透明光学装置元件制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种包括可变形透镜体的透明光学装置元件以及一种改变可变形透镜体折射率(RI)的方法。本发明专利技术的可变形透镜体具有作为光学透镜的改良的机械稳定性、高折射率、最优化的刚度和剪切模量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种包括可变形透镜体的透明光学装置元件以及一种改变可变形透镜体折射率(RI)的方法。本专利技术的可变形透镜体具有作为光学透镜的改良的机械稳定性、高折射率、最优化的刚度和剪切模量。【专利说明】透明光学装置元件
本专利技术涉及包含可变形透镜体的透明光学装置元件。另外，本专利技术涉及用于制备该透明光学装置元件的聚合物或预聚物混合物。本专利技术也涉及用于制备如可调式光学透镜的透明光学装置元件的聚合物或预聚物混合物的用途。本专利技术也涉及一种改变可变形透镜体的折射率(RI)的方法以及一种制备透明光学装置元件的方法。
技术介绍
在不断增长的大量的应用领域中如在移动电话、便携式电脑和网络摄像头等中，对低成本、高容量的微型透镜的需求逐渐增长。仅移动电话中的摄像头的普遍使用就提供了数以百万计的透镜市场。另外，市场上对该微型透镜方案的需求不断增长，因此对于提供如快速自动聚焦或变焦的先进功能的可调透镜的需求不断增长。本专利技术涉及在研究具有先进功能的可调透镜中产生的问题的解决方案。US20110038625公开了一种相当复杂的自适应透镜，其包括至少一个致动器和一个透镜，该透镜和致动器机械地耦合以便致动器增能调节透镜的焦点。致动器可能包括多层堆叠的机电聚合物(EMP)层，该层具有电极，该电极配置成施加穿过每一个EMP层的电场。致动器可能是可操作的以移动透镜和/或使透镜变形，为的是调节透镜的聚焦性能。在一些实施例中，致动器为环状，其支撑环的内径内的透镜。在其他的实施例中，致动器可能被以直接的方式或通过透镜结构的另一元件机械地耦合到可变形透镜的表面。这种可调透镜组件似乎相当复杂，其包括数个由不同材料组成的活动部件。透镜体或透镜结构本身据说是通过使用模具成型制备的，在模具中它能够被固化。当固化后，将透镜结构从模具中取出并将致动器安装在透镜结构的一侧或两侧。像在US20110038625中，在聚合物透镜的制造中使用复制品通过热固化或UV固化成型是很常见的，其中透镜体以单片制成并随后从模具中取出用以安装于所需装置内，通常通过使用某种固化剂。这被认为是不方便的和劳动密集型的技术方法且不利于数以百万计的可调微型透镜的快速生产。当必须将一种新材料引入透镜组件内，同时保持透镜组件的光学和机械特性，通过使用固定剂或粘合剂如胶水时遇到若干个技术问题。通过实施例的方法固定剂必须具有与透镜折射率相匹配的折射率以避免光扰动。此外，固定剂必须与透镜组件的其他部件和材料在化学方面、光学方面和机械方面相容。保持透镜体和可调透镜组件的其他部件的弹性和柔韧性也是必要的，并且相应地固定剂与组件的其他柔性部件必须一样柔软和柔韧。如果不符合这些要求，透镜组件的不同部件之间的张力将会增加，如固定剂、玻璃表面、致动器和/或透镜体之间，即具有非理想刚度的所有部件之间。通过使用固定剂还面临的另一个问题是另一组分的热膨胀，当透镜组件暴露于不同温度时引起透镜组件内会的张力，固定剂通常会具有与透镜组件的其他组分不同的热膨胀系数。众所周知特别是由诸如玻璃、硅、聚合物和金属这样的具有大的热膨胀差异的材料组合而成的杂化材料，由于不同材料间热膨胀差异大，因而在操作过程中和制造过程中(其中使用高温特别是在将透镜组件安装于最终装置内的过程中)都将面临问题。相应地，引入另外的元件将会增大该问题。在这方面，值得一提的是W02010/005315公开了用于降低紧凑型可调光学透镜中的热效应的方法和装置。如果要引入诸如固定剂的另一组分，这将需要使工艺更加复杂并可能更慢的另外的加工步骤。另外，必须控制硬化和固化时间以获得具有理想光学和机械性能的合格的透镜组件。因此，需要不使用固定剂的透镜组件工艺。已经开发出了不同的其他类型的改良的可调透镜并在例如以下的专利申请中:N02006427U W02010/005315, W02008/100154 和 W02008/044937 进行了描述。根据W02010/005315的紧凑型可调透镜被认为是特别有吸引力的透镜。