DE102020213648A1

DE102020213648A1 - Aktor und Optikbaugruppe mit Aktor

Info

Publication number: DE102020213648A1
Application number: DE102020213648.3A
Authority: DE
Inventors: Marcel Gültig; Hinnerk Oßmer; Christof Megnin
Original assignee: Memetis GmbH
Current assignee: Memetis GmbH
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2022-05-05
Also published as: WO2022090491A1

Abstract

Es wird ein Aktor (100) zum Bewegen mindestens eines optischen Elements (102) vorgeschlagen. Der Aktor (100) umfasst mindestens einen ersten Befestigungspunkt (104) und einen zweiten Befestigungspunkt (106), mindestens einen Kontaktpunkt (110) zum Verbinden mit dem optischen Element (102), wobei der Kontaktpunkt (110) zwischen dem ersten Befestigungspunkt (104) und dem zweiten Befestigungspunkt (106) angeordnet ist, einen ersten Aktorabschnitt (112), der mit dem ersten Befestigungspunkt (104) und dem Kontaktpunkt (110) verbunden ist, einen zweiten Aktorabschnitt (114), der mit dem zweiten Befestigungspunkt (106) und dem Kontaktpunkt (110) verbunden ist, wobei der Aktor (100) planar ausgebildet und aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt ist, wobei der Kontaktpunkt (110) zumindest zwischen einer ersten Position (116) und einer zweiten Position (118), die sich von der ersten Position (116) unterscheidet, bewegbar ist. Weiterhin wird eine Optikbaugruppe (140) vorgeschlagen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktor, eine Optikbaugruppe umfassend mindestens einen Aktor und eine Kamera.
Technischer Hintergrund
In technischen Geräten werden zur Manipulation eines Strahlengangs, wie beispielsweise Irisblenden, üblicherweise Elektromotoren oder elektromagnetische Hubaktoren (Spulen) als Aktoren eingesetzt. In solchen Geräten steht oftmals sehr wenig Bauraum zur Verfügung. Die genannten Arten von Aktoren haben meist eine zylinderförmige Geometrie und somit in drei Raumrichtungen eine gewisse Größe. Aufgrund ihres physikalischen Funktionsprinzips sind diese nicht beliebig miniaturisierbar.
Ausgehend hiervon, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Aktor zum Bewegen eines optischen Elements, eine Optikbaugruppe mit einem Aktor und eine Kamera bereitzustellen, welche die Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden.
Insbesondere sollen der Aktor, die Optikbaugruppe und die Kamera eine kompakte Bauweise aufweisen und eine Bewegung eines optischen Elements in einfacher Weise erlauben.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird adressiert durch einen Aktor, eine Optikbaugruppe und eine Kamera mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen, welche einzeln oder in beliebiger Kombination realisierbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben den durch diese Begriffe eingeführten Merkmalen, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, „A weist B auf“, „A umfasst B“ oder „A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.
Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Aktor zum Bewegen mindestens eines optischen Elements. Der Aktor umfasst mindestens einen ersten Befestigungspunkt und einen zweiten Befestigungspunkt. Der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt sind ausgebildet zum Befestigen des Aktors an einem Rahmen, der zum beweglichen Anbringen des optischen Elements ausgebildet ist. Der Aktor umfasst weiterhin mindestens einen Kontaktpunkt zum Verbinden, insbesondere direkten oder indirekten Verbinden, mit dem optischen Element. Der Kontaktpunkt ist zwischen dem ersten Befestigungspunkt und dem zweiten Befestigungspunkt angeordnet. Der Aktor ist derart an dem Rahmen befestigbar und mit dem optischen Element verbindbar, dass der Aktor und das optische Element gegeneinander vorgespannt sind. Der Aktor umfasst weiterhin einen ersten Aktorabschnitt, der mit dem ersten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt verbunden ist. Der Aktor umfasst weiterhin einen zweiten Aktorabschnitt, der mit dem zweiten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt verbunden ist. Der Aktor ist planar ausgebildet und aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt. Der Kontaktpunkt ist zumindest zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, die sich von der ersten Position unterscheidet, bewegbar. Eine Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts kann dabei im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie des optischen Elements sein. Ist der Aktor indirekt mit dem mindesten einen optischen Element mittels eines Koppelelements verbunden, kann eine Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie des Koppelelements sein.
Durch die Ausbildung des Aktors in planarer Form ist dieser im Vergleich zu herkömmlichen Elektromotoren oder elektromagnetischen Hubaktoren, wie beispielsweise Spulen, deutlicher flacher. Im Vergleich zu herkömmlichen Formgedächtnisaktoren in Drahtform hat ein planarer Aktor bei gleichem Bauraum einen deutlich höheren Stellweg. Im Vergleich zu herkömmlichen Formgedächtnisaktoren in Spiralfederform ist ein planarer Aktor bei gleichem Stellweg deutlich flacher. Außerdem ermöglicht die planare Bauform eine effizientere Wärmeabgabe und somit schnelleres Schalten als ein Draht und durch eine schlaufenförmige Ausgestaltung der Befestigungspunkte und des Kontaktpunktes erspart man sich ein aufwändiges Crimpen von Drähten und kann den Aktor präziser positionieren bzw. verbauen. Daher benötigt der erfindungsgemäße Aktor weniger Bauraum in einer Vorrichtung zur Manipulation eines Strahlengangs. Die Herstellung aus einem Formgedächtnismaterial erlaubt eine deutliche Miniaturisierung. Außerdem lässt sich der Aktor dadurch gut steuerbar bzw. gezielt durch Anlegen eines entsprechenden elektrischen Stroms in mehrere stabile oder metastabile Positionen bewegen. Die Befestigbarkeit des Aktors an mindestens zwei Befestigungspunkten erlaubt dabei eine sichere und einfache Montage. Außerdem lässt sich auf diese Weise ein mögliches Spiel zwischen Aktor und optischen Element minimieren bzw. vermeiden. Da das optische Element und der Aktor am Kontaktpunkt miteinander verbunden sind, sind sie mechanisch gekoppelt und der Kontaktpunkt kann entlang einer Trajektorie bewegt werden, d.h. der Aktor und das optische Element bewegen sich synchron bzw. gemeinsam. Der Aktor ist dabei so in bzw. an dem Rahmen befestigbar, dass das optische Element und der Aktor gegeneinander vorgespannt werden. Die Vorspannung ist dabei insbesondere eine mechanische Vorspannung. Die Vorspannung kann durch eine federelastische Wirkung auf den Aktor erzielt werden. So kann das optische Element integral mit einem Federelement ausgebildet sein oder mit einem Federelement verbunden sein, das eine Vorspannung in Richtung der ersten Position des Kontaktpunkts bewirkt. Die Vorspannung kann dabei beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Aktor durch Verschieben des Kontaktpunkts entlang der Trajektorie des Kontaktpunkts aus seiner Ursprungsposition in eine erste Position verschiebbar ist und das Federelement dabei aus seiner Ruhe- oder Ausgangsposition heraus vorgespannt wird. Der Aktor ist somit derart ausgebildet, dass er das optische Element bzw. den Kontaktpunkt gegen die Vorspannung in eine zweite Position verschieben kann, die auf der Trajektorie des Kontaktpunkts zwischen Position der ersten Position und der Ursprungsposition liegt. Durch den Aktor wird das optische Element positionsgenau entlang seiner Sollbewegungsbahn bewegt. Durch das Aufeinanderabstimmen der Bewegungstrajektorien von optischem Element und Kontaktpunkt des Aktors kann erreicht werden, dass Kraft und Stellweg des Aktors möglichst vollständig für die Stellbewegung des optischen Elements nutzbar sind. Es wird also eine hohe elektro-mechanische Kopplung bzw. ein hoher Wirkungsgrad erzielt. Somit können Aktorgröße und Stromverbrauch optimiert bzw. minimiert werden.
Der Begriff „Aktor“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein Bauteil oder Baueinheiten beziehen, die ein elektrisches Signal, wie beispielsweise von einem Steuerungscomputer ausgegebene Befehle, in mechanische Bewegungen bzw. Veränderungen physikalischer Größen wie Druck oder Temperatur umsetzen und damit aktiv in den gesteuerten Prozess eingreifen.
Der Begriff „Bewegungstraj ektorie“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf einen Pfad oder Weg beziehen, die der Verlauf der Raumkurve sind, entlang der sich ein Körper oder ein Punkt, beispielsweise der Schwerpunkt eines starren Körpers, bewegt. Im erweiterten Sinn ist die Trajektorie eine Kurve im n-dimensionalen Phasenraum.
Der Begriff „Formgedächtnismaterial“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein Material beziehen, das die Eigenschaft aufweist, aus einem verformten Zustand (vorübergehende Form) in seine ursprüngliche (bei der Herstellung eingeprägte und danach permanente) Form induziert durch eine äußere Anregung (Trigger), wie beispielsweise eine Temperaturänderung, zurückzukehren. Derartige Formgedächtnismaterialien können Formgedächtnispolymere oder Formgedächtnislegierungen sein. Formgedächtnislegierungen sind spezielle Metalle, die in zwei unterschiedlichen Kristallstrukturen existieren können, welche einen jeweils unterschiedlichen Grad an Gittersymmetrie aufweisen. Sie werden oft auch als Memorymetalle bezeichnet. Dies rührt von dem Phänomen her, dass sie sich an eine frühere (eingeprägte) Formgebung trotz nachfolgender starker Verformung scheinbar „erinnern“ können. Formgedächtnislegierungen können, abhängig von der Temperatur, zwei unterschiedliche kristallographische Strukturen (Phasen) aufweisen. Die Formwandlung basiert damit auf der temperaturabhängigen Gitterumwandlung zu einer dieser beiden Kristallstrukturen (allotrope Umwandlung). Es gibt in der Regel die Austenit genannte Hochtemperaturphase und den Martensit (Niedertemperaturphase). Beide können durch Temperaturänderung ineinander übergehen. Formgedächtnispolymere sind Kunststoffe, die einen Formgedächtniseffekt aufweisen, also sich an ihre frühere äußere Form trotz einer zwischenzeitlichen starken Umformung scheinbar „erinnern“ können.
Der Begriff „planar“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine flächenhafte und/oder ebene Form beziehen. Dabei weist das planare Bauteile eine Dicke oder Höhe auf, die deutlich kleiner als seine Breite und/oder Länge ist. Deutlich kleiner ist dabei als kleiner um mindestens einen Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 10 und noch bevorzugter mindestens Faktor 20 zu verstehen. Entsprechend weist der Aktor eine Dicke oder Höhe auf, die um mindestens eine Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 10 und noch bevorzugter mindestens Faktor 20 kleiner als seine Breite oder Höhe ist. Sofern nicht besonders erwähnt beziehen sich die genannten Abmessungen dabei auf den Aktor insgesamt und gelten nicht zwingend für einzelne Bereiche oder Abschnitte des Aktors.
Der Begriff „im Wesentlichen parallel“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Erstreckung beziehen, die um nicht mehr als 20°, bevorzugt nicht mehr als 15° und noch bevorzugter um nicht mehr als 10° Grad von einer exakt parallelen Orientierung abweicht.
Der Begriff „optisches Element“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein bewegliches Element oder Bauteil aus dem Bereich der technischen Optik beziehen. Bei empfindlichen oder transparenten Teilen wie Linsen oder Filtern kann sich der Begriff „optisches Element“ auf das transparente Teil sowie eine Fassung, an der Federung, Lagerung und/oder Aktor usw. angreifen können, beziehen. Das optische Element kann somit ein bewegliches Bauteil eines optischen Geräts sein. Derartige optische Geräte umfassen eine Vielzahl optischer Elemente, insbesondere Strahlungsquelle, Linse, Fresnel-Zonenplatte, Filter, Planplatten, Wellenplatte, Spiegel, Prisma, Beugungsgitter, Blende, Empfänger, wie beispielweise Projektionsfläche, Filmebene, Strahlungsdetektor.
Der erste Aktorabschnitt und der zweite Aktorabschnitt können derart ausgebildet sein, dass eine Kraftentwicklung des Aktors im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts ist. Entsprechend entsteht die Kraftentwicklung zum überwiegenden Teil entlang der Bewegungstrajektorie und nicht in Richtung der Befestigungspunkte. Dadurch wird der Kraftaufwand zum Bewegen des optischen Elements minimiert. Weiter lässt sich auch hier eine Bauraumeinsparung und/oder Einsparung in der Energieversorgung erzielen.
Der Aktor kann zum Bewegen des Kontaktpunkts innerhalb einer einzigen Ebene ausgebildet sein. Die Ebene erstreckt sich dabei bevorzugt parallel zu einer Breiten- und Längserstreckung des Aktors. Somit benötigt der Aktor wenig Bauraum zum Bewegen des optischen Elements. Die Ebene kann weiterhin parallel zu einer Bewegungsebene des optischen Elements sein.
Der Aktor kann zum Verbinden mit einer Stromquelle ausgebildet sein. Dabei kann der Kontaktpunkt zumindest zwischen der ersten Position, falls kein Strom an den Aktor angelegt ist, und der zweiten Position, falls Strom an den Aktor angelegt ist, bewegbar sein. Entsprechend kann die Bewegung des Aktors mittels einer Stromzufuhr gesteuert werden. Es versteht sich, dass der Kontaktpunkt in Abhängigkeit vom angelegten Strom auch in Zwischenpositionen zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar ist.
Der Begriff „Stromquelle“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf einen Energiewandler beziehen, der elektrische Energie für einen (geschlossenen) Stromkreis zur Verfügung stellt. Die elektrische Energie ist dabei bevorzugt ein elektrischer Strom. Eine Stromquelle stellt in diesem Fall einen aktiven Zweipol dar, der an seinen Anschlusspunkten einen elektrischen Strom liefert. Als wesentliche Eigenschaft hängt die Stromstärke nur gering oder gar nicht von der elektrischen Spannung an seinen Anschlusspunkten ab. Alternativ kann die elektrische Energie eine elektrische Spannung sein, die einen Stromfluss bewirkt.
