结合专利审查浅议液体变焦透镜

肖伏凤

摘 要：文章主要围绕基于电润湿效应的变焦透镜技术进行展开，对液体变焦透镜技术发展脉络进行梳理，统计液体变焦透镜领域的全球专利申请及在国内申请的分布情况，分析主要申请人的专利申请动态，有助于该领域的技术人员和企业人员了解液体变焦透镜技术领域的发展态势。

关键词：液体透镜；电润湿；专利分析

中图分类号：TH74 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）20-0081-02

1 概 述

随着光学变焦技术的发展和现代光学仪器产业的需求，人们对液体透镜的研究和应用得到了广泛关注。 液体透镜是一种新型的光学元件，具有一定的自主变焦功能。将这种元件应用于变焦系统，能有效的推动变焦系统向小型化、灵巧化发展。液体透镜通常包括三种液体可变焦透镜技术——基于填充液体表面曲率变化变焦技术、基于液晶的微变焦技术和介质电润湿效应变焦技术，本文主要涉及电润湿效应的变焦透镜技术。

1875 年法国科学家 Gabriel Lippmann 首次提出了电毛细（Electrocapmary，EC）的现象[1]，在汞和电解液间施加了电压，他发现因为存在静电荷，界面的毛细管力产生了很大的变化，研究提出了非常著名的 Young-Lippmann 方程。而1936 年，Aleksandr Froumkine在液滴上通过施加电场来改变金属表面界面的张力从而改变了水滴的形状，且实现了液滴的运动。然而，该实验稳定性不好。上世纪90年代，法国科学家Bruno Berge根据Lippmann的理论模型，在导电液体和金属电极中间加了绝缘介质层，防止电解的发生，即在介质上实现了电润湿（Electro-Wetting On Dielectric，EWOD）[2]，系统的稳定性得到很大的提高。由于绝缘介质层的存在，电荷得到足够多的积累，接触角变化的范围也提高了很多。这个实验突破了电润湿的技术瓶颈，使得人们对电润湿效应的技术创新研究进入了一个全新的时期。

本文旨在通过对基于电润湿变焦透镜技术的相关技术领域的专利申请数据进行统计，归纳该技术领域专利技术的特点、现状以及发展趋势，并对关键技术发展及其应用进行综合分析和归纳，比较研究进一步得出该领域的专利申请增长情况以及国内外的专利布局情况，从而为我国专利申请人今后的重点研究方向提出意见。

2 液体变焦透镜的专利分析

液体变焦透镜主要集中在分类号G02B3/12充入液体或抽空的透镜及其下点组G02B3/14可变焦距的充入液体或抽空的透镜。在中文专利库的检索中，电润湿液体变焦透镜中的电润湿关键词很准确，因此可以直接用关键词进行检索，例如检索式“电润湿s（液3 W透镜）”或电润湿与分类号相与进行检索，而在外文库中，英文关键词electrowet+、len很准确，因此仍然可以直接用关键词进行检索，例如检索式“electrowet+s（liquid 3d len）” electrowet+与分类号相与进行检索。顺便提下英文库检索式用到的符号是“d”而不是“w”的原因在于中英表达方式不同。

在CNABS库中，分类号G02B3/14/IC下具有775篇，其中具有“电润湿”关键词的具有131篇，占17%，其每年的专利量如图1所示，申请人，见表1，由图表可知，在2005年时相关专利量达到了顶峰，说明电润湿液体变焦透镜技术得到广泛关注并逐渐成熟，且申请人以公司为主，由此折射出该行业突破了纯技术研究，而得到了实际的产品推广应用，而申请人中也有部分高校，由此得出该领域也具有技术深度的延展性，现有的技术瓶颈和更高层次的技术水平值得探究。

而在CNABS中，输入关键词“电润湿”得到675篇，而其每年的专利量走势，如图2所示，由图可知，其在2005年并非高峰值，而是逐年呈不断上升的趋势，由此可见电润湿技术得到扩展和延伸，进入其他横向领域的发展。

而在SIPOABS中，利用分类号G02B3/14/IC和关键词“（liquid 3d len） s electrowet+”进行检索得到83篇，其每年的专利量，如图3所示，由图可知EPO（欧洲专利局）总量最多，其次是美国和中国，欧洲专利局、美国和中国的专利量柱状图，如图4所示。图3和图4中可看出国际申请量在2006年达到最高峰，这与国内2005年达到高峰基本同步吻合，而后2012年左右到达一个小高峰，而国内这时候未出现，我们可以关注那段时间的国外申请来了解国外研究动态。

基于电润湿变焦透镜技术目前已不局限于透镜结构本身的优化设计了，如透镜中的液体量的有效控制，而是不断的扩展到了各类光学系统，主要的相机摄影行业的变焦系统、3D图像显示装置中，其主要通过电润湿透镜分别将图像投影在第一、第二或更多焦距处，以构建3维显示效果。

3 结 语

基于电润湿效应的液体变焦透镜不需要机械移动，只通过外加电压来控制液面的曲率，就可以达到透镜变焦的目的。它具有尺寸小、变焦时间短、功耗低、可调范围大等突出优点。从本文的专利初步分析可知，国内的近期研究力度相比国外有所回落，我们应该以近几年国外的发展方向为导引，启发我们找到技术突破点，早日实现由“中国制造”向“中国创造”的飞跃转变。

参考文献：

[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.