DE102019219096A1

DE102019219096A1 - Abstimmbare schallgradientenlinse mit axialem konformitätsabschnitt

Info

Publication number: DE102019219096A1
Application number: DE102019219096.0A
Authority: DE
Inventors: William Todd WATSON; Isaiah Freerksen
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2020-06-25
Also published as: US10890693B2; US20200200950A1; CN111352177A; JP7308739B2; JP2020115205A; CN111352177B

Abstract

Eine abstimmbare Schallgradienten-Linse (TAG-Linse) enthält ein Schallwellenerzeugungselement und ein lichtbrechendes Fluid in einem Gehäusehohlraum, der von einem Linsengehäuse umgeben ist. Das Linsengehäuse enthält Gehäuseenden, die jeweils eine Fensterkonfiguration, einen Gehäuseendeinfassungsabschnitt und einen Abschnitt für verbesserte axiale Konformität enthalten. Die Fensterkonfiguration enthält ein Fenster und einen Fenstereinbauabschnitt, der eine gesamte Fensterhalterungsabmessung entlang der axialen Richtung aufweist. Der Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ist zwischen dem Fenstereinbauabschnitt und dem Gehäuseendeinfassungsabschnitt eingebaut und enthält einen Bereich reduzierter Dicke, der durch eine Materialdicke charakterisiert ist, die höchstens 75 % der zugeordneten Fensterhalterungsabmessung ist. Der Abschnitt für axiale Konformität ist konfiguriert, die axiale Auslenkung des Fenstereinbauabschnitts im Vergleich zu dem Gehäuseendeinfassungsabschnitt zu verbessern, wenn ein periodisches Ansteuerungssignal an das Schallwellenerzeugungselement angelegt wird.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Diese Offenbarung bezieht sich auf abstimmbare Schallgradientenlinsen und insbesondere auf die Anwendung abstimmbarer Schallgradientenlinsen in Linsensystemen mit variabler Brennweite, die zur Inspektion und für dimensionale Messtechnik verwendet werden.
Beschreibung des Stands der Technik
Verschiedene Typen von optischen Systemen mit mehreren Linsen mit variabler Brennweite (VFL) können zur Beobachtung und Präzisionsmessung von Oberflächenhöhen benutzt werden und können in einem Mikroskop und/oder einem Präzisions-Inspektionssystem mit maschinellem Sehen enthalten sein, beispielsweise wie in dem US-Patent Nr. 9,143,674 offenbart ist, das hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist. Kurz gesagt ist eine VLF-Linse zum Erfassen mehrerer Bilder jeweils bei mehreren Brennweiten fähig. Ein Typ einer bekannten VFL-Linse ist eine abstimmbare Schallgradienten-Linse („TAG“-Linse), die einen Linseneffekt unter Verwendung von Schallwellen in einem fluiden Medium erzeugt. Die Schallwellen können durch Anlegen eines elektrischen Felds mit einer TAG-Linsen-Resonanzfrequenz an ein Vibrationselement (z. B. eine piezoelektrische Röhre), das das fluide Medium umgibt, zum Erzeugen eines zeitlich variierenden Dichte- und Brechungsindexprofils in dem Fluid der Linse erzeugt werden, was ihre optische Leistung und dadurch die Brennweite oder effektive Brennpunktposition des Sichtsystems moduliert. Eine TAG-Linse kann verwendet werden, um eine Brennpunktposition bei einer Resonanzfrequenz von bis zu mehreren hundert kHz, d. h. mit einer hohen Geschwindigkeit, zu modulieren. Eine solche Linse kann durch die Lehren in dem Artikel „High speed varifocal imaging with a tunable acoustic gradient index of refraction lens“ (Optics Letters, Band 33, Nr. 18, 15. September 2008) und in den US-Patenten Nr. 8,194,307, 9,213,175 und 9,256,009 , die alle hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen sind, genauer verstanden werden. Abstimmbare Schallgradientenindexlinsen und zugehörige steuerbare Signalgeneratoren sind verfügbar, beispielsweise von TAG Optics, Inc., aus Princeton, New Jersey.
Einschränkungen der optischen Leistung (z. B. Brennpunktbereich) und/oder Betriebsstabilität einer TAG-Linse können entsprechend die Leistung eines Systems, das die TAG-Linse enthält, einschränken. Solche Einschränkungen können für einfache Bildgebungsanwendungen (wo der primäre Zweck z. B. Beobachtung ist) weniger kritisch sein. In Messtechniksystemen (z. B. Mikroskopsystemen, wo eine TAG-Linse präzise kalibriert ist, um eine spezielle optische Leistung (oder Fokalabstand) mit einer speziellen Phase des Resonanzzyklus) zu korrelieren können solche Einschränkungen jedoch hinsichtlich der Präzision und des Bereichs zum Ausführen spezieller Funktionen für Inspektion und dimensionale Messtechnik des Systems relativ kritisch sein. Hinsichtlich solcher Anwendungen wäre eine Konfiguration wünschenswert, die Verbesserungen hinsichtlich der optischen Leistung (z. B. des Brennpunktbereichs) und/oder der Betriebsstabilität einer TAG-Linse bereitstellt.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten ein einer vereinfachten Form einzuführen, die nachstehend in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist nicht dafür vorgesehen, Schlüsselmerkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch ist sie dafür vorgesehen, als ein Hilfsmittel zum Bestimmen des Schutzbereichs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden.
Es wird eine abstimmbare Schallgradientenlinse (TAG-Linse) geschaffen, die ein steuerbares Schallwellenerzeugungselement, ein lichtbrechendes Fluid und ein Linsengehäuse, das einen Gehäusehohlraum umgibt, enthält. Ein Arbeitsvolumen des lichtbrechenden Fluids ist in dem Gehäusehohlraum enthalten, und das steuerbare Schallwellenerzeugungselement ist innerhalb des Linsengehäuses um einen optischen Pfad, der das Arbeitsvolumen durchläuft, angeordnet. Eine axiale Richtung der TAG-Linse ist als parallel zu einer optischen Achse OA des optischen Pfads definiert. Das Arbeitsvolumen des lichtbrechenden Fluids ist zum Ändern seines Brechungsindex entlang des optischen Pfads in Reaktion auf das Anlegen einer Schallwelle durch das Schallwellenerzeugungselement in Übereinstimmung damit fähig, wie die TAG-Linse gesteuert wird, um eine periodisch modulierte Variation der optischen Leistung für die TAG-Linse bereitzustellen, wenn ein periodisches Ansteuersignal an das Schallwellenerzeugungselement angelegt wird. In verschiedenen Implementierungen ist die TAG-Linse als Teil eines Sichtsystems enthalten, und die Steuerung der TAG-Linse zum Bereitstellen einer periodisch modulierten Variation der optischen Leistung für die TAG-Linse stellt dementsprechend eine Variation des Fokalabstands für das Sichtsystem bereit.
In verschiedenen Implementierungen der Linsengehäusewandabschnitt, der sich allgemein der axialen Richtung erstreckt, und erste und zweite Gehäuseendabschnitte, die sich allgemein quer zu der axialen Richtung erstrecken. Jeder Gehäuseendabschnitt umfasst eine mittig angeordnete Fensterkonfiguration, die ein Fenster umfasst, das entlang des optischen Pfads in einem Fenstereinbauabschnitt montiert ist, und einen Gehäuseendeinfassungsabschnitt, der wenigstens teilweise an dem Gehäusewandabschnitt ausgerichtet und an ihm abgedichtet ist. Jeder Fenstereinbauabschnitt weist eine gesamte axiale Fensterhalterungsabmessung (entlang der axialen Richtung) auf, die zwischen zwei parallelen Fensterhalterungsgrenzebenen definiert ist, die senkrecht zu der optischen Achse sind und die jeweils mit den am weitesten entfernten inneren und äußeren Oberflächen dieses Fenstereinbauabschnitts zusammenfallen. Gemäß den hier offenbarten Prinzipien umfasst jeder Gehäuseendabschnitt ferner einen jeweiligen Abschnitt für verbesserte axiale Konformität, der zwischen seinem zugeordneten Fenstereinbauabschnitt und Gehäuseendeinfassungsabschnitt gekoppelt und damit abgedichtet ist und seinen zugeordneten Fenstereinbauabschnitt an Ort und Stelle hält und konfiguriert ist, eine axiale Ablenkungsamplitude seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts relativ zu seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt zu verbessern, wenn das periodische Ansteuersignal an das Schallwellenerzeugungselement angelegt ist. In jedem Gehäuseendabschnitt umfasst sein jeweiliger Abschnitt für verbesserte axiale Konformität einen ersten Bereich reduzierter Dicke (der in einigen Implementierungen z. B. einer ringförmigen Rille in einem Gehäuseendabschnitt entspricht), der durch eine reduzierte Materialdicke entlang der axialen Richtung, die höchstens 75 % der gesamten axialen Fenstermontageabmessung seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts ist, charakterisiert ist. Der erste Bereich reduzierter Dicke erstreckt sich allgemein um seinen zugeordneten Fenstereinbauabschnitt über einen Schnittwinkel von wenigstens 270 Grad um die optische Achse. In verschiedenen Implementierungen kann der erste Bereich reduzierter Dicke eine allgemeine Ringform aufweisen und sich über einen Schnittwinkel im Bereich von 270 bis 360 Grad erstrecken. Die Erfinder haben gefunden, dass eine solche Konfiguration den Fokalbereich und/oder die Betriebsstabilität (z. B. die Stabilität des Fokalbereichs und/oder die Stabilität der Resonanzfrequenz, die dem periodischen Ansteuersignal zugeordnet ist) der TAG-Linse verbessert, was die Stabilität und Präzision ihrer optischen Leistung und/oder der Brennpunktabstandskalibrierung relativ zu der Phase ihres periodischen Ansteuersignals aufrechterhält. Alle solche Verbesserungen sind, wenn auch klein, kritisch für das Verbessern des Nutzwerts und der Präzision von auf TAG-Linsen basierenden Messtechniksystemen.
In einigen Implementierungen kann der erste Bereich reduzierter Dicke durch eine reduzierte Materialdicke entlang der axialen Richtung, die höchstens 65 % oder höchstens 55 % (oder weniger) der gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts ist, charakterisiert sein.
In einigen Implementierungen kann der erste Bereich reduzierter Dicke eine erste ausgesparte Oberfläche umfassen, die flächengleich mit dem oder größer als der ersten Bereich reduzierter Dicke ist und die entlang der axialen Richtung relativ zu einer benachbarten Oberfläche ihres zugeordneten Gehäuseendabschnitts ausgespart ist und die die reduzierte Materialdicke des ersten Bereichs reduzierter Dicke entlang der axialen Richtung begrenzt. Die erste ausgesparte Oberfläche kann einen Oberflächenabschnitt einer Rille, die in einem Material eines Gehäuseendabschnitts gebildet ist, umfassen. In einigen Implementierungen weist die TAG-Linse eine allgemein zylindrische Form auf, und die in dem Material des Gehäuseendabschnitts gebildete Rille kann eine allgemeine Ringform aufweisen.
In verschiedenen Implementierungen kann sich die erste ausgesparte Oberfläche jedes Gehäuseendabschnitts in entweder einer äußeren Oberfläche oder einer inneren Oberfläche dieses Gehäuseendabschnitts befinden. In verschiedenen Implementierungen kann sich eine zweite ausgesparte Oberfläche jedes Gehäuseendabschnitts in entweder einer äußeren Oberfläche oder einer inneren Oberfläche dieses Gehäuseendabschnitts befinden. In einigen Implementierungen befindet sich, falls sich die erste ausgesparte Oberfläche in einer inneren Oberfläche befindet, dann die zweite ausgesparte Oberfläche in einer äußeren Oberfläche, oder falls sich die erste ausgesparte Oberfläche in einer inneren Oberfläche befindet, befindet sich die zweite ausgesparte Oberfläche dann in einer äußeren Oberfläche. Solche Implementierungen sind jedoch nur beispielhaft und nicht einschränkend.
In einigen Implementierungen umfasst in jedem Gehäuseendabschnitt sein zugeordneter Gehäuseendeinfassungsabschnitt Abschnitte, die eine Auflageoberflächenebene definieren, die nominell senkrecht zu der optischen Achse ist, und alle äußeren Oberflächen seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts sind entlang der axialen Richtung relativ zu der Auflageoberflächenebene um einen Abstand entlang der axialen Richtung, der größer ist als die verbesserte axiale Ablenkungsamplitude dieses zugeordneten Fenstereinbauabschnitts, ausgespart.
