[发明专利]电润湿元件、镜头系统、电子装置以及驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括流体室的电润湿光学元件，所述流体室具有第一电敏感流体和第二电敏感较差流体，其中所述流体至少基本上互不相溶，并且由凹凸透镜隔开。

本发明还涉及包括这种电润湿光学元件的镜头系统，该电润湿光学元件作为镜头，以及涉及包括所述电润湿光学元件或镜头系统的电子装置。

本发明进一步涉及驱动镜头系统的方法。

背景技术

这种光学元件例如可以从US-A 2002/0176148中了解。所知的元件为镜头，并且包括封闭的流体室，该流体室具有作为第一流体的盐溶液以及作为第二流体的硅油。因为不需要机械的可移动部件，该电润湿镜头可以由于少量的电力而改变其焦距。电润湿光学元件的其他例子包括光圈、滤色镜、显示器、棱镜、射束偏转器、X射线装置的滤光器等等。

电润湿元件的操作基于通过非极性表面从流体室中分离出来电极。由于第一流体对于电场比第二流体敏感，因此可以引发这些流体的运动。仅当在电极与第一电敏感流体之间施加电压差时，第一流体朝着该电极移动，并且润湿非极性表面。第一流体的该运动以及由此引起的第二流体的运动引发凹凸透镜形状的改变。

电润湿元件的正确操作取决于流体的性质。首先，需要对电场有不同的电敏感性。第一流体例如为电导性的，而第二流体为电绝缘的。可替换地，第一流体包括极性材料，而第二流体包括非极性材料。

对于镜头，例如，要求第一和第二流体的折射率不同。为了使镜头的定位不影响凹凸透镜的形状，优选地，流体的密度相似或者甚至相同。因此，如在US-A 2002/0176148第84段和图2中公开的，该现有技术元件中的第一流体，即盐溶液，具有1.38的折射率和1.06kg/l的密度。第二流体具有1.49的折射率和1.06kg/l的密度。这种折射率上的不同产生具有适当光功率的镜头。

然而，已经证明由于色差的原因，许多电润湿镜头不能在镜头的全宽度上完全起作用。造成这种色差的原因是折射率是由射线的波长决定的。因此，光功率取决于波长。这个问题是光学领域所公知的，但其解决方案对于电润湿镜头更难，因为这些镜头根据凹凸透镜的半径将它们的光功率从正变为负。结果，色差的分配(contribution)不像传统镜头中固定，当镜头的光功率变化时，色差的分配也改变。色差的这个问题尤其发生在变焦镜头中，因为变焦镜头的光功率需求限制了适当流体的选择。然而，对于单电润湿镜头也是相应的。可以通过增加光圈，即，使得光路的孔径变小而限制色差。光圈同时调整进入镜头的光量。为限制色差而增加光圈，对于获得适当照片所需的光密度设置了更高的限制。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种在开头段落中描述的电润湿元件，该电润湿元件具有足够的光功率和有限的色差，不过这种元件满足机械稳定性要求。

实现该目的是由于第二流体包括化合物，该化合物包括脂肪族环状结构。这类材料证明是具有更高的折射率(导致更高的光功率)，而色差属性与不具有环状结构的相应材料相似或比后者更小。通常，令人惊奇的是，色散伴随折射率的增加而增加。色散效应通常以阿贝数来表示，阿贝数是衡量折射率的波长依赖性的标准。其定义为

V=nd-1nF-nC]]>

其中n_d、n_F以及n_C分别为氦d线(587.6nm)、氢F线(486.1nm)以及氢C线(656.3nm)的折射率。低的V值对应于折射率对波长的强的依赖关系，而高的值则表示对波长的低的依赖关系。

可从表1中列举的结果中推导出来，具有环状结构的化合物，例如环己烷和顺式十氢萘，具有与它们的不具有环状结构的等价物即，正己烷和正癸烷相似的阿贝数，而同时，增加光功率。另外，可以发现具有环状结构的化合物的密度基本上比那些不具有环状结构的化合物的密度高。因此，作为低密度的结果，简单的非环状脂肪族化合物实际上是不适用的，而具有环状结构的脂肪族化合物却是适用的。