CN103038672B - 可重构、非振荡液体透镜及成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非振荡液体透镜以及采用该透镜的成像系统和方法。液体透镜包括一块基板，基板上带有延伸贯穿基板的通道开口。该通道内保持有液体透镜液滴，该液体透镜液滴的大小由第一小滴部分和第二小滴部分决定，第一小滴部分包括从第一基板表面突出的第一毛细表面，第二小滴部分包括从第二基板表面突出的第二毛细表面。液体透镜还包括一个至少部分地包围基板的外壳，该外壳包含一个腔室。液体透镜液滴驻留于该腔室内，液体透镜包括布置于腔室内、与液体透镜液滴有直接或间接接触的第二液体，并且液体透镜还包括一个制动器,其方便调节通道内液体透镜液滴的结构，进而调节液体透镜的焦距。

Description

可重构、非振荡液体透镜及成像系统

有关联邦资助研究的声明

本发明是在美国国防部的国防先进研究项目局（DARPA）的支持下按照合同号No.HR001-09-1-0052进行的。因此，美国政府可以具有本发明中的某些权利。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年7月27日提交的美国临时专利申请No.61/368,020的优先权，其内容通过引文方式整体并入本文。

背景技术

本发明总的来讲涉及自适应光学装置，具体来说，涉及液体透镜，以及采用液体透镜的成像系统和成像方法。

因为机械地移动照相机镜头直至将影像调节到焦点位置过程中固有地存在延迟，所以光学聚焦通常是一个缓慢的过程。尽管液体被认为是一种奇异的透镜材料之选，但对于要求快速响应的自适应光学器件应用和要求体积小成本低的光学器件应用而言，对液体透镜的研究便有兴趣了。液体透镜有利地规避了与移动固体透镜相关的重量增加和制作复杂性。由于表面张力作用，液体透镜的界面具有良好的光学质量，在亚毫升规模中表面张力相比重力占主要地位，并提供近乎完美球形且光学平滑的界面。

目前在消费级无线通信上图像和多媒体的使用量猛增，这对追求重量轻及鲁棒、自适应的光学器件起到了推波助澜的作用。然而，对这种透镜的期望并不局限于手机和录像机，同样适用于以下高科技中：生物医疗传感与成像、用于监测和防御的空中及水下自主航行器、用于微制造的显微镜和自适应光刻技术等。

发明内容

本发明一方面通过提供一种非振荡液体透镜，克服了现有技术的缺点并增加了一些优点。该非振荡液体透镜包括：基板，其包括至少一个在基板的第一表面和第二表面之间延伸贯穿基板的通道；液体透镜液滴，其包括第一液体。液体透镜液滴至少部分地保持在延伸贯穿基板的至少一个通道中的一个通道中，液体透镜液滴包括第一小滴部分和第二小滴部分，第一小滴部分具有从基板第一表面突出的第一毛细表面，第二小滴部分具有从基板的第二表面突出的第二毛细表面。第一小滴部分和第二小滴部分通过所述一个通道相连。液体透镜还包括一个至少部分包围基板的外壳，外壳还包括一个腔室。延伸贯穿基板的至少一个通道中的一个通道位于外壳的腔室内。腔室内布置有第二液体，并且第二液体和含第一液体的液体透镜液滴在腔室内直接或间接接触。液体透镜还包括一个制动器，它可以帮助调节位于腔室内的所述一个通道内的液体透镜液滴的结构，由此来调节液体透镜的焦距。

在另一个方面中，提供了一种成像系统，包括非振荡液体透镜和至少一个图像传感器。非振荡液体透镜包括：基板，其包括至少一个在基板的第一表面和第二表面之间延伸贯穿基板的通道；液体透镜液滴，其包括第一液体。液体透镜液滴至少部分地保持在延伸贯穿基板的至少一个通道中的一个通道中，液体透镜液滴包括第一小滴部分和第二小滴部分，第一小滴部分具有从基板第一表面突出的第一毛细表面，第二小滴部分具有从基板的第二表面突出的第二毛细表面。第一小滴部分和第二小滴部分通过所述一个通道相连。液体透镜还包括一个至少部分包围基板的外壳，外壳还包括一个腔室，延伸贯穿基板的至少一个通道中的一个通道位于外壳的腔室内。腔室内布置有第二液体，并且第二液体和含第一液体的液体透镜液滴在腔室内直接或间接接触。液体透镜还包括一个制动器，它可以帮助调节位于腔室内的所述一个通道内的液体透镜液滴的结构，其中调节液体透镜的结构能调节液体透镜的焦距。至少一个图像传感器耦接到至少一个成像路径上，该成像路径穿过至少部分地保持在所述一个通道内的液体透镜液滴的第一小滴部分和第二小滴部分，用来通过液体透镜液滴的第一小滴部分和第二小滴部分来捕获图像。

另一方面提供了一种成像方法，包括：调节非振荡液体透镜的液体透镜液滴的结构，该非振荡液体透镜包含基板，该基板限定了一个在基板第一表面和第二表面之间贯穿基板的通道，液体透镜液滴至少部分地保持在通道内，液体透镜液滴含第一小滴部分和第二小滴部分，第一小滴部分具有从基板第一表面突出的第一毛细表面，第二小滴部分具有从基板的第二表面突出的第二毛细表面，其中液体透镜液滴的第一小滴部分和第二小滴部分通过通道相连，液体透镜还包括一个至少部分包围基板的外壳，外壳内包括一个腔室，所述通道位于腔室内，腔室内填充有第二液体，第二液体和含第一液体的液体透镜液滴在腔室内直接或间接接触，其中调节步骤包括向第一小滴部分或第二小滴部分中的至少一个施加力的作用，从而在通道内重构液体透镜液滴，从而调节液体透镜的焦距；以及经由穿过液体透镜液滴的第一小滴部分或第二小滴部分中的至少一个的图像路径来捕获至少一张图像。

又一方面提供了一种制作液体透镜的方法，包括：获得相对于液体透镜液滴不湿润的基板；在基板上提供至少一个在基板第一表面和第二表面之间贯穿基板的通道；提供含第一液体的液体透镜液滴，其至少部分地保持在延伸贯穿基板的至少一个通道中的一个通道内，液体透镜液滴含第一小滴部分和第二小滴部分，第一小滴部分具有从基板第一表面突出的第一毛细表面，第二小滴部分具有从基板的第二表面突出的第二毛细表面，第一小滴部分和第二小滴部分通过所述一个通道相连；提供带有腔室的外壳，腔室内包围着延伸贯穿基板的所述一个通道，基板的第一表面定义腔室的第一腔室部分，基板的第二表面定义腔室的第二腔室部分，在腔室的第一腔室部分和第二腔室部分内填充第二液体，第二液体和液体透镜液滴在腔室内直接或间接接触；还提供一种制动器，其与液体透镜液滴的第一小滴部分和第二小滴部分中的至少一个操作性耦合，用来调节液体透镜液滴的结构，其中调节液体透镜液滴的结构能调节液体透镜的焦距。

