專利名稱：制造一組單獨(dú)的可變焦透鏡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造一組n個(gè)單獨(dú)的可變焦透鏡的方法，其中n≥2，并且每個(gè)可變焦透鏡包括以下部分電絕緣件，其中具有通孔，以提供穿過電絕緣件的光路，該通孔被光路中透光的蓋密封；流體室，它是由通孔的內(nèi)表面和蓋圍成，其中充滿第一流體和第二流體，二者是不可混合的，并在彎月面上接觸；以及第一電極和第二電極，其中在第一電極和第二電極之間施加電壓時(shí)，彎月面的形狀可以變化。
背景技術(shù)：
可變焦透鏡是公知的，光線在其中被兩種流體之間的彎月面折射，彎月面的形狀在電壓的影響下可以改變。一般地，這種可變焦透鏡包括電絕緣件，它具有兩個(gè)端面以及在端面之間延伸的周向面。電絕緣件設(shè)置有在端面之間延伸的通孔，通孔用于使光線通過。通孔在兩端密封，從而得到裝流體的密封流體室。其中一種流體，稱為第一流體，具有電絕緣性，而另一種流體，稱為第二流體，具有導(dǎo)電性。流體是不可混合的，并且趨于形成由彎月面分開的兩個(gè)流體部分。在功能上，流體具有不同的折射率。
為了施加電壓，可變焦透鏡具有兩個(gè)電極。第一電極與第二流體分離，第二電極與第二流體直接接觸，或者電容耦合。
WO 03/069380披露了一種可變焦透鏡，其中通孔的內(nèi)表面被疏水性流體接觸層覆蓋。當(dāng)不施加電壓時(shí)，流體接觸層與第一流體的潤(rùn)濕性和流體接觸層與第二流體的潤(rùn)濕性不同。由于所謂的電潤(rùn)濕作用，流體接觸層與第二流體的潤(rùn)濕性在第一電極和第二電極之間施加電壓的情況下可以改變。流體接觸層潤(rùn)濕性的變化導(dǎo)致流體接觸層與兩種流體之間接觸線上的彎月面的接觸角變化，從而調(diào)節(jié)彎月面的形狀。因此，彎月面的形狀取決于所施加的電壓。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，如上所述類型的可變焦透鏡是單獨(dú)制造的。在制造工藝的第一步驟形成電絕緣層，而在隨后步驟中形成可變焦透鏡的其它部分并連接到電絕緣件，并向電絕緣件提供兩種流體。
單獨(dú)制造的公知可變焦透鏡的一個(gè)重要問題是，具有各個(gè)透鏡不完全相同的危險(xiǎn)，從而可能具有不同的性能。并且，這種制造可變焦透鏡的方式是繁瑣的，特別是考慮到這些透鏡的尺寸通常在毫米范圍時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法，適合用于同時(shí)制造一個(gè)以上的可變焦透鏡，從而提高可再現(xiàn)性并降低制造成本。此目的的實(shí)現(xiàn)是通過提供一種制造一組n個(gè)單獨(dú)的可變焦透鏡的方法，其中n≥2；每個(gè)可變焦透鏡包括以下部分電絕緣件，其中具有通孔，以提供穿過電絕緣件的光路，該通孔被光路中透光的蓋密封；流體室，它是由通孔的內(nèi)表面和蓋圍成，其中充滿第一流體和第二流體，二者是不可混合的，并在彎月面上接觸；以及第一電極和第二電極，其中當(dāng)在第一電極和第二電極之間施加電壓時(shí)，彎月面的形狀可以變化；方法包括以下步驟提供一個(gè)電絕緣體，它具有至少n個(gè)通孔，電絕緣體的表面的一部分覆蓋導(dǎo)電材料；用電絕緣材料覆蓋一部分導(dǎo)電材料；部分地密封n個(gè)通孔；將第一流體和第二流體充入n個(gè)部分地密封的通孔；完全密封n個(gè)通孔；以及將電絕緣體分成n個(gè)部分。
本發(fā)明的方法旨在同時(shí)制造多個(gè)可變焦透鏡。為此，使用一個(gè)電絕緣體，它包括多個(gè)通孔，多個(gè)通孔中的至少一部分用于構(gòu)成將制造的各個(gè)可變焦透鏡的通孔。電絕緣體的表面覆蓋導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料形狀為并設(shè)置為構(gòu)成將制造的各個(gè)可變焦透鏡的第一電極和第二電極。用于構(gòu)成第一電極的至少部分導(dǎo)電材料被電絕緣材料全部或部分覆蓋。
本發(fā)明的方法還包括部分密封通孔的步驟，該步驟可以在施加電絕緣材料層的步驟之前或之后進(jìn)行。作為部分密封通孔的結(jié)果，形成用于接收并容納流體的部分密封的流體室。本發(fā)明方法的隨后步驟包括用流體充填這些室，并完全密封流體室。
在執(zhí)行施加電絕緣層、形成流體室、用流體充填流體室以及完全密封流體室的步驟之后，可以將得到的電絕緣體認(rèn)為是可變焦透鏡的陣列，其中透鏡彼此連結(jié)。為了得到單獨(dú)的可變焦透鏡，本發(fā)明制造工藝的最后步驟包括將電絕緣體分成各個(gè)部分?？梢岳斫獾氖牵總€(gè)部分構(gòu)成一個(gè)完整的可變焦透鏡，其中包括兩個(gè)電極和一個(gè)充滿流體的流體室。
使用本發(fā)明方法制造的可變焦透鏡包括電絕緣件，它被認(rèn)為是先前電絕緣體的一部分。通常情況下，電絕緣體的表面包括兩個(gè)端面，通孔在這兩個(gè)端面之間延伸。因此，單個(gè)可變焦透鏡的電絕緣件也具有兩個(gè)端面。此外，電絕緣件包括與兩個(gè)端面相互連接的周邊表面。在制造工藝中，可變焦透鏡的全部周邊表面，僅僅在將電絕緣體分割步驟執(zhí)行之后得到。
