用于稳定图像的光学设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于稳定图像的光学设备(100)，该光学设备包括：-第一可变形膜1和第二可变形膜2，-支撑件(3)，膜(1,2)中的每个膜的相应周边锚定区域(1c,2c)被连接到该支撑件(3)，-恒定体积的流体(4)，该恒定体积的流体(4)被包封在第一膜与第二膜之间，该流体(4)产生第一膜与第二膜的力学耦接，-位于第一膜(1)的周边锚定区域(1c)与中心部分(1b)之间的第一膜的区域(1a)的第一致动设备(5)，-位于第二膜(2)的周边锚定区域(2c)与中心部分(2b)之间的第二膜的区域(2a)的第二致动设备(5’)，-第一致动设备和第二致动设备的控制装置，该控制装置被配置为从其中第一致动设备和第二致动设备(5,5’)不活动的静止位置：-向第一致动设备(5)的至少一个致动器施加相应电致动电压，并且在适当的情况下，向第二致动设备(5’)的至少一个致动器施加相应电致动电压，以便通过第一膜和/或第二膜的流体的体积的对应部分的位移来补偿第一膜的流体的体积中的一些体积的位移，第一膜的中心部分(1b)移动而不变形，-在第二操作模式下，向第一致动设备和/或第二致动设备的至少一个致动器施加相应电致动电压，以便使流体(4)的体积中的一些体积朝向设备(100)的中心或朝向周边发生位移，该第一膜的中心部分(1b)在由所述位移导致的流体压力的作用下变形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及设计用于稳定图像的光学设备以及此类光学设备的操作过程。
技术介绍
在图像捕获系统诸如被嵌入移动电话中的相机中，有必要确保提供图像稳定功能，尤其是为了补偿用户的任何手部运动。为此，寻求一种能够使入射光束以5Hz和30Hz之间的频率在±1°数量级角度范围内偏转的光学设备。已存在基于可致动膜的能够使入射光束偏转和/或改变焦距的光学设备。图1A示出了光学设备，该光学设备包括：与恒定体积的流体4接触时可变形的膜1，以及位于膜被锚定在支撑件3中或上的水平下的周边区域1c与所述膜的中心部分1b之间的该膜的区域1a的致动设备5。该致动设备的主要功能是将周边的流体4的体积中的一些体积朝向光学设备的中心驱动。图1A所示的构型对应于静止状态的光学设备，即未向致动设备施加电压。此类流体位移原理允许通过运用关于膜的中心区域的对称致动来改变光学设备的焦距，如图1B所示，或者通过运用非对称致动来使光束偏转，如图1C所示。在图1B中，致动设备在膜的整个周边区域上均匀弯曲。由流体位移引起的膜中心部分1b的变形导致设备的焦距发生变化。在图1C中，致动设备没有在膜的整个致动区域1a上均匀弯曲，而是根据在此致动区域上的放置而呈现出不同的挠曲。可例如通过在膜的致动区域1a中放置多个致动器来获得该构型。因此，膜的变形导致焦距发生变化以及入射光束相对于静止状态的位置的角度偏转(α角)。图1D示出了光学设备的构型，其中静止状态的位置(未示出)是发散的并且致动设备的非均匀弯曲仅使入射光束发生偏转，而不改变焦距。光学设备产生焦距和角度偏转两种变化的能力应力求确保相机或其他机载光学系统中的图像稳定功能。还存在包括两种可变形膜的光学设备，该膜通过夹带在它们之间的恒定体积的流体而力学耦接。因此，预期入射光束通过第一膜、流体，然后通过第二膜，每个膜形成屈光度。文献JP 11–1332110描述了此类光学设备，其包括仅用于两个膜中的一个膜的致动设备，另一个膜能够根据所施加的流体压力而自由变形。在该设备中，被激活的膜具有基本上不变形的刚性中心部分以及可变形的致动区域。由于致动设备的致动器能够在两个相反的方向上弯曲，因此该设备确保偏转和焦距变化两种功能。为确保偏转功能，被激活的膜必须将流体枢转至而不是推动至更柔软的第二膜以避免任何焦距变化。为此，激活致动器，使得膜的中心部分在一侧升高，而在另一侧以相同范围下降，从而确保体积保持原有水平。当不再确保体积被保存在被激活的膜的水平下时，朝向未被激活的膜驱动的流体使得所述膜变形，因而引起光学设备的焦距发生变化。在膜可被同化成两个平面屈光度的情况下，光学设备可被同化成棱镜。棱镜偏转具体地进入棱镜的光束与离开棱镜的光束之间的角度由以下公式给出：D＝(n–1)×A，其中n是棱镜的折射率，并且A是光束经其进入和离开的棱镜的两个面之间的角度。为了使给定折射率的偏转最大化，需要使棱镜这两个面之间(因此两个膜之间)的角度A最大化。因此，本文的目的是设计一种能够使可能的偏转相对于现有光学设备的偏转增大的光学设备。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是设计一种用于稳定图像的光学设备，该光学设备彼此独立地实现光束偏转功能和焦距变化功能，从而产生范围扩展的偏转和/或焦距变化，从而实现能够使电致动电压最小化的致动，并且其结构紧凑且制作简单。