特别借助于光学反馈为设备的透镜调焦距的光学设备制造技术

本发明专利技术涉及一种光学设备，其包括：具有可调整的焦距(f)的透镜(10)。根据本发明专利技术，光源被配置为发射被所述透镜(10)影响且至少照射在第一光敏元件(30)上的光(51)，第一光敏元件(30)被设计为产生与照射在其上的光的强度对应的第一输出信号(O1)，其中第一光敏元件(30)被配置为仅测量所述发射的光(51)的强度分布的一部分，并且其中，光源(50)、透镜(10)和第一光敏元件(30)被配置为使得所述透镜(10)的焦距(f)的变化改变照射在第一光敏元件(30)上的发射的光(51)的强度分布，以使透镜(10)的每种焦距(f)都与由第一光敏元件(30)产生的特定的第一输出信号(O1)相关联。本发明专利技术进一步涉及对应的方法。

An optical device that focuses the lens of a device, especially by means of optical feedback

The present invention relates to an optical device comprising: a lens (10) having an adjustable focal length (f). According to the invention, the light source is configured to transmit by the lens (10) and at least irradiates the first photosensitive element (30) of the light (51), the first photosensitive element (30) is designed to generate a first output signal and the irradiation on the corresponding light intensity (O1), the first light the element (30) is configured to measure only the emission of light (51) part of the intensity distribution and the light source (50), (10) the first lens and a photosensitive element (30) is configured such that the lens (10) focal length (f) of the change of illumination the first shot on the photosensitive element (30) of the emitted light (51) intensity distribution, so that the lens (10) of each focal length (f) and by the first photosensitive element (30) specific first output signal (O1) associated. The invention further relates to corresponding methods.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1所述的光学设备，以及根据权利要求25所述的方法，以及具有权利要求26的特征的接触镜，以及具有权利要求29的特征的光学设备、特别是眼镜(也被称为护目镜)。
技术介绍
这种光学设备包括具有可调整的焦距的透镜，例如，由于透镜的可变形的表面或膜使得表面或膜能呈现多种不同的曲率，其中每种曲率对应于透镜的不同的焦距，或者由于可调整焦距透镜是被设计为使得透镜的折射率能被调整的透镜(例如，局部地)的事实，因此使得透镜能呈现多种不同的焦距。这些透镜也被称为可调焦透镜。进一步，光学设备可包括被设计为调整透镜的焦距的(例如，致动)装置或机构(例如，使透镜的所述表面/膜变形，以使表面/膜呈现所述曲率中的一种，或者局部地改变折射率)。例如，在US61/160,041、WO2010/104904或者WO2009/021344A1中描述了上述类型的透镜。由于透镜的表面的形状/曲率以及透镜的折射率能受到改变透镜自身的温度或者透镜的环境而影响，因此透镜的焦距也会发生变化。因此，原理上希望能够以简单和稳定的方式来确定可调焦透镜的实际焦距。更进一步，特别地，还希望能够以简单和稳定的方式控制焦距。
技术实现思路
