結(jié)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(yīng)的變焦透鏡技術(shù)進行展開，對液體變焦透鏡技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)進行梳理，統(tǒng)計液體變焦透鏡領(lǐng)域的全球?qū)＠暾埣霸趪鴥?nèi)申請的分布情況，分析主要申請人的專利申請動態(tài)，有助于該領(lǐng)域的技術(shù)人員和企業(yè)人員了解液體變焦透鏡技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢。

關(guān)鍵詞：液體透鏡；電潤濕；專利分析

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

1 概 述

隨著光學(xué)變焦技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代光學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)的需求，人們對液體透鏡的研究和應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注。 液體透鏡是一種新型的光學(xué)元件，具有一定的自主變焦功能。將這種元件應(yīng)用于變焦系統(tǒng)，能有效的推動變焦系統(tǒng)向小型化、靈巧化發(fā)展。液體透鏡通常包括三種液體可變焦透鏡技術(shù)——基于填充液體表面曲率變化變焦技術(shù)、基于液晶的微變焦技術(shù)和介質(zhì)電潤濕效應(yīng)變焦技術(shù)，本文主要涉及電潤濕效應(yīng)的變焦透鏡技術(shù)。

1875 年法國科學(xué)家 Gabriel Lippmann 首次提出了電毛細(xì)（Electrocapmary，EC）的現(xiàn)象[1]，在汞和電解液間施加了電壓，他發(fā)現(xiàn)因為存在靜電荷，界面的毛細(xì)管力產(chǎn)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(xiàn)了液滴的運動。然而，該實驗穩(wěn)定性不好。上世紀(jì)90年代，法國科學(xué)家Bruno Berge根據(jù)Lippmann的理論模型，在導(dǎo)電液體和金屬電極中間加了絕緣介質(zhì)層，防止電解的發(fā)生，即在介質(zhì)上實現(xiàn)了電潤濕（Electro-Wetting On Dielectric，EWOD）[2]，系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到很大的提高。由于絕緣介質(zhì)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(shù)瓶頸，使得人們對電潤濕效應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)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(shù)的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的專利申請數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，歸納該技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)的特點、現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，并對關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用進行綜合分析和歸納，比較研究進一步得出該領(lǐng)域的專利申請增長情況以及國內(nèi)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(guān)鍵詞很準(zhǔn)確，因此可以直接用關(guān)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(guān)鍵詞electrowet+、len很準(zhǔn)確，因此仍然可以直接用關(guān)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(guān)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(guān)專利量達到了頂峰，說明電潤濕液體變焦透鏡技術(shù)得到廣泛關(guān)注并逐漸成熟，且申請人以公司為主，由此折射出該行業(yè)突破了純技術(shù)研究，而得到了實際的產(chǎn)品推廣應(yīng)用，而申請人中也有部分高校，由此得出該領(lǐng)域也具有技術(shù)深度的延展性，現(xiàn)有的技術(shù)瓶頸和更高層次的技術(shù)水平值得探究。

而在CNABS中，輸入關(guān)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(shù)得到擴展和延伸，進入其他橫向領(lǐng)域的發(fā)展。

而在SIPOABS中，利用分類號G02B3/14/IC和關(guān)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(nèi)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(nèi)這時候未出現(xiàn)，我們可以關(guān)注那段時間的國外申請來了解國外研究動態(tài)。

基于電潤濕變焦透鏡技術(shù)目前已不局限于透鏡結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)化設(shè)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(xué)系統(tǒng)，主要的相機攝影行業(yè)的變焦系統(tǒng)、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(gòu)建3維顯示效果。

3 結(jié) 語

基于電潤濕效應(yīng)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(diào)范圍大等突出優(yōu)點。從本文的專利初步分析可知，國內(nèi)的近期研究力度相比國外有所回落，我們應(yīng)該以近幾年國外的發(fā)展方向為導(dǎo)引，啟發(fā)我們找到技術(shù)突破點，早日實現(xiàn)由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的飛躍轉(zhuǎn)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.