專利名稱：一種遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種液體變焦透鏡，尤其是涉及一種遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡。
背景技術(shù)：
鏡頭是相機(jī)模塊的靈魂，傳統(tǒng)的鏡頭都是使用玻璃或者塑料作為基材，經(jīng)過(guò)像差校正以滿足成像的需要。在很多情況下，如拍照時(shí)拉近景物與相機(jī)的距離、顯微時(shí)觀看尺度不同的微生物、攝像的聚焦點(diǎn)遠(yuǎn)近的需求、監(jiān)控的更細(xì)節(jié)化或擴(kuò)大監(jiān)控范圍、觀察遠(yuǎn)近不同的物體時(shí)望遠(yuǎn)鏡變換放大倍率等等，都需要鏡頭的焦距發(fā)生變化，即變焦鏡頭。傳統(tǒng)的變焦鏡頭一般使用數(shù)個(gè)鏡片組成一個(gè)透鏡組，然后由2 4個(gè)透鏡組組成變焦鏡頭，利用透鏡組間的間隔線性或者非線性變化來(lái)實(shí)現(xiàn)變焦。為了獲得良好的像質(zhì)，有時(shí)侯必須增加鏡片的數(shù)量。鏡片數(shù)量的增加和透鏡組的移動(dòng)，必然導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性進(jìn)一步增加，進(jìn)而制作成本增加、體積增大，在一些極端情況下，如超小超輕超薄等，像質(zhì)校正變得十分困難。例如手機(jī)鏡頭，在總厚度要求小于Icm的情況下，利用鏡片間移動(dòng)實(shí)現(xiàn)變焦，基本上是不可能的。因此，目前的手機(jī)鏡頭基本上都沒(méi)有光學(xué)變焦，只有通過(guò)軟件插值的方法實(shí)現(xiàn)的數(shù)字變焦，數(shù)字變焦必然大幅度降低像質(zhì)。為了克服在微小型情況下無(wú)法變焦的難題，目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)提出了一些新型變焦微透鏡技術(shù)，液體變焦透鏡就是其中的一種。液體變焦透鏡是使用液體作為折光介質(zhì)，在機(jī)械擠壓或者電壓驅(qū)動(dòng)下，使包圍液體的儲(chǔ)液腔的薄膜曲率發(fā)生改變，從而使之焦距發(fā)生改變。液體變焦透鏡具有體積小、連續(xù)變焦、響應(yīng)速度快、輕質(zhì)、像質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。液體變焦透鏡在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、醫(yī)學(xué)內(nèi)窺鏡、近視眼鏡、望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡等系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。液體變焦透鏡根據(jù)變焦原理和結(jié)構(gòu)不同，可以分為兩種形式機(jī)械驅(qū)動(dòng)式單液體透鏡和電濕潤(rùn)式雙液體透鏡。機(jī)械驅(qū)動(dòng)式單液體透鏡是利用機(jī)械外力擠壓或抽注液體，使包含彈性透明薄膜的液體腔內(nèi)體積發(fā)生改變，從而使彈性透明薄膜凸起或凹陷，以改變透鏡焦距；機(jī)械驅(qū)動(dòng)式單液體透鏡結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制精度和可靠性受到很大限制。電濕潤(rùn)式雙液體透鏡是利用電毛細(xì)現(xiàn)象，利用外加電壓驅(qū)動(dòng)兩種互不相溶的液體接觸面以改變兩種液體與設(shè)置在兩種液體間的憎水性絕緣層之間的接觸角，使液面曲率改變，實(shí)現(xiàn)變焦；這種液體變焦透鏡制作復(fù)雜，工藝難度高，并且驅(qū)動(dòng)電壓較大，已經(jīng)超出了 36V的人體安全電壓。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程操控、連續(xù)變焦。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其由變焦組件、中空橡皮管和控制組件組成；變焦組件包括主體、位于主體上面的上蓋板和位于主體下面的下蓋板，上蓋板、下蓋板均采用透明材料，主體由上部的內(nèi)套管和下部的外套管連接組成，內(nèi)套管外部呈階梯狀，內(nèi)套管下部階梯處與外套管之間設(shè)置有密封環(huán)，透明彈性薄膜套設(shè)在內(nèi)套管下端面且由密封環(huán)壓緊， 透明彈性薄膜、外套管與下蓋板之間形成一腔室，腔室內(nèi)填充有液體，外套管下部?jī)蓚?cè)分別設(shè)置有與外套管內(nèi)部腔室相通的排氣孔和進(jìn)液嘴，進(jìn)液嘴通過(guò)密封螺釘進(jìn)行密封；進(jìn)液嘴外端部與中空橡皮管一端相連，中空橡皮管另一端與控制組件連接。所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其上蓋板、下蓋板為光學(xué)玻璃或有機(jī)玻璃。所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其上蓋板、下蓋板與主體通過(guò)膠水粘接。所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其變焦組件的主體中，內(nèi)套管外壁上設(shè)有螺紋，外套管內(nèi)壁上設(shè)有螺紋，二者通過(guò)螺紋配合連接。所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其密封環(huán)外部套設(shè)有防水橡膠套。所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其控制組件包括一內(nèi)部設(shè)置有空腔的殼體，殼體兩端均具有與空腔相通的通孔；一手柄由把手部和連桿部一體組成，手柄的連桿部伸入殼體內(nèi)部的空腔中，連桿部與殼體內(nèi)壁之間螺紋連接。所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其控制組件的殼體外壁上設(shè)有對(duì)應(yīng)于變焦組件的焦距值的刻度。