可调谐透镜和用于操作可调谐透镜的方法技术

本申请公开了可调谐透镜和用于操作可调谐透镜的方法。可调谐透镜(1)包括流体容积部(2)、柔性膜(3)和成形元件(4)，其中膜(3)在一侧对流体容积部(2)进行限界，成形元件(4)附接至膜(3)，成形元件(4)围绕膜的光学活性区域，成形元件(4)被布置成通过偏转来改变可调谐透镜(1)的光学特性，在俯视图中，成形元件(4)具有非圆形的轮廓(40)，其中轮廓(40)在假想外接圆(10)内延伸，以及成形元件(4)的偏转量与轮廓(40)到外接圆(10)的侧向距离成比例。廓(40)到外接圆(10)的侧向距离成比例。廓(40)到外接圆(10)的侧向距离成比例。

【技术实现步骤摘要】
可调谐透镜和用于操作可调谐透镜的方法


[0001]本公开描述了可调谐(tunable)透镜和用于操作可调谐透镜的方法。

技术介绍

[0002]可调谐透镜是折射光学元件，其被布置为以可限定的方式与电磁辐射相互作用，特别是与可见光相互作用。例如，可调谐透镜被布置成调谐诸如光功率和/或柱面之类的光学特性。
[0003]可调谐透镜包括流体容积部、柔性膜和成形元件。流体容积部可以是被限界(delimit)的区域，其在正常操作期间至少部分地被电磁辐射穿过。特别地，流体容积部至少部分地由柔性膜进行限界。流体容积部填充有可以是气相或液相的流体。特别地，流体容积部可以填充有水基液体或填充有油基液体。
[0004]柔性膜在一侧对流体容积部进行限界。特别地，流体与柔性膜直接相邻。柔性膜包括可调谐透镜的光学表面。通过改变柔性膜的形状，至少可以调整光学特性。在此处和下文中，在膜的上下文中的术语“柔性”描述膜的特性，该特性允许膜向其主延伸平面倾斜地弯曲。特别地，膜是可膨胀的。在此处和下文中，在膜的上下文中的术语“可膨胀”描述了膜的特性，该特性能够使膜沿其主延伸平面可逆地膨胀。
[0005]成形元件附接至膜。成形元件可以具有环的形状。特别地，成形元件附接至膜的一个表面。特别地，膜和成形元件通过材料接合的连接而被连接。或者，成形元件和膜可以以一件式(one
‑
piece)的方式制造，其中成形元件和膜在共同的制造步骤中同时制造。特别地，成形元件和膜可以包含相同的材料。成形元件的主延伸平面和膜基本上彼此平行地延伸。在垂直于主延伸平面的方向上，成形元件的厚度大于膜的厚度。特别地，成形元件的刚度大于膜的刚度。例如，成形元件被布置成沿膜的周边(perimeter)来传递力，以对膜在沿光轴的方向上沿成形元件的周边的偏转进行控制。
[0006]成形元件围绕膜的光学活性区域(active region)。在预期操作期间，电磁辐射穿过光学活性区域，优选地，电磁辐射穿过整个光学活性区域。在此处和下文中，光学活性区域是膜的一部分，该部分专用于形成可调谐透镜的光学表面。特别地，在预期操作期间对光学活性区域的变形进行控制以调整可调谐透镜的光学特性。特别地，成形元件围绕光学活性区域连续地在周边延伸。成形元件和膜形成共同的接触面，该接触面连续地围绕光学活性区域。特别地，光学活性区域与成形元件直接相邻。如在沿光轴的俯视图中观察到的，光学活性区域的形状由成形元件的轮廓来限定，其中成形元件的轮廓由成形元件的内边缘来限定，该内边缘邻近于光学活性区域。
[0007]成形元件被布置成通过偏转来改变可调谐透镜的光学特性。该偏转描述了成形元件在沿可调谐透镜的光轴的方向上的移位。特别地，成形元件的偏转导致膜形状的改变，由此改变液体透镜的光学特性。附加地或替代地，成形元件被布置成限制膜的偏转，以用期望的方式改变液体透镜的光学特性。
[0008]在俯视图中，成形元件具有非圆形轮廓，其中成形元件的轮廓在假想的外接圆内
延伸。特别地，在俯视图中观察到光学活性区域具有非圆形形状。优选地，光学活性区域的非圆形形状与成形元件的轮廓形状相同。在此处和在下文中，“俯视图”是相对于处于未偏转状态的成形元件的主延伸平面垂直的透视图。例如，成形元件的主延伸平面相对于光轴垂直地延伸。俯视图中观察到成形元件可以具有非圆形的环的形状。在俯视图中观察到的成形元件的宽度可以是恒定的。或者，成形元件的宽度可在沿环的不同位置处变化。沿外接圆的半径方向来测量成形元件的宽度。特别地，环的轮廓由成形元件的内边缘来限定，其中内边缘面向膜的光学活性区域。在此处和下文中，外接圆是一种假想的圆，它完全地围绕成形元件的轮廓，同时具有最小半径。特别地，外接圆可以与成形元件相交，因为外接圆的内边缘限定了轮廓。
[0009]在调谐透镜时，成形元件的偏转量与轮廓到外接圆的侧向距离成比例。沿成形元件的主延伸平面来测量侧向距离。在此处和下文中，在外接圆的半径方向上测量侧向距离。特别地，当改变可调谐透镜的光学特性时，成形元件的一部分的偏转随着侧向距离的增大而增大。

