專利名稱：基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控流體變焦透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)變焦透鏡領(lǐng)域，特別涉及基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控變焦流體透鏡。
背景技術(shù)：
拍照手機(jī)已經(jīng)成為目前消費(fèi)類電子產(chǎn)品中銷量最大的一種，然而，拍照手機(jī)所拍攝出來(lái)的圖片質(zhì)量離人們的期望還有很大距離。除了所使用的CMOS成像芯片像素較低外，拍照手機(jī)的另一個(gè)主要缺陷是采用了固定焦距的微小型透鏡，因此造成光線采集和分辨能力都非常差。為了進(jìn)一步提高成像質(zhì)量，除了將CMOS成像芯片的像素從目前的數(shù)十萬(wàn)增加至百萬(wàn)量級(jí)外，采用具有微小型變焦透鏡的光學(xué)系統(tǒng)是其發(fā)展的必然趨勢(shì)。
變焦透鏡是照相機(jī)、攝像機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等許多光學(xué)系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。傳統(tǒng)變焦鏡頭一般由兩片或更多透鏡組合而成，有些甚至還需結(jié)合棱鏡等其它光學(xué)部件。它們通常是利用電機(jī)和齒輪等機(jī)械裝置來(lái)調(diào)節(jié)透鏡間的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)變焦。由于存在機(jī)械可動(dòng)部件，此類鏡頭變焦速度慢、價(jià)格昂貴、堅(jiān)固性差，而且不易實(shí)現(xiàn)微小型化，所以它們不適用于拍照手機(jī)等便攜式微小型光學(xué)系統(tǒng)。研發(fā)變焦范圍大、速度快、失真度小、可靠性高且廉價(jià)的微型變焦透鏡已經(jīng)成為近幾年國(guó)際上的研發(fā)熱點(diǎn)。
現(xiàn)在已經(jīng)提出了多種基于不同機(jī)制的微型變焦透鏡結(jié)構(gòu)，其中以利用介質(zhì)上的電潤(rùn)濕效應(yīng)(electrowetting on dielectric，EWOD)研發(fā)出的液體變焦透鏡最引人注目。所謂EWOD是指利用固態(tài)疏水性介質(zhì)層下面電極的電勢(shì)來(lái)控制液體的表面張力，從而改變液體與介質(zhì)層表面之間的接觸角。與傳統(tǒng)變焦透鏡(調(diào)節(jié)透鏡間的相對(duì)位置)的變焦方式不同，微型液體變焦透鏡以微量透明液體為透鏡的主體，利用EWOD改變液體的形狀從而實(shí)現(xiàn)變焦的功能。這種通過(guò)改變液面曲率來(lái)實(shí)現(xiàn)變焦的透鏡有很多優(yōu)點(diǎn)由于無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件，使其非常適用于對(duì)可靠性和耐用度要求高的場(chǎng)合；透鏡結(jié)構(gòu)緊湊小巧并且功耗很低，非常適用于內(nèi)窺鏡和拍照手機(jī)等便攜設(shè)備；基于EWOD的流體變焦透鏡的另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是透鏡性能隨著尺寸的減小而提高，即尺寸越小，透鏡變焦響應(yīng)時(shí)間越短，透鏡受重力及慣性的影響越小，焦距的可調(diào)范圍更廣。
目前有關(guān)基于EWOD的液體變焦透鏡結(jié)構(gòu)的報(bào)道如美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的S.Kwon和Luke P.Lee于2001年在文獻(xiàn)“S.Kwon，L.P.Lee.Focal Length Control By Microfabricated Planar Electrodes-Based LiquidLens(μPELL)[A].11th International Conference on Solid-State Sensors andActuators，Transducers’01，2001.”中提出了一種基于EWOD的微流體變焦透鏡的原型，其特點(diǎn)是以空氣與透明導(dǎo)電液滴間的半球形界面作為透鏡，并采用電容耦合方式施加電壓，避免了電極直接插入液滴中所造成的光學(xué)失真。但這種結(jié)構(gòu)不具有光軸自居中特性，而且受重力影響嚴(yán)重，當(dāng)器件傾斜或抖動(dòng)時(shí)，會(huì)影響光軸位置。