通过本发明的技术实现了其它特征和优点。本发明的其它实施例和方面在本文中进行了详细说明，同样被认为是要求保护的发明的一部分。

附图说明

本说明书结论部分特别指出了本发明的一个或多个方面，并在权利要求书中以示例的进行了明确申明。通过以下结合附图的详细说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势便清晰明了了，在附图中：

图1A为依照本发明的一个或多个方面的液体透镜结构的一个实施例的剖视图；

图1B是根据本发明的一个或多个方面的图1A所示的液体透镜结构的示出了其组装的局部分解等距视图；

图2A和图2B示出了根据本发明的一个或多个方面的图1A所示的液体透镜结构中液体透镜液滴响应制动器时的重构，其中，图2A中放大示出了（液体透镜液滴的）具有从基板的第二表面突出的第二毛细表面的第二小滴部分，以及图2B放大示出了（液体透镜液滴的）具有从基板的第一表面突出的第一毛细表面的第一小滴部分；

图3是根据本发明的一个或多个方面的采用可重构液体透镜的成像系统一个实施例的示意图，示出了聚焦目标的成像；

图4A是根据本发明的一个或多个方面的可重构液体透镜结构的另一实施例的正视图；

图4B是根据本发明的一个或多个方面的图4A所示的可重构液体透镜结构的正视图，其中5个示出的双稳态毛细开关元件中的2个从可重构液体透镜的第一（上部）腔室部分切换到第二（下部）腔室部分，图中还显示了液体透镜液滴的重构结果；

图4C是根据本发明的一个或多个方面的图4A和图4B所示的可重构液体透镜结构的正视图，其中剩余的双稳态毛细开关元件切换到可重构液体透镜的第二（下部）腔室部分，图中还显示了液体透镜液滴的重构结果；

图5用图形的形式描绘了根据本发明的一个或多个方面的采用图4A至图4C所示的可重构液体透镜结构响应于可重构液体透镜中多个双稳态毛细开关元件的不同开关元件的切换获得的不同焦距的散点图；

图6A显示了根据本发明的一个或多个方面的包括可重构液体透镜结构的封装成像系统的一个实施例，如手机中的照相机；

图6B示出了根据本发明的一个或多个方面的图6A所示的封装成像系统沿着线6B-6B的截面图，示出了其内部包含采用可重构液体透镜结构的成像系统的一个实施例；

图7A是根据本发明的一个或多个方面的可重构液体透镜结构的另一实施例的局部平面视图；

图7B是根据本发明的一个或多个方面的图7A所示的可重构液体透镜结构的正视图；

图7C和图7D描述了根据本发明的一个或多个方面的图7A和图7B中的可重构液体透镜结构，图中的三个双稳态毛细开关元件的液体从第一（上部）腔室部分切换到第二（下部）腔室部分，其中图7D显示了液体透镜液滴的重构结果；

图7E和图7F描述了根据本发明的一个或多个方面的图7C和图7D所示的可重构液体透镜结构，图中余下的双稳态毛细开关元件的液体从第一腔室部分切换到第二腔室部分，其中图7F显示了液体透镜液滴的重构结果；

图8A是根据本发明的一个或多个方面的可重构液体透镜结构的局部视图，图中重力矢量（g）的方向由上指向下；

图8B是根据本发明的一个或多个方面的图8A中将重力矢量（g）的方向调整为从左到右后的可重构液体透镜结构的局部视图；以及

图9是根据本发明的一个或多个方面的采用可重构液体透镜的成像方法一个实施例的流程图。

具体实施方式

这里公开了一种可重构、非振荡液体透镜，该液体透镜带有调节液体透镜液滴结构的制动器（或驱动器），从而能调节可重构、非振荡液体透镜的焦距。该可重构、非振荡液体透镜一旦装配好便处于稳定（或静止）状态，它是诸如微光成像等低功耗应用和需要较长曝光时间的应用的理想选择。正如下面将进一步解释的，在某些实施例中，一旦完成了新的透镜配置（也就是达到期望的焦距），便不再需要维持或保持该液体透镜配置的能量或功率了。

尽管在一些方法中采用薄膜来装载液体透镜，但主要因为薄膜对图像质量的不利影响以及考虑在生产一致、持久耐用薄膜时存在的艰巨挑战，所以这里尤其感兴趣的是只受其自身表面张力限制的液体透镜。然而，实际上，由于重力的作用将孔径限制在几毫米以及蒸发作用会在若干分钟后阻碍稳定操作，因此即使是表面张力限制的策略也很棘手。

为了解决这些问题，这里公开了几种液-液透镜结构以及采用该透镜结构的成像系统和方法，它们通过实现稳定的厘米级孔径、独立定向和长期稳定性缓解了前述液体透镜的缺点。通过以下方式形成液-液透镜：使两小滴的第一、高折射率液体耦合穿过基板（如，板）中的第一通道（例如，圆孔），并提供包围基板和液体透镜的具有低折射率的第二液体（如，水），其中用外壳（如，透明丙烯酸塑料盒）封装透镜系统。要注意，在一个示例中，透镜液滴的折射率（如，1-甲基萘，折射率为1.615）与周围液体的折射率（如，水，折射率为1.33）之比为1.214，这显著大于1，并且接近折射率之比为1.33的空气/水透镜的折射率之比。将第一液体和第二液体选择为互不相容。将第一液体小滴的密度（ρ_D）与周围液体（例如，水）的密度(ρ_W)进行匹配，则毛细长度（数量级为(ρ_D-ρ_W)^-1/2）可从毫米级（对于典型的液-气透镜中的液体，如处于空气中的水透镜）增大到厘米级。

为了影响小滴的曲率变化（进而实现焦距变化），最好以非入侵方式制动封装透镜系统。为此，在一个实施例中，提供制动器，其包含一个或多个位于基板中的第二通道（或开口），每个通道容纳并承载包括两个耦合的铁磁流体小滴的铁磁流体液滴。利用（例如）在外壳外部上安装的一个或多个相对较小的电磁驱动器，可以重构一个或多个铁磁流体液滴，这在铁磁流体小滴在基板的任意一侧上的填充有不可压缩的第二液体的具有固定体积的第一和第二腔室部分内重构（即，移动液体）时进而可以导致液体透镜液滴的重构。

