專利名稱：一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料光學(xué)領(lǐng)域，具體涉及照相、攝影、照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、數(shù)碼相機(jī)、照相手機(jī)等應(yīng)用的鏡頭變焦成像技術(shù)，更具體地說，涉及一種焦距可變的光學(xué)鏡頭。
照相、攝影是人們?nèi)臻L(zhǎng)生活中一種非常廣泛的文化娛樂活動(dòng)，幾乎已成為人們現(xiàn)代生活的一個(gè)必不可少、密不可分的組成部分，各種照相機(jī)、攝像機(jī)等照相攝影設(shè)備和照相、攝影活動(dòng)隨處可見。但現(xiàn)在的照相攝影設(shè)備中的光學(xué)成像鏡頭幾乎還青一色的是玻璃、有機(jī)玻璃等透明材料加工而成的固體鏡頭，需要精細(xì)研磨，生產(chǎn)成本很高；且一旦制成，焦距固定不變，在攝影成像過程中要實(shí)現(xiàn)縮放變焦功能，只能靠伸縮影頭等機(jī)電動(dòng)作，故結(jié)構(gòu)精密、復(fù)雜，幾何尺寸大，生產(chǎn)、加工難度高，生產(chǎn)效率低下，不利于推廣普及。如果能生產(chǎn)出一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭，則對(duì)于普及照相攝影活動(dòng)，充實(shí)人們?nèi)粘Ｎ幕囆g(shù)生活意義重大。
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)焦距可變的廉價(jià)鏡頭的技術(shù)和方法，它利用鏡頭的焦距可變功能，可大大降低光學(xué)成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和幾何尺寸，便于攝像設(shè)備小巧化、微型化、大批量生產(chǎn)和推廣普及。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)造一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭(見附圖
)，其由兩層圓形透明有機(jī)薄膜1和2，密封于其間的鏡頭骨架3和透明液體4，與其相連通的細(xì)導(dǎo)管5和工作原理類似于醫(yī)用注射器的“壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)”6(圖中虛線框部分)構(gòu)成。
本發(fā)明的特征在于，兩層圓形透明有機(jī)薄膜1和2具有一定伸縮性，密封于其中間的透明液體4具有高折射率，它們共同構(gòu)成一個(gè)凸透鏡，通過調(diào)節(jié)注入膜間液體的壓力和體積進(jìn)而改變凸透鏡的形狀和表面曲率，來改變鏡頭的焦距。
本發(fā)明的特征還在于，鏡頭中透明液體4壓力和體積的變化是由與其相通的細(xì)導(dǎo)管5連接到外部的壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)6提供的，壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)工作原理類似于醫(yī)用注射器，可結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品要求靈活設(shè)計(jì)成各種形狀和方式，通過推拉、按壓其機(jī)構(gòu)活塞來調(diào)節(jié)鏡頭內(nèi)液體壓力，改變鏡頭形狀，實(shí)現(xiàn)鏡頭變焦功能。
本發(fā)明的特征還在于，密封于薄膜鏡頭內(nèi)的鏡頭骨架3為具有一定彈性的開口圓環(huán)形，利用其張力調(diào)節(jié)鏡頭內(nèi)壓力平衡，保持鏡頭的形狀和恢復(fù)，并有助于鏡頭的機(jī)械裝配。
本發(fā)明的特征還在于，壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)6的機(jī)械動(dòng)作可以采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以利用電磁引力，磁致伸縮，壓電陶瓷等電一機(jī)變換原理，通過專門設(shè)計(jì)的電子檢測(cè)反饋和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的特征還在于，密封于薄膜鏡頭內(nèi)的鏡頭骨架3可以是金屬材料，在自動(dòng)調(diào)節(jié)模式中還可以兼做自動(dòng)控制電極，如果利用液體熱脹冷縮原理，通過給金屬骨架3通電流加熱或高頻感應(yīng)加熱薄膜間液體，則無需外部的“壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)”6，也可實(shí)現(xiàn)鏡頭的變形和變焦功能。
本發(fā)明的特征還在于，鏡頭的其中一層薄膜也可以用凸出、平整或凹進(jìn)的有機(jī)定形鏡片取代，這樣一來，與另一層曲率可變的薄膜鏡面可組合成用途更廣的各種復(fù)合鏡頭。