2003年貝爾實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)朗訊科技的T.Krupenkin等人在文獻(xiàn)“T.Krupenkin，S.Yang，P.Mach.Tunable Liquid Microlens.Applied Physics Letters，2003，82(3)316-31”中提出一種新的流體變焦透鏡結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是將四個(gè)獨(dú)立的控制電極對(duì)稱式的制作在同一平面上，即可調(diào)節(jié)透鏡縱向焦距，又可調(diào)節(jié)液體自身的橫向位置，最終實(shí)現(xiàn)透鏡焦點(diǎn)的三維可調(diào)性。
法國(guó)UMR光譜實(shí)驗(yàn)室與Varioptic公司的B.Berge等在文獻(xiàn)“B.Berge，J.Peseux.Variable Focal Lens Controlled By an External VoltageAn Application ofElectrowetting.European Physical Journal E，2000，3(2)，159-163.”、“C.Gabay，B.Berge，G.Dovillaire，et al.Dynamic Study of A Varioptic Variable Focal Lens[J].Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering，2002，4767159-165”和“B.Berge.Liquid Lens TechnologyPrinciple of Electrowetting BasedLenses and Applications to Imaging.18th IEEE International Conference on MicroElectro Mechanical Systems，MEMS 2005，2005，227-230”中、及荷蘭飛利浦研究實(shí)驗(yàn)室的S.Kuiper在文獻(xiàn)“S.Kuiper，B.H.W.Hendriks.Variable-Focus Liquid LensFor Miniature Cameras.Applied Physics Letters，2004，85(7)1128-1130.”和“B.Hendriks，S.Kuiper.Through A Lens Sharply.IEEE Spectrum，2004，41(12)20-24.”中，報(bào)導(dǎo)了他們所在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的液體變焦透鏡已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化水平。2004年Varioptic公司已經(jīng)將其生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給韓國(guó)三星電子，2006年初正以月產(chǎn)量10萬(wàn)個(gè)的規(guī)模批量生產(chǎn)，計(jì)劃在不遠(yuǎn)的將來(lái)實(shí)現(xiàn)共計(jì)100萬(wàn)個(gè)/月的生產(chǎn)規(guī)模，三星電子已經(jīng)宣布在最新上市的拍照手機(jī)中安裝了這種液體變焦透鏡。Varioptic公司和飛利浦研究實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的液體變焦透鏡結(jié)構(gòu)非常類似，它們都是采用由透明基板、導(dǎo)電性圓環(huán)和透明蓋板組成的內(nèi)部填滿兩種互不混溶液體的密閉結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)電性圓環(huán)的底部與透明基板直接緊密接觸，它的頂部和內(nèi)壁與液體的接觸區(qū)都覆蓋有疏水性薄膜，而它的底部與外壁不與液體接觸。二者在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別在于前者采用的是內(nèi)壁為圓錐形的導(dǎo)電性圓環(huán)，而后者采用的是內(nèi)壁為圓柱形的導(dǎo)電性圓環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控變焦流體透鏡，所述電控變焦流體透鏡是在透明基板和透明蓋板之間裝有一個(gè)圓環(huán)和兩種互不混溶流體的中空腔室，其特征是圓環(huán)與基板、蓋板相互平行，且圓環(huán)與基板、蓋板之間各有間距；所述圓環(huán)具有導(dǎo)電性或絕緣性或局部絕緣性，其底部表面具有親水性薄膜，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性薄膜。
所述間距為5微米～5毫米。
