一种电动变倍镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学镜头领域，具体涉及一种电动变倍镜头。


背景技术：

2.目前，镜头应用于各种检测与测量项目，对被测物体进行成像，经过图像处理完成被测物体的检测。为了适用于不同尺寸被测物体的检测，多采用变倍镜头。变倍镜头的特点在于镜头的焦距值在一定范围内可调，而成像位置保持不变。典型变倍镜头的结构包括前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组以及后固定镜组；前固定镜组，作用是给系统提供固定的像；变倍镜组，在前固定镜组和后固定镜组之间移动，作用是改变光学放大倍率；补偿镜组，按一定的曲线轨迹作非线性运动，作用是补偿变倍镜组在变倍过程中所产生的像面移动；后固定镜组，用于将补偿镜组的像转化为系统的最后实像，并调整系统的合成焦距值、设备孔径光阑，保证在变倍运动中系统的相对孔径不变，补偿前3个镜组(前固定镜组、变倍镜组以及补偿镜组)的剩余像差，使整个系统成像质量达到最佳状态。
3.现有变倍镜头通常采用电动马达驱动变倍镜组在镜筒内移动到不同的位置，改变镜头的光学放大倍率。其机械结构主要由齿轮、轴承、导轨、螺母等组成，当电动马达驱动齿轮旋转，通过轴承将机械能传递给变倍镜组，在导轨的引导下，将马达的转动转化为变倍镜组在镜筒内部的直线运动。
4.由于使用电动马达机械传动结构，当前变倍镜头存在机械加工精度高，变倍响应时间较长；长时间工作导致机械零件磨损，使得变倍精度降低，降低使用寿命。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种电动变倍镜头，其能解决上述问题。
6.一种电动变倍镜头，所述电动变倍镜头包括镜筒、前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组、后固定镜组、和位于镜筒内用于固定安装四个镜组的定位安装架；其中，所述前固定镜组、变倍镜组、双胶合补偿镜组、和后固定镜组的光轴共轴设置；所述变倍镜组和双胶合补偿镜组均包括两个液晶透镜，所述液晶透镜由电极装置控制，对电极装置施加电信号实现变倍镜组和双胶合补偿镜组的变倍功能。
7.优选的，所述前固定镜组包括第一前固定透镜、第二前固定透镜、第一前固定双胶合透镜和第二前固定双胶合透镜，所述变倍镜组包括变倍透镜，所述双胶合补偿镜组包括第一补偿透镜和第二补偿透镜，所述后固定镜组包括后固定透镜；其中，所述变倍透镜、第一补偿透镜和第二补偿透镜都包括两个液晶透镜，每个液晶透镜由两个电极装置控制。
8.优选的，所述液晶透镜包括第一基板、第二基板、第一电极装置、第二电极装置和液晶层，所述第一基板和第二基板相对的板面上分别连接所述第一电极装置和第二电极装置，所述液晶层位于第一电极装置和第二电极装置之间。
9.优选的，第一电极装置和第二电极装置表面镀有导电薄膜。
10.优选的，所述液晶层在初始状态时的液晶指向矢相互垂直且都垂直于光轴方向；所述液晶层在施加不同电信号时，液晶分子发生相应角度旋转，改变透镜折射率和焦距以实现不同倍率的变倍。
11.相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
①
根据本技术的电动变倍镜头，通过由液晶透镜组成的变倍镜组完成镜头变倍调焦功能，实现镜头变倍。具体通过改变施加在液晶透镜电极装置上的电信号，使得液晶透镜的焦距得到调制，达到镜头变倍的效果。
②
本技术的电动变倍镜头，能够在没有机械传动结构的情况下，快速且准确地改变镜头的放大倍率，避免摩擦磨损导致的重复变倍精度差和使用寿命短等问题。
附图说明
12.图1为电动变倍镜头的部分内部光学元件布置示意图；
13.图2为液晶透镜的结构示意图；
14.图3为液晶层内液晶分子的状态变化例示意图。
具体实施方式
15.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
16.应当理解，本说明书中所使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
17.如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
18.一种电动变倍镜头，参见图1
‑
