DE10358906B4 - Optical element, optical system and optical device - Google Patents

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    • G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length

Abstract

Optisches Element, mit einem Aufnahmebehälter (11), der ein erstes formflexibles Medium (12) sowie ein zweites formflexibles Medium (13) beinhaltet, wobei die Medien (12, 13) in dem Aufnahmebehälter (11) räumlich fixiert sind und wobei sich die beiden Medien (12, 13) an wenigstens einer Grenzfläche (14) berühren, mit Mitteln zum Ändern der Größe und/oder Form der Grenzfläche(n) (14) zwischen den beiden Medien (12, 13), und mit Mitteln (30) zum Stabilisieren (Stabilisierungsmittel) der Oberflächenstruktur derjenigen Oberfläche(n) des ersten und/oder zweiten Mediums (12, 13), die dem jeweils anderen Medium zugewandt ist/sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel (30) wenigstens ein Element (31, 31a) mit einer Maschenstruktur aufweisen oder aus wenigstens einer Lochfolie gebildet sind, und dass die Stabilisierungsmittel innerhalb des zweiten formflexiblen Mediums (13) und/oder innerhalb des ersten formflexiblen Mediums (12) angeordnet sind.Optical element, with a receptacle (11) which contains a first flexible medium (12) and a second flexible medium (13), the media (12, 13) being spatially fixed in the receptacle (11) and wherein the two Media (12, 13) touch at least one interface (14), with means for changing the size and / or shape of the interface (s) (14) between the two media (12, 13), and with means (30) for Stabilizing (stabilizing means) of the surface structure of that surface (s) of the first and / or second medium (12, 13) which faces the respective other medium, characterized in that the stabilizing means (30) have at least one element (31, 31a ) have a mesh structure or are formed from at least one perforated film, and that the stabilizing means are arranged within the second medium (13) and / or within the first medium (12) which is flexible in shape.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein optisches Element gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein optisches System sowie ein optisches Gerät.The present invention relates first of all to an optical element according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention also relates to an optical system and an optical device.

Aus dem Stand der Technik sind bereits veränderliche optische Elemente bekannt. Ein bekanntes optisches Element weist einen Tropfen einer leitenden Flüssigkeit auf, der auf einer Isolationsschicht aufgetragen ist. Die Isolationsschicht wiederum bedeckt eine flache Elektrode. Bei Anwesenheit eines elektrischen Feldes, das durch eine zwischen der Leiterflüssigkeit und der Elektrode angelegte Spannung verursacht wird, kann die Benetzung wesentlich vergrößert werden. Dieses bekannte Phänomen wird auch als Elektrobenetzen (electro-wetting) bezeichnet.Variable optical elements are already known from the prior art. A known optical element has a drop of a conductive liquid which is applied to an insulating layer. The insulation layer in turn covers a flat electrode. In the presence of an electric field, which is caused by a voltage applied between the conductor liquid and the electrode, the wetting can be increased significantly. This well-known phenomenon is also known as electro-wetting.

Eine Umsetzung dieses Phänomens ist beispielsweise aus der US 5 659 330 A bekannt. Darin wird eine Anzeigeeinrichtung beschrieben, bei der einzelne Tropfen einer Leiterflüssigkeit auf einer Isolationsschicht angeordnet sind. Unterhalb dieser Isolationsschicht sind Elektroden vorhanden. Durch die selektive Erzeugung eines elektrischen Feldes kann die Form eines jeden Tropfens der Leiterflüssigkeit variiert werden, wodurch ein farbiges Pixel eines Bildes erzeugt wird.An implementation of this phenomenon is, for example, from the U.S. 5,659,330 A known. This describes a display device in which individual drops of a conductive liquid are arranged on an insulation layer. Electrodes are provided underneath this insulation layer. By selectively generating an electric field, the shape of each drop of conductive fluid can be varied, thereby creating a colored pixel of an image.

Eine Lösung, wie die vorstehend beschriebene Art optischer Elemente auch im Bereich von Linsenelementen eingesetzt werden kann, ist in der DE 698 04 119 T2 beschrieben. Die darin geschilderte Erfindung liegt auf dem Gebiet verstellbarer Fokuslinsen, und dort insbesondere auf dem Gebiet flüssiger Linsen mit einem verstellbaren, elektrisch gesteuerten Fokus. Dabei soll es mit dem dort beschriebenen Linsenelement möglich sein, den Fokus mit Hilfe des sogenannten „Elektrobenetzens“ kontinuierlich zu verstellen. Gemäß dieser bekannten Lösung wird ein optisches Element zum veränderbaren Einstellen der Fokallänge bereitgestellt. Bei der Fokallänge handelt es sich generell um den Abstand des Brennpunkts zur Ebene des optischen Elements, beispielsweise zur Linsenebene.One solution of how the type of optical elements described above can also be used in the area of lens elements is in FIG DE 698 04 119 T2 described. The invention described therein lies in the field of adjustable focus lenses, and there in particular in the field of liquid lenses with an adjustable, electrically controlled focus. With the lens element described there, it should be possible to continuously adjust the focus with the help of so-called "electrical wetting". According to this known solution, an optical element for variably setting the focal length is provided. The focal length is generally the distance between the focal point and the plane of the optical element, for example the lens plane.

Das optische Element besteht aus einem Aufnahmebehälter, der eine erste, elektrisch leitfähige Flüssigkeit sowie einen Tropfen einer zweiten, isolierenden Flüssigkeit beinhaltet. Die beiden Flüssigkeiten sind nicht mischbar und im Aufnahmebehälter räumlich fixiert. Die beiden Flüssigkeiten berühren einander an einer Grenzfläche. Der Tropfen der zweiten Flüssigkeit ist konzentrisch um die optische Achse des optischen Elements herum angeordnet, wobei die optische Achse ebenfalls durch einen transparenten Bereich des Bodens des Aufnahmebehälters verläuft. Die erste, elektrisch leitfähige Flüssigkeit liegt zumindest bereichsweise an Elektroden an, die sich innerhalb des Aufnahmebehälters befinden. Darüber hinaus ist wenigstens eine weitere Elektrode vorgesehen, die außerhalb des Behälterbodens angeordnet ist. Dabei ist diese weitere Elektrode auf der dem Behälterinnenraum abgewandten Oberfläche des Behälterbodens angeordnet.The optical element consists of a receptacle which contains a first, electrically conductive liquid and a drop of a second, insulating liquid. The two liquids cannot be mixed and are spatially fixed in the receptacle. The two liquids touch each other at an interface. The drop of the second liquid is arranged concentrically around the optical axis of the optical element, the optical axis likewise running through a transparent area of the bottom of the receptacle. The first, electrically conductive liquid is at least partially in contact with electrodes that are located inside the receptacle. In addition, at least one further electrode is provided, which is arranged outside the container bottom. This further electrode is arranged on the surface of the container bottom facing away from the container interior.

Schließlich weist das bekannte optische Element Mittel zum Ändern der Grenzfläche zwischen den Flüssigkeiten auf. Über diese Mittel kann ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden erzeugt werden. Dadurch ändert sich die Benetzbarkeit der mit der ersten, leitfähigen Flüssigkeit überdeckten Fläche, so dass sich darüber auch die Form des Tropfens der zweiten, isolierenden Flüssigkeit verändert. Durch die Variation der Größe und/oder Form der Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten kann der Fokus des optischen Elements kontinuierlich verstellt werden.Finally, the known optical element has means for changing the interface between the liquids. An electric field can be generated between the electrodes by means of these means. This changes the wettability of the surface covered with the first, conductive liquid, so that the shape of the drop of the second, insulating liquid also changes. By varying the size and / or shape of the interface between the two liquids, the focus of the optical element can be adjusted continuously.

Ähnliche Lösungen sind beispielsweise auch aus der WO 03/071335 A2 sowie der WO 03/069380 A1 bekannt.Similar solutions are, for example, also from the WO 03/071335 A2 as well as the WO 03/069380 A1 known.

Ferner ist aus der US 6 449 081 B1 ein optisches Element, mit einem ersten und einem zweiten Fluid, die dicht abgekapselt sind, wobei die beiden Fluide sich an einer Grenzfläche berühren, bekannt. Die US 6 449 081 B1 offenbart ferner, dass Mittel zum Ändern der Größe und/oder Form der Grenzfläche zwischen beiden Fluiden. Darüber hinaus sind Mittel zum Stabilisieren der Oberflächenstruktur des ersten und/oder zweiten Mediums vorgesehen, wobei hier nur die Fixierung der Medien an den der Grenzfläche zwischen beiden Medien abgewandten Flächen gemeint ist.Furthermore, from the US 6 449 081 B1 an optical element, with a first and a second fluid, which are tightly encapsulated, the two fluids touching one another at an interface, is known. The US 6 449 081 B1 further discloses that means for changing the size and / or shape of the interface between the two fluids. In addition, means are provided for stabilizing the surface structure of the first and / or second medium, only the fixing of the media on the surfaces facing away from the interface between the two media being meant here.

Alle die bekannten Lösungen weisen jedoch einen Nachteil auf. Die darin beschriebenen optischen Elemente können durch Erschütterungen zerstört werden, in dem das entsprechende Medium, das insbesondere in Form eines Tropfens vorliegt, in mehrere Einzeltropfen zerfällt. Insbesondere, wenn das optische Element als Linse eingesetzt wird, werden durch eine solche Aufspaltung des Tropfens die optischen Eigenschaften der Linse erheblich verändert. Die bekannten Lösungen eignen sich daher nur für die Realisierung sehr kleiner optischer Elemente.However, all of the known solutions have a disadvantage. The optical elements described therein can be destroyed by vibrations in which the corresponding medium, which is in particular in the form of a drop, breaks up into several individual drops. In particular, when the optical element is used as a lens, the optical properties of the lens are significantly changed by such a splitting of the droplet. The known solutions are therefore only suitable for realizing very small optical elements.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein optisches Element der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die zum Stand der Technik beschriebenen Nachteile vermieden werden können. Insbesondere soll ein optisches Element bereitgestellt werden, mit dem einer Zerstörung des optischen Elements durch Zerfall in mehrere Tropfen wirksam entgegengewirkt werden kann. Weiterhin soll ein entsprechend verbessertes optisches System sowie Gerät bereitgestellt werden.Proceeding from the stated prior art, the present invention is therefore based on the object of developing an optical element of the type mentioned at the beginning in such a way that the disadvantages described in relation to the prior art can be avoided. In particular, an optical element is to be provided with which destruction of the optical element by breaking up into several drops can be effectively counteracted. Furthermore, a correspondingly improved optical system and device are to be provided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das optische Element mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, das optische System mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 30 sowie das optische Gerät mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 31. Weitere Vorteile, Merkmale, Details, Aspekte und Effekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen optischen Element beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen optischen System und jeweils umgekehrt. Analoges gilt für das erfindungsgemäße optische Gerät.This object is achieved according to the invention by the optical element with the features according to independent patent claim 1, the optical system with the features according to independent patent claim 30 and the optical device with the features according to independent patent claim 31. Further advantages, features, details, aspects and effects of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the optical element according to the invention naturally also apply in connection with the optical system according to the invention and vice versa. The same applies to the optical device according to the invention.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass nunmehr geeignete Stabilisierungsmittel verwendet werden, die einem unerwünschten Zerfall wirksam entgegenwirken.The present invention is based on the knowledge that suitable stabilizers are now used which effectively counteract undesired disintegration.

