TWI597704B - 液體透鏡晶片、驅動裝置及其驅動方法 - Google Patents

Description

液體透鏡晶片、驅動裝置及其驅動方法

本發明是有關於一種液體透鏡晶片、驅動裝置及其驅動方法，且特別是有關於一種可提升掃描速率的液體透鏡晶片、驅動裝置及其驅動方法。

在生物醫學的技術領域中，一種液體透鏡被提出。液體透鏡可透過電信號的驅動而產生不規則的形變，並利用這些不規則的形變，使光線可以來回折射以達到影像的掃描能力，以應用在生醫成像術的相關技術中。

本發明提供一種液體透鏡晶片、驅動裝置及其驅動方法，有效提升液體透鏡的反應速率，以提高掃描影像的解析度。

本發明的液體透鏡的驅動裝置包括承載器以及驅動器。承載器用以承載液體透鏡，承載器具有多數個電極對，電極對與液體透鏡相接觸。驅動器依據掃描控制信號在第一時間區間提供週期性的第一驅動信號至電極對的其中之一選中電極對使液體透鏡發生形變。並且，在第二時間區間提供週期性的第二驅動信號至與選中電極對相對的相對電極對以使液體透鏡發生的形變恢復。

在本發明的一實施例中，上述的驅動器包括控制器、週期信號產生器以及選擇器。控制器依據掃描指令以產生掃描啟動信號及掃描控制信號。週期信號產生器耦接控制器，依據掃描啟動信號以產生第一驅動信號及第二驅動信號。選擇器耦接控制器、週期信號產生器以及電極對，依據掃描控制信號，在第一時間區間以使第一驅動信號被提供至該選中電極對，並在第二時間區間使第二驅動信號被提供至相對電極對。

本發明的液體透鏡的驅動方法，包括：使多數個電極對與液體透鏡相接觸；依據掃描控制信號在第一時間區間提供週期性的第一驅動信號至電極對的其中之一選中電極對使該液體透鏡發生形變；以及，在第二時間區間提供週期性的第二驅動信號至與選中電極對相對的相對電極對以使液體透鏡發生的形變恢復。

本發明的液體透鏡晶片包括液體透鏡以及承載器。承載器具有對向排列的多數個電極對。這些電極對共同環繞液體透鏡。每一電極對具有多個延伸部。每一電極對的多個延伸部往液體透鏡的方向延伸。液體透鏡與每一電極對的多個延伸部相接觸，且與這些電極對電性連接。

基於上述，本發明透過在當液體透鏡發生形變後，提供驅動信號至與形變方向相反方向的電極對，並使液體透鏡可快速的恢復原狀。如此一來，液體透鏡可具有高速的穩定時間，可提升其掃描速度，增加單位時間中所能獲得的影像張數，並提升影像的解析度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的液體透鏡的驅動裝置的示意圖。驅動裝置100包括承載器110以及驅動器120。承載器110的上表面上設置多數個電極E11、E12、E21以及E22，其中的電極E11、E12形成電極對ES1，電極E21、E22形成電極對ES2。承載器110並承載液體透鏡LLEN，其中的電極E11、E12、E21以及E22分別接觸到液體透鏡LLEN的不同部位，並與液體透鏡LLEN電性連接。

驅動器120耦接至承載器110上的電極E11、E12、E21以及E22。其中，驅動器120可提供驅動信號VD1至電極對ES1中的電極E11、E12，也可提供驅動信號VD2至電極對ES2中的電極E21、E22。其中，驅動信號VD1以及驅動信號VD2為週期性信號，例如，驅動信號VD1以及驅動信號VD2可以為三角波、弦波、方波或其他各種任意波形的週期性信號。

附帶一提的，當電極對ES1或ES2接收驅動信號（驅動信號VD1或驅動信號VD2）時，液體透鏡LLEN可因為電極對（以電極對ES1為範例）所傳送的電氣信號（驅動信號VD1）而產生局部的形變，並使液體透鏡LLEN產生等效於往方向D1移動。

