體移動該光學構件。
  9. 如請求項8所述的電潤濕設備,更包括一或更多個額外電極,該一或更多個額外電極與該一或更多個流體主體的該第一流體電連通,其中該第一流體是導電的,且其中該第二流體是電絕緣的。
  10. 如請求項8所述的電潤濕設備,更包括一共同電極,該共同電極與該第二流體電連通,其中該第一流體是電絕緣的,且其中該第二流體是導電的。
  11. 如請求項8所述的電潤濕設備,被配置為軸向移動該光學構件。
  12. 如請求項8所述的電潤濕設備,被配置為側向移動該光學構件。
  13. 如請求項8所述的電潤濕設備,被配置為相對於該軸傾斜該光學構件。
  14. 如請求項8所述的電潤濕設備,被配置為用至少5個自由度移動該光學構件。
  15. 如請求項8所述的電潤濕設備,更包括一內殼體,該內殼體固持該光學構件,且其中該等流體主體耦接到該內殼體。
  16. 如請求項15所述的電潤濕設備,其中該內殼體固持一額外的光學構件。
  17. 如請求項8所述的電潤濕設備,其中該光學構件包括一微透鏡陣列。
  18. 如請求項8所述的電潤濕設備,其中該光學構件包括一液體透鏡。
  19. 如請求項18所述的電潤濕設備,其中該電潤濕設備被配置為藉由感應向該液體透鏡遞送訊號。
  20. 如請求項8所述的電潤濕設備,被配置為使該一或更多個流體主體的形狀變形以移動該光學構件。
  21. 如請求項8所述的電潤濕設備,被配置為從一或更多個第一電極向一或更多個第二電極移動該一或更多個流體主體以移動該光學構件。
  22. 一種電潤濕設備,包括: 設置在一空腔內的一第一流體及設置在該空腔內的一第二流體,其中至少一個介面在該第一流體與該第二流體之間; 一光學構件,被設置在該空腔內且藉由該第一流體或該第二流體中的一或兩者懸浮; 一第一電極,與該第一流體及該第二流體絕緣; 一第二電極,與該第一流體電連通; 其中調整該第一電極與該第二電極之間的一電壓差造成該光學構件相對於該空腔的移動。
  23. 如請求項22所述的電潤濕設備,其中該光學構件包括一微透鏡陣列。
  24. 如請求項22所述的電潤濕設備,其中該光學構件包括一球形透鏡陣列。
  25. 如請求項22所述的電潤濕設備,其中該光學構件包括一雙凸透鏡、一平凸透鏡、一彎月面透鏡、一平凹透鏡、一雙凹透鏡、一菲涅耳透鏡(Fresnel lens)、一繞射光柵、或上述項目的組合。
  26. 如請求項22所述的電潤濕設備,其中該光學構件的該移動是至少部分地藉由該空腔的一內壁的一部分相對於該第一流體或該第二流體的潤濕性的一改變來造成的,該改變是至少部分地藉由調整該電壓差引起的。
  27. 如請求項22所述的電潤濕設備,包括由該第一流體或該第二流體製作的一或更多個流體主體,其中該一或更多個流體主體的一第一部分被耦接到該空腔的一內壁,且其中該一或更多個流體主體的一第二部分被耦接到該光學構件或支撐該光學構件的一內殼體。
  28. 如請求項27所述的電潤濕設備,其中調整該電壓差改變該等流體主體中的一者的該第一部分的尺寸以移動該光學構件。
  29. 如請求項27所述的電潤濕設備,其中調整該電壓差從一初始電極上的一區域向一相鄰電極上的一區域移動該等流體主體中的一者以移動該光學構件。
  30. 如請求項22所述的電潤濕設備,其中該光學構件可用至少5個自由度移動。
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