CN114839763B - 一种基于介电弹性体驱动的Alvarez透镜变焦扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置，属于变焦透镜光学领域。本发明包括扫描装置和变焦装置。扫描装置通过在驱动器上涂抹柔性电极并分为四个象限，通过对四个象限中的一个或几个象限的组合施加电压，实现整个结构对感兴趣区域的扫描，使得介电弹性体发生变形，从而带动变焦装置的位置移动，到达感兴趣区域后改变Alvarez变焦透镜的焦距，对感兴趣区域进行变焦成像，实现对大范围内任意目标变焦扫描、成像。本发明能够仿照人眼的成像，将不在视野中央区域的目标通过视场转换至视场的中央区域，有效的降低光学系统视场边缘存在像差和畸变的问题，同时利用人眼中间区域高分辨成像的能力，提高对感兴趣区域的成像质量。

Description

一种基于介电弹性体驱动的Alvarez透镜变焦扫描装置

技术领域

本发明涉及变焦透镜，特别涉及一种基于介电弹性体驱动的Alvarez透镜变焦扫描装置，属于变焦透镜光学领域。

背景技术

为了实现对大范围内目标快速清晰的成像，需要用到具有快速响应的可变焦距的扫描装置。传统的变焦透镜通常需要齿轮、电机以及其他连杆等机械结构进行传动，来改变光学系统的焦距，这种方式需要笨重的机械结构和复杂的算法控制，在使用一定时间后机械磨损会引起较大的误差，同时不具备扫描的功能；液体透镜通过填充液体改变薄膜的曲率半径或者通过改变液体的折射率实现变焦，但是这种方式光学口径小、响应速度慢、重力影响大等问题，同时液体透镜的单个结构无法实现扫描功能。根据上述分析，目前还没有紧凑、快速的集变焦与扫描一体化的装置。Alvarez变焦透镜通过反向移动垂直于光轴方向的两个镜片可实现变焦，但是传统的驱动方式如MEMS和液晶弹性体驱动存在移动范围小的问题，导致变焦速度慢，变焦范围小，单一方向的驱动无法实现扫描的问题。介电弹性体驱动器具有响应速度快和可产生大变形的优点，可为驱动Alvarez透镜进行变焦扫描提供一种解决办法。

发明内容

本发明公开一种介电弹性体驱动的Alvarez透镜变焦扫描装置，扫描结构通过在驱动器上涂抹柔性电极分为四个象限，通过对四个象限中的一个或几个象限的组合施加电压，实现整个结构对感兴趣区域的扫描，在扫描结构到达任意位置后，能够通过变焦装置驱动器施加电压对该区域模糊图像实现变焦成像，提高成像质量。本发明以介电弹性体作为装置驱动器具有响应速度快、大范围变焦等优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置，包括扫描装置和变焦装置。扫描装置通过在驱动器上涂抹柔性电极并分为四个象限，通过对四个象限中的一个或几个象限的组合施加电压，实现整个结构对感兴趣区域的扫描，使得介电弹性体发生变形，从而带动变焦装置的位置移动，到达感兴趣区域后改变Alvarez变焦透镜的焦距，对感兴趣区域进行变焦成像，实现对大范围内任意目标变焦扫描、成像。

作为优选，变焦装置包括上驱动器、下驱动器、Alvarez变焦透镜的上透镜、Alvarez变焦透镜的下透镜、上驱动器、下驱动器、柔性电极、柔性电极、柔性电极、柔性电极、上框架、上框架、下框架、下框架、导线、导线、导线、导线、导线、导线、导线、导线。

柔性电极均匀的涂抹在上驱动器的左侧的上下两侧，导线和导线连接柔性电极，粘贴上驱动器的上下两侧，柔性电极均匀的涂抹在上驱动器的右侧的上下两侧，导线和导线连接柔性电极，粘贴上驱动器的上下两侧，Alvarez变焦透镜的上透镜位于上驱动器的柔性电极和柔性电极形成的中间位置，上框架和上框架呈对称夹紧上驱动器，形成上驱动装置。

