CN105324699B - 设置有连接片的光学结构和用于制造该光学结构的方法 - Google Patents

设置有连接片的光学结构和用于制造该光学结构的方法 Download PDF

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Abstract

本发明描述一种具有光学结构和连接片的设备,其中在连接片和用于承载的结构之间设置有粘胶,其中粘胶是有效于在其硬化之后引起光学结构关于参考平面的预定的定向。

Description

设置有连接片的光学结构和用于制造该光学结构的方法
技术领域
本发明涉及一种具有光学结构和连接片的设备,所述连接片将光学结构与用于承载的结构连接,其中光学结构能够实施关于参考平面的运动并且也描述用于该设备的可行的调节。
背景技术
由可硬化的材料构成的光学结构、例如从DE 102009055080 A1中已知的光学结构,在环境温度变化的情况下变化其特性。因此在温度变化的情况下聚合物透镜改变其扩展,使得光学透镜的折射率和曲率同样变化。这会引起光学设备、例如摄像机或者投影器提供变化的图像拍摄质量和/或图像重现质量。
为了补偿变化的图像重现质量和/或图像拍摄质量,再调节插入在光学设备中的透镜和/或透镜组,以便补偿光学设备的焦距的热致变化。为此使用致动器、例如振动圈驱动器、压电马达驱动器或者其它的马达驱动的驱动器。也使用液体透镜,所述液体透镜实现了透镜曲率的变化。然而该方法始终需要主动地调节光学系统的焦距。
由于光学部件的制造过程中的波动,部件的参数、具体来说透镜的焦距波动。如果所述部件与其它的部件接合为更复杂的构造,那么可能不能够实现组件、例如物镜的目标参数。为了保证最佳的功能,所述部件必须在进行接合之后重新调节,以便保证各个部件的最佳的定向从而保证对由于所出现的制造和接合公差而存在的不精确性的补偿。调节的主要目的例如是使透镜或者透镜堆的图像平面关于预设的图像平面最佳地定向,在所述预设的图像平面中存在至少一个光电子图像转换器、即所谓的成像器。
透镜或者透镜组、例如物镜被装入在一个或多个壳体部件中,所述壳体部件此外具有外螺纹。具有相应的内螺纹的保持装置能够插入到一个或多个壳体部件中,其中设定特定的间距、大多数情况是最佳的焦点位置。在进行调节之后必要时进行位置的固定,例如通过粘胶,所述粘胶此外能够构成为是UV硬化的。以这种途径经由待分开引入的且仅为了该步骤而构成的附加的设备调节总光学结构。
为了实现自动聚焦功能此外使用音圈马达。这些音圈马达由多个单一部件构成并且尤其是能够不以晶片级工艺制造。
发明内容
根据接下来描述的实施例的第一方面,实现一种光学设备,所述光学设备能够以自调节的方式并且与其它的致动设备无关地克服因温度变化引起的光学特性的变化。设备能够小型化并且以晶片级工艺制造,使得可实现更小的结构尺寸和/或更小的制造成本。设备根据该方面例如能够补偿制造公差和/或能够通过引发热量在光学的总系统运行时实现可变的聚焦,使得替代其它进行聚焦的机械的构件。
根据第一方面,设备包括具有至少两个连接片的光学结构,所述连接片构成用于实现光学结构关于参考平面的运动。根据第一方面,方法包括将连接片构成为,使得所述连接片实现设置在其上的光学结构的运动,所述运动克服光学结构的光学特性的热致变化。
根据第一方面利用:通过使用在连接片中同时出现的热致机械变化,能够补偿光学结构的例如聚合物元件的热致变化,以便克服光学结构的光学特性的变化。
根据一个实施例,连接片单层地或者单层片地构造。在这种情况下,连接片能够由与悬挂在连接片上的光学结构相同的材料构成,这实现了更简单的制造。所述材料与围绕光学结构的用于承载的结构相比能够具有更高的热膨胀系数,这在温度提高的情况下引起光学结构在沿着光轴的方向运动。光学结构的运动方向通过连接片的拱起部限定,所述拱起部位于光学结构的光轴所位于的平面中。
根据一个替选的实施例,连接片多层地或者多层片地构造,这实现了连接片的直的、不拱起的实施方案,并且连接片材料的组合与环绕的用于承载的结构的热膨胀系数无关地形成,在所述用于承载的结构上安置有连接片,这是因为连接片的弯曲因连接片材料的不同的热膨胀系数而进行。当层非连续地并且在多于两个层片中设置时,也能够实现层材料的机械和光学的特性的解耦。
根据一个实施例,连接片的纵向中线与光学结构的光轴相交,并且连接片在端侧与光学结构连接。根据一个替选的实施例,连接片的纵向中线不与所述结构的光轴相交并且连接片在侧向上经由成形部与光学结构连接。后一个示例允许连接片的更大的纵向扩展从而允许光学结构的可实现的调节路径的增大。
其它的实施例示出如下可能性:将电加热元件设置在连接片上。这实现了连接片的转向从而实现了光学结构与引发的温度相关且与环境温度无关的定位,这此外能够用于主动地聚焦变换的物距或者用于自动聚焦。通过连接片的彼此不同的转向也能够实现光学结构的倾斜或者实现光学结构的受控的聚焦。尤其是能够设有或者至少可连接有控制装置(未示出),所述控制装置要么控制加热元件例如用于使已知的物距聚焦,要么例如根据对与光学结构的光学特性相关的信号的评估、例如在图像平面中所获得的图像的锐度进行调节,所述锐度至少部分地通过光学结构、例如透镜系统限定,所述透镜系统包括悬挂在连接片上的透镜。
接下来描述的实施例的第二方面涉及如下设计:所述设计实现了在进行调节之后使光学结构的初始位置更容易地、例如在不设置螺纹或者不引入其所属的其它的机械部件的情况下保留在壳体结构中,使得在例如制造时简化调节的结束。
根据第二方面,设备包括至少两个连接片,所述连接片将光学结构与用于承载的结构连接并且在所述用于承载的结构上设置有可退火的粘胶,所述粘胶引起光学结构的预设的定向的固定。根据第二方面,方法包括:将连接片构成为,使得所述连接片实现设置在其上的光学结构的运动,所述运动克服光学结构的光学特性的热致变化;将可退火的粘胶设置在用于承载的结构和连接片之间以及使粘胶退火以便引起光学结构关于参考平面的预设的定向。
根据第二方面利用:连接片通过设置在连接片和用于承载的结构之间的粘胶使光学结构转向到初始调节中并且通过粘胶的退火在粘胶从光学结构处退火之后保持所设置的初始位置。
根据接下来描述的实施例的第三和第四方面,实现如下目的:实现用于光学设备的设计,所述设计能够:能够与环境温度无关地且通过大的动力引发到经由连接片与框架连接的光学结构中的运动,其中为此使用的致动器小型化并且可以晶片级工艺制造,使得可实现更小的结构尺寸和/或更小的制造成本。设备根据该方面例如能够实现对生产公差的补偿和/或在光学的总系统运行时实现可变的聚焦。
根据第三方面,设备包括至少两个连接片和具有第一和第二电极的静电驱动器,所述连接片将光学结构与用于承载的结构连接,所述第一和第二电极至少部分地相对置地设置并且第一电极设置在连接片中的一个上,以便在第一和第二电极之间施加电场时引起连接片的变形。根据第三方面,方法包括:将连接片构成为,使得所述连接片实现设置在其上的光学结构的运动;将第一电极设置在连接片中的一个上或其中以及将第二电极设置为,使得所述第二电极与所述第一电极至少部分地相对置并且第一和第二电极之间的电场引起连接片的变形。
根据接下来描述的实施例的第三方面利用:具有第一和第二电极的静电驱动器能够设置在连接片中的至少一个上,使得在静电驱动器的第一和第二电极之间施加电场引起连接片的变形。
根据一个实施例,静电驱动器的第一电极设置在连接片上,所述连接片将光学结构与用于承载的结构连接,并且第二电极设置在模制构件上,所述模制构件接合到用于承载的结构上。
根据一个替选的实施例,静电驱动器的第二电极设置在用于承载的结构上,使得能够取消模制构件的设置。
根据一个实施例,第一电极设置在连接片的表面上并且经由绝缘层与第二电极间隔。根据一个替选的实施例,第一电极嵌入到连接片中,使得覆盖第一电极的连接片材料同时作用为绝缘层。
根据第四方面,设备包括至少两个连接片和具有第一和第二电极的静电驱动器,所述连接片将光学结构与用于承载的结构连接,所述第一和第二电极至少部分地相对置地设置并且第一电极设置在连接片的至少一部分上并且连接片的该部分至少部分地从在其中设置有连接片的平面中沿着朝向第二电极的方向转向,以便在第一和第二电极之间施加电场时引起连接片的变形。根据第四方面,方法包括:将连接片构成为,使得所述连接片实现设置在其上的光学结构的运动;将第一电极设置在连接片中的一个上或其中并且将第二电极设置为,使得所述第二电极至少部分地与第一电极相对置;以及使第一电极沿着朝向第二电极的方向转向,由此第一和第二电极之间的电场引起连接片的变形。
根据第四方面利用:具有第一和第二电极的静电驱动器能够设置在连接片中的至少一个上,连接片的成形为内部部件的部段从其余的连接片的平面中沿着朝向第二电极的方向转向,以及在静电驱动器的第一和第二电极之间施加电场引起连接片的变形。
附图说明
接下来详细阐述本发明的实施例。在附图中相同的或者起相同作用的元件设有相同的附图标记。
本发明的优选的实施例接下来参考所附的附图阐述。附图示出:
图1a示出具有透镜的设备的横截面视图,所述透镜经由两个连接片固定在用于承载的结构上,
图1b示出具有透镜的设备的理论状态,所述透镜的光学特性通过热影响变化;
图1c示出具有运动离开起始位置的透镜的设备的状态,所述透镜的运动克服光学特性的变化;
图2a至b示出具有替选的透镜形状的横截面视图,其中图2a示出平凸透镜并且图2b示出凹凸透镜;
图3示出具有拱起部的单层的连接片的立体视图;
图4示出具有三层的连接片的设备的示意性的横截面视图;
图5a至d示出两层的透镜和连接片的不同的实施方式的示意性的侧视图,其中图5a示出第二材料层在透镜和连接片上的用于构造三层片的总构造的不连续的设置,图5b示出类似图5a的具有如下连接片的设备,所述连接片包括厚度的不稳定的变化,图5c示出具有一件式的第二材料层的设备,所述第二材料层包括层厚度的不稳定的变化,并且图5d示出类似图5c的设备,其中连接片的区域中的层厚度包括稳定的变化;
图6a示出具有厚度恒定的第二层的两层的聚光透镜的示意性的侧视图;
图6b示出具有对称的层厚度变化的第一和第二层的两层的聚光透镜的示意性的侧视图;
图6c示出具有厚度恒定的第一层的两层的聚光透镜的示意性的侧视图;
图6d示出两层的发散透镜的示意性的侧视图,其中第一层以聚光透镜的形式构成并且第二层以可变的层厚度设置在第一层上;
图6e示出类似于图6d的两层的发散透镜的示意性的侧视图,其中第一层以平凸透镜的形式构成;
图6f示出两层的发散透镜的示意性的侧视图,其中第二层以凹凸透镜的形式构成;
图7示出一个透镜和四个连接片的设备的俯视图,其中连接片的纵向中线与透镜的光轴相交;
图8示出具有一个透镜和两个连接片的设备的俯视图,其中连接片的纵向中线与透镜的光轴相交;
图9示出具有一个透镜和对角地设置的连接片的设备的俯视图;
图10示出具有一个透镜和四个连接片的设备的俯视图,其中连接片的纵向中线伸展经过透镜的光轴;
图11示出具有一个透镜和两个连接片的设备的俯视图,其中纵向中线伸展经过透镜的光轴;
图12示出具有一个透镜和三个连接片的设备的俯视图,其中连接片的纵向中线伸展经过透镜的光轴;
图13示出类似于图7的设备的俯视图,其中电加热元件设置在连接片上;
图14示出类似于图8的设备的俯视图,其中电加热元件设置在连接片上;
图15示出类似于图9的设备的俯视图,其中电加热元件设置在连接片上;
图16示出类似于图10的设备的俯视图,其中电加热元件设置在连接片上;
图17示出类似于图11的设备的俯视图,其中电加热元件设置在连接片上;
图18示出类似于图12的设备的俯视图,其中电加热元件设置在连接片上;
图19示出具有四个透镜的设备的示意性的俯视图,所述透镜经由各四个连接片与用于承载的结构连接;
图20示出具有四个透镜的设备的示意性的俯视图,所述透镜经由各四个连接片与用于承载的结构连接并且用于承载的结构包括由连接片的至少一种材料构成的环绕的框架;
图21示出具有四个透镜的设备的俯视图,所述透镜各经由四个连接片与用于承载的结构连接,用于承载的结构包括由连接片的至少一种材料构成的环绕的框架并且其中用于承载的结构此外包括留空部;
图22示出具有四个透镜的设备的俯视图,所述透镜经由各四个连接片与用于承载的结构连接并且其中用于承载的结构完全地由连接片的至少一种材料构成的环绕的框架形成;
图23示出具有四个透镜的设备的俯视图,所述透镜经由各四个连接片与用于承载的结构连接,其中用于承载的结构完全地由连接片的至少一种材料构成的环绕的框架形成并且用于承载的结构包括留空部;
图24示出具有透镜场的设备的俯视图,所述透镜场经由八个连接片与用于承载的结构连接;
图25示出设备的横截面视图,其中运动的透镜与单层的共同运动的透镜形成透镜堆;
图26示出设备的横截面视图,其中运动的透镜与两层的共同运动的透镜形成透镜堆,并且共同运动的透镜关于参考平面与运动的透镜相比具有更大的距离;
图27示出设备的横截面视图,其中透镜堆的共同运动的两层的透镜关于参考平面与运动的透镜相比具有小的距离;
图28示出具有透镜堆的设备的横截面视图,其中透镜堆包括粘接层;
图29示出设备的横截面视图,其中两个彼此不同的透镜堆与用于承载的结构连接;
图30a至b示出各一个设备的两个横截面视图,其中在用于承载的结构上设置有不运动的透镜,其中图30a示出运动的透镜关于参考平面具有较小的间距的设置并且图30b示出关于参考平面具有较大的间距的设置;
图31a至b示出具有运动的和不运动的透镜的各一个设备的两个横截面视图,其中在用于承载的结构上形成由连接片的至少一种材料构成的环绕的框架,其中图31a示出运动的透镜关于参考平面具有较小的间距的设置并且图31b示出关于参考平面具有较大的间距的设置;
图32a至b示出各一个设备的两个横截面视图,其中不运动的透镜包括玻璃层并且用于承载的结构的横截面在层堆的变化之上而变化,其中图32a示出运动的透镜关于参考平面具有较小的间距的设置并且图32b示出关于参考平面具有较大的间距的设置;
图33示出设备的横截面视图,其中不运动的透镜包括玻璃层,并且运动的透镜以及设置在周边的间距保持结构由相同的材料构成;
图34示出设备的横截面视图,其中不可运动的透镜设置在玻璃层上,围绕不可运动的透镜的光学的功能面的区域非连续地构成并且运动的透镜以及设置在周边的间距保持结构由相同的材料构成;
图35示出具有一个可运动的和两个不可运动的透镜的设备的横截面视图,其中不可运动的透镜包括各一个玻璃层和表现为连续的、围绕不可运动的透镜的光学的功能面的区域并且在透镜层片之间形成由与光学功能面不同的材料构成的间距保持结构;
