【技术实现步骤摘要】
一种可变焦液体透镜及其设计方法和制作方法
本专利技术涉及仿生镜头成像
，具体来说，涉及一种可变焦液体透镜及其设计方法和制作方法。
技术介绍
硬质镜头的焦距固定，需要借助电机的机械力才能实现自动对焦。可变形镜片主要由弹性膜包裹液体组成，它们可以像眼睛的睫状肌一样对镜头的变焦成像进行微调。这些受生物启发的可调透镜光圈可以设计的如人眼晶状体一样大小，但重量却比应用于硬质镜头的典型伺服电机小很多。与固定焦距不同，软驱动液体镜头可以通过更改所用的介质折射率或透镜轮廓形状来调整焦距；根据镜头内液体的体积变化，可以轻松获得较大的焦点变化范围。因此，该类新型镜头可以在没有任何移动组件的辅助情况下，通过单个镜头进行自适应聚焦。但是目前专利技术的液体镜头，在成像时难以达到100％的透光率，且焦距变化范围较小。也没有建立起系统的镜片膜变形幅值的影响因素，更为深入的成像机理方法还需要进一步探索。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种可变焦液体透镜及其设计方法和制作方法，使得该类透镜具有较高的透光率...
【技术保护点】
1.一种可变焦液体透镜，其特征在于，包括环形框架(1)、第一介电弹性体膜(2)、第二介电弹性体膜(3)、第一电极膜(4)和第二电极膜(5)，所述第一介电弹性体膜(2)和第二介电弹性体膜(3)重叠设置，且边缘固定在所述环形框架(1)上；所述第一介电弹性体膜(2)和第二介电弹性体膜(3)的中央填充有离子型溶液，使得第一介电弹性体膜(2)和第二介电弹性体膜(3)的中央分别向外侧突出，形成双曲面凸部(6)；所述第一电极膜(4)和第二电极膜(5)分别粘附在所述双曲面凸部(6)的两侧外表面，形成镜片膜；所述第一电极膜(4)和第二电极膜(5)均采用聚丙烯酰胺水凝胶制成。/n
【技术特征摘要】
1.一种可变焦液体透镜，其特征在于，包括环形框架(1)、第一介电弹性体膜(2)、第二介电弹性体膜(3)、第一电极膜(4)和第二电极膜(5)，所述第一介电弹性体膜(2)和第二介电弹性体膜(3)重叠设置，且边缘固定在所述环形框架(1)上；所述第一介电弹性体膜(2)和第二介电弹性体膜(3)的中央填充有离子型溶液，使得第一介电弹性体膜(2)和第二介电弹性体膜(3)的中央分别向外侧突出，形成双曲面凸部(6)；所述第一电极膜(4)和第二电极膜(5)分别粘附在所述双曲面凸部(6)的两侧外表面，形成镜片膜；所述第一电极膜(4)和第二电极膜(5)均采用聚丙烯酰胺水凝胶制成。
2.根据权利要求1所述的可变焦液体透镜，其特征在于，所述离子型溶液为浓度5％的氯化钠溶液。
3.一种权利要求1或2所述的可变焦液体透镜的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤110、建立所述可变焦液体透镜的成像模型；
步骤120、根据所需成像范围和所述成像模型，确定所述可变焦液体透镜的制作参数。
4.根据权利要求3所述的可变焦液体透镜的设计方法，其特征在于，所述步骤110具体包括：
步骤1101、建立所述可变焦液体透镜的拉伸率-电场强度关系模型，如下式：
式中，相对介电常数ε＝4.161×10-11F/m，λ表示镜片膜的拉伸率，λpre表示镜片膜的预拉伸率，E表示驱动电场强度，μ表示镜片膜的剪切模量；
步骤1102、建立所述可变焦液体透镜的曲率半径-拉伸率关系模型，如下式：
式中，R表示曲率半径，λ表示镜片膜的拉伸率，A表示可变焦液体透镜表面电活性区域的原始半径，t表示可变焦液体透镜顶部与其中间投影平面之间的距离；
步骤1103、建立所述可变焦液体透镜的焦距-曲率半径关系模型，如下式：
式中，f表示焦距，R表示曲率半径，n1＝1.476表示可变焦液体透镜的折射率，nm＝1表示外部空气介质的折射率；
步骤1104、结合所述可变焦液体透镜的拉伸率-电场强度关系模型、曲率半径-拉伸率关系模型以及焦距-曲率半径关系模型，得到所述可变焦液体透镜的成像模型。
5.根据权利要求4所述的可变焦液体透镜的设计方法，其特征在于，所述步骤1101，具体包括：
步骤11011、建立所述可变焦...
【专利技术属性】
技术研发人员：张慧，张志胜，夏志杰，
申请(专利权)人：东南大学，江苏南高智能装备创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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