CN102012613A

CN102012613A - 设有双液体调焦透镜的微型投影机及其应用

Info

Publication number: CN102012613A
Application number: CN201010298979.7A
Authority: CN
Inventors: 杨波; 张薇; 程抒一; 窦晓鸣; 庄松林
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明涉及一种投影机，具体涉及设有双液体调焦透镜的微型投影机及其应用。设有双液体调焦透镜的微型投影机，包括一投影透镜组，投影透镜组包括一调焦透镜组，还包括一用于调节焦距的变焦调节系统，变焦调节系统连接一通信模块，调焦透镜组包括一调焦透镜，调焦透镜采用双液体调焦透镜；变焦调节系统包括一用于控制电压大小的电压控制器，电压控制器的输出端连接双液体调焦透镜的输入端，电压控制器的控制信号的输入端连接通信模块。可以应用于手机、掌上计算机等设备。由于采用上述技术方案，具有结构小巧、变焦可靠性高、变焦响应速度快等优点。

Description

设有双液体调焦透镜的微型投影机及其应用

技术领域

本发明涉及一种投影机，尤其涉及一种具有变焦功能的投影机。

背景技术

为了将相对于手掌还小的便携式微型投影机或者对笔记本等设备进行嵌入式设计的投影仪进行实用化，必须开发出体积小耗能低的投影模块出来。因为投影镜头是光学引擎中最厚的部件之一，所以整个微型投影机整体尺寸也会显著变大。如何在维持投影镜头放大功能的前提下减小其厚度，这对于便携式微型投影机是一个重要的问题。

另外，微型投影机的变焦投影镜头通常是由一组大小不一的具有固定焦距的多个透镜构成，它们通常是利用手动或电动的方式改变透镜组之间的机械位移来满足投影画面的不同显示位置。这就要求投影镜头中需要有精度高的齿轮对透镜组中透镜的机械位置进行精密的控制与定位，电动调焦的方式还需要设计精密的驱动电机。这些部件的存在导致传统的投影镜头结构复杂、体积庞大、制造精度高、价格昂贵、机械磨损厉害，并且不易在诸如手机投影镜头这样的小空间范围内实现。

现有的投影机体积较大，也是影响投影机不能很好的装配在手机和PDA上的主要原因之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设有双液体调焦透镜的微型投影机，以解决上述技术问题。

本发明的目的还在于提供一种设有投影机的手机，以解决上述技术问题。

本发明的目的还在于提供一种设有投影机的掌上计算机，以解决上述技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

设有双液体调焦透镜的微型投影机，包括一投影透镜组，所述投影透镜组包括一调焦透镜组，还包括一用于调节焦距的变焦调节系统，所述变焦调节系统连接一通信模块，其特征在于，所述调焦透镜组包括一调焦透镜，所述调焦透镜采用双液体调焦透镜；

所述变焦调节系统包括一用于控制电压大小的电压控制器，所述电压控制器的输出端连接所述双液体调焦透镜的输入端，所述电压控制器的控制信号的输入端连接所述通信模块。通过所述通信模块与计算机或者其他设备进行通信。计算机或者其他设备通过所述通信模块向所述电压控制器传送控制信号。

本发明采用双液体调焦透镜，和传统机械变焦方法相比，此类镜头具有可靠性高、结构小巧、响应速度快、变焦精准等优点，可以有效缩小投影透镜组的尺寸，也缩小了整个投影机的尺寸。

与所述通信模块连接的设备可以是计算机、手机、PDA。因使用投影机时，通常采用投影机本身与计算机相连的方法实现投影，本发明利用这一使用方法，通过所述通信模块将所述电压控制器的控制信号的输入端连接到计算机，用计算机来自动控制电压控制器的输出电压，从而改变双液体调焦透镜的电压。基于电湿效应的原理，对调焦透镜两端施加的电压改变，从而实现变焦，使本发明结构小巧简单，变焦响应快，操作极其方便。

所述电压控制器包括一整流电路，所述电压控制器的输出电压为0～200V的直流电。电压控制器可以直接使用市电即可工作，使用简单方便。

所述双液体调焦透镜包括一呈圆柱体的容器，所述容器中充有两种透明并互不相溶的液体，其中一种液体是导电的导电液体，另一种液体是绝缘的非极性液体，所述导电液体与所述非极性液体具有不同的折射率、相同的密度；以致这两种液体的界面在任何方位都能保持球面形状。

所述容器的侧面内壁上依次设有一层透明的第一电极和一层疏水介电层，所述容器与所述导电液体靠近的底面内壁上设有一层透明的第二电极。第一电极通过疏水介电层与导电液体和非极性液体分开。

