射的、蒸镀的和导电的加热结构构成并且直地、弯曲地或者曲折地成形。在透镜的情况下，能够通过电加热元件的加热来改变透镜与固定的基面、例如如下平面的间距，在所述平面中存在摄像机的图像转换器，并且此外进行聚焦的协调、即实现自动聚焦驱动。同时能够彼此分开地调节加热功率从而调节各个连接片的转向，使得不仅光学结构在沿着光轴的空间中的平行的移动是可行的而且光学结构的倾斜也是可行的。
[0341]连接片能够直接连接在壳体材料上，其中该壳体材料优选不透明地构成。替选地，连接片在壳体侧能够通入环绕总结构的由连接片材料构成的框架中，所述框架无间隙地连接到壳体上。
[0342]关于光学结构，多个相同的或者不相同的构造是可行的，如其在附图中所描述的那样。所述构造分别由光学结构、连接片、可能的框架和/或壳体构成并且并排设置并且可能并行地制造，这意味着在同一工作步骤中制造。
[0343]光学结构沿着光轴的运动在单层片的连接片中通过连接片和环绕的壳体在温度变化的情况下不同的扩展来实现。在单层片的构造中，光学结构和保持连接片由相同的材料构成，其中所述材料与环绕的壳体材料相比具有更大的热膨胀系数。在温度提高的情况下，连接片材料与环绕的壳体相比更强地扩展。由于光学结构的至少两侧的悬挂和强制位置，光学结构沿着光轴运动。
[0344]沿着光轴的运动在两层片的连接片的情况下通过两层片的连接片的材料的不同的扩展实现。在此，与壳体的扩展差异是可以忽略的。弯曲因层材料的不同的膨胀系数、即CTE引起。如果层序列在下部包括较小的CTE并且在上部包括较大的CTE，那么在温度变化的情况下进行向下的运动。替选于此，如果层序列在下部包括较大的CTE并且在上部包括较小的CTE，那么在温度变化时进行向上的运动。层构造在此能够连续地或者非连续地实施。如果层构造是连续的，那么光学结构与连接片由相同的材料并且以相同的顺序构成。材料的选择在这种情况下同时限定机械和光学特性。如果例如实施由两个层构成的消色差透镜，那么根据阿贝值进行材料的配对，由此得出材料的CTE，所述CTE确定在温度提高的情况下的运动的方向。
[0345]替选地，也能够实施不连续的层构造。在这种情况下，光学结构和连接片能够由不同的材料构成，或者以不同的顺序和多于两个的层片构成。在这种情况下，在与观察光学特性解耦时对材料的选择根据机械特性来进行。以上述消色差透镜为例，根据阿贝值进行材料的配对。由此得出材料的CTE。尽管CTE固定，但是在温度提高时，连接片和光学结构的区域中的不同的层序列和层扩展实现对运动方向的自由选择。
[0346]附加地，任意其它的光学结构的堆是可行的。相应的保持元件在竖直方向上、沿着光轴机械地耦联到自承的层的连接片上并且实行相同的运动，所述层位于连接片上方和/或下方。替选于此，保持元件也能够耦联到壳体上并且独立于堆中的其它的层序列运动。透镜堆的不可运动的、固定的透镜能够具有连续的玻璃晶片。
[0347]有利的是，所描述的设置通常允许由聚合物材料构成的光学部件的受热影响的位置。在此，特别重要的是如下透镜，所述透镜沿着图像平面的法线的方向运动。在正确设计的情况下，透镜/物镜的主平面相对于其图像平面的热致间距变化能够选择为，使得所述间距变化对应于焦距的热致变化。因此，透镜/物镜的图像平面始终位于同一轴向位置处，由此即使在温度变化的情况下也能够实现始终清晰的成像。由此主要扩展聚合物光学仪器的使用范围。所述设置能够在晶片级上在多种使用中生产从而实现进一步的成本降低。
[0348]通过使用电加热元件能够与环境温度无关地控制温度、从而控制保持结构的弯曲并且仅控制透镜的轴向位置，这此外能够用于主动的聚焦、例如呈自动聚焦形式的主动的聚焦。
[0349]通过透镜的保持结构的有针对性不同的转向也能够实现倾斜。