图36示出具有一个可运动的和两个不可运动的设备的横截面视图,其中不可运动的透镜包括各一个玻璃层和围绕不可运动的透镜的光学功能面的非连续地构成的区域;
图37示出设备的横截面视图,其中可运动的透镜和设置在其上的连接片一件式地由一种材料形成并且仅在其余的设备中由不同的材料构成;
图38示出设备的横截面视图,其中用于承载的结构的各个部件通过粘接层接合;
图39示出具有一个可运动的和两个分别包括玻璃层的不可运动的透镜的设备的横截面视图,其中用于承载的结构包括粘接层;
图40示出类似于图30的设备的横截面视图,所述设备具有一个可运动的透镜、一个设置在其上的共同运动的透镜和一个不可运动的具有短的连接片的透镜,所述连接片在没有玻璃层的情况下设置在用于承载的结构上,
图41示出类似于图40的设备的横截面视图,其中不可运动的透镜、设置在其上的表现为连续的区域和用于承载的结构横向于不可运动的透镜和表现为连续的区域包括玻璃层;
图42示出类似于图40的设备的横截面视图,其中用于承载的结构在运动的和不运动的透镜之间的区域中包括粘接层;
图43示出类似于图41的设备的横截面视图,其中用于承载的结构类似于图42包括粘接层;
图44示出类似于图42的设备的横截面视图,其中将运动的和共同运动的透镜连接的结构包括粘接层;
图45示出类似于图44的设备的横截面视图,其中不运动的透镜类似于图43包括玻璃层并且将运动的和不运动的透镜连接的结构包括粘接层;
图46示出类似于44的设备的横截面视图,其中同样设置有类似于图31由连接片的至少一种材料构成的附加的、位于内部的框架并且所述框架通过粘接层接合;
图47a示出用于借助于粘胶固定透镜的初始位置的方法的框图;
图47b示出在用于通过根据图47a的方法固定新的初始位置的方法期间的设备的横截面视图;
图47c示出如下横截面视图,所述横截面视图示出将粘接剂设置在连接片和用于承载的结构之间的方法步骤;
图48示出具有一个透镜和四个连接片的设备的俯视图,其中在连接片上设置有粘胶;
图49示出具有一个透镜和连接片的设备的立体视图,其中连接片具有凹凸的横截面;
图50a至c示出具有透镜和连接片以及用于承载的结构的设备的横截面视图,所述用于承载的结构构成为,使得粘胶能够设置在其上,其中图50a示出凸凸透镜,图50b示出平凸透镜并且图50c示出凸凹透镜;
图51a至b示出具有透镜堆和连接片以及用于承载的结构的设备的横截面视图,所述用于承载的结构构成为,使得粘胶能够设置在其上,其中图51a示出所述堆的运动透镜关于参考平面具有较小的间距的设置并且图51b示出关于参考平面具有较大的间距的设置;
图52a至b示出具有透镜堆和连接片以及用于承载的结构的设备的横截面视图,所述用于承载的结构替选地构成为,使得粘胶同样能够设置在其上,其中图52a示出所述堆的运动的透镜关于参考平面具有较小的间距的设置并且图52b示出关于参考平面具有较大的间距的设置;
图53示出具有两个透镜和连接片以及用于承载的结构的设备的横截面视图,所述用于承载的结构构成为,使得粘胶关于这两个透镜堆能够设置在其上;
图54a示出以不同的宽度构成的用于承载的结构、玻璃载体上的不运动的透镜以及设置在连接片上的可运动的透镜的横截面视图,其中用于承载的结构由与玻璃载体上的不运动的透镜相同的材料构成;
图54b示出类似于图54a的两个构造的并排设置的横截面视图,其中用于承载的结构在所述构造之间的区域中连续地设置在玻璃载体上;
图54c示出类似于图54a的两个构造的并排设置的横截面视图,其中用于承载的结构在所述构造之间的区域中中断并且构成玻璃载体上的不由用于承载的结构遮盖的区域;
图55a至b示出具有用于承载的结构的设备的横截面视图,所述用于承载的结构包括多个宽度和具有两个光学结构的玻璃晶片,其中所述设备在图55a中包括单层的运动的透镜并且所述设备在图55b中包括两层的运动的透镜;
图56a至b示出具有用于承载的结构的设备,所述用于承载的结构包括两个玻璃晶片和与连接片一件式地制成的透镜,其中用于承载的结构的相邻于连接片的部段在图56a中两件式地并且由与连接片不同的材料形成并且在图56b中一件式地并且由与连接片相同的材料形成;
图57a示出具有静电驱动器的设备的横截面视图,其中在接合的状态中绝缘层设置在第二电极上;
图57b示出根据图57a的设备的未接合的子设备的横截面视图;
图57c示出可退火的粘胶在模制构件和用于承载的结构之间的设置;
图58示出设备的横截面视图,其中绝缘层设置在第一电极上;
图59示出设备的横截面视图,其中在静电驱动器的电极上施加有电压;
图60a示出具有一个透镜和四个连接片的设备的俯视图,其中在连接片和用于承载的结构上设置有电极;
图60b示出具有绝缘层的模制构件的俯视图,电极设置在所述绝缘层下方;
图61a示出具有两个连接片和一个呈具有一个直径的多个并排的透镜形式的光学阵列的设备的横截面视图;
图61b示出类似于图61a的设备的横截面视图,其中光学阵列包括由透镜构成的部分;
图61c示出模制构件的横截面视图,其内径构成为小于根据图61a和61b的光学阵列的直径;
图62a示出具有两个并排的单元的设备的横截面视图,所述单元包括各一个可运动的透镜以及周边结构;
图62b示出模制构件的横截面视图,所述模制构件构成为接合到图62a的设备上;
图62c示出根据图62a的设备和根据图62b的模制构件在接合状态中的横截面视图,所述设备具有两个单元,所述单元具有各一个可运动的透镜和两个静电驱动器;
图63a示出在两侧上弯曲的模制构件的横截面视图,在所述模制构件上设置有电极;
图63b示出设备的横截面视图,其中两个子设备经由在两侧上弯曲的根据图63a的模制构件彼此接合并且其中用于承载的结构的两个部段经由模制构件接合;
图64示出设备的横截面视图,其中模制构件和用于承载的结构一件式地形成;
图65示出类似于图7的设备俯视图,所述设备具有设置在连接片上的矩形地形成的电极;
图66示出类似于图65的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上三角形地形成的电极;
图67示出类似于图65的设备的俯视图,所述设备具有以自由形状在连接片上形成的电极;
图68示出类似于图11的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上形成的电极,所述电极的外边棱平行于连接片边棱伸展;
图69示出类似于图8的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上三角形地形成的电极;
图70示出类似于图9的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上三角形地形成的电极;
图71示出类似于图11的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上以自由形状形成的电极;
图72示出类似于图12的设备的俯视图,所述设备具有在连接片上以自由形状形成的电极;
图73示出设备的横截面视图,其中透镜堆通过静电驱动器移动并且透镜堆具有运动的和共同运动的透镜;
图74示出设备的横截面视图,其中可运动的透镜通过静电驱动器相对于不可运动的透镜运动,其中不可运动的透镜在玻璃板上形成;
图75示出两个子设备的横截面视图,所述子设备经由粘接层接合,使得所有透镜的光轴基本上一致;
图76示出设备的横截面视图,其中一个透镜通过静电驱动器相对于玻璃晶片运动,所述玻璃晶片在表面上具有单层的透镜;
图77示出设备的横截面视图,所述设备具有多个并排的透镜,所述透镜能够彼此分开地相对于玻璃晶片运动;
图78示出设备的横截面视图,其中在用于承载的结构上设置有图像转换器;
图79示出设备的横截面视图,其中两个透镜能够彼此分开地相对于各一个玻璃晶片和图像转换器运动;
图80示出设备的横截面视图,其中电极嵌入到连接片中;
图81示出具有一个透镜和两个连接片的设备的俯视图,其中连接片中的留空部构成连接片的内部部分;
图82a示出具有一个透镜和沿着朝向静态电极的方向转向的悬臂式电极的设备的横截面视图,其中静态电极设置在透明的模制构件上;
图82b示出类似于图82a的横截面视图,其中透镜经历转向;
图83a示出类似于图82a的设备的横截面视图,其中模制构件构成为具有材料留空部的不透明体;
图83b示出类似于图82b的转向的透镜的横截面视图,所述透镜具有类似于图83a的模制构件;
图84a至c示出具有透镜和连接片以及连接片的内部部件的不同的成形方案的设备的俯视图,其中所述成形方案在图84a中矩形地构成,在图84b中三角形地构成并且在图84c中梯形地构成;
图85a示出具有透镜和连接片的设备的一部分的俯视图,其中内部部件类似于图84a构成;
图85b示出类似于图85a的设备的俯视图,其中内部部件更小地并且与透镜间隔地构成;
图85c示出类似于图85a的设备的俯视图,其中内部部件更小地并且相邻于透镜构成;
图85d示出设备的俯视图,其中连接片包括类似于图85b的内部部件和类似于图85c的内部部件;
图85e示出设备的俯视图,其中连接片包括如下内部部件,所述内部部件的与连接片连接的端部平行地沿着从用于承载的结构朝向透镜的方向伸展;
图86a示出具有一个透镜和两个在用于承载的结构上的连接片以及模制构件与设置在其上的静态电极的总设备的未接合的子设备的横截面视图;
图86b示出类似于图86b的子设备的横截面视图,所述子设备具有设置在用于承载的结构上的粘接剂;
图86c示出由类似于图86a和86b的子设备借助于粘接剂接合的总设备的横截面视图,所述总设备具有静电驱动器,所述静电驱动器分别包括悬臂式电极;
图87a至b示出设备的横截面视图,所述设备具有类似于图86c经由静电驱动器的设置在连接片上的悬臂式电极相对于构成为玻璃板的模制构件运动的透镜,其中在图87b中的模制构件上设置有不运动的透镜;
图88a至b示出设备的横截面视图,所述设备具有透镜,所述透镜经由具有悬臂式电极的静电驱动器相对于具有材料留空部的不透明的模制构件运动,其中材料留空部在图88b中包括光学的作用面;
图89示出设备的横截面视图,其中子设备与运动的透镜、不运动的透镜和光学的作用面经由粘接层彼此接合并且静电驱动器构成有悬臂式电极;
图90a示出具有两个并排的单元的类似于图87的设备的横截面视图,其中单元分别包括槽;
图90b示出具有两个部段的模制构件的横截面视图,其中每个部段包括具有光学的作用面的模制构件;
图90c示出设备的横截面视图,所述设备包括图90a中的设备与借助于粘胶接合在其上的根据图90b的模制构件;
图91a示出类似于图61a的设备的横截面视图,其中静电驱动器包括悬臂式电极;
图91b示出类似于图61b的设备的横截面视图,其中静电驱动器包括悬臂式电极;
图91c示出类似于图61c的模制构件的横截面视图,所述模制构件平坦地构成;
图92a示出具有一个透镜和四个连接片的类似于图7的设备的俯视图,在其连接片和用于承载的结构的部分上设置有矩形地形成的具有内部部件的电极;
图92b示出类似于图92a的设备的俯视图,其中用于承载的结构包括由连接片的至少一种材料构成的环绕的框架;
图93示出类似于图7的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部件梯形地构成;
图94示出类似于图8的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部分梯形地构成;
图95示出类似于图10的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部件矩形地构成;
图96示出类似于图9的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部件梯形地构成;
图97示出类似于图11的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部件梯形地构成;
图98示出类似于图12的设备的俯视图,在其连接片上构成有电极,所述电极的内部部件梯形地构成;
图99示出设备的横截面视图,其中具有光学的作用面的模制构件经由槽和弹簧接合到用于承载的结构上并且静电驱动器包括悬臂式电极;
图100示出设备的横截面视图,其中透镜通过包括悬臂式电极的静电驱动器相对于玻璃晶片运动,在所述玻璃晶片上设置有不运动的透镜并且接合区域在运动的透镜的用于承载的结构和包括配对电极的作为槽和弹簧的结构之间显现;
图101示出总设备的横截面视图,所述总设备由两个子设备构成,所述子设备经由粘接层彼此接合,并且运动的、共同运动的和不运动的透镜的以及光学的作用面的光轴基本上一致,并且静电驱动器包括悬臂式电极以及构成为槽和弹簧的接合区,在所述接合区域上设置有用于连接子设备的粘接剂;
图102示出设备的横截面视图,其中用于承载的结构由聚合物材料形成,并且透镜相对于玻璃晶片运动,所述玻璃晶片在表面上包括不运动的透镜;
图103示出设备的横截面视图,所述设备具有两个单元,所述单元包括各一个借助于静电驱动器相对于玻璃晶片可运动的透镜并且静电驱动器包括悬臂式电极;
图104示出设备的横截面视图,其中透镜借助于静电驱动器相对于玻璃晶片和图像转换器运动并且静电驱动器包括悬臂式电极;
图105示出设备的横截面视图,所述设备包括两个并排的单元,所述单元使各一个透镜相对于玻璃晶片和图像转换器借助于静电驱动器运动,并且静电驱动器包括悬臂式电极。
具体实施方式
图1a示出根据阐述的一个实施例的设备10的横截面视图。设备包括透镜12,所述透镜经由两个连接片14a和14b固定在用于承载的结构16、例如框架上并且相对于参考平面18以间距22设置,所述参考平面在图1中示意性地示出。透镜12和连接片14a和14b设置在一个共同的位置平面26中。参考平面18例如能够是图像平面,在所述图像平面中设置有由设备10所包含的图像传感器。间距22对应于透镜12的焦距而选择。连接片14单层片地由一种材料构造,所述材料与用于承载的结构16相比包括较大的热膨胀系数。在温度提高的情况下,连接片与用于承载的结构相比因此尤其沿着从用于承载的结构16朝向透镜12的方向更强地扩展从而能够引起透镜转向离开起始位置。运动的方向在此与材料无关地例如经由如在图3中阐述的拱起部限定。
图1b示出在温度、例如环境温度提高的情况下在图1a中示出的透镜12。温度的提高引起透镜12的变形,所述变形引起透镜曲率变化并且附加地引起折射率的变化从而引起透镜12的焦距变化。在图1b中通过虚线24表明透镜12的起始形状。如所说明的那样,温度提高引起透镜增厚并且附加地引起折射率的降低,这一方面减小透镜12和参考平面18之间的间距22并且由于变化的表面曲率和同时变化的折射率引起透镜12的焦距变化。这引起:透镜的通过虚线22a说明的所产生的焦点位于参考平面18之外。
