[发明专利]仿人眼晶状体调节的液体变焦透镜及其像差校正方法

权利要求书

1.一种仿人眼晶状体调节的液体变焦透镜，其特征在于：包括第一层圆形透明薄膜、第二层圆形透明薄膜、第三层圆形透明薄膜、第一圆环、第二圆环、第一软管、第二软管、第一柱塞装置和第二柱塞装置；在第一层圆形透明薄膜和第二层圆形透明薄膜之间安装第一圆环，形成正透镜容腔；在第二层圆形透明薄膜和第三层圆形透明薄膜之间安装第二圆环，形成负透镜容腔；第一个柱塞装置的无杆腔经第一软管与正透镜容腔连通，第二个柱塞装置的无杆腔经第二软管与负透镜容腔连通，所述两容腔内均充满透明液体，构成正、负透镜两个部分。

2.根据权利要求1所述的一种仿人眼晶状体调节的液体变焦透镜，其特征在于：所述三层圆形透明薄膜和两个圆环的直径相同。

3.根据权利要求1所述的一种仿人眼晶状体调节的液体变焦透镜，其特征在于：所述第一圆环和第二圆环横截面均为梯形；所述两个圆环与第二层圆形透明薄膜相连接的底面内径相同，第一圆环与第一层圆形透明薄膜相连接的底面内径和第二圆环与第三层圆形透明薄膜相连接的底面内径相同，且大于两个圆环与第二层圆形透明薄膜相连接的底面内径。

4.根据权利要求1所述的一种仿人眼晶状体调节的液体变焦透镜，其特征在于：所述正透镜容腔和负透镜容腔内应充满相同或不相同的透明液体。

5.根据权利要求1所述的一种仿人眼晶状体调节的液体变焦透镜，其特征在于：所述第二层圆形透明薄膜至少与另外两层圆形透明薄膜中的一层圆形透明薄膜，采用不同的材料，且需要满足条件：在变焦过程中，第三层圆形透明薄膜的表面曲率小于第二层圆形透明薄膜的表面曲率，以保证负透镜部分始终保持负透镜效果。

6.根据权利要求1所述的一种仿人眼晶状体调节的液体变焦透镜，其特征在于：所述两个圆环采用相同的材料，且需要满足条件：在变焦过程中，不会发生形变。

7.根据权利要求1所述的一种仿人眼晶状体调节的液体变焦透镜的像差校正方法，其特征在于，该方法的步骤如下：

1）在第一层圆形透明薄膜和第二层圆形透明薄膜之间安装第一圆环，并在容腔内充满透明液体，形成正透镜部分；在第二层圆形透明薄膜和第三层圆形透明薄膜之间安装第二圆环，并在容腔内充满透明液体，形成负透镜部分；

2）根据成像设计要求，分别确定初级位置色差、初级球差、初级正弦差所需满足的最大像差值和变焦范围；

3）给定透明液体的折射率和阿贝数的初始值，在变焦范围内，根据双胶合透镜消初级位置色差公式计算不同焦距下正、负透镜的光焦度分配；根据所求得的光焦度分配和双胶合透镜消初级球差公式，计算不同焦距下第二层圆形透明薄膜所需的表面曲率；将所求得的第二层圆形透明薄膜的表面曲率代入双胶合透镜的初级正弦差计算公式，求得不同焦距下的初级正弦差值；将求得的初级正弦差值与设计要求的最大初级正弦差值对比，若不满足设计要求，就需修改液体的折射率和阿贝数，重新计算不同焦距下的初级位置色差、初级球差和初级正弦差，直到所有焦距下的初级位置色差、初级球差、初级正弦差均小于设计要求的最大像差值为止；此时得到的液体折射率和阿贝数即为所求；

4）根据上述求得的透明液体的折射率和阿贝数，选择所需的透明液体；

5）确定所需填充的透明液体后，充满正、负透镜容腔，使三层圆形透明薄膜均保持水平状态；根据成像目标的距离确定液体变焦透镜所需的光焦度；根据步骤3）的方法，求出第二层圆形透明薄膜的表面曲率；根据求得的正、负透镜光焦度，将求得的第二层圆形透明薄膜的表面曲率值代入透镜的光焦度计算公式，求出第一层圆形透明薄膜的表面曲率值和第三层圆形透明薄膜的表面曲率值；最后通过两个柱塞装置来改变三层圆形透明薄膜的表面曲率，当达到上述所求的值时，液体变焦透镜就可得到所需的光焦度，同时消除初级位置色差、初级球差、初级正弦差，满足成像设计要求。