可调透镜设备制造技术

本发明专利技术涉及可调透镜设备，包括：透明且弹性可扩展的薄膜、与薄膜相对的光学元件、壁状构件，其中光学元件和薄膜连接到壁状构件，使得形成容积(V)，流体(F)驻留在所述容积(V)中，以及附接到薄膜的透镜塑形构件。根据本发明专利技术，透镜设备包括致动器装置，其被设计成使光学元件相对于透镜塑形构件在轴向(A)上移动，以调整驻留在容积(V)内的流体(F)的压力以及随后调整薄膜的弯曲部分，其中所述轴向(A)与由透镜塑形构件跨越的平面垂直，且其中所述致动器装置被设计成相对于所述平面倾斜光学元件，尤其是以在棱镜内形成容积以使通过该容积的光转向。此外，本发明专利技术涉及一种用于调整透镜设备和用于图像稳定的方法。

Adjustable lens equipment

The invention relates to an adjustable lens device, which comprises a transparent and elastic expandable film, an optical element relative to the film, and a wall member, in which the optical element and the film are connected to the wall member so as to form a volume (V), a fluid (F) residing in the volume (V), and a lens plastic member attached to the film. According to the present invention, a lens device includes an actuator device designed to move an optical element relative to a lens moulding member in an axial direction (A) to adjust the pressure of the fluid (F) residing in the volume (V) and subsequently to adjust the bending portion of the film, in which the axis (A) is perpendicular to the plane spanned by the lens moulding member, and in which the actuator device is designed to be relative to the plane spanned by the lens moulding member. The planar inclined optical element, in particular, forms a volume in a prism to steer light passing through the volume. In addition, the present invention relates to a method for adjusting a lens device and for image stabilization.

【技术实现步骤摘要】
可调透镜设备本申请是2014年10月8日提出的、申请号为201480055427.X、名称为“可调透镜设备”的专利技术申请的分案申请。
本专利技术涉及可调透镜设备。进一步地，本专利技术涉及用于调整透镜设备以及用于提供图像稳定或光束偏转和塑形的方法。
技术介绍
前述种类的透镜设备通常包括透明且弹性可扩展的薄膜、与薄膜相对或面对的光学元件、壁状构件，其中光学元件和薄膜连接到壁状构件，使得形成一容积，其中至少该薄膜、光学元件、和所述壁状构件划定了所述容积(也被称为容器)的界限，流体驻留在所述的容积中，且透镜塑形构件附接到薄膜的外部，该外部背对所述容积。可调透镜设备，尤其是用于图像稳定的在现有技术的US20100295987A1中已知，该US20100295987A1描述了成像设备，其中液体透镜包括通过电润湿可变形的不能混合的第一和第二液体之间的液-液界面。此外，US20100295987A1公开了一种图像稳定设备和方法，其中致动器对柔性透镜的两侧都起作用，以便倾斜一个且弯曲另一侧。此外，EP2338072A1描述了一种电激活透镜，其包括光学元件，该光学元件是弹性固体，其中在将电压应用到光学元件的电极时，后者变形以改变其光学属性。
