CN104834032A - 基于表面张力束缚的液体透镜高速变焦系统 - Google Patents

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CN104834032A CN201510223359.XA CN201510223359A CN104834032A CN 104834032 A CN104834032 A CN 104834032A CN 201510223359 A CN201510223359 A CN 201510223359A CN 104834032 A CN104834032 A CN 104834032A
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石广丰
史国权
徐远哲
李建军
王占鹏
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length

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Abstract

本发明公开了一种基于表面张力束缚的液体透镜高速变焦系统，它包含音圈电机(1)、导轨(2)、注射器(3)、流量计(4)、微圆柱腔(5)、光学检测系统(6)和控制系统(7)，所述的导轨(2)包含导轨定轨(8)和导轨动轨(9)，所述的导轨定轨(8)上设有光栅尺(10)，所述光栅尺(10)的读数头(16)的一端与导轨定轨(8)之间滑动配合，其另一端固定在导轨动轨(9)上，所述的音圈电机(1)包含音圈电机定子(11)和音圈电机动子(12)。本发明具有体积小、可控性高、变焦范围大、变焦速率和响应速率快、成本低的优点。由于表面张力起主要作用，所以系统受重力的影响很小，便于透镜的终端系统集成。

Description

基于表面张力束缚的液体透镜高速变焦系统
技术领域
本发明涉及液体透镜的高速变焦驱动成形技术领域，具体涉及一种基于表面张力束缚的液体透镜高速变焦系统。
背景技术
目前采用PZT直接驱动的高速变焦液体透镜采用主副透镜模式，PZT直接接触式驱动副透镜，并通过内部液体的联通原理对主透镜进行高速变焦驱动，但是系统体积大，操纵不灵活，变焦范围有限，而采用高频音波非接触式激励的高速变焦透镜可控性差，无法实现负焦距调节，采用超声波换能激励的高速变焦透镜系统复杂，成本相对较高，不利于微型系统的终端集成。
发明内容
本发明目的是提供一种基于表面张力束缚的液体透镜高速变焦系统，它能有效地解决背景技术中所存在的问题。
为了解决背景技术中所存在的问题，它包含音圈电机1、导轨2、注射器3、流量计4、微圆柱腔5、光学检测系统6和控制系统7，所述的导轨2包含导轨定轨8和导轨动轨9，所述的导轨定轨8上设有光栅尺10，所述光栅尺10的读数头16的一端与导轨定轨8之间滑动配合，其另一端固定在导轨动轨9上，所述的音圈电机1包含音圈电机定子11和音圈电机动子12，所述的音圈电机定子11固定在导轨定轨8上，所述的微圆柱腔5通过导流管13经过流量计4与注射器3的注射端相连，所述注射器3的筒壁通过固定支架14固定在导轨定轨8上，所述注射器3的活塞推杆15与导轨动轨9的动力输出端相连，所述导轨动轨9的动力输入端与音圈电机动子12的动力输出端相连，所述音圈电机1的驱动控制端通过导线与控制系统7相连，所述光栅尺读数头10的数据输出端通过导线与控制系统7相连，所述光学检测系统6的数据输出端通过导线与控制系统7相连，所述流量计4的数据输出端通过导线与控制系统7相连。
所述的微圆柱腔5设置在疏水材料平板上。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：具有体积小、可控性高、变焦范围大、变焦速率和响应速率快、成本低的优点。由于表面张力起主要作用，所以系统受重力的影响很小，同时，可根据变焦的光学反馈效果通过注射器初始注射量的调节对液体蒸发损耗进行补偿，透镜终端和驱动、控制系统部分的连接距离可根据导流管的长度进行有效控制，便于透镜的终端系统集成。
附图说明
