包括微镜的可变焦距透镜的制作方法

专利名称：包括微镜的可变焦距透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括多个微镜的可变焦距透镜，其中可控制该微镜 的^走转、平移、或》走转及平移。
背景技术：
最为广泛-使用的传统可变焦距系统4吏用两个4斤射透4竟。它具有 复杂的驱动机构，以控制折射透镜的相对位置及緩慢的反应时间。 换句话说，已制造出可变焦距透镜。可变焦距透镜可通过改变透镜 形状(如同人类眼睛一般)而制成，此方法已用在以各向同性液体 制成的透4竟中。
其它透镜已用电可变折射率介质制成，以通过电压梯度而形成 传统透镜或梯度系数透镜。电可变折射率使得透镜焦距可为电压所 控制。在这一类的透镜中，最先进的可变焦距透镜是液晶可变焦距 透镜，它具有复杂的机构来控制焦距。其焦距通过调节折射率来改 变。不幸地，它具有緩慢的反应时间，通常是数百毫秒级。即使最 快反应的液晶透镜亦须数十亳秒的反应时间，它具有较'J、的焦距变 化及较低的聚焦效率。
为了解决传统焦距透镜的缺点，故提出快速反应的微镜阵列透
镜。快速反应的微镜阵列透镜的细节描述于J. Boyd及G. Cho于 2003年出版的 "Fast-response Variable Focusing Micromirror Array Lens"， Proceeding ofSPIE巻5055: 278-286页。该文献全部内容 结合于此以供参考。微镜阵列透镜主要由多个孩史镜及驱动元件所组 成，且使用比液晶可变焦距透镜更为简单的机构来控制聚焦系统。 微镜阵列透镜的焦距会因各微镜的替换而改变。但是，该文献仅描 述关于设计及控制的基本观念。本发明改进了微镜阵列透镜的设计 及控制。本发明扩展了透镜的优点及应用。

发明内容
本发明:欲解决传统可变焦距透4竟的缺点。
本发明的目的是改进樣"竟阵列透镜的设计及控制。本发明扩展 了透镜的优点及应用。
本发明作为可变焦距透镜，且由许多用以反光的微镜及多个用 以控制微镜位置的驱动元件所组成。各微镜具有与镜子相同的功
能。因此，该微镜的反射面由以下制造金属、金属化合物、多层 介电材料、或诸如涂上多层介电材料的铝的其它具有高反射性的材 料、涂上抗氧化剂的铝、涂上多层介电材料的4艮、涂上抗氧化剂的 银、金、及涂上多层介电材料的金。许多已知的微制程可使微镜表 面具有较高的反射性。微镜阵列通过使由一物体之一点散射的所有 光具有相同的周期相位且聚焦于成^f象平面的一点，而作为反射可变 焦距透镜而工作。为了实现这个目的，通过驱动元件而静电地和/ 或电磁地控制微镜，以具有期望位置。通过控制各微镜的平移与旋 转，可改变透4竟的焦3巨。
通过樣丈镜的极(polar )阵列可形成孩史镜阵列透镜。对于极阵列， 各微镜具有一扇形形状以增加有效反射区，以便增强光效率。可通 过设置一机械结构而提高微镜阵列透镜的光效率，以增加有效反射 区，该机械结构可支持微镜及微镜底下的驱动元件。操作微镜的电 路可用已知的半导体孩i电子4支术(如，MOS及CMOS)取代。在 孩史镜阵列底下应用樣史电子电路，可通过移去用于电才及垫(electrode pad)及电线的必须区域而增加有效反射区。
樣史镜被配置成形成一个或多个同心圆以形成轴对称透镜，且相 同同心圆上的翁t镜可通过具有同心圆形的相同电才及来控制，或通过 已知的半导体樣史电子^支术(如，MOS或CMOS)来独立4空制。而 且，微镜被配置成形成一个或多个椭圆，且相同椭圆上的微镜可通 过具有椭圆形的相同电极来控制，或独立控制。
期望各微镜具有曲率，因为传统反射透镜的理想形状具有曲 率。若平面微镜的尺寸足够小，包括平面微镜的透镜的像差亦会很 小。这种情况下，微镜就不需要曲率。
透镜可通过独立控制各微镜而校正像差，像差的产生原因是， 因物体与其像间的介质的光学效应或透镜系统的缺陷所造成，透镜
系统的缺陷使产生的像偏离近轴成像法则。各微镜的独立控制，也
可通过以已知的MOS或CMOS技术取代控制所需的电路以及使用 已知的孩史制造方法在孩i镜之下制造电路来实现。
