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可变焦透镜及其形成方法、光学设备与流程

2022-11-23 09:07:49 来源:中国专利 TAG:


1.本技术涉及光学技术领域,具体涉及一种可变焦透镜及其形成方法、光学设备。


背景技术:

2.近年来,可变焦透镜在光学测试、光通信和光信息处理等领域得到广泛的应用。其中固体可变焦透镜更是以稳定性强、体积小、结构简单以及无磁干扰等优势在可变焦透镜中占据重要地位。
3.固体可变焦透镜通常需要其制动器为镜体提供驱动力,以驱动镜体凹向或者凸向弯曲,实现变焦功能,这在一定程度上响应了相应光学设备的调焦需求,然而传统变焦方案中,往往需要为镜体提供足够大的驱动力才能使其产生形变,达到调焦的目的,在制动器提供的驱动力有限时,镜体便难以发生形变或者形变效果不明显,容易使相应光学设备的调焦效果差。


技术实现要素:

4.鉴于此,本技术提供一种可变焦透镜及其形成方法、光学设备,以解决透镜形变所需驱动力大,容易影响相应调焦效果的问题。
5.本技术第一方面提供的一种可变焦透镜,包括:
6.支撑体,所述支撑体及高度延伸方向以内为内侧区域;
7.第一柔性透光片,所述第一柔性透光片位于所述内侧区域;
8.制动组件,所述制动组件包括第一制动器和第二制动器;所述第一制动器和第二制动器分别位于第一柔性透光片两侧,以夹持所述第一柔性透光片的边缘;所述第一制动器的第一可动端和所述第二制动器的第二可动端被配置为在所述制动组件的制动状态下向目标方向翘曲,以向所述第一柔性透光片施加沿所述目标方向的力,使所述第一柔性透光片在所述目标方向产生形变;
9.柔性透镜体,具有相对的第一表面和第二表面,所述第一表面黏合所述第一柔性透光片。
10.本技术第二方面提供一种光学设备,包括上述任一一种可变焦透镜。
11.本技术第三方面提供一种可变焦透镜的形成方法,包括:
12.提供衬底,在所述衬底上形成第一制动器;其中,所述第一制动器包括第一固定端和第一可动端,所述第一可动端的一端连接所述第一固定端;
13.将第一柔性透光片放置在第一制动器上,其中,所述第一柔性透光片的边缘设于所述第一可动端的另一端上侧;
14.在所述第一制动器上形成第二制动器,其中,所述第二制动器和所述第一制动器关于所述第一柔性透光片对称;
15.刻蚀所述衬底形成侧墙,其中,所述侧墙的上端固定设置所述第一固定端,所述第一可动端悬空于所述侧墙内侧;
16.将柔性透镜体黏贴在所述第一柔性透光片的一侧。
17.本技术提供的可变焦透镜及其形成方法、光学设备具有如下有益效果:
18.通过杠杆原理在柔性透光片边缘施力带动柔性透光片形变,从而带动柔性透镜体形变,有效减小了透镜产生形变所需的驱动力。同时,柔性透镜体的侧面与支撑体之间具有空隙,能够为柔性透镜体的变形预留空间,可以进一步减小变形阻力,这样在制动组件提供的制动力相对小或者有限时,相应柔性透光片和柔性透镜体也可以产生形变成为所需透镜,在制动组件施加同等制动力时,柔性透光片和柔性透镜体的形变程度则更强,带来的调焦效果更好。
19.制动组件中各个制动器不覆盖柔性透镜体,不会阻挡入射到柔性透镜体的光线,增加了入射光量。
20.考虑到柔性透光片的形变力分两部分,第一部分为翘曲过程中的形变力,另一部分是固定接触时,翘曲形变过程中形体变化所需的力,上述柔性透光片与制动器滑动接触,可以减少对柔性透光片自身拉应力形变所产生的影响,进一步减少了透镜变形所需的驱动力。
21.制动组件采用双制动器驱动各个柔性透光片,可以有效增大其变形曲率,且制动组件类型可以依据工艺条件和应用需求确定,可以提升其生产灵活性,此外,其制程可以实现硅基兼容,具有体积小、成本低等优势。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术一实施例中可变焦透镜纵向剖面图;
24.图2a和图2b为本技术一实施例中可变焦透镜纵向剖面图;
25.图3为本技术一实施例中可变焦透镜纵向剖面图;
26.图4为本技术一实施例中可变焦透镜纵向剖面图;
27.图5a、图5b、图5c和图5d为本技术一实施例中可变焦透镜纵向剖面图;
28.图6a、图6b、图6c和图6d为本技术一实施例中可变焦透镜纵向剖面图;
29.图7为本技术一实施例中制动组件对应的局部剖面图;
30.图8a和图8b为本技术一实施例中可变焦透镜的俯视图;