關於驅動裝置100的動作細節，請同時參照圖2A以及圖2B，圖2A以及圖2B繪示本發明實施例的驅動裝置100的掃描動作示意圖。其中，在圖2A中，當液體透鏡LLEN的掃描動作要進行時，驅動器120可接收掃描指令，並依據掃描指令來產生掃描控制信號。依據掃描控制信號，驅動器120可在第一時間區間中選擇電極對ES1為選中電極對，並提供驅動信號VD1至電極對ES1上。並使液體透鏡LLEN產生形變。在此時，與電極對ES1相對的電極對ES2保持電性浮置（float）的狀態，也就是說，在第一時間區間中，驅動器120不提供電性信號至電極對ES2上。

接著，在圖2B中，在第一時間區間之後的第二時間區間，驅動器120選擇與電極對ES1相對配置的電極對ES2，並提供相對電極對（電極對ES2）驅動信號VD2，液體透鏡LLEN可沿方向D2（與方向D1相反）發生形變，並使液體透鏡LLEN在第一時間區間所發生的形變得以恢復。值得一提的，在第二時間區間中，電極對ES1為電性浮置的狀態。

由上述的說明可以得知，透過第二時間區間中，提供至電極對ES2的驅動信號VD2，液體透鏡LLEN的恢復動作可以得到控制，並且其恢復速率可以增快，提升影像掃描的速率。

上述實施例中，驅動信號VD1以及VD2可以是相同也可以是不相同的信號。具體來說明，當驅動信號VD1以及VD2是相同的信號時，驅動信號VD1以及VD2的波形、振幅、頻率以及相位均相同。當驅動信號VD1以及VD2是不相同的信號時，驅動信號VD1以及VD2的波形、振幅、頻率以及相位的至少其中之一可以是不相同的。驅動信號VD1以及VD2的設定可以依據所要控制液體透鏡LLEN的形變速率及恢復速率的大小相關連。設計者可以依據實際需求進行設置，並沒有固定的限制。

以下請參照圖3，圖3繪示本發明實施例的驅動器的實施方式的示意圖。驅動器300包括控制器310、週期信號產生器320以及選擇器330。控制器310可依據掃描指令以產生掃描啟動信號SEN及掃描控制信號SCTRL。掃描啟動信號SEN用來指示影像掃描動作已啟動，掃描控制信號SCTRL則可用來控制影像掃描的方向。週期信號產生器320耦接控制器310，並接收掃描啟動信號SEN。當掃描啟動信號SEN指示影像掃描動作已被啟動時，週期信號產生器320可產生週期性的驅動信號VD1、VD2的至少其中之一，並將驅動信號VD1或VD2提供至選擇器330。

選擇器330耦接至控制器310、週期信號產生器320以及承載器的電極對ES1、ES2。選擇器330接收掃描控制信號SCTRL，並依據掃描控制信號SCTRL來選擇將驅動信號VD1、VD2的其中之一提供至電極對ES1、ES2的其中之一。

關於驅動器300的具體實施方式，配合圖2A、圖2B的繪示為範例，當要使液體透鏡LLEN沿方向D1進行影像掃描時，控制器310產生對應的掃描啟動信號SEN及掃描控制信號SCTRL。週期信號產生器320依據掃描啟動信號SEN在第一時間區間產生驅動信號VD1、VD2，並提供驅動信號VD1、VD2至選擇器330。選擇器330依據掃描控制信號SCTRL將驅動信號VD1提供至承載器110的電極對ES1，並使液體透鏡LLEN產生沿方向D1的形變。

接著，在第二時間區間中，控制器310調整其所產生的掃描控制信號SCTRL。在此同時，選擇器330可依據調整後的掃描控制信號SCTRL將驅動信號VD2提供至承載器110的電極對ES2，並使液體透鏡LLEN的形變恢復。

請參照圖4，圖4繪示本發明實施例的承載器的另一實施方式的示意圖。在圖4中，承載器400的表面上配置電極E11、E12、E21、E22、E31、E32以及E41、E42。其中，電極E11、E12形成電極對ES1；電極E21、E22形成電極對ES2、電極E31、E32形成電極對ES3；電極E41、E42形成電極對ES4。其中，電極對ES1用以控制液體透鏡LLEN沿方向D1移動；電極對ES2用以控制液體透鏡LLEN沿方向D2移動；電極對ES3用以控制液體透鏡LLEN沿方向D3移動；電極對ES4用以控制液體透鏡LLEN沿方向D4移動。方向D1與方向D2反向，方向D3與方向D4反向，且方向D1與方向D3實質上垂直。

