專利名稱：電活性聚焦和變焦系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及電活性光學系統(tǒng)(electro-active optical system)。更加特別地，本發(fā)明提供改進的電活性光學系統(tǒng)，其具有動態(tài)的聚焦和變焦能力。
背景技術：
常規(guī)的光學聚焦系統(tǒng)和光學變焦系統(tǒng)需要移動部件。因此，并入了這些常規(guī)系統(tǒng)的器件可能是笨拙的、沉重的，并且易于發(fā)生由微粒污染所造成的故障。此外，常規(guī)的光學聚焦系統(tǒng)和變焦系統(tǒng)還能由于沖擊和振動而易于發(fā)生故障。因此，需要的是不需要移動部件的改進的光學聚焦系統(tǒng)和改進的光學變焦系統(tǒng)。 通過消除對移動部件的需要，并入改進的光學聚焦和變焦系統(tǒng)的器件能夠被制造得更薄且更輕。改進的光學聚焦和變焦系統(tǒng)的器件還能夠被制造得更耐沖擊和振動，并且能夠不易發(fā)生由微粒污染所造成的故障。附圖/圖的簡要描述

圖1示出根據(jù)本發(fā)明一方面的第一動態(tài)聚焦系統(tǒng)。圖2示出根據(jù)本發(fā)明一方面的第二動態(tài)聚焦系統(tǒng)。圖3示出常規(guī)的變焦透鏡系統(tǒng)。圖4示出在變焦或遠距離攝像設置中圖3的常規(guī)的變焦透鏡系統(tǒng)。圖5示出根據(jù)本發(fā)明一方面的變焦系統(tǒng)。圖6示出根據(jù)本發(fā)明一方面的第二變焦系統(tǒng)。發(fā)明詳述本發(fā)明的一些方面提供了不具有移動部件的動態(tài)聚焦系統(tǒng)。例如，所有透鏡和焦平面，或其一部分，在本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)中沿著光軸能是不動的。本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)能夠包括電活性透鏡、與電活性透鏡光通信(optical communication)的固定焦距透鏡以及焦平面。焦平面能夠被定位以接收通過電活性透鏡和固定焦距透鏡的組合所聚焦的光。本發(fā)明的電活性透鏡能夠具有可調(diào)節(jié)的光功率以提供可變聚焦能力。本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)能夠包括控制器，其用于改變電活性透鏡的可調(diào)節(jié)的光功率。本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)能夠基于電活性透鏡的受控可變的光功率而聚焦到不同距離的物體上。本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)所聚焦的光可以是可見光或另一種電磁輻射類型的形式，例如，紫外光或紅外光。本發(fā)明的一些方面提供不具有移動部件的動態(tài)變焦系統(tǒng)。例如，所有透鏡和焦平面，或其一部分，在本發(fā)明的動態(tài)變焦系統(tǒng)中沿著光軸能是不動的。本發(fā)明的動態(tài)變焦系統(tǒng)能夠包括第一電活性透鏡、第二電活性透鏡、固定焦距透鏡以及焦平面。第一電活性透鏡、 第二電活性透鏡和固定焦距長度透鏡能夠處于光通信。焦平面能夠被定位以接收通過第一電活性透鏡、第二電活性透鏡和固定焦距透鏡的組合所聚焦的光。本發(fā)明的動態(tài)變焦系統(tǒng)能夠包括控制器，其用于改變電活性透鏡的可調(diào)節(jié)的光功率。本發(fā)明的動態(tài)變焦系統(tǒng)能夠基于電活性透鏡的受控可變的光功率而提供放大和縮小(de-magnification)。本發(fā)明的動態(tài)變焦系統(tǒng)和動態(tài)聚焦系統(tǒng)能夠彼此組合使用，和/或與任何數(shù)量的附加的電活性透鏡或固定焦距透鏡組合使用。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的動態(tài)聚焦系統(tǒng)100。動態(tài)聚焦系統(tǒng)100能夠提供聚焦到被定位在不同位置的物體上，而無須使用任何移動部件或組件的能力(即，構成組件沿光軸關于彼此能夠是不動的)。