透鏡組件設(shè)備和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供透鏡組件設(shè)備和方法。本發(fā)明提供的光學(xué)設(shè)備包括：具有光軸的可變形透鏡；電動(dòng)機(jī)；機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置，該機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置由所述電動(dòng)機(jī)致動(dòng)并且借助填充材料被聯(lián)接至所述可變形透鏡，使得在機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)和所述填充材料之間存在界面；其中，所述界面大體上圍繞所述光軸。
【專(zhuān)利說(shuō)明】透鏡組件設(shè)備和方法
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01080020549.7(國(guó)際申請(qǐng)?zhí)?PCT/US2010/026749)、申請(qǐng)日為2010年3月10日、發(fā)明名稱(chēng)為“透鏡組件設(shè)備和方法”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003]本專(zhuān)利在35U.S.C.§ 119(e)下要求2009年3月13日提交的名稱(chēng)為“LensAssembly System and Method(透鏡組件系統(tǒng)和方法)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/160，041、2009年9 月 24 日提交的名稱(chēng)為“Lens Assembly Apparatus and Method of Operat1n (透鏡組件設(shè)備和操作方法)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/245，438以及2010年3月9日提交的名稱(chēng)為“Lens Assembly Apparatus and Method(透鏡組件設(shè)備和方法)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.12/720,093的權(quán)益，上述申請(qǐng)的內(nèi)容以引用方式全部并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本專(zhuān)利涉及結(jié)合透鏡的光學(xué)設(shè)備和操作透鏡的方法。

【背景技術(shù)】
[0005]這些年來(lái)為不同目的已經(jīng)使用了各種光學(xué)透鏡系統(tǒng)。例如，一些透鏡系統(tǒng)提供用于圖像的放大，而其它透鏡系統(tǒng)提供用于把鏡頭移近圖像。透鏡系統(tǒng)也能用于各種應(yīng)用和/或不同環(huán)境中。例如，透鏡系統(tǒng)可以是數(shù)字照相機(jī)的一部分，并且使用者可能希望把鏡頭移近遙遠(yuǎn)的物體以便獲得這些物體的圖像或者聚焦在接近的物體上。在其它實(shí)施例中，透鏡系統(tǒng)可以是使用者希望獲得附近的圖像的便攜式電話或其它小型電子裝置中的照相機(jī)的一部分。
[0006]雖然已經(jīng)在各種應(yīng)用中采用了各種類(lèi)型的透鏡系統(tǒng)，但是前述這些系統(tǒng)具有若干缺點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，由于希望系統(tǒng)的小型化，所以系統(tǒng)部件需要盡可能小。遺憾的是，前述系統(tǒng)具有笨重的部件而變得難以實(shí)現(xiàn)小型化。前述系統(tǒng)也常常使用沿著透鏡系統(tǒng)的軸線頻繁地移動(dòng)的各種各樣的可動(dòng)部件。遺憾的是，這些可動(dòng)部件具有破壞更換系統(tǒng)部件的需要并導(dǎo)致前述這些措施不可靠的趨勢(shì)。這些系統(tǒng)還利用大量部件并且這還增加了這些措施的不可靠性(和成本)。因?yàn)樗羞@些原因，所以前述系統(tǒng)生產(chǎn)費(fèi)用昂貴，并且使用者對(duì)這些系統(tǒng)的滿意常常受到上述缺點(diǎn)的負(fù)面影響。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]為了更完整地理解本公開(kāi)內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)參考下列詳細(xì)描述和附圖，其中:
[0008]圖1A和圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的磁線圈透鏡組件的剖視圖；
[0009]圖2A和圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的磁線圈透鏡組件的剖視圖，其中線圈定位在膜的兩側(cè)；
[0010]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的磁線圈透鏡組件的剖視圖，其中多個(gè)線圈被定位以移動(dòng)多個(gè)膜；
[0011]圖4包括剖視圖，這些剖視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的用于組裝可變形透鏡并且從透鏡組件去除氣泡的生產(chǎn)過(guò)程；
[0012]圖5包括與圖4的剖視圖一起的流程圖，該流程圖示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的用于組裝可變形透鏡并從透鏡組件去除氣泡的生產(chǎn)過(guò)程；
[0013]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有單個(gè)軸向極化的電動(dòng)機(jī)的磁線圈透鏡組件的劑視圖；
[0014]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖6的實(shí)施例的透鏡限定結(jié)構(gòu)的立體圖；
[0015]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的磁線圈透鏡組件中的磁通導(dǎo)向裝置的剖視圖，其中單個(gè)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)線圈；
[0016]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的用于致動(dòng)雙重可變透鏡結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的立體剖視圖；
[0017]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的用來(lái)限定透鏡和/或儲(chǔ)存器成形點(diǎn)的磁結(jié)構(gòu)的立體剖視圖；
[0018]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有被分配到磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的角部?jī)?nèi)的磁體的磁線圈透鏡組件的立體剖視圖；
[0019]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖11的實(shí)施例的線圈和線圈架裝置的單獨(dú)的立體圖；
[0020]圖13A和圖13B示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的在將磁體定位在線圈和線圈架裝置的角部中的情況下的該線圈和線圈架裝置的單獨(dú)的立體圖；
[0021]圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有透鏡成形器套筒的磁線圈透鏡組件的立體剖視圖；
[0022]圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的磁透鏡組件中的線圈連接；
[0023]圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖15的實(shí)施例的磁透鏡組件的立體剖視圖；
[0024]圖17A和圖17B示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有兩個(gè)堆疊在殼體中的可調(diào)透鏡的磁透鏡組件的整體立體圖和剖視立體圖；
[0025]圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的磁透鏡組件的線圈架-膜界面的單獨(dú)的圖；
[0026]圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的線圈架-膜界面的另一個(gè)單獨(dú)的圖，其中膜被夾緊并機(jī)械保持在圖18的線圈架中；
[0027]圖20A示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件，其中儲(chǔ)存器和透鏡的定位被最優(yōu)化以減小空間；
[0028]圖20B示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖20A的透鏡組件的另一視圖，其中儲(chǔ)存器和透鏡的定位被最優(yōu)化以減小空間；
[0029]圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的另一個(gè)透鏡組件，其中儲(chǔ)存器和線圈架形狀以及透鏡的定位而被最優(yōu)化以減小空間；
[0030]圖22A和圖22B示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的利用壓電致動(dòng)的透鏡組件；
[0031]圖23A、23B和23C示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖22的透鏡組件的內(nèi)部視圖；
[0032]圖24A和圖24B示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有包括雙卷繞線圈的音圈致動(dòng)器的透鏡組件的立體圖；
[0033]圖25示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖24的組件的上線圈和下線圈的單獨(dú)的立體圖，示出了下線圈與上線圈相反地卷繞；
[0034]圖26示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖24的組件的單獨(dú)的剖視圖；
[0035]圖27A和圖27B示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的圖26的組件的立體圖，并且還示出了沿一個(gè)方向在頂部上和沿相反方向在底部上的電流和磁場(chǎng)流；
[0036]圖28示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的使由圖26的組件產(chǎn)生的磁通最優(yōu)化的場(chǎng)導(dǎo)向環(huán)；
[0037]圖29示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的由圖26的組件產(chǎn)生的磁通，其中磁體被成一定角度極化；
[0038]圖30示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的立體剖視圖，其中線圈架是透鏡限定結(jié)構(gòu)；
[0039]圖31示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的膜的傾斜接觸點(diǎn)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑的單獨(dú)的圖；
[0040]圖32示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的立體剖視圖；
[0041]圖33示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的另一個(gè)透鏡組件的立體剖視圖；
[0042]圖34示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的又一個(gè)透鏡組件的立體剖視圖；
[0043]圖35示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的另一個(gè)透鏡組件的立體剖視圖；
[0044]圖36示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的又一個(gè)透鏡組件的立體剖視圖；
[0045]圖37A至37T示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的另一個(gè)實(shí)施例的各種視圖；
[0046]圖38A至38F示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的各種視圖，示出了線圈架設(shè)計(jì)的最優(yōu)化的一個(gè)實(shí)施例；
[0047]圖39A至39E示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡光圈、儲(chǔ)存器以及磁性組件的另一個(gè)實(shí)施例的各種視圖；
[0048]圖40A至40C示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的另一個(gè)實(shí)施例的各種視圖；
[0049]圖41A于41B示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的另一個(gè)實(shí)施例的各種視圖；
[0050]圖42A至42D示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的各種透鏡構(gòu)造；
[0051]圖43示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的線圈和磁體的對(duì)準(zhǔn)；
[0052]圖44包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的操作的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0053]圖45A至45C包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的各種立體剖視圖；
[0054]圖46A和46B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的另一個(gè)實(shí)施例的各種立體分解和剖視圖；
[0055]圖47A至47D包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的立體剖視和分解圖，其中一個(gè)或更多個(gè)電動(dòng)機(jī)中的多個(gè)定位成使多個(gè)膜變形；
[0056]圖48A至48C包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的具有可傾斜透鏡的透鏡組件的立體剖視和分解圖；
[0057]圖49包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的立體剖視圖；
[0058]圖50A至50D包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的立體剖視和分解圖；
[0059]圖51A至51B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的立體剖視和分解圖；
[0060]圖52A至52C包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的立體和剖視圖，其中各種類(lèi)型的聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)被用來(lái)實(shí)現(xiàn)透鏡移動(dòng)；
[0061]圖53A至53D是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的應(yīng)用于壓電電動(dòng)機(jī)的電壓波形的一個(gè)實(shí)施例；
[0062]圖54A至54D包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)以及該聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的操作和運(yùn)動(dòng)的各種圖；
[0063]圖55A至55B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置的各種立體圖；
[0064]圖56A和圖56B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的圖；
[0065]圖57A和圖57B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的立體圖；
[0066]圖58A、58B、58C以及58D包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件中的致動(dòng)器的視圖；
[0067]圖59A和圖59B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的視圖；
[0068]圖60包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的視圖；
[0069]圖61包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡陣列組件的立體圖；
[0070]圖62A和圖62B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的視圖；
[0071]圖63A和圖63B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的視圖；
[0072]圖64A和圖64B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡組件的視圖；
[0073]圖65A和圖65B包括根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的透鏡成形器的視圖。
[0074]技術(shù)人員應(yīng)理解圖中的元件為了簡(jiǎn)化和清楚而示出。應(yīng)進(jìn)一步理解，某些動(dòng)作和/或步驟可以以具體的發(fā)生順序來(lái)描述或描寫(xiě)，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解實(shí)際上不需要這種關(guān)于順序的特殊性。還應(yīng)理解，除本文已經(jīng)另外闡明的特定含義之外，本文所用的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)具有如與這些術(shù)語(yǔ)和表達(dá)的相應(yīng)的各自的查詢和研究范圍而給予這些術(shù)語(yǔ)和表達(dá)的含義一致的普通含義。

【具體實(shí)施方式】
[0075]當(dāng)前措施中的一些提供了包括磁線圈致動(dòng)器(例如音圈電機(jī))的磁透鏡組件，其中該電磁線圈致動(dòng)器使透鏡組件中的一個(gè)或更多個(gè)膜(例如聚合物膜)變形。也可以使用諸如壓電裝置的其它裝置。在這些實(shí)施例的許多中，膜可以至少部分地限定填充有填充材料(例如液體、凝膠或聚合物)的一個(gè)或更多個(gè)儲(chǔ)存器。膜、填充材料以及與膜相對(duì)的容器可以提供透鏡。應(yīng)該注意，術(shù)語(yǔ)“透鏡”在大多數(shù)(即使不是全部)的下列實(shí)施方式中應(yīng)被解釋為可適用為“填充有填充材料并且與儲(chǔ)存器連通的三維空間”。所形成的膜的變形通過(guò)從儲(chǔ)存器內(nèi)的填充材料(例如光學(xué)流體)的移動(dòng)提供的壓力而發(fā)生。透鏡的變形依照要求或根據(jù)需要改變了透鏡的光學(xué)特性。因此，實(shí)現(xiàn)了小型化，減少了總體部件數(shù)，減少了可動(dòng)部件數(shù)，降低了成本，減輕了系統(tǒng)重量，并且提高了系統(tǒng)可靠性。
[0076]在這些實(shí)施方式的許多中，透鏡組件包括可動(dòng)線圈、磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)、一個(gè)或更多個(gè)磁體以及透鏡。透鏡包括至少部分地限定儲(chǔ)存器(例如流體儲(chǔ)存器)的膜。線圈由電流激勵(lì)，形成磁通，并且磁通由磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)指引。磁通產(chǎn)生移動(dòng)線圈的電動(dòng)力。該電動(dòng)力可與磁場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)，由電線長(zhǎng)度和流過(guò)電線的電流相乘。線圈的移動(dòng)起作用以推動(dòng)或拉動(dòng)膜，由此移動(dòng)儲(chǔ)存器內(nèi)的填充材料(例如流體)而產(chǎn)生壓力，并由此使膜和整個(gè)透鏡的形狀變形。因此，改變了透鏡的光學(xué)特性。換句話說(shuō)，改變了膜的光學(xué)活性區(qū)域。這種透鏡有時(shí)在本文被稱(chēng)為可調(diào)焦透鏡或流體可調(diào)透鏡。
[0077]在其它實(shí)施例中，線圈的位置是固定的。線圈的激勵(lì)移動(dòng)磁化部件，磁化部件進(jìn)而移動(dòng)膜。因此，透鏡的光學(xué)特性被調(diào)節(jié)。
[0078]殼體結(jié)構(gòu)(例如塑料制品)可以用來(lái)支撐所有組件元件或其中一些組件元件。在一些實(shí)施例中，殼體結(jié)構(gòu)的多個(gè)部分由線圈推動(dòng)(或拉動(dòng))以推動(dòng)(或拉動(dòng))膜。在許多實(shí)施例中，線圈架在膜上推動(dòng)。
[0079]如所述的，如果將電動(dòng)機(jī)用作致動(dòng)器，則電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)可以包括具有一個(gè)或更多個(gè)永磁體的若干個(gè)構(gòu)件和具有一個(gè)或更多個(gè)部件或部分的磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。該磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)引導(dǎo)并指引磁場(chǎng)以產(chǎn)生足夠大小和方向的電動(dòng)力來(lái)依照要求移動(dòng)線圈。
[0080]另外，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)可以包括為組件提供固定和對(duì)準(zhǔn)功能(例如，支撐和限定透鏡的膜或其它部分的形狀或其它性質(zhì))的各種部件。在這點(diǎn)上，磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)還可以提供用于透鏡的殼體，限定透鏡形狀，支撐透鏡結(jié)構(gòu)，限定儲(chǔ)存器的邊界情況，支撐限定儲(chǔ)存器的部件，為組件提供結(jié)構(gòu)，和/或限定一個(gè)或更多個(gè)儲(chǔ)存器。而且，當(dāng)磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)提供磁場(chǎng)方向和導(dǎo)向時(shí)可以同時(shí)執(zhí)行這些任務(wù)。
[0081]磁透鏡的線圈部件被直接附接至膜或間接(通過(guò)諸如線圈架的另一個(gè)元件或更多個(gè)元件)與膜相互作用，該膜如所述是可變形的。而且如所述的，膜限定一個(gè)或更多個(gè)儲(chǔ)存器。這些儲(chǔ)存器可以填充有填充材料，僅舉幾個(gè)例子，如聚合物、凝膠、流體或離子液體。填充材料的其它例子是可行的。
[0082]在這些實(shí)施例中的一些中，線圈在膜的不含填充材料(例如流體)的一側(cè)與膜相互作用。從而，因?yàn)榫€圈的邊緣不會(huì)存在于儲(chǔ)存器內(nèi)部，所以儲(chǔ)存器可以以更便利的方式填充而不在儲(chǔ)存器中截留氣泡。另外，因?yàn)榫€圈位于純空氣空間(air-only space)中，所以線圈和組件外部的裝置之間的電連接更容易實(shí)現(xiàn)。
[0083]線圈布置可以變化。例如，線圈可以被布置在儲(chǔ)存器內(nèi)(例如填充儲(chǔ)存器的液體內(nèi))，部分地布置在儲(chǔ)存器內(nèi)(例如在由膜分開(kāi)的儲(chǔ)存器的兩側(cè))，或完全布置在儲(chǔ)存器的外面(位于儲(chǔ)存器的一側(cè)或兩側(cè))。當(dāng)被裝配在儲(chǔ)存器內(nèi)時(shí)，線圈也可以漂浮在儲(chǔ)存器中。如所述的，在這些實(shí)施例中的一些中線圈也可以被固定就位。
[0084]線圈可以通過(guò)各種措施被電連接至組件的其它部分。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，線圈導(dǎo)線能與磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)相連接，該磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)由永磁體電絕緣或者與永磁體電絕緣。在另一個(gè)實(shí)施方式中，線通過(guò)殼體、磁體和/或金屬基結(jié)構(gòu)中的孔被引導(dǎo)到組件外面。在又一個(gè)實(shí)施方式中，線被連接至金屬結(jié)構(gòu)(例如金屬?gòu)椈?，或者連接至或一體形成至組件的部分(例如線圈架)。在又一個(gè)實(shí)施方式中，線通過(guò)組件中的孔/狹縫被引導(dǎo)到外面并且被固定在一體形成到組件內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)上。在其它實(shí)施例中，線可以被聯(lián)接至導(dǎo)電膜。
[0085]在這些實(shí)施方式中的一些中，在線圈(或線圈架)推動(dòng)膜的地方使用推動(dòng)手段以實(shí)現(xiàn)變形。在其它實(shí)施例中，在膜被推動(dòng)和拉動(dòng)的地方使用推-拉手段。膜和線圈(或線圈架)由粘合劑(例如膠)或任何其它類(lèi)型的緊固件裝置(例如螺釘、卡扣連接器、超聲焊接、熱熔等)附接。也可以使用只拉動(dòng)手段。除其它因素外可以基于組件所希望的總高度和用于組件的透鏡的開(kāi)始焦點(diǎn)或變焦距位置確定所用的手段類(lèi)型。
[0086]本文所述的措施能用來(lái)形成具有以任何組合或順序使用的多個(gè)透鏡的各種類(lèi)型的透鏡組件。例如，本文所述的多個(gè)可調(diào)透鏡能和其它光學(xué)元件或透鏡一起使用以形成任何類(lèi)型的光學(xué)組件。
[0087]當(dāng)前措施另外提供一種透鏡組件，該透鏡組件包括使透鏡組件中的一個(gè)或更多個(gè)膜變形的電-機(jī)械致動(dòng)裝置(例如壓電電動(dòng)機(jī)或一些其它類(lèi)型的致動(dòng)裝置)。在這些實(shí)施方式中的一些中，透鏡(例如流體透鏡)形成在膜(例如聚合物膜)和容器(例如玻璃板、光學(xué)元件、透鏡或一些其它結(jié)構(gòu))之間，或者由膜(例如聚合物膜)和容器(例如玻璃板、光學(xué)元件、透鏡或一些其它結(jié)構(gòu))界定。膜和/或容器也可以至少部分地限定填充有填充材料的一個(gè)或更多個(gè)儲(chǔ)存器。儲(chǔ)存器通過(guò)孔、通道、狹縫等與透鏡(例如流體透鏡或凝膠透鏡)連通，并且壓電電動(dòng)機(jī)被直接地或間接地聯(lián)接至容器。容器和膜共同起作用以將填充材料保持在儲(chǔ)存器部分和透鏡部分中。電-機(jī)械致動(dòng)裝置的致動(dòng)導(dǎo)致容器移動(dòng)(例如在儲(chǔ)存器的區(qū)域中)，進(jìn)而移動(dòng)儲(chǔ)存器和透鏡區(qū)域之間的填充材料以產(chǎn)生壓力，并由此使膜變形。所形成的膜的變形和填充材料的移動(dòng)依照要求或根據(jù)需要改變透鏡的光學(xué)特性。因此，實(shí)現(xiàn)了小型化，減少了總體部件數(shù)，減少了可動(dòng)部件數(shù)量，降低了成本，減輕了系統(tǒng)重量，并且提高了系統(tǒng)可靠性。
[0088]應(yīng)當(dāng)理解，各種類(lèi)型的電-機(jī)械致動(dòng)裝置可以用于本文所述的措施中來(lái)移動(dòng)透鏡組件的部件。例如并且如所述的，可以使用壓電電動(dòng)機(jī)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這些措施不限于使用壓電電動(dòng)機(jī)，而是例如可以包括任何電動(dòng)機(jī)或類(lèi)似電動(dòng)機(jī)的裝置，舉兩個(gè)例子，例如微型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或螺旋傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)。換言之，雖然本文所述的實(shí)施例中的許多利用壓電電動(dòng)機(jī)，但是也可以使用任何其它類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)(或者其它電-機(jī)械致動(dòng)裝置)。