Der erste Befestigungspunkt und/oder der zweite Befestigungspunkt können zum Verbinden mit der Stromquelle ausgebildet sein. Dadurch lassen sich zusätzliche Anschlusspunkte zum Verbinden mit der Stromquelle vermeiden, was zusätzlichen Bauraum spart.
Der Kontaktpunkt kann stufenförmig oder stufenlos in Zwischenpositionen zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar sein. Entsprechend kann die Bewegung des Aktors gleichmäßig oder schrittweise erfolgen.
Der erste Aktorabschnitt kann einen ersten mäanderförmigen Aktorabschnitt aufweisen, der zwischen dem ersten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt angeordnet ist, und der zweite Aktorabschnitt kann einen zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitt aufweisen, der zwischen dem zweiten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt angeordnet ist. Derartige mäanderförmige Aktorabschnitte haben den Vorteil, dass sie sich weiter als ein gerader oder axial gedehnter Aktor ausdehnen und wieder zusammenziehen können. Auf diese Weise lassen sich positionsgenaue Stellbewegungen ausführen.
Der erste Aktorabschnitt kann weiterhin einen ersten spiralförmigen Aktorabschnitt aufweisen, der mit dem ersten Befestigungspunkt verbunden ist, wobei der erste spiralförmige Aktorabschnitt zum Drehen um den ersten Befestigungspunkt ausgebildet ist. Der zweite Aktorabschnitt kann weiterhin einen zweiten spiralförmigen Aktorabschnitt aufweisen, der mit dem zweiten Befestigungspunkt verbunden ist, wobei der zweite spiralförmige Aktorabschnitt zum Drehen um den zweiten Befestigungspunkt ausgebildet ist.
Eine Orientierung des zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitts kann sich von einer Orientierung des ersten mäanderförmigen Aktorabschnitts unterscheiden. Die Orientierung ist dabei in der Richtung der Aneinanderreihung der Mäanderschlaufen zu sehen. Durch die unterschiedlichen Orientierungen lassen sich auch seitliche Bewegungen realisieren. Die Orientierungen der mäanderförmigen Aktorabschnitte werden dabei so gewählt, dass eine bestimmte Bewegungstrajektorie erreicht wird und dabei die Kraftentwicklung hauptsächlich in Richtung der Trajektorie aufgebracht wird. Weiterhin wird die Orientierung so gewählt, dass durch die spiralförmigen Aktorabschnitte geänderte Trajektorien kompensiert werden. Bei einer Auslenkung des Aktors wird dabei ein spiralförmiger Aktorabschnitt enger, der andere spiralförmige Aktorabschnitt dahingegen weiter.
Der zweite mäanderförmige Aktorabschnitt kann im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten mäanderförmigen Aktorabschnitt orientiert sein. Dadurch wird eine besonders exakte Positionsansteuerung erlaubt.
Der Begriff „im Wesentlichen senkrecht“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Erstreckung beziehen, die um nicht mehr als 20°, bevorzugt nicht mehr als 15° und noch bevorzugter um nicht mehr als 10° Grad von einer exakt senkrechten Orientierung abweicht.
Der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt können auf einer imaginären Linie angeordnet sein, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts ist. Dadurch lassen sich Bewegungen in Richtungen senkrecht zueinander realisieren.
Der Aktor kann zum Bewegen mehrerer optischer Elemente ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass mit einem einzigen Aktor mehrere optische Elemente bewegt werden können, was weiteren Bauraum durch das Entfallen zusätzliche Stellantriebe einspart. Weiterhin kann eine synchrone Bewegung der optischen Elemente garantiert werden, z.B. um eine rotationssymmetrische Irisblendenöffnung zu gewährleisten.
Der Aktor kann mehrere Kontaktpunkte und mehr als zwei Befestigungspunkte aufweisen, wobei die Kontaktpunkte zum Verbinden mit jeweils einem optischen Element ausgebildet sind, wobei zwischen jedem Befestigungspunkt und jedem Kontaktpunkt jeweils ein Aktorabschnitt angeordnet ist. Damit lassen sich mehrere optische Elemente unabhängig voneinander oder gemeinsam bewegen.
Die Befestigungspunkte können in einem regelmäßigen, insbesondere rotationssymmetrischen, Muster angeordnet sein. Dies vereinfacht die Ausbildung des Aktors.
Die Kontaktpunkte können unabhängig voneinander zwischen ihrer ersten Position und ihrer zweiten Position bewegbar sind. Damit lassen sich die optischen Elemente unabhängig voneinander gezielt bewegen.
Der Aktor kann gegenüber dem optischen Element isoliert sein. Dies vermeidet Kurzschlüsse oder unerwünschten Stromfluss. Beispielseise weist der Aktor eine elektrische Isolierung zum elektrischen Isolieren gegenüber dem optischen Element auf. Alternativ kann das optische Element die elektrische Isolierung aufweisen.
Die Kontaktpunkte können alternativ gemeinsam zwischen ihrer ersten Position und ihrer zweiten Position bewegbar sein. Damit kommt es zu einer konzertierten Bewegung der optischen Elemente.
Der Aktor kann eine Dicke von 10 µm bis 1000 µm und bevorzugt von 10 µm bis 500 µm aufweisen. Entsprechend weist der Aktor eine vergleichsweise geringe Dicke bzw. Höhe auf.
Der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt können derart ausgebildet sein, dass der Aktor an dem Rahmen mittels eines Befestigungselements, insbesondere Niets oder Schraube, befestigbar ist. Entsprechend lässt sich der Aktor in einfacher Weise und zuverlässig am Rahmen befestigen.
Der Aktor kann aus einer Nickel-Titan-Basislegierung hergestellt sein, insbesondere aus NiTiCu, NiTi, NiTiFe oder NiTiHf. Derartige Materialien eignen sich besonders gut als Formgedächtnismaterial. Ti-reiche NiTiCu ist ermüdungsfrei, wenn die Zusammensetzung stimmt. NiTiHf kann auch bei hohen Temperaturen >100°C betrieben werden. NiTiFe hat eine R-Phase und ist damit ermüdungsfreier als NiTi, aber nicht so ermüdungsfrei wie NiTiCu.
Der Aktor kann durch Kathodenzerstäubung oder Kaltwalzen und nachfolgender Strukturierung hergestellt sein. Die nachfolgende Strukturierung kann mittels Laserschneiden, Stanzen, Erodieren oder chemische Verfahren, wie beispielsweise Ätzen, erfolgen. Damit lässt sich der Aktor in großer Stückzahl und mit großer Formenvielfalt herstellen. Anhand der Struktur des Formgedächtnismaterials des Aktors lässt sich das Herstellungsverfahren erkennen. Beispielsweise ist ein kaltgewalzter Aktor anhand länglicher Körner mit einer Vorzugsrichtung in Walzrichtung unter dem Elektronenmikroskop erkennbar und somit von anderen Herstellungsverfahren unterscheidbar. Ein durch Kathodenzerstäubung hergestellter Aktor ist hingegen an besonders feiner Körnung, ggf. mit Vorzugsrichtung senkrecht zur Herstellungsebene, sowie besonders geringen Anteil an Fremdphasen im Gefüge erkennbar.
Der Aktor kann zum linearen Bewegen oder zum Drehen des optischen Elements ausgebildet sein. Entsprechend ist der Aktor flexibel, um unterschiedliche Arten von Bewegungen zu erlauben.
Das optische Element kann ein Blendenflügel bzw. eine Lamelle, eine Linse, ein Spiegel, ein Strahlteiler, ein Shutter oder ein Filter sein bzw. aufweisen. Entsprechend ist der Aktor zum Bewegen einer Vielzahl unterschiedlicher optischer Elemente geeignet.
In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Optikbaugruppe. Die Optikbaugruppe umfasst einen Aktor nach einer der vorstehend beschriebenen oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen und mindestens ein optisches Element. Der Aktor ist mit dem optischen Element mittels des Kontaktpunkts verbunden. Der Aktor und das optische Element sind gegeneinander vorgespannt. Sofern die Optikbaugruppe mehrere optische Elemente aufweist, sind der Aktor und ein oder mehrere der optischen Elemente gegeneinander vorgespannt. Eine derartige Optikbaugruppe ist platzsparend in vielen technischen Bereichen einsetzbar. Beispielsweise ist eine derartige Optikbaugruppe in einer Kamera, wie beispielsweise einer Smartphonekamera einsetzbar. Weitere Anwendungsmöglichkeiten für eine derartige Optikbaugruppe sind Satelliten, Weltraumsonden, Digitalkameras, Mobilgeräte, Endoskope, Mikroskope, Operationsbesteck, Sensorik für Drohnen, Automotive (z.B. autonomes Fahren), Sicherheits- und Überwachungstechnik, Virtual Reality Brillen oder „Wearables“.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin einen Rahmen umfassen. Der Aktor kann mittels des ersten Befestigungspunkts und des zweiten Befestigungspunkts an dem Rahmen befestigt sein. Das optische Element kann an dem Rahmen beweglich angebracht sein. Damit ist die gesamte Optikbaugruppe vergleichsweise flach bzw. kompakt gestalten.
Der Aktor kann innerhalb einer Bewegungsebene bzw. eines Bewegungsbereichs des optischen Elements angeordnet sein. Alternativ kann der flache Aktor auch seitlich neben dem optischen Element angeordnet sein. Dies lässt sich platzsparend realisieren, wenn der im Wesentlichen planare Aktor insbesondere senkrecht zur Bewegungsebene des optischen Elements oder der optischen Elemente angeordnet wird.
Das optische Element kann linear beweglich an dem Rahmen angebracht sein. Alternativ kann das optische Element drehbar an dem Rahmen angebracht sein. Entsprechend kann das optische Element in unterschiedlicher Weise bewegt werden.
Das optische Element kann ein Federelement, insbesondere ein spiralförmiges Federelement, aufweisen. Das optische Element kann mittels des Federelements mit dem Rahmen drehbar verbunden sein. Damit kann das optische Element nach einer Bewegung mittels der Feder wieder in seine Ausgangsposition zurückbewegt werden, ohne dass dazu ein zusätzlicher Antrieb erforderlich ist.
Das Federelement kann gegenüber der ersten Position und/oder der zweiten Position des Kontaktpunkts des Aktors vorgespannt sein. Das Federelement wird so vorgespannt, dass es der Kraft des Aktors entgegenwirkt und zumindest ausreicht, den Aktor in der ersten, ausgelenkten Position stabil zu halten, solange er nicht bestromt wird. Dies kann entweder durch ein Kräftegleichgewicht realisiert werden oder die Feder ist stärker und hält das optische Element gegen einen hier nicht erwähnten Anschlag gepresst.
Eine Vorspannkraft des Federelements kann einstellbar sein. Das Kraft-Weg-Verhalten des Aktors sowie die Vorspannung und Federrate des Federelements sind bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass der Aktor das optische Element bzw. den Kontaktpunkt des Aktors gegen die Federkraft in die zweite Position verschieben kann, die auf der Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts zwischen Position der ersten Position und der Ursprungsposition vor einer Auslenkung liegt. Die Einstellung der Federkraft kann im Zuge der Herstellung, d.h. vor Inbetriebnahme der Optikbaugruppe, erfolgen.
Eine Vorspannkraft des spiralförmigen Federelements kann mittels einer Auslenkung des optischen Elements und/oder mittels einer Drehung des Federelements einstellbar sein. Die Drehung kann beispielsweise mittels eines Werkzeugs, wie beispielsweise mittels eines Schraubendrehers, realisiert werden.
Das optische Element kann eine Lasche, wie beispielsweise eine Metalllasche, umfassen, mittels derer das optische Element mit dem Kontaktpunkt des Aktors verbindbar ist. Damit kann das optische Element mit dem Kontaktpunkt durch Einhaken verbunden werden, was nur sehr wenige Arbeitsschritte erfordert.
Die Lasche kann eine Schulter aufweisen. Die Schulter kann zum Definieren der Position des Kontaktpunkts des Aktors ausgebildet sein. Damit ist der Kontaktpunkt exakt festlegbar.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin ein Koppelelement umfassen, wobei der Aktor mit dem mindestens einen optischen Element mittels des Koppelelements verbunden ist. Damit kann der Aktor mit einem oder mit mehreren optischen Elementen verbunden werden. Beispielsweise wird das Koppelelement genutzt, um mehrere optische Elemente mit einem einzigen Aktor zu koppeln. Die jeweiligen Verbindungspunkte oder Verbindungsbereiche von Aktor zu Koppelelement und Koppelelement zu optischen Element können sich voneinander unterscheiden. Weiterhin kann der Aktor mittels des Koppelelements mit einem der optischen Elemente verbunden sein, das wiederum mit einem weiteren optischen Element verbunden ist. Beispielsweise sind die optischen Elemente in Reihe miteinander verbunden und der Aktor ist nur mit einem der optischen Elemente mittels des Koppelelements verbunden.
Das Koppelelement kann verschiebbar oder drehbar gelagert sein. Damit erlaubt das Koppelelement eine konzertierte bzw. synchrone Bewegung des optischen Elements und des Kontaktpunkts. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn mehrere optische Elemente synchron bewegt werden sollen.
Die Optikbaugruppe kann mehrere optische Elemente aufweisen. Dabei können die optischen Elemente in einer oder mehreren parallelen Elementebenen angeordnet sein. Bei mehreren parallelen Elementebenen können in jeder Elementebene mindestens ein oder mehr als ein optisches Element angeordnet sein.
