[发明专利]一种基于介电弹性体的可变焦腔型镜头

说明书

本发明公开了一种基于介电弹性体的可变焦腔型镜头，包括镜头驱动器，由预拉伸后的第一介电弹性体膜、第二介电弹性体膜和柔性电极组成，第一介电弹性体膜和第二介电弹性体膜固定粘贴在环形支撑框架上，第一介电弹性体膜和第二介电弹性体膜对称设置且相互贴合，第一介电弹性体膜和第二介电弹性体膜上均设有弧形凹槽，两组弧形凹槽相互对应且两者之间形成空腔，空腔内填充有透明液体介质，第一介电弹性体膜和第二介电弹性体膜的弧形凹槽外围至环形支撑框架的环形部分均涂覆有柔性电极。本发明由介电弹性体膜、柔性电极、透明液体介质制成，通过其本身的腔体形状改变即可实现变焦成像效果，该镜头具有结构轻便、体积小等优点。

技术领域

本发明涉及仿生技术领域，具体涉及一种基于介电弹性体的可变焦腔型镜头。

背景技术

从变焦技术来看，广泛应用于显微镜、摄像方面的光学镜头比较常见，一般采用电机(如音圈马达)移动透镜来实现自动对焦，即改变镜头到CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)的位置，并通过图像分析，使镜头收敛到最清晰位置。清晰图像的获取，在光学系统的理论和应用中一直是一个极其重要的目标。为此，研究者们从光路系统、机械结构、电路控制和软件计算等多方面开展了大量卓有成效的研究，并设计出了形式多样的复杂可变焦镜头系统。但是，这些系统的复杂性导致其不能应用于空间受限或者电磁环境恶劣的场合，人们期待一种新的简单系统。近年来，介电弹性体驱动器(Dielectric ElastomerActuator，DEA)的出现给可变焦镜头带来了很大的可能性，研究者们在探索能否只需改变所施加的电压值就能调节镜头曲率，从而实现灵活变焦。

在现有的软驱动光学镜头系统中，主要有电驱动的片型结构可变焦镜头系统和电液混合驱动的腔型可变焦镜头系统；片型可变焦镜头在成像时不完全透明(一般透光率﹤70％)，且镜片膜变形位移较小(一般为μm级)，而电液混合驱动的方式，有利于实现镜片膜较大的曲率变化，达到了灵活变焦效果；同时简化机械结构，降低制造成本，但是现有的电液混合驱动的腔型可变焦镜头系统，仍然存在着一些问题，比如其得到清晰的可控成像效果不佳等。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种基于介电弹性体的可变焦腔型镜头，具有结构轻便、体积小等优点，而且解决了现有的电液混合驱动的腔型可变焦镜头系统存在的问题，比如其得到清晰的可控成像效果不佳的问题。

技术方案：本发明一种基于介电弹性体的可变焦腔型镜头，包括镜头驱动器，所述镜头驱动器由预拉伸后的第一介电弹性体膜、预拉伸后的第二介电弹性体膜和柔性电极组成，所述第一介电弹性体膜和第二介电弹性体膜固定粘贴在环形支撑框架上，第一介电弹性体膜和第二介电弹性体膜对称设置且相互贴合，第一介电弹性体膜和第二介电弹性体膜上均设有弧形凹槽，两组所述弧形凹槽相互对应且两者之间形成空腔，所述空腔内填充有透明液体介质，所述第一介电弹性体膜和第二介电弹性体膜的弧形凹槽外围至环形支撑框架的环形部分均涂覆有柔性电极。

进一步的，所述柔性电极为导电碳脂。

进一步的，所述透明液体介质为水。透明液体介质不导通电。

进一步的，所述镜头驱动器由外电路提供驱动力；第一介电弹性体膜上的柔性电极通过铜片连接正极，第二介电弹性体膜上的柔性电极通过铜片连接负极。接通电源后，正负电荷相互吸引，第一介电弹性体膜和第二介电弹性体膜形成挤压作用，使得第一介电弹性体膜上柔性电极区域面积和第二介电弹性体膜上柔性电极区域面积变大，镜头腔体的形状改变，其曲率也发生变化，从而实现变焦，此现象用于物体成像。

本发明的基于介电弹性体的可变焦腔型镜头可应用于仿生医学；也可以在机器人视觉系统中进行应用。