TWI541541B - 液體光學影像穩定化系統 - Google Patents

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Description

液體光學影像穩定化系統
本專利申請主張美國臨時專利申請案的優先權，其申請號為：60/992,284，申請日期為2007年12月4日，在此將該申請專利所有內容和目的併入本發明。
本發明是有關於一種光學鏡頭系統，且特別是有關於一種採用液體光學(liquid optics)來使影像穩定的光學鏡頭系統。
光學影像穩定化可改變一個鏡片中的光學路徑，以穩定到達感應裝置的影像。例如，一個浮動的鏡片元件(lens element)可垂直地於鏡片的光軸上移動。或者，機械性的影像穩定化藉由移動此擷取影像的感應裝置以抵消攝像裝置的移動。然而，這些影像穩定化裝置依靠於機械性的移動多個鏡片元件或感應裝置。
液體鏡片單元(liquid lens cells)能夠不依靠液體單元(liquid cell)的機械性移動而修改其光學路徑，提供震動補償(vibration compensation)以穩定影像。液體鏡片單元能作用於其他鏡片元件，這些鏡片元件沿著至少兩個光軸排列。
在一實施例中，上述液體鏡片單元包括第一和第二接觸液體(contacting liquids)，其中介於這些接觸液體之間的接觸光學面(contacting optical surface)具有一可變外形(variable shape)，此可變外形實質上對稱於自身的光軸且至少非對稱於其他光軸之一。多個鏡片元件和此液體鏡片單元被用於收集被攝物側空間(object side space)所散發出的光線，以及至少為傳送至影像側空間(image side space)的光線提供局部的穩定。
兩個或更多的液體鏡片單元可用於為傳送至影像側空間的光線提供進一步的穩定。例如，兩個液體鏡片單元可用於穩定單一線性方向的影像。此穩定化可更正如水平或垂直的抖動(jitter)。
在另一實施例中，四個或更多的液體鏡片單元被用於提供穩定的光線以傳送至影像側空間。兩個液體鏡片單元可在一個方向提供穩定化，同時另外兩個液體鏡片單元可在另一個方向提供穩定化。此四個液體鏡片單元可同時提供任何方向的穩定化。
液體鏡片單元包括第一和第二接觸液體，可裝配以使介於兩接觸液體之間的一接觸光學面具有可變外形，此可變外形實質上對稱於此液體鏡片單元的一光軸。多個鏡片元件可沿著一共同光軸而排列，用於收集被攝物側空間所散發出且傳送至影像側空間的光線。此液體鏡片單元可插入於多個液體鏡片單元的光學路徑，這些液體鏡片單元沿著共同光軸而排列。這些液體鏡片單元的光軸可和此共同光軸平行，或者和此共同光軸相差一個角度。
電子控制系統(electronic control system)可用於控制液體鏡片單元的接觸光學面的可變外形。加速度計、雷射陀螺儀，或類似裝置可用於偵測一個或多個鏡片元件的移動，而此接觸光學面的外形可改變來補償前述鏡片元件的移動以穩定影像。
此控制系統可用於偵測攝像裝置(camera)的晃動，使因晃動而導致的圖像飄移(image shift)未被修正。此控制系統亦可用於補償不同類型的移動。例如，此控制系統可補償頻率大於2Hz的震動。
第一液體鏡片單元和第二液體鏡片單元可依序受到控制，以便在至少一方向使被傳送至一影像側空間的光線穩定化。第一液體鏡片單元的放大率和第二液體鏡片單元的放大率同值而反向，所以影像平面(image plane)的焦點為軸向固定。第一液體鏡片單元的放大率和第二液體鏡片單元的放大率可被設定成在影像平面上提供焦點。
在一實施例中，第一液體鏡片單元對(pair)彼此相對偏移於第一方向，第二液體鏡片單元對彼此相對偏移於實質上垂直第一方向的另一方向。第一液體鏡片單元對在其偏移量方向提供影像穩定化，第二液體鏡片單元對在其偏移量方向提供影像穩定化。
第一液體鏡片單元對可彼此相對偏移於一方向，第二液體鏡片單元對可彼此相對偏移於實質上不同的方向。其中，第一液體鏡片單元對的偏移量值大於或小於第二液體鏡片單元對的偏移量值。例如，第一液體鏡片單元的穩定範圍大於第二液體鏡片單元的穩定範圍的兩倍。
在每一個實施例中，一個或多個額外的液體鏡片單元可用於補償熱效應(thermal effects)，調整傳送到影像側空間的光線的焦點，或用於變焦組態(zoom configuration)。
在實施方式的下列描述中，參考各附圖且將其作為本實施方式的一部份。各附圖描述實現本發明的具體實施方式。然而在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾。
美國臨時專利申請案號60/783,338，申請日期為2007年10月8日，申請名稱”液體光學變焦鏡頭和影像裝置”(Liquid Optics Zoom Lens and Imaging Apparatus)，其揭露一種變焦鏡頭系統，採用液體光學以提供變焦和聚焦功能。液體光學亦可用於提供穩定化。在此揭露使用液體光學的實施方式。
變焦鏡頭系統中的液體光學
圖1繪示具有變焦鏡頭102之攝像裝置100的方塊圖。變焦鏡頭是具有變焦能力的鏡片元件的組件。這些獨特的鏡片元件可固定，或是沿著鏡頭本體做軸向滑動。鏡片組可由一個或多個鏡片元件組成。至少一個可移動鏡片組用於提供被攝物放大率的變化。當至少一個鏡片組移動以達成放大率，聚焦平面(focal plane)也會移動。至少一個其他的可移動鏡片組移動以補償聚焦平面的移動，以維持固定的聚焦平面位置。聚焦平面的移動補償亦可以機械式來實現，亦即藉由移動整個鏡片組件，如同改變鏡頭的放大率。
這些獨特的鏡片元件可由固相材質(solid-phase materials)組成，例如玻璃、塑膠、水晶、半導體材質，或可使用液體或氣體材質，例如水或油。介於鏡片元件之間的空間可包含一種或多種的氣體。例如，可使用一般空氣、氮氣或氦氣。另外，介於鏡片元件之間的空間，亦可以是真空。在此使用”空氣”一詞，代表廣泛的意義，可包括一種或多種氣體，或是真空。
變焦鏡頭通常具有三個或更多的可移動鏡片組以實現變焦和聚焦功能。可用一個機械凸輪來連結兩個可移動鏡片組以實現變焦，而第三個可移動鏡片組可用於聚焦。