In einigen Implementierungen kann in wenigstens einem Gehäuseendabschnitt sein zugeordneter Gehäuseendeinfassungsabschnitt eine Einbaufläche um seine Peripherie enthalten, die konfiguriert ist, ein Einbauelement (z. B. eine Einbauklemme) aufzunehmen, die eine Kraft auf die Einbaufläche entlang einer radialen Richtung, die senkrecht zu der optischen Achse ist, ausübt. Der wenigstens eine Gehäuseendabschnitt kann ferner eine Isolationskonfiguration für radiale Belastung umfassen, die wenigstens eines aus einem Aufnahmekanal für radiale Belastung oder einem Biegeelement für radiale Konformität, das sich über einen Schnittwinkel von wenigstens 270 Grad um die optische Achse erstreckt, umfasst und das sich zwischen seiner Einbaufläche und dem ersten Bereich reduzierter Dicke seines zugeordneten Abschnitts für verbesserte axiale Konformität entlang der radialen Richtung befindet. In verschiedenen Implementierungen kann die TAG-Linse eine allgemein zylindrische Form aufweisen, der erste Bereich reduzierter Dicke kann ein ringförmiger Bereich sein und der Aufnahmekanal für radiale Belastung kann eine ringförmige Rille aufweisen, die in einer äußeren Endfläche dieses wenigstens einen Gehäuseendabschnitts gebildet ist.
In einigen Implementierungen sind wenigstens der Abschnitt für verbesserte axiale Konformität und die Fensterkonfiguration für jeden Gehäuseendabschnitt gemäß den verschiedenen hier offenbarten Prinzipien konfiguriert, um eine Resonanzmode der TAG-Linse bereitzustellen, die axiale Verlagerung des Fenstereinbauabschnitts relativ zu seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt umfasst, wobei die Resonanzbandbreite dieser Resonanzmode, wie sie durch die Amplitude der axialen Verlagerung des Fenstereinbauabschnitts relativ zu seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt angegeben ist, die Frequenz des periodischen Ansteuersignals enthält, das an das Schallwellenerzeugungselement angelegt wird.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines optischen Bildgebungsabschnitts und eines Steuersystemabschnitts eines Bildgebungs/Inspektionssystems, das eine TAG-Linse enthält;
2 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse, die bekannte Merkmale enthält, die eine stehende Schallwelle enthalten, die bei Resonanz darin erzeugt wird;
3 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse mit einer ersten beispielhaften Implementierung eines Linsengehäuses, das eine erste beispielhafte Implementierung der Verwendung eines Abschnitts für verbesserte axiale Konformität in jedem Gehäuseendabschnitt enthält;
4 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse mit einer zweiten beispielhaften Implementierung eines Linsengehäuses, das eine zweite beispielhafte Implementierung der Verwendung eines Abschnitts für verbesserte axiale Konformität in jedem Gehäuseendabschnitt enthält;
5 ist ein Diagramm von Querschnitten einer TAG-Linse mit einer dritten beispielhaften Implementierung eines Linsengehäuses, das eine dritte beispielhafte Implementierung der Verwendung eines Abschnitts für verbesserte axiale Konformität in Kombination mit einer Isolationskonfiguration für radiale Belastung in jedem Gehäuseendabschnitt enthält; und
6A und 6B sind Diagramme einer isometrischen und einer Draufsicht der in 5 gezeigten TAG-Linse, die eine generische Implementierung einer Konfiguration eines externen Reservoirs enthalten.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Beschreibung der 1 und 2 stellt einen kurzen Hintergrund bereit, der die verschiedenen Arbeitsprinzipien und Anwendungen einer TAG-Linse in einem Werkstückinspektionssystem betreffen. Um diesen kurzen Hintergrund mit tiefergehenden Erläuterungen und Verständnis zu ergänzen, sind verschiedene Aspekte solcher Arbeitsprinzipien und Anwendungen in den vorstehend aufgenommenen Referenzen und in den US-Patenten Nr. 9,930,243 ; 9,736,355 ; und 7,627,162 , die hiermit alle durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen sind, genauer beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm eines Bildgebungs/Inspektionssystems 10, das ein optisches Bildgebungssystem 105, eine Beleuchtungsquelle 130, einen Werkstücktisch 110 und einen Steuersystemabschnitt 101 enthält. In verschiedenen Implementierungen kann das Bildgebungs/Inspektionssystem 10 an ein Host-System für maschinelles Sehen angepasst sein oder als ein eigenständiges System verwendet sein und kann gemäß hier und in den aufgenommenen Referenzen offenbarten Prinzipien betrieben werden. Das Bildgebungs/Inspektionssystem 10, das das optische Bildgebungssystem 105, die Beleuchtungsquelle 130 und den Werkstücktisch 110 enthält, kann allgemein durch den Steuersystemabschnitt 101 gesteuert werden, um ein Werkstück 20 abzubilden oder zu inspizieren.
Das optische Bildgebungssystem 105 enthält einen Bilddetektor 160 (z. B. eine Kamera), eine oder mehrere Feldlinsen 150 (die z. B. eine Wechselobjektivlinse enthalten) und eine TAG-Linse 170A. Der Steuersystemabschnitt 101 kann Systemmanagerschaltungen/routinen 125, die eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 139 steuern können, und Abbildungsmangerschaltungen/routinen 180 enthalten. Ein Host-System oder verschiedene individuelle Anzeigevorrichtungen oder Eingabevorrichtungen oder dergleichen können mit der Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 139 verbunden sein. In einigen Implementierungen kann der Werkstücktisch 110 ein (optionales) Bewegungssteuerungssystem umfassen, das das Werkstück relativ zu dem optischen Bildgebungssystem 105 bewegt. In solchen Implementierungen können die Systemmanagerschaltungen und -routinen 125 eine Werkstückprogrammgenerator- und -ausführungseinheit (nicht gezeigt) enthalten, die das Bewegungssteuerungssystem und andere Merkmale des Bildgebungs/Inspektionssystems 10 betreibt, um das Werkstück 20 automatisch zu inspizieren, wie in den aufgenommenen Referenzen offenbart ist. Wie in 1 gezeigt enthalten oder steuern die Bildgebungsmanagerschaltungen/routinen 180 eine Beleuchtungssteuerungsschnittstelle 132, eine Kamerasteuerungsschnittstelle 162 und eine TAG-Linsensteuerungsschnittstelle 172. Die TAG-Linsensteuerungsschnittstelle 172 kann eine Tag-Linsensteuereinheit (z. B. in einem Abschnitt der Bildgebungsmanagerschaltungen/routinen 180) enthalten oder damit verbunden sein, die Schaltungen und/oder Routinen zum Steuern verschiedener Bildbelichtungen, die mit der periodischen Brennpunktpositionsmodulation, die durch die TAG-Linse 170A bereitgestellt ist, synchronisiert sind. In einigen Implementierungen können die TAG-Linsensteuerungsschnittstelle 172 und eine Tag-Linsensteuereinheit zusammengeführt und/oder ununterscheidbar sein. Die Beleuchtungssteuerungsschnittstelle 132 kann beispielsweise die Auswahl, die Leistung, Ein/Aus-Schalter und Stroboskopimpulszeit, falls anwendbar, für entsprechende Beleuchtungsquellen (z. B. die Beleuchtungsquelle 130) steuern. In einigen Implementierungen kann die Beleuchtungssteuerungsschnittstelle 132 eine Belichtungs- (Stroboskop-) Zeitsteuereinheit enthalten oder kann auf andere Weise Stroboskopzeitsignale bereitstellen (z. B. für die Beleuchtungsquelle 130), so dass sie eine Bildbelichtungsstroboskopzeit bereitstellen, die mit einer gewünschten Phasenzeit der TAG-Linsenbrennpunktpositionsmodulation synchronisiert ist. Die Kamerasteuerungsschnittstelle 162 kann beispielsweise die Kamerakonfiguration, die Belichtungszeit und die Datenausgabe und dergleichen, falls anwendbar, steuern. In einigen Implementierungen kann die Kamerasteuerungsschnittstelle 162 eine Zeitsteuereinheit enthalten, so dass die Kamerabildbelichtungszeit mit einer gewünschten Phasenzeit der TAG-Linsenbrennpunktpositionsmodulation und/oder einer Beleuchtungszeit synchronisiert ist. Sowohl jede dieser Komponenten als auch die nachstehend beschriebenen zusätzlichen Komponenten können durch einen oder mehrere Daten/Steuerungs-Busse und/oder Anwendungsprogrammierschnittstellen oder durch direkte Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen miteinander verbunden sein.
Wie nachstehend genauer beschrieben wird, umfasst ein optischer Bildgebungspfad OPATH (entlang der optischen Achse OA) verschiedene optische Komponenten, die das Werkstückbildgebungslicht 155 von dem Werkstück 20 zu dem Bilddetektor 160 befördern. Beispielsweise können die Feldlinse 150, die TAG-Linse 170A und der Bilddetektor 160 alle so angeordnet sein, dass ihre optischen Achsen auf derselben optischen Achse OA, die die Oberfläche des Werkstücks 20 schneidet, ausgerichtet sind. Es ist jedoch zu verstehen, dass diese Implementierung nur beispielhaft und nicht einschränkend sein soll. Allgemeiner kann der optische Bildgebungspfad OPATH Spiegel und/oder andere optische Elemente enthalten und kann irgendeine Form annehmen, die zum Abbilden des Werkstücks 20 unter Verwendung eines Bilddetektors (z. B. des Bilddetektors 160) gemäß bekannten Prinzipien funktioniert. In der dargestellten Implementierung enthält der optische Bildgebungspfad OPATH die TAG-Linse 170A und kann zum Abbilden und/oder Messen einer Oberfläche eines Werkstücks 20 unter Verwendung einer oder mehrerer Werkstückbildbelichtungen benutzt werden.
Wie vorstehend kurz dargestellt, ändert sich die optische Leistung der TAG-Linse 170A kontinuierlich mit einer hohen Frequenz in Reaktion auf das resonante Ansteuerungssignal (z. B. als Eingabe auf einer Signalleitung 171 von einer TAG-Linsensteuerungsschnittstelle 172 des Steuersystemabschnitts 101). Die effektive Brennpunktposition EFP ändert sich dementsprechend. In verschiedenen Implementierungen ist das Ansteuerungssignal ein sinusförmiges Wechselspannungssignal an einer Resonanzfrequenz des Betriebs der TAG-Linse 170A. Eine Brennweite Df, die einer effektiven Brennpunktposition EFP entspricht, ist zu einer entsprechenden Zeit oder „Phasenzeit“ während der sinusförmigen Änderung der optischen Leistung der TAG-Linse 170A verfügbar. Die nominelle oder „mittlere“ effektive Brennpunktposition kann so betrachtet werden, dass sie die (feste) Brennweite der Feldlinse 150 (z. B. einer Objektivlinse) ist, in Kombination mit der TAG-Linse in einem Zustand, in dem ihre optische Leistung null ist. Die Beleuchtungsquelle 130 oder der Bilddetektor 160 kann an einer speziellen Phase oder „Phasenzeit“ des Resonanzzyklus „abgetastet“ werden, um eine Bildbelichtung zu erhalten, die an einer/einem entsprechenden effektiven Brennpunktposition oder Brennpunktabstand fokussiert ist. Das Quellenlicht 134 wird als das Werkstücklicht 155 reflektiert oder weitergeleitet, und das Werkstücklicht, das zur Bildgebung verwendet wird, durchläuft die Feldlinse 150 und die TAG-Linse 170A 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 wird zu einer Signalleitung 161 zu den Bildgebungsmanagerschaltung/routinen 180 (z. B. über eine Kamerasteuerungsschnittstelle 162) ausgegeben. In verschiedenen Implementierungen kann der Bilddetektor 160 ein bekannter Ladungskopplungselement- (CCD-) Bildsensor oder eine andere Form einer Kamera sein und kann ein einfallendes Bild IMG empfangen und kann ein detektiertes Bild DIMG, das eine vorbestimmte Signalform aufweist, zu den Bildgebungsmanagerschaltung/routinen 180 ausgeben.