包括具有可独立控制的两个旋转自由度及一平移自由度的微 4竟的阵列，可4吏一透4竟具有任意的形状和/或大小。可通过形成〗壬意 形状和/或大小的透镜，来任意调节入射光。为了实现此目的，必须 通过控制两个旋转自由度及一平移自由度，而使入射光偏斜至任意 方向。也需要各微镜的独立平移以满足相位条件。
在某些应用如在透镜相对于系统光轴的倾斜配置中，优选地， 独立控制透镜的微镜，其中该透镜包括具有两个旋转自由度，或两 个旋转自由度及一平移自由度的微镜，并且该樣"竟被沿着椭圆而配 置，且被沿着透镜的椭圓而配置的电极所控制，该透镜包括具有一 旋转自由度，或一旋转自由度及一平移自由度的微镜。
此外，该樣H竟可配置在具有一预定曲率的曲面中而不是平面 中，以利于通过透镜的小旋转获得大数值孔径。
在一改进中，电极可由具有高电导率的材料(优选地是金属) 所制造，以减少电线的电阻。
本发明的优点是(1)因为各微镜的质量很小，所以微镜阵列 透镜的反应时间很快；(2)因为可通过增加微镜的最大旋转角度， 而实现大数值孔径变化，故透镜具有大的焦距变化；(3)透镜具有
高的光学聚焦效率；(4)透镜可具有大孔径，且不损失光学性能。 因为微镜阵列透镜由分离的微镜所组成，透镜尺寸的增加并不会造 成因透镜形状误差所造成的像差的增加；(5 )因为大量生产的优点， 所以透镜的成本低廉；(6)该透镜可校正像差；(7)该透镜使聚焦 系统更为简单；(8)该透镜可具有任意的形状和/或大小。
虽然仅简要概述本发明，然而仍可通过后面的附图、详细描述 及所附权利要求来完整了解本发明。


本发明的这些及其它特征、方面及优点可通过参照附图而更加 了解，其中
图1是示出了微镜阵列透镜的剖面侧视图的第一实施例的示意
图2是示出了由许多微镜及驱动元件所制成的微镜阵列透镜的 多种结构之一的平面示意图3是示出了孩么镜阵列透镜如何作用为透镜的示意图4是示出了微镜的两个旋转轴及一平移轴的示意图5(a)-5(b)是示出了包括六角形孩吏镜的透镜的示意图6是示出了包括矩形孩史镜的圓柱形透镜的示意图7是示出了包括三角形微镜的圆形透镜的示意图8是示出了传统微镜阵列透镜的剖面侧视图的第二实施例的 示意图9是示出了包括只具有一个旋转自由度的微镜的微镜阵列透 4竟如4可作用为透4竟的示意图10是示出了包括只具有一个旋转自由度的凝:镜及驱动元件 的圓形微镜阵列透镜的平面示意图11是示出了包括矩形^效镜的圆柱形透镜的示意图12是示出了传统微镜阵列透镜的剖面侧视图的第三实施例 的示意图13是示出了包括具有两个旋转自由度的微镜的微镜阵列透 4竟如<可作用为透4竟的示意图14是示出了由许多棉t镜及驱动元件所制成的微镜阵列透镜 的多种结构之 一 的平面示意图15是示出了微镜的两个旋转轴的示意图16(a)-16(b)是示出了包括六角形微镜的透镜的示意图17是示出了包括矩形微镜的圓柱形透镜的示意图18是示出了包括三角形凝 镜的圆形透4竟的示意图19是示出了微镜阵列透镜的剖面侧视图的第四实施例的示 意图20是示出了由许多微镜及驱动元件所制成的微镜阵列透镜 的多种结构之一的平面示意图21是示出了孩"竟阵列透4竟如何作用为透4竟的示意图22是示出了包括矩形微镜的圆柱形透镜的示意图23是示出了能通过菲涅耳(Fresnel)衍射理"i仑而聚焦的区 ^反的第五实施例的示意图24是示出了传统微镜阵列透镜如何作用为透镜的示意图25是示出了使用菲涅耳衍射的微镜阵列透镜的平面及剖面 的示意图26是示出了樣t镜阵列透镜的多种结构之一的示意图27是示出了包括具有纯平移的微镜的微镜阵列透镜的剖面 侧一见图的示意图28是示出了包括具有纯平移的六角形微镜的微镜阵列透镜 的实例的示意图29是示出了位于曲面上的一微镜阵列透镜的剖面侧视图的 示意图30是示出了具有配置在椭圆上的微镜及电极的微镜阵列透 4竟的平面示意图；及
图31是示出了包括分段电极的微镜的示意图。
具体实施例方式
以下美国专利申请,申请号10/855,554、 10/855,715、 10/855,287、 10/857,796、 10/857,714、 10/857,280、 10/872,241、及10/893,039等，
其全部内容结合于此以供参考。
第一实施例如图1至7所示。
图1示出了微镜阵列透镜111的原理。欲制成理想的透镜有两 个条件。第一个为会聚条件，即由一物体的一点所散射的所有光应 会聚于成像面的一点。第二个为相同相位条件，即所有会聚光在成
4象面上应具有相同相位。为了满足该理想透4竟条件，传统反射透镇: 112的表面形状被形成为使由 一物体的一点所散射的所有光会聚至 成像面的一点，且使所有会聚光的光程长度相同。
配置在平面的微镜阵列可满足两个条件而成为一透镜。各微镜
113旋转以会聚散射的光。因为微镜阵列透镜111的所有微镜113 如图l所示配置于平面中，所以通过孩"竟旋转所会聚的光的光程长 度会不同。即使会聚光的光程长度不同，因为光的相位具有周期性， 所以通过调整相位可满足相同的相位条件。
图2示出了微镜阵列透镜121的平面图。微镜122具有与镜子 相同的功能。因此，微镜122的反射表面是以金属、金属化合物、 多层介电材料、或具有高反射性的其它材料所制成。许多已知的微 制程可制造具有高反射性的表面。各孩i镜122如已知的一样，通过 驱动元件123而被静电地和/或电》兹地控制。在轴对称透4竟情况下， 樣"竟阵列透镜121具有樣i镜122的极阵列。各微镜122具有扇形形 状以增加有效反射区，这增加了光效率。该孩"竟配置为形成一个或 多个同心圓，以形成轴对称透4竟，且在相同同心圓上的凝:镜可通过 相同电才及来控制，或通过已知的半导体4效电子4支术(如，MOS或 CMOS)而独立4空制。
支持各反射孩史镜122及驱动元件123的机械结构设置于微镜 122下面，以增加有效反射区。而且，操作樹:镜的电路可用已知的 半导体微电子技术(如，MOS及COMS)取代。在微镜阵列底下
应用微电子电路，可通过移去用于电极垫及电线(其用于供应驱动 电源)的必须区域，而增加有效反射区。
图3示出了微镜阵列透镜131如何成像。任意散射的光132、 133通过控制微镜134的位置而被会聚于成像面的一点P。通过平 移微镜134可将任意光132、 133的相位调整为相同。所需的平移 位移至少为光波长的 一半。
期望各孩"竟134具有一曲率，因为传统反射透4竟112的理想形 状具有一曲率。若平面微镜的尺寸足够小，则包括平面微镜134的
透镜的像差亦很小。此时，微镜就不需要曲率。
微镜阵列透镜131的焦距f可通过控制各微镜134的旋转及平 移来改变。
图4示出了微镜141的两个旋转自由度及一平移自由度。包括 具有独立控制的两个旋转自由度142、 143及一平移自由度144的 樣"竟141的阵列可形成具有4壬意形状和/或大小的透4竟。可通过形成 任意形状和/或大小的透镜而任意调节入射光。为了实现此目的，必 须通过控制两个^走转自由度142、 143而将入射光偏杀牛至一任意方 向。各微镜的独立平移144亦必须满足相位条件。
在图5(a)、 5(b)、 6及7中，孩"竟的i走转量由箭头152的长度表 示，且呈现樣t镜旋转方向的外形梯度方向由箭头152的方向表示。 图5(a)显示包括六角形微镜151的可变焦距圆柱形透镜。图5(b)显 示包4舌六角形獨H竟151的可变焦距圓形透4竟153。可变焦距圆形透 镜153的形状、位置及大小，可通过独立控制具有两个旋转自由度 及一个平移自由度的樣"竟151而改变。在图5(b)及7中，控制非透 镜元件的微镜以使由微镜155反射的光不影响成像或聚焦。
即使图5(a)-5(b)显示了六角形微镜151，也可使用扇形、矩形、 正方形、或三角形的樣i镜阵列。包括扇形微镜的阵列适用于轴对称 透镜。图6显示包括矩形孩i镜162的可变焦距圓柱形透镜161。包 ^括正方形或矩形孩炎4竟162的阵列适用于相对于平面中一个轴对称、的 透镜，如圓柱形透镜161。具有相同旋转的微镜可通过相同电才及来 控制，或通过已知的半导体樣i电子^支术(如，MOS或CMOS)而 独立控制。
图7显示包括三角形微镜172的可变焦距圓形透镜171。如同 包括六角形微镜的阵列一样，包括三角形微镜172的阵列适用于具 有任意形状和/或大小的透镜。