動態(tài)聚焦系統(tǒng)100能夠包括被定位成彼此光通信的電活性透鏡102和固定焦距透鏡104。固定焦距透鏡104被描繪為雙凸透鏡僅是出于說明性的目的，并且不限于這樣的雙凸透鏡。也就是說，固定焦距透鏡104能夠是任何類型的具有固定的或靜態(tài)的光功率的透鏡。動態(tài)聚焦系統(tǒng)100在圖1被顯示為包括僅一個電活性透鏡102和僅一個固定焦距透鏡104，但是并不對該動態(tài)聚焦系統(tǒng)100做這樣的限制。也就是說，本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)100能夠包括任何數(shù)量的電活性透鏡和任何數(shù)量的固定焦距透鏡。此外，本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)100中任何數(shù)量的電活性透鏡和任何數(shù)量的固定焦距透鏡能夠以任何方式進行排布，并且不限于在圖1中所描繪的電活性透鏡102和固定焦距透鏡104的特定排布。更加特別地，任何數(shù)量的電活性透鏡和任何數(shù)量的固定焦距透鏡能夠以任何順序來定位，并且以在電活性透鏡與固定焦距透鏡之間的任何間距(包括無間距)來定位。作為例子，與圖1中所描繪的排布相反，固定焦距透鏡104能夠被定位在電活性透鏡102前面。動態(tài)聚焦系統(tǒng)100還能夠包括焦平面106。焦平面106能夠是電荷耦合器件 (CCD)、互補性金屬氧化物半導體(CM0Q器件、攝像機(例如，膠片攝像機)或者能夠接收和/或處理通過電活性透鏡102和固定焦距透鏡104的組合所聚焦的圖像的其他器件。電活性透鏡102能夠是任何電活性透鏡，其能夠?qū)νㄟ^電力的應用由透鏡所提供的光功率進行調(diào)節(jié)、交替、或者調(diào)諧。一般來說，電活性透鏡102能夠包括第一基底108、包括液晶的電活性層110以及第二基底112。電活性透鏡102、固定焦距透鏡104和焦平面106能夠在固定的空間位置上。也就是說，動態(tài)聚焦系統(tǒng)100能夠提供聚焦能力(例如，自動聚焦功能)而沒有任何可移動的組件或部件。動態(tài)聚焦系統(tǒng)100能夠提供任何數(shù)量的聚焦點。特別地，動態(tài)聚焦系統(tǒng)100能夠?qū)碜砸赃h離動態(tài)聚焦系統(tǒng)100的任何距離114定位的物體的光聚焦到焦平面106上。焦平面106能夠被定位在遠離動態(tài)聚焦系統(tǒng)100的聚焦元件(例如，如圖1中所示的電活性透鏡102和固定焦距透鏡104)的任何距離116上。一般來說，在焦平面106與動態(tài)聚焦系統(tǒng)100的聚焦元件之間的距離116能夠通過其中利用了動態(tài)聚焦系統(tǒng)100的應用所確定， 正如將由本領域中的技術人員容易理解的。例如，當在移動電話中使用時，距離116可以小于手持式數(shù)字攝像機應用中所使用的距離。一般來說，固定焦距透鏡104能夠提供任何固定的光功率，例如從20至350屈光度的范圍內(nèi)。由固定焦距透鏡104所提供的固定光功率能夠依賴于大量因數(shù)，該因數(shù)包括距離116和由電活性透鏡102所提供的可變光功率。取決于電活性透鏡102的類型和結(jié)構，電活性透鏡能夠提供在可能光功率范圍內(nèi)的多個離散可變的光功率和/或連續(xù)可變的光功率?？赡芄夤β实姆秶軌虬ㄕ夤β?、負光功率和/或中性光功率(neutral opticalpower)，以在某種程度上提供可變聚焦能力。正如說明性的非限制性例子，固定焦距透鏡104能夠提供51屈光度的固定光功率，并且電活性透鏡能夠提供以0. 5屈光度量化增加的、從-1. 0屈光度到1. 0屈光度的光功率范圍。因此，電活性透鏡102能夠受到控制以提供-1. 0、-0. 5,0. 0,0. 5和1. 0屈光度的光功率，使得動態(tài)聚焦系統(tǒng)100的聚焦元件能夠提供50. 0,50. 5,51. 0,51. 5和52屈光度的組合光功率?；趫D像距離，即聚焦元件和焦平面106之間的距離116，動態(tài)聚焦系統(tǒng) 100能夠聚焦到在若干不同距離的物體上。對于2cm的示例性圖像距離116，動態(tài)聚焦系統(tǒng)能夠在近似無窮遠、2m、lm、2/;3m和1/ !處提供離散的聚焦點。動態(tài)聚焦系統(tǒng)100的口徑尺寸還能夠影響聚焦點的范圍(例如，景深)，使得可調(diào)諧范圍能夠基本上是連續(xù)的。圖2示出根據(jù)本發(fā)明一方面的動態(tài)聚焦系統(tǒng)200。與動態(tài)聚焦系統(tǒng)100 —樣，動態(tài)聚焦系統(tǒng)200能夠提供聚焦到在不同距離的物體上，而無須使用任何移動部件或組件的能力(即，構成組件沿光軸關于彼此能夠是不動的)。動態(tài)聚焦系統(tǒng)100能夠包括被定位成全部都處以光通信的電活性透鏡102、第一固定焦距透鏡202和第二固定焦距透鏡204。動態(tài)聚焦系統(tǒng)200以和上面所描述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)100類似的方式進行操作，除了將動態(tài)聚焦系統(tǒng)200的聚焦元件，即電活性透鏡102和第一固定焦距透鏡202和第二固定焦距透鏡204進行組合以形成組合的復合透鏡或透鏡元件(然而，動態(tài)聚焦系統(tǒng)100的聚焦單元能夠被視為是分離的，不同的元件在物理上是彼此分離的)。一般來說，本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)能夠使用復合的或分離的聚焦元件的任何組合，所述復合的或分離的聚焦元件使用了任何數(shù)量的固定焦距透鏡和電活性透鏡。此外，本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)能夠?qū)㈦娀钚酝哥R放置得更靠近所觀看物體(并且固定焦距透鏡進一步遠離所觀看物體，例如如圖 1中所示)，或者能夠?qū)⒐潭ń咕嗤哥R放置得更靠近所觀看物體(并且電活性透鏡進一步遠離所觀看物體)。相反地，本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)能夠?qū)㈦娀钚酝哥R放置得更靠近焦平面 (并且固定焦距透鏡進一步遠離焦平面，例如如圖1中所示)，或者能夠?qū)⒐潭ń咕嗤哥R放置得更靠近焦平面(并且電活性透鏡進一步遠離焦平面)。正如以上所描述的，電活性透鏡102能夠是任何電活性透鏡102，其能夠調(diào)節(jié)或改變其提供的光功率。能夠被用作電活性透鏡102的示例性的電活性透鏡能夠包括被蝕刻出圖案的電活性透鏡、具有被光刻出圖案的電極的電活性透鏡以及使用了被光刻出圖案的電阻電橋的電活性透鏡。被蝕刻出圖案的電活性透鏡能夠通過將一圖案(例如，折射圖案或衍射圖案)蝕刻到基底材料(例如，眼科塑料材料)中來制造。該被蝕刻出的圖案能夠隨后以透明導體 (例如，銦錫氧化物-ΙΤ0)和取向?qū)?alignmentlayer)所覆蓋，以便產(chǎn)生液晶的優(yōu)選取向方向。另一個類似的未蝕刻的基底也能夠用ITO和取向?qū)痈采w。兩個基底能夠隨后靠攏到一起。液晶能夠隨后被密封到基底之間的空隙內(nèi)?；撞牧虾鸵壕Р牧夏軌虮贿x擇，使得其每個能夠具有與電活性透鏡處于關閉狀態(tài)時相同的折射率。當將電活性透鏡置于開啟狀態(tài)時，雙折射液晶的折射率能夠改變，使得液晶具有與兩個基底的折射率不同的折射率。因此，被蝕刻出的圖案能夠變得起作用，并且能夠改變電活性透鏡的光功率。第5，712，721號美國專利、第6，517，203號美國專利以及于2009年3月23日所提交的第12/408,973號美國專利申請，其每一個都描述了能夠被用于形成電活性透鏡102 的被蝕刻出圖案的電活性透鏡的例子，并因此每一個都通過引用而并入其全文。被光刻出圖案的電活性透鏡能夠使用ITO覆蓋的基底，其隨后被光刻出圖案以形成同心環(huán)電極，這些同心環(huán)電極彼此電絕緣。形成圖案的基底隨后能夠與具有參考電極的另一個基底相配合，該基底與被蝕刻出圖案的電活性透鏡的參考基底類似。液晶能夠隨后被密封到兩個基底之間。不同電壓的陣列能夠隨后被施加到這些環(huán)中的每一個，以產(chǎn)生液晶折射率中的梯度，由此產(chǎn)生提供了動態(tài)光功率的透鏡。這種設計手段還允許電活性透鏡根據(jù)跨電極的電壓梯度來提供正光功率或負光功率。第6，517，203號美國專利、第7，264, 354號美國專利以及于2008年6月9日所提交的第12/135，587號美國專利申請，其每一個都描述了能夠被用于形成電活性透鏡102的被光刻出圖案的電活性透鏡的例子，并因此每一個都通過引用而并入其全文。