專利名稱：可調(diào)的光學(xué)透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可調(diào)的光學(xué)透鏡、以及用于操作和制造這樣的裝置的方法。
背景技術(shù)：
可調(diào)的光學(xué)透鏡是這樣的光學(xué)裝置，其可以被調(diào)整，以便改變焦距以及該裝置的光軸中心的橫向位置。假如這樣的透鏡可以調(diào)整到多個(gè)不同的焦點(diǎn)，那么它們也被稱為變焦位移透鏡。WO 2008/138010A1公開了一種可調(diào)透鏡，該可調(diào)透鏡包含剛性基體、在基體頂部上的可變形膜、以及在基體與膜之間的流體。第一電極被附接到膜，而靜電致動器的第二電極被附接到基體。這樣的透鏡構(gòu)成相對較厚的裝置。另外，根據(jù)本技術(shù)的透鏡在其應(yīng)用上受到限制，這是因?yàn)樵谔嵘?elevation)期間針對頂點(diǎn)(peak)設(shè)置提升的膜的部分，在提升期間，該頂點(diǎn)會持續(xù)地保持在正中間。但是，對于光學(xué)器件中的某些應(yīng)用，為了補(bǔ)償在光學(xué)系統(tǒng)中出現(xiàn)的諸如抖動的其它光學(xué)效應(yīng)，希望設(shè)置膜的偏心的頂點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的問題是提供一種作為緊湊組件的可調(diào)的光學(xué)透鏡。本發(fā)明要解決的另一個(gè)問題是提供一種包括膜的可調(diào)的光學(xué)透鏡，該膜具有出于補(bǔ)償?shù)哪康目梢詸M向偏移的頂點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種根據(jù)權(quán)利要求I的特征的可調(diào)的光學(xué)透鏡。因此，該可調(diào)的光學(xué)透鏡包括膜、用于膜的支撐體、在膜與支撐體之間的流體、以及用于使膜變形的致動器，該致動器包括與膜互連的第一電極和第二電極。第二電極被設(shè)置在膜之上，從而使得第一電極被設(shè)置在支撐體與第二電極之間。由于在支撐體與膜之間沒有設(shè)置電極的原因，該透鏡展現(xiàn)了更低的厚度，因?yàn)樘娲氐诙姌O利用為無論以何種方式提升膜所提供的空間。另外，透鏡可以由凸變形為凹。如在現(xiàn)有技術(shù)中所描述的，當(dāng)靜電吸引存在于被施加在膜的流體側(cè)的可變形電極與被施加到支撐體的剛性電極之間時(shí)，這是不可能的。此外，沒有流體可以被封閉在電極之間，因此，由于流體封閉導(dǎo)致不提供用于理想的光學(xué)性質(zhì)的致動，電極之間的絕緣層的厚度不會發(fā)生變化。在優(yōu)選實(shí)施例中，用于第二電極的保持器被設(shè)置在膜之上。包括保持器、第二電極，并且有利地包括絕緣層的組件可以形成預(yù)制組件。這樣的組件可以應(yīng)用于許多不同的膜/支撐體組件，并且可以形成用于光學(xué)透鏡的標(biāo)準(zhǔn)組件，而無論這些透鏡的具體性質(zhì)如何。當(dāng)進(jìn)行制造時(shí)，流體的密封通常是低產(chǎn)率工藝。如果不需要在支撐體上進(jìn)行第二電極和絕緣層的昂貴的沉積工藝，那么可以改善產(chǎn)率損失后的整體成本。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種可調(diào)的光學(xué)透鏡，其包括膜、用于膜的支撐體、在膜與支撐體之間的流體、以及用于使膜變形的致動器，該致動器包括第一電極和第二電極。第二電極包括具有第一導(dǎo)電性的第一區(qū)段和至少一個(gè)具有第二導(dǎo)電性的第二區(qū)段。第一導(dǎo)電性超出第二導(dǎo)電性。第二區(qū)段中的每一個(gè)都被設(shè)置在兩個(gè)第一區(qū)段之間。當(dāng)電壓被施加到第一電極與第二電極的第一區(qū)段之間，并且不同的電壓被施加到第一電極與第二電極的另一個(gè)第一區(qū)段時(shí)，那么，橫跨由單個(gè)第二區(qū)段連接的作為相鄰的第一區(qū)段的兩個(gè)第一區(qū)段，僅有電壓梯度產(chǎn)生。根據(jù)第二電極的第二區(qū)段與第一電極之間的局部變化的電壓，第一電極與第二電極之間的庫侖引力隨位置而變。這導(dǎo)致透鏡的非徑向變形，即，例如在膜的凸起形狀中的頂點(diǎn)移出其中心位置。這種非徑向變形可以用于橫向移動透鏡的光軸。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于操作可調(diào)透鏡的方法。該透鏡包括具有內(nèi)部和周邊的膜、用于膜的支撐體、在膜與支撐體之間的流體、以及用于使膜變形的致動器，該致動器包括與膜互連的第一電極和第二電極，第二電極被設(shè)置在膜之上，從而使得第一電極被設(shè)置在支撐體與第二電極之間。第一電壓被施加在第一電極與第二電極之間，以使膜的周邊從支撐體移開，從而導(dǎo)致膜的內(nèi)部向支撐體移動。第二電壓被施加在第一電極與第二電極之間，以使膜的周邊向支撐體移動，從而導(dǎo)致膜的內(nèi)部從支撐體移開。特別地，第二電壓與第一電壓不同，并且具體地可以為零電壓。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供另一種用于操作光學(xué)透鏡的方法。該透鏡包括膜、用于膜的支撐體、在膜與支撐體之間的流體、以及用于使膜變形的致動器，該致動器包括第 一電極和第二電極，其中，第二電極包括具有第一導(dǎo)電性的第一區(qū)段和至少一個(gè)具有第二導(dǎo)電性的第二區(qū)段，其中，第一導(dǎo)電性超出第二導(dǎo)電性，并且，其中，第二區(qū)段中的每一個(gè)都被設(shè)置在兩個(gè)第一區(qū)段之間。第一電壓被施加在第一電極與第二電極的第一區(qū)段的第一個(gè)之間。第二電壓被施加在第一電極與第二電極的第一區(qū)段的第二個(gè)之間。第一區(qū)段的第一個(gè)和第二個(gè)是相鄰的區(qū)段，并且經(jīng)由第二區(qū)段連接。第一電壓與第二電壓不同。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于制造可調(diào)光學(xué)透鏡的方法。該方法包括將流體填入到支撐體中，將與第一電極互連的膜附接到支撐體；以及將包括第二電極和絕緣層的預(yù)制保持器設(shè)置在第二電極的頂部上。其它的有利實(shí)施例在從屬權(quán)利要求以及下面的描述中列出。描述的實(shí)施例與所述設(shè)備和方法類似地相關(guān)。根據(jù)這些實(shí)施例的不同組合可能會出現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)，盡管它們可能不被詳細(xì)地描述。此外，應(yīng)當(dāng)注意，關(guān)于方法的本發(fā)明的所有實(shí)施例可以按照所述步驟的順序來實(shí)現(xiàn)，不過，這不必是方法步驟的唯一的基本順序，方法步驟的順序和組合的所有不同順序都在本文中被描述。


