JP2021521482A - 特にオートフォーカス用の薄型レンズ光学モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
・最小高さを加えることによる液体レンズを用いたモバイルカメラにおけるオートフォーカス
・携帯電話カメラのマクロ
・バーコード走査システム
・医療用途
・ロボット用途
・マシンビジョン用途
・監視カメラ
・IOT装置
・ドローン
Claims (36)
- 調整可能な焦点距離を有するレンズ(10)を備える光学装置(1)であって、前記レンズ(10)は、レンズ容積(V)と、前記レンズ容積(V)に接続されるリザーバ容積(R)とを囲む容器(11)を備え、前記2つの容積(R、V)は、透明な液体(L)で満たされ、前記容器(11)は、前面(12a)および背面(12b)を有する平坦な側壁構造(12)と、弾性的に変形可能で透明な膜(20)と、透明なカバー要素(30)と弾性的に変形可能な壁部分(22)とをさらに備え、前記膜(20)は、前記側壁構造(12)の前記背面(12b)に接続され、前記カバー要素(30)は、前記レンズ容積(V)が前記カバー要素(30)と前記膜(20)との間に配置されるように、前記側壁構造(12)の前記前面(12a)に接続され、前記壁部分(22)は、前記リザーバ容積(R)に隣接して配置され、前記壁部分(22)は、内側(22a)と、前記内側(22a)から離れて面する外側(22b)を備え、前記内側(22a)は、前記リザーバ容積(R)内に存在する前記液体(L)に接触し、前記レンズ(10)は、前記膜(20)に接続され、前記膜(20)の領域(21)を画定するレンズ整形器(40)をさらに備え、この領域(21)は、調整可能な曲率を有し、前記レンズ容積(V)内の前記液体(L)に接触し、前記レンズ(10)は、前記壁部分(22)の前記外側(22b)に接続され、前記外側(22b)に作用して、前記リザーバ容積(R)から前記レンズ容積(V)に、または前記レンズ容積(V)から前記リザーバ容積(R)に、液体(L)をポンピングするように構成され、その結果、前記膜(20)の前記領域(21)の前記曲率を変化させ、それとともに前記レンズ(10)の前記焦点距離を変化させる、光学装置(1)。
- 前記側壁構造(12)は、前記レンズ容積(V)の少なくとも一部分を収容するための貫通開口部(121)と、前記リザーバ容積(R)の少なくとも一部分を収容するための隣接凹部(122)とを備えるプレート部材(120)を備えることを特徴とする、請求項1に記載の光学装置。
- 前記レンズ整形器(40)は、前記膜(22)の前記領域(21)を画定するために、前記膜(20)と接触する円形縁部(42)によって画定される貫通開口部(41)を備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の光学装置。
- 前記膜(20)は、前記プレート部材(120)と前記レンズ整形器(40)との間に配置されていることを特徴とする、請求項2および3に記載の光学装置。
- 前記レンズ整形器(40)は、更なるプレート部材によって形成され、前記レンズ整形器(40)は、前記壁部分(22)を露出させるための更なる貫通開口部(43)を備えること、または、前記レンズ整形器(40)はリング部材によって形成されることを特徴とする、請求項4に記載の光学装置。
- 前記膜(20)は、前記レンズ整形器(40)を介して前記プレート部材(120)に接続され、その結果、前記レンズ整形器(40)は、前記膜(20)と前記プレート部材(120)との間に配置されることを特徴とする、請求項3に記載の光学装置。
- 前記レンズ整形器(40)は、更なるプレート部材により形成され、前記レンズ整形器(40)の前記貫通開口部(41)は、前記レンズ容積(V)の一部分を収容し、前記レンズ整形器(40)は、前記リザーバ容積(R)の一部分を収容する更なる貫通開口部(43)を備えることを特徴とする、請求項6に記載の光学装置。
- 前記レンズ整形器(40)が前記プレート部材(120)によって形成され、前記レンズ整形器(40)の前記円形縁部(42)が前記プレート部材(120)の前記貫通開口部(121)の円形縁部(42)によって形成されることを特徴とする、請求項3に記載の光学装置。
- 前記プレート部材(120)がプリント回路基板であり、前記レンズ整形器(40)の前記円形縁部(42)が、前記プリント回路基板(120)のエッチングされた金属層(44)によって形成されることを特徴とする、請求項8に記載の光学装置。
- 前記カバー要素(30)が前記プレート部材(120)に接続され、前記カバー要素(30)が、前記プレート部材(120)の前記貫通開口部(121)および/または前記プレート部材(120)の前記凹部(122)を覆うようになることを特徴とする、請求項2〜9のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記プレート部材(120)と前記カバー要素(30)との間に、更なる膜(25)が配置されることを特徴とする、請求項2〜10のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記リザーバ容積(R)は、前記レンズ(10)の光軸(A)に垂直な方向で、前記レンズ容積(V)に対向して配置されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記壁部分(22)は、前記膜(20)の一部分によって形成されることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記容器(11)は、前記レンズ容積(V)を囲む第一の部分(11a)と、前記リザーバ容積(R)を囲む第二の部分(11b)とを備え、前記第一の部分(11a)は、前記第二の部分(11b)に対して鈍角(W)に延びることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、レンズ鏡筒(60)を備え、前記レンズ鏡筒(60)は、前記レンズ鏡筒(60)の内部空間(61)の周りに延び、前記レンズ鏡筒(60)は、前記内部空間(61)内に互いの上に重ねて配置された複数の剛性レンズ(62)をさらに備え、前記レンズ鏡筒(60)は、前記レンズ鏡筒(60)の前記内部空間(61)に光が入射して前記剛性レンズ(62)を通過することができる開口部(64)を区切る面側(63)を備え、前記面側(63)は、前記レンズ鏡筒(60)の側方外面(65)に接続される、請求項1〜14のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記レンズ(10)は、前記レンズ(10)の前記容器(11)に接続されたハウジング(80)をさらに備え、その結果、前記ハウジング(80)が前記容器(11)とともにピストン(50)を囲むようになることを特徴とする、請求項1〜15のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記容器(11)および/または前記ハウジング(80)は、前記レンズ鏡筒(60)に接続され、その結果、前記容器(11)が前記レンズ鏡筒(60)の前記面側(63)に配置され、前記レンズ容積(V)が前記レンズ鏡筒(60)の前記剛性レンズ(62)に面し、前記ピストン(50)が前記レンズ(10)の光軸(A)に垂直な方向で前記レンズ鏡筒(60)の側方外面(65)に面するようになることを特徴とする、請求項15および16に記載の光学装置。
- 前記容器(11)および/または前記ハウジング(80)が、前記レンズ鏡筒(60)に接着されることを特徴とする、請求項15、および請求項16または17に記載の光学装置。
- 前記容器(11)および/または前記ハウジング(80)は、前記レンズ鏡筒(60)上に嵌合するように配置されていることを特徴とする請求項15、および請求項16〜18のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記容器(11)は、前記ピストン(50)が前記壁部分(22)の前記外側(22b)に押し付けられる前記ピストン(50)の第一の移動方向(B)で前記ピストン(50)用のストッパ(81)を形成すること、および/または前記ハウジング(80)は、前記ピストン(50)が前記壁部分(22)の前記外側(22b)で引っ張られる前記ピストン(50)の第二の移動方向(B’)で前記ピストン(50)用のストッパ(82)を形成すること、および/または前記ハウジング(80)は、前記ピストン(50)の前記移動方向(B、B’)に垂直な方向で前記ピストン(50)用のストッパ(83)を形成することを特徴とする、請求項16〜19のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記レンズ鏡筒(60)の前記面側(63)は、前記ピストン(50)を受け入れる凹部(66)を備え、前記容器(11)は、前記レンズ鏡筒(60)の前記面側(63)に接続され、その結果、前記レンズ容積(V)が前記レンズ鏡筒(60)の前記剛性レンズに面し、前記ピストン(50)が前記壁部分(22)の前記外側(22b)から前記レンズ鏡筒(60)の前記面側(63)の前記凹部(66)内に突出するようになることを特徴とする、請求項15に記載の光学装置。
- 前記ハウジング(80)は、前記ハウジング(80)の内部空間(85)を接続する空気ダクト(84)を備え、前記ピストン(50)は前記ハウジング(80)の外側に配置され、前記ハウジング(80)の前記内部空間(85)の通気を可能にすることを特徴とする、請求項16〜21のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記ハウジング(80)は、前記ハウジング(80)の前記内部空間(85)を前記レンズ鏡筒(60)の前記内部空間(61)に接続して、前記レンズ鏡筒(60)の内部空間(61)の通気を可能にする更なる空気ダクト(86)を備えること、および/または、前記光学装置(1)は、前記レンズ鏡筒(60)の前記内部空間(61)を前記レンズ鏡筒(60)の外側に接続する更なる空気ダクト(67)を備えることを特徴とする、請求項22に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、折り畳みプリズム(3)を備え、前記容器(11)は、前記折り畳みプリズム(3)の表面(3a)に接続および/または配置されることを特徴とする、請求項1〜15のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、アクチュエータ(100)を備え、前記アクチュエータ(100)は、ピストン(50)を第一の移動方向(B)に移動させるように構成され、その結果、前記ピストン(50)を前記壁部分(22)の前記外側(22b)に押し付けて、前記リザーバ容積(R)から前記レンズ容積(V)内に液体(L)