[发明专利]一种电控调焦的液体镜头

说明书

本发明公开了一种电控调焦的液体镜头。包括：透镜固定圈1、透镜固定圈2、透镜窗口1、压电陶瓷管、直线导轨、压电致动器、推动压片、致动腔、液体腔、透镜窗口2、镜头外接口、视觉传感器、镜头外壳、密封透镜、密封圈1、密封圈2、驱动足B、压电陶瓷叠堆B、致动器B外壳、致动器C外壳、压电陶瓷叠堆C、驱动足C、致动器A外壳、压电陶瓷叠堆A、驱动足A。该装置通过在压电陶瓷管内外两侧电极上施加正弦交流电压信号，使其内部产生径向的超声场，从而使得内部液体的折射率发生改变，进而改变液体透镜的焦距。通过控制压电致动器来改变液体腔内的液体高度来改变物体的成像大小。该电控调焦的液体镜头制作方便简单，试用范围广，实用强。

技术领域

本发明涉及一种电控调焦的液体镜头。

背景技术

根据工作原理和结构的不同，目前的液体透镜可分为三类：(1)基于电润湿原理的双液体透镜；(2)通过机械力改变透镜外形和体积的单液体透镜；(3)通过加电改变液晶分子排列状态从而引起折射率变化的液晶透镜。

由于液体透镜不需要机械运动，所以液体透镜较之前通过机械运动来调焦的镜头具有体积小，操作方便，便于集成等优点。所以得到很广的应用。现在主流的液体透镜是基于电润湿现象制成的一种可变焦透镜，其中使用涂覆有特殊绝缘层的电极通过电改变液滴的铺展性以改变液滴的形状。这样的液体透镜通常由彼此不相混合的两种液体形成。液体透镜因施加于电极的电压变化而改变两种液体间界面的曲率。随着两种液体间界面的曲率改变，透镜的焦距也改变。但这种液体透镜由两种液体构成，并且通过改变曲率变化来改变焦距，间接的增加了其制作的复杂程度和成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种电控调焦的液体镜头。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种电控调焦的液体镜头，包含：

透镜固定圈1(01)、透镜固定圈2(02)、透镜窗口1(03)、压电陶瓷管(04)、直线导轨(05)、压电致动器(06)、推动压片(07)、致动腔(08)、液体腔(09)、透镜窗口2(10)、镜头外接口(11)、视觉传感器(12)、镜头外壳(13)、密封透镜(14)、密封圈1(15)、密封圈2(16)、驱动足B(17)、压电陶瓷叠堆B(18)、致动器B外壳(19)、致动器C外壳(20)、压电陶瓷叠堆C(21)、驱动足C(22)、致动器A外壳(23)、压电陶瓷叠堆A(24)、驱动足A(25)。

所述的透镜固定圈1(01)、透镜固定圈2(02)与镜头外壳(13)相连接，起到固定透镜窗口1(03)和限定内部零部件的作用。

所述的压电陶瓷管(04)固定在镜头外壳(13)上，所述的直线导轨(05)固定在压电陶瓷管(04)上，并和压电致动器(06)相接触，由压电致动器(06)控制其移动。

所述的直线导轨(05)的滑块与推动压片(07)相连接，控制推动压片(07)上下移动。所述的推动压片(07)为圆形压片。直线导轨(05)有两个，分布在对称位置上。直线导轨(05)分别由两个压电致动器(06)控制。

所述的压电陶瓷管(04)使用压电陶瓷制作而成，压电陶瓷管(04)已经径向极化，在压电陶瓷的内部和外部附有一层电极，正弦交流电压信号可以通过内部和外部电极加载到压电陶瓷管(04)上。然后外壳变成超声波振荡器，其可以在径向方向上产生超声场。从而在腔内产生声驻波，腔内产生的声驻波导致液体的折射率改变，进而改变透镜的焦距。液体焦距的变化与正弦交流电压信号的频率关系如下：

其中H为液体腔内液体相对于压电陶瓷管(04)底部的有效高度，n_a是一个与驱动信号和液体固有的声学特性相关的常数值，代表液体折射率的调制深度，ω为正弦交流信号的频率，ν为液体中超声波传播速度，t为时间。