WO2022090491A1 - Actuator and optical assembly having actuator - Google Patents

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WO2022090491A1
WO2022090491A1 PCT/EP2021/080172 EP2021080172W WO2022090491A1 WO 2022090491 A1 WO2022090491 A1 WO 2022090491A1 EP 2021080172 W EP2021080172 W EP 2021080172W WO 2022090491 A1 WO2022090491 A1 WO 2022090491A1
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WO
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actuator
optical
optical element
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PCT/EP2021/080172
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Marcel GÜLTIG
Hinnerk Oßmer
Christof Megnin
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Memetis Gmbh
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    • F03G7/066Actuator control or monitoring
    • F03G7/0665Actuator control or monitoring controlled displacement, e.g. by using a lens positioning actuator

Abstract

The invention relates to an actuator (100) for moving at least one optical element (102). The actuator (100) comprises: - at least a first fastening point (104) and a second fastening point (106); - at least one contact point (110) for connecting to the optical element (102), the contact point (110) being located between the first fastening point (104) and the second fastening point (106); - a first actuator portion (112), which is connected to the first fastening point (104) and to the contact point (110); - a second actuator portion (114), which is connected to the second fastening point (106) and to the contact point (110). The actuator (100) is planar and is made of a shape-memory material. The contact point (110) can be moved at least between a first position (116) and a second position (118), which is different from the first position (116). The invention also relates to an optical assembly (140).

Description

Aktor und Optikbaugruppe mit Aktor Actuator and optics assembly with actuator
Technisches Gebiet technical field
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktor, eine Optikbaugruppe umfassend mindestens einen Aktor und eine Kamera. The present invention relates to an actuator, an optics assembly comprising at least one actuator and a camera.
Technischer Hintergrund Technical background
In technischen Geräten werden zur Manipulation eines Strahlengangs, wie beispielsweise Irisblenden, üblicherweise Elektromotoren oder elektromagnetische Hubaktoren (Spulen) als Aktoren eingesetzt. In solchen Geräten steht oftmals sehr wenig Bauraum zur Verfügung. Die genannten Arten von Aktoren haben meist eine zylinderförmige Geometrie und somit in drei Raumrichtungen eine gewisse Größe. Aufgrund ihres physikalischen Funktionsprinzips sind diese nicht beliebig miniaturisierbar. In technical devices, electric motors or electromagnetic lifting actuators (coils) are usually used as actuators for manipulating a beam path, such as iris diaphragms. In such devices, there is often very little installation space available. The types of actuators mentioned usually have a cylindrical geometry and thus a certain size in three spatial directions. Due to their physical functional principle, these cannot be miniaturized at will.
Ausgehend hiervon, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Aktor zum Bewegen eines optischen Elements, eine Optikbaugruppe mit einem Aktor und eine Kamera bereitzustellen, welche die Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Proceeding from this, the object of the present invention is to provide an actuator for moving an optical element, an optical assembly with an actuator and a camera which at least partially overcome the disadvantages and limitations of the prior art.
Insbesondere sollen der Aktor, die Optikbaugruppe und die Kamera eine kompakte Bauweise aufweisen und eine Bewegung eines optischen Elements in einfacher Weise erlauben. In particular, the actuator, the optics assembly and the camera should have a compact design and allow an optical element to be moved in a simple manner.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Diese Aufgabe wird adressiert durch einen Aktor, eine Optikbaugruppe und eine Kamera mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen, welche einzeln oder in beliebiger Kombination realisierbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt. Im Folgenden werden die Begriffe "haben", "aufweisen", "umfassen" oder "einschließen" oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben den durch diese Begriffe eingeführten Merkmalen, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck "A hat B", "A weist B auf, "A umfasst B" oder "A schließt B ein" sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente. This object is addressed by an actuator, an optics assembly and a camera having the features of the independent patent claims. Advantageous developments, which can be implemented individually or in any combination, are presented in the dependent claims. In the following, the terms "have", "have", "comprise" or "include" or any grammatical deviations thereof are used in a non-exclusive manner. Accordingly, these terms can refer both to situations in which, apart from the features introduced by these terms, no further features are present, or to situations in which one or more further features are present. For example, the expression "A has B", "A has B", "A comprises B" or "A includes B" can both refer to the situation in which, apart from B, there is no other element in A ( ie to a situation in which A consists exclusively of B), as well as to the situation in which, in addition to B, there are one or more other elements in A, e.g. element C, elements C and D or even further elements.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann. Furthermore, it is pointed out that the terms "at least one" and "one or more" as well as grammatical variations of these terms, if they are used in connection with one or more elements or features and are intended to express that the element or feature is provided once or several times can generally only be used once, for example when the feature or element is introduced for the first time. If the feature or element is subsequently mentioned again, the corresponding term “at least one” or “one or more” is usually no longer used, without restricting the possibility that the feature or element can be provided once or more than once.
Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben. In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Aktor zum Bewegen mindestens eines optischen Elements. Der Aktor umfasst mindestens einen ersten Befestigungspunkt und einen zweiten Befestigungspunkt. Der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt sind ausgebildet zum Befestigen des Aktors an einem Rahmen, der zum beweglichen Anbringen des optischen Elements ausgebildet ist. Der Aktor umfasst weiterhin mindestens einen Kontaktpunkt zum Verbinden, insbesondere direkten oder indirekten Verbinden, mit dem optischen Element. Der Kontaktpunkt ist zwischen dem ersten Befestigungspunkt und dem zweiten Befestigungspunkt angeordnet. Der Aktor ist derart an dem Rahmen befestigbar und mit dem optischen Element verbindbar, dass der Aktor und das optische Element gegeneinander vorgespannt sind. Der Aktor umfasst weiterhin einen ersten Aktorabschnitt, der mit dem ersten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt verbunden ist. Der Aktor umfasst weiterhin einen zweiten Aktorabschnitt, der mit dem zweiten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt verbunden ist. Der Aktor ist planar ausgebildet und aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt. Der Kontaktpunkt ist zumindest zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, die sich von der ersten Position unterscheidet, bewegbar. Eine Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts kann dabei im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie des optischen Elements sein. Ist der Aktor indirekt mit dem mindesten einen optischen Element mittels eines Koppelelements verbunden, kann eine Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie des Koppelelements sein. Furthermore, the terms “preferably”, “particularly”, “for example” or similar terms are used below in connection with optional features, without alternative embodiments being restricted thereby. Thus, features introduced by these terms are optional features and are not intended to limit the scope of the claims, and in particular the independent claims, by these features. Thus, as will be appreciated by those skilled in the art, the invention may be practiced using other configurations. Similarly, features introduced by "in an embodiment of the invention" or by "in an exemplary embodiment of the invention" are understood as optional features without intending to limit alternative configurations or the scope of the independent claims. Furthermore, through these introductory expressions, all possibilities to combine the features introduced here with other features, be they optional or non-optional features, remain untouched. In a first aspect, the present invention relates to an actuator for moving at least one optical element. The actuator includes at least a first attachment point and a second attachment point. The first attachment point and the second attachment point are designed to attach the actuator to a frame, which is designed to movably attach the optical element. The actuator also includes at least one contact point for connection, in particular direct or indirect connection, to the optical element. The contact point is located between the first attachment point and the second attachment point. The actuator can be fastened to the frame and connected to the optical element in such a way that the actuator and the optical element are prestressed against one another. The actuator further includes a first actuator portion connected to the first attachment point and the contact point. The actuator further includes a second actuator portion connected to the second attachment point and the contact point. The actuator is planar and made of a shape memory material. The contact point is movable at least between a first position and a second position different from the first position. A movement trajectory of the contact point can be essentially parallel to a movement trajectory of the optical element. If the actuator is indirectly connected to the at least one optical element by means of a coupling element, a movement trajectory of the contact point can be essentially parallel to a movement trajectory of the coupling element.
Durch die Ausbildung des Aktors in planarer Form ist dieser im Vergleich zu herkömmlichen Elektromotoren oder elektromagnetischen Hubaktoren, wie beispielsweise Spulen, deutlicher flacher. Im Vergleich zu herkömmlichen Formgedächtnisaktoren in Drahtform hat ein planarer Aktor bei gleichem Bauraum einen deutlich höheren Stellweg. Im Vergleich zu herkömmlichen Formgedächtnisaktoren in Spiralfederform ist ein planarer Aktor bei gleichem Stellweg deutlich flacher. Außerdem ermöglicht die planare Bauform eine effizientere Wärmeabgabe und somit schnelleres Schalten als ein Draht und durch eine schlaufenförmige Ausgestaltung der Befestigungspunkte und des Kontaktpunktes erspart man sich ein aufwändiges Crimpen von Drähten und kann den Aktor präziser positionieren bzw. verbauen. Daher benötigt der erfindungsgemäße Aktor weniger Bauraum in einer Vorrichtung zur Manipulation eines Strahlengangs. Die Herstellung aus einem Formgedächtnismaterial erlaubt eine deutliche Miniaturisierung. Außerdem lässt sich der Aktor dadurch gut steuerbar bzw. gezielt durch Anlegen eines entsprechenden elektrischen Stroms in mehrere stabile oder metastabile Positionen bewegen. Die Befestigbarkeit des Aktors an mindestens zwei Befestigungspunkten erlaubt dabei eine sichere und einfache Montage. Außerdem lässt sich auf diese Weise ein mögliches Spiel zwischen Aktor und optischen Element minimieren bzw. vermeiden. Da das optische Element und der Aktor am Kontaktpunkt miteinander verbunden sind, sind sie mechanisch gekoppelt und der Kontaktpunkt kann entlang einer Trajektorie bewegt werden, d.h. der Aktor und das optische Element bewegen sich synchron bzw. gemeinsam. Der Aktor ist dabei so in bzw. an dem Rahmen befestigbar, dass das optische Element und der Aktor gegeneinander vorgespannt werden. Die Vorspannung ist dabei insbesondere eine mechanische Vorspannung. Die Vorspannung kann durch eine federelastische Wirkung auf den Aktor erzielt werden. So kann das optische Element integral mit einem Federelement ausgebildet sein oder mit einem Federelement verbunden sein, das eine Vorspannung in Richtung der ersten Position des Kontaktpunkts bewirkt. Die Vorspannung kann dabei beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Aktor durch Verschieben des Kontaktpunkts entlang der Trajektorie des Kontaktpunkts aus seiner Ursprungsposition in eine erste Position verschiebbar ist und das Federelement dabei aus seiner Ruhe- oder Ausgangsposition heraus vorgespannt wird. Der Aktor ist somit derart ausgebildet, dass er das optische Element bzw. den Kontaktpunkt gegen die Vorspannung in eine zweite Position verschieben kann, die auf der Trajektorie des Kontaktpunkts zwischen Position der ersten Position und der Ursprungsposition liegt. Durch den Aktor wird das optische Element positionsgenau entlang seiner Sollbewegungsbahn bewegt. Durch das Aufeinanderab stimmen der Bewegungs- trajektorien von optischem Element und Kontaktpunkt des Aktors kann erreicht werden, dass Kraft und Stellweg des Aktors möglichst vollständig für die Stellbewegung des optischen Elements nutzbar sind. Es wird also eine hohe elektro-mechanische Kopplung bzw. ein hoher Wirkungsgrad erzielt. Somit können Aktorgröße und Stromverbrauch optimiert bzw. minimiert werden. By designing the actuator in a planar form, it is significantly flatter compared to conventional electric motors or electromagnetic lifting actuators, such as coils. Compared to conventional shape memory actuators in wire form, a planar actuator has a significantly greater travel range with the same installation space. Compared to conventional shape memory actuators in the form of spiral springs, a planar actuator is significantly flatter with the same travel. In addition, the planar design enables more efficient heat dissipation and thus faster switching than a wire, and a loop-shaped design of the attachment points and the contact point saves time-consuming crimping of wires and allows the actuator to be positioned or installed more precisely. The actuator according to the invention therefore requires less installation space in a device for manipulating a beam path. The production from a shape memory material allows a clear miniaturization. In addition, the actuator can be moved into a number of stable or metastable positions in a well-controlled or targeted manner by applying a corresponding electrical current. The fact that the actuator can be fastened to at least two fastening points allows safe and simple assembly. In addition, possible play between the actuator and the optical element can be minimized or eliminated in this way. avoid. Since the optical element and the actuator are connected to one another at the contact point, they are mechanically coupled and the contact point can be moved along a trajectory, ie the actuator and the optical element move synchronously or together. The actuator can be fastened in or on the frame in such a way that the optical element and the actuator are prestressed against one another. The prestressing is in particular a mechanical prestressing. The preload can be achieved by a spring-elastic effect on the actuator. Thus, the optical element can be formed integrally with a spring element or can be connected to a spring element, which causes a preload in the direction of the first position of the contact point. The prestress can be realized, for example, by the actuator being displaceable from its original position into a first position by shifting the contact point along the trajectory of the contact point, and the spring element being prestressed from its rest or initial position. The actuator is thus designed in such a way that it can move the optical element or the contact point against the prestress into a second position, which lies on the trajectory of the contact point between the position of the first position and the original position. The optical element is moved in a precise position along its target movement path by the actuator. By coordinating the movement trajectories of the optical element and the contact point of the actuator, it can be achieved that the force and travel of the actuator can be used as completely as possible for the adjustment movement of the optical element. A high electromechanical coupling or a high degree of efficiency is thus achieved. In this way, actuator size and power consumption can be optimized or minimized.
Der Begriff “Aktor”, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein Bauteil oder Baueinheiten beziehen, die ein elektrisches Signal, wie beispielsweise von einem Steuerungscomputer ausgegebene Befehle, in mechanische Bewegungen bzw. Veränderungen physikalischer Größen wie Druck oder Temperatur umsetzen und damit aktiv in den gesteuerten Prozess eingreifen. The term "actuator" as used herein is a broad term that should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. The term can, without limitation, refer in particular to a component or assemblies that convert an electrical signal, such as commands issued by a control computer, into mechanical movements or changes in physical quantities such as pressure or temperature and thus actively intervene in the controlled process .
Der Begriff “Bewegungstrajektorie”, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf einen Pfad oder Weg beziehen, die der Verlauf der Raumkurve sind, entlang der sich ein Körper oder ein Punkt, beispielsweise der Schwerpunkt eines starren Körpers, bewegt. Im erweiterten Sinn ist die Trajektorie eine Kurve im n-dimensionalen Phasenraum. The term "motion trajectory" as used herein is a broad term that should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. In particular, the term may refer, without limitation, to a path or path, which is the course of the curve in space along which a body or a point, e.g the center of gravity of a rigid body, moves. In a broader sense, the trajectory is a curve in n-dimensional phase space.
Der Begriff “Formgedächtnismaterial”, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein Material beziehen, das die Eigenschaft aufweist, aus einem verformten Zustand (vorübergehende Form) in seine ursprüngliche (bei der Herstellung eingeprägte und danach permanente) Form induziert durch eine äußere Anregung (Trigger), wie beispielsweise eine Temperaturänderung, zurückzukehren. Derartige Formgedächtnismaterialien können Formgedächtnispolymere oder Form- gedächtnislegierungen sein. Formgedächtnislegierungen sind spezielle Metalle, die in zwei unterschiedlichen Kristall Strukturen existieren können, welche einen jeweils unterschiedlichen Grad an Gittersymmetrie aufweisen. Sie werden oft auch als Memorymetalle bezeichnet. Dies rührt von dem Phänomen her, dass sie sich an eine frühere (eingeprägte) Formgebung trotz nachfolgender starker Verformung scheinbar „erinnern“ können. Formgedächt- nislegierungen können, abhängig von der Temperatur, zwei unterschiedliche kristallogra- phische Strukturen (Phasen) aufweisen. Die Formwandlung basiert damit auf der temperaturabhängigen Gitterumwandlung zu einer dieser beiden Kristall Strukturen (allotrope Umwandlung). Es gibt in der Regel die Austenit genannte Hochtemperaturphase und den Martensit (Niedertemperaturphase). Beide können durch Temperaturänderung ineinander übergehen. Formgedächtnispolymere sind Kunststoffe, die einen Formgedächtniseffekt aufweisen, also sich an ihre frühere äußere Form trotz einer zwischenzeitlichen starken Umformung scheinbar „erinnern“ können. The term "shape memory material" as used herein is a broad term which should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. The term may refer, without limitation, in particular to a material that has the property of changing from a deformed state (temporary shape) to its original (impressed during manufacture and thereafter permanent) shape induced by an external stimulus (trigger), such as a change in temperature, for example. Such shape memory materials can be shape memory polymers or shape memory alloys. Shape memory alloys are special metals that can exist in two different crystal structures, each with a different degree of lattice symmetry. They are also often referred to as memory metals. This stems from the phenomenon that they can apparently "remember" an earlier (imprinted) shape despite subsequent severe deformation. Depending on the temperature, shape memory alloys can exhibit two different crystallographic structures (phases). The shape transformation is based on the temperature-dependent lattice transformation to one of these two crystal structures (allotropic transformation). There is usually the high-temperature phase called austenite and the martensite (low-temperature phase). Both can transform into one another due to temperature changes. Shape-memory polymers are plastics that have a shape-memory effect, i.e. they can apparently “remember” their previous external shape despite a strong transformation in the meantime.
Der Begriff “planar”, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine flächenhafte und/oder ebene Form beziehen. Dabei weist das planare Bauteile eine Dicke oder Höhe auf, die deutlich kleiner als seine Breite und/oder Länge ist. Deutlich kleiner ist dabei als kleiner um mindestens einen Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 10 und noch bevorzugter mindestens Faktor 20 zu verstehen. Entsprechend weist der Aktor eine Dicke oder Höhe auf, die um mindestens eine Faktor 5 und bevorzugt mindestens Faktor 10 und noch bevorzugter mindestens Faktor 20 kleiner als seine Breite oder Höhe ist. Sofern nicht besonders erwähnt beziehen sich die genannten Abmessungen dabei auf den Aktor insgesamt und gelten nicht zwingend für einzelne Bereiche oder Abschnitte des Aktors. Der Begriff “im Wesentlichen parallel”, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Erstreckung beziehen, die um nicht mehr als 20°, bevorzugt nicht mehr als 15° und noch bevorzugter um nicht mehr als 10° Grad von einer exakt parallelen Orientierung abweicht. The term "planar" as used herein is a broad term which should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. The term can, without limitation, relate in particular to a planar and/or planar shape. In this case, the planar component has a thickness or height that is significantly smaller than its width and/or length. Significantly smaller is to be understood as smaller by at least a factor of 5 and preferably at least a factor of 10 and even more preferably at least a factor of 20. Correspondingly, the actuator has a thickness or height that is smaller than its width or height by at least a factor of 5 and preferably at least a factor of 10 and even more preferably at least a factor of 20. Unless specifically mentioned, the stated dimensions relate to the actuator as a whole and do not necessarily apply to individual areas or sections of the actuator. The term "substantially parallel" as used herein is a broad term that should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. In particular, the term may, without limitation, refer to an extension that deviates by no more than 20°, preferably no more than 15°, and more preferably no more than 10° degrees from an exactly parallel orientation.
Der Begriff “optisches Element”, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf ein bewegliches Element oder Bauteil aus dem Bereich der technischen Optik beziehen. Bei empfindlichen oder transparenten Teilen wie Linsen oder Filtern kann sich der Begriff „optisches Element“ auf das transparente Teil sowie eine Fassung, an der Federung, Lagerung und/oder Aktor usw. angreifen können, beziehen. Das optische Element kann somit ein bewegliches Bauteil eines optischen Geräts sein. Derartige optische Geräte umfassen eine Vielzahl optischer Elemente, insbesondere Strahlungsquelle, Linse, Fresnel-Zonenplatte, Filter, Planplatten, Wellenplatte, Spiegel, Prisma, Beugungsgitter, Blende, Empfänger, wie beispielweise Projektionsfläche, Filmebene, Strahlungsdetektor. The term "optical element" as used herein is a broad term that should be given its ordinary and ordinary meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. The term can, without limitation, refer in particular to a movable element or component in the field of technical optics. In the case of sensitive or transparent parts such as lenses or filters, the term "optical element" can refer to the transparent part as well as a mount that can be attacked by springs, bearings and/or actuators, etc. The optical element can thus be a movable component of an optical device. Such optical devices include a large number of optical elements, in particular radiation source, lens, Fresnel zone plate, filter, plane plates, wave plate, mirror, prism, diffraction grating, diaphragm, receiver, such as projection surface, film plane, radiation detector.
Der erste Aktorabschnitt und der zweite Aktorab schnitt können derart ausgebildet sein, dass eine Kraftentwicklung des Aktors im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts ist. Entsprechend entsteht die Kraftentwicklung zum überwiegenden Teil entlang der Bewegungstrajektorie und nicht in Richtung der Befestigungspunkte. Dadurch wird der Kraftaufwand zum Bewegen des optischen Elements minimiert. Weiter lässt sich auch hier eine Bauraumeinsparung und/oder Einsparung in der Energieversorgung erzielen. The first actuator section and the second actuator section can be designed in such a way that a force development of the actuator is essentially parallel to a movement trajectory of the contact point. Accordingly, the majority of the force development occurs along the movement trajectory and not in the direction of the attachment points. This minimizes the effort required to move the optical element. Furthermore, a saving in installation space and/or a saving in the energy supply can also be achieved here.
Der Aktor kann zum Bewegen des Kontaktpunkts innerhalb einer einzigen Ebene ausgebildet sein. Die Ebene erstreckt sich dabei bevorzugt parallel zu einer Breiten- und Längser- streckung des Aktors. Somit benötigt der Aktor wenig Bauraum zum Bewegen des optischen Elements. Die Ebene kann weiterhin parallel zu einer Bewegungsebene des optischen Elements sein. The actuator can be designed to move the contact point within a single plane. The plane preferably extends parallel to a width and length of the actuator. The actuator thus requires little installation space to move the optical element. The plane can also be parallel to a plane of movement of the optical element.
Der Aktor kann zum Verbinden mit einer Stromquelle ausgebildet sein. Dabei kann der Kontaktpunkt zumindest zwischen der ersten Position, falls kein Strom an den Aktor angelegt ist, und der zweiten Position, falls Strom an den Aktor angelegt ist, bewegbar sein. Entspre- chend kann die Bewegung des Aktors mittels einer Stromzufuhr gesteuert werden. Es versteht sich, dass der Kontaktpunkt in Abhängigkeit vom angelegten Strom auch in Zwischenpositionen zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar ist. The actuator can be designed to be connected to a power source. In this case, the contact point can be movable at least between the first position if no current is applied to the actuator and the second position if current is applied to the actuator. corresponding Accordingly, the movement of the actuator can be controlled by means of a power supply. It goes without saying that the contact point can also be moved into intermediate positions between the first position and the second position depending on the current applied.
Der Begriff “Stromquelle”, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf einen Energiewandler beziehen, der elektrische Energie für einen (geschlossenen) Stromkreis zur Verfügung stellt. Die elektrische Energie ist dabei bevorzugt ein elektrischer Strom. Eine Stromquelle stellt in diesem Fall einen aktiven Zweipol dar, der an seinen Anschlusspunkten einen elektrischen Strom liefert. Als wesentliche Eigenschaft hängt die Stromstärke nur gering oder gar nicht von der elektrischen Spannung an seinen Anschlusspunkten ab. Alternativ kann die elektrische Energie eine elektrische Spannung sein, die einen Stromfluss bewirkt. The term "power source" as used herein is a broad term that should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. The term can, without limitation, refer in particular to an energy converter that provides electrical energy for a (closed) circuit. The electrical energy is preferably an electrical current. In this case, a power source represents an active two-pole network that supplies an electric current at its connection points. As an essential property, the amperage depends only slightly or not at all on the electrical voltage at its connection points. Alternatively, the electrical energy can be an electrical voltage that causes a current to flow.
