一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及微光学成像技术领域，特别是一种光阑可调的非球面双液体变焦 透镜的装置。
【背景技术】
[0002] 在光学系统中，不论是限制成像光束的光孔，或者是限制成像范围的光孔或框，都 统称为"光阑"。光阑属于光学仪器（光具组）中的一种光学元件。按其作用的不同，分为 孔径光阑和视场光阑两种。其中孔径光阑为限制入射光束大小的孔，其大小和位置对透镜 所成像的清晰程度、正确性和亮度都有决定性的作用。如照相机镜头上的圆形光阑（俗称 光圈）。
[0003] 现阶段的光圈以及透镜系统大多数是由机械马达控制，然而这些系统操作复杂且 不能很好的实现微型控制。
[0004] 电润湿是指通过改变液滴与绝缘基板之间电压，来改变液滴在基板上的润湿性， 即改变接触角，使液滴发生形变、位移的现象。所谓润湿是指固体表面的一种流体被另一种 流体所取代的过程。液体在固体表面能铺展，固液接触面有扩大的趋势，即液体对固体表面 的附着力大于其内聚力，就是润湿。液体在固体表面不能铺展，接触面有收缩成球形的趋 势，就是不润湿，不润湿就是液体对固体表面的附着力小于其内聚力。
【发明内容】
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种光阑可调的 非球面双液体变焦透镜的装置，该装置采用电压控制，可以实现电控光阑和可控焦距的功 能，本装置结构简单且使用方便。
[0006] 本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0007] 根据本实用新型提出的一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置，包括第一 圆柱管和第二圆柱管，第二圆柱管的直径大于第一圆柱管的直径，第二圆柱管的顶部设有 玻璃隔板，第一圆柱管设置在玻璃隔板上，第一圆柱管的底部设有透明绝缘液体，透明绝缘 液体上设有透明导电液体，第二圆柱管的底部设有黑色绝缘液体，黑色绝缘液体上设有透 明导电液体，第一圆柱管和第二圆柱管的侧壁由内向外依次为疏水介电层、导电层。
[0008] 作为本实用新型所述的一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置进一步优 化方案，所述透明导电液体的折射率为1. 33。
[0009] 作为本实用新型所述的一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置进一步优 化方案，所述透明导电液体为Nac 1溶液。
[0010] 作为本实用新型所述的一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置进一步优 化方案，所述透明绝缘液体是密度为1. 3255g/cnT3、折射率为1. 42的二氯甲烷溶液。
[0011] 作为本实用新型所述的一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置进一步优 化方案，所述黑色绝缘液体包括有机添加剂、表面活性剂、溶油性黑色染剂以及硅油。
[0012] 本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本实用新型 通过对装置中的透明导电液体施加电压，实现了控制系统焦距功能的同时，控制光量进入 系统的功能，本装置结构简单且使用方便。
【附图说明】
[0013] 图1是光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置示意图。
[0014] 图2是本装置施加电压后实现功能的效果图。
[0015] 图中的附图标记解释为：1-透明导电液体，2-透明绝缘液体，3-疏水介电层，4-导 电层，5-黑色绝缘液体，6-玻璃隔板。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
[0017] 如图1所示是光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置示意图，一种光阑可调的 非球面双液体变焦透镜的装置，包括第一圆柱管和第二圆柱管，第二圆柱管的直径大于第 一圆柱管的直径，第一圆柱管和第二圆柱管侧壁由内向外依次为疏水介电层3、导电层4， 第二圆柱管的底部设有黑色绝缘液体5,黑色绝缘液体上设有透明导电液体1，第二圆柱管 的顶部设有玻璃隔板6,第一圆柱管设置在玻璃隔板上，第一圆柱管的底部设有透明绝缘液 体，透明绝缘液体2上设有透明导电液体1。
[0018] 所述透明导电液体的折射率为1. 33。
[0019] 所述透明导电液体为Nac 1溶液。
