CN102422185B - 透镜组件设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种光学设备包括第一膜、第二膜以及至少一个电磁可移位部件。所述第一膜包括光学活性区域。所述第一膜和所述第二膜由设置在储存器中的填充材料联接。至少一个电磁可移位部件经由所述第二膜被联接至所述填充材料，使得所述至少一个电磁可移位部件的位移能够借助所述填充材料的移动来引起所述第一膜的所述光学活性区域的变形。

Description

透镜组件设备和方法

相关申请的交叉引用

本专利在35U.S.C.§119(e)下要求2009年3月13日提交的名称为“LensAssemblySystem and Method(透镜组件系统和方法)”的美国临时申请No.61/160,041、2009年9月24日提交的名称为“Lens Assembly Apparatus and Method of Operation(透镜组件设备和操作方法)”的美国临时申请No.61/245,438以及2010年3月9日提交的名称为“Lens Assembly Apparatus and Method(透镜组件设备和方法)”的美国专利申请No.12/720,093的权益，上述申请的内容以引用方式全部并入本文。

技术领域

本专利涉及结合透镜的光学设备和操作透镜的方法。

背景技术

这些年来为不同目的已经使用了各种光学透镜系统。例如，一些透镜系统提供用于图像的放大，而其它透镜系统提供用于把镜头移近图像。透镜系统也能用于各种应用和/或不同环境中。例如，透镜系统可以是数字照相机的一部分，并且使用者可能希望把镜头移近遥远的物体以便获得这些物体的图像或者聚焦在接近的物体上。在其它实施例中，透镜系统可以是使用者希望获得附近的图像的便携式电话或其它小型电子装置中的照相机的一部分。

虽然已经在各种应用中采用了各种类型的透镜系统，但是前述这些系统具有若干缺点。举例来说，由于希望系统的小型化，所以系统部件需要尽可能小。遗憾的是，前述系统具有笨重的部件而变得难以实现小型化。前述系统也常常使用沿着透镜系统的轴线频繁地移动的各种各样的可动部件。遗憾的是，这些可动部件具有破坏更换系统部件的需要并导致前述这些措施不可靠的趋势。这些系统还利用大量部件并且这还增加了这些措施的不可靠性(和成本)。因为所有这些原因，所以前述系统生产费用昂贵，并且使用者对这些系统的满意常常受到上述缺点的负面影响。

附图说明

为了更完整地理解本公开内容，应当参考下列详细描述和附图，其中：

图1A和图1B示出了根据本发明的各种实施方式的磁线圈透镜组件的剖视图；

图2A和图2B示出了根据本发明的各种实施方式的磁线圈透镜组件的剖视图，其中线圈定位在膜的两侧；

图3示出了根据本发明的各种实施方式的磁线圈透镜组件的剖视图，其中多个线圈被定位以移动多个膜；

图4包括剖视图，这些剖视图示出了根据本发明的各种实施方式的用于组装可变形透镜并且从透镜组件去除气泡的生产过程；

图5包括与图4的剖视图一起的流程图，该流程图示出了根据本发明的各种实施方式的用于组装可变形透镜并从透镜组件去除气泡的生产过程；

图6示出了根据本发明的各种实施方式的具有单个轴向极化的电动机的磁线圈透镜组件的剖视图；

图7示出了根据本发明的各种实施方式的图6的实施例的透镜限定结构的立体图；

图8示出了根据本发明的各种实施方式的磁线圈透镜组件中的磁通导向装置的剖视图，其中单个电动机结构驱动两个线圈；

图9示出了根据本发明的各种实施方式的用于致动双重可变透镜结构的电动机结构的立体剖视图；

图10示出了根据本发明的各种实施方式的用来限定透镜和/或储存器成形点的磁结构的立体剖视图；

图11示出了根据本发明的各种实施方式的具有被分配到磁通导向结构的角部内的磁体的磁线圈透镜组件的立体剖视图；

图12示出了根据本发明的各种实施方式的图11的实施例的线圈和线圈架装置的单独的立体图；

图13A和图13B示出了根据本发明的各种实施方式的在将磁体定位在线圈和线圈架装置的角部中的情况下的该线圈和线圈架装置的单独的立体图；

图14示出了根据本发明的各种实施方式的具有透镜成形器套筒的磁线圈透镜组件的立体剖视图；

图15示出了根据本发明的各种实施方式的磁透镜组件中的线圈连接；

图16示出了根据本发明的各种实施方式的图15的实施例的磁透镜组件的立体剖视图；

图17A和图17B示出了根据本发明的各种实施方式的具有两个堆叠在壳体中的可调透镜的磁透镜组件的整体立体图和剖视立体图；

图18示出了根据本发明的各种实施方式的磁透镜组件的线圈架-膜界面的单独的图；

图19示出了根据本发明的各种实施方式的线圈架-膜界面的另一个单独的图，其中膜被夹紧并机械保持在图18的线圈架中；

图20A示出了根据本发明的各种实施方式的透镜组件，其中储存器和透镜的定位被最优化以减小空间；

图20B示出了根据本发明的各种实施方式的图20A的透镜组件的另一视图，其中储存器和透镜的定位被最优化以减小空间；

图21示出了根据本发明的各种实施方式的另一个透镜组件，其中储存器和线圈架形状以及透镜的定位而被最优化以减小空间；

图22A和图22B示出了根据本发明的各种实施方式的利用压电致动的透镜组件；

图23A、23B和23C示出了根据本发明的各种实施方式的图22的透镜组件的内部视图；

图24A和图24B示出了根据本发明的各种实施方式的具有包括双卷绕线圈的音圈致动器的透镜组件的立体图；

图25示出了根据本发明的各种实施方式的图24的组件的上线圈和下线圈的单独的立体图，示出了下线圈与上线圈相反地卷绕；

图26示出了根据本发明的各种实施方式的图24的组件的单独的剖视图；

图27A和图27B示出了根据本发明的各种实施方式的图26的组件的立体图，并且还示出了沿一个方向在顶部上和沿相反方向在底部上的电流和磁场流；

图28示出了根据本发明的各种实施方式的使由图26的组件产生的磁通最优化的场导向环；

图29示出了根据本发明的各种实施方式的由图26的组件产生的磁通，其中磁体被成一定角度极化；

图30示出了根据本发明的各种实施方式的透镜组件的立体剖视图，其中线圈架是透镜限定结构；

图31示出了根据本发明的各种实施方式的透镜组件的膜的倾斜接触点和环状结构的内径的单独的图；

图32示出了根据本发明的各种实施方式的透镜组件的立体剖视图；

图33示出了根据本发明的各种实施方式的另一个透镜组件的立体剖视图；

图34示出了根据本发明的各种实施方式的又一个透镜组件的立体剖视图；

图35示出了根据本发明的各种实施方式的另一个透镜组件的立体剖视图；

图36示出了根据本发明的各种实施方式的又一个透镜组件的立体剖视图；

图37A至37T示出了根据本发明的各种实施方式的透镜组件的另一个实施例的各种视图；

图38A至38F示出了根据本发明的各种实施方式的透镜组件的各种视图，示出了线圈架设计的最优化的一个实施例；

图39A至39E示出了根据本发明的各种实施方式的透镜光圈、储存器以及磁性组件的另一个实施例的各种视图；

图40A至40C示出了根据本发明的各种实施方式的透镜组件的另一个实施例的各种视图；

图41A于41B示出了根据本发明的各种实施方式的透镜组件的另一个实施例的各种视图；

图42A至42D示出了根据本发明的各种实施方式的各种透镜构造；

图43示出了根据本发明的各种实施方式的线圈和磁体的对准；

图44包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的操作的一个实施例的流程图；

图45A至45C包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的各种立体剖视图；

图46A和46B包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的另一个实施例的各种立体分解和剖视图；

图47A至47D包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的立体剖视和分解图，其中一个或更多个电动机中的多个定位成使多个膜变形；

图48A至48C包括根据本发明的各种实施方式的具有可倾斜透镜的透镜组件的立体剖视和分解图；

图49包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的立体剖视图；

图50A至50D包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的立体剖视和分解图；

图51A至51B包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的立体剖视和分解图；

图52A至52C包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的立体和剖视图，其中各种类型的联动结构被用来实现透镜移动；

图53A至53D是根据本发明的各种实施方式的应用于压电电动机的电压波形的一个实施例；

图54A至54D包括根据本发明的各种实施方式的机械联动结构以及该联动结构的操作和运动的各种图；

图55A至55B包括根据本发明的各种实施方式的机械联动装置的各种立体图；

图56A和图56B包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的图；

图57A和图57B包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的立体图；

图58A、58B、58C以及58D包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件中的致动器的视图；

图59A和图59B包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的视图；

图60包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的视图；

图61包括根据本发明的各种实施方式的透镜阵列组件的立体图；

图62A和图62B包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的视图；

图63A和图63B包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的视图；

图64A和图64B包括根据本发明的各种实施方式的透镜组件的视图；

图65A和图65B包括根据本发明的各种实施方式的透镜成形器的视图。

技术人员应理解图中的元件为了简化和清楚而示出。应进一步理解，某些动作和/或步骤可以以具体的发生顺序来描述或描写，然而本领域技术人员应理解实际上不需要这种关于顺序的特殊性。还应理解，除本文已经另外阐明的特定含义之外，本文所用的术语和表达具有如与这些术语和表达的相应的各自的查询和研究范围而给予这些术语和表达的含义一致的普通含义。

具体实施方式

当前措施中的一些提供了包括磁线圈致动器(例如音圈电机)的磁透镜组件，其中该电磁线圈致动器使透镜组件中的一个或更多个膜(例如聚合物膜)变形。也可以使用诸如压电装置的其它装置。在这些实施例的许多中，膜可以至少部分地限定填充有填充材料(例如液体、凝胶或聚合物)的一个或更多个储存器。膜、填充材料以及与膜相对的容器可以提供透镜。应该注意，术语“透镜”在大多数(即使不是全部)的下列实施方式中应被解释为可适用为“填充有填充材料并且与储存器连通的三维空间”。所形成的膜的变形通过从储存器内的填充材料(例如光学流体)的移动提供的压力而发生。透镜的变形依照要求或根据需要改变了透镜的光学特性。因此，实现了小型化，减少了总体部件数，减少了可动部件数，降低了成本，减轻了系统重量，并且提高了系统可靠性。

在这些实施方式的许多中，透镜组件包括可动线圈、磁通导向结构、一个或更多个磁体以及透镜。透镜包括至少部分地限定储存器(例如流体储存器)的膜。线圈由电流激励，形成磁通，并且磁通由磁通导向结构指引。磁通产生移动线圈的电动力。该电动力可与磁场强度相关，由电线长度和流过电线的电流相乘。线圈的移动起作用以推动或拉动膜，由此移动储存器内的填充材料(例如流体)而产生压力，并由此使膜和整个透镜的形状变形。因此，改变了透镜的光学特性。换句话说，改变了膜的光学活性区域。这种透镜有时在本文被称为可调焦透镜或流体可调透镜。

在其它实施例中，线圈的位置是固定的。线圈的激励移动磁化部件，磁化部件进而移动膜。因此，透镜的光学特性被调节。

壳体结构(例如塑料制品)可以用来支撑所有组件元件或其中一些组件元件。在一些实施例中，壳体结构的多个部分由线圈推动(或拉动)以推动(或拉动)膜。在许多实施例中，线圈架在膜上推动。

如所述的，如果将电动机用作致动器，则电动机结构可以包括具有一个或更多个永磁体的若干个构件和具有一个或更多个部件或部分的磁通导向结构。该磁通导向结构引导并指引磁场以产生足够大小和方向的电动力来依照要求移动线圈。