31.图9为本技术一实施例中可变焦透镜的形成方法流程图;
32.图10为本技术一实施例中各步骤所得到结构的纵向剖面图。
具体实施方式
33.下面结合附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本技术一部分实施例,而非全部实施例。基于本技术中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。在不冲突的情况下,下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
34.本技术在第一方面提供一种可变焦透镜,参考图1所示,该可变焦透镜包括支撑体100、制动组件200、第一柔性透光片310和柔性透镜体320;所述支撑体100及其高度延伸方向以内为内侧区域;第一柔性透光片310位于所述支撑体内侧区域;制动组件200包括第一制动器210 和第二制动器220;所述第一制动器210和所述第二制动器220分别位于第一柔性透光片310两侧,以夹持所述第一柔性透光片310的边缘;第一制动器210的第一可动端212和第二制动器220的第二可动端222 分别设置在所述第一柔性透光片310的两侧,以夹持所述第一柔性透光片310的边缘,同时向所述第一柔性透光片310施加朝向所述目标方向的驱动力;柔性透镜体320具有相对的第一表面和第二表面,第一表面黏合所述第一柔性透光片310;柔性透镜体320在所述第一柔性透光片 310的带动下沿所述目标方向产生形变,形成透镜,第一柔性透光片310 和柔性透镜体320的形变程度随制动组件200施加的驱动力大小变化,在驱动力大时,对应的形变程度大,驱动力小时,对应的形变程度小,因而可以通过控制制动组件200的驱动力大小,对所成透镜进行调焦。
35.支撑体100通常为具有一定高度的墙体,可以为环形,如圆形环或者矩形环等等。其可以一体成型,也可以包括多个墙体,由各个墙体堆叠而成,其中墙体个数和组合特征依据相关工艺条件和/或制动组件200 各个固定端等构件的设置需求确定,在此不做限定。例如参考图2a和图 2b所示,支撑体100包括第一墙体101和第二墙体102,假设本技术提供的各个附图的上下方位关系如图2a和图2b所示,第一墙体101、第一固定端211、第二固定端221和第二墙体102从下至上依次设置,即两个墙体将各个固定端夹在中间;在其他示例中,第二墙体102也可以直接堆叠在第一墙体101上形成如图1所示的支撑体100,各个固定端固定设置在支撑体100上方。在一些光学设备中,可变焦透镜呈圆柱形,相应的支撑体100为圆环形,且具有一定高度。图1示出了可变焦透镜的剖面图,如图1所示,环形支撑体100及其高度延伸方向以内的空间为支撑体100内侧区域,以外的空间为支撑体100外侧区域。第一柔性透光片310位于所述支撑体内侧,可以如图1所示,位于该侧支撑体100 的一端,也可以根据对应光学设备的需求设置在该侧的其他位置,例如参考图2a和图2b所示,第一柔性透光片310设置该侧支撑体100所围成的空间内。
36.制动组件200中,所述第一制动器210包括第一固定端211和第一可动端212,所述第二制动器220包括第二固定端221和第二可动端222;所述第一固定端211和第二固定端221分别固定在所述支撑体上;所述第一可动端212和所述第二可动端222分别设置在所述第一柔性透光片 310的两侧,以夹持所述第一柔性透光片310的边缘。各个固定端的设置位置可以依据第一柔性透光片310的位置确定;比如参照图1所示,第一柔性透光片310位于支撑体100内侧的一端时,各个固定端也设置在支撑体100的这一端,又如参照图2a和图2b所示,第一柔性透光片 310位于支撑体100所围成的空间内时,各个固定端相应设置在支撑体 100的中间位置,此时支撑体100包括各个固定端一侧的第一墙体101 和各个固定端另一侧的第二墙体101,第一墙体101和第二墙体101将各个固定端夹在中间。各个可动端(如第一可动端212和第二可动端222) 与第一柔性透光片310之间的连接方式可以依据两者的材料特征和/或相对位置等因素确定。比如在各个可动端具有吸合第一柔性透光片310 的特性时,各个可动端可以通过吸合方式与第一柔性透光片310活动连接;在各个可动端需要与第一柔性透光片310之间具有相对滑动的功能时,各个可动端可以与第一柔性透光片310进行滑动连接;在其他一些应用示例中,各个可动端也可以固定夹持上述第一柔性透光片310等
