专利名称：一种变焦凸透镜和凹透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学技术领域中的柱面透镜，凸透镜，和凹透镜。
背景技术：
在光学技术领域，传统的透镜只有ー个固定的焦距。网上查得目前巳开发出一种称之为液体透镜的产品，该产品采用ー种“电润湿法”的技木，无需配备其它机械部件就能使透镜变焦；还有ー种采用两种液体，使其界面曲率变化，自由改变透镜的焦点距离，且凸凹曲面间可以转换，称新的用途正在丰富多彩中开发，新一代的攝像头，手机，数码相机，P D A等产品都将得到充分应用。
发明内容
本发明的目的与上述技术相同，本发明采用一种简单的物理方法使透镜变焦。以下详述本发明的技术方案[一 ]可以变焦的柱面透镜參见图1。两种透镜主视图相同，主视图则共用ー个。图中，I薄片，2接ロ，3端盖，4水管，5定位装置，6水压装置，7支承物。透镜方位以本图主视图的方位为准。图中透镜，内部是水，(或其它透光液体)，外壳是ー种透光塑料制品，薄片I (透镜折射面)厚度均匀，具有一定弾性，薄片的左右连接面是接ロ 2，接ロ是ー种薄而柔软不易拉伸的塑料制品；将透镜上下两端密封的管状封盖，称之为端盖3，端盖厚度及材质与接ロ相同；薄片左边接ロ与支承物7连接，支承物上设有水管4，水管右端通过支承物与薄片连通(连通薄片即连通上下薄片所构成的内部空间)；水管另一端与水压装置6相连；薄片的右边接ロ连接定位装置5。薄片，水管，水压装置，连通成ー个密封的容器。[ ニ ]变焦过程上述透镜中，定位装置5可以左右移动定位(箭头所示方向移动)，水压装置能使容器内产生水压。移动定位装置，薄片向外扩张或收缩，端盖以中部为主体随之张合。薄片运动，它的曲率则发生变化。也就是说，透镜的焦点距离得到了改变。图中虚线是定位装置右移到右方极限位置时，透镜的位置形态，薄片形成平面，曲率为零。同一透镜两薄片内凹外凸的最大距离之和，称为透镜的“最大扩张量”，以代号M表示；定位装置的“最大移动距离”以代号N表不。[三]原理定位装置不动，被压面(薄片)无法向外扩张(或收缩)，则发生弹性变形。依据力学原理这种形变会朝着扩大容器容积的方向发展，容器内具有足够的水压，被压面则进入极限弹性状态，构成容器的最大容积，形成一种确定的形态。在本透镜中，薄片的极限弹性状态就是圆弧面状态。 因此，薄片扩张运动，依旧行成标准的圆弧面。[四]柱面凸凹透镜
见图2。两个相同的柱面透镜，如图所示，上下重叠，其中ー个水平旋转90度。通过这样组合，上方透镜组成了柱面凸透镜，下方透镜则组成了柱面凹透镜，给它们加以上述变焦装置，它们就成了变焦凸凹透镜。此外，若是给上述凹透镜的薄片留出外扩空间，薄片既可内凹又可外凸，凸凹透镜则可自由转换，具有这种功能的透镜，本文称之为两用透镜。上述三种变焦透镜，结构基本相同，不同之处是薄片间的距离(薄片曲率为零时的距离)。设同一透镜，薄片间的距离为H ;上下透镜，相邻薄片间的距离为F。则透镜H为零，该透镜就是凸透镜，H大于零F等于零，就是凹透镜；H和F均大于零，则是两用透镜。N (定位装置的最大移动距离)确定后，薄片最大扩张量M的大小取决于H和F的大小，H和F小于或等于M。
图1可以变焦的柱面透镜图2柱面凸凹透镜示意3变焦凸透镜部件组装及水压装置结构图4变焦凸透镜的薄片结构及与之相关的元件图5后压板结构及与之相关的连接图6前压板结构及与之相关的连接图7透镜框架结构图8变焦凹透镜结构图9变焦凹透镜的薄片及与之相关的元件图10两用透镜结构附图标号总汇I薄片，2接ロ，3端盖，4水管，5定位装置，6水压装置，7支承物。8直孔，9横孔，10间隙，11端孔，12端孔，13导向管，14导向杆15旋扭，16垫片，17压簧，18拉杆，19上压板，20下压板，21后压板，22后压板，23前压板，24后框，25框架，26水嚢，27水囊压板，28锣杆，29盒底，30方盒，31盒盖，32托架，33转动手柄，34注水孔，35水孔阀，36过孔，37过水孔，38过水孔，39过孔，40过水孔，41过水孔，42前框，43M(最大扩张量)，44纵向透镜，45横向透镜，46平面玻璃，47端盖，48压板，49直孔，50横孔，51N(最大移动距离)，52通孔，53前端，54封闭壁，55前板，56过水孔，57过水孔，58挡杆，59端盖，60框架，61方盒，62水嚢。