在本文描述的一个实施例中，对齐排着两个电磁铁，一个位于至少一个铁磁流体液滴上方一个位于至少一个铁磁流体液滴下方，以便于重构该至少一个铁磁流体液滴并使其保持（举例来说）非对称结构，从而重构液体透镜液滴并维持其稳定（或静止）。在本文描述的另一个实施例中，可以在基板中的多个第二通道（或开口）中承载多个铁磁流体液滴。每个铁磁流体液滴的大小对于相应通道（或开口）而言必须足够大，以便用作双稳态毛细开关元件，这样使得非振荡液体透镜在可控制的状态下重构，例如，对与多个铁磁流体液滴相关的一个或多个电磁铁驱动器施加直流（DC）脉冲，从而改变一个或多个双稳态磁流体开关元件的状态。

下面参照附图，各图均没有按照比例绘制，为了方便理解还进行了简化，其中不同的图中相同的参考编号指代相同或相似的部件。

图1A示出了根据本发明的一个或多个方面的液体透镜结构的一个实施例，总体用100表示。液体透镜结构100在本文中还可以称为液-液透镜结构或非振荡液体透镜结构，它包括基板110，该基板含有相对的第一主表面111和第二主表面112。当周围液体（如水）存在时，基板110对透镜和驱动器液体而言是不湿润的，在一个示例中，它包含亲水性材料（如阳极氧化铝）。基板110本身可由不湿润材料制成，也可在其表面（包括本文中描述的一个或多个通道（或开口））涂上不湿润材料。在此处描述的例子中，基板110包括第一通道113和第二通道114，它们在第一主表面111和第二主表面112之间延伸穿过基板。这里的第一通道113和第二通道114仅仅作为示例给出。在其他的实施方式中，可为本文描述的液-液透镜系统的液体透镜部分或制动部分提供多个通道形成的阵列。例如，在其他实施方式中，可为所述结构的液体透镜部分及制动部分中的两者或其一提供多个通道，每一通道根据要求可有相同的横向横截面积（如相同的直径）也可有不同的横向横截面积（如不同直径）。通过提供横截面积不同的通道，或者使从相同横截面积的通道突出来的液体量不同，耦合小滴的阵列可实现不同聚焦特性或不同开关特性。

在基板110的第一通道113内，盛有液体透镜液滴120。举个例子，每个载有液体透镜液滴（以用作液体透镜系统的透镜部分）的通道可以包括贯穿基板的圆柱形的孔（或钻孔），其中每个液滴可为透明液体（如硅油）液滴。（本领域的技术人员应注意，也可采用其他液体作为液体透镜。）因为基板110不湿润，所以液体透镜液滴120在基板上不扩散，液体透镜液滴120、由外壳140（下文将进行描述）限定的腔室内的第二液体130（如，水）和基板110三者间的液-液-固接触线固定于第一通道113的边沿121处。液体透镜液滴120的特征在于它包括第一小滴部分201（见图2A和图2B）和第二小滴部分202（见图2A和图2B），其中第一小滴部分201包含从基板110第一表面111突出的第一毛细表面，第二小滴部分202包含从基板110第二表面112突出的第二毛细表面。在本实施例中，液体透镜液滴与第二液体直接接触且互不相溶，液体透镜液滴120的第一和第二毛细表面为本文所述的液-液透镜的液-液交界面，如前所述，由于表面张力作用它们为几乎完美的球面形状。液滴120的第一小滴部分201和第二小滴部分202（图2A和图2B）通过液体透镜液滴120（位于基板110的第一通道113内）的液体主题部分直接连接（即相互连接）。

图1A所示的液体透镜结构100还包括：外壳140，填充于由外壳140限定的腔室内的第二液体130和制动器（或驱动器）150。在一个实施例中，所述腔室包含第一腔室部分131和第二腔室部分132，每个腔室部分内基本上都充满第二液体130。同样，在一个实施例中，外壳140包括一个底壁、两个前后壁、两个侧壁以及一个顶盖（或盖子），顶盖是可以拆卸的，这样便于进入到外壳的内部，如图1B所示。进一步举例，外壳140可为透明外壳，其侧壁上装有壁架142（如图1B）以支撑和保持外壳内部的基板。

在一个实施例中，可控制制动器150以非入侵方式间接重构第一通道113内的液体透镜液滴120。举个例子，制动器150可含一个或多个铁磁流体液滴151，其布置在一个或多个贯穿基板110的第一主表面111和第二主表面112之间的一个或多个第二通道114内，如图1A所示，一个第二通道114中布置了一个铁磁流体液滴151。在图示实施例中，制动器150还包括两个分别位于铁磁流体液滴上方和下方的电磁驱动器152和152'。铁磁流体液滴151的特征为，它可含第一小滴部分210（见图2A和图2B）和第二小滴部分211（见图2A和图2B），第一小滴部分210包含一个从基板110第一表面111突出的第一毛细表面，而第二小滴部分211包含一个从基板110第二表面112突出的第二毛细表面。铁磁流体液滴151的第一和第二毛细表面是所公开的可重构液体透镜结构的液-液交界面，第一小滴部分210和第二小滴部分211通过布置在基板110第二通道114内的铁磁流体液滴151的液体主体部分直接连接（相互连接）。

电磁驱动器152和152'（如带有铁芯的直流控制电磁铁）（在处于激活状态时）产生稳定电磁场，由此来移动或控制铁磁流体液滴151，最终（通过不可压缩的第二液体130）控制液体透镜液滴120。

本领域技术人员从本文的描述中应注意到，液体透镜液滴120的形状，特别是液体透镜液滴的上下交界面会响应于铁磁流体液滴151的调整（通过周围第二液体130的不可压缩运动）发生变化，由此导致液体透镜重构，从而改变入射光线101的焦点。铁磁流体液滴两侧的电磁铁用来控制基板两侧铁磁流体小滴的比例，进而调节基板两侧液体透镜小滴的比例，也就是改变液体透镜的相应形状。通过调节液体透镜的形状来调节液-液透镜系统的焦距，由此提供了一种自适应非振荡液体透镜。在图2A中，给上方电磁铁充电后，将吸引耦合铁磁流体小滴向充电电磁铁方向移动。在本例中值得注意，铁磁流体小滴210和211的体积均应小于临界体积（也就是，半径等于贯穿基板的相应第二通道半径的球体体积）。在没有外力作用的情况下，耦合铁磁流体小滴的形状趋向于对称形状，因此需要对一个或多个电磁铁152,152'通电才能维持非对称结构。对下方电磁铁152'充电后，延伸到第二腔室部分132中的铁磁流体小滴部分211（见图2B）体积变大（第一腔室部分131内的第一小滴部分210体积减小），由此液体透镜液滴120的第一小滴部分210增大，使得焦距变小。反过来，对上方电磁铁152充电后，延伸到第一腔室部分131中的铁磁流体小滴部分210体积变大（第二腔室部分132内的第二小滴部分211体积减小），由此液体透镜120的第一小滴部分201减小，使得焦距变长。

图1B描绘了根据本发明的一个或多个方面的组装液体透镜结构100的一个实施例。注意，该结构和制作方法仅仅是以示例的形式给出。制作过程可以包括：

●为了确保基板110的第一通道113和第二通道114内的对应液体会湿润，先将通道进行预湿润。为做到这点，可分别用第一液体（在第一通道113内）或铁磁流体（在第二通道114内）分别擦洗穿过基板的通道。在此过程中，基板110的第一主表面111和第二主表面112不与任何液体接触，因为若液体擦拭到通道外部，固定就变得很难。使基板干燥，同时剩下一些残留的液体（在每个通道上仅仅残留非常少量），这样当使用油时就不会完全干燥了。

●然后使外壳140内（包括外壳140的两个侧壁的壁架上）充满不相溶的第二液体130（见图1A）。注意，可以填充外壳的整个腔室，要知道向液-液透镜结构中加入部件后第二液体会溢出。

●然后将基板110放置到充满液体的外壳内，成某一角度保持住基板以确保基板下部没有气泡存在。将基板放置并固定在平坦的壁架142上，确保不相溶的第二液体包围基板。

●接着，使用注射器开始将第一液体填充到第一通道113内。开始时使注射器尖端接触通道，然后围绕圆周注射液体，直到在整个直径范围内形成一个完全的毛细表面。完成该步骤后，保持注射器尖端静止，并将液体注射到柱（column）内，这样便完成了填充过程。

●为了确保每对耦合小滴都被固定，小滴必须过度填满并超过通道末端。如果不是所有区域都被固定，则使注射器尖端沿着通道的边沿做圆周运动（不再添加更多的液体），并且同样不要接触到基板110的第一主表面或第二主表面。

●在对一组耦合小滴建立固定后，可以设定体积；例如，使用注射器的标度或通过目测，可以设定每一个耦合小滴的体积。目测体积时，可以从侧面观察到每个小滴的高度（h），已知通道的半径（a），使用球冠公式V=1/6πh(a²+h²)可以确定其体积（例如使用照相机和LabView来完成）。

●采用相同的步骤来建立铁磁流体液滴。

●为了不破坏两组耦合小滴，待两组耦合小滴都填满并固定后，再加入不相溶的第二液体，直至在外壳内达到过满（凸弯月）状态。

●最后，可将外壳140的顶盖141固定在外壳上，例如，可以成某个角度将顶盖向下放置在外壳上，以便在透镜系统中不引入气泡，并且在其密封时不会使不相溶液体（也就是周围液体）移位。将顶盖114附着以平衡外壳，从而在外壳内形成不透流体的密闭腔。

如前所述，图2A和图2B示出了根据本发明的一个或多个方面的可重构、非振荡液体透镜结构100的操作。在操作过程中，当电磁驱动器152处于磁化状态（表现为对电磁驱动器施加稳定直流信号220）时，铁磁流体液滴151的第一小滴部分210在外壳140的第一腔室部分131内体积更大（如图2A所示），不可压缩的第二液体130将液体透镜液滴120中的更多的第一液体挤压到在外壳140的第二腔室部分132内延伸的第二小滴部分202。这样，聚焦入射光101时会产生更长焦距。需要注意的是，在该操作状态下，下方的电磁驱动器152'上未施加电压。图2A通过实例的方式示出了该液体透镜结构的最远焦距极限。

图2B中的操作示例给出了液体透镜结构的最近焦距极限，其中，电磁驱动器152处于未被激活状态（其上未施加电压），而使用合适的直流信号220将电磁驱动器152'激活为磁化状态，从而在液体透镜结构中产生电磁场，该电磁场驱动铁磁流体液滴，使第二小滴部分211在外壳140的第二腔室内体积更大（如图2B所示）。进而，不可压缩液体130将液体透镜液滴120中的更多第一液体压入在外壳140的第一腔室部分131内延伸的第一小滴部分201中，这样在入射光线101聚焦时产生一个更小的焦距。在这种方式下，当铁磁流体液滴重构时，液体透镜液滴120进行了重构，且透镜的焦距发生了变化，由此改变入射光线101的折射，进而改变了焦距，为非振荡液体透镜提供了自适应能力。

这里公开的可重构液体透镜结构可结合到或用于不同成像系统中。

图3描述了成像系统的一个实施例，总体用300表示，它采用了可重构液体透镜100（如以上连同图1A至图2B所述）。如前所述，液体透镜结构100包括基板110，该基板包含至少一个贯穿基板的第一通道（含有至少一个液体透镜液滴120，用作液体透镜）和至少一个第二通道（含有至少一个铁磁流体液滴151，可以帮助重构液体透镜）。该液体透镜结构还包括一个外壳140，它限定了一个密闭腔室，该密闭腔室包含位于基板的两个相对侧的第一腔室部分131和第二腔室部分132，两个腔室部分都充满了第二液体，如水。基板是不湿润的，液体透镜液滴120和铁磁流体液滴151固定在贯穿基板110的相应通道的边缘处。

在图3的示例中，成像系统300还包括一个控制器310，举例来说它包括一台通用计算机控制器310，（例如）具有调节铁磁流体液滴151的结构、从而改变液体透镜结构100的液体液滴120的结构以及控制经过图像传感器320捕获一个或多个聚焦图像的逻辑电路。在本例中应注意，采用了对齐排列于铁磁流体液滴上方和下方的两个电磁驱动器152和152'，如上所述，通过在铁磁流体液滴的耦合小滴上产生相应的拉力，导致其第一侧（上侧）或第二侧（下侧）体积增大，由此控制铁磁流体液滴的结构。由此改变在第一腔室部分131和第二腔室部分内的铁磁流体透镜液滴的突出体积。通过这样使液体透镜液滴120移位，来操纵液体透镜的耦合小滴的曲率半径，进而改变目标330的焦距。在液体透镜的一侧放置图像传感器320，并在另一侧放置可选光学元件325，则可以对处于任意位置的目标330进行聚焦。

值得注意的是，在所述示例中，图像传感器320置于外壳140的上方，在一个示例中，外壳是透明外壳，且图像传感器320与穿过液体透镜液滴120（特别是穿过液体透镜液滴120的第一小滴部分201和第二小滴部分202）的图像路径对齐。此外，图像路径穿过外壳140和（可选）光学元件325（如，大孔径透镜），光学元件可与本文描述的非振荡液体透镜一起使用。得到的成像系统焦距在一定范围内，其中位于该范围内的物体可以通过调节液体透镜液滴结构而被捕获。注意，图像传感器320可包含任意合适的成像设备。在一个示例中，图像传感器是数码相机或录像机的一部分。