由鏡片元件的移動範圍可部分地決定變焦範圍，較大的變焦範圍需要額外的空間以移動鏡片元件。一或多個可移動鏡片組可以由一個執行液體單元技術的鏡片組取代。因為液體單元在軸向移動上不需要空間，所以在包括可移動鏡片組的鏡頭設計上，其長度可以縮減。另外，原先用於可移動鏡頭軸向移動的空間，可用於容納額外的光學元件或摺疊。儘管液體單元的移動不需要空間，但其亦可以是可移動鏡片組的一部份。
液體單元可用於變焦和聚焦。在本發明一實施例中，一個可移動鏡片組用於一個鏡片組以實現液體單元技術。在此並不需要具有機械式凸輪的可移動鏡片組；不具備凸輪可容許額外的移動。
一個或多個可移動鏡片組用於一或多個液體單元以達成變焦和聚焦。單一個可移動鏡片組和單一個液體單元可實現變焦、聚焦和補償熱效應。在本發明一實施例中，變焦系統至少具有第一鏡片組和第二鏡片組。第一鏡片組相對上具有高放大率，第二鏡片組相對上具有低放大率；鏡頭的放大率相當於鏡頭焦距的倒數。第一鏡片組包括傳統玻璃鏡頭或其他固體鏡頭，第二鏡片組至少包括一個液體鏡頭。
液體單元使用兩種或更多的液體以組成一個鏡片。此鏡片的焦距，部分由其液體之間的接觸角度和液體的折射率差異來決定。由於空間的限制，放大率變動的範圍受限於所使用液體的折射率差異，以及液體之間接面(surface interface)的曲率半徑的限定範圍。在此將美國專利申請公開案號2006/0126190併入作為參考，其揭露一種鏡片，使用經由電濕潤(electro wetting)而變形的液體。在此將美國專利案號6,936,809併入作為參考，其揭露使用電濕潤技術將一個影像平面上的一個影像作橫向地移動。
目前液體鏡頭系統的折射率至少有0.2的差異，更好的至少有0.3，在某些實施例中至少有0.4。水的折射率大約是1.3，加入鹽可改變折射率至大約1.48。適當的光學油(optical oils)至少可具有約1.5的折射率。甚至使用高折射率、低折射率、或是高折射率和低折射率的液體，例如高折射率的油，放大率的變動範圍依然受到限制。這種放大率的限制範圍通常提供的倍率變化少於可移動鏡片組。因此，一個簡單的變焦鏡頭系統中，在保持固定的影像平面位置時變焦，大部分的倍率變化可由一個可移動鏡片組提供，而在倍率改變期間，影像平面上的大部分離焦(defocus)補償可由一個液體單元提供。然而，亦可以使用更多的可移動鏡片組或更多的液體單元，或是以上兩者。
可移動鏡片組具有正放大率或負放大率。液體單元具有一定範圍的可變放大率，其放大率為恆正放大率、恆負放大率、或是由正放大率轉負放大率(反之亦然)。適當的安排可移動鏡片組和液體單元，可提供大於2x的延伸變焦比(zoom ratio)，更甚者大於3x，而透過變焦範圍提供良好的影像品質。除了變焦之外，這樣的安排亦可使用液體單元、可移動鏡片組、或是兩者額外的放大率變化，經由延伸的聚焦範圍來對不同的被攝物距離聚焦。此一由液體單元、可移動鏡片組、或是兩者所提供用於聚焦的額外放大率變化可很快地獲得。既然可移動鏡片組不一定需要具有固定移動軌道的凸輪，可調整可移動變焦鏡片組的位置以變焦或聚焦。藉由使用可移動變焦鏡片組和液體單元兩者於變焦或聚焦，高效能的成像得以達成。
以至少一個液體單元來取代可移動變焦鏡片組是可行的。這會增加光學系統的複雜性，且可能導致此光學系統具有其他的缺點，例如，降低倍率變化。
圖1亦繪示鏡頭控制模組104，鏡頭控制模組104控制變焦鏡頭102的鏡片組的移動和運作。鏡頭控制模組104包括電控電路系統(electronic circuitry)用以控制液體鏡片單元的曲率半徑，亦可控制可移動鏡片組的位置。用於不同聚焦位置(focus position)和變焦位置(zoom position)之適當的電控信號層級(electronic signal levels)，可預先設定並存放於查找表(lookup table)。另外，類比電路系統或是結合電路系統和查找表可產生此適當的電控信號層級。在本發明之一實施例中，一多項式用於決定適當的電控信號層級。此多項式的值儲存於查找表中，或者此多項式可以電路系統的方式來實現。
在控制液體之間的表面曲率半徑、可移動鏡片組的位置、或是兩者時的熱效應也要考慮。前述多項式或查找表可包括跟熱效應有關的額外變數。
鏡頭控制模組104具有特定變焦設定或焦距的預設控制機制，這些變焦設定可由使用者或攝像裝置製造商來儲存。
圖1尚繪示了影像擷取模組106，影像擷取模組106接收相當於外部被攝物的光學影像。此影像通過變焦鏡頭102，沿著光軸被傳送至影像擷取模組106。影像擷取模組106使用多種模式，像是底片(如：電影膠片(film stock)或靜態影像底片(still picture film))，或是電子影像偵測技術(如：電子耦合元件(CCD)陣列、互補金氧半(CMOS)元件或錄影擷取電路(video pickup circuit))。此光軸可以是線性的，或者可以是曲折的。
影像儲存模組108把被擷取的影像保留，可存放於如內建(on-board)記憶體、底片、磁帶、或磁碟機。在本發明一實施例中，儲存媒體是可移除式(如：快閃記憶體、膠捲、錄影帶或磁碟機)。
影像轉換模組110將被擷取的影像轉換至其他裝置。例如，影像轉換模組110使用一種或多種連接方式，像是通用序列匯流排(USB)埠、多媒體連結(IEEE 1394)、乙太網路埠、藍牙無線連結、無限連結(IEEE 802.11 wireless connection)、視頻組件連結或S-視頻連結。
攝像裝置100可以用多種方式來實現，例如攝影機(video camera)、行動電話攝像裝置(cell phone camera)、數位攝影機(digital photographic camera)或電影攝影機(film camera)。
變焦鏡頭的實施方式，以下由一設計範例來作為說明。先參考圖2，每一個鏡片元件以字母”E”開頭、其後伴隨數字1～20來標示，並描述每一個鏡片元件的一般配置；但是每一個鏡面的實際半徑將在下面的表1設定。鏡面、被攝物、遮罩(stop)或光圈(iris)，以及影像面，以數字1～36標示。在圖2中的三個鏡片組，以字母”G”開頭、其後伴隨數字1～3來標示。而液體鏡片單元以字母”LC”標示，包括光學面19～23。在圖2中，光軸以數字38標示。
如圖2所示，每一個鏡片元件其相對的鏡面以各別但連續的號碼來標示，如鏡片元件E1具有鏡面2～3、鏡頭單元E9具有鏡面17～18、...等等。被攝物被取像的位置，特別與其聚焦距離(focus distance)有關，在光軸38上以一垂直線和數字1標示，而實際的影像平面以數字36標示。所有的鏡面(除了鏡面4和8)是圓面的或是平面的；鏡面4和8為非球面：非球面的、非平面的，但旋轉對稱(rotationally symmetfical)於光軸。
