基于介电弹性体驱动的Alvarez透镜变焦扫描装置

变焦扫描成像系统具有可变放大倍率和调整感兴趣区域使其位于视场中心的能力，适用于显微、照明、生物医学、摄影、智能手机和虚拟现实等领域。目前，实现变焦扫描成像的方法很多，主要包括微机电、伺服电机和手动。这些机械方法相对成熟，但存在物理尺寸大、重量重、功耗高、精度低、响应速度慢等局限性。本成果包括扫描装置和变焦装置。扫描装置通过在驱动器上涂抹柔性电极并分为四个象限，通过对四个象限中的一个或几个象限的组合施加电压，实现整个结构对感兴趣区域的扫描，使得介电弹性体发生变形，从而带动变焦装置的位置移动，到达感兴趣区域后改变Alvarez变焦透镜的焦距，对感兴趣区域进行变焦成像，实现对大范围内的变焦扫描成像。本成果能够仿照人眼的成像，将不在视野中央区域的目标通过视场转换至视场的中央区域，有效的降低光学系统视场边缘存在像差和畸变的问题，同时利用人眼中间区域高分辨成像的能力，提高对感兴趣区域的成像质量，在光学变焦扫描领域具有重要的应用价值和市场前景。

图1.介电弹性体驱动的Alvarez透镜变焦扫描装置与实物

可应用于显微成像、照明、生物医学、摄影、智能手机、虚拟现实等领域。

本成果可以实现变焦和扫描一体化成像，具有较大潜在市场规模，可用于需要快速变焦和扫描的光学领域。与传统变焦扫描方法相比，核心竞争力在于可以快速实现大变焦比的扫描成像，同时具有较低的成本，收益显著。

数据显示中国光学镜头市场规模在逐年增长，2023年达到161.3亿元(另有说法为超160亿)，同比增长3.9%。同时，中国精密光学市场规模也整体呈上升态势，预计未来将持续稳步增长。

市场需求：医疗、科研、工业检测等领域对高分辨率、高清晰度的光学成像系统的需求不断增加，为行业提供了广阔的发展空间。特别是在医疗领域，随着医疗技术的进步和人们对健康需求的提高，对医学影像设备的需求将持续增长。

图2.变焦扫描实验与结果