柔性电极涂抹为扇形，贴紧需要驱动的装置，产生均匀的径向驱动力。

柔性电极均匀的涂抹在下驱动器的左侧上下两侧，导线和导线连接柔性电极，粘贴下驱动器的上下两侧，柔性电极均匀的涂抹在下驱动器的右侧的上下两侧，导线和导线连接柔性电极，粘贴下驱动器的上下两侧，Alvarez变焦透镜的下透镜位于下驱动器的柔性电极和柔性电极形成的中间位置，下框架和下框架呈对称夹紧下驱动器，形成下驱动装置。

在保证Alvarez变焦透镜的上透镜和Alvarez变焦透镜的下透镜自由曲面对齐的情况下，上驱动装置和下驱动装置完全对齐形成变焦装置。

作为优选，扫描装置主要由上框架、下框架、驱动器和柔性电极和导线组成。所述柔性电极分为V1,V2,V3和V4四个部分，每个部分分为上下两层，V1的上层连接导线，下层连接导线，V2的上层连接导线，下层连接导线，V3的上层连接导线，下层连接导线，V4的上层连接导线，下层连接导线，柔性电极上下层分别施加正负电压形成回路，四个部分分别或者组合施加电压使变焦装置在驱动器的带动下向不同的方向运动，实现整个平面内的区域扫描。

变焦装置连接到扫描装置的中心，当V1-V4中的任意一个或组合施加电压，由于介电弹性体的长度会发生变化，驱动变焦装置向任意方向移动，对区域内目标进行扫描。

当扫描到指定位置，当未施加电压在上驱动装置和下驱动装置时，Alvarez变焦透镜的上透镜和Alvarez变焦透镜的下透镜完全对齐。当施加电压在上驱动装置和下驱动装置时，由于介电弹性体的长度会发生变化，因此Alvarez变焦透镜的上透镜和Alvarez变焦透镜的下透镜分别向左和向右移动，使得Alvarez变焦透镜的上透镜和Alvarez变焦透镜的下透镜的厚度发生变化，从而引起Alvarez变焦透镜的焦距发生改变。实现变焦扫描，到达感兴趣区域后改变Alvarez变焦透镜的焦距，对感兴趣区域进行变焦成像，实现对大范围内任意目标变焦扫描、成像。

Alvarez变焦透镜由Alvarez变焦透镜的上透镜和Alvarez变焦透镜的下透镜组成。Alvarez变焦透镜的上透镜的一个表面是平面，另一个表面是三阶多项式曲面，该曲面由式(1)表示：

t＝A(xy²+x³/3)+Dx+E (1)

其中，A，D，E为常数。Alvarez变焦透镜的下透镜4的一个表面也是平面，另一个平面由Alvarez变焦透镜的上透镜的三阶多项式曲面旋转180°得到。

式中参数经过像差模拟和校正后，确定A为0.075，E为3。

D值经过理论推导，

若

式中，D和A为三次曲面系数，

δ为透镜的移动距离，g₀为两个Alvarez透镜之间z方向的气隙距离，本发明中右介电弹性体可以产生双向驱动的最大δ_max＝±1.145mm，在向负方向移动时Alvarez透镜为变焦凹透镜，向正方向移动时为变焦凸透镜，最终确定D为-0.175，因此三次曲面的系数的如何选择完全是由功能和需求决定。

高压电源与开关相连，高压电源的正极与柔性电极正极相连，高压电源的负极与柔性电极负极相连。

当开关电源处于断开状态时，扫描装置处于初始状态。

当开关电源处于闭合状态时，高压电源施加电压V在柔性电极中V1-V4中任意一个或几个组合的正极，同时也施加电压在柔性电极中V1-V4中任意一个或几个组合的负极，能够产生不同程度的变形量，对区域扫描。由于两个电极的异性电荷相互吸引，柔性电极正负电极上的同性电荷相互排斥，驱动器的长度将增加，驱动器的长度增加量均为δ。在驱动器的驱动下，变焦装置可以向任意方向移动δ位移，实现覆盖区域内对任意目标扫描，实现变焦扫描成像。