Die Erfindung ist insbesondere für große optische Elemente mit variabler Fokallänge einsetzbar, beispielsweise für große Linsen (Variolinsen) und dergleichen. Während die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen für die Realisierung großer optischer Elemente aus den oben geschilderten Gründen problematisch sind, führt der Einsatz der erfindungsgemäßen Stabilisierungsmittel nunmehr zu dem Ergebnis, dass auch große optische Elemente realisiert werden können. Wenn die optischen Elemente beispielsweise in Form von variablen Linsen ausgebildet sind, können mit der vorliegenden Erfindung beispielsweise Linsen mit einem Durchmesser von größer 5mm hergestellt werden. Insbesondere lassen sich auch Linsen realisieren, die einen Durchmesser bis 5cm oder auch mehr aufweisen können. Derartige Linsen finden beispielsweise in Mikroskopen, etwa Operationsmikroskopen, und dergleichen Anwendung.The invention can be used in particular for large optical elements with a variable focal length, for example for large lenses (zoom lenses) and the like. While the solutions known from the prior art for realizing large optical elements are problematic for the reasons outlined above, the use of the stabilizing means according to the invention now leads to the result that large optical elements can also be realized. If the optical elements are designed in the form of variable lenses, for example, lenses with a diameter of greater than 5 mm can be produced with the present invention. In particular, lenses can also be realized which can have a diameter of up to 5 cm or even more. Such lenses are used, for example, in microscopes, such as surgical microscopes, and the like.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein optisches Element bereitgestellt, mit einem Aufnahmebehälter, der ein erstes formflexibles Medium sowie ein zweites formflexibles Medium beinhaltet, wobei die Medien in dem Aufnahmebehälter räumlich fixiert sind und wobei sich die beiden Medien an wenigstens einer Grenzfläche berühren, mit Mitteln zum Ändern der Größe und/oder Form der Grenzfläche(n) zwischen den beiden Medien, und mit Mitteln zum Stabilisieren (Stabilisierungsmittel) der Oberflächenstruktur derjenigen Oberfläche(n) des ersten und/oder zweiten Mediums, die dem jeweils anderen Medium zugewandt ist/sind. Das optische Element ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel wenigstens ein Element mit einer Maschenstruktur aufweisen oder aus wenigstens einer Lochfolie gebildet sind, und dass die Stabilisierungsmittel innerhalb des zweiten formflexiblen Mediums und/oder innerhalb des ersten formflexiblen Mediums angeordnet sind.According to a first aspect of the invention, an optical element is provided with a receptacle that contains a first medium that is flexible in shape and a second medium that is flexible in shape, the media being spatially fixed in the receptacle and the two media in contact at at least one interface Means for changing the size and / or shape of the interface (s) between the two media, and with means for stabilizing (stabilizing means) the surface structure of that surface (s) of the first and / or second medium that faces the other medium / are. The optical element is characterized in that the stabilization means have at least one element with a mesh structure or are formed from at least one perforated film, and that the stabilization means are arranged within the second medium that is flexible in shape and / or within the first medium that is flexible in shape.

Die Stabilisierungsmittel können die Oberflächenstrukturen des ersten und/oder zweiten Mediums zusammenhalten, ohne dass dabei die optische Qualität des optischen Elements wesentlich beeinträchtigt wird. Dabei erfolgt die Stabilisierung, wie weiter unten noch näher erläutert wird, vorzugsweise durch den Einsatz äußerer und/oder innerer Strukturen.The stabilizing means can hold the surface structures of the first and / or second medium together without the optical quality of the optical element being significantly impaired. The stabilization takes place, as will be explained in more detail below, preferably through the use of external and / or internal structures.

Das optische Element weist wenigstens einen Aufnahmebehälter auf, der ein erstes formflexibles Medium und ein zweites formflexibles Medium beinhaltet, die sich an einer Grenzfläche berühren. Dabei können beispielsweise formflexible Medien verwendet werden, die nicht mischbar sind.The optical element has at least one receiving container that contains a first medium that is flexible in shape and a second medium that is flexible in shape, which are in contact at an interface. For example, media that are flexible in shape and cannot be mixed can be used.

Weiterhin sollen Mittel zum Ändern der Größe und/oder Form der Grenzfläche zwischen den Medien vorgesehen sein. Grundsätzlich ist die Erfindung nicht auf bestimmte Medientypen beschränkt. Wichtig ist lediglich, dass die Medien formflexibel sind. „Formflexibel“ bedeutet im Lichte der vorliegenden Beschreibung, dass die Medien keine starre Oberfläche aufweisen, sondern dass sich die Medien innerhalb des Aufnahmebehälters in ihrer Form verändert können.Furthermore, means for changing the size and / or shape of the interface between the media should be provided. In principle, the invention is not restricted to certain types of media. It is only important that the media are flexible in shape. “Flexible in shape” in the light of the present description means that the media do not have a rigid surface, but that the media can change in shape within the receptacle.

Die Stabilisierungsmittel können auf unterschiedlichste Art und Weise ausgebildet sein, so dass die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen beschränkt ist. Nachfolgend werden hierzu einige nicht ausschließliche Beispiele beschrieben.The stabilizing means can be designed in the most varied of ways, so that the invention is not limited to specific embodiments. Some non-exclusive examples are described below.

Vorteilhaft können die Stabilisierungsmittel zumindest teilweise im Bereich der Grenzfläche(n) zwischen den beiden formflexiblen Medien vorgesehen sein. Dabei soll jedoch auch mit umfasst sein, dass zumindest zeitweilig ein gewisser Abstand zwischen den Stabilisierungsmitteln und der/den Grenzfläche(n) besteht. Dieser Abstand ist dabei so zu wählen, dass eine Zerstörung der Oberflächenstruktur des ersten und/oder zweiten Mediums nicht auftreten kann.The stabilizing means can advantageously be provided at least partially in the region of the interface (s) between the two media that are flexible in shape. However, this should also include the fact that there is at least temporarily a certain distance between the stabilizing means and the interface (s). This distance is to be selected so that the surface structure of the first and / or second medium cannot be destroyed.

Erfindungsgemäß können die Stabilisierungsmittel als wenigstens eine - insbesondere elastische - Lochfolie oder dergleichen ausgebildet sein. In diesem Fall handelt es sich bei den Stabilisierungsmitteln um eine Stabilisierungsfolie. Wenn die Stabilisierungsmittel als durchgängige Folie ausgebildet sind, ist es nicht erforderlich, dass die beiden formflexiblen Medien nicht mischbar sind.According to the invention, the stabilizing means can be designed as at least one - in particular elastic - perforated film or the like. In this case, the stabilizing agent is a stabilizing film. If the stabilizing means are designed as a continuous film, it is not necessary for the two media that are flexible in shape to be immiscible.

In weiterer Ausgestaltung können die Stabilisierungsmittel erfindungsgemäß wenigstens ein Element mit einer Maschenstruktur, insbesondere mit wenigstens einer - möglicherweise elastische - Struktur aus Fäden und/oder Bändern, oder dergleichen aufweisen. Es können auch zwei oder mehr solcher Elemente vorgesehen sein. Dies gilt übrigens auch für die als Folie ausgebildeten Stabilisierungsmittel. Bei der elastischen Ausgestaltung des wenigstens einen Elements handelt es sich um ein optionales Merkmal, das für die Durchführbarkeit der Erfindung nicht zwingend erforderlich ist. In diesem Fall handelt es sich bei den Stabilisierungsmitteln beispielsweise um ein Stabilisierungsnetz. Das Stabilisierungsnetz kann vorteilhaft als feinmaschiges Netz aus Fäden oder Bändchen ausgebildet sein, die die Oberflächenstruktur des Mediums zusammenhalten und die optische Qualität nicht wesentlich beeinträchtigen. Die einzelnen Fäden sind vorteilhaft nicht zu dick ausgebildet. Allerdings ist auch eine Dickenvariation über die gesamte Kontur möglich. Insbesondere dort, wo große Belastungen auf die Stabilisierungsmittel einwirken, wenn sich die Grenzfläche zwischen den Medien ändert, können die Fäden dicker sein als beispielsweise dort, wo eine geringere Belastung auftritt.In a further embodiment, the stabilizing means according to the invention can have at least one element with a mesh structure, in particular with at least one - possibly elastic - structure made of threads and / or tapes, or the like. Two or more such elements can also be provided. Incidentally, this also applies to the stabilizing means designed as a film. The elastic configuration of the at least one element is an optional feature that is not absolutely necessary for the feasibility of the invention. In this case, the stabilization means are, for example, a stabilization network. The stabilizing network can advantageously be designed as a fine-mesh network of threads or ribbons that hold the surface structure of the medium together and do not significantly impair the optical quality. The individual threads are advantageously not too thick. However, a variation in thickness over the entire contour is also possible. In particular, where the stabilizing means are subjected to great stresses when the interface between the media changes, the threads can be thicker than, for example, where there is less stress.

Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Materialien beschränkt, aus denen die Stabilisierungsmittel hergestellt sein können. Beispielsweise handelt es sich bei geeigneten Materialien um Glasfasern, um Nylon und dergleichen.The invention is not limited to specific materials from which the stabilizing agents can be made. For example, suitable materials are fiberglass, nylon, and the like.

Vorteilhaft können die Stabilisierungsmittel zumindest bereichsweise oder teilweise transparent ausgebildet sein. Dadurch wird die optische Qualität des optischen Elements durch die zusätzlichen Stabilisierungsmittel nicht beeinträchtigt. Grundsätzlich sind jedoch auch nicht transparente Stabilisierungsmittel denkbar, solange diese die Funktion des optischen Elements nicht beeinträchtigen, etwa, wenn diese nicht zu dick sind.The stabilizing means can advantageously be at least partially or partially transparent. As a result, the optical quality of the optical element is not impaired by the additional stabilizing means. In principle, however, non-transparent stabilizing means are also conceivable as long as they do not impair the function of the optical element, for example if they are not too thick.

Die Stabilisierungsmittel sind je nach Ausgestaltungsform im ersten und/oder zweiten formflexiblen Medium angeordnet.The stabilizing means are arranged in the first and / or second medium, which is flexible in shape, depending on the configuration.

Beispielsweise können die Stabilisierungsmittel innerhalb des zweiten formflexiblen Mediums angeordnet sein. In einem solchen Fall ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Stabilisierungsmittel in einer Weise ausgebildet sind, um das zweite formflexible Medium an der/den Oberfläche(n) der Stabilisierungsmittel festzuhalten, insbesondere durch eine besondere Oberflächenbeschichtung der Stabilisierungsmittel. Beispielsweise können die Stabilisierungsmittel, etwa ein Stabilisierungsnetz, mit einem Material oberflächenbeschichtet sein, oder aus einem Material bestehen, das das zweite Medium, etwa in Form eines Öls, an der Oberfläche „festhält“, wenn das Stabilisierungsnetz innerhalb des zweiten Mediums plaziert ist. Die Stabilisierungsmittel sind somit in einer Weise ausgestaltet, dass deren Oberfläche(n) für das zweite formflexible Medium benetzbar gemacht/gehalten wird.For example, the stabilizing means can be arranged within the second medium, which is flexible in shape. In such a case, it is advantageously provided that the stabilizing means are designed in such a way as to hold the second medium, which is flexible in shape, to the surface (s) of the stabilizing means, in particular by means of a special surface coating of the stabilizing means. For example, the stabilizing means, such as a stabilizing net, can be surface-coated with a material or consist of a material that “holds” the second medium, for example in the form of an oil, to the surface when the stabilizing net is placed within the second medium. The stabilizing means are thus designed in such a way that their surface (s) is made / kept wettable for the second medium, which is flexible in shape.

Ebenso ist möglich, dass die Stabilisierungsmittel innerhalb des ersten formflexiblen Mediums angeordnet sind. In einem solchen Fall können die Stabilisierungsmittel beispielsweise in einer Weise ausgebildet sein, um das zweite formflexible Medium von der/den Oberfläche(n) der Stabilisierungsmittel zu verdrängen, insbesondere durch eine besondere Oberflächenbeschichtung der Stabilisierungsmittel. Beispielsweise können die Stabilisierungsmittel, etwa ein Stabilisierungsnetz, mit einem Material oberflächenbeschichtet sein, oder aus einem Material bestehen, das das zweite Medium, etwa in Form eine Öls, von der Oberfläche verdrängt, wenn das Stabilisierungsnetz außerhalb des zweiten Mediums plaziert ist. Gleichzeitig soll das andere Medium, nämlich das erste Medium, in dem sich die Stabilisierungsmittel dann befinden - etwa Wasser - nicht von den Stabilisierungsmitteln verdrängt werden.It is also possible for the stabilizing means to be arranged within the first medium, which is flexible in shape. In such a case, the stabilizing means can be designed, for example, in such a way as to displace the second medium, which is flexible in shape, from the surface (s) of the stabilizing means, in particular by means of a special surface coating of the stabilizing means. For example, the stabilization means, for example a stabilization net, can be surface-coated with a material or consist of a material which displaces the second medium, for example in the form of an oil, from the surface when the stabilization net is placed outside the second medium. At the same time, the other medium, namely the first medium in which the stabilizers are then located - for example water - should not be displaced by the stabilizers.

