CN111433649B - 光学变焦装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学变焦装置(1)，所述光学变焦装置(1)包括第一透镜组件(2)和第二透镜组件(3)，所述第二透镜组件在光学变焦装置(1)的光学轴线(A)的方向上位于第一透镜组件(2)之后，使得当光(L)沿着光学轴线(A)行进时，光(L)能够穿过第一透镜组件(2)、而后穿过第二透镜组件，其中所述透镜组件各自包括可调焦透镜(31、32)以及用于驱动相应的透镜(31、32)的电永磁体(107、207)或形状记忆合金(120、220)。

Description

光学变焦装置
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的光学变焦装置。
这种光学变焦系统特别地包括两个基本特征，即可调节的焦距以及固定的图像平面。常规的光学变焦系统通常包括可以相对于彼此移位的多个透镜组件。在此，光学变焦系统的焦距通过透镜组件的所述移位而连续地调节。特别地，各个透镜组件必须以预定的方式移位，使得需要复杂的机械/电动系统来提供适当的变焦。
基于以上，本发明要解决的问题是提供一种改善的光学变焦装置。
该问题通过具有权利要求1或权利要求27的特征的光学变焦装置来解决。
本发明的优选实施方式在相应的从属权利要求中进行了陈述并在下面进行了描述。
根据权利要求1，所述光学变焦装置包括：
-第一透镜组件，以及
-第二透镜组件，所述第二透镜组件位于第一透镜组件之后，即特别是在光学变焦装置的光学轴线的方向上，使得当光沿着光学轴线行进时，光可以穿过第一透镜组件、而后穿过第二透镜组件，
-其中，根据本发明，第一透镜组件包括第一刚性光学元件和相邻的第一可调焦透镜，其中所述第一可调焦透镜包括第一容器和第一储存器，其中第一容器和第一储存器处于流动连通状态并且填充有透明的流体，其中第一容器包括与流体接触的透明且能弹性膨胀的第一膜，并且其中第一透镜组件还包括第一致动器，所述第一致动器用于将流体从第一储存器泵送到第一容器中以及将流体从第一容器泵送到第一储存器中，以用于调节第一膜的曲率并由此调节第一可调焦透镜的焦距，其中第一致动器包括第一电永磁体，和/或其中，
-所述第二透镜组件包括第二刚性光学元件和相邻的第二可调焦透镜，其中所述第二可调焦透镜包括第二容器和第二储存器，其中所述第二容器和所述第二储存器处于流动连通状态并且填充有透明的流体，其中第二容器包括与流体接触的透明且能弹性膨胀的第二膜，并且其中第二透镜组件还包括第二致动器，所述第二致动器用于将流体从第二储存器泵送到第二容器中以及将流体从第二容器泵送到第二储存器中，以用于调节第二膜的曲率并由此调节第二可调焦透镜的焦距，其中第二致动器包括第二电永磁体。
特别地，在本发明的意义上，电永磁体至少包括线圈和具有第一矫顽力的第一磁体，其中线圈围绕所述第一磁体。
换句话说，本发明描述了一种制造基于液膜的光学变焦透镜的新方法。关键发明涉及一种致动器机构，该致动器机构使用电永磁体作为致动器，以将流体泵送到透镜容器以及从透镜容器泵出。这种致动器非常紧凑且功率高效，因为它仅当切换至变焦状态和局部自动聚焦扫描时需要功率。
这样的系统还可以与光学图像稳定系统相结合，该光学图像稳定系统可以使用图像传感器偏移机构或棱镜倾斜机构或可调棱镜或透镜偏移机构。
特别地，根据本发明的一种实施方式，第一刚性光学元件和第二刚性光学元件在光学轴线方向上相对于彼此具有固定的恒定距离。
此外，特别地，第一膜和/或第二膜可以由以下材料中的至少一者制成：玻璃、聚合物、弹性体、塑料或任何其他透明且可拉伸或挠性的材料。例如，各个膜可以由以下制成：硅酮基聚合物，诸如聚(二甲基硅氧烷)，也被称为PDMS(poly(dimethylsiloxane))，或聚酯材料，诸如PET或双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如“麦拉(Mylar)”)。此外，所述流体优选是或者包括：液态金属、凝胶、液体、气体或任何可以变形的透明、吸收或反射材料。例如，流体可以是硅油。
此外，根据本发明的一种实施方式，第一刚性光学元件和第二刚性光学元件是透明的。
此外，根据本发明的一种实施方式，第一刚性光学元件和/或第二刚性光学元件是刚性透镜，特别是双凸透镜。特别地，刚性是指与可调焦透镜的流体相比，透镜/光学元件由处于固态的一种或多种材料形成。因而，各个刚性透镜包括固定的焦距。代替透镜，第一刚性光学元件和/或第二刚性光学元件也可以是平坦透明构件(例如，平坦玻璃或塑料构件)。
此外，特别地，各个刚性光学元件可以由玻璃、塑料、聚合物制成。各个刚性光学元件可以包括折射、衍射或反射结构。此外，各个刚性光学元件可以包括抗反射涂层。
此外，根据本发明的一种实施方式，第一刚性光学元件形成第一容器的壁并且(例如，在光学变焦装置的光学轴线的方向上)面向第一膜。此外，根据一种实施方式，第二刚性光学元件形成第二容器的壁并且(例如，在所述光学轴线的方向上)面向第二膜。
此外，根据本发明的一种实施方式，第一膜连接至第一透镜组件的周向的第一透镜成形元件，以用于限定第一膜的曲率可调区域，其中第一膜的曲率可调区域包括要调节的所述曲率。此外，根据一种实施方式，第二膜连接至第二透镜组件的周向的第二透镜成形元件，以用于限定第二膜的曲率可调区域，其中第二膜的曲率可调区域包括要调节的所述曲率。各个透镜成形元件可以是圆形构件。因为相应的膜连接至透镜成形元件，透镜成形元件限定了膜的相应的曲率可调区域，并且由此限定了相应的可调焦透镜的可能形状。
当流体从相应的储存器转移到相应的可调焦透镜的容器中时，能弹性变形膜即相应的曲率可调区域进一步凸出并产生例如更明显的凸曲率，其可以通过使流体从相应的容器转移到相应的储存器中而减小。这允许人们将凸曲率减小/变换为凹曲率。因而，通过将流体泵送到相应的容器以及从相应的容器泵出，可以调节相应的曲率可调区域的曲率，并且由此调节相应的可调焦透镜的焦距。
此外，根据本发明的一种实施方式，光学变焦装置包括具有周向壁的保持器(例如透镜镜筒)，该周向壁包括内表面，其中第一透镜成形元件和第一刚性光学元件连接至该内表面。此外，根据一种实施方式，第二透镜成形元件和第二刚性光学元件也连接至该内表面。此外，致动器的电永磁体优选地连接(例如安装)至保持器。
此外，根据本发明的一种实施方式，第一储存器和/或第二储存器关于保持器侧向地布置(例如，关于保持器的壁侧向地布置，特别是布置在保持器的壁的外侧)。
此外，根据本发明的一种实施方式，第一储存器与第一容器之间的流动连通部包括保持器的所述壁的第一开口。根据另一种实施方式，第二储存器与第二容器之间的流动连通部也可以包括保持器的所述壁的第二开口。因而，特别是在垂直于光学轴线的方向上将流体泵送到相应的容器以及从相应的容器泵出。
