DE102019208220A1

DE102019208220A1 - Externe Behälterkonfiguration für eine Linse mit abstimmbarem akustischem Gradienten

Info

Publication number: DE102019208220A1
Application number: DE102019208220.3A
Authority: DE
Inventors: Isaiah Freerksen; James Maxwell Perkins
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2018-06-05
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2019-12-05
Also published as: CN110567364A; US10520650B2; JP2020021049A; CN110567364B; US20190369300A1

Abstract

Eine Linse mit abstimmbarem akustischem Gradienten (TAG-Linse) wird bereitgestellt, die ein Linsengehäuse, ein Lichtbrechungsfluid, ein steuerbares akustische Wellen erzeugendes Element (z. B. ein piezoelektrischer Schwingungserzeuger) und eine externe Behälterkonfiguration enthält. Ein Betriebsvolumen des Lichtbrechungsfluids ist im Gehäusehohlraum des Linsengehäuses enthalten. Die externe Behälterkonfiguration enthält einen verformbaren externen Fluidbehälter, der ein Reservevolumen des Lichtbrechungsfluids enthält und der mit dem Gehäusehohlraum durch einen Strömungskanal verbunden ist. Der Strömungskanal ermöglicht, dass das Lichtbrechungsfluid in Übereinstimmung mit dem Ausdehnen und Zusammenziehen des Lichtbrechungsfluids (z. B. aufgrund von Temperaturänderungen) zwischen dem Gehäusehohlraum und dem verformbaren externen Fluidbehälter hin und her fließt. Das Linsengehäuse, der verformbare externe Fluidbehälter und der Strömungskanal sind als ein versiegeltes System konfiguriert, wobei kein beabsichtigtes Gasvolumen im versiegelten System enthalten ist.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Diese Offenlegung bezieht sich auf Linsen mit abstimmbaren akustischen Gradienten und insbesondere auf die Verwendung von Linsen mit abstimmbaren akustischen Gradienten in Systemen mit variabler Brennweite, die zur Prüfung und dimensionellen Metrologie verwendet werden.
Beschreibung des verwandten Gebiets
Verschiedene Typen optischer Mehrlinsensysteme mit variabler Brennweite (VFL) können zur Beobachtung und Präzisionsmessung von Oberflächenhöhen verwendet werden und können in einem Mikroskop und/oder einem maschinellen Präzisionssichtprüfsystem enthalten sein, wie z. B. in US-Patent Nr. 9,143,674 , das hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist, offenbart wird. Kurz ausgedrückt kann eine VFL-Linse mehrere Bilder bei mehreren entsprechend Brennweiten erfassen. Ein Typ einer bekannten VFL-Linse ist eine Linse mit abstimmbarem akustischem Gradienten („TAG“-Linse), die eine Linsenwirkung unter Verwendung von Schallwellen in einem Fluidmedium erzeugt. Die Schallwellen können durch Anlegen eines elektrischen Feldes bei einer TAG-Linsen-Resonanzfrequenz an ein schwingendes Element (z. B. ein piezoelektrisches Röhrchen), das das Fluidmedium umgibt, erzeugt werden, um ein zeitlich variierendes Dichte- und Brechungsindexprofil im Fluid der Linse zu erzeugen, das seine optische Leistung und dadurch die Brennweite oder die wirksame Fokuslage des Sichtsystems moduliert. Eine TAG-Linse kann verwendet werden, um eine Fokuslage bei einer Resonanzfrequenz von bis zu einigen hundert kHz, d. h. mit einer hohen Geschwindigkeit periodisch zu modulieren. Eine derartige Linse kann durch das im Artikel „High speed varifocal imaging with a tunable acoustic gradient index of refraction lens‟ (Rswlfv#Ohwwhuv, Vol. 33, No. 18, September 15, 2008) und in den US-Patenten Nr. 8,194,307 , Nr. 9,213,175 und Nr. 9,256,009 , die jeweils hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen sind, Gelehrte genauer verstanden werden. Linsen mit abstimmbarem akustischem Gradientenindex und verwandte steuerbare Signalgeneratoren sind z. B. von TAG Optics, Inc. aus Princeton, New Jersey erhältlich.
Eine Resonanzfrequenz einer TAG-Linse hängt von einigen Faktoren ab. Zum Beispiel können Änderungen der Resonanzfrequenz aus Änderungen von Eigenschaften des Fluidmediums und/oder einer Verformung der mechanischen Struktur z. B. aufgrund von Druck- und/oder Temperaturänderungen resultieren. Die oben genannten Referenzen lehren das Einschließen einer komprimierbaren Komponente wie z. B. eine Blase, ein Balg oder dergleichen in der Kammer der TAG-Linse, um Änderungen zu kompensieren, die im geschlossenen Linsensystem auftreten können. Es wird gelehrt, dass die komprimierbare Komponente (z. B. ein Gas, ein Polymer oder ein Gel) ein kleines kontrolliertes Volumen im Vergleich zum Volumen des Fluids sein kann und sich deshalb in der versiegelten Linsenkammer der TAG-Linse in einem „abgeteilten Behälter“, der verhindert, dass es zum optischen Leistungspfad migriert, befinden kann. Es wird außerdem gelehrt, dass die komprimierbare Komponente „den Bedarf abschwächt, vor oder nach dem Versiegeln des Linsensystems die gesamte Luft und/oder weitere Gase aus dem Fluid vollständig zu entfernen“. Ein beispielhaftes früheres System wird in US-Patent Nr. 9,256,009 , das hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist, beschrieben.
Die Erfinder haben festgestellt, dass eine TAG-Linse, die wie oben dargestellt konfiguriert ist, ausreichend Stabilität und optische Leistung für einfache Bildgebungsanwendungen (z. B. wobei der Hauptzweck Beobachtung ist) und/oder dann, wenn sie in einem beschränkten Temperaturbereich arbeitet, liefert. Allerdings wurde festgestellt, dass in Metrologiesystemen (z. B. Mikroskopsysteme), wobei eine TAG-Linse präzise kalibriert ist, um eine bestimmte optische Leistung (oder eine Fokusentfernung) mit einer bestimmten Phase des Resonanzzyklus in Beziehung zu setzen, eine derartige Konfiguration eine unerwünschte Instabilität und/oder Drift in Bezug zu dieser Kalibrierung aufweist. Die Kalibrierung kann z. B. während eines Einschalt- oder Aufwärmzeitraums instabil sein oder kann im Zeitablauf oder Temperaturverlauf driften.
Eine Konfiguration, die Verbesserungen im Hinblick auf derartige Probleme für TAG-Linsen schaffen kann, wäre wünschenswert.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, die unten in der genauen Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung ist weder dazu bestimmt, Schlüsselmerkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch ist sie dazu bestimmt, als eine Hilfe beim Bestimmen des Umfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden.
Es wird eine Linse mit abstimmbarem akustischem Gradienten (TAG-Linse) geschaffen, die ein Linsengehäuse, ein Lichtbrechungsfluid, ein steuerbares akustische Wellen erzeugendes Element und eine externe Behälterkonfiguration enthält. Das Linsengehäuse besitzt einen Gehäusehohlraum und ein Betriebsvolumen des Lichtbrechungsfluids ist im Gehäusehohlraum enthalten. Das steuerbare akustische Wellen erzeugende Element (z. B. ein piezoelektrischer Schwingungserzeuger) ist im Linsengehäuse um einen optischen Pfad, der durch das Betriebsvolumen verläuft, angeordnet. Die externe Behälterkonfiguration enthält einen verformbaren externen Fluidbehälter, der durch einen Strömungskanal durch das Linsengehäuse mit dem Gehäusehohlraum verbunden ist. In verschiedenen Implementierungen kann die externe Behälterkonfiguration als ein getrenntes Element (z. B. als ein Zubehör oder ein Ausbauelement usw.) bereitgestellt sein, das mit dem Linsengehäuse einer TAG-Linse verbunden werden kann.
Der verformbare externe Fluidbehälter der externen Behälterkonfiguration enthält ein Reservevolumen des Lichtbrechungsfluids und der Strömungskanal ermöglicht, dass das Reservevolumen von Lichtbrechungsfluid in Übereinstimmung mit dem Ausdehnen und Zusammenziehen des Lichtbrechungsfluids im Linsengehäuse, wie es aufgrund von Änderungen der Betriebs- oder Umgebungstemperatur der TAG-Linse auftritt, zwischen dem Gehäusehohlraum und dem verformbaren externen Fluidbehälter hin und her fließt. Das Linsengehäuse, der verformbare externe Fluidbehälter und der Strömungskanal sind als ein versiegeltes System konfiguriert. Das Betriebsvolumen des Lichtbrechungsfluids kann seinen Brechungsindex entlang des optischen Pfades als Antwort auf ein Anlegen einer akustischen Welle durch das akustische Wellen erzeugende Element ändern, in Übereinstimmung womit die TAG-Linse gesteuert wird, eine periodisch modulierte Schwankung der optischen Leistung für die TAG-Linse zu schaffen.
Im Gegensatz zu bekannten TAG-Linsensystemen und Unterweisungen befindet sich gemäß den hier offenbarten Prinzipien kein Gasvolumen oder keine weitere komprimierbare Komponente im Lichtbrechungsfluid der TAG-Linse, weshalb kein abgetrennter Behälter erforderlich ist, um dessen Migrieren zum „optischen Leistungspfad“ der TAG-Linse zu verhindern. Im Gegensatz zu bekannten TAG-Linsensystemen und Unterweisungen ist es in hier offenbarten Konfigurationen möglich, vor dem Versiegeln des Linsensystems alle Luft und/oder weitere Gase aus dem Fluid zu entfernen. In verschiedenen Implementierungen kann dies wünschenswert sein, um das Auftreten und die Migration kleiner Bläschen im „optischen Leistungspfad“ der TAG-Linse im Zeitablauf aufgrund von Ausgasen und/oder Kavitation oder dergleichen zu verringern. Im Gegensatz zu bekannten TAG-Linsensystemen und Unterweisungen, wobei die komprimierbare Komponente auf ein kleines kontrolliertes Volumen im Vergleich zum Volumen des Fluids beschränkt ist, nimmt in hier offenbarten Konfigurationen der externe Fluidbehälter große Fluidvolumenänderungen im Vergleich zum Betriebsfluidvolumen der TAG-Linse auf. Außerdem können derart große Fluidvolumenänderungen ohne eine wesentliche Änderung des Fluiddrucks im Betriebsfluidvolumen der TAG-Linse erreicht werden. In einigen Implementierungen kann der Fluiddruck ungefähr beim atmosphärischen Druck oder bei einem gewünschten etwa konstanten Druck, der vom atmosphärischen Druck verschieden ist, gehalten werden. In verschiedenen Implementierungen kann der externe Fluidbehälter als ein wahlweises Zubehör oder eine wahlweise Komponente einer TAG-Linse bereitgestellt werden und kann in TAG-Linsen zur „einfachen Bildgebung“, die zu einem genaueren und stabileren Betrieb umgewandelt werden sollen, nachgerüstet werden.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines optischen Bildgebungssystemabschnitts und eines Steuerungssystemabschnitts eines Bildgebungs-/Prüfsystems;
2 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse, die bekannte Merkmale enthält, das eine Darstellung eines bekannten komprimierbaren Elements und einer stehenden akustischen Welle, die bei Resonanz in jenem erzeugt wurde, enthält;
3A und 3B sind Diagramme einer isometrischen Ansicht und einer Draufsicht einer TAG-Linse mit einer generischen Implementierung einer externen Behälterkonfiguration;
4 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse mit einer ersten beispielhaften Implementierung einer externen Behälterkonfiguration;
5 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse mit einer zweiten beispielhaften Implementierung einer externen Behälterkonfiguration;
6 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse mit einer dritten beispielhaften Implementierung einer externen Behälterkonfiguration;
7 ist ein Diagramm einer Draufsicht einer TAG-Linse mit einer vierten beispielhaften Implementierung einer externen Behälterkonfiguration;
8 ist ein Diagramm einer Draufsicht einer TAG-Linse mit einer fünften beispielhaften Implementierung einer externen Behälterkonfiguration; und
9 ist ein Flussidagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Routine zum Präparieren und Betreiben einer TAG-Linse mit einer externen Behälterkonfiguration gemäß hier offenbarten Prinzipien darstellt.

GENAUE BESCHREIBUNG
Die Beschreibung von 1-3 liefert einen kurzen Hintergrund von verschiedenen Funktionsprinzipien und Anwendungen einer TAG-Linse, die in einem Werkstückprüfsystem verwendet wird. Um diesen kurzen Hintergrund mit einer tiefergehenden Erklärung und einem tiefergehendem Verständnis zu ergänzen, werden verschiedene Aspekte derartiger Funktionsprinzipien und Anwendungen in den zuvor aufgenommenen Referenzen und in den US-Patenten Nr. 9,930,243 ; Nr. 9,736,355 und Nr. 7,627,162 genauer beschrieben, die jeweils hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen sind.
1 ist ein Blockdiagramm eines Bildgebungs-/Prüfsystems 10, das ein optisches Bildgebungssystem 105, eine Beleuchtungsquelle 130, einen Werkstücktisch 110 und einen Steuersystemabschnitt 101 enthält. In verschiedenen Implementierungen kann das Bildgebungs-/Prüfsystem 10 an ein Hostsystem für maschinelles Sehen angepasst sein oder als ein eigenständiges System verwendet werden und kann gemäß Prinzipien, die hier und in den aufgenommenen Referenzen offenbart werden, betrieben werden. Das Bildgebungs-/Prüfsystems 10, das das optische Bildgebungssystem 105, die Beleuchtungsquelle 130 und den Werkstücktisch 110 enthält, kann im Allgemeinen durch den Steuersystemabschnitt 101 gesteuert werden, um ein Werkstück 20 abzubilden oder zu prüfen.
Das optische Bildgebungssystem 105 enthält einen Bilddetektor 160 (z. B. eine Kamera), eine oder mehrere Feldlinsen 150 (z. B. einschließlich einer austauschbaren Objektivlinse) und eine TAG-Linse 170. Der Steuersystemabschnitt 101 kann Systemmanagerschaltungen/-routinen 125, die eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 139 regulieren können, und Bildgebungsmanagerschaltungen/-routinen 180 enthalten. Ein Hostsystem, verschiedene individuelle Anzeigevorrichtungen oder Eingabeeinrichtungen oder dergleichen können mit der Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 139 verbunden sein. In einigen Implementierungen kann der Werkstücktisch 110 ein (optionales) Bewegungssteuerungssystem, das das Werkstück in Bezug auf das optische Bildgebungssystem 105 bewegt, umfassen. In derartigen Implementierungen können die Systemmanagerschaltungen und -routinen 125 einen Werkstückprogrammgenerator und eine Ausführungseinrichtung (die nicht gezeigt ist) enthalten, die das Bewegungssteuerungssystem und weitere Merkmale des Bildgebungs-/Prüfsystems 10 betreibt, um das Werkstück 20 automatisch zu prüfen, wie in den aufgenommenen Referenzen offenbart ist. Wie in 1 gezeigt ist, enthalten oder regulieren die Bildgebungsmanagerschaltungen/-routinen 180 eine Beleuchtungsteuerschnittstelle 132, eine Kamerasteuerschnittstelle 162 und eine TAG-Linsensteuerschnittstelle 172. Die TAG-Linsensteuerschnittstelle 172 kann eine TAG-Linsensteuereinheit (z. B. in einem Teil der Bildgebungsmanagerschaltungen/-routinen 180), die Schaltungen und/oder Routinen zum Steuern verschiedener Bildbelichtungen synchron mit der periodischen Fokuslagenmodulation, die durch die TAG-Linse 170 bereitgestellt wird, enthält, enthalten oder mit ihr verbunden sein. In einigen Implementierungen können die TAG-Linsensteuerschnittstelle 172 und eine TAG-Linsensteuereinheit zusammengeführt und/oder nicht unterscheidbar sein. Die Beleuchtungsteuerschnittstelle 132 kann z. B. die Auswahl, die Leistung, den Ein/Aus-Schalter und den Abtastimpulszeitpunkt, wenn zutreffend, für entsprechende Beleuchtungsquellen (z. B. die Beleuchtungsquelle 130) steuern. In einigen Implementierungen kann die Beleuchtungsteuerschnittstelle 132 eine Belichtungszeitsteuereinheit (Abtastzeitsteuereinheit) enthalten oder kann sonst Abtastzeitpunktsignale (z. B. zur Beleuchtungsquelle 130) liefern, derart, dass sie einen Bildbelichtungsabtastzeitpunkt bereitstellen, der mit einem gewünschten Phasenzeitpunkt der TAG-Linsenfokuslagenmodulation synchronisiert ist. Die Kamerasteuerschnittstelle 122 kann z. B. die Kamerakonfiguration, den Belichtungszeitpunkt, die Datenausgabe und dergleichen steuern, wenn anwendbar. In einigen Implementierungen kann die Kamerasteuerschnittstelle 162 eine Zeitpunktsteuereinheit enthalten, derart, dass der Kamerabildbelichtungszeitpunkt synchron mit einem gewünschten Phasenzeitpunkt der TAG-Linsenfokuslagenmodulation und/oder einem Beleuchtungszeitpunkt ist.
Jede dieser Komponenten sowie die zusätzlichen Komponenten, die unten beschrieben werden, können durch einen oder mehrere Daten-/Steuerbusse und/oder Anwendungsprogrammierschnittstellen oder durch eine direkte Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen verbunden sein.
Wie unten genauer beschrieben wird, umfasst ein optischer Bildgebungspfad OPATH (entlang des optischen Pfades OA) verschiedene optische Komponenten, die Werkstückbildgebungslicht 155 vom Werkstück 20 zum Bilddetektor 160 übermitteln. Zum Beispiel können die Feldlinse 150, die TAG-Linse 170 und der Bilddetektor 160 alle mit ihren optischen Achsen auf dieselbe optische Achse OA, die die Oberfläche des Werkstücks 20 schneidet, ausgerichtet angeordnet sein. Allerdings wird begrüßt werden, dass diese Implementierung dazu bestimmt ist, lediglich beispielhaft und nicht einschränkend zu sein. Im Allgemeinen kann der optische Bildgebungspfad OPATH Spiegel und/oder weitere optische Elemente enthalten und kann eine beliebige Form annehmen, die zum Abbilden des Werkstücks 20 unter Verwendung eines Bilddetektors (z. B. der Bilddetektor 160) gemäß bekannten Prinzipien funktionsfähig ist. In der dargestellten Implementierung enthält der optische Bildgebungspfad OPATH die TAG-Linse 170 und kann zur Bildgebung und/oder zum Messen einer Oberfläche eines Werkstücks 20 unter Verwendung einer oder mehrerer Werkstückbildbelichtungen verwendet werden.
