TWI464480B - 可變焦之彈性透鏡組 - Google Patents

Description

可變焦之彈性透鏡組

本發明係關於一種可變焦之彈性透鏡組。

過去在相機上裝設變焦透鏡，已是習知技術，傳統變焦鏡頭係在相機上裝設一馬達，係用以驅動至少二個透鏡改變其間距離，達到改變鏡頭焦距之作用。

傳統變焦鏡頭會產生以下問題：

[1]鏡頭體積變大：傳統變焦鏡頭之透鏡係為硬式，無法撓折，光是調整兩個透鏡距離，可改變之焦距相當有限，當然可以增加透鏡數量以提高調整焦距效果，但也增加了鏡頭的體積及成本，故鏡頭體積較大，且導致相機價格不斐。

[2]不易製造：增加透鏡數量，固然可以提高變焦鏡頭之變焦效果，但是，現今相機普遍要求輕薄短小的有限空間中，要塞放進數個透鏡以及驅動數個透鏡的驅動元件，相當不容易製造。

[3]變焦效果差：傳統相機要大幅改變焦距，可能必須同時移動複數個透鏡，而傳統變焦鏡頭係為機械式驅動，變焦速度有限，無法迅速地變焦，故變焦效果差。

[4]使用變化性低：習用變焦鏡頭概由數個鏡片及馬達構成，本身零件已相當複雜，無法再作其他較大變化的使用。

請參考中華民國公開發明專利第200813486號，係揭露一種流體壓力控制之複合式變焦裝置，其包括一第一透鏡部，係具有一第一連接部；一第二透鏡部，係具有一第二連接部，其用以供此第二透鏡部連結於此第一透鏡部之第一連接部，此第一/第二透鏡部係可變形，且此第一、第二透鏡部具有同一軸心線；一容室係位於此第一、第二透鏡部之間，其用以容納一可透光之流體；藉由改變此流體之壓力，壓迫/放鬆其中一透鏡部變形而改變其曲率達到變焦之功效，可改善傳統變焦之機械式驅動方式產生體積龐大的問題，如此兼具裝置體積縮小、易於製造、變焦效果佳，以及使用變化性大等效果；其係僅以單一控制部進行控制其中一透鏡部變形而改變其曲率，且容室係位於此第一、第二透鏡部之間，並可容納一可透光之流體，故其控制各透鏡部的曲率變化之精確度有限。

請再參考美國專利US2,300,251，係揭露一種可變焦透鏡(VARIABLE FOCUS LENS)，請參考其圖2(FIG.2)及圖6(FIG.6)，圖2(FIG.2)係僅揭露以單一螺桿方式進行控制液壓(或氣壓)，而圖6(FIG.6)係僅揭露個別的兩個流道，但仍以單一螺桿方式進行同時控制兩個流道的液壓(或氣壓)，因此無法達到精確地獨立控制各個透鏡組。

基於上述問題，發明人提出了一種可變焦之彈性透鏡組，以克服現有技術的缺陷。

本發明目的在於提供一種可變焦之彈性透鏡組，其係以簡單精簡的結構，達到改變不同焦距以配合不同設備使用的可變焦之彈性透鏡組。

為達上述目的，本發明係提供一種可變焦之彈性透鏡組，係包含：一第一透鏡模組，係具有一第一環狀本體、一第一彈性膜、一第一通管，該第一環狀本體與該第一通管連通，該第一彈性膜係固設在該第一環狀本體軸向方向的其中一側；一隔板，係設置在該第一透鏡模組之該第一環狀本體遠離該第一彈性膜的一側，該第一環狀本體、該隔板及該第一彈性膜係界定出一第一容置空間，該第一容置空間係填充有一第一流體；一第二透鏡模組，係具有一第二環狀本體、一第二彈性膜、一第二通管，該第二環狀本體與該第二通管連通，且該第二環狀本體軸向方向的其中一側係固設在該隔板遠離該第一透鏡模組的一側，該第二彈性膜係固設在該第二環狀本體軸向方向遠離該隔板的一側，該第二環狀本體、該隔板及該第二彈性膜係界定出一第二容置空間，該第二容置空間係填充有一第二流體；一第一壓力控制單元，係連接該第一通管，獨立地控制該第一容置空間內該第一流體的壓力進而控制該第一彈性膜的凹凸曲率；以及一第二壓力控制單元，係連接該第二通管，獨立地控制該第二容置空間內該第二流體的壓力進而控制該第二彈性膜的凹凸曲率。