所述透明基板上依次覆蓋導(dǎo)電薄膜及疏水性絕緣介質(zhì)薄膜。所述疏水性絕緣介質(zhì)薄膜是絕緣介質(zhì)膜和疏水性材料薄膜的復(fù)合膜或是具有疏水性的單一材料的絕緣介質(zhì)膜。
所述導(dǎo)電涂層是氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電薄膜或金屬鋁(Al)薄膜。
所述圓環(huán)內(nèi)壁的母線為具有任意傾斜角度的直線或曲線。
所述中空腔室和圓環(huán)內(nèi)填充的兩種互不混溶流體，其一是絕緣性液體或氣體，其二是導(dǎo)電性或極性液體；具有不同的折射系數(shù)及相同或不同的密度，并且導(dǎo)電性或極性液體處于絕緣性流體的包圍之中。
所述電控變焦流體透鏡，其主體結(jié)構(gòu)為在透明基板和透明蓋板之間的裝有一個(gè)導(dǎo)電性圓環(huán)和兩種互不混溶流體的中空腔室；其四種結(jié)構(gòu)分別是，a.導(dǎo)電性圓環(huán)的底部表面具有親水性，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性；b.局部絕緣性圓環(huán)的底部表面覆蓋有導(dǎo)電薄膜并進(jìn)行親水性處理，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性；c.局部絕緣性圓環(huán)的底部表面進(jìn)行親水性處理，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性；圓環(huán)的內(nèi)側(cè)壁依次覆蓋有導(dǎo)電薄膜及疏水性薄膜；d.絕緣性圓環(huán)的底部表面進(jìn)行親水性處理，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性；本發(fā)明的有益效果是利用圓環(huán)底部的親水性表面釘扎住圓環(huán)與基板間的導(dǎo)電性或極性液體，通過(guò)控制圓環(huán)上的局部電極與疏水性基板電極間的電壓或通過(guò)控制疏水性基板上電極間的電壓，改變導(dǎo)電性或極性液體與疏水性基板表面間的接觸角，引起圓環(huán)內(nèi)兩種流體交界面的曲率及位置發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)變焦透鏡的功能。上述結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)流體透鏡內(nèi)導(dǎo)電液體的自居中，具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、結(jié)構(gòu)靈活、變焦速度快、范圍廣，成像清晰、功耗小的特點(diǎn)。


圖1為基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的流體變焦透鏡的一個(gè)實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的流體變焦透鏡的另一個(gè)實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的流體變焦透鏡的第3個(gè)實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為第3個(gè)實(shí)例中透明電極的俯視圖。
圖5為基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的流體變焦透鏡的第4個(gè)實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為第4個(gè)實(shí)例中非透明電極的俯視圖。
圖7為基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的流體變焦透鏡的第5個(gè)實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本實(shí)施例的變焦透鏡成像效果圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控變焦流體透鏡。其結(jié)構(gòu)是在透明基板和透明蓋板之間為裝有一個(gè)圓環(huán)和兩種流體的中空腔室，圓環(huán)與基板、蓋板相互平行，且圓環(huán)與基板、蓋板之間各有間距。
上述電控變焦流體透鏡包括四種實(shí)現(xiàn)方案a.在透明基板和透明蓋板之間的裝有一個(gè)導(dǎo)電性圓環(huán)和兩種流體的中空腔室；導(dǎo)電性圓環(huán)的底部表面具有親水性，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性。