上述问题通过具有权利要求1的特征的光学设备解决。本专利技术的优选的实施方式在从属权利要求中描述或在下文中说明。根据权利要求1，光学设备进一步包括至少一个光源(例如，发光二极管(LED)或激光器)，其被配置为发射通过所述透镜影响(例如，调制或偏转)并且至少照射在第一光敏元件(例如，光电二极管或类似的设备，例如，光敏热电发生器、位置传感设备(PSD)、光电二极管阵列(PDA)、象限二极管(QPD)或者电荷耦合设备(CCD))的光，其中，第一光敏元件被设计为产生与照射在其上的光的强度相对应的输出信号，其中特别地，第一光敏元件被配置为仅测量所述发射的光的强度分布的一部分，即，仅是所述分布的实际上打在至少一个第一光敏元件上的一部分(即，一部分所述光)，其中，光学设备(例如，光源、透镜和至少一个第一光敏元件以及最后其他的光学元件，见下面)被配置为，使得所述透镜的焦距的变化改变了照射在第一光敏元件上的发射的光的强度分布，以致透镜的每种焦距都与由第一光敏元件(或者在其帮助下)产生的特定的(即是，唯一的)第一输出信号对应。本专利技术的该原理允许个人制成根据本专利技术的光学设备/系统，例如，其比所有信号都由光电二极管收集的像散透镜设施更紧凑。另外，本专利技术涉及容差非常不敏感的测量方法，因为(至少一个)第一光敏元件(例如，光电二极管)不需要被放置在所述发射的光的(例如，类高斯)强度分布的中心(发射的光能被认为是具有所述强度分布的光束，即，峰或最大值在中心并且向外减弱强度)。有益地，根据本专利技术的光学设备被特别地设计为，使得焦距的变化改变照射在(至少一个)第一光敏元件上的光的所述强度分布的宽度(例如，半峰全宽)。更进一步，根据本专利技术的光学设备被特别地设计为，使得焦距的变化移动所述发射的光的强度分布的中心(例如，峰或最大值)，并且因此移动照射在(至少一个)第一光敏元件上的光的强度分布。换言之，焦距的变化改变了在给出的点或区域借助第一光敏元件采集的光的强度。根据本专利技术的实施方式，光学设备包括第二光敏元件(或者甚至比两个更多的这种元件)，其中，光源配置为发射被所述透镜影响(例如，调制或偏转)的且照射在第一光敏元件和/或第二光敏元件上的光，其中，第二光敏元件被设计为产生与照射在第二光敏元件上的光的强度对应的第二输出信号，其中，光源、透镜和所述光敏元件被配置为，使得所述透镜的焦距的变化改变照射在第一光敏元件和/或第二光敏元件上的发射的光的强度分布，以致透镜的每种焦距都与由第一光敏元件产生的特定的第一输出信号和由进一步的第二光敏元件产生的特定的第二输出信号相关联。根据本专利技术优选的实施方式，光学设备的透镜包括第一焦距和不同的第二焦距(例如，最小和最大焦距)，其中，当透镜被调整为使得其包括所述第一焦距时，强度分布的峰打在第一光敏元件上，并且其中，当透镜被调整为使得其包括所述第二焦距时，所述峰打在第二光敏元件上。换言之，由于光敏元件仅测量/检测到部分强度分布，即，源自所述光源的光束的部分截面，因此，通过将光学器件设计为使得反射的光的强度分布的峰一次打在第一光敏元件上，并且例如，在另一极端调节状态下打在第二光敏元件上，能增强输出信号。根据本专利技术的优选的实施方式，光学设备被配置为，使得所述透镜的焦距的改变使照射在第一光敏元件和/或第二光敏元件上的所述发射的光的强度分布的宽度改变。可选地或另外地，根据本专利技术的进一步优选的实施方式，光学设备被配置为，使得所述透镜的焦距的改变使照射在第一光敏元件和/或第二光敏元件上的所述发射的光的强度分布的最大值(峰)的位置相对于第一光敏元件和/或第二光敏元件改变/位移(同样见上述)。由于当透镜的焦距被改变时(例如，通过改变透镜的曲率和/或它的折射率而改变)光源的光通过透镜被不同地偏转/调制并且从而不同地照射在光敏元件上的事实，因此，所述输出信号实际上允许在原理上确定透镜的目前的焦距。通过使用用于确定透镜的焦距的进一步的方法并且通过建立了焦距和相应的第一输出信号和/或第二输出信号之间的相关性的、针对相应的焦距测量所述第一输出信号和/或第二输出信号，可容易地执行校准。输出信号可为电流，其能使用它们各自的电流强度被量化。在存在多个光敏元件(例如，两个这种元件)的情况下，光学设备优选地适用于产生来自单独的(例如，第一和第二)输出信号O1、O2的进一步的输出信号X，例如，X＝(O1－O2)/(O1+O2)，其中，优选地与X对比来校准焦距。然而，还可进行与O1和O2对比的校准。在仅有一个(例如，第一)光敏元件存在的情况下，与O1对比来校准焦距。当控制焦距时，使得O1(针对单个第一光敏元件)接近与要被调整的单独的焦距对应的参考值，而在两个光敏元件的情况下，进一步的输出信号(例如，电流)X(见上述)优选地被自动地确定，并且使其接近与要被调整的单独的焦距对应的参考值。根据本专利技术的实施方式，为了控制焦距，光学设备可包括用于改变透镜的焦距的装置或机构(例如，致动装置)。