图4A至图4C描述了非振荡液体透镜结构400的一个可选实施例，它与上图1A至图3描述的结构类似，不同的是具有多个铁磁流体液滴151，每一个液滴都由足够体积的铁磁流体构成，用作双稳态毛细开关元件。如所图所示，在本实施例中，每个铁磁流体液滴151由分布在对应铁磁流体上下方的电磁铁152和152'驱动。每一个铁磁流体液滴151的总体积均大于载有该液滴的相应通道（或开口）的临界体积。这就意味着将每个铁磁流体液滴都用作双稳态毛细开关元件，并可在两种状态间进行切换（要么是向上的状态，要么是向下的状态），其中处于向上状态时，液体透镜结构的第一腔室部分131内存在的铁磁流体体积更大，而处于向下状态时，液体透镜结构400的第二腔室部分132内存在的铁磁流体体积则更大。

铁磁流体液滴内的铁磁流体在向上和向下两种状态间的运动相应地影响并控制着液体透镜液滴120位于基板110上下的第一小滴部分201与第二小滴部分202中的第一液体的比例。通过选择性地激活一个或多个铁磁流体液滴，例如将其从如图4A所示的向上状态切换到如图4C所示的向下状态，即可实现液体透镜液滴的重构。这部分由于填充在腔室（包含上腔室部分131和下腔室部分132）内的第二液体（如，水）具有不可压缩特性。可选择性给电磁铁152和152'（正如上述结合图1A至图3给出的解释）上电来调节相应铁磁流体液滴151的结构，或更具体的说，（在本例中）使铁磁流体液滴在上下两种状态间切换。值得注意的是，如果铁磁流体体积小于临界体积，那么可用上述结合图1A至图3描述的方式控制铁磁流体液滴，与采用单个铁磁流体液滴不同的是，还可以提供多个铁磁流体液滴和多个电磁驱动器。提供体积大小足够用作双稳态毛细开关元件的铁磁流体液滴还具有以下优势：一旦状态切换到实现了液体透镜液滴的期望结构，便不再需要提供能量来维持相应的电磁驱动器。

如前所述，图4A描述了所有开关元件均处于向上状态的情况，而图4B描述了两个开关元件通过激活相应的电磁铁152'向下切换到向下状态的情况。在图4C中，所有的开关元件都切换到向下状态（通过给相应的电磁铁152'通电）。图4C所示的结果为液体透镜液滴的第一液体的最大体积位于外壳的第一腔室部分131内，其最小体积位于第二腔室部分132内，由此形成透镜的最短焦距。

图5用图形的方式描述了其它静态液体透镜（例如上面结合图4A至图4C描述的透镜）重构时的焦距变化。通过对双稳态毛细开关元件的不同组合切换，液体透镜可重构得到不同静态焦距。例如，切换2.5mm铁磁流体液滴的不同编号，分别改变对应编号为1、3和5液体开关元件的状态，可以得到图5所示的状态。每种状态计算得到的焦距如图所示。同样也要注意，因为开关是双稳态的，它们一旦触发，便不再需要给电磁铁提供另外能量来维持新的（稳定）状态，由此便形成节能自适应液体透镜系统。这种节能、可重构液体透镜可用于医疗成像、多层读写技术和3D光刻等。

图6A和图6B部分地描述了图3中的成像系统，该系统在封装设备（如手机）中实现。如图6B的局部剖视图所示，在一个实施例中，将可重构液体透镜结构100放置于图像传感器320与可选光学元件325之间。如上面所揭示的，铁磁流体液滴151的重构以及由此引发的液体透镜液滴120的重构（在某一示例中）可由一对电磁驱动器152和152'驱动。

如上所述，在图6A和图6B的实施例中，可使用电磁铁152和152'通过在对应耦合磁流体小滴上产生拉力作用，导致其在第一腔室内的体积变大或者在第二腔室内的体积变大，从而控制一个或多个铁磁流体液滴（也就是，在含有液体透镜液滴的密闭腔室内的铁磁流体驱动器）的位置。这进而又改变液体透镜液滴的突出体积，使其在第二腔室部分132或在第一腔室部分131内的体积增大。通过这样移动液体透镜液滴来控制透镜的曲率半径，进一步改变物体的焦距。因此，将图像传感器放置于液体透镜的一侧，可选光学元件置于另一侧，便可对处于不同位置上的物体进行聚焦。同样，要注意的是，通过采用双稳态毛细开关元件的阵列（每一个的体积均大于相应临界体积），开关触发后电磁铁便不需要额外的能量来实现可重构性。铁磁流体液滴体积小于临界值时，需保持两个相对电磁铁中的至少一个电磁铁持续供电才能维持非对称结构。

进一步举例说明，图7A至图7F示出了另一个可重构液体透镜结构的一个实施例，以及所显示的双稳态铁磁流体开关元件的触发状态。在该实施例中，采用了多个铁磁流体液滴151，每一个液滴的铁磁流体体积都足以用来充当双稳态毛细开关元件。每一铁磁流体液滴151在对应的第二通道中均包含一对耦合铁磁流体小滴。在该实施例中，采用了一对电磁铁152和152'，并将铁磁流体液滴151巧妙布局，例如从并排排列的电磁驱动器152和152'的中心轴向外的螺旋701结构分布。如图7A与图7B所示的操作示例中，开关元件均设置为向上状态，这就意味着第一液体在液体透镜液滴120的第二小滴部分202中体积达到最大。如图7C和7D所示，当下方电磁铁152'充电后，距离并排排列的电磁铁152和152′中心轴最近的开关元件会最先切换到向下状态，这时位于第二小滴部分211内的铁磁流体体积大于位于第一小滴部分210内的铁磁流体体积。继续增大对电磁铁152'的供电（且电磁铁152不需要供电），所有的铁磁流体液滴切换到向下状态，如图7E和图7F所示。有利的是，当一个或多个铁磁流体液滴触发后，电磁驱动器152可以断电，而液体透镜液滴会保持期望形状，这是由于本实施例中描述的铁磁流体液滴的双稳态特性。

图8A和图8B描述了对于不同重力方向可重构液体透镜的不变性。图8A中液体透镜结构的光轴与重力向量（g）的方向平行，图8B中液体透镜结构的光轴与重力向量（g）的方向垂直。保持重力邦德数B₀＜1，表面张力相比物体万有引力占主导。由此，无论重力方向如何，小滴均能保持它们的球形结构。图8A和图8B中给出了本文所述的液-液透镜系统一个实施例的局部说明，其包括具有液体透镜液滴120（用作液体透镜）和铁磁流体液滴151（用作制动驱动器）的基板110。如上述解释，两液滴均由含第一小滴部分和第二小滴部分的耦合小滴构成，第一小滴部分和第二小滴部分分别延伸到基板110的第一和第二主表面的上方和下方。在这种结构下，对于图8A和图8B所示的两种情况，测量到的一致（球体）曲率半径的最大偏移量小于1%。还可以通过对液-液透镜系统中的液体进行密度匹配，来进一步加强其对引力方向的不变性。

