Линза с переменным фокусным расстоянием и способ её изготовления
Номер патента: 10898
Опубликовано: 30.12.2008
Авторы: Пезё Жером, Кран Пьер, Майар Матьё, Берж Брюно
Формула / Реферат
1. Линза (60) с переменным фокусным расстоянием для фокусировки световых лучей, проходящих через линзу вдоль оптической оси (D), представляющая собой устройство с первой и второй несмешиваемыми жидкостями (67, 68), которые имеют различные коэффициенты преломления и соприкасаются по подвижной оптической преломляющей поверхности (69) раздела и газом, соприкасающимся с одной из указанных жидкостей, а также средством (70, 74) удерживания для удержания объема газа вне пути прохождения световых лучей через линзу для фокусировки и средством для перемещения преломляющей поверхности раздела.
2. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что устройство содержит первую камеру (61), содержащую первую и вторую жидкости (67, 68); вторую камеру (70), содержащую первую жидкость и объем (72) газа; канал (74, 82) для прохождения первой жидкости между первой и второй камерами.
3. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что вторая камера (70) содержит по меньшей мере одну стенку (88, 90, 92), соприкасающуюся с объемом (72) газа, причем стенка выполнена из материала с меньшей смачивающей способностью по сравнению с первой жидкостью (67) или покрыта таким материалом.
4. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что канал (74, 82) ограничен стенками, выполненными из материала с большей смачивающей способностью по сравнению с первой жидкостью (67) или покрытыми таким материалом.
5. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что вторая камера (70) ограничена первой, второй и третьей стенками (84, 86, 88), при этом первая стенка расположена под первым углом (a) ко второй стенке, вторая стенка расположена под вторым углом (b) к третьей стенке и первая стенка расположена под третьим углом (g) к третьей стенке, причем первый угол меньше второго угла и меньше третьего угла.
6. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что канал (74, 82) образован порами пористого материала.
7. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что вторая камера (70) образована порами пористого материала, а объем газа рассредоточен по порам.
8. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что вторая камера (70) имеет форму трубки, причем один конец (98) трубки открыт в первую полость (61), а противоположный конец (99) трубки закрыт.
9. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что объем газа представляет собой один или более пузырьков газа.
10. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что газ представляет собой воздух, инертный газ или смесь инертных газов, или пар одной из жидкостей, содержащихся в линзе.
11. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что объем газа составляет от 5 до 50% внутреннего объема линзы.
12. Линза по п.11, характеризующаяся тем, что объем газа составляет от 10 до 20% внутреннего объема линзы.
13. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что средство для перемещения преломляющей поверхности раздела выполнено функционирующим за счет эффекта электросмачивания.
14. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что устройство содержит первое и второе прозрачные окна и промежуточную часть, к которой герметично прикреплены указанные окна, и содержащую центральное отверстие, при этом промежуточная часть симметрична по отношению к вращению вокруг оси (D) и ограничивает первую камеру (61), содержащую первую и вторую жидкости.
15. Линза по п.14, характеризующаяся тем, что промежуточная часть дополнительно содержит второе отверстие, представляющее собой расширительную камеру (70), которая соединена с первой камерой (61) и содержит указанный объем газа.
16. Линза по п.15, характеризующаяся тем, что второе отверстие содержит канавку, выполненную в промежуточной части, расположенную симметрично при вращении относительно оси (D).
17. Модуль фотокамеры, содержащий линзу по п.1.
18. Мобильный телефон, содержащий модуль фотокамеры по п.17.
19. Способ изготовления линзы (60) с переменным фокусным расстоянием на основе эффекта электросмачивания, содержащий следующие шаги:
(а) формируют частичный корпус из первого элемента (64, 66) корпуса;
(б) наполняют частичный корпус по меньшей мере одной жидкостью (67);
(в) формируют в частичном корпусе объем (72) газа, причем объем газа контактирует с жидкостью в области, через которую не проходят световые лучи, проходящие через линзу; и
(г) закрывают частичный корпус вторым элементом (62) корпуса для получения герметичного корпуса.
20 Способ по п.19, характеризующийся тем, что шаги (б), (в) и (г) выполняют при давлении ниже атмосферного.
