[發(fā)明專利]含梯度折射率材料的電潤濕型可變焦液體透鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410353659.5
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104391345A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁良;范紀紅;李元;李宏光;謝毅;張博妮;張建付;曹鋒;孫宇楠;姜昌祿;郭羽
• 申請（專利權(quán)）人: 西安應(yīng)用光學(xué)研究所
• 主分類號: G02B3/14
• 分類號: G02B3/14;G02B26/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種含梯度折射率材料的電潤濕型可變焦液體透鏡，包括腔體(2)、導(dǎo)電液體(3)和絕緣液體(4)，其特征在于：還包括第一透鏡(1)和第二透鏡(5)，第一透鏡(1)為梯度折射率材料制作的正焦距平凸透鏡，其前表面為球面(1-1)，后表面為平面(1-2)并通過化學(xué)氣相沉積法鍍有ITO導(dǎo)電膜(1-3)；腔體(2)為可伐材料制作的頂部開有通孔的倒U形圓柱體，其圓柱內(nèi)表面及頂部內(nèi)外表面均涂覆疏水介電膜(2-1)；導(dǎo)電液體(3)是氯化鈉和水混合而成的電解質(zhì)溶液；絕緣液體(4)由硅油DC704和二溴己烷混合而成；第二透鏡(5)為梯度折射率材料制作的負焦距平凹透鏡，其前表面為平面(5-1)，后表面為球面(5-2)，第二透鏡(5)的外徑與所述腔體(2)的外徑相同；

所述腔體(2)的底部通過高頻加熱焊接法焊接在第二透鏡(5)的前表面(5-1)上；在腔體(2)的內(nèi)部按照1︰1的體積比依次注入所述絕緣液體(4)和所述導(dǎo)電液體(3)，其中絕緣液體(4)與所述第二透鏡(5)接觸；正極導(dǎo)線(6-1)焊接在所述腔體(2)的圓柱外表面上，負極導(dǎo)線(6-2)焊接在所述導(dǎo)電膜(1-3)上，導(dǎo)電膜(1-3)與腔體(2)的頂部通過高頻加熱焊接法連接；

所述第一透鏡(1)和第二透鏡(5)的梯度折射率材料采用光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料或光學(xué)晶體，第一透鏡(1)和第二透鏡(5)的折射率分布都應(yīng)滿足下述公式：

n2(z)=A+Bz2z2-C]]>

式中，A、B、C均為第一透鏡或第二透鏡的梯度折射率系數(shù)，z為以第一透鏡前表面(1-1)頂點或第二透鏡前表面(5-1)頂點為坐標(biāo)原點且沿光軸正向的坐標(biāo)值，n(z)是光軸上z點坐標(biāo)值所對應(yīng)的折射率，當(dāng)z＝0時，n(z)＝A^0.5；

與此同時，所述電含梯度折射率材料的電潤濕型可變焦液體透鏡的球差和色差應(yīng)滿足以下一組公式：

SI=Σ12SIG+Σ12hiPi=0]]>

SIC=Σ12SICG+Σ12hi2Ci=0]]>

pi=Σi=1k(ΔuiΔin)2Δuini]]>

C_i＝Φ_i/υ_i

式中：S_Ⅰ是電潤濕型可變焦液體透鏡的總球差；S_IG是第一透鏡或第二透鏡的球差；S_ⅠC是電潤濕型可變焦液體透鏡的總位置色差；S_ⅠCG是第一透鏡或第二透鏡的位置色差；h_i為光線在第i面上的高度，i代表相鄰介質(zhì)的光學(xué)表面，其中，i＝1為第一透鏡的前表面，i＝2為第一透鏡的后表面，i＝3為導(dǎo)電液體與絕緣液體的分界面，i＝4為第二透鏡的前表面，i＝5為第二透鏡的后表面；u_i為光線在經(jīng)過第i面時與光軸的夾角；n_i為光線到達第i面前所經(jīng)介質(zhì)的折射率；Φ_i為絕緣液體或?qū)щ娨后w的光焦度；υ_i為其阿貝數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含梯度折射率材料的電潤濕型可變焦液體透鏡，其特征在于：所述第一透鏡(1)的中心厚度為0.5mm,其梯度折射率系數(shù)A＝1.870942，B＝0.202675，C＝0.370541；第一球面(1-1)的曲率半徑為-21.32mm，口徑為3mm；所述第二透鏡(5)的中心厚度為1mm,其梯度折射率系數(shù)A＝-1.712654，B＝0.215945，C＝0.347586；第二球面(5-2)的曲率半徑為-10.28mm，口徑為4mm；所述疏水介電膜(2-1)依次由16μm厚的聚對二甲苯C膜層、35μm厚的聚酰亞胺膜層和0.1μm厚的特氟龍AF1600膜層構(gòu)成，其中，聚對二甲苯C膜層與所述腔體(2)的表面接觸；所述導(dǎo)電液體(3)中氯化鈉和水的質(zhì)量比為8︰2；所述絕緣液體(4)中硅油DC704和二溴己烷的質(zhì)量比為9︰1。