所述双液体调焦透镜的输入端为所述第一电极和所述第二电极的两端。所述第一电极与所述导电液体之间形成一电容，当施加于所述第一电极和所述第二电极之间的电压进行变化时，所述导电液体的形状改变。

在第一电极和第二电极两端施加不同的电压时导电液体表面聚集的面电荷密度会发生变化，从而可以有效的改变导电液体与疏水介电层之间的界面张力，即改变导电液体与疏水介电层的接触角θ，而接触角θ的大小决定这两种液体的界面形状。由于两种液体的折射率不相同，液体界面形状的改变最终可以改变双液体调焦透镜的焦距。本发明采用双液体调焦透镜，为基于电湿效应的原理，在外加电压的作用下变化两种液体界面的曲率半径来改变自身焦距的，因此这类投影机无需任何的机械运动来改变投影透镜组的焦距，从而在不同的显示位置提供品质较好的投影画面。

所述双液体调焦透镜的输入端无电压时，即所述第一电极和所述第二电极之间未施加电压时，所述导电液体相对于所述非极性液体为凸出，所述导电液体呈一凸出的弯月面的形状。

所述非极性液体的折射率大于所述导电液体的折射率。这样调焦透镜形成的弯月面形状的透镜具有相对高的负焦度。

有益效果：由于采用上述技术方案，本发明的采用双液体调焦透镜，其可靠性高、结构小巧、响应速度快，使用此双液体调焦透镜的摄影机，只要调节电压即可实现变焦目的，具有结构小巧、变焦可靠性高、变焦响应速度快等优点。

一种设有投影机的手机包括一手机处理器系统、一投影机，其特征在于，所述投影机采用设有双液体调焦透镜的微型投影机，所述手机处理器系统连接所述设有双液体调焦透镜的微型投影机的所述电压控制器的控制信号的输入端。从而将所述设有双液体调焦透镜的微型投影机装配到手机上。

一种设有投影机的掌上计算机包括一掌上计算机处理器系统、一投影机，其特征在于，所述投影机采用设有双液体调焦透镜的微型投影机，所述掌上计算机处理器系统连接所述设有双液体调焦透镜的微型投影机的所述电压控制器的控制信号的输入端。从而将所述设有双液体调焦透镜的微型投影机装配到掌上计算机上。

所述电压控制器还包括一升压电路，所述升压电路的输出端连接所述双液体调焦透镜的输入端。通过升压电路为所述双液体调焦透镜提供高压。

附图说明

图1为本发明双液体调焦透镜的一种结构示意图；

图2为本发明双液体调焦透镜的另一种结构示意图；

图3为本发明双液体调焦透镜的另一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2、图3，设有双液体调焦透镜的微型投影机，包括投影透镜组，投影透镜组包括调焦透镜组，还包括变焦调节系统，变焦调节系统连接一通信模块。调焦透镜组包括调焦透镜，调焦透镜采用双液体调焦透镜。变焦调节系统包括用于控制电压大小的电压控制器，电压控制器的输出端连接双液体调焦透镜的输入端，电压控制器的控制信号的输入端连接通信模块。双液体调焦透镜包括容器1，容器1中充有两种透明并互不相溶的液体，其中一种液体是导电的导电液体2，另一种液体是绝缘的非极性液体3，导电液体2与非极性液体3具有不同的折射率、相同的密度。容器1的侧面内壁上依次设有一层透明的第一电极4和层疏水介电层5，容器1与导电液体2靠近的底面内壁上设有一层透明的第二电极6。双液体调焦透镜的输入端为第一电极4和第二电极6的两端。第一电极4与导电液体2之间形成电容，当施加于第一电极4和第二电极6之间的电压进行变化时，导电液体2的形状改变。双液体调焦透镜的输入端无电压时，即当第一电极4和第二电极6之间未施加电压时，导电液体2相对于非极性液体3为凸出，导电液体2呈凸出的弯月面的形状。非极性液体3的折射率大于导电液体2的折射率。导电液体2可以选择含有盐溶液的水，非极性液体3可以选择硅油或烷烃。导电液体2和非极性液体3设置成相同密度，可以通过适当的选择非极性液体3的成分来更改烷烃或硅油的密度，从而匹配盐溶液的密度。

具体实施时，导电液体2可以采用含有盐溶液的水，非极性液体3可以采用硅油或烷烃。设置非极性液体3的折射率大于导电液体2的折射率。第一电极4为由金属材料制成的、内径1mm～20mm之间的圆筒，内侧涂覆有疏水介电层5，涂覆时应注意均匀，疏水介电层5厚度为5nm～50um之间。