透過圖4的承載器400的設置方式，液體透鏡LLEN可執行不同維度的掃描動作。請參照圖5A以及圖5B，圖5A以及圖5B分別繪示本發明實施例的液體透鏡的不同維度的影像掃描動作的示意圖。其中，在圖5A中，透過兩組相對的電極對（例如電極對ES1以及ES2），液體透鏡LLEN可以進行二維的影像掃描動作。而在圖5B中，透過四組電極對ES1~ES4，其中電極對ES1與ES2相對，電極對ES3與ES4相對，則可以進行三維的影像掃描動作。

這些掃描動作可以透過適度的控制驅動信號提供至電極對ES1~ES4的順序來完成，在本發明實施例中，這些順序可被定義在掃描控制信號中。

以下請參照圖6，圖6繪示本發明一實施例的液體透鏡的驅動方法的流程圖。在步驟S610中，使多數個電極對與液體透鏡相接觸；接著，在步驟S620中，依據掃描控制信號在第一時間區間提供週期性的第一驅動信號至電極對的其中之一選中電極對使該液體透鏡發生形變；以及，在步驟S630中，在第二時間區間提供週期性的第二驅動信號至與選中電極對相對的相對電極對以使液體透鏡發生的形變恢復。

關於上述步驟的實施方式的細節，在前述的實施例及實施方式都有詳細的說明，在此恕不多贅述。

請參照圖7A，圖7A繪示本發明一實施例的液體透鏡晶片的示意圖。液體透鏡晶片700a包括液體透鏡LLEN以及承載器710a。承載器710a具有對向排列的多數個電極對ES1、ES2。在本實施例中，多數個電極對例如是第一方向電極對ES1以及第二方向電極對ES2，但本發明並不以電極對的數量為限。第一方向電極對ES1以及第二方向電極對ES2相對配置。具體來說，液體透鏡LLEN往第一方向電極對ES1（例如是往第一方向電極對ES1的中央處CR1，但不以此為限）的方向為第一方向D1。液體透鏡LLEN往第二方向電極對ES2（例如是往第二方向電極對ES2的中央處CR2，但不以此為限）的方向為第二方向D2。

電極對ES1具有多個延伸部P11、P12。電極對ES2具有多個延伸部P21、P22。電極對ES1的這些延伸部P11、P12往液體透鏡LLEN的方向延伸。延伸部P11、P12、P21、P22的形狀例如是針狀。電極對ES2的這些延伸部P21、P22往液體透鏡LLEN的方向延伸。由圖7A可看出，這些電極對ES1、ES2的這些延伸部P11、P12、P21、P22以此液體透鏡LLEN為中心呈輻射狀排列。

請參照圖7B，圖7B的液體透鏡晶片700b大致類似於圖7A的液體透鏡晶片700a，其主要差異在於：液體透鏡晶片700b中的承載器710b除了第一方向電極對ES1以及第二方向電極對ES2之外，更包括第三方向電極對ES3以及第四方向電極對ES4。第四方向電極對ES4與第一方向電極對ES1相對配置。液體透鏡LLEN往第三方向電極對ES3（例如是往第三方向電極對ES3的中央處CR3，但不以此為限）的方向為第三方向D3。液體透鏡LLEN往第四方向電極對ES4（例如是往第四方向電極對ES4的中央處CR4，但不以此為限）的方向為第四方向D4。第三方向D3與第四方向D4相對。第一方向D1實質上與第三方向D3相垂直。

此外，在本實施例中，電極對ES3具有多個延伸部P31、P32。電極對ES4具有多個延伸部P41、P42。延伸部P11、P12、P21、P22、P31、P32、P41、P42的形狀例如是針狀，但不以此為限。電極對ES3的這些延伸部P31、P32往液體透鏡LLEN的方向延伸。電極對ES4的這些延伸部P41、P42往液體透鏡LLEN的方向延伸。由圖7B可看出，這些電極對ES1、ES2、ES3、ES4的這些延伸部P11、P12、P21、P22、P31、P32、P41、P42以此液體透鏡LLEN為中心呈輻射狀排列。此外，在本實施例中，延伸部P11、P12、P21、P22、P31、P32、P41、P42的長度均相同。

綜上所述，本發明提供承載器具有對向排列的多個電極對，並透過依據在對向排列的兩電極對依序提供驅動信號，有效使得液體透鏡發生形變以及恢復形變的速率可以增加，加速影像掃描的速度。並藉此提高掃描影像的解析度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧驅動裝置

110、710a、710b‧‧‧承載器

120‧‧‧驅動器

E11、E12、E21、E22、E31、E32、E41、E42‧‧‧電極

ES1、ES2、ES3、ES4‧‧‧電極對

LLEN‧‧‧液體透鏡

 

VD1、VD2‧‧‧驅動信號

CR1~CR4‧‧‧中央處

D1~D4‧‧‧方向

SEN‧‧‧掃描啟動信號

SCTRL‧‧‧掃描控制信號

P11、P12、P21、P22、P31、P32、P41、P42‧‧‧延伸部

300‧‧‧驅動器

320‧‧‧週期信號產生器

330‧‧‧選擇器

310‧‧‧控制器

S610~S630‧‧‧液體透鏡的驅動步驟

700a、700b‧‧‧液體透鏡晶片

圖1繪示本發明一實施例的液體透鏡的驅動裝置的示意圖。 圖2A以及圖2B繪示本發明實施例的驅動裝置100的掃描動作示意圖。 圖3繪示本發明實施例的驅動器的實施方式的示意圖。 圖4繪示本發明實施例的承載器的另一實施方式的示意圖。 圖5A以及圖5B分別繪示本發明實施例的液體透鏡的不同維度的影像掃描動作的示意圖。 圖6繪示本發明一實施例的液體透鏡的驅動方法的流程圖。 圖7A繪示本發明一實施例的液體透鏡晶片的示意圖。 圖7B繪示本發明另一實施例的液體透鏡晶片的示意圖。

100‧‧‧驅動裝置

110‧‧‧承載器

120‧‧‧驅動器

E11、E12、E21、E22‧‧‧電極

ES1、ES2‧‧‧電極對

LLEN‧‧‧液體透鏡

VD1、VD2‧‧‧驅動信號

D1‧‧‧方向

Claims (18)