Wie zuvor dargestellt wurde, ändert sich die optische Leistung der TAG-Linse 170 als Antwort auf ein resonantes Ansteuersignal (wie es z. B. in einer Signalleitung 171 von einer TAG-Linsensteuerschnittstelle 172 des Steuersystemabschnitts 101 eingegeben wird) kontinuierlich mit einer hohen Frequenz. Die wirksame Fokuslage EFP ändert sich entsprechend. In verschiedenen Implementierungen ist das Ansteuersignal ein sinusförmiges AC-Signal bei einer Resonanzfrequenz des Betriebs der TAG-Linse 170. Eine Brennweite Df, die einer wirksamen Fokuslage EFP entspricht, ist zu einer entsprechenden Zeit oder einem „Phasenzeitpunkt“ während des sinusförmigen Änderns der optischen Leistung der TAG-Linse 170 verfügbar. Die (feste) Brennweite der Feldlinse 150 (z. B. eine Objektivlinse) in Kombination mit der TAG-Linse kann in einem Zustand, in dem ihre optische Leistung null ist, als nominelle oder „mittlere“ wirksame Fokuslage betrachtet werden. Die Beleuchtungsquelle 130 oder der Bilddetektor 160 kann zu einer bestimmten Phase oder einem „Phasenzeitpunkt“ des Resonanzzyklus „abgetastet“ werden, um eine Bildbelichtung zu erhalten, die bei einer entsprechenden wirksamen Fokuslage oder Fokusentfernung fokussiert ist. Das Quelllicht 134 wird als Werkstücklicht 155 reflektiert oder durchgeleitet und das Werkstücklicht, das zur Bildgebung verwendet wird, läuft durch die Feldlinse 150 und die TAG-Linse 170 und wird durch den Bilddetektor 160 (z. B. eine Kamera) gesammelt. Eine Werkstückbildbelichtung, die das Bild des Werkstücks 20 enthält, wird durch den Bilddetektor 160 erfasst und in einer Signalleitung 161 zu den Bildgebungsmanagerschaltungen/-routinen 180 (z. B. über eine Kamerasteuerschnittstelle 162) ausgegeben. In verschiedenen Implementierungen kann der Bilddetektor 160 ein bekannter Bildsensor mit einer ladungsgekoppelten Einrichtung (CCD-Bildsensor) oder eine weitere Form einer Kamera sein, kann ein einfallendes Bild IMG aufnehmen und kann ein detektiertes Bild DIMG, das eine vorgegebene Signalform besitzt, zu den Bildgebungsmanagerschaltungen/-routinen 180 ausgeben.
Bekannte kontrastbasierte Fokusanalyseverfahren können verwendet werden, um das eine oder die mehreren resultierenden Bilder zu analysieren und zu bestimmen, ob sie fokussiert sind, und/oder können in den Systemmanagerschaltungen und -routinen 125 oder den Bildgebungsmanagerschaltungen/-routinen 189 verwendet werden, um den Abtastphasenzeitpunkt anzupassen, um einen „Autofokus“-Betrieb bereitzustellen, der ein fokussiertes Bild des Werkstücks 20 liefert. Alternativ oder zusätzlich können derartige kontrastbasierte Fokusanalyseverfahren verwendet werden, um ein am besten fokussiertes Bild aus einem Satz von Bildern, die in einem entsprechenden Satz bekannter Phasenzeitpunkte erfasst wurden, zu identifizieren und diesen „am besten fokussierten“ Phasenzeitpunktswert auszugeben. Z-Höhenkalibrierdaten (Kalibrierdaten der wirksamen Fokuslage), die entsprechende Z-Höhen oder wirksame Fokuslagen zu entsprechenden am besten fokussierten‟ Phasenzeitpunktswerten in Beziehung stellen, können verwendet werden. Somit können die Oberflächenhöhenkoordinaten eines abgebildeten Oberflächenabschnitts eines Werkstücks 20 auf der Grundlage des Phasenzeitpunkt, der seinem „am besten fokussierten“ Bild zugeordnet ist, bestimmt werden. Deshalb können das optische Bildgebungssystem 105 und/oder das Bildgebungs-/Prüfsystem 10 verwendet werden, das Werkstück 20 durch Abtasten über ihm zu messen oder zu profilieren, wenn gewünscht. Verschiedene Aspekte derartiger Messvorgänge werden in den aufgenommenen Referenzen genauer beschrieben.
Auf der Grundlage der vorhergehenden Beschreibung eine Höhenmessung versteht es sich, dass dann, wenn die TAG-Linsenfunktionseigenschaften driften, ihre tatsächlichen Funktionseigenschaften von ihren Kalibrierdaten abweichen können, was zu ungenauen Höhenmessungen führt. Wie zuvor angegeben haben die Erfinder festgestellt, dass in Metrologiesystemen (z. B. Mikroskopsysteme), wobei eine TAG-Linse genau kalibriert ist, eine bestimmte optische Leistung und/oder eine Fokusentfernung mit einer bestimmten Phase des Resonanzzyklus in Beziehung zu setzen, zuvor bekannte TAG-Linsenkonfigurationen tatsächlich eine unerwünschte Instabilität und/oder Drift in Bezug zu dieser Kalibrierung aufweisen. Eine bekannte TAG-Linsenkonfiguration wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Konfigurationen gemäß hier offenbarten Prinzipien, die über einen Bereich von Funktionsbedingungen stabilere Funktionseigenschaften liefern, werden unter Bezugnahme auf 3 bis 9 beschrieben.
2 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse 170, die bekannte Merkmale enthält, das eine Darstellung eines bekannten beabsichtigten Gasvolumens oder eines beabsichtigten komprimierbaren Elements IGV/ICE (das im Folgenden einfach als komprimierbares Element IGV/ICE bezeichnet wird) und einer stehenden akustischen Welle W, die bei Resonanz in jenem erzeugt wurde, enthält. Die TAG-Linse 170 enthält ein Linsengehäuse 210, ein steuerbares akustische Wellen erzeugendes Element 220 und ein Lichtbrechungsfluid 250.
Wie in 2 dargestellt ist, enthält der Gehäusehohlraum CC des Linsengehäuses 210 ein Betriebsvolumen OPV des Lichtbrechungsfluids 250 und das akustische Wellen erzeugende Element 220 (z. B. ein piezoelektrischer Schwingungserzeuger) ist im Linsengehäuse 210 um einen optischen Pfad OPATH, der durch das Betriebsvolumen OPV verläuft, angeordnet. In verschiedenen Implementierungen kann das Linsengehäuse 210 ein Hohlzylindergehäuse sein und das steuerbare akustische Wellen erzeugende Element 220 kann ein piezoelektrischer Hohlzylinderschwingungserzeuger sein, der im Inneren des Linsengehäuses 210 installiert ist. In verschiedenen Implementierungen kann das Linsengehäuse 210 weitere Formen (z. B. eine Hohlsechseckform usw.) aufweisen. In verschiedenen Implementierungen kann das steuerbare akustische Wellen erzeugende Element 220 durch Abstandshalter 260, 261 und 262 (z. B. O-Ringe, die lediglich zur mechanischen Lagerung verwendet werden und aus einem Elastomer usw. hergestellt sind) getragen werden. In verschiedenen Implementierungen können ein oder mehrere Abstandshalter 260 zwischen einer Außenumfangsfläche 230 des steuerbaren akustische Wellen erzeugenden Elements 220 und einer Innenumfangshohlraumwand 215 des Linsengehäuses 210 (z. B. einen Abstand SP1 bildend) angeordnet sein. Ähnlich können ein oder mehrere Abstandshalter 261 zwischen einer Oberseite 231 des steuerbaren akustische Wellen erzeugenden Elements 220 und einer oberen Innenfläche 216 des Linsengehäuses 210 (z. B. einen Abstand SP2 bildend) angeordnet sein und ein oder mehrere Abstandshalter 262 können zwischen einer Unterseite 232 des steuerbaren akustische Wellen erzeugenden Elements 220 und einer unteren Innenfläche 217 des Linsengehäuses 210 (z. B. einen Abstand SP3 bildend) angeordnet sein.
In verschiedenen Implementierungen schwingt das steuerbare akustische Wellen erzeugende Element 220 aufgrund eines Ansteuersignals (z. B. eine Wechselspannung, die zwischen der Außenumfangsfläche 230 und der Innenumfangsfläche 240 angelegt ist) in einer Dickenrichtung. In verschiedenen Implementierungen wird das Ansteuersignal über eine Signalleitung (z. B. die Signalleitung 171 von 1, wie sie von der TAG-Linsensteuerschnittstelle 172 des Steuersystemabschnitts 101 bereitgestellt wird) und über den elektrischen Verbinder 225 zum akustische Wellen erzeugenden Element angelegt.
In verschiedenen Implementierungen kann das Ansteuersignal (das z. B. eine Wechselspannung umfasst), das in der Signalleitung 171 bereitgestellt wird, zu einer Resonanzfrequenz eingestellt werden, die eine stehende akustische Welle W im Lichtbrechungsfluid 250 auf der Innenseite des steuerbaren akustische Wellen erzeugenden Elements 220 (d. h. im Abschnitt des Gehäusehohlraums, der durch die Innenumfangsfläche 240 umgeben ist) erzeugt. In einem solchen Fall entsteht dann, wenn das steuerbare akustische Wellen erzeugende Element 220 wie durch repräsentative Schwingungspfeile VA angezeigt in Schwingungen versetzt wird, eine stehende akustische Welle W im Lichtbrechungsfluid 250 (d. h. und konzentrische kreisförmige Wellenbereich entstehen, wobei der Brechungsindex zunimmt und abnimmt). Es versteht sich, dass die stehende akustische Welle W einen Dichtegradienten erzeugt, der eine Brechungsindexverteilung schafft, die etwa der stehenden akustischen Welle W entspricht. Der Mittelteil dieser Brechungsindexverteilung, der als der optische Pfad OPATH zwischen den vertikalen gestrichelten Linien repräsentiert ist, kann zur Bildgebung verwendet werden.
