照明领域液体透镜专利布局及进化路径研究

张 欣，李敏嫦

(1.苏州大学，江苏 苏州 215000；2.广东工业大学，广东 广州 510000)

引言

透镜的发明丰富了控制光的手段。新的材料、结构、造型被应用于透镜的设计，使透镜的光学性能得到大幅度提升。如今，透镜被广泛应用于生物医疗、天文观测、照明、通信等众多领域。近年来，人们对光品质的重视不断提高，对LED照明产品的关键光学元件——透镜提出了具体的多样化的功效需求。

受益于光学、材料等相关领域的发展，透镜发展出丰富的类型。根据对光线的会聚或发散作用，透镜可分为正负透镜，即凹凸透镜。基于透镜的关键制作材料，透镜可分为玻璃透镜、硅胶透镜、PMMA(亚克力)透镜、树脂透镜、液体透镜、薄膜透镜等。基于透镜的关键结构或造型，透镜可分为菲涅尔透镜、自聚焦透镜、非球面透镜、复眼透镜、导光柱、TIR(total internal reflection，全内反射)透镜等。不同类型透镜的发展历程见图1。

图1 透镜的进化历程Fig.1 Evolutionary process of lens

1 透镜技术的进化路径

1.1 物体分割进化路线

分割是系统发展的一个方向，是将整体的、单一体的物体逐步分隔成多个部分，这样的分割基本上是可以无限制地进行到物体转变为真空，然后到“理想系统”。从本质上来讲，分割路线展示的是系统从宏观层次到微观层次的跳跃[1]。透镜系统的进化从单颗透镜开始，向多颗透镜发展(图2)。

图2 单-双-多透镜系统进化路径Fig.2 Single-double-multi-lens evolution

根据TRIZ技术系统进化法则的“物体分割进化路线”，透镜接下来的分割在分子层次上进行，分割进化路线(图3)。

图3 透镜的物体分割进化路线Fig.3 The object segmentation evolution of the lens

1.2 物体表面特性进化路线

物体表面特征进化路线从光滑的平面开始，继而形成凹凸、形成微雕表面、形成有特殊特性的表面。可通过多种方法得到特殊性质的表面，如使用具有特殊性质的物质、使用各种场及其组合。

透镜通过表面与光产生折射作用。因此，改变透镜表面的微观形状和特征是实现对其进行改良的重要资源。透镜初时是表面光滑的凸凹透镜。光学玻璃、硅胶、树脂等材料丰富了透镜表面的特性。非球面透镜提高锐度和分辨率，使透镜小型化。无论是不同材料的透镜，还是非球面透镜，都是单系统不同参数的进化(图4)。

图4 透镜单系统进化路线Fig.4 Single lens system evolution

透镜的另一进化方向是表面形状变复杂(图5)，向微雕表面方向进化。1822年产生的菲涅尔透镜镜片表面一侧为平面，另一侧为由小到大的同心圆纹理(图6)。纹理根据光的干涉、扰射、相对灵敏度和接收角度要求来设计，可使聚光作用保持而透镜变薄、成本降低。1980年出现利用光刻工艺制作的微透镜和微透镜阵列。现微透镜的尺寸已达纳米级。

图5 透镜表面特征进化路线Fig.5 Lens surface features evolution

图6 菲涅尔透镜Fig.6 Fresnel lens

1.3 透镜向超系统进化

技术系统向超系统进化，可以在资源约束的条件下，通过系统合并增加功能或降低费用[2]。根据向超系统进化法则的趋势，系统进化有技术系统与超系统集成参数化增加的趋势。

在照明领域，透镜与反光杯的主要功能相似且作用对象相似，属于竞争系统。TIR透镜集成了透镜与反光杯两系统的优势，沿着参数差异化增加的方向进化。TIR透镜一般与大功率的COB光源配合使用，并使用避免眩光的遮光罩。透镜与遮光罩的主要功能不同，作用对象相同，互为联合系统。两个联合系统集成为一个系统，形成防眩TIR透镜(图7)。TIR透镜表面将杂光方向改变，从而防眩光。