本發(fā)明的上面定義的各方面和進(jìn)一步的方面、特征和優(yōu)點(diǎn)還可以從要在下文中描述的實(shí)施例的例子得出，并且參考實(shí)施例的例子進(jìn)行解釋。在下文中參考實(shí)施例的例子對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。參考附圖進(jìn)行這樣的描述，其中圖la、lb、lc示出以截面圖示意性地圖示的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可調(diào)的光學(xué)透鏡的狀態(tài)，
圖2a和2b示出以截面圖示意性地圖示的根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)的光學(xué)透鏡的兩種狀態(tài)，圖3a和3b示出以截面圖示意性地圖示的根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的可調(diào)的光學(xué)透鏡的兩種狀態(tài)，圖4a、4b和4c示出以截面圖示意性地圖示的根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)的光學(xué)透鏡的狀態(tài)，圖5a和5b示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)的光學(xué)透鏡，其中，圖5a以截面示該透鏡，圖5b以俯視圖示出該透鏡的第二電極，圖6a和6b示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)的光學(xué)透鏡，其中，圖6a以截面示該透鏡，圖6b以俯視圖示出該透鏡的第二電極，圖7a、7b和7c全部以截面示在三種不同的激活狀態(tài)(activation state)中 的圖5的光學(xué)透鏡，圖8a和Sb示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)的光學(xué)透鏡，其中，圖8a以截面示該透鏡，圖8b以俯視圖示出該透鏡的第二電極，圖9a、9b和9c全部以截面示在三種不同的激活狀態(tài)中的圖8的光學(xué)透鏡，圖IOa和IOb示出以截面圖示意性地圖示的根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)的光學(xué)透鏡的兩種狀態(tài)，圖IlaUlb和Ilc全部以截面圖示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)的光學(xué)透鏡的二種狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式
在若干附圖中類似或相關(guān)的元件被設(shè)置有相同的附圖標(biāo)記。定義術(shù)語“軸向”通常被用來表示垂直于膜的表面并且通常與光路的方向平行的方向。由于在本申請中的膜經(jīng)常采取凸/凹形狀，所以假定術(shù)語“軸向”還可以指整個(gè)可調(diào)的光學(xué)透鏡的假定的平坦形狀(大部分時(shí)間下與支撐體的平坦表面一致)，因此被定義為垂直于這樣的表面的方向。術(shù)語“橫向”被用來表不垂直于軸向方向的方向，即，平行于支撐體的方向。術(shù)語“內(nèi)部”和“周邊”都指膜的部分。雖然處于松弛的非受應(yīng)力狀態(tài)中的膜通常是例如三角形、矩形、圓形或多邊形的平坦的元件，但是總是針對內(nèi)部部分和周邊部分提供這樣的膜。兩個(gè)部分互相補(bǔ)充。周邊部分包圍內(nèi)部部分。例如，如果膜的基本形狀是圓形，那么膜可以被分成采取圓形形式的內(nèi)部和采取包圍內(nèi)部的環(huán)形的形式的周邊。膜的這兩個(gè)部分不必一定形成單片的膜。相反，膜可以由兩個(gè)彼此分開的單獨(dú)片來形成，即，內(nèi)部片和周邊片是兩個(gè)分開的片一有利地的是它們彼此軸向地偏離。在橫向維度上，周邊部分仍然包圍內(nèi)部部分。具體地，這兩個(gè)片仍然可以完全互相補(bǔ)充，即，當(dāng)被實(shí)際地與該軸上的相同位置對準(zhǔn)時(shí)，這兩個(gè)片構(gòu)成連續(xù)的整體膜。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例涉及可調(diào)的光學(xué)透鏡(即，焦距可調(diào))，該可調(diào)的光學(xué)透鏡包括流體(即，液體和氣體之一，并且優(yōu)選地顯示出恒定不變的體積)，該流體由結(jié)合構(gòu)成用于流體的容器的可變形聚合物膜(也被稱為可變形膜)以及剛性支撐體封閉。聚合物膜的變形是使用包括兩個(gè)電極的靜電致動器來實(shí)現(xiàn)的。任何致動器部件都優(yōu)選地在膜的周邊部分與膜接合。膜的一般軸向移動是基于靜電致動由致動器在膜的周邊保持在較低位置的位置中啟動，膜的周邊從支撐體軸向地移開導(dǎo)致流體從容器的內(nèi)部到其周邊的橫向移位。膜的周邊的向支撐體的軸向移動又導(dǎo)致流體從容器的周邊到其內(nèi)部的橫向移位。因此，該裝置被配置為這樣，當(dāng)信號被施加到致動器時(shí)，通過這樣的方式使膜的周邊相對于支撐體移動使得膜的內(nèi)部發(fā)生變形，從而膜的內(nèi)部向透明支撐體移動/從透明支 撐體移開，并將流體從容器的中心擠出/擠入容器的中心。這又使得膜分別在凸凹狀態(tài)之間切換，反之亦然，從而被激活。有利地，與膜互連的第一電極是可變形電極，而與支撐體或保持器或其它剛性部件互連的第二電極至少在被安裝后顯示出剛性。膜可以有利地作為預(yù)先拉伸膜被實(shí)施，S卩，展示拉伸應(yīng)力的膜，特別是聚合物膜。有利地，膜是光學(xué)透明的。支撐體可以被實(shí)施為剛性的，并且是至少部分透明的支撐體。該裝置可以被構(gòu)建得非常緊湊。另外，其僅包括少量的部件，使其制造的成本非常聞效。這樣，可調(diào)透鏡的應(yīng)用范圍可以包括移動電話中的F數(shù)改變照相機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、照明系統(tǒng)和許多其它光學(xué)系統(tǒng)，其中已知在光學(xué)器件中F數(shù)為每個(gè)光圈直徑的焦距。在有利的實(shí)施例中，可調(diào)膜片(diaphragm)的支撐體由塑料、玻璃、金屬或其組合制成。這樣的材料具有用簡單的制造工藝產(chǎn)生良好的光學(xué)質(zhì)量的特性。有利地，膜具有大于IOOnm和/或小于5mm的厚度。盡管下邊界提供用于易于制造，但是上邊界可以是這樣一個(gè)極限，其中，變形所需的力變得難以實(shí)現(xiàn)。在有利的實(shí)施例中，膜由聚合物(例如，由Dow Corning 制造的PDMS Sylgard186或由Litway 制造的光學(xué)凝膠0G-1001)或丙烯酸彈性體制成。這樣的材料允許實(shí)質(zhì)的變形。在非常緊湊的實(shí)施例中，聚合物膜通過靜電力被變形。第一環(huán)形撓性電極被施加到聚合物薄膜的周邊上或集成到聚合物薄膜的周邊中，優(yōu)選地在不與流體接觸的一側(cè)。第二環(huán)形電極被置于支撐體的周邊，其中支撐體與膜相接。在第一和第二環(huán)形電極之間，設(shè)置薄的絕緣層，以便將第二電極從第一電極去耦合。電極與絕緣體組合構(gòu)成拉鏈?zhǔn)街聞悠?zipper actuator)。這樣的拉鏈?zhǔn)街聞悠骺梢允桥c透鏡的其余部分分開制造的元件,并且在制造期間被附接到膜。當(dāng)電壓被施加到撓性的第一電極和剛性的第二電極時(shí)，產(chǎn)生靜電力，并且撓性電極向第二電極吸引。撓性電極的變形導(dǎo)致膜的變形，從而導(dǎo)致容器中的流體移位。流體從容器的中心向其周邊移位導(dǎo)致膜的形狀發(fā)生改變。具有包括保持器、第二電極和絕緣層的分開的致動器塊的優(yōu)點(diǎn)在于透鏡可以從凸?fàn)顟B(tài)變形為凹狀態(tài)的效果。如在現(xiàn)有技術(shù)中所描述的，當(dāng)靜電吸引存在于被施加到膜的流體側(cè)的可變形電極與被施加到支撐體上的剛性電極之間時(shí)，這是不可能的。此外，在電極之間不能封閉流體，因此，不會發(fā)生由于封閉了液體而導(dǎo)致的絕緣層厚度的改變。此外，液體的密封通常是低產(chǎn)率工藝。如果不需要在容器上進(jìn)行電極和絕緣層304的昂貴的沉積工藝，那么可以改善產(chǎn)率損失后的整體成本。圖I示出以截面圖示意性地圖示的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可調(diào)的光學(xué)透鏡的兩個(gè)狀態(tài)。光學(xué)流體102被封閉在剛性支撐體101與可變形膜103之間，這兩個(gè)元件形成容器。可變形膜103有利地由諸如硅橡膠、丙烯酸介電彈性體、硬塑料彈性體、熱塑性彈性體或聚氨酯的彈性體制成。通過粘合劑、焊接、夾持或其它接合方法，可變形膜103可以直接或間接地固定到支撐體101?？勺冃文?03優(yōu)選地被預(yù)先拉伸。在圖Ia的最上面，圖不了膜103的不同部分部分1031表不膜103的內(nèi)部部分，部分1032表示膜103的周邊部分。第一可變形電極104與可變形膜103互連，特別地，與膜103的周邊部分1032互連。第一電極104直接被附接到膜103。第二剛性電極106被施加到剛性保持器107的底偵1K在本例中具有環(huán)的形式)，并且通過薄的絕緣層105與第一電極104絕緣,絕緣層105被施加到第二電極106。第二電極106和絕緣層105面向第一電極104。包括第二電極106和絕緣層105的保持器107位于包括流體102的容器的頂部上。保持器107包括用于將膜103的內(nèi)部暴露于進(jìn)入裝置的光的中央開口。保持器107的傾斜部分包括面對第一電極104的至少一部分的第二電極106的至少一部分。電極104和106相互作用并構(gòu)成拉鏈?zhǔn)街聞悠?。?dāng)電壓V被施加到電極104和106時(shí)，撓性電極104和剛性電極106由于庫倫力而相 互吸引。圖Ia圖示沒有電壓(V=O)被施加到電極104和106的狀態(tài)中的光學(xué)透鏡。由于預(yù)先拉伸或由于被插入到膜103與支撐體101之間的流體的量超出允許膜103處于松弛狀態(tài)的量，膜103處于凸?fàn)顟B(tài)，至少其內(nèi)部區(qū)域處于凸?fàn)顟B(tài)。在如圖Ia所描繪的凸?fàn)顟B(tài)中，光被聚焦到第一焦點(diǎn)。圖Ib又圖示電壓VDO被施加到電極104和106 (B卩，在電極104與106之間施加壓差V古O)的狀態(tài)中的光學(xué)透鏡。這導(dǎo)致第一電極104被向著不動的第二電極106吸引，由此將膜103的周邊1032從支撐體101軸向地提開。這又導(dǎo)致將可變形膜103變形為如圖Ib所示的其凹狀態(tài)，其中，膜的內(nèi)部被向著支撐體101拉下。膜103采取這樣的形狀的原因在于，由于容器中的流體的體積恒定不變，因此通過提升膜103的周邊，低壓導(dǎo)致容器的底部區(qū)域?qū)⒛?03向著支撐體101下拉。膜103的這樣的移動又導(dǎo)致流體102從容器的中心向其周邊移位。在如圖Ib所描繪的凹狀態(tài)中，光被離焦。圖Ic圖示該實(shí)施例的另一個(gè)方面。為了達(dá)到透鏡的偏轉(zhuǎn)大致上與施加的電壓成線性的目標(biāo)，可以優(yōu)化剛性電極106的橫截面形狀，以補(bǔ)償非線性效應(yīng)。使用如圖Ic中示出的電極形狀，第一電極104與絕緣層105之間的接觸角隨著電壓的增加而增大。同時(shí)，由膜103導(dǎo)致的恢復(fù)力增加。用于優(yōu)化的電極形狀的例子在圖Ic中被描繪。第二電極106的S型輪廓導(dǎo)致第一電極104與絕緣層105之間的接觸角最初是平坦的，因此拉鏈?zhǔn)街聞泳哂蟹€(wěn)定的啟動條件。然后，隨著電壓增大，以透鏡偏轉(zhuǎn)與增長的靜電力成線性的方式，接觸角保持較小。圖2a和圖2b示出圖Ia中描述的實(shí)施例的一個(gè)版本，其中，使用第二膜121密封容器的底部。隨著致動期間液壓改變，該第二膜121相應(yīng)地如圖2b所示地變形，并放大光焦度的變化。第二膜121還充當(dāng)與支撐體101接觸的支撐體，用于將流體102保持在膜103與支撐體(在本實(shí)施例中，即，第二膜121)之間。圖3描繪了在兩種狀態(tài)(即，凸?fàn)顟B(tài)和凹狀態(tài))中的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。除了在圖3中引入了成形器元件109，該實(shí)施例基本上與圖I的實(shí)施例類似。為了使光學(xué)系統(tǒng)小型化，非常重要的是，透鏡的光學(xué)透明開口相對于光學(xué)透鏡可以被集成在其中的光學(xué)系統(tǒng)的光軸正好居中。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，限定結(jié)構(gòu)的另外的膜(也被稱為成形器元件109)被用來限定可變形膜103的形狀。對于使用本光學(xué)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)的殼體，可以參考該成形器元件109。通常，成形器元件109應(yīng)當(dāng)限制膜103的形狀的橫向延伸，尤其是在致動器影響膜103的周邊的最高位置并且由此影響膜103的內(nèi)部的凹形狀時(shí)的狀態(tài)中。由于剛性成形器元件109相對于光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置在限定的位置處，尤其是在橫向方向上，因此這有助于相對于光學(xué)系統(tǒng)精確地定位透鏡。在沒有使用成形器元件109的情況中，膜103的內(nèi)部可能會橫向地偏離，從而影響焦點(diǎn)。有利地，成形器元件109被設(shè)置在膜303的內(nèi)部與周邊之間。優(yōu)選地，成形器元件109被固定到保持器107，并對致動器電極104和106構(gòu)成稍微的封閉。通過這樣的設(shè)置，可以保護(hù)致動器不被暴露在環(huán)境中。優(yōu)選地，成形器元件109與膜103的形式對準(zhǔn)，即，在膜103采取圓形的形式的情況中，成形器元件109可以采取環(huán)形的形式?？偟膩碚f，透鏡成形器元件109在需要高光學(xué)質(zhì)量(尤其是良好的透鏡同心度)的 應(yīng)用中是有利的。為了允許膜103的內(nèi)部部分與包括電極104與106的致動器部分之間的空氣交換，空氣交換孔110被包括在成形器元件109中。為了允許膜103在其凸?fàn)顟B(tài)和凹狀態(tài)中的變形，成形器元件109可以被接合到可變形膜103或由具有孔112的夾圈(clampingring) 111夾持，孔112用于流體在由夾圈111形成的容器的兩個(gè)室之間交換。