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    • 专利摘要:
    一種電極結構，應用於一液態透鏡，該電極結構包含：一第一環狀主體；複數個第一連接部，連接該第一環狀主體，並以該第一環狀主體的幾何中心呈輻射狀向外延伸；一第二環狀主體；以及複數個第二連接部，連接該第二環狀主體，並以該第二環狀主體的幾何中心呈輻射狀向內延伸；其中，該第一環狀主體與該第二環狀主體係在相同的平面上，該第一環狀主體的幾何中心與該第二環狀主體的幾何中心係在相同的位置，該第一連接部與該第二連接部係相互交錯呈環狀排列。
    公开号:TW201321798A
    申请号:TW100142828
    申请日:2011-11-23
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Chih-Wei Tsai；Jer-Liang Yeh
    申请人:Nat Univ Tsing Hua；
    IPC主号:G02B3-00
    专利说明:
    應用於液態透鏡之電極結構
    本發明係關於一種電極結構，並且特別地，本發明係關於一種用於一介電式液態透鏡之電極結構。
    隨著科技不斷得進步，消費性電子產品越來越普及，並且不斷地朝輕量化與薄型化發展，其中又以用來紀錄生活點滴之數位相機，以及兼具通訊功能的照相手機最為普遍。在一般相機中，拍攝成果的好壞往往與變焦系統有著密不可分的關係。傳統的變焦系統一般是由透鏡組加上精密的步進馬達與一些機械結構組成，經由馬達將鏡頭前後伸縮，進而改變鏡片間之距離達到變焦的目的，但是這種機械式的變焦系統結構複雜且脆弱，並需要占據相當大的空間，不利於照相手機的應用。因此，模仿人眼的水晶體，利用電場的作用改變液滴形狀來调整焦距的介電式液態透鏡，逐漸的取代了傳統的機械式變焦鏡頭，成為日漸普及的照相手機的核心元件。
    介電式液態透鏡是由兩不互溶的等密度介電液體組成，其中具高折射率之液體滴在電極基板上並在表面張力作用下形成圓球狀液珠，其光學特性等效同於球面透鏡。為調變其焦距，需要施加電場通過兩液體之介面，此時在液體介面上會產生介電力，在介電力的作用下，液珠的形狀會改變進而改變其焦距大小，因此介電式液態透鏡的焦距大小可以透過電場加以控制。
    習知介電式液態透鏡的驅動電極形狀設計是同心圓環電極，如圖一所示，其電極特性是在電極基板底部附近產生具軸對稱特性之電場強度分佈，由於介電力之強度正比於電場強度的二次方，所以同心環電極設計可讓液珠受到軸對稱之介電力驅動，因此形變之液珠的光學軸心保持不變與同心圓環電極之幾何軸心相同，滿足光學使用上的要求。但同心環電極驅動之液珠形變的速度太慢以及位移距離太長，使得介電式液態透鏡的反應時間太長。因此，有需要改善舊有的電極形狀設計，以解決上述問題。
    本發明之一範疇在於提供一種電極結構，應用於一液態透鏡，該電極結構包含：一第一環狀主體、複數個第一連接部、一第二環狀主體以及複數個第二連接部。複數個第一連接部連接第一環狀主體，並以第一環狀主體的幾何中心呈輻射狀向外延伸；複數個第二連接部連接第二環狀主體，並以第二環狀主體的幾何中心呈輻射狀向內延伸；同時，第一環狀主體與第二環狀主體係在相同的平面上，第一環狀主體的幾何中心與第二環狀主體的幾何中心係在相同的位置，第一連接部與第二連接部係相互交錯呈環狀排列。
    此外，每一第一連接部可具有複數個第一指叉型次結構，每一第二連接部可具有複數個第二指叉型次結構。
    複數個第一指叉型次結構係自其相對應的第一連接部向外延伸，環繞第一環狀主體的幾何中心形成複數個同心圓環，複數個第二指叉型次結構係自其相對應的第二連接部向外延伸，環繞第二環狀主體的幾何中心形成複數個同心圓環，並與複數個第一指叉型次結構相互交錯排列。