等。
37.柔性透镜体320包括相对的第一表面和第二表面,以及第一表面和第二表面之间的侧面,其固定于第一柔性透光片310的一侧,具体位置可以依据第一柔性透光片310与支撑体100的相对位置和/或所在光学设备的透光需求确定。比如参照图1所示,第一柔性透光片310位于支撑体100内侧的一端时,柔性透镜体320往往设置在第一柔性透光片310 朝向支撑体100的一侧;又如在第一柔性透光片310位于支撑体100所围成的空间内时,柔性透镜体320可以依据应用需求设置在第一柔性透光片310的任一侧,如图2a所示,柔性透镜体320设置在第一柔性透光片310的一侧,或者如图2b所示,柔性透镜体320设置在第一柔性透光片310的另一侧。柔性透镜体320的第一表面黏合第一柔性透光片 310,并随第一柔性透光片310发生形变;第二表面可以浮空,也可以依据需求设置其他保护层。在一个示例中,柔性透镜体320的侧面与支撑体100之间具有空隙,以为其变形预留空间,减小变形阻力。第一柔性透光片310在不发生形变时,第一柔性透光片310和柔性透镜体320的第一表面分别与支撑体100或其高度延伸方向垂直,以保证两者形变所成透镜的聚光或者透光效果。此外制动组件200不覆盖柔性透镜体320,不会阻挡入射到柔性透镜体的光线,还能够增加入射光量。
38.制动组件200在制动状态下,其各个可动端向目标方向翘曲,通过杠杆原理在第一柔性透光片310边缘施力带动其形变,从而带动柔性透镜体320形变,有效减小了透镜产生形变所需的驱动力。若将由柔性透镜体320指向第一柔性透光片310的方向设为凸向,如图5a所示,将由第一柔性透光片310指向柔性透镜体320的方向设为凹向,如图5b所示。目标方向为第一柔性透光片310的凹向和/或凸向;具体可以一直设为凹向、一直设为凸向,或者有时设为凹向有时设为凸向;在柔性透镜体的第一表面和第二表面均设有相应的柔性透光片(如第一柔性透光片和第二柔性透光片),制动组件200分别驱动各个柔性透光片时,目标方向包括第一方向和第二方向,第一方向为第一柔性透光片的形变方向,第二方向为第二柔性透光片的形变方向,第一方向和第二方向可以相同,也可以相反,如第一方向为凹向,第二方向为凸向,此时目标方向同时包括凹向和凸向。例如在需要凹镜时,该目标方向为凹向,在需要凸镜时,该目标方向为凸向,此时相应透镜便可以实现双向驱动。参考图5a 和图5b所示,各个可动端向第一柔性透光片310施加沿目标方向的力,使第一柔性透光片310向目标方向产生形变,此时柔性透镜体320在第一柔性透光片310的带动下产生凹向或者凸向形变,形成透镜。具体地,第一柔性透光片310的柔性(挠性)和/或刚性等盖片参数可以依据相应可变焦透镜的形变需求确定。在一个示例中,参考图5a所示,在各个可动端向第一柔性透光片310施加向上方的力时,需要第一柔性透光片310 产生凸向形变时,可以通过设置第一柔性透光片310的柔性(挠性)和 /或刚性,使其在受到朝上方的力后仅产生凸向形变;在另一个示例中,参考图5b所示,在各个可动端向第一柔性透光片310施加向下方的力时,需要第一柔性透光片310产生凹向形变时,可以通过设置第一柔性透光片310的柔性(挠性)和/或刚性,使其在受到朝下方的力后仅产生凹向形变。
39.本实施例提供的可变焦透镜中,制动组件200进行制动时,仅需要提供第一柔性透光片310、柔性透镜体320和制动组件200自身的弯曲变形力,有效减小了透镜产生形变所需的驱动力,这样在制动组件200 提供的制动力相对小或者有限时,第一柔性透光片310和柔性透镜体320 也可以产生形变成为所需透镜,在制动组件200施加同等制动力时,第一柔性透光片310和柔性透镜体320的形变程度则更强,制动组件200 采用双制动器驱动对应的柔
性透光片,可以有效增大其变形曲率,提升对应的调焦效果,且制动组件类型可以依据工艺条件和应用需求确定,可以提升其生产灵活性,此外,其制程可以实现硅基兼容,具有体积小、成本低等优势。
