[发明专利]一种液体透镜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体透镜，还涉及上述液体透镜的制备方法，属于光学材料领域。

背景技术

随着现代光学仪器的发展，对透镜的要求也越来越多样，然而目前的透镜都是以玻璃或塑料为基材，需要通过机械装置来改变焦距，但是机械结构制作复杂，反复使用容易磨损老化，精度也随之降低。

传统透镜系统的缺点使得液体透镜技术近年来受到越来越多的关注。液体透镜技术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。与传统变焦系统的设计加工方法完全不同，液体透镜系统通过微流控技术实现系统的微型化，可以不采用任何的移动组件，且具有一定的自主变焦能力。液体透镜的这种设计方法可以通过微通道结构做到阵列透镜的同时变焦，使得其在大面积应用方面很有发展前景，如电子纸及显示技术等。

由于液体透镜主要通过改变液面曲率来变焦，液体表面要比玻璃或塑料所制造的镜头表面光滑的多，不仅避免了传统变焦系统复杂的结构而且几乎使透镜几乎没有磨损。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种反应快、耗电量小、无磨损、使用寿命长、精度高的液体透镜。

本发明还要解决的技术问题是提供一种液体透镜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种液体透镜，包括相互平行的上密封板和下密封板，所述上密封板和下密封板之间设有多个由上基板、隔断板以及下基板组成的结构单元，上密封板、下密封板和相邻的结构单元围合成腔体I，其中，腔体I中位于隔断板以上的为上腔体，位于隔断板以下的为下腔体，在所述上腔体内填充第一液体，在所述下腔体内填充第二液体，所述第一液体与第二液体互不相溶。

其中，所述液体透镜中含有多个腔体I，多个腔体I呈网状结构排布。

作为优选，每个所述腔体I的形状为正方形、六边形、八边形、圆形或其他规则的几何图形。

其中，上密封板与每个结构单元的上基板之间设有通道I，下密封板与每个结构单元的下基板之间设有通道II。

其中，所述上密封板、下密封板、上基板、隔断板以及下基板均由透明、透光材料制成。

其中，所述上密封板、下密封板、上基板、隔断板以及下基板均互相平行且保持平整。

其中，所述上基板、隔断板以及下基板均为网状结构。

其中，每个所述腔体I的长度为3～5mm。

上述液体透镜的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，在PET膜上下两面镀上厚度均匀的PDMS膜，经风干、固化后，PDMS膜牢固粘在PET膜上下两面；

步骤2，利用电子束或激光直写技术，先使用大功率在PDMS膜和PET膜上刻蚀出所需腔体的尺寸和结构以及腔体在整个透镜上的排布结构，再使用小功率分别在上下两层PDMS的表面雕刻出深度一致的通道I和通道II；

步骤3，采用光学玻璃进行外层封装；

步骤4，向封装好的透镜内注入液体，先向上层预留的小孔内注入硅油，至液体充满上下整个通道空间，再向下层预留的小孔内慢慢注入水，至水布满整个上通道，所述上层小孔和下层小孔呈对角线位置。

有益效果：本发明的液体透镜具有体积小、反应快、耗电量小、无磨损、使用寿命长以及精度高等优点，其可以通过改变腔体I的结构和尺寸或注入液体的种类或腔体内液体分界面的形状等方法来改变整体透镜的焦距，进而达到理想的光学特性，同时本发明的液体透镜能简单快速的填充和排出液体，大大增强了透镜的实用性和重复利用性，本发明结构简单，造价低廉，特性稳定，另外，本发明的液体透镜制备方法制备工艺简单，原料易得，成本低，适合工业化生产。

附图说明

图1是本发明液体透镜的截面图；

图2是本发明液体透镜中单个结构的俯视图；

其中，a为腔体结构为圆形的液体透镜，b为腔体结构为六边形的液体透镜，c为腔体结构为八边形的液体透镜；

图3是本发明液体透镜的俯视图；

其中，a为液体透镜中腔体结构呈品字结构排布的俯视图，b为液体透镜中腔体结构呈口字结构排布的俯视图。

具体实施方式