具有可调焦透镜芯的光学变焦装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光学变焦装置(1)，该光学变焦装置包括具有能够调节的焦距的第一透镜(10)和具有能够调节的焦距的第二透镜(20)，其中，每个透镜(10、20)包括填充有透明流体(12、22)的透镜芯(11、21)，其中，相应的透镜芯(11、21)包括呈能够弹性变形的膜的形式的透明的第一壁(13、23)和面向所述第一壁(13、23)的透明的第二壁(14、24)，其中，所述流体(12、22)被布置在相应的透镜芯(11、21)的两个壁(13、23；14、24)之间，以及其中，相应的透镜(10、20)包括透镜成形构件(15、25)，所述透镜成形构件与相应的膜(13、23)相互作用，以用于调节相应透镜(10、20)的焦距以及/或者用于使借助于两个透镜(10、20)生成的图像稳定，其中，光学变焦装置(1)包括第一透镜镜筒(30)和分开的第二透镜镜筒(31)，其中，第一透镜芯(11)安装在第一透镜镜筒(30)上，而第二透镜芯(21)安装在第二透镜镜筒(31)上，其中，光学变焦装置(1)包括与第一透镜(10)相关联的至少一个致动器(40)以及与第二透镜(20)相关联的至少一个致动器(41)，与第一透镜相关联的至少一个致动器用于产生第一透镜(10)的透镜成形构件(15)与第一透镜(10)的膜(13)的所述相互作用，以用于调节第一透镜(10)的所述焦距，与第二透镜相关联的至少一个致动器用于产生第二透镜(20)的透镜成形构件(25)与第二透镜(20)的膜(23)的所述相互作用，以用于调节第二透镜(20)的所述焦距。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可调焦透镜芯的光学变焦装置
本专利技术涉及一种使用可调焦透镜的光学变焦装置。
技术介绍
特别地，关于这种光学变焦装置，非常期望使用已知的具有可调节焦距的流体透镜来具有非常紧凑的形状因子。这允许人们构造特别地包括经验证的部件的紧凑的光学变焦装置。
技术实现思路
通过具有权利要求1的特征的光学变焦装置解决了上述问题。本专利技术的优选实施方式在从属权利要求中陈述并且在下面描述。根据权利要求1，公开了一种光学变焦装置，所述光学变焦装置包括：-具有能够调节的焦距的第一透镜和具有能够调节的焦距的第二透镜，其中，每个透镜包括填充有透明流体的透镜芯，其中，相应的所述透镜芯包括呈能够弹性变形的膜的形式的透明的第一壁和面向所述第一壁的透明的第二壁，其中，所述流体被布置在相应的所述透镜芯的两个所述壁之间，以及其中，相应的所述透镜包括透镜成形构件，所述透镜成形构件与相应的所述膜相互作用，以用于调节相应的所述透镜的所述焦距以及/或者用于使借助于两个所述透镜生成的图像稳定，-其中，所述光学变焦装置包括第一透镜镜筒和分开的第二透镜镜筒，其中，所述第一透镜芯安装在所述第一透镜镜筒上，而所述第二透镜芯安装在所述第二透镜镜筒上，-其中，所述光学变焦装置包括与所述第一透镜相关联的至少一个致动器以及与所述第二透镜相关联的至少一个致动器，与所述第一透镜相关联的至少一个致动器用于产生所述第一透镜的所述透镜成形构件与所述第一透镜的所述膜的所述相互作用，以用于调节所述第一透镜的所述焦距，与所述第二透镜相关联的至少一个致动器用于产生所述第二透镜的所述透镜成形构件与所述第二透镜的所述膜的所述相互作用，以用于调节所述第二透镜的所述焦距。换句话说，更具体地，本专利技术描述了一种新的方法来制造结合光学图像稳定的基于液体膜的光学变焦透镜。特别地，本专利技术还允许使用诸如第一透镜和第二透镜之类的现有部件来制造可靠的光学系统。此外，特别地，简单部件的使用允许使用可以在将它们组装到系统中之前进行单独测试的部件来构建复杂的相机模块，尤其是可以在构建到系统中之前评估(例如，塑料的)透镜堆叠和可调透镜的光学质量。使用特别是线性致动器，诸如音圈致动器、压电致动器或形状记忆合金，也有助于实现非常紧凑的形状因子。此外，根据本专利技术的光学变焦装置还可以与光学图像稳定系统结合，该光学图像稳定系统可以使用图像传感器移位机构或棱镜倾斜机构或可调棱镜。可选地，可以通过适当地使第一透镜和/或第二透镜变形以使第一透镜和/或第二透镜代表可调节棱镜来实现光学图像稳定。