柔性变焦透镜发展现状
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2023-09-21 21:42
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柔性变焦透镜依据变焦驱动机制可分为力致变形驱动变焦透镜和电致变形驱动变焦透镜。本文将从力致变形变焦透镜和电致变形变焦透镜两个方面概括和分析柔性变焦透镜的发展现状。从变焦实现方式和主要性能参数进行分析,总结和探讨柔性变焦透镜需要解决的主要难题和发展方向。
机械-力驱动主要是通过伺服电机等方式来驱动。2006年,美国中佛罗里达大学Shin-Tson Wu团队的Hongwen Ren等人提出了采用伺服电机驱动的柔性变焦透镜,如图1所示,伺服电机旋转拉动绳子压缩橡皮薄膜2,导致透镜薄膜4变形,实现焦距可调。该透镜结构紧凑,成本低,但是结构受重力影响严重,不易微型化。2010年该团队的Su Xu等人设计了如图2所示的力润湿透镜(Mechanical-wetting lens)结构,通过旋转螺纹冒,红色环形凸出结构驱动蓝色薄膜,从而实现手动驱动变焦,可以实现可见光和近红外成像。
图1.变焦透镜结构示意图
图2.力润湿透镜及其工作原理
2011年,瑞士Optotune公司的M.Blum等人提出了用旋转丝杆驱动的液体自适应透镜[17]。2013年,德国弗莱堡大学的Peter Liebetraut等人提出通过多个伺服驱动使透镜产生非对称变形,从而实现变焦和像差的控制[25],其结构如图3所示。该研究仿造人眼睫状肌通过悬韧带向晶状体提供径向应力的机制,结构较为复杂,对控制精度要求较高。
4. 存在的问题及发展趋势
(5)实现智能化变焦以及焦距的精确、快速控制仍是一难题。