在詳細描述這些鏡片元件之前，將先對變焦鏡頭系統60的鏡片組與其軸向位置和移動，以及液體鏡片單元和接觸液體的表面外形(surface shape)作廣泛的描述。
每一個鏡片組的正放大率或負放大率定義為焦距的倒數。這些鏡片的每一個組合，其組合光學放大率如下：物鏡片(objective lens)組G1是正放大率，變焦鏡片組G2是負放大率，而後鏡片(rear Iens)組G3是正放大率。組合光學放大率由較小的正值改變到較大的正值，如同液體單元表面的外形改變。在圖2中的上方，兩端具有箭頭的水平箭號表示變焦鏡片組G2可在兩個軸向移動。
雖然圖2中所繪示者僅這些鏡片元件，本發明所屬技術領域中具有通常知識者應知尚有機械裝置和機制用於維持這些鏡片元件的運行，以及使可移動變焦鏡片組在鏡頭箱(housing)或鏡筒(barrel)作軸向移動。另外，電控電路系統可改變在液體鏡片單元中具有可變外形的光學表面的輪廓。
上述變焦鏡頭系統60的鏡頭構造與組裝資料設定於表1。表1中的資料假定於攝氏25度(華式77度)的溫度以及標準的大氣壓力(760毫米汞柱)。在此說明書中，長度的單位是公釐(mm，millimeters)，波長例外，其以奈米(nm，nanometers)為單位。在表1中，第1行”項目”標示了圖2中每一個光學元件和每一個位置的號碼和標記，亦即被攝物平面(object plane)、影像平面、等等。第2行標示的”群組”，是圖2中的光學元件/鏡片的號碼所對應的群組號碼。第3行”表面”是圖2中的被攝物(圖2中的線段1，以及表1中的被攝物)、遮罩(光圈)13的表面，以及鏡片的每一個實際表面(actual surface)的列表。第4行”聚焦位置”標示了變焦鏡頭系統60的三個標準聚焦位置(F1，F2以及F3)，其中在第3行一些列表的表面的間隔處有變化，且列於第3行的表面21的曲率半徑有變化，稍後會做詳細的說明。第5行”間隔”意指表面(第3行)和其後的表面之間的距離。例如，表面2和表面3的距離是1.725毫米。
第6行標題為曲率半徑，是每一個表面的曲率的光學面半徑列表。具有負號(-)代表曲率半徑的中心在表面的左邊，如圖2所示；而”無限遠”代表光學平面(optically flat surface)。用於表面4和8的星號(*)表示其為非球狀面，其曲率半徑為基圓半徑(base radius)。當使用較小的變焦鏡頭和較簡單的設定時，非球面用於變焦鏡頭的像差(aberrations)校正。計算非球面4和8的表面輪廓(surface profile)的公式和係數，由下列的方程式決定：
其中：
c =表面曲率(c =1/r 其中r 是曲率半徑)
y =由X軸和Y軸所測量的表面的徑向光圈高度，
其中：
y =(X2 +Y2 )1/2
κ=圓錐係數(conic coefficient)
A,B,C,D,E,F分別為第四、第六、第八、第十和第十四階的變形係數(deformation coefficients)
z =已知y 值或是從表面的極點(亦即軸向頂點)沿著光軸測量的表面輪廓位置
表面4的係數為：
κ=-0.6372
A=+0.9038x10-6
B=+0.2657x10-8
C=-0.1105x10-10
D=+0.4301x10-13
E=-0.8236x10-16
F=+0.6368x10-19
表面8的係數為：
κ=+0.0000
A=+0.5886x10-4
B=-0.5899x10-6
C=+0.8635x10-8
D=-0.5189x10-10
E=-0.1186x10-11
F=+0.1631x10-13
表1中第7～9行敘述圖2中的某個表面(第3行)與其右邊的鄰近表面之間的”材質”。”類型”行表示在那兩個表面之間是鏡片(玻璃)、空白空間(empty space)或液體鏡片(liquid lens)。玻璃和液體鏡片藉由在”代碼”行以光學玻璃或液體來標示。為了方便，所有鏡片玻璃選擇Ohara公司提供的玻璃，而”名稱”行列出每一種玻璃類型的Ohara識別碼；但亦可使用任何相同的、類似的、適當的玻璃。同樣地，油做成的鏡片液體選擇Cargille Laboratories有限公司提供的液體，而水一般是由不同的來源取得；但亦可使用任何相同的、類似的、適當的液體。表面20的水性液體的波長在656.27、589.29、546.07以及486.13奈米時分別具有1.331152、1.332987、1.334468以及1.337129的折射率。表面21的油性液體的波長在656.27、589.29、546.07以及486.13奈米時分別具有1.511501、1.515000、1.518002以及1.523796的折射率。
表1最後一行的標題為”光孔直徑(aperture diameter)”，標示光線通過的每一個表面的最大直徑。就所有變焦位置和聚焦位置而言，全部的最大光孔直徑(除了遮罩面13)在表1中假定在波長為546.1奈米時，在影像平面的最大影像直徑為大約6毫米，光圈號數(F-number)為F/2.8～F/4.0。表1中的遮罩面13的最大光孔直徑，是假定於變焦位置Z1和聚焦位置F1時，在影像平面的波長為546.1奈米，光圈號數為F/2.8。在影像平面36，最大光孔直徑的設定為一近似值。
變焦鏡頭系統60的表面13的光學遮罩用於控制光孔直徑，使光線可通過此光孔。光學遮罩是實體光圈(或光圈片)所處的位置。光圈位於後鏡片組G3之前，且軸向固定於此鏡片組。在圖4A中，邊緣光線(rim ray)通過光學遮罩面13的交叉記號的軸側，因此變焦鏡頭系統60的任何視場位置(field position)、變焦位置以及聚焦位置，並不會產生光束的漸暈現象(vignetting)。然而，通過變焦位置和聚焦位置的光圈號數改變時，光圈會相應地打開或關閉。聚焦位置F1所對應的變焦位置Z1~Z8的光圈直徑，分別為6.71、6.39、5.96、5.53、5.18、4.84、4.63以及4.61。這表示當焦距增加時，位於光學遮罩面13的光圈應該關閉。相較於聚焦位置F1，聚焦位置F2、F3所對應的變焦位置Z1~Z8的光圈直徑會有小於0.3毫米的小量更動，以維持如同聚焦位置F1的光圈號數。