透镜12的因环境温度提高而引起的光学特性的变化,如在本申请的描述序言中所描述的那样,通过如下方式来补偿:连接片构成为,使得通过温度提高引起连接片14a和14b的运动从而引起透镜12的运动,所述运动克服光学特性的变化。在图1a至b中所描述的实施例中,连接片14a和14b引起透镜12远离参考平面18的运动,使得与温度变化无关地保持透镜12的焦点的起始位置。连接片14a和14b构成为,使得温度变化、例如温度提高引起连接片14a和14b的变形,所述变形就其而言引起透镜12的运动或者引起透镜的受热影响的位置。连接片14a和14b的热致长度变化引起透镜12在起始的位置平面26的外部的方向上沿着透镜12的光轴28的运动。连接片14a和14b的适当的尺寸设计引起透镜12移动使得透镜12的不匹配地聚焦的焦距在此聚焦到参考平面18上。由此实现了设备10不透辐射热(Athermisierung)。
接下来详细阐述连接片14a和14b的设计方案的实施例,所述实施例实现了对透镜12的光学特性的补偿。在这一点上需要指出:上述和下述实施例与温度提高相关联,但是所描述的方法途径同样适用于温度下降。
图2示出连接片14a和14b作为单层片或者单层结构的设计方案的第一实施例。透镜12经由连接片14a和14b固定在用于承载的结构16上。通过连接片14a和14b的单层片的设计方案,连接片14a、14b和透镜12的一件式的实施方案是可行的。图2a示出平凸透镜12并且图2b示出凹凸透镜12。透镜能够具有任何可以考虑的设计方案,如凹形、凸形、双凹形、双凸形、凹凸形、凸凹形或者平坦的侧。
图3以立体视图中示出图1中的设备。单层的连接片14a和14b具有沿着其在平面32中的几何形状的拱起部,所述拱起部包含透镜12的光轴28。如果温度提高并且透镜12和连接片14a和14b被加热,那么连接片14a和14b的拱起部在当前的实施例中限定透镜沿着光轴28远离参考平面18的运动,其中透镜保留其相对于参考平面18的取向。如果连接片14a和14b直地构成,那么透镜12的运动方向在温度变化的情况下不被限定。透镜12的在温度提高的情况下指向参考平面18的运动方向能够通过变化连接片14a和14b的拱起部的构成方案来实现。关于该实施方式有利的是,透镜12和连接片14a和14b能够由一种材料构成,其中所述构成能够一件式地进行。一件式的构成能够引起透镜12和连接片14a和14b的制造过程的大程度的简化,因为不必进行不同部件的接合。这类装置能够在多重使用中以晶片级生产并且实现相当大的成本降低。
图4示出连接片14a和14b作为三层片或两层结构的设计方案的一个实施例。连接片14a由第一层34a和第二层36a形成。连接片14b由第一层34b和第二层36b形成。第二材料层36a和36b在此不连续地在第一材料层34a和34b上并且不仅与透镜12间隔地而且与用于承载的结构16间隔地形成。然而所述第二材料层也能够在总第一材料层34a和34b之上构成并且设置在透镜12或者用于承载的结构16上。不连续的层构造允许在温度变化时关于连接片的转向协调第二材料层36a和36b的机械特性。用于形成连接片14的材料的热膨胀系数也能够与用于承载的结构16的热膨胀系数无关地构成,因为运动的幅度和方向通过材料层34和36的不同的热膨胀系数来限定并且材料层34和36在温度提高的情况下以不同地扩展。在连接片上也能够设置有其它的材料层37a;37b,所述其它的材料层扩展连接片14的功能。
图5a至d示出设备20,其中不仅连接片14a和14b而且透镜12包括两个材料层或者两个材料层不仅形成连接片而且形成透镜。图5a示出第二材料层36a和36b在第一材料层34a和34b上的类似于图4的设置,其中材料层34a、34b和34c形成所述设置的第一层片并且材料层36a和36b形成所述设置的第二层片。材料层34a和34b直至连接片14a和14b的背离透镜12的端部由第二材料层36a和36b覆盖。透镜12同样由第一材料层34c和不连续地安置在其上的第二材料层36c形成,其中材料层36c延伸到连接片14a和14b的区域中。材料层36c在背离层36a和36b的一侧上设置在材料层34a、34b和34c上从而是总构造的第三层片。通过附加的连接片层36a、36b和附加的透镜材料36c的不连续的设置以及三层片的构造能够将透镜12的光学特性以与连接片14a和14b的机械特性解耦的方式限定。
在图5b中连接片14a和14b的层34a和34b具有层厚度的不连续的增大部。在层34a和34b的这样增强的区域上设置有第二材料层36a和36b并且承担机械功能。相反于图5a,形成所述构造的第三层片的层36c仅在透镜12的区域中构成,由此连接片的变形仅通过连接片材料34a、34b、36a和36b限定。
在图5c中,材料层36a、36b和36c一件式地成形并且设置在材料层34a、34b和34c上从而形成两层片的总构造。层34a、34b、36a和36b具有层厚度的不连续的变化,这例如能够具有机械的原因。
图5d示出根据图5c的设备,其中层34a、34b、36a和36b的厚度在连接片14a和14b的区域上连续地变化并且在背离透镜12的其它区域中具有恒定的层厚度。
图6是两层片的连接片14a和14b以及两层片的透镜12的不同的实施例,其中图6a至c示出各一个聚光透镜12并且图6d至f示出发散透镜。第一层34a至c的厚度与第二层36a至c的比值在此是任意的。因此这两个层34a至c和36a至c中的一个能够具有恒定的厚度,如图6c中的层34a至c,或者具有可变的厚度,如图6f中的层36a至c。层34a至c和层36a至c也分别能够具有厚度间的恒定的比值,如在图6b中那样,在该处所述比值为1:1。
图7示出设备30的俯视图,所述设备具有如下实施例,其中透镜12经由四个连接片14a至d与用于承载的结构16连接。连接片14a至d设置为,使得其纵向中线38a至d与透镜12的光轴28相交并且使得连接片14a至d成对地相对置并且角42a至d在两个相邻的纵向中线38a至d之间形成直角。在该实施例中,连接片14a至d以直角通入构成有平坦的表面的用于承载的结构16中,使得在连接片14a至d的外边棱和用于承载的结构16之间的角44a至d同样如在纵向中线46a至d和用于承载的结构16之间那样分别形成直角。
图8示出根据图7的实施方式,其中仅两个连接片14a和14b彼此相对置地设置并且将透镜12与用于承载的结构16连接。在这种情况下纵向中线彼此间构成180度的角42。
图9示出根据图8的实施方式,其中连接片14a和14b相对于用于承载的结构16对角线地设置并且各通入用于承载的结构的两个面中,由此角46a、46b、48a和48b构成不同于90度的角。
图10示出相对于图7和8替选的实施例,其中连接片14a至d设置为,使得所述连接片倾斜地通入用于承载的结构16中,使得角44a至d和46a至d形成不同于90度的角度并且其纵向中线38a至d伸展经过透镜12的光轴28。连接片14a至d在其朝向透镜12的端部上具有成形部48a至d,所述成形部将连接片14a至d与透镜12连接。
相对于图7至9,这样的实施方式允许连接片14的更大的纵向扩展。更大的纵向扩展能够用于实现连接片14的更大可实现的调节路径,因为固定在连接片14上的透镜12的沿着光轴28的转向的幅度与连接片14的长度相关。
图11示出相对于图10替选的实施方式,其中仅两个彼此平行地错开的连接片14a和14b经由成形部48a和48b将透镜12与用于承载的结构连接。
图12示出根据图10和11的另一个实施方式,其中三个围绕透镜12对称地设置的连接片14a至c通过成形部48a至c将透镜12与用于承载的结构连接。
连接片的数量和其设置对于连接片14的使用而言原则上能够是任意的。关于这一点需要指出:虽然上述和下述实施例描述了连接片14沿着从用于承载的结构16朝向透镜12的伸展的成形部,但是另一个例如在横向方向上、即在沿着层厚度方向或者光轴的投影中弯曲的成形部也是可行的。在这种情况下,角44和46能够彼此采用彼此不同的值。在所有的实施方案中,也总是示出用于承载的结构16在参考平面18上的平面图的矩形的或者方形的构成方案。然而用于承载的结构的几何形状的构成通常是任意的。
图13示出图7中的设备,其中在连接片14a至d的一侧上设置有加热元件52a至j。加热元件52a至j例如能够在电学上以欧姆印制导线的形式实施并且构成用于局部地并且与环境温度无关地加热连接片14a至d从而引起连接片14a至d的转向进而引起透镜12的运动。加热元件的形状能够如加热元件52c和52f那样直地伸展或者例如像加热元件52a那样具有多角的伸展。替选地,一个或多个加热元件52a至j的曲折的成形部也是可行的。在每个连接片14a至d上设置有导电的聚集连接片54a至d,设置在连接片14a至d中的一个上的加热元件52a至j通入所述聚集连接片中。加热元件52a至j的接触在该实施例中在连接片14a至d的不可运动的端部上并且相邻于用于承载的结构16进行,然而所述接触原则上能够在电极的任意的部位上进行。加热元件52a至j不仅能够以不同的方式成形而且能够加载不同的电势和电流,使得对于每个加热元件52a至j可调节个体的加热功率。
图14至18示出类似于图7至12的设备,其中在连接片14的一侧上设置有上述加热元件52和聚集连接片54。电加热元件52通过印刷法或者蒸镀借助于模板安置或者溅射到连接片14上。
图19示出具有四个透镜12a至d的设备30,所述透镜分别经由连接片14a至d、14e至h、14i至l和14m至p与用于承载的结构16连接。因此由用于承载的结构16围绕的单元56a至d中的每一个是类似于图7的设备。在光保持不受透镜12a至d、连接片14a至p或者用于承载的结构16影响的区域中,产生通道区域58a至p。用于承载的结构16由吸收光的材料形成并且对于每个单元56a至d而言是如下光的屏障,所述光在相邻的单元56a至d中由位于该处的透镜处理。
图20示出设备30,其中设置在单元中的连接片14a至d、14e至h、14i至l和14m至p分别通入用于承载的结构16的一部分中,所述部分构成为环绕的框架62a至d并且由用于形成连接片14a至p的至少一种材料构成。框架62a至d连接到用于承载的结构16的吸收光的材料上。该实施例能够实现连接片14a至p更简单地接触到用于承载的结构,因为在连接片14a至p和用于承载的结构16之间不构成直接的材料过渡,而是在框架62和吸收光的材料之间构成材料过渡,其中框架62a至d无空隙地贴靠其余的用于承载的结构16并且单元并排设置。
图21示出类似于图20的设备,其中用于承载的结构16包括留空部64a至e,使得单元56a至d仅经由用于承载的结构16的构成为连接片66a至d的区域彼此连接。这在制造设备期间实现了材料节约从而实现了成本节约并且也能够引起关于单元之间的稳定性的更佳的特性,尤其能够降低用于承载的结构16中的通过热变化产生的材料应力。此外,必要时在另一个加工步骤中所需要的那样将单元56a至d彼此分开能够以节省时间的方式进行,因为仅需分开少量的材料。
图22示出类似于图19的设备,其中用于承载的结构16完全地由框架62a至d形成。通过用于承载的结构16完全地由框架62a至d构成,在生产期间可能能够得到更简单或者更成本适宜地制造设备或者在形成光学的总结构中可能能够得到更大的自由度。因此例如能够沿着透镜的光轴设置用于承载的结构16的其它的部段,如接下来还在图38和39中所示出的那样。连接片14能够如在所有的上述和下述实施例中那样单层片地、即单形地构成或者双层片地、即双形地构成。
图23示出类似于图21的设备,其中用于承载的结构16完全地由框架62a至d形成并且在留空部64a至e中构成,使得单元56a至d仅经由用于承载的结构16的或者框架62a至d的构成为连接片66a至d的区域彼此连接。
图24示出设备40的示意性的俯视图,其中透镜阵列68经由八个连接片14a至h与用于承载的结构16连接并且透镜阵列包括承载平面72和新的透镜12a至i,所述透镜以三行和三列设置在承载平面72上。所述设备的光学结构在当前的实施例中构成为多个光学元件的组合,所述光学元件构成为相同的透镜12a至i。然而替选于透镜原则上可行的是:非球面镜、自由成形面、衍射结构、反射镜、棱镜或者如所示出的透镜阵列,所述透镜阵列由刚刚列举的、具有任意数量的行和列的多个相同的或者不同的、也可以是任意组合的光学元件构成。如果多个透镜12设置在阵列68中,那么所有位于其上的透镜12能够共同经由连接片14移动从而降低在各个透镜12的运动之内的偏差。
在包括多个光学结构12的装置中,例如在图19至23中所示出的那样,也能够类似于图24设置透镜阵列68来代替上述透镜。实施例包括透镜阵列68、用于承载的结构16、由至少一种透镜材料构成的环绕的框架62、在各个单元56之间的连接片66,所述连接片实现了在制造过程结束时简单地分开单元。
图25示出类似于图6的设备的横截面视图,其中在连接片14a和14b上设置有与其垂直地伸展的结构74a和74b,所述结构相对于透镜12将共同运动的透镜75定位为,使得共同运动的透镜75在连接片14a和14b变形时共同运动并且与透镜12和75的光轴28a和28b基本上一致。透镜12和75与结构74a和74b形成透镜堆76。结构74a和74b在该实施例中一件式地并且由与连接片14a和14b的第二材料层36a和36b和共同运动的透镜75相同的材料形成。通过将共同运动的透镜75设置到连接片14a和14b上,能够在温度变化时也相对于各个其它的透镜补偿透镜12和75的焦距的热致变化,并且同时取消将连接片14附加地设置到用于承载的结构16上。
如在图25中所示出的那样,结构74a和74b是连接片。替选地或者附加地,结构74a和74b也能够以环绕的形状和/或轮廓构成,所述形状和/或轮廓以间隔于可运动的透镜12或者直接相邻于透镜12的方式设置在连接片14a和14b上。环绕的轮廓实现了共同运动的透镜75相对于运动的透镜12的更精确的定位。
图26示出根据图25的设备,其中共同运动的透镜75两层地构成并且相对于参考平面18与透镜12相比进一步远离地设置。
图27示出根据图26的设备,其中共同运动的透镜75相对于参考平面18与透镜12相比更近地设置。其它的结构74a和74b由任意的材料、还有第二层36的材料形成并且设置在连接片14a或14b的第一材料层34a或34b和其它的透镜75的第一材料层34d之间,由此其它的结构74a和74b与透镜12和75多件式地形成。
