本發(fā)明涉及一種可調(diào)節(jié)焦距的透鏡組，具體的，涉及通過(guò)透鏡在垂直于光軸方向上的相互移動(dòng)實(shí)現(xiàn)焦距變化的透鏡組。
背景技術(shù)：
：眾所周知的，眼睛的屈光不正(如近視、遠(yuǎn)視)由眼部的肌肉調(diào)節(jié)失調(diào)而造成。在日常生活中，成年患者通過(guò)佩戴校正鏡片來(lái)達(dá)到正常視力，對(duì)于尚未完全發(fā)育定型的眼球結(jié)構(gòu)，如青少年階段容易出現(xiàn)的假性近視，醫(yī)學(xué)建議通過(guò)一定的眼部調(diào)節(jié)肌肉訓(xùn)練獲得恢復(fù)，針對(duì)這類(lèi)矯正或者訓(xùn)練所用的鏡片根據(jù)其眼部特征需要(如，厚度、凸度/凹度)，限定出特定的焦距。眼科醫(yī)生或驗(yàn)光師借助輔助設(shè)備，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)各患者的每只眼睛實(shí)際視度值開(kāi)具合適的鏡片度數(shù)，以矯正屈光不正的患者的視力或者恢復(fù)眼部調(diào)節(jié)肌肉的功能，這樣的鏡片一般以單透鏡的形式存在。但通常，在多變的實(shí)際環(huán)境下，人眼都具有不同的視覺(jué)清晰度感覺(jué)，在看近和看遠(yuǎn)的一般需求中，所實(shí)際需要的矯正鏡片度數(shù)并不是一個(gè)絕對(duì)值，為此，使用可變焦的透鏡成為一種較為方便的解決方式，眾所周知的，可以延光傳播方向(光軸)移動(dòng)透鏡組中的一個(gè)或幾個(gè)透鏡可以改變整個(gè)透鏡組的焦距，但此種變焦方式顯然不適合作為眼鏡使用，因而在專(zhuān)利公開(kāi)文件CN102782566A中提到，可以通過(guò)以下三種方法中的一種實(shí)現(xiàn)占體積較小的可變焦：1.使用電驅(qū)動(dòng)的充滿(mǎn)液體的鏡片；2.使用電氣系統(tǒng)，由液晶體或者靜電透鏡實(shí)現(xiàn)；3.使用一種類(lèi)型的鏡頭，該種鏡頭由阿爾瓦雷茲在1964年的專(zhuān)利US3305294“一種雙元件的可變倍率球面透鏡”中公開(kāi)。該發(fā)明中，具有相同光學(xué)自由曲面的兩個(gè)光學(xué)鏡片置于相互平行的位置并且這兩個(gè)自由曲面的光學(xué)總和取決于他們的相對(duì)平移抵消。作為液體鏡片或者液晶的方式，由于其依賴(lài)電致變形材料控制形變，本身成本較高，材料的穩(wěn)定性在日常頻繁的使用后難以保證，進(jìn)一步被動(dòng)縮短了佩戴者的使用周期，并不經(jīng)濟(jì)，影響受眾范圍。作為第三種方式，由于可以通過(guò)常規(guī)的透鏡生產(chǎn)工藝和材料實(shí)現(xiàn)，是一種從經(jīng)濟(jì)上考慮是更為易接受的方案。但以球面為相對(duì)面調(diào)節(jié)位置的方式不利于鏡片面型的設(shè)計(jì)和防磨損。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提出一種可調(diào)節(jié)焦距的透鏡組，涉及通過(guò)兩片各包括一個(gè)平面的透鏡在垂直于光軸方向上的相互移動(dòng)實(shí)現(xiàn)焦距變化，兩個(gè)平面相鄰設(shè)置作為移動(dòng)界面，減輕了變焦移動(dòng)中容易造成的誤差和磨損，利于面型設(shè)計(jì)，具有更好的成像質(zhì)量，方便佩戴者的實(shí)際操作和使用。根據(jù)本發(fā)明的一種可調(diào)節(jié)焦距的透鏡組，包括沿光軸方向依次設(shè)置的：第一透鏡，具有朝向物方側(cè)的第一表面和朝向像方側(cè)的第二表面；第二透鏡，具有朝向物方側(cè)的第三表面和朝向像方側(cè)的第四表面；第二表面和第三表面相鄰，且均為平面，第一表面和第四表面分別做為透鏡組的光入射表面和光出射表面，其面型可通過(guò)zernike多項(xiàng)式表示，第一透鏡和第二透鏡通過(guò)沿垂直于光軸的方向相互移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)焦距的調(diào)節(jié)。