具有集成可转动透镜和降低串扰的可转动棱镜制造技术

本发明专利技术涉及一种光学设备，尤其是一种具有集成可转动透镜和降低串扰的可转动棱镜，包括：容器，包围容器的内部空间，内部空间填充有透明液体，其中容器包括透明且可弹性变形的膜，至少部分地界定了所述内部空间，其中容器进一步包括透明刚性光学元件，连接到所述膜，刚性光学元件包括面对膜的光学表面，刚性光学元件配置为接收光，以将光传递穿过存在于容器的内部空间中的透明液体，其中光学设备进一步包括支撑结构，支撑刚性光学元件，使得刚性光学元件绕至少第一倾斜轴线可倾斜，第一倾斜轴线沿刚性光学元件的所述光学表面延伸，以偏转穿过容器的光，其中支撑结构配置为防止刚性光学元件沿平行于光学设备的光轴方向的平移。学元件沿平行于光学设备的光轴方向的平移。学元件沿平行于光学设备的光轴方向的平移。

【技术实现步骤摘要】
具有集成可转动透镜和降低串扰的可转动棱镜


[0001]本专利技术涉及一种光学设备，尤其涉及一种可转动棱镜，尤其涉及一种具有集成可转动液态透镜的可转动棱镜。
[0002]这种可转动棱镜可应用于光学系统中，以实现光学图像稳定系统(OIS)。

技术介绍

[0003]在当前的技术水平，光学成像系统中的光学图像稳定是众所周知的。
[0004]例如，在手持相机中，例如在移动电话中发现的，相机的侧向或旋转运动，例如由抖手引起，如果不采用图像稳定将会导致投影在图像传感器上的图像的横移。尤其是，光学图像稳定指的是补偿所述偏移或转动的方法，甚或指的是通过相应地调整成像系统的成像光学来防止这样的侧向偏移。
[0005]这可以例如通过成像系统的光路中的可转动棱镜来促成。一旦检测到图像传感器的侧向运动，可转动棱镜被调节为使得入射光被可转动棱镜偏转，其方式为光照射图像传感器的位置与光在图像传感器没有运动时照射到其上时的位置相同。
[0006]可转动棱镜通常包括液体容积，其至少部分由柔性膜界定。透明的刚性光学元件附接到膜(例如用于接收待偏转的入射光)。尤其是，膜提供了液体容积的密封，以及对透明刚性光学部件的支承。膜的支承实现了倾斜该透明刚性光学元件。然而，膜的透明刚性光学元件的支承额外允许沿光轴移动该透明刚性光学元件。
[0007]如果液体容积也用作可转动透镜的一部分，透明刚性光学元件的位移变得尤其成问题，因为沿光轴移动透明刚性光学元件改变了液体容积内的压力，其改变了可转动透镜的光焦度并由此导致可转动透镜与棱镜之间的非期望串扰。
[0008]在现有技术中，这个问题通常通过提供单独的传统透镜用于聚集以及传统棱镜用于光学图像稳定来解决。然而，由于两个部件完全分开，这种系统通常相当庞大。

