CN110418984A - 低波前误差压电致动光学元件 - Google Patents

低波前误差压电致动光学元件 Download PDF

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Abstract

提出了一种光学元件(100、500、600、700)，包括：支撑结构(101、501)，其具有侧壁(112、512)；可弯曲盖构件(102、502、702)，其附接到侧壁(112、512)；一个或多个压电致动器(103、104、105)，其布置成将所述可弯曲盖构件(102、502、702)成形为所期形状，其中所述光学元件(100、500、600、700)包括具有光轴(110、510)的光学活性区域(111、511)，其中如在与光轴(110、510)平行的方向上观察到的一个或多个压电致动器(103、104、105)的外边缘(215A‑E)限定第一线，并且如在与光轴(110、510)平行的方向上观察到的支撑结构(101、501)和可弯曲盖构件(102、502、702)之间的接口处的支撑结构(101、501)的内边缘(109)限定第二线，其中如在与光轴(110、510)平行的方向上观察到的第一线和第二线在两个或多个位置相互交叉和/或在一个或多个位置平行且重合。

Description

低波前误差压电致动光学元件
技术领域
本发明涉及光学元件，并且更具体地涉及压电致动光学元件以及对应的使用、光学装置和制造压电致动光学元件的方法。
背景技术
对于具有可调节焦距和最高可能成像质量的光学元件(诸如透镜配件)的低成本、高容量解决方案的需求不断增加。例如，现代移动电话现在配备有微型数码相机模块，并且诸如透镜和透镜配件的光学元件的质量和成本需求正在增加。移动电话和笔记本电脑中使用的越来越多的微型相机具有自动对焦功能。例如，用于这种应用的透镜系统的设计需要满足大量要求，从生产标准到将透镜安装在相机模块顶部时的操作简便性。当透镜布置包括可调谐参数(诸如在自动聚焦透镜中遇到)时，这些挑战甚至更大，其中必须调节焦距，例如，以适应从透镜到要拍摄的对象的距离。这种光学元件通常是包括可移动部件的复杂设计，这使得难以以简单的方式组装光学元件。这种设计的另一个挑战是为这种使用提供合适的光学元件(诸如透镜配件)的不断增长的要求。
存在许多用于制造紧凑型自动聚焦光学元件的解决方案。当前解决方案的问题之一是如何提供良好的光学性能。
因此，具有改善的光学性能的光学元件将是有利的，并且特别是具有改善的光学性能的可调谐光学微透镜将是有利的。
发明内容
可以看出，本发明的目的是提供一种光学元件，诸如可调谐光学元件，其解决了现有技术的上面提及的问题，诸如提供具有改善的光学性能的光学元件(诸如可调谐光学元件)。可以将本发明的另一个目的视为提供现有技术的替代方案。
因此，通过提供以下光学元件，旨在在本发明的第一方面中获得上面描述的目的和若干其他目的，所述光学元件包括：
-支撑结构，其具有侧壁，
-可弯曲盖构件，其附接到
o侧壁，
-一个或多个压电致动器，其布置成将所述可弯曲盖构件成形为所期形状，其中所述光学元件包括具有光轴的光学活性区域，其中
-如在与光轴平行的方向上观察到的一个或多个压电致动器的外边缘限定第一线，并且
-如在与光轴平行的方向上观察到的支撑结构(诸如支撑结构的侧壁)与可弯曲盖构件之间的接口处的支撑结构的内边缘限定第二线，
其中，如在与光轴平行的方向上观察到的第一线和第二线
-在两个或多个位置相互交叉，诸如在2或3或4或8或16或32或更多位置，和/或
-在一个或多个位置平行且重合，诸如在1或2或3或4或8或16或32或更多位置，诸如其中剩余的第一线(诸如与第二线不平行且重合的第一线的一部分)位于由第二线所环绕的区域内部或外部。
本发明特别但非排他地有利于获得光学元件，诸如光学(折射)透镜或反射元件，诸如可调谐微透镜或可调谐微镜，其可具有改善的光学性能，诸如低的总波前误差(WFERMS)。本发明人已经洞察到，有可能获得光学元件，甚至是具有小的光学活性区域(诸如光学活性区域，诸如小于10mm的孔径、宽度)和小的厚度(诸如小于1mm的厚度)的光学元件，其具有低的总WFERMS(诸如低于60nm)。
“光学元件”可以理解为以下元件，其作用于(诸如操纵)穿过元件(诸如该元件是光学透镜，诸如光学折射透镜)的光或作用于从光学元件(诸如该光学元件是反射元件或镜子)反射的光。
光学元件通常可以是可调谐光学元件。“可调谐”可以理解为可以调谐光学元件的焦距，诸如通过改变被布置用于将所述可弯曲盖构件成形为所期形状的一个或多个压电致动器的施加电压。
“光学活性区域”可以理解为光可以入射且可以被操纵的区域。对于光学透镜，光学活性区域可以对应于(诸如相同于)光学孔径。对于诸如镜子的反射元件，光学活性区域可以是一个反射区域，在该反射区域上可以入射光，并且可以从该反射区域反射被操纵的光(诸如类似于光学透镜的孔径)。
“光轴”在本领域中被通常理解，并且被理解为与盖构件相交(并且，在光学元件是光学透镜的情况下，光轴也被理解为与透镜体相交)，诸如穿过透镜体和盖构件。在本上下文中，一个或多个压电致动器可以限定光学活性区域，诸如(在光学元件是光学透镜的情况下)可弯曲(透明)盖构件上的至少一个可变形透镜体的光学孔径，诸如一个或多个压电致动器被布置成围绕或环绕、诸如完全围绕或环绕光学活性区域，诸如光学孔径。
“压电致动器”在本领域中是已知的，并且在本上下文中被理解为包括处于其各种配置中的电极层，诸如压电材料(诸如压电活性材料，诸如压电活性层)的每一侧(诸如上方和下方)上的电极(例如，铂)层，或仅在压电材料的一侧(诸如上方或下方)上的电极层，诸如包括叉指电极的电极层，诸如参考文献WO2014/048818A1描述的叉指电极，其全部内容通过引用并入本文。压电材料可以通过已知技术(诸如溅射og溶胶-凝胶或任何其他)由任何标准类型的压电材料制成。顶部电极和底部电极可以由与压电膜沉积技术兼容的任何金属制成，例如由Pt或Au制成。在可以与任何其他实施例组合的实施例中，一个或多个压电致动器是至少一个压电致动器，诸如完全环绕光轴的一个压电致动器，诸如完全环绕光轴的一个相干压电致动器，诸如完全环绕光轴的一个且仅一个压电致动器。“相干”被理解为一个元件，诸如一个连续元件，诸如仅包括彼此不分开的部分的一个元件。还可以理解，相干元件形成围绕中间的通孔的闭合线，诸如其中中间的所述孔与光轴相交，诸如其中在不与压电致动器相交的情况下，与光轴平行的线不能从光轴的位置移动到压电致动器的外部。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中一个或多个压电致动器包括一个压电致动器，其环绕光轴，诸如限定光学孔径，诸如压电致动器朝向光轴的内边缘(对应于一个压电致动器面向光轴的边缘)形成圆形，诸如光轴位于其中心的圆形。在实施例中，一个或多个压电致动器包括一个压电致动器，其环绕光轴，其中压电致动器朝向光轴的内边缘(对应于一个压电致动器面向光轴的边缘)形成光轴位于其中心的圆形。在实施例中，提供了一种光学元件，其中通孔与光轴相交，诸如其中所述通孔是圆形的，诸如光轴位于其中心的圆形。
“被布置成将所述可弯曲盖构件成形为所期形状”可以理解为，致动器相对于盖构件的形状、尺寸和位置使能它们在致动时(诸如跨其电极施加电压时)变形，并且从而将所述可弯曲盖构件成形为所期形状。应当理解，盖构件的至少一部分位于光学活性区域中，诸如光学孔径，诸如盖构件与光轴相交的部分被成形为所期形状。
“所期形状”可以理解为，当从一个形状变为所期形状(诸如从一个所期形状变为另一个所期形状)时，光学元件的焦距可以改变。
一个或多个压电致动器放置在盖构件相对于支撑结构的相对侧上。
使一个或多个压电致动器布置成使得通过侧壁的内边缘平行于光轴而绘制的虚拟直线将在沿着侧壁的内边缘的一个或多个点处与一个或多个压电致动器相交或相切可以使能一个或多个压电致动器可以利用悬臂原理从而放大(盖构件的)最大曲率半径，即使在光学活性区域诸如光学孔径(其中不存在致动器)中也是如此。