图28示出根据图25至27的设备,其中其它的结构74a和74b包括粘接层78,所述粘接层接合部段77a和77b或77c和77d。结构74a和74b经由粘接层78的接合允许在多个彼此分开的制造步骤中制造设备。
原则上,不仅透镜12而且共同运动的透镜75能够包括任意多个材料层。透镜堆76也能够由任意多个透镜构成,所述透镜经由其它的结构74彼此连接。其它的结构74能够设置在连接片14的任意的层上。
图29示出设备50,其中两个彼此不同的透镜堆76a和76b经由连接片14a至d与用于承载的结构16连接并且与透镜12a、12b、75a和75b的光轴28a至d基本上一致。透镜堆76a或76b在温度变化的情况下的运动的方向和调节路径与连接片14a和14b或14c和14d的成形相关并且与各个其它的堆76a或76b的运动无关。
图30a示出图6c中的设备,其中在用于承载的结构16上设置有不运动的透镜79。用于承载的结构16包括第一部段16a和相对于另外的第一部段16a向上定向的部段16b,其中透镜12经由连接片14a和14b设置在所述第一部段上。第一部段16a的直径X1小于第二部段16b的直径X2,使得通过第一部段16a限定的中间空间D1大于通过第二部段16b限定的中间空间D2,其中透镜12和连接片14a和14b设置在通过第一部段限定的中间空间中,其中不运动的透镜79和设置在其上的构成为连接片的层81a和81b设置在通过第二部段限定的中间空间中。不运动的透镜79也经由多层的连接片81a和81b固定在用于承载的结构16上并且基本上与透镜12具有相同的形状。由于小的中间空间,不运动的透镜79的层81a和81b小于透镜12的连接片14a和14b,使得不运动的透镜79的连接片在温度变化的情况下不引起不运动的透镜79关于参考平面18的运动或者引起较小的运动。替选地,不运动的透镜79在没有层81a和81b的情况下直接固定在用于承载的结构16上。所述透镜也能够具有与透镜12不同的形状。直径X1和X2以及中间空间D1和D2原则上能够具有除了圆形例如还有椭圆或者矩形的任何形状。不运动的透镜79与可运动的透镜12相比相对于参考平面18以更大的间距设置。
图30b示出类似于图30a的设备,其中不运动的透镜79设置在透镜12下方并且与透镜12相比相对于参考平面18以更小的间距设置。
图31a和31b示出类似于图30a和30b的设备,其中在透镜12和不运动的透镜79之间,由透镜材料构成的区段82设置在用于承载的结构16上,使得产生环绕的框架。区段82由也用于构成透镜的层中的一个的材料形成。
图32示出类似于图30和31的设备的设备60。不可运动地设置在用于承载的结构16上的不运动的透镜79两层地构造并且除了这两个材料层34和36外还包括玻璃晶片86,所述玻璃晶片设置在材料层34和36之间并且伸入到用于承载的结构16中。通过玻璃晶片86能够对不运动的透镜79扩展其它的光学特性,例如以引入到玻璃晶片86中的衍射网格的形式,或者扩展其它的机械特性,例如具有附加的加固部。
图33示出设备70的侧视图,所述设备具有带有连接片14a和14b的可运动的透镜12。不运动的透镜79两层地构造并且包括玻璃晶片86,所述玻璃晶片使得透镜79尽管在其上设置有连续的层81a至d但是还是不可运动地构成并且设置在不运动的透镜79的这两个材料层34和36之间。用于承载的结构16与层81a和81b一件式地构成。
图34示出设备70,其中设置在不运动的透镜79上的层81a至d仅部分地设置在玻璃晶片86上以及与用于承载的结构16间隔地设置。不运动的透镜79设置到用于承载的结构上经由玻璃晶片86构成。
图35示出类似于图33中的设备70的设备80,其中用于承载的结构16b和16c的其它部段设置在设备70上,所述部段包括玻璃晶片86b和具有层81e至h的不运动的透镜79b。用于承载的结构16b和16c的元件由与用于承载的结构16a不同的材料构成。通过不同的用于承载的结构16a至c的彼此接合和透镜12与不运动的透镜79a和79b的组合,能够构成任意设计的光学系统。可实现可运动地、共同运动地和不可运动地设置的透镜12、75和79的任意的顺序和数量。
图36示出设备80,其中设置在不可运动的透镜79a和79b上的层81a至h仅部分地设置在玻璃晶片86a和86b上。
也可以考虑,在玻璃晶片86a和86b上仅在不存在层81的情况下设置透镜79a和79b。
图37示出类似于图36的设备,其中可运动的透镜12和设置在其上的连接片14a和14b一件式地由一种材料制成并且仅在其余的设备中由不同的材料构成。
图38示出设备70,其中用于承载的结构16的各个部分16a和16b通过粘接层92彼此接合。
图39示出类似于图37的设备,其中用于承载的结构16的各个部分16a和16b通过粘接层92彼此接合。
用于承载的结构16的部分借助于粘接层92彼此接合能够实现结构和设备的构造,其部件在不同的子过程中构成。当不同的接合的部分包括不同的材料或者层序列时,也能够在用于承载的结构16内部构成任意的材料过渡部。
图40示出类似于图30的设备90,其中透镜堆76替代透镜设置在用于承载的结构16上。
图41示出设备90,其中不可运动地设置的透镜79包括玻璃晶片86,所述玻璃晶片伸入到用于承载的结构16中。
图42示出类似于图40的设备90,其中用于承载的结构16的部分16b和16c经由粘接层92彼此接合。
图43示出类似于图42的设备90,其中不可运动的透镜79类似于图41具有玻璃晶片,所述玻璃晶片伸入到用于承载的结构16中并且其中用于承载的结构16的部分16b和16c经由粘接层92彼此接合。
图44示出类似于图42的设备90,其中结构74a和74b包括粘接层78。
图45示出类似于图44的设备90,其中不可运动的透镜79类似于图43包括玻璃晶片86,所述玻璃晶片伸入到用于承载的结构16中。
图46示出类似于图44的设备90,其中由一种透镜材料构成的其它的区段82a至d设置在运动的透镜12和不运动的透镜79之间并且形成环绕的框架84,其中区段82a和82b经由粘接层92接合并且粘接层92同时接合用于承载的结构16的各个部分16b和16c。
在上文中但是也在下文中描述的实施例也可容易地转移到如下情况下上,其中其不是透镜而是另一种光学结构、例如衍射光栅。
迄今为止所描述的实施例专注于实现一种通过连接片的单形或者双形的转向来补偿光学结构的光学特性的温度相关性、例如透镜的焦距的温度相关性的可行性,其中透镜或者光学结构借助于所述连接片悬挂,使得例如光学成像的图像平面或者中间图像平面较小程度地根据温度变化而改变其位置,其中透镜参于所述光学成像。虽然上述实施例始终示出离开形成连接片的(多个)层的层平面的转向,据此光学结构例如在层厚度方向上运动,但是也可行的是,将原理转移到在层平面中的转向上。由此也能够实现与沿着光轴或者倾斜部的平移运动不同类型的运动。除了用于实现光学构造的特性的不透辐射热的近似被动的补偿作用,上述构造能够设有加热元件,以便主动地且与环境温度无关地引起光学部件的运动。
上述实施例可与接下来描述的实施例的方面组合,据此使用可退火的粘胶,以便固定光学结构的可经由连接片调节的位置的调节。但是接下来的实施例也可脱离于上述实施例的温度补偿效果来使用。
图47a示出关于光学结构12关于其相对于参考平面18的位置的新的初始位置的调节和固定的示意性的框图。步骤1包含:提供待调节的设备,所述设备包含光学结构。该提供也能够包含:制造具有光学结构12和连接片14的设备。在制造设备期间,也已经能够一起将随后可退火的粘胶102引入到所述设备中。如果粘胶102在提供设备期间尚未设置在所述设备上,那么所述粘胶在第二步骤中设置在设备上,使得所述粘胶设置在连接片14和用于承载的结构16之间。在第三步骤中关于参考平面18调节光学结构,使得实现透镜12相对于参考平面18的期望的间距或者期望的取向。期望的定向例如能够包括透镜12关于参考平面18的最佳的焦点位置。所述调节通过进行调节的影响104进行,所述影响使透镜12从其初始的位置P1中运动到已调节的位置P2中。这例如能够经由激活位于连接片上的加热元件进行,所述加热元件引起连接片14的变形。其它的作用也是可以考虑的,例如对连接片作用的静电力和经由例如在图64和81中示出的静电驱动器产生的这种静电力。此外可以考虑的是,外部的机械装置对所述结构起作用并且引起连接片14转向从而引起固定在其上的透镜12转向。在调节期间,能够一次或多次地在此期间检查:是否已实现期望的取向。如果为了调节而使用环境温度的变化,也就是说使用相应构成的连接片的与温度相关的转向的上述效果,那么在调节时充分利用之前确定的或者已知的在温度和光学结构的光学特性之间的关联,以便关于预设的使用或者运行温度确定最佳的调节,针对所述使用或者运行温度设置光学结构。如果在调节时以其它方式引起连接片转向,那么所述调节例如在运行温度中或者在允许的运行温度的区间中进行。
在保留已调节的位置P2的条件下,在第四步骤中进行粘胶102的退火,这引起透镜12和连接片14的固定,其中在已退火的粘胶102的地点处形成连接片14的新的固定点,所述固定点限定连接片14的新的运动形式。在固定之后透镜12根据上述温度相关性还通过连接片在新的固定点和透镜12之间的区域中的变形还能够是可运动的。该残余的可运动性在调节时就应已经在上述调节步骤中一起考虑。如果根据上述实施例中的一个例如借助于局部地加热连接片使连接片转向,并且用于获得最佳的调节或者定向的温度是高的,那么根据残余可运动性能够是有利的是,在固定之前连接片仍少量地转向超出最佳的转向点,以便随后在运行时避免对于在运行时精细调节透镜所不需要的调温。
图47b示出设备,其中用于承载的结构16由两个部段16a和16b构成。在部段16a上经由连接片14a和14b设置有透镜12。部段16a具有宽度R1,所述宽度小于用于承载的结构的部段16b的宽度R2,所述部段关于第一部段16a向下取向。由此通过用于承载的结构的第一部段16a限定的中间空间FF1因此大于通过第二部段16b限定的中间空间FF2。通过借助于进行调节的影响104和粘胶102的退火106和进行调节的影响104的去除来调节透镜12相对于参考平面18的与初始位置P1不同的新的位置P2,透镜12包括已调节的位置P2作为新的初始位置。退火的粘胶102a和102b的地点限定连接片14的新的固定的锚固点。连接片14的热学的或者通过其它的、例如静电力产生的变形在这种情况下仅在透镜12和通过退火的粘胶限定的固定点之间的区域L2中有效。
连接片14的其余的扩展部L1例如仅不显著地有助于透镜12在空间中的定位。旧的悬挂点103a/103b通过透镜12的新的悬挂点105a/105b替代。
图47c示出设备,其中在对于图47b准备的步骤中将粘胶102a和102b在连接片14a和14b以及用于承载的结构之间设置在部段16b中。在此,用于承载的结构的部段16b相对于连接片14a和14b构成为是不可运动的,使得连接片14a和14b从而透镜12能够关于参考平面18调节。
虽然在图47中粘胶102构成为是UV硬化的并且通过UV辐照进行退火106,但是也可以提供其它形式的粘接剂、例如可热活化的粘接剂,所述粘接剂通过相应的退火过程、例如热过程退火。调节104例如能够通过激活加热元件52或者另一种外力来进行。如果借助于温度来进行调节,即要么通过环境温度要么通过激活加热元件,那么能够通过粘胶将固定设计为,使得所述固定不仅补偿总结构的生产公差而且补偿连接片的回变,所述回变当撤除进行调节的温度并且连接片回冷到常规的环境温度上时可能出现。这种回变可能会导致透镜重新移动离开其所寻求的理论位置。
替选地,也能够提出:调节通过静电驱动器进行,所述静电驱动器可将力作用到连接片上,使得达到透镜的理论位置并且通过粘胶固定。替选地,也能够使用外力、例如通过抓取器或者另一种外部设备以用于使透镜转向并且调节透镜。
在上文中所描述的且通过新的固定点105产生的后续在运行时有效的连接片长度缩短到长度L2上,不仅能够在提供连接片期间而且能够因相应地设计连接片材料的尺寸而被考虑,使得:连接片例如设计得更长,由此弯曲线导致较高的振幅;或者选择产生较强的行程的材料,使得所确定的特征线保持在光学结构的移动和透镜的光学特性的移动之间。
图48示出设备30,其中在连接片14a至d上设置有可通过UV辐射硬化的粘胶102a至d。
图49示出设备10,其中具有凹凸的横截面的连接片14a和14b具有弯曲的几何形状。该横截面不仅实现了透镜12的静止位置的稳定而且实现了对透镜12的运动的限定,所述透镜经由单层片的连接片设置在用于承载的结构16上。
图50示出类似于图1和2的设备,其中用于承载的结构16包括具有宽度R1的部段16a和具有宽度R2的另一部段16b,并且连接片14a和14b在部段16a中设置在用于承载的结构16上。在连接片14a或14b和用于承载的结构16的部段16b之间的空间构成用于实现设置可退火的粘胶102以固定新的初始位置。
51a示出类似于图26的设备,其中用于承载的结构16的部段16b沿着朝向参考平面18的方向对连接片14a和14b以及用于承载的结构16之间的空间限界,所述空间构成用于实现可退火的粘胶102的设置以固定新的初始位置。
51b示出类似于图27的设备,其中用于承载的结构16的部段16b沿着朝向参考平面18的方向对连接片14a和14b以及用于承载的结构16之间的空间限界,所述空间构成用于实现可退火的粘胶102的设置以固定新的初始位置。
52a示出类似于图26的设备,其中用于承载的结构16的部段16b沿着朝向共同运动的透镜75的方向对连接片14a和14b以及用于承载的结构16之间的空间限界,所述空间构成用于实现可退火的粘胶102的设置以固定新的初始位置。
52b示出类似于图27的设备,其中用于承载的结构16的部段16b沿着朝向共同运动的透镜75的方向对连接片14a和14b以及用于承载的结构16之间的空间限界,所述空间构成用于实现可退火的粘胶102的设置以固定新的初始位置。
图53示出类似于图29的设备,其中用于承载的结构16在这两个透镜堆76a和76b之间的区域中包括部段16b,所述部段具有宽度R2,所述宽度大于用于承载的结构16的部段16a和部段16c的宽度R1。在具有宽度R2的部段16b上能够沿着朝向这两个透镜堆76a和76b的方向分别设置粘胶102,使得这两个透镜堆76a和76b能够借助于用于承载的结构16的部段16b调节。
