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特别是包括自动聚焦、图像稳定和超分辨率的光学设备,特别是摄像机

阅读:624发布:2022-03-30

专利汇可以提供特别是包括自动聚焦、图像稳定和超分辨率的光学设备,特别是摄像机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及光学设备(1),包括:透明且可弹性膨胀的膜(10);面向膜(10)的光学元件(20);壁构件(300),其中光学元件(20)和膜(10)连接到壁构件(300),使得形成具有容积(V)的容器(2);驻留在所述容积(V)中的 流体 (F);以及透镜成形部件(11),该透镜成形部件与膜(10) 接触 ,以用于限定膜(10)的 曲率 可调节区域(10c),该区域(10c)面向所述光学元件(20);以及周向透镜镜筒(50),该周向透镜镜筒围成开口(50c),在该开口中布置有由透镜镜筒(50)保持的至少一个刚性透镜(51);以及 致动器 装置(40),该致动器装置被设计成使光学元件(20)在轴向方向(A)上相对于透镜成形部件(11)移动,该轴向方向(A)被定向成垂直于透镜成形部件(11)延伸所沿着的平面,或者该致动器装置被设计成使透镜成形部件(11)在轴向方向(A)上相对于光学元件(20)移动,该轴向方向(A)被定向成垂直于刚性透镜(51)延伸所沿着的平面,以便调节驻留在容积(V)内部的流体(F)的压 力 并且进而调节所述区域(10c)的曲率。,下面是特别是包括自动聚焦、图像稳定和超分辨率的光学设备,特别是摄像机专利的具体信息内容。

1.光学设备(1),包括:
-透明且能弹性膨胀的膜(10),
-光学元件(20),所述光学元件面向所述膜(10),
-壁构件(300),其中,所述光学元件(20)和所述膜(10)连接到所述壁构件(300),使得形成具有容积(V)的容器(2),
-流体(F),所述流体驻留在所述容积(V)中,以及
-透镜成形部件(11),所述透镜成形部件与所述膜(10)接触,以用于限定所述膜(10)的曲率可调节区域(10c),所述区域(10c)面向所述光学元件(20),以及
-周向透镜镜筒(50),所述周向透镜镜筒围成开口(50c),在所述开口中布置有由所述透镜镜筒(50)保持的至少一个刚性透镜(51),以及
-致动器装置(40),所述致动器装置被设计成:
使所述光学元件(20)在轴向方向(A)上相对于所述透镜成形部件(11)移动,所述轴向方向(A)被定向成垂直于所述透镜成形部件(11)延伸所沿着的平面,或者使所述透镜成形部件(11)在轴向方向(A)上相对于所述光学元件(20)移动,所述轴向方向(A)被定向成垂直于所述刚性透镜(51)延伸所沿着的平面,
以便调节驻留在所述容积(V)内部的所述流体(F)的压并且进而调节所述区域(10c)的曲率。
2.根据权利要求1所述的光学设备,其特征在于,所述光学设备(1)被设计成下述中的至少一种:
-使所述光学元件(20)相对于所述透镜成形部件(11)延伸所沿着的所述平面倾斜,特别是以便将所述容积(V)形成为棱镜,特别是用于提供光学图像稳定,
-使所述透镜成形部件(11)相对于所述刚性透镜(51)延伸所沿着的所述平面倾斜,特别是以便将所述容积(V)形成为棱镜,特别是用于提供光学图像稳定,
-使所述容器(2)相对于所述透镜镜筒(50)平行于所述透镜成形部件(11)延伸所沿着的所述平面移动,特别是用于提供光学图像稳定,
-使所述透镜成形部件(11)相对于所述透镜镜筒(50)和/或相对于所述容器(2)平行于所述刚性透镜(51)延伸所沿着的所述平面移动,特别是用于提供光学图像稳定,-使所述透镜镜筒(50)与所述容器(2)一起移动,特别是用于提供光学图像稳定,特别是平行于所述光学设备(1)的图像传感器(52)移动,其中,所述透镜镜筒(50)布置在所述图像传感器(52)的前方,
-使所述透镜镜筒(50)与所述容器(2)一起倾斜,特别是用于提供光学图像稳定,特别是相对于所述光学设备(1)的图像传感器(52)倾斜,其中,所述透镜镜筒(50)布置在所述图像传感器(52)的前方。
3.根据权利要求1或2所述的光学设备,其特征在于,所述致动器装置(40)被设计成:使所述光学元件(20)相对于所述平面倾斜,特别是以便将所述容积(V)形成为棱镜,以用于使穿过所述容积(V)的光偏转。
4.根据权利要求1或2所述的光学设备,其特征在于,所述致动器装置(40)被设计成:使所述透镜成形部件(11)相对于所述刚性透镜(51)延伸所沿着的所述平面倾斜,特别是以便将所述容积(V)形成为棱镜,以用于使穿过所述容积(V)的光偏转。
5.根据权利要求1或2所述的光学设备,其特征在于,所述致动器装置(40)被设计成:使所述容器(2)相对于所述透镜镜筒(50)平行于所述平面移动,特别是用于使穿过所述容积(V)的光偏转。
6.根据权利要求1或2所述的光学设备,其特征在于,所述致动器装置(40)被设计成:使所述透镜成形部件(11)相对于所述透镜镜筒(50)和/或相对于所述容器(2)平行于所述刚性透镜(51)延伸所沿着的所述平面移动,特别是用于使穿过所述容积(V)的光偏转。
7.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜成形部件(11)连接到所述周向透镜镜筒(50)。
8.根据权利要求7所述的光学设备,其特征在于,所述致动器装置(40)被设计成:使所述透镜镜筒(50)在所述轴向方向(A)上移动,以用于使所述透镜成形部件(11)在所述轴向方向(A)上移动。
9.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜成形部件(11)被等离子结合到所述膜(10)。
10.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜成形部件(11)与所述透镜镜筒(50)一体地形成,并且所述透镜成形部件形成所述透镜镜筒(50)的面部侧(50b)的一部分或者从所述透镜镜筒的面部侧(50b)突出,其中特别地,所述透镜成形部件(11)连接到所述膜(10)。
11.根据权利要求1至9中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜成形部件(11)由连接到所述透镜镜筒(50)的面部侧(50b)的周向构件(11)特别是周向材料层(11)形成,其中特别地,所述周向构件(11)连接到所述膜(10)。
12.根据权利要求11所述的光学设备,其特征在于,所述透镜成形部件(11)是模具插入件,所述模具插入件嵌入所述透镜镜筒的所述面部侧的凹部中。
13.根据权利要求11所述的光学设备,其特征在于,所述透镜成形部件(11)用胶合物(116)胶合到所述透镜镜筒(50),以便将所述透镜成形部件(11)连接到所述透镜镜筒(50)。
14.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜镜筒(50)包括从所述透镜镜筒(50)的面部侧(50b)突出的突出部(110),所述突出部(110)被配置成当所述透镜成形部件(11)与所述突出部(110)以形状配合的方式接合时使所述透镜成形部件(11)相对于所述透镜镜筒(50)居中。
15.根据权利要求14所述的光学设备,其特征在于,所述透镜成形部件(11)被配置成环绕所述突出部(110)。
16.根据权利要求14所述的光学设备,其特征在于,所述突出部(110)被配置成环绕所述透镜成形部件(11)。
17.根据权利要求14至16中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜镜筒(50)的所述面部侧(50b)包括至少一个凹部(111),所述至少一个凹部形成所述突出部(110)的不连续性,使得空气能够从所述透镜镜筒(50)的外部穿过所述凹部(111)进入与所述膜(10)相邻并被所述透镜成形部件(11)围绕的区域(R)中。
18.根据权利要求14至16中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜镜筒(50)包括至少一个通道(112),所述至少一个通道在所述突出部(110)下方延伸,并且特别地在所述透镜镜筒(50)的所述面部侧(50b)下方延伸,使得空气能够从所述透镜镜筒(50)的外部穿过所述至少一个通道(112)进入与所述膜(10)相邻并被所述透镜成形部件(11)围绕的区域(R)中。
19.根据权利要求14至16中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜镜筒50包括至少一个通道(113),使得空气能够从所述透镜镜筒(50)的外部穿过所述至少一个通道(113)进入与所述膜(10)相邻并被所述透镜成形部件(11)围绕的区域(R)中,其中特别地,所述至少一个通道(113)包括第一区段(113a)以及与所述第一区段(113a)流体连通的第二区段(113b),所述第一区段在所述透镜镜筒(50)的径向方向上从所述透镜镜筒(50)的横向外侧(50a)延伸到所述透镜镜筒(50)中,并且所述第二区段(113b)平行于所述透镜镜筒(50)的光轴延伸并通向所述透镜镜筒(50)的面部侧(50b)。
20.根据权利要求13或者根据引用权利要求13时的权利要求14至19中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜镜筒(50)在所述透镜镜筒(50)的面部侧(50b)上包括至少一个胶合物袋体(115),以用于接收所述胶合物(116),其中所述至少一个胶合物袋体(115)布置在所述透镜成形部件(11)下方。
21.根据权利要求15和20所述的光学设备,其特征在于,所述至少一个胶合物袋体(115)在所述透镜镜筒(50)的径向方向上与所述突出部(110)相比进一步向外延伸。
22.根据权利要求16和20所述的光学设备,其特征在于,所述至少一个胶合物袋体(115)在所述透镜镜筒(50)的径向方向上与所述突出部(110)相比进一步向内延伸。
23.根据权利要求16、20或22中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述至少一个胶合物袋体(115)在所述突出部(110)下方延伸。并且特别地通向所述透镜镜筒(50)的横向外侧(50a),使得能够从所述横向外侧(50a)接近至少一个胶合物袋体(115),以用于将所述胶合物(116)施加到所述至少一个胶合物袋体(115)。
24.根据权利要求20所述的光学设备,其特征在于,所述至少一个胶合物袋体(115)包括伸长的弯曲形状。
25.根据权利要求20、22或24中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜镜筒(50)包括至少一个通孔(117),所述通孔(117)沿着所述透镜镜筒(50)的光轴延伸并且通向所述至少一个胶合物袋体(115),使得所述胶合物(116)能够经由所述通孔(117)施加到所述至少一个胶合物袋体(115)。
26.根据权利要求13或者根据引用权利要求13时的权利要求14至19中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述胶合物(116)是双面胶带(118),所述双面胶带布置在所述透镜镜筒(50)的面部侧(50b)上、位于所述透镜镜筒(50)的面部侧(50b)与所述透镜成形部件(11)之间。
27.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述容器(2)布置在所述透镜镜筒(50)的外部、位于所述透镜镜筒(50)的前方。
28.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述容器(2)经由所述膜(10)被支撑在所述透镜成形部件(11)上。
29.根据权利要求1至9中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述容器(2)至少部分地特别是完全地布置在所述透镜镜筒(50)的所述开口(50c)中。
30.根据权利要求29所述的光学设备,其特征在于,所述光学元件(20)形成所述透镜镜筒(50)的最顶部刚性透镜。
31.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学设备(1)包括围绕所述透镜镜筒(50)的壳体(60)。
32.根据权利要求31所述的光学设备,其特征在于,所述壳体(60)包括凹部(66),所述凹部被配置用于以形状配合的方式接收所述透镜镜筒(50),其中特别地,所述凹部(66)还被配置成在将所述透镜镜筒(50)安装到所述壳体(60)中时引导所述透镜镜筒(50)。
33.根据权利要求31或32所述的光学设备,其特征在于,所述壁构件(300)经由至少一个弹簧构件(302)连接到所述壳体(60),使得所述壁构件(300)弹性地耦接到所述壳体(60),使得当所述壁构件(300)被移出搁置位置时,在所述壁构件(300)上施加有恢复力。
34.根据权利要求32或33所述的光学设备,其特征在于,所述凹部(66)包括内螺纹(66f),所述内螺纹被配置成与所述透镜镜筒(50)的外螺纹(50f)接合,以用于调节所述透镜镜筒(50)到所述光学设备(1)的图像传感器(52)的距离。
35.根据权利要求32或34所述的光学设备,其特征在于,所述凹部(66)包括周向梯级(66a),所述周向梯级形成止挡部,以用于使所述透镜镜筒(50)相对于所述光学设备(1)的图像传感器(52)处于适当位置。
36.根据权利要求1至9、27、29至35中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜成形部件(11)连接到透镜成形部件承载件(310),其中,所述透镜成形部件承载件(310)包括连接到所述透镜成形部件(11)的腿部(311),其中,相应的腿部(311)从所述透镜成形部件(11)起穿过形成在所述透镜镜筒(50)中的关联的槽(53)向外延伸。
37.根据权利要求36所述的光学设备,其特征在于,所述相应的腿部(311)连接到用于保持所述致动器装置(40)的磁体(42)或线圈或其他部件的关联的保持构件(312),其中,相应的保持构件(312)布置在所述透镜镜筒(50)的外部。
38.根据权利要求36或37所述的光学设备,其特征在于,所述相应的腿部(311)包括第一区段(311a)和第二区段(311b),所述第一区段延伸穿过所述槽(53),所述第二区段连接到所述第一区段(311a)并以相对于所述第一区段(311a)呈一度的方式延伸,并且其中,所述第二区段(311b)在所述透镜镜筒(50)的外部沿着所述透镜镜筒(50)的横向外侧(50a)以及沿着或平行于所述透镜镜筒(50)的光轴延伸。
39.根据权利要求36至38中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述透镜成形部件承载件(310)包括弹簧构件(314),其中,相应的弹簧构件(314)连接到所述透镜成形部件承载件(310)的关联的腿部(311),其中,所述弹簧构件(314)被配置成使所述透镜成形部件(11)相对于所述透镜镜筒(50)居中。
40.根据权利要求36至39中的一项所述的光学设备,其特征在于,相应的槽(53)被形成为进入所述透镜镜筒(50)的底部(50d)中,所述底部(50d)背离所述容器(2),其中特别地,所述相应的槽(53)沿着所述透镜镜筒(50)的光轴延伸。
41.根据权利要求40所述的光学设备,其特征在于,所述容器(2)从所述透镜镜筒(50)的所述底部(50d)插入所述开口(50c)中并且通过所述透镜镜筒(50)的内部的周向表面区域(54)居中,其中,所述容器(2)以形状配合的方式与所述表面区域(54)接合。
42.根据权利要求39以及根据权利要求40或41所述的光学设备,其特征在于,所述透镜成形部件承载件(310)与所述透镜成形部件(11)一起从所述透镜镜筒(50)的所述底部(50d)插入所述开口(50c)中,其中,每个弹簧构件(314)在所述透镜镜筒(50)的内部的关联的表面区域(55)上都布置有端部区段(314a),以便使所述透镜成形部件(11)相对于所述透镜镜筒50居中。
43.根据权利要求36至39中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述相应的槽(53)被形成为进入所述透镜镜筒(50)的面部侧(50b)中,所述面部侧(50b)背离所述光学设备(1)的图像传感器(52),其中特别地,所述相应的槽(53)沿着所述透镜镜筒(50)的光轴延伸。
44.根据权利要求43所述的光学设备,其特征在于,所述容器(2)与所述透镜成形部件(11)和所述透镜成形部件承载件(310)一起插入单独的透镜镜筒顶部部件(58)中以形成一子组件,所述子组件从所述面部侧(50b)插入所述透镜镜筒(50)中,使得所述容器(2)和所述透镜成形部件(11)相对于所述透镜镜筒(50)居中,并且所述相应的腿部(311)布置在其关联的槽(53)中。
45.根据权利要求43所述的光学设备,其特征在于,所述透镜成形部件承载件(310)与所述透镜成形部件(11)一起从所述透镜镜筒(50)的面部侧(50b)插入所述透镜镜筒(50)的开口(50c)中,其中,每个弹簧构件(314)在所述透镜镜筒(50)的内部的关联的表面区域(56)上或在相邻的塑料透镜上布置有端部区段(314a),以便使所述透镜成形部件(11)相对于所述透镜镜筒(50)或所述相邻的塑料透镜居中。
46.根据权利要求43或45所述的光学设备,其特征在于,所述容器(2)从所述透镜镜筒(50)的所述面部侧(50b)插入所述开口(50c)中,并且通过所述透镜镜筒(50)的内部的周向表面区域(57)居中,其中所述容器(2)以形状配合的方式与所述表面区域(57)接合。
47.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述致动器装置(40)包括:一个或多个导电线圈(41),特别是三个或四个线圈(41);以及至少一个磁体(42);其中,每个线圈(41)都面向所述至少一个磁体(42),并且其中,每个线圈(41)都被配置成与所述至少一个磁体(42)相互作用,使得当电流被施加到线圈(41)时,相应的线圈(41)和所述至少一个磁体(42)相对于彼此根据所述相应的线圈(41)中的电流的方向进行移动。
48.根据权利要求1至46中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述致动器装置(40)包括:一个或多个导电线圈(41),特别是三个或四个线圈(41);以及对应数量的磁体(42);
其中,每个磁体(42)恰好与所述线圈(41)中的一个线圈关联,其中,每个线圈(41)都面向其关联的磁体(42),并且其中,每个线圈(41)都被配置成与其关联的磁体(42)相互作用,使得当电流被施加到线圈(41)时,相应的线圈(41)和其关联的磁体(42)相对于彼此根据所述相应的线圈(41)中的电流的方向进行移动。
49.根据权利要求1至46中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述致动器装置(40)包括一个或多个导电线圈(41),特别是三个或四个线圈(41),其中,每个线圈(41)都围绕关联的磁体(42),并且其中,每个线圈(41)都被配置成与所述关联的磁体(42)相互作用,使得当电流被施加到线圈(41)时,取决于相应的线圈(41)中的电流的方向,所述相应的线圈(41)和所述关联的磁体(42)相互吸引或相互排斥。
50.根据权利要求47至49中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述相应的线圈(41)包括绕线圈轴线(A")卷绕的导体(410),所述线圈轴线垂直于所述平面或所述光学元件(20)延展。
51.根据权利要求31以及根据权利要求47至50中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述至少一个磁体(42)或所述多个磁体(42)布置在所述壳体上,并且所述线圈(41)连接到所述壁构件(300)。
52.根据权利要求31以及根据权利要求47至50中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述至少一个磁体(42)或所述多个磁体(42)连接到所述壁构件(300),并且所述线圈(41)布置在所述壳体(60)上。
53.根据权利要求33以及根据权利要求47至50中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述壁构件(300)被形成为包括所述至少一个弹簧构件(302)作为组成部分的电路板,其中,所述线圈(41)被集成到所述电路板(300)中。
54.根据权利要求33或根据引用权利要求33时的权利要求47至49中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述壳体(60)包括用于支撑框架构件(303)的间隔件元件(61),所述至少一个弹簧构件(302)连接到所述框架构件,其中,所述间隔件元件(61)被配置成随着温度升高在所述轴向方向(A)上膨胀,以用于补偿由于所述流体(F)随温度的膨胀而导致的所述容积(V)的温度诱导的增加。
55.根据权利要求37和48所述的光学设备,其特征在于,每个磁体(42)连接到关联的保持构件(312),并且其中,所述多个导电线圈(41)布置在所述壳体(60)上,其中特别地,所述多个导电线圈(41)布置在特别是呈电路板(44)形式的线圈支撑件(44)上,所述线圈支撑件布置在所述壳体(60)上,并且其中特别地,所述线圈支撑件(44)包括与所述壳体(60)的所述凹部(66)对准的通孔(44a)。
56.根据权利要求47至55中的一项所述的光学设备,其特征在于,每个线圈(41)都是下述中之一或者包括下述中之一:空气线圈(41)、平面线圈(41aa)或PCB线圈(41aa)。
57.根据权利要求55所述的光学设备,其特征在于,所述线圈支撑件(44)包括多个片材(440),所述多个片材折叠在彼此之上,使得所述线圈支撑件(44)包括所述片材(440)的堆叠体,其中,每个片材都包括多个平面线圈(41aa),使得所述片材(440)的堆叠体形成所述多个导电线圈(41)。
