具有降低的色度偏差的液体透镜制造技术

液体透镜可以包括围入室中的两种或更多种液体。液体透镜可以构造成减小当在两种液体的界面处形成的弯月面倾斜时所产生的色度偏差。这可以通过数种方式完成，包括对液体进行选择以使得折射率差异最大化和使得阿贝数差异最小化。

Liquid lens with reduced chroma deviation

A liquid lens may comprise two or more liquids enclosed in a chamber. The liquid lens can be constructed to reduce the chroma deviation caused by the inclination of the meniscus formed at the interface between the two liquids. This can be accomplished in several ways, including the selection of liquids to maximize refractive index differences and minimize Abbe number differences.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有降低的色度偏差的液体透镜
技术介绍
本申请根据35U.S.C.§119，要求2016年07月11日提交的美国临时申请第62/360,934号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
本公开涉及具有降低的色度偏差的液体透镜。技术背景常规液体透镜固有地产生球形色度偏差，这是因为在液体透镜室的两种液体之间存在曲面的弯月面界面。每种液体通过阿贝数进行表征，表明其色散。在理想或参照情况下，液体透镜室的中心纵轴垂直于进行成像的物体平面。在这种情况下，弯月面的表面倾斜角为零，弯月面的形状相对于该轴是对称的，并且在图像中没有可见的色度偏差。但是，在实际情况下，弯月面的表面通常以非零角度倾斜。这导致图像平面倾斜成为相关的(通常更小的)角度，称作光学倾斜角。光学倾斜角与表面倾斜角的比例由两种液体的折射率差异所确定。非零的光学倾斜角可能显著地增加由透镜所产生的色度偏差。当使用较小的像素传感器(可在波长衍射极限下工作)来俘获图像时，色度偏差可能是特别成问题的。会希望使得液体透镜中的倾斜诱发的色度偏差最小化或者至少得到减小。特别地，会希望降低色度偏差，从而在整个预期波长范围和视域上，其小于对应的衍射极限。
技术实现思路
揭示了多种液体透镜的实施方式，它们构造成降低色度偏差。液体透镜可以包括室，所述室围住了第一液体、第二液体、以及形成在第一液体与第二液体的界面处的弯月面。无论是由于液体透镜的移动导致弯月面的倾斜角被动变化，或者是采用控制器使得弯月面的倾斜角主动变化，液体透镜会产生色度偏差。液体透镜可以构造成各种方式来减小色度偏差。在一些实施方式中，液体透镜包含两种液体，所述两种液体至少部分是基于它们的折射率和/或阿贝数进行选择的。具体来说，可以对液体进行选择来增加这两种液体之间的折射率差异和/或来降低这两种液体之间的阿贝数差异。例如，这两种液体之间的折射率差异的绝对值可以是至少0.13和/或这两种液体之间的阿贝数差异的绝对值可以是不超过22。发现这种组合可以降低色度偏差，所述色度偏差是由于弯月面相对于对于所需视域在预期波长上(例如，0.4861微米至0.6563微米)进行成像的物体平面的物理倾斜所导致的。在其他实施方式中，液体透镜包括三种液体以及形成两个弯月面。所得到的层状布置可以构造成使得色度偏差最小化，所述色度偏差是由于液体透镜相对于对于所需视域在预期波长上(例如，0.4861微米至0.6563微米)进行成像的物体平面的物理倾斜所导致的。在其他实施方式中，液体透镜包括围住了两种液体的第一子室和围住了两种液体的第二子室。在第一子室与第二子室之间放置透明板，从而将这两对液体分开。在任意这些实施方式中，液体透镜可以构造成降低色度偏差，使得其对于给定光学倾斜(例如，0.484度、0.6度等)，在整个视域和预期波长范围(例如，0.4861微米至0.6563微米)的至少一部分上，小于受限于衍射的分辨率(艾里碟(Airydisc)直径)。液体透镜可用于各种应用来减小色度偏差，同时满足对于可靠性、成本等的标准要求，以及维持透镜系统符合目标光学功率范围值的能力。在一种应用中，液体透镜可以用在照相机模块前面，来提供光学图像标准化能力，而没有明显降低性能，例如，调制传递函数(MTF)没有明显劣化。提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。概述和
技术介绍
并不旨在标识所揭示的主题的关键概念或基本概念，它们也不应该用于束缚或限制权利要求的范围。例如，不应该基于所述主题是否包含概述中所记录的任意或全部范围和/或解决
技术介绍
中所记录的任意问题来限制权利要求的范围。附图说明结合附图揭示了优选实施方式和其他实施方式，其中：图1A-1B显示在常规液体透镜中实验观察到的色度偏差的例子。图2A-2D的图像显示图1A-1B中的液体透镜在不同光学倾斜角的模拟色度性能。图3A-3C的图像显示液体透镜的一个实施方式在不同光学倾斜角的模拟色度性能。所述液体透镜包括具有较大的折射率差异和较小的阿贝数差异的两种液体。图4的图像显示液体透镜的另一个实施方式在0.6度光学倾斜角的模拟色度性能。所述液体透镜包括具有比图3A-3C中的液体透镜甚至更大的折射率差异和更小的阿贝数差异的两种液体。图5显示包括液体透镜的透镜堆叠件的一个实施方式，所述液体透镜包括三种液体和两个弯月面，以及具有0.6度的光学倾斜角。图6的图像显示图5中的液体透镜的模拟色度性能。图7显示液体透镜的一个实施方式，所述液体透镜包括两个子室，每个子室包含两种液体以及弯月面。具体实施方式液体透镜使用电湿润原理来产生快速可编程光学元件。液体透镜包括极性液体(例如，掺杂水组分)和非极性液体(例如，少量绝缘油)，它们以密封的方式密封在两个透明窗之间。或者，可以将极性和非极性液体称作第一和第二液体。液体放在室中(例如，空心锥结构)，所述室涂覆了导体材料(例如，金属)和疏水性材料(例如，聚对二甲苯)。这两种液体之间的界面形成弯月面。