[0350]上述实施例中的一些示出通过弯曲连接片结构来调节特定的位置和倾斜光学结构的可行性以及在进行调节之后借助于UV硬化的附着剂固定位置的可行性。由此，可以补偿聚合物光学部件的生产公差并且特别是协调物镜的图像位置，尤其是在进行接合光学仪器晶片和成像器晶片之后。必要时存在的附加装置、如可受热影响或者静电影响的连接片，还实现由聚合物材料构成的光学部件的受热影响的位置。静电驱动器根据实施例设置用于与加热结构共同加热连接片。此外，可借助于加热元件和/或静电驱动器转向的可受热影响的连接片能够通过粘胶在与起始的初始位置不同的位置中进行调节。
[0351]上述实施例的另一些示出上述阐述内容:能够使用在静电驱动器的电极之间所施加的电压，以便实现光学结构在空间中的移动。致动通过使用静电场来进行，所述静电场因在静电驱动器的电极之间施加电压引起。必要时能够使用附加的、必要时具有弯曲的、连续的轮廓的电极载体，以便实施在用于承载的结构上的静电驱动器。通过将静电驱动器的电极之间的间距或间隙最小化能够降低对于运动而言所需要的电压。
[0352]沿着光轴的运动通过连接片电极和模具电极之间所施加的电压的变化来实现。在此，每个连接片能够以不同的电压来加载，使得对于每个连接片而言产生另一个路程并且除了光学结构沿着光轴的运动之外还能够实现光学结构的倾斜。
[0353]附加地，能够使用致动器，以便根据物镜间距调节光学结构关于成像器的轴向位置，以便实现尽可能最好的成像质量和实施自动聚焦。
[0354]在生产所描述的光学结构包括包壳部件之后，单独地或者在晶片级上在复合结构中进行模制构件的接合，所述模制构件在透镜侧具有弯曲的、连续的模具。模制构件用作为电极载体并且设有静电驱动器的相应的第二电极。电极、连接片电极或者模具电极中的至少一个设有绝缘层，所述绝缘层能够如电极一样借助于蒸镀或者溅射或者通过聚合物的附加的造型来施加。
[0355]上述设备能够以任何设计形式以多个部件和系统的形式并排地以晶片级且以高精度生产，并且能够与大量部件连接。尤其可行的是，将光学仪器晶片与成像器晶片连接并且通过在每个通道中使用致动器后续地调节最佳的聚焦位置。
[0356]通过在各个透镜位置进行接合之后通过致动器、尤其热学的或静电的致动器调整优先能够构成为透镜的光学结构的轴向位置的方式，能够保证光学设备的最佳的功能。由此能够实现光学结构关于参考平面的最佳的定向从而实现对可能的理论参数的随后出现的制造公差和接合公差而引起的偏差的补偿。
[0357]通常，所描述的设置允许对聚合物光学部件的生产公差的补偿并且根据自动聚焦特别是允许对物镜的图像位置的动态的协调。由此显著扩展聚合物光学仪器的使用范围。所述设置能够在晶片级上在多种使用中生产从而实现进一步降低成本。特别地，整个光学仪器晶片能够与成像器晶片接合并且每个单一的模块能够通过选择一个或多个控制电压引入到最佳的聚焦位置中。通过连接片的有针对性地不同的转向从而通过与其连接的光学结构的有针对性地不同的转向，也能够实现光学结构的倾斜。
[0358]已阐述:将光学结构与用于承载的结构连接的且在其上设置有静电驱动器的连接片能够成形为，使得连接片的部段至少部分地从相应的连接片的平面中沿着朝向对应的第二电极的方向转向，以便因此提高静电驱动器的效率。
[0359]致动器能够小型化并且以晶片级工艺制造。同时，致动器不仅能够补偿生产公差而且能够在光学的总系统运行时实现可变的聚焦。
【主权项】
1.一种设备，所述设备具有: 光学结构(12); 至少两个连接片(14; 14a-p)，所述连接片分别将所述光学结构(12)与用于承载的结构(16)连接;和 用于使所述光学结构(12)转向的静电驱动器(182a; 182b)， 其中所述静电驱动器(182a; 182b)包括悬臂式电极(174a; 174b)和与所述悬臂式电极电绝缘的静态电极(176a; 176b)，所述静态电极至少部分地与所述悬臂式电极(174a; 174b)相对置， 其中所述悬臂式电极(174a; 174b)设置在至少一个连接片(14; 14a-p)的至少一个部段(166a; 166b)上或者设置所述至少一个部段中，并且其中所述悬臂式电极(174a; 174b)至少部分地从设置有所述连接片(14; 14a-p)的平面中沿着朝所述静态电极(176a; 176b)的方向转向，以便在所述悬臂式电极(174a; 174b)和所述静态电极(176a ; 176b)之间施加电场(186)时引起所述连接片(14; 14a-p)的变形。