另外，电动机结构可以包括为组件提供固定和对准功能(例如，支撑和限定透镜的膜或其它部分的形状或其它性质)的各种部件。在这点上，磁通导向结构还可以提供用于透镜的壳体，限定透镜形状，支撑透镜结构，限定储存器的边界情况，支撑限定储存器的部件，为组件提供结构，和/或限定一个或更多个储存器。而且，当磁通导向结构提供磁场方向和导向时可以同时执行这些任务。

磁透镜的线圈部件被直接附接至膜或间接(通过诸如线圈架的另一个元件或更多个元件)与膜相互作用，该膜如所述是可变形的。而且如所述的，膜限定一个或更多个储存器。这些储存器可以填充有填充材料，仅举几个例子，如聚合物、凝胶、流体或离子液体。填充材料的其它例子是可行的。

在这些实施例中的一些中，线圈在膜的不含填充材料(例如流体)的一侧与膜相互作用。从而，因为线圈的边缘不会存在于储存器内部，所以储存器可以以更便利的方式填充而不在储存器中截留气泡。另外，因为线圈位于纯空气空间(air-only space)中，所以线圈和组件外部的装置之间的电连接更容易实现。

线圈布置可以变化。例如，线圈可以被布置在储存器内(例如填充储存器的液体内)，部分地布置在储存器内(例如在由膜分开的储存器的两侧)，或完全布置在储存器的外面(位于储存器的一侧或两侧)。当被装配在储存器内时，线圈也可以漂浮在储存器中。如所述的，在这些实施例中的一些中线圈也可以被固定就位。

线圈可以通过各种措施被电连接至组件的其它部分。例如，在一个实施方式中，线圈导线能与磁通导向结构相连接，该磁通导向结构由永磁体电绝缘或者与永磁体电绝缘。在另一个实施方式中，线通过壳体、磁体和/或金属基结构中的孔被引导到组件外面。在又一个实施方式中，线被连接至金属结构(例如金属弹簧)，或者连接至或一体形成至组件的部分(例如线圈架)。在又一个实施方式中，线通过组件中的孔/狭缝被引导到外面并且被固定在一体形成到组件内部的金属结构上。在其它实施例中，线可以被联接至导电膜。

在这些实施方式中的一些中，在线圈(或线圈架)推动膜的地方使用推动手段以实现变形。在其它实施例中，在膜被推动和拉动的地方使用推-拉手段。膜和线圈(或线圈架)由粘合剂(例如胶)或任何其它类型的紧固件装置(例如螺钉、卡扣连接器、超声焊接、热熔等)附接。也可以使用只拉动手段。除其它因素外可以基于组件所希望的总高度和用于组件的透镜的开始焦点或变焦距位置确定所用的手段类型。

本文所述的措施能用来形成具有以任何组合或顺序使用的多个透镜的各种类型的透镜组件。例如，本文所述的多个可调透镜能和其它光学元件或透镜一起使用以形成任何类型的光学组件。

当前措施另外提供一种透镜组件，该透镜组件包括使透镜组件中的一个或更多个膜变形的电-机械致动装置(例如压电电动机或一些其它类型的致动装置)。在这些实施方式中的一些中，透镜(例如流体透镜)形成在膜(例如聚合物膜)和容器(例如玻璃板、光学元件、透镜或一些其它结构)之间，或者由膜(例如聚合物膜)和容器(例如玻璃板、光学元件、透镜或一些其它结构)界定。膜和/或容器也可以至少部分地限定填充有填充材料的一个或更多个储存器。储存器通过孔、通道、狭缝等与透镜(例如流体透镜或凝胶透镜)连通，并且压电电动机被直接地或间接地联接至容器。容器和膜共同起作用以将填充材料保持在储存器部分和透镜部分中。电-机械致动装置的致动导致容器移动(例如在储存器的区域中)，进而移动储存器和透镜区域之间的填充材料以产生压力，并由此使膜变形。所形成的膜的变形和填充材料的移动依照要求或根据需要改变透镜的光学特性。因此，实现了小型化，减少了总体部件数，减少了可动部件数量，降低了成本，减轻了系统重量，并且提高了系统可靠性。

应当理解，各种类型的电-机械致动装置可以用于本文所述的措施中来移动透镜组件的部件。例如并且如所述的，可以使用压电电动机。然而，应当理解，这些措施不限于使用压电电动机，而是例如可以包括任何电动机或类似电动机的装置，举两个例子，例如微型步进电动机或螺旋传动电动机。换言之，虽然本文所述的实施例中的许多利用压电电动机，但是也可以使用任何其它类型的电动机(或者其它电-机械致动装置)。

在这些实施方式中的其它实施方式中，透镜组件包括压电电动机(或一些其它类型的电-机械致动装置)、联动结构、容器以及膜组件。容器和膜组件包括膜，该膜至少部分地限定一个或更多个储存器(例如流体储存器)以及透镜(例如流体透镜或凝胶透镜)，使得液态填充材料(例如流体或凝胶)能在储存器和透镜之间流动或以其它方式移动。压电电动机由电信号致动。压电电动机的致动(和位于其中的压电材料的变形)直接地或间接地推动或拉动联动结构，该联动结构进而直接地或间接地作用于透镜组件的储存器上以使填充材料(例如光学流体)在储存器和透镜之间移动。填充材料的移动产生抵靠膜的压力，从而使膜的形状变形以改变透镜的光学特性。透镜成形器可以附接至膜的一部分以形成和/或限定透镜的外周边。壳体结构可以用来支撑所有的组件元件或其中一些组件元件。在一些实施例中，壳体结构的部分由压电电动机(或其它类型的电-机械致动装置)推动(或拉动)以通过联动结构的致动来推动(或拉动)膜。