[0089]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，透鏡組件包括壓電電動(dòng)機(jī)(或一些其它類(lèi)型的電-機(jī)械致動(dòng)裝置)、聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)、容器以及膜組件。容器和膜組件包括膜，該膜至少部分地限定一個(gè)或更多個(gè)儲(chǔ)存器(例如流體儲(chǔ)存器)以及透鏡(例如流體透鏡或凝膠透鏡)，使得液態(tài)填充材料(例如流體或凝膠)能在儲(chǔ)存器和透鏡之間流動(dòng)或以其它方式移動(dòng)。壓電電動(dòng)機(jī)由電信號(hào)致動(dòng)。壓電電動(dòng)機(jī)的致動(dòng)(和位于其中的壓電材料的變形)直接地或間接地推動(dòng)或拉動(dòng)聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，該聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)而直接地或間接地作用于透鏡組件的儲(chǔ)存器上以使填充材料(例如光學(xué)流體)在儲(chǔ)存器和透鏡之間移動(dòng)。填充材料的移動(dòng)產(chǎn)生抵靠膜的壓力，從而使膜的形狀變形以改變透鏡的光學(xué)特性。透鏡成形器可以附接至膜的一部分以形成和/或限定透鏡的外周邊。殼體結(jié)構(gòu)可以用來(lái)支撐所有的組件元件或其中一些組件元件。在一些實(shí)施例中，殼體結(jié)構(gòu)的部分由壓電電動(dòng)機(jī)(或其它類(lèi)型的電-機(jī)械致動(dòng)裝置)推動(dòng)(或拉動(dòng))以通過(guò)聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的致動(dòng)來(lái)推動(dòng)(或拉動(dòng))膜。
[0090]如所述的，如果壓電電動(dòng)機(jī)被用作電-機(jī)械致動(dòng)裝置，則壓電電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)可以包括若干個(gè)構(gòu)件，這若干個(gè)構(gòu)件包括一個(gè)或更多個(gè)壓電元件，所述一個(gè)或更多個(gè)壓電元件移動(dòng)具有一個(gè)或更多個(gè)部件或部分的聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)。更具體地，聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)可以包括一個(gè)或更多個(gè)元件，這一個(gè)或更多個(gè)元件起作用以接收來(lái)自電動(dòng)機(jī)的機(jī)械力并且引導(dǎo)并指引該力以移動(dòng)(例如推動(dòng)或拉動(dòng))膜。該聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)可以包括一個(gè)或更多個(gè)銷(xiāo)、槳狀件、環(huán)、桿、線圈架、鉸鏈或樞軸，僅舉幾個(gè)例子。在其它實(shí)施例中，可以省去分離的聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)并且電動(dòng)機(jī)的部分可以直接作用于膜。
[0091]另外，聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)可以包括為組件提供固定和對(duì)準(zhǔn)功能(例如支撐和限定透鏡的膜或其它部分的形狀或其它性質(zhì))的各種部件。在這點(diǎn)上，聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)也可以提供用于透鏡的殼體，限定透鏡形狀，支撐透鏡結(jié)構(gòu)，限定儲(chǔ)存器的邊界情況，支撐限定儲(chǔ)存器的部件，為組件提供結(jié)構(gòu)，和/或限定一個(gè)或更多個(gè)儲(chǔ)存器。這些功能也可以至少部分地由其它元件而非在聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)中提供。
[0092]如所述的，膜可以限定一個(gè)或更多個(gè)儲(chǔ)存器的側(cè)面以及透鏡形狀。儲(chǔ)存器和透鏡可以填充有填充材料，僅舉幾個(gè)填充材料的例子，諸如聚合物、凝膠或流體。填充材料的其它實(shí)施例也是可行的。透鏡成形器的內(nèi)周邊限定膜的內(nèi)部的外周邊，并且抑制膜在透鏡成形器的邊緣處移動(dòng)。
[0093]電-機(jī)械致動(dòng)裝置的布置在當(dāng)前措施中也可以變化。例如當(dāng)使用壓電電動(dòng)機(jī)時(shí)，壓電電動(dòng)機(jī)可以被布置在儲(chǔ)存器內(nèi)(例如填充儲(chǔ)存器的液體內(nèi))，部分地布置在儲(chǔ)存器內(nèi)(例如儲(chǔ)存器的由膜或容器分開(kāi)的兩側(cè))，或完全布置在儲(chǔ)存器外面(位于儲(chǔ)存器的一側(cè)或兩側(cè))。
[0094]電-機(jī)械致動(dòng)裝置(例如壓電電動(dòng)機(jī))可以通過(guò)各種措施被電連接至組件的其它部分。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，連接線通過(guò)殼體中的孔被引導(dǎo)到組件外面。在又一個(gè)實(shí)施方式中，線被連接至金屬結(jié)構(gòu)(例如金屬?gòu)椈?，或連接至或一體形成至組件的部分。在又一個(gè)實(shí)施方式中，線通過(guò)組件中的孔/狹縫被引導(dǎo)到外面并且被固定在一體形成到組件的內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)上。
[0095]在這些實(shí)施方式中的一些中，由電動(dòng)機(jī)使用只推動(dòng)(push-only)手段以直接地或間接地推動(dòng)(例如經(jīng)由聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu))容器并且實(shí)現(xiàn)膜的變形，從而改變透鏡的光學(xué)特性。在其它實(shí)施例中，在容器(或一些其它元件)被推動(dòng)和拉動(dòng)的地方使用推-拉(push-pull)手段。電動(dòng)機(jī)、容器以及聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的附接可以借助各種措施來(lái)實(shí)現(xiàn)，諸如通過(guò)粘合劑(例如膠)或任何其它類(lèi)型的緊固件裝置(例如螺釘、釘?shù)?。也可以使用只拉動(dòng)(pull-only)手段。除其他因素外可以基于組件所希望的總高度以及組件中所用的透鏡的開(kāi)始焦點(diǎn)或變焦距位置確定用來(lái)移動(dòng)容器(并且實(shí)現(xiàn)透鏡變形)的手段類(lèi)型。
[0096]在這些實(shí)施方式中的許多中，光學(xué)設(shè)備包括第一膜、第二膜以及至少一個(gè)電磁可移位部件。第一膜包括光學(xué)活性區(qū)域。第一膜和第二膜由設(shè)置在儲(chǔ)存器中的填充材料聯(lián)接。至少一個(gè)電磁可移位部件經(jīng)由第二膜聯(lián)接至填充材料，使得至少一個(gè)電磁可移位部件的移位能夠通過(guò)填充材料的移動(dòng)而引起第一膜的光學(xué)活性區(qū)域的變形。
[0097]填充材料可以是液體、離子液體、凝膠、氣體以及聚合物。填充材料的其它實(shí)施例是可行的。在一些方面中，填充材料和膜是相同的材料。
[0098]在一個(gè)實(shí)施例中，電磁可移位部件包括線圈。在另一個(gè)實(shí)施例中，電磁可移位部件包括至少一個(gè)磁體。在一些實(shí)施例中，電磁可移位部件由軟磁性材料構(gòu)成。
[0099]在一些措施中，當(dāng)使用線圈時(shí)，將電流應(yīng)用于電線圈能夠與磁場(chǎng)作用以產(chǎn)生電動(dòng)力并且相對(duì)于透鏡的光軸沿大體上的軸向移動(dòng)電線圈。在一些方面中，線圈相對(duì)于容器是靜止的并且至少一個(gè)磁體相對(duì)于線圈是可動(dòng)的。
[0100]在其它實(shí)施方式中，電磁可移位部件被機(jī)械聯(lián)接至第二膜，使得第二膜的變形通過(guò)填充材料的移動(dòng)導(dǎo)致第一膜的變形。在一些其它實(shí)施例中，電磁可移位部件通過(guò)附接機(jī)構(gòu)附接至第二膜部分，諸如通過(guò)機(jī)械粘附、化學(xué)粘附、分散粘附、靜電粘附以及擴(kuò)散粘附附接至第二膜部分。
[0101]在其它方面中，電磁可移位部件界定第一膜和第二膜中的至少一個(gè)。在其它實(shí)施例中，第一膜和第二膜通過(guò)透鏡成形器而彼此界定。在一些措施中，透鏡成形器包括圓形開(kāi)口，該圓形開(kāi)口限定第一膜的光學(xué)活性區(qū)域的形狀。
[0102]在這些實(shí)施方式中一些中，至少一個(gè)電磁可移位部件被定位在第二膜的任一側(cè)。在其它措施中，第二膜橫向圍繞第一膜。在其它實(shí)施例中，電磁可移位部件橫向圍繞第一膜。
[0103]在這些措施中的一些中，第一膜或第二膜中的至少一個(gè)被以預(yù)拉伸方式布置。在其它方面中，膜至少部分地由諸如凝膠、彈性體、熱塑性塑料以及熱固性塑料(du1plast)之類(lèi)的至少一種材料構(gòu)成?？梢杂貌牧系钠渌纠齺?lái)構(gòu)造膜。
[0104]在其它方面，線圈包括附接至第二膜的線圈架和布置在線圈架上的導(dǎo)電線。在一些措施中，線圈架由剛性材料構(gòu)成。
[0105]在其它方面中，線圈用來(lái)與磁化結(jié)構(gòu)相互作用。在這些實(shí)施例中的一些中,磁化結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)磁體。磁化結(jié)構(gòu)包括磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，并且磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可以由軟磁性材料構(gòu)成。在一些方面中，磁化結(jié)構(gòu)的外周的形狀大體上是矩形的。
[0106]如此構(gòu)成的光學(xué)設(shè)備可以用于諸如光學(xué)聚焦系統(tǒng)、變焦距系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)的各種系統(tǒng)中。系統(tǒng)的其它實(shí)施例是可行的。
[0107]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括至少一個(gè)電磁可移位部件和連續(xù)膜。所述膜具有第一膜部分和第二膜部分，并且第二膜部分從第一膜部分延伸。第一膜部分和第二膜部分經(jīng)由填充材料聯(lián)接。至少一個(gè)電磁可移位部件的移位引起第二膜部分的移動(dòng)，從而導(dǎo)致填充材料的移動(dòng)，該填充材料的移動(dòng)使第一膜部分的至少一部分變形。
[0108]在一些方面中，填充材料是可變形的材料。在其它方面中，電磁可移位部件包括線圈。在其它方面中，電磁可移位部件包括磁體。在其它方面中，電磁可移位部件由軟磁性材料構(gòu)成。
[0109]在這些實(shí)施例中的一些中，電磁可移位部件通過(guò)附接機(jī)構(gòu)附接至第二膜部分，諸如通過(guò)機(jī)械粘附、化學(xué)粘附、分散粘附、靜電粘附以及擴(kuò)散粘附附接至第二膜部分。
[0110]在其它方面中，電磁可移位部件界定第一膜部分和第二膜部分中的至少一個(gè)。在一些實(shí)施例中，第一膜部分和第二膜部分通過(guò)透鏡成形器而彼此界定。在一些措施中，透鏡成形器包括圓形開(kāi)口，該圓形開(kāi)口限定第一膜部分的光學(xué)活性區(qū)域的形狀。在其它實(shí)施例中，電磁可移位部件圍繞第一膜部分。
[0111]在其它方面，第一膜部分和第二膜部分中的至少一個(gè)可以以預(yù)拉伸方式布置。所述膜可以至少部分地由選自凝膠、彈性體、熱塑性塑料以及熱固性塑料中的至少一種材料構(gòu)成。材料的其它實(shí)施例是可行的。
[0112]在其它實(shí)施例中，線圈被聯(lián)接至線圈架，該線圈架被附接至第二膜。當(dāng)使用線圈架時(shí)，線圈架可以由剛性材料構(gòu)成。
[0113]在一些方面中，線圈用來(lái)和磁化結(jié)構(gòu)相互作用。在一些措施中，磁化結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)磁體。在其它方面中,磁化結(jié)構(gòu)包括磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。該磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可以由軟磁性材料構(gòu)成。
[0114]在一些實(shí)施例中，電磁可移位部件是電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的一部分。在一些措施中，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的外周的形狀大體上是矩形的。
[0115]該設(shè)備可以用于各種不同系統(tǒng)。例如它可以是光學(xué)聚焦系統(tǒng)、變焦距系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)的至少一部分。系統(tǒng)的其它實(shí)施例是可行的。
[0116]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括至少一個(gè)致動(dòng)器元件、機(jī)械聯(lián)動(dòng)元件、透鏡、與透鏡連通的儲(chǔ)存器、膜以及容器。膜和容器至少部分地封閉填充材料，并且膜被聯(lián)接至機(jī)械聯(lián)動(dòng)元件。至少一個(gè)致動(dòng)器元件的電激勵(lì)能夠引起至少一個(gè)致動(dòng)器元件的多個(gè)運(yùn)動(dòng)。這多個(gè)運(yùn)動(dòng)中的每個(gè)運(yùn)動(dòng)在第一距離范圍內(nèi)發(fā)生，并且至少一個(gè)致動(dòng)器元件的多個(gè)運(yùn)動(dòng)能夠使機(jī)械聯(lián)動(dòng)元件移動(dòng)第二距離。第二距離基本上大于第一距離，并且機(jī)械聯(lián)動(dòng)元件的移動(dòng)引起膜和填充材料的位移。填充材料的位移改變了透鏡的至少一個(gè)光學(xué)特性。
[0117]在一些方面中，至少一個(gè)致動(dòng)器元件包括壓電致動(dòng)器元件。該壓電致動(dòng)器元件可以是壓電電動(dòng)機(jī)的一部分。
[0118]在其它方面中，致動(dòng)器元件是壓電電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、音圈電動(dòng)機(jī)、螺旋傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)、微機(jī)電系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)或者磁致伸縮電動(dòng)機(jī)中的一個(gè)的至少一部分。在其它方面中，填充材料和膜由相同的材料構(gòu)成。在一些實(shí)施例中，膜被以預(yù)拉伸方式布置。在一些措施中，膜至少部分地由諸如凝膠、彈性體、熱塑性塑料以及熱固性塑料的至少一種材料構(gòu)成。
[0119]該設(shè)備可以是光學(xué)聚焦系統(tǒng)、變焦距系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)中的一個(gè)的至少一部分。系統(tǒng)的其它實(shí)施例是可行的。
[0120]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)包括:第一磁體；放置在第一磁體附近的第一線圈；第二磁體；放置在第二磁體附近的第二線圈；由第一磁體產(chǎn)生的第一磁通；由第二磁體產(chǎn)生的第二磁通；以及由第一磁體和第二磁體產(chǎn)生的第三磁通。第一線圈的電流激勵(lì)與第一磁通和第三磁通作用以產(chǎn)生足夠的力來(lái)相對(duì)于第一磁體移位第一線圈，并且第二線圈的激勵(lì)與第二磁通和第三磁通作用以產(chǎn)生足夠的力來(lái)相對(duì)于第二磁體移位第二線圈。第一磁通、第二磁通或第三磁通中的至少一些通過(guò)可變形光學(xué)元件。
[0121 ] 在一些方面中，磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)布置成使得該磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)增大第一線圈和第二線圈處的磁通密度并且該磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)使力最優(yōu)化。在其它實(shí)施例中，第三磁通是總磁通的相當(dāng)大的部分并且增大了線圈處的磁通密度。在一些措施中，第一線圈被機(jī)械地聯(lián)接至光學(xué)元件。電動(dòng)機(jī)還可以包括至少一個(gè)構(gòu)造成增大線圈處的磁通密度的附加磁體。
[0122]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括可變形透鏡、第一儲(chǔ)存器、光學(xué)傳感器以及電動(dòng)機(jī)。第一儲(chǔ)存器與可變形透鏡連通。光學(xué)傳感器接收通過(guò)可變形透鏡的光。電動(dòng)機(jī)包括:第一磁體；放置在第一磁體附近的第一線圈；以及由第一磁體產(chǎn)生的第一磁通，其中第一磁通流過(guò)第一線圈并且與第一線圈中的電流相互作用以產(chǎn)生力。電動(dòng)機(jī)的一部分定位在第一儲(chǔ)存器和光學(xué)傳感器之間。在其它實(shí)施例中，光學(xué)設(shè)備還包括第二儲(chǔ)存器，并且電動(dòng)機(jī)的一部分定位在第一儲(chǔ)存器和第二儲(chǔ)存器之間。
[0123]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括半透膜、容器、透鏡以及填充材料。透鏡由半透膜和容器限定。填充材料被設(shè)置在透鏡內(nèi)并且由膜和容器容納在透鏡中。半透膜至少部分地由這樣的材料構(gòu)成，該材料對(duì)氣體是可透的但是對(duì)填充材料是基本上不可透的，并且當(dāng)透鏡由膜和容器封閉時(shí)，留在透鏡內(nèi)的氣體通過(guò)膜擴(kuò)散。光學(xué)設(shè)備的光學(xué)特性通過(guò)使填充材料變形而改變。
[0124]光學(xué)設(shè)備還可以包括機(jī)械可移位部件，該機(jī)械可移位部件被機(jī)械聯(lián)接至半透膜。在一些實(shí)施例中，半透膜具有這樣的物理性質(zhì)，其中，當(dāng)橫跨半透膜存在大約一個(gè)大氣壓的壓力差時(shí)，截留在半透膜和容器之間的氣體的至少約90%通過(guò)半透膜在不到約24小時(shí)內(nèi)擴(kuò)散。其它實(shí)施例是可行的。
[0125]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括可變形透鏡、電動(dòng)機(jī)以及機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)?？勺冃瓮哥R具有光軸，并且機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)致動(dòng)并且借助填充材料聯(lián)接至可變形透鏡，使得在機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)和填充材料之間存在界面。該界面大體上圍繞光軸。
[0126]在一些實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)移動(dòng)第一距離并且該第一距離小于可變形透鏡的峰值位移。在其它實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)沿軸向移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，設(shè)置在填充材料和機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)之間的界面處的機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)基本上是不可變形的。
[0127]在其它方面中，機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)提供界面處的不可變形表面。填充材料提供鄰近于界面的可變形區(qū)域。不可變形表面處于從可變形區(qū)域的約25%到約900%的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括附接至導(dǎo)電線圈的線圈架。
[0128]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括致動(dòng)器裝置、透鏡、儲(chǔ)存器、膜以及容器。該致動(dòng)器裝置包括至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)，并且該至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)具有第一部分和第二部分及壓電致動(dòng)器，并且第二部分可相對(duì)于第一部分移動(dòng)并且聯(lián)接至聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)存器和透鏡連通。膜和容器至少部分地將填充材料封閉在透鏡和儲(chǔ)存器內(nèi)，并且膜和聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)機(jī)械聯(lián)接。至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)的激勵(lì)能夠移動(dòng)該至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)的第二部分以移動(dòng)聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)并且引起膜和填充材料的位移。填充材料的位移改變了透鏡的至少一個(gè)光學(xué)特性。
[0129]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)、透鏡、儲(chǔ)存器、膜以及容器。儲(chǔ)存器和透鏡連通。膜和容器至少部分地將填充材料封閉在透鏡和儲(chǔ)存器內(nèi)。聯(lián)動(dòng)構(gòu)件被聯(lián)接至至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)和膜，并且聯(lián)動(dòng)構(gòu)件可繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)。至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)的激勵(lì)能夠使聯(lián)動(dòng)構(gòu)件繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)并且產(chǎn)生大體上指向軸向的力，該力能夠引起膜和填充材料的位移。填充材料的位移改變了透鏡的至少一個(gè)光學(xué)特性。
[0130]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括殼體、可變形透鏡、透鏡成形器、第一機(jī)構(gòu)以及第二機(jī)構(gòu)。透鏡成形器限定可變形透鏡的形狀。第一機(jī)構(gòu)定位在殼體內(nèi)以調(diào)節(jié)可變形透鏡的光學(xué)特性。第二機(jī)構(gòu)定位在殼體內(nèi)以調(diào)節(jié)可變形透鏡的光學(xué)特性。第二機(jī)構(gòu)是機(jī)電致動(dòng)器或電動(dòng)機(jī)中的至少一個(gè)，并且第一機(jī)構(gòu)和第二機(jī)構(gòu)是不同類(lèi)型的機(jī)構(gòu)。
[0131]在一些實(shí)施例中，第一機(jī)構(gòu)利用諸如螺釘、螺紋以及機(jī)械定位裝置之類(lèi)的一個(gè)或更多個(gè)部件。其它實(shí)施例是可行的。
[0132]在一些措施中，光學(xué)設(shè)備還可以包括鎖定機(jī)構(gòu)，該鎖定機(jī)構(gòu)防止第一機(jī)構(gòu)進(jìn)一步調(diào)節(jié)可變形透鏡的光學(xué)特性。在其它措施中，鎖定機(jī)構(gòu)中的一個(gè)或更多個(gè)元件可以涉及諸如粘合劑涂覆、焊接、夾緊以及熱熔之類(lèi)的至少一種工藝。
[0133]在一些方面中，第一機(jī)構(gòu)可從殼體移除。在其它方面中，可變形透鏡至少部分由容器限定。在其它方面中，可變形透鏡的變形引起可變形透鏡的光學(xué)特性的變化。
[0134]在其它方面中，第一機(jī)構(gòu)改變透鏡成形器相對(duì)于容器的位置，這引起可變形透鏡變形，從而改變可變形透鏡的光學(xué)特性。在其它實(shí)施例中，光學(xué)設(shè)備還包括膜，并且第一機(jī)構(gòu)用來(lái)改變膜的至少一部分的初始張力。
[0135]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括位移機(jī)構(gòu)、容器以及透鏡成形器。容器至少部分地封閉填充材料并且填充材料至少部分地限定多個(gè)可變形透鏡。位移機(jī)構(gòu)能夠改變多個(gè)可變形透鏡中的至少一個(gè)的光學(xué)特性。
[0136]在其它實(shí)施例中，設(shè)備還包括膜并且膜至少部分地封閉填充材料。在其它實(shí)施例中，設(shè)備還包括至少一個(gè)光源，這至少一個(gè)光源與多個(gè)可變形透鏡中的至少一個(gè)相互作用。該光源是諸如發(fā)光二極管、激光器、鹵素?zé)艋蛘叻烹姛糁?lèi)的元件。在其它實(shí)施例中，設(shè)備還包括與多個(gè)可變形透鏡中的一個(gè)或更多個(gè)連通的反射器。光學(xué)設(shè)備可以用于照明用途。
[0137]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括光源和反射器。光源發(fā)射光線并且反射器使由光源發(fā)出的光線的一部分重定向到可變形透鏡上，該可變形透鏡接收由光源直接發(fā)出的光線，并且還接收由反射器重定向的光線。致動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接至可變形透鏡并且能夠引起可變形透鏡的變形，從而引起光學(xué)設(shè)備的光學(xué)特性的變化。
[0138]在一些方面中，可變形透鏡由諸如凝膠和聚合物之類(lèi)的至少一種材料構(gòu)成。其它實(shí)施例是可行的。在其它方面中，光源是諸如發(fā)光二極管、激光器、鹵素?zé)粢约胺烹姛糁?lèi)的元件。光源的其它實(shí)施例是可行的。在其它實(shí)施例中，反射器是諸如自由形態(tài)的金屬、鏡子、自由形態(tài)的塑料之類(lèi)的元件。反射器的其它實(shí)施例是可行的。在其它實(shí)施例中，光學(xué)設(shè)備還包括諸如濾光器、透鏡、漫射器、光柵、顯微結(jié)構(gòu)以及鏡子之類(lèi)的至少一個(gè)剛性光學(xué)元件。
[0139]在其它方面中，可變形透鏡的變形由剛性光學(xué)元件朝向光源的移動(dòng)引起。在其它方面中，可變形透鏡的變形由透鏡成形器的位移引起。
[0140]在一些實(shí)施例中，可變形透鏡由第一可變形材料構(gòu)成，該第一可變形材料至少部分地由可變形膜圍繞。在一些措施中，第一可變形材料是諸如氣體、液體、離子液體、凝膠以及聚合物之類(lèi)的至少一種材料。
[0141 ] 致動(dòng)機(jī)構(gòu)可以包括各種不同的機(jī)構(gòu)。例如，致動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是手動(dòng)機(jī)構(gòu)或機(jī)電機(jī)構(gòu)。
[0142]在一些實(shí)施例中，可變形透鏡聯(lián)接至反射器。在其它實(shí)施例中，多個(gè)光學(xué)設(shè)備可以被布置為形成光學(xué)系統(tǒng)(例如用于照明的系統(tǒng))。
[0143]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括第一可變形透鏡、第一儲(chǔ)存器、第一容器、第二可變形透鏡、第二儲(chǔ)存器、第二容器以及機(jī)電致動(dòng)裝置。第一儲(chǔ)存器借助于第一填充材料與第一可變形透鏡連通。第一容器至少部分地將填充材料封閉在第一可變形透鏡和第一儲(chǔ)存器內(nèi)。第二儲(chǔ)存器借助于第二填充材料與第二可變形透鏡連通。第二容器至少部分地將填充材料封閉在第二可變形透鏡和第二儲(chǔ)存器內(nèi)。機(jī)電致動(dòng)裝置沿多個(gè)方向操作，并且機(jī)電致動(dòng)裝置的至少一個(gè)方向能夠動(dòng)作而改變第一可變形透鏡的一個(gè)光學(xué)特性。機(jī)電致動(dòng)裝置的第二方向能夠動(dòng)作而改變第二可變形透鏡的一個(gè)光學(xué)特性。
[0144]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括可變形透鏡、透鏡成形器、支承構(gòu)件以及膜。透鏡成形器至少部分地限定可變形透鏡的形狀。透鏡成形器和支承構(gòu)件將膜夾緊使得該膜始終(或基本上始終)與透鏡成形器接觸?？勺冃瓮哥R能具有凸起或凹入的形狀，并且透鏡成形器和支承構(gòu)件相對(duì)于彼此是靜止的。