在金属涂层与导体极性液体之间施加电势差改变了非极性液体在疏水性材料上的可润湿性，从而改变了弯月面的曲率，因而改变了液体透镜的光学功率。如果液体透镜绕着周界具有4个或更多个电极，可以向不同的电极施加不同电压，从而导致弯月面倾斜。这种倾斜可用于对移动(例如，手机应用中的手部移动)进行补偿，这通常被称作光学图像稳定化。此类液体透镜的一个例子可参见在本文件最后引用的’558专利。虽然界面的倾斜为光学图像稳定化产生了快速响应的低功率解决方案，但是这也导致棱镜效应，其使得照相机的输入光谱带的波长发生角度分离。将弯月面的倾斜角度设定为补偿光谱区域的中心波长(例如，绿光)。棱镜效应导致较短的波长(例如，蓝光)折射得较多以及较长的波长(例如，红光)折射得较少，产生色度偏差。这种色度偏差会劣化调制传递函数(MTF)，从而对照相机的光学性能(分辨率)造成负面影响。可以通过采用各种结构、方法、和技术来降低由于弯月面的物理倾斜所产生的色度偏差。减小色度偏差的一种方式是选择具有某些倾向于使得色度偏差最小化的性质的液体。如下文实施例3-4所示，可以通过选择这样的液体减小色度偏差，其中，液体之间的折射率差异(即，折射率差异)的绝对值较大，以及液体之间的阿贝数差异(即，阿贝数差异)的绝对值较小。总的来说，随着折射率差异增加和/或阿贝数差异减小，色度偏差得到进一步降低。折射率差异和阿贝数差异可以是能够减小色度偏差的任意合适范围。在一些实施方式中，折射率差异是至少0.13、至少0.14、或者希望是至少0.15。在一些实施方式中，阿贝数差异不超过22、不超过20、不超过17、或者希望不超过15。应理解的是，上文所揭示的任意折射率差异可以与上文所揭示的任意阿贝数差异组合。在一些实施方式中，对于相对于光学物体平面是0.484度的光学倾斜角，经过选择的液体产生的色度偏差可以小于液体透镜在全视野和0.4861微米至0.6563微米波长范围中的至少一部分上的受限于衍射的分辨率(艾里碟)。在液体透镜的至少大部分的全视域上或者在液体透镜的至少75％的全视域上，色度偏差可以小于受限于衍射的分辨率。在其他实施方式中，对于相对于光学物体平面是0.6度的光学倾斜角，经过选择的液体产生的色度偏差可以小于液体透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体透镜，其包括：室；放置在所述室中的第一液体和第二液体，以及形成在所述第一液体与所述第二液体的界面处的弯月面；其中，所述第一液体具有第一折射率和第一阿贝数，以及所述第二液体具有第二折射率和第二阿贝数；其中，所述第一折射率与所述第二折射率之差的绝对值是至少0.13；以及其中，所述第一阿贝数与所述第二阿贝数之差的绝对值是不超过22。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.11 US 62/360,9341.一种液体透镜，其包括：室；放置在所述室中的第一液体和第二液体，以及形成在所述第一液体与所述第二液体的界面处的弯月面；其中，所述第一液体具有第一折射率和第一阿贝数，以及所述第二液体具有第二折射率和第二阿贝数；其中，所述第一折射率与所述第二折射率之差的绝对值是至少0.13；以及其中，所述第一阿贝数与所述第二阿贝数之差的绝对值是不超过22。2.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述第一折射率与所述第二折射率之差的绝对值是至少0.14。3.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述第一折射率与所述第二折射率之差的绝对值是至少0.15。4.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述第一阿贝数与所述第二阿贝数之差的绝对值是不超过20。5.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述第一阿贝数与所述第二阿贝数之差的绝对值是不超过17。6.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述第一阿贝数与所述第二阿贝数之差的绝对值是不超过15。7.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，对于相对于光学物体平面为0.484度光学倾斜角的情况，在全视域和0.4861微米至0.6563微米波长范围的至少一部分上，所述液体透镜的色度偏差小于所述液体透镜的受限于衍射的分辨率。8.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述弯月面是第一弯月面，所述液体透镜包括置于所述室中的第三液体以及形成在所述第二液体与所述第三液体的界面处的第二弯月面。9.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述第一液体或所述第二液体中的一个是极性液体，以及所述第一液体或所述第二液体中的另一个是非极性液体。10.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述室是第一子室，以及所述弯月面是第一弯月面，所述液体透镜还包括：第二子室；放置在所述第二子室中的第三液体和第四液体，以及形成在所述第三液体与所述第四液体的界面处的弯月面；以及放置在所述第一子室与所述第二子室之间的透明板。11.一种液体透镜，其包括：室，所述室围住了第一液体、第二液体、和形成在所述第一液体与所述第二液体的界面处的弯月面；其中，对于相对于光学物体平面为0.484度光学倾斜角的情况，在全视域和0.4861微米至0.6563微米波长范围的至少一部分上，所述液体透镜的色度偏差小于所述液体透镜的受限于衍射的分辨率。12.如权利要求11所述的液体透镜，其特征在于，在所述液体透镜的至少大部分的全视域上，色度偏差小于受限于衍射的分辨率。13.如权利要求11所述的液体透镜，其特征在于，在所述液体透镜的至少75％的全视域上，色度偏差小于受限于衍射的分辨率。14.如权利要求11所述的液体透镜，其特征在于，所述第一折射率与所述第二折射率之差的绝对值是至少0....

【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·卡兰，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US