如所述的，如果压电电动机被用作电-机械致动装置，则压电电动机结构可以包括若干个构件，这若干个构件包括一个或更多个压电元件，所述一个或更多个压电元件移动具有一个或更多个部件或部分的联动结构。更具体地，联动结构可以包括一个或更多个元件，这一个或更多个元件起作用以接收来自电动机的机械力并且引导并指引该力以移动(例如推动或拉动)膜。该联动结构可以包括一个或更多个销、桨状件、环、杆、线圈架、铰链或枢轴，仅举几个例子。在其它实施例中，可以省去分离的联动结构并且电动机的部分可以直接作用于膜。

另外，联动结构可以包括为组件提供固定和对准功能(例如支撑和限定透镜的膜或其它部分的形状或其它性质)的各种部件。在这点上，联动结构也可以提供用于透镜的壳体，限定透镜形状，支撑透镜结构，限定储存器的边界情况，支撑限定储存器的部件，为组件提供结构，和/或限定一个或更多个储存器。这些功能也可以至少部分地由其它元件而非在联动结构中提供。

如所述的，膜可以限定一个或更多个储存器的侧面以及透镜形状。储存器和透镜可以填充有填充材料，仅举几个填充材料的例子，诸如聚合物、凝胶或流体。填充材料的其它实施例也是可行的。透镜成形器的内周边限定膜的内部的外周边，并且抑制膜在透镜成形器的边缘处移动。

电-机械致动装置的布置在当前措施中也可以变化。例如当使用压电电动机时，压电电动机可以被布置在储存器内(例如填充储存器的液体内)，部分地布置在储存器内(例如储存器的由膜或容器分开的两侧)，或完全布置在储存器外面(位于储存器的一侧或两侧)。

电-机械致动装置(例如压电电动机)可以通过各种措施被电连接至组件的其它部分。例如，在一个实施方式中，连接线通过壳体中的孔被引导到组件外面。在又一个实施方式中，线被连接至金属结构(例如金属弹簧)，或连接至或一体形成至组件的部分。在又一个实施方式中，线通过组件中的孔/狭缝被引导到外面并且被固定在一体形成到组件的内部的金属结构上。

在这些实施方式中的一些中，由电动机使用只推动(push-only)手段以直接地或间接地推动(例如经由联动结构)容器并且实现膜的变形，从而改变透镜的光学特性。在其它实施例中，在容器(或一些其它元件)被推动和拉动的地方使用推-拉(push-pull)手段。电动机、容器以及联动结构的附接可以借助各种措施来实现，诸如通过粘合剂(例如胶)或任何其它类型的紧固件装置(例如螺钉、钉等)。也可以使用只拉动(pull-only)手段。除其他因素外可以基于组件所希望的总高度以及组件中所用的透镜的开始焦点或变焦距位置确定用来移动容器(并且实现透镜变形)的手段类型。

在这些实施方式中的许多中，光学设备包括第一膜、第二膜以及至少一个电磁可移位部件。第一膜包括光学活性区域。第一膜和第二膜由设置在储存器中的填充材料联接。至少一个电磁可移位部件经由第二膜联接至填充材料，使得至少一个电磁可移位部件的移位能够通过填充材料的移动而引起第一膜的光学活性区域的变形。

填充材料可以是液体、离子液体、凝胶、气体以及聚合物。填充材料的其它实施例是可行的。在一些方面中，填充材料和膜是相同的材料。

在一个实施例中，电磁可移位部件包括线圈。在另一个实施例中，电磁可移位部件包括至少一个磁体。在一些实施例中，电磁可移位部件由软磁性材料构成。

在一些措施中，当使用线圈时，将电流应用于电线圈能够与磁场作用以产生电动力并且相对于透镜的光轴沿大体上的轴向移动电线圈。在一些方面中，线圈相对于容器是静止的并且至少一个磁体相对于线圈是可动的。

在其它实施方式中，电磁可移位部件被机械联接至第二膜，使得第二膜的变形通过填充材料的移动导致第一膜的变形。在一些其它实施例中，电磁可移位部件通过附接机构附接至第二膜部分，诸如通过机械粘附、化学粘附、分散粘附、静电粘附以及扩散粘附附接至第二膜部分。

在其它方面中，电磁可移位部件界定第一膜和第二膜中的至少一个。在其它实施例中，第一膜和第二膜通过透镜成形器而彼此界定。在一些措施中，透镜成形器包括圆形开口，该圆形开口限定第一膜的光学活性区域的形状。

在这些实施方式中一些中，至少一个电磁可移位部件被定位在第二膜的任一侧。在其它措施中，第二膜横向围绕第一膜。在其它实施例中，电磁可移位部件横向围绕第一膜。

在这些措施中的一些中，第一膜或第二膜中的至少一个被以预拉伸方式布置。在其它方面中，膜至少部分地由诸如凝胶、弹性体、热塑性塑料以及热固性塑料(duroplast)之类的至少一种材料构成。可以用材料的其它示例来构造膜。

在其它方面，线圈包括附接至第二膜的线圈架和布置在线圈架上的导电线。在一些措施中，线圈架由刚性材料构成。

在其它方面中，线圈用来与磁化结构相互作用。在这些实施例中的一些中，磁化结构包括至少一个磁体。磁化结构包括磁通导向结构，并且磁通导向结构可以由软磁性材料构成。在一些方面中，磁化结构的外周的形状大体上是矩形的。

如此构成的光学设备可以用于诸如光学聚焦系统、变焦距系统以及照明系统的各种系统中。系统的其它实施例是可行的。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括至少一个电磁可移位部件和连续膜。所述膜具有第一膜部分和第二膜部分，并且第二膜部分从第一膜部分延伸。第一膜部分和第二膜部分经由填充材料联接。至少一个电磁可移位部件的移位引起第二膜部分的移动，从而导致填充材料的移动，该填充材料的移动使第一膜部分的至少一部分变形。