[0145]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括透鏡成形器、支承構(gòu)件以及膜。透鏡成形器圍繞透鏡組件中的開(kāi)口并且具有內(nèi)環(huán)部和外部，所述內(nèi)環(huán)部沿大體上的軸向從外部延伸。膜大體上設(shè)置在透鏡成形器和支承構(gòu)件之間。膜是柔性的并且橫跨光學(xué)設(shè)備中的開(kāi)口進(jìn)行變形。膜具有基于膜的形狀而變化的半徑，并且該半徑選擇地可調(diào)節(jié)。膜從開(kāi)口徑向延伸從而與透鏡成形器的內(nèi)環(huán)部接觸。
[0146]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括可變形透鏡、透鏡成形器以及第一分離點(diǎn)?？勺冃瓮哥R至少由第一膜和填充材料限定?？勺冃瓮哥R在接觸區(qū)域與透鏡成形器接觸，并且在非接觸區(qū)域不與透鏡成形器接觸。第一分離點(diǎn)被定義為接觸區(qū)域和非接觸區(qū)域之間的界面。第一分離點(diǎn)限定可變形透鏡的直徑。透鏡成形器的形狀允許第一分離點(diǎn)的位置隨可變形透鏡的變形而變化，使得可變形透鏡的直徑隨第一分離點(diǎn)的位置而變化。在一些實(shí)施例中，分離點(diǎn)的軸向位置隨可變形透鏡的變形而變化。
[0147]在這些實(shí)施例中的其它實(shí)施例中，光學(xué)設(shè)備還包括:第一支承構(gòu)件；第二膜，該第二膜是第一膜的在接觸區(qū)域與透鏡成形器接觸的子件；第三膜，該第三膜與第二膜的端部和第一支承構(gòu)件相連接；第二分離點(diǎn)，該第二分離點(diǎn)位于第二膜和第三膜之間的連接點(diǎn)處；第一理論線和第二理論線，該第一理論線在第一分離點(diǎn)處與透鏡成形器相切，該第二理論線在第二分離點(diǎn)處與透鏡成形器相切；以及連接角，該連接角被定義為第一理論線和第二理論線之間的角并且是包含透鏡成形器的大部分的角的補(bǔ)角。連接角正指向被定義為沿從第二理論線通過(guò)第一理論線并朝向透鏡成形器的方向，其中連接角不橫跨透鏡成形器。連接角的絕對(duì)值在O度至180度之間。
[0148]在一些實(shí)施例中，僅用摩擦力將第一膜保持到透鏡成形器。
[0149]在其它實(shí)施例中，設(shè)備還包括第二透鏡成形器和第三透鏡成形器?？勺冃瓮哥R的變形引起透鏡成形器從第二透鏡成形器轉(zhuǎn)換到第三透鏡成形器并且改變可變形透鏡的直徑。
[0150]在其它實(shí)施例中，光學(xué)設(shè)備還包括第二透鏡成形器和第三透鏡成形器。可變形透鏡的變形引起分離點(diǎn)從第二透鏡成形器轉(zhuǎn)換到第三透鏡成形器并且改變可變形透鏡的軸向位置。
[0151]在這些實(shí)施方式中的其它實(shí)施方式中，光學(xué)設(shè)備包括可變形透鏡、透鏡成形器以及致動(dòng)裝置?？勺冃瓮哥R能夠采取多個(gè)形狀。透鏡成形器至少部分地限定可變形透鏡的形狀。致動(dòng)裝置能夠改變可變形透鏡的至少一個(gè)光學(xué)特性。透鏡成形器的內(nèi)表面從第一面延伸并且具有有第一形狀的第一周邊并且延伸到第二面，該第二面具有有第二形狀的第二周邊。第一形狀和第二形狀是不同的?？勺冃瓮哥R的形狀可以由透鏡成形器的第一面或第二面限定。
[0152]在一些實(shí)施例中，透鏡成形器的第一面大體上是圓形的并且透鏡成形器的第二面大體上是非圓形的。在其它實(shí)施例中，透鏡成形器的第一面大體上是非圓形的并且透鏡成形器的第二面大體上非圓形的。
[0153]本文所述的措施能用來(lái)形成各種類(lèi)型的透鏡組件，所述透鏡組件具有許多透鏡或者以任何組合使用的其它光學(xué)元件。例如，本文所述的許多可調(diào)透鏡可以與其它光學(xué)元件或透鏡結(jié)合使用以形成任何類(lèi)型的透鏡組件從而實(shí)現(xiàn)任何光學(xué)目的或功能。另外，組件可以與以下裝置結(jié)合:其它可調(diào)焦透鏡和不可調(diào)焦透鏡、濾光器以及任何其它光學(xué)系統(tǒng)的組合，包括鏡子、光柵、棱鏡、快門(mén)、圖像穩(wěn)定器以及光圈。本文所述的可調(diào)透鏡或可調(diào)焦透鏡中的任何一個(gè)可以結(jié)合在根據(jù)以下申請(qǐng)中所描述的任何措施的系統(tǒng)中，該申請(qǐng)名稱(chēng)為“變焦距透鏡系統(tǒng)和方法(Zoom Lens System and Method) ”,代理記錄號(hào)為97373并且與本申請(qǐng)?jiān)谕惶焯峤?該申請(qǐng)的內(nèi)容全部并入本文。
[0154]現(xiàn)在參看附圖并且具體地參看圖1A和圖1B，描述了透鏡組件100的一個(gè)實(shí)施例。透鏡組件100包括磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)102、磁體104、塑料保持器106、光學(xué)膜108、線圈110 (設(shè)置在室107中)、底板112 (例如玻璃板)以及孔口 114。該組件形成填充有空氣的中央開(kāi)口 118。蓋(例如玻璃蓋并且未示出)可以布置在組件的頂部上以保護(hù)內(nèi)部部件不受碎屑影響和/或提供其它光學(xué)功能。中央開(kāi)口 118沿軸向(沿z軸方向)延伸穿過(guò)組件100。代表圖像的光線152沿軸向穿過(guò)透鏡結(jié)構(gòu)中的中央開(kāi)口 118。一旦受到透鏡結(jié)構(gòu)的部件的作用，傳感器150 (例如電荷耦合器件(CCD))或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)器件接收并感測(cè)圖像。
[0155]如本文在別處所述，磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)102為由通過(guò)線圈110的激勵(lì)產(chǎn)生的、由永磁體104所提供的磁通提供路徑。磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)102可以由諸如金屬并且特別是鐵之類(lèi)的任何適當(dāng)?shù)捻槾判圆牧蠘?gòu)成。更具體地，可以使用軟磁性的鐵、鋼或鎳鐵材料。材料的金屬和其它成分的其它實(shí)例是可行的。
[0156]光學(xué)膜108和底板112形成并限定透鏡和儲(chǔ)存器116?？梢允褂貌煌奶畛洳牧?例如流體、氣體、凝膠或其它材料)來(lái)填充儲(chǔ)存器116。也可以改變用來(lái)填充儲(chǔ)存器116的填充材料的折射率。在一個(gè)實(shí)施例中，將流體用作填充材料，并且儲(chǔ)存器116中的流體的折射率被選擇為不同于開(kāi)口 118中的空氣的折射率。底板112可以由玻璃構(gòu)成并且提供光學(xué)校正功能。而且，板112可以防止碎屑進(jìn)入組件100。
[0157]使透鏡的上部和下部分離的光學(xué)膜108由柔性材料制成。膜的中央部分和致動(dòng)器(環(huán)面)部分(附接有線圈110之處)可以由相同的膜材料制成。然而，在其它實(shí)施例中，膜的致動(dòng)器部分和中央/光學(xué)部分由不同的膜材料構(gòu)成。膜和/或填充材料(例如光學(xué)流體)的特性結(jié)合以提供反射、折射、衍射以及吸收和/或?yàn)V色功能。也可以由膜108和/或儲(chǔ)存器116中的填充材料提供其它功能。任選的頂板(未示出)可以用來(lái)覆蓋組件100的頂部。
[0158]線圈110是任何繞線線圈結(jié)構(gòu)并且能以各種不同方式構(gòu)成。例如，線圈110可以是單線圈或雙線圈。線圈110中的線也可以具有任何適當(dāng)?shù)囊?guī)格或直徑。線圈110可以通過(guò)任何類(lèi)型的粘合劑或緊固件(例如膠)被附接至膜。
[0159]磁體104是任何適當(dāng)?shù)挠来朋w，該永磁體沿產(chǎn)生希望的磁通流的方向被極化。例如，磁體104可以相對(duì)于光軸沿零度軸向角被磁化?？梢詾榇朋w104的磁化提供其它磁化或極化以及角方向。磁體104可以是單個(gè)環(huán)狀磁體或另選地由若干段構(gòu)成。
[0160]保持器106可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，它由塑料構(gòu)成(例如保持器可以是塑料或類(lèi)似物)。保持器106支撐組件100的其余構(gòu)件中的一些或全部。
[0161]如所述的，全部透鏡(例如包括膜108和儲(chǔ)存器116)的形狀可以根據(jù)希望的光學(xué)功能而被改變。例如，可以提供球面透鏡(例如凸面的和凹面的)、非球面透鏡(例如凸面的和凹面的)、柱面透鏡(例如由方形殼體而不是圓形殼體限定)、平面透鏡、顯微透鏡(例如顯微透鏡陣列或衍射光柵)以及包括一體成形到或附接到透鏡的光學(xué)活性部分的抗反射涂層(例如納米結(jié)構(gòu))的透鏡。其它類(lèi)型的透鏡也是可行的。
[0162]在圖1A和圖1B的實(shí)施例中，填充材料(例如光學(xué)流體)在一側(cè)由柔性膜108保持在儲(chǔ)存器116中，并且在另一側(cè)由剛性材料例如由板112 (例如校正玻璃板)保持在儲(chǔ)存器116中。然而，在其它實(shí)施例中，儲(chǔ)存器的兩側(cè)都由分別的膜(即兩個(gè)柔性膜和一個(gè)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu))圍住。
[0163]當(dāng)線圈110在室107內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)孔口 114允許空氣流入和流出室107。舉個(gè)例子，當(dāng)線圈110向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣進(jìn)入室107，并且當(dāng)線圈向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣離開(kāi)室107。
[0164]組件100可以以與上述可調(diào)焦透鏡的任何組合進(jìn)行堆疊，諸如與其它可調(diào)焦透鏡和不可調(diào)焦透鏡、濾光器以及任何其它光學(xué)系統(tǒng)組合(包括鏡子、光柵、棱鏡以及光圈)組合。組件100也與其它元件一起使用或包括其它元件。
[0165]在圖1A和圖1B的系統(tǒng)的操作的一個(gè)實(shí)施例中，施加通過(guò)線圈110的電流導(dǎo)致線圈110的運(yùn)動(dòng)(例如向上或向下，這取決于電流的方向)?？梢杂稍S多裝置或措施控制所提供的電流的大小和方向。例如，使用者可以手動(dòng)地按壓開(kāi)關(guān)、按鈕或其它致動(dòng)器以控制電流。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以由自動(dòng)地調(diào)節(jié)供應(yīng)給線圈110的電流的程序或算法(例如自動(dòng)聚焦或變焦距程序或算法)來(lái)控制電流。
[0166]更具體地，在圖1A中，電流是零安培并且線圈處于第一位置?，F(xiàn)在參看圖1B，電流被施加于線圈110，并且電流和磁體104的磁場(chǎng)之間發(fā)生的相互作用產(chǎn)生電動(dòng)力，該電動(dòng)力將線圈110沿軸向(沿z軸)從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置。線圈110向第二位置的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)膜108，并且膜108的這種擠壓使儲(chǔ)存器中的填充材料(例如光學(xué)流體)移位并且將膜108從第一位置(如圖1A所示)運(yùn)動(dòng)到第二位置(如圖1B所示)。因此，透鏡部分(例如膜108和板112以及填充材料)的形狀變化。透鏡形狀的變化改變了透鏡的光學(xué)特性。用于膜108的不均勻的材料厚度或硬度也可以被用來(lái)改變透鏡的光學(xué)特性。
[0167]現(xiàn)在參看圖2A和圖2B，描述了透鏡組件200的另一實(shí)施例。透鏡組件200包括磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)202、第一磁體204、第二磁體205、膜208、線圈210 (設(shè)置在室207中)、底板212 (例如玻璃或聚碳酸酯板)、頂板213 (例如玻璃板)以及孔口 214和215。頂板213和膜208限定第一儲(chǔ)存器218并且底板212和膜208形成第二儲(chǔ)存器216。儲(chǔ)存器216和218均填充有諸如液體、凝膠或一些其它填充材料之類(lèi)的填充材料。支撐結(jié)構(gòu)(例如塑料部件并且在圖2A和2B中未示出)可以支撐組件200的元件中的全部元件或一些元件。當(dāng)線圈210在室207內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，孔口 214允許空氣流入和流出室207。中央開(kāi)口 230沿軸向(沿z軸方向)延伸穿過(guò)組件200。代表圖像的光線252沿軸向穿過(guò)透鏡結(jié)構(gòu)中的中央開(kāi)口 230。一旦受到透鏡結(jié)構(gòu)的部件的作用，傳感器250(例如電荷耦合器件(CCD))就接收和感測(cè)圖像。
[0168]在該實(shí)施例中，線圈210被附接在膜208的兩側(cè)。可以通過(guò)任何粘合劑或緊固件裝置(例如膠)進(jìn)行附接。這例如允許僅僅需要在膜208上推動(dòng)而不是拉動(dòng)膜的操作，從而將透鏡從凸起形狀轉(zhuǎn)變或調(diào)整到凹入形狀。因此，支撐結(jié)構(gòu)(例如線圈架)可以不需要被粘合到或以其它方式附接到膜208上。為了防止重力效應(yīng)，儲(chǔ)存器216和218的兩側(cè)填充有具有相似密度但是具有不同折射率的填充材料(例如液體)。
[0169]如本文在別處所述，磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)202為由永磁體產(chǎn)生的并且與線圈210的磁場(chǎng)相互作用的磁通提供路徑。磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)202可以由諸如鐵之類(lèi)的任何適當(dāng)?shù)慕饘贅?gòu)成。軟磁性材料或其它成分的其它實(shí)例也是可行的。
[0170]在圖2A和圖2B的實(shí)施例中，光學(xué)膜208使透鏡的上部和下部分離并且由柔性材料制成。膜208的中央部分和致動(dòng)器(環(huán)面)部分(附接有線圈210之處)可以由一種膜材料制成。然而，在其它實(shí)施例中，膜的致動(dòng)器部分和中央/光學(xué)部分由不同的膜材料構(gòu)成。如與圖1A和圖1B的實(shí)施例一樣，膜或填充材料(例如光學(xué)流體)可以結(jié)合以為系統(tǒng)提供各種反射、折射、衍射以及吸收或者濾色特性。也可以提供其它特性。
[0171]線圈210是任何的繞線線圈并且能以各種不同方式構(gòu)造。例如，線圈210可以是單線圈或雙線圈。另外，線圈210中的線可以具有任何的規(guī)格或直徑。磁體204和205是沿著產(chǎn)生希望的磁通流的方向被極化的任何適當(dāng)?shù)挠来朋w(例如磁體可以被徑向地或軸向地極化)。
[0172]保持器(未示出)可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成。如所述的，保持器可以是塑料部件或類(lèi)似的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，它由塑料構(gòu)成。保持器支撐組件的其余構(gòu)件中的一些或全部。
[0173]透鏡的形狀(例如，膜208相對(duì)于儲(chǔ)存器216和218中的每一個(gè)的相對(duì)定位)可以變化。例如,可以產(chǎn)生球面透鏡(例如凸面的和凹面的)、非球面透鏡(例如凸面的和凹面的)、柱面透鏡(例如由方形殼體而不是圓形殼體限定)、平面透鏡、任何顯微透鏡(例如顯微透鏡陣列或衍射光柵)以及包括能夠一體形成到或附接到透鏡的光學(xué)活性部分的抗反射涂層(例如納米結(jié)構(gòu))的透鏡。其它實(shí)施例也是可行的。
[0174]在圖2A和2B的實(shí)施例中，膜208使儲(chǔ)存器216和218分離。板212和213封閉儲(chǔ)存器216和218的其它側(cè)面。板212和213可以由玻璃構(gòu)成并且提供光學(xué)校正功能。而且，當(dāng)板的另一側(cè)有氣隙時(shí)，板212和213可以防止碎屑進(jìn)入組件200。
[0175]組件200可以以與上述可調(diào)焦透鏡的任何組合進(jìn)行堆疊，諸如與其它可調(diào)焦透鏡和不可調(diào)焦透鏡、濾光鏡以及光學(xué)系統(tǒng)的任何其它組合(包括鏡子、光柵、棱鏡以及光圈)組合。組件200也可以與其它元件一起使用。
[0176]在圖2A和圖2B的系統(tǒng)的操作的一個(gè)實(shí)施例中，施加通過(guò)線圈210的電流導(dǎo)致線圈210的運(yùn)動(dòng)(例如，向上或向下，這取決于電流的方向)?？梢杂稍S多裝置或措施控制所提供的電流的大小和方向。例如，使用者可以手動(dòng)地按壓開(kāi)關(guān)、按鈕或其它致動(dòng)器以控制電流。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以由自動(dòng)地調(diào)節(jié)供應(yīng)給線圈的電流的程序或算法(例如自動(dòng)聚焦或變焦距程序或算法)來(lái)控制電流。
[0177]更具體地，在圖2A中，電流是零安培并且線圈處于第一位置，并且膜208也處于第一位置?，F(xiàn)在參看圖2B，電流被施加至線圈210。電流與由磁體204和205及磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁通相互作用，并且所形成的電動(dòng)力將線圈210沿著z軸沿軸向從第一位置移到第二位置。線圈210向第二位置的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)膜208，并且膜208的這種推動(dòng)使儲(chǔ)存器216和218中的填充材料移位，使得膜208向上運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榈谝粌?chǔ)存器216、第二儲(chǔ)存器218以及膜208的相對(duì)形狀被改變，所以這種運(yùn)動(dòng)改變了透鏡的光學(xué)特性。用于膜208的不均勻的材料厚度或硬度也可以被用來(lái)改變透鏡的光學(xué)特性。
[0178]現(xiàn)在參看圖3，描述了透鏡組件300的另一個(gè)實(shí)施例。透鏡組件300包括磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)302、第一磁體304、第二磁體305、保持器306、第一膜308、第二膜309、第一線圈310 (設(shè)置在室327中)、第二線圈311 (設(shè)置在第二室328中)、頂板312、第一孔口 314以及第二孔口 315。室316形成在頂板312(例如玻璃板)和第一膜308之間并且填充有空氣。儲(chǔ)存器318形成在第一膜308和第二膜309之間并且填充有填充材料。第二開(kāi)口 313在組件的底部延伸并且填充有空氣。中央開(kāi)口 330沿軸向(沿z軸方向)延伸穿過(guò)組件300。代表圖像的光線352沿軸向穿過(guò)透鏡結(jié)構(gòu)中的中央開(kāi)口 330。一旦受到透鏡結(jié)構(gòu)的部件的作用，傳感器350 (例如電荷耦合器件(CCD))就接收和感測(cè)圖像。
[0179]孔口 314和315允許空氣流入和流出室327和328，并且線圈310和311在這些室內(nèi)運(yùn)動(dòng)。舉個(gè)例子，當(dāng)線圈310向下移動(dòng)時(shí)，空氣進(jìn)入室327，并且當(dāng)線圈向上移動(dòng)時(shí)，空氣離開(kāi)室327。
[0180]板312可以由玻璃構(gòu)成并且提供光學(xué)校正功能。而且，板312可以防止碎屑進(jìn)入組件300。
[0181]在該實(shí)施例中，使用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)。更具體地，利用位于該透鏡的每一側(cè)的分離的電動(dòng)機(jī)使透鏡(例如第一膜308、儲(chǔ)存器318以及第二膜309)的兩側(cè)變形。當(dāng)室316或開(kāi)口313(當(dāng)該開(kāi)口用蓋或板密封時(shí))中的一個(gè)被氣密密封時(shí)，則可以使透鏡的兩側(cè)(即膜308和309)彼此獨(dú)立地變形。
[0182]磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)302為由第一磁體304和第二磁體305產(chǎn)生的磁通提供路徑。磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)302可以由諸如鐵之類(lèi)的任何適當(dāng)?shù)能洿判圆牧蠘?gòu)成。金屬或其它成分的其它實(shí)施例也是可行的。
[0183]使上部和下部分離的光學(xué)膜308和309由柔性材料制成。膜的中央部分和致動(dòng)器(環(huán)面)部分(附接有線圈310或311之處)可以由一種膜材料制成。然而，在其它實(shí)施例中，膜的致動(dòng)器部分和中央/光學(xué)部分由不同的膜材料構(gòu)成。如本文在別處所述的，膜308、膜309和/或儲(chǔ)存器318可以為整個(gè)系統(tǒng)提供各種反射、折射、衍射以及吸收或?yàn)V色功能。也可以提供功能的其它實(shí)施例。
[0184]線圈310和311是任何的繞線線圈并且可以以各種不同方式構(gòu)造。例如，線圈310或311可以是單線圈或雙線圈。線圈310和311中的線可以具有任何適當(dāng)?shù)囊?guī)格或直徑。線也可以是矩形的或六角形的以改進(jìn)包覆密度。磁體304和305是沿著產(chǎn)生希望的磁通流的方向被極化的任何適當(dāng)?shù)拇朋w。
[0185]保持器306可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，它是由塑料構(gòu)成的部件。保持器306支撐組件的其余構(gòu)件中的一些或全部。
[0186]透鏡(例如膜308、309以及儲(chǔ)存器318)的形狀可以被改變以制造各種類(lèi)型的透鏡。例如，可以產(chǎn)生球面透鏡(例如凸面的和凹面的)、非球面透鏡(例如凸面的和凹面的)、柱面透鏡(例如由方形殼體而不是圓形殼體限定的)、平面透鏡、顯微透鏡(例如顯微透鏡陣列、衍射光柵)以及包括能夠一體形成到或附接到透鏡的光學(xué)活性部分的抗反射涂層(例如納米結(jié)構(gòu))的透鏡。透鏡結(jié)構(gòu)的其它實(shí)施例也是可行的。膜308的不均勻材料厚度或硬度也可以被用來(lái)改變透鏡的光學(xué)特性。
[0187]如圖3所示，膜308、309將填充材料限制在儲(chǔ)存器318中。頂蓋為室316提供氣密密封。底蓋(未不出)也可以密封開(kāi)口 313。
[0188]組件300可以以與上述可調(diào)焦透鏡的任何組合堆疊，諸如與其它可調(diào)焦透鏡和不可調(diào)焦透鏡，濾光鏡以及光學(xué)系統(tǒng)的任何其它組合(包括鏡子、光柵、棱鏡以及光圈)組合。組件300也能與其它元件一起使用。
[0189]在圖3的系統(tǒng)的操作的一個(gè)實(shí)施例中，電流可以被施加到線圈310和311中的一個(gè)或兩個(gè)?？梢杂稍S多裝置或措施控制所提供的電流的大小和方向。例如，使用者可以手動(dòng)地按壓開(kāi)關(guān)、按鈕或其它致動(dòng)器以控制電流。在另一個(gè)實(shí)施例中，電流可以由自動(dòng)地調(diào)節(jié)供應(yīng)給線圈的電流的程序或算法(例如自動(dòng)聚焦程序)控制。電流與磁體的磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生了電動(dòng)力，該電動(dòng)力使線圈中的一個(gè)或兩個(gè)沿著z軸沿軸向運(yùn)動(dòng)。線圈310和/或311的運(yùn)動(dòng)使儲(chǔ)存器318中的填充材料(例如光學(xué)流體)移位，從而改變整個(gè)透鏡形狀。因?yàn)槭?16被密封，所以可以獨(dú)立地控制膜308和309中的每一個(gè)的運(yùn)動(dòng)。
[0190]如本文所述的膜能通過(guò)利用各種方法和制造技術(shù)來(lái)生產(chǎn)。例如，膜可以利用刮刀涂布、幕式淋涂、壓延成型、噴射成型、納米壓印、濺射、熱壓成型、鑄造、旋涂、噴涂和/或化學(xué)自組裝技術(shù)來(lái)形成。其它實(shí)施例是可行的。
[0191]膜也能由各種材料構(gòu)成。例如，膜可以由凝膠(例如，由Litway制造的光學(xué)凝膠0G-1001)、聚合物(例如由道康寧(Dow Corning)制造的聚二甲基娃氧燒(PDMS) Sylgard186或者Neukasil RTV 25)、丙烯酸材料(例如，由3M公司制造的VHB 4910)、聚氨酯和/或彈性體制成，這僅是舉幾個(gè)例子。在這些實(shí)施例中的多數(shù)中，膜由空氣(而非液體或凝膠)能通過(guò)的可滲透材料構(gòu)成。其它實(shí)施例是可行的。
[0192]另外，在一些實(shí)施例中，膜是預(yù)拉伸的。該技術(shù)可以提供改進(jìn)的光學(xué)性能和對(duì)膜的運(yùn)動(dòng)或變形的更快速響應(yīng)。例如，膜可以在彈性張力下以預(yù)拉伸方式安裝。膜可以被分階段拉伸，使得膜的內(nèi)部區(qū)域的彈性張力小于膜的外部區(qū)域中的張力。在其它實(shí)施方式中，不使用預(yù)拉伸。
[0193]現(xiàn)在參看圖4和圖5，描述了用于形成透鏡組件的方法的一個(gè)實(shí)施例。在步驟502 (圖4A)，設(shè)置殼體。舉兩個(gè)示例元件，殼體可以包括磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和塑料保持器。一般而言，本文所述的用于透鏡組件的部件的材料選擇可以被選擇為將本文所述的透鏡組件的可動(dòng)部件之間的摩擦力減到最小。例如，可以使用耐用塑料。
[0194]在步驟504 (圖4B)，膜被聯(lián)接至或連接至殼體。膜可以具有柔性抗反射涂層，該柔性抗反射涂層例如具有一體形成到或附接到透鏡限定膜的柔性材料所成型的納米結(jié)構(gòu)。涂層能具有薄層納米顆粒(例如均勻分布在膜上的薄層上的Si02顆粒)。也可以考慮本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其它涂層。
[0195]在步驟506 (圖4C)，結(jié)構(gòu)被上下翻轉(zhuǎn)，并且被抽成真空。然后將流體(例如油)施加在膜上?？梢酝ㄟ^(guò)各種方法施加流體。例如，可以使用噴墨、分配、泵送和/或定量給料。也可以考慮本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其它方法。
[0196]在步驟508 (圖4D)，蓋(例如玻璃蓋)被聯(lián)接至殼體?？梢酝ㄟ^(guò)膠或一些其它粘合劑或緊固件(例如螺釘、卡扣連接器、超聲焊接、熱熔等)進(jìn)行聯(lián)接。位于透鏡光程中的蓋例如可以是反射的、衍射的、透明的、吸收的、折射的或?yàn)V色器玻璃。它也可以采取任何形狀，包括但不限于棱鏡、透鏡、或顯微結(jié)構(gòu)或納米結(jié)構(gòu)，包括抗反射、抗擦傷以及抗反光涂層。其它實(shí)施例也是可行的。
[0197]在步驟510 (圖4E)，殼體被再次顛倒(翻轉(zhuǎn))并且在頂部出現(xiàn)氣泡。在步驟512 (圖4F)，空氣通過(guò)擴(kuò)散而穿過(guò)膜，使儲(chǔ)存器沒(méi)有或基本上沒(méi)有氣泡。流體室可以通過(guò)各種方法諸如熱熔、膠粘、化學(xué)交聯(lián)、超聲焊接和/或夾緊而被密封。還可以考慮本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其它密封方法。
[0198]現(xiàn)在參看圖6至圖8，描述了透鏡組件600的實(shí)施例。透鏡組件600包括第一線圈架601 (例如L形線圈架)、第二線圈架602 (例如L形線圈架)、第一線圈604、第二線圈605、磁體606、外殼返回結(jié)構(gòu)608、中央芯610、金屬筒612(在剖視圖中呈現(xiàn)為桿)、第一流體透鏡613、第二流體透鏡614、固定透鏡616、光圈部618以及透鏡附接點(diǎn)620。分離的圖像傳感器650接收通過(guò)組件600的圖像。這些實(shí)施例中未示出傳感器650 (例如CXD傳感器)的附件、頂蓋以及另外的校正光學(xué)元件。
[0199]透鏡光圈部618包括開(kāi)口，并且被沿各個(gè)方向固定，并且至少部分地由磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)限定。在該實(shí)施例中，塑料件保持每個(gè)器件并且磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)被嵌入塑料件中。該措施導(dǎo)致比用于具有限定透鏡的邊界的可動(dòng)磁體或線圈的結(jié)構(gòu)高得多的光學(xué)性能。改進(jìn)的光學(xué)性能至少部分由于使用單個(gè)部件以限定大多數(shù)或全部公差結(jié)構(gòu)。另外，光學(xué)性能強(qiáng)烈地依賴透鏡的橫向布置的精確性。
[0200]線圈架601和602可以是將一些或所有的其它組件元件保持就位的任何結(jié)構(gòu)。線圈604和605是由繞線構(gòu)成的任何電線圈。線圈604和605可以例如由卷繞繞線圈架的一部分的線構(gòu)成，或者可以是片式電感器制造的線圈。線圈的其它實(shí)施例也是可行的。線圈架601和602運(yùn)動(dòng)以使透鏡變形。
[0201]磁體606是沿任何適當(dāng)?shù)姆较?例如徑向)被極化的任何永磁體。金屬筒612和外殼返回結(jié)構(gòu)608提供可以由金屬或其它順磁性的/軟磁性材料構(gòu)成的磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)提供用來(lái)產(chǎn)生使線圈運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)力的磁通路線。提供一種措施，該磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可以利用嵌入成型技術(shù)制造。也可以使用其它構(gòu)造技術(shù)。因此，在該實(shí)施例中，兩個(gè)獨(dú)立的線圈被設(shè)置在相同的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中。