Der Aktor und das optische Element können mittels einer elektrischen Isolierung gegeneinander elektrisch isoliert sein. Der Aktor oder bevorzugt das optische Element kann die elektrische Isolierung aufweisen.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin eine Stromquelle umfassen. Der Aktor kann mit der Stromquelle verbunden sein, insbesondere mittels des ersten Befestigungspunkts und/oder des zweiten Befestigungspunkts. Dabei kann der Kontaktpunkt zumindest zwischen der ersten Position, falls kein Strom an den Aktor angelegt ist, und der zweiten Position, falls Strom an den Aktor angelegt ist, bewegbar sein.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin mehrere optische Elemente umfassen. Der Aktor kann mindestens einen Kontaktpunkt, mehr als zwei Befestigungspunkte, und mehrere Aktorabschnitte aufweisen, wobei der Kontaktpunkt mit mindestens einem optischen Element verbunden ist, wobei der Kontaktpunkt jeweils mit zwei Aktorabschnitten verbunden sind, insbesondere direkt oder indirekt verbunden sind. Damit lassen sich mehrere optische Elemente unabhängig voneinander oder gemeinsam bewegen.
Der Kontaktpunkt kann mit mehreren optischen Elementen verbunden sein. Damit lassen sich mehrere optische Elemente mit einem einzigen Aktor bewegen. Die optischen Elemente müssen nicht alle am selben Kontaktpunkt hängen. Vielmehr können sie durch eine Reihe von Kontaktpunkten und ggf. ein zusätzliches Koppelelement indirekt mechanisch verbunden sein.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin eine Steuerung umfassen. Die Steuerung kann zum Ansteuern des Aktors zum Bewegen der optischen Elemente ausgebildet sein. Damit erlaubt die Steuerung eine automatische Steuerung bzw. Regelung der Position des optischen Elements bzw. der optischen Elemente.
Die Steuerung kann mehrere Schaltelemente aufweisen, wie beispielsweise Schalter, Mikroschalter oder Transistoren, wie beispielsweise Feldeffekttransistoren, insbesondere MOS-FET. Damit lassen sich exakte Steuerungen der Schaltelemente realisieren.
Mittels der Schaltelemente kann jedes optische Element individuell bewegbar sein. Damit kann jedes optische Element genau in seine Soll-Position bewegt werden.
Benachbarte Befestigungspunkte können eine entgegengesetzte Polung einer Stromzufuhr aufweisen, wobei die Schaltelemente mit den Befestigungspunkten verbunden sind. Damit lassen sich elektrische Ströme durch den Aktor gezielt steuern. Dabei ist an jeder Polung ein Schaltelement vorgesehen.
Der Aktor und die optischen Elemente können alternativ eine gemeinsame elektrische Verbindung aufweisen, wobei die Steuerung zum Ansteuern des Aktors zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente ausgebildet ist. Somit wird eine konzertierte oder synchrone Bewegung der optischen Elemente realisiert.
Die Steuerung kann zum aufeinanderfolgenden Bestromen der Aktorabschnitte zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente ausgebildet sein. Dabei sind die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen bestromten Phasen möglichst kurz. Mit anderen Worten beruht eine Ansteuerung zur gemeinsamen Bewegung darauf, dass die Aktorabschnitte in sehr kurzer Zeit hintereinander einzeln bestromt werden. Dadurch ergibt sich dann eine gemeinsame Bewegung, sie müssen aber nicht gleichzeitig bestromt werden, was eine Kalibrierung der einzelnen Flügel bzw. Lamellen zulässt und damit eine Open-Loop-Steuerung.
Das optische Element kann ein Blendenflügel bzw. eine Lamelle, eine Linse, ein Spiegel, ein Strahlenteiler, ein Shutter oder ein Filter sein bzw. aufweisen.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin mindestens einen Sensor umfassen, wobei der Sensor ausgebildet ist zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das zu einer eingestellten Position des Kontaktpunkts oder einer auf den Sensor treffenden Lichtmenge proportional ist.
Der Sensor kann einen Bildsensor, eine Fotodiode, einen kapazitiven Sensor, einen Hall-Sensor oder einen resistiven Sensor umfassen. Als resistiver Sensor kann auch der elektrische Widerstand des Aktors aus Formgedächtnislegierung dienen, welcher sich abhängig von der Aktorauslenkung auf charakteristische Art verändert („Self-Sensing“).
Die Optikbaugruppe kann insbesondere als Irisblende ausgebildet sein.
Der Begriff „Irisblende“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Blende in der angewandten Optik mit variabler Öffnungsweite beziehen, deren Öffnung sich bei feststehendem Mittelpunkt so verändern lässt, dass sie ungefähr kreisförmig bleibt. Ihre Funktion entspricht der Iris des menschlichen Auges, die technische Konstruktion der eines Zentralverschlusses. Die Irisblende besteht aus mehreren Lamellen, die über eine Mechanik gemeinsam nach innen oder außen gedreht werden können. Jede Lamelle ist auf einer Achse gelagert. Der Begriff „Lamelle“ wird dabei im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bei einer Irisblende synonym zu dem Begriff „optischen Element“ verwendet bzw. das optische Element kann eine Lamelle sein. Alle Lamellen sind mit einem Ring über jeweils eine weitere Achse verbunden, damit sie sich gemeinsam bewegen. Je mehr Lamellen eingesetzt werden, desto besser kann die Öffnung bei der Verstellung an die Kreisform angenähert werden. Eine möglichst kreisförmige Öffnung ist bedeutend, wenn in der Fotografie mit Unschärfe gestaltet wird, da die Blendenform des eingesetzten Objektivs die Schärfentiefe und somit das Bokeh beeinflusst. Punkte außerhalb des Schärfebereiches ergeben auf dem Bild eine Fläche, die der Form der Blendenöffnung ähnlich ist, also zum Beispiel ein Sechseck, wenn die Irisblende sechseckig ist.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin Rastpunkte und ein Rastelement umfassen. Das Rastelement kann ausgebildet sein zum Halten des stromlosen Aktors in mehreren Rastpositionen zwischen der ersten Position und der zweiten Position des Kontaktpunkts mittels Eingreifen in die Rastpunkte. Dadurch kann ohne Bestromung der Aktor und somit das optische Element oder die optischen Elemente in mehreren Zwischenpositionen multistabil oder bistabil gehalten werden. Die Optikbaugruppe kann somit einerseits besonders stromsparend betrieben werden. Andererseits kann mittels der Rastpositionen erreicht werden, dass bestimmte End- bzw. Zwischenpositionen des optischen Elements besonders präzise und widerholbar einstallbar sind. Ein Beispiel hierfür wären die in der Fotografie üblichen „Blendenzahlen“, bei denen sich benachbarte Öffnungsschritte einer Irisblende jeweils um einen Faktor 1,44 in der Öffnungsfläche unterscheiden.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin zwei Aktoren umfassen. Die zwei Aktoren können antagonistisch wirkend mit dem mindestens einen optischen Element verbunden sein. Damit lässt sich eine Hin- und Herbewegung des optischen Elements durch wahlweise Bestromung der Aktoren realisieren. Die zwei antagonistisch wirkenden Aktoren können als zwei getrennte Bauteile oder auch als Einheit gefertigt sein. Sie können an einem gemeinsamen Kontaktpunkt oder an zwei getrennten Kontaktpunkten (am optischen Element bzw. am Koppelelement) angreifen.
In einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Kamera, insbesondere Smartphonekamera, die eine Optikbaugruppe nach einer der vorstehenden Ausführungsformen oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst. Dabei ist eine Bewegung des optischen Elements mittels mindestens eines Signals des Sensors steuerbar oder regelbar.
Der Sensor kann zum Erfassen einer Lichtmenge ausgebildet sein.
Zusammenfassend umfasst die vorliegende Offenbarung die folgenden Ausführungsformen:

Ausführungsform 1: Aktor zum Bewegen mindestens eines optischen Elements, umfassend mindestens einen ersten Befestigungspunkt und einen zweiten Befestigungspunkt, wobei der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt ausgebildet sind zum Befestigen des Aktors an einem Rahmen, der zum beweglichen Anbringen des optischen Elements ausgebildet ist, mindestens einen Kontaktpunkt zum Verbinden, insbesondere direkten oder indirekten Verbinden, mit dem optischen Element, wobei der Kontaktpunkt zwischen dem ersten Befestigungspunkt und dem zweiten Befestigungspunkt angeordnet ist, wobei der Aktor derart an dem Rahmen befestigbar und mit dem optischen Element verbindbar ist, dass der Aktor und das optische Element gegeneinander vorgespannt sind, einen ersten Aktorabschnitt, der mit dem ersten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt verbunden ist, einen zweiten Aktorabschnitt, der mit dem zweiten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt verbunden ist, wobei der Aktor planar ausgebildet und aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt ist, wobei der Kontaktpunkt zumindest zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, die sich von der ersten Position unterscheidet, bewegbar ist.
Ausführungsform 2: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der erste Aktorabschnitt und der zweite Aktorabschnitt derart ausgebildet sind, dass eine Kraftentwicklung des Aktors im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts ist.
Ausführungsform 3: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor zum Bewegen des Kontaktpunkts innerhalb einer einzigen Ebene ausgebildet ist.
Ausführungsform 4: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor zum Verbinden mit einer Stromquelle ausgebildet ist, wobei der Kontaktpunkt zumindest zwischen der ersten Position, falls kein Strom an den Aktor angelegt ist, und der zweiten Position, falls Strom an den Aktor angelegt ist, bewegbar ist.
Ausführungsform 5: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der erste Befestigungspunkt und/oder der zweite Befestigungspunkt zum Verbinden mit der Stromquelle ausgebildet sind.
Ausführungsform 6: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Kontaktpunkt stufenlos in Zwischenpositionen zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar ist.
Ausführungsform 7: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der erste Aktorabschnitt einen ersten mäanderförmigen Aktorabschnitt aufweist, der zwischen dem ersten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt angeordnet ist, und der zweite Aktorabschnitt einen zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitt aufweist, der zwischen dem zweiten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt angeordnet ist.
Ausführungsform 8: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der erste Aktorabschnitt weiterhin einen ersten spiralförmigen Aktorabschnitt aufweist, der mit dem ersten Befestigungspunkt verbunden ist, wobei der erste spiralförmige Aktorabschnitt zum Drehen um den ersten Befestigungspunkt ausgebildet ist, wobei der zweite Aktorabschnitt weiterhin einen zweiten spiralförmigen Aktorabschnitt aufweist, der mit dem zweiten Befestigungspunkt verbunden ist, wobei der zweite spiralförmige Aktorabschnitt zum Drehen um den zweiten Befestigungspunkt ausgebildet ist.
Ausführungsform 9: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei sich eine Orientierung des zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitts von einer Orientierung des ersten mäanderförmigen Aktorabschnitts unterscheidet.
Ausführungsform 10: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt auf einer imaginären Linie angeordnet sind, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts ist.
Ausführungsform 11: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor zum Bewegen mehrerer optischer Elemente ausgebildet ist.
Ausführungsform 12: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Aktor mehrere Kontaktpunkte und mehr als zwei Befestigungspunkte aufweist, wobei die Kontaktpunkte zum Verbinden mit jeweils einem optischen Element ausgebildet sind, wobei zwischen jedem Befestigungspunkt und jedem Kontaktpunkt jeweils ein Aktorabschnitt angeordnet ist.
Ausführungsform 13: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Befestigungspunkte in einem regelmäßigen, insbesondere rotationssymmetrischen, Muster angeordnet sind.
Ausführungsform 14: Aktor nach einer der beiden vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Kontaktpunkte unabhängig voneinander zwischen ihrer ersten Position und ihrer zweiten Position bewegbar sind.
Ausführungsform 15: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor gegenüber dem optischen Element elektrisch isoliert ist.
Ausführungsform 16: Aktor nach einer der Ausführungsformen 1 bis 13, wobei die Kontaktpunkte gemeinsam zwischen ihrer ersten Position und ihrer zweiten Position bewegbar sind.
Ausführungsform 17: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor eine Dicke von 10 µm bis 1000 µm und bevorzugt von 10 µm bis 500 µm aufweist.
Ausführungsform 18: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt derart ausgebildet sind, dass der Aktor an dem Rahmen mittels eines Befestigungselements, insbesondere Niets oder Schraube, befestigbar ist.
Ausführungsform 19: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor aus NiTiCu, NiTi, NiTiFe oder NiTiHf hergestellt ist.
Ausführungsform 20: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor durch Kathodenzerstäubung oder Kaltwalzen und nachfolgende Strukturierung, insbesondere Laserschneiden, Ätzen, Stanzen oder Erodieren, hergestellt ist.
Ausführungsform 21: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor zum linearen Bewegen oder zum Drehen des optischen Elements ausgebildet ist.
Ausführungsform 22: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das optische Element ein Blendenflügel, eine Linse, ein Spiegel, ein Strahlteiler, ein Shutter oder ein Filter ist oder aufweist.
Ausführungsform 23: Optikbaugruppe umfassend einen Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen und mindestens ein optisches Element, wobei der Aktor mit dem optischen Element mittels des Kontaktpunkts verbunden ist, wobei der Aktor und das optische Element gegeneinander vorgespannt sind.
Ausführungsform 24: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, weiterhin umfassend einen Rahmen, wobei der Aktor mittels des ersten Befestigungspunkts und des zweiten Befestigungspunkts an dem Rahmen befestigt ist, wobei das optische Element an dem Rahmen beweglich angebracht ist.
Ausführungsform 25: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das optische Element linear beweglich oder drehbar an dem Rahmen angebracht ist.
Ausführungsform 26: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das optische Element ein Federelement, insbesondere ein spiralförmiges Federelement, aufweist, wobei das optische Element mittels des Federelements mit dem Rahmen drehbar verbunden ist.
Ausführungsform 27: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Federelement gegenüber der ersten Position und/oder der zweiten Position des Kontaktpunkts des Aktors vorgespannt ist.
Ausführungsform 28: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei eine Vorspannkraft des Federelements einstellbar ist.
Ausführungsform 29: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei eine Vorspannkraft des Federelements mittels einer Auslenkung des optischen Elements und/oder mittels einer Drehung des Federelements einstellbar ist.
Ausführungsform 30: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 29, wobei das optische Element eine Lasche umfasst, mittels derer das optische Element mit dem Kontaktpunkt des Aktors verbindbar ist.
