[发明专利]一种单驱动液体变焦透镜及其制作方法、变焦成像方法

说明书

本发明公开的一种单驱动液体变焦透镜及其制作方法、变焦成像方法，属于光学成像领域。所述单驱动液体变焦透镜采用介电弹性体材料制作圆台形介电弹性体薄膜，在薄膜中注入液体，在薄膜的内外表面分别均匀涂上内、外柔性电极，在、外柔性电极两端施加电压时，驱动薄膜变形，进而使液体的曲率半径发生变化，改变液体透镜的焦距，由于薄膜的顶端固定于固定透明平板，薄膜的底端将发生移动，补偿液体透镜焦距变化导致的焦点移动，即利用单个驱动实现单个液体透镜的大范围、高速变焦。本发明还公开一种单驱动液体变焦透镜制作方法和基于所述一种单驱动液体变焦透镜实现的变焦成像方法。本发明还具有调焦效率高、结构简单、控制容易、加工难度小等优点。

技术领域

本发明涉及一种单驱动液体变焦透镜及制作方法、变焦成像方法，属于光学成像领域。

背景技术

变焦镜头可实现对目标不同倍率成像，广泛应用于工业、医疗、军事、生活等各个领域。变焦镜头包括两个功能组，一个是变倍组，另外一个是补偿组。变倍组可改变镜头的焦距和视场，用于实现目标的不同放大或缩小成像。补偿组用于补偿由于变倍组焦距变化后导致的焦点移动，使得焦点位置始终位于图像传感器上。由于传统的变焦镜头由多个固定透镜组成，通过机械移动部件带动固定透镜移动，完成变焦成像。然而该方法存在体积大、对准精度要求高等难题。为了解决这一难题，人们提出了采用液体透镜实现变焦。目前采用液体透镜完成变焦的方式包括：两个及以上液体透镜、固定透镜和液体透镜相结合、多驱动的单个液体透镜。第一种方式和第二种虽然省去了机械移动部件，然而由于需要多个透镜，体积和成本以及控制难度依然很大。第三种方式虽然只需单个液体透镜，然而需要多个驱动单元，结构上和控制上较为复杂。为了进一步减小系统体积和控制的复杂性，亟需提出一种单液体透镜变焦透镜及制作方法。

发明内容

本发明公开的一种单驱动液体变焦透镜及制作方法要解决的技术问题是：提供一种单驱动的液体透镜变焦透镜及制作方法，由于介电弹性体具有变形量大、驱动速度快的优点，使得该液体透镜统能够实现大范围、高速的液体透镜变焦，且具有调焦效率高、结构简单、控制容易、加工难度小等优点。本发明还公开基于所述一种单驱动液体变焦透镜实现的变焦成像方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种单驱动液体变焦透镜，采用介电弹性体材料制作圆台形介电弹性体薄膜，在圆台形介电弹性体薄膜中注入液体，在圆台形介电弹性体薄膜的内外表面分别均匀涂上内柔性电极和外柔性电极，在内柔性电极和外柔性电极两端施加电压时，驱动介电弹性体材料制作的圆台形介电弹性体薄膜变形，进而使圆台形介电弹性体薄膜内液体的曲率半径发生变化，从而改变液体透镜的焦距，由于圆台形介电弹性体薄膜的顶端固定于固定透明平板，此时圆台形介电弹性体薄膜的底端将发生移动，从而补偿液体透镜焦距变化导致的焦点移动，即利用单个驱动实现单个液体透镜的大范围、高速变焦功能。

本发明公开的一种单驱动液体变焦透镜，包括固定透明平板、圆台形介电弹性体薄膜、内柔性电极、外柔性电极、液体和高压电源。固定透明平板通过粘性胶粘于圆台形介电弹性体薄膜的上方，圆台形介电弹性体薄膜的内外表面分别均匀涂有内柔性电极和外柔性电极，液体位于圆台形介电弹性体薄膜的内部，高压电源的低端与内柔性电极相连接，高压电源的正端与外柔性电极相连接。高压电源通电时在内柔性电极和外柔性电极两端施加电压，驱动介电弹性体材料制作的圆台形介电弹性体薄膜变形，进而使圆台形薄膜内液体的曲率半径发生变化，从而改变液体透镜的焦距，由于圆台形介电弹性体薄膜的顶端固定于固定透明平板，此时圆台形介电弹性体薄膜的底端将发生移动，从而补偿液体透镜焦距变化导致的焦点移动，即利用单个驱动实现单个液体透镜大范围快速变焦功能。

作为优选，所述固定透明平板为玻璃平板。

本发明还公开一种单驱动液体变焦透镜制作方法，包括如下步骤：