專利名稱：設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影機(jī)，尤其涉及一種具有變焦功能的投影機(jī)。
背景技術(shù)：
為了將相對于手掌還小的便攜式微型投影機(jī)或者對筆記本等設(shè)備進(jìn)行嵌入式設(shè) 計的投影儀進(jìn)行實(shí)用化，必須開發(fā)出體積小耗能低的投影模塊出來。因?yàn)橥队扮R頭是光 學(xué)引擎中最厚的部件之一，所以整個微型投影機(jī)整體尺寸也會顯著變大。如何在維持投 影鏡頭放大功能的前提下減小其厚度，這對于便攜式微型投影機(jī)是一個重要的問題。另外，微型投影機(jī)的變焦投影鏡頭通常是由一組大小不一的具有固定焦距的多 個透鏡構(gòu)成，它們通常是利用手動或電動的方式改變透鏡組之間的機(jī)械位移來滿足投影 畫面的不同顯示位置。這就要求投影鏡頭中需要有精度高的齒輪對透鏡組中透鏡的機(jī)械 位置進(jìn)行精密的控制與定位，電動調(diào)焦的方式還需要設(shè)計精密的驅(qū)動電機(jī)。這些部件 的存在導(dǎo)致傳統(tǒng)的投影鏡頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、制造精度高、價格昂貴、機(jī)械磨損厲 害，并且不易在諸如手機(jī)投影鏡頭這樣的小空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有的投影機(jī)體積較大，也是影響投影機(jī)不能很好的裝配在手機(jī)和PDA上的主
要原因之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，以解決上述技 術(shù)問題。本發(fā)明的目的還在于提供一種設(shè)有投影機(jī)的手機(jī)，以解決上述技術(shù)問題。本發(fā)明的目的還在于提供一種設(shè)有投影機(jī)的掌上計算機(jī)，以解決上述技術(shù)問題。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，包括一投影透鏡組，所述投影透鏡組包括 一調(diào)焦透鏡組，還包括一用于調(diào)節(jié)焦距的變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接一通信 模塊，其特征在于，所述調(diào)焦透鏡組包括一調(diào)焦透鏡，所述調(diào)焦透鏡采用雙液體調(diào)焦透 鏡；所述變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一用于控制電壓大小的電壓控制器，所述電壓控制器的 輸出端連接所述雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端，所述電壓控制器的控制信號的輸入端連接所 述通信模塊。通過所述通信模塊與計算機(jī)或者其他設(shè)備進(jìn)行通信。計算機(jī)或者其他設(shè)備 通過所述通信模塊向所述電壓控制器傳送控制信號。本發(fā)明采用雙液體調(diào)焦透鏡，和傳統(tǒng)機(jī)械變焦方法相比，此類鏡頭具有可靠性 高、結(jié)構(gòu)小巧、響應(yīng)速度快、變焦精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)，可以有效縮小投影透鏡組的尺寸，也縮 小了整個投影機(jī)的尺寸。與所述通信模塊連接的設(shè)備可以是計算機(jī)、手機(jī)、PDA。因使用投影機(jī)時，通常采用投影機(jī)本身與計算機(jī)相連的方法實(shí)現(xiàn)投影，本發(fā)明利用這一使用方法，通過所述 通信模塊將所述電壓控制器的控制信號的輸入端連接到計算機(jī)，用計算機(jī)來自動控制電 壓控制器的輸出電壓，從而改變雙液體調(diào)焦透鏡的電壓?；陔姖裥?yīng)的原理，對調(diào)焦 透鏡兩端施加的電壓改變，從而實(shí)現(xiàn)變焦，使本發(fā)明結(jié)構(gòu)小巧簡單，變焦響應(yīng)快，操作 極其方便。所述電壓控制器包括一整流電路，所述電壓控制器的輸出電壓為0 200V的直 流電。電壓控制器可以直接使用市電即可工作，使用簡單方便。所述雙液體調(diào)焦透鏡包括一呈圓柱體的容器，所述容器中充有兩種透明并互不 相溶的液體，其中一種液體是導(dǎo)電的導(dǎo)電液體，另一種液體是絕緣的非極性液體，所述 導(dǎo)電液體與所述非極性液體具有不同的折射率、相同的密度；以致這兩種液體的界面在 任何方位都能保持球面形狀。所述容器的側(cè)面內(nèi)壁上依次設(shè)有一層透明的第一電極和一層疏水介電層，所述 容器與所述導(dǎo)電液體靠近的底面內(nèi)壁上設(shè)有一層透明的第二電極。第一電極通過疏水介 電層與導(dǎo)電液體和非極性液體分開。所述雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端為所述第一電極和所述第二電極的兩端。所述第 一電極與所述導(dǎo)電液體之間形成一電容，當(dāng)施加于所述第一電極和所述第二電極之間的 電壓進(jìn)行變化時，所述導(dǎo)電液體的形狀改變。