用于光学图像稳定和聚焦调节的透镜配件
阅读：356发布：2020-05-08
专利汇可以提供用于光学图像稳定和聚焦调节的透镜配件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及可调节或可调谐的透镜配件，其中可 变形 的非 流体 透镜体夹在可弯曲的透镜盖和后窗之间以形成透镜。透镜配件具有 致动器 系统，该致动器系统具有可独立寻址的致动器，用于在沿光轴的方向上向透镜盖施加 力 以改变透镜的整体形状。致动器系统具有用于调节透镜的光功率的聚焦调节模式和其中使透镜的光轴倾斜的光学图像稳定模式。，下面是用于光学图像稳定和聚焦调节的透镜配件专利的具体信息内容。
1.一种光学透镜配件(1)，包括：
-框架(6)、可弯曲的透明透镜盖(4)和连接到所述框架的透明后窗(3)，诸如其中所述透镜盖和/或所述后窗具有非零的Sag；
-透明可变形的非流体透镜体(2)，其夹在所述透镜盖和所述后窗(3)之间，以形成具有光轴(5)和第一光功率的透镜；
-致动器系统(7、8)，用于向所述透镜盖施加力以改变所述透镜的整体形状，所述致动器系统包括一个或多个诸如至少三个可独立寻址的致动器(7、8)，每个致动器均连接至所述框架并且适于在至少基本上沿所述光轴(5)的方向上向所述透镜盖施加力；
其中所述致动器系统(7、8)具有以下聚焦调节模式：在该模式中所述一个或多个诸如所有致动器被寻址为在相同的方向上向所述透镜盖(4)施加力，以调节所述透镜的光功率/Sag；和/或
其中所述致动器系统(7、8)具有以下光学图像稳定模式：在该模式中所述一个或多个致动器中的每个被寻址为以沿所述透镜盖的边缘变化的方式向所述透镜盖(4)施加不同的力以倾斜所述透镜的光轴(5)，
其中所述透镜盖(4)在其周向区部上包括一个或多个加强件(24)，诸如环形加强件(23)，用于分布由在所述透镜盖(4)的较大区域上施加的力引起的所述光轴周围的应变和非对称变形，
其中所述致动器系统(7、8)被布置为相对于所述框架(6)移位所述透镜盖(4)的边沿的至少一部分，诸如全部。
2.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖和/或所述后窗具有非零的Sag。
3.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述致动器系统包括至少三个可独立寻址的致动器(7、8)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述致动器系统(7、8)具有以下聚焦调节模式：在该模式中所有致动器都被寻址为在相同的方向上向所述透镜盖(4)施加力，以调节所述透镜的光功率/Sag；并且
其中所述致动器系统(7、8)具有以下光学图像稳定模式：在该模式中致动器被寻址为以沿所述透镜盖的边缘变化的方式向所述透镜盖(4)施加不同的力以倾斜所述透镜的光轴(5)。
5.根据权利要求1所述的透镜配件(1)，其中，所述致动器系统(7、8)通过以下方式而能同时在所述聚焦调节模式和所述图像稳定模式下操作：寻址每个致动器以施加力，该力至少基本上是在这些模式中将施加的力的总和。
6.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，在所述聚焦调节模式下的致动器系统(7、8)能够将所述透镜的整体形状从其中所述透镜具有第一光功率的第一整体形状改变为其中所述透镜具有第二光功率的第二整体形状，并且所述第一光功率和所述第二光功率之间的差，光功率范围，为至少2屈光度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述一个或多个致动器(7、
8)定位在所述透镜体(2)旁边、在所述透镜盖(4)的周向区部和所述后窗(3)之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述一个或多个致动器(7、
8)每个涉及悬臂(14)，其第一端连接至所述框架(6)，并且第二端适于接合所述透镜盖(4)以施加所述力，并且其中每个悬臂包括压电材料层(15)，并且致动器的寻址涉及在所述压电材料上施加电压。
9.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，还包括中心构件(9、10、25、26)，所述中心构件定位在所述透镜体(2)内或附近并且在所述光轴上，当在朝着所述后窗(3)的方向上致动所述透镜盖时，所述中心构件致使所述透镜体提供来自所述透镜体的反作用力的径向变化，所述反作用力随着半径的增大而减小。
10.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，还包括机械止动件(21)，所述机械止动件(21)限制所述透镜盖(4)在至少基本上沿所述光轴的方向上的运动。
11.根据权利要求7所述的透镜配件(1)，其中，所述机械止动件(21)由所述框架(6)的部分形成，并且在所述透镜盖的周向区部上的一个或多个加强件(24)被定位成通过所述机械止动件接合。
12.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)和/或所述后窗(3)具有至少10μm、15μm或至少20μm的Sag。
13.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，还包括与所述透镜盖(4)相邻的第一光学止动件和与所述后窗(3)相邻的第二光学止动件，其中，所述第一光学止动件和所述第二光学止动件是不透明的并且限定了开口的圆周，所述圆周垂直于所述光轴并且与所述光轴同心，并且限定了所述透镜配件(1)的光学孔径。
14.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述后窗(3)用作所述移动电话相机的盖玻璃。
15.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)在其周向区部上包括环形加强件(23)，其用于分布由在薄膜的较大区域上施加的力引起的所述光轴周围的非对称变形和应变。
16.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)在其周向区部上包括一个或多个加强件，诸如环形加强件(23)，并且其中，每个连接到所述框架的至少三个可独立寻址的致动器(7、8)其每个连接到所述一个或多个加强件。
17.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)经由诸如排他地经由所述致动器系统(7、8)连接到所述框架。
18.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)在其周向区部上包括一个或多个加强件，诸如环形加强件(24)，并且其中所述透镜盖(4)经由诸如排他地经由所述致动器系统(7、8)和所述一个或多个加强件而连接到所述框架。
19.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述一个或多个可独立寻址的致动器(7、8)中的至少一个诸如全部与所述框架形成配件，诸如被粘合、或胶合、或焊接、或拧到、或栓接、或铆接到所述框架(6)。
20.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，如沿所述光轴的方向上观察到的，所述一个或多个可独立寻址的致动器(7、8)中的至少一个诸如全部具有矩形形状。
21.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜配件(1)包括塑料。
22.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)和/或所述后窗(3)包括塑料。
23.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中所述透镜配件(1)的固有光功率为非零，诸如至少0.1屈光度、诸如至少1屈光度、诸如至少2屈光度、诸如至少5屈光度、诸如至少10屈光度、诸如至少100屈光度。
24.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)和/或所述后窗(3)基本上不具有光功率诸如没有光功率，诸如小于1屈光度、诸如小于0.1屈光度、诸如0屈光度。
25.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)具有非零的Sag。
26.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述一个或多个可独立寻址的致动器(7、8)放置在所述透镜盖(4)或所述透镜盖的平面与所述后窗(3)或所述框架(6)的后部之间，诸如在所述透镜盖(4)的周向区部与所述后窗(3)或所述框架(6)的后部之间。
27.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述致动器系统(7、8)和所述透镜盖(4)布置成使得在所述聚焦调节模式下，所述致动器系统在致动时，间接地使所述透镜盖(4)变形。
28.根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1)，其中
-从所述悬臂与所述框架的连接点，且
-到所述悬臂与所述透镜盖的连接点(诸如经由加强件，诸如加强环)
所画的线，相对于
-从所述悬臂与所述框架的连接点，且
-到所述光轴
所画的线是不平行的。
29.一种光学装置，包括根据前述权利要求中任一项所述的透镜配件(1、30、60、32)。
30.一种光学装置，包括根据权利要求1-28中任一项所述的透镜配件(1、30、60、32)，其中，所述光学装置是相机、显微镜、双目镜或望远镜、一副眼镜或风镜、可穿戴显示器、紧凑型相机中的任何一个。
31.一种包括根据权利要求1-28中任一项所述的透镜配件(1)的移动电话相机，其中，所述后窗(3)用作所述移动电话相机的盖玻璃。
32.一种用于制造根据权利要求1-28中任一项所述的透镜配件(1)的方法，包括：
-提供框架(6)，
-提供至少一个致动器，诸如至少三个可独立寻址的致动器(7、8)，
-将所述至少一个致动器连接到所述框架(6)。
33.根据权利要求32所述的用于制造透镜配件(1)的方法，其中：
-提供至少一个致动器，诸如至少三个可独立寻址的致动器(7、8)，
包括提供与所述框架(6)分离的至少一个致动器。
34.根据权利要求1-28中任一项所述的透镜配件(1、30、60、32)用于下列一项或多项的用途：
-调节聚焦，诸如用于调节相机、显微镜、双目镜或望远镜、一副眼镜或风镜、可穿戴显示器、紧凑型相机中的任何一个的聚焦，
-倾斜光轴并可选地执行光学图像稳定，诸如倾斜光轴并执行相机、显微镜、双目镜或望远镜、一副眼镜或风镜、可穿戴显示器、紧凑型相机中的任何一个的光学图像稳定。
35.根据前述权利要求1-28中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖和/或所述后窗具有非零的Sag。
其中所述致动器系统包括至少三个可独立寻址的致动器(7、8)，
其中所述致动器系统(7、8)具有以下聚焦调节模式：在该模式中所有致动器都被寻址为在相同方向上向所述透镜盖(4)施加力以调节所述透镜的光功率/Sag；并且其中所述致动器系统(7、8)具有以下光学图像稳定模式：在该模式中所述致动器被寻址为以沿所述透镜盖的边缘变化的方式向所述透镜盖(4)施加不同的力以倾斜所述透镜的光轴(5)。
用于光学图像稳定和聚焦调节的透镜配件
技术领域
[0001] 本发明涉及用于诸如紧凑型相机的光学装置的可调节或可调谐的透镜系统，特别是用于辅助光学图像稳定和聚焦调节的可调节透镜系统。
背景技术
[0003] US 5,315,435提出了一种用于透射和折射光束以稳定图像的可变棱镜单元。该单元具有两块平板，其中两块平板之间有液体，其中一块平板被固定，并且致动器压在另一块平板上以产生将折射光束的光楔。可变棱镜单元不提供任何聚焦能力，并且图像形成和自动聚焦需要额外的光学元件。众所周知，将液体用于光学功能也是困难的，并且与用于例如移动电话的透镜的大量制造不兼容。
[0004] WO 2008/100153描述了一种具有图像稳定布置和自动聚焦能力的装置。该装置具有柔性透镜体，该柔性透镜体夹在涉及透明棱镜的可弯曲薄盖和其中心区域可弯曲以形成透镜的可弯曲薄盖之间。两个可弯曲薄盖都涉及可以使棱镜倾斜并调节透镜焦距的致动器。棱镜和透镜是独立操作的，并且因此该装置需要两组致动器-每侧的盖上一组-并且致动器是在盖上形成的压电致动器，这限制了光学孔径的大小或导致成本无效的解决方案，这是因为它将需要增加装置的尺寸。
发明内容
[0006] 发明内容本发明的目的是提供一种透镜，该透镜可以利用简单但有效的致动机构来致动。
[0007] 本发明的可替选的目的是提供一种透镜配件，该透镜配件是可调谐的并且可用于光学图像稳定(OIS)和聚焦调节(FA)。
[0008] 本发明的另一个可替选的目的是提供一种这样的透镜配件，其中在光学图像稳定和聚焦调节两者中使用相同的致动器集合和相同的透镜盖。
[0009] 本发明的另一个目的是提供这样的透镜配件，其成本有效并且使得更大的光学孔径成为可能。
[0010] 在第一方面，本发明提供了一种光学透镜配件(1)，其包括：
[0013] -致动器系统(7、8)，用于向所述透镜盖施加力以改变所述透镜的整体形状，所述致动器系统包括一个或多个(诸如至少三个)可独立寻址的致动器(7、8)，每个致动器均连接至所述框架并且适于在至少基本上沿所述光轴(5)的方向上向所述透镜盖施加力；
[0014] 其中所述致动器系统(7、8)具有聚焦调节模式，其中所述一个或多个(诸如所有)致动器被寻址为在相同的方向上向所述透镜盖(4)施加力，以调节所述透镜的光功率/Sag；和/或
[0015] 其中所述致动器系统(7、8)具有光学图像稳定模式，其中所述一个或多个致动器中的每个被寻址为以沿所述透镜盖的边缘变化的方式向所述透镜盖(4)施加不同的力以倾斜所述透镜的光轴(5)，
[0016] 其中所述透镜盖(4)在其周向区部上包括一个或多个加强件(24)，诸如环形加强件(23)，用于分布由在所述透镜盖(4)的较大区域上施加的力引起的所述光轴周围的非对称变形和应变，
[0017] 其中所述致动器系统(7、8)被布置为相对于所述框架(6)移位所述透镜盖(4)的边沿的至少一部分，诸如全部。
[0018] 本发明对于提供简单但有效的致动机构可以是有利的。例如，加强环可以使能应变的分布，并且透镜盖的边沿相对于框架的移位可以使能利用透镜体的作用-反作用力来使透镜盖成形和/或倾斜。可以采用单个致动器，可选地具有引导装置，该引导装置用于在从单个致动器(可能围绕光轴非旋转地)施加力时引导透镜盖。多个致动器可能有利于提供-诸如经由将它们分布在光轴周围-倾斜(在光学图像稳定模式下)和/或在光轴周围对称地施加力(在聚焦调节模式下)。
[0019] “加强件”可以被理解为相对于透镜盖(至少在其附接的部分处)增加透镜盖和加强件配件的刚性的元件，诸如其中加强件元件具有比透镜盖更高的刚性(诸如刚性可以定义为沿光轴的厚度乘以在沿光轴的方向上的杨氏模量)。加强件元件可以具有足够高的刚性，以使其基本上不变形，诸如在致动时不被致动系统变形。加强件可以是包围、诸如完全包围光轴的加强环。
[0020] “其周向区部”可以被理解为相对于光轴径向移位的透镜盖上的区域，诸如大于从光轴到透镜盖远离光轴的边沿的距离的50％。
[0021] 在第一可替选的方面，本发明提供了一种光学透镜配件，其包括：