此外，在圖3的實(shí)施例中，采取另外的光學(xué)透鏡113的形式的另外的光學(xué)元件被集成到支撐體101中，并由此形成容器的一部分。此外，圖3a圖示處于凸?fàn)顟B(tài)(即，松弛的、非致動狀態(tài))的光學(xué)透鏡，圖3b圖示處于凹狀態(tài)(即，激活狀態(tài))的光學(xué)透鏡。圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)透鏡的另一個(gè)實(shí)施例。該實(shí)施例還設(shè)置了保持器107，用于保持在保持器107的傾斜部分處設(shè)置的絕緣層105和第二電極106。第二電極106通過集成到保持器107的導(dǎo)體108電連接到外部電子設(shè)備?？諝饪?10允許在改變膜103的形狀時(shí)的空氣交換。由于當(dāng)透鏡處于其凹狀態(tài)時(shí)，膜103通過靜電力保持在保持器107的內(nèi)緣處的適合位置，因此限定透鏡的形狀的保持器107的內(nèi)部分不必被接合或夾持到膜103，以充當(dāng)透鏡成形器。保持器107同時(shí)充當(dāng)如結(jié)合圖2所描述的用于使膜103成形的成形器元件。保持器107通過如圖4所描繪的壓在膜103上的其傾斜部分來使膜103成形，圖4示出處于凸?fàn)顟B(tài)的透鏡。此外，通過施加電壓V>0，電極104和106吸引，并且膜103的周邊被提升，導(dǎo)致膜103的內(nèi)部降低，參見圖4b。圖4c示出該實(shí)施例的另一個(gè)方面。為了實(shí)現(xiàn)高透鏡質(zhì)量，第二電極106并不一直被施加到透鏡成形元件109。透鏡成形元件109被這樣設(shè)計(jì)，使得膜103總是由透鏡成形元件109限定。這樣可以通過將透鏡形狀與致動器去耦合來提高透鏡形狀的質(zhì)量。圖5、圖6和圖7示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)的光學(xué)透鏡。根據(jù)圖5a，光學(xué)流體102被封閉在由剛性支撐體101和可變形膜103形成的容器中。可變形膜103有利地由諸如硅橡膠、丙烯酸彈性體、硬塑料彈性體、熱塑性彈性體或聚氨酯的彈性體制成。通過粘合劑、焊接、夾持或其它接合方法，可變形膜103可以直接地固定到支撐體101?？勺冃文?yōu)選地被預(yù)先拉伸。第一可變形電極104與可變形膜103互連，特別地，與膜103的周邊部分1032互連。在本實(shí)施例中，第一電極104直接附接到面向支撐體101的膜103的底側(cè)。第二電極106被施加到支撐體101上。通過施加在第二電極106的頂部上的薄絕緣層105，第二電極106與第一電極104電絕緣。圖5b以俯視示透鏡的第二電極106。第二電極106包括四個(gè)剛性的高導(dǎo)電的第一區(qū)段S1-S4。另外，第二電極包括四個(gè)高阻抗的第二區(qū)段T1-T4。第一區(qū)段的導(dǎo)電性超出第二區(qū)段的導(dǎo)電性，特別地，遠(yuǎn)超出第二區(qū)段的導(dǎo)電性，即，超出1000倍。每一個(gè)高阻抗的第二區(qū)段都有利地顯示出IOOkOhm至IMOhm之間的每平方的阻抗。每一個(gè)高阻抗的第一區(qū)段都有利地顯示出IOhm至IkOhm之間的每平方的電阻。第二區(qū)段T1-T4中的每一個(gè)被設(shè)置在第一區(qū)段S1-S4中的兩個(gè)之間，并且與這兩個(gè)第一區(qū)段電接觸。第一電極104與第二電極的區(qū)段S1-S4和T1-T4構(gòu)成一組拉鏈?zhǔn)街聞悠?。?dāng)電壓Vl被施加在第一區(qū)段S4與 第一電極104之間，并且差電壓V3被施加到第一區(qū)段SI (B卩，與第一區(qū)段S4相鄰的區(qū)段)與第一電極104之間時(shí)，橫跨第二區(qū)段T4形成了電壓梯度。根據(jù)第二區(qū)段T4與第一電極104之間局部變化的電壓，電極之間的庫倫弓I力隨位置而變。這導(dǎo)致透鏡的非徑向的對稱變形。圖6a圖示圖5a的透鏡的修改版本，其中，本實(shí)施例使用具有第二電極106的凹形支撐體101，第二電極106遵循支撐體101的形狀。這種修改使得能夠?qū)⑼哥R由凹的調(diào)整為凸的，并且提供在橫向方向上移動透鏡中心的選擇。圖6b以俯視示透鏡的第二電極106，該第二電極與在圖5的透鏡中使用的第二電極106相同。圖7a、7b和7c全部以截面示在三種不同的激活狀態(tài)中的圖5的光學(xué)透鏡。出于圖示的目的，省略了許多附圖標(biāo)記，如果需要，這些附圖標(biāo)記可以從圖5a導(dǎo)出。圖7a圖示處于去激活的或松弛的狀態(tài)的透鏡。在第一電極104與第二電極106的第一區(qū)段S4之間的電壓Vl被設(shè)置為0，在第一電極104與第二電極106的第一區(qū)段S2之間的電壓V2也這樣設(shè)置。第一區(qū)段SI和S3與第一電極之間的電壓V3和V4也分別這樣設(shè)置。如圖7a所示，膜103處于凸?fàn)顟B(tài)，并且是居中的，即，其頂點(diǎn)1030在軸A-A’上，軸A-A’表示在不施加任何外力的情況下的對稱膜的中心。在圖7b中，施加不同的電壓，使得膜103的頂點(diǎn)1030變成偏心的。這構(gòu)成如上面所提到的透鏡的非徑向的對稱變形。這種非徑向變形可以用于移動透鏡的光軸。在圖7b中，膜的頂點(diǎn)1030相對于軸A-A’被移動到左邊。在第二電極106的第一區(qū)段S4與第一電極104之間施加等于零的電壓VI，分別在區(qū)段SI和S3與第一電極104之間施加電壓V3=V4，并且在第一區(qū)段S2與第一電極104之間施加電壓V2，使得遵守V2>V3>V1的電壓不等式，得到了這樣的結(jié)果。由于橫跨第二區(qū)段T1-T4形成的電壓梯度，膜的頂點(diǎn)1030向左偏移。圖7c示出相反的情形，其中，透鏡的軸心在相反方向上移動，例如，向右移動。在第二電極106的第一區(qū)段S2與第一電極104之間施加等于零的電壓V2，分別在區(qū)段SI和S3與第一電極104之間施加電壓V3=V4,并且在第一區(qū)段S2與第一電極104之間施加電壓V2，使得遵守V1>V3>V2的電壓不等式，得到了這樣的結(jié)果。由于橫跨第二區(qū)段T1-T4形成的電壓梯度，膜的頂點(diǎn)1030向右偏移。因此，根據(jù)施加的電壓V1-V4，透鏡可以在平面方向上移動。這種效果可以被用于圖像穩(wěn)定。當(dāng)所有電壓V1-V4被保持在相等大小時(shí)，在不移動透鏡中心的情況下，可以調(diào)整透鏡的焦距。通過將偏移電壓分量和變化分量施加到電壓Vl到V4，聚焦效果可以與位移效
果結(jié)合。此外，剛性環(huán)115可以被置于膜103上。該環(huán)幫助對不均勻膜變形進(jìn)行補(bǔ)償，該不均勻膜變形是在使用靜電致動對透鏡的中心進(jìn)行偏移時(shí)由于透鏡的非均勻變形而導(dǎo)致的。剛性環(huán)115可以與膜一起移動并充當(dāng)橫向可移動透鏡成形器，該成形器限定透鏡的形狀。此外，如果電壓V1=V2并且電壓V3=V4且Vl古V3，那么透鏡非對稱地變形，導(dǎo)致橢圓透鏡。第二電極106的第一區(qū)段S1-S4和第二電極106的第二區(qū)段T1-T4可以具有任何幾何形狀，其包括圓形、矩形和任何適當(dāng)?shù)男螤?。第二電極106的第一區(qū)段S1-S4中的全部或某些還可以這樣放置，使得它們僅與第二電極106的第二區(qū)段T1-T4中的一個(gè)接觸。為了至少將膜的頂點(diǎn)/中心偏移一定程度，第二電極的最小配置似乎提供第二電極106的兩個(gè)第一區(qū)段S1-S4，并且在這兩個(gè)第一區(qū)段S1-S4之間提供一個(gè)第二區(qū)段T1-T4。假如第二電極示出諸如環(huán)的圓周形狀，例如，為了至少將膜的頂點(diǎn)/中心偏移一定程度，第二電極的最小配置似乎提供兩個(gè)第一區(qū)段S1-S4、兩個(gè)第二區(qū)段T1-T4，第二區(qū)段T1-T4中的每一個(gè)都被設(shè)置在兩個(gè)第一區(qū)段S1-S4之間。在圖8和圖9中呈現(xiàn)了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖8a示出與圖Ia和圖Ib中描繪的透鏡相同的可調(diào)透鏡，但是，出于能夠偏移膜的中心的原因，圖8a中示出的可調(diào)透鏡包括比結(jié)合圖I使用的第二電極106更精細(xì)的第二電極106?！ご送?，在這樣的非常緊湊的實(shí)施例中，被實(shí)施為聚合物薄膜的膜通過靜電力被變形。第一環(huán)形撓性電極104被施加到聚合物薄膜的周邊上或集成到聚合物薄膜的周邊中?？勺冃文?03有利地由諸如硅橡膠、丙烯酸彈性體、硬塑料彈性體、熱塑性彈性體或聚氨酯的彈性體制成。通過粘合劑、焊接、夾持或其它接合方法，可變形膜103可以直接或間接地固定到支撐體101。可變形膜103優(yōu)選地被預(yù)先拉伸。第二環(huán)形電極106被置于支撐體101的周邊，其中支撐體101與膜103相接。在第一環(huán)形電極104和第二環(huán)形電極106之間，設(shè)置薄的絕緣層105，以用于將第二電極106從第一電極104去耦合。電極104、106與絕緣體組合構(gòu)成拉鏈?zhǔn)街聞悠鳌５诙姌O106和絕緣層105被附接到環(huán)形保持器107。包括保持器107、第二電極106和絕緣層105的這樣的組件可以是與透鏡的其余部分分開制造的組件，并在制造期間被附接到膜/支撐體組件。當(dāng)電壓被施加到撓性的第一電極104和剛性的第二電極106時(shí)，產(chǎn)生靜電力，并且撓性電極104被向第二電極吸引。撓性電極104的變形導(dǎo)致膜103變形，由此導(dǎo)致容器中的流體移位。流體從容器的中心向其周邊的移位導(dǎo)致膜103的形狀發(fā)生改變。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，在電極104、106之間可以不封閉流體102，因此不會發(fā)生由于流體封閉而導(dǎo)致絕緣層105的厚度發(fā)生改變。此外，流體的密封通常是低產(chǎn)率工藝。如果不需要在容器上進(jìn)行第二電極106和絕緣層105的昂貴的沉積工藝，那么可以改善產(chǎn)率損失后的整體成本。第一可變形電極104與可變形膜103互連，特別地，與膜103的周邊部分1032互連。第一電極104直接被附接到膜103。第二剛性電極106被施加到剛性保持器107的底偵1K在本例中，具有環(huán)的形式)，并且通過薄的絕緣層105與第一電極104絕緣,絕緣層105被施加到第二電極106。第二電極106和絕緣層105面向第一電極104。包括第二電極106和絕緣層105的保持器107位于包括流體102的容器的頂部上。保持器107包括用于將膜103的內(nèi)部暴露于進(jìn)入裝置的光的中央開口。保持器107的傾斜部分包括面對第一電極104的至少一部分的第二電極106的至少一部分。電極104和106相互作用并形成拉鏈?zhǔn)街聞悠鳌．?dāng)電壓V被施加到電極104和106時(shí)，撓性電極104和剛性電極106由于庫倫力而相互吸引。圖8b以俯視示透鏡的第二電極106。該第二電極106與參考圖5的實(shí)施例中使用的第二電極相同。出于這一原因，對于第二電極的設(shè)計(jì)和功能的細(xì)節(jié)，請參考圖5b的第二電極的描述。圖9a、9b和9c全部以截面示在三種不同的激活狀態(tài)中的圖8的光學(xué)透鏡。出于圖示的目的，省略了許多附圖標(biāo)記，如果需要，這些附圖標(biāo)記可以從圖6a導(dǎo)出。圖9a圖示處于去激活的或松弛的狀態(tài)的透鏡。在第一電極104與第二電極106的第一區(qū)段S4之間的電壓Vl被設(shè)置為0，在第一電極104與第二電極106的第一區(qū)段S2之間的電壓V2也 被這樣設(shè)置。第一區(qū)段SI和S3與第一電極之間的電壓V3和V4也分別被這樣設(shè)置。如圖9a所示，膜103處于凸?fàn)顟B(tài)，并且是居中的，即，其頂點(diǎn)1030在軸A-A’上，軸A-A’表示在不施加任何外力的情況下的對稱膜的中心。在圖9b中，施加不同的電壓，使得膜103的頂點(diǎn)1030變成偏心的。這構(gòu)成如上面所提到的透鏡的非徑向的對稱變形。這種非徑向變形可以用來移動透鏡的光軸。在圖9b中，膜的頂點(diǎn)1030相對于軸A-A’被移動到右邊。在第二電極106的第一區(qū)段S4與第一電極104之間施加等于零的電壓VI，分別在區(qū)段SI和S3與第一電極104之間施加電壓V3=V4，并且在第一區(qū)段S2與第一電極104之間施加電壓V2，使得遵守V2>V3>V1的電壓不等式，得到了這樣的結(jié)果。由于橫跨第二區(qū)段T1-T4形成的電壓梯度，膜的頂點(diǎn)1030向右偏移。圖9c示出相反的情形，其中，透鏡的軸心在相反方向上移動，例如，向左移動。在第二電極106的第一區(qū)段S2與第一電極104之間施加等于零的電壓V2，分別在區(qū)段SI和S3與第一電極104之間施加電壓V3=V4,并且在第一區(qū)段S2與第一電極104之間施加電壓V2，使得遵守V1>V3>V2的電壓不等式，得到了這樣的結(jié)果。由于橫跨第二區(qū)段T1-T4形成的電壓梯度，膜的頂點(diǎn)1030向右偏移。 因此，根據(jù)施加的電壓V1-V4，透鏡可以在平面方向上移動。這種效果可以被用于圖像穩(wěn)定。當(dāng)所有電壓V1-V4被保持在相等大小時(shí)，在不移動透鏡中心的情況下，可以調(diào)整透鏡的焦距。通過將偏移電壓分量和變化分量施加到電壓Vl到V4，聚焦效果可以與移位效果結(jié)合。此外，如圖7所示的剛性環(huán)115可以被置于膜103上。該環(huán)幫助對不均勻膜變形進(jìn)行補(bǔ)償，該不均勻膜變形是在使用靜電致動對透鏡的中心進(jìn)行偏移時(shí)由于透鏡的非均勻變形導(dǎo)致的。剛性環(huán)可以與膜一起移動并充當(dāng)橫向可移動透鏡成形器，該成形器限定透鏡的形狀。此外，如果電壓V1=V2并且電壓V3=V4且Vl古V3，那么透鏡非對稱地變形，導(dǎo)致橢圓透鏡。第二電極106的第一區(qū)段S1-S4和第二電極106的第二區(qū)段T1-T4可以具有任何幾何形狀，其包括圓形、矩形和任何適當(dāng)?shù)男螤?。第二電極106的第一區(qū)段S1-S4中的全部或某些還可以這樣放置，使得它們僅與第二電極106的第二區(qū)段T1-T4中的一個(gè)接觸。為了至少將膜的頂點(diǎn)/中心偏移一定程度，第二電極的最小配置似乎提供第二電極106的兩個(gè)第一區(qū)段S1-S4，并且在這兩個(gè)第一區(qū)段S1-S4之間提供一個(gè)第二區(qū)段T1-T4。假如第二電極示出諸如環(huán)的圓周形狀，例如，為了至少將膜的頂點(diǎn)/中心偏移一定程度，第二電極的最小配置似乎提供兩個(gè)第一區(qū)段S1-S4、兩個(gè)第二區(qū)段T1-T4，第二區(qū)段T1-T4中的每一個(gè)都被設(shè)置在兩個(gè)第一區(qū)段S1-S4之間。圖IOa和圖IOb示出與圖4A和圖4B中示出實(shí)施例類似的凹凸靜電透鏡的另一個(gè)版本。在該實(shí)施例中，保持器107被置于光學(xué)流體102內(nèi)，光學(xué)流體102由可變形膜103和支撐體101所封閉。保持器107包含第二電極106和薄絕緣層105?？梢赃x擇流體的體積，從而使得膜在其無源狀態(tài)(passive state)中是凹的,如圖IOa所示。當(dāng)如圖IOb所示 電壓被施加到與膜103互連的第一電極104和第二電極106時(shí)，光學(xué)流體102穿過交換孔110從透鏡的周邊進(jìn)入到透鏡的中心。該實(shí)施例的主要優(yōu)點(diǎn)在于，保持器107充當(dāng)透鏡成形器，從而賦予透鏡被限定的圓周。如果在無源狀態(tài)中透鏡是凹的，那么不需要將保持器107接合到膜103，這是由于在有源狀態(tài)中膜通過靜電力被保持在適當(dāng)位置。與圖4中的示出的實(shí)施例相比，主要優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)從無源狀態(tài)變?yōu)橛性礌顟B(tài)時(shí)，膜103可以從凹的/平坦的透鏡配置變?yōu)槠教沟?凸的透鏡配置。支撐體101和保持器107可以是一片或者兩個(gè)分開的片，例如，其使用注模來制造。如果使用注模來將支撐體101和保持器107形成為一個(gè)部件，那么交換孔110可以使用插入管(inset tube)來形成?；蛘?，該片可以以傾斜的方式被安裝在注模裝置中，并且側(cè)面動作工具(side action tool)可以產(chǎn)生開口。圖IlaUlb和Ilc示出本發(fā)明的不同實(shí)施例。膜103與兩個(gè)可變形電極104和114互連，即，與各處于膜103的一側(cè)的第一電極104和第三電極114互連。第一電極104與第二電極106 (B卩，剛性電極，其通過薄絕緣層105隔離)形成拉鏈?zhǔn)街聞悠?。第三電極114和第四電極116 (即，也是剛性電極)形成第二拉鏈?zhǔn)街聞悠鳎浔磺度氲街误w101中，并通過薄絕緣層105隔離。當(dāng)電壓V1被施加到第一電極104與第二電極106之間時(shí)，可變形膜103的中心向支撐體101移動。當(dāng)電壓V2被施加到第三電極114與第四電極116之間時(shí)，可變形膜103的中心部分形成凸透鏡。在致動期間，交換孔110和112允許流體102和空氣移位。保持器107的內(nèi)緣充當(dāng)透鏡成形器元件109，從而賦予透鏡被限定的圓周。在膜103沒有被接合到成形器元件109的情況中，空氣交換孔110可以被省略。類似地，在膜103沒有被接合到保持架111的情況中，用于液體交換的孔112可以被省略。因此，液體流將在膜103與保持架(retainer )111之間穿過,空氣流將在膜103與透鏡成形元件109之間穿過。在對透鏡的可控性和速度進(jìn)行折中的情況下，這可以使制造更容易。下面建議的材料和制造方法適用于圖I到圖11中描述的所有實(shí)施例。優(yōu)選地，第一電極104在不受到損壞的情況下是可變形的。因此，有利地，第一電極104由下面的材料之一制造,第二電極106可能也由下面的材料之一制造,這些材料也適用于第三電極114 -碳納米管(參見“Self-clearable carbon nanotube electrodes forimprovedperformance of dielectric elastomer actuators”， Wei Yuanet al， Proc.SPIE,Vol.6927，69270P (2008))；-碳黑(參見“Low voltage, highly tunable diffraction gratingbased ondielectric elastomer actuators”，M. Aschwanden et al.，Proc.SPIE, Vol.6524,65241N(2007))；-碳油脂/導(dǎo)電油脂；-金屬離子(Au、Cu、Cr......)(參見“Mechanical properties ofelectroactive
polymer microactuators with ion-implantedelectrodes^, S. Rosset et al.,Proc. SPIE, Vol.6524，652410(2007))；
-液體金屬(例如，Galinstan)；
-金屬粉末，尤其是金屬納米顆粒(金、銀、銅)；-金屬膜；-導(dǎo)電聚合物(固有導(dǎo)電的或復(fù)合物(composite))；電極104和106可以通過任意下面技術(shù)來沉積，其也適用于電極114和116 :-噴涂；-離子注入(參見 “Mechanical properties of electroactivepolymermicroactuators with ion-implanted electrodes”，S. Rosset et al. , Proc.SPIE,Vol.6524，652410(2007))；-PVD、CVD ;-蒸發(fā)；-濺射；-光刻；-印刷，尤其是接觸式印刷、噴墨印刷、激光印刷和絲網(wǎng)印刷；-場引導(dǎo)的自組裝(參見，例如“Local surface charges direct thedepositionof carbon nanotubes and fullerenes into nanoscalepatterns，，，L. Seemann,A.Stemmer, and N. Nauj oks, NanoLetters 7,10,3007-3012,2007)；-刷涂；-電極電鍍；可選地，支撐體101可以包含具有適當(dāng)形狀的光學(xué)元件，例如-球面透鏡(凸的和凹的)-菲涅耳透鏡-柱面透鏡-非球面透鏡(凸的和凹的)-平面；-反射鏡；-正方形、三角形、線或棱錐；-任何微結(jié)構(gòu)(例如，微透鏡陣列、衍射光柵、全息圖)或納米結(jié)構(gòu)(例如，抗反射涂層)可以被集成到支撐體101和可變形膜103中。當(dāng)抗反射層被施加到可變形膜103的至少一個(gè)表面時(shí)，其有利地由尺寸小于透射光的波長的精細(xì)結(jié)構(gòu)形成。通常，對于紅外應(yīng)用，該尺寸可以小于5 μ m，對于近紅外應(yīng)用，小于I μ m,并且對于使用可見光的應(yīng)用，小于200nm。例如，下面的任何一種方法可以被用來形成抗反射涂層-澆鑄，尤其是注模/模制處理；-納米壓印，例如，通過熱壓花納米尺寸的結(jié)構(gòu)；-蝕刻(例如，化學(xué)蝕刻或等離子蝕刻)；-濺射；-熱壓花；-軟光刻(即，將聚合物澆鑄在預(yù)先成形的基底上);
-化學(xué)自組裝(參見，例如“Surface tension-poweredself-assembly ofmicro structure s - the state-of-the-art，，，R. R. A. Syms, E. M. Yeatman, V. M. Bright,G. M. Whitesides, Journal ofMicroelectromechanical Systems 12 (4),2003, pp.387 -417)；-電磁場引導(dǎo)的圖案形成(參見，例如“Electro-magnetic fieldguided patternforming”，L.Seemann, A.Stemmer, and N. Naujoks, Nano Lett.,7(10),3007 - 3012,2007.10.1021/nl0713373)。例如，用于支撐體101的材料可以包含下面的材料或由下面的材料構(gòu)成-PMMA ；-玻璃；-PS ；-塑料；-聚合物;-晶體材料，尤其是單晶材料；-金屬。例如，下面的任意一種方法都可以被用來形成或構(gòu)建支撐體101 -打磨；-注模；-銑削；-燒鑄。例如，用于不透明流體102的材料可以包含下面的材料或由下面的材料構(gòu)成-油；-溶劑；-離子液體；-氣體。例如，用于可變形膜103的材料可以包含下面的材料或由下面的材料構(gòu)成-凝膠(由Liteway 制造的光學(xué)凝膠0G-1001)；-彈性體(TPE、LCE、硅酮，例如，PDMSSylgard 186、丙烯酸、聚氨酯)；-熱塑性塑料(ABS、PA、PC、PMMA、PET、PE、PP、PS、PVC......)；-硬塑料。為了防止第一電極(104、114)永久地粘到絕緣層(105、115)，絕緣層被涂布有抗粘層，諸如-自組裝單層-聚四氟乙烯(Teflon)-全氟化碳。例如，自組裝單層(SAM)可以包含具有如下成分的分子-分子尾基團(tuán)(moleculetail group),包含正則鏈或全氟化燒基鏈,或者由正則鏈或全氟烷基鏈構(gòu)成，和/或-分子頭基團(tuán)，包含硅烷或磷酸，或者由硅烷或磷酸構(gòu)成。作為防止第一電極粘結(jié)的可替換方法，絕緣層(105、115)的表面粗糙度可以通過納米結(jié)構(gòu)化來提高。例如，絕緣層105、115可以包含下列材料或由下列材料構(gòu)成-Al2O3'Si02、Si3N4-聚對二甲苯-環(huán)氧樹脂、PVDF(聚偏二氟乙烯)-電氣樹脂SU-8、Cyclotene(BCB 系)、......-高k 電介質(zhì),諸如 TiO2、HfO2 或 ZrO2-聚合物基體中包含高k納米顆粒(諸如BaTiO3)的納米成分。例如，絕緣層105、115可以通過下面的任意技術(shù)來沉積-PVD (蒸發(fā)、濺射)-CVD (ALD、PECVD......)-旋涂-陽極氧化-噴霧熱解電極104、106、114、116的幾何形狀可以是圓形、正方形，或采取其它任何合適的形式。膜103和/或支撐體101的幾何形狀可以是圓形、正方形，或采取其它任何合適的形式?？傮w上，光學(xué)透鏡的光傳輸路徑不會干擾致動器元件?？勺冃文さ淖冃慰梢砸蕾囉趶椥阅Ａ康姆植?、膜厚度的局部分布、膜成形器的形狀(如果可用)，以及膜變形機(jī)構(gòu)(如 果不使用膜成形器)。支撐體以及可變形膜和電極的形狀可以適用于各種應(yīng)用。特別地，這些電極、膜、保持器、成形器，以及光學(xué)元件同樣地可以是任何適合的形狀，例如，三角形、矩形、圓形或多邊形。第一和第二電極還可以具有環(huán)形?？烧{(diào)的光學(xué)透鏡可以被用于種類繁多的應(yīng)用中，諸如-投影裝置，例如，用于卷軸機(jī)(beamer)和手持裝置中的宏觀投影儀或微觀投影儀的投影儀的光學(xué)部件中的應(yīng)用；-顯不器；顯微鏡；-照相機(jī)；監(jiān)控?cái)z像機(jī)；-視覺系統(tǒng)，具有各種類型的照相機(jī)；-在研究應(yīng)用中；-諸如用于商店、零售商、博物館或家庭應(yīng)用的照明的照明應(yīng)用；
-通信應(yīng)用(振幅調(diào)制)。
盡管示出并描述了本發(fā)明的目前優(yōu)選的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)清楚地明白，本發(fā)明并不僅限于此，而且可以在下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行各種實(shí)施和實(shí)踐。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)的光學(xué)透鏡，包括 -膜(103)、 -用于膜(103)的支撐體(101)、 -在膜(103)與支撐體(101)之間的流體(102)，以及 -用于使膜(103)變形的致動器，該致動器包括與膜(103)互連的第一電極(104)、以及第二電極(106)， 特征在于第二電極(106)被設(shè)置在膜(103)之上，從而使得第一電極(104)被設(shè)置在支撐體(101)與第二電極(106)之間。
2.一種可調(diào)的光學(xué)透鏡，包括 -膜(103)、 -用于膜(103)的支撐體(101)、 -在膜(103)與支撐體(101)之間的流體(102)，以及 -用于使膜(103)變形的致動器，該致動器包括第一電極和第二電極(104、106)， 特征在于第二電極(106)包括具有第一導(dǎo)電性的第一區(qū)段(SI、S2、S3、S4)和至少一個(gè)具有第二導(dǎo)電性的第二區(qū)段(T1、T2、T3、T4)，其中，第一導(dǎo)電性超過第二導(dǎo)電性，并且，第二區(qū)段(TI、Τ2、Τ3、Τ4 )中的每一個(gè)都被設(shè)置在第一區(qū)段(SI、S2、S3、S4 )中的兩個(gè)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的光學(xué)透鏡，其中，第二電極(106)通過與該第二電極(106)互連的絕緣層(105，115)與第一電極(104)電絕緣。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，包括用于保持第二電極(106)的保持器(107)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3與權(quán)利要求4的結(jié)合所述的光學(xué)透鏡，其中，保持器(107)、第二電極(106)和絕緣層(105)形成預(yù)制組件，該預(yù)制組件在其組裝狀態(tài)中不與流體接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求3與權(quán)利要求4的結(jié)合所述的光學(xué)透鏡，其中，保持器(107)包括光學(xué)透明的中央開口、以及傾斜部分，該傾斜部分包括面向第一電極(104)的至少一部分的第二電極(106)的至少一部分，第二電極(106)和絕緣層(105)被設(shè)置在面向第一電極(104)的保持器(107)的底表面處，并且，絕緣層(105)的一部分與第一電極(104)的一部分互連。
7.根據(jù)前述的權(quán)利要求4到6中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，其中，保持器(107)被設(shè)置在膜(103)之上。