图7 透镜向超系统进化路线Fig.7 The evolution of the lens to the supersystem

1.4 透镜进化树

根据构建进化树的基本方法构建透镜的进化树，如图8所示。透镜沿不同方向进化，进化的速度各不相同，每个进化方向进行技术研发都有创新的空间。

图8 透镜进化树Fig.8 Lens evolution tree

2 透镜技术在照明领域的研究现状

2.1 透镜技术的功效矩阵分析

通过整理2000—2016年透镜的专利申请数据，得出技术功效矩阵中透镜的功效矩阵，如图9所示。

根据透镜的功效矩阵里面的专利数量和功效的关系，可以得到不同功效按照专利申请数量由多到少的排列(图10)。可以看出，2000—2016年透镜的专利申请主要是在“提高光效”和“光均匀分布”方面专利数量最多，是透镜主要集中改善的功效，专利数量在500个左右；功效“降低成本”、“满足光束角”、“生产加工安装方便”、“提高发光面积”专利申请数量接近200个左右，数量相对较

图9 透镜功效矩阵Fig.9 Lens efficiency matrix

图10 LED照明灯具透镜申请专利数量和功效的关系Fig.10 The relationship between the number of lens patents and efficacy

多；功效“防眩光”、“简化结构”、“聚光”、“提高亮度”数量在100个左右；功效“散热”、 “光线柔和”、“通用性”、“使用安全”、“透光性”、“散射性”、“延长寿命”、“降低重量”、“调节角度(可变焦)”、“提高显色性”、“易清理”、“环保”相对专利数量较少。通过以上的专利分析，根据透镜功效矩阵，专利申请数量较少的功效，有可能是还未被关注的机会点，也有可能是对透镜来说不太重要的功能点。所以，不能单凭各个功效的专利数量的多少确定透镜有价值的技术突破点，需要同时关注用户的需求。

2.2 用户需求分析

为了得到用户对于透镜的的需求情况，对用户进行了问卷调研。用户主要是照明设计师、灯具设计师、灯具厂商、灯具施工方等人员，进行了问卷调研[4]。问卷如下：

最后共收到33份有效问卷，其中照明设计师8位、结构工程师7位、灯具设计师5位、灯具经销商4位、产品经理4位、光学工程师2位、灯具厂商3位。在问卷中列举了专利检索到的23种功效，依次为“提高光效、满足光束角、光分布均匀、防眩光、可调角度、聚光、透光性、简化结构、提高显色性、通用性、生产加工安装方便、降低成本、光线柔和、散热、提高亮度、提高发光面积、延长寿命、使用安全、环保、降低重量和易清理”，问卷要求用户将认为最重要的5个透镜的功能选出来，并依次排序按照不同功效用户需求度排列由大到小(图11)。

2.3 用户需求与技术现状的对比

在22项功效中，我们找出对于用户需求排名前五的透镜的功效需求为：提高光效、满足光束角、光分布均匀、防眩光、可调角度。这五项透镜的功效对应的专利数量为：“提高光效”专利有478个，排名第1位；“满足光束角”专利163个，排名第4位；“光均匀分布”专利477个，排名第2位；“防眩光”专利113个，排名第7位；“可调角度(变焦)”专利数量12个，排名第19位；我们不难看出“防眩光”、“可调角度(变焦)”两项功效，专利数量较少，但是却是用户迫切需要改善的功效，特别是“可调角度(变焦)”的专利数量截至2016年底只有12项，所以还处于“蓝海竞争”环境中，如果就这个功效进行技术研发，取得技术突破的机率会相对较高。“提高光效”、“光均匀分布”、“满足光束角”几项功效，专利数量较多，专利排名靠前。经过分析，这两项是用户需要迫切改善的功效，但专利申请数量也很多，所以产生的技术突破难度较大。然而如果是近年研究的热点问题，则依然有技术研发的必要。按照不同功效用户需求度由大到小排列，找出用户需求度高，专利申请数量相对少的功效，作为后续技术研发的重点方向。而用户需求度高，专利申请数量较多的功效，可以根据专利申请年限和数量的关系判断其是不是热点研究的专利方向，为后续研究方向提供参考。

图11 LED灯具透镜功效需求排名Fig.11 The performance requirements of LED lamps lens

图12所示是LED照明灯具的透镜2000—2016年的“提高光效”专利数量分布图。

图12 透镜提高光效的专利数量分布图Fig.12 Distribution of the number of patents for improve the lens efficacy

通过图12不难发现2012—2014年三年间，透镜的数量急剧增长。这也说明近几年中LED透镜的“提高光效”的功效受到了空前的关注。但是到2015年、2016年专利数量急剧下降，分析其背后的原因是提高光效的技术值已经达到了一定高度，创新空间有限。同样可以看到图13“光分布均匀”的功效在2008—2013年期间稳步上升，到2014年达到顶峰。但在2015年、2016年都有了较大幅度的下降，其原因同样是由于“光分布均匀的” 技术值已经达到了一定高度，创新空间有限。