本發(fā)明一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭與傳統(tǒng)的由多片光學(xué)玻璃鏡片組合成的變焦鏡頭相比，其生產(chǎn)原料有機(jī)薄膜和透明液體可選種類多，價(jià)格低廉易得，且可以利用高頻加熱塑料密封機(jī)之類的簡(jiǎn)易設(shè)備和模具大批量生產(chǎn)，投資小，見效快。因不再需要傳統(tǒng)的光學(xué)鏡片精密研磨設(shè)備和研磨加工，可大大提高生產(chǎn)效率。而且僅用一個(gè)鏡頭，就可以替代傳統(tǒng)的由多個(gè)光學(xué)玻璃鏡片組合成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鏡頭系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變焦功能。由于鏡頭不再需要伸縮活動(dòng)，則可以顯著減小變焦鏡頭的幾何尺寸，降低變焦系統(tǒng)的精密復(fù)雜度，這有利于鏡頭裝配、產(chǎn)品微小型化、降低產(chǎn)品成本和提高產(chǎn)品可靠耐用性及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，從而便于迅速推廣普及，產(chǎn)生明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
下面結(jié)合附圖和一款具有手動(dòng)變焦功能的簡(jiǎn)易(傻瓜)照相機(jī)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
用按照本發(fā)明方法在直徑約20mm的兩層高透明圓形有機(jī)薄膜(例如PMMA)1和2中間密封有鏡頭骨架3和高折射率透明液體(例如二硫化碳等)4構(gòu)成的可變焦鏡頭替代傳統(tǒng)具有手動(dòng)變焦功能的照相機(jī)的變焦鏡頭系統(tǒng)，結(jié)合照相機(jī)的外形設(shè)計(jì)，在照相機(jī)的塑料外殼的適當(dāng)位置模注成形一“壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)”6的液體密閉腔室和活塞組件，密閉腔室充入高折射率透明液體4并通過藏于機(jī)殼內(nèi)的細(xì)導(dǎo)管5與薄膜鏡頭相連通?；钊耐评苿?dòng)可以通過巧妙地設(shè)計(jì)在照相機(jī)外殼的前部、側(cè)部或頂部的按鈕、撥輪等機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。這樣就構(gòu)成了一款具有手動(dòng)變焦功能的簡(jiǎn)易(傻瓜)照相機(jī)。
照相時(shí)，用照相機(jī)對(duì)準(zhǔn)被攝目標(biāo)，從取景框中觀看取景范圍，同時(shí)用手按壓或者撥動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)進(jìn)入鏡頭中的液體壓力，逐漸改變鏡頭的焦距。當(dāng)目標(biāo)大小合適，圖像清晰時(shí)，按動(dòng)快門，就完成了整個(gè)照相過程。
當(dāng)然，如果在照相機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)加入稍為復(fù)雜的電子自動(dòng)檢測(cè)反饋系統(tǒng)及可調(diào)節(jié)鏡頭內(nèi)液體壓力和焦距的自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)，就可以構(gòu)成一款具有自動(dòng)變焦功能的高級(jí)照相機(jī)。
下面再結(jié)合附圖和一款具有手動(dòng)變焦功能的照相手機(jī)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
用按照本發(fā)明方法在直徑約10mm的兩層高透明圓形有機(jī)薄膜1和2中間密封有鏡頭骨架3和高折射率透明液體4構(gòu)成的可變焦鏡頭替代普通照相手機(jī)的玻璃固定鏡頭，結(jié)合手機(jī)的外形設(shè)計(jì)，把手機(jī)塑料外殼人習(xí)慣手握的左側(cè)中下部一段側(cè)壁設(shè)計(jì)成薄而可按壓變形，緊貼這段側(cè)壁內(nèi)置一充有高折射率透明液體4的密封液體膠袋，并通過藏于機(jī)殼內(nèi)的細(xì)導(dǎo)管5與薄膜鏡頭相連通，用以代替“壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)”6。當(dāng)用手機(jī)照相時(shí)，用鏡頭對(duì)準(zhǔn)被攝目標(biāo)，從顯示屏上觀看取景圖像和范圍，同時(shí)用手握緊(或放松)左側(cè)中下部那段薄而可按壓變形的側(cè)壁，使其內(nèi)置的密封液體膠袋內(nèi)高折射率透明液體4因承受的壓力變化而流入(流出)薄膜鏡頭，逐漸改變鏡頭的焦距。當(dāng)目標(biāo)大小合適，圖像清晰時(shí)，按動(dòng)攝影按鈕，就完成了手機(jī)鏡頭變焦和攝影的過程。
如果利用本發(fā)明原理和方法制作的薄膜液體鏡頭不帶“壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)”，而是在制作時(shí)調(diào)節(jié)好密封于兩層高透明圓形有機(jī)薄膜1和2中間的高折射率透明液體4的壓力，使其成為一個(gè)具有某一確定焦距的固定鏡頭來代替同焦距傳統(tǒng)玻璃鏡頭，在一些諸如一次性照相機(jī)、兒童玩具望遠(yuǎn)鏡、玩具顯微鏡、玩具照相機(jī)等對(duì)鏡頭參數(shù)要求不高的實(shí)際應(yīng)用中，則由于這種鏡頭具有容易大批量生產(chǎn)，成本低廉的優(yōu)勢(shì)，也會(huì)具有非常廣闊的市場(chǎng)。
