CN114910986A - 一种液体透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液体透镜，该液体透镜具有恒温系统，恒温系统包括温度控制模块和温度检测模块，温度检测模块实时检测液体透镜的温度，形成温度信号，将该温度信号传递至温度控制模块，温度控制模块根据温度信号作出对液体透镜降温或升温的指令，最终使液体透镜的温度处于正常的工作温度区间内。本发明提供的液体透镜具有恒温系统，使液体透镜始终能在正常的工作温度区间内工作，避免了过高或过低的温度导致其性能发生显著变化的问题，提高了液体透镜工作的稳定性；另外，在制作该液体透镜时也无需考虑温度影响，即不再需要对液体透镜进行温度补偿，避免了温度补偿精度不足、温度补偿算法复杂等问题，大大提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体的，涉及一种液体透镜。
背景技术
目前，光学系统尤其是光学变焦系统通常由固定焦距的固体透镜制成，为了调节其焦距，光学变焦系统需要使用多组固体透镜，通过机械部件带动固体透镜运动来实现光学变焦系统调焦，存在体积大、成本高、响应慢等问题。
现有技术中通常采用液体透镜来解决上述问题，基于电润湿原理的液体透镜以一种或两种液体为基材，通过改变液体表面曲率达到变焦的目的，其特殊优势在于响应速度快、结构占用空间小、成像质量好。然而，液体透镜在过高或过低温环境中工作，性能会发生显著变化，影响其正常工作。因此，避免外部过高温度和过低温度环境影响液体透镜性能，保证液体透镜正常工作成为本领域技术领域人员亟需解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种液体透镜，包括光学模组和恒温系统，恒温系统包括温度控制模块和温度检测模块，温度检测模块实时检测液体透镜的温度，形成温度信号，将该温度信号传递至温度控制模块，温度控制模块根据温度信号作出对液体透镜降温或升温的指令，最终使液体透镜的温度处于正常的工作温度区间内。本发明提供的液体透镜具有恒温系统，使液体透镜始终能在正常的工作温度区间内工作，避免了过高或过低的温度导致其性能发生显著变化的问题，提高了液体透镜工作的稳定性；另外，在制作该液体透镜时也无需考虑温度影响，即不再需要对液体透镜进行温度补偿，避免了温度补偿精度不足、温度补偿算法复杂等问题，大大提高了工作效率。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种液体透镜，包括：
光学模组，包括液体镜头组件以及与其通信连接的驱动模块，所述驱动模块用于改变施加到所述液体镜头组件上的电压以实现所述液体镜头组件的变焦；
恒温系统，与所述液体镜头组件相连，包括温度控制模块及温度检测模块，其中，所述温度检测模块用于实时检测所述液体镜头组件的温度，所述温度控制模块用于根据所述温度检测模块检测的所述液体镜头组件的温度，调整所述液体镜头组件的温度。
可选的，所述液体镜头组件包括镜筒以及至少一个液体镜头，所述镜筒的上下表面均具有用于光线通过的视窗；所述液体镜头装载于所述镜筒中，且与所述视窗同轴设置。
可选的，所述液体镜头中储存有导电液体和不导电液体，所述导电液体与所述不导电液体之间形成液体界面。
可选的，所述镜筒外壁设置有保温涂层，用于维持所述液体透镜的温度。
可选的，所述光学模组还包括连接模块，用于连接所述液体镜头与所述驱动模块。
可选的，所述温度检测模块设置于所述连接模块上，且靠近所述液体镜头表面设置，用于实时检测所述液体镜头的温度并生成温度信号，并将所述温度信号传输至所述温度控制模块。
可选的，所述温度控制模块包括：
温度控制单元，与所述温度检测模块通信连接，用于接收所述温度信号并做出指令；
冷却模块，与所述温度控制系统相连，用于根据所述温度控制系统做出的指令对所述液体镜头做降温处理；
加热模块，与所述温度控制系统相连，用于根据所述温度控制系统做出的指令对所述液体镜头做升温处理。
可选的，所述冷却模块包括热管，所述热管包括：
蒸发器，设置于所述镜筒与所述液体镜头之间，所述蒸发器设置为具有通孔的环状，并且与所述视窗同轴设置，用于吸收热量；
冷凝器，伸出所述镜筒并暴露于空气中，用于散发热量；
液体管，连接所述蒸发器与所述冷凝器，用于传输所述热管中产生的液体；
蒸汽管，连接所述蒸发器与所述冷凝器，用于传输所述热管中产生的蒸汽。
可选的，所述热管中封装有冷却剂。
可选的，所述加热模块为环形套筒结构，所述环形套筒环绕所述镜筒的内侧壁设置。
本发明提供的液体透镜，至少具有以下技术效果：
本发明提供的液体透镜具有恒温系统，使液体透镜始终能在正常的工作温度区间内工作，避免了过高或过低的温度导致其性能发生显著变化的问题，提高了液体透镜工作的稳定性；另外，在制作该液体透镜时也无需考虑温度影响，即不再需要对液体透镜进行温度补偿，避免了温度补偿精度不足、温度补偿算法复杂等问题，大大提高了工作效率。
附图说明
图1显示为实施例提供的液体透镜的工作原理示意图。
图2显示为实施例提供的液体透镜的结构示意图。
图3显示为实施例中冷却模块的结构俯视图。
元件标号说明
10 光学模组
11 液体镜头组件
111 镜筒
1110 视窗
112 液体镜头
12 驱动模块
13 保温涂层
14 连接模块
20 恒温系统
21 温度控制模块
22 温度检测模块
211 温度控制单元
212 冷却模块
213 加热模块
2121 蒸发器
2122 蒸汽管
2123 液体管
2124 冷凝器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量、位置关系及比例可在实现本方技术方案的前提下随意改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种液体透镜，如图1所示，包括光学模组10和恒温系统20，其中，光学模组10包括液体镜头组件11及驱动模块12，恒温系统20包括温度控制模块21及温度检测模块22。
如图2所示，液体镜头组件11包括镜筒111以及至少一个液体镜头112。
镜筒111的上下表面均具有用于光线通过的视窗1110，镜筒111外壁设置有保温涂层13，用于维持液体透镜的温度，减小能耗。作为示例，镜筒111的材料可以包含金属铁、铁合金、金属铜、金属锌、铜合金、锌合金、铜锌合金、金属铝和铝合金中的任意一种。保温涂层13的材料一般选用混合物，例如纳米空心陶瓷微珠和无机聚合物溶液等，保温涂层13的厚度根据其选用的材料而设定。
液体镜头112装载于镜筒111中，且与视窗1110同轴设置，当包含多个液体镜头时，多个液体镜头112由上至下同轴排列。液体镜头112中储存有导电液体和不导电液体，在不加电压的情况下，导电液体不能润湿不导电液体的表面，且二者互不相容，导电液体与不导电液体之间形成液体界面，当施加电压时，基于电润湿原理，导电液体与不导电液体的润湿性发生了改变，由不润湿变为润湿，且该液体界面的曲率在电压的作用下发生改变，从而达到改变液体透镜焦距的目的。作为示例，导电液体至少包括水和电解质，电解质可以选用化学性质稳定不易挥发、分解、结晶或者沉淀的材料，例如溴化锂、硫酸钠、氯化钾等，不导电液体至少包括硅油，例如可以选用氨基硅油、环氧改性硅油、羧基改性硅油、醇基改性硅油、酚基改性硅油、巯基改性硅油、丙烯酰氧基及甲基丙烯酰氧基改性硅油、甲基长链烷基硅油、甲基三氟丙基硅油和聚醚改性硅油中的任意一种。
参照图1和图2所示，驱动模块12与液体镜头组件11通信连接，驱动模块12用于改变施加到液体镜头组件11上的电压以实现液体镜头组件11的变焦。且液体镜头组件11与驱动模块12之间通过连接模块14连接，连接模块14用于将驱动模块12的电压传导至液体镜头组件11，从而使液体镜头组件11实现变焦。
参照图1和图2所示，温度检测模块22与液体镜头组件11和温度控制模块21通信连接，用于实时检测液体镜头112的温度并生成温度信号，然后将该温度信号传输至温度控制模块22。温度检测模块22靠近液体镜头112设置，以便能够准确检测到液体镜头112的温度，且设置于视窗1110之外的区域，以不影响光线通过，如图2所示，在本实施例中，温度检测模块22焊接在连接模块14上，位于液体镜头112的一角，紧靠液体镜头112的表面设置，在检测液体镜头温度的同时又不会对液体镜头的效果产生影响。作为示例，温度检测模块优选检测准确度高、反应灵敏的器件，例如可以选用温度传感器、热敏电阻、热流计、射流测温计、红外测温、核磁共振测温计、穆斯保尔效应测温计、约瑟夫逊效应测温计、低温超导转换测温计等器件。
参照图1和图2所示，温度控制模块21包括温度控制单元211、冷却模块212和加热模块213。温度控制单元211与温度检测模块22通信连接，用于接收温度检测模块22发出的温度信号并向冷却模块212、加热模块213做出指令；冷却模块212根据温度控制单元211发出的指令对液体镜头112做降温处理；加热模块213根据温度控制单元211发出的指令对液体镜头112做升温处理。
在本实施例中，选用热管作为冷却模块212，热管内的压力值为负，且其中封装有冷却剂。如图2和图3所示，热管包括蒸发器2121、蒸汽管2122、液体管2123和冷凝器2124，蒸发器2121设置在镜筒111与液体镜头112之间，与液体镜头112相接触，利于吸收液体镜头112的热量，且蒸发器2121设置为具有通孔的环状，与视窗1110同轴设置。优选地，该蒸发器中心通孔的大小与视窗1110大小相同，利于光线通过；冷凝器2124伸出镜筒111并暴露于空气中，且冷凝器2124为平板结构，具有较大的表面积，利于散发热量；蒸发器2121与冷凝器2124之间通过蒸汽管2122和液体管2123相连，蒸汽管2122用于传输热管中产生的蒸汽，液体管2123用于传输热管中产生的液体。作为示例，冷却剂在蒸发器2121中受热迅速蒸发，蒸汽在压力差下通过蒸汽管2122流向冷凝器2124，在冷凝器2124中释放热量，重新凝结成液体，液体再通过液体管2123流回蒸发器2121，如此循环实现液体镜头的降温。在其他可选实施例中，冷却模块还可以选用半导体制冷片等其他制冷方式。
如图2所示，加热模块213为环形套筒结构，该环形套筒环绕镜筒111的内侧壁设置。作为示例，加热模块优选加热效果均匀、加热效率高的器件，例如可以选用电阻丝加热装置、陶瓷加热器、红外加热器、电磁加热器等。
本发明提供的液体透镜，包括光学模组和恒温系统，恒温系统包括温度控制模块和温度检测模块，温度检测模块实时检测液体透镜的温度，形成温度信号，将该温度信号传递至温度控制模块，温度控制模块根据温度信号作出对液体透镜降温或升温的指令，最终使液体透镜的温度处于正常的工作温度区间内。本发明提供的液体透镜具有恒温系统，使液体透镜始终能在正常的工作温度区间内工作，避免了过高或过低的温度导致其性能发生显著变化的问题，提高了液体透镜工作的稳定性；另外，在制作该液体透镜时也无需考虑温度影响，即不再需要对液体透镜进行温度补偿，避免了温度补偿精度不足、温度补偿算法复杂等问题，大大提高了工作效率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种液体透镜，其特征在于，包括：
光学模组，包括液体镜头组件以及与其通信连接的驱动模块，所述驱动模块用于改变施加到所述液体镜头组件上的电压以实现所述液体镜头组件的变焦；
恒温系统，与所述液体镜头组件相连，包括温度控制模块及温度检测模块，其中，所述温度检测模块用于实时检测所述液体镜头组件的温度，所述温度控制模块用于根据所述温度检测模块检测的所述液体镜头组件的温度，调整所述液体镜头组件的温度。
2.根据权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述液体镜头组件包括镜筒以及至少一个液体镜头，所述镜筒的上下表面均具有用于光线通过的视窗；所述液体镜头装载于所述镜筒中，且与所述视窗同轴设置。
3.根据权利要求2所述的液体透镜，其特征在于，所述液体镜头中储存有导电液体和不导电液体，所述导电液体与所述不导电液体之间形成液体界面。
4.根据权利要求2所述的液体透镜，其特征在于，所述镜筒外壁设置有保温涂层，用于维持所述液体透镜的温度。
5.根据权利要求2所述的液体透镜，其特征在于，所述光学模组还包括连接模块，用于连接所述液体镜头与所述驱动模块。
6.根据权利要求5所述的液体透镜，其特征在于，所述温度检测模块设置于所述连接模块上，且靠近所述液体镜头表面设置，用于实时检测所述液体镜头的温度并生成温度信号，并将所述温度信号传输至所述温度控制模块。
7.根据权利要求6所述的液体透镜，其特征在于，所述温度控制模块包括：
温度控制单元，与所述温度检测模块通信连接，用于接收所述温度信号并做出指令；
冷却模块，与所述温度控制系统相连，用于根据所述温度控制系统做出的指令对所述液体镜头做降温处理；
加热模块，与所述温度控制系统相连，用于根据所述温度控制系统做出的指令对所述液体镜头做升温处理。
8.根据权利要求7所述的液体透镜，其特征在于，所述冷却模块包括热管，所述热管包括：
蒸发器，设置于所述镜筒与所述液体镜头之间，所述蒸发器设置为具有通孔的环状，并且与所述视窗同轴设置，用于吸收热量；
冷凝器，伸出所述镜筒并暴露于空气中，用于散发热量；
液体管，连接所述蒸发器与所述冷凝器，用于传输所述热管中产生的液体；
蒸汽管，连接所述蒸发器与所述冷凝器，用于传输所述热管中产生的蒸汽。
9.根据权利要求8所述的液体透镜，其特征在于，所述热管中封装有冷却剂。
10.根据权利要求7所述的液体透镜，其特征在于，所述加热模块为环形套筒结构，所述环形套筒环绕所述镜筒的内侧壁设置。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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