高压电源与开关电源相连，高压电源的正极分别与柔性电极和柔性电极正极相连，高压电源的负极分别与柔性电极和柔性电极的负极相连。

当开关电源处于断开状态时，由于Alvarez变焦透镜的上透镜和Alvarez变焦透镜的下透镜完全对齐，Alvarez变焦透镜的作用等效于平行板。

当开关电源处于闭合状态时，高压电源施加电压V在柔性电极和柔性电极的正极，同时也施加电压在柔性电极和柔性电极负极。由于两个电极的异性电荷相互吸引，上驱动器和下驱动器的厚度都将减小，两个电极上的同性电荷相互排斥，上驱动器和下驱动器的长度将增加，上驱动器和下驱动器的长度增加量均为δ。在上驱动器和下驱动器的驱动下，Alvarez变焦透镜的上透镜和Alvarez变焦透镜的下透镜分别向下和向上移动δ位移，因此Alvarez变焦透镜的上透镜和Alvarez变焦透镜的下透镜的厚度分别表示为：

t₁＝A[(x-δ)y²+(x-δ)³/3]+D(x-δ)+E₁ (2)

t₂＝A[(x+δ)y²+(x+δ)³/3]+D(x+δ)+E₂

由于Alvarez变焦透镜的上透镜和Alvarez变焦透镜的下透镜的厚度发生了变化，导致光束存在相位延时，相位延时大小为-2A(n-1)δ(x²+y²)。相位延时导致Alvarez透镜的焦距发生变化，变化后的焦距f表示为：

1/f＝4Aδ(n-1)

其中n为Alvarez透镜材料的折射率。

由式(1)去确定的参数，带入到式(4)后，本发明最终可产生的焦距范围为-∞至-5.9mm和∞至5.9mm的双向变焦。

作为优选，通过栅格划分区域、与光电、电磁、形变建立起联系，通过网格划分目标区域，施加电压使得变焦装置精准达到指定位置的上方，提高为移动或调控精度和效率。

作为优选，所述驱动器、上驱动器、下驱动器为介电弹性体薄膜，经过不同程度的预拉伸实现不同的驱动距离，在施加相同电压实现不同方位的偏转。

作为优选，所述柔性电极、柔性电极、柔性电极、柔性电极和柔性电极为碳黑、碳膏、银纳米线、单壁碳纳米管或导电凝胶。

有益效果

1、本发明的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez透镜变焦扫描装置，采用介电弹性体作为驱动，通过在介电弹性体的上下柔性电极之间施加电压，使得介电弹性体发生变形，从而带动变焦装置的位置移动，到达理想区域后改变Alvarez变焦透镜的焦距，对理想区域进行变焦成像。

2、本发明的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez透镜变焦扫描装置，采用介电弹性体作为驱动，与传统变焦装置相比，具有体积小、驱动速度快和变焦范围大等优点。

3、本发明的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez透镜变焦扫描装置，能够仿照人眼的成像功能，将不在视野中央区域的目标通过视场转换至视场的中央区域，有效的降低光学系统视场边缘存在像差和畸变的问题，同时利用人眼中间区域高分辨成像的能力，提高对感兴趣区域的成像质量。

4、本发明公开的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez透镜变焦扫描装置，采用麦克斯韦力代替或部分代替机械的推力，相比传统机械方式施加驱动的方法，实现变焦扫描所需功率极小，进而节省能耗。

附图说明

图1为本发明公开的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置的组成图，图1(a)为装置图，(b)为装置图的补充；

图2为本发明公开的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置的装配图；

图3为本发明公开的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置的对物体变焦扫描结果图，其中图(a)为初始位置，图(b-e)为对物体上、下、左、右变焦扫描结果；

图4为一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置对物体的变焦结果，其中(a)图为图像原始大小，(b)图为图像变焦放大效果，(c)图为图像变焦缩小效果