權(quán)利要求
1，一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭，見附圖，其特征在于，其由兩層圓形透明有機(jī)薄膜1和2，密封于其間的鏡頭骨架3和透明液體4，與其相連通的細(xì)導(dǎo)管5和原理類似于醫(yī)用注射器的“壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)”6(圖中虛線框部分)構(gòu)成。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭，其特征還在于，兩層圓形透明有機(jī)薄膜1和2具有一定伸縮性，密封于其中間的透明液體4具有高折射率，它們共同構(gòu)成一個(gè)凸透鏡，通過調(diào)節(jié)注入膜間液體的壓力和體積進(jìn)而改變凸透鏡的形狀和表面曲率，來改變鏡頭的焦距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭，其特征還在于，鏡頭中透明液體4壓力和體積的變化是由與其相通的細(xì)導(dǎo)管5連接到外部的“壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)”6提供的，“壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)”工作原理類似于醫(yī)用注射器，可結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品要求靈活設(shè)計(jì)成各種形狀和方式，通過推拉、按壓其機(jī)構(gòu)活塞來調(diào)節(jié)注入鏡頭內(nèi)液體的多少及壓力，實(shí)現(xiàn)鏡頭形狀和焦距的變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭，其特征還在于，密封于薄膜鏡頭內(nèi)的鏡頭骨架3為具有一定彈性的開口圓環(huán)形，利用其張力調(diào)節(jié)鏡頭內(nèi)壓力平衡，保持鏡頭的形狀和恢復(fù)，并有助于鏡頭的機(jī)械裝配。
5，根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭，其特征還在于，壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)6的機(jī)械動(dòng)作可以采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以利用電磁引力，磁致伸縮，壓電陶瓷等電一機(jī)變換原理，通過專門設(shè)計(jì)的電子檢測(cè)反饋和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。
6，根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭，其特征還在于，密封于薄膜鏡頭內(nèi)的鏡頭骨架3可以是金屬材料，在自動(dòng)調(diào)節(jié)模式中還可以兼做自動(dòng)控制電極，如果利用液體熱脹冷縮原理，通過給金屬骨架3通電流加熱或高頻感應(yīng)加熱薄膜間液體，則無需外部的“壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)”6，也可實(shí)現(xiàn)鏡頭的變形和變焦功能。
7，根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭，其特征還在于，鏡頭的其中一層薄膜也可以用凸出、平整或凹進(jìn)的有機(jī)定形鏡片取代，這樣一來，與另一層曲率可變的薄膜鏡面可組合成用途更廣的各種復(fù)合鏡頭。
全文摘要
一種焦距可變的廉價(jià)鏡頭，涉及光學(xué)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)鏡頭變焦功能。其由兩層圓形透明有機(jī)薄膜1和2，密封于其間的鏡頭骨架3和透明液體4，相連的導(dǎo)管5和“壓力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)”6構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)注入密封膜片間的液體體積來達(dá)到改變鏡頭形狀和焦距的目的。與多鏡片組合傳統(tǒng)變焦鏡頭相比，因無需精密研磨加工，僅用一個(gè)鏡頭就可以替代多個(gè)玻璃鏡片組合成的變焦鏡頭系統(tǒng)，故結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)，成本低廉，便于推廣普及，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益巨大。
文檔編號(hào)G02B15/00GK1746714SQ20041007994
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者宋穎妮 申請(qǐng)人:宋穎妮