图13 透镜的光均匀分布专利数量分布图Fig.13 Distribution of the number of patents for uniform distribution of light

根据2006—2016年“防眩光”功效的专利数量分布图(图14)，可以看出专利数量呈现稳步增长的趋势，这说明“防眩光”功效现在依然是被关注的热点技术，也可以作为我们的技术创新方向。

图14 透镜的防眩光专利数量分布图Fig.14 Distribution of the number of patents for anti-glare of lens

透镜的满足光束角专利数量分布图见图15，透镜的可调角度专利数量分布见图16。“可调角度(变焦)”的专利数量较少，但是用户需求较高，是可以进行技术创新的较好的方向。所以选择这个方向作为透镜技术进化的突破点。

图15 透镜的满足光束角专利数量分布图Fig.15 Distribution of the number of patents for meeting the lens beam angle

根据专利库中查到的专利，变焦透镜技术是通过控制系统驱动齿轮件，改变透镜与LED灯的距离来实现焦距的改变，多运用在红外线摄像头和监控摄像头产品中。在光学器件中还出现了可变焦菲涅尔透镜，是一种涉及利用电场改变液晶折射率而调焦的透镜。通过调节奇偶波带驱动电压大小，可改变液晶折射率，实现二级焦距调节，其连续变焦效果好且变焦范围理论上不受限制。

可变焦透镜组是通过机械运用使透镜之间的空间位置发生改变，从而达到改变焦距的目的，这种镜头不符合当今镜头薄型化、轻型化、能耗小的要求。之后发展出了电控变焦透镜，其中有的能够实现变焦的效果，但电极控制复杂；有的控制简单，但调焦范围很小，从而限制其智能应用于通光孔径小、调焦范围小的领域。

变焦透镜组通过改变光斑照射距离，从而改变光斑效果。现有的变焦透镜组仅有变焦功能，当光通过透镜后可能造成光的照射质量变差。部分专利在变焦透镜的表面都有两个以上的微透镜，通过微透镜使光斑质量好、色彩均匀、光效更高。

根据功效矩阵部分对透镜功效矩阵(图9)的结果进行分析研究，发现“可调角度变焦”是用户迫切需要改善的功效，并且从LED灯具透镜的专利功效矩阵可以看出目前变焦透镜相对专利申请数量不多，技术成熟度不高，发展空间较大。

通过分析近年来透镜技术的功效矩阵和用户需求[3]，可得出以下结论：对于LED灯具的透镜功效，用户需求最强烈的前五项依次是：提高光效、满足光束角、光分布均匀、防眩光和可调角度(变焦)。前三项的需求最强且专利数量较多；后两项功效需求相关的专利数量较少，用户需求尚未得到充分满足。其中，“可调角度(变焦)”功效的技术成熟度不高，仍有较大的提升空间。除此，改善“可调角度(变焦)”功效对于优化“防眩光”功效有辅助作用。因此，“可调角度(变焦)”是一个用户需求较高但专利数量较少的技术创新方向，该方向可能是照明领域透镜技术进化的突破点。

3 照明领域的变焦技术

变焦照明是非成像光学的一个研究方向，通常指光源发光角度的改变或是照明区域光斑大小的改变[4]。许多照明场景对照明产品提出焦距调节的功能要求，比如需要根据展品调节照明效果的博物馆、需要大范围变焦照明的舞台、需要在夜间监控时根据红外摄像机变焦范围来调整照射范围的红外照明设备、需要对目标物进行定向投光的照相机闪光灯。目前，实现变焦照明的方法有两种，传统固体透镜的机械式变焦和液体透镜变焦。

3.1 机械式变焦

机械式变焦使用传统的固体透镜，实现方案有两种。一种是连续变焦，通过改变透镜与光源的距离，达到光束焦距的变化。另一种是定焦变焦，通过改变光源前的光学系统的焦距，达到定量改变光束的焦距。

1)连续变焦。连续变焦照明系统使用固态透镜进行配光，通常采用固定光源、移动透镜的方式。光束随着透镜的连续移动发生连续变焦。固态透镜可采用整体菲涅尔透镜、多片式透镜组和凸透镜结合反光杯的形式。整体菲涅尔透镜在变焦时，需要移动整个透镜或光源，移动时的范围有限且不好控制[5]。多片式透镜组可组合使用不同类型的透镜，发挥协同作用，实现对光线的多样化调节，但透镜数量的增加会导致灯具变大、变重，增加操作控制的难度。单颗凸透镜无法高效收集大角度光束，难以达到小角度照明的效果；凸透镜结合反光杯的方式可提高光能的利用率，但凸透镜的移动行程和配光部件数量的增加不利于灯具设计的小型化，且灯光效果容易产生不可控的色差。

