CN201057544Y

CN201057544Y - 复合焦距可调式液晶镜头

Info

Publication number: CN201057544Y
Application number: CNU2006201751653U
Authority: CN
Inventors: 曾令远; 薛新国
Original assignee: Individual
Current assignee: TUNABLE OPTIX Corp
Priority date: 2006-12-31
Filing date: 2006-12-31
Publication date: 2008-05-07
Anticipated expiration: 2016-12-31

Abstract

一种复合焦距可调式液晶镜头，其包括：至少一液晶模块，液晶模块内密封灌注有液晶；至少一对配向层，配向层分别结合于液晶模块两侧；至少一对ITO导电层，分别结合于配向层上，该ITO导电层分别连结至一第一电极及第二电极，该第一电极及第二电极连结一电源供应单元，通过电源供应单元供给不同电压的电源，使两ITO导电层分别通过配向层而施加不同直流电压于液晶模块，控制液晶模块的折射率与焦距倍率大小；至少一第一透镜，该第一透镜贴合于一ITO导电层表面，使第一透镜形成物镜而将物像摄入液晶模块内；至少一第二透镜，该第二透镜贴合于另一ITO导电层表面，使第二透镜形成目镜而将液晶模块内的摄影影像成像。

Description

复合焦距可调式液晶镜头

一、技术领域

本实用新型涉及照相设备，尤其涉及一种应用于数字相机或照相手机，具有将透镜一体结合成单一模块的复合焦距可调式液晶镜头。

二、背景技术

现有机械式变焦镜头通常包括至少二个运动组件，一者为放大倍率以及聚焦的光学组件，另一者为借助小型马达非线性或线性驱动位移以变化焦距的机械组件。在现今便携式电子/通信装置中，受到有限的应用空间与长度限制，变焦镜头无法在放大与缩小倍率间，作太大距离的移动操作。

一种现有可调式液晶镜头(TUNABLE LIQUlD CRYSTAL LENS)可以符合体积小且重量轻，没有运动组件且容易组装的要求。现有可调式的液晶镜头已发展和应用一段时间，该可调式的液晶镜头通过不同的电压加在液晶层的电极上，产生不同的折射率及焦距。

但是，上述现有可调式液晶镜头，在应用过程中，由于必需配合透镜系统方可进行摄影镜头应用，通常包括数个透镜，而透镜的材料为塑料或玻璃，并且透镜的数量取决于分辨率或其它摄影功能。就算是最简单的摄影应用作用，如应用在数字照相机或照相手机，该现有可调式液晶镜头所需配合的透镜数量通常必需是2个、3个或4个；如果提升摄影功能设计，通常必需超过4个透镜以上才能符合摄影光学的基本性能要求。因此，现有的可调式液晶镜头在模块化的制作或应用过程中，有许多不利的因素，如复杂的透镜组装安排及制作过程，加上需配置大量的透镜组件，增加调整及核准工序，使生产优良率不佳且生产成本较高，如果必需配合如数字照相机或照相手机的变焦镜头模块装配，装配生产将更为困难，必需耗费更多的工时、人力及成本，不利于产业利用。

上述现有的可调式液晶镜头于应用上的另一个问题是，该液晶材料的优劣不一，有因为液晶材料问题而产生的极化(polarization)缺点，致使影像摄影及撷取品质受到影响。

此外，在先前的专利与技术文献方面，如美国发明专利第4,037,927号案，揭示通过改变电极的电压而改变折射率；美国发明专利第4,190,330号、美国发明专利第4,572,616号、美国发明专利第4,795,248号、美国发明专利第5,047,847号、美国发明专利第5,150,234号等案描述及揭示液晶镜头结构以凸面或凹面基层和应用不同外加电压以产生焦距的技术。相同技术也揭示在日本人佐藤(Sato)于1979年9月的“由液晶镜头晶胞变焦”日本应用物理学术月刊的第18期第9页1679-1684中。

美国发明专利第4,572,612号案，揭示了建立一系列的透射电极及借助这些电极形成复合焦距可调式液晶镜头的技术。其它如日本人林等人(Lin etal.)于2005年第44期第1A号的日本应用物理月刊第243-244页内发表的“可变焦圆柱形液晶镜头”内文中，揭示ITO电极涂镀在不同两边的基层上而达到不同焦距取得的效果。