进一步，按照根据本专利技术的光学设备的优选的实施方式，为了将透镜的焦距的调整控制到预定的焦距，光学设备包括适于控制所述(致动)装置的控制单元，以使装置改变透镜的焦距(例如，使得透镜的所述表面/膜变形，或者以某种方式改变透镜的折射率)，以致第一输出信号和/或第二输出信号或由第一输出信号和第二输出信号产生的进一步的输出信号接近参考输出信号，其中，所述参考输出信号与所述预定的焦距对应(校准)。按照根据本专利技术的光学设备的优选的实施方式，光学设备包括存储器，多种焦距以及各个焦距的参考输出信号被存储于其中。因此，存储器包含用于查找参考输出信号(例如，用于所述进一步的输出信号或用于第一输出信号和/或第二输出信号的参考值)的查找表。例如，在焦距应该被(自动地)调整到使用者或应用需要的特定的焦距的情况下，从所述表获取与所述希望的焦距对应的参考输出信号，并且透镜的焦距(或曲率)被所述(致动)装置调整为使得目前的输出信号(或第一输出信号和/或第二输出信号)接近相应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学设备，其包括：透镜(10)，其具有可调整的焦距(f)，所述光学设备的特征在于：‑光源(50)，其被配置为发射光(51)，该光(51)被所述透镜(10)影响，并且至少照射在第一光敏元件(30)上，该第一光敏元件(30)被设计为产生与照射在其上的光的强度对应的第一输出信号(O1)，‑其中第一光敏元件(30)被配置为仅测量所述发射的光(51)的强度分布的一部分，并且‑其中光源(50)、透镜(10)和第一光敏元件(30)被配置为，使得所述透镜(10)的焦距(f)的变化改变了照射在第一光敏元件(30)上的发射的光(51)的强度分布，使得透镜(10)的每种焦距(f)都与由第一光敏元件(30)产生的特定的第一输出信号(O1)相关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.03 EP 14170996.41.一种光学设备，其包括：透镜(10)，其具有可调整的焦距(f)，所述光学设备的特征在于：-光源(50)，其被配置为发射光(51)，该光(51)被所述透镜(10)影响，并且至少照射在第一光敏元件(30)上，该第一光敏元件(30)被设计为产生与照射在其上的光的强度对应的第一输出信号(O1)，-其中第一光敏元件(30)被配置为仅测量所述发射的光(51)的强度分布的一部分，并且-其中光源(50)、透镜(10)和第一光敏元件(30)被配置为，使得所述透镜(10)的焦距(f)的变化改变了照射在第一光敏元件(30)上的发射的光(51)的强度分布，使得透镜(10)的每种焦距(f)都与由第一光敏元件(30)产生的特定的第一输出信号(O1)相关联。2.根据前述权利要求所述的光学设备，其特征在于，光学设备(1)包括第二光敏元件(40)，其中第二光敏元件(40)被配置为仅测量所述发射的光的强度分布的一部分，其中，光源(50)被配置为发射光(51)，光(51)被所述透镜(10)影响并且照射在第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)上，其中，第二光敏元件(40)被设计为产生与照射在第二光敏元件(40)上的光(51)的强度对应的第二输出信号(O2)，其中，光源(50)、透镜(10)和所述光敏元件(30、40)被配置为，使得所述透镜(10)的焦距(f)的变化改变了照射在第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)上的发射的光(51)的强度分布，使得透镜(10)的每种焦距(f)都与由第一光敏元件(30)产生的特定的第一输出信号(O1)和由第二光敏元件(40)产生的特定的第二输出信号(O2)相关联。3.根据权利要求1或2所述的光学设备，其特征在于，透镜(10)包括第一焦距和不同的第二焦距，其中，当透镜(10)被调整为使得其包括所述第一焦距时，强度分布(51)的峰(P)打在第一光敏元件(30)上，并且其中，当透镜(10)被调整为使得其包括所述第二焦距时，所述峰(P)打在第二光敏元件(40)上。4.根据前述权利要求中的任一项所述的光学设备，其特征在于，光学设备(1)被配置为，使得所述透镜(10)的焦距(f)的变化改变照射在第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)上的所述发射的光(51)的强度分布的宽度(w)，和/或使得所述透镜(10)的焦距(f)的变化使照射在第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)上的所述发射的光(51)的强度分布的峰(P)的位置相对于第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)位移。5.