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感知“利”器:数字式微流控变焦透镜

导读: 微型变焦透镜具有体积小、成本低、变焦速度快、易加工等特点,可广泛应用于拍照手机等便携式微型光学系统中,在信息技术、医疗卫生、空间技术等领域具有广泛的应用前景。

微型变焦透镜具有体积小、成本低、变焦速度快、易加工等特点,可广泛应用于拍照手机等便携式微型光学系统中,在信息技术、医疗卫生、空间技术等领域具有广泛的应用前景。目前,已经提出了基于不同机制的微型变焦透镜,且部分已实现商业化。其中,微型可变焦液体透镜尤为引人注目。

微型液体变焦透镜

液体透镜实现变焦的原理主要可分为以下三种类型:基于电润湿效应、基于折射率变化以及基于填充液体表面曲率变化。基于电润湿效应的变焦透镜是利用外加电压变化改变电润湿介质与绝缘层之间的接触角,从而改变液体截面的表面曲率实现透镜变焦。这种变焦透镜响应时间短、集成性能好,但驱动电压高、透镜口径大小有限;基于折射率变化的通过改变材料折射率实现透镜的连续变焦,如液晶变焦透镜通过改变施加电压调节液晶折射率分布,这种变焦透镜具有结构简单、抗振性能好、易阵列化等特点、但由于液晶中电场的非均匀性会产生光学像差。

基于填充液体表面曲率变化的变焦透镜通过执行器(静电驱动、压电驱动、微泵驱动、热驱动、形状记忆合金驱动等)挤压腔体内液体,改变腔体表面透明的柔性薄膜曲率,从而实现透镜聚焦。这种变焦透镜具有功耗低、透镜口径大小灵活、加工容易、变焦范围大等特点,但对执行器控制精度要求高。

已报道的微流体变焦透镜大多是通过改变电压等模拟输入方式实现透镜变焦,因此需要控制电路模块提供变化的电压输出,增加了器件成本。提高最大输出电压可增大透镜变焦比,但功耗也随之增加。


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