Текст
010898 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к линзе с переменным фокусным расстоянием и, в частности, к линзе, в которой предусмотрена деформация тела, состоящего из жидкости (капля), что происходит благодаря эффекту электросмачивания. Уровень техники Линза с переменным фокусным расстоянием обычно содержит оболочку, ограниченную двумя прозрачными окнами, оболочка содержит по меньшей мере две несмешивающиеся жидкости с различными коэффициентами преломления. Две жидкости соприкасаются по подвижной преломляющей поверхности раздела, через которую проходят лучи света. Жидкостная линза включает систему деформирования подвижной преломляющей поверхности раздела, использующей эффект электросмачивания, что дает возможность изменять оптическую силу линзы. Корпус такой линзы обычно представляет собой жесткую конструкцию. Давление жидкостей в корпусе может достигать значительных величин, например, при сборке компонентов корпуса или после сборки корпуса при увеличении температуры жидкостей в линзе, коэффициенты расширения которых больше коэффициентов расширения материалов, из которых состоит корпус. Избыточное давление жидкостей, содержащихся в корпусе, увеличивает риск деформации прозрачных пластин, что может привести к появлению нежелательных оптических искажений. В наихудшем случае, если увеличение давления жидкостей слишком велико, прозрачные пластины могут разорваться. Следовательно, при сборке оправы линзы необходимо принимать специальные меры и/или ограничивать при хранении и использовании подобных линз интервал допустимых температур. В заявке на патент FR 04/52747, которая еще не опубликована (не входит в уровень техники), описан корпус для линзы с переменным фокусным расстоянием, который содержит устройство, компенсирующее расширение жидкостей, содержащихся в корпусе. Описание данной заявки включается в настоящую заявку посредством ссылки. Фиг. 1, по существу, аналогична фиг. 3 в заявке FR 04/52747, и на ней изображена оправа 10 линзы с переменным фокусным расстоянием, имеющей оптическую ось . Оправа содержит верхнюю часть 12 и нижнюю часть 14, которые, когда они собраны в единое устройство, ограничивают внутренний объем 15. Нижняя часть 14 имеет корпус 16 с основанием 17, через которое проходит центральное отверстие 18,продолжением основания служит цилиндрическая боковая часть 20. Основание 17 содержит волнистую часть 23, поперечное сечение которой в плоскости, содержащей ось , имеет форму, точно или приближенно совпадающую с формой буквы S. Прозрачная цилиндрическая пластина 24 прикреплена к корпусу 16 связующим веществом 22. Верхняя часть 12 оправы 10 содержит крышку 30, через центральную часть которой проходит цилиндрическое отверстие 32. Продолжением верхней части является цилиндрическая боковая стенка 34. Крышка 30 имеет упругую часть 36, расположенную между отверстием 32 и цилиндрической боковой стенкой 34. Упругая часть 36 содержит волнистую часть, поперечное сечение которой в плоскости, содержащей ось , имеет форму точно или приближенно совпадающую с формой буквы S. Прозрачная цилиндрическая пластина 38 прикреплена к крышке 30 связующим веществом 40. Промежуточная часть 42 расположена во внутреннем объеме 15 и находится в электрическом контакте с корпусом 16. Через промежуточную часть 42 проходит отверстие, которое определяет поверхность 48 усеченного конуса, прилегающую к стеклянной пластине 24. Промежуточная часть 42 изготовлена из проводящего материала и ее поверхности, контактирующие с жидкостями, покрыты изолирующим слоем 49. Уплотнение 50 расположено между корпусом 16 и крышкой 30. Объем (капля) электроизоляционной жидкости 52 находится на конической поверхности 48, а оставшаяся часть внутреннего объема 15 заполнена электропроводной жидкостью 54, которая не смешивается с электроизоляционной жидкостью, имеет другой коэффициент преломления и практически одинаковую с ней плотность. Благодаря эффекту электросмачивания, возможно изменение кривизны поверхности между двумя жидкостями, т.