“如在与光轴平行的方向上观察到的一个或多个压电致动器的外边缘”可以被理解为沿着如在俯视图中观察到的一个或多个压电致动器的外边缘的线。如果一个或多个压电致动器形成完全包围光轴的闭合线或闭合结构(其中可以理解“闭合线”可以用“闭合结构”代替，其中可以理解闭合结构具有有限宽度)，则外边缘可以是对应于一个或多个压电致动器背离光轴的边缘的闭合线(其中可以理解的是，外边缘是一个或多个压电致动器的外边缘，诸如包围光轴的一个压电致动器的外边缘，该边缘背离光轴)。如果一个或多个压电致动器包括不完全包围光学活性区域的一个或多个压电致动器，则外边缘可以被视为不完全包围光学活性区域的一个或多个压电致动器的边缘。在存在多于一个压电致动器的情况下，可以理解的是，可以选择至少一个外边缘作为外边缘(诸如至少一个外边缘(其对应于压电致动器之一)满足要求保护的特征)。在特定实施例中，存在一个且仅一个压电致动器。
使一个或多个压电致动器形成闭合线的可能的优点可以是它产生简单的解决方案，然而仍然使能低的总波前误差。
“如在与光轴平行的方向上观察到的支撑结构和可弯曲盖构件之间的接口处的支撑结构的内边缘”可以被理解为在俯视图中观察到的沿着支撑结构的内边缘(诸如面向光轴的边缘)的线。该线被限定为处于支撑结构和可弯曲盖构件之间的接口处。
可以看作是有利的在于：通过将第一线和第二线布置成使得“如在与光轴平行的方向上观察到的第一线和第二线
-在两个或更多个位置相互交叉，和/或
-在一个或多个位置平行且重合”，
可以减小光学透镜的总波前误差WFERMS。第一线和第二线相互交叉可能是特别有利的，这是因为这可以使能实现最低的总波前误差WFERMS，诸如在施加到一个或多个压电致动器的电压范围内的最低平均总波前误差WFERMS。“平行且重合”可理解为基本上平行且基本上重合，诸如平行且重合。“重合”可以暗示第二线在距离第一线20微米内，诸如10微米内、诸如5微米内、诸如2微米内、诸如1微米内、诸如0.1微米内，诸如第一线和第二线之间的距离基本上为零或零微米。“位置”可以理解为坐标集(例如，沿该线第一线和第二线平行且重合的线)或坐标或点(例如第一线和第二线平行且重合的点或者第一线和第二线相互交叉的点)。通常可以理解，“位置”可以是第一曲线和第二曲线之间的接触点或接触线，诸如零阶接触、一阶接触、二阶接触、三阶接触和四阶接触中的任何一个，其中如果在平面中的在点p处相交的的两条曲线具有简单的交叉(不是相切)，则两条曲线称为具有零阶接触；如果两条曲线相切，则为一阶接触；如果曲线的曲率相等，则为二阶接触。如果曲率的导数相等，则这种曲线称为是密切的三阶接触；并且如果曲率的二阶导数相等，则为四阶接触。在特定实施例中，“重合且平行”应理解为意指“相切”。
通常可以理解，当提到本申请中的光学性能时，该光学性能(诸如透射率或不透明度或透明度或反射率)适用于相对于光轴在入射角(AOI)内行进的光，诸如通过光学孔径(针对光学透镜)或被光学活性区域反射(针对反射元件)，其中入射角相对于光轴在0-65°的角度内，诸如0-40°(诸如0°)的角度内。光学性能可以理解为特定波长、诸如可见光区域内的任何波长、诸如630nm和/或特定入射角、诸如0°下的光学性能，诸如630nm波长和0°入射角下的光学性能。
当提到光学性能的“平均”时，其被理解为在波长范围内和相对于光轴的入射角(AOI)的所述性能的双重平均，其中波长范围可以在10nm至1mm内，诸如其中波长范围可以对应于以下中的一个或多个或全部：
-紫外(UV)区域，诸如10-380nm内，
-可见光(VIS)区域(人类感知或看作“光”)，诸如在380-760nm内，
-近红外(nIR)区域，诸如760-2,500nm内，
-中红外(mIR)区域，诸如2.50-10微米内，
-远红外(fIR)区域，诸如10微米-1mm内，
并且其中AOI为0-65°，诸如0-40°。
“光学”应理解为涉及“光”，并且“光”应理解为对应于UV、可见光、nIR、mIR和fIR的一个或多个或所有区域内的电磁辐射，诸如在可见光区域内。
“不透明”可以理解为，对于穿过不透明材料的光，平均(在波长范围内并且在入射角范围内)10％或更小的透射率，诸如1％或更小、诸如0.1％或更小。
通常参考光来理解对“透明”的引用，即光可以穿过透明对象，当穿过材料时很小或没有强度损失，诸如平均损失10％或更少、诸如平均5％或更少(分别对应于90％和95％的平均透射率)。
“透射率”、诸如镜面透射率或规则透射率在相对于光学元件(诸如光学透镜)的透射率的本上下文中理解为
-入射到光学透镜上的光，以及
-入射在光学透镜上的光的部分，该部分透射通过光学透镜并在另一侧作为镜面(规则)透射光射出之间的平均(在波长范围内并且在入射角范围内)比例。
“侧壁”可以理解为支撑元件，其至少部分地支撑可弯曲盖构件，诸如在光学活性区域(诸如光学孔径)立即外部或紧靠近光学活性区域的区域中支撑可弯曲盖构件。
可弯曲盖构件可以相对较薄，诸如在沿着光轴的方向上相对于支撑结构(和/或透镜体(当存在时))很薄，例如，小于1mm，诸如小于0.75mm、诸如小于0.5mm、诸如[10；40]微米(即，在10-40微米内)。它可以由任何类型的玻璃制成，诸如任何标准类型的玻璃，或由其他材料制成，诸如陶瓷-玻璃、聚合物、聚合物-无机混合物，诸如所谓的盖玻璃或类似于盖玻片。在可弯曲盖构件应该是透明的实施例中，这些材料可能特别相关。“可弯曲”可以理解为诸如可弯曲盖构件的元件可以通过一个或多个压电致动器弯曲，即，一个或多个压电致动器的致动可以使元件弯曲。“可弯曲盖构件”可以互换地称为“盖构件”。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中光学元件包括：
-支撑结构，其具有侧壁，
-可弯曲盖构件，其附接到
o侧壁，
-一个或多个压电致动器，其布置成将所述可弯曲盖构件成形为所期形状，其中所述一个或多个压电致动器包括压电材料和压电材料上方和/或下方的电极层，
其中所述光学元件包括具有光轴的光学活性区域，其中
-一个或多个压电致动器形成完全包围光轴的闭合线，并且如在与光轴平行的方向上观察到的一个或多个压电致动器的外边缘限定第一线，其中外边缘是对应于一个或多个压电致动器的背离光轴的边缘的闭合线，并且
-如在与光轴平行的方向上观察到的支撑结构和可弯曲盖构件之间的接口处的支撑结构的内边缘、诸如支撑结构的侧壁限定第二线，
其中，如在与光轴平行的方向上观察到的第一线和第二线
-在两个或多个位置相互交叉，诸如在2或3或4或8或16或32或更多位置，和/或
-在一个或多个位置平行且重合，诸如在1或2或3或4或8或16或32或更多位置，诸如剩余的第一线(诸如与第二线不平行且重合的第一线的一部分)位于由第二线所环绕的区域内部或外部。
应当理解，由于“上方”和“下方”是指平行于光轴的方向，其中上方是从支撑结构到盖构件的正方向，并且其中下方是从支撑结构到盖构件的反方向，可以理解的是，一个或多个压电致动器不包括放置在别处(例如，在与光轴平行的线不与压电材料相交的位置处)的电极材料。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中上方和下方是指平行于光轴的方向，其中上方是从支撑结构到盖构件的正方向，并且其中下方是从支撑结构到盖构件的反方向。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中被包括在一个或多个压电致动器中的压电材料上方和/或下方的电极层的一个或多个部分是与平行于光轴的线相交的一个或多个部分，该线也与压电材料相交。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中如在与光轴平行的方向上观察到的一个或多个压电致动器的一个或多个区域是与光轴平行的线相交的一个或多个区域，该线与压电材料和压电材料上方和/或下方的电极层相交。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中光学元件包括：
a、底部电极(103)，诸如压电活性层下方的电极层，
b、压电材料，其以压电活性层(104)的形式，以及
c、顶部电极(105)，诸如压电活性层上方的电极层，
