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1、(10)申请公布号 CN 102944929 A (43)申请公布日 2013.02.27 CN 102944929 A *CN102944929A* (21)申请号 201210512949.0 (22)申请日 2012.12.05 G02B 26/02(2006.01) G02B 3/00(2006.01) B29D 11/00(2006.01) (71)申请人 洛阳师范学院 地址 471000 河南省洛阳市洛龙区 71 号 (72)发明人 赵存华 王海霞 付宏志 丁超亮 鲁高奇 韩振伟 李文姣 (74)专利代理机构 洛阳公信知识产权事务所 ( 普通合伙 ) 41120 代理人 张彬 (5。
2、4) 发明名称 一种可变焦硅胶透镜及其制作方法 (57) 摘要 一种可变焦硅胶透镜及其制作方法， 硅胶透 镜包括双面凸透镜， 双面凸透镜的边缘上设置有 带环形凹槽的变焦环， 在变焦环上设置有拉链， 拉 链套设在凹槽上， 本发明通过将硅胶液体注入特 殊模具， 并且经过加工处理得到可变焦硅胶透镜， 本发明通过从侧面挤压硅胶透镜， 改变透镜的两 个表面曲率半径， 进而实现变焦 ； 该透镜具有高 复制性、 体积小， 重量轻， 可以连续变焦， 响应速度 快， 成像质量优异， 成本低廉的特点， 可广泛应用 于数码摄像头、 门外窥系统、 医学内窥镜、 笔记本 电脑摄像头和监控系统等。 (51)Int.Cl.。
3、 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 1/1 页 2 1. 一种可变焦硅胶透镜， 包括双面凸透镜 （2） ， 其特征在于 ： 所述的双面凸透镜由弹性 材料制成， 双面凸透镜 （2） 的边缘上设置有带环形凹槽 （3） 的变焦环 （1） ， 在变焦环 （1） 上设 置有调节装置 （4） ， 调节装置 （4） 套设在凹槽 （3） 内， 通过调节装置 （4） 控制变焦环直径的改 变。 2.根据权利要求1所述的一种可变焦硅胶透镜， 其特征在于 ： 所述的双面凸透镜 （2） 采 用硅。
4、胶制成。 3.根据权利要求1所述的一种可变焦硅胶透镜， 其特征在于 ： 所述的变焦环 （1） 为带有 凹槽 （3） 的金属环或者塑料环中的一种。 4. 根据权利要求 3 所述的一种可变焦硅胶透镜， 其特征在于 ： 所述的金属环上设置有 豁口 （5） 。 5. 根据权利要求 3 所述的一种可变焦硅胶透镜， 其特征在于 ： 所述的塑料环上设置有 豁口 （5） ， 采用硬质塑料制成。 6.根据权利要求1所述的一种可变焦硅胶透镜， 其特征在于 ： 所述的调节装置 （4） 为发 条或绳索中的一种。 7. 一种权利要求 1 所述的可变焦硅胶透镜的制作方法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： 一、 取硅胶液。
5、体， 备用 ； 二、 用注射器抽取步骤一中的硅胶液体， 注入到双面凸透镜浇注模具中 ； 三、 将步骤二中注入模具的硅胶液体， 在模具中风干去水， 使其成型之后， 从模具中取 出得到双面凸透镜 ； 四、 将步骤三中所得到的双面凸透镜进行处理， 去除双面凸透镜边缘的不平整或者多 余的突起 ； 五、 将步骤四中处理得到的双面凸透镜边缘处套上一个变焦环 ； 六、 在步骤五中所得到双面凸透镜的变焦环上再缠上调节装置， 制得可变焦透镜。 8. 根据权利要求 7 所述的一种可变焦硅胶透镜的制作方法， 其特征在于 ： 所述的步骤 三中的风干去水过程， 控制风干温度为 25-120。 权 利 要 求 书 CN 。
6、102944929 A 2 1/5 页 3 一种可变焦硅胶透镜及其制作方法 技术领域 0001 本发明涉及光学领域， 尤其是涉及一种可变焦硅胶透镜及其制作方法。 背景技术 0002 变焦镜头有很多应用， 比如在照相时拉进远处的景物、 摄像时景物的切换、 监控时 细节的具体化等等。 传统的变焦镜头就是利用镜头中镜片或者镜片组的线性或者非线性移 动， 使镜头系统焦距发生变化， 从而使镜头成像共轭面发生移动的系统。由于镜头成像时， 不同共轭面有不同的垂轴放大率， 所以在像面上会产生不同大小的景物像。变焦镜头一般 包含四个系统， 分别称为前固定组、 变倍组、 补偿组和后固定组。前后固定组通常保持位置 。
