平面線圈驅(qū)動可變焦液體透鏡技術研究.pdf

1、可變焦液體透鏡作為近年來出現(xiàn)的一種新型光學元件，在現(xiàn)代微光學系統(tǒng)、光通信系統(tǒng)和生物醫(yī)學檢測方面扮演著重要角色。不同于傳統(tǒng)透鏡依靠改變透鏡相對于光學傳感器的位置實現(xiàn)變焦功能，可變焦液體透鏡一般是通過改變透鏡的折射率或液體表面曲率來調(diào)整焦距，是一種全新的變焦方式?；陔姶帕︱?qū)動的可變焦液體透鏡，因其驅(qū)動變焦原理簡單、響應速度快、變焦范圍廣的優(yōu)點，近年來被國內(nèi)外眾多研究機構(gòu)所關注。但已報道的此類可變焦液體微透鏡，由于外部輔助線圈的使用，使得透

2、鏡主體與致動部件難以實現(xiàn)一體化，不易于平面集成，限制了其在微光學系統(tǒng)中的應用。
　　本文針對電磁力驅(qū)動可變焦透鏡主體與致動部件一體化的問題，設計并制作了一種銅質(zhì)平面螺旋線圈，以此與永磁鐵配合作為透鏡的動力源，通過改變接入電流的大小，實現(xiàn)了透鏡變焦的目的。
　　本文首先詳細介紹了平面線圈驅(qū)動可變焦液體透鏡的結(jié)構(gòu)組成和變焦原理，根據(jù)電磁場的基本理論，研究了平面線圈的電磁場分布規(guī)律，分析了平面線圈與永磁鐵間所產(chǎn)生電磁力的大小與接入

3、電流間的關系，進而建立了透鏡焦距與接入電流間的數(shù)學模型，對可能影響透鏡實際變焦性能的各參數(shù)進行了仿真優(yōu)化，從而確定了各參數(shù)值。以此為基礎，研究設計了透鏡的制作流程和工藝參數(shù)，將透鏡的制作一分為四，即聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜、SU-8透鏡主體結(jié)構(gòu)、聚甲基丙烯酸甲酯保護結(jié)構(gòu)以及雙層平面螺旋線圈的制作，待所有部件制作完畢再將其集成組合為一體。論文最后，對制作的平面線圈驅(qū)動的可變焦液體透鏡進行了測試，搭建了測試平臺，分別從實際成像性能、變