をポンピングすることで、前記レンズ(10)の前記膜(20)の前記領域(21)の前記曲率を変化させ、それとともに前記レンズ(10)の前記焦点距離を変化させること、および/または、前記アクチュエータ(100)は、前記ピストン(50)を第二の移動方向(B’)に移動させるように構成され、その結果、前記ピストン(50)を前記壁部分(22)の前記外側(22b)に引っ張って、前記レンズ容積(V)から前記リザーバ容積(R)内に液体(L)をポンピングすることで、前記レンズ(10)の前記膜(20)の前記領域(21)の前記曲率を変化させ、それとともに前記レンズ(10)の前記焦点距離を変化させることを特徴とする、請求項1〜24のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記ピストン(50)は、磁石(51)を備えることを特徴とする、請求項25に記載の光学装置。
- 前記磁石(51)は、スペーサ(52)を介して前記壁部分(22)の前記外側(22b)に接続されていることを特徴とする、請求項26に記載の光学装置。
- 前記アクチュエータ(100)が、前記磁石(51)と相互作用して、前記ピストン(50)を移動させるように構成された導電性コイル(101)を備えることを特徴とする、請求項26または27に記載の光学装置。
- 前記コイル(101)は、巻回軸(C)の周りに延びる巻線(102a)を備える導電体(102)を備え、特に、前記巻回軸(C)は、前記レンズの光軸(A)に平行に、および/または前記容器(11)の前記壁部分(22)に垂直に延びることを特徴とする、請求項28に記載の光学装置。
- 前記コイル(101)が前記プレート部材(120)に一体化され、特に前記磁石(51)が前記ピストン(50)の第一の移動方向(B)で前記コイル(101)に面することと、特に前記磁石(51)が前記巻回軸(C)に平行に延びる磁化(M)を備えることを特徴とする、請求項9、および請求項28または29に記載の光学装置。
- 前記コイル(101)は、前記レンズ鏡筒(60)の前記面側(63)の前記凹部(66)の底部(66a)に配置されるプリント回路基板(103)に一体化されるか、前記レンズ鏡筒(60)の前記面側(63)の前記凹部(66)の前記底部(66a)に配置されるか、前記レンズ鏡筒(60)の前記面側(63)の前記凹部(66)の前記底部(66a)に一体化されているかのいずれかであること、特に前記磁石(51)は、前記ピストン(50)の前記第二の移動方向(B’)で前記コイル(101)に面することと、特に前記磁石(51)は、前記巻回軸(C)に平行に延びる磁化(M)を備えることと、特に、前記コイル(101)を含む前記プリント回路基板(103)は、可撓性コネクタ(104)を介して、前記光学装置(1)に電気的に接触するように構成された更なる可撓性コネクタ(105)に接続されることを特徴とする、請求項21、および請求項28または29に記載の光学装置。
- 前記レンズ鏡筒(60)は、前記レンズ鏡筒(60)内に成形された電気コネクタ(106)を備え、前記電気コネクタ(106)は、前記コイル(101)にハンダ付けされる2つの第一の端部(106a)とともに前記レンズ鏡筒(60)から突出し、特に前記電気コネクタ(106)は、ハンダ付け可能な電気接点を形成する2つの第二の端部(106b)とともに前記レンズ鏡筒(60)から突出することを特徴とする、請求項15、および請求項28〜30のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記ハウジング(80)は、前記壁部分(22)に対向する底部(80a)と、前記ハウジング(80)の前記底部(80a)を前記レンズ(10)の前記容器(11)に接続する側壁(80b)とを備えることを特徴とする、請求項16、または請求項16を引用する請求項17〜32のいずれか一項に記載の光学装置。
- 前記コイル(101)は、前記ハウジング(80)の前記底部(80a)に一体化されるか、あるいは前記ハウジング(80)の底部(80a)に配置され、その結果、前記磁石(51)は、前記ピストン(50)の前記第二の移動方向(B’)で前記コイル(101)に面し、特に前記磁石(51)は、前記コイル(101)の前記巻回軸(C)に平行に延びる磁化(M)を備えることを特徴とする、請求項28または29、および請求項33に記載の光学装置。
- 前記コイル(101)は、前記ハウジング(80)の前記底部(80a)に一体化されるか、あるいは前記ハウジング(80)の底部(80a)に配置され、その結果、前記磁石(51)は、前記ピストン(50)の前記第二の移動方向(B’)で前記コイル(101)に面し、特に前記磁石(51)は、前記コイル(101)の前記巻回軸(C)に平行に延びる磁化(M)を備えることを特徴とする、請求項28または29、および請求項33に記載の光学装置。
- 前記アクチュエータ(100)は、前記ピストン(50)を移動させるための形状記憶合金から形成された部材(200)を備え、前記部材(200)は、前記ピストン(50)を前記ピストン(50)の前記ハウジング(80)または前記レンズ鏡筒(60)に接続し、特に、前記部材(200)は、前記部材(200)が前記ピストン(50)を前記壁部分(22)の前記外側(22b)で引っ張らせる状態を少なくとも備えることを特徴とする、請求項25に記載の光学装置。
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