TW202022411A - 液態透鏡 - Google Patents

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雷蒙米勒 卡拉姆
丹尼爾歐亨 里基茨
應明
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美商康寧公司
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Abstract

一種包括液態透鏡以及設置於液態透鏡之中、之上、或附近的加熱裝置的液態透鏡系統。液態透鏡系統可以包括溫度感測器。加熱裝置可以回應於溫度感測器所產生的溫度訊號。相機模組可以包括液態透鏡系統。一種操作液態透鏡的方法,包括偵測液態透鏡的溫度以及回應於所偵測的溫度來加熱液態透鏡。本文所揭示的各種實施例可以減少、阻止、或防止液態透鏡的部件之間的串擾或其效果。

Description

液態透鏡
本申請案根據專利法主張於2018年10月9日提出申請之美國臨時申請案第62/743,500號及於2018年11月15日提出申請之美國臨時申請案第62/767,625號之優先權權益,該等申請案中之每一者之內容藉由引用之方式整體併入本文。
本揭示係關於液態透鏡以及包括液態透鏡的相機模組。
液態透鏡通常包括設置在腔室內的兩種不混溶的液體。改變液體所經受的電場可以改變液體中之一者相對於腔室壁的潤濕性,而藉此改變二種液體之間所形成的彎月面的形狀。
本文係揭示包含加熱裝置的液態透鏡系統以及包含液態透鏡及加熱裝置的相機模組。
本文係揭示一種包含液態透鏡以及設置於液態透鏡之中、之上、或附近的加熱裝置的液態透鏡系統。
本文係揭示一種包含液態透鏡系統的相機模組。
本文係揭示一種操作液態透鏡的方法。偵測液態透鏡的溫度。回應於所偵測的溫度來加熱液態透鏡。
本文所揭示的各種實施例可以減少、阻止、或防止液態透鏡的部件之間的串擾或其效果。
應瞭解,上述一般描述與以下詳細描述二者僅為示例性,並且意欲提供用於理解所主張標的之本質及特性之概述或框架。茲包括隨附圖式以提供進一步理解,且將該等隨附圖式併入本說明書且構成本說明書之一部分。圖式圖示一或更多個實施例,且連同描述一起說明各種實施例之原理及操作。
現在將詳細地參照圖示於隨附圖式中的示例性實施例。只要可能,相同的元件符號將在整個圖式中用於指稱相同或相似的部分。圖式中的部件不一定依比例繪製,而是將重點放在圖示示例性實施例的原理上。
包括範圍的端點的數值可以在本文中表示為藉由術語「大約」、「近似」、或類似者開頭的近似值。在這種情況下,其他實施例包括特定數值。不論數值是否表示為近似值,本揭示中都包括二個實施例:一個表示為近似值,而另一個並非表示為近似值。亦應理解,每一範圍的端點明顯與另一端點有關,並獨立於另一端點。
在各種實施例中,相機模組包含液態透鏡及加熱裝置。在一些實施例中,相機模組包含溫度感測器。附加或可替代地,回應於溫度感測器所產生的溫度訊號來控制加熱裝置。
在各種實施例中,一種操作液態透鏡的方法包含加熱液態透鏡。舉例而言,加熱液態透鏡之步驟包含回應於液態透鏡的溫度而加熱液態透鏡。附加或可替代地,加熱液態透鏡之步驟包含控制液態透鏡的溫度。
本文所述的加熱液態透鏡可以實現液態透鏡及/或包含液態透鏡的相機模組的改善的速度及/或圖像品質。不希望受到任何理論的束縛,據認為增加液態透鏡內的液體的溫度會降低液體的黏度,而藉此能夠改善速度及/或圖像品質。
第1圖係為液態透鏡100的一些實施例的示意性截面圖。在一些實施例中,液態透鏡100包含透鏡主體102以及形成於透鏡主體中的空腔104。第一液體106與第二液體108係設置於空腔104內。在一些實施例中,第一液體106係為極性液體或導電液體。附加或可替代地,第二液體108係為非極性液體或絕緣液體。在一些實施例中,第一液體106與第二液體108基本上彼此不混溶,並且具有不同的折射率,而使得第一液體與第二液體之間的界面110形成透鏡。在一些實施例中,第一液體106與第二液體108具有基本相同的密度,而可以有助於避免由於改變液態透鏡100的物理定向(例如,由於重力)而導致界面110的形狀改變。
在一些實施例中,空腔104包含第一部分(或頂部空間104A)與第二部分(或底部部分104B)。舉例而言,空腔104的第二部分104B係藉由本文所述的液態透鏡100的中間層中的鑽孔來定義。附加或可替代地,空腔104的第一部分104A係藉由液態透鏡100的第一外層中及/或設置於本文所述的中間層中的鑽孔的外側的凹部來定義。在一些實施例中,第一液體106的至少一部分係設置於空腔104的第一部分104A中。附加或可替代地,第二液體108的至少一部分係設置於空腔104的第二部分104B內。舉例而言,第二液體108的基本上全部或一部分係設置於空腔104的第二部分104B內。在一些實施例中,界面110的周邊(例如,與空腔的側壁接觸的界面的邊緣)係設置於空腔104的第二部分104B內。
可以經由電潤濕來調整界面110。舉例而言,可以在第一液體106與空腔104的表面之間施加電壓(例如,本文所述的定位於空腔的表面附近並與第一液體絕緣的電極),以相對於第一液體增加或減少空腔的表面的潤濕性,並改變界面110的形狀。在一些實施例中,藉由調整界面110來改變界面的形狀,而改變液態透鏡100的焦距或焦點。舉例而言,焦距的這種改變可以讓液態透鏡100能夠執行自動聚焦功能。附加或可替代地,藉由調整界面110來相對於液態透鏡100的光軸112傾斜界面。舉例而言,這種傾斜可以讓液態透鏡100能夠執行光學圖像穩定(OIS)功能。可以在無需相對於圖像感測器、固定透鏡或透鏡堆疊、外殼、或相機模組中可以結合液態透鏡的其他部件而實體移動液態透鏡100的情況下實現界面110的調整。
在一些實施例中,液態透鏡100的透鏡主體102包含第一窗口114與第二窗口116。在一些這樣的實施例中,空腔104係設置於第一窗口114與第二窗口116之間。在一些實施例中,透鏡主體102包含協作形成透鏡主體的複數個層。舉例而言,在第1圖所示的實施例中,透鏡主體102包含第一外層118、中間層120、及第二外層122。在一些這樣的實施例中,中間層120包含貫穿其中而形成的鑽孔。第一外層118可以黏合到中間層120的一側(例如,物體側)。舉例而言,第一外層118在黏合件134A處黏合到中間層120。黏合件134A可以是接著劑黏合件、雷射黏合件(例如,雷射焊接)、或能夠將第一液體106與第二液體108維持在空腔104內的另一合適的黏合件。附加或可替代地,第二外層122可以黏合到中間層120的另一側(例如,圖像側)。舉例而言,第二外層122在黏合件134B及/或黏合件134C處黏合到中間層120,黏合件134B及/或黏合件134C之每一者可以如本文關於黏合件134A所描述地配置。在一些實施例中,中間層120係設置於第一外層118與第二外層122之間,藉由第一外層與第二外層在相對側上覆蓋中間層中的鑽孔,而空腔104的至少一部分係定義於鑽孔內。因此,覆蓋空腔104的第一外層118的的一部分係作為第一窗口114,而覆蓋空腔的第二外層122的一部分係作為第二窗口116。
在一些實施例中,空腔104包含第一部分104A與第二部分104B。舉例而言,在第1圖所示的實施例中,藉由中間層120中的鑽孔來定義空腔104的第二部分104B,而空腔的第一部分104A係設置於空腔的第二部分與第一窗口114之間。在一些實施例中,第一外層118包含第1圖所示的凹部,而空腔104的第一部分104A係設置於第一外層中的凹部內。因此,空腔104的第一部分104A係設置於中間層120中的鑽孔的外側。
在一些實施例中,空腔104(例如,空腔的第二部分104B)係如第1圖所示為錐形,而使得空腔的橫截面區域係沿著光軸112在從物體側到圖像側的方向上減小。舉例而言,空腔104的第二部分104B包含窄端105A與寬端105B。術語「窄」及「寬」係為相對術語,而表示窄端相較於寬端更窄,或者相較於寬端而具有更小的寬度或直徑。這樣的錐形空腔可以幫助維持第一液體106與第二液體108之間的界面110沿著光軸112的對準。在其他實施例中,空腔係為錐形,而使得空腔的橫截面區域沿著光軸在從物體側到圖像側的方向上增大,或者係為非錐形,而使得空腔的橫截面區域沿著光軸基本上保持恆定。
在一些實施例中,圖像光係透過第一窗口114進入液態透鏡100,在第一液體106與第二液體108之間的界面110處折射,並透過第二窗口116離開液態透鏡。在一些實施例中,第一外層118及/或第二外層122包含足夠的透明度,以讓圖像光能夠通過。舉例而言,第一外層118及/或第二外層122包含聚合物、玻璃、陶瓷、或玻璃陶瓷材料。在一些實施例中,第一外層118及/或第二外層122的外表面係為基本上平坦的。因此,即使液態透鏡100可以作為透鏡(例如,藉由折射通過界面110的圖像光),液態透鏡的外表面也可以是平坦的,而不是像固定透鏡的外表面一樣彎曲。在其他實施例中,第一外層及/或第二外層的外表面是彎曲的(例如,凸陷或凹起)。因此,液態透鏡包含整合式固定透鏡。在一些實施例中,中間層120包含金屬、聚合物、玻璃、陶瓷、或玻璃陶瓷材料。因為圖像光可以通過中間層120中的鑽孔,所以中間層可以是透明的或者可以不是透明的。
儘管液態透鏡100的透鏡主體102係描述為包含第一外層118、中間層120、及第二外層122,但是在本揭示中亦包括其他實施例。舉例而言,在一些其他實施例中,省略一或更多個層。舉例而言,中間層中的鑽孔可以配置成並未完全延伸通過中間層的盲鑽孔,並且可以省略第二外層。儘管空腔104的第一部分104A在本文中係描述為設置於第一外層118中的凹部內,但是在本揭示中亦包括其他實施例。舉例而言,在一些其他實施例中,省略凹部,並且空腔的第一部分係設置於中間層中的鑽孔內。因此,空腔的第一部分係為鑽孔的上部,而空腔的第二部分係為鑽孔的下部。在一些其他實施例中,空腔的第一部分係部分設置於中間層中的鑽孔內,並且部分設置於鑽孔的外側。
在一些實施例中,液態透鏡100包含與第一液體106電連通的共用電極124。附加或可替代地,液態透鏡100包含驅動電極126,該驅動電極126係設置於空腔104的側壁上,並與第一液體106及第二液體108絕緣。如本文所述,可以將不同的電壓供應至共用電極124及驅動電極126,以改變界面110的形狀。
在一些實施例中,液態透鏡100包含導電層128,導電層128的至少一部分係設置於空腔104內。舉例而言,導電層128包含導電塗層,導電塗層係在將第一外層118及/或第二外層122黏合到中間層之前施加到中間層120。導電層128可以包括金屬材料、導電聚合物材料、另一合適的導電材料、或其組合。附加或可替代地,導電層128可以包含單層或複數層,其中一些或全部可以導電。在一些實施例中,導電層128係定義共用電極124及/或驅動電極126。舉例而言,在將第一外層118及/或第二外層122黏合到中間層之前,可以將導電層128施加到中間層118的基本上整個外表面上。在將導電層128施加到中間層118之後,可以將導電層分區成各種導電元件(例如,共用電極124、驅動電極126、加熱裝置、溫度感測器、及/或其他電子裝置)。在一些實施例中,液態透鏡100包含導電層128中的劃痕130A,以將共用電極124與驅動電極126彼此隔離(例如,電隔離)。在一些實施例中,劃痕130A包含導電層128中的間隙。舉例而言,劃痕130A係為具有約5μm、約10μm、約15μm、約20μm、約25μm、約30μm、約35μm、約40μm、約45μm、約50μm、或列出值所定義的任何範圍的寬度的間隙。
在一些實施例中,液態透鏡100包含設置於空腔104內的絕緣層132。舉例而言,絕緣層132包含絕緣塗層,絕緣塗層係在將第一外層118及/或第二外層122黏合到中間層之前施加到中間層120。在一些實施例中,絕緣層132包含在將第二外層122黏合到中間層120之後以及在將第一外層118黏合到中間層之前施加到導電層128與第二窗口116的絕緣塗層。因此,絕緣層132覆蓋空腔104與第二窗口116內的導電層128的至少一部分。在一些實施例中,如本文所述,絕緣層132可以足夠透明,以讓圖像光能夠通過第二窗口116。絕緣層132可以包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚對二甲苯、另一合適的聚合或非聚合絕緣材料、或其組合。附加或可替代地,絕緣層132包含疏水材料。附加或可替代地,絕緣層132可以包含單層或複數層,其中一些或全部可以絕緣。在一些實施例中,絕緣層132覆蓋驅動電極126的至少一部分(例如,設置於空腔104內的驅動電極的該部分),以讓第一液體106及第二液體108與驅動電極絕緣。附加或可替代地,設置於空腔104內的共用電極124的至少一部分並未被絕緣層132覆蓋。因此,如本文所述,共用電極124可以與第一液體106電連通。在一些實施例中,絕緣層132包含空腔104的第二部分104B的疏水表面層。如本文所述,這樣的疏水表面層可以幫助將第二液體108維持於空腔104的第二部分104B內(例如,藉由非極性第二液體與疏水材料之間的吸引),及/或讓界面110的周邊能夠沿著疏水表面層(例如,藉由電潤濕)移動,以改變界面的形狀。
第2圖係為透過第一外層118觀看的液態透鏡100的示意性前視圖,而第3圖係為透過第二外層122觀看的液態透鏡的示意性後視圖。為了清楚起見,在第2圖及第3圖中,除了一些例外,通常以虛線圖示黏合,通常以較粗的線段圖示劃痕,以及通常以較淺的線段圖示其他特徵。
在一些實施例中,如本文所述,共用電極124係定義於劃痕130A與黏合件134A之間,而共用電極的一部分並未被絕緣層132覆蓋,而使得共用電極可以與第一液體106電連通。在一些實施例中,黏合件134A經配置而使得黏合件的內部(例如,空腔104的內側)的導電層128的該部分與黏合件的外側的導電層的該部分之間維持電連續性。在一些實施例中,液態透鏡100包含第一外層118中的一或更多個切口136。舉例而言,在第2圖所示的實施例中,液態透鏡100包含第一切口136A、第二切口136B、第三切口136C、及第四切口136D。在一些實施例中,切口136包含液態透鏡100中的移除第一外層118以暴露導電層128的部分。因此,可以讓切口136中之一或更多者(例如,切口136B及136C)能夠電連接到共用電極124,以及在切口136處暴露的導電層128的區域可以作為觸點,以讓液態透鏡100能夠電連接到控制器、驅動器、或透鏡或相機系統的其他部件。
儘管切口136在本文中係描述為定位於液態透鏡100的拐角處,但是其他實施例亦包括在本揭示中。舉例而言,在一些實施例中,一或更多個切口係設置於液態透鏡的外周邊的內側。
在一些實施例中,驅動電極126包含複數個驅動電極區段。舉例而言,在第2圖及第3圖所示的實施例中,驅動電極126包含第一驅動電極區段126A、第二驅動電極區段126B、第三驅動電極區段126C、及第四驅動電極區段126D。在一些實施例中,驅動電極區段環繞空腔104的側壁基本均勻地分佈。舉例而言,每一驅動電極區段佔據空腔104的第二部分104B的側壁的約四分之一或一個象限。在一些實施例中,相鄰的驅動電極區段藉由劃痕彼此隔離。舉例而言,第一驅動電極區段126A與第二驅動電極區段126B藉由劃痕130B彼此隔離。附加或可替代地,第二驅動電極區段126B與第三驅動電極區段126C藉由劃痕130C彼此隔離。附加或可替代地,第三驅動電極區段126C與第四驅動電極區段126D藉由劃痕130D彼此隔離。附加或可替代地,第四驅動電極區段126D與第一驅動電極區段126A藉由劃痕130E彼此隔離。可以如本文所述參照劃痕130A來配置各種劃痕130。在一些實施例中,如第3圖所示,各種電極區段之間的劃痕延伸超過空腔104,並延伸到液態透鏡100的背側。這種配置可以確保相鄰的驅動電極區段彼此電隔離。附加或可替代地,如本文所述,這樣的配置可以讓每一驅動電極區段具有用於電連接的對應觸點。
儘管本文將驅動電極126描述為劃分成四個驅動電極區段,但是在本揭示中亦包括其他實施例。在一些其他實施例中,驅動電極係劃分成二個、三個、五個、六個、七個、八個、或更多個驅動電極區段。
在一些實施例中,黏合件134B及/或黏合件134C經配置而使得在各別黏合件的內側的導電層128的該部分與各別黏合件的外側的導電層的該部分之間維持電連續性。在一些實施例中,液態透鏡100包含第二外層122中的一或更多個切口136。舉例而言,在第3圖所示的實施例中,液態透鏡100包含第五切口136E、第六切口136F、第七切口136G、及第八切口136H。在一些實施例中,切口136包含液態透鏡100中的移除第二外層122以暴露導電層128的部分。因此,可以讓切口136能夠電連接到驅動電極126,以及在切口136處暴露的導電層128的區域可以作為觸點,以讓液態透鏡100能夠電連接到控制器、驅動器、或透鏡或相機系統的其他部件。
可以將不同的驅動電壓供應到不同的驅動電極區段,以使液態透鏡的界面傾斜(例如,用於OIS功能)。附加或可替代地,可以將相同的驅動電壓供應到每一驅動電極區段,以將液態透鏡的界面維持在環繞光軸的大致球形的定向上(例如,用於自動聚焦功能)。
第4圖係為相機模組200的一些實施例的示意性橫截面圖。在一些實施例中,相機模組200包含透鏡組件202。舉例而言,透鏡組件202包含沿著光軸對準的第一透鏡群組204、液態透鏡100、及第二透鏡群組206。第一透鏡群組204及第二透鏡群組206中之每一者可以獨立包含一或複數個透鏡(例如,固定透鏡)。
儘管透鏡組件202在本文中係描述為包含設置於第一透鏡群組204與第二透鏡群組206之間的液態透鏡100,但是其他實施例亦包括在本揭示中。在一些其他實施例中,透鏡組件包含沿著光軸設置於液態透鏡100的任一側(例如,物體側或圖像側)的單一透鏡群組。
在一些實施例中,相機模組200包含圖像感測器208。舉例而言,透鏡組件202經定位以將圖像聚焦在圖像感測器208上。圖像感測器208可以包含半導體電荷耦接裝置(CCD)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)、N型金屬氧化物半導體(NMOS)、另一圖像感測器、或其組合。圖像感測器208可以偵測藉由透鏡組件202聚焦在圖像感測器上的圖像光,以捕捉由圖像光表示的圖像。在一些實施例中,如本文所述,圖像感測器208可以作為加熱裝置,以將熱傳送到液態透鏡100。
在一些實施例中,相機模組200包含殼體210。舉例而言,如第4圖所示,透鏡組件202及/或圖像感測器208係安裝在殼體210中。這樣的配置可以幫助維持透鏡組件202與圖像感測器208之間的適當對準。在一些實施例中,相機模組200包含外罩212。舉例而言,外罩212係定位於殼體210上。外罩212可以幫助保護及/或遮蔽透鏡組件202、圖像感測器208、及/或殼體210。在一些實施例中,相機模組200包含設置成與透鏡組件202相鄰(例如,在透鏡組件的物體側端處)的透鏡外罩214。透鏡外罩214可以幫助保護透鏡組件202(例如,第一透鏡群組204)免於刮擦或其他損傷。
