一种利用非均匀薄膜设计和制作非球面液体透镜的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种非球面液体透镜的设计和利记博彩app，具体涉及一种利用非均匀薄 膜设计和制作非球面液体透镜的方法，属于薄膜制作技术领域。
【背景技术】
[0002] 在自然界中，我们可以很容易找到光学透镜和液体之间的联系。动物的眼睛，无论 是复合眼还是单眼，大多以液体做为成像的介质。有趣的是，尽管在人造光学系统中，人们 大多采用移动透镜组之间的距离的办法调节光焦度，大自然却选择改变透镜表面曲率半径 的方法改变焦距。这种通过透镜表面形貌变化而改变光焦度的方法简单而有效，可以获得 人造光学系统难以比拟的调节幅度。比如年轻人眼可以获得14屈光度的调节范围，而一些 水鸟具有高达50屈光度的调节能。这种有效而经济的调节方法在小型化光学器件和电子 设备，如便携式笔记本、移动电话、眼镜、内窥镜、人工晶状体等中有广泛的应用价值，从而 得到越来越多的业界和学术界的关注。
[0003] 压力控制的液体透镜（US8665527B2;US8605361B2)是指液体密封在一层有弹 性的透明薄膜里，当施加压力改变时，透明薄膜的曲率半径改变。透镜光焦度取决于透镜曲 率半径和光学液体的光学折射率。弹性薄膜用于密封光学液体。基于液体透镜腔内与环境 的压力差，弹性薄膜发生形变，形成需要的曲率半径。
[0004] 利用人眼的睫状肌控制晶体囊形貌，人们设计并研究了可变焦的液体人工晶状体 (US6836374B2)。例如专利公开号为US20110118834Al的液体人工晶状体为飞碟状的双 凸透镜。它由薄膜、光学液体和支撑环组成。前后两个圆形薄膜彼此粘合，并与支撑环的上 下表面粘合。两个圆形薄膜的连接处定义为赤道。液体人工晶体赤道的直径为12_，比囊 袋赤道的直径略大。因此当置于囊袋中时，径向压力可以固定人工晶体。
[0005] 尽管人们常用曲率描述透镜的形状，但是仿真分析和实验结果均显示，均匀薄膜 包裹的液体透镜并不是球面。实际透镜的表面形貌随压力变化如图1所示。
[0006] 为准确的描述透镜表面，可引入圆锥曲线方程（conicfunction):
[0008] 式中C是透镜顶点处的曲率；
[0009] r是到透镜中心的距离；
[0010] k是圆维常数（conicconstant)。
[0011] 圆锥曲线方程可以用于描述椭圆、双曲线、抛物线等，表1给出了圆锥常数和所描 述曲线性质的关系。对于液体透镜而言，不同的曲线形状具有一些不同的光学和机械性质。 就机械角度来说，当k>0时，需要更多的液体产生与球面镜相同的曲率。当k〈0时，需要相 对较少的液体产生同样的曲率。因此圆锥常数的符号决定了液体人工晶状体需要更多或者 更少的形变来获得同样曲率的变化量。更为重要地，从光学角度来看，圆锥常数的符号决定 了透镜的几何像差。因此圆锥常数在设计光学系统时具有控制或抵消像差，优化光学性能 的重要作用。而这个作用对于像人眼这样有较大像差的光学系统尤为重要。
[0012] 表1圆锥常数意义表
[0013]
[0014] 用圆锥曲线方程拟合均匀薄膜包裹的透镜形变表面，得到如图4所示为薄膜内外 压力差与圆锥常数的关系。由图可知，圆锥常数并不是一个恒定值，其值随透镜薄膜内外压 差的变化而变化。当内外压差较小时，圆锥常数变化较快；随着内外压差的增大，圆锥常数 的变化量减小，并逐渐趋近于〇. 5。
[0015] 在光学系统设计中，圆锥常数大于零的透镜常常引入较大的像差，成像质量不佳。 为此，如何控制和优化液体透镜的圆锥常数是液体透镜应用于实际工业领域的关键技术之 〇
【发明内容】
[0016] 针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种利用非均匀薄膜控制和改变液 体透镜表面形貌，优化光学系统成像质量的设计和利记博彩app。