參照表1，八個不同的變焦位置Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7以及Z8，和三個不同的聚焦位置F1、F2以及F3設定於資料中，說明了此設計的範圍和多樣性。實際上，其提供了24(8*3=24)種位置的不同組合，用於可移動變焦鏡片組G2和可變外形光學面21。
對應於聚焦位置F1，變焦鏡頭系統60於變焦位置Z1~Z8的焦距，在波長為546.1奈米時，分別是5.89、7.50、11.25、15.00、18.75、30.00、41.25以及45.00毫米，而相對應的光圈號數分別是2.80、2.90、3.05、3.25、3.45、3.70、3.95以及4.00。
對應於聚焦位置F1，被攝物平面1假定為無限遠。對應於聚焦位置F2，被攝物平面1位於大約1016.25毫米的中程(intermediate)距離。對應於聚焦位置F3，被攝物平面1位於378.75毫米的近距離，亦即距離影像平面378.75毫米。對應於這三個聚焦位置F1、F2以及F3的每一個位置，於鏡片組G2的全程移動中，鏡片組G1以及G3保持在相同的位置。對應於變焦位置Z1～Z8和聚焦位置F1～F3，表2和表3顯示了表面7和表面12的間隔值，而表4顯示了表面21的曲率半徑。
在末端的聚焦位置F1以及F3之間，連續的聚焦是可行的。在末端的變焦位置Z1以及Z8之間，連續的變焦是可行的。而在所述的鏡頭系統60聚焦和變焦範圍內，連續的聚焦和變焦的組合是可行的。
如圖2所示的變焦鏡頭系統60以及表1的設定，其鏡片組G1和G2的焦距分別為54.30和-12.25毫米。同樣地，由於介於液體之間的光學面21的可變外形，鏡片組G3具有可變焦距。此可變焦距對應於變焦位置Z1和聚焦位置F1，以及變焦位置Z8和聚焦位置F3時，分別具有最小值＋30.18毫米以及最大值＋38.97毫米。變焦鏡頭系統60的液體單元LC，如圖3A和圖3B所示，其顯示表1中介於液體之間的可變外形的光學面21的兩個曲率半徑極值。在圖3A和3B中，表面21的兩個曲率半徑分別為-33.99和+115.80毫米。液體單元LC的兩個焦距極值，在圖3A和圖3B中分別為-185.20和630.97毫米。因而，在變焦位置Z1以及聚焦位置F1，和在變焦位置Z8以及聚焦位置F3之間產生了差異。在本實施例中，表面20、21之間以及表面21、22之間的兩種液體的體積，隨著可變表面的外形改變而變更。然而，在表面20、21之間以及表面21、22之間的每一種液體亦可能維持固定的體積。
現在參考圖4A、圖4B和圖4C，所繪示為變焦鏡頭系統60，其變焦鏡片組G2位於不同的位置，液體單元的可變面21的外形位於不同的位置，以及經過這些位置的光線軌跡。圖4A描繪了前面表1中所設定的聚焦位置F1和變焦位置Z1，具有無限遠的焦點和大約5.9毫米的小焦距。圖4B描繪了表1中的聚焦位置F2和變焦位置Z3，具有中程距離的焦點和大約11.3毫米的焦距。圖4C描繪了表1中的聚焦位置F3和變焦位置Z8，具有靠近的焦點和大約44.8毫米的焦距。
圖4A、圖4B和圖4C顯示變焦鏡片組G2分別在變焦位置和聚焦位置Z1和F1、Z3和F2、以及Z8和F3時，可變光學面21的三種表面外形所相對應的三種軸向位置。
變焦鏡頭系統60的光學效能(optical performance)如圖5A、圖5B和圖5C所示，其中繞射式多彩(polychromatic)調變轉換函數(MTF，modulation transfer function)的數據(調變對空間頻率)，為前述表1中變焦和聚焦位置的三種不同組合之下，亦即由(Z1，F1)、(Z3，F2)和(Z8，F3)作為範例，以百分比(%)來顯示五種不同的視場位置。視場位置由兩數值代表，從光軸起算的正規化(normalized)影像高度(毫米)和實際的被攝物空間角度(度)。MTF百分率在圖5A、圖5B和圖5C右上角落的波長和權重設定下，以圖形化表示在影像平面36的切線(T)方向和徑向(R)方向的量度。在此必須注意切線值和徑向值在軸向視場位置(軸)是相同的，以一條線條來繪示。空間頻率的最大值是90週期/毫米，假定影像直徑約6毫米，而檢波器(detector)像素(pixels)尺寸的範圍為高品質影像，至少可達高解析電視(HDTV，high definition television)的解析度，亦即水平方向有1920像素、垂直方向有1080像素。在空間頻率中MTF相當於是測量光學效能的一種標準，其中數值”90週期/毫米”表示在圖像內，每一毫米的長度可清晰的檢測出90對的黑線和白線。對應於變焦位置Z1和聚焦位置F2，在全徑向視場(full radial field)時，MTF的最高值大約是89%。對應於變焦位置Z8和聚焦位置F3，在全相切視場(full tangential field)時，MTF的最低值大約是58%。在變焦位置Z1和聚焦位置F1，最小的相對照度大約是75%。一般而言，較高的相對照度值是較佳的，因為低數值表示圖像區域的光源正在減少。相對於照度，高度的全視場(full field)更適用於檢波器的判讀。檢波器對於所有區域的光源具有固定的響應，隨著變焦期間影像的變化，準確地重現影像區域的細微變化。照度低於50%可能導致電控檢波器(electronic detector)內出現陰影，但是對於影片來說尚可接受。對應於變焦位置Z3和聚焦位置F1，最高的正失真(positive distortion)為+3.04%。對應於變焦位置Z1和聚焦位置F3，最低的負失真(negative distortion)為-2.98%。一般而言，鏡頭有所謂的”喘息(breathing)”問題(可能更普遍存在於變焦鏡片)。從遠的焦點移至近的焦點時，影像的尺寸改變。在變焦範圍內，當焦距小時，在變焦鏡頭系統60中的影像實際上消失了。在大的景深時，此現象尤其顯著。最低喘息值是-0.2%，對應於變焦位置Z8和聚焦位置F3時。最高喘息值是-19.5%，對應於變焦位置Z8和聚焦位置F3時。喘息值是從無限遠的焦點到所選定位置時，視場角度(field angle)改變的百分率。因此，在無限遠的焦點(F1)時喘息值是0，因為無限遠是景觀(field of view)的參考點。