在一些實施例中,相機模組包含加熱裝置。加熱裝置可以設置在相機模組的任何部件(例如,外殼、透鏡組件、外罩、及/或圖像感測器)內、之上、或附近的任何合適位置處,而使得加熱裝置能夠將熱能傳送到液態透鏡,及/或在液態透鏡內產生熱能。舉例而言,加熱裝置係安裝在殼體內(例如,與液態透鏡相鄰),以將熱能傳送到液態透鏡,及/或在液態透鏡內產生熱能。附加或可替代地,如本文所述,加熱裝置係併入到液態透鏡中。附加或可替代地,圖像感測器可以經配置以作為加熱裝置。舉例而言,可以在並未捕捉圖像的時間(例如,通常將圖像感測器斷電的時間)期間向圖像感測器施加功率,以將圖像感測器所產生的熱傳送到液態透鏡。加熱裝置可以包含電阻加熱器、電容加熱器、電感加熱器、對流加熱器、或另一類型的加熱器。附加或可替代地,加熱裝置可以透過傳導、對流、及/或輻射將熱能傳送到液態透鏡。
在一些實施例中,相機模組包含溫度感測器。溫度感測器可以設置在相機模組的任何部件(例如,外殼、透鏡組件、外罩、及/或圖像感測器)內、之上、或附近的任何合適位置處,而使得溫度感測器能夠偵測相機模組或其部件(例如,液體透鏡)的溫度。舉例而言,溫度感測器係安裝在殼體(例如,與液態透鏡相鄰)內,以偵測液態透鏡的溫度。附加或可替代地,如本文所述,溫度感測器係併入到液態透鏡中。溫度感測器可以包含熱電偶、電阻式溫度裝置(RTD)、熱敏電阻、紅外感測器、雙金屬裝置、溫度計、狀態變化感測器、半導體式感測器(例如,矽二極體)、或另一類型的溫度感測裝置。
在一些實施例中,回應於溫度感測器所產生的溫度訊號來控制加熱裝置。舉例而言,溫度感測器係偵測相機模組內的溫度,並產生指示所偵測的溫度的溫度訊號。可以依據溫度訊號來調整加熱裝置(例如,增加或減少傳送到液態透鏡的熱的量)。
在一些實施例中,加熱裝置係設置於液態透鏡內。舉例而言,在第2圖所示的實施例中,液態透鏡100包含加熱裝置140。在一些實施例中,加熱裝置140包含導電層128的一部分。舉例而言,加熱裝置140包含至少部分藉由劃痕130F所定義的導電層128的一部分。在一些實施例中,加熱裝置140至少部分地圍繞空腔104。舉例而言,加熱裝置140包含部分圍繞空腔104的基部140A與環部140B。這樣的配置可以幫助讓第一液體106及/或第二液體108能夠均勻加熱。
在一些實施例中,環部140B包含具有裂縫的部分環。因此,環部140B部分圍繞空腔104,而沒有完全包圍空腔。裂縫可以讓導電層128的剩餘部分的至少一區段能夠具有電連續性。舉例而言,裂縫可以讓對應於共用電極124的導電層128的區段能夠具有電連續性。
在一些實施例中,加熱裝置140係暴露於至少一個切口136。舉例而言,在第2圖所示的實施例中,加熱裝置140係暴露於二個切口136處(切口136A與切口136D)。因此,可以讓切口136中之一或更多者(例如,切口136A與136D)能夠電連接到加熱裝置140,以及在切口136處暴露的導電層128的區域可以作為觸點,以讓加熱裝置能夠電連接到控制器、驅動器、或透鏡或相機系統的其他部件。舉例而言,藉由在觸點處(例如,在切口136A與136D處)與加熱裝置進行電連接,可以使電流流經加熱裝置140,而藉此造成加熱裝置的溫度升高及/或將熱能傳送至第一液體106及/或第二液體108。
儘管加熱裝置140在第2圖中係圖示為並未被絕緣層132覆蓋,但是在本揭示中包括其他實施例。舉例而言,在一些其他實施例中,絕緣層覆蓋加熱裝置或其一部分(例如,設置於液態透鏡的空腔的內側的加熱裝置的一部分)。這種配置可以使加熱裝置與第一液體及/或第二液體絕緣。
儘管參照第2圖將加熱裝置140描述為設置於液態透鏡100內並定位於第一外層118與中間層120之間,但是在本揭示中亦包括其他實施例。舉例而言,在一些其他實施例中,加熱裝置係設置於液態透鏡中,並定位於中間層與第二外層之間。附加或可替代地,加熱裝置係設置於液態透鏡上(例如,在液態透鏡的外表面或外邊緣上)及/或與液態透鏡相鄰(例如,在相機模組的殼體內)。
在一些實施例中,溫度感測器係設置於液態透鏡內。舉例而言,在第3圖所示的實施例中,液態透鏡100包含溫度感測器150。在一些實施例中,溫度感測器150包含導電層128的一部分。舉例而言,溫度感測器150包含至少部分藉由劃痕130G所定義的導電層128的一部分。在一些實施例中,溫度感測器150包含具有之字形、鋸齒形、螺旋形、波浪形、或其他合適圖案的相對較細的導電軌跡線。
在一些實施例中,溫度感測器150係暴露於至少一個切口136。舉例而言,在第3圖所示的實施例中,溫度感測器150係暴露於二個切口136處(切口136I與切口136J)。因此,可以讓切口136中之一或更多者(例如,切口136I與136J)能夠電連接到溫度感測器150,以及在切口136處暴露的導電層128的區域可以作為觸點,以讓溫度感測器能夠電連接到控制器或透鏡或相機系統的其他部件。舉例而言,藉由在觸點處(例如,在切口136I與136J處)與溫度感測器進行電連接,可以使電流流經溫度感測器150,而藉此能夠偵測溫度感測器處的溫度(例如,藉由測量電阻)。
儘管參照第3圖將溫度感測器150描述為設置於液態透鏡100內並定位於中間層120與第二外層122之間,但是在本揭示中亦包括其他實施例。舉例而言,在一些其他實施例中,溫度感測器係設置於液態透鏡中,並定位於第一外層與中間層之間。附加或可替代地,溫度感測器係設置於液態透鏡上(例如,在液態透鏡的外表面或外邊緣上)及/或與液態透鏡相鄰(例如,在相機模組的殼體內)。
在一些實施例中,加熱裝置與溫度感測器彼此相對定位。這樣的配置可以藉由防止溫度感測器在熱能傳送通過整個液態透鏡之前偵測到加熱裝置附近的局部加熱的影響來改善溫度測量的精確度。
第5圖係為圖示相機模組系統300的一些實施例的方塊圖。在一些實施例中,相機模組系統300包含液態透鏡,而可以如本文關於液態透鏡100所描述來配置。
在一些實施例中,相機模組系統300包含加熱裝置302,而可以如本文關於加熱裝置140所描述來配置。加熱裝置302可以經配置以將熱能傳送到液態透鏡100,及/或在液態透鏡內產生熱能。
在一些實施例中,相機模組系統300包含控制器304。控制器304可以經配置以將共通電壓供應到液態透鏡100的共用電極124,並將驅動電壓供應到液態透鏡的驅動電極126。可以藉由共通電壓與驅動電壓之間的電壓差來控制液態透鏡100的界面110的形狀及/或液態透鏡的界面的位置。在一些實施例中,共通電壓及/或驅動電壓包含振盪電壓訊號(例如,方波、正弦波、三角波、鋸齒波、或其他振盪電壓訊號)。在一些這樣的實施例中,共通電壓與驅動電壓之間的電壓差包含均方根(RMS)電壓差。附加或可替代地,使用脈衝寬度調製(例如,藉由操縱差分電壓訊號的工作循環)來操縱共通電壓與驅動電壓之間的電壓差。
在各種實施例中,控制器304可以包含通用處理器、數位訊號處理器、特殊應用積體電路、現場可程式化閘陣列、類比電路、數位電路、伺服器處理器、其組合、或現在已知或以後開發的其他處理器中之一或更多者。控制器304可以實現各種處理策略中之一或更多者(例如,多處理、多任務、並行處理、遠端處理、集中式處理、或類似者)。控制器304可以回應或可操作來執行作為軟體、硬體、積體電路、韌體、微代碼、或類似者的一部分儲存的指令。
在一些實施例中,相機模組系統300包含溫度感測器306,而可以如本文關於溫度感測器150所描述來配置。溫度感測器306可以經配置以偵測相機模組內(例如,液態透鏡100內)的溫度,並產生指示所偵測的溫度的溫度訊號。
在一些實施例中,一種操作液態透鏡的方法包含以下步驟:將共通電壓供應到與第一液體106電連通的共用電極124,以及將驅動電壓供應到設置於空腔104的側壁上的驅動電極126。
在一些實施例中,該方法包含以下步驟:偵測液態透鏡的溫度。舉例而言,偵測液態透鏡的溫度之步驟包含以下步驟:偵測液態透鏡內(例如,空腔內及/或液態透鏡的兩層之間)的溫度。附加或可替代地,偵測液態透鏡的溫度之步驟包含以下步驟:偵測外表面處及/或與液態透鏡相鄰的位置處的溫度。在一些實施例中,偵測液態透鏡的溫度之步驟包含以下步驟:利用溫度感測器來偵測液態透鏡的溫度。在一些實施例中,該方法包含以下步驟:產生指示所偵測的溫度的溫度訊號。舉例而言,產生溫度訊號之步驟包含以下步驟:利用溫度感測器來產生溫度訊號。
在一些實施例中,該方法包含以下步驟:回應於所偵測的溫度(例如,回應於溫度感測器所產生的溫度訊號),加熱液態透鏡(例如,將熱能傳送到液態透鏡,及/或在液態透鏡內產生熱能)。舉例而言,加熱液態透鏡之步驟包含以下步驟:利用加熱裝置來產生熱能。在一些實施例中,該方法包含以下步驟:回應於所偵測的溫度來調整加熱裝置。舉例而言,若所偵測的溫度係低於目標溫度,則可以調整加熱裝置以將更多的熱能傳送到液態透鏡,及/或在液態透鏡內產生更多的熱能。附加或可替代地,若所偵測的溫度係高於目標溫度,則可以調整加熱裝置以將較少的熱能傳送到液態透鏡,及/或在液態透鏡內產生較少的熱能。可以使用比例積分(PI)控制器、比例積分微分(PID)控制器、模糊邏輯控制器、起停式(bang-bang)控制器、L平方控制器、預測控制器、或其他合適的控制器或控制策略來回應所偵測的溫度以控制加熱裝置。
在一些實施例中,該方法包含以下步驟:在加熱期間致動液態透鏡。舉例而言,操縱共通電壓與驅動電壓之間的電壓差,而藉此造成第一液體與第二液體在空腔內流動。在一些實施例中,致動液態透鏡之步驟包含以下步驟:使透鏡傾斜(例如,使第一液體與第二液體之間的界面相對於光軸傾斜)。舉例而言,使透鏡傾斜之步驟包含以下步驟:在一或更多個不同方向上反覆來回使透鏡傾斜,而可能造成液體在空腔內流動。在一些實施例中,致動液態透鏡之步驟包含以下步驟:利用螺旋圖案依序使液態透鏡傾斜(例如,環繞複數個驅動電極區段),而可能造成液體在空腔內旋轉。在加熱期間致動液態透鏡可以幫助在液態透鏡內(例如,通過液體)傳送熱能,而藉此改善與液態透鏡的熱均勻性。
第6圖係為液態透鏡100的示例性實施例的透視圖。第7圖圖示液態透鏡100的示例性實施例的分解圖,其中第一外層118及/或第一窗口114被分離,而有助於觀察液態透鏡100的內部部件。第8圖係為液態透鏡100的示例性實施例的前視圖。第9圖係為液態透鏡100的示例性實施例的前視圖,而視圖中省略第一外層118及/或第一窗口114。第6圖至第9圖的示例性實施例可以包括與本文揭示的其他液態透鏡實施例類似或相同的特徵,而第6圖至第9圖不再重複。
在一些實施例中,液態透鏡100可以具有多個加熱裝置140。舉例而言,第一加熱裝置可以定位於液態透鏡100的第一側(例如,左側),而第二加熱裝置可以定位於液態透鏡100的第二側(例如,右側)。可以使用任何合適數量的加熱裝置140(例如,一個、二個、三個、四個、六個、八個、或更多個加熱裝置140)。如本文所述,一或更多個加熱裝置140可以在第一外層118與中間層120之間,但是也可能在其他位置。在一些實施方案中,第一外層118及/或第一窗口114可以覆蓋一或更多個加熱裝置。第一外層118中的切口可以提供用於一或更多個加熱裝置140的出入口(例如,用於將電流提供到加熱裝置140)。每一加熱裝置140可以具有第一端141與第二端143,第一端141可以在第一切口處暴露(例如,左加熱裝置140的136A),而第二端143可以在第二切口處暴露(例如,左加熱裝置140的136D)。電流可以流經加熱裝置140(例如,從第一端141到第二端143,或者從第二端143到第一端141)。電流可以沿著相同方向或沿著相反方向流經加熱裝置140(例如,右側及左側)。可以對稱地、獨立地、或選擇性地操作多個加熱裝置140。在一些情況下,系統只能操作一個加熱裝置140或加熱裝置140的子集(例如,用於局部加熱或用於減少加熱)。在一些情況下,可以將基本上相同的電流施加到加熱裝置140中之每一者。在一些情況下,系統可以不同的電流量施加到不同的加熱裝置140(例如,用於不對稱加熱)。可以利用相同方向(例如,二個加熱裝置140都從第一端141到第二端143)或相反方向(例如,第一加熱裝置140從第一端141到第二端143,而第二加熱裝置140從第二端143到第一端141)將電流驅動通過加熱裝置140。
加熱裝置140可以包括跟隨第一端141與第二端143之間的繞組路徑的導電材料。從第一端141到第二端143的路徑可以具有歐米茄形狀。加熱裝置140可以具有第一節段145A,第一節段145A可以從第一端141朝向空腔104延伸。第一節段145A可以朝向另一(例如,相對的)加熱裝置140延伸。加熱裝置140可具有第二節段145B,第二節段145B係從第一節段145A延伸,並且通常跟隨沿著空腔104的周邊的路徑。加熱裝置140可以具有第三節段145C,第三節段145C係從第二端143延伸到第二節段145B。第三節段145C可以朝向空腔104延伸。第三節段145C可以朝向另一(例如,相對的)加熱裝置140延伸。第一端141與第二端143之間的導電材料的路徑可以沿著第一節段145延伸,而可以轉折約90度、約120度、約150度、約180度、約210度、或其間任一值、或以這些值為邊界的任一範圍。路徑可以沿著第二節段145B延伸,而追蹤空腔104的外周邊的形狀(例如,沿著弓形或彎曲的路徑)。然後,路徑可以轉折約90度、約120度、約150度、約180度、約210度、或其間任一值、或以這些值為邊界的任一範圍的角度,並且可以延伸到第二端143。
在一些實施例中,加熱裝置140的導電材料可以轉折,而使得加熱裝置140的不同節段彼此相鄰設置(例如,在其間具有絕緣間隙147)。間隙147可以設置於加熱裝置140的節段之間。舉例而言,間隙147可以設置於第一節段145A與第二節段145B之間。間隙147可以設置於第二節段145B與第三節段145C之間。間隙147可以電絕緣。間隙147的長度可以定義彼此相鄰設置的加熱裝置節段的長度,及/或可以影響通過加熱裝置140的電流的路徑長度。加熱裝置140的形狀(例如,間隙147的長度)可以促使電流流動至更靠近空腔104以及其中所包含的流體,而不是電流沿著從加熱裝置140的第一端141到第二端143的直接路徑流動。將電流引導至更靠近空腔104可以促進熱轉移到腔室104中的流體。加熱裝置140(例如,若使用多個加熱裝置140,則組合使用)(例如,其第二節段145B)可以圍繞空腔104約270度、約300度、約315度、約330度、約340度、約350度、約355度、或其間任一值、或以這些值為邊界的任一範圍,但是也可能是其他配置。調整間隙147的長度可以改變加熱裝置140的電阻。舉例而言,相較於較短的流動路徑(例如,使用較短的間隙147),較長的流動路徑(例如,使用較長的間隙147)具有更大的電阻。間隙147的寬度可以小於加熱裝置140的寬度。加熱裝置140的相鄰節段之間的間隙147可以圍繞空腔周邊約30度、60度、90度、120度、150度、或180度,或其間任一值、或以這些值為邊界的任一範圍。各種合適的形狀可以用於本文揭示的加熱裝置140的導電材料。
加熱裝置140可以與共用電極124絕緣。在一些實施例中,加熱裝置140可以藉由與共用電極124及/或驅動電極126相同的材料製成。導電層128可以用於形成加熱裝置140。一或更多個劃痕130H可以將加熱裝置140與共用電極124隔離。附加或可替代地,一或更多個黏合件可以將加熱裝置140與共用電極124隔離。在一些實施例中,黏合件可以是雷射黏合件(例如,美國專利行9,492,990、9,515,286、及/或9,120,287所述,其全部內容藉由引用併入本文)。雷射黏合件可以與加熱裝置140電隔離(例如,藉由沿著黏合件路徑將導電層128擴散進入液態透鏡的相鄰層(例如,層118、120、及/或122),藉由沿著黏合件路徑燒蝕導電層128,或藉由另一適當機制),同時亦將液態透鏡的相鄰層(例如,層118、120、及/或122)彼此黏合或耦接。舉例而言,在第9圖中,標記加熱裝置140的邊緣的線段可以是劃痕及/或黏合件,而使加熱裝置140與共用電極124絕緣。第10圖係為沿著第8圖的線段10-10截取的液態透鏡100的示例性實施例的部分截面圖。在第10圖中可以看到劃痕130H。
在一些實施例中,加熱裝置140可以包括與共用電極124不同的導電材料。加熱裝置140可以包括鎳鉻合金或任何其他合適的導電材料。在一些實施方案中,加熱裝置140的材料的電阻可以比共用電極124的材料更高。
第一外層118可以具有用於出入共用電極124的切口136k。第11圖係為沿著第8圖的線段11-11截取的液態透鏡100的示例性實施例的部分截面圖。加熱元件140可以彼此間隔開(例如,在切口136K處),而能夠與共用電極124電連通,共用電極124可以與第一流體106電連通。在一些情況下,具有切口136K的一側上的加熱元件140之間的間隙可以大於沒有切口136K的一側上的加熱元件140之間的間隙。在一些情況下,沒有切口136K的一側上的加熱元件140可以彼此相鄰,並在其間具有劃痕(未圖示)、黏合件、或其他絕緣。
在一些實施例中,如第3圖所揭示,液態透鏡100可以使用溫度感測器150。如本文所討論,可以使用各種其他溫度感測器。第12圖係為液態透鏡100的示例性實施例的透視圖。第13圖係為液態透鏡100的後視圖。在第12圖及第13圖中,第一外層118與第二外層122係圖示為透明。
液態透鏡100的第二外層122可以具有切口136E至H,切口136E至H能夠與驅動電極126電連通。在所圖示的實例中,液態透鏡100包括四個驅動電極126,但是可以使用任何合適數量的驅動電極126(例如,1、2、4、6、8、10、12、16、或更多個電極,或者其間的任一值)。
第二外層122可以具有切口136I及136J,以提供用於溫度感測器150的出入口。溫度感測器150可以至少部分地設置於第二外層122與中間層120之間。用於溫度感測器150的導電材料的電路徑可以延伸於切口136I與136J之間。溫度感測器150的電路徑可以包括10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、或更多匝,或者其間的任一值,或者由這些值界定的任一範圍,但是其他設計也是可能的。溫度感測器150的電路徑可以覆蓋液態透鏡100的覆蓋區域的約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、或更多。溫度感測器150的電路徑可以圍繞空腔104的周邊的約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、或更多。溫度感測器150的電路徑可以與對應於一或二個驅動電極126的液態透鏡100的區域重疊。溫度感測器150的電路徑的路徑長度可以大於空腔104的寬度或直徑(例如,在窄端105A或寬端105B處)及/或液態透鏡100的一側的長度的約1.5倍、約2倍、約3倍、約5倍、約10倍、約15倍、約20倍、約25倍、約30倍、約35倍、約40倍、約45倍、或約50倍。
溫度感測器150的電路徑可以藉由與驅動電極126、共用電極124、及/或加熱裝置140相同的材料製成。在一些情況下,用於溫度感測器150的電路徑可以由導電層128的一部分形成,導電層128例如藉由一或更多個劃痕及/或黏合件而與驅動器電極126電隔離。在一些實施例中,用於溫度感測器150的電路徑可以包括與驅動器電極126不同的導電材料。溫度感測器150的電路徑可以包括鈦、金、鎳鉻合金、鉑、或各種其他導電材料。