Ausführungsform 31: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Lasche eine Schulter aufweist, wobei die Schulter zum Definieren der Position des Kontaktpunkts des Aktors ausgebildet ist.
Ausführungsform 32: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 39, weiterhin umfassend ein Koppelelement, wobei der Aktor mit dem mindestens einen optischen Element mittels des Koppelelements verbunden ist.
Ausführungsform 33: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Koppelelement drehbar oder verschiebbar gelagert ist.
Ausführungsform 34: Optikbaugruppe nach Ausführungsform 32 oder 34, weiterhin umfassend mehrere optische Elemente, wobei die optischen Elemente in einer oder mehreren parallelen Elementebenen angeordnet sind.
Ausführungsform 35: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 34, wobei der Aktor und das optische Element mittels einer elektrischen Isolierung gegeneinander elektrisch isoliert sind, wobei der Aktor oder das optische Element die elektrische Isolierung aufweist.
Ausführungsform 36: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 35, weiterhin umfassend eine Stromquelle, wobei der Aktor mit der Stromquelle verbunden ist, insbesondere mittels des ersten Befestigungspunkts und/oder des zweiten Befestigungspunkts, wobei der Kontaktpunkt zumindest zwischen der ersten Position, falls kein Strom an den Aktor angelegt ist, und der zweiten Position, falls Strom an den Aktor angelegt ist, bewegbar ist.
Ausführungsform 37: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 36, weiterhin umfassend mehrere optische Elemente, wobei der Aktor mindestens einen Kontaktpunkt, mehr als zwei Befestigungspunkte, und mehrere Aktorabschnitte aufweist, wobei der Kontaktpunkt mit mindestens einem optischen Element verbunden ist, wobei der Kontaktpunkt jeweils mit zwei Aktorabschnitten verbunden sind, insbesondere direkt oder indirekt verbunden sind.
Ausführungsform 38: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Kontaktpunkt mit mehreren optischen Elementen verbunden ist.
Ausführungsform 39: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, weiterhin umfassend eine Steuerung, wobei die Steuerung zum Ansteuern des Aktors zum Bewegen der optischen Elemente ausgebildet ist.
Ausführungsform 40: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Steuerung mehrere Schaltelemente, insbesondere Schalter, Mikroschalter oder Transistoren, aufweist.
Ausführungsform 41: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei mittels der Schaltelemente jedes optische Element individuell bewegbar ist. Ausführungsform 42: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei benachbarte Befestigungspunkte eine entgegengesetzte Polung einer Stromzufuhr aufweisen, wobei die Schaltelemente mit den Befestigungspunkten verbunden sind.
Ausführungsform 43: Optikbaugruppe nach Ausführungsform 40, wobei der Aktor und die optischen Elemente eine gemeinsame elektrische Verbindung aufweisen, wobei die Steuerung zum Ansteuern des Aktors zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente ausgebildet ist.
Ausführungsform 44: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Steuerung zum aufeinanderfolgenden Bestromen der Aktorabschnitte zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente ausgebildet ist.
Ausführungsform 45: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 44, wobei das optische Element ein Blendenflügel, eine Linse, Spiegel, Strahlenteiler, Shutter oder Filter ist oder aufweist.
Ausführungsform 46: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 45, weiterhin umfassend mindestens einen Sensor, wobei der Sensor ausgebildet ist zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das zu einer eingestellten Position des Kontaktpunkts oder einer auf den Sensor treffenden Lichtmenge proportional ist.
Ausführungsform 47: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Sensor einen Bildsensor, eine Fotodiode, einen kapazitiven Sensor, einen Hall-Sensor oder einen resistiven Sensor umfasst.
Ausführungsform 48: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 47, weiterhin umfassend Rastpunkte und ein Rastelement, wobei das Rastelement ausgebildet ist zum Halten des stromlosen Aktors in mehreren Rastpositionen zwischen der ersten Positon und der zweiten Position des Kontaktpunkts mittels Eingreifen in die Rastpunkte. Ausführungsform 49: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 48, weiterhin umfassend zwei Aktoren, wobei die zwei Aktoren antagonistisch wirkend mit dem mindestens einen optischen Element verbunden sind.
Ausführungsform 50: Kamera, insbesondere Smartphonekamera, umfassend eine Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 46 bis 47, wobei eine Bewegung des optischen Elements mittels mindestens eines Signals des Sensors steuerbar oder regelbar ist.
Ausführungsform 51: Kamera nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Sensor zum Erfassen einer Lichtmenge ausgebildet ist.

Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente.
Im Einzelnen zeigen:

1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Aktor; und
2 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Aktors;
3A bis 3C Draufsichten einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe;
4A bis 4D Draufsichten einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe;
5A bis 5F schematische Darstellungen einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe,
6A und 6B schematische Darstellungen einer möglichen Verschaltung eines erfindungsgemäßen Aktors, und
7 eine Draufsicht einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe und
8A bis 8D schematische Darstellungen einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Aktor 100. Der Aktor 100 ist zum Bewegen mindestens eines optischen Elements 102 ausgebildet, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Der Aktor 100 ist planar ausgebildet und aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt. So weist der Aktor 100 eine Dicke von 10 µm bis 1000 µm und bevorzugt von 10 µm bis 500 µm auf. Die Dicke ist dabei eine Abmessung senkrecht zur Zeichenebene der 1. Bevorzugt weist der Aktor 100 eine Dicke von 20 µm bis 100 µm, beispielsweise 30 µm oder 50 µm auf. Der Aktor 100 kann insbesondere aus einer Nickel-Titan-Basislegierung hergestellt sein, wie beispielsweise aus NiTiCu, NiTi, NiTiFe oder NiTiHf. Der Aktor 100 kann insbesondere durch Kathodenzerstäubung oder Kaltwalzen und nachfolgende Strukturierung (z.B. mittels Laserschneiden, Stanzen, Erodieren oder chemische Verfahren, wie beispielsweise Ätzen) sein. Es wird jedoch explizit betont, dass auch andere Herstellungsverfahren verwendet werden können, wie beispielsweise chemisches Dünnen oder mechanisches Abschleifen/Polieren von Halbzeugen, Schmelzspinnen (engl. Melt spinning) oder additive Verfahren wie 3D-Druck (selektives Lasersintern, Pulver-, Partikel- / Binder-basierte Verfahren).
Der Aktor 100 weist mindestens einen ersten Befestigungspunkt 104 und einen zweiten Befestigungspunkt 106 auf. Der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 sind zum Befestigen des Aktors 100 an einem Rahmen 108 ausgebildet. Der Rahmen 108 ist zum beweglichen Anbringen des optischen Elements 102 ausgebildet. Der Aktor 100 weist weiterhin mindestens einen Kontaktpunkt 110 zum Verbinden mit dem optischen Element 102 auf. Der Kontaktpunkt 110 ist zwischen dem ersten Befestigungspunkt 104 und dem zweiten Befestigungspunkt 106 angeordnet ist. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, ist der Aktor 100 derart an dem Rahmen 108 befestigbar und mit dem optischen Element 102 verbindbar, dass der Aktor 100 und das optische Element 102 gegeneinander vorgespannt sind. Der Aktor 100 weist weiterhin einen ersten Aktorabschnitt 112 auf, der mit dem ersten Befestigungspunkt 104 und dem Kontaktpunkt 110 verbunden ist.
Der Aktor 100 weist weiterhin einen zweiten Aktorabschnitt 114, der mit dem zweiten Befestigungspunkt 106 und dem Kontaktpunkt 110 verbunden ist. Der Kontaktpunkt 110 ist zumindest zwischen einer ersten Position 116 und einer zweiten Position 118, die sich von der ersten Position 116 unterscheidet, bewegbar ist. Wie in 1 zu erkennen ist, sind sowohl in der ersten Position 116 als auch der zweiten Position 118 der Kontaktpunkt 110, der erste Befestigungspunkte 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 in einem dreieckigen Muster angeordnet. Dabei ist eine Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110 im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie 122 des optischen Elements 102. Der Aktor 100 ist insbesondere zum Bewegen des Kontaktpunkts 110 innerhalb einer einzigen Ebene ausgebildet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Ebene parallel zur Zeichenebene der 1. Es kann jedoch auch Vorteile haben, den Aktor 100 in einem Winkel, z.B. senkrecht zur Bewegungsebene des optischen Elements 102, anzuordnen, um beispielsweise den Bauraum auf einer Gehäuseseite einer Kamera oder eines Linsenblocks auszunutzen.
Der erste Aktorabschnitt 112 und der zweite Aktorabschnitt 114 sind derart ausgebildet, dass eine Kraftentwicklung des Aktors 100 im Wesentlichen parallel zu der Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110 ist. Wie in 1 weiter gezeigt ist, weist der erste Aktorabschnitt 112 einen ersten mäanderförmigen Aktorabschnitt 124 auf, der zwischen dem ersten Befestigungspunkt 104 und dem Kontaktpunkt 110 angeordnet ist. Der zweite Aktorabschnitt 114 weist einen zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitt 126 auf, der zwischen dem zweiten Befestigungspunkt 106 und dem Kontaktpunkt 110 angeordnet ist. Die Aktorabschnitte 112, 114 sind vorzugsweise als schmale Stege ausgebildet. Die Breite der Stege beträgt im Wesentlichen höchstens der Dicke des im Wesentlichen planaren Aktors 100 oder überschreitet diese nur geringfügig. Die Biegeradien der mäanderförmigen Aktorabschnitte 124, 126 sind bevorzugt mindestens so groß wie die Breite der Stege und sollten möglichst ein Vielfaches der Stegbreite betragen.
Der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 sind derart ausgebildet, dass der Aktor 100 an dem Rahmen 108 mittels eines Befestigungselements, wie beispielsweise Niet oder Schraube, befestigbar ist. So sind der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 als Durchgangsloch oder Durchgangsbohrung ausgebildet. Der Aktor 100 ist zum Verbinden mit einer Stromquelle 128 ausgebildet. Bei der gezeigten Ausführungsform sind der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 zum Verbinden mit der Stromquelle 128 ausgebildet. Wie in 1 gezeigt, sind der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 mit elektrischen Zuleitungen 130 der Stromquelle 128 verbunden. Der Kontaktpunkt 100 ist zumindest zwischen der ersten Position 116, falls kein Strom an den Aktor 100 angelegt ist, und der zweiten Position 118, falls Strom an den Aktor 100 angelegt ist, bewegbar. Der Kontaktpunkt 110 ist stufenlos oder stufenförmig in Zwischenpositionen zwischen der ersten Position 116 und der zweiten Position 118 bewegbar.
Das optische Element 102 umfasst eine Lasche 132, wie beispielsweise eine Metalllasche, mittels derer das optische Element 102 mit dem Kontaktpunkt 110 des Aktors 100 verbindbar ist. Die Lasche 132 weist eine Schulter 134 auf, die zum Definieren der Position des Kontaktpunkts 110 des Aktors ausgebildet ist. Das optische Element 102 ist lediglich beispielhaft dreieckig ausgebildet. Die Lasche 132 grenzt dabei an eine der Ecken des optischen Elements 102 an. Es wird jedoch explizit betont, dass der Aktor 100 und das optische Element 102 auch mittels eines anderen Verbindungselements verbunden sein kann, wie beispielsweise einem Haken, Stift, Niet, Magnet, Draht, Faden, einer Schraube oder ein in den Aktor und in das optische Element eingreifendes Zwischenelement. Der Aktor 100 und das optische Element 102 sind mittels einer nicht näher gezeigten elektrischen Isolierung (z.B. einem Lack, einer Folie oder einer Beschichtung) gegeneinander elektrisch isoliert. Grundsätzlich kann der Aktor 100 oder bevorzugt das optische Element die elektrische Isolierung aufweisen. Falls das optische Element selbst elektrisch nicht leitfähig ist, kann eine zusätzliche elektrische Isolierung entfallen.
Der Aktor 100 ist zum linearen Bewegen oder zum Drehen des optischen Elements 102 ausgebildet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das optische Element 102 drehbar mittels eines Lagers 136 an dem Rahmen 108 gelagert. Entsprechend ist bei der gezeigten Ausführungsform der Aktor 100 zum Drehen des optischen Elements 102 ausgebildet. Das optische Element 102 weist ein Federelement 138 auf. Das Federelement 138 ist spiralförmig ausgebildet. Das optische Element 102 ist mittels des spiralförmigen Federelements 138 mit dem Rahmen 108 drehbar verbunden. Das spiralförmige Federelement 138 befindet sich dabei an einer anderen Ecke der Dreiecksform des optischen Elements 102 als die Lasche 132. Das spiralförmige Federelement 102 ist gegenüber der ersten Position und/oder der zweiten Position des Kontaktpunkts 110 des Aktors 100 vorgespannt. Dabei ist eine Vorspannkraft des spiralförmigen Federelements 138 einstellbar. So ist eine Vorspannkraft des spiralförmigen Federelements 138 mittels einer Auslenkung des optischen Elements 102 und/oder mittels einer Drehung des spiralförmigen Federelements 138 einstellbar.
