透镜系统 |
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| 申请号 | CN201710702737.1 | 申请日 | 2017-08-16 | 公开(公告)号 | CN107450194A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 邵洁茹; | 发明人 | 邵秋峰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 实施例 涉及一种透镜系统，包括：壳体，包括第一壳体和第二壳体； 薄膜 ，薄膜封装在第一壳体和第二壳体之间；环形 支撑 架，套接在壳体 外圈 部； 活塞 气液囊，容置有第一 流体 ；芯片，用于产生控制数据； 电动机 ，与芯片相连接，用于接收芯片的控制数据；电动机控制活塞 推杆 的第一步进，从而将活塞气液囊中第一流体定量的通过导液管经过第一外通孔向第一外空腔注入，第一流体通过第一内通孔流入第一内空腔，使薄膜在第一流体的压 力 下增大定量形变，薄膜的 曲率 增大，从而调节薄膜达到缩小控制焦距；第二内空腔中的第二流体在薄膜的 挤压 下从第二内通孔中流出至第二外空腔，再通过第二外通孔流出。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种透镜系统，其特征在于，所述透镜系统包括： |
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| 说明书全文 | 透镜系统技术领域[0001] 本发明涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种透镜系统。 背景技术[0002] 随着科技的进步，电子设备的增多，人们面对电子屏幕的时间越来越长，以及各种不正确的用眼习惯，对眼睛的伤害越来越大，人们对眼镜的需求量越来越多。 [0003] 人眼在观看不同距离物体时，需要的焦距不同，但现有的用于眼镜的透镜系统的焦距是固定不可调的，用户观看不同距离物体时所用焦距相同，从而给人眼带来不适，用户体验度极差。 发明内容[0004] 本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种透镜系统，能够通过调节薄膜两侧的流体的变化量，改变薄膜的曲率，从而实现焦距的调节，从而使用户观看不同距离物体时，使用最适合的焦距，大大提高了用户体验度。 [0005] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种透镜系统，包括： [0006] 壳体，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体上具有第一内通孔，所述第二壳体上具有第二内通孔； [0007] 薄膜，所述薄膜封装在所述第一壳体和第二壳体之间，所述第一壳体和薄膜形成第一内空腔，所述第二壳体和薄膜形成第二内空腔，所述第一内空腔和第二内空腔之间密闭； [0008] 环形支撑架，套接在所述壳体外圈部，所述环形支撑架内具有环形凸部、第一外通孔和第二外通孔，所述环形凸部将所述壳体抵顶，所述第一壳体和环形支撑架之间形成第一外空腔；所述第二壳体和环形支撑架之间形成第二外空腔，所述第一外空腔和第二外空腔之间密闭；所述第一内空腔通过所述第一内通孔与所述第一外空腔导通，所述第二内空腔通过所述第二内通孔与所述第二外空腔导通；所述第一外通孔与所述第一外空腔相导通，所述第二外通孔与所述第二外空腔相导通； [0010] 芯片，用于产生控制数据； [0011] 电动机，与所述芯片相连接，用于接收所述芯片的控制数据； [0012] 所述电动机控制所述活塞推杆的第一步进，从而将所述活塞气液囊中第一流体定量的通过所述导液管经过所述第一外通孔向所述第一外空腔注入，所述第一流体通过所述第一内通孔流入所述第一内空腔，所述薄膜在所述第一流体的压力下增大定量形变，所述薄膜的曲率增大，从而调节所述薄膜达到缩小控制焦距；所述第二内空腔中的第二流体在所述薄膜的挤压下从所述第二内通孔中流出至所述第二外空腔，再通过所述第二外通孔流出；或者， [0013] 所述电动机控制所述活塞推杆的第二步进，从而使所述第一内空腔中第一流体定量通过所述第一内通孔流出至第一外空腔，再通过所述第一外通孔经所述导液管抽入所述活塞气液囊中，所述薄膜在所述第一流体的压力下减小定量形变，所述薄膜的曲率减小，从而调节所述薄膜达到扩大控制焦距；所述第二流体通过所述第二外通孔进入所述第二外空腔，再由第二内通孔进入所述第二内空腔。 [0014] 优选的，所述薄膜为圆形或椭圆形。 [0015] 优选的，所述电动机为步进电动机、直线电动机、旋转电动机或电磁电动机。 [0016] 优选的，所述活塞气液囊为螺旋状或细长状。 [0017] 优选的，所述第一内通孔和第二内通孔的数量均为偶数个； [0018] 多个所述第一内通孔根据所述第一壳体的中心对称设置；多个所述第二内通孔根据所述第二壳体的中心对称设置；所述第一内通孔和第二内通孔为圆形或锥形。 [0019] 优选的，所述透镜系统还包括盖板，盖合在所述第一壳体外侧，所述盖板为凸透镜。 [0021] 进一步优选的，在所述盖板、底板、薄膜或所述第一流体中加入感光材料。 [0022] 进一步优选的，所述盖板、底板、薄膜和活塞气液囊为可更换器件。 [0023] 进一步优选的，所述盖板和底板的材质为玻璃或树脂。 [0025] 图1为本发明实施例提供的一种透镜系统的结构示意图； [0026] 图2为本发明实施例提供的透镜系统的爆炸示意图； [0027] 图3为本发明实施例提供的透镜系统的局部剖面示意图； [0028] 图4为本发明实施例提供的透镜系统的活塞气液囊的剖面示意图； [0029] 图5为本发明实施例提供的盖板和底板的结构示意图； [0030] 图6为本发明实施例提供的另一种透镜系统的结构示意图。 具体实施方式[0031] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 [0032] 图1为本发明实施例提供的透镜系统的结构示意图，图2为本发明实施例提供的透镜系统的爆炸示意图，结合图1和图2所示，本发明实施例提供的透镜系统包括壳体1、薄膜2、环形支撑架3、活塞气液囊4、芯片(图中未示出)和电动机(图中未示出)。 [0033] 壳体1包括第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11上具有第一内通孔111，用于第一流体的流入或流出；第二壳体12上具有第二内通孔121，用于第二流体的流入或流出；其中，第一内通孔111和第二内通孔121为圆形或锥形。 [0034] 图3为本发明实施例提供的透镜系统的局部剖面示意图，结合图2和图3所示，薄膜2封装在第一壳体11和第二壳体12之间，第一壳体11和薄膜2形成第一内空腔112，第一内空腔112用于容置第一流体；第二壳体12和薄膜2形成第二内空腔122，第二内空腔122用于容置第二流体，第一内空腔112和第二内空腔122之间密闭。其中，薄膜2为圆形或椭圆形的弹性薄膜2。 [0035] 需要说明的是，第一流体的作用是充入第一内空腔112内，从而使得薄膜2发生形变，从而形成薄膜2曲率；所以可以调节第一流体在第一内空腔112内的注入量，从而调节薄膜2的曲率，进而达到调节焦距的目的。 [0036] 第二流体的作用是充入第二内空腔122内，是被动的，也就是说随着第一流体填充入第一内空腔112的时候，因为第一内空腔112和第二内空腔122之间是密闭的，第二内空腔122的第二流体的体积随之而改变。 [0038] 同理，第二流体也可以是气体，例如空气或惰性气体，也可以是液体，例如水、硅油或透明反射性液体。 [0039] 再次结合图2和图3所示，环形支撑架3套接在壳体1外圈部，具体的，环形支撑架3内具有环形凸部30，环形凸部30将壳体1抵顶，环形凸部30在环形支撑架3的内侧形成两个凹槽，两个凹槽的外沿分别套接在第一壳体11和第二壳体12的外沿，壳体1的外沿与环形支撑架3之间具有一定间隙，从而使第一壳体11和环形支撑架3之间形成第一外空腔33；第二壳体12和环形支撑架3之间形成第二外空腔34，第一外空腔33和第二外空腔34之间密闭，互不相通；第一内空腔112通过第一内通孔111与第一外空腔33导通，第二内空腔122通过第二内通孔121与第二外空腔34导通。 [0040] 进一步的，环形支撑架3的外圈部具有第一外通孔31和第二外通孔32，第一外通孔31与第一外空腔33相导通，第二外通孔32与第二外空腔34相导通，这样第一流体通过第一外通孔31流入或流出到第一外空腔33，再通过第一内通孔111流入或流出第一内空腔112，从而使夹在第一内空腔112和第二内空腔122之间的薄膜2在第一流体的压力下产生定量形变，改变薄膜2的曲率，从而实现对透镜系统焦距的调节；在薄膜2发生形变的同时，第二内空腔122内的第二流体根据薄膜2的形变从第二内通孔121流出至第二外空腔34，再通过第二外通孔32流出，或者第二流体通过第二外通孔32流入第二外空腔34，再由第二内通孔121流入第二内空腔122。 [0041] 为了保证薄膜2的形变均匀，在优选的实施例中，第一内通孔111和第二内通孔121的数量相同，均为偶数个，且多个第一内通孔111根据第一壳体11的中心对称设置，多个第二内通孔121根据第二壳体12的中心对称设置，更为优选的，多个第一内通孔111和多个第二内通孔121等间距设置，这样第一流体可以通过多个对称设置的第一内通孔111从第一外空腔33均匀流入或流出第一内空腔112，从而保证第一流体从第一内空腔112的各个方向均匀对称的流入或流出；相对应的，第二内空腔122内的第二流体可以通过多个对称设置的第二内通孔121均匀流出至第二外空腔34，或者第二外空腔34内的第二流体由多个对称设置的第二内通孔121均匀流入至第二内空腔122，从而保证第二流体从第二内空腔122的各个方向均匀对称的流出或流入，进而保证薄膜2的形变是均匀的，实现焦距的精确调节。 [0042] 图4为本发明实施例提供的透镜系统的活塞气液囊的剖面示意图，结合图1至图4所示，活塞气液囊4包括储液腔41和活塞推杆42；储液腔41中容置有第一流体，储液腔41的侧壁上具有连接口，用于连接导液管5的一端，导液管5的另一端与第一外空腔33的第一外通孔31连接；活塞推杆42具有推动部421，推动部421插接在储液腔41中，电动机与活塞推杆42连接，并控制活塞推杆42，使推动部421沿平行于储液腔41的方向上水平运动，从而改变储液腔41内的液体压强，从而将储液腔41内的第一流体压入导液管5，从而进入第一外空腔 33，或者使第一内空腔112的第一流体经第一外空腔33、导液管5流出至储液腔41。为实现第一流体精确定量的导入或导出，储液腔41优选为螺旋状或细长状，螺旋状或细长状的储液腔41的横截面积较小，因而可以实现第一流体精确定量的导入或导出。 [0043] 芯片，用于产生控制数据；控制数据的产生是根据测距元件检测到的当前距离和原有距离计算得到距离变化量，根据距离变化量以及距离和焦距之间的关系得到焦距变化量，根据焦距变化量以及焦距和薄膜2曲率之间的关系计算得到薄膜2曲率变化量；根据薄膜2曲率变化量以及薄膜2曲率和第一流体流量之间的关系计算得到第一流体的改变量；根据第一流体的改变量以及电动机参数计算得到电动机的步进量，从而生成控制数据，并发送给电动机。其中，测距元件可以是测距镜头，依据事实情况，人眼看5米以外的事物，可认为是同一个焦距；而在5米以内的事物，人眼的焦距会有些微的调整。本系统配置的测距镜头，采用图像以锐度来判定相对距离，或者通过超声波、红外、微波等以接收电波时间来测定距离。 [0044] 电动机，与芯片连接，用于接收芯片的控制数据，电动机控制活塞推杆42的步进，从而改变第一内空腔112的第一流体的量，使得薄膜2的曲率发生改变，使透镜系统的焦距得到调节。 [0045] 在优选的实施例中，为实现透镜系统焦距的精确调节，必须控制第一流体的进液量或出液量的精确，因此该透镜系统电动机优选采用压力电动机，芯片通过计算电动机的旋转圈数和活塞推杆42产生压力之间的关系，从而实现储液腔41中第一流体的进液量或出液量的精确调节，进而实现该透镜系统焦距的精确调节。当然，本领域技术人员可以根据需要对电动机的类型进行选择，比如步进电动机、直线电动机、旋转电动机或电磁电动机，实现储液腔41中第一流体进液量或出液量的调整。 [0046] 图5为本发明实施例提供的盖板和底板的结构示意图，结合图2和图5所示，透镜系统还包括盖板6和底板7，盖板6盖合在第一壳体11的外侧，底板7盖合在第二壳体12的外侧，并且盖板6和底板7相扣合，形成密封区域，将壳体1、薄膜2、环形支撑架3和活塞气液囊4容置在该密封区域内。 [0047] 其中，盖板6和底板7的材质可以为玻璃或树脂，在本例中盖板6为凸透镜，底板7为平镜，需要说明的是，凸透镜和平镜并不限制于盖板6和底板7的透镜类型，本领域技术人员可以根据需要对盖板6和底板7的透镜类型进行选择。 [0048] 进一步的，盖板6可以为具有度数的凸透镜或凹透镜，使透镜系统可以被用作老花镜或近视镜。 [0049] 为了使透镜系统还具有遮光的功能，在盖板6、底板7、薄膜2或第一流体中加入感光材料，感光材料的颜色可以为多种；也可以混入多种感光材料，在不同光强度下，某一种感光材料占主导作用，从而实现变色，达到遮光效果。盖板6和底板7是可更换的，用户可根据需要更换不同颜色的盖板6、底板7，或不同度数的盖板6；活塞气液囊4也是可更换的，用户可以根据需要更换装有具有不同颜色感光材料第一流体的活塞气液囊4。 [0050] 本发明提供的透镜系统可以单独佩戴使用，为使用方便可以将两个透镜系统置于眼镜架9中进行使用，具体如图6所示，壳体1、薄膜2、环形支撑架3、活塞气液囊4和导液管5都容置在盖板6和底板7形成的密封区域内，电动机和芯片可放置在镜架9中。此外该系统还可以置于光学检测仪器中进行使用。 [0051] 在对本发明的透镜系统的结构充分了解的基础上，结合图1至图6所示，对该透镜系统的使用状态进行介绍。 [0052] 用户在使用该透镜系统看物体时可以分成两种情况，一种是由远及近看物体，焦距变小；另一种是由近及远看物体，焦距变大，下面分别介绍这两种情况。 [0053] 当用户佩戴透镜系统由远及近观看物体时，芯片根据测距元件8检测到的当前距离和原有距离计算得到距离减少量，根据距离减少量以及距离和焦距之间的关系得到焦距减少量，根据焦距减少量以及焦距和薄膜2曲率之间的关系计算得到薄膜2曲率增大量；根据薄膜2曲率增大量以及薄膜2曲率和第一流体流量之间的关系计算得到第一流体的增大量；根据第一流体的增大量以及电动机参数计算得到电动机的步进量，从而生成第一控制数据，并发送给电动机。 [0054] 电动机根据第一控制数据控制活塞推杆42向靠近储液腔41方向的第一步进，从而将活塞气液囊4中第一定量的第一流体通过导液管5经过第一外通孔31向第一外空腔33注入，第一流体通过多个第一内通孔111均匀流入第一内空腔112，薄膜2在第一流体的压力下增大定量形变，薄膜2的曲率增大，从而调节薄膜2达到缩小控制焦距，其中，第一定量即为第一流体的增大量；于此同时，第二内空腔122中的第二流体在薄膜2的挤压下从多个第二内通孔121中均匀流出至第二外空腔34，再通过第二外通孔32流出。 [0055] 当用户佩戴透镜系统由近及远观看物体时，芯片根据测距元件8检测到的当前距离和原有距离计算得到距离增大量，根据距离增大量以及距离和焦距之间的关系得到焦距增大量，根据焦距增大量以及焦距和薄膜2曲率之间的关系计算得到薄膜2曲率减小量；根据薄膜2曲率减小量以及薄膜2曲率和第一流体流量之间的关系计算得到第一流体的减小量；根据第一流体的减小量以及电动机参数计算得到电动机的步进量，从而生成第二控制数据，并发送给电动机。 [0056] 电动机根据第二控制数据控制活塞推杆42向远离储液腔41方向的第二步进，从而使第一内空腔112中第二定量的第一流体通过第一内通孔111流出至第一外空腔33，再通过第一外通孔31经导液管5抽入活塞气液囊4中，使薄膜2在第一流体的压力下减小定量形变，薄膜2的曲率减小，从而调节薄膜2达到扩大控制焦距，其中，第二定量即为第一流体的减小量；第二流体通过第二外通孔32进入第二外空腔34，再由第二内通孔121进入第二内空腔122。 [0057] 本发明实施例提供的一种透镜系统，能够通过调节薄膜两侧的流体的变化量，改变薄膜的曲率，从而实现焦距的调节，从而使用户观看不同距离物体时，使用最适合的焦距，大大提高了用户体验度。 [0058] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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