專利名稱：一種可變焦硅膠透鏡及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，尤其是涉及一種可變焦硅膠透鏡及其制作方法。
背景技術(shù)：
變焦鏡頭有很多應(yīng)用，比如在照相時(shí)拉進(jìn)遠(yuǎn)處的景物、攝像時(shí)景物的切換、監(jiān)控時(shí)細(xì)節(jié)的具體化等等。傳統(tǒng)的變焦鏡頭就是利用鏡頭中鏡片或者鏡片組的線性或者非線性移動(dòng)，使鏡頭系統(tǒng)焦距發(fā)生變化，從而使鏡頭成像共軛面發(fā)生移動(dòng)的系統(tǒng)。由于鏡頭成像時(shí)，不同共軛面有不同的垂軸放大率，所以在像面上會(huì)產(chǎn)生不同大小的景物像。變焦鏡頭一般 包含四個(gè)系統(tǒng)，分別稱為前固定組、變倍組、補(bǔ)償組和后固定組。前后固定組通常保持位置不變，變倍組發(fā)生線性移動(dòng)，而補(bǔ)償組利用凸輪帶動(dòng)以發(fā)生非線性移動(dòng)。一般要求，鏡頭在變焦時(shí)，保持像面位置不動(dòng)。當(dāng)鏡頭尺寸逐漸減小時(shí)，鏡頭系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變焦會(huì)比較固難，因?yàn)樵阽R片或鏡片組之間必需保留足夠的距離，使之移動(dòng)產(chǎn)生較大的焦距變化以實(shí)現(xiàn)變焦。為了克服在微小型情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)變焦的難題，本發(fā)明專利提出了一種新的透鏡，即全硅膠透鏡。全娃膠透鏡是利用美國(guó)道康寧(Dowconing)、中國(guó)淳昌(Chunchang)、日本信越(Shin-Etsu)等各種娃膠液體注入到金屬、塑料等模具中，在一定條件下風(fēng)干去水,鑄造成硅膠透鏡，然后在硅膠透鏡的外面套上伸縮可調(diào)的金屬環(huán)、塑料環(huán)、發(fā)條或各種材質(zhì)的繩索。在硅膠透鏡外套收縮或者放松時(shí)，會(huì)擠壓或釋放硅膠透鏡的邊緣，從而使硅膠透鏡改變曲率并最終改變焦距的一種適應(yīng)性透鏡。由于鑄造方法可以制作極小的硅膠透鏡，并且焦距可變，可以潛在地應(yīng)用在微小型透鏡上，如手機(jī)鏡頭、數(shù)碼相機(jī)鏡頭、攝像頭、監(jiān)控鏡頭、微光機(jī)電、芯片實(shí)驗(yàn)室等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問(wèn)題的不足，提供一種可變焦硅膠透鏡及其制作方法，克服在微小型情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)變焦的難題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題的不足，所采用的技術(shù)方案是一種可變焦硅膠透鏡，包括雙面凸透鏡，所述的雙面凸透鏡由彈性材料制成，雙面凸透鏡的邊緣上設(shè)置有帶環(huán)形凹槽的變焦環(huán)，在變焦環(huán)上設(shè)置有調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置套設(shè)在凹槽內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置控制變焦環(huán)直徑的改變。所述的雙面凸透鏡采用硅膠制成。所述的變焦環(huán)為帶有凹槽的金屬環(huán)或者塑料環(huán)中的一種。所述的金屬環(huán)上設(shè)置有豁口。 所述的塑料環(huán)上設(shè)置有豁口，采用硬質(zhì)塑料制成。所述的調(diào)節(jié)裝置為發(fā)條或繩索中的一種。一種所述的可變焦硅膠透鏡的制作方法，包括以下步驟
一、取娃膠液體，備用；二、用注射器抽取步驟一中的硅膠液體，注入到雙面凸透鏡澆注模具中；
三、將步驟二中注入模具的硅膠液體，在模具中風(fēng)干去水，使其成型之后，從模具中取出得到雙面凸透鏡；
四、將步驟三中所得到的雙面凸透鏡進(jìn)行處理，去除雙面凸透鏡邊緣的不平整或者多余的突起；
五、將步驟四中處理得到的雙面凸透鏡邊緣處套上一個(gè)變焦環(huán)；