Ebenso sind Ausführungsformen realisierbar, bei denen Stabilisierungsmittel sowohl innerhalb des ersten formflexiblen Mediums als auch innerhalb des zweiten formflexiblen Mediums angeordnet sind.Embodiments can also be implemented in which stabilizing means are arranged both within the first medium that is flexible in shape and within the second medium that is flexible in shape.

Vorzugsweise können die Stabilisierungsmittel zumindest bereichsweise eine Vorspannung aufweisen. Das bedeutet, dass die Stabilisierungsmittel mit einer vorgeformten Kontur ausgebildet sein können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass diese vorgeformte Kontur an die Kontur der Grenzfläche zwischen den beiden Medien angepasst ist, beispielsweise im Bereich der maximalen und/oder minimalen Ausdehnung des zweiten Mediums. Dies wird allgemein im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung noch näher erläutert.The stabilizing means can preferably have a pretensioning at least in some areas. This means that the stabilizing means can be designed with a preformed contour. For example, it can be provided that this pre-formed contour is adapted to the contour of the interface between the two media, for example in the area of the maximum and / or minimum expansion of the second medium. This is generally explained in more detail in connection with the description of the figures.

Vorteilhaft können die Stabilisierungsmittel den gleichen oder zumindest einen ähnlichen Brechungsindex aufweisen wie das formflexible Medium, in dem sie sich befinden. Wenn sich die Stabilisierungsmittel innerhalb des zweiten Mediums befinden, sollte deren Material den Brechungsindex des zweiten Mediums, etwa eines Öls oder dergleichen, haben. Wenn sich die Stabilisierungsmittel außerhalb des zweiten Mediums befinden, sollten sie vorzugsweise den Brechungsindex des ersten Mediums, beispielsweise Wasser, haben.The stabilizing means can advantageously have the same or at least a similar refractive index as the medium, which is flexible in shape, in which they are located. If the stabilizing agents are located within the second medium, their material should have the refractive index of the second medium, such as an oil or the like. If the stabilizing agents are located outside the second medium, they should preferably have the refractive index of the first medium, for example water.

Erfindungsgemäß weist das optische Element nunmehr in Bezug auf das zweite Medium je nach Ausgestaltung eine innere und/oder äußere Struktur zur Stabilisierung auf, wodurch der Gefahr eines Zerfalls des ersten und/oder zweiten Mediums und einer damit einhergehenden Zerstörung entgegengewirkt werden kann.According to the invention, the optical element now has an inner and / or outer structure for stabilization in relation to the second medium, depending on the configuration, whereby the risk of disintegration of the first and / or second medium and associated destruction can be counteracted.

Vorteilhaft kann eine oder mehrere Wandungen des Aufnahmebehälters zumindest bereichsweise transparent ausgebildet sein, um einen Lichtdurchtritt zu ermöglichen.One or more walls of the receptacle can advantageously be designed to be transparent, at least in some areas, in order to allow light to pass through.

Beispielsweise kann wenigstens eines der formflexiblen Medien zumindest bereichsweise transparent ausgebildet ist. Vorteilhaft ist jedoch vorgesehen, dass beide formflexiblen Medien zumindest teilweise transparent ausgebildet sind.For example, at least one of the media that is flexible in shape can be designed to be transparent at least in certain areas. However, it is advantageously provided that both media, which are flexible in shape, are at least partially transparent.

Vorteilhaft kann das zweite formflexible Medium zumindest bereichsweise an wenigstens einer Anlagefläche innerhalb des Aufnahmebehälters anliegen. Ebenso liegt natürlich auch das erste Medium zumindest bereichsweise an wenigstens einer Anlagefläche innerhalb des Aufnahmebehälters an.The second medium, which is flexible in shape, can advantageously bear against at least one contact surface within the receiving container, at least in some areas. Likewise, of course, the first medium also rests, at least in some areas, on at least one contact surface within the receptacle.

Dabei kann sich die Anlagefläche an unterschiedlichen Orten innerhalb des Aufnahmebehälters befinden, so dass die Erfindung nicht auf bestimmte Anordnungs- beziehungsweise Ausbildungsvarianten beschränkt ist. Nachfolgend werden hierzu einige nicht ausschließliche Beispiele beschrieben. Bei der Anlagefläche kann es sich beispielsweise um zumindest einen Teilbereich einer Behälteraußenwand, etwa den Behälterboden und/oder ein Deckelelement und/oder wenigstens eine Seitenwand handeln. Bei der letztgenannten Variante ist insbesondere eine Ausgestaltung realisierbar, bei der das Medium nicht den Behälterboden berührt, sondern nur an den seitlichen Wänden anliegt. Natürlich sind auch Ausgestaltungsvarianten denkbar, bei denen es sich bei der genannten Anlagefläche um zumindest einen Teilbereich einer im Aufnahmebehälter-Innenraum befindlichen Zwischenschicht handelt. Dort, wo das Medium an der Anlagefläche des Aufnahmebehälters anliegt, ist dieses vorzugsweise aus einem transparenten Material gebildet, sodass von außen in den Aufnahmebehälter eintretendes Licht durch die Behälterwände und die im Aufnahmebehälter befindlichen transparenten Medien hindurchstrahlen kann. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Anlageflächen durch zumindest Teilbereiche der Seitenwände gebildet werden, ist dies nicht unbedingt erforderlich, eventuell sogar schädlich (Streulicht), so dass die Anlageflächen in einem solchen Fall auch aus einem nicht transparenten Material gebildet sein können.The contact surface can be located at different locations within the receptacle, so that the invention is not limited to certain arrangement or design variants. Some non-exclusive examples are described below. The contact surface can be, for example, at least a partial area of a container outer wall, for example the container base and / or a cover element and / or at least one side wall. In the case of the last-mentioned variant, in particular, a configuration can be implemented in which the medium does not touch the container bottom, but only rests against the side walls. Of course, design variants are also conceivable in which the abutment surface mentioned is at least a partial area of an intermediate layer located in the interior of the receptacle. Where the medium rests on the contact surface of the receptacle, it is preferably made of a transparent material so that light entering the receptacle from outside can radiate through the container walls and the transparent media located in the receptacle. In an embodiment in which the contact surfaces are formed by at least partial areas of the side walls, this is not absolutely necessary, possibly even harmful (scattered light), so that in such a case the contact surfaces can also be formed from a non-transparent material.

Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Medientypen beschränkt. Beispielsweise kann das erste formflexible Medium und/oder das zweite formflexible Medium eine Flüssigkeit sein. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Medium um Wasser, um Wasser mit Salzzusätzen und dergleichen handeln, während das zweite Medium als Öl ausgebildet ist. Natürlich können die Medien auch in anderer Weise ausgebildet sein. Wichtig ist lediglich, dass die Medien formflexibel sind. Daher ist es beispielsweise auch denkbar, dass das erste Medium und/oder das zweite Medium gelartig ausgebildet ist/sind.The invention is not limited to any particular types of media. For example, the first medium that is flexible in shape and / or the second medium that is flexible in shape can be a liquid. For example, the first medium can be water, water with salt additives and the like, while the second medium is designed as an oil. Of course, the media can also be designed in other ways. It is only important that the media are flexible in shape. It is therefore also conceivable, for example, for the first medium and / or the second medium to be / are gel-like.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das zweite formflexible Medium in Form eines oder mehrerer Tropfen ausgebildet ist. Dabei ist unter einem Tropfen generell eine kleine Mediummenge von zumindest bereichsweise kugeliger oder länglich runder Form zu verstehen.It can advantageously be provided that the second medium, which is flexible in shape, is designed in the form of one or more drops. A drop is generally understood to mean a small amount of medium of at least partially spherical or elongated round shape.

Vorzugsweise können das erste formflexible Medium und das zweite formflexible Medium die gleiche Dichte aufweisen, um Gravitationseffekte auszuschließen.The first medium, which is flexible in shape, and the second medium, which is flexible in shape, can preferably have the same density in order to exclude gravitational effects.

Weiterhin können das erste formflexible Medium und das zweite formflexible Medium durchaus unterschiedliche optische Eigenschaften, beispielsweise unterschiedliche optische Indizes, aufweisen. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das erste Medium und das zweite Medium unterschiedliche Brechungszahlen aufweisen. So ist gemäß einem vorteilhaften - nicht ausschließlichen - Beispiel vorgesehen, dass das erste Medium eine niedrige Brechzahl (Brechungsindex) aufweist, während das zweite Medium eine hohe Brechzahl aufweist.Furthermore, the first medium, which is flexible in shape, and the second medium, which is flexible in shape, can have entirely different optical properties, for example different optical indices. It can be provided, for example, that the first medium and the second medium have different refractive indices. Thus, according to an advantageous - non-exclusive - example it is provided that the first medium has a low refractive index (refractive index), while the second medium has a high refractive index.

Wenn die Medien an einer transparenten Anlagefläche anliegen, beispielsweise an einer zumindest teilweise transparenten Wandung des Aufnahmebehälters, weisen diese transparenten Bereiche der Anlagefläche beziehungsweise der Behälterwand vorzugsweise die gleiche oder eine ähnliche Brechzahl wie das anliegende Medium auf. Dadurch werden gebrochene Strahlengänge und unerwünschte Reflexionen vermieden.If the media are in contact with a transparent contact surface, for example on an at least partially transparent wall of the receiving container, these transparent areas of the contact surface or the container wall preferably have the same or a similar refractive index as the adjacent medium. This avoids broken beam paths and unwanted reflections.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass ein formflexibles Medium über die Mittel zum Ändern der Grenzfläche(n) derart in Richtung des jeweils anderen formflexiblen Mediums verschoben wird, dass sich die Krümmung wenigstens einer Grenzfläche zwischen den beiden formflexiblen Medien ändert.It can advantageously be provided that a medium that is flexible in shape is displaced in the direction of the other flexible medium in each case via the means for changing the interface (s) in such a way that the curvature of at least one interface between the two media that is flexible in shape changes.

Wie eingangs bereits dargelegt wurde, ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen für die Mittel zur Änderung der Grenzfläche(n) zwischen den Medien beschränkt. Nachfolgend werden hierzu einige nicht ausschließliche Beispiele angegeben.As already stated at the beginning, the invention is not limited to specific embodiments for the means for changing the interface (s) between the media. Some non-exclusive examples are given below.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das optische Element auf der Basis des wie weiter oben bereits beschriebenen Elektrobenetzens (Electrowetting) ausgebildet ist. Dabei wirken die Mittel zum Ändern der Grenzfläche zwischen den beiden Medien auf ein elektrisch leitendes Medium ein. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird die Benetzbarkeit einer Oberfläche, an der das elektrisch leitende Medium anliegt, durch dieses elektrisch leitende Medium verändert, sodass sich dadurch indirekt auch die Kontur des elektrisch isolierenden Mediums verändern kann.For example, it can be provided that the optical element is formed on the basis of the electrowetting as already described above. The means for changing the interface between the two media act on an electrically conductive medium. By applying an electrical voltage, the wettability of a surface on which the electrical conductive medium is applied, changed by this electrically conductive medium, so that the contour of the electrically insulating medium can indirectly change as a result.

Das Prinzip des Elektrobenetzens über die Erzeugung eines elektrischen Feldes kann nun vorsehen, dass das erste formflexible Medium und das zweite formflexible Medium eine unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Das Medium mit der geringeren elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise ein Öl, kann zwischen dem Medium mit der größeren elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise Wasser oder Wasser mit Zusätzen sowie wenigstens einer Elektrode angeordnet sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Medium mit der geringeren elektrischen Leitfähigkeit auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnet ist, während auf der anderen Oberfläche des Substrats die wenigstens eine Elektrode angeordnet ist. Wenn nun ein elektrisches Feld zwischen der wenigstens einen Elektrode und dem Medium mit der größeren elektrischen Leitfähigkeit angelegt wird, wird dadurch die Grenzfläche zwischen den beiden formflexiblen Medien verändert. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der WO 03/069380 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird.The principle of electrowetting via the generation of an electric field can now provide that the first medium, which is flexible in shape, and the second medium, which is flexible in shape, have different electrical conductivities. The medium with the lower electrical conductivity, for example an oil, can be arranged between the medium with the greater electrical conductivity, for example water or water with additives and at least one electrode. It can be provided that the medium with the lower electrical conductivity is arranged on one surface of a substrate, while the at least one electrode is arranged on the other surface of the substrate. If an electrical field is now applied between the at least one electrode and the medium with the greater electrical conductivity, this changes the interface between the two media that are flexible in shape. Such a solution is for example in the WO 03/069380 A1 described, the disclosure content of which is included in the description of the present invention.