[0022] -框架、可弯曲的透明透镜盖和连接到该框架的透明后窗，其中该透镜盖和/或后窗具有非零的Sag；
[0023] -透明可变形的非流体透镜体，其夹在透镜盖和后窗之间，以形成具有光轴和第一光功率的透镜；
[0024] -致动器系统，用于向透镜盖施加力以改变透镜的整体形状，该致动器系统包括至少三个可独立寻址的致动器，每个致动器均连接至框架并且适于在至少基本上沿着光轴的方向上向透镜盖施加力；
[0025] 其中致动器系统具有聚焦调节模式(以下也称为“聚焦模式”)，其中所有致动器都被寻址为在相同的方向上向透镜盖施加力，以调节透镜的光功率/Sag；并且[0026] 其中致动器系统具有光学图像稳定模式，其中致动器被寻址以沿透镜盖的边缘变化的方式向透镜盖施加不同的力以倾斜透镜的光轴。
[0027] 注意，方面和实施例可以与可替选的方面和实施例组合。
[0028] 在第二方面，本发明提供一种物镜模块，其包括根据第一方面的透镜配件。
[0030] 在下文中，将总结许多优选和/或可选的特征、元件、示例和实施方式。在适用的情况下，关于一个实施例或方面描述的特征或元件可以与其他实施例或方面组合或应用于其他实施例或方面。另外，由发明人实现的对本发明的潜在机构的解释是出于解释性目的而提出，并且不应在事后分析中用于推导本发明。
[0031] 在第四方面，本发明提供一种光学装置，例如相机、显微镜、双目镜或望远镜、一副眼镜或风镜、可穿戴显示器等，包括根据第一方面的透镜配件。透镜配件可以是光学装置中的额外组件，被包括在光学透镜堆叠的设计中，或者具有包括该透镜配件的透镜模块。
[0032] 在实施例中，提出了一种光学装置，其包括根据第一方面的透镜配件，其中该光学装置是相机、显微镜、双目镜或望远镜、一副眼镜或风镜、可穿戴显示器、紧凑型相机中的任何一个。
[0033] 在第五方面，本发明提供了一种用于制造根据第一方面的透镜配件的方法，所述方法包括：
[0034] -提供框架，
[0035] -提供至少一个致动器，诸如至少三个可独立寻址的致动器，
[0036] -将至少一个致动器连接到框架。
[0037] 可以理解，通过提供至少一个致动器并将所述至少一个致动器连接到框架，则在将致动器连接到框架之前，该致动器是诸如可操作致动器的致动器。这可以被认为不同于提供框架并且然后将材料沉积在框架上，其最终变为致动器，但在未连接至框架的任何时候都不是致动器。第五方面的优点可以是，其使能分开制造(单个)致动器。这样做的优点继而可以是，可以有效地制造这些分开制造的(单个)致动器，诸如在每个晶片上大量(高密度)制造。另一个可能的优点可能是透镜配件的其他部分没有暴露在用于制造致动器的制造条件下。例如，在致动器的制造期间可能需要高温，并且如果要在框架上制造致动器，则这可能无法在透镜配件中包括某些材料，例如塑料，但是通过增加(完成的，单个的)致动器，可能会使用这些材料。
[0038] 根据实施例，提出了一种方法，其中：
[0039] -提供至少一个致动器，诸如至少三个可独立寻址的致动器，
[0040] 包括提供与框架分离的至少一个致动器。
[0041] 在第六方面，本发明提供根据第一方面的透镜配件用于以下中的一项或多项：
[0042] -调节聚焦，诸如用于调节相机、显微镜、双目镜或望远镜、一副眼镜或风镜、可穿戴显示器、紧凑型相机中的任何一个的聚焦，
[0043] -倾斜光轴并可选地执行光学图像稳定，诸如倾斜光轴并执行相机、显微镜、双目镜或望远镜、一副眼镜或风镜、可穿戴显示器、紧凑型相机中的任何一个的光学图像稳定。
[0044] Sag在图1中示出并且被定义为透镜表面距其弦的高度，该Sag由下式给出：
[0045]
[0046] 其中R是(透镜盖中心区部的)曲率半径，并且D是等于孔径直径的弦长。给定的Sag不限于孔径直径或曲率半径的特定值，并且因此可适应不同尺寸和强度的透镜。在进一步的实施例中，优选的是，透镜盖和/或后窗的固有的非零Sag为至少10μm，诸如15μm或至少20μm。
[0047] Sag与光功率(OP)有关，该OP由下式给出：
[0048]
[0049] 其中，n是透镜体的折射率。在优选实施例中，第一光功率是至少5屈光度，诸如至少10屈光度，诸如至少20屈光度。
[0050] 透镜的固有Sag或光功率是有利的，这是因为大多数现有技术的小型可调节透镜具有零或不显着的固有光功率，因此在最大电压下提供可以为几屈光度的总光功率。因此，这样的透镜典型地必须与具有期望围绕其进行调节的光功率的标准透镜进行组合。这样的透镜使用可变形的透镜盖，该可变形的透镜盖在零伏时是平坦的或几乎平坦的。
[0051] 在实施例中，透镜配件的固有光功率为非零，诸如至少0.1屈光度、诸如至少1屈光度、诸如至少2屈光度、诸如至少5屈光度、诸如至少10屈光度、诸如至少100屈光度。在实施例中，透镜盖和/或后窗基本上不具有(诸如不具有)光功率，诸如小于1光功率、诸如小于0.1光功率、诸如0光功率(诸如其中，光功率是由透镜盖和/或后窗对折射透镜体进行成形而给出)。在实施例中，透镜盖具有非零的Sag。
[0052] 在聚焦调节模式下，通过调节Sag、光功率或焦距(这些是表征变化的不同方式)，使透镜的焦点沿光轴移动。这种聚焦调节通常用在自动聚焦(AF)系统中，在该系统中，响应于图像中聚焦的测量来调节聚焦。
[0053] 在优选实施例中，在聚焦模式下的致动器系统可以将透镜的整体形状从其中透镜具有第一光功率的第一整体形状改变为其中透镜具有第二光功率的第二整体形状，并且其中第一光功率和第二光功率之间的差(光功率范围)为至少2屈光度。
[0054] 在图像稳定模式下，透镜的光轴是倾斜的。当将透镜配件被包括在物镜模块中时，这种倾斜的结果本质上(对于小角度)是在图像传感器上形成的图像的小横向位移。通过诸如在第三方面的相机中提供指示相机移动的信号，该横向位移可以用于抵消相机的小移动，并且因此稳定图像。因此，在优选实施例中，OIS(光学图像稳定器)模式下的致动器系统响应于来自指示框架移动的运动传感器的信号来对致动器进行寻址。优选地，致动器系统可以以至少20Hz的频率使透镜的光轴倾斜至少+/-0.5°。
[0055] 由于相同的至少三个致动器将被用于聚焦调节和图像稳定，所以本发明提供的优点是，与由分离的致动器集合提供这些功能的现有技术解决方案相比而言，需要更少的致动器。类似地，由于相同的膜盖将用于聚焦调节和图像稳定，因此本发明优于使用分离的表面/组件来提供这些功能的现有技术解决方案。总体而言，这导致价格和复杂性降低(移动部件更少)，并且尺寸更小。
[0056] 在实施例中，透镜盖和/或后窗具有非零的Sag。
[0057] 在实施例中，致动器系统包括至少三个可独立寻址的致动器(7、8)。
[0058] 在实施例中，致动器系统(7、8)具有聚焦调节模式，其中所有致动器都被寻址为在相同的方向上向透镜盖(4)施加力，以调节透镜的光功率/Sag；并且
[0059] 其中致动器系统(7、8)具有光学图像稳定模式，其中致动器被寻址为以沿透镜盖的边缘变化的方式向透镜盖(4)施加不同的力以倾斜透镜的光轴(5)。
[0060] 在实施例中，透镜盖和/或后窗具有非零的Sag，
[0061] 致动器系统包括至少三个可独立寻址的致动器(7、8)，并且
[0062] 致动器系统(7、8)具有聚焦调节模式，其中所有致动器都被寻址为在相同的方向上向透镜盖(4)施加力，以调节透镜的光功率/Sag；并且
[0063] 致动器系统(7、8)具有光学图像稳定模式，其中致动器被寻址为以沿透镜盖的边缘变化的方式向透镜盖(4)施加不同的力，以倾斜透镜的光轴(5)。
[0064] 在优选的实施例中，致动器系统可以同时在聚焦模式和OIS模式下操作，这通过寻址每个致动器以施加以下力，该力至少基本上是在这些模式中将施加的力的总和。由于透镜盖变形可能不是致动器行程的线性函数，因此通过简单地增加在每种模式中将施加的力而引起的形状变化可能不会完全导致这些模式的组合效果。稍后将对此进行详细讨论。
[0065] 在优选的实施例中，致动器可以相对于透镜盖的“松弛(relaxed)”或“0伏”位置在至少基本上沿着光轴并且朝向后窗的第一方向上施加力(拉)和/或在至少基本上沿着光轴并且远离后窗的第二方向上施加力(推)。优选的实施方式取决于致动器的类型以及透镜体和透镜盖的特性。在优选的实施例中，致动器可以至少将透镜盖拉向后窗以改变其形状并压缩透镜体。这是有利的，这是因为与推不同，它不需要将透镜盖固定到透镜体。在另一个优选实施例中，致动器只能在相对于透镜盖的“松弛”或“0伏”位置在第一方向上施加力。这样的致动器可以提供更简单和更便宜的优点。可以同时拉和推的致动器可能是优选的，这是因为它们提供了更大的总行程以及因此更有效地使透镜盖变形的优点。
[0066] 透镜盖的不同部分被定义为：中心区部、周向区部和边缘；其中中心区部具有至少基本上球形的形状，并且周向区部是透镜盖的中心区部和边缘之间的部分。
[0067] 透镜盖可以是平坦的，或者可以预先成形为具有非零的Sag。透镜是可弯曲的，这意味着由于来自致动器的力和来自透镜体的反作用力，因此它具有一些灵活性来改变其形状。但是，它比透镜体坚硬。在预成形的透镜盖的实施例中，“预成形”是指透镜盖在组装到透镜配件中之前已经获得其形状。当与透镜体和后窗组装时，这种预成形的透镜盖优选地将具有钟形(凸形或凹形)，其中心区部具有球形或至少基本上球形形状，但是也可以是非球形形状，对应于普通透镜表面的形状。这在图2、图3A和图6中示出。当致动器系统未激活时，即透镜的“默认”、“固有”或“零伏”状态，应测量由透镜盖的预成形引起的非零Sag。
[0068] 典型的透镜盖材料可以是玻璃或塑料。对于玻璃，盖透镜优选地是厚度为5–50μm的薄膜，这种玻璃薄膜既柔软又坚固。对于塑料，优选地是具有良好光学性能的塑料(对于所有可见波长均具有均匀性和高透明度)，透镜盖的厚度优选地为20–500μm。
[0069] 在优选的实施例中，透镜盖在其周向区部上包括一个或多个加强件，用于分布由在薄膜的较大区域上施加的力引起的绕光轴的非对称变形和应变。当将要执行的操作没有预期的像差时，一个或多个加强件优选地是环绕整个中心区部的环。这是有利的，这是因为它确保了即使使用最少数量的致动器，周向区部也可以作为整体移动，并且是因为避免了局部变形。一个或多个加强件的一个作用可以是，在OIS模式下，使透镜盖倾斜，从而可以在不引入光功率变化的情况下挤压透镜体的一侧。在替选方案中，当人们故意想要产生更高阶的像散时，可以沿着周向区部在施加力时在由致动器接合的位置处放置多个弧形加强件。
[0070] 根据实施例，致动器系统布置成用于相对于框架移位透镜盖的边沿(诸如边缘)的至少一部分(诸如全部)。这样做的可能优点是，它不需要透镜盖的一些或全部变形，而如果将透镜盖的边沿(诸如边缘)固定到框架则是必要的。例如，如果将透镜盖的边沿固定至框架，则透镜盖的倾斜将迫使透镜盖变形，但是当致动器布置成使透镜盖的边沿相对于框架移位时(诸如其中透镜盖的边沿未固定到框架)，则这种变形是不必要的(这可能导致更节能的操作和/或允许更大范围的倾斜和/或聚焦)。
[0071] 根据实施例，透镜盖在其周向区部上包括一个或多个加强件，诸如环形加强件，并且其中每个连接至框架的至少三个可独立寻址的致动器每个连接至一个或多个加强件。这样做的可能优点可以是，致动器可以通过推/拉框架来经由一个或多个加强件在透镜盖上施加力。
[0072] 根据实施例，透镜盖经由(诸如独占地经由)致动器系统连接至框架。这样做的优点可以是，它有利于致动器可以控制透镜盖的位置和取向。
[0073] 根据实施例，透镜盖在其周向区部上包括一个或多个加强件，诸如环形加强件，并且其中透镜盖经由(诸如独占地经由)致动器系统和一个或多个加强件连接到框架。这样做的优点可以是，其有利于致动器可以控制透镜盖的位置和取向，并且致动器可以通过推/拉框架来经由一个或多个加强件在透镜盖上施加力。
[0074] 对于某些类型的相机，期望使相机更小，并且将透镜配件的所有元件紧密地包装在一起以减小透镜配件的整体尺寸将是有利的。因此，在另一优选实施例中，致动器在透镜盖的周向区部与后窗或框架的后部之间被放置于透镜体旁边。致动器仅在第一方向和第二方向上施加力、而不在横向于光轴的方向上施加力的特征使得它们特别适合于像这样的定位。
[0075] 在实施例中，一个或多个、诸如至少三个可独立寻址的致动器被放置在(诸如部分地或完全地被放置在)透镜盖或透镜盖(的边缘)的平面与后窗或框架的后部之间，诸如透镜盖(4)的周向区部与后窗或框架的后部之间。
[0076] 在优选实施例中，一个或多个致动器、诸如致动器每个都涉及悬臂，其第一端连接到框架，并且第二端适于接合透镜盖的周向区部以施加力。优选地，悬臂在与周向区部的接合点相切的方向上延伸。这是有利的，这是因为它允许将致动器紧密地包装在透镜盖周围或下方。通过弯曲或枢转悬臂，可以向上或向下推动周向区部。使用这样的悬臂是有利的，这是因为可以获得更大的行程长度。在优选的实施例中，悬臂包括压电材料层，并且致动器的寻址涉及在压电材料上施加电压。
[0077] 根据实施例，
[0078] -从悬臂与框架的连接点，且
[0079] -到悬臂与透镜盖的连接点(诸如经由加强件，诸如加强环)
[0080] 所画的线，相对于
[0081] -从悬臂与框架的连接点，且
[0082] -到光轴
[0083] 所画的线是不平行的，诸如呈现出至少1°、诸如至少5°、诸如5°-175°内、诸如10°-170°内、诸如20°-160°内、诸如30°-150°、诸如45°-135°内、诸如60°-120°内、诸如75°-105°内、诸如90°的最小角度。
[0084] 这是有利的，这是因为它允许将致动器紧密地包装在透镜盖周围或下方，诸如紧密地包装在透镜盖周围或下方，其中第一距离(从光轴到悬臂与透镜盖的连接点(诸如经由加强件，诸如加强环))和第二距离(从悬臂与透镜盖的连接点(诸如经由加强件，诸如加强环)到悬臂与框架的连接点)之和(诸如每个标量长度之和，不是矢量之和)大于第三距离(从光轴到悬臂与框架的连接点，诸如对应于以下的第三距离：与分别连接定义了第一距离和第二距离的端点的矢量相对应的矢量的矢量和)，诸如大于第三距离的101％、诸如大于105％、诸如大于110％、诸如大于125％、诸如大于142％、诸如大于150％、诸如大于200％。
对于紧凑的设计，这可以使能相对较大的行程。如果“连接点”(诸如，悬臂与框架的连接点或悬臂与透镜盖或加强环的连接点)在空间上延伸超出(数学上无限小)点，诸如如果连接点实际上是平面区域或甚至非平面区域，则所述“连接点”应理解为这样的区域的质心或几何平均值。
对于紧凑的设计，这可以使能相对较大的行程。如果“连接点”(诸如，悬臂与框架的连接点或悬臂与透镜盖或加强环的连接点)在空间上延伸超出(数学上无限小)点，诸如如果连接点实际上是平面区域或甚至非平面区域，则所述“连接点”应理解为这样的区域的质心或几何平均值。
[0087] 根据实施例，透镜配件(1)包括塑料。根据实施例，透镜盖(4)和/或后窗(3)包括塑料，诸如聚合物、诸如有机聚合物。
[0088] 根据实施例，当沿光轴方向观察时，一个或多个(诸如至少三个)可独立寻址的致动器(7、8)中的至少一个(诸如全部)具有矩形形状。这是有利的，这是因为存在用于创建致动器的有效方式，这是因为它给出了每个晶片的最大密度。
[0089] 优选地，另一种类型的致动器可以每个涉及线圈和磁体，并且致动器的寻址涉及通过线圈汲取电流。
[0090] 可变形的非流体透镜体优选地由弹性材料制成。由于透镜体是非流体的，因此不需要紧密的外壳来保持透镜体，并且没有泄漏的风险。在优选的实施例中，透镜体由软聚合物制成，该软聚合物可以包括许多不同的材料，诸如硅树脂、聚合物凝胶、交联或部分交联的聚合物的聚合物网络、以及可混溶的油或油的组合。使用软聚合物使得可以在聚合物与空气接触的地方制造透镜，因此在调节透镜的焦距时所需的力要小得多。这也简化了制造，这是因为即使不同的制造步骤位于不同的位置或设施中，聚合物也将保持在适当的位置。如上面提到的，它还可以提供可压缩气体的泄漏通道或气泡，以便减小调节透镜所需的力，并减小由环境中的温度和压力波动引起的应变。
