DE4345070A1 - Convex lens with pneumatically or hydraulically adjustable focal length - Google Patents

Convex lens with pneumatically or hydraulically adjustable focal length

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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/12Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length

Abstract

The lens is made of a flexible transparent film which is filled with a transparent liquid. An inelastic pressure tube with valves is glued or welded to the outer edge of the lens. The pressure tube is made up of one or more chambers, with only the central one pressurised. A metal or plastics material ring encircles the pressure tube and lens and hold them under tension. The focal length of the lens is adjusted by opening one or more of the valves, thus altering the pressure exerted on the lens by the pressure tube.

Description

Es ist bekannt, daß in allen optischen Geräten, vor allem in Videokameras und Fotoapparaten, Glaslinsen verwendet werden. Bei einem Betrieb mit Autofokus oder Zoom müssen dabei eine oder mehrere Linse in der Kamera mechanisch, durch einen Elektromotor und Getriebe, bewegt werden, wobei relativ viel Energie verbraucht wird. Weiterhin sind diese Linsensysteme relativ schwer und langsam.It is known that in all optical devices, especially in video cameras and cameras, Glass lenses are used. When operating with autofocus or zoom you have to do this one or more lenses in the camera are moved mechanically by an electric motor and gear with a relatively large amount of energy being consumed. Furthermore, these lens systems are relative heavy and slow.

Durch den Einsatz der im Patentanspruch angegebenen Linse sollen die oben aufgeführten Nachteile soweit wie möglich verringert werden.By using the lens specified in the claim, the above should Disadvantages are reduced as much as possible.

Der hauptsächliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die brennweitenverstellbare Linse schneller zu verstellen ist als ein mechanisches Linsensystem, weil bei ihr nur ein Ventil geöffnet werden braucht, um eine Brennweitenverstellung vorzunehmen, wobei bei dem mechanischen Linsensystem erst der Motor anlaufen muß, dann das Getriebe und sich erst zum Schluß die Glaslinse in Bewegung setzt. Bei der neuen Linse wird zudem noch eine Menge Energie gespart, da bei ihr nur ein elektrisches Ventil geöffnet werden braucht und somit die ganzen Energieumsetzung wie beim mechanischen Linsensystem entfallen (elektrische Energie in Bewegungsenergie in mechanische Energie und wieder in Bewegungsenergie inkl. Reibungsverluste). Ein weiterer Vorteil ist die Gewichtseinsparung, da die ganze Mechanik entfällt und die neue Linse wesentlich leichter ist als eine massive Glaslinse.The main advantage of the invention is that the focal length adjustable lens is faster can be adjusted as a mechanical lens system because it only opens one valve needs to make a focal length adjustment, with the mechanical lens system first the motor has to start, then the gearbox and finally the glass lens Movement sets. The new lens also saves a lot of energy because it only does so an electrical valve needs to be opened and thus the entire energy conversion as with mechanical lens system are eliminated (electrical energy in kinetic energy in mechanical Energy and again in kinetic energy including friction losses). Another advantage is that Weight saving, since the whole mechanics are omitted and the new lens is much lighter than a massive glass lens.