Bekannte kontrastbasierte Brennpunktanalyseverfahren können verwendet werden, um das/die resultierenden Bild(er) zu analysieren und zu bestimmen, ob sie im Brennpunkt sind, und/oder können in den Systemmanagerschaltungen und Routinen 125 oder den Bildgebungsmanagerschaltungen/routinen 180 verwendet werden, um die Stroboskopphasenzeit anzupassen, um einen „Autobrennpunkt“-Betrieb bereitzustellen, der ein fokussiertes Bild des Werkstücks 20 bereitstellt. Alternativ oder zusätzlich können solche kontrastbasierten Brennpunktanalyseverfahren verwendet werden, um ein Bild mit dem besten Brennpunkt aus einer Gruppe von Bildern zu identifizieren, die zu einer entsprechenden Gruppe bekannter Phasenzeiten erfasst sind, und diesen Phasenzeitwert mit dem „besten Brennpunkt“ auszugeben. Z-Höhen-Kalibrierungsdaten (an der effektiven Brennpunktposition) können benutzt werden, die sich auf entsprechende Z-Höhen oder effektive Brennpunktpositionen zu entsprechenden Phasenzeiten mit „bestem Brennpunkt“ beziehen. Somit kann die Oberflächenhöhenkoordinate eines abgebildeten Oberflächenabschnitts eines Werkstücks 20 basierend auf der Phasenzeit, die seinem Bild mit „besten Brennpunkt“ zugeordnet ist, bestimmt werden. Deshalb können das optische Bildgebungssystem 105 und/oder das Bildgebungs/Inspektionssystem 10 verwendet werden, um das Werkstück 20 durch Abtasten über es zu messen oder das Profil zu vermessen, falls gewünscht. Verschiedene Aspekte solcher Messprozesse sind in den aufgenommenen Referenzen genauer beschrieben.
Basierend auf der vorstehenden Beschreibung ist in Beziehung auf die optische Leistung und/oder den Brennpunktbereich und/oder die Betriebsstabilität (z. B. die Stabilität des Brennpunktbereichs und/oder die Stabilität der Resonanzfrequenz, die dem periodischen Ansteuerungssignal zugeordnet ist) einer TAG-Linse zu verstehen, dass verbesserte Leistung und/oder Stabilität irgendeiner dieser Eigenschaften die Gesamtleistung eines Bildgebungssystems oder eines anderen Systems, das die TAG-Linse enthält, verbessern und/oder die Präzision bei Verwendung in einem Messtechniksystem steigern können. Eine TAG-Linsenkonfiguration, die spezielle bekannte Merkmale aufweist, ist nachstehend mit Bezug auf 2 genauer beschrieben. Konfigurationen gemäß hier offenbarten Prinzipien, die Verbesserungen hinsichtlich der Leistung und/oder Stabilität einer TAG-Linse bereitstellen, sind nachstehend mit Bezug auf die 3 bis 6 genauer beschrieben.
2 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse 170B, die spezielle bekannte Merkmale enthält. Die TAG-Linse 170B enthält ein Linsengehäuse 210, das einen Gehäuseendabschnitt 210A (auch als ein Gehäuseendabschnitt CEPt bezeichnet) und einen kombinierten Gehäusewand/Gehäuseendabschnitt 210B umfasst. Wie in 2 gezeigt umfasst der kombinierte Gehäusewand/Gehäuseendabschnitt 210B einen Gehäuseendabschnitt CEPb und einen Gehäusewandabschnitt CWP. Das Linsengehäuse 210 umgibt den Gehäusehohlraum CC. Die TAG-Linse 170B enthält ferner ein steuerbares Schallwellenerzeugungselement 220 und ein lichtbrechendes Fluid 250. Wie in 2 dargestellt enthält ein Gehäusehohlraum CC des Linsengehäuses 210 ein Arbeitsvolumen OPV des lichtbrechenden Fluids 250, und das Schallwellenerzeugungselement 220 (z. B. ein piezoelektrischer Vibrator) ist innerhalb des Linsengehäuses 210 um einen optischen Pfad OPATH, der das Arbeitsvolumen OPV durchläuft, angeordnet. In verschiedenen Implementierungen (z. B. wie hier dargestellt) kann das Linsengehäuse 210 ein hohles zylinderförmiges Gehäuse sein, und das steuerbare Schallwellenerzeugungselement 220 kann ein hohler zylinderförmiger piezoelektrischer Vibrator sein, der auf dem Inneren des Linsengehäuses 210 installiert ist.
Gemäß einer hier verwendeten Konvention gibt das Suffix „t“ allgemein ein Merkmal des „oberen“ Gehäuseendabschnitts CEPt an, und das Suffix „b“ gibt allgemein ein Merkmal des „unteren“ Gehäuseendabschnitts CEPb an. Es ist zu verstehen, dass die Verwendung von „oben“ und „unten“ nur zur bequemen Bezugnahme verwendet ist, um hier in den verschiedenen Beschreibungen von Figuren einen Gehäuseendabschnitt von dem anderen zu unterscheiden. Allgemein kann eine TAG-Linse in einer invertierten oder gedrehten Position verwendet sein, falls gewünscht.
In verschiedenen alternativen Implementierungen kann das Linsengehäuse 210 andere Formen aufweisen (z. B. eine hohle hexagonale Form oder quadratische Form usw.). In verschiedenen Implementierungen kann das steuerbare Schallwellenerzeugungselement 220 durch Abstandshalter 260, 261 und 262 gelagert sein (z. B. O-Ringe, die nur zur mechanischen Lagerung verwendet sind, hergestellt aus einem Elastomer, usw.). In verschiedenen Implementierungen können ein oder mehrere Abstandshalter zwischen einer äußeren Umfangsfläche 230 des steuerbaren Schallwellenerzeugungselements 220 und der inneren Umfangsfläche einer Hohlraumwand 215 des Linsengehäuses 210 angeordnet sein (z. B. um einen Zwischenraum SP1 zu bilden). Ähnlich können ein oder mehrere Abstandshalter 261 zwischen einer Oberseite 231 des steuerbaren Schallwellenerzeugungselements 220 und einer oberen inneren Oberfläche 217t des Linsengehäuses 210 angeordnet sein (z. B. um einen Zwischenraum SP2 zu bilden), und ein oder mehrere Abstandshalter 262 können zwischen einer Unterseite 232 des steuerbaren Schallwellenerzeugungselements 220 und einer unteren inneren Oberfläche 217b des Linsengehäuses 210 angeordnet sein (z. B. um einen Zwischenraum SP3 zu bilden).
In verschiedenen Implementierungen vibriert das steuerbare Schallwellenerzeugungselement 220 in einer radialen Richtung aufgrund eines Ansteuerungssignals (z. B. einer Wechselspannung, die zwischen der äußeren Umfangsfläche 230 und der inneren Umfangsfläche 240 angelegt ist). In verschiedenen Implementierungen wird das Ansteuerungssignal über eine Signalleitung (z. B. die Signalleitung 171 von 1, wie sie von der TAG-Linsensteuerungsschnittstelle 172 des Steuersystemabschnitts 101 bereitgestellt ist) und über das elektrische Verbindungselement 225 an das Schallwellenerzeugungselement 220 angelegt.
In verschiedenen Implementierungen kann das Ansteuerungssignal (das z. B. eine Wechselspannung umfasst), das auf der Signalleitung 171 bereitgestellt ist, auf eine Resonanzfrequenz angepasst werden, die eine stehende Schallwelle W in dem lichtbrechenden Fluid 250 auf der Innenseite des steuerbaren Schallwellenerzeugungselements 220 (d. h. innerhalb des Abschnitts des Gehäusehohlraums, der durch die innere Umfangsfläche 240 umgeben ist) produziert. In einem solchen Fall entsteht, wenn das steuerbare Schallwellenerzeugungselement 220 wie durch die repräsentativen Vibrationspfeile VA angegeben ist, vibriert wird, eine stehende Schallwelle W in dem lichtbrechenden Fluid 250 (d. h. und konzentrische Kreiswellengebiete entstehen, wo der Brechungsindex zunimmt und abnimmt). Es ist zu verstehen, dass die stehende Schallwelle W einen Dichtegradienten produziert, der eine Brechungsindexverteilung bereitstellt, die ungefähr der stehenden Schallwelle W entspricht. Der mittlere Abschnitt dieser Brechungsindexverteilung, der als der optische Pfad OPATH zwischen den vertikalen gestrichelten Linien repräsentiert ist, kann zur Bildgebung verwendet werden.
Wie vorstehend erwähnt ist der Gehäusehohlraum CC (wie er z. B. durch die inneren Umfangsfläche der Hohlraumwand 215 und die inneren Oberflächen 217t und 217b gebildet ist) mit dem lichtbrechenden Fluid 250 gefüllt. In verschiedenen Implementierungen kann das lichtbrechende Fluid 250 dem Gehäusehohlraum CC über eine oder mehrere Einlass/Auslass-Öffnungen (die z. B. eine Einlass/Auslass-Öffnung 211 enthalten), die dann abgedichtet werden, hinzugefügt werden. In verschiedenen Implementierungen wird unter gewünschten Arbeitsbedingungen das gesamte steuerbare Schallwellenerzeugungselement 220 in das lichtbrechende Fluid 250 getaucht, so dass der Hohlraum innerhalb des hohlen zylinderförmigen steuerbaren Schallwellenerzeugungselements 220 (d. h. wie er durch die innere Umfangsfläche 240 umgeben ist) mit dem lichtbrechenden Fluid 250 gefüllt ist. Die vertikalen Schlitze oder Kanäle 219 und radialen Schlitze oder Kanäle 218 in dem Linsengehäuse 210 ermöglichen, dass das lichtbrechende Fluid 250 an den verschiedenen Abstandshaltern (z. B. O-Ringen) vorbei fließt, um die äußere Umfangsfläche 230 des Schallwellenerzeugungselements 220 während des und nach dem Füllen zu umgeben. Im Gegensatz zu dem Zwischenraum SP1, der sich um die gesamte äußere Umfangsfläche des Schallwellenerzeugungselements 220 erstreckt, ist zu verstehen, dass die radialen und vertikalen Kanäle 218 und 219 diskrete Kanäle sind (z. B. horizontale und vertikale Schlitze, die durch Bohren oder andere Prozesse in dem Linsengehäuse 210 gebildet sind). Das lichtbrechende Fluid 250 kann von dem Hohlraum innerhalb der inneren Umfangsfläche 240 in den/die radialen Kanal/Kanäle 218 und durch die Zwischenräume SP (z. B. die Zwischenräume SP1 und SP3), die durch die Abstandshalter (z. B. die Abstandshalter 260 und 262) produziert sind, und in den/die vertikalen Kanal/Kanäle 219 fließen. Auf diese Weise kann das lichtbrechende Fluid 250 auch die Zwischenräume SP1, SP2 und SP3 zwischen dem Schallwellenerzeugungselement 220 und der inneren Umfangsfläche der Hohlraumwand 215 und den oberen und unteren inneren Oberfläche 217t und 217b des Gehäusehohlraums CC des Linsengehäuses 219 füllen, um das Äußere des Schallwellenerzeugungselements 220 zu umgeben. Die TAG-Linse 170B enthält außerdem obere und untere Fenster 214t und 214b, die an oberen bzw. unteren Abschnitten des Gehäusehohlraums CC angeordnet und dagegen abgedichtet sind. Der optische Pfad OPATH, der durch eine Mitte der TAG-Linse 170B verläuft (z. B. zentriert entlang der optischen Achse OA), durchläuft das obere und das untere Fenster 214t und 214b.
Es ist klar, dass die vorstehend kurz dargestellte Resonanzfrequenz eine Eigenschaft des Gesamtsystems ist. Wie genauer in der gleichzeitig anhängigen und gemeinsam zugewiesenen US-Patentanmeldung Ser.-Nr. 16/000,319 mit dem Titel „External Reservoir Configuration For Tunable Acoustic Gradient Lens“, eingereicht am 5. Juni 2018 (nachstehend die '319-Anmeldung), die hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist, genauer beschrieben ist, kann die Resonanzfrequenz gegen Variationen von Faktoren wie z. B. Temperatur und/oder Druck und/oder mechanische Belastungen empfindlich sein. Die Linseneffekteigenschaften der resultierenden stehenden Schallwelle W können auf ähnliche Weise gegen Variationen solcher Faktoren empfindlich sein. Deshalb kann die TAG-Linse 170B von dem Betriebszustand, der verwendet wird, um die vorstehend genannten Kalibrierungsdaten (die Daten, die die effektive Brennpunktposition EFP oder optische Leistung vs. Phasenzeitwerte charakterisieren) zu erstellen, variieren, und als ein Ergebnis können Höhenmessungsfehler auftreten. Die resultierenden Fehler können klein sein, sie sind jedoch für Präzisionsmessungsanwendungen signifikant. Die verschiedenen Prinzipien und Konfigurationen, die in der '319-Anwendung offenbart sind, richten sich sowohl auf das Reduzieren der Variationen der vorstehend genannten Ansteuerfaktoren als auch auf das Reduzieren von Variationen aufgrund der Bewegung und/oder Unzulänglichkeit eines früher bekannten und verwendeten Typs eines komprimierbaren Elements IGV/ICE oder dergleichen.