使用電阻電橋的、被光刻出圖案的電活性透鏡能夠使用被光刻出圖案的環(huán)電極， 這些環(huán)電極彼此不絕緣。作為替代，每個形成圖案的電極能夠使用電阻電橋被連接到相鄰的形成圖案的電極。電阻電橋的使用能夠使得在相鄰的電極之間建立小的電勢差。該結(jié)構允許許多電極被分組到一起，并且使用單個電壓進行尋址或控制。因此，就消除了在使用幾百個電極時對大量總線或控制線的需求。附加地，該設計能夠提供更加“可調(diào)諧的”電活性透鏡，正如將由相關領域中的技術人員所理解的一樣。也就是說，能夠通過僅僅調(diào)諧穿過透鏡的電壓分布(voltage profile)來實現(xiàn)大量的光學相位分布或者球面透鏡功率，使得能夠進行基本上模擬的或者類似模擬的光功率控制。2009年3月25日所提交的第12/410，889號美國專利申請，以及2009年6月19 日所提交的第61Λ69，110號美國臨時專利申請每個都描述了被光刻出圖案的電活性透鏡的例子，并且通過引用并入其全文，其中所述被光刻出圖案的電活性透鏡使用了能夠用于形成電活性透鏡102的電阻電橋。圖3示出常規(guī)的變焦透鏡系統(tǒng)300。常規(guī)的變焦透鏡系統(tǒng)300需要移動部件，尤其是一個或多個可移動的透鏡以提供變焦操作。常規(guī)的變焦透鏡系統(tǒng)300包括第一透鏡302、 第二透鏡304、第三透鏡306、第四透鏡308以及焦平面310。第一透鏡302是會聚透鏡。第二透鏡304是發(fā)散透鏡。第三透鏡306是會聚透鏡。第四透鏡308是會聚透鏡，并且能夠作用為聚焦元件。常規(guī)的變焦系統(tǒng)300的組件中的任何一些或全部能夠是可移動的，并且需要移動至少一個組件以提供所需的變焦功能。如圖3中所描繪的常規(guī)的變焦系統(tǒng)300至少需要第二透鏡304是可移動的。在圖3中顯示了在廣角設置(wide-angle setting)中的常規(guī)的變焦系統(tǒng)300。特別地，第二透鏡304已被移動得遠離所觀看物體(即，遠離第一透鏡302)。 將第二透鏡304移動遠離第一透鏡302降低了對所觀看物體的放大，因為實質(zhì)上在第一透鏡302上入射的所有光射線被聚焦到焦平面310上。圖4示出在變焦或遠距離攝像設置中的常規(guī)的變焦透鏡系統(tǒng)300。特別地，第二透鏡304已被移動得靠近所觀看物體(即，靠近第一透鏡30 。將第二透鏡304移動得靠近第一透鏡302增加了對所觀看物體的放大，因為在第一透鏡302上入射的所有光射線中的僅一部分被聚焦到焦平面310上。圖5示出根據(jù)本發(fā)明一方面的變焦系統(tǒng)500。變焦系統(tǒng)500能夠包括第一電活性透鏡102-A、第二電活性透鏡102-B、聚焦元件504以及焦平面506。聚焦元件504被示出為雙凸的透鏡，但不對該聚焦元件504做這樣的限制。也就是說，聚焦元件504能夠為例如任何固定焦距透鏡。焦平面506能夠為電荷耦合器件(CCD)、或攝像機、或能夠接收和/或處理由聚焦元件504所輸出的光的其他設備。變焦系統(tǒng)500能夠包括一個或多個附加的固定焦距透鏡，并且不限于如圖5中所描繪的組件的排布和間隔。例如，第一電活性透鏡102-A 和/或第二電活性透鏡102-B能夠與一個或多個固定焦距透鏡(例如，與其以光通信的方式放置)來組合以增加能夠由其提供的光功率，當單獨操作時所述光功率能夠由這些電活性透鏡提供。第一和第二電活性透鏡102-A和102-B能夠為以上所描述的電活性透鏡中的任何一個。第一和第二電活性透鏡102-A和102-B，和聚焦元件504，以及焦平面506能夠以任何所需的或所要求的固定距離間隔開。變焦系統(tǒng)500能夠提供與常規(guī)的變焦系統(tǒng)300所提供的相同的變焦功能，而不需要任何移動的部件或組件。也就是說，當使用其構成組件中固定的和不動的每一個構成組件(例如，第一和第二電活性透鏡102-A和102-B、聚焦元件504 和焦平面506)觀看在距離502上的物體時，變焦系統(tǒng)500能夠提供變焦和廣角功能。為了提供變焦或遠距離攝像設置，第一電活性透鏡102-A能夠受控制以提供負 (例如，減或發(fā)散的)光功率，并且第二電活性透鏡102-B能夠受控制以提供正(例如，加或會聚的)光功率。