一种电磁驱动变焦偏转液体透镜.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114236652A(43)申请公布日2022.03.25(21)申请号202111516777.X(22)申请日2021.12.13(71)申请人四川大学地址610065四川省成都市武侯区一环路南一段24号(72)发明人李磊田健庆赵昭昭(51)Int.Cl.G02B3/14(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种电磁驱动变焦偏转液体透镜(57)摘要本发明公开一种电磁驱动变焦偏转液体透镜，包括：窗口玻璃、圆柱形支撑架、磁环、环形薄板、限位环、磁铁、驱动器、驱动控制装置、填充液体Ⅰ、填充液体Ⅱ、液‑液面；该发明技术要点是：系统使用的液‑液面在驱动装置工作时曲率均可发生改变，不仅可以实现视场偏转，还可以快速连续变焦；本发明在腔体内填充有两种互不相溶且密度匹配的液体，具有相似的两相稳定结构。两种液体之间的界面为透镜中发生光线偏折的界面，固定于液体透镜中部的环形薄板可以上下移动来改变液体透镜的光焦度。使用电磁驱动器控制环形薄板的倾斜，使液‑液面光轴发生偏转，达到视场偏转的效果。与传统的液体透镜相比，本发明光焦度、视场范围更大，简化了系统结构。CN114236652ACN114236652A权利要求书1/1页1.一种电磁驱动变焦偏转液体透镜，包括：窗口玻璃、圆柱形支撑架、磁环、环形薄板、限位环、磁铁、驱动器、驱动控制装置、填充液体Ⅰ、填充液体Ⅱ、液‑液面,其特征在于，在腔体内填充有两种互不相溶且密度匹配的液体，两种液体之间的界面（液‑液面）为透镜中发生光线偏折的界面，固定于液体透镜中部的环形薄板可以上下移动来改变液体透镜的光焦度，使用电磁驱动器控制环形薄板的倾斜，使液‑液面光轴发生偏转，达到视场偏转的效果。2.根据权利要求1所述的一种电磁驱动变焦偏转液体透镜，其特征在于，填充液体Ⅰ和填充液体Ⅱ互不相溶、密度匹配且有折射率差。3.根据权利要求1所述的一种电磁驱动变焦偏转液体透镜，其特征在于，磁环和环形薄板共同驱动且驱动模式为电磁驱动。4.根据权利要求1所述的一种电磁驱动变焦偏转液体透镜，其特征在于，磁环和环形薄板上下移动距离L≥5mm，且L≤10mm。5.根据权利要求1所述的一种电磁驱动变焦偏转液体透镜，其特征在于，电磁驱动变焦偏转液体透镜的口径D≥4mm，且D≤30mm。2CN114236652A说明书1/3页一种电磁驱动变焦偏转液体透镜技术领域[0001]本发明涉及一种液体透镜，更具体地说，本发明涉及一种电磁驱动变焦偏转液体透镜。背景技术[0002]进入21世纪以来，由透镜构成的光学镜头成为图像获取、信息显示等领域的重要组成部分。光学镜头极大地拓展了人类的观测范围，被广泛的应用于生物医学、天文观测、大地测量和军事等方面。随着科技的发展，光学镜头的结构不断迭代更新，并向着微型化、轻量化的方向发展。近些年来，以液体透镜组成的镜头以其结构简单、低功耗、低成本等优势弥补了传统固体镜头固有的缺陷，它可以通过改变液面的曲率来高效地调节焦距，这样将使镜头结构更加紧凑、变焦更加简便，效率亦更高，从而使液体透镜成为了透镜元器件发展的一个新方向。[0003]目前，传统的液体透镜光焦度比较小，因此其视场范围也比较小。为了实现更大的视场，其中一种技术途径是采用液体棱镜和液体透镜的组合进行视场的偏转，然而这样的方式会使系统更加庞大，驱动也更加复杂。因此，仍然亟需增大视场范围的液体透镜。发明内容[0004]本发明提出的一种电磁驱动变焦偏转液体透镜，如附图1和附图2所示，包括：窗口玻璃、圆柱形支撑架、磁环、环形薄板、限位环、磁铁、驱动器、驱动控制装置、填充液体Ⅰ、填充液体Ⅱ、液‑液面。[0005]本发明的工作原理如附图3所示，电磁驱动变焦偏转液体透镜的腔体由圆柱形支撑架、磁环、环形薄板和窗口玻璃构成。在腔体内，环形薄板可上下移动，在环形薄板外环固定有钕磁环。在腔体内填充有两种密度相同的液体，分别被称为填充液体Ⅰ与填充液体Ⅱ，两种液体互不相溶且密度匹配，具有相似的两相稳定结构。两种液体之间的界面（液‑液面）位于环形薄板圆孔处，亦为透镜中发生光线偏折的界面。固定于液体透镜中部的环形薄板可以上下移动来改变液体透镜的光焦度，圆环的中央孔径即为液体透镜的通光口径。其中驱动环形薄板上下移动的驱动力，来源于磁铁产生的磁场与环形薄板外环固定的钕磁环相互作用而产生的磁力，驱动控制装置发出指令通过驱动器上下移动改变磁铁位置，从而实现环形薄板的上下移动。通过控制驱动器位置不在同一高度，可以使环形薄板倾斜一定角度，在磁力的作用下，环形薄板将克服液体阻力和摩擦力移动，驱动器位置较低一侧，腔室上部分的填充液体Ⅱ将向下挤压；驱动器位置较高一侧，腔室下部分的填充液体Ⅰ将向上挤压。液体透镜腔