CN107678155A - 一种非球面电湿润液体透镜 - Google Patents

一种非球面电湿润液体透镜 Download PDF

Info

Publication number
CN107678155A
CN107678155A CN201710913525.8A CN201710913525A CN107678155A CN 107678155 A CN107678155 A CN 107678155A CN 201710913525 A CN201710913525 A CN 201710913525A CN 107678155 A CN107678155 A CN 107678155A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
liquid
aspherical
transparency electrode
side wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710913525.8A
Other languages
English (en)
Inventor
王琼华
王金辉
李磊
袁荣英
罗林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University
Original Assignee
Sichuan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University filed Critical Sichuan University
Priority to CN201710913525.8A priority Critical patent/CN107678155A/zh
Publication of CN107678155A publication Critical patent/CN107678155A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/004—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid
    • G02B26/005—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid based on electrowetting
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses

Abstract

本发明提出一种非球面电湿润液体透镜。该透镜包括：入射基板、入射面透明电极、填充液体I、填充液体II、透镜侧壁、侧壁透明电极、介电层、疏水层、非球面透镜和出射基板。其中，入射面透明电极嵌在入射基板中，且入射面透明电极接地。通过对侧壁透明电极施加驱动电压，驱动电压不同，液体曲面的曲率随之变化，从而改变该透镜的光焦度。与此同时，在光线经过非球面透镜时，可以把光线精准汇聚，消除球差和畸变。此外，可以通过增加非球面透镜的个数更好地消除球差和畸变。

Description

一种非球面电湿润液体透镜
一、技术领域
本发明涉及一种液体透镜，更具体地说，本发明涉及一种非球面电湿润液体透镜。
二、背景技术
液体透镜作为一种很有前途的自适应光学器件已经出现多年，特别是最近几年来，已经成为了许多学者研究的一个重要方向。液体透镜通过两种不相溶的液体形成液-液曲面，从而具有折射光的功能，更重要的是通过电湿润、介电力等技术可改变液-液曲面的曲率而具有自动变焦的功能，用来提高成像系统的性能。与传统的光学器件相比，特别是与固体透镜相比，自适应光学系统通过动态校正相关透镜的像差，可以提高传感和图像质量。自适应透镜的原理主要是引入共轭像差来消除输入光束可能产生的畸变。大多数自适应透镜可以调节焦距，但需要保持一个球面透镜，球面透镜具有球差等像差的先天缺陷，从而带来了无法克服的光斑现象，而非球面透镜使光线经过高次曲面的折射，就可以把光线精准地汇聚到一点。一个非球面透镜就能实现多个球面透镜校正像差的效果，这样非球面透镜可以有效地减少透镜的数量，从而减小了光学系统的体积和重量，可以满足当下社会对轻量化光学系统的需求，为相机和投影仪等光学系统的微型化和轻量化提供了可能。
三、发明内容
本发明提出一种非球面电湿润液体透镜。如附图1所示，该透镜包括：入射基板、入射面透明电极、填充液体I、填充液体II、透镜侧壁、侧壁透明电极、介电层、疏水层、非球面透镜和出射基板，其中，入射面透明电极嵌在入射基板中，且入射面透明电极接地，侧壁透明电极、介电层、疏水层嵌在透镜侧壁上，填充液体I导电，填充液体II不导电。
本发明提出的非球面电湿润液体透镜的工作原理如附图2所示。光线首先通过入射基板入射到填充液体I和填充液体II的交界面，再经过非球面透镜，然后透过出射基板。通过对侧壁透明电极施加不同驱动电压，液体曲面的曲率随之变化，从而改变该透镜的光焦度。与此同时，在光线经过非球面透镜时，可以把光线精准汇聚，消除球差和畸变。此外，可以通过增加非球面透镜的个数更好地消除球差和畸变，非球面透镜的个数为3～5个。
优选地，非球面电湿润液体透镜的高d1≥5mm且d1≤13mm。
优选地，入射基板和出射基板尺寸相同，入射基板直径d2≥6mm且d2≤12mm，厚度d3≥0.5mm且d3≤0.75mm，出射基板直径d4≥6mm且d4≤12mm，厚度d5≥0.5mm且d5≤0.75mm。
优选地，填充液体I和填充液体II的密度完全相同。
优选地，非球面透镜所使用材料为道康宁SYLGARD184硅橡胶。
优选地，填充液体I为1-氯萘，填充液体II为混有适量十二烷基硫酸钠的氯化钠溶液。
优选地，非球面电湿润液体透镜的驱动方式为电湿润驱动。
四、附图说明
附图1为本发明非球面电湿润液体透镜的结构剖面图。
附图2为本发明非球面电湿润液体透镜的工作原理示意图。
上述各附图中的图示标号为：
1入射基板，2入射面透明电极，3填充液体I，4填充液体II，5透镜侧壁，6侧壁透明电极，7介电层，8疏水层，9非球面透镜，10出射基板。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
五、具体实施方式
下面详细说明本发明提出的一种非球面电湿润液体透镜的实施例，对本发明进行进一步的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
本发明的一个实施例为：如附图1所示，本实施例中入射基板和出射基板的口径为6mm，厚度为0.75mm。非球面电湿润液体透镜主体部分的具体参数：非球面电湿润液体透镜的口径为6mm，侧壁的高度为12mm；介电层厚度～1μm；疏水层厚度～1μm；填充液体I为硅油，其折射率为1.65，阿贝数为62.8；填充液体II为混有适量十二烷基硫酸钠的NaCl溶液，其折射率为1.33，阿贝数为55.8；非球面透镜所用材料为道康宁SYLGARD184硅橡胶，其折射率为1.47-1.55，光学透过率超过95％。