[0091] 为了将透镜体保持在适当的位置，并且将其变形聚焦在透镜盖正好下方的区域，透镜配件优选地还包括适于限制透镜体与透镜盖相对的部分的形状变化的结构元件。这些结构元件优选地位于后窗上并与透镜体接触。
[0092] 为了从施加到透镜盖变形中的力产生更好的传送，并在致动时使像散最小化，期望即使在OIS模式下倾斜时，也始终将透镜盖保持在光轴的中心。由于这些原因，在优选实施例中，透镜配件可包括定位于透镜体内或附近并在光轴上的中心构件，当透镜盖在第二方向上致动时，该中心构件致使透镜体提供来自透镜体的反作用力的径向变化，该反作用力随着半径的增大而减小。这种径向变化可能是由于以下导致：
[0093] -透镜体刚度的变化，在这种情况下，中心构件可能是透镜体的一部分，其具有不同的材料参数(例如杨氏模量)；
[0094] -与定位于透镜体内并以光轴为中心的透镜体不同并比其坚硬的物体；
[0095] -由中心构件比透镜体更坚硬并且定位于透镜体下方以在透镜体面向后窗的末端压印中心对称的凹形而导致的透镜体厚度的径向变化。
[0096] 所有这些实施方式的效果是，当从上方推动时，透镜体的中心部分会感觉更硬，而透镜体的这个较硬的“核心”是枢轴点以及对透镜盖的中心区域的支撑。较硬的“核心”还意味着，在聚焦模式下，当致动器向下拉动透镜盖时，来自透镜体的径向变化的反作用力会改变透镜盖的Sag(以及因此光功率)，而不仅仅是垂直压缩透镜体而Sag不变。此外，它可以在OIS模式下帮助在透镜盖和透镜体的不同部分之间传送力。稍后将相对于附图描述中心构件的几种不同的实施例。在实施例中，中心构件可以在沿着光轴的方向上从后窗一些或全部延伸到透镜盖，诸如延伸此距离的至少50％、诸如至少75％、诸如至少90％、诸如100％。
[0097] 透镜盖附接到透镜体。为了确保当经历大的加速度时，透镜盖以及潜在的透镜体不会脱臼和/或破裂，透镜配件优选地进一步包括机械止动件，以限制透镜盖至少在第一方向和第二方向上的运动，并且优选地也位于与其垂直的平面中。这具有改善透镜配件的跌落测试性能的优点。
[0098] 机械止动件可以由框架的部分形成并且可以通过致动器工作。在透镜盖涉及一个或多个加强件的实施例中，一个或多个加强件优选地定位成与机械止动件接合。
[0099] 在优选的实施例中，与透镜体相对的后窗的表面具有非零的Sag(平面凹凸透镜形状或双凹凸透镜形状)以提供透镜的固有光功率。后窗优选地具有高光学质量，并且优选地由玻璃或如聚碳酸酯的常规光学塑料制成。后窗优选具有接近于透镜体的折射率的折射率，这是因为这消除了在后窗与透镜体之间包括抗反射涂层的需要。
[0100] 框架优选地是透镜配件的支撑结构，并且将透镜配件连接到物镜模块或相机的其余部分。框架可以是整体结构或不同部分的配件。后窗典型地以与框架不同的材料组成形成。后窗还可以提供框架的某些功能，并有效地成为框架的一部分，即，后窗还可以用作将致动器和机械接口锚定到透镜模块或相机其余部分的底部。
[0101] 后窗可形成用于涉及透镜配件的装置(诸如移动电话相机)的盖玻璃。这将通过减少眩光并提高透射率来减少层数并提高光学质量。后窗可以具有抗反射涂层(ARC)，并且还可以提供IR滤光功能，可能与透镜体的滤光性能结合。在另一个实施例中，后窗形成触摸屏的透明基板的一部分。此类触摸屏是许多电子装置(诸如移动电话、平板电脑、计算机显示器、GPS、媒体播放器、手表等)中的标准配置。此类触摸感应屏可能基于不同的触摸屏技术，诸如电阻系统、电容系统、表面声波系统、红外系统等，所有这些都在其底部涉及透明基板。
[0102] 在实施例中，提出了一种包括根据第一方面的透镜配件的移动电话相机，其中，后窗被用作移动电话相机的盖玻璃。
[0103] 根据一个方面，提出了根据第一方面的透镜配件用作移动电话的一部分，其中后窗用作移动电话相机的盖玻璃。
[0104] 在可替选的实施例中，在后窗与同透镜体相对的后窗一侧上的盖玻璃之间添加了额外的聚合物层。与现有技术的解决方案相比而言，这提供了在透射率和重影方面更紧凑和更好的优点，这是因为它涉及较少的空气/玻璃界面。它还消除了后窗上的AR涂层的需要。
[0105] 在优选的实施例中，透镜配件涉及光学孔径，该光学孔径的形式是邻近透镜盖的第一光学止动件和邻近后窗的第二光学止动件，其中第一光学止动件和第二光学止动件是不透明的并限定开口的圆周(典型地是圆形的，但也可以是其他形状)，该圆周垂直于光轴并与光轴同心，并限定了透镜配件的孔径。光学孔径的直径优选为至少1mm，诸如至少2mm或至少3mm或甚至至少4mm。第二光学止动件可以是例如通过打印在后窗的任一侧上形成的非透明材料层。
[0106] 在实施例中，提出了一种透镜配件，其中致动器系统和透镜盖被布置成使得在聚焦调节模式下，致动器系统在致动时，间接地使透镜盖变形。“间接”可以理解为，致动器系统相对于透镜盖布置，使得透镜盖的变形(在聚焦调节模式下)取决于第三元件，诸如透镜体和/或中心构件。
[0107] 本发明的第一、第二、第三、第四、第五和第六方面可以每个与任何其他方面组合。参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐明。
附图说明
[0109] 图1示出了根据本发明的透镜配件的各种设计参数。
[0110] 图2示出了根据本发明实施例的透镜配件的横截面视图。
[0111] 图3A和图3B示出了根据本发明的实施例的透镜配件的截面侧视图和俯视图。
[0112] 图4A-图4C示出了图3A和图3B中示出的实施例中的致动器的移动。
[0113] 图5是本发明各个方面的示意性概述。
[0114] 图6示出了透镜配件的横截面视图，其示出了根据本发明的实施例的多个优选特征和元件。
[0115] 图7示出了如何使用来自图3A和图3B中示出的实施例的致动器来实施机械止动件。
[0116] 图8示出了具有加强环的透镜盖。
[0117] 图9A-图9C示出了中心构件的不同实施例。
[0118] 图10A-图10D示出了根据本发明实施例的透镜配件的不同视图。
[0119] 图11示出了根据本发明实施例的具有额外的聚合物层和盖玻璃的透镜配件的横截面视图。
[0120] 图12示出了致动器的图。
具体实施方式
[0121] 由于大量的优选但可选的特征和元件，这些将相对于许多附图进行示出和描述，每个附图仅显示一些特征和元件，而没有一个附图显示所有可能的特征和元件。当没有明确暗示时，一起示出和描述了哪些特征和元件并不指示这些特征和元件彼此连接或相互依赖。
[0122] 在图2中，根据本发明的优选实施例的透镜配件1包括可变形的非流体透镜体2，其夹在后窗3和透明的柔性透镜盖4之间，以形成具有光轴5的透镜，该光轴5垂直于后窗的表面部分。透镜配件的各个组件由框架6保持在一起，框架6可以包括分离的部件，这些分离的部件还在配件中提供另一功能。例如，后窗3还可以用作其他组件的支撑，并且在这方面将是框架的一部分。此外，提供了致动器系统7、8，用于施加力以改变薄膜和透镜的整体形状。
[0123] 在图2的实施例中，致动器系统涉及附接至框架的线圈7和附接至透镜盖并可能延伸至线圈中但未附接至线圈的磁体或可磁化构件8。在此，致动器的寻址涉及通过线圈汲取电流以生成将力施加在磁体上的磁场。在这种设置中，在磁体或构件8以线圈的纵轴为中心并且平行于光轴的情况下，施加在透镜盖上的力将至少基本上沿光轴定向。