并且其中，如在与光轴(110、510)平行的方向上观察到的一个或多个压电致动器的位置由所有底部电极(103)、压电活性层(104)和顶部电极(105)之间存在重叠的位置给出。可以注意到，仅在这些位置可以致动压电活性层。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中第二线限定没有圆角的正方形或没有圆角的矩形。在实施例中，提供了一种光学元件，其中第二线限定了具有圆角的矩形或超椭圆。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中第二线限定了具有圆角的正方形。在实施例中，提供了一种光学元件，其中第二线限定了具有圆角的矩形。在实施例中，提供了一种光学元件，其中第二线限定了超椭圆。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中第二线是非圆形的。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中第一线是具有圆角的正方形，诸如具有圆形圆角的正方形。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中第一线基本上是圆形的，诸如圆形。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中光学元件是折射透镜，包括：
-至少一个可变形透明透镜体，其由支撑结构的侧壁围绕
并且其中可弯曲盖构件是可弯曲的透明盖构件，其附接到
o所述至少一个可变形透明透镜体的表面。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中光学元件不包括液体。在实施例中，提供了一种光学元件，其中光学元件是固体或气体，诸如由固体或气体元件组成。在实施例中，提供了一种光学元件，其中光学元件是固体，诸如由固体元件组成。
“折射透镜”在本领域中是已知的并且相应地被理解。折射透镜的优点可能是它们仅需要低维护并且通常不需要与反射元件那样相同程度的准直或重涂。
光学透镜通常可以是微透镜。“微透镜”通常可以理解为透镜，其中至少一个结构组件的尺寸、诸如厚度在1微米至1毫米的范围内。在本申请中，对厚度的引用是对几何厚度的引用(与光学厚度相对)。在实施例中，厚度可以是支撑结构(例如，硅)(其可以是200-800微米)、盖构件和包括电触点的一个或多个压电致动器(其可以是大约22微米)的总和。光学透镜可以是可调谐微透镜，称为可从挪威poLight公司获得的光学透镜可以特别是与题为“Flexible lens assembly with variable focal length”的专利申请WO2008100154(A1)中公开的可调谐微透镜相对应的可调谐微透镜，该申请通过引用整体包括在本文中。另外注意到，关于参考文献WO2008100154(A1)，其某些尺寸可以从微米转换成毫米并且特别是在图页1/5上称为d1PZT、d2PZT和wpol.的尺寸(参见例如图1c，子图I)，可以在实现中具有数值相同的值，尽管以mm(毫米)而不是μm(微米)为单位给出，更具体地：
d1PZT＝4mm，d2PZT＝1.5mm，并且wpol.＝4.5mm。
可以添加附加层(诸如添加在顶部)，诸如为了改善光学性能(诸如所述层形成抗反射涂层)和/或改善对例如水分的抵抗力(诸如所述层形成湿度屏障)。可选地具有这种附加层的光学元件可以如题为“Piezoelectrically actuated optical lens”的申请WO2016009079(A1)中描述的，该申请通过引用整体包括在本文中。
可以添加结构元件，诸如用于提供应力和热补偿以及调谐光学元件的机械强度和曲率。可选地具有这种结构元件的光学元件可以如申请WO2016009078(A1)“A tunablemicrolens with a variable structure element”中描述的，该申请通过引用整体包括在本文中。
“孔径”可与“光学孔径”互换使用，并且在本领域中是公知的，并且应理解为这样的特别是相对于可见光的光学透明孔径。还应理解，光学透明“孔径”由不透明材料(诸如不透明压电致动器)界定，这是因为孔径通常被理解为限制可进入光学仪器的光量的开口。
在实施例中，提供了一种光学透镜，其中所述光学透镜具有95％或更高的平均(在波长范围内并且在入射角范围内)透射率，诸如98％或更高、诸如99％或更高。这样的一个优点可能是它有助于在穿过光学装置元件时损失较少的光。在一般实施例中，所述光学透镜的平均透射率为90％或更高，诸如92％或更高、诸如93％或更高、诸如94％或更高。
在实施例中，提供了一种光学透镜，其中
-所述光学透镜的平均(在波长范围内并且在入射角范围内)透射率为95％或更高，诸如98％或更高，
-在可见范围内(诸如针对任何可见波长)的最小透射率为94％或更高，和/或其中
-在可见范围内的平均反射率(诸如其中波长范围限于任何可见波长)为2.5％或更小，诸如1％或更小。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中光学元件是反射元件，并且其中可弯曲盖构件在背离支撑结构的一侧上和/或面向支撑结构的一侧上是反射性的。
“反射元件”可以理解为反射入射电磁辐射的元件，诸如镜子。“反射”可以理解为平均(在波长范围内并且在入射角范围内)反射率为至少90％，诸如至少95％、诸如至少99％、诸如至少99.9％。与折射光学元件相比，反射元件的优点可以是它们可能遭受较少的色差。反射元件的另一个优点可以是它们可以比折射光学元件相对轻。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中施加到一个或多个压电致动器上的在整个40伏的范围(诸如0-40伏)内、诸如100伏的范围(诸如0-100伏)内的总波前误差(WFERMS)等于或小于60nm，诸如50nm、诸如40nm、诸如30nm、诸如25nm、诸如20nm。通过在整个另一个参数的范围内使总WFERMS低于阈值，可以理解，总WFERMS低于给定范围内的另一个参数的任何值的阈值。该实施例的可能的优点可以是在整个焦距范围内可以实现改善的图像质量。
“总波前误差(WFERMS)”被理解为总均方根(RMS)波前误差(WFERMS)，其在本领域中是公知的并且因此被理解。
针对给定的共轭(对象和图像点)定义总波前误差(WFE)。
针对光束的每个点定义波前误差。它是实际(像差)波前与完美球面波前之间的光路差异。它的距离通常以纳米(nm)或微米(μm)表示。
针对给定的共轭(对象和图像点)定义总WFERMS。它是在其上被计算的表面上的光束的横截面上的总WFE的均方根，诸如下面的公式中描述的：
跨系统的输出光瞳的横截面的区域A进行积分。总WFERMS是单个值。它是一个距离，通常以纳米(nm)或微米(μm)表示。
总WFERMS的测量可以使用具有Shack-Hartmann传感器的波前测量系统来执行，诸如来自Imagine Optic公司(其总部位于法国Orsay)的HASOTM。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中在整个5屈光度的范围内、诸如在整个10屈光度的范围内、诸如在整个13屈光度的范围内、诸如在整个[-3；+10]屈光度的范围内、诸如在整个28屈光度的范围内、诸如在整个30屈光度的范围(诸如[-4；+26]屈光度)内、诸如在整54屈光度的范围(诸如[-4；+50]屈光度)内，总波前误差(WFERMS)等于或小于60nm，诸如50nm、诸如40nm、诸如30nm、诸如25nm、诸如20nm。该实施例的可能的优点可以是在整个焦距范围内可以实现改善的图像质量。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中在整个[1/x；1/(x+5米)]的焦距范围内，诸如在整个[1/x；1/(x+10米)]的焦距范围内、诸如在整个[1/x；1/(x+13米)]的焦距范围内、诸如在整个[-1/3米-1；+1/10米-1]的焦距范围内、诸如在整个[-1/4米-1；+1/26米-1]的焦距范围内、诸如在整个[-1/4米-1；+1/50米-1]的焦距范围内，总波前误差(WFERMS)等于或小于60nm，诸如50nm、诸如40nm、诸如30nm、诸如25nm、诸如20nm，其中x是任意选择的长度。在实施例中，x可以是-3m或0m。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中光学活性区域对应于(诸如相同于)光学孔径，诸如其中一个或多个压电致动器可以限定光学活性区域，诸如其中光学元件是光学透镜并且其中可弯曲盖构件上的至少一个可变形透镜体的光学孔径由一个或多个压电致动器环绕。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中可弯曲盖构件(102、502、702)是玻璃，诸如任何类型的玻璃，诸如杨氏模量在20-60GPa内的玻璃。