к. кривизна является функцией напряжения V, приложенного между двумя электродами, которыми являются промежуточная часть 42 и крышка 30. При таком изменении кривизны поверхности раздела жидкость-жидкость, край поверхности раздела между электропроводной жидкостью 54 и электроизоляционной жидкостью 52 перемещается вдоль конической поверхности 48. Например, форма поверхности раздела изменяется от начальной, то есть вогнутой формы, обозначенной буквой А, до выпуклой формы, изображенной пунктирной кривой и обозначенной буквой В. Таким образом, луч света, проходящий через данную линзу перпендикулярно пластинам 38 и 24, будет фокусироваться ближе или дальше, в зависимости от прикладываемого напряжения. Обычно электропроводная жидкость является водосодержащей жидкостью, а электроизоляционная жидкость является маслянистой жидкостью. Волнистые S-образные части 23, 36 способны деформироваться в случае, когда жидкости, содержащиеся во внутреннем объеме 15, расширяются так, чтобы ограничивать увеличение внутреннего давления линзы. Один возможный недостаток подобной линзы состоит в том, что некоторая степень деформации волнистых частей 23, 36 может привести к изменению формы корпуса линзы, особенно расстояния, раз-1 010898 деляющего две прозрачные пластины 24, 38. Это может привести к появлению дополнительных оптических дефектов. Более того, тот факт, что корпус может деформироваться, способен вызвать трудности при точном взаимном расположении компонентов корпуса друг относительно друга. Следовательно, может оказаться трудным поддерживать оптическую часть линзы центрированной относительно наружных по отношению к линзе объектов. Кроме того, производство S-образных частей 23, 36 требует специфических штамповочных этапов, что усложняет производство подобных линз. Следовательно, настоящее изобретение может быть осуществлено совместно с другими средствами управления давлением внутри линзы, такими как устройство, описанное в более ранней заявке, или может быть реализовано как единственное средство управления давлением в линзе. Раскрытие изобретения Одна цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить линзу с переменным фокусным расстоянием, которая проста в изготовлении и для которой возможно ограничить изменение внутреннего давления в случае изменения температуры, при одновременном сохранении жесткой конструкции линзы. Для реализации данной цели в настоящем изобретении предлагается линза с переменным фокусным расстоянием на основе эффекта электросмачивания и содержащая, по крайней мере, первую и вторую жидкости и объем газа, контактирующий с одной из жидкостей, при этом объем газа содержит, например, один или более пузырьков газа, и средства удерживания, предназначенные для удержания объема газа вне пути прохождения лучей света, фокусируемых при прохождении через линзу. В соответствии с одним предпочтительным вариантом настоящего изобретения линза содержит первую камеру, содержащую первую и вторую несмешиваемые жидкости с различными коэффициентами преломления, которые соприкасаются по преломляющей оптической поверхности раздела, которая может деформироваться за счет эффекта электросмачивания; вторую камеру, содержащую первую жидкость и газовый объем; и канал, предназначенный для прохождения первой жидкости между первой и второй камерами. В соответствии с другим предпочтительным вариантом настоящего изобретения вторая камера содержит по меньшей мере одну стенку, контактирующую с газовым объемом, эта стенка покрыта материалом, который имеет меньшую смачивающую способность по сравнению с первой жидкостью, или выполнены из такого материала. В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом настоящего изобретения канал содержит стенки, которые покрыты материалом, который имеет большую смачивающую способность по сравнению с первой жидкостью, или выполнена из такого материала. В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом настоящего изобретения вторая камера ограничена первой, второй и третьей стенками, при этом первая стенка расположена под первым углом ко второй стенке, вторая стенка расположена под вторым углом к третьей стенке, а первая стенка расположена под третьим углом к третьей стенке, причем первый угол меньше второго угла и меньше третьего угла. В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом настоящего изобретения канал и/или вторая камера образованы порами пористого материала. В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом настоящего изобретения вторая камера имеет форму трубки, при этом один конец трубки открыт в первой камере, а противоположный конец трубки закрыт. В соответствии с еще одним предпочтительным аспектом настоящего изобретения предлагается способ изготовления линзы с переменным фокусным расстоянием на основе эффекта электросмачивания, способ содержит следующие шаги: формирование частичного корпуса из элемента корпуса, наполнение частичного корпуса по меньшей мере одной жидкостью, формирование в частичном корпусе объема газа, причем объем газа контактирует с указанной жидкостью в области, через которую не проходят лучи света, проходящие через линзу, и закрытие корпуса вторым элементом корпуса для получения герметичного корпуса. В соответствии с одним предпочтительным способом осуществления настоящего изобретения три последних шага описанного выше способа выполняются при пониженном давлении, т.е. при давлении ниже атмосферного. Эти и другие цели, признаки и достоинства настоящего изобретения будут подробно объяснены в последующем описании предпочтительных, но не ограничивающих примерных вариантах реализации,которые рассматриваются совместно с прилагаемыми чертежами. Краткое описание чертежей На фиг. 1, описанной выше, представлен разрез линзы с переменным фокусным расстоянием, которая включает устройство, компенсирующее расширение содержащихся в линзе жидкостей, согласно более раннему предложению; на фиг. 2 представлен общий принцип жидкостной линзы, соответствующей одному варианту данного изобретения; и на фиг. 3-13 более подробно показаны примеры вариантов осуществления жидкостных линз, соот-2 010898 ветствующих альтернативным вариантам данного изобретения. Осуществление изобретения Для ясности аналогичные элементы обозначены одинаковыми позициями на разных фигурах. Настоящее изобретение касается специального введения в линзу газового объема, контактирующего с одной из жидкостей, содержащейся в линзе, при этом не допускается ситуация, когда этот газовый объем располагается в области, через которую проходят лучи света. Для предотвращения перемещения газового объема в область с проходящими лучами света используются средства удерживания. При изменении температуры жидкости, содержащиеся в линзе, расширяются, и это расширение компенсируется газовым объемом, который по своей природе может сильно сжиматься, таким образом, ограничивая изменение внутреннего давления линзы. Данным газом может являться, например, воздух, инертный газ или смесь инертных газов, или, как альтернативный вариант или в сочетании с другими, пар одной из жидкостей, содержащихся в линзе. В соответствии с данным изобретением, газовый объем может содержать, например, один или более пузырьков газа, находящихся в линзе. На фиг. 2 изображен один пример линзы 60 с переменным фокусным расстоянием, в которой используется принцип компенсации, соответствующий настоящему изобретению. Линза 60 содержит камеру 61 для жидкости, которая ограничена двумя прозрачными пластинами 62, 64, прикрепленными по периферии к промежуточной части 66. Полость 61 для жидкости полностью наполнена двумя жидкостями 67, 68, поверхность раздела которых определяет подвижную преломляющую поверхность 69 раздела. Линза 60 с переменным фокусным расстоянием дополнительно содержит систему, предназначенную для деформации подвижной преломляющей поверхности 69 раздела на основе эффекта электросмачивания. Например, жидкость 67 является электропроводной жидкостью, а жидкость 68 является электроизоляционной жидкостью, и промежуточная часть 66 изготовлена из электропроводного материала, покрытого электроизоляционным слоем (не показан), таким образом образуется первый электрод, а второй электрод образуется, например, путем размещения электропроводного прозрачного слоя 63 на внутренней поверхности пластины 62. Прикладывание напряжения V к электродам приводит к деформации преломляющей поверхности 69 раздела. В соответствии с вариантом на фиг. 2, промежуточная часть 66 содержит расширительную камеру 70, частично наполненную жидкостью 67, а остальная часть заполнена пузырьком 72 газа. Расширительная камера 70 не определяет никаких оптических свойств линзы 60. Расширительная камера 70 соединена с камерой 61 для жидкости через канал 74, который на фиг. 2 представлен в виде трубки. Форма или свойства стенок расширительной камеры 70 и/или канала 74 обеспечивают условия для того, чтобы пузырек 72 газа оставался в расширительной камере 70 и не проникал в камеру 61 для жидкости. Когда жидкости расширяются, большее или меньшее количество жидкости 67 проникает в расширительную камеру 70 или уходит из расширительной камеры 70, что приводит к изменению объема пузырька 72 газа. Может быть предусмотрено несколько отдельных расширительных камер, каждая из которых соединена с камерой 61 для жидкости так, чтобы имелось несколько небольших пузырьков газа. Это позволяет минимизировать риски перемещения пузырьков 72 газа при механических ударах. На фиг. 3 и 4 показаны общий поперечный разрез и поперечный разрез части первого, более предпочтительного примера выполнения линзы 60 с переменным фокусным расстоянием, соответствующей другому варианту настоящего изобретения. Промежуточная часть 66 представляет собой кольцеобразный элемент, имеющий оптическую осьи центральное отверстие, определяющее камеру 61 для жидкости с двумя несмешиваемыми жидкостями 67, 68, поверхность раздела между ними образует подвижную преломляющую поверхность 69 раздела. Кольцеобразный элемент 66 имеет внутреннюю стенку 78,вдоль которой преломляющая поверхность 69 раздела может перемещаться благодаря эффекту электросмачивания, возникающему при прикладывании напряжения, например, так, как описано при обсуждении фиг. 2. Например, внутренняя стенка 78 предпочтительно имеет коническую форму. В данном примере жидкость 67 представляет собой, например, водосодержащую жидкость, а жидкость 68 - маслянистую жидкость. В данном варианте изобретения расширительная камера 70 симметрична относительно оси . Она ограничена верхней стенкой 84, соответствующей части нижней стенки верхней пластины 62, нижней стенкой 86, расположенной под угломк верхней стенке 84, и торцевой стенкой 88, расположенной под угломпо отношению к нижней стенке 86 и под углом- к верхней стенке 84. Нижняя стенка 86 и торцевая стенка 88 представляют собой части верхней стенки кольцеобразного элемента 66. Канал 74 представляет собой в первом варианте изобретения кольцеобразную щель толщиной d (узкий зазор), через которую расширительная камера 70 сообщается с камерой 61 для жидкости так, что часть водосодержащей жидкости 67 может перетекать между расширительной камерой 70 и камерой 61 для жидкости. Предпочтительно, чтобы толщина d была меньше нескольких десятков микрон, т.е. предпочтительно меньше 50 мкм и предпочтительно находилась в пределах от 10 до 50 мкм. Щель 74 не обязательно должна иметь постоянную толщину и может быть получена простым прижатием верхней пластины 62 к кольцеобразному элементу 66, при этом поверхностных неровностей пластины 62 и кольцеобразного-3 010898 элемента 66 достаточно, чтобы обеспечить наличие каналов между камерой 61 для жидкости и расширительной камерой 70. Желательно, чтобы стенки, ограничивающие кольцеобразную щель 74, были покрыты легко поглощающим воду материалом так, чтобы капиллярные силы предотвращали прохождение через кольцеобразную щель 74 газового пузырька 72. Желательно, чтобы уголбыл меньше, чем углыитак, чтобы водосодержащая жидкость самопроизвольно втягивалась в угол , а пузырек 72 газа выталкивался назад к торцевой стенке 88. Чтобы было даже легче располагать пузырек 72 газа на торцевой стенке 88, верхняя и нижняя стенки 84, 86 могут быть покрыты легко поглощающим воду материалом, и торцевая стенка 88 может быть покрыта плохо впитывающим воду материалом. На фиг. 5 показан второй предпочтительный вариант изобретения, аналогичный первому предпочтительному варианту, различие состоит в том, что канал представляет собой кольцо 82 из пористого материала, расположенное между расширительной камерой 70 и камерой 61 для жидкости. Пористый материал может представлять собой легко поглощающий воду материал, или поры пористого материала могут быть покрыты легко поглощающим воду материалом. Данный второй предпочтительный вариант имеет преимущество в том, что должным образом обеспечивается устойчивость пузырька 72 газа в расширительной камере, так как пузырек 72 газа не может легко проникнуть через поры пористого кольца 82. На фиг. 6 изображен третий предпочтительный вариант изобретения, в котором расширительная камера 70 имеет область, симметричную относительно вращения вокруг оси . Данная область ограничена расположенными под наклоном друг к другу нижней стенкой 90 и верхней стенкой 92. Поперечное сечение этих наклоненных стенок в плоскости, содержащей ось , имеет форму буквы V с углом . Канал 74 представляет собой кольцеобразную область, которая является продолжением расширительной камеры 70. Стенки 90, 92 покрыты плохо впитывающим воду материалом, так что пузырек 72 газа естественным образом располагается в углу, величина которого равна . На фиг. 7 показан четвертый предпочтительный вариант изобретения, в котором расширительная камера 70 имеет кольцеобразную форму. Поперечное сечение кольцеобразной камеры 70 в плоскости,содержащей ось , соответствует форме буквы V с углом , при этом точка, в которой сходятся стороны буквы V, направлена к камере 61 для жидкости. Канал 74 представляет собой кольцеобразную щель, которая открывается в расширительную камеру 70 на стороне, противоположной от угла . По сравнению с третьим вариантом