Der Aktor 100 kann Teil einer Optikbaugruppe 140 sein. Die Optikbaugruppe 140 umfasst außer den Aktor 100 weiterhin das optische Element 102, den Rahmen 108 und die Stromquelle 128. Zum Herstellen bzw. Ausbilden der Optikbaugruppe 140 wird der Aktor 100 mittels der Befestigungspunkte 104, 106 mit dem Rahmen 108 verbunden. In dieser Konfiguration hat der Kontaktpunkt 110 eine relative Ursprungsposition 142 in Bezug auf den Rahmen 108 bzw. die Befestigungspunkte 104, 106. Das optische Element 102 wird mit dem Rahmen 108 bewegbar verbunden und gegenüber diesem drehbar oder verschiebbar gelagert. Darüber hinaus ist das optische Element mit dem Federelement 138 verbunden. Weiterhin werden das optische Element 102 und der Aktor 100 am Kontaktpunkt 110 miteinander verbunden, so dass sie mechanisch gekoppelt sind und der Kontaktpunkt 110 entlang der Bewegungstrajektorie 120 bewegt werden kann, d.h. der Aktor 100 und das optische Element 102 bewegen sich synchron bzw. gemeinsam. Dazu wird der Aktor 100 durch Verschieben des Kontaktpunkts 110 entlang der Bewegungstrajektorie 120 aus seiner Ursprungsposition 142 in die erste Position 116 verschoben. Das Federelement 138 wird so vorgespannt, dass es der Kraft des Aktors 100 entgegenwirkt und zumindest ausreicht, den Aktor 100 in der ausgelenkten, ersten Position 116 stabil zu halten, solange er nicht bestromt wird. Dabei herrscht entweder ein Kräftegleichgewicht oder das Federelement 138 ist stärker als der unbestromte Aktor 100 und hält das optische Element 102 gegen einen hier nicht näher gezeigten Anschlag gepresst. Der Aktor 100 ist wie oben beschrieben aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt und so ausgebildet, dass er einen Anstieg der Kraft in Richtung der Ursprungsposition 142 entwickelt, sobald er über eine bestimmte spezifische Temperatur erwärmt wird. Die Erwärmung erfolgt dabei durch eine Stromzufuhr mittels der Stromquelle 128. Das Kraft-Weg-Verhalten des Aktors 100 sowie die Vorspannung und Federrate des Federelements 138 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Aktor 100 das optische Element 102 bzw. den Kontaktpunkt 110 gegen die Federkraft des Federelements 138 in die zweite Position 118 verschieben kann, die auf der Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110 zwischen der ersten Position 116 und der Ursprungsposition 142 liegt. Nach Beendigung der Stromzufuhr bewirkt das Federelement 138 eine Bewegung des Kontaktelements 110 zurück in die erste Position 116. Der Aktor 100 ist mit den zwei auf dem Rahmen 108 angeordneten elektrischen Zuleitungen 130 verbunden, welche es erlauben, einen Heizstrom durch die beiden Aktorabschnitte 112, 114 zu leiten. Auf diese Weise kann die für den Schaltvorgang benötigte Erwärmung des Aktors 100 durch Widerstandsheizen des Formgedächtnismaterials erreicht werden. Die geeignete Einstellung des Heizstroms erlaubt das Einstellen von Zwischenpositionen entlang der Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110.
Das optische Element 102 kann wie in 1 gezeigt ein Blendenflügel bzw. eine Lamelle sein. Ein solcher Blendenflügel kann zum Manipulieren einer Öffnungsfläche einer Öffnung 144 in dem Rahmen 108 verwendet werden. Dabei ist der Aktor 100 mittels der Befestigungspunkte 104, 106 an zwei gegenüberliegenden Seiten, die die Öffnung 144 begrenzen, an dem Rahmen befestigt. Grundsätzlich kann das optische Element 102 alternativ eine Linse, ein Spiegel, ein Strahlteiler, ein Shutter oder ein Filter sein oder aufweisen.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Aktors 100. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der in 1 gezeigten Ausführungsform beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 2 ausschließlich der Aktor 100 gezeigt und keine weiteren Bauteile der Optikbaugruppe 140. Der erste Aktorabschnitt 112 weist weiterhin einen ersten spiralförmigen Aktorabschnitt 146 auf, der mit dem ersten Befestigungspunkt 104 verbunden ist. Der erste spiralförmige Aktorabschnitt 146 ist zum Drehen um den ersten Befestigungspunkt 104 ausgebildet. Der zweite Aktorabschnitt 114 weiterhin einen zweiten spiralförmigen Aktorabschnitt 148 auf, der mit dem zweiten Befestigungspunkt 106 verbunden ist. Der zweite spiralförmige Aktorabschnitt 148 ist zum Drehen um den zweiten Befestigungspunkt 106 ausgebildet. Dabei unterscheidet sich eine Orientierung des zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitts 126 von einer Orientierung des ersten mäanderförmigen Aktorabschnitts 126. So ist der zweite mäanderförmige Aktorabschnitt 126 in Abhängigkeit von einer Ausrichtung der spiralförmigen Aktorabschnitte 146,148 im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten mäanderförmigen Aktorabschnitt 124 orientiert. Auch andere Orientierungen der mäanderförmigen Aktorabschnitte 124, 126 sind möglich. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der Aktor 100 zum linearen Verschieben des optischen Elements 102 ausgebildet. Weiterhin sind der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 auf einer imaginären Linie angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110 ist.
2 zeigt insbesondere einen beispielhaften Aktor 100 in der Geometrie bei Herstellung 150 sowie im vorgespannten Zustand 152. Durch die Vorspannung des Aktors 100 im verbauten und vorgespannten Zustand 152, was wie bezüglich 1 beschrieben durch Bewegen des Kontaktpunkts 110 aus der Ursprungsposition 142 in die erste Position 116, wird der Aktor 100 in die Lage versetzt, eine Kraft in Richtung seiner ursprünglichen Konfiguration zu entwickeln, sobald er über seine Schalttemperatur erhitzt wird, und damit eine Bewegung entlang der Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110 zu bewirken. Im vorgespannten Zustand weist jeder Aktorabschnitt 112, 114 für sich genommen eine Kraft 154, 156 auf, welche sich jeweils aus einer Kraftkomponente 158, 160 parallel zur Bewegungstrajektorie 120, sowie eine Kraftkomponente 162, 164 senkrecht zur Bewegungstrajektorie 120 zusammensetzt. Im Aktor 100 addieren sich die parallelen Kraftkomponenten 158, 160 und können für die Stellbewegung genutzt werden, wohingegen sich die senkrechten Kraftkomponenten 162, 164 entgegenwirken und gegenseitig neutralisieren. Aus diesem Grund ist die Formgebung der Aktorabschnitte 112, 114 vorzugsweise so ausgelegt, dass die parallelen Kraftkomponenten 158, 160 entlang der Bewegungstrajektorie 120 gegenüber den senkrechten Kraftkomponenten 162, 164 deutlich überwiegen. Darüber hinaus sollte die Geometrie so gewählt sein, dass die mechanischen Spannungen sich im ausgelenkten Zustand des Aktors 100 möglichst gleichmäßig verteilen und keine Spannungsspitzen entstehen.
3A bis 3C zeigen Draufsichten einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe 140. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Optikbaugruppe 140 ist beispielhaft ein Blendenelement und weist den Rahmen 108 mit der Öffnung 144 auf. Die Optikbaugruppe 140 weist beispielhaft vier optische Elemente 102 in Form von Blendenflügel auf. Die optischen Elemente 102 sind jeweils mittels eine spiralförmigen Federelements 138 mit dem Rahmen 108 verbunden. Der Rahmen 108 ist im Wesentlichen quadratisch ausgebildet. Die Befestigung der spiralförmigen Federelemente 138 ist dabei in den Ecken des Rahmens 108 realisiert. Die optischen Elemente 102 werden zum Manipulieren einer Öffnungsfläche der Öffnung 144 verwendet. So zeigt 3A die optischen Elemente 102 in einer Ausgangsposition, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 maximal ist, und 3B zeigt die optischen Elemente 102 relativ zueinander bewegt in einer Position, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 im Vergleich zu 3A verkleinert ist.
Wie in 3C gezeigt, ist der Aktor 100 zum Bewegen mehrerer optischer Elemente 102 ausgebildet. 3C entspricht dabei 3B mit zusätzlicher Darstellung des Aktors 100. Zu diesem Zweck weist der Aktor 100 mehrere Kontaktpunkte 110 und mehr als zwei Befestigungspunkte 104, 106 auf. Dabei sind die Kontaktpunkte 110 zum Verbinden mit jeweils einem optischen Element 102 ausgebildet. Weiterhin ist zwischen jedem Befestigungspunkt 104, 106 und jedem Kontaktpunkt 110 jeweils ein Aktorabschnitt 112, 114 angeordnet. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Aktor 100 insgesamt vier Kontaktpunkte 110 und vier Befestigungspunkte 104, 106 auf. Die Ausbildung des Aktors basiert dabei auf dem Aktor 100 der Ausführungsform der 2. So weist der Aktor 100 mehrere mäanderförmige Aktorabschnitte 124, 126 und mehrere spiralförmige Aktorabschnitte 146, 148 auf, wobei immer ein mäanderförmiger Aktorabschnitt 124, 126 und ein spiralförmiger Aktorabschnitt 146, 148 einen Kontaktpunkt 110 mit einem Befestigungspunkt 104, 106 verbinden. Die Befestigungspunkte 104, 106 sind in einem regelmäßigen Muster angeordnet. So sind die Befestigungspunkte 104, 106 rotationssymmetrisch um einen Mittelpunkt der Öffnung 144 angeordnet. Der Aktor 100 umfasst somit bei der in den 3A bis 3C gezeigten Ausführungsform quasi vier Aktoren, von denen sich jeweils immer zwei benachbarte Aktoren einen Befestigungspunkt 104, 106 teilen. Durch entsprechende Beschaltung bzw. Bestromung sind die Kontaktpunkte 110 unabhängig voneinander zwischen ihrer ersten Position 116 und ihrer zweiten Position 118 bewegbar.
4A bis 4D zeigen Draufsichten einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe 140. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in den 4A bis 4D kein Aktor 100 dargestellt. Es wird jedoch explizit betont, dass die Optikbaugruppe 140 einen Aktor 100 aufweist. Die Optikbaugruppe 140 ist beispielhaft eine Irisblende und weist den Rahmen 108 mit der Öffnung 144 auf. Die Optikbaugruppe 140 weist beispielhaft fünf optische Elemente 102 in Form von Blendenflügel auf. Es wird explizit betont, dass weniger als fünf optische Elemente 102, wie beispielsweise drei oder vier, oder mehr als fünf optische Elemente 102, wie beispielsweise sechs, sieben, acht oder noch mehr optische Elemente 102 je nach Bedarf vorhanden sein können. Die optischen Elemente 102 sind jeweils mittels eine spiralförmigen Federelements 138 mit dem Rahmen 108 verbunden. Der Rahmen 108 ist im Wesentlichen quadratisch ausgebildet. Die Befestigung der spiralförmigen Federelemente 138 ist dabei mit identischen Abständen zueinander auf einer Kreislinie um die Öffnung 144 des Rahmens 108 realisiert. Die optischen Elemente 102 werden zum Manipulieren einer Öffnungsfläche der Öffnung 144 verwendet. So zeigt 4A ein optisches Element 102 an dem Rahmen 108 befestigt. 4B zeigt zwei benachbarte, an dem Rahmen 108 befestigte optische Elemente 102. 4C zeigt alle fünf optischen Elemente 102 an dem Rahmen 108 befestigt und in einer Ausgangsposition, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 maximal ist. 4D zeigt die optischen Elemente 102 relativ zueinander bewegt in einer Position, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 im Vergleich zu 4C verkleinert ist.
Der Aktor 100 ist zum Bewegen mehrerer optischer Elemente 102 ausgebildet. Jedes optische Element 102 weist einen Führungsschlitz 166 auf. Der Führungsschlitz 166 ist derart gekrümmt, dass seine Enden einem Mittelpunkt der Öffnung 144 abgewandt sind. Jedes optische Element 102 weist weiterhin einen Führungspin oder Führungsstift 168 auf. Der Führungsstift 168 steht senkrecht von dem optischen Element 102 vor und greift im zusammengebauten Zustand in den Führungsschlitz 166 eines benachbarten optischen Elements 102 ein. Der Führungsstift 168 ist dabei an einer Position des optische Elements 102 angeordnet, bei der sich der Führungsschlitz 166 zwischen dem Führungsstift 168 und einem Ende des optischen Elements 102 befindet, an dem sich da zugehörige Lager 136 befindet. Wie sich insbesondere aus der Zusammenschau der 4C und 4D ergibt, sind die optischen Elemente 102 alle miteinander mittels der Führungsschlitze 166 und Führungsstifte 168 gekoppelt. Damit ist ein einziger Aktor 100, der mit einem der optischen Elemente 102 verbunden ist, ausreichend, um alle optischen Elemente 102 gleichzeitig zu bewegen. Entsprechend sind die Kontaktpunkte 110 gemeinsam zwischen ihrer ersten Position 116 und ihrer zweiten Position 118 mittels eines einzigen Aktors 110 bewegbar.
5A bis 5F zeigen schematische Darstellungen einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe 140. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der in den 4A bis 4D gezeigten Ausführungsform beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. 5A zeigt eine perspektivische Ansicht der Optikbaugruppe 140. 5B zeigt eine Draufsicht der Optikbaugruppe 140. 5C zeigt eine perspektivische Ansicht eines Koppelelements 170. 5D zeigt eine Unteransicht des Koppelelements 170. 5E zeigt eine Draufsicht der Optikbaugruppe 140 ohne Aktor 100 mit einer Ausgangsstellung der optischen Elemente 102. 5F zeigt eine Draufsicht der Optikbaugruppe 140 ohne Aktor 100 mit einer von der Ausgangsstellung abweichenden Stellung der optischen Elemente 102. Die Optikbaugruppe 140 ist beispielhaft eine Irisblende und weist den Rahmen 108 mit der Öffnung 144 auf. Die Optikbaugruppe 140 weist beispielhaft fünf optische Elemente 102 in Form von Blendenflügeln auf. Es wird explizit betont, dass weniger als fünf optische Elemente 102, wie beispielsweise drei oder vier, oder mehr als fünf optische Elemente 102, wie beispielsweise sechs, sieben, acht oder noch mehr optische Elemente 102 je nach Bedarf vorhanden sein können. Die optischen Elemente 102 sind jeweils mittels eines nicht näher gezeigten Federelements mit dem Rahmen 108 verbunden. Alternativ können die optischen Elemente 102 auch über Drehgelenke mit dem Rahmen 108 verbunden sein, wenn eine Feder als separates Bauteil mit dem Koppelelement 170 verbunden wird, da ja die optischen Elemente 102 und Koppelelement 170 mechanisch miteinander gekoppelt sind. In dieser Konfiguration könnte beispielsweise eine einzelne Spiral-, Zug-, Druck- oder Torsionsfeder am Koppelelement 170 angreifen. Alternativ könnte sogar ein zweiter Aktor, der dem (ersten) Aktor 100 entgegenwirkt, vorgesehen sein. Der Rahmen 108 ist im Wesentlichen quadratisch ausgebildet. Die Befestigung der spiralförmigen Federelemente 138 ist dabei mit identischen Abständen zueinander auf einer Kreislinie um die Öffnung 144 des Rahmens 108 realisiert. Die optischen Elemente 102 werden zum Manipulieren einer Öffnungsfläche der Öffnung 144 verwendet.
Der Aktor 100 ist zum Bewegen mehrerer optischer Elemente 102 ausgebildet. Dabei ist der Aktor 100 nicht direkt mit einem der optischen Elemente 102 verbunden, sondern mittels des Koppelelements 170. Das Koppelelement 170 ist im Wesentlichen kreisförmig bzw. scheibenförmig ausgebildet. Jedes optische Element 102 weist einen Führungsschlitz 166 auf. Der Führungsschlitz 166 ist derart gekrümmt, dass seine Enden einem Mittelpunkt der Öffnung 144 abgewandt sind. Die Krümmung der Führungsschlitze 166 ist so ausgelegt, dass die optischen Element 102 bei Rotation des Koppelelements 170 über die Führungsstifte 168 in gewünschter Weise mitgeführt werden. Dies kann im Prinzip eine beliebige Schlitz-Form sein, sie sollte nur ein möglichst reibungsfreies Gleiten am Stift 168 ermöglichen. Im vorliegenden Beispiel wurde die Form eines Kreisbogens gewählt, um ein gleichmäßiges Schließen der Irisblende bei Verdrehen des Koppelelements 170 zu erreichen. Das Koppelelement 170 weist für jeden der Führungsschlitze 166 einen Führungspin oder Führungsstift 168 auf. Der Führungsstift 168 steht senkrecht von dem Koppelelement 170 vor und greift im zusammengebauten Zustand in den Führungsschlitz 166 eines optischen Elements 102 ein. Der Führungsstift 168 ist dabei an einer Position angeordnet, bei der sich der Führungsschlitz 166 zwischen dem Führungsstift 168 und einem Ende des optischen Elements 102 befindet, an dem sich das zugehörige Lager 136 befindet. Die Führungsstifte 168 durchdringen dabei jeweils den zugehörigen Führungsschlitz 166 des optischen Elements 102 und ragen jeweils in einen Lagerschlitz 171 des Rahmens 108. Die Lagerschlitze 171 erstrecken sich jeweils entlang einer Umfangsrichtung um die Öffnung 144. Alternativ könnte jedes optische Element 102 einen Führungsstift und das Koppelelement 170 entsprechende Führungsschlitze aufweisen. Das Koppelelement 170 ist drehbar oder verschiebbar gelagert. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Koppelelement 170 drehbar, über ein aus fünf Stiften 172 des Rahmens 108 gebildetes Gleitlager, die in Schlitze 174 an der Unterseite des Koppelelement 170 eingreifen, gelagert. Die Schlitze 174 sind entlang bzw. parallel zu einer Umfangsrichtung um einen Mittelpunkt des Koppelelements 170 gekrümmt. Genauer haben Sie denselben Mittelpunkt wie die kreisrunde Öffnung 144, da sie als Führung/Lagerung für die Drehbewegung des Koppelelements 170 dienen. Die Stifte 172 sind dabei zugleich die Lager 136 für die optischen Elemente 102. So wirken die Stifte 172 als Dreh- bzw. Rotationslager. Das Koppelelement 170 hat eine Öffnung 176 in der Mitte die mindestens der weitesten Öffnung 144 der Irisblende entspricht. Auf seiner Oberseite weist das Koppelelement 170 einen Kopplungsstift 178 auf. Der Aktor 100 ist dabei ähnlich wie der Aktor 100 der Ausführungsform der 1 ausgebildet. Dabei sind die mäanderförmigen Aktorabschnitte 124, 126 parallel orientiert und der Kontaktpunkt 110 ist auf einer Mittellinie zwischen den Aktorabschnitten 112, 114 angeordnet. Der Aktor 100 ist tangential zu dem Koppelelement 100 angeordnet. Dabei weist der Kontaktpunkt 110 eine Kopplungsöffnung 180 auf, in die der Kopplungsstift 178 eingreift. Der Aktor 100 bewirkt bei Aktivierung eine Verdrehung des Koppelelements 170, welche wiederum jedes der optischen Elemente 102 synchron durch Bewegen des Kontaktpunkts 110 von der ersten Position 116 in die zweite Position 118 verschiebt. 5E zeigt beispielhaft eines der fünf optischen Elemente 102 an dem Rahmen 108 befestigt und in einer Ausgangsposition, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 maximal ist. 5F zeigt beispielhaft eines der fünf optischen Elemente 102 in eine Position bewegt, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 im Vergleich zu 5E verkleinert ist.
6A und 6B zeigen eine schematische Darstellung einer möglichen Verschaltung eines erfindungsgemäßen Aktors 100, bei dem sich die Kontaktpunkte 110 unabhängig voneinander bewegen lassen. Der Aktor 100 kann lediglich beispielhaft vier Kontaktpunkte 110 aufweisen und hat eine im Wesentlichen ringförmige Ausbildung. Der Aktor 100 kann somit ähnlich wie in 3C gezeigt ausgebildet sein. Es wird jedoch explizit betont, dass ein Aktor 100 gebildet aus 2N Einzelaktoren 2N Kontaktpunkte aufweisen kann, wobei N ein ganzzahliges Vielfaches größer oder gleich 1 ist. Jeweils zwei benachbarte Einzelaktoren sind dabei in entgegengesetzter Polung verschaltet. Natürlich kann der Aktor 100 auch mehr oder weniger Kontaktpunkte 100 aufweisen, beispielsweise 2, 6 oder 8 Kontaktpunkte, wobei die konkrete Beschaltung nur mit geraden Anzahlen von Aktoren funktioniert. Die Aktorabschnitte 112, 114 sind dabei als Widerstände dargestellt. Zu diesem Zweck kann die Optikbaugruppe 140 eine Steuerung 182 aufweisen. Die Steuerung 182 ist zum Ansteuern des Aktors 100 zum Bewegen der optischen Elemente 102 ausgebildet. So weist die Steuerung 182 mehrere Schaltelemente 184 auf. Die Schaltelemente 184 sind beispielsweise Schalter, Mikroschalter oder Transistoren. Zu Erläuterungszwecken sind in den 6A und 6B vier Schaltelemente 184 gezeigt, die unabhängig voneinander geschaltet werden können und eine Stromzufuhr von der Stromquelle 128 erlauben oder verhindern. Dabei ist mittels der Schaltelemente 184 jedes optische Element 102 individuell bewegbar ist. So weisen benachbarte Befestigungspunkte 104, 106 eine entgegengesetzte Polung einer Stromzufuhr auf. Dabei ist jeder Polung ein Schaltelement 184 zugeordnet. Die Schaltelemente 184 sind mit den Befestigungspunkten 104, 106 verbunden. 6A zeigt alle Schaltelemente 184 in offener Stellung, so dass kein Strom durch den Aktor fließt. 6B zeigt die oberen beiden Schaltelemente 184 geschlossen, so dass ein Haupt-Stromfluss 186 zwischen den beiden oberen, entgegengesetzt gepolten Zuleitungen 130 durch die oberen Aktorabschnitte 112, 114 entsteht. Ein deutlich geringerer Neben-Stromfluss 188 fließt durch die seitlichen und Aktorabschnitte 112, 114 zwischen den beiden oberen, entgegengesetzt gepolten Zuleitungen 130. Entsprechend bewegt sich der obere Kontaktpunkt 110.
Alternativ kann der Aktor 100 und die optischen Elemente 102 eine gemeinsame elektrische Verbindung aufweisen. Dabei die Steuerung 182 zum Ansteuern des Aktors 100 zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente 102 ausgebildet. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Steuerung 182 zum kurz aufeinanderfolgenden Bestromen der Aktorabschnitte 112, 114 zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente 112 ausgebildet ist.
7 zeigt eine Draufsicht einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe 140. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der in den 5A bis 5F gezeigten Ausführungsform beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform weist die Optikbaugruppe 140 insgesamt zwei Aktoren 100, 100' auf. Die Aktoren 100, 100' werden nachstehend auch als erster Aktor 100 und zweiter Aktor 100' bezeichnet, um diese begrifflich zu unterscheiden. Dabei sind Merkmale bzw. Bauteile des zweiten Aktors 100', die denen des ersten Aktors 100 entsprechen durch „ ' “ markiert. Die Aktoren 100, 100' sind wie in den 5A bis 5F gezeigt ausgebildet. Dabei ist nicht nur der erste Aktor 100 wie in den 5A bis 5F gezeigt mit seinem Kontaktpunkt 110 mit dem Koppelelement 170 an dem Kopplungsstift 178 verbunden, sondern ebenfalls der zweite Aktor 100' mit seinem Kontaktpunkt 110' mit dem Koppelelement 170 an dem Kopplungsstift 178 verbunden. Es wird explizit betont, dass der erste Aktor 100 und der zweite Aktor 100' auch mittels ihrer Kontaktpunkte 110 110' mit mindestens einem optischen Element 102 direkt verbunden sein können. Der zweite Aktor 100' ist ebenfalls über zwei zusätzliche Befestigungspunkte 104', 106' mit zwei nicht näher gezeigten Leiterbahnen verbunden. Der zweite Aktor 100' ist spiegelsymmetrisch zu dem ersten Aktor 100 angeordnet. So liegt der zweite Aktor 100' dem ersten Aktor 100 mit dem Kopplungsstift 178 dazwischen gegenüber. Bei Bestromung wirkt der zweite Aktor 100' der Wirkrichtung des ersten Aktors 100 antagonistisch entgegen. Der Vorteil ist, dass das optische Element 102 in entgegengesetzten Richtungen aktiv, d.h. elektronisch gesteuert, bewegbar ist. Alternativ kann der zweite Aktor 100' auch an anderer Stelle angeordnet sein, sofern er dem ersten Aktor 100 antagonistisch entgegenwirkt.
Optional ist bei jeder der zuvor beschriebenen oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen das mindestens eine optische Element 102 oder, wie in 7 gezeigt, das Koppelelement 170 mit mindestens zwei Rastpunkten 190 versehen, in die ein Rastelement 192 eingreift. Die Rastpunkte 190 sind beispielsweise als Nuten oder Kerben ausgebildet und das Rastelement 192 ist beispielsweise als Federbalken mit Haken ausgebildet. Der Rastmechanismus kann jedoch auch anders, beispielsweise als Kugelfalle oder mittels Magneten realisiert werden. In dieser Ausführungsform sind der Aktor 100 oder die antagonistisch wirkenden Aktoren 100, 100' so ausgebildet, dass ihre Stellkraft genügt, um die Haltekraft des Rastmechanismus zu überwinden. Dies ist beispielsweise mittels zweier antagonistischer Aktoren realisierbar. Alternativ kann aber auch ein einzelner Aktor in Kombination mit einem Mechanismus, wie er z.B. in Kugelschreibern verwendet wird, verwendet werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass mehrere End- oder Zwischenpositionen auch ohne dauerhafte Bestromung des Aktors 100 stabil gehalten werden können. Dies ist insbesondere in Mobilgeräten interessant, um die Batterielaufzeit zu erhöhen. Außerdem können die entsprechenden Rastpositionen auch ohne Positionssensor präzise gehalten werden.