58.根据权利要求1至46中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述致动器装置(40)包括:布置在所述壳体(60)上的一个或多个电永磁体(41c),特别是两个、三个或四个电永磁体(41c);以及连接到所述容器(2)的对应数量的软磁构件(42);其中,每个软磁构件(42)恰好与所述电永磁体(41c)中的一个电永磁体关联,并且其中,每个软磁构件(42)都被布置成与其关联的电永磁体(41c)相邻,使得在相应的软磁构件(42)与其关联的电永磁体(41c)之间形成间隙(G),其中,对于使所述光学元件(20)在所述轴向方向(A)上移动和/或对于使所述光学元件(20)倾斜,相应的电永磁体(41c)被配置成当对应的电压脉冲被施加到所述相应的电永磁体(41c)时吸引其关联的软磁构件(42),所述对应的电压脉冲产生所述相应的电永磁体(41c)的引起所述吸引的外部磁场
59.根据权利要求1至46中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述致动器装置(40)包括:布置在所述壳体(60)上的一个或多个电永磁体(41c),特别是两个、三个或四个电永磁体(41c);以及由所述壁构件(300)形成的单个软磁构件;其中,每个电永磁体(41c)在所述轴向方向(A)上面向所述壁构件(300),使得在所述壁构件(300)与相应的电永磁体(41c)之间形成间隙(G),其中,对于使所述光学元件(20)在所述轴向方向(A)上移动和/或对于使所述光学元件(20)倾斜,所述相应的电永磁体(41c)被配置成当对应的电压脉冲被施加到所述相应的电永磁体(41c)时吸引所述壁构件(300),所述对应的电压脉冲产生所述相应的电永磁体(41c)的引起所述吸引的外部磁场。
60.根据权利要求58或59所述的光学设备,其特征在于,所述相应的电永磁体(41c)包括具有第一矫顽力的第一磁体(420)和具有小于所述第一矫顽力的第二矫顽力的第二磁体(421),并且其中,导电导体绕所述第二磁体(421)卷绕以形成封围所述第二磁体(421)的线圈(41),使得当电压脉冲被施加到所述线圈(41)以便转变所述第二磁体(421)的磁化时,产生所述相应的电永磁体(41c)的引起所述吸引的外部磁场。
61.根据权利要求60所述的光学设备,其特征在于,两个磁体(420、421)的磁化被定向成平行于所述透镜成形部件(11)延伸所沿着的所述平面。
62.根据权利要求58或者根据引用权利要求58时的权利要求60至61所述的光学设备,其特征在于,所述相应的软磁构件(42)被布置成与所述轴向方向(A)垂直地相对于所述关联的电永磁体(41c)偏移,其中特别地,所述相应的电永磁体(41c)在所述透镜镜筒(50)的径向方向上与所述关联的软磁构件(42)相比进一步向外延伸。
63.根据权利要求1至46中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述致动器装置(40)包括:布置在所述壳体(60)上的一个或多个电磁体(41d),特别是两个、三个或四个电磁体(41d);以及连接到所述容器(2)或所述透镜成形部件(11)的对应数量的软磁构件或磁体(42);其中,每个软磁构件或磁体(42)恰好与所述电磁体(41d)中的一个电磁体关联,其中,每个软磁构件或磁体(42)被布置成与其关联的电磁体(41d)相邻,其中,对于使所述光学元件(20)在所述轴向方向(A)上移动和/或对于使所述光学元件(20)倾斜,相应的电磁体(41d)被配置成当对应的电流被施加到所述相应的电磁体(41d)时吸引或排斥其关联的软磁构件或磁体(42),所述对应的电流产生所述相应的电磁体(41d)的引起所述吸引或排斥的外部磁场。
64.根据权利要求63所述的光学设备,其特征在于,所述相应的电磁体(41d)包括磁芯(424),其中,导电导体在所述磁芯(424)周围绕卷绕轴线卷绕以形成封围所述磁芯(424)的线圈(41),使得当电流被施加到所述线圈(41)时,产生所述相应的电磁体(41d)的引起所述吸引或排斥的外部磁场。
65.根据权利要求64所述的光学设备,其特征在于,相应的卷绕轴线被定向成平行于所述透镜成形部件(11)延伸所沿着的所述平面。
66.根据权利要求63至65中的一项所述的光学设备,其特征在于,相应的软磁构件或磁体(42)被布置成与所述轴向方向(A)垂直地相对于所述关联的电磁体(41d)偏移,其中特别地,所述相应的电磁体(41d)在所述透镜镜筒(50)的径向方向上与所述关联的软磁构件或磁体(42)相比进一步向外延伸。
67.根据权利要求64所述的光学设备,其特征在于,相应的卷绕轴线垂直于所述透镜成形部件(11)延伸所沿着的所述平面。
68.根据权利要求63、64或67中的一项所述的光学设备,其特征在于,相应的软磁构件或磁体(42)在所述轴向方向(A)上面向其关联的电磁体(41d)。
69.根据权利要求1至68中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学设备(1)包括图像传感器(52)并且形成特别是被配置成布置在移动电话中的摄像机,并且其中,所述光学元件(20)或所述透镜成形部件(11)被配置成在所述轴向方向(A)上被移动,以用于提供自动聚焦特别是超微距自动聚焦,并且/或者其中,所述光学元件(20)或所述透镜成形部件(11)被配置成被倾斜以将所述容积(V)形成为棱镜,以用于提供光学图像稳定和/或超分辨率成像;并且/或者其中,所述容器(2)被配置成相对于所述透镜镜筒平行于所述平面被移动,以用于提供光学图像稳定和/或超分辨率;并且/或者其中,所述透镜镜筒(50)被配置成与所述容器(2)一起平行于所述图像传感器(52)被移动,以用于提供图像稳定和/或超分辨率。
70.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述壁构件(300)一体地连接到所述光学元件(20)。
71.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学元件(20)形成刚性透镜(20)特别是会聚透镜。
72.根据权利要求71所述的光学设备,其特征在于,所述刚性透镜(20)是平凸透镜(20)。
73.根据权利要求71或72所述的光学设备,其特征在于,所述光学元件(20)包括背离所述膜(10)的凸表面区域(20b)。
74.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述膜的前表面(10a)面向所述光学设备(1)的所述透镜镜筒(50)和/或图像传感器(52),所述前表面(10a)背离所述流体(F)。
75.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述膜(10a)的前表面(10a)背离所述透镜镜筒(50)和/或背离所述光学设备(1)的图像传感器(52),所述前表面(10a)背离所述流体(F)。
76.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述容器(2)的容积(V)在所述容器(2)的径向方向上朝向所述容积(V)的周缘逐渐缩减。
77.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,为了保护所述膜(10),并且特别是为了避免由于经由所述透镜成形部件(11)施加在所述膜(10)上的力而导致的所述膜(10)的破裂,所述光学设备(1)包括传感器,以用于感测所述光学设备(1)的机械冲击,其中,所述光学设备(1)被配置成:当所述传感器感测到所述光学设备(1)的机械冲击时,使所述致动器装置(40、41、42)保持就位,特别是通过向相应的线圈(41)施加对应的电流使所述致动器装置保持就位。
78.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学设备(1)包括图像传感器(52)和存储器,所述图像传感器用于接收行进穿过所述容器(2)以及穿过所述透镜镜筒(50)的至少一个刚性透镜(51)的光,所述存储器用于记录借助于所述图像传感器(52)产生的图像,其中,所述光学设备(1)被配置成通过对所述曲率可调节区域(10c)的曲率进行对应的调节来进行一系列聚焦步骤,并被配置成针对相应的聚焦步骤中的每个焦距记录图像,并且其中,所述光学设备(1)被配置成将各个被记录的图像组合成结果图像。
79.用于生产特别是根据权利要求1至78中的一项所述的光学设备的方法,包括下述步骤:
-将所述光学设备(1)的可调焦透镜布置在壳体(60)中,所述可调焦透镜包括透明且能弹性膨胀的膜(10)、面向所述膜(10)的光学元件(20)、以及壁构件(300),其中,所述光学元件(10)和所述膜(10)连接到所述壁构件(300),使得形成具有容积(V)的容器(2),流体(F)布置在所述容积中,
-提供包括透镜成形部件(11)的透镜镜筒(50),所述透镜成形部件待被附接到所述膜(10)以用于限定所述膜(10)的曲率可调节区域(10c),以及
-以所述透镜成形部件(11)在前的方式将所述透镜镜筒(50)朝向所述膜(10)移动到所述壳体(60)中,直到所述透镜成形部件(11)接触所述膜(10),并且此后使所述透镜镜筒(50)在所述壳体(60)中移动,直到所述区域(10c)的曲率并且进而焦点可调节透镜的焦距被设定至期望值,以及
-将所述透镜镜筒(50)固定到所述壳体(60)。
80.用于生产特别是根据权利要求1至78中的一项所述的光学设备的方法,包括下述步骤:
-将所述光学设备(1)的壳体(60)连接到图像传感器(52),
-将透镜镜筒(50)布置在所述壳体(60)的凹部中,并且调节所述透镜镜筒(50)与所述图像传感器(52)之间的距离以实现用于无限物距的锐聚焦,其中,所述透镜镜筒(50)包括透镜成形部件(11)以用于限定所述膜(10)的曲率可调节区域(10c),
-将导电线圈(41)布置在所述壳体(60)上,特别是通过将包括所述线圈(41)的线圈支撑件(44)特别是电路板布置在所述壳体(60)上来进行,
-提供包括容器(2)的可调焦透镜(2),所述可调焦透镜具有透明且能弹性膨胀的膜(10)、面向所述膜(10)的光学元件(20)、以及壁构件(300),其中,所述光学元件(20)和所述膜(10)连接到所述壁构件(300),使得形成具有容积(V)的所述容器(2),流体(F)布置在所述容积中,
-将所述容器(2)布置在容器承载件(300c)上,所述容器承载件包括磁体(42),使得每个磁体(42)与所述线圈(41)中的一个线圈关联,
-将所述容器承载件(300c)和容器(2)布置在所述透镜镜筒(50)上,使得所述透镜成形部件(11)接触所述膜(10)以用于限定所述区域(10c)。
81.用于生产特别是根据权利要求1至78中的一项所述的光学设备的方法,包括下述步骤:
-将所述光学设备(1)的壳体(60)连接到图像传感器(52),
-将透镜镜筒(50)布置在所述壳体(60)的凹部中,并调节所述透镜镜筒(50)与所述图像传感器(52)之间的距离以实现用于无限物距的锐聚焦;
-将导电线圈(41)布置在所述壳体(60)上,特别是通过将包括所述线圈(41)的线圈支撑件(44)特别是电路板布置在所述壳体(60)上来进行,
-提供包括容器(2)的可调焦透镜(2),所述可调焦透镜具有透明且能弹性膨胀的膜(10)、面向所述膜(10)的光学元件(20)、以及壁构件(300),其中,所述光学元件(20)和所述膜(10)连接到所述壁构件(300),使得形成具有容积(V)的所述容器(2),流体(F)布置在所述容积中,并且其中,透镜成形部件连接到所述膜(10)以用于限定所述膜(10)的曲率可调节区域(10c),
-将所述容器(2)布置在容器承载件(300c)上,所述容器承载件包括磁体(42),使得每个磁体(42)与所述线圈(41)中的一个线圈关联,
-将所述容器承载件(300c)和容器(2)布置在所述透镜镜筒(50)上,使得所述透镜成形部件(11)接触所述镜筒(50)。
82.用于生产特别是根据权利要求1至78中的一项所述的光学设备的方法,包括下述步骤:
-将所述光学设备(1)的壳体(60)连接到图像传感器(52),
-将所述透镜镜筒(50)布置在所述壳体(60)的凹部中,并且调节所述透镜镜筒(50)与所述图像传感器(52)之间的距离以实现用于无限物距的锐聚焦;
-将导电线圈(41)布置在所述壳体(60)上,特别是通过将包括所述线圈(41)的线圈支撑件(44)特别是电路板布置在所述壳体(60)上来进行,
-提供包括容器(2)的可调焦透镜(2),所述可调焦透镜具有透明且能弹性膨胀的膜(10)、面向所述膜(10)的光学元件(20)、透镜成形部件(11)和壁构件(300),其中,所述光学元件(20)和所述膜(10)连接到所述壁构件(300),使得形成具有容积(V)的所述容器(2),流体(F)布置在所述容积中,
-将所述透镜成形部件(11)布置在容器承载件(300c)上,所述容器承载件包括磁体(42),使得每个磁体(42)与所述线圈(41)中的一个线圈关联,
-将所述容器(2)布置在所述透镜镜筒(50)上,使得所述容器(11)固定到所述镜筒(50);
83.光学设备(1),包括:
-透明且能弹性膨胀的膜(10),
-面向所述膜(10)的光学元件(20),
-壁构件(300),其中,所述光学元件(20)和所述膜(10)连接到所述壁构件(300),使得形成具有容积(V)的容器(2),
-流体(F),所述流体驻留在所述容积(V)中,以及
-透镜成形部件(11),所述透镜成形部件与所述膜(10)接触,以用于限定所述膜(10)的曲率可调节区域(10c),所述区域(10c)面向所述光学元件(20),以及
-周向透镜镜筒(50),所述周向透镜镜筒围成开口(50c),在所述开口中布置有由所述透镜镜筒(50)保持的至少一个刚性透镜(51),以及
-致动器装置(40),所述致动器装置被设计成使所述透镜成形部件(11)在轴向方向(A)上相对于所述光学元件(20)移动,以便调节驻留在所述容积(V)内部的所述流体(F)的压力并且进而调节所述区域(10c)的曲率,其中,所述轴向方向(A)被定向成垂直于所述透镜镜筒(50)的至少一个刚性透镜(51)延伸所沿着的平面,并且
-其中,所述光学元件(20)刚性地连接到所述透镜镜筒(50)。
-并且其中,所述光学设备(1)被设计成下述中的至少一种:使所述透镜成形部件(11)相对于所述平面倾斜;使所述透镜成形部件(11)相对于所述透镜镜筒平行于所述平面移动;使所述透镜镜筒(50)与所述容器(2)一起移动。
84.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学元件(20)形成透明且能弹性膨胀的膜(20)。
85.一种用于校准特别是根据前述权利要求中的一项所述的光学设备(1)的光学图像稳定功能的方法,其中,所述光学设备(1)包括图像传感器(52)并且形成摄像机,并且其中,所述方法包括下述步骤:
-在所述光学设备(1)的图像预览模式期间测量所述光学设备(1)的移动,所述移动导致通过所述光学设备(1)投影到所述图像传感器(52)上的图像的移位,
-将一信号施加到所述光学设备(1)的致动器装置(40、400),所述信号促使所述致动器装置(40、400)至少部分地补偿所述图像在所述图像传感器(52)上的所述移位,以用于提供光学图像稳定,
-自动地确定由所述图像传感器(52)产生的所述图像的锐度,
-按比例因数增加或减小施加到所述致动器装置(40、400)的所述信号的幅度,-确定所述信号中产生具有最佳锐度的图像的一个信号;
-将所述比例因数作为校准数据存储在所述光学设备(1)中。
86.一种用于校准特别是根据权利要求1至84中的一项所述的光学设备(1)的自动聚焦功能的方法,其中,所述光学设备(1)被形成为摄像机,并且其中,所述方法包括下述步骤:
-利用所述光学设备(1)的距离传感器测量所述光学设备(1)与对象之间的距离,-通过将对应的电流信号施加到所述光学设备(1)的致动器装置(40)来扫过所述光学设备(1)的不同焦距,
-分析每个焦距处的图像的图像锐度,
-将下述电流信号以及测量到的所述光学设备(1)与所述对象之间的距离一起存储,所述电流信号为在其下图像具有最高锐度的电流信号。

说明书全文

特别是包括自动聚焦、图像稳定和超分辨率的光学设备,特别

是摄像机

[0001] 说明书
[0002] 本发明涉及根据权利要求1的前序部分的光学设备。此外,本发明涉及用于生产这种光学设备的方法。
[0003] 前述类型的光学设备通常包括:透明且可弹性膨胀(expand,伸缩、扩展、拉伸)的膜;与膜相对或面向膜的光学元件;壁构件,其中,光学元件和膜连接到壁构件,使得形成具有容积的容器,其中,至少膜、光学元件和所述壁构件界定所述容积;驻留在所述容积中的流体;以及附接到膜的外侧的透镜成形构件,该外侧背离所述容积。
[0004] 基于上述,本发明根本的问题是提供一种光学设备,该光学设备允许在对光学设备进行简单的校准的同时,允许以简单的方式调整设备的焦距,以及调节光束方向(例如,为了图像稳定、光束重定向或超分辨率的目的)。
[0005] 该问题通过具有权利要求1的特征的光学设备来解决。
[0006] 光学设备的优选实施方式陈述在对应的从属权利要求中并且在下文进行描述。
[0007] 根据权利要求1,根据本发明的光学设备包括:透明且可弹性膨胀的膜;面向膜的光学元件;壁构件,其中光学元件和膜连接到壁构件,使得形成具有容积(容器的内部空间)的容器;驻留在所述容积中的流体;以及透镜成形部件,该透镜成形部件与膜接触以用于限定膜的曲率可调节区域(并且特别地,以用于调节膜的所述区域的曲率),该区域面向所述光学元件;周向透镜镜筒,该周向透镜镜筒围成透镜镜筒的开口,在该开口中布置有由透镜镜筒保持的至少一个刚性透镜(特别地,透镜镜筒保持多个堆叠的刚性透镜);以及致动器装置,该致动器装置被设计成使光学元件在轴向方向上相对于透镜成形部件移动,以便调节驻留在容器中的流体的压并且进而调节所述区域的曲率(以及进而调节由容器和驻留在该容器中的流体形成的流体透镜/焦点可调节透镜的焦距),特别是用于提供光学设备的自动聚焦(AF),其中,所述轴向方向被定向成垂直于透镜成形部件延伸所沿着的(假想的)平面(例如,由透镜成形部件横跨的平面,参见下文。可替代地,致动器装置被设计成使透镜成形部件相对于光学元件/容器在轴向方向上移动,该轴向方向被定向成垂直于刚性透镜延伸所沿着的(假想的)平面,以便同样调节驻留在该容积内部的流体的压力并且进而调节所述区域的曲率(以及进而调节由容器和驻留在该容器中的流体形成的流体透镜/焦点可调节透镜的焦距),特别是用于提供光学设备的自动聚焦。
[0008] 特别地,致动器装置是适于产生上述移动的任何适合的致动器。在本文中详细描述了这种致动器的特别的实施方式。
[0009] 此外,通常,根据本发明的某些实施方式,光学设备可以被设计成下述中的至少一种:
[0010] -使光学元件相对于透镜成形部件延伸所沿着的所述平面倾斜,特别是以便将该容积形成为棱镜,特别是用于提供光学图像稳定(optical image stabilization,光学稳像)(OIS);
[0011] -使透镜成形部件相对于刚性透镜延伸所沿着的所述平面倾斜,特别是以便将该容积形成为棱镜,特别是用于提供OIS;
[0012] -使容器相对于透镜镜筒平行于透镜成形部件延伸所沿着的所述平面移动,特别是用于提供OIS;
[0013] -使透镜成形部件相对于透镜镜筒和/或相对于所述容器平行于刚性透镜延伸所沿着的所述平面移动,特别是用于提供OIS;
[0014] -使透镜镜筒与所述容器一起移动(特别是用于提供OIS),特别是平行于光学设备的图像传感器移动,其中,透镜镜筒布置在图像传感器的前方;
[0015] -使透镜镜筒与容器一起倾斜(特别是用于提供OIS),特别是相对于光学设备的图像传感器倾斜,其中,透镜镜筒布置在图像传感器的前方,
[0016] 根据本发明的实施方式,透镜成形部件连接到所述透镜镜筒(其中,特别地,透镜镜筒的所述至少一个刚性透镜面向所述区域和所述光学元件,使得穿过光学元件或被光学元件反射的光穿过所述区域并且穿过透镜镜筒的所述至少一个刚性透镜),并且其中,光学设备被设计成下述中的至少一个:使光学元件相对于所述平面倾斜,特别是以便将该容积形成为棱镜(或者楔形物或相似的本体),使容器相对于透镜镜筒平行于所述平面移动,或者使透镜镜筒与容器一起移动(特别是平行于光学设备的图像传感器移动)。
[0017] 由于可以使膜弹性变形以用于调节所述区域的曲率的事实,所以所述容器和驻留在该容器中的流体形成焦点可调节(或可调谐)透镜。
[0018] 此外,根据本发明的光学设备的实施方式,致动器装置被设计成使光学元件相对于透镜成形部件延伸所沿着的所述平面倾斜,特别是以便将该容积形成为用于使穿过该容积的光偏转的棱镜。
[0019] 此外,根据本发明的光学设备的实施方式,致动器装置被设计成使透镜成形部件相对于刚性透镜延伸所沿着的所述平面倾斜,特别是以便将容器的容积形成为用于使穿过该容积的光偏转的棱镜。在这里,特别地,透镜成形部件不是固定到透镜镜筒而是可以相对于透镜镜筒移动,其中,特别地,容器现在固定到透镜镜筒。
[0020] 此外,根据本发明的光学设备的实施方式,致动器装置被设计成使容器相对于透镜镜筒平行于所述刚性平面延伸所沿着的所述平面移动,以用于使穿过该容积的光偏转。并且在这里,透镜成形部件固定到透镜镜筒。
[0021] 此外,根据实施方式,致动器装置被设计成使透镜成形部件相对于透镜镜筒和/或相对于所述容器平行于刚性透镜延伸所沿着的所述平面移动,特别是用于使穿过该容积的光偏转,特别地,在该实施方式中,透镜成形部件相对于透镜镜筒移动而不固定到透镜镜筒。
[0022] 此外,根据实施方式,透镜成形部件连接到周向透镜镜筒。
[0023] 此外,根据实施方式,致动器装置被设计成使透镜镜筒在轴向方向上移动,以用于使透镜成形部件(该透镜成形部件固定到透镜镜筒)在所述轴向方向上移动。
[0024] 特别地,根据实施方式,透镜成形部件被等离子结合到膜。
[0025] 此外,特别地,可以提供被设计成使所述透镜镜筒平行于光学设备的图像传感器移动的另外的致动器装置/致动器,该图像传感器面向透镜镜筒,其中,所述图像传感器布置在透镜镜筒的背离容器的一侧(也参见下文)。
[0026] 特别地,透镜成形部件接触膜的事实可以意味着透镜成形部件直接地或者通过另一材料层(例如由胶合物等形成)间接地接触膜。还可以将透镜成形部件附接到膜,通过直接地或者通过另一材料层诸如胶合物层将其结合到膜。
[0027] 因此,特别地,本发明允许使包括光学元件例如玻璃板的单个组件或包括透镜成形部件的组件轴向地移位和倾斜,以用于提供光学图像稳定、光束重定向和/或超分辨率,另一方面允许同时调节包括所述膜、壁构件、流体和光学元件的焦点可调节透镜的焦距,以用于提供例如自动聚焦功能。
[0028] 此外,有利地,由于透镜成形部件布置在透镜镜筒上的事实,所以光学设备原则上允许对光学设备的简单调节/校准。通过使透镜镜筒相对于例如光学设备的图像传感器或投影平面移动,然后使透镜镜筒相对于所述图像传感器/投影平面固定(即,在生产光学设备时),可以以简单且高效的方式校准光学设备。