對(duì)本發(fā)明的根本理解是，不需要從電絕緣件周邊表面伸出突起將電極連接到電源。相反，每個(gè)電極可以例如在電絕緣件端面上接觸到。因此，可以由一個(gè)單獨(dú)的電絕緣體制造多個(gè)可變焦透鏡，其中在制造工藝的最后步驟將電絕緣體分割。
在執(zhí)行本發(fā)明方法的優(yōu)選方式中，電絕緣體包括n+z個(gè)通孔，z個(gè)通孔的每一個(gè)的內(nèi)表面的至少一部分覆蓋導(dǎo)電材料；當(dāng)執(zhí)行將電絕緣體分成n個(gè)部分的步驟時(shí)，z個(gè)通孔被分成至少兩個(gè)孔部分。
如果按上一段落所述的方式執(zhí)行該方法，則n個(gè)通孔在分割電絕緣體的步驟中保持不變，而z個(gè)通孔被分割。通常，像n個(gè)通孔一樣，z個(gè)通孔在電絕緣體兩個(gè)端面之間延伸。因此，當(dāng)將電絕緣體分成n個(gè)部分的步驟執(zhí)行之后，在此過程中z個(gè)通孔分成至少兩個(gè)孔部分，孔部分變成得到的可變焦透鏡的電絕緣件的部分周邊表面。
可以將z個(gè)通孔內(nèi)表面的導(dǎo)電材料連接到其余導(dǎo)電材料，此連接方式使得分割電絕緣體之后，覆蓋一個(gè)孔部分的導(dǎo)電材料成為一個(gè)得到電極的部分。有利的是，z的值和z個(gè)通孔位置的選擇使得到的每個(gè)可變焦透鏡的周邊表面包括兩個(gè)孔部分，其中，一個(gè)孔部分的導(dǎo)電材料是第一電極的一部分，另一個(gè)孔部分的導(dǎo)電材料是第二電極的一部分。這種可變焦透鏡的設(shè)計(jì)為在周邊表面接觸電極提供了可能性。因此，根據(jù)本發(fā)明，雖然全部周邊表面僅僅是在執(zhí)行分割電絕緣體的步驟之后得到的，但可以使電極部分地覆蓋周邊表面。
在執(zhí)行本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選方式中，使用蓋達(dá)到密封n個(gè)通孔的目的，蓋至少是部分柔性的。以這種方式，可以得到可變焦透鏡，其中流體室的體積可以變化。這是非常有利的，因?yàn)樵谶@種可變焦透鏡中，將流體室的體積調(diào)節(jié)到流體體積可以自動(dòng)執(zhí)行，從而流體室內(nèi)部的壓力可以保持在差不多相同的水平。在可變焦透鏡工作過程中可以出現(xiàn)流體體積變化，例如，在溫度影響下。如果流體體積的變化未被補(bǔ)償，則可變焦透鏡的工作受到此變化的影響，或者可以出現(xiàn)蓋破碎。
在執(zhí)行本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選方式中，流體室的內(nèi)表面覆蓋疏水材料，特別是在電絕緣層不能起到疏水層的作用時(shí)。通過形成具有好疏水性的流體接觸層，可以保證流體接觸層相對(duì)于第二流體的潤(rùn)濕性在施加電壓時(shí)可以變化，從而得到的可變焦透鏡能按預(yù)定方式起作用。


下面將參考附圖更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明，附圖中相同的零件用相同的參考符號(hào)表示。在附圖中圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的可變焦透鏡的透視圖，其中透鏡的四分之一被切去；
圖2示意性地表示圖1所示的透鏡的橫截面；圖3表示覆蓋電極的電絕緣件的頂部透視圖，這是圖1所示透鏡的一部分；圖4表示圖3所示電絕緣件的底部透視圖；圖5表示電絕緣體的頂部透視圖，它構(gòu)成圖1所示透鏡制造過程的中間產(chǎn)品；圖6示意性地表示一個(gè)透鏡組件，包括三個(gè)圖1所示的可變焦透鏡；圖7表示覆蓋電極的電絕緣件的頂部透視圖，它是根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的可變焦透鏡的一部分；以及圖8表示根據(jù)本發(fā)明的透鏡的電絕緣件和嵌件的透視圖，其中電絕緣件和嵌件的四分之一被切去。
具體實(shí)施例方式
圖1和2表示根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的可變焦透鏡1。在圖1中，為了清楚，切去了透鏡1的四分之一。圖3和4表示覆蓋電極21、22的電絕緣件10，這是透鏡1的一部分。
電絕緣件10具有第一端面11、相對(duì)的第二端面12以及在第一端面11和第二端面12之間延伸的周向面13。電絕緣件10具有在第一端面11和第二端面12之間延伸的通孔14。在圖示的例子中，通孔14的形狀是具有圓形橫截面的圓柱形。并且，在圖示例子中，周向面13包括四個(gè)矩形平面15和兩個(gè)凹面16，其中每個(gè)凹面16延伸在兩個(gè)平面15之間。在圖1中，僅表示出一個(gè)凹面16，另一個(gè)凹面16是被切去的四分之一的一部分。
透鏡1包括第一電極21和第二電極22，它們被施加到電絕緣件10表面上，作為包括導(dǎo)電材料例如鍍金的銅的一層。