为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。
图1是本发明的结构示意图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
参看图1，基于表面张力束缚的液体透镜高速变焦系统，它包含音圈电机1、导轨2、注射器3、流量计4、微圆柱腔5、光学检测系统6和控制系统7，所述的导轨2包含导轨定轨8和导轨动轨9，所述的导轨定轨8上设有光栅尺10，所述光栅尺10的读数头16的一端与导轨定轨8之间滑动配合，其另一端固定在导轨动轨9上，所述的音圈电机1包含音圈电机定子11和音圈电机动子12，所述的音圈电机定子11固定在导轨定轨8上，所述的微圆柱腔5通过导流管13经过流量计4与注射器3的注射端相连，所述注射器3的筒壁通过固定支架14固定在导轨定轨8上，所述注射器3的活塞推杆15与导轨动轨9的动力输出端相连，所述导轨动轨9的动力输入端与音圈电机动子12的动力输出端相连，所述音圈电机1的驱动控制端通过导线与控制系统7相连，所述光栅尺读数头10的数据输出端通过导线与控制系统7相连，所述光学检测系统6的数据输出端通过导线与控制系统7相连，所述流量计4的数据输出端通过导线与控制系统7相连。
所述的微圆柱腔5设置在疏水材料平板上。
实施例2
参看图1，通过表面张力作用实现液体在微圆柱腔5边沿的约束成形，微圆柱腔5内上下边沿之间的透明液体相互贯通，所形成液柱能够在一定范围内抵抗重力作用在微圆柱腔5内上下运动，微圆柱腔5的侧壁孔洞连接于导流管13和注射器3，根据液体联通原理通过注射器活塞推杆15直接驱动微圆柱腔5内液体容量的大小，从而在表面张力的作用下实现微液柱的上下鼓动，进行轴向的正、负变焦，注射器3向微圆柱腔5内推进液体时，微液柱所成透镜形成双凸的正焦距调节；注射器3向微圆柱腔5内抽出液体时，微液柱所成透镜形成双凹的负焦距调节，微液柱的变焦频率在一定工艺条件下直接由连接于注射器3的音圈电机1驱动源控制，即可实现稳定精确变焦控制，也可实现高速变焦激励，通过音圈电机1驱动导轨2上的光栅尺进行注射液体量的闭环控制，以及流量计4对注射液体流量的终端闭环控制；
通过该方法所实现的高速变焦系统具有体积小、可控性高、变焦范围大、变焦速率和响应速率快、成本低的优点。由于表面张力起主要作用，所以系统受重力的影响很小，同时，可根据变焦的光学反馈效果通过注射器初始注射量的调节对液体蒸发损耗进行补偿，透镜终端和驱动、控制系统部分的连接距离可根据导流管的长度进行有效控制，便于透镜的终端系统集成。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.基于表面张力束缚的液体透镜高速变焦系统，其特征在于它包含音圈电机(1)、导轨(2)、注射器(3)、流量计(4)、微圆柱腔(5)、光学检测系统(6)和控制系统(7)，所述的导轨(2)包含导轨定轨(8)和导轨动轨(9)，所述的导轨定轨(8)上设有光栅尺(10)，所述光栅尺(10)的读数头(16)的一端与导轨定轨(8)之间滑动配合，其另一端固定在导轨动轨(9)上，所述的音圈电机(1)包含音圈电机定子(11)和音圈电机动子(12)，所述的音圈电机定子(11)固定在导轨定轨(8)上，所述的微圆柱腔(5)通过导流管(13)经过流量计(4)与注射器(3)的注射端相连，所述注射器(3)的筒壁通过固定支架(14)固定在导轨定轨(8)上，所述注射器(3)的活塞推杆(15)与导轨动轨(9)的动力输出端相连，所述导轨动轨(9)的动力输入端与音圈电机动子(12)的动力输出端相连，所述音圈电机(1)的驱动控制端通过导线与控制系统(7)相连，所述光栅尺读数头(10)的数据输出端通过导线与控制系统(7)相连，所述光学检测系统(6)的数据输出端通过导线与控制系统(7)相连，所述流量计(4)的数据输出端通过导线与控制系统(7)相连。
2.根据权利要求1所述的基于表面张力束缚的液体透镜高速变焦系统，其特征在于所述的微圆柱腔(5)设置在疏水材料平板上。
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