[0029] 在实施方式中,光学元件是透明的(例如平坦的)板(例如玻璃板)或刚性透镜,并且光学设备是摄像机或这种摄像机的一部分,由于本发明,其特别是能够自动地调节焦距的焦点可调谐透镜,以执行图像稳定和/或超分辨率。在可替代的实施方式中,光学元件可以是反射镜,并且光学设备是光学扫描设备或者是可以自动地使光束偏转和聚焦的这种设备的一部分。
[0030] 此外,将透镜成形部件集成到或嵌入透镜镜筒中允许公差不敏感设计,即可以使光学元件(例如平坦的玻璃板)在x-y方向上移动而不降低光学质量,这意味着调制传递功能不受光学元件(例如平坦的玻璃板)的相对于光轴的横向移位的影响。换句话说,为对准临界的所有光学部件都作为透镜镜筒的参考,这防止了大的公差链。
[0031] 此外,在实施方式中,致动器装置被设计成使光学元件/透镜成形部件在轴向上移动并且同时使该光学元件/透镜成形部件倾斜。为此,致动器装置特别地被设计成作用在壁构件/光学元件上以用于使光学元件在轴向上移动并且用于使光学元件倾斜,或者作用在透镜成形部件上以用于使该透镜成形部件在轴向上移动并且使该透镜成形部件倾斜(也参见下文)。
[0032] 换句话说,本发明描述了一种通过移动仅一个元件(光学元件/壁构件或透镜成形部件)使可调谐透镜变形并且使可调谐棱镜一体化来进行自动聚焦和图像稳定的新方法。此外,相同的结构可以用于利用图像移位进行超分辨率成像。现今的摄像机尤其是移动电话中的摄像机的光学分辨率受到图像传感器上的可用的像素数量的限制。光学变焦的实现是困难、昂贵的并且需要大的容积。特别地,通过按子像素移位图像并进行图像后期处理,图像分辨率可以增强4倍或9倍或甚至更高,从而产生2x或3x甚至更高的变焦系数。
[0033] 特别地,流体驻留在该容积中,使得可以通过调节施加在膜上的压力(或力)(例如通过透镜成形部件)来调节膜的曲率。特别地,流体完全填充该容积。
[0034] 此外,特别地,例如,透镜成形部件横跨平面或者沿平面延伸的概念意味着透镜成形部件横跨或限定假想的平面或者沿着这种假想的(延伸)平面延伸。该平面特别是可以用于限定方向诸如垂直于所述平面延展的轴向方向的假想平面。特别地,也可以说所述轴向方向垂直于透镜成形部件延展。在透镜成形部件是周向结构的实施方式中,所述结构或该结构的表面在所述平面中延伸(并因此限定或横跨所述平面)。
[0035] 特别地,当光学元件或透镜成形部件沿着轴向方向移动时,透镜成形部件相应地压靠膜或者牵拉膜。
[0036] 特别地,根据其透镜成形零件限定膜的具有可调节曲率的区域的下述概念可以意味着透镜成形部件通过附接到膜或者通过接触膜来界定膜的可弹性膨胀(例如圆形的)的区域,其中特别地,所述区域延伸直至透镜成形部件的(例如周向的)内边缘。该区域也可以表示为光学活性区域,因为光穿过透镜的该区域并且受到该区域的曲率的影响。
[0037] 当透镜成形部件由于光学元件/壁构件朝向固定的透镜成形部件移动或者由于透镜成形部件朝向容器运动而压靠膜时,流体的压力增加,因为容器中流体的体积基本上恒定,引起膜膨胀并且膜的所述区域的所述曲率增加。同样地,当透镜成形部件较小程度地推挤抵靠膜或者甚至牵拉膜时,流体的压力降低,引起膜收缩并且膜的所述区域的所述曲率减小。因此,增加的曲率意味着膜的所述区域可能显露更明显的凸形凸出部,或者意味着膜的所述区域从凹形或平坦状态变为凸形状态。同样地,减小的曲率意味着膜的所述区域从明显的凸形状态变为不太明显的凸形状态或者甚至变为平坦或凹形状态,或者从平坦或凹形状态变为甚至更明显的凹形状态。
[0038] 此外,当倾斜时,致动器装置被优选地设计成被控制成使得流体中的压力保持恒定,使得在使壁构件/光学元件倾斜时膜的曲率保持恒定。
[0039] 膜可以由以下材料中的至少一种材料制成:玻璃、聚合物、弹性体、塑料或任何其他透明且可伸展的或柔性的材料。例如,膜可以由基聚合物制成,诸如聚(二甲基硅烷),也称为PDMS或聚酯材料,诸如PET或双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如“聚酯薄膜”)。
[0040] 此外,膜可以包括涂层。此外,膜也可以是结构化的,例如,包括结构化表面或者遍及膜具有可变的厚度或刚度
[0041] 此外,所述流体优选地是或包括液态金属、胶体、液体、气体或可以变形的任何透明、吸收或反射材料。例如,流体可以是硅油(例如双苯丙基二甲基硅油)。另外,流体可以包括氟化聚合物,诸如全氟化聚醚(PFPE)惰性流体。
[0042] 此外,与膜相比,透镜镜筒中的光学元件和/或至少一个刚性透镜优选地是刚性的。优选地,光学元件由下述形成或者包括:玻璃、塑料、聚合物或金属。光学元件可以包括或者可以形成为(例如玻璃)平坦窗、透镜、反射镜、具有折射、衍射和/或反射结构的微结构化元件。
[0043] 此外,在本发明的实施方式中,光学元件可包括涂层(例如抗反射)。
[0044] 此外,根据本发明的实施方式,致动器装置被设计成使光学元件或透镜成形部件轴向地移动并且同时使该光学元件或透镜成形部件倾斜,优选地使得轴向移动和倾斜移动可以被限定为控制变量。此外,特别地,致动器装置被设计成作用在壁构件上,以用于使光学元件轴向地移动以及用于使光学元件倾斜,或者作用在透镜成形部件或连接到该透镜成形部件的构件上,以用于使光学元件轴向地移动以及用于使光学元件倾斜。
[0045] 优选地,在实施方式中,光学设备包括引导装置,以用于在将透镜镜筒安装在光学设备中时引导透镜镜筒相对于膜的移动。该引导装置可以由光学设备的壳体形成,该壳体可以形成用于接收透镜镜筒的凹部,使得在将透镜镜筒安装(例如推挤或拧紧)在光学设备或壳体中时,透镜镜筒被朝向膜引导。
[0046] 此外,根据本发明的实施方式,透镜成形部件与透镜镜筒一体地形成,并且该透镜成形部件形成透镜镜筒的面部侧(face side,正面部侧、表面部侧)或面部侧的至少一部分(例如从所述面部侧突出),其中特别地,所述面部侧或所述透镜成形部件附接到膜。
[0047] 此外,根据本发明的可替代的实施方式,透镜成形部件由连接到透镜镜筒的面向膜的面部侧的周向构件或材料层(例如,由硅树脂或金属制成)形成。
[0048] 此外,根据本发明的实施方式,透镜成形部件被等离子结合到膜,在使膜和透镜成形器接触之前,利用例如这两个元件的氧等离子活化作用以引起它们之间的结合。
[0049] 此外,根据本发明的实施方式,膜被等离子结合到容器的所述壁构件。
[0050] 此外,根据本发明的实施方式,透镜成形部件或所述周向构件是在注射成型透镜镜筒时连接到透镜镜筒的模具(mold,模型)插入件,该构件/透镜成形部件嵌入在透镜镜筒的面部侧的凹部中。
[0051] 此外,根据本发明的实施方式,透镜成形部件(例如周向构件)利用胶合物胶合到透镜镜筒,以便将透镜成形部件连接到透镜镜筒。
[0052] 此外,根据本发明的实施方式,透镜镜筒包括从透镜镜筒的面部侧突出的突出部,该突出部被配置成当透镜成形部件与突出部以形状配合的方式接合时使透镜成形部件(有待连接/胶合到透镜镜筒)相对于透镜镜筒居中。
[0053] 此外,根据本发明的实施方式,透镜成形部件被配置成当透镜成形部件与突出部接合时环绕突出部。
[0054] 此外,根据本发明的可替代的实施方式,突出部被配置成当透镜成形部件与突出部接合时环绕透镜成形部件。
[0055] 此外,根据本发明的实施方式,透镜镜筒的面部侧包括至少一个凹部,该凹部形成突出部的不连续性,使得空气能够从透镜镜筒的外部穿过所述凹部(并且在透镜成形部件下方)进入与所述膜相邻并且被透镜成形部件围绕的区域(即膜与透镜镜筒的最顶部刚性透镜之间的区域)中。当膜的所述曲率可调节区域的曲率改变时,这允许所述区域的通气,所述曲率改变对应于所述区域的容积的改变。
[0056] 此外,根据本发明的实施方式,透镜镜筒包括至少一个通道,该至少一个通道在所述突出部下方延伸,并且特别是在透镜镜筒的所述面部侧下方延伸,使得空气能够从透镜镜筒的外部穿过所述至少一个通道进入与所述膜相邻并且被透镜成形部件围绕的区域(即膜与透镜镜筒的最顶部刚性透镜之间的区域)中,同样使得所述区域的通气是可能的,参见上文。特别地,在这里,突出部不包括不连续性,而是形成环状突出部。
[0057] 此外,根据本发明的实施方式,透镜镜筒包括至少一个通道,使得空气能够从透镜镜筒的外部穿过所述至少一个通道进入与所述膜相邻并且被透镜成形部件围绕的区域(即膜与透镜镜筒的最顶部刚性透镜之间的区域)中,使得所述区域的通气是可能的,参见上文,其中,所述至少一个通道包括第一区段以及与第一区段流体连通的第二区段,第一区段在透镜镜筒的径向方向上(即垂直于透镜镜筒的光轴)从透镜镜筒的横向外侧延伸到透镜镜筒中,第二区段平行于透镜镜筒的光轴延伸并且通向透镜镜筒的面部侧。
[0058] 此外,根据本发明的实施方式,为了施加胶合物用于将透镜成形部件连接到透镜镜筒的面部侧,透镜镜筒包括位于该透镜镜筒的面部侧处的至少一个或数个胶合物袋体,以用于接收所述胶合物,其中,所述至少一个胶合物袋体布置在透镜成形部件下方。
[0059] 此外,根据本发明的实施方式,该至少一个胶合物袋体在透镜镜筒的径向方向上与突出部相比进一步向外延伸,即,透镜成形部件被配置成环绕所述定中心突出部。特别地,以该方式,可以接近该至少一个胶合物袋体,以用于将胶合物从透镜镜筒的横向外侧施加到该至少一个胶合物袋体。
[0060] 此外,根据可替代的实施方式,该至少一个胶合物袋体在透镜镜筒的径向方向上与突出部相比进一步向内延伸。在这里,透镜成形部件被配置成被透镜镜筒的所述定中心突出部环绕。
[0061] 此外,根据本发明的实施方式,该至少一个胶合物袋体在突出部下方延伸并且特别地通向透镜镜筒的横向外侧,使得能够从所述外侧接近该至少一个胶合物袋体,以用于将所述胶合物施加到该至少一个胶合物袋体。
[0062] 此外,根据本发明的实施方式,该至少一个胶合物袋体包括伸长的弯曲形状,并且特别地沿着突出部的内侧沿着突出部延伸,即,在透镜镜筒/突出部的径向方向上与突出部相比进一步向内延伸。
[0063] 此外,根据本发明的实施方式,透镜镜筒包括至少一个通孔(例如,形成在透镜镜筒的周向壁中),该通孔沿着透镜镜筒的光轴延伸并且通向该至少一个胶合物袋体(即,与胶合物袋体流体连通),使得胶合物能够通过所述通孔施加到该至少一个胶合物袋体。
[0064] 此外,根据本发明的实施方式,用于将透镜成形部件连接到透镜镜筒的面部侧的所述胶合物是布置在透镜镜筒的面部侧上位于透镜镜筒的面部侧与透镜成形部件之间的双面胶带,其中特别地,该胶带被用于使透镜成形部件居中的突出部围绕,该突出部在透镜镜筒的径向方向上与胶带相比进一步向外延伸。
[0065] 此外,根据本发明的实施方式,容器布置在透镜镜筒的外部位于透镜镜筒的前方,特别是位于透镜镜筒的面部侧的前方。特别地,在该实施方式中,容器即流体透镜可以被设置为能够与传统的透镜镜筒一起使用的附加组件,其中,透镜成形部件设置在透镜镜筒的面部侧上。
[0066] 此外,根据本发明的实施方式,容器(即光学元件、壁构件和膜以及被容器封围的流体)经由膜悬置(或支撑)在透镜成形部件上。通过用膜将容器(也被表示为透镜芯)悬置/支撑在透镜成形部件上,整个容器/流体透镜在流体温度膨胀的情况下向上移动并且显著地降低温度变化的光学效应。
[0067] 此外,根据本发明的可替代的实施方式,容器至少部分地、特别是完全地布置在透镜镜筒的所述开口中,使得容器嵌入透镜镜筒中。
[0068] 此外,根据本发明的实施方式,形成容器的光学元件形成透镜镜筒的最顶部刚性透镜(该最顶部刚性透镜可以是所述至少一个刚性透镜)。特别地,光学设备可以包括布置在透镜镜筒的开口中的数个刚性透镜,这些刚性透镜布置在彼此之上,即,包含在透镜镜筒中的所有其他刚性透镜布置在光学设备的最顶部刚性透镜与图像传感器之间。
[0069] 此外,根据本发明的实施方式,光学设备包括围绕透镜镜筒的壳体。壳体可以包括具有开口的顶侧,光可以通过该开口进入壳体、穿过焦点可调节透镜和具有其至少一个刚性透镜的透镜镜筒,以便例如射在图像传感器诸如CMOS、CCD、二极管阵列或视网膜屏上。
[0070] 特别地,在实施方式中,壳体形成用于限制容器的行程的止挡部。特别地,容器朝向图像传感器的移动能够被致动器装置/致动器的线圈限制(当线圈布置在壳体上并且磁体连接到容器/壁构件时,参见下文)或者被磁体限制(当线圈连接到容器/壁构件并且磁体布置在壳体上时,参见下文)。
[0071] 特别地,在所有的实施方式中,壳体可以包括护罩,该护罩被配置用于防护光学设备免受电磁辐射。特别是在双摄像机配置中,摄像机可以被防护免受彼此影响。特别地,护罩用于防护致动器装置免受外部影响。特别地,在实施方式中,护罩可以形成所述止挡部用于限制容器的行程。
[0072] 此外,根据本发明的实施方式,壳体包括凹部,该凹部被配置成以形状配合的方式接收透镜镜筒,其中特别地,所述凹部还被配置成在将透镜镜筒安装到壳体中时引导透镜镜筒(也参见上文)。
[0073] 此外,根据本发明的实施方式,所述凹部包括内螺纹,该内螺纹被配置成与透镜镜筒的外螺纹接合,该外螺纹形成在透镜镜筒的横向外侧上,以用于调节透镜镜筒到光学设备的图像传感器的距离。
[0074] 此外,根据本发明的实施方式,凹部包括周向梯级,该周向梯级形成止挡部,以用于使透镜镜筒相对于光学设备的图像传感器处于适当位置,其中特别地,透镜镜筒在其横向外侧上包括表面区域,以用于抵靠由凹部形成的止挡部。
[0075] 此外,根据本发明的实施方式,透镜成形部件连接到用于承载透镜成形部件的透镜成形部件承载件,其中,透镜成形部件承载件包括连接到透镜成形部件的腿部,其中特别地,腿部一体地连接到透镜成形部件,并且其中,相应的腿部特别地从透镜成形部件起穿过形成在透镜镜筒中的关联的槽向外延伸,其中特别地,相应的腿部与致动器装置/致动器相互作用,以用于使透镜成形部件在轴向方向上移动和/或用于使透镜成形部件倾斜(也参见上文)。
[0076] 此外,根据本发明的实施方式,相应的腿部连接到用于保持致动器装置的磁体的关联的保持构件。特别地,相应的腿部一体地连接到其关联的保持构件。此外,特别地,相应的保持构件布置在透镜镜筒的外部,其中特别地,每两个相邻的保持构件通过连接构件进行连接。特别地,相应的连接构件将相应的相邻的保持构件彼此一体地连接,其中特别地,相应的连接构件还在透镜镜筒的外部沿着透镜镜筒的横向外侧延伸。
[0077] 此外,根据本发明的实施方式,透镜成形部件承载件包括弹簧构件,其中,相应的弹簧构件(例如一体地)连接到透镜成形部件承载件的关联的腿部,其中,弹簧构件被配置成使透镜成形部件相对于透镜镜筒居中/定位
[0078] 此外,根据本发明的实施方式,相应的槽被形成为进入到透镜镜筒的底部中,该底部背离容器,其中特别地,相应的槽沿着透镜镜筒的光轴延伸。
[0079] 此外,根据本发明的实施方式,容器从透镜镜筒的底部插入开口中并且通过透镜镜筒的内部的周向表面区域居中,其中,容器与所述表面区域以形状配合的方式接合。
[0080] 此外,根据本发明的实施方式,透镜成形部件承载件与透镜成形部件一起从透镜镜筒的底部插入开口中,使得特别地透镜成形部件接触所述膜,其中,每个弹簧构件都布置有在透镜镜筒的内部的关联的表面区域上的端部区段,以便使透镜成形部件相对于透镜镜筒/容器居中。
[0081] 此外,根据本发明的可替代的实施方式,相应的槽不形成为进入到透镜镜筒的底部中而是形成为进入到透镜镜筒的面部侧中,该面部侧背离光学设备的图像传感器/透镜镜筒的底部,其中特别地,相应的槽沿着透镜镜筒的光轴延伸。
[0082] 此外,根据本发明的实施方式,容器与透镜成形部件和透镜成形部件承载件一起插入单独的透镜镜筒顶部部件中以形成子组件,然后将该子组件从面部侧插入透镜镜筒中,使得容器和透镜成形部件相对于透镜镜筒居中并且透镜成形部件承载件的相应的腿部布置在其关联的槽中。在这里,特别地,容器与透镜镜筒顶部部件的内部的关联的周向表面区域以形状配合的方式接合,其中特别地,每个弹簧构件都布置有位于透镜镜筒顶部部件的关联的表面区域上的端部区段,并且其中,透镜镜筒顶部部件在透镜镜筒的面部侧处利用另一周向表面区域与透镜镜筒的内部以形状配合的方式接合,使得容器和透镜成形部件相对于透镜镜筒居中。
[0083] 此外,根据本发明的可替代的实施方式,透镜成形部件承载件与透镜成形部件一起从透镜镜筒的面部侧插入透镜镜筒的开口中,其中,每个弹簧件都布置有位于透镜镜筒的内部的关联的表面区域上的端部区段,以便使透镜成形部件相对于透镜镜筒/容器居中,并且其中,所述腿部布置在形成于透镜镜筒的面部侧中的槽中。
[0084] 此外,根据本发明的实施方式,容器从透镜镜筒的面部侧插入开口中,并且通过透镜镜筒的内部的周向表面区域居中,其中,容器与所述表面区域以形状配合的方式接合。
[0085] 此外,根据本发明的实施方式,特别是当光学元件/容器相对于固定到透镜镜筒的透镜成形部件移动时,容器的壁构件经由至少一个弹簧构件(特别是四个弹簧构件)连接到壳体,使得壁构件弹性地耦接到壳体,使得当壁构件移出搁置位置时,在壁构件上施加有恢复力。
[0086] 此外,根据本发明的实施方式,壁构件是经由弹簧构件连接到围绕壁构件的框架构件的周向构件。特别地,在实施方式中,壁构件一体地连接到弹簧构件,弹簧构件又一体地连接到框架构件。壁构件、弹簧构件和框架构件可以由金属形成,特别是由磁制成。
[0087] 此外,根据本发明的优选的实施方式,壁构件由具有连续凹部(例如,在板的中心)的板形成,该凹部从壁构件的第一侧延伸到壁构件的第二侧,该第二侧背离该第一侧,其中优选地,光学元件连接到第一侧以便覆盖所述凹部,并且其中,优选地,所述膜连接到壁构件的第二侧,以便从另一侧覆盖所述凹部。以该方式,形成了所述封闭的容器,以用于接收焦点可调节透镜的流体。
[0088] 此外,根据本发明的实施方式,壁构件是平坦的(例如板状的)环状构件,该壁构件可以包括如上所述的中心凹部并且通过四个弹簧构件连接到周围的框架构件,其中弹簧构件一体地连接到壁构件并且一体地连接到框架构件,该框架构件又连接到壳体。特别地,在实施方式中,弹簧构件包括曲折的路线(course,过程、走向)。此外,弹簧构件可以连接到(例如矩形)框架构件的区域。
[0089] 此外,根据本发明的实施方式,致动器装置包括一个导电线圈或多个导电线圈,特别是三个或四个线圈,并且包括至少一个磁体,其中每个线圈在轴向方向上面向该至少一个磁体,并且其中,每个线圈被配置成与该至少一个磁体相互作用,使得当电流施加到线圈时,相应的线圈相对于该至少一个磁体根据相应的线圈中的电流的方向进行移动,并且特别地,该相应的线圈朝向该至少一个磁体或者远离该至少一个磁体移动(或者该至少一个磁体朝向相应的线圈或者远离相应的线圈移动)。该至少一个磁体可以包括环状形状。此外,该至少一个磁体可以布置在磁通返回结构中,其可以由磁性软金属诸如钢制成。
[0090] 可替代地,根据本发明的实施方式,致动器装置包括一个导电线圈或多个导电线圈,特别是三个或四个线圈,并且包括相应数量的磁体(例如三个或四个磁体),其中每个磁体与这些线圈中的一个线圈关联,其中,每个线圈在轴向方向上面向其关联的磁体,并且其中,每个线圈被配置成与其关联的磁体相互作用,使得当电流施加到线圈时,取决于相应的线圈中的电流的方向,该相应的线圈朝向其关联的磁体或者远离其关联的磁体移动(或者关联的磁体朝向相应的线圈或者远离相应的线圈移动)。此外,所述磁体可以各自布置在磁通返回结构中,其可以由磁性软金属制成。
[0091] 此外,根据本发明的实施方式,相应的线圈包括围绕线圈轴线卷绕的导体,该线圈轴线垂直于透镜成形部件延伸所沿着的所述平面延伸(例如,当线圈布置在壳体上并且磁体布置在壁构件上时)或者垂直于所述光学元件延伸(例如,当线圈布置在壁构件上并且磁体布置在壳体上时),其中,相应的线圈面向其关联的磁体(或该至少一个磁体),使得当电流施加到相应的线圈时产生洛伦兹力,取决于相应的线圈中的电流的方向,该洛伦兹力使关联的磁体(或该至少一个磁体)和相应的线圈相互吸引或者相互排斥。
[0092] 此外,根据本发明的实施方式,磁体(或该至少一个磁体)在轴向方向上被磁化(例如,当磁体布置在壳体上时)或者在垂直于所述光学元件延伸的方向上被磁化(例如,当磁体布置在壁构件上时)。
[0093] 此外,根据本发明的优选的实施方式,致动器装置可以包括多个线圈(例如,三个或四个线圈),其中,每个线圈优选地围绕关联的磁体,该磁体优选地在平行于壁构件延伸的方向上被磁化(例如,当磁体连接到壁构件时)或者在垂直于轴向方向延伸的方向上被磁化(当磁体布置在壳体上时),其中磁化可以指向光学设备的中心轴线。此外,相应的线圈轴线可以平行于轴向方向延伸(例如,当线圈布置在壳体上时)或者垂直于壁构件延伸(例如,当线圈连接到壁构件时)。
[0094] 此外,根据实施方式,磁体(或该至少一个磁体)连接到壁构件,例如,连接到壁构件的第二或下侧,膜也附接到该第二或下侧,同时线圈布置在壳体上,例如,布置在面向壁构件的一侧上。在这里,线圈可以一体到或嵌入壳体的所述侧中。在这里,当磁体连接到壁构件时,磁体(或该至少一个磁体)相对于线圈移动,并且特别是朝向或远离相应的线圈移动,其特别地包括位于壳体上的固定位置。磁体也可以连接到容器承载件(例如容器承载件的面向线圈的下侧),然后壁构件搁置在该容器承载件上。然后,承载容器的容器承载件经由所述至少一个或数个(例如四个)弹簧构件(特别是一体地)连接到框架构件。弹簧构件可以连接到框架构件的角区域。
[0095] 此外,根据可替代的实施方式,磁体(或该至少一个磁体)布置在壳体上(例如,在面向壁构件的所述侧上),同时线圈布置在壁构件上,其中特别地,线圈集成到壁构件中。在这里,当线圈连接到壁构件时,相应的线圈相对于关联的磁体移动,并且特别地朝向或者远离关联的磁体(或该至少一个磁体)移动,同时所述关联的磁体(或所述至少一个磁体)包括位于壳体上的固定位置。
[0096] 可替代地,致动器装置也可以被形成为包括多个顶部电极(特别是三个或四个电极)的静电致动器装置,其中每个顶部电极与在轴向方向上面向该顶部电极的底部电极关联。通过在相应的顶部电极与底部电极之间施加电压,也可以使光学元件在轴向上移动和/或倾斜。在这里,顶部电极可以布置在壁构件上,同时底部电极可以布置在壳体上。
[0097] 此外,在本发明的实施方式中,壁构件被形成为包括(例如四个)弹簧构件作为组成部分的电路板(特别是印刷电路板),其中线圈集成到该电路板中(特别是处于布置在彼此之上的数个层中)。此外特别地,所述电路板延伸出壳体,以用于形成到电路板的电接触。
[0098] 此外,根据实施方式,壳体布置在基板上,特别地以电路板特别是印刷电路板的形式布置在基板上。
[0099] 此外,在实施方式中,图像传感器布置在所述基板上,使得透镜镜筒布置在所述图像传感器上方,其中所述轴向方向垂直于由图像传感器的多个光传感器形成的传感器表面延伸。特别地,图像传感器可以是半导体电荷耦合设备(CCD)、金属氧化物半导体(CMOS)或N型金属氧化物半导体(NMOS)传感器或任何其他光敏传感器。