图9示出了采用如本文所述的非振荡液体透镜的成像方法的一个实施例。成像方法900包括调节液-液透镜结构中固定接触的液体透镜液滴的结构（如910所述）和通过液体透镜液滴捕获一个或多个图像（920）。具体来说，通过透镜液滴的第一小滴部分和第二小滴部分（它们分别延伸到基板的第一表面和第二表面上方，基板上有承载液体透镜液滴的通道）捕获一个或多个图像。捕获到的图像可选择性地转发给控制器，控制器（在一个实施例中）含有根据一个或多个图像标准（如图像锐利度）评价930捕获图像的逻辑电路。部分使用现有图像分析软件，本领域技术人员可以很容易地评估数字图像。可根据评估选择捕获的一张或多张图像作为一张或多张最终图像940。根据实现方式，可组合最终的图像。

本领域技术人员应注意到，本文描述的固定接触、可重构液-液透镜为寻求焦距变化的成像系统提供了一种新颖的解决方案。采用本文所述的非入侵制动方式，可制作成体积小重量轻的包装的液体透镜。有利的是，在重构机构中可以采用相对较小的电压电平，使得液体透镜更加实用。

本文公开的是一种可调焦距的液体透镜，通过重构，它可以捕获给定范围内的任何像面。本透镜主要特征为，它包含通过圆柱形通道（或孔）耦合的两个小滴部分，固定接触线驻留在不湿润基板上。不可压缩的第二液体在密闭的腔室内包围液体透镜。（在一个实施例中）采用非入侵方式的电磁驱动器，调节位于基板第二圆柱形通道（或孔）内的耦合铁磁流体小滴。对铁磁流体小滴的调节通过不可压缩包围液体来引起流体透镜小滴的重构。小滴部分曲率的变化导致焦距发生变化。本发明提出的液体透镜是一种耦合小滴系统，采用很小输入即可进行重构。

有利的是，使用本文公开的液体透镜结构，可以获得厘米级孔径。耦合小滴液体透镜（具有固定接触线）的尺寸足够小，直至可以忽略重力作用时，可以平衡掉抵抗表面张力的流体惯性。实验结果表明，毫米级液体透镜，甚至是厘米级液体透镜都是很实用的。

本文公开的大孔径、自适应液-液透镜与现有方法相比具有独特的优势和性能。厘米级孔径透镜可以提高聚光能力（例如，从直径为1.68mm的空气液体透镜到直径为10mm的液-液透镜，聚光能力增加30倍）。与振荡驱动的液体透镜相比，非振荡可重构特性使得聚光能力进一步增强。本发明消除了阻碍先前液体透镜设计的长期稳定性问题（例如，由于蒸发作用），保持了能源效率，且几乎不受重力方向的影响。

本领域技术人应注意到，本发明的耦合小滴系统可用于许多实际应用中，包括移动电话、录像机和其它带有录像能力的体积小、重量轻的消费产品。其它应用还包括高速自适应成像、摄像机，以及针对较小要求应用（重点在于能耗）的通过镜头阵列和可重构性的其它3-D图像再现。例如，其它应用包括用于检测和防御的自治微型航天器，使其受益于从多个方向、而不是仅从视觉正前方（或下方）的成像性能。本发明中的液-液透镜具有相对较小的尺寸和高的能量效率，适合安装一些于小型飞行器中，实现各个方向的快速聚焦成像。

本领域技术人员更关注的是，可通过一个系统、方法或计算机程序产品来体现如上所述控制器的各方面。因此，控制器的各方面也可完全由硬件的形式体现，也可完全由软件的形式体现（包括固件、常住软件、微码等），或者由软件与硬件相结合的方式体现，各方面在这里通常指代的“电路”、“模块”或“系统”。此外，控制器的各方面还可以采用计算机程序产品的形式，体现在一个或多个含有计算机可读程序代码的计算机可读介质中。

可以使用一个或多个计算机可读介质的任意组合。这里的计算机可读介质可以是计算机可读存储介质。计算机可读存储介质——举例来说——可以为但不仅限于电子的、磁性的、光的或半导体的系统、装置、或设备，或者上述的任何合适组合。计算机可读存储介质的具体例子（非详尽清单）还包括：带有一条或多条电线的电连接，便携式计算机软盘，硬盘，随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编程只读存储器（EPROM或闪存），光纤，便携式压缩盘只读存储器（CD-ROM），光存储装置，磁存储装置，或上述的任何合适组合。在本文中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储可用程序，连接指令执行系统、装置或设备的有形介质。

计算机可读信号介质可包括（例如在基带中或作为载波信号的一部分）带有计算机可读程序代码的传播数据信号。这样的传播信号可能有各种形式，包括但不局限于电磁的、光的或它们的合适组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质：不是计算机可读存储介质；可以（通过）连接指令执行系统、装置或设备进行通信、传播或传输有用程序。

刻录在计算机可读介质上的程序代码可以通过合适的媒介进行传输，媒介包括但不限于无线、有线、光纤电缆及RF等，或者上述的任何合适组合。

实施本发明各方面操作的计算机程序代码可以以一种或多种编程语言的任意组合写出，包括面向对象编程语言，如Java、Smalltalk,、C++或类似语言，以及传统过程编程语言，如“C”编程语言或类似编程语言。

根据本发明的实施例，参照其方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图示和（或）方块图，将本发明的各方面均描述如上。当然，流程图示及（或）方框图中的功能块以及功能块的组合，都可以通过计算机程序指令实现。将这些计算机程序指令提供给通用计算机处理器、专用计算机处理器或其他可编程数据处理设备的处理器，从而产生机器指令，通过计算机或其他可编程数据处理设备来执行，从而生成实现流程图及（或）方块图中的一个或多个功能块的具体功能（或行为）的装置。

也可将这些计算机程序指令存储在这样的计算机可读介质中：能够直接指挥计算机、其它可编程数据处理器或其他以特定方式工作的装置，例如，存储在计算机可读介质中的指令产生一种制品，该指令包括实现流程图及（或）方块图中某一功能块或多个功能块指定功能（或行为）的指令。

计算机程序指令还可以载入到计算机、其它可编程数据处理器、或其它设备中，导致在计算机、其它可编程设备或其它设备内产生一系列操作步骤，形成计算机实现的程序，其中在计算机或其它可编程设备上执行的指令为实现流程图及（或）方块图中某一功能块或多个功能块指定功能（或行为）提供了方法。