1. 一種液體透鏡的驅動裝置，包括：一承載器，用以承載該液體透鏡，該承載器具有多數個電極對，該些電極對與該液體透鏡相接觸；以及一驅動器，依據一掃描控制信號在一第一時間區間提供週期性的一第一驅動信號至該些電極對的其中之一選中電極對使該液體透鏡發生一形變，並在一第二時間區間提供週期性的一第二驅動信號至與該選中電極對相對的一相對電極對以使該液體透鏡發生的該形變恢復，其中，在該第一時間區間，該液體透鏡依據該第一驅動信號沿一第一方向產生該形變，在該第二時間區間，該液體透鏡依據該第二驅動信號沿一第二方向恢復該形變，其中，該第一方向與該第二方向相對。
2. 如申請專利範圍第1項所述的液體透鏡的驅動裝置，其中該驅動器包括：一控制器，依據一掃描指令以產生一掃描啟動信號及該掃描控制信號；一週期信號產生器，耦接該控制器，依據該掃描啟動信號以產生該第一驅動信號及該第二驅動信號；以及一選擇器，耦接該控制器、該週期信號產生器以及該些電極對，依據該掃描控制信號，在該第一時間區間以使該第一驅動信 號被提供至該選中電極對，並在該第二時間區間使該第二驅動信號被提供至該相對電極對。
3. 如申請專利範圍第1項所述的液體透鏡的驅動裝置，其中該第一驅動信號與該第二驅動信號為相同或不相同的信號。
4. 如申請專利範圍第1項所述的液體透鏡的驅動裝置，其中該驅動器以及該承載器設置在相同的晶片上，或者，該驅動器以及該承載器分別設置在不同的晶片上。
5. 如申請專利範圍第1項所述的液體透鏡的驅動裝置，其中該驅動器透過多數條封裝導線以耦接至該承載器上的該些電極對。
6. 如申請專利範圍第1項所述的液體透鏡的驅動裝置，其中該第一時間區間與該第二時間區間為連續的時間區間。
7. 如申請專利範圍第1項所述的液體透鏡的驅動裝置，其中該些電極對包括：一第一方向電極對；以及一第二方向電極對，與該第一方向電極對相對配置。
8. 如申請專利範圍第7項所述的液體透鏡的驅動裝置，其中該些電極對更包括：一第三方向電極對；以及一第四方向電極對，與該第一方向電極對相對配置，其中，在一第三時間區間，該第三方向電極對接收該第一驅動信號，該液體透鏡沿一第三方向產生該形變，在一第四時間區 間，該第四方向電極對接收該第二驅動信號時，該液體透鏡沿一第四方向恢復該形變，其中，該第三方向與該第四方向相對，該第一方向實質上與該第三方向相垂直。
9. 如申請專利範圍第7項所述的液體透鏡的驅動裝置，其中當在該第一時間區間中，該第一方向電極對接收該第一驅動信號時，該第二電極對為電性浮置狀態，當在該第二時間區間中，該第二方向電極對接收該第二驅動信號時，該第一電極對為電性浮置狀態。
10. 如申請專利範圍第1項所述的液體透鏡的驅動裝置，其中該承載部包括：多數個電極對，該些電極對被對向排列配置，該些電極對共同環繞該液體透鏡，每一該電極對具有多個延伸部，每一該電極對的該些延伸部往該液體透鏡的方向延伸，其中該液體透鏡與每一該電極對的該些延伸部相接觸，且與該些電極對電性連接。
11. 一種液體透鏡的驅動方法，包括：使多數個電極對與該液體透鏡相接觸；依據一掃描控制信號在一第一時間區間提供週期性的一第一驅動信號至該些電極對的其中之一選中電極對使該液體透鏡發生一形變；以及在一第二時間區間提供週期性的一第二驅動信號至與該選中電極對相對的一相對電極對以使該液體透鏡發生的該形變恢復， 其中，在該第一時間區間，該液體透鏡依據該第一驅動信號沿一第一方向產生該形變，在該第二時間區間，該液體透鏡依據該第二驅動信號沿一第二方向恢復該形變，其中，該第一方向與該第二方向相對。
12. 如申請專利範圍第11項所述的液體透鏡的驅動方法，其中該第一驅動信號與該第二驅動信號為相同或不相同的信號。
13. 如申請專利範圍第12項所述的液體透鏡的驅動方法，其中該第一時間區間與該第二時間區間為連續的時間區間。
14. 一種液體透鏡晶片，包括：一液體透鏡；以及一承載器，具有對向排列的多數個電極對，該些電極對共同環繞該液體透鏡，每一該電極對具有多個延伸部，每一該電極對的該些延伸部往該液體透鏡的方向延伸，其中該液體透鏡與每一該電極對的該些延伸部相接觸，且與該些電極對電性連接。
15. 如申請專利範圍第14項所述的液體透鏡晶片，其中該些電極對包括：一第一方向電極對；以及一第二方向電極對，與該第一方向電極對相對配置，其中，該液體透鏡往該第一方向電極對的方向為一第一方向，該液體透鏡往該第二方向電極對的方向為一第二方向，該第一方向與該第二方向相對。
16. 如申請專利範圍第15項所述的液體透鏡晶片，其中該些電極對更包括：一第三方向電極對；以及一第四方向電極對，與該第一方向電極對相對配置，其中，該液體透鏡往該第三方向電極對的方向為一第三方向，該液體透鏡往該第四方向電極對的方向為一第四方向，其中，該第三方向與該第四方向相對，該第一方向實質上與該第三方向相垂直。
17. 如申請專利範圍第14項所述的液體透鏡晶片，其中，由俯視觀之，該些電極對的該些延伸部以該液體透鏡為中心呈輻射狀排列。
18. 如申請專利範圍第14項所述的液體透鏡晶片，其中，該些電極對的該些延伸部的長度相同。