图54a示出设备,其中用于承载的结构16包括具有宽度R1的部段16a和具有宽度R2的部段16b,并且宽度R2大于宽度R1。在用于承载的结构16的上侧或者下侧上经由连接片14a和14b设置有可运动的透镜12,所述上侧或者下侧在用于承载的结构16处具有宽度R1。在结构16的相对置的上侧或者下侧上,在部段16b的中间空间F2中在其它的层81a和81b上方设置有不运动的透镜79a,其中不运动的透镜79a和其它的层81a和81b与用于承载的结构16一件式地构成。
图54b示出设备,所述设备由两个单元56a和56b构成,其中所述单元56a和56b中的每一个以图54a中的设备的意图形成。这两个单元直接彼此相邻地设置并且单元的彼此邻接的材料层与可运动的透镜12a和12b、用于承载的结构16、玻璃镜片86以及不运动的透镜79a和79b分别在变化之上一件式地构成。
图54c示出类似于图54b的设备,其中单元56a和56b彼此相邻地设置在连续地构成的玻璃晶片86上。因此仅玻璃晶片86一件式地构成。
图55a示出类似于图54a中的设备的设备,其中在设置在不运动的透镜的半部79b上的层81c和81d上设置有用于承载的结构的另一部段16c,在所述部段的端部上设置有第二玻璃晶片86b。
图55b示出图55a中的设备,其中透镜12两层地构造。
在具有运动的和不运动的透镜的设备中能够使用单层或者多层的运动的或不运动的透镜。同样可行的是,也使用多个玻璃晶片86,以便实施沿着光轴的任意的特性。
图56a示出设备,其中用于承载的结构16的部段16a和16b由不同的材料构成。部段16a设置在玻璃晶片86a上,其中在部段16a的与玻璃晶片86a相对置的端部上设置有连接片14a和14b。玻璃晶片86的背离透镜12的主侧包括不可运动的透镜79与设置在其上的层81a和81b,其中不运动的透镜79和层81a和81b一件式地形成。在层81a和81b上设置有用于承载的结构的部段16b,所述部段由与部段16a不同的材料形成。在部段16b的背离不运动的透镜79的端部上设置有第二玻璃晶片86b。
图56b示出图56a中的设备,其中连接片14a和14b以及用于承载的结构16的部段16a与透镜12一件式地构成。
根据期望的功能、例如机械的或者热学的特性,光学的总结构的每个部段由不同的材料形成。在材料的相同或不同的部段之间能够集成玻璃晶片,所述玻璃晶片要么具有用于稳定的特性要么能够构成为光学结构、例如透镜的载体。
为了实施关于连接片或者光学结构的转向的大的动力,可以提出:对连接片的上述热学上的可影响性的使用扩展外力,其中所述热学上的可影响性也经由所描述的加热元件利用,其中所述外力对连接片作用并且使这些连接片从其位置中运动出来。该力例如能够通过静电驱动器中的静电场产生,如下文中的实施例所示出的那样。除了机械的保持器或者抓取器也可以提出纯静电的转向装置,而不利用或者存在转向装置的上述温度相关性。在此,静电驱动器能够以不同的方式方法构成。下述实施例中的一些提出:就用于承载的结构的相应成形的部段或者部分弯曲的模制构件而言对用于承载的结构扩展电极载体,在所述模制构件或者相应成形的部段上能够设置有电极。同样,静电驱动器能够经由连接片的特殊的成形借助于悬臂式电极构成,如进一步在下文中所描述的实施例中的这种情况。
上述实施例因此可与下述实施例中的方面组合,据此使用静电驱动器,以便在运行时执行光学结构和连接片的定位。但是下述实施例也能够脱离于上述实施例的温度补偿效果来使用。
图57a示出类似图1的设备120和设置在其上的模制构件,其中第二电极126a和126b和第一电极122a和122b彼此设置为,使得它们至少部分地重叠并且至少通过绝缘层128彼此间隔。第一电极122a和122b和第二电极126a和126b形成静电驱动器132a和132b。
模制构件124大约在中央具有直径D3,在所述直径中空出模制构件124的材料、电极126和绝缘层128,并且所述直径大约与透镜12的光轴28定心地设置。模制构件124此外包括两个朝向用于承载的结构16的表面、即在模制构件124的宽度XF1上的FF1和具有宽度XF2的连续弯曲的表面FF2。表面FF1与表面FT1相对置地设置并且宽度XF1基本上对应于宽度XT1。表面FF1平坦地构成,而表面FF2连续弯曲地成形。模制构件124的表面FF3在当前的实施例中在宽度XF3的扩展上平坦地构成。两个第二电极126a和126b设置在平坦的表面FF1和弯曲的表面FF2上并且至少部分地由绝缘层128覆盖。
静电驱动器允许在电极之间施加电场从而允许将力施加到电极122和126上。由此不仅可在初始的调节期间而且可在进行的运行期间实现光学结构的移动或者倾斜。在运行进行时,由此动态地聚焦透镜是可行的,所述透镜通过连接片14补充对透镜12的热致变化的补偿或者仅实现所述补偿——在没有热平衡的情况下。例如能够通过连接片和透镜的材料实现关于限定的物镜间距对于变化的环境温度而言保持不变的焦点位置。变化的物镜间距能够借助于静电驱动器聚焦。尤其是能够设置有或者至少可连接有控制装置(未示出),所述控制装置要么控制静电驱动器,例如根据通过温度感应器所检测到的温度来控制,以便克服光学结构的光学特性因热而引起的变化的作用,要么例如根据与光学结构的光学特性相关的信号的评估、例如根据在成像平面中所获得的图像的锐度的评估来进行调节,所述锐度至少部分地通过光学结构例、如透镜系统限定,所述透镜系统包括悬挂在连接片上的透镜。
图57a的设备例如能够如在下文中所描述的那样制造。
图57b示出在未接合的状态中的具有用于承载的结构16和设置在其上的部件以及模制构件124和设置在其上的部件的设备120。电极122a和126a以及电极122b和126b构成用于,在用于承载的结构16和模制构件124接合之后分别关于连接片14a或14b作用为静电驱动器132a或132b。
图57c示出在表面FT1和FF1之间的可退火的粘胶134a和134b的设置,经由所述粘胶将模制构件124接合到用于承载的结构16上。
如果第一电极122设置在连接片上并且静电驱动器132用于将连接片14转向从而将透镜12转向,那么这能够借助非常大的动力发生,这实现了透镜12关于参考平面和可能的待聚焦的物镜间距的快速的聚焦,使得光学的总结构能够实现更快的图像序列,在所述总结构中可能使用透镜12。
图58示出类似于图57b的设备,其中绝缘层128设置在第一电极122a和122b上。原则上,绝缘层128也能够定位在第一电极122和第二电极126之间,使得所述绝缘层既不牢固地设置在相应的第一电极122a/122b上也不牢固地设置第二电极126a/b上,所述绝缘层例如能够作为单独的层在接合期间插入到用于承载的结构16和模制构件124之间。在用于承载的结构16的表面FT1和模制构件124的平坦的表面FF1之间的区域中,仅设置有相应的第一和第二电极122a/122b、第二电极126a/126b、绝缘层128以及粘胶134a/134b。在该区域中第一电极122a和122b之间的间距最小并且从用于承载的结构16起沿着朝向透镜12的方向连续地增加。
图59示出设备120的一部分,其中在第一电极122和第二电极126之间施加电压U。电压U引起在这两个电极之间构成电场136从而引起在这两个电极之间的吸引力。通过将模制构件124设置在用于承载的结构16上,第二电极126关于用于承载的结构16不可运动地设置。电场136的吸引力引起透镜12和连接片14从其以虚线表示的初始位置中沿着朝向第二电极126的方向运动。
根据电场的极性,也能够在这两个电极之间产生斥力,这引起连接片14和透镜12远离第二电极126的运动。
图60a示出图20中的设备30的单元56的俯视图,其中第一电极122a至d设置在连接片上并且延伸到用于承载的结构16的表面FT1上。光轴28位于透镜12的中央中。图60b示出模制构件124的俯视图,在所述模制构件上以虚线示出的方式设置有第二电极126a至d,所述第二电极由面状地设置的绝缘层128覆盖。模制构件在中央具有圆形的留空部,所述留空部具有直径D3,所述留空部在模制构件124接合到用于承载的结构16上之后实现了沿着透镜12的光轴28的不受阻碍的光穿过。
图61a示出类似于图58的设备,其中光学结构包括具有多个并排的透镜142、144和146的光学阵列138来替代透镜12,其中所述并排的透镜直接彼此连接并且包括共同的直径D4以及共同地经由连接片14固定在用于承载的结构16上。透镜142、144和146是类似于图24中的透镜阵列68的光学结构。透镜142、144和146在此能够包括透明的、反射性的或者吸收性的区域。
图61b示出替选于图61a的一个替选的实施方式,其中光学阵列138的透镜142和146包括由透镜构成的部分。
图61c示出模制构件124,在所述模制构件的表面FF1和FF2上设置有第二电极126a和126b并且其直径D3小于图61a和61b中的光学阵列138的直径D4。直径D3和D4能够彼此无关地确定尺寸,它们尤其能够彼此不同。
根据替选的实施例,光学阵列能够包括任意数量的透镜或者由透镜构成的部分,其中相应的单独部件能够个体地形成。
图62a示出两个并排的单元56a和56b的横截面,所述单元具有各一个可运动的透镜12a和12b,其连接片14a至d类似于图58中的设备120借助第一电极122a至d和绝缘层128覆盖并且用于承载的结构16包括槽148a和148b。
图62b示出未接合的模制构件124的横截面,所述模制构件构成用于接合到图62a的这两个单元56a和56b上并且所述模制构件包括两个具有直径D3的留空部,所述留空部在接合状态中分别近似围绕透镜12a和12b的光轴28a和28b同心地定位。模制构件124包括弹簧152a和152b,所述弹簧构成用于设置在图62a的槽148a和148b上。
图62c示出在图62b中的模制构件124和图62a中的用于承载的结构16的接合状态中的设备130,其中弹簧152a至b引入到槽148a至b中,在所述槽148a至b和弹簧152a至b之间引入粘胶134a至d,并且槽148a至b、弹簧152a至b和粘胶134a至d形成接合区154a至d。
图63a示出在两侧弯曲的模制构件156的横截面,所述模制构件关于对称轴158对称地构造并且模制构件156的每个半部可作为图58中的模制构件124示出,其中模制构件156的这两个半部的表面FF3a和FF3b彼此设置为是全等的。在两侧弯曲的模制构件156因此包括平坦的第二表面FF1b和弯曲的第二表面FF2b,在所述平坦的第二表面和弯曲的第二表面上设置有其它的第二电极126c和126d从而模制构件156构成用于成为两个静电驱动器132a和132b或者132c和132d的部分。
替选的实施例包括在两侧弯曲的模制构件,其表面彼此不具有对称性。特别地,当用于承载的结构的部段沿着光轴彼此不同时,在两侧弯曲的模制构件的尺寸和成形彼此无关地形成。
图63b示出设备,其中两个类似于图58b的设备经由在两侧弯曲的模制构件156彼此接合,使得透镜12a和12b的光轴基本上一致并且用于承载的结构16a和16b的面FT1a和FT1b朝向彼此设置并且模制构件156是四个静电驱动器132a、132b、132c和132d的部分。
图64示出设备,其中模制构件124与用于承载的结构16一件式地构成。
图65示出图7中的设备30,其中在连接片14a至d的部分和用于承载的结构16的部分上设置有矩形地形成的第一电极122a至d。
图66示出设备30,其中在连接片14a至d的部分和用于承载的结构16的部分上设置有三角形地形成的第一电极122a至d,所述第一电极从用于承载的结构16起朝向透镜12渐缩。
图67示出设备30,其中在连接片14a至d的部分和用于承载的结构16的部分上设置有以自由形状形成的第一电极122a至d。
图68示出类似于图11的设备,其中在连接片14a至d的部分和用于承载的结构16的部分上设置有第一电极122a至d,所述第一电极的外边棱平行于连接片14a至d伸展。
图69示出根据图8的一个实施方式,其中在连接片14a和14b的部分和用于承载的结构16的部分上设置有三角形地形成的第一电极122a和122b,所述第一电极从用于承载的结构16起朝向透镜12渐缩。
图70示出根据图9的一个实施方式,其中在连接片14a和14b的部分和用于承载的结构16的部分上设置有三角形地形成的第一电极122a和122b,所述第一电极从用于承载的结构16起朝向透镜12渐缩。
图71示出根据图11的一个实施方式,其中在连接片14a和14b的部分和用于承载的结构16的部分上设置有以自由形状形成的第一电极122a和122b,所述第一电极从用于承载的结构起朝向透镜12渐缩。
图72示出根据图12的一个实施方式,其中在连接片14a至c的部分和用于承载的结构16的部分上设置有以自由形状形成的第一电极122a至c,所述第一电极从用于承载的结构起朝向透镜12渐缩。
图73示出根据图57c中的设备120的设备140,其中在连接片14a和14b上类似于图25在其它的结构74a和74b之上设置有共同运动的透镜75,并且透镜12和共同运动的透镜75形成透镜堆76。
图74示出根据图34中的设备70的设备150,其中静电驱动器132a和132b相邻于连接片14a和14b设置。
图75示出设备140,在用于承载的结构16a的沿着朝向参考平面18的方向指向的表面上,设备150经由粘接层162接合为,使得透镜12a、12b、75和79的光轴28a至d基本上一致。通常透镜12、75和79和/或在上文中以及在下文中阐述的设备的任意的组合和序列是可行的。
图76示出类似于设备150的设备160,其中仅在玻璃晶片86的沿着朝向参考平面18的方向指向的表面上形成不运动的透镜79和设置在其上的层81a和81b,其中不运动的透镜79和设置在其上的层81a和81b一件式地形成并且在玻璃晶片86的总宽度上延伸。用于承载的结构16包括聚合物材料。
图77示出根据设备130的缺失槽148和弹簧152的设备,其中单元56a和56b分别根据设备160构成并且不运动的透镜79a与设置在其上的层81a和81b和不运动的透镜79b和设置在其上的层81c和81d分别一件式地形成。
图78示出设备170,设备160扩展为,使得在设置在不运动的透镜79上的层81a和81b上沿着朝向参考平面18的方向设置有其它的用于承载的结构16b,并且参考平面18是图像转换器或者成像器164的朝向透镜12的表面,所述图像转换器或者成像器沿着光轴28设置在其它的用于承载的结构16b的背离不运动的透镜79的一侧上。
