液体透镜系统技术方案

本发明专利技术涉及液体透镜系统。更具体来说，本发明专利技术涉及光学系统(1)，该光学系统(1)包括包围通常恒定的体积(V)的壳体(2)，该壳体具有延伸通过壳体(2)的开口(3)。具有两个或更多个膜部分的膜(6)被布置为穿过开口，从而将体积(V)分成填充有至少一种流体的第一和第二腔室(7，8)。该膜被附着到环形保持框架(9)。致动器与膜(6)直接或间接地互连，以改变膜的光学行为。

【技术实现步骤摘要】
本申请是2010年2月11日提交的专利技术名称为“液体透镜系统”的中国专利申请200880103090.X的分案申请。
本专利技术涉及根据专利权利要求的前序部分的光学系统。
技术介绍
包含流体的可调整光学透镜系统是现有技术中已知的。例如，在2007年5月公开的WO07049058涉及具有可变焦距的透镜，该透镜包括附着有挠性膜(flexible membrane)的刚性圈(rigid ring)。刚性的透明前盖被附着到挠性膜和该圈的后表面上的刚性后盖。在挠性膜和后盖之间形成填充有液体的腔。可以调整该腔中的液体量以改变挠性膜的曲率，从而改变透镜的光学特性。可以在后盖和该圈之间设置第二挠性膜。在2006年7月公开的US2006164731AA示出具有可变焦距的透镜的另一例子，其基于充液腔室(单元)。液体透镜单元由下述四个部分构成：即，透光的可膨胀膜(clear distensible membrane)、透明的壁膜、保存在透镜单元腔室中的具有固定体积的液体、以及环形外围密封圈。类似于传统的可变光阑，环形密封圈的半径是可变的。通过调节环形密封圈的半径，将对透镜单元中保存的液体重新进行分布，从而改变可膨胀膜的曲率。一个缺点在于，液体透镜受重力和振动的影响。在2006年2月公开的WO06011937涉及具有至少一个挠性膜(被表示为第一分隔件)的流体自适应透镜设备(fluidic adaptive lens device)。自适应透镜包括第一挠性光学透明膜。与该挠性膜耦合的第二分隔件是至少部分光学透明的。在挠性膜和第二分隔件之间形成第一腔。该透镜设备在该腔内包含流体。此外，该设备包括控制腔室中的压力或流体体积的装置，例如，涂有特氟隆(teflon)的螺杆。当流体介质的参数改变时，膜发生弯曲，并且透镜的光学性质改变。在2003年5月公开的US2003095336描述主要用于校正或处方透镜的透镜布置。处方透镜与具有挠性膜和基体(base)的流体单元相邻。由于流体被泵入流体单元或从该流体单元泵出，所以整个透镜布置的校正能力(corrective power)改变。该设备仅仅有限地适合于小型化。在1995年8月公开的US5446591披露了用于望远物镜的另一可调整透镜组件。该设备包括液体透镜元件，该液体透镜元件包含在相邻的玻璃透镜元件之间。液体被引入到相邻的玻璃透镜元件之间的间隙中，以形成液体透镜元件。在1987年5月公开的US4890903涉及具有由挠性膜限定的腔室的可调整液体透镜或反射镜。挠性膜在张力下被支撑在一对弹性圈之间。第一流体介质填充腔室，在透镜的情况中，该第一流体介质具有与接触挠性膜的另一侧的第二流体介质不同的折射率。挠性膜的环形支撑件包括可相对移动的第一和第二构件，该支撑件的所述第一和第二构件以不漏流体的方式可调整地连接，从而，可通过将支撑件的一个构件相对于另一个构件以这样的方式移动来调整腔室的体积：改变第一流体介质中的压力，从而改变所述膜表面的形状。在2002年10月公开的US 0154380 A1披露了充当电子机械可调凹透镜(electro-mechanically tuneable concave lens)的微机械设备(micro-machined device)。透镜主体自身由包含导电透明电极(诸如铟锡氧化物)的介质和将具有不同折射率的两个区域分开的膜构成。通过将电压施加在透镜主体内的电极上，静电力作用在某些范围内的挠性电极上，其间的透镜主体的厚度减小，因此改变了光学性质。在1998年5月公开的JP 144975 A描述了使用环形压电致动器(piezo actuator)的可调充液透镜。在致动器的内开口中，透明盖允许光通过，同时外缘(outer rim)以某一深度固定在刚性圈上。在该圈的中心，在压电致动器的相对方向上，挠性透明膜与致动器包围充液空间，并且，在将电压施加在致动器上的情况下，跨区体积(spanned volume)改变。随着改变该体积，膜在一个方向偏转，并且构成帽罩形(calotte-shaped)可调透镜。在2005年10月公开的WO 096028 A也描述了使用环形压电致动器的可调充液透镜。这里，压电致动器的横向发生的偏转改变了圆柱形液体体积的直径。恒定体积的液体自身在具有相同的密度但不同的折射率的邻近的不溶混液体上产生压力。在将电压施加在压电致动器的情况下，液体界面的位置改变，并且产生可调透镜。在1973年8月公开的GB 1327503 A描述了压电驱动的可调液体透镜。某一体积的液体在轴向方向上包围封闭的光学透明的圆柱形压电激励箱(piezoactive box)。液体自身在一个顶部上被刚性箱包围，该顶部被弹性的透明膜封闭。通过在压电致动器上施加电压，改变内部体积，膜发生偏转，从而产生可调透镜。在2006年7月公开的US 164731 A1描述了可调充液透镜，其中，通过机械地调节壁的直径，改变圆柱形腔室的体积。在轴向方向上，该系统被挠性膜封闭，从而允许在改变箱的直径的同时偏转。以这样的方式，可以容易地产生可调透镜。在2008年2月公开的WO08020356涉及可变焦距透镜。该透镜包括具有内腔室的容器。第一流体介质和第二流体介质设置在腔室中，并且被弯月面分开。用于控制弯月面的形状的弯月面控制系统包括第一控制元件和第二控制元件。第一控制元件与弯月面耦合，并且可以在与光轴基本上平行的方向上移动。第一控制元件和第二控制元件被配置为使用电场或磁场相互作用。内腔室可以是封闭腔室，而没有任何元件延伸通过腔室壁。因此，减少了流体介质从腔室中泄漏的可能性。由第一控制元件和腔室的侧壁之间的密封产生一个问题。现有技术中已知的光学透镜系统的一个缺点在于，它们具有复杂的带有用于交换流体的装置的设置(setup)，从而可以影响相对内部压力和体积。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种具有简单的、坚固的设置的改进的液体透镜系统。与现有技术中已知的透镜系统不一样，根据本专利技术的透镜系统的实施例原则上是在外壳体的内部布置有至少一个主腔室的封闭系统。所述至少一个主腔室相对于至少一个附加腔室或外部处于由挠性膜限定的一侧。所述至少一个腔室通常全部填充有具有相同或不同的折射率的流体(气体和/或液体)，从而流体存在于相邻区域中。根据在本专利技术的意义上的封闭系统，这样理解系统：其中，在正<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学系统(1，20，27，49，65)，包括具有在轴向方向(z)上延伸的开口(3，67，93)的壳体(2，13，28，50)和至少一个膜(6，21，22，59)，所述至少一个膜被布置为穿过开口(3，67，93)，在壳体(2，13，31，41，50，56)的内部处限定填充有通常恒定量的流体的至少一个腔室(7，8，14，15，29，30)，由此，所述膜包括光学活性部分和光学惰性部分(6.1，6.2，96，97，98)以及至少一个致动器(11，12)，以通过流体的再定位而影响所述膜(6，21，22，29)的光学活性部分的几何结构，从而改变光学系统(1，20，27，49，65)的光学特性，其中所述致动器与所述膜的光学惰性部分(6.2，29，97，98)互连，其中通过磁场或者通过直接机械力传递机构，从壳体(13，31，41，50，56)的外部致动对膜(17，18，32，33，42，43，53)进行移位的装置，并且其中所述膜是能够弹性变形的预拉伸的膜，并且所述致动器包围所述膜。