在一些方面中，填充材料是可变形的材料。在其它方面中，电磁可移位部件包括线圈。在其它方面中，电磁可移位部件包括磁体。在其它方面中，电磁可移位部件由软磁性材料构成。

在这些实施例中的一些中，电磁可移位部件通过附接机构附接至第二膜部分，诸如通过机械粘附、化学粘附、分散粘附、静电粘附以及扩散粘附附接至第二膜部分。

在其它方面中，电磁可移位部件界定第一膜部分和第二膜部分中的至少一个。在一些实施例中，第一膜部分和第二膜部分通过透镜成形器而彼此界定。在一些措施中，透镜成形器包括圆形开口，该圆形开口限定第一膜部分的光学活性区域的形状。在其它实施例中，电磁可移位部件围绕第一膜部分。

在其它方面，第一膜部分和第二膜部分中的至少一个可以以预拉伸方式布置。所述膜可以至少部分地由选自凝胶、弹性体、热塑性塑料以及热固性塑料中的至少一种材料构成。材料的其它实施例是可行的。

在其它实施例中，线圈被联接至线圈架，该线圈架被附接至第二膜。当使用线圈架时，线圈架可以由刚性材料构成。

在一些方面中，线圈用来和磁化结构相互作用。在一些措施中，磁化结构包括至少一个磁体。在其它方面中，磁化结构包括磁通导向结构。该磁通导向结构可以由软磁性材料构成。

在一些实施例中，电磁可移位部件是电动机系统的一部分。在一些措施中，电动机系统的外周的形状大体上是矩形的。

该设备可以用于各种不同系统。例如它可以是光学聚焦系统、变焦距系统以及照明系统的至少一部分。系统的其它实施例是可行的。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括至少一个致动器元件、机械联动元件、透镜、与透镜连通的储存器、膜以及容器。膜和容器至少部分地封闭填充材料，并且膜被联接至机械联动元件。至少一个致动器元件的电激励能够引起至少一个致动器元件的多个运动。这多个运动中的每个运动在第一距离范围内发生，并且至少一个致动器元件的多个运动能够使机械联动元件移动第二距离。第二距离基本上大于第一距离，并且机械联动元件的移动引起膜和填充材料的位移。填充材料的位移改变了透镜的至少一个光学特性。

在一些方面中，至少一个致动器元件包括压电致动器元件。该压电致动器元件可以是压电电动机的一部分。

在其它方面中，致动器元件是压电电动机、步进电动机、音圈电动机、螺旋传动电动机、微机电系统电动机或者磁致伸缩电动机中的一个的至少一部分。在其它方面中，填充材料和膜由相同的材料构成。在一些实施例中，膜被以预拉伸方式布置。在一些措施中，膜至少部分地由诸如凝胶、弹性体、热塑性塑料以及热固性塑料的至少一种材料构成。

该设备可以是光学聚焦系统、变焦距系统以及照明系统中的一个的至少一部分。系统的其它实施例是可行的。

在这些实施方式中的其它实施方式中，电动机包括：第一磁体；放置在第一磁体附近的第一线圈；第二磁体；放置在第二磁体附近的第二线圈；由第一磁体产生的第一磁通；由第二磁体产生的第二磁通；以及由第一磁体和第二磁体产生的第三磁通。第一线圈的电流激励与第一磁通和第三磁通作用以产生足够的力来相对于第一磁体移位第一线圈，并且第二线圈的激励与第二磁通和第三磁通作用以产生足够的力来相对于第二磁体移位第二线圈。第一磁通、第二磁通或第三磁通中的至少一些通过可变形光学元件。

在一些方面中，磁通导向结构布置成使得该磁通导向结构增大第一线圈和第二线圈处的磁通密度并且该磁通导向结构使力最优化。在其它实施例中，第三磁通是总磁通的相当大的部分并且增大了线圈处的磁通密度。在一些措施中，第一线圈被机械地联接至光学元件。电动机还可以包括至少一个构造成增大线圈处的磁通密度的附加磁体。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括可变形透镜、第一储存器、光学传感器以及电动机。第一储存器与可变形透镜连通。光学传感器接收通过可变形透镜的光。电动机包括：第一磁体；放置在第一磁体附近的第一线圈；以及由第一磁体产生的第一磁通，其中第一磁通流过第一线圈并且与第一线圈中的电流相互作用以产生力。电动机的一部分定位在第一储存器和光学传感器之间。在其它实施例中，光学设备还包括第二储存器，并且电动机的一部分定位在第一储存器和第二储存器之间。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括半透膜、容器、透镜以及填充材料。透镜由半透膜和容器限定。填充材料被设置在透镜内并且由膜和容器容纳在透镜中。半透膜至少部分地由这样的材料构成，该材料对气体是可透的但是对填充材料是基本上不可透的，并且当透镜由膜和容器封闭时，留在透镜内的气体通过膜扩散。光学设备的光学特性通过使填充材料变形而改变。

光学设备还可以包括机械可移位部件，该机械可移位部件被机械联接至半透膜。在一些实施例中，半透膜具有这样的物理性质，其中，当横跨半透膜存在大约一个大气压的压力差时，截留在半透膜和容器之间的气体的至少约90％通过半透膜在不到约24小时内扩散。其它实施例是可行的。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括可变形透镜、电动机以及机械联动结构。可变形透镜具有光轴，并且机械联动结构由电动机致动并且借助填充材料联接至可变形透镜，使得在机械联动结构和填充材料之间存在界面。该界面大体上围绕光轴。

在一些实施方式中，电动机移动第一距离并且该第一距离小于可变形透镜的峰值位移。在其它实施例中，电动机沿轴向移动。在一些实施例中，设置在填充材料和机械联动结构之间的界面处的机械联动结构基本上是不可变形的。