微镜阵列透镜是自适应的光学元件，因为可通过独立控制樣吏4竟 的平移144及旋转142、 143而改变光的相位。自适应的光学孩吏4竟 阵列透镜需要单独地寻址微镜的二维阵列。为实现此目的，必须将 微镜与芯片上电子结合。为实现此目的，具有已知的微电子电3各的 晶圆级孩支镜整合是必要的。
微镜阵列透镜可校正相位误差，因为自适应的光学元件可4交正 因物体与其像间的介质所造成的光相位误差，和/或校正透镜系统的 缺陷，透镜系统的缺陷使其像偏离近轴成像的法则。例如，通过调 整樣i镜的平移144及旋转142、 143，微镜阵列透4竟可冲交正因光学倾 斜所导致的相位误差。
微镜阵列透镜所满足的相同相位条件包含单色光的假设。因 此，为了获得彩色图像，控制微镜阵列透镜以分别满足红、绿及蓝 (RGB)各波长的相同相位条件，且成像系统可使用带通滤波器， 以制造具有红、绿及蓝(RGB)波长的单色光。
若彩色光电传感器用做成像系统(其使用微镜阵列透镜)中的
成像传感器，则可通过处理来自红光、绿光、及蓝光(RGB)成傳_ 传感器(含或不含带通滤波器)的电信号而获得彩色图像，该成傳_ 传感器应与微镜阵列透镜的控制同步化。为了使从一物体散射的红 光成像，控制微镜阵列透镜以满足红光的相位条件。在操作期间， 红光、绿光、及蓝光成像传感器测量从一物散射的各红光、绿光、 及蓝光的强度。在这些色光中，仅红光的强度储存为图像数据，因 为仅红光被适当地成像。为了使各绿光或蓝光成像，微镜阵列透镜 及各成像传感器会与处理红光一样的操作。因此，微镜阵列透4竟与 红光、绿光、及蓝光成4象传感器同步。可选地，通过4吏用红光、缚: 光、及蓝光波长的最小公倍数，作为相位条件的有效波长，而满足 用于彩色成像的相同相位条件。在此情况下，不必控制微镜阵列透 镜以个别地满足各红光、绿光、及蓝光的相位条件。相反地，应满 足波长的最小公倍数的相位条件。
为了更简易地控制，仅控制各微镜的平移以满足红光、绿光、 及蓝光中之一的相位条件，或不控制以满足红光、绿光、及蓝光以 外的任何其它光。即使微镜阵列透镜因具有多重波长的光的相位误 差，而无法满足相位条件，该透镜仍可用作为具有低质量的可变焦 距透镜。
一种可变焦距透镜的第二实施例，该可变焦距透镜包括具有一 个旋转自由度的多个孩"竟，如图8至11所示。
图8示出了传统微镜阵列透镜211、传统反射透镜212、及孩史 镜213 (其对应第一实施例的图1)的原理。
图9示出了包括具有一个旋转自由度的微镜的微镜阵列透镜 221如何成像。通过控制微镜224的位置而将任意散射的光222、 223会聚于成^f象面的一点P。不调整4壬意光222、 223的相位以满足
相同的相位条件。即使不满足相位条件，仍可得到低质量的成j象或 聚焦。
图io示出了包括具有一旋转自由度的多个微镜的圆形微^:阵
列透镜231的平面图。所有凝:镜配置在一平面中，因为它们是由已 知的孩i制程制造的。
期望各微镜232具有一曲率，因为传统反射透镜212的理想形 状具有一曲率。根据透镜的焦距变化，应该控制微镜的曲率。通过 电热力或静电力而驱动的驱动元件232控制樣M竟的曲率。若平面孩史 镜的尺寸足够小，则包括平面微镜232的微镜阵列透镜233的<象差 亦4艮小。此时，孩"竟就不需要曲率。
图11显示包4舌矩形孩M竟242的可变焦-巨圓斗主形透4竟241。
一种可变焦距透镜的第三实施例，该可变焦距透镜包括具有两 个旋转自由度的多个微镜，如图12至18所示。
图12示出了传统微镜阵列透镜311、传统反射透镜312、及孩i 4竟313 (其对应描述的第一实施例的图1)的原理。
图13示出了包括具有两个旋转自由度的微镜的微镜阵列透镜 321如何成像。通过控制微镜324的位置而将任意散射的光322、 323会聚于成像面的一点P。不调整任意光322、 323的相位以满足
相同的相位条件。即使不满足相位条件，仍可得到低质量的成^f象或 聚焦。
期望各微镜324具有一曲率，因为传统反射透镜312的理想形 状具有一曲率。根据透镜的焦距变化，应该控制微镜的曲率。通过 已知的电热力或静电力而控制微镜的曲率。若平面微镜的尺寸足够 小，则包括平面微镜324的透镜的像差也很小。这种情况下，樣"竟