第一電極21覆蓋第一端面11的一部分、限定通孔14的電絕緣件10的內(nèi)表面17、第二端面12的一部分以及一個(gè)凹面16。第一電極21處于第一端面11上的部分形狀為環(huán)繞通孔14第一端的環(huán)。第一電極21處于第二端面12上的部分可以分成四個(gè)子部分31、32、33、34，其中第一子部分31的形狀是環(huán)繞通孔14第二端的環(huán)，第二子部分32的形狀是環(huán)繞凹面16底側(cè)的四分之一環(huán)，第三子部分33的形狀是連接第一子部分31和第二子部分32的一個(gè)窄直路徑，第四子部分34的形狀是第一子部分31的一個(gè)凸出部。
第二電極22覆蓋第一端面11的一部分，以及一個(gè)凹面16，即未被第一電極21覆蓋的凹面16。與第一電極21處于第二端面12上的部分類似，第二電極22處于第一端面11上的部分分成四個(gè)子部分35、36、37、38，其中第一子部分35的形狀是環(huán)繞第一電極21的環(huán)，第二子部分36的形狀是環(huán)繞凹面16上側(cè)的四分之一環(huán)，第三子部分37的形狀是連接第一子部分35和第二子部分36的一個(gè)窄直路徑，第四子部分38的形狀是第一子部分35的一個(gè)凸出部。
可以理解的是，第一電極21和第二電極22在電絕緣件10上彼此不接觸。因此，在第一端面11上，第二電極22環(huán)繞第一電極21并間隔一定距離，從而剩下未被覆蓋的、形狀像環(huán)的第一端面11的部分39。
通孔14的第二端被透光第二蓋板42覆蓋。在圖示的例子中，第二蓋板42是矩形的，第二蓋板42的尺寸能夠完全覆蓋第二端面12。第二蓋板42可以例如是玻璃。
在第一端面11側(cè)，透鏡1包括透光的第一蓋板41和襯墊45，襯墊45的頂部裝在第一蓋板41上，并且襯墊45的底部裝在第二電極22上。
在圖示的例子中，襯墊45包括柔性箔，它具有產(chǎn)生襯墊柔性的三維結(jié)構(gòu)或階梯結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述箔包括導(dǎo)電材料，襯墊45與第二電極22之間的連接是通過焊接實(shí)現(xiàn)的，從而通過襯墊45將第二電極22在功能上延長(zhǎng)了。但是，所述箔也可以包括其它材料，并且作為替代，可以采用諸如膠水或類似物，用于連接襯墊45和第二電極22。
并且，在圖示的例子中，第一蓋板41是矩形的，其中第一蓋板41的尺寸使襯墊45的開口頂端被完全密封。類似于第二蓋板42，第一蓋板41可以例如是玻璃。
優(yōu)選地，通過焊接分別將第一蓋板41和第二蓋板42裝在襯墊45的頂部以及第一電極21位于第二端面12的部分上。為此，例如，第一蓋板41可以例如包括金屬環(huán)，作為第二蓋板42和第一電極21之間的連接裝置。在圖2中，表示出兩個(gè)焊接環(huán)形部分46、47的橫截面，其中第一焊接部分46處于第一蓋板41和襯墊45之間，第二焊接部分47處于第二蓋板42和第一電極21之間。并且，在圖2中，表示出焊接環(huán)48的橫截面，它處于第二焊接部分47和第一電極21之間。
有利的是，透鏡1的至少一個(gè)蓋板41、42成形為透鏡，即，蓋板41、42中的至少一個(gè)包括凸面或凹面。以這種方式得到透鏡1的默認(rèn)焦點(diǎn)(default focus)。
下面，由在第一端被第一蓋板41和襯墊45密封、在第二端被第二蓋板42密封的通孔14形成的空間稱為流體室50。
如圖2所示，第一電極21在流體室50內(nèi)的部分以及襯墊45的下部被絕緣層25完全覆蓋，絕緣層25包括聚對(duì)二甲苯或其它適合的絕緣材料。并且，可以看出，絕緣層25被流體接觸層28完全覆蓋，流體接觸層28包括疏水性材料。
在流體室50內(nèi)存在兩種流體51、52，二者是不可混合的，在彎月面53上接觸。處于流體室50下部的第一流體51是硅油、鏈烷或其它適合的電絕緣流體。第二流體52處于流體室50上部，是含鹽的水溶液或其它適合的導(dǎo)電流體。在功能上，流體51、52具有不同的折射率。
優(yōu)選地，兩種流體51、52的密度相同，從而透鏡1的工作不受其方向的影響，換言之，透鏡1的工作不受兩種流體51、52之間的重力作用影響。
當(dāng)?shù)诙黧w52處于流體室50上部，并且第一焊接部分46未被任何層覆蓋時(shí)，第二電極22通過所述焊接部分46以間接方式作用于第二流體52，其中第二電極22和所述焊接部分46通過襯墊45相互連接。當(dāng)在第一電極21和第二電極22之間未施加電壓時(shí)，流體接觸層28相對(duì)于第一流體51的潤(rùn)濕性和流體接觸層28相對(duì)于第二流體52的潤(rùn)濕性不同。由于所謂電潤(rùn)濕的作用，流體接觸層28相對(duì)于第二流體52的潤(rùn)濕性在第一電極21和第二電極22之間施加電壓的情況下可以改變。流體接觸層28的潤(rùn)濕性變化導(dǎo)致在流體接觸層28與兩種流體51、52之間的接觸線上彎月面53的接觸角變化，從而調(diào)節(jié)彎月面53的形狀。因此，彎月面53的形狀取決于所施加的電壓，并且透鏡1可以用作可變焦透鏡，因?yàn)閺澰旅?3用于折射光線。
在根據(jù)本發(fā)明的可變焦透鏡的另一個(gè)實(shí)施例中，流體接觸層28可以省略，例如在絕緣層25的疏水性對(duì)于可變焦透鏡的恰當(dāng)功能是足夠的情況下。并且，襯墊45可以直接接觸第二流體52。因此，襯墊45下部不必由層25、28覆蓋。