所有的效能資料是假定在攝氏25度(華氏77度)、標準大氣壓力(760毫米汞柱)，以及變焦鏡頭系統60的全光孔(full apertures)都有效的情況下。然而，在攝氏0~40度(華氏32~104度)的範圍內，變焦鏡頭系統60實質上確實具有固定的效能，例如MTF值。如果效能(MTF)稍微降低是可以接受的，可操作的溫度範圍能延伸至攝氏-10~50度(華氏14~122度)或更高。對於溫度的變動，可藉由變焦鏡片組G2進一步的軸向調整，或進一步的改變接觸光學面21的外形，或者是兩者一起的組合來達成理想的效能。這樣的調整可應用於所有的變焦位置和聚焦位置。在大約攝氏0度(華氏32度)的低溫或更低時，液體必須加熱，或以類似摻雜於汽車散熱器在低溫運作中，用以防凍的液體來取代，來避免凍結(形成固體)。然而，須知這些材質上的溫度變化不會改變液體的光學特徵。
雖然在所述使用變焦鏡頭系統60的實施例中，其具有合適的尺寸以應用於直徑6毫米的容積(所謂三分之一吋的晶片級感應裝置)，變焦鏡頭系統的尺寸可適當的按照比例放大或縮小，以應用於不同的影片或電控檢波器的影像格式。
在變焦鏡頭系統60許多優點的其中一項，是只使用一個軸向移動的變焦鏡片組，在廣泛的焦距範圍內變焦。相較於大多數傳統高效能變焦鏡頭系統至少需要兩個可軸向移動的變焦鏡片組和相對應的技術，變焦鏡頭系統60的設計開創了一個高效能，以及在機構上比較不複雜的鏡頭系統。變焦鏡頭系統60的獨特鏡頭設計，可在大範圍的聚焦距離之中聚焦，不需要額外的可移動變焦鏡片組及其對應技術。所揭露的變焦鏡頭系統60設計並非用於限定本發明，其他的設計方式仍不脫離本發明之範圍內。所屬技術領域中具有通常知識者可由上述的敘述和所附圖式中，知悉變焦鏡頭系統60的其他特徵和優點。
採用影像穩定化的鏡頭系統中的液體光學
圖6A和圖6B顯示採用液體以穩定一方向影像之鏡頭系統的光學圖。圖6A顯示在YZ平面的鏡頭系統，液體鏡片單元70和71是偏軸的(off-axis)、偏心的(dgcentered)，以及輕微地傾斜於y軸。圖6B顯示在XZ平面的鏡頭系統，液體鏡片單元70和71是置中於x軸。在此一簡化的鏡頭系統中，光源從被攝物空間通過液體鏡片單元70和71，鏡片元件73而將光源聚集在影像平面74。
圖6A的光學圖描繪了YZ平面上傾斜或旋轉鏡片的影響，在YZ平面上的傾斜導致了在影像平面74的影像向上或向下移動。液體鏡片單元70和71被放在適當的位置，以使其可依序受到控制來補償鏡片在YZ平面中傾斜的影響。
圖7A和圖7B顯示採用四個液體鏡片單元以穩定影像之鏡頭系統80的光學圖。鏡頭系統80可用於攝像裝置100。圖7A顯示了YZ平面的鏡頭系統80，圖7B顯示了XZ平面的鏡頭系統80。鏡頭系統80包括第一固定物鏡片組81、第二移動鏡片組82、光圈83、第三固定鏡片組84、第一液體鏡片單元85、第四固定鏡片組86、第二～第五液體鏡片單元87～90、以及第五固定鏡片組91。影像成形於影像平面92。液體鏡片單元87和88沿著y軸反向偏移，而液體鏡片單元89和90沿著x軸反向偏移。因此，控制液體鏡片單元87和88的可變表面外形，可以在影像平面92上對沿著y軸的影像達成穩定化。而控制液體鏡片單元89和90的可變表面外形，可以對影像平面92上對沿著x軸的影像達成穩定化。
圖7A和圖7B所繪示的組態，顯示液體鏡片單元沿著Z軸排列。另外，液體鏡片單元除了沿著x軸或y軸偏移，還可在z軸上傾斜。或者液體鏡片單元可沿著z軸傾斜，而不必沿著x軸或y軸偏移。沿著x軸、y軸、或是兩者偏移液體鏡片單元，能增加鏡頭系統80的液體鏡片單元的物理直徑(physical diameter)。使液體鏡片單元傾斜可削減或消除在x方向和y方向的偏移量，提供較佳的影像穩定化。上述偏移量可能會降低液體鏡片單元的物理直徑。
在圖7A和圖7B中，每一個不包含液體鏡片單元的鏡片組，其光學放大率和焦距如下：物鏡片組81是正放大率以及+54.700毫米，移動鏡片組82是負放大率以及-12.165毫米，鏡片組84是正放大率以及+70.285毫米，鏡片組86是正放大率以及+42.266毫米，最後的鏡片組91是正放大率以及+19.147毫米。
表5設定了圖7A和圖7B所繪示鏡片單元的一般組態。表5中的資料為假定在攝氏25度(華氏77度)、標準大氣壓力(760毫米汞柱)的情況下。焦距的範圍大約是6毫米～45毫米。景觀的範圍大約是56.7度～7.7度(包括在無限遠聚焦位置F1的失真)。可變焦比大約是7.5x(7.5：1)。以16：9的格式，影像尺寸大約是6毫米。聚焦範圍由被攝物到最近的機動(powered)鏡片表面的頂點之間測量，大約是無限遠(聚焦位置F1)到378.25毫米(聚焦位置F3)。波帶(waveband)範圍大約是486毫米～656毫米。鏡頭系統80至少在焦距15毫米～45毫米間，可為大約±1/4圖形半高和±1/8圖形半寬的範圍提供影像穩定化。
群組87和88的所有表面，分別沿著y軸而偏心-4.3915毫米和+4.3915毫米。群組89和90所有表面，分別沿著x軸而偏心-3.9888毫米和+3.9888毫米。所有其他的表面沿著光軸排列。表面4、7和53的星號(*)表示其為非球狀面。表面4的係數為：κ=-0.5673
A=+0.9038x10-6
B=+0.2657x10-8
C=-0.1105x10-10
D=+0.4301x10-13
E=-0.8236x10-16
F=+0.6368x10-19
表面7的係數為：κ=+0.0000
A=+0.5886x10-4
B=-0.5899x10-6
C=+0.8635x10-8
D=-0.5189x10-10
E=-0.1186x10-11
F=+0.1631x10-13
表面53的係數為：κ=+0.0000
A=-0.5302x10-4
B=+0.8782x10-6
C=+0.7761x10-7
D=-0.1700x10-8
E=-0.1965x10-9
F=+0.6903x10-11
相對於聚焦位置F1，鏡頭系統80在變焦位置Z1~Z8的焦距為6.0003、7.6131、11.4304、15.2474、19.1105、30.4619、41.4244以及44.9809。用於變焦位置Z1~Z8的相對應光圈號數為2.80、2.90、3.05、3.25、3.45、3.70、3.95以及4.00。
於聚焦位置F1，被攝物平面被假設為在無限遠處。於聚焦位置F2，被攝物平面被假設為在大約1016.25毫米的中程距離處。於聚焦位置F3，被攝物平面被假設為在大約378.75毫米的近距離處。在鏡片組82的全程移動中，鏡片組81、84、86以及91維持在相同的位置。
