專(zhuān)利名稱(chēng)：流體透鏡橫向移動(dòng)的制作方法
流體透鏡橫向移動(dòng)優(yōu)先權(quán)本申請(qǐng)要求2007年10月29日提交的題為“Fluid Lens Lateral Shifting”的 美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)11/978，302的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于構(gòu)建流體透鏡的方法，尤其涉及用于優(yōu)化流體透鏡的 側(cè)壁輪廓的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于構(gòu)建流體透鏡的方法。該方法包括 建立一種廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)并且將這種廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)轉(zhuǎn)換成由側(cè)壁輪廓參數(shù)的不同 組合定義的多個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)。每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)是由透鏡側(cè)壁接觸角與沿 著X軸的目標(biāo)透鏡流體橫向移動(dòng)之間的運(yùn)算線性度來(lái)表征的。之后，該方法包括通過(guò)在已 確定的斜率平坦性度量ε之內(nèi)評(píng)估每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一致性，確定在沿X軸 的位置范圍上透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度。接下來(lái)評(píng)估透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù) 的各個(gè)運(yùn)算線性度，以標(biāo)識(shí)經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓。然后，通過(guò)形成流體透鏡貯存器，構(gòu)建出流 體透鏡，該貯存器具有至少一個(gè)側(cè)壁，該側(cè)壁具有經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，該方法包括通過(guò)在已確定的斜率平坦性度量ε 之內(nèi)評(píng)估每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一致性，確定在沿X軸的位置范圍(包括X = O 的位置)上透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，該方法包括將這種廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)轉(zhuǎn)換成由 側(cè)壁輪廓參數(shù)的不同組合定義的多個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)。每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)是 由下列各組之間的運(yùn)算線性度來(lái)表征的(i)透鏡側(cè)壁接觸角與沿著X軸的目標(biāo)透鏡流體 橫向移動(dòng)之間的運(yùn)算線性度；(ii)透鏡側(cè)壁接觸角與側(cè)壁電極電勢(shì)之間的運(yùn)算線性度；或 (iii)透鏡側(cè)壁接觸角與透鏡焦距之間的運(yùn)算線性度。本發(fā)明并不限于上文所提供的或本文所描述的其它特定實(shí)施方式。預(yù)期，通過(guò)對(duì) 所揭示的實(shí)施方式作出各種修改和變動(dòng)，可能得到額外的實(shí)施方式。這種修改和變動(dòng)是允 許的，且不背離說(shuō)明書(shū)所描述的和權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的范圍。


應(yīng)該相信，結(jié)合附圖根據(jù)下面的描述可以更佳地理解本發(fā)明的實(shí)施方式, 其中圖1是流體透鏡的橫截面圖；圖2是用于描繪流體透鏡中的透鏡流體橫向移動(dòng)的圖示；圖3是用于描繪不同的側(cè)壁導(dǎo)數(shù)對(duì)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的影響的圖示；圖4是用于描繪運(yùn)算線性度隨側(cè)壁輪廓參數(shù)的變化而變化的圖示；圖5是用于描繪透鏡側(cè)壁接觸角和透鏡流體橫向移動(dòng)位置之間的關(guān)系的圖示；
圖6是用于描繪流體透鏡的圖示；以及圖7是用于描繪在側(cè)壁輪廓參數(shù)變化時(shí)透鏡曲率半徑對(duì)運(yùn)算線性度的影響的圖
7J\ ο附圖中闡明的實(shí)施方式是示例性的，并不旨在限制由權(quán)利要求書(shū)定義的本發(fā)明。 此外，根據(jù)詳細(xì)說(shuō)明可以更完整清晰地理解附圖和本發(fā)明的各個(gè)方面。