圖5表示電絕緣體60的頂部透視圖，它構(gòu)成透鏡1制造過程中的中間產(chǎn)品。在圖中，圖示的電絕緣體60的狀態(tài)是形成電極21、22的導(dǎo)電材料已經(jīng)施加在其表面上。
電絕緣體60的形狀為矩形片，具有兩個(gè)平行的主體表面61和連接主體表面的四個(gè)側(cè)面62。下面將一個(gè)主體表面61稱為第一端面11，而另一個(gè)主體表面61稱為第二端面12。
在圖示的例子中，電絕緣體60具有16個(gè)通孔14，它們用于形成由主體60制造的單個(gè)透鏡1的通孔14。這里是想用電絕緣體60得到16個(gè)透鏡1。并且，電絕緣體60具有10個(gè)通孔65，通孔65的四分之一用于形成由主體60制造的單個(gè)透鏡1的凹面16。在實(shí)際情況下，用于形成透鏡1通孔14的電絕緣體60通孔14的直徑大于用于形成透鏡1凹面16的電絕緣體60通孔65的直徑。為了清楚，下面將形成透鏡1通孔14的通孔14稱為大通孔14，而形成透鏡1凹面16的通孔65稱為小通孔65。
在電絕緣體60中，大通孔14和小通孔65在主體60的第一端面11和第二端面12之間延伸，其中通孔14、65縱軸線基本垂直于端面11、12延伸。
電絕緣體60可以包括任何適合類型的絕緣材料，包括有機(jī)材料和無機(jī)材料。優(yōu)選地，絕緣材料包括聚合物樹脂，從而主體類似于一般在印刷電路板中使用的主體。因此，主體和電極可以使用印刷電路板所用的傳統(tǒng)制造技術(shù)進(jìn)行制造。例如，適于作電絕緣體60的材料是公知的FR-4材料。
下面說明以電絕緣體60為基礎(chǔ)制造透鏡1的優(yōu)選方式。
如上所述，電絕緣體60包括多個(gè)通孔14、65，其中兩組通孔可以是不同的，即，一組大通孔14和一組小通孔65。大通孔14和小通孔65的相對(duì)位置是，每個(gè)大通孔14正好被兩個(gè)小通孔65環(huán)繞。
通孔14、65可以通過任何適合的方式形成在電絕緣體60中，例如通過鉆孔。也可以通過，例如注塑成形得到電絕緣體60，其中通孔14、65已經(jīng)在注塑成形過程中形成，而不需要后續(xù)單獨(dú)的過程從電絕緣體60中去除材料形成。
最初，將導(dǎo)電材料施加在電絕緣體60的表面。這層導(dǎo)電材料的形狀使幾種類型的導(dǎo)電材料部分是可以區(qū)分的，每種類型的部分有其自身的形狀。每部分導(dǎo)電材料用于構(gòu)成將制造的單獨(dú)的可變焦透鏡1的兩個(gè)電極21、22的一部分。第一類型的導(dǎo)電材料部分63是第一電極21的一部分，它處于電絕緣體60上，使每一個(gè)這些部分63覆蓋第一端面11的一部分、大通孔14的表面17和第二端面12的一部分。在第一端面11上，部分63的形狀是環(huán)繞大通孔14的環(huán)。在第二端面12上，部分63的形狀是環(huán)繞通孔14的環(huán)31，在環(huán)31的外周邊具有凸出部34。并且，第二類型的導(dǎo)電材料部分64是第二電極22的一部分，它處于電絕緣體60上，使每一個(gè)這些部分64覆蓋第一端面11的一部分。部分64的形狀是環(huán)35，它環(huán)繞第一類型部分63的環(huán)，并且在環(huán)35的外周邊具有凸出部38。
此外，小通孔65的內(nèi)表面66覆蓋導(dǎo)電材料，連接33、37布置在小通孔65的導(dǎo)電材料與處于端面11、12上的導(dǎo)電材料部分63、64之間。
導(dǎo)電材料可以通過任何適合的工藝施加。在此過程中，可以是電絕緣體60的整個(gè)表面最初覆蓋導(dǎo)電材料，然后在后續(xù)階段去除部分導(dǎo)電材料，以便得到所需導(dǎo)電材料的圖案。
制造工藝的其它步驟旨在將襯墊45的大部分連結(jié)在第二電極22表面，優(yōu)選地通過焊接。優(yōu)選地，避免使用單獨(dú)組裝襯墊45的繁瑣方法。相反，可以使用裝有襯墊45的載體(未在任何圖中表示)，其中將整個(gè)載體和襯墊45借助襯墊45部分連結(jié)到第二電極22表面，隨后去除載體。例如，鋁片作為載體，襯墊45包括鎳/銅。整個(gè)鋁片和鎳/銅襯墊45借助襯墊45焊接在第二電極22上。在制造工藝的隨后階段去除鋁，例如，通過蝕刻。
整個(gè)載體和襯墊45最初可以是平的，再通過鍛造工具將其整個(gè)加工，以便得到具有三維結(jié)構(gòu)或階梯結(jié)構(gòu)的襯墊45，以為襯墊45提供柔性。當(dāng)襯墊45具有其預(yù)計(jì)形狀時(shí)，就可以將整個(gè)載體和襯墊45連接到電絕緣體60上。在制造工藝的其它步驟中施加電絕緣層25被至少施加在第一電極21覆蓋大通孔14內(nèi)表面17的部分以及在襯墊45的下部。電絕緣層25包括電絕緣材料，例如，諸如聚對(duì)二甲苯的電介質(zhì)。
在施加電絕緣材料的過程中，可以將不需要覆蓋這種材料的表面臨時(shí)遮擋，從而避免電絕緣材料施加到這些表面上，例如通過可去除帶。其它的選擇是簡(jiǎn)單地執(zhí)行將電絕緣材料施加到電絕緣體60的過程，然后去除得到的部分電絕緣層25。