圖8A、圖8B和圖8C是鏡頭系統80的光學圖，繪示變焦和聚焦位置的範例。在圖8A中，鏡頭系統80被設定為聚焦位置F1(被攝物平面在無限遠處)以及變焦位置Z1(光圈號數是2.80)。在圖8B中，鏡頭系統80被設定為聚焦位置F2(被攝物平面在1016.25毫米處)以及變焦位置Z3(光圈號數是3.05)。在圖8C中，鏡頭系統80被設定為聚焦位置F3(被攝物平面在378.75毫米處)以及變焦位置Z8(光圈號數是4.00)。
表6為對應於聚焦位置F1~F3和變焦位置Z1~Z8時，鏡片組81內最後的鏡片表面和鏡片組82內第一個鏡片表面的間隔值。
表7為對應於聚焦位置F1～F3和變焦位置Z1～Z8時，鏡片組82內最後的鏡片表面和光圈83的間隔值。
表8為對應於聚焦位置F1～F3和變焦位置Z1～Z8時，鏡頭系統80的光圈直徑。
表9～13為鏡頭系統80於聚焦位置F1～F3和變焦位置Z1～Z8時，液體鏡片單元85、87、88、89以及90的曲率半徑。
表9～13列出的值，用於影像穩定，不需校正抖動的情況。當偵測到抖動時，調整液體鏡片單元的曲率半徑以補償抖動。表14列出鏡頭系統80於聚焦位置F2和變焦位置Z8時，以於X方向偏移-0.5000度和0.5000度，以及於Y方向偏移0.4500度和-0.4500度為例，液體鏡片單元85、87、88、89以及90的曲率半徑。
圖9A、圖9B、圖9C和圖9D是按照表14所配置之鏡頭系統80的光學圖。圖9A描繪了Y方向中偏移+0.5000度的影像穩定化。圖9B描繪了Y方向中偏移-0.5000度的影像穩定化。圖9C描繪了X方向中偏移+0.4500度的影像穩定化。圖9D描繪了X方向中偏移-0.4500度的影像穩定化。
表15列出鏡頭系統80於聚焦位置F1和變焦位置Z4時，以於X方向偏移+1.5000度和-1.5000度，以及於Y方向偏移+1.2200度和-1.2200度為例，液體鏡片單元85、87、88、89以及90的曲率半徑。
圖10A、圖10B、圖10C和圖10D是按照表15所配置之鏡頭系統80的光學圖。圖10A描繪了Y方向中偏移-1.5000度的影像穩定化。圖10B描繪了Y方向中偏移+1.5000度的影像穩定化。圖10C描繪了X方向中偏移+1.2200度的影像穩定化。圖10D描繪了X方向中偏移-1.2200度的影像穩定化。
在表5～15中所設定之液體鏡片單元數據中，光學放大率和焦距範圍如下：第一液體鏡片單元85為由負放大率到正放大率、-185.198毫米到+630.972毫米，第二液體鏡片單元87為由正放大率到負放大率、+280.924毫米到-4154.291毫米，第三液體鏡片單元88為由正放大率到負放大率、+232.078毫米到-1481.432毫米，第四液體鏡片單元89由正放大率到負放大率、+221.613毫米到-792.587毫米，第五液體鏡片單元90由正放大率到負放大率、+235.804毫米到-1859.801毫米。
鏡頭系統80的光學效能設定於圖11A～圖11C、圖12A～圖12D以及圖13A～圖13D。圖11A～圖11C對應於圖8A-圖8C之光學組態，圖12A～圖12D對應於圖9A～圖9D之光學組態，圖13A～圖13D對應於圖10A～圖I0D之光學組態。
以繞射為主的多彩調變轉換函數(MTF)的數據(調變相對於空間頻率)以百分比來顯示，為前述表5中變焦和聚焦位置的三種不同組合之下，亦即由(Z1，F1)、(Z3，F2)和(Z8，F3)作為範例，以百分比(%)來顯示五種不同的視場位置。五個視場位置(軸和四個角落)設定為以度來表示x-y視場的角度。MTF百分率為在圖11A～圖11C、圖12A～圖12D以及圖13A～圖13D右上角落的波長和權重設定下，以圖形化顯示影像平面92在X方向和y方向的量度。
鏡頭系統60具有輕微增加的全視場失真(full field distortion)，亦即，因偏心的液體鏡片單元而導致輕微不對稱的情況。鏡頭系統80具有相似的失真特徵。鏡頭系統80實質上是未漸暈(unvignetted)的，其對應的相對照度非常高，而且近似於鏡頭系統60。鏡頭系統80的喘息(breathing)特性基本上是與鏡頭系統60相類似。
影像直徑為大約6毫米，以及檢波器像素尺寸具有至少近乎標準畫質電視(SDTV，Standard Definition TV)的高畫質影像，亦即水平720像素、垂直480像素時，空間頻率的最大值為60週期/毫米。長焦距的時候，靠近的聚焦位置(Z8，F3)實際上不如遠程和中程距離的聚焦位置(如F1和F2)重要。在圖11C中光學效能(MTF)降低至大約55%。然而，在較大的距離進行穩定化操作時，光學效能(MTF)維持在大約60%之上。在進行穩定化期間，可移動鏡片組82能夠軸向移動，而液體鏡片單元的可變曲率半徑可以獨自地改變，實現將光學效能提升至超過90週期/毫米，其近似於HDTV解析度。
圖12A～圖12D對應於圖9A～圖9D之光學組態。
圖13A～圖13D對應於圖10A～圖10D之光學組態。
在圖7A～圖10D中所描述的實施方式，使用液體鏡片單元85於聚焦、變焦以及熱補償(thermal compensation)；使用液體鏡片單元87和88主要用於從y方向脫離而至的光線的穩定化。可移動鏡片組82主要用於變焦。在另一種實施方式中，可將液體鏡片單元85從變焦鏡頭系統中移除，而保留液體鏡片單元87、88、89以及90以用於變焦、聚焦和穩定化。液體鏡片單元85也可以用非液體的鏡片元件來取代。此外，在進行穩定化期間，可移動鏡片組82能夠進行軸向移動，或者所有液體鏡片單元的可變曲率半徑可以改變，或是兩者皆可。這樣可以提升鏡頭系統80的光學效能，特別是進行穩定化的期間提升景觀角落的光學效能。
鏡頭系統80可以採用一對液體鏡片單元來代替兩對液體鏡片單元，在單一方向進行穩定化。例如，當水平方向的訊號是能夠接受的，可專注於降低垂直方向的抖動。
在某種程度上，液體鏡片單元偏移光軸的量值決定液體鏡片單元可提供的穩定化。然而，當液體鏡片單元遠離光軸時，光孔的有效直徑減小。在一實施方式中，第一液體鏡片單元對偏移光軸的量值，和第二液體鏡片單元對偏移光軸的量值不同。第一液體鏡片單元對偏移光軸的量值增加時，在垂直方向可提供更大的穩定化作用。同時，第二液體鏡片單元對偏移光軸的量值減少，提供較少的穩定化作用，但在水平方向具有較大的光孔。