Die 8A bis 8D zeigen schematische Darstellungen einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe 140. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der in den 5A bis 5F gezeigten Ausführungsform beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. 8A zeigt eine perspektivische Ansicht der Optikbaugruppe 140. 8B zeigt eine Explosionsansicht der Optikbaugruppe 140. 8C zeigt eine Draufsicht einer Elementebene. 8D zeigt eine Draufsicht des Aktors 100. Bei der in den 8A bis 8D gezeigten Ausführungsform ist der Rahmen 108 rund ausgebildet. Weiterhin weist die Optikbaugruppe 140 mehrere optische Elemente 102 auf, die in mehreren parallelen Elementebenen 194 angeordnet sind. Dabei sind insgesamt zwei optische Elemente 102, 102' in jeder Elementebene 194 vorgesehen bzw. angeordnet. Die zwei optische Elemente 102, 102' werden nachstehend auch als erstes optisches Element 102 und zweites optisches Element 102' bezeichnet, um diese begrifflich zu unterscheiden. Dabei sind Merkmale bzw. Bauteile des zweiten optischen Elements 102', die denen des ersten optischen Elements 102 entsprechen durch „ ' “ markiert. Die optischen Elemente 102, 102' einer jeden Elementebene 194 sind punktsymmetrisch bezüglich des Mittelpunkts der Öffnung 144 und gegenüberliegend angeordnet. Dabei ist jedes optische Element 102, 102' mit einem spiralförmigen Federelement 138, 138' ausgebildet bzw. verbunden und somit relativ zu der zugehörigen Elementebene 194 drehbar gelagert. Die Elementebenen 194 sind im Wesentlichen kreisförmig oder scheibenförmig ausgebildet. Beispielsweise sind die Elementebenen 194 als eine Art dünne Platten oder Scheiben ausgebildet. Jedes optische Element 102, 102' weist einen Führungsschlitz 166, 166' auf. Die Führungsschlitze 166, 166' sind derart gekrümmt, dass ihre Enden einem Mittelpunkt der Öffnung 144 abgewandt sind. Lediglich beispielhaft weist die Optikbaugruppe 140 drei gestapelte, um 120° in einer Umfangsrichtung insbesondere um die Öffnung 144 gegeneinander verdrehte Elementebenen 194 auf. Es wird jedoch explizit betont, dass auch N Elementebenen 194 möglich sind, die jeweils um 360°/N zueinander verdreht angeordnet sind, wobei N ein ganzzahliges Vielfaches größer 1 ist. Die Elementebenen 194 sind dabei sandwichartig zwischen einer unteren Abdeckplatte 196 und einer oberen Abdeckplatte 198 angeordnet. Die Elementebenen 194 sowie die untere Abdeckplatte 196 und die obere Abdeckplatte 198 weisen dabei die Lagerschlitze 171 auf, in die Führungsstifte 168 des Koppelelements 170 eingreifen. Die Lagerschlitze 171 erstrecken entlang einer Umfangsrichtung um einen Mittelpunkt der Öffnung 144 bzw. des Koppelelements 170. Die Führungsstifte 168 greifen dabei ebenfalls in die Führungsschlitze 166, 166' ein. Das Koppelelement 170 ist drehbar in dem Rahmen 108 gelagert. Mittels der Lagerschlitze 171 und der darin eingreifenden Führungsstifte 168 ist das Koppelelement 170 zumindest relativ zu den Elementebenen 194 drehbar. Weiterhin ist das Koppelelement 170 mittels der Lagerschlitze 171 und der darin eingreifenden Führungsstifte 168 relativ zu der unteren Abdeckplatte 196 und der oberen Abdeckplatte 198 drehbar gelagert. Die Elementebenen 194 sind ortsfest an dem Rahmen 108 angebracht. So weist der Rahmen 108 Haltevorsprünge 200 auf, die entsprechende Halteöffnungen 202 der Elementebenen 194 eingreifen. Beispielsweise weist der Rahmen 108 drei um 120° um die Öffnung versetzt angeordnete Haltevorsprünge 200 auf, in entsprechend angeordnete Halteöffnungen 202 der Elementebenen 194 eingreifen. Die Haltevorsprünge befinden sich beispielsweise angrenzend an einen äußeren Rand des Rahmens 108. Die untere Abdeckplatte 196 und die obere Abdeckplatte 198 weisen ebenfalls Halteöffnungen 202 auf, in die die Haltevorsprünge 200 eingreifen. Somit sind auch die untere Abdeckplatte 196 und die obere Abdeckplatte 198 ortsfest an dem Rahmen 108 angebracht.
Das Koppelelement 170 ist scheibenförmig ausgebildet. Das Koppelement 170 ist exzentrisch mit dem Kontaktpunkt 110 der Antriebsvorrichtung verbindbar. Mit anderen Worten befindet sich der Kontaktpunkt 110 der Antriebsvorrichtung zu einem Mittelpunkt des Koppelelements 170 beabstandet bzw. versetzt. Dadurch kann die Antriebsvorrichtung im verbundenen Zustand ein Drehmoment um den Mittelpunkt des Koppelelements 170 wirken lassen. Beispielsweise weist das Koppelelement 170 einen Hebel 204 auf. Der Hebel 204 steht von dem Rahmen 108 vor. Der Hebel 204 ist mit dem Kontaktpunkt 110 des Aktors 100 verbindbar. Auf diese Weise ist die Antriebsvorrichtung mit den optischen Elementen 102, 102' mittels des Koppelelements 170 verbunden. Außerdem sind die optischen Elemente 102, 102' mittels des Koppelelements 170 miteinander verbunden. Es wird jedoch explizit betont, dass der Hebel 204 optional ist und der Kontaktpunkt 110 an dem Koppelelement 110 an einer Stelle innerhalb des Rahmens 108 angebracht sein kann. Der Aktor 100 weist einen Kontaktpunkt 110 und insgesamt vier damit verbundene Aktorabschnitte 112, 112', 114, 114' auf. Die Aktorabschnitte 112, 112', 114, 114' weisen jeweils einen mäanderförmigen Aktorabschnitt 124, 124', 126, 126' auf. Die Aktorabschnitte 112, 112', 114, 114' sind jeweils mit einem Befestigungspunkt 104, 104', 106, 106' verbunden. Die Aktorabschnitte 112, 112', 114, 114' sind derart verschaltet, dass an immer zwei in Serie geschaltete Aktorabschnitte 112 und 114 bzw. 112' und 114'Strom anlegbar ist. Der Aktor 100 ist somit als antagonistischer Aktor mit vier Befestigungspunkten, vier Aktorabschnitten und einem gemeinsamen Kontaktpunkt ausgebildet. Das Paar aus Aktorabschnitten 112 und 114 ist im verbauten Zustand gegen das Paar aus Aktorabschnitten 112' und 114' mechanisch vorgespannt. Durch entsprechendes Anlegen von Strom an ein Paar von Aktorabschnitten 112 und 114 oder 112' und 114' des Aktors 100 bewegt sich dieser auf einer kreisförmigen Bewegungstrajektorie 120, die parallel zu der Drehbewegung des Koppelelements 170 ist, in Richtung des jeweils bestromten Paars von Aktorabschnitten. Dabei werden auch die optischen Elemente 102, 102' relativ zu den Elementebenen 194 an den spiralförmigen Federelementen 138 gedreht . Bei der in den 8A bis 8D gezeigten Ausführungsform kann der Aktor 100 durch jeden anderen geeigneten Antrieb ersetzt werden, wie beispielsweise einen Elektromotor, Hubaktor, einen Piezo-Aktor, eine Magnetspule, eine Voice Coil oder dergleichen.
Unter Bezugnahme auf die in den 8A bis 8D gezeigte Ausführungsform umfasst die vorliegende Offenbarung die folgenden Aspekte:

Aspekt 1: Optikbaugruppe 140, umfassend einen Rahmen 108, mehrere optische Elemente 102, 102' und ein Koppelelement 170, wobei die optischen Elemente 102, 102' beweglich in dem Rahmen 104 befestigt sind, wobei die optischen Elemente 102, 102' in mehreren parallelen Elementebenen 194 angeordnet sind, wobei die optischen Elemente 102, 102' jeweils mittels eines Federelements 138 drehbar an den Elementebenen 194 gelagert sind, wobei die optischen Elemente 102, 102' mittels des Koppelelements 170 mit einer Antriebsvorrichtung derart verbindbar sind, dass ein Kontaktpunkt 110 der Antriebsvorrichtung zum Verbinden, insbesondere indirekten Verbinden, mit mindestens einem der optischen Elemente 102, 102' zumindest zwischen einer ersten Position 116 und einer zweiten Position 118, die sich von der ersten Position 116 unterscheidet, bewegbar ist.
Aspekt 2: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 1, wobei die optische Elemente 102, 102' mittels des Koppelelements 170 miteinander verbunden sind.
Aspekt 3: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 1 oder 2, wobei in jeder Elementebene 194 mindestens zwei optische Elemente 102, 102' angeordnet sind.
Aspekt 4: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 3, wobei der Rahmen 108 eine Öffnung aufweist, wobei die optischen Elemente 102, 102' innerhalb einer Elementebene 194 sich mit einem Mittelpunkt der Öffnung 144 dazwischen gegenüberliegen, insbesondere punktsymmetrisch gegenüberliegen.
Aspekt 5: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 4, wobei die Elementebenen 194 relativ zueinander um einen gemeinsamen Mittelpunkt verdreht angeordnet sind.
Aspekt 6: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 5, wobei die Elementebenen 194 relativ zueinander in einer Umfangsrichtung um 360°/N verdreht angeordnet sind, wobei N eine Anzahl der Elementebenen 194 und eine Ganzzahl größer 1 ist.
Aspekt 7: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 6, wobei die optischen Elemente 102, 102' jeweils einen Führungsschlitz 166 aufweisen, wobei das Koppelelement 170 Führungsstifte 168 aufweist, die jeweils in einen Führungsschlitz 166 eingreifen.
Aspekt 8: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 7, wobei die Elementebenen 194 ortsfest an dem Rahmen 104 angebracht sind.
Aspekt 9: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 8, wobei die Elementebenen 194 Lagerschlitze 171 aufweisen, wobei jeweils ein Führungsstift 168 in einen Lagerschlitz 171 eingreift, so dass das Koppelelement 170 relativ zu den Elementebenen 194 drehbar gelagert ist.
Aspekt 10: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 9, wobei die Elementebenen 194 im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind.
Aspekt 11: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 10, weiterhin umfassend eine untere Abdeckplatte 196 und eine obere Abdeckplatte 198, wobei die Elementebenen 194 sandwichartig zwischen der unteren Abdeckplatte 196 und der oberen Abdeckplatte 198 angeordnet sind.
Aspekt 12: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 11, wobei das Koppelelement 170 scheibenförmig ausgebildet ist.
Aspekt 13: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 12, wobei das Koppelement 170 exzentrisch mit dem Kontaktpunkt 110 der Antriebsvorrichtung verbindbar ist.
Aspekt 14: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 13, wobei die Federelemente 138 spiralförmig ausgebildet sind.
Aspekt 15: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 14, weiterhin umfassend die Antriebsvorrichtung, wobei die Antriebsvorrichtung ein Elektromotor, Hubaktor, einen Piezo-Aktor, eine Magnetspule, eine Voice Coil oder ein Aktor 100 hergestellt aus einem Formgedächtnismaterial ist.
Aspekt 16: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 15, wobei die Antriebsvorrichtung ein Aktor 100 hergestellt aus einem Formgedächtnismaterial ist, wobei der Aktor 100 mindestens einen ersten Befestigungspunkt 104 und einen zweiten Befestigungspunkt 106 aufweist, wobei der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 ausgebildet sind zum Befestigen des Aktors 100 an dem Rahmen 108, wobei der Aktor 100 weiterhin einen ersten Aktorabschnitt 112, der mit dem ersten Befestigungspunkt 104 und dem Kontaktpunkt 110 verbunden ist, einen zweiten Aktorabschnitt 114, der mit dem zweiten Befestigungspunkt 106 und dem Kontaktpunkt 110 verbunden ist, aufweist, wobei der Aktor 100 planar ausgebildet ist.
Aspekt 17: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 16, wobei der Aktor 100 zwei weitere Aktorabschnitte 112, 114' aufweist, wobei die zwei weiteren Aktorabschnitte 112, 114' ebenfalls Befestigungspunkte 104', 106' aufweisen, wobei die zwei weiteren Aktorabschnitte 112, 114'in Bezug auf die Aktorabschnitte 112, 114 mechanisch vorgespannt sind und antagonistisch zu diesen wirken.
Aspekt 18: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 17, weiterhin umfassend Rastpunkte 190 und ein Rastelement 192, wobei das Rastelement 192 ausgebildet ist zum Halten des stromlosen Aktors 100 in mehreren Rastpositionen zwischen der ersten Position 116 und der zweiten Position 118 des Kontaktpunkts 110 mittels Eingreifen in die Rastpunkte 190.

Die Optikbaugruppe 140 nach jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann weiterhin mindestens einen Sensor aufweisen, der ausgebildet ist zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das zu einer eingestellten Position des Kontaktpunkts 100 oder einer auf den Sensor treffenden Lichtmenge proportional ist. Der Sensor kann einen Bildsensor, eine Fotodiode, einen kapazitiven Sensor, einen Hall-Sensor oder einen resistiven Sensor umfassen.
Die Optikbaugruppe 140 kann Teil einer Kamera sein, wie beispielsweise eine Smartphonekamera. Dabei kann eine Bewegung des optischen Elements 102 bzw. der optischen Elemente 102 mittels mindestens eines Signals des Sensors steuerbar oder regelbar sein. So kann der Sensor zum Erfassen einer Lichtmenge ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann der Sensor der Bildsensor der Kamera sein. Der Bildsensor der Kamera kann genutzt werden, um mittels dieses Signals die Stellung der Blendenflügel über eine Strom-/Spannungs-Regelung der Aktoren zu kontrollieren und Zwischenstellungen zu erlauben.
Das optische Element 102 kann eine sich in Bewegungsrichtung des optischen Elements 102 verjüngende Öffnung enthalten, welche zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtsensor geführt wird. Aus der Menge des durch die Öffnung tretenden Lichts kann die Position des optischen Elements berechnet werden.
Eine stationäre Metallfläche auf dem Rahmen sowie eine darüber angeordnete bewegliche Metallfläche auf dem optischen Element 102 oder dem Aktor 100 können einen Kondensator ausbilden. Aus der gemessenen Kapazität dieses Kondensators kann die Position des optischen Elements 102 berechnet werden.
Zwischen dem optischen Element 102 und dem Rahmen 108 kann ein Schleifkontakt angebracht werden. Aus dem gemessenen Widerstand kann die Position des optischen Elements 102 berechnet werden. Der elektrische Widerstand des Aktors 100 selbst kann zwischen den Befestigungspunkten 104 und 106 gemessen werden (Self-Sensing). Auf diese Weise kann der Aktor selbst als Positionssensor dienen, da sich sein elektrischer Widerstand sowohl aufgrund der geometrischen Verformung bei Auslenkung, als auch aufgrund des Phasenübergangs zwischen Martensit bzw. R-Phase im unbeheizten Zustand und Austenit im beheizten Zustand einer Formgedächtnislegierung in charakteristischer Weise verändert.
Auf dem optischen Element 102 oder dem Aktor 100 kann ein Miniatur-Permanentmagnet angebracht werden. Dessen Abstand zu einem auf dem Rahmen 108 angebrachten Hall-Sensor kann gemessen werden und daraus die Position des optischen Elements 102 berechnet werden. Eine derartige Positionsbestimmung könnte alternativ mit Wirbelströmen (induktiv), ohne Magnet realisiert werden.