40.具体地,如图1和图3所示,第一固定端211和第二固定端221可以按照第一制动器210和第二制动器220的结构特征和/或第一柔性透光片310的厚度等因素设置。比如参考图1所示,在第一固定端211相对于第一可动端212存在凸起结构,第二固定端221相对于第二固定端 221存在凸起结构时,第二固定端221可以直接设置在第一固定端211 上方,且第二固定端221的凸起结构对齐第一固定端211的凸起结构,使第一可动端212和第二可动端222之间形成夹缝,以夹持第一柔性透光片310的边缘。又比如参考图3所示,在第一固定端211与第一可动端212平齐,第二固定端221与第二固定端221平齐时,第二固定端221 和第一固定端211具有支撑体100的一部分墙体(如第二墙体102),此时第一墙体101、第一固定端211、第二墙体102和第二固定端221依次对齐堆叠,使第一可动端212和第二可动端222之间形成夹缝,以夹持第一柔性透光片310的边缘。
41.进一步地,参考图4所示,可变焦透镜还包括第二柔性透光片330,所述第二柔性透光片330黏合所述柔性透镜体310的第二表面,并与所述第一柔性透光片310关于于所述柔性透镜体320对称;
42.所述制动组件200还包括第三制动器230和第四制动器240;所述第三制动器230包括第三固定端231和第三可动端232,所述第四制动器240包括第四固定端241和第四可动端242;所述第三固定端231和所述第四固定端241分别固定在所述支撑体100上;所述第三可动端232 和所述第四可动端242分别设置在所述第二柔性透光片330的两侧,以夹持所述第二柔性透光片330的边缘,同时向所述第二柔性透光片330 施加朝向所述目标方向的驱动力,以使第二柔性透光片330带动柔性透镜体310的第二表面产生相应形变,此处形变后的示意图可以参考图5a 和图5d所示。这里目标方向包括第一方向和第二方向,第一方向为第一柔性透光片的形变方向,第二方向为第二柔性透光片的形变方向,第一方向和第二方向可以相同,也可以相反,如第一方向和第二方向均为向下的方向(凹向),或者均为向上的方向(凸向),或者一个方向向上另一个方向向下。
43.本实施例在柔性透镜体310的第二表面设置柔性透镜体310的第二表面设置第二柔性透光片330,并对应设置第三制动器230和第四制动器240,以同时通过各个制动器驱动第一柔性透光片310和第二柔性透光片330分别形变,提高相应透镜的形变效果。
44.考虑到各个柔性透光片的形变力分两部分,第一部分为翘曲过程中的形变力,另一部分是固定接触时,翘曲形变过程中形体变化所需的力。在一个示例中,第一柔性透光片310分别与第一可动端212和第二可动端222滑动接触,此时第一可动端212和第二可动端222夹持第一柔性透光片310,以同时向其施加朝向目标方向的驱动力;和/或,所述第二柔性透光片330分别与第三可动端232和第四可动端242滑动接触,以同时向其施加朝向目标方向的驱动力。本示例中各个柔性透光片与相应可动端滑动接触,可以减少对柔性透光片自身拉应力形变所产生的影响,进一步减少了透镜变形所需的驱动力。
45.具体地,参考图5a至图5d所示,第一柔性透光片310分别与各个可动端滑动接触,在第一柔性透光片310产生弯曲形变时,其可以相对各个可动端滑动,这样在其弯曲形变时不会产生拉伸形变,能够减少第一柔性透光片310的损耗,图5c至图5d所示,在制动组件200
还包括第三制动器230和第四制动器240时,第二柔性透光片330分别与各个可动端滑动接触,在第二柔性透光片330产生弯曲形变时,其可以相对各个可动端滑动,这样在其弯曲形变时不会产生拉伸形变,能够减少第二柔性透光片330的损耗。因而,上述第一柔性透光片310和第二柔性透光片330分别与相应的可动端滑动连接,可以提升其使用寿命,进一步减少其弯曲形变时的阻力。
46.具体地,上述第二柔性透光片330的柔性(挠性)和/或刚性等盖片参数可以依据相应可变焦透镜的形变需求确定。比如参考图5c所示,在相应可动端向第二柔性透光片330施加向下方的力时,需要第二柔性透光片330的形变方向向下,可以通过设置第二柔性透光片330的柔性(挠性)和/或刚性,使其在受到朝下方的力后仅产生向下的形变;又比如参考图5d所示,在相应可动端向第二柔性透光片330施加向上方的力时,需要第二柔性透光片330的形变方向向上,可以通过设置第二柔性透光片330的柔性(挠性)和/或刚性,使其在受到朝上方的力后仅产生向上的形变。