就不需要曲率。通过控制各孩"竟324的两个兹:转自由度可改变樣"竟 阵列透4竟321的焦距f。
图14示出了圆形微镜阵列透镜331、微镜332、驱动元件333 (其对应第一实施例的图2)的平面一见图。所有孩"竟配置在一平面 中，因为它是通过传统^f效制程制造的。
图15显示微镜341的两个旋转自由度。包括具有被独立地控 制的两个旋转自由度342、 343的多个孩吏镜341的阵列可根据期望 而制造具有任意形状和/或大小的透镜。通过形成任意形状和/或大 小的透镜可任意调节入射光。为了实现此目的，必须通过控制两个 旋转自由度342、 343而将入射光偏斜至期望的任意方向。
在图16(a)、 16(b)、 17及18中，微镜的旋转量由箭头352的长 度表示，微镜的旋转方向由箭头352的方向表示。图16(a)显示包括 六角形孩"竟351的可变焦距圆柱形透4竟。图16(b)显示包括六角形 樣吏4竟351的可变焦距圆形透镜353。可变焦距圆形透4竟353的形4犬、 位置及大小可通过独立控制具有两个^走转的孩"竟351而改变。在图 16(b)及18中，控制非透镜元件的微镜355以使由微镜355反射的 光不影响成像或聚焦。
图17显示包括矩形孩i镜362的可变焦距圆柱形透镜361。包4舌 方形或矩形微镜362的阵列适用于相对于平面中一个轴对称的透 镜，如圆柱形透镜361。具有相同旋转的微镜可通过相同电极来控 制，或通过单个电才及而独立控制。
图18显示包括三角形微镜372的可变焦距圆形透镜371。
一种可变焦3巨透4竟的第四实施例，该可变焦3巨透4竟包括具有一 个旋转自由度及一个平移自由度的多个微镜，如图19至22所示。
图19示出了传统微镜阵列透镜411、传统反射透镜412、及樣吏 4竟413 (其对应描述的第一实施例的图1)的原理。
图20示出了微镜阵列透镜421、微镜422、及驱动元件423 (其 对应描述的第一实施例的图2)的平面^L图。
图21示出了孩i镜阵列透镜431如何成像、任意散射的光432、 433、及凝:镜434 (其对应描述的第一实施例的图3)。
图22显示包括矩形微镜442的可变焦距圆柱形透镜441(其对
应第一实施例的图6)。
此实施例中的微镜阵列透镜是自适应的光学元件，因为可通过 类似于第一实施例地独立地控制微镜的平移及旋转而改变光的相位。
如同第一实施例一样，对于单色光及红光、绿光、及蓝光，相 同的相位条件也适用。
一种可变焦距透镜的第五实施例，该可变焦距透镜包括具有一 个平移自由度的多个微镜，如图23所示。
图23显示多个区板。灰色区(区域)511是阻止光的区。在图 23(a)中，在左边的板，光于偶数区域中被阻止，在图23(b)中，在 右边的板，光于奇数区域中被阻止。但是两板具有相同的焦点及强 度。每一区域具有相同的面积，而且每一相邻区域与焦点之间的光 程长度(OPL)差是半波长。通过改变区域的宽度而改变焦距。
图24示出了传统孩t镜阵列透镜的原理，如同第一实施例的图 1。图24也示出了传统微镜阵列透镜521如何成像，如同第一实施 例的图3。 图25(a)显示包括奇数及偶数区板531的透镜。为了补偿两区才反 之间的半波长相位差，而平移奇#:区域532。整个表面由可沿着平 面的法线轴平移的微镜组成。因为微镜反射光，所以微镜的必要平 移距离是四分之一波长以产生半波长相位差。
图26显示樣i镜阵列透镜541、微镜542、及驱动元件543的平 面内^L图的实例，3o同图2的第一实施例。
通过精细控制各微镜551的平移运动，可得到进一步改进的4象。 图27以图形显示它。沿着透镜的径向轴，各区域包括数个微镜552。 由于区域中的相位变化是7T弧度，所以透镜的像差极大。若更^r准 地控制各微镜的大小，则可减少透镜的像差。
独立控制的微镜可根据期望而形成具有任意形状和/或大小的 透镜。通过形成任意形状和/或大小的透镜可任意地调节入射光。为 了实现此目的，必须通过独立控制各孩M竟的平移而将入射光偏杀牛至 期望的任意方向。
图28显示包括六角形微镜561的微镜阵列透镜562的实例。 各孩M竟561的白灰色表示大的平移，而各微镜561的暗灰色表示小 的平移。控制非透镜元件的微镜563以使由微镜563反射的光不影 响成像或聚焦，或是较小地影响成像或聚焦。
