可调的光学透镜的制作方法_3

文档序号:9287970阅读:来源:国知局
施加到透镜成形元件109。透镜成形元件109被这样设计,使得膜103总是由透镜成形元件109限定。这样可以通过将透镜形状与致动器去耦合来提高透镜形状的质量。
[0062]图5、图6和图7不出根据本发明的另一个实施例的可调的光学透镜。根据图5a,光学流体102被封闭在由刚性支撑体101和可变形膜103形成的容器中。可变形膜103有利地由诸如硅橡胶、丙烯酸弹性体、硬塑料弹性体、热塑性弹性体或聚氨酯的弹性体制成。通过粘合剂、焊接、夹持或其它接合方法,可变形膜103可以直接地固定到支撑体101。可变形膜优选地被预先拉伸。
[0063]第一可变形电极104与可变形膜103互连,特别地,与膜103的周边部分1032互连。在本实施例中,第一电极104直接附接到面向支撑体101的膜103的底侧。
[0064]第二电极106被施加到支撑体101上。通过施加在第二电极106的顶部上的薄绝缘层105,第二电极106与第一电极104电绝缘。
[0065]图5b以俯视图图示透镜的第二电极106。第二电极106包括四个刚性的高导电的第一区段S1-S4。另外,第二电极包括四个高阻抗的第二区段T1-T4。第一区段的导电性超出第二区段的导电性,特别地,远超出第二区段的导电性,即,超出1000倍。每一个高阻抗的第二区段都有利地显示出10kOhm至IMOhm之间的每平方的阻抗。每一个高阻抗的第一区段都有利地显示出1hm至IkOhm之间的每平方的电阻。第二区段T1-T4中的每一个被设置在第一区段S1-S4中的两个之间,并且与这两个第一区段电接触。第一电极104与第二电极的区段S1-S4和T1-T4构成一组拉链式致动器。当电压Vl被施加在第一区段S4与第一电极104之间,并且差电压V3被施加到第一区段SI (即,与第一区段S4相邻的区段)与第一电极104之间时,横跨第二区段T4形成了电压梯度。根据第二区段T4与第一电极104之间局部变化的电压,电极之间的库伦引力随位置而变。这导致透镜的非径向的对称变形。
[0066]图6a图示图5a的透镜的修改版本,其中,本实施例使用具有第二电极106的凹形支撑体101,第二电极106遵循支撑体101的形状。这种修改使得能够将透镜由凹的调整为凸的,并且提供在横向方向上移动透镜中心的选择。图6b以俯视图图示透镜的第二电极106,该第二电极与在图5的透镜中使用的第二电极106相同。
[0067]图7a、7b和7c全部以截面图图示在三种不同的激活状态中的图5的光学透镜。出于图示的目的,省略了许多附图标记,如果需要,这些附图标记可以从图5a导出。图7a图示处于去激活的或松弛的状态的透镜。在第一电极104与第二电极106的第一区段S4之间的电压Vl被设置为0,在第一电极104与第二电极106的第一区段S2之间的电压V2也这样设置。第一区段SI和S3与第一电极之间的电压V3和V4也分别这样设置。如图7a所示,膜103处于凸状态,并且是居中的,即,其顶点1030在轴A-A’上,轴A-A’表示在不施加任何外力的情况下的对称膜的中心。在图7b中,施加不同的电压,使得膜103的顶点1030变成偏心的。这构成如上面所提到的透镜的非径向的对称变形。这种非径向变形可以用于移动透镜的光轴。在图7b中,膜的顶点1030相对于轴A-A’被移动到左边。在第二电极106的第一区段S4与第一电极104之间施加等于零的电压VI,分别在区段SI和S3与第一电极104之间施加电压V3 = V4,并且在第一区段S2与第一电极104之间施加电压V2,使得遵守V2>V3>V1的电压不等式,得到了这样的结果。由于横跨第二区段T1-T4形成的电压梯度,膜的顶点1030向左偏移。
[0068]图7c示出相反的情形,其中,透镜的轴心在相反方向上移动,例如,向右移动。在第二电极106的第一区段S2与第一电极104之间施加等于零的电压V2,分别在区段SI和S3与第一电极104之间施加电压V3 = V4,并且在第一区段S2与第一电极104之间施加电压V2,使得遵守V1>V3>V2的电压不等式,得到了这样的结果。由于横跨第二区段T1-T4形成的电压梯度,膜的顶点1030向右偏移。
[0069]因此,根据施加的电压V1-V4,透镜可以在平面方向上移动。这种效果可以被用于图像稳定。当所有电压V1-V4被保持在相等大小时,在不移动透镜中心的情况下,可以调整透镜的焦距。通过将偏移电压分量和变化分量施加到电压Vl到V4,聚焦效果可以与位移效果结合。
[0070]此外,刚性环115可以被置于膜103上。该环帮助对不均匀膜变形进行补偿,该不均匀膜变形是在使用静电致动对透镜的中心进行偏移时由于透镜的非均匀变形而导致的。刚性环115可以与膜一起移动并充当横向可移动透镜成形器,该成形器限定透镜的形状。
