CN105319665B - 自动对焦镜头组合 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动对焦镜头组合，包括第一正透镜、第一粘合透镜、光圈、第二粘合透镜和第二正透镜，以及设置于光圈和第二粘合透镜之间的液体镜头，该液体镜头包括一左密封板、第一电极、第二电极和右密封板，该左密封板与右密封板之间的导电液体和该绝缘液体之间形成一液体界面，该第一电极和该第二电极形成一电回路的电压用以改变该液体界面的形状，实现整个镜头的自动对焦，该第一粘合透镜与该第二粘合透镜设于该液体镜头的相对两侧，且构成双高斯结构，该第一粘合透镜的光焦度为负，该第二粘合透镜的光焦度为正。本发明采用液体镜头配合正负光焦度互补的高斯结构，能够快速实现镜头的自动对焦，减少镜片的数量，同时得到较高的解像品质。

Description

自动对焦镜头组合

技术领域

本发明涉及机器视觉检测技术领域，特别涉及一种可自动对焦镜头组合。

背景技术

近年来，对于镜头体积的要求越来越趋近于最小化，而液体镜头组的最大优势在于可以有效降低镜头体积，快速的通过控制液体镜头的电压来改变液体面的弧度来实现镜头的对焦功能。

目前市场上现有的镜头，大多数是采用单片、双片或多片形状固定和焦距固定的镜片组合而成，且通过手动合焦来实现整个镜头焦距的变化，从而得到摄像所需的理想焦距。

上述现有技术中的镜头，由于较少包含液体镜片，所以导致整个镜头的镜头体积较大，此外，只能通过手动合焦而不能实现自动对焦功能，从而使得整个摄像装置的结构变得更加复杂，不利于摄像装置的小型化和轻便化，以致给用户摄像时带来不适，进而不能满足用户的需求。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种结构简单可自动对焦且具有较高的解像力的镜头组合。

一种自动对焦镜头组合，包括第一正透镜、第一粘合透镜、光圈、第二粘合透镜和第二正透镜，以及一设置于光圈和第二粘合透镜之间的液体镜头，该液体镜头包括一左密封板、第一电极、第二电极和右密封板，该左密封板和该右密封板为透明板体，该左密封板与右密封板之间设有导电液体和绝缘液体，该导电液体和该绝缘液体之间形成一液体界面，该第一电极和该第二电极形成一电回路的电压用以改变该液体界面的形状，实现整个镜头的自动对焦，该第一粘合透镜与该第二粘合透镜设于该液体镜头的相对两侧，且构成双高斯结构，该第一粘合透镜的光焦度为负，该第二粘合透镜的光焦度为正。

上述自动对焦镜头组合，由于采用了液体镜头配合正负光焦度互补的高斯结构，因此能够快速实现该镜头的自动对焦过程，相对减少了镜片的数量，减小了镜头的体积，提高加工的宽容度和降低镜头的成本，同时得到较高的解像品质。

附图说明

图1为本发明一实施例中的自动对焦镜头组合的结构示意图。

图2为图1中的自动对焦镜头组合中光圈的右视图。

图3为图1中的自动对焦镜头组合中液体镜头的剖面结构示意图。

图4为为图1所示实施例中的自动对焦镜头组合的系统像差图。

图5为为图1所示实施例中的自动对焦镜头组合的MTF图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明一实施例提供的一自动对焦镜头组合，从一侧到另一侧包括依次排列的第一正透镜11、第一粘合透镜12、光圈13、液体镜头14、第二粘合透镜15和第二正透镜16，所有部件从左到右沿光轴方向依次排列，且关于光轴轴线对称。

所述第一正透镜11为透镜中心厚度大于透镜边缘的凸透镜，且该第一正透镜11的左侧，即朝向外侧的一侧为凸透面，该第一正透镜11的右侧，即朝向该第一粘合透镜12的一侧为R值接近于平面或平面，该第一正透镜11的厚度自中心向边缘渐渐变小，且边缘厚度小于中间厚度的1/2，该第一正透镜11采用折射率为1.945的透明材质制成，本实施例中为玻璃。