[0202]如所述的，使用兩個(gè)獨(dú)立的線圈604和605，并且當(dāng)線圈604和605被激勵(lì)時(shí)使線圈架601和602運(yùn)動(dòng)。線圈架601和602的運(yùn)動(dòng)改變了位于組件的頂部或底部處的透鏡的形狀和光學(xué)特性。例如，透鏡613和614可以由膜和固定板限定，并且線圈架的運(yùn)動(dòng)使儲(chǔ)存器中的填充材料運(yùn)動(dòng)或移位，如本文在別處所述。兩個(gè)可調(diào)焦透鏡613和614被用來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦距效應(yīng)。當(dāng)透鏡613或614中的一個(gè)的特性被改變時(shí)，則另一個(gè)透鏡被調(diào)節(jié)，以使圖像再聚焦在圖像傳感器上。因此，單獨(dú)的可調(diào)透鏡中的任一個(gè)可以用作自動(dòng)聚焦和/或變焦距透鏡。固定的透鏡616可以由玻璃或塑料(或其它適當(dāng)?shù)牟牧?構(gòu)成并且是發(fā)散透鏡，該發(fā)散透鏡用來(lái)減小組件的高度但仍能照射整個(gè)或基本上整個(gè)傳感器650。
[0203]組件600的中央芯610可以由塑料或其它適當(dāng)?shù)牟牧铣尚?，并且是為膜或其它系統(tǒng)部件提供支撐的固定件。中央芯610還限定所有光學(xué)部件的位置。例如，中央芯610限定流體透鏡614和固定透鏡616的位置。中央芯610還可以包括磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的全部或一部分。圖6至圖8的實(shí)施例包括聚焦透鏡(透鏡613)和變焦距透鏡(透鏡614)。提供單個(gè)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。
[0204]板(例如玻璃板，未示出)可以被放置在結(jié)構(gòu)的頂部上。因此，第一流體透鏡系統(tǒng)(即，板、流體儲(chǔ)存器和膜)以及線圈架從組件的頂部向下運(yùn)動(dòng)。相似的流體透鏡系統(tǒng)被設(shè)置在組件的底部。當(dāng)線圈604和605被激勵(lì)時(shí)，它們使線圈架601和602運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的光學(xué)特性。
[0205]在該實(shí)施方式中，所有的固定和光學(xué)特征部都置于在中央芯610中。因此，構(gòu)造組件所需的部件的數(shù)量和復(fù)雜性被最小化。在一些實(shí)施例中，組件的主要成本由透鏡附接圓的公差、光圈、校正透鏡、凹凸透鏡、其它光學(xué)元件以及電荷耦合器件(CCD)傳感器布置所確定。
[0206]關(guān)于圖6至圖8示出的實(shí)施例包括倒置的頂部透鏡。在該情況下，頂部透鏡朝向傳感器向下落下而不是向外朝向物體落下。線圈架的向上力產(chǎn)生透鏡的向下運(yùn)動(dòng)并且向下力產(chǎn)生向上移動(dòng)。該布置可以產(chǎn)生空間、成本以及磁效應(yīng)優(yōu)勢(shì)。然而，在其它方法中流體儲(chǔ)存器向上面朝物體。在這種情況下，線圈/線圈架的向下力產(chǎn)生透鏡上的向上力(例如參見(jiàn)圖1A和圖1B)。
[0207]如圖7所示，組件的外部包括環(huán)622，該環(huán)622是用于上透鏡的上膜的附接點(diǎn)。環(huán)622設(shè)置在成型中央芯610周?chē)?br> [0208]現(xiàn)在參看圖8，示出了由磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)引導(dǎo)的希望的磁通圖的一個(gè)實(shí)施例。該結(jié)構(gòu)用于八磁體結(jié)構(gòu)，但是可以被改變成四磁體結(jié)構(gòu)并且導(dǎo)向結(jié)構(gòu)將被適當(dāng)?shù)刈兏Ｔ摻Y(jié)構(gòu)也可以是具有兩個(gè)板的軸向磁化結(jié)構(gòu)。筒612可以被彎曲并且內(nèi)部(在這些圖中顯示為桿)向內(nèi)運(yùn)動(dòng)。使圓筒612向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)到組件的角部中允許使用嵌入成型連接器，所述嵌入成型連接器可以從底部突出并且形成電路連接。
[0209]中央芯610包含用于整個(gè)組件的大部分固定件，并且外部夾緊結(jié)構(gòu)也用作磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。中央芯610包含底孔。用于校正透鏡結(jié)構(gòu)的固定件也形成在該孔中。舉幾個(gè)例子，中央芯610例如可以包含具有用于極片磁結(jié)構(gòu)的插入件的結(jié)構(gòu)、高精度透鏡限定結(jié)構(gòu)、用于音圈引出線的線敷設(shè)以及用于從單元外連接至電路板的銷(xiāo)的嵌入成型件。
[0210]如圖8所示，磁通線630被如圖所示形成且被引導(dǎo)。磁通線630沿垂直于z軸的方向(軸向)形成并且通過(guò)線圈。這種通過(guò)線圈的磁通的選擇方向產(chǎn)生使線圈運(yùn)動(dòng)所需的希望的(并且最大化)且可利用的電動(dòng)力。
[0211]現(xiàn)在參看圖9，描述了透鏡組件的另一個(gè)實(shí)施例。環(huán)狀結(jié)構(gòu)902 (例如唇部)限定透鏡(例如膜904、填充材料、容器等)。環(huán)狀結(jié)構(gòu)902影響膜904的同心性、平面度、平行度、圓度以及表面光潔度，因此影響透鏡的光學(xué)特性。如同本文在別處討論的實(shí)施例一樣，磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)911 (引導(dǎo)用于磁體的磁通的結(jié)構(gòu))可以根據(jù)希望的結(jié)果被設(shè)置在組件的若干不同部分中。
[0212]該組件包括磁體906、第一線圈908、第二線圈910、圓筒形金屬件912、第一線圈架914以及第二線圈架918。除了其中一個(gè)線圈架向上推而另一個(gè)線圈架向下推以外，圖9的實(shí)施例以和圖6至圖8的實(shí)施例相似的方式操作。
[0213]現(xiàn)在參看圖10，描述了透鏡組件1000的另一個(gè)實(shí)施例。該實(shí)施例具有關(guān)于本文的其它實(shí)施例已經(jīng)描述的類(lèi)似部件。然而，在該實(shí)施例中，磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)被利用以限定透鏡成形點(diǎn)。圖10的實(shí)施例是膜既被推也被拉的推-拉實(shí)施例。還使用軸向極化的磁體。
[0214]組件1000包括磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)1002、磁體1004、線圈1006以及頂板1008。還提供用于任選頂蓋的指示部1001，并且用于膜(未示出)的膜接觸點(diǎn)1010被附接至線圈和磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)1002。與圖1A和圖1B的實(shí)施例相似地完成組件1000的使膜運(yùn)動(dòng)的操作。
[0215]現(xiàn)在參看圖11至圖16，示出了透鏡組件1100，其中磁體被設(shè)置在磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的角部處并且被沿徑向極化。應(yīng)當(dāng)理解，這些圖中相似的附圖標(biāo)記指的是相似的元件(例如，圖11中的元件1116和圖12中的元件1216相同等等)。該實(shí)施例可以減小透鏡的總的高度和/或直徑并且對(duì)于需要緊湊尺寸的應(yīng)用特別有利。另外，該實(shí)施例可構(gòu)造成聯(lián)接至截面形狀是方形(或矩形)的圖像傳感器。
[0216]組件1100包括磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)1102、線圈1104、第一磁體1116、第二磁體1118、第三磁體1120、第四磁體1122、線圈架1106、柔性觸片1128以及形成在膜1110和板1112之間的儲(chǔ)存器1108。透鏡成形器套筒1114固定并限定膜1110?？刂圃?124被用來(lái)控制線圈1104中的電流。如前所述，控制元件1124可以是由使用者手動(dòng)地調(diào)節(jié)的任何致動(dòng)器(例如，按鈕、開(kāi)關(guān)、旋鈕等)或者基于例如接收到的圖像的特性自動(dòng)調(diào)節(jié)電流的控制程序(例如自動(dòng)聚焦或變焦距算法)?？梢蕴峁┎煌目刂圃钥刂撇煌耐哥R。
[0217]磁體在組件1100的角部的布置可以通過(guò)利用將磁化的磁體自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)到磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)中來(lái)進(jìn)行。這也可以手動(dòng)地進(jìn)行并且隨后被磁化。磁體1116、1118、1120和1122在角部的定位還為將線圈線引導(dǎo)出殼體提供了更多的自由度。具體地，可以在殼體的不存在磁體一側(cè)將線引出殼體?？梢栽跉んw的平面?zhèn)刃纬瑟M縫以提供用于通風(fēng)。為了說(shuō)明線圈的運(yùn)動(dòng)，可以將線圈線連接至被引導(dǎo)到外面的柔性彈簧觸片。另選地，在另一個(gè)實(shí)施例中，線圈線的柔性可以被用來(lái)將線引導(dǎo)到一體形成到透鏡的殼體內(nèi)的固定電觸片，如圖16所見(jiàn)。
[0218]本文所用的任何實(shí)施例中的部件的形狀和構(gòu)造也可以被改變。另外，在圖11至圖16的實(shí)施例中，兩個(gè)相反極化的磁體可以被用于四個(gè)角部中的每一個(gè)角部，從而消除了對(duì)磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)中的至少一些部分或者乃至大部分的需要。抗反射(AR)涂層可以用在組件的各種結(jié)構(gòu)上以便當(dāng)光通過(guò)組件時(shí)減少光的反射。
[0219]可以執(zhí)行使線圈架形狀與流體保持結(jié)構(gòu)相匹配。使形狀相匹配有助于或減小總的部件尺寸，改善沖擊性能，并且減小使結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所需的總的力。
[0220]通過(guò)利用大體上方形的線圈架，線圈架的軸向位移可以被減小到由透鏡成形器套筒1114限定的光學(xué)活性透鏡部分的直徑的約10%。當(dāng)例如需要透鏡從透鏡半徑的約10%變形到透鏡半徑的約70%時(shí)，這可證明是有利的。
[0221]如所示的，第一磁體1116、第二磁體1118、第三磁體1120以及第四磁體1122位于組件的角部，并且磁體被沿著箭頭1330的方向徑向向內(nèi)磁化。而且，如所示的，線圈的線被直接粘結(jié)到與塑料線圈架相連接的柔性金屬觸片。這防止了在線被從繞線機(jī)取出后線的復(fù)雜附接。
[0222]如所述的，所提供的音圈電機(jī)結(jié)構(gòu)具有位于角部中的四個(gè)三角形磁體。這種設(shè)計(jì)減小了組件的高度、寬度以及長(zhǎng)度。因?yàn)榭梢员苊夂癜逅詼p小了高度。矩形設(shè)計(jì)允許與矩形形狀的傳感器相匹配。透鏡成形器套筒1114允許減小在金屬返回結(jié)構(gòu)上的公差，同時(shí)維持透鏡限制結(jié)構(gòu)的精度。這減小了組件的制造成本。如圖15和圖16所示，利用線圈線的柔性以電連接至電導(dǎo)體，可以采用另選線圈連接措施。
[0223]現(xiàn)在參看圖17A和圖17B，描述了透鏡組件1700的另一個(gè)實(shí)施例。該組件包括上柔性透鏡1702、雙凹面透鏡1704、下柔性透鏡1706以及紅外(IR)濾光片1708。隔離件1710將組件1700的不同部分分離。
[0224]組件1700可以利用由至少一個(gè)可調(diào)焦透鏡(例如，用于自動(dòng)聚焦)組成單獨(dú)的可調(diào)透鏡(例如透鏡1702和1706)的任何組合，或者與其它可調(diào)焦透鏡或其它硬的光學(xué)元件(諸如透鏡、濾光器、漫射器、光學(xué)光圈以及其它實(shí)施例)結(jié)合的多個(gè)透鏡(例如，具有可行的變焦距特征)。透鏡在透鏡鏡筒中的堆疊可以允許簡(jiǎn)單的組裝和成本降低。另外，可以通過(guò)在外透鏡鏡筒內(nèi)設(shè)置狹槽以將電觸片從透鏡鏡筒引出而引導(dǎo)到控制集成電路。
[0225]現(xiàn)在參看圖18和圖19，描述了將膜1801附接到線圈架1804的一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，線圈架是供線圈卷繞的結(jié)構(gòu)。線圈1802當(dāng)被通電時(shí)運(yùn)動(dòng)，從而由于線圈電流與由磁體1806產(chǎn)生的由磁通導(dǎo)向路徑引導(dǎo)的磁場(chǎng)的相互作用而使線圈架1804運(yùn)動(dòng)。膜1801和罩1810是位于由標(biāo)識(shí)符1808表不的角度的位置。
[0226]通過(guò)將透鏡薄膜捕獲系統(tǒng)縮進(jìn)、插入或以其它方式設(shè)置到線圈架或成型磁體內(nèi)，來(lái)提供低輪廓組件，該低輪廓組件可以不在組件的填充階段保留氣泡。此外，可以在適當(dāng)?shù)奈恢煤附颖…h(huán)用于固定連接。在一些實(shí)施例中，在透鏡的液體側(cè)存在膜和罩的大約90度的相接。然而，在圖18所示的實(shí)施例中，角1808更接近于大約180度。因?yàn)榭梢源嬖?.5mm半徑(當(dāng)膜被定位在罩1810和線圈架1804之間時(shí))，所以仍將存在輕微凹痕(或罩和膜之間的某些小的角度)，但是該角度將比在其它實(shí)施例中的小得多。
[0227]罩1810捕獲位于該罩1810和線圈架1804之間的膜。線圈架1804的彎曲部1812有助于避免在儲(chǔ)存器中產(chǎn)生或形成氣泡。盡管可應(yīng)用到多種類(lèi)型的透鏡組件，但是該實(shí)施例在利用推拉膜的透鏡組件中特別有用。通道表示一路徑，該路徑產(chǎn)生圍繞膜的路徑?？妆硎敬檀┎坎⑶以趫D20B示出。
[0228]現(xiàn)在參看圖20A、圖20B以及圖21，描述了透鏡組件的另一個(gè)實(shí)施例。膜2002在位置2004和2006之間運(yùn)動(dòng)，并且在板2010和膜2002之間形成儲(chǔ)存器2008。線圈2012被通電并且產(chǎn)生的電磁力推動(dòng)線圈2012抵靠膜2002。如在圖20B中特別示出的，當(dāng)發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體被從儲(chǔ)存器的第一部分2016經(jīng)由膜2002中的通道(例如孔)2014交換到儲(chǔ)存器中的第二部分2018。
[0229]在圖20A和圖20B的實(shí)施例中，儲(chǔ)存器被分開(kāi)在不同部分之間。為了連接這些部分，在膜中設(shè)置通道2014，該通道2014影響流體在膜周?chē)⒃趦?chǔ)存器的不同部分之間的運(yùn)動(dòng)。通道2014在膜中可以被定位在任何豎直位置。在替代實(shí)施例中，可以使用獨(dú)立的膜而不設(shè)置通道。當(dāng)使用獨(dú)立的膜時(shí)，儲(chǔ)存器位置可以完全與透鏡位置無(wú)關(guān)。因?yàn)榱黧w例如被擠壓，所以儲(chǔ)存器可以位于任何位置并被沿任何方位擠壓。
[0230]在圖21的實(shí)施例中，與圖20A和圖20B的實(shí)施例相比，儲(chǔ)存器被降低。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)被布置成使得線圈2012正好在膜的初始曲線的切線2100下方。例如，和前述實(shí)施例相t匕，電動(dòng)機(jī)可以運(yùn)動(dòng)半毫米的距離。因此，提供高度可以小于1mm的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，線圈架形狀被最優(yōu)化以通過(guò)小的行程實(shí)現(xiàn)大的透鏡變形。線圈架結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化在本說(shuō)明書(shū)的別處被進(jìn)一步論述。
[0231]現(xiàn)在參看圖22A、圖22B、圖23A、圖23B以及圖23C，描述了透鏡組件的實(shí)施例，其中音圈電動(dòng)機(jī)由壓電致動(dòng)器代替。代替使用音圈電動(dòng)機(jī)，這些實(shí)施例使用行進(jìn)的壓電致動(dòng)器(也稱(chēng)為壓電電動(dòng)機(jī))使透鏡變形。通過(guò)利用粘滑效應(yīng)，可以將小的壓電運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為大的行進(jìn)距離。
[0232]壓電致動(dòng)器2202包括具有壓電體2206的滑塊2204。透鏡限定套筒2208裝配到滑塊2204內(nèi)并且附接至覆蓋儲(chǔ)存器2212的膜2210。在膜2210和玻璃蓋2211之間形成儲(chǔ)存器2212。殼體蓋2214裝配在整個(gè)組件上方。壓電元件2206的致動(dòng)器使滑塊2204上下運(yùn)動(dòng)以撞擊膜2210，并且通過(guò)該撞擊改變膜2210的形狀。在組件的底部設(shè)置蓋(例如玻璃)。
[0233]如在圖23A至圖23C中具體示出的，壓電元件被固定到滑塊2204。另選地，可以使用單個(gè)壓電環(huán)?；瑝K2204上下行進(jìn)而使儲(chǔ)存器2212中的液體移位，并由此改變透鏡的形狀。
[0234]這些實(shí)施例示出了利用壓電致動(dòng)器元件2206使滑塊2204沿豎直路徑運(yùn)動(dòng)。如所示的，壓電致動(dòng)器元件2206設(shè)置成環(huán)形，其中單獨(dú)的帶被一體形成到殼體中或運(yùn)動(dòng)部件上。利用壓電致動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)在于可以通過(guò)壓電致動(dòng)器元件2206提供相對(duì)大的力。另外，當(dāng)使滑塊2204上下運(yùn)動(dòng)時(shí)這些壓電致動(dòng)器可以僅需要電力。一旦達(dá)到規(guī)定的焦距，滑塊2204和壓電元件2206就保持固定就位而不利用任何附加電力。
[0235]現(xiàn)在參看圖24至圖30，描述了透鏡組件2400的另一個(gè)實(shí)施例。雙線圈2402當(dāng)被激勵(lì)時(shí)擠壓線圈架2404。線圈架2404是圓筒形的并且該形狀減小摩擦。柔性觸片2406激勵(lì)線圈。磁體2408圍繞線圈2402定位?，F(xiàn)在參看圖30，線圈架2402限定膜2410的形狀。透鏡成形器套筒2412附接至膜2410。蓋2416的底板對(duì)在膜2410和板2416之間形成的儲(chǔ)存器2414進(jìn)行密封。因?yàn)橥哥R限定結(jié)構(gòu)的軸向運(yùn)動(dòng)不但使液體能在線圈架下移位而且改變透鏡限定結(jié)構(gòu)和蓋2416的底板之間的距離，所以這些實(shí)施例提供了緊湊的組件。這導(dǎo)致增強(qiáng)的光學(xué)效果。在另一個(gè)實(shí)施例中，磁體可以被成一定角度(并且依照需要沿徑向或非徑向)極化。
[0236]現(xiàn)在再次參看圖25和圖26，示出了類(lèi)似于圖24的實(shí)施方式。這里，上線圈被順時(shí)針卷繞并且下線圈被逆時(shí)針卷繞。從上線圈到下線圈設(shè)置跳線2413。弓形表面2415提供線圈架和透鏡成形器(例如金屬圓筒)之間較小的摩擦和接觸。另選地，可以在運(yùn)動(dòng)軸線上放置肋。由于儲(chǔ)存器中的恒壓，因此膜有助于保持線圈架垂直于透鏡成形器的相對(duì)位置。為了實(shí)現(xiàn)沿兩個(gè)方向的電流，線在跳線點(diǎn)處轉(zhuǎn)向。
[0237]現(xiàn)在具體參看圖27、圖28以及圖29，描述了基于透鏡組件的設(shè)計(jì)的磁通分布圖調(diào)節(jié)。圖27示出了磁通分布圖的實(shí)例，其中未將圓筒形鋼筒(例如圖6中橫截面示出為桿的的圓筒612)用作磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。在圖6的實(shí)施例中，兩個(gè)線圈架沿不同方向運(yùn)動(dòng)。在圖25至圖29的本實(shí)施例以及圖6中，利用徑向向內(nèi)和向外的磁通。然而，在圖25至圖29的實(shí)施例中，線圈架沿一個(gè)相同方向運(yùn)動(dòng)并且線圈繞組改變方向使得力僅沿一個(gè)方向起作用。
[0238]圖28示出了在磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)中使用鋼筒的實(shí)施例。圖29示出了磁通分布圖的實(shí)施例，其中磁體被成一定角度極化，這改變了磁化方向。在所有這些實(shí)施例中，線圈被卷繞在線圈架上。在圖29的實(shí)施例中，線圈具有250個(gè)繞組，被通電到100毫安培，并且使用陶質(zhì)磁體。
[0239]現(xiàn)在參看圖31，描述了透鏡組件的另一個(gè)實(shí)施例。透鏡限定點(diǎn)3102出現(xiàn)在膜從完全變形位置3104運(yùn)動(dòng)到最小變形位置3105的情況下。結(jié)構(gòu)3107被斜切并且壓靠在膜上(為了清楚起見(jiàn)在圖31中抬高示出該結(jié)構(gòu)；但它被壓靠在膜上)。斜切可以產(chǎn)生本措施中的各種優(yōu)點(diǎn)。例如，如果膜和組件之間的接觸點(diǎn)被成形為使它具有一個(gè)或更多個(gè)斜面，則它可以提供更可測(cè)部分。多個(gè)斜面也可以減小與透鏡限定點(diǎn)3102的半徑3113相關(guān)聯(lián)的誤差。斜面也可以具有不同形狀，諸如圓形、橢圓形或方形。
[0240]如圖31所示，設(shè)置第一斜面3106，第一斜面3106位于透鏡的在完全高度處的位置的正上方，并且該第一斜面3106在低位置和高側(cè)與膜相匹配。還具有第二斜面1309和第三斜面1311。透鏡在其變形時(shí)可以接觸第二斜面1309和第三斜面1311中的一些或全部而不接觸第一斜面3106。然而，透鏡限定點(diǎn)3102保持不變。
[0241]透鏡限定點(diǎn)實(shí)際上可以是半徑(即，長(zhǎng)度)。無(wú)論透鏡限定點(diǎn)3102是單點(diǎn)還是弧(長(zhǎng)度)，該點(diǎn)都能根據(jù)透鏡成形器的形狀而運(yùn)動(dòng)或保留在固定位置處。具有單個(gè)斜面的實(shí)施例可以用金屬制造，而使用多個(gè)斜面的實(shí)施例可以用塑料制造。
[0242]現(xiàn)在參看圖32，描述了透鏡組件3200的另一個(gè)實(shí)施例。組件3200包括透鏡成形器(例如塑料部件)3202、膜3204、線圈3206、金屬推動(dòng)器3208、殼體(例如塑料殼體)3210、金屬殼體3212以及蓋(例如玻璃蓋)3214。蓋3214和膜3204限定儲(chǔ)存器3216。在該實(shí)施例中，不使用磁體。
[0243]金屬推動(dòng)器3208和金屬殼體3212由磁性可滲透材料或軟磁性材料構(gòu)成，并且在極化中被磁化使得當(dāng)電流流過(guò)線圈3206時(shí),金屬推動(dòng)器3208向上或向下運(yùn)動(dòng)。獲得校正過(guò)的響應(yīng)，其中推動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)與電流的振幅成比例而與電流方向無(wú)關(guān)。例如，在O安培下，裝置處于靜止位置。在+0.1安培和-0.1安培下裝置運(yùn)動(dòng)到相同的關(guān)閉位置。金屬推動(dòng)器3208通過(guò)粘合劑、緊固件或一些其它裝置附接到膜3204。其余部件的特性已經(jīng)在本文的別處論述過(guò)而在這里將不再進(jìn)一步論述。
[0244]在操作中，線圈3206被固定并且當(dāng)被激勵(lì)時(shí)金屬推動(dòng)器3208被向下拉。因此，儲(chǔ)存器3216中的填充材料(例如，光學(xué)流體)被移位，膜3204改變形狀，并且透鏡(膜3204、填充材料、板3212)的光學(xué)特性被調(diào)節(jié)。
[0245]更具體地，當(dāng)沒(méi)有電流流過(guò)線圈3206時(shí)，不存在磁場(chǎng)并且沒(méi)有磁場(chǎng)流過(guò)金屬殼體3212 (由磁性可滲透材料或軟磁性材料構(gòu)成)。當(dāng)電流流過(guò)線圈3206時(shí)，閉合磁通建立在金屬部分中并且該磁通流過(guò)金屬殼體3212和金屬推動(dòng)器3208。金屬推動(dòng)器3208和金屬殼體3212之間所形成的吸引力使膜3204在外環(huán)中變形，導(dǎo)致膜3204的中央的、光學(xué)活性部分的改變。
[0246]關(guān)于圖32描述的實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，因?yàn)闆](méi)有使用永磁體，所以不會(huì)發(fā)生永磁體卡住(snap-1n)。一般而言，當(dāng)磁體被定位得太靠近時(shí),磁體和金屬之間的吸引力大于阻止磁體和金屬匯合的膜和彈性膜的保持力。一旦這種情況發(fā)生，就發(fā)生“卡住”，并且當(dāng)電流被去除時(shí)，磁體和金屬通常不能再(通過(guò)它們自己)動(dòng)作來(lái)分離它們自身，意味著裝置被鎖定在固定位置。圖32的構(gòu)造防止了發(fā)生卡住，并且如果確實(shí)發(fā)生了卡住，則允許容易地解除卡住。
[0247]如所示出的，不需要永磁體而使該措施制造便宜。線圈3206被固定在殼體中并且不運(yùn)動(dòng)。這使線圈抗震并且易于與內(nèi)部和外部部件或裝置進(jìn)行電連接。另外，透鏡成形器3202被固定，以提供高的光學(xué)性能。
[0248]現(xiàn)在參看圖33，描述了透鏡組件3300的另一個(gè)實(shí)施例。組件3300包括透鏡成形器(例如未被磁化的塑料部件)3302、膜3304、線圈3306、金屬推動(dòng)器3308、磁體3310、金屬殼體3312以及蓋(例如玻璃蓋)3314。蓋3314和膜3304限定儲(chǔ)存器3316。彈性橡膠密封件3318被定位在金屬推動(dòng)器3308和線圈3306之間。該彈性橡膠密封件3318被用作密封元件，也用于防止“卡住”。
[0249]在該實(shí)施例中，使用在金屬殼體3312和金屬推動(dòng)器3308中產(chǎn)生恒定磁通的永磁體3310。這導(dǎo)致金屬推動(dòng)器3308和金屬殼體3312的永久引力。
[0250]金屬推動(dòng)器3308以極化模式被磁化，使得當(dāng)電流流過(guò)線圈3306時(shí)(并且取決于電流的方向)并且由于由磁體3310產(chǎn)生的磁場(chǎng),金屬推動(dòng)器3308向上或向下運(yùn)動(dòng)。金屬推動(dòng)器3308通過(guò)粘合劑、緊固件或一些其它裝置被附接至膜3304。其余部件的特性已經(jīng)在本文別處論述過(guò)并且這里將不再進(jìn)一步論述。
[0251]在操作中，線圈3306被固定并且當(dāng)被激勵(lì)時(shí)金屬推動(dòng)器3308運(yùn)動(dòng)。因此，儲(chǔ)存器3316中的填充材料(例如光學(xué)流體)被移位，膜3304改變形狀，并且透鏡(膜3304、儲(chǔ)存器3316、板3312)的光學(xué)特性被調(diào)節(jié)。
[0252]更具體地，金屬殼體3312和金屬推動(dòng)器3308之間的初始距離由彈性橡膠密封件3318限定，該彈性橡膠密封件3318抵抗金屬推動(dòng)器3308和磁體3310的吸引力。當(dāng)電流流過(guò)線圈3306時(shí)，可控場(chǎng)被疊加在DC (直流)場(chǎng)之上。根據(jù)電流方向，金屬推動(dòng)器3308和磁體3310之間的引力增大或減小。當(dāng)金屬推動(dòng)器3308和磁體3310之間的距離減小時(shí)，為避免卡住，彈性橡膠密封件3318被調(diào)節(jié)成使得壓縮橡膠所需的力增加到大于金屬推動(dòng)器3308和磁體3310之間的吸引力。
[0253]如所示出的，不存在可動(dòng)線圈因此不存在關(guān)于引出線的問(wèn)題。透鏡可以被沿兩個(gè)方向調(diào)整，意味著金屬推動(dòng)器3308上的力通過(guò)控制電流可以被增大或減小。彈性橡膠密封件3318中所用的橡膠被選擇成足夠硬以防止發(fā)生卡住。通過(guò)將非磁性元件在防卡住的距離處放置在金屬中也可以防止卡住。
[0254]現(xiàn)在參看圖34，描述了透鏡組件3400的另一個(gè)實(shí)施例。組件3400包括膜3404、線圈3406、金屬推動(dòng)器3408、磁體3410、金屬殼體3412以及蓋(例如玻璃蓋)3414。蓋3414和膜3404限定儲(chǔ)存器3416。彈性橡膠密封件3418被定位在金屬推動(dòng)器3308和線圈3406之間。在該實(shí)施例中，金屬推動(dòng)器3408限定膜3404的形狀。與圖32和圖33的實(shí)施例相t匕，沒(méi)有使用透鏡成形器，從而提供較小的形狀因子。彈性橡膠密封件3418可以被構(gòu)造成使得金屬推動(dòng)器3408保持良好地居中并且防止了卡住。在該實(shí)施例中，當(dāng)施加電流時(shí)透鏡的位置和形狀改變。