参照图1，电压U为0～20V之间的低电压，接触角θ较大，近似140度，导电液体2形成一凸出的第一弯月面，此时调焦透镜具有相对高的负焦度。

参照图2，电压U为20～150V之间中间电压，接触角θ比图2中要小，近似100度，导电液体2形成的凸出的第二弯月面也比图2中的第一弯月面曲率半径大，此时调焦透镜具有相对低的负焦度。

参照图3，电压U为150～200V之间的高电压，接触角θ近似60度，导电液体2形成一凹进的弯月面，此时调焦透镜具有正焦度。

一种设有投影机的手机包括一手机处理器系统、一投影机。投影机采用设有双液体调焦透镜的微型投影机，手机处理器系统连接设有双液体调焦透镜的微型投影机的电压控制器的控制信号的输入端。从而将设有双液体调焦透镜的微型投影机装配到手机上。电压控制器还包括一升压电路，升压电路的输出端连接所述双液体调焦透镜的输入端。通过升压电路为双液体调焦透镜提供高压。

一种设有投影机的掌上计算机包括一掌上计算机处理器系统、一投影机。投影机采用设有双液体调焦透镜的微型投影机，掌上计算机处理器系统连接设有双液体调焦透镜的微型投影机的所述电压控制器的控制信号的输入端。从而将所述设有双液体调焦透镜的微型投影机装配到掌上计算机上。电压控制器还包括一升压电路，升压电路的输出端连接所述双液体调焦透镜的输入端。通过升压电路为双液体调焦透镜提供高压。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.设有双液体调焦透镜的微型投影机，包括一投影透镜组，所述投影透镜组包括一调焦透镜组，还包括一用于调节焦距的变焦调节系统，所述变焦调节系统连接一通信模块，其特征在于，所述调焦透镜组包括一调焦透镜，所述调焦透镜采用双液体调焦透镜；

所述变焦调节系统包括一用于控制电压大小的电压控制器，所述电压控制器的输出端连接所述双液体调焦透镜的输入端，所述电压控制器的控制信号的输入端连接所述通信模块。

2.根据权利要求1所述的设有双液体调焦透镜的微型投影机，其特征在于，所述电压控制器包括一整流电路。

3.根据权利要求1或2所述的设有双液体调焦透镜的微型投影机，其特征在于，所述双液体调焦透镜包括一呈圆柱体的容器，所述容器中充有两种透明并互不相溶的液体，其中一种液体是导电的导电液体，另一种液体是绝缘的非极性液体，所述导电液体与所述非极性液体具有不同的折射率、相同的密度；

所述容器的侧面内壁上依次设有一层透明的第一电极和一层疏水介电层，所述容器与所述导电液体靠近的底面内壁上设有一层透明的第二电极；

所述双液体调焦透镜的输入端为所述第一电极和所述第二电极的两端。

4.根据权利要求3所述的设有双液体调焦透镜的微型投影机，其特征在于，所述双液体调焦透镜的输入端无电压时，所述导电液体相对于所述非极性液体为凸出，所述导电液体呈一凸出的弯月面的形状。

5.根据权利要求4所述的设有双液体调焦透镜的微型投影机，其特征在于，所述非极性液体的折射率大于所述导电液体的折射率。

6.根据权利要求1所述的设有双液体调焦透镜的微型投影机，其特征在于，所述设有双液体调焦透镜的微型投影机的光源采用激光光源。

7.一种设有投影机的手机包括一手机处理器系统、一投影机，根据权利要求1所述的设有双液体调焦透镜的微型投影机，其特征在于，所述投影机采用设有双液体调焦透镜的微型投影机，所述手机处理器系统连接所述设有双液体调焦透镜的微型投影机的所述电压控制器的控制信号的输入端。

所述电压控制器还包括一升压电路，所述升压电路的输出端连接所述双液体调焦透镜的输入端，通过升压电路为所述双液体调焦透镜提供高压。

8.根据权利要求7所述的一种设有投影机的手机，其特征在于，所述电压控制器还包括一升压电路，所述升压电路的输出端连接所述双液体调焦透镜的输入端。

9.一种设有投影机的掌上计算机包括一掌上计算机处理器系统、一投影机，根据权利要求1所述的设有双液体调焦透镜的微型投影机，其特征在于，所述投影机采用设有双液体调焦透镜的微型投影机，所述掌上计算机处理器系统连接所述设有双液体调焦透镜的微型投影机的所述电压控制器的控制信号的输入端，从而将所述设有双液体调焦透镜的微型投影机装配到掌上计算机上。

10.根据权利要求9所述的一种设有投影机的掌上计算机，其特征在于，所述电压控制器还包括一升压电路，所述升压电路的输出端连接所述双液体调焦透镜的输入端。