In anderer Ausgestaltung können die Mittel zum Ändern der Grenzfläche(n) zur Einwirkung auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet sein, wobei die Mittel zum Ändern der Grenzfläche(n) zum Erzeugen eines Drucks auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet sind und wobei ein Medium über diese Mittel an wenigstens einer Grenzfläche in zumindest einer Vorzugsrichtung in Richtung des jeweils anderen Mediums verschoben, insbesondere gedrückt, wird oder werden kann. Derartige Mittel können konstruktiv einfach und in energiesparender Weise ausgestaltet werden, wobei solche Mittel häufig nur sehr kleine Steuerspannungen benötigen.In another embodiment, the means for changing the interface (s) can be designed to act on the first and / or second medium, the means for changing the interface (s) being designed to generate a pressure on the first and / or second medium and wherein a medium is or can be displaced, in particular pressed, or can be displaced, in particular pressed, in at least one preferred direction in the direction of the respective other medium via these means at at least one interface. Such means can be designed in a structurally simple manner and in an energy-saving manner, such means often requiring only very small control voltages.

Durch diese Mittel wird erreicht, dass ein Druck auf das entsprechende Medium ausgeübt wird, sodass dieses an der Grenzfläche in zumindest einer Vorzugsrichtung in Richtung des jeweils anderen Mediums verschoben - insbesondere gedrückt - werden kann. Bei dieser Vorzugsrichtung kann es sich in dem Fall, in dem das optische Element als Linsenelement ausgebildet ist, vorzugsweise um die optische Achse des Linsenelements handeln. Die Änderung der Brennweite des optischen Elements und damit die Änderung der Fokallänge in einem optischen Gerät erfolgt dann quasi durch das Herausdrücken des einen Mediums in Richtung des anderen Mediums.This means that pressure is exerted on the corresponding medium so that it can be displaced - in particular pressed - at the interface in at least one preferred direction in the direction of the other medium in each case. In the case in which the optical element is designed as a lens element, this preferred direction can preferably be the optical axis of the lens element. The change in the focal length of the optical element and thus the change in the focal length in an optical device then takes place quasi by pushing out one medium in the direction of the other medium.

Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Mittel zum Ändern der Grenzfläche(n) zur Einwirkung auf das zweite Medium ausgebildet sind und dass das zweite Medium über diese Mittel an wenigstens einer Grenzfläche in zumindest einer Vorzugsrichtung in Richtung des ersten Mediums verschoben, insbesondere gedrückt, wird oder werden kann. Zusätzlich oder alternativ ist auch denkbar, dass die Mittel zum Ändern der Grenzfläche(n) zur Einwirkung auf das erste Medium ausgebildet sind und dass das erste Medium über diese Mittel an wenigstens einer Grenzfläche in zumindest einer Vorzugsrichtung in Richtung des zweiten Mediums verschoben, insbesondere gedrückt, wird oder werden kann.It can be provided, for example, that the means for changing the interface (s) are designed to act on the second medium and that the second medium is displaced, in particular pressed, via these means at at least one interface in at least one preferred direction in the direction of the first medium, will or can be. Additionally or alternatively, it is also conceivable that the means for changing the interface (s) are designed to act on the first medium and that the first medium is displaced, in particular pressed, via these means at at least one interface in at least one preferred direction in the direction of the second medium , will or can be.

In weiterer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass sich die beiden Medien an zwei Grenzflächen berühren und dass ein Medium über die Mittel zum Ändern der Grenzflächen an einer oder beiden Grenzflächen in zumindest einer Vorzugsrichtung in Richtung des jeweils anderen Mediums verschoben, insbesondere gedrückt, wird oder werden kann. In einem solchen Fall ist es beispielsweise auch möglich, dass zwei Vorzugsrichtungen - für jede Grenzfläche eine - gewählt werden können. Hierbei können die Vorzugsrichtungen gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung entgegengesetzt ausgerichtet sein.In a further embodiment, it can also be provided that the two media touch one another at two boundary surfaces and that a medium is displaced, in particular pressed, in at least one preferred direction in the direction of the other medium via the means for changing the boundary surfaces at one or both boundary surfaces can be. In such a case it is also possible, for example, that two preferred directions - one for each boundary surface - can be selected. According to an advantageous development, the preferred directions can be oriented in opposite directions.

Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Medium über die Mittel zum Ändern der Grenzfläche(n) derart in Richtung des jeweils anderen Mediums verschoben, insbesondere gedrückt, wird, dass sich die Krümmung wenigstens einer Grenzfläche zwischen den beiden Medien ändert.It can advantageously be provided that a medium is displaced, in particular pressed, in the direction of the respective other medium via the means for changing the interface (s) in such a way that the curvature of at least one interface between the two media changes.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform kann das zweite formflexible Medium allseitig von dem ersten formflexiblen Medium umschlossen sein, wobei die Mittel zum Ändern der Grenzfläche zur Einwirkung auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet sind und wobei die Mittel zum Ändern der Grenzfläche(n) zum Erzeugen eines Drucks auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet sind.According to a further embodiment, the second medium flexible in shape can be enclosed on all sides by the first medium flexible in shape, the means for changing the interface being designed to act on the first and / or second medium and the means for changing the interface (s) for generating a pressure on the first and / or second medium are formed.

Bei dieser Lösung ist eine besondere Anlagefläche nicht erforderlich. Vielmehr ist das zweite Medium, das im Ausgangszustand vorteilhaft eine kugelartige Konfiguration aufweist, von allen Seiten von dem ersten Medium umgeben. Bei dem ersten Medium kann es sich beispielsweise wiederum um Wasser und bei dem zweiten Medium vorteilhaft um ein geeignetes Öl handeln. Die beiden Medien weisen vorteilhaft die gleiche Dichte auf, damit das zweite Medium innerhalb des ersten Mediums in Position gehalten wird und nicht absinken kann, das heißt, damit Gravitationseffekte wirksam ausgeschlossen werden können.With this solution, a special contact surface is not required. Rather, the second medium, which in the initial state advantageously has a spherical configuration, is surrounded on all sides by the first medium. The first medium can, for example, again be water and the second medium can advantageously be a suitable oil. The two media advantageously have the same density so that the second medium is held in position within the first medium and cannot sink, that is, so that gravitational effects can be effectively excluded.

Die Mittel zum Ändern der Grenzfläche üben nun einen Druck auf das erste und/oder zweite Medium aus. Wenn der Druck auf das erste Medium ausgeübt wird, wird der Druck vom ersten auf das zweite Medium übertragen, so dass dieses an der Druck-Einwirkstelle komprimiert wird, was die Größe und/oder Form der Grenzfläche zwischen den beiden Medien verändert. Beispielsweise kann das zweite Medium von der ursprünglich kugelartigen Ausgangsform in eine elliptische Konfiguration gebracht werden. Wenn der Druck auf das zweite Medium ausgeübt wird, wird sich dieses gegen das erste Medium ausdehnen, so dass sich auch in diesem Fall die Größe und/oder Form der Grenzfläche zwischen den beiden Medien ändern wird.The means for changing the interface now exert a pressure on the first and / or second medium. When printing on the first medium is exerted, the pressure is transferred from the first to the second medium, so that this is compressed at the pressure application point, which changes the size and / or shape of the interface between the two media. For example, the second medium can be brought from the originally spherical initial shape into an elliptical configuration. When the pressure is exerted on the second medium, it will expand against the first medium, so that in this case too the size and / or shape of the interface between the two media will change.

Beispielsweise können die Mittel zum Ändern der Grenzfläche(n) als mechanische Mittel ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Kolbeneinrichtung, einer Zylindereinrichtung, und dergleichen.For example, the means for changing the interface (s) can be designed as mechanical means, for example in the form of a piston device, a cylinder device, and the like.

In anderer Ausgestaltung können die Mittel zum Ändern der Grenzfläche(n) beispielsweise auch in Form einer ansteuerbaren Membran ausgebildet sein.In another embodiment, the means for changing the interface (s) can also be designed, for example, in the form of a controllable membrane.

Dabei ist die Erfindung selbstverständlich ebenfalls nicht auf bestimmte Antriebsarten für die Mittel zum Ändern der Grenzfläche beschränkt. So ist es etwa möglich, dass die Mittel elektrisch betätigbar ausgebildet sind. Die in einem solchen Fall benötigten Spannungen liegen im unteren Voltbereich. Daher sind solche Mittel besonders energiesparend und kosteneffizient einsetzbar. Selbstverständlich sind auch andere Antriebsarten für die Mittel zum Ändern der Grenzfläche möglich. So ist es beispielsweise denkbar, dass diese magnetisch und/oder elektromagnetisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder piezoelektrisch betätigbar ausgebildet sind. Die Auswahl der jeweils geeigneten Antriebsart ergibt sich je nach Anwendungsart und Einsatzort des optischen Elements.The invention is of course also not limited to specific types of drive for the means for changing the interface. For example, it is possible for the means to be designed to be electrically actuatable. The voltages required in such a case are in the lower volt range. Therefore, such agents are particularly energy-saving and cost-effective to use. Of course, other types of drive are also possible for the means for changing the boundary surface. For example, it is conceivable that these are designed so that they can be actuated magnetically and / or electromagnetically and / or pneumatically and / or hydraulically and / or piezoelectrically. The selection of the appropriate type of drive depends on the type of application and location of the optical element.

Die weiter oben bereits erwähnte räumliche Fixierung des ersten und/oder zweiten formflexiblen Mediums innerhalb des Aufnahmebehälters kann mittels geeigneter Fixiermittel erfolgen. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das optische Element in Form eines Linsenelements ausgestaltet ist, bei dem ein Strahlengang definiert durch das Linsenelement hindurchlaufen soll. Die räumliche Fixierung erfolgt vorzugsweise mittels dazu geeigneter Fixiermittel. Dabei ist die Erfindung jedoch nicht auf bestimmte Typen von Fixiermitteln beschränkt. Beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, können die Fixiermittel in Form einer besonderen Oberflächengestaltung der Anlagefläche und/oder in Form einer besonderen Oberflächenbeschaffenheit der Anlagefläche ausgebildet sein. Die Oberfläche ist dabei vorteilhaft so gestaltet, dass sie das anliegende Medium in Position halten kann. Die besondere Oberflächenbeschaffenheit kann beispielsweise mittels einer besonderen Oberflächenbeschichtung realisiert werden. Vorteilhaft kann eine besondere Oberflächenbeschaffenheit bezüglich der Benetzbarkeit vorgesehen sein. Dabei ist die Erfindung natürlich nicht auf die genannten Beispiele beschränkt.The spatial fixation of the first and / or second medium, which is flexible in shape, within the receiving container, as already mentioned above, can take place by means of suitable fixation means. This is particularly important when the optical element is designed in the form of a lens element in which a beam path is intended to pass through the lens element in a defined manner. The spatial fixation is preferably carried out by means of suitable fixation means. However, the invention is not limited to specific types of fixing agents. For example, but not exclusively, the fixing means can be designed in the form of a special surface design of the contact surface and / or in the form of a special surface quality of the contact surface. The surface is advantageously designed in such a way that it can hold the adjacent medium in position. The special surface properties can be implemented, for example, by means of a special surface coating. A special surface quality with regard to wettability can advantageously be provided. The invention is of course not restricted to the examples mentioned.