在实施例中，提出了一种光学元件，其中总波前误差(WFERMS)在630nm处测量，诸如在630nm的波长处和0°的入射角处测量。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中
-针对其中第一线和第二线在一个或多个位置处不交叉或平行且重合(诸如其中第一线完全在第二线的内部或完全在第二线的外部)的对应光学元件，施加到一个或多个压电致动器的在整个40伏的范围(诸如0-40伏)内、诸如100伏的范围(诸如0-100伏)内的最大总波前误差(WFERMS)
比
-针对其中如在与光轴平行的方向上观察到的第一线和第二线
o在两个或多个位置处相互交叉，和/或
o在一个或多个位置处平行且重合的光学元件，施加到所述一个或多个压电致动器的在整个40伏的范围(诸如0-40伏)内、诸如100伏的范围(诸如0-100伏)内的最大总波前误差(WFERMS)
大至少10％，诸如大20％、诸如大30％、诸如大40％、诸如大50％、诸如大100％、诸如大250％。
根据该实施例，提供了一种光学透镜(其中，如在与光轴平行的方向上观察到的第一线和第二线在至少一个位置上相互交叉和/或平行且重合)，其具有比以下光学透镜(称为“对应的光学透镜”)更低的总WFERMS，该光学透镜是相同地相似的，除了第一线和第二线在至少一个位置上不交叉或平行且重合。因此，根据该实施例，光学透镜被布置成使得一个或多个压电致动器的布置相对于总WFERMS有所不同，并且一个或多个压电致动器被布置成使得如在与光轴平行的方向上观察到的第一线和第二线在至少一个位置上相互交叉和/或平行且重合，并且使得WFERMS因此减小。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中支撑结构的内边缘限定了开口，针对该开口，外接矩形(circumscribing rectangle)或正方形的最小边长等于或大于2.5mm，诸如等于或大于2.8mm、诸如等于或大于3.0mm、诸如等于或大于3.5mm、诸如等于或大于3.8mm、诸如等于或大于4.0mm、诸如等于或大于4.5mm、诸如5mm、诸如10mm。“支撑结构的内边缘”可以理解为支撑结构和可弯曲盖构件之间的接口处的支撑结构的内边缘。可以理解的是，在垂直于光轴的平面中观察支撑结构的内边缘和外接矩形两者。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中光学元件的厚度等于或小于1mm，诸如等于或小于700微米、诸如等于或小于500微米、诸如等于或小于450微米、诸如等于或小于425微米、诸如等于或小于400微米。具有小厚度的可能优点是它使能具有非常小的垂直占地面积(footprint)的光学透镜。这种小的垂直占地面积继而可以可选地允许具有较小垂直占地面积的较薄的光学装置(诸如相机)，然后可以将其集成到比目前允许的更薄的装置(诸如移动电话)中。“光学透镜的厚度”可以理解为在与光轴平行的方向上的光学长度的尺寸(诸如，相对于光轴正交并且放置在光学透镜的两侧的两个平面之间的距离)。在实施例中，提供了一种光学元件，该光学元件是光学透镜，其中所述厚度对应于从与光轴正交并且包括
-离盖构件最远的以下任何一点(诸如，其中所述点位于盖构件相对于压电致动器的相对侧)：
o离盖构件最远的支撑结构上的点，或
o离盖构件最远的透镜体(或透镜体上的后窗)上的点，的平面、到与光轴正交的并且包括
-离盖构件最远的一个或多个压电致动器(可选地包括电接触元件)上的点的平面这二者之间的距离。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中支撑结构的内边缘限定了开口，针对该开口可以提供外接正方形或外接矩形，并且其中如在与光轴平行的方向上观察到的第一线和第二线在一个位置处交叉或者平行且重合，针对该位置从
a、在外接正方形或外接矩形的最近侧的中间
至
b、所述位置在外接正方形或外接矩形的最近侧上的投影二者的距离在外接正方形或外接矩形的边长的一半的[10；90]％的范围内，诸如在所述外接正方形或所述外接矩形的边长的一半的[15；85]％的范围内、诸如[20；80]％的范围内、诸如[25；75]％的范围内、诸如[30；70]％的范围内、诸如[40；60]％的范围内、诸如[45；60]％的范围内、诸如[50；55]％的范围内。该实施例的可能优点可以是它使能在整个光学透镜的屈光度范围内实现特别地平均总WFERMS，诸如特别地平均总WFERMS，诸如相对较小(或最小)的总WFERMS(诸如在对应光学元件的情况下，“相对”是相对于平均总WFERMS，其中所述距离在所述范围之外)。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中一个或多个压电致动器限定光学活性区域，诸如被布置成围绕或环绕光学活性区域。在实施例中，提出了一种光学元件，其是光学透镜，其中光轴与可变形透明透镜体和盖构件相交。在实施例中，提出了一种光学元件，其是光学透镜，其中所述至少一个可变形透明透镜体包括聚合物，诸如固体聚合物，诸如由固体聚合物组成的可变形透明透镜体。所述至少一个可变形透明透镜体包括聚合物，诸如固体聚合物，可以理解为所述至少一个可变形透明透镜体包括至少10wt％(重量百分比)、诸如至少25wt％、诸如至少50wt％、诸如至少75wt％的固体聚合物。在实施例中，提供了一种光学元件，其是光学透镜，其中所述至少一个可变形透明透镜体包含交联或部分交联聚合物的聚合物网络和可混溶的油或油的组合。在实施例中，提供了一种光学元件，其为光学透镜，其中所述至少一个可变形透明透镜体可具有大于300Pa的弹性模量、高于1.35折射率以及在可见范围内每毫米厚度小于10％的吸光度。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中光学活性区域(诸如光学孔径)的直径为10mm或更小，诸如7.5mm或更小、诸如5mm或更小(诸如[0.5；4.0]mm)、诸如2.5mm或更小(诸如[2.0-2.4]mm)、诸如1.9mm或更小、诸如1.55mm或更小、诸如1mm或更小。具有小直径的可能的优点是它使能提供光学透镜，其可以在最终应用装置(诸如相机)中利用非常小的区域和/或小尺寸有助于其可以安装在多个位置以用于附加功能(例如3D成像)。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中光学活性区域的直径为1mm或更大，诸如1.55mm或更大、诸如1.9mm或更大、诸如2mm或更大、诸如2.5mm或更大。具有大直径的可能优点是它使能提供大量的光。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中一个或多个压电致动器和可弯曲盖构件被布置成使得一个或多个压电致动器在致动时直接使可弯曲盖构件变形，诸如在整个5屈光度的范围内、诸如在整个10屈光度的范围内、诸如在整个13屈光度的范围内、诸如在整个[-3；+10]屈光度的范围内、诸如在整个28屈光度的范围内、诸如在整个30屈光度的范围(诸如[-4；+26]屈光度)内、诸如在整个54屈光度的范围(诸如[-4；+50]屈光度)内。“直接”可以理解为，一个或多个致动器相对于可弯曲盖构件被布置为，使得可弯曲盖构件的变形不依赖于第三元件，诸如不可压缩元件(诸如流体)，如例如参考文献US2010/182703A1中的情况，其通过引用整体并入本文。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中可弯曲盖构件延伸超过侧壁的内边缘。应当理解，侧壁的内边缘对应于侧壁的表面，诸如在光学元件是光学透镜的情况下面向可变形透镜体的侧壁的表面。换句话说，可弯曲盖构件比侧壁面对的表面，诸如侧壁的面向光轴的表面(以及可选地可变形透镜体)，更远离光轴延伸。这样做的一个可能的优点是它使能一个或多个压电致动器可以布置成利用悬臂原理从而放大最大曲率半径，即使在光学活性区域、诸如孔径中(其中不存在致动器)也是如此。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中可弯曲盖构件包括、诸如由具有至少10GPa的杨氏模量(诸如在10-100GPa内、诸如在20-60GPa内)的材料组成。这样的优点(诸如相对刚性的盖构件)可以使能或促进一个或多个压电致动器限定光学活性区域，诸如孔径，同时仍然可以使盖构件成形在光学活性区域中，诸如具有一个或多个压电致动器的孔径(尽管没有压电致动器)。