    或者，複數個第一指叉型次結構係自其相對應的第一連接部向外延伸，環繞該第一環狀主體的幾何中心形成複數個同心圓環，該複數個第二指叉型次結構係自其相對應的第二連接部向內凹陷，並與該複數個第一指叉型次結構相互交錯排列。
    綜上所述，本發明之電極結構透過複數個第一連接部與複數個第二連接部的設計，使得本發明在驅動液態透鏡之液珠時，能增快液珠形變的速度，進而使得介電式液態透鏡的反應時間減少。同時，透過複數個第一指叉型次結構與複數個第二指叉型次結構所形成的複數個同心圓環，使得本發明能保有控制電場的功能，進而能精確的控制液態透鏡之液珠調變焦距。並且，透過適當的簡化第一指叉型次結構或複數個第二指叉型次結構，使得第一連接部與第二連接部的數量得以增加，進而能更加增快液珠形變的速度，更加減少介電式液態透鏡的反應時間減少。
    本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
    請參閱圖二，圖二係繪示根據本發明之一較佳具體實施例之電極結構之示意圖。如圖二所示，本發明揭露一種電極結構2，應用於一液態透鏡，該電極結構2包含：一第一環狀主體20、複數個第一連接部22、一第二環狀主體24以及複數個第二連接部26。複數個第一連接部22連接第一環狀主體20，並以第一環狀主體20的幾何中心呈輻射狀向外延伸；複數個第二連接部26連接第二環狀主體24，並以第二環狀主體24的幾何中心呈輻射狀向內延伸；同時，第一環狀主體20與第二環狀主體24係在相同的平面上，第一環狀主體20的幾何中心與第二環狀主體24的幾何中心係在相同的位置，第一連接部22與第二連接部26係相互交錯呈環狀排列。
    於本具體實施例中，第一環狀主體20與第二環狀主體24係為圓形，第一連接部22係有八個，每一第一連接部22係呈長條狀，環繞第一環狀主體20的外圍，第二連接部26亦有八個，每一第二連接部26亦呈長條狀，環繞第二環狀主體24的內圍。由於第一環狀主體20較第二環狀主體24為小，因此當第一環狀主體20與第二環狀主體24設置在相同的平面上並且第一環狀主體20的幾何中心與第二環狀主體24的幾何中心設置在相同的位置時，複數個第一連接部22與複數個第二連接部26便會設置在相同的區域上，透過相互交錯的排列使得複數個第一連接部22與複數個第二連接部26環繞在第一環狀主體20的外圍與第二環狀主體24的內圍之間而不相互重疊。
    然而，於實際應用中，第一環狀主體20與第二環狀主體24並不以圓形為限，亦可為橢圓形，方形等其餘幾何結構。只要複數個第一連接部22與複數個第二連接部26相互交錯環繞在第一環狀主體20的外圍與第二環狀主體22的內圍之間即可達到相同的功效。第一連接部22與第二連接部26亦不以八個為限，亦可依照設計者的需求增加或是減少其數量。
    此外，請再次參閱圖二，如圖二所示，每一第一連接部22具有複數個第一指叉型次結構220，每一第二連接部26具有複數個第二指叉型次結構260。複數個第一指叉型次結構220係自其相對應的第一連接部22向外延伸，環繞第一環狀主體20的幾何中心形成複數個同心圓環，複數個第二指叉型次結構260係自其相對應的第二連接部26向外延伸，環繞第二環狀主體24的幾何中心形成複數個同心圓環，並與該複數個第一指叉型次結構220相互交錯排列。
