CN101000385A

CN101000385A - 一种可变焦透镜模组及采用该透镜模组的镜头模组

Info

Publication number: CN101000385A
Application number: CNA2006100329531A
Authority: CN
Inventors: 陈杰良
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2006-01-14
Filing date: 2006-01-14
Publication date: 2007-07-18
Also published as: US7443598B2; US20070165301A1

Abstract

本发明提供一种可变焦透镜模组，其包括一个透明容器，一个设置在该该透明容器外侧的磁场产生装置，以及一种磁性流体，所述透明容器包括一个弯月形腔体及至少一个与该弯月形腔体相连通的储液腔，该弯月形腔体能够产生形变，该磁性流体容纳于该透明容器中，该磁场产生装置用于产生一作用于该磁性流体的作用力，以使得所述弯月形腔体产生形变。本发明通过磁场产生装置产生一作用于磁性流体的作用力，以使得透明容器弯月形腔体产生形变，从而实现透镜模组的焦距改变。本发明还提供一种采用该可变焦透镜模组的镜头模组，其无需外加调节机构来实现变焦，具有结构简单，尺寸小，且调焦精度佳等特点。

Description

一种可变焦透镜模组及采用该透镜模组的镜头模组

【技术领域】

本发明涉及一种可变焦透镜模组，以及一种采用该透镜模组的镜头模组。

【背景技术】

随着数字技术的不断发展，数码相机已被人们广泛使用，特别是近年来移动电话及个人数字助理(Personal Data Assistant，PDA)等便携式电子装置也快速向高性能、多功能化方向发展，数码相机与此类便携式电子装置的结合已成为移动多媒体技术的一个重要发展方向。与便携式电子装置结合的数码相机体积小且结构简单，因此多采用定焦结构，即其透镜组的焦距不变，透镜组与影像传感器的距离保持不变。一种已有的定焦结构的镜头模组，其影像传感器位于其透镜组的焦点位置。根据透镜成像原理，当物距远大于透镜焦距的情况下，成像点位于焦平面上。因此，上述的定焦镜头模组用于拍摄远距离景物时可能不至于影响其成像质量，但当其拍摄近距离景物时，由于物距较小，像距增大，易造成焦平面上的成像不清晰，成像质量不佳。

为改善此种情况，通常采用可变焦镜头模组。一种已有的可变焦镜头模组，其利用两组凸轮机构来移动该变焦镜头的透镜组来达到变焦的目的。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勒，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个纵向槽道；凸轮机构用来将转动变成平动，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方式，由于需要改变透镜之间的距离，则该镜头模组的尺寸势必较大，且该凸轮机构结构较为复杂，各圆筒上的螺旋槽道加工较困难，造成其制造成本较高。

有鉴于此，提供一种改进型可变焦透镜模组，以及一种采用该透镜模组的镜头模组实为必要。

【发明内容】

下面将以实施例说明一种可变焦透镜模组，以及一种采用该可变焦透镜模组的镜头模组。

一种可变焦透镜模组，其包括一个透明容器，一个设置在该透明容器外侧的磁场产生装置，以及一种磁性流体。所述透明容器包括一个弯月形腔体及至少一个与该弯月形腔体相连通的储液腔，该弯月形腔体能够产生形变。该磁性流体容纳于该透明容器中。该磁场产生装置用于产生一作用于该磁性流体的作用力，使得所述弯月形腔体产生形变。

以及，一种镜头模组，其包括一个镜筒，该镜筒内具有一个阶梯形通孔，在该阶梯形通孔内从物侧至像侧，依次收容有一个光圈、一个可变焦透镜模组以及一个滤光片。其中，所述可变焦透镜模组包括一个透明容器，一个设置在该透明容器外侧的磁场产生装置，以及一种磁性流体，所述透明容器包括一个弯月形腔体及至少一个与该弯月形腔体相连通的储液腔，该弯月形腔体能够可产生形变，该磁性流体容纳于该透明容器中，该磁场产生装置用于产生一作用于该磁性流体的作用力，以使得所述弯月形腔体产生形变。

与现有技术相比，所述可变焦透镜模组可通过其磁场产生装置产生一作用于磁性流体的作用力，以使得透明容器弯月形腔体产生形变，从而实现自身的焦距可变。将该可变焦透镜模组应用于镜头模组时，可使得该种镜头模组无需外加调节机构即可进行变焦，且可具有结构简单，尺寸小，调焦精度佳等特点。