Claims (5)

1.一种非球面电湿润液体透镜，包括：入射基板、入射面透明电极、填充液体I、填充液体II、透镜侧壁、侧壁透明电极、介电层、疏水层、非球面透镜和出射基板，其特征在于，入射面板、出射面板、透镜侧壁成密封容器，入射面透明电极嵌在入射基板中，且入射面透明电极接地，侧壁透明电极、介电层、疏水层嵌在透镜侧壁上，非球面透镜嵌在出射面板上，中间填充液体Ⅰ和填充液体Ⅱ，两种液体密度完全相同，互不相溶，且具有不同的折射率。
2.根据权利要求1所述的一种非球面电湿润液体透镜，其特征在于，填充液体Ⅰ为1-氯萘，填充液体Ⅱ为混有适量十二烷基硫酸钠的饱和氯化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的一种非球面电湿润液体透镜，其特征在于，液体透镜的驱动方式为电湿润驱动。
4.根据权利要求1所述的一种非球面电湿润液体透镜，其特征在于，非球面透镜所用材料为道康宁SYLGARD184硅橡胶。
5.根据权利要求1所述的一种非球面电湿润液体透镜，其特征在于，非球面透镜的个数为3～5个。
CN201710913525.8A 2017-09-30 2017-09-30 一种非球面电湿润液体透镜 Pending CN107678155A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710913525.8A CN107678155A (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种非球面电湿润液体透镜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710913525.8A CN107678155A (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种非球面电湿润液体透镜

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107678155A true CN107678155A (zh) 2018-02-09

Family

ID=61138812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710913525.8A Pending CN107678155A (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种非球面电湿润液体透镜

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107678155A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108387958A (zh) * 2018-04-25 2018-08-10 四川大学 一种基于重力效应的液体棱镜
CN108490631A (zh) * 2018-03-12 2018-09-04 广东欧珀移动通信有限公司 结构光投射器、图像获取结构和电子装置
CN109765740A (zh) * 2019-03-18 2019-05-17 北京航空航天大学 一种基于液滴分离的光流控透镜
CN110596883A (zh) * 2019-09-17 2019-12-20 四川大学 一种基于曲面形镜筒的电湿润液体透镜

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1823289A (zh) * 2003-07-14 2006-08-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 可变光束整形元件
CN102466825A (zh) * 2010-11-16 2012-05-23 中国科学院兰州化学物理研究所 基于离子液体的电润湿变焦透镜
CN104317052A (zh) * 2009-03-13 2015-01-28 奥普图恩公司 透镜系统
CN104597533A (zh) * 2015-01-09 2015-05-06 四川大学 环形孔径透反混合式液体透镜

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1823289A (zh) * 2003-07-14 2006-08-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 可变光束整形元件
CN104317052A (zh) * 2009-03-13 2015-01-28 奥普图恩公司 透镜系统
CN102466825A (zh) * 2010-11-16 2012-05-23 中国科学院兰州化学物理研究所 基于离子液体的电润湿变焦透镜
CN104597533A (zh) * 2015-01-09 2015-05-06 四川大学 环形孔径透反混合式液体透镜

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108490631A (zh) * 2018-03-12 2018-09-04 广东欧珀移动通信有限公司 结构光投射器、图像获取结构和电子装置
CN108387958A (zh) * 2018-04-25 2018-08-10 四川大学 一种基于重力效应的液体棱镜
CN108387958B (zh) * 2018-04-25 2020-10-09 四川大学 一种基于重力效应的液体棱镜
CN109765740A (zh) * 2019-03-18 2019-05-17 北京航空航天大学 一种基于液滴分离的光流控透镜
CN110596883A (zh) * 2019-09-17 2019-12-20 四川大学 一种基于曲面形镜筒的电湿润液体透镜

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107678155A (zh) 一种非球面电湿润液体透镜
CN106338820B (zh) 一种微显示目镜、头戴目镜系统和头戴可视设备
CN100342258C (zh) 变焦透镜
CN101458346B (zh) 液体镜片
CN100472271C (zh) 可变透镜
US10678089B2 (en) Liquid crystal lens, manufacturing method thereof, and display device
CN108663869A (zh) 一种大变焦范围的光流控透镜
CN107167913A (zh) 一种短焦距目镜以及vr头戴显示设备
CN205049771U (zh) 一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置
JP7353282B2 (ja) Ｖｒレンズ構造および表示装置
CN109031483A (zh) 一种基于电湿润活塞的液体透镜
CN105388591A (zh) 大孔径大靶面昼夜型监控镜头及其成像方法
JP2012103626A (ja) ズームレンズ
CN100478735C (zh) 采用变焦透镜的图像传感器中的重像消除
CN108680971A (zh) 一种非球面透镜的实现方法
CN206657132U (zh) 一种非球面鱼眼镜头
CN106950682B (zh) 中长焦镜头
CN205958837U (zh) 一种目镜系统和头戴显示设备
CN105589208A (zh) 一种内对焦虚拟现实光学系统
CN106908938A (zh) 一种非球面鱼眼镜头
CN110244450A (zh) 一种虚拟现实设备的大视场目镜光学系统
CN105093775B (zh) 大光焦度和小像差的液体透镜
CN206920691U (zh) 中长焦镜头
CN109375364A (zh) 一种虚拟现实设备的2k目镜光学系统
CN109765740B (zh) 一种基于液滴分离的光流控透镜

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180209

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication