用于优化可变形透镜的压电致动器结构的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及压电元件，尤其设及设置在微型可调谐透镜主体的表面上的叉指型电 极配置中的压电元件，其中，压电元件是可适配为当被激活时提供微型可调谐透镜主体的 期望塑性。
【背景技术】
[0002] 在包括相机的移动电话、数字扫描装置、医疗仪器W及安全和监督设备等的使用 在世界范围的增长驱动现有相机技术的改进和发展。
[0003] 为了迎合来自用户观点的要求（例如，更大的焦点范围、更好的操作光多功能性 和聚焦速度），W及迎合来自制造观点的要求（例如减少设备设计材料处理要求/限制W及 制造成本），要求对于现有光设备设计的改进。对于现有微型可调谐透镜的设计的改进例如 对于确保设备更容易地适合在高容量消费者电子设备（例如移动电话、PC、数字相机等中 的相机）中的设备的目标应用是关键的。
[0004] 改进的微型可调谐透镜的实例公布在题目为"Flexiblelensassemblywith vari油lefocallength(带有可变焦距的柔性透镜组件）"EP专利2115500中，其具有由 侧壁11和第一透明覆盖物13W及第二透明覆盖物14为界限的腔中的柔性透镜主体10,其 中覆盖物13、14与透镜主体10的相应表面接触。当被激活时，压电元件12对透镜主体10 进行成形，从而调节例如透镜组件的焦距。
[0005] 有0.4mm厚的上述参考柔性透镜组件的制造的范本的一些实例。可W甚至实现 该个设计的更小的实例。当压电元件对主体进行成形的时候，在将焦距从无限调节至例如 10cm时，透镜主体形状在ym范围中移动。因此，该个设计是可适配为在例如相机模块中 使用的极薄设计的实例。根据发明EP2115500的柔性透镜组件在商标名TLENS?名下销售。 TLENS?巧片的实施方式的示例公开在网页ht1:p://www.poli曲t.com/tlens-13.html中。
[0006] 改进的微型可调谐透镜的参考实例利用传统设计的压电电极，例如上金属层和下 金属层，带有在两个金属层之间的铁电层（参考图2)。该种类型的压电电极被证明能够过 提供用于相机系统的自动聚焦能力，并且被认为是在移动电话相机中使用的更常见音圈马 达（VCM)的替代技术。还已知的是，相同类型的压电电极配置可W被用在光图像稳定系统 中，例如如欧洲专利申请EP08712670中所公开的。
[0007] 从制造的观点出发，带有更少层的压电电极会更有益。在现有技术中，已知可W利 用例如相应的正电极和负电极制造的被称为叉指型电极的电极配置，正电极和负电极在绝 缘基板的顶部上的铁电层表面的顶部上相互分隔而定位（参考图1)。
[0008]DominikKaltenbacher等人的专利申请US2012/0053393公开用于产生声波的 声音换能器，该声音换能器可W插入耳朵中。该公开的图6示出带有在压电层的顶部上间 隔分开的平行的正电极和相应负电极的压电电极配置，该压电层搁置为在薄膜部件的顶部 上。图6还公开在电极之间的电场线如何穿过铁电（压电）层，并且当例如交流电压应用 到电极上时，压电效应显露，并且压电晶体被相应地伸长或缩短，从而产生表面的向上和向 下弯曲，该向上和向下弯曲之后机械地转移至之后能够复制声音的声音膜部件。然而，因为 电极位于铁电层的顶部上，所W没有电场直接在面对铁电层的电极的表面之下。因此，穿过 铁电（压电）层的电场线W电极之间的弯曲形状来塑性。因此，没有任何合适压电效应刚 好在电极自身之下。该个现象发生的区域经常被称为"死区"。该个效应为表面（即，在该 个实例中的声音膜）的弯曲是不均衡的。当复制声音时，该不是个问题。正如本领域中技 术人员所已知的，重要的是膜的振动。
[0009] 美国专利US5, 451，769公开一种高速相片检测器，在如图3中描绘的实施方式的 实例中，该高速相片检测器设置有包括相对极性的两个电极的叉指型电极配置，其中，每个 相应电极包括放射状定向电极部分，其中每个圆形部分连接并且其构成围绕相片检测器的 中屯、的环。然而，该个配置还具有死区，但是叉指型电极的特定应用并不影响作为相片检测 器的一部分的应用的性能。
