一種基于電潤濕技術的可變光軸液體變焦透鏡的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光學技術領域，特別是一種基于電潤濕技術的可變光軸液體變焦透 鏡。
【背景技術】
[0002] 液體透鏡的起源可以追溯到17世紀，當時英國科學家St印hen Gray用水滴制作 了一臺顯微鏡。Gray發現，由于水滴表面非常光滑，所以水滴透鏡產生的影像也相當清 晰。1875年，Lippmann研究了電毛細現象（electro-capilary),解釋了通電后電解質溶液 中水銀液滴表面形狀的變化。1995年，Gorman等人利用電潤濕現象，將液體置于透明電極 之上，通過外加電壓改變液滴的表面形狀，第一次實現了基于電潤濕效應的變焦液體透鏡。 2004年5月5日，在CeBIT博覽會上，荷蘭PhiIps公司展出了利用Fluid Focus技術開 發出了一款具有里程碑意義的新產品一一新型無機械活動部件的變焦液體透鏡。Philps公 司的這種液體透鏡由兩種互不相溶且具有不同折射率的液體組成，一種是導電的水溶液， 另一種則是不導電的油，把兩者裝在一個一端有透明蓋板的短管里面。管的內壁和另一端 的蓋板上都涂有疏水層，這使得水溶液由于表面張力的作用在沒有疏水層的一端彎曲成了 一個半球形狀。
[0003] 透鏡的焦距是通過電壓調節的，通過在2片電極上加不同大小的電壓實現液體界 面凹凸形狀的改變，從而改變曲率，達到變焦的目的。
[0004] 2006年法國Varioptic公司把液體透鏡的腔設計成了錐形，這種結構對光軸具有 自動調節功能，使液體透鏡在光軸穩定性方面有了很大的提高。在耗電量方面，此種液體鏡 頭的功耗不會超過lmW，是現在普通的機械自動變焦系統的10% ;在可靠性方面，液體透鏡 由于沒有活動部件，所以不易損壞，比機械調焦系統更加耐用。由此，Varioptic公司的液 體透鏡被廣泛應用于手機、醫療及數字攝影市場，實現了液體透鏡的商品化。上述透鏡對中 心軸線附近的物體能夠很好的對焦，然而，當物體偏離光軸較遠時，該透鏡將無法對其實現 自動對焦。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足而提供一種基于電潤濕技術 的可變光軸液體變焦透鏡，本發明在不改變透鏡本身位置的情況下，可以對偏離透鏡中心 軸線處的物體聚焦，可以大大提高透鏡的實用價值。
[0006] 本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：
[0007] 根據本發明提出的一種基于電潤濕技術的可變光軸液體變焦透鏡，包括基底、絕 緣設置在基底上的透鏡腔體以及設置在透鏡腔體上的上蓋片；所述透鏡腔體包括多個絕緣 連接的側壁，所述側壁的內壁上依次設有導電層、絕緣層和疏水層，所述基底上表面設有導 電層，所述透鏡腔體的底部設有導電液體，導電液體上設有絕緣液體，所述多個側壁上的導 電層分別與多個電源正極一一對應連接，基底上表面的導電層與電源負極連接。
[0008] 作為本發明所述的一種基于電潤濕技術的可變光軸液體變焦透鏡進一步優化方 案，所述透鏡腔體為長方體。
[0009] 作為本發明所述的一種基于電潤濕技術的可變光軸液體變焦透鏡進一步優化方 案，所述側壁為透光側壁，基板為透光基板。
[0010] 作為本發明所述的一種基于電潤濕技術的可變光軸液體變焦透鏡進一步優化方 案，所述側壁為玻璃板，基板為玻璃。
[0011] 作為本發明所述的一種基于電潤濕技術的可變光軸液體變焦透鏡進一步優化方 案，所述導電層為ITO導電層。
[0012] 作為本發明所述的一種基于電潤濕技術的可變光軸液體變焦透鏡進一步優化方 案，所述導電液體和絕緣液體的密度相同。
[0013] 作為本發明所述的一種基于電潤濕技術的可變光軸液體變焦透鏡進一步優化方 案，所述絕緣液體為非極性油，導電液體為Nacl溶液。
[0014] 本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：本發明提出的新 型變焦液體透鏡，在不改變透鏡本身位置的情況下，可以對偏離透鏡中心軸線處的物體聚 焦，可以大大提高透鏡的實用價值。
【附圖說明】
[0015] 圖1為可變光軸液體變焦透鏡的三維實體圖。
[0016] 圖2為可變光軸液體變焦透鏡的主視剖視圖。
[0017] 圖3是基于電潤濕的可調光軸液體透鏡變焦原理圖。
[0018] 圖4是液體透鏡對處于透鏡中心軸線處的物體對焦的原理圖。
[0019] 圖5是液體透鏡對偏離透鏡中心軸線處的物體對焦的原理圖。
[0020] 圖中的附圖標記解釋為：1-上蓋片，2-側壁的內壁上的ITO導電層，3-絕緣層， 4_疏水層，5-基底，6-絕緣液體，7-導電液體，8-基板上表面的ITO導電層，9-內壁，10-側 壁，11、12、15、16-雙液體界面，13、18-透鏡光軸，14、17-腔體的中心對稱軸。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：
[0022] -種基于電潤濕技術的可變光軸液體變焦透鏡，包括基底5、絕緣設置在基底上的 透鏡腔體以及設置在透鏡腔體上的上蓋片1 ;所述透鏡腔體包括多個絕緣連接的側壁，所 述側壁的內壁上依次設有導電層2、絕緣層3和疏水層4,所述基底上表面設有導電層8,所 述透鏡腔體的底部注入導電液體7,導電液體上注入絕緣液體6,所述多個側壁上的導電層 分別與多個電源正極一一對應連接，基底上表面的導電層與電源負極連接。所述側壁為透 光側壁，基板為透光基板。所述側壁為玻璃板，基板為玻璃。所述導電層為ITO導電層。
[0023] 該變焦透鏡采用長方體結構（透鏡腔體的壁面數不局限于4面，可以適當增加透 鏡壁面數使液體界面面型的改變更加均勻與平穩，比如八面型或十二面型等）。本發明為 了減小仿真誤差與節約制作成本，透鏡腔體采用4塊相同尺寸的ITO玻璃絕緣相接而成。 如圖1所示：長方體的四個側壁由4塊內壁鍍有ITO導電層的玻璃片（長4mm，寬2mm，厚 3um)粘連而成，壁面間相互絕緣，基底5為ITO玻璃，基底與長方體腔體緊密接觸并