本發(fā)明涉及一種包括可變形膜的具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備。

背景技術(shù)：

在光學(xué)和光子很多領(lǐng)域中使用了多開(kāi)口光學(xué)設(shè)備，其包括多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)諸如形成陣列的透鏡。應(yīng)用的示例是義眼、相機(jī)(例如，Lytro或Pelican成像全光光學(xué)系統(tǒng))、3D光學(xué)成像系統(tǒng)(圖像的捕獲或投射)甚至電信。

存在不同的技術(shù)解決方案用于改變包括多個(gè)透鏡的光學(xué)設(shè)備的焦距。

第一項(xiàng)技術(shù)由通過(guò)電潤(rùn)濕來(lái)形成多個(gè)透鏡構(gòu)成?？赏ㄟ^(guò)在若干個(gè)電極之間施加電勢(shì)差來(lái)激活該光學(xué)設(shè)備(電潤(rùn)濕的傳統(tǒng)情況)。另一個(gè)解決方案(沒(méi)有電極)由使用鈮酸鋰基板構(gòu)成，該鈮酸鋰基板包括根據(jù)所確定的圖案分布的反轉(zhuǎn)極化區(qū)域和所述基板的表面上方散布的光學(xué)油脂層?；鍦囟鹊淖兓淖兞似錁O化并導(dǎo)致根據(jù)基板的對(duì)應(yīng)區(qū)域的極化改變油脂的厚度[1]。

另一項(xiàng)技術(shù)基于與恒定體積流體接觸的可變形膜的變形。該光學(xué)設(shè)備包括由經(jīng)由溝道連通的多個(gè)腔室形成的流體電路，該腔室被界定在基板和可變形膜之間。每個(gè)腔室構(gòu)成透鏡。流體電路填充有基本上不可壓縮的流體并被連接到泵，該泵改變所有腔室中的流體壓力，并使膜變形以調(diào)節(jié)透鏡的焦距[2]。

然而，此類設(shè)備非常笨重，尤其是由于泵的存在，該泵被布置成相對(duì)于透鏡陣列偏移。

而且，流體電路復(fù)雜且制造成本高，這影響了設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是糾正現(xiàn)有設(shè)備的缺點(diǎn)并設(shè)計(jì)一種光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備包括設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、廉價(jià)且在響應(yīng)時(shí)間方面高效的至少兩個(gè)透鏡或鏡片。

根據(jù)本發(fā)明，提出了一種具有可變焦距的光學(xué)設(shè)備，該光學(xué)設(shè)備包括：

-可變形膜，

-支撐件，所述膜的周邊錨定區(qū)域被連接到該支撐件，

-腔，該腔填充有恒定體積的流體，所述腔由膜、與膜相對(duì)的基底、以及在基底和膜之間延伸的支撐件的壁界定，

-膜的區(qū)域的致動(dòng)設(shè)備，該膜的區(qū)域位于膜的周邊錨定區(qū)域和中心部分之間，該致動(dòng)設(shè)備被配置為通過(guò)施加電致動(dòng)電壓來(lái)使所述膜彎曲，以便使一些體積的流體發(fā)生位移，

所述設(shè)備的特征在于膜包括加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括單元，該單元在所述膜的中心部分中界定各自構(gòu)成相應(yīng)基本光學(xué)系統(tǒng)的屈光度的至少兩個(gè)可變形區(qū)域，每個(gè)基本光學(xué)系統(tǒng)包括膜的所述相應(yīng)可變形區(qū)域、流體和腔的基底。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括垂直于膜的中心部分的表面延伸的多個(gè)溝槽，所述溝槽彼此相對(duì)地被布置，以便限定各自界定相應(yīng)可變形區(qū)域的所述單元。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括在膜的中心部分上延伸的層，該層具有限定各自界定相應(yīng)可變形區(qū)域(1d)的單元的至少兩個(gè)開(kāi)口。

所述單元優(yōu)選地具有圓形形式。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)形成膜的整體部分。

另選地，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)被連接到膜。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，膜的可變形區(qū)域的硬度從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域是恒定的。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該膜包括具有不同程度硬度的至少兩個(gè)可變形區(qū)域。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在被施加于膜的中心部分上的流體壓力變化的作用下不變形，使得在致動(dòng)設(shè)備被激活時(shí)，膜的中心部分發(fā)生偏移而不變形，僅由加強(qiáng)結(jié)構(gòu)界定的可變形區(qū)域可能變形。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)能夠在被施加于膜的中心部分上的流體壓力變化的作用下變形。