可弯曲盖构件可以(在光学元件是光学透镜的情况下)是可弯曲的透明盖构件，并且可以更具体地
-对光的透射率为98％或更高，和/或
-应力小于或等于20MPa。
例如，如果可弯曲透明盖构件由玻璃制成，则可以实现这一点。
在实施例中，提供了一种光学元件，其中一个或多个压电致动器包括具有以下的材料：
-横向压电系数(│d31│)在数值上等于或大于20pC/N，诸如优选在数值上等于或大于50pC/N、诸如优选在数值上等于或大于100pC/N、诸如为负数并且在数值上等于或大于100pC/N、诸如优选在数值上等于或大于200pC/N，
和/或
-纵向压电系数(│d33│)在数值上等于或大于20pC/N，诸如优选在数值上等于或大于50pC/N、诸如在数值上等于或大于100pC/N、诸如在数值上等于或大于100pC/N、诸如在数值上等于或大于优选地<200pC/N。
“数值”理解为绝对值，例如，-250在数值上大于[-250；+250]范围内的任何数字。在实施例中，该材料选择为铁电材料，诸如锆钛酸铅(PZT)。这样做的优点可能是这种材料的大压电致动效果。
在实施例中，提供了一种光学透镜，其中可以借由在整个跨越超过2屈光度的范围内致动一个或多个压电致动器来调谐放大率，诸如3屈光度或更高、诸如4屈光度或更高、诸如5屈光度或更高、诸如6屈光度或更高、诸如7.5屈光度或更高、诸如10屈光度或更高、诸如12.5屈光度或更高、诸如14屈光度或更高、诸如16屈光度或更高、诸如20屈光度或更高、诸如通过[-10；+20]屈光度的范围、诸如在整个28屈光度的范围内、诸如在整个30屈光度的范围(诸如[-4；+26]屈光度)内、诸如在整个54屈光度的范围(诸如[-4；+50]屈光度)内。通常可以理解，跨越的范围可以包括0屈光度的放大率，诸如跨越0-5屈光度的范围、诸如0-6屈光度或更高、诸如0-7.5屈光度或更高、诸如0-10屈光度或更高、诸如0-12.5屈光度或更高、诸如0-14屈光度、诸如0-16屈光度、诸如0-20屈光度、诸如在整个28屈光度的范围内、诸如在整个30屈光度的范围(诸如[-4；+26]屈光度)内、诸如在整个54屈光度的范围(诸如[-4；+50]屈光度)内。跨越的范围可以包括0屈光度的放大率和零两侧的范围，诸如从/到±2.5屈光度(即，从-2.5屈光度到2.5屈光度)的范围、诸如±6屈光度或更高、诸如±7.5屈光度或更高、诸如±10屈光度或更高、诸如±12.5屈光度或更高、诸如±14屈光度、诸如±16屈光度、诸如±20屈光度、诸如[-4；26]屈光度、诸如[-4；+50]屈光度。
根据本发明的第二方面，提供了一种制造根据前述权利要求中任一项所述的光学元件的方法，所述方法包括：
-通过沉积在可弯曲盖构件上提供一个或多个压电致动器。
该实施例的一个可能的优点可以是本发明的光学透镜采用第一线和第二线之间的关系，并且可以通过实施第二线的特定形状来实现这种关系，并且这种形状可以通过仅在制造期间实施适当的沉积掩模和/或适当的蚀刻掩模来实现。
根据第三方面，提供了一种包括以下的相机
a、根据第一方面的光学元件，或
b、如根据第二方面制造的光学元件。
在更一般的实施例中，提供了一种包括以下的光学装置
a、根据第一方面的光学元件，或
b、如根据第二方面制造的光学元件，
其中光学装置可以是选自包括以下、诸如由以下组成的群组中的任何一个光学装置：扫描仪、相机、可变光学调谐器或衰减器、光圈、光学图像稳定(OIS)单元、变焦透镜、广角透镜、条形码阅读器、内窥镜、投影仪或其中组织光以产生所期效果(例如成像)的任何装置。
根据本发明的第四方面，提供了通过
a、根据第一方面的光学元件，或
b、如根据第二方面制造的光学元件，
以获得一个或多个图像的用途。
在可替选的实施例中，所提到的光学元件可用于扫描识别标记物、诸如条形码和/或视网膜，或衰减特定波长的光。
本发明的第一、第二、第三和第四方面可以每个与任何其他方面组合。参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐明。
附图说明
现在将关于附图更详细地描述根据本发明的光学元件、方法、光学装置和使用。附图示出了实施本发明的一种方式，并且不应被解释为限制落入所附权利要求集的范围内的其他可能的实施例。
图1是根据实施例的光学透镜的透视图，
图2是多个实施例的俯视示意图，
图3是示出了多个实施例的总WFERMS的曲线图，
图4是示出了多个实施例的四叶(tetrafoil)WFE的曲线图，
图5-图6是具有光学透镜的实施例的侧视图，
图7是具有反射元件的实施例的侧视图，
图8是示例A的俯视示意图，
图9是其中指示出了尺寸的示例A的俯视示意图，
图10是实施例B的俯视示意图，
图11是其中指示出了尺寸的实施例B的俯视示意图，
图12是实施例C的俯视示意图，
图13是其中指示出了尺寸的实施例C的俯视示意图，
图14是实施例D的俯视示意图，
图15是其中指示出了尺寸的实施例D的俯视示意图，
图16是示例E的俯视示意图，
图17是其中指示出了尺寸的示例E的俯视示意图，
图18是实施例C的修改的俯视示意图，
图19是实施例D的修改的俯视示意图，
图20是实施例E的修改的俯视示意图，
图21是示出了多个示例和实施例(示例A和D以及实施例B-C-D)的总WFERMS的曲线图，
图22是示出了多个示例和实施例(示例A和D以及实施例B-C-D)的四叶WFE的曲线图，
图23是示出了多个示例和实施例(示例A和D以及实施例B-C-D)的光学功率的曲线图。
具体实施方式
通常，当暗示方向时，诸如当使用术语“上方”或“下方”或“顶部”或“底部”时，通常理解的是，正方向限定为从支撑结构到盖构件的平行于光轴的方向。例如，盖构件在支撑结构上方，诸如在支撑结构的顶部上。
图1是光学元件的透视图，并且更具体地是根据实施例的光学透镜，更具体地：支撑结构101(具有面向光轴110的侧壁112)，其厚度122在200-800微米的范围内并且宽度124在100-500微米的范围内；可弯曲透明盖构件102(其在本实施例中是玻璃)；底部电极103(用于一个或多个压电致动器)；压电活性材料104；顶部电极105(用于一个或多个压电致动器)。可以理解的是，如在俯视图中观察到的(沿着与光轴平行的方向)一个或多个压电致动器的位置被限定为在所有底部电极103、压电活性层104和顶部电极105之间存在重叠的位置(注意，仅在这些位置可以致动压电活性层)。该图还示出了：透明可变形透镜体107(其在本实施例中是聚合物)；透明后窗106(放置在透镜体107上)；在支撑结构101内部的腔108(该腔108包括光轴110并且在远离光轴110的方向上由侧壁112界定)；支撑结构101的内边缘109(在支撑结构101和可弯曲透明盖构件102之间的接口处)，其投影到底部电极103的表面或顶部电极105的表面。在当前示出的实施例中，可以看出，如在与光轴平行的方向上观察到的一个或多个压电致动器103、104、105(在本实施例中是单个压电致动器，其形成了完全环绕光轴110和光学孔径111的闭合环(尽管其由于切除部分而不能被看出))的外边缘限定了第一线，并且如在与光轴平行的方向上观察到的在支撑结构101和可弯曲透明盖构件102之间的接口处的支撑结构的内边缘109限定了第二线，其中如在与光轴平行的方向上观察到的第一线和第二线在8个位置(其中仅示出了6个位置，但最后两个放置在切除部分中)相互交叉。
图2是示例(示例E)的俯视示意图，并且还指示出多个实施例(实施例B、C和D)和另一示例(示例A)。该图(类似于图8-图20)示出了光学元件的四分之一和光学孔径的四分之一(其中半径114为1.05mm)，并且其中总宽度(对应于半宽116的两倍)为3.7mm(其中光轴在与纸张平面垂直的方向上与左下角相交，并且其余四分之三相同，尽管围绕光轴旋转90°、180°和270°)。图2的一些特征(类似于图8-图20)对应于图1中的透视图的俯视图，诸如底部电极103(图18-图20中不可见)、支撑结构的内边缘109、透镜体107的位置轮廓、透明后窗106的位置轮廓。图2(类似于图18-图20)还示出了多个不同的可能的第一线(如由示出外边缘215E的全绘制线和指示外边缘215A-D的虚线指示出的)。半宽116可以当作比例尺，并且还注意到摘录的高度和宽度相同，因此该图示出了精确的尺寸。
在所描绘的示例E中，顶部电极105与压电活性层重合，并且顶部电极105的外边缘215E也与第一线重合。该图示出了外边缘215E在任何位置处(其完全在外面，诸如在由第二线环绕的区域之外)既不与第二线109交叉也不与第二线109平行且重合。