在一些實施例中,可以依據用於溫度感測器150的導電路徑的電阻來確定溫度。隨著流體被加熱,一些熱將轉移到溫度感測器150的導電路徑,並且該熱可能導致導電材料的電阻改變(例如,增加)。因此,沿著溫度感測器150的導電路徑的電阻可以指示溫度(例如,液態透鏡中的流體的溫度)。在一些情況下,可以例如使用惠斯通電橋來確定溫度感測器150的導電路徑的電阻。舉例而言,電橋可以在電橋的第一側上具有一或更多個參考電阻器,並且可以在電橋的第二側上具有可變電阻器以及具有未知電阻的溫度感測器的導電路徑。可以調整可變電阻器,直到電橋的兩側平衡(例如,電橋的兩側之間沒有電壓差),並且可以至少部分地依據為了平衡電橋而施加到可變電阻器的電阻來確定溫度感測器150的導電路徑的電阻。可以依據所確定的電阻來確定溫度(例如,溫度感測器150的導電路徑的溫度)。在一些情況下,可以直接從施加到可變電阻器的電阻來確定溫度,而不需要中間確定溫度感測器150的導電路徑的電阻。如本文所討論,可以使用各種其他類型的溫度感測器。
在一些實施例中,溫度感測器150可以實現在液態透鏡100的前側上。溫度感測器150的至少一部分可以在第一外層118與中間層120之間。第14圖係為液態透鏡100的示例性實施例,而可以在其前側上具有溫度感測器150。第15圖圖示示例性實施例,其中移除第一外層118而有助於觀察液態透鏡102的內側。第一外層118可以具有切口136I及136J,以提供用於溫度感測器150的電出入口。舉例而言,類似於本文揭示的其他實施例,除了導電路徑可以在第一外層118與中間層120之間之外,導電路徑可以延伸於切口136I與136J之間。在第15圖的所示實例中,導電路徑可以從切口136I沿著液態透鏡100的第一側(例如,第15圖的左側)延伸,然後導電路徑可以沿著第一側折回,沿著液態透鏡的第二側(例如,第15圖的右側)過渡延伸一距離,然後沿著第二側折回切口136J。在所示實施例中,溫度感測器150的導電路徑可以圍繞空腔104的約一半,但是其他尺寸及圖案也是可能的。
不必藉由切出材料來建立本文所討論的切口130,並且材料的任何凹部或缺口都可以用於切口130,而不管切口130如何形成。舉例而言,可以在將各別層黏合到中間層120之前,在第一外層118及/或第二外層122中形成切口130。
參照第16圖,在一些實施例中,液態透鏡100可以在液態透鏡100的前面(例如,在第一外層118與中間層120之間)具有一或更多個第一加熱器140,以及在液態透鏡100的背面(例如,在第二外層122與中間層120之間)具有一或更多個第二加熱器150。相較於使用較少的加熱裝置140,此舉可以促進施加到流體的熱的更均勻分配,並且可以讓系統能夠施加更多的熱。
第17圖係為圖示藉由使用第一外層118與中間層120之間的加熱器來施加400mW而將溫度從攝氏0度增加到攝氏30度的圖。在此實例中,加熱裝置140耗費約2.5秒將液態透鏡100的流體從攝氏0度加熱到攝氏30度。
本文所揭示的各種實施例及特徵可以與2018年3月20日提交的標題為「Self-Heating Liquid Lens and Self-Heating Methods for the Same」美國臨時專利申請號62/645,641所揭示的實施例及特徵(藉由引用併入本文)結合使用。'641的專利申請案所揭示的特徵可以與本案所揭示的實施例一起使用。類似地,本案所揭示的特徵可以應用於'641專利申請案的實施例。
在一些實施例中,加熱液態透鏡可以減少光學像差及/或波前誤差。第18圖係為圖示針對液態透鏡的示例性實施例採取的波前誤差測量的圖,其中流體界面係利用10Hz的頻率(例如,藉由餘弦波)振盪,而光學傾斜係為約0.3度。針對單一振盪週期,測量最小波前誤差、平均波前誤差、及最大波前誤差。在攝氏30度至攝氏55度之間的各種溫度下針對液態透鏡進行測量。如第18圖所示,隨著溫度從攝氏30度增加到攝氏55度,平均波前誤差降低。
不受理論的約束或限制,在一些情況下,可以認為該週期內的最大波前誤差受彗形光學像差的嚴重影響,當傾斜的流體界面的角速度為最高時,彗形光學像差會達到峰值,而可能隨著流體界面跨越未傾斜位置出現。向下移動的流體界面的側邊可以具有向上的凸塊,而向上移動的流體界面的側邊可以具有向下的凸塊。可能由於流體界面將流體橫向「泵」過液態透鏡而引起凸塊。流體界面移動時的凸塊會產生動態的波前誤差(例如,彗形)。可以認為當產生相對較小的彗形光學像差時會出現最小波前誤差,而在流體界面角速度為最慢時出現。隨著流體界面接近峰值傾斜幅度(例如,在此實例中產生0.3度的光學傾斜),流體界面的移動可以減慢,直到流體界面的運動改變方向。當流體界面減慢時,可以減少流體界面形狀中的凸塊,而可以導致較小的彗形像差,並減少波前誤差。因此,在此實例中,最小波前誤差與最大波前誤差之間的差可以與彗形光學像差的量相關。可能存在其他光學像差(例如,三葉形),並且可以依據流體界面的位置而變化,因此最大波前誤差與最小波前誤差之間的差可能並不直接或完全對應於彗形光學像差的量,但是在第18圖的實例中,認為在彗形光學像差的量與最大及最小波前誤差之間的差之間存在一般相關性。在一些情況下,當流體界面移動為最快時,動態波前誤差(例如,由流體界面的運動所引起)可能最大,而當流體界面停止或運動為最慢時,動態波前誤差可能最小。因此,在一些情況下,最大總波前誤差與最小總波前誤差之間的差可以指示有多少波前誤差可以歸因於動態波前誤差(例如,可以包括彗形)。
在第18圖中,如本文所揭示,隨著液態透鏡的溫度的升高(例如,使用加熱器),彗形光學像差的量可以減少。在攝氏30度時,最大與最小波前誤差之間的差係為約200nm。在攝氏32度時,最大與最小波前誤差之間的差係為約190nm。在攝氏36度時,最大與最小波前誤差之間的差係為約172nm。在攝氏40度時,最大與最小波前誤差之間的差係為約147nm。在攝氏43度時,最大與最小波前誤差之間的差係為約149nm。在攝氏49.7度時,最大與最小波前誤差之間的差係為約110nm。在攝氏55度時,最大與最小波前誤差之間的差係為約118nm。在攝氏32度時,最大與最小波前誤差之間的差係為約190nm。因此,隨著液態透鏡的溫度從攝氏30度增加到攝氏50度,動態波前誤差(例如,彗形)降低約45%。當溫度從攝氏30度增加到攝氏55度時,平均波前誤差係從約265nm降低到約245nm。當溫度從攝氏30度增加到攝氏50度時,最大波前誤差係從約363nm降低到約297nm。
第18圖圖示溫度從攝氏50度增加到攝氏55度會導致總波前誤差增加。不受理論的束縛或限制,可以認為將溫度增加到超過閾值量可以使流體的黏度降低到流體界面超過目標位置的程度。閾值溫度可以取決於所使用的流體的性質。
加熱器可以用於將液態透鏡的溫度升高到一溫度或溫度範圍(例如,使用反饋控制系統與溫度感測器)。加熱器可以將溫度升高到約攝氏30度、約攝氏32度、約攝氏34度、約攝氏34度、約攝氏36度、約攝氏38度、約攝氏40度、約攝氏42度、約攝氏44度、約攝氏46度、約攝氏48度、約攝氏50度、約攝氏52度、約攝氏54度、約攝氏56度、約攝氏58度、約攝氏60度、或其間的任一值、或以這些值的任一組合為邊界的任一範圍。
溫度亦可以影響(例如,減少)靜態波前誤差(例如,由流體界面的驅動形狀產生的光學像差,其中流體界面沒有運動)。在一些實施例中,靜態波前誤差可以包括三葉形。
在一些實施例中,使用附加的驅動電極可以減少靜態波前誤差(例如,包括三葉形)。舉例而言,附加的驅動電極可以提供針對流體界面的更多控制,並且可以導致相鄰電極之間的電壓階躍較小,而可以減少波前誤差。舉例而言,藉由使用8個驅動電極,可以製成具有約10nm、約12nm、約15nm、約20nm、約25nm、約30nm、或更小、或其間的任一值、或以這些值的任一組合為邊界的任一範圍的三葉形波前誤差的液態透鏡。藉由加熱液態透鏡,動態波前誤差(例如,彗形)可以為正或負約30nm、約35nm、約40nm、約45nm、約50nm、約55nm、約60nm、約65nm、約70nm、或其間的任一值、或以這些值的任一組合為邊界的任一範圍。
液態透鏡100可以包括中間層120(例如,具有截錐結構)與第一外層118(例如,上窗口)之間、或中間層120與第二外層122(例如,下窗口)之間、或二者的一或更多個加熱器140(有時稱為加熱裝置)。液態透鏡可以包括中間層120與第一外層118之間、或中間層120與第二外層122之間、或二者的一或更多個溫度感測器150。在一些實施例中,例如在第14圖及第15圖中,加熱器140與溫度感測器150可以並排設置,並且可以由相同的材料層形成。在一些實施例中,加熱器140與溫度感測器150可以設置在不同的層上。由於緊鄰加熱器140,此舉可以阻止溫度感測器150人為讀取較高的溫度。相較於並排配置,此舉亦可以針對加熱器140及/或溫度感測器150提供更大的區域。
如第1圖所示,液態透鏡100可以具有截錐結構,而具有寬端(例如,在中間層120與第一外層118之間)與窄端(例如,在中間層120與第二外層122之間)。相較於寬端,窄端可以針對加熱器140或溫度感測器150提供更大的區域。在一些情況下,一或更多個加熱器140可以設置在截錐的寬端(例如,在中間層120與第二外層122之間)處或附近,而溫度感測器150可以設置在截錐的窄端(例如,在中間層120與第一外層118之間)處或附近。覆蓋較大區域的加熱器140可以針對液態透鏡提供更快的加熱。一或更多個加熱器140可以覆蓋液態透鏡100的覆蓋區域的約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%、或約90%、或其間的任一值、或以這些值的任一組合為邊界的任一範圍。
加熱器140的電流路徑長度(例如,在第14圖中從第一觸點(例如,切口136A處)到第二觸點(例如,切口136D處))可以長於液態透鏡100的側邊的長度。加熱器電流路徑長度可以是液態透鏡的側邊長度的約50%、約75%、約90%、約100%、約110%、約120%、約130%、約140%、約150%、約175%、約200%、約225%、約250%、約275%、約300%。溫度感測器150的電流路徑長度(例如,從第一觸點(例如,切口136I處)到第二觸點(例如,切口136J處))可以是液態透鏡的側邊長度的約25%、約50%、約75%、約90%、約100%、約110%、約120%、約130%、約140%、約150%、約175%、約200%、約225%、約250%、約275%、約300%、約350%、約400%、約500%、約600%、約700%、約800%、約900%、約1000%、約1250%、約1500%、約1750%、約2000%、約2500%、約3000%、約3500%、約4000%、約4500%、約5000%、或其間的任一值、或以這些值的任一組合為邊界的任一範圍。
第19圖係為液態透鏡100的示例性實施例的俯視圖。在第19圖中,第一外層118(例如,上窗口)是透明的,而使得底下的部件是可見的。第一外層118可以具有開口136A、136B、136C、及136D,其可以是切口,並且可以定位於第一外層118的拐角處。液態透鏡100可以具有共用電極124,而可以透過開口136A及136B中之一或二者電存取。共用電極124可以與第一流體106(例如,極性流體或導電流體(例如,水溶液))電連通。在一些情況下,共用電極124可以圍繞空腔的周邊延伸,而共用電極124與第一流體106之間的接觸區域可以圍繞腔的一些或全部圓周延伸。
液態透鏡可以具有溫度感測器150。溫度感測器150可以透過開口136C及136D電存取。在開口136C處,溫度感測器150可以接收輸入訊號(例如,電壓),而在開口136D處,溫度感測器150可以電耦接至接地。導電路徑可以從開口136C延伸到開口136D。可以使用各種導電路徑。舉例而言,如第19圖所示,導電路徑可以從輸入觸點(例如,開口136C處)延伸朝向輸出觸點(例如,開口136D處),可以轉折(例如,超過90度)並延伸遠離輸出觸點,可以沿著空腔的周邊的外側的路徑(例如,彎曲)到達液態透鏡的與第一觸點及第二觸點相對的一側,可以轉折(例如,約180度)並沿著空腔的周邊的外側向後延伸而穿過第一觸點及穿過第二觸點而沿著空腔的周邊的外側的另一側延伸到液態透鏡與第一觸點及第二觸點相對的一側,然後可以轉折(例如,約180度)並沿著空腔的周邊的外側向後延伸而經過第二觸點,可以轉折(例如,超過90度),以及可以延伸到第二觸點。感測器可以具有歐米茄形狀。如本文所述及圖示的一些實例,各種其他感測器導電路徑是可能的。
在一些情況下,電極124的導電材料(或與電極124電接觸的第一流體106)可以足夠接近溫度感測器150的導電材料,而使得電極124與溫度感測器150的訊號之間可能發生串擾。舉例而言,電極124與溫度感測器150之間可能發生電容耦接、電感耦接、及/或直接耦接。在一些情況下,電流可以在電極124(或第一流體106)與溫度感測器150之間流動。在一些情況下,電極124(或第一流體106)與溫度感測器150可以形成有效電容器。電極124與溫度感測器150可以形成共面電容器。電極124與溫度感測器150可以由相同的導電材料形成,或者可以由相同的層(例如,導電層128)形成(例如,利用設置於電極124與溫度感測器150之間的絕緣材料或區域(例如,劃痕))。
電極124與126可以並未接地。遞送到電極124與126的驅動訊號可以相對於接地而浮接。電極124與126之間的電壓差可以控制液態透鏡,而不管施加到電極124與126的電壓與接地或施加到溫度感測器150的電壓如何進行比較。因此,在一些情況下,電極124與溫度感測器150之間可能存在明顯的電壓差。在一些實施例中,溫度感測器150可以接地。舉例而言,輸入訊號可以遞送到開口136C處的觸點,而開口136D處的觸點可以耦接到接地。接地的溫度感測器150可以針對串擾訊號建立接地路徑。此舉可能導致電流流經電極124,經由串擾而轉移到溫度感測器,然後流到接地。電流會導致第一流體中的電解。第一流體可以是水溶液。電解可以將水分離成氫及氧。氧可能與腔室的內側的金屬反應(例如,電極124與第一流體106之間的接觸區域),而可以產生氧化物,在一些情況下會阻止訊號從電極124轉移到第一液體106,並因此可能干擾液態透鏡100的操作。氫可能在液態透鏡100的腔室中形成氣泡。氣泡可能使光學性能劣化(例如,將光折射到不期望的方向)。氣泡可能導致液態透鏡的內側的壓力增加(例如,隨著液態透鏡中溫度的升高而增加)。在一些情況下,增加的壓力可能導致液態透鏡100破裂。串擾所產生的電流可能干擾溫度感測器150的操作。舉例而言,由於串擾訊號而可能導致錯誤的溫度測量。
第20圖係為液態透鏡100的示例性實施例的底視圖。在第20圖中,第二外層122(例如,下窗口)是透明的,而使得底下的部件是可見的。液態透鏡100可以具有用於驅動液態透鏡100的一或更多個電極126。如本文所述,在第20圖中,液態透鏡具有四個驅動電極126A、126B、126C、及126D,而可以定位於液態透鏡的四個象限處。可以分別經由開口136E至H(例如,第二外層122或下窗口中的切口)讓驅動電極126A至D出入。液態透鏡100可以具有一或更多個加熱器140。在第20圖中,液態透鏡具有二個加熱器140A及140B。加熱器140A及140B可以類似於本文所述的其他加熱器實施例。加熱器140A可以經由開口136I及136J出入,而加熱器140B可以經由開口136K及136L(可以是第二外層122中的切口)出入。在一些實施例中,加熱器140A及140B可以接地(例如,類似於溫度感測器150)。舉例而言,可以透過開口136I處的觸點將輸入訊號遞送到加熱器140A,而開口136J處的觸點可以耦接至接地。各種其他設計是可能的。舉例而言,在一些情況下,可以使用單一加熱器140或任何合適數量的加熱器140。
與上面關於電極124與溫度感測器150之間的串擾的討論類似,在一些情況下,加熱器140可以足夠接近一或更多個電極126,而使得一或更多個電極126與加熱器140的訊號之間可能發生串擾。舉例而言,一或更多個電極126與加熱器140之間可能發生電容耦接、電感耦接、及/或直接耦接。在一些情況下,電流可以在一或更多個電極126與加熱器140之間流動。在一些情況下,一或更多個電極126與加熱器140可以形成有效電容器。一或更多個電極126與加熱器140可形成共面電容器。一或更多個電極126與加熱器140可以由相同的導電材料形成,或者可以由相同的層(例如,導電層128)形成(例如,利用設置於一或更多個電極126與加熱器140之間的絕緣材料或區域(例如,劃痕))。與本文的討論類似,串擾可能導致電流在一或更多個電極126與加熱器140之間流動(特別是當加熱器140接地時),而針對串擾訊號提供接地路徑。串擾可能干擾液態透鏡100與加熱器140的操作。舉例而言,由於串擾所產生的電流,加熱器可能在不期望的時間下運行。此外,由於加熱器或溫度感測器的串擾,驅動器訊號可能會誤施加到液態透鏡上。
討論第19圖及第20圖的實施例,其中在液態透鏡100的上部具有溫度感測器150,在液態透鏡100的下部具有加熱器140。此方式可能有利於針對加熱器140提供更多的表面區域。但是,亦可以使用各種其他設計。可以切換加熱器140與溫度感測器150的位置,或者可以省略溫度感測器150與加熱器140中之一或二者。因此,串擾可以發生在電極124與加熱器或溫度感測器之間,並且串擾可以發生在一或更多個電極126與加熱器或溫度感測器之間。
舉例而言,可以由2.8伏特的交流電(AC)訊號驅動加熱器140及/或溫度感測器150。如本文所述,一個終端可以接地。可以藉由70伏特的AC訊號驅動電極124與126,AC訊號可以相對於接地而浮接。加熱器140或感測器150與電極124及/或126之間的電阻可以允許電流從電極124及/或126流動到接地。在一些情況下,可能藉由直接耦接而發生串擾。在一些情況下,在電極124及/或126上驅動70伏特的交流訊號可以電感出加熱器140及/或感測器150中的交流電壓。在一些情況下,可能藉由電容耦接或電感耦接發生串擾。可以使用各種不同的電壓來驅動液態透鏡電極、加熱器、及/或溫度感測器。液態透鏡驅動訊號的電壓可以高於操作加熱器140及/或溫度感測器150的電壓,例如約2倍、約3倍、約4倍、約5倍、約7倍、約10倍、約15倍、約20倍、約25倍、約30倍、約40倍、約50倍、約60倍、約70倍、約80倍、約90倍、約100倍、或更多、或其間的任一值,或以其中為邊界的任一範圍,但是亦可以使用這些範圍之外的其他電壓。應理解,在一些情況下,若加熱器及/或溫度感測器並未接地,則仍然可能發生串擾。在一些情況下,接地路徑可能增加串擾的嚴重性。
本文揭示的各種液態透鏡及系統可以經配置以阻止、減少、或消除串擾及/或其影響。在一些實施例中,電極124及/或126可以與加熱器140及/或溫度感測器150充分絕緣,而阻止串擾。在一些實施例中,相較於現有技術,可以減少共用電極124的尺寸,而可以阻止串擾。在一些實施例中,相較於現有技術,可以減少共用電極124與第一流體之間的接觸區域的尺寸,而可以阻止串擾及/或所產生的電解。在一些情況下,加熱器及/或溫度感測器可以並未接地,而可以減少或阻止串擾。在一些情況下,加熱器及/或溫度感測器可以AC耦接到接地,而可能會阻止串擾電流流動到接地。液態透鏡驅動器可以使用一或更多個緩衝器來產生引起較少串擾的驅動訊號。相較於矩形波,液態透鏡驅動器可以使用正弦波或圓角矩形波,而可以產生較少的串擾。本文詳細討論減少、阻止、或消除串擾的各種方式。所揭示的各種方式可以獨立地或以任何適當的組合使用。
在一些實施例中,電極124及/或126可以藉由約0.1千兆歐姆、約0.2千兆歐姆、約0.3千兆歐姆、約0.4千兆歐姆、約0.5千兆歐姆、約0.6千兆歐姆、約0.75千兆歐姆、約1千兆歐姆、約1.25千兆歐姆、約1.5千兆歐姆、約1.75千兆歐姆、約2千兆歐姆、約2.5千兆歐姆、約3千兆歐姆、約4千兆歐姆、約5千兆歐姆、約6千兆歐姆、約7千兆歐姆、約8千兆歐姆、約9千兆歐姆、約10千兆歐姆、約12千兆歐姆、約15千兆歐姆、約17千兆歐姆、約20千兆歐姆、約25千兆歐姆、約50千兆歐姆、約75千兆歐姆、約100千兆歐姆、或其間的任一值、或以這些值的任一組合為邊界的任一範圍的絕緣體電阻來與溫度感測器150及/或加熱器140絕緣,但是可以使用其他值(例如,取決於液態透鏡的尺寸)。在一些情況下,液態透鏡100的覆蓋區域可以是約4mm平方、約5mm平方、約7mm平方、約10mm平方、約12mm平方、約15mm平方、約17mm平方、約20mm平方、約25mm平方、約30mm平方、約35mm平方、約40mm平方、約50mm平方、約75mm平方、約100mm平方、約125mm平方、約150mm平方、約175mm平方、約200mm平方、約250mm平方、約300mm平方、約350mm平方、約400mm平方、約500mm平方、或其間的任一值、或以這些值為邊界的任一範圍,但是可以使用其他尺寸的液態透鏡(例如,用於較大的工業應用)。
第21圖圖示第19圖的一部分的詳細視圖。如第21圖所示,電極124可以與溫度感測器150分隔開具有一距離152的間隙。類似地,參照第22圖,一或更多個電極126可以與一或更多個加熱器140分隔開一距離154。距離152與154可以相同或不同。在第22圖中,相較於第20圖,使用較大的間隙距離154。舉例而言,第20圖的實施例可以使用30微米的間隙距離154,而第22圖的實施例可以使用60微米的間隙距離154。在一些情況下,電極126A至D之間及/或加熱器140的端部之間的絕緣間隙可以使用結合間隙距離152及154所討論的相同大小的間隙距離。間隙距離152及/或154可以是約10微米、約15微米、約20微米、約25微米、約30微米、約35微米、約40微米、約45微米、約50微米、約60微米、約70微米、約80微米、約90微米、約100微米、約120微米、約140微米、約150微米、約160微米、約180微米、約200微米、約225微米、約250微米、約275微米、約300微米、約350微米、約400微米、約450微米、約500微米、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是可以使用其他距離。在一些區域中(例如,電極124的觸點(例如,開口136A處)與感測器150之間),間隙距離可以大於其他區域。在一些實施例中,溫度感測器150的任何部分都不在小於電極124的間隙距離152之內。在一些實施例中,加熱器140的任何部分都不在小於一或更多個電極126的間隙距離154之內。間隙距離152與154可以定義電極124及/或126與溫度感測器150及/或加熱器140之間的最小分隔距離。
在一些情況下,加熱器140、一或更多個電極126、溫度感測器150、及電極124中的一些或全部可以由材料及/或由相同層(例如,導電層128)形成。舉例而言,導電層128可以形成在中間層120(例如,玻璃)上(例如,在其頂部、底部、及側邊上)。然後,可以將導電層128劃分成不同的區域,以形成加熱器140、一或更多個電極126、溫度感測器150、及/或電極124。絕緣間隙可以分隔導電材料128的區域。在一些實施例中,劃痕可以將導電材料128的區域分隔開。在一些實施例中,一或更多個黏合件可以將導電材料128的區域分隔開,以例如將加熱器140、一或更多個電極126、溫度感測器150、及/或電極124彼此隔離。在一些實施例中,黏合件可以是雷射黏合件(例如,美國專利行9,492,990、9,515,286、及/或9,120,287所述,其全部內容藉由引用併入本文)。雷射黏合件可以與導電材料的區域電隔離(例如,藉由沿著黏合件路徑將導電材料128擴散進入液態透鏡的相鄰層(例如,層118、120、及/或122(可以是玻璃或任何其他合適的材料)),藉由沿著黏合件路徑燒蝕導電層128,或藉由另一適當機制),同時亦將液態透鏡的相鄰層(例如,層118、120、及/或122)彼此黏合或耦接。在一些實施例中,雷射黏合可以形成電絕緣黏合(例如,硬黏合)。在一些實施例中,雷射黏合可以形成並未形成電隔離的結構黏合(例如,軟黏合)。舉例而言,在一些情況下,足夠的導電材料可以保持不擴散或不燒蝕,而可以在整個黏合件(例如,軟黏合件)上保持導電性。在一些情況下,可以在室溫或環境溫度下執行雷射黏合件。可以使用雷射黏合(例如,硬黏合件)來形成具有距離152及/或154的絕緣間隙。
參照第19圖及第21圖,在一些實施例中,電極124可以隔離到感測器150的外側的區域的僅一部分。舉例而言,雷射黏合(例如,硬黏合件)可以將電極124包含到與感測器150間隔開的區域。感測器可以具有沿著液態透鏡的第一側向上及向後延伸的第一側,以及感測器可以具有沿著液態透鏡的第二側向上及向後延伸的第二側。感測器150的導電路徑的二個轉向位置可以間隔開。感測器的導電路徑可以延伸圍繞約180度、約210度、約240度、約270度、約300度、約315度、約330度、約345度、約350度、約355度、或以其為邊界的任一值或範圍。感測器150的導電路徑部分之間的間隙可以定位於圓周的其餘區域。電極124可以延伸通過感測器150的導電路徑部分之間的間隙。電極124可以沿著感測器150的徑向向內的路徑而圍繞圓周的一些或全部延伸。在一些實施例中,電極124可以在受限區域內定位於感測器150的徑向外側。舉例而言,在第19圖及第21圖中,電極124係從開口136A處的觸點沿著感測器150的徑向向外的區域延伸到感測器150的導電路徑部分之間的間隙。電極124可以跨越0度、約5度、約10度、約15度、約20度、約25度、約30度、約40度、約45度、約50度、約60度、約70度、約80度、約90度、約100度、約120度、約140度、約160度、約180度、約200度、約250度、約300度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍而定位於感測器150的徑向外側,但是其他配置也是可能的。在一些實施例中,相較於在溫度感測器的徑向外側上,電極124在溫度感測器150的徑向內側上可以更靠近溫度感測器150。
參照第23圖,在一些實施例中,電極124不具有感測器150的徑向外側的部分。舉例而言,接觸區域(例如,在開口136B處)可以在感測器150的導電路徑部分之間的間隙的徑向外側。在第13圖中,可以省略開口136A,並且可以透過單一觸點(例如,在開口136B處)電存取電極124。感測器150的導電路徑臂可以不對稱。舉例而言,一個導電路徑臂可以比另一導電路徑臂更長。舉例而言,在第23圖中,左導電路徑臂繞延伸圍繞液態透鏡超過180度,而右導電路徑臂延伸圍繞液態透鏡約120度。一個導電路徑臂可以比另一導電路徑臂更長約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約50%、約55%、約60%、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍。
電極124包括接觸部分124A,而可以提供針對外側部件或系統(例如,驅動器)的電存取性。接觸部分124A可以是耦接墊。接觸部分124A可以藉由第一外層118中的開口136B(例如,切口)暴露。在第19圖中,可以使用多個接觸部分124A。電極124係為與第一流體106電連通的流體接觸部分124C。電極124可以包括將接觸部分124A耦接到流體接觸部分124C的一或更多個引線部分124B。在第23圖中,圖示六個接觸部分。但是可以使用一個、二個、四個、或任何合適數量的接觸部分。在一些情況下,類似於第24圖,接觸部分124A的寬度可以徑向向內延伸,以形成引線部分124B及/或流體接觸部分124C。
在第23圖中,電極124的流體接觸部分124C圍繞空腔在整個360度圓周上延伸。在第24圖中,電極124的流體接觸部分124C延伸圍繞小於整個3690度的圓周。電極124的流體接觸部分124C可以延伸圍繞約1度、約2度、約5度、約10度、約15度、約20度、約25度、約30度、約45度、約60度、約90度、約120度、約150度、約180度、約210度、約240度、約270度、約300度、約330度、或360度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍。在一些實施例中,電極124可以覆蓋液態透鏡的覆蓋區域的約25%或更少、約20%或更少、約15%或更少、約10%或更少、約7%或更少、約5%或更少、佔的3%或更少、約2%或更少、約1%或更少、或約0.5%或更少、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍。在一些實施例中,電極124與第一流體之間的流體接觸區域可以覆蓋液態透鏡的覆蓋區域的約10%或更少、約7%或更少、約5%或更少、約3%或更少、約2%或更少、約1%或更少、約0.5%或更少、約0.4%或更少、約0.3%或更少、約0.2%或更少、約0.1%或更少、約0.075%或更少、約0.05%或更少、約0.025%或更少、約0.01%或更少、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍。在一些情況下,減少電極124與第一流體106之間的接觸區域可以減少或阻止電解。
第25圖係為沿著第21圖及第22圖中的線段25-25截取的局部截面圖。在一些實施例中,液態透鏡100可以包括可以與第一流體106接觸的未驅動的導電材料123(例如,金屬)的區域。導電材料123可以是與電極124相同的材料及/或由相同的層128製成。電極124可以與溫度感測器150絕緣(例如,藉由具有距離152的絕緣間隙151)。電極124可以藉由絕緣間隙155而與導電材料128的區域絕緣。絕緣間隙155可以藉由雷射黏合(例如,硬黏合件)形成,可以是劃痕,或者可以是任何其他合適的阻隔層,以提供電絕緣。間隙155可以在尺寸及絕緣電阻上類似於絕緣間隙151。導電材料123的區域可以藉由絕緣間隙157而與一或更多個電極126絕緣,絕緣間隙157可以類似於劃痕130A(在第1圖中)、間隙151、或任何其他合適的隔離阻隔層。絕緣材料132可以延伸超過電極126的端部,並且至少部分地延伸到絕緣間隙157上,或者至少部分地延伸到導電材料123上。導電材料123中的一些或全部可以暴露於液態透鏡的空腔(例如,與第一流體106接觸)。相較於電極124延伸到絕緣間隙157的液態透鏡(例如,類似於第10圖及第11圖),將未驅動的導電材料123與電極124分離可以減少電極124與第一流體106之間的接觸區域。電極124與第一流體106之間的減少的接觸區域可以減少或阻止電解。
類似於本文揭示的各種實施例,第26圖示意性圖示具有溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。電極124可以接收用於驅動液態透鏡的訊號。溫度感測器150可以在第一觸點處接收訊號。感測器訊號可以是AC訊號,但是可以使用直流(DC)訊號或任何合適的訊號。溫度感測器150可以在第二觸點處耦接到接地。在一些情況下,溫度感測器可以AC耦接至接地。舉例而言,可以在溫度感測器(例如,第二觸點)與接地之間設置至少一個電容器160。至少一個電容器160可以是AC耦接電容器。電容器160可以阻止串擾訊號通過感測器150到達接地。
類似於本文揭示的各種實施例,第27圖示意性圖示具有加熱器的液態透鏡的示例性實施例。電極126A至D可以接收用於驅動液態透鏡的訊號。加熱器140A至B可以在各別的第一觸點處接收訊號。在一些情況下,可以使用單一加熱器,或者任何合適數量的加熱器。加熱器訊號可以是AC訊號,但是可以使用直流(DC)訊號或任何合適的訊號。加熱器140A至B可以在各別的第二觸點處耦接到接地。在一些情況下,加熱器140A至B可以AC耦接至接地。舉例而言,可以在加熱器(例如,第二觸點)與接地之間設置至少一個電容器160。至少一個電容器160可以是AC耦接電容器。電容器160可以阻止串擾訊號通過加熱器140A至B到達接地。
在一些實施例中,AC耦接電路(例如,電容器160)可以阻止串擾訊號,同時允許感測器及/或加熱器訊號通過。舉例而言,驅動器訊號(例如,遞送到電極124的訊號)可以利用與感測器及/或加熱器訊號不同的頻率操作。驅動器訊號的頻率(例如,5kHz)可以比感測器及/或加熱器AC訊號的頻率(例如,可以在兆赫範圍內)更低。感測器及/或加熱器訊號的頻率可以是驅動器訊號的頻率的約2倍、約5倍、約10倍、約25倍、約50倍、約75倍、約100倍、約150倍、約200倍、約250倍、約300倍、約400倍、約500倍、約600倍、約700倍、約800倍、約900倍、約1000倍、約1250倍、約1500倍、約1750倍、約2000倍、或以此為邊界的任一值或範圍,但是亦可以使用其他頻率。AC電路(例如,電容器160)可以作為高通濾波器,而可以允許較高頻率的訊號(例如,加熱器或感測器訊號)基本上不受阻礙地通過(例如,高於閾值頻率),而基本上阻止較低的頻率訊號(例如,較慢的透鏡驅動器訊號所產生的串擾訊號(例如,低於閾值頻率))。藉由阻止串擾電流到達接地的路徑,可以減少、阻止、或停止由於串擾所引起的電流的流動。
第28圖係為圖示液態透鏡電極與溫度感測器150之間具有串擾的示例性實施例的示意圖。在第28圖中,溫度感測器150係圖示為電阻器,而可以取決於溫度而變化。第28圖圖示電阻式溫度感測器,但是亦可以使用各種其他類型的溫度感測器(例如,電容式溫度感測器或電感式溫度感測器,或任何其他合適類型的感測器)。溫度感測器150可以耦接到接地。AC訊號可以用於操作溫度感測器。系統可以依據發送通過電阻式溫度感測器150的訊號來確定電阻式溫度感測器150的電阻,而所確定的電阻可以用於確定溫度。
在第28圖中,電容器162A至D表示可以在電極126A至D與液態透鏡的第一流體之間產生的有效電容器。儘管在第28圖中圖示四個分離的有效電容器(例如,具有四個驅動電極126A至D的此實施例),但是可以在四個有效電容器之間共享第一流體。因此,第一流體可以作為所示的四個電容器的共用「板」。由於共用電極124驅動第一流體的電壓,因此共用電極124可以視為所示的四個電容器的共用「板」。AC驅動訊號可以用於驅動液態透鏡,以例如改變流體界面110的形狀,例如用於改變液態透鏡的焦距,或用於改變聚焦方向(例如,藉由使透鏡傾斜(例如,光學圖像穩定))。在一些情況下,可以將AC驅動訊號提供到電極126A至D。在一些情況下,可以將脈衝驅動訊號(例如,脈衝DC訊號)提供到電極124及126A至D,並且可以使脈衝驅動訊號偏移,以在電極124及電極126A至D之間產生AC電壓差。2018年4月5日提交的標題為「LIQUID LENS FEEDBACK AND CONTROL」的PCT申請案PCT/US2018/026268提供關於驅動液態透鏡的更多資料,其全部內容劇由引用併入本文。本文揭示的液態透鏡實施例可以使用在'268申請案所揭示的特徵及細節(例如,用於驅動液態透鏡100)。
在第28圖中,電阻器164與電容器166(以虛線圖示)表示電極124與126A至D中之一或更多者與溫度感測器之間的串擾。電阻器164可以代表直接耦接串擾。電容器166可以代表電容耦接串擾。
第29圖係為類似於第28圖的示意圖。在第29圖中,溫度感測器150可以AC耦接至接地。AC耦接電路可以包括一或更多個電容器。舉例而言,訊號側可以包括第一電容器160A,而參考側可以包括第二電容器160B。如本文所討論,電容器160A與160B可以作為高通濾波器來操作。
在第29圖中,透鏡驅動器電路可以包括一或更多個緩衝器。舉例而言,緩衝器可以包括電容器168A至D。在一些情況下,緩衝器可以包括與電阻器串聯的電容器(第29圖中未圖示)。在一些情況下,驅動電極126A至D中之每一者可以具有相關聯緩衝器電路,而可以修改提供到電極126A至D的驅動訊號。儘管第19圖中並未圖示,但是電極124可以具有相關聯緩衝器電路,以用於修改提供到電極124的驅動器訊號。緩衝器電路可以經配置以減少串擾。舉例而言,在一些實施例中,可以使用方波或矩形波驅動訊號來驅動液態透鏡。在一些情況下,驅動訊號的電壓的快速上升及下降時間可能產生明顯的串擾。在一些情況下,電壓的較高變化率可能產生較高的串擾電流(例如,I=dv/dt)。緩衝器可以降低電壓驅動訊號的變化率,而可以減少串擾。在一些實施例中,如第29圖所示,不需要AC耦接到接地的感測器,可以使用緩衝器來減少串擾。舉例而言,在一些實施例中,可以將第29圖修改成使用第29圖的左側所示的感測器電路。再者,在一些實施例中,可以省略第29圖的緩衝器,舉例而言,AC耦接感測器可以與緩衝器一起使用,或者不與緩衝器一起使用。可以將第29圖修改成使用第29圖的右側的液態透鏡驅動器方式。在一些實施例中,相較於方波或矩形波驅動器訊號,液態透鏡驅動器可以利用具有較小的電壓突變的正弦波或鋸齒波的形式遞送驅動器訊號,而可以減少串擾。
在一些實施例中,如第29圖所示,AC耦接到接地的感測器可以與緩衝器一起使用。緩衝器可以經配置以減少驅動器訊號中的振盪。舉例而言,當驅動器訊號(例如,矩形波或方波)突然上升時,在穩定在較高電壓之前可能振盪,及/或當驅動器訊號下降到較低電壓時,在穩定在較低電壓之前可能振盪。在一些情況下,當電壓由於振盪而改變時,振盪可能引起串擾,而串擾訊號的該分量可能具有比驅動器訊號更高的頻率。舉例而言,在驅動器訊號頻率為5kHz的情況下,振盪頻率可能更高(例如,10kHz、50kHz等)。振盪分量的較高頻率可能導致串擾訊號的振盪分量更容易通過AC耦接電路而到達接地。藉由減少或消除驅動器訊號中的振盪(例如,使用緩衝器),AC耦接電路可以更有效地防止串擾訊號傳遞到接地。因此,如第29圖所示,藉由使用AC耦接電路與緩衝器二者,可以產生協同作用。
類似於第29圖,本文所揭示的加熱器140可以AC耦接。舉例而言,可以將第29圖修改成使用標記為150的電阻器來作為電阻式加熱器。在一些實施例中,儘管在第29圖中僅圖示一個,但是感測器150與加熱器140都可以AC耦接到接地。