[0255]金屬推動(dòng)器3408在極化中被磁化，使得當(dāng)電流流過(guò)線圈3406時(shí)(并且取決于電流的方向)并且由于由磁體3410產(chǎn)生的磁場(chǎng)，金屬推動(dòng)器向上或向下運(yùn)動(dòng)。金屬推動(dòng)器3408通過(guò)粘合劑、緊固件或一些其它裝置被附接至膜3404。
[0256]在操作中，線圈3406被固定并且當(dāng)被激勵(lì)時(shí)金屬推動(dòng)器3408運(yùn)動(dòng)。因此，儲(chǔ)存器3416中的填充材料(例如光學(xué)流體)被移位，膜3404改變形狀，并且透鏡(膜3404、儲(chǔ)存器3416、板3412)的光學(xué)特性被調(diào)節(jié)。
[0257]現(xiàn)在參看圖35，描述了透鏡組件3500的另一個(gè)實(shí)施例。組件3500包括透鏡成形器(例如金屬部件)3502、膜3504、線圈3506、金屬殼體3512以蓋(例如玻璃蓋)3514。蓋3514和膜3504限定儲(chǔ)存器3516。在該實(shí)施例中，不使用磁體和金屬推動(dòng)器。在金屬透鏡成形器3502和線圈3506之間定位彈性密封件3518。金屬透鏡成形器3502被附接至膜3504并且限定膜3504。與圖32的實(shí)施例相比，不使用透鏡成形器，從而提供較小的形狀因子。另外，彈性橡膠密封件3518可以被構(gòu)造成使得金屬推動(dòng)器3508保持良好居中并且防止卡住。在該實(shí)施例中，當(dāng)施加電流時(shí)透鏡的位置和形狀改變。
[0258]金屬透鏡成形器3502以極化模式被磁化，使得當(dāng)電流流過(guò)線圈3506時(shí)，金屬透鏡成形器3502運(yùn)動(dòng)。金屬透鏡成形器3502通過(guò)粘合劑、緊固件或一些其它裝置被附接至膜3504。其余部件的特性已經(jīng)在本文別處論述過(guò)并且這里將不再進(jìn)一步論述。
[0259]在操作中，線圈3506被固定并且當(dāng)被激勵(lì)時(shí)金屬透鏡成形器3502被向下拉動(dòng)。因此，儲(chǔ)存器3516中的填充材料(例如光學(xué)流體)被移位，膜3504改變形狀，并且透鏡(膜3504、儲(chǔ)存器3516、板3512)的光學(xué)特性被調(diào)節(jié)。
[0260]現(xiàn)在參看圖36，描述了透鏡組件3600的另一個(gè)實(shí)施例。組件3600包括透鏡成形器(例如金屬部件)3602、膜3604、線圈3606、金屬殼體3612以及蓋(例如玻璃蓋)3614。蓋3614和膜3604限定儲(chǔ)存器3616。在該實(shí)施例中，不使用磁體和金屬推動(dòng)器，并且線圈3606和金屬透鏡成形器3602位于膜3604的同一側(cè)。在金屬透鏡成形器3602和線圈3606之間定位彈性密封件3618。透鏡成形器3602被附接至膜3604并且限定膜3604。為了將高度減到最小，金屬透鏡成形器3602被設(shè)置在柔性膜3604的側(cè)面上。膜3604可以被附接至金屬殼體3612以容易地密封透鏡中的液體，或者彈性橡膠密封件3618可以被用作密封材料。在該實(shí)施方式中，當(dāng)施加電流時(shí)，透鏡的位置和形狀改變。
[0261]金屬透鏡成形器3602在極化中被磁化使得當(dāng)電流流過(guò)線圈3606時(shí)，金屬透鏡成形器3602運(yùn)動(dòng)。電流的振幅決定透鏡成形器3602的運(yùn)動(dòng)。金屬透鏡成形器3602和線圈3606通過(guò)粘合劑、緊固件或一些其它裝置附接至膜3604。其余部件的性質(zhì)已經(jīng)在本文別處論述過(guò)并且這里將不再進(jìn)一步論述。
[0262]在操作中，線圈3606不與圖32至圖35的實(shí)施例一樣被固定而是隨著透鏡成形器3602運(yùn)動(dòng)。當(dāng)線圈3606被激勵(lì)時(shí)，金屬透鏡成形器3602被向下拉動(dòng)。因此，儲(chǔ)存器3616中的填充材料(例如光學(xué)流體)被移位，膜3604改變形狀，并且透鏡(膜3604、儲(chǔ)存器3616、板3612)的光學(xué)特性被調(diào)節(jié)。
[0263]如所述的，本措施提供各種優(yōu)點(diǎn)。此外，由本文所述的措施中的任何一個(gè)所提供的耐磨性與前述系統(tǒng)的耐磨性相比更好。因?yàn)樵S多透鏡組件常常需要提供100，000運(yùn)行周期以滿足工業(yè)的或政府的要求，所以，由于塑料的耐久性因此用于組件部件中的許多部件的塑料結(jié)構(gòu)很可能確保如此構(gòu)造的組件部件不會(huì)發(fā)生故障。然而，也可以使用其它材料。
[0264]在如本文所描述的一些只推透鏡(push-only lens)中，線圈將不需要與透鏡連續(xù)接觸。音圈可以被卷繞在線圈架上或被封裝，使得它能浮動(dòng)并且間斷性地擦入(rub-1n)電動(dòng)機(jī)空隙中。構(gòu)造公差以能夠使線圈架/涂層在電動(dòng)機(jī)上摩擦并且不摩擦線圈。
[0265]線圈接近電動(dòng)機(jī)可以有助于使當(dāng)組件被碰撞、移動(dòng)或震動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊問(wèn)題最小化。這些措施的優(yōu)點(diǎn)在于線圈接近電動(dòng)機(jī)壁可以允許組件起作用而無(wú)需一次性的固定件。
[0266]將透鏡限定結(jié)構(gòu)用作磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)允許使可以使用的金屬和磁體的數(shù)量最大化，因而允許使由可動(dòng)線圈產(chǎn)生的力最大化，因而使功率消耗減到最小化。此外，將磁性構(gòu)件用作透鏡組件的殼體的一部分允許容易組裝而不需要膠，從而使組裝更容易并且成本更低。
[0267]在本文所描述的措施中所用的可動(dòng)線圈防止磁體粘到金屬結(jié)構(gòu)。如果可動(dòng)永磁體被連接至可變形膜并且發(fā)生強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊時(shí)，磁體會(huì)永久地粘到金屬結(jié)構(gòu)(卡住)，從而導(dǎo)致透鏡發(fā)生故障。借助于可動(dòng)線圈通過(guò)本文所述的措施可以避免這個(gè)問(wèn)題。
[0268]對(duì)于變焦距模塊，采用兩個(gè)可調(diào)透鏡并且允許獨(dú)立控制兩個(gè)透鏡。當(dāng)使用多個(gè)可動(dòng)磁體代替可動(dòng)線圈時(shí)不是這種情形。
[0269]此外，因?yàn)橥哥R膜用作彈性件，所以通過(guò)改變流過(guò)線圈的電流可以容易地控制膜變形。另外并且如所述的，制造過(guò)程非常簡(jiǎn)單，特別是在采用透鏡從平面形狀變形成氣囊的情況下。
[0270]現(xiàn)在共同參看圖37A至圖37T，描述了透鏡組件3700的另一個(gè)實(shí)施例。透鏡組件3700包括頂膜3702、底膜3703、芯組件3704、殼體基座組件3706、最終蓋組件3708、襯墊3710(以提供組件3700中的元件的減震并且可以由諸如硅膠之類(lèi)的任何適當(dāng)?shù)娜嵝圆牧蠘?gòu)成)、頂部電動(dòng)機(jī)組件3712以及底部電動(dòng)機(jī)組件3714。組件3700被構(gòu)造成實(shí)現(xiàn)最佳公差結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。通過(guò)附加的或涉及的元件的最小數(shù)目來(lái)對(duì)組件3700中的一些或所有光學(xué)元件進(jìn)行標(biāo)記或標(biāo)引。
[0271]如圖37K、圖37L以及圖37T所示，頂膜3702和底膜3703類(lèi)似于本文所述的其它膜。在這些實(shí)施例中的許多中，膜3702和3703至少部分地可透空氣。當(dāng)完全變形時(shí)，膜3702已經(jīng)被沿向上方向運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)完全變形時(shí)，膜3703已經(jīng)被沿向下方向運(yùn)動(dòng)。膜的其它特征已經(jīng)在本文中在前論述過(guò)并且這里將不再進(jìn)一步討論。
[0272]具體地如圖37B和圖37J所示，芯組件3704包括頂部透鏡蓋3720 (例如由玻璃或一些其它透明材料構(gòu)成)、頂部透鏡光圈部3722 (包括光圈或開(kāi)口 3723)、中央透鏡片3724、底部透鏡光圈部3726(包括光圈或開(kāi)口 3727)以及底部玻璃蓋3728。如圖37C具體所示，頂膜3702裝在芯組件3704上并且可以通過(guò)粘合劑(例如膠)或一些緊固件裝置附接。
[0273]如圖37S所示，中央透鏡片3724包括校正透鏡3780 (例如在一個(gè)實(shí)施例中具有大約3mm的直徑)、光圈保持特征部3782 (用于保留和保持其中一個(gè)光圈部)、保持特征部3783(用于保持蓋)、孔口 3784(用于從中央透鏡片3724的內(nèi)部釋放空氣)、自動(dòng)操縱點(diǎn)3785(用于組件的標(biāo)引/對(duì)準(zhǔn)，例如用于附接至其它部分)、儲(chǔ)存器3785(在儲(chǔ)存器的底部具有蓋)以及膜附接面3786。光圈部和蓋被應(yīng)用于中央透鏡片3724以形成芯組件3704。應(yīng)當(dāng)理解，圖37S僅示出了中央透鏡片3724的一側(cè)并且相同的特征也存在于中央透鏡片3724的底部(用于底部流體可調(diào)透鏡)。
[0274]中央透鏡片3724可以形成為外殼的一部分，這允許低部件數(shù)、低成本以及較高的公差。如所述的，該結(jié)構(gòu)包括用于兩個(gè)流體可調(diào)透鏡中的每一個(gè)的兩個(gè)儲(chǔ)存器。
[0275]還如所述的，可以使用標(biāo)引特征部(例如四個(gè)孔，每一側(cè)具有兩個(gè)孔以允許容易地組裝)。還設(shè)置孔口以在真空組裝過(guò)程期間允許空氣逸出并且當(dāng)溫度較冷時(shí)防止截留的濕空氣冷凝。中央透鏡片的底面附接至底部透鏡成形器3762以限定用于底膜3703的光學(xué)容限。
[0276]頂部透鏡光圈部3722和底部透鏡光圈部3726由諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)的材料構(gòu)成并且具有分別貫穿延伸的光圈3723和3727。在這些措施中的許多措施中材料被染上黑色。
[0277]如圖37D和圖37N所示，底部電動(dòng)機(jī)組件3714包括線圈3730、線圈架3731、磁體3732以及磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)3734。如圖37E和圖37M所示，頂部電動(dòng)機(jī)組件包括線圈3740、線圈架3741、磁體3742以及磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)3744。為使線圈行程最小化，線圈架3731和3741圍繞組件3700的光學(xué)部件。
[0278]如所示出的，電動(dòng)機(jī)包括L形(橫截面)的八邊形磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)3734和3744。該構(gòu)造產(chǎn)生用于組件的磁性結(jié)構(gòu)，該磁性結(jié)構(gòu)是緊湊的并且提供磁體的較高操作點(diǎn)以允許即使在高溫下也使用較高的產(chǎn)能磁體(energy product magnet)。
[0279]如圖37F和圖371所示，最終蓋組件3708包括保護(hù)蓋3750和透鏡成形器3752。如圖37G和圖37H所示，殼體基座組件3706包括凹凸透鏡3760和底部透鏡成形器3762。
[0280]頂部透鏡成形器3752包括各種特征部。例如，力對(duì)準(zhǔn)肋3753迫使頂部電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)就位并且使頂板與結(jié)構(gòu)的其余部分對(duì)準(zhǔn)。肋還提供將電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)推入凝膠襯墊的力。該特征部使頂蓋的應(yīng)力最小化并且有助于維持透鏡成形器的良好公差。透鏡形成特征部還利用孔口 3754提供氣壓釋放。槽口 3755提供與組件的其它部分的線圈對(duì)準(zhǔn)特征部。線圈架的內(nèi)徑與透鏡成形器3752的外徑3756對(duì)準(zhǔn)。透鏡成形器3752包括蓋玻璃對(duì)準(zhǔn)特征部(例如呈環(huán)的形式)。還提供底切部以支持將透鏡成形器3752膠粘到膜。這些特征部也可以被包括在底部透鏡成形器3762中。
[0281]在這些實(shí)施方式中的許多中，使線圈架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造(例如，形狀和尺寸)最優(yōu)化。在這方面并且如圖370所示，線圈架3741被成形(橫截面)為略微像“T”。根據(jù)各種參數(shù)使線圈架的形狀最優(yōu)化。首先，需要使線圈/線圈架移位的力足夠大以使線圈架3741和線圈3740運(yùn)動(dòng)并且移位足夠的流體以使透鏡完全變形。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)膜3702被移位時(shí)，線圈3740被布置/放置在高磁場(chǎng)區(qū)域中?？梢员蛔顑?yōu)化的另一個(gè)參數(shù)是線圈架3741的內(nèi)徑與透鏡成形器3752的外徑相接的位置。
[0282]如果線圈架3741的尺寸太小，例如，如果“T”的豎直部分太小，則由線圈3740提供的力不足以使線圈架3741運(yùn)動(dòng)。如果“T”的水平部分太小，因?yàn)樾枰嗟木€圈架行程來(lái)移位足夠的液體，則膜會(huì)變得過(guò)度拉伸。在另一個(gè)實(shí)施例中，如果線圈架的豎直尺寸(即，“T”的豎直部分)太長(zhǎng)，則沿儲(chǔ)存器的X方向發(fā)生太高的流體位移。另一方面，如果線圈架的水平方向(即，“T”的水平部分)太大，則需要太多的力來(lái)移位液體。因此希望通過(guò)改變線圈架的水平和豎直尺寸來(lái)提供中間位移條件(低位移和高位移之間的中間某處)。
[0283]現(xiàn)在參看圖37P和圖37Q，示出了當(dāng)線圈架3741保持線圈3740時(shí)，該線圈架3741的最優(yōu)化T形的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，如本文所用的“T形的”可以指有點(diǎn)像T形的(甚至呈L形)而不是確切的T形的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，線圈架的形狀被最優(yōu)化，使得在變形狀態(tài)下，當(dāng)膜3702被從非變形狀態(tài)(圖37P)移到完全變形狀態(tài)(圖37Q)時(shí)，形成膜3702的S狀曲線。當(dāng)膜3702被移動(dòng)時(shí)，它被改變成圖37Q的“S”形，在一些實(shí)施例中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)“S”形是最佳形狀。
[0284]圖37的系統(tǒng)以類(lèi)似于本文所述的其它實(shí)施例中的一些的方式操作。也就是說(shuō)，與每個(gè)透鏡相關(guān)聯(lián)的線圈由電流激勵(lì)。該電流與由永磁體產(chǎn)生的、由與每個(gè)流體可調(diào)透鏡相關(guān)聯(lián)的磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)引導(dǎo)的磁通相互作用。電流和磁通之間的相互作用產(chǎn)生使相應(yīng)的線圈運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)力。線圈的運(yùn)動(dòng)用來(lái)推動(dòng)它們相關(guān)聯(lián)的膜，從而移動(dòng)儲(chǔ)存器內(nèi)的填充材料(例如流體)而產(chǎn)生壓力，并由此使膜和整個(gè)透鏡的形狀變形。因此，根據(jù)需要改變透鏡的光學(xué)特性。
[0285]線圈架3741的方形(或者至少為矩形)截面形狀還提供與位移特征相對(duì)的優(yōu)選的力。線圈架內(nèi)的線圈布置允許只推結(jié)構(gòu)(push only structure)中優(yōu)選的力位移。線圈布置被布置成使得線圈在最大位移點(diǎn)處得到最大磁通。線圈頂部上的肋提供線3749的布線特征部(見(jiàn)圖37R)。線圈架3741還被構(gòu)造成使得當(dāng)線圈和線圈架運(yùn)動(dòng)時(shí)，來(lái)自線圈的線不能被卷曲和損壞。
[0286]線圈架的形狀和“T”的水平部分的尺寸給出線圈架和流體結(jié)構(gòu)之間的距離，使得膜實(shí)現(xiàn)線圈架和線圈之間的S形位移。在完全變形狀態(tài)下變成氣泡形的膜是不合需要的，因?yàn)槟菚r(shí)膜會(huì)摩擦/撞擊其它結(jié)構(gòu)。該措施提供了緊湊結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)改變部分線圈架的與膜/流體儲(chǔ)存器接觸的表面積而改變了力位移曲線。線圈架的表面積相對(duì)于流體透鏡的表面積的最優(yōu)構(gòu)造產(chǎn)生了杠桿作用，因此從透鏡獲得不同的位移。當(dāng)線圈架被從在中心定位的光學(xué)結(jié)構(gòu)徑向向外定位時(shí)，在線圈架上產(chǎn)生更大的表面積并且獲得有效的變壓比。
[0287]在該實(shí)施例中透鏡堆疊中的所有透鏡都被標(biāo)引/能被容易地指引并確定它們的位置。這允許所用部件上的極低公差。在這一點(diǎn)上，與頂部透鏡成形器向下延伸相比，底部透鏡成形器3762進(jìn)一步向上延伸組件。該部分包括透鏡對(duì)準(zhǔn)件、凹凸透鏡、圖像傳感器、所有透鏡的基準(zhǔn)面以及透鏡限定部件。焊接特征部(圖37A的組件的頂部上所示的桿)允許熱熔固定以及對(duì)準(zhǔn)并且容易組裝。線槽被謹(jǐn)慎地成形使得線不能折斷并且能被帶到可軟焊的位置。
[0288]可以用各種措施將抗反射涂層涂至組件3700中的現(xiàn)有界面(例如空氣與膜的界面)上。在一個(gè)實(shí)施例中，母板可以用來(lái)復(fù)制納米結(jié)構(gòu)并且將該結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到膜上。未固化的聚合物被涂在納米結(jié)構(gòu)母板上。母板被放置在拉伸的膜上。聚合物被固化(例如使用紫外線(UV)或者熱固化)。母板被從預(yù)拉伸膜剝離，該預(yù)拉伸膜具有附著的納米結(jié)構(gòu)聚合物層。通過(guò)噴墨印刷或噴涂將納米顆粒涂在膜上。納米結(jié)構(gòu)被模壓或等離子蝕刻在可以被預(yù)拉伸的膜上。
[0289]可以用各種措施將頂膜施加到芯/光圈組件。具有光圈組件的芯被插入真空室以避免氣泡被截留在流體中。氣泡會(huì)使光學(xué)性能退化。將膠涂在頂部附著面上。將流體分配到頂部液體存儲(chǔ)器內(nèi)。將膜放置在頂面上并且使膠固化。其余空氣通過(guò)半透膜擴(kuò)散。
[0290]可以利用下列程序組裝芯組件。將具有光圈組件的芯組件插入真空室(例如10毫巴以去除99%的空氣或者100毫巴以去除90%的空氣)。將膠涂在頂部附著面。將流體分配到頂部液體容器(儲(chǔ)存器)中。將膜放置在頂面上并且使膠固化。還可以使用UV粘合劑以節(jié)省時(shí)間并且提供穩(wěn)定性。
[0291]然后倒轉(zhuǎn)(即，翻轉(zhuǎn))中央透鏡部。將膠涂在底部附著面。將流體分配到底部液體容器(儲(chǔ)存器)中。將膜放置在底面上。使膠固化。從真空室移除芯，并且可以執(zhí)行部件的分離(例如可以使用熱封刀)。
[0292]可以以各種不同方式組裝圖37的組件3700的其它部分。可以通過(guò)將頂部透鏡光圈應(yīng)用到中央透鏡片(CLP)的頂側(cè)來(lái)組裝具有光圈組件的芯。將頂部透鏡蓋加到CLP的頂偵U。將膠涂到光圈和CLP之間的凹槽內(nèi)。在操作期間使用固定件來(lái)固定玻璃。翻轉(zhuǎn)(即倒轉(zhuǎn))CLP，并且將底部透鏡光圈應(yīng)用到CLP的底側(cè)。將底部透鏡蓋附接到CLP的底側(cè)。將膠涂在光圈和CLP之間的凹槽內(nèi)，并且在紫外線輻射下使膠固化。可以使用較粘稠的膠來(lái)避免流動(dòng)問(wèn)題。
[0293]膜的預(yù)拉伸可以用來(lái)提供更好的光學(xué)性能。預(yù)拉伸可以防止透鏡起皺，減小透鏡形狀上的重力效應(yīng)，并且允許透鏡的對(duì)線圈的電應(yīng)用的更快響應(yīng)。
[0294]可以通過(guò)將凹凸透鏡插入底部透鏡成形器來(lái)組裝殼體基座。將膠涂在凹凸透鏡和底部透鏡成形器之間的凹槽內(nèi)，并且使膠固化。
[0295]可以通過(guò)將底部磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)插入底部透鏡成形器中來(lái)組裝底部電動(dòng)機(jī)組件。將底部磁體插入到底部磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)上。將膠涂在磁體之間的間隙內(nèi)，降低粘合劑固化溫度。通過(guò)將線插過(guò)/穿過(guò)底部透鏡成形器并且將線附接到任何相關(guān)銷(xiāo)(例如在外部設(shè)備上)來(lái)將底部線圈插在磁體上。
[0296]通過(guò)將頂部磁體插入頂部磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)中(例如插入角部中，并且，如必要的話，涂粘合劑)來(lái)組裝頂部電動(dòng)機(jī)組件。通過(guò)將線插過(guò)/穿過(guò)頂部磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)來(lái)將頂部線圈插在磁體上。
[0297]可以通過(guò)將頂部防護(hù)板放置在頂部透鏡成形器上來(lái)組裝最終蓋組件。將膠涂在頂部防護(hù)板和頂部透鏡成形器之間的間隙內(nèi)，并且使膠固化。
[0298]通過(guò)將芯組件插入底部電動(dòng)機(jī)組件中來(lái)組裝組件的芯。將襯墊施加在芯組件上。襯墊可以由適當(dāng)硬度和柔性的硅橡膠制成?？梢栽谲堓佒休斔鸵r墊以用于組裝過(guò)程。將襯墊的薄片用于覆蓋中央透鏡。頂部電動(dòng)機(jī)被插入并且最后蓋被放置在定位銷(xiāo)上。對(duì)于最后蓋，熱熔和定位銷(xiāo)一起使用。將來(lái)自線圈的線焊接到適當(dāng)?shù)匿N(xiāo)(例如外部設(shè)備的)。
[0299]應(yīng)當(dāng)理解，上述制造/組裝措施僅是實(shí)施例并且如需要可以被改變/修改以適應(yīng)使用者或特定設(shè)計(jì)的具體要求。例如，材料、所用的工藝、所用的工具、尺寸、執(zhí)行的動(dòng)作以及執(zhí)行的步驟順序可以通過(guò)這些措施被改變/變化。另外，用于組裝/制造所有或一些上述元件的措施的其它實(shí)施例是可行的。
[0300]現(xiàn)在參看圖38A至38F，描述了線圈架結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例，已經(jīng)根據(jù)本文所述的原理使該線圈架結(jié)構(gòu)的尺寸和構(gòu)造最優(yōu)化?，F(xiàn)在具體參看圖38A，線圈架3802的內(nèi)徑與透鏡限定結(jié)構(gòu)3804的外徑相匹配。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果線圈架3802具有I %的公差并且透鏡限定結(jié)構(gòu)3804具有1%的公差，則兩個(gè)元件之間的差僅僅大于組件的半徑的2%。線圈3806定位在磁體3808內(nèi)部。
[0301]對(duì)于頂部電動(dòng)機(jī)，當(dāng)線圈3806剛好到達(dá)磁體3808的由位置3803表示的端部時(shí)，線圈架3802被最優(yōu)地布置。線圈3806的頂部尺寸和組件將允許的一樣大。在一些實(shí)施例中，這延伸到磁體3808的頂部而在其它實(shí)施例中它不會(huì)這樣。
[0302]在透鏡限定結(jié)構(gòu)3804和透鏡組件的外徑之間存在限定空間。線圈3806和磁體3808兩者都裝配到該空間中。在一些實(shí)施例中，從力的觀點(diǎn)看，線圈3806的最優(yōu)數(shù)值是大約0.5mm。較大的線圈寬度產(chǎn)生相同量的力，但是當(dāng)磁體變得較小時(shí)磁體3808的操作點(diǎn)將被降低。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在這些措施中小于約0.5mm的繞組寬度產(chǎn)生較小的力。
[0303]現(xiàn)在參看圖38B，示出了膜3810處于未變形位置。如圖38C所示，示出膜3810處于完全變形狀態(tài)。
[0304]現(xiàn)在參看圖38D，如果部分3805 (T的水平部分)太大，則膜3810將拉伸為直線，并且將需要額外的力以使膜3810變形?，F(xiàn)在參看圖38F，如果部分3805太小，則膜3810將傾向于向內(nèi)變形，并且力將被浪費(fèi)而使膜3810的儲(chǔ)存器部分變形。在用于部分3805(和線圈架3802)的最優(yōu)構(gòu)造的如圖38E所示的一個(gè)實(shí)施例中，膜3810的變形將傾向于呈S狀形狀。
[0305]現(xiàn)在共同參看圖39A至39E，描述了透鏡組件3900的另一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，底部柔性透鏡指向物體而不是如圖37的實(shí)施例中所示指向傳感器。透鏡組件3900包括頂膜3902、底膜3903、第一芯組件3904、第二芯組件3905、殼體基座組件3906、最終蓋組件3908、頂部電動(dòng)機(jī)組件3912、底部電動(dòng)機(jī)組件3713、第一光圈部3922、第二光圈部3923、頂部固定透鏡3940(例如校正透鏡)、底部固定透鏡3941 (例如凹凸透鏡)、第一板3943、第二板3944、第一儲(chǔ)存器3945以及第二儲(chǔ)存器3946。板和膜組合限定相應(yīng)儲(chǔ)存器的形狀。因此，組件3900包括兩個(gè)可調(diào)的(例如流體可調(diào)的)透鏡和兩個(gè)固定透鏡。組件3900可以被操作以提供變焦距、自動(dòng)聚焦或其它光學(xué)功能。
[0306]在該實(shí)施例中，提供兩個(gè)芯組件3904和3905，并且這些組件中的每一個(gè)均提供一個(gè)液體儲(chǔ)存器(室)3945和3946。因此，因?yàn)槟塥?dú)立地構(gòu)造儲(chǔ)存器(容器)，所以減少了成品率問(wèn)題。另外，不需要側(cè)面動(dòng)作(即，需要工具的一部分來(lái)自/定位/使用側(cè)面的注射成型中的工藝，其允許制造不能由二維工藝制造的結(jié)構(gòu))來(lái)提供透鏡中的氣壓釋放孔。利用例如熱熔固定頂部透鏡成形器和底部固定透鏡3941 (例如凹凸透鏡)兩者。
[0307]如圖39B所示，頂部電動(dòng)機(jī)組件3912包括頂部線圈3930、頂部磁體3931以及頂部線圈架3950。底部電動(dòng)機(jī)組件3913包括底部線圈3932、底部磁體3933以及底部線圈架3951。頂部透鏡成形器3934限定透鏡3902。底部透鏡成形器3936限定底部透鏡3903。組件3900的為調(diào)節(jié)膜3902和3903的形狀的操作先前已經(jīng)描述過(guò)并且這里將不再重復(fù)。
[0308]如圖39C所示，線圈線3938通過(guò)底部透鏡成形器3936退出。將線3938穿線被用來(lái)在制造過(guò)程期間將線3938從組件3900移除。
[0309]如圖39D所示，第一光圈部3922被涂上黑色以提供吸收特性。底部襯墊3917用來(lái)固定底部電動(dòng)機(jī)并且補(bǔ)償公差。熱焊接件3919可以類(lèi)似于最終蓋組件使用。如圖39E所示，孔口 3937可以用來(lái)為組件3900提供氣壓釋放。
[0310]現(xiàn)在參看圖40A至40C，描述了透鏡組件4000的另一個(gè)實(shí)施例。透鏡組件4000包括頂膜4002、芯組件4004、殼體基座組件4006、最終蓋組件4008、電動(dòng)機(jī)組件4012、第一光圈部4022(例如涂上黑色以提供吸收特性)、第二光圈部4023(例如涂上黑色以提供非反射特性)、頂部固定透鏡(例如校正透鏡)4041、中間固定透鏡4040(例如校正透鏡)、底部固定透鏡4042(例如凹凸透鏡)、襯墊4010(以提供組件4000中的元件的減震并且可以由諸如橡膠之類(lèi)的任何適當(dāng)?shù)娜嵝圆牧蠘?gòu)成)、頂蓋4044(例如由玻璃構(gòu)成)、頂部透鏡成形器4045、板4046以及儲(chǔ)存器4047。板和膜組合限定儲(chǔ)存器4047的形狀。電動(dòng)機(jī)組件4012包括線圈架4050、線圈4051以及磁體4052。組件4000的調(diào)節(jié)膜4002的形狀的操作以前已經(jīng)描述過(guò)并且這里將不再重復(fù)。另外，存在于圖40中的元件的許多已經(jīng)在本文討論過(guò)(例如關(guān)于圖37和圖39的實(shí)施例)并且它們的組成和功能性這里將不再論述。
[0311]組件4000包括一個(gè)流體可調(diào)透鏡和三個(gè)固定透鏡。通過(guò)固定透鏡中的斜面4053可以提供氣壓釋放。在該實(shí)施例中，固定透鏡4040、4041和4042可以被壓配合到組件4000中。在一個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)透鏡可以被作為自動(dòng)聚焦模塊的一部分操作。
[0312]現(xiàn)在參看圖41A和圖41B，描述了透鏡成形的另一個(gè)實(shí)施例。第一膜4102被附接在附接點(diǎn)(圖41a中的4104和圖41b中的4106)。圖41A還示出了第二附接點(diǎn)418。組件還包括支撐件4108和透鏡成形器4110。圖41A示出了凸面形的透鏡并且圖41b示出了凹面形的透鏡。圖41A還示出了第一理論線4136和第二理論線4138。這些線限定連接角4135。