Der erste Befestigungspunkt und/oder der zweite Befestigungspunkt können zum Verbinden mit der Stromquelle ausgebildet sein. Dadurch lassen sich zusätzliche Anschlusspunkte zum Verbinden mit der Stromquelle vermeiden, was zusätzlichen Bauraum spart. The first attachment point and/or the second attachment point can be designed for connection to the power source. As a result, additional connection points for connecting to the power source can be avoided, which saves additional installation space.
Der Kontaktpunkt kann stufenförmig oder stufenlos in Zwischenpositionen zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar sein. Entsprechend kann die Bewegung des Aktors gleichmäßig oder schrittweise erfolgen. The contact point may be stepwise or continuously movable to intermediate positions between the first position and the second position. Accordingly, the movement of the actuator can take place uniformly or in steps.
Der erste Aktorab schnitt kann einen ersten mäanderförmigen Aktorabschnitt aufweisen, der zwischen dem ersten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt angeordnet ist, und der zweite Aktorabschnitt kann einen zweiten mäanderförmigen Aktorab schnitt aufweisen, der zwischen dem zweiten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt angeordnet ist. Derartige mäanderförmige Aktorabschnitte haben den Vorteil, dass sie sich weiter als ein gerader oder axial gedehnter Aktor ausdehnen und wieder zusammenziehen können. Auf diese Weise lassen sich positionsgenaue Stellbewegungen ausführen. The first actuator portion may include a first meandering actuator portion located between the first attachment point and the contact point, and the second actuator portion may include a second meandering actuator portion located between the second attachment point and the contact point. Such meandering actuator sections have the advantage that they can expand further than a straight or axially expanded actuator and contract again. In this way, precise positioning movements can be carried out.
Der erste Aktorabschnitt kann weiterhin einen ersten spiralförmigen Aktorabschnitt aufweisen, der mit dem ersten Befestigungspunkt verbunden ist, wobei der erste spiralförmige Aktorabschnitt zum Drehen um den ersten Befestigungspunkt ausgebildet ist. Der zweite Aktorabschnitt kann weiterhin einen zweiten spiralförmigen Aktorabschnitt aufweisen, der mit dem zweiten Befestigungspunkt verbunden ist, wobei der zweite spiralförmige Aktorabschnitt zum Drehen um den zweiten Befestigungspunkt ausgebildet ist. Eine Orientierung des zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitts kann sich von einer Orientierung des ersten mäanderförmigen Aktorabschnitts unterscheiden. Die Orientierung ist dabei in der Richtung der Aneinanderreihung der Mäanderschlaufen zu sehen. Durch die unterschiedlichen Orientierungen lassen sich auch seitliche Bewegungen realisieren. Die Orientierungen der mäanderförmigen Aktorab schnitte werden dabei so gewählt, dass eine bestimmte Bewegungstrajektorie erreicht wird und dabei die Kraftentwicklung hauptsächlich in Richtung der Trajektorie aufgebracht wird. Weiterhin wird die Orientierung so gewählt, dass durch die spiralförmigen Aktorab schnitte geänderte Trajektorien kompensiert werden. Bei einer Auslenkung des Aktors wird dabei ein spiralförmiger Aktorabschnitt enger, der andere spiralförmige Aktorabschnitt dahingegen weiter. The first actuator portion may further include a first helical actuator portion connected to the first attachment point, the first helical actuator portion configured to rotate about the first attachment point. The second actuator portion may further include a second helical actuator portion connected to the second attachment point, the second helical actuator portion configured to rotate about the second attachment point. An orientation of the second meandering actuator section can differ from an orientation of the first meandering actuator section. The orientation is to be seen in the direction in which the meander loops are lined up next to one another. Due to the different orientations, lateral movements can also be implemented. The orientations of the meandering Aktorab sections are chosen so that a specific movement trajectory is achieved and the force development is applied mainly in the direction of the trajectory. Furthermore, the orientation is chosen such that sections changed by the spiral Aktorab trajectories are compensated. When the actuator is deflected, one spiral-shaped actuator section becomes narrower, while the other spiral-shaped actuator section becomes wider.
Der zweite mäanderförmige Aktorabschnitt kann im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten mäanderförmigen Aktorab schnitt orientiert sein. Dadurch wird eine besonders exakte Positionsansteuerung erlaubt. The second meandering actuator section can be oriented essentially perpendicular to the first meandering actuator section. This allows a particularly precise position control.
Der Begriff “im Wesentlichen senkrecht”, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Erstreckung beziehen, die um nicht mehr als 20°, bevorzugt nicht mehr als 15° und noch bevorzugter um nicht mehr als 10° Grad von einer exakt senkrechten Orientierung abweicht. The term "substantially perpendicular" as used herein is a broad term which should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. In particular, the term can, without limitation, refer to an extension that deviates by no more than 20°, preferably no more than 15° and even more preferably by no more than 10° degrees from a perfectly perpendicular orientation.
Der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt können auf einer imaginären Linie angeordnet sein, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts ist. Dadurch lassen sich Bewegungen in Richtungen senkrecht zueinander realisieren. The first attachment point and the second attachment point may be arranged on an imaginary line that is substantially perpendicular to a movement trajectory of the contact point. This allows movements to be realized in directions perpendicular to one another.
Der Aktor kann zum Bewegen mehrerer optischer Elemente ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass mit einem einzigen Aktor mehrere optische Elemente bewegt werden können, was weiteren Bauraum durch das Entfallen zusätzliche Stellantriebe einspart. Weiterhin kann eine synchrone Bewegung der optischen Elemente garantiert werden, z.B. um eine rotationssymmetrische Irisblendenöffnung zu gewährleisten. The actuator can be designed to move a number of optical elements. This has the advantage that several optical elements can be moved with a single actuator, which saves further installation space by eliminating additional actuators. Furthermore, a synchronous movement of the optical elements can be guaranteed, e.g. to ensure a rotationally symmetrical iris aperture.
Der Aktor kann mehrere Kontaktpunkte und mehr als zwei Befestigungspunkte aufweisen, wobei die Kontaktpunkte zum Verbinden mit jeweils einem optischen Element ausgebildet sind, wobei zwischen jedem Befestigungspunkt und jedem Kontaktpunkt jeweils ein Aktorabschnitt angeordnet ist. Damit lassen sich mehrere optische Elemente unabhängig voneinander oder gemeinsam bewegen. The actuator can have a plurality of contact points and more than two attachment points, with the contact points being designed for connection to an optical element in each case are, in each case an actuator section being arranged between each attachment point and each contact point. This allows several optical elements to be moved independently of one another or together.
Die Befestigungspunkte können in einem regelmäßigen, insbesondere rotationssymmetrischen, Muster angeordnet sein. Dies vereinfacht die Ausbildung des Aktors. The attachment points can be arranged in a regular pattern, in particular a rotationally symmetrical pattern. This simplifies the formation of the actuator.
Die Kontaktpunkte können unabhängig voneinander zwischen ihrer ersten Position und ihrer zweiten Position bewegbar sind. Damit lassen sich die optischen Elemente unabhängig voneinander gezielt bewegen. The contact points can be independently moveable between their first position and their second position. This allows the optical elements to be moved in a targeted manner independently of one another.
Der Aktor kann gegenüber dem optischen Element isoliert sein. Dies vermeidet Kurzschlüsse oder unerwünschten Stromfluss. Beispielseise weist der Aktor eine elektrische Isolierung zum elektrischen Isolieren gegenüber dem optischen Element auf. Alternativ kann das optische Element die elektrische Isolierung aufweisen. The actuator can be isolated from the optical element. This avoids short circuits or undesired current flow. For example, the actuator has electrical insulation for electrical insulation from the optical element. Alternatively, the optical element can have the electrical insulation.
Die Kontaktpunkte können alternativ gemeinsam zwischen ihrer ersten Position und ihrer zweiten Position bewegbar sein. Damit kommt es zu einer konzertierten Bewegung der optischen Elemente. Alternatively, the contact points may be moveable together between their first position and their second position. This leads to a concerted movement of the optical elements.
Der Aktor kann eine Dicke von 10 pm bis 1000 pm und bevorzugt von 10 pm bis 500 pm aufweisen. Entsprechend weist der Aktor eine vergleichsweise geringe Dicke bzw. Höhe auf. The actuator can have a thickness of 10 μm to 1000 μm and preferably of 10 μm to 500 μm. Accordingly, the actuator has a comparatively small thickness or height.
Der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt können derart ausgebildet sein, dass der Aktor an dem Rahmen mittels eines Befestigungselements, insbesondere Niets oder Schraube, befestigbar ist. Entsprechend lässt sich der Aktor in einfacher Weise und zuverlässig am Rahmen befestigen. The first attachment point and the second attachment point can be designed in such a way that the actuator can be attached to the frame by means of an attachment element, in particular a rivet or screw. Accordingly, the actuator can be easily and reliably attached to the frame.
Der Aktor kann aus einer Nickel-Titan-Basislegierung hergestellt sein, insbesondere aus NiTiCu, NiTi, NiTiFe oder NiTiHf. Derartige Materialien eignen sich besonders gut als Formgedächtnismaterial. Ti-reiche NiTiCu ist ermüdungsfrei, wenn die Zusammensetzung stimmt. NiTiHf kann auch bei hohen Temperaturen >100°C betrieben werden. NiTiFe hat eine R-Phase und ist damit ermüdungsfreier als NiTi, aber nicht so ermüdungsfrei wie NiTiCu. Der Aktor kann durch Kathodenzerstäubung oder Kaltwalzen und nachfolgender Strukturierung hergestellt sein. Die nachfolgende Strukturierung kann mittels Laserschneiden, Stanzen, Erodieren oder chemische Verfahren, wie beispielsweise Ätzen, erfolgen. Damit lässt sich der Aktor in großer Stückzahl und mit großer Formenvielfalt herstellen. Anhand der Struktur des Formgedächtnismaterials des Aktors lässt sich das Herstellungsverfahren erkennen. Beispielsweise ist ein kaltgewalzter Aktor anhand länglicher Körner mit einer Vorzugsrichtung in Walzrichtung unter dem Elektronenmikroskop erkennbar und somit von anderen Herstellungsverfahren unterscheidbar. Ein durch Kathodenzerstäubung hergestellter Aktor ist hingegen an besonders feiner Körnung, ggf. mit Vorzugsrichtung senkrecht zur Herstellungsebene, sowie besonders geringen Anteil an Fremdphasen im Gefüge erkennbar. The actuator can be made from a nickel-titanium base alloy, in particular from NiTiCu, NiTi, NiTiFe or NiTiHf. Such materials are particularly well suited as shape memory material. Ti-rich NiTiCu is fatigue-free if the composition is right. NiTiHf can also be operated at high temperatures >100°C. NiTiFe has an R-phase and is therefore less fatigue-resistant than NiTi, but not as fatigue-resistant as NiTiCu. The actuator can be produced by cathode sputtering or cold rolling and subsequent structuring. The subsequent structuring can take place by means of laser cutting, stamping, eroding or chemical processes such as etching. The actuator can thus be produced in large numbers and with a large variety of shapes. The manufacturing process can be identified from the structure of the actuator's shape-memory material. For example, a cold-rolled actuator can be identified under the electron microscope by means of elongated grains with a preferred direction in the direction of rolling and can therefore be distinguished from other manufacturing processes. An actuator produced by cathode sputtering, on the other hand, can be recognized by its particularly fine grain size, possibly with a preferred direction perpendicular to the production plane, and by its particularly low proportion of foreign phases in the structure.
Der Aktor kann zum linearen Bewegen oder zum Drehen des optischen Elements ausgebildet sein. Entsprechend ist der Aktor flexibel, um unterschiedliche Arten von Bewegungen zu erlauben. The actuator can be designed to linearly move or rotate the optical element. Accordingly, the actuator is flexible to allow different types of movements.
Das optische Element kann ein Blendenflügel bzw. eine Lamelle, eine Linse, ein Spiegel, ein Strahlteiler, ein Shutter oder ein Filter sein bzw. aufweisen. Entsprechend ist der Aktor zum Bewegen einer Vielzahl unterschiedlicher optischer Elemente geeignet. The optical element can be or have a diaphragm blade or a blade, a lens, a mirror, a beam splitter, a shutter or a filter. Accordingly, the actuator is suitable for moving a large number of different optical elements.
In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Optikbaugruppe. Die Optikbaugruppe umfasst einen Aktor nach einer der vorstehend beschriebenen oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen und mindestens ein optisches Element. Der Aktor ist mit dem optischen Element mittels des Kontaktpunkts verbunden. Der Aktor und das optische Element sind gegeneinander vorgespannt. Sofern die Optikbaugruppe mehrere optische Elemente aufweist, sind der Aktor und ein oder mehrere der optischen Elemente gegeneinander vorgespannt. Eine derartige Optikbaugruppe ist platzsparend in vielen technischen Bereichen einsetzbar. Beispielsweise ist eine derartige Optikbaugruppe in einer Kamera, wie beispielsweise einer Smartphonekamera einsetzbar. Weitere Anwendungsmöglichkeiten für eine derartige Optikbaugruppe sind Satelliten, Weltraumsonden, Digitalkameras, Mobilgeräte, Endoskope, Mikroskope, Operationsbesteck, Sensorik für Drohnen, Automotive (z.B. autonomes Fahren), Sicherheits- und Überwachungstechnik, Virtual Reality Brillen oder „Wearables“. In a second aspect, the present invention relates to an optics assembly. The optics assembly comprises an actuator according to one of the embodiments described above or described below and at least one optical element. The actuator is connected to the optical element via the contact point. The actuator and the optical element are biased against each other. If the optics assembly has a plurality of optical elements, the actuator and one or more of the optical elements are prestressed against one another. Such an optical assembly can be used to save space in many technical areas. For example, such an optical assembly can be used in a camera, such as a smartphone camera. Other possible applications for such an optical assembly are satellites, space probes, digital cameras, mobile devices, endoscopes, microscopes, surgical instruments, sensors for drones, automotive (e.g. autonomous driving), security and surveillance technology, virtual reality glasses or "wearables".
Die Optikbaugruppe kann weiterhin einen Rahmen umfassen. Der Aktor kann mittels des ersten Befestigungspunkts und des zweiten Befestigungspunkts an dem Rahmen befestigt sein. Das optische Element kann an dem Rahmen beweglich angebracht sein. Damit ist die gesamte Optikbaugruppe vergleichsweise flach bzw. kompakt gestalten. Der Aktor kann innerhalb einer Bewegungsebene bzw. eines Bewegungsbereichs des optischen Elements angeordnet sein. Alternativ kann der flache Aktor auch seitlich neben dem optischen Element angeordnet sein. Dies lässt sich platzsparend realisieren, wenn der im Wesentlichen planare Aktor insbesondere senkrecht zur Bewegungsebene des optischen Elements oder der optischen Elemente angeordnet wird. The optics assembly may further include a frame. The actuator can be attached to the frame by means of the first attachment point and the second attachment point. The optical element can be movably attached to the frame. The entire optics assembly is thus designed to be comparatively flat or compact. The actuator can be arranged within a plane of movement or a range of movement of the optical element. Alternatively, the flat actuator can also be arranged laterally next to the optical element. This can be implemented in a space-saving manner if the essentially planar actuator is arranged, in particular, perpendicular to the plane of movement of the optical element or the optical elements.
Das optische Element kann linear beweglich an dem Rahmen angebracht sein. Alternativ kann das optische Element drehbar an dem Rahmen angebracht sein. Entsprechend kann das optische Element in unterschiedlicher Weise bewegt werden. The optical element can be linearly movably attached to the frame. Alternatively, the optical element can be rotatably attached to the frame. Accordingly, the optical element can be moved in different ways.
Das optische Element kann ein Federelement, insbesondere ein spiralförmiges Federelement, aufweisen. Das optische Element kann mittels des Federelements mit dem Rahmen drehbar verbunden sein. Damit kann das optische Element nach einer Bewegung mittels der Feder wieder in seine Ausgangsposition zurückbewegt werden, ohne dass dazu ein zusätzlicher Antrieb erforderlich ist. The optical element can have a spring element, in particular a spiral spring element. The optical element can be rotatably connected to the frame by means of the spring element. Thus, after a movement, the optical element can be moved back into its starting position by means of the spring, without an additional drive being required for this.
Das Federelement kann gegenüber der ersten Position und/oder der zweiten Position des Kontaktpunkts des Aktors vorgespannt sein. Das Federelement wird so vorgespannt, dass es der Kraft des Aktors entgegenwirkt und zumindest ausreicht, den Aktor in der ersten, ausgelenkten Position stabil zu halten, solange er nicht bestromt wird. Dies kann entweder durch ein Kräftegleichgewicht realisiert werden oder die Feder ist stärker und hält das optische Element gegen einen hier nicht erwähnten Anschlag gepresst. The spring element can be prestressed in relation to the first position and/or the second position of the contact point of the actuator. The spring element is prestressed in such a way that it counteracts the force of the actuator and is at least sufficient to keep the actuator stable in the first, deflected position as long as it is not being energized. This can either be achieved by a balance of forces or the spring is stronger and keeps the optical element pressed against a stop that is not mentioned here.
Eine Vorspannkraft des Federelements kann einstellbar sein. Das Kraft-Weg- Verhalten des Aktors sowie die Vorspannung und Federrate des Federelements sind bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass der Aktor das optische Element bzw. den Kontaktpunkt des Aktors gegen die Federkraft in die zweite Position verschieben kann, die auf der Bewegungstrajek- torie des Kontaktpunkts zwischen Position der ersten Position und der Ursprungsposition vor einer Auslenkung liegt. Die Einstellung der Federkraft kann im Zuge der Herstellung, d.h. vor Inbetriebnahme der Optikbaugruppe, erfolgen. A biasing force of the spring element can be adjustable. The force-displacement behavior of the actuator and the preload and spring rate of the spring element are preferably coordinated in such a way that the actuator can move the optical element or the contact point of the actuator against the spring force into the second position, which is based on the movement trajectory of the Contact point between the position of the first position and the original position is before a deflection. The spring force can be adjusted during manufacture, i.e. before the optics assembly is put into operation.
Eine Vorspannkraft des spiralförmigen Federelements kann mittels einer Auslenkung des optischen Elements und/oder mittels einer Drehung des Federelements einstellbar sein. Die Drehung kann beispielsweise mittels eines Werkzeugs, wie beispielsweise mittels eines Schraubendrehers, realisiert werden. Das optische Element kann eine Lasche, wie beispielsweise eine Metalllasche, umfassen, mittels derer das optische Element mit dem Kontaktpunkt des Aktors verbindbar ist. Damit kann das optische Element mit dem Kontaktpunkt durch Einhaken verbunden werden, was nur sehr wenige Arbeitsschritte erfordert. A prestressing force of the spiral spring element can be adjustable by means of a deflection of the optical element and/or by means of a rotation of the spring element. The rotation can be implemented, for example, by means of a tool, such as a screwdriver. The optical element can include a tab, such as a metal tab, by means of which the optical element can be connected to the contact point of the actuator. The optical element can thus be connected to the contact point by hooking it in, which requires very few work steps.
Die Lasche kann eine Schulter aufweisen. Die Schulter kann zum Definieren der Position des Kontaktpunkts des Aktors ausgebildet sein. Damit ist der Kontaktpunkt exakt festlegbar. The tab may have a shoulder. The shoulder can be designed to define the position of the contact point of the actuator. The contact point can thus be precisely defined.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin ein Koppelelement umfassen, wobei der Aktor mit dem mindestens einen optischen Element mittels des Koppelelements verbunden ist. Damit kann der Aktor mit einem oder mit mehreren optischen Elementen verbunden werden. Beispielsweise wird das Koppelelement genutzt, um mehrere optische Elemente mit einem einzigen Aktor zu koppeln. Die jeweiligen Verbindungspunkte oder Verbindungsbereiche von Aktor zu Koppelelement und Koppelelement zu optischen Element können sich voneinander unterscheiden. Weiterhin kann der Aktor mittels des Koppelelements mit einem der optischen Elemente verbunden sein, das wiederum mit einem weiteren optischen Element verbunden ist. Beispielsweise sind die optischen Elemente in Reihe miteinander verbunden und der Aktor ist nur mit einem der optischen Elemente mittels des Koppelelements verbunden. The optics assembly can also include a coupling element, with the actuator being connected to the at least one optical element by means of the coupling element. The actuator can thus be connected to one or more optical elements. For example, the coupling element is used to couple multiple optical elements to a single actuator. The respective connection points or connection areas from the actuator to the coupling element and from the coupling element to the optical element can differ from one another. Furthermore, the actuator can be connected to one of the optical elements by means of the coupling element, which in turn is connected to a further optical element. For example, the optical elements are connected to one another in series and the actuator is only connected to one of the optical elements by means of the coupling element.
Das Koppelelement kann verschiebbar oder drehbar gelagert sein. Damit erlaubt das Koppelelement eine konzertierte bzw. synchrone Bewegung des optischen Elements und des Kontaktpunkts. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn mehrere optische Elemente synchron bewegt werden sollen. The coupling element can be slidably or rotatably mounted. The coupling element thus allows a concerted or synchronous movement of the optical element and the contact point. This is particularly advantageous when multiple optical elements are to be moved synchronously.
Die Optikbaugruppe kann mehrere optische Elemente aufweisen. Dabei können die optischen Elemente in einer oder mehreren parallelen Elementebenen angeordnet sein. Bei mehreren parallelen Elementebenen können in jeder Elementebene mindestens ein oder mehr als ein optisches Element angeordnet sein. The optics assembly may include multiple optical elements. The optical elements can be arranged in one or more parallel element planes. In the case of a plurality of parallel element planes, at least one or more than one optical element can be arranged in each element plane.
Der Aktor und das optische Element können mittels einer elektrischen Isolierung gegeneinander elektrisch isoliert sein. Der Aktor oder bevorzugt das optische Element kann die elektrische Isolierung aufweisen. The actuator and the optical element can be electrically insulated from one another by means of electrical insulation. The actuator or preferably the optical element can have the electrical insulation.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin eine Stromquelle umfassen. Der Aktor kann mit der Stromquelle verbunden sein, insbesondere mittels des ersten Befestigungspunkts und/oder des zweiten Befestigungspunkts. Dabei kann der Kontaktpunkt zumindest zwischen der ersten Position, falls kein Strom an den Aktor angelegt ist, und der zweiten Position, falls Strom an den Aktor angelegt ist, bewegbar sein. The optics assembly may further include a power source. The actuator can be connected to the power source, in particular by means of the first attachment point and/or the second attachment point. In this case, the contact point can be movable at least between the first position if no current is applied to the actuator and the second position if current is applied to the actuator.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin mehrere optische Elemente umfassen. Der Aktor kann mindestens einen Kontaktpunkt, mehr als zwei Befestigungspunkte, und mehrere Aktorabschnitte aufweisen, wobei der Kontaktpunkt mit mindestens einem optischen Element verbunden ist, wobei der Kontaktpunkt jeweils mit zwei Aktorabschnitten verbunden sind, insbesondere direkt oder indirekt verbunden sind. Damit lassen sich mehrere optische Elemente unabhängig voneinander oder gemeinsam bewegen. The optics assembly may further include multiple optical elements. The actuator can have at least one contact point, more than two attachment points, and multiple actuator sections, the contact point being connected to at least one optical element, the contact point being connected to two actuator sections, in particular directly or indirectly connected. This allows several optical elements to be moved independently of one another or together.
