CN110998415A - 特别是包括自动聚焦和光学图像稳定的光学设备，特别是摄像机 - Google Patents

Abstract

发明涉及一种光学设备(1)，包括：形成流体透镜的容器(2)，该容器(2)包括透明且可弹性膨胀的膜(10)、面向膜(10)的透明光学元件(20)、以及壁构件(3)，其中，光学元件(20)和膜(10)连接至壁构件，并且其中，所述容器封围成填充有流体(F)的容积(V)；透镜成形部件(11)，该透镜成形部件与所述膜(10)接触以限定该膜(10)的曲率可调节区域(10c)，该区域(10c)面向所述光学元件(20)；以及沿轴向方向延伸的周向透镜筒(50)，该透镜筒(50)围成开口(50c)，在该开口中布置有由透镜筒(50)保持的至少一个刚性透镜(51)；以及音圈电机(5)，该音圈电机被设计成使透镜成形部件(11)相对于所述容器(2)沿轴向方向(z)移动，以便调节所述区域(10c)的曲率并以此调节流体透镜的焦距，其中，音圈电机(5)包括布置在可移动部件(6)上的至少一个线圈(30、31)和布置在电机支架(7)上的多个磁性结构(40、41)，其中，所述可移动部件(6)经由弹簧结构(8)可移动地安装至电机支架(7)，使得上述可移动部件能够沿所述轴向方向(z)移动，并且其中，透镜成形部件(11)安装至所述可移动部件(6)。

Description

特别是包括自动聚焦和光学图像稳定的光学设备，特别是摄 像机

说明书

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的光学设备。

前述种类的光学设备通常包括：透明且可弹性膨胀的膜、与该膜相反或面向该膜的光学元件、壁构件，其中，光学元件和膜连接至壁构件，使得形成具有一定容积的容器，其中，至少膜、光学元件和所述壁构件界定了所述容积，流体驻留在所述容积中，并且透镜成形构件与膜的外侧接触，该外侧背离所述容积。

基于以上，本发明所要解决的问题是提供一种光学设备，该光学设备允许以简单且有效的方式调节设备的焦距并且调整光束方向(例如，为了图像稳定的目的)。

通过具有权利要求1的特征的光学设备解决了该问题。

光学设备的优选实施方式在相应的从属权利要求中陈述并且在下面描述。

根据权利要求1，公开了光学设备，其包括：

-形成流体透镜的容器，该容器包括：透明且可弹性膨胀的膜、面向该膜的透明光学元件、以及壁构件，其中，光学元件和膜连接至壁构件，并且其中，所述容器封围成填充有流体的容积，

-透镜成形部件，该透镜成形部件与所述膜接触以用于限定膜的曲率可调节区域，该区域面向所述光学元件；以及

-沿轴向方向(例如光轴)延伸的周向透镜筒，该透镜筒围成开口，在该开口中布置有由透镜筒(特别地，该透镜筒在轴向方向上面向容器)保持的至少一个刚性透镜，以及

-音圈电机，其设计成使透镜成形部件相对于所述容器沿轴向方向(例如光轴)移动，以便调节所述区域的曲率并以此调节流体透镜的焦距(例如，为了实现自动聚焦)，其中，音圈电机包括布置在音圈电机的可移动部件上的至少一个线圈和布置在电机支架(holder，保持器、保持装置)上的多个磁性结构(例如，每个磁性结构包括一个或若干永磁体)，其中，所述可移动部件经由弹簧结构可移动地安装至电机支架，使得该可移动部件可以沿所述轴向方向移动，并且其中，透镜成形部件安装至所述可移动部件。

特别地，所述至少一个刚性透镜在轴向方向上面向容器/流体透镜，使得光可以(经由光学元件、流体和曲率可调节区域)穿过容器，然后穿过透镜筒的至少一个刚性透镜(或由透镜筒支撑的一摞刚性透镜)以例如入射到布置在透镜筒前面的(即透镜筒布置在所述图像传感器和容器之间)图像传感器(同样参见下文)上。

此外，由于膜可以弹性变形以用于调节所述曲率可调节区域的曲率的事实，所述容器和驻留在其中的流体形成焦点可调节(或可调谐)透镜，其中，可以通过使透镜成形部件沿轴向方向移动来调节容器/流体透镜的焦距，以达到期望的焦距。特别地，光学设备包括自动聚焦功能，该自动聚焦功能控制透镜成形部件的轴向移动，以便将容器/流体透镜的焦距自动调整成期望的焦距。

特别地，透镜成形部件接触该膜的事实意味着透镜成形部件可以经由另一材料层(例如，由胶状物等形成)直接或间接地接触该膜。透镜成形部件还可以通过将其直接粘合到膜上或经由另一材料层诸如胶合层而附接到膜上。

特别地，流体驻留在该容积中，使得可以通过调节施用在膜上的压力(或力)(例如，经由透镜成形部件)来调节膜的曲率。特别地，流体将容积完全充满。

特别地，这一概念——根据该概念，透镜成形部件限定膜的具有可调节曲率的区域——可以意味着，透镜成形部件通过被附接到膜上或通过与该膜接触来界定膜的可弹性膨胀(例如圆形)区域，其中，特别地，所述区域延伸直至透镜成形部件(特别是透镜成形环，同样参见下文)的(例如周向)内边缘。该区域也可以被表示为光学有效区域，因为光穿过流体透镜的该区域并受该区域的曲率影响。

当透镜成形部件由于该透镜成形部件朝向容器的移动而(特别是经由其透镜成形环)按压抵靠膜时，由于在容器中的流体的容积基本恒定，因此流体的压力增大，引起膜膨胀以及该膜的所述曲率可调节区域的所述曲率增大。同样地，当透镜成形部件较小地推动抵靠膜或甚至拉动膜时，流体的压力减小，引起膜收缩以及膜的所述曲率可调节区域的所述曲率减小。因此，增大的曲率意味着：膜的所述区域可以发展成更明显的凸起的隆起部，或者膜的所述区域从凹陷或平坦状态改变成凸起状态。同样，减小的曲率意味着膜的所述区域从明显的凸起状态改变成不太明显的凸起状态或者甚至改变成平坦或凹陷状态，或者从平坦或凹陷状态改变成甚至更加明显的凹陷状态。

膜可以由以下材料中的至少一种材料制成：玻璃、聚合物、弹性体、塑料或任何其他透明且可拉伸或柔性的材料。例如，膜可以由下述制成：硅酮基(silicone-based)聚合物诸如聚(二甲基硅氧烷)也称为PDMS；或者聚酯材料，诸如PET；或者双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如“聚酯薄膜”)。

此外，膜可以包括涂层。此外，膜还可以是被结构化例如包括结构化的表面，或者在该膜上具有可变的厚度或刚度。

此外，所述流体优选是或包括液态金属、凝胶、液体、气体或任何透明的、吸收性的或反射性的可变形材料。例如，流体可以是硅酮油(例如，双-苯丙基聚二甲基硅氧烷(Bis-Phenylpropyl Dimethicone)。另外，流体可以包括氟化聚合物诸如全氟化聚醚(PFPE)惰性流体。

此外，光学元件和/或透镜筒中的至少一个刚性透镜与膜相比优选地是刚性的。

特别地，根据本发明的实施方式，弹簧结构附接到可移动部件的上部部段，尤其是顶侧。特别地，所述顶侧背离图像传感器或透镜筒。

在此，特别地，可移动部件的上部部段是该可移动部件的被布置成与可移动部件的下部部段相比较接近容器的部段，该下部部段特别地被布置成较接近光学设备的图像传感器(同样参见下文)。

此外，根据本发明的实施方式，弹簧结构经由所述多个磁性结构中所包括的磁性结构连接至电机支架。特别地，所有的磁性结构可以用作用于弹簧结构的紧固区段。特别地，弹簧结构可以包括分开的弹簧元件，其中，每个弹簧元件将可移动元件连接至磁性结构。

此外，根据本发明的实施方式，弹簧结构被连接至相应磁性结构的顶侧。此外，每个分开的弹簧元件可以被连接至相应地相关的磁性结构的顶侧。

在此，特别地，相应磁性结构的顶侧是该相应磁性结构的被布置成与该相应磁性结构的底侧相比较接近容器的一侧，该底侧背离该顶侧，并且该底侧特别地被布置成比该顶侧较接近光学设备的图像传感器(同样参见下文)。

此外，根据本发明的实施方式，可移动部件是围绕透镜筒延伸的并且可以包括柱状形状的周向构件。特别地，可移动部件在周缘方向上环绕透镜筒。

此外，根据本发明的实施方式，容器被安装至电机支架。特别地，电机支架在电机支架的顶壁上形成开口以用于容纳容器，其中，容器被附接到所述开口的周向边界区段。

此外，根据本发明的替代性实施方式，将容器安装到透镜筒。在此，根据一实施方式，透镜筒包括从透镜筒的顶侧突出的突出部，其中，容器被附接到所述突出部，并且其中，相应突出部延伸穿过透镜成形部件的相关凹部。