设备170提供如下可行性:将光学仪器在没有上述主动调节的情况下安置在成像器或者图像转换器上。对最佳的焦点位置的调整从而对公差和/或生产公差的平衡能够借助于控制静电驱动器132a和132b来进行。此外,通过该实施例提供如下可行性:通过控制静电驱动器132a和132b同样变化透镜12的轴向位置从而还调整与物镜间距相关的焦点位置,如在自动聚焦中所发生的那样。对此,通过为此而构成的算法,如在自动聚焦中所常用的算法可能能够执行在图像转换器或者成像器中执行的图像拍摄的评估。
图79示出设备180,所述设备由两个并排设置的单元56a和56b构成,所述单元分别作为设备170形成并且其单元56a和56b根据图77中的设备130彼此紧挨地设置,例如晶片级上的设备的制造工艺的结果。
由此可行的是,将复合结构中的多个光学结构和光学仪器在没有上述主动调节的情况下安置在具有多个图像转换器/成像器的晶片上并且执行晶片级组装。在进行晶片级组装之后,能够将各个光学模块彼此分开。这例如能够通过锯割来进行。多个光学模块也能够形成由保持彼此连接的单独模块构成的组。因此可建立由光学模块构成的场,所述光学模块能够具有任意的扩展,例如1×2、2×2、3×3或者其它。
图80示出第一电极122在连接片14内部的设置,其中第一电极122在朝向第二电极126的一侧上由连接片14的材料覆盖。在该实施方式中,设置在第一电极122和第二电极126之间的连接片14的材料同时作用为绝缘层128。
原则上能够有利的是,第一和第二电极122和126的构成和设置彼此协调为,使得产生施加在电极之间的电压U和所引起的连接片14和/或光学结构的转向的线性化的比值。这样的调整例如能够通过第一或者第二电极的匹配的几何形状实现,所述几何形状在轴向的扩展部上具有不同的宽度,使得电压U在电极的轴向的伸展上借助于可变的电场在电极之间产生可变的力。
虽然已经示出直径D3小于直径D4,但是这两个直径D3和D4彼此间能够具有任何比值。作为直径示出的留空部和间距也能够具有另一种形状,例如椭圆形或者矩形。
模制构件124和156也能够与用于承载的结构16一件式地形成并且通常表示如下部段,第二电极126根据上述实施方案相对于第一电极能够设置在所述部段、即电极载体上。
通过成形具有内部部分的形成静电驱动器的连接片的部分的方式,静电驱动的实现也能够通过电极的一个替选的设计方案实现。下述实施例是用于光学结构的连接片的静电驱动器的一个替选的实施方式。在下文中描述的静电驱动器能够分别独立地实施,但是也可与已经所描述过的组合。原则上,接下来描述的实施例仅是用于实施静电作用原理的另一种结构。控制和控制的目的与关于上述实施例所描述的控制和控制的目的相同。接下来描述的实施例如下具有静电驱动器的电极的设计方案:两个电极彼此间的间距局部地通过在静电驱动器的电极的一个中构成悬臂来最小化,以便降低对于控制驱动器所需要的、用于实现连接片的机械转向所需要的电压并且同时弃用弯曲的模制构件。
图81示出设备200的俯视图,其具有透镜12,所述透镜经由两个连接片14a和14b固定在用于承载的结构16上。连接片14a和14b包括留空部,所述留空部部分地露出连接片14a或14b的部段166a或166b,所述部段构成为,使得该部段伸出连接片14a或14b的平面并且具有与连接片14连接的端部。
图82a示出设备200的侧视图,其中透明的、平坦地构成的模制构件168沿着透镜12的光轴28设置。第一电极172a和172b在连接片14a和14b的朝向模制构件168的一侧上构成,使得连接片14a和14b的部段166a和166b形成各一个悬臂式电极174a和174b。在模制构件168的朝向透镜12的一侧上,两个静态电极176a和176b设置为,使得它们至少部分地与悬臂式电极174a和174b相对置,并且在静态电极176a和176b的指向悬臂式电极174a和174b的表面上由绝缘层128覆盖。悬臂式电极174a和174b从连接片14a和14b的平面中伸出并且以相邻于绝缘层128的方式贴靠背离透镜12的端部。悬臂式电极174a和174b接触绝缘层128的地点是悬臂式电极174a或174b和静态电极176a或176b之间的间距最小的地点,从所述地点起间距沿着朝向透镜12的方向连续增大。连接片14a、悬臂式电极174a、静态电极176a和绝缘层128因此如同连接片14b、悬臂式电极174b、静态电极176b和绝缘层128那样形成各一个静电驱动器182a或182b。
图82b示出在悬臂式电极174a和静态电极176a或者悬臂式电极174b和静态电极176b之间施加电压的情况下的设备200的表现。在电驱动器182a或182b内部构成电场184a或184b,所述电场引起悬臂式电极和静态电极之间的吸引力。通过将静态电极176a和176b设置在模制构件168上,这些静态电极相对于悬臂式电极174a和174b是不可运动的。图82b示出连接片14a和14b以及悬臂式电极174a和174b因电场184a和184b固有的力而引起的变形,所述力引起透镜12沿着朝向模制构件168的移动186,由此悬臂式电极174a或174b和静态电极176a或176b之间的间距至少在电极重叠的区域中变化。
根据电场的极性,也能够在这两个电极之间产生斥力,这引起透镜12远离模制构件168的移动186。通过设置静电驱动器182,能够实现静电电极的更简单的实施,这实现了生产方面的优点。同时能够替代弯曲的模制构件124而使用平坦的模制构件168。
原则上能够有利的是,悬臂式电极和静态电极174a/b和176a/b的构成和设置彼此协调为,使得得到在电极之间施加的电压U和所引起的连接片14和/或光学结构的转向的线性化的比值。这样的调整例如能够通过悬臂式电极或者静态电极的匹配的几何形状实现,所述几何形状在轴向的扩展上具有不同的宽度,使得电压U在电极的轴向的伸展上借助于可变的电场在电极之间产生可变的力。
静电驱动器允许执行用于补偿生产公差的初始调整而且允许在运行进行时的动态的聚焦。静电驱动器的运行根据在变化的、与透镜相关的物镜间距上的聚焦能够实现连接片的特性,以自动地补偿透镜的光学特性因温度而引起的变化。
图83a和83b示出设备200,其中模制构件168不透明地构成并且所述模制构件包括具有直径D5的材料留空部,所述直径基本上相应于透镜12的直径D4。
图84a示出固定在用于承载的结构16上的连接片14,所述连接片包括矩形地形成的部段166,所述部段的与连接片14连接的端部相邻于透镜12设置。图84b示出固定在用于承载的结构16上的连接片14,所述连接片包括三角形地形成的部段166,所述部段朝向用于承载的结构16渐缩并且所述部段的与连接片14连接的端部相邻于透镜12设置。图84c示出固定在用于承载的结构16上的连接片14,所述连接片包括呈等腰梯形的形状的部段166,所述呈等腰梯形的形状的部段朝向透镜12渐缩并且其与连接片14连接的端部朝向透镜12设置。
原则上,可提出由连接片14的面构成的部段166的设计方案的任何可以考虑的形式。
图85a示出连接片14的与图84a形状相同的部段166。图85b示出相对于图85a缩小的部段166,所述部段在连接片14中相邻于用于承载的结构16定位。图85b示出相对于图85a缩小的部段166,所述部段在连接片14中相邻于透镜12定位。图85d示出连接片14,所述连接片包括两个部段166a和166b,并且部段166a在连接片14中相邻于用于承载的结构16设置并且部段166b相邻于透镜12设置。图85e示出部段166,所述部段的与连接片14连接的端部平行于连接片14的外边棱沿着朝向朝向用于承载的结构16的方向朝向透镜12伸展。
部段166在连接片14中的扩展、数量、设置和定向对于设备的功能而言是任意的。
图86a示出类似于设备120的设备210,其中连接片14a和14b类似于图82和83构成,以构成悬臂式电极174a和174b,并且其中所述设备替代于模制构件124与设置在其上的电极126a和126b包括模制构件168与静态电极176a和176b以及绝缘层128。
图86b示出可退火的粘胶134a和134b相邻于表面FT1的设置,模制构件168经由所述粘胶接合到用于承载的结构16上。图86c示出设备的接合状态,其中静电驱动器182a和182b构成为,使得在面FT1和模制构件168之间的区域中仅构成相应的第一电极172a/172b、静态的电极176a/176b、绝缘层128以及粘胶134a/134b。
图87a示出设备210,其中模制构件168构成为玻璃板。
图87b示出根据图80a的设备210,其中模制构件在背离透镜12的表面上包括单层的不可运动的透镜86a并且在相对置的背离透镜12的表面上具有两层的不可运动的透镜86b并且光轴28a、28b和28c基本上一致。不运动的透镜79a和79b在此形成模制构件168上的透镜堆。
图88a示出设备210,其中模制构件168构成为具有直径D5的不透明体并且材料留空部基本上围绕透镜12的光轴28同心地构成。
图88b示出根据图81a的设备210,其中在直径D5的区域中设置有光学的作用面188,并且光学的作用面188的光轴28b与透镜12的光轴28a基本上一致。当前的实施例示出作为透镜的光学的作用面,然而它能够是根据上述实施方案的任意的光学结构。
图89示出根据图88b的设备,根据图87的设备210经由粘接层162设置到所述根据图88b的设备上,使得透镜12a和12b的、不运动的透镜79a和79b的以及光学的作用面188的光轴基本上一致。
图90a示出两个并排的单元56a和56b的横截面,所述单元分别根据图86a中的设备210构成,其中单元56a和56b彼此间具有间距X3并且其中用于承载的结构16类似于图62a包括槽148a和148b。
图90b示出未接合的模制构件192的横截面,其中这两个部段196a和196b中的每一个对应于设备88b中的具有所设置的静态电极176、绝缘层128和光学的作用面188的模制构件168。模制构件168的这两个部段196a和196b一件式地形成。模制构件此外包括弹簧152a和152b,所述弹簧构成用于设置在槽148a和148b上。
图90c示出设备220,所述设备由图83a中的单元56a和56b和图90b中的模制构件192构成,其中弹簧152a和152b设置在槽148a和148b上并且经由粘接剂134接合,所述设备包括四个静电驱动器148a至d并且周边的结构、即槽148a至b和弹簧152a至d限定模制构件168和用于承载的结构16之间的接合区。
根据图90中的实施例,可行的是,并排生产多个单元56,所述单元能够具有相同的或者对于每个相邻的单元对而言个体的间距X3。
图91示出类似于图61的设备,其中静电驱动器以静电驱动器182a和182b的形式构成。
图92a示出图7中的设备30,其中在连接片14a至d的部分和用于承载的结构16的部分上设置有矩形地形成的第一电极172a至d,所述第一电极分别包括根据图84a的部段166a至d。图92b示出同一设备,其中连接片14通入位于内部的框架62中,所述框架是用于承载的结构16的部分。
图93示出图7中的设备30,其中在连接片14a至d的部分和用于承载的结构16的部分上设置有矩形地形成的第一电极172a至d,所述第一电极分别包括梯形形成的部段166a至d,所述部段朝向用于承载的结构16渐缩并且其与相应的连接片14a至d连接的端部与透镜12相邻地设置。
图94示出根据图93的一个实施方式,其中仅构成两个相对置的连接片14a至d。
图95示出类似于图11的设备,其中在连接片14a至d的部分和用于承载的结构16的部分上设置有第一电极172a至d,所述第一电极的外边棱平行于连接片14a至d的外边棱伸展并且所述第一电极包括各一个根据图84a的部段166a至d,所述部段的与相应的连接片14a至d连接的端部与透镜12相邻地设置。
图96示出根据图70的实施方式,其中第一电极172a至b分别包括梯形的部段166a至b,所述部段朝向用于承载的结构渐缩并且其与相应的连接片14a至b连接的端部与透镜12相邻地设置。
图97示出根据图11的一个实施方式,其中第一电极172a至b分别包括梯形的部段166a至b,所述部段朝向用于承载的结构渐缩并且其与相应的连接片14a至b连接的端部与透镜12相邻地设置。
图98示出根据图12的一个实施方式,其中第一电极172a至c分别包括梯形的部段166a至c,所述部段朝向用于承载的结构渐缩并且其与相应的连接片14a至c连接的端部与透镜12相邻地设置。
图99示出根据图88b中的设备210的设备230,其中模制构件168类似于图90c经由槽148、弹簧152和粘接剂134与用于承载的结构16接合并且其中在连接片14a和14b上类似于图25将共同运动的透镜75设置在其它的结构74a和74b之上,并且透镜12和共同运动的透镜75形成透镜堆76。
图100示出根据图88a中的设备210的设备240,其中模制构件168类似于图90c经由槽148、弹簧152和粘接剂134与用于承载的结构16接合并且在根据图70的用于承载的结构16的背离模制构件168的端部上设置有玻璃晶片86,在所述玻璃晶片上在朝向透镜12的一侧并且在背离透镜12的一侧上成形有各一个不运动的透镜79a至b与设置在其上的层81a至b和81c至d,其中层与用于承载的结构16间隔地设置。
图101示出设备230,在用于承载的结构16a的沿着朝向参考平面18的方向指向的表面上,设备240经由粘接层162接合,使得透镜12a、12b、75和79a和79b的光轴28a至e基本上一致。通常,透镜12、共同运动的透镜75和不运动的透镜79以及光学的作用面188和/或所阐述的设备的任意的组合和顺序是可行的。
图102示出类似于图81a的设备250,其中用于承载的结构16由聚合物材料形成并且在用于承载的结构16的背离透镜12的端部上设置有玻璃晶片86,所述玻璃晶片的背离透镜12的表面包括不运动的透镜79与所设置的层81a和81b,所述层从不运动的透镜79起朝向玻璃晶片86的外端部延伸。不运动的透镜79的透镜12和28b的这两个光轴28a基本上一致。
图103示出设备,其中类似于设备220,两个单元56a和56b并排地彼此以间距X4设置。这两个单元56a和56b类似于设备250构成。不运动的透镜79a与设置在其上的层81a和81b、不运动的透镜79b与设置在其上的层81c和81d以及用于承载的结构16的部分16a和16b分别一件式地形成。
图104示出设备260,设备150扩展为,使得在设置在不运动的透镜79上的层81a和81b和参考平面18之间设置有另一个用于承载的结构16b,并且参考平面18是图像转换器或者成像器164的朝向透镜12的表面,所述图像转换器或者成像器沿着光轴28设置在另一个用于承载的结构16b的背离不运动的透镜79的一侧上。
