Studies of dielectric liquid lenses and irises

• Main Authors: Tsai, Chih-Wei, 蔡智偉
• Other Authors: Yeh, J. Andrew
• Format: Others
• Language: en_US
• Published: 2010
• Online Access: http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/82495692205039976933

博士 === 國立清華大學 === 奈米工程與微系統研究所 === 98 === 本研究專注於開發具低耗電量與低驅動電壓的介電式液態透鏡與介電式液態光圈。其基本主體主要是以兩不互溶之等密度介電溶液組成，當外加電場通過兩液體所形成的介面時，由於兩液體具有介電常數差異，因而在介面上產生介電力，本研究即利用介電力作為兩光學調變元件的驅動機制。介電力會調變液態透鏡內之液體介面的形狀以達到調變屈光度的效果，在液態光圈則會調變液體介面的位置以控制光圈大小。 在介電式液態透鏡的研究主要是在於性能提升以及基本理論機制建立。藉由深入了解介電式液態透鏡的驅動機制，作為性能提升的基礎。本論文提出以作用力平衡模型建構出油珠接觸角與驅動電壓的經驗方程式，並且建立介電式液態透鏡的動態方程式以分析其調變時間。藉由理論分析，本論文提出新式的同心指叉式電極以降低驅動電壓以及縮短調變時間。在介電式液態透鏡性能提升研究的具體成果主要有下列幾點：實驗之介電式液態透鏡的直徑為5.0 mm，在接觸角從7°到63°的變化範圍內，其最大驅動電壓範圍為40 Vrms，屈光度變化可達到154D以及最大耗電量在0.3 mW。 本研究之介電式液態光圈是世界首創之調變液態光圈，其特性為具有連續性調變圓形光圈的能力。實驗量測之介電式光圈的起始孔徑為4 mm，在最大驅動電壓為160Vrms的作用下，其孔徑縮小為1.5 mm，孔徑變化率為62%。由於其驅動機制與介電式液態透鏡相同，故耗電量低，其最大耗電量為5 mW，可見光範圍內之光穿透率在85%以上。