作為一種實(shí)施方式，所述透鏡組的第一透鏡和第二透鏡的相對(duì)移動(dòng)范圍為-6mm至6mm，相應(yīng)的焦距調(diào)節(jié)范圍為-10.5D～6.5D視度。優(yōu)選的，zernike多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)不少于21，歸一化半徑約為25mm；記第一表面與所述第二表面之間的厚度最大值與最小值的差為H1，第三表面與所述第四表面之間的厚度最大值與最小值的差為H2，0<∣H1-H2∣<0.2mm為了減少厚度和重量，第一透鏡和第二透鏡的中心厚度不超過(guò)2mm，第二表面和第三表面之間的空氣間隔不大于0.5mm，第一透鏡和第二透鏡均由PMMA材料制成。根據(jù)本發(fā)明的上述透鏡組，利用較小的垂軸移動(dòng)距離獲得不同的鏡片組合位置，使使用者獲得大的變焦范圍，在滑動(dòng)時(shí)以平面相對(duì)，空氣間隔避免摩擦損耗，以中心計(jì)算整體厚度不超過(guò)4.5mm，面型變化不劇烈，十分輕薄。附圖說(shuō)明圖1為根據(jù)本發(fā)明的透鏡組結(jié)構(gòu)圖(子午截面)圖2為根據(jù)本發(fā)明的透鏡組的第一透鏡和第二透鏡在各焦距值下的相對(duì)位置圖(子午截面)具體實(shí)施方式以下內(nèi)容將參考附圖等來(lái)詳細(xì)討論具體實(shí)施本發(fā)明的實(shí)際示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，下述各描述中使用的具體名稱(chēng)、用語(yǔ)等不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限定，并且在下文的描述中，為便于描述，相同的部件將使用相同的附圖標(biāo)記。如圖1所示，本發(fā)明透鏡組結(jié)構(gòu)圖(以子午面截面為示)，包括沿光軸O布置的第一透鏡1和第二透鏡2，第一透鏡具有朝向物方側(cè)的第一表面11和朝向像方側(cè)的第二表面12；第二透鏡具有朝向物方側(cè)的第三表面21和朝向像方側(cè)的第四表面22，第二表面12和第三表面21相鄰且均形成為平面，第一表面11和第四表面22分別作為光進(jìn)入透鏡組的入射面和出射面，具有非球面的面型，以實(shí)現(xiàn)成像質(zhì)量和輕薄化，相應(yīng)的，第一透鏡1和第二透鏡2以樹(shù)脂材料通過(guò)熱塑模壓形成，例如PMMA，環(huán)烯烴聚合物等。第一透鏡1和第二透鏡2在垂直于光軸的方向上相對(duì)移動(dòng)，從而使整個(gè)透鏡組在有效通光孔徑內(nèi)具有不同的光入射面面型和光出射面面型，以實(shí)現(xiàn)不同的透鏡組焦距。具體的，第一透鏡1和第二透鏡2的相對(duì)移動(dòng)方式可以為固定第一透鏡1的位置而移動(dòng)第二透鏡2，或者固定第二透鏡2而移動(dòng)第一透鏡1，這樣實(shí)現(xiàn)的相對(duì)移動(dòng)，在移動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的設(shè)置上較為簡(jiǎn)便但造成透鏡組整體所需要的安裝空間變大，不利于外觀小型化。因此，優(yōu)選的，以第一透鏡1和第二透鏡2各自移動(dòng)作為實(shí)現(xiàn)相對(duì)移動(dòng)的方式。在可實(shí)現(xiàn)變焦的情況下，各透鏡的移動(dòng)距離可限制在不大于第一透鏡1和第二透鏡2的最大半徑R的范圍。第一透鏡1的第二表面12和第二透鏡2的第三表面21作為相鄰的平面，在拋光的前提下可以在貼合狀態(tài)下移動(dòng)，但為避免表面磨損，優(yōu)選的，兩平面間具有一細(xì)小空氣間隙以避免磨損，但空氣間隙的大小應(yīng)控制在不大于0.5mm的范圍，以利于外觀的輕薄，并減少灰塵進(jìn)入的可能性。根據(jù)本發(fā)明的透鏡組，第一透鏡1的第一表面11和第二透鏡2的第四表面22優(yōu)選為自由曲面，兩曲面具有大致旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的面型，均可以由zernike多項(xiàng)式描述。