美国发明专利第5,124,836号案，美国发明专利第6,437,925号案则揭示一个新的方法，在液晶层中增加一些材枓以补偿曲面的液晶镜头基层。

美国发明专利第4,907,860号案、美国发明专利第5,299,289号案、美国发明专利第5,764,317号案、美国发明专利第6,061,107号案、美国发明专利第6,072,107号案揭示了组成液晶droplets的方法，但不是关于镜头的应用技术。

美国发明专利第6,218,679号案，揭示了同性质的液晶droplets具备非常小的波长，且不会扩散光及透射可见光。美国发明专利第6,331,881号案提及，由树脂和cholesteric液晶材料混合物组成的液晶层，但它会反射可见光。

美国发明专利第6,859,333号案，揭示了一种可调式的液晶镜头技术，即一种典型现有镜头，通过ITO电极涂在凹面或凸面形状的基层，并由不同的电压加在ITO电极上而产生液晶镜头的折射率。

美国发明专利第6,864,951号案和美国发明专利第7,042,549号案，揭示一个可调式的液晶镜头，通过非同类纳米级的聚合物以分散液晶droplets组成在液晶层中，并再暴晒于紫外线中，使镜头结构形成，并应用不同的电压加在电极，以形成镜头的折射率。

美国发明公开案第20050018127号案，揭示一种典型现有组成液晶镜头方法，混合液晶与聚合材料，通过不同电压加在电极和使用激光束以固定能量强度同时照射液晶混合物，以导引在液晶层内占据空

间且为网络结构相同性质的聚合物。

2002年6月15日由Olivares-Perez等人，于光学学术月刊，第27期，第12页1022-1024“Cholesterol-oleate-dopped PDLC voltage controlledring projector”文中，则揭示由紫外光对PDLC作加热处理，以形成所要的镜头模型并且变化加上不同的电压的技术。

至于消涂极化问题，美国发明专利第5,069,813号案揭示了相邻层的正交取向结构。

三、实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种复合焦距可调式液晶镜头，可以精简复合焦距可调式液晶镜头模块结构及其制造方法。

本实用新型的第二目的在于提供一种复合焦距可调液晶镜头，简化制造变焦镜头模块的装配生产。

本实用新型的第三目的在于提供一种便于组装结合的复合焦距可调式液晶镜头的结构与方式。

本实用新型的第四目的在于提供一种复合焦距可调整式液晶镜头，使摄影像及影像撷取清晰和细致的图像效果，并能解决液晶材料所产生的极化问题。

本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。

本实用新型复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，包括：至少一液晶模块，该液晶模块内密封灌注有液晶；至少一对配向层，该配向层分别结合于液晶模块两侧；至少一对ITO导电层，分别结合于配向层上，该ITO导电层分别连结至一第一电极及第二电极，该第一电极及第二电极连结一电源供应单元，通过电源供应单元供给不同电压的电源，使两ITO导电层分别通过配向层而施加不同直流电压于液晶模块，控制液晶模块的折射率与焦距倍率大小；至少一第一透镜，该第一透镜贴合于一ITO导电层表面，使第一透镜形成物镜而将物像摄入液晶模块内；至少一第二透镜，该第二透镜贴合于另一ITO导电层表面，使第二透镜形成目镜而将液晶模块内的摄影影像成像。

前述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述ITO导电层涂镀结合于配向层内表面；所述ITO导电层内层涂镀配向层。

前述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述ITO导电层的第一电极与第二电极所连结的电源供应单元为数字照相机的摄影控制电路；所述ITO导电层的第一电极与第二电极所连结的电源供应单元为照相手机的摄影控制电路。

前述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第一透镜通过透明胶剂粘贴结合ITO导电层；所述第一透镜内层涂镀ITO导电层。

前述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第一透镜为球面镜；所述第一透镜为非球面镜。

前述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第二透镜以透明胶剂粘贴贴合于ITO导电层；所述第二透镜内层涂镀ITO导电层。