技术实现思路

[0009]基于上述，将由本专利技术解决的问题是，提供一种光学设备，其在透明刚性光学元件的支承方面有所改进。
[0010]该问题通过具有权利要求1的特征的光学设备来解决。该方面的优选实施例在独立权利要求中陈述并在下面描述。
[0011]根据权利要求1，公开了一种用于偏转照射到光学设备上的光的光学设备，该光学设备包括：
[0012]容器，包围容器的内部空间，内部空间由透明液体所填充，其中容器包括透明且可弹性变形的膜，该膜至少部分地界定所述内部空间，
[0013]透明刚性光学元件，连接至所述膜，刚性光学元件包括面对膜的光学表面，刚性光学元件配置为接收光，以将光传递穿过存在于容器内部空间的透明液体，
[0014]其中光学设备进一步包括支撑结构，其支撑刚性光学元件，使得刚性光学元件能
够相对于容器绕至少第一倾斜轴线倾斜，该第一倾斜轴线沿刚性光学元件的所述光学表面延伸，以偏转穿过容器的光(使得容器构成可调棱镜)，其中支撑结构配置为防止刚性光学元件与容器相对于彼此沿平行于光学设备的光轴的相对线性平移运动，当刚性光学元件为非倾斜状态(即，传导光而不偏转)时，光轴正交于刚性光学元件的所述光学表面延伸。换言之，光轴正交于至少一个第一倾斜轴线延伸。
[0015]尤其是，相对于容器倾斜刚性光学元件改变了光学表面与另一光学表面之间的角度。另一光学表面布置在容器的一侧，与该光学表面相对。
[0016]在特定实施例中，将会在下文更详细地描述，这可以通过借助万向支撑结构来支承透明刚性光学元件来实现，该万向支撑结构限制了刚性光学部件在光轴方向上的运动(相对于刚性光学元件处于非倾斜状态，即让光穿过而不偏转)，即垂直于万向支撑结构的倾斜轴线。
[0017]根据一优选实施例，第一膜和第二膜布置在容器的相反侧，其中刚性光学元件(例如由玻璃制成)可枢转地支撑在第一膜上，其中刚性光学元件支撑在其上的方式使得由于枢转，容器内部空间内的压力(即所述液体的压力)不变，其中第二膜的曲率借助于改变容器内部空间内的压力(例如借助合适的透镜致动器)可调整，以便调整容器的光焦度。
[0018]一般地，支撑结构可以定义一个或两个倾斜轴线，透明刚性光学部件可以绕其倾斜。优选地，倾斜轴线沿刚性光学部件的光学表面延伸。此光学表面可以面对膜并且能够连接到膜。
[0019]尤其是，液体容积的压力/容积不会通过使用支撑结构倾斜透明刚性光学部件来改变，特别是万向支撑结构。有利地，这导致光焦度调谐与棱镜调谐之间的最小串扰，这样实现了精确的对焦和OIS。
[0020]透明刚性光学元件能够由玻璃或聚合物构成，或者能够包括它们。可弹性变形的膜能够由PDMS构成或包括之。
[0021]进一步，存在于容器内部空间中的液体可以是以下其中之一或包括其中之一：水、油、丙三醇。
[0022]在一实施例中，支撑结构包括第一框构件和安装结构，其中透明刚性光学元件由第一框构件承载，第一框构件可转动地支撑在安装结构上，使得刚性光学元件绕所述第一倾斜轴线倾斜。
[0023]尤其是，这种支撑结构可以是允许透明刚性光学元件绕单(第一)倾斜轴线一维倾斜的支撑结构。
[0024]根据另一实施例，支撑结构包括第二框构件，其中第一框构件可转动地支撑在第二框构件上，使得第一框构件绕第一倾斜轴线相对于第二框构件可倾斜，并且其中第二框构件可转动地支撑在安装结构上，使得第二框构件与第一框构件以及透明刚性光学元件一起绕第二倾斜轴线可倾斜。在此，支撑结构形成万向支撑结构。
[0025]尤其是，在一实施例中，第一和第二倾斜轴线相对于彼此倾斜延伸，尤其是，这两个轴线垂直于彼此延伸。进一步，在一实施例中，这两个倾斜轴线垂直于光轴延伸。
[0026]如前所述，根据本专利技术的支撑结构可以是允许透明刚性光学元件绕第一倾斜轴线和不同的第二倾斜轴线二维倾斜的支撑结构。第二倾斜轴线可以正交于第一倾斜轴线。
[0027]进一步，根据一实施例，光学设备包括倾斜致动器，配置为绕第一和/或第二倾斜
轴线倾斜透明刚性光学元件。尤其是，倾斜致动器可以是任意致动器或者致动器的组合，其允许绕第一和/或第二倾斜轴线倾斜透明刚性光学元件，尤其是倾斜致动器可以配置为在第一和/或第二框构件上施加力。更进一步，根据一优选实施例，第一和第二倾斜轴线沿光学表面对称轴延伸。因此，当相对于容器倾斜刚性光学元件时，内部空间内的压力保持恒定。
[0028]根据一实施例，容器包括另一透明且可弹性变形的膜，该膜至少部分地界定了所述内部空间，该另一膜面对容器的其他膜，并且其中容器包括连接到所述另一膜的另一透明刚性光学元件，其中另一刚性光学元件包括面对另一膜的光学表面，另一刚性光学元件配置为允许光穿过透明液体以离开容器。光学设备包括另一支撑结构，支撑另一刚性光学元件，使得刚性光学元件绕第二倾斜轴线可倾斜，第二倾斜轴线沿另一刚性光学元件的所述光学表面延伸，以偏转穿过容器的光，其中另一支撑结构配置为防止另一刚性光学元件在平行于光轴(或正交于倾斜轴线)的方向上平移。
[0029]尤其是，在一实施例中，两个倾斜轴线正交。尤其是，每个支撑结构可以是允许各个透明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学设备(1)，包括：
‑
容器(10)，包围容器(10)的内部空间(11)，内部空间(11)由透明液体(12)所填充，其中容器(10)包括透明且可弹性变形的第一膜(13)，所述膜至少部分地界定所述内部空间(11)，
‑
透明刚性光学元件(2)，连接至第一膜(13)，刚性光学元件(2)包括大面积附接到膜(13)的光学表面(20)，刚性光学元件(2)配置为接收光(L)，以将光(L)传递穿过存在于容器(10)内部空间(11)的透明液体(12)，其中光学设备(1)进一步包括
‑
支撑结构(3)，支撑刚性光学元件(2)，使得刚性光学元件(2)相对于容器(10)绕至少第一倾斜轴线(X)可倾斜，第一倾斜轴线(X)沿刚性光学元件(2)的所述光学表面(20)延伸，以偏转穿过容器(10)的光，其中支撑结构(3)配置为防止刚性光学元件(2)与容器(10)相对于彼此在平行于光学设备的光轴(A)平移。2.根据权利要求1所述的光学设备，其中第一倾斜轴线(X)沿光学表面(20)的对称轴延伸，尤其是如光学表面(20)俯视图所示。3.根据权利要求1或2所述的光学设备，其中支撑结构(3)包括第一框构件(31)和安装结构(30)，其中刚性光学元件(2)由第一框构件(31)承载，第一框构件(31)可转动地支撑在安装结构(30)上，使得刚性光学元件(2)绕所述第一倾斜轴线(X)倾斜。4.根据权利要求3所述的光学设备，其中支撑结构(3)包括第二框构件(32)，其中第一框构件(31)可转动地支撑在第二框构件(32)上，使得第一框构件绕第一倾斜轴线(X)相对于第二框构件(32)可倾斜，并且其中第二框构件(32)可转动地支撑在安装结构(30)上，使得第二框构件(32)与第一框构件(31)以及刚性光学元件(2)一起绕第二倾斜轴线(Y)可倾斜。5.根据权利要求1所述的光学设备，其中支撑结构(3)包括安装座(50)，构成容器(10)的一部分或连接到容器，以及多个可弹性弯曲的支脚(51)，将刚性光学元件(2)连接到安装座(50)，使得刚性光学元件(2)绕第一倾斜轴线(X)可倾斜，其中支脚(51)相对于刚性光学元件(2)成角度地布置，其中特别地支撑结构(3)包括两对支脚(51)，布置在刚性光学元件(2)的相对边缘部分(2a、2b)，每对包括朝向彼此延伸的两个支脚(51)，或者其中特别是支撑结构(3)包括三个支脚(51)，相对于刚性光学元件(2)成角度地延伸，其中支脚(51)沿刚性光学元件(2)的周长以120
°
的间距等距隔开，使得刚性光学元件(2)能够绕第一倾斜轴线(X)以及第二倾斜轴线(Y)倾斜。6.根据权利要求1或2所述的光学设备，其中光学设备包括倾斜致动器(60、61)，配置为产生刚性光学元件(2)相对于容器绕第一和/或第二倾斜轴线的相对倾斜。7.根据权利要求1或2所述的光学设备，其中光学设备(1)包括枢转点(P)，第一和第二倾斜轴线(X、Y)在所述点彼此相交，其中枢转点(P)位于光学设备(1)的光轴(A)以及刚性光学元件(2)的光学表面(20)上。8.根据权利要求1或2所述的光学设备，其中容器(10)包括第二透明且可弹性变形的膜(14)，其中沿光轴(A)，第二膜(14)布置在容器(10)相对于第一膜(13)的相反侧上，其中液体(12)布...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬，
申请(专利权)人：奈科特伦斯瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：