一种焦距可调的凹透镜阵列及调节方法技术

本申请涉及一种焦距可调的凹透镜阵列及调节方法，其包括元微透镜阵列产生模块和透镜焦距调节模块，所述元微透镜阵列产生模块包括微流控芯片和液体入口，所述微流控芯片设有用于使液体中溶解的气体形成气泡透镜阵列的微流控通道，所述微流控通道与所述液体入口连通；所述透镜焦距调节模块包括压电片和信号发生器，所述信号发生器与压电片连接，并用于向所述压电片输入频率信号，使所述压电片根据所述频率信号，产生相应频率的声波，以控制所述微流控通道中气泡透镜阵列的气泡尺寸。本申请可以解决相关技术中制作完成后的凹透镜阵列结构固定，无法再根据具体的应用需求对焦距进行实时调节。行实时调节。行实时调节。

【技术实现步骤摘要】
一种焦距可调的凹透镜阵列及调节方法


[0001]本申请涉及微透镜阵列
，特别涉及一种焦距可调的凹透镜阵列及调节方法。

技术介绍

[0002]微透镜阵列作为一种多功能的光学元件，具有集成程度高，单元尺寸小的特点，可对入射光束进行光束整形，光线匀分和光学调焦，广泛用于照明光源、成像传感、显示和光伏领域。
[0003]根据形状来看，微透镜阵列可分为凹透镜阵列和凸透镜阵列。
[0004]当下的微透镜阵列研究和应用较多的是凸透镜阵列，关于凸透镜阵列的制作工艺也比较多样，比如喷墨打印，热熔回流技术，化学气相沉积技法，激光直写技术等。
[0005]相比较来说，凹透镜阵列在实际生活中也有许多应用场景，如进行高性能街道照明，像差调节，扩散器等，但是凹透镜阵列的制备技术比较单一，只有激光烧蚀、湿法烧蚀等材料局部去除类的技术。
[0006]而且，此类技术制备出的凹透镜阵列表面往往比较粗糙，并且制作完成后的凹透镜阵列结构固定，无法再根据具体的应用需求对焦距进行实时调节。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供一种焦距可调的凹透镜阵列及调节方法，以解决相关技术中制作完成后的凹透镜阵列结构固定，无法再根据具体的应用需求对焦距进行实时调节。
[0008]第一方面，提供了一种焦距可调的凹透镜阵列，其包括：
[0009]元微透镜阵列产生模块，所述元微透镜阵列产生模块包括微流控芯片和液体入口，所述微流控芯片设有用于使液体中溶解的气体形成气泡透镜阵列的微流控通道，所述微流控通道与所述液体入口连通；
[0010]透镜焦距调节模块，所述透镜焦距调节模块包括压电片和信号发生器，所述信号发生器与压电片连接，并用于向所述压电片输入频率信号，使所述压电片根据所述频率信号，产生相应频率的声波，以控制所述微流控通道中气泡透镜阵列的气泡尺寸。
[0011]一些实施例中，所述微流控通道包括第一层空腔和第二层凹坑阵列，所述第二层凹坑阵列位于所述第一层空腔上方，所述第二层凹坑阵列包括若干个用于捕获气泡的凹坑，且所述凹坑与所述第一层空腔连通。
[0012]一些实施例中，所述第一层空腔的高度为100μm，所述凹坑的深度为50μm，所述第二层凹坑阵列的阵列规格为5
×
4凹坑阵列，凹坑的半径为50μm，凹坑与凹坑之间的距离为700μm。
[0013]一些实施例中，所述液体入口连接有微流泵；
[0014]和/或，所述压电片为环形，且所述元微透镜阵列产生模块位于所述压电片中部；
[0015]和/或，所述信号发生器与压电片之间连接有功率放大器；
[0016]和/或，从所述液体入口进入微流控通道中的液体流速为1～2.5μl/min。
[0017]一些实施例中，所述凹透镜阵列还包括载玻片，所述元微透镜阵列产生模块和压电片固定于所述载玻片上。
[0018]一些实施例中，所述元微透镜阵列产生模块和压电片通过粘合剂固定在所述载玻片上。
[0019]一些实施例中，所述粘合剂采用光固化树脂。
[0020]一些实施例中，所述光固化树脂为紫外光固化树脂。
[0021]第二方面，提供了一种如上任一所述的焦距可调的凹透镜阵列的调节方法，其包括：
[0022]根据目标焦距，以及焦距关于频率和作用时间的映射关系，获取压电片产生声波的目标频率以及目标作用时间；
[0023]通过信号发生器，控制压电片产生目标频率的声波，并持续目标作用时间。
[0024]一些实施例中，其还包括获取焦距关于频率和作用时间的映射关系的步骤，且获取焦距关于频率和作用时间的映射关系包括：
[0025]通过信号发生器，控制压电片产生不同频率的声波，并持续不同的作用时间，获得不同频率和不同作用时间下气泡的焦距；
[0026]以焦距为因变量，频率和作用时间为自变量，进行曲线拟合，得到焦距关于频率和作用时间的映射关系。