具体实施例方式以下结合附图和具体的实施例，详述本发明ー变焦凸透镜图中1薄片，2接ロ，3端盖，4水管，5定位装置，6水压装置，7支承物，43M，51N。图中纵向透镜44和横向透镜45共用一个水压装置8，无论多少透镜，水压置都可共用。图中透镜H为零，F大于零，M43如图中箭头所示；变焦凸透镜由两个透镜组成，因此，它的最大扩张量为2M。设弦长(虚线所示)为T，弧长为C，则N = C-T。以下分述各零部件结构(I)薄片及与之相关的零部件见图4。图中1薄片，2接ロ，3端盖，19上压板，20下压板，21后压板，22后压板，8直孔，9横孔，10间隙，11端孔，12端孔。如图所示一种模具成形的塑料制品，正方形的薄片I边长加接ロ尺寸为C，厚度约0. 3毫米；与薄片上下方相连的接ロ 2，厚度约0. 15毫米，宽度约0.8毫米(厚度及宽度与薄片大小有关，没有完全确定的值)；与下方接ロ相连的是定位装置的上压板19和下压板20，上下压板内侧设有半圆形槽与上方接ロ相连的是前述支承物的后板压21板和后压板22，后压板内侧也设有半圆形槽；间隙10是エ艺间隙，为脱模而设，也是个并不完全确定的值；薄片左右两边连接的是端盖3，端盖厚度与接ロ 2相同，管状端盖边宽等于或大于M。设T = 20毫米，C = 20. 94毫米，圓弧半径为20毫米，则N =
0.94晕米，M = 5. 36晕米。完全成型的上下压板及后压板结构见图5或图6。图中8直孔，9横孔，14导向杆，18拉杆，21后压板，22后压板，23前压板。如图所示两片后压板上下相合，以胶水固定，构成方形条板，它们的半圆槽则构成直孔8，横孔9 ;上压板21与下压板22上下相合，以胶水固定，它们的半圆形槽则构成端孔11和12。(2)定位装置见图3。定位装置由导向管13，导向杆14，旋扭15，垫片16，压簧17，拉杆18，上压板19，下压板20，前压板23及框架25构成。前压板23与上下压板相连，以胶水沾合固定；端孔11与端孔12成エ艺孔，被前压板封闭；前压板中部设有拉杆18，拉杆前端设有锣纹，后端是光杆，拉杆两边设有导向杆14 ;框架上设有两端通空的导向管13供导向杆14装入；拉杆18通过框架上的过孔39 (參见图7)，带有锣纹的外端伸出框架，外端装有压簧17，压簧上方设有垫片16，垫片上方设有带内锣纹的旋扭15。(3)支承物两片后压板构成的条板与框架25相连，以胶水固定，构成前述支承物7。(4)水压装置见图3。图中26水囊，27水囊压板，28锣杆，29盒底，30方盒，31盒盖，32托架，33转动手柄，34注水孔，35水孔阀，36过孔，37过水孔，38过水孔，42前框，43M，44纵向透镜，45横向透镜，46平面玻璃。图中，水压装置在透镜左侧与透镜连成一体；水压装置的外壳是个方盒30，盒底29与透镜的框架以胶水连接固定；方盒内的水囊26容积等于或大于2倍薄片最大容积；水囊底部与盒底29相连，顶部由水囊压板27将水囊密封；水囊压板上设有锣杆28，锣杆通过盒盖31中央的通孔伸出盒体，外部的锣杆上设有转动手抦33 ;盒盖31上设有锣杆托架32，托架中央设有供锣杆通过的过孔36 ;框架上方设有注水孔34，通过该孔可向水囊及薄片注水；水孔阀35是注水孔的阀门；盒底上的过水孔37与框架上的过水38相通。其它水孔的连接參见图7或图4或图5。图7是框架(剖去前框)的立体示意图。图中25框架，34注水孔，38过水孔，40过水孔，41过水孔，24后框。