可使用扇形、矩形、正方形、或三角形的微镜阵列作为微镜透 镜。包括扇形微镜的阵列适用于轴对称透镜。包括正方形或矩形孩吏 4竟的阵列适用于相对于平面内的 一个轴对称的透4竟，如圓柱形透 镜。包括三角形微镜的阵列适用于具有期望的任意形状和/或大小的 透4竟的透4竟，如包4舌六角形孩"竟的阵列。
此实施例中的微镜阵列透镜也是自适应的光学元件，因为通过 类似于第 一 实施例地独立地控制微镜的平移及旋转可改变光的相位。
如同第一实施例一样，对于单色光及红光、绿光、及蓝光，相 同的相位条件也适用。
在上述五个实施例中，通过引入一些修改可大幅改进透镜。
在五个实施例的可变焦距透镜中，所有微镜113配置在如图1 所示的一平面112中。然而，为了得到微镜阵列透镜的大数值孔径， 需要微镜旋转大角度，而这是极困难的。若微镜613配置在如图29 所示具有预定曲率的曲面612或具有预定焦点的抛物面中，即可克
月艮此困难。
在其它改进中，电极线的材料可以是高导电性的材料，优选的 是金属。于是，可减少电阻，且更方便地将电压供应到微镜的电才及。
在其它改进中，可增加微镜的反射性，方法是使用涂上多层介 电材料的铝、涂上抗氧化剂的铝、涂上多层介电材料的银、涂上抗 氧化剂的银、金、或涂上多层介电材料的金。在可见光的光谱范围 中，铝具有高度反射性，而且可容易及Y更宜地制造。在可见光的光 语范围中，银具有极高的反射性。铝、银、及金的多层介电涂层进 一步增加反射性。而且，可^f吏用抗氧化剂涂层以避免铝或银随着时
间而氧4b。
在又一改进中，可变焦距透4竟是一种自适应的光学元件。由于 透镜是反射型，所以需要相对于像而倾斜地配置透镜，而这是^f象差 的原因。通过个別地控制微镜，当物体不在光轴上时，透镜即可才交 正像差。
在SPIE文献及上述实施例中，透镜是轴对称而且电极沿着同 心圓而配置。在某些应用如在透4竟相对于系统光轴的倾斜配置中， 优选地独立控制具有两个旋转自由度的樣"竟，或樣"竟净皮沿着椭圆而 配置，且被沿着椭圓而配置的电极所控制。在图30中，微镜732 配置成形成一个或多个椭圆731以形成透4竟。同一椭圓上的微4竟#: 相同电才及控制，如同在轴对称透4竟中一样。
图31显示一种4吏用分#炎电才及860的分离控制微镜(DCM)。与 传统静电纟鼓镜相比，此实施例包括具有不同面积、位置、及分离电 压的分段电极860。此实施例除了与用于控制电路的已知微电子才支 术兼容以外，具有与传统静电微镜相同的缺点。通过适当的组合具 有不同面积、位置、及分离电压的分段电极860,孩M竟861可具有 期望的三个自由度。
虽然已参照不同实施例示出和描述了本发明，本4页域技术人员 应该了解，在不脱离如所附权利要求所界定的本发明的精神及范围 的情况下，可在形式、细节、组成及纟喿作上做种种改变。
权利要求
1.一种包括多个微镜的可变焦距透镜，其中，所述微镜中的每一个被控制以改变所述透镜的焦距。
2. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的一个 平移自由度被控制。
3. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的一个 旋转自由度一皮控制。
4. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述孩i镜的一个 旋转自由度及一个平移自由度被控制。
5. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的两个 旋转自由度被控制。
6. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的两个 旋转自由度及一个平移自由度被控制。
7. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜被独立 地控制。
8. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜包括多 个分段电极，其中所述分段电极确定所述微镜的位置。
9. 根据权利要求11所述的可变焦距透镜，其中，所述电极线由 高电导率材料制造。
10. 根据权利要求12所述的可变焦距透镜，其中，所述电极线由 金属制造。
11. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，控制电路系统通 过使用微电子制造技术被构造在所述微镜之下。
12. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的反射 面基本上是平的。
13. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的反射 面具有一曲率。
14. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述揭L镜的曲率 被控制。
15. 才艮据权利要求17所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的曲 率由电热力控制。
16. 根据权利要求17所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的曲 率由静电力控制。
17. 4艮据4又利要求1所述的可变焦距透4竟，其中，所述賴:4竟具有扇 形形状。
18. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜具有六 角形形状。
19. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜具有矩 形形习犬。
20. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述孩吏镜具有正 方形形状。
21. 才艮据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述纟鼓4竟具有三 角形形状。
22. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜全部配 置于一平面中。
23. 4艮据片又利要求1所述的可变焦距透4竟，其中，所述孩M竟全部配 置于具有预定曲率的曲面中。
24. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜配置成 形成一个或多个同心圓以形成透4^:。
25. 4艮据斥又利要求27所述的可变焦距透4竟，其中，在所述每个同 心圓上的所述樣M竟由对应于所述同心圓的 一个或多个电才及进 行控制。
26. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，微镜配置成形成 一个或多个椭圆以形成透4竟。
27. 根据权利要求29所述的可变焦距透镜，其中，在同一椭圓上 的微镜由所述相同电极进行控制。
28. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜由静电 力马区动。
29. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中所述微镜由电磁力 驱动。
30. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中所述微镜由静电力 和电》兹力马区动。
31. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的表面 材料具有高反射性。
32. 根据权利要求34所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的表 面材料是金属。
33. 根据权利要求34所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的表 面材料包括涂有多层介电材料的铝。