    於本具體實施例中，每一第一連接部22係由第一環狀主體20的外圍往第二環狀主體24的內圍形成複數個第一指叉型次結構220，並且距離第一環狀主體20的幾何中心相同的第一指叉型次結構220會形成環狀排列，進而成同心圓環之形狀。同樣地，每一第二連接部26係由第二環狀主體24的外圍往第一環狀主體20的內圍形成複數個第二指叉型次結構260，並且距離第二環狀主體24的幾何中心相同的第二指叉型次結構260會形成環狀排列，進而成同心圓環之形狀。各個與第一環狀主體20的幾何中心距離不同的第一指叉型次結構220以及各個與第二環狀主體24的幾何中心距離不同的第二指叉型次結構260，便會形成數層不同的同心圓環結構。
    此外，由於第一連接部22與第二連接部26係相互交錯，因此複數個第一指叉型次結構220環繞第一環狀主體20的幾何中心所形成的複數個同心圓環係為不連續的同心圓環，每一第一指叉型次結構220係與相鄰的第一指叉型次結構220間隔一個第二連接部26。然而由於第二連接部26極為細且窄，因此兩相鄰的第一指叉型次結構220之間的空隙亦極為細且窄而能大致形成同心圓環之形狀。同樣地，複數個第二指叉型次結構260環繞第二環狀主體24的幾何中心所形成的複數個同心圓環亦為不連續的同心圓環，每一第二指叉型次結構260係與相鄰的第二指叉型次結構260間隔一個第一連接部22。並由於第一連接部22極為細且窄，因此兩相鄰的第二指叉型次結構260之間的空隙亦極為細且窄而能大致形成同心圓環之形狀。
    於本具體實施例中，第一環狀主體20具有一第一端頭200，第二環狀主體24具有一第二端頭240。第一端頭200係自第一環狀主體20延伸而出，並用以連接正極。第二端頭240係自第二環狀主體24延伸而出，並用以連接負極。於實際應中，亦可改為由第一端頭200連接負極，第二端頭240連接正極，其效果相同。
    相較於習知技術，本發明之電極結構2透過複數個第一連接部22與複數個第二連接部26的設計，使得本發明在驅動液態透鏡之液珠時，能增快液珠形變的速度，進而使得介電式液態透鏡的反應時間減少。同時，透過複數個第一指叉型次結構220與複數個第二指叉型次結構260所形成的複數個同心圓環，本發明能保有控制電場的功能，進而能精確的控制液態透鏡之液珠調變焦距。
    請參閱圖三，圖三係繪示根據本發明之另一較佳具體實施例之電極結構之示意圖。於本具體實施例中，本發明之電極結構包含：一第一環狀主體30、複數個第一連接部32、一第二環狀主體34、複數個第二連接部36、複數個第一指叉型次結構320以及複數個第二指叉型次結構360。複數個第一連接部32連接第一環狀主體30，並以第一環狀主體30的幾何中心呈輻射狀向外延伸；複數個第二連接部36連接第二環狀主體34，並以第二環狀主體34的幾何中心呈輻射狀向內延伸；同時，第一環狀主體30與第二環狀主體34係在相同的平面上，第一環狀主體30的幾何中心與第二環狀主體34的幾何中心係在相同的位置，第一連接部32與第二連接部36係相互交錯呈環狀排列。此外，每一第一連接部32具有複數個第一指叉型次結構320，每一第二連接部36具有複數個第二指叉型次結構360。複數個第一指叉型次結構320係自其相對應的第一連接部32向外延伸，環繞第一環狀主體30的幾何中心形成複數個同心圓環，複數個第二指叉型次結構360係自其相對應的第二連接部36向外延伸，環繞第二環狀主體34的幾何中心形成複數個同心圓環，並與該複數個第一指叉型次結構320相互交錯排列。
    值得注意的是，於本具體實施例中，第一連接部32的寬度係大於與其相對應的第一指叉型次結構320的寬度，第二連接部36的寬度係大於與其相對應的第二指叉型次結構360的寬度。如此，本發明之電極結構能更有效得增快液珠形變的速度並保有控制電場的功能，進而能精確且快速的控制液態透鏡之液珠調變焦距。