Beispielsweise ist denkbar, dass die Fixierung der Medien durch eine geeignete Wahl der Oberflächenmaterialien und/oder lokale Oberflächenbeschichtungen innerhalb des Aufnahmebehälters, beispielsweise der Wand des Aufnahmebehälters, erfolgt. Ebenso kann die räumliche Fixierung der Medien über das Anlegen einer geeigneten, vorzugsweise festgelegten Spannung, erfolgen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das erste Medium als elektrisch leitfähiges Medium und das zweite Medium als elektrisch isolierendes Medium ausgebildet ist. Eine solche Möglichkeit ist generell in der DE 698 04 119 T2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird. Natürlich ist es auch denkbar, die räumliche Fixierung über die konstruktive Ausgestaltung der Wände innerhalb des Aufnahmebehälters zu erreichen, beispielsweise in dem diese mit geeigneten Vorsprüngen, Kanten, Hinterschneidungen, Aussparungen und dergleichen versehen sind.For example, it is conceivable that the media are fixed by a suitable choice of the surface materials and / or local surface coatings within the receiving container, for example the wall of the receiving container. The spatial fixation of the media can also take place by applying a suitable, preferably fixed voltage. In this case it is advantageous if the first medium is designed as an electrically conductive medium and the second medium as an electrically insulating medium. Such a possibility is generally in the DE 698 04 119 T2 described, the disclosure content of which is included in the description of the present invention. Of course, it is also conceivable to achieve the spatial fixation via the structural design of the walls within the receptacle, for example by providing them with suitable projections, edges, undercuts, recesses and the like.

Die Fixiermittel haben generell die Aufgabe, dass die Position der Medien innerhalb des Aufnahmebehälters unverändert bleibt, sodass über das optische Element insbesondere ein definierter Strahlengang erzeugt werden kann.The fixing means generally have the task of ensuring that the position of the media within the receptacle remains unchanged, so that in particular a defined beam path can be generated via the optical element.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass in der Anlagefläche des Aufnahmebehältersbeispielsweise in einer Zwischenschicht - an der das zweite Medium anliegt, eine Öffnung vorgesehen ist, und dass das zweite Medium im Bereich dieser Öffnung fixiert ist. Die Öffnung kann sich insbesondere um eine optische Achse des optischen Elements herum erstrecken, sodass ein Lichtstrahl durch diese Öffnung und anschließend durch das erste und zweite Medium hindurchtreten kann. Insbesondere sind im Bereich der Öffnung dazu alle in Frage kommenden Komponenten des optischen Elements transparent ausgebildet.It can advantageously be provided that an opening is provided in the contact surface of the receiving container, for example in an intermediate layer - against which the second medium is in contact, and that the second medium is fixed in the area of this opening. The opening can in particular extend around an optical axis of the optical element so that a light beam can pass through this opening and then through the first and second medium. In particular, in the area of the opening, all of the components of the optical element that come into question are transparent for this purpose.

Die Erfindung ist des Weiteren nicht auf bestimmte Einsatzgebiete für die optischen Elemente beschränkt. So ist es beispielsweise denkbar, dass es sich bei den optischen Elementen um solche zum veränderbaren Einstellen der Fokallänge in einem optischen Gerät, etwa um variable Linsenelemente oder andere, beispielsweise elektrisch ansteuerbare optische Elemente handelt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße optische Element als Linsenelement, beispielsweise als sphärisches Linsenelement, Zylinder-Linsenelement und dergleichen, oder als Prismenelement, beispielsweise als Prismenelement mit variablen spektralen Aufspaltungsvermögen, oder als Spiegelelement, etwa als schaltbarer Spiegel, oder dergleichen ausgebildet ist. Besonders bevorzugt wird das optische Element jedoch als Linsenelement mit variabler Brennweite eingesetzt. Natürlich ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese konkreten Beispiele beschränkt ist.Furthermore, the invention is not restricted to specific areas of application for the optical elements. For example, it is conceivable that the optical elements are those for the variable setting of the focal length in an optical device, for example variable lens elements or other, for example electrically controllable optical elements. For example, it can be provided that the optical element according to the invention is used as a lens element, for example as a spherical lens element, cylinder lens element and the like, or as a prism element, for example as a prism element with variable spectral Splitting ability, or is designed as a mirror element, such as a switchable mirror, or the like. However, the optical element is particularly preferably used as a lens element with a variable focal length. Of course, it goes without saying that the invention is not limited to these specific examples.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein optisches System bereitgestellt, aufweisend wenigstens ein wie vorstehend beschriebenes erfindungsgemäßes optisches Element. Bei einem solchen optischen System kann es sich beispielsweise um eine Anordnung von optischen Elementen, beispielsweise eine Anordnung von variablen Linsenelementen oder dergleichen handeln.According to a further aspect, an optical system is provided, having at least one optical element according to the invention as described above. Such an optical system can be, for example, an arrangement of optical elements, for example an arrangement of variable lens elements or the like.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird ein optisches Gerät bereitgestellt, aufweisend wenigstens ein wie vorstehend beschriebenes optisches Element oder ein wie vorstehend beschriebenes optisches System. Dabei ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf bestimmte Typen optischer Geräte beschränkt. So können die erfindungsgemäßen optischen Elemente bei allen optischen Geräten eingesetzt werden, bei denen eine Änderung der Fokallänge notwendig ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um Video-Camcorder, Kameras, Ferngläser, Brillen mit Nah- und Fernsicht, anpassbare Brillen und dergleichen handeln. Besonders vorteilhaft kann es sich bei einem solchen optischen Gerät um ein Fernrohr, oder ein Mikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, oder ein Endoskop handeln.According to yet another aspect, an optical device is provided, having at least one optical element as described above or an optical system as described above. The invention is of course not restricted to specific types of optical devices. Thus, the optical elements according to the invention can be used in all optical devices in which a change in the focal length is necessary. These can be, for example, video camcorders, cameras, binoculars, glasses with near and far vision, adjustable glasses and the like. Such an optical device can particularly advantageously be a telescope or a microscope, in particular a surgical microscope, or an endoscope.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung ein optisches Element, das nach dem Prinzip des Elektrobenetzens funktioniert und bei dem Stabilisierungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert sind;
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines optischen Elements mit Stabilisierungsmitteln gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines optischen Elements mit Stabilisierungsmitteln gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines optischen Elements mit Stabilisierungsmitteln gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines optischen Elements mit Stabilisierungsmitteln gemäß der vorliegenden Erfindung.
The invention will now be explained in more detail on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic representation of an optical element which functions on the principle of electrowetting and in which stabilizing means according to the present invention are implemented;
  • 2 a second embodiment of an optical element with stabilizing means according to the present invention;
  • 3 a third embodiment of an optical element with stabilizing means according to the present invention;
  • 4th a fourth embodiment of an optical element with stabilizing means according to the present invention; and
  • 5 a fifth embodiment of an optical element with stabilizing means according to the present invention.

Im Zusammenhang mit der 1 wird zunächst die grundlegende Funktionsweise des Elektrobenetzens (Electrowettings) beschrieben. Ein optisches Element 10, das in den 1a und 1b jeweils ausschnittsweise dargestellt ist, weist einen Aufnahmebehälter 11 auf, in dem sich zwei unterschiedliche formflexible Medien 12, 13, die jedoch eine zumindest ähnliche Dichte aufweisen, befinden. Die beiden Medien, bei denen es sich im vorliegenden Beispiel um Flüssigkeiten handelt, sind nicht mischbar und berühren sich an einer Grenzfläche 14.In connection with the 1 the basic functionality of electrowetting is described first. An optical element 10 that is in the 1a and 1b is shown in detail in each case, has a receptacle 11 in which there are two different media that are flexible in shape 12th , 13th which, however, have at least a similar density. The two media, which are liquids in the present example, are immiscible and touch one another at an interface 14th .

Bei dem ersten Medium 12 handelt es sich um ein elektrisch leitfähiges Medium wie beispielsweise Wasser oder Wasser mit Salzzusatz. Dieses erste Medium ist transparent. Bei dem zweiten Medium 13 handelt es sich um ein elektrisch weniger leitfähiges bis elektrisch isolierendes Medium, beispielsweise um ein Öl. Das zweite Medium 13 soll ebenfalls transparent sein.With the first medium 12th it is an electrically conductive medium such as water or water with added salt. This first medium is transparent. With the second medium 13th it is an electrically less conductive or electrically insulating medium, for example an oil. The second medium 13th should also be transparent.

Bei dem optischen Element 10 handelt es sich beispielsweise um ein Linsenelement mit variabler Fokallänge, eine sogenannte Variolinse.In the case of the optical element 10 it is, for example, a lens element with a variable focal length, a so-called vario lens.

Der Aufnahmebehälter 11 wird unter anderem begrenzt durch ein Deckelelement 16 sowie ein Substrat 15, bei dem es sich beispielsweise um eine Dielektrikumsschicht handelt und auf dem auf der Unterseite (die dem Behälterinnenraum abgewandte Oberfläche) wenigstens eine erste Elektrode 17 angeordnet ist. Das Substrat 15 bildet in diesem Fall den Behälterboden. Diese vorgenannten Elemente können bevorzugt zumindest teilweise, das heißt im Bereich des Lichtdurchtritts, transparent sein.The receptacle 11 is limited, among other things, by a cover element 16 as well as a substrate 15th , which is, for example, a dielectric layer and on which on the underside (the surface facing away from the container interior) at least one first electrode 17th is arranged. The substrate 15th in this case forms the bottom of the container. These aforementioned elements can preferably be at least partially transparent, that is to say in the area of the passage of light.

Innerhalb des Aufnahmebehälters 11, und mit dem elektrisch leitfähigen Medium 12 in Verbindung stehend ist wenigstens eine zweite Elektrode 18 vorgesehen. Über die beiden Elektroden 17, 18 kann ein elektrisches Feld 19 erzeugt werden. Bei Anwesenheit eines solchen elektrischen Feldes 19, das durch eine Spannung zwischen dem elektrisch leitenden Medium 12 (über die Elektrode 18) und der Elektrode 17 verursacht wird, kann die Benetzbarkeit der Substratschicht 15 in Bezug auf das erste Medium 12 wesentlich verändert werden.Inside the receptacle 11 , and with the electrically conductive medium 12th connected is at least one second electrode 18th intended. About the two electrodes 17th , 18th can be an electric field 19th be generated. In the presence of such an electric field 19th caused by a voltage between the electrically conductive medium 12th (via the electrode 18th ) and the electrode 17th may affect the wettability of the substrate layer 15th in relation to the first medium 12th can be changed significantly.

Im Ausgangszustand gemäß 1a bedeckt das elektrisch nicht leitende Medium 13 einen Großteil des Substrats 15. Die Krümmung der Grenzfläche 14 zwischen den beiden Medien 12, 13 ist relativ flach. Bei Beaufschlagung mit einer Spannung erhöht sich die Benetzbarkeit der Substratoberfläche in Bezug auf das elektrisch leitende Medium 12, wodurch sich die Grenzfläche 14 zwischen den beiden Medien 12, 13 verändert. Dieser Zustand ist in 1b dargestellt. Das zweite Medium 13 weist dann eine wesentlich kompaktere Kontur auf. Die Krümmung der Grenzfläche 14 zwischen den beiden Medien 12, 13 ist wesentlich steiler. Durch eine Variation der Größe und/oder Form der Grenzfläche 14 ändert sich die Fokallänge des optischen Elements 10.In the initial state according to 1a covers the electrically non-conductive medium 13th much of the substrate 15th . The curvature of the interface 14th between the two media 12th , 13th is relatively flat. When a voltage is applied, the wettability of the substrate surface in relation to the electrically conductive medium increases 12th which makes the interface 14th between the two media 12th , 13th changed. This state is in 1b shown. The second medium 13th then has a much more compact contour. The curvature of the interface 14th between the two media 12th , 13th is much steeper. By varying the size and / or shape of the interface 14th the focal length of the optical element changes 10 .

Über eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) kann die Beaufschlagung mit einer geeigneten Spannung erfolgen, so dass darüber die Fokallänge des optischen Elements (10) punktuell und genau gesteuert werden kann.A control device (not shown) can be used to apply a suitable voltage so that the focal length of the optical element ( 10 ) can be controlled selectively and precisely.