2)定焦变焦。实现定焦变焦的光学系统灯头可以旋转，并可以通过定位柱及定位槽固定位置。将不同透镜旋转至光源的前方并固定，就可以实现透镜的切换，达到变焦的目的[6](图17)。

图17 定焦变焦示意图[6]Fig.17 Fixed zoom system[6]

3.2 液体透镜变焦

液体透镜是由一种或多种液体制成的光学元件，包括反射式和透射式。反射式液体透镜是将装有液体的容器旋转，通过离心力形成液面形状可改、焦距可调的凹镜面，应用时的限制因素较多。透射式液体透镜可运用电力控制液体，实现透镜聚焦点方向的转换，即在凹凸两种透镜形状间无缝切换，并且快速、精确地控制透镜的屈光度。在照明领域，性能更优的透射式液体透镜是变焦液体透镜的主流类型，而反射式液体透镜的被关注度较低。

液体透镜的界面的表面张力受微米级的重力支配，因而具有极高的光学质量，实现接近完美球形的、光学平滑至分子级的界面。相对于通常较为庞大且笨重的外部变焦机构，运用液体变换的方式改变透镜焦距可大大减小机构的体积(图18)。

图18 一款液体透镜Fig.18 A liquid lens

3.2.1 透射式液体透镜当前的技术分类

根据变焦控制的原理，透射式液体透镜可以分为两大类，一类是渐变折射率透镜，另一类是液面曲率变化透镜。

1)渐变折射率透镜。渐变折射率透镜通过改变填充液体的折射率来改变液体透镜的折射率(图19)。驱动填充液体折射率改变的形式有施加电压、改变温度、施加声驻波等。其中，施加电压的应用较普遍，主要指液晶透镜。液晶透镜的主要材料是具有双折射效应的液品，其对不同的偏振光具有不同的折射率，通过加电压来改变电极之间液晶分子的排列状态，从而改变透镜折射率，达到控制焦距。

图19 液晶透镜原理示意图[7]Fig.19 Schematic diagram of Liquid crystal lens[7]

液晶具有良好电控特性，改变电压可使液晶透镜的焦距在负值和正值之间转换，且驱动功耗较低。液晶透镜形成的根本原因是由于折射率的非均匀分布而不是厚度的变化[8]。与固态透镜相比，液晶透镜具有体积小、无机械运动部件、结构紧凑、厚度薄、焦距可调、响应时间短、易集成等优点。但液晶透镜的驱动电压较高，制备工艺精细，测试要求技术先进，生产条件苛刻，成本相对较高，这是阻碍液晶透镜大规模产业化的直接原因[9]。液晶透镜在光学成像、光束的控制与整形、微流体传感、自适应光学、生物医学、光子学等方面都有着广泛的应用价值[8]，已应用到实际场景，如电控调焦微型投影仪、LED照明产品、内窥镜、小型便携摄像设备的光学器件等。

2018年4月，意大利照明品牌Targetti在法兰克福照明展发布的新品ZENO射灯采用了液晶透镜进行配光(图20)，实现光束角从10°～50°的调节。ZENO射灯接入物联网，用户可以通过兼容IOS和安卓的无线CASAMBI控件，控制灯光的开关、亮度、色温和光束角。同年5月，华南师范大学等单位申请了一项关于液晶透镜汽车前大灯及自动调节远近光方法的专利，通过在配光镜与灯泡之间增加液晶透镜和聚合物稳定液晶玻璃，用于控制灯泡光束的发散度，从而达到自动切换近光灯模式和远光灯模式。同年7月，京东方科技集团股份有限公司申请了光线调节装置和照明设备的专利，同样采用液晶透镜进行调整光线出射的方向。

图20 Targetti的ZENO射灯Fig.20 Targetti ZENO spotlight

2)液面曲率变化透镜。液面曲率变化透镜根据不同的物理机制来控制透镜曲率的改变，从而改变焦距。液面曲率变化透镜的驱动形式主要有三种。

(a)基于电润湿效应的变焦透镜。基于电润湿原理，改变电压从而改变透镜内部液体的分布，实现焦距调节(图21)。此类透镜具有集成性好、尺寸小、变焦快、焦距可调范围大、功耗低等优点，同时存在介质层容易被击穿、介质层制备较困难等待优化的缺陷。