此外，根据本专利技术的实施方式，相应透镜镜筒保持至少一个刚性透镜，特别是保持多个刚性透镜。特别地，第一透镜和第二透镜均包括光轴，所述光轴可以彼此对准，即形成公共光轴。第一透镜的光轴特别地还形成第一透镜镜筒的刚性透镜的光轴。同样，第二透镜的光轴也形成第二透镜镜筒的刚性透镜的光轴。此外，根据实施方式，为了实现紧凑的装置高度，在相同方向上，第一透镜具有的外径(第一透镜的外径例如，垂直于第一透镜的光轴)等于(或大于)第一透镜镜筒的外径(第一透镜镜筒的外径例如，垂直于透镜镜筒的所述光轴/径向方向)，其中，第一透镜镜筒包括用于保持第一透镜的开口。特别地，限界第一透镜镜筒的被配置为保持第一透镜的所述开口的侧壁可以包括分别容纳第一透镜的一部分的一个或更多个凹部，这允许所述直径具有相等的尺寸。此外，以相同的方式，在相同方向上，根据实施方式的第二透镜具有的外径(第二透镜的外径例如，垂直于第二透镜的光轴)等于(或大于)第二透镜镜筒的外径(第二透镜镜筒的外径例如，垂直于第二透镜的光轴/第二透镜镜筒的径向方向)，其中，第二透镜镜筒包括用于保持第二透镜的开口。特别地，限界第二透镜镜筒的被配置为保持第二透镜的所述开口的侧壁可以包括用于分别容纳第二透镜的一部分的一个或更多个凹部，这允许所述直径再次具有相等的尺寸。此外，根据本专利技术的实施方式，光学装置包括棱镜或反射镜。此外，根据本专利技术的实施方式，光学变焦装置包括保持所述棱镜或所述反射镜的第三镜筒，第三镜筒连接到第一透镜镜筒，使得第一透镜在光学变焦装置的光路上被布置在棱镜或反射镜与第二透镜之间。根据替代实施方式，棱镜或反射镜在光学变焦装置的光路中被布置在第一透镜与第二透镜之间。此外，根据本专利技术的实施方式，光学装置包括图像传感器，图像传感器用于生成要稳定的所述图像。特别地，在本专利技术的实施方式中，图像传感器被安装到第二透镜镜筒，具体地是使得图像传感器面向第二透镜。此外，根据本专利技术的实施方式，第一透镜的至少一个致动器被配置为使第一透镜的透镜成形构件相对于第一透镜的透镜芯移动，以调节所述第一透镜的焦距。替代性地，第一透镜的至少一个致动器被配置为使第一透镜的透镜芯相对于第一透镜的透镜成形构件移动，以调节所述第一透镜的焦距。此外，在一实施方式中，第二透镜的至少一个致动器被配置为使第二透镜的透镜成形构件相对于第二透镜的透镜芯移动，以调节第二透镜的焦距。替代性地，第二透镜的至少一个致动器被配置为使第二透镜的透镜芯相对于第二透镜的透镜成形构件移动，以调节第二透镜的焦距。特别地，由于相应平面透镜芯的侧向移位在光学上是不可见的，因此具有固定透镜成形构件和相应透镜的移动平面透镜芯导致对准不敏感的设计。此外，根据本专利技术的实施方式，第一透镜包括两个、三个或特别是四个致动器，所述致动器被配置为使第一透镜的透镜成形构件相对于第一透镜的透镜芯移动以调节第一透镜的焦距，或者所述致动器被配置为使第一透镜的透镜芯相对于第一透镜的透镜成形构件移动以调节第一透镜的焦距。此外，根据实施方式，第二透镜还可以包括两个、三个或甚至四个致动器，所述致动器被配置为使第二透镜的透镜成形构件相对于第二透镜的透镜芯移动以调节第二透镜的焦距，或者所述致动器被配置为使第二透镜的透镜芯相对于第二透镜的透镜成形构件移动以调节第二透镜的焦距。此外，根据本专利技术的实施方式，光学变焦装置被配置为使用第一透镜的所述致动器而使第一透镜的透镜成形构件相对于第一透镜的透镜芯倾斜，以使所述图像稳定。可选地，光学变焦装置可以被配置为使用第一透镜的所述致动器而使第一透镜的透镜芯相对于第一透镜的透镜成形构件倾斜，以使所述图像稳定。此外，根据本专利技术的实施方式，光学变焦装置被配置为使用第二透镜的所述致动器而使第二透镜的透镜成形构件相对于第二透镜的透镜芯倾斜，以使所述图像稳定。可选地，光学变焦装置还可以被配置为使用第二透镜的所述致动器而使第二透镜的透镜芯相对于第二透镜的透镜成形构件倾斜，以使由光学变焦装置生成的所述图像稳定。此外，根据本专利技术的实施方式，光学装置被配置为仅使用第一透镜或第二透镜而使所述图像稳定。这意味着未用于图像稳定的另一个透镜仅调节其焦距，并且所有图像稳定仅由两个可调焦透镜中的一个执行。此外，根据本专利技术的实施方式，光学装置被配置为调谐或倾斜棱镜或调谐或倾斜反射镜而使所述图像稳定。在此，第一透镜和第二透镜都可以被配置为仅调节它们的焦距以实现光学变焦装置的变焦功能。...

