液体透镜的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种液体透镜，包括一密封壳体、一设置于该密封壳体内的液态介质、一碳纳米管拉膜结构以及至少两个间隔设置的电极，其中，所述碳纳米管拉膜结构设置于密封壳体内且与所述液态介质接触，所述电极与碳纳米管拉膜结构电连接。本发明提供的液体透镜具有结构简单、变焦速度快、变焦精度高以及成本低廉的优点。
【专利说明】液体透镜
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液体透镜，尤其涉及一种含碳纳米管拉膜结构的液体透镜。
【背景技术】
[0002]液体透镜是一种新型的依据仿生学原理提出的光学元件，其由液体材料制作而成，可通过控制外部形状或改变内部折射率而变焦。
[0003]根据工作原理和结构的不同，目前的液体透镜可分为三类:(1)基于电润湿(Electrowetting)原理的双液体透镜；(2)通过机械力改变透镜外形和体积的单液体透镜；(3)通过加电改变液晶分子排列状态从而引起折射率变化的液晶透镜。其中，基于电润湿原理的双液体透镜是当前液体透镜发展的主流方向，法国的Varioptic公司和荷兰的Philps公司的产品都属此类。
[0004]与传统的自动对焦镜头相比，液体透镜因为少了移动的机械结构，所以具有体积小、反应速度快、耗电量小、无磨损、寿命长等优点，因此在手机、数码相机、网络摄像头、内窥镜等追求轻、薄、短、小的光学系统中具有很好的应用前景。
[0005]然而，对于基于电润湿原理的双液体透镜而言，由于其包含两种互不相溶、性质各异的液体，且其密封腔内设置有需经过憎水处理的绝缘层，而且其对电极的设置也有特定的要求，因此，该种双液体透镜的结构较为复杂，其制备成本也较高。对于通过机械力改变透镜外形和体积的单液体透镜而言，由于机械力较难控制，因此，该种单液体透镜的变焦精度和工作稳定性均较差。对于通过加电改变液晶分子排列状态从而引起折射率变化的液晶透镜而言，由于其制备成本较高，限制了其产业化发展。
[0006]有鉴于此，确有必要提供一种结构简单、成本低廉、具有较高的变焦精度和工作稳定性的液体透镜，可方便应用于手机、数码相机、网络摄像头、内窥镜等多种电子、光学设备中。
【发明内容】
[0007]一种液体透镜，包括一密封壳体、一设置于所述密封壳体内的液态介质、一碳纳米管拉膜结构以及至少两个电极，其中，所述碳纳米管拉膜结构设置于所述密封壳体内且与所述液态介质接触，所述至少两个电极间隔设置且与所述碳纳米管拉膜结构电连接。
[0008]进一步地，所述碳纳米管拉膜结构包括一层碳纳米管拉膜或多层重叠设置的碳纳米管拉膜。
[0009]相对于现有技术，本发明所提供的液体透镜具有以下优点:其一，结构简单。本发明提供的液体透镜只包括密封壳体、液态介质、碳纳米管拉膜结构和电极四个组件，因此结构简单易于制备，且成本低廉。其二，变焦精度高。本发明通过给碳纳米管拉膜结构通电来加热液态介质，从而改变液态介质的密度，进而改变液态介质的折射率，最终达到液体透镜变焦的目的。由于碳纳米管拉膜结构通电时间，液态介质温度、密度、折射率，和液体透镜焦距之间存在着既定的规律，因此，可以通过控制其中一个参数来精确控制液体透镜的焦距变化。其三，变焦速度快。由于碳纳米管拉膜结构具有很高的电导率和热导率以及很小的单位面积热容，因此，该碳纳米管拉膜结构具有升降温速度快(即热响应速度快)的优点，从而能快速调节液体透镜的焦距。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明实施例提供的液体透镜的示意图。
[0011]图2为图1的液体透镜中第一种碳纳米管拉膜结构的爆破图。
[0012]图3为图1的液体透镜中第二种碳纳米管拉膜结构的爆破图。
[0013]图4为图1的液体透镜中第三种碳纳米管拉膜结构的爆破图。
[0014]图5为本发明实施例提供的液体透镜中单层碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。
[0015]主要元件符号说明_
【权利要求】
1.一种液体透镜，包括一密封壳体、一液态介质、一碳纳米管拉膜结构以及至少两个电极，所述液态介质和碳纳米管拉膜结构均设置于所述密封壳体内，所述碳纳米管拉膜结构与所述液态介质相接触，所述至少两个电极间隔设置且与所述碳纳米管拉膜结构电连接。
2.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述碳纳米管拉膜结构紧贴所述密封壳体的内壁设置。
3.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述碳纳米管拉膜结构悬浮设置于所述液态介质中。
4.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述碳纳米管拉膜结构包括多个均匀分布且有序排列的碳纳米管。
5.如权利要求4所述的液体透镜，其特征在于，所述碳纳米管拉膜结构包括单层碳纳米管拉膜。
6.如权利要求4所述的液体透镜，其特征在于，所述碳纳米管拉膜结构包括多层重叠设置的碳纳米管拉膜。
7.如权利要求6所述的液体透镜，其特征在于，所述相邻的两层碳纳米管拉膜中的碳纳米管的排列方向形成一夹角β，0 ≤ β ≤90 。
8.如权利要求6所述的液体透镜，其特征在于，所述碳纳米管拉膜结构包括两层重叠设置的碳纳米管拉膜。
9.如权利要求5或6所述的液体透镜，其特征在于，所述碳纳米管拉膜包括多个通过范德华力首尾相连且沿一固定方向择优取向排列的碳纳米管。
10.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述液态介质的电阻率大于所述碳纳米管拉膜结构的 电阻率。
11.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述液态介质包括非电解质溶液、水及有机溶剂中的一种或多种。
12.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述液态介质的电阻率大于0.01欧姆.米。
13.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述液态介质为温度敏感型液体。
14.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述密封壳体由硬性材料制成。
15.如权利要求14所述的液体透镜，其特征在于，所述硬性材料包括玻璃、树脂、石英、塑料中的一种或多种。
16.如权利要求14所述的液体透镜，其特征在于，所述硬性材料为绝缘性的透明材料。
17.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述密封壳体为凸透镜形状。
18.如权利要求1所述的液体透镜，其特征在于，所述电极由金属、合金、氧化铟锡、金属性碳纳米管中的一种或多种材料制成。
【文档编号】G02B3/14GK103454705SQ201210180562
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年6月4日 优先权日:2012年6月4日
【发明者】李 杰, 姜开利, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司