TWI747913B - 具有減少像差的可調式流體透鏡 - Google Patents

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TWI747913B
TWI747913B TW106120919A TW106120919A TWI747913B TW I747913 B TWI747913 B TW I747913B TW 106120919 A TW106120919 A TW 106120919A TW 106120919 A TW106120919 A TW 106120919A TW I747913 B TWI747913 B TW I747913B
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Abstract

流體透鏡包含設置於兩個透明板之間的折射介面，其中該等板中之一個板之至少一個表面具有固定曲率半徑，該固定曲率半徑經配置以補償由流體透鏡所產生的像差。折射介面可由兩種不混溶的液體之間所形成的彎液面或由設置於兩種液體之間的膜所形成。減少流體透鏡之像差之方法包含決定針對該等板中之一個板之至少一個表面的一固定曲率半徑，該固定曲率半徑足以補償由流體透鏡所產生的像差。

Description

具有減少像差的可調式流體透鏡
本揭示案有關於具有減少像差的可調式流體透鏡。
穿透式(transmissive)流體透鏡使用兩種或更多種流體，藉由控制該等流體之間的可變形折射介面而在沒有任何移動部件的情況下產生無窮變量(infinitely-variable)透鏡。流體透鏡之一種類型為液體透鏡。在液體透鏡中，藉由在兩種不混溶的液體之間所形成的彎液面(meniscus)提供折射介面。彎液面之形狀是由所施加的電壓所控制的電潤濕力(electrowetting force)決定。流體透鏡之另一種類型為基於膜(membrane-based)的透鏡。在基於膜的透鏡中，折射介面是由位於兩種流體(兩種液體、液體及氣體或氣體混合物、兩種氣體或氣體混合物等)之間的膜所提供，該膜之形狀由壓電致動(piezoelectric actuation)來控制。
在操作期間流體透鏡之折射介面之形狀是球面或近似球面，且本質上在穿透光束的像場(image field)各處產生三階球面像差。球面像差導致平行於但遠離透鏡軸的光束被聚焦在與靠近該軸的光束稍微不同的位置。此球面像差表現為模糊的影像。當光功率(optical power)增加時，像差變得更加顯著。具有高屈光度折射元件的流體透鏡特別容易受到不可接受的高球面像差的影響。
期望開發顯著減少球面像差及/或在某種程度上補償透鏡內可調折射介面所固有的像差之流體透鏡。亦期望減少像差，而不引入額外的複雜或高成本元件至透鏡系統，且不使製造及組裝過程過於複雜。
在一些實施例中，具有減少的像差的流體透鏡包含設置於兩個透明板之間的折射介面。該兩個透明板中之至少一者之表面具有固定曲率半徑，該固定曲率半徑校正或補償由流體透鏡中的折射介面之形狀所產生的像差。固定曲率半徑可補償各種像差，但特別適合於補償由折射介面之球面形狀所產生的球面像差。
透明板可具有任何適合的配置。在一些實施例中，一個透明板包含具有固定曲率半徑的單一表面。在其他實施例中，兩個透明板皆包含具有固定曲率半徑的一或 更多個表面。該一或更多個彎曲表面可在流體透鏡之外部上或內部上。
流體透鏡可為任何類型的流體透鏡。在一些實施例中，流體透鏡為液體透鏡。在其他實施例中，流體透鏡為基於膜的透鏡。在其他實施例中，流體透鏡可為相對高屈光度透鏡，該相對高屈光度透鏡特別容易受到像差(例如球面像差)的影響。
用以減少流體透鏡之像差的方法可包含決定至少一個透明板之表面之固定曲率半徑，該固定曲率半徑經配置以補償由流體透鏡所產生的像差。一種進行該決定步驟的方式為選擇曲率半徑，當流體透鏡處於中間及/或典型光功率時該曲率半徑最佳地補償由該流體透鏡所產生的像差輪廓。這在常用或中間光功率處提供最有效的像差減少，同時仍在流體透鏡的光功率之上限及下限處提供一定量的像差減少。