47.在另一个示例中,第一可动端212位于第一柔性透光片310朝向所述目标方向的一侧,第二可动端222位于第一柔性透光片310的另一侧;如图5b所示,第一柔性透光片310向下形变时,第一可动端212位于第一柔性透光片310的下方,第二可动端222位于第一柔性透光片310 的上方。第一可动端212向该目标方向翘曲时,可以带动第一柔性透光片310的边缘向目标方向运动;和/或,第二可动端向目标方向翘曲时,推动第一柔性透光片310的边缘向目标方向运动。相应地,第三可动端 232位于第二柔性透光片330朝向所述目标方向的一侧,第四可动端242 位于第二柔性透光片330的另一侧。第三可动端232向该目标方向翘曲时,可以带动第二柔性透光片330的边缘向目标方向运动;和/或,第四可动端242向目标方向翘曲时,推动第二柔性透光片330的边缘向目标方向运动。这样第一可动端212和第二可动端222便可以同时向第一柔性透光片310施加向目标方向的驱动力,第三可动端232和第四可动端 242便可以同时向第二柔性透光片330施加向目标方向的驱动力,达到进一步提升驱动效果的目的。
48.在一个实施例中,柔性透镜体320的第二表面为浮空面。该浮空面可以依据相应透镜的透光需求设置,通常可以设置为平面、第一曲面或者第二曲面;其中,所述第一曲面为向所述第一柔性透光片310所在方向弯曲的面(如凹面);所述第二曲面为向远离所述第一柔性透光片310 的方向弯曲的面(如凸面)。
49.本实施例可以预先定制透镜形状,提高相应透镜会聚光线和/或发散光线的效果。
50.具体地,图5a和图5b所示的浮空面为平面,在第一柔性透光片310 产生图5a所示的凸向形变时,相应的透镜为平凸镜,在第一柔性透光片 310产生图5b所示的凹向形变时,相应的透镜为平凸镜。图6a和图6b 所示的浮空面为凹面,在第一柔性透光片310产生图6a所示的凸向形变时,相应的透镜为凸凹镜,在第一柔性透光片310产生图6b所示的凹向形变时,相应的透镜为双凹镜。图6c和图6d所示的浮空面为凸面,在第一柔性透光片310产生图6c所示的凸向形变时,相应的透镜为双凸镜,在第一柔性透光片310产生图6d所示的凹向形变时,相应的透镜为凹凸镜。
51.在一个实施例中,第一柔性透光片310、柔性透镜体320和第二柔性透光片330的材料分别可以依据相应透镜的应用需求确定,比如第一柔性透光片310和第二柔性透光片330可以分别包括柔性塑胶片和柔性玻璃片中的至少一种;柔性透镜体320可以包括柔性聚合
物等等。具体地,在一些光学设备中,第一柔性透光片310往往包括柔性玻璃片,以保证相应透镜的成像效果;和/或,柔性透镜体320可以包括不容易断裂的柔性聚合物,使柔性透镜体320具有韧性好、不易损耗的优势,可以提高相应透镜的可靠性;和/或,第二柔性透光片330可以包括柔性玻璃片。
52.在一些应用示例中,第一柔性透光片310和/或第二柔性透光片330 分别与柔性透镜体320具有相同的折射率,以形成透光参数统一的透镜,进一步提升该透镜会聚光线或者发散光线的效果。
53.在一个实施例中,所述制动组件200包括压电驱动制动器、静电驱动制动器和、热驱动制动器和磁驱动制动器中的至少一种。
54.本实施例可以依据相应透镜驱动需求确定制动组件200中各个制动器的类型。具体地,在制动组件200包括多个制动器(如第一制动器和第二制动器)时,各个制动器的类型可以一致,即可以均为压电驱动制动器、静电驱动制动器、热驱动制动器和磁驱动制动器中的一种,以各个制动器的控制方式相同或者相似,简化控制过程。
55.在一个示例中,上述制动组件包括压电驱动制动器,压电驱动制动器的可动端可以包括一个压电电极组,该压电电极组包括多个压电电极,各个压电电极在接入所需电信号后向目标方向翘曲。若制动组件200包括第一制动器和第二制动器,在第一制动器和第二制动器均为压电驱动制动器时,第一可动端和第二可动端均包括相应的压电电极组。
56.在另一个示例中,上述制动组件包括静电驱动制动器;参考图7所示,各个可动端可以分别包括静电可动电极,则该制动组件200还可以包括静电固定电极203,静电固定电极203固定设于支撑体100,且与静电可动电极202相对设置,用于对静电可动电极202进行静电驱动,使其向目标方向翘曲;即静电固定电极203和静电可动电极202同时接入电信号后,两者之前具有静电力(静电斥力或者静电吸力),以驱动静电可动电极202向目标方向翘曲。上述静电固定电极203与第一柔性透光片310可以设置在静电可动电极202的一侧(图中未示出),也可以设置在静电可动电极202的两侧(如图7所示)。若制动组件200包括第一制动器和第二制动器,在第一制动器和第二制动器均为静电驱动制动器时,第一可动端和第二可动端均可以对应设置相应的静电固定电极,以分别采用各自对应的静电固定电极进行静电驱动。
