CN100412600C - 变焦透镜模组 - Google Patents
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Abstract
一种变焦透镜模组，可置于具拍照功能的手机和数码相机内，其包括一镜筒和至少一变焦透镜及一透明电极，其中变焦透镜由透明压电材料做成，置于该镜筒内，透明电极由分别置于所述变焦透镜前后表面或者前后面的第一电极和第二电极构成。通过给透明电极施加电压，使透镜中的压电材料在压电效应下发生形变，从而引起变焦透镜曲率半径变化，并可通过调节电压的大小和方向，改变其曲率半径，从而改变透镜的焦距。此种变焦方法无需移动透镜位置，节省了由此增加的伸缩空间，有利于手机和数码相机实现轻小化。
Description
【技术领域】
本发明关于一种变焦透镜模组，尤指一种适用于具拍照功能的手机和数码相机的变焦透镜模组。
【背景技术】
随着多媒体技术的发展，数码相机已被人们广泛应用，具有广大的市场需求，且近年来手机也快速向高性能、多功能化方向发展，数码相机与手机的结合已经成为发展移动多媒体技术的关键。数码相机的变焦方式有两种，即光学变焦和数字变焦：光学变焦是通过镜片的组合改变焦距以达到变焦的目的；而数字变焦为将影像感测器所撷取的影像加以剪裁并通过插值算法还原成原图大小。
相机镜头模组是具拍照功能的手机和数码相机的关键零组件，利用光学变焦的镜头模组为了进行对焦，需改变物镜组、光圈及目镜组之间的距离，故需一垂直的伸缩空间，其所占空间较大，增加了具拍照功能的手机或数码相机的厚度，不利于其朝轻小方向发展。目前消费者对相机成像品质要求越来越高，而利用数字变焦的镜头模组所得影像画质较差，不能适应市场要求。
一种变焦透镜，如公开于2002年9月18日的中国专利第02102560.6号，其利用两组凸轮机构来移动透镜组从而达到变焦的目的。其中，第一凸轮机构包括旋转圆筒、凸轮销、第一凸轮圆筒连接板，旋转圆筒的外表面设有圆周肋，第一凸轮圆筒上具有螺旋凸轮槽；第二凸轮机构包括第二凸轮圆筒，第二凸轮圆筒又包括两个螺旋槽道和两纵向槽道；凸轮机构用来实现将转动转变成平动，故旋转凸轮机构即可通过透镜组与凸轮圆筒上的螺旋凸轮槽的配合使透镜组沿光轴方向平移，从而实现变焦。这种利用凸轮机构来移动透镜组的变焦结构，由于需改变透镜组之间的距离，故透镜模组尺寸势必较大，且该凸轮机构结构较为复杂，各圆筒上的螺旋槽道加工较为困难，造成其制造成本较高，同时，机械移动也有不可靠、精度较差的缺点。
现有另一变焦透镜，如美国专利申请第US20030227560号于2003年12月11日所公开的变焦透镜，其利用压电材料变形带动透镜移动来实现变焦。该变焦透镜包括一可动套筒、一固定套筒、压电部分及一系列其他附属结构，元件较多，且其压电部分的结构与制程较复杂，增加了制造成本；该发明需通过改变透镜位置而变焦，故需一垂直伸缩空间，所占空间较大，增加了具拍照功能的手机和数码相机的体积，不利于其朝轻小方向发展。
鉴于以上缺点，有必要提供一种整体尺寸较小、结构较为简单且成像效果较好的透镜模组。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种变焦透镜模组，其可减小具拍照功能的手机或数码相机的尺寸，并能获得较好的图像效果.