具體實(shí)施方式
首先參照?qǐng)D1，流體透鏡10—般包括流體透鏡貯存器12、電響應(yīng)透鏡流體14以及 一個(gè)或多個(gè)控制電極16。通常，流體透鏡貯存器12是至少部分地由一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁18來(lái) 限定的，而透鏡流體14則至少部分地被保持在流體透鏡貯存器12之內(nèi)。同時(shí)，控制電極16 可以沿著流體透鏡貯存器12的至少一個(gè)側(cè)壁18設(shè)置，或大致平行于該至少一個(gè)側(cè)壁18而 延伸。通常，流體透鏡貯存器12包括光學(xué)孔徑或窗口 24，用于允許光穿過(guò)其中所保持的 透鏡流體14而傳播?？梢杂猛哥R流體14的表面20的形狀來(lái)聚集并操縱穿過(guò)透鏡10的光 束。通過(guò)將電勢(shì)施加到沿著貯存器12的側(cè)壁18而設(shè)置的控制電極16，可以改變電響應(yīng)透 鏡流體14的表面20的形狀。通過(guò)獨(dú)立地調(diào)節(jié)控制電極16的電勢(shì)，有可能使透鏡流體14 橫向地移動(dòng)，由此改變透鏡流體14的表面20的形狀以及穿過(guò)透鏡流體14投射的光束的焦 點(diǎn)和/或方向。例如，可以配置流體透鏡14使透鏡流體14的表面20包括大致圓柱的輪廓 (當(dāng)控制電極16處于未加偏壓狀態(tài)時(shí))以及斜圓柱的輪廓(當(dāng)對(duì)控制電極16加上偏壓以 產(chǎn)生一電場(chǎng)來(lái)改變透鏡流體14的表面20的曲率時(shí))。為了描述本發(fā)明的實(shí)施方式，根據(jù)透 鏡流體的最高點(diǎn)(此處透鏡流體表面的斜率等于零)來(lái)標(biāo)識(shí)透鏡流體橫向位置?？梢栽谕哥R貯存器12之內(nèi)設(shè)置一種補(bǔ)充的但截然不同的流體22，以幫助使透鏡 流體14穩(wěn)定且恰當(dāng)?shù)乜刂?。例如，并非限定，在用電響?yīng)油作為透鏡流體14時(shí)，可以將水 基流體(aqueous-based fluid) 22裝入透鏡10之內(nèi)并且設(shè)置在透鏡10的流體貯存器12 中所保持的油之上。在美國(guó)專(zhuān)利6，538，823,6, 778，328和6，936，809中清晰地示出了此類(lèi) 配置。上述專(zhuān)利中有助于理解流體透鏡設(shè)計(jì)的一般概念以及使用電場(chǎng)改變流體透鏡光學(xué)性 質(zhì)的方式的那些內(nèi)容被引用在此作為參考。圖2示出了通過(guò)調(diào)節(jié)電勢(shì)使透鏡流體移動(dòng)的情況。圖2描繪了流體透鏡的橫截 面圖，該流體透鏡包括V-凹槽流體透鏡貯存器，該貯存器具有限定的側(cè)壁輪廓以及電響應(yīng) 透鏡流體。在左邊y軸(單位是毫米)上顯示側(cè)壁輪廓SP，作為χ軸(單位是毫米)上的 X位置的函數(shù)。參照左邊的1軸和X軸，也顯示了 X = 0. Omm處的透鏡表面LSl以及χ = 0. 2mm處的透鏡表面LS2。此處，給出透鏡流體的透鏡曲率半徑R為1. 0mm，給出透鏡流體的 橫截面面積A為1. Omm20在沿χ軸的兩個(gè)χ位置處，呈現(xiàn)透鏡流體1)其中χ = 0. Omm(LSl) 且控制電極的電勢(shì)是處于未加偏壓狀態(tài)；以及2)其中χ = 0. 2mm(LS2)且控制電極的電勢(shì) 是加偏壓的，從而使透鏡流體沿著χ軸橫向地移動(dòng)。由此，對(duì)于χ = +0.2mm的橫向位移， 圖2示出了透鏡流體的表面。圖2也示出了曲率CC的透鏡流體中心相對(duì)于χ軸和左邊y 軸的位置，該位置是沿著χ軸的透鏡流體移動(dòng)的函數(shù)，也是左邊和右邊透鏡側(cè)壁接觸角LCA 和RCA(接觸角是以沿右邊y軸的度數(shù)給出的)的函數(shù)?？赡茏⒁獾剑瑢?duì)于對(duì)稱(chēng)的側(cè)壁輪廓 (比如V-凹槽輪廓)而言，左邊和右邊透鏡側(cè)壁接觸角是彼此鏡像對(duì)稱(chēng)的，這樣，可以表達(dá)為0Mt(X) = %ight(-x)。因此，為了簡(jiǎn)化描述，只討論了單個(gè)或右邊透鏡側(cè)壁接觸角及其 有關(guān)的函數(shù)。此外，為了描述和定義本發(fā)明，注意到，“電響應(yīng)的”流體可以是導(dǎo)電流體、導(dǎo) 電性有限的極化流體(poled fluid)、或任何可按本文所描述的方式物理地響應(yīng)于所加電 場(chǎng)的流體。控制電極可以較佳地包括可獨(dú)立控制的電極以使操作多功能性達(dá)到最大。圖3 示出了當(dāng)V-凹槽輪廓側(cè)壁導(dǎo)數(shù)(側(cè)壁斜率“SS”)從χ = 0. 2變到χ = 2. 0時(shí)右邊透鏡側(cè) 壁接觸角是如何變化的，右邊透鏡側(cè)壁接觸角是以y軸上的度數(shù)給出的，且是χ軸上的橫向 移動(dòng)(單位是毫米)的函數(shù)。從圖3中明顯看到，與具有淺側(cè)壁的V-凹槽輪廓相比，具有 更陡?jìng)?cè)壁的V-凹槽輪廓一般產(chǎn)生更大的右邊透鏡側(cè)壁接觸角的變化。根據(jù)特定流體透鏡 聚集和/或光束操縱應(yīng)用的要求，一個(gè)V-凹槽貯存器輪廓與另一個(gè)輪廓相比，可以產(chǎn)生更 合適的性能特征。例如，當(dāng)需要大的透鏡流體橫向移動(dòng)時(shí)，淺側(cè)壁輪廓可能是較佳的，因?yàn)?這種應(yīng)用需要更小的透鏡側(cè)壁接觸角控制范圍。另一個(gè)示例是需要高分辨率橫向透鏡流體 定位的示例，陡的側(cè)壁輪廓可能是較佳的，以減小與給定的透鏡側(cè)壁接觸角的受控變化相 關(guān)聯(lián)的透鏡流體的橫向移動(dòng)量。