在制造工藝的其它步驟，將第二蓋板42裝在電絕緣體60的第二端面12，優(yōu)選地通過焊接，這已在上面進(jìn)行了說明。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在制造工藝中，可以為電絕緣體60的每個(gè)大通孔14提供單獨(dú)的第二蓋板42，但也可以將一整片裝在第一電極21上，再在制造工藝的后續(xù)步驟將這一整片分成單獨(dú)的蓋板，在該后續(xù)步驟電絕緣體60被分成單獨(dú)的部分。
在制造工藝的其它步驟，用疏水材料覆蓋電絕緣層25，從而得到流體接觸層28。
在制造工藝的其它步驟，將第一蓋板41裝在襯墊45的上側(cè)。像第二蓋板42一樣，第一蓋板41可以包括金屬環(huán)，從而可以將第一蓋板41通過焊接連接到襯墊45上。此外，可以為電絕緣體60的每個(gè)大通孔14提供單獨(dú)的第一蓋板41，但也可以將一整片裝在襯墊45上，再在電絕緣體60分成單獨(dú)部分的步驟中將這整片分成單獨(dú)的蓋板。
在安裝兩個(gè)蓋板41、42之后得到限定的空間，它形成將制造的透鏡1的流體室50。在制造工藝的其它步驟，流體室50裝入流體51、52。如同上面已經(jīng)說明的，襯墊45僅是部分連結(jié)在第二電極22上。每個(gè)襯墊45與相關(guān)第二電極22之間的連接在第二電極22的凸出部38附近中斷，從而流體能自由地從凸出部38流入流體室50。因此，通過將流體51、52倒在凸出部38上、并經(jīng)過襯墊45與第二電極22之間連接的開口空間使流體流入流體室50，將流體51、52裝入流體室50。
應(yīng)該理解的是，在上一段中說明的制造工藝的步驟后面有其它步驟，在此步驟中完成襯墊45和第二電極22之間的連接，從而將流體室50完全密封，流體51、52不可能流出流體室50。為了封閉連接，例如，可以采用本身已經(jīng)公知的超聲連接技術(shù)。
當(dāng)完成流體室50的完全密封步驟后，電絕緣體60可被認(rèn)為是一個(gè)透鏡1的組件，其中透鏡1沿其周邊表面16彼此連結(jié)。為了得到單獨(dú)的透鏡1，執(zhí)行制造工藝的最后步驟，即將電絕緣體60分開。在此過程中，沿分割線將電絕緣體60分成單獨(dú)透鏡1，圖5中通過虛線68示意性地表示出其中兩條。分割線68經(jīng)過小通孔65，并沿彼此垂直的兩個(gè)方向延伸。為了將電絕緣體60分成單獨(dú)的透鏡1，可以采用任何適合的技術(shù)。
應(yīng)該理解的是，執(zhí)行本發(fā)明方法的上述方式僅僅是一個(gè)例子。本發(fā)明包括制造諸如圖示透鏡1的可變焦透鏡的所有工藝，即，透鏡包括兩個(gè)電極21、22和裝有由彎月面分開的兩種流體51、52的流體室50，彎月面的形狀在電壓作用下可以改變。透鏡是由電絕緣體60制成的，電絕緣體60包括用于形成單個(gè)透鏡的通孔14的多個(gè)通孔14；在電極21、22和至少電絕緣層25被施加、并且已經(jīng)密封通孔14并裝入流體51、52之后，電絕緣體60被分割。
這些制造工藝的步驟與將制造的透鏡的設(shè)計(jì)有關(guān)。例如，在本發(fā)明范圍內(nèi)，透鏡可包括兩個(gè)襯墊45，其中一個(gè)襯墊45裝在第一蓋板41和第二電極22之間，另一襯墊45裝在第二蓋板42和第一電極21之間。當(dāng)然，為了制造這種具有兩個(gè)襯墊45的透鏡，制造工藝不僅僅包括像上述制造工藝一樣，在電絕緣體60的第一端面11側(cè)將襯墊45連結(jié)到第二電極22的步驟，而且還包括在電絕緣體60的第二端面12側(cè)將襯墊45裝到第一電極21的步驟。
優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，透鏡1各部分之間的所有連接是通過旨在形成不漏氣和不漏流體連接的連接技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。這些連接技術(shù)包括釬焊和熔焊技術(shù)。如果采用其它連接技術(shù)，例如，使用膠水或O形圈實(shí)現(xiàn)連接，則得到的連接不是徹底不漏氣或不漏流體。結(jié)果，在長(zhǎng)期使用時(shí)，流體室50中可以出現(xiàn)氣泡，從而影響透鏡1的工作。
透鏡1可以用在手持設(shè)備中，例如移動(dòng)電話和數(shù)字記錄設(shè)備中使用的光掃描裝置。
很多透鏡1可以排成一行，其中透鏡1的通孔14彼此對(duì)齊，從而形成變焦透鏡。如圖6示意地表示，透鏡組件3包括三個(gè)透鏡1，可以執(zhí)行變焦功能。在圖示的例子中，三個(gè)透鏡1置于一個(gè)單獨(dú)的承載基體6上。但是，也可以在透鏡1的電絕緣件10的第一端面11和第二端面12的至少一個(gè)端面上具有使透鏡1彼此連結(jié)的裝置，從而可以得到自支撐透鏡組件3。
變焦透鏡以及它們的作用方式被進(jìn)一步描述在未預(yù)先公開的歐洲專利申請(qǐng)EP02079473.1和EP02075649.0，這些申請(qǐng)?jiān)诖俗鳛閰⒖嘉墨I(xiàn)引入。
