非对称液体透镜及其制作方法、光学器件、设备

文档序号:1830456 发布日期:2021-11-12 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 非对称液体透镜及其制作方法、光学器件、设备 (Asymmetric liquid lens and manufacturing method thereof, optical device and equipment ) 是由 唐彪 刘志浩 魏妙杨 周国富 于 2021-07-01 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种非对称液体透镜及其制作方法、光学器件、设备。本申请的非对称液体透镜制作方法包括在基板表面设置叉指电极;将绝缘膜涂覆于基板表面,并将叉指电极覆盖;将限位件设置于基板设置有叉指电极的一侧,以形成容纳腔;将第一介电液体、第二介电液体注入容纳腔内以形成折射面;通过叉指电极的电磁场对折射面的曲率调整,并得到非对称液体透镜。本申请通过改变叉指电极的接入电压大小,对第一介电液体、第二介电液体形成折射面的形状、曲率半径进行调整,从而改变透镜的焦距大小,实现了同一个非对称液体透镜的多场景应用,提高了通用性;此外,本申请制作方法操作简单,能够使得制备得到的非对称液体透镜具有更好的表面性能。(The application discloses an asymmetric liquid lens and a manufacturing method thereof, an optical device and equipment. The manufacturing method of the asymmetric liquid lens comprises the steps of arranging interdigital electrodes on the surface of a substrate; coating an insulating film on the surface of the substrate, and covering the interdigital electrode; arranging a limiting piece at one side of the substrate, which is provided with the interdigital electrode, so as to form an accommodating cavity; injecting a first dielectric liquid and a second dielectric liquid into the accommodating cavity to form a refraction surface; and adjusting the curvature of the refraction surface through the electromagnetic field of the interdigital electrode to obtain the asymmetric liquid lens. The shape and the curvature radius of a refraction surface formed by the first dielectric liquid and the second dielectric liquid are adjusted by changing the access voltage of the interdigital electrode, so that the focal length of the lens is changed, the multi-scene application of the same asymmetric liquid lens is realized, and the universality is improved; in addition, the manufacturing method is simple to operate, and the prepared asymmetric liquid lens has better surface performance.)

非对称液体透镜及其制作方法、光学器件、设备

技术领域

本申请涉及透镜领域,尤其是涉及一种非对称液体透镜及其制作方法、光学器件、设备。

背景技术

相关技术中,透镜的加工方法往往是机械加工,由于制备出的透镜焦距是固定的,因此无法适用于多场景的使用需求,通用性较低。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本申请提出一种非对称液体透镜制作方法,能够制备出具有变焦功能的非对称液体透镜,能够满足多场景的使用需求,提高通用性。

根据本申请的第一方面实施例的非对称液体透镜制作方法,其特征在于,包括:

在基板表面设置叉指电极;其中,当对所述叉指电极施加预设电压时,所述叉指电极周围产生对应的电磁场;将绝缘膜涂覆于所述基板表面,并将所述叉指电极覆盖;将限位件设置于所述基板设置有所述叉指电极的一侧,并形成容纳腔;将第一介电液体、第二介电液体注入所述容纳腔内并形成折射面;通过所述叉指电极形成的所述电磁场对所述折射面的曲率进行调整,并得到非对称液体透镜。

根据本申请实施例的非对称液体透镜制作方法,至少具有如下有益效果:通过改变叉指电极的接入电压大小,能够对第一介电液体、第二介电液体所形成的折射面的形状、曲率半径进行调整,从而改变非对称液体透镜的焦距大小,实现了同一个非对称液体透镜的多场景应用,并提高了非对称液体透镜的通用性。此外,本申请提出的非对称液体透镜的制作方法操作简单,能够使得制备得到的非对称液体透镜具有更好的表面性能。

根据本申请的一些实施例,所述在基板表面设置叉指电极之前包括:对所述基板进行预处理;所述预处理包括:清洗、烘干及使用UV照射中的至少一个。

根据本申请的一些实施例,所述在基板表面设置叉指电极,包括:在基板表面设置金属层;在所述金属层远离所述基板一侧的表面设置光刻胶,并通过掩模图案化所述光刻胶;对图案化的所述光刻胶进行刻蚀,并形成具有预设图案的光刻胶层;根据所述光刻胶层图案化所述金属层,并得到所述叉指电极;清除所述光刻胶层。