在以下的各實(shí)施例中，將均基于這樣的zernike數(shù)學(xué)表達(dá)式第一透鏡1或第二透鏡2。已知的Zernike多項(xiàng)式的項(xiàng)可以達(dá)到66項(xiàng)，但本發(fā)明中的第一表面11和第四表面22的面型特征并無(wú)需使用全部66項(xiàng)來(lái)描述。其中：z＝表面矢高(sag)c＝頂點(diǎn)曲率k＝二次項(xiàng)常數(shù)r＝徑向高度ZPj＝第j項(xiàng)Zernike多項(xiàng)式Cj＝對(duì)應(yīng)的第j項(xiàng)Zernike系數(shù)【示例1】根據(jù)本發(fā)明的第一示例中，第一透鏡1的第一表面11和第二透鏡2的第四表面22可以由表1的各項(xiàng)系數(shù)確定的上述zernike多項(xiàng)式描述。根據(jù)表1的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，第一透鏡1和第二透鏡2的幾何中心厚度可以控制在2mm以?xún)?nèi)，以空氣間隙0.5mm計(jì)算，透鏡組整體厚度(以幾何中心計(jì)算)不超過(guò)4.5mm，能夠充分滿(mǎn)足作為眼鏡片使用時(shí)的輕薄化要求。進(jìn)一步的，使用示例1的透鏡組作為可變焦的眼鏡鏡片時(shí)，由于醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)上人眼的瞳距大約分布于56-72mm的范圍，適應(yīng)單側(cè)的瞳距變動(dòng)值不宜超過(guò)8mm，優(yōu)選的，不宜超過(guò)6mm，因此，以普遍適用的角度考慮，第一透鏡1和第二透鏡2的相對(duì)移動(dòng)距離優(yōu)選的不大于6mm，即以眼球中心位置為原點(diǎn)計(jì)算，第一透鏡1和/或第二透鏡2的運(yùn)動(dòng)距離不超過(guò)6mm，其方向可以為6mm半徑的圓內(nèi)任一方向，相應(yīng)的，焦距變化范圍-10.5D～6.5D視度，滿(mǎn)足絕大多數(shù)人眼目視所需的調(diào)節(jié)范圍。第一表面11第四表面22Radius1.38E+02-1.30E+02歸一化半徑2.50E+012.50E+01k0.00E+000.00E+00C1-3.83E-019.50E-01C2-2.99E-02-1.64E-01C3-6.36E-01-1.01E+00C4-1.35E+001.99E+00C5-6.16E-013.29E-01C6-1.67E-034.25E-02C7-3.66E-02-2.19E-02C8-1.01E+00-1.16E+00C9-8.00E-022.65E-01C10-3.17E-02-3.28E-02C11-1.27E+00-1.46E+00C12-5.72E-011.05E-01C13-4.18E-031.15E-02C141.74E-037.66E-03C151.89E-012.08E-01C161.93E-021.43E-01C17-5.07E-01-5.86E-01C181.83E-032.13E-02C191.88E-033.57E-03C201.08E-011.26E-01C21-3.39E-021.47E-01表1，單位mm【變形示例2-4】根據(jù)本發(fā)明的第二、三、四示例中，第一透鏡1的第一表面11和第二透鏡2的第四表面22可以由表2-4所示的各項(xiàng)系數(shù)確定的zernike多項(xiàng)式描述。同樣的，示例2-4中的第一透鏡1和第二透鏡2的中心厚度也控制在2mm以?xún)?nèi)，透鏡組整體厚度不大于4.5mm。