57.在另一个示例中,上述制动组件包括热驱动制动器,各个可动端可以分别包括电热驱动臂,该电热驱动臂包括驱动电阻,在接入所需电信号后向目标方向翘曲。若制动组件200包括第一制动器和第二制动器,在第一制动器和第二制动器均为热驱动制动器时,第一可动端和第二可动端均包括相应的电热驱动臂。
58.在其他示例中,上述制动组件200包括磁驱动制动器;此时各个可动端可以分别包括电磁导体,所述磁驱动制动器还可以包括驱动线圈,该驱动线圈可以设于所述电磁导体外侧,如固定设置在支撑体的内侧面等等,用于对电磁导体施加磁场,使所述电磁导体在接入电信号后向目标方向翘曲。
59.在实际应用中,上述制动组件200的各个固定端可以分别设置电信号接入端,各个可动端可以分别包括电驱动结构,该电驱动结构依据制动器的类型确定,包括压电电极组(具体包括多个压电电极)、静电可动电极、电热驱动臂或者电磁导体,电信号接入端通过导线或者连接电极连接电驱动结构,以使电驱动结构接入外部提供的电信号,进行制动。
60.在一个实施例中,所述制动组件的形状可以依据相关工艺条件和具体驱动需求选取,通常可以选取环形制动器或者条形制动器等等。
61.在一个示例中,制动组件为环形,此时其包括至少一个环形制动器,制动组件的横截面形状与第一柔性透光片的形状一致。若第一柔性透光片为圆形,则制动组件为圆环;若第一柔性透光片为矩形,则制动组件为矩形环。制动组件的可动端夹持第一柔性透光片的边缘,在制动组件包括第一环形制动器和第二环形制动器时,若将环形制动器的可动端称为可动环,第一制动器的第一可动端称为第一可动环,第二制动器的第二可动端称为第二可动环,则第一可动环和第二可动环夹持第一柔性透光片边缘。在制动组件环形制动器还包括第三环形制动器和第四环形制动器;第三环形制动器的第三可动环和第四环形制动器的第四可动环夹持所述第二柔性透光片的边缘。其中,上述第一可动环和第二可动环的尺寸可以完全一致,也可以依据相关应用需求和/或工艺需求将两者设置为不完全一致的尺寸,如第一可动环的尺寸(如圆环的直径或者矩形环的某个边长等等)略大于第二可动环等等;相应地,第三可动环和第四可动环的尺寸可以完全一致,也可以依据相关应用需求和/或工艺需求将两者设置为不完全一致的尺寸。
62.参考图8a所示,图8a示出了圆形的第一柔性透光片310在未发生形变时与相应圆环制动组件200的俯视图,该图中,制动组件200上虚线以内的部分为其可动端上夹持第一柔性透光片310边缘的部分结构,如该图所示,制动组件200的环形形状与第一柔性透光片310的形状相匹配。
63.在另一个示例中,上述制动组件包括多个条形制动器,各个条形制动器均匀分布在所述第一柔性透光片的两侧,以保证制动时所施加驱动力的均匀性;所述各个条形制动器的各个固定端固定于所述支撑体,可动端夹持所述对应柔性透光片的边缘。若相应透镜还包括第二柔性透光片,上述多个条形制动器还均匀分布在所述第二柔性透光片的两侧,以使对应的可动端夹持所述第二柔性透光片的边缘。
64.在制动组件包括第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器时,此时条形制动器分别设置在所述第一柔性透光片的两侧和第二柔性透光片的两侧,各个条形制动器在所述第一柔性透光片或者第二柔性透光片的另一侧均设有对应的条形制动器。此时,若将第一制动器称为第一组条形制动器,将第二制动器称为第二组条形制动器,第三制动器称为第三组条形制动器,第四制动器称为第四组条形制动器;第一组条形制动器的各个条形制动器和第二组条形制动器的各个条形制动器相对于第一柔性透光片一一对称设置,比如若第一柔性透光片的某处边缘上方设置一个条形制动器,则该处边缘下方对应设置一个条形制动器;第三组条形制动器的各个条形制动器和第四组条形制动器的各个条形制动器相对于第二柔性透光片一一对称设置,比如若第二柔性透光片的某处边缘上方设置一个条形制动器,则该处边缘下方对应设置一个条形制动器。在一些透镜中,第一柔性透光片和第二柔性透光片各侧的条形制动器个数可以为偶数,以保证各侧条形制动器分布的均匀性。