根据本专利技术，提出了一种用于稳定图像的光学设备，该光学设备包括：-第一可变形膜，-第二可变形膜，-支撑件，所述膜中的每个膜的相应周边锚定区域被连接到该支撑件，-被包封在第一膜与第二膜之间的恒定体积的流体，所述流体产生所述第一膜与所述第二膜的力学耦接，-位于第一膜的周边锚定区域和中心部分之间的第一膜的区域的至少一个第一致动设备，该至少一个第一致动设备包括被配置为通过施加电致动电压而弯曲以便使流体的体积中的一些体积发生位移的至少一个致动器，-位于第二膜的周边锚定区域和中心部分之间的第二膜的区域的至少一个第二致动设备，该至少一个第二致动设备包括被配置为通过施加电致动电压而弯曲以便使流体的体积中的一些体积发生位移的至少一个致动器，–第一致动设备和第二致动设备的控制装置，该控制装置被配置为从其中第一致动设备和第二致动设备不活动的静止位置：–在第一操作模式下，向第一致动设备的至少一个致动器施加相应电致动电压，并在适当的情况下，向第二致动设备的至少一个致动器施加相应电致动电压，以便通过第一膜和/或第二膜的流体的体积的对应部分的位移来补偿第一膜的流体的体积中的一些体积的位移，第一膜的中心部分移动而不变形，–在第二操作模式下，向第一致动设备和/或第二致动设备的至少一个致动器施加相应电致动电压，以便使流体的体积中的一些体积朝向设备的中心或朝向周边发生位移，第一膜的中心部分在由所述位移导致的流体压力的作用下变形。特别有利的是，第一膜具有足够低的刚度，使得在不存在流体压力的情况下，对第一致动设备的激活设置运动中的第一膜的中心部分而不使其变形。根据一个实施方案，第一致动设备的每个致动器被配置为在单一方向上弯曲。有利的是，所述第一致动设备的至少一个致动器包括压电冠部。根据一个实施方案，第二致动设备包括被配置为在第一方向上弯曲的至少一个致动器和被配置为在与第一方向相反的第二方向上弯曲的第二致动器。第二致动设备有利地包括呈梁形式的致动器。根据优选的实施方案，第二膜的中心部分的直径小于第一膜的中心部分的直径，并且/或者第二膜的致动区域的宽度大于第一膜的致动区域的宽度。根据一个实施方案，第一膜的致动设备包括被配置为在第一方向上弯曲的至少一个致动器和被配置为在与第一方向相反的第二方向上弯曲的第二致动器。本专利技术的另一个目的涉及一种成像设备，该成像设备包括如上文所述的至少一个光学设备。又一个目的涉及一种用于光学设备的焦距变化和/或偏转的方法，该光学设备包括：-第一可变形膜，-第二可变形膜，-支撑件，所述膜中的每个膜的相应周边锚定区域被连接到该支撑件-被包封在第一膜与第二膜之间的恒定体积的流体，所述流体产生所述第一膜与所述第二膜的力学耦接，-位于所述膜的周边锚定区域和中心部分之间的第一膜的区域的第一致动设备，该第一致动设备包括被配置为通过施加电致动电压而弯曲以便使流体的体积中的一些体积发生位移的至少一个致动器，所述流体的位移可能导致第一膜的中心部分变形，-位于所述膜(2)的周边锚定区域和中心部分之间的第二膜的区域的第二致动设备，该第二致动设备包括被配置为通过施加电致动电压而弯曲以便使流体(4)的体积中的一些体积发生位移的至少一个致动器，所述流体的位移可能导致第二膜的中心部分(2b)变形，所述方法包括：–第一操作模式，在该模式下向第一致动设备的至少一个致动器施加相应电致动电压，并在适当的情况下，向第二致动设备的至少一个致动器施加相应电致动电压，以便通过第一膜和/或第二膜的流体的体积的对应部分的位移来补偿由第一膜的位移引起的流体的体积中的一些体积的位移，第一膜的中心部分移动而不变形，-第二操作模式，在该模式下向第一致动设备和/或第二致动设备的至少一个致动器施加相应电致动电压，以便使得流体的体积中的一些体积朝向设备的中心或朝向周边发生位移，所述流体的位移使得第一膜和/或第二膜的中心部分变形。根据一个实施方案，第一膜的致动设备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于稳定图像的光学设备(100)，包括：‑第一可变形膜(1)，‑第二可变形膜(2)，‑支撑件(3)，所述膜(1,2)中的每个膜的相应周边锚定区域(1c,2c)被连接到所述支撑件(3)，‑恒定体积的流体(4)，所述恒定体积的流体(4)被包封在所述第一膜与所述第二膜之间，所述流体(4)产生所述第一膜与所述第二膜的力学耦接，‑所述第一膜的位于所述第一膜(1)的周边锚定区域(1c)与中心部分(1b)之间的区域(1a)的至少一个第一致动设备(5)，所述至少一个第一致动设备(5)包括被配置为通过施加电致动电压而弯曲以便使流体(4)的体积中的一些体积发生位移的至少一个致动器，‑所述第二膜的位于所述第二膜(2)