前述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第二透镜为球面镜；所述第二透镜为非球面镜。

本实用新型复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，包括：至少一对液晶模块，每一液晶模块内密封罐注有液晶；两对配向层，每对配向层分别结合于一液晶模块两侧；两对ITO导电层，每对ITO导电层分别结合于各液晶模块两侧的配向层上，ITO导电层分别连结至一对第一电极及一对第二电极，该一对第一电极及一对第二电极连结一电源供应单元，通过电源供应单元供给不同电压，使两对ITO导电层分别通过配向层而施加不同直流电压于两液晶模块，控制液晶模块的折射率与焦距倍率大小；至少一中央透明基板，结合于两液晶模块间的两导电层间，使中央透明基板结合于两液晶模块间；至少一第一透镜，该第一透镜贴合于一液晶模块的ITO导电层表面，使第一透镜形成物镜而将物像摄入液晶模块内；至少一第二透镜，该第二透镜贴合于另一液晶模块的ITO导电层表面，使第二透镜形成目镜而将液晶模块内的摄影影像成像。

前述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述ITO导电层涂镀结合于配向层表面；所述ITO导电层内层涂镀配向层。

前述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述ITO导电层的第一电极与第二电极连结的电源供应单元为数字照相机的摄影控制电路；所述ITO导电层的第一电极与第二电极所连结的电源供应单元为照相手机的摄影控制电路。

前述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述中央透明基板为平面镜；所述中央透明基板两侧涂镀导电层。

前述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第一透镜通过透明胶剂粘贴贴合于ITO导电层；所述第一透镜内层涂镀ITO导电层。

前述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第二透镜通过透明胶剂粘贴贴合于ITO导电层；所述第二透镜内层涂镀ITO导电层。

本实用新型复合焦距可调式液晶镜头的有益效果是，其包括：至少一液晶模块、一对配向层、一对ITO导电层及一第一透镜与一第二透镜；其中，该液晶模块两侧结合ITO导电层及配向层，该ITO导电层涂镀结合于配向层上，且两ITO导电层间供输入一电源，通过电源电压改变而调整液晶模块的折射率与焦距倍率，该第一透镜与第二透镜为球面镜或非球面镜，且分别结合于该ITO导电层上，使第一透镜可提供物像摄影进入液晶模块中，经液晶模块的折射率与焦距倍率调整，再通过第二透镜成像，达到本实用新型具有透镜一体复合、组装方便、节省成本以及便于产业利用的功效。

四、附图说明

图1为本实用新型复合焦距可调式液晶镜头的第一实施例图。

图2为图1所示分解结构示意图。

图3为本本实用新型复合焦距可调式液晶镜头的第二实施例图。

图4a为本实用新型放大结构剖视图，显示图3中的复合焦距可调式液晶镜头左边液晶模块经灰阶光罩测定及校准液晶聚合物的状态。

图4b为本实用新型放大结构剖视图，显示图3中的复合焦距可调式液晶镜头左边液晶模块经灰阶光罩测定及校准液晶聚合物的状态。

图4c为图4a及图4c中的测定电压与测定折射率的曲线关系图。

图5为本实用新型较佳应用例图。

图中主要标号说明：100复合焦距可调式液晶镜头、10液晶模块、10’液晶模块、11液晶、20配向层、30配向层、40为ITO导电层、41第一电极、50为ITO导电层、51第二电极、60第一透镜、70第二透镜、80中央透明基板、101灰阶光罩、102光源、103测试电源、V1测定电压、V2测定电压、RI测定折射率、200直流电源供应单元、300直流电源供应单元、400手机、410机壳、420影像处理集成电路、421液晶驱动电路。

五、具体实施方式

参阅图1、图2所示，为本实用新型复合焦距可调式液晶镜头100的第一实施例，该复合焦距可调式液晶镜头100包括至少一液晶模块10，该液晶模块10内密封灌注有液晶11；至少一对配向层20、30，该配向层20、30结合于液晶模块10两侧；至少一对ITO导电层40及50，分别结合于配向层20及30上，该ITO导电层40及50结合于配向层20及30的方式不限，在本实用新型中是以ITO导电层40及50分别涂镀结合于配向层20及30内表面为例，其它等效的结合方式与结构，也应属于本实用新型的技术范畴。该ITO导电层40及50分别连结至一第一电极41及第二电极51，该第一电极41及第二电极51供连结一电源供应单元200，借助该电源供应单元200供给不同电压的电源，电源供应单元200可以是如同数字照相机内的摄影控制电路，或照相手机内的摄影控制电路，以使两ITO导电层40及50分别通过配向层20及30而施加不同电压于该液晶模块10，以控制该液晶模块10的折射率与焦距倍率，换言之，即是控制如同照相镜头的明暗、对比及远近镜头焦距等功能。至少一第一透镜60及第二透镜70，该第一透镜60及第二透镜70的形式不限，在本实用新型中为凸透镜，其它如球面镜或非球面镜也应属于本实用新型的技术范畴。该第一透镜60及第二透镜70是采用透明胶剂分别粘贴贴合于该ITO导电层40及50表面，使该第一透镜60可以形成物镜，以将物像摄入该液晶模块10内，而通过上述ITO导电层40的第一电极41及ITO导电层50的第二电极51施加来自直流电源供应单元200的直流电压，使该物像可借助不同折射率与焦距倍率大小调整而成像于第二透镜70之后。

参阅图3所示，为本实用新型复合焦距可调式液晶镜头100的第二实施例，其包括一对液晶模块10及10’，二对配向层20及30、二对ITO导电层40及50、至少一中央透明基板80、一第一透镜60及第二透镜70，该液晶模块10及10’内容置有液晶11，该二对配向层20及30分别连结于各液晶模块10及10’两侧，该二对ITO导电层40及50分别结合于该配向层20及30表面，中央透明基板80的形式不限，在本实用新型中以平面镜为其例说明，其它如以球面镜或非球面镜等等效透镜，也应属于本实用新型的技术范畴。该中央透明基板80两端分别连结至两液晶模块10及10’两侧的ITO导电层50，使该中央透明基板80连结于两液晶模块10及10’之间。上述两对ITO导电层40及50分别连结一对第一电极41及一对第二电极51，该两对第一电极41及第二电极51分别连结一电源供应单元300，该电源供应单元300可以供给不同的电压给两对ITO导电层40及50，该正负极的连结关系不限，如本实用新型是列举一对第一电极40连结至电源供应单元300的正端，该一对第二电极50连结至电源供应单元300的负端为例，经由第一电极41及第二电极51分别加诸不同电压，以控制改变控制该液晶模块10及10’的折射率与焦距倍率大小。该第一透镜60连结一液晶模块10一端的ITO导电层40表面，其结合方式为以透明胶剂粘着结合，该第二透镜70连结另一液晶模块10’一端的ITO导电层40表面，以使第一透镜60形成一物镜，而将物像摄入液晶模块10，再通过中央透明基板80而至另一液晶模块10’，经过液晶模块10’一端的第二透镜70形成目镜作用，让摄影影像成相于第二透镜70之后，该摄影影像经过液晶模块10及10’的明暗对比、远近镜头焦距光学调整及中央透明基板80的光学补偿与修正作用，使该摄影影像于第二透镜70后端成像时可以解决及消除因液晶11材料所产生的极化问题。

以上图1至图3所示的本实用新型的复合焦距可调式液晶镜头100中的配向层20及30、ITO导电层40及50与第一透镜60、第二透镜70间的组合结构与方式，并不以上述为限，如该ITO导电层40及50与第一透镜60、第二透镜70间的组合结构为该ITO导电层40及50分别涂镀结合于第一透镜60及第二透镜70内层；以及，该配向层20及30与该ITO导电层40及50间的组合结构为配向层20及30涂镀于ITO导电层40及50上，液晶模块10及10’两侧再分别粘合或贴合于配向层20及30上。

参阅图4a、图4b及图4c所示，为图3所示的复合焦距可调式液晶镜头100中的两个左、右液晶模块10及10’的液晶11聚合物参数测定及校准方法，该方法的揭示并非用以限制本实用新型的技术范畴，其中，液晶模块10及10’在完成如图3所示的组装结构前，分别被单独置于一灰阶光罩(graylevelmask)101的后方，灰阶光罩101前方则设置一个光源102，该光源102为激光或紫外光产生器，以向灰阶光罩101发射激光束或紫外光光束，该激光束或紫外光束通过灰阶光罩101再照射至液晶模块10(如图4a)及10’(如图4b)，同时，液晶模块10及10’分别通过如图3所示结合于两端的ITO导电层40的第一电极41及ITO导电层50的第二电极51间加入一测试电源103，使该测试电源103同时向液晶模块10及10’施加一测定电压V1及V2，由灰阶光罩101及测定电压V1及V2可以得到如图4c所示测定电压V1及V2与测定折射率RI间的曲线关系，根据此测定电压V1及V2与测定折射率RI曲线关系而加以规划校准如图3所示左、右两侧的液晶模块10及10’内的液晶11内的聚合物，如以高分子分散型液晶(PDLC)来校准调整液晶11的聚合物，使图3所示的复合焦距可调式液晶镜头100可以消除因液晶聚合物而导致的极化缺点及问题。