因此，根據(jù)特定的流體透鏡應(yīng)用的要求，可能期望選擇一種流體透鏡貯存器，其輪 廓最適合于在輸入變量(比如透鏡側(cè)壁接觸角)和輸出變量(比如透鏡流體橫向偏移位 置)之間獲得線性關(guān)系。這樣，為了恰當(dāng)?shù)剡m應(yīng)各種流體透鏡應(yīng)用，流體透鏡貯存器可以包 括各種輪廓中的一個(gè)或多個(gè)，這包括但不限于V-凹槽輪廓、雙曲線輪廓、拋物線輪廓、環(huán)形 輪廓、矩形輪廓、或其它線性和非線性輪廓、或者它們的組合。本文所描述的側(cè)壁輪廓優(yōu)化方案有助于確保提供合適的貯存器輪廓，并且產(chǎn)生在 透鏡側(cè)壁接觸角和透鏡流體橫向偏移之間的線性響應(yīng)。另外，通過(guò)消除由非線性響應(yīng)所表 征的輪廓一般所需要的查詢(xún)表或其它專(zhuān)用電路或編程，本文所描述的側(cè)壁輪廓優(yōu)化方案可 以允許簡(jiǎn)化外部控制電子設(shè)備。如本文中所使用的那樣，與側(cè)壁輪廓有關(guān)的術(shù)語(yǔ)“最佳的”、 “經(jīng)優(yōu)化的”和“優(yōu)化”并不要求標(biāo)識(shí)和/或并入以及在流體透鏡中應(yīng)用完美的或甚至可能 最佳的側(cè)壁輪廓。而是，應(yīng)該將與側(cè)壁輪廓有關(guān)的術(shù)語(yǔ)“最佳的”、“經(jīng)優(yōu)化的”和“優(yōu)化”簡(jiǎn) 單地理解成意指一種具有至少某種運(yùn)算線性度的側(cè)壁輪廓。本發(fā)明的實(shí)施方式一般涉及構(gòu)建包括經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓的流體透鏡的方法。根據(jù) 構(gòu)建流體透鏡的一個(gè)方法，建立了一個(gè)廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)。例如，可以將這種廣義側(cè)壁輪廓 函數(shù)表達(dá)為f (X) = Co+Ci I χ I +C21 χ 12+C31 χ |3+· · · +Cn I χ In接下來(lái)可以將這種廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)f (χ)轉(zhuǎn)換成由側(cè)壁輪廓參數(shù)的不同組合定 義的多個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)f (X1)，f (X2)，…。更具體地講，通過(guò)改變系數(shù)C0, C1, C2, C3, Cn，可以將這種廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)f (χ)轉(zhuǎn)換成多個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)f (X1)，f (X2)，…。 另外，通過(guò)設(shè)置Ctl = 0，可以將這種廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)f(x)轉(zhuǎn)換成多個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函 數(shù)f (X1)，f (X2)，...，因?yàn)镃tl用作為恒定的偏移項(xiàng)，且通常對(duì)透鏡側(cè)壁接觸角沒(méi)有影響。從上述廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)f(x)中推出的每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)f (X1), f(x2),...都將由透鏡側(cè)壁接觸角和沿X軸的目標(biāo)透鏡流體橫向移動(dòng)之間的給定的運(yùn)算線 性度來(lái)表征。根據(jù)該方法，通過(guò)在已確定的斜率平坦性度量ε之內(nèi)評(píng)估每個(gè)透鏡側(cè)壁接 觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一致性，在沿X軸的位置范圍上對(duì)每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)確定運(yùn)算線性 度。
