可调光学设备制造技术

一种可调光学设备(1)，包括光学元件(10)、致动器(20)和传动单元(30)，其中所述传动单元(30)包括第一纤维(310)，所述第一纤维(310)被布置成将拉力从所述致动器(20)传输到所述光学元件(10)，并且所述拉力导致所述光学元件(10)的光学特性的改变。(10)的光学特性的改变。(10)的光学特性的改变。

【技术实现步骤摘要】
可调光学设备


[0001]本公开涉及一种可调光学设备。可调光学设备被布置成与电磁辐射，特别是在红外光和紫外光之间的波长范围内的光相互作用。以可限定的方式控制光学设备的至少一个光学特性。光学特性至少部分地定义了光与可调光学设备的相互作用。

技术实现思路

[0002]该可调光学设备包括光学元件以及具有传动单元的致动器。光学元件通过折射和/或衍射与电磁辐射相互作用。光学元件是可调光学元件，其中光学元件的至少一个光学特性可以被调节。光学元件可以是透镜、反射镜、棱镜或光栅。特别地，可调透镜是折射光学元件，其布置成以可限定的方式与电磁辐射，特别是可见光相互作用。例如，可调透镜布置成精调光学特性，如光焦度和/或柱镜度。当调节光学可调设备时，光学元件的至少一个光学特性被改变。
[0003]致动器被布置成将电信号转换成力。致动器可以是音圈致动器、电永磁体致动器、静电致动器、形状记忆合金致动器、气动致动器或液压致动器中的一种。
[0004]传动单元包括第一纤维，其中第一纤维被布置成将拉力从致动器传输到光学元件。第一纤维可以由具有至少10GPa，特别是至少100GPa的杨氏模量的材料组成。特别地，第一纤维是可弯曲的。第一纤维可以包括碳、凯夫拉、金属或纺织材料。第一纤维可以是单根纤维或纤维束。该纤维具有特别小的热膨胀。特别地，纤维的热膨胀在与周围材料相同的量级内(小于1％的偏差)。特别地，纤维不是脆性的并且是摩擦耐受的(小磨损)。可以润滑纤维。特别是润滑纤维不会导致纤维材料的膨胀。纤维材料不蒸发增塑剂。特别地，第一纤维的材料对增塑剂不敏感。
[0005]该拉力导致光学元件的光学特性的改变。光学特性可以是折射光焦度(diffractive power)、球镜度(spherical power)、柱镜角(cylinder angle)、柱镜度(cylinderpower)、棱镜角(prism angle)、棱镜光焦度(prismpower)、反射率、透明度或颜色中的至少一个。优选地，光学元件是可调透镜，其中光学特性是球镜度、柱镜角、柱镜度、棱镜角、棱镜光焦度。
[0006]根据一个实施例，可调光学设备包括光学元件和具有传动单元的致动器。传动单元包括第一纤维。第一纤维被布置成将拉力从致动器传输到光学元件。该拉力导致光学元件的光学特性的改变。
[0007]其中，这里描述的可调光学设备基于以下考虑。可调光学设备需要某种形式的致动，以控制与电磁辐射相互作用的光学元件的光学特性。然而，当开发合适的致动器时，空间限制和重量限制与功率和精度方面的要求完全相反。
[0008]这里描述的可调光学设备利用该思想，通过传动单元将力从致动器传递到光学元件。传动单元的第一纤维使得致动器和光学元件能够空间分离。此外，第一纤维具有特别小的空间需求并且具有特别低的质量。因此，传动单元减少了与致动器相关的空间约束。
[0009]根据一个实施例，可调光学设备包括保持元件，其中保持元件被布置成产生保持
力。保持力相对于拉力作用在相反方向。第一纤维包括第一端和第二端，其中第一端联接到致动器，第二端联接到光学元件。拉力作用于第一端，并且保持力作用于第二端。特别地，保持力由弹性元件提供。弹性元件可以是弹簧、弯曲梁或光学元件的一部分。例如，保持力可以连续地作用。例如，当拉力超过保持力时，拉力导致光学特性的改变，并且当保持力超过拉力时，保持力导致光学特性的所述改变的逆转。例如，传动单元，特别是第一纤维，基本上不将压缩力从致动器传输到光学元件。
[0010]根据一个实施例，该可调光学设备包括第二纤维和枢轴元件。特别地，第二纤维基本上与第一纤维相同。因此，公开的第一纤维的特征也适用于第二纤维，反之亦然。枢轴元件包括枢轴点，枢轴元件可围绕该枢轴点旋转。第一纤维的第二端和第二纤维的第二端连接到枢轴元件的相对于枢轴点的相对侧。第一纤维的拉力引起枢轴元件在第一方向上的旋转，并且第二纤维中的拉力引起枢轴元件在第二方向上的旋转，其中第一方向与第二方向相反。特别地，第二纤维的拉力用作第一纤维的保持力，反之亦然。例如，枢轴元件是传动单元的一部分。特别地，第一纤维的第二端与枢轴点之间的距离和第二纤维的第二端与枢轴点之间的距离不同。因此，第一和第二纤维中的相同拉力可以导致枢轴元件的旋转。传动单元可以被布置成将双向力从致动器传递到光学元件。
[0011]根据一个实施例，第一纤维包括具有第一主延伸方向的第一部分、具有第二主延伸方向的第二部分和偏转部分。偏转部分沿着第一纤维布置在第一部分和第二部分之间。第一主延伸方向相对于第二主延伸方向倾斜，并且在偏转部分中，第一纤维与偏转元件接触。特别地，偏转元件被布置成重新布线第一纤维，由此重新定向拉力。有利地，偏转元件能够调节传动元件的几何形状。