此外，根据本发明的实施方式，电机支架包括彼此连接以形成周向侧壁的四个侧壁部段，该周向侧壁特别地包围可移动部件和透镜筒，其中，所述侧壁部段特别地被顶壁连接，该顶壁包括在其中布置有所述容器的所述中央开口。特别地，同样参见上文，容器可以被连接至开口的边界区段或透镜筒的所述突出部。在后一种情况下，在开口的边界区段与容器之间可以存在空隙。此外，特别地，每两个相邻的侧壁部段汇合并形成在电机支架的内侧的拐角区段。特别地，该内侧面向可移动部件或透镜筒的外侧。

此外，根据本发明的实施方式，光学设备包括在轴向方向上面向透镜筒的图像传感器。特别地，图像传感器被配置成接收行进穿过容器并穿过透镜筒的至少一个刚性透镜的光。图像传感器可以是以下之一：CMOS、CCD、雪崩二极管阵列、NMOS、视网膜或任何其他光敏传感器。

此外，根据本发明的实施方式，该至少一个线圈是附接到可移动部件的周向第一线圈。特别地，第一线圈布置在可移动部件的背离透镜筒的外侧。此外，第一线圈以环形方式围绕可移动部件延伸。

特别地，第一线圈是导电线圈，并且包括围绕线圈轴线缠绕或延伸的导体。在周向第一线圈的情况下，所述线圈轴线与所述轴向方向平行(或重合)延展，即，线圈在垂直于所述轴向方向延展的平面中围绕可移动部件(和透镜筒)延伸。

此外，根据本发明的实施方式，所述多个磁性结构包括四个第一磁性结构，该四个第一磁性结构附接到电机支架并且沿着周向第一线圈布置，使得该四个第一磁性结构面向周向线圈(在垂直于所述轴向方向延伸的平面中)。特别地，四个第一磁性结构布置在电机支架的内侧上，该内侧面向可移动部件的所述外侧。此外，特别地，第一磁性结构各自由永磁体形成。特别地，在包括轴向方向的平面中，磁化强度指向(或背离)光学设备的轴向方向或光轴。特别地，磁化强度垂直于轴向方向延展。

此外，根据本发明的实施方式，四个第一磁性结构中的每个第一磁性结构布置在电机支架的相关拐角区段中。替代性地，四个第一磁性结构中的每个第一磁性结构布置在相关侧壁部段的内侧上，特别是相对于电机支架的周缘方向以居中的方式布置，该周缘方向垂直于轴向方向延伸。

此外，根据本发明的实施方式，所述多个磁性结构还包括四个第二磁性结构，该四个第二磁性结构附接到电机支架并且沿着周向第一线圈布置，使得该四个第二磁性结构面向周向线圈(在垂直于所述轴向方向延伸的平面中)。特别地，四个第二磁性结构也布置在电机支架的内侧，该内侧面向可移动部件的所述外侧。同样在此，每个第二磁性结构可以包括永磁体。特别地，在包括轴向方向的平面中，相应永磁体的磁化强度指向(或背离)光学设备的轴向方向或光轴。特别地，磁化强度垂直于轴向方向延展。

在将电流施加到周向第一线圈的情况下，第一线圈取决于电流的方向和量值(对于给定的磁性结构的磁化强度)与第一磁性结构并且特别地与第二磁性结构相互作用，使得——取决于第一线圈中电流的方向——相应地沿着朝向或远离容器的轴向方向将可移动部件移动并以此将透镜成形部件移动，并从而调节膜的所述曲率可调节区域的曲率(并以此调整容器/流体透镜的焦距)。

此外，根据本发明的实施方式，每个第一磁性结构布置在相关侧壁部段的内侧上，而每个第二磁性结构布置在电机支架的相关拐角区段中。

此外，根据本发明的实施方式，光学设备被设计成使图像传感器在垂直于所述轴向方向的平面中移动，以用于实现光学图像稳定(OIS)。这特别地意味着光学设备包括OIS功能，该OIS功能控制在所述平面中的所述移动，以便当光学设备(例如摄像机)经历(例如突然的)不想要的移动时稳定由图像传感器产生的图像。

因此，除了可以用于光学设备的自动聚焦(AF)的透镜成形部件的轴向移动之外，可以同时且独立于透镜成形部件的轴向移动进行的图像传感器的侧向移动允许执行OIS。

替代性地，代替图像传感器的所述侧向移动，可以将该图像传感器固定，然后将光学设备设计成——除了产生透镜成形部件的所述轴向移动之外——以相对于所述轴向方向使可移动部件独立地倾斜并以此使透镜成形部件独立地倾斜，以便实现OIS。由于上述倾斜移动，容器可以被形成为像棱镜或光楔那样作用的形状，使得容器可以根据透镜成形部件相对于轴向方向的倾斜角度以可调整的方式使穿过容器朝向图像传感器的光线偏转。

此外，当倾斜时，优选地将音圈电机设计成受控的使得流体中的压力保持恒定，使得在使壁构件/光学元件倾斜时，膜的曲率保持恒定。

此外，可以将相同的结构用于使用图像移位(代替OIS)进行超分辨率成像。当前的特别是在移动电话中的摄像机的光学分辨率被图像传感器上可用像素的数量所限制。光学变焦的执行过程困难、昂贵并且需要大体积。特别地，通过将图像逐个子像素地移位并进行图像后处理，可以将图像分辨率提高4倍或9倍或甚至更多倍，引起2×或3×或甚至更高的变焦倍数。

以上所述的音圈电机的可移动部件的倾斜，以及以此透镜成形部件的倾斜可以通过下述光学设备来实现，该光学设备包括音圈电机，该音圈电机——除了周向第一线圈之外——具有四个第二线圈，上述第二线圈布置在第一线圈下方位于可移动部件的下部部段上，该下部部段与所述上部部段连接(例如一体地)。

特别地，第二线圈是导电线圈，其中，每个第二线圈包括围绕线圈轴线缠绕或延伸的导体。在此，相应第二线圈的线圈轴线正交于可移动部件的所述外侧或垂直于所述轴向方向延伸(当可移动部件不是相对于轴向方向倾斜而是与轴向方向对准时)。

此外，根据本发明的实施方式，所述四个第二磁性结构各自包括上部磁体和下部磁体，其中，上部磁体布置在下部磁体的顶部上(使得相对于轴向方向，下部磁体更远离容器)，其中，每个上部磁体面向(在垂直于所述轴向方向上延伸的平面中)相关第二线圈的上部部段，并且其中，每个下部磁体面向(在所述平面中)相关第二线圈的下部部段。

特别地，每个第二磁性结构的上部和下部磁体包括与相关第二线圈的线圈轴线对准的磁化强度。此外，特别地，相应上部和下部磁体的磁化强度是反向平行的。特别地，上部磁体的磁化强度可以指向透镜筒，而下部磁体的磁化强度可以指向背离于透镜筒的方向(或反之亦然)。特别地，在包括轴向方向的平面中，磁化强度可以指向(或远离)光学设备的轴向方向/光轴。特别地，磁化强度可以垂直于轴向方向/光轴延伸。

将适合的电流施加到第二线圈，上述第二线圈与第二磁性结构的相关磁体相互作用，使得当对应地控制所述电流时，可移动部件相对于光轴倾斜。同时，可以使用周向第一线圈与第一磁性结构的作用以及特别地与第二磁性结构的上部磁体的相互作用来产生透镜成形部件的所述轴向移动。

尽管在上述实施方式中，一个实施方式具有：周向第一线圈，该周向第一线圈与第一磁性结构(例如，永磁体)和第二磁性结构的上部磁体相互作用以用于产生透镜成形部件的轴向移动；以及四个第二线圈，上述四个第二线圈与第二磁性结构相互作用使可移动部件相对于轴向方向倾斜使得膜/容器的对应变形产生穿过容器朝向图像传感器的光线的偏转，下面将描述不需要所述第一磁性结构的一个替代实施方式。

在此，在本发明的该替代性实施方式中，光学设备/音圈电机包括四个线圈，上述四个线圈布置在可移动部件上，特别是在可移动部件的背离透镜筒的外侧上。

特别地，这些线圈是导电线圈，其中，每个线圈包括围绕线圈轴线缠绕或延伸的导体。在此，这种线圈的相应线圈轴线正交于可移动部件的所述外侧或垂直于轴向方向延伸(当可移动部件不是相对于轴向方向倾斜而是与轴向方向对准时)。

