可变透镜制造技术

电润湿型的可变透镜（２０）包括流体腔室（２２），其含有导电的第一流体（４０）和不导电的第二流体（５０），并进一步包括与第一液体连接的第一电极（３４）和设置在腔壁（２４）内侧上第二电极装置（３０，３２），借此一体积的一种流体设置于另一种流体的两体积之间。此透镜可以由施加在第一电极和第二电极之间的低电压驱动并由于流体之间的两个界面而具有较高的屈光力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一可变透镜，包括-基本圆柱形的腔室，其具有圆柱腔壁并包含导电的第一流体和不导电的第二流体，流体相互接触且不可混溶，并具有不同的折射率，和-电板结构，其包括与第一流体相接触的第一电极和设置在腔壁上的第二电极装置。本专利技术还涉及包括此种可变透镜的照相机。可变透镜据悉为其一个或多个特性可以被控制调节的透镜，例如透镜的焦距或光学有效元件的位置可以被改变。流体据悉为响应任何外力可改变其形状的物质，其趋于流动或符合于其腔室的轮廓，流体包括气体，液体或能够流动的固体和液体的混合物。DE19710668描述了一种可变透镜，其包括充满了流体的弹性薄膜。形成透镜的折射表面的薄膜内流体的压力，利用泵来进行控制并确定薄膜的曲率。透镜的屈光力由薄膜的曲率和薄膜内流体与薄膜外媒质的折射率比值来确定。通过改变压力，薄膜的曲率和透镜的屈光力因此也被改变。这种透镜系统具有很多缺点。由于薄膜曲率的变化，很难保持良好的光学性能。此外此透镜系统容易受机械疲劳影响。控制薄膜的形状，也就是说折射表面，不仅依赖于流体的压力，而且依赖于与薄膜的弹性。因此，要获得预期薄膜形状的预期范围和焦距的预期范围是有问题的，特别是如果薄膜的弹性随着时间发生改变的情况下。此外，柔性薄膜通常不是气密性的，会导致流体随着时间从装置蒸发。基于电润湿装置的变焦透镜已经是已知的了。电润湿装置是利用电润湿现象进行工作的装置。在电润湿中三相接触角，也就是两种液体的接触表面和固体表面例如腔壁之间的角，随所施加的电压而改变。国际专利申请WO03/069380描述了一种利用电润湿效应的变焦透镜。此透镜在密封的空间例如腔室或空腔内封闭两种不可混溶的液体。术语不可混溶表明流体不混合。第一流体是导电性的，例如含有盐溶液的水，第二流体是电绝缘的，例如硅油。第一和第二流体具有不同的折射率。第一流体与第一电极相接触并且第二电极安排在腔壁内侧且通过一绝缘层与第一流体隔开。来自电压源的电压施加在两电极之间。通过改变这个电压，第一和第二流体之间的界面也就是弯月面的形状被改变以致于改变由界面提供的透镜功能。虽然这种电润湿透镜在紧凑和易控制透镜领域提供了很大的进步，但仍然具有大量的缺陷。这种构造要求较高的电压来改变两液体的界面的形状。不得不对液体设定要求，这导致可使用的液体之间较小的的折射率比值，这意味着透镜的光学能力也较小。为了变焦所必需的界面的变形会影响透镜的光学质量。而且，如果希望保持相同的透镜形状，但要简单地改变透镜的位置，则整个装置必须被机械移动，例如通过昂贵的传动装置，这也是定焦透镜所具有的问题。这样的移动很难精确地控制并且很容易受到振动和机械磨损的影响。本专利技术的一个目的是解决这个问题并提供一种具有高屈光力的可变透镜，其可以利用很低的电压来改变焦点。根据本专利技术的透镜的特征在于-一体积的流体的一种安排在两体积的另一种流体之间，和-第二电极装置包括至少两个子电极，其每一个在圆柱体轴线的方向上覆盖圆柱壁的不同位置，以及-腔壁在它的相对端设置有两个开口，此两个开口利用一外部流体导管互连，让流体之一进出腔室流通。在流体腔室内，一种流体在两相对端，中间嵌入有另一种流体，或者换句话说一体积的一种流体，也可称为一块，置于另一种流体的两体积之间。因此腔室包括两个液体对液体的界面或弯月面，其意味着有两个折射表面。新透镜因此具有两倍于已知电润湿透镜的屈光力的屈光力。在中性状态，流体块相对于第二电极的子电极呈对称的设置并且两界面表现出相同的表面张力。一旦一个界面的表面张力变得不同于另一界面的表面张力，此流体块开始在腔室圆柱体轴线的方向上移动，此轴线也是透镜的光轴。张力之间小的差别就足以开始这个移动。通过在子电极之一上施加电压来引起张力的差别，该电压使该子电极侧的界面曲率发生变化并因此实现在此界面的表面张力的变化。