在其它方面中，机械联动结构提供界面处的不可变形表面。填充材料提供邻近于界面的可变形区域。不可变形表面处于从可变形区域的约25％到约900％的范围内。在一些实施例中，机械联动结构还包括附接至导电线圈的线圈架。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括致动器装置、透镜、储存器、膜以及容器。该致动器装置包括至少一个压电电动机，并且该至少一个压电电动机具有第一部分和第二部分及压电致动器，并且第二部分可相对于第一部分移动并且联接至联动结构。储存器和透镜连通。膜和容器至少部分地将填充材料封闭在透镜和储存器内，并且膜和联动结构机械联接。至少一个压电电动机的激励能够移动该至少一个压电电动机的第二部分以移动联动结构并且引起膜和填充材料的位移。填充材料的位移改变了透镜的至少一个光学特性。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括至少一个压电电动机、透镜、储存器、膜以及容器。储存器和透镜连通。膜和容器至少部分地将填充材料封闭在透镜和储存器内。联动构件被联接至至少一个压电电动机和膜，并且联动构件可绕铰链旋转。至少一个压电电动机的激励能够使联动构件绕铰链旋转并且产生大体上指向轴向的力，该力能够引起膜和填充材料的位移。填充材料的位移改变了透镜的至少一个光学特性。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括壳体、可变形透镜、透镜成形器、第一机构以及第二机构。透镜成形器限定可变形透镜的形状。第一机构定位在壳体内以调节可变形透镜的光学特性。第二机构定位在壳体内以调节可变形透镜的光学特性。第二机构是机电致动器或电动机中的至少一个，并且第一机构和第二机构是不同类型的机构。

在一些实施例中，第一机构利用诸如螺钉、螺纹以及机械定位装置之类的一个或更多个部件。其它实施例是可行的。

在一些措施中，光学设备还可以包括锁定机构，该锁定机构防止第一机构进一步调节可变形透镜的光学特性。在其它措施中，锁定机构中的一个或更多个元件可以涉及诸如粘合剂涂覆、焊接、夹紧以及热熔之类的至少一种工艺。

在一些方面中，第一机构可从壳体移除。在其它方面中，可变形透镜至少部分由容器限定。在其它方面中，可变形透镜的变形引起可变形透镜的光学特性的变化。

在其它方面中，第一机构改变透镜成形器相对于容器的位置，这引起可变形透镜变形，从而改变可变形透镜的光学特性。在其它实施例中，光学设备还包括膜，并且第一机构用来改变膜的至少一部分的初始张力。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括位移机构、容器以及透镜成形器。容器至少部分地封闭填充材料并且填充材料至少部分地限定多个可变形透镜。位移机构能够改变多个可变形透镜中的至少一个的光学特性。

在其它实施例中，设备还包括膜并且膜至少部分地封闭填充材料。在其它实施例中，设备还包括至少一个光源，这至少一个光源与多个可变形透镜中的至少一个相互作用。该光源是诸如发光二极管、激光器、卤素灯或者放电灯之类的元件。在其它实施例中，设备还包括与多个可变形透镜中的一个或更多个连通的反射器。光学设备可以用于照明用途。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括光源和反射器。光源发射光线并且反射器使由光源发出的光线的一部分重定向到可变形透镜上，该可变形透镜接收由光源直接发出的光线，并且还接收由反射器重定向的光线。致动机构联接至可变形透镜并且能够引起可变形透镜的变形，从而引起光学设备的光学特性的变化。

在一些方面中，可变形透镜由诸如凝胶和聚合物之类的至少一种材料构成。其它实施例是可行的。在其它方面中，光源是诸如发光二极管、激光器、卤素灯以及放电灯之类的元件。光源的其它实施例是可行的。在其它实施例中，反射器是诸如自由形态的金属、镜子、自由形态的塑料之类的元件。反射器的其它实施例是可行的。在其它实施例中，光学设备还包括诸如滤光器、透镜、漫射器、光栅、显微结构以及镜子之类的至少一个刚性光学元件。

在其它方面中，可变形透镜的变形由刚性光学元件朝向光源的移动引起。在其它方面中，可变形透镜的变形由透镜成形器的位移引起。

在一些实施例中，可变形透镜由第一可变形材料构成，该第一可变形材料至少部分地由可变形膜围绕。在一些措施中，第一可变形材料是诸如气体、液体、离子液体、凝胶以及聚合物之类的至少一种材料。

致动机构可以包括各种不同的机构。例如，致动机构可以是手动机构或机电机构。

在一些实施例中，可变形透镜联接至反射器。在其它实施例中，多个光学设备可以被布置为形成光学系统(例如用于照明的系统)。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括第一可变形透镜、第一储存器、第一容器、第二可变形透镜、第二储存器、第二容器以及机电致动装置。第一储存器借助于第一填充材料与第一可变形透镜连通。第一容器至少部分地将填充材料封闭在第一可变形透镜和第一储存器内。第二储存器借助于第二填充材料与第二可变形透镜连通。第二容器至少部分地将填充材料封闭在第二可变形透镜和第二储存器内。机电致动装置沿多个方向操作，并且机电致动装置的至少一个方向能够动作而改变第一可变形透镜的一个光学特性。机电致动装置的第二方向能够动作而改变第二可变形透镜的一个光学特性。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括可变形透镜、透镜成形器、支承构件以及膜。透镜成形器至少部分地限定可变形透镜的形状。透镜成形器和支承构件将膜夹紧使得该膜始终(或基本上始终)与透镜成形器接触。可变形透镜能具有凸起或凹入的形状，并且透镜成形器和支承构件相对于彼此是静止的。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括透镜成形器、支承构件以及膜。透镜成形器围绕透镜组件中的开口并且具有内环部和外部，所述内环部沿大体上的轴向从外部延伸。膜大体上设置在透镜成形器和支承构件之间。膜是柔性的并且横跨光学设备中的开口进行变形。膜具有基于膜的形状而变化的半径，并且该半径选择地可调节。膜从开口径向延伸从而与透镜成形器的内环部接触。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括可变形透镜、透镜成形器以及第一分离点。可变形透镜至少由第一膜和填充材料限定。可变形透镜在接触区域与透镜成形器接触，并且在非接触区域不与透镜成形器接触。第一分离点被定义为接触区域和非接触区域之间的界面。第一分离点限定可变形透镜的直径。透镜成形器的形状允许第一分离点的位置随可变形透镜的变形而变化，使得可变形透镜的直径随第一分离点的位置而变化。在一些实施例中，分离点的轴向位置随可变形透镜的变形而变化。