此外，特别地，所述四个线圈中的每个线圈与相关磁性结构(这里是四个磁性结构)相互作用，其中，这些磁性结构中的每个磁性结构布置在电机支架上(特别是在电机支架的内侧上，该内侧面向所述可移动部件的外侧)。此外，特别地，所述四个磁性结构中的每个磁性结构包括如前所述的上部磁体和下部磁体，其中，上部磁体布置在下部磁体的顶部上(使得相对于轴向方向，下部磁体较远离容器)，其中，每个上部磁体面向(在垂直于所述轴向方向上延伸的平面中)相关线圈的上部部段，并且其中，每个下部磁体面向(在所述平面中)相关线圈的下部部段。

特别地，每个磁性结构的上部和下部磁体包括相反方向的磁化强度。特别地，在包括轴向方向/光轴的平面中，上部磁体的磁化强度可以指向光轴，而下部磁体的磁化强度可以指向背离于光轴/轴向方向的方向。特别地，相应线圈轴线与相关磁性结构的磁化强度对准。

在上述实施方式中，可移动部件在上部部段处经由弹簧结构连接至电机支架的事实有利地意味着，提供了足够的杠杆来用于使利用布置在可移动部件的下部部段上的第二线圈的可移动部件移动。因此，倾斜/OIS功能仅需要相对较小的力。

此外，使第一线圈位于可移动部件的上部部段，在透镜成形部件(AF)的轴向移动与可移动部件的倾斜移动(OIS)之间产生改善的侧向位置稳定性和较小的串扰(cross-talk：交扰，串噪声)。特别地，尽管可移动部件倾斜，但是第一线圈与相应磁性结构保持大约相同的距离。

此外，根据本发明的实施方式，光学设备包括驱动器，以用于控制施加到所述第一线圈和所述第二线圈的电流，其中，所述驱动器包括：第一通道，该第一通道用于将电流施加到第一线圈；第二通道，该第二通道用于将电流施加到两个相对的第二线圈，使得被递送到相对的第二线圈的电流具有相同的量值但相反的符号；以及第三通道，该第三通道用于将电流施加到两个另外的相对的第二线圈，使得被递送到所述另外的相对的第二线圈的电流具有相同的量值但相反的符号。

因此，使用这种三通道驱动器，在周向第一线圈(AF)和四个第二线圈(OIS)的情况下，可以同时控制透镜成形部件的轴向移动以及可移动部件/透镜成形部件的倾斜。

此外，在省略所述第一线圈并且使用四个线圈来产生可移动部件/透镜成形部件的轴向移动以及倾斜移动的情况下，根据另外的实施方式，光学设备包括用于控制施加到所述线圈的电流的驱动器电路，其中，所述驱动器包括用于将电流施加到每个线圈的四个通道，从而可以独立地控制每个线圈。在此，每个线圈可以被单独地控制，从而可以通过将对应的电流施加到所选择的线圈来实现所述轴向移动和所述倾斜移动。

根据本发明的又一实施方式，透镜成形部件包括从环形安装结构突出的透镜成形环，其中，所述安装结构包括透镜成形环围绕其延伸的中央开口。

此外，根据本发明的实施方式，所述安装结构包括所述凹部(例如通孔)，在实施方式中用于将容器安装至透镜筒的所述突出部穿过该凹部延伸。

特别地，每个凹部可以被形成为沿着安装结构的外边缘延伸的弯曲的长形通孔。

此外，根据本发明的实施方式，透镜成形环可以被等离子体粘合至膜。

此外，根据本发明的实施方式，在将容器安装到电机支架的情况下，透镜成形部件的安装结构可以不包括除中央开口之外的凹部。

此外，根据本发明的实施方式，安装结构包括界定所述中央开口的周向边缘，该边缘由安装结构的第一周向表面和相邻的第二周向表面形成，上述表面汇合以形成所述边缘，并且其中，这些表面中的每个表面可以包括凹形形状。这允许减少杂散光。特别地，平行于光轴的任何柱状壁会将杂散光朝向图像传感器反射。周向边缘充当挡光板，并且来自视场之外的杂散光大部分被反射回光学设备/摄像机模块之外，而不是朝向图像传感器。

特别地，第一表面从边缘延伸到透镜成形环的正面，而第二表面从所述边缘延伸到安装结构的底侧。

此外，根据本发明的实施方式，安装结构将膜的环形部段覆盖以用于保护膜，该环形部段将膜的所述曲率可调节区域包围。

此外，根据本发明的实施方式，安装结构的外边缘区段附接到可移动部件的紧固区段，该紧固区段从可移动部件的内侧突出。特别地，所述内侧面向透镜筒。

特别地，在一实施方式中，外边缘区段/安装结构的面向透镜筒和/或图像传感器的底侧被粘合到紧固区段的背离透镜筒的上侧。在此，可以在边缘区段/安装结构的上侧布置胶合线，并将上述边缘区段/安装结构粘合到可移动部件。

此外，在替代性实施方式中，外边缘区段/安装结构的背离透镜筒和/或图像传感器的顶侧被粘合到紧固区段的面向透镜筒的底侧。

此外，根据本发明的又一实施方式，壁构件和光学元件是彼此连接的分开的部件。替代性地，壁构件与光学元件一体地形成的。在此，壁构件和光学元件形成一个连续的部件。

壁构件可以由金属、硅酮、玻璃、塑料、聚合物形成。它可以包括或可以形成为(例如，玻璃)平面窗、透镜、镜子、具有折射、衍射和/或反射结构的微结构化元件。

在壁构件和光学元件彼此一体地连接的情况下，壁构件和光学元件特别地由玻璃，或透明的塑料或聚合物形成。

特别地，所述光学元件可以形成刚性透镜，特别地会聚透镜。此外，刚性透镜可以是平凸透镜。特别地，光学元件可以包括背离所述膜的凸起表面区域。

此外，根据本发明的实施方式，壁构件包括以下中之一(相对于垂直于轴向方向延伸的平面)：圆形周缘、方形周缘、六边形周缘。这意味着，当沿轴向方向观察容器时，该容器包括圆形、方形或六边形的覆盖区。

此外，光学元件的背离膜的外表面和/或光学元件的面向膜的内表面可以包括抗反射涂层。

此外，为了减少耀斑、杂散光或重影(ghostlight：幽光)，该膜可以包括抗反射涂层。抗反射涂层可以由亚波长纳米结构层、一个或若干折射率匹配层或另外的合适的涂层构成。

此外，根据一实施方式，容器的透明部件(例如，玻璃窗)可以在外侧表面(面向外侧介质，主要是空气)上具有抗反射涂层，并且该透明部件可以在内侧表面(面向容器中的流体/液体)上额外地具有抗反射涂层。替代性地，容器的该透明部件的内侧或外侧表面可以具有拒斥红外光因此可以充当IR滤光器的涂层。特别地，可以省略在图像传感器前面的IR滤光器。

此外，根据本发明的实施方式，为了测量可移动部件的空间位置，光学设备包括至少第一和第二感应测量线圈。

特别地，根据本发明的实施方式，第一感应测量线圈和第二感应测量线圈各自围绕相关的第二磁性结构延伸，其中，所述第二磁性结构邻近第二磁性结构(相对于可移动元件的周缘方向)。因此，在可移动部件倾斜和/或沿轴向方向移动的情况下，当相关线圈或第二线圈相对于相应测量线圈移动时，穿过相应测量线圈的磁流量改变，其在相应的测量线圈中产生对应的电压信号。根据这些信号，可以推导出可移动部件的空间位置。这些信号可以被用作用于可移动部件的轴向和/或倾斜移动的闭环控制的反馈信号，以及以此的焦距和光线偏转的闭环控制的反馈信号。

同样，在省略周向第一线圈的实施方式的情况下，第一和第二感应测量线圈可以各自围绕相关磁性结构延伸，其中，所述磁性结构是邻近的磁性结构(相对于可移动元件的周缘方向)。

此外，根据本发明的替代性实施方式，第一感应测量线圈在两个相对的第二磁性结构下方延伸，而第二感应测量线圈在两个另外的相对的第二磁性结构下方延伸。在此，感应测量线圈各自在垂直于轴向方向延伸的平面中延伸。此外，特别地，测量线圈可以被集成到在相应的相对的线圈下方延伸的柔性PCB中。在此，特别地，下方意指第二磁性结构相对于所述轴向方向布置在感应测量线圈和容器之间。

再次，在省略周向第一线圈的情况下，第一感应测量线圈也可以在两个相对的磁性结构下方延伸，而第二感应测量线圈在两个另外的相对的磁性结构下方延伸。同样在此，感应测量线圈各自可以在垂直于轴向方向延伸的平面中延伸。此外，特别地，感应测量线圈也可以被集成到在相应的相对的线圈下方延伸的柔性PCB中。同样在此，特别地，下方意指磁性结构相对于所述轴向方向布置在感应测量线圈和容器之间。