Bezüglich des komprimierbaren Elements IGV/ICE ist eine Konfiguration in 2 durch die gestrichten Umrisse repräsentiert, die einen ungefähren Querschnitt eines ringförmigen komprimierbaren Elements repräsentieren, das vorgesehen ist, in einer entsprechenden ringförmigen Aussparung gehalten zu werden. Das ringförmige komprimierbare Element IGV/ICE ist als ein gewolltes Gasvolumen oder ein Schaumelement mit geschlossenen Zellen oder dergleichen bekannt gewesen. Es wird darauf hingewiesen, dass bekannt war, dass die ringförmige Aussparung, die so dargestellt ist, dass sie dem ringförmigen komprimierbaren Element IGV/ICE entspricht, Abmessungen aufweist, die nur auf den Abmessungen basieren, die als wünschenswert für das komprimierbare Element IGV/ICE gedacht sind. Im Allgemeinen sind bekannte ringförmige komprimierbare Elemente IGV/ICE unzulänglich für ihren angedachten Zweck gewesen, wie in der '319-Anmeldung offenbart ist, und deshalb haben ihre Abmessungen keine/n spezifische/n Wertebereich oder Justierung aufgewiesen. Dementsprechend ist die ringförmige Aussparung, die so dargestellt ist, dass sie dem ringförmigen komprimierbaren Element IGV/ICE entspricht, wie in 2 dargestellt, nur eine schematische Darstellung zum Zweck der Erläuterung (z. B. gemäß der in der '319-Anmeldung offenbarten Erläuterung). Ähnlich haben die Abmessungen der in der Oberfläche 216t des Gehäuseendabschnitts CEPt gezeigten Aussparung, die in 2 gezeigt ist, keine/n spezifische/n Wertebereich oder Justierung aufgewiesen. Ein Zweck einer solchen Aussparung war es, das Fluid den Gehäusehohlraum CC durch die Einlass/Auslass-Öffnung 211 leichter und/oder sauberer füllen zu lassen. Dementsprechend ist die dargestellte Aussparung, die in der Oberfläche 216t des Gehäuseendabschnitts CEPt in 2 gezeigt ist, nur eine schematische Darstellung.
Im Gegensatz zu verschiedenen ringförmigen Aussparungen, die weiter unten in den 3-6B gezeigt sind, sind die dargestellten Abmessungen der verschiedenen Aussparungen, die gezeigt sind, nicht spezifiziert oder in dem hier offenbarten Sinn bedeutsam, und ihre Funktion richtet sich nicht auf das Beeinflussen der axialen Konformität des Gehäuseendabschnitts CEPt (210A). Um Verwirrung zu vermeiden, ist wie an anderer Stelle hier beschrieben zu verstehen, dass die individuellen radialen Schlitze 218, die im gestrichelten Umriss in 2 gezeigt sind, dünne radiale Fließkanäle unter dem Abstandshalter 262 und keine ringförmige Aussparung darstellen. Die Erwünschtheit der Bereitstellung verbesserter axialer Konformität des Gehäuseendabschnitts CEPt war vor ihrer Offenbarung hier unbekannt, und die Abmessungen und Platzierung von Aussparungen in Endabschnitten CEP aus dem Stand der Technik sind in dieser Hinsicht nur zufällig und nicht bedeutsam.
Wie in der '319-Anmeldung beschrieben kann, um eine verbesserte Konfiguration zu erreichen, die auch das ringförmige komprimierbare Element IGV/ICE und seine entsprechende ringförmige Aussparung eliminiert und überflüssig macht, der Gehäusehohlraum CC durch einen Fließkanal FLC (z. B. wie in den 3, 4 und 4 hier dargestellt) zu einer Konfiguration eines externen Reservoirs 280 (z. B. wie in den 6A und 6B hier dargestellt), die ein verformbares externes Fluidreservoir enthält, das ein Reservevolumen des lichtbrechenden Fluids 250 enthält, verbunden sein. Der Fließkanal FLC ermöglicht, dass das lichtbrechende Fluid 250 zwischen dem Gehäusehohlraum CC und dem verformbaren externen Fluidreservoir in Übereinstimmung mit der Expansion und Kontraktion des lichtbrechenden Fluids (z. B. aufgrund von Temperaturänderungen) hin und her fließt, was spezielle Vorteile für das Adressieren verschiedener Probleme wie in der '319-Anmeldung beschrieben aufweist.
Wie nachstehend mit Bezug auf die 3-6B genauer beschrieben ist, sind hier verschiedene Prinzipien offenbart, die sich auf Verbesserungen der optischen Leistung einer TAG-Linse richten. In Bezug auf die optische Leistung kann, wie vorstehend beschrieben, der optische Linseneffekt einer TAG-Linse 170 durch die zyklische Komprimierung des lichtbrechenden Fluids 250 (z. B. Silikonöl) durch die vibrierende Bewegung des Schallwellenerzeugungselements 220 (z. B. eines piezoelektrischen Zylinders) erreicht werden. Wenn das lichtbrechende Fluid 250 eine Änderung des Drucks erfährt, gibt es eine entsprechende Änderung des Brechungsindex in dem lichtbrechenden Fluid 250, die eine Änderung der optischen Leistung der TAG-Linse 170 erzeugt (z. B. in einigen Implementierungen am wichtigsten nahe der mittleren optischen Achse OA der TAG-Linse 170). In verschiedenen Implementierungen kann die optische Leistung dem Integral der Komprimierung des lichtbrechenden Fluids 250 entlang der Länge der optischen Achse OA proportional sein, so dass höhere gemittelte Spitzenkomprimierung des lichtbrechenden Fluids 250 entlang der vollen Länge der optischen Achse OA der Linse zu einer höheren/verbesserten optischen Leistung führen kann.
Als eine kurze Übersicht über die Konfigurationen der 3-6B kann in verschiedenen Implementierungen mehr Komprimierung des lichtbrechenden Fluids 250 erreicht werden durch Veranlassen, dass das Schallwellenerzeugungselement 220 mit einer größeren mittleren Verlagerung entlang seiner vollen Länge entlang der optischen Achse OA vibriert. Das Linsengehäuse 210 agiert, um das lichtbrechende Fluid 250 zu enthalten, das Schallwellenerzeugungselement 220 an der optischen Achse OA ausgerichtet zu halten und eine Struktur zum Einbauen der TAG-Linse 170 in ein optisches System bereitzustellen (in dem z. B. das Linsengehäuse 210, und insbesondere die Gehäuseendabschnitte CEP, geklemmt oder auf andere Weise an Stützstrukturen oder andere Komponenten in einem optischen System angebracht sind, usw.). Das Schallwellenerzeugungselement 220 ist mit dem Linsengehäuse 210 sowohl durch das lichtbrechende Fluid 250 als auch die Abstandshalter 260, 261 und 262 (z. B. O-Ringe, die zur mechanischen Lagerung verwendet sind, hergestellt aus einem Elastomer, usw.), die entlang der Seite und oberen und unteren Rändern des Schallwellenerzeugungselements 220 positioniert sind, mechanisch gekoppelt. In verschiedenen Implementierungen kann es, damit das Schallwellenerzeugungselement 220 große Verlagerungen erreicht, wünschenswert sein, dass das Linsengehäuse 210 in einer Mode vibriert und/oder auslenkt, die die Bewegung des Schallwellenerzeugungselements 220 beim Komprimieren des lichtbrechenden Fluids 250 entlang der optischen Achse OA unterstützt.
Wie nachstehend mit Bezug auf die 3-6B genauer beschrieben ist, haben die Erfinder bestimmt, dass es für einen mittleren Abschnitt (z. B. eine Fensterkonfiguration WCF) eines oder beider Gehäuseendabschnitt(e) CEP wünschenswert ist, geringfügig entlang der axialen Richtung auszulenken in Reaktion auf die Bewegung des Schallwellenerzeugungselements 220 und die zugeordneten Fluiddrucke, so dass sich die Fensterkonfiguration WCF, anstatt als ein starrer Widerstand für die Bewegung des Schallwellenerzeugungselements 220 zu agieren, geringfügig bewegen kann (z. B. mit einer verbesserten axialen Auslenkung in der Größenordnung von einigen zehn bis einigen hundert Nanometern) im Zusammenwirken mit der Bewegung des Schallwellenerzeugungselements 220 (um z. B. die Bewegung/Vibration zu verstärken und die Gesamtamplitude der Bewegung/Vibration des Schallwellenerzeugungselements 220 zu vergrößern). Wie nachstehend genauer beschrieben wird, können in verschiedenen Implementierungen eine solche Bewegung und die entsprechenden Effekte durch Aufnehmen eines Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACP in einen oder vorzugsweise beide Gehäuseendabschnitte CEPt und CEPb (z. B. wie in 3 und 4 gezeigt) aktiviert/vergrößert/verbessert werden. Wie vorstehend erwähnt kann in verschiedenen Implementierungen auch eine Konfiguration eines externen Reservoirs (z. B. in Übereinstimmung mit den Lehren der '319-Anmeldung) enthalten sein (z. B. wie in den 6A und 6B gezeigt).
Mit Bezug auf irgendeine der hier beschriebenen verschiedenen Konfigurationen (z. B. mit Bezug auf irgendeine der TAG-Linsen 170C-170F der 3-6B) kann es in einigen Implementierungen wünschenswert sein, die Masse und Steifigkeit einer oder beider Fensterkonfigurationen WCF und ihrer zugeordneten Abschnitt(e) für verbesserte axiale Konformität ACP zusammen mit dem Rest des gesamten TAG-Linsensystems abzustimmen, so dass das System natürlicherweise die Bewegung/Vibration des Schallwellenerzeugungselements 220 an einer Frequenz (oder Frequenzen), die benutzt werden, um die TAG-Linse 170 anzusteuern, unterstützt. In verschiedenen Implementierungen können die Fensterkonfiguration WCF und/oder der Abschnitt für axiale Konformität ACP, der sie unterstützt, so konfiguriert sein, dass sie eine Resonanzfrequenz aufweisen, die wenigstens teilweise auf die Arbeitsfrequenz der TAG-Linse 170 ist anspricht. Mit Bezug auf solche Überlegungen kann es in verschiedenen Implementierungen wünschenswert sein, eine Größe oder Masse der Fensterkonfiguration WCF (was z. B. die relative Größe des Fensters 214 enthält) abzustimmen/zu nutzen, die mit der Konfigurationssteifigkeit des Abschnitts für axiale Konformität ACP interagiert, um eine wünschenswerte Auslenkung/Vibrationsamplitude der Fensterkonfiguration WCF entlang der axialen Richtung (z. B. für eine gegebene Ansteuerfrequenz) zu erreichen. In verschiedenen Implementierungen sind gemäß einem Konstruktionsverfahren wenigstens der Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACP und die Fensterkonfiguration WCF für jeden Gehäuseendabschnitt CEP konfiguriert, eine Resonanzmode der TAG-Linse bereitzustellen, die axiale Verlagerung des Fenstereinbauabschnitts relativ zu seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt umfasst, wobei die Resonanzbandbreite dieser Resonanzmode, wie sie durch die Amplitude der axialen Verlagerung des Fenstereinbauabschnitts relativ zu seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt angegeben ist, die Frequenz des periodischen Ansteuersignals enthält, das an das Schallwellenerzeugungselement angelegt wird. Im Allgemeinen können die offenbarten Implementierungen wünschenswerterweise eine effizientes Resonanzsystem bereitstellen, das eine hohe mittlere Verlagerung/Bewegung/Vibration des Schallwellenerzeugungselements 220 erreicht (z. B. mit minimaler eingegebener elektrischer Energie usw.).
3 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse 170C mit einer ersten beispielhaften Implementierung eines Linsengehäuses 210, das eine erste beispielhafte Implementierung der Verwendung eines Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACP in jedem Gehäuseendabschnitt CEP enthält. Es ist zu verstehen, dass Elemente, die in 3 und 2 ähnlich nummeriert oder bezeichnet sind, eine analoge oder gleiche Funktion und/oder Konfiguration aufweisen können und in Analogie mit der vorstehenden Beschreibung verstanden werden können, außer wenn es durch die Beschreibung oder den Kontext anderes angegeben ist. Deshalb sind nachstehend nur signifikante Unterschiede und/oder neue Merkmale genau beschrieben. Dieses Nummerierungsschema zum Angeben von Elementen, die eine analoge Funktion und/oder Konfiguration aufweisen, ist auch auf die folgenden 4-6B angewandt. In einigen Fällen sind Bezugszeichen für offensichtlich ähnliche oder gleiche Elemente in späteren Figuren weggelassen, um visuelles Durcheinander zu vermeiden und neue oder unterschiedliche Elemente, die in diesen späteren Figuren eingeführt sind, deutlicher zu zeigen. Solche ähnlichen oder gleichen Elemente können in den verschiedenen Figuren erkannt werden und können in Analogie zur früheren Beschreibung verstanden werden, außer wenn es durch die Beschreibung oder den Kontext anders angegeben ist.