根据本申请的一些实施例,所述将绝缘膜涂覆于所述基板表面,并将所述叉指电极覆盖包括:将所述基板表面设置疏水层;对所述基板进行热处理,直至所述疏水层固化形成所述绝缘膜;其中,所述绝缘膜覆盖所述叉指电极。

根据本申请的一些实施例,所述将第一介电液体、第二介电液体注入所述容纳腔内以形成折射面,包括:将所述第一介电液体液滴加注到所述容纳腔内部的所述基板表面;将所述第二介电液体慢速填充注入至所述容纳腔内;其中,注入后的所述第一介电液体、所述第二介电液体形成所述折射面。

根据本申请的第二方面实施例的非对称液体透镜,包括:基板;叉指电极,设置于所述基板表面;绝缘膜,设置于所述叉指电极远离所述基板的一侧;限位件,设置于所述基板靠近所述绝缘膜的一侧,并形成容纳腔;其中,所述容纳腔内设置有第一介电液体和第二介电液体;所述第一介电液体、所述第二介电液体形成具有预设曲率的折射面。

根据本申请实施例的非对称液体透镜,至少具有如下有益效果:通过改变叉指电极的输入电压大小,可以改变第一介电液体、第二介电液体形成的折射面的形状、曲率半径大小,进而能够改变非对称液体透镜的焦距大小,使其具有更多的应用场景;同时,通过上述制作方法得到的非对称液体透镜具有大景深、大视场的优点,并且具有精度更高的表面性能。

根据本申请的一些实施例,所述限位件还包括:侧板,所述侧板包括依次首尾相连的四个子侧板,并形成所述容纳腔;盖板,设置于所述侧板远离所述基板一侧。

根据本申请的一些实施例,还包括:电源模块,与所述叉指电极电连接,用于调整所述叉指电极的接入电压。

根据本申请的第三方面实施例的光学器件,包括根据本申请上述第二方面实施例的非对称液体透镜。

根据本申请实施例的光学器件,至少具有如下有益效果:通过设置本申请实施例中的非对称液体透镜,能够减小像散对成像效果的影响,无需使用机械运动装置即可实现焦距的变化。

根据本申请的第四方面实施例的设备,包括根据本申请上述第二方面实施例的非对称液体透镜。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明,其中:

图1为本申请实施例非对称液体透镜制作方法的流程示意图;

图2为本申请实施例非对称液体透镜制作方法的另一流程示意图;

图3为图1中步骤S100的具体流程示意图;

图4为图1中步骤S200的具体流程示意图;

图5为图1中步骤S400的具体流程示意图;

图6为叉指电极的结构示意图;

图7为本申请实施例非对称液体透镜的结构示意图;

图8为本申请实施例非对称液体透镜的另一结构示意图。

附图标记:

基板100、叉指电极200、绝缘膜300、限位件400、侧板410、盖板420、第一介电液体500、第二介电液体600、电源模块700。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中,若干的含义是一个以上,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

下面结合具体实施例对本申请的技术方案进行说明。

在一些实施例中,本申请实施例提供了一种非对称液体透镜制作方法。

如图1所示,根据本申请实施例的非对称液体透镜制作方法包括:

步骤S100:在基板表面设置叉指电极;

步骤S200:将绝缘膜涂覆于基板表面,并将叉指电极覆盖;

步骤S300:将限位件设置于基板设置有叉指电极的一侧,并形成容纳腔;

步骤S400:将第一介电液体、第二介电液体注入容纳腔内并形成折射面;

步骤S500:通过叉指电极形成的电磁场对折射面的曲率进行调整,并得到非对称液体透镜。

其中,当对叉指电极施加预设电压时,叉指电极周围产生对应的电磁场。

根据本申请实施例的非对称液体透镜制作方法,通过改变叉指电极的接入电压大小,能够对第一介电液体、第二介电液体所形成的折射面的形状、曲率半径进行调整,从而改变非对称液体透镜的焦距大小,实现了同一个非对称液体透镜的多场景应用,并提高了非对称液体透镜的通用性。此外,本申请提出的非对称液体透镜的制作方法操作简单,能够使得制备得到的非对称液体透镜具有更好的表面性能。