Wie oben erwähnt ist der Gehäusehohlraum CC (wie er z. B. durch die Innenumfangshohlraumwand 215 und die obere und untere Fläche 216 und 217 gebildet ist) mit dem Lichtbrechungsfluid 250 gefüllt. In verschiedenen Implementierungen kann das Lichtbrechungsfluid 250 durch eine oder mehrere Einlass-/Auslassöffnungen (die z. B. eine Einlass-/Auslassöffnung 211 enthalten), die dann versiegelt werden, in den Gehäusehohlraum CC zugegeben werden. In verschiedenen Implementierungen ist unter gewünschten Betriebsbedingungen das gesamte steuerbare akustische Wellen erzeugende Element 220 in das Lichtbrechungsfluid 250 eingetaucht, derart, dass der Hohlraum im hohlzylindrischen steuerbaren akustische Wellen erzeugenden Element 220 (d. h. wie es durch die Innenumfangsfläche 240 umgeben ist) mit dem Lichtbrechungsfluid 250 gefüllt ist. Die horizontalen und vertikalen Schlitze oder Kanäle 218 und 219 im Linsengehäuse 210 ermöglichen dem Lichtbrechungsfluid 250, zum Zeitpunkt des Füllens derart zu fließen, dass es die Außenumfangsfläche 230 des akustische Wellen erzeugenden Elements 220 umgibt. Es wird begrüßt werden, dass der eine oder die mehreren vertikalen Kanäle 219 im Gegensatz zum Abstand SP1, der um den gesamten Außenumfang des akustische Wellen erzeugenden Elements 220 verläuft, separate Kanäle sind (z. B. vertikale Schlitze, die durch Bohren oder weitere Prozesse im Linsengehäuse 210 gebildet sind). Das Lichtbrechungsfluid 250 kann vom Hohlraum in der Innenumfangsfläche 240 in den einen oder die mehreren vertikalen Kanäle 218 und durch die Abstände SP (z. B. die Abstände SP1 und SP3), die durch die Abstandshalter (z. B. Abstandshalter 260 und 262) erzeugt werden, und in den einen oder die mehreren Kanäle 219 fließen. Auf diese Weise kann das Lichtbrechungsfluid 250 außerdem die Abstände SP1, SP2 und SP3 zwischen dem akustische Wellen erzeugenden Element 220, der Innenumfangshohlraumwand 215 und der oberen und unteren Innenfläche 216 und 217 des Gehäusehohlraums CC des Linsengehäuses 210 füllen, derart, dass es die Außenseite des akustische Wellen erzeugenden Elements 220 umgibt. Die TAG-Linse 170A enthält außerdem ein oberes und ein unteres Fenster 213 und 214, die in einem oberen bzw. einem unteren Abschnitt des Gehäusehohlraums CC angeordnet und gegen ihn versiegelt sind. Der optische Pfad OPATH, der durch ein Zentrum der TAG-Linse 170A (z. B. wie sie auf die optische Achse OA zentriert ist) verläuft, verläuft durch das obere und das untere Fenster 213 und 214.
Es ist zu bedenken, dass die Resonanzfrequenz, die zuvor dargestellt wurde, eine Eigenschaft des Gesamtsystem ist und empfindlich für Schwankungen von Faktoren wie z. B. Temperatur, Druck und/oder mechanische Belastung ist. Die Linseneigenschaften der resultierenden stehenden akustischen Welle W sind ähnlich empfindlich. Deshalb kann, wie zuvor angegeben wurde, die TAG-Linse 170 sich vom Betriebszustand, der verwendet wurde, um die genannten Kalibrierdaten (die Daten, die die wirksame Fokuslage EFP oder die optische Leistung im Vergleich zu Phasenzeitpunktswerten kennzeichnen) zu ermitteln, unterscheiden und als ein Ergebnis können Höhenmessfehler auftreten. Die resultierenden Fehler können klein sein, sie sind jedoch in Präzisionsmessanwendungen wesentlich. Die verschiedenen Prinzipien und Konfigurationen, die hier offenbart werden, sind darauf gerichtet, Schwankungen aufgrund einer Bewegung und/oder einer Unzulänglichkeit des zuvor bekannten komprimierbaren Elements IGV/ICE zu verringern oder dergleichen (was unten weiter beschrieben wird). Hinsichtlich des zuvor bekannten komprimierbaren Elements IGV/ICE ist der Stand der Technik in 2 durch gestrichelte Konturen dargestellt, die einen ungefähren Querschnitt einer ringförmigen Form und ein beabsichtigtes Gasvolumen, ein komprimierbares Element mit geschlossenen Zellen oder dergleichen repräsentieren. Idealerweise ist das komprimierbare Element IGV/ICE in einer entsprechenden ringförmigen Nut isoliert, wie gezeigt ist - mindestens unter idealen Betriebsbedingungen (z. B. wobei die TAG-Linse in einer aufrechten Orientierung verwendet wird, wie dargestellt ist). Ein Verfahren, das verwendet wurde, wenn das komprimierbare Element ein beabsichtigtes Gasvolumen ist, ist den Gehäusehohlraum CC zu 100 % mit Lichtbrechungsfluid 250 zu füllen und dann vor dem Versiegeln ein gewünschtes Volumen zu extrahieren. Dies belässt das beabsichtigte Gasvolumen im versiegelten Gehäusehohlraum CC, wo es die entsprechende ringförmige Nut wie dargestellt ist füllen wird. Es wurde jetzt gezeigt, dass einige Merkmale verschiedener Implementierungen des komprimierbaren Elements IGV/ICE unerwünscht sind. Ein unerwünschtes Merkmal ist, dass ein beabsichtigtes Gasvolumen sich bewegen (z. B. wenn die TAG-Linse 170 geneigt ist) oder sich in das Lichtbrechungsfluid 250 auflösen und anschließend durch Kavitation in den optischen Pfad OPATH abgegeben werden kann. Ein weiteres unerwünschtes Merkmal ist, dass das komprimierbare Element IGV/ICE lediglich als ein Ergebnis einer Druckerhöhung komprimierbar ist - was bereits eine unerwünschte Schwankung ist. Ein weiteres unerwünschtes Merkmal ist, dass die Größe des komprimierbaren Elements IGV/ICE begrenzt ist und somit die zulässigen Betriebsbedingungen der TAG-Linse 170 beschränkt. Somit mildert das bekannte komprimierbare Element IGV/ICE lediglich tatsächliche Schwankungen und Probleme, es verhindert nicht ihr Auftreten. Die verschiedenen Merkmale und Prinzipien, die unten offenbart werden, sind dazu vorgesehen, derartige Probleme zu überwinden und und/oder derartige Probleme zu verhindern.
3A und 3B sind Diagramme von isometrischen Ansichten und Draufsichten einer TAG-Linse 170A mit einem Linsengehäuse 210 und einer generischen Implementierung einer externen Behälterkonfiguration 280A. Es wird begrüßt werden, dass bestimmte nummerierte Komponenten 2XX oder 2XXA von 3A und 3B gleich oder ähnlich nummerierten Partnerkomponenten 2XX von 2 entsprechen und/oder ähnliche Vorgänge aufweisen können und durch Analogie dazu und wie sonst unten beschrieben ist verstanden werden können. Dieses Nummerierungsschema, um Elemente anzuzeigen, die analoge Entwürfe und/oder Funktionen besitzen, wird auch auf die folgenden 4-8 (z. B. für die Komponenten 2XXB, 2XXC, 2XXD, 2XXE, 2XXF usw.) angewendet.
Wie in 3A und 3B dargestellt ist, kann sich in verschiedenen Implementierungen eine externe Behälterkonfiguration 280A (wenn sie einen verformbaren externen Fluidbehälter enthält, wie unten weiter beschrieben wird) auf einer Seite der Außenseite des Linsengehäuses 210 befinden. Zusätzliche Beispiele derartiger Implementierungen werden auch unten unter Bezugnahme auf 4-8 ausführlicher beschrieben. Wie unten unter Bezugnahme auf 7 und 8 ausführlicher beschrieben wird, können in verschiedenen alternativen Implementierungen verschiedene Konfigurationen implementiert werden (z. B. kann ein externer Fluidbehälter um mindestens einen Teil eines Linsengehäuses verlaufen und/oder können mehrere externe Fluidbehälter um ein Linsengehäuse angeordnet sein usw.).
Wie in 3A und 3B gezeigt ist, enthält das Linsengehäuse 210 mindestens eine Einlass-/Auslassöffnung 211 und die externe Behälterkonfiguration 280A enthält mindestens eine Einlass-/Auslassöffnung 284A. In verschiedenen Implementierungen werden die Einlass-/Auslassöffnungen 211 und 284A in Kombination verwendet, um dem Gehäusehohlraum des Linsengehäuses 210 und/oder dem verformbaren externen Fluidbehälter in der externen Behälterkonfiguration 280A anfänglich ein Lichtbrechungsfluid 250 zuzugeben, wie unten in Bezug auf 4 ausführlicher beschrieben wird. Die Einlass-/Auslassöffnungen 211 und 284B werden verschlossen/versiegelt, nachdem das Lichtbrechungsfluid 250 den Gehäusehohlraum und/oder den verformbaren externen Fluidbehälter gefüllt hat. In verschiedenen Implementierungen kann die externe Behälterkonfiguration 280A am Linsengehäuse 210 unter Verwendung verschiedener Konfigurationen (z. B. Bolzen, Schweißen usw.) fest angebracht sein.
4 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse 170B mit einer ersten beispielhaften Implementierung einer externen Behälterkonfiguration 280B. In 4-6 werden die Komponenten und Konfigurationen im Linsengehäuse 210 als ähnlich oder gleich denen von 2 verstanden, außer wenn es unten anders beschrieben wird. Wie in 4 dargestellt ist, umfasst die externe Behälterkonfiguration 280B einen externen Behälterkörper 281BB, der gegen einen externen Behälteroberteil 281TB (z. B. ein Verteiler) versiegelt ist, und einen verformbaren externen Fluidbehälter 290B. Der verformbare externe Fluidbehälter 290B (z. B. und Elastomerblase) enthält ein verformbares Reservevolumen RSV-B, das sich ausdehnt, wenn der verformbare externe Fluidbehälter 290B Lichtbrechungsfluid 250 vom Gehäusehohlraum CC aufnimmt, und das sich zusammenzieht, wenn Lichtbrechungsfluid 250 vom verformbaren externen Fluidbehälter 290B zum Gehäusehohlraum CC fließt. Ein derartiger Fluidaustausch kann z. B. durch ein thermisches Erweitern/Zusammenziehen des Lichtbrechungsfluids im „starren“ Gehäusehohlraum CC angesteuert werden.