Ähnlich zu den TAG-Linsen 170A und 170B enthält die TAG-Linse 170C von 3 das steuerbare Schallwellenerzeugungselement 220 und das lichtbrechende Fluid 250, wobei das Linsengehäuse 210 den Gehäusehohlraum CC umgibt. Das Arbeitsvolumen OPV des lichtbrechenden Fluids 250 ist in dem Gehäusehohlraum CC enthalten, und das steuerbare Schallwellenerzeugungselement 220 ist innerhalb des Linsengehäuses 210 um den optischen Pfad OPATH, der das Arbeitsvolumen OPV durchläuft, angeordnet. Das Arbeitsvolumen OPV des lichtbrechenden Fluids 250 ist zum Ändern seines Brechungsindex entlang des optischen Pfads OPATH in Reaktion auf das Anlegen einer Schallwelle durch das Schallwellenerzeugungselement 220 in Übereinstimmung damit fähig, wie die TAG-Linse 170C gesteuert wird, um eine periodisch modulierte optische Leistungsvariation für die TAG-Linse 170C bereitzustellen, wenn ein periodisches Ansteuersignal an das Schallwellenerzeugungselement angelegt wird. Wie vorstehend beschrieben kann in verschiedenen Implementierungen die TAG-Linse 170C als Teil eines Sichtsystems 10 enthalten sein, und die Steuerung der TAG-Linse 170C zum Bereitstellen einer periodisch modulierten Variation der optischen Leistung für die TAG-Linse 170C stellt dementsprechend eine Brennpunktabstandsvariation für das Sichtsystem 10 bereit.
Wie nachstehend genauer beschrieben wird, ist ein primärer Unterschied von der TAG-Linse 170B von 2, dass die TAG-Linse 170C von 3 einen Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACPb in dem Gehäuseendabschnitt CEPb und einen Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACPt in dem Gehäuseendabschnitt CEPt enthält, wie nachstehend genauer beschrieben ist. Die hier dargestellten TAG-Linsen können eine allgemeine zylindrische Form aufweisen, und viele der nachstehend kurz dargestellten Merkmale können so verstanden werden, dass sie als Querschnitt von teilweise oder vollständig ringförmigen Bereichen dargestellt sind, wobei ähnlich gekennzeichnete Bezeichner links und rechts einer dargestellten TAG-Linse (z. B. CERt in 3) so verstanden werden, dass sie sich auf diametral entgegengesetzte Abschnitte desselben „ringförmigen“ Bereichs oder Merkmal beziehen.
Das Linsengehäuse umfasst einen Gehäusewandabschnitt CWP, der sich allgemein entlang der axialen Richtung erstreckt, und obere und untere Gehäuseendabschnitte CEPt und CEPb, die sich allgemein quer zu der axialen Richtung erstrecken. Der obere Gehäuseendabschnitt CEPt umfasst eine mittig angeordnete Fensterkonfiguration WCFt, die ein Fenster 214t umfasst, das entlang des optischen Pfads OPATH in einem Fenstereinbauabschnitt WMPt (der ungefähr der angegebenen Klammer entspricht) eingebaut ist, und einen Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt (der ungefähr den angegebenen Klammern entspricht), der wenigstens teilweise an dem Gehäusewandabschnitt CWP ausgerichtet und an ihm abgedichtet ist, z. B. durch Befestigen und Abdichten an der dazwischenliegenden Verbindungsstelle gemäß bekannten Verfahren. Ähnlich umfasst der untere Gehäuseendabschnitt CEPb eine mittig angeordnete Fensterkonfiguration WCFb, die ein Fenster 214b umfasst, das entlang des optischen Pfads OPATH in einem Fenstereinbauabschnitt WMPb (der ungefähr der angegebenen Klammer entspricht) eingebaut ist, und einen Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERb (der ungefähr den angegebenen Klammern entspricht), der wenigstens teilweise an dem Gehäusewandabschnitt CWP ausgerichtet und an ihm abgedichtet ist, z. B. dadurch, dass er integral mit dem Gehäusewandabschnitt CWP gebildet und mit ihm an den gestrichelten Linien 299 verbunden ist.
Jeder Fenstereinbauabschnitt WMPt (oder WMPb) weist eine gesamte axiale Fensterhalterungsabmessung OWMDt (oder OWMDb) auf, die zwischen zwei parallelen Fensterhalterungsgrenzebenen definiert ist, die senkrecht zu der optischen Achse sind und die jeweils mit den am weitesten entfernten inneren und äußeren Oberflächen dieses Fenstereinbauabschnitts zusammenfallen.
Der obere Gehäuseendabschnitt CEPt umfasst ferner einen entsprechenden Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACPt (der ungefähr den angegebenen Klammern entspricht), der zwischen seinem zugeordneten Fenstereinbauabschnitt WMPt und Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt gekoppelt und mit ihnen abgedichtet ist (z. B. dadurch, dass er integral damit gebildet ist, wie dargestellt), seinen zugeordneten Fenstereinbauabschnitt WMPt an Ort und Stelle hält und konfiguriert ist, die Ablenkungsamplitude in axialer Richtung seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts WMPt relativ zu seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt zu verbessern, wenn das periodische Ansteuerungssignal an das Schallwellenerzeugungselement 220 angelegt ist. Ähnlich umfasst der untere Gehäuseendabschnitt CEPb ferner einen entsprechenden Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACPb (der ungefähr den angegebenen Klammern entspricht), der zwischen seinem zugeordneten Fenstereinbauabschnitt WMPb und Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERb gekoppelt und mit ihnen abgedichtet ist (z. B. dadurch, dass er integral damit gebildet ist, wie dargestellt), seinen zugeordneten Fenstereinbauabschnitt WMPb an Ort und Stelle hält und konfiguriert ist, die Ablenkungsamplitude in axialer Richtung seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts WMPb relativ zu seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERb zu verbessern, wenn das periodische Ansteuerungssignal an das Schallwellenerzeugungselement 220 angelegt ist.
Gemäß den hier offenbarten Prinzipien umfasst in jedem Gehäuseendabschnitt CEPt (oder CEPb) sein entsprechender Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACPt (oder ACPb) einen ersten Bereich reduzierter Dicke RTR1t (oder RTR1b), der durch eine reduzierte Materialdicke RMT1t (oder RMT1b) entlang der axialen Richtung charakterisiert ist, die höchstens 75 % der gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung OWMDt (oder OWMDb) seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts WMPt (oder WMPb) ist, und der sich um seinen zugeordneten Fenstereinbauabschnitt über einen Schnittwinkel von wenigstens 270 Grad um die optische Achse erstreckt (wie z. B. deutlicher in den Fig, 6A und 6B gezeigt ist). Allgemein ist es für die beste optische Leistung einer TAG-Linse vorzuziehen, dass ein Abschnitt für verbesserte axiale Konformität Achsensymmetrie aufweist und einen Winkel von 360 Grad schneidet. Aufgrund praktischer Überlegungen (z. B. Verbindungselemente und/oder Einbauüberlegungen und dergleichen) kann das jedoch nicht in allen Implementierungen möglich sein. In solchen Implementierungen kann ein „unvollständiger“ oder ein Kompromiss für einen Abschnitt für verbesserte axiale Konformität, der sich nicht über volle 360 Grad erstreckt, immer noch einige der hier beschriebenen Vorteile bereitstellen.
Es kann wünschenswert sein, dass die Fenstereinbauabschnitte über alle axialen Fensterhalterungsabmessung OWMDt und OWMDb relativ dick sind (z. B. 8 Millimeter oder mehr), um eine relativ steife und schützende Halterung für die zerbrechlichen Fenster 214t und 214b und ihre zugeordneten Abdichtungen an den Fenstereinbauabschnitten WMPt und WMPb bereitzustellen. Wenn ein Abschnitt für verbesserte axiale Konformität in jedem Gehäuseendabschnitt CEPt und CEPb enthalten ist, haben die Erfinder bestimmt, dass ein verbesserter Betrieb der TAG-Linse erhalten werden kann, wenn die reduzierte Materialdicke RMT1t (oder RMT1b) auf höchstens 75 % der gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung OWMDt (oder OWMDb) reduziert ist. In einigen Implementierungen kann es vorteilhafter sein, wenn die reduzierte Materialdicke RMT1t (oder RMT1b) auf höchstens 65 % oder höchstens 55 % der gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung OWMDt (oder OWMDb) reduziert ist. Das kann beispielsweise durch die Breite und/oder Form des ersten Bereichs reduzierter Dicke RTR1t (oder RTR1b), das Vorhandensein von mehr als einem die axiale Dicke reduzierenden Merkmal oder Rille in dem Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACPt (oder ACPb) und so weiter beeinflusst sein. Es ist zu verstehen, dass eine TAG-Linse an einer Frequenz von einigen zehn oder einigen hundert kHz arbeitet und eine relativ steife und stabile Linsenstruktur an solchen Frequenzen sowohl notwendig als auch wünschenswert ist. Es ist zu verstehen, dass „verbesserte Konformität“ somit ein relativer Begriff ist, der dafür vorgesehen ist, dem Verbessern der Ablenkungsamplitude in axialer Richtung der Fenstereinbauabschnitte WMPt und WMPb in der Größenordnung von einigen zehn bis einigen wenigen hundert Nanometer an der TAG-Linsenarbeitsfrequenz (im Vergleich zu früher bekannten TAG-Linsenstrukturen) gemäß den hier offenbarten und beanspruchten Prinzipien zugeordnet zu sein.
In der in 3 gezeigten Implementierung umfasst in jedem Gehäuseendabschnitt CEPt (oder CEPb) sein Bereich reduzierter Dicke RTR1t (oder RTR1b) eine erste ausgesparte Oberfläche RS1t (oder RS1b), die mit seinem entsprechenden ersten Bereich reduzierter Dicke flächengleich oder größer als er ist und die entlang der axialen Richtung relativ zu einer benachbarten Oberfläche seines zugeordneten Gehäuseendabschnitts CEPt (oder CEPb) ausgespart ist und die die reduzierte Materialdicke seines entsprechenden ersten Bereichs reduzierter Dicke RTR1t (oder RTR1b) entlang der axialen Richtung begrenzt. In der in 3 gezeigten speziellen Implementierung ist die erste ausgesparte Oberfläche RS1t (RS1b) eine ebene Oberfläche, die parallel zu der gegenüberliegenden Oberfläche 216t (217b) ist, und sie ist deshalb mit ihrem entsprechenden ersten Bereich reduzierter Dicke flächengleich. Es ist zu verstehen, dass in anderen Ausführungsformen die erste ausgesparte Oberfläche (z. B. analoge zu RS1t oder RS1b) eine gekrümmte oder abgeschrägte Oberfläche umfassen kann, falls gewünscht. In einem solchen Fall kann die erste ausgesparte Oberfläche größer sein als der entsprechende erste Bereich reduzierter Dicke, wobei nur die „tieferen“ Teile der ersten ausgesparten Oberfläche die Bedingung erfüllen können, die erfordert, dass ihr entsprechender erster Bereich reduzierter Dicke eine Dicke aufweist, die höchstens 75 % der zugeordneten gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung ist. Darüber hinaus sollte verstanden werden, dass, abhängig von der Form oder dem Profil der ersten ausgesparten Oberfläche unterschiedliche Abschnitte des ersten Bereichs reduzierter Dicke unterschiedliche Materialdicken aufweisen können. Es ist zu verstehen, dass unter der Voraussetzung, dass die unterschiedlichen Materialdicken irgendwelcher solcher Abschnitte höchstens 75 % der zugeordneten gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung sind (z. B. der gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung OWMDt oder OWMDb), dann solche Abschnitte die vorstehend skizzierten Kriterien erfüllen, die sich auf die Definition und die Anforderungen eines Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACPt oder ACPb gemäß den hier offenbarten Prinzipien beziehen.