根据前述权利要求中的任一项所述的光学设备，其特征在于，为了将透镜(10)的焦距(f)调整到预定的焦距，光学设备(1)包括控制单元(60)，该控制单元(60)被设计为控制装置(20)，以用于调整所述透镜(10)的焦距(f)，其中所述控制单元(60)被设计为控制所述装置(20)，以使所述装置(20)改变透镜(10)的焦距，使得所述第一输出信号(O1)和/或第二输出信号(O2)接近参考输出信号，或者使得由第一输出信号(O1)和/或第二输出信号(O2)确定的进一步的输出信号(X)接近参考输出信号，其中，所述参考输出信号与所述预定的焦距相关联。6.根据前述权利要求中的任一项所述的光学设备，其特征在于，光学设备(1)包括存储器(70)，多种焦距(f)以及多个参考输出信号被存储于其中，其中，参考输出信号被分配给每种焦距。7.根据前述权利要求中的任一项所述的光学设备，其特征在于，光学设备(1)进一步包括第一光学元件(80)，其被配置为在光源(50)发射的所述光(51)照射在第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)上之前反射光源(50)发射的所述光(51)。8.根据权利要求7所述的光学设备，其特征在于，第一光学元件(80)是透镜(10)的第一盖元件，其中，透镜(10)的所述第一盖元件(80)和可弹性变形的膜(11)界定了填充有流体(F)的透镜(10)的容积(V)。9.根据前述权利要求中的任一项所述的光学设备，其特征在于，光学设备(1)包括第二光学元件(90)，其被特别地配置为在光源(50)发射的所述光(51)照射在第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)之前反射光源(50)发射的所述光(51)。10.根据权利要求9所述的光学设备，其特征在于，第二光学元件(9)是透镜(10)的第二盖元件，其中，所述膜(11)被布置在第一盖元件(80)和第二盖元件(90)之间。11.根据权利要求9所述的光学设备，其特征在于，第二光学元件(90)相对于第一光学元件(30)或所述透镜(10)倾斜，并且被设计为朝向第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)反射光源(50)发射的所述光(51)，并且特别是透射主光学信号(100)。12.根据前述权利要求中的任一项所述的光学设备，其特征在于，光学设备(1)包括进一步的光源(52)，其中，进一步的光源(52)被配置为发射光(53)，光(53)被所述透镜(10)影响并且照射在第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)上，以使从所述光源(50)到其中一个光敏元件(30、40)的每条光路(T11、T12)都与从进一步的光源(52)到其中一个光敏元件(30、40)的对应的光路(T21、T22)对称。13.根据前述权利要求中的任一项所述的光学设备，其特征在于，光学设备(1)包括至少一个滤光器(54)，其被配置为防止第一光源(50)和/或第二光源(52)的光离开或再次进入光学设备和/或透镜(10)。14.根据前述权利要求中的任一项所述的光学设备，其特征在于，光学设备(1)、特别是透镜(10)被配置为通过光散射和/或折射来影响所述发射的光(51、53)，其中特别地，光学设备(1)、尤其是透镜(10)包括至少一个衍射元件(55)，以用于产生所述的光散射，其中特别地，所述至少一个衍射元件(55)被布置在膜(11)上或者由膜(11)组成。15.根据前述权利要求中的任一项所述的光学设备，其特征在于，光学设备(1)包括至少一个温度传感器(56)，该温度传感器(56)与第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)热接触，其中特别地，光学设备(1)被配置为使用所述至少一个温度传感器(56)来补偿第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)的基于温度的灵敏度。16.根据前述权利要求中的任一项所述的光学设备，其特征在于，透镜(10)被设计为沿着透镜(10)的光轴(A)聚集或发散穿过透镜(10)透射的主光学信号(100)，其中，光源(50)、第一光敏元件(30)和/或第二光敏元件(40)、且特别是所述第一光学元件(80)和/或第二光学元件(90)被相对于透镜(50)布置为，使得所述主光学信号(100)不会影响所述第一输出信号(O1)和/或第二输出信号(O2)。17.根据前述权利要求中的任一项所述的光学设备，其特征在于，光学设备(1)被设计为在光源(50)不发射光时测...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔·阿施万丹，戴维·尼德雷尔，罗曼·帕切德尔，丹尼尔·博雷尔，克里斯托弗·拉宁，米凯尔·比勒，
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