Der Kontaktpunkt kann mit mehreren optischen Elementen verbunden sein. Damit lassen sich mehrere optische Elemente mit einem einzigen Aktor bewegen. Die optischen Elemente müssen nicht alle am selben Kontaktpunkt hängen. Vielmehr können sie durch eine Reihe von Kontaktpunkten und ggf. ein zusätzliches Koppelelement indirekt mechanisch verbunden sein. The contact point can be connected to several optical elements. This allows several optical elements to be moved with a single actuator. The optical elements do not all have to hang from the same contact point. Rather, they can be indirectly mechanically connected by a series of contact points and possibly an additional coupling element.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin eine Steuerung umfassen. Die Steuerung kann zum Ansteuern des Aktors zum Bewegen der optischen Elemente ausgebildet sein. Damit erlaubt die Steuerung eine automatische Steuerung bzw. Regelung der Position des optischen Elements bzw. der optischen Elemente. The optics assembly may further include a controller. The controller can be designed to control the actuator for moving the optical elements. The controller thus allows automatic control or regulation of the position of the optical element or optical elements.
Die Steuerung kann mehrere Schaltelemente aufweisen, wie beispielsweise Schalter, Mikroschalter oder Transistoren, wie beispielsweise Feldeffekttransistoren, insbesondere MOS- FET. Damit lassen sich exakte Steuerungen der Schaltelemente realisieren. The controller can have a number of switching elements, such as switches, microswitches or transistors, such as field effect transistors, in particular MOSFETs. This allows precise control of the switching elements to be implemented.
Mittels der Schaltelemente kann jedes optische Element individuell bewegbar sein. Damit kann jedes optische Element genau in seine Soll-Position bewegt werden. Each optical element can be moved individually by means of the switching elements. This means that each optical element can be moved exactly to its target position.
Benachbarte Befestigungspunkte können eine entgegengesetzte Polung einer Stromzufuhr aufweisen, wobei die Schaltelemente mit den Befestigungspunkten verbunden sind. Damit lassen sich elektrische Ströme durch den Aktor gezielt steuern. Dabei ist an jeder Polung ein Schaltelement vorgesehen. Der Aktor und die optischen Elemente können alternativ eine gemeinsame elektrische Verbindung aufweisen, wobei die Steuerung zum Ansteuern des Aktors zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente ausgebildet ist. Somit wird eine konzertierte oder synchrone Bewegung der optischen Elemente realisiert. Adjacent attachment points can have an opposite polarity of a power supply, with the switching elements being connected to the attachment points. This allows electrical currents to be controlled in a targeted manner through the actuator. A switching element is provided for each polarity. Alternatively, the actuator and the optical elements can have a common electrical connection, with the controller for controlling the actuator being designed to move the optical elements together. Thus, a concerted or synchronous movement of the optical elements is realized.
Die Steuerung kann zum aufeinanderfolgenden Bestromen der Aktorab schnitte zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente ausgebildet sein. Dabei sind die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen bestromten Phasen möglichst kurz. Mit anderen Worten beruht eine Ansteuerung zur gemeinsamen Bewegung darauf, dass die Aktorab schnitte in sehr kurzer Zeit hintereinander einzeln bestromt werden. Dadurch ergibt sich dann eine gemeinsame Bewegung, sie müssen aber nicht gleichzeitig bestromt werden, was eine Kalibrierung der einzelnen Flügel bzw. Lamellen zulässt und damit eine Open-Loop-Steuerung. The controller can be designed for successively energizing the Aktorab sections for moving the optical elements together. The time intervals between the individual energized phases are as short as possible. In other words, activation for the joint movement is based on the fact that the actuator sections are individually energized one after the other in a very short time. This then results in a joint movement, but they do not have to be energized at the same time, which allows calibration of the individual wings or slats and thus open-loop control.
Das optische Element kann ein Blendenflügel bzw. eine Lamelle, eine Linse, ein Spiegel, ein Strahlenteiler, ein Shutter oder ein Filter sein bzw. aufweisen. The optical element can be or have a diaphragm blade or a blade, a lens, a mirror, a beam splitter, a shutter or a filter.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin mindestens einen Sensor umfassen, wobei der Sensor ausgebildet ist zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das zu einer eingestellten Position des Kontaktpunkts oder einer auf den Sensor treffenden Lichtmenge proportional ist. The optics assembly may further include at least one sensor, wherein the sensor is configured to generate an electrical signal that is proportional to a set position of the contact point or an amount of light impinging on the sensor.
Der Sensor kann einen Bildsensor, eine Fotodiode, einen kapazitiven Sensor, einen Hall- Sensor oder einen resistiven Sensor umfassen. Als resistiver Sensor kann auch der elektrische Widerstand des Aktors aus Formgedächtnislegierung dienen, welcher sich abhängig von der Aktorauslenkung auf charakteristische Art verändert („Self-Sensing“). The sensor can include an image sensor, a photodiode, a capacitive sensor, a Hall sensor or a resistive sensor. The electrical resistance of the actuator made of shape memory alloy can also serve as a resistive sensor, which changes in a characteristic way depending on the actuator deflection ("self-sensing").
Die Optikbaugruppe kann insbesondere als Irisblende ausgebildet sein. The optics assembly can be designed in particular as an iris diaphragm.
Der Begriff „Irisblende“, wie er hier verwendet wird, ist ein weiter Begriff, dem seine gewöhnliche und gängige Bedeutung beigemessen werden soll, wie der Fachmann sie versteht. Der Begriff ist nicht beschränkt auf eine spezielle oder angepasste Bedeutung. Der Begriff kann, ohne Beschränkung, sich insbesondere auf eine Blende in der angewandten Optik mit variabler Öffnungsweite beziehen, deren Öffnung sich bei feststehendem Mittelpunkt so verändern lässt, dass sie ungefähr kreisförmig bleibt. Ihre Funktion entspricht der Iris des menschlichen Auges, die technische Konstruktion der eines Zentralverschlusses. Die Irisblende besteht aus mehreren Lamellen, die über eine Mechanik gemeinsam nach innen oder außen gedreht werden können. Jede Lamelle ist auf einer Achse gelagert. Der Begriff „Lamelle“ wird dabei im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bei einer Irisblende synonym zu dem Begriff „optischen Element“ verwendet bzw. das optische Element kann eine Lamelle sein. Alle Lamellen sind mit einem Ring über jeweils eine weitere Achse verbunden, damit sie sich gemeinsam bewegen. Je mehr Lamellen eingesetzt werden, desto besser kann die Öffnung bei der Verstellung an die Kreisform angenähert werden. Eine möglichst kreisförmige Öffnung ist bedeutend, wenn in der Fotografie mit Unschärfe gestaltet wird, da die Blendenform des eingesetzten Objektivs die Schärfentiefe und somit das Bokeh beeinflusst. Punkte außerhalb des Schärfebereiches ergeben auf dem Bild eine Fläche, die der Form der Blendenöffnung ähnlich ist, also zum Beispiel ein Sechseck, wenn die Irisblende sechseckig ist. The term "iris diaphragm" as used herein is a broad term which should be given its ordinary and current meaning as understood by those skilled in the art. The term is not limited to any specific or adapted meaning. In particular, the term may refer, without limitation, to an aperture in applied optics with a variable aperture, the aperture of which can be varied while the center is fixed so that it remains approximately circular. Their function corresponds to the iris of the human eye, the technical construction of a central shutter. The iris diaphragm consists of several slats that can be turned inwards or outwards together using a mechanism. Each slat is mounted on an axle. In the context of the present disclosure, the term “lamella” becomes synonymous with an iris diaphragm used for the term "optical element" or the optical element can be a lamella. All slats are connected to a ring via an additional axis so that they can move together. The more slats that are used, the better the opening can be brought closer to the circular shape during adjustment. An opening that is as circular as possible is important when blurring photography is used, since the aperture shape of the lens used influences the depth of field and thus the bokeh. Points outside of the focus area produce an area in the image that resembles the shape of the aperture, e.g. a hexagon if the iris is hexagonal.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin Rastpunkte und ein Rastelement umfassen. Das Rastelement kann ausgebildet sein zum Halten des stromlosen Aktors in mehreren Rastpositionen zwischen der ersten Position und der zweiten Position des Kontaktpunkts mittels Eingreifen in die Rastpunkte. Dadurch kann ohne Bestromung der Aktor und somit das optische Element oder die optischen Elemente in mehreren Zwischenpositionen multistabil oder bistabil gehalten werden. Die Optikbaugruppe kann somit einerseits besonders stromsparend betrieben werden. Andererseits kann mittels der Rastpositionen erreicht werden, dass bestimmte End- bzw. Zwischenpositionen des optischen Elements besonders präzise und wi- derholbar einstallbar sind. Ein Beispiel hierfür wären die in der Fotografie üblichen „Blendenzahlen“, bei denen sich benachbarte Öffnungsschritte einer Irisblende jeweils um einen Faktor 1,44 in der Öffnungsfläche unterscheiden. The optics assembly may further include latching points and a latching element. The latching element can be designed to hold the de-energized actuator in a plurality of latching positions between the first position and the second position of the contact point by engaging in the latching points. As a result, the actuator and thus the optical element or the optical elements can be held multi-stable or bistable in a number of intermediate positions without energizing. On the one hand, the optics assembly can thus be operated in a particularly energy-saving manner. On the other hand, the locking positions can be used to ensure that certain end or intermediate positions of the optical element can be set particularly precisely and repeatedly. An example of this would be the "f-numbers" customary in photography, where adjacent opening steps of an iris diaphragm differ by a factor of 1.44 in the opening area.
Die Optikbaugruppe kann weiterhin zwei Aktoren umfassen. Die zwei Aktoren können antagonistisch wirkend mit dem mindestens einen optischen Element verbunden sein. Damit lässt sich eine Hin- und Herbewegung des optischen Elements durch wahlweise Bestromung der Aktoren realisieren. Die zwei antagonistisch wirkenden Aktoren können als zwei getrennte Bauteile oder auch als Einheit gefertigt sein. Sie können an einem gemeinsamen Kontaktpunkt oder an zwei getrennten Kontaktpunkten (am optischen Element bzw. am Koppelelement) angreifen. The optics assembly can also include two actuators. The two actuators can be connected to the at least one optical element in an antagonistic manner. This allows the optical element to move back and forth by selectively energizing the actuators. The two antagonistic acting actuators can be manufactured as two separate components or as a unit. They can attack at a common contact point or at two separate contact points (on the optical element or on the coupling element).
In einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Kamera, insbesondere Smartphonekamera, die eine Optikbaugruppe nach einer der vorstehenden Ausführungsformen o- der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst. Dabei ist eine Bewegung des optischen Elements mittels mindestens eines Signals des Sensors steuerbar oder regelbar. In a third aspect, the present invention relates to a camera, in particular a smartphone camera, which comprises an optics assembly according to one of the above embodiments or the embodiments described below. A movement of the optical element can be controlled or regulated by means of at least one signal from the sensor.
Der Sensor kann zum Erfassen einer Lichtmenge ausgebildet sein. Zusammenfassend umfasst die vorliegende Offenbarung die folgenden Ausführungsformen: The sensor can be designed to detect an amount of light. In summary, the present disclosure includes the following embodiments:
Ausführungsform 1 : Aktor zum Bewegen mindestens eines optischen Elements, umfassend mindestens einen ersten Befestigungspunkt und einen zweiten Befestigungspunkt, wobei der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt ausgebildet sind zum Befestigen des Aktors an einem Rahmen, der zum beweglichen Anbringen des optischen Elements ausgebildet ist, mindestens einen Kontaktpunkt zum Verbinden, insbesondere direkten oder indirekten Verbinden, mit dem optischen Element, wobei der Kontaktpunkt zwischen dem ersten Befestigungspunkt und dem zweiten Befestigungspunkt angeordnet ist, wobei der Aktor derart an dem Rahmen befestigbar und mit dem optischen Element verbindbar ist, dass der Aktor und das optische Element gegeneinander vorgespannt sind, einen ersten Aktorab schnitt, der mit dem ersten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt verbunden ist, einen zweiten Aktorab schnitt, der mit dem zweiten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt verbunden ist, wobei der Aktor planar ausgebildet und aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt ist, wobei der Kontaktpunkt zumindest zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, die sich von der ersten Position unterscheidet, bewegbar ist. Embodiment 1: actuator for moving at least one optical element, comprising at least a first attachment point and a second attachment point, wherein the first attachment point and the second attachment point are designed to attach the actuator to a frame, which is designed to movably attach the optical element, at least a contact point for connection, in particular direct or indirect connection, to the optical element, wherein the contact point is arranged between the first attachment point and the second attachment point, wherein the actuator can be attached to the frame and connected to the optical element in such a way that the actuator and the optical element are biased against each other, a first Aktorab section, which is connected to the first attachment point and the contact point, a second Aktorab section, which is connected to the second attachment point and the contact point, wherein the actuator is formed planar et and made of a shape memory material, the contact point being movable at least between a first position and a second position different from the first position.
Ausfuhrungsform 2: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der erste Aktorab schnitt und der zweite Aktorabschnitt derart ausgebildet sind, dass eine Kraftentwicklung des Aktors im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts ist. Embodiment 2: Actuator according to the previous embodiment, wherein the first actuator section and the second actuator section are designed in such a way that a force development of the actuator is essentially parallel to a movement trajectory of the contact point.
Ausführungsform 3 : Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor zum Bewegen des Kontaktpunkts innerhalb einer einzigen Ebene ausgebildet ist. Embodiment 3: Actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the actuator is designed to move the contact point within a single plane.
Ausführungsform 4: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor zum Verbinden mit einer Stromquelle ausgebildet ist, wobei der Kontaktpunkt zumindest zwischen der ersten Position, falls kein Strom an den Aktor angelegt ist, und der zweiten Position, falls Strom an den Aktor angelegt ist, bewegbar ist. Ausfiihrungsform 5: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der erste Befestigungspunkt und/oder der zweite Befestigungspunkt zum Verbinden mit der Stromquelle ausgebildet sind. Embodiment 4: Actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the actuator is adapted to be connected to a power source, the contact point being at least between the first position if no power is applied to the actuator and the second position if power is applied to the actuator is, is movable. Embodiment 5 actuator according to the previous embodiment, wherein the first attachment point and/or the second attachment point are designed for connection to the power source.
Ausführungsform 6: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Kontaktpunkt stufenlos in Zwischenpositionen zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar ist. Embodiment 6: Actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the contact point can be moved steplessly into intermediate positions between the first position and the second position.
Ausführungsform 7: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der erste Aktorabschnitt einen ersten mäanderförmigen Aktorabschnitt aufweist, der zwischen dem ersten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt angeordnet ist, und der zweite Aktorabschnitt einen zweiten mäanderförmigen Aktorab schnitt aufweist, der zwischen dem zweiten Befestigungspunkt und dem Kontaktpunkt angeordnet ist. Embodiment 7: Actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the first actuator section has a first meandering actuator section which is arranged between the first attachment point and the contact point, and the second actuator section has a second meandering actuator section which is arranged between the second attachment point and the contact point is arranged.
Ausführungsform 8: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der erste Aktorab schnitt weiterhin einen ersten spiralförmigen Aktorabschnitt aufweist, der mit dem ersten Befestigungspunkt verbunden ist, wobei der erste spiralförmige Aktorabschnitt zum Drehen um den ersten Befestigungspunkt ausgebildet ist, wobei der zweite Aktorab schnitt weiterhin einen zweiten spiralförmigen Aktorabschnitt aufweist, der mit dem zweiten Befestigungspunkt verbunden ist, wobei der zweite spiralförmige Aktorab schnitt zum Drehen um den zweiten Befestigungspunkt ausgebildet ist. Embodiment 8 The actuator of the preceding embodiment, wherein the first actuator portion further includes a first helical actuator portion connected to the first attachment point, the first helical actuator portion is configured to rotate about the first attachment point, and the second actuator portion further includes a second helical actuator portion connected to the second attachment point, the second helical actuator portion being configured to rotate about the second attachment point.
Ausführungsform 9: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei sich eine Orientierung des zweiten mäanderförmigen Aktorab Schnitts von einer Orientierung des ersten mäanderförmigen Aktorab Schnitts unterscheidet. Embodiment 9 actuator according to the preceding embodiment, wherein an orientation of the second meandering actuator section differs from an orientation of the first meandering actuator section.
Ausführungsform 10: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt auf einer imaginären Linie angeordnet sind, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Bewegungstrajektorie des Kontaktpunkts ist. Ausfiihrungsform 11 : Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor zum Bewegen mehrerer optischer Elemente ausgebildet ist. Embodiment 10: The actuator according to any one of the preceding embodiments, wherein the first attachment point and the second attachment point are arranged on an imaginary line that is substantially perpendicular to a movement trajectory of the contact point. Embodiment 11 actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the actuator is designed to move a plurality of optical elements.
Ausfiihrungsform 12: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Aktor mehrere Kontaktpunkte und mehr als zwei Befestigungspunkte aufweist, wobei die Kontaktpunkte zum Verbinden mit jeweils einem optischen Element ausgebildet sind, wobei zwischen jedem Befestigungspunkt und jedem Kontaktpunkt jeweils ein Aktorabschnitt angeordnet ist. Embodiment 12 Actuator according to the previous embodiment, the actuator having a plurality of contact points and more than two attachment points, the contact points being designed for connection to one optical element each, with an actuator section being arranged between each attachment point and each contact point.
Ausführungsform 13: Aktor nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Befestigungspunkte in einem regelmäßigen, insbesondere rotationssymmetrischen, Muster angeordnet sind. Embodiment 13 actuator according to the previous embodiment, wherein the attachment points are arranged in a regular, in particular rotationally symmetrical, pattern.
Ausführungsform 14: Aktor nach einer der beiden vorhergehenden Ausführungsformen, wobei die Kontaktpunkte unabhängig voneinander zwischen ihrer ersten Position und ihrer zweiten Position bewegbar sind. Embodiment 14: Actuator according to one of the two preceding embodiments, wherein the contact points can be moved independently of one another between their first position and their second position.
Ausführungsform 15: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor gegenüber dem optischen Element elektrisch isoliert ist. Embodiment 15 actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the actuator is electrically insulated from the optical element.
Ausführungsform 16: Aktor nach einer der Ausführungsformen 1 bis 13, wobei die Kontaktpunkte gemeinsam zwischen ihrer ersten Position und ihrer zweiten Position bewegbar sind. Embodiment 16: Actuator according to one of the embodiments 1 to 13, wherein the contact points can be moved together between their first position and their second position.
Ausführungsform 17: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor eine Dicke von 10 pm bis 1000 pm und bevorzugt von 10 pm bis 500 pm aufweist. Embodiment 17 Actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the actuator has a thickness of 10 μm to 1000 μm and preferably of 10 μm to 500 μm.
Ausführungsform 18: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der erste Befestigungspunkt und der zweite Befestigungspunkt derart ausgebildet sind, dass der Aktor an dem Rahmen mittels eines Befestigungselements, insbesondere Niets oder Schraube, befestigbar ist. Ausfiihrungsform 19: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor aus NiTiCu, NiTi, NiTiFe oder NiTiHf hergestellt ist. Embodiment 18 actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the first attachment point and the second attachment point are designed in such a way that the actuator can be attached to the frame by means of an attachment element, in particular a rivet or screw. Embodiment 19 Actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the actuator is made of NiTiCu, NiTi, NiTiFe or NiTiHf.
Ausführungsform 20: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor durch Kathodenzerstäubung oder Kaltwalzen und nachfolgende Strukturierung, insbesondere Laserschneiden, Ätzen, Stanzen oder Erodieren, hergestellt ist. Embodiment 20 actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the actuator is produced by cathode sputtering or cold rolling and subsequent structuring, in particular laser cutting, etching, stamping or eroding.
Ausführungsform 21 : Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Aktor zum linearen Bewegen oder zum Drehen des optischen Elements ausgebildet ist. Embodiment 21 actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the actuator is designed for linear movement or for rotating the optical element.
Ausführungsform 22: Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei das optische Element ein Blendenflügel, eine Linse, ein Spiegel, ein Strahlteiler, ein Shutter oder ein Filter ist oder aufweist. Embodiment 22 Actuator according to one of the preceding embodiments, wherein the optical element is or has a diaphragm blade, a lens, a mirror, a beam splitter, a shutter or a filter.
Ausführungsform 23 : Optikbaugruppe umfassend einen Aktor nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen und mindestens ein optisches Element, wobei der Aktor mit dem optischen Element mittels des Kontaktpunkts verbunden ist, wobei der Aktor und das optische Element gegeneinander vorgespannt sind. Embodiment 23 Optical assembly comprising an actuator according to one of the preceding embodiments and at least one optical element, the actuator being connected to the optical element by means of the contact point, the actuator and the optical element being prestressed against one another.
Ausführungsform 24: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, weiterhin umfassend einen Rahmen, wobei der Aktor mittels des ersten Befestigungspunkts und des zweiten Befestigungspunkts an dem Rahmen befestigt ist, wobei das optische Element an dem Rahmen beweglich angebracht ist. Embodiment 24: The optics assembly according to the previous embodiment, further comprising a frame, wherein the actuator is attached to the frame by means of the first attachment point and the second attachment point, the optical element being movably attached to the frame.
Ausführungsform 25: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das optische Element linear beweglich oder drehbar an dem Rahmen angebracht ist. Embodiment 25: Optical assembly according to the previous embodiment, wherein the optical element is linearly movable or rotatably attached to the frame.
Ausführungsform 26: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das optische Element ein Federelement, insbesondere ein spiralförmiges Federelement, aufweist, wobei das optische Element mittels des Federelements mit dem Rahmen drehbar verbunden ist. Ausfiihrungsform 27: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Federelement gegenüber der ersten Position und/oder der zweiten Position des Kontaktpunkts des Aktors vorgespannt ist. Embodiment 26 Optical assembly according to the preceding embodiment, wherein the optical element has a spring element, in particular a spiral spring element, the optical element being rotatably connected to the frame by means of the spring element. Embodiment 27 Optical assembly according to the previous embodiment, wherein the spring element is prestressed in relation to the first position and/or the second position of the contact point of the actuator.
Ausführungsform 28: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei eine Vorspannkraft des Federelements einstellbar ist. Embodiment 28 Optical assembly according to the previous embodiment, wherein a prestressing force of the spring element is adjustable.
Ausführungsform 29: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei eine Vorspannkraft des Federelements mittels einer Auslenkung des optischen Elements und/oder mittels einer Drehung des Federelements einstellbar ist. Embodiment 29 optical assembly according to the preceding embodiment, wherein a prestressing force of the spring element can be adjusted by means of a deflection of the optical element and/or by means of a rotation of the spring element.
Ausführungsform 30: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 29, wobei das optische Element eine Lasche umfasst, mittels derer das optische Element mit dem Kontaktpunkt des Aktors verbindbar ist. Embodiment 30 Optical assembly according to one of Embodiments 24 to 29, wherein the optical element comprises a tab, by means of which the optical element can be connected to the contact point of the actuator.
Ausführungsform 31 : Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Lasche eine Schulter aufweist, wobei die Schulter zum Definieren der Position des Kontaktpunkts des Aktors ausgebildet ist. Embodiment 31: The optics assembly according to the previous embodiment, wherein the tab has a shoulder, the shoulder being configured to define the position of the contact point of the actuator.
Ausführungsform 32: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 39, weiterhin umfassend ein Koppelelement, wobei der Aktor mit dem mindestens einen optischen Element mittels des Koppelelements verbunden ist. Embodiment 32 Optical assembly according to one of Embodiments 24 to 39, further comprising a coupling element, wherein the actuator is connected to the at least one optical element by means of the coupling element.
Ausführungsform 33: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Koppelelement drehbar oder verschiebbar gelagert ist. Embodiment 33 Optical assembly according to the previous embodiment, wherein the coupling element is mounted in a rotatable or displaceable manner.