In der in 3 gezeigten Implementierung umfasst der Gehäuseendabschnitt CEPt (oder CEPb) einen Fenstereinbauabschnitt WMPt (oder WMPb), einen Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt (oder CERb) und einen Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACPt (oder ACPb), die alle in einem einzigen kontinuierlichen Materialstück gebildet sind, wobei die erste ausgesparte Oberfläche RS1t (oder RS1b) einen Oberflächenabschnitt einer Rille, die in dem einzigen kontinuierlichen Materialstück gebildet ist, umfasst. In der dargestellten Implementierung kann die TAG-Linse 170C eine allgemein zylindrische Form aufweisen (z. B. wie in den 6A und 6B gezeigt), und die Rille, die in dem einzigen kontinuierlichen Materialstück gebildet ist, kann eine ringförmige Rille sein (die sich z. B. um die gesamten oder den größten Teil von 360 Grad erstreckt). Es ist jedoch zu verstehen, das in verschiedenen anderen Implementierungen irgendeiner Konfiguration gemäß den hier offenbarten Prinzipien die verschiedenen Elemente eines Gehäuseendabschnitts CEPt (oder CEPb) als individuelle Elemente gebildet sein und geschweißt, gelötet oder auf andere Weise gemäß bekannten Verfahren verbunden sein können, um einen funktionsfähigen Gehäuseendabschnitt zu bilden, falls gewünscht. In der in 3 gezeigten Implementierung befindet sich die erste ausgesparte Oberfläche RS1t in der inneren Oberfläche 217t des Gehäuseendabschnitts CEPt, und die erste ausgesparte Oberfläche RSlb befindet sich in der äußeren Oberfläche 216b des Gehäuseendabschnitts CEPb. Eine solche Konfiguration ist jedoch nur beispielhaft und nicht einschränkend. Allgemeiner kann sich eine erste ausgesparte Oberfläche in entweder einer inneren oder einer äußeren Oberfläche in einem Gehäuseendabschnitt befinden.
Wie in 3 gezeigt kann in verschiedenen Implementierungen eine TAG-Linse 170 (z. B. 170C) in einem optischen System montiert sein, wobei das Linsengehäuse 210 an andere Komponenten des optischen Systems an den unteren und/oder oberen Enden des Linsengehäuses 210 auf einer Auflageoberflächenebene ASP der Gehäuseendabschnitt CEPt und/oder CEPb angrenzt, um einen spezifizierten oder bekannten Zwischenraum entlang der axialen Richtung für Zwecke der optischen Konstruktion bereitzustellen. Eine Auflageoberflächenebene ASP ist auch in den 6A und 6B gezeigt. In Übereinstimmung mit hier offenbarten Prinzipien können alle äußeren Oberflächen eines Fenstereinbauabschnitts WMPt oder WMPb einer zugeordneten Fensterkonfiguration WCFt oder WCFb entlang der axialen Richtung relativ zu der Auflageoberflächenebene ASP um einen Abstand entlang der axialen Richtung ausgespart sein, der größer ist als die Amplitude der verbesserten axialen Ablenkung dieses Fenstereinbauabschnitts. Eine solche Konfiguration ermöglicht es der Fensterkonfiguration WCFt oder WCFb sich (z. B. in Resonanz mit dem Schallwellenerzeugungselement 220) relativ zu dem Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt oder CERb zu bewegen / zu vibrieren / auszulenken, ohne irgendwelche Passflächen zu kontaktieren, die an die Auflageoberflächenebene ASP angrenzen können.
Wie in 3 gezeigt kann eine TAG-Linse 170 (z. B. 170C) einen Fließkanal FLC enthalten, der es ermöglicht, dass das lichtbrechende Fluid 250 zu einer Konfiguration eines externen Reservoirs (z. B. der Konfiguration des externen Reservoirs 280, wie in den 6A und 6B dargestellt) in einem abgedichteten System hin und her fließt, was Vorteile für das Adressieren spezieller Probleme aufweist, wie in der vorstehend aufgenommenen '319-Anmeldung beschrieben ist. In der Beispielimplementierung von 3 umfasst der dargestellte Fließkanal FLC eine Röhre TB, die sich zwischen dem Linsengehäuse 210C (das sich z. B. in einen Reservoiraustauschkanal REC erstreckt) und einer Konfiguration eines externen Reservoirs erstrecken kann und durch die das lichtbrechende Fluid 250 zwischen dem Gehäusehohlraum CC und der Konfiguration des externen Reservoirs hin und her fließen kann. Ein oder mehrere Dichtungselemente SL (z. B. Dichtungsringe) können enthalten sein (z. B. um die Röhre TB angeordnet und zum Abdichten der Verbindung zwischen dem Linsengehäuse 210 und der Konfiguration des externen Reservoirs), um den abgedichteten Einschluss des lichtbrechenden Fluids 250 sicherzustellen. Andere Aspekte, die dem Fließkanal FLC und einer Konfiguration eines externen Reservoirs zugeordnet sind, können durch Bezugnahme auf die '319-Anmeldung verstanden werden.
4 ist ein Diagramm eines Querschnitts einer TAG-Linse 170D mit einer zweiten beispielhaften Implementierung eines Linsengehäuses 210, das eine zweite beispielhafte Implementierung der Verwendung eines Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACPt in dem Gehäuseendabschnitt CEPt enthält. Die verschiedenen Merkmale der TAG-Linse 170D, die in vorstehend beschriebenen TAG-Linsenkonfigurationen (z. B. in 2 und 3) ähnlich nummeriert oder abgebildet sind, können als ähnlich oder analog zu ihren vorstehend beschriebenen Gegenstücken verstanden werden, außer wenn es nachstehend anderes angegeben ist.
Wie in 4 gezeigt enthält der Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACPt in dem Gehäuseendabschnitt CEPt ferner eine zweite ausgesparte Oberfläche RS2t, die sich in einer äußeren Oberfläche 216t des Gehäuseendabschnitts CEPt befindet. Die zweite ausgesparte Oberfläche RS2t ist entlang der axialen Richtung relativ zu einer benachbarten Oberfläche (z. B. der Oberfläche 216t) ihres zugeordneten Gehäuseendabschnitts ausgespart und erstreckt sich um ihren zugeordneten Fenstereinbauabschnitt WMPt über einen Schnittwinkel von wenigstens 270 Grad um die optische Achse. In einigen Implementierungen kann es wünschenswert sein, wenn sich sowohl die erste als auch die zweite ausgesparte Oberfläche RS1t und RS2t über einen Schnittwinkel von 360 Grad um die optische Achse erstrecken, um die bestmögliche aberrationsfreie optische Leistung bereitzustellen.
In der in 4 gezeigten Implementierung ist die zweite ausgesparte Oberfläche RS2t so konfiguriert, dass sei an einem Teil der ersten ausgesparten Oberfläche RS1t entlang der axialen Richtung ausgerichtet ist und die zweite ausgesparte Oberfläche RS2t die reduzierte Materialdicke eines Teils des ersten Bereichs reduzierter Dicke RTR1t entlang der axialen Richtung begrenzt (z. B. den Teil, der der in 3 gezeigten Abmessung SEP entspricht). Somit ist zu verstehen, dass ein Abschnitt des ersten Bereichs reduzierter Dicke RTR1t eine Materialdicke RMT1t aufweist, die höchstens 75 % der gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung OWMDt ist, und ein Abschnitt des ersten Bereichs reduzierter Dicke RTR1t eine Materialdicke SEP aufweist, die kleiner ist als die Materialdicke RMT1t. Es ist, allgemein ausgedrückt, zu verstehen, dass eine solche Konfiguration mehr Konstruktionsfreiheit zum Konfigurieren des Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ermöglicht. Beispielsweise steigert die darstelle Implementierung weiter die axiale Konformität des Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACPt der TAG-Linse 170D relativ zu dem Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACPt der TAG-Linse 170C, die in 3 gezeigt ist. Sie ändert außerdem den Ort der neutralen Biegeachse des Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACPt der TAG-Linse 170D, so dass sie näher an dem Massenmittelpunkt ihres zugeordneten Fenstereinbauabschnitts WMPt ausgerichtet ist, was zum Verringern unerwünschter asymmetrischer (z. B. Torsions-) Resonanzmodenformen oder dergleichen nützlich sein kann. Die in 4 gezeigte Implementierung ist jedoch nur beispielhaft und nicht einschränkend. In anderen Implementierungen kann eine zweite ausgesparte Oberfläche analog der zweiten ausgesparten Oberfläche RS2t sp konfiguriert sein, dass sie vollständig an der ersten ausgesparten Oberfläche RS1t entlang der axialen Richtung ausgerichtet ist (so dass ihre entsprechende reduzierte Materialdicke überall gleich der Abmessung SEP ist), oder sie kann so konfiguriert sein, dass sie nicht an irgendeinem Teil der ersten ausgesparten Oberfläche RS1t entlang der axialen Richtung ausgerichtet ist. In der letzteren Konfiguration kann der Trennungsabstand SEP definiert sein als die Abmessung oder der Abstand entlang der axialen Richtung zwischen ersten und zweiten Ebenen, die senkrecht zu der optischen Achse OA sind und die jeweils mit den am weitesten entfernten ausgesparten Abschnitten der ersten und zweiten ausgesparten Oberflächen zusammenfallen. In einigen solchen Konfigurationen haben die Erfinder bestimmt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn der Trennungsabstand SEP höchstens 55 % der gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung OWMDt des zugeordneten Fenstereinbauabschnitts WMPt ist.
4 zeigt eine Einbaufläche MSt, die sich um die Peripherie des Gehäuseendabschnitts CEPt auf seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt erstreckt (außer in der Nähe des elektrischen Verbindungselements 225 und seiner zugeordneten Abdeckung). 4 zeigt außerdem eine Einbaufläche MSb, die sich um die Peripherie des Gehäuseendabschnitts CEPb auf seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERb erstreckt. In verschiedenen Implementierungen kann eine TAG-Linse eine der oder beide solche Einbauflächen enthalten. Die Einbaufläche MSt (oder MSb) kann konfiguriert sein, ein Einbauelement aufzunehmen, das eine Kraft auf die Einbaufläche MSt (oder MSb) entlang der radialen Richtung ausübt (z. B. eine Kompressionseinbauklammer, die an die Einbaufläche ankoppelt). Es ist zu verstehen, dass die Kraft, die durch ein solche Einbauelement ausgeübt wird, den Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt (oder CERb) oder den gesamten Gehäuseendabschnitt CEPt (oder CEPb) auf eine Weise belasten oder verformen kann, die von den Bedingungen für die Systemkalibrierung verschieden ist, über die Zeit instabil ist und/oder sich aufgrund von Variationen der Betriebstemperatur ändert und dergleichen. Eine solche Instabilität ist in den resultierenden optischen Messungen detektierbar (z. B. Messungsabweichung im Bereich vom Mikrometern), wenn eine TAG-Linse in einem Präzisionsmesstechniksystem verwendet wird.
Es ist zu verstehen, dass, obwohl die zweite ausgesparte Oberfläche RS2t nur in dem oberen Gehäuseendabschnitt CEPt in 4 gezeigt ist, diese Implementierung nur beispielhaft und nicht einschränkend ist. In verschiedenen Implementierungen kann sich die erste ausgesparte Oberfläche jedes Gehäuseendabschnitts in entweder einer äußeren Oberfläche oder einer inneren Oberfläche dieses Gehäuseendabschnitts befinden. In verschiedenen Implementierungen kann sich eine zweite ausgesparte Oberfläche jedes Gehäuseendabschnitts in entweder einer äußeren Oberfläche oder einer inneren Oberfläche dieses Gehäuseendabschnitts befinden. In einigen Implementierungen befindet sich, falls sich die erste ausgesparte Oberfläche in einer inneren Oberfläche befindet, dann die zweite ausgesparte Oberfläche in einer äußeren Oberfläche, oder falls sich die erste ausgesparte Oberfläche in einer inneren Oberfläche befindet, befindet sich die zweite ausgesparte Oberfläche dann in einer äußeren Oberfläche. Diese und andere Implementierungen, die zusätzliche ausgesparte Oberflächen in einem Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACP enthalten, sind gemäß den hier offenbarten und beanspruchten Prinzipien möglich.
Die Erfinder haben bestimmt, dass zusätzlich zu ihrer Funktion in dem Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACPt die zweite ausgesparte Oberfläche RS2t, die sich in einer äußeren Oberfläche 216t des Gehäuseendabschnitts CEPt befindet, wie in 4 gezeigt, eine zweite Funktion aufweisen kann, wobei sie als eine Isolationskonfiguration für radiale Belastung RSIC agiert, die sich entlang der radialen Richtung zwischen dem Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt (der die Einbaufläche MSt enthält) und dem ersten Bereich reduzierter Dicke RTR1t des Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACPt befindet. Gemäß einem Typ der Erläuterung oder Beschreibung kann die Rille oder der Kanal, die/der der zweiten ausgesparten Oberfläche RS2t zugeordnet ist, als ein Aufnahmekanal für radiale Belastung RSAC betrachtet werden, der es ermöglicht, dass eine sehr kleine Belastung (z. B. radiale Auslenkungen oder „Rollen“) des benachbarten Gehäuseendeinfassungsabschnitts CERt wenigstens teilweise aufgenommen oder isoliert wird, so dass die Belastung, die andernfalls übertragen würde, um den relativ konformen Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACPt zu belasten oder zu verzerren, oder anderer Strukturen des Gehäuseendabschnitts CEPt, die radial innerhalb des Aufnahmekanals für radiale Belastung RSAC sind, signifikant reduziert wird. Das führt zu einem stabileren Betrieb der TAG-Linse 170D und ist mit der Verwendung von Abschnitten für verbesserte axiale Konformität ACP wie hier offenbart synergistisch. Zusammengefasst umfasst gemäß einer alternativen Beschreibung der TAG-Linse 170D, die die Isolationskonfiguration für radiale Belastung RISC hervorhebt, in einer Implementierung die TAG-Linse 170D eine allgemein zylindrische Form, und ihr erster Bereich reduzierter Dicke RTR1t kann ein ringförmiger Bereich sein, und sie umfasst eine Isolationskonfiguration für radiale Belastung RSIC, die sich entlang der radialen Richtung zwischen dem Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt und dem ersten Bereich reduzierter Dicke RTR1t des Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACPt befindet. Insbesondere umfasst in der dargestellten Implementierung die Isolationskonfiguration für radiale Belastung RSIC den Aufnahmekanal für radiale Belastung RSAC, der eine ringförmige Rille ist (die der zweiten ausgesparten Oberfläche RS2t entspricht), die in einer äußeren Oberfläche 216t des Gehäuseendabschnitts CEPt gebildet ist und sich entlang der radialen Richtung zwischen dem Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt und dem ersten Bereich reduzierter Dicke RTR1t des Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACPt befindet.