65.参考图8b所示,该图示出了第一柔性透光片310在未发生形变时与条形制动器对应的俯视图,其中各组条形制动器包括4个条形制动器,在其他应用示例中,条形制动器的个数也可以设为其他数值,在此不做限定。如图8b所示,在第一柔性透光片310为圆形时,各组条形制动器中的各个条形制动器均匀分布在第一柔性透光片310的圆周边缘;在第一柔性透光片310为矩形时,各组条形制动器中的各个条形制动器均匀分布在相应矩阵的四周
边缘。
66.以上可变焦透镜,仅需要提供相应柔性透光片、柔性透镜体和制动组件自身的弯曲变形力,有效减小了透镜产生形变所需的驱动力,且柔性透镜体的侧面与支撑体之间具有空隙,能够为柔性透镜体的变形预留空间,可以进一步减小变形阻力,这样在制动组件提供的制动力相对小或者有限时,其中柔性透光片和柔性透镜体也可以产生形变成为所需透镜,在制动组件施加同等制动力时,柔性透光片和柔性透镜体的形变程度则更强,带来的调焦效果更好;制动组件分别针对各个柔性透光片设置两个制动器,采用双制动器驱动对应柔性透光片,可以有效增大其变形曲率,且制动组件类型可以依据工艺条件和应用需求确定,可以提升其生产灵活性,此外,其制程可以实现硅基兼容,具有体积小、成本低等优势,有利于进行批量生产和应用。
67.本技术在第二方面提供一种光学设备,包括上述任一实施例提供的可变焦透镜。
68.上述光学设备可以包括手机、照相机和/或摄像机等需要使用透镜的电子设备,其采用上述任一实施例提供的可变焦透镜,所需的形变驱动力得到有效减小,能够提高其中透镜的调焦效果,进而提升相应光学设备的光学性能。
69.本技术在第三方面提供一种可变焦透镜的形成方法,包括:
70.s501,提供衬底,在所述衬底上形成第一制动器;其中,所述第一制动器包括第一固定端和第一可动端,所述第一可动端的一端连接所述第一固定端;第一固定端可以固定设置在上述衬底上。
71.s503,将第一柔性透光片放置在第一制动器上,其中,所述第一柔性透光片的边缘设于所述第一可动端的另一端上侧;
72.s504,在所述第一制动器上形成第二制动器,其中,所述第二制动器和所述第一制动器关于所述第一柔性透光片对称;此时第二制动器的第二可动端和第一制动器的第一可动端夹持第一柔性透光片的边缘,以在制动状态下带动第一柔性透光片产生形变;
73.s505,刻蚀所述衬底形成侧墙(相应可变焦透镜的支撑体),其中,所述侧墙的上端固定设置所述第一固定端,所述第一可动端悬空于所述侧墙内侧;
74.s506,将柔性透镜体黏贴在所述第一柔性透光片的一侧。其中柔性透镜体与所述侧墙之间具有空隙,以为柔性透镜体的形变预留空间。
75.本实施例提供的可变焦透镜的形成方法各个步骤所得到的结构的纵向剖面图可以参考图10所示,通过以上方法形成的可变焦透镜所需形变驱动力小,调焦效果得到提升。整个制程可以实现硅基兼容,工艺简单、成本低,有利于进行批量生产。
76.在一个实施例中,步骤s503,将第一柔性透光片放置在第一制动器上之前,还包括:s502,在所述第一制动器的内侧设置第一牺牲层,其中,所述第一牺牲层的下表面贴合所述衬底,上表面与所述第一可动端的上表面位于同一平面;
77.相应地,步骤s505,刻蚀所述衬底形成侧墙之前,还包括:去除所述第一牺牲层。
78.本实施例在第一制动器的内侧设置第一牺牲层后再放置在第一制动器,可以保证所放置的第一制动器的稳定性。
79.具体地,上述步骤s503,将第一柔性透光片放置在第一制动器上之前,还可以包括:在所述第一制动器的第一可动端上表面(或者该上表面和第一牺牲层的上表面)设置第二牺牲层,以使步骤s503中,第一柔性透光片的边缘设于所述第二牺牲层上。相应地,步骤
s504,在所述第一制动器上形成第二制动器之前,还可以包括:在所述第一柔性透光片的上表面设置第三牺牲层,以使步骤s504中第二制动器的第二可动端位于第三牺牲层上。
80.相应地,步骤s505,刻蚀所述衬底形成侧墙之前,还包括:去除上述第二牺牲层和第三牺牲层,以使所成的透镜中,第一柔性透光片可以分别与第一可动端和第二可动端滑动连接。
81.在一个实施例中,所述第一制动器的第一固定端固定于所述侧墙的上端;步骤s506,将柔性透镜体黏贴在所述第一柔性透光片的一侧之后,还包括:
82.s507,在所述侧墙的下端设置第三制动器,其中,所述第三制动器包括第三固定端和第三可动端,所述第三固定端固定于所述侧墙的下端,所述第三可动端的一端连接所述第三固定端,另一端悬空于所述侧墙内侧,所述第三可动端的下表面与所述柔性透镜体的下表面位于同一平面;