[0313]為了得到在凸起和凹入狀態(tài)下可調(diào)節(jié)同時(shí)保持高質(zhì)量形狀的精密透鏡，透鏡成形器4110形成為使得膜附接點(diǎn)由單個(gè)透鏡成形器限定。為了避免使用膠，支撐件4108以支撐件4108和透鏡成形器之間的第一角α布置，并且該角α大于處于凹入位置的膜的曲率(由角β表示)。在這些措施的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)中，透鏡成形器和支撐件之間不需要膠粘，同時(shí)，透鏡附接點(diǎn)被很好地限定。
[0314]如圖41Α所示，可變形透鏡至少由第一膜4102和填充材料限定?？勺冃瓮哥R在接觸區(qū)域與透鏡成形器4110接觸并且在非接觸區(qū)域不與透鏡成形器接觸。第一分離點(diǎn)4104被定義為接觸區(qū)域和非接觸區(qū)域之間的界面。第一分離點(diǎn)4104限定可變形透鏡的直徑。透鏡成形器4110的形狀允許第一分離點(diǎn)4104的位置隨可變形透鏡的變形而變化，使得可變形透鏡的直徑隨第一分離點(diǎn)4104的位置而變化。在一些實(shí)施例中，該分離點(diǎn)4104的軸向位置隨可變形透鏡的變形而變化。
[0315]在這些實(shí)施例中的其它實(shí)施例中，光學(xué)設(shè)備還包括第一支承構(gòu)件4108 ;第二膜(或膜部或部分)4132，該第二膜是第一膜的在接觸區(qū)域與透鏡成形器4110相接觸的子部件；第三膜(或膜部或部分)4140，該第三膜與第二膜4132的端部和第一支承構(gòu)件4108相連接；第二分離點(diǎn)4138，該第二分離點(diǎn)位于第二膜4132和第三膜4140之間的連接點(diǎn)處。第一理論線4136在第一分離點(diǎn)4104處與透鏡成形器4140相切，并且第二理論線4134在第二分離點(diǎn)4138處與透鏡成形器4110相切。連接角4135被定義為第一理論線4136和第二理論線4134之間的角并且是包含大部分透鏡成形器4110的角的補(bǔ)角。連接角正指向(positive sense)被定義為從第二理論線4134通過(guò)第一理論線4136并且朝向透鏡成形器4110的方向，其中連接角4135不會(huì)橫跨透鏡成形器4110。連接角4135的絕對(duì)值在O度和180度之間。
[0316]在一些實(shí)施例中，僅用摩擦力將第一膜4102保持到透鏡成形器。
[0317]還有在其它實(shí)施例中，設(shè)備還包括第二透鏡成形器和第三透鏡成形器。可變形透鏡的變形導(dǎo)致透鏡成形器從第二透鏡成形器變動(dòng)到第三透鏡成形器并且改變了可變形透鏡的直徑。
[0318]還有在其它實(shí)施例中，光學(xué)設(shè)備還包括第二透鏡成形器和第三透鏡成形器?？勺冃瓮哥R的變形導(dǎo)致分離點(diǎn)從第二透鏡成形器變動(dòng)到第三透鏡成形器并且改變了可變形透鏡的軸向位置。
[0319]現(xiàn)在參看圖42A至42D，應(yīng)當(dāng)理解，上述措施可以結(jié)合兩個(gè)可變透鏡結(jié)構(gòu)4202和4204使用。如這些實(shí)施例中所示，底部透鏡和頂部透鏡可以延伸為凹面形狀或凸面形狀并且可以用于所示的并且根據(jù)本文所述的各種措施的各種組合中。
[0320]現(xiàn)在參看圖43，線圈4302從第一位置4304移到第二位置4306。如果線圈4302在磁體4310的平面4308下面移動(dòng)，則與線圈中的產(chǎn)生移動(dòng)力的電流正交的磁通將迅速減少或消除。在本實(shí)施例中，在最大變形狀態(tài)下，線圈4302與磁體4310的底面對(duì)齊。如圖43所示,示出了磁通圖，其中線圈4302處于最大變形位置。如所示出的，線圈4302的底部與磁體4310的底部對(duì)齊。
[0321]本文所述措施可以與比前述系統(tǒng)中所用的膜更厚的膜一起使用。在一些實(shí)施例中，使用具有10至50微米厚度和0.5MPa的剛度(楊氏模數(shù))的膜。其它實(shí)施例是可行的。
[0322]相對(duì)厚的膜提供若干優(yōu)點(diǎn)。例如，較厚的膜允許在生產(chǎn)中更容易地加工膜并且它們的形狀更易于保持。另外，膜較少易于受重力效應(yīng)影響(當(dāng)透鏡處于豎直位置時(shí))，使得較大的透鏡仍可以提供良好的光學(xué)性能。而且，當(dāng)被處理時(shí)或當(dāng)沖擊發(fā)生時(shí)，較厚的膜不易于破裂。膜厚度更易于控制(I微米厚度變化對(duì)于100微米厚膜僅是1%，但是對(duì)于10微米厚膜是10%)并且導(dǎo)致改進(jìn)的光學(xué)性能。另外，較厚的膜使將防反射涂層(AR coating)更容易結(jié)合到較厚的膜內(nèi)。
[0323]現(xiàn)在參看圖44，描述了用于調(diào)節(jié)一個(gè)或更多個(gè)透鏡的光學(xué)特征的措施的一個(gè)實(shí)施例。在步驟4402，發(fā)生電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。通過(guò)利用任何電-機(jī)械致動(dòng)裝置(僅舉幾個(gè)例子，諸如壓電電動(dòng)機(jī)、磁致伸縮電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或音圈電動(dòng)機(jī))可以實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。僅舉幾個(gè)例子，壓電電動(dòng)機(jī)例如可以是準(zhǔn)靜態(tài)的、超聲的、步進(jìn)的、慣性的、駐波的、行波的、雙向的或單向的壓電電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)具有通常由Williams and Brown>KonicoMinolta、New Focus、Lavrinenko、Bacnsiavichus、Nanomot1n、Physik Instrumente 或者New Scale公司制造的型號(hào),這僅是舉幾個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)制造商的例子。
[0324]在本文所述的實(shí)施例中的一些中，電動(dòng)機(jī)被描述為壓電電動(dòng)機(jī)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，電動(dòng)機(jī)可以是任何類(lèi)型的適當(dāng)?shù)碾?機(jī)械致動(dòng)裝置，諸如電活性聚合物電動(dòng)機(jī)、磁致伸縮電動(dòng)機(jī)、音圈電動(dòng)機(jī)或者步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)或裝置的其它實(shí)施例是可行的。
[0325]在步驟4404，機(jī)械力(在步驟4402產(chǎn)生的)被轉(zhuǎn)換成最終改變透鏡的光學(xué)特性的壓力。透鏡可以是填充有填充材料并且和儲(chǔ)存器連通的三維空間。電-機(jī)械致動(dòng)裝置(例如壓電電動(dòng)機(jī))產(chǎn)生機(jī)械力以直接或間接作用于透鏡和/或儲(chǔ)存器內(nèi)的填充材料上。
[0326]在一個(gè)措施中，聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)存器的表面機(jī)械互連，并且聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)桿、槳狀件、銷(xiāo)、粘合劑，僅舉幾個(gè)例子。由聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)傳遞的機(jī)械力在儲(chǔ)存器的表面上方產(chǎn)生壓力并且該壓力使儲(chǔ)存器和/或透鏡中的填充材料運(yùn)動(dòng)。更具體地并且如所述的，儲(chǔ)存器與透鏡連通，并且基于作用于儲(chǔ)存器的力的方向、大小或其它性質(zhì)而在儲(chǔ)存器和透鏡之間交換填充材料。應(yīng)當(dāng)理解，在本文所述的實(shí)施例中的許多實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)儲(chǔ)存器被描述為與透鏡互連或連通，并且填充材料在這兩個(gè)不同的空間之間交換。然而，應(yīng)當(dāng)理解，代替兩個(gè)標(biāo)記的、分離的且不同的空間(即，透鏡和儲(chǔ)存器)，可以使用單個(gè)空間(例如，單個(gè)儲(chǔ)存器)并且填料在該單個(gè)空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
[0327]另外，儲(chǔ)存器可以是一個(gè)或更多個(gè)儲(chǔ)存器。還可以使用多個(gè)儲(chǔ)存器、儲(chǔ)存器和管或通道的組合。儲(chǔ)存器可以經(jīng)由敞開(kāi)通道或開(kāi)口或通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)流體室的網(wǎng)絡(luò)被直接連接至透鏡(即，確定光學(xué)特性的光學(xué)區(qū)域)。其它構(gòu)造也是可行的。
[0328]在步驟4406，對(duì)膜的壓力導(dǎo)致透鏡發(fā)生光學(xué)變形。膜的尺寸、曲率和形狀至少部分地確定透鏡組件內(nèi)的透鏡的光學(xué)特性。填料(例如光學(xué)流體)中的壓力使膜變形并且決定發(fā)生的變形量。膜可以被變形為凹面、凸面或平面形狀。膜的曲率可以是其它形狀中的球形。其它實(shí)施例是可行的。
[0329]現(xiàn)在參看圖45A，描述了透鏡組件4500的一個(gè)實(shí)施例。透鏡組件4500包括頂部殼體4501，其具有頂部透鏡成形器4522 ;底部殼體4502，其具有底部透鏡成形器4523 ;頂部填料4512，其被封閉在頂部容器4503和頂膜4505之間；底部填料4513，其被封閉在底部容器4504和底膜4506之間。應(yīng)當(dāng)理解，在圖中，術(shù)語(yǔ)“頂部”表示透鏡組件的供光通過(guò)而進(jìn)入透鏡組件的那一側(cè)，并且術(shù)語(yǔ)“底部”表示透鏡組件的使光通過(guò)而退出透鏡組件以例如投射在傳感器上的那一側(cè)。還應(yīng)當(dāng)理解，盡管在所有實(shí)施例中的光軸(是通過(guò)光學(xué)元件的名義上的中心的線)被示出為單個(gè)直線，但是可以引入諸如鏡子或棱鏡之類(lèi)的反射元件，以在透鏡組件中的光學(xué)元件之前、之間或之后改變光軸的方向。膜4505可由頂部透鏡成形器4522分成內(nèi)部4565和外部4555。膜4506可以由底部透鏡成形器4523分成內(nèi)部4566和外部4556。內(nèi)部4565的朝向頂部容器4503延伸的周邊將填料分到透鏡(由內(nèi)部4565界定)和儲(chǔ)存器(內(nèi)部之外)中。內(nèi)部4566的朝向底部容器4504延伸的周邊將填料4513分到透鏡(由內(nèi)部4566界定)和儲(chǔ)存器(內(nèi)部之外)中。在一個(gè)實(shí)施例中容器4503和4504是硬塑料構(gòu)件(例如，板)。在另一個(gè)實(shí)施例中，容器4503和4504由玻璃和/或其它光學(xué)材料構(gòu)成并且提供光學(xué)校正功能。也可以用其它材料來(lái)構(gòu)造容器4503和4504。光線4550穿過(guò)，并且它們的性質(zhì)由透鏡組件4500改變，并且改變的光線由傳感器4552感測(cè)，傳感器4552在一個(gè)實(shí)施例中可以是電子傳感器芯片。
[0330]殼體4501、4502支撐所有的或一些其它元件并且可以由塑料或任何其它適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成。頂部透鏡成形器4522和底部透鏡成形器4523限定它們的相應(yīng)膜的二維形狀，并因此限定透鏡的形狀。具體地，透鏡成形器接觸相應(yīng)膜4505和4506并且由于它們和膜4505,4506的接觸而限定透鏡4531和4535的周邊并且在一定程度上限定鏡4531和4535的形狀。有助于透鏡4505、4506的形狀的其它因素是膜中的彈性應(yīng)力和填料容積中填料的液壓。填料容積被認(rèn)為是透鏡和儲(chǔ)存器中的填料的總體積，其優(yōu)勢(shì)可以存在于膜和容器之間。如由成形器環(huán)約束的膜中填料壓力和恢復(fù)力之間的力的平衡決定透鏡的形狀。
[0331]界定透鏡的膜4505和4506至少部分地由柔性材料制成。膜的內(nèi)部和外部可以由相同的膜材料制成。然而，在其它實(shí)施例中，膜的致動(dòng)器部分和內(nèi)部由不同的膜材料構(gòu)成。膜4505、4506和/或填充材料(例如，光學(xué)流體)的性質(zhì)結(jié)合以提供反射、折射、衍射和吸收和/或?yàn)V色功能。也可以由膜和/或儲(chǔ)存器中的填充材料提供其它功能。可選的頂板(未示出)可以用來(lái)覆蓋組件4500的頂部。
[0332]膜4505和4506以及容器4503和4504限定分別由儲(chǔ)存器4533和4537以及透鏡4531和4535組成的填料容積?？梢杂貌煌奶畛洳牧?例如，流體、離子液體、氣體、凝膠或其它材料)來(lái)填充儲(chǔ)存器4533、4537及透鏡4531、4535。也可以改變用來(lái)填充儲(chǔ)存器和透鏡的填充材料4512和4513的折射率。在一個(gè)實(shí)施例中，流體被用作填充材料并且儲(chǔ)存器和透鏡中的流體的折射率被選擇為不同于周?chē)諝獾恼凵渎省?br> [0333]通過(guò)利用壓電電動(dòng)機(jī)(為了清楚起見(jiàn)，在圖45A中未示出)軸向移動(dòng)容器4503和4504或者與容器4503和4504相互作用，使膜4505和4506變形(通過(guò)來(lái)自填充材料4512和4513的運(yùn)動(dòng)的壓力)，而導(dǎo)致透鏡組件中的透鏡的光學(xué)行為改變。頂部校正透鏡4520定位在第一容器4503的底部，并且第二校正透鏡4529定位在第二容器4504的頂部。校正透鏡4520和4529是無(wú)源元件(例如，它們的形狀不會(huì)改變)并且確保透過(guò)透鏡組件4500的光4550的適當(dāng)聚焦。例如，如果透鏡組件提供變焦距和/或自動(dòng)聚焦功能，則校正透鏡4520和4529確保接收的光在傳感器4552處適當(dāng)聚焦。
[0334]現(xiàn)在參看圖45B和圖45C，描述了以兩種操作狀態(tài)示出的透鏡組件的一個(gè)實(shí)施例。這些圖中的元件所用的標(biāo)號(hào)與圖45A中所用的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)。如圖45B所示，頂部校正透鏡4520和底部校正透鏡4529分開(kāi)距離d3。如圖45C所示，壓電電動(dòng)機(jī)(為了清楚起見(jiàn)在這些圖中未示出)已經(jīng)被致動(dòng)以移動(dòng)容器4503和/或4504。因此，由于容器4503和4504移動(dòng)，所以校正透鏡4520和4529之間的距離如圖45C所示減小到距離d4。因此，本文所述的措施可以自動(dòng)調(diào)節(jié)透鏡4500的至少一些聚焦性能。
[0335]現(xiàn)在參看圖46A和46B，描述了透鏡組件的詳細(xì)視圖，其示出了位于殼體的角部的壓電電動(dòng)機(jī)。透鏡組件4600包括頂部殼體4601 ;頂部透鏡成形器4622 ;底部殼體4602 ;底部透鏡成形器4623 ;頂部填料4612，其被封閉在頂部容器4603和頂膜4605之間；底部填料4613，其被封閉在底部容器4604和底膜4606之間。頂膜4605可以由頂部透鏡成形器4622分成內(nèi)部4665和外部4655。底膜4606可以由底部透鏡成形器4623分成內(nèi)部4666和外部4656。內(nèi)部4665的朝向頂部容器4603延伸的周邊將填料分成透鏡(由內(nèi)部4665界定)和儲(chǔ)存器(內(nèi)部之外)。內(nèi)部4666的朝向底部容器4604延伸的周邊將填料4613分成透鏡(由內(nèi)部4666界定)和儲(chǔ)存器(內(nèi)部之外)。容器4603和4604在一個(gè)實(shí)施例中是硬塑料構(gòu)件(例如，板)。在另一個(gè)實(shí)施例中，容器4603和4604由玻璃和/或其它光學(xué)材料構(gòu)成并且提供光學(xué)校正功能。也可以用其它材料來(lái)構(gòu)造容器4603和4604。當(dāng)它們移動(dòng)時(shí)，容器4603和4604通過(guò)第一壓電電動(dòng)機(jī)4642和第二壓電電動(dòng)機(jī)4643由組件4600的一側(cè)和組件4600的另一側(cè)的滾珠軸承4640和4641引導(dǎo)。壓電電動(dòng)機(jī)4642和4643可以被聯(lián)接至聯(lián)動(dòng)裝置4645和4646，并且聯(lián)動(dòng)裝置4645和4646可以進(jìn)而被聯(lián)接至容器4603和4604。滾珠軸承4640和4641可以聯(lián)接至聯(lián)動(dòng)裝置4648，并且聯(lián)動(dòng)裝置4647和4648可以與容器4603和4604連通。在其它實(shí)施例中，省略聯(lián)動(dòng)裝置。
[0336]界定透鏡的膜4605和4606至少部分地由柔性材料制成。膜的內(nèi)部和外部可以由相同膜材料制成。然而，在其它實(shí)施例中，膜的致動(dòng)器部分和內(nèi)部由不同的膜材料構(gòu)成。膜4605,4606和/或填充材料(例如，光學(xué)流體)的性質(zhì)結(jié)合以提供反射、折射、衍射和吸收和/或?yàn)V色功能。也可以由膜和/或儲(chǔ)存器中的填充材料提供其它功能?？蛇x的頂板(未示出)可以用來(lái)覆蓋組件4600的頂部。
[0337]膜4605和4606以及容器4603和4604限定分別由儲(chǔ)存器4633和4637以及透鏡4631和4635組成的填料容積?？梢允褂貌煌奶畛洳牧?例如，流體、氣體、凝膠或其它材料)來(lái)填充儲(chǔ)存器4633、4637以及透鏡4631、4635。也可以改變用于填充儲(chǔ)存器和透鏡的填充材料4612和4613的折射率。在一個(gè)實(shí)施例中，流體被用作填充材料并且儲(chǔ)存器和透鏡中的流體的折射率被選擇為不同于周?chē)諝獾恼凵渎省?br> [0338]通過(guò)利用壓電電動(dòng)機(jī)4642和4643軸向移動(dòng)容器4603和4604或者與容器4603和4604相互作用，使膜4605和4606變形(通過(guò)來(lái)自填充材料4612和4613的運(yùn)動(dòng)的壓力)，而導(dǎo)致透鏡組件中的透鏡的光學(xué)行為的改變。頂部校正透鏡4620定位在第一容器4603的底部并且第二校正透鏡4629定位在第二容器4604的頂部。校正透鏡4620和4629是無(wú)源元件(例如，它們的形狀不會(huì)改變)并且確保透過(guò)透鏡組件4600的光的適當(dāng)聚焦。例如，如果透鏡組件提供變焦距和/或自動(dòng)聚焦功能，則校正透鏡4620和4629確保接收的光在傳感器(為了清楚起見(jiàn)，在圖46A或46B中未示出)處的正確聚焦。
[0339]如圖46A和46B所不，容器在一側(cè)通過(guò)滾珠軸承4640和4641引導(dǎo)并且在另一側(cè)通過(guò)壓電電動(dòng)機(jī)4642和4643引導(dǎo)。當(dāng)將電壓施加于壓電電動(dòng)機(jī)4642和4643時(shí),壓電材料(在壓電電動(dòng)機(jī)內(nèi))變形或振動(dòng)，而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的一些元件的運(yùn)動(dòng)，并且該運(yùn)動(dòng)被傳遞到被移動(dòng)的聯(lián)動(dòng)裝置4645和4646，并且該聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)使容器大體沿由標(biāo)記4624的箭頭表示的方向運(yùn)動(dòng)。在該實(shí)施例中，壓電電動(dòng)機(jī)4642和4643被獨(dú)立地控制(即，將分離的控制信號(hào)應(yīng)用到每個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)以獨(dú)立控制每個(gè)透鏡的成形)。
[0340]控制壓電電動(dòng)機(jī)4642或4643內(nèi)的壓電材料的變形或振動(dòng)，使得在一個(gè)方向上，聯(lián)動(dòng)裝置粘在容器的接觸面上，并且在另一個(gè)方向上，聯(lián)動(dòng)裝置和容器關(guān)于或相對(duì)于彼此滑動(dòng)(即，滑脫)，從而使容器能沿特定方向移動(dòng)。該“粘滑”行為導(dǎo)致容器的軸向移動(dòng)。通過(guò)改變電信號(hào)的形狀(或其它特征)，可以使粘性滑動(dòng)反向，而導(dǎo)致容器沿相反方向軸向移動(dòng)。各種容器移動(dòng)導(dǎo)致膜(和透鏡)的各種變形，從而導(dǎo)致透鏡的光學(xué)特性的改變。在一些實(shí)施例中，使用滾珠軸承來(lái)防止液體容器傾斜并且減小摩擦力。另選地，壓電電動(dòng)機(jī)可以在沒(méi)有中間聯(lián)動(dòng)裝置的情況下直接驅(qū)動(dòng)或移動(dòng)容器。還應(yīng)當(dāng)理解，設(shè)置兩個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)并且這提供每個(gè)電動(dòng)機(jī)的獨(dú)立控制，而導(dǎo)致具有使頂部透鏡和底部透鏡獨(dú)立成形的能力(即，兩個(gè)自由度)。在另一個(gè)實(shí)施例中，還可以使用能沿著兩個(gè)軸線獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單個(gè)電動(dòng)機(jī)。[0341 ] 僅舉幾個(gè)例子，壓電電動(dòng)機(jī)4642或4643可以是剪切的、堆疊的或旋轉(zhuǎn)的壓電電動(dòng)機(jī)。例如，圖46A和圖46B中的壓電電動(dòng)機(jī)是固定在透鏡組件的殼體4602上的剪切壓電塊。另選地，壓電電動(dòng)機(jī)4642和4643可以被連接至由于位于這些裝置內(nèi)的壓電材料的變形而旋轉(zhuǎn)的金屬、塑料或陶瓷銷(xiāo)(例如，見(jiàn)圖50和圖55的實(shí)施例)。該旋轉(zhuǎn)被沿著容器的軸向移動(dòng)而轉(zhuǎn)換，所述容器與光學(xué)膜互連。通常，有利的是，將壓電電動(dòng)機(jī)4642或4643定位在相對(duì)于殼體4602的不動(dòng)部件中或該不動(dòng)部件處，使得更容易使壓電電動(dòng)機(jī)4642或4643與電源連接。
[0342]在一實(shí)施方式中，為了允許裝置的有效作用，需要?dú)んw中的光學(xué)開(kāi)口和通過(guò)電動(dòng)機(jī)推到膜上的部分之間的氣體交換。該氣體交換可以通過(guò)殼體中的排氣孔4651或小狹縫實(shí)現(xiàn)。排氣孔4651被布置成使得通過(guò)透鏡和儲(chǔ)存器中的流體運(yùn)動(dòng)而移位的空氣可以與外部空氣均衡。另選地，交換可以發(fā)生在儲(chǔ)存器上方的空氣與透鏡上方的空氣之間。如果需要，可以用空氣彈簧來(lái)使空氣運(yùn)動(dòng)減速并且可以去除孔口。
[0343]組件4600可以與其它可調(diào)焦透鏡和不可調(diào)焦透鏡、濾光器以及光學(xué)系統(tǒng)的任何其它組合(包括鏡子、光柵、棱鏡、快門(mén)、圖像穩(wěn)定器及光圈)結(jié)合。組件4600也可以和其它元件一起使用或者包括其它元件。
[0344]壓電電動(dòng)機(jī)移動(dòng)的量和方向可以由許多裝置或措施來(lái)控制。例如，使用者可以手動(dòng)地按壓開(kāi)關(guān)、按鈕或其它控制裝置以控制電壓。在另一些實(shí)施例中，施加電壓可以由程序或算法(例如自動(dòng)聚焦或變焦距程序或算法)來(lái)控制，該程序或算法自動(dòng)調(diào)節(jié)施加到電動(dòng)機(jī)的電壓。
[0345]現(xiàn)在參看圖47A至47D，描述了透鏡組件4700的另一個(gè)實(shí)施例。透鏡組件4700相應(yīng)地包括頂部殼體4701 ;底部殼體4702 ;頂部透鏡成形器4722 ;底部透鏡成形器4723 ;頂部容器4703 ;底部容器4704 ;四個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)4742、4743、4744和4753 ;四個(gè)電襯墊4710、4777,4778和4799 ;頂環(huán)4714 ;底環(huán)4715頂膜4705 ；以及底膜4706。頂膜4705和頂部容器4703形成頂部填料容積4717，并且底膜4706和底部容器4704形成底部填料容積4718。填料容積4717、4718包括膜和容器之間的所有三維空間。填料容積4717和4718均填充有諸如液體、離子液體、凝膠或一些其它填充材料之類(lèi)的填充材料?？卓?4751允許空氣流入和流出透鏡組件4700中的非填充區(qū)域。根據(jù)本文在別處描述的措施構(gòu)造各種元件，并且這里將不再重復(fù)該構(gòu)造。
[0346]中央開(kāi)口 4730沿軸向(沿z軸方向)延伸通過(guò)組件4700。光線4750沿軸向通過(guò)透鏡結(jié)構(gòu)中的中央開(kāi)口 4730投射。一旦受到透鏡結(jié)構(gòu)的可調(diào)透鏡和圖中的未示出的其它光學(xué)元件的作用，傳感器4752(例如電荷耦合器件(CCD))可以接收并感測(cè)圖像。傳感器4752可以與進(jìn)一步處理和/或存儲(chǔ)獲得的圖像的其它處理元件連通。
[0347]在該實(shí)施例中，環(huán)4714和4715被分別附接至膜4705和4706。通過(guò)任何粘合劑或緊固件裝置(例如，膠)可以進(jìn)行附接。例如，這允許需要在膜4705和4706上推拉的操作，從而將透鏡從凸面形狀改變或調(diào)整到凹面形狀。為了防止重力效應(yīng)，在一個(gè)實(shí)施方式中，儲(chǔ)存器4712和4713的兩側(cè)可以填充有具有相似密度但是具有不同折射率的填充材料(例如，液體)。
[0348]在圖47A至47D的實(shí)施例中，光學(xué)膜4705由柔性材料制成。膜4705和4706的內(nèi)部和外部可以由一種膜材料制成。然而，在其它實(shí)施例中，膜的外部和內(nèi)部由不同膜材料構(gòu)成。膜或填充材料(例如，光學(xué)流體)可以結(jié)合以為系統(tǒng)提供各種反射、折射、衍射和吸收或?yàn)V色性能。也可以提供其它性能。
[0349]壓電電動(dòng)機(jī)4742、4743、4744和4753由任何類(lèi)型的彎曲的、剪切的、堆疊或旋轉(zhuǎn)的或多模式壓電致動(dòng)器制成。電襯墊4710、4777、4778和4779可以由導(dǎo)電和不導(dǎo)電聚合物(例如，泡沫材料)制成，并且可以用來(lái)填充該結(jié)構(gòu)以防止部件移動(dòng)，允許組裝公差和/或滑動(dòng)。
[0350]環(huán)4714和4715可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員所預(yù)期的材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)4714和4715由塑料材料構(gòu)成。為了改善壓電電動(dòng)機(jī)4742、4743、4744和4753的粘滑的相互作用，環(huán)4714和4715可以由金屬制成或可以結(jié)合金屬銷(xiāo),該金屬銷(xiāo)與壓電電動(dòng)機(jī)4742、4743,4744和4753直接接觸。在粘滑操作期間，壓電電動(dòng)機(jī)通過(guò)與環(huán)4714和4715接觸來(lái)移動(dòng)環(huán)4714和4715。最后，接觸可以被釋放(例如，當(dāng)壓電電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)或其一部分旋轉(zhuǎn)離開(kāi)或遠(yuǎn)離環(huán)4714或4715時(shí))，并且壓電電動(dòng)機(jī)4742、4743、4744和4753以及環(huán)彼此相反滑動(dòng)(即，滑脫發(fā)生)。例如，壓電電動(dòng)機(jī)4742、4743、4744和4753可以具有旋轉(zhuǎn)圓筒部或驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)圓筒部，該旋轉(zhuǎn)圓筒部同時(shí)接觸環(huán)4714或4715并且通過(guò)與環(huán)摩擦而粘貼或粘附到(由于摩擦)環(huán)。在該時(shí)間期間，環(huán)4714或4715被移動(dòng)。在其它時(shí)候，摩擦不足夠強(qiáng)至以接合/移動(dòng)環(huán)4714或4715，并且環(huán)和壓電電動(dòng)機(jī)4742或4743的圓筒形元件彼此相反/相對(duì)于彼此滑動(dòng)。這樣，環(huán)4714或4715由壓電電動(dòng)機(jī)4742、4743、4744和4753移動(dòng)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以用除粘滑措施之外的其它致動(dòng)措施和技術(shù)來(lái)移動(dòng)環(huán)4714或4715。
[0351]通過(guò)利用粘滑或其它措施來(lái)移動(dòng)機(jī)械部件，壓電電動(dòng)機(jī)大體沿由標(biāo)記4724的箭頭表示的方向向上或向下沿軸向移動(dòng)透鏡環(huán)4714或4715。環(huán)4714和4715在膜上或膜內(nèi)推動(dòng)或拉動(dòng)，而分別導(dǎo)致膜4705和4706變形。該變形導(dǎo)致填充材料的移動(dòng)，以及透鏡形狀的變化，從而導(dǎo)致透鏡的光學(xué)特性的變化。該措施的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于透鏡成形器的固定位置起作用以減小對(duì)移動(dòng)的公差要求。為了進(jìn)一步減小透鏡組件的橫向尺寸，還可以將推動(dòng)到膜上的環(huán)用作如本文在別處描述的透鏡限定環(huán)。這種措施可以為透鏡成形器節(jié)約空間。