此外，根据本发明的又一实施方式，第一感应测量线圈在第二磁性结构下方延伸，而第二感应测量线圈在邻近的第二磁性结构下方延伸。在此，感应测量线圈各自可以在垂直于轴向方向延伸的平面中延伸。此外，特别地，感应测量线圈可以被集成到在相应的第二磁性结构下方延伸的柔性PCB中。同样在此，特别地，下方意指相应的第二磁性结构相对于所述轴向方向布置在相应的感应测量线圈和容器之间。

此外，根据本发明的实施方式，在没有周向第一线圈的情况下，第一感应测量线圈在磁性结构下方延伸，而第二感应测量线圈在邻近的磁性结构下方延伸。在此，感应测量线圈各自可以在垂直于轴向方向延伸的平面中延伸。此外，特别地，感应测量线圈可以被集成到在相应的线圈下方延伸的柔性PCB中。同样在此，特别地，下方意指相应的磁性结构相对于所述轴向方向布置在相应的感应测量线圈和容器之间。

此外，根据本发明的又一实施方式，流体透镜/容器的膜包括等于或大于2μm和/或小于或等于100μm的厚度。此外，根据本发明的实施方式，膜包括小于或等于100％的预应变。该百分比与膜/材料的原始长度(例如半径)有关。特别地，所述预应变在所有径向方向上被执行。例如，在所述预应变相当于100％的情况下，材料的原始半径由于预应变而已经被加倍。

此外，根据本发明的实施方式，膜包括连接至壁构件的底侧的周向边界区段，该底侧面向透镜成形部件，其中，在透镜成形部件的安装结构的顶侧上布置有多个可变形的止挡件，使得当透镜成形部件朝向容器移动时，膜的所述边界区段可以与所述止挡件接触，以便相对于在壁构件与透镜成形部件的安装结构之间的挤压来保护膜的边界区段。

此外，根据本发明的实施方式，光学设备包括多个止挡件，所述止挡件用于对透镜成形部件和/或可移动部件沿轴向方向以及在垂直于所述轴向方向延伸的平面中的移动进行约束(即在所有空间方向上的约束)。

此外，根据本发明的实施方式，光学设备包括在安装结构的周缘中的止挡件，所述止挡件用于对透镜成形部件沿轴向方向朝向容器的移动以及在垂直于所述轴向方向延伸的平面中的移动进行约束。

此外，根据本发明的实施方式，透镜筒的顶侧形成用于对透镜成形部件沿轴向方向远离容器的移动进行约束的止挡件，该透镜筒的顶侧面向容器和透镜成形部件。

此外，根据本发明的实施方式，膜包括曲率可调节区域朝向透镜筒的至少一个刚性透镜最大地隆起的完全偏转状态，上述至少一个刚性透镜形成了透镜筒的第一刚性透镜(即透镜筒的最上面的透镜，即在轴向方向上最接近容器的透镜)，其中，容器被布置成使得相对于透镜筒在膜的曲率可调节区域与第一刚性透镜之间提供在轴向方向上的预定安全间隙。

此外，根据本发明的实施方式，图像传感器安装到图像传感器承载件，该图像传感器承载件包括周向侧壁，其中，该侧壁包括与透镜筒的端部部段的外螺纹接合的内螺纹，使得可以调整透镜筒和图像传感器之间的在轴向方向上的距离。

下面将参考附图描述本发明的另外的特征和优点以及本发明的实施方式，附图中：

图1至图3示出了根据本发明的光学设备的示意性截面图，该光学设备具有容器(流体透镜)和作用在容器的膜上以用于调节焦距和穿过该流体透镜的光线的偏转的透镜成形部件；

图4至图6示出了根据本发明的光学设备的另外的实施方式的示意性截面图；

图7示出了图4至图6所示种类的光学设备的立体图；

图8示出了根据本发明的光学设备的另一实施方式的示意性截面图；

图9至图13示出了根据本发明的光学设备的线圈和磁性结构的布置的示意性俯视图；

图14至图15示出了根据本发明的光学设备的示意性俯视图，该光学设备包括用于分别地控制递送至线圈的电流的驱动器；

图16示出了根据本发明的光学设备的透镜成形部件的截面图；

图17示出了图16所示的透镜成形部件的立体图，该透镜成形部件包括用于容纳来自透镜筒的突出部的凹部；

图18示出了图16和图17所示的透镜成形部件的立体图以及截面图；

图19示出了例如可以在图1至图3所示的实施方式中使用的不具有突出部-凹部的替代性透镜成形部件的立体图；

图19示出了图16所示的实施方式的变型的立体截面图，其中，现在四个线圈布置在设备的壳体上，而相关的磁体及其磁通返回结构布置在容器的壁构件上；

图20至图22示出了根据本发明的光学设备的透镜成形部件与音圈电机的可移动部件之间的连接的不同细节；

图23示出了根据本发明的光学设备的容器(流体透镜)的示意性截面图，该容器具有与该容器的分开的壁构件连接的光学元件；

图24示出了根据本发明的光学设备的容器(流体透镜)的示意性截面图，其中，光学元件一体地连接至壁构件；

图25至图27示出了根据本发明的光学设备的容器的示意性俯视图，该容器包括不同的周缘轮廓；

图28示出了根据本发明的光学设备的容器的示意性截面图；

图29示出了根据本发明的光学设备的容器的示意性截面图，其中，透镜成形部件包括由用于减少杂散光的凹形表面形成的该透镜成形部件的中央开口的尖锐边缘；

图30至图33示出了相对于磁性结构的布置感应测量线圈的不同方式；

图34至图35示出了布置在透镜成形部件的安装结构上的用于保护膜的止挡件；

图36至图37示出了在AF和OIS程序中透镜成形部件的各种移动；

图38示出了用于约束透镜成形部件的移动的止挡件的示意性截面图；

图39示出了图34至图35所示种类的止挡件以及用于约束透镜成形部件的移动的另外的止挡件的示意性截面图；

图40示出了用于透镜成形部件的不同状态的各种距离和角度；以及

图41示出了透镜筒的第一透镜与完全弯曲的膜之间的最小间隙。

图1至图3以及图4至图7示出了根据本发明的光学设备1的不同实施方式。这样的光学设备1可以用在摄像机中以用于提供自动聚焦(AF)和光学图像稳定(OIS)。光学设备1至少包括形成流体透镜的容器2，其中，该容器2包括：透明且可弹性膨胀的膜10、面向该膜10的透明光学元件20(例如玻璃板或透镜)、以及壁构件3，其中，光学元件20和膜10连接至壁构件3，并且其中，所述容器2封围成填充有流体F的容积V。设备1还包括透镜成形部件11以及沿轴向方向z(光轴)延伸的周向透镜筒50，该透镜成形部件与所述膜10接触，以用于限定膜10的曲率可调节区域10c，该区域10c面向所述光学元件20。透镜筒50围成开口50c，在该开口中布置有由透镜筒50保持的至少一个刚性透镜51。该至少一个刚性透镜51在轴向方向z上面向容器/流体透镜2。特别地，光学设备1可以形成摄像机。在此，光学设备1还包括由图像传感器承载件90承载的图像传感器9，该图像传感器承载件包括周向侧壁91，在该周向侧壁中形成有与透镜筒50的形成在该透镜筒的端部部段上的外螺纹53接合的内螺纹92。因此，通过将透镜筒旋拧入图像传感器承载件90中，可以对图像传感器9与透镜筒之间的距离进行调整/校准。

此外，设备1包括音圈电机5，该音圈电机被设计成使透镜成形部件11至少沿所述轴向方向z相对于所述容器2移动，以便调节所述区域10c的曲率并以此调节流体透镜2的焦距，其中，音圈电机5包括布置在可移动部件6上的至少一个线圈30或若干线圈30、31和布置在电机支架7上的多个磁性结构40、41，其中，所述可移动部件6经由弹簧结构8被可移动地安装到电机支架7上，使得该可移动部件可以沿所述轴向方向z移动。另外，透镜成形部件11被安装到所述可移动部件6，使得可以使用音圈电机5致动该透镜成形部件。

在图1至图3所示的实施方式中，弹簧结构8在一侧附接到可移动部件6的上部部段6c，在此例如附接到该可移动部件的顶侧，并且该弹簧结构在另一侧经由第二磁性结构41——即附接到相应的磁性结构41的顶侧41aa——来附接到电机支架7。

特别地，可移动部件6是围绕透镜筒50延伸并因此沿(垂直于轴向方向z延展的)周缘方向环绕该透镜筒的周向构件

在图1至图3所示的实施方式中，容器2被安装到电机支架7。在此，电机支架7形成开口70以用于容纳容器2，该容器被附接到所述开口70的周向边界区段71。

电机支架7可以包括彼此连接以形成周向侧壁的四个侧壁部段700(同样地参看图9至图13)，其中，所述侧壁部段700通过包括在其中布置有所述容器2的中央开口70的顶壁701而被连接，其中，容器2被连接到开口70的边界区段71。此外，每两个相邻的侧壁部段700在电机支架7的内侧7a上汇合并形成拐角区段702，该内侧7a面向可移动部件6的外侧6a。外侧6a背离透镜筒50。

