可调棱镜制造技术

本发明专利技术涉及用于以可变方式使入射在可调棱镜(1)上的光(L)偏转的可调棱镜(1)，可调棱镜包括：构件(10)，该构件包括透明且柔性的第一表面(11)、背离第一表面的透明且柔性的第二表面(12)、和设置在两个表面之间的光学介质(2)，使得入射在第一表面上的光穿过光学介质且经由第二表面离开构件，由此，光是通过构件依据两个表面之间的角度(W)而被偏转的；包括与第一表面相连的表面区域(21)的刚性的第一光学元件(20)；包括与第二表面相连的表面区域(31)的刚性的第二光学元件(30)；以及构造成使第一光学元件和/或第二光学元件倾斜以调节所述角度的致动器系统(S)。

【技术实现步骤摘要】
可调棱镜
本专利技术涉及一种可调棱镜。特别地，这种可调棱镜可用于以受控的可调方式使入射在该棱镜上的光束偏转，即，能够调节光束的光学偏转角。因此，根据本专利技术的可调棱镜可用于光束转向应用、光学图像稳定和超分辨率(例如，借助于像素移位)。
技术介绍
由于常常需要将可调棱镜集成到在特定方向上的安装空间相当有限且很小的设备(例如智能手机和其他消费电子产品)中，因此希望至少在棱镜的一个关键尺寸上使设计最小化，而同时沿着该方向具有尽可能大的通光孔径。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的可调棱镜，特别是与在特定方向上减小安装空间且使通光孔径最大化的上述挑战有关的改进的可调棱镜。该目的通过根据本专利技术的可调棱镜而得以解决。本专利技术的这个方面的有益实施方式在下文中进行描述。根据本申请，公开了一种可调棱镜，其用于使入射在所述可调棱镜上的光束偏转，其中，所述可调棱镜包括：-构件，所述构件包括透明且柔性的第一表面、背离所述第一表面的透明且柔性的第二表面、以及设置在两个表面之间的光学介质，使得入射在所述第一表面上的光穿过所述光学介质且经由所述第二表面离开所述构件，由此依据所述两个表面之间的角度通过所述构件来对光进行偏转，-刚性且透明的第一光学元件，所述第一光学元件包括连接至所述第一表面的表面区域，-刚性且透明的第二光学元件，所述第二光学元件包括连接至所述第二表面的表面区域，以及-致动器系统，所述致动器系统构造成使所述第一光学元件和/或所述第二光学元件倾斜以调节所述角度。特别地，所述角度可以是双面夹角，即介于所述第一表面的延伸平面与所述第二表面的延伸平面之间的位于第三平面中的角度，该第三平面成直角切割两个延伸平面之间的交叉线。在所有实施方式中，所述第一光学元件的附接至所述构件的表面区域可以是表面区域。特别地，该表面区域可以包括圆形的、椭圆形的或矩形的形状(也可以想到其他形状)。以相同的方式，所述第二光学元件的附接至所述构件的表面区域可以是表面区域。特别地，该表面区域也可以包括圆形的、椭圆形的或矩形的形状(也可以想到其他形状)。特别地，所述光学元件的表面区域不必是平坦的。所述表面区域也可以是弯曲的(例如具有凹形或凸形的形状、或者形成任何其他波形成形元件)。所述光学元件还可以具有一个平坦的表面(例如表面区域)，而相对的表面具有不同的形状，反之亦然。所述可调棱镜原则上允许在一个方向上具有较小的高度，该高度可以约为系统的通光孔径，而诸如所述致动器系统的各个致动器之类的部件可以沿着与所述高度的方向垂直的方向设置。这允许将所述可调棱镜集成在诸如智能电话之类的在一个方向(例如，垂直于显示表面)上的安装空间有限的设备中。根据本专利技术的实施方式，所述第一光学元件的表面区域连接至所述第一表面的一部分，使得所述第一表面包括未被第一光学元件的表面区域覆盖的自由周向部分，和/或其中，所述第二光学元件的表面区域连接至所述第二表面的一部分，使得所述第二表面包括未被第二光学元件的表面区域覆盖的自由周向部分。特别地，所述第一表面的所述周向部分围绕所述第一表面的所述部分。此外，特别地，所述第二表面的所述周向部分围绕所述第二表面的所述部分。特别地，所述第一光学元件的所述表面区域可以由该第一光学元件的周向边缘限界。此外，所述第二光学元件的所述表面区域可以由该第二光学元件的周向边缘限界。此外，根据本专利技术的实施方式，所述构件是填充有光学介质的容器，其中所述容器包括第一透明且可弹性变形的膜和第二透明且可弹性变形的膜，其中所述两个膜通过所述容器的周向侧壁来连接；并且其中，所述第一膜形成所述第一表面，并且所述第二膜形成所述第二表面，所述光学介质设置在所述第一膜与所述第二膜之间。