腔的與膜相對(duì)的基底可以是支撐件的壁或具有被連接到所述支撐件的周邊錨定區(qū)域的附加膜。

本發(fā)明還涉及一種用于諸如上述設(shè)備的焦距的變化的方法，該方法包括向致動(dòng)設(shè)備施加電致動(dòng)電壓并且使由加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的單元界定的每個(gè)可變形區(qū)域中的膜變形。

附圖說(shuō)明

參考附圖從以下具體實(shí)施方式將看出本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：

-圖1在平面圖和橫截面視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的處于靜止?fàn)顟B(tài)的光學(xué)設(shè)備的框圖；

-圖2是在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在流體壓力變化的作用下不變形的實(shí)施方案中的圖1的光學(xué)設(shè)備在工作時(shí)的橫截面視圖；

-圖3是在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在流體壓力變化的作用下變形的實(shí)施方案中的圖1的光學(xué)設(shè)備在工作時(shí)的橫截面視圖；

-圖4A至圖4D是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的不同實(shí)施方案的橫截面視圖；

-圖5在平面圖和橫截面視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的處于靜止?fàn)顟B(tài)的光學(xué)設(shè)備的框圖；

-圖6和圖7示意性地示出了已知類型的成像設(shè)備；

-圖8示意性地示出了包括根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的成像設(shè)備。

具體實(shí)施方式

該光學(xué)設(shè)備通常包括填充有恒定體積流體的腔，該腔：

-在一方面，由被連接到支撐件的可變形膜界定，

-在另一方面，由與膜相對(duì)的基底界定，

-最后，由膜的周邊錨定區(qū)域被連接到的支撐件的壁界定，所述壁在基底和所述可變形膜之間延伸。

該膜包括限定光學(xué)設(shè)備的光學(xué)場(chǎng)的中心部分。

因此，該膜包括被稱為內(nèi)面的面和被稱為外面的相對(duì)面，該內(nèi)面與流體接觸，該外面與第二流體接觸，該第二流體可以是環(huán)境空氣。

膜是指任何軟且緊的薄膜，使得該膜在被包含在腔中的流體和位于該膜的相對(duì)面上的流體之間形成屏障。

在光學(xué)設(shè)備是透鏡的情況下，其功能是透射，該膜與腔的基底對(duì)于預(yù)期通過(guò)該透鏡傳播的光束是透明的(至少在其中心部分)，該光束依次通過(guò)膜的中心部分、流體和腔的基底。

在光學(xué)設(shè)備是鏡片的情況下，膜的中心部分和/或基底是反射性的。

該流體充分不可壓縮，以在流體方向上向膜施加力時(shí)朝設(shè)備的中心部分移動(dòng)，該力被施加于膜的錨定區(qū)域和中心部分之間的中間部分中。

該膜包括加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括在膜的中心部分中界定至少兩個(gè)可變形區(qū)域的單元。

每個(gè)可變形區(qū)域構(gòu)成基本光學(xué)系統(tǒng)的屈光度，該基本光學(xué)系統(tǒng)包括所述膜部分、流體和構(gòu)成第二屈光度的腔的基底。如稍后所述的，腔的基底可以是支撐件的壁(因此不變形)或另一個(gè)可變形膜。根據(jù)膜和基底的屬性，所述基本光學(xué)系統(tǒng)可以是透鏡(透射中的系統(tǒng)操作)或鏡片(反射中的系統(tǒng)操作，屈光度中的一個(gè)屈光度為反射)。

加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的功能是通過(guò)單元在膜內(nèi)界定基本光學(xué)系統(tǒng)的位置和開(kāi)口以及在所述基本光學(xué)系統(tǒng)之間延伸的膜的中心部分的區(qū)域中限定膜的機(jī)械行為(尤其是其硬度)兩者。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可包括垂直于膜的表面延伸的多個(gè)溝槽。

另選地，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可包括在膜的中心部分上方延伸并具有界定膜的至少兩個(gè)可變形區(qū)域的開(kāi)口的層。

使用溝槽形式的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)于在膜中心部分中制造大量基本光學(xué)系統(tǒng)而言是尤其優(yōu)選的。溝槽的最小厚度實(shí)際上使膜的中心部分中的獨(dú)立可變形區(qū)域的數(shù)量最大化(參見(jiàn)圖1)。

