傳統(tǒng)的光學(xué)透鏡通過音圈馬達(dá)（VCM）驅(qū)動(dòng),焦距不可調(diào)且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、存在電磁干擾;當(dāng)前研究的熱點(diǎn)是液體微透鏡,可通過改變微透鏡表面的曲率半徑實(shí)現(xiàn)變焦,但存在漏液、重力效應(yīng)等問題。本文設(shè)計(jì)了一種基于壓電驅(qū)動(dòng)的固體可變焦微透鏡,通過采用壓電陶瓷-玻璃薄膜-壓電陶瓷三層式結(jié)構(gòu)的壓電驅(qū)動(dòng)器間接驅(qū)動(dòng)柔性微透鏡介質(zhì)PDMS（聚二甲基硅氧烷）薄膜,使其產(chǎn)生相應(yīng)的彎曲來達(dá)到調(diào)焦的目的,具有體積小、可變焦范圍廣、無漏液和重力效應(yīng)、無電磁干擾等優(yōu)勢(shì)引起了人們的廣泛關(guān)注。利用COMSOL仿真軟件研究了不同壓電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)微透鏡性能的影響,確定了微透鏡各組件的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù),探討了不同驅(qū)動(dòng)電壓下微透鏡的形變量和焦距,為高可靠微透鏡的設(shè)計(jì)提供了新穎的解決方案。 

【文章來源】：電子器件. 2020,43(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

人眼及彈性聚合物變焦原理示意圖

傳統(tǒng)透鏡的變焦一般為電磁驅(qū)動(dòng),其雖然響應(yīng)速度快、易于控制,但容易受到電磁干擾,長期使用機(jī)械損耗嚴(yán)重。壓電驅(qū)動(dòng)不僅具備響應(yīng)速度快、易于控制等優(yōu)點(diǎn),且不存在電磁干擾和機(jī)械磨損等問題。因此,采用壓電驅(qū)動(dòng)使玻璃薄膜和彈性聚合物發(fā)生形變,進(jìn)而改變透鏡表面的曲率半徑來達(dá)到改變焦距,可以達(dá)到體積小、功耗低、造價(jià)低、易于制作和集成的效果。圖2為依據(jù)透鏡形變?cè)碓O(shè)計(jì)出的固體可變焦微透鏡。如圖2(a)所示,聚合物PDMS置于玻璃薄膜和支撐玻璃之間,壓電元件分別置于玻璃薄膜上下表面,支撐玻璃用于支撐整個(gè)透鏡組件。如圖2(b)和2(c)所示,通過給壓電元件施加不同方向的電壓來驅(qū)動(dòng)玻璃薄膜發(fā)生形變,進(jìn)而帶動(dòng)PDMS聚合物發(fā)生相應(yīng)的形變(玻璃薄膜的硬度高于PDMS聚合物的硬度)。通過調(diào)整施加電壓方向,驅(qū)動(dòng)玻璃薄膜發(fā)生不同的彎曲變形,形成平凸(凹)透鏡。通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓大小,使得透鏡焦距發(fā)生改變。圖3 不同結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微透鏡時(shí)形變量的對(duì)比

不同結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微透鏡時(shí)形變量的對(duì)比

【參考文獻(xiàn)】：
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