仅仅需要非常低的电压，仅几个伏特，就能实现所需的曲率变化和所需的表面张力差别。流体块在激活的子电极方向移动并保持这个移动直到电压被切换或者流体块到达了腔室的端壁。本专利技术透镜的焦点通过移动流体块来进行改变，而不是改变折射表面的形状。这与为了同样目的的传统透镜的移动相类似，然而并不使用传动装置。因为折射界面的变形非常小，现在透镜的光学性能要显著的好于通过折射界面的变形来实现变焦的透镜。因为驱动电压低，对流体设定的要求更少因此可选择具有较大差别的折射率的流体。相对于已有的电润湿透镜，使用此方法的透镜的光学能力也增加了。可变透镜进一步的特征在于流体腔室面对流体的内壁覆盖一绝缘层。此绝缘层将第一流体和第二电极装置隔开。优选地，可变透镜进一步的特征在于此绝缘层是疏水性的。此层防止流体粘附在内壁不希望的位置上。可变透镜的第一实施例的特征在于一体积的第一流体置于两体积的第二流体之间。可变透镜的第二实施例的特征在于一体积的第二流体置于两体积的第一流体之间。优选地本实施例进一步的特征在于第一电极基本上设置在腔壁中的开口之一内。以这种方式可以确保第一电极总是能接触到第一流体。可变透镜的一具体的实施例的特征在于第二电极装置包括一系列环形电极。此实施例非常适合用作变焦透镜或用于变焦透镜系统。可变透镜的一实用的实施例的特征在于此流体为液体。此实施例进一步的特征在于第一液体是盐水和第二液体是油。这些液体已经证明了它们在电润湿透镜中使用的优点。在一具体实施例中可变透镜为变焦透镜。可变透镜可以用于包括有透镜系统和图像接收单元的图像俘获装置。此装置的特征在于透镜系统包括如这里前面所述的可变透镜。此图像俘获设备非常适合用于照相机，特别是小型照相机。此相机的透镜系统可以是变焦透镜系统。此相机可以结合到手持设备中，因此包括相机的这种设备也成为本专利技术的一部分。这种手持设备例如是移动电话。本专利技术还可以用于光学装置中，该装置用于扫描信息层并包括提供扫描束的辐射源单元，聚焦扫描束到信息层上的扫描点的光学透镜系统和将来自信息层的扫描束辐射转换为电信号的辐射敏感探测单元。此装置的特征在于透镜系统包括如这里前面所述的可变透镜。当此装置被用于扫描一个记录载体中处于不同深度的至少两个信息层并包括一物镜系统和准直透镜系统时，其特征在于此可变透镜包含在准直透镜系统内以校正由于信息层的不同深度所引起的球面像差。用于扫描具有不同格式的至少两个信息层的装置，其中辐射源单元可切换地发射至少两种具有不同波长的光束并且其中透镜单元包括物镜系统，其特征在于可变透镜包含在物镜系统中以使这个系统适应于信息层的不同格式。参照在下文中描述的实施例，本专利技术的这些和其他的方面将是明显的并使用了非限制性的示例进行阐述。图中附图说明图1示出了已有电润湿透镜的原理；图2a和2b分别示出了根据本专利技术的透镜在第一状态和第二状态的第一实施例；图3示出了此透镜的第二实施例；图4示出了此透镜的第三实施例；图5示出了包括根据本专利技术的透镜的照相机示意图；图6示出了包括这样的相机的移动电话，和图7示出了用于该取光学记录载体并包括有根据本专利技术的透镜的光学装置。图1中所示的已有透镜1包括形成毛细管的圆柱形第一电极2，该管利用透明的前元件4和透明的后元件6进行密封形成容纳两种流体的流体腔室5。电极2可以是施加在管内壁上的导电涂层。此两种流体由两种不可混溶液体组成，液体的形式为电绝缘的第一液体A本文档来自技高网...

【技术保护点】
可变透镜，包括：基本呈圆柱形的流体腔室，其包含导电的第一流体（４０）和不导电的第二流体（５０），流体相互接触且不可混溶并具有不同的折射率，和电极结构，其包括与第一流体（４０）相接触的第一电极（３４）和设置在腔壁（２４）处的第 二电极装置（３０，３２；９２），其特征在于一体积的流体中的一种（４０）设置于两个体积的另一流体（５０）之间，并且第二电极装置包括至少两个子电极（３０，３２；９２），其每一个在圆柱体轴的方向上覆盖圆柱体壁的不同部分，并且　 　腔壁在它的相对端部设置有两个开口（３６，３７），所述开口利用外部流体导管（３８）相互连接，使流体之一进出腔室流通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S奎珀，BHW亨德里克斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]