【技术特征摘要】
2007.08.11 EP 07015839.91.一种光学系统(1，20，27，49，65)，包括具有在轴向方向(z)
上延伸的开口(3，67，93)的壳体(2，13，28，50)和至少一个膜
(6，21，22，59)，所述至少一个膜被布置为穿过开口(3，67，93)，
在壳体(2，13，31，41，50，56)的内部处限定填充有通常恒定量的
流体的至少一个腔室(7，8，14，15，29，30)，由此，所述膜包括
光学活性部分和光学惰性部分(6.1，6.2，96，97，98)以及至少一个
致动器(11，12)，以通过流体的再定位而影响所述膜(6，21，22，
29)的光学活性部分的几何结构，从而改变光学系统(1，20，27，49，
65)的光学特性，其中所述致动器与所述膜的光学惰性部分(6.2，29，
97，98)互连，其中通过磁场或者通过直接机械力传递机构，从壳体
(13，31，41，50，56)的外部致动对膜(17，18，32，33，42，43，
53)进行移位的装置，并且其中所述膜是能够弹性变形的预拉伸的膜，
并且所述致动器包围所述膜。
2.根据权利要求书1所述的光学系统(1，20，27，49，65)，
其特征在于，所述膜的光学活性部分和光学惰性部分(6.1，6.2，96，
97，98)被附着到至少一个环形保持框架(9，39，69，102，103)。
3.根据权利要求书2所述的光学系统(1，20，27，49，65)，
其特征在于，所述膜的光学活性部分和光学惰性部分(6.1，6.2，96，
97，98)被附着到同一环形保持框架(9，39，69，102)。
4.根据权利要求3所述的光学系统(1，20，27，49，65)，其
特征在于，环形保持框架(9，39，69，102，103)将所述膜分成光学
活性部分和光学惰性部分(6.1，6.2，96，97，98)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的光学系统(1，20，27，
49，65)，其特征在于，致动器与环形保持框架(69)互连，以在轴
线方向(z)上对环形保持框架(69)进行移位。
6.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·尼德莱尔，M·阿斯克万登，
申请(专利权)人：奥普托图尼股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH