可調(diào)透鏡設(shè)備的制造方法
【專利說明】可調(diào)透鏡設(shè)備
[0001 ] 說明書
[0002]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序的可調(diào)透鏡設(shè)備。進一步地，本發(fā)明涉及用于調(diào)整透鏡設(shè)備以及用于提供圖像穩(wěn)定或光束偏轉(zhuǎn)和塑形的方法。
[0003]前述種類的透鏡設(shè)備通常包括透明且彈性可擴展的薄膜、與薄膜相對或面對的光學(xué)元件、壁狀構(gòu)件，其中光學(xué)元件和薄膜連接到壁狀構(gòu)件，使得形成一容積，其中至少該薄膜、光學(xué)元件、和所述壁狀構(gòu)件劃定了所述容積(也被稱為容器)的界限，流體駐留在所述的容積中，且透鏡塑形構(gòu)件附接到薄膜的外部，該外部背對所述容積。
[0004]可調(diào)透鏡設(shè)備，尤其是用于圖像穩(wěn)定的在現(xiàn)有技術(shù)的US20100295987A1中已知，該US20100295987A1描述了成像設(shè)備，其中液體透鏡包括通過電潤濕可變形的不能混合的第一和第二液體之間的液-液界面。
[0005]此外，US20100295987A1公開了一種圖像穩(wěn)定設(shè)備和方法，其中致動器對柔性透鏡的兩側(cè)都起作用，以便傾斜一個且彎曲另一側(cè)。
[0006]此外，EP2338072A1描述了一種電激活透鏡，其包括光學(xué)元件，該光學(xué)元件是彈性固體，其中在將電壓應(yīng)用到光學(xué)元件的電極時，后者變形以改變其光學(xué)屬性。
[0007]基于上述內(nèi)容，本發(fā)明潛在的問題在于提供一種允許用于以簡單的方式調(diào)整透鏡設(shè)備的焦距以及用于調(diào)整光束方向(例如，為了圖像穩(wěn)定或光束重定向)的透鏡設(shè)備。
[0008]此外，本發(fā)明的一目的在于提供一種用于調(diào)整透鏡設(shè)備的方法以及一種用于圖像穩(wěn)定的方法。
[0009]通過具有權(quán)利要求1的特征的透鏡設(shè)備來解決該問題。
[0010]在相應(yīng)的子權(quán)利要求中說明了以及在下文描述了上述透鏡設(shè)備的優(yōu)選實施例。[0011 ]根據(jù)權(quán)利要求1，透鏡設(shè)備包括致動器裝置，其被設(shè)計成在相對于透鏡塑形構(gòu)件的軸向上(例如，朝向并偏離透鏡塑形構(gòu)件)，以調(diào)整駐留在容積中以及隨后在所述薄膜的彎曲部分的流體的壓力，其中所述軸向垂直于由透鏡塑形構(gòu)件跨越的平面，和/或其中所述驅(qū)動器裝置被設(shè)計成相對于所述平面傾斜光學(xué)元件，尤其是以在棱鏡內(nèi)形成容積以使得行進通過該容積的光轉(zhuǎn)向。
[0012]特別地，流體駐留在容積中以便以通過調(diào)整施加在薄膜上的壓力(或力量)(例如，通過透鏡塑形構(gòu)件)來調(diào)整薄膜的彎曲部分。特別地，流體完全填充該容積。
[0013]但是，根據(jù)本發(fā)明的一方面(例如，針對自動對焦應(yīng)用)，傾斜移動可以是可選的特征，例如僅僅在光學(xué)元件和塑形構(gòu)件之間的(相對)軸向移動是必需的。
[0014]—般而言，根據(jù)本發(fā)明的一方面，致動器裝置可以被設(shè)計成使透鏡塑形構(gòu)件在相對于光學(xué)元件的軸向上移動。然后，所述軸向是與光學(xué)元件延伸的平面垂直(例如，與光學(xué)元件垂直)。此外，然后，致動器裝置被設(shè)計成使透鏡塑形元件相對于所述平面(光學(xué)元件)傾斜，尤其是在棱鏡內(nèi)形成容積以使通過該容積的光轉(zhuǎn)向。
[0015]在此意義上，特別地，相對于透鏡塑形構(gòu)件在軸向移動光學(xué)元件還可以指在這些組件之間相對移動，其中，例如光學(xué)元件不動而透鏡塑形構(gòu)件被移動。同樣地，在此意義上，特別地，使光學(xué)元件相對于所述平面傾斜，尤其是為了在棱鏡內(nèi)形成容積以使通過該容積的光轉(zhuǎn)向，還可以指光學(xué)元件不動而所述平面(即，透鏡塑形構(gòu)件)傾斜。
[0016]此外，特別地，透鏡塑形構(gòu)件跨越平面的概念指透鏡塑形構(gòu)件跨越或定義虛構(gòu)的平面或沿這樣虛構(gòu)的(延伸的)平面延伸。該平面為特別的虛構(gòu)的平面可以用于定義方向，例如與所述平面垂直的軸向。特別地，還可以陳述軸向與透鏡成形器垂直。在實施例中，在透鏡成形器是圓周結(jié)構(gòu)的情況下，所述結(jié)構(gòu)或其表面沿所述平面延伸(且從而定義或跨越所述平面)。
[0017]特別地，當(dāng)沿軸向移動光學(xué)元件時，透鏡塑形構(gòu)件相應(yīng)地壓薄膜或拉薄膜。
