液体透镜及其使用方法、光学系统技术方案

本发明专利技术提供一种液体透镜及其使用方法及光学系统，液体透镜包括环状的第一电极、第二电极、第一盖板，至少有第一电极、第二电极和第一盖板形成的储液腔，存储在储液腔中的光学液体，设置在储液腔侧壁上并与储液腔相连通以控制导电液体与不导电液体的比例的流量控制装置。本发明专利技术的液体透镜及其使用方法、光学系统，基于环形的第一电极围成的容置区域形成储液腔，在储液腔的侧部设计流量控制装置，通过流量控制装置可以改变储液腔中导电液体和不导电液体的比例，该液体透镜结构简单、成像质量高、放大倍率可调且方便集成，可以广泛应用于光学聚焦、变焦系统。

【技术实现步骤摘要】
液体透镜及其使用方法、光学系统
本专利技术属于光学器件领域，尤其涉及一种液体透镜及其使用方法和基于其的光学系统。
技术介绍
光学器件是许多电子设备如手机、照相机、二维扫码器以及机器视觉应用中的关键成像元器件。目前市场上手机等消费电子产品中的光变焦系统主要是通过电机和齿轮等机械装置来调节多片透镜之间的相对位置来实现变焦，由于机械部件的存在，此类镜头往往存在难以小型化、变焦速度慢、价格昂贵、寿命短、坚固性差等缺点。基于电润湿原理的液体透镜是以一种或两种液体为基材，通过改变液体表面曲率达到变焦的目的。传统固体镜头变焦系统需要依靠步进/音圈电机等驱动一组或多组镜头移动，体积大、成本高且响应慢。基于电润湿原理的液体透镜正好可以完美解决这些问题，其特殊优势在于响应速度快、结构占用空间小、成像质量好。基于电润湿原理的液体透镜，Phillip公司将两种互不相溶、具有不同折射率且密度相等的导电液体和绝缘硅油封装在透明容器中、容器的内壁和一端透明盖板上镀有一层疏水膜，通过电压调节疏水膜的疏水性能使液体的界面形状发生改变，从而使透镜的焦距发生变化。该方法具有体积小、变焦速度快、寿命长、成像质量好等一系列优点。液体透镜通过加电压来改变导电溶液在绝缘疏水材料上的电荷分布来改变导电溶液与疏水层之间的水滴角从而达到改变油与水的界面曲率达到改变透镜屈光度的目的。传统的液体透镜为圆柱体中间充满油性液体和导电液体，圆柱体内壁镀有介电材料和疏水材料，在未加电压情况下液体透镜呈现出一个凹面镜的效果。当施加电压时，由于电润湿作用，导电液体与疏水层的电荷会重新分布从而改变导电液体与疏水层材料之间接触角，通过改变初始接触角来改变两液体的界面形状，当电压足够大时，液体界面形成一个凸透镜。目前，单个液体透镜能够实现光学系统的对焦功能。然而，实际摄影时镜头与传感器(sensor)的距离固定，因而，针对一定距离的物体成像放大倍数是不变的，无法实现真正意义上的光学变焦功能。针对此种情况，通常解决该方法是使用两组液体透镜，一组放置于物镜组，实现光学变焦，另一组作为补偿组，保证像平面位置不变。但是这会造成镜片数量的增多和镜头模组体积的增大，同时控制也会相应复杂。因此，如何提供一种结构紧凑同时放大倍率可调的液体透镜及其制备方法和使用方法以解决现有技术中上述技术问题实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提出了液体透镜及其使用方法以及光学系统，以解决现有技术中液体透镜放大倍率可调难以有效实现以及结构不紧凑等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供了一种液体透镜，所述液体透镜至少包括：第一电极，所述第一电极呈环状设置，环状的所述第一电极围成一容置区域；第二电极，设置在所述容置区域上方，且所述第二电极与所述第一电极之间通过第一绝缘层实现绝缘设置；第一盖板，设置在所述容置区域下方，所述第一电极与所述第一盖板之间通过第二绝缘层实现绝缘设置，至少所述第一电极、所述第一盖板及所述容置区域形成密封储液腔；光学液体，设置在所述储液腔中，包括不相溶的导电液体和不导电液体，所述导电液体与所述第二电极相接触，所述不导电液体位于所述导电液体下方；流量控制装置，设置在所述储液腔侧壁上并与所述储液腔相连通，以控制所述导电液体与所述不导电液体的比例。可选地，所述流量控制装置包括设置在所述第一电极上且与所述储液腔连通的第一注液口和第二注液口，所述第一注液口用于向所述储液腔中注入或抽取导电液体，所述第二注液口用于向所述储液腔中注入或抽取不导电液体。可选地，所述流量控制装置还包括设置在所述第一注液口处的第一流量控制阀及设置在所述第二注液口处的第二流量控制阀，其中，所述第一流量控制阀选择手动控制阀及电动控制阀中的任意一种，所述第二流量控制阀选择手动控制阀及电动控制阀中的任意一种。可选地，所述液体透镜还包括储液管以及第二盖体，其中，所述第一盖体和所述第二盖体分别设置在所述储液管两端面上，所述储液管设置在所述第一电极外围，且所述第二电极设置在所述第二盖体朝向所述容置区域的表面，所述储液管和所述第一电极均基于所述第一绝缘层与所述第二电极绝缘设置。可选地，所述储液管包括玻璃管，所述第一盖体的材质和所述第二盖体的材质均为玻璃。可选地，所述第一电极的内壁上还依次形成有介电层，所述介电层的材料选自派瑞林、氮化硅、氧化硅、氧化铝中的一种或多种。可选地，所述第一电极与所述第二电极垂直设置。可选地，所述第二电极基于一安装环与环状的所述第一电极的内壁相连接，且所述安装环与所述第一电极之间螺纹连接。可选地，所述第二电极上设置有第一外力吸收层，所述第一盖板远离所述储液腔的一侧设置有第二外力吸收层。另外，本专利技术还提供一种如上述任意一项方案所述液体透镜的使用方法，所述使用方法至少包括如下步骤：提供所述液体透镜；向所述储液腔中分别注入初始导电液体和初始不导电液体；控制与所述第一电极和所述第二电极连接的电源以向两电极之间施加电压；调节所述电源的输出电压大小，以改变所述液体透镜的焦距。可选地，所述使用方法还包括步骤：控制所流量控制装置以向所述储液腔中注入或抽取导电液体，或者，控制所述流量控制装置以向所述储液腔中注入或抽取不导电液体。另外，本专利技术还提供一种光学系统，包括如上述任意一项方案所述液体透镜。综上所述，本专利技术的液体透镜及其使用方法、光学系统，基于环形的第一电极围成的容置区域形成储液腔，在储液腔的侧部设计流量控制装置，通过流量控制装置可以改变储液腔中导电液体和不导电液体的比例，该液体透镜结构简单、成像质量高、放大倍率可调且方便集成，可以广泛应用于光学聚焦、变焦系统。附图说明图1显示为本专利技术一实施例中提供的液体透镜结构及基于其进行调节的示意图；图2显示为本专利技术一实施例中提供的液体透镜结构及基于其进行调节的示意图；图3显示为本专利技术一实施例的基于本专利技术液体透镜使用方法流程图；图4显示为本专利技术另一实施例提供的液体透镜的结构示意图；图5显示为本专利技术一实施例提供的第一外力吸收层的结构示意图；图6显示为本专利技术一实施例提供的第二外力吸收层的结构示意图。元件标号说明100、200、301第一电极101、201、302第二电极102、202第一绝缘层103、203、303第一盖板104、204第二绝缘层105、205储液腔106、206流量控制装置107、207第一注液口108、208第二注液口109、209、309导电液体110、210、310不导电液体111、211第一界面112、212第二界面113、213第三界面114、214储液管115、215、305第二盖板116、216介电层307安装环304、306、308密封胶层3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体透镜，其特征在于，所述液体透镜包括：/n第一电极，所述第一电极呈环状设置，环状的所述第一电极围成一容置区域；/n第二电极，设置在所述容置区域上方，且所述第二电极与所述第一电极之间通过第一绝缘层实现绝缘设置；/n第一盖板，设置在所述容置区域下方，所述第一电极与所述第一盖板之间通过第二绝缘层实现绝缘设置，至少所述第一电极、所述第一盖板及所述容置区域形成密封储液腔；/n光学液体，设置在所述储液腔中，包括不相溶的导电液体和不导电液体，所述导电液体与所述第二电极相接触，所述不导电液体位于所述导电液体下方；以及/n流量控制装置，设置在所述储液腔侧壁上并与所述储液腔相连通，以控制所述导电液体与所述不导电液体的比例。/n