这种可调光学透镜包括被限制于空腔内的可变形透镜体，该空腔被由刚性侧壁和附加的透明底板支撑的柔性玻璃表面限定。此外，在侦彳壁和透明底板边缘之间有开口，并且透镜体和侧壁四周有相应的开口。另外致动器被设置于柔性玻璃表面上以使透镜体变形，因此能够调节焦距。上述的透镜设计需要一种被空气(与腔体的侧壁没有实体接触)部分包围的柔性聚合物。当制造该透镜时所面临的另一问题是如何使这样一个(平的)柱面形状的可变形聚合物成形。与可调光学透镜及其制造相关的许多问题有待解决，其中与构成透镜体的柔软聚合物表面相邻的致动器层结构使柔软的聚合物变形。特别地，制造的透镜必须满足特定的与光学和机械性能相关的严格要求。由于与光学性能相关的任何种类的各向异性将导致透镜在透镜体的不同方向上具有不同的光学性能，首要地，透镜体在所有方向上必须是相同的，即是各向同性的。因此，各向同性的透镜体将会具有单一的光学性能，诸如贯穿整个透镜体的折射率和透光率。各向异性，如双折射，是高度不理想的，因其导致所捕获的图像的光学品质差。因此，在透镜体中无结构缺陷是被期待的。此外，透镜体必须是清晰且高度透明的，允许光通过透镜传导。必须避免与透镜材料相比具有不同折射率的各种杂质，包括气泡。在操作过程中装置如相机将要被暴露的不同温度下，光学和机械性能保持相对稳定同样重要。如果变化发生在一个温度范围内，没有突然的、不可逆的或不可预见的变化是重要的。因此，包含聚合物体的透镜不仅在制造过程中必须能耐高温，而且在更低温度下必须起作用，因为透镜也可能在-25-80°C或者更宽的范围内操作。有待解决与这种可调透镜组件的大规模生产相关的另外的困难，如加工速度。为了实现每年数以百万计透镜的大规模生产，在价格足够低且可用于相对低成本的电子产品情况下，制造过程中因此加入了相当严格的限制。因此，包含具有改良的机械稳定性的可变形透镜体的透明光学装置元件是有优势的，并且特别是具有高折射率、最优刚度和剪切模量的可变透镜体是有优势的。专利技术目的本专利技术的一个目的是公开包含可变形聚合物材料的透明光学装置元件，该可变形聚合物材料具有前述用于可调透镜组件中的光学和机械性能的理想结合。本专利技术的另一个目的是通过提供一种本身具有粘合性而无需使用任何固定剂的透镜体，来避免使用非必需组分如固定剂。本专利技术的又一个目的是提供一种制造可调光学透镜组件的工艺。本专利技术的一个目的是提供一种改变可变形透镜折射率的方法。特别的，可被视为本专利技术的一个目的的是提供具有改良机械稳定性、高折射率、最优刚度和剪切模量的用于光学透镜的可变形透镜体，其解决了现有技术中的上述问题。本专利技术的另一个目的提供现有技术的一种替代方案。
技术实现思路
上述目的以及若干个其他目的是通过提供一种透明光学装置元件在本专利技术的第一个方面得以实现，该透明光学装置元件包括:至少一种可变形透镜体，一种附着于所述至少一种可变形透镜体的可弯曲透明盖部件从而为所述至少一种可变形透镜体提供机械稳定性；-用于将可弯曲透明盖部件塑造成所需形状的致动器，该致动器位于可弯曲透明盖部件的上表面，所需形状由致动器的配置图案以及施加于致动器的所述配置图案的各自的电压幅值限定，其中所述至少一种可变形透镜体具有(a)大于300Pa的弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明光学装置元件，包括：?至少一种可变形透镜体；?可弯曲透明盖部件，其附着于所述至少一种可变形透镜体的表面从而为所述至少一种可变形透镜体提供机械稳定性；?致动器，用来将所述可弯曲透明盖部件塑造成所需形状，所述致动器位于所述可弯曲透明盖部件的上表面，所述所需形状由所述致动器的配置图案以及施加于致动器的所述配置图案的各自的电压幅值限定，其中所述至少一种可变形透镜体具有(a)大于300Pa的弹性模量，从而避免了由于正常操作所述透明光学装置元件中的引力而引起的变形；(b)1.35以上的折射率；(c)所述可变形透镜体在可见光区的吸收率，为每毫米厚度小于10%；并且所述可变形透镜体包含交联或部分交联聚合物的聚合物网状物；并进一步包含混合油或结合油，从而提高了所述交联或部分交联聚合物的聚合物网状物的折射率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔斯·亨里克森，
申请(专利权)人：珀莱特公司，
类型：发明
国别省市：