透鏡1通常用在照相機(jī)中，照相機(jī)包括圖像傳感器和互相連接體，互相連接體包括布置在互相連接體第一表面和第二表面上的導(dǎo)電軌，導(dǎo)電軌形狀使得能夠在圖像傳感器與可變焦透鏡或者透鏡組件之間建立連接到其驅(qū)動(dòng)器電子元件或者接觸墊。在這方面，應(yīng)注意的是，具有透鏡、圖像傳感器和互相連接體的照相機(jī)是如未預(yù)先公開的歐洲專利申請(qǐng)EP02078209.0公開的發(fā)明的一個(gè)可能實(shí)施例，該申請(qǐng)?jiān)诖俗鳛閰⒖嘉墨I(xiàn)引入。
照相機(jī)可以是上述手持設(shè)備的一部分，手持設(shè)備可以進(jìn)一步包括輸入裝置、信息處理裝置和顯示裝置。
優(yōu)選地，為了應(yīng)用于手持設(shè)備中，透鏡1的尺寸相當(dāng)小。例如，第一端面11和第二端面12之間距離的適合值是2.5mm，通孔14的直徑的適合值是4.0mm，兩個(gè)相對(duì)平表面15之間距離的適合值是6.5mm。
在本發(fā)明范圍內(nèi)，可變焦透鏡設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)可以偏離上述參考圖1和2所示的透鏡1所給出的細(xì)節(jié)。
例如，電極21、22的形狀以及電極21、22在電絕緣件10上的位置可以不同。例如，電極21、22覆蓋電絕緣件10的第一端面11和第二端面12的程度可以變化。
在本發(fā)明可變焦透鏡的第二優(yōu)選實(shí)施例中，其一部分表示在圖7中，電絕緣件10的第一端面11僅僅被第二電極22覆蓋。在此實(shí)施例中，第一電極21僅覆蓋電絕緣件10限定通孔14的內(nèi)表面17、第二端面12的一部分和一個(gè)凹面16。
有利的是，在根據(jù)第二優(yōu)選實(shí)施例的透鏡制造工藝中使用電絕緣體60，其中電絕緣體60的表面覆蓋導(dǎo)電材料，覆蓋端面11、12和大通孔14的內(nèi)表面17的導(dǎo)電材料部分是連續(xù)的。在制造工藝的一個(gè)步驟中，連續(xù)部分通過在第一端面11側(cè)大通孔14中插入旋轉(zhuǎn)錐形工具中斷，從而在被該工具接觸時(shí)，將導(dǎo)電材料從內(nèi)表面17與第一端面11之間的過渡位置去除。以這種方式得到透鏡兩個(gè)分離的電極21、22，其中電極21、22被形狀像環(huán)一樣的電絕緣體60表面的未覆蓋部分39分開，它處于內(nèi)表面17與第一端面11之間的過渡位置。
根據(jù)本發(fā)明的可變焦透鏡的電極21、22可以在電絕緣件10上具有任何形狀和位置，只要可以通過電極21、22施加電壓使第一流體51和第二流體52之間的彎月面53的形狀變化。
第一電極21和第二電極22都不必延伸到電絕緣件10的周邊表面13。但是，在根據(jù)本發(fā)明的透鏡實(shí)施例中，電極21、22延伸到周邊表面13，例如延伸到圖示的凹面16，可以在周邊表面13接觸電極21、22。這種可能性的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是端面11、12可以完全被蓋板41、42覆蓋，從而在制造工藝中，蓋板41、42可以通過將單獨(dú)一片連結(jié)到電絕緣體60上，并在制造工藝隨后步驟中將此片分割而形成。
蓋板41、42不需要完全透明。重要的是，蓋板41、42使光線能進(jìn)出通孔14。
蓋板41、42可以包括除玻璃以外的其它材料，例如，聚合物材料。蓋板41、42可以包括幾層，其中每層可以包括不同材料，并可以具有與相鄰層不同的尺寸。
優(yōu)選地，通孔14的形狀是具有圓形橫截面的圓柱形?？紤]到形成通孔14的工藝以及透鏡的光學(xué)性能，這是優(yōu)選的。但是，這并不改變通孔14可以具有其它形狀的事實(shí)。此外，根據(jù)本發(fā)明透鏡的周邊可以具有其它形狀。優(yōu)選地，周邊是矩形的，從而通過沿分割直線68分割電絕緣體60可以在電絕緣體60的基礎(chǔ)上形成透鏡。然而，該周邊可以具有任何其它形狀，例如，可以是圓形。
電絕緣體60的小通孔65的形狀可以是圓形橫截面的圓柱形。這不是必要的，小通孔65可以具有其它適合的形狀。
襯墊45不必要包括導(dǎo)電材料。例如，在流體室50部分地由第二電極22限定的設(shè)計(jì)中，第二電極22不被任何層25、28覆蓋，可以建立第二電極22和第二流體52之間的直接接觸，從而功能上不必延長(zhǎng)第二電極22。
在制造工藝中，流體室50可以按照與上述說明不同的方式充入流體51、52。換言之，流體51、52不必通過襯墊45和第二電極22之間連接的開放空間充入。此外，第二電極22不必在第一端面11包括在所述充填過程起作用的凸出部38。
在圖8中，表示根據(jù)本發(fā)明的透鏡電絕緣件10以及中空嵌件18，嵌件18位于通孔14內(nèi)部并且裝在電絕緣件10上。在圖示的例子中，嵌件18的內(nèi)表面19沿著從第一端面11到第二端面12的方向逐漸變小。
使用嵌件18不是必需的。但是，當(dāng)電絕緣體60所施加的材料導(dǎo)致電絕緣體60表面相當(dāng)粗糙時(shí)，使用嵌件18是有益的。在這種情況下，通過嵌件18得到接收附加層的光滑表面。在這一方面要注意，通過為粗糙表面提供除了作為部分第一電極21的導(dǎo)電層以外的適合層，也可以得到光滑表面。