In der Darstellung von 4 stellen Beispielverformungslinien DEF eine Verformung (ein Zusammenziehen) eines verformbaren Teils 291B des verformbaren externen Fluidbehälters 290B, das bei einem bestimmten Gesamtfluidvolumen der TAG-Linse 170B (z. B. wenn es durch eine Betriebstemperatur beeinflusst ist) auftreten kann, schematisch dar. Ein Verformungspfeil DEFX stellt schematisch dar, wie der verformbare Teil 291B sich zu einem maximalen Entwurfsvolumen MDV-B des verformbaren externen Fluidbehälters 290B (z. B. entsprechend dem gesamten verfügbaren Reservevolumen in der externen Behälterkonfiguration 280B) zusammenziehen und/oder ausdehnen kann. In verschiedenen Implementierungen kann der verformbare Teil 291B einen Lippenteil 292B, der in einen beabsichtigten Teil 285B des externen Behälteroberteils 281TB aufgenommen und gegen ihn versiegelt ist, enthalten. In der Implementierung von 4 umfasst der Strömungskanal FLC-B ein Rohr TB-B, das zwischen dem Linsengehäuse 210 (z. B. in den Behälteraustauschkanal REC verlaufend) und der externen Behälterkonfiguration 280B verläuft und durch das dem Lichtbrechungsfluid ermöglicht wird, zwischen dem Gehäusehohlraum CC und der externen Behälterkonfiguration 280B hin und her zu fließen. Ein oder mehrere Dichtungselemente SL (z. B. Dichtungsringe) können enthalten sein (z. B. wenn sie um das Rohr TB-B angeordnet sind und um die Verbindung zwischen dem Linsengehäuse 210 und der externen Behälterkonfiguration 280B zu versiegeln), um einen versiegelten Einschluss des Lichtbrechungsfluids 250 sicherzustellen. Der externe Behälteroberteil 281TB (z. B. ein Verteiler) enthält einen horizontalen Kanal 282B und einen vertikalen Kanal 283B, durch den das Lichtbrechungsfluid 250 zwischen dem Rohr TB-B und dem verformbaren externen Fluidbehälter 290B hin und her fließen kann. Eine Fließspur FL2 stellt einen Fluss des Lichtbrechungsfluids 250 zwischen dem Gehäusehohlraum CC und dem verformbaren externen Fluidbehälter 290B dar, während es den Strömungskanal FLC-B durchläuft.
In verschiedenen Implementierungen besitzt der Strömungskanal FLC-B mindestens einen Durchflussregulierungsabschnitt FRS (z. B. als Teil des Behälteraustauschkanals REC oder einen weiteren Teil des Strömungskanals FLC-B), der konfiguriert ist, klein genug zu sein, Systemdämpfungseffekte und/oder einen Energieverlust während einer Resonanz des Lichtbrechungsfluids 250 im Linsengehäuse 210 zu minimieren, wenn durch das akustische Wellen erzeugende Element 220 eine akustische Welle angelegt ist, wie es durch Analyse und/oder Experimente bestimmt werden kann. Es wird begrüßt werden, dass derartige Implementierungen außerdem konfiguriert sind, zu ermöglichen, dass der Fluss von sich erweiterndem oder zusammenziehendem Lichtbrechungsfluid mit der erwarteten Rate von Temperaturänderungen, die während des Betriebs oder dem Transport der TAG-Linse 170B auftreten, Schritt halten kann. In verschiedenen Implementierungen kann der Durchflussregulierungsabschnitt FRS einen Strömungsquerschnitt von höchstens 25 Quadratmillimetern oder alternativ höchstens 15 Quadratmillimetern besitzen (z. B. um die oben erwähnten Entwurfsparameter zu erzielen, die ein Isolieren einer Resonanz des Lichtbrechungsfluids 250 im Linsengehäuse 210 enthalten, während auch ausreichend Fluss ermöglicht wird, um Druckänderungen des Lichtbrechungsfluids 250 im Linsengehäuse 210 zu minimieren, die sonst aufgrund von Temperaturänderungen usw. auftreten können).
In verschiedenen Implementierungen ist der verformbare externe Fluidbehälter 290B konfiguriert, einen etwa konstanten Druck des Lichtbrechungsfluids 250 im Gehäusehohlraum CC mindestens über Temperaturen im Bereich von -20 Grad C bis 60 Grad C zu erhalten. In verschiedenen Implementierungen ist die externe Behälterkonfiguration 280B mit einem Atmosphärendruck, der bei allen Betriebstemperaturen auf die Außenseite des verformbaren Teils 291B wirkt, konfiguriert. Zum Beispiel kann eine Entlüftung 288B in einem Teil (z. B. ein unterer Teil) des externen Behälterkörpers 281BB vorgesehen sein, die sich gegen die Atmosphäre öffnet und die konfiguriert ist, Atmosphärendruck zu ermöglichen, auf die Außenseite des verformbaren externen Fluidbehälters 290B zu wirken. In verschiedenen Implementierungen ist die Entlüftung 288B konfiguriert, das Lichtbrechungsfluid im Gehäusehohlraum CC ungeachtet einer Betriebstemperatur der TAG-Linse bei einem Druck von etwa 1 Atmosphäre zu halten.
In verschiedenen Implementierungen enthält das Linsengehäuse 210 mindestens eine Einlass-/Auslassöffnung 211 und enthält die externe Behälterkonfiguration 280B mindestens eine Einlass-/Auslassöffnung 284B. In verschiedenen Implementierungen werden die Einlass-/Auslassöffnungen 211 und 284B in Kombination verwendet, um dem Gehäusehohlraum CC und/oder dem verformbaren externen Fluidbehälter 290B anfänglich ein Lichtbrechungsfluid 250 zuzugeben, wobei die Einlass-/Auslassöffnungen 211 und 284B verschlossen/versiegelt werden, nachdem das Lichtbrechungsfluid 250 den Gehäusehohlraum CC und/oder den verformbaren externen Fluidbehälter 290B gefüllt hat. Zum Beispiel können die Einlass-/Auslassöffnungen 211 und 284B als Teil eines Vorgangs zum Zugeben von Lichtbrechungsfluid 250 zur TAG-Linse 170B anfänglich geöffnet sein. Nachdem ein anfängliches kombiniertes Fluidvolumen aufgebaut worden ist (das z. B. das Betriebsvolumen OPV und das Reservevolumen RSV enthält), wird die Gesamtmenge des Fluids konstant gehalten und die Einlass-/Auslassöffnungen 211 und 284B, die zum anfänglichen Füllen der TAG-Linse 170B verwendet werden, verbleiben versiegelt. Es wird begrüßt werden, dass im Gegensatz zu den Einlass-/Auslassöffnungen 211 und 284B der Behälteraustauschkanal REC (d. h. der durch das Linsengehäuse 210 verläuft und ein Teil des Strömungskanals FLC ist) in verschiedenen Implementierungen keine extern zugängliche Öffnung ist und nicht als eine Einlass-/Auslassöffnung zum Zugeben oder Entnehmen von Lichtbrechungsfluid 250 aus der TAG-Linse 170B verwendet werden kann.
In verschiedenen Implementierungen variiert das veränderbare Verhältnis des Betriebsvolumens OPV zum Reservevolumen RSV mindestens teilweise abhängig von der Temperatur des Lichtbrechungsfluids 250. In verschiedenen Implementierungen ist der verformbare externe Fluidbehälter 290B konfiguriert, einen etwa konstanten Druck des Lichtbrechungsfluids 250 im Gehäusehohlraum CC zu halten. Zum Beispiel fließt dann, wenn die Temperatur des Lichtbrechungsfluids 250 im Gehäusehohlraum CC ansteigt und bewirkt, dass sich das Lichtbrechungsfluid 250 ausdehnt, mindestens etwas des Lichtbrechungsfluids 250 vom Gehäusehohlraum CC zum verformbaren externen Fluidbehälter 290B (z. B. um den Druck des Lichtbrechungsfluids 250 im Gehäusehohlraum CC bei einem etwa konstanten Pegel zu halten). Ähnlich fließt dann, wenn die Temperatur des Lichtbrechungsfluids 250 im Gehäusehohlraum CC abnimmt und bewirkt, dass sich das Lichtbrechungsfluid 250 zusammenzieht, mindestens ein Teil des Lichtbrechungsfluids vom verformbaren externen Fluidbehälter 290 zum Gehäusehohlraum CC (z. B. um den Druck des Lichtbrechungsfluids 250 im Gehäusehohlraum CC bei einem etwa konstanten Pegel zu halten).
In verschiedenen Implementierungen kann die externe Behälterkonfiguration 280B statt als Teil der TAG-Linse 170B enthalten zu sein als ein getrenntes Element (z. B. als ein getrenntes Zubehör oder eine Ausbaukomponente zum Nachrüsten einer existierenden TAG-Linse usw.) konfiguriert sein. In derartigen Implementierungen kann die externe Behälterkonfiguration 280B konfiguriert sein, an eine Linse mit abstimmbarem akustischem Gradienten (TAG-Linse) gekoppelt zu werden, die ein Linsengehäuse 210 mit einem Gehäusehohlraum CC besitzt, der konfiguriert ist, ein Betriebsvolumen OPV eines Lichtbrechungsfluids 250 zu enthalten. Die externe Behälterkonfiguration 280B kann einen verformbaren externen Fluidbehälter 290B enthalten, der derart konfiguriert ist, dass er ein Lichtbrechungsfluid 250 und einen Strömungskanalabschnitt (der z. B. die Kanalabschnitte 282B und 283B enthält) enthält. Der Strömungskanalabschnitt kann ein Teil eines Strömungskanals FLC-B sein, der den verformbaren externen Fluidbehälter 290B mit dem Gehäusehohlraum CC der TAG-Linse verbindet. Der verformbare externe Fluidbehälter 290B kann ein Reservevolumen RSV des Lichtbrechungsfluids 250 enthalten und mindestens etwas des Lichtbrechungsfluids 250 kann in der Lage sein, durch den Strömungskanal FLC zwischen dem Gehäusehohlraum CC und dem verformbaren externen Fluidbehälter 290B hin und her zu fließen. Das Linsengehäuse 210, der verformbare externe Fluidbehälter 290B und der Strömungskanal FLC-B können als ein versiegeltes System konfiguriert sein.