[0124] 图3A和图3B中示出了具有透镜配件30的另一个优选的致动器系统。在此，致动器由悬臂14提供，其相对端分别连接到框架6和透镜盖。悬臂可以弯曲或枢转，使得连接到盖构件的端部相对于框架向上/向下移动。悬臂可以在硅中形成并且可以通过在一侧或两侧上形成一层压电材料并在压电材料上施加电压来弯曲。通过使悬臂在与透镜盖连接所处的点相切的方向上延伸，可以使悬臂相对较长而不占用额外的空间。致动器越长，行程(与透镜盖的连接点移动的距离)就越长。可获得的行程不仅取决于悬臂(或压电致动器)的长度，还取决于压电薄膜下方的光束厚度。如果厚度太大，则行程很小，这是因为压电作用将太弱而无法使其弯曲太多。如果厚度太小，则行程也很小，这是因为悬臂不会为压电薄膜提供刚性支撑。图4A-图4C示出了在压电材料15上具有不同电压的悬臂14，以及由此产生的悬臂的弯曲和透镜盖4的形状变化。
[0125] 具有三个或更多个这样的悬臂允许它们同步工作以改变透镜的形状，从而产生了所期光学效果。在图2中，透镜盖4上方的虚线轮廓示出了在FA模式下的示例性(不按比例缩放)移动的效果，其中致动器全部被寻址为在相同方向上施加力以使周向区部向上移动。透镜盖的形状因此朝着更平坦的轮廓变化，从而导致了更长的焦距(更小的Sag和OP)。类似地，在图3A中，透镜盖4上方的虚线轮廓示出了OIS模式下的示例性移动(不按比例缩放)的效果，其中致动器被寻址为以沿透镜盖的边缘变化的方式在第一方向或第二方向上向透镜盖施加不同的力。从而改变透镜盖的形状以使光轴倾斜角度θ而焦距/Sag/OP基本不改变。
[0126] 上面描述的致动器7、8和14、15都可以定位于透镜盖和后窗之间，以便尽可能紧密地包装致动器，以减小透镜配件的整体尺寸。
[0127] 致动器系统可以包括用于控制致动器的电子处理器，即利用正确的信号对它们进行寻址，但是这也可以由用于物镜模块或相机的处理器来执行。图5示出了连接到透镜配件50上的致动器17的电子处理器16。处理器被编程为基于来自连接到框架6的2D或3D运动传感器18和接收由透镜透射的光的聚焦检测器19的输入来控制OIS和FA模式下的致动器。聚焦检测器可以是有源或无源的，诸如相位检测或对比度检测自动聚焦传感器。
[0128] 如前面提到的，通过增加在OIS模式和聚焦模式下施加的力所引起的形状变化可能不会严格地导致这些模式的组合效果。这是因为透镜盖的形状变化典型地不线性地取决于致动器的行程长度。考虑致动器的某一行程将圆周的一部分推或拉一定距离并导致透镜盖形状改变。是否整个圆周是否已经在任一方向上移位，此形状变化将有所不同。因此，简单地将在OIS和Focus模式下施加的力相加并不一定会导致这些力的独立组合效果。在不同模式下对致动器进行寻址的方式可能是校准例程的结果，在该例程中，使用物镜模块对定义良好的物体进行成像并驱动致动器，直到实现某些横向图像位移和图像聚焦/散焦模式为止。通过记录在例程期间致动器要处理的值，可以通过内插法和外插法计算用于任何所期位移或聚焦的值。可替选地，取决于致动器行程的透镜盖变形的非线性行为可以是已知的，由此可以应用用于为致动器增加力的算法。
[0129] 透镜盖可以被预成形以在其具有非零Sag的情况下将整体形状盖印到透镜上。在此，预成形薄膜的中心区部具有基本球形的形状以用作透镜表面，但是可以具有小的差异以校正各种光学像差。薄膜的预成形形式可以是钟形(图2、图3A、图6)、球形(未示出)或其他形状。在钟形薄膜的情况下，中心区部可以定义为位于曲线的拐点之内，这是因为外面的区域将具有凹形，并且因此不会有助于聚焦。
[0130] 透镜体可以具有与预成形薄膜的形状相对应的形状，使得将其邻接不会改变薄膜的形状。这可以通过在装配之前对透镜体进行预成形或通过在后窗和薄膜之间注入可塑材料来完成。在具体的实施例中，将液体反应混合物注入后窗和薄膜之间。然后将透镜在高温下放入炉中特定的时间，并且液体反应混合物转变为粘弹性非流体聚合物，其被成形为以预成形薄膜为形状，诸如成形为预成形薄膜的形状。
[0131] 透镜体是非流体的，并且因此优选地具有大于300Pa的弹性模量，从而避免了在正常操作中由于重力引起的变形。透镜体可以由交联或部分交联聚合物的聚合物网络和可混溶的油或油的组合形成，优选地产生折射率大于1.3的透镜体。
[0132] 如前面提到的，当透镜盖致动时，中心构件会引起来自镜透镜体的反作用力的径向变化，该径向变化可能是由于以下原因造成的：
[0133] -透镜体刚度的变化，其中中心构件是透镜体的一部分，其具有不同的材料参数(例如杨氏模量)。这在图2和图3A中示出，其中透镜体在光轴上并且沿着光轴具有中心构件9或10，该中心构件比透镜体的其余部分更坚硬但是具有相同的折射率。当致动器在其周向区部上推/拉时，该中心构件可以用作枢轴点并支撑透镜盖。中心构件9可以是不同的区部，其弹性模量相对于透镜体的其余部分具有台阶，如图2中示出的。可替选地，中心构件10可以形成在透镜体内以给出弹性模量中的径向梯度，如图3A中示出的。中心构件9和10可以通过液体反应混合物的不均匀硬化形成，以形成在材料参数上径向变化(诸如径向变化和/或径向改变地)的粘弹性非流体聚合物。
[0134] -与定位于透镜体内并以光轴为中心的透镜体不同并比其更坚硬的物体，如图9A和图9B中示出的。在图9A中，该构件是具有与透镜体相同或接近的折射率但较高的杨氏模量的材料的杆或柱。由于优选地将透镜盖附接到透镜体，所以中心构件可以比透镜体短，使得它不会穿过，如图9A中示出的。在图9B中，中心构件25是半径为r<形成的图像中几乎看不到物体，这是因为效果将仅仅是减少以比率(r/R) 收集以用于创建图像的光。因此，物体的折射率是无关紧要的，并且不必是透明的。
[0135] -由中心构件引起的透镜体厚度的径向变化，该中心构件定位成在透镜体的下端给予中心对称的凹形，这在图9C中示出。在此，后窗具有朝向透镜体的Sag，该Sag用于提供光功率，但是也用作中心构件26，导致了透镜体的厚度径向变化。
[0136] 如前面提到的，透镜配件可以包含机械止动件，以确保在经历较大的加速度时，盖构件以及潜在的透镜体不会脱臼和/或破裂。这种止动件的不同实现方式如图6和图7中示出的。
[0137] 在图6中，在透镜配件60的左侧，机械止动件21由框架的部分形成，该部分限制了透镜盖的周向部分在第一方向和第二方向上的移动。致动器未在此处示出。在透镜配件60的右侧，示出了以上关于图2描述的致动器7、8。在此，机械止动件21限制了构件8的移动，并且因此，通过其与盖构件的连接，也限制了盖构件的移动。图7示出了上面关于图3描述的盖构件和致动器14、15。在此，悬臂15具有延伸到框架6中的侵入物中的突起，从而为悬臂与透镜盖连接的端部提供机械止动件21。
[0138] 图6的左侧示出了透镜盖4上的加强件24。加强件可以增加机械止动件或致动器的接合点的强度，并将力分布在较大的区域上，或者它们可以用来增加这样的接合点之间的区部的刚性，以确保形状更连续地变化。图8示出了在透镜盖4的周向区部上的单个环形加强件23的优选实施例。加强件可以由金属或其他刚性材料制成以提供大的强度重量比。典型厚度可以是50–200μm。
[0139] 在实施例中，提供了一种透镜配件，其中，透镜盖4在其周向区部上包括一个或多个环形加强件23，用于分布由在透镜盖4的较大区域上施加的力引起的光轴周围的非对称变形和应变。
[0140] 在图2、图3A和图6(以及也在图9A-图9C和图11)中示出了形成在不同位置的不同孔径止动件11、12。孔径尺寸将典型地在1-6mm的范围内，并且止动件可以由任何黑色材料片或印刷的非透明材料制成。孔径止动件可以直接在后窗和/或透镜盖上，其厚度典型地在几微米到几十微米的范围内。
[0141] 为了将透镜体保持在适当的位置，并将形状的变化聚焦到透镜盖正好下方的区域，透镜配件可以被部分地包围，优选地还包括结构元件13(图2)，其适于限制透镜体与透镜盖相对的部分的形状变化。这些结构元件优选地位于后窗上并与透镜体接触，并且可以如图6和图9A-图9C中示出的由孔径止动件12提供。
[0142] 为了将透镜体保持在适当的位置，并将形状的变化聚焦到透镜盖正好下方的区域，透镜配件可以被部分地包围，并且优选地还包括(包围，诸如包围透镜体和光轴)结构元件13(图2)，其适于限制透镜体与透镜盖相对的部分的形状变化。这些结构元件优选地位于后窗上并与透镜体接触，并且可以如图6和图9A-图9C中的由孔径止动件12提供。