详细地，为了使透镜成形部件11轴向地(即，在所述轴向方向z上向后和向前)移动，根据图1至图3所示的实施方式，音圈电机5包括附接到可移动部件6的外侧6a并以环形方式围绕可移动部件6和透镜筒50延伸的导电的周向第一线圈30。第一线圈30包括围绕与轴向方向z重合的线圈轴线z缠绕或延伸的导体。

第一线圈30被配置成与至少四个第一磁性结构40相互作用，该至少四个第一磁性结构在图1至图3中未示出，但是在图7以及图12和图13中可见。第一磁性结构可以由如图7所示的永磁体40形成。特别地，所述第一磁性结构40被附接到电机支架7，并且沿着周向第一线圈30被布置在电机支架7的内侧7a上，使得四个第一磁性结构40各自在垂直于所述轴向方向z延伸的平面中面向周向第一线圈30以及可移动部件6的外侧6a。特别地，相应的第一磁性结构/永磁体40的磁化强度垂直于轴向方向/光轴z延伸，并且可以——在包括轴向方向/光轴z的平面中——指向(或者替代性地背离)光学设备1的轴向方向/光轴z。

此外，图1至图3所示的光学设备包括四个第二磁性结构41(同样地参看图7)，四个第二磁性结构也附接到电机支架7并沿着周向第一线圈30布置，使得四个第二磁性结构41面向周向线圈30。四个第二磁性结构41也布置在电机支架7的内侧7a上并且也面向可移动部件6的所述外侧6a。然而，在第一磁性结构40布置在电机支架的相应的侧壁部段700上的同时，第二磁性结构特别地各自布置在由两个汇合的壁部段700形成的相关的拐角区段702中，如结合图9至图13将在下面进一步描述的。

此外，如图1至图3所示，所述四个第二磁性结构41各自包括上部磁体41a和下部磁体41b，其中，上部磁体41a布置在下部磁体41b的顶部，使得相对于轴向方向z，下部磁体41b较远离容器2。此外，每个上部磁体41a除了面向所述第一线圈30之外还面向相关的导电的第二线圈31的上部部段31a，而对应的下部磁体41b面向相应的第二线圈31的下部部段31b。如在图1至图3中可见的，音圈电机5的第二线圈31布置在第一线圈30的下方位于可移动部件6的下部部段6d上。此外，每个第二线圈31包括围绕线圈轴线A缠绕或延伸的导体(参看图7)，其中，第二线圈31的相应线圈轴线A正交于可移动部件6的所述外侧6a或垂直于轴向方向z(当可移动部件6不是相对于轴向方向z倾斜而是与轴向方向z对准时)延伸。关于相应的线圈轴线A，每个第二磁性结构41的上部和下部磁体41a、41b包括与相关的第二线圈31的线圈轴线A对准的磁化强度(由图1至图3中的箭头表示)。此外，特别地，相应上部和下部磁体41a、41b的磁化强度是反向平行的。特别地，在包括轴向方向/光轴z的平面中，上部磁体41a的磁化强度可以指向透镜筒50，而下部磁体41b的磁化强度可以指向背离于透镜筒50的方向(或反之亦然)。特别地，上部和下部磁体41a、41b的磁化强度垂直于光轴/轴向方向z。

取决于施加到第一线圈30的电流的方向和量值，该第一线圈与第一磁性结构40和第二磁性结构41的上部磁体41b相互作用，并且相对于固定在电机支架7上的所述磁性结构40、41在轴向方向z上向上移动(如图2所示)或向下移动(从图2转变到图1)。由于第一线圈30布置在音圈电机的可移动部件6上，因此该可移动部件抵抗弹簧结构8的提供回复力的作用并且带着安装在可移动部件6的上部部段6c上的透镜成形部件11一起向上或向下移动。在透镜成形部件11与可移动部件6一起向上/朝向容器2移动的情况下，透镜成形部件11按压抵靠膜10，使曲率可调节区域10c进一步向外隆起，这在图2中示出。

将适合的电流施加到第二线圈31，可移动部件6可以关于垂直于轴向方向z延展的两个独立的轴线倾斜。这种倾斜在图3中示出。此处，图3所示的第二线圈31远离相关的第二磁性结构41移动。此外(在图3中未示出)，与图3所示的第二线圈31相反的另外的第二线圈31可以同时移动成更接近于与图3所示的第二磁性结构相反的另一第二磁性结构41(参看例如将在下面进一步描述的图9至图13)。

如图3所示，使透镜成形部件11倾斜引起容器2变形，使得穿过容器2的光L偏转。因此，通过使可移动部件6/透镜成形部件11对应地倾斜，使光线L入射在被布置在透镜筒50前方的图像传感器9上的位置能够移位。这允许人们进行光学图像稳定OIS，即，在由于光学设备1的突然的不期望的移动引起光入射在图像传感器上的位置移位的情况下，相应的光线可以被偏转以便补偿所述移位。同时，可以通过可移动部件6/透镜成形部件在轴向方向z上的独立轴向移动来调整流体透镜/容器2的焦距，这可以用于提供光学设备1的自动聚焦(AF)。

通常，在两种情况下(轴向移动和倾斜)，由相应的线圈30、31与相关的磁性结构40、41产生的力平行于光轴/轴向方向z作用。在轴向移动的情况下，所有力矢量都指向同一方向(沿轴向方向z向上或向下)，由线圈31与相关的磁性结构41产生的力可以(平行于轴向方向)向上或向下指向相反的线圈31-磁性结构41对(取决于相应的线圈31中的电流的方向)。特别地，在相反的线圈31包括相反的电流方向的情况下，产生的(洛伦兹)力指向相反的方向。因此，对应的扭矩作用在可移动部件6上，并且该可移动部件对应地倾斜。

第一线圈30(AF)位于可移动部件6顶部的上部部段6c的事实产生了更好的侧向位置稳定性，以及AF和OIS之间的较小串扰，因为即使发生OIS倾斜，第一线圈30与第一磁性结构40和第二磁性结构41的上部磁体41a也保持大致相同的距离。

此外，将弹簧结构8紧固到可移动部件6的上部部段6a特别是顶侧，引起使可移动部件6倾斜(OIS)所需的力较小。最后，第二(OIS)线圈31位于可移动部件6的下部部段6d上，提供了用于使可移动部件6/透镜成形部件11倾斜的良好的长杠杆臂。

特别地，关于图1至图3所示的实施方式，透镜成形部件11可以如图19所示地形成并且包括从环形安装结构111突出的透镜成形环112，其中，所述安装结构111包括中央开口110，透镜成形环112围绕该中央开口延伸。开口110允许光L穿过透镜成形部件11朝向透镜筒50/刚性透镜51和图像传感器9行进。

透镜成形环112包括正面112a，该正面作用在膜10上而因此限定/界定膜10的曲率可调节区域10c以及该区域10c的曲率(并且以此限定/界定流体透镜/容器2的焦距)。特别地，透镜成形环112/正面112a可以被等离子体粘合到膜10。安装结构111将膜10的一部分(例如，环形部段10b)覆盖，从而保护膜10。

如在图29中进一步示出的，为了减少杂散光的影响，安装结构111可以可选地包括界定安装结构111的所述中央开口110的周向边缘111b，该边缘111b由安装结构111的第一周向表面114a与相邻的第二周向表面114b形成，上述表面114a、114b汇合以形成所述尖锐边缘111b，其中，这些表面114a、114b中的每一个表面包括凹形形状。特别地，第一表面114a从边缘111b延伸到透镜成形环112的所述正面112a，而第二表面114b从所述边缘111b延伸到安装结构111的底侧111c。

此外，如在图23和图24中示出的，在所有实施方式中，容器2可以包括：如图23所示的分开的壁构件3和光学元件20；或者替代性地，与光学元件20一体形成的壁构件3。此外，在所有实施方式中，容器2可以具有圆形的轮廓或周缘U，该轮廓或周缘也可以具有正方形(参看图26)或六边形(参见图27)形状。此外，如图28所示，在所有实施方式中(特别是图23和图24)，光学元件20的背离膜10的外表面20a和/或光学元件20的面向膜10的内表面20b可以包括抗反射涂层。替代性地，容器2的光学元件20/透明部件的内表面20b或外表面20a可以具有拒斥红外光(IR)的涂层，并因此可以充当IR滤光器，特别是代替在图像传感器9前面的IR滤光器。