【技术保护点】
1.一种光学变焦装置(1)，包括：/n-具有能够调节的焦距的第一透镜(10)和具有能够调节的焦距的第二透镜(20)，其中，每个透镜(10、20)包括填充有透明流体(12、22)的透镜芯(11、21)，其中，相应的所述透镜芯(11、21)包括呈能够弹性变形的膜的形式的透明的第一壁(13、23)和面向所述第一壁(13、23)的透明的第二壁(14、24)，其中，所述流体(12、22)被布置在相应的所述透镜芯(11、21)的两个所述壁(13、23；14、24)之间，以及其中，相应的所述透镜(10、20)包括透镜成形构件(15、25)，所述透镜成形构件(15、25)与相应的所述膜(13、23)相互作用，以用于调节相应的所述透镜(10、20)的所述焦距以及/或者用于使借助于两个所述透镜(10、20)生成的图像稳定，/n-其中，所述光学变焦装置(1)包括第一透镜镜筒(30)和分开的第二透镜镜筒(31)，其中，所述第一透镜芯(11)安装在所述第一透镜镜筒(30)上，而所述第二透镜芯(21)安装在所述第二透镜镜筒(31)上，/n-其中，所述光学变焦装置(1)包括至少一个致动器(40)和至少一个致动器(41)，所述至少一个致动器(40)与所述第一透镜(10)相关联以用于产生所述第一透镜(10)的所述透镜成形构件(15)与所述第一透镜(10)的所述膜(13)的所述相互作用，从而调节所述第一透镜(10)的所述焦距，所述至少一个致动器(41)与所述第二透镜(20)相关联以用于产生所述第二透镜(20)的所述透镜成形构件(25)与所述第二透镜(20)的所述膜(23)的所述相互作用，从而调节所述第二透镜(20)的所述焦距。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171204 EP 17205137.71.一种光学变焦装置(1)，包括：
-具有能够调节的焦距的第一透镜(10)和具有能够调节的焦距的第二透镜(20)，其中，每个透镜(10、20)包括填充有透明流体(12、22)的透镜芯(11、21)，其中，相应的所述透镜芯(11、21)包括呈能够弹性变形的膜的形式的透明的第一壁(13、23)和面向所述第一壁(13、23)的透明的第二壁(14、24)，其中，所述流体(12、22)被布置在相应的所述透镜芯(11、21)的两个所述壁(13、23；14、24)之间，以及其中，相应的所述透镜(10、20)包括透镜成形构件(15、25)，所述透镜成形构件(15、25)与相应的所述膜(13、23)相互作用，以用于调节相应的所述透镜(10、20)的所述焦距以及/或者用于使借助于两个所述透镜(10、20)生成的图像稳定，
-其中，所述光学变焦装置(1)包括第一透镜镜筒(30)和分开的第二透镜镜筒(31)，其中，所述第一透镜芯(11)安装在所述第一透镜镜筒(30)上，而所述第二透镜芯(21)安装在所述第二透镜镜筒(31)上，
-其中，所述光学变焦装置(1)包括至少一个致动器(40)和至少一个致动器(41)，所述至少一个致动器(40)与所述第一透镜(10)相关联以用于产生所述第一透镜(10)的所述透镜成形构件(15)与所述第一透镜(10)的所述膜(13)的所述相互作用，从而调节所述第一透镜(10)的所述焦距，所述至少一个致动器(41)与所述第二透镜(20)相关联以用于产生所述第二透镜(20)的所述透镜成形构件(25)与所述第二透镜(20)的所述膜(23)的所述相互作用，从而调节所述第二透镜(20)的所述焦距。