其中，1-上框架、2-下框架、3-驱动器、4-柔性电极、5-12导线A-H、13-上驱动器、14-下驱动器、15-Alvarez变焦透镜的上透镜、16-Alvarez变焦透镜的下透镜、17-上驱动器、18-下驱动器、19-柔性电极、20-柔性电极、21-柔性电极、22-柔性电极、23-上框架、24-上框架、25-下框架、26-下框架、27-导线、28-导线、29-导线、30-导线、31-导线、32-导线、33-导线、34-导线、35-上驱动装置、36-下驱动装置、37-变焦装置、38-扫描装置、39-高压电源、40-开关电源、41-高压电源、42-开关电源、43-区域内目标。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1、2所示，本实施例公开的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置，包括扫描装置和变焦装置；扫描装置38包括上框架1、下框架2、驱动器3和柔性电极4和导线5-12组成。所述柔性电极4分为V1,V2,V3和V4 4个部分，每个部分分为上下两层，V1的上层连接导线5，下层连接导线6，V2的上层连接导线7，下层连接导线8，V3的上层连接导线9，下层连接导线10，V4的上层连接导线11，下层连接导线12，柔性电极上下层分别施加正负电压形成回路，4个部分分别或者组合施加电压使变焦装置在驱动器3的带动下向不同的方向运动。

变焦装置包括上驱动器13、下驱动器14、Alvarez变焦透镜的上透镜15、Alvarez变焦透镜的下透镜16、上驱动器17、下驱动器18、柔性电极19、柔性电极20、柔性电极21、柔性电极22、上框架23、上框架24、下框架25、下框架26、导线27、导线28、导线29、导线30、导线31、导线32、导线33、导线34。

柔性电极19均匀的涂抹在上驱动器17的左侧的上下两侧，导线27和导线28连接柔性电极19，粘贴上驱动器17的上下两侧，柔性电极20均匀的涂抹在上驱动器17的右侧的上下两侧，导线29和导线30连接柔性电极20，粘贴上驱动器17的上下两侧，Alvarez变焦透镜的上透镜15位于上驱动器17的柔性电极19和柔性电极20形成的中间位置，上框架23和上框架24呈对称夹紧上驱动器17，形成上驱动装置35。

柔性电极21均匀的涂抹在下驱动器18的左侧上下两侧，导线31和导线32连接柔性电极21，粘贴下驱动器18的上下两侧，柔性电极22均匀的涂抹在下驱动器18的右侧的上下两侧，导线33和导线34连接柔性电极21，粘贴下驱动器18的上下两侧，Alvarez变焦透镜的下透镜16位于下驱动器18的柔性电极21和柔性电极22形成的中间位置，下框架25和下框架26呈对称夹紧下驱动器18，形成下驱动装置36。

在保证Alvarez变焦透镜的上透镜15和Alvarez变焦透镜的下透镜16自由曲面对齐的情况下，上驱动装置35和下驱动装置36完全对齐形成变焦装置37。

变焦装置37连接到扫描装置38的中心，当V1-V4中的任意一个或组合施加电压，由于介电弹性体的长度会发生变化，驱动变焦装置可以向任意方向移动，对区域内目标进行扫描。

当扫描到指定位置，当未施加电压在上驱动装置35和下驱动装置36时，Alvarez变焦透镜的上透镜15和Alvarez变焦透镜的下透镜16完全对齐。当施加电压在上驱动装置35和下驱动装置36时，由于介电弹性体的长度会发生变化，因此Alvarez变焦透镜的上透镜15和Alvarez变焦透镜的下透镜16分别向下和向上移动，使得Alvarez变焦透镜的上透镜15和Alvarez变焦透镜的下透镜16的厚度发生变化，从而引起Alvarez变焦透镜的焦距发生改变。实现变焦扫描。

Alvarez变焦透镜由Alvarez变焦透镜的上透镜15和Alvarez变焦透镜的下透镜16组成。Alvarez变焦透镜的上透镜3的一个表面是平面，另一个表面是三阶多项式曲面，该曲面可由式(1)表示：

t＝A(xy²+x³/3)+Dx+E (1)