此外，为了减少耀斑、杂散光或重影，膜10可以包括抗反射涂层。抗反射涂层可以由亚波长纳米结构层、一个或若干折射率匹配层或另外的适合的涂层构成。

尽管在图1至图3的实施方式中，容器2经由电机支架7的顶壁701被安装到电机支架7，但是图4至图7示出了替代实施方式，其中，与图1至图3相反，尽管容器2仍然布置在电机支架7的顶壁701的开口70中，但是容器2现在不直接安装至电机支架7的顶壁701，而是安装至透镜筒50。为此，透镜筒50包括从透镜筒50的顶侧50a突出的突出部52(顶侧50a围成透镜筒50的中央开口50c，在该中央开口中放置有至少一个刚性透镜51)。每个突出部52现在延伸穿过形成在透镜成形部件11的如图16至图18所示的安装结构11中的凹部113，即，透镜成形部件11可以如上所述那样被形成，但是现在包括通孔形式的所述凹部113，使得突出部52能够与容器2连接，同时透镜成形部件11仍然能够通过音圈电机的可移动部件6进行移动。

图7示出了在容器2被安装到所述突出部52的情况下的光学设备1的立体图，并且示出了上述突出部如何从透镜成形部件11的凹部113中突出。

特别地，对每一第二磁性结构41a，弹簧结构8可以包括连接至可移动部件6的第一紧固结构8a以及与相应的第二磁性结构41的顶侧41aa连接的第二紧固结构8c，其中，相应的第一和第二紧固结构通过弹簧臂8b连接，该弹簧臂可以包括曲折的形状，如图7所示。要注意的是，这种弹簧结构8也可以用在图1至图3所示的实施方式中。

此外，在图20至图22中示意性地示出了与图4至图7所示的实施方式有关的将透镜成形部件11连接至电机支架的不同方式(然而，这些特征也可以应用于图1至图3的实施方式)。

根据图20，安装结构111的外边缘区段111a附接到可移动部件6的紧固区段6e，该紧固区段6e从可移动部件6的内侧6b突出，该内侧6b又面向透镜筒50。在此，特别地，外边缘区段111a/安装结构111的底侧111c——该底侧111c面向透镜筒50和/或图像传感器9——被粘合至紧固区段6e的上侧6f，紧固区段6e的该上侧6f背离透镜筒50。

如图21进一步所示，胶合线13可以布置在边缘区段111a/安装结构111的顶侧111d上，并将该顶侧粘合到可移动部件6。

替代性地，如图22所示，外边缘区段111a/安装结构111的顶侧111d——该顶侧111d背离透镜筒50和/或图像传感器9——被粘合到紧固区段6e的底侧6g，该底侧6g面向透镜筒50。

尽管图1至图7示出了光学设备的可以通过使音圈电机5的可移动部件6倾斜来实现OIS的实施方式，并且相应地图8示出了如上所述使用周向线圈30和沿线圈30布置的永磁体40形式的四个磁性结构40，使得所述磁体40面向线圈30并且取决于所述线圈30中的电流方向来产生线圈30/可移动部件6/透镜成形部件11的向上或向下的移动，来执行可移动部件6的轴向移动(例如，用于执行AF)的实施方式，但是现在通过使图像传感器9自身相对于透镜筒50在垂直于轴向方向z的平面中移动来进行OIS。图像传感器9的这种移动可以使用适合的致动器93诸如形状记忆合金电机或另一适合的致动器来产生。

图9和图10示出了根据本发明的光学设备1的实施方式的示意性俯视图，以便描述在图1至图7所示的实施方式中用于使可移动部件6/透镜成形部件11倾斜的第二磁性结构41的布置。应当注意，在这些实施方式中，也可以省略周向线圈30，因为也可以仅利用四个第二磁性结构41(然后将其表示成磁性结构41)来实现透镜成形部件11的轴向(AF)移动。

如图9所示，第二磁性结构41——上述第二磁性结构中的每个第二磁性结构可以如图1至图7所示包括上部和下部磁体41a、41b——布置在电机支架7的拐角区段702中，上述拐角区段分别由电机支架的两个汇合的侧壁部段700形成。因此，四个第二磁性结构形成两对对角地相对的第二磁性结构41。

因此，通过将对角地相对的线圈31致动，可移动部件6/透镜成形部件11可以关于轴线A’和/或关于轴线A”倾斜，上述轴线A’、A”被表示为虚线。磁性结构41(和相关的线圈31)的该布置用于图1至图7所示的实施方式。

然而，如图10所示，也可以使用替代性布置，其中，每个(第二)磁性结构41布置在侧壁部段700上，使得第二磁性结构41再次形成两对相对的磁性结构41。同样在此，通过将相反的线圈31致动，可移动部件6/透镜成形部件11可以关于轴线A’和/或关于轴线A”倾斜。

如以上已经表示的，这些布置(即，图9和图10)可以由所述周向第一线圈30补充，以用于实现可移动部件6在轴向方向z上的轴向移动，如图11至图13所示。但是，也可以在没有第一线圈30的情况下通过将电流以相同方向同时施加到图9或图10所示的所有线圈(例如使用独立地将电流递送到所有线圈31的四通道驱动器)，来实现透镜成形部件11的轴向移动。然后，由线圈31和相关的磁性结构41产生的所有力都指向相同的方向(平行于轴向方向/光轴z)。

图11示出了图9所示的磁性结构41结合周向线圈30的配置。在图像传感器9侧向移动(参见上文)代替透镜成形部件11的倾斜的情况下，磁性结构41可以是单个磁体41，否则磁性结构可以各自包括上部磁体41a和下部磁体41b。在后一种情况下，磁性结构41可以与相关的线圈31一起使用，以使透镜成形部件11轴向地移动(AF)并使该透镜成形部件倾斜(OIS)。

图12示出了例如图7中的磁性结构40的布置。这些磁性结构40各自布置在电机支架7的侧壁部段700上，并且可以分别由单个永磁体40形成。在包括轴向方向/光轴z的平面中，磁化强度指向(或替代性地)轴向方向/光轴z。特别地，磁化强度垂直于轴向方向/光轴z延伸。

在图像传感器9侧向移动(而不是使透镜成形部件11倾斜)的情况下，不需要另外的磁性结构。

图13示出了也如图7所示的磁性结构40、41的布置。在此，可以是单个永磁体40的第一磁性结构40布置在电机支架的侧壁部段700上，而第二磁性结构41布置在电机支架7的拐角区段702中，并且可以各自包括如图1至图7所示的在下部磁体41b的顶部上的上部磁体41a。

图14示出了在具有包括上部磁体41a和下部磁体41b的四个磁性结构41的光学设备1的情况下，使用驱动器电路12来驱动线圈31的可能性。如结合图1至图7所描述的，磁性结构41中的每个磁性结构面向相关的线圈31。通过经由四通道驱动器的相关通道C1、C2、C3或C4独立地将电流施加到每个线圈31，可以控制线圈以用于使可移动部件6/透镜成形部件11倾斜(例如用于OIS)以及用于使可移动部件6/透镜成形部件11轴向地移动(例如，用于AF)。

替代性地，图15示出了三通道驱动器12，其可以用于控制例如与图1至图7的实施方式相对应的光学设备的第一线圈30和第二线圈31。在此，所述驱动器12包括：第一通道C1，用于将电流施加到第一线圈30；第二通道C2，用于将电流施加到两个相对的第二线圈31、31’，使得被递送到相对的第二线圈31、31’的电流具有相同的量值但相反的符号；以及第三通道C3，用于将电流施加到两个另外的相对的第二线圈31、31’，使得被递送到所述另外的相对的第二线圈31、31’的电流具有相同的量值但相反的符号。这允许人们使透镜成形部件11在轴向方向z上移动的同时使其倾斜。

为了控制可移动部件6/透镜成形部件11的移动(即轴向移动和/或倾斜)，可以采用闭环控制。如图30至图33所示，可以由至少两个感应测量线圈61、62提供用于闭环控制的反馈信号。

图30示出了光学设备1的立体图，该光学设备具有如上所述的周向第一线圈30以及四个包括上部和下部磁体41a、41b的(第二)磁性结构41，上述磁性结构各自面向第二线圈31。关于线圈30、31和磁性结构41的该配置，图31至图33示出了用于布置第一和第二感应测量线圈61、62的不同可能性。

根据图31，第一感应测量线圈61可以在两个相对的第二磁性结构41、41’下方延伸，而第二感应测量线圈62可以在两个另外的相对的第二磁性结构41、41’下方延伸。特别地，感应测量线圈61、62各自在垂直于轴向方向z延伸的平面中延伸。此外，特别地，测量线圈61、62可以被集成到在相应的相对的第二磁性结构41、41’下方延伸的柔性PCB中。