在这些实施例中的其它实施例中，光学设备还包括：第一支承构件；第二膜，该第二膜是第一膜的在接触区域与透镜成形器接触的子件；第三膜，该第三膜与第二膜的端部和第一支承构件相连接；第二分离点，该第二分离点位于第二膜和第三膜之间的连接点处；第一理论线和第二理论线，该第一理论线在第一分离点处与透镜成形器相切，该第二理论线在第二分离点处与透镜成形器相切；以及连接角，该连接角被定义为第一理论线和第二理论线之间的角并且是包含透镜成形器的大部分的角的补角。连接角正指向被定义为沿从第二理论线通过第一理论线并朝向透镜成形器的方向，其中连接角不横跨透镜成形器。连接角的绝对值在0度至180度之间。

在一些实施例中，仅用摩擦力将第一膜保持到透镜成形器。

在其它实施例中，设备还包括第二透镜成形器和第三透镜成形器。可变形透镜的变形引起透镜成形器从第二透镜成形器转换到第三透镜成形器并且改变可变形透镜的直径。

在其它实施例中，光学设备还包括第二透镜成形器和第三透镜成形器。可变形透镜的变形引起分离点从第二透镜成形器转换到第三透镜成形器并且改变可变形透镜的轴向位置。

在这些实施方式中的其它实施方式中，光学设备包括可变形透镜、透镜成形器以及致动装置。可变形透镜能够采取多个形状。透镜成形器至少部分地限定可变形透镜的形状。致动装置能够改变可变形透镜的至少一个光学特性。透镜成形器的内表面从第一面延伸并且具有有第一形状的第一周边并且延伸到第二面，该第二面具有有第二形状的第二周边。第一形状和第二形状是不同的。可变形透镜的形状可以由透镜成形器的第一面或第二面限定。

在一些实施例中，透镜成形器的第一面大体上是圆形的并且透镜成形器的第二面大体上是非圆形的。在其它实施例中，透镜成形器的第一面大体上是非圆形的并且透镜成形器的第二面大体上非圆形的。

本文所述的措施能用来形成各种类型的透镜组件，所述透镜组件具有许多透镜或者以任何组合使用的其它光学元件。例如，本文所述的许多可调透镜可以与其它光学元件或透镜结合使用以形成任何类型的透镜组件从而实现任何光学目的或功能。另外，组件可以与以下装置结合：其它可调焦透镜和不可调焦透镜、滤光器以及任何其它光学系统的组合，包括镜子、光栅、棱镜、快门、图像稳定器以及光圈。本文所述的可调透镜或可调焦透镜中的任何一个可以结合在根据以下申请中所描述的任何措施的系统中，该申请名称为“变焦距透镜系统和方法(Zoom Lens System andMethod)”，代理记录号为97373并且与本申请在同一天提交，该申请的内容全部并入本文。

现在参看附图并且具体地参看图1A和图1B，描述了透镜组件100的一个实施例。透镜组件100包括磁通导向结构102、磁体104、塑料保持器106、光学膜108、线圈110(设置在室107中)、底板112(例如玻璃板)以及孔口114。该组件形成填充有空气的中央开口118。盖(例如玻璃盖并且未示出)可以布置在组件的顶部上以保护内部部件不受碎屑影响和/或提供其它光学功能。中央开口118沿轴向(沿z轴方向)延伸穿过组件100。代表图像的光线152沿轴向穿过透镜结构中的中央开口118。一旦受到透镜结构的部件的作用，传感器150(例如电荷耦合器件(CCD))或CMOS(互补金属氧化物半导体)器件接收并感测图像。

如本文在别处所述，磁通导向结构102为由通过线圈110的激励产生的、由永磁体104所提供的磁通提供路径。磁通导向结构102可以由诸如金属并且特别是铁之类的任何适当的顺磁性材料构成。更具体地，可以使用软磁性的铁、钢或镍铁材料。材料的金属和其它成分的其它实例是可行的。

光学膜108和底板112形成并限定透镜和储存器116。可以使用不同的填充材料(例如流体、气体、凝胶或其它材料)来填充储存器116。也可以改变用来填充储存器116的填充材料的折射率。在一个实施例中，将流体用作填充材料，并且储存器116中的流体的折射率被选择为不同于开口118中的空气的折射率。底板112可以由玻璃构成并且提供光学校正功能。而且，板112可以防止碎屑进入组件100。

使透镜的上部和下部分离的光学膜108由柔性材料制成。膜的中央部分和致动器(环面)部分(附接有线圈110之处)可以由相同的膜材料制成。然而，在其它实施例中，膜的致动器部分和中央/光学部分由不同的膜材料构成。膜和/或填充材料(例如光学流体)的特性结合以提供反射、折射、衍射以及吸收和/或滤色功能。也可以由膜108和/或储存器116中的填充材料提供其它功能。任选的顶板(未示出)可以用来覆盖组件100的顶部。

线圈110是任何绕线线圈结构并且能以各种不同方式构成。例如，线圈110可以是单线圈或双线圈。线圈110中的线也可以具有任何适当的规格或直径。线圈110可以通过任何类型的粘合剂或紧固件(例如胶)被附接至膜。

磁体104是任何适当的永磁体，该永磁体沿产生希望的磁通流的方向被极化。例如，磁体104可以相对于光轴沿零度轴向角被磁化。可以为磁体104的磁化提供其它磁化或极化以及角方向。磁体104可以是单个环状磁体或另选地由若干段构成。