其中，A，D，E为常数。Alvarez变焦透镜的下透镜4的一个表面也是平面，另一个平面由Alvarez变焦透镜的上透镜3的三阶多项式曲面旋转180°得到。

高压电源39与开关电源40相连，高压电源39的正极与柔性电极4正极相连，高压电源39的负极与柔性电极4负极相连。

当开关电源40处于断开状态时，扫描装置处于初始状态。

当开关电源40处于闭合状态时，高压电源20施加电压V在柔性电极4中V1-V4中任意一个或几个组合的正极，同时也施加电压在柔性电极4中V1-V4中任意一个或几个组合的负极。由于两个电极的异性电荷相互吸引，柔性电极4正负电极上的同性电荷相互排斥，驱动器3的长度将增加，驱动器3的长度增加量均为δ。在驱动器3的驱动下，变焦装置能够向任意方向移动δ位移，实现区域内目标43上、下、左和右的扫描。

高压电源41与开关电源42相连，高压电源41的正极分别与柔性电极19和柔性电极21正极相连，高压电源41的负极分别与柔性电极19和柔性电极21的负极相连。

当开关电源42处于断开状态时，由于Alvarez变焦透镜的上透镜15和Alvarez变焦透镜的下透镜16完全对齐，Alvarez变焦透镜的作用等效于平行玻璃板。

当变焦装置37在驱动装置38驱动下到达指定位置后，开关电源42处于闭合总状态时，高压电源20施加电压V在柔性电极19和柔性电极21的正极，同时也施加电压在柔性电极19和柔性电极21负极。由于两个电极的异性电荷相互吸引，上驱动器13和下驱动器14的厚度都将减小，两个电极上的同性电荷相互排斥，上驱动器13和下驱动器14的长度将增加，上驱动器13和下驱动器14的长度增加量均为δ。在上驱动器13和下驱动器14的驱动下，Alvarez变焦透镜的上透镜15和Alvarez变焦透镜的下透镜16分别向下和向上移动δ位移，因此Alvarez变焦透镜的上透镜15和Alvarez变焦透镜的下透镜16的厚度可分别表示为：

t₁＝A[(x-δ)y²+(x-δ)³/3]+D(x-δ)+E₁ (2)

t₂＝A[(x+δ)y²+(x+δ)³/3]+D(x+δ)+E₂

由于Alvarez变焦透镜的上透镜15和Alvarez变焦透镜的下透镜16的厚度发生了变化，导致光束存在相位延时，相位延时大小为-2A(n-1)δ(x²+y²)。相位延时导致Alvarez透镜的焦距发生变化，变化后的焦距f可表示为：

1/f＝4Aδ(n-1)

其中n为Alvarez透镜材料的折射率。

从而实现图4中对细胞上下左右的扫描。

综上所述，相比较传统方法，所述的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez透镜变焦扫描装置利用介电弹性体作为驱动，具有响应速度快、体积小、变焦范围大等优点。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置，其特征在于：包括扫描装置和变焦装置；扫描装置通过在驱动器上涂抹柔性电极并分为四个象限，通过对四个象限中的一个或几个象限的组合施加电压，实现整个结构对感兴趣区域的扫描，使得介电弹性体发生变形，从而带动变焦装置的位置移动，到达感兴趣区域后改变Alvarez变焦透镜的焦距，对感兴趣区域进行变焦成像，实现对大范围内任意目标变焦扫描、成像；

变焦装置包括上驱动器(13)、下驱动器(14)、Alvarez变焦透镜的上透镜(15)、Alvarez变焦透镜的下透镜(16)、上驱动器(17)、下驱动器(18)、柔性电极(19)、柔性电极(20)、柔性电极(21)、柔性电极(22)、上框架(23)、上框架(24)、下框架(25)、下框架(26)、导线(27)、导线(28)、导线(29)、导线(30)、导线(31)、导线(32)、导线(33)、导线(34)；