所述第一粘合透镜12位于该第一正透镜11的右侧，即位于该第一正透镜11的平面的一侧，该第一粘合透镜12与该第一正透镜11同轴，且该第一粘合透镜12右侧与该第一正透镜11的平面之间的轴向间隔为0.1mm，该第一粘合透镜12的外径小于该第一正透镜11的外径，该第一粘合透镜12包括左侧的第一双凸透镜121，以及设于右侧的第一双凹透镜122，该第一双凸透镜121及第一双凹透镜122通过镜片粘合剂，如光学透明胶粘合而成，该第一双凸透镜121与该第一双凹透镜122同轴排列，该第一双凸透镜121的外径小于该第一双凹透镜122的外径，该第一双凸透镜121包括朝向该第一正透镜11的第一裸凸面1211以及与该第一裸凸面1211相对且朝向该第一双凹透镜122的第一粘合凸面1212，该第一裸凸面1211的曲率半径小于该第一粘合凸面1212的曲率半径。该第一双凸透镜121采用折射率为1.850的透明材质制成，本实施例中为玻璃。

该第一双凹透镜122包括朝向该第一双凸透镜121的第一粘合凹面1221，以及与该第一粘合凹面1221相对且朝向该光圈13的第一裸凹面1222，该第一双凸透镜121的第一粘合凸面1212与该第一双凹透镜122的第一粘合凹面1221重合，本实施例中通过光学胶粘合在一起，该第一裸凹面1222包括位中部的凹陷部1223，以及位于边缘的平面部1224，该平面部1224呈环形，该凹陷部1223为圆形，且位于该平面部1224的中心，该第一双凹透镜122的凹陷部1223曲率半径小于该第一粘合凹面1221的曲率半径，且该凹陷部1223的面积小于该第一粘合凹面1221以及该第一裸凸面1211的面积，该第一双凹透镜122采用折射率为1.92的透明材质制成，本实施例中为玻璃，该第一粘合透镜12的光焦度为负。

请参阅图1及图2，所述光圈13位于该第一粘合透镜12的右侧，即位于该第一双凹透镜122所在的一侧，该光圈13的外部为圆形，该光圈13的外径大于该第一粘合透镜12的外径，且小于该第一正透镜11的外径，该光圈13的内侧由六个相同的叶片131组成，该六个叶片131的内侧边围成一六边形的通孔132，该通孔132的大小可以通过该六个叶片131的旋转来调节，本实施施例中，通孔132的直径可以在0-10mm之间进行调整。

请参阅图1和图3，所述液体镜头14(图中为放大示意图)位于该光圈13的右侧，与该第一粘合透镜12分别位于该光圈13的相对两侧，该液体镜头14与该光圈13同轴，该液体镜头14的外径与该光圈13相同，厚度为3-5mm，该液体镜头14左侧到该第一粘合透镜12右侧的轴向距离大于7mm，该液体镜头14包括左密封板141、第一电极142、第二电极143、右密封板144和密封腔体145，该左密封板141和该右密封板144为玻璃或树脂制成的透明板体，该第一电极142和该第二电极143形成一电回路，该密封腔体145由该左密封板141、该第一电极142、该第二电极143和该右密封板144组成，呈圆台空间状，该密封腔体145内填充有导电液体1451和绝缘液体1452，该导电液体1451和该绝缘液体1452互不相溶，从而在该导电液体1451和该绝缘液体1452之间形成一液体界面1453，该导电液体1451和该绝缘液体1452为密度相差不大的透明液体，通过调节该第一电极142和该第二电极143形成一电回路的电压可以改变该液体界面1453的形状，从而实现自动对焦功能。

请再参阅图1，所述第二粘合透镜15位于该液体镜头14的右侧，该第二粘合透镜15与该液体镜头14同轴，该光圈13与该第二粘合透镜15分别位于该液体镜头14的相对两侧，该第二粘合透镜15与该液体镜头14的轴向间隔大于2mm，与该第一粘合透镜12右侧之间的轴向间隔为12-14mm，以保证有足够的空间安装该光圈13和该液体镜头14，该第二粘合透镜15的外径小于该液体镜头14的外径。