7、不变， 变倍组发生线性移动， 而补偿组利用凸轮带动以发生非线性移动。一般要求， 镜头在 变焦时， 保持像面位置不动。 0003 当镜头尺寸逐渐减小时， 镜头系统实现变焦会比较固难， 因为在镜片或镜片组之 间必需保留足够的距离， 使之移动产生较大的焦距变化以实现变焦。为了克服在微小型情 况下无法实现变焦的难题， 本发明专利提出了一种新的透镜， 即全硅胶透镜。 0004 全硅胶透镜是利用美国道康宁 （Dowconing） 、 中国淳昌 （Chunchang） 、 日本信越 （Shin-Etsu） 等各种硅胶液体注入到金属、 塑料等模具中， 在一定条件下风干去水， 铸造成 硅胶透镜， 然后在硅胶透镜。
8、的外面套上伸缩可调的金属环、 塑料环、 发条或各种材质的绳 索。 在硅胶透镜外套收缩或者放松时， 会挤压或释放硅胶透镜的边缘， 从而使硅胶透镜改变 曲率并最终改变焦距的一种适应性透镜。 0005 由于铸造方法可以制作极小的硅胶透镜， 并且焦距可变， 可以潜在地应用在微小 型透镜上， 如手机镜头、 数码相机镜头、 摄像头、 监控镜头、 微光机电、 芯片实验室等等。 发明内容 0006 本发明的目的是为解决上述技术问题的不足， 提供一种可变焦硅胶透镜及其制作 方法， 克服在微小型情况下无法实现变焦的难题。 0007 本发明为解决上述技术问题的不足， 所采用的技术方案是 ： 一种可变焦硅胶透镜， 包。
9、括双面凸透镜， 所述的双面凸透镜由弹性材料制成， 双面凸透镜的边缘上设置有带环形 凹槽的变焦环， 在变焦环上设置有调节装置， 调节装置套设在凹槽内， 通过调节装置控制变 焦环直径的改变。 0008 所述的双面凸透镜采用硅胶制成。 0009 所述的变焦环为带有凹槽的金属环或者塑料环中的一种。 0010 所述的金属环上设置有豁口。 0011 所述的塑料环上设置有豁口， 采用硬质塑料制成。 0012 所述的调节装置为发条或绳索中的一种。 0013 一种所述的可变焦硅胶透镜的制作方法， 包括以下步骤 ： 一、 取硅胶液体， 备用 ； 说 明 书 CN 102944929 A 3 2/5 页 4 二、 。
10、用注射器抽取步骤一中的硅胶液体， 注入到双面凸透镜浇注模具中 ； 三、 将步骤二中注入模具的硅胶液体， 在模具中风干去水， 使其成型之后， 从模具中取 出得到双面凸透镜 ； 四、 将步骤三中所得到的双面凸透镜进行处理， 去除双面凸透镜边缘的不平整或者多 余的突起 ； 五、 将步骤四中处理得到的双面凸透镜边缘处套上一个变焦环 ； 六、 在步骤五中所得到双面凸透镜的变焦环上再缠上调节装置， 制得可变焦透镜。 0014 所述的步骤三中的风干去水过程， 控制风干温度为 25-120。 0015 本发明的有益效果是 ： 本发明通过从侧面挤压硅胶透镜， 改变透镜的两个表面曲 率半径， 进而实现变焦 ； 该。
11、透镜具有高复制性、 体积小， 重量轻， 可以连续变焦， 响应速度快， 成像质量优异， 成本低廉的特点， 可广泛应用于数码摄像头、 门外窥系统、 医学内窥镜、 笔记 本电脑摄像头和监控系统等。 附图说明 0016 图 1 为本发明中可变焦硅胶透镜的结构示意图。 0017 图 2 为本发明中可变焦硅胶透镜的结构示意图的俯视图。 0018 图 3 为本发明中双面凸透镜的示意图。 0019 图 4 为本发明中变焦环的结构示意图。 0020 图 5 为本发明中变焦环的侧视图。 0021 图 6 为本发明中模具的安装示意图。 0022 图 7 为端盖 a 的仰视图。 0023 图 8 为端盖 a 的示意图。
12、 图 9 为端盖 b 的内部示意图。 0024 图示标记 ： 1、 变焦环 ； 2、 双面凸透镜 ； 3、 凹槽 ； 4、 调节装置 ； 5、 豁口 ； 6、 端盖 a ； 7、 透气环 ； 8、 注液孔 ； 9、 端盖 b ； 10、 内表面 a ； 11、 内表面 b。 具体实施方式 0025 如图所示， 具体实施方式如下 ： 一种可变焦硅胶透镜， 包括双面凸透镜 2， 所述的双面凸透镜由弹性材料制成， 双面凸 透镜 2 的边缘上设置有带环形凹槽 3 的变焦环 1， 在变焦环 1 上设置有调节装置 4， 调节装 置 4 套设在凹槽 3 内， 通过调节装置 4 控制变焦环的改变。 0026 。
13、所述的双面凸透镜 2 采用硅胶制成。 0027 所述的变焦环 1 为带有凹槽 3 的金属环或者塑料环中的一种， 通过强化胶水粘贴 固定在双面凸透镜 2 边缘， 以防止在挤压或者放松双面凸透镜 2 边缘时出现滑动或者脱落 现象。 0028 所述的调节装置 4 为发条或者绳索中的一种， 或者采用其它能够控制变焦环 1 收 缩的形式。通过控制调节装置 4， 给发条或者绳索等一个拉紧或者收缩的控制力， 则会挤压 或者释放变焦环 1， 双面凸透镜 2 的口径就会减小或增加， 因此整个硅胶透镜的焦距就会变 小或变大。 说 明 书 CN 102944929 A 4 3/5 页 5 0029 所述的金属环上设。