六、在步驟五中所得到雙面凸透鏡的變焦環(huán)上再纏上調(diào)節(jié)裝置，制得可變焦透鏡。所述的步驟三中的風(fēng)干去水過(guò)程，控制風(fēng)干溫度為25-120°。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過(guò)從側(cè)面擠壓硅膠透鏡，改變透鏡的兩個(gè)表面曲率半徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變焦；該透鏡具有高復(fù)制性、體積小，重量輕，可以連續(xù)變焦，響應(yīng)速度快， 成像質(zhì)量?jī)?yōu)異，成本低廉的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于數(shù)碼攝像頭、門外窺系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)內(nèi)窺鏡、筆記本電腦攝像頭和監(jiān)控系統(tǒng)等。


圖I為本發(fā)明中可變焦硅膠透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中可變焦硅膠透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖。圖3為本發(fā)明中雙面凸透鏡的示意圖。圖4為本發(fā)明中變焦環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明中變焦環(huán)的側(cè)視圖。圖6為本發(fā)明中模具的安裝示意圖。圖7為端蓋a的仰視圖。圖8為端蓋a的示意圖 圖9為端蓋b的內(nèi)部示意圖。圖示標(biāo)記1、變焦環(huán)；2、雙面凸透鏡；3、凹槽；4、調(diào)節(jié)裝置；5、豁口 ；6、端蓋a ;7、透氣環(huán)；8、注液孔；9、端蓋b ;10、內(nèi)表面a ;11、內(nèi)表面b。
具體實(shí)施例方式如圖所示，具體實(shí)施方式
如下
一種可變焦硅膠透鏡，包括雙面凸透鏡2，所述的雙面凸透鏡由彈性材料制成，雙面凸透鏡2的邊緣上設(shè)置有帶環(huán)形凹槽3的變焦環(huán)1，在變焦環(huán)I上設(shè)置有調(diào)節(jié)裝置4，調(diào)節(jié)裝置4套設(shè)在凹槽3內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置4控制變焦環(huán)的改變。所述的雙面凸透鏡2采用硅膠制成。所述的變焦環(huán)I為帶有凹槽3的金屬環(huán)或者塑料環(huán)中的一種，通過(guò)強(qiáng)化膠水粘貼固定在雙面凸透鏡2邊緣，以防止在擠壓或者放松雙面凸透鏡2邊緣時(shí)出現(xiàn)滑動(dòng)或者脫落現(xiàn)象。所述的調(diào)節(jié)裝置4為發(fā)條或者繩索中的一種，或者采用其它能夠控制變焦環(huán)I收縮的形式。通過(guò)控制調(diào)節(jié)裝置4，給發(fā)條或者繩索等一個(gè)拉緊或者收縮的控制力，則會(huì)擠壓或者釋放變焦環(huán)1，雙面凸透鏡2的口徑就會(huì)減小或增加，因此整個(gè)硅膠透鏡的焦距就會(huì)變小或變大。
所述的金屬環(huán)上設(shè)置有豁口 5，以便于在調(diào)節(jié)裝置4的控制下豁口 9就會(huì)縮小或者增大，使金屬環(huán)的變形，來(lái)實(shí)現(xiàn)變焦。所述的塑料環(huán)上設(shè)置有豁口，采用硬質(zhì)塑料制成，以便于在調(diào)節(jié)裝置4的控制下豁口 9就會(huì)縮小或者增大,使金屬環(huán)的變形,來(lái)實(shí)現(xiàn)變焦。最初的雙面凸透鏡口徑為久經(jīng)過(guò)擠壓后口徑環(huán)狀地縮小7。所有可變焦硅膠透鏡的參數(shù)列于表I ;
表I全硅膠變焦透鏡的參數(shù)
說(shuō)明鎌說(shuō)明 —
原透鏡口徑d新透鏡中心厚度
邊緣厚度由原透鏡中心厚度· 新透鏡上表面半徑如原透鏡上表面半徑
新透鏡下表面半徑原透鏡下表面半徑
新透鏡上表面矢高原透鏡上表面矢高
新透鏡下表面矢高h(yuǎn)。原透鏡下表面矢高
半口徑變化L繩索變化長(zhǎng)度
~Γ~新透鏡焦距.ft原透鏡焦距
折射率=1.430r::,上分透鏡原體積
變倍比Fi上分透鏡新體積
I 上分透鏡比率「n； JT—
如果繩索拉伸或者放松的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則其與半口徑變化7的關(guān)系為 2i￡)/2-2^/2-/)=1
I= Liln(I)
硅膠透鏡最初的焦距為
0— C -i)W^0-i 10)+( -iH]⑵