特别地，所述第一表面的自由周向部分由所述第一膜的对应的自由周向部分形成。类似地，所述第二表面的自由周向部分特别地由所述第二膜的对应的自由周向部分形成。特别地，所述第一表面和/或所述第二表面可包括抗反射涂覆层以使棱镜的反射最小化。根据另一实施方式，所述侧壁可以是刚性的侧壁。根据又一实施方式，特别地为了使倾斜所述第一光学元件或所述第二光学元件所需的力减小，侧壁是柔性的侧壁。此外，根据本专利技术的实施方式，所述第一光学元件的所述表面区域的直径小于由所述周向侧壁围绕的体积的直径。此外，在一实施方式中，所述第二光学元件的所述表面区域的直径小于由所述周向侧壁围绕的所述体积的直径。此外，根据本专利技术的替代性实施方式，所述构件是这样的容器：该容器包括包围光学介质的透明且可弹性变形的膜(该膜因此也形成所述构件的周向侧壁)，其中所述膜形成所述第一表面和所述第二表面。此外，根据本专利技术的替代性实施方式，所述容器包括第一透明且可弹性变形的膜和第二透明且可弹性变形的膜，其中，所述两个膜彼此连接以包围光学介质，其中所述第一膜形成所述第一表面，并且所述第二膜形成所述第二表面。特别地，在此同样的，所述构件的周向侧壁由连接的膜自身形成。此外，根据本专利技术的实施方式，所述光学介质是透明的液体或透明的凝胶。此外，根据本专利技术的实施方式，所述构件是透明且柔性的本体、由橡胶形成的透明且柔性的本体、由固化凝胶形成的透明且柔性的本体中的一者。在此，特别地，所述本体(即，构件)是由光学介质(例如，橡胶、凝胶或另外的材料)形成的并且包括所述第一表面和所述第二表面。此外，根据本专利技术的实施方式，所述可调棱镜包括被构造成用于保持所述第一光学元件的第一保持结构(也称为第一棱镜成形器)。此外，在一实施方式中，所述可调棱镜包括被构造成用于保持第二光学元件的第二保持结构(也被称为第二棱镜成形器)。此外，根据本专利技术的实施方式，所述第一保持结构由包括开口的板形成，所述第一光学元件被设置在开口的前方，并且特别地被设置在所述第一保持结构与所述构件的第一表面之间。此外，在一实施方式中，所述第二保持结构由包括开口的板形成，所述第二光学元件被设置在所述第二保持结构的开口的前方，并且特别地被设置在所述第二保持结构与所述构件的第二表面之间。特别地，所述第一光学元件可以连接至所述第一保持结构的周向边界区域，该边界区域围绕所述第一保持结构的开口。同样，所述第二光学元件可以连接至所述第二保持结构的周向边界区域，(所述第二保持结构的)该边界区域围绕所述第二保持结构的开口。特别地，各个开口可以是圆形开口、椭圆形开口、矩形开口中的一者。各个板可以是矩形板。此外，根据本专利技术的实施方式，特别地为了增加所述构件/容器的第一表面的自由周向部分，所述第一光学元件经由第一中间光学元件连接至第一保持结构，其中所述第一中间光学元件的直径大于第一光学元件的直径。此外，在一实施方式中，特别地为了增加所述构件/容器的第二表面的自由周向部分，所述第二光学元件经由第二中间光学元件连接至第二保持结构，其中所述第二中间光学元件的直径大于第二光学元件的直径。特别地，所述第一中间光学元件的直径大于所述第一保持结构的开口的内径。此外，特别地，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调棱镜(1)，用于以可变的方式使入射在所述可调棱镜(1)上的光(L)偏转，其中，可调棱镜(1)包括：/n-构件(10)，所述构件包括透明且柔性的第一表面(11)、背离所述第一表面(11)的透明且柔性的第二表面(12)、以及设置在所述两个表面(11、12)之间的光学介质(2)，使得入射在所述第一表面(11)上的光(L)穿过所述光学介质(2)且经由所述第二表面(12)离开所述构件(10)，由此依据所述两个表面(11、12)之间的角度(W)通过所述构件(10)来对所述光(L)进行偏转，/n-刚性的第一光学元件(20)，所述第一光学元件包括连接至所述第一表面(11)的表面区域(21)，/n-刚性的第二光学元件(30)，所述第二光学元件包括连接至所述第二表面(12)的表面区域(31)，/n-致动器系统(S)，所述致动器系统构造成使所述第一光学元件(20)和/或所述第二光学元件(30)倾斜以调节所述角度(W)。/n