14、置有豁口5， 以便于在调节装置4的控制下豁口9就会缩小或者 增大， 使金属环的变形， 来实现变焦。 0030 所述的塑料环上设置有豁口， 采用硬质塑料制成， 以便于在调节装置 4 的控制下 豁口 9 就会缩小或者增大， 使金属环的变形， 来实现变焦。 0031 最初的双面凸透镜口径为D， 经过挤压后口径环状地缩小l。所有可变焦硅胶透镜 的参数列于表 1 ； 表 1 全硅胶变焦透镜的参数 如果绳索拉伸或者放松的长度为 L， 则其与半口径变化l 的关系为 (1) 硅胶透镜最初的焦距为 (2) 将整个硅胶透镜分为两个平凸透镜， 这两个平凸透镜在整个变焦过程中体积不变， 一 部分可变焦硅胶透镜边缘比率。
15、为x， 即可变焦硅胶透镜的边缘厚度为xp。则可变焦硅胶透 镜的原体积为 (3) 当半口径变化l后， 新透镜的体积为 (4) 其中 (5) 说 明 书 CN 102944929 A 5 4/5 页 6 由体积不变的规律可得， 我们记， 则有 (6) 把原透镜的所有参数当成已知量， 从方程 (6) 求解出可得 (7) 把公式 (7) 代入公式 (5)， 可以得到， 即新透镜前表面曲率半径。用同样的方法可以 求解新透镜后表面的曲率半径。用单透镜的焦距公式， 可以得到此时新透镜的焦距为 (8) 变倍比 M 定义为原硅胶透镜焦距比上新硅胶透镜焦距， 即 (9) 通过以上的推导， 我们建立了两个关系， 即。
16、新透镜焦距和变倍比与绳索拉伸和放松之 间的关系， 我们通过电机驱动来控制绳索的拉伸和放松长度， 可以通过以上的理论模型求 解出对应的焦距值和变倍比。 0032 所述的可变焦硅胶透镜的制作方法， 包括以下步骤 ： 一、 取硅胶液体， 使用的硅胶是美国 Dowconing SYLGRAD 184 PDMS 作为液体硅胶， GYLGRAD 184 硅胶是两瓶一起出售的， 一个大瓶装有硅胶基料 （silicone elastomer base） ， 一个小瓶装有凝固剂 （silicone elastomer current agent） ， 我们按照硅胶基料与 凝固剂的比率为 10:1 混合在一起， 。
17、这种混合液体一般在室温几个小时后会自动风干凝固 成硅胶固体， 具有良好的弹性和透过率 ； 二、 用注射器抽取步骤一中的硅胶液体， 注入到 54 钢模具中， 所述的注射器为大型针 管， 所用的 54 钢模具包括透气环 7、 模具端盖 a6 和模具端盖 b9， 透气环 7 设置在模具端盖 a6、 模具端盖b9之间， 透气环7上设置有注液孔8， 所述的模具端盖a6的内表面a10是一个 球面， 球面半径为可变焦硅胶透镜的一个表面半径 R1， 光洁度为 8-12 级， 所述的模具端盖 b9 的内表面 b11 是一个球面， 球面半径为可变焦硅胶透镜的另一个表面半径 R2， 光洁度为 8-12 级中的一种，。
18、 所述的透气环 7 采用布料、 绵料、 木料或者打有小孔的金属和塑料等的一 种制成， 是一个和凸透镜边缘尺寸一致的圆环 ； 三、 将步骤二中注入模具的硅胶液体， 采用加热升温或者恒温装置， 设定温度 25 -120之间的任一温度， 在模具中风干去水， 使其成型之后， 从模具中取出得到双面凸 透镜 ； 四、 可变焦硅胶透镜， 在经过铸造成型之后由于边缘不规整， 并具有凸出的边缘在变焦 时对变焦存在影响， 需要将步骤三中所得到的双面凸透镜进行处理， 去除双面凸透镜边缘 说 明 书 CN 102944929 A 6 5/5 页 7 的不平整或者多余的凸起， 以便在均匀地挤压硅胶透镜时产生轴对称系统 。
19、； 五、 为了形成环形挤压， 将步骤四中处理得到的双面凸透镜边缘处套上一个变焦环 ； 六、 在步骤五中所得到双面凸透镜的变焦环的外面刻上凹槽， 然后在凹槽内， 缠上调节 装置， 通过拉紧或者放松调节装置， 则会挤压或者释放变焦环， 硅胶透镜的口径就会减小或 增加， 因此整个硅胶透镜的焦距就会变小或变大， 制得可变焦硅胶透镜。 说 明 书 CN 102944929 A 7 1/4 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102944929 A 8 2/4 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102944929 A 9 3/4 页 10 图 5 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 102944929 A 10 4/4 页 11 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 102944929 A 11 。