[0027]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0028]本申请结构比较简单，主要包括元微透镜阵列产生模块和透镜焦距调节模块两个模块，当液体以适当的速度从液体入口进入微流控芯片的微流控通道后，由于表面张力的钉扎作用，微流控通道会捕获、留住液体中溶解的气体，并使之作为气泡核，形成气泡透镜阵列，即得到元微透镜阵列。
[0029]而通过调整信号发生器的频率和功率，向压电片发射频率信号，使压电片根据频率信号，产生相应频率的声波，使气泡透镜阵列的气泡长大，调整气泡尺寸。
[0030]可见，本申请利用微流控通道捕捉液体中溶解的气体形成气泡透镜阵列，再利用声波在气泡核处产生空化作用，控制气液界面的移动，从而实现对凹透镜阵列焦距的实时可调。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本申请实施例提供的焦距可调的凹透镜阵列示意图；
[0033]图2为本申请实施例提供的焦距可调的凹透镜阵列断面图；
[0034]图3为本申请实施例提供的气泡透镜阵列三维图；
[0035]图4为本申请实施例提供的气泡透镜阵列不同焦距示意图；
[0036]图5为本申请实施例提供的不同频率对气泡透镜阵列大小影响示意图；
[0037]图6为本申请实施例提供的焦距可调的凹透镜阵列成像效果图。
[0038]图中：1、微流控芯片；2、气泡透镜阵列；3、压电片；4、第一层空腔；5、第二层凹坑阵列；6、载玻片。
具体实施方式
[0039]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0040]参见图1和图2所示，本申请实施例提供了一种焦距可调的凹透镜阵列，其包括元微透镜阵列产生模块和透镜焦距调节模块，元微透镜阵列产生模块包括微流控芯片1和液体入口、液体出口，微流控芯片1设有用于使液体中溶解的气体形成气泡透镜阵列2的微流控通道，微流控通道与液体入口和液体出口连通；透镜焦距调节模块包括压电片3和信号发生器，信号发生器与压电片3连接，并用于向压电片3输入频率信号，使压电片3根据频率信号，产生相应频率的声波，以控制微流控通道中气泡透镜阵列2的气泡尺寸。
[0041]本申请结构比较简单，主要包括元微透镜阵列产生模块和透镜焦距调节模块两个模块，当液体以适当的速度从液体入口进入微流控芯片1的微流控通道后，由于表面张力的钉扎作用，微流控通道会捕获、留住液体中溶解的气体，并使之作为气泡核本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焦距可调的凹透镜阵列，其特征在于，其包括：元微透镜阵列产生模块，所述元微透镜阵列产生模块包括微流控芯片(1)和液体入口，所述微流控芯片(1)设有用于使液体中溶解的气体形成气泡透镜阵列(2)的微流控通道，所述微流控通道与所述液体入口连通；透镜焦距调节模块，所述透镜焦距调节模块包括压电片(3)和信号发生器，所述信号发生器与压电片(3)连接，并用于向所述压电片(3)输入频率信号，使所述压电片(3)根据所述频率信号，产生相应频率的声波，以控制所述微流控通道中气泡透镜阵列(2)的气泡尺寸。2.如权利要求1所述的焦距可调的凹透镜阵列，其特征在于：所述微流控通道包括第一层空腔(4)和第二层凹坑阵列(5)，所述第二层凹坑阵列(5)位于所述第一层空腔(4)上方，所述第二层凹坑阵列(5)包括若干个用于捕获气泡的凹坑，且所述凹坑与所述第一层空腔(4)连通。3.如权利要求2所述的焦距可调的凹透镜阵列，其特征在于：所述第一层空腔(4)的高度为100μm，所述凹坑的深度为50μm，所述第二层凹坑阵列(5)的阵列规格为5
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4凹坑阵列，凹坑的半径为50μm，凹坑与凹坑之间的距离为700μm。4.如权利要求1所述的焦距可调的凹透镜阵列，其特征在于：所述液体入口连接有微流泵；和/或，所述压电片(3)为环形，且所述元微透镜阵列产生模块位于所述压电片(3)中部；和/或，所述信号发生器与压电片(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨奕，胡清昊，胡学佳，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：