的周边锚定区域(2c)与中心部分(2b)之间的区域(2a)的至少一个第二致动设备(5’)，所述至少一个第二致动设备(5’)包括被配置为通过施加电致动电压而弯曲以便使流体(4)的体积中的一些体积发生位移的至少一个致动器，‑所述第一致动设备和所述第二致动设备的控制装置，所述控制装置被配置为从其中所述第一致动设备和所述第二致动设备(5,5’)不活动的静止位置：‑在第一操作模式下，向所述第一致动设备(5)的至少一个致动器施加相应电致动电压，并且在适当的情况下，向所述第二致动设备(5’)的至少一个致动器施加相应电致动电压，以便通过所述第一膜和/或所述第二膜使流体的体积的对应部分发生位移来补偿由所述第一膜导致的流体的体积中的一些体积的位移，所述第一膜的中心部分(1b)移动而不变形，‑在第二操作模式下，向所述第一致动设备和/或所述第二致动设备的至少一个致动器施加相应电致动电压，以便使流体(4)的体积中的一些体积朝向所述设备(100)的中心或朝向所述设备(100)的周边发生位移，所述第一膜的中心部分(1b)在由所述位移导致的流体压力的作用下变形。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 FR 13632721.一种用于稳定图像的光学设备(100)，包括：-第一可变形膜(1)，-第二可变形膜(2)，-支撑件(3)，所述膜(1,2)中的每个膜的相应周边锚定区域(1c,2c)被连接到所述支撑件(3)，-恒定体积的流体(4)，所述恒定体积的流体(4)被包封在所述第一膜与所述第二膜之间，所述流体(4)产生所述第一膜与所述第二膜的力学耦接，-所述第一膜的位于所述第一膜(1)的周边锚定区域(1c)与中心部分(1b)之间的区域(1a)的至少一个第一致动设备(5)，所述至少一个第一致动设备(5)包括被配置为通过施加电致动电压而弯曲以便使流体(4)的体积中的一些体积发生位移的至少一个致动器，-所述第二膜的位于所述第二膜(2)的周边锚定区域(2c)与中心部分(2b)之间的区域(2a)的至少一个第二致动设备(5’)，所述至少一个第二致动设备(5’)包括被配置为通过施加电致动电压而弯曲以便使流体(4)的体积中的一些体积发生位移的至少一个致动器，-所述第一致动设备和所述第二致动设备的控制装置，所述控制装置被配置为从其中所述第一致动设备和所述第二致动设备(5,5’)不活动的静止位置：-在第一操作模式下，向所述第一致动设备(5)的至少一个致动器施加相应电致动电压，并且在适当的情况下，向所述第二致动设备(5’)的至少一个致动器施加相应电致动电压，以便通过所述第一膜和/或所述第二膜使流体的体积的对应部分发生位移来补偿由所述第一膜导致的流体的体积中的一些体积的位移，所述第一膜的中心部分(1b)移动而不变形，-在第二操作模式下，向所述第一致动设备和/或所述第二致动设备的至少一个致动器施加相应电致动电压，以便使流体(4)的体积中的一些体积朝向所述设备(100)的中心或朝向所述设备(100)的周边发生位移，所述第一膜的中心部分(1b)在由所述位移导致的流体压力的作用下变形。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一膜具有足够低的刚度，使得在不存在流体压力的情况下，所述第一致动设备的激活将所述第一膜的中心部分设置为运动而不使其变形。3.根据权利要求1或2中一项所述的设备，其中所述第一致动设备的每个致动器被配置为在单一方向上弯曲。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一致动设备的所述至少一个致动器包括压电冠部。5.根据权利要求3或4中一项所述的设备，其中所述第二致动设备包括被配置为在第一方向上弯曲的至少一个致动器和被配置为在与所述第一方向相反的第二方向上弯曲的第二致动器。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第二致动设备包括呈梁形式的致动器。7.根据权利要求1至6中一项所述的设备，其中所述第二膜的中心部分(2b)的直径小于所述第一膜的中心部分(1b)的直径，并且/或者所述第二膜的致动区域(2a)的宽度大于所述第一膜的致动区域(1a)的宽度。8.根据权利要求1或2中一项所述的设备，其中所述第一膜的所述致动设备包括被配置为在第一方向上弯曲的至少一个第一致动器和被配置为在与所述第一方向相反的第二方向上弯曲的第二致动器。9.一种成像设备，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·博里斯，
申请(专利权)人：韦伯斯特资本有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US