此外，根据本发明的一种实施方式，为了将流体泵送到第一容器中以及从第一容器中泵出，第一储存器包括能弹性变形壁。此外，根据一种实施方式，第二储存器也可包括能弹性变形壁，以用于将所述流体泵送到第二容器中以及从第二容器中泵出。
为了使第一储存器的能弹性变形壁移动/变形，第一致动器被构造成作用在与第一储存器的能弹性变形壁连接的第一构件上，其中第一致动器被构造成使第一构件在第一位置与第二位置之间通过中间位置移动，其中，当第一构件移动至第一位置时，第一储存器的能弹性变形壁变形，并且第一储存器的体积减小，其中流体被从第一储存器经由流动连通部泵送到第一容器中，并且其中，当第一构件移动至第二位置时，第一储存器的能弹性变形壁变形并且第一储存器的体积增加，并且流体被从第一容器经由流动连通部泵送到第一储存器中，其中，当第一构件处于第一位置时，第一模的曲率可调区域具有凸曲率，其中，当第一构件处于中间位置时，第一膜的曲率可调区域具有比与第一位置相关的所述凸曲率半径大的凸曲率半径，并且其中，当第一构件处于第二位置时，第一膜的曲率可调区域可以是平坦的或者甚至具有凹曲率。
同样地，根据一种实施方式，为了使第二储存器的能弹性变形壁变形/移动，第二致动器被构造成作用在与第二储存器的能弹性变形壁连接的第二构件上，其中第二致动器被构造成使第二构件在第一位置与第二位置之间经中间位置而移动，其中，当第二构件移动至第一位置时，第二储存器的能弹性变形壁变形并且第二储存器的体积减小，其中流体被从第二储存器经由流动连通部泵送到第二容器中，并且其中，当第二构件移动至第二位置时，第二储存器的能弹性变形壁发生变形并且第二储存器的体积增加，并且流体被从第二容器经由流动连通部泵送到第二储存器中，其中，当第二构件处于第一位置时，第二膜的曲率可调区域具有凸曲率，其中，当第二构件处于中间位置时，第二膜的曲率可调区域具有比与第一位置相关的所述凸曲率半径大的凸曲率半径，并且其中，当第二构件处于第二位置时，第二膜的曲率可调区域可以是平坦的或者甚至具有凹曲率。
此外，根据一种实施方式，光学变焦装置被构造成使用以下传感器中的一者来测量第一构件或第二构件的位置：霍尔传感器、感应传感器、光学传感器、静电传感器、应变传感器。
此外，根据本发明的一种实施方式，第一电永磁体包括第一磁体(例如，半硬磁体)和线圈，其中第一电永磁体的线圈包括围绕第一电永磁体的线圈的线圈轴线缠绕的导电导体，并且其中第一电永磁体的线圈围绕第一电永久磁体的第一磁体延伸，并且其中第一电永磁体的第一磁体具有第一矫顽力。
此外，根据一种实施方式，第二电永磁体也包括第一磁体(例如，半硬磁体)和线圈，其中第二电永磁体的线圈包括围绕第二电永磁体的线圈的线圈轴线缠绕的导电导体，并且其中第二电永磁体的线圈围绕第二电永磁体的第一磁体延伸，并且其中第二电永磁体的第一磁体具有第一矫顽力。
此外，根据本发明的一种实施方式，第一构件是永磁体(例如，硬磁体)，该永磁体的磁化作用平行于第一电永磁体的线圈的线圈轴线延伸。同样地，根据一种实施方式，第二构件也是永磁体(例如，硬磁体)，该永磁体的磁化作用平行于第二电永磁体的线圈的线圈轴线延伸。
特别地，永磁体是由被磁化并产生其自身持久磁场的材料制成的物体。特别地，永磁体可以由难以退磁的硬磁(例如铁磁)材料诸如铝镍钴合金和铁氧体制成。铝镍钴合金的成分通常为8％至12％的Al、15％至26％的Ni、5％至24％的Co、最多6％的Cu、最多1％的Ti以及剩余部分为Fe。此外，稀土金属的一些合金可以用于永磁体。特别地，与可被磁化但不趋于保持磁化的软磁性铁磁材料(如退火铁)相对比，硬磁性材料趋于保持磁化。
此外，根据本发明的一种实施方式，第一电永磁体的线圈的线圈轴线和/或第一构件(例如，永磁体)的磁化作用垂直于第一储存器的能弹性变形壁延伸和/或垂直于光学变焦装置的光学轴线延伸。此外，根据本发明的一种实施方式，第二电永磁体的线圈的线圈轴线和/或第二构件(例如永磁体)的磁化作用也可以垂直于第二储存器的能弹性变形壁延伸和/或垂直于光学变焦装置的光学轴线延伸。
根据本发明的又一种实施方式，光学变焦装置允许对其变焦系数进行粗调。
为此，根据一种实施方式，光学变焦装置被构造为向第一电永磁体的线圈施加电流脉冲从而：使第一电永磁体的第一磁体磁化，使得第一电永磁体的第一磁体的磁化作用指向与第一构件的磁化作用相反的方向或相同的方向；或者使第一电永磁体的第一磁体退磁，使得第一电永磁体的第一磁体的磁化作用基本上消失，其中，当第一电永磁体的第一磁体被退磁时，第一构件移动至中间位置，并且其中，当第一电永磁体的第一磁体被磁化以使得其磁化作用指向与第一构件的磁化作用相反的方向时，第一构件移动至第一位置，并且其中，当第一电永磁体的第一磁体被磁化以使得其磁化作用指向与第一构件的磁化作用相同的方向时，第一构件移动至第二位置。
此外，变焦功能的粗调也适用于第二透镜组件。为此，在一种实施方式中，光学变焦装置被构造为向第二电永磁体的线圈施加电流脉冲从而：使第二电永磁体的第一磁体磁化，使得第二电永磁体的第一磁体的磁化作用指向与第二构件的磁化作用相反的方向或相同的方向；或者使第二电永磁体的第一磁体退磁，使得第二电永磁体的第一磁体的磁化作用基本上消失，其中，当第二电永磁体的第一磁体被退磁时，第二构件移动至中间位置，并且其中，当第二电永磁体的第一磁体被磁化以使得其磁化作用指向与第二构件的磁化作用相反的方向时，第二构件移动至第一位置，并且其中，当第二电永磁体的第一磁体被磁化以使得其磁化作用指向与第二构件的磁化作用相同的方向时，第二构件移动至第二位置。
根据另一种实施方式，该粗调可以通过系统的焦距的微调来补充。
为此，根据一种实施方式，光学变焦装置被构造成当第一构件处于第一位置、或处于第二位置、或处于中间位置时向第一电永磁体的线圈施加恒定电流，使得第一电永磁体的线圈产生与所述第一构件的磁场相互作用(例如，洛伦兹力)的磁场，使得第一构件移出其相应的位置，从而微调第一膜的曲率可调区域的曲率。
此外，根据一种实施方式，光学变焦装置被构造为当第二构件处于第一位置、或处于第二位置、或处于中间位置时，也向第二电永磁体的线圈施加恒定电流，使得第二电永磁体的线圈产生与所述第二构件的磁场相互作用(例如，洛伦兹力)的磁场，使得第二构件移出其相应的位置，从而微调第二膜的曲率可调区域的曲率。
此外，根据本发明的一种实施方式，第一构件经由第一弹簧结构耦接至第一电永磁体。此外，同样地，根据一种实施方式，第二构件经由第二弹簧结构耦接至第二电永磁体。这些弹簧结构优选地与下面描述的电永磁体一起使用。
根据基于本发明的光学变焦装置的一种替代实施方式，两个透镜组件的电永磁体不仅包括可以被磁化和退磁的第一磁体，而且还包括在一个方向上被永久磁化的第二磁体(例如硬磁体)。在此，第一电永磁体的线圈也围绕第一电永磁体的第二磁体延伸，其中第一电永磁体的第二磁体具有比第一电永磁体的第一磁体的第一矫顽力大的第二矫顽力。
此外，根据一种实施方式，第二电永磁体也包括第二磁体(例如，硬磁体)，其中第二电永磁体的线圈也围绕第二电永磁体的第二磁体延伸，并且其中第二电永磁体的第二磁体具有比第二电永磁体的第一磁体的第一矫顽力大的第二矫顽力。