特別是，可以通過(guò)使用下面的方程來(lái)評(píng)估導(dǎo)數(shù)一致性 在這些方程中，d Θ Eight是指待評(píng)估的右邊透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，而&是指 待評(píng)估的透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的運(yùn)算線性度。斜率平坦性度量ε可以定義在評(píng)估透鏡側(cè) 壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一致性時(shí)非一致性的可允許的范圍。一般是在任何相對(duì)小的值處建立 斜率平坦性度量ε。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，斜率平坦性度量ε大約是士5%。然而，因 為斜率平坦性度量ε是流體透鏡的應(yīng)用要求的函數(shù)，所以可以預(yù)期，根據(jù)特定的流體透鏡 應(yīng)用的要求，可以在任何其它值處建立斜率平坦性度量ε。在已確定透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度之后，該方法還包括評(píng)估這些運(yùn) 算線性度以識(shí)別經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓。一般但非必然，識(shí)別經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓為這樣一種，即 將所述側(cè)壁輪廓配置成針對(duì)特定的流體透鏡應(yīng)用產(chǎn)生期望的性能特征。這通常是包括最大 運(yùn)算線性度的側(cè)壁輪廓，從而提供在透鏡側(cè)壁接觸角和透鏡流體橫向移動(dòng)之間最寬的線性 關(guān)系。一旦識(shí)別了用于特定流體透鏡應(yīng)用的經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓，則該方法包括通過(guò)形 成具有至少一個(gè)側(cè)壁(包括經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓)的流體透鏡貯存器，來(lái)構(gòu)建流體透鏡。由 此，構(gòu)建了這樣一種流體透鏡，即將所述流體透鏡配置成在透鏡側(cè)壁接觸角和透鏡流體橫 向移動(dòng)之間產(chǎn)生線性關(guān)系，并且產(chǎn)生特定流體透鏡應(yīng)用的期望的性能特征。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，確定透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度，其中沿χ軸的 位置范圍包括X = 0的位置。然而，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，確定各個(gè)運(yùn)算線性度，其中沿X 軸的位置范圍排除了 χ = 0的位置。另外，確定透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度，其 中沿χ軸的位置范圍包括χ > 0或χ < 0的位置。進(jìn)一步參照?qǐng)D4-6，可以證明所描述的側(cè)壁輪廓優(yōu)化過(guò)程。圖4示出了以探索運(yùn)算 線性度&為目標(biāo)而執(zhí)行的仿真。更具體地講，這些仿真的目標(biāo)是探索側(cè)壁輪廓參數(shù)C2和C3 的值的范圍，同時(shí)保持C1 = O,因?yàn)橥哥R側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)僅隨著C1值增大而增大；這 些仿真的目標(biāo)還有評(píng)估右邊透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)運(yùn)算線性度&。同樣，此處，透鏡曲率半徑 R被設(shè)為等于1.0mm，且橫截面面積A等于1.0mm2。另外，斜率平坦性度量ε等于士5%。圖4示出了對(duì)于C2和C3的某些值而言右邊透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)導(dǎo)數(shù)在χ = 0處 達(dá)到了零。此外，圖4示出了對(duì)于在C2 = 0.8,C3 = 0和(2 = 0、C3 = 1.5之間形成線條的 C2和C3值的范圍而言運(yùn)算線性度是最大的= 0. 20mm)。運(yùn)算線性度中偶爾可見(jiàn)的不規(guī) 則性是因仿真期間所引入的小橫截面面積離散化誤差的影響而導(dǎo)致的。應(yīng)該很明顯，這些 誤差不會(huì)使作為C2和C3的函數(shù)的運(yùn)算線性度&的一般趨勢(shì)變模糊。圖5示出了作為圖4所示仿真的橫向移動(dòng)(在χ軸上且單位是毫米)的函數(shù)的右 邊透鏡側(cè)壁接觸角導(dǎo)數(shù)(在y軸上且單位是度/毫米)，以證實(shí)右邊透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù) 在X = O附近是零。