[發明專利]一種基于SEBS薄膜的全固態可變焦壓電驅動式微透鏡

在審

• 申請號: 202010026821.8
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN110955041A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 吳玉程;王開鷹;李剛;李廷魚;張文磊;余志超;孫旭宇;楊翠
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G02B26/00
• 分類號: G02B26/00;G02B3/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及光學技術領域和MEMS領域，具體涉及一種基于SEBS薄膜的全固態可變焦壓電驅動式微透鏡，其結構為：SEBS薄膜放置在兩層不同厚度的玻璃層中間。兩片環形壓電致動器分別粘結在玻璃薄膜的上下底面。當給壓電致動器施加電壓時，壓電致動器會迫使玻璃薄膜彎曲，從而使整體形成透鏡結構，不同的電壓會使得玻璃薄膜有不同的彎曲曲率，從而使得微透鏡的焦距發生改變。壓電驅動式微透鏡是一種典型的微米級MEMS集成產品，其具有體積小，功耗低，無磁干擾，變焦范圍廣以及響應快速等優點。

技術領域

本發明涉及光學技術元件領域和MEMS領域，具體為一種基于SEBS薄膜的全固態可變焦壓電驅動式微透鏡。

背景技術

近年來，隨著信息技術的發展，基于微透鏡的攝像頭的性能研究就成為了當前信息領域的研究熱點。傳統的攝像系統是控制透鏡的焦距不變，而利用音圈馬達調節透鏡間的相對位置來實現變焦，使整體光學結構所占空間較大。因此，傳統的微透鏡存在結構復雜、機械磨損嚴重、能耗高、電磁干擾、響應時間長等缺點，且不利于微型化。當前，國內外的專家和學者已經開始探索可以改變透鏡自身焦距的微透鏡。

在目前所報道的可變焦微透鏡中，可變焦微透鏡是通過一種或多種外加可調控物理量（如力、熱、電等）來改變微透鏡的表面形狀和折射率分布，從而實現其焦距的變化。對于表面形狀調控方法，通常采用液體作為微透鏡的主體結構，利用壓力、電濕潤、熱形變等效應來改變微透鏡的表面曲率，從而實現對透鏡焦距的控制。液體可變焦微透鏡有變焦范圍廣的優點，但是它容易漏液，容易受重力影響且其使用磁驅動時會產生電磁干擾，響應速度慢，體積比較大，驅動電壓過高。對于折射率的調控方法，可調液晶微透鏡就是這種類型中的典型代表，它將透鏡置于液晶氛圍中，通過改變施加的電壓來調節液晶的折射率，從而實現對透鏡焦距的控制。這種微型透鏡易于實現陣列化，但焦距調控精度不夠高，并且由于液晶在電場中的非均勻性會造成較大的光學失真。

發明內容

本發明提供了一種基于SEBS薄膜的全固態可變焦壓電驅動式微透鏡，它的體積小，結構簡單，功耗低，無電磁干擾，變焦范圍廣，改善了傳統微透鏡不能變焦或變焦范圍小這一缺陷，也解決了目前可變焦液體透鏡存在的漏液和電磁干擾等問題。

本發明是采用如下的技術方案實現的：一種基于SEBS薄膜的全固態可變焦壓電驅動式微透鏡，包括兩片圓環狀的壓電致動器、玻璃薄膜、橡膠、支撐玻璃和固定框架，兩片壓電致動器分別放置在玻璃薄膜上下表面，橡膠放置在玻璃薄膜下表面和支撐玻璃上表面之間，橡膠的上端端部位于玻璃薄膜下表面處的壓電致動器環內，固定框架固定壓電致動器和玻璃薄膜的邊緣。

當玻璃薄膜上表面壓電致動器的上下表面分別施加負正電壓時，上表面壓電致動器會縮短，玻璃薄膜下表面壓電致動器的上下表面分別施加正負電壓，下表面壓電致動器會伸長，由于上下表面壓電致動器邊緣被固定，上下表面壓電致動器會迫使玻璃薄膜中間部分相應地向上凸起，邊緣部分沒有發生形變，相當于一個平凸透鏡，它聚焦于有限距離。本發明中壓電致動器的應用取代了傳統的音圈馬達，它擁有在微米級別的精度，響應速度快，低功耗，且不存在音圈馬達電磁干擾的問題。

上述的一種基于SEBS薄膜的全固態可變焦壓電驅動式微透鏡，微透鏡變焦由壓電驅動，通過控制所加電壓的大小可實現微透鏡的焦距變化，且不存在磁干擾。

上述的一種基于SEBS薄膜的全固態可變焦壓電驅動式微透鏡，玻璃薄膜為二氧化硅玻璃薄膜，二氧化硅玻璃薄膜的透光率好，擁有良好的彈性形變，即當不施加電壓時，玻璃薄膜恢復到原來的位置。二氧化硅玻璃薄膜的硬度要比SEBS薄膜的大，即不給壓電致動器施加電壓時，玻璃薄膜恢復原來的形狀。