[發明專利]基于雙液體透鏡的快速變焦距裝置

無效

• 申請號: 201410144158.6
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103901510A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 郝群;李恒;程學岷;胡搖;宋勇
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B3/14
• 分類號: G02B3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于雙液體透鏡的快速變焦距裝置。

背景技術

變焦距光學系統在各式各樣的成像系統中扮演著重要角色，焦距的變化可以通過透鏡的移動、折射率的變化或者透鏡形狀的改變來實現。近年來，變焦距光學系統因其快速、連續的目標探測和靈活、方便的像移補償能力，在航空航天和軍事等領域成像系統中得到了越來越廣泛的應用。目前變調焦技術按照透鏡運動方式可以區分為傳統變焦和新型變焦。傳統變焦距光學系統通常由幾組焦距固定的透鏡組件組成，變調焦過程是通過空間凸輪等機械裝置改變固定焦距透鏡組的相對位置來達到變調焦的目的，這類變焦系統都對機械定位裝置和運動部件提出苛刻的精度要求，使傳統變焦系統結構復雜，而且成本較高，同時很難實現小型化設計。液體透鏡是一種新型光學元件，它是利用某種控制方法來改變鏡頭的折射率或形狀，具有響應速度快、功耗低、無噪聲等優點，以此來調整焦距，實現變焦功能，是一種全新的變焦方式。基于液體透鏡的變焦系統不需要引入機械運動部件，會大幅度簡化現有變焦系統，全面提升穩固性、抗震性、響應速度及功耗等方面性能。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有裝置結構復雜、難以實現小型化設計的問題，提出一種基于雙液體透鏡的微小型快速變焦距裝置。

本發明的目的是通過下述技術方案實現。

一種基于雙液體透鏡的快速變焦距裝置，包括：鏡筒、消光罩、手動液體透鏡電控裝置。其連接關系為：消光罩以頂絲固定于鏡筒上，手動液體鏡頭電控裝置中支架用以固定鏡筒及電機，通過法蘭和齒帶傳動裝置將鏡筒后端手動液體鏡頭旋轉裝置與電機相連接。

鏡筒包括前端固定透鏡組、電動液體透鏡、后端固定透鏡組和手動液體透鏡。其連接關系為：前端固定透鏡組、電動液體透鏡、后端固定透鏡組、手動液體透鏡依次連接，其中心連線通過成像傳感器中心，與系統光軸重合，系統設計為同軸光機結構。

消光罩，固定安裝在鏡筒后端，用于消光及安裝成像器件；

手動液體透鏡電控裝置包括支架、步進電機、法蘭及齒帶傳動裝置。其連接關系為：步進電機固定于支架上，法蘭固定于鏡筒尾端，齒帶傳動裝置的兩個齒帶輪分別固定于法蘭和步進電機轉軸上，由齒帶連接。

所述鏡筒為基于雙液體透鏡的快速變焦距系統，其中光束由前端固定透鏡組入射到前端固定透鏡組表面，透射光線在電動液體透鏡位置發生折射后，追跡光線到系統中的后端固定透鏡組，入射光線束在后端固定透鏡組處折射后，追跡光線到系統中的手動液體透鏡，入射光線束到達到成像傳感器位置。電動液體透鏡和手動液體透鏡的表面曲率半徑可以發生變化，其焦距可變，從而使系統焦距變化，實現變焦。

所述消光罩設計在側面開一帶狀孔，用于齒帶穿過。消光罩尾部加工成標準M12×0.5接口，用于安裝CMOS成像芯片。

所述手動液體透鏡電控裝置用于在手動液體透鏡上實現電動控制，從而使整個裝置程序可控，電控步距角為0.45°。

有益效果

本發明的基于雙液體透鏡的快速變焦距裝置，主要組成部分是由兩塊液體透鏡及一組固定透鏡構成的鏡筒，鏡筒內各透鏡間的相對位置無需改變，簡化了裝置結構，實現了微小型化。手動液體透鏡電控裝置的步距角滿足連續變焦的要求。

附圖說明

圖1為本發明基于雙液體透鏡的快速變焦距裝置的三維示意圖；

圖2為鏡筒的正視結構圖；

圖3固定透鏡組和液體透鏡相結合實現元件不動型變焦光學系統；

圖4為消光罩的三維示意圖；

圖5為手動液體透鏡電控裝置的三維示意圖；

圖6為本發明基于雙液體透鏡的快速變焦距裝置的裝配示意圖。

圖中標號

1-鏡筒、2-消光罩、3-手動液體透鏡電控裝置、4-前端固定透鏡組、5-電動液體透鏡、6-后端固定透鏡組、7-手動液體透鏡、8-成像傳感器、9-法蘭、10-支架、11-步進電機、12-齒帶傳送裝置。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做詳細說明。

實施例

如圖1所示，本實施例的基于雙液體透鏡的快速變焦距裝置包括鏡筒1、消光罩2、手動液體透鏡電控裝置3。

其中，本實施例的鏡筒1，如圖2所示，由一塊電動液體透鏡、一塊手動液體透鏡及多塊固定透鏡組成。