更具體地講，在圖5中，針對(duì)數(shù)C1、C2、C3側(cè)壁輪廓(其中線性度^ = 0.20mm)，畫(huà)出了右邊透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)導(dǎo)數(shù)(如圖4中菱形所示)。這些圖示出了透鏡側(cè)壁接觸角導(dǎo)數(shù)的相對(duì)平坦性，這意味著在右邊透鏡側(cè)壁接觸角和目標(biāo)透鏡流體橫向移動(dòng) 位置X之間存在線性關(guān)系。盡管圖5中的每條曲線基本上是平坦的，但是X = O處的導(dǎo)數(shù) 的值改變了超過(guò)40%。這種導(dǎo)數(shù)變化為流體透鏡的設(shè)計(jì)者提供了在選擇側(cè)壁輪廓方面的額 外的自由度，因?yàn)槿缟厦娴腣-凹槽輪廓所示，可以調(diào)節(jié)該導(dǎo)數(shù)以?xún)?yōu)化最大流體透鏡調(diào)諧范 圍和/或橫向放置準(zhǔn)確度。 此外，圖6示出了在軸如同圖2中那樣的情況下右邊透鏡側(cè)壁接觸角和目標(biāo)透鏡 流體橫向移動(dòng)位置χ之間的線性關(guān)系。更具體地講，圖6繪出了用于選定的輪廓(其中f(x) (C1 = OX2 = 0. 8和C3 = 0. 2))的側(cè)壁輪廓(SP)以及左邊和右邊透鏡側(cè)壁接觸角(LCA和 RCA)。將左邊和右邊透鏡側(cè)壁接觸角均繪制成是透鏡流體橫向位移的函數(shù)，χ軸上的單位 是毫米。此處，同樣，將透鏡流體的曲率半徑R設(shè)置成等于1. 0mm，將透鏡流體的橫截面面積 A設(shè)置成等于1.0mm2。圖7示出了為了探索透鏡曲率半徑R的變化對(duì)最佳側(cè)壁輪廓和運(yùn)算線性度的影響 而執(zhí)行的仿真，同時(shí)假定了橫截面面積A保持恒定。這種透鏡曲率半徑R的變化可能對(duì)如 下流體透鏡應(yīng)用是重要的其中在焦點(diǎn)和透鏡流體橫向移動(dòng)值的范圍上均需要光束聚集和 透鏡流體橫向移動(dòng)。更具體地講，圖7示出了當(dāng)調(diào)節(jié)側(cè)壁輪廓參數(shù)C2和C3且C1 = 0且橫截 面面積A= LOmm2時(shí)透鏡曲率半徑R的三個(gè)不同值的運(yùn)算線性度&。這些仿真揭示了當(dāng)曲 率半徑R增大時(shí)，運(yùn)算線性度也增大(從R = 0. 75mm時(shí)的\ = 0. Imm增大到R=L 25mm 時(shí)的& = 0. 3mm)。這些結(jié)果顯示了，如果更大的運(yùn)算線性度是期望的，則可能需要具有更 大曲率半徑(比如更長(zhǎng)的焦距)的透鏡流體。C2和C3值的定義域的大小(其中針對(duì)給定的曲率半徑R值，獲得運(yùn)算線性度)也 隨著R增大而增大。此外，圖7的內(nèi)容揭示了有限的一組C2和C3值，其中運(yùn)算線性度是最 大的，不管所選的透鏡曲率半徑R值是多少。這在圖7中R = 0. 75mm到R = 1. 25mm的范 圍中得到證明。可以執(zhí)行額外的仿真，以探索涉及更高階項(xiàng)的側(cè)壁輪廓f(x)的優(yōu)化。圖7 指示了如果將側(cè)壁輪廓f(x)階數(shù)限制到η = 2，則在χ = 0附近線性透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù) 的期望輪廓將是C1 = 0、C2 = 0. 8。除了在透鏡側(cè)壁接觸角和透鏡流體橫向移動(dòng)位置之間產(chǎn)生線性關(guān)系以外，也可以 用根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁輪廓優(yōu)化來(lái)補(bǔ)償流體透鏡中可能存在的其它非線性來(lái)源。例如，在施 加到電響應(yīng)透鏡流體的控制電極電勢(shì)與所得的透鏡側(cè)壁接觸角之間，可能存在非線性傳遞 函數(shù)。另一個(gè)示例是在透鏡側(cè)壁接觸角和透鏡焦距之間可能存在非線性傳遞函數(shù)的示例， 這可能是通過(guò)透鏡曲率半徑R的變化而實(shí)現(xiàn)的。這種補(bǔ)償方案的使用通過(guò)將所有非線性響應(yīng)復(fù)雜性重新引導(dǎo)至用于構(gòu)建包括本 文所描述的最佳側(cè)壁的流體透鏡的方法中，就可以簡(jiǎn)化流體透鏡。此外，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的大規(guī)模 生產(chǎn)制造技術(shù)就可以很容易地且準(zhǔn)確地構(gòu)造非線性側(cè)壁輪廓，比如但不限于，側(cè)壁輪廓的 注入成型、沖壓、壓紋、蝕刻、或它們的組合。注意到，在本文中，以特定方式“配置”本發(fā)明的部件，或以特定方式“配置”而實(shí) 施特定性質(zhì)或功能等引述都是結(jié)構(gòu)性的引述，而非關(guān)于預(yù)定用途的引述。更具體地講，本文 所引述的對(duì)組件進(jìn)行“配置”的方式是指該組件的現(xiàn)有的物理?xiàng)l件，并且被視為該組件的結(jié) 構(gòu)性特征的明確引述。