b.在透明基板和透明蓋板之間的裝有一個(gè)局部絕緣性圓環(huán)和和兩種流體的中空腔室；局部絕緣性圓環(huán)的底部表面覆蓋有導(dǎo)電薄膜并進(jìn)行親水性處理，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性。
c.在透明基板和透明蓋板之間的裝有一個(gè)局部絕緣性圓環(huán)和兩種流體的中空腔室；局部絕緣性圓環(huán)的底部表面進(jìn)行親水性處理，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性；圓環(huán)的內(nèi)側(cè)壁依次覆蓋有導(dǎo)電薄膜及疏水性薄膜。
d.在透明基板和透明蓋板之間的裝有一個(gè)絕緣性圓環(huán)和兩種流體的中空腔室；絕緣性圓環(huán)的底部表面進(jìn)行親水性處理，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性。
本發(fā)明上述的透明基板上依次覆蓋具有特定圖形的導(dǎo)電薄膜及疏水性絕緣介質(zhì)膜；疏水性絕緣介質(zhì)膜可以是具有疏水性的單一材料的絕緣介質(zhì)膜，也可以是絕緣介質(zhì)膜和疏水性材料薄膜的復(fù)合膜。
所述的導(dǎo)電性或絕緣性或局部絕緣性圓環(huán)內(nèi)壁的母線可以是具有任意傾斜角度的直線或曲線；圓環(huán)與基板、蓋板相互平行，且與兩者的間距為5微米～5毫米。
所述的中空腔室和圓環(huán)內(nèi)填充有一種絕緣性液體或氣體和一種導(dǎo)電性液體，此兩種流體互不混溶，具有不同的折射系數(shù)及相同或不同的密度，并且導(dǎo)電性液體處于絕緣性流體的包圍之中。
所述的導(dǎo)電薄膜是氧化銦錫(ITO)等透明導(dǎo)電薄膜或鋁(Al)等金屬薄膜。
下面結(jié)合附圖例舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不是對(duì)本發(fā)明提出的流體透鏡結(jié)構(gòu)及其制備工藝的限定。
實(shí)例1
如圖1所示。在一塊透明基板11上，依次覆蓋有透明導(dǎo)電薄膜13和絕緣介質(zhì)薄膜14，由于所選絕緣介質(zhì)膜具有一定的親水性，所以在其上還覆蓋有強(qiáng)疏水性薄膜18。中空腔室15內(nèi)充滿有一種絕緣性液體19和一種導(dǎo)電性或極性液體16。兩種液體均透明且互不混溶，具有不同的折射率以及足夠相近的密度。為使導(dǎo)電性液體或極性16處于中心位置，置入一個(gè)具有通孔的導(dǎo)電性圓環(huán)17，圓環(huán)17的底面與基板11平行且兩者之間具有一定間隙，導(dǎo)電性或極性液體16處于該間隙以及圓環(huán)17通孔內(nèi)。圓環(huán)17的通孔的母線根據(jù)需要可以是具有任意傾斜角度的直線，也可以是弧形曲線。導(dǎo)電圓環(huán)17底部表面具有親水性且直接與導(dǎo)電性或極性液體接觸，其余各面均覆蓋有疏水涂層18。在腔室15上方放有一塊透明蓋板12，使整個(gè)腔室密閉。
當(dāng)無(wú)外加電壓時(shí)，導(dǎo)電性或極性液體16將自然地處于圖示A狀態(tài)?！癘”代表圓環(huán)17的通孔的軸線，導(dǎo)電性或極性液體16將始終以O(shè)為軸線穩(wěn)定于圓環(huán)17內(nèi)，使得O與透鏡光軸重合。
當(dāng)在導(dǎo)電薄膜13和導(dǎo)電圓環(huán)17間施加一定電壓時(shí)，導(dǎo)電性或極性液體16與基板表面間的接觸角會(huì)相應(yīng)減小，而液體16的上邊緣被鉗制在圓環(huán)17底部親水性表面的外邊界處，從而引起圓環(huán)內(nèi)的導(dǎo)電液體向下運(yùn)動(dòng)至B狀態(tài)，使得兩種流體交界面處的液面位置及曲率發(fā)生相應(yīng)的變化，由此調(diào)節(jié)了透鏡的焦距。
實(shí)例2圖2所示，透明基板11、透明蓋板12、透明導(dǎo)電薄膜13、絕緣介質(zhì)薄膜14、疏水性薄膜18、腔室15、導(dǎo)電性或極性液體16、絕緣性液體19以及中心軸O等部分與圖1所示的實(shí)例1中描述的相同。A和B描述的狀態(tài)同樣也分別代表未加電及施加一定電壓后導(dǎo)電液體所處位置。
在本實(shí)例中，用于穩(wěn)定導(dǎo)電性或極性液體16的絕緣性圓環(huán)21同樣具有一個(gè)以O(shè)為軸的通孔。絕緣性圓環(huán)21可以自身具有疏水性，也可以通過(guò)表面處理的方法而變?yōu)槭杷裕涞撞勘砻娓采w有親水性的導(dǎo)電層22，以提供一個(gè)與導(dǎo)電性或極性液體16的電接觸。圖2所示的圓環(huán)21的通孔母線為圓弧形，當(dāng)在導(dǎo)電層22與透明導(dǎo)電薄膜13間施加一定電壓時(shí)，導(dǎo)電液體與基板表面間的接觸角會(huì)相應(yīng)減小，從而引起圓環(huán)內(nèi)的導(dǎo)電液體向下運(yùn)動(dòng)，液面由A所示的凸?fàn)顟B(tài)變?yōu)锽所示的凹狀態(tài)，從而可以顯著擴(kuò)展透鏡焦距的調(diào)節(jié)范圍。
實(shí)例3圖3所示，透明基板11、透明蓋板12、絕緣介質(zhì)薄膜14、疏水性薄膜18、導(dǎo)電性或極性液體16、絕緣性液體19以及中心軸O等部分與圖1所示的實(shí)例1中描述的相同。A和B描述的狀態(tài)同樣也分別代表未加電及施加一定電壓后導(dǎo)電液體所處位置。
在此實(shí)例中，圓環(huán)與腔室連為一體而形成具有中心通孔的腔室31，這樣就簡(jiǎn)化了圓環(huán)的固定問(wèn)題。在腔室31中，中心通孔周圍另分布有數(shù)個(gè)小通孔33，使得上下兩部分絕緣性液體19互相連通。底部表面進(jìn)行親水性處理32，其余部分進(jìn)行疏水性處理。透明基板11上的透明電極13、絕緣介質(zhì)薄膜14以及疏水薄膜18均通過(guò)光刻方法刻蝕成特定圖形，其中透明電極的圖形如圖4所示被刻蝕成互不連通的兩部分13A和13B。導(dǎo)電性或極性液體16與透明電極13B直接接觸。當(dāng)在透明電極13A和13B間施加一定電壓時(shí)，液體16將處于B所示狀態(tài)。
實(shí)例4圖5所示，透明基板11、透明蓋板12、絕緣介質(zhì)薄膜14、疏水性薄膜18、導(dǎo)電性或極性液體16、絕緣性液體19、腔室31、親水性處理32、小通孔33以及中心軸O等部分與圖3所示的實(shí)例3中描述的相同。A和B描述的狀態(tài)同樣也分別代表未加電及施加一定電壓后導(dǎo)電液體所處位置。
與實(shí)例3不同的是，本實(shí)例采用非透明電極方案。透明基板上覆蓋的導(dǎo)電薄膜41是采用鋁(Al)等金屬薄膜。導(dǎo)電薄膜41通過(guò)光刻方法刻蝕成特定圖形，其俯視圖如圖6所示。
圖7所示為實(shí)例3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中透明基板11、透明蓋板12、絕緣介質(zhì)薄膜14、疏水性薄膜18、導(dǎo)電性或極性液體16、絕緣性液體19、中空腔室31、小通孔33、中心軸O以及透明導(dǎo)電薄膜13A、13B等部分與圖3所示的實(shí)例3中描述的相同。A和B描述的狀態(tài)同樣也分別代表未加電及施加一定電壓后導(dǎo)電液體所處位置。
本實(shí)例中，腔室31的中心通孔內(nèi)壁上依次覆蓋有導(dǎo)電薄膜52、絕緣介質(zhì)膜51以及疏水性薄膜18。當(dāng)透明導(dǎo)電薄膜13A與13B之間未施加電壓時(shí)，導(dǎo)電性或極性液體16將處于A位置；當(dāng)施加電壓于13A和13B時(shí)，導(dǎo)電或極性液體16將處于B位置；若此時(shí)再在導(dǎo)電薄膜52與透明電極13B之間施加一定電壓，則導(dǎo)電性或極性液體16將處于C所示位置。
引入電極52的目的在于能更大程度地調(diào)節(jié)透鏡焦距。腔室31的中心通孔的母線可以是具有任意傾斜角的直線，也可以是弧形曲線。特別地，當(dāng)母線為直線且傾斜角為90度時(shí)，中心通孔為圓柱形豎直通孔，此時(shí)施加于透明導(dǎo)電薄膜13A與13B之間的電壓只會(huì)改變液體透鏡的位置，而施加于透明導(dǎo)電薄膜13B與導(dǎo)電薄膜52之間的電壓只會(huì)改變透鏡的曲率，如此便實(shí)現(xiàn)了透鏡位置及曲率均可獨(dú)立調(diào)節(jié)的流體變焦透鏡。
制造實(shí)例1、以1-2mm厚的透明玻璃板為透明基板11，在真空濺射臺(tái)中以ITO靶為ITO材料源，濺射ITO形成透明導(dǎo)電薄膜13；然后采用旋涂法在透明導(dǎo)電薄膜13上依次制作1-2μm厚的絕緣介質(zhì)層14(聚酰亞胺ZKPI-306)及20nm的疏水性薄膜18(TeflonAF1600)。
2、以黃銅為原材料，采用機(jī)械加工方法制作所需形狀的導(dǎo)電圓環(huán)17，其表面通過(guò)浸蘸TeflonAF1600進(jìn)行疏水性處理；導(dǎo)電圓環(huán)17的底部表面經(jīng)機(jī)械拋光除去已有疏水層，露出具有一定親水性的黃銅。
3、以去離子水為極性液體16，空氣為與其互不混溶的絕緣性流體19。
4、采用透明玻璃板為透明蓋板12；中空腔室15、31采用絕緣塑料經(jīng)機(jī)械加工成所需形狀。
本實(shí)施例的變焦透鏡成像效果如圖8所示。被成像物體(橡膠小人)位于透鏡前40cm處，當(dāng)未加電時(shí)，由于透鏡沒(méi)有對(duì)該物體聚焦，所成圖像模糊不清(圖8a)；當(dāng)外加電壓調(diào)節(jié)至37V時(shí)，透鏡對(duì)該物體清晰成像(圖8b)。測(cè)得的透鏡電容值約為300pF，完成一次變焦所消耗的能量?jī)H為0.2μJ。透鏡屈光率的改變量達(dá)到12-40D，是同尺寸下人眼的3到10倍。
權(quán)利要求