[0143] 在实施例中，透镜配件可以被布置为使得在与光轴正交的方向上在透镜体和框架之间存在非零距离。因此，透镜体可能不会充满由框架、后窗和透镜盖界定的整个腔体空间。实际上，这对于取消热补偿可能是有利的。
[0144] 透镜盖和/或后窗优选地涉及一个或多个层或涂层，诸如：
[0145] -防止潮湿的屏障层。
[0146] -防反射层。
[0147] -用于创建IR过滤的IR波长过滤层
[0148] 在图10A-图10D中示出了透镜配件的可能实施方式20，其中各个组件具有实际的相对尺寸。各种视图示出了先前描述中讨论的组件，并在此处进行了总结：
[0149] 20：透镜配件。
[0150] 2：透镜体。
[0151] 3：后窗，也是框架6的一部分。
[0152] 4：透镜盖。
[0153] 6：框架或框架部分。
[0154] 14：悬臂。
[0155] 23：加强环，具有用于悬臂的接合螺栓。
[0156] 27：加强环和透镜之间的密封和/或固定装置，诸如透镜盖(4)。
[0157] 28：柔性和/或光滑的垫子或铰链(诸如，铰链不一定是柔性和/或光滑的)，以确保当悬臂弯曲时，加强环不会绕光轴旋转。可以理解，垫子可能允许脱离，诸如在正常使用期间悬臂14和加强环23之间的脱离，而铰链可能不允许这种脱离(诸如在正常使用期间)。
[0158] 29：悬臂的支持件，其也是框架6的一部分。
[0159] 图10示出了致动器(悬臂14)连接到框架6，并且每个悬臂将框架6连接到加强环23，并且加强环23将致动器连接到透镜盖4。因此，透镜盖和加强环都没有牢固地连接到框架。透镜盖和加强环仅经由致动器连接到框架。然后，致动器系统的致动可以相对于框架移位透镜盖和加强环，诸如透镜盖的边缘或边沿。致动器经由加强环将力施加在透镜盖上。出于实际目的，可将加强环视为刚性的(诸如比透镜盖更刚性)，因此，致动系统不会直接使透镜盖变形，致动器系统仅会直接移动(上/下)透镜盖或透镜盖的侧面。但是，通过移动(上/下)透镜盖，透镜体会在透镜盖上施加力，这可以使透镜盖变形。致动器系统可以使透镜盖倾斜，而倾斜不一定会改变透镜体的光功率。在图10中，
[0160] -从悬臂到框架的连接点，以及
[0161] -到悬臂与透镜盖的连接点(诸如经由加强件，诸如加强环)
[0162] 所画的线相对于
[0163] -从悬臂到框架的连接点，以及
[0164] -到光轴
[0165] 所画的线是不平行的。
[0166] 当集成到装置中时
[0167] 如果将透镜配件集成到已经具有盖玻璃的装置中，则可能无法将后窗用作盖玻璃，并且需要一种将透镜配件与装置进行光学接口或集成的方法。图11示出了具有额外的聚合物层30和盖玻璃31的透镜配件32。在此，优选地是无源的额外的聚合物层30提供了没有任何空气/玻璃界面的柔性光学界面。
[0168] 图12示出了致动器的图，诸如图10中描绘的致动器14。致动器是矩形的。单位以毫米为单位给出。厚度“D”可以在1-1000微米内，诸如1微米、诸如10微米、诸如50微米、诸如100微米、诸如175微米、诸如200微米、诸如350微米、诸如750微米。根据示例，厚度“D”可以为175微米，在最大50V时偏转可以是双向偏转+/-125μm，最大偏转下的负载在10-40mN以内，电接触由适用于导线粘合的接触焊盘给出，环保包括要添加的钝化层，用于覆盖所有感光层，击穿电压为80V。
[0169] 下面提供可替选的实施例E1-E33：
[0170] E1、一种光学透镜配件，包括：
[0171] -框架、可弯曲的透明透镜盖和连接到所述框架的透明后窗，其中所述透镜盖和/或所述后窗具有非零的Sag；
[0172] -透明可变形的非流体透镜体，其夹在所述透镜盖和所述后窗之间，以形成具有光轴和第一光功率的透镜；
[0173] -致动器系统，用于向所述透镜盖施加力以改变所述透镜的整体形状，所述致动器系统包括至少三个可独立寻址的致动器，每个致动器均连接至所述框架并且适于在至少基本上沿所述光轴的方向上向所述透镜盖施加力；
[0174] 其中所述致动器系统具有聚焦调节模式，在该模式中所有致动器都被寻址为在相同的方向上向所述透镜盖施加力，以调节所述透镜的光功率/Sag；并且
[0175] 其中所述致动器系统具有光学图像稳定模式，在该模式中致动器被寻址为以沿所述透镜盖的边缘变化的方式向所述透镜盖施加不同的力以倾斜所述透镜的光轴。
[0176] E2、根据实施例E1所述的透镜配件，其中，所述致动器系统通过以下方式可以同时在所述聚焦调节模式和所述图像稳定模式下操作：寻址每个致动器以施加力，该力至少基本上是在这些模式中将施加的力的总和。
[0177] E3、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件，其中，在所述聚焦调节模式下的致动器系统可以将所述透镜的整体形状从其中所述透镜具有第一光功率的第一整体形状改变为其中所述透镜具有第二光功率的第二整体形状，并且所述第一光功率和所述第二光功率之间的差(光功率范围)为至少2屈光度。
[0178] E4、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件，其中，所述致动器定位在所述透镜体旁边、在所述透镜盖的周向区部和所述后窗之间。
[0179] E5、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件，其中，所述致动器每个涉及悬臂，其第一端连接至所述框架，并且第二端适于接合所述透镜盖以施加所述力，并且其中每个悬臂包括压电材料层，并且致动器的寻址涉及在所述压电材料上施加电压。
[0180] E6、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件，还包括中心构件，所述中心构件定位在所述透镜体内或附近并且在所述光轴上，当在朝着所述后窗的方向上致动所述透镜盖时，所述中心构件致使所述透镜体提供来自所述透镜体的反作用力的径向变化，所述反作用力随着半径的增大而减小。
[0181] E7、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件，还包括机械止动件，所述机械止动件限制所述透镜盖在至少基本上沿所述光轴的方向上的运动。
[0182] E8、根据实施例E7所述的透镜配件，其中，所述机械止动件由所述框架的部分形成，并且在所述透镜盖的周向区部上的一个或多个加强件被定位成通过所述机械止动件接合。
[0183] E9、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件，其中，所述透镜盖和/或所述后窗具有至少10μm、15μm或至少20μm的Sag。
[0184] E10、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件，还包括与所述透镜盖相邻的第一光学止动件和与所述后窗相邻的第二光学止动件，其中，所述第一光学止动件和所述第二光学止动件是不透明的并且限定了开口的圆周，所述圆周垂直于所述光轴并且与所述光轴同心，并且限定了所述透镜配件的光学孔径。
[0185] E11、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件，其中，所述后窗用作所述移动电话相机的盖玻璃。
[0186] E12、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件，其中，所述透镜盖在其周向区部上包括环形加强件，其用于分布由在薄膜的较大区域上施加的力引起的所述光轴周围的非对称变形和应变。
[0187] E13、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)在其周向区部上包括一个或多个环形加强件(23)，其用于分布由在透镜盖(4)的较大区域上施加的力引起的所述光轴周围的非对称变形和应变。