注意到，在本文中，像“較佳地”、“共同地”和“典型地”等術(shù)語(yǔ)并不旨在限制本發(fā)明的范圍或暗指某些特征對(duì)于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能而言是關(guān)鍵性的、必不可少的或很重要 的。相反，這些術(shù)語(yǔ)僅僅旨在標(biāo)識(shí)本發(fā)明實(shí)施方式的特定方面，或強(qiáng)調(diào)本發(fā)明特定實(shí)施方式 中可能使用或不使用的備選或額外的特征。為了描述并限定本發(fā)明，注意到，本文用“基本上”、“大約”等術(shù)語(yǔ)來(lái)表示任何定量 比較、值、測(cè)量、或其它表示的固有的不確定性。本文還用“基本上”、“大約”等術(shù)語(yǔ)來(lái)表示 某一定量表示在不導(dǎo)致所討論主題的基本功能產(chǎn)生變化的情況下可能與所陳述的參考值 有偏離的程度。上文已詳細(xì)描述了本發(fā)明并且參照了具體的實(shí)施方式，很明顯，在不背離權(quán)利要 求書(shū)所限定的本發(fā)明的范圍的情況下各種修改和變更都是可能的。更具體地講，盡管本發(fā) 明的一些方面可以被標(biāo)識(shí)為較佳的、特別有優(yōu)勢(shì)的或期望的，但是可以預(yù)期，本發(fā)明并不必 然限定于本發(fā)明的這些較佳方面。注意到，下列一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求使用了術(shù)語(yǔ)“其中”作為過(guò)渡短語(yǔ)。為了限定本發(fā)明，注意到，該術(shù)語(yǔ)是作為一種廣泛的過(guò)渡短語(yǔ)(用該過(guò)渡短語(yǔ)來(lái)引入一系列結(jié)構(gòu)特征 的引述)而被引入權(quán)利要求中的，并且應(yīng)該以與更常使用的廣泛的術(shù)語(yǔ)“包括”相同的方式 來(lái)進(jìn)行解釋。
權(quán)利要求
一種用于構(gòu)建包括流體透鏡貯存器的流體透鏡的方法，所述流體透鏡貯存器是至少部分地由一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁定義的，所述方法包括建立廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)；將所述廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)轉(zhuǎn)換成由側(cè)壁輪廓參數(shù)的不同組合定義的多個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)，其中，每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)是由透鏡側(cè)壁接觸角與沿x軸的目標(biāo)透鏡流體橫向移動(dòng)之間的運(yùn)算線性度來(lái)表征的；通過(guò)在已建立的斜率平坦性度量ε之內(nèi)評(píng)估每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一致性，確定在沿x軸的位置范圍上透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度；評(píng)估透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度，以標(biāo)識(shí)經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓；以及通過(guò)形成流體透鏡貯存器，構(gòu)建出流體透鏡，所述流體透鏡貯存器具有至少一個(gè)包括經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓的側(cè)壁。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)可以被表達(dá)為f(x) = Co+CjxI+CjxF+Cjxl3+···+Cn|x|n;并且通過(guò)改變Ctl，C1, C2, C3, Cn或其組合，將所述廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)轉(zhuǎn)換成多個(gè)透鏡側(cè)壁接 觸角函數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過(guò)設(shè)置Ctl = 0，將所述廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)轉(zhuǎn)換成多個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)計(jì)算下列方程，來(lái)評(píng)估每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一致性 d θ Rtght d9Rjghtd^RigHt d0Right 其中d θ Right是指待評(píng)估的透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，并且 Xl是指待評(píng)估的透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的運(yùn)算線性度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度被確定，其中沿χ軸的位置范圍包括χ = 0的 位置。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度被確定，其中沿χ軸的位置范圍排除χ = 0的 位置。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度被確定，其中沿χ軸的位置范圍包括χ > 0或 X < 0的位置。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度被確定，其中沿X軸的位置范圍包括χ > O和 X < O的位置。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，斜率平坦性度量ε定義在評(píng)估透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一致性時(shí)可允許的非一致 性的范圍。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于， 斜率平坦性度量ε大約是士5%。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，斜率平坦性度量ε是流體透鏡的應(yīng)用的要求的函數(shù)。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體透鏡包括至少部分地保持在流體透鏡貯存器之內(nèi)的電響應(yīng)透鏡流體；以及 一個(gè)或多個(gè)控制電極。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述控制電極被設(shè)置成沿著包括經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓的流體透鏡貯存器的側(cè)壁而放 置，或者大致平行于包括經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓的流體透鏡貯存器的側(cè)壁而延伸。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于， 所述流體透鏡被配置成使得透鏡流體的表面包括控制電極處于未加偏壓狀態(tài)時(shí)的大致圓柱形的輪廓；以及控制電極被加上偏壓以產(chǎn)生電場(chǎng)進(jìn)而改變透鏡流體的表面的曲率時(shí)的斜圓柱形的輪廓。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，流體透鏡貯存器包括V-凹槽輪廓、雙曲線輪廓、拋物線輪廓、環(huán)形輪廓、矩形輪廓、或 其它線性和非線性輪廓、或者它們的組合。
16.一種用于構(gòu)建流體透鏡的方法，所述流體透鏡包括至少部分地由一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁 定義的流體透鏡貯存器、至少部分地保持在流體透鏡貯存器之內(nèi)的電響應(yīng)透鏡流體以及一 個(gè)或多個(gè)控制電極，所述方法包括建立廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)；將所述廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)轉(zhuǎn)換成由側(cè)壁輪廓參數(shù)的不同組合定義的多個(gè)透鏡側(cè)壁接 觸角函數(shù)，其中，每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)是由透鏡側(cè)壁接觸角與沿χ軸的目標(biāo)透鏡流體 橫向移動(dòng)之間的運(yùn)算線性度來(lái)表征的；通過(guò)在已建立的斜率平坦性度量ε之內(nèi)評(píng)估每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一致 性，確定在沿X軸包括X = 0的位置的位置范圍上透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度； 評(píng)估透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度，以標(biāo)識(shí)經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓；以及 通過(guò)形成具有包括經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓的至少一個(gè)側(cè)壁的流體透鏡貯存器并沿著包括 經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓的流體透鏡貯存器的側(cè)壁放置控制電極，構(gòu)建出流體透鏡。