Alternativ zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann der Aktor gemäß einem Vergleichsbeispiel mit nur einem Befestigungspunkt, nur einem Kontaktpunkt und nur einem Aktorabschnitt ausgebildet sein. Der Aktorabschnitt ist beispielsweise mäanderförmig ausgebildet, um eine Ausdehnung und Kontraktion zu ermöglichen. Dabei wird der Aktor auf dem Rahmen befestigt sowie mit einer Leiterbahn verbunden, wie beispielsweise an dem einem Befestigungspunkt. Der Kontaktpunkt wird wie zuvor beschrieben mit dem optischen Element verbunden. Das optische Element ist zumindest teilweise elektrisch leitfähig gebildet und ebenfalls mit einer Leiterbahn auf dem Rahmen verbunden. Die Verbindung zwischen Aktor und optischem Element, wie z.B. am Kontaktpunkt, ist elektrisch leitfähig ausgebildet, so dass ein Heizstrom zum Aktivieren des Aktors über die erste Leiterbahn, den Aktor, optisches Element und die zweite Leiterbahn angelegt werden kann.
Bezugszeichenliste

100: Aktor
102: optisches Element
104: erster Befestigungspunkt
106: zweiter Befestigungspunkt
108: Rahmen
110: Kontaktpunkt
112: erster Aktorabschnitt
114: zweiter Aktorabschnitt
116: erste Position
118: zweite Position
120: Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts
122: Bewegungstrajektorie des optischen Elements
124: erster mäanderförmiger Aktorabschnitt
126: zweiter mäanderförmiger Aktorabschnitt
128: Stromquelle
130: Zuleitung
132: Lasche
134: Schulter
136: Lager
138: Federelement
140: Optikbaugruppe
142: Ursprungsposition
144: Öffnung
146: erster spiralförmiger Aktorabschnitt
148: zweiter spiralförmiger Aktorabschnitt
150: Geometrie bei Herstellung
152: vorgespannter Zustand
154: Kraft
156: Kraft
158: Kraftkomponente parallel zur Bewegungstrajektorie
160: Kraftkomponente parallel zur Bewegungstrajektorie
162: Kraftkomponente senkrecht zur Bewegungstrajektorie
164: Kraftkomponente senkrecht zur Bewegungstrajektorie
166: Führungsschlitz
168: Führungsstift
170: Koppelelement
171: Lagerschlitz
172: Stift
174: Schlitz
176: Öffnung
178: Kopplungsstift
180: Kopplungsöffnung
182: Steuerung
184: Schaltelement
186: Haupt-Stromfluss
188: Neben-Stromfluss
190: Rastpunkt
192: Rastelement
194: Elementebene
196: untere Abdeckplatte
198: obere Abdeckplatte
200: Haltevorsprung
202: Halteöffnung
204: Hebel
100': Aktor

Claims

Aktor (100) zum Bewegen mindestens eines optischen Elements (102), umfassend mindestens einen ersten Befestigungspunkt (104) und einen zweiten Befestigungspunkt (106), wobei der erste Befestigungspunkt (104) und der zweite Befestigungspunkt (106) ausgebildet sind zum Befestigen des Aktors (100) an einem Rahmen (108), der zum beweglichen Anbringen des optischen Elements (102) ausgebildet ist, mindestens einen Kontaktpunkt (110) zum Verbinden mit dem optischen Element (102), wobei der Kontaktpunkt (110) zwischen dem ersten Befestigungspunkt (104) und dem zweiten Befestigungspunkt (106) angeordnet ist, wobei der Aktor (100) derart an dem Rahmen (108) befestigbar und mit dem optischen Element (102) verbindbar ist, dass der Aktor (100) und das optische Element (102) gegeneinander vorgespannt sind, einen ersten Aktorabschnitt (112), der mit dem ersten Befestigungspunkt (104) und dem Kontaktpunkt (110) verbunden ist, einen zweiten Aktorabschnitt (114), der mit dem zweiten Befestigungspunkt (106) und dem Kontaktpunkt (110) verbunden ist, wobei der Aktor (100) planar ausgebildet und aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt ist, wobei der Kontaktpunkt (110) zumindest zwischen einer ersten Position (116) und einer zweiten Position (118), die sich von der ersten Position (116) unterscheidet, bewegbar ist.
Aktor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Aktorabschnitt (112) und der zweite Aktorabschnitt (114) derart ausgebildet sind, dass eine Kraftentwicklung des Aktors im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie (120) des Kontaktpunkts (110) ist.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) zum Bewegen des Kontaktpunkts (110) innerhalb einer einzigen Ebene ausgebildet ist.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei der Aktor (100) zum Verbinden mit einer Stromquelle (128) ausgebildet ist, wobei der Kontaktpunkt (110) zumindest zwischen der ersten Position (116), falls kein Strom an den Aktor (100) angelegt ist, und der zweiten Position (118), falls Strom an den Aktor (100) angelegt ist, bewegbar ist.
Aktor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Befestigungspunkt (104) und/oder der zweite Befestigungspunkt (106) zum Verbinden mit der Stromquelle (128) ausgebildet sind.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kontaktpunkt (110) stufenlos in Zwischenpositionen zwischen der ersten Position (116) und der zweiten Position (118) bewegbar ist.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Aktorabschnitt (112) einen ersten mäanderförmigen Aktorabschnitt (124) aufweist, der zwischen dem ersten Befestigungspunkt (104) und dem Kontaktpunkt (110) angeordnet ist, und der zweite Aktorabschnitt (114) einen zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitt (126) aufweist, der zwischen dem zweiten Befestigungspunkt (106) und dem Kontaktpunkt (110) angeordnet ist.
Aktor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Aktorabschnitt (112) weiterhin einen ersten spiralförmigen Aktorabschnitt (146) aufweist, der mit dem ersten Befestigungspunkt (104) verbunden ist, wobei der erste spiralförmige Aktorabschnitt (146) zum Drehen um den ersten Befestigungspunkt (104) ausgebildet ist, wobei der zweite Aktorabschnitt (114) weiterhin einen zweiten spiralförmigen Aktorabschnitt (148) aufweist, der mit dem zweiten Befestigungspunkt (106) verbunden ist, wobei der zweite spiralförmige Aktorabschnitt (148) zum Drehen um den zweiten Befestigungspunkt (106) ausgebildet ist.
Aktor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich eine Orientierung des zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitts (126) von einer Orientierung des ersten mäanderförmigen Aktorabschnitts (124) unterscheidet.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Befestigungspunkt (104) und der zweite Befestigungspunkt (106) auf einer imaginären Linie angeordnet sind, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Bewegungstrajektorie (120) des Kontaktpunkts (110) ist.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) zum Bewegen mehrerer optischer Elemente (102) ausgebildet ist.
Aktor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Aktor (100) mehrere Kontaktpunkte (110) und mehr als zwei Befestigungspunkte (104, 106) aufweist, wobei die Kontaktpunkte (110) zum Verbinden mit jeweils einem optischen Element (102) ausgebildet sind, wobei zwischen jedem Befestigungspunkt (104, 106) und jedem Kontaktpunkt (110) jeweils ein Aktorabschnitt (112, 114) angeordnet ist.
Aktor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Befestigungspunkte (104, 106) in einem regelmäßigen, insbesondere rotationssymmetrischen, Muster angeordnet sind.
Aktor (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktpunkte (110) unabhängig voneinander zwischen ihrer ersten Position (116) und ihrer zweiten Position (118) bewegbar sind.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) gegenüber dem optischen Element (102) elektrisch isoliert ist.
Aktor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Kontaktpunkte (110) gemeinsam zwischen ihrer ersten Position (116) und ihrer zweiten Position (118) bewegbar sind.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) eine Dicke von 10 µm bis 1000 µm und bevorzugt von 10 µm bis 500 µm aufweist.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Befestigungspunkt (104) und der zweite Befestigungspunkt (106) derart ausgebildet sind, dass der Aktor (100) an dem Rahmen (108) mittels eines Befestigungselements, insbesondere Niets oder Schraube, befestigbar ist.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) aus NiTiCu, NiTi, NiTiFe oder NiTiHf hergestellt ist.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) durch Kathodenzerstäubung oder Kaltwalzen und nachfolgende Strukturierung, insbesondere Laserschneiden, Ätzen, Stanzen oder Erodieren, hergestellt ist.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) zum linearen Bewegen oder zum Drehen des optischen Elements (102) ausgebildet ist.
Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Element (102) ein Blendenflügel, eine Linse, ein Spiegel, ein Strahlteiler, ein Shutter oder ein Filter ist oder aufweist.
Optikbaugruppe (140) umfassend einen Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens ein optisches Element (102), wobei der Aktor (100) mit dem optischen Element (102) mittels des Kontaktpunkts (110) verbunden ist, wobei der Aktor (100) und das optische Element (102) gegeneinander vorgespannt sind.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, weiterhin umfassend einen Rahmen (108), wobei der Aktor (100) mittels des ersten Befestigungspunkts (104) und des zweiten Befestigungspunkts (106) an dem Rahmen (108) befestigt ist, wobei das optische Element (102) an dem Rahmen (108) beweglich angebracht ist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das optische Element (102) linear beweglich oder drehbar an dem Rahmen (108) angebracht ist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das optische Element (102) ein Federelement, insbesondere ein spiralförmiges Federelement, (138) aufweist, wobei das optische Element (102) mittels des Federelements (138) mit dem Rahmen (108) drehbar verbunden ist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Federelement (138) gegenüber der ersten Position (116) und/oder der zweiten Position (118) des Kontaktpunkts (110) des Aktors vorgespannt ist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Vorspannkraft des Federelements (138) einstellbar ist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Vorspannkraft des Federelements (138) mittels einer Auslenkung des optischen Elements (102) und/oder mittels einer Drehung des Federelements (138) einstellbar ist.
Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 29, wobei das optische Element (102) eine Lasche (132) umfasst, mittels derer das optische Element (102) mit dem Kontaktpunkt (110) des Aktors verbindbar ist, wobei bevorzugt die Lasche (132) eine Schulter (134) aufweist, wobei die Schulter (134) zum Definieren der Position des Kontaktpunkts (110) des Aktors ausgebildet ist..
Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 30, weiterhin umfassend ein Koppelelement (170), wobei der Aktor (100) mit dem mindestens einen optischen Element (102) mittels des Koppelelements (170) verbunden ist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Koppelelement (170) drehbar oder verschiebbar gelagert ist.
Optikbaugruppe (140) nach Anspruch 31 oder 32, weiterhin umfassend mehrere optische Elemente (102), wobei die optischen Elemente (102) in einer oder mehreren parallelen Elementebenen (194) angeordnet sind.
Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 33, wobei der Aktor (100) und das optische Element (102) mittels einer elektrischen Isolierung gegeneinander elektrisch isoliert sind, wobei der Aktor (100) oder das optische Element (102) die elektrische Isolierung aufweist.
Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 34, weiterhin umfassend eine Stromquelle (128), wobei der Aktor (100) mit der Stromquelle (128) verbunden ist, insbesondere mittels des ersten Befestigungspunkts (104) und/oder des zweiten Befestigungspunkts (106), wobei der Kontaktpunkt (110) zumindest zwischen der ersten Position (116), falls kein Strom an den Aktor (100) angelegt ist, und der zweiten Position (118), falls Strom an den Aktor (100) angelegt ist, bewegbar ist.
Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 35, weiterhin umfassend mehrere optische Elemente (102), wobei der Aktor (100) mindestens einen Kontaktpunkt (110), mehr als zwei Befestigungspunkte, und mehrere Aktorabschnitte aufweist, wobei der Kontaktpunkt (110) mit mindestens einem optischen Element (102) verbunden ist, wobei der Kontaktpunkt (110) jeweils mit zwei Aktorabschnitten verbunden sind.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kontaktpunkt (110) mit mehreren optischen Elementen (102) verbunden ist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, weiterhin umfassend eine Steuerung (182), wobei die Steuerung (182) zum Ansteuern des Aktors (100) zum Bewegen der optischen Elemente (102) ausgebildet ist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuerung (182) mehrere Schaltelemente (184), insbesondere Schalter, Mikroschalter oder Transistoren, aufweist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mittels der Schaltelemente (184) jedes optische Element (102) individuell bewegbar ist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei benachbarte Befestigungspunkte eine entgegengesetzte Polung einer Stromzufuhr aufweisen, wobei die Schaltelemente mit den Befestigungspunkten verbunden sind.
Optikbaugruppe (140) nach Anspruch 40, wobei der Aktor (100) und die optischen Elemente (102) eine gemeinsame elektrische Verbindung aufweisen, wobei die Steuerung (182) zum Ansteuern des Aktors (100) zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente (102) ausgebildet ist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuerung (182) zum aufeinanderfolgenden Bestromen der Aktorabschnitte (112, 114) zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente (102) ausgebildet ist.
Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 43, wobei das optische Element (102) ein Blendenflügel, eine Linse, Spiegel, Strahlenteiler, Shutter oder Filter ist oder aufweist.
Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 44, weiterhin umfassend mindestens einen Sensor, wobei der Sensor ausgebildet ist zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das zu einer eingestellten Position des Kontaktpunkts (110) oder einer auf den Sensor treffenden Lichtmenge proportional ist.
Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Sensor einen Bildsensor, eine Fotodiode, einen kapazitiven Sensor, einen Hall-Sensor oder einen resistiven Sensor umfasst.
Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 46, weiterhin umfassend Rastpunkte (190) und ein Rastelement (192), wobei das Rastelement (192) ausgebildet ist zum Halten des stromlosen Aktors (100) in mehreren Rastpositionen zwischen der ersten Position (116) und der zweiten Position (118) des Kontaktpunkts (110) mittels Eingreifen in die Rastpunkte (190).
Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 46, weiterhin umfassend zwei Aktoren (110, 110'), wobei die zwei Aktoren (100, 100') antagonistisch wirkend mit dem mindestens einen optischen Element (102) verbunden sind.
Kamera, insbesondere Smartphonekamera, umfassend eine Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 45 bis 46, wobei eine Bewegung des optischen Elements (102) mittels mindestens eines Signals des Sensors steuerbar oder regelbar ist.
Kamera nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Sensor zum Erfassen einer Lichtmenge ausgebildet ist.