嵌件18的內(nèi)表面19可以逐漸變小，如圖8所示，但這不是必需的。例如，嵌件18的內(nèi)徑可以是恒定不變的，或者嵌件18的內(nèi)表面19可以具有階梯狀外觀。應(yīng)該注意的是，電絕緣件10限定通孔14的內(nèi)表面17也可以是逐漸變小的或具有階梯狀外觀，特別是在不使用嵌件18的情況下。對(duì)于嵌件18的內(nèi)表面19或限定通孔14的內(nèi)表面17逐漸變小或階梯狀的透鏡，彎月面53的形狀以有利于透鏡光學(xué)性能的方式被影響。
本領(lǐng)域一般技術(shù)人員清楚的是，本發(fā)明的范圍并不限于上述討論的例子，但在不偏離權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的情況下可以做出幾種修改和變化。
下面將給出本發(fā)明幾個(gè)重要的方面。根據(jù)第一重要方面，在可變焦透鏡的制造工藝中，提供承載多個(gè)襯墊45的載體，其中整個(gè)載體和襯墊45借助襯墊45裝在電絕緣體60上，然后去除載體。
根據(jù)第二重要方面，在可變焦透鏡的制造工藝中，嵌件18位于大通孔14內(nèi)并裝到電絕緣體60上，其中嵌件18的表面被一部分導(dǎo)電材料覆蓋。
根據(jù)第三重要方面，限定電絕緣體60內(nèi)大通孔14和小通孔65的內(nèi)表面17、66至少部分被導(dǎo)電材料覆蓋，并且導(dǎo)電材料布置在第一端面11和第二端面12上。布置在第一端面11上的每部分導(dǎo)電材料的至少一部分35環(huán)繞大通孔14第一端，同時(shí)一方面與所述通孔14的導(dǎo)電材料分開，另一方面與相鄰小通孔65的導(dǎo)電材料接觸。布置在第二端面12上的每一部分導(dǎo)電材料與大通孔14和相鄰小通孔65的導(dǎo)電材料接觸。
根據(jù)第四重要方面，電絕緣體60中的大通孔14的形狀是具有圓形橫截面的圓柱形。
根據(jù)第五重要方面，電絕緣體60中的小通孔65的形狀是具有圓形橫截面的圓柱形。
根據(jù)第六重要方面，電絕緣體60包括聚合物樹脂材料。
根據(jù)第七重要方面，可變焦透鏡中第一電極21的一部分布置在電絕緣件10的第二端面12上。
根據(jù)第八重要方面，可變焦透鏡的蓋41、42、45中的至少一個(gè)包括剛性蓋板41、42和柔性襯墊45，其中襯墊45優(yōu)選地通過第二電極22連接到電絕緣件10，并且蓋板41、42連接到襯墊45。
根據(jù)第九重要方面，可變焦透鏡中的襯墊45包括有助于襯墊45柔性的、具有三維結(jié)構(gòu)或階梯結(jié)構(gòu)的箔。
根據(jù)第十重要方面，可變焦透鏡中的通孔14的形狀是具有圓形橫截面的圓柱形。
根據(jù)第十一重要方面，可變焦透鏡中的嵌件18內(nèi)表面19沿著從電絕緣件10的第一端面11到第二端面12的方向逐漸變小。
根據(jù)第十二重要方面，可變焦透鏡中的透鏡1的蓋板41、42中的至少一個(gè)成形為透鏡，即，至少一個(gè)蓋板41、42包括凸表面或凹表面。
權(quán)利要求
1.一種制造一組n個(gè)單獨(dú)的可變焦透鏡的方法，其中n≥2，并且每個(gè)可變焦透鏡包括以下部分電絕緣件(10)，其中設(shè)置有通孔(14)，用于提供穿過電絕緣件(10)的光路，通孔(14)被光路中透光的蓋(41、42、45)密封；流體室(50)，它由通孔(14)的內(nèi)表面和蓋(41、42、45)圍成，其中充滿第一流體(51)和第二流體(52)，二者是不可混合的，并在彎月面(53)上接觸；以及第一電極(21)和第二電極(22)，其中在第一電極(21)和第二電極(22)之間施加電壓時(shí)彎月面(53)的形狀可變化；所述方法包括以下步驟提供電絕緣體(60)，它具有至少n個(gè)通孔(14、65)，電絕緣體(60)的一部分表面覆蓋導(dǎo)電材料；用電絕緣材料(25)覆蓋一部分導(dǎo)電材料；部分地密封n個(gè)通孔(14)；將第一流體(51)和第二流體(52)充入n個(gè)部分密封的通孔(14)；完全密封n個(gè)通孔(14)；以及將電絕緣體(60)分成n個(gè)部分。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電絕緣體(60)包括n+z個(gè)通孔(14、65)，其中，Z個(gè)通孔(65)的每個(gè)的內(nèi)表面(66)的至少一部分被導(dǎo)電材料覆蓋；以及當(dāng)執(zhí)行將電絕緣體(60)分成n個(gè)部分的步驟時(shí)，z個(gè)通孔(65)被分成至少兩個(gè)孔部分。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，蓋(41、42、45)至少部分地是柔性的。
4.如權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，n個(gè)通孔(14)的至少內(nèi)表面覆蓋疏水材料。
5.如權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，n個(gè)通孔(14)以不漏氣和不漏流體的方式被密封。
6.n個(gè)可變焦透鏡的陣列，除了將電絕緣體(60)分成n個(gè)部分的步驟以外，通過如權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)所述方法的步驟獲得。