изобретения четвертый вариант позволяет еще больше уменьшить риск проникания пузырька 72 газа в камеру 61 для жидкости. На фиг. 8 схематически проиллюстрирован пятый вариант предпочтительного варианта изобретения, в котором расширительная камера 70 образована порами в центральной области блока 94, выполненного из пористого материала. Блок контактирует с жидкостью 67 камеры 61 для жидкости так, что он не препятствует прохождению лучей света. Пунктирная линия 96 показывает границу между пузырьком 72 газа и жидкостью 67. Центральная область блока 94 содержит или покрыта очень плохо впитывающим воду материалом, так что жидкость не может за счет капиллярного эффекта вытолкнуть пузырек 72 газа из блока 94 пористого материала. Канал 74 представляет собой периферийную область блока 94. На фиг. 9 изображен вариант пятого предпочтительного варианта изобретения, в котором периферийная область блока 94 пористого материала (которая на фиг. 9 ограничена с одной стороны, направленной к камере 61 для жидкости, пунктирной линией 97), которая контактирует с жидкостью 67 камеры 61 для жидкости, содержит или покрыта легко поглощающим воду материалом, так что предотвращается выход пузырька 72 газа, закрытого в блоке 94 пористого материала. На фиг. 10 и 11 показаны поперечное сечение и вид сверху, соответственно, шестого предпочтительного варианта изобретения, в котором расширительная камера 70 состоит из канавки, спирально закрученной вокруг осии выполненной на верхней поверхности кольцеобразного элемента 66. Один конец 98 спирали выходит в камеру 61 для жидкости, а противоположный конец 99 закрыт. Пузырек газа располагается со стороны закрытого конца 99 канавки. Стенки канавки покрыты плохо впитывающим воду материалом, по крайней мере, со стороны закрытого конца 99, что способствует удерживанию пузырька газа в этой части канавки. Такое решение эффективно препятствует выходу пузырька газа из канавки в случае механических ударов. Первый, второй, третий, четвертый и шестой предпочтительные варианты изобретения имеют преимущество, заключающееся в том, что расширительная камера 70 доступна в процессе изготовления линзы вплоть до последних шагов, до установки верхней пластины 62. Таким образом, при необходимости можно легко выполнить процессы обработки поверхности. Вообще, желательно располагать одну или несколько перегородок или элементов, образующих лабиринт, в расширительной камере 70 и/или канале 74, так как это способствует дополнительному уменьшению риска проникновения пузырька 72 газа в камеру 61 для жидкости, особенно в случае неожиданных перемещений линзы 60. Перегородку можно установить аналогично тому, как это показано на фиг. 7, в виде остроугольной области или нескольких остроугольных областей, расположенных в расширительной камере 70. Также перегородка может находиться в камере 74 или между ними. Также пере-4 010898 городка может быть изготовлена в виде одного или нескольких выступов, расположенных в расширительной камере 70 и соприкасающихся с жидкостью 67, или в канале 74. На фиг. 12 показан еще один вариант изобретения, в соответствии с которым перегородки или элементы, образующие лабиринт, установлены в проходе 74 между камерой 61 для жидкости и расширительной камерой 70. В данном примере канал 74 представляет собой изогнутый проход, имеющий, например, форму буквы S. Это дополнительно снижает риск проникновения пузырька газа в камеру для жидкости. В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом изобретения газ может соприкасаться или с одной из жидкостей, или с обеими жидкостями, поверхность раздела между которыми является подвижной преломляющей поверхностью раздела. На фиг. 13 представлен вариант, аналогичный изображенному на фиг. 3-5, с тем исключением, что расширительная камера 70 расположена на стороне линзы, рядом с пластиной 64, а пузырек 72 газа контактирует с жидкостью 68. Способ изготовления линзы, соответствующий вариантам изобретения, может включать шаг погружения линзы в водосодержащую жидкость при нормальном давлении и размещение маслянистой жидкости в камеру 61 для жидкости до или после погружения линзы 60 в водосодержащую жидкость. В данном случае, когда линза 60 закрыта (т.