相反，使用層形式的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)于制造少量基本光學(xué)系統(tǒng)(例如，在圖5中所示的示例中，4個(gè))而言是優(yōu)選的。

因此，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)被布置成形成單元，位于每個(gè)單元內(nèi)部的膜部分是可變形的。所述單元通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)以便暴露膜的每個(gè)相應(yīng)部分。

位于單元內(nèi)的膜的每個(gè)部分能夠在流體的這種位移作用下可逆地從靜止位置(可以是平面或不是平面)變形，這將在每個(gè)膜的中心部分的水平高度上改變流體的厚度。所述部分可從膜的一個(gè)區(qū)域向另一個(gè)區(qū)域表現(xiàn)出相同的硬度，或者相反具有不同的硬度，所述硬度尤其能夠被膜厚度或材料的局部變化調(diào)節(jié)。

加強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身可在流體壓力變化的作用下變形，在這種情況下，此類壓力變化同時(shí)導(dǎo)致：

-加強(qiáng)結(jié)構(gòu)變形，使得膜總體變形(該變形的范圍取決于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的硬度)，以及

-位于單元內(nèi)部的膜的每個(gè)區(qū)域的變形。

另選地，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)足夠剛性，從而在流體壓力變化的作用下基本上不變形，在這種情況下，此類壓力變化不會(huì)使膜總體變形，而是僅使膜的位于單元中的那些區(qū)域變形。

支撐件和膜的形式可有利地是圍繞光學(xué)設(shè)備的光軸的旋轉(zhuǎn)形式，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可選擇不脫離本發(fā)明的范圍的任何其他形式。

該膜具備位于周邊錨定區(qū)域和中心部分之間的區(qū)域的致動(dòng)設(shè)備。

所述致動(dòng)設(shè)備被配置為通過(guò)施加電致動(dòng)電壓而彎曲，以便在位于膜的致動(dòng)區(qū)域和腔的基底之間的區(qū)域中使一些體積的流體發(fā)生位移。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道可用于致動(dòng)膜的不同致動(dòng)設(shè)備。

這些設(shè)備基于不同的技術(shù)，其示例為壓電致動(dòng)、靜電、電磁、熱致動(dòng)、或甚至基于電活性聚合物。

就此而言，可參考文獻(xiàn)FR2919073、FR2950154和FR2950153中的此類致動(dòng)設(shè)備的詳細(xì)描述。

對(duì)致動(dòng)技術(shù)的選擇和致動(dòng)設(shè)備的尺度設(shè)定取決于預(yù)期的性能水平(例如，耗電)，在設(shè)備工作期間將受到的應(yīng)力，以及相對(duì)于要施加的電致動(dòng)電壓的考慮。

例如，特別有效的致動(dòng)設(shè)備基于壓電技術(shù)。

回想壓電致動(dòng)器包括完全或部分夾在兩個(gè)電極之間的壓電材料塊，在兩個(gè)電極被饋電時(shí)預(yù)期向壓電材料施加電場(chǎng)。該電場(chǎng)用于控制壓電材料塊的機(jī)械變形。壓電材料塊可以是單層或多層的，并且延伸超過(guò)電極。優(yōu)選地，選擇PZT作為壓電材料。

致動(dòng)設(shè)備可包括呈冠狀形式的單個(gè)致動(dòng)器，或在膜的周界上均勻分布的其他若干個(gè)單獨(dú)的制動(dòng)器(例如以光束的形式)。

任選地，致動(dòng)器可能夠在兩個(gè)相反方向上彎曲。

可將致動(dòng)設(shè)備布置在膜的內(nèi)面上、膜的外面上，或甚至膜的內(nèi)部。

任選地，致動(dòng)設(shè)備可在周邊錨定區(qū)域上方部分延伸。

在一些實(shí)施方案中，基底是支撐件的壁并且與膜相反，因此在腔中的流體位移和所造成的流體壓力變化的作用下基本上不變形。

在其他實(shí)施方案中，腔的基底包括第二可變形膜，該第二可變形膜可表現(xiàn)出與上述膜相同或不同的物理、機(jī)械和尺度屬性。在這種情況下，流體產(chǎn)生兩個(gè)膜的機(jī)械耦接。

圖1在平面圖和橫截面視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的實(shí)施方案。

光學(xué)設(shè)備100包括支撐件2，該支撐件具有用于限定包括基底20和從基底延伸的側(cè)向壁21的腔的凹陷形狀。

該支撐件可任選地包括層堆體，使得壁21的材料未必與基底20的材料相同。

例如，基板2可由玻璃制成。

可變形膜1具有周邊區(qū)域1c，通過(guò)該周邊區(qū)域?qū)⑵涿芊獾劐^定在支撐件2上。

利用基底20和壁21，膜1限定填充有恒定體積的流體3的密封腔。

設(shè)備100還包括被布置在膜的位于錨定區(qū)域1c和膜中心部分1b之間的致動(dòng)區(qū)域1a中的致動(dòng)設(shè)備4。

在靜止時(shí)，即在不向致動(dòng)設(shè)備施加電壓時(shí)，膜1應(yīng)當(dāng)是平面的，如圖1中所示。然而，這一圖示不是限制性的，并且該膜可在靜止時(shí)具有非平面配置(例如，以形成會(huì)聚或發(fā)散屈光度)，而不會(huì)因此脫離本發(fā)明的范圍。

加強(qiáng)結(jié)構(gòu)10以垂直于膜表面的溝槽陣列的形式在膜的中心部分的表面上方延伸。

在該實(shí)施方案中，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)10位于膜1的外面，即與流體3相對(duì)的一側(cè)。然而，不排除在膜的內(nèi)面上即在與流體相對(duì)的面上形成該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

在圖1中所示的實(shí)施方案中，溝槽形成網(wǎng)格并限定各自界定膜的中心部分的可變形區(qū)域1d的正方形形狀的多個(gè)單元。

根據(jù)其在膜中心部分上的放置情況，溝槽可具有可變高度和厚度。

單元可具有除正方形之外的任何其他形式例如圓形形式，對(duì)于透鏡而言這是優(yōu)選的形式。

單元的形式和尺度可在膜的中心部分的整個(gè)表面上方相同，或者相反，可根據(jù)其在所述中心部分上的放置而變化。

即使在圖1中被示為連續(xù)的，但該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)也可為不連續(xù)的。例如，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可包括各自界定相應(yīng)單元的多組溝槽，而無(wú)需一組溝槽被連接到界定相鄰單元的一組溝槽。

圖2是在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在流體壓力變化的作用下不變形的實(shí)施方案中的圖1的光學(xué)設(shè)備在工作時(shí)的橫截面視圖。

向致動(dòng)設(shè)備4施加電致動(dòng)電壓導(dǎo)致所述致動(dòng)設(shè)備朝流體3彎曲。

這種彎曲的效果是迫使位于致動(dòng)區(qū)域1a和基底20之間的一些流體朝腔的中心流動(dòng)。同時(shí)，被施加于膜的中心部分1b上的流體壓力增加。

由于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)不變形，因此致動(dòng)設(shè)備4朝流體3彎曲使膜的致動(dòng)區(qū)域1a移動(dòng)，這將膜的中心部分1b設(shè)置成平行于跟蹤膜靜止位置的虛線朝流體平移。

然而，由每個(gè)單元界定的膜1d的一部分在流體壓力變化的作用下變形并采取收斂的曲率。

因此，每個(gè)基本光學(xué)系統(tǒng)看到其焦距被修改，同時(shí)保持其光軸的相同取向。

圖3是在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在流體壓力變化的作用下變形的實(shí)施方案中的圖1的光學(xué)設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)中的橫截面視圖。

在這種情況下，致動(dòng)設(shè)備4朝流體3彎曲使得膜的致動(dòng)區(qū)域1a移動(dòng)，并且加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在流體壓力變化的作用下變形，其采取一般收斂的曲率。

同時(shí)，由每個(gè)單元界定的膜1d的一部分在流體壓力變化的作用下也變形并采取收斂的曲率。

因此，每個(gè)基本光學(xué)系統(tǒng)同時(shí)看到其焦距和其光軸取向被改變，光軸取向的變化在膜中心部分的周邊比在其中心處更大。

圖2和圖3中所示的變形配置僅僅是非限制性示例，并且根據(jù)致動(dòng)設(shè)備彎曲的范圍和方向以及加強(qiáng)結(jié)構(gòu)和膜的每個(gè)部分的機(jī)械屬性，可設(shè)想膜和由加強(qiáng)結(jié)構(gòu)界定的膜的每個(gè)部分的其他變形。

而且，圖2和圖3的實(shí)施方案涉及其膜在靜止時(shí)為平面的光學(xué)設(shè)備。本發(fā)明還覆蓋膜靜止時(shí)具有任何其他形式的實(shí)施方案。