此外，根据一种实施方式，当如上所述第一电永磁体包括两个磁体时，第一构件是磁通量引导构件(例如，由软磁性材料/金属形成)，该构件与第一电永磁体的磁通量引导结构一起形成间隙，该磁通量引导结构连接至第一电永磁体的第一磁体和第二磁体，并且其中第一构件经由第一弹簧结构耦接至第一电永磁体。
此外，根据一种实施方式(当如上所述第二电永磁体包括两个磁体时)，第二构件也是磁通量引导构件(例如，由软磁性材料/金属形成)，该构件与第二电永磁体的磁通量引导结构一起形成间隙，该磁通量引导结构连接至第二电永磁体的第一磁体和第二磁体，并且其中第二构件经由第二弹簧结构耦接至第二电永磁体。
特别地，在此，根据一种实施方式，第一电永磁体的线圈的线圈轴线平行于所述第一构件和/或平行于光学变焦装置的光学轴线延伸。同样地，特别地，第二电永磁体的线圈的线圈轴线也可以平行于所述第二构件和/或平行于光学变焦装置的光学轴线延伸。
此外，根据基于本发明的光学变焦装置的一种实施方式，第一电永磁体的磁通量引导结构包括两个间隔开的元件，第一电永磁体的所述第一磁体和所述第二磁体布置在该两个间隔开的元件之间，使得第一电永磁体的第一磁体和第二磁体与第一电永磁体的磁通量引导结构的两个元件接触或者以磁通量引导方式连接至两个元件，其中每个元件包括面向第一构件的端面，该端面与第一构件(磁通量引导构件)一起形成间隙。特别地，所述两个元件在第一电永磁体的线圈的线圈轴线的方向上彼此面对。
同样地，根据光学装置的一种实施方式，第二电永磁体的磁通量引导结构包括两个间隔开的元件，第二电永磁体的所述第一磁体和所述第二磁体布置在该两个间隔开的元件之间，使得第二电永磁体的第一磁体和第二磁体与第二电永磁体的磁通量引导结构的两个元件接触或者以磁通量引导方式连接至两个元件，其中每个元件包括面向第二构件的端面，该端面与第二构件(磁通量引导构件)一起形成间隙。特别地，所述两个元件在第二电永磁体的线圈的线圈轴线的方向上彼此面对。
而且在每个电永磁体包括两个磁体的光学变焦装置的实施方式中，优选地提供变焦功能的粗调。
为此，光学变焦装置还被构造为向第一电永磁体的线圈施加电流脉冲从而：使第一电永磁体的第一磁体磁化，使得第一电永磁体的第一磁体的磁化作用指向与第一电永磁体的第二磁体的磁化作用相反的方向或相同的方向；或者使第一电永磁体的第一磁体退磁，使得第一电永磁体的第一磁体的磁化作用基本上消失，其中，当第一电永磁体的第一磁体被退磁时，第一构件抵抗由第一弹簧结构施加在第一构件上的反作用力而移动至中间位置，并且其中，当第一电永磁体的第一磁体被磁化以使得其磁化作用指向与第一电永磁体的第二磁体的磁化作用相反的方向时，第一构件在由第一弹簧结构施加在第一构件上的力的方向上移动至第一位置，并且其中当第一电永磁体的第一磁体被磁化以使得其磁化作用指向与第一电永磁体的第二磁体的磁化作用相同的方向时，第一构件抵抗由第一弹簧结构施加在第一构件上的反作用力而移动至第二位置。
同样地，根据一种实施方式，光学变焦装置还被构造为向第二电永磁体的线圈施加电流脉冲从而：使第二电永磁体的第一磁体磁化，使得第二电永磁体的第一磁体的磁化作用指向与第二电永久磁体的第二磁体的磁化作用相反的方向或相同的方向；或者使第二电永久磁体的第一磁体退磁，使得第二电永久磁体的第一磁体的磁化作用基本上消失，其中，当第二电永磁体的第一磁体被退磁时，第二构件抵抗由第二弹簧结构施加在第二构件上的反作用力而移动至中间位置，并且其中，当第二电永磁体的第一磁体被磁化以使得其磁化作用指向与第二电永磁体的第二磁体的磁化作用相反的方向时，第二构件在由第二弹簧结构施加在第二构件上的力的方向上移动至第一位置，并且其中，当第二电永磁体的第一磁体被磁化以使得其磁化作用指向与第二电永磁体的第二磁体的磁化作用相同的方向时，第二构件抵抗由第二弹簧结构施加在第二构件上的反作用力而移动至第二位置。
此外，根据本发明的一种实施方式，特别是为了提供对各个透镜组件的微调，光学变焦装置被构造为当第一构件处于第一位置、或处于第二位置、或处于中间位置时向第一电永磁体的线圈施加恒定电流，使得第一电永磁体的线圈产生使通过第一电永磁体的磁通量引导结构的磁通量改变的磁场，使得第一构件(磁通量引导构件)被移出其相应的位置，从而微调第一膜的曲率可调区域的曲率。
类似地，根据一种实施方式，光学变焦装置被构造为当第二构件处于第一位置、或处于第二位置、或处于中间位置时，向第二电永磁体的线圈施加恒定电流，使得第二电永磁体的线圈产生使通过第二电永磁体的磁通量引导结构的磁通量改变的磁场，使得第二构件(磁通量引导构件)移出其相应的位置，从而微调第二膜的曲率可调区域的曲率。
特别地，为了找到提供相应最佳焦距的特定恒定电流，光学变焦装置被构造为扫过施加至第一电永磁体的线圈的电流，以找到施加至第一电永磁体的线圈的所述恒定电流。此外，在一种实施方式中，光学变焦装置还被构造为扫过施加至第二电永磁体的线圈的电流，以找到施加至第二电永磁体的线圈的所述恒定电流。
此外，根据本发明的光学变焦装置的一种实施方式，光学变焦装置包括连接至第一电永磁体的线圈的电压源，用于将电压脉冲施加至第一电永磁体的线圈，以便产生施加至第一电永磁体的线圈的所述电流。此外，根据一种实施方式，光学变焦装置包括连接至第二电永磁体的线圈的电压源，用于将电压脉冲施加至第二电永磁体的线圈，以便产生施加至第二电永磁体的线圈的电流。
此外，根据本发明的一种实施方式，电压源被配置为通过相应地调节施加至第一电永磁体的线圈的对应电压脉冲的持续时间、或者通过相应地调节施加至第一电永磁体的线圈的对应电压脉冲的电压(同时保持脉冲持续时间恒定)来调节第一电永磁体的第一磁体的磁化作用。类似地，根据一种实施方式，电压源被配置为通过相应地调节施加至第二电永磁体的线圈的对应电压脉冲的持续时间、或者通过相应地调节施加至第二电永磁体的线圈的对应电压脉冲的电压(同时保持脉冲持续时间恒定)来调节第二电永磁体的第一磁体的磁化作用。
此外，根据一种实施方式，电压源被配置为对第一电永磁体的所述线圈中的电流进行整形以实现光学变焦装置的噪声减少，特别是通过对由电压源施加至第一电永磁体的线圈的电压施加脉冲宽度调制来实现，和/或其中电压源被配置为对第二电永磁体的所述线圈中的电流进行整形以实现光学变焦装置的噪声减少，特别是通过对由电压源施加至第二电永磁体的线圈的电压施加脉冲宽度调制来实现。
此外，根据本发明的一种实施方式，光学变焦装置包括图像传感器(例如，CMOS或CCD传感器)，使得沿着光学变焦装置的光路穿过两个透镜组件和其他校正透镜(例如塑料或玻璃透镜)的光入射到图像传感器上。
此外，根据本发明的一种实施方式，光学变焦装置被构造为实施反馈方法(例如算法)，该反馈方法感测可调节膜的变形或者感测致动器的变形。特别地，可以使用以下感测方法中的一者：电磁传感器，诸如霍尔传感器或感应传感器；静电传感器，诸如电容感测或光学感测。