替代性地，根据图32，第一和第二感应测量线圈61、62各自可以围绕相关的第二磁性结构41在平行于轴向方向z延伸的平面中延伸，其中，所述第二磁性结构41关于可移动元件的周缘方向是邻近的第二磁性结构41。

替代性地，根据图33，第一感应测量线圈61可以在磁性结构41下方延伸，而第二感应测量线圈62可以在邻近的磁性结构41下方延伸。在此，感应测量线圈61、62各自也在垂直于轴向方向z延伸的平面中延伸。此外，特别地，感应测量线圈61、62可以被集成到在相应的第二磁性结构41下方延伸的柔性PCB中。

此外，为了保护光学设备1，特别是抵抗机械冲击，该光学设备可以包括用于约束透镜成形部件11的移动的止挡件。图36表示了透镜成形部件由于机械冲击的可能的移动，而图37示出了在透镜成形部件11倾斜移动的情况下的情形。

如图34至图35所示，膜10包括与壁构件3的底侧连接的周向边界区段10a，该底侧面向透镜成形部件11，其中，多个可变形止挡件80布置在透镜成形部件11的安装结构111的顶侧111d上，使得当透镜成形部件11朝向容器2移动时，膜10的所述边界区段10a可以接触所述止挡件80。这防止了膜10的边界区段10a被挤压在壁构件3与透镜成形部件11的安装结构111之间。特别地，可变形止挡件80可以是可以由分配系统自动放置的胶状凸块。

此外，如图39所示，所述止挡件80可以与另外的止挡件50a、81结合使用，以便约束透镜成形部件11沿轴向方向z的移动，即借助于所述止挡件80以及借助于透镜筒50的顶侧50a来约束透镜成形部件沿轴向方向z的移动，以及约束该透镜成形部件在垂直于所述轴向方向z延伸的平面中的移动，这是通过布置在透镜成形部件11的周缘上的止挡件81实现的。

图38示出了相对于图39略有不同的设计，其中，在此处用于保护膜的边界区段10a的止挡件80被省略并由在透镜成形部件11的周缘上的止挡件81代替，该止挡件81被配置成还限制透镜成形部件在轴向方向z上朝向容器2的移动。

此外，图40表示透镜成形部件11的与膜10有关的不同状态。

特别地，“状态1”表征透镜成形部件11的中性状态(电流断开)，而“状态2”表征透镜成形部件最接近于容器并且膜10的曲率可调节区域10c完全隆起的状态(全自动聚焦)。另外，“状态3”表征透镜成形部件11的最大倾斜α以及全自动聚焦的状态。

在这点上，图40中表示了以下参数：

a：用于自动聚焦的在z方向上所需的最大透镜成形件行程。

在本发明的实施例中，一个实施例具有a＝0.08mm，以用于将具有3.0mm的通光孔径直径的流体透镜对焦至40屈光度的光焦度(25mm的对焦距离)。

α：用于光学图像稳定的关于x或y的最大机械倾斜角度(在最大自动聚焦处)。

在本发明的实施例中，一个实施例具有α＝3度以用于补偿，即矫正1度的移动(OIS)。

b：在z方向上由最大图像稳定倾斜角度引起的最大行程。

c：容器2的高度。

在本发明的实施例中，对于具有3.0mm的通光孔径直径、可以对焦至40屈光度的光焦度(25mm对焦距离)的流体透镜，c可以在0.25mm至0.30mm的范围内。

d：透镜成形部件11的高度。

在本发明的实施例中，对于具有3.0mm的通光孔径直径、可以对焦至40屈光度的光焦度(25mm对焦距离)的液体透镜，c＝0.20mm。

e：透镜成形环112的外半径与容器的内半径之间的径向间隙。

f：安装结构111的外半径与机械止挡件81之间在x方向和y方向上的径向间隙。

r：容器外半径。

在本发明的实施例中，对于具有3.0mm的通光孔径直径、可以对焦至40屈光度的光焦度(25mm对焦距离)的流体透镜，r在6mm至9.5mm之间。

特别地，光学设备1优选地遵守有关以上参量的以下关系：

■d小于c；

■b等于r＊tan(α)；

■a+b小于d；

■f小于e。

最后，图41示出了根据本发明的处于完全偏转状态的光学设备1的膜10，其中，曲率可调节区域10c朝向透镜筒50的形成透镜筒50的第一刚性透镜51(即，透镜筒50的最接近于容器2的最上面的透镜51)的至少一个刚性透镜51最大地隆起，其中，容器2优选地被布置成使得相对于透镜筒50在膜10的曲率可调节区域10c与第一刚性透镜51之间提供轴向方向z上的预定安全间隙D。

Claims (46)

1.光学设备(1)，包括：

-形成流体透镜的容器(2)，所述容器(2)包括透明且可弹性膨胀的膜(10)、面向所述膜(10)的透明光学元件(20)、以及壁构件(3)，其中，所述光学元件(20)和所述膜(10)连接至所述壁构件，并且其中，所述容器(2)封围成填充有流体(F)的容积(V)，

-透镜成形部件(11)，所述透镜成形部件与所述膜(10)接触以用于限定所述膜(10)的曲率可调节区域(10c)，所述区域(10c)面向所述光学元件(20)，以及

-沿轴向方向(z)延伸的周向透镜筒(50)，所述透镜筒(50)围成开口(50c)，在所述开口(50c)中布置有由所述透镜筒(50)保持的至少一个刚性透镜(51)，以及

-音圈电机(5)，所述音圈电机设计成使所述透镜成形部件(11)相对于所述容器(2)沿轴向方向(z)移动，以便调节所述区域(10c)的曲率并以此调节所述流体透镜(2)的焦距，其中，所述音圈电机(5)包括布置在可移动部件(6)上的至少一个线圈(30、31)和布置在电机支架(7)上的多个磁性结构(40、41)，其中，所述可移动部件(6)经由弹簧结构(8)可移动地安装至所述电机支架(7)，使得所述可移动部件能够沿所述轴向方向(z)移动，并且其中，所述透镜成形部件(11)安装至所述可移动部件(6)。

2.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述弹簧结构(8)附接到所述可移动部件(6)的上部部段(6c)。

3.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述弹簧结构(8)经由所述多个磁性结构中所包括的磁性结构(41)连接至所述电机支架(7)。

4.根据权利要求3所述的光学设备，其特征在于，所述弹簧结构(8)连接至相应的磁性结构(41)的顶侧(41aa)。

5.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述可移动部件(6)是围绕所述透镜筒(50)延伸的周向构件。

6.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述容器(2)安装至所述电机支架(7)。

7.根据权利要求1至5中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述容器(2)安装至所述透镜筒(50)。

8.根据权利要求7所述的光学设备，其特征在于，所述透镜筒(50)包括从所述透镜筒(50)的顶侧(50a)突出的突出部(52)，其中，所述容器(2)被附接到所述突出部(52)，并且其中，相应的突出部(52)延伸穿过所述透镜成形部件(11)的相关凹部(113)。

9.根据权利要求8所述的光学设备，其特征在于，所述电机支架(7)包括彼此连接以形成周向侧壁的四个侧壁部段(700)，其中，每两个相邻的侧壁部段700汇合并在所述电机支架(7)的内侧(7a)上形成拐角区段702。

10.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备(1)包括在所述轴向方向(z)上面向所述透镜筒(50)的图像传感器(9)。

11.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述至少一个线圈是附接到所述可移动部件(6)并且围绕所述可移动部件(6)延伸的周向第一线圈(30)。

12.根据权利要求11所述的光学设备，其特征在于，所述多个磁性结构包括四个第一磁性结构(40)，所述四个第一磁性结构附接到所述电机支架(7)并沿着所述周向第一线圈(30)布置，使得所述四个第一磁性结构(40)面向所述周向第一线圈(30)。

13.根据权利要求9和12所述的光学设备，其特征在于，所述四个第一磁性结构(40)中的每个第一磁性结构都布置在相关的拐角区段(702)中，或者所述四个第一磁性结构(40)中的每个第一磁性结构都布置在相关的侧壁部段(700)的内侧(7a)上。

14.根据权利要求12所述的光学设备，其特征在于，所述多个磁性结构包括四个第二磁性结构(41)，所述四个第二磁性结构附接到所述电机支架(7)并沿着所述周向第一线圈(30)布置，使得所述四个第二磁性结构(41)面向所述周向第一线圈(30)。

15.根据权利要求9和14所述的光学设备，其特征在于，每个第一磁性结构(40)布置在相关的侧壁部段(700)的内侧(7a)上，而每个第二磁性结构(41)布置在相关的拐角区段(702)中。

16.根据权利要求10或根据引用权利要求10时的权利要求11至15中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备(1)被设计成使所述图像传感器(9)在垂直于所述轴向方向(z)的平面中移动。