该第二粘合透镜15包括位于左侧，即朝向该液体镜头14一侧的第二双凹透镜151，以及设于右侧，即朝向该第二正透镜16的第二双凸透镜152，该第二双凹透镜151与该第二双凸透镜152通过镜片粘合剂，如光学透明胶等粘合而成，该第二双凹透镜151与该第二双凸透镜152同轴排列，该第二双凹透镜151的外径大于于该第二双凸透镜152的外径，该第二双凹透镜151包括朝向该液体镜头14的第二裸凹面1511及朝向该第二双凸透镜152的第二粘合凹面1512。该第二双凹透镜151的第二粘合凹面1512的曲率半径小于该第二裸凹面1511的曲率半径，该第二双凹透镜151采用折射率为1.945的透明材质制成，本实施列中为玻璃镜片，该第二粘合透镜15的光焦度为正。

该第二双凸透镜152包括朝向该第二双凹透镜151的第二粘合凸面1521以及朝向该第二正凸透镜16的第二裸凸面1522，该第二双凹透镜151的第二粘合凹面1512与该第二双凸透镜152的第二粘合凸面1521重合。该第二双凸透镜152的第二裸凸面1522的曲率半径小于该第二粘合凸面1521的曲率半径，该第二双凸透镜152采用折射率为1.8的透明材质制成，本实施列中为玻璃镜片。该第一粘合透镜12与该第二粘合透镜15组成对称的双高斯结构，该第一粘合透镜12与该第二粘合透镜15的焦距比为1～1.5。

所述第二正透镜16位于该第二粘合透镜15的右侧，该第二正透镜16与该第二粘合透镜15之间的间隔为9mm，该第二正透镜16的左侧，即朝向该第二粘合透镜15的一侧为凸透面，该第二正透镜16右侧，即朝向外侧的一面为平面，该第二正透镜16的外径大于该第二粘合透镜15的外径，且小于该第一粘合透镜12的外径，该第二正透镜16采用折射率为1.92的透明材质制成，本实施例中为玻璃镜片，该第二正透镜16的右侧平面朝向芯片感光面，以保证主光线垂直入射到芯片感光面，即保证主光线的角度基本保证0度，该第二正透镜16到芯片感光面的距离大于12mm，以保证有充足的空间做C卡口，使该第二正透镜16的右侧平面与芯片感光面采用C口方式连接。

本实施例中，该第一粘合透镜12与该第二粘合透镜15的光焦度比为f2:f4＝1:-1.3。所有玻璃镜片均采用高折射率材料，所有正/凸透镜采用较高折射率材料为1.8到1.85，粘合透镜中的凹透镜均采用更高折射率为材质，可达到1.94，这种高低折射率的分配可以更好的提高解像力，达到5百万像素的要求。