技术实现思路

[0010]根据一种实施方式，可调谐透镜包括流体容积部、柔性膜和成形元件。膜在一侧对流体容积部进行限界，成形元件附接至膜并且成形元件围绕膜的光学活性区域。成形元件被布置成通过偏转来改变可调谐透镜的光学特性，特别地，通过在沿可调谐透镜的光轴的方向上的偏转来改变可调谐透镜的光学特性。在俯视图中，成形元件具有非圆形轮廓，其中成形元件的轮廓在假想的外接圆内延伸，以及成形元件的偏转量与成形元件到外接圆的侧向距离成比例。特别地，成形元件被布置成使得成形元件的基本上所有的点都位于假想的球状面的表面上。特别地，当改变光学特性时，所述球状面的曲率半径改变。
[0011]此处描述的可调谐透镜是基于以下考虑等。具有非圆形轮廓的可调谐透镜需要对其调谐状态进行精密控制，以实现良好的光学质量。此外，这里描述的可调谐透镜利用了以下思想：将可调谐透镜设计成使得成形元件的偏转取决于轮廓和假想外接圆之间的侧向距离。有利地，所述特征能够通过成形元件特别简单地对膜的光学活性区域的形状进行控制。
[0012]根据一种实施方式，成形元件被布置成使得成形元件的轮廓位于假想的球状面的表面上，其中当改变可调谐透镜的光学特性时，假想的球状面的曲率半径改变。特别地，膜的光学活性区域沿相同假想的球状面延伸。
[0013]根据一种实施方式，可调谐透镜包括致动器(actuator)，其中致动器被布置为向成形元件施加偏转力。偏转力被施加到成形元件的多个偏转点，其中施加在每个偏转点处的偏转力的绝对值与偏转点到外接圆的侧向距离成比例。特别地，偏转力被不均匀地施加在多个离散的偏转点处。保持力可以对抗偏转力起作用，其中保持力可以源自成形元件和/或膜的弹性。特别地，保持力可以沿成形元件的周边变化。
[0014]例如，致动器包括：电磁单元、热机械单元、压电单元、磁致伸缩单元、电流体动力单元、静电单元、相变单元、形状记忆单元、电流变单元、抗磁性单元、磁性单元和/或手动单元，该致动器被布置为产生偏转力的至少一部分。对于每个偏转点，偏转力可以由单独的单元产生。或者，其中一个单元可以产生偏转力，该偏转力被施加到多个偏转点。施加到偏转点中的每个偏转点的偏转力的部分可以取决于偏转点到外接圆的侧向距离。偏转点可以沿
成形元件分布。特别地，偏转点彼此分开。例如，施加到偏转点中的每个偏转点的偏转力是单独可控的。
[0015]根据一种实施方式，可调谐透镜包括安装件(mount)，其中安装件被布置为向成形元件施加保持力。保持力被施加到成形元件的多个保持点，其中在每个保持点处施加的保持力的绝对值与保持点到外接圆的侧向距离成比例，保持力在偏转力的相反的方向上起作用。特别地，保持力被不均匀地施加在多个离散的保持点处。例如，安装件是环形元件。在顶视图中，安装件在成形元件处可具有基本相同的形状。特别地，安装件的内边缘可以具有与成形元件的轮廓相同的形状。