1.一種基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控變焦流體透鏡，所述電控變焦流體透鏡是在透明基板和透明蓋板之間為裝有一個(gè)圓環(huán)和兩種互不混溶流體的中空腔室，其特征是圓環(huán)與基板、蓋板相互平行，且圓環(huán)與基板、蓋板之間各有間距；所述圓環(huán)具有導(dǎo)電性或絕緣性或局部絕緣性，其底部表面具有親水性薄膜，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控變焦流體透鏡，其特征是所述間距為5微米～5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控變焦流體透鏡，其特征是所述透明基板上依次覆蓋導(dǎo)電薄膜及疏水性絕緣介質(zhì)薄膜。所述疏水性絕緣介質(zhì)薄膜是絕緣介質(zhì)膜和疏水性材料薄膜的復(fù)合膜或是具有疏水性的單一材料的絕緣介質(zhì)膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控變焦流體透鏡，其特征是所述導(dǎo)電涂層是氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜或金屬鋁薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控變焦流體透鏡，其特征是所述圓環(huán)內(nèi)壁的母線為具有任意傾斜角度的直線或曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控變焦流體透鏡，其特征是所述中空腔室和圓環(huán)內(nèi)填充的兩種互不混溶流體，其一是絕緣性液體或氣體，其二是導(dǎo)電性或極性液體；具有不同的折射系數(shù)及相同或不同的密度，并且導(dǎo)電性或極性液體處于絕緣性流體的包圍之中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控變焦流體透鏡，其特征是所述電控變焦流體透鏡，其主體結(jié)構(gòu)為在透明基板和透明蓋板之間的裝有一個(gè)導(dǎo)電性圓環(huán)和兩種流體的中空腔室；其四種結(jié)構(gòu)分別是，a.導(dǎo)電性圓環(huán)的底部表面具有親水性，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性；b.局部絕緣性圓環(huán)的底部表面覆蓋有導(dǎo)電薄膜并進(jìn)行親水性處理，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性；c.局部絕緣性圓環(huán)的底部表面進(jìn)行親水性處理，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性；圓環(huán)的內(nèi)側(cè)壁依次覆蓋有導(dǎo)電薄膜及疏水性薄膜；d.絕緣性圓環(huán)的底部表面進(jìn)行親水性處理，圓環(huán)頂部表面和圓環(huán)的內(nèi)外側(cè)壁具有疏水性。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于光學(xué)變焦透鏡領(lǐng)域一種基于介質(zhì)上電潤(rùn)濕的電控變焦流體透鏡。包括夾在透明基板和透明蓋板之間的裝有一個(gè)導(dǎo)電性或絕緣性或局部絕緣性圓環(huán)和兩種流體的中空腔室；透明基板上依次覆蓋具有特定圖形的導(dǎo)電薄膜及疏水性絕緣介質(zhì)膜；圓環(huán)底部表面具有親水性，頂部和內(nèi)外壁具有疏水性；圓環(huán)內(nèi)壁的母線可以是具有任意傾斜角度的直線或曲線；圓環(huán)與基板、蓋板相互平行，且與后兩者具有一定的間距。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)電性或極性液體的自居中，具有工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、結(jié)構(gòu)靈活、無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件，變焦范圍大、速度快、成像清晰，功耗很低的特點(diǎn)，在拍照手機(jī)、內(nèi)窺鏡等便攜式光學(xué)系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G02B3/14GK1844959SQ200610080728
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2006年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月15日
發(fā)明者岳瑞峰, 康明, 吳建剛, 劉理天 申請(qǐng)人:清華大學(xué)