[發(fā)明專(zhuān)利]液體透鏡

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210180562.X
• 申請(qǐng)日: 2012-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103454705A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李杰;姜開(kāi)利;范守善
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02B3/14
• 分類(lèi)號(hào): G02B3/14;G02B26/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液體透鏡，尤其涉及一種含碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)的液體透鏡。

背景技術(shù)

液體透鏡是一種新型的依據(jù)仿生學(xué)原理提出的光學(xué)元件，其由液體材料制作而成，可通過(guò)控制外部形狀或改變內(nèi)部折射率而變焦。

根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)的不同，目前的液體透鏡可分為三類(lèi)：（1）基于電潤(rùn)濕(Electrowetting)原理的雙液體透鏡；（2）通過(guò)機(jī)械力改變透鏡外形和體積的單液體透鏡；（3）通過(guò)加電改變液晶分子排列狀態(tài)從而引起折射率變化的液晶透鏡。其中，基于電潤(rùn)濕原理的雙液體透鏡是當(dāng)前液體透鏡發(fā)展的主流方向，法國(guó)的Varioptic公司和荷蘭的Philps公司的產(chǎn)品都屬此類(lèi)。

與傳統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦鏡頭相比，液體透鏡因?yàn)樯倭艘苿?dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，所以具有體積小、反應(yīng)速度快、耗電量小、無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、內(nèi)窺鏡等追求輕、薄、短、小的光學(xué)系統(tǒng)中具有很好的應(yīng)用前景。

然而，對(duì)于基于電潤(rùn)濕原理的雙液體透鏡而言，由于其包含兩種互不相溶、性質(zhì)各異的液體，且其密封腔內(nèi)設(shè)置有需經(jīng)過(guò)憎水處理的絕緣層，而且其對(duì)電極的設(shè)置也有特定的要求，因此，該種雙液體透鏡的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其制備成本也較高。對(duì)于通過(guò)機(jī)械力改變透鏡外形和體積的單液體透鏡而言，由于機(jī)械力較難控制，因此，該種單液體透鏡的變焦精度和工作穩(wěn)定性均較差。對(duì)于通過(guò)加電改變液晶分子排列狀態(tài)從而引起折射率變化的液晶透鏡而言，由于其制備成本較高，限制了其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

有鑒于此，確有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、具有較高的變焦精度和工作穩(wěn)定性的液體透鏡，可方便應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、內(nèi)窺鏡等多種電子、光學(xué)設(shè)備中。

發(fā)明內(nèi)容

一種液體透鏡，包括一密封殼體、一設(shè)置于所述密封殼體內(nèi)的液態(tài)介質(zhì)、一碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)以及至少兩個(gè)電極，其中，所述碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述密封殼體內(nèi)且與所述液態(tài)介質(zhì)接觸，所述至少兩個(gè)電極間隔設(shè)置且與所述碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)電連接。

進(jìn)一步地，所述碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)包括一層碳納米管拉膜或多層重疊設(shè)置的碳納米管拉膜。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的液體透鏡具有以下優(yōu)點(diǎn)：其一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本發(fā)明提供的液體透鏡只包括密封殼體、液態(tài)介質(zhì)、碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)和電極四個(gè)組件，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于制備，且成本低廉。其二，變焦精度高。本發(fā)明通過(guò)給碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)通電來(lái)加熱液態(tài)介質(zhì)，從而改變液態(tài)介質(zhì)的密度，進(jìn)而改變液態(tài)介質(zhì)的折射率，最終達(dá)到液體透鏡變焦的目的。由于碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)通電時(shí)間，液態(tài)介質(zhì)溫度、密度、折射率，和液體透鏡焦距之間存在著既定的規(guī)律，因此，可以通過(guò)控制其中一個(gè)參數(shù)來(lái)精確控制液體透鏡的焦距變化。其三，變焦速度快。由于碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)具有很高的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率以及很小的單位面積熱容，因此，該碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)具有升降溫速度快（即熱響應(yīng)速度快）的優(yōu)點(diǎn)，從而能快速調(diào)節(jié)液體透鏡的焦距。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的液體透鏡的示意圖。

圖2為圖1的液體透鏡中第一種碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)的爆破圖。

圖3為圖1的液體透鏡中第二種碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)的爆破圖。

圖4為圖1的液體透鏡中第三種碳納米管拉膜結(jié)構(gòu)的爆破圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的液體透鏡中單層碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。

主要元件符號(hào)說(shuō)明