[0010] 因此，如果叉指型电极配置例如应当替代如上文参考的专利EP2115500中公开的 微型可调谐透镜的实例中的传统压电致动器，那么由于叉指型电极配置的可能的死区效应 (透镜主体的不平均成形），光学性能可能会被认为是重要的。
[0011] 然而，可W通过在柔性透镜主体的顶部上利用叉指型电极配置而实现的可能益处 和优点不仅仅会因为更少的层而减少压电致动器的厚度，而且例如参考在EP2115500中公 开的实施方式的实例，因为可弯曲玻璃覆盖物13可W用作绝缘层，所W其中铁电材料可W 放置在表面上，后面接着在铁电层的顶部上的电极配置的放置。该样显著简化微型可调谐 的制造。而且，已知叉指型电极配置的弯曲力可W提供可能的最大弯曲力的增长。
[0012] 根据本发明的方案，带有配置压电致动器的叉指型电极的微型可调谐透镜可W实 现改进的光学性能和多功能性，如果电极设置在提供叉指型电极的死区现象的缓和的配置 阵列中的话。
[0013] 因此，改进的压电致动器配置会是有利的，并且具体地，其对于制造具有改进的压 电致动器配置的微型可调谐透镜更有效。并且该可调谐透镜提供W下改进的实例：
[0014]i)设计带有叉指型电极图案的压电致动器元件，该叉指型电极图案可适配为提供 在预定和期望均匀的柔性透镜表面区域上的弯曲力分布。该种弯曲力可W配置为同质的， W为了提供与现有技术方案相比增加的焦距。也在本发明的范围内的是，为了补偿光效应 和失常（或透镜故障），或者否则由于特定设备应用要求而造成，叉指型电极图案可W配置 为提供不均匀（歪曲）弯曲力分布。
[0015]ii)设计带有最小压电层厚度和/或操作电压要求的压电元件和电极配置。该些 都是重要的设计问题。
[0016]iii)设计在具有尽可能少的层的微型可调谐透镜内的压电元件和电极配置。该样 减少制造步骤、材料和组件的数量，并且因此减少相关成本。
[0017] 发明目的
[0018] 本发明的进一步目的是提供对于现有技术的可替选项。
[0019] 具体地，可W看出的是，本发明的目的为提供包括在微型可调谐透镜中使用的压 电致动器的叉指型电极配置，该微型透镜利用提供透镜主体的可限定对称或非对称塑形的 电极的可适配阵列解决现有技术的上文提到的问题。
【发明内容】
[0020] 因此，想要在通过提供识别特定叉指型电极图案的系统和方法而在本发明的第一 方案中获得上文描述的目的和多个其它目的，该特定叉指型电极图案包括位于柔性透镜主 体或者透明聚合物制成的实例的孔周围的压电致动器，其中当激活时叉指型电极可适配为 提供特定可限定弯曲力分布，从而提供柔性透镜主体的特定可限定成形，从而提供柔性透 镜主体的特定可限定光特征。
[0021] 柔性透镜主体的孔在本文中被广义解释，例如透镜主体上的电极的缺乏并且同样 地不必要为物理开口。
[0022] 本发明具体地，但是不排除地有利于获得包括压电电极图案的微型可调谐柔性透 镜，该压电电极图案通过优化微型可调谐透镜主体的压电致动器成形的优化方法而识别， 该方法包括W下步骤：
[0023] 设置同屯、的部分环形压电元件，其包括在放置在柔性透镜主体的表面上的压电材 料的表面上配置的电极，从而在透镜主体的位于中央的透明部分周围在所述柔性透镜主体 的表面上构成压电致动器，
[0024] 其中，所述压电致动器包括第一正电极和第二负电极，所述第一正电极和第二负 电极中的每个包括放射状配置电极部分，所述放射状配置电极部分配置有围绕透镜主体的 透明部分的同屯、部分环形电极的分支，
[0025] 正电极和负电极的分支W相反的极性并且W平行配置或者可选地与透镜主体的 透明部分或光轴相距相应不同的距离W部分非平行配置按顺序地设置，
[0026] 其中，所述方法还包括：
[0027] 应用在计算机系统中可执行的仿真模型，所述模型适配为根据在柔性透镜主体表 面上的电极的初始设置中到压电元件的电极的仿真应