83.s508,将第二柔性透光片设置在所述第三制动器下方,所述第二柔性透光片与所述柔性透镜体黏合,边缘设于所述第三可动端的另一端下侧;
84.s509,在所述第三制动器下方设置第四制动器,其中,所述第四制动器和所述第三制动器相对于所述第二柔性透光片对称。
85.具体地,上述步骤s508,将第二柔性透光片设置在所述第三制动器下方之前,还可以包括:在所述第三制动器的第三可动端下表面设置第四牺牲层,以使步骤s508中,第二柔性透光片的边缘设于所述第四牺牲层的下表面。相应地,步骤s509,在所述第三制动器下方设置第四制动器之前,还可以包括:在所述第二柔性透光片的下表面设置第五牺牲层,以使步骤s509中第四制动器的第四可动端位于第五牺牲层下表面。
86.相应地,步骤s509,在所述第三制动器下方设置第四制动器之后,还包括:去除上述第四牺牲层和第五牺牲层,以使所成的透镜中,第二柔性透光片可以分别与第三可动端和第四可动端滑动连接。
87.本实施例形成的可变焦透镜可以参考图4所示,该透镜在柔性透镜体的上下表面分别设置柔性透光片,各个柔性透光片分别采用双制动器驱动,可以进一步提升相应的调焦效果。
88.对于上述各实施提供的可变焦透镜的形成方法的具体描述,可参考前述各个实施例中可变焦透镜的相应描述,采用上述可变焦透镜的形成方法形成的可变焦透镜具有上述可变焦透镜的所有有益效果,在此不再赘述。
89.尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本技术,但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本技术包括所有这样的修改和变型,并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能,用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示),即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。
90.即,以上所述仅为本技术的实施例,并非因此限制本技术的专利范围,凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,例如各实施例之间技术特征的相互结合,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本技术的专利保护范围内。
91.另外,在本技术的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本技术和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本技术的限制。另外,对于特性相同或相似的结构元件,本技术可采用相同或者不相同的标号进行标识。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本技术的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
92.在本技术中,“示例性”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为“示例性”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本技术,本技术给出了以上描述。在以上描述中,为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是,本领域普通技术人员可以认识到,在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本技术。在其它实施例中,不会对公知的结构和过程进行详细阐述,以避免不必要的细节使本技术的描述变得晦涩。因此,本技术并非旨在限于所示的实施例,而是与符合本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。
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