[0352]儲(chǔ)存器的內(nèi)部(S卩，由透鏡成形器的朝向它們的相應(yīng)容器的基座突出的內(nèi)周邊限定的容積)限定透鏡4731和4735，并且可以改變透鏡4731和4735的三維形狀。例如，可以產(chǎn)生球面透鏡(例如，凸面的和凹面的)、非球面透鏡(例如，凸面的和凹面的)、柱面透鏡(例如由正方形透鏡成形器而不是圓形透鏡成形器限定的)、平面透鏡、任何顯微透鏡(例如，顯微透鏡陣列或衍射光柵)以及納米透鏡結(jié)構(gòu)(例如包括抗反射鍍膜)，這些透鏡可以一體形成到或附接到透鏡的光學(xué)活性部分?？梢援a(chǎn)生透鏡形狀的其它實(shí)施例。膜的不均勻的材料厚度、硬度以及預(yù)拉伸還可以用來(lái)改變透鏡的光學(xué)特性。
[0353]組件4700可以與其它可調(diào)焦透鏡和不可調(diào)焦透鏡、濾光器以及光學(xué)系統(tǒng)的任何其它組合(包括鏡子、光柵、棱鏡以及光圈)結(jié)合。組件4700也可以與其它元件一起使用。
[0354]在圖47A至47D的系統(tǒng)的操作的一個(gè)實(shí)施例中，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓施加于壓電電動(dòng)機(jī)4742、4743、4744和4753導(dǎo)致環(huán)4714和4715移動(dòng)(例如向上或向下，這取決于施加的電信號(hào)的形狀、時(shí)機(jī)、頻率和/或其它特征)。電控制信號(hào)的形狀和其它特征可以由許多裝置或措施控制并被提供給電動(dòng)機(jī)。例如，使用者可以手動(dòng)地按壓開(kāi)關(guān)、按鈕或其它控制裝置或界面以控制電壓。在另一個(gè)實(shí)施例中，電壓可以由程序或算法(例如自動(dòng)聚焦或變焦距程序或算法)控制。
[0355]現(xiàn)在參看圖53A至53D，施加到粘滑電動(dòng)機(jī)的波形可以是鋸齒波形。如圖53A所示，聯(lián)動(dòng)元件5302可以在波形的緩慢上升部期間(當(dāng)它在點(diǎn)5306處被施加于電動(dòng)機(jī)時(shí))由電動(dòng)機(jī)腿5304推動(dòng)并且當(dāng)波形下降時(shí)粘附。在點(diǎn)5308處，粘附依然發(fā)生(見(jiàn)圖53B)，但是在點(diǎn)5310處(見(jiàn)圖53C)發(fā)生滑動(dòng)。在點(diǎn)5312處(見(jiàn)圖53D)發(fā)生粘附。施加的波形可以是高頻波形(例如，320kHz)，并且壓電電動(dòng)機(jī)的不同共振頻率模式被致動(dòng)以實(shí)現(xiàn)沿優(yōu)選方向的運(yùn)動(dòng)。
[0356]現(xiàn)在參看圖48A至48C，描述了透鏡組件4800的又一個(gè)實(shí)施例。透鏡組件4800包括殼體4802 ;相應(yīng)的頂部透鏡成形器4822和底部透鏡成形器4823 ;相應(yīng)的頂部容器4803和底部容器4804 ;壓電電動(dòng)機(jī)4842和具有滾珠4808的以及固定件4807的滾珠軸承；頂膜4805 ;和底膜4806。在頂部容器4803 (例如，玻璃板)和第一膜4805之間形成頂部填料容積4817。在底部液體容器4804和第二膜4806之間形成底部填料容積4818，并且該底部填料容積4818填充有填充材料。中央開(kāi)口 4830沿軸向(沿z軸方向)延伸通過(guò)組件4800。光線4850代表圖像，其沿軸向穿過(guò)透鏡結(jié)構(gòu)中的中央開(kāi)口 4830。一旦受到透鏡結(jié)構(gòu)的部件的作用，傳感器4852(例如，電容電荷器件(CXD))就接收和感測(cè)由光線4850傳送的圖像。
[0357]在該實(shí)施例中，使用三個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)。更具體地，頂部透鏡成形器由第一壓電電動(dòng)機(jī)4842移動(dòng)。底部透鏡成形器由第二壓電電動(dòng)機(jī)(未不出)和第三壓電電動(dòng)機(jī)4844移動(dòng)并且由滾珠軸承4808引導(dǎo)。第二壓電電動(dòng)機(jī)和第三壓電電動(dòng)機(jī)4844可以被單獨(dú)控制(并且還與第一壓電電動(dòng)機(jī)4842分離)，導(dǎo)致具有不但能夠軸向移動(dòng)透鏡成形器而且能夠使透鏡成形器傾斜。該技術(shù)可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像穩(wěn)定并且還用來(lái)補(bǔ)償組裝公差。
[0358]膜的內(nèi)部和外部可以由一種類(lèi)型的膜材料制成。然而，在其它實(shí)施例中，膜的外部和內(nèi)部由不同膜材料構(gòu)成。膜4805和4806、儲(chǔ)存器4812和4813、頂部容器4803和底部容器4804可以為整個(gè)系統(tǒng)提供各種反射、折射、衍射和吸收或?yàn)V色功能。這些功能的其它實(shí)施例可以由膜/儲(chǔ)存器提供。
[0359]可以改變透鏡的形狀以生產(chǎn)各種類(lèi)型的透鏡。例如，可以產(chǎn)生球面透鏡(例如凸面的和凹面的)、非球面透鏡(例如凸面的和凹面的)、柱面透鏡(例如由正方形殼體而不是圓形殼體限定的)、平面透鏡、顯微透鏡(例如顯微透鏡陣列或衍射光柵)以及納米透鏡結(jié)構(gòu)(例如包括抗反射鍍膜)，這些透鏡能一體形成或附接至透鏡的光學(xué)活性部分。透鏡結(jié)構(gòu)的其它實(shí)施例是可行的。也可以使用膜4805和4806的不均勻材料厚度或硬度來(lái)改變透鏡的光學(xué)特性。
[0360]組件4800可以以與上述可調(diào)焦透鏡，諸如與其它可調(diào)焦透鏡和不可調(diào)焦透鏡、濾光器和光學(xué)系統(tǒng)的任何其它組合(包括鏡子、光柵、棱鏡、快門(mén)、圖像穩(wěn)定器以及光圈)的任何組合進(jìn)行堆疊。組件4800也可以構(gòu)造成具有其它元件。
[0361]在圖48A至48C的系統(tǒng)的操作的一個(gè)實(shí)施例中，可以將電信號(hào)施加于一個(gè)或所有的壓電電動(dòng)機(jī)。提供的電信號(hào)可以由許多裝置或措施來(lái)控制。例如，使用者可以手動(dòng)地按壓開(kāi)關(guān)、按鈕或其它致動(dòng)器以控制所施加的電壓。在另一個(gè)實(shí)施例中，電壓可以由自動(dòng)調(diào)節(jié)供給到壓電電動(dòng)機(jī)的電壓的程序或算法(例如自動(dòng)聚焦程序)來(lái)控制。壓電電動(dòng)機(jī)與透鏡成形器的直接相互作用導(dǎo)致透鏡成形器4822或4823沿z軸軸向移動(dòng)。透鏡成形器4822和4823的移動(dòng)使填料容積中的填充材料(例如光學(xué)流體)移位，從而改變整個(gè)透鏡形狀和透鏡的光學(xué)特性。
[0362]如所述的，如本文所述的膜可以利用各種方法和制造技術(shù)來(lái)生產(chǎn)。例如，可以利用刮刀涂布、壓延、水鑄造、注射造型、納米壓印、灘射、熱1?成型、鑄造、旋涂、嗔射、.式淋涂和/或化學(xué)自組裝技術(shù)來(lái)形成膜。其它實(shí)施例是可行的。
[0363]膜也可以由各種材料構(gòu)成。例如，膜可以由凝膠(例如，由Litway制造的光學(xué)凝膠 0G-1001)、聚合物(例如，由 Dow Corning 制造的 PDMS Sylgard 186,或者 Neukasil RTV25)、丙烯酸材料(例如，由3M公司制造的VHB 4910)、聚亞胺酯和/或彈性體構(gòu)成，這僅舉是幾個(gè)例子。在這些實(shí)施例中的許多中，膜由供空氣(而非液體或凝膠)通過(guò)的材料構(gòu)成。其它實(shí)施例是可行的。
[0364]另外，在一些實(shí)施例中，膜被預(yù)拉伸。該技術(shù)可以提供改善的光學(xué)性能并且提供對(duì)膜的移動(dòng)或變形的更快響應(yīng)。例如，可以在彈性張力下以預(yù)拉伸方式安裝膜。膜可以被分階段拉伸，使得膜的內(nèi)部區(qū)域的彈性張力小于膜的外部區(qū)域中的張力。在其它實(shí)施方式中，不使用預(yù)拉伸。
[0365]現(xiàn)在參看圖49，描述了透鏡組件4900的另一個(gè)實(shí)施例。殼體4901封閉容器4903，并且殼體4901的一部分還起透鏡成形器4922的作用。壓電電動(dòng)機(jī)4942被聯(lián)接至容器4903。膜4905將填充材料4912保持在膜4905和容器4903之間的填料容積4917中。填料容積4917具有內(nèi)部或透鏡部4931和外部或儲(chǔ)存器部4921。用滾珠軸承4907來(lái)減小摩擦力并且防止殼體4901和容器4903之間的傾斜。上述元件的詳細(xì)構(gòu)造和布置已經(jīng)在本文別處描述過(guò)并且這里將不再重復(fù)。
[0366]壓電電動(dòng)機(jī)4942被聯(lián)接至容器4903。聯(lián)接可以通過(guò)膠或任何其它適當(dāng)?shù)木o固件機(jī)構(gòu)或緊固措施來(lái)進(jìn)行。殼體4901具有一體的透鏡成形器4922，并且殼體4901通過(guò)位于壓電電動(dòng)機(jī)4942和該殼體之間的壓電電動(dòng)機(jī)(例如，通過(guò)粘滑運(yùn)動(dòng))移動(dòng)。殼體4901的移動(dòng)導(dǎo)致填料容積4917內(nèi)的填充材料4912的移動(dòng)和膜4905的變形。因此，內(nèi)部4931的光學(xué)特性改變。
[0367]現(xiàn)在參看圖50A至50B，描述了透鏡組件5000的另一個(gè)實(shí)施例。該組件5000包括:殼體50001、5002，殼體50001、5002封閉透鏡成形器5022 ;容器5003 ;膜50005 ;填充材料5012 ;填料容積5017(形成在膜5005和容器5003之間)；環(huán)5014以及壓電電動(dòng)機(jī)5042。這些元件的構(gòu)造和布置已經(jīng)在前描述過(guò)并且這里將不再描述。在該實(shí)施例中，壓電電動(dòng)機(jī)5024和銷(xiāo)5016充當(dāng)螺旋傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)。壓電電動(dòng)機(jī)5042由銷(xiāo)5016聯(lián)接并且被接合在環(huán)5014的孔中。銷(xiāo)5016的旋轉(zhuǎn)沿由箭頭5024表示的方向在接合的區(qū)域處推或拉環(huán)5014。環(huán)5014被聯(lián)接到柔性鉸鏈5028或者與該柔性鉸鏈5028結(jié)合，該柔性鉸鏈5028允許環(huán)沿著鉸鏈5028彎曲。
[0368]在該實(shí)施例中并且與本文所述的一些其它實(shí)施例相比，排除了使用滾珠軸承從而減少了部件數(shù)。通過(guò)利用壓電電動(dòng)機(jī)5042在一側(cè)使環(huán)5014移動(dòng)(具有大體由標(biāo)記為5024的箭頭表示的向上和向下移動(dòng))而使膜5005變形。在相對(duì)側(cè)，環(huán)5014被附接至殼體5002。如所述的，環(huán)包括允許發(fā)生彎曲的柔性鉸鏈5028。當(dāng)環(huán)由壓電電動(dòng)機(jī)移動(dòng)時(shí)，環(huán)被傾斜(相對(duì)于z軸)并且推拉膜5005的外部，這進(jìn)而使填料容積5017的外部變形并且改變填料容積5017的內(nèi)部或透鏡部5031的形狀。移動(dòng)可以由沿著標(biāo)記為5049和5024的箭頭實(shí)現(xiàn)。
[0369]因?yàn)橥哥R部成形器5022限定可變形透鏡5031，所以環(huán)5014的傾斜不會(huì)影響透鏡部5031的光學(xué)性能。代替利用鉸鏈5028，圖50A和50B的裝置也可以允許傾斜環(huán)的固定側(cè)繞一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，如圖50C和50D所示?，F(xiàn)在具體參看圖50C和50D，環(huán)5014可以在點(diǎn)5057處被固定，并且當(dāng)銷(xiāo)5014沿由標(biāo)記5024的箭頭表示的方向向上和向下移動(dòng)時(shí)，環(huán)沿由標(biāo)記為5049的箭頭表示的方向旋轉(zhuǎn)。
[0370]壓電電動(dòng)機(jī)5042使銷(xiāo)5016轉(zhuǎn)動(dòng)并且銷(xiāo)被接合到環(huán)5014的孔中。由壓電電動(dòng)機(jī)5042中的粘滑或多模式振動(dòng)所導(dǎo)致的銷(xiāo)5016的轉(zhuǎn)動(dòng)沿大體上如由標(biāo)號(hào)5024表示的箭頭表示的向上或向下方向推或拉環(huán)5014。另選地，銷(xiāo)5016和壓電電動(dòng)機(jī)5042可以是單個(gè)元件并且被直接連接至環(huán)5014。應(yīng)當(dāng)理解，圖50A至50D的實(shí)施例對(duì)于比變焦距透鏡需要更少調(diào)整的聚焦透鏡特別有利。
[0371]現(xiàn)在參看圖51A和51B，描述了透鏡組件5100的另一個(gè)實(shí)施例。該組件5100包括殼體5101、5102，殼體5101、5102封閉透鏡成形器5122 ;容器5103 ;膜5105 ;填充材料5112 ;填料容積5117(形成在膜5105和容器5103之間);滾珠軸承5107以及壓電電動(dòng)機(jī)5142。這些元件以前已經(jīng)描述過(guò)(例如關(guān)于圖45和圖46)并且這里將不再描述。
[0372]在該實(shí)施例中，壓電電動(dòng)機(jī)5142的形狀被構(gòu)造成夾持或夾緊容器5103(例如呈U形)。更具體地，容器5103的延伸件5125由壓電電動(dòng)機(jī)5142夾緊。當(dāng)被致動(dòng)時(shí)，壓電電動(dòng)機(jī)5142向上和向下(例如，根據(jù)粘-滑運(yùn)動(dòng))移動(dòng)延伸件5125(從而移動(dòng)整個(gè)容器5103)。如所述的，延伸件5125的該運(yùn)動(dòng)沖擊填料容器5117以移動(dòng)膜5105并且改變內(nèi)部或透鏡部5131的形狀。這進(jìn)而改變透鏡部5131(在光學(xué)上作用于通過(guò)透鏡組件5100的光線5150的部分)的光學(xué)特性。
[0373]現(xiàn)在參看圖52A，描述了非對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)的透鏡模塊5200(諸如與照相機(jī)一起使用的透鏡模塊)的一個(gè)實(shí)施例。第一連接器聯(lián)動(dòng)裝置5259(和臺(tái)階元件5262)和第二連接器聯(lián)動(dòng)裝置5261將槳狀件5258連接至壓電電動(dòng)機(jī)5242。聯(lián)動(dòng)裝置5259和5261可以是獨(dú)立部件或槳狀件5258、壓電電動(dòng)機(jī)5242的一部分。聯(lián)動(dòng)裝置5259和5261起作用以將力從壓電電動(dòng)機(jī)5242傳遞到槳狀件5258。臺(tái)階元件5262被插入或聯(lián)接至槳狀件5258，使得在不接觸膜5205的外部5255或容器5203的情況下可以進(jìn)行連接。膜5255被設(shè)置在槳狀件5258和頂部容器5203之間。舉容器構(gòu)造的兩個(gè)例子，容器5203可以是塑料部件或玻璃板。還在組件5200內(nèi)設(shè)置底部容器5204。應(yīng)當(dāng)理解，也可以使用包括底部容器的第二膜/槳狀件裝置，但是為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)在圖52A中未示出該裝置。校正透鏡鏡筒殼體5263收納上述元件。在該構(gòu)造中，它被不出為頂部容器5203和底部容器5204的一體部分。透鏡鏡筒殼體5263還包括校正光學(xué)元件用夾緊裝置和校正光學(xué)元件(未示出)。在一個(gè)實(shí)施例中，光圈被模制為透鏡鏡筒的一體部分，但是這不是必需的。
[0374]槳狀件5258與電動(dòng)機(jī)和流體機(jī)械互連或者被聯(lián)接至電動(dòng)機(jī)和流體。在一個(gè)實(shí)施例中，槳狀件5258是平的并且可以包括加強(qiáng)肋。槳狀件5258的形狀和尺寸可以被最優(yōu)化以有效地將力傳遞(例如推動(dòng))到填充材料上。在該實(shí)施例中，槳狀件5258包括腿部5264。當(dāng)槳狀件的移動(dòng)緩慢時(shí)該腿部5264允許槳狀件-填料的相互作用降低，并且當(dāng)移動(dòng)更快時(shí)允許槳狀件-填料的相互作用變高。
[0375]膜5205由透鏡成形器(未示出)分成內(nèi)部5265和外部5255。膜的接觸透鏡成形器的內(nèi)部邊緣通過(guò)限定透鏡的外部形狀來(lái)約束膜。鉸鏈5228和5229被聯(lián)接至槳狀件5258和頂部容器5203。在該實(shí)施例中，鉸鏈被設(shè)置在腿部5264的端部的離散點(diǎn)處。鉸鏈5228和5229可以由諸如膠、膜材料之類(lèi)的各種不同材料制成，并且可以被設(shè)置在容器5203中的袋處。鉸鏈5228和5229可以由腿部5264制成并且通過(guò)使腿部5264變得柔性而向上延伸到腿部5264內(nèi)。鉸鏈5228和5229可以是容器5203的一部分。
[0376]現(xiàn)在參看圖52B，示出圖52A的裝置，其中該裝置向外推動(dòng)透鏡并且增大透鏡的曲率。更具體地，壓電電動(dòng)機(jī)推動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置5259，該聯(lián)動(dòng)裝置5259被機(jī)械連接至槳狀件5258，該槳狀件5258推進(jìn)容器5203中并且將流體推進(jìn)透鏡5235中以改變其形狀。容納填料的膜5205在標(biāo)記為5280,5281和5282的點(diǎn)處伸展。膜5205在標(biāo)記為5283和5284的點(diǎn)處的外邊緣處被保持就位。
[0377]膜5205在標(biāo)記為5285和5286的點(diǎn)處被保持就位，并且這些點(diǎn)還是限定透鏡形狀的外邊緣的位置。如所示的，膜5205被設(shè)置在槳狀件5258和容器5203之間。因?yàn)檫@種定位允許容易地構(gòu)造組件5200，所以這種定位在制造期間是有利的。在另一個(gè)實(shí)施例中，槳狀件5258直接推動(dòng)容器5203。
[0378]現(xiàn)在參看圖52C，示出了圖52A和圖52B的裝置向內(nèi)推透鏡而產(chǎn)生為凹面形狀而不是凸面形狀的透鏡形狀。應(yīng)當(dāng)理解，可以采用形成在膜5205和容器5203之間的儲(chǔ)存器內(nèi)的填充材料的雙向移動(dòng)但不是必需的。例如，根據(jù)儲(chǔ)存器的最初填充的量，透鏡可以改變曲率而不是允許移動(dòng)。這里在該實(shí)施方式中示出為從凸面形狀變成凹面形狀。
[0379]電動(dòng)機(jī)推動(dòng)機(jī)械地連接至槳狀件5258的聯(lián)動(dòng)裝置5259，槳狀件5258推進(jìn)容器5203并且將填料(例如，光學(xué)流體)推進(jìn)透鏡5235中以改變其形狀。容納流體的膜5205在5280、5281和5282處伸展。膜5205在標(biāo)記為5283和5284的點(diǎn)處在外邊緣處被保持就位。膜5205在標(biāo)記為5285和5286的點(diǎn)處被保持就位并且這也是限定透鏡形狀的外邊緣的位置。
[0380]現(xiàn)在參看圖54A至54D，描述了用于相對(duì)于透鏡成形器軸向地移動(dòng)液體容器的機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置的另一個(gè)實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，為了清楚起見(jiàn)，圖54A至圖54D省略了本文已經(jīng)論述過(guò)的透鏡組件的一些元件。在該實(shí)施例中，能夠獨(dú)立地并同時(shí)沿二維變形的電-機(jī)械致動(dòng)裝置5467被設(shè)置在透鏡組件殼體(為了清楚未示出)的一個(gè)壁上。例如，該致動(dòng)裝置可以包括電活性聚合物，當(dāng)橫跨一組電極5468施加電壓時(shí)，該電活性聚合物沿水平方向變形，并且當(dāng)橫跨第二組電極5469施加電壓時(shí)，該電活性聚合物沿豎直方向變形。
[0381]致動(dòng)裝置5467在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)5470處被固定到底環(huán)5415。具有活動(dòng)連接構(gòu)件5472、剛性構(gòu)件5473以及樞軸5474的機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置5471將致動(dòng)器5467的豎直運(yùn)動(dòng)在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)5470處與底環(huán)5415的豎直運(yùn)動(dòng)耦合并且將水平致動(dòng)與頂環(huán)5414的豎直運(yùn)動(dòng)耦合。使用聯(lián)動(dòng)裝置5471與導(dǎo)向支座5475和5476的活動(dòng)連接以便不過(guò)度限制機(jī)械系統(tǒng)并約束所有預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。
[0382]活動(dòng)連接構(gòu)件5472通過(guò)固定到底環(huán)5415的導(dǎo)向支座5476而聯(lián)接至底環(huán)5415。剛性構(gòu)件5473通過(guò)固定到頂環(huán)5414的頂部導(dǎo)向支座5475類(lèi)似地連接至頂環(huán)5414。
[0383]在沿豎直方向致動(dòng)時(shí)，底環(huán)5415被沿豎直方向移動(dòng)?；顒?dòng)連接構(gòu)件5472自由地在底部導(dǎo)向支座5476內(nèi)水平移動(dòng)，從而將該運(yùn)動(dòng)耦合到剛性構(gòu)件5473中。一旦沿水平方向致動(dòng)，活動(dòng)連接構(gòu)件5472通過(guò)底部導(dǎo)向支座5476自由地滑動(dòng)并且使剛性構(gòu)件5473繞樞軸5474旋轉(zhuǎn)，從而使剛性構(gòu)件5473在頂部導(dǎo)向支座5475處豎直運(yùn)動(dòng)。頂部導(dǎo)向支座5475允許剛性構(gòu)件5473自由地旋轉(zhuǎn)。剛性構(gòu)件5473在頂部導(dǎo)向支座5475處的豎直運(yùn)動(dòng)被耦合到頂環(huán)5414。
[0384]圖54B至54D進(jìn)一步示出了機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置5471的操作。在圖54B中的致動(dòng)裝置的未致動(dòng)狀態(tài)下，機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置將環(huán)保持在靜止位置。如圖54C所示，在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)5470處豎直致動(dòng)時(shí)，活動(dòng)連接構(gòu)件5472以與剛性構(gòu)件5473最小的耦合與底環(huán)5415 —起移動(dòng)。如圖54D所示，在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)5470處水平致動(dòng)時(shí)，活動(dòng)連接構(gòu)件5472水平推動(dòng)剛性構(gòu)件5473，該剛性構(gòu)件5473繞樞軸5474旋轉(zhuǎn)并且導(dǎo)致在頂部導(dǎo)向支座5475處豎直運(yùn)動(dòng)。
[0385]本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到該實(shí)施例的聯(lián)動(dòng)裝置將僅大體允許頂環(huán)5414和底環(huán)5415的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。底環(huán)5415的一些運(yùn)動(dòng)可能與頂環(huán)5414的運(yùn)動(dòng)耦合，反之亦然。聯(lián)動(dòng)裝置5471旨在使該效應(yīng)最小化。另選的機(jī)構(gòu)被預(yù)期用于獨(dú)立地或近似獨(dú)立地將兩自由度致動(dòng)裝置聯(lián)接至沿公共軸線移動(dòng)的兩個(gè)構(gòu)件。
[0386]圖55A示出了具有可變光學(xué)透鏡5531的透鏡模塊5500的一部分。該模塊5500具有電-機(jī)械致動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)利用至流體系統(tǒng)和可變光學(xué)透鏡5531的聯(lián)動(dòng)裝置。在圖55A中未整體示出殼體和連接；僅提供連接點(diǎn)以便使該描述與致動(dòng)機(jī)構(gòu)分開(kāi)。
[0387]在殼體(未示出)和槳狀件5558之間設(shè)置連接件5587。槳狀件5558可以具有大體的“U”形，但可以預(yù)期其它形狀。腿部5564可以被間隔開(kāi)以圍繞透鏡5531裝配。連接件5587例如可以呈能允許槳狀件5558的豎直移動(dòng)的滾珠軸承結(jié)構(gòu)或機(jī)械導(dǎo)向件的形式。在另一個(gè)實(shí)施方式中，連接件5587還可以是鉸鏈。更具體地，鉸鏈可以是由用來(lái)構(gòu)造槳狀件的相同材料制成的活動(dòng)鉸鏈。在一實(shí)施方式中，鉸鏈由諸如塑料的附加部分之類(lèi)的不同材料構(gòu)成。在又一個(gè)實(shí)施方式中，材料可以是彈性體材料、粘性材料或者能夠提供鉸鏈的希望性能的其它類(lèi)似材料。這種類(lèi)型的連接件5587或連接物可以導(dǎo)致槳狀件5558繞連接件5587的大體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，連接件5587可以是供裝配槳狀件5507的腿部5564的袋或凹槽。該實(shí)施方式可以減小或消除對(duì)粘合劑或附加連接結(jié)構(gòu)的需要。它可以是附加有例如阻尼化合物的連接件5587。這將導(dǎo)致大體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；然而，該袋或凹槽可以被設(shè)計(jì)成用于其它類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)。在又一個(gè)實(shí)施方式中，連接件5587可以是鉸鏈或圓形部，該鉸鏈或圓形部定位到圓形槽內(nèi)以允許方便的旋轉(zhuǎn)。
[0388]在槳狀件5558和容器5503之間可以形成填料容積5517。由于槳狀件5558的移動(dòng)，填料可以被朝向透鏡5531或遠(yuǎn)離透鏡5531移位?？梢栽O(shè)置驅(qū)動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置5559，該驅(qū)動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置5559將換能器或電動(dòng)機(jī)(電-機(jī)械)5542的運(yùn)動(dòng)連接至槳狀件5558。聯(lián)動(dòng)裝置5559可以是例如軸、螺桿或其它類(lèi)型的聯(lián)動(dòng)裝置。電動(dòng)機(jī)5542可以是例如微型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷電動(dòng)機(jī)、壓電電動(dòng)機(jī)、電活性聚合物電動(dòng)機(jī)或能夠提供希望的功能的任何其它類(lèi)型的換能器。在圖55A所示的實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)5542轉(zhuǎn)動(dòng)或推動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置5559。在一個(gè)實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)5542可以是螺桿傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)裝置5559，并且聯(lián)動(dòng)裝置5559可以是接合在槳狀件5558的螺紋部分5588中的螺桿。在另一個(gè)實(shí)施方式中，槳狀件5558的該區(qū)域5588可以具有袋或凹槽或形成袋或凹槽以允許聯(lián)動(dòng)裝置5559推或拉槳狀件5558，該聯(lián)動(dòng)裝置5559可以被成形或修圓以裝配在接合區(qū)域5588內(nèi)。
[0389]接合特征部5588在槳狀件5558上的位置可以影響當(dāng)電動(dòng)機(jī)5542被致動(dòng)時(shí)獲得的杠桿作用。例如，當(dāng)接合特征部5588靠近連接件5587時(shí)，可以最優(yōu)使用能夠在小位移內(nèi)傳遞高力的電動(dòng)機(jī)5542，其中，在接合特征部5588更遠(yuǎn)離連接件5587的情況下，可以最優(yōu)使用在較大位移內(nèi)傳遞低的力的電動(dòng)機(jī)5542。槳狀件5558的形狀可以被設(shè)計(jì)成在膜5505上方分配推力或拉力以增大該結(jié)構(gòu)的機(jī)械效率。