【附图说明】

图1是本发明实施例所提供的可变焦透镜模组在第一状态的示意图。

图2是本发明实施例所提供的可变焦透镜模组在第二状态的示意图。

图3是本发明实施例所提供的可变焦透镜模组在第三状态的示意图。

图4是本发明实施例所提供的镜头模组结构示意图。

【具体实施方式】

下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。

参见图1，本实施例所提供的可变焦透镜模组100，包括一个透明容器110，一种磁性流体120，以及一个磁场产生装置130。

所述透明容器110包括一个弯月形腔体112及一个环绕该弯月形腔体112的储液腔114，该弯月形腔体112与该储液腔114相连通。当然，该储液腔114也可位于该弯月形腔体112一侧；也可以为多个储液腔分别位于该弯月形腔体112周围，并与该弯月形腔体112相连通。所述透明容器110具有一外侧壁116。该弯月形腔体112具有一柔性部分及一相对于该柔性部分的刚性部分，该柔性部分由环烯共聚物所形成，该种环烯共聚物具有非常良好的透光性及可变形性，其透光率达95～100％，比重为1.01，可延伸率达40％。该弯月形腔体112可作为一个弯月形透镜。该弯月形腔体112具有一第一透镜面1122，及一相对该第一透镜面1122的第二透镜面1124，其中，第一透镜面1122为凸面，第二透镜面1124为凹面。若第一透镜面1122为弯月形腔体112的柔性部分，则第二透镜面1124为其刚性部分；若第二透镜面1124为弯月形腔体112的柔性部分，则第一透镜面1122为其刚性部分。即，所述弯月形透镜可通过改变其第一透镜面1122或第二透镜面1124的曲率半径来改变其自身焦距大小。本实施例中是通过改变第一透镜面1122的曲率半径来改变弯月形透镜的焦距大小，即，第一透镜面1122为弯月形腔体112的柔性部分。

所述磁性流体120容纳于该透明容器110中，其包含有多个磁性颗粒122。该磁性颗粒122的材质可选用钴或氧化钴，其粒径大小可为1～200纳米，优选为10～100纳米。所述磁性流体120的折射率可为1.5～1.8，优选为1.65～1.8。通常，磁性流体还包括透明载液及表面活性剂；上述多个磁性颗粒122可由表面活性剂包敷而稳定分布于透明载液中。其中，所述透明载液可选用水、乙醇、甲醇、环己烷或正辛烷等透明液态物质；所述表面活性剂可选用聚乙烯醇、油酸、亚油酸或橄榄油等高分子材料。

该磁场产生装置130设置在该透明容器110的外侧，例如，该磁场产生装置130可环绕在该透明容器110的外侧，并靠近该透明容器110的外侧壁116。该磁场产生装置130可为线圈或螺线管等可产生磁场的装置，本实施例采用线圈。该线圈可通过一个外部线路与一个直流电源电连接。向该线圈上通以电流，可使该磁场产生装置130产生一作用磁性流体120的作用力，如向内或向外的径向作用力，以使得所述透明容器110的弯月形腔体112发生形变。且，通过改变线圈上电流的方向，可切换所述作用力的方向。为保持磁性流体120充满该透明容器110，透明容器110的其它部位应随弯月形腔体112发生相应的形变，本实施例中，该透明容器110的外侧壁116可随弯月形腔体112发生相应的形变。形成该透明容器110的外侧壁116的材质可为弹性塑料或环烯共聚物。

下面将具体描述一种可变焦透镜模组100的变焦过程：

参见图1，其为磁场产生装置130的线圈上无电流时，可变焦透镜模组100的第一状态示意图。透明容器110的外侧壁116及弯月形腔体112的第一透镜面1122均处于形变状态。该弯月形腔体112的第一透镜面1122具有一第一曲率半径，进而使得该可变焦透镜模组100具有一第一焦距。

参见图2，其为磁场产生装置130的线圈上施加有电流并对磁性流体120产生一个向内的径向磁场力F₁时，可变焦透镜模组100的第二状态示意图。磁性流体120中的磁性颗粒122受磁场力F₁的作用向透明容器110的弯月形腔体112内移动，并进一步挤压弯月形腔体112的第一透镜面1122使其产生更大的形变，可使得弯月形腔体112的第一透镜面1122具有小于其第一曲率半径的第二曲率半径。此时，透明容器110的外侧壁116的形变可得到部分或全部释放而变小，以达到力学平衡。因此，可变焦透镜模组100的焦距可相应于弯月形腔体112的第一透镜面1122的曲率半径变小而变小，即其可具有小于其第一焦距的第二焦距。

参见图3，其为磁场产生装置130的线圈上施加有电流并对磁性流体120产生一个向外的径向磁场力F₂时，可变焦透镜模组100的第三状态示意图。磁性流体120中的磁性颗粒122受磁场力F₂的作用向透明容器110的储液腔114内移动，并进一步挤压外侧壁116使其产生更大的形变。为达到力学平衡，透明容器110的弯月形腔体112的第一透镜面1122的形变可得到部分或全部释放而变小，进而可使得第一透镜面1122具有大于其第一曲率半径的第三曲率半径。因此，可变焦透镜模组100的焦距可相应于弯月形腔体112的第一透镜面1122的曲率半径变大而变大，即其可具有大于其第一焦距的第三焦距。