根据一种实施方式，图像传感器被构造为在图像传感器的延伸平面中移动以提供光学图像稳定(optical image stabilization,OIS)。光学图像稳定意味着，由于光学变焦装置的突然(不想要的)运动而引起的光束在图像传感器上的偏移通过图像传感器的对应运动(或者通过由于可倾斜棱镜、可调棱镜或侧向偏移透镜引起的光束的对应偏转，参见下文)来补偿。
可替代地，根据一种实施方式，光学变焦装置包括布置在光学变焦装置的所述光路中的棱镜，其中棱镜被构造为倾斜成使穿过棱镜并入射在图像传感器上的光束偏转，以提供光学图像稳定。
根据另一种替代实施方式，光学变焦装置可包括布置在光学变焦装置的所述光路中的可调棱镜，其中可调棱镜被构造为使穿过棱镜并入射在图像传感器上的光束偏转，以提供光学图像稳定。
根据另一种替代实施方式，光学变焦装置可包括透镜，该透镜可垂直于光学轴线移动并且布置在光学变焦装置的所述光路中，其中可移动透镜被构造为使穿过可移动透镜并入射在图像传感器上的光束偏转，以提供光学图像稳定。
此外，根据另一种实施方式，光学变焦装置包括致动器，该致动器由以下组成或者包括以下：弹簧，弹簧特别是片弹簧；活塞和形状记忆合金。形状记忆合金连接至框架和弹簧。当向形状记忆合金施加电流时，它会收缩，并且因此使弹簧变形。形状记忆合金连接至弹簧，使得与形状记忆合金连接至弹簧的位置处弹簧的运动相比，在弹簧连接至活塞的位置处弹簧的机械运动增大。
本发明可以应用于多种不同的应用，特别是：眼科设备，诸如综合验光仪，折光仪，测厚仪，ppt.生物识别，视野计，折光-角膜散光计，折光透镜分析仪，眼压计，色觉检查仪(anomaloskop)，对比敏感度仪(kontrastometer)，内皮镜，色盲检查镜，双眼视力计，OCT，杆检验台(rodatest)，眼膜曲率镜，RTA，机器视觉，移动电话相机，医疗设备，机器人相机，虚拟现实或增强现实相机，显微镜，望远镜，内窥镜，无人机相机，监视摄像机，网络摄像机，汽车摄像机，运动跟踪，双筒望远镜，搜索，汽车，投影仪，眼镜片，测距仪，条形码阅读器等。
在下文中，参考附图描述本发明的其他优点、特征以及实施方式，在附图中：
图1示出了处于三个不同状态/位置(A)、(B)、(C)的光学变焦装置的第一透镜组件(第二透镜组件)的示意性截面图；
图2示出了根据本发明的光学变焦装置的一种实施方式的示意性截面图；
图3示出了图1和图2所示类型的根据本发明的光学变焦装置的一种实施方式的透视截面图；
图4示出了处于三个不同状态/位置(A)、(B)、(C)的根据本发明的光学变焦装置的另一种实施方式的第一透镜组件(第二透镜组件)的示意性截面图；
图5示出了图4所示类型的根据本发明的光学变焦装置的一种实施方式的透视图；
图6示出了根据本发明的光学变焦装置的电永磁体(致动器)和与该电永磁体相互作用的构件之间的力与距离的关系，其中所述力与所述距离之间的函数关系表明：该电永磁体可以用于以受控且有效的方式使所述构件移位；
图7示出了对于电永磁体的四种不同的磁化作用当扫描施加至电永磁体的电流时，由示例性电永磁体在所述构件上产生的力的变化；线性关系表明，给定相应的电永磁体的一定磁化作用，可以通过向相应的电永磁体施加适当的(较小)电流而不改变电永磁体的磁化作用，来建立对所述磁体的位置的微调；
图8示出了剩余磁化作用Mr与矫顽力Hc之间的关系；特别地，矫顽力是在使所考虑的材料的磁化已经达到饱和之后使所述材料的磁化强度为零所需施加磁场的强度；因此，矫顽力测量铁磁材料的抵抗退磁的能力；
图9示出了用于改变根据本发明的光学变焦装置的一种实施方式的电永磁体的磁化作用的不同电压脉冲和对应的电流脉冲；
图10示出了可用于减少根据本发明的光学变焦装置的一种实施方式的电永磁体中的噪声的特定电压脉冲和对应的电流；
图11示出了可用于根据本发明的光学装置中的电永磁体的不同构造(A)至M))；
图12示出了包括光学图像稳定(OIS)功能的根据本发明的光学变焦装置的一种实施方式；以及
图13示出了图12所示的实施方式的透视图；
图14示出了处于三个不同状态/位置(A)、(B)、(C)的基于形状记忆合金致动器的光学变焦装置的第一透镜组件(第二透镜组件)、以及光学变焦装置的第二透镜组件(D)的示意性截面图；以及
图15示出了在图14(A)至(D)所示的实施方式中使用的基于形状记忆合金的致动器的俯视图。
本发明涉及光学变焦装置1。特别地，光学变焦装置1是透镜元件的机械组件，对于该组件，焦距(并且因而视角)可以改变。
根据本发明(参见图1至图5)，这样的光学变焦装置1特别地至少包括图像传感器、定焦校正透镜以及第一透镜组件2和第二透镜组件3，其中每个透镜组件2、3包括刚性光学元件21、22和相邻的可调焦透镜31、32。特别地，接下来，所述刚性光学元件21、22是刚性透镜21、22。特别地，透镜组件2、3彼此具有固定的距离D，使得可以避免刚性透镜21、22相对于彼此的复杂的电动(机动)移位。
根据图1至图3中所示的第一实施方式，光学变焦装置1的每个可调焦透镜31、32由电永磁体107、207致动，其中根据第一实施方式，所述电永磁体107、207包括单个第一磁体104、204，该第一磁体可以在相反的方向上被磁化以及被退磁。各个电永磁体107、207由此与由永磁体形成的第一构件(101、201)相互作用，使得各个电永磁体可以产生作用在第一构件上的吸引力以及排斥力(例如，偶极-偶极相互作用)。
详细地，根据图1和图2，该光学变焦装置1包括第一透镜组件2和第二透镜组件3，所述第二透镜组件3在光学变焦装置1的光学轴线A的方向上位于第一透镜组件2之后，使得当光L沿着光学轴线A行进时，光L可以穿过第一透镜组件2、而后穿过第二透镜组件3，并在图像传感器上形成可以被装置1缩放的图像。
特别地，第一透镜组件2包括第一刚性透镜21和相邻的第一可调焦透镜31，其中第一可调焦透镜包括第一容器41和第一储存器51，其中第一容器41和第一储存器51处于流动连通状态并且填充有透明的流体F。第一容器41包括与流体F接触的透明且能弹性膨胀的第一膜61。为了在第一容器41与第一储存器之间来回地泵送流体F，第一透镜组件31还包括由第一电永磁体107形成的第一致动器。如果使用第一电永磁体107将更多的流体F从第一储存器51泵送到第一容器41中，第一容器41中的压力增加并且流体F压靠膜61的曲率可调区域61a，导致所述区域61的凸特性增加，并且因此可调焦透镜31的焦距减小。
图1仅示出了第一透镜组件31，但是第二透镜组件可以相同地设计。图2示出了具有两个这样的透镜组件2的光学变焦装置1。
第二透镜组件3也包括第二刚性透镜22和相邻的第二可调焦透镜32，其中第二可调焦透镜也包括第二容器42和第二储存器52。第二容器42和第二储存器52处于流动连通状态并且也填充有透明的流体F。在此，第二容器42也包括与流体F接触的透明且能弹性膨胀的第二膜62。第二透镜组件3还包括由第二电永磁体207形成的第二致动器207，用于将流体F从第二储存器52泵送到第二容器42中以及将流体F从第二容器42泵送到第二储存器52中，以调节第二膜62的曲率可调区域62a的曲率以及由此调节第二可调焦透镜32的焦距。
如上所述，第一刚性透镜21和第二刚性透镜22在光学轴线A的方向上相对于彼此具有固定的恒定距离D(参见图2)。特别地，各个刚性透镜21、22可以是双凸的、双凹的、平坦的或者可以是任何其他形状(也参见上文)。此外，各个刚性透镜21、22形成相应的容器41、42的壁并且面对其相关联的膜61、62。
为了限定所述曲率可调区域61a、62a，相应的膜61分别连接至相关联的周向的第一透镜成形元件71、72。这些透镜成形元件71、72优选地形成为圆环构件71、72，相应的膜61、62附接至这些圆环构件。各个透镜成形元件71、72的中央开口由相应的曲率可调区域61a、62a覆盖，并且可以通过压靠这些区域61a、62a的流体F而可弹性变形/弯曲。
刚性透镜21、22和相邻的可调焦透镜31、32布置在保持器/透镜镜筒73的内部空间中，该内部空间由保持器73的周向壁74包围，其中刚性透镜21、22和透镜成形元件71、72连接至所述周向壁74的内表面74a。周向壁74因而也可以限定相应的容器41、42的侧向壁。
如从图2可以看出，第一储存器51和第二储存器52关于周向壁74侧向地布置，并且各自经由形成到保持器73的周向壁74中的开口75、76连接至相关联的储存器。
此外，每个储存器51、52包括能弹性变形壁501、502，使得当相应的壁501、502变形时，相应的储存器51、52的体积可以减小(图1(B)和图4(B)，流体F被泵送到相应的容器41、42中并且相应的透镜31、32的光焦度增加)或增加(图1(C)和图4(C)，流体F被泵送到相应的储存器51、52中并且相应的透镜31、32的光焦度减小)。
考虑到图1至图3或图4至图5，相应的致动器107、207被构造为作用在相应的(第一或第二)构件101、201上，该相应的构件101、201连接至相应的储存器51、52的相应的能弹性变形壁501、502，其中相应的致动器107、207被构造为使相应的构件101、201在第一位置(图1(B)和图4(B))与第二位置(图1(C)和图4(C))之间经中间位置(图1(A)和图4(A))而移动，其中当相应的构件101、201移动至第一位置时，相应的能弹性变形壁501、502变形并且相应的储存器51、52的体积减小，其中流体F被从相应的储存器51泵送到相关联的容器41、42中，以及其中当相应的构件101、201移动至第二位置时，相应的储存器51、52的能弹性变形壁501、502变形并且相应的储存器51、52的体积增加，并且流体F被从相应的容器41、42泵送到相关联的储存器51、52中。
所述构件101、202的各个位置被设计成使得当相应的构件101、201处于第一位置时，相应的曲率可调区域61a、62a具有凸曲率，并且其中当相应的构件101、201处于中间位置时，曲率可调区域61a、62a具有较大的凸曲率半径，并且其中当相应的构件101、201处于第二位置时，相应曲率可调区域61a、62a具有凹曲率。
现在，根据图1至图3，相应的构件101、201是永磁体，并且具有平行于相应的致动器/电永磁体107、207的线圈轴线C延伸的磁化作用M，所述致动器107、207安装至保持器73。每个致动器/电永磁体107、207包括线圈103、203，该线圈103、203包围相应的致动器107、207的第一磁体104、204，该第一磁体104、204可以退磁，如图1(A)所示，使得当没有电流施加至线圈103时，作用在第一构件101上的力最小。对应地，第一构件101和能弹性变形壁501处于所述中间位置。通过施加足够大的电流，可以使第一磁体104磁化，使得第一构件101和第一磁体104的磁化作用M、M1相反，并且因此第一构件101被推离第一磁体104。因此，第一构件101和能弹性变形壁501处于如图1(B)所示的第一位置。此外，使用施加至线圈103的适当的电流脉冲，第一磁体104的磁化作用M1也可以被定向成使得两个磁化作用M1、M指向相同的方向，并且第一构件101被第一磁体104吸引。因此，第一构件101和能弹性变形壁501处于如图1(C)所示的第二位置。
因而，可以使用足够幅度的电流脉冲来实现系统1的焦距的粗调整。特别地，透镜组件2和3都可以以这种方式被粗调谐，以实现由光学变焦装置1产生的图像的一定变焦。这样的电流脉冲的典型幅度可以为约5A，并且持续时间为几微秒。
另外，可以如下方式建立焦距的微调。当相应的构件101、201处于上述位置中的一者时，可以将较小的电流(例如，在-500mA至500mA的范围内)施加至相应的线圈103、203，使得相应的第一磁体104、204的磁化作用M1不改变。然而，流过各个线圈103、203的电流与由构件101、201产生的磁场相互作用，并且产生洛伦兹力。该洛伦兹力允许在先前调节的位置附近调节各个构件101、201的位置，并且由此对应地微调相应的曲率可调区域61a、62a的曲率。
此外，图4和图5示出了第一透镜组件2的一种替代实施方式(在此第二透镜组件3也可以设计成类似第一透镜组件2，参见图2)。
在此，除了所述第一磁体104、204之外，各个致动器/电永磁体107、207还包括第二磁体105、205，所述第二磁体105、205的矫顽力比第一磁体104、204高。如图4(A)至(C)所示，这些两个磁体104、105或204、205被相应的线圈103、203包围。矫顽力被选择成使得可以通过向相应的线圈103、203施加电流脉冲来改变相应的第一磁体的磁化作用M1，而相应的第二磁体105、205的磁化作用保持不变。
此外，与图1至图3相对比，相应的构件101、201现在是磁通量引导构件，但是不包括永磁场。
因为相应的电永磁体107、207现在仅产生吸引性磁阻力，所以相应的构件101、201通过弹簧结构81、82耦接至相应的电永磁体。该弹簧结构可以是片弹簧、卷绕弹簧或任何其他弹簧。
特别地，如图4(A)至(C)和图5所示，各个电永磁体107、207的相应线圈103、203的线圈轴线C平行于相应的构件101、201和/或平行于光学变焦装置1的光学轴线A延伸。为了产生限定的磁阻力，相应的电永磁体107、207包括磁通量引导结构102、202，磁通量引导结构优选地包括两个间隔开的元件102、202，相应的第一磁体104、105和第二磁体204、205布置在两个间隔开的元件之间，使得相应的第一磁体104、105和第二磁体204、205接触相应的磁通量引导结构102、202的两个元件102、202，或者以磁通量引导方式连接至两个元件102、202。此外，每个元件102、202具有面向相应的构件101、201的端面102a、202a，该端面102a、202a与相应构件101、202一起形成间隙G1、G2。特别地，所述两个元件102、202在相应的电永磁体107、207的相应的线圈103、203的线圈轴线C的方向上彼此面对。