其中，該隔板係為透明硬質材質(如透明壓克力或玻璃材質)。

再者，該第一彈性膜及該第二彈性膜係為彈性透明材質。

另，該第一流體及該第二流體係為液體或氣體，該第一流體及該第二流體係為相同材質或不相同材質。

其中，該第一彈性膜及該第二彈性膜係為相同材質或不相同材質。

再者，該第一環狀本體及該第二環狀本體係可設定為不同直徑，且材質係可為相同或不相同之硬質材質。

上述的可變焦之彈性透鏡組，更可包括一第一環框及一第二環框，該第一環框與該第一環狀本體係將該第一彈性膜夾固其間，該第二環框及該第二環狀本體係將該第二彈性膜夾固其間，其中彈性膜的固定方式可以螺栓結合或用黏著劑接合。

雖然本發明使用了幾個較佳實施例進行解釋，但是下列圖式及具體實施方式僅僅是本發明的較佳實施例；應說明的是，下面所揭示的具體實施方式僅僅是本發明的例子，並不表示本發明限於下列圖式及具體實施方式。

請同時參閱圖1至圖3，其中，圖1係表示本發明可變焦之彈性透鏡組的分解圖，圖2係表示本發明可變焦之彈性透鏡組的結構立體圖，圖3係表示本發明可變焦之彈性透鏡組形成一凸-凸透鏡結構時流體流動時的剖視示意圖。

本發明可變焦之彈性透鏡組1係包括一第一透鏡模組2、一隔板3及一第二透鏡模組4。

第一透鏡模組2係具有一第一環狀本體21、一第一彈性膜22、一第一通管25，第一環狀本體21與第一通管25連通，第一彈性膜22係固設在第一環狀本體21軸向方向的其中一側，其方式係可以一第一環框27以螺絲或螺栓將第一彈性膜22夾固在第一環框27與第一環狀本體21之間，或者是在第一環狀本體21外形成外螺紋(圖未示)，在第一環框27形成內螺紋，第一環框27及第一環狀本體21相互鎖緊固定並將第一彈性膜22夾固在其間等，但並不以此為限。

第一環狀本體21、隔板3及第一彈性膜22係界定出一第一容置空間，第一容置空間係填充有一第一流體，第一流體係可為液體(如水)或氣體。

隔板3係為透明硬質材質且設置在第一透鏡模組2之第一環狀本體21遠離第一彈性膜22的一側。

第二透鏡模組4係具有一第二環狀本體41、一第二彈性膜42、一第二通管45，第二環狀本體41與第二通管45連通，且第二環狀本體41軸向方向的其中一側係固設在隔板3遠離第一透鏡模組2的一側，第二彈性膜42係固設在第二環狀本體41軸向方向遠離隔板3的一側，其方式係可以一第二環框47以螺絲或螺栓將第二彈性膜42夾固在第二環框47與第二環狀本體41之間，或者是在第二環狀本體41外形成外螺紋(圖未示)，在第二環框47形成內螺紋，第二環框47及第二環狀本體41相互鎖緊固定並將第二彈性膜42夾固在其間等，但並不以此為限。

第二環狀本體41、隔板3及第二彈性膜42係界定出一第二容置空間，第二容置空間係填充有一第二流體，第二流體係可為液體(如水)或氣體，且第一流體及該第二流體係可為相同材質或不相同材質，如第一流體為液體，第二流體為氣體(不同材質)，又或第一流體為純水，第二流體為甘油(不同材質)等。

其中，隔板3係為透明硬質材質(如透明壓克力或玻璃材質)；第一彈性膜22及第二彈性膜42係可為相同材質或不相同材質的彈性透明膜。

另，第一通管25係連接一第一壓力控制單元(圖未示)，第二通管45係連接一第二壓力控制單元(圖未示)；第一壓力控制單元(圖未示)係獨立地控制第一容置空間內的液體或氣體壓力進而控制第一彈性膜22的凹凸曲率，而第二壓力控制單元(圖未示)係獨立地控制第二容置空間內的液體或氣體壓力進而控制第二彈性膜42的凹凸曲率。