第30圖圖示具有未接地的溫度感測器150的液態透鏡的示例性實施例。舉例而言,提供到感測器150的訊號可以相對於接地而浮接。第31圖圖示具有未接地的加熱器140A至B的液態透鏡的示例性實施例。提供到加熱器140A至B的訊號可以相對於接地而浮接。藉由拒絕串擾訊號到接地的路徑,可以減少串擾。在一些情況下,即使沒有接地路徑,亦可能發生串擾,例如,若驅動器訊號與加熱器及/或感測器訊號之間存在明顯的電壓差(在一些情況下,二者可能相對於接地及/或相對於彼此而浮接)。
本文揭示使用電阻式溫度感測器的各種實施例。可以使用各種其他類型的溫度感測器。第32圖圖示電容式溫度感測器的示例性實施例。電容式感測器可以具有第一導電路徑202與第二導電路徑204(可以例如藉由絕緣或介電材料分隔開)。第一與第二導電路徑可以形成電容器,並且電容可以取決於溫度而變化(例如,第一及/或第二導電路徑的溫度,及/或第一與第二導電路徑之間的材料的溫度)。在一些實施例中,可以在第一導電路徑202與第二導電路徑204之間設置容納流體的空腔。該流體可以與第一流體106相同。舉例而言,在液態透鏡的製造期間,可以在第一與第二導電路徑之間的空腔中捕捉第一流體106的一部分。電容式感測器可以經配置以至少部分地依據電容來確定溫度。在一些實施例中,電容式感測器可以具有AC訊號驅動器與電阻器,但是可以使用各種合適的設計。類似於本文所示的電阻式感測器的導電路徑,第一導電路徑202與第二導電路徑204可以內建於液態透鏡中,例如在中間層120與第一外層118之間,或者在中間層120與第二外層122之間。纇似於本文揭示的其他實施例,可以減少或阻止來自導電感測器的串擾。
第33圖圖示電感式溫度感測器300的示例性實施例。感測器300可以包括可以形成第一電感器的第一導電路徑302以及可以形成第二電感器的第二導電路徑304。振盪器可以將AC訊號提供到第一導電路徑302,而可以在第二導電路徑304中電感出AC訊號。被電感出的AC訊號可以遞送到接收器。在一些實施例中,渦電流可以取決於溫度而變化。電感式溫度感測器可以經配置以至少部分地依據渦電流的測量來確定溫度。可以使用各種其他設計。類似於本文所示的電阻式感測器的導電路徑,第一導電路徑302與第二導電路徑304可以內建於液態透鏡中,例如在中間層120與第一外層118之間,或者在中間層120與第二外層122之間。纇似於本文揭示的其他實施例,可以減少或阻止來自電感式感測器的串擾。
液態透鏡可以使用電阻式加熱器、電容式加熱器、電感式加熱器、或任何其他合適的加熱器類型。可以使用電阻式加熱器、電容式加熱器、電感式加熱器、電阻式感測器、電容式感測器、及/或電感式感測器的任何組合,以及任何其他合適類型的加熱器或感測器。加熱器與感測器可以設置於液態透鏡的相對側上(例如,一個在中間層120與第一外層118之間,另一個在中間層120與第二外層122之間),或者都可以在同一側使用(例如,類似於第15圖)。在一些情況下,兩側可以包括加熱器,及/或兩側可以包括溫度感測器。
本文所述的特徵可以用於減少、阻止、或防止液態透鏡中的任何電阻式元件中的串擾或其影響。本文描述的各種實施例係關於涉及加熱器或溫度感測器的串擾。這些方式可以用於解決涉及其他類型的感測器或其他電阻式部件的串擾(例如,可能遭遇來自液態透鏡電極的串擾)。
在一些實施例中,電極124及/或126A至D中之一或更多者可以AC耦接(例如,耦接至驅動訊號源(例如,特殊應用積體電路(ASIC)或其他驅動器)或者耦接到接地)。第34圖及第35圖圖示液態透鏡的示例性實施例,其中電極124與126A至D係AC耦接到驅動訊號。舉例而言,可以在共用電極124與驅動器訊號源之間設置至少一個電容器160。類似地,可以在電極124A至D中之每一者與相關聯驅動器訊號源之間設置至少一個電容器160。電容器160可以是AC耦接電容器。電容器160可以阻止串擾訊號通過加熱器140及/或溫度感測器150到達接地。電容器160可以阻止DC電流流經電極124及/或126A至D而到達加熱器140及/或感測器150。可以使用共用驅動器將驅動訊號發送到電極124與電極126A至D,但是在一些情況下可以使用單獨的驅動器。AC耦接電路可以阻止DC電流流經電極124及/或126A至D,同時允許AC驅動訊號遞送到電極124及/或126A至D。
在一些實施例中,僅共用電極124被AC耦接到訊號源,而電極126A-D並未AC耦接。舉例而言,可以省略第35圖中的電容器160,而可以包括第34圖中的電容器160。在一些實施例中,電極126A至D可以AC耦接到訊號源,而共用電極124並未AC耦接。舉例而言,可以省略第34圖的電容器160,而可以包括第35圖中的電容器160。在第34圖及第35圖的實施例中,感測器150可以在液態透鏡100的上部,加熱器140可以在液態透鏡100的下部,共用電極124可以在液態透鏡100的上部,而驅動電極126A至D可以在液態透鏡100的下部。許多合適的變化是可能的。舉例而言,加熱器140與感測器150可以一起(例如,共面)定位於液態透鏡的下部(例如,第35圖)或上部(例如,第34圖)。相較於第34圖與第35圖相比,加熱器140與感測器150的位置可以互換,而使得加熱器140係設置於上部,而感測器係設置於下部。加熱器140與感測器150中之任一或二者都可以省略。
將電極AC耦接的一個優點係為加熱器140及/或感測器150可以直接耦接到接地。在一些實施例中,加熱器140及/或感測器150並未AC耦接(例如,AC耦接到接地)。然而,在一些實施方案中,加熱器140及/或感測器150可以AC耦接(例如,AC耦接到接地),而電極124及/或126A至D中之一或更多者亦可以AC耦接至相關聯驅動器源。因此,液態透鏡系統可以包括第26圖及第27圖以及第34圖及第35圖的AC耦接電容器160。
可以在電極124及/或126A至D與驅動訊號之間設置各種類型的被動式電子部件,而可以阻止串擾或DC電流流經電極。舉例而言,如結合第34圖及第35圖所討論,可以使用AC耦接電容器160。在一些實施例中,緩衝器可以設置於電極124及/或126A至D與驅動器之間(例如,類似於第29圖的討論)。在一些實施例中,參照第36圖,可以在電極124及/或126A至D與驅動器之間設置高通濾波器。高通濾波器可以阻擋或阻止頻率低於閾值的訊號DC電流或電壓訊號,並且高通濾波器可以允許頻率高於閾值的訊號通過電極124及/或126A至D。驅動器訊號可以是頻率高於高通濾波器的閾值的AC或脈衝訊號。參照第36圖,可以在到接地的分支路徑上使用電容器172與電阻器174來實現高通濾波器170。在一些情況下,可以在電極124及/或126A至D與驅動器訊號源之間設置低通濾波器或帶通濾波器。在一些情況下,可以組合低通濾波器(第36圖中未圖示)與高通濾波器170以產生帶通濾波器。可以使用電容器與電阻器來實現低通濾波器,但其配置係與第36圖的高通濾波器相反。接地路徑(例如,通過電阻器174)可以提供放電路徑,而使得液態透鏡可以釋放可能在液態透鏡中累積的過量電荷。
第36圖的液態透鏡100可以具有與本文所揭示的其他液態透鏡實施例類似的可以利用本文所揭示的任何合適的配置來設置在液態透鏡結構的相同或不同的層上的特徵(例如,可選擇的加熱器140A至B與可選擇的溫度感測器150)。感測器150可以包括可以在液態透鏡的內側的電阻式元件,並且亦可以包括參考電阻器176,參考電阻器176可以與溫度感測器150的電阻式元件串聯耦接。可以使用任何合適類型的溫度感測器。儘管第36圖中並未圖示,但是一或更多個加熱器140A-B可以在一端耦接到電壓源,並在另一端耦接到接地,並且亦可以使用任何合適的加熱器設計。液態透鏡係圖示為具有四個驅動電極126A至D,但是可以使用任何合適的數量,並且可以具有設置於電極與驅動訊號源之間的各種被動式電子部件。在一些實施例中,可以省略電阻器174,並且電容器172可以將電極124及/或126A至D進行AC耦接至驅動訊號(例如,從驅動器或訊號產生器發送)。
AC耦接電容器160或用於製造高通濾波器、低通濾波器、或帶通濾波器的電容器的電容值可以是液態透鏡的正常操作期間的電極126A至D與第一流體106之間所形成的電容的標稱值的約0.25倍、約0.5倍、約0.75倍、約1倍、約1.5倍、約2倍、約5倍、約7.5倍、約10倍、約25倍、約50倍、約75倍、約100倍、約150倍、約200倍、約500倍、約750倍、約1000倍、約1250倍、約1500倍、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是在一些情況下可以使用其他值。舉例而言,對於100pF的液態透鏡的內部電容而言,100000pF的電容器提供足夠高的電容(例如,用於AC耦接),而對於15至60pF的液態透鏡的內部電容而言,0.1µF的電容器提供足夠高的電容(例如,用於AC耦接)。電容器可以具有足夠的電容,而可以在基本上不受外部電容器影響的情況下感測內部電容。
在一些實施例中,針對不同的電極124及/或126A至D,可以使用(或省略)不同的可通過電子部件。舉例而言,對於電極124及/或126A至D中之任一者,可以省略第36圖的高通濾波器170。在一些情況下,第一電極(例如,電極124)可以包括高通濾波器170,而第二電極(例如,電極126A至D中之一或更多者)可以使用AC耦接電容器160,反之亦然,或者可以使用緩衝器等。在一些實施例中,加熱器140或感測器150可以耦接至高通濾波器(例如,類似於第36圖的高通濾波器170)。
被動式電子部件(例如,電容器、電阻器、高通濾波器、緩衝器等)可以設置於驅動器或訊號產生器與液態透鏡100之間(例如,作為分離部件),可以併入驅動器或訊號產生器,及/或可以併入液態透鏡100。舉例而言,在一些實施例中,液態透鏡的結構可以實現電容器,電容器可以將訊號AC耦接到對應電極。參照第37圖,液態透鏡可以具有介電阻隔層,介電阻隔層沿著從輸入位置(例如,電接觸墊)到對應電極的電路徑實現電容器。在第37圖中,液態透鏡可以具有與驅動電極126A-D相關聯的接觸墊178。引線182可以將接觸墊178電耦接到對應電極126A至D。介電阻隔層180可以設置於接觸墊178與對應電極126A至D之間的一些位置處,而使得接觸墊178可以電容式耦接到對應電極126A至D。舉例而言,接觸墊178與引線182之間的間隙可以具有絕緣或介電材料。可以使用光致抗蝕劑、光刻、燒蝕雷射、或任何其他合適的技術來形成絕緣間隙180。間隙180可以包括玻璃或任何其他合適的介電或絕緣材料。
在一些情況下,引線182可以纏繞接觸墊178約45度、約60度、約75度、約90度、約105度、約120度、約135度、約150度、約165度、約180度、約195度、約210度、約225度、約240度、約255度、約270度、約285度、約300度、約315度、約330度、約345度、或約360度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍。在第37圖所示的實施例中,引線182沿著矩形接觸墊的兩側延伸,而覆蓋接觸墊178的周邊約180度。許多替代方案都是可能的。舉例而言,引線182可以完全或大部分纏繞接觸墊178。引線182與接觸墊178之間的較大長度或緊密接近的區域可以促進有效電容器的性能。接觸墊178有效地成為平行板電容器的第一板,而引線182有效地形成第二板。
介電阻隔層180可以在液態透鏡中定位於各種其他合適的位置。舉例而言,引線182可以與接觸墊178直接接觸(例如,由相同的導電層整合形成)。再者,可以在引線182與對應電極126A至D之間形成絕緣間隙或其他介電阻隔層(例如,類似於間隙180)。舉例而言,引線182的一部分可以沿著電極126A至D的周邊延伸(例如,覆蓋約10度、約20度、約30度、約40度、或約45度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍的弧形或路徑)。在一些實施例中,第一引線部分可以與接觸墊178直接電接觸,第二引線部分可以與對應電極126A至D直接電接觸,而介電阻隔層(例如,絕緣間隙)可以設置於第一引線部分與第二引線部分之間,第一引線部分與第二引線部分在一些情況下可以彼此平行追蹤足以產生有效電容器的長度。在第37圖中,間隙180並未按照比例圖示。舉例而言,第37圖中的間隙可以放大顯示,以便於圖示間隙。
儘管未圖示,但是共用電極124可以使用有效電容器進行AC耦接,有效電容器係以類似於第37圖的討論的方式併入液態透鏡。舉例而言,絕緣間隙可以設置於接觸墊(例如,在液態透鏡的上部)與耦接到共用電極124的引線之間。如本文所討論,其他設計亦可以用於AC耦接共用電極。再者,加熱器140及/或感測器150可以使用併入到液態透鏡的電容器(例如類似於第37圖的討論)進行AC耦接(例如,耦接到接地)。參照第38圖,加熱器140可以具有接收加熱器訊號的第一接觸墊178與耦接到接地的第二接觸墊178。類似於上述討論,第二接觸墊178可以藉由絕緣間隙180或其他介電阻隔層來與導電加熱器材料絕緣。感測器150可以具有類似於第38圖所示的加熱器140的配置。在一些實施例中,液態透鏡可以包括附加的電子部件(例如,電阻器、可以延伸到已接地的接觸墊的引線、或其他被動式電子部件等),以實現本文所揭示的耦接到加熱器及/或感測器的高通濾波器、低通濾波器、帶通濾波器、緩衝器等。在一些替代實施例中,被動式電子部件(例如,電容器、電阻器等)可以內建於驅動器中,或者可以作為分離部件包括在驅動器(例如,可以是ASIC)與液態透鏡之間。在一些情況下,如本文所述,驅動器可以輸出AC耦接訊號或經過濾波的訊號,而可以阻止串擾或DC電流流動。
在一些實施例中,加熱器140、感測器150、及驅動電極126A至D可以設置在液態透鏡100的相同側(例如,下側或空腔的截錐結構的窄側處)。在一些情況下,此設計可以避免將液體捕捉在液態透鏡的上部區域中,而在一些實施例中可能發生於製造液態透鏡的上部區域的加熱器或感測器期間。再者,可以與流體106電連通的共用電極124可以在液態透鏡的上部區域,而使得將加熱器140及/或感測器設置在液態透鏡的下部區域之步驟可以減少、阻止、或防止共用電極124與加熱器140及/或感測器150之間的串擾。此舉可以減少、阻止、或防止電解。舉例而言,相較於與流體106電連通的共用電極124的串擾,若與驅動電極126A至D發生串擾,則可以導致更少(或沒有)的電解。
第39圖與第40圖圖示液態透鏡100的示例性實施例,其中加熱器140與感測器150係併入液態透鏡100的下部區域(例如,中間層120與第二外層122之間)。一或更多個驅動電極126A至D亦可以設置在液態透鏡100的下部區域。在第39圖中,加熱器140可以設置於感測器150的徑向內側,而可以提供改善的加熱的益處。因為加熱器140相對靠近流體,所以熱可以更有效地轉移到流體,而可以導致更有效的加熱。加熱器140的導電路徑係圍繞液態透鏡100的大部分延伸(例如,約90度、約120度、約150度、約180度、約210度、約240度、約270度、約300度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍),但是可以促進加熱的均勻分佈的其他設計也是可能的。再者,加熱器140的導電路徑可以圍繞圓周的大部分遵循基本恆定的曲率,而可以促進加熱的均勻分佈。基本恆定的曲率可以延伸約90度、約120度、約150度、約180度、約210度、約240度、約270度、約300度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是其他設計也是可能的。第39圖的實施例包括單一加熱元件140,而可以使用二個接觸墊。相較於例如第40圖中的設計(可以使用二個加熱元件140A至B與四個接觸墊(可以由定位於加熱元件140A至B的徑向內側的感測器150所造成)),此舉可以是有利的。由於空間的限制,較少的接觸墊可能是有益的,尤其是當液態透鏡100的整體尺寸越來越小時。再者,用於加熱器140的更少的接觸墊可以針對用於驅動電極126A至D的接觸墊提供更大的區域,而可以促進使用更多的驅動電極(例如6、8、10、12、14、16、或更多個電極126),而可以有助於改善針對液態透鏡的流體界面的控制。
溫度感測器150可以具有歐米茄形狀。溫度感測器可以在與加熱器140的接觸墊相反的一側處具有接觸墊。溫度感測器的導電路徑可以遵循從第一感測器接觸墊朝向相對側上的加熱器接觸墊的第一路徑(例如,彎曲或弓形路徑)。然後,導電路徑轉向並追蹤第二路徑(例如,彎曲或弓形路徑),第二路徑係在第一路徑的徑向內側,並在加熱器140的徑向外側。第二路徑可以朝向另一加熱器接觸墊延伸,並且可以延伸圍繞約120度、約150度、約180度、約210度、約240度、約270度、約300度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是其他設計也是可能的。導電路徑可以再次轉向並追蹤第三路徑(例如,彎曲或弓形路徑),第三路徑係遠離第二加熱器接觸墊並朝向第二感測器接觸墊。組合的第一路徑、第二路徑、及第三路徑可以覆蓋約270度、約300度、約330度、約360度、約390度、約420度、約450度、約480度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是亦可以使用其他配置。
用於驅動電極126A至D的接觸墊可以設置於加熱器140的接觸墊之間(例如,在與加熱器140的接觸墊相同的液態透鏡的一側上)。用於驅動電極126A至D的接觸墊可以沿著線性佈置對準,而使得直線延伸通過接觸墊(例如,針對具有四個驅動電極126A至D的實施例的所有四個接觸墊)。驅動電極126A至D可以設置於感測器150的徑向內側與加熱器140的徑向內側。引線可以從驅動電極126A至D延伸到對應接觸墊。可以將更靠近電極接觸墊的二個電極126C與126D的引線設置於距離電極接觸墊更遠的二個電極126A與126B的引線的內側。距離電極接觸墊更遠的二個電極126A與126B的引線可以遵循沿著電極126C與126D的徑向外邊緣的路徑(例如,彎曲或弓形路徑)。許多變化是可能的。感測器接觸墊可以一起移動接近,而可以針對感測器導電路徑提供更長的路徑長度。
在第40圖所示的實施例中,溫度感測器150可以在加熱器140的徑向內側。緊鄰流體的感測器150可以促進精確的溫度測量。感測器導電路徑可以從第一接觸墊沿著第一路徑朝向第二接觸墊延伸,而路徑可以轉向並遵循沿著電極126A與126C的周邊並朝向電極接觸墊的第二路徑(例如彎曲或弓形路徑)。然後,感測器導電路徑可以轉向並遵循沿著電極126C、126A、126B、及126D的周邊而圍繞電極接觸墊的另一側的第三路徑(例如,彎曲或弓形路徑)。然後,導電路徑可以轉向並沿著第四路徑(例如,彎曲或弓形路徑)朝向感測器接觸墊向後延伸。感測器導電路徑可以轉向並沿著第五路徑延伸至第二感測器接觸墊。第三路徑可以在第二路徑與第四路徑的徑向內側。在一些實施例中,可以省略第一路徑與第五路徑,而第二路徑與第四路徑可以直接延伸到感測器接觸墊。第三路徑可以延伸圍繞約180度、約210度、約240度、約270度、約300度、約330度、約340度、約350度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是其他設計也是可能的。感測器的組合導電路徑長度可以覆蓋約300度、約330度、約360度、約390度、約420度、約450度、約480度、約510度、約540度、約570度、約600度、約630度、約660度、約690度、約700度、約710度、約720度、約730度、約740度、約750度、約760度、約780度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是亦可以使用其他配置。