2.根据权利要求1所述的设备，所述设备具有间距保持器(128)，所述间距保持器设置在所述悬臂式电极(I74a; 174b)和所述静态电极(I76a; 176b)之间。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述间距保持器(128)包括绝缘层，所述绝缘层至少部分地设置在所述悬臂式电极(174a; 174b)和/或所述静态电极(176a; 176b)上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述悬臂式电极(174a;174b)和所述静态电极(176a; 176b)之间的间距始于与所述用于承载的结构(16)相邻的位置在所述致动器未转向的状态下沿着朝所述光学结构(12)的方向增加。5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述悬臂式电极(174a;174b)至少部分地嵌入到所述连接片(14; 14a-p)中。6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述静态电极(176a;176b)包括如下部段，在不施加电场(186)的情况下所述悬臂式电极(174a;174b)贴靠在所述部段上。7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，所述设备具有电极载体(168)，所述静态电极(176a; 176b)安置在所述电极载体上。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述电极载体(168)具有平的轮廓。9.根据权利要求7或8所述的设备，其中所述电极载体(168)借助于粘胶(134a;134b)设置在所述用于承载的结构(16)上。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述电极载体(168)和/或所述用于承载的结构(16)具有周边结构(148a; 148b; 152a; 152b)，所述周边结构构成连接片(14; 14a-p)和电极载体(168)之间的接合区(182a; 182b)和/或用于所述粘胶(134a; 134b)的引入地点。11.根据权利要求9或10所述的设备，其中所述电极载体(168)设置在所述用于承载的结构(I6)上，使得所述第二电极(I76a; 176b)朝向所述第一电极(172a; 172b)，并且在所述承载结构(16)和所述电极载体(168)之间构成至少一个接触部位，其中在这两个电极(172a; 172b; 176a; 176b)之间的接触部位处仅设置有所述粘胶(134a; 134b)和所述间距保持器(128)。12.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其中所述悬臂式电极(174a;174b)的和/或所述静态电极(176a; 176b)的几何形状构成为，具有施加在电极(174a; 174b; 176a; 176b)之间的电压与所引起的所述光学结构(12)的转向的线性的比例关系。13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中至少两个所述连接片(14;14a-p)包括第一层(34a ； 34b)和第二层(36a ； 36b)，所述第一层和第二层能够彼此不同地转向。14.根据权利要求13所述的设备，其中所述第一层(34a;34b)和所述第二层(36a; 36b)具有不同的热膨胀系数。15.