一种变焦透镜模组，包括一镜筒和至少一变焦透镜及一透明电极，其中变焦透镜由透明压电材料做成，置于该镜筒内，透明电极由分别置于所述变焦透镜前后面的第一电极和第二电极构成。通过给透明电极施加电压，使透镜中的压电材料在压电效应下发生形变，从而引起变焦透镜曲率半径变化，并可通过调节电压的大小和方向，改变其曲率半径，从而改变透镜的焦距。
相较现有技术，本发明变焦透镜模组仅包括一镜筒、一变焦透镜和一透明电极，结构简单，附属元件较少，制程也较简单，故生产成本较低；另外，本发明在变焦时通过透镜本身曲率半径的变化改变其焦距，因此无须改变物镜、光圈及像镜之间的距离，故可节省其伸缩空间，从而减小电子产品的体积；本发明透镜模组采用光学变焦，其图像效果较好。
【附图说明】
图1是本发明变焦透镜模组第一实施例的结构示意图；
图2是本发明变焦透镜模组第一实施例结构的II-II剖视图；
图3是本发明变焦透镜模组第二实施例的结构示意图；
图4是本发明变焦透镜模组第二实施例结构的IV-IV剖视图。
【具体实施方式】
第一实施例请参阅图1和图2，本发明变焦透镜模组包括变焦透镜1、透明电极2和镜筒3。变焦透镜1置于镜筒3内，且与镜筒3内壁接触，其由任何具压电特性的透明压电材料制成，优选钛酸锆酸铅(PLZT[Pb1-xLax(Zry，Ti1-y)1-(x/4)O3])，其参数最优化时X＝0.08，Y＝0.65，此时透光率最高，达98％。该变焦透镜1侧面形状可为凹凸透镜、平凸透镜、双凸透镜、凸凹透镜、平凹透镜和双凹透镜等之中的任一种，优选平凸透镜和平凹透镜。
透明电极2包括第一电极21和第二电极22，该透明电极2由任何透明导电材料构成，这里优选锡掺杂的氧化铟(ITO[Indium TinOxide])，即ITO透明导电膜，在本实施例中，通过分别在透镜前后表面均匀镀上透明导电材料形成第一电极21和第二电极22，另外为防止在电极加电压发生短路，在透明电极2的ITO透明导电膜与变焦透镜1最外圆周之间有一环形区域11，该环形区域11未镀透明导电材料。
第二实施例请参阅图3和图4，本发明变焦透镜模组包括变焦透镜1’、透明电极2’和镜筒3’，其与第一实施例的主要区别在于，透明电极2’的第一电极21’和第二电极22’，不是通过分别在透镜前后表面均匀镀上透明导电材料形成电极，而是在变焦透镜1’的前后面各安放一镀透明导电材料的玻璃基片，通常为镀ITO透明导电膜的玻璃基片，以导电玻璃基片作为第一电极21’和第二电极22’。第一电极21’和第二电极22’形状为圆形，并与变焦透镜1’保持一定距离。本实施例其它结构及材料要求与第一实施例相同。
应用变焦透镜模组时，通过改变第一电极21、21’与第二电极22、22’上电源电压或变换其正负从而可通过电场控制压电材料的形状变化，使变焦透镜1、1’产生拉伸或压缩。从而达到变焦透镜1、1曲率半径的改变由此改变整个透镜模组焦距的目的。其中该变焦透镜1、1’的曲率半径变化原理如下：
透镜成像公式，1/f＝1/u+1/v。
其中u为物距，v为像距。
透镜焦距，f＝(n-1)(1/r′-1/r″)。
其中r′及r″为第一透镜两面的曲率半径，n为折射率，因折射率n对曲率半径不敏感，可忽略其变化，故使变焦透镜1、1’的曲率半径改变，即可实现变焦透镜1、1’焦距f的变化，由此进行调焦。
当变焦透镜1、1为平凸透镜为例说明其焦距变化原理如下：
拉伸时，r″不变，r′变大，则焦距f变大。
放松时，r″不变，r′变小，则焦距f变小。
其中r′为平凸透镜凸面的曲率半径，r″为平凸透镜平面的曲率半径。
可以理解，本发明变焦透镜模组中变焦透镜1、1’的数量可延伸为多个，即可根据需要增加变焦透镜1、1’的数量，从而实现数码相机的大范围变焦要求。此外，变焦透镜模组也可以是变焦透镜和其它普通透镜的组合。
本发明变焦透镜模组可置于具拍照功能的手机和数码相机内.
Claims (4)
1. 一种变焦透镜模组，包括一镜筒，其特征在于：该变焦透镜模组还包括至少一变焦透镜、一透明电极，其中变焦透镜由透明压电材料做成，置于该镜筒内，透明电极由置于所述变焦透镜前后面的第一电极和第二电极构成，且第一电极和第二电极分别与变焦透镜表面保持一定距离。
2. 如权利要求1所述的变焦透镜模组，其特征在于：该透明压电材料为钛酸锆酸铅(PLZT[Pb1-x Lax(Zry，Ti1-y)1-(x/4)O3])。
3. 如权利要求2所述的变焦透镜模组，其特征在于：该第一电极和第二电极由表面镀有透明导电膜的圆形玻璃基片构成。
4. 如权利要求3所述的变焦透镜模组，其特征在于：该透明导电膜材料为锡掺杂的氧化铟(ITO[Indium Tin Oxide])。
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