將整個(gè)硅膠透鏡分為兩個(gè)平凸透鏡，這兩個(gè)平凸透鏡在整個(gè)變焦過(guò)程中體積不變，一部分可變焦硅膠透鏡邊緣比率為a即可變焦硅膠透鏡的邊緣厚度為#。則可變焦硅膠透鏡的原體積為
^io =xp+ —為。(3i 10 - A10)(3)
當(dāng)半口徑變化7后，新透鏡的體積為
F1 = ^jD-Zj xj + I(4)
其中
n I , (D —2i)2,、
Rl = -It1 +---(5)
12 1 SA1由體積不變的規(guī)律可得匕=,我們記F =匕0 ^ ,則有
權(quán)利要求
1.一種可變焦硅膠透鏡，包括雙面凸透鏡(2)，其特征在于所述的雙面凸透鏡由彈性材料制成，雙面凸透鏡(2 )的邊緣上設(shè)置有帶環(huán)形凹槽(3 )的變焦環(huán)(I)，在變焦環(huán)(I)上設(shè)置有調(diào)節(jié)裝置(4)，調(diào)節(jié)裝置(4)套設(shè)在凹槽(3)內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)裝置(4)控制變焦環(huán)直徑的改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可變焦硅膠透鏡，其特征在于所述的雙面凸透鏡(2)采用娃膠制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可變焦硅膠透鏡，其特征在于所述的變焦環(huán)(I)為帶有凹槽(3)的金屬環(huán)或者塑料環(huán)中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可變焦硅膠透鏡，其特征在于所述的金屬環(huán)上設(shè)置有豁口(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可變焦硅膠透鏡，其特征在于所述的塑料環(huán)上設(shè)置有豁口(5)，采用硬質(zhì)塑料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可變焦硅膠透鏡，其特征在于所述的調(diào)節(jié)裝置(4)為發(fā)條或繩索中的一種。
7.—種權(quán)利要求I所述的可變焦硅膠透鏡的制作方法，其特征在于包括以下步驟 一、取娃膠液體，備用； 二、用注射器抽取步驟一中的硅膠液體，注入到雙面凸透鏡澆注模具中； 三、將步驟二中注入模具的硅膠液體，在模具中風(fēng)干去水，使其成型之后，從模具中取出得到雙面凸透鏡； 四、將步驟三中所得到的雙面凸透鏡進(jìn)行處理，去除雙面凸透鏡邊緣的不平整或者多余的突起； 五、將步驟四中處理得到的雙面凸透鏡邊緣處套上一個(gè)變焦環(huán)； 六、在步驟五中所得到雙面凸透鏡的變焦環(huán)上再纏上調(diào)節(jié)裝置，制得可變焦透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種可變焦硅膠透鏡的制作方法，其特征在于所述的步驟三中的風(fēng)干去水過(guò)程，控制風(fēng)干溫度為25-120°。
全文摘要
一種可變焦硅膠透鏡及其制作方法，硅膠透鏡包括雙面凸透鏡，雙面凸透鏡的邊緣上設(shè)置有帶環(huán)形凹槽的變焦環(huán)，在變焦環(huán)上設(shè)置有拉鏈，拉鏈套設(shè)在凹槽上，本發(fā)明通過(guò)將硅膠液體注入特殊模具，并且經(jīng)過(guò)加工處理得到可變焦硅膠透鏡，本發(fā)明通過(guò)從側(cè)面擠壓硅膠透鏡，改變透鏡的兩個(gè)表面曲率半徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變焦；該透鏡具有高復(fù)制性、體積小，重量輕，可以連續(xù)變焦，響應(yīng)速度快，成像質(zhì)量?jī)?yōu)異，成本低廉的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于數(shù)碼攝像頭、門外窺系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)內(nèi)窺鏡、筆記本電腦攝像頭和監(jiān)控系統(tǒng)等。
文檔編號(hào)G02B3/00GK102944929SQ201210512949
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者趙存華, 王海霞, 付宏志, 丁超亮, 魯高奇, 韓振偉, 李文姣 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)師范學(xué)院