所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其控制組件的手柄上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)。所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其變焦組件的外套管內(nèi)填充的液體采用水、四氯化碳、甘油、松節(jié)油或橄欖油。所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其透明彈性薄膜采用ETFE膜、聚二甲基硅氧烷、PTEF膜、TPU、乳膠薄膜或SYLGARD 184制作的薄膜。所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其變焦組件的內(nèi)套管、外套管、密封環(huán)、進(jìn)液嘴、密封螺釘、以及控制組件的殼體、手柄采用金屬、鋼化玻璃、鋼化陶瓷或強(qiáng)化塑料材質(zhì)。所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，設(shè)定控制組件擠壓液體進(jìn)入腔室的體積為 V，變焦組件的通光口徑為2r，則液體進(jìn)入腔室的體積為V時(shí)，彈性薄膜彈起的最大高度為 h，此時(shí)彈性薄膜形成的球缺體積就是V ；設(shè)定液體的折射率為n，透鏡焦距Γ為
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其特征是其由變焦組件(1)、中空橡皮管(3) 和控制組件(4)組成；變焦組件包括主體、位于主體上面的上蓋板(5)和位于主體下面的下蓋板(13)，上蓋板、下蓋板均采用透明材料，主體由上部的內(nèi)套管(10)和下部的外套管 (11)連接組成，內(nèi)套管外部呈階梯狀，內(nèi)套管下部階梯處與外套管之間設(shè)置有密封環(huán)(6)， 透明彈性薄膜(2)套設(shè)在內(nèi)套管下端面且由密封環(huán)壓緊，透明彈性薄膜、外套管與下蓋板之間形成一腔室(9)，腔室內(nèi)填充有液體，外套管下部?jī)蓚?cè)分別設(shè)置有與外套管內(nèi)部腔體相通的排氣孔(8)和進(jìn)液嘴(12)，進(jìn)液嘴通過(guò)密封螺釘進(jìn)行密封；進(jìn)液嘴外端部與中空橡皮管一端相連，中空橡皮管另一端與控制組件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其特征是其上蓋板(5)、下蓋板(13)與主體通過(guò)膠水粘接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其特征是其變焦組件的主體中，內(nèi)套管(10)外壁上設(shè)有螺紋，外套管(11)內(nèi)壁上設(shè)有螺紋，二者通過(guò)螺紋配合連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其特征是其密封環(huán)(6)外部套設(shè)有防水橡膠套(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其特征是其控制組件(4)包括一內(nèi)部設(shè)置有空腔的殼體(15)，殼體兩端均具有與空腔相通的通孔；一手柄(16)由把手部和連桿部一體組成，手柄的連桿部伸入殼體內(nèi)部的空腔中，連桿部與殼體內(nèi)壁之間螺紋連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其特征是其控制組件(4)的殼體(15)外壁上設(shè)有對(duì)應(yīng)于變焦組件的焦距值的刻度；或者控制組件的手柄(16)上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其特征是其變焦組件的外套管內(nèi)填充的液體采用水、四氯化碳、甘油、松節(jié)油或橄欖油。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其特征是其透明彈性薄膜采用ETFE膜、聚二甲基硅氧烷、PTEF膜、TPU、乳膠薄膜或SYLGARD 184制作的薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其特征是其變焦組件的內(nèi)套管、外套管、密封環(huán)、進(jìn)液嘴、密封螺釘、以及控制組件的殼體、手柄采用金屬、鋼化玻璃、鋼化陶瓷或強(qiáng)化塑料材質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其特征是設(shè)定控制組件擠壓液體進(jìn)入腔室的體積為V，變焦組件的通光口徑為2r，則液體進(jìn)入腔室的體積為V時(shí)，彈性薄膜彈起的最大高度為h，此時(shí)彈性薄膜形成的球缺體積就是V ；設(shè)定液體的折射率為n， 透鏡焦距f'為
全文摘要
本發(fā)明公開一種遠(yuǎn)程操控式液體連續(xù)變焦透鏡，其由變焦組件、中空橡皮管和控制組件組成；變焦組件包括主體、位于主體上面的上蓋板和位于主體下面的下蓋板，主體由上部的內(nèi)套管和下部的外套管連接組成，內(nèi)套管外部呈階梯狀，內(nèi)套管下部階梯處與外套管之間設(shè)置有密封環(huán)，透明彈性薄膜套設(shè)在內(nèi)套管下端面且由密封環(huán)壓緊，透明彈性薄膜、外套管與下蓋板之間形成一腔室，腔室內(nèi)填充有液體，外套管下部?jī)蓚?cè)分別設(shè)置有與外套管內(nèi)部腔室相通的排氣孔和進(jìn)液嘴，進(jìn)液嘴通過(guò)密封螺釘進(jìn)行密封；進(jìn)液嘴外端部與中空橡皮管一端相連，中空橡皮管另一端與控制組件連接。本發(fā)明能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程操控、連續(xù)變焦，具有體積小、質(zhì)量輕、響應(yīng)速度快、成像質(zhì)量?jī)?yōu)異的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B3/14GK102385078SQ20111032608
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者崔東慶, 李聰聰, 趙存華, 高常留, 魏大嶺 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)師范學(xué)院