圖4A至圖4D是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備處于靜止時(shí)的不同實(shí)施方案的橫截面視圖。

在圖4A中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)10具有凸曲率。

另一方面，位于單元內(nèi)部的膜的每個(gè)部分也具有凸曲率。

在圖4B中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)10具有凸曲率。

另一方面，位于單元內(nèi)部的膜的每個(gè)部分具有凹曲率。

在圖4C中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)10具有凹曲率。

另一方面，位于單元內(nèi)部的膜的每個(gè)部分也具有凹曲率。

最后，在圖4D中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)10具有凹曲率。

另一方面，位于單元內(nèi)部的膜的每個(gè)部分具有凸曲率。

調(diào)整設(shè)備的靜止配置使得能夠形成透鏡或鏡片的陣列，其在靜止時(shí)具有其光軸的不同取向和不同焦距。

圖5在平面圖和橫截面視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方案，與圖1的不同之處基本上是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的形狀和由后者界定的可變形區(qū)域的數(shù)量。使用與圖1中所示相同的附圖標(biāo)記來(lái)指示完成與圖1所示設(shè)備相同功能的元件。

加強(qiáng)結(jié)構(gòu)10的形式是在膜1的中心部分的表面上方延伸的層。所述層具有限定單元的各自界定膜中心部分的可變形區(qū)域1d的開(kāi)口。

在圖5中所示的示例中，單元是圓的，但應(yīng)當(dāng)理解，可使用任何其他形式的單元。而且，單元由它們中的四個(gè)表示，但應(yīng)當(dāng)理解，可利用超過(guò)兩個(gè)的任何其他數(shù)量的單元。

光學(xué)設(shè)備100的操作類似于較早描述的圖1的操作。根據(jù)形成加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的層的硬度，所述結(jié)構(gòu)可在流體壓力變化的作用下變形或不變形，因此可形成基本光學(xué)系統(tǒng)的多種配置。

另一方面，圖5示出了在靜止時(shí)是平面的膜和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明覆蓋任何其他靜止配置，例如，膜中心部分的收斂或發(fā)散曲率。

加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可形成膜的整體部分，并在同一制造過(guò)程期間被制造。

另選地，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可獨(dú)立于膜被制造，然后通過(guò)任何適當(dāng)方式諸如例如粘附而被附接到后者。在這種情況下，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可由與膜不同的材料制成。

加強(qiáng)結(jié)構(gòu)能夠或不能透射入射光束。

可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的微電子技術(shù)來(lái)制造光學(xué)設(shè)備，尤其是諸如氣相化學(xué)沉積、氣相物理沉積、電沉積、外延、熱氧化、蒸鍍、膜層壓的用于薄層沉積的技術(shù)。另外，將膜錨定在支撐件上可涉及粘附技術(shù)。

膜可基于有機(jī)材料(諸如聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚對(duì)二甲苯、環(huán)氧樹(shù)脂、光敏聚合物、硅樹(shù)脂)或礦物質(zhì)材料(諸如硅、氧化硅、氮化硅、多晶硅、金剛石碳)而被制造。該膜可包括相同材料的單層或不同材料層的堆疊。

加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可由上文所述的聚合物中的一個(gè)聚合物制成，或者由材料礦物質(zhì)諸如氧化硅、氮化硅、多晶硅制成。在加強(qiáng)結(jié)構(gòu)由礦物質(zhì)材料制成的情況下，必須要調(diào)節(jié)材料在中心區(qū)域上導(dǎo)致的應(yīng)變，以免過(guò)度壓縮(以避免膜褶皺)或過(guò)度伸張(以避免影響其變形)。有利的是，確保加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在膜上造成的應(yīng)變稍微伸張。

流體可以是液體諸如碳酸丙二酯、水、折射率液體、光學(xué)油或離子液體、有機(jī)硅油、具有高熱穩(wěn)定性和低飽和蒸汽壓的惰性液體。

該流體可任選地為主要用于工作在反射模式中的光學(xué)設(shè)備的氣體，諸如空氣、氮?dú)饣蚝狻?/p>

如果該光學(xué)設(shè)備以透射方式工作，則本領(lǐng)域的技術(shù)人員將根據(jù)優(yōu)選的光學(xué)性能來(lái)選擇該流體的折射率。

