CN108241186A - 基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜 - Google Patents

Abstract

基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜，包括菲涅尔透镜的镜片(1)，镜片(1)的一个表面带有多个环形的凹槽(2)，凹槽(2)内沿镜片(1)的镜面方向填充有二层液体，其中一层为极性液体层(7)，另一层为非极性液体层(6)，所述极性液体层(7)可在电场作用下改变二种液体接触面的曲率，凹槽(2)的开口部设有透光材料制成的盖板(3)，盖板(3)与镜片(1)相贴连，盖板(3)上和/或镜片(1)上设有透明的电极(4)。其目的在于提供一种可以快速、方便地调整焦距，修正聚焦偏差，避免光轴漂移，调焦性能稳定、可靠，并可作为调焦眼镜的镜片使用的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜。

Description

基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜

技术领域

本发明涉及一种基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜。

背景技术

菲涅尔透镜现阶段主要应用领域包括投影以及太阳能光伏领域。因为菲涅尔透镜射出的光线边缘较为柔和，故它常用在染色灯上。在透镜前方的支架上放置一块有颜色的塑料膜给光线染色，也可放置金属纱网或磨砂塑料使光线弥散。许多含有菲涅尔透镜的设备都允许灯在焦点前后移动，以放大或缩小光束的大小，其非常适合在透镜式投影仪、背投电视、幻灯机以及准直器上使用，不仅因为透过它的光线比透过普通透镜的亮度高，也由于透过它的整束光线在各个部位的亮度都相对一致。

在太阳能光伏领域，菲涅尔主要作为聚光光伏系统中的聚光部件，将光线从相对较大的区域面积转换成相对小的面积上。廉价的菲涅尔透镜一般由透明塑料压铸或模塑而成，其尺寸可以在做得比玻璃大的同时更轻、更经济，因此，大型的菲涅尔透镜也被广泛用在太阳灶聚集阳光或是太阳能热水器上。除此之外，菲涅尔透镜也广泛应用在汽车前灯、汽车尾灯以及倒车灯上。它能使大灯最初由凹面镜反射出来的平行光向下倾斜，因此，菲涅尔透镜也用于校正一些视觉障碍，比如斜视。

但现有的菲涅尔透镜不能调节焦距，导致其使用领域和使用性能都受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以快速、方便地调整焦距，修正聚焦偏差，避免光轴漂移，调焦性能稳定、可靠，并可作为调焦眼镜的镜片使用的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜。

本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜，所述凹槽内沿镜片的镜面方向填充有二层液体，其中一层为极性液体层，另一层为非极性液体层，所述极性液体层可在电场作用下改变二种液体接触面的曲率，凹槽的开口部设有透光材料制成的盖板，盖板与镜片相贴连，盖板上和/或镜片上设有透明的电极。

优选地，所述镜片为正菲涅尔透镜的镜片。

优选地，所述凹槽为圆环形，所述极性液体层由强电解质溶液或弱电解质溶液或水或乙醇或丙醇或离子液体构成，非极性液体层由液体石蜡或硅油或含有5～12个碳原子的烷烃或含有2～6个碳原子的氯代烃构成。

优选地，所述电极设置在盖板上和/或镜片上与凹槽相对的部位。

优选地，所述盖板通过粘接与镜片相贴连。

优选地，所述镜片为圆形，所述盖板的外侧边缘与圆套筒的端部相连为一体，圆套筒采用间隙配合套装在镜片的外侧壁上。

本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜，其凹槽内填充有二层液体，其中一层为极性层液体，另一层为非极性液体层，所述极性液体层可在电场作用下改变二种液体之间接触面的曲率，在使用时，通过电极对凹槽内可在电场作用下改变折射率的极性液体施加一个电场，即可改变凹槽内的二种液体层之间接触面的曲率，进而实现透镜焦距的调节，并且由于极性液体和非极性液体是被填充在菲涅尔透镜表面的锯齿形的凹槽内，让凹槽内的极性液体和非极性液体能在表面分子力的吸附作用下相对均匀的分布于环状的凹槽内，而不是在重力作用下沉积在处于竖直状态的凹槽内的中下部。因此，本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜具有可以快速、方便地调整焦距，修正聚焦偏差，避免光轴漂移，调焦性能稳定、可靠，并可作为调焦眼镜的镜片使用的特点。

下面结合附图对本发明基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜的分解图；

图2为本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜的主视装配图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜的电极处于未通电状态下二种液体接触面部分放大的结构示意图；