In verschiedenen Implementierungen wird ein Verfahren bereitgestellt, um die Linse 170B mit abstimmbarem akustischem Gradienten (TAG-Linse) anzufertigen und zu betreiben, die das Linsengehäuse 210 mit dem Gehäusehohlraum CC besitzt, der derart konfiguriert ist, dass er das Betriebsvolumen OPV des Lichtbrechungsfluids 250 und das steuerbare akustische Wellen erzeugende Element 220, das im Linsengehäuse 210 um den optischen Pfad OPATH, der durch das Betriebsvolumen OPV verläuft, angeordnet ist, enthält. In verschiedenen Implementierungen enthält das Verfahren ein Zugeben eines Lichtbrechungsfluids 250 in den Gehäusehohlraum CC und den verformbaren externen Fluidbehälter 290B, der mit dem Gehäusehohlraum CC durch den Strömungskanal FLC, der durch das Linsengehäuse 210 verläuft, verbunden ist. In verschiedenen Implementierungen enthält das Linsengehäuse 210 die Einlass-/Auslassöffnung 211 und enthält die externe Behälterkonfiguration 280B die Einlass-/Auslassöffnung 284B, die jeweils offen sind, während das Lichtbrechungsfluid 250 zugegeben wird, und durch mindestens eine von denen das Lichtbrechungsfluid 250 geliefert wird, um dem Gehäusehohlraum CC und dem verformbaren externen Fluidbehälter 290B zugegeben zu werden. Die Einlass-/Auslassöffnungen 211 und 284B werden dann jeweils geschlossen, nachdem der Gehäusehohlraum CC derart gefüllt ist, dass er das Betriebsvolumen OPV des Lichtbrechungsfluids 250 enthält, und der verformbare externe Fluidbehälter 290B derart gefüllt ist, dass er das gewünschte Reservevolumen RSV des Lichtbrechungsfluids 250 bei einer gewünschten Temperatur des Lichtbrechungsfluids 250, die zum Füllen verwendet wird, enthält. In verschiedenen Implementierungen kann es wünschenswert sein, dass der verformbare externe Fluidbehälter 290B derart gefüllt ist, dass er ein maximal gewünschtes Reservevolumen RSV des Lichtbrechungsfluids 250 bei einer gewünschten maximalen Betriebs- oder Lagertemperatur der TAG-Linse 170B enthält. Wenn die Einlass-/Auslassöffnungen 211 und 284B geschlossen/versiegelt sind, sind der verformbare externe Fluidbehälter 290B und der Flusskanal FLC-B somit als ein versiegeltes System konfiguriert. In verschiedenen Implementierungen wird während des Füll- und Versiegelungsvorgangs alles Gas aus dem fluidgefüllten Volumen herausgenommen. Das eingefüllte Fluid kann vor dem Versiegeln in einer Vakuumkammer oder dergleichen einer Ausgasungsprozedur unterzogen werden, wenn es gewünscht ist. Wenn das System versiegelt ist, kann die TAG-Linse 170B über den normalen Betrieb gesteuert werden, eine periodisch modulierte Schwankung der optischen Leistung für die TAG-Linse 170B zu liefern.
Um genauer zu sein, ist in verschiedenen Implementierungen die TAG-Linse 170 mit dem versiegelten System, das nominell lediglich das Lichtbrechungsfluid 250 enthält, und keinem beabsichtigten Gasvolumen oder keiner beabsichtigten komprimierbaren Komponente im Lichtbrechungsfluid konfiguriert. Insbesondere sind ein beabsichtigtes Gasvolumen oder eine beabsichtigte komprimierbare Komponente im Lichtbrechungsfluid als beabsichtigt eingefügte Elemente definiert, die mindestens einen Minimalanteil (z. B. 2 %) des gesamten verfügbaren Fluidvolumens im Linsengehäuse 210 umfassen, die ein vergleichbares Volumen von Lichtbrechungsfluid 250 zu dem Zeitpunkt, zu dem der Gehäusehohlraum CC mit Lichtbrechungsfluid 250 gefüllt ist, beabsichtigt verdrängen oder substituieren. Im Gegensatz umfasst ein zufälliges Gasvolumen, wie es hier definiert ist, unerwünschtes Gas, das aufgrund von Ausgasen, Kavitation oder unerwünschtem Austritt entstehen kann, und das nicht als ein beabsichtigtes Gasvolumen qualifiziert ist (d. h. das im vorliegenden Beispiel ein Volumen unterhalb von 2 % des gesamten verfügbaren Volumens des Gehäusehohlraums CC wäre).
In einer bestimmten Beispielimplementierung ist die TAG-Linse 170 derart konfiguriert, dass bei einer Betriebstemperatur von 20 Grad C das Reservevolumen RSV von Lichtbrechungsfluid 250 im verformbaren externen Fluidbehälter 290 weniger als 70 % eines maximalen Entwurfsvolumens MDV des verformbaren externen Fluidbehälters 290 ist. Wie hier definiert gilt ein Entwurfsvolumen im Allgemeinen für einen nicht beanspruchten und/oder nicht druckbeaufschlagten Zustand. Es wird begrüßt werden, dass in einer derartigen Konfiguration dann, wenn die Temperatur ansteigt und das Lichtbrechungsfluid 250 sich ausdehnt, eine Menge des Lichtbrechungsfluids 250 vom Gehäusehohlraum CC zum verformbaren externen Fluidbehälter 290 fließen kann, um das Reservevolumen RSV zu erhöhen (z. B. während in bestimmten Implementierungen das Betriebsvolumen OPV etwa gleich und etwa beim selben Druck wie z. B. etwa bei 1 Atmosphäre bleiben kann). Wenn die Temperatur abnimmt und das Lichtbrechungsfluid 250 sich zusammenzieht, kann eine Menge des Lichtbrechungsfluids 250 vom verformbaren externen Fluidbehälter 290 zum Gehäusehohlraum CC fließen, um das Reservevolumen RSV zu verringern (z. B. während in bestimmten Implementierungen das Betriebsvolumen OPV etwa gleich und etwa beim selben Druck wie z. B. etwa bei 1 Atmosphäre bleiben kann).
In verschiedenen Implementierungen kann ein Verhältnis des maximalen Entwurfsvolumens MDV des verformbaren externen Fluidbehälters 290 zum Betriebsvolumen OPV des Lichtbrechungsfluids 250, das sich im Gehäusehohlraum CC befindet, mindestens 1/7 sein. In verschiedenen Implementierungen kann die TAG-Linse 170 bei einer Betriebstemperatur von 20 Grad C mit einem Verhältnis des Reservevolumens RSV zum Betriebsvolumen OPV von mindestens 1 / 10 konfiguriert sein. Es wird begrüßt werden, dass derartige Implementierungen Margen zum Berücksichtigen des Ausdehnens und Zusammenziehens des Lichtbrechungsfluids 250 schaffen, um zu ermöglichen, dass die Konfiguration über einen Bereich von Betriebstemperaturen wirksam arbeitet. Insbesondere kann in bestimmten Implementierungen durch ein Ermöglichen, dass das Lichtbrechungsfluid 250 zwischen dem Gehäusehohlraum CC und dem verformbaren externen Fluidbehälter 290 hin und her fließt, das Reservevolumen RSV ansteigen oder abnehmen, während das Betriebsvolumen OPV etwa gleich und etwa beim selben Druck (wie z. B. etwa bei 1 Atmosphäre usw.) gehalten wird.
5 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse 170C mit einer zweiten Beispielimplementierung einer externen Behälterkonfiguration 280C. Wie in 5 dargestellt ist, umfasst die externe Behälterkonfiguration 280C einen externen Behälterkörper 281BC, einen externen Behälteroberteil 281TC und einen verformbaren externen Fluidbehälter 290C. In der Beispielkonfiguration von 5 umfasst der Strömungskanal FLC-C ein Rohr TB-C, das zwischen dem Linsengehäuse 210 und dem verformbaren externen Fluidbehälter 290C verläuft und durch das das Lichtbrechungsfluid 250 fließen kann, wie zuvor dargestellt wurde. Im Beispiel von 5 enthält das Rohr TB-C einen horizontalen Kanalabschnitt TB-C1 und einen vertikalen Kanalabschnitt TB-C2.
In der Konfiguration von 5 enthält der verformbare externe Fluidbehälter 290C einen oberen Halsabschnitt 292C und einen unteren Halsabschnitt 293C. In verschiedenen Implementierungen können der obere und der untere Halsabschnitt 292C und 293C relativ dick und fest sein, ausgenommen eines Lochs (z. B. in der Mitte) zum Aufnehmen des vertikalen Kanalabschnitts TB-C2 des Rohrs TB-C, das durch den oberen und den unteren Halsabschnitt 292C und 293C verläuft. In verschiedenen Implementierungen kann eine Klemme 289C um den oberen Halsabschnitt 292C geklemmt sein, die den oberen Halsabschnitt 292C um den vertikalen Kanalabschnitt TB-C2 des Rohrs TB-C befestigt. Der untere Halsabschnitt 293C liegt auf einem dazu bestimmten Teil 286C des externen Behälterkörpers 281BC oder wird durch ihn befestigt.
In verschiedenen Implementierungen kann der vertikale Kanalabschnitt TB-C2 des Rohrs TB-C nach unten über das Ende des unteren Halsabschnitts 293C in den verformbaren externen Fluidbehälter 290C verlaufen, was bestimmte Vorteile schaffen kann (z. B. werden alle zufälligen Luftblasen, die im verformbaren externen Fluidbehälter 290C auftreten können, zur Oberseite unter den unteren Halsabschnitt 293C nach oben treiben, weshalb es unwahrscheinlich ist, dass sie in den vertikalen Kanalabschnitt TB-C2 des Rohrs TB-C fließen). Zusätzlich kann der horizontale Kanalabschnitt TB-C1 in das Linsengehäuse 210 (z. B. in den Behälteraustauschkanal REC des Linsengehäuses 210) verlaufen und (z. B. durch einen Klebstoff oder eine Hartlötung) derart befestigt sein, dass zusätzliche Dichtungselemente (z. B. Dichtungsringe) nicht erforderlich sein müssen.
6 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse 170D mit einer dritten Beispielimplementierung einer externen Behälterkonfiguration 280D. In der Beispielkonfiguration von 6 enthält der verformbare externe Fluidbehälter 290D einen Kolben 296D, der sich im externen Behälterkörper 281BD in eine erste Richtung (z. B. nach unten) bewegt, wenn sich das Lichtbrechungsfluid 250 ausdehnt und vom Gehäusehohlraum CC zum verformbaren externen Fluidbehälter 290D fließt, und der sich in eine zweite Richtung (z. B. nach oben), die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, bewegt, wenn sich das Lichtbrechungsfluid 250 zusammenzieht und vom verformbaren externen Fluidbehälter 290D zum Gehäusehohlraum CC fließt. Ein oder mehrere Dichtungselemente 297D (z. B. Dichtungsringe) können enthalten sein (z. B. als an den Kolben 296D gekoppelt oder um ihn angeordnet), um einen versiegelten Einschluss des Lichtbrechungsfluids 250 über dem Kolben sicherzustellen. In verschiedenen Implementierungen enthält der verformbare externe Fluidbehälter 290D ferner eine Feder 298D, die an den Kolben 296D (z. B. an einen unteren Abschnitt des Kolbens 296D) gekoppelt ist, um über einen Bereich von Positionen, der über mindestens 20 Millimeter verläuft, eine etwa konstante Federrate für den Kolben 296D zu erhalten. Es wird begrüßt werden, dass derartige Konfigurationen mit einer etwa konstanten mechanischen Federrate verwendet werden können, um wenn gewünscht das Reservevolumen RSV im verformbaren externen Fluidbehälter 290D und entsprechend das Betriebsvolumen OPV im Gehäusehohlraum CC bei einem etwa konstanten Druck außer 1 Atmosphäre zu halten. Es wird begrüßt werden, dass eine ähnliche „nicht versiegelte“ Feder- und Kolbenanordnung implementiert werden könnte, um auf eine versiegelte Balgkonfiguration (wie z. B. zuvor dargestellt wurde) zu drücken, um wenn gewünscht das Fluid im versiegelten Balg (und das zugeordnete Betriebsvolumen OPV im Gehäusehohlraum CC) bei einem etwa konstanten Druck außer 1 Atmosphäre zu halten.
7 ist ein Diagramm einer Draufsicht einer TAG-Linse 170E mit einer vierten Beispielimplementierung einer externen Behälterkonfiguration 280E. In der Konfiguration von 7 ist ein verformbarer externer Fluidbehälter 290E (in einer zylindrischen Ringform) in der externen Behälterkonfiguration 280E enthalten und verläuft um mindestens einen Teil des Linsengehäuses 210. Wie in der bestimmten Beispielkonfiguration von 7 dargestellt ist, verläuft der verformbare externer Fluidbehälter 290E um den ganzen Umfang des Linsengehäuses 210, obwohl begrüßt werden wird, dass der verformbare externe Fluidbehälter in verschiedenen alternativen Ausführungsformen lediglich um einen Teil des Linsengehäuses 210 verlaufen kann. Es wird begrüßt werden, dass derartige Implementierungen mit im Vergleich zu den Implementierungen von 4-7 verschiedenen Gesamtaußenabmessungen gebildet werden können. Die dargestellte Konfiguration kann zum Montieren in bestimmten Anwendungen wünschenswerter oder geeigneter sein.
Der verformbare externe Fluidbehälter 290E ist durch einen oder mehrere Strömungskanäle FLC-E durch das Linsengehäuse 210 mit dem Gehäusehohlraum CC verbunden. Während in 7 lediglich ein einzelner Strömungskanal FLC-E dargestellt ist, können in alternativen Implementierungen mehrere Strömungskanäle FLC um das Linsengehäuse 210 angeordnet sein. Der verformbare externe Fluidbehälter 290E enthält ein Reservevolumen RSV-E des Lichtbrechungsfluids 250. Der Strömungskanal FLC-E ermöglicht, dass das Lichtbrechungsfluid 250 zwischen dem Gehäusehohlraum CC und dem verformbaren externen Fluidbehälter 290E gemäß zuvor dargestellten Prinzipien hin und her fließen kann. Das Linsengehäuse 210, der verformbare externe Fluidbehälter 290E und der Strömungskanal FLC-E sind als ein versiegeltes System konfiguriert. Das Linsengehäuse 210 enthält mindestens eine Einlass-/Auslassöffnung 211 und die externe Behälterkonfiguration 280E enthält mindestens eine Einlass-/Auslassöffnung 284E, die wie oben beschrieben zum Zugeben von Lichtbrechungsfluid 250 zur TAG-Linse 170E verwendet werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen kann die externe Behälterkonfiguration 280E unter Verwendung verschiedener Konfigurationen (z. B. Schrauben, Schweißen usw.) fest am Linsengehäuse 210 angebracht sein. Die verschiedenen Volumenbeziehungen, Füllverfahren usw. können gemäß zuvor dargestellten Prinzipien für die externe Behälterkonfiguration 280E implementiert werden.
8 ist ein Diagramm einer Draufsicht einer TAG-Linse 170F mit einer fünften beispielhaften Implementierung einer externen Doppelbehälterkonfiguration 280F. In der Beispielkonfiguration von 8 sind die externen Behälterkonfigurationen 280F1 und 280F2 um das Linsengehäuse 210, das einen ersten und einen zweiten verformbaren externen Fluidbehälter 290F1 bzw. 290F2 enthält, angeordnet.
Der erste und der zweite verformbare externe Fluidbehälter 290F1 und 290F2 sind mit dem Gehäusehohlraum CC durch einen ersten bzw. einen zweiten Strömungskanal FLC-F1 bzw. FLC-F2 durch das Linsengehäuse 210 verbunden. Der erste und der zweite verformbare externe Fluidbehälter 290F1 und 290F2 enthalten ein erstes bzw. ein zweites Reservevolumen RSV-F1 bzw. RSV-F2 des Lichtbrechungsfluids 250, die gemeinsam ein kombiniertes Reservevolumen RSV-F bilden. Der erste und der zweite Strömungskanal FLC-F1 und FLC-F2 ermöglichen, dass das Lichtbrechungsfluid 250 zwischen dem Gehäusehohlraum CC und den verformbaren externen Fluidbehältern 290F1 bzw. 290F2 gemäß zuvor dargestellten Prinzipien hin und her fließen kann.
Das Linsengehäuse 210, der erste und der zweite verformbare externe Fluidbehälter 290F1 und 290F2 und der erste und der zweite Strömungskanal FLC-F1 und FLC-F2 sind als ein versiegeltes System konfiguriert. Das Linsengehäuse 210 enthält mindestens eine Einlass-/Auslassöffnung 211 und die externen Behälterkonfigurationen 280F1 und 280F2 enthalten entsprechende Einlass-/Auslassöffnungen 284F1 und 284F2, die wie oben beschrieben zum Zugeben von Lichtbrechungsfluid 250 zur TAG-Linse 170F verwendet werden können. In verschiedenen Implementierungen können die externen Behälterkonfigurationen 280F1 und 280F2 am Linsengehäuse 210 unter Verwendung verschiedener Konfigurationen (z. B. Schrauben, Schweißen usw.) fest angebracht sein. Die verschiedenen Volumenbeziehungen (auf der Grundlage des kombinierten Volumens (RSV-F1 + RSV-F2), von Füllverfahren usw. können gemäß zuvor für die externe Behälterkonfiguration 280F dargestellten Prinzipien implementiert werden.
9 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Implementierung einer Routine 1000 zum Anfertigen und Betreiben einer TAG-Linse mit einer externen Behälterkonfiguration gemäß hier offenbarten Prinzipien darstellt. Wie oben beschrieben kann die TAG-Linse in verschiedenen Implementierungen ein Linsengehäuse mit einem Gehäusehohlraum, der konfiguriert ist, ein Betriebsvolumen eines Lichtbrechungsfluids zu enthalten, und ein steuerbares akustische Wellen erzeugendes Element, das im Linsengehäuse um einen optischen Pfad, der durch das Betriebsvolumen verläuft, angeordnet ist, besitzen. Wie in 9 gezeigt ist, wird in einem Block 1010 dem Gehäusehohlraum und einem verformbaren externen Fluidbehälter ein Lichtbrechungsfluid zugegeben. Der verformbare Fluidbehälter ist in der externen Behälterkonfiguration enthalten und ist durch einen Strömungskanal, der durch das Linsengehäuse verläuft, mit dem Gehäusehohlraum verbunden. Das Linsengehäuse enthält eine Einlass-/Auslassöffnung und die externe Behälterkonfiguration enthält eine Einlass-/Auslassöffnung, die jeweils offen sind, während das Lichtbrechungsfluid zugegeben wird, und über mindestens eine von denen das Lichtbrechungsfluid derart geliefert wird, dass es dem Gehäusehohlraum und dem verformbaren externen Fluidbehälter zugegeben wird.
Unter Verwendung der Implementierung von 4 als eine Beispielkonfiguration kann das Zugeben des Lichtbrechungsfluids in Block 1010 anfänglich ein Öffnen der Entlüftung 288B (die sich z. B. zur Atmosphäre öffnet) zusätzlich zu den Einlass-/Auslassöffnungen 211 und 284B enthalten. In einer Implementierung wird das Lichtbrechungsfluid durch die Einlass-/Auslassöffnung 284B zugegeben, bis der Gehäusehohlraum CC voll ist und der verformbare externe Fluidbehälter 290B voll ist, wobei das Reservevolumen von Lichtbrechungsfluid im verformbaren externen Fluidbehälter etwa 100 % des maximalen Entwurfsvolumens MDV ist, für das alle Luft oder weitere Gase aus der Einlass-/Auslassöffnung 211 ausgestoßen werden können (z. B. wofür im Wesentlichen eine Vakuumspülung des Systems, das versiegelt werden soll, einschließlich eines Ausgasens jedes gelösten Gases usw. vorliegen kann). (Alles Vorhergehende kann bei einer maximalen Betriebs- oder Lagertemperatur der TAG-Linse stattfinden. Oder alternativ kann das System wie dargestellt bei einer niedrigeren Temperatur gefüllt werden und dann kann Fluid aus der Einlass-/Auslassöffnung 284B in einer Weise entnommen werden, die den verformbaren externen Fluidbehälter 290B zu einem gewünschten entsprechenden Zustand zusammenzieht). In einer derartigen Implementierung kann dann die Einlass-/Auslassöffnung 211 versiegelt oder geschlossen werden. In verschiedenen Implementierungen kann die Menge von Lichtbrechungsfluid, die entnommen wird, darin resultieren, dass das Reservevolumen RSV-B von Lichtbrechungsfluid im verformbaren externen Fluidbehälter 290B weniger als 70 % des maximalen Entwurfsvolumen MDV des verformbaren externen Fluidbehälters 290B bei einer gewünschten Betriebstemperatur (wie z. B. 20 Grad C) ist, während das Betriebsvolumen OPV im Gehäusehohlraum CC gefüllt und etwa konstant bleibt.