图105示出设备270,所述设备由两个并排设置的设备260形成并且其单元根据图97中的设备220彼此接合。设备270示例性地表示两个相邻的单元56在其生产之后在晶片级上在多种使用中的状态。在进行生产之后,存在如下可行性:使单元彼此分开或者根据光学的总系统的多个通道允许它们并排设置。
在上述实施例中描述的部件、尤其是可受到热影响的连接片、用于加热连接片的加热元件、用于固定新的初始位置的粘胶以及用于使具有弯曲的模制构件或者悬臂式电极的连接片转向的静电驱动器能够在设备中可彼此组合。
虽然在上述实施例中始终示出用于接合其它的结构74和用于承载的结构16的不同的区段的粘接层78和92,但是层78和92原则上也能够包括其它的进行接合的物质或者材料、例如边界层,所述边界层通过相应的区段的热熔融产生。
透镜堆78除了玻璃晶片86还能够包括间隔晶片(spacer wafer),所述间隔晶片限定设备的两个相邻的元件之间的所限定的间距。
虽然在上述实施例中始终示出连接片和/或用于承载的结构上的透镜或者透镜场,但是在此如已经说明的那样,原则上能够是任何形式光学结构和/或元件、如非球面镜、自由成形面、衍射结构、反射镜、棱镜或者如所示出的透镜阵列。透镜阵列能够由多个相同的或者不同的、也可任意组合的刚刚列举的光学元件构成。每个光学元件能够包括透明的、反射性的和吸收性的区域,所述区域附加地能够在光谱范围或者偏振作用中进行区分。
虽然在上述实施例中第一电极122和第二电极126始终与绝缘层128间隔,但是原则上每个可行的间距保持器都是可以考虑的,例如还可以考虑空气。
虽然在上述实施例中悬臂式电极、即电极174和静态电极176始终与绝缘层128间隔,那么原则上每个可能的间距保持器都是可以考虑的,例如还可以考虑空气。
上述实施例中的一些描述了如下设备,所述设备包含光学结构和至少两个连接片,所述连接片分别将光学结构与用于承载的结构连接并且所述连接片构成用于实现光学结构关于参考平面的运动。
一些实施例示出:连接片的运动从而光学结构的运动能够克服光学结构的光学特性的热致变化。
连接片在此优选是具有集成的机械结构的聚合物光学部件,所述聚合物光学部件实现光学结构的轴向的热致位置变化。连接片在此是弯曲器装置,所述弯曲器装置单形地、即单层片地构成,或者双形地、即两层片地构成从而类似于双金属带作用。在此,连接片的热致运动设计为,使得所述运动克服光学结构的光学特性、例如透镜的焦距的同样的热致变化并且至少部分实现不透辐射热。通过确定连接片的尺寸,能够实现连接片的任意的、确定的调节路径。
附加地,加热元件设置在连接片上以局部地变化连接片的温度是可以考虑的,加热元件可能呈欧姆电阻的形式。加热元件能够由印刷的、溅射的、蒸镀的和导电的加热结构构成并且直地、弯曲地或者曲折地成形。在透镜的情况下,能够通过电加热元件的加热来改变透镜与固定的基面、例如如下平面的间距,在所述平面中存在摄像机的图像转换器,并且此外进行聚焦的协调、即实现自动聚焦驱动。同时能够彼此分开地调节加热功率从而调节各个连接片的转向,使得不仅光学结构在沿着光轴的空间中的平行的移动是可行的而且光学结构的倾斜也是可行的。
连接片能够直接连接在壳体材料上,其中该壳体材料优选不透明地构成。替选地,连接片在壳体侧能够通入环绕总结构的由连接片材料构成的框架中,所述框架无间隙地连接到壳体上。
关于光学结构,多个相同的或者不相同的构造是可行的,如其在附图中所描述的那样。所述构造分别由光学结构、连接片、可能的框架和/或壳体构成并且并排设置并且可能并行地制造,这意味着在同一工作步骤中制造。
光学结构沿着光轴的运动在单层片的连接片中通过连接片和环绕的壳体在温度变化的情况下不同的扩展来实现。在单层片的构造中,光学结构和保持连接片由相同的材料构成,其中所述材料与环绕的壳体材料相比具有更大的热膨胀系数。在温度提高的情况下,连接片材料与环绕的壳体相比更强地扩展。由于光学结构的至少两侧的悬挂和强制位置,光学结构沿着光轴运动。
沿着光轴的运动在两层片的连接片的情况下通过两层片的连接片的材料的不同的扩展实现。在此,与壳体的扩展差异是可以忽略的。弯曲因层材料的不同的膨胀系数、即CTE引起。如果层序列在下部包括较小的CTE并且在上部包括较大的CTE,那么在温度变化的情况下进行向下的运动。替选于此,如果层序列在下部包括较大的CTE并且在上部包括较小的CTE,那么在温度变化时进行向上的运动。层构造在此能够连续地或者非连续地实施。如果层构造是连续的,那么光学结构与连接片由相同的材料并且以相同的顺序构成。材料的选择在这种情况下同时限定机械和光学特性。如果例如实施由两个层构成的消色差透镜,那么根据阿贝值进行材料的配对,由此得出材料的CTE,所述CTE确定在温度提高的情况下的运动的方向。
替选地,也能够实施不连续的层构造。在这种情况下,光学结构和连接片能够由不同的材料构成,或者以不同的顺序和多于两个的层片构成。在这种情况下,在与观察光学特性解耦时对材料的选择根据机械特性来进行。以上述消色差透镜为例,根据阿贝值进行材料的配对。由此得出材料的CTE。尽管CTE固定,但是在温度提高时,连接片和光学结构的区域中的不同的层序列和层扩展实现对运动方向的自由选择。
附加地,任意其它的光学结构的堆是可行的。相应的保持元件在竖直方向上、沿着光轴机械地耦联到自承的层的连接片上并且实行相同的运动,所述层位于连接片上方和/或下方。替选于此,保持元件也能够耦联到壳体上并且独立于堆中的其它的层序列运动。透镜堆的不可运动的、固定的透镜能够具有连续的玻璃晶片。
有利的是,所描述的设置通常允许由聚合物材料构成的光学部件的受热影响的位置。在此,特别重要的是如下透镜,所述透镜沿着图像平面的法线的方向运动。在正确设计的情况下,透镜/物镜的主平面相对于其图像平面的热致间距变化能够选择为,使得所述间距变化对应于焦距的热致变化。因此,透镜/物镜的图像平面始终位于同一轴向位置处,由此即使在温度变化的情况下也能够实现始终清晰的成像。由此主要扩展聚合物光学仪器的使用范围。所述设置能够在晶片级上在多种使用中生产从而实现进一步的成本降低。
通过使用电加热元件能够与环境温度无关地控制温度、从而控制保持结构的弯曲并且仅控制透镜的轴向位置,这此外能够用于主动的聚焦、例如呈自动聚焦形式的主动的聚焦。
通过透镜的保持结构的有针对性不同的转向也能够实现倾斜。
上述实施例中的一些示出通过弯曲连接片结构来调节特定的位置和倾斜光学结构的可行性以及在进行调节之后借助于UV硬化的附着剂固定位置的可行性。由此,可以补偿聚合物光学部件的生产公差并且特别是协调物镜的图像位置,尤其是在进行接合光学仪器晶片和成像器晶片之后。必要时存在的附加装置、如可受热影响或者静电影响的连接片,还实现由聚合物材料构成的光学部件的受热影响的位置。静电驱动器根据实施例设置用于与加热结构共同加热连接片。此外,可借助于加热元件和/或静电驱动器转向的可受热影响的连接片能够通过粘胶在与起始的初始位置不同的位置中进行调节。
上述实施例的另一些示出上述阐述内容:能够使用在静电驱动器的电极之间所施加的电压,以便实现光学结构在空间中的移动。致动通过使用静电场来进行,所述静电场因在静电驱动器的电极之间施加电压引起。必要时能够使用附加的、必要时具有弯曲的、连续的轮廓的电极载体,以便实施在用于承载的结构上的静电驱动器。通过将静电驱动器的电极之间的间距或间隙最小化能够降低对于运动而言所需要的电压。
沿着光轴的运动通过连接片电极和模具电极之间所施加的电压的变化来实现。在此,每个连接片能够以不同的电压来加载,使得对于每个连接片而言产生另一个路程并且除了光学结构沿着光轴的运动之外还能够实现光学结构的倾斜。
附加地,能够使用致动器,以便根据物镜间距调节光学结构关于成像器的轴向位置,以便实现尽可能最好的成像质量和实施自动聚焦。
在生产所描述的光学结构包括包壳部件之后,单独地或者在晶片级上在复合结构中进行模制构件的接合,所述模制构件在透镜侧具有弯曲的、连续的模具。模制构件用作为电极载体并且设有静电驱动器的相应的第二电极。电极、连接片电极或者模具电极中的至少一个设有绝缘层,所述绝缘层能够如电极一样借助于蒸镀或者溅射或者通过聚合物的附加的造型来施加。
上述设备能够以任何设计形式以多个部件和系统的形式并排地以晶片级且以高精度生产,并且能够与大量部件连接。尤其可行的是,将光学仪器晶片与成像器晶片连接并且通过在每个通道中使用致动器后续地调节最佳的聚焦位置。
通过在各个透镜位置进行接合之后通过致动器、尤其热学的或静电的致动器调整优先能够构成为透镜的光学结构的轴向位置的方式,能够保证光学设备的最佳的功能。由此能够实现光学结构关于参考平面的最佳的定向从而实现对可能的理论参数的随后出现的制造公差和接合公差而引起的偏差的补偿。
通常,所描述的设置允许对聚合物光学部件的生产公差的补偿并且根据自动聚焦特别是允许对物镜的图像位置的动态的协调。由此显著扩展聚合物光学仪器的使用范围。所述设置能够在晶片级上在多种使用中生产从而实现进一步降低成本。特别地,整个光学仪器晶片能够与成像器晶片接合并且每个单一的模块能够通过选择一个或多个控制电压引入到最佳的聚焦位置中。通过连接片的有针对性地不同的转向从而通过与其连接的光学结构的有针对性地不同的转向,也能够实现光学结构的倾斜。
已阐述:将光学结构与用于承载的结构连接的且在其上设置有静电驱动器的连接片能够成形为,使得连接片的部段至少部分地从相应的连接片的平面中沿着朝向对应的第二电极的方向转向,以便因此提高静电驱动器的效率。
致动器能够小型化并且以晶片级工艺制造。同时,致动器不仅能够补偿生产公差而且能够在光学的总系统运行时实现可变的聚焦。

Claims (32)

1.一种光学设备,所述光学设备具有:
光学结构(12);
至少两个连接片(14;14a-p),所述连接片分别将所述光学结构(12)与用于承载的结构(16)连接;和
能硬化的粘胶(102),所述粘胶设置在所述连接片(14;14a-p)和所述用于承载的结构(16)之间,其中所述粘胶(102)能够在其硬化之后引起所述光学结构(12)关于参考平面(18)的预定的定向;
其中所述连接片(14;14a-p)构成用于通过加热所述连接片(14;14a-p)引起所述连接片(14;14a-p)的变形并且引起所述光学结构(12)关于参考平面(18)的运动;
其中所述光学结构(12)关于所述参考平面(18)的运动克服所述光学结构(12)的光学特性的热致变化;
其中与没有能硬化的所述粘胶(102)的情况相比,通过能硬化的所述粘胶(102)的地点限定所述连接片(14;14a-p)的新的固定的锚固点。
2.根据权利要求1所述的光学设备,其中至少两个所述连接片(14;14a-p)包括第一层(34a;34b)和第二层(36a;36b),所述第一层和所述第二层能够相对于彼此不同地转向。
3.根据权利要求2所述的光学设备,其中所述第一层(34a;34b)和所述第二层(36a;36b)包括不同的热膨胀系数。
4.根据权利要求2所述的光学设备,其中所述第一层(34a;34b)从所述光学结构(12)延伸至所述用于承载的结构(16),并且其中所述第二层(36a;36b)部分地或者完全地覆盖所述第一层(34a;34b)。
5.根据权利要求4所述的光学设备,其中部分地覆盖所述第一层(34a;34b)的所述第二层(36a;36b)与所述光学结构(12)和/或所述用于承载的结构(16)间隔地设置。
6.根据权利要求2所述的光学设备,其中所述第一层(34a;34b)和/或所述第二层(36a;36b)包括恒定的或者变化的厚度。
7.根据权利要求6所述的光学设备,其中所述第一层(34a;34b)的和/或所述第二层(36a;36b)的厚度至少在长度的一部分范围连续地变化,或者其中厚度不连续地变化。
8.根据权利要求2所述的光学设备,其中至少两个所述连接片(14;14a-p)包括至少一个其它的层(37a;38b),所述其它的层相对于所述第一层(34a;34b)和所述第二层(36a;36b)能够不同地转向。
9.根据权利要求2所述的光学设备,其中所述光学结构(12)包括层(34c),其中所述光学结构的所述层和所述连接片(14;14a-p)的所述第一层(34a;34b)由相同材料形成。
10.根据权利要求9所述的光学设备,其中所述光学结构(12)包括另一层(36c),其中所述光学结构(12)的所述另一层(36c)和所述连接片(14;14a-p)的所述第二层(36a;36b)由相同材料形成。
11.根据权利要求9所述的光学设备,其中所述光学结构(12)的所述层(34c)和所述连接片(14;14a-p)的所述第一层(34a;34b)是一件式的,和/或,其中所述光学结构(12)的另一层(36c)和所述连接片(14;14a-p)的所述第二层(36a;36b)是一件式的。
12.根据权利要求1所述的光学设备,其中至少两个所述连接片(14;14a-p)包括如下层,所述层与所述用于承载的结构(16)相比具有更高的热膨胀系数。
13.根据权利要求12所述的光学设备,其中所述层具有恒定的或者连续地或非连续变化的厚度。
14.根据权利要求13所述的光学设备,其中所述连接片(14;14a-p)和所述光学结构(12)是一件式的。
15.根据权利要求12所述的光学设备,其中所述光学结构(12)包括第一层(34c),其中所述第一层(34c)和所述连接片(14;14a-p)的所述层由相同材料形成。
16.根据权利要求15所述的光学设备,其中所述光学结构(12)包括所述第一层(34c)上的另一层(36c)。
17.根据权利要求1所述的光学设备,其中所述连接片(14;14a-p)的纵向中线(28)与所述光学结构(12)的光轴(28)相交或者伸展经过所述光学结构(12)的光轴(28)。
18.根据权利要求1所述的光学设备,所述光学设备具有:一个或多个加热元件(52a-j),所述加热元件设置在所述连接片(14;14a-p)上或设置在所述连接片中。
19.根据权利要求1所述的光学设备,其中所述用于承载的结构(16)包括由连接片材料构成的部段(62)。
20.根据权利要求1所述的光学设备,其中所述光学结构(12)包括一个或多个光学元件(12;142;144;146)。
21.根据权利要求1所述的光学设备,其中所述光学元件(12;142;144;146)具有透明的、反射性的或者吸收性的区域。
22.根据权利要求20所述的光学设备,其中所述光学元件(12;142;144;146)包括透镜、非球面镜、自由形状面、衍射结构、反射镜、棱镜或者透镜阵列或者它们的组合,所述透镜阵列由相同的或者不同的单元构成,所述单元分别构成为透镜、非球面镜、自由形状面、衍射结构、反射镜或者棱镜。