Zwei Folien (aus dem Material für die zu erstellende Linse), die zu einem mit Flüssigkeit (ebenfalls für die zu erstellende Linse) gefüllten Beutel verschweißt wurden, werden in der Mitte durch zwei kreisrunde Ringe (einer von oben und einer von unten) zentrisch zusammen gepreßt, wobei außerhalb der Ringe auf den Beutel Druck ausgeübt werden muß, damit sich die Flüssigkeit zwischen den beiden Ringen sammelt. Der Druck und die Größe der Ringe muß der zu erstellenden Linse angepaßt sein. Dann wird der äußere Teil des Beutels aufgetrennt und die überige Flüssigkeit entfernt. Nun gibt es zwei Möglichkeiten. Erstens: Die Ränder des Beutels hochklappen und die beiden Folien von innen an der Preßnaht verkleben. Zweitens: Die Folien direkt hinter den Ringen verschweißen. Danach wird der äußere Teil des Beutels in einem gewissen Abstand (genug Abstand um den Druckschlauch daran zu kleben oder zu schweißen) von den beiden Ringen gleichmäßig abgetrennt und die beiden Ringe entfernt. Der Druckschlauch wird aus zwei ringförmigen Folien (aus einem möglichst gering dehnbarem Material und mit Ein- und Auslaßventilen versehen), deren Innendurchmesser dem Durchmesser der geplanten Linse entspricht und dessen Außendurchmesser wesentlich größer als die gewünschte Größe des Schlauches sein muß, hergestellt; Die Innenkanten der beiden ringförmigen Folien werden verklebt oder verschweißt und dann wird die Linse in der Mitte des Schlauches eingesetzt und ebenfalls mit dem Schlauch verklebt oder verschweißt. Danach muß der äußere Rand des Schlauches soweit gleichmäßig gespannt werden, bis die Linse ihren vorgesehenen minimalen Durchmesser hat. Zwischen den beiden Folien des Schlauches muß nun noch ein stabiler Ring (aus Metall, Fiberglas oder ähnlichem) zentrisch zur Linse eingesetzt werden und dann die Folien direkt hinter diesem Ring verkleben oder verschweißen. Der überstehende Rest kann zum Befestigen genutzt werden. Die Ein- und Auslaßventile müssen sich so weit wie möglich am Außenrand des Schlauches befinden um mögliche Verzerrungen in der Linse zu vermeiden.Two foils (made of the material for the lens to be created) that become one with liquid (also for the lens to be created) filled bags are sealed in the middle by two circular rings (one from above and one from below) pressed together centrically, whereby Pressure must be exerted on the bag outside of the rings to allow the liquid to flow collected between the two rings. The pressure and size of the rings must be the one to be created Be adapted lens. Then the outer part of the bag is opened and the remaining part Liquid removed. Now there are two options. First, fold up the edges of the bag  and glue the two foils from the inside to the press seam. Second: the slides directly behind the Weld rings. After that, the outer part of the bag is spaced a certain distance (enough Distance to glue or weld the pressure hose) from the two rings evenly separated and the two rings removed. The pressure hose is made up of two ring-shaped foils (made of the least stretchable material possible and with in and Exhaust valves provided) whose inner diameter is the diameter of the planned lens corresponds and whose outer diameter is significantly larger than the desired size of the Hose must be manufactured; The inner edges of the two ring-shaped foils are glued or welded and then the lens is inserted in the middle of the tube and also with glued or welded to the hose. Then the outer edge of the hose has to go as far be stretched evenly until the lens has its intended minimum diameter. A stable ring (made of metal, fiberglass or similar) are used centrally to the lens and then the films directly behind this ring glue or weld. The remaining part can be used for fastening. The inlet and outlet valves must be as far as possible on the outer edge of the hose to avoid possible distortion in the lens.

In Bild 1 ist der Druckschlauch als einzelne Komponente dargestellt, in dieser Version verbraucht eine Verstellung der Brennweite vom Maximum zum Minimum sehr viel Druck. Eine Verbesserung (Verringerung des Druckverbrauchs, Energieverbrauchs) des Druckschlauches ist in Bild 2 dargestellt. Der Druckschlauch an sich bleibt erhalten, nur das er nicht mehr selbst mit Druck gefüllt wird, sondern nur noch die in ihm mittig liegenden kleinen Druckschläuche. Figure 1 shows the pressure hose as a single component; in this version, adjusting the focal length from maximum to minimum uses a lot of pressure. An improvement (reduction in pressure consumption, energy consumption) of the pressure hose is shown in Figure 2. The pressure hose itself remains, only that it is no longer filled with pressure itself, but only the small pressure hoses in the middle.

Claims (1)

Pneumatisch- oder hydraulisch- brennweitenverstellbare Konvexlinse für optische Geräte, insbesonders für Videokameras und Fotoapparate, mit folgenden Merkmalen:
  • 1) einer Linse, bestehend aus einer flexiblen und lichtdurchlässigen Folie, die mit einer lichtdurchlässigen Flüssigkeit gefüllt ist,
  • 2) einem Druckschlauch, der gering dehnungsfähig und mit Ventilen versehen ist,
  • 3) einem Metall- oder Kunststoffring;
    dadurch gekennzeichnet, daß
  • 4) der Druckschlauch am äußeren Rand der Linse verklebt oder verschweißt ist,
  • 5) der Druckschlauch aus einer oder mehreren Kammern besteht, wobei nur die mittleren unter Druck gesetzt werden,
  • 6) der Metall oder Kunststoffring sich im äußeren Rand des Druckschlauches befindet und den Druckschlauch mit der Linse unter Spannung hält.
Pneumatic or hydraulic focal length adjustable convex lens for optical devices, especially for video cameras and cameras, with the following features:
  • 1) a lens, consisting of a flexible and translucent film which is filled with a translucent liquid,
  • 2) a pressure hose that is slightly stretchy and has valves,
  • 3) a metal or plastic ring;
    characterized in that
  • 4) the pressure hose is glued or welded to the outer edge of the lens,
  • 5) the pressure hose consists of one or more chambers, only the middle ones being pressurized,
  • 6) the metal or plastic ring is located in the outer edge of the pressure hose and keeps the pressure hose with the lens under tension.
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