In einem Block 1020 werden die Einlass-/Auslassöffnungen geschlossen/versiegelt, nachdem der Gehäusehohlraum derart gefüllt ist, dass er das Betriebsvolumen des Lichtbrechungsfluids enthält, und der verformbare externe Fluidbehälter derart gefüllt ist, dass er das gewünschte Reservevolumen des Lichtbrechungsfluids bei einer aktuellen Temperatur des Lichtbrechungsfluids enthält. Wie oben unter Bezugnahme auf das Beispiel von 4 beschrieben ist, können die Einlass-/Auslassöffnungen abhängig vom Prozess zum Zugeben des Lichtbrechungsfluids zu verschiedenen Zeiten oder in variierender Reihenfolge geschlossen werden. In Block 1030 wird, nachdem das System versiegelt worden ist, die TAG-Linse gesteuert, eine periodisch modulierte Schwankung der optischen Leistung für die TAG-Linse zu schaffen. Zum Beispiel kann das steuerbare akustische Wellen erzeugende Element wie oben beschrieben gesteuert werden, um die Schwankung der periodisch modulierten optischen Leistung für die TAG-Linse zu schaffen.
Während bevorzugte Implementierungen der vorliegenden Offenlegung dargestellt und beschrieben worden sind, werden zahlreiche Variationen in den dargestellten und beschriebenen Anordnungen von Merkmalen und Abfolgen von Vorgängen für Fachleute auf der Grundlage dieser Offenlegung offensichtlich sein. Verschiedene alternative Formen können verwendet werden, um die hier offenbarten Prinzipien zu implementieren. Zusätzlich können die verschiedenen oben beschriebenen Implementierungen kombiniert werden, um weitere Implementierungen zu schaffen. Alle US-Patente und US-Patentanmeldungen, auf die in dieser Spezifikation Bezug genommen wird, sind hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen. Aspekte der Implementierungen können geändert werden, wenn nötig, um Konzepte der verschiedenen Patente und Anwendungen einzusetzen, um noch weitere Implementierungen zu schaffen.
Diese und weitere Änderungen können an den Implementierungen im Lichte der obigen genauen Beschreibung vorgenommen werden. Im Allgemeinen sollen in den folgenden Ansprüchen die verwendeten Begriffe nicht als die Ansprüche auf die bestimmten in der Spezifikation und den Ansprüchen offenbarten Implementierungen einschränkend ausgelegt werden, sondern sollen derart ausgelegt werden, dass sie alle möglichen Implementierungen zusammen mit dem gesamten Umfang von Entsprechungen, auf die derartige Ansprüche ein Anrecht besitzen, enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9143674 [0002]
US 8194307 [0002]
US 9213175 [0002]
US 9256009 [0002, 0003]
US 9930243 [0010]
US 9736355 [0010]
US 7627162 [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„High speed varifocal imaging with a tunable acoustic gradient index of refraction lens‟ (Rswlfv#Ohwwhuv, Vol. 33, No. 18, September 15, 2008 [0002]

Claims

Linse mit abstimmbarem akustischem Gradienten (TAG-Linse), die Folgendes umfasst: ein Linsengehäuse, das einen Gehäusehohlraum besitzt; ein Lichtbrechungsfluid, das ein Betriebsvolumen des Lichtbrechungsfluids im Gehäusehohlraum enthält; ein steuerbares akustische Wellen erzeugendes Element, das im Linsengehäuse um einen optischen Pfad, der durch das Betriebsvolumen verläuft, angeordnet ist (z. B. ein Piezo); und eine externe Behälterkonfiguration, die einen verformbaren externen Fluidbehälter, der durch einen Strömungskanal durch das Linsengehäuse mit dem Gehäusehohlraum verbunden ist, umfasst, wobei der verformbare externe Fluidbehälter ein Reservevolumen des Lichtbrechungsfluids enthält und der Strömungskanal ermöglicht, dass das Lichtbrechungsfluid in Übereinstimmung mit dem Ausdehnen und Zusammenziehen des Lichtbrechungsfluids im Linsengehäuse, wie es aufgrund von Änderungen einer Betriebstemperatur der TAG-Linse auftritt, zwischen dem Betriebsvolumen und dem Reservevolumen hin und her fließt; wobei das Betriebsvolumen des Lichtbrechungsfluids seinen Brechungsindex entlang des optischen Pfades als Antwort auf ein Anlegen einer akustischen Welle durch das akustische Wellen erzeugende Element ändern kann und in Übereinstimmung mit dem die TAG-Linse gesteuert wird, eine periodisch modulierte Schwankung der optischen Leistung für die TAG-Linse zu schaffen; und das Linsengehäuse, der verformbare externe Fluidbehälter und der Strömungskanal als ein versiegeltes System konfiguriert sind.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei die TAG-Linse derart konfiguriert ist, dass das versiegelte System nominell lediglich das Lichtbrechungsfluid und kein beabsichtigtes Gasvolumen oder keine beabsichtigte komprimierbare Komponente im Lichtbrechungsfluid enthält.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei die TAG-Linse derart konfiguriert ist, dass bei einer Betriebstemperatur von 20 Grad C das Reservevolumen des Lichtbrechungsfluids im verformbaren externen Fluidbehälter weniger als 70 % eines maximalen Entwurfsvolumens des verformbaren externen Fluidbehälters ist.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei die TAG-Linse bei einer Betriebstemperatur von 20 Grad C mit einem Verhältnis des Reservevolumens in Bezug auf das Betriebsvolumen von mindestens 1 / 10 konfiguriert ist.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei der verformbare externe Fluidbehälter einen verformbaren Balg umfasst, der das Reservevolumen enthält und der sich ausdehnt, wenn sich das Lichtbrechungsfluid ausdehnt und vom Gehäusehohlraum zum verformbaren externen Fluidbehälter fließt, und der sich zusammenzieht, wenn sich das Lichtbrechungsfluid zusammenzieht und vom verformbaren externen Fluidbehälter zum Gehäusehohlraum fließt.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei der verformbare externe Fluidbehälter ein erster verformbarer externer Fluidbehälter ist, der Strömungskanal ein erster Strömungskanal ist und das Reservevolumen ein erstes Reservevolumen ist und die externe Behälterkonfiguration ferner einen zweiten verformbaren externen Fluidbehälter umfasst, der mit dem Gehäusehohlraum durch einen zweiten Strömungskanal durch das Linsengehäuse verbunden ist, wobei der zweite verformbare externe Fluidbehälter ein zweites Reservevolumen des Lichtbrechungsfluids enthält und der Strömungskanal ermöglicht, dass das Lichtbrechungsfluid zwischen dem Betriebsvolumen und dem zweiten Reservevolumen in Übereinstimmung mit dem Ausdehnen und Zusammenziehen des Lichtbrechungsfluids, wie es aufgrund von Änderungen der Betriebstemperatur der TAG-Linse auftritt, hin und her fließt, und das Linsengehäuse, der erste und der zweite verformbare externe Fluidbehälter und der erste und der zweite Strömungskanal als ein versiegeltes System konfiguriert sind.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei der Strömungskanal ein Rohr umfasst, das zwischen dem Linsengehäuse und dem verformbaren externen Behälter verläuft und durch das dem Lichtbrechungsfluid ermöglicht wird, zwischen dem Betriebsvolumen und dem Reservevolumen hin und her zu fließen; und der Strömungskanal einen Durchflussregulierungsabschnitt, der einen Strömungsquerschnitt von höchstens 25 Quadratmillimetern besitzt, enthält.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei der verformbare externe Fluidbehälter konfiguriert ist, einen etwa konstanten Druck des Lichtbrechungsfluids im Gehäusehohlraum mindestens über Temperaturen im Bereich von -20 Grad C bis 60 Grad C zu erhalten.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei die externe Behälterkonfiguration ferner eine Entlüftung zum Entlüften zu einer externen Atmosphäre umfasst, die das Lichtbrechungsfluid im Gehäusehohlraum ungeachtet einer Betriebstemperatur der TAG-Linse bei einem Druck von etwa 1 Atmosphäre hält.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei ein Verhältnis des Betriebsvolumens zum Reservevolumen mindestens teilweise abhängig von der Temperatur des Lichtbrechungsfluids variiert; der verformbare externe Fluidbehälter konfiguriert ist, einen etwa konstanten Druck des Lichtbrechungsfluids im Gehäusehohlraum zu halten, derart, dass dann, wenn die Temperatur des Lichtbrechungsfluids ansteigt und bewirkt, dass sich das Lichtbrechungsfluid ausdehnt, mindestens etwas des Lichtbrechungsfluids vom Gehäusehohlraum zum verformbaren externen Fluidbehälter fließt; und der verformbare externe Fluidbehälter konfiguriert ist, einen etwa konstanten Druck des Lichtbrechungsfluids im Gehäusehohlraum zu halten, derart, dass dann, wenn die Temperatur des Lichtbrechungsfluids abnimmt und bewirkt, dass sich das Lichtbrechungsfluid zusammenzieht, mindestens etwas des Lichtbrechungsfluids vom verformbaren externen Fluidbehälter zum Gehäusehohlraum fließt.