2.根据权利要求1所述的光学变焦装置，其特征在于，所述第一透镜(10)具有的外径(D1)等于或大于所述第一透镜镜筒的外径(D2)，其中，所述第一透镜镜筒(30)包括用于保持所述第一透镜(10)的开口(301)，以及/或者，其中，所述第二透镜(20)具有的外径等于或大于所述第二透镜镜筒(31)的外径，其中，所述第二透镜镜筒(31)包括用于保持所述第二透镜(20)的开口(311)。


3.根据前述权利要求中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述光学变焦装置(1)包括棱镜(5)或反射镜(6)。


4.根据权利要求3所述的光学变焦装置，其特征在于，所述光学变焦装置(1)包括保持所述棱镜(5)或所述反射镜(6)的第三镜筒(32)，所述第三镜筒(32)连接至所述第一镜筒(30)，使得所述第一透镜(10)在所述光学变焦装置(1)的光路中被布置在所述棱镜(5)或所述反射镜(6)与所述第二透镜(20)之间。


5.根据权利要求3所述的光学变焦装置，其特征在于，所述棱镜(5)或反射镜(6)在所述光学变焦装置(1)的光路中被布置在所述第一透镜(10)与所述第二透镜(20)之间。


6.根据前述权利要求中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述光学变焦装置(1)包括图像传感器(2)。


7.根据权利要求6所述的光学变焦装置，其特征在于，所述图像传感器(2)被安装至所述第二透镜镜筒(31)。


8.根据前述权利要求中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述第一透镜(10)的所述至少一个致动器(40)被配置为使所述第一透镜(10)的所述透镜成形构件(15)相对于所述第一透镜(10)的所述透镜芯(11)移动，以用于调节所述第一透镜(10)的所述焦距，或者所述第一透镜(10)的所述至少一个致动器(40)被配置为使所述第一透镜(10)的所述透镜芯(11)相对于所述第一透镜(10)的所述透镜成形构件(15)移动，以用于调节所述第一透镜(10)的所述焦距；以及/或者，所述第二透镜(20)的所述至少一个致动器(41)被配置为使所述第二透镜(20)的所述透镜成形构件(25)相对于所述第二透镜(20)的所述透镜芯(21)移动，以用于调节所述第二透镜(20)的所述焦距，或者所述第二透镜(20)的所述至少一个致动器(41)被配置为使所述第二透镜(20)的所述透镜芯(21)相对于所述第二透镜(20)的所述透镜成形构件(25)移动，以用于调节所述第二透镜(20)的所述焦距。


9.根据前述权利要求中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述第一透镜(10)包括两个、三个或四个致动器(40)，所述致动器(40)被配置为使所述第一透镜(10)的所述透镜成形构件(15)相对于所述第一透镜(10)的所述透镜芯(11)移动，以用于调节所述第一透镜(10)的所述焦距，或者所述致动器(40)被配置为使所述第一透镜(10)的所述透镜芯(11)相对于所述第一透镜(10)的所述透镜成形构件(15)移动，以用于调节所述第一透镜(10)的所述焦距；以及/或者，所述第二透镜(20)包括两个、三个或四个致动器(41)，所述致动器(41)被配置为使所述第二透镜(20)的所述透镜成形构件(25)相对于所述第二透镜(20)的所述透镜芯(21)移动，以用于调节所述第二透镜(20)的所述焦距，或者所述致动器(41)被配置为使所述第二透镜(20)的所述透镜芯(21)相对于所述第二透镜(20)的所述透镜成形构件(25)移动，以用于调节所述第二透镜(20)的所述焦距。


10.根据权利要求9所述的光学变焦装置，其特征在于，所述光学变焦装置(1)被配置为使用所述第一透镜(10)的所述致动器(40)而使所述第一透镜(10)的所述透镜成形构件(15)相对于所述第一透镜(10)的所述透镜芯(11)倾斜，以用于使所述图像稳定，或者所述光学变焦装置(1)被配置为使用所述第一透镜(10)的所述致动器(40)而使所述第一透镜(10)的所述透镜芯(11)相对于所述第一透镜(10)的所述透镜成形构件(15)倾斜，以用于使所述图像稳定；以及/或者，所述光学变焦装置(1)被配置为使用所述第二透镜(20)的所述致动器(41)而使所述第二透镜(20)的所述透镜成形构件(25)相对于所述第二透镜(20)的所述透镜芯(21)倾斜，以用于使所述图像稳定，或者所述光学变焦装置(1)被配置为使用所述第二透镜(20)的所述致动器(41)而使所述第二透镜(20)的所述透镜芯(21)相对于所述第二透镜(20)的所述透镜成形构件(25)倾斜，以用于使所述图像稳定。


