毛洁 付宁

摘 要：基于介质电润湿的液体变焦透镜是一种无机械运动的液体变焦透镜。文章通过对基于介质电润湿的液体变焦透镜领域的专利文献的收集、标引和梳理，分析了该领域技术分支，申请态势以及重要申请人情况，为行业发展提供参考。

关键词：变焦透镜；电润湿；液体透镜；专利技术

中图分类号：T-18 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）21-0019-02

Abstract： Electrowetting-based variable-focus lens is a kind of liquid lens without mechanical movement. In this paper， through the collection， indexing， and combing of patent literature in the field of electrowetting-based variable-focus lens， the decomposition of technical branches， application status， and technology distribution in the field are analyzed. The route provides a reference for the development of the industry.

Keywords： variable-focus lens； electrowetting-based； liquid lens； patent

引言

液體可变焦透镜[1]是一种仿生学光学元件，其通过改变液体的表面形状，形成不同曲率面，在不采用移动组件的情况下自动变焦，其结构简单且不易磨损，能促进系统小型化和灵巧化。目前，基于介质上电润湿的流体变焦透镜[2-3]是通过改变液体与固体界面的外加电压来控制液体在固体面上润湿特性，调节液面的曲率，进而改变透镜的焦距，利用这种原理制造的液体可变焦透镜，响应时间短，变焦范围广，无机械可动部件且集成性好，因此，基于介质上电润湿的流体变焦透镜为液体变焦透镜的研究热点之一。

本文重点分析了基于介质上电润湿的流体变焦透镜的专利技术情况，从该领域的专利技术分支，专利申请势态、重要申请人等方面进行了分析。本文选取的专利数据源为DWPI和CNABS专利。

1 基于介质上电润湿的流体变焦透镜的专利发展状况

技术分支：

电润湿效应通过改变导电液滴与基板之间的电压来改变液滴在基板上的润湿性，即改变接触角使液滴发生形变和位移。法国最早提出将电润湿技术应用于变焦液体透镜，从此揭开了基于介质上电润湿原理的光学器件研制的序幕[1]。本文从透镜本体及其应用两个方向进行划分，获得表1所示的技术分解表。透镜本体的改进主要集中在透镜的制造，膜材料和流体材料。由于透镜需要电能驱动，且易受温度和重力的影响，因此，为了提高变焦精度，减小驱动电压，需要进行校正，对承载及驱动装置进行改进。电润湿液体变焦透镜应用广泛，包括头戴领域，透镜阵列及显示领域，照明领域等。

2 基于介质电润湿液体变焦透镜技术的专利分析

2.1 专利申请量分析

图1反映了基于介质电润湿液体变焦透镜技术专利的年度申请量变化。国外在2000年首先进行专利申请，并在2000-2003年进入发展平稳期，而国内受限于工艺制造，2003年才起步；随着各领域对高变焦精度的需求，全球申请量2004年呈现跳跃式增长，并逐渐平稳发展。2006年至今，国外进入了技术成熟期，申请量趋于稳定；同时，随着国内加工工艺水平的提升，本土企业和高校陆续进行研究并提出专利申请，这使得国内的申请量在2006年后发展平稳。

2.2 技术原创国与技术目标国

图2是基于介质电润湿液体变焦透镜技术原创国和技术目标国分布情况图。可以看出，日本与欧洲为主要技术原创国，中国，日本和欧美地区为主要的市场。虽然中国在2006年才开始进行专利申请，但作为技术原创国的专利申请已有101件。然而，国内申请主要集中在高校，缺少向国外的知识产权布局。

2.3 申请人专利分析

图3示出了该领域国外申请人排名分布。飞利浦申请量最大，三星，富士，索尼，瓦里奥普蒂克以及庄臣公司次之。其中飞利浦公司前期着重于原理和方法的研究，中期着重于变焦精度的提升，后期着重于在各个领域的应用。而三星以及瓦里奥普蒂克公司着重于对透镜材料的改进。庄臣公司着重于视力保护领域的应用。尼康，索尼和佳能公司着重于在摄像系统中的应用。

图4示出了该领域国内申请人排名分布。跨国公司的申请量占申请总量50%以上，这与国内本土申请受限于工艺制造，起步较晚有关。飞利浦申请量最大。其中的个人申请为台湾向内地的申请。而排名分布前12的国内本土申请人均为着重于原理性研究的高校，没有企业。实际上，国内高校很早就开始研究电润湿变焦透镜，但仅限于从原理和技术上进行分析和研究，并没有进行知识产权转换；同时，国内高校与企业合作较少，仅4件专利申请。国内企业应该加大与高校的合作，实现电润湿液体变焦透镜的自主研发，避免对国外公司产生技术依赖。

3 结论

本文对基于介质电润湿液体变焦透镜领域专利技术进行了分析和整理，并对该领域专利申请量、技术原创国与目标国、申请人等做了统计分析。主要技术原创国来自欧美日，其中，日本起步较早，拥有原创专利最多，而欧洲核心专利最多，因此在进行专利分析时，应注重外文专利的检索；国内应加强产学研结合，坚持企业在自主创新中的主体地位，企业、高校及科研机构各负其责，共同促进基于介质电润湿液体变焦透镜产业的发展。

参考文献：

[1]Hongwen Ren， David Fox， et al. Tunable-focus liquid lens controlledusing a servo motor. Optics Express， 2006，14（19）：14.

[2]李娜.基于LCD的动态变焦透镜的研究[D].杭州：浙江大学，2006.

[3]FanYi Lin， LiYu Chu， et al. Smart lens： tunable liquid lens for laser tracking. SPIE， 2007，6584：18.