結合專利審查淺議液體變焦透鏡

肖伏鳳

摘 要：文章主要圍繞基于電潤濕效應的變焦透鏡技術進行展開，對液體變焦透鏡技術發展脈絡進行梳理，統計液體變焦透鏡領域的全球專利申請及在國內申請的分布情況，分析主要申請人的專利申請動態，有助于該領域的技術人員和企業人員了解液體變焦透鏡技術領域的發展態勢。

關鍵詞：液體透鏡；電潤濕；專利分析

中圖分類號：TH74 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）20-0081-02

1 概 述

隨著光學變焦技術的發展和現代光學儀器產業的需求，人們對液體透鏡的研究和應用得到了廣泛關注。 液體透鏡是一種新型的光學元件，具有一定的自主變焦功能。將這種元件應用于變焦系統，能有效的推動變焦系統向小型化、靈巧化發展。液體透鏡通常包括三種液體可變焦透鏡技術——基于填充液體表面曲率變化變焦技術、基于液晶的微變焦技術和介質電潤濕效應變焦技術，本文主要涉及電潤濕效應的變焦透鏡技術。

1875 年法國科學家 Gabriel Lippmann 首次提出了電毛細（Electrocapmary，EC）的現象[1]，在汞和電解液間施加了電壓，他發現因為存在靜電荷，界面的毛細管力產生了很大的變化，研究提出了非常著名的 Young-Lippmann 方程。而1936 年，Aleksandr Froumkine在液滴上通過施加電場來改變金屬表面界面的張力從而改變了水滴的形狀，且實現了液滴的運動。然而，該實驗穩定性不好。上世紀90年代，法國科學家Bruno Berge根據Lippmann的理論模型，在導電液體和金屬電極中間加了絕緣介質層，防止電解的發生，即在介質上實現了電潤濕（Electro-Wetting On Dielectric，EWOD）[2]，系統的穩定性得到很大的提高。由于絕緣介質層的存在，電荷得到足夠多的積累，接觸角變化的范圍也提高了很多。這個實驗突破了電潤濕的技術瓶頸，使得人們對電潤濕效應的技術創新研究進入了一個全新的時期。

本文旨在通過對基于電潤濕變焦透鏡技術的相關技術領域的專利申請數據進行統計，歸納該技術領域專利技術的特點、現狀以及發展趨勢，并對關鍵技術發展及其應用進行綜合分析和歸納，比較研究進一步得出該領域的專利申請增長情況以及國內外的專利布局情況，從而為我國專利申請人今后的重點研究方向提出意見。

2 液體變焦透鏡的專利分析

液體變焦透鏡主要集中在分類號G02B3/12充入液體或抽空的透鏡及其下點組G02B3/14可變焦距的充入液體或抽空的透鏡。在中文專利庫的檢索中，電潤濕液體變焦透鏡中的電潤濕關鍵詞很準確，因此可以直接用關鍵詞進行檢索，例如檢索式“電潤濕s（液3 W透鏡）”或電潤濕與分類號相與進行檢索，而在外文庫中，英文關鍵詞electrowet+、len很準確，因此仍然可以直接用關鍵詞進行檢索，例如檢索式“electrowet+s（liquid 3d len）” electrowet+與分類號相與進行檢索。順便提下英文庫檢索式用到的符號是“d”而不是“w”的原因在于中英表達方式不同。

在CNABS庫中，分類號G02B3/14/IC下具有775篇，其中具有“電潤濕”關鍵詞的具有131篇，占17%，其每年的專利量如圖1所示，申請人，見表1，由圖表可知，在2005年時相關專利量達到了頂峰，說明電潤濕液體變焦透鏡技術得到廣泛關注并逐漸成熟，且申請人以公司為主，由此折射出該行業突破了純技術研究，而得到了實際的產品推廣應用，而申請人中也有部分高校，由此得出該領域也具有技術深度的延展性，現有的技術瓶頸和更高層次的技術水平值得探究。

而在CNABS中，輸入關鍵詞“電潤濕”得到675篇，而其每年的專利量走勢，如圖2所示，由圖可知，其在2005年并非高峰值，而是逐年呈不斷上升的趨勢，由此可見電潤濕技術得到擴展和延伸，進入其他橫向領域的發展。

而在SIPOABS中，利用分類號G02B3/14/IC和關鍵詞“（liquid 3d len） s electrowet+”進行檢索得到83篇，其每年的專利量，如圖3所示，由圖可知EPO（歐洲專利局）總量最多，其次是美國和中國，歐洲專利局、美國和中國的專利量柱狀圖，如圖4所示。圖3和圖4中可看出國際申請量在2006年達到最高峰，這與國內2005年達到高峰基本同步吻合，而后2012年左右到達一個小高峰，而國內這時候未出現，我們可以關注那段時間的國外申請來了解國外研究動態。

基于電潤濕變焦透鏡技術目前已不局限于透鏡結構本身的優化設計了，如透鏡中的液體量的有效控制，而是不斷的擴展到了各類光學系統，主要的相機攝影行業的變焦系統、3D圖像顯示裝置中，其主要通過電潤濕透鏡分別將圖像投影在第一、第二或更多焦距處，以構建3維顯示效果。

3 結 語

基于電潤濕效應的液體變焦透鏡不需要機械移動，只通過外加電壓來控制液面的曲率，就可以達到透鏡變焦的目的。它具有尺寸小、變焦時間短、功耗低、可調范圍大等突出優點。從本文的專利初步分析可知，國內的近期研究力度相比國外有所回落，我們應該以近幾年國外的發展方向為導引，啟發我們找到技術突破點，早日實現由“中國制造”向“中國創造”的飛躍轉變。

參考文獻：

[1] Lippmann G. Relations entre les phenomenes electriques etcapillaires

[J].Ann Chim Phys，1875，（11）.

[2] Berge B. Electroc apillarity and wetting of insulator films by water

[J].Surface and Interface Physics， 1993， 317， Series II.