34. 根据权利要求34所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的表 面材料包括涂有抗氧化剂的铝。
35. 根据权利要求34所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的表 面材料包括涂有多层介电材料的银。
36. 根据权利要求38所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的表 面材泮牛包括涂有抗氧化剂的4艮。
37. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的表面 材料包括金。
38. 根据权利要求42所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜的表 面材料包括涂有多层介电材料的金。
39. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，在所述微镜之下 设置有支持所述微镜及驱动元件的机械结构。
40. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述透镜是一 自 适应光学元件，其中，所述透镜补偿因一物体与其像间的介质 所导致的光相位误差。
41. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述透镜是一 自 适应光学元件，其中，所述透镜校正像差。
42. 冲艮据^又利要求1所述的可变焦距透4竟，其中，所述透4竟是一 自 适应光学元件，其中，所述透镜校正使所述像偏离近轴成像法 则的成像系统的缺陷。
43. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述透镜是一自 适应光学元件，其中，无须肉眼可见的枳4戒运动，即可通过所 述透镜使不位于所述光轴上的物体成像。
44. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述透镜是一 自 适应光学元件，其中，当所述物体不位于所述光轴上时，所述 透镜可通过个别控制所述微镜而校正像差。
45. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述透镜被控制 以分别满足红、绿及蓝(RGB)的各个波长的相同相位条件， 以获得彩色图像。
46. 4艮据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述透镜被控制 以满足红、绿、及蓝(RGB)中的一个波长的所述相同相位 条件，以获得彩色图像。
47. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，通过使用红光、 绿光、及蓝光波长的最小7>倍数作为所述相位条件的有效波 长，以满足彩色成像的相同相位条件。
48. 根据权利要求1所述的可变焦距透镜，其中，所述微镜不被控 制以满足彩色成^象的所述相同相位条件。
全文摘要
一种可变焦距透镜(121)，由具有旋转自由度和/或平移自由度的许多微镜(122)及多个驱动元件组成。关于透镜的操作方法，该驱动元件静电地和/或电磁地控制微镜(122)的位置。通过在微镜之下设置一支持微镜及驱动元件的机械结构，可增加可变焦距透镜的光学效率。通过独立控制各微镜，透镜(121)可校正像差。透镜(121)也可以具有期望的任意形状和/或大小。微镜(122)配置在一平面或具有一预定曲率的曲面中。确定微镜位置的电极可由高导电材料(优选地是金属)制造。微镜的表面材料是由诸如涂有多层介电材料或抗氧化剂的铝、银、及金的高反射性材料制成。
文档编号G02B26/10GK101099102SQ200580046112
公开日2008年1月2日 申请日期2005年11月8日 优先权日2004年11月8日
发明者白祥铉, 金泰县 申请人:立体播放有限公司;埃斯壮有限公司