在本申请的一些实施例中,如图2所示,根据本申请实施例的非对称液体透镜制作方法还包括:

步骤S600:对基板进行预处理。

其中,预处理包括:清洗、烘干及使用UV照射中的至少一个。

例如,对基板进行预处理,包括清洗、烘干以及使用UV进行照射。首先,将材料为玻璃的基板放入等离子水中进行15分钟的超声清洗,清洗时间可以根据需求自行进行设定。基板材料除了可以是玻璃外,还可以是其他刚性绝缘材料。其次,将等离子水清洗后的基板用氮气吹扫干净,将基板表面的溶液进行挥发,防止有溶液残留。最后,为了清洁基板表面的有机杂质,同时增加其表面的亲水性,将经过氮气处理后的基板放入UV照射机中照射30分钟。经过预处理后,基板表面的杂质被去除,能够更好的在基板表面设置叉指电极。在其他一些实施例中,预处理步骤可以是超声清洗、烘干及使用UV照射机照射三种方式中的至少一个,也可以是其他具有相同功能的方法。

在本申请的一些实施例中,如图3所示,步骤S100:在基板表面设置叉指电极,包括但不限于以下步骤:

步骤S110:在基板表面设置金属层;

步骤S120:在金属层远离基板一侧的表面设置光刻胶,并通过掩模图案化光刻胶;

步骤S130:对图案化的光刻胶进行刻蚀,并形成具有预设图案的光刻胶层;

步骤S140:根据光刻胶层图案化金属层,并得到叉指电极;

步骤S150:清除光刻胶层。

例如,在经过预处理后的基板表面设置一层金属层,将基板放入电子束蒸发镀膜机中,抽真空后,在基板表面蒸镀金属层,最后升温至300℃提高金属层的粘附性,放置其发生脱落。利用匀胶机在金属层远离基板一侧的表面上旋涂一层均匀的光刻胶,并通过掩膜对光刻胶进行图案化,对图案化的光刻胶进行刻蚀,从而能够得到具有预设图案的光刻胶层。根据光刻胶层,利用金属腐蚀液对金属层进行图案化,从而能够得到具有预设图案的金属层,即叉指电极,叉指电极200的具体形状如图6所示。得到叉指电极200后,对多余的光刻胶层进行清除,从而完成叉指电极的制备。其中,叉指电极200的间距可以根据需求进行设置。

在本申请的一些实施例中,如图4所示,步骤S200:将绝缘膜涂覆于基板表面,并将叉指电极覆盖,包括但不限于以下步骤:

步骤S210:将基板表面设置疏水层;

步骤S220:对基板进行热处理,直至疏水层固化形成绝缘膜。

其中,绝缘膜覆盖叉指电极。

例如,在基板覆盖有叉指电极的一侧设置疏水层,疏水层的设置方式可以为旋涂、浸涂、丝网印刷、柔性印刷等。将设置有疏水层的基板放置于高于100℃的高温环境中进行固化,从而使得疏水层形成绝缘膜。绝缘膜覆盖整个叉指电极,可以避免第一介电液体、第二介电液体与基板上的叉指电极接触。其中,疏水层可以为聚四氟乙烯、含氟聚合物材料等。

在本申请的一些实施例中,如图5所示,步骤S400:将第一介电液体、第二介电液体注入容纳腔内以形成折射面,包括但不限于以下步骤:

步骤S410:将第一介电液体液滴加注到容纳腔内部的基板表面;

步骤S420:将第二介电液体慢速填充注入至容纳腔内;

其中,注入后的第一介电液体、第二介电液体形成折射面。

例如,将限位件设置于基板表面,从而形成一个容纳腔,容纳腔用于容纳第一介电液体和第二介电液体,其中,第一介电液体的介电常数大于第二介电液体的介电常数,比如,第一介电液体可以为乙二醇、第二介电液体可以为甘油。

通过皮升泵将第一介电液体液滴加注到容纳腔内部的基板表面上,再通过慢速填充的方式将第二介电液体注入容纳腔内,使第二介电液体充满整个容纳腔内。第一介电液体和第二介电液体交界处会形成折射面,当光束进入进入非对称液体透镜中,经过折射面会发生折射现象。

在一些实施例中,如图7和图8所示,本申请实施例还提供了一种非对称液体透镜,包括基板100、叉指电极200、绝缘膜300和限位件400,叉指电极200设置于基板100表面;绝缘膜300设置于叉指电极200远离基板100的一侧;限位件400设置于基板100靠近绝缘膜300的一侧,并形成容纳腔;其中,容纳腔内设置有第一介电液体500和第二介电液体600;第一介电液体500、第二介电液体600形成具有预设曲率的折射面。

例如,基板100大致为长方形板状结构,材料为玻璃,具有较好的绝缘性能。在基板100的表面制备叉指电极200,叉指电极200为平行交指状电极,电极之间的宽度可以根据需求进行调整。在叉指电极200远离基板100的一侧设置一层绝缘膜300,绝缘膜300用于将第一介电液体500、第二介电液体600与叉指电极200隔开,避免直接发生接触。将限位件400设置于基板100靠近绝缘膜300的一侧,用于形成容纳腔,容纳腔用于存储第一介电液体500、第二介电液体600。将第一介电液体500、第二介电液体600注入到容纳腔内,第一介电液体500和第二介电液体600的交界面处形成具有预设曲率的折射面。

通过调整叉指电极200接入电压的电压大小,能够改变折射面的曲率大小,从而改变透镜的焦距大小。当叉指电极200接入高频交流电压时,第一介电液体500在电场驱动下沿电极表面舒展;当电压减小时,则会沿着相同路径发生收缩。通过改变接入电压的大小,能够控制非对称液体透镜的形状和曲率半径大小,获取更大的接触角调控范围,从而实现大景深、大视角下的消像散长焦液体透镜。此外,利用第一介电液体500和第二介电液体600之间的挤压作用以及介电泳力驱动液滴成型,能够使得非对称液体透镜具有更好的表面性能。

根据本申请实施例的非对称液体透镜,通过改变叉指电极的输入电压大小,可以改变第一介电液体、第二介电液体形成的折射面的形状、曲率半径大小,进而能够改变非对称液体透镜的焦距大小,使其具有更多的应用场景;同时,通过上述制作方法得到的非对称液体透镜具有大景深、大视场的优点,并且具有精度更高的表面性能。

在本申请的一些实施例中,如图7和图8所示,限位件400还包括侧板410和盖板420,侧板410包括依次首尾相连的四个子侧板,并形成容纳腔;盖板420设置于侧板410远离基板100一侧。侧板410设置于绝缘膜300远离基板100的一侧,其中,侧板410包括四块子侧板,子侧板首尾相连形成一个容纳腔,容纳腔用于容纳介电液体。在侧板410远离基板100的一侧设置有盖板420,盖板420用于封闭容纳腔。其中,侧板410与盖板420可以利用压敏胶封装、卡扣连接等方式进行连接。

在本申请的一些实施例中,如图7和图8所示,非对称液体透镜还包括电源模块700,电源模块700与叉指电极200电连接,用于调整叉指电极200的接入电压。当电源模块700输入高频交流电压到叉指电极200时,第一介电液体500在电场驱动下沿电极表面舒展;当电压减小时,则会沿着相同路径发生收缩。通过改变电源模块700输出电压的大小,能够控制非对称液体透镜的形状和曲率半径大小,进而改变非对称液体透镜的焦距大小。

在一些实施例中,本申请还提供了一种光学器件,包括本申请上述实施例中任一项非对称液体透镜。

根据本申请实施例的光学器件,通过设置本申请实施例中的非对称液体透镜,能够减小像散对成像效果的影响,无需使用机械运动装置即可实现焦距的变化。

在一些实施例中,本申请还提供了一种设备,包括本申请上述实施例中任一项非对称液体透镜。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明,但是本申请不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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