不同類型的感應裝置可用於偵測鏡頭系統的動作。例如，角速度感應裝置、壓電式陀螺儀(piezoelectricgyro)感應裝置、加速度感應裝置、或光學偵測感應裝置，可用於偵測動作。在此將美國專利案號6,992,700的全部內容併入以作為參考，其揭露偵測動作之系統的範例。
動作偵測裝置提供資訊給一個控制器，此控制器決定液體鏡片單元85、87、88、89和90所適合的曲率半徑。在此將美國專利申請公開案號2006/0045504的全部內容併入以作為參考，其揭露鏡頭系統的控制方式。在此將美國專利案號6,987,529的全部內容併入以作為參考，其揭露控制鏡頭系統的另一範例。
用於控制液體鏡片單元半徑之適當的電控信號層級，可以預先設定並存放於查找表中。另外，類比電路系統或整合電路系統和查找表可產生適當的信號層級。在一實施方式中，一多項式用於決定適當的電控信號層級。此多項式的值儲存於查找表中，或者此多項式可以電路系統的方式來實現。
雖然這些圖表描述用於變焦鏡頭的影像穩定化作用，此影像穩定化作用也適用於任何光學放射控制裝置，如固焦鏡頭、變焦鏡頭、壓縮鏡頭(anamorphic lens)、光學中繼(optical relay)系統以及類似的裝置。
液體鏡片單元也可以和光學元件整合，以實現穩定化作用。例如，液體鏡片單元可以跟稜鏡(prism)配對，以提升穩定化作用的效能。鏡片元件的移動可能導致感應裝置上的影像位置產生移位、影像傾斜或偏心的移位。液體鏡片單元可用於補償感應裝置上的影像傾斜，而其他的鏡片元件可補償偏心的移位，或者對傾斜和偏心的移位兩者都補償。感應裝置具有額外的像素，以及動作偵測演算法、加速度計、或陀螺儀，可用於確認在像素上的影像位置，從而補償影像的移位。
對所屬技術領域中具有通常知識者而言，些許的更動與潤飾是顯而易見的。上述的更動與潤飾仍屬於本發明範圍內，如後附之申請專利範圍所定義者。
1．．．被攝物平面
2～12、14～35．．．鏡面
13．．．光圈
36．．．影像平面
37．．．鏡面
38‧‧‧光軸
39、56‧‧‧鏡面
60‧‧‧變焦鏡頭系統
70~71‧‧‧液體鏡片單元
72~73‧‧‧鏡片元件
74‧‧‧影像平面
80‧‧‧鏡頭系統
81‧‧‧物鏡片組
82‧‧‧移動鏡片組
83‧‧‧光圈
84、86、91‧‧‧固定鏡片組
85、87~90‧‧‧液體鏡片單元
92‧‧‧影像平面
100‧‧‧攝像裝置
102‧‧‧變焦鏡頭
104‧‧‧鏡頭控制模組
106‧‧‧影像擷取模組
108‧‧‧影像儲存模組
110‧‧‧影像轉換模組
E1~E36‧‧‧鏡片元件
G1‧‧‧物鏡片組
G2‧‧‧變焦鏡片組
G3‧‧‧後鏡片組
LC‧‧‧液體單元
圖1是攝像裝置的方塊圖。
圖2是採用液體之變焦鏡頭系統的光學圖。
圖3A和圖3B是圖2之變焦鏡頭系統的液體單元的光學圖，以顯示液體間的表面外形。
圖4A、圖4B和圖4C是圖2之變焦鏡頭系統的光學圖，繪示在不同的變焦鏡片組位置和液體間的表面外形時產生不同焦距和聚焦距離。
圖5A、圖5B和圖5C是圖4A、圖4B和圖4C之變焦鏡頭系統的調變轉換函數(modulation transfer function)效能圖。
圖6A和圖6B是採用液體以穩定一方向影像之鏡頭系統的光學圖。
圖7A和圖7B是採用液體以穩定各方向中的影像之鏡頭系統的光學圖。
圖8A、圖8B和圖8C是圖7A和7B之鏡頭系統的光學圖，繪示了在不同的變焦鏡片組位置和液體間的表面外形時產生不同焦距和聚焦距離。
圖9A、圖9B、圖9C和圖9D是圖7A和圖7B之鏡頭系統的光學圖，繪示了在不同的變焦鏡片組位置和液體間的表面外形時用來穩定影像。
圖10A、圖10B、圖10C和圖10D是圖7A和圖7B之鏡頭系統的光學圖，繪示在不同的變焦鏡片組位置和液體間的表面外形時用來穩定影像。
圖11A、圖11B和圖11C是圖8A、圖8B和圖8C之鏡頭系統的調變轉換函數效能圖。
圖12A、圖12B、圖12C和圖12D是圖9A、圖9B、圖9C和圖9D之鏡頭系統的調變轉換函數效能圖。
圖13A、圖13B、圖13C和圖13D是圖10A、圖10B、圖I0C和圖10D之鏡頭系統的調變轉換函數效能圖。
70~71‧‧‧液體鏡片單元
72~73‧‧‧鏡片元件
74‧‧‧影像平面

Claims (34)

  1. 一種影像穩定化系統，包括：多個鏡片元件，排列在一共同光軸；以及至少一液體鏡片單元，具有自所述鏡片元件的所述共同光軸偏移的光軸，所述至少一液體鏡片單元包括第一接觸液體和第二接觸液體，其中介於所述接觸液體之間的一接觸光學面具有一可變外形，所述可變外形實質上對稱於其光軸且不對稱於所述共同光軸；其中所述鏡片元件和所述至少一液體鏡片單元被用於收集一被攝物側空間所散發出的光線，以及至少為傳送至一影像側空間的光線提供局部的穩定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像穩定化系統，更包括一第二液體鏡片單元，其中所述至少一液體鏡片單元以及所述第二液體鏡片單元組構成使傳送至所述影像側空間的光線達成實質穩定化。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之影像穩定化系統，其中所述實質穩定化是沿著一線性方向達成。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之影像穩定化系統，其中傳送至所述影像側空間的所述光線實質上穩定於垂直方向。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之影像穩定化系統，更包括至少四個液體鏡片單元。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之影像穩定化系統，其中所述至少四個液體鏡片單元組構成使傳送至所述影像 側空間的光線達成實質穩定化。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之影像穩定化系統，其中所述實質穩定化是在多個方向中達成。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之影像穩定化系統，其中傳送至所述影像側空間的所述光線實質上穩定於垂直於所述共同光軸的平面上的所有方向。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之影像穩定化系統，其中所述接觸光學面的所述外形受到電控制以使傳送至所述影像側空間的所述光線穩定化。