[0188] E14、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述致动器系统(7、8)被布置为相对于所述框架(6)移位所述透镜盖(4)的边沿的至少一部分，诸如全部。
[0189] E15、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)在其周向区部上包括一个或多个加强件，诸如环形加强件(24)，并且其中每个连接到所述框架的至少三个可独立寻址的致动器(7、8)中的每个连接到所述一个或多个加强件。
[0190] E16、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)经由(诸如排他地经由)所述致动器系统(7、8)连接至所述框架。
[0191] E17、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)在其周向区部上包括一个或多个加强件，诸如环形加强件(24)，并且其中所述透镜盖(4)经由(诸如排他地经由)所述致动器系统(7、8)和所述一个或多个加强件而连接到所述框架。
[0192] E18、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，至少三个可独立寻址的致动器(7、8)中的至少一个(诸如全部)与所述框架形成配件，诸如被粘合、或胶合、或焊接、或拧到、或栓接、或铆接到所述框架(6)。
[0193] E19、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，如在沿所述光轴的方向上观察到的，所述至少三个可独立寻址的致动器(7、8)中的至少一个(诸如全部)具有矩形形状。
[0194] E20、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜配件(1)包括塑料。
[0195] E21、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)和/或所述后窗(3)包括塑料。
[0196] E22、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜配件(1)的固有光功率为非零，诸如至少0.1屈光度、诸如至少1屈光度、诸如至少2屈光度、诸如至少5屈光度、诸如至少10屈光度、诸如至少100屈光度。
[0197] E23、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)和/或所述后窗(3)基本上不具有(诸如没有)光功率，诸如小于1屈光度、诸如小于0.1屈光度、诸如0屈光度。
[0198] E24、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述透镜盖(4)具有非零的Sag。
[0199] E25、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述至少三个可独立寻址的致动器(7、8)放置在所述透镜盖(4)或所述透镜盖的平面与所述后窗(3)或所述框架(6)的后部之间，诸如在所述透镜盖(4)的周向区部与所述后窗(3)或所述框架(6)的后部之间。
[0200] E26、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中，所述致动器系统(7、8)和所述透镜盖(4)布置成使得在所述聚焦调节模式下，所述致动器系统在致动时，间接地使所述透镜盖(4)变形。
[0201] E27、根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1)，其中
[0202] -从所述悬臂与所述框架的连接点，以及
[0203] -到所述悬臂与所述透镜盖的连接点(诸如经由加强件，诸如加强环)[0204] 所画的线，相对于
[0205] -从所述悬臂与所述框架的连接点，以及
[0206] -到所述光轴
[0207] 所画的线是不平行的。
[0208] E28、一种光学装置，包括根据前述实施例中任一项所述的透镜配件(1、30、60、32)。
[0209] E29、一种光学装置，包括根据实施例E1-E27中任一项所述的透镜配件(1、30、60、32)，其中，所述光学装置是相机、显微镜、双目镜或望远镜、一副眼镜或风镜、可穿戴显示器、紧凑型相机中的任何一个。
[0210] E30、一种包括根据实施例E1-E27中任一项所述的透镜配件(1)的移动电话相机，其中，所述后窗(3)用作所述移动电话相机的盖玻璃。
[0211] E31、一种用于制造根据实施例E1-E27中任一项所述的透镜配件(1)的方法，包括：
[0212] -提供框架(6)，
[0213] -提供至少一个致动器，诸如至少三个可独立寻址的致动器(7、8)，[0214] -将所述至少一个致动器连接到所述框架(6)。
[0215] E32、根据实施例E31所述的透镜配件(1)的制造方法，其中：
[0216] -提供至少一个致动器，诸如至少三个可独立寻址的致动器(7、8)，[0217] 包括提供与所述框架(6)分离的至少一个致动器。
[0218] E33、根据实施例E1-E27中任一项所述的透镜配件(1、30、60、32)用于以下中的一项或多项的用途：
[0219] -调节聚焦，诸如用于调节相机、显微镜、双目镜或望远镜、一副眼镜或风镜、可穿戴显示器、紧凑型相机中的任何一个的聚焦，
[0220] -倾斜光轴并可选地执行光学图像稳定，诸如倾斜光轴并执行相机、显微镜、双目镜或望远镜、一副眼镜或风镜、可穿戴显示器、紧凑型相机中的任何一个的光学图像稳定。
[0221] 对于以上实施例E1-E33，可以理解的是，对前述“实施例”的引用可以指实施例E1-E33中的前述实施例。
[0222] 尽管已经结合特定实施例描述了本发明，但是不应该将其解释为以任何方式限于所提供的示例。本发明的范围由所附权利要求集阐述。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。此外，提及诸如“一”或“一个”等的引用不应被解释为排除多个。权利要求中关于附图中指示出的元件的附图标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，可以有利地组合在不同权利要求中提及的独立特征，并且在不同的权利要求中提及这些特征并不排除特征的组合是不可能和有利的。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 对注视点渲染系统中的粒子和模拟模型的优化的延迟照明和中心凹调适 | 2020-05-12 | 369 |
| 一种便携式多胞胎心电监测仪及其监测方法 | 2020-05-08 | 785 |
| 一种双目体视集成图像处理系统 | 2020-05-11 | 617 |
| 一种用于飞机训练的头盔显示器 | 2020-05-11 | 519 |
| 用于评估和减少显示的彩色图像的近视可能性的方法和系统 | 2020-05-08 | 52 |
| 广告信息推送方法、系统、服务器及车辆 | 2020-05-11 | 18 |
| 用于改进眼科成像的系统和方法 | 2020-05-11 | 264 |
| 近眼中央凹显示器 | 2020-05-12 | 616 |
| 基于眼睛跟踪和生理测量而生成和显示360度视频的方法和装置 | 2020-05-08 | 509 |
| 基于全息波导的近眼显示器 | 2020-05-08 | 309 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