该图指示出(经由虚线215A-D)顶部电极105(和压电活性层)和第一线的其他可能情况。
在指示出的(经由虚线A)示例A中，顶部电极与压电活性层重合，并且顶部电极的外边缘215A也与第一线重合。该图示出了外边缘215A在任何位置处(它完全在内部)既不与第二线109交叉也不与第二线109平行且重合。
在指示出的(经由虚线B和C)实施例B和C中，顶部电极与压电活性层重合，并且顶部电极的外边缘215B和215C也与第一线重合。该图示出了外边缘215B和215C每个在四分之一的两个位置处(在内部和外部)、即总共在8个位置处与第二线109交叉。
在指示出的(经由虚线D)实施例D中，顶部电极与压电活性层重合，并且顶部电极的外边缘215D也与第一线重合。该图示出了外边缘215D在四分之一(即在角落中)的一个位置处(否则完全在外面)、即总共在4个位置处与第二线109平行且重合。剩余的第一线(诸如不与第二线平行且重合的第一线)位于由第二线环绕的区域之外。
还可以看出，支撑结构的内边缘109限定了开口，针对该开口可以设置外接正方形，并且其中如在与光轴平行的方向上观察到的第一线和第二线在一个位置处交叉或者平行且重合，针对该位置，从
a、在外接正方形最近侧的中间至
b、所述位置到外接正方形的最近侧上的投影的距离对于三个实施例为外接正方形的边长的一半的43％(实施例B)、54％(实施例C)和85％(实施例D)。
图3是具有示出了针对如图2中描绘的示例A和E以及实施例B-D的作为施加在一个或多个压阻致动器上的电压(范围0-40伏)的函数的总WFERMS(范围0-80nm)的模拟数据的曲线图。更具体地，针对示例A(具有实心圆圈作为标记的实线绘制曲线)、实施例B(具有实心三角形作为标记的虚线)、实施例C(具有空心菱形作为标记的点划线)、实施例D(具有叉字形记号作为标记的虚线)和示例E(具有实心正方形作为标记的实线绘制线)。该图示出了虽然所有曲线在某些点处展现出低WFERMS值，但在整个所描绘的范围内仅实施例B-D保持低于60nm。
图4是具有示出了针对如图2中描绘的示例A和E以及实施例B-D的作为施加在一个或多个压阻致动器上的电压(范围0-40伏)的函数的四叶WFE(范围-80nm至+60nm)的模拟数据的曲线图。更具体地，针对示例A(具有实心圆圈作为标记的实线绘制曲线)、实施例B(具有实心三角形作为标记的实线绘制曲线)、实施例C(具有空心菱形作为标记的实线绘制曲线)、实施例D(具有叉字形记号作为标记的实线绘制曲线)和示例E(具有实心正方形作为标记的实线绘制线)。该图示出了在整个10-40伏的范围内，所有实施例B-D保持低于(以绝对值计)示例A和E。对四叶WFE的低贡献可以至少部分地解释为什么本发明的实施例产生低的总WFERMS。
图5-图6是具有光学透镜的实施例500、600的侧视图，包括支撑结构501(具有面向光轴510的侧壁512)、可弯曲透明盖构件502、压电致动器504、透明可变形透镜体507、透明后窗506、支撑结构501内部的腔508、光轴510和光学孔径511。
在图5中，厚度518对应于从
-离盖构件最远的支撑结构上的点至
-一个或多个压电致动器(可选地包括电接触元件)上的离盖构件最远的点的距离。
在图6中，厚度618对应于从
-离盖构件最远的透镜体(或透镜体上的后窗)上的点至
-一个或多个压电致动器(可选地包括电接触元件)上的其离盖构件最远的点的距离。
图7是具有反射元件的实施例700的侧视图。反射实施例700类似于图5-图6中描绘的实施例500、600，除了没有透镜体且没有后窗并且盖构件702在一侧或两侧(诸如上侧和/或下侧)上是反射性的使得光720可以从一侧或两侧反射之外。
在图8-图20的每个中，给出的任何尺寸(其中注意到图中没有单位给出的尺寸数字以mm为单位给出)可以当作比例尺，并且还注意到每个图的摘录的高度和宽度相同，因此该图示出了精确的尺寸。
图8是类似于图2的示例A的俯视示意图，除了仅示出示例A。
图9是其中指示出了尺寸的示例A的俯视示意图。该图示出了示例A的第一线是直径为1.6mm的圆形。
图10是类似于图2的实施例B的俯视示意图，除了仅示出实施例B。
图11是其中指示出了尺寸的实施例B的俯视示意图。该图示出了实施例B的第一线是直径为1.895mm的圆形。
图12是类似于图2的实施例C的俯视示意图，除了仅示出实施例C。
图13是其中指示出了尺寸的实施例C的俯视示意图。该图示出了实施例C的第一线是具有圆形圆角的正方形。
图14是类似于图2的实施例D的俯视示意图，除了仅示出实施例D。
图15是其中指示出了尺寸的实施例D的俯视示意图。该图示出了实施例D的第一线是具有圆形圆角的正方形。
图16是类似于图2的示例E的俯视示意图，除了仅示出示例E。
图17是其中指示出了尺寸的示例E的俯视示意图。
图18是实施例C的修改的俯视示意图。
图19是实施例D的修改的俯视示意图。
图20是实施例E的修改的俯视示意图。
图18-图20每个示出了实施例的俯视示意图，该实施例可以分别被称为实施例C'、D'和E'，这是因为它们每个分别对应于实施例C、D和E的修改，其中底部电极(例如在图2中描绘为底部电极103)没有延伸超出压电活性层。这不会改变使总WFERMS最小化的效果。
图21是示出了多个示例和实施例(示例A和D以及实施例B-C-D)的总WFERMS的曲线图。图21类似于图3，除了跨越更大范围的电压(0-50伏)之外。
图22是示出了用于多个示例和实施例的四叶WFE(示例A和D以及实施例B-C-D)的曲线图。图22类似于图3，除了跨越更大范围的电压(0-50伏)之外。
图23是示出了多个示例和实施例(示例A和D以及实施例B-C-D)的光学功率(以屈光度[dpt]计)的曲线图。
在实施例或可替选的实施例E1-E15中，提出了：
E1、一种光学元件(100、500、600、700)，包括：
-支撑结构(101、501)，其具有侧壁(112、512)
-可弯曲盖构件(102、502、702)，其附接到
o侧壁(112、512)，
-一个或多个压电致动器(103、104、105)，其布置成将所述可弯曲盖构件(102、502、702)成形为所期形状，
其中所述光学元件(100、500、600、700)包括具有光轴(110、510)的光学活性区域(111、511)，其中
-如在与光轴(110、510)平行的方向上观察到的一个或多个压电致动器(103、104、105)的外边缘(215A-E)限定第一线，并且
-如在与光轴(110、510)平行的方向上观察到的支撑结构(101、501)和可弯曲盖构件(102、502、702)之间的接口处的支撑结构(101、501)的内边缘(109)限定第二线，
其中，如在与光轴(110、510)平行的方向上观察到的第一线和第二线
-在两个或多个位置相互交叉，和/或
-在一个或多个位置平行且重合。
E2、根据前述实施例中任一项所述的光学元件(100、500、600)，其中，所述光学元件是折射透镜，包括：
-至少一个可变形透明透镜体(107、507)，其由支撑结构的侧壁(101、501)围绕，
并且其中可弯曲盖构件(102、502)是可弯曲的透明盖构件，其附接到
o所述至少一个可变形透明透镜体(107、507)的表面。
E3、根据前述实施例中任一项所述的光学元件(700)，其中所述光学元件是反射元件，并且其中所述可弯曲盖构件(702)在背离所述支撑结构的一侧上和/或在面向支撑结构的一侧上是反射性的。
E4、根据前述实施例中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中施加到一个或多个压电致动器(103、104、105)的在整个40伏的范围(诸如0-40伏)内、诸如100伏的范围(诸如0-100伏)内的总波前误差(WFERMS)等于或小于60nm、诸如50nm、诸如40nm、诸如30nm、诸如25nm、诸如20nm。
E5、根据前述实施例中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中在整个5屈光度的范围内、诸如在整个10屈光度的范围内、诸如在整个13屈光度的范围内，总波前误差(WFERMS)等于或小于60nm，诸如50nm、诸如40nm、诸如30nm、诸如25nm、诸如20nm。
E6、根据前述实施例中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中，
