液体透镜和包含液体透镜的设备制造技术

本发明专利技术提供液体透镜和包含液体透镜的设备。液体透镜包括：容器，具有内壁并且被配置为容纳液体；电解质液体和非电解质液体，所述电解质液体和非电解质液体之间形成界面，并且，所述电解质液体和非电解质液体被容纳在所述容器中；以及电压施加单元，向电解质液体施加电压。电解质液体和非电解质液体之间的界面的形状通过电压施加而被改变。根据所述容器的内壁上的、所述界面的端部与所述内壁接触的位置，所述内壁具有与非电解质液体的变化的亲和性；以及内壁的非电解质液体所位于的侧的该亲和性低于内壁的电解质液体所位于的侧的该亲和性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有可变折光力的液体透镜以及包含该液体透镜的设备。
技术介绍
作为具有可变折光力的透镜形式，已研究和开发了液体透镜。在几种类型的液体透镜中，已强力地研究了利用电润湿原理的液体透镜。电润湿效应被定义为由于在固体(电极)和电解质之间施加的电位差而导致的固体-电解质接触角的变化。因而，电润湿涉及使用电压来改变液体在固体表面上的表面张力。通过施加电压，疏水(hydrophobic)表面的润湿特性可被改变，并且，表面变得愈发亲水 (hydrophilic，可润湿)。将该原理应用于液体透镜，当在电解质液体和电极之间施加电压时，电解质液体和非电解质液体之间的界面与接触这两种液体的固体部件之间的角度(此后，该角度被称作“接触角”)改变。由于这样的电润湿透镜的快速操作、界面的充分的表面精度以及由于透镜尺寸减小和零件数量减少导致的低制造成本的潜力，因此这样的电润湿透镜被认为对于某些成像应用是有益的。电润湿透镜包含具有不同折射率的导电的电解质液体和不导电的非电解质液体。 导电的电解质液体和不导电的非电解质液体是不能融合的液体，即，不彼此混合而是在其间形成接触界面。由于这两种液体被密封，因此在电解质液体和隔着绝缘层布置的电极层之间的电压施加改变界面端部的接触角，同时液体的体积保持不变。接触角的改变引起界面的球面曲率半径的根据接触角的变化，并且，这两种液体的折射率之间的差诱发光学折光力的变化。典型地，这两种液体的密度相同，这是因为密度差引起由重力的影响导致的界面的球面表面的畸变形状，这导致不充足的光学性能。PCT日文翻译专利公开No. 2001-519539(此后称为“专利文献1”)公开了一种专利技术，该专利技术减少当由于作为向导电液体施加电压的结果的导电液体中的液体的形变而使透镜的焦距改变时绝缘液体的液滴所经受的形变导致的所述液滴的中心从其原始中心轴偏离的不便。专利文献1公开了以区域为基础引起导电液体和设置在导电液体中的绝缘液体的液滴所接触的电介质腔的内壁的“可润湿性”的变化。特别地，专利文献1公开了一种液体透镜，该液体透镜的腔的内壁表面被处理，以在向着中心轴0的径向上减小对于导电液体的“可润湿性”。日本专利特开No. 2007-293349 (此后称为“专利文献2” )公开了一种液体透镜， 该液体透镜的与液体接触的接触表面的形状被设计为使得由电压施加引起的曲率变化或多或少是以敏感方式进行的。特别地，专利文献2暗示了，与由覆盖有绝缘层的导电材料的基底表面构成的液体(即，导电液体和不导电液体)的接触表面的形状的改变会引起透镜的曲率改变凸接触表面可使得以较不敏感的方式改变，而凹接触表面可使得以较敏感的方式改变。专利文献1尝试通过使腔的内壁表面相对于导电液体的“可润湿性”在向着中心轴0的径向降低而使由绝缘液体构成的液滴的中心与液滴的中心轴0对准。然而，没有做出在施加低电压时实现预定折光力的尝试。专利文献2公开了通过设计与液体接触的接触表面的形状(具体地，不是设置一般环形电极的线性渐窄的截面形状，而是设置凹曲面表面)，为响应电压施加的透镜曲率改变增大敏感性。然而，在尝试获得具有凹接触表面的液体透镜时，关于包含圆筒光轴并且平行于该光轴的截面，需要设置构成接触表面的凹环形电极和绝缘层这种凹表面难以加工，并且，需要足够的精度来加工这种凹表面。这种液体透镜的制造是昂贵的，因此难以被用作适于大规模生产的液体透镜。
技术实现思路