正如將由相關領域中的技術人員所領會到的一樣，當在第一電活性透鏡102-A上入射的所有光射線中的僅一部分能夠被聚焦到焦平面506上時，這種正光功率和負光功率透鏡的特定組合能夠增加對所觀看物體的放大。為了提供廣角設置，第一電活性透鏡102-A能夠受控制以提供正(例如，加或會聚的)光功率，并且第二電活性透鏡102-B能夠受控制以提供負(例如，減或發(fā)散的)光功率。 正如將由相關領域中的技術人員所領會到的一樣，當在第一電活性透鏡102-A上入射的實質(zhì)上所有光射線能夠被聚焦到焦平面506上時，這種正光功率和負光功率透鏡的特定組合能夠減少對所觀看物體的放大(或縮小)。當兩個電活性透鏡102-A和102-B處在“關閉”狀態(tài)上時(例如，當電活性透鏡 102-A和102-B中的每一個提供零光功率或中性光功率時)，所觀看物體的無放大圖像能夠在焦平面506上產(chǎn)生。正如以上所描述的，本發(fā)明的變焦系統(tǒng)500能夠組合使用，或者能夠包括任何數(shù)量的固定焦距透鏡或附加的電活性透鏡。此外，變焦系統(tǒng)500能夠與本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)(例如，動態(tài)聚焦系統(tǒng)100和/或200) —起組合使用，并且能夠這樣做使得隨著物體距離的改變，動態(tài)聚焦系統(tǒng)將放大或縮小的圖像的聚焦維持到焦平面上。變焦系統(tǒng)500，或其一部分，還能夠與常規(guī)的變焦系統(tǒng)，比如以上所描述的常規(guī)的變焦系統(tǒng)配合使用。在這些可將不動的透鏡元件和移動的透鏡元件進行組合的配置中，移動的透鏡元件的運動能夠提供第一等級的調(diào)節(jié)(例如，粗調(diào))，并且不動的透鏡元件(例如， 電活性透鏡和任何不動的固定焦距透鏡)能夠提供第二等級的調(diào)節(jié)(例如，精密的調(diào)諧調(diào)節(jié))。當變焦等級的改變需要超過機械系統(tǒng)或電活性變焦系統(tǒng)能獨立提供的范圍時，或者當變焦改變的速度被要求要比機械系統(tǒng)本身所提供的快時，本發(fā)明的這些系統(tǒng)可能是有用的。圖6示出根據(jù)本發(fā)明一方面的變焦系統(tǒng)600。如圖6中所示，變焦系統(tǒng)600能夠包括第一透鏡602、第二透鏡604、第三透鏡606、第四透鏡608以及焦平面610。第一透鏡 602能夠是會聚透鏡。第二透鏡604能夠是發(fā)散透鏡。第三透鏡606能夠是會聚透鏡。第四透鏡608能夠是會聚透鏡并且能夠作用為聚焦元件。變焦系統(tǒng)600還能夠包括電活性透鏡612。電活性透鏡能夠是以上所描述的電活性透鏡中的任何一個(例如，以上關于電活性透鏡102所描述的設計或結(jié)構的任何變化)。變焦系統(tǒng)600不限于圖6所描繪的配置。也就是說，變焦系統(tǒng)600不限于所示構成透鏡元件的特定排布和間隔。此外，電活性透鏡612和第二透鏡604能夠被組合以形成復合透鏡，或者能夠在物理上彼此間隔開(例如，如圖6中所示)。附加地，電活性透鏡612 能夠被定位在第二透鏡604的前面。根據(jù)本發(fā)明的一方面，變焦系統(tǒng)600的構成透鏡組件中的每一個能夠是不動的。在這種情況下，甚至第二透鏡604都能夠是不動的，并且通過在正光功率和負光功率之間進行調(diào)諧，電活性透鏡612能夠被用于調(diào)節(jié)變焦系統(tǒng)600的總體變焦能力。根據(jù)本發(fā)明的一方面，在不同于第二透鏡600的變焦系統(tǒng)600的構成透鏡組件中的每一個能夠是不動的。在這種情況下，第二透鏡604的機械運動能夠提供粗變焦調(diào)節(jié)，并且電活性透鏡612的調(diào)諧能夠提供對變焦系統(tǒng)600的精細變焦調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，圖6中所描繪的透鏡組中的每一個能夠被修改以包括電活性透鏡，以便提供對任何透鏡組或透鏡元件的進一步光功率調(diào)節(jié)。本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)(例如，動態(tài)聚焦系統(tǒng)100和/或200)，以及本發(fā)明的變焦系統(tǒng)(例如，變焦系統(tǒng)500和/或600)能夠由本地的或遠程的可編程控制器操作或操縱。 