参阅第五图，为本实用新型复合焦距可调式液晶镜头100的较佳应用例，其揭示该复合焦距可调式液晶镜头100结合应用于一手机400的机壳410内部，使复合焦距可调式液晶镜头100经由第一透镜60摄入的影像经第二透镜70成像后输出至手机400的一影像处理集成电路420中进行处理，该影像处理集成电路420内包括有一个液晶驱动电路421，该第一电极41及第二电极51连结至影像处理集成电路420的液晶驱动电路421或手机400的摄影控制电路(图中未显示)，可以借助最精简的单一模块结构应用于手机400内，不用再装设其它复杂的透镜组件模块，使复合焦距可调式液晶镜头100应用于手机400内具有小体积、便于安装制造及产业利用的功效，且如欲解决极化问题，则可采用如图3所示本实用新型的复合焦距可调式液晶镜头100的第二实施例，以提供更高品质的摄影影像成像及颉取。

上述图1至图5所示的本实用新型复合焦距可调式液晶镜头，其中所揭示的说明及图式，是为便于阐明本发明的技术内容及技术手段，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，包括：至少一液晶模块，该液晶模块内密封灌注有液晶；至少一对配向层，该配向层分别结合于液晶模块两侧；至少一对ITO导电层，分别结合于配向层上，该ITO导电层分别连结至一第一电极及第二电极，该第一电极及第二电极连结一电源供应单元；至少一第一透镜，该第一透镜贴合于一ITO导电层表面，使第一透镜形成物镜而将物像摄入液晶模块内；至少一第二透镜，该第二透镜贴合于另一ITO导电层表面，使第二透镜形成目镜而将液晶模块内的摄影影像成像。

2.根据权利要求1所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述ITO导电层涂镀结合于配向层内表面；所述ITO导电层内层涂镀配向层。

3.根据权利要求1所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述ITO导电层的第一电极与第二电极所连结的电源供应单元为数字照相机的摄影控制电路；所述ITO导电层的第一电极与第二电极所连结的电源供应单元为照相手机的摄影控制电路。

4.根据权利要求1所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第一透镜通过透明胶剂粘贴结合ITO导电层；所述第一透镜内层涂镀ITO导电层。

5.根据权利要求1所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第一透镜为球面镜或非球面镜。

6.根据权利要求1所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第二透镜以透明胶剂粘贴贴合于ITO导电层；所述第二透镜内层涂镀ITO导电层。

7.根据权利要求1所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第二透镜为球面镜或非球面镜。

8.一种复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，包括：至少一对液晶模块，每一液晶模块内密封罐注有液晶；两对配向层，每对配向层分别结合于一液晶模块两侧；两对ITO导电层，每对ITO导电层分别结合于各液晶模块两侧的配向层上，ITO导电层分别连结至一对第一电极及一对第二电极，该一对第一电极及一对第二电极连结一电源供应单元；至少一中央透明基板，结合于两液晶模块间的两导电层间，使中央透明基板结合于两液晶模块间；至少一第一透镜，该第一透镜贴合于一液晶模块的ITO导电层表面，使第一透镜形成物镜而将物像摄入液晶模块内；至少一第二透镜，该第二透镜贴合于另一液晶模块的ITO导电层表面，使第二透镜形成目镜而将液晶模块内的摄影影像成像。

9.根据权利要求8所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述ITO导电层涂镀结合于配向层表面；所述ITO导电层内层涂镀配向层。

10.根据权利要求8所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述ITO导电层的第一电极与第二电极连结的电源供应单元为数字照相机的摄影控制电路；所述ITO导电层的第一电极与第二电极所连结的电源供应单元为照相手机的摄影控制电路。

11.根据权利要求8所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述中央透明基板为平面镜；所述中央透明基板两侧涂镀导电层。

12.根据权利要求8所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第一透镜通过透明胶剂粘贴贴合于ITO导电层；所述第一透镜内层涂镀ITO导电层。

13.根据权利要求8所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第一透镜为球面镜或非球面镜。

14.根据权利要求8所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第二透镜通过透明胶剂粘贴贴合于ITO导电层；所述第二透镜内层涂镀ITO导电层。

15.根据权利要求8所述的复合焦距可调式液晶镜头，其特征在于，所述第二透镜为球面镜或非球面镜。