图21 基于电润湿原理的液体透镜原理示意图[10]Fig.21 Schematic diagram of liquid lens using phenomenon-electrowetting principle[10]

目前，将基于电润湿效应的变焦技术应用于照明领域的主要为外资企业。2005年，皇家飞利浦电子股份有限公司率先申请了基于电润湿液体透镜进行改变光分布的照明设备的专利。2009—2010年，日本索尼集团申请了三项基于电润湿效应的液体透镜及照明设备的专利，涉及照明设备结构设计和制备方法等方面。2016年，汽车零配件供应商海拉发布一款应用了独创的高清液晶照明技术的汽车头灯(图22)。头灯的光线经过透镜组的调节后，穿过高清液晶显示屏后出光。汽车检测周围环境和驾驶情况，实时调节液晶显示屏和25个LED灯来调整光斑形状、亮度、投射距离等照明效果，实现动态曲线照明、自适应灯光明暗界限、无眩目远光照明等智能照明效果。从2016年3月海拉胡克双合有限公司申请的发明专利“照明装置”可得知，汽车头灯的高清液晶显示屏是基于电润湿效应的液体透镜阵列。

图22 应用高清液晶照明技术的海拉车头灯Fig.22 Hella headlamp with matrix HD system

(b)基于介电原理的变焦透镜。基于介电泳原理使透镜内液体发生形变，从而使透镜焦距变化(图23)。与基于电润湿效应的变焦透镜结构相近，但基于介电力的液体透镜具有无须介质层、不出现气泡、无接触角饱和、无焦耳热的优势，可以有更广的变焦范围、更稳定的性能，但也存在难以固定液体位置等问题。

图23 基于介电力的液体透镜结构示意图[11]Fig.23 Schematic diagram of liquid lens using dielectricity [11]

(c)柔性变焦透镜。柔性变焦透镜通常由透明弹性薄膜和流体介质等组成，有力致变形驱动和电致变形驱动两种形式。力致变形驱动包括机械-力驱动(图24)、流体压力驱动和电磁驱动，电致变形驱动包括压电驱动和电活性聚合物驱动[12]。在实际应用中，柔性变焦透镜的形变力来源于一种或多种驱动形式。

图24 机械-力驱动的柔性变焦透镜结构示意图[12]Fig.24 Schematic diagram of liquid lens made in mechanical way [12]

3)多种技术结合实现变焦的透镜。基于单一变焦技术的透镜可能在实际应用中不能充分满足需求。因此，研究人员结合多种技术，针对特定的使用场景，研发出新型液体透镜，满足实际需求。2015年7月，法雷奥照明湖北技术中心有限公司申请的发明专利：内腔式透镜装置以及照明和/或信号指示设备，通过向透镜的内腔注入不同颜色或不同折射率的流体(液体或气体)，实现透镜在工作状态和非工作状态时呈现不同的外观或具有不同的光学性质。

3.2.2 当前国内专利数量和现状

根据以下液体透镜相关的关键词进行检索：液体、流体、液体透镜、流体透镜、透镜、变焦、调焦、焦距、对焦、光焦度、曲率、曲面、屈光度、折射率、焦点、聚焦、焦、光、照明、灯、润湿、介电、膜和液晶。

检索得到申请日自1987年4月至2019年6月的专利320个，除去重复和高度相似者，余下248个。下面基于此248个专利，从液体透镜技术的应用领域、技术分支和照明领域液体透镜技术的申请人等方面进行分析。

1)液体透镜技术的应用领域。目前，液体透镜技术的应用在成像光学系统中较广泛，但在非成像光学系统中较少。如图25所示，在248个专利中，有224个专利的应用领域为成像光学，如相机、显示设备、眼镜、望远镜等，占总数的90%以上；应用于非成像光学的液体透镜相关专利仅有16个，占总数的7%；此外，有8项专利将液体透镜技术在同时包含成像光学和非成像光学的系统中应用或无限定应用领域，如自动对焦补光的相机、胃肠道内的兼具图像采集和定向聚焦进行光疗法处置的医学设备，占比为3%。由此可见，液体透镜调焦技术在非成像光学领域的应用非常有限。液体透镜技术在非成像光学领域的应用主要有两个方向，一是照明设备，二是太阳能光伏设备。应用于非成像光学领域的16个专利中，13个为照明设备方向，3个为光伏方向。