[0100] 此外,面向图像传感器的光学元件优选地是透明的光学元件。在这里,光学设备特别地形成摄像机(例如用于移动电话)。
[0101] 此外,在实施方式中,光学设备的壳体包括用于支撑至少一个弹簧元件的间隔件元件,其中特别地,间隔件支撑所述框架构件,从壁构件向外延伸的弹簧构件连接到该框架构件,其中间隔件元件被配置成随着温度升高在轴向方向上膨胀,以用于通过使框架构件并由此使壁构件远离透镜成形部件移动来补偿驻留在容器容积中的所述流体的温度诱导的容积增加,从而减少由于流体的热膨胀引起的膜的增加的凸度。
[0102] 此外,根据本发明的实施方式,致动器装置包括一个导电线圈或多个导电线圈,特别是三个或四个线圈,并且包括对应数量的磁体,其中每个磁体都恰好与这些线圈中的一个线圈关联,其中每个线圈都面向其关联的磁体,并且其中,每个线圈都被配置成与其关联的磁体相互作用,使得当电流施加到线圈时,相应的线圈及其关联的磁体相对于彼此根据相应的线圈中的电流的方向进行移动。
[0103] 特别地,根据实施方式,每个磁体连接到关联的保持构件,其中特别地,所述多个导电线圈布置在壳体上/固定到壳体。因此,在这里,磁体特别地相对于固定到光学设备的壳体的线圈移动。此外,根据实施方式,所述多个导电线圈布置在电路板上,该电路板布置在壳体上/固定到壳体。此外,特别地,电路板包括(例如中心)通孔,该通孔与壳体的所述凹部对准,以用于接收透镜镜筒。
[0104] 此外,通常,致动器装置/致动器的每个线圈是下述中之一或者包括下述中之一:空气线圈、平面线圈或PCB线圈(即集成到印刷电路板(PCB)中的线圈),其中平面线圈包括导电导体,该导电导体在单个平面中围绕垂直于所述单个平面延伸的卷绕轴线卷绕。
[0105] 此外,根据实施方式,电路板(特别是印刷电路板)包括折叠在彼此之上的多个(例如柔性的)片材,使得电路板包括所述片材的堆叠体,其中,每个片材包括多个平面线圈,使得所述片材的堆叠体形成所述多个导电线圈。
[0106] 此外,根据实施方式,致动器装置/致动器包括布置在壳体上的一个或多个电永磁体,特别是两个、三个或四个电永磁体,并且包括连接到容器(特别是连接到壁构件)的对应数量的软磁构件,其中,每个软磁构件恰好与这些电永磁体中的一个电永磁体关联,并且其中,每个软磁构件被布置成与其关联的电永磁体相邻,使得在相应的软磁构件与其关联的电永磁体之间形成间隙,其中,为了使光学元件(或容器)在所述轴向方向上移动和/或为了使光学元件(或所述容器)倾斜,相应的电永磁体被配置成当对应的电压脉冲被施加到相应的电永磁体时吸引其关联的软磁构件(例如借助于使相应的间隙最小化的磁阻力),该对应的电压脉冲调节相应的电永磁体的引起所述吸引的外部磁场的磁强度。
[0107] 此外,根据本发明的实施方式,致动器装置/致动器包括布置在壳体上的一个或多个电永磁体,特别是两个、三个或四个电永磁体,并且包括由壁构件形成的单个软磁构件,其中,每个电永磁体在轴向方向上面向壁构件,使得在壁构件与相应的电永磁体之间形成间隙,其中,对于使光学元件(或容器)在所述轴向方向上移动和/或对于使光学元件(或容器)倾斜,相应的电永磁体被配置成当对应的电压脉冲被施加到相应的电永磁体时吸引所述壁构件(例如借助于使相应的间隙最小化的磁阻力),所述对应的电压脉冲产生相应的电永磁体的引起所述吸引的外部磁场。
[0108] 此外,根据本发明的实施方式,相应的电永磁体包括具有第一矫顽力的第一磁体和具有小于第一矫顽力的第二矫顽力的第二磁体,并且其中,导电导体围绕第二磁体卷绕以形成封围第二磁体(并且特别地也封围第一磁体)的线圈,使得当电压脉冲被施加到线圈以便转变(switch,反转)第二磁体的磁化时,产生相应的电永磁体的引起所述吸引(例如,上面描述的相应的磁阻力)的外部磁场/磁通量。此外,特别地,相应的电永磁体的两个磁体布置在两个极片之间,以用于引导磁通量,这些极片与关联的软磁构件形成相应的间隙。
[0109] 此外,根据本发明的实施方式,磁体的磁化被定向成平行于透镜成形部件延伸所沿着的所述平面(或者垂直于所述轴向方向)。
[0110] 此外,根据本发明的实施方式,相应的软磁构件被布置成与轴向方向垂直地相对于关联的电永磁体偏移,其中特别地,相应的电永磁体在透镜镜筒的径向方向上与关联的软磁构件相比进一步向外延伸。
[0111] 此外,根据本发明的实施方式,致动器装置包括布置在壳体上的一个或多个电磁体,特别是两个、三个或四个电磁体,并且包括连接到容器(特别是连接到壁构件)的对应数量的软磁构件或磁体,其中,每个软磁构件或磁体恰好与这些电磁体中的一个电磁体关联,其中,每个软磁构件或磁体被布置成与其关联的电磁体相邻,其中,对于使光学元件(或容器)在所述轴向方向上移动和/或对于使光学元件(或容器)倾斜,相应的电磁体被配置成当对应的电流被施加到相应的电磁体时吸引或排斥其关联的软磁构件(例如借助于磁力),所述对应的电流产生相应的电磁体的引起所述吸引或排斥的外部磁场。
[0112] 此外,根据本发明的实施方式,相应的电磁体包括磁芯,其中,导电导体在磁芯周围绕卷绕轴线卷绕以形成封围磁芯的线圈,使得当电流被施加到线圈时,产生相应的电磁体的引起所述吸引的外部磁场/磁通量。
[0113] 此外,根据本发明的实施方式,相应的卷绕轴线被定向成平行于透镜成形部件延伸所沿着的所述平面(或者垂直于所述轴向方向)。
[0114] 此外,根据本发明的实施方式,相应的软磁构件被布置成与轴向方向垂直地相对于关联的电磁体偏移,其中特别地,相应的电磁体在透镜镜筒的径向方向上与关联的软磁构件相比进一步向外延伸。
[0115] 此外,根据本发明的实施方式,相应的卷绕轴线垂直于透镜成形部件延伸所沿着的所述平面(即平行于轴向方向)延伸。
[0116] 此外,根据本发明的实施方式,相应的软磁构件或磁体在轴向方向上面向其关联的电磁体。
[0117] 此外,根据本发明的优选实施方式,光学设备包括位置传感器装置,以用于检测光学元件或连接到光学元件的组件诸如壁构件的空间位置、或者透镜成形部件或透镜成形部件承载件的位置,例如相对于参考位置诸如透镜成形部件的位置(当容器/光学元件是可移动和/或可倾斜的组件时)或者相对于参考位置诸如容器/透镜镜筒的位置(当透镜成形部件是可移动和/或可倾斜的组件时)。通过将光学元件/透镜成形部件的空间位置调节到限定的状态,可以限定光学设备的光学特性。这包括焦点可调节透镜(包括可变形膜、光学元件、壁构件、流体和透镜成形部件)的光学功率以及可变棱镜的角度。
[0118] 此外,根据本发明的实施方式,光学设备包括控制单元。
[0119] 此外,在实施方式中,控制单元被配置成控制致动器装置/致动器(例如,使得例如光学元件的测量位置或温度达到光学元件的期望位置),以用于自动地调节焦点可调节透镜的焦距,特别是以便提供光学设备(例如摄像机)的自动聚焦功能。
[0120] 此外,在实施方式中,特别地,当光学元件是反射镜并且光学设备是光学扫描设备(或光学扫描设备的一部分)时,控制单元被配置成控制致动器装置/致动器(例如,使得光学元件的测量位置达到光学元件的期望位置),以用于自动地调节光学元件的倾斜,特别是以便自动地使穿过焦点可调节透镜的光束偏转(例如用于扫描目的)。
[0121] 此外,根据本发明的优选的实施方式,光学设备还包括移动传感器装置,以用于感测光学设备的有待被抵消的(例如,非预期的快速的)移动。移动传感器装置可以被设计成检测偏航移动和/或俯仰移动,即绕两个正交轴线的旋转,这两个正交轴线各自与光轴/轴向方向正交。
[0122] 在这里,优选地,控制单元被设计成取决于由移动传感器装置感测到的有待被抵消的移动来控制致动器装置/致动器,使得通过致动器装置/致动器使光学元件相对于所述平面倾斜,以用于以抵消所述感测到的移动的方式改变穿过光学设备的入射光束的方向。
[0123] 此外,根据本发明的实施方式,所述图像传感器是包括RGB像素的RGB图像传感器,其中,每个RGB像素由具有四个像素的拜模式构成,即包括绿色滤光器(即,对绿光透明的滤光器)的两个像素、包括蓝色滤光器的像素、以及包括红色滤光器的像素,这四个像素布置成方形阵列,使得一起形成方形的每四个邻近的相邻滤光器(即,布置在方形格子上以形成一个RGB像素)包括对角地布置在所述方形中的两个绿色滤光器、以及也对角地布置在所述方形中的蓝色滤光器和红色滤光器。特别地,形成RGB像素的各个像素布置成平行的行和平行的列,这些平行的行各自在第一方向x上延伸,这些平行的列各自在与第一方向x正交延展的第二方向y上延伸。具有包括50%绿色滤光器、25%红色滤光器和25%蓝色滤光器的滤光器模式的这种滤光器阵列也被表示为拜耳滤光器,并且对应的图像传感器被表示为拜耳传感器,这被详细描述在例如US3,971,065中。
[0124] 此外,根据本发明的实施方式,特别地,当图像传感器是RGB图像传感器时,控制单元被配置成控制致动器装置/致动器,使得通过使壁构件并且进而使光学元件倾斜,或者通过使透镜成形部件倾斜(这使该容积在相应的方向上形成为所述棱镜,以用于使穿过可调节聚焦透镜的光产生对应的偏转),使通过光学设备(例如,通过可调焦透镜和布置在透镜镜筒中的至少一个透镜)投影到图像传感器上的图像相继地从初始位置起在第一方向上移位仅一个像素、从初始位置起在第二方向上移位仅一个像素、以及从初始位置起在第一方向上移位一个像素且在第二方向上移位一个像素,其中特别地,借助于图像传感器记录投影到图像传感器上的这四个图像中的每一个图像,然后通过光学设备使这四个被记录的图像叠加以形成具有被增强四倍的分辨率的单个超分辨率图像。
[0125] 根据另一实施方式,控制单元被配置成控制致动器装置/致动器,使得通过光学设备(例如通过可调焦透镜和布置在透镜镜筒中的至少一个透镜)投影到图像传感器上的图像以RGB像素的一小部分(fraction,片断、部分)或多个小部分(例如,该小部分可以是RGB像素的三分之二)移动,其中,光学设备被配置成借助于图像传感器记录初始投影图像以及每个移位图像,并且叠加这些被记录的图像以形成高分辨率图像。例如,利用RGB像素的三分之二的移位,可以叠加9个图像,引起分辨率增强9倍。
[0126] 此外,根据实施方式,控制单元被配置成控制致动器装置/致动器,使得光学设备的景深(DOF)被延伸,其中特别地,光学设备被配置成调节光学设备在单次曝光期间即在借助于图像传感器产生图像期间进行聚焦所处的距离,以用于延伸DOF,或者,其中特别地,光学设备被配置成组合数个图像,每个图像借助于图像传感器在不同的焦点距离处被记录,从而利用所谓的聚焦深度方法创建3D图像。
[0127] 此外,在实施方式中,光学设备包括超微距能力,因为根据本发明的光学设备的焦点可调节透镜通过利用可以以小的移动(例如0.05mm)引起焦距的大的变化的可移动的壁构件可以以很小的变形(例如假设透镜直径为2mm情况下的0.1mm中心厚度变化)非常接近地(例如,20mm)进行聚焦。
[0128] 此外,根据本发明的光学设备的优选的实施方式,该光学设备与图像传感器结合使用,使得所得的摄像机提供超微距自动聚焦、光学图像稳定和/或超分辨率成像功能,并且特别地用在移动电话摄像机中或者形成这样的摄像机。
[0129] 特别地,光学元件可以被配置成在轴向方向上移动以提供自动聚焦,特别是超微距自动聚焦。附加地或可替代地,光学元件可以被配置成被倾斜以使该容积形成为棱镜(或者是提供基本上相同的效果的一些其他形状),以用于提供光学图像稳定和/或超分辨率成像。此外,附加地或可替代地,容器可以被配置成相对于透镜镜筒平行于所述平面移动,以用于提供光学图像稳定。此外,附加地或可替代地,所述透镜镜筒可以被配置成平行于所述图像传感器移动,以用于提供图像稳定。
[0130] 此外,通常,壁构件可以一体地连接到光学元件。例如,光学元件可包括被膜覆盖的凹部,以便形成所述容器。
[0131] 此外,依照根据本发明的光学设备的实施方式,所述光学元件形成刚性透镜,特别是会聚透镜。
[0132] 此外,依照根据本发明的光学设备的实施方式,由光学元件形成的所述刚性透镜是平凸透镜。
[0133] 特别地,在所述平凸透镜的情况下,所述光学元件包括背离所述膜的凸表面区域,并且特别地包括面向膜的平坦表面。
[0134] 此外,膜通常包括前表面,该前表面背离驻留在容器容积中的流体。特别地,在本文所述的所有实施方式中,膜的前表面可以面向透镜镜筒和/或光学设备的图像传感器。
[0135] 可替代地,膜的前表面也可以背离光学设备的透镜镜筒和/或图像传感器。
[0136] 此外,根据又一实施方式(这可以应用于本文中描述的所有容器),容器的容积在容器的径向方向上朝向该容积/容器的周缘逐渐缩减(taper,逐渐变细/变窄、锥化),以减少光学流体的量并减少由于温度变化导致的光学性能的变化。特别地,为此,容器可以具有成锥形地成形的周缘(例如,代替平坦的周缘)。
[0137] 此外,根据本发明的实施方式,为了保护膜,并且特别是为了避免由于经由透镜成形部件施加在膜上的力/影响而导致的膜的破裂,光学设备包括用于感测光学设备的机械冲击的传感器,其中,光学设备被配置成当所述传感器感测到光学设备的机械冲击时使致动器装置保持就位,特别是通过向相应的线圈施加对应的电流来使致动器装置保持就位。
[0138] 例如,当光学设备或包括该光学设备的移动电话关闭时,该安全特征也可以处于待命状态。
[0139] 传感器可以是形成智能电话/移动电话的部件或光学设备集成在其中的一些其他设备的部件的一些传感器(例如重力传感器)。有利地,当光学设备自由下落并且在光学设备或包括根据本发明的光学设备(例如摄像机)的设备(例如智能电话)触地或者受到冲击之前,所述传感器的信号可以用于向致动器/致动器装置施加稳定电流。
[0140] 此外,根据本发明的实施方式,光学设备包括用于接收行进穿过容器并穿过透镜镜筒的至少一个刚性透镜的光的图像传感器,以及用于记录借助于图像传感器产生的图像的存储器,其中光学设备被配置成通过对曲率可调节区域的曲率的对应调节来实施一系列的聚焦步骤并且针对相应的聚焦步骤的每个焦距记录图像,并且其中,光学设备被配置成将各个被记录的图像组合成结果图像。
[0141] 特别地,被记录的图像的所述组合可以是所谓的焦点堆叠,其中被记录的图像的锐利区域(例如,前景、中间、背景)被组合以形成在其所有区域中都特别锐利的单个图像。
[0142] 此外,根据本发明的又一方面,提出了一种用于生产(或校准)光学设备的方法,其中,该方法包括下述步骤:
[0143] -将光学设备的可调焦透镜布置在壳体中,可调焦透镜包括透明且可弹性膨胀的膜、面向膜的光学元件、以及壁构件,其中光学元件和膜连接到壁构件使得形成具有容积的容器,流体布置在该容积中,
[0144] -提供包括透镜成形部件的透镜镜筒,该透镜成形部件待被附接到膜以用于限定膜的曲率可调节区域,以及
[0145] -以透镜成形部件在前的方式将透镜镜筒朝向膜移动到壳体中,直到透镜成形部件作用在膜上(例如,压靠膜或者牵拉膜),使得所述区域的曲率并且进而焦点可调节透镜的焦距被调节至期望值,以及
[0146] -将透镜镜筒固定到壳体,例如,通过将透镜镜筒胶合到壳体。
[0147] 可替代地,透镜成形部件最初连接到容器。然后,代替地,该过程实施如下:
[0148] -将光学设备的可调焦透镜布置在壳体中,可调焦透镜包括透明且可弹性膨胀的膜、面向膜的光学元件、以及壁构件,其中光学元件和膜连接到壁构件使得形成具有容积的容器,流体布置在该容积中,并且其中,透镜成形部件连接到膜,使得限定膜的曲率可调节区域,
[0149] -提供透镜镜筒,以及
[0150] -使透镜镜筒朝向透镜成形部件移动到壳体中,使得透镜成形部件接触透镜镜筒,其中,所述区域的曲率并且进而焦点可调节透镜的焦距被调节至期望值,以及[0151] -将透镜镜筒固定到壳体,例如,通过将透镜镜筒胶合到壳体。
[0152] 此外,在焦距的所述调节之前,使透镜成形部件结合到膜,特别是借助于等离子结合来进行所述结合。
[0153] 此外,根据本发明的方法的实施方式,所述容器通过下述形成:提供壁构件(其中特别地,壁构件的中心凹部通过蚀刻该壁构件或者通过对其激光切割或者通过对其冲压来产生)、使预伸展的膜结合(例如等离子结合)到壁构件、利用负压(underpressure,低压、降压)(例如真空)使膜偏转以形成用于接收流体的凹陷部、将光学元件结合到壁构件以将流体封围在容器中、布置容器使得膜布置在顶部、以及利用负压(例如真空)将空气通过膜从容器的容积中排出。
[0154] 此外,在实施方式中,数个容器同时并行生产(批处理)。
[0155] 此外,根据本发明的方法的实施方式,形成多个连接的容器,其中,通过分离容器获得单独的容器,其中通过将透明且可弹性膨胀的膜连接到包括多个一体连接的壁构件的中间层、在容器中提供所述流体并将光学元件连接到中间层以封闭容器来形成所述多个容器,其中,由中间层形成的连接的壁构件被分离以提供填充有流体的单独的容器。
[0156] 根据本发明的又一方面,公开了用于组装根据本发明的光学设备的另一种方法,包括下述步骤:
[0157] -将透镜镜筒安装在图像传感器上并将透镜镜筒布置在壳体中,
[0158] -将容器(或壁构件)连接到该至少一个弹簧构件,
[0159] -将容器布置在透镜镜筒上,使得容器搁置在透镜成形部件上,其中透镜成形部件接触膜,以及
[0160] -使该至少一个弹簧构件连接到特别是胶合到壳体。
[0161] 此外,公开了用于生产根据本发明的光学设备的另一种方法,包括下述步骤:
[0162] -将光学设备的壳体连接到图像传感器,
[0163] -将透镜镜筒布置在所述壳体的凹部中,并且调节透镜镜筒与图像传感器之间的距离,以实现对无限物距的锐聚焦,
[0164] -将导电线圈布置在壳体上,特别是通过将包括所述线圈的电路板布置在壳体上,[0165] -提供包括容器的可调焦透镜,该可调焦透镜具有透明且可弹性膨胀的膜、面向膜的光学元件、以及壁构件,其中光学元件和膜连接到壁构件,使得形成具有容积的所述容器,流体布置在该容积中,
[0166] -将所述容器布置在容器承载件上,该容器承载件包括磁体,使得每个磁体与这些线圈中的一个线圈关联,
[0167] -将容器承载件和容器布置在透镜镜筒上,使得透镜成形部件接触膜以用于限定膜的曲率可调节区域,其中特别地,在将容器承载件和容器布置在透镜镜筒上时,透镜成形部件连接到容器或者连接到透镜镜筒,
[0168] -可选地,将盖罩玻璃安装到盖罩框架;
[0169] -可选地,将盖罩框架安装到壳体。
[0170] 此外,根据本发明的又一方面,公开了另一种光学设备,该另一种光学设备特别地对应于上述光学设备的变型,其中该另一种光学设备包括
[0171] -透明且可弹性膨胀的膜,
[0172] -面向膜的光学元件,
[0173] -壁构件,其中光学元件和膜连接到壁构件,使得形成具有容积的容器,[0174] -驻留在所述容积中的流体,以及
[0175] -透镜成形部件,该透镜成形部件与膜接触,以用于限定膜的曲率可调节区域,该区域面向所述光学元件,以及
[0176] -周向透镜镜筒(50),该周向透镜镜筒围成开口,在该开口中布置有由透镜镜筒保持的至少一个刚性透镜,以及
[0177] -致动器装置,该致动器装置被设计成使透镜成形部件相对于光学元件(或透镜镜筒)在轴向方向上移动,以便调节驻留在该容积内部的流体的压力并且进而调节所述区域的曲率,其中所述轴向方向被定向成垂直于透镜镜筒的至少一个刚性透镜(或透镜镜筒的孔隙)延伸所沿着的平面,并且
[0178] -其中,光学元件刚性地到透镜镜筒(特别是到透镜镜筒的周向面部侧),[0179] -并且其中,光学设备被设计成下述中的至少一个:使透镜成形部件相对于所述平面倾斜,特别是用于使穿过该容积的光偏转;使透镜成形部件相对于透镜镜筒平行于所述平面移动,特别是用于使穿过该容积的光偏转;使透镜镜筒与容器一起移动(例如,平行于光学设备的图像传感器,特别是以便使图像传感器上的图像移位,例如以提供OIS。
[0180] 特别地,光学元件形成刚性透镜(特别是会聚透镜)。
[0181] 此外,根据实施方式,所述刚性透镜是平凸透镜。
[0182] 此外,所述光学元件可以包括面向透镜镜筒的凸表面区域和面向膜的平坦表面。
[0183] 特别地,根据实施方式,当移动透镜成形部件而不是光学元件时,光学元件布置在透镜镜筒与透镜成形部件之间(即透镜成形部件布置在容器的背离透镜镜筒的一侧。因此,在这里,膜形成第一表面,进入光学设备的光射在该第一表面上,然后光学元件形成随后的表面,在光穿过位于光学设备的容器内部的流体之后该光射在该随后的表面上。
[0184] 此外,特别地,致动器装置可以被配置成还使透镜成形部件相对于所述平面倾斜,特别是用于使穿过该容积的光偏转。此外,该致动器装置(或其他致动器装置)还可以被配置成使透镜成形部件相对于透镜镜筒平行于所述平面移动,特别是用于使穿过该容积的光偏转。此外,光学设备可以包括其他致动器装置,以使透镜镜筒与容器一起移动(例如,平行于光学设备的图像传感器,特别是以便使图像传感器上的图像移位,例如以提供OIS)。
[0185] 另外,在这里,在实施方式中,光学设备包括图像传感器并且形成特别是被配置成布置在移动电话中的摄像机,其中,以下中的至少一个或以下的组合成立:
[0186] -透镜成形部件被配置成在轴向方向上移动以用于提供自动聚焦,尤其是超微焦距自动聚焦,
[0187] -透镜成形部件被配置成被倾斜以用于提供光学图像稳定和/或超分辨率成像;
[0188] -透镜成形部件被配置成相对于透镜镜筒平行于所述平面移动(以便使该容积变形使得以限定的方式使光被偏转),以用于提供光学图像稳定;
[0189] -透镜镜筒被配置成与容器一起平行于所述图像传感器移动,以用于提供光学图像稳定。
[0190] 此外,在本发明的所有方面和实施方式中,也有可能的是,所述光学元件也形成透明且可弹性膨胀的膜,使得所述容器在两侧都包括膜。
[0191] 此外,本发明的又一方面涉及一种用于校准光学设备的光学图像稳定功能的方法,特别是如本文中所述的光学设备,其中,该光学设备包括图像传感器并且形成摄像机,并且其中,该方法包括下述步骤:
[0192] -在光学设备的图像预览模式期间(例如,当摄像机显示有待被该摄像机记录的或者可以被该摄像机记录的图像时)测量光学设备的移动,该移动导致通过光学设备投影到图像传感器上的图像的移位,
[0193] -将一信号施加到光学设备的致动器装置,该信号促使致动器装置至少部分地补偿所述图像在图像传感器上的所述移位,以用于提供光学图像稳定,
[0194] -自动地确定由图像传感器产生的图像的锐度(与所述信号关联),
[0195] -按比例因数增加或减小施加到所述致动器装置的信号的幅度,
[0196] -确定所述信号中产生具有最佳锐度的图像的一个信号;
[0197] -将比例因数作为校准数据存储在光学设备中(例如,在光学设备的半导体存储器中)
[0198] 此外,本发明的又一方面涉及一种用于校准光学设备的自动聚焦功能的方法,特别是如本文中所述的光学设备,其中该光学设备被形成为摄像机并且包括用于产生图像的图像传感器,并且其中,该方法包括下述步骤:
[0199] -利用光学设备的距离传感器测量光学设备与对象之间的距离,