本实施例在以下光学指标下，得出图4中的系统像差图，以及图5中的MTF图：

⑴焦距：f＝25mm；

⑵相对孔径D/F＝1/2.7～1/4；

⑶有效像面≥Ф11mm；

⑷对应5M的COMS摄像机

⑹采用C卡口与摄像机连接；

从图4和图5可以看出，本实施例具有较小的像差以及较高的解像力，图像畸变：＜0.2％。

综上，本发明上述实施例中，所有透镜之间的折射率分配能够更好的提高整个镜头的解像力，该镜头组合中含有双高斯结构，有利于消除慧差、畸变和倍率色差，具有良好的公差宽裕度，配合液体镜头14，通过调节该液体镜头14中第一电极142和第二电极143所形成电回路的电压可以改变该液体界面1453的形状，真正实现了镜头的自动对焦功能，不仅解决了现有技术中的镜头的对焦问题，而且相对减少了镜片的数量的使用，减小了镜头的体积和降低镜头的成本，此外配合使用正负光焦度互补的高斯结构有利于校正像差，得到较高的解像品质，从而提升用户的体验效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种自动对焦镜头组合，由物侧至像侧依次设置的第一正透镜、第一粘合透镜、光圈、液体镜头、第二粘合透镜和第二正透镜组成，其特征在于：该液体镜头包括一左密封板、第一电极、第二电极和右密封板，该左密封板和该右密封板为透明板体，该左密封板与右密封板之间设有导电液体和绝缘液体，该导电液体和该绝缘液体之间形成一液体界面，该第一电极和该第二电极形成一电回路的电压用以改变该液体界面的形状，实现整个镜头的自动对焦，该第一粘合透镜与该第二粘合透镜设于该液体镜头的相对两侧，且构成双高斯结构，该第一粘合透镜的光焦度为负，该第二粘合透镜的光焦度为正，该第一粘合透镜包括朝向该第一正透镜的第一双凸透镜，以及朝向该光圈的第一双凹透镜，该第二粘合透镜包括朝向该液体镜头的第二双凹透镜，以及朝向该第二正透镜的第二双凸透镜，该第二双凹透镜与该第二双凸透镜通过镜片粘合剂粘合而成，该第二双凹透镜的外径大于该第二双凸透镜的外径，该第二双凹透镜包括朝向该液体镜头的第二裸凹面，以及朝向该第二双凸透镜的第二粘合凹面，该第二粘合凹面的曲率半径小于该第二裸凹面的曲率半径，该光圈的外径大于该第一粘合透镜的外径，且小于该第一正透镜的外径。

2.根据权利要求1所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第一正透镜朝向外侧的一侧为凸透面，朝向该第一粘合透镜的一侧为R值接近于平面或平面，该第一正透镜的厚度自中心向边缘渐渐变小，且边缘厚度小于中间厚度的1/2。

3.根据权利要求1所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第一粘合透镜的外径小于该第一正透镜的外径。

4.根据权利要求1或3所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第一双凸透镜及第一双凹透镜通过镜片粘合剂粘合而成，该第一双凸透镜的外径小于该第一双凹透镜的外径。

5.根据权利要求4所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第一双凸透镜包括朝向该第一正透镜的第一裸凸面以及朝向该第一双凹透镜的第一粘合凸面，该第一裸凸面的曲率半径小于该第一粘合凸面的曲率半径。

6.根据权利要求5所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第一双凹透镜包括朝向该第一双凸透镜的第一粘合凹面，以及朝向该光圈的第一裸凹面，该第一双凸透镜的第一粘合凸面与该第一双凹透镜的第一粘合凹面重合。

7.根据权利要求6所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第一双凹透镜的凹陷部曲率半径小于该第一粘合凹面的曲率半径，且该凹陷部的面积小于该第一粘合凹面以及该第一裸凸面的面积。

8.根据权利要求7所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该光圈的内侧由若干叶片组成，该若干叶片的内侧边围成一通孔，该通孔的大小通过该若干叶片的旋转来调节，通孔的直径可以在0～10mm之间进行调整。

9.根据权利要求1所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该液体镜头的厚度为3-5mm，该液体镜头到该第一粘合透镜的轴向距离大于7mm。

10.根据权利要求1所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第二粘合透镜与该液体镜头的轴向间隔大于2mm，与该第一粘合透镜之间的轴向间隔为12-14mm。

11.根据权利要求1所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第二粘合透镜的外径小于该液体镜头的外径。

12.根据权利要求1所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第二双凸透镜包括朝向该第二双凹透镜的第二粘合凸面以及朝向该第二正凸透镜的第二裸凸面，该第二双凹透镜的第二粘合凹面与该第二双凸透镜的第二粘合凸面重合。

13.根据权利要求12所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第二双凸透镜的第二裸凸面的曲率半径小于该第二粘合凸面的曲率半径。

14.根据权利要求1所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第二正透镜朝向该第二粘合透镜的一侧为凸透面，朝向外侧的一面为平面，该第二正透镜的外径大于该第二粘合透镜的外径，且小于该第一粘合透镜的外径。

15.根据权利要求14所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第二正透镜的平面朝向芯片感光面，该第二正透镜到该芯片感光面的距离大于12mm。

16.根据权利要求1所述的自动对焦镜头组合，其特征在于，该第一粘合透镜与该第二粘合透镜的焦距比为1～1.5。