8.根據(jù)前述的權(quán)利要求4到6中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，其中，保持器(107)被設(shè)置在支撐體(101)與膜(103)之間。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，其中，第一電極(104)被設(shè)置在與膜(103)的面向流體(102)的一側(cè)相對的膜(103)的頂部。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，其中，第二電極(106)的橫截面具有由圓形、s形、直線形或彎曲形狀構(gòu)成的組中的一種形狀。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，其中，膜(103)包括內(nèi)部(1031)和周邊(1032),并且，致動器被設(shè)計(jì)為使得該致動器單獨(dú)地與膜(103)的周邊(1032)接合，將周邊(1032)從支撐體(101)移開導(dǎo)致內(nèi)部(1031)向支撐體(103)移動，并且，周邊(1032)向支撐體(101)移動導(dǎo)致內(nèi)部(1031)從支撐體(101)移開。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，其中，第一電極(104)與膜(103)的周邊(1032)互連。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，其中，膜(103)被預(yù)先拉伸。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，具有下面的材料性質(zhì)中的至少一種 -膜(103 )是透明的、彈性的； -支撐體(101)的至少一部分是透明的。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，包括成形器元件(109)，該成形器元件(109)限定膜(103)的內(nèi)部(1031)的形狀。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，包括第三電極(114)和第四電極(116),第一電極和第三電極(104、114)被設(shè)置在膜(103)的上表面和下表面處,第一電極和第三電極(104、114)中的每一個(gè)都與第二電極和第四電極(106、116)中的一個(gè)連通,其中，第二電極(106)被設(shè)置在膜(103)之上，第四電極(116)被設(shè)置在膜(106)之下。
17.根據(jù)前述的權(quán)利要求2到16中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，其中，第二電極(106)是圓周電極。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)透鏡，其中，第一區(qū)段和第二區(qū)段(S1、S2、S3、S4、T1、T2、T3、T4)的數(shù)量均至少是3，特別地是4。
19.根據(jù)前述的權(quán)利要求2到18中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)透鏡，其中，剛性環(huán)(115)被連接到膜(103)，以便在橫向和軸向方向上與膜(103)—起移動，從而確保由環(huán)(115)包圍的膜(103)的部分具有明確的圓周。
20.一種用于操作光學(xué)透鏡的方法，該透鏡包括具有內(nèi)部(1031)和周邊(1032)的膜(103)、用于膜(103)的支撐體(101 )、在膜(103)與支撐體(101)之間的流體(102)、以及用于使膜(103)變形的致動器，該致動器包括與膜(103)互連的第一電極(104)、以及第二電極(106)，第二電極(106)被設(shè)置在膜(103)之上，從而使得第一電極(104)被設(shè)置在支撐體(101)與第二電極(106)之間，該方法包括 -在第一電極(104)與第二電極(106)之間施加第一電壓，以便將膜(103)的周邊(1032)從支撐體(101)移開，從而導(dǎo)致膜(103)的內(nèi)部(3031)向支撐體(101)移動，以及 -在第一電極(104)與第二電極(106)之間施加第二電壓，以便將膜(103)的周邊(1032 )向支撐體(101)移動，從而導(dǎo)致膜(103 )的內(nèi)部(1031)從支撐體(101)移開。
21.一種用于操作光學(xué)透鏡的方法，該透鏡包括膜(103)、用于膜(103)的支撐體(101)、在膜(103)與支撐體(101)之間的流體(102)、以及用于使膜(103)變形的致動器，該致動器包括第一電極和第二電極(104、106),其中，第二電極(106)包括具有第一導(dǎo)電性的第一區(qū)段(31、52、53、54)和至少一個(gè)具有第二導(dǎo)電性的第二區(qū)段(11、12、13、14)，第一導(dǎo)電性超過第二導(dǎo)電性，并且，第二區(qū)段(Tl、Τ2、Τ3、Τ4)中的每一個(gè)都被設(shè)置在第一區(qū)段(S1、S2、S3、S4)中的兩個(gè)之間，該方法包括 -在第一電極(104)與第二電極(106)的第一區(qū)段(S1、S2、S3、S4)中的第一個(gè)之間施加第一電壓，以及 -在第一電極(104)與第二電極(106)的第一區(qū)段(S1、S2、S3、S4)中的第二個(gè)之間施加第二電壓， -其中，第一區(qū)段(S1、S2、S3、S4)的第一個(gè)和第二個(gè)是其間具有一個(gè)第二區(qū)段(T1、T2、T3、T4)的相鄰的第一區(qū)段(SI、S2、S3、S4)，并且，第一電壓與第二電壓不同，導(dǎo)致透鏡的頂點(diǎn)的橫向位移。
22.一種用于制造可調(diào)的光學(xué)透鏡的方法，包括 -將流體(102)填入到支撐體(101)中， -將與第一電極(104)互連的膜(103)附接到支撐體(101 )，以及 -將包括第二電極(106)的預(yù)制保持器(107)設(shè)置在膜(103)的頂部上。
全文摘要
本發(fā)明包括可調(diào)的光學(xué)透鏡，其包括膜(103)、用于膜(103)的支撐體(101)、在膜(103)與支撐體(101)之間的流體(102)、以及用于使膜(103)變形的致動器。該致動器包括與膜(103)互連的第一電極(104)和第二電極(106)。第二電極(106)被設(shè)置在膜(103)之上，從而使得第一電極(104)被設(shè)置在支撐體(103)與第二電極(106)之間。結(jié)果，透鏡可以由凸變凹。此外，在電極(104、106)之間可以不封閉流體(102)，因此，由于流體封閉導(dǎo)致不精確的致動并因此使得正研究的光學(xué)系統(tǒng)的期望的光學(xué)性質(zhì)出現(xiàn)偏差，電極(104、106)之間的絕緣層的厚度可以不發(fā)生改變。通過將第二電極分成高和低導(dǎo)電部分，通過對這些區(qū)段施加不同的電壓，可以將透鏡的中心在橫向方向上移動。
文檔編號G02B3/14GK102947730SQ201180026823
公開日2013年2月27日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者M·阿斯克萬登, C·格雷特澤爾, T·克恩, P·格伯斯 申請人:奧普托圖尼股份公司