    請參閱圖四，圖四係繪示根據本發明之另一較佳具體實施例之電極結構之示意圖。於本具體實施例中，本發明之電極結構包含：一第一環狀主體40、複數個第一連接部42、一第二環狀主體44以及複數個第二連接部46。複數個第一連接部42連接第一環狀主體40，並以第一環狀主體40的幾何中心呈輻射狀向外延伸；複數個第二連接部46連接第二環狀主體44，並以第二環狀主體44的幾何中心呈輻射狀向內延伸；同時，第一環狀主體40與第二環狀主體44係在相同的平面上，第一環狀主體40的幾何中心與第二環狀主體44的幾何中心係在相同的位置，第一連接部42與第二連接部46係相互交錯呈環狀排列。
    值得注意的是，於本具體實施例中，本發明省略了第一指叉型次結構與第二指叉型次結構，並使得第一連接部42與第二連接部46的數量盡可能增加。如此，本發明之電極結構能大幅增快液珠形變的速度，進而使得介電式液態透鏡的反應時間大幅減少。
    請參閱圖五，圖五係繪示根據本發明之另一較佳具體實施例之電極結構之示意圖。於本具體實施例中，本發明之電極結構包含：一第一環狀主體50、複數個第一連接部52、一第二環狀主體54、複數個第二連接部56、複數個第一指叉型次結構520以及複數個第二指叉型次結構560。複數個第一連接部52連接第一環狀主體50，並以第一環狀主體50的幾何中心呈輻射狀向外延伸；複數個第二連接部56連接第二環狀主體54，並以第二環狀主體54的幾何中心呈輻射狀向內延伸；同時，第一環狀主體50與第二環狀主體54係在相同的平面上，第一環狀主體50的幾何中心與第二環狀主體54的幾何中心係在相同的位置，第一連接部52與第二連接部56係相互交錯呈環狀排列。此外，每一第一連接部52具有複數個第一指叉型次結構520，每一第二連接部56具有複數個第二指叉型次結構560。複數個第一指叉型次結構520係自其相對應的第一連接部52向外延伸，環繞第一環狀主體50的幾何中心形成複數個同心圓環，複數個第二指叉型次結構560係自其相對應的第二連接部56向內凹陷，並與該複數個第一指叉型次結構520相互交錯排列。
    值得注意的是，於本具體實施例中，本發明之第二指叉型次結構560係自其相對應的第二連接部56向內凹陷而非向外延伸。如此，本發明之電極結構能簡化第二指叉型次結構560的設計並維持第二指叉型次結構560與第一指叉型次結構520相互交錯排列的效果，進而能在保有同心圓環結構的同時容納更多的第一連接部52與第二連接部56，使得本發明能在保有控制電場的功能的同時增加液珠形變的速度，進而能精確且快速的控制液態透鏡之液珠調變焦距。
    於實際應用中，本發明亦可改為將複數個第二指叉型次結構560自其相對應的第二連接部56向外延伸，環繞第二環狀主體54的幾何中心形成複數個同心圓環，複數個第一指叉型次結構520自其相對應的第一連接部52向內凹陷，並與複數個第二指叉型次結構560相互交錯排列。如此亦能達成與上述相同的效果。
    綜上所述，本發明之電極結構透過複數個第一連接部與複數個第二連接部的設計，使得本發明在驅動液態透鏡之液珠時，能增快液珠形變的速度，進而使得介電式液態透鏡的反應時間減少。同時，透過複數個第一指叉型次結構與複數個第二指叉型次結構所形成的複數個同心圓環，使得本發明能保有控制電場的功能，進而能精確的控制液態透鏡之液珠調變焦距。並且，透過適當的簡化第一指叉型次結構或複數個第二指叉型次結構，使得第一連接部與第二連接部的數量得以增加，進而能更加增快液珠形變的速度，更加減少介電式液態透鏡的反應時間減少。
    藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
    1．．．同心圓環電極
    2．．．電極結構
    20．．．第一環狀主體
    22．．．第一連接部
    24．．．第二環狀主體
    26．．．第二連接部
    200．．．第一端頭
    220．．．第一指叉型次結構
    240．．．第二端頭
    260．．．第二指叉型次結構