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于， 所述廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)可以被表達(dá)為f(x) = Co+CjxI+CjxF+Cjxl3+···+Cn|x|n;并且通過(guò)改變Ctl，C1, C2, C3, Cn或其組合，將所述廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)轉(zhuǎn)換成多個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，通過(guò)計(jì)算下列方程，來(lái)評(píng)估每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一致性 其中d θ Right是指待評(píng)估的透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，并且Xl是指待評(píng)估的透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的運(yùn)算線性度。
19.一種用于構(gòu)建包括流體透鏡貯存器的流體透鏡的方法，所述流體透鏡貯存器是至 少部分地由一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁定義的，所述方法包括建立廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)；將所述廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)轉(zhuǎn)換成由側(cè)壁輪廓參數(shù)的不同組合定義的多個(gè)透鏡側(cè)壁接 觸角函數(shù)，其中，每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)是由下列各組之間的運(yùn)算線性度來(lái)表征的(i) 透鏡側(cè)壁接觸角與沿χ軸的目標(biāo)透鏡流體橫向移動(dòng)之間的運(yùn)算線性度；(ii)透鏡側(cè)壁接觸 角與側(cè)壁電極電勢(shì)之間的運(yùn)算線性度；或(iii)透鏡側(cè)壁接觸角與透鏡焦距之間的運(yùn)算線 性度；通過(guò)在已建立的斜率平坦性度量ε之內(nèi)評(píng)估每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一致 性，確定在沿X軸的位置范圍上透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度；評(píng)估透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度，以標(biāo)識(shí)經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓；以及通過(guò)形成流體透鏡貯存器，構(gòu)建出流體透鏡，所述流體透鏡貯存器具有至少一個(gè)包括 經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓的側(cè)壁。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于構(gòu)建流體透鏡的方法。該方法包括建立一種廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)并且將這種廣義側(cè)壁輪廓函數(shù)轉(zhuǎn)換成由側(cè)壁輪廓參數(shù)的不同組合定義的多個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)。之后，該方法包括通過(guò)在已建立的斜率平坦性度量ε之內(nèi)評(píng)估每個(gè)透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的導(dǎo)數(shù)一致性，來(lái)確定在沿x軸的位置范圍上透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度。接下來(lái)評(píng)估透鏡側(cè)壁接觸角函數(shù)的各個(gè)運(yùn)算線性度，以標(biāo)識(shí)經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓。然后，通過(guò)形成流體透鏡貯存器，構(gòu)建出流體透鏡，該貯存器具有至少一個(gè)包括經(jīng)優(yōu)化的側(cè)壁輪廓的側(cè)壁。
文檔編號(hào)G02B3/14GK101842722SQ200880114547
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者J·S·薩瑟蘭 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司