Basierend auf der vorstehend kurz dargestellten Beschreibung und/oder Erläuterung kann erkannt werden, dass die Isolationskonfiguration für radiale Belastung RSIC, die in 4 gezeigt ist, nur beispielhaft und nicht einschränkend ist. Die Isolationskonfiguration für radiale Belastung RSIC, die in 4 gezeigt ist, befindet sich entlang der radialen Richtung zwischen dem Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt und dem ersten Bereich reduzierter Dicke RTR1t des Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACPt. Für eine TAG-Linse wie die hier offenbarten, die eine Einbaufläche MS wie vorstehend kurz dargestellt umfasst, kann sich eine Isolationskonfiguration für radiale Belastung RSIC jedoch allgemeiner in einem Gehäuseendabschnitt CEP an irgendeinem gewünschten Ort entlang der radialen Richtung zwischen seiner Einbaufläche MS und dem ersten Bereich reduzierter Dicke RTR1 seines Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACP befinden. In verschiedenen Implementierungen kann ein Gehäuseendabschnitt, der eine Einbaufläche MS um seine Peripherie enthält (z. B. wie vorstehend kurz dargestellt), eine Isolationskonfiguration für radiale Belastung RISC enthalten, die wenigstens eines aus einem Aufnahmekanal für radiale Belastung RSAC oder einem Biegeelement für radiale Konformität RCBE (nachstehend weiter beschrieben) umfasst, das sich über einen Schnittwinkel von wenigstens 270 Grad um die optische Achse OA erstreckt und das sich entlang der radialen Richtung zwischen seiner Einbaufläche MS und dem ersten Bereich reduzierter Dicke RTR1 seines zugeordneten Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACP erstreckt. Eine alternative Isolationskonfiguration für radiale Belastung, die mit der vorstehend kurz dargestellten Beschreibung konform ist, ist nachstehend offenbart.
5 ist ein Diagramm von Querschnitten einer TAG-Linse 170E mit einer dritten beispielhaften Implementierung eines Linsengehäuses 210, das eine dritte beispielhafte Implementierung der Verwendung eines Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACP in jedem Gehäuseendabschnitt CEP in Kombination mit einer Isolationskonfiguration für radiale Belastung RISC, die in einem oder beiden Gehäuseendabschnitten CEP verwendet werden kann, enthält. Die Mehrzahl der Elemente und Merkmale in den Gehäuseendabschnitten CEPt und CEPb, die in 5 gezeigt sind, sind ähnlich den in 4 gezeigten und können ähnlich verstanden werden. Deshalb sind nachstehend nur die signifikanten Unterschiede beschrieben, die der in 5 gezeigten Isolationskonfiguration für radiale Belastung RISC zugeordnet sind.
Wie in 5 gezeigt umfasst die Isolationskonfiguration für radiale Belastung RISC einen Isolationskanal für radiale Belastung RSAC und ein Biegeelement für radiale Konformität RCBE, die jeweils zu verstehen sind, dass sie sich über einen Schnittwinkel von wenigstens 270 Grad um die optische Achse erstrecken. Es ist zu verstehen, dass das Biegeelement für radiale Konformität RCBE in einigen Implementierungen einen kontinuierlichen Schnitt um den Schnittwinkel umfassen kann, oder in anderen Implementierungen es eine Gruppe von Schnitten RCBE' umfassen kann, die sich um den Schnittwinkel als eine Gruppe erstrecken können (z. B. wie in den 6A und 6B gezeigt). Der Isolationskanal für radiale Belastung RSAC und/oder das Biegeelement für radiale Konformität RCBE befinden sich jeweils in einem Gehäuseendabschnitt CEPt (oder CEPb) zwischen der Einbaufläche MS und dem ersten Bereich reduzierter Dicke ihres zugeordneten Abschnitts für verbesserte axiale Konformität ACPt (oder ACPb) entlang der radialen Richtung. In der dargestellten Implementierung kann die TAG-Linse 170E eine allgemein zylindrische Form umfassen, und ihre ersten Bereiche reduzierter Dicke RTR1t und RTR1b können ringförmige Bereiche sein, und der Aufnahmekanal für radiale Belastung RASC kann eine ringförmige Rille umfassen, die in einer äußeren Oberfläche des Gehäuseendabschnitts CEPt oder CEPb gebildet ist. Insbesondere befindet sich die ringförmige Rille, die den Aufnahmekanal für radiale Belastung RASC bildet, in dem Gehäuseendeinfassungsabschnitt CERt oder CERb und ist konfiguriert, eine Innenwand des benachbarten Biegeelements für radiale Konformität RCBE zu bilden, die eine allgemeine ringförmige Form oder Konfiguration aufweist (wie z. B. in den 6A und 6B gezeigt) und eine äußere periphere Oberfläche aufweist, die die Einbaufläche MSt oder MSb ist.
Es ist zu verstehen, dass gemäß einem Typ der Erläuterung oder Beschreibung analog zu dem vorstehend in Beziehung zu 4 kurz Dargestellten die ringförmige Rille, die den Aufnahmekanal für radiale Belastung RASC in 5 bildet, ermöglicht, dass eine sehr kleine Belastung (z. B. radialer Auslenkungen oder „Rollen“) des benachbarten Biegeelements für radiale Konformität RCBE wenigstens teilweise aufgenommen oder isoliert wird, so dass die Belastung, die andernfalls übertragen würde, um den relativ konformen Abschnitt für verbesserte axiale Konformität ACP oder andere Strukturen des Gehäuseendabschnitts CEP, die radial innerhalb des Aufnahmekanals für radiale Belastung RSAC sind, zu belasten oder zu verzerren, signifikant reduziert ist. Das führt zu einem stabileren Betrieb der TAG-Linse 170E und ist mit der Verwendung von Abschnitten für verbesserte axiale Konformität ACP wie hier offenbart synergistisch.
6A und 6B sind Diagramme isometrischer und Draufsichten einer TAG-Linse 170F, die im Wesentlichen ähnlich oder gleich der in 5 gezeigten TAG-Linse 170E ist, einschließlich einer generischen Implementierung einer Konfiguration eines externen Reservoirs 280, was basierend auf der Offenbarung, die in der vorstehend aufgenommenen '319-Anmeldung enthalten ist, verstanden werden kann. Deshalb können die 6A und 6B ohne weitere Beschreibung als verdeutlichende Diagramme verstanden werden, die unterschiedliche Ansichten verschiedener ähnlich nummerierter Elemente und Merkmale, die hier mit Bezug auf frühere Figuren beschrieben sind, enthalten.
Obwohl die vorstehend kurz dargestellten Abschnitte für verbesserte axiale Konformität ACP eine verbesserte axiale Konformität durch Konfigurationen mit „reduzierter Dicke“, die ihre „geometrischen Schnitt“-Eigenschaften geändert und reduziert haben, um die Steifigkeit in axialer Richtung der Abschnitte für verbesserte axiale Konformität ACP zu reduzieren, erreicht haben, ist zu verstehen, dass ein ähnliches Ergebnis durch Reduzieren des Elastizitätsmoduls eines Abschnitte für verbesserte axiale Konformität ACP, ohne notwendigerweise seine Dicke entlang der axialen Richtung zu reduzieren, erreicht werden kann. Beispielsweise ist bekannt, dass ein Teil wie z. B. ein Gehäuseendabschnitt CEP aus 3D-gedruckten und gesinterten Metallpulvern hergestellt sein kann, um eine gewünschte Größe der Porosität in einem gewünschten Gebiet bereitzustellen, wie beispielsweise in den US-Patentanmeldungen 2006/0211802 A1 und/oder 2010/0137990 A1 oder dergleichen offenbart ist, die alle hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen sind. Es ist bekannt, dass der Elastizitätsmodul eines Metallmaterials sehr grob proportional seiner Dichte sein kann, wenn die Dichte durch eine Herstellungstechnik erreicht wird, die einen praktischen und gewünschten prozentualen Anteil der Porosität bereitstellt, gemäß bekannten Verfahren. Somit umfasst bei Verwendung solcher Herstellungstechniken in einer Implementierung gemäß den hier offenbarten Prinzipien in jedem Gehäuseendabschnitt wenigstens sein entsprechender Abschnitt für verbesserte axiale Konformität einen Materialbereich einer Metallzusammensetzung, die eine Porosität enthält, die seine mittlere Dichte auf höchstens 75 % seiner nicht-porösen Dichte reduziert, der sich um seinen zugeordneten Fenstereinbauabschnitt über einen Schnittwinkel von wenigstens 270 Grad um die optische Achse erstreckt. Zu Zwecken der Beschreibung ist zu verstehen, dass ein solcher Abschnitt für verbesserte axiale Konformität eine Form oder einen Vorsprung entlang der axialen Richtung aufweisen kann, die/der näherungsweise der Form der verschiedenen hier offenbarten ausgesparten Oberflächen entspricht, er jedoch keine ausgesparte Oberfläche enthalten muss, weil seine Konformität durch seinen reduzierten Materialmodul anstelle seines Querschnitts verbessert ist. Es ist zu verstehen, dass seine Porosität oder Dichte in einigen Implementierungen relativ gleichmäßig sein kann, oder sie in anderen Implementierungen entlang der axialen oder radialen Richtung abgestuft sein kann. Die Verwendung eines porösen Materials mit reduzierter Dichte muss nicht auf die Abschnitte für verbesserte axiale Konformität ACP beschränkt sein - sie kann in einem Teil des oder dem gesamten Gehäuseendabschnitt CEP verwendet sein, falls gewünscht.
Obwohl bevorzugte Implementierungen der vorliegenden Offenbarung dargestellt und beschrieben worden sind, werden basierend auf dieser Offenbarung zahlreiche Variationen der dargestellten und beschriebenen Anordnungen von Merkmalen und Arbeitsabläufen für einen Fachmann offensichtlich sein. Verschiedene alternative Formen können verwendet sein, um die hier offenbarten Prinzipien zu implementieren. Zusätzlich können die vorstehend beschriebenen verschiedenen Implementierungen kombiniert werden, um weitere Implementierungen zu schaffen. Alle US-Patente und US-Patentanmeldungen, auf die in dieser Spezifikation Bezug genommen ist, sind hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen. Aspekte der Implementierungen können, falls notwendig, modifiziert werden, um Konzepte der verschiedenen Patente und Anmeldungen einzusetzen, um noch weitere Implementierungen zu schaffen.
