1361287 _______ 6月"％修正替换頁 i__^ * ..... ....... 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 尤其指利用撓性透光材料作為透 本案係指一種變焦裝置， 鏡的光學變焦裝置。 【先前技術】 光學鏡頭的發展因應較好的成像品質，從單一透鏡發展到 多個透鏡組成的鏡組，又分為定焦鏡頭與變焦鏡頭兩大類。傳 _ 統的變焦鏡頭乃利用移動系統中若干鏡組的相對距離，使系統 的焦距在-定的範_可以連續性的改變，縣放大與縮小拍 •攝的景物。隨著微小化的趨勢，變焦機構已不再侷限於中大型 的取像裝置Llxfl結合行動電話、筆記性電腦、個人數位 助理以及視§孔裝置，為了因應微小化的趨勢，許多試圖取代利 用凸輪傳動機構的設計也陸續開發，1999年w〇99/18456利用 電潤濕技術，利用兩種不互溶的液體，一為可導電另一為不導 電，利用靜電力改變兩液體交介面的曲率達到變焦之功能， 2000 年 WOOO/58763 與 2003 年 W003/069380 針對 W099/18456做出了改進，使液體透鏡反應更快更敎，並且 改善重力對光軸中心影響的問題。2006年1272180利用微影技 術製作PDMS薄模腔體並與底板接合完成一變焦透鏡，控制透 鏡内部之液體流量’使透鏡内部因液壓膨脹而改變焦距。2〇〇5 ▲陳L系專11/217,323提出藉由外力驅使軟性材料受到壓縮形 變而達到變焦效果。 &、職疋之故，申睛人鑑於習知技術中所產生之缺失，經過悉 :減驗與研究，並—本細不捨之精神，終構思出本案「變焦 裝置」’能夠克服上述缺點，以下為本案之簡要說明。 5 1361287 曰修正替換頁 【發明内容】 作透的可挽性材料來製 質(液體m 4丨威第二透鏡組合，鏡筒内部充填流體介 整裝置(馬達，材料、電磁機構甚 變兩r筒Llr/執或者螺旋等可前後做動的調整方式來改 哨敕:二J立置’並藉由調整鏡筒相對位置的距離大小， 调整透鏡的曲率。 j 根據本發明的構想，提出一種 體及-第二腔體其中填充有—流體 ^個撓性透狀料，每_轉歸分概有至少— 透光材料；及-調整裝置以變_相_離。 j 較佳地，本發明所提供之該種變焦襄置，更包括一控制裝 較佳地，本發明所提供之該種變焦裝置，其中該控制裝置 為馬達、壓電材料、電磁機構及手動機構其中之一。 較佳地，本發明所提供之該種變焦裝置， 體及液體其中之一。 马孔 較佳地，本發明所提供之該觀焦裝置，其中該液體為凝 態膠狀液體。 ^較佳地，本發明所提供之該種變焦裝置，其中該等撓性透 光材料為 PDMS (polydimethylsiloxane)材料。 較佳地，本發明所提供之該種變焦裝置，其中該調整裝置 為滑輪、滚輪及滑軌其中之一。 、 較佳地，本發明所提供之該種變焦裝置，其中該流體具有 修正替換頁 一折射率及一阿貝數β 較佳地’本發明所提供之該種變焦裝置，其巾每一該等撓 性透光材料具有-機械參數及複數個光學參數。 較佳地’本發明所提供之雜魏裝置，其巾該機械參數 為楊氏係數及料光學參數為折射率及阿貝數。 復根據本發明的構想’提出一種變焦褒置組合，其包括複 個變焦裳置，每-個變焦裝置，其包括一第一腔體及一第二 =體其^充—流體，从間有—相對距離；複數減性透光 =4 ’每-該等腔體分別設有至少一個該等挽性透光材料丨及 一调整裝置以變動該相對距離。 復根據本發明的構想’提出一種變焦方法，其包括步驟提 =-變焦裝置，其包括—第—腔體及—第二腔體，其中填充一 =體，且其間有-相對距離；及複數個撓性透光材料，每一該 離L體刀U至少—個該等撓性透光材料：及變動該相對距 佳地，本發明所提供之該雜財法，更包括步驟變動 5亥等撓性透光材料的一機械參數。 …較佳地’本發日靖提供之該種變焦方法，更包括步 该等撓性透光材料的複數個光學參數。 較佳地，本發明所提供之該種變財法，其巾 為楊氏係數及該等光學參數為折射率及阿貝數。 * > 較佳地，本㈣所提供之該種魏方法，更 該等撓性透光材料的厚度。 夕驟交動 復根據本發明的構想，提出一種變焦方法，其包 供複數個變焦裝置’每-個變絲置包括—第—腔體^第二 XJ〇1287 中填充，且其間有一相對距離;及複數織性 分财有至少—俯轉撓性透光材 料，及變動該相對距離。 較佳地，本發明賴供之_魏方法，其中 ==的步驟，更包括步驟單獅變動每—個變錄置的該相 對距本供之該觀焦枝，料該變動該相 董 = 步驟連動地變動每，焦裝置的該相 較佳地’本發明所提供之該種變隹方 該等撓性透光材料的一機械參數。變…方法更包括步驟變動 較佳地，本發明所提供之該觀焦方法， 該等撓性透光材料的複數個光學參數。 ’…錢 較佳地’本發明所提供之該種變焦方法其 為楊氏係數及料光學參數為折射率及阿貝數。、"^數 較佳地’本發明所提供之該機㈣法 該等撓性透紐厚度。 驟趣 【實施方式】 本案將可由以下的實施例說明而得到充分瞭 習本技藝之人士可以據以完成之，然本案之=诗熱 列實施案例而被限制其實施型態。' 、β由下 請參閱第-圖，係為本發明之變焦裝置結構示意圖 一圖中的變焦裝置Κ)包括：第—腔體lla，第二腔體iib弟 相對距離D、腔室c、_ v、第—驗透光㈣i3a、第二 8 1361287 曰修正替換買 撓性透光材料13b(在本實施例中作為透鏡）、流體Η、光跡 15及調整機構16。其中第一撓性透光材料13a設置在第一腔 體11a上’第二撓性透光材料13b設置在第二腔體llb上， 從而在第一腔體lla及第二腔體llb之間組合成體積為v的 腔室C，流體μ填充於腔室c之内同時具有體積v，流體 14還具有複數個光學參數包括折射率in(jex)及阿貝 數(Abbenumber)’相對距離D為第一腔體lla及第二腔體jlb 間的距離，而在第一腔體11a及第二腔體lib間設有調整機 構16係為數個滑輪、滾輪或滑執，藉由調整機構16的設置， 使，者可任意變動相對距離D的大小，第一撓性透光材料13a 及第二挽性透光材料13b可為PDMS (polydimethylsiloxane) =料、ITO(Indium Tin 0xide，銦錫氧化物）、或其他適合作為 軟性基板的材料，在本實施例中係以pDMS作為撓性透光材 料PDMS本身為軟質可透光並具有橈性的材料用以作為 變焦裝置10的魏’目前本發明所屬技術領域中常見的 PDMS 材料有以下的型號：PDMS GE RTV615、Dow Coming 184等），第一撓性透光材料…及第二撓性透光材料 n複數個機械參數包括揚氏係數(Young，s m〇du㈣及 複數個光學參數包騎射率物錄，使財可自 5= 需^況設定^。_距離D的_，係經由控 1及^^情成’翻於提供動力，第一腔體 一腔體lib進而變動第一腔體lla及第 間的相對距離D，控制裝置 腔體llb之 ,,利扶直為馬達、壓電材料、雷絲嬙姓 或其他種動力|置，或者使 n電磁機構 腔體-及第二腔體llb之間離D動方式變動第一 9 ^61287 f畔N他修正_ 以下將敘明本發明的基礎實施例。請參閱第二圖⑻係 為本發明之變焦裝置在初始狀態的示意圖。其中第二圖⑻中 的第腔體lla及第二腔體ub間的相對距離為D且形成於 其間之腔室C的體積為V，腔室C中填充體積亦為v的流體 Μ，此時第-撓性透光材料13a(透鏡)及第二撓性透光材料 13b係處於平坦的狀態’因此穿過變焦裝置ι〇的入射光及出 射光所形成的光跡15為直線’此時裝置1()未產生任何 變焦效果。