过水孔38右边连接横向透镜后压板上的直孔8 (见图4和图5);过水孔40左边与盒底上的另ー个过水孔相连，右边与纵向透镜后压板上的横孔9相通(见图5)横孔通过直孔与薄片相通；注水孔34通过纵向透镜上的直孔8和横孔9，与水囊和薄片相通。(5)变焦过程及操作方法如图所示薄片扩张达到极限，定位装置移至左方极限位置(标号51所示空间是它的最大移动距离N)，水囊被压缩到下死点。显然在该装置中，转动旋扭33，带动锣杆28及水囊压板27，水囊26产生伸缩运动，透镜的薄片则会产生扩张(或收缩)运动(端盖也随之张合)。由于定位装置中设有压簧，薄片获得了拉力，使薄片内具有一定的水压，运动中的薄片则依旧保持圆弧面状态。就这样，透镜产生了变焦。此外，转动旋扭15，调整压簧拉カ大小，能使纵向透镜和横向透镜薄片的扩张(或收缩)量相等。透镜的注水方法是打开水孔阀35，通过注水孔34向内注水，水满孔ロ后关闭水孔阀。(6)倍率差及其它说明1透镜纵向与横向的图像放大倍率不等，本文称之为倍率差，可控的倍率差有其实用价值。本透镜纵向及横向的放大倍率分别由它的纵向透镜和横向透镜控制，调整它们的旋扭15，可令纵向透镜与横向透镜薄片的扩张量不等，则产生倍率差。而这种倍率差是可控的。2前框42上设有平面坡璃46 (普通凸透镜或凹透镜)。3水压装置设在透镜之外，可咸小透镜体积。ニ变焦凹透镜见图8。图中图中I薄片，2接ロ，导向管13，导向杆14，旋扭15，垫板16，压簧17，拉杆18，24后框，25框架，42前框，43M，46平面玻璃，47端盖，48压板，49直孔，50横孔，51N，52 通孔，53前端，54封闭壁，55前板，56过水孔，57过水孔，58档杆。如图所示的凹透镜，构结与凸透镜基本相同，不同的是，H大于零F等于零。因此，相关结构有所改变(保留上述凸透结构，只变相关尺寸也是可行的，但改变优于不变)。以下详述凹透镜的不同之处，相同之处则不重述。1凹透镜的薄片及与之相关的零部件结构參见图9。图中I薄片，2接ロ，47端盖，48压板，49直孔，50横孔，52通孔，53前端，54封闭壁。如图所示与薄片上方接ロ相连的方形条板称之为压板48，压板中部设有通孔52，左端设有直孔49和横孔50 ;与薄片下方接ロ相连的是薄片的前端53，前端壁厚与薄片相等；与薄片两侧相连的是端盖47，左方端盖下方与前端53相连，上方与压板48相连；右方端盖下方与前端相连，上方与封阻壁54相连；前端53的另一面与前板55相连。2定位装置见图8。如图所示前压板55是定位装置上ー块方形条板，形状与前端相同，其右面中央设有拉杆18，拉杆两边设有导向杆14，前压板左面设有两根挡杆58(凹透镜的水压装置产生负压，防止端盖向内收缩进入薄片，因而设立阻挡杆)。前压板55装入前端53以胶水连接固定。3水孔之间的连接见图8。横向透镜压板48与框架相连(以胶沾接)；横向透镜压板上的通孔52右边与薄片连通，左边与框架上的过水孔41连通(见图7)，又与水压装置盒底上的过水孔56连通；纵向透镜压板上的直孔49左边与框架上的过水孔40连通，又连通盒底上的过水孔57，直孔右边与横孔50相通，横孔与其薄片连通；框架上的注水孔34，通过纵向透镜压板上的横孔和直孔，与水囊及薄片相通；过水孔38被框架封闭成エ艺孔。三两用透镜參见图10。图中，I薄片，15旋扭，33转动手柄，59端盖，60框架，61方盒，62水囊。如图所示该透镜结构与凹透镜相同，不同之处是H和F均大于零。薄片间距增大，与之关的尺寸也都相应的増大，如框架，方盒，水囊，端盖，尺寸均有増大。图中虚线是薄片最大外扩位置，M等于2H等于2F。
权利要求
1.一种由上下圆弧面构成的柱面透镜，两个这样的透镜上下重叠，其中一个水平旋转90度，其特征在于两透镜由薄片，接口，端盖，水管，定位装置，水压装置，支承物构成，同一透镜薄片间距为H，上下透镜相邻薄片的间距为F，薄片的最大扩张量为M，端盖边宽等于或大于M，纵向透镜薄片的上边和下边与端盖相连，左边和右边与接口相连，左边接口与支承物相连，支承物上设有水管，水管一端通过支承物连通薄片，水管另一端与水压装置相连，右边接口与定位装置相连，横向透镜零部件的连接方式与纵向透镜相同。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于透镜H为零F大于零，其右边接口与定位装置的上压板和下压板相连，上下压板内侧设有两个半圆形槽，压板内侧相合，构成方形条板，半圆形槽在条板中构成两个端孔。