-针对其中所述第一线和所述第二线在一个或多个位置处不交叉或平行且重合的对应光学元件，施加到一个或多个压电致动器(103、104、105)的在整个40伏的范围内、诸如100伏的范围内的最大总波前误差(WFERMS)
相比于
-针对其中如在与所述光轴(110、510)平行的方向上观察到的所述第一线和所述第二线
o在两个或多个位置处相互交叉，和/或
在一个或多个位置处平行且重合的光学元件，施加到一个或多个压电致动器(103、104、105)的在整个40伏的范围内、诸如100伏的范围内的最大总波前误差(WFERMS)
大至少10％，诸如大20％、诸如大30％、诸如大40％、诸如大50％、诸如大100％、诸如大250％。
E7、根据前述实施例中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中所述支撑结构(101、501)的内边缘(109)限定开口，针对所述开口，外接的矩形或正方形的最小边长等于或大于2.5mm，诸如等于或大于2.8mm、诸如等于或大于3.0mm、诸如等于或大于3.5mm、诸如等于或大于3.8mm、诸如等于或大于4.0mm、诸如等于或大于4.5mm、诸如5mm、诸如10mm。
E8、根据前述实施例中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中所述光学元件的厚度(518、618)等于或小于1mm，诸如等于或小于700微米、诸如等于或小于500微米、诸如等于或小于450微米、诸如等于或小于425微米、诸如等于或小于400微米。
E9、根据前述实施例中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中，所述支撑结构(101、501)的内边缘(109)限定开口，针对所述开口，可以提供外接正方形，并且其中如在与所述光轴平行的方向上观察到的第一线和第二线在一个位置处交叉或者平行且重合，针对其从
a、在所述外接正方形的最近侧的中间
至
b、所述位置在所述外接正方形的最近侧上的投影的距离在所述外接正方形的边长的一半的[10；90]％的范围内，诸如在所述外接正方形的边长的一半的[15；85]％的范围内、诸如[20；80]％的范围内、诸如[25；75]％的范围内、诸如[30；70]％的范围内、诸如[40；60]％的范围内、诸如[45；60]％的范围内、诸如[50；55]％的范围内。
E10、根据实施例E2所述的光学透镜(100、500、600)，其中所述至少一个可变形透明透镜体包括聚合物，诸如固体聚合物。
E11、根据实施例E2或E10中任一项所述的光学透镜(100、500、600)，其中所述至少一个可变形透明透镜体可具有大于300Pa的弹性模量、高于1.35的折射率以及在可见范围每毫米厚度小于10％的吸光度。
E12、根据前述实施例中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中所述光学活性区域的直径为10mm或更小，诸如7.5mm或更小、诸如5mm或更小、诸如2.5mm或更小、诸如1.55mm或更小、诸如1mm或更小。
E13、制造根据前述任一实施例所述的光学元件(100、500、600、700)的方法，所述方法包括：
-通过沉积在可弯曲盖构件(102、502、702)上提供一个或多个压电致动器(103、104、105)。
E14、一种相机，包括：
a、实施例E1-E12中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，或
b、如根据实施例E13制造的光学元件(100、500、600、700)。
E15、通过
a、实施例E1-E12中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，或
b、如根据实施例E13制造的光学元件(100、500、600、700)，
以获得一个或多个图像的用途。
对于以上实施例或可替选的实施例E1-E15，可以理解，对前述“实施例”的引用可以指实施例E1-E15中的前述实施例。
尽管已经结合特定实施例描述了本发明，但是不应该将其解释为以任何方式限于所提供的示例。本发明的范围由所附权利要求集阐述。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。此外，提及诸如“一”或“一个”等的引用不应被解释为排除多个。权利要求中关于附图中指示出的元件的附图标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，可以有利地组合在不同权利要求中提及的独立特征，并且在不同的权利要求中提及这些特征并不排除特征的组合是不可能和有利的。

Claims (30)

1.一种光学元件(100、500、600、700)，包括：
-支撑结构(101、501)，其具有侧壁(112、512)，
-可弯曲盖构件(102、502、702)，其附接到
ο所述侧壁(112、512)，
-一个或多个压电致动器(103、104、105)，其布置成将所述可弯曲盖构件(102、502、702)成形为所期形状，其中所述一个或多个压电致动器(103、104、105)包括压电材料(104)和所述压电材料上方和/或下方的电极层(103、105)，
其中所述光学元件(100、500、600、700)包括具有光轴(110、510)的光学活性区域(111、511)，其中
-所述一个或多个压电致动器形成完全包围所述光轴的闭合线，并且如在与所述光轴(110、510)平行的方向上观察到的一个或多个压电致动器(103、104、105)的外边缘(215A-E)限定了第一线，其中所述外边缘是闭合线，其对应于所述一个或多个压电致动器的背离所述光轴的边缘，并且
-如在与所述光轴(110、510)平行的方向上观察到的所述支撑结构(101、501)与所述可弯曲盖构件(102、502、702)之间的接口处的支撑结构(101、501)的内边缘(109)限定了第二线，
其中，如在与所述光轴(110、510)平行的方向上观察到的第一线和第二线
-在两个或多个位置相互交叉，和/或
-在一个或多个位置平行且重合。
2.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600)，其中，上方和下方是指平行于所述光轴的方向，其中上方是从所述支撑结构到所述盖构件的正方向，并且其中下方是从所述支撑结构到所述盖构件的反方向。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600)，其中被包括在一个或多个压电致动器中的在所述压电材料上方和/或下方的电极层的一个或多个部分是以下一个或多个部分，其与平行于所述光轴的线相交，所述线也与所述压电材料相交。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600)，其中，所述光学元件包括：
a.底部电极(103)，
b.以压电活性层(104)的形式的压电材料，以及
c.顶部电极(105)，
并且其中，如在与所述光轴(110、510)平行的方向上观察到的一个或多个压电致动器的位置由所有所述底部电极(103)、所述压电活性层(104)和所述顶部电极(105)之间存在重叠的位置给出(注意，仅在这些位置能致动所述压电活性层)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600)，其中，所述第二线限定具有圆角的矩形，诸如正方形。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600)，其中，所述第二线限定具有圆角的正方形。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600)，其中，所述光学元件是折射透镜，包括：
-至少一个可变形透明透镜体(107、507)，其由所述支撑结构的侧壁(101、501)围绕，
并且其中所述可弯曲盖构件(102、502)是可弯曲的透明盖构件，其附接到