【技术特征摘要】
20190512 EP 19173970.5;20191220 EP 19219062.71.一种可调棱镜(1)，用于以可变的方式使入射在所述可调棱镜(1)上的光(L)偏转，其中，可调棱镜(1)包括：
-构件(10)，所述构件包括透明且柔性的第一表面(11)、背离所述第一表面(11)的透明且柔性的第二表面(12)、以及设置在所述两个表面(11、12)之间的光学介质(2)，使得入射在所述第一表面(11)上的光(L)穿过所述光学介质(2)且经由所述第二表面(12)离开所述构件(10)，由此依据所述两个表面(11、12)之间的角度(W)通过所述构件(10)来对所述光(L)进行偏转，
-刚性的第一光学元件(20)，所述第一光学元件包括连接至所述第一表面(11)的表面区域(21)，
-刚性的第二光学元件(30)，所述第二光学元件包括连接至所述第二表面(12)的表面区域(31)，
-致动器系统(S)，所述致动器系统构造成使所述第一光学元件(20)和/或所述第二光学元件(30)倾斜以调节所述角度(W)。


2.根据权利要求1所述的可调棱镜，其中，所述构件(10)在所有侧对所述光学介质(2)的体积完整地进行限界。


3.根据权利要求1或2所述的可调棱镜，其中，所述第一光学元件(20)的所述表面区域(21)连接至所述第一表面(11)的一部分(11a)，使得所述第一表面(11)包括未被所述第一光学元件(20)的所述表面区域(21)覆盖的自由周向部分(11b)；和/或所述第二光学元件(30)的所述表面区域(31)连接至所述第二表面(12)的一部分(12a)，使得所述第二表面(12)包括未被所述第二光学元件(30)的所述表面区域(31)覆盖的自由周向部分(12b)。


4.根据权利要求1所述的可调棱镜，其中，所述构件(10)是填充有所述光学介质(2)的容器，所述容器包括第一透明且可弹性变形的膜(101)和第二透明且可弹性变形的膜(102)，所述两个膜(101、102)经由所述容器的周向侧壁(13)连接，并且所述第一膜(101)形成所述第一表面(11)，所述第二膜(102)形成所述第二表面(12)，所述光学介质(2)设置在所述第一膜(101)与所述第二膜(102)之间。


5.根据权利要求4所述的可调棱镜，其中，所述第一膜(101)在所述第一光学元件(20)下方连续地延伸，并且所述第二膜(102)在所述第二光学元件(30)下方连续地延伸。


6.根据权利要求5所述的可调棱镜，其中，所述侧壁(13)是刚性的或柔性的。


7.根据权利要求6所述的可调棱镜，其中，所述侧壁(13)是柔性的并且由所述自由周向部分(11b、12b)构成。


8.根据权利要求4所述的可调棱镜，其中，所述第一光学元件(20)的所述表面区域(21)的直径(D1)小于由所述周向侧壁(13)围绕的体积的直径(D)；和/或所述第二光学元件(30)的所述表面区域(31)的直径(D2)小于由所述周向侧壁(13)围绕的体积的直径(D)。