本专利技术的一个方面针对一种液体透镜，该液体透镜的制造不昂贵，并且以低驱动电压经受大的折光力改变(即，对电压施加的敏感性高)。根据本专利技术的至少一个实施例的液体透镜包括容器，具有内壁并且被配置为容纳液体；电解质液体和非电解质液体，所述电解质液体和非电解质液体之间形成界面，并且，所述电解质液体和非电解质液体被容纳在所述容器中；以及电压施加单元，向电解质液体施加电压。所述电解质液体和非电解质液体之间的界面的形状通过电压的施加而改变。 根据所述容器的内壁上的、所述界面的端部与所述内壁接触的位置，所述内壁具有与非电解质液体的变化的亲和性；并且，内壁的非电解质液体所位于的侧的该亲和性低于内壁的电解质液体所位于的侧的该亲和性。在根据本专利技术的液体透镜中，容纳电解质液体和非电解质液体、并且与这些液体之间的界面的端部接触的容器的内壁根据位置而具有与非电解质液体的变化的亲和性 (亲油性)。特别地，亲和性在非电解质液体侧低于在电解质液体侧。也就是说，内壁的可润湿性在非电解质液体侧是更加疏油的。通过此配置，能够以施加电压的小的变动来改变接触角θ，因而能够以低驱动电压和电压的小的变动来实现透镜的折光力的敏感的改变。从参照附图对示例性实施例的以下描述中，根据本专利技术的其它特征将变得清晰。附图说明图1是根据本专利技术的液体透镜的例子(具有圆筒状电极)的示意图。图2是根据本专利技术的液体透镜的例子(具有平面形状的圆筒状渐窄电极)的示意图。图3是可应用于本专利技术的圆筒状电极(具有曲面表面)的示意图。图4Α是根据本专利技术的第一实施例(具有圆筒状电极)的液体透镜的示意图。图48是乂-9示图。图5Α是根据本专利技术的第二实施例(具有圆筒状电极)的液体透镜的示意图。图5Β是V- θ示图。图6Α是根据本专利技术的第三实施例(具有圆筒状电极)的液体透镜的示意图。图6Β是V- θ示图。5图7A是根据本专利技术的第四实施例(具有圆筒状电极)的液体透镜的示意图。图7B是V- θ示图。图8Α是根据本专利技术的第五实施例(具有圆筒状电极)的液体透镜的示意图。图8Β是V- θ示图。图9Α是根据本专利技术的第六实施例(具有圆筒状电极)的液体透镜的示意图。图9Β是V- θ示图。图IOA是根据本专利技术的第七实施例(具有圆筒状电极)的液体透镜的示意图。图 IOB 是 V- θ 示图。图IlA是根据本专利技术的第八实施例(具有圆筒状电极)的液体透镜的示意图。图 IlB 是 V- θ 示图。图12Α是根据本专利技术的第九实施例(具有圆筒状电极)的液体透镜的示意图。图 12Β 是 V- θ 示图。图13Α是根据本专利技术的第十实施例(具有圆筒状电极)的液体透镜的示意图。图 13Β 是 V- θ 示图。图14Α是根据本专利技术的第十一实施例(具有圆筒状电极)的液体透镜的示意图。图148是￥-9示图。图15Α是根据本专利技术的第十二实施例(具有圆筒状渐窄电极)的液体透镜的示意图。图 15Β 是 V- θ 示图。图16Α是根据本专利技术的第十三实施例(具有圆筒状渐窄电极)的液体透镜的示意图。图 16Β 是 V- θ 示图。图17Α是根据本专利技术的第十四实施例(具有圆筒状渐窄电极)的液体透镜的示意图。图 17Β 是 V- θ 示图。图18是示出根据本专利技术的实施例中的θ 0可变层的特性与施加电压的减小之间的关系的示图。图19是根据本专利技术的其中液体透镜、透镜和其它组件被整合的光学部件的示意图。图20是包含根据本专利技术的液体透镜的照相机的示意图。图21是包含根据本专利技术的液体透镜的数字照相机的主要部分的示意图。图22是包含根据本专利技术的液体透镜的移动电话的主要部分的示意图。图23Α是包含根据本专利技术的液体透镜的网络照相机的示意图。图2 是网络照相机系统的框图。图24A是现有技术液体透镜(具有圆筒状电极)的示意图。图248是￥_9示图。图25A是现有技术液体透镜(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山崎章市，吴信哲，小川涼，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：