    30．．．第一環狀主體
    32．．．第一連接部
    34．．．第二環狀主體
    36．．．第二連接部
    320．．．第一指叉型次結構
    360．．．第二指叉型次結構
    40．．．第一環狀主體
    42．．．第一連接部
    44．．．第二環狀主體
    46．．．第二連接部
    50．．．第一環狀主體
    52．．．第一連接部
    54．．．第二環狀主體
    56．．．第二連接部
    520．．．第一指叉型次結構
    560．．．第二指叉型次結構
    圖一係繪示先前技術中用於介電式液態透鏡的同心圓環電極。
    圖二係繪示根據本發明之一較佳具體實施例之電極結構之示意圖。
    圖三係繪示根據本發明之另一較佳具體實施例之電極結構之示意圖。
    圖四係繪示根據本發明之另一較佳具體實施例之電極結構之示意圖。
    圖五係繪示根據本發明之另一較佳具體實施例之電極結構之示意圖。
    2．．．電極結構
    20．．．第一環狀主體
    22．．．第一連接部
    24．．．第二環狀主體
    26．．．第二連接部
    200．．．第一端頭
    220．．．第一指叉型次結構
    240．．．第二端頭
    260．．．第二指叉型次結構
    权利要求:
    Claims (7)
    [1] 一種電極結構，應用於一介電式液態透鏡，該電極結構包含：一第一環狀主體；複數個第一連接部，連接該第一環狀主體，並以該第一環狀主體的幾何中心呈輻射狀向外延伸；一第二環狀主體；以及複數個第二連接部，連接該第二環狀主體，並以該第二環狀主體的幾何中心呈輻射狀向內延伸；其中，該第一環狀主體與該第二環狀主體係在相同的平面上，該第一環狀主體的幾何中心與該第二環狀主體的幾何中心係在相同的位置，該第一連接部與該第二連接部係相互交錯呈環狀排列。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之電極結構，其中每一第一連接部具有複數個第一指叉型次結構，每一第二連接部具有複數個第二指叉型次結構。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述之電極結構，其中該複數個第一指叉型次結構係自其相對應的第一連接部向外延伸，環繞該第一環狀主體的幾何中心形成複數個同心圓環，該複數個第二指叉型次結構係自其相對應的第二連接部向外延伸，環繞該第二環狀主體的幾何中心形成複數個同心圓環，並與該複數個第一指叉型次結構相互交錯排列。
    [4] 如申請專利範圍第2項所述之電極結構，其中該複數個第一指叉型次結構係自其相對應的第一連接部向外延伸，環繞該第一環狀主體的幾何中心形成複數個同心圓環，該複數個第二指叉型次結構係自其相對應的第二連接部向內凹陷，並與該複數個第一指叉型次結構相互交錯排列。
    [5] 如申請專利範圍第2項所述之電極結構，其中該複數個第二指叉型次結構係自其相對應的第二連接部向外延伸，環繞該第二環狀主體的幾何中心形成複數個同心圓環，該複數個第一指叉型次結構係自其相對應的第一連接部向內凹陷，並與該複數個第二指叉型次結構相互交錯排列。
    [6] 如申請專利範圍第3項所述之電極結構，其中該第一連接部的寬度係大於該複數個第一指叉型次結構的寬度。
    [7] 如申請專利範圍第3項所述之電極結構，其中該第二連接部的寬度係大於該複數個第二指叉型次結構的寬度。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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