[發(fā)明專利]一種高光焦度的電潤濕液體透鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811029124.7
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109031651B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 李磊;袁榮英;王瓊?cè)A
• 申請（專利權）人: 四川大學;北京航空航天大學
• 主分類號: G02B26/00
• 分類號: G02B26/00;G02B3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種高光焦度的電潤濕液體透鏡，包括介電疏水層、填充液體Ⅰ、填充液體Ⅱ、下基板透明電極、側(cè)壁透明電極、上傾斜板電極、上基板、下基板、側(cè)壁、上傾斜壁。側(cè)壁加電，液體曲面第一次變化；上傾斜面加電，液體曲面再次變化。曲面經(jīng)兩次變化，該液體透鏡能有效的增大光焦度。

一、技術領域

本發(fā)明涉及一種液體透鏡，更具體地說，本發(fā)明涉及一種高光焦度的電潤濕液體透鏡。

二、背景技術

隨著液體透鏡商業(yè)化的實現(xiàn)，液體透鏡已經(jīng)成為未來透鏡發(fā)展的一個重要方向。液體透鏡通過電潤濕、介電力、機械力等技術來改變液-液曲面的曲率，具有自動變焦的功能。因此液體透鏡已廣泛應用于消費電子，工業(yè)成像系統(tǒng)和醫(yī)療應用。與使用固定材料(例如玻璃或塑料)并需要宏觀機械結構用于自動對焦和變焦的傳統(tǒng)光學系統(tǒng)相比，液體透鏡更快，并且功率消耗低。

雖然液體透鏡具有變焦功能，但目前已有的液體透鏡變焦范圍受到很大的局限。由電潤濕方式驅(qū)動的液體透鏡存在接觸角飽和問題，因此，即使在這種結構中兩種液體的折射率差大，曲面曲率變化不大，其光焦度也極其有限。其他類型的液體透鏡，例如彈力膜液體透鏡，在液體與氣體之間形成曲率，其光焦度較大，但是無法克服重力效應，因此很難得到廣泛應用。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種高光焦度的電潤濕液體透鏡。如附圖1所示，包括：疏水介電層、填充液體I、填充液體II、下基板透明電極、側(cè)壁電極、上傾斜壁電極、上基板、下基板、側(cè)壁、上傾斜壁。

本發(fā)明的一種高光焦度的電潤濕液體透鏡的工作原理如附圖2所示。初始時，由于表面張力，填充液體II呈凸形,與側(cè)壁初始接觸角為θ₀，當側(cè)壁加電壓后，填充液體II在側(cè)壁發(fā)生電潤濕效應而變成凹形，獲得第一次曲面變化，與側(cè)壁接觸角變成了θ₁。當繼續(xù)升高電壓到一定程度，側(cè)壁接觸角達到飽和狀態(tài)，此時曲率無法繼續(xù)增大。這時，在上傾斜面加電后，由于填充液體II與上傾斜面有一定的初始角θ₂，因此，可在傾斜面上發(fā)生電潤濕效應，填充液體II繼續(xù)變形獲得第二次曲面變化，與傾斜面接觸角為θ₃。在整個電潤濕過程中，接觸角滿足下面公式：

其中γ為兩填充液體間的表面張力，U₁、U₂分別為兩次的電壓，d為介電層厚度，ε為介電層介電常數(shù)。整個過程中獲得的光焦度由下面公式給出：

φ＝(n₂-n₁)c (3)

其中n₁、n₂分別為兩填充液體折射率，c為液-液曲面的曲率。與傳統(tǒng)液體透鏡相比，本發(fā)明經(jīng)過兩次液體形變，提高了液體透鏡光焦度的變化范圍。

優(yōu)選地，側(cè)壁高d₁≥3mm且d₁≤5mm，直徑d₂≥5mm且d₂≤15mm。

優(yōu)選地，下基板直徑d₃≥5mm且d₃≤15mm，厚度d₄≥0.5mm且d₄≤1.5mm。

優(yōu)選地，傾斜面與水平方向傾斜角α≥25°且α≤75°。

優(yōu)選地，填充液體I和填充液體II的密度相同。

優(yōu)選地，填充液體I為硅油，填充液體II為電解質(zhì)液體或離子液體。

優(yōu)選地，高光焦度的電潤濕液體透鏡的驅(qū)動方式為電潤濕驅(qū)動。

四、附圖說明

附圖1為本發(fā)明高光焦度的電潤濕液體透鏡的結構側(cè)視示意圖。