Im Betrieb des optischen Elements 10 kann, beispielsweise durch Erschütterungen, die Situation auftreten, dass das zweite Medium 13, das in dem vorliegenden Beispiel in Tropfenform vorliegt, zerstört wird, indem der Tropfen in mehrere kleinere Tropfen zerfällt. Um einer solchen Zerstörung durch Zerfall entgegenzuwirken, sind in dem Aufnahmebehälter 11 Stabilisierungsmittel 30 für das zweite Medium 13 vorgesehen. Diese Stabilisierungsmittel 30, die im vorliegenden Beispiel eine Maschenstruktur aufweisen und folglich als Stabilisierungsnetz 31 ausgebildet sind, können das tropfenförmige Medium 13 zusammenhalten, ohne die optische Qualität des optischen Elements 10 zu beeinträchtigen. Dazu sind die einzelnen Maschen des Stabilisierungsnetzes 31 vorzugsweise transparent ausgebildet. Das Stabilisierungsnetz 31 befindet sich außerhalb des Tropfens 13 aus zweitem Medium 13 und innerhalb des Mediums 12. Es ist jedoch im Bereich der Grenzfläche 14 zwischen den beiden Medien 12, 13 angeordnet. Da sich das Stabilisierungsnetz 31 innerhalb des ersten Mediums 12 befindet, weist es vorzugsweise einen Brechungsindex auf, der dem des ersten Mediums 12 entspricht oder aber diesem zumindest ähnlich ist.During operation of the optical element 10 The situation can arise, for example due to vibrations, that the second medium 13th , which in the present example is in the form of drops, is destroyed in that the drop disintegrates into several smaller drops. To counteract such destruction by decay, are in the receptacle 11 Stabilizers 30th for the second medium 13th intended. These stabilizers 30th , which in the present example have a mesh structure and consequently as a stabilizing network 31 are formed, the teardrop-shaped medium 13th stick together without compromising the optical quality of the optical element 10 to affect. For this purpose, the individual meshes of the stabilization network 31 preferably made transparent. The stabilization network 31 is outside the drop 13th from the second medium 13th and within the medium 12th . However, it is in the area of the interface 14th between the two media 12th , 13th arranged. Since the stabilization network 31 within the first medium 12th is located, it preferably has an index of refraction that of the first medium 12th corresponds to or is at least similar to this.

Das Stabilisierungsnetz ist über geeignete Befestigungselemente 33, etwa durch Kleben, Schweißen, mechanische Befestigung oder dergleichen, an dem Aufnahmebehälter 11 befestigt. Da sich das Stabilisierungsnetz 31 innerhalb des ersten Mediums 12 befindet, ist es vorteilhaft mit einer Oberflächenbeschichtung versehen oder aus solch einem Material hergestellt, dass das zweite Medium 13 von der Oberfläche des Stabilisierungsnetzes 31 verdrängt wird, das erste Medium 12 hingegen nicht. Auf diese Weise wird das zweite Medium 13 innerhalb des Stabilisierungsnetzes 31 gehalten. Sollte es zu einer Zerstörung des Tropfens kommen, können die Teiltropfen nicht aus dem Stabilisierungsnetz 31 entweichen. Aufgrund der räumlichen Nähe werden die Teiltropfen, sofern sie denn überhaupt entstehen, sehr schnell wieder zusammenfinden und den ursprünglichen Tropfen bilden.The stabilization net is via suitable fasteners 33 , for example by gluing, welding, mechanical fastening or the like, to the receptacle 11 attached. Since the stabilization network 31 within the first medium 12th is located, it is advantageously provided with a surface coating or made of such a material that the second medium 13th from the surface of the stabilization mesh 31 is displaced, the first medium 12th however not. This becomes the second medium 13th within the stabilization network 31 held. If the drop is destroyed, the partial drops cannot leave the stabilization network 31 escape. Due to the spatial proximity, the partial drops, if they arise at all, will come together again very quickly and form the original drop.

Die Anordnung des Stabilisierungsnetzes 31 sowie dessen Ausgestaltung sind vorteilhaft so gewählt, dass das Stabilisierungsnetz eine Konturänderung der Grenzfläche 14 zwischen den beiden Medien 12, 13 von 1a nach 1b, und zurück, problemlos zuläßt, ohne dass dessen Stabilisierungseigenschaften dadurch geschmälert werden.The arrangement of the stabilization network 31 and its design are advantageously chosen so that the stabilization network changes the contour of the interface 14th between the two media 12th , 13th of 1a to 1b , and back, without any problems, without reducing its stabilizing properties.

In 2 ist ein anderes optisches Element 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei dem es sich um ein Linsenelement mit veränderlicher Brennweite handeln soll. Das optische Element 10 soll in einem optischen Gerät mit veränderlicher Fokallänge, beispielsweise in einem Operationsmikroskop oder einem Endoskop (jeweils nicht dargestellt) eingesetzt werden. Gleiche Bauteile wie bei dem optischen Element 10 aus 1 sind dabei mit identischen Bezugsziffern versehen.In 2 is another optical element 10 in accordance with the present invention which is said to be a variable focal length lens element. The optical element 10 is intended to be used in an optical device with a variable focal length, for example in a surgical microscope or an endoscope (each not shown). Same components as for the optical element 10 out 1 are provided with identical reference numbers.

Das in 2 dargestellte optische Element 10 besteht zunächst aus einem Aufnahmebehälter 11, der unter anderem durch einen Behälterboden 20 und einen diesem gegenüberliegenden Behälterdeckel 16 begrenzt ist. Senkrecht zum Behälterboden 20 verläuft die optische Achse 25, entlang derer der Strahlengang 21 eines Lichtstrahls durch das optische Element 10 hindurch verläuft.This in 2 illustrated optical element 10 consists initially of a receptacle 11 , which among other things by a container bottom 20th and a container lid opposite this 16 is limited. At right angles to the bottom of the container 20th runs the optical axis 25th along which the beam path 21st a light beam through the optical element 10 runs through it.

Zumindest in einem Bereich um die optische Achse 25 herum weist der Behälterboden 20 und ebenso der Behälterdeckel 16 einen transparenten Bereich auf. Natürlich ist es auch denkbar, dass der gesamte Behälterboden 20 und der gesamte Behälterdeckel 16 aus einem transparenten Material gebildet sind. At least in an area around the optical axis 25th the bottom of the container points around 20th and also the container lid 16 a transparent area. Of course, it is also conceivable that the entire container bottom 20th and the entire container lid 16 are formed from a transparent material.

Innerhalb des Aufnahmebehälters 11 befinden sich zwei unterschiedliche, jeweils formflexible Medien 12, 13, Beide Medien 12, 13 sind nicht mit einander mischbar, weisen unterschiedliche optische Eigenschaften (unterschiedliche Brechzahlen n1 und n2) auf und verfügen zumindest über eine ähnliche Dichte. Darüber hinaus sind beide Medien 12, 13 transparent. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann es sich bei den formflexiblen Medien 12, 13 um Flüssigkeiten handeln, wobei beispielsweise das erste Medium 12 als Wasser und das zweite Medium 13 als Öl ausgebildet sein kann.Inside the receptacle 11 there are two different, flexible media 12th , 13th , Both media 12th , 13th are not miscible with each other, have different optical properties (different refractive indices n1 and n2) and have at least a similar density. In addition, both are media 12th , 13th transparent. In the present exemplary embodiment, it can be the media that are flexible in shape 12th , 13th be liquids, for example the first medium 12th as water and the second medium 13th can be designed as an oil.

Innerhalb des Aufnahmebehälters 11 befindet sich in diesem eine als Anlagefläche 22 ausgebildete Zwischenschicht, die wiederum über eine Öffnung 28 verfügt. Ebenso wie der transparente Bereich des Behälterbodens 20 ist auch die Öffnung 28 innerhalb der Zwischenschicht 22 konzentrisch um die optische Achse 25 herum ausgebildet.Inside the receptacle 11 is located in this one as a contact surface 22nd formed intermediate layer, which in turn has an opening 28 disposes. Just like the transparent area of the container bottom 20th is also the opening 28 within the intermediate layer 22nd concentric around the optical axis 25th trained around.

Bei dem in 2 dargestellten Beispiel sind solche Oberflächen innerhalb des Aufnahmebehälters 11, die mit dem ersten Medium 12 benetzt werden, durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet, während diejenigen Oberflächen, die mit dem zweiten Medium 13 benetzt werden, durch eine strichpunktierte Linie gekennzeichnet sind.The in 2 The example shown are such surfaces within the receptacle 11 that with the first medium 12th are wetted, indicated by a dashed line, while those surfaces that come with the second medium 13th are wetted, are indicated by a dash-dotted line.

Die beiden Flüssigkeiten 12, 13 sind über geeignete Mittel im Aufnahmebehälter 11 räumlich fixiert, wobei die zweite Flüssigkeit 13 zumindest bereichsweise an der als Anlagefläche ausgebildeten Zwischenschicht 22 innerhalb des Aufnahmebehälters 11 anliegt. Dabei ist die zweite Flüssigkeit 13 ebenfalls im Bereich der Öffnung 28 fixiert, sodass sich die Flüssigkeit 13, die zumindest im Bereich der Grenzfläche 14 zwischen der ersten und zweiten Flüssigkeit 12, 13 eine Tropfenform aufweist, konzentrisch um die optische Achse 25 herum erstreckt.The two liquids 12th , 13th are in the receptacle by suitable means 11 spatially fixed, the second liquid 13th at least in some areas on the intermediate layer designed as a contact surface 22nd inside the receptacle 11 is applied. Here is the second liquid 13th also in the area of the opening 28 fixed so that the liquid 13th that at least in the area of the interface 14th between the first and second liquids 12th , 13th has a teardrop shape, concentric about the optical axis 25th extends around.

Ein in das optische Element 10 eintretender Lichtstrahl 21 durchläuft somit zunächst den transparenten Bereich des Behälterbodens 20, anschließend die zweite Flüssigkeit 13 sowie die Öffnung 28 in der Anlagefläche 22 innerhalb des Aufnahmebehälters 11, dann die erste Flüssigkeit 12 und anschließend einen transparenten Bereich des Behälterdeckels 16.One in the optical element 10 incoming light beam 21st thus initially passes through the transparent area of the container bottom 20th , then the second liquid 13th as well as the opening 28 in the contact surface 22nd inside the receptacle 11 , then the first liquid 12th and then a transparent area of the container lid 16 .

Eine Veränderung der Brennweite des optischen Elements 10 und damit eine Veränderung der fokalen Länge des optischen Geräts erfolgt nun in einer Weise, das die Größe und/oder Form der Grenzfläche 14 - zum Beispiel deren Krümmung - zwischen den beiden Flüssigkeiten 12, 13 verändert wird. Dies erfolgt über entsprechend ausgestaltete Mittel 23. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Mittel 23 zum Ändern der Grenzfläche 14 in Form einer Membran 24 ausgebildet, die einen Teil der Zwischenschicht 22 bildet. An oder in der Membran 24 befindet sich wenigstens ein Magnet- oder Metallplättchen 26. Auf dieses Plättchen 26 kann mittels eines Elektromagneten 27 eingewirkt werden.A change in the focal length of the optical element 10 and thus a change in the focal length of the optical device now takes place in a way that the size and / or shape of the interface 14th - for example their curvature - between the two liquids 12th , 13th is changed. This is done using appropriately designed means 23 . In the present embodiment, the means are 23 to change the interface 14th in the form of a membrane 24 formed which is part of the intermediate layer 22nd forms. On or in the membrane 24 there is at least one magnetic or metal plate 26th . On this plate 26th can by means of an electromagnet 27 be acted upon.

Wenn das Plättchen 26 als Magnetplättchen ausgebildet ist, kann dieses, je nach Polung, bei Betätigung des Elektromagneten 27 in Richtung des Behälterbodens 20 angezogen, oder aber in Richtung des Behälterdeckels 16 abgestoßen werden. Wenn das Plättchen 26 als Metallplättchen ausgebildet ist, wird dieses bei Betätigung des Elektromagneten 27 angezogen.If the platelet 26th is designed as a magnetic plate, this can, depending on the polarity, when the electromagnet is actuated 27 towards the bottom of the container 20th tightened, or in the direction of the container lid 16 be repelled. If the platelet 26th is designed as a metal plate, this is when the electromagnet is actuated 27 dressed.