Ausführungsform 34: Optikbaugruppe nach Ausführungsform 32 oder 34, weiterhin umfassend mehrere optische Elemente, wobei die optischen Elemente in einer oder mehreren parallelen Elementebenen angeordnet sind. Ausfiihrungsform 35: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 34, wobei der Aktor und das optische Element mittels einer elektrischen Isolierung gegeneinander elektrisch isoliert sind, wobei der Aktor oder das optische Element die elektrische Isolierung aufweist. Embodiment 34 Optical assembly according to embodiment 32 or 34, further comprising a plurality of optical elements, wherein the optical elements are arranged in one or more parallel element planes. Embodiment 35 Optical assembly according to one of embodiments 24 to 34, wherein the actuator and the optical element are electrically insulated from one another by means of electrical insulation, wherein the actuator or the optical element has the electrical insulation.
Ausfiihrungsform 36: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 35, weiterhin umfassend eine Stromquelle, wobei der Aktor mit der Stromquelle verbunden ist, insbesondere mittels des ersten Befestigungspunkts und/oder des zweiten Befestigungspunkts, wobei der Kontaktpunkt zumindest zwischen der ersten Position, falls kein Strom an den Aktor angelegt ist, und der zweiten Position, falls Strom an den Aktor angelegt ist, bewegbar ist. Embodiment 36: Optical assembly according to one of embodiments 24 to 35, further comprising a power source, wherein the actuator is connected to the power source, in particular by means of the first attachment point and/or the second attachment point, the contact point being at least between the first position if there is no current is applied to the actuator and the second position is movable if power is applied to the actuator.
Ausführungsform 37: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 36, weiterhin umfassend mehrere optische Elemente, wobei der Aktor mindestens einen Kontaktpunkt, mehr als zwei Befestigungspunkte, und mehrere Aktorab schnitte aufweist, wobei der Kontaktpunkt mit mindestens einem optischen Element verbunden ist, wobei der Kontaktpunkt jeweils mit zwei Aktorabschnitten verbunden sind, insbesondere direkt oder indirekt verbunden sind. Embodiment 37 Optical assembly according to any one of embodiments 24 to 36, further comprising a plurality of optical elements, the actuator having at least one contact point, more than two attachment points, and a plurality of actuator sections, the contact point being connected to at least one optical element, the contact point are each connected to two actuator sections, in particular are connected directly or indirectly.
Ausführungsform 38: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Kontaktpunkt mit mehreren optischen Elementen verbunden ist. Embodiment 38: Optical assembly according to the previous embodiment, wherein the contact point is connected to a plurality of optical elements.
Ausführungsform 39: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, weiterhin umfassend eine Steuerung, wobei die Steuerung zum Ansteuern des Aktors zum Bewegen der optischen Elemente ausgebildet ist. Embodiment 39 Optical assembly according to the preceding embodiment, further comprising a controller, wherein the controller is designed to control the actuator for moving the optical elements.
Ausführungsform 40: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Steuerung mehrere Schaltelemente, insbesondere Schalter, Mikroschalter oder Transistoren, aufweist. Embodiment 40 optics assembly according to the preceding embodiment, wherein the controller has a plurality of switching elements, in particular switches, microswitches or transistors.
Ausführungsform 41 : Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei mittels der Schaltelemente jedes optische Element individuell bewegbar ist. Ausfiihrungsform 42: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei benachbarte Befestigungspunkte eine entgegengesetzte Polung einer Stromzufuhr aufweisen, wobei die Schaltelemente mit den Befestigungspunkten verbunden sind. Embodiment 41 Optical assembly according to the preceding embodiment, each optical element being individually movable by means of the switching elements. Embodiment 42 Optical assembly according to the preceding embodiment, wherein adjacent attachment points have an opposite polarity of a power supply, wherein the switching elements are connected to the attachment points.
Ausführungsform 43: Optikbaugruppe nach Ausführungsform 40, wobei der Aktor und die optischen Elemente eine gemeinsame elektrische Verbindung aufweisen, wobei die Steuerung zum Ansteuern des Aktors zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente ausgebildet ist. Embodiment 43 Optical assembly according to embodiment 40, wherein the actuator and the optical elements have a common electrical connection, wherein the controller for controlling the actuator is designed to move the optical elements together.
Ausführungsform 44: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Steuerung zum aufeinanderfolgenden Bestromen der Aktorab schnitte zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente ausgebildet ist. Embodiment 44 Optical assembly according to the preceding embodiment, wherein the controller for sequentially energizing the actuator sections is designed to move the optical elements together.
Ausführungsform 45: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 44, wobei das optische Element ein Blendenflügel, eine Linse, Spiegel, Strahlenteiler, Shutter oder Filter ist oder aufweist. Embodiment 45: The optics assembly according to any one of embodiments 24 to 44, wherein the optical element is or comprises a diaphragm blade, lens, mirror, beam splitter, shutter or filter.
Ausführungsform 46: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 45, weiterhin umfassend mindestens einen Sensor, wobei der Sensor ausgebildet ist zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das zu einer eingestellten Position des Kontaktpunkts oder einer auf den Sensor treffenden Lichtmenge proportional ist. Embodiment 46 The optics assembly of any one of embodiments 24 to 45, further comprising at least one sensor, the sensor being configured to generate an electrical signal proportional to a set position of the contact point or an amount of light impinging on the sensor.
Ausführungsform 47: Optikbaugruppe nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Sensor einen Bildsensor, eine Fotodiode, einen kapazitiven Sensor, einen Hall-Sensor oder einen resistiven Sensor umfasst. Embodiment 47: The optics assembly according to the previous embodiment, wherein the sensor comprises an image sensor, a photodiode, a capacitive sensor, a Hall sensor or a resistive sensor.
Ausführungsform 48: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 47, weiterhin umfassend Rastpunkte und ein Rastelement, wobei das Rastelement ausgebildet ist zum Halten des stromlosen Aktors in mehreren Rastpositionen zwischen der ersten Positon und der zweiten Position des Kontaktpunkts mittels Eingreifen in die Rastpunkte. Ausführungsform 49: Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 24 bis 48, weiterhin umfassend zwei Aktoren, wobei die zwei Aktoren antagonistisch wirkend mit dem mindestens einen optischen Element verbunden sind. Embodiment 48: Optical assembly according to one of embodiments 24 to 47, further comprising latching points and a latching element, wherein the latching element is designed to hold the currentless actuator in a plurality of latching positions between the first position and the second position of the contact point by engaging in the latching points. Embodiment 49 Optical assembly according to one of Embodiments 24 to 48, further comprising two actuators, wherein the two actuators are connected to the at least one optical element in an antagonistic manner.
Ausfiihrungsform 50: Kamera, insbesondere Smartphonekamera, umfassend eine Optikbaugruppe nach einer der Ausführungsformen 46 bis 47, wobei eine Bewegung des optischen Elements mittels mindestens eines Signals des Sensors steuerbar oder regelbar ist. Embodiment 50 Camera, in particular a smartphone camera, comprising an optics assembly according to one of embodiments 46 to 47, wherein a movement of the optical element can be controlled or regulated by means of at least one signal from the sensor.
Ausführungsform 51 : Kamera nach der vorhergehenden Ausführungsform, wobei der Sensor zum Erfassen einer Lichtmenge ausgebildet ist. Embodiment 51 Camera according to the previous embodiment, wherein the sensor is designed to detect an amount of light.
Kurze Beschreibung der Figuren Short description of the figures
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffem in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Further details and features emerge from the following description of exemplary embodiments, in particular in connection with the dependent claims. The respective features can be implemented individually or in combination with one another. The invention is not limited to the exemplary embodiments. The exemplary embodiments are shown schematically in the figures. The same reference numerals in the individual figures designate elements that are the same or have the same function or that correspond to one another in terms of their functions.
Im Einzelnen zeigen: Show in detail:
Figur 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Aktor; und FIG. 1 shows a plan view of an actuator according to the invention; and
Figur 2 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Aktors; FIG. 2 shows a schematic representation of a further actuator according to the invention;
Figuren 3 A bis 3C Draufsichten einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe; FIGS. 3A to 3C plan views of a further optical assembly according to the invention;
Figuren 4A bis 4D Draufsichten einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe; FIGS. 4A to 4D top views of a further optical assembly according to the invention;
Figuren 5A bis 5F schematische Darstellungen einer weiteren erfindungsgemäßen Op- tikbaugruppe, Figuren 6 A und 6B schematische Darstellungen einer möglichen Verschaltung eines er- findungsgemäßen Aktors, und FIGS. 5A to 5F schematic representations of a further optical assembly according to the invention, Figures 6A and 6B schematic representations of a possible connection of an actuator according to the invention, and
Figur 7 eine Draufsicht einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe und FIG. 7 shows a plan view of a further optical assembly according to the invention and
Figur 8 A bis 8D schematische Darstellungen einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe. Figure 8A to 8D schematic representations of a further optical assembly according to the invention.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the exemplary embodiments
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Aktor 100. Der Aktor 100 ist zum Bewegen mindestens eines optischen Elements 102 ausgebildet, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Der Aktor 100 ist planar ausgebildet und aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt. So weist der Aktor 100 eine Dicke von 10 pm bis 1000 pm und bevorzugt von 10 pm bis 500 pm auf. Die Dicke ist dabei eine Abmessung senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1. Bevorzugt weist der Aktor 100 eine Dicke von 20 pm bis 100 pm, beispielsweise 30 pm oder 50 pm auf. Der Aktor 100 kann insbesondere aus einer Ni- ckel-Titan-Basislegierung hergestellt sein, wie beispielsweise aus NiTiCu, NiTi, NiTiFe o- der NiTiHf. Der Aktor 100 kann insbesondere durch Kathodenzerstäubung oder Kaltwalzen und nachfolgende Strukturierung (z.B. mittels Laserschneiden, Stanzen, Erodieren oder chemische Verfahren, wie beispielsweise Ätzen) sein. Es wird jedoch explizit betont, dass auch andere Herstellungsverfahren verwendet werden können, wie beispielsweise chemisches Dünnen oder mechanisches Abschleifen/Polieren von Halbzeugen, Schmelzspinnen (engl. Melt spinning) oder additive Verfahren wie 3D-Druck (selektives Lasersintern, Pulver-, Partikel- / Binder-basierte Verfahren). FIG. 1 shows a plan view of an actuator 100 according to the invention. The actuator 100 is designed to move at least one optical element 102, as will be described in more detail below. The actuator 100 is planar and made of a shape memory material. Thus, the actuator 100 has a thickness of 10 μm to 1000 μm and preferably of 10 μm to 500 μm. The thickness is a dimension perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1. The actuator 100 preferably has a thickness of 20 μm to 100 μm, for example 30 μm or 50 μm. The actuator 100 can be made in particular from a nickel-titanium base alloy, such as from NiTiCu, NiTi, NiTiFe or NiTiHf. In particular, the actuator 100 can be formed by cathode sputtering or cold rolling and subsequent structuring (e.g. by means of laser cutting, stamping, eroding or chemical processes such as etching). However, it is explicitly emphasized that other manufacturing processes can also be used, such as chemical thinning or mechanical grinding/polishing of semi-finished products, melt spinning or additive processes such as 3D printing (selective laser sintering, powder, particle / binder-based methods).
Der Aktor 100 weist mindestens einen ersten Befestigungspunkt 104 und einen zweiten Befestigungspunkt 106 auf. Der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 sind zum Befestigen des Aktors 100 an einem Rahmen 108 ausgebildet. Der Rahmen 108 ist zum beweglichen Anbringen des optischen Elements 102 ausgebildet. Der Aktor 100 weist weiterhin mindestens einen Kontaktpunkt 110 zum Verbinden mit dem optischen Element 102 auf. Der Kontaktpunkt 110 ist zwischen dem ersten Befestigungspunkt 104 und dem zweiten Befestigungspunkt 106 angeordnet ist. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, ist der Aktor 100 derart an dem Rahmen 108 befestigbar und mit dem optischen Element 102 verbindbar, dass der Aktor 100 und das optische Element 102 gegeneinander vorgespannt sind. Der Aktor 100 weist weiterhin einen ersten Aktorab schnitt 112 auf, der mit dem ersten Befestigungspunkt 104 und dem Kontaktpunkt 110 verbunden ist. Der Aktor 100 weist weiterhin einen zweiten Aktorabschnitt 114, der mit dem zweiten Befestigungspunkt 106 und dem Kontaktpunkt 110 verbunden ist. Der Kontaktpunkt 110 ist zumindest zwischen einer ersten Position 116 und einer zweiten Position 118, die sich von der ersten Position 116 unterscheidet, bewegbar ist. Wie in Figur 1 zu erkennen ist, sind sowohl in der ersten Position 116 als auch der zweiten Position 118 der Kontaktpunkt 110, der erste Befestigungspunkte 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 in einem dreieckigen Muster angeordnet. Dabei ist eine Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110 im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie 122 des optischen Elements 102. Der Aktor 100 ist insbesondere zum Bewegen des Kontaktpunkts 110 innerhalb einer einzigen Ebene ausgebildet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Ebene parallel zur Zeichenebene der Figur 1. Es kann jedoch auch Vorteile haben, den Aktor 100 in einem Winkel, z.B. senkrecht zur Bewegungsebene des optischen Elements 102, anzuordnen, um beispielsweise den Bauraum auf einer Gehäuseseite einer Kamera oder eines Linsenblocks auszunutzen. The actuator 100 has at least a first attachment point 104 and a second attachment point 106 . The first attachment point 104 and the second attachment point 106 are designed to attach the actuator 100 to a frame 108 . The frame 108 is designed for movably attaching the optical element 102 . The actuator 100 also has at least one contact point 110 for connecting to the optical element 102 . The contact point 110 is arranged between the first attachment point 104 and the second attachment point 106 . As described in more detail below, the actuator 100 is attachable to the frame 108 and connectable to the optical element 102 such that the actuator 100 and the optical element 102 are biased toward one another. The actuator 100 further includes a first actuator portion 112 connected to the first attachment point 104 and the contact point 110 . The actuator 100 also has a second actuator section 114 which is connected to the second attachment point 106 and the contact point 110 . The contact point 110 is movable at least between a first position 116 and a second position 118 different from the first position 116 . As can be seen in FIG. 1, in both the first position 116 and the second position 118, the contact point 110, the first attachment point 104 and the second attachment point 106 are arranged in a triangular pattern. A movement trajectory 120 of the contact point 110 is essentially parallel to a movement trajectory 122 of the optical element 102. The actuator 100 is designed in particular to move the contact point 110 within a single plane. In the embodiment shown, the plane is parallel to the plane of the drawing in FIG use lens blocks.
Der erste Aktorabschnitt 112 und der zweite Aktorabschnitt 114 sind derart ausgebildet, dass eine Kraftentwicklung des Aktors 100 im Wesentlichen parallel zu der Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110 ist. Wie in Figur 1 weiter gezeigt ist, weist der erste Aktorabschnitt 112 einen ersten mäanderförmigen Aktorabschnitt 124 auf, der zwischen dem ersten Befestigungspunkt 104 und dem Kontaktpunkt 110 angeordnet ist. Der zweite Aktorabschnitt 114 weist einen zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitt 126 auf, der zwischen dem zweiten Befestigungspunkt 106 und dem Kontaktpunkt 110 angeordnet ist. Die Aktorabschnitte 112, 114 sind vorzugsweise als schmale Stege ausgebildet. Die Breite der Stege beträgt im Wesentlichen höchstens der Dicke des im Wesentlichen planaren Aktors 100 oder überschreitet diese nur geringfügig. Die Biegeradien der mäanderförmigen Aktorabschnitte 124, 126 sind bevorzugt mindestens so groß wie die Breite der Stege und sollten möglichst ein Vielfaches der Stegbreite betragen. The first actuator section 112 and the second actuator section 114 are designed in such a way that a force development of the actuator 100 is essentially parallel to the movement trajectory 120 of the contact point 110 . As is further shown in FIG. 1, the first actuator section 112 has a first meandering actuator section 124 which is arranged between the first attachment point 104 and the contact point 110 . The second actuator section 114 has a second meandering actuator section 126 which is arranged between the second attachment point 106 and the contact point 110 . The actuator sections 112, 114 are preferably designed as narrow webs. The width of the webs is essentially at most the thickness of the essentially planar actuator 100 or only slightly exceeds it. The bending radii of the meandering actuator sections 124, 126 are preferably at least as large as the width of the webs and should, if possible, be a multiple of the web width.
Der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 sind derart ausgebildet, dass der Aktor 100 an dem Rahmen 108 mittels eines Befestigungselements, wie beispielsweise Niet oder Schraube, befestigbar ist. So sind der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 als Durchgangsloch oder Durchgangsbohrung ausgebildet. Der Aktor 100 ist zum Verbinden mit einer Stromquelle 128 ausgebildet. Bei der gezeigten Ausführungsform sind der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 zum Verbinden mit der Stromquelle 128 ausgebildet. Wie in Figur 1 gezeigt, sind der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 mit elektrischen Zuleitungen 130 der Stromquelle 128 verbunden. Der Kontaktpunkt 100 ist zumindest zwischen der ersten Position 116, falls kein Strom an den Aktor 100 angelegt ist, und der zweiten Position 118, falls Strom an den Aktor 100 angelegt ist, bewegbar. Der Kontaktpunkt 110 ist stufenlos oder stufenförmig in Zwischenpositionen zwischen der ersten Position 116 und der zweiten Position 118 bewegbar. The first attachment point 104 and the second attachment point 106 are designed in such a way that the actuator 100 can be attached to the frame 108 by means of an attachment element, such as a rivet or screw. Thus, the first attachment point 104 and the second attachment point 106 are formed as a through hole or bore. The actuator 100 is designed to be connected to a power source 128 . In the embodiment shown, the first attachment point 104 and the second attachment point 106 are configured to connect to the power source 128 . As shown in FIG. 1, the first attachment point 104 and the second attachment point 106 are connected to electrical leads 130 of the power source 128 . The contact point 100 is at least between the first position 116, if no current is applied to the actuator 100, and the second Position 118, if power is applied to the actuator 100, moveable. The contact point 110 is moveable continuously or in steps to intermediate positions between the first position 116 and the second position 118 .
Das optische Element 102 umfasst eine Lasche 132, wie beispielsweise eine Metalllasche, mittels derer das optische Element 102 mit dem Kontaktpunkt 110 des Aktors 100 verbindbar ist. Die Lasche 132 weist eine Schulter 134 auf, die zum Definieren der Position des Kontaktpunkts 110 des Aktors ausgebildet ist. Das optische Element 102 ist lediglich beispielhaft dreieckig ausgebildet. Die Lasche 132 grenzt dabei an eine der Ecken des optischen Elements 102 an. Es wird jedoch explizit betont, dass der Aktor 100 und das optische Element 102 auch mittels eines anderen Verbindungselements verbunden sein kann, wie beispielsweise einem Haken, Stift, Niet, Magnet, Draht, Faden, einer Schraube oder ein in den Aktor und in das optische Element eingreifendes Zwischenelement. Der Aktor 100 und das optische Element 102 sind mittels einer nicht näher gezeigten elektrischen Isolierung (z.B. einem Lack, einer Folie oder einer Beschichtung) gegeneinander elektrisch isoliert. Grundsätzlich kann der Aktor 100 oder bevorzugt das optische Element die elektrische Isolierung aufweisen. Falls das optische Element selbst elektrisch nicht leitfähig ist, kann eine zusätzliche elektrische Isolierung entfallen. The optical element 102 comprises a tab 132, such as a metal tab, by means of which the optical element 102 can be connected to the contact point 110 of the actuator 100. The tab 132 has a shoulder 134 formed to define the position of the contact point 110 of the actuator. The optical element 102 is triangular, merely by way of example. In this case, the tab 132 borders on one of the corners of the optical element 102 . However, it is explicitly emphasized that the actuator 100 and the optical element 102 can also be connected by means of another connecting element, such as a hook, pin, rivet, magnet, wire, thread, screw or an in the actuator and in the optical Element intervening intermediate element. The actuator 100 and the optical element 102 are electrically insulated from one another by means of an electrical insulation (e.g. a lacquer, a foil or a coating) which is not shown in detail. In principle, the actuator 100 or preferably the optical element can have the electrical insulation. If the optical element itself is not electrically conductive, additional electrical insulation can be omitted.
Der Aktor 100 ist zum linearen Bewegen oder zum Drehen des optischen Elements 102 ausgebildet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das optische Element 102 drehbar mittels eines Lagers 136 an dem Rahmen 108 gelagert. Entsprechend ist bei der gezeigten Ausführungsform der Aktor 100 zum Drehen des optischen Elements 102 ausgebildet. Das optische Element 102 weist ein Federelement 138 auf. Das Federelement 138 ist spiralförmig ausgebildet. Das optische Element 102 ist mittels des spiralförmigen Federelements 138 mit dem Rahmen 108 drehbar verbunden. Das spiralförmige Federelement 138 befindet sich dabei an einer anderen Ecke der Dreiecksform des optischen Elements 102 als die Lasche 132. Das spiralförmige Federelement 102 ist gegenüber der ersten Position und/oder der zweiten Position des Kontaktpunkts 110 des Aktors 100 vorgespannt. Dabei ist eine Vorspannkraft des spiralförmigen Federelements 138 einstellbar. So ist eine Vorspannkraft des spiralförmigen Federelements 138 mittels einer Auslenkung des optischen Elements 102 und/oder mittels einer Drehung des spiralförmigen Federelements 138 einstellbar. The actuator 100 is designed to linearly move or rotate the optical element 102 . In the embodiment shown, the optical element 102 is rotatably mounted on the frame 108 by means of a bearing 136 . Accordingly, in the embodiment shown, the actuator 100 is designed to rotate the optical element 102 . The optical element 102 has a spring element 138 . The spring element 138 is designed in a spiral shape. The optical element 102 is rotatably connected to the frame 108 by means of the spiral spring element 138 . The helical spring element 138 is located at a different corner of the triangular shape of the optical element 102 than the tab 132. The helical spring element 102 is pretensioned with respect to the first position and/or the second position of the contact point 110 of the actuator 100. A prestressing force of the spiral spring element 138 can be adjusted. A pretensioning force of the spiral-shaped spring element 138 can thus be adjusted by means of a deflection of the optical element 102 and/or by means of a rotation of the spiral-shaped spring element 138.