图5为本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜的电极处于通正电状态下二种液体接触面部分放大的结构示意图；

图6为本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜的电极处于通负电状态下二种液体接触面部分放大的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜，包括菲涅尔透镜的镜片1，镜片1的一个表面带有多个环形的凹槽2，凹槽2内沿镜片1的镜面方向填充有二层液体，其中一层为极性液体层7，另一层为非极性液体层6，极性液体层7可在电场作用下改变二种液体接触面的曲率，凹槽2的开口部设有透光材料制成的盖板3，盖板3与镜片1相贴连，盖板3上设有透明的电极4，透明的电极4也可以是设置在镜片1上，或者是在盖板3和镜片1上都设电极4，如果是在盖板3和镜片1上都设电极4，则当一个为正极时，另一个为负极。

作为本发明的进一步改进，上述镜片1为正菲涅尔透镜的镜片。

作为本发明的进一步改进，上述凹槽2为圆环形，所述极性液体层7由强电解质溶液或弱电解质溶液或水或乙醇或丙醇或离子液体构成，非极性液体层6由液体石蜡或硅油或含有5～12个碳原子的烷烃或含有2～6个碳原子的氯代烃构成。

上述含有5～12个碳原子的烷烃为戊烷(环戊烷)、己烷(环己烷)、庚烷(环庚烷)、辛烷(环辛烷)、壬烷、癸烷、十一烷和十二烷。

作为本发明的进一步改进，上述电极4设置在盖板3上和/或镜片1上与凹槽2相对的部位。

作为本发明的进一步改进，上述盖板3通过粘接与镜片1相贴连。

作为本发明的进一步改进，上述镜片1为圆形，所述盖板3的外侧边缘与圆套筒5的端部相连为一体，圆套筒5采用间隙配合套装在镜片1的外侧壁上。

本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜在使用时，参见图4、图5和图6，通过电极4对凹槽2内的极性液体层7施加一个电场，即可改变凹槽2内的二种液体之间接触面的曲率，进而改变本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜的焦距，通过调整电极4的电压，就可得到不同焦距的透镜。

由于极性液体是被填充在菲涅尔透镜表面的锯齿形的凹槽2内，而菲涅尔透镜的性质决定了凹槽2的截面尺寸非常小，能够让菲涅尔透镜的镜片1在处于竖直状态时，也就是环状的凹槽2处于竖直状态时，凹槽2内的极性液体层7和非极性液体层6依然能在表面分子力的吸附作用下相对均匀的分布于环状的凹槽2内，而不是在重力作用下沉积在处于竖直状态的凹槽2内的中下部，由此让本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜可作为调焦眼镜的镜片使用。因此，本发明的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜具有可以快速、方便地调整焦距，修正聚焦偏差，避免光轴漂移，调焦性能稳定、可靠，并可作为调焦眼镜的镜片使用的特点。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜，包括菲涅尔透镜的镜片(1)，镜片(1)的一个表面带有多个环形的凹槽(2)，其特征在于：所述凹槽(2)内沿镜片(1)的镜面方向填充有二层液体，其中一层为极性液体层(7)，另一层为非极性液体层(6)，所述极性液体层(7)可在电场作用下改变二种液体接触面的曲率，凹槽(2)的开口部设有透光材料制成的盖板(3)，盖板(3)与镜片(1)相贴连，盖板(3)上和/或镜片(1)上设有透明的电极(4)。

2.根据权利要求1所述的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜，其特征在于：所述镜片(1)为正菲涅尔透镜的镜片。

3.根据权利要求2所述的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜，其特征在于：所述凹槽(2)为圆环形，所述极性液体层(7)由强电解质溶液或弱电解质溶液或水或乙醇或丙醇或离子液体构成，非极性液体层(6)由液体石蜡或硅油或含有5～12个碳原子的烷烃或含有2～6个碳原子的氯代烃构成。

4.根据权利要求3所述的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜，其特征在于：所述电极(4)设置在盖板(3)上和/或镜片(1)上与凹槽(2)相对的部位。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜，其特征在于：所述盖板(3)通过粘接与镜片(1)相贴连。

6.根据权利要求5所述的基于菲涅尔透镜的可变焦液体透镜，其特征在于：所述镜片(1)为圆形，所述盖板(3)的外侧边缘与圆套筒(5)的端部相连为一体，圆套筒(5)采用间隙配合套装在镜片(1)的外侧壁上。