同样在此，对于粗调——如图4(A)至(B)所示，对于第一透镜组件——光学变焦装置1被构造为向第一电永磁体107的线圈103施加电流脉冲从而：使第一电永磁体107的第一磁体104磁化，使得第一电永磁体107的第一磁体104的磁化作用M1指向与第一电永磁体107的第二磁体105的磁化作用M2相反的方向或相同的方向；或者使第一电永磁体107的第一磁体104退磁，使得第一电永磁体107的第一磁体104的磁化作用M1基本上消失。
当通过向第一线圈103施加适当的电流脉冲而使第一电永磁体107的第一磁体104退磁时，如图4(A)所示，第一构件101抵抗由第一弹簧结构81施加在第一构件101上的反作用力而移动至中间位置。在此，由于剩余的第二磁体105的磁化作用M2，仍然存在磁阻力(由于通过间隙G1的圆形磁通量)，该磁阻力被第一弹簧结构81平衡，该第一弹簧倾向于将第一构件101推离第一电永磁体107。
此外，当通过施加至线圈103的电流脉冲使第一电永磁体107的第一磁体104磁化使得其磁化作用M1指向与第二磁体105的磁化作用M2相反的方向时，第一构件101在由第一弹簧结构81施加在第一构件101上的力的方向上移动至第一位置。在此，因为两个磁体104、105沿相反的方向磁化，所以磁通量不延伸通过间隙G1。因此，第一弹簧结构81推压第一构件101远离电永磁体107而到第一位置。
此外，当通过对应的电流脉冲使第一电永磁体107的第一磁体104磁化使得其磁化作用M1指向与第一电永磁体107的第二磁体105的磁化作用M2相同的方向时，由于较强的磁阻力(磁通量现在延伸通过间隙G1穿过第一构件，并且趋于使间隙G1最小化)，第一构件101抵抗由第一弹簧结构81施加在第一构件101上的反作用力而移动到第二位置。
再次，在此也可以通过向线圈103施加不改变第一磁体104的磁化作用M1的较小的电流(参见上文)来完成焦距的微调。所得的经改变磁通量允许第一构件在其粗调位置(即第一位置、第二位置或中间位置)附近移动。
除了上述的电永磁体107、207之外，在与图1至图5相关的上述实施方式中还可以使用其他构造。
特别地，图11A)至M)示出了这种替代性电永磁体107、207的不同构造。注意，在下文中仅示出了第一电永磁体107。第二电永磁体207可以相同地形成。进一步地，在图12A)至M)中，第一构件101连接至第一储存器51的能弹性变形壁501，而第一电永磁体107(第二电永磁体207)连接至保持器73。
根据图11A)，电永磁体107包括连接至磁体104、105的磁通量引导结构102，该磁通量引导结构102与第一储存器51的能弹性变形壁501的第一构件101一起形成相应的间隙G1。在此，特别地，该磁通量引导结构包括彼此间隔开的两个磁通量引导元件102，所述第一磁体104和所述第二磁体105布置在彼此间隔开的两个磁通量引导元件102之间，使得每个磁体104、105接触两个元件102，其中每个元件102具有面向第一构件101的端面102a，该端面102a与第一构件101一起形成间隙G1。特别地，仅第一磁体104被线圈103包围，其中第一磁体104的矫顽力小于第二磁体105的矫顽力。
图11A)至L)所示的电永磁体107的工作原理可使用图11A)容易地进行解释。如果第二磁体105的第二磁化作用M2指向右，将第一磁体104的磁化作用M1也切换向右，如图11A)所示，产生磁通量，该磁通量经由右侧的元件102和磁通量引导构件(第一构件)101引导回磁通量引导结构的另一元件102(左侧的)。这产生了试图使间隙G1最小化的磁阻力。
切换第一磁体104的磁化作用M1以使磁化作用M1、M2反向平行，封闭结构102内部的磁通量，使得磁阻力消失。
可以通过向围绕第一磁体104的线圈103施加电流脉冲来实现第一磁化作用M1的切换。有利地，仅需要能量来改变第一磁体104的磁化作用M1的方向，而不使其保持在经切换的方向上。因而，本文描述的致动器107可以借助于一系列电流脉冲来驱动，这节省了相当大量的能量。
特别地，两个磁体104、105被布置成使得它们的磁化作用M1、M2平行或反向平行，并且基本上沿着第一构件101的延伸平面延伸。可替代地，参见图11D)的下部分，第一构件101还可以垂直于所述磁化作用延伸，以在由双箭头指示的方向上产生倾斜运动。这也可能导致第一储存器51的压缩或膨胀。
如图11B)所示，线圈103还可以围绕第二磁体105。此外，图11B)还示出了以下实施方式：根据该实施方式，线圈103的一部分或单独的线圈围绕磁通量引导元件102的一部分缠绕。
此外，第二磁体105可以由单独的另外的线圈103a包围(参见图11C))。
此外，如图11D)所示，至少一个另外的永磁体132可以附接至第一构件101。如果具有磁体132的第一构件101不是非常靠近，则磁力(偶极-偶极相互作用)占主导。
如果磁体132非常靠近(例如，小于1mm)电永磁体107，则接通电永磁体107产生偶极-偶极相互作用，如果电永磁体107关断，则产生朝向元件102的磁阻力。
偶极-偶极相互作用/力可以是排斥性的或吸引性的，这取决于磁体132和电永磁体107的极化。力的方向则取决于场梯度。
如果至少一个磁体132位于两个元件/板102之间，主要是机械力矩将分别作用在(一个或更多个)磁体132和构件101上(未示出)。通过使用偶极-偶极相互作用或/和磁阻力与机械弹簧相结合，可以产生构件101的稳定的停止点。
另一个优点是由于在电永磁体的切换期间构件101上没有力冲量可以减少噪声。
另外，如图11E)所示，这种永磁体132还可以附接至电永磁体107的非磁性支撑件(例如，保持器)73，以便与布置在所述构件101上的永磁体132相互排斥地作用。
所述一个或更多个永磁体132还可以用于加强构件101的力矩。
根据图11F)和图11G)，第一磁体104还可围绕第二磁体105周向延伸，其中单个线圈103可围绕两个磁体(图11F))，或者其中另外的线圈103a可以包围内部的第二磁体105，使得外部的线圈103也包围该另外的线圈103a(参见图11G))。
此外，根据图11H)，可以将电永磁体107布置在磁通量引导构件101的第一构件1011与第二构件1012之间，使得电永磁体107即与构件1011和1012一起形成两个间隙G1和G11。因而，第一构件101从两侧均可以被吸引至电永磁体107，这取决于当电永磁体107接通时，构件1011、1012中的哪一者更靠近电永磁体107。因而，可以到达两个接触点或两个稳定点。