下面将具体描述一种采用该种可变焦透镜模组100的镜头模组。参见图4，本实施例提供的一种镜头模组200，其包括一个内镜筒210及一个外镜筒220，该内镜筒210设于外镜筒220内，并与外镜筒220通过螺纹旋合。

该内镜筒210具有一个阶梯形通孔212，在该阶梯形通孔212内从物侧至像侧，依次收容有一个透镜230，一个光圈240，一个可变焦透镜模组100以及一个滤光片250。所述透镜230抵靠在内镜筒210的镜筒前端214；该透镜230可选用玻璃材质单透镜，塑料材质单透镜；或复合透镜。所述光圈240设于该透镜230与可变焦透镜模组100之间，其可设置整个镜头模组200在摄像过程中光通过量。该可变焦透镜模组100与滤光片250之间设置有一个间隔体260，其可防止镜头模组200在使用过程中因震动致使透明容器110与滤光片250发生表面摩擦等现象而导致其光学性能恶化的现象产生。该滤光片250可为红外截止滤光片。

所述外镜筒220的后端设置有一个影像传感器270。该影像传感器270可为电荷耦合器影像传感器或互补金属氧化物半导体影像传感器。优选的，为防止影像传感器270被污染，可采用一个透明板280将影像传感器270封盖住。

该种镜头模组200，其通过改变可变焦透镜模组100的焦距来实现变焦，无需外加调节机构来进行变焦，其可具有结构简单，尺寸小，调焦精度佳等特点。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，如适当变更使透明容器的弯月形腔体的焦距改变的方法等，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种可变焦透镜模组，其特征在于，该可变焦透镜模组包括一个透明容器，该透明容器包括一个弯月形腔体及至少一个与该弯月形腔体相连通的储液腔，该弯月形腔体能够产生形变；一种磁性流体，该磁性流体容纳于该透明容器中；以及一个设置在该透明容器外侧的磁场产生装置，该磁场产生装置用于产生一作用于该磁性流体的作用力，以使得所述弯月形腔体产生形变。

2.如权利要求1所述的可变焦透镜模组，其特征在于，所述弯月形腔体具有一柔性部分及一相对于该柔性部分的刚性部分，该柔性部分由环烯共聚物形成。

3.如权利要求1所述的可变焦透镜模组，其特征在于，所述磁性流体包括多个磁性颗粒。

4.如权利要求3所述的可变焦透镜模组，其特征在于，所述磁性颗粒的材质为钴或氧化钴。

5.如权利要求1所述的可变焦透镜模组，其特征在于，所述磁性颗粒的粒径大小范围为1～200纳米。

6.如权利要求5所述的可变焦透镜模组，其特征在于，所述磁性颗粒的粒径大小范围为10～100纳米。

7.如权利要求1所述的可变焦透镜模组，其特征在于，所述磁性流体的折射率为1.5～1.8。

8.如权利要求7所述的可变焦透镜模组，其特征在于，所述磁性流体的折射率为1.65～1.8。

9.如权利要求1所述的可变焦透镜模组，其特征在于，所述磁场产生装置为线圈或螺线管。

10.一种镜头模组，包括一个内镜筒及一个外镜筒，该内镜筒设于该外镜筒内，该内镜筒从物侧至像侧依次收容有一个光圈、一个可变焦透镜模组以及一个滤光片，所述外镜筒内收容有一个影像传感器；其特征在于，所述可变焦透镜模组包括一个透明容器，一个设置在该该透明容器外侧的磁场产生装置，以及一种磁性流体，所述透明容器包括一个弯月形腔体及至少一个与该弯月形腔体相连通的储液腔，该弯月形腔体能够产生形变，该磁性流体容纳于该透明容器中，该磁场产生装置用于产生一作用于该磁性流体的作用力，以使得所述弯月形腔体产生形变。

11.如权利要求10所述的镜头模组，其特征在于，所述内镜筒内还收容有一个透镜，该透镜位于内镜筒前端与所述光圈之间。

12.如权利要求10所述的镜头模组，其特征在于，所述透明容器的弯月形腔体具有一柔性部分及一相对于该柔性部分的刚性部分，该柔性部分由环烯共聚物形成。

13.如权利要求10所述的镜头模组，其特征在于，所述磁性流体包括多个磁性颗粒。

14.如权利要求13所述的镜头模组，其特征在于，所述磁性颗粒的材质为钴或氧化钴。

15.如权利要求10所述的镜头模组，其特征在于，所述影像传感器为电荷耦合器影像传感器或互补金属氧化物半导体影像传感器。