[0390]圖55B示出了其中槳狀件5558由電動(dòng)機(jī)5549致動(dòng)的另一個(gè)實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，槳狀件5558具有延伸部5589，該延伸部5589大體上不平行于由槳狀件5558的主體限定的平面延伸。該延伸部5589可以具有由聯(lián)動(dòng)裝置5559推或拉的接合特征部5588。連接至電動(dòng)機(jī)5542的聯(lián)動(dòng)裝置5559可以具有成形端或修圓端以與接合特征部5588相配合。通過(guò)提供這種類(lèi)型的界面，換能器的運(yùn)動(dòng)不與槳狀件5558的運(yùn)動(dòng)處于相同平面。這改變了杠桿作用并且提供潛在的空間優(yōu)化。其它聯(lián)動(dòng)裝置和/或界面是可行的，包括但不限于簡(jiǎn)單的摩擦附著。還應(yīng)理解，利用單電機(jī)、雙電機(jī)或更多個(gè)電動(dòng)機(jī)的單透鏡組件、雙透鏡組件或更多個(gè)透鏡組件的任何組合被預(yù)期為特定應(yīng)用所必需的，諸如被用于調(diào)焦和/或變焦的單透鏡組件(即，單可變透鏡)。在其它實(shí)施方式中，組合的兩個(gè)或更多個(gè)組件可以用于執(zhí)行這些功能。
[0391]現(xiàn)在參看圖56A和56B，描述了透鏡組件的另一個(gè)實(shí)施例。該透鏡組件包括具有第一部分5601的容器、光學(xué)透明部分5612、光學(xué)流體5616、膜5608、具有氣體交換孔5615的透鏡成形器5602、蓋板5613 (例如，由玻璃構(gòu)成)、底部殼體5606、由螺紋5631連接的頂部殼體5605以及公差吸收環(huán)5630。該吸收環(huán)5630可以是大約0.2mm厚的環(huán)并且由硅樹(shù)脂、聚亞胺酯或丙烯酸材料構(gòu)成。也可以用其它尺寸和材料來(lái)構(gòu)成環(huán)5630。圖中的其它元件已經(jīng)在上面論述過(guò)并且通常以和前述相同的方式起作用。
[0392]通過(guò)利用底部殼體5606和頂部殼體5605之間的螺旋機(jī)構(gòu)以及軟的公差吸收環(huán)5630(該軟的公差吸收環(huán)5630沿由標(biāo)記為5632的箭頭表示的方向可壓縮(并可解壓))來(lái)調(diào)節(jié)第一部分5601和透鏡成形器5602之間的距離，可以補(bǔ)償流體5616的填充容積和容器容積中的生產(chǎn)公差。通過(guò)可以手動(dòng)進(jìn)行或者通過(guò)自動(dòng)裝置進(jìn)行的機(jī)械調(diào)整進(jìn)行調(diào)整。也可以使用其它調(diào)整措施。在這些措施中，通過(guò)沿著由標(biāo)記為5632的箭頭表示的方向進(jìn)行上述調(diào)整，容易實(shí)現(xiàn)在填充之后對(duì)透鏡系統(tǒng)的最初焦距的調(diào)整。
[0393]現(xiàn)在參看圖57A和圖57B，描述了透鏡組件5700的另一個(gè)實(shí)施例。如圖57A所示，透鏡組件5700包括透鏡鏡筒殼體5704，該透鏡鏡筒殼體5704包含用于圖像校正目的的多個(gè)透鏡5705、5706和5707。這些透鏡可以由諸如聚碳酸酯、聚苯乙烯或者其它光學(xué)透明塑料之類(lèi)的塑料材料構(gòu)成。也可以使用材料的其它實(shí)施例。光學(xué)透明液體5702(或其它填充材料)由可變形膜5701和光學(xué)透明容器5703封閉。容器5703和殼體5704通過(guò)機(jī)械聯(lián)鎖或膠粘而彼此互連。殼體5710的中央部與可變形膜5701接觸并且限定該膜的形狀。線圈5708被連接至可變形膜5701。磁體5709的由標(biāo)號(hào)5711表示的磁場(chǎng)與流過(guò)線圈5708的電流相互作用，而導(dǎo)致線圈上的沿標(biāo)記5712的箭頭方向的軸向力。該力在膜5701的變形中轉(zhuǎn)化，從而改變可變形膜5701的作用于光線5713的中央的、光學(xué)活性部分的形狀。該實(shí)施方式僅需要非常少量的部件，而使自動(dòng)聚焦模塊非常成本有效。另外，它對(duì)公差非常不敏感。
[0394]圖57B描述了相似的實(shí)施方式，其中一個(gè)差異在于磁體5709是活動(dòng)的并且線圈5708被固定在透鏡鏡筒殼體5704上。圖57B所示的所有其它元件都與圖57A的相同并且執(zhí)行類(lèi)似功能。
[0395]現(xiàn)在參看圖58A，描述了對(duì)稱(chēng)致動(dòng)器的一個(gè)實(shí)施例。該結(jié)構(gòu)圍繞中央軸線5826。該結(jié)構(gòu)包括第一線圈5802、第二線圈5804、第一磁體5818、第二磁體5820以及第三磁體5822。當(dāng)線圈5802和5804中的線由電流激勵(lì)時(shí)，線圈5802和5804與如所示的磁通相互作用，該磁通沿由標(biāo)記為5812的箭頭表示的方向由底部返回磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)5806、頂部返回磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)5808、側(cè)面返回磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)5810引導(dǎo)。通過(guò)使所有磁體的極化反向，流量將是相等的但是被反向。側(cè)面返回磁磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)5810包括側(cè)面返回懸突部5824以幫助吸收與部件和/或控制漏磁場(chǎng)相關(guān)聯(lián)的制造公差。或多或少的懸突將不改變?cè)搶?shí)施例的操作的基本原理。磁體、線圈以及磁通返回結(jié)構(gòu)可以如本文在別處描述被實(shí)施。
[0396]在圖58A的實(shí)施例中，磁通線的相當(dāng)大部分流過(guò)大體上垂直于電流的方向的線圈5802和5804。換言之，產(chǎn)生以下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含漏磁場(chǎng)并且以適當(dāng)?shù)慕顷P(guān)系將磁場(chǎng)聚焦線圈處，從而產(chǎn)生用于給定空間的力的優(yōu)選量。磁通集中在由標(biāo)記為5812的箭頭表示的路徑中。結(jié)果，線圈5802和5804接收足夠的力以被移動(dòng)和/或移動(dòng)如本文在前已經(jīng)描述的調(diào)節(jié)透鏡的特征的其它元件。
[0397]現(xiàn)在參看圖58B和圖58C，描述了另一個(gè)致動(dòng)器。該致動(dòng)器包括第一線圈5856、第一磁體5852、第二線圈5858以及第二磁體5854。該致動(dòng)器被設(shè)置成極接近于容器5864和5866(本文在別處所述的)并且靠近圖58B中的主光程5868和圖58C中的主光程5880內(nèi)的外部光線。當(dāng)電流被施加到線圈5856和5858中的線時(shí)，磁體5852和5854與該電流的交感與磁通線相互作用，該磁通線沿由標(biāo)記為5872、5874和5876的箭頭表示的方向流動(dòng)。磁通線流過(guò)透鏡的可以包括容器5864和5866的光學(xué)結(jié)構(gòu)，并且磁通中的一些線將橫跨到主光程5868中。圖58B示出了主磁通路徑5872、5874、5876并且圖58C示出了次磁通路徑。磁體、線圈以及磁通返回結(jié)構(gòu)可以如本文在別處所述被實(shí)施。
[0398]底部磁體5854的第一(頂)部分分享由頂部磁體5852的第二(底)部分產(chǎn)生的磁通線。如所示出的，磁通線在磁體5852和5854之間被再次利用并加強(qiáng)并且變成相同磁路的一部分。底部磁體5454提供這樣的路徑，該路徑具有比沒(méi)有底部磁體5854的情況下將提供的更少的頂部磁體5852用磁阻。因此，提供了有效的致動(dòng)器結(jié)構(gòu)，該致動(dòng)器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生足夠的力以移動(dòng)線圈5856和5858 (如本申請(qǐng)中在別處描述的，線圈5856和5858直接或間接移動(dòng)膜)，并且同時(shí)，該致動(dòng)器結(jié)構(gòu)足夠小以裝配到在將光學(xué)器件布置在組件內(nèi)之后剩余的極其受限的且不連續(xù)的空間內(nèi)。
[0399]應(yīng)當(dāng)理解，盡管圖58A和58B中(以及在本文別處)描述的致動(dòng)器被示出為透鏡組件的一部分，但是致動(dòng)器可以相對(duì)于其它類(lèi)型的裝置使用并且和各種其它應(yīng)用一起使用。例如，致動(dòng)器可以和揚(yáng)聲器一起使用(例如，舉個(gè)例子，以移動(dòng)高頻揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器)。其它實(shí)施例是可行的。事實(shí)上，本文所述的致動(dòng)器可以用來(lái)將力提供給任何類(lèi)型的系統(tǒng)或任何類(lèi)型的應(yīng)用的任何適當(dāng)?shù)牟考?br> [0400]圖58D示出了組件的光學(xué)部分的一個(gè)實(shí)施例。該實(shí)施例包括頂部可變光學(xué)組件5890，該光學(xué)組件5890包括膜5892、光學(xué)填充材料5893、容器5891以及嵌入在容器5891中的校正透鏡5894。該組件5890是最遠(yuǎn)離傳感器5899的光學(xué)部件。該措施允許用于這樣的組件，該組件將使性能最佳化同時(shí)使從傳感器5899到蓋5898 (例如，覆蓋玻璃)的高度最小化。另一方面是具有嵌入到容器5891中的光學(xué)元件5894。在該實(shí)施例中，第二透鏡是允許非常緊湊的光學(xué)設(shè)計(jì)的推拉式(凸凹)透鏡。
[0401]在圖58A至圖58D的實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)被聯(lián)接在一起并且還通過(guò)系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)光學(xué)元件(例如，通過(guò)透鏡、容器或膜)聯(lián)接。兩個(gè)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中存在非常小的氣隙。側(cè)面返回結(jié)構(gòu)可以自附接到殼體，從而使得容易組裝而不需要粘合劑(例如，膠)。因?yàn)榇沤Y(jié)構(gòu)的松散定位將僅最低程度地減小由線圈產(chǎn)生的磁力，所以從組裝觀點(diǎn)看這些措施也是容錯(cuò)的。另選地，磁體被很好地限定并且殼體中的柱限定磁體的定位。
[0402]現(xiàn)在參看圖59A和圖59B，描述了透鏡組件5900的實(shí)施例。該透鏡組件包括頂部殼體5905、頂部容器5904、頂部磁返回結(jié)構(gòu)5926、光圈5921、蓋板5901、填充材料5903、膜5902、校正透鏡5925、磁體5914、頂部線圈架5912、頂部線圈5913、返回結(jié)構(gòu)5915、柔性電路導(dǎo)管5920、填充材料5906、磁體5919、底部線圈架5916、底部線圈5917、磁通返回結(jié)構(gòu)5918、傳感器蓋5911 (例如，玻璃板)、膜5908、底部殼體5910、凹凸透鏡5909以及底部容器5907。
[0403]這些部件的構(gòu)造、操作以及相互作用大體已經(jīng)在本文別處描述過(guò)并且這里將不再描述。另外，應(yīng)當(dāng)理解，操作和致動(dòng)的一個(gè)實(shí)施例已經(jīng)關(guān)于圖58B在上面描述過(guò)。
[0404]如圖59B所示，柔性電路5920被聯(lián)接至連接器5922。柔性電連接器5921 (例如，電線)從連接器5922延伸并且被卷繞在線圈架5916上以形成線圈5917。因此，電流從外面電流源(未示出)流到柔性電路5920，流過(guò)連接器5922 ;流過(guò)導(dǎo)體5921 ;圍繞線圈(圍繞線圈架)流動(dòng)，并且通過(guò)柔性電路5920流回。用于線圈5913的線接頭通過(guò)柔性電路和通過(guò)柱5923被向下引導(dǎo)到柔性電路的連接器5924。
[0405]導(dǎo)體5921自由移動(dòng)并且當(dāng)移動(dòng)時(shí)僅吸收很小的力。因?yàn)閷?dǎo)體5921通過(guò)保護(hù)通道以將它們引導(dǎo)到外部源或連接件，所以導(dǎo)體5921被設(shè)置成提供相對(duì)于頂部線圈節(jié)省空間的能力并且還提供安全性。
[0406]底部線圈5917上的底部導(dǎo)體在磁體5919下面滑動(dòng)并且位于遠(yuǎn)離膜5908的相當(dāng)大的距離。底部殼體5910中的間隙允許容易將導(dǎo)體引導(dǎo)到外部源。
[0407]如所示出的，頂部線圈架5912包括四個(gè)指狀元件以保持頂部線圈5913。該構(gòu)造措施提供減震能力和節(jié)約空間特性，而允許構(gòu)造出比在頂部線圈架不如此構(gòu)造的情況下更小的組件。該線圈架構(gòu)造還使光學(xué)器件能夠定位得更接近頂蓋5901。一般而言，因?yàn)楣庠谧钤缈赡艿奈恢锰幈辉俪尚危缘谝豢烧{(diào)透鏡越早(即，更接近頂部)定位在光程中，模塊可以被構(gòu)造得越短。
[0408]因?yàn)榫€圈5913被定位成遠(yuǎn)離膜和填充材料相當(dāng)大的距離但是接近于導(dǎo)熱外部金屬，所以提供了溫度改善。線圈架5912的方形形狀使磁場(chǎng)中線的長(zhǎng)度最大化。方形線圈架的角部通常不是磁通高效的，因此該措施提供位于角部中的柱以提高效率。因?yàn)殡娋€不再需要被膠粘或用一些其它粘合劑附著，所以具有方形線圈架5912的柱構(gòu)造還使磁體5914和磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)5915之間的空間最小化并且降低成本。該線圈架5912的十字叉狀指形件提供膜推動(dòng)環(huán)和線圈保持結(jié)構(gòu)之間的最短距離。
[0409]底部線圈架5916與膜5908機(jī)械地互連。線圈架5916具有大的行程范圍，并且部分由于長(zhǎng)磁體5919和產(chǎn)生的相對(duì)直的場(chǎng)線而具有幾乎相同的力。
[0410]頂部殼體5905是筒設(shè)計(jì)并且包括除凹凸透鏡5909外的所有透鏡。頂部殼體5905另外提供透鏡成形器功能。殼體的一側(cè)涉及大多數(shù)光學(xué)元件(例如，提供平行基準(zhǔn))，以能夠采用單個(gè)銷(xiāo)模(pin-mold)，并從而提供更好的同心性和公差。頂部殼體5905保護(hù)線圈5913不受機(jī)械沖擊(即，線圈5913被機(jī)械地約束)。另外，頂部殼體具有孔，該孔能使空氣從光學(xué)部分流到電動(dòng)機(jī)部分，從而提供一體的氣壓釋放功能。底部可調(diào)透鏡是利用如圖41A和圖41B所示的透鏡成形器和保持器機(jī)構(gòu)/支承構(gòu)件的推拉式透鏡(如本文在別處已經(jīng)描述的)。透鏡的可變半徑不但改變透鏡的形狀而且機(jī)械夾緊結(jié)構(gòu)也可以提供該功能。當(dāng)使透鏡變形時(shí)，不但透鏡的形狀改變而且其軸向位置以及半徑也改變。
[0411]凹凸透鏡5909被緊緊地設(shè)置到殼體5910，該殼體5910被直接連接到圖像傳感器以使其成本有效并且對(duì)公差不敏感。校正透鏡5925(可以是由任何材料構(gòu)成的任何校正光學(xué)元件)被設(shè)置在容器5904中。在這方面，校正透鏡5925與本文所述的填料填充的透鏡結(jié)構(gòu)成一體。
[0412]如此組裝的組件5900包括用于對(duì)通過(guò)蓋5901進(jìn)入的光線進(jìn)行聚焦的第一可調(diào)透鏡(包括元件5903、5902、5904、5912以及5913)。還提供第二可調(diào)透鏡(包括元件5906、5908,5907,5916以及5917)，并且該第二可調(diào)透鏡用于變焦。因此，提供兩個(gè)不同的可調(diào)系統(tǒng)，這兩個(gè)不同的可調(diào)系統(tǒng)可以被最優(yōu)化為不同功能、約束條件。校正透鏡5925校正諸如球面象差之類(lèi)的光學(xué)誤差。凹凸透鏡5909有助于達(dá)到主光角要求。在這些實(shí)施例中的許多中，上述所有光學(xué)元件的形狀都是圓形的或大體上是圓形的。然而，根據(jù)需要，也可以使用其它形狀。
[0413]在這些實(shí)施例中，引起膜變形的填充材料的量是不變的(然而，其在具體透鏡內(nèi)的相對(duì)位移改變)。磁體5914和5919可以被極化以提供垂直于線圈5913和5917的場(chǎng)，并且線圈5913和5917以及磁體5914和5919相對(duì)于彼此移位。
[0414]現(xiàn)在參看圖60，描述了透鏡組件6000的另一個(gè)實(shí)施例。該組件6000類(lèi)似于圖59A和59B中所述的組件并且相似的附圖標(biāo)記表示相同的元件。應(yīng)當(dāng)理解，圖60的致動(dòng)器的致動(dòng)以相對(duì)于圖58A的致動(dòng)器的上述方式進(jìn)行操作。更具體地，該組件6000包括頂部殼體6005、頂部磁通導(dǎo)向結(jié)構(gòu)6019、蓋6001 (例如，用玻璃構(gòu)成)、填充材料6003、膜6002、頂部容器6004、外屏蔽件或殼體6030、推動(dòng)器6012、線圈6013、磁體6020、底部線圈6017、底部磁體6021、外部返回結(jié)構(gòu)6015、底部線圈架6016、凹凸透鏡6009、底部容器6007、校正透鏡6025、填充材料6006、膜6008、透鏡成形器6022、底部返回結(jié)構(gòu)6018以及磁體6014。
[0415]在圖60的實(shí)施例中，因?yàn)橥哥R鏡筒設(shè)計(jì)意味著大多數(shù)光學(xué)元件被定位到殼體6005的一側(cè)，所以光學(xué)透鏡之間的互連被最小化，從而使組件和部件公差最小化。底部線圈架6016被分成兩部分，使得可以在堆疊透鏡之后附加線圈6017。
[0416]現(xiàn)在參看圖61，描述了透鏡陣列6100的一個(gè)實(shí)施例。該透鏡陣列6100包括透明的光學(xué)板6101、容器兀件6102、殼體6108、光源(例如，發(fā)光二極管(LED)) 6107、透鏡區(qū)域6106和填充材料6104，填充材料6104包括在區(qū)域6105內(nèi)移位的填充材料。在操作中，容器6102借助推動(dòng)填充材料通過(guò)光學(xué)板6101而使填充材料移位。這產(chǎn)生了以選擇性地將填充材料6104移到區(qū)域6105并從該區(qū)域6105移出的壓力。在這方面，區(qū)域6105 (和限定在該區(qū)域的透鏡的形狀)可以是相同的或不同的。因此，從光源6107傳輸?shù)墓猱?dāng)它穿過(guò)填充材料6104和板6101時(shí)，可以使光的一種性質(zhì)或更多種性質(zhì)改變。受到影響的性質(zhì)可以包括光分配、亮度以及顏色，僅舉幾個(gè)例子。其它實(shí)施例也是可行的。該組件6100可以用來(lái)在諸如建筑物內(nèi)、戶外以及車(chē)輛內(nèi)的任何環(huán)境或任何情境中提供光。光源6107可以是諸如發(fā)光二極管的任何發(fā)光裝置。填充材料6104可以是本文已經(jīng)提及的任何類(lèi)型的液體、凝膠、聚合物、氣態(tài)的或者任何其它可變形填充材料。如本文所述的其它致動(dòng)措施(例如，利用壓電元件或機(jī)械推動(dòng)件6101)還可以代替容器6102使用。填充材料可以由一種材料或者膜和液體材料制成。
[0417]現(xiàn)在參看圖62A和圖62B，描述了透鏡組件6200的另一個(gè)實(shí)施例。該組件6200包括光源6201 (例如，發(fā)光二極管)、第一光學(xué)介質(zhì)6202 (例如，氣體、液體聚合物或玻璃)、剛性光學(xué)兀件6203(例如,透鏡、漫射器、濾光器或光柵)、第二光學(xué)介質(zhì)6208(例如,氣體、液體聚合物或玻璃)、反射器6204 (例如，自由形態(tài)的鏡子)、可變形填充材料6205 (例如，液體、凝膠或聚合物)以及剛性校正光學(xué)元件6206(例如，透鏡、漫射器、濾光器或光柵)。當(dāng)校正光學(xué)元件6206被沿軸向6209機(jī)械地或電動(dòng)地移位時(shí)，填充材料6205被變形，而導(dǎo)致在界面6210處的變形，從而改變光線6207的方向。
[0418]使第二光學(xué)介質(zhì)6208和填充材料6205分離的界面6210可以是由與第二光學(xué)介質(zhì)6208或可變形填充材料6205相同或不同的材料制成的可變形膜。組件6200可以用于諸如照明系統(tǒng)的光導(dǎo)應(yīng)用。組件6200可以是獨(dú)立單元、陣列的一部分或者較大光學(xué)系統(tǒng)的一部分。
[0419]現(xiàn)在參看圖63A和圖63B，描述了透鏡組件的另一個(gè)實(shí)施例。該組件6300包括光源6301 (例如，發(fā)光二極管)、反射器6202 (例如自由形態(tài)的鏡子)、可變形填充材料6203 (例如，液體、凝膠或聚合物)以及透鏡成形器6304。當(dāng)透鏡成形器6304被沿軸向6306機(jī)械地或電動(dòng)地移位時(shí)，填充材料6303被變形，而導(dǎo)致界面6307的變形，從而改變光線6305。
[0420]界面6307使可變形填充材料6303和光學(xué)介質(zhì)6308分離，并且該界面6307可以是由與光學(xué)介質(zhì)6308或可變形填充材料6303相同或不同的材料制成的可變形膜。組件6300可以用于諸如照明系統(tǒng)的光導(dǎo)應(yīng)用。組件6300可以是獨(dú)立單元、陣列的一部分或者較大光學(xué)系統(tǒng)的一部分。
[0421]現(xiàn)在參看圖64A和圖64B，描述了透鏡組件的另一個(gè)實(shí)施例。該組件6400包括光源6401 (例如，發(fā)光二極管)、反射器6402 (例如自由形態(tài)的鏡子)、第一光學(xué)介質(zhì)6406 (例如，氣體、液體聚合物或玻璃)、可變形填充材料6403(例如，液體、凝膠或聚合物)以及透鏡成形器6404。當(dāng)透鏡成形器6404被沿軸向6407機(jī)械地或電動(dòng)地移位時(shí)，填充材料6403被變形，而導(dǎo)致界面6408和6409變形，從而光線6405的方向改變。
[0422]分別使可變形填充材料6403以及光學(xué)介質(zhì)6406和6410分離的界面6408和6409可以是由與光學(xué)介質(zhì)6406、6403和6410相同或不同的材料構(gòu)成的可變形膜。組件6400可以用于諸如照明系統(tǒng)的光導(dǎo)應(yīng)用。組件6400可以是獨(dú)立單元、陣列的一部分或較大光學(xué)系統(tǒng)的一部分。
[0423]現(xiàn)在參看圖65A，描述了透鏡成形器6500的一個(gè)實(shí)施例，該透鏡成形器6500可以與本文所述的實(shí)施方式一起使用。該透鏡成形器6500包括第一表面6511,該第一表面6511從具有第一形狀的第一周邊6501的第一面6521延伸到具有第二形狀的第二周邊6502的第二面6522。第一形狀和第二形狀是不同的。膜形狀由透鏡成形器限定。當(dāng)透鏡被從凸面狀態(tài)變?yōu)榘济鏍顟B(tài)時(shí)，透鏡成形器的不同周邊限定膜的形狀，從而限定可變形透鏡的形狀。透鏡成形器6500將膜/可變形透鏡的形狀從由周邊6501限定的大橢圓形透鏡轉(zhuǎn)換成由周邊6502限定的小橢圓形透鏡?，F(xiàn)在參看圖65B，描述了供本文所述的實(shí)施例使用的另一個(gè)透鏡成形器6510。在該實(shí)施例中，透鏡成形器6510包括矩形第一周邊6511和圓形第二周邊6512。根據(jù)膜的變形，膜形狀由透鏡成形器的不同部分限定，因此可變形膜的形狀從大體上的矩形透鏡變成圓形透鏡。
[0424]雖然本公開(kāi)內(nèi)容允許各種變型和替代方案，但是某些實(shí)施方式在附圖中以實(shí)施例示出并且這些實(shí)施方式在本文被詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)內(nèi)容并不旨在將發(fā)明限于所描述的具體形式，而是與此相反，本發(fā)明旨在覆蓋落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有的變型、替代方案以及等同物。
[0425]這里描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，包括用于實(shí)施本發(fā)明的為發(fā)明人所知的最佳方式。應(yīng)當(dāng)理解，所示的實(shí)施方式僅是示例性的，并且不應(yīng)被理解為限制本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備包括: 具有光軸的可變形透鏡； 電動(dòng)機(jī)； 機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置，該機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置由所述電動(dòng)機(jī)致動(dòng)并且借助填充材料被聯(lián)接至所述可變形透鏡，使得在機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)和所述填充材料之間存在界面； 其中，所述界面大體上圍繞所述光軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中，所述電動(dòng)機(jī)移動(dòng)第一距離，并且該第一距離小于所述可變形透鏡的峰值位移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中，所述電動(dòng)機(jī)沿軸向移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中，所述機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置在所述填充材料和所述機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置之間的所述界面處基本上是不可變形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)設(shè)備，其中，所述機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)在所述界面處提供不可變形表面； 所述填充材料提供鄰近所述界面的可變形區(qū)域；并且 所述不可變形表面位于所述可變形區(qū)域的25%至900%的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其中，所述機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置還包括線圈架，該線圈架被附接到導(dǎo)電線圈。
7.一種光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備包括: 致動(dòng)器裝置，該致動(dòng)器裝置包括至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)，所述至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)具有第一部分和第二部分以及壓電致動(dòng)器，所述第二部分能相對(duì)于所述第一部分移動(dòng)并且被聯(lián)接至聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)； 透鏡； 與所述透鏡連通的儲(chǔ)存器； 膜和容器，該膜和該容器至少部分地將填充材料封閉在所述透鏡和所述儲(chǔ)存器內(nèi)，所述膜被機(jī)械聯(lián)接至所述聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)； 其中，所述至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)的激勵(lì)能夠移動(dòng)所述至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)的所述第二部分以便移動(dòng)所述聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)并且引起所述膜和所述填充材料位移，所述填充材料的位移改變所述透鏡的至少一個(gè)光學(xué)特性。
8.一種光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備包括: 至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)； 透鏡； 與所述透鏡連通的儲(chǔ)存器； 膜和容器，該膜和該容器至少部分地將填充材料封閉在所述透鏡和所述儲(chǔ)存器內(nèi)；基本上不可變形的聯(lián)動(dòng)構(gòu)件，該聯(lián)動(dòng)構(gòu)件被聯(lián)接至所述至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)和所述膜，該聯(lián)動(dòng)構(gòu)件能夠繞一鉸鏈旋轉(zhuǎn)； 其中，所述至少一個(gè)壓電電動(dòng)機(jī)的激勵(lì)能夠使所述聯(lián)動(dòng)構(gòu)件繞所述鉸鏈旋轉(zhuǎn)并且產(chǎn)生能夠引起所述膜和所述填充材料位移的大體上軸向指向力，所述填充材料的位移改變所述透鏡的至少一個(gè)光學(xué)特性。
【文檔編號(hào)】G02B3/14GK104280795SQ201410525072
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2009年3月13日
【發(fā)明者】M·阿希萬(wàn)登, D·內(nèi)德?tīng)? T·施米達(dá)希爾, C·羅梅爾, T·克恩, 楊書(shū)衡, C·金, D·R·奇赫霍夫爾, D·瓦恩 申請(qǐng)人:美商樓氏電子有限公司, 奧普?qǐng)D恩公司