[0071]此外,如果电压Vl = V2并且电压V3 = V4且Vl # V3,那么透镜非对称地变形,导致椭圆透镜。
[0072]第二电极106的第一区段S1-S4和第二电极106的第二区段T1-T4可以具有任何几何形状,其包括圆形、矩形和任何适当的形状。第二电极106的第一区段S1-S4中的全部或某些还可以这样放置,使得它们仅与第二电极106的第二区段T1-T4中的一个接触。为了至少将膜的顶点/中心偏移一定程度,第二电极的最小配置似乎提供第二电极106的两个第一区段S1-S4,并且在这两个第一区段S1-S4之间提供一个第二区段T1-T4。假如第二电极示出诸如环的圆周形状,例如,为了至少将膜的顶点/中心偏移一定程度,第二电极的最小配置似乎提供两个第一区段S1-S4、两个第二区段T1-T4,第二区段T1-T4中的每一个都被设置在两个第一区段S1-S4之间。
[0073]在图8和图9中呈现了本发明的另一个实施例。
[0074]图8a示出与图1a和图1b中描绘的透镜相同的可调透镜,但是,出于能够偏移膜的中心的原因,图8a中示出的可调透镜包括比结合图1使用的第二电极106更精细的第二电极106。
[0075]此外,在这样的非常紧凑的实施例中,被实施为聚合物薄膜的膜通过静电力被变形。第一环形挠性电极104被施加到聚合物薄膜的周边上或集成到聚合物薄膜的周边中。可变形膜103有利地由诸如硅橡胶、丙烯酸弹性体、硬塑料弹性体、热塑性弹性体或聚氨酯的弹性体制成。通过粘合剂、焊接、夹持或其它接合方法,可变形膜103可以直接或间接地固定到支撑体101。可变形膜103优选地被预先拉伸。第二环形电极106被置于支撑体101的周边,其中支撑体101与膜103相接。在第一环形电极104和第二环形电极106之间,设置薄的绝缘层105,以用于将第二电极106从第一电极104去耦合。电极104、106与绝缘体组合构成拉链式致动器。第二电极106和绝缘层105被附接到环形保持器107。包括保持器107、第二电极106和绝缘层105的这样的组件可以是与透镜的其余部分分开制造的组件,并在制造期间被附接到膜/支撑体组件。当电压被施加到挠性的第一电极104和刚性的第二电极106时,产生静电力,并且挠性电极104被向第二电极吸引。挠性电极104的变形导致膜103变形,由此导致容器中的流体移位。流体从容器的中心向其周边的移位导致膜103的形状发生改变。
[0076]该实施例的优点在于,在电极104、106之间可以不封闭流体102,因此不会发生由于流体封闭而导致绝缘层105的厚度发生改变。此外,流体的密封通常是低产率工艺。如果不需要在容器上进行第二电极106和绝缘层105的昂贵的沉积工艺,那么可以改善产率损失后的整体成本。
[0077]第一可变形电极104与可变形膜103互连,特别地,与膜103的周边部分1032互连。第一电极104直接被附接到膜103。第二刚性电极106被施加到刚性保持器107的底侧(在本例中,具有环的形式),并且通过薄的绝缘层105与第一电极104绝缘,绝缘层105被施加到第二电极106。第二电极106和绝缘层105面向第一电极104。包括第二电极106和绝缘层105的保持器107位于包括流体102的容器的顶部上。保持器107包括用于将膜103的内部暴露于进入装置的光的中央开口。保持器107的倾斜部分包括面对第一电极104的至少一部分的第二电极106的至少一部分。电极104和106相互作用并形成拉链式致动器。当电压V被施加到电极104和106时,挠性电极104和刚性电极106由于库伦力而相互吸引。
[0078]图8b以俯视图图示透镜的第二电极106。该第二电极106与参考图5的实施例中使用的第二电极相同。出于这一原因,对于第二电极的设计和功能的细节,请参考图5b的第二电极的描述。
[0079]图9a、9b和9c全部以截面图图示在三种不同的激活状态中的图8的光学透镜。出于图示的目的,省略了许多附图标记,如果需要,这些附图标记可以从图6a导出。图9a图示处于去激活的或松弛的状态的透镜。在第一电极104与第二电极106的第一区段S4之间的电压Vl被设置为0,在第一电极104与第二电极106的第一区段S2之间的电压V2也被这样设置。第一区段SI和S3与第一电极之间的电压V3和V4也分别被这样设置。如图9a所示,膜103处于凸状态,并且是居中的,S卩,其顶点1030在轴A-A’上,轴A-A’表示在不施加任何外力的情况下的对称膜的中心。
[0080]在图9b中,施加不同的电压,使得膜103的顶点1030变成偏心的。这构成如上面所提到的透镜的非径向的对称变形。这种非径向变形可以用来移动透镜的光轴。在图9b中,膜的顶点1030相对于轴A-A’被移动到右边。在第二电极106的第一区段S4
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