一、液態透鏡：電潤濕效應驅動曲率變化

1. 基本結構
   液態透鏡由兩種互不相溶的液體（如導電水溶液與絕緣硅油）封裝在透明圓筒形容器中構成。容器壁經疏水處理，使水溶液呈圓頂型聚集在中心，與硅油形成凸狀曲面。

2. 工作原理

   • 電潤濕效應（EWOD）：通過在電極上施加電壓，改變液體與電極之間的表面張力，從而調整液滴的接觸角（即液滴與電極表面的夾角）。
   • 曲率調整：電壓增加時，導電液體與電極的接觸面積增大，液滴被“壓扁”，曲率半徑減小，焦距變短；電壓減小時，液滴恢復原狀，焦距變長。
   • 數學表達：接觸角變化由公式?cosθ=cosθ0?+2dγ??0??V2?描述，其中?θ0??為初始接觸角，??為絕緣介質層介電常數，d?為絕緣層厚度，γ?為表面張力，V?為外加電壓。

3. 技術優勢

   • 無機械移動：僅通過電場控制，響應速度快（毫秒級），壽命長。
   • 高透光率：液體界面無底板或電極遮擋，光線穿透率高。
   • 小型化潛力：現有產品直徑可達3毫米，適合集成到手機、內窺鏡等緊湊設備中。

4. 應用場景

   • 手機攝像頭：輔助傳統透鏡實現快速自動對焦，尤其在低光或運動場景下表現優異。
   • 工業內窺鏡：快速調整焦距以觀察不同深度的組織，無需移動鏡頭。
   • 顯微鏡：實時聚焦不同深度的樣本，提高觀察效率。

二、彈性膜透鏡：液壓/氣壓驅動形變

1. 基本結構
   彈性膜透鏡以聚二甲基硅氧烷（PDMS）等彈性材料為邊界，分為兩類：
   • 透鏡單元與儲液槽分離：通過導管連接，外圍構架不可變形，彈性膜平而薄。
   • 透鏡腔與儲液槽集成：無需導管，至少一個邊界采用彈性膜，中央區域為透鏡孔徑，周圍為儲液槽。
2. 工作原理
   • 液壓/氣壓驅動：通過改變透鏡腔內液體體積，迫使彈性膜形變。
     • 液體泵入透鏡腔時，膜鼓起，曲率半徑減小，焦距變短。
     • 液體泵出透鏡腔時，膜下凹，曲率半徑增大，焦距變長。
   • 幾何光學關系：焦距?f?與曲率半徑?Rv?、固定曲率半徑?Rf?、彈性體折射率?nE?、填充物折射率?nL??相關，公式為?f1?=(nL??nE?)(Rv?1??Rf?1?)。
3. 技術優勢
   • 結構簡單：成本較低，易于集成到小型設備中。
   • 響應速度快：適合需要快速調焦的場景。
   • 可編程性：通過軟件控制預設多種焦距模式，甚至實現自動對焦。
4. 應用場景
   • AR/VR眼鏡：實時調整焦距以適應不同用戶的視力需求。
   • 消費級電子設備：如智能手表、運動相機等，實現緊湊型光學設計。
   • 激光加工：動態調整激光光束的焦距，提高加工精度。

三、兩種技術的對比與融合

融合趨勢：部分高端設備（如工業內窺鏡）已結合液態透鏡的快速響應和彈性膜透鏡的結構靈活性，通過混合驅動實現更精準的焦距控制。