在第一電極和第二電極兩端施加不同的電壓時導(dǎo)電液體表面聚集的面電荷密度 會發(fā)生變化，從而可以有效的改變導(dǎo)電液體與疏水介電層之間的界面張力，即改變導(dǎo)電 液體與疏水介電層的接觸角θ，而接觸角θ的大小決定這兩種液體的界面形狀。由于兩 種液體的折射率不相同，液體界面形狀的改變最終可以改變雙液體調(diào)焦透鏡的焦距。本 發(fā)明采用雙液體調(diào)焦透鏡，為基于電濕效應(yīng)的原理，在外加電壓的作用下變化兩種液體 界面的曲率半徑來改變自身焦距的，因此這類投影機(jī)無需任何的機(jī)械運(yùn)動來改變投影透 鏡組的焦距，從而在不同的顯示位置提供品質(zhì)較好的投影畫面。所述雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端無電壓時，即所述第一電極和所述第二電極之間 未施加電壓時，所述導(dǎo)電液體相對于所述非極性液體為凸出，所述導(dǎo)電液體呈一凸出的 彎月面的形狀。所述非極性液體的折射率大于所述導(dǎo)電液體的折射率。這樣調(diào)焦透鏡形成的彎 月面形狀的透鏡具有相對高的負(fù)焦度。有益效果由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的采用雙液體調(diào)焦透鏡，其可靠性 高、結(jié)構(gòu)小巧、響應(yīng)速度快，使用此雙液體調(diào)焦透鏡的攝影機(jī)，只要調(diào)節(jié)電壓即可實(shí)現(xiàn) 變焦目的，具有結(jié)構(gòu)小巧、變焦可靠性高、變焦響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。一種設(shè)有投影機(jī)的手機(jī)包括一手機(jī)處理器系統(tǒng)、一投影機(jī)，其特征在于，所述 投影機(jī)采用設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，所述手機(jī)處理器系統(tǒng)連接所述設(shè)有雙液 體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)的所述電壓控制器的控制信號的輸入端。從而將所述設(shè)有雙液 體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)裝配到手機(jī)上。一種設(shè)有投影機(jī)的掌上計算機(jī)包括一掌上計算機(jī)處理器系統(tǒng)、一投影機(jī)，其特 征在于，所述投影機(jī)采用設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，所述掌上計算機(jī)處理器系 統(tǒng)連接所述設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)的所述電壓控制器的控制信號的輸入端。從而將所述設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)裝配到掌上計算機(jī)上。所述電壓控制器還包括一升壓電路，所述升壓電路的輸出端連接所述雙液體調(diào) 焦透鏡的輸入端。通過升壓電路為所述雙液體調(diào)焦透鏡提供高壓。


圖1為本發(fā)明雙液體調(diào)焦透鏡的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明雙液體調(diào)焦透鏡的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明雙液體調(diào)焦透鏡的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下 面結(jié)合具體圖示進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參照圖1、圖2、圖3，設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，包括投影透鏡組， 投影透鏡組包括調(diào)焦透鏡組，還包括變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)，變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接一通信模塊。調(diào) 焦透鏡組包括調(diào)焦透鏡，調(diào)焦透鏡采用雙液體調(diào)焦透鏡。變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括用于控制電 壓大小的電壓控制器，電壓控制器的輸出端連接雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端，電壓控制器 的控制信號的輸入端連接通信模塊。雙液體調(diào)焦透鏡包括容器1，容器1中充有兩種透明 并互不相溶的液體，其中一種液體是導(dǎo)電的導(dǎo)電液體2，另一種液體是絕緣的非極性液體 3，導(dǎo)電液體2與非極性液體3具有不同的折射率、相同的密度。容器1的側(cè)面內(nèi)壁上依 次設(shè)有一層透明的第一電極4和層疏水介電層5，容器1與導(dǎo)電液體2靠近的底面內(nèi)壁上 設(shè)有一層透明的第二電極6。雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端為第一電極4和第二電極6的兩 端。