Der Aktor 100 kann Teil einer Optikbaugruppe 140 sein. Die Optikbaugruppe 140 umfasst außer den Aktor 100 weiterhin das optische Element 102, den Rahmen 108 und die Stromquelle 128. Zum Herstellen bzw. Ausbilden der Optikbaugruppe 140 wird der Aktor 100 mittels der Befestigungspunkte 104, 106 mit dem Rahmen 108 verbunden. In dieser Konfiguration hat der Kontaktpunkt 110 eine relative Ursprungsposition 142 in Bezug auf den Rahmen 108 bzw. die Befestigungspunkte 104, 106. Das optische Element 102 wird mit dem Rahmen 108 bewegbar verbunden und gegenüber diesem drehbar oder verschiebbar gelagert. Darüber hinaus ist das optische Element mit dem Federelement 138 verbunden. Weiterhin werden das optische Element 102 und der Aktor 100 am Kontaktpunkt 110 miteinander verbunden, so dass sie mechanisch gekoppelt sind und der Kontaktpunkt 110 entlang der Bewegungstrajektorie 120 bewegt werden kann, d.h. der Aktor 100 und das optische Element 102 bewegen sich synchron bzw. gemeinsam. Dazu wird der Aktor 100 durch Verschieben des Kontaktpunkts 110 entlang der Bewegungstrajektorie 120 aus seiner Ursprungsposition 142 in die erste Position 116 verschoben. Das Federelement 138 wird so vorgespannt, dass es der Kraft des Aktors 100 entgegenwirkt und zumindest ausreicht, den Aktor 100 in der ausgelenkten, ersten Position 116 stabil zu halten, solange er nicht bestromt wird. Dabei herrscht entweder ein Kräftegleichgewicht oder das Federelement 138 ist stärker als der unbestromte Aktor 100 und hält das optische Element 102 gegen einen hier nicht näher gezeigten Anschlag gepresst. Der Aktor 100 ist wie oben beschrieben aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt und so ausgebildet, dass er einen Anstieg der Kraft in Richtung der Ursprungsposition 142 entwickelt, sobald er über eine bestimmte spezifische Temperatur erwärmt wird. Die Erwärmung erfolgt dabei durch eine Stromzufuhr mittels der Stromquelle 128. Das Kraft-Weg- Verhalten des Aktors 100 sowie die Vorspannung und Federrate des Federelements 138 sind so aufeinander abgestimmt, dass der Aktor 100 das optische Element 102 bzw. den Kontaktpunkt 110 gegen die Federkraft des Federelements 138 in die zweite Position 118 verschieben kann, die auf der Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110 zwischen der ersten Position 116 und der Ursprungsposition 142 liegt. Nach Beendigung der Stromzufuhr bewirkt das Federelement 138 eine Bewegung des Kontaktelements 110 zurück in die erste Position 116. Der Aktor 100 ist mit den zwei auf dem Rahmen 108 angeordneten elektrischen Zuleitungen 130 verbunden, welche es erlauben, einen Heizstrom durch die beiden Aktorab schnitte 112, 114 zu leiten. Auf diese Weise kann die für den Schaltvorgang benötigte Erwärmung des Aktors 100 durch Widerstandsheizen des Formgedächtnismaterials erreicht werden. Die geeignete Einstellung des Heizstroms erlaubt das Einstellen von Zwischenpositionen entlang der Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110. The actuator 100 can be part of an optics assembly 140 . In addition to the actuator 100, the optics assembly 140 also includes the optical element 102, the frame 108 and the power source 128. To produce or form the optics assembly 140, the actuator 100 connected to the frame 108 by means of attachment points 104,106. In this configuration, the contact point 110 has a relative origin position 142 with respect to the frame 108 or the attachment points 104, 106. The optical element 102 is movably connected to the frame 108 and is rotatably or slidably mounted relative thereto. In addition, the optical element is connected to the spring element 138 . Furthermore, the optical element 102 and the actuator 100 are connected to one another at the contact point 110 so that they are mechanically coupled and the contact point 110 can be moved along the movement trajectory 120, ie the actuator 100 and the optical element 102 move synchronously or together. For this purpose, the actuator 100 is moved from its original position 142 to the first position 116 by moving the contact point 110 along the movement trajectory 120 . The spring element 138 is prestressed in such a way that it counteracts the force of the actuator 100 and is at least sufficient to keep the actuator 100 stable in the deflected, first position 116 as long as it is not being supplied with current. There is either an equilibrium of forces or the spring element 138 is stronger than the unenergized actuator 100 and keeps the optical element 102 pressed against a stop that is not shown in detail here. The actuator 100 is fabricated from a shape memory material, as described above, and is configured to develop an increase in force toward the original position 142 once heated above a certain specific temperature. The heating is carried out by supplying power using the power source 128. The force-displacement behavior of the actuator 100 and the preload and spring rate of the spring element 138 are coordinated in such a way that the actuator 100 moves the optical element 102 or the contact point 110 against the spring force of the spring element 138 into the second position 118, which lies on the movement trajectory 120 of the contact point 110 between the first position 116 and the original position 142. After the end of the power supply, the spring element 138 causes the contact element 110 to move back into the first position 116. The actuator 100 is connected to the two electrical supply lines 130 arranged on the frame 108, which allow a heating current to flow through the two actuator sections 112, 114 to direct. In this way, the heating of the actuator 100 required for the switching process can be achieved by resistance heating of the shape memory material. The appropriate setting of the heating current allows the setting of intermediate positions along the movement trajectory 120 of the contact point 110.
Das optische Element 102 kann wie in Figur 1 gezeigt ein Blendenflügel bzw. eine Lamelle sein. Ein solcher Blendenflügel kann zum Manipulieren einer Öffnungsfläche einer Öffnung 144 in dem Rahmen 108 verwendet werden. Dabei ist der Aktor 100 mittels der Befestigungspunkte 104, 106 an zwei gegenüberliegenden Seiten, die die Öffnung 144 begrenzen, an dem Rahmen befestigt. Grundsätzlich kann das optische Element 102 alternativ eine Linse, ein Spiegel, ein Strahlteiler, ein Shutter oder ein Filter sein oder aufweisen. As shown in FIG. 1, the optical element 102 can be a diaphragm blade or a lamella. Such a shutter blade can be used to manipulate an opening area of an opening 144 in the frame 108 . In this case, the actuator 100 is attached by means of the fastening points 104, 106 on two opposite sides, which delimit the opening 144. attached to the frame. In principle, the optical element 102 can alternatively be or have a lens, a mirror, a beam splitter, a shutter or a filter.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Aktors 100. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Figur 2 ausschließlich der Aktor 100 gezeigt und keine weiteren Bauteile der Optikbaugruppe 140. Der erste Aktorabschnitt 112 weist weiterhin einen ersten spiralförmigen Aktorabschnitt 146 auf, der mit dem ersten Befestigungspunkt 104 verbunden ist. Der erste spiralförmige Aktorab schnitt 146 ist zum Drehen um den ersten Befestigungspunkt 104 ausgebildet. Der zweite Aktorabschnitt 114 weiterhin einen zweiten spiralförmigen Aktorabschnitt 148 auf, der mit dem zweiten Befestigungspunkt 106 verbunden ist. Der zweite spiralförmige Aktorabschnitt 148 ist zum Drehen um den zweiten Befestigungspunkt 106 ausgebildet. Dabei unterscheidet sich eine Orientierung des zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitts 126 von einer Orientierung des ersten mäanderförmigen Aktorabschnitts 126. So ist der zweite mäanderförmige Aktorab schnitt 126 in Abhängigkeit von einer Ausrichtung der spiralförmigen Aktorabschnitte 146,148 im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten mäanderförmigen Aktorabschnitt 124 orientiert. Auch andere Orientierungen der mäanderförmigen Aktorab schnitte 124, 126 sind möglich. Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist der Aktor 100 zum linearen Verschieben des optischen Elements 102 ausgebildet. Weiterhin sind der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 auf einer imaginären Linie angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110 ist. FIG. 2 shows a schematic representation of a further actuator 100 according to the invention. Only the differences from the embodiment shown in FIG. 1 are described below, and the same or comparable components and features are provided with the same reference symbols. For reasons of clarity, only the actuator 100 is shown in FIG. The first helical actuator portion 146 is configured to rotate about the first attachment point 104 . The second actuator portion 114 further includes a second helical actuator portion 148 connected to the second attachment point 106 . The second helical actuator portion 148 is configured to rotate about the second attachment point 106 . An orientation of the second meandering actuator section 126 differs from an orientation of the first meandering actuator section 126. The second meandering actuator section 126 is oriented essentially perpendicularly to the first meandering actuator section 124 depending on an alignment of the spiral actuator sections 146, 148. Other orientations of the meandering Aktorab sections 124, 126 are possible. In the embodiment shown in FIG. 2, the actuator 100 is designed for the linear displacement of the optical element 102. Furthermore, the first attachment point 104 and the second attachment point 106 are arranged on an imaginary line that is substantially perpendicular to the movement trajectory 120 of the contact point 110 .
Figur 2 zeigt insbesondere einen beispielhaften Aktor 100 in der Geometrie bei Herstellung 150 sowie im vorgespannten Zustand 152. Durch die Vorspannung des Aktors 100 im verbauten und vorgespannten Zustand 152, was wie bezüglich Figur 1 beschrieben durch Bewegen des Kontaktpunkts 110 aus der Ursprungsposition 142 in die erste Position 116, wird der Aktor 100 in die Lage versetzt, eine Kraft in Richtung seiner ursprünglichen Konfiguration zu entwickeln, sobald er über seine Schalttemperatur erhitzt wird, und damit eine Bewegung entlang der Bewegungstrajektorie 120 des Kontaktpunkts 110 zu bewirken. Im vorgespannten Zustand weist jeder Aktorab schnitt 112, 114 für sich genommen eine Kraft 154, 156 auf, welche sich jeweils aus einer Kraftkomponente 158, 160 parallel zur Bewegungstrajektorie 120, sowie eine Kraftkomponente 162, 164 senkrecht zur Bewegungstrajektorie 120 zusammensetzt. Im Aktor 100 addieren sich die parallelen Kraftkomponenten 158, 160 und können für die Stellbewegung genutzt werden, wohingegen sich die senkrechten Kraftkomponenten 162, 164 entgegenwirken und gegenseitig neutralisieren. Aus diesem Grund ist die Formgebung der Aktorab schnitte 112, 114 vorzugsweise so ausgelegt, dass die parallelen Kraftkomponenten 158, 160 entlang der Bewegungstrajektorie 120 gegenüber den senkrechten Kraftkomponenten 162, 164 deutlich überwiegen. Darüber hinaus sollte die Geometrie so gewählt sein, dass die mechanischen Spannungen sich im ausgelenkten Zustand des Aktors 100 möglichst gleichmäßig verteilen und keine Spannungsspitzen entstehen. Figure 2 shows in particular an exemplary actuator 100 in the geometry during production 150 and in the prestressed state 152. Due to the prestressing of the actuator 100 in the installed and prestressed state 152, which as described with reference to Figure 1 by moving the contact point 110 from the original position 142 to the First position 116, once heated above its switching temperature, actuator 100 is enabled to develop a force toward its original configuration, thereby causing motion along motion trajectory 120 of contact point 110. In the prestressed state, each actuator section 112, 114 has a force 154, 156 which is composed of a force component 158, 160 parallel to the movement trajectory 120 and a force component 162, 164 perpendicular to the movement trajectory 120. The parallel force components 158, 160 add up in the actuator 100 and can be used for the actuating movement, whereas the vertical force components 162, 164 counteract and neutralize one another. For this reason the shape of the actuator sections 112, 114 is preferably designed in such a way that the parallel force components 158, 160 along the movement trajectory 120 clearly outweigh the vertical force components 162, 164. In addition, the geometry should be selected in such a way that the mechanical stresses are distributed as evenly as possible in the deflected state of the actuator 100 and no stress peaks arise.
Figuren 3 A bis 3C zeigen Draufsichten einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe 140. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Optikbaugruppe 140 ist beispielhaft ein Blendenelement und weist den Rahmen 108 mit der Öffnung 144 auf. Die Optikbaugruppe 140 weist beispielhaft vier optische Elemente 102 in Form von Blendenflügel auf. Die optischen Elemente 102 sind jeweils mittels eine spiralförmigen Federelements 138 mit dem Rahmen 108 verbunden. Der Rahmen 108 ist im Wesentlichen quadratisch ausgebildet. Die Befestigung der spiralförmigen Federelemente 138 ist dabei in den Ecken des Rahmens 108 realisiert. Die optischen Elemente 102 werden zum Manipulieren einer Öffnungsfläche der Öffnung 144 verwendet. So zeigt Figur 3A die optischen Elemente 102 in einer Ausgangsposition, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 maximal ist, und Figur 3B zeigt die optischen Elemente 102 relativ zueinander bewegt in einer Position, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 im Vergleich zu Figur 3A verkleinert ist. FIGS. 3A to 3C show top views of a further optical assembly 140 according to the invention. Only the differences from the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 are described below, and identical or comparable components and features are provided with the same reference symbols. The optics assembly 140 is, for example, an aperture element and has the frame 108 with the opening 144 . The optics assembly 140 has, for example, four optical elements 102 in the form of aperture blades. The optical elements 102 are each connected to the frame 108 by means of a spiral spring element 138 . The frame 108 is essentially square. The spiral spring elements 138 are fastened in the corners of the frame 108 . Optical elements 102 are used to manipulate an aperture area of aperture 144 . Thus, Figure 3A shows the optical elements 102 in a starting position in which the opening area of the opening 144 is at its maximum, and Figure 3B shows the optical elements 102 moved relative to one another in a position in which the opening area of the opening 144 is reduced compared to Figure 3A is.
Wie in Figur 3C gezeigt, ist der Aktor 100 zum Bewegen mehrerer optischer Elemente 102 ausgebildet. Figur 3C entspricht dabei Figur 3B mit zusätzlicher Darstellung des Aktors 100. Zu diesem Zweck weist der Aktor 100 mehrere Kontaktpunkte 110 und mehr als zwei Befestigungspunkte 104, 106 auf. Dabei sind die Kontaktpunkte 110 zum Verbinden mit jeweils einem optischen Element 102 ausgebildet. Weiterhin ist zwischen jedem Befestigungspunkt 104, 106 und jedem Kontaktpunkt 110 jeweils ein Aktorabschnitt 112, 114 angeordnet. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Aktor 100 insgesamt vier Kontaktpunkte 110 und vier Befestigungspunkte 104, 106 auf. Die Ausbildung des Aktors basiert dabei auf dem Aktor 100 der Ausführungsform der Figur 2. So weist der Aktor 100 mehrere mäanderförmige Aktorabschnitte 124, 126 und mehrere spiralförmige Aktorab schnitte 146, 148 auf, wobei immer ein mäanderförmiger Aktorab schnitt 124, 126 und ein spiralförmiger Aktorabschnitt 146, 148 einen Kontaktpunkt 110 mit einem Befestigungspunkt 104, 106 verbinden. Die Befestigungspunkte 104, 106 sind in einem regelmäßigen Muster angeordnet. So sind die Befestigungspunkte 104, 106 rotationssymmetrisch um einen Mittelpunkt der Öffnung 144 angeordnet. Der Aktor 100 umfasst somit bei der in den Figuren 3A bis 3C ge- zeigten Ausführungsform quasi vier Aktoren, von denen sich jeweils immer zwei benachbarte Aktoren einen Befestigungspunkt 104, 106 teilen. Durch entsprechende Beschaltung bzw. Bestromung sind die Kontaktpunkte 110 unabhängig voneinander zwischen ihrer ersten Position 116 und ihrer zweiten Position 118 bewegbar. As shown in FIG. 3C, the actuator 100 is designed to move a plurality of optical elements 102. FIG. 3C corresponds to FIG. 3B with an additional representation of the actuator 100. For this purpose, the actuator 100 has a plurality of contact points 110 and more than two attachment points 104, 106. In this case, the contact points 110 are designed for connection to an optical element 102 in each case. Furthermore, an actuator section 112 , 114 is arranged between each attachment point 104 , 106 and each contact point 110 . In the embodiment shown, the actuator 100 has a total of four contact points 110 and four attachment points 104 , 106 . The design of the actuator is based on the actuator 100 of the embodiment in FIG 146, 148 connect a contact point 110 to an attachment point 104, 106. The attachment points 104, 106 are arranged in a regular pattern. The fastening points 104 , 106 are arranged rotationally symmetrically around a center point of the opening 144 . The actuator 100 thus comprises, in the case shown in Figures 3A to 3C embodiment showed quasi four actuators, of which two adjacent actuators always share an attachment point 104, 106. The contact points 110 can be moved independently of one another between their first position 116 and their second position 118 by appropriate wiring or energizing.
Figuren 4A bis 4D zeigen Draufsichten einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe 140. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in den Figuren 4A bis 4D kein Aktor 100 dargestellt. Es wird jedoch explizit betont, dass die Optikbaugruppe 140 einen Aktor 100 aufweist. Die Optikbaugruppe 140 ist beispielhaft eine Irisblende und weist den Rahmen 108 mit der Öffnung 144 auf. Die Optikbaugruppe 140 weist beispielhaft fünf optische Elemente 102 in Form von Blendenflügel auf. Es wird explizit betont, dass weniger als fünf optische Elemente 102, wie beispielsweise drei oder vier, oder mehr als fünf optische Elemente 102, wie beispielsweise sechs, sieben, acht oder noch mehr optische Elemente 102 je nach Bedarf vorhanden sein können. Die optischen Elemente 102 sind jeweils mittels eine spiralförmigen Federelements 138 mit dem Rahmen 108 verbunden. Der Rahmen 108 ist im Wesentlichen quadratisch ausgebildet. Die Befestigung der spiralförmigen Federelemente 138 ist dabei mit identischen Abständen zueinander auf einer Kreislinie um die Öffnung 144 des Rahmens 108 realisiert. Die optischen Elemente 102 werden zum Manipulieren einer Öffnungsfläche der Öffnung 144 verwendet. So zeigt Figur 4A ein optisches Element 102 an dem Rahmen 108 befestigt. Figur 4B zeigt zwei benachbarte, an dem Rahmen 108 befestigte optische Elemente 102. Figur 4C zeigt alle fünf optischen Elemente 102 an dem Rahmen 108 befestigt und in einer Ausgangsposition, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 maximal ist. Figur 4D zeigt die optischen Elemente 102 relativ zueinander bewegt in einer Position, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 im Vergleich zu Figur 4C verkleinert ist. FIGS. 4A to 4D show plan views of a further optical assembly 140 according to the invention. Only the differences from the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 are described below, and identical or comparable components and features are provided with the same reference symbols. For reasons of clarity, no actuator 100 is shown in FIGS. 4A to 4D. However, it is explicitly emphasized that the optics assembly 140 has an actuator 100 . The optics assembly 140 is, for example, an iris diaphragm and has the frame 108 with the opening 144 . The optics assembly 140 has, for example, five optical elements 102 in the form of aperture blades. It is explicitly emphasized that there can be fewer than five optical elements 102, such as three or four, or more than five optical elements 102, such as six, seven, eight or even more optical elements 102 as required. The optical elements 102 are each connected to the frame 108 by means of a spiral spring element 138 . The frame 108 is essentially square. The spiral-shaped spring elements 138 are fastened at identical distances from one another on a circular line around the opening 144 of the frame 108 . Optical elements 102 are used to manipulate an aperture area of aperture 144 . Thus, FIG. 4A shows an optical element 102 attached to the frame 108. FIG. Figure 4B shows two adjacent optical elements 102 secured to frame 108. Figure 4C shows all five optical elements 102 secured to frame 108 and in a home position where the open area of aperture 144 is at its maximum. FIG. 4D shows the optical elements 102 moved relative to one another in a position in which the opening area of the opening 144 is reduced compared to FIG. 4C.
Der Aktor 100 ist zum Bewegen mehrerer optischer Elemente 102 ausgebildet. Jedes optische Element 102 weist einen Führungsschlitz 166 auf. Der Führungsschlitz 166 ist derart gekrümmt, dass seine Enden einem Mittelpunkt der Öffnung 144 abgewandt sind. Jedes optische Element 102 weist weiterhin einen Führungspin oder Führungsstift 168 auf. Der Führungsstift 168 steht senkrecht von dem optischen Element 102 vor und greift im zusammengebauten Zustand in den Führungsschlitz 166 eines benachbarten optischen Elements 102 ein. Der Führungsstift 168 ist dabei an einer Position des optische Elements 102 angeordnet, bei der sich der Führungsschlitz 166 zwischen dem Führungsstift 168 und einem Ende des optischen Elements 102 befindet, an dem sich da zugehörige Lager 136 befindet. Wie sich insbesondere aus der Zusammenschau der Figuren 4C und 4D ergibt, sind die optischen Elemente 102 alle miteinander mittels der Führungsschlitze 166 und Führungsstifte 168 gekoppelt. Damit ist ein einziger Aktor 100, der mit einem der optischen Elemente 102 verbunden ist, ausreichend, um alle optischen Elemente 102 gleichzeitig zu bewegen. Entsprechend sind die Kontaktpunkte 110 gemeinsam zwischen ihrer ersten Position 116 und ihrer zweiten Position 118 mittels eines einzigen Aktors 110 bewegbar. The actuator 100 is designed to move multiple optical elements 102 . Each optical element 102 has a guide slot 166 . The guide slot 166 is curved such that its ends face away from a midpoint of the opening 144 . Each optical element 102 further includes a guide pin or guide pin 168 . The guide pin 168 protrudes perpendicularly from the optic element 102 and engages the guide slot 166 of an adjacent optic element 102 when assembled. The guide pin 168 is arranged at a position of the optical element 102 at which the guide slot 166 is located between the guide pin 168 and an end of the optical element 102 at which the associated bearing 136 is located. How himself 4C and 4D, in particular, the optical elements 102 are all coupled to one another by means of the guide slots 166 and guide pins 168. A single actuator 100, which is connected to one of the optical elements 102, is therefore sufficient to move all of the optical elements 102 at the same time. Correspondingly, the contact points 110 can be moved together between their first position 116 and their second position 118 by means of a single actuator 110 .
Figuren 5A bis 5F zeigen schematische Darstellungen einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe 140. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der in den Figuren 4A bis 4D gezeigten Ausführungsform beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 5A zeigt eine perspektivische Ansicht der Optikbaugruppe 140. Figur 5B zeigt eine Draufsicht der Optikbaugruppe 140. Figur 5C zeigt eine perspektivische Ansicht eines Koppelelements 170. Figur 5D zeigt eine Unteransicht des Koppelelements 170. Figur 5E zeigt eine Draufsicht der Optikbaugruppe 140 ohne Aktor 100 mit einer Ausgangsstellung der optischen Elemente 102. Figur 5F zeigt eine Draufsicht der Optikbaugruppe 140 ohne Aktor 100 mit einer von der Ausgangsstellung abweichenden Stellung der optischen Elemente 102. Die Optikbaugruppe 140 ist beispielhaft eine Irisblende und weist den Rahmen 108 mit der Öffnung 144 auf. Die Optikbaugruppe 140 weist beispielhaft fünf optische Elemente 102 in Form von Blendenflügeln auf. Es wird explizit betont, dass weniger als fünf optische Elemente 102, wie beispielsweise drei oder vier, oder mehr als fünf optische Elemente 102, wie beispielsweise sechs, sieben, acht oder noch mehr optische Elemente 102 je nach Bedarf vorhanden sein können. Die optischen Elemente 102 sind jeweils mittels eines nicht näher gezeigten Federelements mit dem Rahmen 108 verbunden. Alternativ können die optischen Elemente 102 auch über Drehgelenke mit dem Rahmen 108 verbunden sein, wenn eine Feder als separates Bauteil mit dem Koppelelement 170 verbunden wird, da ja die optischen Elemente 102 und Koppelelement 170 mechanisch miteinander gekoppelt sind. In dieser Konfiguration könnte beispielsweise eine einzelne Spiral-, Zug-, Druck- oder Torsionsfeder am Koppelelement 170 angreifen. Alternativ könnte sogar ein zweiter Aktor, der dem (ersten) Aktor 100 entgegenwirkt, vorgesehen sein. Der Rahmen 108 ist im Wesentlichen quadratisch ausgebildet. Die Befestigung der spiralförmigen Federelemente 138 ist dabei mit identischen Abständen zueinander auf einer Kreislinie um die Öffnung 144 des Rahmens 108 realisiert. Die optischen Elemente 102 werden zum Manipulieren einer Öffnungsfläche der Öffnung 144 verwendet. FIGS. 5A to 5F show schematic representations of a further optical assembly 140 according to the invention. Only the differences from the embodiment shown in FIGS. 4A to 4D are described below, and identical or comparable components and features are provided with the same reference symbols. Figure 5A shows a perspective view of the optics assembly 140. Figure 5B shows a top view of the optics assembly 140. Figure 5C shows a perspective view of a coupling element 170. Figure 5D shows a bottom view of the coupling element 170. Figure 5E shows a top view of the optics assembly 140 without actuator 100 with an initial position of the optical elements 102. FIG. 5F shows a top view of the optical assembly 140 without actuator 100 with a position of the optical elements 102 that differs from the initial position. The optics assembly 140 has, for example, five optical elements 102 in the form of aperture blades. It is explicitly emphasized that there can be fewer than five optical elements 102, such as three or four, or more than five optical elements 102, such as six, seven, eight or even more optical elements 102 as required. The optical elements 102 are each connected to the frame 108 by means of a spring element that is not shown in detail. Alternatively, the optical elements 102 can also be connected to the frame 108 via swivel joints if a spring is connected to the coupling element 170 as a separate component, since the optical elements 102 and the coupling element 170 are mechanically coupled to one another. In this configuration, for example, a single spiral, tension, compression or torsion spring could act on the coupling element 170 . Alternatively, a second actuator, which counteracts the (first) actuator 100, could even be provided. The frame 108 is essentially square. The spiral-shaped spring elements 138 are fastened at identical distances from one another on a circular line around the opening 144 of the frame 108 . Optical elements 102 are used to manipulate an aperture area of aperture 144 .