[0018]當(dāng)透鏡塑形構(gòu)件由于光學(xué)元件/壁狀構(gòu)件朝固定的透鏡塑形構(gòu)件移動導(dǎo)致壓薄膜時，由于導(dǎo)致薄膜擴展的流體的體積基本不變導(dǎo)致了流體壓力增加且薄膜的所述彎曲增加。同樣地，當(dāng)透鏡塑形構(gòu)件較少地推薄膜或甚至拉薄膜時，流體壓力降低，導(dǎo)致薄膜收縮且薄膜的所述彎曲減少。從而，增加彎曲指薄膜可能發(fā)展出更加顯著的凸隆起，或薄膜從凹的或平的狀態(tài)變成凸的狀態(tài)。同樣地，減小的彎曲指薄膜從明顯的凸的狀態(tài)變成更不明顯的凸的狀態(tài)或甚至平的或凹的狀態(tài)，或從平的或凹的狀態(tài)變成更明顯的凹的狀態(tài)。
[0019]從而，換句話說，本發(fā)明通過僅在軸向相對于透鏡塑形構(gòu)件移動一個組件使薄膜變形來實現(xiàn)自動對焦和圖像穩(wěn)定，在此為光學(xué)元件(或諸如連接到其的壁狀構(gòu)件之類的元件)，且通過傾斜所述組件，從而提供可調(diào)的棱鏡。
[0020]從而，有利地，本發(fā)明允許使用相同的致動器，其用于使薄膜變形，也用于x-y掃描(用于圖像穩(wěn)定以及用于光束轉(zhuǎn)向的掃描儀的構(gòu)造)，而同時薄膜仍然可以被附接到固定的透鏡塑形元件。這也允許避免用于聚焦的可變透鏡表面的橫向位移，導(dǎo)致了整個光學(xué)系統(tǒng)更好的光學(xué)質(zhì)量。
[0021]當(dāng)傾斜時，致動器裝置優(yōu)選地被設(shè)計成被控制使得流體中的壓力保持不變，以便薄膜的彎曲在傾斜壁狀構(gòu)件/光學(xué)元件時保持不變。
[0022]薄膜可以由以下材料中的至少一個制成:玻璃、聚合物、彈性體、塑料或任何其它透明和可伸展的或柔性材料。例如，薄膜可以由基于硅樹脂的聚合物制成，例如也被稱為PDMS的滌綸(二甲基硅氧烷)或例如PET或雙向拉伸的聚乙烯對苯二酸鹽之類的聚酯材料(例如，“聚酯薄膜”)。
[0023]此外，薄膜可以包括涂層。此外，薄膜還可以結(jié)構(gòu)化，例如包括結(jié)構(gòu)化的表面。
[0024]此外，所述流體優(yōu)選地是或包括液體金屬、凝膠、液體、氣體、或可以變形的任何透明的、吸收性的或反射性的材料。例如，流體可以是硅油(例如，雙-苯丙基聚二甲基硅氧烷)ο此外，流體可以包括氟化高聚物，例如全氟聚醚(PFPE)惰性流體。
[0025]此外，與薄膜相比，光學(xué)元件優(yōu)選地是剛性的。優(yōu)選地，光學(xué)元件由以下幾項構(gòu)成或包括:玻璃、塑料、聚合物、或金屬。其可以包括或可以形成為具有折射、衍射和/或反射結(jié)構(gòu)的(例如，玻璃)平面窗、透鏡、鏡子、微結(jié)構(gòu)化元件。
[0026]此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，光學(xué)元件可以包括涂層(例如，抗反射)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，致動器裝置被設(shè)計成軸向移動光學(xué)元件以及同時將其傾斜。優(yōu)選地，以便軸向移動和傾斜移動可以被定義成控制變量。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，致動器裝置被設(shè)計成對壁狀構(gòu)件動作，以軸向移動光學(xué)元件以及以傾斜光學(xué)元件。或者，致動器裝置被設(shè)計成對透鏡塑形構(gòu)件動作，以移動和/或使透鏡塑形構(gòu)件傾斜。此外，就上文描述的意義而言，致動器裝置可以被設(shè)計成在光學(xué)元件和透鏡塑形構(gòu)件之間生成相對移動，其中光學(xué)元件和透鏡塑形元件沿軸向相對彼此移動或相對彼此傾斜。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，通過具有連續(xù)凹處(例如，在板的中心中，該凹處從壁狀構(gòu)件的第一側(cè)向壁狀的第二側(cè)延伸，其中第二側(cè)背對第一側(cè)，其中優(yōu)選地光學(xué)元件連接到第一側(cè)以覆蓋所述凹處，且其中優(yōu)選地，所述薄膜連接到所述壁狀構(gòu)件的第二側(cè))的矩形板形成壁狀構(gòu)件。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，透鏡塑形構(gòu)件連接到壁狀構(gòu)件，優(yōu)選地通過可變形的壁連接到壁狀構(gòu)件的第二側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，透鏡塑形元件可以通過可變形的壁連接到光學(xué)元件。優(yōu)選地，然后，可變形的壁延伸通過壁狀構(gòu)件/板的凹處到光學(xué)元件且從而劃定了所述容積(代替凹處內(nèi)側(cè))的界限。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述可變形的壁形成為波紋管。