7.一種在制造一組n個(gè)單獨(dú)的可變焦透鏡的方法中使用的電絕緣體(60)，其中n≥2，包括第一端面(11)、相反的第二端面(12)以及在第一端面(11)和第二端面(12)之間延伸的多個(gè)通孔(14、65)；其中，兩組通孔(14、65)是不同的；屬于第一組的通孔(14)的直徑大于屬于第二組的通孔(65)的直徑；限定屬于第一組的通孔(14)和屬于第二組的通孔(65)的內(nèi)表面(17、66)至少部分地覆蓋導(dǎo)電材料；以及覆蓋屬于第二組的通孔(65)的導(dǎo)電材料與覆蓋屬于第一組的相鄰?fù)?14)的導(dǎo)電材料接觸。
8.一種可變焦透鏡，包括電絕緣件(10)，它具有第一端面(11)、相反的第二端面(12)以及在第一端面(11)和第二端面(12)之間延伸的周邊表面(13)，并且具有在第一端面(11)和第二端面(12)之間延伸的通孔(14)，用于提供穿過電絕緣件(10)的光路；密封通孔(14)兩端的蓋(41、42、45)；電絕緣流體(51)和導(dǎo)電流體(52)，二者裝在由蓋(41、42、45)和限定通孔(14)的電絕緣件(10)的內(nèi)表面圍成的流體室(50)中，并且是不可混合的，并在彎月面(53)接觸；第一電極(21)；將第一電極(21)與導(dǎo)電流體(52)分開的電絕緣層(25)；以及第二電極(22)，它與導(dǎo)電流體(52)接觸；其中，在第一電極(21)和第二電極(22)之間施加電壓時(shí)彎月面(53)的形狀可改變；第一電極(21)的至少一部分布置在電絕緣件(10)的內(nèi)表面上；以及第二電極(22)的至少一部分布置在電絕緣件(10)的第一端面(11)上。
9.如權(quán)利要求8所述的可變焦透鏡，其特征在于，第一電極(21)和第二電極(22)中的至少一個(gè)的一部分布置在電絕緣件(10)周邊表面(13)的一部分(16)上。
10.如權(quán)利要求9所述的可變焦透鏡，其特征在于，第一電極(21)和第二電極(22)中的至少一個(gè)的一部分布置在其上的電絕緣件(10)的周邊表面(13)的一部分(16)形狀形成為限定通孔(65)的表面(66)的一部分。
11.如權(quán)利要求9或10所述的可變焦透鏡，其特征在于，第一電極(21)和第二電極(22)中的至少一個(gè)的一部分布置在其上的電絕緣件(10)周邊表面(13)的一部分(16)形狀形成為限定通孔(65)的表面(66)的四分之一，通孔(65)形狀為具有圓形橫截面的圓柱形。
12.如權(quán)利要求8-11中的任一項(xiàng)所述的可變焦透鏡，其特征在于，第一電極(21)的一部分布置在電絕緣件(10)的第一端面(11)上，第二電極(22)布置在電絕緣件(10)的第一端面(11)上的部分環(huán)繞第一電極(21)布置在電絕緣件(10)的第一端面(11)上的所述部分。
13.如權(quán)利要求8-12中的任一項(xiàng)所述的可變焦透鏡，其特征在于，蓋(41、42、45)是部分地柔性。
14.如權(quán)利要求8-13中的任一項(xiàng)所述的可變焦透鏡，其特征在于，還包括中空嵌件(18)，它位于通孔(14)內(nèi)，并裝在電絕緣件(10)上。
15.一種起到變焦透鏡功能的透鏡組件，包括如權(quán)利要求8-14中的任一項(xiàng)所述的至少兩個(gè)可變焦透鏡，其中，可變焦透鏡的通孔(14)彼此對(duì)齊。
16.照相機(jī)，包括如權(quán)利要求8-14中的任一項(xiàng)所述的可變焦透鏡或者如權(quán)利要求15所述的透鏡組件。
17.如權(quán)利要求16所述的照相機(jī)，其特征在于，還包括圖像傳感器和互相連接體，其中，互相連接體包括布置在互相連接體第一表面和第二表面上的導(dǎo)電軌，并且導(dǎo)電軌的形狀使圖像傳感器和可變焦透鏡或透鏡組件之間與驅(qū)動(dòng)器電子元件或接觸墊建立連接。
18.手持設(shè)備，包括如權(quán)利要求16或17所述的照相機(jī)，還包括輸入裝置、信息處理裝置和顯示裝置。
19.掃描記錄載體的光掃描設(shè)備，包括如權(quán)利要求8-14中的任一項(xiàng)所述的可變焦透鏡。
全文摘要
制造具有單獨(dú)的可變焦透鏡的組件的方法，可變焦透鏡包括兩個(gè)電極(21、22)以及充滿兩種流體的流體室，兩種流體由彎月面分開，彎月面的形狀在電壓影響下可以改變，所述方法包括以下步驟提供具有多個(gè)通孔(14、65)的電絕緣體(60)；將導(dǎo)電材料施加到電絕緣體(60)的表面，以便得到電極(21、22)；用一層電絕緣材料覆蓋至少一個(gè)得到的電極(21、22)；用疏水材料覆蓋部分通孔(14)的內(nèi)表面；部分地密封這些通孔(14)；將流體充入部分地密封的通孔(14)；完全密封通孔(14)；以及將電絕緣體(60)分成各個(gè)部分，從而每個(gè)部分構(gòu)成一個(gè)完整透鏡。
文檔編號(hào)G02B26/02GK1784618SQ200480012484
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者約翰烏斯·W·威坎普, 斯泰因·凱珀, 伯納德斯·H·W·亨德里克斯, 阿爾耶恩·G·范德希吉德 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司