Der Aktor 100 ist zum Bewegen mehrerer optischer Elemente 102 ausgebildet. Dabei ist der Aktor 100 nicht direkt mit einem der optischen Elemente 102 verbunden, sondern mittels des Koppelelements 170. Das Koppel element 170 ist im Wesentlichen kreisförmig bzw. scheibenförmig ausgebildet. Jedes optische Element 102 weist einen Führungsschlitz 166 auf. Der Führungsschlitz 166 ist derart gekrümmt, dass seine Enden einem Mittelpunkt der Öffnung 144 abgewandt sind. Die Krümmung der Führungsschlitze 166 ist so ausgelegt, dass die optischen Element 102 bei Rotation des Koppelelements 170 über die Führungsstifte 168 in gewünschter Weise mitgeführt werden. Dies kann im Prinzip eine beliebige Schlitz-Form sein, sie sollte nur ein möglichst reibungsfreies Gleiten am Stift 168 ermöglichen. Im vorliegenden Beispiel wurde die Form eines Kreisbogens gewählt, um ein gleichmäßiges Schließen der Irisblende bei Verdrehen des Koppelelements 170 zu erreichen. Das Koppelelement 170 weist für jeden der Führungsschlitze 166 einen Führungspin oder Führungsstift 168 auf. Der Führungsstift 168 steht senkrecht von dem Koppelelement 170 vor und greift im zusammengebauten Zustand in den Führungsschlitz 166 eines optischen Elements 102 ein. Der Führungsstift 168 ist dabei an einer Position angeordnet, bei der sich der Führungsschlitz 166 zwischen dem Führungsstift 168 und einem Ende des optischen Elements 102 befindet, an dem sich das zugehörige Lager 136 befindet. Die Führungsstifte 168 durchdringen dabei jeweils den zugehörigen Führungsschlitz 166 des optischen Elements 102 und ragen jeweils in einen Lagerschlitz 171 des Rahmens 108. Die Lagerschlitze 171 erstrecken sich jeweils entlang einer Umfangsrichtung um die Öffnung 144. Alternativ könnte jedes optische Element 102 einen Führungsstift und das Koppelelement 170 entsprechende Führungsschlitze aufweisen. Das Koppelelement 170 ist drehbar oder verschiebbar gelagert. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Koppelelement 170 drehbar, über ein aus fünf Stiften 172 des Rahmens 108 gebildetes Gleitlager, die in Schlitze 174 an der Unterseite des Koppel element 170 eingreifen, gelagert. Die Schlitze 174 sind entlang bzw. parallel zu einer Umfangsrichtung um einen Mittelpunkt des Koppelelements 170 gekrümmt. Genauer haben Sie denselben Mittelpunkt wie die kreisrunde Öffnung 144, da sie als Füh- rung/Lagerung für die Drehbewegung des Koppelelements 170 dienen. Die Stifte 172 sind dabei zugleich die Lager 136 für die optischen Elemente 102. So wirken die Stifte 172 als Dreh- bzw. Rotationslager. Das Koppel element 170 hat eine Öffnung 176 in der Mitte die mindestens der weitesten Öffnung 144 der Irisblende entspricht. Auf seiner Oberseite weist das Koppelelement 170 einen Kopplungsstift 178 auf. Der Aktor 100 ist dabei ähnlich wie der Aktor 100 der Ausführungsform der Figur 1 ausgebildet. Dabei sind die mäanderförmigen Aktorab schnitte 124, 126 parallel orientiert und der Kontaktpunkt 110 ist auf einer Mittellinie zwischen den Aktorabschnitten 112, 114 angeordnet. Der Aktor 100 ist tangential zu dem Koppel element 100 angeordnet. Dabei weist der Kontaktpunkt 110 eine Kopplungsöffnung 180 auf, in die der Kopplungsstift 178 eingreift. Der Aktor 100 bewirkt bei Aktivierung eine Verdrehung des Koppelelements 170, welche wiederum jedes der optischen Elemente 102 synchron durch Bewegen des Kontaktpunkts 110 von der ersten Position 116 in die zweite Position 118 verschiebt. Figur 5E zeigt beispielhaft eines der fünf optischen Elemente 102 an dem Rahmen 108 befestigt und in einer Ausgangsposition, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 maximal ist. Figur 5F zeigt beispielhaft eines der fünf optischen Elemente 102 in eine Position bewegt, in der die Öffnungsfläche der Öffnung 144 im Vergleich zu Figur 5E verkleinert ist. The actuator 100 is designed to move multiple optical elements 102 . In this case, the actuator 100 is not directly connected to one of the optical elements 102, but by means of of the coupling element 170. The coupling element 170 is essentially circular or disk-shaped. Each optical element 102 has a guide slot 166 . The guide slot 166 is curved such that its ends face away from a midpoint of the opening 144 . The curvature of the guide slots 166 is designed in such a way that the optical elements 102 are carried along in the desired manner via the guide pins 168 when the coupling element 170 rotates. In principle, this can be any slot shape, it should only allow sliding on the pin 168 with as little friction as possible. In the present example, the shape of an arc of a circle was chosen in order to achieve a uniform closing of the iris diaphragm when the coupling element 170 is rotated. The coupling element 170 has a guide pin or guide pin 168 for each of the guide slots 166 . The guide pin 168 protrudes perpendicularly from the coupling element 170 and engages in the guide slot 166 of an optical element 102 in the assembled state. The guide pin 168 is located at a position where the guide slot 166 is between the guide pin 168 and an end of the optical element 102 at which the associated bearing 136 is located. The guide pins 168 each penetrate the associated guide slot 166 of the optical element 102 and each protrude into a bearing slot 171 of the frame 108. The bearing slots 171 each extend along a circumferential direction around the opening 144. Alternatively, each optical element 102 could have a guide pin and the coupling element 170 have corresponding guide slots. The coupling element 170 is rotatably or displaceably mounted. In the embodiment shown, the coupling element 170 is rotatable, mounted on a plain bearing formed from five pins 172 of the frame 108 which engage in slots 174 on the underside of the coupling element 170 . The slots 174 are curved around a center point of the coupling element 170 along or parallel to a circumferential direction. More precisely, they have the same center point as the circular opening 144, since they serve as a guide/bearing for the rotational movement of the coupling element 170. The pins 172 are at the same time the bearings 136 for the optical elements 102. The pins 172 act as pivot or rotation bearings. The coupling element 170 has an opening 176 in the middle which corresponds to at least the widest opening 144 of the iris diaphragm. The coupling element 170 has a coupling pin 178 on its upper side. The actuator 100 is designed similarly to the actuator 100 of the embodiment in FIG. The meandering Aktorab sections 124, 126 are oriented parallel and the contact point 110 is on a center line between the actuator sections 112, 114 arranged. The actuator 100 is arranged tangentially to the coupling element 100 . The contact point 110 has a coupling opening 180 in which the coupling pin 178 engages. When activated, the actuator 100 causes a rotation of the coupling element 170, which in turn causes each of the optical elements 102 to move synchronously by moving the contact point 110 from the first position 116 to the second position 118 shifts. FIG. 5E shows, by way of example, one of the five optical elements 102 attached to the frame 108 and in a starting position in which the opening area of the opening 144 is at its maximum. FIG. 5F shows, by way of example, one of the five optical elements 102 moved into a position in which the opening area of the opening 144 is reduced compared to FIG. 5E.
Figuren 6A und 6B zeigen eine schematische Darstellung einer möglichen Verschaltung eines erfindungsgemäßen Aktors 100, bei dem sich die Kontaktpunkte 110 unabhängig voneinander bewegen lassen. Der Aktor 100 kann lediglich beispielhaft vier Kontaktpunkte 110 aufweisen und hat eine im Wesentlichen ringförmige Ausbildung. Der Aktor 100 kann somit ähnlich wie in Figur 3C gezeigt ausgebildet sein. Es wird jedoch explizit betont, dass ein Aktor 100 gebildet aus 2N Einzelaktoren 2N Kontaktpunkte aufweisen kann, wobei N ein ganzzahliges Vielfaches größer oder gleich 1 ist. Jeweils zwei benachbarte Einzelaktoren sind dabei in entgegengesetzter Polung verschaltet. Natürlich kann der Aktor 100 auch mehr oder weniger Kontaktpunkte 100 aufweisen, beispielsweise 2, 6 oder 8 Kontaktpunkte, wobei die konkrete Beschaltung nur mit geraden Anzahlen von Aktoren funktioniert. Die Aktorabschnitte 112, 114 sind dabei als Widerstände dargestellt. Zu diesem Zweck kann die Optikbaugruppe 140 eine Steuerung 182 aufweisen. Die Steuerung 182 ist zum Ansteuern des Aktors 100 zum Bewegen der optischen Elemente 102 ausgebildet. So weist die Steuerung 182 mehrere Schaltelemente 184 auf. Die Schaltelemente 184 sind beispielsweise Schalter, Mikroschalter oder Transistoren. Zu Erläuterungszwecken sind in den Figuren 6A und 6B vier Schaltelemente 184 gezeigt, die unabhängig voneinander geschaltet werden können und eine Stromzufuhr von der Stromquelle 128 erlauben oder verhindern. Dabei ist mittels der Schaltelemente 184 jedes optische Element 102 individuell bewegbar ist. So weisen benachbarte Befestigungspunkte 104, 106 eine entgegengesetzte Polung einer Stromzufuhr auf. Dabei ist jeder Polung ein Schaltelement 184 zugeordnet. Die Schaltelemente 184 sind mit den Befestigungspunkten 104, 106 verbunden. Figur 6A zeigt alle Schaltelemente 184 in offener Stellung, so dass kein Strom durch den Aktor fließt. Figur 6B zeigt die oberen beiden Schaltelemente 184 geschlossen, so dass ein Haupt-Stromfluss 186 zwischen den beiden oberen, entgegengesetzt gepolten Zuleitungen 130 durch die oberen Aktorabschnitte 112, 114 entsteht. Ein deutlich geringerer Neben-Stromfluss 188 fließt durch die seitlichen und Aktorab schnitte 112, 114 zwischen den beiden oberen, entgegengesetzt gepolten Zuleitungen 130. Entsprechend bewegt sich der obere Kontaktpunkt 110. FIGS. 6A and 6B show a schematic representation of a possible interconnection of an actuator 100 according to the invention, in which the contact points 110 can be moved independently of one another. The actuator 100 can have four contact points 110, merely by way of example, and has an essentially ring-shaped configuration. The actuator 100 can thus be designed in a manner similar to that shown in FIG. 3C. However, it is explicitly emphasized that an actuator 100 formed from 2N individual actuators can have 2N contact points, where N is an integer multiple greater than or equal to 1. Two adjacent individual actuators are connected in opposite polarity. Of course, the actuator 100 can also have more or fewer contact points 100, for example 2, 6 or 8 contact points, with the specific wiring only working with an even number of actuators. The actuator sections 112, 114 are shown as resistors. The optics assembly 140 can have a controller 182 for this purpose. The controller 182 is designed to control the actuator 100 to move the optical elements 102 . The controller 182 thus has a number of switching elements 184 . The switching elements 184 are, for example, switches, microswitches or transistors. For purposes of explanation, four switching elements 184 are shown in FIGS. 6A and 6B, which can be switched independently of one another and allow or prevent current from the current source 128 being supplied. In this case, each optical element 102 can be moved individually by means of the switching elements 184 . Thus, adjacent attachment points 104, 106 have opposite polarity of a power supply. A switching element 184 is assigned to each polarity. The switching elements 184 are connected to the attachment points 104,106. FIG. 6A shows all switch elements 184 in the open position, so that no current flows through the actuator. FIG. 6B shows the two upper switching elements 184 closed, so that a main current flow 186 occurs between the two upper, oppositely polarized supply lines 130 through the upper actuator sections 112, 114. A significantly lower secondary current flow 188 flows through the lateral and actuator sections 112, 114 between the two upper, oppositely polarized supply lines 130. The upper contact point 110 moves accordingly.
Alternativ kann der Aktor 100 und die optischen Elemente 102 eine gemeinsame elektrische Verbindung aufweisen. Dabei die Steuerung 182 zum Ansteuem des Aktors 100 zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente 102 ausgebildet. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Steuerung 182 zum kurz aufeinanderfolgenden Bestromen der Aktorabschnitte 112, 114 zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente 112 ausgebildet ist. Alternatively, the actuator 100 and the optical elements 102 can have a common electrical connection. The controller 182 for controlling the actuator 100 is designed to move the optical elements 102 together. This can be realized in this way be that the controller 182 is designed to energize the actuator sections 112, 114 in quick succession in order to move the optical elements 112 together.
Figur 7 zeigt eine Draufsicht einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe 140. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der in den Figuren 5 A bis 5F gezeigten Ausführungsform beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform weist die Optikbaugruppe 140 insgesamt zwei Aktoren 100, 100‘ auf. Die Aktoren 100, 100‘ werden nachstehend auch als erster Aktor 100 und zweiter Aktor 100‘ bezeichnet, um diese begrifflich zu unterscheiden. Dabei sind Merkmale bzw. Bauteile des zweiten Aktors 100‘, die denen des ersten Aktors 100 entsprechen durch „ ‘ “ markiert. Die Aktoren 100, 100‘ sind wie in den Figuren 5 A bis 5F gezeigt ausgebildet. Dabei ist nicht nur der erste Aktor 100 wie in den Figuren 5A bis 5F gezeigt mit seinem Kontaktpunkt 110 mit dem Koppelelement 170 an dem Kopplungsstift 178 verbunden, sondern ebenfalls der zweite Aktor 100‘ mit seinem Kontaktpunkt 110‘ mit dem Koppelelement 170 an dem Kopplungsstift 178 verbunden. Es wird explizit betont, dass der erste Aktor 100 und der zweite Aktor 100‘ auch mittels ihrer Kontaktpunkte 110 110‘ mit mindestens einem optischen Element 102 direkt verbunden sein können. Der zweite Aktor 100‘ ist ebenfalls über zwei zusätzliche Befestigungspunkte 104‘, 106‘ mit zwei nicht näher gezeigten Leiterbahnen verbunden. Der zweite Aktor 100‘ ist spiegelsymmetrisch zu dem ersten Aktor 100 angeordnet. So liegt der zweite Aktor 100‘ dem ersten Aktor 100 mit dem Kopplungsstift 178 dazwischen gegenüber. Bei Bestromung wirkt der zweite Aktor 100‘ der Wirkrichtung des ersten Aktors 100 antagonistisch entgegen. Der Vorteil ist, dass das optische Element 102 in entgegengesetzten Richtungen aktiv, d.h. elektronisch gesteuert, bewegbar ist. Alternativ kann der zweite Aktor 100‘ auch an anderer Stelle angeordnet sein, sofern er dem ersten Aktor 100 antagonistisch entgegen wirkt. FIG. 7 shows a plan view of a further optical assembly 140 according to the invention. Only the differences from the embodiment shown in FIGS. 5A to 5F are described below, and the same or comparable components and features are provided with the same reference symbols. In the embodiment shown in FIG. 7, the optics assembly 140 has a total of two actuators 100, 100'. The actuators 100, 100' are also referred to below as the first actuator 100 and the second actuator 100' in order to differentiate them conceptually. In this case, features or components of the second actuator 100' that correspond to those of the first actuator 100 are marked by "'". The actuators 100, 100' are designed as shown in FIGS. 5A to 5F. Not only is the first actuator 100, as shown in Figures 5A to 5F, connected with its contact point 110 to the coupling element 170 on the coupling pin 178, but also the second actuator 100' with its contact point 110' to the coupling element 170 on the coupling pin 178 tied together. It is explicitly emphasized that the first actuator 100 and the second actuator 100' can also be directly connected to at least one optical element 102 by means of their contact points 110 110'. The second actuator 100' is also connected via two additional attachment points 104', 106' to two conductor tracks that are not shown in detail. The second actuator 100' is arranged mirror-symmetrically to the first actuator 100. Thus, the second actuator 100' faces the first actuator 100 with the docking pin 178 in between. When energized, the second actuator 100' counteracts the effective direction of the first actuator 100 in an antagonistic manner. The advantage is that the optical element 102 is actively, i.e. electronically controlled, movable in opposite directions. Alternatively, the second actuator 100' can also be arranged at a different location, provided that it counteracts the first actuator 100 in an antagonistic manner.
Optional ist bei jeder der zuvor beschriebenen oder nachstehend beschriebenen Ausführungsformen das mindestens eine optische Element 102 oder, wie in Figur 7 gezeigt, das Koppelelement 170 mit mindestens zwei Rastpunkten 190 versehen, in die ein Rastelement 192 eingreift. Die Rastpunkte 190 sind beispielsweise als Nuten oder Kerben ausgebildet und das Rastelement 192 ist beispielsweise als Federbalken mit Haken ausgebildet. Der Rastmechanismus kann jedoch auch anders, beispielsweise als Kugelfalle oder mittels Magneten realisiert werden. In dieser Ausführungsform sind der Aktor 100 oder die antagonistisch wirkenden Aktoren 100, 100‘ so ausgebildet, dass ihre Stellkraft genügt, um die Haltekraft des Rastmechanismus zu überwinden. Dies ist beispielsweise mittels zweier antagonistischer Aktoren realisierbar. Alternativ kann aber auch ein einzelner Aktor in Kombination mit einem Mechanismus, wie er z.B. in Kugelschreibern verwendet wird, verwendet werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass mehrere End- oder Zwischenpositionen auch ohne dauerhafte Bestromung des Aktors 100 stabil gehalten werden können. Dies ist insbesondere in Mobilgeräten interessant, um die Batterielaufzeit zu erhöhen. Außerdem können die entsprechenden Rastpositionen auch ohne Positionssensor präzise gehalten werden. In each of the embodiments described above or below, the at least one optical element 102 or, as shown in FIG. 7, the coupling element 170 is optionally provided with at least two latching points 190, into which a latching element 192 engages. The latching points 190 are designed, for example, as grooves or notches, and the latching element 192 is designed, for example, as a spring bar with hooks. However, the locking mechanism can also be implemented differently, for example as a ball trap or by means of magnets. In this embodiment, the actuator 100 or the antagonistic actuators 100, 100' are designed in such a way that their actuating force is sufficient to overcome the holding force of the latching mechanism. This can be realized, for example, by means of two antagonistic actuators. Alternatively, however, a single actuator can also be used in combination with a mechanism such as that used in ballpoint pens, for example will. The advantage of this embodiment is that several end or intermediate positions can be held stably even without the actuator 100 being permanently energized. This is particularly interesting in mobile devices to increase battery life. In addition, the corresponding locking positions can also be held precisely without a position sensor.
Die Figuren 8A bis 8D zeigen schematische Darstellungen einer weiteren erfindungsgemäßen Optikbaugruppe 140. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der in den Figuren 5A bis 5F gezeigten Ausführungsform beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile und Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 8A zeigt eine perspektivische Ansicht der Optikbaugruppe 140. Figur 8B zeigt eine Explosionsansicht der Optikbaugruppe 140. Figur 8C zeigt eine Draufsicht einer Elementebene. Figur 8D zeigt eine Draufsicht des Aktors 100. Bei der in den Figuren 8A bis 8D gezeigten Ausführungsform ist der Rahmen 108 rund ausgebildet. Weiterhin weist die Optikbaugruppe 140 mehrere optische Elemente 102 auf, die in mehreren parallelen Elementebenen 194 angeordnet sind. Dabei sind insgesamt zwei optische Elemente 102, 102‘ in jeder Elementebene 194 vorgesehen bzw. angeordnet. Die zwei optische Elemente 102, 102‘ werden nachstehend auch als erstes optisches Element 102 und zweites optisches Element 102‘ bezeichnet, um diese begrifflich zu unterscheiden. Dabei sind Merkmale bzw. Bauteile des zweiten optischen Elements 102‘, die denen des ersten optischen Elements 102 entsprechen durch „ ‘ “ markiert. Die optischen Elemente 102, 102‘ einer jeden Elementebene 194 sind punktsymmetrisch bezüglich des Mittelpunkts der Öffnung 144 und gegenüberliegend angeordnet. Dabei ist jedes optische Element 102, 102‘ mit einem spiralförmigen Federelement 138, 138‘ ausgebildet bzw. verbunden und somit relativ zu der zugehörigen Elementebene 194 drehbar gelagert. Die Elementebenen 194 sind im Wesentlichen kreisförmig oder scheibenförmig ausgebildet. Beispielsweise sind die Elementebenen 194 als eine Art dünne Platten oder Scheiben ausgebildet. Jedes optische Element 102, 102‘ weist einen Führungsschlitz 166, 166‘ auf. Die Führungsschlitze 166, 166‘ sind derart gekrümmt, dass ihre Enden einem Mittelpunkt der Öffnung 144 abgewandt sind. Lediglich beispielhaft weist die Optikbaugruppe 140 drei gestapelte, um 120° in einer Umfangsrichtung insbesondere um die Öffnung 144 gegeneinander verdrehte Elementebenen 194 auf. Es wird jedoch explizit betont, dass auch N Elementebenen 194 möglich sind, die jeweils um 360°/N zueinander verdreht angeordnet sind, wobei N ein ganzzahliges Vielfaches größer 1 ist. Die Elementebenen 194 sind dabei sandwichartig zwischen einer unteren Abdeckplatte 196 und einer oberen Abdeckplatte 198 angeordnet. Die Elementebenen 194 sowie die untere Abdeckplatte 196 und die obere Abdeckplatte 198 weisen dabei die Lagerschlitze 171 auf, in die Führungs stifte 168 des Kop- pelelements 170 eingreifen. Die Lagerschlitze 171 erstrecken entlang einer Umfangsrichtung um einen Mittelpunkt der Öffnung 144 bzw. des Koppelelements 170. Die Führungsstifte 168 greifen dabei ebenfalls in die Führungsschlitze 166, 166‘ ein. Das Koppelelement 170 ist drehbar in dem Rahmen 108 gelagert. Mittels der Lagerschlitze 171 und der darin eingreifenden Führungsstifte 168 ist das Koppelelement 170 zumindest relativ zu den Elementebenen 194 drehbar. Weiterhin ist das Koppelelement 170 mittels der Lagerschlitze 171 und der darin eingreifenden Führungsstifte 168 relativ zu der unteren Abdeckplatte 196 und der oberen Abdeckplatte 198 drehbar gelagert. Die Elementebenen 194 sind ortsfest an dem Rahmen 108 angebracht. So weist der Rahmen 108 Haltevorsprünge 200 auf, die entsprechende Halteöffnungen 202 der Elementebenen 194 eingreifen. Beispielsweise weist der Rahmen 108 drei um 120° um die Öffnung versetzt angeordnete Haltevorsprünge 200 auf, in entsprechend angeordnete Halteöffnungen 202 der Elementebenen 194 eingreifen. Die Haltevorsprünge befinden sich beispielsweise angrenzend an einen äußeren Rand des Rahmens 108. Die untere Abdeckplatte 196 und die obere Abdeckplatte 198 weisen ebenfalls Halteöffnungen 202 auf, in die die Haltevorsprünge 200 eingreifen. Somit sind auch die untere Abdeckplatte 196 und die obere Abdeckplatte 198 ortsfest an dem Rahmen 108 angebracht. FIGS. 8A to 8D show schematic representations of a further optical assembly 140 according to the invention. Only the differences from the embodiment shown in FIGS. 5A to 5F are described below, and the same or comparable components and features are provided with the same reference symbols. Figure 8A shows a perspective view of optics assembly 140. Figure 8B shows an exploded view of optics assembly 140. Figure 8C shows a plan view of an element plane. FIG. 8D shows a top view of actuator 100. In the embodiment shown in FIGS. 8A to 8D, frame 108 is round. Furthermore, the optics assembly 140 has a plurality of optical elements 102 which are arranged in a plurality of parallel element planes 194 . A total of two optical elements 102, 102' are provided or arranged in each element plane 194. The two optical elements 102, 102' are also referred to below as the first optical element 102 and the second optical element 102' in order to distinguish them conceptually. In this case, features or components of the second optical element 102′ which correspond to those of the first optical element 102 are marked by “′”. The optical elements 102, 102' of each element level 194 are arranged point-symmetrically with respect to the center point of the opening 144 and opposite one another. Each optical element 102, 102' is formed or connected to a spiral-shaped spring element 138, 138' and is thus rotatably mounted relative to the associated element plane 194. The element planes 194 are essentially circular or disc-shaped. For example, the element planes 194 are designed as a type of thin plates or disks. Each optical element 102, 102' has a guide slot 166, 166'. The guide slots 166, 166' are curved such that their ends face away from a center point of the opening 144. By way of example only, the optics assembly 140 has three stacked element planes 194 which are rotated relative to one another by 120° in a circumferential direction, in particular around the opening 144 . However, it is explicitly emphasized that N element planes 194 are also possible, which are each arranged rotated through 360°/N with respect to one another, with N being an integer multiple greater than 1. The element planes 194 are sandwiched between a lower cover plate 196 and an upper cover plate 198 . The element planes 194 as well as the lower cover plate 196 and the upper cover plate 198 have the bearing slots 171 into which guide pins 168 of the head pel elements 170 engage. The bearing slots 171 extend along a circumferential direction around a center point of the opening 144 or of the coupling element 170. The guide pins 168 also engage in the guide slots 166, 166'. The coupling element 170 is rotatably mounted in the frame 108 . The coupling element 170 can be rotated at least relative to the element planes 194 by means of the bearing slots 171 and the guide pins 168 engaging therein. Furthermore, the coupling element 170 is rotatably mounted relative to the lower cover plate 196 and the upper cover plate 198 by means of the bearing slots 171 and the guide pins 168 engaging therein. The element planes 194 are attached to the frame 108 in a stationary manner. Thus, the frame 108 has holding projections 200 which engage corresponding holding openings 202 of the element planes 194 . For example, the frame 108 has three holding projections 200 which are offset by 120° around the opening and engage in correspondingly arranged holding openings 202 of the element planes 194 . The retaining projections are located, for example, adjacent to an outer edge of the frame 108. The lower cover plate 196 and the upper cover plate 198 also have retaining openings 202 into which the retaining projections 200 engage. Thus, the bottom cover plate 196 and the top cover plate 198 are also attached to the frame 108 in a stationary manner.