Durch die Mittel 23 zum Ändern der Grenzfläche 14 ist es nunmehr möglich, auf die Flüssigkeit 13 direkt einzuwirken. Dies geschieht in einer Weise, dass die zweite Flüssigkeit 13 an der Grenzfläche 14 zur ersten Flüssigkeit 12 in zumindest einer Vorzugsrichtung - im vorliegenden Beispiel in Richtung der optischen Achse 25 - in Richtung der ersten Flüssigkeit 12 gedrückt wird. Dies erfolgt in besonders einfacher und energiesparender Weise durch eine Betätigung der Membran 24.By the means 23 to change the interface 14th it is now possible to access the liquid 13th to act directly. It does this in a way that the second liquid 13th at the interface 14th to the first liquid 12th in at least one preferred direction - in the present example in the direction of the optical axis 25th - towards the first liquid 12th is pressed. This is done in a particularly simple and energy-saving manner by actuating the membrane 24 .

Im Ausgangszustand befindet sich die Membran 24 in ihrer waagerechten Ausgangsstellung. Die zweite Flüssigkeit 13 weist auf der Anlagefläche 22 eine Tropfenform auf, wobei die Grenzfläche 14 zwischen den Flüssigkeiten 12 und 13 eine flache Krümmung aufweist. Dies ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt.The membrane is in the initial state 24 in their horizontal starting position. The second liquid 13th points to the contact surface 22nd a teardrop shape, the interface 14th between the liquids 12th and 13th has a flat curvature. This is shown by a solid line.

Wenn nun der Elektromagnet 27 betätigt wird und das Plättchen 26 beispielsweise in Richtung des Behälterbodens 20 angezogen wird, führt dies dazu, dass sich auch die Membran 24 in Richtung des Behälterbodens 20 auslenkt. Dadurch wird die zweite Flüssigkeit 13 durch die Öffnung 28 herausgedrückt, wodurch sich die Krümmung der Grenzfläche 14 in eine wesentlich gewölbtere Form ändert, die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Die zweite Flüssigkeit 13 wird somit in Richtung der optischen Achse 25 in Richtung der ersten Flüssigkeit 12 gedrückt, wodurch sich ebenfalls eine Änderung der Fokallänge des optischen Geräts (nicht dargestellt) ergibt.If now the electromagnet 27 is pressed and the plate 26th for example in the direction of the container bottom 20th is tightened, this causes the membrane to expand as well 24 towards the bottom of the container 20th deflects. This creates the second liquid 13th through the opening 28 pushed out, thereby increasing the curvature of the interface 14th changes to a much more domed shape, shown by a dashed line. The second liquid 13th is thus in the direction of the optical axis 25th towards the first liquid 12th pressed, which also results in a change in the focal length of the optical device (not shown).

Um eine Zerstörung des Tropfens der zweiten Flüssigkeit 13, etwa durch Erschütterungen oder dergleichen zu verhindern, sind wiederum Stabilisierungsmittel 30 vorgesehen, zu deren Grundaufbau und Funktionsweise zunächst auf die Ausführungen in 1 Bezug genommen und verwiesen wird. Bei den Stabilisierungsmitteln 30 handelt es sich um eine - beispielsweise elastische - Stabilisierungsfolie 32, insbesondere eine Lochfolie, oder aber um ein wie weiter oben beschriebenes Stabilisierungsnetz mit Maschenstruktur. Die Stabilisierungsfolie 32 ist über geeignete Befestigungselemente 33 an der Anlagefläche 22 angeordnet.To destroy the drop of the second liquid 13th Stabilizers are, in turn, stabilizers 30th intended, for their basic structure and mode of operation first refer to the explanations in 1 Is referenced and referenced. With the stabilizers 30th it is a - for example elastic - stabilization film 32, in particular a perforated film, or a stabilization net with a mesh structure as described above. The stabilizing film 32 is via suitable fasteners 33 at the contact surface 22nd arranged.

Im Unterschied zu 1 befindet sich die Stabilisierungsfolie 32, die vorteilhaft aus einem transparenten Material besteht, innerhalb des zweiten Mediums 13, so dass sie vorzugsweise aus einem Material mit gleichem oder ähnlichem Brechungsindex hergestellt ist. Vorteilhaft ist die Stabilisierungsfolie 32 in einer Weise oberflächenbeschichtet beziehungsweise besteht aus einem Material, dass das zweite Medium 13 an deren Oberfläche festgehalten wird.In contrast to 1 is the stabilization film 32 , which advantageously consists of a transparent material, within the second medium 13th , so that it is preferably made of a material with the same or a similar refractive index. The stabilizing film is advantageous 32 surface-coated in a way or consists of a material that the second medium 13th is held on the surface.

Die Form der Stabilisierungsmittel 30 kann durch eine gewisse Vorspannung gegeben sein. Dies wird anhand der 3 bis 5 erläutert. In den 3 bis 5 sind in vereinfachter Darstellung nur einige wesentliche Merkmale eines - beispielsweise wie weiter oben beschriebenen - optischen Elements 10 dargestellt, da hier die Ausgestaltung und Anordnung der Stabilisierungsmittel 30 im Vordergrund stehen soll. Es ist dargestellt eine Substratschicht 15, auf der ein Tropfen eines elektrisch nicht leitfähigen formflexiblen zweiten Mediums 13 angeordnet ist. Das zweite Medium 13 ist von einem elektrisch leitfähigen formflexiblen Medium 12 umgeben. Die beiden Medien 12, 13 berühren sich an einer Grenzfläche 14. Bei den Stabilisierungsmitteln 30 handelt es sich um wenigstens ein Stabilisierungselement mit Maschenstruktur, ein Stabilisierungsnetz 31.The form of the stabilizers 30th can be given by a certain preload. This is done using the 3 to 5 explained. In the 3 to 5 are only a few essential features of an optical element - for example as described above - in a simplified representation 10 shown, because here the design and arrangement of the stabilizing means 30th should be in the foreground. A substrate layer is shown 15th , on which a drop of an electrically non-conductive, shape-flexible second medium 13th is arranged. The second medium 13th is made of an electrically conductive medium that is flexible in shape 12th surround. The two media 12th , 13th touch at an interface 14th . With the stabilizers 30th it is at least one stabilization element with a mesh structure, a stabilization net 31 .

In 3 befindet sich ein Stabilisierungsnetz 31 innerhalb des zweiten Mediums 13. Es weist eine aufgrund einer Vorspannung eingestellte Vorkontur auf, die der Kontur der Grenzfläche 14 bei minimaler Ausdehnung des zweiten Mediums 13 angenähert ist. Dies ist im oberen Teil von 3 dargestellt. Wenn sich die Größe und/oder Form der Grenzfläche 14 zwischen den beiden Medien 12, 13 ändert, beispielsweise durch Anwesenheit eines elektrischen Feldes, dehnt sich das Medium 13 im in 3 dargestellten Beispiel aus, so dass sich die Grenzfläche 14 von dem Stabilisierungsnetz 31 entfernt. Dieser Zustand ist im unteren Teil von 3 dargestellt.In 3 there is a stabilization network 31 within the second medium 13th . It has a pre-contour that is set on the basis of a prestress, that of the contour of the interface 14th with minimal expansion of the second medium 13th is approximated. This is in the upper part of 3 shown. When the size and / or shape of the interface 14th between the two media 12th , 13th changes, for example due to the presence of an electric field, the medium expands 13th in in 3 example shown so that the interface 14th from the stabilization network 31 away. This state is in the lower part of 3 shown.

In 4 ist ein Stabilsierungsnetz 31 innerhalb des zweiten, elektrisch leitfähigen Mediums 12 angeordnet. Auch dieses Stabilisierungsnetz 31 weist eine aufgrund einer Vorspannung eingestellte Vorkontur auf, die im Unterschied zu 3 diesmal jedoch der Kontur der Grenzfläche 14 bei maximaler Ausdehnung des zweiten Mediums 13 angenähert ist. Dies ist im oberen Teil von 4 dargestellt. Wenn sich die Größe und/oder Form der Grenzfläche 14 zwischen den beiden Medien 12, 13 ändert, beispielsweise durch Anwesenheit eines elektrischen Feldes, dehnt sich das Medium 13 im in 4 dargestellten Beispiel aus, so dass sich die Grenzfläche 14 dem Stabilisierungsnetz 31 annähert. Dieser Zustand ist im unteren Teil von 4 dargestellt.In 4th is a stabilization network 31 within the second, electrically conductive medium 12th arranged. Also this stabilization network 31 has a pre-contour set on the basis of a preload that differs from 3 this time, however, the contour of the interface 14th at maximum expansion of the second medium 13th is approximated. This is in the upper part of 4th shown. When the size and / or shape of the interface 14th between the two media 12th , 13th changes, for example due to the presence of an electric field, the medium expands 13th in in 4th example shown so that the interface 14th the stabilization network 31 approximates. This state is in the lower part of 4th shown.

In 5 schließlich sind Stabilisierungsmittel dargestellt, die aus zwei Elementen mit Maschenstruktur, im vorliegenden Beispiel aus zwei Stabilisierungsnetzen 31, 31 a gebildet sind. Die Stabilisierungsnetze 31, 31a weisen eine aufgrund einer Vorspannung eingestellte Vorkontur auf, die im Hinblick auf das Stabilisierungsnetz 31 der Kontur der Grenzfläche 14 bei minimaler Ausdehnung des zweiten Mediums 13 und im Hinblick auf das Stabilisierungsnetz 31a der Kontur der Grenzfläche bei maximaler Ausdehnung des zweiten Mediums 13 angenähert ist. Wenn sich die Größe und/oder Form der Grenzfläche 14 zwischen den beiden Medien 12, 13 ändert, beispielsweise durch Anwesenheit eines elektrischen Feldes, dehnt sich das Medium 13 im in 5 dargestellten Beispiel aus, wobei sich die Grenzfläche 14 jedoch immer zwischen den beiden Stabilisierungsnetzen 31, 31a befindet.In 5 Finally, stabilization means are shown which consist of two elements with a mesh structure, in the present example of two stabilization nets 31 , 31 a are formed. The stabilization nets 31 , 31a have a pre-contour set on the basis of a preload, which with regard to the stabilization network 31 the contour of the interface 14th with minimal expansion of the second medium 13th and with regard to the stabilization network 31a the contour of the interface at the maximum extent of the second medium 13th is approximated. When the size and / or shape of the interface 14th between the two media 12th , 13th changes, for example due to the presence of an electric field, the medium expands 13th in in 5 example shown, with the interface 14th but always between the two stabilization nets 31 , 31a is located.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
optisches Elementoptical element
1111
AufnahmebehälterReceiving container
1212th
erstes formflexibles Mediumfirst medium flexible in shape
1313th
zweites formflexibles Mediumsecond medium flexible in shape
1414th
Grenzfläche zwischen den MedienInterface between the media
1515th
SubstratschichtSubstrate layer
1616
BehälterdeckelContainer lid
1717th
erste Elektrodefirst electrode
1818th
zweite Elektrodesecond electrode
1919th
elektrisches Feldelectric field
2020th
BehälterbodenContainer bottom
2121
LichtstrahlrichtungLight beam direction
2222nd
Anlagefläche (Zwischenschicht)Contact surface (intermediate layer)
2323
Mittel zum Ändern der GrenzflächeMeans for changing the interface
2424
Membranmembrane
2525th
optische Achseoptical axis
2626th
PlättchenTile
2727
ElektromagnetElectromagnet
2828
Öffnung opening
3030th
StabilisierungsmittelStabilizers
3131
StabilisierungsnetzStabilization network
31a31a
StabilisierungsnetzStabilization network
3232
StabilisierungsfolieStabilizing film
3333
BefestigungselementFastener

Claims (31)