請繼續參閱第二圖(b)，係為本發明之變焦裝置進 行聚焦作動的示意圖；其中第二圖(b)中的第一腔體m及第 二腔體lib間的相對距離D將減小為D·，由於質量守轉， 填充在腔至C巾的14(假設為不可壓縮流體)的體積V將 不交’因此第一撓性透光材料13a及第二撓性透光材料別 將受到流體14 _壓轉脹，躺形成凸出狀·形表面， 第一撓性透光材料13a及第二撓性透光材料13b的表面曲率 也因此改變’其側恰有如凸親(正魏），目狀射光在經 焦裝置1G之後的光跡15將會匯聚而職料的路徑， 藉此變焦裝置10能夠達成聚焦的效果。請繼續參閱第二圖 (c) ’係為本發明之變焦裝置進行散焦作動的示意圖；其中第 一圖(c)中的第一腔體lla及第二腔體Ub間的相對距離〇將 增加為D+，由於質量守值律，流體M(假設為$可壓縮流體） 的體積v將不變，因此第—撓性透光材料13a及第二挽性透 光材料13b將產生凹陷，進而形成凹陷狀的弧形表面其作 用恰有如凹透鏡(負透鏡），因此入射光在經過變焦裝置1〇、之 後的光跡15將形成擴散的路徑，藉此變焦裝置1〇能夠達成 散焦的效果。反覆調整變焦裝置1〇中第一腔體11&及第二腔 1361287 &年 >月< 日修正替換頁 體lib間的相對距離D，即可反覆達成聚焦及散焦的效果， 而達成變焦的功效。請特別注意，相對距離D的調整，係經 由控制裝置(未示於圖中)達成。在本實施例中，使用者亦可分 別變動第一撓性透光材料13a及第二撓性透光材料13b的機 械參數（包括揚氏係數)或光學參數（包括阿貝數及折射率)進 而改變其曲率，舉例而言’若第一撓性透光材料及第二 撓性透光材料13b具有不同的揚氏係數，則形變後成為非對
稱的雙凸或雙凹透鏡，若為相同的楊氏健則成為對稱的雙 凸或雙凹透鏡。
以下將敘明本發明的第二實施例，其係基於前述的基礎 實施例而加以變化’其變化在於第—撓性透光材料i3a及第 二撓性透光材料13b的材料厚度將隨著半徑變動，即第一挽 生透光材料13a及第一撓性透光材料13b的材料厚度為非均 勻(n〇n-uniform)的，在本實施例中係以材料厚度在圓心處最薄 而漸次向圓週處增加的方式作為案例(但並不限於此等實施 材料厚度在圓心處最厚轉_ 方=作為案例’或其他材料厚度隨半徑變動的方式亦可，可 狀況或實際f求而設計或調整）。雜觀意，由減 狀為非球面’故其可用以消除球面透鏡的 實_細始狀態的示意圖。請參閱第三_， it裝2第二實施例進行聚焦作動的示意圖。請參閱第 梅焦作動 撓性透光材料既可分別具有不同的厚度或二= 場 1287
h年丨修正替換頁I 藉此透鏡在形變後將可具有不同的曲率，以形成非對稱的雙 j雙凹透鏡，反之可形成對稱的雙凸或雙凹透鏡。或者使 可更進-步的進行變化，令第一撓性透光材料^及第 ㈣说分顺有獨麟氏餘嫩係數)，則 ==對稱的雙凸或雙凹透鏡’反之可形成對稱的 町將敘明本發明的第三實施例，其係基於前述的兩個 =例而純變化。請參閱第_，係為本㈣之複數個變 在_中’制者將複數個 :… 5起，以作為具有複數個透鏡組合的變焦 ί ΐ去if I視為由細_透鏡組合喊㈣焦係統:，、 使用者可依實際需求，分別調整每個魏裝置10的透鏡之曲 率機械參數或光學參數，而完成各種複雜的變焦作動，此 具有極為強大的舰能力。喊數個變焦裝 f田、鱼#J動方式或調焦方式，就如同在前段所述，可 方式，使用通管原理、活塞運動或其他的動力 方式使用者可以選擇健對複數個變焦襄置10的 進行透鏡曲率難，或是騎有_餘置H)進行透鏡曲率 調^睛繼續參閱第五圖，係為本發明之變焦裝 μ 心 第圖中包括活塞裝置19， 第五圖係揭路Μ塞運動並結合連通管原 調整變焦裝置中撓性透光材料曲率的功能。Λ而達成 基於以上所敎數個實_，本發 裝置更能進行各種不同的變化實施例，