9.根据权利要求1所述的可调棱镜，其中，所述构件是容器，所述容器包括包围所述光学介质的透明且可弹性变形的膜，所述膜形成所述第一表面和所述第二表面。


10.根据权利要求1所述的可调棱镜，其中，所述容器包括第一透明且可弹性变形的膜和第二透明且可弹性变形的膜，所述两个膜彼此连接以包围所述光学介质，所述第一膜形成所述第一表面，并且所述第二膜形成所述第二表面。


11.根据权利要求1所述的可调棱镜，其中，所述光学介质(2)是透明的液体或透明的凝胶。


12.根据权利要求1所述的可调棱镜，其中，所述构件(10)是透明且柔性的本体、由橡胶形成的透明且柔性的本体、由固化的凝胶形成的透明且柔性的本体中的一者。


13.根据权利要求1所述的可调棱镜，其中，所述可调棱镜(1)包括第一保持结构(40)，所述第一保持结构构造成保持所述第一光学元件(20)；和/或所述可调棱镜(1)包括第二保持结构(50)，所述第二保持结构构造成保持所述第二光学元件(30)；所述第一保持结构(40)由包括开口(41)的板形成，所述第一光学元件(20)设置在所述开口(41)的前方；和/或所述第二保持结构(50)由包括开口(51)的板形成，所述第二光学元件(30)设置在所述第二保持结构(50)的所述开口(51)的前方。


14.根据权利要求13所述的可调棱镜，其中，所述第一光学元件(20)经由第一中间光学元件(25)连接至所述第一保持结构(40)，所述第一中间光学元件(25)的直径(D3)大于所述第一光学元件(20)的直径(D1)；和/或所述第二光学元件(30)经由第二中间光学元件(35)连接至所述第二保持结构(50)，所述第二中间光学元件(35)的直径(D4)大于所述第二光学元件(30)的直径(D2)。


15.根据权利要求13所述的可调棱镜，其中，所述第一保持结构(40)与所述第一光学元件(20)成一体地形成；和/或所述第二保持结构(50)与所述第二光学元件(30)成一体地形成。


16.根据权利要求13所述的可调棱镜，其中，所述第一光学元件(20)包括突出部(27)，所述第一光学元件(20)的所述表面区域(21)由所述突出部(27)的周向边缘(28)限界；和/或所述第二光学元件(30)包括突出部(37)，所述第二光学元件(30)的所述表面区域(31)由所述第二光学元件(30)的所述突出部(37)的周向边缘(38)限界。


17.根据权利要求13所述的可调棱镜，其中，所述两个保持结构(40、50)中的一者刚性地连接至所述可调棱镜(1)的支撑结构(3)，所述致动器系统(S)构造成作用于所述两个保持结构(50、40)中的另一者以调节所述角度(W)。


18.根据权利要求13所述的可调棱镜，其中，所述构件(10)刚性地连接至所述可调棱镜(1)的支撑结构(3)，所述致动器系统(S)构造成作用于所述第一保持结构(40)以使所述第一光学元件(20)倾斜、以及作用于所述第二保持结构(50)以使所述第二光学元件(30)倾斜，从而调节所述角度(W)。


19.根据权利要求17所述的可调棱镜，其中，所述构件(10)经由一个或更多个弹簧(4)或者经由万向架(5)连接至所述可调棱镜(1)的所述支撑结构(3)。


20.根据权利要求1所述的可调棱镜，其中，所述致动器系统(S)包括多个致动器(S1、S2、……)以使所述第一保持结构(40)绕第一轴线(A1)和/或绕第二轴线(A2)倾斜，特别地，所述两个轴线(A1、A2)垂直；和/或所述致动器系统(S)包括多个致动器(S1、S2、……)以使所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·斯莫尔卡，曼努埃尔·阿施万登，约翰内斯·哈泽，卞翔奎，弗兰克·博斯，
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