決定透明板之表面之曲率半徑之另一種方式為首先決定(a)當流體透鏡處於流體透鏡的光功率之上限或靠近上限時最佳地補償流體透鏡之像差輪廓的曲率半徑，及(b)處於流體透鏡的光功率之下限或靠近下限時最佳地補償像差輪廓的曲率半徑，且然後選擇曲率半徑使得該曲率半徑介於(a)與(b)之間。
提供本發明內容以簡化的形式介紹一些概念之選擇，在以下的實施方式中進一步描述這些概念。發明內容及先前技術並非意圖確定所揭示的申請標的之關鍵 概念或必要方面，也不應用以侷限或限制申請專利範圍之範疇。舉例而言，不應基於所述申請標的是否包含發明內容中提到的任何或所有方面及/或解決先前技術中提到的任何問題來限制申請專利範圍之範疇。
10:流體透鏡
12:腔室
14:第一透明板/頂部透明板
16:第二透明板/底部透明板
18:折射介面/折射元件
20:第一流體
22:第二流體
24:第一透明板之外表面
26:第一透明板之內表面
28:第二透明板之外表面
30:第二透明板之內表面
結合附圖揭示較佳的及其他實施例，其中：第1圖為具有減少的像差的流體透鏡之一個實施例之剖面圖，其中頂部透明板之外表面具有凹形形狀。
第2圖為具有減少的像差的流體透鏡之另一個實施例之剖面圖，其中頂部透明板之外表面具有凸形形狀。
第3圖為具有減少的像差的流體透鏡之另一個實施例之剖面圖，其中底部透明板之外表面具有凹形形狀。
第4圖為具有減少的像差的流體透鏡之另一個實施例之剖面圖，其中底部透明板之外表面具有凸形形狀。
第5圖為具有減少的像差的流體透鏡之另一個實施例之剖面圖，其中頂部透明板之外表面具有凹形形狀，且底部透明板之外表面具有凸形形狀。
第6圖為具有減少的像差的流體透鏡之另一個實施例之剖面圖，其中頂部透明板之外表面具有凸形形狀，且底部透明板之外表面具有凹形形狀。
第7圖為不補償像差的習知液體透鏡之模擬調變轉換函數(modulation transfer function；MTF)圖形。
第8圖為具有如第1圖所示的流體透鏡的配置的液體透鏡之模擬調變轉換函數(MTF)圖形。
第1圖圖示流體透鏡10之一個實施例，流體透鏡10包含位於第一或頂部透明板14與第二或底部透明板16之間的腔室12(透明板亦可稱作蓋板、蓋玻璃、蓋窗或窗)。腔室12包圍位於第一流體20與第二流體22之間的折射介面或折射元件18。
應理解，流體透鏡10可為任何適合類型的流體透鏡，包含液體透鏡、基於膜的透鏡及類似者。類似地，流體透鏡10中的流體20、22可為任何適合類型的流體，包含但不限於，液體、氣體、凝膠及凝膠狀材料。
在彼等流體透鏡10為液體透鏡的實施例中，流體20、22為通常是光學透明的、不混溶的、具有不同的折射率並且具有相同的密度的液體。流體20、22中的一個流體通常是導電的，而另一個流體是非導電的，例如水性液體及油性液體。折射介面18為不混溶流體20、22 之間所形成的彎液面。藉由電潤濕可調整折射介面18之形狀，以產生高光學品質的可變聚焦長度。
液體透鏡可提供許多優點。一個優點為調整透鏡之焦點所需的能量相對較小。另一個優點為透鏡能夠在以毫秒量測的切換時間內在凸透鏡形狀與凹透鏡形狀之間無縫地轉變。又另一個優點為，因為透鏡含有具有匹配密度的兩種液體且沒有外部的移動部件，所以透鏡具有極佳的抗衝擊及振動。又另一個優點為兩種液體20、22之間的邊界形成極為平滑及規則的表面，從而使得液體透鏡適用於精密應用，例如醫學成像、微型照相機及電信系統。
在彼等流體透鏡10為基於膜的透鏡的實施例中，膜形成折射介面18且實體上分離流體20、22。以膜的形式的實體障壁之存在使得可以使用具有廣泛變化性質的流體20、22。舉例而言，流體20、22可為液體、氣體、凝膠及類似者之任何組合，無論他們是否彼此不混溶、具有相同的密度等。基於膜的透鏡提供許多與上述關於液體透鏡相同的優點。
參照第1圖，第一透明板14具有外表面24及內表面26，外表面24不是平面，而內表面26是平面。第二透明板16具有皆為平面的外表面28及內表面30。第一透明板14之外表面24具有固定的曲率半徑，該曲率半徑經配置以補償由折射介面18所產生的像差。具體而言，外表面24之曲率的幾何形狀經配置以產生像差，該像差 與由流體20、22之間的折射介面18所產生的球面像差呈相反作用。
第一透明板14之外表面24之曲率半徑可為正或負，取決於腔室12中折射介面18之預期曲率定向。外表面24之曲率半徑應為與折射介面18之曲率半徑相反的符號，以便校正或補償由流體透鏡10所產生的像差。
外表面24之曲率半徑可為球面的或非球面的。球面曲率較佳，因為球面曲率可在任何給定的光功率下完全或幾乎完全校正像差。然而，使用非球面曲率可在各種光功率下達成有用的校正程度。
可具體選擇第一透明板14之外表面24之曲率半徑以當透鏡於高功率(高屈光度值)下操作時校正整個流體透鏡組件10之球面像差及/或使整個流體透鏡組件10之球面像差最小化。也可基於用於形成第一透明板14的材料之折射率來優化曲率半徑。在施加的球面曲率的典型情況下，對於不同折射率的材料將需要不同的曲率半徑。
可計算及優化外表面24之曲率半徑以平衡透鏡功率之整個預期操作範圍上的效能。這使整個操作範圍上而非於單一透鏡功率下的像差最小化。若外表面24之所選擇曲率半徑太大或太小，則當流體透鏡10處於光學系統之操作範圍之低屈光度端或高屈光度端時，由第一透明板14所提供的額外的「透鏡功率」可能過度地校正折 射介面18之球面像差或折射介面18之球面像差校正不足。
應注意到，由第一透明板14所貢獻的額外的正或負光功率與流體透鏡10內的可調整彎曲折射介面18之功率相比通常是不顯著的。第一透明板14之彎曲外表面24主要補償像差，並且對於流體透鏡10之光功率並無顯著的貢獻。
流體透鏡10可具有眾多不同配置。第1圖至第6圖圖示彼等配置之某些配置，其中板14、16之外表面24、28具有凹形或凸形形狀之各種組合，且內表面26、30是平坦的。在這些實施例中，板14、16是平凹的或平凸的，且平坦表面面向腔室12之內部。這些配置是潛在的有利的，因為在板14、16上彎曲的、面朝外表面24、28之存在對腔室12內的折射介面18沒有任何影響。
第1圖~第2圖圖示可分別在第一透明板14之外表面24上施加凹或凸曲率半徑，以補償由腔室12內的折射介面18所產生的球面像差。應注意的是，外表面24之曲率半徑具有與折射介面18之曲率半徑相反的符號。對於第1圖~第6圖所示的所有實施例亦是如此。
第3圖~第4圖圖示可分別在第二透明板16之外表面28上施加凹或凸曲率半徑，以補償由腔室12內的折射表面18所產生的球面像差。儘管這些實施例充分發揮作用，但在流體透鏡10位於另一透鏡疊層系統之頂部 上的應用中這些實施例可能具有實際的缺點。在這些情況下，因為彎曲的外表面28而可能會出現組裝問題。
第5圖~第6圖圖示可在板14、16之外表面24、28兩者上施加凹曲率半徑及凸曲率半徑，以補償由腔室12內的折射表面18所產生的球面像差。在流體透鏡10之工作範圍非常大的情況下，例如，從0屈光度到高達100屈光度的工作範圍，這些配置可能特別有用。在這些情況下，亦可對透鏡堆疊添加一或更多個額外的流體透鏡10。
應理解，板14、16之內表面26、30亦可具有凹或凸曲率半徑。舉例而言，在一些實施例中，板14、16之外表面24、28是平坦的，而內表面26、30中之一者或兩者具有經配置以補償由流體透鏡10所產生的像差的凹形或凸形形狀。在其他實施例中，可修改第1圖至第6圖所示的實施例中之任一者，使得內表面26、30中之一者或兩者具有經配置以補償由流體透鏡10所產生的像差的凹形或凸形形狀。在所有這些實施例中，板14、16之內表面26、30之曲率半徑之符號應與折射介面18之曲率半徑之符號相反，使得內表面26、30用以減少球面像差。這些實施例之一個潛在缺點為使內表面26、30中之一者或兩者彎曲可能不利地影響在流體透鏡10中流體20、22之間所形成的折射介面18之特性，特別是在流體透鏡10為液體透鏡的彼等情況下。