如圖3所示，第一壓力控制單元(圖未示)透過第一通管25增加壓力將第一流體集中到第一透鏡模組2的第一容置空間內(如圖3中右邊箭頭A方向)，第二壓力控制單元(圖未示)透過第二通管45增加壓力將第二流體集中到第二透鏡模組4的第二容置空間內(如圖3中左邊箭頭A方向)，由於第一彈性膜22及第二彈性膜42為透明彈性材質，因此壓力增加時會往外凸出，使得第一透鏡模組2形成一凸透鏡結構，第二透鏡模組4亦形成一凸透鏡結構，兩者結合即形成一凸-凸透鏡結構，而藉由第一壓力控制單元(圖未示)及第二壓力控制單元(圖未示)控制壓力大小，進而控制第一彈性膜22及第二彈性膜42外凸的曲率，以改變各凸透鏡的焦距。

請再參考圖11，係表示本發明可變焦之彈性透鏡組形成一凹-凹透鏡結構時流體流動時的剖視示意圖。第一壓力控制單元(圖未示)透過第一通管25減低壓力將第一流體從第一透鏡模組2的第一容置空間內抽出(如圖11中右邊箭頭B方向)，且第二壓力控制單元(圖未示)透過第二通管45減低壓力將第二流體從第二透鏡模組4的第二容置空間內抽出(如圖11中左邊箭頭B方向)，由於第一彈性膜22及第二彈性膜42為透明彈性材質，因此壓力減低時會向內凹陷，使得第一透鏡模組2形成一凹透鏡結構，第二透鏡模組4亦形成一凹透鏡結構，兩者結合即形成一凹-凹透鏡結構，而藉由第一壓力控制單元(圖未示)及第二壓力控制單元(圖未示)控制壓力大小，進而控制第一彈性膜22及第二彈性膜42內凹的曲率，以改變各凹透鏡的焦距。

因此，透過上述第一壓力控制單元(圖未示)及第二壓力控制單元(圖未示)獨立控制的方式，對於固定同一方向的入射光而言，本發明係可形成一凸-凸透鏡結構(如圖3所示)、一平-凸透鏡結構(如圖4所示)、一凹-凸透鏡結構(如圖5所示)、一凸-平透鏡結構(如圖6所示)、一平-平透鏡結構(如圖7所示)、一凹-平透鏡結構(如圖8所示)、一凸-凹透鏡結構(如圖9所示)、一平-凹透鏡結構(如圖10所示)及一凹-凹透鏡結構(如圖11所示)，藉此以精簡結構達到多種透鏡結構，並可改變焦距以配合需要不同焦距的設備，如顯微鏡、望遠鏡、照相機、攝影機等光學儀器。

雖然本發明以相關的較佳實施例進行解釋，但是這並不構成對本發明的限制。應說明的是，本領域的技術人員根據本發明的思想能夠構造出很多其他類似實施例，這些均在本發明的保護範圍之中。