[0200] -通过将对应的电流信号施加到光学设备的致动器装置来扫过光学设备的不同焦距,
[0201] -借助于摄像机的图像传感器来分析在每个焦距处产生的图像的图像锐度,[0202] -将下述电流信号以及测量到的光学设备与对象之间的距离一起存储(特别地,所述电流信号和测量到的距离存储在光学设备的半导体存储器中),所述电流信号为在其下所产生的图像具有最高锐度的电流信号。
[0203] 特别地,根据本发明的光学设备可以应用在以下应用中:照明器材、灯光表演、打印机、医疗装备、光纤耦合、头戴式眼镜、激光加工、生物计量、计量学、电子放大镜、机器人摄像机、光纤耦合、运动跟踪、眼内透镜、移动电话、头戴式摄像机、军用、数码摄像机、网络摄像机、显微镜、望远镜、内窥镜、双筒望远镜、研究、工业应用、监控摄像机、汽车、投影仪、眼科透镜、视觉系统、测距仪、条形码阅读器、虚拟现实显示器、增强现实显示器、汽车摄像机、数字手表平板电脑电视摄像机
[0204] 本发明的光学设备可以用于当非常靠近地聚焦时读取指纹或者测量三维对象。此外,根据本发明的光学设备可以用于虹膜检测。此外,光学设备可以与例如诸如由L.E.S.S.提供的纳米活性纤维制成的环照明组合。特别地,环照明可以包括布置成圈(环)的多个光源(例如LED),其中光学设备(例如摄像机)处于中心,特别是焦点可调节透镜/容器处于中心,以实现对成像区域的均匀照明。这与仅使用现今的闪光灯LED的智能电话形成对比,该闪光灯LED为非常靠近的对象提供非常不均匀的照明,因为其定位到光学设备/摄像机的仅一侧。
[0205] 下面将参考附图描述本发明的另外特征和优点以及本发明的实施方式,其中:
[0206] 图1至图3示出了根据本发明的光学设备的示意性横截面视图,该光学设备具有透明的光学元件,该光学元件被定向成平行于膜(图1)或者相对于膜倾斜(图2和图3),以用于使穿过可调谐透镜的容积的光束偏转;
[0207] 图4至图6示出了图1至图3所示的光学设备的示意性横截面视图,其中此外,借助于作用在膜上的透镜成形部件来调节膜的曲率,以用于使光束聚焦,该透镜成形部件连接到透镜镜筒;
[0208] 图7至图9示出了根据本发明的另一光学设备的示意性横截面视图,该光学设备具有反射镜形式的光学元件,该光学元件被定向成平行于膜(图1)或者相对于膜倾斜(图2和图3),以用于使穿过可调整透镜的体积的光束偏转;
[0209] 图10至图12示出了图7至图9所示的光学设备的示意性横截面视图,其中此外,借助于作用在膜上的透镜成形部件来调节膜的曲率,以用于使光束聚焦,该透镜成形部件连接到透镜镜筒;
[0210] 图13示出了电磁致动器装置的原理,该电磁致动器装置可以用于调节焦点可调节透镜的焦距和/或使光学元件倾斜,以便将容器的容积形成为用于使光束偏转的棱镜;
[0211] 图14示出了使用磁体和两个线圈以及使用三个线圈和对应数量的关联磁体的电磁致动;
[0212] 图15示出了可替代的静电致动器装置;
[0213] 图16示出了根据本发明的光学设备的实施方式的立体横截面视图,该光学设备使用下述致动器装置:其中,环形(circular,圆形、圆的)磁体布置在该设备的壳体上,并且四个线圈集成到焦点可调节透镜的容器的壁构件中;
[0214] 图17示出了图16所示的实施方式的立体图细节:
[0215] 图18示出了图16所示的实施方式的进一步细节的立体横截面视图;
[0216] 图19示出了图16所示的实施方式的变型的立体横截面视图,其中,现在四个线圈布置在设备的壳体上,同时关联的磁体及其磁通返回结构布置在容器的壁构件上;
[0217] 图20示出了图19所示的实施方式的细节的立体横截面视图;
[0218] 图21示出了图19所示的实施方式的进一步细节的立体横截面视图;
[0219] 图22示出了图19所示的实施方式的变型的立体横截面视图,其中,在这里,磁体的磁通返回结构由壁构件形成;
[0220] 图23示出了图22所示的实施方式的变型的立体横截面视图;
[0221] 图24示出了根据本发明的光学设备的透镜镜筒,其中透镜成形部件与透镜镜筒一体地形成为单件;
[0222] 图25示出了可替代的透镜成形部件/透镜镜筒,其中在这里透镜成形部件是连接到透镜镜筒的本体的面部侧的单独元件;
[0223] 图26示出了将透镜镜筒布置在根据本发明的光学设备的壳体中以便初始地调节焦点可调节透镜的焦距的过程的实施方式;
[0224] 图27示意性地示出了形成根据本发明的光学设备的容器并用流体填充该容器以便形成该设备的焦点可调节透镜的过程的实施方式;
[0225] 图28示出了多个容器的批处理;
[0226] 图29说明了根据本发明的光学设备的超微距成像的能力;
[0227] 图30示出了利用光学元件的倾斜以便产生可调谐棱镜的图像稳定的原理;
[0228] 图31示出了使用拜耳模式的超分辨率的基本原理,该拜耳模式可以利用光学元件的倾斜以便按像素地移位图像来实施;
[0229] 图32示出了通过借助于使光学元件倾斜的光学图像平移来实现9倍超分辨率的原理;
[0230] 图33示出了另一实施方式,其中,磁体在平行于光学元件的平面中被磁化,其中该磁体被关联的线圈围绕;
[0231] 图34示出了根据本发明的光学设备的另一实施方式的分解图
[0232] 图35A至图35C示出了自动聚焦和光学图像稳定功能,特别是图34的实施方式的自动聚焦和光学图像稳定功能。
[0233] 图36A至图36C示出了根据本发明的光学设备的另一实施方式的自动聚焦和光学图像稳定功能,该光学设备具有包括一体的刚性透镜的光学元件;
[0234] 图37A至图37C示出了根据本发明的又一光学设备的自动聚焦和光学图像稳定功能,其中在这里透镜成形部件作用在膜的背离刚性透镜的表面上;
[0235] 图38A至图38B示出了下述实施方式:其中,光学元件也由膜形成,使得光学设备包括面向彼此的两个膜,其中透镜成形部件作用在这些膜中的一个膜上以调整光学设备的焦距;
[0236] 图39A至图39D示出了用于使根据本发明的光学设备的光学元件或透镜成形部件轴向地移动和/或倾斜的致动器装置的磁体和线圈的可能的不同布置;
[0237] 图40示出了根据本发明的光学设备的实施方式,其中容器/焦点可调节透镜的膜的前表面面向光学设备的透镜镜筒/图像传感器;
[0238] 图41示出了图40所示的实施方式的变型,其中在这里容器/焦点可调节透镜的膜的前表面背离光学设备的透镜镜筒/图像传感器;
[0239] 图42示出了下述实施方式:其中,容器/焦点可调节透镜嵌入透镜镜筒中并且形成透镜镜筒的第一透镜;
[0240] 图43示出了图42所示的实施方式的变型,其中在这里容器/焦点可调节透镜的膜的前表面背离光学设备的图像传感器;
[0241] 图44示出了与本发明的下述两种实施方式相比仅具有刚性透镜的标准透镜镜筒(A),在所述两种实施方式中,容器/焦点可调节透镜作为附加件放置在透镜镜筒的前方(B),或者其中,容器/焦点可调节透镜嵌入透镜镜筒中以形成透镜镜筒(C)的最顶部刚性透镜;
[0242] 图45示出了自动聚焦的实现,其中,使容器相对于固定的透镜成形部件在轴向方向上移动,以调节焦点可调节透镜的焦点;
[0243] 图46示出了自动聚焦的实现,其中,使透镜成形部件相对于固定的容器在轴向方向上移动,以调节焦点可调节透镜的焦点;
[0244] 图47示出了自动聚焦的实现,其中,使其上安装有透镜成形部件的透镜镜筒相对于固定的容器在轴向方向上移动,以调节焦点可调节透镜的焦点;
[0245] 图48示出了光学图像稳定(OIS)的实现,其中,使容器相对于固定的透镜成形部件倾斜,以使朝向图像传感器行进的光偏转;
[0246] 图49示出了OIS的实现,其中,使透镜成形部件相对于固定的容器倾斜,以使朝向图像传感器行进的光偏转;
[0247] 图50示出了光学图像稳定(OIS)的实现,其中,使容器相对于透镜成形部件平行于图像传感器移动,以使图像传感器上的光移位;
[0248] 图51示出了OIS的实现,其中,使透镜成形部件相对于容器平行于图像传感器移动,以使图像传感器上的光移位;
[0249] 图52示出了光学图像稳定(OIS)的实现,其中,使容器与透镜镜筒一起平行于图像传感器移动,以使图像传感器上的光移位;
[0250] 图53示出了OIS的实现,其中,使容器与透镜镜筒一起倾斜/旋转,以使图像传感器上的光移位;
[0251] 图54示出了壳体和/或线圈如何可以提供界定下述容器的行程的止挡部,该容器经由其膜悬置在透镜成形部件上,该透镜成形部件又连接到透镜镜筒;
[0252] 图55示出了利用定中心工具使容器相对于透镜镜筒居中,其中,容器包括容器定中心面,该容器定中心面以形状配合的方式插入工具中;
[0253] 图56至图58说明了当容器仅经由其膜被悬置在连接到透镜镜筒的透镜成形部件上时温度降低对膜的曲率的影响;
[0254] 图59示出了根据本发明的光学设备的容器以及与容器的膜接触的环形透镜成形部件的立体图;
[0255] 图60至图61示出了使透镜成形部件相对于透镜镜筒居中的不同可能性;
[0256] 图62至图65示出了实现空气交换通道或洞道以允许位移的空气体积的通气的不同可能性;
[0257] 图66至图70示出了使透镜成形部件连接到透镜镜筒的不同可能性;
[0258] 图71至图73示出了透镜成形部件的不同实施方式;
[0259] 图74示出了根据图44(C)所示类型的本发明的光学设备的实施方式,其中,容器被嵌入透镜镜筒中并且还形成透镜镜筒的最顶部刚性透镜;
[0260] 图75示出了图74所示类型的光学设备,其中,透镜镜筒包括用于使透镜镜筒相对于图像传感器定位的外螺纹;
[0261] 图76示出了图74所示类型的光学设备,其中,壳体包括用于使透镜镜筒相对于图像传感器定位的止挡部;
[0262] 图77示出了容器的逐渐缩减的容积以用于降低温度影响;
[0263] 图78至图79示出了承载透镜成形部件的透镜成形部件承载件的实施方式,该承载件插入透镜镜筒的槽中;
[0264] 图80至图82示出了使光学设备的组件居中和组装该光学设备的组件的不同方式;
[0265] 图83至图84示出了可用于使容器或透镜成形部件移动的致动器的线圈的不同实施方式;
[0266] 图85示出了单独的致动器(例如音圈电机)如何可以利用万向轴承和万向环来用于自动聚焦(AF)和光学图像稳定(OIS);
[0267] 图86示出了光学设备的实施方式,其中,利用电永磁体使容器移动;
[0268] 图87示出了图86所示的实施方式的变型
[0269] 图88示出了光学设备的实施方式,其中,利用电磁体使容器移动;
[0270] 图89示出了图88所示的实施方式的变型;
[0271] 图90至图92示出了四个、三个或甚至一个磁体-线圈对可以用于致动容器/焦点可调节透镜;
[0272] 图93示出了根据光学设备的分解图,以及光学设备的各个组件的安装过程;
[0273] 图94示出了利用如图74所示的致动原理的实施方式,其中在这里容器/焦点可调节透镜特别是可以放置在透镜镜筒前方(例如从镜筒的面部侧)的附加件,其中容器可以从透镜镜筒的面部侧至少部分地插入透镜镜筒中;
[0274] 图95示出了图94所示的实施方式的变型;
[0275] 图96示出了根据本发明的光学设备的实施方式,其中,从透镜镜筒突出的腿部根据图95所示的方式形成。
[0276] 图1至图12示出了根据本发明的具有光学元件20的光学设备1,其中,在图1至图6中,光学元件20是透明的,并且光学设备可以是摄像机(例如移动电话的摄像机),其可以包括通过使用包括光学元件20的一个可移动组件所得的自动聚焦、图像稳定和超分辨率,而在图7至图12中,光学元件20是反射镜,并且光学设备1是例如光学扫描设备1,其可以包括同样通过使用包括光学元件20的一个可移动组件所得的自动聚焦以及同时引导光束的功能,以用于扫描目的。
[0277] 如图1至图12所示,光学设备1包括透明且可弹性膨胀的膜10、面向膜(10)的光学元件20、平坦壁构件300,其中,光学元件20连接到壁构件300的第一(上)侧300a,并且其中,膜10连接到壁构件300的(下)第二侧300b,使得形成封围容积V的容器2,该容积被流体F(例如液体,也参见上文)填充。设备1还包括:透镜成形部件11,该透镜成形部件附接到膜10,使得提供膜10的曲率可调节区域10c,该区域10c面向所述光学元件20;以及致动器装置40,该致动器装置被设计成使光学元件20在轴向方向A上相对于透镜成形部件11移动,以便调节驻留在容积V内部的流体F的压力,并由此调节所述区域10c的曲率,其中,所述轴向方向A被定向成垂直于透镜成形部件11延伸所沿着的平面,该透镜成形部件优选地包括环形构造,并且其中,所述致动器装置40被设计成使光学元件20相对于所述平面倾斜,特别是以便使容积V形成为棱镜或楔形形状,以用于使穿过容积V的光偏转。根据本发明,透镜成形部件11连接到周向透镜镜筒50,为简单起见,该周向透镜镜筒未在图1至图12中示出,而是在例如图24和图25中详细示出。据此,透镜镜筒50围成例如伸长的开口50c,在该伸长的开口中布置有由透镜镜筒50保持的至少一个刚性透镜51或多个堆叠的刚性透镜51。
[0278] 光学元件20、具有驻留在其中的流体F的所述容积V、壁构件300和膜10形成焦点可调谐透镜的透镜本体,该焦点可调谐透镜在本文中也被表示为焦点可调节透镜。为了调节该透镜的曲率,特别是调节该透镜的焦点,光学设备1利用透镜成形部件11,该透镜成形部件附接到膜10的外侧(也被表示为前表面)10a,特别是借助于等离子结合进行所述附接,该外侧10a背对所述容积V。因此,透镜成形部件11界定了膜10的所述光学活性的且可弹性膨胀的(例如圆形的)区域10c,该区域10c延伸直至透镜成形部件11的(例如周向的)内边缘。优选地,透镜成形部件11包括用于产生球形可调谐透镜的环状(例如环形)结构,但是也可以具有任何其他适合的几何结构。
[0279] 如图1至图3示意性所示,光学设备1包括致动器装置40,该致动器装置被设计成使光学元件20相对于由透镜成形部件11横跨的平面(即,透镜成形构件11限定所述假想平面或者在所述假想平面中或沿着所述假想平面延伸)倾斜,这允许为位于光学元件20下方的容积V赋予棱镜或楔形件的形式,使得通过容积V的光L被偏转,如图2和图3所示。这可以用于图像稳定以及扫描。
[0280] 当光学设备1用于摄像机中或者用作摄像机时,图像传感器52(例如参见图16、图19、图22和图23)的表面上的图像点可能由于光学设备1的非预期的快速移动而移位。这可以通过使下述两者之间的交叉点移位来抵消,所述两者中的一者为在与物点关联的方向A'上行进的入射光束L,所述两者中的另一者为图像传感器52在相反方向上的表面。为此,光学设备1可以包括移动传感器装置64,以用于感测光学设备1的有待被抵消的所述非预期的快速移动,其中,光学设备1还可以包括连接到移动传感器装置64的控制单元65,该控制单元65被设计成取决于由移动传感器装置64感测到的有待被抵消的移动来控制致动器装置
40,使得通过致动器装置40来使光学元件20相对于由透镜成形构件11横跨的所述平面(即,透镜成形构件沿着该平面延伸)倾斜,以用于以抵消所述感测到的移动的方式改变入射光束L在与物点关联的方向A'上的路线,即由于光学设备1的快速且非预期的移动导致的图像点在图像传感器52的表面(或图像平面)上的移位通过下述两者的交叉点的移位来补偿,所述两者中的一者为在与物点关联的A'上的所述入射光束,所述两者中的另一者为在相反方向上的图像传感器(图像平面)。
[0281] 如图4至图6所示,根据本发明的光学设备1还能够通过用透镜成形部件11压靠膜10(或者通过牵拉膜10)来同时使膜10的所述区域10c变形。这可以借助于相同的致动器装置40来实现,该致动器装置还被设计成使光学元件20在轴向方向A(被定向成垂直于由透镜成形部件11横跨/限定的平面)上相对于透镜成形部件11移动,以便调节驻留在容器2的容积V内部的流体F的压力,并由此调节膜10的所述区域10c的曲率(也参见上文)。这特别地允许改变两个不同的凸曲率之间的曲率,或者改变两个不同的凹曲率之间的曲率,或者甚至改变凸曲率与凹曲率之间的曲率。因此,可以非常有效地变更焦点可调谐透镜的焦点。优选地,致动器装置40被设计成作用在壁构件300上,以用于使光学元件20轴向地移动,以及用于使光学元件20相对于固定的透镜成形构件11倾斜,这将在下面详细描述。
[0282] 图7至图9还示出了根据本发明的光学设备1的倾斜移动,其中,与图1至图6相比,光学设备1现在包括反射镜形式的光学元件20,该光学元件具有面向焦点可调谐透镜的容器的容积V的反射表面。在这里,光学元件20的倾斜允许例如扫描2D图像平面。
[0283] 如图10至图12所示,这也可以与如前面关于图4至图6所讨论的使膜10的所述区域10c变形以调节焦点可调谐透镜的焦点相结合,使得也可以进行3D扫描。
[0284] 图13示出了根据本发明的光学设备1的可能的电磁致动的示意性横截面视图。为此,光学设备1包括致动器装置40,该致动器装置包括例如三个或四个磁体42以及由线圈支撑件或框架44支撑的对应数量的线圈41,其中,每个磁体42与恰好一个线圈41关联并且在轴向方向A上面向该线圈。在这里,如图13的右侧详细所示,相应的磁体42在轴向方向上布置在关联的线圈41上方,该线圈在磁体下方包括区段411,在该区段中,电流I在第一方向上并且垂直于磁体42的磁场B流动,而在相邻的第二区段412中,电流在相反方向上而且垂直于磁体42的磁场B流动。磁体42相对于两个线圈区段411和412居中,使得磁场B平行于壁构件300(或者垂直于轴向方向A)延伸,使得施加所述电流时产生的洛伦兹力FL定向成沿着轴向方向A并且使磁体42和线圈41取决于线圈41中的电流的方向相互吸引或相互排斥。
[0285] 由于使用三个或四个线圈41和磁体42的事实,可以通过操作所有的线圈使得实现光学元件20的轴向移动来自动地调节膜的区域10c的曲率(自动聚焦),另一方面可以通过致动单个或数个线圈41来引起壁构件300倾斜并由此引起光学元件20的倾斜,来实现光学元件20的倾斜,这使容积V形成为棱镜并允许使通过容器2的光偏转。
[0286] 此外,图14示出了自动聚焦功能,即光学元件20/壁构件300在轴向方向A上的轴向移动可以通过下述方式来产生:所述方式为使用如图14的左下部所示的其中电流I在相反方向上流动的内层线圈41a和外层线圈41b,使得附接到壁构件300的环状磁体42可以朝向相对于环状磁体42布置的固定线圈41a、41b移动,如图13右侧的横截面细节所示。
[0287] 右下侧示出了上面关于图13已经提出的配置,其中,三个磁体42附接到壁构件300,该三个磁体42可以与在轴向方向A上面向相应磁体42的关联的线圈41相互作用。磁体相对于彼此以120°的距离布置,使得光学元件可以在轴向方向A上移动,但也可以通过产生适合的洛伦兹力被倾斜,如图14的右上侧所示。如在下面将进一步描述的,也可以使用四个磁体和线圈代替三个磁体42和关联的线圈41。
[0288] 此外,代替电磁体致动,也可以借助于静电致动器装置或压电致动器装置使光学元件20轴向地移动或者使该光学元件倾斜。
[0289] 可替代地,如图15所示,致动器装置40也可以形成为静电致动器装置,该静电致动器装置包括布置在壁构件300上的多个顶部电极(特别是三个或四个电极)E,其中,每个顶部电极E可以与在轴向方向A上面向对应的顶部电极E的底部电极E'关联。通过在相应的顶部和底部电极E、E'之间施加电压,也可以使光学元件20轴向地移动和/或使该光学元件倾斜。在这里,顶部电极E可以布置在壁构件300上,使得这些顶部电极可以与壁构件300/光学元件20一起移动,而底部电极E'可以布置在壳体60上(图15中未示出),使得这些底部电极包括相对于设备1的壳体的固定位置。为了降低复杂性,还可以将顶部或底部电极统一到一个电极并且仅使相反电极分成多个区段。
[0290] 图16结合图17和图18示出了根据本发明的摄像机形式的光学设备1的实施方式,该光学设备包括垂直于轴向方向A延伸的透明且可弹性膨胀的膜10、在轴向方向A上面向膜10的透明的光学元件20(例如环形玻璃板)、围成中心凹部301的平坦环状壁构件300,其中,光学元件20连接到壁构件300的第一(顶部)侧300a,并且膜10连接到壁构件300的第二(下)侧300b,使得所述凹部301被封闭并且形成具有容积V的容器2,在该容器中布置有填充所述容积V的流体F。设备1还包括透镜成形部件11,如图24和图25中详细所示,该透镜成形部件连接到透镜镜筒50。
[0291] 据此,透镜镜筒50包括管状形状并且围成镜筒50的开口50c,在该开口中布置有至少一个刚性透镜51或刚性透镜51的堆叠体。镜筒50还包括外部横向侧(也表示横向外侧)50a,该外部横向侧可以包括周向梯级,使得镜筒50的外直径朝向透镜成形部件11减小,根据图24,该周向梯级由透镜镜筒50的环状面部侧11形成。可替代地,透镜成形部件11可以由环状材料层11形成,该环状材料层附接到透镜镜筒50的面向膜10的面部侧50b。
[0292] 如图16所示,透镜成形部件11被结合到膜10,特别是通过等离子结合被结合到该膜,使得形成膜10的包括下述曲率的区域10c:所述曲率可以通过借助于致动器装置40使光学元件20在轴向方向上移动来调节,如例如上面关于图4至图6所述的那样。此外,如上面关于图1至图3所述的那样,为了超分辨率或图像稳定的目的,还可以使光学元件20倾斜以便使光束偏转,这将在下面描述。
[0293] 为了使光学元件20在轴向方向A上移动和/或使该光学元件相对于透镜成形部件11延伸所沿着的平面倾斜,根据图16至图18的光学设备1包括致动器装置40,该致动器装置包括周向磁体42(参见图18),该周向磁体嵌入到包括U形横截面的周向磁通返回结构43中,即,返回结构43包括搁置在设备1的壳体60上的底部部分43b以及从底部部分43b沿轴向方向A突出的两个横向部分43a、43c,该横向部分43a、43c覆盖磁体42的内侧和外侧。磁体42还包括布置在所述横向部分43a、43c之间并且与所述横向部分43a、43c齐平的面部侧。此外,根据图16,致动器装置40包括四个线圈41,如图17所示,该四个线圈集成到所述壁构件300中,其中磁体42的所述面部侧在轴向方向A上面向所述四个线圈41。
[0294] 每个线圈41都包括围绕线圈轴线A"卷绕的导体,该线圈轴线垂直于所述光学元件20延展,而磁体42在轴向方向A上被磁化,由箭头M表示。这保证了借助于线圈41和磁体42产生的洛伦兹力FL基本上沿轴向方向延伸并因此用于以有效的方式使光学元件20轴向地移动或者使该光学元件倾斜。为此,磁体42还关于线圈41被配置成使得位于每个线圈41的两个相反区段(参见图13中的区段411、412)上方的磁场B被主要地定向成垂直于轴向方向A并且垂直于在线圈41的所述相反区段中的电流I(如图13所示)。