Das Koppelelement 170 ist scheibenförmig ausgebildet. Das Koppelement 170 ist exzentrisch mit dem Kontaktpunkt 110 der Antriebsvorrichtung verbindbar. Mit anderen Worten befindet sich der Kontaktpunkt 110 der Antriebsvorrichtung zu einem Mittelpunkt des Koppelelements 170 beabstandet bzw. versetzt. Dadurch kann die Antriebsvorrichtung im verbundenen Zustand ein Drehmoment um den Mittelpunkt des Koppel elements 170 wirken lassen. Beispielsweise weist das Koppelelement 170 einen Hebel 204 auf. Der Hebel 204 steht von dem Rahmen 108 vor. Der Hebel 204 ist mit dem Kontaktpunkt 110 des Aktors 100 verbindbar. Auf diese Weise ist die Antriebsvorrichtung mit den optischen Elementen 102, 102‘ mittels des Koppelelements 170 verbunden. Außerdem sind die optischen Elemente 102, 102‘ mittels des Koppelelements 170 miteinander verbunden. Es wird jedoch explizit betont, dass der Hebel 204 optional ist und der Kontaktpunkt 110 an dem Koppelelement 110 an einer Stelle innerhalb des Rahmens 108 angebracht sein kann. Der Aktor 100 weist einen Kontaktpunkt 110 und insgesamt vier damit verbundene Aktorab schnitte 112, 112‘, 114, 114‘ auf. Die Aktorab schnitte 112, 112‘, 114, 114‘ weisen jeweils einen mäanderförmigen Aktorabschnitt 124, 124‘, 126, 126‘ auf. Die Aktorabschnitte 112, 112‘, 114, 114‘ sind jeweils mit einem Befestigungspunkt 104, 104‘, 106, 106‘ verbunden. Die Aktorabschnitte 112, 112‘, 114, 114‘ sind derart verschaltet, dass an immer zwei in Serie geschaltete Aktorab schnitte 112 und 114 bzw. 112‘ und 114‘Strom anlegbar ist. Der Aktor 100 ist somit als antagonistischer Aktor mit vier Befestigungspunkten, vier Aktorab schnitten und einem gemeinsamen Kontaktpunkt ausgebildet. Das Paar aus Aktorab schnitten 112 und 114 ist im verbauten Zustand gegen das Paar aus Aktorab schnitten 112‘ und 114‘ mechanisch vorgespannt. Durch entsprechendes Anlegen von Strom an ein Paar von Aktorab schnitten 112 und 114 oder 112‘ und 114‘ des Aktors 100 bewegt sich dieser auf einer kreisförmigen Bewegungstrajektorie 120, die parallel zu der Drehbewegung des Koppel elements 170 ist, in Richtung des jeweils bestromten Paars von Aktorabschnitten. Dabei werden auch die optischen Elemente 102, 102‘ relativ zu den Elementebenen 194 an den spiralförmigen Federelementen 138 gedreht . Bei der in den Figuren 8A bis 8D gezeigten Ausführungsform kann der Aktor 100 durch jeden anderen geeigneten Antrieb ersetzt werden, wie beispielsweise einen Elektromotor, Hubaktor, einen Piezo-Aktor, eine Magnetspule, eine Voice Coil oder dergleichen. The coupling element 170 is disk-shaped. The coupling element 170 can be connected eccentrically to the contact point 110 of the drive device. In other words, the contact point 110 of the drive device is at a distance or offset from a center point of the coupling element 170 . This allows the drive device to act around the center point of the coupling element 170 in the connected state, a torque. For example, the coupling element 170 has a lever 204 . Lever 204 protrudes from frame 108 . Lever 204 can be connected to contact point 110 of actuator 100 . In this way, the drive device is connected to the optical elements 102, 102' by means of the coupling element 170. In addition, the optical elements 102, 102' are connected to one another by means of the coupling element 170. However, it is explicitly emphasized that the lever 204 is optional and the contact point 110 can be attached to the coupling element 110 at a location within the frame 108 . The actuator 100 has a contact point 110 and a total of four actuator sections 112, 112', 114, 114' connected thereto. The Aktorab sections 112, 112 ', 114, 114' each have a meander-shaped actuator section 124, 124 ', 126, 126'. The actuator sections 112, 112', 114, 114' are each connected to an attachment point 104, 104', 106, 106'. The actuator sections 112, 112′, 114, 114′ are connected in such a way that current can always be applied to two actuator sections 112 and 114 or 112′ and 114′ connected in series. The actuator 100 is thus cut as an antagonistic actuator with four attachment points, four Aktorab and formed a common contact point. When installed, the pair of actuator sections 112 and 114 is mechanically prestressed against the pair of actuator sections 112' and 114'. By appropriately applying current to a pair of Aktorab sections 112 and 114 or 112 'and 114' of the actuator 100, the latter moves on a circular movement trajectory 120, which is parallel to the rotational movement of the coupling element 170, in the direction of the respectively energized pair of actuator sections. In the process, the optical elements 102, 102' are also rotated relative to the element planes 194 on the spiral-shaped spring elements 138. In the embodiment shown in FIGS. 8A to 8D, the actuator 100 can be replaced by any other suitable drive, such as an electric motor, lifting actuator, a piezo actuator, a magnetic coil, a voice coil or the like.
Unter Bezugnahme auf die in den Figuren 8A bis 8D gezeigte Ausführungsform umfasst die vorliegende Offenbarung die folgenden Aspekte: With reference to the embodiment shown in Figures 8A to 8D, the present disclosure includes the following aspects:
Aspekt 1 : Optikbaugruppe 140, umfassend einen Rahmen 108, mehrere optische Elemente 102, 102‘ und ein Koppelelement 170, wobei die optischen Elemente 102, 102‘ beweglich in dem Rahmen 104 befestigt sind, wobei die optischen Elemente 102, 102‘ in mehreren parallelen Elementebenen 194 angeordnet sind, wobei die optischen Elemente 102, 102‘ jeweils mittels eines Federelements 138 drehbar an den Elementebenen 194 gelagert sind, wobei die optischen Elemente 102, 102‘ mittels des Koppelelements 170 mit einer Antriebsvorrichtung derart verbindbar sind, dass ein Kontaktpunkt 110 der Antriebsvorrichtung zum Verbinden, insbesondere indirekten Verbinden, mit mindestens einem der optischen Elemente 102, 102‘ zumindest zwischen einer ersten Position 116 und einer zweiten Position 118, die sich von der ersten Position 116 unterscheidet, bewegbar ist. Aspect 1: Optical assembly 140, comprising a frame 108, a plurality of optical elements 102, 102 'and a coupling element 170, wherein the optical elements 102, 102' are movably mounted in the frame 104, wherein the optical elements 102, 102 'in a plurality of parallel element planes 194, wherein the optical elements 102, 102' are each rotatably mounted on the element planes 194 by means of a spring element 138, wherein the optical elements 102, 102' can be connected to a drive device by means of the coupling element 170 in such a way that a contact point 110 of the Drive device for connecting, in particular indirect connecting, with at least one of the optical elements 102, 102 'at least between a first position 116 and a second position 118, which differs from the first position 116, is movable.
Aspekt 2: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 1, wobei die optische Elemente 102, 102‘ mittels des Koppelelements 170 miteinander verbunden sind. Aspect 2: Optical assembly 140 according to aspect 1, wherein the optical elements 102, 102' are connected to one another by means of the coupling element 170.
Aspekt 3: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 1 oder 2, wobei in jeder Elementebene 194 mindestens zwei optische Elemente 102, 102‘ angeordnet sind. Aspect 3: Optical assembly 140 according to aspect 1 or 2, wherein at least two optical elements 102, 102' are arranged in each element plane 194.
Aspekt 4: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 3, wobei der Rahmen 108 eine Öffnung aufweist, wobei die optischen Elemente 102, 102‘ innerhalb einer Elementebene 194 sich mit einem Mittelpunkt der Öffnung 144 dazwischen gegenüberliegen, insbesondere punktsymmetrisch gegenüberliegen. Aspekt 5: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 4, wobei die Elementebenen 194 relativ zueinander um einen gemeinsamen Mittelpunkt verdreht angeordnet sind. Aspect 4: Optical assembly 140 according to aspect 3, wherein the frame 108 has an opening, wherein the optical elements 102, 102' within an element plane 194 face each other with a midpoint of the opening 144 in between, in particular point-symmetrically opposite. Aspect 5: Optical assembly 140 according to one of aspects 1 to 4, wherein the element planes 194 are arranged rotated relative to one another about a common center point.
Aspekt 6: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 5, wobei die Elementebenen 194 relativ zueinander in einer Umfangsrichtung um 360°/N verdreht angeordnet sind, wobei N eine Anzahl der Elementebenen 194 und eine Ganzzahl größer 1 ist. Aspect 6: Optical assembly 140 according to aspect 5, wherein the element planes 194 are arranged rotated relative to one another in a circumferential direction by 360°/N, where N is a number of the element planes 194 and is an integer greater than 1.
Aspekt 7: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 6, wobei die optischen Elemente 102, 102‘ jeweils einen Führungsschlitz 166 aufweisen, wobei das KoppelelementAspect 7: Optical assembly 140 according to one of aspects 1 to 6, wherein the optical elements 102, 102 'each have a guide slot 166, wherein the coupling element
170 Führungsstifte 168 aufweist, die jeweils in einen Führungsschlitz 166 eingreifen. 170 has guide pins 168, each engaging in a guide slot 166.
Aspekt 8: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 7, wobei die Elementebenen 194 ortsfest an dem Rahmen 104 angebracht sind. Aspect 8: The optics assembly 140 of aspect 7, wherein the element planes 194 are fixedly attached to the frame 104.
Aspekt 9: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 8, wobei die Elementebenen 194 LagerschlitzeAspect 9: The optics assembly 140 of aspect 8, wherein the element planes 194 have bearing slots
171 aufweisen, wobei jeweils ein Führungsstift 168 in einen Lagerschlitz 171 eingreift, so dass das Koppelelement 170 relativ zu den Elementebenen 194 drehbar gelagert ist. 171, wherein a respective guide pin 168 engages in a bearing slot 171, so that the coupling element 170 is rotatably mounted relative to the element planes 194.
Aspekt 10: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 9, wobei die Elementebenen 194 im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind. Aspect 10: Optical assembly 140 according to one of aspects 1 to 9, wherein the element planes 194 are formed substantially circular.
Aspekt 11 : Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 10, weiterhin umfassend eine untere Abdeckplatte 196 und eine obere Abdeckplatte 198, wobei die Elementebenen 194 sandwichartig zwischen der unteren Abdeckplatte 196 und der oberen Abdeckplatte 198 angeordnet sind. Aspect 11: The optical assembly 140 of any one of aspects 1-10, further comprising a bottom cover plate 196 and a top cover plate 198, wherein the element planes 194 are sandwiched between the bottom cover plate 196 and the top cover plate 198.
Aspekt 12: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 11, wobei das Koppelelement 170 scheibenförmig ausgebildet ist. Aspect 12: Optical assembly 140 according to one of aspects 1 to 11, wherein the coupling element 170 is disk-shaped.
Aspekt 13: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 12, wobei das Koppelement 170 exzentrisch mit dem Kontaktpunkt 110 der Antrieb svorrichtung verbindbar ist. Aspect 13: Optical assembly 140 according to one of aspects 1 to 12, wherein the coupling element 170 is eccentrically connected to the contact point 110 of the drive device.
Aspekt 14: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 13, wobei die Federelemente 138 spiralförmig ausgebildet sind. Aspect 14: Optical assembly 140 according to one of aspects 1 to 13, wherein the spring elements 138 are formed in a spiral shape.
Aspekt 15: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 14, weiterhin umfassend die Antrieb svorrichtung, wobei die Antriebsvorrichtung ein Elektromotor, Hubaktor, einen Piezo- Aktor, eine Magnetspule, eine Voice Coil oder ein Aktor 100 hergestellt aus einem Formgedächtnismaterial ist. Aspect 15: optics assembly 140 according to any one of aspects 1 to 14, further comprising the drive device, wherein the drive device is an electric motor, lifting actuator, a Piezo actuator, a magnetic coil, a voice coil or an actuator 100 is made of a shape memory material.
Aspekt 16: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 15, wobei die Antriebsvorrichtung ein Aktor 100 hergestellt aus einem Formgedächtnismaterial ist, wobei der Aktor 100 mindestens einen ersten Befestigungspunkt 104 und einen zweiten Befestigungspunkt 106 aufweist, wobei der erste Befestigungspunkt 104 und der zweite Befestigungspunkt 106 ausgebildet sind zum Befestigen des Aktors 100 an dem Rahmen 108, wobei der Aktor 100 weiterhin einen ersten Aktorab schnitt 112, der mit dem ersten Befestigungspunkt 104 und dem Kontaktpunkt 110 verbunden ist, einen zweiten Aktorabschnitt 114, der mit dem zweiten Befestigungspunkt 106 und dem Kontaktpunkt 110 verbunden ist, aufweist, wobei der Aktor 100 planar ausgebildet ist. Aspect 16: Optical assembly 140 according to aspect 15, wherein the drive device is an actuator 100 made of a shape memory material, wherein the actuator 100 has at least a first attachment point 104 and a second attachment point 106, the first attachment point 104 and the second attachment point 106 being configured for Attaching the actuator 100 to the frame 108, the actuator 100 further comprising a first actuator portion 112 connected to the first attachment point 104 and the contact point 110, a second actuator portion 114 connected to the second attachment point 106 and the contact point 110 , Having, wherein the actuator 100 is planar.
Aspekt 17: Optikbaugruppe 140 nach Aspekt 16, wobei der Aktor 100 zwei weitere Aktorabschnitte 112, 114‘ aufweist, wobei die zwei weiteren Aktorab schnitte 112, 114‘ ebenfalls Befestigungspunkte 104‘, 106‘ aufweisen, wobei die zwei weiteren Aktorab schnitte 112, 114‘in Bezug auf die Aktorabschnitte 112, 114 mechanisch vorgespannt sind und antagonistisch zu diesen wirken. Aspect 17: Optical assembly 140 according to aspect 16, wherein the actuator 100 has two further actuator sections 112, 114', the two further actuator sections 112, 114' also have attachment points 104', 106', the two further actuator sections 112, 114 'are mechanically prestressed in relation to the actuator sections 112, 114 and act antagonistically to them.
Aspekt 18: Optikbaugruppe 140 nach einem der Aspekte 1 bis 17, weiterhin umfassend Rastpunkte 190 und ein Rastelement 192, wobei das Rastelement 192 ausgebildet ist zum Halten des stromlosen Aktors 100 in mehreren Rastpositionen zwischen der ersten Position 116 und der zweiten Position 118 des Kontaktpunkts 110 mittels Eingreifen in die Rastpunkte 190. Aspect 18: Optical assembly 140 according to one of aspects 1 to 17, further comprising latching points 190 and a latching element 192, wherein the latching element 192 is designed to hold the de-energized actuator 100 in a plurality of latching positions between the first position 116 and the second position 118 of the contact point 110 by engaging in the locking points 190.
Die Optikbaugruppe 140 nach jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann weiterhin mindestens einen Sensor aufweisen, der ausgebildet ist zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das zu einer eingestellten Position des Kontaktpunkts 100 oder einer auf den Sensor treffenden Lichtmenge proportional ist. Der Sensor kann einen Bildsensor, eine Fotodiode, einen kapazitiven Sensor, einen Hall-Sensor oder einen resistiven Sensor umfassen. The optics assembly 140 according to any of the embodiments described above may further include at least one sensor configured to generate an electrical signal proportional to a set position of the contact point 100 or an amount of light impinging on the sensor. The sensor can include an image sensor, a photodiode, a capacitive sensor, a Hall sensor or a resistive sensor.
Die Optikbaugruppe 140 kann Teil einer Kamera sein, wie beispielsweise eine Smartphonekamera. Dabei kann eine Bewegung des optischen Elements 102 bzw. der optischen Elemente 102 mittels mindestens eines Signals des Sensors steuerbar oder regelbar sein. So kann der Sensor zum Erfassen einer Lichtmenge ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann der Sensor der Bildsensor der Kamera sein. Der Bildsensor der Kamera kann genutzt werden, um mittels dieses Signals die Stellung der Blendenflügel über eine Strom-/Spannungs-Re- gelung der Aktoren zu kontrollieren und Zwischenstellungen zu erlauben. The optics assembly 140 may be part of a camera, such as a smartphone camera. In this case, a movement of the optical element 102 or of the optical elements 102 can be controlled or regulated by means of at least one signal from the sensor. The sensor can thus be designed to detect a quantity of light. In other words, the sensor can be the image sensor of the camera. The image sensor of the camera can be used in order to use this signal to control the position of the shutter blades via current/voltage regulation of the actuators and to allow intermediate positions.
Das optische Element 102 kann eine sich in Bewegungsrichtung des optischen Elements 102 verjüngende Öffnung enthalten, welche zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtsensor geführt wird. Aus der Menge des durch die Öffnung tretenden Lichts kann die Position des optischen Elements berechnet werden. The optical element 102 can contain an opening which tapers in the direction of movement of the optical element 102 and which is guided between a light source and a light sensor. The position of the optical element can be calculated from the amount of light passing through the opening.
Eine stationäre Metallfläche auf dem Rahmen sowie eine darüber angeordnete bewegliche Metallfläche auf dem optischen Element 102 oder dem Aktor 100 können einen Kondensator ausbilden. Aus der gemessenen Kapazität dieses Kondensators kann die Position des optischen Elements 102 berechnet werden. A stationary metal surface on the frame and a movable metal surface arranged above it on the optical element 102 or the actuator 100 can form a capacitor. The position of the optical element 102 can be calculated from the measured capacitance of this capacitor.
Zwischen dem optischen Element 102 und dem Rahmen 108 kann ein Schleifkontakt angebracht werden. Aus dem gemessenen Widerstand kann die Position des optischen Elements 102 berechnet werden. Der elektrische Widerstand des Aktors 100 selbst kann zwischen den Befestigungspunkten 104 und 106 gemessen werden (Self-Sensing). Auf diese Weise kann der Aktor selbst als Positionssensor dienen, da sich sein elektrischer Widerstand sowohl aufgrund der geometrischen Verformung bei Auslenkung, als auch aufgrund des Phasenübergangs zwischen Martensit bzw. R-Phase im unbeheizten Zustand und Austenit im beheizten Zustand einer Formgedächtnislegierung in charakteristischer Weise verändert. A sliding contact can be attached between the optical element 102 and the frame 108 . The position of the optical element 102 can be calculated from the measured resistance. The electrical resistance of the actuator 100 itself can be measured between the attachment points 104 and 106 (self-sensing). In this way, the actuator itself can serve as a position sensor, since its electrical resistance changes in a characteristic way both due to the geometric deformation during deflection and due to the phase transition between martensite or R-phase in the unheated state and austenite in the heated state of a shape memory alloy .
Auf dem optischen Element 102 oder dem Aktor 100 kann ein Miniatur-Permanentmagnet angebracht werden. Dessen Abstand zu einem auf dem Rahmen 108 angebrachten Hall-Sensor kann gemessen werden und daraus die Position des optischen Elements 102 berechnet werden. Eine derartige Positionsbestimmung könnte alternativ mit Wirbelströmen (induktiv), ohne Magnet realisiert werden. A miniature permanent magnet can be attached to the optical element 102 or the actuator 100 . Its distance from a Hall sensor mounted on the frame 108 can be measured and the position of the optical element 102 can be calculated therefrom. Such a position determination could alternatively be realized with eddy currents (inductive), without a magnet.
Alternativ zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann der Aktor gemäß einem Vergleichsbeispiel mit nur einem Befestigungspunkt, nur einem Kontaktpunkt und nur einem Aktorab schnitt ausgebildet sein. Der Aktorabschnitt ist beispielsweise mäanderförmig ausgebildet, um eine Ausdehnung und Kontraktion zu ermöglichen. Dabei wird der Aktor auf dem Rahmen befestigt sowie mit einer Leiterbahn verbunden, wie beispielsweise an dem einem Befestigungspunkt. Der Kontaktpunkt wird wie zuvor beschrieben mit dem optischen Element verbunden. Das optische Element ist zumindest teilweise elektrisch leitfähig gebildet und ebenfalls mit einer Leiterbahn auf dem Rahmen verbunden. Die Verbindung zwi- sehen Aktor und optischem Element, wie z.B. am Kontaktpunkt, ist elektrisch leitfähig ausgebildet, so dass ein Heizstrom zum Aktivieren des Aktors über die erste Leiterbahn, den Aktor, optisches Element und die zweite Leiterbahn angelegt werden kann. As an alternative to the previously described embodiments, the actuator can be designed according to a comparative example with only one attachment point, only one contact point and only one actuator section. The actuator section has a meandering shape, for example, in order to allow expansion and contraction. The actuator is attached to the frame and connected to a conductor track, for example at one attachment point. The contact point is connected to the optical element as previously described. The optical element is at least partially electrically conductive and is also connected to a conductor track on the frame. The connection between see actuator and optical element, such as at the contact point is electrically conductive, so that a heating current to activate the actuator on the first conductor track, the actuator, optical element and the second conductor track can be applied.