【技术特征摘要】
1.一种液体透镜，其特征在于，所述液体透镜包括：
第一电极，所述第一电极呈环状设置，环状的所述第一电极围成一容置区域；
第二电极，设置在所述容置区域上方，且所述第二电极与所述第一电极之间通过第一绝缘层实现绝缘设置；
第一盖板，设置在所述容置区域下方，所述第一电极与所述第一盖板之间通过第二绝缘层实现绝缘设置，至少所述第一电极、所述第一盖板及所述容置区域形成密封储液腔；
光学液体，设置在所述储液腔中，包括不相溶的导电液体和不导电液体，所述导电液体与所述第二电极相接触，所述不导电液体位于所述导电液体下方；以及
流量控制装置，设置在所述储液腔侧壁上并与所述储液腔相连通，以控制所述导电液体与所述不导电液体的比例。


2.根据权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述流量控制装置包括设置在所述第一电极上且与所述储液腔连通的第一注液口和第二注液口，所述第一注液口用于向所述储液腔注入或抽取导电液体，所述第二注液口用于向所述储液腔注入或抽取不导电液体。


3.根据权利要求2所述的液体透镜，其特征在于，所述流量控制装置还包括设置在所述第一注液口处的第一流量控制阀及设置在所述第二注液口处的第二流量控制阀，其中，所述第一流量控制阀选择手动控制阀及电动控制阀中的任意一种，所述第二流量控制阀选择手动控制阀及电动控制阀中的任意一种。


4.根据权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述液体透镜还包括储液管以及第二盖体，其中，所述第一盖体和所述第二盖体分别设置在所述储液管两端面上，所述储液管设置在所述第一电极外围，且所述第二电极设置在所述第二盖体朝向所述容置区域的一侧，所述储液管和所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：方勇勇，邱承彬，
申请(专利权)人：上海酷聚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31