图2，包括镜筒(图未示)、前固定镜组、变倍镜组、双胶合补偿镜组、后固定镜组、和位于镜筒内用于固定安装四个镜组的定位安装架(图未示)；其中，所述前固定镜组、变倍镜组、双胶合补偿镜组、和后固定镜组的光轴共轴设置；所述变倍镜组和双胶合补偿镜组均包括两个液晶透镜，所述液晶透镜由电极装置控制，对电极装置施加电信号实现变倍镜组和补偿镜组的变倍功能。
19.具体的，所述前固定镜组包括第一前固定透镜1、第二前固定透镜2、第一前固定双胶合透镜3和第二前固定双胶合透镜4；所述变倍镜组包括变倍透镜5；所述双胶合补偿镜组包括第一补偿透镜6和第二补偿透镜7；所述后固定镜组包括后固定透镜8；其中，所述变倍透镜5、第一补偿透镜6和第二补偿透镜7都包括两个液晶透镜20，每个液晶透镜20由两个电极装置控制。因单一液晶透镜的射率和焦距变化无法满足镜组的变倍目标，所以两个液晶透镜的组合对电极装置施加电信号实现变倍镜组和双胶合补偿镜组的透镜折射率和焦距变化。
20.进一步的，所述液晶透镜20包括第一基板21、第二基板22、第一电极装置23、第二电极装置24和液晶层25，所述第一基板21和第二基板22相对的板面上分别连接所述第一电极装置23和第二电极装置24，所述液晶层25位于第一电极装置23和第二电极装置24之间。
21.进一步的，所述第一电极装置23和第二电极装置24表面镀有导电薄膜。
22.参见图2，液晶层25在第一基板21和第二基板22之间，第一基板21和第二基板22相对板面上分别连接第一电极装置23和第二电极装置24。通过调节施加在第一电极装置23和第二电极装置24上的电信号，液晶层25中的液晶分子的排列方式发生如图2所示的变化，使得液晶层25的折射率分布改变，达到聚焦变倍的效果。
23.液晶变倍原理，参见图3，所述液晶层25在初始状态时的液晶指向矢相互垂直且都垂直于光轴方向(z轴方向)；所述液晶层25在施加两个电信号时，液晶分子发生相应角度旋转，改变透镜折射率和空间分布，来达到调焦和不同倍率的变倍。
24.电动变倍镜头利用了液晶透镜的聚焦性能，实现镜头变倍。施加第一电极装置23和第二电极装置24的电信号，用于形成特定分布的电场线。液晶层25内的液晶分子，在特定分布的电场线作用下发生不同角度的旋转，改变当前位置的折射率，达到聚焦变倍的效果。只需通过电信号调谐，便可实现光学变倍，相对于传统变倍的机械运动，省去了传动环节，大大提高变倍的响应速率；无需考虑长时间工作导致机械零件磨损，使得变倍精度降低，缩短使用寿命等问题。
25.具体实施例中，电动变倍镜头包括六个液晶镜头，所选变倍倍率为0.6
×
、1.0
×
、1.5
×
、2.0
×
、2.5
×
。
26.0.6
×
倍率下，施加在六个液晶镜头的第一电极装置和第二电极装置上的电信号依次为132vrms、132vrms、227vrms、227vrms、158vrms、158vrms；
27.1.0
×
倍率下，施加在六个液晶镜头的第一电极装置和第二电极装置上的电信号依次为119vrms、119vrms、183vrms、183vrms、129vrms、129vrms；
28.1.5
×
倍率下，施加在六个液晶镜头的第一电极装置和第二电极装置上的电信号依次为98vrms、98vrms、165vrms、165vrms、124vrms、124vrms；
29.2.0
×
倍率下，施加在六个液晶镜头的第一电极装置和第二电极装置上的电信号依次为82vrms、82vrms、144vrms、144vrms、107vrms、107vrms；
30.2.5
×
倍率下，施加在六个液晶镜头的第一电极装置和第二电极装置上的电信号依次为79vrms、79vrms、137vrms、137vrms、78vrms、78vrms(vrms表示交流电的电压有效值)。
31.其中，正焦距液晶透镜中心的电场线方向与光传播方向相同；负焦距液晶透镜中心的电场线方向与光传播方向相反。具体变倍过程只需依次改变施加在第一电极装置和第二电极装置上的电信号，变倍透镜组中液晶分子发生特定角度的旋转，完成倍率0.6
×
、1.0
×
、1.5
×
、2.0
×
、2.5
×
的变倍。
32.需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
33.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：
其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。