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之影像穩定化系統，更包括一加速度計以偵測至少一所述鏡片元件的移動。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之影像穩定化系統，其中所述加速度計偵測的所述移動用於控制所述接觸液體的所述可變外形。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之影像穩定化系統，更包括一雷射陀螺儀以偵測至少一所述鏡片元件的移動。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之影像穩定化系統，其中所述接觸光學面的外形可以大於5Hz的頻率來改變。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之影像穩定化系統，其中傳送至所述影像側空間的所述光線實質上被穩定化。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之影像穩定化系統，更包括一動作類型偵測機制，在晃動時不執行穩定。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之影像穩定化系統， 其中動作頻率低於2Hz時，不執行穩定。
  17. 一種影像穩定化系統，包括：一第一液體鏡片單元，包括接觸液體，其中介於所述第一液體鏡片單元的所述接觸液體之間的一第一接觸光學面具有可變外形；以及一第二液體鏡片單元，包括接觸液體，其中介於所述第二液體鏡片單元的所述接觸液體之間的一第二接觸光學面具有可變外形；其中所述第一液體鏡片單元的光軸與所述第二液體鏡片單元的光軸不對齊，且所述第一液體鏡片單元和第二液體鏡片單元依序受到控制，使至少一方向中被傳送至一影像側空間的光線達成穩定化。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之影像穩定化系統，其中所述第一液體鏡片單元的一放大率和所述第二液體鏡片單元的一放大率同值而反向，使一影像平面的焦點為軸向固定。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之影像穩定化系統，其中所述第一液體鏡片單元的一放大率和所述第二液體鏡片單元的放大率被設定，用以在一影像平面上提供焦點。
  20. 一種影像穩定化系統，包括：一第一液體鏡片單元對，彼此沿著一軸反向偏移；以及一第二液體鏡片單元對，彼此沿著另一軸反向偏 移，所述第二液體鏡片單元對的偏移實質上垂直於所述第一液體鏡片單元對的偏移。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之影像穩定化系統，其中所述第一液體鏡片單元對沿著其偏移的方向提供影像穩定化，所述第二液體鏡片單元對沿著其偏移的方向提供影像穩定化。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之影像穩定化系統，其中所述第一液體鏡片單元對在第一方向提供影像穩定化，而所述第二液體鏡片單元對在實質上垂直於所述第一方向的一方向提供影像穩定化。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之影像穩定化系統，其中所述第一液體鏡片單元對在第一方向提供影像穩定化，而所述第二液體鏡片單元對在實質上垂直於所述第一方向的一方向運作時，允許晃動。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之影像穩定化系統，更包括一液體鏡片單元，其實質上位於一光軸，以調整傳送至一影像側空間的光線的焦點。
  25. 一種影像穩定化系統，包括：一第一液體鏡片單元對，彼此沿著一軸反向偏移；以及一第二液體鏡片單元對，彼此沿著另一軸反向偏移，所述第二液體鏡片單元對的偏移位於一方向且實質上不同於所述第一液體鏡片單元對的偏移。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之影像穩定化系 統，其中所述第一液體鏡片單元對在所述第一液體鏡片單元對的偏移方向提供影像穩定化，而所述第二液體鏡片單元對在所述第二液體鏡片單元對的偏移方向提供影像穩定化。
  27. 一種影像穩定化系統，包括：一第一液體鏡片單元，自一光軸往一第一方向偏移；一第二液體鏡片單元，自所述光軸往一第二方向偏移；以及一第三液體鏡片單元，實質上置於所述光軸，其中，所述第一液體鏡片單元沿著平行於所述第一方向的一軸線而提供影像穩定化，所述第二液體鏡片單元沿著平行於所述第二方向的一軸線而提供影像穩定化，而所述第三液體鏡片單元用來使聚焦位置的改變獲得補償。
  28. 一種影像穩定化系統，包括：一第一液體鏡片單元，自一光軸往一第一方向偏移；以及一第二液體鏡片單元，其中，所述第一液體鏡片單元沿著平行於所述第一方向的一軸線提供影像穩定化，而所述第二液體鏡片單元用於將傳送至一影像側空間的光線聚焦。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之影像穩定化系統，其中所述第二液體鏡片單元偏移至相對於所述第一方向的一第二方向。
  30. 如申請專利範圍第28項所述之影像穩定化系統，其中所述第二液體鏡片單元實質上置於所述光軸。
  31. 如申請專利範圍第28項所述之影像穩定化系統，其中所述第二液體鏡片單元沿著平行於所述第一方向的所述軸線提供影像穩定化。
  32. 如申請專利範圍第28項所述之影像穩定化系統，其中所述第一液體鏡片單元用於將傳送至所述影像側空間的光線聚焦。
  33. 一種影像穩定化系統，包括：一第一液體鏡片單元對，彼此沿著一軸反向偏移；一第二液體鏡片單元對，彼此沿著另一軸反向偏移，所述第二液體鏡片單元對的偏移位於一方向且實質上不同於所述第一液體鏡片單元對的偏移，而所述第二液體鏡片單元對的偏移量值大於所述第一液體鏡片單元對的偏移量值。
  34. 如申請專利範圍第32項所述之影像穩定化系統，其中所述第一液體鏡片單元對的穩定範圍大於所述第二液體鏡片單元對的穩定範圍的兩倍。
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