11.根据前述权利要求中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述光学变焦装置(1)被配置为仅使用所述第一透镜(10)或所述第二透镜(20)而使所述图像稳定。


12.根据权利要求3所述的光学变焦装置或者根据当引用权利要求3时的权利要求4至9中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述光学变焦装置(1)被配置为调谐所述棱镜(5)或反射镜(6)或者使所述棱镜(5)或反射镜(6)倾斜，以用于使所述图像稳定。


13.根据权利要求6所述的光学变焦装置或者根据权利要求7至9中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述光学变焦装置(1)被配置为下述各者中的一者：
-使所述第一透镜(10)相对于所述图像传感器(2)垂直于所述第一透镜(10)的光轴(A)移位，以使所述图像稳定，以及/或者，使所述第二透镜(20)相对于所述图像传感器(2)垂直于所述第二透镜(20)的光轴(A’)移位，以使所述图像稳定，
-使刚性透镜(3)相对于所述图像传感器(2)垂直于所述第一透镜(10)的光轴(A)移位，以使所述图像稳定，以及/或者，使刚性透镜(3)相对于所述图像传感器(2)垂直于所述第二透镜(20)的光轴(A’)移位，以使所述图像稳定，以及/或者，使刚性透镜(3)相对于所述图像传感器(2)垂直于所述第三透镜镜筒(32)的光轴(A”)移位，以使所述图像稳定，
-使所述图像传感器(2)相对于所述第一透镜(10)垂直于所述第一透镜(10)的光轴(A)移位，以使所述图像稳定，以及/或者，使所述图像传感器(2)相对于所述第二透镜(20)垂直于所述第二透镜(20)的光轴(A’)移位，以使所述图像稳定。


14.根据权利要求6所述的光学变焦装置或者根据当引用权利要求6时的权利要求7至13中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述第一透镜(10)形成限定所述光学变焦装置(1)的视场的变焦透镜，而所述第二透镜(20)被配置为将所述图像重新聚焦在所述图像传感器(2)上。


15.根据前述权利要求中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述第一透镜(10)的所述透镜成形构件(15)限定所述第一透镜(10)的所述膜(13)的具有能够调节的曲率的区域(13a)，以及/或者，所述第二透镜(20)的所述透镜成形构件(23)限定所述第二透镜(20)的所述膜(23)的具有能够调节的曲率的区域(23a)。


16.根据权利要求15所述的光学变焦装置，其特征在于，所述光学变焦装置(1)包括广角模式，在所述广角模式中，所述第一透镜(10)的所述膜(13)的所述区域(13a)是凹的，而所述第二透镜(20)的所述膜(23)的所述区域(23a)是凸的，以及/或者，所述光学变焦装置(1)包括摄远模式，在所述摄远模式中，所述第一透镜(10)的所述膜(13)的所述区域(13a)是凸的，而所述第二透镜(20)的所述膜(23)的所述区域(23a)是凹的，以及/或者，所述光学变焦装置(1)包括中间变焦状态，在所述中间变焦状态中，两个所述透镜(10、20)的所述膜(13、23)的所述区域(13a、23a)是微凸、微凹或平坦的中的一者。


17.根据前述权利要求中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，相应的所述致动器(40、41)是以下之一或包括以下之一：线性致动器、压电致动器、形状记忆合金、步进马达、电磁致动器、动圈、动磁体、永磁体。


18.一种光学变焦装置，其特征在于，第一透镜(10)包括单个线性致动器(40)，所述单个线性致动器(40)被配置为使所述第一透镜(10)的透镜芯(11)相对于所述第一透镜(10)的透镜成形构件(15)移动，以用于调节所述第一透镜(10)的焦距，以及其中，第二透镜(20)包括四个线性致动器(41)，所述四个线性致动器(41)被配置为使所述第二透镜(20)的透镜芯(21)相对于所述第二透镜(20)的透镜成形构件(25)移动，以用于调节所述第二透镜(20)的焦距并且使所述第二透镜(20)的所述透镜芯(21)关于两个不同的轴线(a、a’)倾斜，以用于使所述图像稳定。


19.根据前述权利要求中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述第一透镜(10)的相应致动器(40)被布置在所述第一透镜镜筒(30)的外部且位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔·阿施万登，斯蒂芬·斯莫尔卡，戴维·尼德雷尔，马库斯·盖斯纳，罗曼·帕特沙伊德，
申请(专利权)人：奥普托图尼康苏默尔股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH