软电介质可调焦镜头是一种新型微光学镜头,通过改变加载在镜头上的电压改变其焦距(镜头直径)。该类镜头目前有两种构造形式,且都由软电介质薄膜、液体和刚性框架组成,一种为分离式可调焦镜头,另一种为集成式可调焦镜头。为了能使镜头更好地应用于实际中,设计人员需要确定两类镜头中电压与焦距(镜头直径)的函数关系,以及相关镜头参数对两者关系和焦距(镜头直径)最大变化量的影响。镜头参数包括软电介质薄膜预拉伸、镜头比例尺寸和液体体积。为了保证两类镜头安全有效地工作,还需要对镜头可能出现的失效行为进行预测判断。因此,为了满足上述要求,本文分别对两类镜头进行了以下研究工作:1.首先对软电介质薄膜的变形进行分析,发现虽然其在边界处有不均匀变形,但是不均匀变形范围较小且对镜头的变焦影响有限,因此假设软电介质薄膜的变形为均匀变形。2.根据软电介质薄膜均匀变形假设和能量法,建立微型镜头的控制方程。3.确定软电介质薄膜的材料模型。并由该材料模型推导出,在变形过程中薄膜内的应力和主伸长的表达式。简化并求解该控制方程。4.对计算结果同已有的实验结果对比。求解在变焦过程中软电介质薄膜内应力、应变和电场强度。改变镜头参数——软电介质薄膜预拉伸、镜头比例尺寸和液体体积——再次计算,确定镜头参数对镜头中电压和焦距(镜头直径)关系的影响。研究结果表明:1.均匀变形假设下的计算结果与实验结果吻合地较好,能够准确预测镜头中电压和焦距(镜头直径)的关系。2.在工作过程中,微型镜头不会失效。3.软电介质薄膜预拉伸和镜头比例尺寸对电压和焦距(镜头直径)的关系影响较大,而液体体积对两者关系的影响则十分微小。两类镜头在均匀变形假设下的力学模型,其控制方程比较简单,计算过程也十分简洁,因此更方便于相关设计人员进行参考。