[0295] 此外,根据图17,壁构件300经由四个弹簧构件302一体地连接到框架构件303,该框架构件搁置在壳体60上,使得壁构件300经由弹簧构件302和矩形框架构件303支撑在壳体60上。壳体60本身搁置在基板600(例如印刷电路板)上。弹簧构件302可以具有折曲的形状并且可以将壁构件300连接到框架构件303的四个角区域。因此,整个容器2可移动地耦接到壳体,其中,当光学元件20被移出搁置位置时,由于弹簧构件302和膜10,在光学元件20上作用有恢复力。
[0296] 现在,为了能够使光学元件20倾斜或者使该光学元件轴向地移动,向所有线圈41同时施加电流,使得光学元件20如上所述按照线圈41中的电流的方向沿轴向方向A远离透镜成形部件11移动或者朝向透镜成形部件11移动。通过向线圈41不同地施加电流,光学元件20还可以被另外地倾斜,使得容积V形成为棱镜。因此,穿过容器2和透镜镜筒50中的透镜51的光束可以被聚焦在图像传感器52上,该图像传感器布置在设备1的基板600上、在壳体
60内部位于透镜镜筒50下方,但是该光束也可以被偏转成使得投影到图像传感器52上的图像可以少量移位以允许图像稳定和/或超分辨率。为了能够向线圈41供应电流,该线圈经由柔性导体304连接,该柔性导体延伸出壳体60并且连接到设置在所述壳体60外部的基板600上的连接器。
[0297] 特别地,壁构件300、弹簧构件302和框架构件303可以形成印刷电路板300、302、303的组成部分,线圈41也集成到这些印刷电路板中,特别是以数个堆叠的导体层的形式集成到这些印刷电路板中。然后,柔性导体304将与光学元件20和膜10一起形成容器2的该印刷电路板连接到基板600上的连接器306。此外,壳体可以包括外部护罩601,以用于保护设备1免受电磁场的影响并且用以保护环境免受设备1产生的电磁场的影响。
[0298] 如图16所示,光学设备1可以包括控制单元65、位置传感器装置63以及移动传感器装置64和温度传感器68。下面描述的设备1的所有实施方式也可以包括这些部件并且可以如现在将关于图16至图18的实施方式所描述的那样进行控制。
[0299] 特别地,位置传感器装置63被配置成测量光学元件20或与该光学元件连接的组件相对于参考位置的位置(或移位)。特别地,位置传感器装置63可以是测量弹簧构件302的变形的应变传感器、测量磁体42与壁构件300之间的距离的变化的电容传感器、磁阻传感器、或使用嵌入壁构件300中的致动线圈41或单独(separate,分开的、不同的)线圈的电感反馈传感器(例如,Texas Instruments LDC1614EVM)。此外,位置传感器装置也可以是霍尔传感器,特别是如下所述的在磁体42布置在壁构件300上并且线圈41搁置在壳体上的情况下。
[0300] 优选地,控制单元65被配置成通过控制施加到线圈41的电流来控制致动器装置40,使得光学元件20的测量位置在由温度传感器68测量的特定温度下到达期望位置。以这种方式,焦点可调节透镜的焦距可以被自动地调节到期望值(例如通过使光学元件轴向地移动来调节膜10的区域10c的曲率)
[0301] 此外,利用移动传感器装置64例如陀螺仪传感器可以检测整个光学设备1的应被抵消的不期望的移动。在这里,控制单元65被设计成取决于由移动传感器装置64感测到的有待被抵消的移动来控制致动器装置40,使得通过致动器装置40使光学元件20倾斜,以用于以抵消所述感测到的移动的方式改变沿方向A'穿过光学设备1的入射光束L的方向。
[0302] 图19结合图20和图21示出了图16的实施方式的变型,其中,现在线圈41被集成到搁置在壳体60上的周向线圈框架44中,使得四个线圈41各自面向关联的磁体42,其中,这四个磁体42现在布置在壁构件300的下侧300b上,膜10也附接到该下侧。在这里,与图16相比,线圈41现在在壳体60上具有固定的位置,而磁体42可以与光学元件20一起移动。在这里,磁体42在垂直于光学元件20延展的方向M上被磁化,而所述线圈轴线A"平行于轴向方向A延展。再次,每个磁体42相对于其关联的线圈41定位,使得其以图13右侧所示的方式在轴向方向A上面向其关联的线圈41(即,相应的磁体42相对于在轴向方向A上布置在相应磁体下方的关联的线圈41居中)。此外,如图21所示,每个磁体可以嵌入磁通返回结构43中,该磁通返回结构具有相应的磁体42可经由其连接到壁构件300的顶部部分43b以及从顶部部分43b沿轴向方向A突出的两个横向部分43a、43c,使得相应的返回结构43同样如前所述那般相对于关联的磁体进行布置。此外,如前所述,壁构件300可以经由四个(例如折曲的)弹簧构件302一体地连接到框架构件303。
[0303] 此外,壳体60可以包括周向间隔件元件61,框架构件303可以被支撑在该周向间隔件元件上,其中,间隔件元件61被配置成随着光学设备1的温度升高在轴向方向A上膨胀,以用于补偿容器2的所述容积V的温度诱导的增加(由于流体F的体积随温度增加)。这种间隔件元件也可以用在本文所述的其他实施方式中。
[0304] 此外,根据图22,也可以省略单独的返回结构43。在这里,壁构件300也形成返回结构,并因此由软磁材料形成。
[0305] 图23示出了另外的变型,其中,在这里省略了线圈框架44并且线圈41直接嵌入壳体60中。
[0306] 此外,图33示出了根据本发明的光学设备1的又一实施方式,其中,在这里致动器装置40包括多个线圈(例如,三个或四个线圈)41,其中,每个线圈41优选地围绕关联的磁体42,该关联的磁体连接到壁构件300的下侧300b,膜10也附接到该下侧,并且该关联的磁体优选地在平行于壁构件300延展的方向M上被磁化,其中,磁化M可以指向光学设备1的中心轴线。此外,相应的线圈41布置在壳体60(未示出)上,并且其线圈轴线A"平行于光学设备的轴向方向A延伸。同样在该配置中,可以产生如早前所说明的洛伦兹力FL,该洛伦兹力基本上沿轴向方向延伸并且允许光学元件20在轴向方向上的有效移动,和/或允许使光学元件
20倾斜,以便将容积V形成为如本文中所说明的棱镜。此外,在这里,上述传感器装置63、64和68以及控制单元65可以用于控制光学元件的移动,以用于提供自动聚焦、光学图像稳定和/或超分辨率。
[0307] 图26示出了根据本发明的用于焦点可调谐透镜的膜10的所述区域10c的曲率的初始调节或校准的过程。为此,将透镜镜筒50移动/旋拧到壳体60中(图26的左上侧),直到其环形透镜成形部件11接触膜10并因此限定膜10的所述中心区域10c。在第二步中,优选地在膜10已经连接到透镜成形部件11之后,使透镜镜筒50移动直到焦点可调节透镜的初始焦距被设定为期望值。为了在透镜镜筒50朝向膜10移动时引导该透镜镜筒,壳体60包括在轴向方向A上面向膜10的凹部66,该凹部66被配置成例如以形状配合的方式接收透镜镜筒50,以避免垂直于轴向方向A的横向移动。
[0308] 透镜成形部件例如压靠膜10的下侧10b,以调节区域10c(图26的左下侧)的曲率,直到焦点可调谐透镜的焦距正确。
[0309] 一旦就位,如图26的右侧所示,则将透镜镜筒50胶合就位。为此,在镜筒50的外侧与凹部66的内侧之间的两个相反的间隙67填充有胶合物G,一旦该胶合物固化,该胶合物就使透镜镜筒50相对于壳体60的位置固定。该过程特别有助于在用流体F填充容积V期间或者在产生中心凹部301期间补偿制造公差。
[0310] 此外,图27示出了产生根据本发明的光学设备1的容器2并用所述流体F填充该容器以用于产生焦点可调谐透镜的方法。在这里,通过下述来提供所述容器:提供壁构件300,其中,特别是通过蚀刻壁构件300或者通过激光切割或通过冲压来生成该壁构件的中心凹部301(步骤1),将预拉伸的膜10等离子结合到壁构件300(步骤2),利用负压(例如真空)使膜10偏转以形成凹陷部D(步骤3),以用于接纳流体F(步骤4),将光学元件20结合到壁构件300(步骤5),将容器2布置成使得膜10布置在顶部(步骤6),以及利用负压(例如真空)使空气通过膜10从容器2的容积V中排出(步骤7)。
[0311] 图28示出了多个容器2的并行处理。在这里,形成多个连接的容器2,其中通过下述方式获得各个容器2:所述方式为将透明且可弹性膨胀的膜10连接到包括多个一体连接的壁构件300的中间层305,在容器2中提供所述流体F并将光学元件10连接到中间层305以封闭容器2,其中由中间层305形成的连接的壁构件300被分隔开以提供单独的填充有流体的容器2。
[0312] 此外,图29示出了根据本发明的光学设备1包括超微距能力,这是由于下述事实:通过简单地在轴向方向A上移动光学元件20,包括图29所示的膜10的所述区域10c的可调焦透镜能够利用可调谐透镜曲率的微小变化高速地使光从无限焦点距离聚焦到20mm以下的焦点距离(即显微成像)。
[0313] 此外,图30示出了使视场(FOV)旋转1.0°引起图像传感器52上的图像移位的情况。这可以通过如本文中所述使光学元件20倾斜来自动补偿,这示出在图30的右侧[0314] 此外,图31示出了如何在本发明的实施方式中利用透明光学元件20的倾斜来实现超分辨率图像。
[0315] 在这里,使光学元件20仅倾斜与将图像在图像传感器52上移动半个RGB像素520所需的一样多的量允许创建超分辨率图像,其中光学元件/摄像机1的分辨率可以增强四倍。由于可调谐的棱镜(容积V),本发明允许在几毫秒范围内的非常快速的移动,并因此允许高速率的超分辨率图像。
[0316] 详细地,如图31所示,当图像传感器52是RGB图像传感器52时,每个RGB像素520(由实心黑线方形表示)由四个像素521、522、523、524组成,即包括绿色滤光器(即对绿光透明的滤光器)的两个像素521、522和包括蓝色滤光器的像素523以及包括红色滤光器的像素524,该四个像素布置成方形阵列(参见例如指示RGB像素520的黑色方)使得一起形成方形的每四个相邻的颜色滤光器包括对角地布置在所述方形中的两个绿色滤光器521和522以及也对角地布置在所述方形中的蓝色和红色滤光器523、524。特别地,形成RGB像素520的各个像素521、522、523、524布置在沿第一方向x延展的(平行的)行530上和沿正交于第一方向延展的第二方向延伸的(平行的)列531上。具有包括50%绿色滤光器、25%红色滤光器和
25%蓝色滤光器的滤光器模式的这种滤光器阵列也称为拜耳滤光器。
[0317] 在这种RGB图像传感器52的情况下,在这里描述的控制单元65优选地被配置成控制致动器装置40,使得通过光学设备1(例如,通过可调焦透镜和布置在透镜镜筒50中的至少一个透镜51)投影到图像传感器52上的图像通过下述方式从初始位置(x:不移动,y:不移动)起在第一方向x上移动仅一个像素(x:移动,y:不移动)、在第二方向y上移动仅一个像素(x:不移动,y:移动)、以及在第一方向x上移动一个像素且在第二方向y上移动一个像素(x:移动,y:移动):所述方式为使壁构建300以及与其一起的光学元件10在对应的方向上倾斜,这将容积V形成为使穿过可调节透镜的光偏转的棱镜,引起投影到图像传感器上的图像的期望位移。特别地,借助于图像传感器52记录如上所述的相对于彼此移位的四个投影图像中的每一个投影图像,然后将这四个记录的图像叠加以形成具有被增强四倍的分辨率的单个超分辨率图像。
[0318] 根据图32所示的另一实施方式,控制单元65可以被配置成控制致动器装置40,使得通过使光学元件20相应地倾斜,使通过光学设备1(例如,通过可调节透镜和布置在透镜镜筒中的至少一个透镜)投影到图像传感器52上的图像移动RGB像素520的小部分或多个小部分,其中除了初始投影图像之外,每个经移位的投影图像都由图像传感器52记录,并且这些记录的图像然后由光学设备叠加以形成高分辨率图像。在图32中,所述小部分是RGB像素520的三分之一,并且如图32所示,图像IM连续移位8次,以产生由光学设备1叠加的九个图像IM。
[0319] 此外,图34示出了根据本发明的光学设备1的另一实施方式。在这里,线圈41布置在搁置于壳体60上的周向线圈框架44上,使得四个线圈41各自围绕关联的磁体42,其中这四个磁体42现在布置在容器承载件300c的下侧上,光学设备1的容器2搁置在该容器承载件上,该容器2包括周向壁构件300,该周向壁构件搁置在容器承载件300c上并且平坦的光学元件20和膜10连接到该周向壁构件,使得形成容器2的所述容积V,透明流体F布置在该容积中。
[0320] 容器承载件300c经由四个弹簧构件302(优选一体地)连接到外框架构件303,该外框架构件又搁置在壳体60上。因此,容器2被弹性地支撑在壳体60上并且可以通过磁体42和固定在壳体60上的线圈41得以移动,如上面详细描述的那样。特别地,磁体42在垂直于光学元件20延展的方向M上被磁化,而所述线圈轴线A"平行于轴向方向A延展。
[0321] 此外,壳体60可以包括周向间隔件元件(也参见上文),框架构件303可以被支撑在该周向间隔件元件上,其中该间隔件元件被配置成随着光学设备1的温度增加在轴向方向A上膨胀,以用于补偿容器2的所述容积V的温度诱导的增加(由于流体F的体积随温度增加)。这种间隔件元件也可以使用在本文所述的其他实施方式中。
[0322] 此外,可以用集成在线圈支撑件44上的温度传感器63测量容器2的温度,特别是测量流体F的温度。此外,可以用也集成在线圈支撑件44上的霍尔传感器68测量磁体42的位置,并由此测量容器2的位置。控制单元可以使用所测量的位置来控制致动器装置40(即线圈41),以便使光学元件20(容器2)轴向地移动和/或使其倾斜,以便调节焦点可调节透镜2的焦距并提供图像稳定和/或超分辨率(例如,如本文中所述)。同样,可以经由连接到线圈支撑件44或形成线圈支撑件44的柔性导体304形成与线圈41和传感器63、68以及其他部件的电接触。
[0323] 在图35A(无限距)和图35B(微距)中示出了通过使图34的光学设备1的光学元件20轴向地移动来调节焦度。在这里,如图35C的上部所示,可以借助于使光学元件20倾斜来提供光学图像稳定(OIS),如本文中所述。这允许使投影到图像传感器52上的图像在与由光学设备1的干扰/移动引起的图像移位相反的方向上移动。
[0324] 可替代地,或者另外,如图35C的下部所示,可以使透镜镜筒50与容器2一起平行于图像传感器52)移动以提供OIS。
[0325] 根据图34的实施方式允许光学设备1的设计在轴向方向A上具有相对小的高度,这在设备1有待用于移动应用诸如智能电话的情况下是非常重要的。
[0326] 如图36A至图36C所示,通过将光学元件20形成为刚性透镜,特别是会聚透镜,诸如包括背离透镜镜筒50的凸表面区域20b和面向透镜镜筒50的平坦表面20a的平凸透镜,可以进一步减小该高度。以该方式,刚性透镜20可以承担透镜镜筒50的第一透镜的功能。
[0327] 此外,在这里,如本文中所述,可以通过使光学元件20(沿轴线A)轴向地移动从而使膜10的区域10c变形(参见图36A“无限距”和图36B“微距”来实现自动聚焦(AF),另一方面又可以通过下述中的至少一种来实现OIS:使光学元件20倾斜(图36C的上部);如图36C的中部所示,使光学元件20/容器相对于固定到镜筒50的透镜成形部件11平行于图像传感器52)移动;或者通过使整个透镜镜筒50与容器2一起平行于图像传感器52移动(图36C的下部)。
[0328] 此外,如图37A至图37C所示,如本文中所述,也可以借助于磁体42和线圈41使透镜成形部件11移动,以便使膜10的区域10c变形和/或以便使用于使光偏转的容积V变形(例如,以便为了光学图像稳定或超分辨率的目的使图像传感器52上的图像移动),其中现在光学元件20固定到透镜镜筒50并且布置在膜20与透镜镜筒50之间。在这里,膜20形成焦点可调节透镜2的第一表面,朝向图像传感器52行进穿过容器2的容积V的光射在该第一表面上。此外,在这里,如图37C的上部部分所示,透镜成形部件11可以被倾斜,或者可以如图37C的中间部分所示平行于图像传感器52(相对于膜20)移动以便使容积V变形,使得射在图像传感器52上的光在传感器52上移位。此外,也可以使整个透镜镜筒50与容器2一起平行于图像传感器52移动,以便提供这种移位(例如以用于OIS或超分辨率)。
[0329] 在图35C、图36C、图37C所示的实施方式中,可以通过其他适合的致动器装置400来实现镜筒50/容器2的平行移动、或容器2的平行移动、或透镜成形部件11的平行移动(相对于图像传感器52)。
[0330] 此外,如图38A至图38B所示,前述实施方式的刚性透镜/光学元件20也可以是透明且可弹性变形的膜20,而不是刚性透镜或光学元件20。因此,容器2的两侧现在都可以弹性地变形。这允许减少所需要的透镜的变形,这降低了功耗,同时保持包括球面像差的光学像差相对低。
[0331] 对于本文中描述的任何实施方式,可以转换磁体和线圈的位置。此外,所示的致动器布局仅是示例性的,并且引起期望移动的不同的线圈磁体布局是可能的。关于致动器装置40的线圈41相对于这些线圈的关联的磁体42的可能位置,图39A至图39D示出了也可以在根据本发明的光学设备1的前述实施方式中使用的不同配置。
[0332] 根据图39A,相应的磁体42以居中的方式面向该磁体的关联的线圈41,其中,磁化M和线圈(或卷绕)轴线A"相对于彼此平行地延展,线圈41的导体围绕该线圈轴线卷绕(当然,由于光学元件20或透镜成形部件11的倾斜移动,磁化M和线圈轴线A"可略微偏离所述平行配置)。
[0333] 此外,根据图39B,磁体42或连接到磁体42的面部侧的磁通返回结构43实际上可以部分地突出到由关联的线圈41形成的中心开口中。
[0334] 进一步根据图39C,相应的磁体42可以面向该磁体的关联的线圈31,如图39A所示,但是可以包括以反平行的方式磁化的相邻部分42a、42b,其中所述(反平行)磁化M同样平行于所述线圈轴线A"。
[0335] 此外,相应的磁体42可以布置在相应的线圈31内部,并且该相应的磁体可以包括垂直于线圈轴线A"延展的磁化M,如图39D所示。
[0336] 此外,图40示出了根据本发明的光学设备的实施方式,其中,容器2/焦点可调节透镜2的膜10的前表面10a面向光学设备1的透镜镜筒50/图像传感器52。
[0337] 特别地,光学设备1包括透明且可弹性膨胀的膜10、面向膜10的光学元件20、以及壁构件300,其中,光学元件20和膜10连接到壁构件300,使得形成具有容积V的容器2。如之前那样,容器的容积V填充有流体F,其中,透镜成形部件11与膜10接触,以用于限定膜10的曲率可调节区域10c,该区域10c面向所述光学元件20,如本文中所述,可以改变区域10c的曲率并且进而改变透镜2的焦距,特别是通过使透镜成形部件相对于容器2移动。
[0338] 如已经指出的,膜10/区域10c包括背离流体F但面向图像传感器52或面向布置在图像传感器52前方的刚性透镜51的外表面或前表面10a。刚性透镜51可以布置在透镜镜筒50(未示出)中。
[0339] 可替代地,如图41所示,前表面10a也可以背离刚性透镜或者背离图像传感器。因此,透镜成形部件也布置在容器2的背离刚性透镜51或背离图像传感器的一侧。
[0340] 如图42中进一步所示,光学元件20不必是平坦的透明构件,但同样可以形成刚性透镜,在这里是远离图像传感器52凸出的平凸透镜2。在这里,膜10的前表面10a面向图像传感器52。这种配置可以用于将容器2/焦点可调节透镜2集成到透镜镜筒中,特别是集成到透镜镜筒50的最顶部的刚性透镜中(未示出)
[0341] 可替代地,如图43所示,由光学元件20形成的刚性透镜也可以朝向其余的刚性透镜51或朝向图像传感器52凸出。在这里,如图41,膜的前表面10a背离刚性透镜51或者背离图像传感器52。
[0342] 图44(A)示出了与本发明的两种实施方式相比仅具有刚性透镜51的标准透镜镜筒50,其中,容器2/焦点可调节透镜2作为附加件放置在透镜镜筒50的前方(参见图44(B)),或者其中,容器2/焦点可调节透镜2嵌入透镜镜筒50中以形成透镜镜筒50的最顶部刚性透镜(参见图44(C)),这将在下面详细说明。
[0343] 图45示出了自动聚焦的实现,其中,使如图40所示设计的容器2相对于固定的透镜成形部件11在轴向方向A上移动,使得区域10c对应地弯曲/变形,这调节了焦点可调节透镜2的焦点,如上所述。
[0344] 图46示出了具有附加容器2/焦点可调节透镜2的配置中的自动聚焦的实现,其中,使透镜成形部件11相对于固定的容器2在轴向方向A上移动以调节焦点可调整透镜2的焦点。
[0345] 图47示出了自动聚焦的实现,其中,使透镜成形部件11相对于固定的容器2在轴向方向A上移动。为此,透镜成形部件11连接到透镜镜筒50的正面50b并且使整个透镜镜筒50在轴向方向A上移动,以便调节焦点可调节透镜2的焦点。
[0346] 图48示出了光学图像稳定(OIS)的实现,其中,在这里,使如上面结合图40所说明的那样设计的容器2相对于连接到透镜镜筒50的面部侧50b的固定的透镜成形部件11倾斜。这允许使朝向图像传感器52行进的光L偏转。
[0347] 可替代地,如图49所示,可以使透镜成形部件11相对于固定的容器2倾斜,以使朝向图像传感器52行进的光偏转,以用于提供OIS。
[0348] 根据又一实施方式(参见图50),可以通过使容器2相对于透镜成形部件11平行于图像传感器51移动以使图像传感器52上的光移位,来实现光学图像稳定(OIS),该容器包括刚性(例如平凸)透镜形式的光学元件20。
[0349] 此外,可替代地,可以使透镜成形部件11相对于容器(该容器可以包括刚性(例如平凸)透镜形式的光学元件20)平行于图像传感器52移动以使图像传感器52上的光移位(参见图51)。在这里,膜10的前表面10a背离图像传感器52,并且透镜成形部件11在容器2的背离图像传感器2的一侧上接触膜。
[0350] 此外,图52示出了光学图像稳定(OIS)的实现,其中,使容器2与透镜镜筒50一起平行于图像传感器52移动,以使图像传感器52上的光移位;
[0351] 可替代地,如图53所示,可以使容器2与透镜镜筒50一起倾斜/旋转,以使图像传感器52上的光移位,以用于提供OIS。
[0352] 此外,图54示出了光学设备1的壳体60和/或致动器线圈41如何可以提供界定容器2的行程的止挡部,该容器通过该容器的膜10悬置在透镜成形部件11上,该透镜成形部件又连接到透镜镜筒50的面部侧50b,该面部侧50b面向容器2。此外,在这里,容器2包括周向壁构件300,其中,光学元件20和膜10连接到壁构件300,使得形成容器2,该容器封围填充有流体F的容积V(也参见上文)。
[0353] 如图54所示,磁体42连接到壁构件300,其中,每个磁体42面向连接到壳体60的线圈41。线圈41和磁体42形成使容器2轴向地移动和/或倾斜的致动器40的一部分,该容器经由该容器的膜10被支撑在透镜成形部件11上,使得限定了曲率可调节区域10c。该区域10c的曲率可以通过容器2相对于透镜成形部件11的对应的轴向移动来调节(也参见上文)。