23.根据权利要求1所述的光学设备,具有至少一个其它的光学结构(75;79;188),其中所述其它的光学结构(75;79;188)关于所述光学结构(12)设置成,使得其光轴(28)基本上一致。
24.根据权利要求1所述的光学设备,其中另一承载结构(16b)与所述用于承载的结构粘接。
25.根据权利要求23所述的光学设备,其中至少一个所述其它的光学结构(75;79;188)经由其它的结构(78;81)设置在所述用于承载的结构(16)或者所述光学结构(12)上。
26.根据权利要求25所述的光学设备,其中所述其它的结构(78;81)通过粘结剂(78)设置在其它的所述光学结构(12)上。
27.根据权利要求25所述的光学设备,其中所述其它的光学结构(79;188)包括玻璃层(86)和至少一个光学元件(79a),所述光学元件安置在所述玻璃层(86)上。
28.根据权利要求1所述的光学设备,其中所述所述连接片包括连接片层,并且其中所述连接片层和所述光学结构一件式地形成;或者其中所述连接片包括第一连接片层和第二连接片层,并且其中所述光学结构包括光学结构层;其中所述光学结构层与所述第一连接片层和所述第二连接片层中的一个连接片层一件式地形成。
29.一种用于制造具有光学结构的光学设备的方法,所述光学结构具有:
至少两个连接片(14;14a-p),所述连接片分别将所述光学结构(12)与用于承载的结构(16)连接,其中所述连接片(14;14a-p)构成用于通过加热所述连接片(14;14a-p)引起所述连接片(14;14a-p)的变形并且引起所述光学结构(12)关于参考平面(18)的运动,其中所述光学结构(12)关于所述参考平面(18)的运动克服所述光学结构(12)的光学特性的热致变化,并且其中所述方法包括下述步骤:
构成所述连接片(14;14a-p),以便实现所述光学结构(12)关于参考平面(18)的运动;
将能硬化的粘胶(102)设置在所述连接片(14;14a-p)和所述用于承载的结构(16)之间;和
通过所述连接片(14;14a-p)的变形调整所述光学结构的新的位置;
硬化所述粘胶(102),以便引起所述光学结构(12)关于所述参考平面(18)的预定的定向,使得与没有能硬化的所述粘胶(102)的情况相比,通过能硬化的所述粘胶(102)的地点限定所述连接片(14;14a-p)的新的固定的锚固点。
30.根据权利要求29所述的方法,其中硬化所述粘胶(102)包括下述步骤:
根据所述光学结构(12)关于所述参考平面(18)的期望的倾斜或者期望的间距设置硬化温度或硬化持续时间。
31.根据权利要求29所述的方法,其中所述粘胶(102)包括UV硬化的粘胶。
32.一种用于将光学结构(12)从其静止位置通过连接片的变形来转向的方法,所述光学结构根据权利要求29至31中的任一项来制造,所述连接片的变形借助于
将使所述连接片(14;14a-p)变形的力施加在所述连接片(14;14a-p)或者所述光学结构(12)上,或者
改变环境温度,或者借助于所述连接片(14;14a-p)上的电加热元件(52a-j)和连接片材料的加热
来进行。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016065964A (ja) * 2014-09-24 2016-04-28 株式会社デンソー 光学部品
DE102015215844B4 (de) * 2015-08-19 2017-05-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Multiaperturabbildungsvorrichtung, tragbare Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Multiaperturabbildungsvorrichtung
DE102015215833A1 (de) 2015-08-19 2017-02-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Multiaperturabbildungsvorrichtung mit Optiksubstrat
DE102015215845B4 (de) * 2015-08-19 2017-06-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Multiaperturabbildungsvorrichtung mit kanalindividueller Einstellbarkeit
DE102015215837A1 (de) * 2015-08-19 2017-02-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Multiaperturabbildungsvorrichtung, Verfahren zum Herstellen derselben und Abbildungssystem
DE102016200287A1 (de) * 2016-01-13 2017-07-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Multiaperturabbildungsvorrichtungen, Verfahren zum Herstellen derselben und Abbildungssystem
CA3013694C (en) * 2016-02-04 2024-01-09 Nova Biomedical Corporation Analyte system and method for determining hemoglobin parameters in whole blood
EP3244246B1 (en) 2016-05-11 2019-01-23 Veoneer Sweden AB Camera module for a motor vehicle

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1077445B (de) * 1956-05-15 1960-03-10 Molins Machine Co Ltd Radioaktive Messvorrichtung, insbesondere fuer den Tabakfuellstrang einer Zigarettenstrangmaschine
JPS57208519A (en) 1981-06-19 1982-12-21 Olympus Optical Co Ltd Plastic lens whose lens interval varies with temperature
JPS63155012A (ja) * 1986-12-19 1988-06-28 Toshiba Corp 非球面レンズの取付方法
JPH01297610A (ja) * 1988-05-26 1989-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd コリメート装置
US6661637B2 (en) * 1998-03-10 2003-12-09 Mcintosh Robert B. Apparatus and method to angularly position micro-optical elements
JP4034031B2 (ja) * 2000-08-01 2008-01-16 三菱電機株式会社 撮像装置
JP3898438B2 (ja) * 2000-11-22 2007-03-28 株式会社リコー レンズのあおり装置
JP2002162506A (ja) * 2000-11-27 2002-06-07 Canon Inc 光学素子、光学装置および撮影装置
JP2004088713A (ja) * 2002-06-27 2004-03-18 Olympus Corp 撮像レンズユニットおよび撮像装置
US6718764B1 (en) * 2002-06-28 2004-04-13 Zyvex Corporation System and method for microstructure positioning using metal yielding
JP3775677B2 (ja) * 2003-05-07 2006-05-17 船井電機株式会社 Memsミラー装置および光ディスク装置
US20050162806A1 (en) * 2004-01-22 2005-07-28 Zyvex Corporation Thermal plastic deformation of RF MEMS devices
US20060133724A1 (en) * 2004-12-20 2006-06-22 National Kaohsiung University Of Applied Sciences Piezoelectric optical micro-switch structure
EP2461201B1 (en) * 2005-01-05 2017-06-14 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Mirror device
JP4935013B2 (ja) * 2005-07-21 2012-05-23 ブラザー工業株式会社 光走査装置、画像表示装置及び光スキャナの共振周波数変更方法並びに反射ミラー位置の補正方法
US7218439B2 (en) * 2005-09-16 2007-05-15 Texas Instruments Incorporated Apparatus and method for adjusting the resonant frequency of an oscillating device
US20070146908A1 (en) * 2005-12-24 2007-06-28 Largan Precision Co., Ltd. Focal length compensation structure for a lens assembly
JP4872453B2 (ja) * 2006-05-20 2012-02-08 株式会社ニコン マイクロアクチュエータ、光学デバイス及び表示装置
DE102006043185B4 (de) * 2006-09-14 2010-05-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum justierten Verbinden von Platten und nach diesem Verfahren hergestellte optische Baugruppe
JP5229899B2 (ja) * 2006-09-27 2013-07-03 独立行政法人産業技術総合研究所 光走査装置
WO2008072163A2 (en) * 2006-12-12 2008-06-19 Nxp B.V. Mems device with controlled electrode off-state position
CN101303442B (zh) * 2007-05-08 2011-02-02 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 具温度补偿机构的镜头模组和相机模组
JP5056428B2 (ja) * 2008-01-15 2012-10-24 ソニー株式会社 デジタルカメラ
US8379334B2 (en) * 2008-06-17 2013-02-19 Konica Minolta Opto, Inc. Lens driving device and camera unit
JP5158720B2 (ja) * 2009-03-11 2013-03-06 富士フイルム株式会社 光学モジュールおよびその製造方法、並びに撮像装置
WO2010110122A1 (ja) * 2009-03-25 2010-09-30 コニカミノルタオプト株式会社 アクチュエータ、駆動装置、および撮像装置
JP2011109853A (ja) * 2009-11-19 2011-06-02 Konica Minolta Holdings Inc アクチュエータの製造方法、アクチュエータ、移動機構、およびカメラモジュール
JP2011128355A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Sony Corp 撮像レンズ及び撮像レンズを用いたカメラモジュール並びに撮像レンズの製造方法及びカメラモジュールの製造方法
DE102009055080B4 (de) 2009-12-21 2019-11-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Struktur, Abformwerkzeug
DE102009055083B4 (de) * 2009-12-21 2013-12-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Optischer Schichtstapel und Verfahren zu dessen Herstellung
US7961401B1 (en) 2009-12-23 2011-06-14 Ge Inspection Technologies, Lp System for providing two position zoom-focus
JP2011191489A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Konica Minolta Opto Inc 接着固定方法、光学素子の固定方法及びレンズ保持枠の接着固定方法
JP5435409B2 (ja) * 2010-07-08 2014-03-05 コニカミノルタ株式会社 アクチュエータユニット、撮像装置及びアクチュエータユニットの調整方法

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