感知“利”器｜数字式微流控变焦透镜
2017-09-04 16:27:59 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
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。
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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。
【推荐发明专利】
《数字式微流控变焦透镜及其制作方法》
【发明内容】
本发明提供了一种数字式微流控变焦透镜，包括：流体透镜、液压执行器单元、公共电极、控制电极等。
数字式微流控变焦透镜结构示意图
其特征包括：
1）流体透镜和液压执行器单元位于基底和盖板之间的充满流体的腔体，且两者腔体内流体互相连通；
2）进样孔与排气孔通过流体连通槽或引线槽与透镜或液压执行器单元的腔体连通；
3）控制电极位于液压执行器单元的正下方，且与液压执行器单元的形状相同。液压执行器单元由若干个可独立控制的、容积相同或不相同的腔体组成。
在公共电极和控制电极之间施加电压时，对应的液压执行器单元盖板会产生变形或移动，挤压执行器单元腔体内一部分流体进入透镜腔体内，使得流体透镜的透明盖板变形，从而改变透镜的焦距。选择不同的液压执行器单元或多个执行器单元的控制电极，能够挤压不同容积的流体进入透镜腔体内，使得流体透镜盖板产生不同程度的变形，实现透镜焦距在一定范围内变化。
数字式液体变焦透镜具有控制方式简单、芯片成本低、抗干扰性能好等优点，此外，数字式液体变焦透镜还具有驱动电压低、透镜口径大小灵活、易加工等特点。与现有商业化微流体变焦透镜相比，本发明在控制方式、成本等方面具有一定的竞争优势和潜在的商业前景。
【相关专利】
《基于声子晶体的微流控结构、微流控器件及其制作方法》
《适于表面贴装封装的单硅片微流量传感器及其制备方法》
《一种基于尺寸检测循环肿瘤细胞的微流控装置及方法》
《一种玻璃微流控芯片的低温键合方法》
《表面多功能化微流控芯片的圆片级制造方法》
【相关报告】
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