Diese und andere Änderungen können an den Implementierungen angesichts der vorstehenden ausführlichen Beschreibung vorgenommen werden. Im Allgemeinen sollten in den folgenden Ansprüchen die verwendeten Begriffe nicht so gedeutet werden, dass sie die Ansprüche auf die in der Spezifikation offenbarten spezifischen Implementierungen einschränken. Vielmehr sollten sie so gedeutet werden, dass sie alle möglichen Implementierungen basierend auf den Prinzipien und Lehren, die hier offenbart sind, zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen solche Ansprüche berechtigt sind, 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]
US 9930243 [0013]
US 9736355 [0013]
US 7627162 [0013]
US 16000319 [0026]
US 2006/0211802 A1 [0057]
US 2010/0137990 A1 [0057]

Claims

Abstimmbare Schallgradienten-Linse (TAG-Linse), die Folgendes umfasst: ein steuerbares Schallwellenerzeugungselement; ein lichtbrechendes Fluid; ein Linsengehäuse, das einen Gehäusehohlraum umgibt, wobei: ein Arbeitsvolumen des lichtbrechenden Fluids in dem Gehäusehohlraum enthalten ist und das steuerbare Schallwellenerzeugungselement innerhalb des Linsengehäuses um einen optischen Pfad, der durch das Arbeitsvolumen verläuft, angeordnet ist, wobei eine axiale Richtung der TAG-Linse als parallel zu einer optischen Achse OA des optischen Pfads definiert ist; und das Arbeitsvolumen des lichtbrechenden Fluids zum Ändern seines Brechungsindex entlang des optischen Pfads in Reaktion auf das Anlegen einer Schallwelle durch das Schallwellenerzeugungselement in Übereinstimmung damit, wie die TAG-Linse gesteuert wird, fähig ist, um eine periodisch modulierte optische Leistungsvariation für die TAG-Linse bereitzustellen, wenn ein periodisches Ansteuersignal an das Schallwellenerzeugungselement angelegt wird; und das Linsengehäuse Folgendes umfasst: einen Gehäusewandabschnitt, der sich allgemein entlang der axialen Richtung erstreckt, und erste und zweite Gehäuseendabschnitte, die sich allgemein quer zu der axialen Richtung erstrecken, wobei jeder Gehäuseendabschnitt eine mittig angeordnete Fensterkonfiguration umfasst, die ein Fenster, das entlang des optischen Pfads in einem Fenstereinbauabschnitt eingebaut ist, und einen Gehäuseendeinfassungsabschnitt, der wenigstens teilweise auf den Gehäusewandabschnitt ausgerichtet und an ihm abgedichtet ist, umfasst, wobei: jeder Fenstereinbauabschnitt eine gesamte axiale Fensterhalterungsabmessung aufweist, die zwischen zwei parallelen Fensterhalterungsgrenzebenen definiert ist, die senkrecht zu der optischen Achse sind und die jeweils mit den am weitesten entfernten inneren und äußeren Oberflächen dieses Fenstereinbauabschnitts zusammenfallen; und jeder Gehäuseendabschnitt ferner einen jeweiligen Abschnitt für verbesserte axiale Konformität aufweist, der zwischen seinem zugeordneten Fenstereinbauabschnitt und Gehäuseendeinfassungsabschnitt gekoppelt und damit abgedichtet ist und seinen zugeordneten Fenstereinbauabschnitt an Ort und Stelle hält und konfiguriert ist, eine axiale Ablenkungsamplitude seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts relativ zu seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt zu verbessern, wenn das periodische Ansteuersignal an das Schallwellenerzeugungselement angelegt wird, wobei: in jedem Gehäuseendabschnitt sein entsprechender Abschnitt für verbesserte axiale Konformität einen ersten Bereich reduzierter Dicke umfasst, der durch eine reduzierte Materialdicke entlang der axialen Richtung, die höchstens 75 % der gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts ist, charakterisiert ist und der sich um seinen zugeordneten Fenstereinbauabschnitt über einen Schnittwinkel von wenigstens 250 Grad um die optische Achse erstreckt.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei in jedem Gehäuseendabschnitt der erste Bereich reduzierter Dicke durch eine reduzierte Materialdicke entlang der axialen Richtung, die höchstens 65 % der gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts ist, charakterisiert ist.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei in jedem Gehäuseendabschnitt der erste Bereich reduzierter Dicke durch eine reduzierte Materialdicke entlang der axialen Richtung, die höchstens 55 % der gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts ist, charakterisiert ist.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei in jedem Gehäuseendabschnitt der erste Bereich reduzierter Dicke eine erste ausgesparte Oberfläche umfasst, die flächengleich mit dem oder größer als der ersten Bereich reduzierter Dicke ist und die entlang der axialen Richtung relativ zu einer benachbarten Oberfläche ihres zugeordneten Gehäuseendabschnitts ausgespart ist und die die reduzierte Materialdicke des ersten Bereichs reduzierter Dicke entlang der axialen Richtung begrenzt.
TAG-Linse nach Anspruch 4, wobei wenigstens einer der Gehäuseendabschnitte einen Fenstereinbauabschnitt, einen Gehäuseendeinfassungsabschnitt und einen Abschnitt für verbesserte axiale Konformität umfasst, die alle in einem einzigen kontinuierlichen Materialstück gebildet sind, wobei die erste ausgesparte Oberfläche einen Oberflächenabschnitt aus einer Rille, die in dem einzigen kontinuierlichen Materialstück gebildet ist, umfasst.
TAG-Linse nach Anspruch 5, wobei die TAG-Linse eine allgemeine zylindrische Form aufweist und die in dem einzigen kontinuierlichen Materialstück gebildete Rille eine ringförmige Rille ist.
TAG-Linse nach Anspruch 4, wobei sich die erste ausgesparte Oberfläche wenigstens eines Gehäuseendabschnitts in einer inneren Oberfläche dieses Gehäuseendabschnitts befindet.
TAG-Linse nach Anspruch 7, wobei der Abschnitt für verbesserte axiale Konformität wenigstens eines Gehäuseendabschnitts, der die erste ausgesparte Oberfläche enthält, die sich in seiner inneren Oberfläche befindet, ferner eine zweite ausgesparte Oberfläche enthält, die sich in einer äußeren Oberfläche dieses Gehäuseendabschnitts befindet, wobei die zweite ausgesparte Oberfläche entlang der axialen Richtung relativ zu einer benachbarten Oberfläche seines zugeordneten Gehäuseendabschnitts ausgespart ist und sich um seinen zugeordneten Fenstereinbauabschnitt über einen Schnittwinkel von wenigstens 270 Grad um die optische Achse erstreckt.
TAG-Linse nach Anspruch 8, wobei die zweite ausgesparte Oberfläche eines aus dem Folgenden ist: konfiguriert, an wenigstens einem Teil der ersten ausgesparten Oberfläche entlang der axialen Richtung ausgerichtet zu sein, und die zweite ausgesparte Oberfläche die reduzierte Materialdicke wenigstens eines Teils des ersten Bereichs reduzierter Dicke entlang der axialen Richtung begrenzt; oder konfiguriert, nicht an irgendeinem Teil der ersten ausgesparten Oberfläche entlang der axialen Richtung ausgerichtet zu sein, und ein Trennungsabstand entlang der axialen Richtung zwischen ersten und zweiten Ebenen, die jeweils mit den am weitesten entfernten ausgesparten Abschnitten der ersten und der zweiten ausgesparten Oberflächen zusammenfallen, höchstens 55 % der gesamten axialen Fensterhalterungsabmessung ihres zugeordneten Fenstereinbauabschnitts ist.
TAG-Linse nach Anspruch 8, wobei die erste und die zweite ausgesparte Oberfläche ringförmige ausgesparte Oberflächen umfassen, die sich jeweils über einen Schnittwinkel von 360 Grad um die optische Achse erstrecken.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei in jedem Gehäuseendabschnitt sein zugeordneter Gehäuseendeinfassungsabschnitt Abschnitte umfasst, die eine Auflageoberflächenebene definieren, die nominell senkrecht zu der optischen Achse ist, und alle äußeren Oberflächen seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts entlang der axialen Richtung relativ zu der Auflageoberflächenebene um einen Abstand entlang der axialen Richtung, der größer ist als die verbesserte axiale Ablenkungsamplitude dieses zugeordneten Fenstereinbauabschnitts, ausgespart sind.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei; in wenigstens einem Gehäuseendabschnitt sein zugeordneter Gehäuseendeinfassungsabschnitt eine Einbaufläche um seine Peripherie enthält, die konfiguriert ist, ein Einbauelement aufzunehmen, das eine Kraft auf die Einbaufläche entlang einer radialen Richtung, die senkrecht zu der optischen Achse ist, ausübt; und dieser wenigstens eine Gehäuseendabschnitt ferner eine radiale Isolationskonfiguration für radiale Belastung umfasst, die wenigstens eines aus einem Aufnahmekanal für radiale Belastung oder einem Biegeelement für radiale Konformität, das sich über einen Schnittwinkel von wenigstens 270 Grad um die optische Achse erstreckt und das sich zwischen seiner Einbaufläche und dem ersten Bereich reduzierter Dicke seines zugeordneten Abschnitts für verbesserte axiale Konformität entlang der radialen Richtung befindet, umfasst.
TAG-Linse nach Anspruch 12, wobei: die TAG-Linse eine allgemein zylindrische Form aufweist; der erste Bereich reduzierter Dicke ein ringförmiger Bereich ist; und der Aufnahmekanal für radiale Belastung eine ringförmige Rille umfasst, die in einer äußeren Oberfläche dieses wenigstens einen Gehäuseendabschnitts gebildet ist.
TAG-Linse nach Anspruch 13, wobei die ringförmige Rille, die den Aufnahmekanal für radiale Belastung bildet, eines aus dem Folgenden ist: sich zwischen dem Gehäuseendeinfassungsabschnitt und dem ersten Bereich reduzierter Dicke befindet; oder sich in dem Gehäuseendeinfassungsabschnitt befindet und konfiguriert ist, eine Innenwand eines benachbarten Biegeelements für radiale Konformität zu bilden, das eine Ringform aufweist und eine äußere periphere Oberfläche aufweist, die die Einbaufläche ist.
TAG-Linse nach Anspruch 1, wobei wenigstens der Abschnitt für verbesserte axiale Konformität und die Fensterkonfiguration jedes Gehäuseendabschnitts konfiguriert sind, eine Resonanzmode der TAG-Linse bereitzustellen, die axiale Verlagerung des Fenstereinbauabschnitts relativ zu seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt umfasst, wobei die Resonanzbandbreite dieser Resonanzmode, wie sie durch die Amplitude der axialen Verlagerung des Fenstereinbauabschnitts relativ zu seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt angegeben ist, die Frequenz des periodischen Ansteuersignals enthält, das an das Schallwellenerzeugungselement angelegt wird.
Abstimmbare Schallgradienten-Linse (TAG-Linse), die Folgendes umfasst: ein steuerbares Schallwellenerzeugungselement; ein lichtbrechendes Fluid; ein Linsengehäuse, das einen Gehäusehohlraum umgibt, wobei: ein Arbeitsvolumen des lichtbrechenden Fluids in dem Gehäusehohlraum enthalten ist und das steuerbare Schallwellenerzeugungselement innerhalb des Linsengehäuses um einen optischen Pfad, der durch das Arbeitsvolumen verläuft, angeordnet ist, wobei eine axiale Richtung der TAG-Linse als parallel zu einer optischen Achse OA des optischen Pfads definiert ist; und das Arbeitsvolumen des lichtbrechenden Fluids zum Ändern seines Brechungsindex entlang des optischen Pfads in Reaktion auf das Anlegen einer Schallwelle durch das Schallwellenerzeugungselement in Übereinstimmung damit, wie die TAG-Linse gesteuert wird, fähig ist, um eine periodisch modulierte optische Leistungsvariation für die TAG-Linse bereitzustellen, wenn ein periodisches Ansteuersignal an das Schallwellenerzeugungselement angelegt wird; und das Linsengehäuse Folgendes umfasst: einen Gehäusewandabschnitt, der sich allgemein entlang der axialen Richtung erstreckt, und erste und zweite Gehäuseendabschnitte, die sich allgemein quer zu der axialen Richtung erstrecken, wobei jeder Gehäuseendabschnitt eine mittig angeordnete Fensterkonfiguration umfasst, die ein Fenster, das entlang des optischen Pfads in einem Fenstereinbauabschnitt eingebaut ist, und einen Gehäuseendeinfassungsabschnitt, der wenigstens teilweise an dem Gehäusewandabschnitt ausgerichtet und an ihm abgedichtet ist, umfasst, wobei: jeder Gehäuseendabschnitt ferner einen jeweiligen Abschnitt für verbesserte axiale Konformität umfasst, der zwischen seinem zugeordneten Fenstereinbauabschnitt und Gehäuseendeinfassungsabschnitt gekoppelt und damit abgedichtet ist und seinen zugeordneten Fenstereinbauabschnitt an Ort und Stelle hält und konfiguriert ist, eine axiale Ablenkungsamplitude seines zugeordneten Fenstereinbauabschnitts relativ zu seinem zugeordneten Gehäuseendeinfassungsabschnitt zu verbessern, wenn das periodische Ansteuersignal an das Schallwellenerzeugungselement angelegt wird, wobei: in jedem Gehäuseendabschnitt wenigstens sein entsprechender Abschnitt für verbesserte axiale Konformität einen Materialbereich einer Metallzusammensetzung umfasst, die eine Porosität enthält, die seine mittlere Dichte auf höchstens 75 % seiner nicht-porösen Dichte reduziert, und der sich um seinen zugeordneten Fenstereinbauabschnitt über einen Schnittwinkel von wenigstens 270 Grad um die optische Achse erstreckt.