3.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于与透镜左边接口相连的支承物，由框架及两片后压板构成，后压板内侧设有半圆形槽，后压板内侧相合后，构成方形条板，半圆形槽在条板中构成直孔和横孔，两片后压板构成的方形条板与框架相连。
4.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于水压装置在透镜左侧与透镜连成一体，水压装置的外壳是个方盒，盒底与透镜的框架连接，方盒内设有水囊，容积等于或大于纵向和横向透镜薄片最大容积的总和，水囊底部与盒底相连，顶部由水囊压板将水囊密封，水囊压板上设有锣杆，锣杆通过盒盖中央的通孔伸出盒体，盒体外的锣杆上设有转动手抦，盒盖上设有锣杆托架，托架中央设有供锣杆通过的过孔，框架上方设有注水孔，注水孔上设有水孔阀，盒底上的两个过水孔与框架上的两个过水孔相通。
5.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于与透镜右边接口相连的定位装置由导向管，导向杆，旋扭，垫片，压簧，拉杆，上压板，下压板，及前压板构成，其中，前压板与上下压板构成的条板相连，前压板中部设有拉杆，两边设有导向杆，拉杆前端设有锣纹，后端是光杆，拉杆通过框架上的过孔伸出框架，伸出部分装有压簧，压簧上设有垫片，垫片上方装有带内锣纹的旋扭，框架上设有两个两端通空的导向管，前压板上的两根导向杆分别装入两个导向管的管孔。
6.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于连通水压装置的水管就是后压板上的直孔，横孔，及框架上的两个过水孔，框架下方的过水孔左边与盒底上的一个过水孔相通，右边连接横向透镜后压板上的直孔，框架上方的过水孔左边连通盒底上的另一亇过水孔，右边与纵向透镜后压板上的横孔相通，横孔通过直孔与其薄片相通，注水孔通过纵向透镜上的直孔和横孔，与水囊及纵向透镜的薄片相通。
7.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于透镜H大于零，F等于零，薄片上方接口与压板相连，压板中部设有通孔，左端设有一个直孔，两个横孔，与薄片下方接口相连的是薄片的前端，前端与定位装置中的前板相连，薄片两侧连接的是端盖，左方端盖下方与前端相连，上方与压板相连；右方端盖下方与前端相连，上方与封阻壁相连，前端的另一面与前板相连，支承物由压板及与它相连的框架构成，连通水压装置的水管就是压板上的直孔，横孔，通孔，及框架上的两个过水孔，横向透镜压板上的通孔右边与薄片连通，左边与框架上的过水孔连通，又与水压装置盒底上的过水孔连通，纵向透镜压板上的直孔左边与框架上的过水孔连通，又连通盒底上的另一个过水孔，直孔右边与横孔相通，横孔与其薄片连通，注水孔通过纵向透镜压板上的直孔和横孔与水囊及纵向透镜的薄片相通。
8.根据权利要求1或2或7所述的透镜，其特征在于H和F均大于零。
全文摘要
一种柱面凸凹透镜，焦距可以自由变化，功能可以相互转换；该透镜内部是水，外壳是透光薄片，此外，该透镜设有接口，端盖，水管，水囊…等辅助装置；它的用途十分广泛透相机，望远镜，图影仪，各类射灯…几乎所有光学设备都可应用。
文档编号G02B3/14GK103048708SQ20111030761
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者向启明 申请人:向启明