柔性电极(19)均匀的涂抹在上驱动器(17)的左侧的上下两侧，导线(27)和导线(28)连接柔性电极(19)，粘贴上驱动器(17)的上下两侧，柔性电极(20)均匀的涂抹在上驱动器(17)的右侧的上下两侧，导线(29)和导线(30)连接柔性电极(20)，粘贴上驱动器(17)的上下两侧，Alvarez变焦透镜的上透镜(15)位于上驱动器(17)的柔性电极(19)和柔性电极(20)形成的中间位置，上框架(23)和上框架(24)呈对称夹紧上驱动器(17)，形成上驱动装置(35)；

柔性电极涂抹为扇形，贴紧需要驱动的装置，产生均匀的径向驱动力；

柔性电极(21)均匀的涂抹在下驱动器(18)的左侧上下两侧，导线(31)和导线(32)连接柔性电极(21)，粘贴下驱动器(18)的上下两侧，柔性电极(22)均匀的涂抹在下驱动器(18)的右侧的上下两侧，导线(33)和导线(34)连接柔性电极(22)，粘贴下驱动器(18)的上下两侧，Alvarez变焦透镜的下透镜(16)位于下驱动器(18)的柔性电极(21)和柔性电极(22)形成的中间位置，下框架(25)和下框架(26)呈对称夹紧下驱动器(18)，形成下驱动装置(36)；

扫描装置(38)主要由上框架(1)、下框架(2)、驱动器(3)和柔性电极(4)和导线(5-12)组成；所述柔性电极(4)分为V1,V2,V3和V4四个部分，每个部分分为上下两层，V1的上层连接导线(5)，下层连接导线(6)，V2的上层连接导线(7)，下层连接导线(8)，V3的上层连接导线(9)，下层连接导线(10)，V4的上层连接导线(11)，下层连接导线(12)，柔性电极上下层分别施加正负电压形成回路，四个部分分别或者组合施加电压使变焦装置在驱动器(3)的带动下向不同的方向运动，实现整个平面内的区域扫描；

变焦装置(37)连接到扫描装置(38)的中心，当V1-V4中的任意一个或组合施加电压，由于介电弹性体的长度会发生变化，驱动变焦装置向任意方向移动，对区域内目标进行扫描；

当扫描到指定位置，当未施加电压在上驱动装置(35)和下驱动装置(36)时，Alvarez变焦透镜的上透镜(15)和Alvarez变焦透镜的下透镜(16)完全对齐；当施加电压在上驱动装置(35)和下驱动装置(36)时，由于介电弹性体的长度会发生变化，因此Alvarez变焦透镜的上透镜(15)和Alvarez变焦透镜的下透镜(16)分别向左和向右移动，使得Alvarez变焦透镜的上透镜(15)和Alvarez变焦透镜的下透镜(16)的厚度发生变化，从而引起Alvarez变焦透镜的焦距发生改变；实现变焦扫描，到达感兴趣区域后改变Alvarez变焦透镜的焦距，对感兴趣区域进行变焦成像，实现对大范围内任意目标变焦扫描、成像；

在保证Alvarez变焦透镜的上透镜(15)和Alvarez变焦透镜的下透镜(16)自由曲面对齐的情况下，上驱动装置(35)和下驱动装置(36)完全对齐形成变焦装置(37)。

2.如权利要求1所述的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置，其特征在于：Alvarez变焦透镜由Alvarez变焦透镜的上透镜(15)和Alvarez变焦透镜的下透镜(16)组成；Alvarez变焦透镜的上透镜(3)的一个表面是平面，另一个表面是三阶多项式曲面，该曲面由式(1)表示：

t＝A(xy²+x³/3)+Dx+E (1)

其中，A，D，E为常数；Alvarez变焦透镜的下透镜(4)的一个表面也是平面，另一个平面由Alvarez变焦透镜的上透镜3的三阶多项式曲面旋转180°得到；

式中参数经过像差模拟和校正后，确定A为0.075，E为3；

D值经过推导，

式中，D和A为三次曲面系数，δ为透镜的移动距离，g₀为两个Alvarez透镜之间z方向的气隙距离，本发明中右介电弹性体可以产生双向驱动的最大δ_max＝±1.145mm，在向负方向移动时Alvarez透镜为变焦凹透镜，向正方向移动时为变焦凸透镜，最终确定D为-0.175，因此三次曲面的系数的如何选择完全是由功能和需求决定；

高压电源(39)与开关(40)相连，高压电源(39)的正极与柔性电极(4)正极相连，高压电源(39)的负极与柔性电极(4)负极相连；

当开关电源(40)处于断开状态时，扫描装置处于初始状态；

当开关电源(40)处于闭合状态时，高压电源(20)施加电压V在柔性电极(4)中V1-V4中任意一个或几个组合的正极，同时也施加电压在柔性电极(4)中V1-V4中任意一个或几个组合的负极，能够产生不同程度的变形量，对区域扫描；由于两个电极的异性电荷相互吸引，柔性电极(4)正负电极上的同性电荷相互排斥，驱动器(3)的长度将增加，驱动器(3)的长度增加量均为δ；在驱动器(3)的驱动下，变焦装置可以向任意方向移动δ位移，实现覆盖区域内对任意目标扫描，实现变焦扫描成像；

高压电源(41)与开关电源(42)相连，高压电源(41)的正极分别与柔性电极(19)和柔性电极(21)正极相连，高压电源41)的负极分别与柔性电极(19)和柔性电极(21)的负极相连；

当开关电源(42)处于断开状态时，由于Alvarez变焦透镜的上透镜(15)和Alvarez变焦透镜的下透镜(16)完全对齐，Alvarez变焦透镜的作用等效于平行板；

当开关电源(42)处于闭合状态时，高压电源(20)施加电压V在柔性电极(19)和柔性电极(21)的正极，同时也施加电压在柔性电极(19)和柔性电极(21)负极；由于两个电极的异性电荷相互吸引，上驱动器(13)和下驱动器(14)的厚度都将减小，两个电极上的同性电荷相互排斥，上驱动器(13)和下驱动器(14)的长度将增加，上驱动器(13)和下驱动器(14)的长度增加量均为δ；在上驱动器(13)和下驱动器(14)的驱动下，Alvarez变焦透镜的上透镜(15)和Alvarez变焦透镜的下透镜(16)分别向下和向上移动δ位移，因此Alvarez变焦透镜的上透镜(15)和Alvarez变焦透镜的下透镜(16)的厚度分别表示为：

t₁＝A[(x-δ)y²+(x-δ)³/3]+D(x-δ)+E₁ (2)

t₂＝A[(x+δ)y²+(x+δ)³/3]+D(x+δ)+E₂ (3)

由于Alvarez变焦透镜的上透镜(15)和Alvarez变焦透镜的下透镜(16)的厚度发生了变化，导致光束存在相位延时，相位延时大小为-2A(n-1)δ(x²+y²)；相位延时导致Alvarez透镜的焦距发生变化，变化后的焦距f表示为：

1/f＝4Aδ(n-1) (4)其中n为Alvarez透镜材料的折射率；

由式(1)确定的参数，带入到式(4)后，能够产生的焦距范围为-∞至-5.9mm和∞至5.9mm的双向变焦。

3.如权利要求2所述的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置，其特征在于：通过栅格划分区域、与光电、电磁、形变建立起联系，通过网格划分目标区域，施加电压使得变焦装置精准达到指定位置的上方，提高为移动或调控精度和效率。

4.如权利要求3所述的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置，其特征在于：所述驱动器(3)、上驱动器(17)、下驱动器(18)为介电弹性体薄膜，经过不同程度的预拉伸实现不同的驱动距离，在施加相同电压实现不同方位的偏转。

5.如权利要求2所述的一种基于介电弹性体驱动的Alvarez变焦扫描装置，其特征在于：所述柔性电极(4)、柔性电极(19)、柔性电极(20)、柔性电极(21)和柔性电极(22)为碳黑、碳膏、银纳米线、单壁碳纳米管或导电凝胶。

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