第一電極4與導(dǎo)電液體2之間形成電容，當(dāng)施加于第一電極4和第二電極6之間的 電壓進(jìn)行變化時，導(dǎo)電液體2的形狀改變。雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端無電壓時，即當(dāng)?shù)?一電極4和第二電極6之間未施加電壓時，導(dǎo)電液體2相對于非極性液體3為凸出，導(dǎo)電 液體2呈凸出的彎月面的形狀。非極性液體3的折射率大于導(dǎo)電液體2的折射率。導(dǎo)電 液體2可以選擇含有鹽溶液的水，非極性液體3可以選擇硅油或烷烴。導(dǎo)電液體2和非 極性液體3設(shè)置成相同密度，可以通過適當(dāng)?shù)倪x擇非極性液體3的成分來更改烷烴或硅油 的密度，從而匹配鹽溶液的密度。具體實(shí)施時，導(dǎo)電液體2可以采用含有鹽溶液的水，非極性液體3可以采用硅油 或烷烴。設(shè)置非極性液體3的折射率大于導(dǎo)電液體2的折射率。第一電極4為由金屬材 料制成的、內(nèi)徑1mm 20mm之間的圓筒，內(nèi)側(cè)涂覆有疏水介電層5，涂覆時應(yīng)注意均 勻，疏水介電層5厚度為5nm 50um之間。參照圖1，電壓U為0 20V之間的低電壓，接觸角e較大，近似140度，導(dǎo) 電液體2形成一凸出的第一彎月面，此時調(diào)焦透鏡具有相對高的負(fù)焦度。參照圖2，電壓U為20 150V之間中間電壓，接觸角e比圖2中要小，近似 100度，導(dǎo)電液體2形成的凸出的第二彎月面也比圖2中的第一彎月面曲率半徑大，此時 調(diào)焦透鏡具有相對低的負(fù)焦度。參照圖3，電壓U為150 200V之間的高電壓，接觸角e近似60度，導(dǎo)電液 體2形成一凹進(jìn)的彎月面，此時調(diào)焦透鏡具有正焦度。
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一種設(shè)有投影機(jī)的手機(jī)包括一手機(jī)處理器系統(tǒng)、一投影機(jī)。投影機(jī)采用設(shè)有雙 液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，手機(jī)處理器系統(tǒng)連接設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)的 電壓控制器的控制信號的輸入端。從而將設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)裝配到手機(jī) 上。電壓控制器還包括一升壓電路，升壓電路的輸出端連接所述雙液體調(diào)焦透鏡的輸入 端。通過升壓電路為雙液體調(diào)焦透鏡提供高壓。一種設(shè)有投影機(jī)的掌上計算機(jī)包括一掌上計算機(jī)處理器系統(tǒng)、一投影機(jī)。投影 機(jī)采用設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，掌上計算機(jī)處理器系統(tǒng)連接設(shè)有雙液體調(diào)焦 透鏡的微型投影機(jī)的所述電壓控制器的控制信號的輸入端。從而將所述設(shè)有雙液體調(diào)焦 透鏡的微型投影機(jī)裝配到掌上計算機(jī)上。電壓控制器還包括一升壓電路，升壓電路的輸 出端連接所述雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端。通過升壓電路為雙液體調(diào)焦透鏡提供高壓。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的 技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是 說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改 進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán) 利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，包括一投影透鏡組，所述投影透鏡組包括 一調(diào)焦透鏡組，還包括一用于調(diào)節(jié)焦距的變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接一通信 模塊，其特征在于，所述調(diào)焦透鏡組包括一調(diào)焦透鏡，所述調(diào)焦透鏡采用雙液體調(diào)焦透 鏡；所述變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一用于控制電壓大小的電壓控制器，所述電壓控制器的輸出 端連接所述雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端，所述電壓控制器的控制信號的輸入端連接所述通 信模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，其特征在于，所述電壓 控制器包括一整流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，其特征在于，所述 雙液體調(diào)焦透鏡包括一呈圓柱體的容器，所述容器中充有兩種透明并互不相溶的液體， 其中一種液體是導(dǎo)電的導(dǎo)電液體，另一種液體是絕緣的非極性液體，所述導(dǎo)電液體與所 述非極性液體具有不同的折射率、相同的密度；所述容器的側(cè)面內(nèi)壁上依次設(shè)有一層透明的第一電極和一層疏水介電層， 與所述導(dǎo)電液體靠近的底面內(nèi)壁上設(shè)有一層透明的第二電極；所述雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端為所述第一電極和所述第二電極的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，其特征在于， 體調(diào)焦透鏡的輸入端無電壓時，所述導(dǎo)電液體相對于所述非極性液體為凸出， 液體呈一凸出的彎月面的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，其特征在于， 性液體的折射率大于所述導(dǎo)電液體的折射率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，其特征在于， 雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)的光源采用激光光源。
7.—種設(shè)有投影機(jī)的手機(jī)包括一手機(jī)處理器系統(tǒng)、一投影機(jī)，根據(jù)權(quán)利要求1所述的 設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，其特征在于，所述投影機(jī)采用設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡 的微型投影機(jī)，所述手機(jī)處理器系統(tǒng)連接所述設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)的所述 電壓控制器的控制信號的輸入端。所述電壓控制器還包括一升壓電路，所述升壓電路的輸出端連接所述雙液體調(diào)焦透 鏡的輸入端，通過升壓電路為所述雙液體調(diào)焦透鏡提供高壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種設(shè)有投影機(jī)的手機(jī)，其特征在于，所述電壓控制器還包 括一升壓電路，所述升壓電路的輸出端連接所述雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端。
9.一種設(shè)有投影機(jī)的掌上計算機(jī)包括一掌上計算機(jī)處理器系統(tǒng)、一投影機(jī)，根據(jù)權(quán) 利要求1所述的設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，其特征在于，所述投影機(jī)采用設(shè)有 雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，所述掌上計算機(jī)處理器系統(tǒng)連接所述設(shè)有雙液體調(diào)焦透 鏡的微型投影機(jī)的所述電壓控制器的控制信號的輸入端，從而將所述設(shè)有雙液體調(diào)焦透 鏡的微型投影機(jī)裝配到掌上計算機(jī)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種設(shè)有投影機(jī)的掌上計算機(jī)，其特征在于，所述電壓控 制器還包括一升壓電路，所述升壓電路的輸出端連接所述雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端。所述容器所述雙液 所述導(dǎo)電所述非極所述設(shè)有
全文摘要
本發(fā)明涉及一種投影機(jī)，具體涉及設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)及其應(yīng)用。設(shè)有雙液體調(diào)焦透鏡的微型投影機(jī)，包括一投影透鏡組，投影透鏡組包括一調(diào)焦透鏡組，還包括一用于調(diào)節(jié)焦距的變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)，變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接一通信模塊，調(diào)焦透鏡組包括一調(diào)焦透鏡，調(diào)焦透鏡采用雙液體調(diào)焦透鏡；變焦調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一用于控制電壓大小的電壓控制器，電壓控制器的輸出端連接雙液體調(diào)焦透鏡的輸入端，電壓控制器的控制信號的輸入端連接通信模塊?？梢詰?yīng)用于手機(jī)、掌上計算機(jī)等設(shè)備。由于采用上述技術(shù)方案，具有結(jié)構(gòu)小巧、變焦可靠性高、變焦響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H04M1/21GK102012613SQ201010298979
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者莊松林, 張薇, 楊波, 程抒一, 竇曉鳴 申請人:上海理工大學(xué)