控制器能夠激活、和去激活、以及控制由本發(fā)明的動態(tài)光學系統(tǒng)的電活性透鏡和元件所提供的光功率。控制器能夠自動地控制本發(fā)明的動態(tài)光學系統(tǒng)，或者能夠響應于用戶的或手動的控制或輸入。本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)(例如，動態(tài)聚焦系統(tǒng)100和/或200)和本發(fā)明的變焦系統(tǒng)(例如，變焦系統(tǒng)500和/或600)提供了眾多超過常規(guī)的聚焦系統(tǒng)和常規(guī)的變焦系統(tǒng)的益處。特別地，正如以上關于本發(fā)明的某些方面所描述的，本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)或本發(fā)明的動態(tài)變焦系統(tǒng)都不要求移動的部件或組件。因此，與可比較的常規(guī)系統(tǒng)相比，本發(fā)明的這些系統(tǒng)能夠被制作得更薄且更輕。而不需要包括關于移動構成組件的系統(tǒng)，本發(fā)明的系統(tǒng)能夠用較少組件構成，這產(chǎn)生了可比較的或較低的制造成本。此外，本發(fā)明的動態(tài)聚焦系統(tǒng)和本發(fā)明的變焦系統(tǒng)能夠使用薄的電活性透鏡來制造。因此，與常規(guī)的系統(tǒng)相比較，聚焦改變的速度能夠被改進。附加地，缺少移動部件允許了本發(fā)明的系統(tǒng)更能耐沖擊和振動，并且使得這些系統(tǒng)更加不受微粒污染的影響。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)能夠降低由灰塵、污垢以及磨損和撕裂所導致的故障的可能性。結(jié)論雖然上面已描述了本發(fā)明的各種實施方式，但是應當理解的是，這些實施方式是通過舉例而非限制的方式來提出的。相關領域中的技術人員將領會的是，能夠在形式和細節(jié)上作出各種改變而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明應當僅根據(jù)所附權利要求和其等效物來限定。
權利要求
1.一種不具有移動部件的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，包括 電活性透鏡；固定焦距透鏡，其與所述電活性透鏡光通信；以及焦平面，其被定位以接收通過所述電活性透鏡和所述固定焦距透鏡的組合所聚焦的光。
2.如權利要求1所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述電活性透鏡具有可調(diào)節(jié)的光功率以提供可變聚焦能力。
3.如權利要求2所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器用于改變所述電活性透鏡的可調(diào)節(jié)的光功率。
4.如權利要求3所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述控制器被自動控制。
5.如權利要求3所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述控制器被手動控制。
6.如權利要求2所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述電活性透鏡的可調(diào)節(jié)的光功率能夠是正光功率、負光功率或中性光功率。
7.如權利要求2所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述電活性透鏡的可調(diào)節(jié)的光功率能夠在一光功率范圍內(nèi)連續(xù)變化。
8.如權利要求2所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述電活性透鏡的可調(diào)節(jié)的光功率能夠在一光功率范圍內(nèi)離散變化。
9.如權利要求1所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述電活性透鏡與所述固定焦距透鏡間隔開。