[0354] 由于容器2悬置在透镜成形部件11上,因此可以使用由壳体60和线圈41限定的用于限制容器的行程的止挡部。特别地,容器2可以经由其壁构件300或线圈41经由其磁体42接触壳体60,这阻止了容器2的移动
[0355] 图55示出了利用定中心工具500使容器2相对于透镜镜筒50居中,其中,容器2包括容器定中心面2a,当容器2插入工具500中时,该容器定中心面以形状配合的方式接触工具500。此外,透镜镜筒50也可以从另一侧插入工具500中,使得连接到膜的透镜成形部件11可以以居中的方式接触透镜镜筒50的面部侧50b。
[0356] 该工具500或其定中心特征也可以是透镜镜筒50的组成部分,并且然后在组装光学设备之后不会被移除。
[0357] 有利地,使用单独的定中心面2a而不是膜10被切割处的面10d允许以更高的精度使容器2居中,因为在切割膜10时面2a可以不被损坏。
[0358] 此外,图56至图58示出了当容器2仅经由其膜10被悬置在连接到透镜镜筒50的透镜成形部件11上时降低温度对膜的区域10c的曲率的影响。这在图57中示出,其中,当流体F由于温度的增加ΔT而膨胀时容器2可能向上移动(例如,因为该容器的位置是受力控制的),这引起区域10c的曲率相比于容器2被固定就位的情况(例如,因为其位置位置受控的,例如通过霍尔传感器)相对小的增加,并且由于温度的增加ΔT导致的流体F的热膨胀引起区域10c的更强的凸出,如图58所示。
[0359] 此外,图59示出了根据本发明的光学设备1的容器2以及与容器2的膜10接触以限定曲率可调节区域10c的环形透镜成形部件11的立体图;
[0360] 这样的透镜成形部件11可以相对于透镜镜筒以不同的方式连接/居中,这在图60至图61中示出。
[0361] 根据图60,透镜镜筒50可以包括从透镜镜筒50的面部侧50b朝向容器2突出的(例如环形的)突出部110,如上所述,该容器可以包括壁构件300、分别连接到壁构件300以形成所述容器2的光学元件20和膜10,其中,容器2封围填充有流体F的容积V(也参见上文)。突出部110被配置成当透镜成形部件11与突出部110以形状配合的方式接合时使有待连接到透镜镜筒50的单独的透镜成形部件11相对于透镜镜筒50居中。
[0362] 如图60所示,根据实施方式,透镜成形部件11被配置成当透镜成形部件11与突出部110接合时环绕突出部110。
[0363] 可替代地,如图61所示,突出部110也可以被配置成当透镜成形部件11与突出部110接合时环绕透镜成形部件11。
[0364] 此外,图62至图65示出了实现空气交换通道或洞道以允许移位的空气体积的通气的不同可能性。
[0365] 在这里,在实施方式中,如图62所示,透镜镜筒50的面部侧50b包括形成突出部110的不连续性的至少一个凹部111(例如三个凹部111),使得空气可以穿过所述凹部111并且在透镜成形部件11下方从透镜镜筒50的外部进入与所述膜10相邻并被透镜成形部件11围绕的区域R中,使得当膜10的所述曲率可调节区域10c的曲率改变时(这对应于所述区域R的容积的改变),所述区域R的通气是可能的。
[0366] 可替代地,如图63所示,透镜镜筒50可以包括在所述环形突出部110下方并且特别是在透镜镜筒50的所述面部侧50b下方延伸的至少一个通道112(例如,三个通道112),使得空气可以从透镜镜筒50的外部穿过所述至少一个通道112进入与所述膜10相邻并被透镜成形部件11围绕的所述区域R中,同样使得所述区域R的通气是可能的,特别地在这里突出部110不包括不连续性。
[0367] 此外,根据图64,透镜镜筒50可以包括至少一个通道113,使得空气可以从透镜镜筒50的外部穿过所述至少一个通道113进入与所述膜10相邻并被透镜成形部件11围绕的所述区域R中,使得所述区域R的通气是可能的,参见上文。在这里,所述至少一个通道延伸穿过透镜镜筒壁,即完全位于透镜镜筒的面部侧50b下方。
[0368] 特别地,如图65所示,所述至少一个通道113还可以包括第一区段113a和第二区段113b,该第一区段在透镜镜筒50的径向方向上(即垂直于透镜镜筒50的光轴)从透镜镜筒50的横向外侧50a延伸到透镜镜筒50中,该第二区段与第一区段113a流体连通并且平行于透镜镜筒(50)的光轴延伸并通向透镜镜筒50的面部侧50b进入所述区域R,使得在这里该区域R的通气也是可能的。
[0369] 此外,图66至图70示出了借助于胶合物116、118将居中的透镜成形部件11连接到透镜镜筒50的不同可能性。
[0370] 根据图66,透镜镜筒50包括位于透镜镜筒50的面部侧50b上的至少一个胶合物袋体115,以用于接收所述胶合物116,其中,所述至少一个胶合物袋体115布置在透镜成形部件11下方。
[0371] 此外,该至少一个胶合物袋体115在透镜镜筒50的径向方向上与突出部110相比进一步向外延伸。特别地,以该方式,该至少一个胶合物袋体115是可接近的,以用于将胶合物116从透镜镜筒50的横向外侧50a施加到该至少一个胶合物袋体115,如用实线箭头所示。
[0372] 可替代地,如图67所示,该至少一个胶合物袋体115在透镜镜筒50的径向方向上与突出部110相比进一步向内延伸。在这里,该至少一个胶合物袋体115可以在突出部110下方延伸。并且特别地,该至少一个胶合物袋体通向透镜镜筒50的横向外侧50a,使得可以从所述横向外侧50a接近该至少一个胶合物袋体115,以用于将所述胶合物116施加到该至少一个胶合物袋体115,如用实线箭头表示。
[0373] 此外,如图68所示,该至少一个胶合物袋体115可以包括伸长的弯曲形状,并且可以特别地沿着突出部110的内侧沿着突出部110延伸,即,在透镜镜筒50/突出部110的径向方向上与突出部110相比进一步向内延伸。
[0374] 此外,如图69所示,透镜镜筒50可以包括至少一个通孔117(例如,形成在透镜镜筒50的周向壁中),该通孔117沿着透镜镜筒50的光轴延伸并且通向该至少一个胶合物袋体
115(例如,与胶合物袋体115流体连通),使得可以经由所述通孔117将胶合物116施加到该至少一个胶合物袋体115,如用实线箭头所示。
[0375] 可替代地,代替液体胶合物116,也可以使用双面胶带118将透镜成形部件11连接到透镜镜筒50的面部侧50b,如图70所示。在这里,可以将胶带118布置在透镜镜筒50的面部侧50b上处于透镜镜筒50的面部侧50b与透镜成形部件11之间,其中,特别地,胶带118可以被在透镜镜筒50的径向方向上与胶带118相比进一步向外延伸的(例如环形的)突出部110围绕。
[0376] 此外,图71至图73示出了透镜成形部件11的不同的实施方式。
[0377] 根据图71,透镜成形部件11可以是被胶合(参见上文)到透镜镜筒50的面部侧50b的单独的部件11。可替代地,透镜成形部件11可以是在注射成型镜筒50时模制到透镜镜筒的模具插入件11,其中,插入件11然后被嵌入透镜镜筒50的面部侧50b中的凹部50e中。
[0378] 此外,透镜成形部件11也可以一体地连接到透镜镜筒50,如图73所示。
[0379] 图74示出了根据图44(C)所示类型的本发明的光学设备1的实施方式,其中,容器2被嵌入透镜镜筒50中并且还形成透镜镜筒50的最顶部刚性透镜。
[0380] 特别地,光学设备1包括具有中心开口50c的透镜镜筒50,在该开口中布置有多个透镜51。透镜镜筒被接收在壳体60的开口66中,使得镜筒50布置在光学设备1的图像传感器52的前方,该图像传感器52布置在壳体60中。镜筒50的最顶部透镜由容器2形成,该容器包括平凸透镜(或包括显著非球形表面的表面形状的任何其他组合)形式的光学元件20,该光学元件形成一体的横向壁构件300,膜10连接到该横向壁构件,使得容器2封围容积V,所述流体F布置在该容积中。透明容器2布置在其余的透镜51的前方以及图像传感器52的前方,使得光L可以在射到图像传感器52上之前穿过容器2和所述透镜51。
[0381] 为了调节由容器2和其中的流体F形成的焦点可调节透镜2的焦度,透镜成形部件11接触膜10并且限定如本文中所述的膜的曲率可调节区域10c,透镜成形部件11包括环形状并且连接到将在下面更详细地描述的透镜成形部件承载件310。承载件310包括连接到透镜成形部件的腿部311,该腿部穿过形成在镜筒中的槽53(参见下文)延伸出镜筒50,该腿部
311连接到磁体42,这些磁体布置在镜筒50的外部并且每个磁体与关联的线圈41相互作用。
这些线圈41布置在壳体60上,并且可以取决于相应的线圈41中的电流的方向吸引/排斥关联的磁体42。特别地,每个磁体42可以以居中的方式面向其关联的线圈41,如例如结合图31详细说明的
[0382] 根据图75,透镜镜筒50可以包括与壳体60的所述凹部66的内螺纹66f接合的外螺纹50f,这允许透镜镜筒相对于图像传感器52的精确定位。
[0383] 如图75中进一步所示,壳体60可以搁置在承载图像传感器52的基板600上。此外,可以经由连接到基板600/壳体60的柔性导体304形成与光学设备1的部件的电接触。此外,壳体或镜筒50可以由护罩601覆盖,该护罩包括与容器2对准的中心开口。护罩601用于保护光学设备1免受外部干扰,诸如电磁辐射
[0384] 此外,如图76所示,壳体60还可以提供凹部60的周向梯级66a形式的止挡部,以用于使透镜镜筒50相对于图像传感器52定位。在这里,镜筒50的周向表面区域50g可以抵靠所述止挡部66a以限定透镜镜筒50相对于图像传感器52的精确位置/距离。
[0385] 此外,如图77所示,容器2的容积V在容器2的径向方向上朝向容积V/容器2的周缘逐渐缩减,以用于减少容器2中的光学流体F的量,从而减少由于温度变化引起的光学性能的变化。特别地,为此,容器可以具有成圆锥形地成形的周缘(例如,代替图77中用虚线指示的平坦的周缘)。特别地,壁构件300和光学元件20可以形成为单件,即,可以一体地彼此连接,而不是连接在一起的单独元件。
[0386] 特别地,上面已经提到的透镜成形部件承载件310可以如图78至图79所示形成。据此,透镜成形部件11连接到用于承载透镜成形部件11的透镜成形部件承载件310,其中,透镜成形部件承载件310包括连接到透镜成形部件11的腿部311,其中,腿部311特别地一体地连接到透镜成形部件11,并且每个腿部从透镜成形部件11向外(例如以径向方式)延伸穿过形成在透镜镜筒50中的关联的槽53。
[0387] 为了使透镜成形部件11在轴向方向A上移动和/或为了使透镜成形部件11倾斜(也参见上文),相应的腿部311连接到用于保持致动器装置/致动器40的磁体42的关联的保持构件312,其中,相应的保持构件312布置在透镜镜筒50的外部。如图78和图79所示,磁体42特别地连接到保持构件312的面向线圈41的侧面,该线圈布置在壳体60上,特别是布置在线圈支撑件44上。磁体42布置成使得每个磁体42面向其关联的线圈41,如例如以上详细描述的。
[0388] 此外,每两个相邻的保持构件312可以通过连接构件313连接,其中,特别地,相应的连接构件313将相应的相邻的保持构件312一体地彼此连接。相应的连接构件313还在透镜镜筒50的外部沿着透镜镜筒50的横向外侧50a延伸,其中,所述连接构件313与保持构件312一起形成环状结构。
[0389] 此外,为了提供恢复力并且为了使透镜成形部件承载件310/透镜成形部件11相对于透镜镜筒50居中,承载件310包括弹簧构件314,其中,相应的弹簧构件314(例如一体地)连接到透镜成形部件承载件310的关联的腿部311。特别地,当透镜成形部件承载件310借助于如本文中所述的致动器40、41、42移动时,弹性构件314在该透镜成形部件承载件上提供恢复力。
[0390] 此外,图80至图82示出了使光学设备的部件特别是透镜成形部件承载件/透镜成形部件11和容器2相对于透镜镜筒居中并组装的不同方式。
[0391] 如图80所示,相应的槽53也可以被形成为进入到透镜镜筒50的底部50d中,该底部50d背离容器2,其中特别地,相应的槽53沿透镜镜筒50的光轴延伸。
[0392] 在这里,特别地,容器2从底部50d插入透镜镜筒50的开口50c中并且通过透镜镜筒50的内部的周向表面区域54居中,其中,容器2与所述表面区域54以形状配合的方式接合。
[0393] 此外,透镜成形部件承载件310与透镜成形部件11一起跟随容器2从底部50d插入透镜镜筒50的开口50c中,特别地,使得透镜成形部件11接触所述膜10,其中,每个弹簧构件314在透镜镜筒50的内部的关联的表面区域55上都布置有端部区段314a,以便使透镜成形部件11相对于透镜镜筒50/容器2居中,并且其中,相应的腿部311布置在其关联的槽53中。
[0394] 可替代地,如图81所示(也参见图78和图79),镜筒50的相应的槽53也可以被形成为进入到透镜镜筒50的面部侧50b中,该面部侧50b背离光学设备1的图像传感器52,其中特别地,相应的槽53也沿着透镜镜筒50的光轴延伸。
[0395] 在这里,容器2与透镜成形部件11和透镜成形部件承载件310一起插入单独的透镜镜筒顶部部件58中,以形成下述子组件,这样的子组件从面部侧50b插入透镜镜筒50中,使得容器2和透镜成形部件11相对于透镜镜筒50居中,并且相应的腿部311布置在其关联的槽53中。
[0396] 此外,特别地,容器2与透镜镜筒顶部部件58的内部的关联的周向表面区域58a以形状配合的方式接合,而且每个弹簧构件314特别地在透镜镜筒顶部部件58的关联的表面区域58b上也布置有端部区段314a。然后,透镜镜筒顶部部件58利用另一周向表面区域58c与透镜镜筒50的与透镜镜筒50的面部侧50b相邻的周向内侧区域50h以形状配合的方式接合,使得容器2和透镜成形部件11相对于透镜镜筒50居中。
[0397] 可替代地,如图82所示,透镜成形部件承载件310与透镜成形部件11一起可以从透镜镜筒50的面部侧50b插入透镜镜筒50的开口50c中,其中,腿部311布置到被形成进入到镜筒50的面部侧50b中的槽53中,并且其中,每个弹簧构件314在透镜镜筒50的内部的关联的表面区域56上布置有端部区段314a,以便使透镜成形部件11相对于透镜镜筒50/容器2居中。
[0398] 然后,容器2从面部侧50b插入透镜镜筒(50)的开口50c中位于透镜成形部件承载件310的顶部上,并且该容器通过透镜镜筒50内部的周向表面区域57居中,其中,容器2与所述表面区域57以形状配合的方式接合。
[0399] 此外,作为图74所示的实施方式的替代方案,图94示出了透镜容器2可以如结合图74所描述的那样被致动,但是该透镜容器是附加透镜2而不是嵌入式容器/透镜2。在这里,容器2特别地具有平坦的光学元件20。特别地,在这里,壁构件300也可以一体地连接到光学元件20(也参见上文的图77)。
[0400] 特别地,在这里,光学设备1也包括具有中心开口50c的透镜镜筒50,在该中心开口中布置有多个透镜51。透镜镜筒51被接收在壳体60的开口66中,使得镜筒50布置在光学设备1的图像传感器52的前方,该图像传感器52布置在壳体60中。镜筒50的最顶部透镜不是由容器2形成而是由刚性透镜51形成,该容器在这里放置在镜筒50的前方或者部分地插入镜筒的开口50c中。容器2包括连接(例如一体地)到横向壁构件300的平坦的光学元件20,膜10连接到该横向壁构件,使得容器2封围容积V,所述流体F布置在该容积中。透明的容器2布置在刚性透镜51的前方以及图像传感器52的前方,使得光L可以在射到图像传感器52上之前穿过容器2和所述透镜51。
[0401] 为了调节由容器2和该容器中的流体F形成的焦点可调节透镜2的焦度,透镜成形部件11接触膜10并且限定如本文中所述的膜10的曲率可调节区域10c。特别地,透镜成形部件11包括环形状并且连接到可以如本文中所述设计的透镜成形部件承载件310。特别地,承载件310包括连接到透镜成形部件11的腿部311,该腿部311穿过形成在镜筒中的槽53(也参见上文)延伸出镜筒50,该腿部311连接到磁体42,这些磁体布置在镜筒50的外部并且每个磁体与关联的线圈41相互作用。这些线圈41布置在壳体60上并且可以取决于相应的线圈41中的电流的方向吸引/排斥关联的磁体42。特别地,每个磁体42可以以居中的方式面向其关联的线圈41,如例如结合图31详细说明的。
[0402] 此外,根据图83至图84,空气线圈41(参见图83)以及平面线圈41aa可以用于形成致动器40的线圈41,这些线圈例如与关联的磁体42相互作用。
[0403] 特别地,如图84所示,线圈支撑件44可以包括折叠在彼此之上的多个(例如柔性的)片材440,使得线圈支撑件44包括所述片材440的堆叠体,其中,每个片材包括多个平面线圈41aa,使得所述片材440的堆叠体形成所述多个导电线圈41。
[0404] 图85示出了单独的致动器(例如音圈电机)如何可以用于使用万向轴承和万向环的自动聚焦(AF)和光学图像稳定(OIS);
[0405] 根据图83和图84(也参见图90至图91),四个线圈和磁体对(也或者是三个线圈和磁体对)可以用作致动器装置/致动器40,以用于使例如透镜成形部件11或光学元件20/容器2轴向地移动(例如用于提供AF),并且还用于使透镜成形部件11或光学元件20/容器2倾斜以用于提供OIS(例如,同时/叠加)。在仅应执行轴向移动的情况下,可以使用单个线圈磁体对(例如图92)。
[0406] 然而,如图85所示,致动器40a、40b、40c也可以用于自动聚焦(AF)和光学图像稳定(OIS)。在这里,通常利用可以使透镜成形部件11在两个方向上倾斜的致动器40a和40b来实现OIS,因为致动器40a使透镜成形部件11在第一方向上倾斜,其中致动器40b使万向环701与部件11一起在独立的(例如垂直的)第二方向上倾斜,外部万向环可以与环701和部件11一起轴向地移动以提供AF。该概念可以应用于所有实施方式。
[0407] 此外,图86至图89示出了用于容器2的轴向移动的不同的致动器,该容器同样包括连接到横向壁构件300的光学元件20和膜10,使得形成填充有流体F的容积V。在这里,膜10的前表面10a面向图像传感器52,并且透镜成形部件11被固定(例如,固定到透镜镜筒50),使得容器相对于透镜成形部件11移动,以便调节容器2/焦点可调节透镜2的焦度。
[0408] 根据图86,致动器装置40包括布置在壳体60上的多个电永磁体41c,在这里,特别是两个电永磁体41c,以及连接到容器(2)特别是连接到壁构件300的对应数量的软磁构件42,其中,每个软磁构件42恰好与电永磁体41c中的一个电永磁体关联。
[0409] 此外,每个软磁构件42被布置成与其关联的电永磁体41c相邻,使得在相应的软磁构件42与其关联的电永磁体41c之间形成间隙G,其中,对于使容器2在所述轴向方向A上移动,相应的电永磁体41c被配置成当对应的电压脉冲被施加到相应的电永磁体41c时吸引其关联的软磁构件42(例如借助于使相应的间隙G最小化的磁阻力),所述对应的电压脉冲产生相应的电永磁体41c的引起所述吸引的外部磁场。
[0410] 详细地,相应的电永磁体41c包括具有第一矫顽力的第一磁体420和具有第二矫顽力的第二磁体421,该第二矫顽力小于该第一矫顽力,并且其中,导电导体围绕第二磁体421卷绕以形成封围至少第二磁体421的线圈41,使得当电压脉冲被施加到线圈41以便转变第二磁体421的磁化时,产生相应的电永磁体41c的引起上面描述的所述吸引/相应的磁阻力的外部磁场/磁通量。
[0411] 特别地,相应的电永磁体41c的两个磁体420、421布置在两个极片422、423之间,该两个极片与关联的软磁构件42形成相应的间隙G并引导磁通量。
[0412] 此外,特别地,两个磁体420、421的磁化被定向成平行于透镜成形部件11延伸所沿着的所述平面。
[0413] 如图86中进一步所示,相应的软磁构件42特别地与轴向方向A垂直地相对于关联的电永磁体41c偏移地布置,其中,特别地,相应的电永磁体41c在透镜镜筒50的径向方向上与关联的软磁构件42相比进一步向外延伸。
[0414] 此外,图87示出了可替代的实施方式,其中,致动器装置/致动器40包括布置在壳体60上的多个电永磁体41c,这里特别是两个电永磁体41c,以及由环状壁构件300形成的单个软磁构件,其中,每个电永磁体41c现在在轴向方向A上面向壁构件300,使得在壁构件300与相应的电永磁体41c之间形成间隙G。对于使容器2在所述轴向方向A上移动,相应的电永磁体41c被配置成当对应的电压脉冲被施加到相应的电永磁体41c时吸引所述壁构件300(例如借助于使相应的间隙G最小化的磁阻力),所述对应的电压脉冲产生相应的电永磁体41c的引起所述吸引的外部磁场。
[0415] 图88示出了另一实施方式,其中,在这里,致动器装置40包括布置在壳体60上的多个电磁体41d,特别是两个电磁体41d,以及连接到容器2特别是连接到壁构件300的对应数量的软磁构件或磁体42,其中,每个软磁构件或磁体42恰好与电磁体41d中的一个电磁体关联,其中,每个软磁构件或磁体42被布置成与其关联的电磁体41d相邻,其中,对于使容器2在所述轴向方向A上移动,相应的电磁体41d被配置成当对应的电流被施加到相应的电磁体(41d)时吸引其关联的软磁构件或磁体42(例如借助于磁力),所述对应的电流产生相应的电磁体41d的引起所述吸引的外部磁场。
[0416] 此外,如图88所示,相应的电磁体41d可以包括磁芯424,其中,导电导体在磁芯424周围绕卷绕轴线卷绕,以形成封围磁芯424的线圈41,使得当电流被施加到线圈41时,产生相应的电磁体41d的引起所述吸引的外部磁场/磁通量。如图88所示,相应的卷绕轴线被定向成平行于透镜成形部件11延伸所沿着的所述平面,并且相应的软磁构件或磁体42与轴向方向A垂直地相对于关联的电磁体41d偏移地布置,其中,特别地,相应的电磁体41d在透镜镜筒50的径向方向上与关联的软磁构件或磁体42相比进一步向外延伸。
[0417] 此外,图89示出了可替代的实施方式,其中,与图88相反,相应的卷绕轴线垂直于透镜成形部件11延伸所沿着的所述平面,并且相应的软磁构件或磁体42在轴向方向A上以居中的方式面向其关联的电磁体41d。
[0418] 可以利用如上所述的控制单元来控制致动器装置/致动器40,即磁体线圈对、电永磁体和软磁构件、或电磁体和对应的磁体/软磁构件/区域,该控制单元控制施加到线圈41的电流和/或电压,以便产生光学元件20/容器2或透镜成形部件11的限定的轴向移动或倾斜移动,特别是用于提供自动聚焦(AF)和/或光学图像稳定(OIS)。
[0419] 此外,图93示出了光学设备1的分解图,以用于说明光学设备1的可能的安装过程。具体地,可以实施以下步骤以便组装图93所示的光学设备1:
[0420] -将光学设备1的壳体60连接到图像传感器52(该图像传感器可以设置在基板或某个框架600上),
[0421] -将透镜镜筒50(其可选地包括在镜筒50的面部侧50b上的用于透镜成形部件11的定中心突出部110)布置在所述壳体60的凹部中,并且调节透镜镜筒50与图像传感器52之间的距离,以实现用于无限物距的锐聚焦;