技术实现思路
基于上述内容，本专利技术潜在的问题在于提供一种允许用于以简单的方式调整透镜设备的焦距以及用于调整光束方向(例如，为了图像稳定或光束重定向)的透镜设备。此外，本专利技术的一目的在于提供一种用于调整透镜设备的方法以及一种用于图像稳定的方法。通过一种透镜设备来解决该问题。在相应的子权利要求中说明了以及在下文描述了上述透镜设备的优选实施例。根据本专利技术的实施例，透镜设备包括致动器装置，其被设计成在相对于透镜塑形构件的轴向上(例如，朝向并偏离透镜塑形构件)，以调整驻留在容积中的流体的压力以及随后调整所述薄膜的弯曲部分，其中所述轴向垂直于由透镜塑形构件跨越的平面，和/或其中所述驱动器装置被设计成相对于所述平面倾斜光学元件，尤其是以在棱镜内形成容积以使得行进通过该容积的光转向。特别地，流体驻留在容积中以便以通过调整施加在薄膜上的压力(或力量)(例如，通过透镜塑形构件)来调整薄膜的弯曲部分。特别地，流体完全填充该容积。但是，根据本专利技术的一方面(例如，针对自动对焦应用)，倾斜移动可以是可选的特征，例如仅仅在光学元件和塑形构件之间的(相对)轴向移动是必需的。一般而言，根据本专利技术的一方面，致动器装置可以被设计成使透镜塑形构件在相对于光学元件的轴向上移动。然后，所述轴向是与光学元件延伸的平面垂直(例如，与光学元件垂直)。此外，然后，致动器装置被设计成使透镜塑形元件相对于所述平面(光学元件)倾斜，尤其是在棱镜内形成容积以使通过该容积的光转向。在此意义上，特别地，相对于透镜塑形构件在轴向移动光学元件还可以指在这些组件之间相对移动，其中，例如光学元件不动而透镜塑形构件被移动。同样地，在此意义上，特别地，使光学元件相对于所述平面倾斜，尤其是为了在棱镜内形成容积以使通过该容积的光转向，还可以指光学元件不动而所述平面(即，透镜塑形构件)倾斜。此外，特别地，透镜塑形构件跨越平面的概念指透镜塑形构件跨越或定义虚构的平面或沿这样虚构的(延伸的)平面延伸。该平面为特别的虚构的平面可以用于定义方向，例如与所述平面垂直的轴向。特别地，还可以陈述轴向与透镜成形器垂直。在实施例中，在透镜成形器是圆周结构的情况下，所述结构或其表面沿所述平面延伸(且从而定义或跨越所述平面)。特别地，当沿轴向移动光学元件时，透镜塑形构件相应地压薄膜或拉薄膜。当透镜塑形构件由于光学元件/壁状构件朝固定的透镜塑形构件移动导致压薄膜时，由于导致薄膜扩展的流体的体积基本不变导致了流体压力增加且薄膜的所述弯曲增加。同样地，当透镜塑形构件较少地推薄膜或甚至拉薄膜时，流体压力降低，导致薄膜收缩且薄膜的所述弯曲减少。从而，增加弯曲指薄膜可能发展出更加显著的凸隆起，或薄膜从凹的或平的状态变成凸的状态。同样地，减小的弯曲指薄膜从明显的凸的状态变成更不明显的凸的状态或甚至平的或凹的状态，或从平的或凹的状态变成更明显的凹的状态。从而，换句话说，本专利技术通过仅在轴向相对于透镜塑形构件移动一个组件使薄膜变形来实现自动对焦和图像稳定，在此为光学元件(或诸如连接到其的壁状构件之类的元件)，且通过倾斜所述组件，从而提供可调的棱镜。从而，有利地，本专利技术允许使用相同的致动器，其用于使薄膜变形，也用于x-y扫描(用于图像稳定以及用于光束转向的扫描仪的构造)，而同时薄膜仍然可以被附接到固定的透镜塑形元件。这也允许避免用于聚焦的可变透镜表面的横向位移，导致了整个光学系统更好的光学质量。当倾斜时，致动器装置优选地被设计成被控制使得流体中的压力保持不变，以便薄膜的弯曲在倾斜壁状构件/光学元件时保持不变。薄膜可以由以下材料中的至少一个制成：玻璃、聚合物、弹性体、塑料或任何其它透明和可伸展的或柔性材料。例如，薄膜可以由基于硅树脂的聚合物制成，例如也被称为PDMS的涤纶(二甲基硅氧烷)或例如PET或双向拉伸的聚乙烯对苯二酸盐之类的聚酯材料(例如，“聚酯薄膜”)。