此外，如图11I)所示，电永磁体107可以包括另外的第二磁体105，其中第一磁体104布置在两个第二磁体105之间，并且其中第一磁体104和两个第二磁体105的底侧布置在单个磁通量引导结构/板102上。在此，第一磁体104和两个第二磁体105各自包括顶侧104a、105a，该顶侧与附接至第一构件101的永磁体132一起形成间隙G1，该第一构件101可以是磁通量引导区域101，但也可以是非磁性的。
在此，特别地，与永磁体132相比，硬质的第二磁体(大矫顽力)105在相反方向上磁化(参见图11I))。
此外，如图11J)所示，第一磁体104围绕第二磁体105，其中第一磁体104和第二磁体105的底侧布置在磁通量引导结构102上，该磁通量引导结构102包括侧向部分102p，所述第一磁体104和第二磁体105布置在所述侧向部分102p之间，其中第一磁体104和第二磁体105各自包括相对的顶侧104a、105a，其中第一磁体104的顶侧104f覆盖第二磁体105的顶侧105a。特别地，所述侧向部分102p与所述第一构件101(磁通引导构件)一起形成间隙G1。
此外，在图11K)中，第一磁体104不覆盖第二磁体的顶侧105a。在此，两个磁体104、105仅以其底侧布置在单个磁通量引导结构/板102上，而第一磁体104和第二磁体105的顶侧104a、105a与附接至第一构件101的永磁体132一起形成间隙G1(第一构件101可以是磁通量引导区域101，但是也可以是非磁性的)。特别地，永磁体132和第二磁体105被安装成使得它们产生排斥力。
最后，图11L)示出了没有单独的磁通量引导结构102的一种构造。在此，第一磁体104再次围绕第二磁体105，其中第一磁体804和第二磁体805各自包括顶侧104a、105a和相对的底侧104b、105b，其中第一磁体104的顶侧804a覆盖第二磁体105的顶侧105a，并且其中第一磁体104的底侧104b覆盖第二磁体805的底侧105b，使得第二磁体105被第一磁体104完全包围，其中第一磁体104的顶侧104a与第一构件101(例如，磁通量引导构件)的第一部分1011一起形成间隙G1，而第一磁体104的底侧104b与第一构件101的第二部分1012一起形成另一间隙G11。同样在此，当电永磁体接通时，构件101从两侧均可以被吸引至电永磁体107，这取决于部分1011、1012中的哪一者更靠近电永磁体107。因而，再次可以到达两个接触点或两个稳定点。
特别地，在图11A)至11L)中，第二磁体105的磁化作用指向朝上或朝向。第一磁体104的磁化作用M1可以借助于电压源和线圈103并且特别是另外的线圈103a而切换成与(一个或更多个)第二磁体105的固定的磁化作用M2平行或反向平行。
另外，线圈103a可用于产生第二电磁场以微调总的合成场。此外，该线圈可以用于感测目的，并且可以通过在切换期间将磁通量保持在电永磁体107中(101上没有高力脉冲)来帮助减少噪声。
此外，特别地，磁通量引导构件101可以由以下形成：软磁体/磁通量引导材料，诸如钢、弹簧钢、钴铁软磁合金，例如坡曼德合金(permendur)、海帕科向导磁合金(hyperco)。
此外，根据图11M)，第二磁体105可以是环形磁体105，其中第一磁体104在此由线圈103包围并且布置在磁场引导结构102的底部上，该磁场引导结构102包括包围所述线圈103的周向壁102p。此外，环形磁体105的中央开口填充有磁通量引导元件102m，第一磁体104布置在该磁通量引导元件下方。线圈103布置在环形磁体105下方。
如从图6所示的力与距离关系可以看出，本文所述的电永磁体107、207非常适合于致动可调焦透镜31、32。
此外，图7所示的施加至各个线圈103、203的电流与合力之间的线性关系表明，电永磁体107、207特别适合于微调各个构件101、102的位置。
如图8所示，这种微调是可能的，因为可以向相应的线圈103、203施加足够小的电流，使得第一磁体104、204的磁化作用M1不变，但是由于由相应的线圈103、203产生的对应的磁场而允许对第一构件101和第二构件201的位置进行微调。
还如图9所示，可以通过增加所施加的电压脉冲的脉冲持续时间(图9(A)和(C))或者通过增加所施加的电压脉冲的幅度同时保持脉冲持续时间恒定(图9(B)和(D)来控制第一磁体104、204的磁化作用。
此外，减少噪声可以通过使用对所施加的电压的低通滤波或脉冲宽度调制(PWM)实现，如图10(A)和(B)所示。
此外，根据本发明的光学装置1的所有实施方式可以包括光学图像稳定功能。
在此，光学变焦装置1包括图像传感器I，使得沿着光学变焦装置1的光路穿过两个透镜组件2、3的光L入射在图像传感器I上以产生图像。
特别地，图像传感器I可以被构造为在图像传感器I的延伸平面中运动以提供光学图像稳定。当光学变焦装置1经历突然的不想要运动时，图像传感器I的这种运动可以用于补偿不想要的图像偏移。
特别地，如图12和图13所示，光学变焦装置1可以包括布置在光学变焦装置1的所述光路中的棱镜301，其中棱镜301被构造为倾斜成使穿过棱镜304并入射到图像传感器(I)的光束L偏转，以提供光学图像稳定。
为了使棱镜301倾斜，可以将棱镜301安装至常平架302，磁体302附接至该常平架302。借助于由集成到基板304中的线圈305(例如，嵌入印刷电路板中的肾形线圈)产生的洛伦兹力，磁体303以及由此常平架302和棱镜304可以关于两个独立的轴线倾斜。霍尔传感器306可用于检测磁体303的位置。霍尔传感器306的对应信号指示磁体302的位置，并且可以用作用于控制棱镜301的倾斜的反馈信号。
可替代地，可以使用可调棱镜。可调棱镜由被两个平坦光学窗口包围的流体构成。通过使两个窗口相对于彼此倾斜，两个窗口之间的角度改变，并且因此生成可调棱镜。然后，这使通过可调棱镜的光发生偏移，并且因此充当光学图像稳定元件。
可替代地，光学变焦装置可以包括透镜，该透镜可垂直于光学轴线A移动。该可移动透镜被构造为使穿过该可移动透镜并入射在图像传感器上的光束偏转，以提供光学图像稳定。
图14(A)-(D)结合图15示出了根据本发明的光学变焦装置1的一种替代实施方式。
图14(A)至(D)示出处于三种不同状态的装置1的第一透镜组件2，所述三种不同状态即其中第一构件101布置在第一位置(图14(A))、在中间位置(图14(B))以及在第二位置(图14(C))。
图14(D)示出了第二透镜组件3，该第二透镜组件可以类似于如上所述的第一透镜组件2设计。在此，仅示出第二构件201的第二位置。
图15示出了图14所示的光学变焦装置的第一构件101/第二构件202的俯视图。
特别地，根据图14和图15的光学变焦装置1可以如上所述地进行构造，其中与如上所述的实施方式相对比，现在将第一构件101和第二构件202特别地形成为活塞并且不与电永磁体相互作用。相比较，相应的构件101、202通过相关联的形状记忆合金120、220和相关联的弹簧81、82移动，其中相应的弹簧81、82可以是将相应的构件101、201例如经由相关联的框架901、902连接至保持器73的片弹簧。此外，相应的形状记忆合金120、220将相应的弹簧81、82连接至相应的框架901、902。