在一些實施例中,感測器導電路徑可以具有經配置以避免或阻止過量電流密度的轉向。舉例而言,轉向的相對延伸的導電路徑之間的區域可以比感測器的導電路徑的厚度更寬,亦即是導電感測器路徑的厚度(或導電感測器的路徑之間的絕緣間隙的厚度)的約1.5倍、約2倍、約3倍、約4倍、約5倍、約6倍、約7倍、約8倍、約9倍、約10倍、約12倍、約15倍、約20倍、或其間的任一值、或以此為邊界的範圍,但是其他配置也是可能的。這些轉向配置可以應用於本文揭示的其他感測器配置中之任一者。本文揭示的加熱器實施例在加熱器導電路徑的轉向區域處亦可以具有較寬的間隙。
加熱器可以包括二個加熱器元件140A與140B。加熱器元件140A至B中之每一者可以具有二個接觸墊。在一些實施例中,相較於單一加熱元件140,可以經由二個加熱元件140A與140B遞送更多的電流,而可以導致更快的加熱。在一些實施例中,感測器接觸墊可以一起移動接近,以針對加熱元件140A至B提供更多空間,以覆蓋更多區域。在一些情況下,相較於加熱器更靠近液態透鏡流體的實施例,設置於感測器的徑向外側的加熱元件140A至B可以具有加熱的更均勻分佈的益處。可以類似於第39圖的實施例來配置驅動器電極126A至D。
加熱器140、感測器150、及/或電極126A至D可以共面。加熱器140、感測器150、及/或電極126A至D可以由相同層的導電材料形成,而可以藉由絕緣阻隔層劃分成加熱器140、感測器150、及/或電極126A至D(例如,本文所述的硬黏合件(例如,藉由雷射黏合製成))。在一些實施例中,非活性導電材料149的區域可以設置於加熱器140、感測器150、及/或電極126A至D之間(例如,第40圖所示)。
第二外層122可以是透明的窗口板,並且可以具有切口136,以提供加熱器140、感測器150、及/或電極126A至D的電接觸墊的出入口。在第39圖及第40圖的視圖中省略第二外層122。第41圖圖示第40圖的液態透鏡,其中第二外層122具有用於出入電接觸墊的切口136。第42圖圖示液態透鏡的下部區域(例如,在中間層120與第二外層122之間)具有感測器150並且沒有加熱器的示例性實施例。加熱器可以包括在液態透鏡的上部區域(例如,在中間層120與第一外層118之間),或者液態透鏡可以省略加熱器。感測器150可以類似於結合第40圖及第41圖描述的感測器150。第42圖在右上角及左上角圖示可以省略的切口。液態透鏡的下部區域(例如,在中間層120與第二外層122之間)及/或液態透鏡的上部區域(例如,在中間層120與第一外層118之間)的任一組合的加熱器與感測器的各種不同的實現方案是可能的。在一些情況下,下部區域可以具有加熱器與感測器,而上部區域可以額外具有加熱器與感測器。下部區域或上部區域中之一者可以具有加熱器與感測器二者,而上部區域或下部區域中之另一者不具有二者。上部區域可以具有加熱器,而下部區域可以具有感測器,或者下部區域可以具有加熱器,而上部區域具有感測器。或者在一些情況下,上部區域或下部區域中之一者可以同時具有加熱器與感測器,而下部區域或上部區域中之另一者可以僅具有加熱器或感測器。
第43圖圖示具有可以併入液態透鏡的下部區域(例如,在中間層120與第二外層122之間)的加熱器140、溫度感測器150、及電極125A至D的液態透鏡的示例性實施例。加熱器140可以具有歐米茄形狀。加熱器140可以具有第一電接觸墊,而加熱器的第一路徑可以從接觸墊跨越液態透鏡(例如,從第43圖的頂部朝向底部)朝著相對側(例如,朝著電極126A與126C的接觸墊)延伸。加熱器的導電路徑可以轉向並遵循圍繞空腔的至少一部分(例如,從第43圖中的左側到右側)延伸的第二路徑(例如,彎曲或弓形路徑)(例如,朝向電極126B與126D的接觸墊)。然後,加熱器140的導電路徑可以轉向並遵循第三路徑,第三路徑係遠離電極126B與126D的接觸墊,並朝向加熱器140的第二接觸墊(例如,沿著從第43圖的底部到頂部的方向)。加熱器140的第二路徑可以延伸圍繞液態透鏡約180度、約210度、約240度、約270度、約300度、約330度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是其他設計也是可能的。加熱器的組合導電路徑長度可以覆蓋約300度、約330度、約360度、約390度、約420度、約450度、約480度、約510度、約540度、約570度、約600度、約630度、約660度、約690度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是亦可以使用其他配置。
加熱器140的接觸墊可以設置於感測器150的接觸墊之間。感測器150的導電路徑可以在加熱器140的導電路徑的外側延伸用於第一路徑區域,並且可以在加熱器140的內側(例如,在加熱器140與空腔之間)延伸用於第二路徑區域。感測器的導電材料可以從第一感測器接觸墊沿著加熱器的外側的第一路徑朝向液態透鏡的相對側(例如,朝向電極126A與126C的接觸墊)延伸。感測器路徑可以轉折並遵循沿著第二路徑而到達加熱器材料之間的空間(例如,在加熱器材料的二個轉向區域之間)。感測器材料可以遵循第三路徑(例如,彎曲或弓形路徑),第三路徑可以遵循空腔的周邊(例如,在加熱器140與空腔之間)。感測器材料可以遵循第四路徑,第四路徑通過加熱器材料之間的空間並到達加熱器的外側的區域。感測器材料可以遵循跨越液態透鏡的第五路徑返回(例如,遠離電極126B與126D的接觸墊而到達第二感測器接觸墊)。電極126A至D的引線可以延伸通過感測器材料與加熱器材料之間的空間。
第44圖圖示液態透鏡的實施例,除了本文所討論者之外,可以類似於第43圖的實施例。加熱器140可以具有三個接觸墊(具有三個相關聯切口136,以提供出入口)。加熱器140可以有效地具有可以電耦接的二個加熱元件(例如,由單一連續的導電材料主體形成)。一個接觸墊(例如,中心接觸墊)可以耦接到接地。加熱器訊號(例如,電流)可以遞送到其他二個接觸墊(例如,外部接觸墊)。電流可以從外部接觸墊流向中心接觸墊。電流可以在二個接觸墊處遞送到加熱器,並且電流沿著匯聚在第三接觸墊處的二個路徑行進通過加熱器。加熱器140可以具有可以共享接觸墊的二個加熱元件,接觸墊可以耦接到接地。在一些實施例中,加熱器訊號(例如,電流)可以遞送到一個接觸墊(例如,中心接觸墊),而其他二個接觸墊(例如,外部接觸墊)可以接地。電流可以從中心接觸墊流向二個外部接觸墊。電流可以遞送到第一接觸墊,並且電流可以分支以沿著二個路徑行進至不同的接觸墊。加熱器140可以具有可以共享共用接觸墊的二個加熱元件,共用接觸墊可以接收加熱器驅動訊號。比較第43圖及第44圖的實施例,因為電流可以遵循二個路徑通過加熱器導電材料,所以第44圖的加熱器的電阻可以比第43圖的加熱器更低(例如,約一半的電阻)。在一些情況下,相較於第43圖的加熱器,可以透過第44圖的加熱器施加更多的電流,而可以實現更快的加熱。
在一些實施例中,感測器材料可以在不同區域處具有不同的厚度,而可以影響溫度感測器的靈敏度。第45圖圖示液態透鏡的示例性實施例,除了本文所討論者之外,可以類似於第42圖的實施例。感測器導電材料可以具有歐米茄形狀。感測器導電材料的第一部分150A可以比第二部分150B更薄。第一部分150A可以設置成比第二部分150B更靠近空腔。第一部分150A可以在第二部分150B的徑向內側。第一部分150A可以沿著遵循空腔的周邊的路徑(例如,彎曲或弓形路徑)延伸。第一部分150A可以形成在兩端之間具有開口的部分圈狀物。第二部分150B可以從第一部分的每一端延伸到各別電接觸墊。第二部分150B的第一零件可以從第一部分150A的第一端延伸到第一接觸墊。第二部分150B的第二零件可以從第一部分150A的第二端延伸到第二接觸墊。第一部分150A可以延伸圍繞液體透鏡的約180度、約210度、約240度、約270度、約300度、約330度、約340度、約350度、約355度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍的角度範圍,但是其他設計也是可能的。將電極126A至D連接到各別接觸墊的引線可以延伸通過感測器導電材料的第一部分150A的兩端之間的開口或間隙。感測器的組合導電路徑長度可以覆蓋約300度、約330度、約360度、約390度、約420度、約450度、約480度、約510度、約540度、約570度、約600度、約630度、約660度、約690度、約700度、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是亦可以使用其他配置。
由於第二部分150A的寬度較寬,因此用於感測器導電材料的第一部分150A的電阻可以與用於感測器導電材料的第二部分150B的電阻不同。較寬的第二部分150B可以具有較低的電阻,而較窄的第一部分150A可以具有較高的電阻。感測器的第一部分150A可以比第二部分150B更靈敏。在一些實施例中,因為相較於第二部分150B,第一部分150A更靠近空腔與流體,所以相較於具有更均勻寬度的感測器設計,第45圖的整體感測器設計可以更靈敏,並且可以更準確地測量流體的溫度。
感測器的第二區域150B的寬度可以是第一區域150A的寬度的約1.25倍、約1.5倍、約1.75倍、約2倍、約2.5倍、約3倍、約4倍、約5倍、約7倍、約10倍、約12倍、約15倍、約17倍、約20倍、約25倍、約30倍、約40倍、或約50倍、或更多、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是其他配置也是可能的。感測器的第二區域150B的電阻可以是第一區域150A的電阻的1.25倍、約1.5倍、約1.75倍、約2倍、約2.5倍、約3倍、約4倍、約5倍、約7倍、約10倍、約12倍、約15倍、約17倍、約20倍、約25倍、約30倍、約40倍、或約50倍、或更多、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是其他配置也是可能的。
本文揭示的所設計的其他感測器與加熱器亦可以具有不同寬度的不同感測器區域,以例如提供針對測量流體溫度更敏感的感測器。舉例而言,加熱器(例如,類似於第43圖或第44圖的加熱器140)可以設置在感測器的第一部分150A與第二部分150B之間。可以針對第43圖與第44圖的實施例進行修改,而使得加熱器140的徑向或橫向外側的感測器導電材料的部分寬於加熱器140的徑向或橫向內側的感測器導電材料的部分。第46圖圖示類似於第44圖的實施例的液態透鏡100的示例性實施例,除了感測器導電路徑的第一部分150A的寬度比感測器導電路徑的第二部分150B更窄之外。
在一些實施例中,如第47圖所示,液態透鏡100可以包括組合的加熱器與溫度感測器。溫度感測器可以是電阻式溫度感測器。相較於使用分隔開的加熱器與溫度感測器的實施例,組合的溫度感測器與加熱器140/150可以導致更少的接觸墊,由於空間限制(尤其是在減小液態透鏡的尺寸或增加電極(與相關聯電極接觸墊)的數量時)而具有優點。液態透鏡100可以包括導電(例如,電阻)區域或路徑,而可以類似於本文揭示的加熱器及/或感測器的實施例。舉例而言,本文揭示的各種加熱器設計可以用於測量溫度,而本文所使用的各種溫度感測器設計可以經驅動以將熱施加到液態透鏡。系統可以包括至少一個開關186,而可以在加熱器訊號181與感測器訊號183之間切換。當開關處於加熱器位置時(如第47圖所示),加熱器訊號181可以遞送到導電區域或路徑,而作為加熱器操作。當開關處於感測器位置時,感測器訊號183可以遞送到導電區域或路徑,而作為感測器操作。可以使用不同的驅動器來供應加熱器訊號181與感測器訊號183。可以包括附加電路及/或部件(例如,參考電阻器,或其他部件(例如,用於操作電阻式溫度感測器的那些部件))。開關186或另一開關可以撥動,以接合或脫離附加電路,以例如用於進行溫度測量(例如,依據確定加熱器/感測器的電阻)。加熱器/感測器140/150的導電區域或路徑可以耦接到接地,但是其他實施例也是可能的。感測器訊號183的電壓可以比加熱器訊號181更低。針對本文揭示的各種感測器實施例,可以透過感測器材料施加已知電壓,並且可以測量電流以確定感測器材料的電阻(電阻可能隨著溫度改變)。在一些情況下,施加電壓以產生已知電流,然後可以測量電壓以確定感測器材料的電阻。可以使用任何合適的技術來測量液態透鏡的溫度。
在一些實施例中,單一驅動器185可以施加加熱器訊號與感測器訊號二者。舉例而言,驅動器可以施加第一電壓或電流來作為加熱器訊號,並且可以供應第二電壓或電流(例如,低於第一電壓或電流)來作為感測器訊號。可以在第一時間區段期間施加加熱器訊號,並且可以在第二時間區段期間施加感測器訊號。在一些情況下,加熱器訊號可能停止,而經過時間延遲之後,感測器訊號可以用於進行溫度測量。時間延遲可以允許加熱器所施加的熱在進行溫度測量之前散發或散佈通過液態透鏡。在一些情況下,可以施加脈衝寬度調製(PWM)加熱器訊號,並且可以在加熱器訊號的脈衝之間進行溫度測量。舉例而言,可以修改PWM加熱器訊號的工作循環,以改變所施加的加熱量。訊號可以在高電壓狀態與低電壓狀態之間改變,而加熱器訊號的低電壓狀態可以作為感測器訊號。可以使用加熱器/感測器140/150來使用各種其他方法進行溫度測量。舉例而言,可以在PWM加熱器訊號上施加具有較低幅度的較快訊號(例如,兆赫茲訊號),並且可以測量渦電流以確定溫度。在一些情況下,可以在施加加熱器訊號時進行溫度測量。舉例而言,當施加電壓(例如,DC電壓、脈衝電壓等)以加熱液態透鏡時,可以測量通過加熱器的電流,以確定可以用於確定溫度的電阻。
在一些實施例中,可以將校準應用於感測器測量以確定溫度,並且該校準可以取決於在溫度感測器測量之前的一段時間內或在感測器測量時如何驅動加熱器。舉例而言,若加熱器關閉一段時間,然後在短時間區段內以高位準驅動,並在該高位準加熱器訊號之後立即進行溫度感測器測量,則可以調和感測器測量,以確定液態透鏡或液體溫度低於可能另外指示的感測器測量。相較之下,若加熱器長時間在低位準下運行,然後進行感測器測量,則因為熱有更多的時間散佈(例如,讓液態透鏡達到或接近穩態溫度),校準可以利用不同方式解釋該感測器測量。若加熱器/感測器140/150處於主動加熱狀態時進行溫度測量(例如,藉由施加已知加熱電壓訊號時測量電流),則校準可以將感測器測量解釋成與在未施加加熱電壓訊號時所進行的溫度測量不同,或者取決於當時所施加的工作循環。
在一些實施例中,感測器訊號可以具有足夠低的電壓,以避免、阻止、或減少電解。舉例而言,感測器訊號的電壓可以小於約2伏特、小於約1.75伏特、小於約1.5伏特、小於約1.4伏特、小於約1.3伏特、小於約1.25伏特、小於約1.2伏特、小於約1.15伏特、小於約1.1伏特、小於約1伏特、或其間的任一值、或以此為邊界的任一範圍,但是在一些實施方案中可以使用其他電壓。在一些情況下,驅動器可以供應低感測器訊號電壓。在一些情況下,可以使用分壓器降低電壓,以供應低感測器訊號電壓。在一些實施例中,可以使用DC/DC轉換器(例如,降壓轉換器),或者可以使用任何電壓調整器來降低電壓,以供應低感測器訊號電壓。
第49圖係為可以包括電容式溫度感測器150的液態透鏡100的示例性實施例,而可以類似於第32圖的實施例。感測器可以包括可以彼此電絕緣的第一導電路徑150A與第二導電路徑150B。第一導電路徑150A可以耦接到第一接觸墊,而第二導電路徑150B可以耦接到第二接觸墊。在一些實施例中,第一導電路徑150A與第二導電路徑150B之間並未直接電連接。第一導電路徑150A與第二導電路徑150B可以電容耦接。第一導電路徑150A與第二導電路徑150B在至少一部分處基本上平行,以形成有效的平行板電容器。第一導電路徑150A可以是彎曲或弓形路徑,並且可以遵循空腔的周邊。第二導電路徑150B可以是彎曲或弓形路徑,並且可以遵循第一導電路徑150A。第一導電路徑150A與第二導電路徑150B可以遵循同心弓形路徑。第二導電路徑150B可以定位於第一導電路徑的徑向或橫向外側。
介電阻隔層(例如,絕緣間隙)可以在第一導電路徑與第二導電路徑之間。介電阻隔層可以包括玻璃,可以包括硬或軟黏合件(例如,本文所討論的藉由雷射黏合形成),可以包括空氣,或者可以包括極性流體106(例如,若電容式感測器150併入液態透鏡的上部)或任何其他合適的介電材料。若一部分的極性流體係設置於第一導電路徑150A與第二導電路徑150B之間,則該極性流體可以絕緣以避免與第一導電路徑150A及/或第二導電路徑150B直接接觸。在一些實施例中,可以測量第一導電路徑150A與第二導電路徑150B之間的電容,並且該測量可以用於確定溫度。
電容式溫度感測器可以併入液態透鏡的下部區域(如第49圖所示),及/或電容式溫度感測器可以併入液態透鏡的上部區域。在一些實施例中,本文揭示的感測器可以設置於截錐結構的側壁上。第50圖圖示在錐壁上具有感測器的液態透鏡的示例性實施例。第50圖係為液態透鏡的一個象限的俯視圖。在第50圖中,從視圖中省略一些絕緣材料,以便於觀察導電層。絕緣阻隔層可以用於將導電層分隔成電極126A與感測器150。絕緣阻隔層130(例如,劃痕)可以將電極126A至D分隔(例如,分隔成四分之一個電極)。感測器150可以設置於分隔電極126A至D的二個絕緣阻隔層130之間。第一導電路徑150A可以沿著(例如,基本上平行於)第二導電路徑150B延伸。如本文所討論,絕緣阻隔層可以在第一導電路徑150A與第二導電路徑150B之間。第一導電路徑150A與第二導電路徑150B可以在截錐結構的側壁上。引線159可以將對應的第一導電路徑150A與第二導電路徑150B連接到電接觸墊(在第50圖的俯視圖中未圖示)。引線159可以延伸到截錐結構的底部,並且纏繞在液態透鏡的底部上(例如,在中間層120與第二外層122之間)。類似於本文所揭示的其他實施例,引線159可以延伸到底部區域上的接觸墊。截錐結構的側壁亦可以具有電極126A。電極126A可以設置在感測器150上方(例如,更靠近圓錐結構的寬端)。類似於本文揭示的其他實施例,引線127可以從電極126A向下延伸到截錐的側壁,經過感測器150,並且可以纏繞在液態透鏡的底部區域上,以及可以將電極126A連接到接觸墊。絕緣材料(例如,聚對二甲苯)可以設置於電極126A與感測器150上方,而可以讓電極126A與感測器150與液態透鏡中的流體絕緣。
