[发明专利]一种基于SEBS薄膜的全固态可变焦压电驱动式微透镜

说明书

本发明涉及光学技术领域和MEMS领域，具体涉及一种基于SEBS薄膜的全固态可变焦压电驱动式微透镜，其结构为：SEBS薄膜放置在两层不同厚度的玻璃层中间。两片环形压电致动器分别粘结在玻璃薄膜的上下底面。当给压电致动器施加电压时，压电致动器会迫使玻璃薄膜弯曲，从而使整体形成透镜结构，不同的电压会使得玻璃薄膜有不同的弯曲曲率，从而使得微透镜的焦距发生改变。压电驱动式微透镜是一种典型的微米级MEMS集成产品，其具有体积小，功耗低，无磁干扰，变焦范围广以及响应快速等优点。

技术领域

本发明涉及光学技术元件领域和MEMS领域，具体为一种基于SEBS薄膜的全固态可变焦压电驱动式微透镜。

背景技术

近年来，随着信息技术的发展，基于微透镜的摄像头的性能研究就成为了当前信息领域的研究热点。传统的摄像系统是控制透镜的焦距不变，而利用音圈马达调节透镜间的相对位置来实现变焦，使整体光学结构所占空间较大。因此，传统的微透镜存在结构复杂、机械磨损严重、能耗高、电磁干扰、响应时间长等缺点，且不利于微型化。当前，国内外的专家和学者已经开始探索可以改变透镜自身焦距的微透镜。

在目前所报道的可变焦微透镜中，可变焦微透镜是通过一种或多种外加可调控物理量（如力、热、电等）来改变微透镜的表面形状和折射率分布，从而实现其焦距的变化。对于表面形状调控方法，通常采用液体作为微透镜的主体结构，利用压力、电湿润、热形变等效应来改变微透镜的表面曲率，从而实现对透镜焦距的控制。液体可变焦微透镜有变焦范围广的优点，但是它容易漏液，容易受重力影响且其使用磁驱动时会产生电磁干扰，响应速度慢，体积比较大，驱动电压过高。对于折射率的调控方法，可调液晶微透镜就是这种类型中的典型代表，它将透镜置于液晶氛围中，通过改变施加的电压来调节液晶的折射率，从而实现对透镜焦距的控制。这种微型透镜易于实现阵列化，但焦距调控精度不够高，并且由于液晶在电场中的非均匀性会造成较大的光学失真。

发明内容

本发明提供了一种基于SEBS薄膜的全固态可变焦压电驱动式微透镜，它的体积小，结构简单，功耗低，无电磁干扰，变焦范围广，改善了传统微透镜不能变焦或变焦范围小这一缺陷，也解决了目前可变焦液体透镜存在的漏液和电磁干扰等问题。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种基于SEBS薄膜的全固态可变焦压电驱动式微透镜，包括两片圆环状的压电致动器、玻璃薄膜、橡胶、支撑玻璃和固定框架，两片压电致动器分别放置在玻璃薄膜上下表面，橡胶放置在玻璃薄膜下表面和支撑玻璃上表面之间，橡胶的上端端部位于玻璃薄膜下表面处的压电致动器环内，固定框架固定压电致动器和玻璃薄膜的边缘。

当玻璃薄膜上表面压电致动器的上下表面分别施加负正电压时，上表面压电致动器会缩短，玻璃薄膜下表面压电致动器的上下表面分别施加正负电压，下表面压电致动器会伸长，由于上下表面压电致动器边缘被固定，上下表面压电致动器会迫使玻璃薄膜中间部分相应地向上凸起，边缘部分没有发生形变，相当于一个平凸透镜，它聚焦于有限距离。本发明中压电致动器的应用取代了传统的音圈马达，它拥有在微米级别的精度，响应速度快，低功耗，且不存在音圈马达电磁干扰的问题。

上述的一种基于SEBS薄膜的全固态可变焦压电驱动式微透镜，微透镜变焦由压电驱动，通过控制所加电压的大小可实现微透镜的焦距变化，且不存在磁干扰。

上述的一种基于SEBS薄膜的全固态可变焦压电驱动式微透镜，玻璃薄膜为二氧化硅玻璃薄膜，二氧化硅玻璃薄膜的透光率好，拥有良好的弹性形变，即当不施加电压时，玻璃薄膜恢复到原来的位置。二氧化硅玻璃薄膜的硬度要比SEBS薄膜的大，即不给压电致动器施加电压时，玻璃薄膜恢复原来的形状。