10.如權利要求9所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述電活性透鏡被間隔為更靠近由所述動態(tài)聚焦系統(tǒng)所觀看的物體。
11.如權利要求9所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述固定焦距透鏡被間隔為更靠近由所述動態(tài)聚焦系統(tǒng)所觀看的物體。
12.如權利要求1所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述電活性透鏡和所述固定焦距透鏡被組合以形成復合透鏡元件。
13.如權利要求1所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述焦平面包括電荷耦合器件(CCD)和互補性金屬氧化物半導體(CM0Q器件中的一種。
14.如權利要求1所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，還包括至少一個附加的固定功率透鏡。
15.如權利要求1所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，還包括至少一個附加的電活性透鏡。
16.如權利要求1所述的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，其中所述電活性透鏡包括被蝕刻出圖案的電活性透鏡和具有被光刻出圖案的電極的電活性透鏡中的一種。
17.一種不具有移動部件的動態(tài)變焦系統(tǒng)，包括 第一電活性透鏡；第二電活性透鏡；固定焦距透鏡，其中所述第一電活性透鏡、所述第二電活性透鏡和所述固定焦距長度透鏡處于光通信；以及焦平面，其被定位成接收通過所述第一電活性透鏡、所述第二電活性透鏡和所述固定焦距透鏡的組合所聚焦的光。
18.如權利要求17所述的動態(tài)變焦系統(tǒng)，其中所述第一電活性透鏡具有第一可調(diào)節(jié)的光功率以提供第一可變聚焦能力，并且所述第二電活性透鏡具有第二可調(diào)節(jié)的光功率以提供第二可變聚焦能力。
19.如權利要求18所述的動態(tài)變焦系統(tǒng)，其中當所述第一電活性透鏡受控制以提供負光功率并且所述第二電活性透鏡受控制以提供正光功率時，所述動態(tài)變焦系統(tǒng)提供放大。
20.如權利要求18所述的動態(tài)變焦系統(tǒng)，其中當所述第一電活性透鏡受控制以提供正光功率并且所述第二電活性透鏡受控制以提供負光功率時，所述動態(tài)變焦系統(tǒng)提供縮小。
21.如權利要求17所述的動態(tài)變焦系統(tǒng)，還包括不具有移動部件的動態(tài)聚焦系統(tǒng)，所述動態(tài)聚焦系統(tǒng)與所述動態(tài)變焦系統(tǒng)光通信，并且包括第三電活性透鏡；以及第二固定焦距透鏡，其與所述第三電活性透鏡光通信。
22.一種動態(tài)聚焦系統(tǒng)，包括 電活性透鏡；固定焦距透鏡，其與所述電活性透鏡光通信；以及焦平面，其被定位以接收通過所述電活性透鏡和所述固定焦距透鏡的組合所聚焦的光；其中所述電活性透鏡、所述固定焦距透鏡和所述焦平面沿光軸關于彼此是不動的。
全文摘要
本發(fā)明的一些方面提供了不具有移動部件的動態(tài)聚焦系統(tǒng)和動態(tài)變焦系統(tǒng)。動態(tài)聚焦系統(tǒng)能夠包括電活性透鏡、與該電活性透鏡光通信的固定焦距透鏡和焦平面。動態(tài)變焦系統(tǒng)能夠包括第一電活性透鏡、第二電活性透鏡、固定焦距透鏡和焦平面。本發(fā)明的電活性透鏡能夠具有可調(diào)節(jié)的光功率以提供可變聚焦的能力。動態(tài)聚焦系統(tǒng)和動態(tài)變焦系統(tǒng)能夠包括用于改變電活性透鏡的可調(diào)節(jié)光功率的控制器。動態(tài)聚焦系統(tǒng)能夠基于所包括的電活性透鏡的受控光功率而聚焦到在不同距離上的物體。動態(tài)變焦系統(tǒng)能夠基于所包括的電活性透鏡的受控光功率來提供放大和縮小。
文檔編號G02B6/00GK102282487SQ201080004563
公開日2011年12月14日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權日2009年1月15日
發(fā)明者D·P·杜斯頓, 安東尼·范修頓 申請人:E-視覺有限公司