尤其有利的是，光學(xué)設(shè)備的制造基于文獻(xiàn)FR 2962557中描述的方法，其中可變形膜及其加強(qiáng)結(jié)構(gòu)和致動(dòng)設(shè)備是在硅基板上制造的。

然后通過(guò)兩個(gè)基板之間的封裝流體將該基板轉(zhuǎn)移到玻璃基板，該流體事先被分配在基板中的一個(gè)基板上。這種技術(shù)常規(guī)上用于制造LCD屏幕。有利的是，使用粘合劑來(lái)粘合這兩個(gè)基板并確保它們分隔一定距離。

最后，通過(guò)在中心部分和致動(dòng)區(qū)域中蝕刻硅基板來(lái)釋放膜。

在較早描述的實(shí)施方案中，將腔的基底視為支撐件的壁，即在腔中流體位移和所造成的流體壓力變化的作用下基本上不變形的壁。

然而，本發(fā)明還涵蓋了腔的基底包括附加可變形膜的光學(xué)設(shè)備，該附加可變形膜的周邊錨定區(qū)域被連接到支撐件。在這種情況下，流體促進(jìn)兩個(gè)膜的機(jī)械耦接，其調(diào)節(jié)兩個(gè)膜的中心部分采用的變形。

可變形膜自身可耦接或不耦接到致動(dòng)設(shè)備。

光學(xué)設(shè)備的應(yīng)用

上文描述的光學(xué)設(shè)備應(yīng)用于光學(xué)和光子很多領(lǐng)域中。應(yīng)用的示例是義眼、相機(jī)(例如，Lytro或Pelican成像全光光學(xué)系統(tǒng))、3D光學(xué)成像系統(tǒng)(圖像捕獲或投射)或甚至電信或照明(非窮舉列表)。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備與微型相機(jī)中的圖像傳感器相關(guān)聯(lián)的特定應(yīng)用；圖6和圖7示出了針對(duì)這種應(yīng)用的已知解決方案。

圖6示出了被設(shè)計(jì)成拍攝(照相或攝像)場(chǎng)景S的圖像的圖像傳感器C。在場(chǎng)景S和傳感器C的像素平面P之間的光學(xué)軌跡上布置包括具有固定焦距的多個(gè)透鏡的光學(xué)設(shè)備O，使得光學(xué)設(shè)備O和像素平面P之間的距離等于光學(xué)設(shè)備O的焦距f。因此光學(xué)設(shè)備在像素平面P中產(chǎn)生場(chǎng)景S的圖像。

隨著技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)設(shè)備的焦距往往會(huì)減小并且傳感器的分辨率往往會(huì)增大(尤其是在移動(dòng)電話的領(lǐng)域中)；因此像素平面(圖6中表示為I)的尺寸相應(yīng)增大，使得像素平面邊緣上的入射角α₁增大。這種現(xiàn)象減少了像素收集的光子量。為了糾正這一缺點(diǎn)，目的是減小像素平面邊緣上的入射角。

圖7示出了用于減小像素平面邊緣上的入射角的已知解決方案。其由使圖像傳感器C并且尤其是使像素平面P彎曲構(gòu)成。通過(guò)這種方式，像素平面邊緣上的入射角α₂小于圖6的角α₁。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備產(chǎn)生了用于減小像素平面邊緣上的入射角的另一種解決方案。如圖8中所示，根據(jù)圖3的實(shí)施方案(即，其加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在流體壓力變化的作用下變形)，包括多個(gè)具有可變焦距的基本透鏡的設(shè)備100被布置在光學(xué)設(shè)備O和圖像傳感器C的像素平面P之間。

膜和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)變形的事實(shí)使得入射光束折回并減小了像素平面邊緣上的角度α₂。

設(shè)備100的基本光學(xué)系統(tǒng)陣列或多或少地在像素上聚集入射光束并任選地或多或少地使入射光束偏離。

因此，與具有固定焦距的多透鏡設(shè)備相反，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備根據(jù)其在傳感器上的放置情況調(diào)整入射光束在像素上的聚焦。根據(jù)膜和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的變形，所述設(shè)備還具有演進(jìn)結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

[1]L.Miccio et al,Tunable liquid microlens arrays in electrode–less configuration and their accurate characterization by interference microscopy,Optics Express，第17卷，No.4，2009年

[2]N.Chronis et al,Tunable liquid–filled microlens array integrated with fluidic network,Optics Express，第11卷，No.19，2003年