图中的流程图和方块图示出了根据本发明的各种实施例得到的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的结构、功能以及操作。在这方面，流程图或方块图中的某些功能块可表示一个模块、段或部分代码，它们含有一个或多个实现具体逻辑功能的可执行代码。还应当指出的是，在一些备选实施方案中，功能块中指出的功能可能与图中指出的顺序不相同。例如，两个连续显示的功能块可能实际上几乎同时执行，有时或以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样值得注意的是，方块图及（或）流程指示图的某些功能块和功能块的组合，可以通过基于硬件的专用系统（能实施具体功能或行为），或通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例，并不局限于本发明。如本文中所使用的，单数形式“一个”、“该”和“所述”指代的意思同样包括复数形式，除非文中有清楚表明。将理解的是，术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”都是开放式的连系动词。因此，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一个或多个步骤或元件，具有那些一个或多个步骤或元件，但并不仅局限于那些一个或多个步骤或元件。同样，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一个或多个特征的方法步骤或设备元件，具有那些一个或多个特征，但并不仅局限于那些一个或多个特征。此外，以某种方式配置的设备或结构，至少能以该方式进行配置，但是还可能以没有列出的方式进行配置。

下述权利要求书中相应的结构、材料、行为以及所有设备或步骤加上功能元件的等价物（如果有的话），旨在包括所有结构、材料或执行功能的行为，加上其他明确申明的受保护元件。文中对本发明的描述只是出于解释和描述的目的，并不是穷举或仅限于公开的发明形式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，很多修改和变动对本领域的普通技术人员而言都是显而易见的。

Claims (23)

1.一种非振荡液体透镜，包括：

基板，包括至少一个在基板的第一表面和第二表面之间延伸贯穿基板的通道；

液体透镜液滴，包括第一液体，该液体透镜液滴保持在延伸贯穿基板的至少一个通道中的一个通道内，该液体透镜液滴包括第一小滴部分和第二小滴部分，其中第一小滴部分具有从所述基板的第一表面突出的第一毛细表面，第二小滴部分具有从所述基板的第二表面突出的第二毛细表面，所述第一小滴部分和第二小滴部分通过所述一个通道连接；

至少部分地包围所述基板且包括腔室的外壳，延伸贯穿所述基板的所述至少一个通道中的所述一个通道位于该外壳的腔室内；

第二液体，布置于所述腔室内，该第二液体与含所述第一液体的液体透镜液滴在所述腔室内直接或间接接触；以及

制动器，帮助调节位于所述腔室内的所述一个通道内的液体透镜液滴的结构，其中调节所述液体透镜液滴的结构能调节该液体透镜的焦距；

其中所述制动器通过布置在所述外壳的腔室内的第二液体与所述一个通道内的液体透镜液滴操作性耦合。

2.如权利要求1所述的非振荡液体透镜，其中所述制动器还有助于所述液体透镜液滴保持为选定的非对称结构。

3.如权利要求1至2中任一项所述的非振荡液体透镜，其中所述基板的第一表面定义所述腔室的第一腔室部分，所述基板的第二表面定义所述腔室的第二腔室部分，以及其中所述第二液体实质上填满所述第一腔室部分和所述第二腔室部分。

4.如权利要求3所述的非振荡液体透镜，其中所述第二液体和包括所述第一液体的液体透镜液滴互不相溶，且在所述第一腔室部分直接接触以及在所述第二腔室部分内直接接触。

5.如权利要求3所述的非振荡液体透镜，其中延伸贯穿所述基板的所述一个通道为延伸贯穿该基板的第一通道，以及其中至少一个第二通道延伸贯穿所述基板，以及所述制动器包含：

至少一个铁磁流体液滴，其保持于在所述基板的第一表面和第二表面之间延伸贯穿该基板的至少一个第二通道中并且从该至少一个第二通道突出，当在所述腔室的第一腔室部分和第二腔室部分之间调节至少一个铁磁流体液滴的铁磁流体时，该至少一个铁磁流体液滴使所述液体透镜液滴在所述腔室的第一腔室部分和第二腔室部分内移位，且

至少一个电磁铁，用于移动保持在所述第一腔室部分和第二腔室部分之间的所述至少一个第二通道内的所述至少一个铁磁流体液滴的铁磁流体，从而调节保持在所述腔室内的第一通道内的所述液体透镜液滴的结构，进而调节所述液体透镜的焦距。

6.如权利要求5所述的非振荡液体透镜，其中所述制动器还包括多个电磁铁，用来在所述腔室的第一腔室部分和第二腔室部分之间、以选定结构来移动保持在所述至少一个第二通道内的至少一个铁磁流体液滴的铁磁流体，从而使所述液体透镜液滴保持为该选定结构。

7.如权利要求5所述的非振荡液体透镜，其中所述制动器还包括多个铁磁流体液滴，保持于在所述基板的第一表面和第二表面之间延伸贯穿基板的多个第二通道内，每个铁磁流体液滴的体积均大于相对于所述多个第二通道中的对应的第二通道的直径定义的临界体积，每个铁磁流体液滴用作双稳态毛细开关元件，以及其中每个双稳态毛细开关元件能够在所述铁磁流体液滴主要位于所述第一腔室部分中的第一状态和所述铁磁流体液滴主要位于所述第二腔室部分中的第二状态之间切换，以及其中为了方便调节所述液体透镜的焦距，所述多个铁磁流体液滴中的一个铁磁流体液滴与另一铁磁流体液滴之间能够独立切换。

8.如权利要求1至2中任一项所述的非振荡液体透镜，其中所述制动器还包括至少一个布置在所述腔室内且通过布置在所述腔室内的所述第二液体与所述液体透镜液滴操作性耦合的双稳态毛细开关元件。

9.如权利要求1至2中任一项所述的非振荡液体透镜，其中所述第一液体包含高折射率液体，所述第二液体包含水。

10.如权利要求1至2中任一项所述的非振荡液体透镜，其中所述第一液体、所述第二液体和所述基板的选择有助于所述液滴固定在基板的所述一个通道的边缘处。

11.如权利要求1至2中任一项所述的非振荡液体透镜，其中所述外壳包括至少布置在所述液体透镜液滴的第一小滴部分或第二小滴部分上的透明外壳部分，以及其中所述腔室是密封腔室。

12.一种成像系统，包括：

非振荡液体透镜，包括：

基板，包括在基板的第一表面和第二表面之间延伸贯穿基板的至少一个通道；

液体透镜液滴，包括第一液体，该液体透镜液滴至少部分保持在延伸贯穿所述基板的至少一个通道中的一个通道内，该液体透镜液滴包括第一小滴部分和第二小滴部分，其中第一小滴部分具有从所述基板的第一表面突出的第一毛细表面，第二小滴部分具有从所述基板的第二表面突出的第二毛细表面，所述第一小滴部分和第二小滴部分通过所述一个通道连接；

