[實(shí)用新型]一種基于螺紋直線超聲電機(jī)的薄膜型可變焦透鏡

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201922167864.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN211180273U
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊淋;李涵璐;陳亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B3/14
• 分類號(hào): G02B3/14;G02B26/00;H02N2/12
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 徐爾東

本實(shí)用新型涉及一種基于螺紋直線超聲電機(jī)的薄膜型可變焦透鏡，針對(duì)于目前應(yīng)用于光學(xué)調(diào)焦的變焦系統(tǒng)，創(chuàng)新性地提出使用超聲電機(jī)來作為光學(xué)透鏡的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，此結(jié)構(gòu)大大減少了零件個(gè)數(shù)以及系統(tǒng)體積，結(jié)構(gòu)更加緊湊；同時(shí)整體調(diào)焦系統(tǒng)可以獲取更高的調(diào)焦速度以及規(guī)避了傳統(tǒng)電磁電機(jī)的電磁干擾。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于螺紋直線超聲電機(jī)的薄膜型可變焦透鏡，屬于壓電制動(dòng)器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

變焦系統(tǒng)是指焦距能夠在一定范圍內(nèi)變化的系統(tǒng)，它是一種保持物體像距不變，改變系統(tǒng)的焦距在一定范圍內(nèi)變化的系統(tǒng)。現(xiàn)代生活中也存在越來越多的領(lǐng)域需要使用變焦系統(tǒng)，并且隨著科技的發(fā)展，變焦系統(tǒng)也趨向于微型化和集成化方向；然而傳統(tǒng)的光學(xué)變焦系統(tǒng)需要大量的光學(xué)透鏡做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不僅成本高、體積大，難以實(shí)現(xiàn)微型化、輕量化，且其調(diào)焦精度與使用壽命都會(huì)隨著使用時(shí)間不斷降低，而變焦透鏡則能夠很好地彌補(bǔ)變焦系統(tǒng)的不足，完成其難以實(shí)現(xiàn)的功能，推動(dòng)變焦系統(tǒng)在微型化方向的發(fā)展；其中基于可變形材料的液體變焦透鏡因其具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制靈活、成本低廉、無機(jī)械磨損、易于集成等諸多優(yōu)點(diǎn)，近些年頻頻出現(xiàn)在我們的視野中，但此類變焦透鏡需要附加的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的精度要求也比較高，普通的電磁電機(jī)往往具有電磁干擾很難滿足其驅(qū)動(dòng)要求，選擇合適的驅(qū)動(dòng)機(jī)制是此類柔性變焦透鏡中一大難題。

對(duì)于其驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，許多研究人員相繼利用電磁力、靜電力、超聲波等驅(qū)動(dòng)機(jī)制都提出了相應(yīng)的變焦透鏡；2011年，Chio等人采用厚度不同的兩個(gè)彈性薄膜，提出了電磁驅(qū)動(dòng)的變焦透鏡，為球差校正提供了有效解決方案；2012年，Pouydesque等然提出了基于靜電力的變焦透鏡，利用兩個(gè)圓環(huán)電極之間的靜電力改變PDMS薄膜的表面形狀實(shí)現(xiàn)變焦控制；2012年，Koyama等人基于材料的共振原理，利用超聲波改變彈性薄膜的表面形狀實(shí)現(xiàn)變焦控制；然而以目前市面上能夠獲取的驅(qū)動(dòng)裝置缺唯獨(dú)缺乏將超聲電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的變焦系統(tǒng)，超聲電機(jī)具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)速度快且無電磁干擾等特點(diǎn)，也非常適合用于此類柔性透鏡的驅(qū)動(dòng)，其利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，可以很好地規(guī)避傳統(tǒng)電磁電機(jī)有電磁干擾、效率低等缺點(diǎn)；它可以通過壓電材料在超聲頻段下的振動(dòng)，使得定子產(chǎn)生微幅振動(dòng)，并在特定的激勵(lì)方式下，能夠在定子上產(chǎn)生有驅(qū)動(dòng)能力的橢圓運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)壓緊在定子表面的動(dòng)子運(yùn)動(dòng)，將微觀運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為宏觀運(yùn)動(dòng)；這一運(yùn)動(dòng)可以是圓周運(yùn)動(dòng)，也可以是直線運(yùn)動(dòng)。

然而用于變焦系統(tǒng)內(nèi)的超聲電機(jī)需保證其尺寸的微型度，但是正是由于尺寸與結(jié)構(gòu)的限制，往往無法獲得較大的力矩，使得其效率受到了一定的影響；目前所出現(xiàn)的螺紋電機(jī)，由于定、轉(zhuǎn)子的接觸點(diǎn)為點(diǎn)接觸或者線接觸，產(chǎn)生的力矩相對(duì)較小；因此，發(fā)展能夠滿足在有限的空間里能實(shí)現(xiàn)力矩較大的直線超聲電機(jī)是我們的期望。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種基于螺紋直線超聲電機(jī)的薄膜型可變焦透鏡，使電機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，獲取更大的驅(qū)動(dòng)力，提高了變焦的效率。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于螺紋直線超聲電機(jī)的薄膜型可變焦透鏡，包括鏡框、光學(xué)前膜、光學(xué)后膜、上墊片、下墊片、剛性圓柱薄片以及固定結(jié)構(gòu)；

鏡框的表面封裝光學(xué)前膜，其底面封裝光學(xué)后膜，鏡框、光學(xué)前膜以及光學(xué)后膜三者之間圍成密封腔，密封腔內(nèi)盛設(shè)光學(xué)液體，在光學(xué)前膜的上方安裝上墊片，光學(xué)后膜的下方安裝下墊片，其中光學(xué)前膜的厚度大于光學(xué)后膜的厚度；

固定結(jié)構(gòu)呈中空?qǐng)A環(huán)狀，其安裝在鏡框的下方，且其圓周側(cè)邊與光學(xué)后膜接觸，為鏡框提供支撐；

剛性圓柱薄片粘連在光學(xué)后膜底面；

電機(jī)本體安裝在固定結(jié)構(gòu)形成的中空空腔內(nèi)，且電機(jī)本體與剛性圓柱薄片接觸；

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，

電機(jī)本體包括定子和嵌設(shè)在定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子；