[发明专利]一种介电弹性体驱动封装导电液体的液体透镜

说明书

本发明公开一种介电弹性体驱动封装导电液体的液体透镜，相比于传统的机械式透镜，电调谐自适应透镜具有体积小、速度快、效率高、灵活性强和功耗低的特点。传统双层腔液体透镜口径很小，腔体结构变焦能力不足，腔体内液体成分的单一，导致液体透镜的变焦范围有限本发明公开一种导电液体‑弹性介质‑导电液体的双层腔液体透镜系统，通过改变腔体结构和在双层腔内加入不同的导电液体来改变透镜的屈光率，从而增大液体透镜的变焦能力。

技术领域

本发明涉及一种介电弹性体驱动封装导电液体的液体透镜，属于光学元件技术领域。

背景技术

液体透镜作为一种自适应光学透镜，具有无机械移动变焦，质量轻、体积小和功耗低的特点。但是传统的液体透镜限于通光口径、透镜结构和填充液体的限制，液体透镜变焦能力不强，尤其是填充腔内液体通常都是采用不导电的液体，需要额外增加导电层来实现液体透镜的变焦，限制了液体透镜的使用。

发明内容

本发明的目的在于克服传统液体透镜的存在的结构复杂、成本较高、变焦能力不足等缺点。提供一种介电弹性体驱动封装导电液体的液体透镜，该装置具有结构简单，可根据填充液体导电浓度和不同组合的填充，实现液体透镜大范围的焦距改变能力。

一种介电弹性体驱动封装导电液体的液体透镜，将导电液体注入透镜腔室内，通电后调节焦距，形成焦距可调的液体透镜，所述腔室数量为2，且每个腔室内通过的导电液体可以相同也可以不同；

当球面内填入两种导电液体，透镜系统的焦距f'的倒数，即光焦度为：

式中，n₁为一种导电液体的折射率，n₂位另一种导电液体的折射率，d为透镜系统总高度，r₁为第一腔室球面半径，r₂为第二腔室球面半径。

所述导电液体体积存在3种关系，分别是V₁＞V₂，V₁＝V₂和V₁＜V₂，其中，V₁为第一导电液体(12)注入到第一圆环腔(10)的体积，V₂为第二导电液体(13)注入到第二圆环腔(11)的体积。

液体注入导电液体后，液面两端弓高s发生变化，封闭腔内液体总体积不变，从而使液体透镜的焦距产生变化，

式中，V为透镜系统填充两种导电液体总体积，x为两个腔体中间部分导电液体体积，l为圆柱腔直径D的1/2，π为圆周率；

通过球体公式联立(2)和(3)可以得到球面半径r：

通过改变总体V实现的不同的初始球面半径r，在注入导电液体不变的情况下可以达到不同的变焦范围。

所述两个腔室包裹导电液体的介电弹性体膜的大小不相等。

所述介电弹性体膜的初始状态需保证，小膜的凸起程度大于大膜。

所述介电弹性体驱动封装导电液体的液体透镜，包括被第一被动弹性体膜、第二被动弹性体、介电弹性体膜、第一框体结构、第二框体结构、第一导电液体和第二导电液体组成；所述透镜的第一框体框体结构为双同心圆环结构，第二框体结构为上下不同大小的三同心圆环结构，所述三同心圆环结构内径为大小不同的两个圆面；所述透镜系统的结构为第一被动弹性膜连接到第一框体结构的一面，第一框体结构的另一面连接介电弹性体膜，介电弹性体膜的另一面连接第二框体结构的大圆面一侧，第二框体结构的小圆一面连接第二被动弹性体膜，第一导电液体和第二导电液体分别注入在第一框体结构和第二框体结构形成的第一圆环腔和第二圆环腔内，且2种液体注射的体积不同；