1．．．可變焦之彈性透鏡組

2．．．第一透鏡模組

21．．．第一環狀本體

22．．．第一彈性膜

23．．．第一通管接頭

24．．．第一通管接頭栓蓋

25．．．第一通管

26．．．第一環狀本體止洩栓

27．．．第一環框

3．．．隔板

4．．．第二透鏡模組

41．．．第二環狀本體

42．．．第二彈性膜

43．．．第二通管接頭

44．．．第二通管接頭栓蓋

45．．．第二通管

46．．．第二環狀本體止洩栓

47．．．第二環框

A．．．流體流進透鏡模組之方向

B．．．流體流出透鏡模組之方向

C．．．系統壓力與外界平衡時彈性膜的位置

圖1　係表示本發明可變焦之彈性透鏡組的分解圖。

圖2　係表示本發明可變焦之彈性透鏡組的結構立體圖。

圖3　係表示本發明可變焦之彈性透鏡組形成一凸-凸透鏡結構時流體流動時的剖視示意圖。

圖4　係表示本發明可變焦之彈性透鏡組形成一平-凸透鏡結構時流體流動時的剖視示意圖。

圖5　係表示本發明可變焦之彈性透鏡組形成一凹-凸透鏡結構時流體流動時的剖視示意圖。

圖6　係表示本發明可變焦之彈性透鏡組形成一凸-平透鏡結構時流體流動時的剖視示意圖。

圖7　係表示本發明可變焦之彈性透鏡組形成一平-平透鏡結構時流體流動時的剖視示意圖。

圖8　係表示本發明可變焦之彈性透鏡組形成一凹-平透鏡結構時流體流動時的剖視示意圖。

圖9　係表示本發明可變焦之彈性透鏡組形成一凸-凹透鏡結構時流體流動時的剖視示意圖。

圖10　係表示本發明可變焦之彈性透鏡組形成一平-凹透鏡結構時流體流動時的剖視示意圖。

圖11　係表示本發明可變焦之彈性透鏡組形成一凹-凹透鏡結構時流體流動時的剖視示意圖。

1．．．可變焦之彈性透鏡組

2．．．第一透鏡模組

21．．．第一環狀本體

22．．．第一彈性膜

23．．．第一通管接頭

24．．．第一通管接頭栓蓋

25．．．第一通管

26．．．第一環狀本體止洩栓

27．．．第一環框

3．．．隔板

4．．．第二透鏡模組

41．．．第二環狀本體

42．．．第二彈性膜

43．．．第二通管接頭

44．．．第二通管接頭栓蓋

45．．．第二通管

46．．．第二環狀本體止洩栓

47．．．第二環框

Claims (8)

1. 一種可變焦之彈性透鏡組，係包括：一第一透鏡模組，係具有一第一環狀本體、一第一彈性膜、一第一通管，該第一彈性膜係固設在該第一環狀本體軸向方向的其中一側；一隔板，係設置在該第一透鏡模組之該第一環狀本體遠離該第一彈性膜的一側，該第一環狀本體、該隔板及該第一彈性膜係界定出一第一容置空間，該第一容置空間係填充有一第一流體；一第二透鏡模組，係具有一第二環狀本體、一第二彈性膜、一第二通管，且該第二環狀本體軸向方向的其中一側係固設在該隔板遠離該第一透鏡模組的一側，該第二彈性膜係固設在該第二環狀本體軸向方向遠離該隔板的一側，該第二環狀本體、該隔板及該第二彈性膜係界定出一第二容置空間，該第二容置空間係填充有一第二流體；一第一壓力控制單元，係連接該第一通管，獨立地控制該第一容置空間內該第一流體的壓力進而控制該第一彈性膜的凹凸曲率；以及一第二壓力控制單元，係連接該第二通管，獨立地控制該第二容置空間內該第二流體的壓力進而控制該第二彈性膜的凹凸曲率。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的可變焦之彈性透鏡組，其中，該隔板係為透明硬質材質。
3. 依據申請專利範圍第1項所述的可變焦之彈性透鏡組，其中，該第一彈性膜及該第二彈性膜係為彈性透明材質。
4. 依據申請專利範圍第1項所述的可變焦之彈性透鏡組，其中，該第一流體及該第二流體係為液體或氣體。
5. 依據申請專利範圍第4項所述的可變焦之彈性透鏡組，其中，該第一流體及該第二流體係為相同材質或不相同材質。
6. 依據申請專利範圍第1項所述的可變焦之彈性透鏡組，其中，該第一彈性膜及該第二彈性膜係為相同材質或不相同材質。
7. 依據申請專利範圍第1項所述的可變焦之彈性透鏡組，其中，該第一環狀本體及該第二環狀本體係可設定為不同直徑，且材質係可為相同或不相同之硬質材質。
8. 依據申請專利範圍第1項所述的可變焦之彈性透鏡組，更可包括一第一環框及一第二環框，該第一環框與該第一環狀本體係將該第一彈性膜夾固其間，該第二環框及該第二環狀本體係將該第二彈性膜夾固其間，其中彈性膜的固定方式可以螺栓結合或用黏著劑接合等方式。