此外，薄膜可以包括涂层。此外，薄膜还可以结构化，例如包括结构化的表面。此外，所述流体优选地是或包括液体金属、凝胶、液体、气体、或可以变形的任何透明的、吸收性的或反射性的材料。例如，流体可以是硅油(例如，双-苯丙基聚二甲基硅氧烷)。此外，流体可以包括氟化高聚物，例如全氟聚醚(PFPE)惰性流体。此外，与薄膜相比，光学元件优选地是刚性的。优选地，光学元件由以下几项构成或包括：玻璃、塑料、聚合物、或金属。其可以包括或可以形成为具有折射、衍射和/或反射结构的(例如，玻璃)平面窗、透镜、镜子、微结构化元件。此外，根据本专利技术的优选实施例，光学元件可以包括涂层(例如，抗反射)。根据本专利技术的优选实施例，致动器装置被设计成轴向移动光学元件以及同时将其倾斜。优选地，以便轴向移动和倾斜移动可以被定义成控制变量。根据本专利技术的优选实施例，致动器装置被设计成对壁状构件动作，以轴向移动光学元件以及以倾斜光学元件。或者，致动器装置被设计成对透镜塑形构件动作，以移动和/或使透镜塑形构件倾斜。此外，就上文描述的意义而言，致动器装置可以被设计成在光学元件和透镜塑形构件之间生成相对移动，其中光学元件和透镜塑形元件沿轴向相对彼此移动或相对彼此倾斜。根据本专利技术的优选实施例，通过具有连续凹处(例如，在板的中心中，该凹处从壁状构件的第一侧向壁状的第二侧延伸，其中第二侧背对第一侧，其中优选地光学元件连接到第一侧以覆盖所述凹处，且其中优选地，所述薄膜连接到所述壁状构件的第二侧)的矩形板形成壁状构件。根据本专利技术的优选实施例，透镜塑形构件连接到壁状构件，优选地通过可变形的壁连接到壁状构件的第二侧。根据本专利技术的另一优选实施例，透镜塑形元件可以通过可变形的壁连接到光学元件。优选地，然后，可变形的壁延伸通过壁状构件/板的凹处到光学元件且从而划定了所述容积(代替凹处内侧)的界限。根据本专利技术的优选实施例，所述可变形的壁形成为波纹管。优选地，所述波纹管包括多个区域，其中优选地每两个相邻局域通过皱折彼此连接，以便所述相邻的区域可以围绕各个的皱折彼此朝向和远离的折叠，特别地，以便当将光学元件朝向透镜塑形构件移动/倾斜时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透镜设备，包括：‑透明且弹性可扩展的薄膜(10)，‑面对薄膜(10)的光学元件(20)，‑壁状构件(300)，其中光学元件(20)和薄膜(10)连接到壁状构件(300)，使得形成容积(V)，‑驻留在所述容积(V)的流体(F)，以及‑透镜塑形构件(11)，附接到薄膜(10)，其特征在于，透镜设备包括致动器装置(40)，所述致动器装置(40)被设计成使透镜塑形构件(11)相对于光学元件(20)在轴向(A)移动，以调整驻留在容积(V)内的流体(F)的压力以及随后调整薄膜(10)的弯曲部分，其中所述轴向(A)与光学元件(20)沿其延伸的平面垂直，且其中所述致动器装置(40)被设计成相对于所述平面倾斜透镜塑形构件(11)，将容积(V)形成为棱镜以使通过该容积(V)的光转向，其中所述透镜塑形构件(11)划定所述薄膜(10)的光激活且弹性可扩展区域(10c)的界限，其中所述区域(10c)延伸到所述透镜塑形构件(11)的内边缘，并且其中所述区域(10c)包括要调整的所述薄膜(10)的所述弯曲部分，其中壁状构件(300)通过具有连续凹槽(301)的板形成，该连续凹槽(301)从板(300)的第一侧(300a)延伸到平面(300)的第二侧(300b)，其中第二侧(300b)背对第一侧(300a)，其中光学元件(20)连接到第一侧(300a)，且其中所述薄膜(10)连接到第二侧(300b)，其中致动器装置(40)包括多个磁铁(300、303)，并且其中所述致动器装置(40)包括多个线圈(400、403)，其中所述多个线圈中的每个线圈与不同磁铁关联，其中各个线圈包括围绕垂直于所述平面或所述光学元件(20)的线圈轴缠绕的导体，其中各个线圈(400)沿相应的磁铁延伸且面向该相应的磁铁，以便当向各个线圈(400、403)施加电流时，根据在各个线圈(400、403)中的电流的方向，生成导致各个线圈(400、403)和相应的磁铁(300、303)彼此吸引或彼此排斥的洛伦兹力。...