ο所述至少一个可变形透明透镜体(107、507)的表面。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(700)，其中，所述光学元件是反射元件，并且其中，所述可弯曲盖构件(702)在背离所述支撑结构的一侧上和/或在面向所述支撑结构的一侧上是反射性的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中施加到所述一个或更多个压电致动器(103、104、105)的在整个40伏的范围(诸如0-40伏)内、诸如100伏的范围(诸如0-100伏)内的总波前误差(WFERMS)等于或小于60nm，诸如50nm、诸如40nm、诸如30nm、诸如25nm、诸如20nm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中在整个5屈光度的范围内、诸如在整个10屈光度的范围内、诸如在整个13屈光度的范围内、诸如在整个[-3；+10]屈光度的范围内、诸如在整个28屈光度的范围内、诸如在整个30屈光度的范围(诸如[-4；+26]屈光度)内、诸如在整个54屈光度的范围(诸如[-4；+50]屈光度)内，总波前误差(WFERMS)等于或小于60nm，诸如50nm、诸如40nm、诸如30nm、诸如25nm、诸如20nm。
11.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中在整个[1/x；1/(x+5米)]的焦距范围内，诸如在整个[1/x；1/(x+10米)]的焦距范围内、诸如在整个[1/x；1/(x+13米)]的焦距范围内、诸如在整个[-1/3米-1；+1/10米-1]的焦距范围内、诸如在整个[-1/4米-1；+1/26米-1]的焦距范围内、诸如在整个[-1/4米-1；+1/50米-1]的焦距范围内，总波前误差(WFERMS)等于或小于60nm，诸如50nm、诸如40nm、诸如30nm、诸如25nm、诸如20nm，其中x是任意选择的长度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中，
-针对其中所述第一线和所述第二线在一个或多个位置处不交叉或者平行且重合的对应光学元件，施加到一个或多个压电致动器(103、104、105)的在整个40伏的范围内、诸如100伏的范围内的最大总波前误差(WFERMS)
相比于
-针对其中如在与所述光轴(110、510)平行的方向上观察到的所述第一线和所述第二线
ο在两个或多个位置处相互交叉，和/或
在一个或多个位置处平行且重合的光学元件，施加到一个或多个压电致动器(103、104、105)的在整个40伏的范围内、诸如100伏的范围内的最大总波前误差(WFERMS)
大至少10％，诸如大20％、诸如大30％、诸如大40％、诸如大50％、诸如大100％、诸如大250％。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中光学活性区域对应于光学孔径。
14.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中所述可弯曲盖构件(102、502、702)是玻璃，诸如杨氏模量在20-60GPa内的玻璃。
15.根据权利要求9-12中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中所述总波前误差(WFERMS)在630nm处测量。
16.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中，所述一个或多个压电致动器包括一个压电致动器，所述一个压电致动器环绕所述光轴，其中朝向所述光轴的压电致动器的内边缘形成所述光轴位于其中心的圆。
17.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中所述第一线是具有圆角的正方形，诸如具有圆形圆角的正方形。
18.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中所述第一线是大致圆形的，诸如圆形。
19.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中：
-所述光学透镜诸如在波长范围内并且在入射角范围内的平均透射率为95％或更高，
-在可见范围内、诸如针对任何可见波长的最小透射率为94％或更高，和/或其中
在可见范围内的平均反射率，诸如其中所述波长范围限于任何可见波长，为2.5％或更小。
20.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中所述支撑结构(101、501)的内边缘(109)限定开口，针对所述开口，外接矩形或正方形的最小边长等于或大于2.5mm，诸如等于或大于2.8mm、诸如等于或大于3.0mm、诸如等于或大于3.5mm、诸如等于或大于3.8mm、诸如等于或大于4.0mm、诸如等于或大于4.5mm、诸如5mm、诸如10mm。
21.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中所述光学元件的厚度(518、618)等于或小于1mm，诸如等于或小于700微米、诸如等于或小于500微米、诸如等于或小于450微米、诸如等于或小于425微米、诸如等于或小于400微米。
22.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中，所述支撑结构(101、501)的内边缘(109)限定开口，针对所述开口，能提供外接正方形或外接矩形，并且其中如在与所述光轴平行的方向上观察到的所述第一线和所述第二线在一个位置处交叉或者平行且重合，针对该位置，从
a.在所述外接正方形或所述外接矩形的最近侧的中间至
b.所述位置在所述外接正方形或所述外接矩形的最近侧上的投影二者的距离在所述外接正方形或所述外接矩形的边长的一半的[10；90]％的范围内，诸如在所述外接正方形或所述外接矩形的边长的一半的[15；85]％的范围内、诸如[20；80]％的范围内、诸如[25；75]％的范围内、诸如[30；70]％的范围内、诸如[40；60]％的范围内、诸如[45；60]％的范围内、诸如[50；55]％的范围内。
23.根据权利要求7所述的光学透镜(100、500、600)，其中所述至少一个可变形透明透镜体包括聚合物，诸如固体聚合物。
24.根据权利要求7或23中任一项所述的光学透镜(100、500、600)，其中所述至少一个可变形透明透镜体能具有大于300Pa的弹性模量、高于1.35的折射率以及在可见范围内每毫米厚度小于10％的吸光度。
25.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中所述光学活性区域的直径为10mm或更小，诸如7.5mm或更小、诸如5mm或更小、诸如2.5mm或更小、诸如1.9mm或更小、诸如1.55mm或更小、诸如1mm或更小。
26.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中所述光学活性区域的直径为1mm或更大，诸如1.55mm或更大、诸如1.9mm或更大、诸如2mm或更大、诸如2.5mm或更大。
27.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，其中，所述一个或多个压电致动器和所述可弯曲盖构件被布置成使得所述一个或多个压电致动器在致动时直接使所述可弯曲盖构件变形，诸如在整个5屈光度的范围内、诸如在整个10屈光度的范围内、诸如在整个13屈光度的范围内、诸如在整个[-3；+10]屈光度的范围内。
28.制造根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)的方法，所述方法包括：
-通过沉积来在所述可弯曲盖构件(102、502、702)上提供所述一个或多个压电致动器(103、104、105)。
29.一种相机，包括：
c.根据权利要求1-27中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，或
d、如根据权利要求28制造的光学元件(100、500、600、700)。
30.通过
c.根据权利要求1-27中任一项所述的光学元件(100、500、600、700)，或
d.如根据权利要求28制造的光学元件(100、500、600、700)，
来获得一个或多个图像的用途。
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