[0020] 所述透明绝缘液体是密度为1. 3255g/cnT3、折射率为1. 42的二氯甲烷溶液。
[0021] 黑色绝缘液体为硅油（密度为0· 995g/cnT3)添加少量有机添加剂（增加密度）、 表面活性剂（减小粘度）以及溶油性黑色染剂。
[0022] 透明绝缘液体和设置在透明绝缘液体上的透明导电液体这双层液体称为电控变 焦结构，黑色绝缘液体和设置在黑色绝缘液体上的透明导电液体的这双层液体称为电控光 阑结构；
[0023] 电控变焦结构中的透明导电液体和透明绝缘液体的密度、折射率不同，可实现非 球面透镜作用；电控变焦结构中，通过对透明导电液体上施加电压来改变透明导电液体与 透明绝缘液体的接触角，来实现改变焦距的功能；
[0024] 电控光阑结构中，对透明导电液体上施加电压来改变透明导电液体与黑色绝缘液 体的接触角。由于使用的黑色绝缘液体体积小，黑色绝缘液体收缩，在中心处空出透明导电 液体，实现可控入射光量的光阑作用。
[0025] 在所述两个结构的导电液体上分别施加电压，该电压是分别用来改变电控变焦结 构的导电液体、电控光阑结构的导电液体与绝缘液体的接触角。
[0026] 本实用新型中，电控变焦结构中，使用密度、折射率都不同的透明导电液体和透明 绝缘液体，根据拉普拉斯公式
式中γ是液体表面张力。RpR2为液面垂直 面上的曲率半径。可以得出面型为非球面，因为非球面比球面透镜减小像差，并且有较大的 视场。又因为折射率不同，可以实现透镜功能。由于电压可以改变导电液体的润湿角。通 过改变电压的大小，来控制系统焦距的大小。
[0027] 图2是本装置施加电压后实现功能的效果图。基于电润湿技术，通过在电控变焦 结构的透明导电液体上施加电压来改变透明导电液体与透明绝缘液体的接触角，从而改变 界面曲率达到变焦的作用。同理，通过对电控光阑结构的透明导电液体上施加电压来改变 透明导电液体与黑色绝缘液体的接触角，由于黑色绝缘液体体积小，接触角的改变使黑色 绝缘液体集聚于周边，从而使中心充满透明导电液体，使得能够透过光线，实现光阑可调、 入射光能量可控的作用。本实用新型为实现光阑大小可变的液体透镜系统提供了一个可行 的结构。
[0028] 以上所述的【具体实施方式】，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已，并不用于限 制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置，其特征在于，包括第一圆柱管和第 二圆柱管，第二圆柱管的直径大于第一圆柱管的直径，第二圆柱管的顶部设有玻璃隔板，第 一圆柱管设置在玻璃隔板上，第一圆柱管的底部设有透明绝缘液体，透明绝缘液体上设有 透明导电液体，第二圆柱管的底部设有黑色绝缘液体，黑色绝缘液体上设有透明导电液体， 第一圆柱管和第二圆柱管的侧壁由内向外依次为疏水介电层、导电层。2. 根据权利要求1所述的一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置，其特征在 于，所述透明导电液体的折射率为1. 33。3. 根据权利要求1所述的一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置，其特征在 于，所述透明导电液体为Nac1溶液。4. 根据权利要求1所述的一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置，其特征在 于，所述透明绝缘液体是密度为1. 3255g/cnT3、折射率为1. 42的二氯甲烷溶液。5. 根据权利要求1所述的一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置，其特征在 于，所述黑色绝缘液体包括有机添加剂、表面活性剂、溶油性黑色染剂以及硅油。
【专利摘要】本实用新型公开了一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置，包括第一圆柱管和第二圆柱管，第二圆柱管的直径大于第一圆柱管的直径，第二圆柱管的顶部设有玻璃隔板，第一圆柱管设置在玻璃隔板上，第一圆柱管的底部设有透明绝缘液体，透明绝缘液体上设有透明导电液体，第二圆柱管的底部设有黑色绝缘液体，黑色绝缘液体上设有透明导电液体，第一圆柱管和第二圆柱管的侧壁由内向外依次为疏水介电层、导电层。本实用新型通过对装置中的透明导电液体施加电压，实现了控制系统焦距功能的同时，控制光量进入系统的功能，本装置结构简单且使用方便。
【IPC分类】G02B3/14
【公开号】CN205049771
【申请号】CN201520812619
【发明人】朱凌峰, 孔梅梅
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月19日