根据权利要求13或14所述的设备，其中所述第一层(34a;34b)从所述光学结构(12)延伸至所述用于承载的结构(16)，并且其中所述第二层(36a;36b)部分地或者完全地覆盖所述第一层(34a ； 34b)。16.根据权利要求15所述的设备，其中部分地覆盖所述第一层(34a;34b)的所述第二层(36a;36b)与所述光学结构(12)和/或所述用于承载的结构(16)间隔地设置。17.根据权利要求13至16中任一项所述的设备，其中所述第一层(34a;34b)和/或所述第二层(36a;36b)包括恒定的或者变化的厚度。18.根据权利要求17所述的设备，其中所述第一层(34a;34b)的和/或所述第二层(36a;36b)的厚度至少在长度的一部分上连续地改变，或者其中所述厚度不连续地改变。19.根据权利要求13至18中任一项所述的设备，其中至少两个所述连接片(14;14a-p)包括至少一个其它的层(37a; 37b)，所述其它的层相对于所述第一层(34a; 34b)和第二层(36a; 36b)能够不同地转向。20.根据权利要求13至19中任一项所述的设备，其中所述光学结构(12)包括层(34c)，其中所述光学结构的所述层和所述连接片(14;14a-p)的所述第一层(34a;34b)由相同材料形成。21.根据权利要求20所述的设备，其中所述光学结构(12)包括另一层(36c)，其中所述光学结构(12)的所述另一层(36c)和所述连接片(14;14a-p)的所述第二层(36a;36b)由相同材料形成。22.根据权利要求20或21所述的设备，其中所述光学结构(12)的所述层(34c)和所述连接片(14;14a-p)的所述第一层(34a;34b)和/或所述光学结构(12)的所述其它的层(36c)和所述连接片(14; 14a-p)的所述第二层(36a; 36b)是一件式的。23.根据权利要求1所述的设备，其中至少两个所述连接片(14;14a-p)包括如下层，所述层与所述用于承载的结构(16)相比具有更高的热膨胀系数。24.根据权利要求22或23所述的设备，其中所述层具有恒定的或者连续或不连续地变化的厚度。25.根据权利要求24中所述的设备，其中所述连接片(14;14a-p)的层和所述光学结构(12)是一件式的。26.根据权利要求22至25中任一项所述的设备，其中所述光学结构(12)包括第一层(34c)，其中所述第一层(34c)和所述连接片(14; 14a_p)的所述层由相同材料形成。27.根据权利要求26所述的设备，其中所述光学结构(12)包括在所述第一层(34c)上的第二层(36c)。28.根据权利要求1至27中任一项所述的设备，其中所述连接片(14;14a-p)的纵向中线(38)与所述光学结构(12)的光轴(28)相交，或者伸展经过所述光学结构(12)的光轴(28)。29.根据权利要求1至34中任一项所述的设备，其中所述用于承载的结构(16)包括由连接片材料构成的部段(62)。30.根据权利要求1至29中任一项所述的设备，其中所述光学结构(12)包括一个或多个光学元件(12;142;144;146)。31.根据权利要求1至30中任一项所述的设备，其中所述光学元件(12;142; 144; 146)具有透明的、反射性的或者吸收性的区域。32.根据权利要求30或31所述的设备，其中所述光学元件(12;142; 144; 146)包括透镜、非球面镜、自由形状面、衍射结构、反射镜、棱镜或者透镜阵列或者它们的组合，所述透镜阵列由相同的或者不同的单元构成，所述单元分别构成为透镜、非球面镜、自由形状面、衍射结构、反射镜或者棱镜。33.根据权利要求1至32中任一项所述的设备，所述设备具有至少一个其它的光学结构(75 ;79; 188)，其中所述其它的光学结构(75 ;79; 188)关于所述光学结构(12)设置为，使得其光轴(28)基本上一致。34.根据权利要求1至33中任一项所述的设备，其中另一承载结构(16b)与所述承载结构(16a)粘接。35.