[0032]優(yōu)選地，所述波紋管包括多個區(qū)域，其中優(yōu)選地每兩個相鄰局域通過皺折彼此連接，以便所述相鄰的區(qū)域可以圍繞各個的皺折彼此朝向和遠離的折疊，特別地，以便當(dāng)將光學(xué)元件朝向透鏡塑形構(gòu)件移動/傾斜時，所述相鄰的區(qū)域朝向彼此地被折疊(至少在光學(xué)元件和透鏡塑形構(gòu)件彼此接近的區(qū)域中)，且使得當(dāng)將光學(xué)元件遠離透鏡塑形構(gòu)件移動/傾斜時，所述相鄰區(qū)域彼此遠離地折疊(至少在光學(xué)元件和透鏡塑形構(gòu)件彼此遠離的區(qū)域中)。
[0033]波紋管的皺折可以在結(jié)構(gòu)上由剛性延長構(gòu)件加強。
[0034]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，波紋管包括兩個周邊區(qū)域，其通過波紋管的單獨周邊皺折連接。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，透鏡塑形構(gòu)件劃定了薄膜的光激活且彈性可擴展的(例如，圓形的)區(qū)域的界限，其中特別地，所述區(qū)域延伸到透鏡塑形構(gòu)件的內(nèi)邊緣(例如圓周)，且其中特別地，所述區(qū)域包括要調(diào)整的所述薄膜的該彎曲。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，透鏡塑形構(gòu)件嚴格連接到承載架，其中特別地，該承載架面向壁狀構(gòu)件的第二側(cè)。所述承載架可以包括光學(xué)組件或可以由光學(xué)組件形成。光學(xué)組件可以由圖像傳感器和/或透鏡堆形成或可以包括圖像傳感器和/或透鏡堆，其中特別地，所述透鏡堆布置在圖像傳感器(例如，CCD傳感器)和薄膜之間。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，致動器裝置包括多個導(dǎo)電線圈，特別地，至少三個線圈、或四個線圈，其布置在壁狀構(gòu)件上或被集成到壁狀構(gòu)件中，特別地，沿著該凹處。優(yōu)選地，每一線圈沿著凹處從其兩個相鄰的線圈等距間隔開。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，致動器裝置包括連接到承載架的磁鐵裝置。優(yōu)選地，所述磁鐵裝置包括分別連接到承載架的多個磁鐵，其中每一磁鐵優(yōu)選地與不同的線圈關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，所述磁鐵裝置或所述磁鐵被設(shè)計成與所述線圈交互，以便當(dāng)向線圈施加電流時，根據(jù)各個電流的方向，各個線圈或者朝承載架移動(沿所述軸向)或遠離承載架移動(沿所述軸向)。壁狀構(gòu)件/板的位移與電流成正比。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，針對每一磁鐵提供了用于塑造由各個磁鐵生成的磁通量的磁通量引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(例如，由諸如例如鐵之類的磁性的軟磁材料制成)，其中，每一磁通量引導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括突出通過壁狀構(gòu)件的關(guān)聯(lián)孔并進入到或通過關(guān)聯(lián)到各個磁鐵的線圈的端區(qū)域。優(yōu)選地，磁通量弓I導(dǎo)結(jié)構(gòu)分別連接到承載架。
[0040]根據(jù)另外的實施例，致動器裝置包括多個，特別地，兩個、三個或四個連接到承載架的導(dǎo)電線圈。優(yōu)選地，各線圈鄰近關(guān)聯(lián)的磁通量返回結(jié)構(gòu)(例如，由諸如例如鋼之類的磁性的軟磁材料制成)布置。
[0041]此外，優(yōu)選地，致動器裝置包括布置在壁狀構(gòu)件中或上的相應(yīng)的多個磁通量引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中每一磁通量引導(dǎo)結(jié)構(gòu)與不同的線圈關(guān)聯(lián)，且面對或背對相應(yīng)的線圈/磁返回結(jié)構(gòu)，以便在各個的返回結(jié)構(gòu)/線圈和關(guān)聯(lián)的磁通量引導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間存在間隙。
[0042]但是，根據(jù)另外的實施例，致動器裝置僅包括面向或背對線圈的單個磁通量引導(dǎo)結(jié)構(gòu)也是也可行的(例如，壁狀構(gòu)件自身可以形成磁通量引導(dǎo)結(jié)構(gòu))。此外，根據(jù)另外的實施例，致動器裝置僅包括與所述線圈相鄰的單個返回結(jié)構(gòu)也是可形的。
[0043]現(xiàn)在，當(dāng)電流流經(jīng)線圈時，磁通量被引導(dǎo)通過各個的返回結(jié)構(gòu)和