絕緣阻隔層130可以將感測器150容納到液態透鏡的單一象限或區域。在一些實施例中,其他象限(或電極分離阻隔層130之間的區域)也可以具有類似的感測器。在一些實施例中,其他象限(或電極分離阻隔層130之間的區域)並未具有對應感測器。並未具有對應感測器的其他象限或區域的電極126B至D可以製成與位於與感測器150相同的象限或區域中的電極126A類似的尺寸(例如,將導電材料的非活性區域絕緣的區域在尺寸及/或對應位置上與感測器150類似)。
可以使用各種其他類型的感測器。舉例而言,如本文所述,第一導電路徑150A與第二導電路徑150B可以利用延伸到截錐的側壁上的單一連續導電路徑代替(例如,類似於第50圖),並且該導電路徑可以作為電阻式溫度感測器。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及溫度感測器或加熱器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,溫度感測器或加熱器與第一及第二電極的絕緣係至少約0.1千兆歐姆。溫度感測器或加熱器與第一及第二電極的絕緣可以至少約1千兆歐姆。溫度感測器或加熱器與第一及第二電極的絕緣可以至少約5千兆歐姆。溫度感測器或加熱器與第一及第二電極的絕緣可以至少約10千兆歐姆。溫度感測器或加熱器與第一及第二電極中之一者的絕緣可以並未超過約25千兆歐姆。溫度感測器及/或加熱器可以與一或更多個第一電極的至少一部分共面。溫度感測器或加熱器與一或更多個第一電極的絕緣可以至少約30微米的距離。溫度感測器或加熱器與一或更多個第一電極的絕緣可以至少約50微米的距離。溫度感測器及/或加熱器可以與第二電極共面。溫度感測器或加熱器與第二電極的絕緣可以至少約30微米的距離。溫度感測器或加熱器與第二電極的絕緣可以至少約50微米的距離。溫度感測器或加熱器與第一流體的絕緣可以至少約30微米的距離。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以小於液態透鏡的覆蓋區域的約1%。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以延伸圍繞小於腔室的約15度。液態透鏡可以包含與一或更多個第一電極的至少一部分共面的溫度感測器以及與溫度感測器共面的加熱器。液態透鏡可以包含具有截錐空腔的中間層、玻璃第一外層、及玻璃第二外層,截錐空腔具有寬端與窄端,中間層包含玻璃,玻璃第一外層係在截錐空腔的寬端處黏合到中間層,玻璃第二外層係在截錐空腔的窄端處黏合到中間層。溫度感測器可以定位於中間層與玻璃第二外層之間。加熱器可以定位於中間層與玻璃第二外層之間。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及溫度感測器或加熱器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓。液態透鏡可以經配置以阻止溫度感測器或加熱器與第一及第二電極之間的串擾。液態透鏡可以包含溫度感測器與絕緣阻隔層,溫度感測器包含與第二電極的導電材料在相同層中的導電材料,絕緣阻隔層係在溫度感測器的導電材料與第二電極的導電材料之間。絕緣阻隔層可以具有至少約30微米的厚度。絕緣阻隔層可以具有至少約50微米的厚度。絕緣阻隔層可以具有至少約100微米的厚度。絕緣阻隔層可以具有至少約0.1千兆歐姆的絕緣電阻。絕緣阻隔層可以具有至少約1千兆歐姆的絕緣電阻。絕緣阻隔層可以具有至少約5千兆歐姆的絕緣電阻。絕緣阻隔層可以具有至少約10千兆歐姆的絕緣電阻。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以小於液態透鏡的覆蓋區域的約1%。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以延伸圍繞小於腔室的約15度。液態透鏡可以包含具有截錐空腔的中間層、玻璃第一外層、及玻璃第二外層,截錐空腔具有寬端與窄端,中間層包含玻璃,玻璃第一外層係在截錐空腔的寬端處黏合到中間層,玻璃第二外層係在截錐空腔的窄端處黏合到中間層。溫度感測器可以定位於中間層與第二玻璃外層之間。代替或附加於溫度感測器,液態透鏡可以包含加熱器。加熱器可以包含與一或更多個第一電極的導電材料在相同層中的導電材料。加熱器可以包含加熱器的導電材料與一或更多個第一電極的導電材料之間的絕緣阻隔層。絕緣阻隔層可以具有至少約30微米的厚度。絕緣阻隔層可以具有至少約50微米的厚度。絕緣阻隔層可以具有至少約100微米的厚度。絕緣阻隔層可以具有至少約0.1千兆歐姆的絕緣電阻。絕緣阻隔層可以具有至少約1千兆歐姆的絕緣電阻。絕緣阻隔層可以具有至少約5千兆歐姆的絕緣電阻。絕緣阻隔層可以具有至少約10千兆歐姆的絕緣電阻。液態透鏡可以包含具有截錐空腔的中間層、玻璃第一外層、及玻璃第二外層,截錐空腔具有寬端與窄端,中間層包含玻璃,玻璃第一外層係在截錐空腔的寬端處黏合到中間層,玻璃第二外層係在截錐空腔的窄端處黏合到中間層。加熱器可以定位於中間層與第二玻璃外層之間。代替或附加於加熱器,液態透鏡可以包含溫度感測器。
在各種實施例中,溫度感測器或加熱器可以接地。溫度感測器或加熱器可以AC耦接到接地。溫度感測器或加熱器可以耦接至電路,電路包含溫度感測器或加熱器與接地之間的至少一個電容器。至少一個電容器可以經配置以阻止來自液態透鏡的電極中之一或更多者的串擾訊號,並將溫度感測器或加熱器的訊號傳遞至接地。至少一個電容器可以整合到溫度感測器或加熱器與接地之間的液態透鏡中。至少一個電容器可以作為高通濾波器操作,高通濾波器讓具有超過閾值的頻率的訊號通過,並且阻止具有低於閾值的頻率的訊號。液態透鏡可以包含經配置以產生矩形波驅動訊號的驅動器電路以及一或更多個緩衝器。溫度感測器或加熱器可以耦接到電路,以及溫度感測器或加熱器可以經配置以使用未接地的浮接電壓。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、包含與第一流體電連通的導電材料的第二電極、及溫度感測器或加熱器,其中第二電極係覆蓋液態透鏡的覆蓋區域的約10%或更少的區域,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,溫度感測器或加熱器包含與第二電極的導電材料在相同層中的導電材料。第二電極可以覆蓋液態透鏡的覆蓋區域的約5%或更小的區域。第二電極可以覆蓋液態透鏡的覆蓋區域的約2%或更小的區域。第二電極可以覆蓋液態透鏡的覆蓋區域的至少約0.5%的區域。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以小於液態透鏡的覆蓋區域的約1%。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以小於液態透鏡的覆蓋區域的約0.25%。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以小於液態透鏡的覆蓋區域的約0.1%。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以是液態透鏡的覆蓋區域的至少約0.01%。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以延伸圍繞小於腔室的360度。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以延伸圍繞小於腔室的約90度。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以延伸圍繞小於腔室的約15度。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以延伸圍繞小於腔室的約5度。第二電極與第一流體之間的接觸區域可以延伸圍繞腔室的至少約1度。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及溫度感測器或加熱器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,溫度感測器或加熱器係AC耦接到接地。溫度感測器或加熱器可以耦接至電路,電路包含溫度感測器或加熱器與接地之間的至少一個電容器。至少一個電容器可以經配置以阻止來自電極中之一或更多者的串擾訊號傳遞至接地,並將溫度感測器或加熱器的訊號傳遞至接地。至少一個電容器可以經配置以作為高通濾波器操作,以讓具有超過閾值的頻率的訊號通過,並且阻止具有低於閾值的頻率的訊號。至少一個電容器可以整合到溫度感測器或加熱器與接地之間的液態透鏡中。可以利用第一頻率驅動液態透鏡的電極,並且可以利用高於第一頻率的第二頻率驅動加熱器或溫度感測器。至少一個電容器可以包含耦接至加熱器或溫度感測器的電路的訊號側的第一電容器以及耦接至加熱器或溫度感測器的電路的參考側的第二電容器。溫度感測器或加熱器可以經配置以使用交流電(AC)進行操作。液態透鏡可以包含驅動器電路,驅動器電路包含一或更多個緩衝器。緩衝器可以經配置以減少矩形波驅動訊號的振盪。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、溫度感測器或加熱器、驅動器電路、及一或更多個緩衝器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,驅動器電路經配置以產生矩形波驅動訊號,一或更多個緩衝器經配置以降低驅動訊號的電壓變化率,其中驅動器電路係耦接到電極,以驅動液態透鏡。一或更多個緩衝器可以包含一或更多個電容器。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及溫度感測器或加熱器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,溫度感測器或加熱器係耦接至電路,而使得溫度感測器經配置以使用未接地的浮接電壓。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及電容式溫度感測器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓。電容式溫度感測器可以包含第一導電路徑以及與第一導電路徑間隔開的第二導電路徑。液態透鏡可以包含具有截錐空腔的中間層、玻璃第一外層、及玻璃第二外層,截錐空腔具有寬端與窄端,中間層包含玻璃,玻璃第一外層係在截錐空腔的寬端處黏合到中間層,玻璃第二外層係在截錐空腔的窄端處黏合到中間層,其中導電路徑係在中間層與第一玻璃外層之間或者在中間層與第二玻璃外層之間。可以將流體容納在第一與第二導電路徑之間的腔室中。流體可以與液態透鏡的第一流體相同。液態透鏡可以包含用於確定第一導電路徑與第二導電路徑之間的電容的電路。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及電感式溫度感測器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓。電感式溫度感測器可以包含導電材料的第一繞組路徑以及與導電材料的第一繞組路徑間隔開的導電材料的第二繞組路徑。導電材料的第一繞組路徑與導電材料的第二繞組路徑可以由相同層形成。電感式溫度感測器可以包含用於測量渦電流的電路。
在一些實施例中,液態透鏡系統包含液態透鏡,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、及與第一流體電連通的第二電極,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓。液態透鏡系統可以包含液態透鏡驅動器,其中第一與第二電極中之一或更多者係AC耦接至驅動器。
在一些實施例中,液態透鏡系統包含液態透鏡,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、及與第一流體電連通的第二電極,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓。液態透鏡系統可以包含液態透鏡驅動器,其中第一與第二電極中之一或更多者係耦接到一或更多個電容器,而使得第一與第二電極中之一或更多者透過一或更多個電容器接收驅動器訊號。一或更多個電容器可以耦接於驅動器與第一及第二電極中之一或更多者之間。一或更多個電阻器可以串聯定位於對應的一或更多個電容器與接地之間。一或更多個電阻器可以在一或更多個電容器與第一及第二電極中之一或更多者之間的路徑之外的一或更多個對應的分支路徑上。一或更多個高通濾波器可以定位於第一及第二電極中之一或更多者與驅動器之間。一或更多個電容器可以併入液態透鏡。液態透鏡可以包含對應於第一及第二電極中之一或更多者的一或更多個電接觸墊,以及在一或更多個電接觸墊與第一及第二電極中的對應的一或更多者之間的一或更多個介電阻隔層。液態透鏡系統可以包含溫度感測器或加熱器。溫度感測器或加熱器可以直接耦接到接地。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、及與第一流體電連通的第二電極,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓。第一或第二電極中之一或更多者可以耦接到併入液態透鏡的一或更多個電容器,而使得第一或第二電極中之一或更多者透過一或更多個電容器接收驅動器訊號。一或更多個電接觸墊可以對應於第一或第二電極中之一或更多者。一或更多個介電阻隔層可以定位於一或更多個電接觸墊與第一或第二電極中的對應的一或更多者之間,以形成一或更多個電容器。一或更多個電阻器可以耦接於一或更多個電容器與接地之間,以產生一或更多個高通濾波器。液態透鏡可以包含溫度感測器或加熱器。溫度感測器或加熱器可以直接耦接到接地。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、溫度感測器或加熱器、及電容器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,電容器係整合到溫度感測器或加熱器與接地之間的液態透鏡中。電接觸墊可以耦接到接地。介電阻隔層可以設置於加熱器或溫度感測器與電接觸墊之間,而藉此實現電容器。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及導電路徑,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,通過液體透鏡的導電路徑可以在加熱器操作模式下作為加熱器操作,並在感測器操作模式下作為溫度感測器操作。開關可以具有經配置以將加熱器訊號提供到導電路徑的加熱器位置以及經配置以將感測器訊號提供到導電路徑的感測器位置。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、溫度感測器、及加熱器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,其中加熱器及溫度感測器係與一或更多個第一電極的至少一部分共面。加熱器、溫度感測器、及一或更多個電極可以包含與加熱器、溫度感測器、及一或更多個第一電極的導電材料之間的絕緣阻隔層在相同層的導電材料。液態透鏡可以包含具有截錐空腔的中間層、第一外層、及第二外層,截錐空腔具有寬端與窄端,第一外層係在截錐空腔的寬端處黏合到中間層,第二外層係在截錐空腔的窄端處黏合到中間層。加熱器、溫度感測器、及一或更多個第一電極的至少一部分可以設置於中間層與第二外層之間。溫度感測器可以設置於加熱器的徑向內側。溫度感測器可以設置於加熱器的徑向外側。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、具有截錐空腔的中間層、第一外層、第二外層、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及溫度感測器,截錐空腔具有寬端與窄端,截錐空腔係形成腔室的一部分;第一外層係在截錐空腔的寬端處黏合到中間層,第二外層係在截錐空腔的窄端處黏合到中間層,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,溫度感測器係設置於中間層與第二外層之間。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、加熱器、及溫度感測器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,其中溫度感測器的第一部分係設置於加熱器的橫向內側,且其中溫度感測器的第二部分係設置於加熱器的橫向外側。溫度感測器的第二部分可以比溫度感測器的第一部分更寬。加熱器可以包含具有三個電接觸墊的連續的導電材料區域。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及溫度感測器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,溫度感測器包含導電材料的第一部分與導電材料的第二部分,其中第二部分比第一部分更寬。第一部分可以設置於第二部分的橫向內側。第一部分可以設置成比第二部分更靠近腔室。導電材料的第二部分可以設置於導電材料的第一部分與二個電接觸墊之間。導電材料的第二部分可以包含第一導電路徑,第一導電路徑係將第一部分的第一端耦接到第一電接觸墊。導電材料的第二部分包含第二導電路徑,第二導電路徑係將第一部分的第二端耦接到第二電接觸墊。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及加熱器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,加熱器包含連續的導電材料區域與三個電接觸墊。第一電接觸墊可以耦接到第一加熱器驅動訊號。第二電接觸墊可以耦接到接地。第三電接觸墊可以耦接至第二加熱器驅動訊號。第一電接觸墊可以耦接到接地。第二電接觸墊可以耦接到加熱器驅動訊號。第三電接觸墊可以耦接到接地。第二電接觸墊可以設置於第一電接觸墊與第三電接觸墊之間。加熱器可以包含從第一電接觸墊延伸到第二電接觸墊的第一加熱元件以及從第三電接觸墊延伸到第二電接觸墊的第二加熱元件。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及電容式溫度感測器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,電容式溫度感測器具有第一導電路徑以及與第一導電路徑間隔開的第二導電路徑。液態透鏡可以包含形成腔室的至少一部分的截錐空腔,其中第一導電路徑的至少一部分與第二導電路徑的至少一部分係在截錐的側壁上。
在一些實施例中,液態透鏡包含具有截錐空腔的腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、及溫度感測器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓,且溫度感測器係在截錐的側壁上具有至少一個導電路徑。溫度感測器可以包含電阻式溫度感測器。溫度感測器可以包含電容式溫度感測器。
在一些實施例中,液態透鏡包含腔室、容納於腔室中的第一流體、容納於腔室中的第二流體、第一流體與第二流體之間的流體界面、與第一及第二流體絕緣的一或更多個第一電極、與第一流體電連通的第二電極、溫度感測器、及耦接至溫度感測器的分壓器,其中液態透鏡經配置以使得流體界面的位置係至少部分依據施加於第一與第二電極之間的電壓。
該領域具有通常知識者將理解,在不悖離所主張標的之精神或範疇的情況下可以作出各種修改及變化。因此,除了根據隨附請求項及其等效物之外,所主張標的並不受限制。可以預期請求項中並未具體闡述的其他實施例及組合。
儘管本揭示包含某些實施方式及實例,但是該領域具有通常知識者應理解,範圍係超越具體揭示的實施例,而延伸至其他替代實施例及/或用途以及顯而易見的修改及均等物。除此之外,儘管已經圖示並詳細描述實施例的一些變化,但是該領域具有通常知識者可以依據本揭示理解其他修改。亦預期可以做出實施例的特定特徵及態樣的各種組合或子組合,並且仍然落入本揭示的範圍內。應理解,所揭示的實施例的各種特徵及態樣可以彼此組合或替代,以形成實施例的變化模式。本文揭示的任何方法不需要以所記載的順序執行。因此,意欲表示範圍不應受到上述特定實施例所限制。
除非另外具體說明或在所使用的上下文中另外理解,否則條件性語言(例如其中的「可以」,「可能」,「可」、或「或」)通常意欲傳達某些實施例包括某些特徵、要素、及/或步驟而其他實施例不包括。因此,這種條件語言通常並非意欲暗示特徵、要素、及/或步驟係為一或更多個實施例所需的任意方式,或者一或更多個實施例必須包括用於具有或沒有使用者輸入或提示的情況下決定在任何特定實施例中是否包括或將要執行這些特徵、要素、及/或步驟的邏輯。本文使用的標題僅是為了讀者的便利,而非意味著限制範圍。
進一步地,儘管本文描述的裝置、系統、及方法可能易於進行各種修改及替代形式,但是其具體實例已經在圖式中圖示並且在本文中進行詳細描述。然而,應理解,本揭示並不限於所揭示的特定形式或方法,相反,意欲覆蓋落入所描述的各種實施方案的精神及範圍內的所有修改、均等物、及替代形式。進一步地,與實施方案或實施例有關的任何特定特徵、態樣、方法、性質、特性、品質、屬性、要素、或類似者的本文揭示內容可以在本文闡述的所有其他實施方案或實施例中使用。本文揭示的任何方法不需要以所記載的順序執行。本文揭示的方法可以包括從業者採取的某些動作,然而,這些方法亦可以包括這些操作的任何第三方指令,無論是明示還是暗示。
本文揭示的範圍亦涵蓋其任意及所有的重疊、子範圍、及組合。例如「至多」、「至少」、「大於」、「小於」、「之間」、及類似者的用語包括所記載的數字。例如「約」或「大約」的術語之後的數字包括所記載的數字,並應依據情況(例如,在這種情況下,例如±5%,±10%,±15 %等,儘可能合理地準確地)進行解釋。舉例而言,「約3.5 mm」包括「3.5 mm」。在用語前加上例如「基本上」之類的術語包括所記載的用語,並且應依據情況(例如,在這種情況下儘可能合理地)來解釋。舉例而言,「基本上恆定」包括「恆定」。除非另有說明,否則所有測量均在包括環境溫度及壓力在內的標準條件下進行。
100:液態透鏡 102:透鏡主體 104:空腔 104A:第一部分 104B:第二部分 105A:窄端 105B:寬端 106:第一液體 108:第二液體 110:界面 112:光軸 114:第一窗口 116:第二窗口 118:第一外層 120:中間層 122:第二外層 123:導電材料 124:共用電極 124A:接觸部分 124B:引線部分 124C:流體接觸部分 126:驅動電極 126A:電極 126B:電極 126C:電極 126D:電極 127:引線 128:導電層 130:阻隔層 130A:劃痕 130B:劃痕 130C:劃痕 130D:劃痕 130E:劃痕 130F:劃痕 130G:劃痕 130H:劃痕 132:絕緣層 134A:黏合件 134B:黏合件 134C:黏合件 136A:切口 136B:切口 136C:切口 136D:切口 136E:切口 136F:切口 136G:切口 136H:切口 136I:切口 136J:切口 136K:切口 136L:切口 140:加熱裝置 140A:基部 140B:環部 141:第一端 143:第二端 145A:第一節段 145B:第二節段 145C:第三節段 147:間隙 149:非活性導電材料 150:感測器 150A:第一部分 150B:第二部分 151:絕緣間隙 152:距離 154:距離 155:間隙 157:絕緣間隙 159:引線 160:電容器 160A:電容器 160B:電容器 162A:電容器 162B:電容器 162C:電容器 162D:電容器 164:電阻器 166:電容器 168A:電容器 168B:電容器 168C:電容器 168D:電容器 170:高通濾波器 172:電容器 174:電阻器 176:參考電阻器 178:接觸墊 180:介電阻隔層 181:加熱器訊號 182:引線 183:感測器訊號 185:單一驅動器 186:開關 200:相機模組 202:透鏡組件 204:第一透鏡群組 206:第二透鏡群組 208:圖像感測器 210:殼體 212:外罩 214:透鏡外罩 300:相機模組系統 302:加熱裝置 304:控制器 306:溫度感測器
第1圖係為液態透鏡的一些實施例的示意性截面圖。
第2圖係為透過液態透鏡的第一外層觀看的第1圖的液態透鏡的示意性前視圖。
第3圖係為透過液態透鏡的第二外層觀看的第1圖的液態透鏡的示意性後視圖。
第4圖係為包含液態透鏡的相機模組的一些實施例的示意性截面圖。
第5圖係為相機模組系統的一些實施例的方塊圖。
第6圖係為液態透鏡的示例性實施例的透視圖。
第7圖係為液態透鏡的示例性實施例的分解視圖。
第8圖係為液態透鏡的示例性實施例的前視圖。
第9圖係為液態透鏡的示例性實施例的前視圖,而視圖中省略第一窗口。
第10圖係為液態透鏡的示例性實施例的部分截面圖。
第11圖係為液態透鏡的示例性實施例的部分截面圖。
第12圖係為液態透鏡的示例性實施例的透視圖。第13圖係為液態透鏡的示例性實施例的前視圖。
第14圖係為液態透鏡的示例性實施例的前視圖。
第15圖包含液態透鏡的示例性實施例的前視圖,而視圖中省略第一外層。
第16圖係為液態透鏡的另一示例性實施例的部分截面圖。
第17圖係為展示液態透鏡中的溫度隨著施加熱而升高的圖。
第18圖係為展示不同溫度下的液態透鏡的示例性實施例的波前誤差測量的圖。
第19圖圖示具有溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第20圖圖示具有加熱器的液態透鏡的示例性實施例。
第21圖圖示第19圖的實施例的詳細視圖。
第22圖圖示具有加熱器的液態透鏡的示例性實施例。
第23圖圖示具有溫度感測器及共用電極的液態透鏡的示例性實施例。
第24圖圖示具有溫度感測器及共用電極的液態透鏡的示例性實施例。
第25圖係為具有加熱器及溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例的部分截面圖。
第26圖圖示具有溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第27圖圖示具有加熱器的液態透鏡的示例性實施例。
第28圖係為具有耦接至接地的溫度感測器的液態透鏡的示意圖。
第29圖係為具有AC耦接至接地的溫度感測器的液態透鏡的示意圖。
第30圖圖示具有並未耦接至接地的溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第31圖圖示具有並未耦接至接地的加熱器的液態透鏡的示例性實施例。
第32圖圖示電容式溫度感測器的示例性實施例。
第33圖圖示電感式溫度感測器的示例性實施例。
第34圖圖示具有溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第35圖圖示具有加熱器的液態透鏡的示例性實施例。
第36圖圖示具有溫度感測器及加熱器的液態透鏡的示例性實施例。
第37圖圖示具有加熱器的液態透鏡的示例性實施例。
第38圖圖示具有加熱器的液態透鏡的示例性實施例。
第39圖圖示具有加熱器及溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第40圖圖示具有加熱器及溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第41圖圖示具有加熱器及溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第42圖圖示具有溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第43圖圖示具有加熱器及溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第44圖圖示具有利用三個電接觸墊的加熱器及溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第45圖圖示具有包含寬區域及窄區域的溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第46圖圖示具有加熱器及包含寬區域及窄區域的溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第47圖圖示具有組合的加熱器及溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第48圖圖示具有組合的加熱器及溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第49圖圖示具有加熱器及電容式溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
第50圖圖示具有電容式溫度感測器的液態透鏡的示例性實施例。
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
100:液態透鏡
102:透鏡主體
104:空腔
104A:第一部分
104B:第二部分
105A:窄端
105B:寬端
106:第一液體
108:第二液體
110:界面
112:光軸
114:第一窗口
116:第二窗口
118:第一外層
120:中間層
122:第二外層
124:共用電極
126:驅動電極
128:導電層
130A:劃痕
132:絕緣層
134A:黏合件
134B:黏合件
134C:黏合件

Claims (33)

  1. 一種液態透鏡,包含: 一腔室; 容納於該腔室中的一第一流體; 容納於該腔室中的一第二流體; 該第一流體與該第二流體之間的一流體界面; 一或更多個第一電極,與該第一及第二流體絕緣; 一第二電極,與該第一流體電連通,其中該流體界面的一位置係至少部分基於施加於該第一與第二電極之間的電壓; 一溫度感測器;以及 一加熱器; 其中該溫度感測器係與(a)該一或更多個第一電極或(b)該第二電極中之一者的至少一部分共面;以及 其中該加熱器係與(a)該一或更多個第一電極或(b)該第二電極中之一者的至少一部分共面。
  2. 如請求項1所述的液態透鏡,其中: 該溫度感測器係與該加熱器共面;以及 該溫度感測器與該加熱器中之每一者係與該一或更多個第一電極的至少一部分共面。
  3. 如請求項1所述的液態透鏡,包含一導電材料層,該導電材料層經分段而使得該加熱器、該溫度感測器、及該一或更多個第一電極的該部分設置於該導電材料層中,其中絕緣隔板將該加熱器、該溫度感測器、及該一或更多個第一電極分隔開。
  4. 如請求項1所述的液態透鏡,包含: 一中間層,包含具有一寬端及一窄端的一錐形空腔; 一第一外層,在該錐形空腔的該寬端處黏合到該中間層;以及 一第二外層,在該錐形空腔的該窄端處黏合到該中間層。
  5. 如請求項4所述的液態透鏡,其中該加熱器、該溫度感測器、及該一或更多個第一電極的該部分中之每一者係設置於該中間層與該第二外層之間。
  6. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中該溫度感測器係設置於該加熱器的徑向內側。
  7. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中該溫度感測器係設置於該加熱器的徑向外側。
  8. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中該溫度感測器係與該一或更多個第一電極絕緣至少約0.1千兆歐姆。
  9. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中該溫度感測器或加熱器係與該一或更多個第一電極絕緣至少約30微米的一距離。
  10. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中該溫度感測器或該加熱器中之至少一者係AC耦接至接地。
  11. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中該液態透鏡經配置以阻止該溫度感測器或該加熱器中之至少一者與該一或更多個第一電極之間的串擾。
  12. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中: 該溫度感測器或該加熱器中之至少一者係耦接至電子電路,該電子電路包含該各別溫度感測器或加熱器與接地之間的至少一個電容器;以及 該至少一個電容器經配置以阻止來自該一或更多個第一電極的一串擾訊號,並將該各別溫度感測器或加熱器的訊號傳遞至接地。
  13. 如請求項12所述的液態透鏡,其中該至少一個電容器係整合到該液態透鏡中。
  14. 如請求項12所述的液態透鏡,其中該至少一個電容器係作為一高通濾波器操作,該高通濾波器讓具有超過一閾值的一頻率的訊號通過,並且阻止具有低於一閾值的一頻率的訊號。
  15. 如請求項12所述的液態透鏡,其中: 該液態透鏡的該等電極係利用一第一頻率驅動;以及 該各別溫度感測器或加熱器係利用高於該第一頻率的一第二頻率驅動。
  16. 如請求項12所述的液態透鏡,其中該至少一個電容器包含耦接至該各別溫度感測器或加熱器的電路的一訊號側的一第一電容器以及耦接至該各別溫度感測器或加熱器的該電路的一基準側的一第二電容器。
  17. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中: 該液態透鏡包含經配置以產生矩形波驅動訊號的驅動器電路;以及 該液態透鏡包含一或更多個緩衝器。
  18. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中: 該溫度感測器或該加熱器中之至少一者係耦接到電子電路;以及 該各別溫度感測器或加熱器經配置以使用未接地的浮動電壓。
  19. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中該溫度感測器係為一電容式溫度感測器。
  20. 如請求項19所述的液態透鏡,其中: 該電容式溫度感測器包含一第一導電路徑以及與該第一導電路徑間隔開的一第二導電路徑;以及 一流體,容納於該第一導電路徑與該第二導電路徑之間的一腔室中; 其中該電容式溫度感測器的該流體係與該液態透鏡的該第一流體相同。
  21. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中該溫度感測器係為一電感式溫度感測器。
  22. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中該溫度感測器係為一電阻式溫度感測器。
  23. 如請求項1至5中之任一者所述的液態透鏡,其中該加熱器包含一連續的導電材料區域與三個電接觸墊。
  24. 如請求項23所述的液態透鏡,其中: 一第一電接觸墊係耦接至一第一加熱器驅動訊號; 一第二電接觸墊係耦接至接地;以及 一第三電接觸墊係耦接至一第二加熱器驅動訊號。
  25. 如請求項23所述的液態透鏡,其中: 一第一電接觸墊係耦接至接地; 一第二電接觸墊係耦接至一加熱器驅動訊號;以及 一第三電接觸墊係耦接至接地。
  26. 如請求項23所述的液態透鏡,其中一第二電接觸墊係定位於一第一電接觸墊與一第三電接觸墊之間。
  27. 如請求項23所述的液態透鏡,其中該加熱器包含: 一第一加熱元件,從一第一電接觸墊延伸到一第二電接觸墊;以及 一第二加熱元件,從一第三電接觸墊延伸到該第二電接觸墊。
  28. 一種液態透鏡,包含: 一腔室; 一中間層,包含具有一寬端及一窄端的一錐形空腔,該錐形空腔係形成該腔室的至少一部分; 一第一外層,在該錐形空腔的該寬端處黏合到該中間層;以及 一第二外層,在該錐形空腔的該窄端處黏合到該中間層。 容納於該腔室中的一第一流體; 容納於該腔室中的一第二流體; 該第一流體與該第二流體之間的一流體界面; 一或更多個第一電極,與該第一及第二流體絕緣; 一第二電極,與該第一流體電連通,其中該流體界面的一位置係至少部分基於施加於該第一與第二電極之間的電壓; 一溫度感測器,設置於該中間層與該第二外層之間,並與該一或更多個第一電極的至少一部分共面。
  29. 如請求項28所述的液態透鏡,包含一加熱器,該加熱器係設置於該中間層與該第二外層之間,並與該一或更多個第一電極的至少一部分共面。
  30. 如請求項28至29中之任一者所述的液態透鏡,其中該溫度感測器或該加熱器中之至少一者係AC耦接至接地。
  31. 如請求項28至29中之任一者所述的液態透鏡,其中該液態透鏡經配置以阻止該溫度感測器或該加熱器中之至少一者與該一或更多個第一電極之間的串擾。
  32. 一種液態透鏡,包含: 一腔室; 容納於該腔室中的一第一流體; 容納於該腔室中的一第二流體; 該第一流體與該第二流體之間的一流體界面; 一或更多個第一電極,與該第一及第二流體絕緣; 一第二電極,與該第一流體電連通,其中該流體界面的一位置係至少部分基於施加於該第一與第二電極之間的電壓;以及 AC耦接至接地的一溫度感測器或一加熱器中之至少一者。
  33. 一種液態透鏡系統,包含: 一液態透鏡,包含: 一腔室; 容納於該腔室中的一第一流體; 容納於該腔室中的一第二流體; 該第一流體與該第二流體之間的一流體界面; 一或更多個第一電極,與該第一及第二流體絕緣;以及 一第二電極,與該第一流體電連通,其中該流體界面的一位置係至少部分基於施加於該第一與第二電極之間的電壓;以及 一液態透鏡驅動器; 其中該一或更多個第一電極或該第二電極中之至少一者係AC耦接至該驅動器。
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