例，對單-的變焦裝置】。，分別對其中的第一挽SIS 12 1361287
月％修正替換頁I (透鏡)13a及第二撓性透光材料(透鏡)13b設定不同的機械參 數包括揚氏係數，及設定不_絲參數包括折射率及阿貝 數’當純可以更進-步的對第—撓性透光材料⑶及第二 撓性透光材料Ub設定不_透鏡醇(或透鏡鲜參數)或 透鏡厚度等等。 另一第二變化實施例為將數個該種變焦裝置組合而成為 一組變焦裝置組合’並分卿該組魏裝置組合巾的每個變 焦裝置10設定不同的機械參數或光學參數，或設定不同的透 鏡曲率(或透鏡曲率參數)或透鏡厚度等等，以達到更多元的組 合j或利用控制裝置分別地控制該種變焦裝置組合中的每一 if (單獨控制)’或利用控制裝置連動地控制該種變焦 A置組合中的所有變焦裝置(連動控制），或可以更進一步的社 ί上述的單獨控制與連動控制，亦或連動控制配合單獨測 等，而產生不同的複合控制模式。 此外，無論是上述的第一變化實施例或第二變化實施 ‘ 的折射率與阿貝數’亦可達到變化的效 果。藉由m的各觀化，可使縣 多的組合與自•嶋狀，㈣綱 置能財效_球面誤差及像差並有效增進變 的組合亦為本發明的變化實施例，以上各種3實 把例均為本發明所包括的範圍。 總結而言，本發明内容主要是利用軟性 鏡’利用"1積不變的原理使軟透鏡受到形變達到變Ϊ之功 I本侧至彻蝴力_可進行變 ㈣ 1361287 卜。d修正替 用者可以直接採用手動的方式變動兩個第—撓性透光材料 13a及第二撓性透光材料nb間的相對距離D，有別於採用微 流道控制之液體變焦鏡頭必須有一個液體幫浦以控制流體進 出，亦非如同習知的Varioptic之液態鏡頭需提供強大的電 壓。本研究發明之透鏡可從凹透鏡變到凸透鏡，具有極大之 變焦能力，且配合多個此變焦裝置可組成連動式或單獨控制 之麦焦糸統的没置，除可增加其變焦能力外亦可達到消色差 之功效。如應用於數位相機的變焦鏡頭模組令能夠增加其變 焦能力，減少機構尺寸，製作簡單以及成本減少等優點。 本案實為-難得-見，值得珍惜的難得發明，惟以上所 述者，僅為本發明之最佳實施例而已，當不能以之限定本發 明所實施之細。即大凡依本發明申請專利細所作之均等 變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍内，謹請貴 審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。 、 【圖式簡單說明】 第-圖係為本發明之魏裝置結構示意圖； 第二圖⑻係為本發明之變焦«置在初錄態的示意圖； 第二_)縣本發明之變线置猜駭作動的示意 第二圖⑹縣本發明之變域置進行散㈣動的示意 第三圖⑻係為本發明之變域置㈣二實施例在初 示意圖； ％ 第三圖(b)係為本發明之變焦裝置的第二實施例進行聚焦 ’。¥&月彳日修正替換頁 作動的示意圖； 第三圖(C)係為本發明之變焦裝置的第二實施例進行散焦 作動的示意圖； 第四圖係為本發明之複數個變焦裝置組合的實施例示意 圖；及 第五圖係為本發明之變焦裝置的複數個組合的以活塞方 式連動示意圖。 【主要元件符號說明】 10 ： 變焦裝置 lla第一腔體lib:第二腔 13a •第一撓性透光材料 13b:第二撓性透光材料
14 :流體 16 :調整機構 C :腔室 v :體積 15 :光跡 19 :活塞裝置 D :相對距離 15