Bezugszeichenliste Reference List
Aktor optisches Element erster Befestigungspunkt zweiter Befestigungspunkt Rahmen Actuator optical element first attachment point second attachment point frame
Kontaktpunkt erster Aktorab schnitt zweiter Aktorabschnitt erste Position zweite Position Contact point first actuator section second actuator section first position second position
Bewegungstrajektorie des KontaktpunktsMovement trajectory of the contact point
Bewegungstrajektorie des optischen Elements erster mäanderförmiger Aktorabschnitt zweiter mäanderförmiger Aktorab schnitt Stromquelle Movement trajectory of the optical element first meandering actuator section second meandering actuator section current source
Zuleitung supply line
Lasche tab
Schulter shoulder
Lager warehouse
Federelement spring element
Optikbaugruppe optics assembly
Ursprungsposition origin position
Öffnung erster spiralförmiger Aktorabschnitt zweiter spiralförmiger Aktorab schnitt Geometrie bei Herstellung vorgespannter Zustand Opening of the first helical actuator section, second helical actuator section, geometry in the manufacture of the prestressed state
Kraft power
Kraft power
Kraftkomponente parallel zur BewegungstrajektorieForce component parallel to the movement trajectory
Kraftkomponente parallel zur BewegungstrajektorieForce component parallel to the movement trajectory
Kraftkomponente senkrecht zur Bewegungstrajektorie Kraftkomponente senkrecht zur Bewegungstrajektorie Führungsschlitz Force component perpendicular to the movement trajectory Force component perpendicular to the movement trajectory Guide slot
Führungs stift Koppelelementguide pin coupling element
Lagerschlitz storage slot
Stift Pen
Schlitz slot
Öffnungopening
Kopplungsstiftcoupling pin
Kopplungsöffnung Steuerung Schaltelement Haupt- Stromfluss Neb en- Stromflus s RastpunktCoupling opening control switching element main current flow secondary current flow s latching point
Rastelement Elementebene untere Ab deckplatte obere Abdeckplatte HaltevorsprungLocking element element level lower cover plate upper cover plate retaining projection
Halteöffnung Hebel ‘ Aktor Retaining opening lever ' actuator

Claims

- 44 - - 44 -
Ansprüche Expectations
1. Aktor (100) zum Bewegen mindestens eines optischen Elements (102), umfassend mindestens einen ersten Befestigungspunkt (104) und einen zweiten Befestigungspunkt (106), wobei der erste Befestigungspunkt (104) und der zweite Befestigungspunkt (106) ausgebildet sind zum Befestigen des Aktors (100) an einem Rahmen (108), der zum beweglichen Anbringen des optischen Elements (102) ausgebildet ist, mindestens einen Kontaktpunkt (110) zum Verbinden mit dem optischen Element (102), wobei der Kontaktpunkt (110) zwischen dem ersten Befestigungspunkt (104) und dem zweiten Befestigungspunkt (106) angeordnet ist, wobei der Aktor (100) derart an dem Rahmen (108) befestigbar und mit dem optischen Element (102) verbindbar ist, dass der Aktor (100) und das optische Element (102) gegeneinander vorgespannt sind, einen ersten Aktorab schnitt (112), der mit dem ersten Befestigungspunkt (104) und dem Kontaktpunkt (110) verbunden ist, einen zweiten Aktorabschnitt (114), der mit dem zweiten Befestigungspunkt (106) und dem Kontaktpunkt (110) verbunden ist, wobei der Aktor (100) planar ausgebildet und aus einem Formgedächtnismaterial hergestellt ist, wobei der Kontaktpunkt (110) zumindest zwischen einer ersten Position (116) und einer zweiten Position (118), die sich von der ersten Position (116) unterscheidet, bewegbar ist. 1. actuator (100) for moving at least one optical element (102), comprising at least a first attachment point (104) and a second attachment point (106), wherein the first attachment point (104) and the second attachment point (106) are designed for attachment of the actuator (100) on a frame (108) which is designed to movably attach the optical element (102), at least one contact point (110) for connection to the optical element (102), the contact point (110) between the first Attachment point (104) and the second attachment point (106) is arranged, wherein the actuator (100) can be attached to the frame (108) and connected to the optical element (102) in such a way that the actuator (100) and the optical element ( 102) are biased against each other, a first Aktorab section (112) which is connected to the first attachment point (104) and the contact point (110), a second actuator portion (114) connected to the second attachment point t (106) and the contact point (110), wherein the actuator (100) is planar and made of a shape memory material, wherein the contact point (110) is at least between a first position (116) and a second position (118), which differs from the first position (116) is movable.
2. Aktor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Aktorab schnitt (112) und der zweite Aktorab schnitt (114) derart ausgebildet sind, dass eine Kraftentwicklung des Aktors im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungstrajektorie (120) des Kontaktpunkts (110) ist. 2. Actuator (100) according to the preceding claim, wherein the first actuator section (112) and the second actuator section (114) are designed such that a force development of the actuator is essentially parallel to a movement trajectory (120) of the contact point (110) is.
3. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) zum Bewegen des Kontaktpunkts (110) innerhalb einer einzigen Ebene ausgebildet ist. 3. actuator (100) according to any one of the preceding claims, wherein the actuator (100) for moving the contact point (110) is formed within a single plane.
4. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei der Aktor (100) zum Verbinden mit einer Stromquelle (128) ausgebildet ist, wobei der Kontaktpunkt (110) - 45 - zumindest zwischen der ersten Position (116), falls kein Strom an den Aktor (100) angelegt ist, und der zweiten Position (118), falls Strom an den Aktor (100) angelegt ist, bewegbar ist. Aktor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Befestigungspunkt (104) und/oder der zweite Befestigungspunkt (106) zum Verbinden mit der Stromquelle (128) ausgebildet sind. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kontaktpunkt (110) stufenlos in Zwischenpositionen zwischen der ersten Position (116) und der zweiten Position (118) bewegbar ist. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Aktorabschnitt (112) einen ersten mäanderförmigen Aktorab schnitt (124) aufweist, der zwischen dem ersten Befestigungspunkt (104) und dem Kontaktpunkt (110) angeordnet ist, und der zweite Aktorabschnitt (114) einen zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitt (126) aufweist, der zwischen dem zweiten Befestigungspunkt (106) und dem Kontaktpunkt (110) angeordnet ist. Aktor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Aktorab schnitt (112) weiterhin einen ersten spiralförmigen Aktorabschnitt (146) aufweist, der mit dem ersten Befestigungspunkt (104) verbunden ist, wobei der erste spiralförmige Aktorabschnitt (146) zum Drehen um den ersten Befestigungspunkt (104) ausgebildet ist, wobei der zweite Aktorab schnitt (114) weiterhin einen zweiten spiralförmigen Aktorabschnitt (148) aufweist, der mit dem zweiten Befestigungspunkt (106) verbunden ist, wobei der zweite spiralförmige Aktorab schnitt (148) zum Drehen um den zweiten Befestigungspunkt (106) ausgebildet ist. Aktor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich eine Orientierung des zweiten mäanderförmigen Aktorabschnitts (126) von einer Orientierung des ersten mäanderförmigen Aktorab Schnitts (124) unterscheidet. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Befestigungspunkt (104) und der zweite Befestigungspunkt (106) auf einer imaginären Linie angeordnet sind, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Bewegungstrajektorie (120) des Kontaktpunkts (110) ist. - 46 - Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) zum Bewegen mehrerer optischer Elemente (102) ausgebildet ist. Aktor (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Aktor (100) mehrere Kontaktpunkte (110) und mehr als zwei Befestigungspunkte (104, 106) aufweist, wobei die Kontaktpunkte (110) zum Verbinden mit jeweils einem optischen Element (102) ausgebildet sind, wobei zwischen jedem Befestigungspunkt (104, 106) und jedem Kontaktpunkt (110) jeweils ein Aktorabschnitt (112, 114) angeordnet ist. Aktor ( 100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Befestigungspunkte ( 104, 106) in einem regelmäßigen, insbesondere rotationssymmetrischen, Muster angeordnet sind. Aktor (100) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktpunkte (110) unabhängig voneinander zwischen ihrer ersten Position (116) und ihrer zweiten Position (118) bewegbar sind. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) gegenüber dem optischen Element (102) elektrisch isoliert ist. Aktor (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die Kontaktpunkte (110) gemeinsam zwischen ihrer ersten Position (116) und ihrer zweiten Position (118) bewegbar sind. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) eine Dicke von 10 pm bis 1000 pm und bevorzugt von 10 pm bis 500 pm aufweist. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Befestigungspunkt (104) und der zweite Befestigungspunkt (106) derart ausgebildet sind, dass der Aktor (100) an dem Rahmen (108) mittels eines Befestigungselements, insbesondere Niets oder Schraube, befestigbar ist. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) aus NiTiCu, NiTi, NiTiFe oder NiTiHf hergestellt ist. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) durch Kathodenzerstäubung oder Kaltwalzen und nachfolgende Strukturierung, insbesondere Laserschneiden, Ätzen, Stanzen oder Erodieren, hergestellt ist. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (100) zum linearen Bewegen oder zum Drehen des optischen Elements (102) ausgebildet ist. Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Element (102) ein Blendenflügel, eine Linse, ein Spiegel, ein Strahlteiler, ein Shutter oder ein Filter ist oder aufweist. Optikbaugruppe (140) umfassend einen Aktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens ein optisches Element (102), wobei der Aktor (100) mit dem optischen Element (102) mittels des Kontaktpunkts (110) verbunden ist, wobei der Aktor (100) und das optische Element (102) gegeneinander vorgespannt sind. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, weiterhin umfassend einen Rahmen (108), wobei der Aktor (100) mittels des ersten Befestigungspunkts (104) und des zweiten Befestigungspunkts (106) an dem Rahmen (108) befestigt ist, wobei das optische Element (102) an dem Rahmen (108) beweglich angebracht ist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das optische Element (102) linear beweglich oder drehbar an dem Rahmen (108) angebracht ist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das optische Element (102) ein Federelement, insbesondere ein spiralförmiges Federelement, (138) aufweist, wobei das optische Element (102) mittels des Federelements (138) mit dem Rahmen (108) drehbar verbunden ist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Federelement (138) gegenüber der ersten Position (116) und/oder der zweiten Position (118) des Kontaktpunkts (110) des Aktors vorgespannt ist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Vorspannkraft des Federelements (138) einstellbar ist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Vorspannkraft des Federelements (138) mittels einer Auslenkung des optischen Elements (102) und/oder mittels einer Drehung des Federelements (138) einstellbar ist. Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 29, wobei das optische Element (102) eine Lasche (132) umfasst, mittels derer das optische Element (102) mit dem Kontaktpunkt (110) des Aktors verbindbar ist, wobei bevorzugt die Lasche (132) eine Schulter (134) aufweist, wobei die Schulter (134) zum Definieren der Position des Kontaktpunkts (110) des Aktors ausgebildet ist.. Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 30, weiterhin umfassend ein Koppelelement (170), wobei der Aktor (100) mit dem mindestens einen optischen Element (102) mittels des Koppelelements (170) verbunden ist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Koppelelement (170) drehbar oder verschiebbar gelagert ist. Optikbaugruppe (140) nach Anspruch 31 oder 32, weiterhin umfassend mehrere optische Elemente (102), wobei die optischen Elemente (102) in einer oder mehreren parallelen Elementebenen (194) angeordnet sind. Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 33, wobei der Aktor (100) und das optische Element (102) mittels einer elektrischen Isolierung gegeneinander elektrisch isoliert sind, wobei der Aktor (100) oder das optische Element (102) die elektrische Isolierung aufweist. Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 34, weiterhin umfassend eine Stromquelle (128), wobei der Aktor (100) mit der Stromquelle (128) verbunden ist, insbesondere mittels des ersten Befestigungspunkts (104) und/oder des zweiten Befestigungspunkts (106), wobei der Kontaktpunkt (110) zumindest zwischen der ersten Position (116), falls kein Strom an den Aktor (100) angelegt ist, und der zweiten Position (118), falls Strom an den Aktor (100) angelegt ist, bewegbar ist. Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 35, weiterhin umfassend mehrere optische Elemente (102), wobei der Aktor (100) mindestens einen Kontaktpunkt - 49 - 4. Actuator (100) according to one of the preceding claims, wherein the actuator (100) is designed for connection to a power source (128), the contact point (110) - 45 - is movable at least between the first position (116) if no power is applied to the actuator (100) and the second position (118) if power is applied to the actuator (100). Actuator (100) according to the preceding claim, wherein the first attachment point (104) and/or the second attachment point (106) are designed for connection to the power source (128). Actuator (100) according to one of the preceding claims, wherein the contact point (110) is continuously movable into intermediate positions between the first position (116) and the second position (118). Actuator (100) according to one of the preceding claims, wherein the first actuator section (112) has a first meandering actuator section (124) which is arranged between the first attachment point (104) and the contact point (110), and the second actuator section (114 ) has a second meandering actuator section (126) which is arranged between the second attachment point (106) and the contact point (110). The actuator (100) of the preceding claim, wherein the first actuator portion (112) further includes a first helical actuator portion (146) connected to the first attachment point (104), the first helical actuator portion (146) for rotating about the first attachment point (104), wherein the second actuator portion (114) further includes a second helical actuator portion (148) connected to the second attachment point (106), the second helical actuator portion (148) for rotating about the second attachment point (106) is formed. Actuator (100) according to the preceding claim, wherein an orientation of the second meandering actuator section (126) differs from an orientation of the first meandering actuator section (124). Actuator (100) according to one of the preceding claims, wherein the first attachment point (104) and the second attachment point (106) are arranged on an imaginary line which is substantially perpendicular to a movement trajectory (120) of the contact point (110). - 46 - actuator (100) according to any one of the preceding claims, wherein the actuator (100) for moving a plurality of optical elements (102) is formed. Actuator (100) according to the preceding claim, wherein the actuator (100) has a plurality of contact points (110) and more than two attachment points (104, 106), the contact points (110) being designed for connection to one optical element (102) each , An actuator section (112, 114) being arranged between each attachment point (104, 106) and each contact point (110). Actuator (100) according to the preceding claim, wherein the fastening points (104, 106) are arranged in a regular, in particular rotationally symmetrical, pattern. Actuator (100) according to one of the two preceding claims, wherein the contact points (110) are movable independently of one another between their first position (116) and their second position (118). Actuator (100) according to any one of the preceding claims, wherein the actuator (100) is electrically isolated from the optical element (102). Actuator (100) according to one of claims 12 to 13, wherein the contact points (110) are movable together between their first position (116) and their second position (118). Actuator (100) according to one of the preceding claims, wherein the actuator (100) has a thickness of 10 μm to 1000 μm and preferably of 10 μm to 500 μm. Actuator (100) according to one of the preceding claims, wherein the first attachment point (104) and the second attachment point (106) are designed in such a way that the actuator (100) can be attached to the frame (108) by means of a fastening element, in particular a rivet or screw is. Actuator (100) according to any one of the preceding claims, wherein the actuator (100) is made of NiTiCu, NiTi, NiTiFe or NiTiHf. Actuator (100) according to one of the preceding claims, wherein the actuator (100) is produced by cathode sputtering or cold rolling and subsequent structuring, in particular laser cutting, etching, stamping or eroding. Actuator (100) according to one of the preceding claims, wherein the actuator (100) is designed to move the optical element (102) linearly or to rotate it. Actuator (100) according to one of the preceding claims, wherein the optical element (102) is or has a diaphragm blade, a lens, a mirror, a beam splitter, a shutter or a filter. Optical assembly (140) comprising an actuator (100) according to any one of the preceding claims and at least one optical element (102), wherein the actuator (100) is connected to the optical element (102) by means of the contact point (110), wherein the actuator ( 100) and the optical element (102) are biased against each other. Optical assembly (140) according to the preceding claim, further comprising a frame (108), wherein the actuator (100) is attached to the frame (108) by means of the first attachment point (104) and the second attachment point (106), the optical element (102) is movably attached to the frame (108). The optics assembly (140) of the preceding claim, wherein the optical element (102) is linearly moveable or rotatably mounted on the frame (108). Optical assembly (140) according to the preceding claim, wherein the optical element (102) has a spring element, in particular a spiral spring element (138), the optical element (102) being rotatably connected to the frame (108) by means of the spring element (138). is. Optical assembly (140) according to the preceding claim, wherein the spring element (138) is prestressed relative to the first position (116) and/or the second position (118) of the contact point (110) of the actuator. Optical assembly (140) according to the preceding claim, wherein a biasing force of the spring element (138) is adjustable. Optical assembly (140) according to the preceding claim, wherein a prestressing force of the spring element (138) can be adjusted by means of a deflection of the optical element (102) and/or by means of a rotation of the spring element (138). Optical assembly (140) according to any one of claims 24 to 29, wherein the optical element (102) comprises a tab (132) by means of which the optical element (102) can be connected to the contact point (110) of the actuator, the tab ( 132) has a shoulder (134), wherein the shoulder (134) is designed to define the position of the contact point (110) of the actuator. Optical assembly (140) according to one of Claims 24 to 30, further comprising a coupling element (170), wherein the actuator (100) is connected to the at least one optical element (102) by means of the coupling element (170). Optical assembly (140) according to the preceding claim, wherein the coupling element (170) is rotatably or displaceably mounted. The optics assembly (140) of claim 31 or 32, further comprising a plurality of optical elements (102), wherein the optical elements (102) are arranged in one or more parallel element planes (194). Optical assembly (140) according to any one of claims 24 to 33, wherein the actuator (100) and the optical element (102) are electrically insulated from one another by means of electrical insulation, the actuator (100) or the optical element (102) having the electrical insulation having. Optical assembly (140) according to any one of claims 24 to 34, further comprising a power source (128), wherein the actuator (100) is connected to the power source (128), in particular by means of the first attachment point (104) and / or the second attachment point ( 106), wherein the contact point (110) is movable at least between the first position (116) if no power is applied to the actuator (100) and the second position (118) if power is applied to the actuator (100). is. Optical assembly (140) according to any one of claims 24 to 35, further comprising a plurality of optical elements (102), wherein the actuator (100) has at least one contact point - 49 -
(110), mehr als zwei Befestigungspunkte, und mehrere Aktorab schnitte aufweist, wobei der Kontaktpunkt (110) mit mindestens einem optischen Element (102) verbunden ist, wobei der Kontaktpunkt (110) jeweils mit zwei Aktorabschnitten verbunden sind. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kontaktpunkt (110) mit mehreren optischen Elementen (102) verbunden ist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, weiterhin umfassend eine Steuerung (182), wobei die Steuerung (182) zum Ansteuern des Aktors (100) zum Bewegen der optischen Elemente (102) ausgebildet ist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuerung (182) mehrere Schaltelemente (184), insbesondere Schalter, Mikroschalter oder Transistoren, aufweist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mittels der Schaltelemente (184) jedes optische Element (102) individuell bewegbar ist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei benachbarte Befestigungspunkte eine entgegengesetzte Polung einer Stromzufuhr aufweisen, wobei die Schaltelemente mit den Befestigungspunkten verbunden sind. Optikbaugruppe (140) nach Anspruch 40, wobei der Aktor (100) und die optischen Elemente (102) eine gemeinsame elektrische Verbindung aufweisen, wobei die Steuerung (182) zum Ansteuem des Aktors (100) zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente (102) ausgebildet ist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuerung (182) zum aufeinanderfolgenden Bestromen der Aktorab schnitte (112, 114) zum gemeinsamen Bewegen der optischen Elemente (102) ausgebildet ist. Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 43, wobei das optische Element (102) ein Blendenflügel, eine Linse, Spiegel, Strahlenteiler, Shutter oder Filter ist oder aufweist. - 50 - Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 44, weiterhin umfassend mindestens einen Sensor, wobei der Sensor ausgebildet ist zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das zu einer eingestellten Position des Kontaktpunkts (110) oder einer auf den Sensor treffenden Lichtmenge proportional ist. Optikbaugruppe (140) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Sensor einen Bildsensor, eine Fotodiode, einen kapazitiven Sensor, einen Hall-Sensor oder einen resistiven Sensor umfasst. Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 46, weiterhin umfassend Rastpunkte (190) und ein Rastelement (192), wobei das Rastelement (192) ausgebildet ist zum Halten des stromlosen Aktors (100) in mehreren Rastpositionen zwischen der ersten Position (116) und der zweiten Position (118) des Kontaktpunkts (110) mittels Eingreifen in die Rastpunkte (190). Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 24 bis 46, weiterhin umfassend zwei Aktoren (110, 110‘), wobei die zwei Aktoren (100, 100‘) antagonistisch wirkend mit dem mindestens einen optischen Element (102) verbunden sind. Kamera, insbesondere Smartphonekamera, umfassend eine Optikbaugruppe (140) nach einem der Ansprüche 45 bis 46, wobei eine Bewegung des optischen Elements (102) mittels mindestens eines Signals des Sensors steuerbar oder regelbar ist. Kamera nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Sensor zum Erfassen einer Lichtmenge ausgebildet ist. (110), more than two attachment points, and several Aktorab sections, wherein the contact point (110) is connected to at least one optical element (102), wherein the contact point (110) are each connected to two actuator sections. The optics assembly (140) of the preceding claim, wherein the contact point (110) is connected to a plurality of optical elements (102). Optical assembly (140) according to the preceding claim, further comprising a controller (182), wherein the controller (182) is designed to control the actuator (100) to move the optical elements (102). Optical assembly (140) according to the preceding claim, wherein the controller (182) has a plurality of switching elements (184), in particular switches, microswitches or transistors. Optical assembly (140) according to the preceding claim, wherein each optical element (102) can be moved individually by means of the switching elements (184). Optical assembly (140) according to the preceding claim, wherein adjacent attachment points have an opposite polarity of a power supply, the switching elements being connected to the attachment points. Optical assembly (140) according to Claim 40, wherein the actuator (100) and the optical elements (102) have a common electrical connection, the controller (182) for driving the actuator (100) being designed to move the optical elements (102) together is. Optical assembly (140) according to the preceding claim, wherein the controller (182) for sequentially energizing the Aktorab sections (112, 114) for moving the optical elements (102) is formed. The optics assembly (140) of any one of claims 24 to 43, wherein the optical element (102) is or includes a diaphragm blade, lens, mirror, beam splitter, shutter or filter. - 50 - Optical assembly (140) according to any one of claims 24 to 44, further comprising at least one sensor, wherein the sensor is adapted to generate an electrical signal that is proportional to a set position of the contact point (110) or an amount of light impinging on the sensor is. The optics assembly (140) of the preceding claim, wherein the sensor comprises an image sensor, a photodiode, a capacitive sensor, a Hall sensor, or a resistive sensor. Optical assembly (140) according to one of Claims 24 to 46, further comprising latching points (190) and a latching element (192), wherein the latching element (192) is designed to hold the de-energized actuator (100) in a plurality of latching positions between the first position (116 ) and the second position (118) of the contact point (110) by engaging in the latching points (190). Optical assembly (140) according to one of claims 24 to 46, further comprising two actuators (110, 110'), wherein the two actuators (100, 100') are antagonistically connected to the at least one optical element (102). Camera, in particular smartphone camera, comprising an optics assembly (140) according to one of claims 45 to 46, wherein a movement of the optical element (102) can be controlled or regulated by means of at least one signal from the sensor. Camera according to the preceding claim, wherein the sensor is designed to detect an amount of light.
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