根据权利要求1至34中任一项所述的设备，其中至少一个所述其它的光学结构(75;79; 188)经由其它的结构(74;81)设置在所述用于承载的结构(16)或者所述光学结构(12)上。36.根据权利要求35所述的设备，其中所述其它结构(74;81)通过粘结剂(78)设置在所述其它的光学结构(12)上。37.根据权利要求33至36中任一项所述的设备，其中所述其它的光学结构(79;188)包括玻璃层(86)和至少一个光学元件(79a)，所述光学元件安置在所述玻璃层(86)上。38.根据权利要求1至37中任一项所述的设备，所述设备具有: 能硬化的粘胶(102)，所述粘胶设置在所述连接片(14; 14a-p)和所述用于承载的结构(16)之间，其中所述粘胶(102a; 102b)能够在所述粘胶硬化之后引起所述光学结构(12)关于所述参考平面(18)的预设的定向。39.—种用于制造具有光学结构(12)和静电驱动器(182)的设备的方法，其中所述光学结构(12)具有至少两个连接片(14; 14a-p)，所述连接片分别将所述光学结构(12)与用于承载的结构(16)连接，其中所述方法具有下述步骤: 构成所述连接片(14; 14a-p)，以便实现所述光学结构(12)关于参考平面(18)的运动； 将悬臂式电极(174a; 174b)设置在所述连接片(14; 14a-p)的部段(166a; 166b)上或者设置在所述部段中； 将所述静态电极(176a; 176b)设置为，使得所述静态电极至少部分地与所述悬臂式电极(174a;174b)相对置并且与所述悬臂式电极电绝缘； 将所述悬臂式电极(I74a; 174b)沿着朝所述静态电极(I76a; 176b)的方向转向，其中在所述悬臂式电极(174a; 174b)和所述静态电极(176a; 176b)之间施加电场(184)引起所述连接片(14;14a-p)的变形并且引起所述光学结构(12)的运动。40.根据权利要求39所述的方法，其中设置所述第二电极(176a;176b)包括下述步骤: 提供电极载体(168)； 将间距保持器(128)设置在所述悬臂式电极(174a; 174b)或者所述静态电极(176a;176b)上； 将所述电极载体(168)设置为，使得所述静态电极(176a; 176b)至少部分地与所述悬臂式电极(174a; 174b)相对置； 借助于粘结剂(134a; 134b)固定所述电极载体(168)，使得在所述悬臂式电极(174a;174b)和所述静态电极(176a; 176b)之间仅设置有所述间距保持器(128)和所述粘结剂(134a；134b)041.根据权利要求39或权利要求40所述的方法，其中所述方法具有下述步骤: 将能硬化的粘胶(102)设置在所述连接片(14; 14a-p)和所述用于承载的结构(16)之间；以及 硬化所述粘胶(102)，以便引起所述光学结构(12)关于所述参考平面(18)的预设的定向。42.根据权利要求41所述的方法，其中硬化所述粘胶(102)包括下述步骤: 根据所述光学结构(12)关于所述参考平面(18)的期望的倾斜或者期望的间距设置硬化温度或硬化持续时间。43.根据权利要求42所述的方法，其中所述粘胶(102)包括UV硬化的粘胶。
【专利摘要】本发明描述一种具有光学结构、连接片和静电致动器的设备，所述静电致动器具有悬臂式电极，其中连接片将光学结构与用于承载的结构连接，并且静电驱动器构成用于使光学结构转向。
【IPC分类】G02B26/08
【公开号】CN105556372
【申请号】CN201480030206
【发明人】弗兰克·维佩曼, 安德烈亚斯·赖曼, 尼古拉斯·兰格, 安德烈亚斯·布罗伊尔
【申请人】弗劳恩霍夫应用研究促进协会
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年5月23日
【公告号】DE102013209829A1, DE102013209829B4, EP3004961A1, US20160154202, WO2014191327A1