CN100468120C - 变焦透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变焦透镜，包括一透镜和安装在该透镜周围的压电陶瓷片，该透镜具有一定的弹性，给压电陶瓷片通电时，该压电陶瓷片的沿该透镜径向方向的长度伸长以对该透镜产生挤压，使该透镜的外形发生变化，因而其焦距做相应改变；断电后，压电陶瓷片恢复原状，透镜的焦距也回到初始状态。该变焦透镜结构简单，易于操作。

Description

变焦透镜
【发明所属之技术领域】
本发明涉及一种光学元件，尤其涉及可变焦的透镜。
【先前技术】
传统的光学透镜较多采用玻璃材质，由于玻璃透镜的制造成本较为昂贵，现有技术中出现了塑料的光学透镜，塑料透镜具有价格低、重量轻等优点，其在光学领域中越来越得到广泛的应用。
对于材料和形状确定的透镜来说，其焦距为一恒定值。在实际应用中，变焦功能的实现一般都是对于由几片镜片组成的光学模组而言的，如图1所示，光学模块100包括第一镜片102、第二镜片104、内镜架106以及外镜架108，其中第一镜片102安装在内镜架106中，第二镜片104安装在外镜架108中，外镜架108套装在内镜架106***。通过改变二镜架106和108在轴向的相对距离，以改变分别安装在二镜架中的镜片102和104的距离，从而改变该光学模组100的焦距。
上述光学模组100的变焦功能必须将镜片分装在不同的镜架中，通过镜架的相对运动改变镜片之间的距离，从而改变镜组的焦距。此种变焦的方式至少需要两个镜架，组装也较为麻烦。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一种变焦透镜，其结构简单，组装方便，能够精确控制透镜焦距的变化。
一种变焦透镜，包括一透镜和安装在该透镜周围的压电陶瓷片，该透镜具有一定的弹性；给压电陶瓷片通电时，该压电陶瓷片的沿该透镜径向方向的长度伸长以对该透镜产生挤压。
同现有技术相比，本发明变焦透镜在一般透镜上增加了压电陶瓷片，当需要变焦时，给该压电陶瓷片通电就可使透镜的焦距跟随压电陶瓷片的伸缩作相应地改变。该变焦透镜结构简单，组装容易，操作方便，能够大大提高生产效率。
【图式简单说明】
图1是现有技术中透镜变焦结构的示意图。
图2是本发明变焦透镜的示意图。
【实施方式】
如图2所示，变焦透镜1安装在镜架4内，该变焦透镜1包括透镜2以及安装在透镜2周围的压电陶瓷片3。压电陶瓷片3在通电时可发生伸缩效应，对透镜2产生挤压，使透镜2的焦距改变。
透镜2为复合透镜，包括基层22、上复合层24以及下复合层26，基层22为玻璃材质，上复合层24和下复合层26都为可塑性材料，如PDMS(Polydimethylsiloxane)等。该透镜2各层之间通过黏贴、热压等方式接合在一起。压电陶瓷片3贴合在透镜2的上、下复合层14和16的侧面。基层22两侧各具有一凸块222，镜架4内侧具有二卡槽42，将基层22的凸块222卡入镜架4的卡槽42中即可将变焦透镜1安装在镜架4内。
压电陶瓷即为电致伸缩材料，在电场作用下具有伸缩效应，可将电能转化为机械能。压电陶瓷在通电后具体的伸长量和通入电流的电压有关，其长度可以在几个不同的数值点变化，每个数值点对应一个电压值。压电陶瓷一般为片状或柱状，其长度通常处于毫米级，根据所应用的具体情况可选用不同形状及长度的压电陶瓷。
在正常情况下，透镜2的焦距是恒定的，当透镜2的焦距不能满足需要时，给压电陶瓷片3通电，该压电陶瓷片3的长度h增加，进而对透镜2的上、下复合层24和26产生挤压作用，使该二复合层的形状发生变化，由于透镜的焦距与其镜面形状和厚度等因素相关，因而压电陶瓷片3对透镜2的挤压可使透镜2的焦距发生改变。
预先设计透镜2可改变的几个焦距，通过压电陶瓷片3在伸长时与透镜2发生的作用关系使透镜2的每一焦距与压电陶瓷片3的伸长量一一对应。通过控制通电电压的大小使压电陶瓷片3增长到特定的数值点，此时，压电陶瓷片3对透镜2产生挤压，从而使透镜2达到对应的焦距。因而通过控制电压可以精确地将透镜2的焦距调节到需要的数值。
由于透镜2的上、下复合层24和26为可塑性材料，其具有一定的弹性。因而，需要恢复透镜2的正常焦距时，将压电陶瓷片3断电，其长度回复到通电前的状态，其对上、下复合层24和26的挤压作用也随之释放，使上、下复合层24和26的形状回复到正常状态，透镜2的焦距也得到复原。
透镜2形状的变化量取决于压电陶瓷片3的种类以及压电陶瓷片3的通电电压的大小。在透镜2的复合层24和26的弹性范围内，其焦距可随压电陶瓷片3的通电电压的变化做一系列改变。
复合透镜可以减小占用空间，并且便于安装，通过各层材料的变化可改变其光学折射率，从而引导光线到达所需的路径。当然，上述的透镜2也可为一单透镜，该单透镜由可塑性材料注射或模压成型。在其***安装压电陶瓷片，给该压电陶瓷片通电，其长度增长后致使该单透镜发生变形，因而其焦距发生变化。同样，需要恢复正常焦距时，只需将压电陶瓷片断电即可。

Claims (8)

1.一种变焦透镜，其特征在于:所述变焦透镜包括一透镜和安装在该透镜外侧的压电陶瓷片，该透镜具有一定的弹性；给压电陶瓷片通电时，该压电陶瓷片的沿该透镜径向方向的长度伸长以对该透镜产生挤压。
2.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于:所述透镜包括基层和复合层，该复合层为可塑性材料，与该基层接合在一起。
3.根据权利要求2所述的变焦透镜，其特征在于:所述透镜具有两个复合层，分别与基层的两个镜面接合。
4.根据权利要求3所述的变焦透镜，其特征在于:所述压电陶瓷片安装在所述透镜的两个复合层***。
5.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于:所述透镜为一单透镜，该单透镜由可塑性材料制成。
6.根据权利要求2或5所述的变焦透镜，其特征在于:所述可塑性材料为PDMS。
7.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于:所述变焦透镜固定在一镜架中，压电陶瓷片安装在所述透镜和镜架之间。
8.根据权利要求1所述的变焦透镜，其特征在于:所述压电陶瓷片具有几个不同的伸长量，每个伸长量对应该透镜的一个焦距。
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