[0012]根据一个实施例，偏转元件包括支座和引导元件。引导元件被布置成引导偏转部分。引导元件与偏转部分直接接触。该引导元件在支点处可枢转地连接到该支座，其中支点和偏转部分之间的距离沿着偏转部分变化。例如，引导元件包括防止第一纤维相对于引导元件滑动的轨道状形状。特别地，引导元件包括滑轮，其中滑轮具有非圆形形状和/或支点不布置在滑轮的中心处。特别地，引导元件与第一纤维一起围绕支点移动，由此使第一纤维和引导元件之间的滑动摩擦最小化。有利地，偏转元件可以借助于非圆形形状或借助于非居中支点来利用拉力。
[0013]根据一个实施例，传动单元包括镜框，其中第一纤维和镜框由鲍登线缆形成。第一纤维和第二纤维可以布置在共同的镜框中。特别地，第一纤维和第二纤维形成鲍登线缆。特别地，偏转元件可以借助于镜框形成。
[0014]根据一个实施例，可调光学设备包括锁定单元，其中在打开状态中，锁定单元被布置成将光学特性维持在限定状态中，并且在关闭状态中，锁定单元不限制光学特性的改变。锁定单元可以被布置成将传动单元，特别是第一和/或第二纤维，固定在一个位置，其中该位置通过致动器限定。例如，锁定单元需要电源以在关闭状态和打开状态之间切换。锁定单元不需要电源来维持关闭状态和/或打开状态。或者，锁定单元在打开状态下不需要电力，并且需要电力来维持关闭状态。因此，当没有供电时，锁定单元自动返回到打开状态。例如，锁定单元通过电永磁体致动器(EPM)或通过形状记忆合金致动。有利地，锁定单元通过维持调节状态而不需要连续的电源，实现了特别节能的可调光学设备。
[0015]根据一个实施例，可调光学设备包括控制单元和加速度计，其中加速度计被布置
成测量作用于光学设备上的加速力。加速度计将输出信号传输到控制单元，并且输出信号取决于测量的加速度。控制单元被布置成当加速度计的输出信号超过预定值时将锁定单元设置成打开状态。预定值可以对应于1g的加速度。或者，预定值可以对应于加速力的模式，其中加速力的模式由训练数据确定。特别地，借助于机器学习来预调节传感器，以定义加速力的所述模式。例如，加速力的模式对应于典型的加速条件，其发生在大于1g的加速力作用于可调光学设备之前。特别地，加速力的模式对应于可调光学设备的检测到的自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调光学设备(1)，包括光学元件(10)、致动器(20)和传动单元(30)，其中
‑
所述传动单元(30)包括第一纤维(310)，
‑
所述第一纤维(310)被布置成将拉力从所述致动器(20)传输到所述光学元件(10)，以及
‑
所述拉力导致所述光学元件(10)的光学特性的改变。2.根据权利要求1所述的可调光学设备(1)，包括保持元件(40)，其中所述保持元件(40)被布置成产生保持力，其中所述保持力相对于所述拉力作用在相反方向，所述第一纤维(301)包括第一端(310a)和第二端(310b)，其中所述第一端(310a)联接到所述致动器(20)，并且所述第二端(310b)联接到所述光学元件(10)，所述拉力作用于所述第一端(310a)，以及所述保持力作用于所述第二端(310b)。3.根据权利要求1或2所述的可调光学设备(1)，包括第二纤维(320)和枢轴元件(50)，其中所述枢轴元件(50)包括枢轴点(51)，所述枢轴元件(50)能够围绕所述枢轴点旋转，所述第一纤维(310)的所述第二端(310b)和所述第二纤维(320)的第二端(320b)相对于所述枢轴点(51)连接到所述枢轴元件(50)的相对侧，其中所述第一纤维(310)的拉力引起所述枢轴元件(50)在第一方向上的旋转，并且所述第二纤维(320)中的拉力引起所述枢轴元件(50)在第二方向上的旋转，其中所述第一方向与所述第二方向相反。4.根据权利要求1或2所述的可调光学设备(1)，其中所述第一纤维(310)包括具有第一主延伸方向的第一部分(311)、具有第二主延伸方向的第二部分(312)以及偏转部分(313)，其中所述偏转部分(313)沿着所述第一纤维(310)布置在所述第一部分(311)和所述第二部分(312)之间，以及所述第一主延伸方向相对于所述第二主延伸方向倾斜，以及在所述偏转部分(313)中，所述第一纤维(310)与偏转元件(70)接触。5.根据权利要求4所述的可调光学设备(1)，其中所述偏转元件(70)包括支座(71)和引导元件(72)，所述引导元件(72)被布置成引导所述偏转部分(313)，所述引导元件(72)与所述偏转部分(313)直接接触，所述引导元件(72)在支点(73)处可枢转地连接到所述支座(71)，其中所述支点(73)与所述偏转部分(313)之间的距离沿着所述偏转部分(313)变化。6.根据权利要求1或2所述的可调光学设备(1)，其中所述传动单元包括镜框(60)，其中所述第一纤维(310)和所述镜框(60)形成鲍登线缆。7.根据权利要求1或2所述的可调光学设备(1)，包括锁定单元(80)，其中在打开状态下，所述锁定单元(80)被布置成将光学特性维持在限定状态，并且在关闭状态下，所述锁定单元(80)不限制光学特性的变化。8.根据权利要求7所述的可调光学设备(1)，包括控制单元(83)和加速度计(84)，其中
所述加速度计(84)被布置成测量作用于所述光学设备(10)上的加速力，所述加速度计(84)将输出信号(840)传输到所述控制单元(83)，所述输...

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