至少部分包围所述基板并且包括腔室的外壳，延伸贯穿所述基板的所述至少一个通道中的所述一个通道位于该外壳的腔室内；

第二液体，布置在所述腔室内，第二液体与包括所述第一液体的液体透镜液滴在所述腔室内直接接触或间接接触；以及

制动器，其有助于调节位于所述腔室内的一个通道内的液体透镜液滴的结构，其中调节所述液体透镜液滴的结构能调节所述液体透镜的焦距；以及

至少一个图像传感器，耦接到至少一个成像路径上，该成像路径穿过位于所述一个通道内的所述液体透镜液滴的第一小滴部分和第二小滴部分，用来通过所述液体透镜液滴第一小滴部分和第二小滴部分捕获图像。

13.如权利要求12所述的成像系统，其中所述制动器通过布置在所述外壳的腔室内的第二液体，与保持在所述一个通道内的液体透镜液滴操作性耦合。

14.如权利要求12所述的成像系统，其中所述制动器还有助于使所述液体透镜液滴保持为选定的非对称结构。

15.如权利要求12至14中任一项所述的成像系统，其中所述基板的第一表面定义所述腔室的第一腔室部分，所述基板的第二表面定义所述腔室的第二腔室部分，以及其中所述第二液体实质上填满所述第一腔室部分和第二腔室部分。

16.如权利要求15所述的成像系统，其中所述第二液体和包括所述第一液体的液体透镜液滴互不相溶，并在所述第一腔室部分内直接接触和在所述第二腔室部分内直接接触。

17.如权利要求15所述的成像系统，其中延伸贯穿所述基板的所述一个通道为延伸贯穿所述基板的第一通道，以及其中至少一个第二通道延伸贯穿所述基板，以及所述制动器包括：

至少一个铁磁流体液滴，其保持于在所述基板的第一表面和第二表面之间延伸贯穿该基板的至少一个第二通道内并且从其该至少一个第二通道突出，当在所述腔室的第一腔室部分和第二腔室部分之间调节所述至少一个铁磁流体液滴的铁磁流体时，所述至少一个铁磁流体液滴使所述液体透镜液滴在所述腔室的第一腔室部分和第二腔室部分内移位，且

至少一个电磁铁，用于移动保持在所述第一腔室部分和所述第二腔室部分之间的所述至少一个第二通道内的所述至少一个铁磁流体液滴的铁磁流体，从而调节保持在所述腔室内的第一通道内的所述液体透镜液滴的结构，进而调节所述液体透镜的焦距。

18.如权利要求12至14中任一项所述的成像系统，其中所述制动器还包括至少一个双稳态毛细开关元件，其布置在所述腔室内，并且通过布置在所述腔室内的第二液体与所述液体透镜液滴操作性耦合。

19.如权利要求12至14中任一项所述的成像系统，其中所述外壳包含透明外壳部分，该透明外壳部分布置在所述液体透镜液滴的第一小滴部分或第二小滴部分中的至少一个之上，以及其中所述腔室是密闭腔室。

20.一种成像方法，包括：

调节液体透镜的非振荡液体透镜液滴的结构，该液体透镜包括基板，该基板上限定了一个在其第一表面和第二表面之间延伸的通道，所述液体透镜液滴至少部分地保持在所述通道内，所述液体透镜液滴包括第一小滴部分和第二小滴部分，第一小滴部分包括从所述基板的第一表面突出的第一毛细表面，第二小滴部分包括从所述基板的第二表面突出的第二毛细表面，其中，所述液体透镜液滴的第一小滴部分和第二小滴部分通过所述通道相连，所述液体透镜还包括外壳，其至少部分地包围所述基板并含有一个腔室，所述一个通道位于该腔室内，所述腔室包括第二液体，第二液体和包括第一液体的液体透镜液滴在所述腔室内直接接触或间接接触，以及其中调节步骤还包括对所述第一小滴部分或第二小滴部分中的至少一个施加力的作用，来重构所述通道内的液体透镜液滴，从而调节所述液体透镜的焦距；以及

通过穿过所述液体透镜液滴的第一小滴部分或第二小滴部分中的至少一个的图像路径来捕获至少一个图像。

21.如权利要求20所述的成像方法，其中所述调节步骤包括通过布置在所述外壳的腔室内的第二液体对第一小滴部分或第二小滴部分中的至少一个施加力的作用，其中所述第二液体和包括第一液体的所述液体透镜液滴互不相溶且在所述腔室内直接接触。

22.一种制作液体透镜的方法，包括：

获得基板，该基板相对于液体透镜液滴不湿润；

在所述基板中提供从基板第一表面延伸到第二表面的至少一个通道；

在延伸贯穿基板的所述至少一个通道中的一个通道内，提供包括第一液体的液体透镜液滴，该液体透镜液滴包括第一小滴部分和第二小滴部分，第一小滴部分具有从所述基板的第一表面突出的第一毛细表面，第二小滴部分具有从所述基板的第二表面突出的第二毛细表面，该第一小滴部分和第二小滴部分通过所述一个通道相连；

提供外壳，该外壳包含一个腔室，该腔室包围着延伸贯穿所述基板的所述一个通道，所述基板的第一表面定义所述腔室的第一腔室部分，所述基板的第二表面定义所述腔室的第二腔室部分，其中所述第一小滴部分驻留在所述腔室的第一腔室部分内，而所述第二小滴部分驻留在所述腔室的第二腔室部分内；

在所述腔室的第一腔室部分和第二腔室部分内布置第二液体，该第二液体和所述液体透镜液滴在所述腔室内直接接触或间接接触；以及

提供制动器，该制动器与所述液体透镜液滴的第一小滴部分或第二小滴部分中的至少一个操作性耦合，用于调节所述液体透镜液滴的结构，其中对所述液体透镜液滴结构的调节能调节所述液体透镜的焦距。

23.如权利要求22所述的方法，其中所述第二液体和包括第一液体的液体透镜液滴直接接触且互不相溶，延伸贯穿所述基板的所述一个通道为延伸贯穿所述基板的第一通道，以及其中所述基板的第一表面定义所述腔室的第一腔室部分，而所述基板的第二表面定义所述腔室的第二腔室部分，第二液体实质上填满所述第一腔室部分和所述第二腔室部分，其中提供所述制动器包括：

提供至少一个铁磁流体液滴，其保持于在所述基板的第一表面和第二表面之间延伸贯穿基板的至少一个第二通道内并且从该至少一个第二通道突出，当在所述腔室的第一腔室部分和第二腔室部分之间调节所述至少一个铁磁流体液滴时，所述至少一个铁磁流体液滴使所述液体透镜液滴在所述腔室的第一腔室部分和第二腔室部分内移位；以及

提供电磁铁，用于调节位于所述至少一个第二通道内的所述至少一个铁磁流体液滴，进而使第一通道内的所述液体透镜液滴重构。