图25 液体透镜专利的应用领域分布Fig.25 Distribution of the application area of patents for liquid lens

2)不同液体透镜技术的应用情况。上述的248个专利全部涉及透射式液体透镜，主要采用液面曲率变化透镜技术，最常用的是基于电润湿效应的液体透镜，其次是柔性变焦透镜和基于介电效应的变焦透镜。涉及以液晶透镜技术为代表的渐变折射率透镜技术的专利很少，仅有9项。部分专利涉及多种技术，被重复计数。

在成像光学领域，透镜技术的应用状况与整体状况接近。但在非成像光学的照明方向，从可查到的13项专利中得知，主流技术是液面曲率变化透镜技术，未见渐变折射率透镜技术。但国外已有采用液晶透镜技术进行变焦的灯具，有可能因国外的透镜技术持有方未在中国申请专利或其专利在检索时尚未公开。数据表明，各种变焦液体透镜技术在照明领域被应用的次数都较有限，国内研究人员对照明设备采用液体透镜实现变焦的研究尚处于起步阶段。

3)照明领域液体透镜技术专利的申请人。由表1可知，上述13项照明方向的液体透镜相关专利的申请人大多数为公司，液体透镜技术正走向实际的产品应用。其中，外资公司申请的专利件数多于本土公司和个人，且主要使用基于电润湿效应的液体透镜技术。本国法人申请的专利多采用柔性变焦透镜或基于介电效应的液体透镜技术，可见国内研究者对基于电润湿效应的液体透镜技术在照明领域应用的探索尚处于初期，缺乏可实际应用的成果。

表1 13项照明方向专利的申请人

3.2.3 液体透镜技术的未来预测

从透镜的技术进化历程不难发现，在进化树的主进化路径的分割进化路线中，液体透镜是未来进化的重要方向。目前液体透镜技术的研究不仅涉及到制备方法、出光质量优化、变焦速度提高等透镜本体的方面，还发展到在多种光学系统的应用。液体透镜的良好电控性为智能化照明的发展创造了广阔的想象空间。企业可以先投入一定的研发力量进行这方面的技术储备和研发，也可进行专利布局。随着其参数性能的不断提高、成本的不断降低，达到可以大量推广和产业化的水平，则市场潜力巨大，可为企业带来大量的利润，也可大大提高企业的市场竞争力。

1)渐变折射率透镜技术方面。目前，液晶透镜技术的研究集中在材料微观形貌结构的改善和复杂的电极设计上，如研发液晶菲涅尔透镜、降低液晶透镜的驱动电压、进一步压缩液晶透镜的焦距等。但随着研发涉及的技术愈发复杂，研发成本会阻碍液晶透镜技术的实际应用和商业化。而过去十几年，液晶显示技术发展迅速、应用广泛，目前应用大尺寸液晶面板的电视市场增速放缓，液晶面板高世代线产能向中小尺寸转移，全球的液晶显示面板产业正进行洗牌和调整，有利于降低液晶产品的成本，推动液晶透镜技术在照明领域的发展和商业化应用。

2)液面曲率变化透镜技术方面。柔性变焦透镜在照明领域目前仅应用于体量较大、变焦精度需求较低、变焦实现成本低的照明设备。基于电润湿效应的液体透镜技术在图像采集的变焦系统和三维图形显示设备方向的应用已成熟，但在照明产品方向的应用尚较少。未来，基于电润湿变焦液体透镜技术会从成像光学向非成像光学迁移，企业可依托于现有的电润湿液体透镜技术，研发可变焦照明产品。与此同时，与电润湿液体透镜具有相似结构的介电力液体透镜技术也值得关注。

4 总结和展望

透镜技术经过数百年的进化，如今功能愈发丰富，对光的控制也从粗糙变得精确，形态已从传统的固态发展到液态，从光滑平面发展到纳米级的微雕表面，并向超系统进化实现性能的进一步优化。液体透镜研究是目前各领域研究透镜技术的发展趋势。为实现光学性能的进一步优化，预测未来的透镜技术将因融合而趋向复杂，这种融合既包括固体透镜和液体透镜技术的融合，也包括不同变焦液体透镜技术的创新结合。目前已有个别液体透镜技术填充的流体使用了气体，预测未来透镜技术可能往气态发展，实现更丰富的光学性能。在照明领域，LED灯具“可调角度变焦”是用户迫切需要改善的功效，但目前的技术和产品仍有较大的提升空间。液体透镜在变焦功能上有传统固体透镜不可比拟的优势，其在照明产品的应用有希望逐步普及。