【技术特征摘要】
2013.10.08 EP 13187802.71.一种透镜设备，包括：-透明且弹性可扩展的薄膜(10)，-面对薄膜(10)的光学元件(20)，-壁状构件(300)，其中光学元件(20)和薄膜(10)连接到壁状构件(300)，使得形成容积(V)，-驻留在所述容积(V)的流体(F)，以及-透镜塑形构件(11)，附接到薄膜(10)，其特征在于，透镜设备包括致动器装置(40)，所述致动器装置(40)被设计成使透镜塑形构件(11)相对于光学元件(20)在轴向(A)移动，以调整驻留在容积(V)内的流体(F)的压力以及随后调整薄膜(10)的弯曲部分，其中所述轴向(A)与光学元件(20)沿其延伸的平面垂直，且其中所述致动器装置(40)被设计成相对于所述平面倾斜透镜塑形构件(11)，将容积(V)形成为棱镜以使通过该容积(V)的光转向，其中所述透镜塑形构件(11)划定所述薄膜(10)的光激活且弹性可扩展区域(10c)的界限，其中所述区域(10c)延伸到所述透镜塑形构件(11)的内边缘，并且其中所述区域(10c)包括要调整的所述薄膜(10)的所述弯曲部分，其中壁状构件(300)通过具有连续凹槽(301)的板形成，该连续凹槽(301)从板(300)的第一侧(300a)延伸到平面(300)的第二侧(300b)，其中第二侧(300b)背对第一侧(300a)，其中光学元件(20)连接到第一侧(300a)，且其中所述薄膜(10)连接到第二侧(300b)，其中致动器装置(40)包括多个磁铁(300、303)，并且其中所述致动器装置(40)包括多个线圈(400、403)，其中所述多个线圈中的每个线圈与不同磁铁关联，其中各个线圈包括围绕垂直于所述平面或所述光学元件(20)的线圈轴缠绕的导体，其中各个线圈(400)沿相应的磁铁延伸且面向该相应的磁铁，以便当向各个线圈(400、403)施加电流时，根据在各个线圈(400、403)中的电流的方向，生成导致各个线圈(400、403)和相应的磁铁(300、303)彼此吸引或彼此排斥的洛伦兹力。2.根据权利要求1所述的透镜设备，其特征在于，致动器装置(40)被设计成在轴向移动透镜塑形构件(11)且同时使其倾斜。3.根据权利要求1或2所述的透镜设备，其特征在于，致动器装置(40)被设计成作用于透镜塑形构件上，以在轴向移动透镜塑形构件(11)以及以倾斜透镜塑形构件。4.根据前述权利要求中的一项所述的透镜设备，其特征在于，透镜设备(1)包括用于检测透镜塑形构件(11)的空间位置的位置传感器装置(60)。5.根据前述权利要求中的一项所述的透镜设备，其特征在于，光学元件(20)是透明的。6.根据前述权利要求1至5中的一项所述的透镜设备，其特征在于，各个磁铁(300、303)包括第一和第二侧(300a、300b；303a、303b)，其中第二侧(300b、303b)背对第一侧(300a、303a)。7.根据权利要求6所述的透镜设备，其特征在于，各个磁铁(300)在垂直于所述平面的轴向(A)上被磁化。8.根据权利要求6至7中的一项所述的透镜设备，其特征在于，各个线圈(400、403)由具有圆周或环形形状的线圈框架(406)支撑，其中线圈框架(406)面向相应的磁铁(300、303)，且其中透镜塑形构件(11)连接到线圈框架(406)。9.根据权利要求6至7中的一项所述的透镜设备，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔·阿施万丹，皮特·格贝斯，
申请(专利权)人：奥普图恩科技股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH