[发明专利]基于PDMS基片的消球差连续变焦微型液芯柱透镜系统

权利要求书

1.基于PDMS基片的消球差连续变焦微型液芯柱透镜系统，包括：

A)一个微型PDMS基片；

B)一个粘贴在所述PDMS基片左侧面的狭缝光阑；

C)沿狭缝光阑右侧依次埋入PDMS基片的毛细管及双凸柱透镜，以及

所述毛细管的后壁与双凸柱透镜的前表面紧密接触，

所述毛细管中注入不同浓度的丙三醇水溶液，形成液芯；于此，丙三醇溶液的浓度C_液与液芯折射率n_液＝n₄一一对应，n_液与透镜系统的焦距f也一一对应，C_液与焦距f为入射映射的复合函数，以实现消球差连续变焦，该透镜系统的焦距f递推公式：

s₂＝∞ (1c)

s_i+1＝s′_i-d_i(i＝2，3，…，7) (1d)

u_i+1＝u′_i(i＝2，3，…，7) (1f)

u′₂＝u₂+i₂-i′₂ (1g)

在上述公式中，D代表通光孔径直径大小，s_i、s′_i分别代表第i个柱面的物方截距及像方截距，u_i、u＇_i分别代表第i个光学曲面的物方孔径角及像方孔径角，i₂、i＇₂分别代表第2个光学曲面的入射角及折射角。

2.根据权利要求1所述的微型液芯柱透镜系统，其特征是：

所述微型PDMS基片为一长方体，尺寸为5.0mm×2.0mm×2.0mm；

所述微型PDMS基片左侧面狭缝光阑宽度为0.7mm；

所述的毛细管管壁外半径R为1.00mm，内半径r为0.70mm，高度h为2.0mm，由K9玻璃制成，毛细管前壁与PDMS前壁的间距为0.3mm；

所述双凸柱透镜由F2玻璃制成，前后表面的曲率半径分别为R_凸1＝1.40mm，R_凸2＝-1.10mm，厚度为1.1mm，高度h为2.0mm，双凸柱透镜前表面与毛细管后壁密接，后表面与PDMS后壁的间距为1.6mm；

所述毛细管中注入的丙三醇水溶液耗液量为3μL。

3.根据权利要求1或2所述的微型液芯柱透镜系统，其特征是：当丙三醇水溶液的浓度为0～1时，对应折射率为1.3330～1.4730，透镜系统的焦距f可实现8.928mm～2.675mm的连续平滑变化，变倍比大于3。

4.根据权利要求1或2所述的微型液芯柱透镜系统，其特征是在整个变焦范围内，所述系统焦平面上的弥散斑均方根半径尺寸终小于5μm；当焦距在3.118mm～8.928mm区间时，峰谷波前差小于λ/4，成像质量接近衍射极限。

5.根据权利要求3所述的微型液芯柱透镜系统，其特征是在整个变焦范围内，所述系统焦平面上的弥散斑均方根半径尺寸终小于5μm；当焦距在3.118mm～8.928mm区间时，峰谷波前差小于λ/4，成像质量接近衍射极限。