现在，光学变焦装置1被构造为通过施加电流通过相应的形状记忆合金120、220，以使相应的活塞/构件101、201移动至图14(A)至(C)所示的相应位置，这进而控制相应的可调焦透镜31、32的曲率可调区域61a、62a的变形。
在非致动位置，相应的片弹簧81、82被形成为使得相应的活塞101、201处于其最低(第一)位置，从而将透镜31、32推至其最凸的位置。当电流增加时，相应的形状记忆合金120、220收缩并且因此使相应的片弹簧81、82向上弯曲。因此，连接至相应的片弹簧81、82的相应的活塞101、201被向上推动，并且透镜变为平坦的或者甚至凹入的(图14(B)中间位置、图14(C)第二位置)。

Claims (5)

1.一种光学变焦装置(1)，包括：
第一透镜组件(2)；
第二透镜组件(3)，所述第二透镜组件在所述光学变焦装置(1)的光学轴线(A)的方向上位于所述第一透镜组件(2)之后，使得当光(L)沿着所述光学轴线(A)行进时，所述光能够穿过所述第一透镜组件(2)、而后穿过所述第二透镜组件，
其特征在于，
所述第一透镜组件(2)包括第一刚性光学元件(21)和相邻的第一可调焦透镜(31)，其中所述第一可调焦透镜包括第一容器(41)和第一储存器(51)，其中所述第一容器和所述第一储存器处于流动连通状态并且填充有透明的流体(F)，其中所述第一容器包括与所述流体(F)接触的透明且能弹性膨胀的第一膜(61)，并且其中，所述第一透镜组件还包括第一致动器(107)，所述第一致动器用于将流体从所述第一储存器泵送到所述第一容器中以及将流体从所述第一容器泵送到所述第一储存器中，以用于调节所述第一膜(61)的曲率并由此调节所述第一可调焦透镜的焦距，并且其中所述第一致动器(107)包括至少第一弹簧(81)和至少第一形状记忆合金(120)，和/或其中，
所述第二透镜组件(3)包括第二刚性光学元件(22)和相邻的第二可调焦透镜(32)，其中所述第二可调焦透镜包括第二容器(42)和第二储存器(52)，其中所述第二容器和所述第二储存器处于流动连通状态并且填充有透明的流体(F)，其中所述第二容器包括与所述流体(F)接触的透明且能弹性膨胀的第二膜(62)，并且其中，所述第二透镜组件还包括第二致动器(207)，所述第二致动器用于将流体从所述第二储存器泵送到所述第二容器中以及将流体从所述第二容器泵送到所述第二储存器中，以用于调节所述第二膜(62)的曲率并由此调节所述第二可调焦透镜的焦距，并且其中所述第二致动器(207)包括至少第二弹簧(82)和至少第二形状记忆合金(220)，以及
其中，所述致动器分别包括活塞、所述形状记忆合金和所述弹簧，所述形状记忆合金连接至框架和所述弹簧，当向所述形状记忆合金施加电流时，所述形状记忆合金会收缩，并且因此使所述弹簧变形，
所述形状记忆合金连接至所述弹簧，使得与所述形状记忆合金连接至所述弹簧的位置处所述弹簧的运动相比，在所述弹簧连接至所述活塞的位置处所述弹簧的机械运动增大。
2.根据权利要求1所述的光学变焦装置，其特征在于，所述第一刚性光学元件(21)和所述第二刚性光学元件(22)在所述光学轴线(A)的方向上相对于彼此具有固定的恒定距离(D)。
3.根据权利要求1至2中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述第一刚性光学元件(21)形成所述第一容器(41)的壁并且面向所述第一膜(61)，和/或其中，所述第二刚性光学元件(22)形成所述第二容器(42)的壁并且面向所述第二膜(62)。
4.根据权利要求1至2中的一项所述的光学变焦装置，其特征在于，所述第一膜(61)连接至周向的第一透镜成形元件(71)以用于限定所述第一膜(61)的曲率可调区域(61a)，其中所述第一膜(61)的所述曲率可调区域(61a)包括要调节的所述曲率，和/或其中，所述第二膜(62)连接至周向的第二透镜成形元件(72)以用于限定所述第二膜(62)的曲率可调区域(62a)，其中所述第二膜的所述曲率可调区域(62a)包括要调节的所述曲率。
5.根据权利要求4所述的光学变焦装置，其特征在于，所述第一致动器(107)被构造成作用在与所述第一储存器(51)的能弹性变形壁(501)连接的第一构件(101)上，其中所述第一致动器(107)被构造成使所述第一构件(101)在第一位置与第二位置之间经中间位置而移动，其中，当所述第一构件(101)移动至所述第一位置时，所述第一储存器(51)的所述能弹性变形壁(501)变形并且所述第一储存器(51)的体积减小，其中流体(F)被从所述第一储存器(51)泵送到所述第一容器(41)中，并且其中，当所述第一构件(101)移动至所述第二位置时，所述第一储存器(51)的所述能弹性变形壁(501)变形并且所述第一储存器(51)的体积增加，并且流体(F)被从所述第一容器(41)泵送到所述第一储存器(51)中，其中，当所述第一构件(101)处于所述第一位置时，所述第一膜(61)的所述曲率可调区域(61a)包括第一曲率半径，其中，当所述第一构件(101)处于所述中间位置时，所述第一膜(61)的所述曲率可调区域(61a)包括第二曲率半径，所述第二曲率半径大于与所述第一构件(101)的所述第一位置相关联的所述第一曲率半径，并且其中，当所述第一构件(101)处于所述第二位置时，所述第一膜(61)的所述曲率可调区域(61a)包括第三曲率半径，和/或其中，
所述第二致动器(207)被构造成作用在与所述第二储存器(52)的所述能弹性变形壁(502)连接的第二构件(201)上，其中所述第二致动器(207)被构造成使所述第二构件(201)在第一位置与第二位置之间经中间位置而移动，其中，当所述第二构件(201)移动至所述第一位置时，所述第二储存器(52)的所述能弹性变形壁(502)变形并且所述第二储存器(52)的体积减小，其中流体(F)被从所述第二储存器(52)泵送到所述第二容器(42)中，并且其中，当所述第二构件(201)移动至所述第二位置时，所述第二储存器(52)的所述能弹性变形壁(502)变形并且所述第二储存器(52)的体积增加，并且流体(F)被从所述第二容器(42)泵送到所述第二储存器(52)中，其中，当所述第二构件(201)处于所述第一位置时，所述第二膜(62)的所述曲率可调区域(62a)包括第一曲率半径，其中，当所述第二构件(201)处于所述中间位置时，所述第二膜(62)的所述曲率可调区域(62a)包括比与所述第二构件(201)的所述第一位置相关联的所述第一曲率半径大的第二曲率半径，并且其中，当所述第二构件(201)处于所述第二位置时，所述第二膜(62)的所述曲率可调区域(62a)包括第三曲率半径。
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