第一表面11第四表面22Radius1.33E+023.29E+02歸一化半徑2.50E+012.50E+01K0.00E+000.00E+00C1-4.96E-013.53E-01C2-7.47E-01-3.91E-01C3-4.74E-01-1.84E-01C4-1.62E+002.02E+00C5-1.47E+002.32E+00C6-3.37E-01-2.38E-01C7-4.66E-012.59E-01C8-1.03E+00-1.12E+00C9-5.85E-019.23E-01C10-3.93E-014.04E-02C11-1.51E+00-1.79E+00C12-1.49E+007.96E-01C13-3.62E-02-3.38E-03C14-8.48E-021.20E-01C151.95E-012.31E-01C16-8.73E-022.98E-01C17-5.46E-01-4.63E-01C18-6.06E-02-1.25E-02C19-6.15E-026.53E-02C205.09E-025.35E-02C21-2.31E-012.85E-01表2，單位mm表3，單位mm表4，單位mm根據(jù)本發(fā)明的上述第一至四示例，第一透鏡1和第二透鏡2的兩個(gè)非平面表面11和22無(wú)需過(guò)大的面型起伏變化，即可在相對(duì)位置變動(dòng)較小的情況下實(shí)現(xiàn)較大的變焦范圍，作為一種極限的情況，如果本發(fā)明的上述各示例透鏡組處于無(wú)限制的相對(duì)移動(dòng)狀態(tài)(即在自由空間無(wú)限制的完成最大范圍的相對(duì)移動(dòng))，可以實(shí)現(xiàn)大約-14D～14D的焦距變化范圍，相應(yīng)的，有效半徑R只需要24mm。其中第一表面11為非平面，其相對(duì)于第二表面12(平面)的面型變化直接體現(xiàn)在第一透鏡1沿光軸方向的厚度變化上，記第一透鏡1的厚度最大值位置和厚度最小值位置的差為第一表面12厚度差H1；第四表面22同樣為非平面，其相對(duì)于第三表面21的面型變化體現(xiàn)在第二透鏡2沿光軸方向的厚度變化上，記第二透鏡2的厚度最大值位置和厚度最小值位置的差為第二表面22厚度差H2，優(yōu)選的H1不等于H2，以實(shí)現(xiàn)更好的成像質(zhì)量補(bǔ)償。示例1示例2示例3示例4第一表面厚度差H11.25mm1.36mm1.2mm1.23mm第四表面厚度差H21.18mm1.54mm1.28mm1.17mm圖2示出了本發(fā)明的透鏡組在各焦距下的第一透鏡1與第二透鏡2的相對(duì)位置值，例如，在狀態(tài)1，第一透鏡1和第二透鏡2在光軸上的厚度較小，透鏡組等效于凹透鏡形態(tài)，具有負(fù)的視度；在狀態(tài)2，透鏡組的光軸通過(guò)第一透鏡1和第二透鏡2的幾何中心，鑒于第一透鏡1和第二透鏡2在中心位置的厚度均為2mm，狀態(tài)2時(shí)透鏡組的形態(tài)可視為大致的平板狀態(tài)；在狀態(tài)3時(shí)，第一透鏡1和第二透鏡2在光軸上的厚度較大，透鏡組等價(jià)于凸透鏡形態(tài)，具有大約正的視度。佩戴者可以通過(guò)螺桿或者滑桿等附接于第一透鏡1和第二透鏡2外輪廓上實(shí)現(xiàn)上述相對(duì)位置變換的調(diào)整。作為可變焦的眼鏡鏡片使用時(shí)，優(yōu)選的，第一透鏡1和第二透鏡2形成為大致橢圓的外輪廓，在橢圓形的長(zhǎng)軸方向?yàn)榈谝煌哥R和第二透鏡的相對(duì)移動(dòng)方向，在短軸方向上無(wú)移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的上述透鏡組，可以實(shí)現(xiàn)以相對(duì)小的鏡片移動(dòng)距離得到大變焦范圍，且以平面相對(duì)，減小了摩擦損耗，兩非平面表面的面型變化不劇烈，便于加工制造，十分輕薄。本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)且不應(yīng)解釋為限于這里所闡述的各實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)充分和完整，且向那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的構(gòu)思。另外，各個(gè)實(shí)施例中的特征也可以按照下述實(shí)施例之外的方式組合，組合后的技術(shù)方案仍落在本申請(qǐng)的范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3