板14、16可由在流體透鏡10之操作光學範圍內是透明的任何適合的材料所製成。適合的材料之實例包含光學級玻璃(包含玻璃及玻璃陶瓷的玻璃)及光學級聚合物。
可使用任何適合的製程製作板14、16。在一些實施例中，藉由研磨及拋光製作板14、16。在其他實施例中，藉由熱壓製作板14、16，熱壓為可容易地應用於批量製造且具有不需要材料熔化之優點的可擴充製程。熱壓可用於玻璃基板或聚合物基板。
板14、16可用於將流體20、22包圍在腔室12內。舉例而言，如第1圖至第6圖所示，板14、16可形成腔室12之頂部及底部。在其他實施例中，可將板14、16耦接到腔室12而不將流體20、22包圍於內。舉例而言，可使用黏合劑或任何其他適合的緊固方法將板14、16耦接到已經形成的腔室12之外表面。
可使用許多方法來製作流體透鏡10。一般而言，該方法包含決定透明板14、16之一或更多個表面24、26、28、30之曲率半徑，該曲率半徑減少由流體透鏡10所產生的像差。一般而言，板14、16之曲率應足以產生像差輪廓，該像差輪廓在給定光功率下或在光功率之範圍內至少大約等於流體透鏡10之像差輪廓且與該流體透鏡10之像差輪廓相反。板14、16之該像差輪廓作用為抵消由流體透鏡10所產生的像差輪廓。應當理解，在本 上下文中使用用語「至少大約」來單獨地修改用語「等於」及「相反」兩者。
在光功率之全範圍內流體透鏡10可為可調整的。決定透明板14、16之一或更多個表面24、26、28、30之曲率半徑的一種方式為，當流體透鏡10處於中間及/或典型光功率時決定流體透鏡10之像差輪廓且然後選擇具有至少大約等於並與流體透鏡10之像差輪廓相反的像差輪廓的曲率半徑。在一些實施例中，針對透鏡之全視場(field of view)並且在處於光功率之全範圍之10%至90%、光功率之全範圍之20%至80%、光功率之全範圍之30%至70%或光功率之全範圍之40%至60%的光功率，可決定流體透鏡10之像差輪廓。板14、16之表面24、26、28、30中任一者的曲率半徑可為產生與流體透鏡10之此等像差輪廓中任一者至少大約相等且相反的像差輪廓的曲率半徑。
用以決定透明板14、16之一或更多個表面24、26、28、30的曲率半徑的另一種方式為，當流體透鏡10處於流體透鏡10的光功率範圍之端點或靠近端點時決定流體透鏡10的像差輪廓，決定至少大約等於該等像差輪廓且與該等像差輪廓相反的曲率半徑，並且選擇在所確定的曲率半徑之間的一個曲率半徑。在一些實施例中，當流體透鏡之光功率不多於光功率之全範圍之10%且為光功率之全範圍之至少90%、或不多於光功率之全範圍之20%且為光功率之全範圍之至少80%、或不多於光功 率之全範圍之30%且為光功率之全範圍之至少70%時，決定流體透鏡10的像差輪廓。
描述可達成以介於下限光功率與上限光功率之間的低像差為特徵的流體透鏡10的另一種方法。可藉由以下步驟決定透明板14、16之表面24、26、28、30中任一者之曲率半徑之值。開始時，在藉由電潤濕或壓電致動控制流體20、22以提供下限光功率的狀態下，在流體透鏡10之全視場上計算第一像差輪廓。下一步，針對表面24、26、28、30中之一個表面計算第一曲率半徑，該第一曲率半徑將造成至少大約等於第一像差輪廓且與第一像差輪廓相反的像差輪廓。然後，在藉由電潤濕或壓電致動控制流體20、22以提供上限光功率的狀態下，在流體透鏡10之全視場上計算第二像差輪廓。下一步，針對表面24、26、28、30中之一個表面計算第二曲率半徑，該第二曲率半徑將造成至少大約等於第二像差輪廓且與第二像差輪廓相反的像差輪廓。最後，選擇具有位於第一曲率半徑與第二曲率半徑之間的值的固定曲率半徑。以此方式，儘管在下限與上限之間的整個光功率之範圍內並未完美地補償像差，但在該範圍內可提供像差的顯著減少。
在一些實施例中，藉由應用對應於期望的透鏡光功率或功率範圍的特定加權因子來計算曲率半徑。可藉由本領域熟知技藝者顯而易見的經驗方式來決定加權因子。
在其他實施例中，不是選擇位於在光功率值之範圍的端點處或靠近端點處計算的完美補償曲率之間的補償曲率，而是可針對一個典型或中等範圍的光功率值計算完美補償曲率，並且該完美補償曲率用於透明板14、16之表面24、26、28、30中之一或更多者。
在彼等包含至少兩個彎曲表面24、26、28、30的實施例中，每個表面之曲率半徑可經配置以補償由流體透鏡10所產生的像差之一部分，使得所有彎曲表面之組合補償大部分或所有的像差。
實例
以下的實例表示尚未經修改以減少像差的習知液體透鏡之調變轉換函數(MTF)特性與已被修改以減少像差的液體透鏡之調變轉換函數(MTF)特性。MTF圖示出解析率及對比度資訊，同時允許比較兩個透鏡之效能。
提供以下的實例以進一步說明所揭示的申請標的。不應使用該等實例以任何方式侷限或限制申請專利範圍之範疇。
實例1
對於具有於10屈光度下操作的2mm孔徑的習知液體透鏡，於45個循環/mm之空間頻率下模擬了MTF。液體透鏡不包含對於由液體之間的彎曲介面所導致的球面像差的任何校正。第7圖圖示MTF圖，實線代表 正切成像光線(tangential image rays)，虛線代表弧矢成像光線(sagittal image rays)。
MTF圖表示，在大約0.5場及超過0.5場的像場點(image field point)，液體透鏡之預期效能顯著下降。這指出液體透鏡在整個視場且特別是在像之角落邊緣處提供差的像品質。
實例2
對於具有於12屈光度下操作的2mm孔徑的液體透鏡，於45個循環/mm之空間頻率下模擬了MTF。液體透鏡包含例如在第3圖中所示的彎曲蓋板以校正由液體之間的彎曲介面所導致的球面像差。第8圖圖示MTF圖，實線代表正切成像光線，虛線代表弧矢成像光線。
MTF圖表示，與實例1中的習知液體透鏡相比，大幅改善了液體透鏡之預期效能。即使於比實例1中的習知液體透鏡更高的功率下操作透鏡，光學效能仍實質上較佳且高達1.0場仍較佳。
說明性實施例
以下參照所揭示的申請標的之若干說明性實施例。以下實施例僅說明可包含所揭示的申請標的之各種特徵、特性及優點中之一或更多者的數個選定的實施例。因此，以下實施例不應被視為全面覆蓋所有可能的實施例。
在一個實施例中，可調整流體透鏡特徵在於介於下限光功率與上限光功率之間的低像差。該透鏡包括在 第一透明板與第二透明板之間包圍可變形折射介面的腔室，其中第一板包含具有固定曲率半徑的表面。可藉由以下步驟決定該固定曲率半徑：在當調整可變形介面以提供下限光功率時的狀態在透鏡之全視場上計算第一像差輪廓，針對第一板計算將造成等於第一像差輪廓且與第一像差輪廓相反的像差輪廓的第一曲率半徑，在當調整可變形介面以提供上限光功率時的狀態在透鏡之全視場上計算第二像差輪廓，針對第一板計算將造成等於第二像差輪廓且與第二像差輪廓相反的像差輪廓的第二曲率半徑，及選擇位於第一曲率半徑與第二曲率半徑之間的固定曲率半徑。
具有固定曲率半徑的第一板之表面可面向透鏡之外部。第一板可為平凹的或平凸的。第一板可為非球面的。第一板可為繞射光學元件。第一板可放置在透鏡之頂部。第一板可放置在透鏡之底部。第一板及第二板中之每一者可具有面向透鏡之外部的外表面與面向透鏡之內部的內表面，且每個內表面可為平面的。第一板及第二板中之每一者可具有面向透鏡之外部的外表面與面向透鏡之內部的內表面，且頂板及底板中之至少一者之內表面可具有凸或凹曲率。第一板可包括玻璃或塑膠。可藉由兩種液體之間的彎液面或可撓性膜提供折射介面。
在另一個實施例中，提供特徵在於介於下限光功率與上限光功率之間的低像差的透鏡之方法包括：製造該透鏡以包括在第一透明板與第二透明板之間包圍可變 形折射介面的腔室，其中第一板包含具有固定曲率半徑的表面。可藉由以下步驟決定該固定曲率半徑：在當調整可變形介面以提供下限光功率時的狀態在透鏡之全視場上計算第一像差輪廓，針對第一板計算將造成等於第一像差輪廓且與第一像差輪廓相反的像差輪廓的第一曲率半徑，在當調整可變形介面以提供上限光功率時的狀態在透鏡之全視場上計算第二像差輪廓，針對第一板計算將造成等於第二像差輪廓且與第二像差輪廓相反的像差輪廓的第二曲率半徑，及選擇位於第一曲率半徑與第二曲率半徑之間的固定曲率半徑。可藉由兩種液體之間的彎液面或膜提供折射介面。
在另一個實施例中，提供特徵在於處於目標光功率的低像差的透鏡之方法包括：製造透鏡以包括在第一透明板與第二透明板之間包圍可變形折射介面的腔室，其中第一板包含具有板曲率半徑的表面。可藉由以下步驟決定板曲率半徑：在當調整可變形介面以提供目標光功率時的狀態在透鏡之全視場上計算像差輪廓，針對第一板計算將造成等於第一像差輪廓且與第一像差輪廓相反的像差輪廓的校正曲率半徑，及選擇等於校正曲率半徑的板曲率半徑。可藉由兩種液體之間的彎液面或兩種液體之間的膜提供折射介面。
術語及解釋性規範
用語「耦接」意謂兩個構件直接或間接地彼此連接。這種連接本質上可為固定的，或本質上可為可移動 的。這種接合可藉由兩個構件或兩個構件與任何額外的中間構件彼此一體成形為單一整體或是兩個構件或兩個構件與任何額外的中間構件彼此附接而達成。這種連接本質上可為永久的，或者在本質上可為可移除的或可釋放的。
空間或方向性用語例如「左」、「右」、「前」、「後」等涉及如圖式中所示的申請標的。然而，應當理解，所描述的申請標的可採用各種替代定向，因此，這些用語不被認為是限制性的。
冠詞例如「該」、「一」(a)及「一」(an)可意謂單數或複數。此外，當使用用字「或」而前面沒有「任一」(或其他類似的語言，指出「或」明確地意謂排他的，例如，只有x或y中的一者等)應解釋為包含的(例如，「x或y」意謂x或y中的一者或兩者)。
用語「及/或」亦應解釋為包含的(例如，「x及/或y」意謂x或y中的一者或兩者)。在將「及/或」或「或」作為三個或多於三個的項目之群組的連接詞的情況下，該群組應解釋為單獨包含一個項目、所有項目一起或項目之任何組合或數量。再者，在說明書及申請專利範圍中使用的用語例如具有(have)、具有(having)、包含(include)及包含(including)應當被解釋為與用語包括(comprise)及包括(comprising)同義。
除非另有指示，否則在說明書(申請專利範圍除外)中使用的所有數字或表示例如表示尺寸、物理特性等都被理解為在所有情況下藉由用語「大約」來修飾。最 起碼，而不是試圖限制對於申請專利範圍均等論的應用，說明書或申請專利範圍中所述的藉由用語「大約」所修飾的每個數值參數應根據所述有效位數的數目並應用一般捨入技術來解釋。
所有揭示的範圍應理解為涵蓋且提供申請專利範圍之支持，申請專利範圍敘述由每個範圍納入的任何及所有子範圍或任何及所有個別值。舉例而言，1至10之所述範圍應被視為包含並提供敘述介於最小值1與最大值10之間及/或包含最小值1與最大值10的任何及所有子範圍或個別值的申請專利範圍之支持；亦即，以1或更大的最小值開始並且以10或更小的最大值結束的所有子範圍(例如，5.5至10、2.34至3.56等等)或1到10的任何值(例如，3、5.8、9.994等)。
所有揭示的數值應理解為在任一方向上可從0-100%變化，並且因此提供敘述該等值或可由該等值所形成的任何及所有範圍或子範圍的申請專利範圍之支持。舉例而言，所述的數值為8應理解為從0至16變化(在任一方向上為100%)，並且提供敘述範圍本身(例如，0至16)、範圍內的任何子範圍(例如，2至12.5)或該範圍內的任何個別值(例如，15.2)的申請專利範圍之支持。
圖式應解釋為繪示按比例繪製的一或更多個實施例及/或未按比例繪製的一或更多個實施例。這意謂圖式可解釋為舉例而言表示：(a)皆按比例繪製，(b) 皆未按比例繪製，或(c)一或更多個特徵按比例繪製而一或更多個特徵未按比例繪製。因此，圖式可用於提供對於單獨地或相對於彼此描述所繪示特徵之任一者之尺寸、比例及/或其他尺度的支持。此外，所有該等尺寸、比例及/或其他尺度應理解為在任一方向上可從0-100%變化，並且因此為敘述該等值或可由該等值所形成的任何及所有範圍或子範圍的申請專利範圍提供支持。
申請專利範圍中所述的用語應被賦予藉由參考廣泛使用的通用辭典及/或相關技術辭典中相關條目、本領域通常理解的含義等等所決定的該等用語的通常及慣用含義，且理解，應將這些來源之任何一個或組合賦予的最廣泛的含義賦予申請專利範圍用語(例如，應將兩個或更多個相關的辭典條目組合以提供條目之組合之最廣泛含義等)而僅受制於以下例外：(a)若以比用語的通常及慣用的含義更寬廣的方式使用該用語，則該用語應被賦予該用語的通常及慣用的含義加上額外的寬廣含義，或(b)若藉由敘述該用語而繼之以用詞「本文件中所使用的應意謂」或類似的語言(例如，「此用語意謂」、「此用語被界定為」、「為了本揭示案之目的此用語應意謂」等)使該用語已明確界定為具有不同的含義。對具體實例的參照，使用「亦即」”、使用用字「發明」等並不意謂引起例外(b)或以其他方式限制所述申請專利範圍之範疇。除了例外(b)適用的情況外，本文件中的任何內容均不應被視為申請專利範圍範疇之拋棄或否定。
申請專利範圍中所述的申請標的與本文件中描述或說明的任何實施例、特徵或特徵之組合並非而且不應解釋為共同延伸。此為事實，即使在本文件中僅說明及描述特徵或特徵之組合之單一實施例。
藉由引用方式併入
以下列出的每個文件之整體內容藉由引用方式併入本文件。若在本文件及所併入文件之一或更多個文件兩者中使用相同用語，則應將其解釋為具有由這些來源之任何一個或組合所賦予的最廣泛的含義，除非該用語已被明確界定為在本文件中具有不同含義。若以下文件中之任一者與本文件之間存在不一致之處，則應以本文件為準。所併入的申請標的不應被用來限制或縮小明確描述或描繪的申請標的之範疇。
--2016年6月22日申請的美國臨時申請案第62/353,034號案，標題為「Adjustable Compact Lens with Reduced Aberration」。
10‧‧‧流體透鏡
12‧‧‧腔室
14‧‧‧第一透明板/頂部透明板
16‧‧‧第二透明板/底部透明板
18‧‧‧折射介面/折射元件
20‧‧‧第一流體
22‧‧‧第二流體
24‧‧‧第一透明板之外表面
26‧‧‧第一透明板之內表面
28‧‧‧第二透明板之外表面
30‧‧‧第二透明板之內表面

Claims (19)

  1. 一種流體透鏡，包括：一折射介面，該折射介面位於包圍在一腔室中的一第一流體與一第二流體之間；一第一透明板，該第一透明板包含一表面，該表面具有一固定曲率半徑；一第二透明板；其中該折射介面位於該第一透明板與該第二透明板之間；其中該固定曲率半徑經配置以補償由該流體透鏡所產生的像差；及其中該折射介面包含一曲率半徑，該曲率半徑之符號與該表面之該固定曲率半徑之符號相反。
  2. 如請求項1所述之流體透鏡，其中具有該固定曲率半徑的該表面面向該流體透鏡之外部。
  3. 如請求項2所述之流體透鏡，其中該第一透明板為平凹的。
  4. 如請求項2所述之流體透鏡，其中該第一透明板為平凸的。
  5. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該第一透明板為非球面的。
  6. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該流體透 鏡在光功率之一全範圍內為可調整的，且其中該固定曲率半徑具有一像差輪廓，當該流體透鏡的一光功率為光功率之該全範圍之10%至90%時，該像差輪廓至少大約等於該流體透鏡之一像差輪廓且與該流體透鏡之該像差輪廓相反。
  7. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該流體透鏡在光功率之一全範圍內為可調整的，且其中該固定曲率半徑介於(a)一第一曲率半徑與(b)一第二曲率半徑之間，其中(a)當該流體透鏡的一光功率不多於光功率之該全範圍之10%時，該第一曲率半徑之一像差輪廓至少大約等於該流體透鏡之一像差輪廓且與該流體透鏡之該像差輪廓相反，(b)當該流體透鏡的一光功率至少為光功率之該全範圍之90%時，該第二曲率半徑之一像差輪廓大約等於該流體透鏡之一像差輪廓且與該流體透鏡之該像差輪廓相反。
  8. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該第一透明板及該第二透明板各包含一外表面及一內表面，該外表面面向該透鏡之外部，該內表面面向該透鏡之內部，且其中該第一透明板之該內表面及該第二透明板之該內表面為平面。
  9. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該第一透明板及該第二透明板各包含一外表面及一內表面，該 外表面面向該透鏡之外部，該內表面面向該透鏡之內部，且其中該第一透明板及該第二透明板中之至少一個透明板之該內表面具有一凸或凹曲率。
  10. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該第一流體及該第二流體皆為液體。
  11. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該第一流體或該第二流體中之至少一個流體為氣體。
  12. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該折射介面是由該第一流體與該第二流體之間的一彎液面所形成。
  13. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該折射介面是由該第一流體與該第二流體之間的一膜所形成。
  14. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該第一透明板包括玻璃。
  15. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該第一透明板包括塑膠。
  16. 如請求項1所述之流體透鏡，其中該流體透鏡為一可調整的流體透鏡。
  17. 一種減少一流體透鏡之像差的方法，該方法包括以下步驟：決定針對一第一透明板之一表面的一固定曲率半徑， 該固定曲率半徑經配置以補償由該流體透鏡所產生的像差；及將介於該第一透明板與一第二透明板之間的該折射介面包圍在一腔室中，該折射介面位於該腔室中的一第一流體與一第二流體之間，其中該折射介面包含一曲率半徑，該曲率半徑之符號與該第一透明板的該表面之該固定曲率半徑之符號相反。
  18. 如請求項17所述之方法，其中該流體透鏡在光功率之一全範圍內為可調整的，該方法包括以下步驟：決定針對該第一透明板之該表面的該固定曲率半徑，當該流體透鏡的一光功率為光功率之該全範圍之10%至90%時，該固定曲率半徑至少大約等於該流體透鏡之一像差輪廓且與該流體透鏡之該像差輪廓相反。
  19. 如請求項17所述之方法，其中該流體透鏡在光功率之一全範圍內為可調整的，該方法包括以下步驟：決定針對該第一透明板之該表面的該固定曲率半徑，該固定曲率半徑介於(a)一第一曲率半徑與(b)一第二曲率半徑之間，其中(a)當該流體透鏡的一光功率不多於光功率之該全範圍之10%時，該第一曲率半徑之一像差輪廓至少大約等於該流體透鏡之一像差 輪廓且與該流體透鏡之該像差輪廓相反，(b)當該流體透鏡的一光功率至少為光功率之該全範圍之90%時，該第二曲率半徑之一像差輪廓大約等於該流體透鏡之一像差輪廓且與該流體透鏡之該像差輪廓相反。
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