[0016]安装件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调谐透镜(1)，所述可调谐透镜(1)包括流体容积部(2)、柔性膜(3)和成形元件(4)，其中，所述膜(3)在一侧对所述流体容积部(2)进行限界，所述成形元件(4)附接至所述膜(3)，所述成形元件(4)围绕所述膜的光学活性区域，所述成形元件(4)被布置成通过偏转来改变所述可调谐透镜(1)的光学特性，在俯视图中，所述成形元件(4)具有非圆形的轮廓(40)，其中，所述轮廓(40)在假想的外接圆(10)内延伸，以及所述成形元件(4)的偏转量与所述轮廓(40)到所述外接圆(10)的侧向距离成比例。2.根据权利要求1所述的可调谐透镜(1)，其中，所述成形元件被布置为使得所述成形元件的轮廓位于假想的球状面的表面上，其中，当改变所述可调谐透镜的光学特性时，所述假想的球状面的曲率半径改变。3.根据权利要求1或2所述的可调谐透镜(1)，所述可调谐透镜(1)包括致动器(5)，其中，所述致动器(5)被布置成向所述成形元件施加偏转力(51)，所述偏转力(51)被施加于所述成形元件(4)的多个偏转点(41)，其中，施加在每个偏转点(41)处的所述偏转力(51)的绝对值与所述偏转点(41)到所述外接圆的侧向距离(d)成比例，以及/或者所述可调谐透镜包括安装件(6)，其中，所述安装件(6)被布置成向所述成形元件(4)施加保持力(61)，所述保持力(61)施加于所述成形元件(4)的多个保持点(42)，其中，施加在每个保持点(42)处的所述保持力(61)的绝对值与所述保持点(42)到所述外接圆(10)的侧向距离(d)成比例。4.根据权利要求4所述的可调谐透镜(1)，其中，施加到所述偏转点(41)中的一个偏转点的所述偏转力(51)对于相应的偏转点(41)到所述外接圆(10)的较大侧向距离(d)而言是较大的，以及/或者施加到所述保持点(42)中的一个保持点的所述保持力(61)对于所述保持点(42)到所述外接圆(10)的较大侧向距离(d)而言是较小的。5.根据权利要求3所述的可调谐透镜(1)，其中，所述偏转点(42)被布置在所述成形元件(4)的区域处，其中，所述轮廓(40)具有到所述外接圆(10)的局部最大侧向距离(d)，以及/或者所述保持点(42)被布置在所述成形元件(4)的区域处，其中，所述轮廓(40)具有到所述外接圆(10)的局部最小侧向距离(d)。6.根据权利要求3所述的可调谐透镜(1)，其中所述保持点(42)和所述偏转点(41)沿所述成形元件(4)的周边(100)交替布置。7.根据权利要求1或2所述的可调谐透镜(1)，其中，所述偏转力(51)或所述保持力(61)中的至少一者被不均匀地施加到所述成形元件(4)。8.一种用于控制可调谐透镜(1)的方法，其中，所述可调谐透镜(1)包括柔性膜(3)和成形元件(4)，其中，所述膜(3)形成所述可调谐透镜(1)的光学表面，
所述成形元件(4)附接至所述膜(3)，所述成形元件(4)在俯视图中具有非圆形的环的轮廓(40)，所述成形元件(4)围绕所述膜(3)的光学活性区域，其中，当所述透镜(1)被调谐时，所述膜(3)的变形由所述成形元件(4)在沿光轴(12)的方向上的偏转来控制，其中，所述成形元件(4)的所述轮廓(40)在假想的外接圆(10)内延伸，以及所述成形元件(4)的偏转量与所述轮廓(40)到所述外接圆(10)的侧向距离(d)成比例。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述成形元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗曼，
申请(专利权)人：奥普托图尼股份公司，
类型：发明
国别省市：