可变焦及光轴偏转的液体透镜结构及光学系统的制作方法

本申请涉及光学器件，特别是涉及一种可变焦及光轴偏转的液体透镜结构及光学系统。

背景技术：

1、液体透镜是一种使用液体制成的无机械连接的光学元件，可以通过外部控制改变光学元件的内部参数，实现变焦。液体透镜的应用领域包括摄像、光学测量等。相比于传统的透镜，液体透镜具有体积小、响应快、成本低、集成度高等优点。

2、现有的液体透镜主要通过机械加工的方式进行制作，且可沿着光轴方向进行焦距变化的调制，然而由于现有的液体透镜的这种加工方式，使得现有的液体透镜较难实现光轴的偏转，并且不适合进行集成化以及大型阵列化的透镜制作。此外，现有的液体透镜的透镜尺寸通常为数毫米以上，较为笨重，结构不够灵活。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供可变焦及光轴偏转的液体透镜结构及光学系统，用于解决现有技术中光轴偏转较难实现的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种可变焦及光轴偏转的液体透镜结构，包括：上透光封装件、下透光封装件以及设置在所述上透光封装件和所述下透光封装件之间的腔体；透镜液体，所述透镜液体设置于所述腔体内，包括用于形成接触曲面的导电液体以及绝缘液体；所述下透光封装件的内表面上设置有极性电极以及多个沿所述极性电极周向对称分布的非极性电极组件；所述导电液体与所述极性电极连接；每个非极性电极组件与所述导电液体以及所述绝缘液体接触；根据液体透镜调节规则，向所述极性电极以及各非极性电极组件分别施加对应的电压，以通过改变所述接触曲面对所述可变焦及光轴偏转的液体透镜结构的焦距或光轴进行调整。

3、于本申请的第一方面的一些实施例中，所述液体透镜调节规则包括：向各非极性电极组件分别施加相同的第一电压，并向所述极性电极施加与所述第一电压不同的第二电压，以调整所述可变焦及光轴偏转的液体透镜结构的焦距；向各非极性电极组件以及所述极性电极分别施加不同的电压，以调整所述可变焦及光轴偏转的液体透镜结构的光轴。

4、于本申请的第一方面的一些实施例中，每个非极性电极组件由非极性电极、介电层以及疏水层构成。

5、于本申请的第一方面的一些实施例中，所述腔体的侧壁设置有避免所述透镜液体流出的隔离结构。

6、于本申请的第一方面的一些实施例中，多个所述非极性电极组件对称平铺于所述下透光封装件的内表面上。

7、于本申请的第一方面的一些实施例中，所述隔离结构为隔离件，所述隔离件的底端以及顶端分别与所述上透光封装件以及下透光封装件接触并密封；多个所述非极性电极组件的朝向所述极性电极的一端平铺于所述下透光封装件的内表面上，另一端沿所述隔离件向上延伸至所述隔离件的顶端，并形成一个将导电液体包覆在其内的圆台形液体腔。

8、于本申请的第一方面的一些实施例中，所述隔离结构为隔离侧壁，所述隔离侧壁的底端以及顶端分别与所述上透光封装件以及下透光封装件接触并密封；所述液体透镜结构还包括高度低于所述隔离侧壁的隔离件，所述隔离件的底部设置于所述下透光封装件上，多个所述非极性电极组件的朝向所述极性电极的一端平铺于所述下透光封装件的内表面上，另一端沿所述隔离件向上延伸至所述隔离件的顶端，并形成一个将导电液体包覆在其内的圆台形液体腔。

9、于本申请的第一方面的一些实施例中，每个非极性电极由对金属材料进行沉积、光刻以及刻蚀后形成；其中，所述金属材料的类型包括：铝、钼、铜以及透明金属。

10、于本申请的第一方面的一些实施例中，采用对位键合或真空贴合的方式对所述上透光封装件进行封装。

11、为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第二方面提供一种光学系统，所述光学系统采用如上所述的可变焦及光轴偏转的液体透镜结构。

12、如上所述，本申请的可变焦及光轴偏转的液体透镜结构及光学系统，具有以下有益效果：

13、所述可变焦及光轴偏转的液体透镜结构包括上透光封装件、下透光封装件以及设置在所述上透光封装件和所述下透光封装件之间的腔体，该腔体内设置有用于形成接触曲面的导电液体以及绝缘液体；该透镜结构还设有与导电液体连接的极性电极以及多个沿极性电极周向对称分布的非极性电极组件。本申请通过调整向极性电极以及各非极性电极组件分别施加的电压，实现了对可变焦及光轴偏转的液体透镜结构的焦距或光轴的调整。

技术特征：

1.一种可变焦及光轴偏转的液体透镜结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可变焦及光轴偏转的液体透镜结构，其特征在于，所述液体透镜调节规则包括：

3.根据权利要求2所述的可变焦及光轴偏转的液体透镜结构，其特征在于，每个非极性电极组件由非极性电极、介电层以及疏水层构成。

4.根据权利要求3所述的可变焦及光轴偏转的液体透镜结构，其特征在于，所述腔体的侧壁设置有避免所述透镜液体流出的隔离结构。

5.根据权利要求4所述的可变焦及光轴偏转的液体透镜结构，其特征在于，多个所述非极性电极组件对称平铺于所述下透光封装件的内表面上。

6.根据权利要求4所述的可变焦及光轴偏转的液体透镜结构，其特征在于，所述隔离结构为隔离件，所述隔离件的底端以及顶端分别与所述上透光封装件以及下透光封装件接触并密封；多个所述非极性电极组件的朝向所述极性电极的一端平铺于所述下透光封装件的内表面上，另一端沿所述隔离件向上延伸至所述隔离件的顶端，并形成一个将导电液体包覆在其内的圆台形液体腔。

7.根据权利要求4所述的可变焦及光轴偏转的液体透镜结构，其特征在于，所述隔离结构为隔离侧壁，所述隔离侧壁的底端以及顶端分别与所述上透光封装件以及下透光封装件接触并密封；所述液体透镜结构还包括高度低于所述隔离侧壁的隔离件，所述隔离件的底部设置于所述下透光封装件上，多个所述非极性电极组件的朝向所述极性电极的一端平铺于所述下透光封装件的内表面上，另一端沿所述隔离件向上延伸至所述隔离件的顶端，并形成一个将导电液体包覆在其内的圆台形液体腔。

8.根据权利要求3所述的可变焦及光轴偏转的液体透镜结构，其特征在于，每个非极性电极由对金属材料进行沉积、光刻以及刻蚀后形成；其中，所述金属材料的类型包括：铝、钼、铜以及透明金属。

9.根据权利要求1所述的可变焦及光轴偏转的液体透镜结构，其特征在于，采用对位键合或真空贴合的方式对所述上透光封装件进行封装。

10.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统采用如权利要求1至9中任一项所述的可变焦及光轴偏转的液体透镜结构。

技术总结
本申请提供一种可变焦及光轴偏转的液体透镜结构及光学系统，所述可变焦及光轴偏转的液体透镜结构包括上透光封装件、下透光封装件以及设置在所述上透光封装件和所述下透光封装件之间的腔体，该腔体内设置有用于形成接触曲面的导电液体以及绝缘液体；该透镜结构还设有与导电液体连接的极性电极以及多个沿极性电极周向对称分布的非极性电极组件。本申请通过调整向极性电极以及各非极性电极组件分别施加的电压，实现了对可变焦及光轴偏转的液体透镜结构的焦距或光轴的调整。

技术研发人员：赵本刚,毕德锋,曹黛华
受保护的技术使用者：上海燧影光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24