[发明专利]一种自适应液体透镜及其制作方法

说明书

本发明公开了一种自适应液体透镜及其制作方法，所述透镜由凝胶腔室(4)、光学液体(5)、氧化铟锡电极(6)以及玻璃基底(7)组成；其中：凝胶发生形变与所述玻璃基底(7构成的所述凝胶腔室(4)为椭球形，所述光学液体(5)置于所述凝胶腔室(4)内；所述氧化铟锡电极(6)设置于所述玻璃基底7上；在加载于氧化铟锡电极(6)的外界电压作用下，光学液体(5)发生形变，形成液体界面，实现所述透镜的连续变焦。与现有技术相比，本发明具有如下技术优势：(1)能够解决透镜焦距变化范围小等问题；(2)制作方法简单方便。

技术领域

本发明涉及光学器件领域技术领域，尤其涉及一种液体透镜的制作方法。

背景技术

激光因其极好的方向性、单色性及高亮度等优点已经广泛应用于光刻技术、激光焊接、材料加工等领域，但还存在能量分布均匀性差的问题。

针对上述问题，发展了多种激光整形技术，它是一种借助光学元件调控激光束的强度和相位，使其成为所需光学特性光束的技术。通过光束整形方法使得光束整形结果具有单一性。典型的激光束整形方法包括衍射光学元件、非球面透镜组、双折射透镜组、微透镜阵列、液晶空间调制器以及自由曲面光学系统等。

自适应液体透镜广泛应用到光束整形当中。目前，多数自适应透镜只能实现光束的扩散或者会聚，限制了其应用。中国专利公开号CN106990459公开了一种具有多层结构的柔性可调透镜系统，该系统由刚体透镜、多流道玻璃内透镜、透明弹性薄膜和光学液体组成，在外界压力的作用下，柔性透镜变为双凸透镜。中国专利公开号CN109425918公开的液体透镜的腔体是具有截锥形状的侧壁，其结构可改善倾斜响应时间、减小像差。中国专利公开号CN104391345公开了一种含梯度折射率的电润湿型可变焦液体透镜，包含该透镜的腔体是顶部开有通孔的倒U形圆柱体。专利CN105842763公开了一种仿生固液混合可调透镜，通过转环的转动实现对弹性圈的挤压，弹性椭球体薄膜内的光学液体在弹性圈的挤压下朝薄膜前后端面集中，引起薄膜前后表面发生形变，实现透镜系统的连续变焦。中国专利公开号CN105158827公开的电润湿液体透镜，采用了定位格对界面进行精确定位，能够使在一定电压范围内的界面保持不变，实现精确变焦、数字化变焦，且能够解决大液滴驱动电压大、焦距改变范围小的问题。

鉴于此，如何实现一种焦距结构简单、焦距能从正到负的、具有较高的变焦精度的液体透镜是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提出一种自适应液体透镜及其制作方法，设计出一种具有连续变焦能力的自适应液体透镜，其能够解决透镜焦距变化范围小等问题。

本发明的一种自适应液体透镜，所述透镜由凝胶腔室4、光学液体5、氧化铟锡电极6以及玻璃基底7组成；其中：

凝胶发生形变与所述玻璃基底7构成的所述凝胶腔室4为椭球形，所述光学液体5置于所述凝胶腔室4内；所述氧化铟锡电极6设置于所述玻璃基底7上；

所述透镜的液体界面为分段连续界面，包含凝胶/光学液体界面和光学液体/气体界面；

在加载于氧化铟锡电极6的外界电压作用下，凝胶/光学液体界面不发生形变，但是光学液体/气体界面发生形变，实现所述透镜的连续变焦。

所述光学液体/气体界面在小电压作用下，形成液体透镜为凸透镜时的光学液体与空气之间的界面2，此时液体透镜表现出凸透镜的性质；

所述光学液体/气体界面在大电压作用下，形成液体透镜为凹透镜时的光学液体与空气之间的界面3，此时液体透镜表现出凹透镜的性质。

所述透镜的焦距大小不仅与外加电压有关，还与椭球型腔室在液体与其的接触处的切线斜率有关。

与现有技术相比，本发明具有如下技术优势：(1)能够解决透镜焦距变化范围小等问题；(2)制作方法简单方便。

附图说明