[0422] -将导电线圈41布置在壳体60上,特别是通过将包括所述线圈41的线圈支撑件44特别是电路板(线圈支撑件可以包括与凹部66对准的开口)布置在壳体60上来将导电线圈布置在壳体上,
[0423] -提供包括容器2的可调焦透镜2,该可调焦透镜具有透明且可弹性膨胀的膜10、面向膜10的光学元件20、以及壁构件300,其中,光学元件20和膜10连接到壁构件300使得形成具有容积V的所述容器2,在该容积中布置有流体F,并且其中,透镜成形部件11连接到膜10(使得特别是限定曲率可调节区域10c,例如也参见上文),
[0424] -将所述容器2布置在容器承载件300c上,该容器承载件包括磁体42,使得每个磁体42与线圈41中的一个线圈关联,
[0425] -将容器承载件(300c)和容器(2)布置在透镜镜筒(50)上,使得透镜成形部件(11)布置在透镜镜筒50的面部侧50b上(并且特别地与突出部110接合,以用于使透镜成形部件11相对于透镜镜筒50居中);
[0426] -可选地,将盖罩玻璃(602)安装到盖罩框架(603);
[0427] -可选地,将盖罩框架(603)安装到壳体(60)。
[0428] 可替代地,透镜成形部件11最初是透镜镜筒50的一部分(图93中的虚线)并且已经连接到该透镜镜筒。然后,如下实施该方法:
[0429] -将光学设备1的壳体60连接到图像传感器52(该图像传感器52可以设置在基板或某个框架600上),
[0430] -将透镜镜筒50布置在所述壳体60的凹部中,并调节透镜镜筒50与图像传感器52之间的距离,以实现用于无限物距的锐聚焦,其中,透镜镜筒50包括透镜成形部件11,以用于限定膜10的曲率可调节区域10c
[0431] -将导电线圈41布置在壳体60上,特别是通过将包括所述线圈41的线圈支撑件44特别是电路板(该线圈支撑件可以包括与凹部66对准的开口)布置在壳体60上来将导电线圈布置在壳体上,
[0432] -提供包括容器2的可调焦透镜2,该可调焦透镜具有透明且可弹性膨胀的膜10、面向膜10的光学元件20、以及壁构件300,其中,光学元件20和膜10连接到壁构件300使得形成具有容积V的所述容器2,在该容积中布置有流体F,
[0433] -将所述容器2布置在容器承载件300c上,该容器承载件包括磁体42,使得每个磁体42与线圈41中的一个线圈关联,
[0434] -将容器承载件300c和容器2布置在透镜镜筒50上,使得透镜成形部件11接触膜10并限定膜的曲率可调节区域10c;
[0435] -特别地,将盖罩玻璃(602)安装到盖罩框架(603);
[0436] -特别地,将盖罩框架(603)安装到壳体(60)。
[0437] 最后,图95和图96示出了图94所示的实施方式的变型,其中这里与图94形成对比,其中,腿部311以线性方式延伸出透镜镜筒50,腿部311包括第一区段311a和第二区段311b,第一区段延伸穿过透镜镜筒50中的相应的槽53,第二区段连接到第一区段311a并且以相对于第一区段311a呈一角度(例如80°至100°,特别是90°)的方式延伸,并且其中,第二区段311b在透镜镜筒50的外部沿着透镜镜筒50的横向外侧50a以及沿着或平行于透镜镜筒50的光轴(或轴向方向A)延伸。
[0438] 这允许减小设备1的在透镜镜筒50的布置有容器2的上部区段中的直径,使得透镜镜筒的上部区段现在可以突出到设备1有待安装到其中的另一设备诸如移动电话的外壳/盖罩玻璃的凹部中。相比之下,使用根据图94的设计,这种凹部必须具有更大的直径,因为这里由于磁体42和腿部311所需的安装空间的缘故,透镜镜筒50的上部区域不像图95和图96的情况那样细长。
[0439] 此外,图95和图96还示出了连接到透镜成形部件11的弹簧构件314,该弹簧构件314可以以端部区段314a在透镜镜筒50上的方式搁置(也参见图79)。
[0440] 此外,在下文中,公开了本发明的其他方面,并将其称为“项目1”和“项目15”。这些项目也可以表述为本发明的独立权利要求(例如,通过将“项目”替换为“权利要求”)。此外,这些方面的实施方式也公开在下文中,并且也表示为项目。对应于实施方式的这些项目可以表述为相应独立权利要求的从属权利要求(例如,通过将“项目”替换为“权利要求”)。括号中阐明的数字指的是本申请的附图。
[0441] 项目1:光学设备(1),包括:
[0442] -透明且可弹性膨胀的膜(10),
[0443] -面向膜(10)的光学元件(20),
[0444] -壁构件(300),其中,光学元件(20)和膜(10)连接到壁构件(300),使得形成具有容积(V)的容器(2),
[0445] -驻留在所述容积(V)中的流体(F),以及
[0446] -透镜成形部件(11),该透镜成形部件与膜(10)接触,以用于限定膜(10)的曲率可调节区域(10c),该区域(10c)面向所述光学元件(20),以及
[0447] -致动器装置(40),该致动器装置被设计成使光学元件(20)在轴向方向(A)上相对于透镜成形部件(11)移动,以便调节驻留在容积(V)内部的流体(F)的压力并且进而调节所述区域(10c)的曲率,其中,所述轴向方向(A)被定向成垂直于透镜成形部件(11)延伸所沿着的平面,并且其中,所述致动器装置(40)被设计成使光学元件(20)相对于所述平面倾斜,特别是以便将容积(V)形成为用于使穿过容积(V)的光偏转的棱镜,
[0448] 其特征在于
[0449] 透镜成形部件(11)连接到周向透镜镜筒(50),该周向透镜镜筒围成开口(50c),在该开口中布置有由透镜镜筒(50)保持的至少一个刚性透镜(51)。
[0450] 项目2:根据项目1所述的光学设备,其特征在于,透镜成形部件(11)与透镜镜筒(50)一体地形成,并且该透镜成形部件形成透镜镜筒(50)的面部侧,该面部侧(11)特别地连接到膜(10)。
[0451] 项目3:根据项目1所述的光学设备,其特征在于,透镜成形部件(11)由连接到透镜镜筒(50)的面部侧(50b)的周向材料层(11)形成,其中特别地,材料层(11)连接到膜(10)。
[0452] 项目4:根据前述项目中的一项所述的光学设备,其特征在于,透镜成形部件(11)被等离子结合到膜(10)。
[0453] 项目5:根据前述项目中的一项所述的光学设备,其特征在于,光学设备(1)包括围绕镜筒(50)的壳体(60)。
[0454] 项目6:根据项目5所述的光学设备,其特征在于,壳体(60)包括被配置用于以形状配合的方式接收透镜镜筒(50)的凹部(66),其中,所述凹部(66)还被配置成在将透镜镜筒(50)安装到壳体(60)中时引导透镜镜筒(50)。
[0455] 项目7:根据项目5或6所述的光学设备,其特征在于,壁构件(300)经由至少一个弹簧构件(302)连接到壳体(60),使得壁构件(300)弹性地耦接到壳体(60),使得当壁构件(300)移出搁置位置时,在壁构件(300)上施加有恢复力。
[0456] 项目8:根据前述项目中的一项所述的光学设备,其特征在于,致动器装置(40)包括多个导电线圈(41),特别是三个或四个线圈(41),并且包括至少一个磁体(42)或对应数量的磁体(42),其中,每个磁体(42)恰好与线圈(41)中的一个线圈关联,其中,每个线圈(41)在轴向方向(A)上面向至少一个磁体(42)或其关联的磁体(42),或者其中,每个线圈(41)围绕至少一个磁体(42),并且其中,每个线圈(41)被配置成与该至少一个磁体(42)或其关联的磁体(42)相互作用,使得当电流施加到线圈(41)时,取决于相应的线圈(41)中的电流的方向,该相应的线圈(41)在轴向方向(A)上朝向该至少一个磁体(42)或朝向其关联的磁体(42)移动,或者远离该至少一个磁体(42)或远离其关联的磁体(42)移动。
[0457] 项9:根据项目8所述的光学设备,其特征在于,相应的线圈(41)包括围绕线圈轴线(A")卷绕的导体(410),该线圈轴线垂直于所述平面或所述光学元件(20)延伸。
[0458] 项目10:根据项目5以及根据项目8至项目9中的一项所述的光学设备,其特征在于,至少一个磁体(42)或所述多个磁体(42)布置在壳体上并且线圈(41)布置在壁构件(300)上。
[0459] 项目11:根据项目5以及根据项目8至项目9中的一项所述的光学设备,其特征在于,至少一个磁体(42)或所述多个磁体(42)连接到壁构件(300)并且线圈(41)布置在壳体(60)上。
[0460] 项目12:根据项目8至项目10中的一项所述的光学设备,其特征在于,壁构件(300)被形成为包括弹簧构件(302)作为组成部分的电路板,其中,线圈(41)集成到电路板(300)中。
[0461] 项目13:根据项目7至项目12中的一项所述的光学设备,其特征在于,壳体(60)包括用于支撑框架构件(303)的间隔件元件(61),至少一个弹簧构件(302)连接到该框架构件,其中,间隔件元件(61)被配置成随着温度升高在轴向方向(A)上膨胀,以用于补偿由于流体(F)随温度的膨胀而导致的所述容积(V)的温度诱导的增加。
[0462] 项目14:根据项目1至项目13中的一项所述的光学设备,其特征在于,光学设备(1)包括图像传感器(52)并且形成特别是被配置成布置在移动电话中的摄像机,并且其中,光学元件(20)被配置成在轴向方向(A)上被移动以用于提供自动聚焦特别是提供超微距自动聚焦,并且/或者,其中光学元件(20)被配置成被倾斜以将容积(V)形成为棱镜,以用于提供光学图像稳定和/或超分辨率成像。
[0463] 项目15:用于生产光学设备的方法,特别是生产根据项目1至项目14中的一项所述的光学设备的方法,包括下述步骤:
[0464] -将光学设备(1)的可调焦透镜布置在壳体(60)中,可调焦透镜包括透明且可弹性膨胀的膜(10)、面向膜(10)的光学元件(20)、以及壁构件(300),其中,光学元件(10)和膜(10)连接到壁构件(300),使得形成具有容积(V)的容器(2),在该容积中布置有流体(F),[0465] -提供包括透镜成形部件(11)的透镜镜筒(50),该透镜成形部件待被附接到膜(10)以用于限定膜(10)的曲率可调节区域(10c),以及
[0466] -以透镜成形部件(11)在前的方式将透镜镜筒(50)朝向膜(10)移动到壳体(60)中,直到透镜成形部件(11)接触膜(10),并且此后,使透镜镜筒(50)在壳体(60)中移动,直到所述区域(10c)的曲率并且进而焦点可调节透镜的焦距被设定至期望值,以及[0467] -将透镜镜筒(50)固定到壳体(60)。
[0468] 此外,在下文中,公开了本发明的其他方面,并且称为“对象1”、“对象22”、“对象23”、“对象25”和“对象26”。这些对象也可以表述为本发明的独立权利要求(例如,通过将“对象”替换为“权利要求”)。此外,这些方面的实施方式也公开在下文中,并且也表示为对象。对应于实施方式的这些对象可以表述为相应独立权利要求的从属权利要求(例如,通过将“对象”替换为“权利要求”)。括号中阐明的数字指的是本申请的附图。
[0469] 对象1:光学设备(1),包括:
[0470] -透明且可弹性膨胀的膜(10),
[0471] -面向膜(10)的光学元件(20),
[0472] -壁构件(300),其中,光学元件(20)和膜(10)连接到壁构件(300),使得形成具有容积(V)的容器(2),
[0473] -驻留在所述容积(V)中的流体(F),以及
[0474] -透镜成形部件(11),该透镜成形部件与膜(10)接触,以用于限定膜(10)的曲率可调节区域(10c),该区域(10c)面向所述光学元件(20),以及
[0475] -周向透镜镜筒(50),该周向透镜镜筒围成开口(50c),在该开口中布置有由透镜镜筒(50)保持的至少一个刚性透镜(51),以及
[0476] -致动器装置(40),该致动器装置被设计成使光学元件(20)在轴向方向(A)上相对于透镜成形部件(11)移动,以便调节驻留在容积(V)内部的流体(F)的压力并且进而调节所述区域(10c)的曲率,其中,所述轴向方向(A)被定向成垂直于透镜成形部件(11)延伸所沿着的平面,
[0477] 其特征在于
[0478] 透镜成形部件(11)连接到周向透镜镜筒(50),其中,光学设备(1)被设计成下述中的至少一个:使光学元件(20)相对于所述平面倾斜,特别是以便将容积(V)形成为棱镜;使容器(2)相对于透镜镜筒(50)平行于所述平面移动;使透镜镜筒(50)与所述容器(2)一起移动。
[0479] 对象2:根据对象1所述的光学设备,其特征在于,致动器装置(40)被设计成使光学元件(20)相对于所述平面倾斜,特别是以便将容积(V)形成为用于使穿过容积(V)的光偏转的棱镜。
[0480] 对象3:根据对象1或对象2所述的光学设备,其特征在于,致动器装置(40)被设计成使容器(2)相对于透镜镜筒(50)平行于所述平面移动,特别是用于使穿过容积(V)的光偏转。
[0481] 对象4:根据前述对象中的一项所述的光学设备,其特征在于,透镜成形部件(11)与透镜镜筒(50)一体地形成,并且该透镜成形部件形成透镜镜筒(50)的面部侧,该面部侧(11)特别地连接到膜(10)。
[0482] 对象5:根据对象1至对象3中的一项所述的光学设备,其特征在于,透镜成形部件(11)由连接到透镜镜筒(50)的面部侧(50b)的周向材料层(11)形成,其中特别地,材料层(11)连接到膜(10)。
[0483] 对象6:根据前述对象中的一项所述的光学设备,其特征在于,透镜成形部件(11)被等离子结合到膜(10)。
[0484] 对象7:根据前述对象中的一项所述的光学设备,其特征在于,光学设备(1)包括围绕透镜镜筒(50)的壳体(60)。
[0485] 对象8:根据对象7所述的光学设备,其特征在于,壳体(60)包括被配置成以形状配合的方式接收透镜镜筒(50)的凹部(66),其中,所述凹部(66)还被配置成在将透镜镜筒(50)安装到壳体(60)中时引导透镜镜筒(50)。
[0486] 对象9:根据对象7或对象8所述的光学设备,其特征在于,壁构件(300)经由至少一个弹簧构件(302)连接到壳体(60),使得壁构件(300)弹性地耦接到壳体(60),使得当壁构件(300)移出搁置位置时,在壁构件(300)上施加有恢复力。
[0487] 对象10:根据前述对象中的一项所述的光学设备,其特征在于,致动器装置(40)包括多个导电线圈(41),特别是三个或四个线圈(41),并且包括至少一个磁体(42),其中每个线圈(41)面向该至少一个磁体(42),并且其中,每个线圈(41)被配置成与该至少一个磁体(42)相互作用,使得当电流施加到线圈(41)时,相应的线圈(41)和该至少一个磁体(42)相对于彼此根据相应的线圈(41)中的电流的方向进行移动。
[0488] 对象11:根据对象1至对象9中的一项所述的光学设备,其特征在于,致动器装置(40)包括多个导电线圈(41),特别是三个或四个线圈(41),并且包括对应数量的磁体(42),其中,每个磁体(42)恰好与线圈(41)中的一个线圈关联,其中,每个线圈(41)面向其关联的磁体(42),并且其中,每个线圈(41)被配置成与其关联的磁体(42)相互作用,使得当电流施加到线圈(41)时,该相应的线圈(41)和其关联的磁体(42)相对于彼此根据相应的线圈(41)中的电流的方向进行移动。
[0489] 对象12:根据对象1至对象9中的一项所述的光学设备,其特征在于,致动器装置(40)包括多个导电线圈(41),特别是三个或四个线圈(41),其中,每个线圈(41)围绕关联的磁体(42),并且其中,每个线圈(41)被配置成与关联的磁体(42)相互作用,使得当电流施加到线圈(41)时,取决于相应的线圈(41)中的电流的方向,相应的线圈(41)和关联的磁体(42)相互吸引或相互排斥。
[0490] 对象13:根据对象10至对象12中的一项所述的光学设备,其特征在于,相应的线圈(41)包括围绕线圈轴线(A")卷绕的导体(410),该线圈轴线垂直于所述平面或所述光学元件(20)延伸。
[0491] 对象14:根据对象7以及根据对象10至对象12中的一项所述的光学设备,其特征在于,至少一个磁体(42)或所述多个磁体(42)布置在壳体上,并且线圈(41)连接到壁构件(300)。
[0492] 对象15:根据对象7以及根据对象10至对象12中的一项所述的光学设备,其特征在于,该至少一个磁体(42)或所述多个磁体(42)连接到壁构件(300),并且线圈(41)布置在壳体(60)上。
[0493] 对象16:根据对象9和对象10至对象12中的一项所述的光学设备,其特征在于,壁构件(300)被形成为包括该至少一个弹簧构件(302)作为组成部分的电路板,其中,线圈(41)集成到电路板(300)中。
[0494] 对象17:根据对象9或引用对象9的对象10至对象16中的一项所述的光学设备,其特征在于,壳体(60)包括用于支撑框架构件(303)的间隔件元件(61),至少一个弹簧构件(302)连接到该框架构件,其中,间隔件元件(61)被配置成随着温度升高在轴向方向(A)上膨胀,以用于补偿由于流体(F)随温度的膨胀而导致的所述容积(V)的温度诱导的增加。
[0495] 对象18:根据对象1至对象17中的一项所述的光学设备,其特征在于,光学设备(1)包括图像传感器(52)并且形成特别是被配置成布置在移动电话中的摄像机,并且其中,光学元件(20)被配置成在轴向方向(A)上被移动,以用于提供自动聚焦特别是提供超微距自动聚焦,并且/或者,其中,光学元件(20)被配置成被倾斜以将容积(V)形成为棱镜,以用于提供光学图像稳定和/或超分辨率成像;并且/或者,其中,容器(2)被配置成相对于透镜镜筒平行于所述平面被移动,以用于提供光学图像稳定和/或超分辨率;并且/或者,其中,所述透镜镜筒(50)被配置成与容器(2)一起平行于所述图像传感器(52)移动,以用于提供图像稳定和/或超分辨率。
[0496] 对象19:根据前述对象中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学元件(20)形成刚性透镜(20),特别是会聚透镜。
[0497] 对象20:根据对象19所述的光学设备,其特征在于,所述刚性透镜(20)是平凸透镜(20)。
[0498] 对象21:根据对象19或对象20所述的光学设备,其特征在于,所述光学元件(20)包括背离所述膜(10)的凸表面区域(20b)。
[0499] 对象22:用于生产光学设备的方法,特别是生产根据对象1至对象21中的一项所述的光学设备的方法,包括下述步骤:
[0500] -将光学设备(1)的可调焦透镜布置在壳体(60)中,可调焦透镜包括透明且可弹性膨胀的膜(10)、面向膜(10)的光学元件(20)、以及壁构件(300),其中,光学元件(10)和膜(10)连接到壁构件(300),使得形成具有容积(V)的容器(2),在该容积中布置有流体(F),[0501] -提供包括透镜成形部件(11)的透镜镜筒(50),该透镜成形部件待附接到膜(10),以用于限定膜(10)的曲率可调节区域(10c),以及
[0502] -以透镜成形部件(11)在前的方式将透镜镜筒(50)朝向膜(10)移动到壳体(60)中,直到透镜成形部件(11)接触膜(10),并且此后使透镜镜筒(50)在壳体(60)中移动,直到所述区域(10c)的曲率并且进而焦点可调节透镜的焦距被设定至期望值,以及[0503] -将透镜镜筒(50)固定到壳体(60)。
[0504] 对象23:光学设备(1),包括:
[0505] -透明且可弹性膨胀的膜(10),
[0506] -面向膜(10)的光学元件(20),
[0507] -壁构件(300),其中,光学元件(20)和膜(10)连接到壁构件(300),使得形成具有容积(V)的容器(2),
[0508] -驻留在所述容积(V)中的流体(F),以及
[0509] -透镜成形部件(11),该透镜成形部件与膜(10)接触,以用于限定膜(10)的曲率可调节区域(10c),该区域(10c)面向所述光学元件(20),以及
[0510] -周向透镜镜筒(50),该周向透镜镜筒围成开口(50c),在该开口中布置有由透镜镜筒(50)保持的至少一个刚性透镜(51),以及
[0511] -致动器装置(40),该致动器装置被设计成使透镜成形部件(11)在轴向方向(A)上相对于光学元件(20)移动,以便调节驻留在容积(V)内部的流体(F)的压力并且进而调节所述区域(10c)的曲率,其中,所述轴向方向(A)被定向成垂直于透镜镜筒(50)的至少一个刚性透镜(51)延伸所沿着的平面,并且
[0512] -其中,光学元件(20)刚性地连接到透镜镜筒(50)。
[0513] -并且其中,光学设备(1)被设计成下述中的至少一个:使透镜成形部件(11)相对于所述平面倾斜;使透镜成形部件(11)相对于透镜镜筒平行于所述平面移动;使透镜镜筒(50)与容器(2)一起移动。
[0514] 对象24:根据前述对象中的一项所述的光学设备,其特征在于,所述光学元件(20)形成透明且可弹性膨胀的膜(20)。
[0515] 对象25:一种用于校准光学设备(1)的光学图像稳定功能的方法,特别是用于校准根据对象1至对象21、对象23、对象24中的一项所述的光学设备的光学图像稳定功能的方法,其中,光学设备(1)包括图像传感器(52)并且形成摄像机,并且其中,该方法包括下述步骤:
[0516] -在光学设备(1)的图像预览模式期间测量光学设备(1)的移动,该移动引起通过光学设备(1)投影到图像传感器(52)上的图像的移位,
[0517] -将一信号施加到光学设备(1)的致动器装置(40、400),该信号促使致动器装置(40、400)至少部分地补偿所述图像在图像传感器(52)上的所述移位,以用于提供光学图像稳定,
[0518] -自动地确定由图像传感器(52)产生的图像的锐度,
[0519] -按比例因数增加或减小施加到所述致动器装置(40、400)的信号的幅度,[0520] -确定所述信号中产生具有最佳锐度的图像的一个信号;
[0521] -将比例因数作为校准数据存储在光学设备(1)中。
[0522] 对象26:一种用于校准光学设备(1)的自动聚焦功能的方法,特别是用于校准根据对象1至对象21、对象23、对象24中的一项所述的光学设备的自动聚焦功能的方法,其中,光学设备(1)被形成为摄像机,并且其中,该方法包括下述步骤:
[0523] -使用光学设备(1)的距离传感器测量光学设备(1)与对象之间的距离,[0524] -通过将对应的电流信号施加到光学设备(1)的致动器装置(40)来扫掠光学设备(1)的不同焦距,
[0525] -分析每个焦距处的图像的图像锐度,
[0526] -将下述电流信号以及测量到的光学设备(1)与对象之间的距离一起存储,所述电流信号为在该电流信号下图像具有最高锐度的电流信号。
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