Optisches Element, mit einem Aufnahmebehälter (11), der ein erstes formflexibles Medium (12) sowie ein zweites formflexibles Medium (13) beinhaltet, wobei die Medien (12, 13) in dem Aufnahmebehälter (11) räumlich fixiert sind und wobei sich die beiden Medien (12, 13) an wenigstens einer Grenzfläche (14) berühren, mit Mitteln zum Ändern der Größe und/oder Form der Grenzfläche(n) (14) zwischen den beiden Medien (12, 13), und mit Mitteln (30) zum Stabilisieren (Stabilisierungsmittel) der Oberflächenstruktur derjenigen Oberfläche(n) des ersten und/oder zweiten Mediums (12, 13), die dem jeweils anderen Medium zugewandt ist/sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel (30) wenigstens ein Element (31, 31a) mit einer Maschenstruktur aufweisen oder aus wenigstens einer Lochfolie gebildet sind, und dass die Stabilisierungsmittel innerhalb des zweiten formflexiblen Mediums (13) und/oder innerhalb des ersten formflexiblen Mediums (12) angeordnet sind.Optical element, with a receptacle (11) which contains a first flexible medium (12) and a second flexible medium (13), the media (12, 13) being spatially fixed in the receptacle (11) and wherein the two Media (12, 13) touch at least one interface (14), with means for changing the size and / or shape of the interface (s) (14) between the two media (12, 13), and with means (30) for Stabilizing (stabilizing means) of the surface structure of that surface (s) of the first and / or second medium (12, 13) which faces the respective other medium, characterized in that the stabilizing means (30) have at least one element (31, 31a ) have a mesh structure or are formed from at least one perforated film, and that the stabilizing means are arranged within the second medium (13) and / or within the first medium (12) which is flexible in shape. Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formflexiblen Medien (12, 13) nicht mischbar sind.Optical element according to Claim 1 , characterized in that the media (12, 13) which are flexible in shape are immiscible. Optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel (30) zumindest im Bereich der Grenzfläche(n) (14) vorgesehen sind.Optical element according to Claim 1 or 2 , characterized in that the stabilizing means (30) are provided at least in the area of the interface (s) (14). Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (31, 31a) mit einer Maschenstruktur eine Struktur aus Fäden und/oder Bändern aufweist.Optical element according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the element (31, 31a) with a mesh structure has a structure of threads and / or tapes. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel (30) zumindest bereichsweise oder teilweise transparent ausgebildet sind.Optical element according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the stabilizing means (30) are at least partially or partially transparent. Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel (30) ausgebildet sind, um das zweite formflexible Medium (13) an der/den Oberfläche(n) der Stabilisierungsmittel (30) festzuhalten.Optical element according to Claim 1 , characterized in that the stabilizing means (30) are designed to hold the second medium (13), which is flexible in shape, to the surface (s) of the stabilizing means (30). Optisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel (30) ausgebildet sind, um das zweite formflexible Medium (13) von der/den Oberfläche(n) der Stabilisierungsmittel (30) zu verdrängen.Optical element according to Claim 1 , characterized in that the stabilizing means (30) are designed to displace the second medium (13), which is flexible in shape, from the surface (s) of the stabilizing means (30). Optisches Element nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel (30) eine besondere Oberflächenbeschichtung aufweisen.Optical element according to Claim 6 or 7th , characterized in that the stabilizing means (30) have a special surface coating. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel (30) zumindest bereichsweise eine Vorspannung aufweisen.Optical element according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the stabilizing means (30) have a bias at least in some areas. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsmittel (30) den gleichen oder zumindest einen ähnlichen Brechungsindex aufweisen wie das formflexible Medium, in dem sie sich befinden.Optical element according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the stabilizing means (30) have the same or at least a similar refractive index as the shape-flexible medium in which they are located. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Wandungen (15, 16, 20) des Aufnahmebehälters (11) zumindest bereichsweise transparent ausgebildet ist/sind.Optical element according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that one or more walls (15, 16, 20) of the receptacle (11) is / are at least partially transparent. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der formflexiblen Medien zumindest bereichsweise transparent ausgebildet ist.Optical element according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that at least one of the flexible media is at least partially transparent. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite formflexible Medium (13) zumindest bereichsweise an wenigstens einer Anlagefläche (22) innerhalb des Aufnahmebehälters (11) anliegt.Optical element according to one of the Claims 1 to 12th , characterized in that the second medium (13), which is flexible in shape, rests at least in some areas on at least one contact surface (22) within the receiving container (11). Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste formflexible Medium (12) und/oder das zweite formflexible Medium (13) als Flüssigkeit oder gelartig ausgebildet ist.Optical element according to one of the Claims 1 to 13th , characterized in that the first medium (12) which is flexible in shape and / or the second medium (13) which is flexible in shape is designed as a liquid or gel-like. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite formflexible Medium (13) in Form eines oder mehrerer Tropfen ausgebildet ist.Optical element according to one of the Claims 1 to 14th , characterized in that the second medium (13), which is flexible in shape, is designed in the form of one or more drops. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste formflexible Medium (12) und das zweite formflexible Medium (13) die gleiche Dichte aufweisen.Optical element according to one of the Claims 1 to 15th , characterized in that the first shape-flexible medium (12) and the second shape-flexible medium (13) have the same density. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste formflexible Medium (12) und das zweite formflexible Medium (13) unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen.Optical element according to one of the Claims 1 to 16 , characterized in that the first shape-flexible medium (12) and the second shape-flexible medium (13) have different optical properties. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste formflexible Medium (12) und das zweite formflexible Medium (13) unterschiedliche Brechzahlen aufweisen.Optical element according to one of the Claims 1 to 17th , characterized in that the first shape-flexible medium (12) and the second shape-flexible medium (13) have different refractive indices. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein formflexibles Medium über die Mittel zum Ändern der Grenzfläche(n) derart in Richtung des jeweils anderen formflexiblen Mediums verschoben wird, dass sich die Krümmung wenigstens einer Grenzfläche (14) zwischen den beiden formflexiblen Medien ändert.Optical element according to one of the Claims 1 to 18th , characterized in that a shape-flexible medium is displaced via the means for changing the interface (s) in the direction of the respective other shape-flexible medium that the curvature of at least one interface (14) between the two shape-flexible media changes. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (10) auf der Basis des Elektrobenetzens (Electrowetting) ausgebildet ist.Optical element according to one of the Claims 1 to 19th , characterized in that the optical element (10) is formed on the basis of electrowetting. Optisches Element nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste formflexible Medium (12) und das zweite formflexible Medium (13) eine unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit aufweisen, dass das Medium (13) mit der geringeren elektrischen Leitfähigkeit zwischen dem Medium (12) mit der größeren elektrischen Leitfähigkeit und wenigstens einer Elektrode (17) angeordnet ist und dass durch Anlegen eines elektrischen Feldes (19) zwischen der wenigstens einen Elektrode (17) und dem Medium (12) mit der größeren elektrischen Leitfähigkeit die Grenzfläche (14) zwischen den beiden formflexiblen Medien (12, 13) verändert wird.Optical element according to Claim 20 , characterized in that the first form-flexible medium (12) and the second form-flexible medium (13) have a different electrical conductivity, that the medium (13) with the lower electrical conductivity between the medium (12) with the greater electrical conductivity and at least an electrode (17) is arranged and that by applying an electrical field (19) between the at least one electrode (17) and the medium (12) with the greater electrical conductivity, the interface (14) between the two media (12, 13 ) is changed. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (23) zum Ändern der Grenzfläche(n) zur Einwirkung auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet sind, dass die Mittel (23) zum Ändern der Grenzfläche(n) zum Erzeugen eines Drucks auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet sind und dass ein Medium über diese Mittel an wenigstens einer Grenzfläche (14) in zumindest einer Vorzugsrichtung in Richtung des jeweils anderen Mediums verschoben, insbesondere gedrückt, wird oder werden kann.Optical element according to one of the Claims 1 to 21st , characterized in that the means (23) for changing the interface (s) are designed to act on the first and / or second medium, that the means (23) for changing the interface (s) for generating a pressure on the first and / or second medium are formed and that a medium is or can be displaced, in particular pressed, is or can be displaced, in particular pressed, at least one interface (14) in at least one preferred direction in the direction of the other medium via these means. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite formflexible Medium (13) allseitig von dem ersten formflexiblen Medium (12) umschlossen ist, dass die Mittel zum Ändern der Grenzfläche zur Einwirkung auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet sind und dass die Mittel zum Ändern der Grenzfläche(n) zum Erzeugen eines Drucks auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet sind.Optical element according to one of the Claims 1 to 21st , characterized in that the second shape-flexible medium (13) on all sides from the first flexible medium (12) is enclosed, that the means for changing the interface are designed to act on the first and / or second medium and that the means for changing the interface (s) are designed to generate a pressure on the first and / or second medium are trained. Optisches Element nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (23) zum Ändern der Grenzfläche(n) als mechanische Mittel ausgebildet sind.Optical element according to Claim 22 or 23 , characterized in that the means (23) for changing the interface (s) are designed as mechanical means. Optisches Element nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Mittel als Kolbeneinrichtung oder Zylindereinrichtung ausgebildet sind.Optical element according to Claim 24 , characterized in that the mechanical means are designed as a piston device or cylinder device. Optisches Element nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (23) zum Ändern der Grenzfläche(n) in Form einer ansteuerbaren Membran (24) ausgebildet sind.Optical element according to one of the Claims 22 to 25th , characterized in that the means (23) for changing the interface (s) are designed in the form of a controllable membrane (24). Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Fixierung des ersten und/oder zweiten formflexiblen Mediums (12, 13) innerhalb des Aufnahmebehälters (11) mittels Fixiermitteln erfolgt.Optical element according to one of the Claims 1 to 26th , characterized in that the spatial fixation of the first and / or second medium (12, 13), which is flexible in shape, takes place within the receiving container (11) by means of fixing means. Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als optisches Element (10) zum veränderbaren Einstellen der Fokallänge in einem optischen Gerät ausgebildet ist.Optical element according to one of the Claims 1 to 27 , characterized in that this is designed as an optical element (10) for the adjustable setting of the focal length in an optical device. Optisches Element nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Linsenelement oder Prismenelement oder Spiegelelement ausgebildet ist.Optical element according to Claim 28 , characterized in that it is designed as a lens element or prism element or mirror element. Optisches System, aufweisend wenigstens ein optisches Element (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 29.Optical system, comprising at least one optical element (10) according to one of the Claims 1 to 29 . Optisches Gerät, aufweisend wenigstens ein optisches Element (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 29 oder ein optisches System nach Anspruch 30.Optical device, comprising at least one optical element (10) according to one of the Claims 1 to 29 or an optical system Claim 30 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1870741A1 (en) * 2006-06-21 2007-12-26 Varioptic Variable focus liquid lens
FR2912514B1 (en) * 2007-02-12 2009-10-09 Ujf Filiale Soc Par Actions Si TRANSMISSIVE OPTICAL SYSTEM WITH VARIABLE CHARACTERISTICS.

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87102834A (en) * 1987-04-15 1988-11-23 徐达 Liquid refracting telescope
JPH01302301A (en) * 1988-05-31 1989-12-06 Asahi Optical Co Ltd Liquid enclosing optical element
US5659330A (en) * 1996-05-31 1997-08-19 Xerox Corporation Electrocapillary color display sheet
US5733458A (en) * 1995-03-24 1998-03-31 Tdk Corporation Material interface changing method
DE29823857U1 (en) * 1998-03-27 2000-01-13 Inst Physikalische Hochtech Ev Optical micro lens with variable focal length
US6449081B1 (en) * 1999-06-16 2002-09-10 Canon Kabushiki Kaisha Optical element and optical device having it
DE69804119T2 (en) * 1997-10-08 2002-11-28 Univ Grenoble 1 LENS WITH ADJUSTABLE Focal Length
WO2003069380A1 (en) * 2002-02-14 2003-08-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Variable focus lens
WO2003071335A2 (en) * 2002-02-20 2003-08-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Display apparatus

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01303201A (en) * 1988-05-30 1989-12-07 Kyokuto Kaihatsu Kogyo Co Ltd Drive control device for garbage forcing device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87102834A (en) * 1987-04-15 1988-11-23 徐达 Liquid refracting telescope
JPH01302301A (en) * 1988-05-31 1989-12-06 Asahi Optical Co Ltd Liquid enclosing optical element
US5733458A (en) * 1995-03-24 1998-03-31 Tdk Corporation Material interface changing method
US5659330A (en) * 1996-05-31 1997-08-19 Xerox Corporation Electrocapillary color display sheet
DE69804119T2 (en) * 1997-10-08 2002-11-28 Univ Grenoble 1 LENS WITH ADJUSTABLE Focal Length
DE29823857U1 (en) * 1998-03-27 2000-01-13 Inst Physikalische Hochtech Ev Optical micro lens with variable focal length
US6449081B1 (en) * 1999-06-16 2002-09-10 Canon Kabushiki Kaisha Optical element and optical device having it
WO2003069380A1 (en) * 2002-02-14 2003-08-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Variable focus lens
WO2003071335A2 (en) * 2002-02-20 2003-08-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Display apparatus

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