[0017] 为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
[0018] 本发明的一种利用非均匀薄膜设计和制作非球面液体透镜的方法，包括以下几个 步骤：
[0019] (1)通过实验和理论分析，建立液体透镜光学特性与单一 /多个参数薄膜特性的 对应关系表/图；
[0020] (2)基于实际应用领域的要求设计可变焦光学系统，并确定可变焦光学系统中液 体透镜的光学特性；
[0021] (3)查找步骤（1)中的对应关系表/图，确定所需的薄膜特性，进而制备液体透 镜；
[0022] (4)根据步骤（2)设计的结构装调包括液体透镜在内的光学零部件，得到所设计 的可变焦光学系统，并对该光学系统的光学特性进行实际测试后，转向步骤（2)，对可变焦 光学系统和透镜参数进行评估和优化。
[0023] 步骤（1)中，薄膜是指用于密封和包裹光学液体的弹性材料，其平均厚度在 Ium-Imm 之间。
[0024] 步骤（1)中，所述液体透镜光学特性包括曲率、圆锥常数和屈光度；所述薄膜特性 包括材料特性和结构特性，所述材料特性包括杨氏模量、密度和非线性形变参数，所述结构 特性包括薄膜厚度分布参数和表面微结构分布参数，所述薄膜厚度分布参数包括薄膜平均 厚度和厚度变化函数。
[0025] 步骤（1)中，建立液体透镜和薄膜特性对应关系的理论分析方法如下：利用光线 追击方法，分析液体透镜表面形貌及表面形变对光学特性的影响；利用有限元分析方法，考 察液体透镜薄膜特性对透镜表面形貌及表面形变的影响，从而建立液体透镜光学特性与薄 膜特性的对应关系表/图；建立液体透镜和薄膜特性对应关系的实验分析方法如下：通过 薄膜材料的形变实验，确定薄膜的杨氏模量和非线性形变参数；通过制作基于不同结构薄 膜的液体透镜，逐一测量薄膜特性与透镜表面形貌、透镜光学特性的对应关系，形成完整数 据库。
[0026] 步骤⑵中，实际应用领域的要求包括图像质量要求、调焦能力要求、系统尺寸要 求和成本要求。
[0027] 步骤（2)中，可变焦光学系统的设计具体通过光线追击方法实现，系统方案确定 后，液体透镜的光学特性也随之确定。
[0028] 步骤（3)中，液体透镜的制备方法如下：
[0029] (a)根据设计要求，确定液体透镜和薄膜的结构和材料特性；
[0030] (b)制作非均匀薄膜，方法如下：（i)制备薄膜母版，并选取设定的光敏或热敏弹 性材料；
[0031] (ii)利用旋涂或压印的方法获得非均匀薄膜；（iii)固化并剥离非均匀弹性薄 膜；
[0032] (C)利用非均匀弹性薄膜密封透镜腔体，并灌注光学液体；
[0033] (d)装配和连接透镜驱动装置。
[0034] 步骤（4)中，对光学系统进行评估时，综合评估各级次像差对光学系统的影响，分 析光学系统的调制传递函数MTF和波面形图，定性定量地考查非球面液体透镜对光学系统 光学特性的影响；对光学系统的优化指通过调整液体透镜和传统透镜的表面形貌、空间位 置、数量，达到改进光学品质、提高图像锐度和分辨率，减少光学元件、实现镜头小型化设计 的目的。
[0035] 步骤（4)中，步骤（4)中，透镜参数的评估包括透镜光学质量的评估，透镜薄膜制 备可行性、可重复性的评估，透镜系统装调良品率的评估；为优化透镜光学特性，可分别对 含有双面和单面薄膜的液体透镜进行评估和测试，选取优化的液体透镜结构；还应评估变 焦过程中非均匀薄膜的结构及形变，进而优化薄膜结构参数和薄膜材料参数。
[0036]本发明液体透镜及薄膜的利记博彩app可以获得任意形貌的液体透镜，减小人眼系统 的光学像差，优化视觉效果；此外，具有优良光学特性的液体透镜也可用于眼镜、便携式成 像设备等不同的光学成像领域。
【附图说明】
[0037] 图1为液体透镜表面形貌随压力变化图；
[0038] 图2为圆锥常数随压力变化曲线图；
[0039] 图3为凹形薄