е. тогда, когда в вариантах изобретения, описанных выше, пластины 62, 64 прикреплены к кольцеобразному элементу 66), внутреннее давление линзы увеличивается из-за избыточного количества попавшей водосодержащей жидкости. В результате при закрывании линзы даже при атмосферном давлении после закрывания линзы в ней имеется избыточное давление. Варианты изобретения, описанные выше, особенно подходят для случая заполнения линзы водосодержащей жидкостью и маслянистой жидкостью под частичным вакуумом так, чтобы жидкости в линзе естественным образом были дегазированы. Тогда внутреннее давление линзы 60 после ее закрывания равняется давлению насыщенного пара водосодержащей жидкости. Давление насыщенного пара водосодержащей жидкости, как правило, достаточно низко. Для примера, в случае воды давление составляет порядка 2,3 кПа при 20C, 12,3 кПа при 50C, 47,4 кПа при 80C и 101 кПа при 100C. Следовательно,давление в линзе остается ниже атмосферного при нормальных рабочих температурах линзы 60. Тогда верхняя и нижняя пластины 62, 64 могут быть расположены на любой стороне кольцеобразного элемента 66, как показано на фиг. 3, так что связующее вещество или сварное соединение для крепления пластин 62, 64 к кольцеобразному элементу 66 всегда работают на сжатие. Более того, изменение внутреннего давления остается относительно малым даже в случае большого интервала рабочих температур. Это происходит благодаря тому, что при изменении температуры от -40 до 80C, внутреннее давление линзы 60,соответствующей варианту данного изобретения и изготовленной при давлении ниже атмосферного, изменяется не более чем на одну атмосферу. Конечно, принцип или концепция настоящего изобретения предполагает различные альтернативные варианты и модификации, очевидные специалистам в данной области. В частности, в случае первого, второго, третьего и четвертого предпочтительных вариантов данного изобретения, расширительная камера не обязательно должна быть кольцеобразной, а может представлять собой секторы кольца, распределенные по окружности центрального отверстия кольцеобразного элемента 66. Более того, варианты, описанные выше, относятся к линзе 60, состоящей из трех элементов: 62, 64 и 66. Тем не менее, ясно, что альтернативные варианты настоящего изобретения могут быть реализованы для линз другой структуры, состоящих из большего или меньшего количества элементов. Выше описано некоторое количество предпочтительных вариантов данного изобретения, в которых преломляющая поверхность раздела деформируется благодаря эффекту электросмачивания. Также настоящее изобретение может применяться к линзам с переменным фокусным расстоянием, в которых преломляющая поверхность раздела между двумя жидкостями деформируется за счет других явлений,например, под действием приложенного давления. Газовый объем, содержащийся в жидкостной линзе, в соответствии с различными вариантами данного изобретения, может иметь различные формы, включая, но не ограничиваясь, следующие: один или более пузырьков газа, газ, содержащийся в порах пористого материала, и так далее. Заявитель установил,что для компенсации расширения желательно, чтобы процентное отношение газового объема газа к общему внутреннему объему линзы (т.е. объему, включающему первую и вторую жидкости) составляло от 5 до 50%, а лучше от 10 до 20%, еще лучше примерно 15% (при атмосферном давлении). Хотя применение линз с переменным фокусным расстоянием не ограничивается модулем фотокамеры, встроенным в мобильный телефон, данное изобретение особенно хорошо подходит для данной цели. Компенсация изменения температуры, что наиболее предпочтительно, может быть получена при жесткой конструкции, в которой нет упругих частей, вызывающих деформацию линзы и которую можно изготавливать с использованием небольшого количества деталей. Таким образом, после описания по меньшей мере одного иллюстративного варианта изобретения,специалист в данной области может легко предложить различные изменения, модификации или улучшения. Данные изменения, модификации или улучшения остаются в рамках объема настоящего изобретения. Соответственно, предшествующее описание является только примером и ничего не ограничивает.-5 010898 Изобретение ограничивается только формулой изобретения и ее эквивалентами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Линза (60) с переменным фокусным расстоянием для фокусировки световых лучей, проходящих через линзу вдоль оптической оси , представляющая собой устройство с первой и второй несмешиваемыми жидкостями (67, 68), которые имеют различные коэффициенты преломления и соприкасаются по подвижной оптической преломляющей поверхности (69) раздела и газом, соприкасающимся с одной из указанных жидкостей, а также средством (70, 74) удерживания для удержания объема газа вне пути прохождения световых лучей через линзу для фокусировки и средством для перемещения преломляющей поверхности раздела. 2. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что устройство содержит первую камеру (61), содержащую первую и вторую жидкости (67, 68); вторую камеру (70), содержащую первую жидкость и объем(72) газа; канал (74, 82) для прохождения первой жидкости между первой и второй камерами. 3. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что вторая камера (70) содержит по меньшей мере одну стенку (88, 90, 92), соприкасающуюся с объемом (72) газа, причем стенка выполнена из материала с меньшей смачивающей способностью по сравнению с первой жидкостью (67) или покрыта таким материалом. 4. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что канал (74, 82) ограничен стенками, выполненными из материала с большей смачивающей способностью по сравнению с первой жидкостью (67) или покрытыми таким материалом. 5. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что вторая камера (70) ограничена первой, второй и третьей стенками (84, 86, 88), при этом первая стенка расположена под первым угломко второй стенке,вторая стенка расположена под вторым угломк третьей стенке и первая стенка расположена под третьим угломк третьей стенке, причем первый угол меньше второго угла и меньше третьего угла. 6. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что канал (74, 82) образован порами пористого материала. 7. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что вторая камера (70) образована порами пористого материала, а объем газа рассредоточен по порам. 8. Линза по п.2, характеризующаяся тем, что вторая камера (70) имеет форму трубки, причем один конец (98) трубки открыт в первую полость (61), а противоположный конец (99) трубки закрыт. 9. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что объем газа представляет собой один или более пузырьков газа. 10. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что газ представляет собой воздух, инертный газ или смесь инертных газов, или пар одной из жидкостей, содержащихся в линзе. 11. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что объем газа составляет от 5 до 50% внутреннего объема линзы. 12. Линза по п.11, характеризующаяся тем, что объем газа составляет от 10 до 20% внутреннего объема линзы. 13. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что средство для перемещения преломляющей поверхности раздела выполнено функционирующим за счет эффекта электросмачивания. 14. Линза по п.1, характеризующаяся тем, что устройство содержит первое и второе прозрачные окна и промежуточную часть, к которой герметично прикреплены указанные окна, и содержащую центральное отверстие, при этом промежуточная часть симметрична по отношению к вращению вокруг оси и ограничивает первую камеру (61), содержащую первую и вторую жидкости. 15. Линза по п.14, характеризующаяся тем, что промежуточная часть дополнительно содержит второе отверстие, представляющее собой расширительную камеру (70), которая соединена с первой камерой(61) и содержит указанный объем газа. 16. Линза по п.15, характеризующаяся тем, что второе отверстие содержит канавку, выполненную в промежуточной части, расположенную симметрично при вращении относительно оси . 17. Модуль фотокамеры, содержащий линзу по п.1. 18. Мобильный телефон, содержащий модуль фотокамеры по п.17. 19. Способ изготовления линзы (60) с переменным фокусным расстоянием на основе эффекта электросмачивания, содержащий следующие шаги:(а) формируют частичный корпус из первого элемента (64, 66) корпуса;(б) наполняют частичный корпус по меньшей мере одной жидкостью (67);(в) формируют в частичном корпусе объем (72) газа, причем объем газа контактирует с жидкостью в области, через которую не проходят световые лучи, проходящие через линзу; и(г) закрывают частичный корпус вторым элементом (62) корпуса для получения герметичного корпуса. 20 Способ по п.19, характеризующийся тем, что шаги (б), (в) и (г) выполняют при давлении ниже атмосферного.
МПК / Метки
МПК: G02B 3/12
Метки: изготовления, переменным, расстоянием, фокусным, способ, линза
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-10898-linza-s-peremennym-fokusnym-rasstoyaniem-i-sposob-eyo-izgotovleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Линза с переменным фокусным расстоянием и способ её изготовления</a>
Предыдущий патент: Опорный валок для прокатного стана
Следующий патент: Способ получения осажденной двуокиси кремния из оливина
Случайный патент: Производные бициклических гетероциклов для лечения пульмонарной артериальной гипертонии