17.根据权利要求2和根据权利要求11至15中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述音圈电机(5)包括四个第二线圈(41)，所述第二线圈(41)布置在所述第一线圈(30)下方处于所述可移动部件(6)的下部部段(6d)上，所述下部部段(6d)与所述上部部段(6c)相连。

18.根据权利要求14和17所述的光学设备，其特征在于，所述四个第二磁性结构(41)各自包括上部磁体(41a)和下部磁体(41b)，其中，所述上部磁体(41a)布置在所述下部磁体(41b)的顶部，其中，每个上部磁体(41a)面向相关的第二线圈(31)的上部部段(31a)，并且其中，每个下部磁体(41b)面向相关的第二线圈(31)的下部部段(31b)。

19.根据权利要求1至10中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述至少一个线圈是所述音圈电机(5)所包括的四个线圈(31)中的一个线圈，所述四个线圈(31)布置在所述可移动部件(6)上。

20.根据权利要求19所述的光学设备，其特征在于，所述多个磁性结构由四个磁性结构(41)形成，其中，这些磁性结构(41)中的每个磁性结构都布置在所述电机支架(7)上，并且其中，所述四个磁性结构(41)中的每个磁性结构包括上部磁体(41a)和下部磁体(41b)，其中，所述上部磁体(41a)布置在所述下部磁体(41b)的顶部，其中，每个上部磁体(41a)面向相关线圈(31)的上部部段(31a)，并且其中，每个下部磁体(41b)面向相关线圈(31)的下部部段(31b)。

21.根据权利要求1至15、17至20中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备(1)被设计成使所述可移动部件(6)相对于所述轴向方向(z)倾斜并以此使所述透镜成形部件(11)相对于所述轴向方向倾斜，特别地以便使所述容器(2)形成为棱镜，以用于使穿过所述容器(2)的光偏转。

22.根据权利要求11和17所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备(1)包括驱动器电路(12)，所述驱动器电路用于控制施加到所述第一线圈(30)和所述第二线圈(31)的电流，其中，所述驱动器(12)包括：第一通道(C1)，所述第一通道用于将电流施加到所述第一线圈(30)；第二通道(C2)，所述第二通道用于将电流施加到两个相对的第二线圈(31、31’)，使得被递送到所述相对的第二线圈(31、31’)的电流具有相同的量值但相反的符号；以及第三通道(C3)，所述第三通道用于将电流施加到两个另外的相对的第二线圈(31、31’)，使得被递送到所述另外的相对的第二线圈(31、31’)的电流具有相同的量值但相反的符号。

23.根据权利要求19所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备(1)包括用于控制施加到所述线圈(31)的电流的驱动器电路(12)，其中，所述驱动器电路(12)包括四个通道(C1、C2、C3、C4)，以用于将电流施加到每个线圈(31)。

24.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述透镜成形部件(11)包括从所述透镜成形部件(11)的环形安装结构(111)突出的透镜成形环(112)，其中，所述安装结构(111)包括中央开口(110)，所述透镜成形环(112)围绕所述中央开口延伸。

25.根据权利要求8和24所述的光学设备，其特征在于，所述安装结构(111)包括所述凹部(113)。

26.根据权利要求24或25所述的光学设备，其特征在于，所述安装结构(111)包括界定所述中央开口(110)的周向边缘(111b)，所述边缘(111b)由所述安装结构(111)的第一周向表面(114a)与相邻的第二周向表面(114b)形成，所述表面(114a、114b)汇合以形成所述边缘(111b)，并且其中，特别地，这些表面(114a，114b)中的每个表面包括凹形形状。

27.根据权利要求24至26中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述安装结构(111)覆盖所述膜(10)的环形部段(10b)以保护所述膜(10)，所述环形部段(10b)围绕所述膜(10)的所述曲率可调节区域(10c)。

28.根据权利要求24至27中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述安装结构(111)的外边缘区段(111a)附接到所述可移动部件(6)的紧固区段(6e)，所述紧固区段(6e)从所述可移动部件(6)的内侧(6b)突出。

29.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述壁构件(3)和所述光学元件(20)是彼此连接的单独的部件，或者所述壁构件(3)是与所述光学元件(20)一体地形成的。

30.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述壁构件(3)包括以下中之一：圆形周缘(U)、方形周缘(U)、六边形周缘(U)。

31.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备(1)包括至少第一和第二感应测量线圈(61、62)，以用于测量所述可移动部件(6)的空间位置。

32.根据权利要求14和31所述的光学设备，其特征在于，所述第一和第二感应测量线圈(61、62)各自围绕相关的第二磁性结构(41)延伸，其中，所述第二磁性结构(41)是邻近的第二磁性结构(41)。

33.根据权利要求20和31所述的光学设备，其特征在于，所述第一和第二感应测量线圈(61、62)各自围绕相关的磁性结构(41)延伸，其中，所述磁性结构(41)是邻近的磁性结构(61、62)。

34.根据权利要求14和31所述的光学设备，其特征在于，所述第一感应测量线圈(61)在两个相对的第二磁性结构(41、41’)下方延伸，而所述第二感应测量线圈(62)在两个另外的相对的第二磁性结构(41、41’)下方延伸。

35.根据权利要求20和31所述的光学设备，其特征在于，所述第一感应测量线圈(61)在两个相对的磁性结构(41、41’)下方延伸，而所述第二感应测量线圈(62)在两个另外的相对的磁性结构(41、41’)下方延伸。

36.根据权利要求14和31所述的光学设备，其特征在于，所述第一感应测量线圈(61)在第二磁性结构(41)下方延伸，而所述第二感应测量线圈(62)在邻近的第二磁性结构(41)下方延伸。

37.根据权利要求20和31所述的光学设备，其特征在于，所述第一感应测量线圈(61)在磁性结构(41)下方延伸，而所述第二感应测量线圈(61)在邻近的磁性结构(41)下方延伸。

38.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述膜(10)包括小于或等于100μm的厚度，其中，特别地，所述厚度大于或等于2μm，并且/或者所述膜(10)包括小于或等于100％的预应变，其中，特别地，所述预应变在10％至100％的范围内、特别地在30％至100％的范围内、特别地在10％至30％的范围内。

39.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述膜(10)包括与所述壁构件(3)的底侧连接的周向边界区段(10a)，所述壁构件的所述底侧面向所述透镜成形部件(11)，其中，在所述透镜成形部件(11)的所述安装结构(111)的顶侧(111d)上布置有多个可变形止挡件(80)，使得所述膜(10)的所述边界区段(10a)能够在所述透镜成形部件(11)朝向所述容器(2)移动时接触所述止挡件(80)，以便对所述膜(10)的所述边界区段(10a)进行保护。

40.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备(1)包括多个止挡件(80、81、50a)，以用于对所述透镜成形部件(11)的和/或所述可移动部件(6)的沿着所述轴向方向z的移动以及在垂直于所述轴向方向(z)延伸的平面中的移动进行约束。

41.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备(1)在所述安装结构(111)的周缘中包括止挡件(80、81)，以用于对所述透镜成形部件(11)沿所述轴向方向(z)朝向所述容器(2)的移动以及在垂直于所述轴向方向(z)延伸的平面中的移动进行约束。

42.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述透镜筒(50)的顶侧(50a)形成用于对所述透镜成形部件(11)沿着所述轴向方向(z)远离所述容器(2)的移动进行约束的止挡件，所述顶侧(50a)面向所述容器(2)和所述透镜成形部件(11)。

43.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述膜(10)包括完全偏转的状态，在所述完全偏转的状态中所述曲率可调节区域(10c)朝向所述透镜筒(50)的形成所述透镜筒(50)的第一刚性透镜(51)的所述至少一个刚性透镜(51)最大地隆起，其中，所述容器(2)被布置成使得相对于所述透镜筒(50)在所述膜(10)的所述曲率可调节区域(10c)与所述第一刚性透镜(51)之间提供沿所述轴向方向(z)的预定安全间隙(D)。

44.根据权利要求10或根据引用权利要求10时的权利要求11至43中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述图像传感器(9)安装到图像传感器承载件(90)，所述图像传感器承载件包括周向侧壁(91)，其中，所述侧壁(91)包括与所述透镜筒(50)的端部部段的外螺纹(53)接合的内螺纹(92)，使得能够调整所述透镜筒(50)与所述图像传感器(9)之间的在所述轴向方向(z)上的距离。

45.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述光学元件(20)在所述光学元件(20)的外表面(20a)上包括抗反射涂层，并且/或者在所述光学元件(20)的内表面(20b)上包括抗反射涂层，所述内表面(20b)面向所述流体(F)。

46.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述光学元件(20)在所述光学元件(20)的外表面(20a)上包括涂层并且/或者在所述光学元件(20)的内表面(20b)上包括涂层，所述内表面(20b)面向所述流体(F)，其中，相应的所述涂层适于拒斥红外光。

Images