保持器106可以由任何适当的材料构成。在一个实施例中，它由塑料构成(例如保持器可以是塑料或类似物)。保持器106支撑组件100的其余构件中的一些或全部。

如所述的，全部透镜(例如包括膜108和储存器116)的形状可以根据希望的光学功能而被改变。例如，可以提供球面透镜(例如凸面的和凹面的)、非球面透镜(例如凸面的和凹面的)、柱面透镜(例如由方形壳体而不是圆形壳体限定)、平面透镜、显微透镜(例如显微透镜阵列或衍射光栅)以及包括一体成形到或附接到透镜的光学活性部分的抗反射涂层(例如纳米结构)的透镜。其它类型的透镜也是可行的。

在图1A和图1B的实施例中，填充材料(例如光学流体)在一侧由柔性膜108保持在储存器116中，并且在另一侧由刚性材料例如由板112(例如校正玻璃板)保持在储存器116中。然而，在其它实施例中，储存器的两侧都由分别的膜(即两个柔性膜和一个电动机结构)围住。

当线圈110在室107内运动时孔口114允许空气流入和流出室107。举个例子，当线圈110向下运动时，空气进入室107，并且当线圈向上运动时，空气离开室107。

组件100可以以与上述可调焦透镜的任何组合进行堆叠，诸如与其它可调焦透镜和不可调焦透镜、滤光器以及任何其它光学系统组合(包括镜子、光栅、棱镜以及光圈)组合。组件100也与其它元件一起使用或包括其它元件。

在图1A和图1B的系统的操作的一个实施例中，施加通过线圈110的电流导致线圈110的运动(例如向上或向下，这取决于电流的方向)。可以由许多装置或措施控制所提供的电流的大小和方向。例如，使用者可以手动地按压开关、按钮或其它致动器以控制电流。在另一个实施例中，可以由自动地调节供应给线圈110的电流的程序或算法(例如自动聚焦或变焦距程序或算法)来控制电流。

更具体地，在图1A中，电流是零安培并且线圈处于第一位置。现在参看图1B，电流被施加于线圈110，并且电流和磁体104的磁场之间发生的相互作用产生电动力，该电动力将线圈110沿轴向(沿z轴)从第一位置运动到第二位置。线圈110向第二位置的运动推动膜108，并且膜108的这种挤压使储存器中的填充材料(例如光学流体)移位并且将膜108从第一位置(如图1A所示)运动到第二位置(如图1B所示)。因此，透镜部分(例如膜108和板112以及填充材料)的形状变化。透镜形状的变化改变了透镜的光学特性。用于膜108的不均匀的材料厚度或硬度也可以被用来改变透镜的光学特性。

现在参看图2A和图2B，描述了透镜组件200的另一实施例。透镜组件200包括磁通导向结构202、第一磁体204、第二磁体205、膜208、线圈210(设置在室207中)、底板212(例如玻璃或聚碳酸酯板)、顶板213(例如玻璃板)以及孔口214和215。顶板213和膜208限定第一储存器218并且底板212和膜208形成第二储存器216。储存器216和218均填充有诸如液体、凝胶或一些其它填充材料之类的填充材料。支撑结构(例如塑料部件并且在图2A和2B中未示出)可以支撑组件200的元件中的全部元件或一些元件。当线圈210在室207内运动时，孔口214允许空气流入和流出室207。中央开口230沿轴向(沿z轴方向)延伸穿过组件200。代表图像的光线252沿轴向穿过透镜结构中的中央开口230。一旦受到透镜结构的部件的作用，传感器250(例如电荷耦合器件(CCD))就接收和感测图像。

在该实施例中，线圈210被附接在膜208的两侧。可以通过任何粘合剂或紧固件装置(例如胶)进行附接。这例如允许仅仅需要在膜208上推动而不是拉动膜的操作，从而将透镜从凸起形状转变或调整到凹入形状。因此，支撑结构(例如线圈架)可以不需要被粘合到或以其它方式附接到膜208上。为了防止重力效应，储存器216和218的两侧填充有具有相似密度但是具有不同折射率的填充材料(例如液体)。

如本文在别处所述，磁通导向结构202为由永磁体产生的并且与线圈210的磁场相互作用的磁通提供路径。磁通导向结构202可以由诸如铁之类的任何适当的金属构成。软磁性材料或其它成分的其它实例也是可行的。

在图2A和图2B的实施例中，光学膜208使透镜的上部和下部分离并且由柔性材料制成。膜208的中央部分和致动器(环面)部分(附接有线圈210之处)可以由一种膜材料制成。然而，在其它实施例中，膜的致动器部分和中央/光学部分由不同的膜材料构成。如与图1A和图1B的实施例一样，膜或填充材料(例如光学流体)可以结合以为系统提供各种反射、折射、衍射以及吸收或者滤色特性。也可以提供其它特性。

线圈210是任何的绕线线圈并且能以各种不同方式构造。例如，线圈210可以是单线圈或双线圈。另外，线圈210中的线可以具有任何的规格或直径。磁体204和205是沿着产生希望的磁通流的方向被极化的任何适当的永磁体(例如磁体可以被径向地或轴向地极化)。

保持器(未示出)可以由任何适当的材料构成。如所述的，保持器可以是塑料部件或类似的装置。在一个实施例中，它由塑料构成。保持器支撑组件的其余构件中的一些或全部。

透镜的形状(例如，膜208相对于储存器216和218中的每一个的相对定位)可以变化。例如，可以产生球面透镜(例如凸面的和凹面的)、非球面透镜(例如凸面的和凹面的)、柱面透镜(例如由方形壳体而不是圆形壳体限定)、平面透镜、任何显微透镜(例如显微透镜阵列或衍射光栅)以及包括能够一体形成到或附接到透镜的光学活性部分的抗反射涂层(例如纳米结构)的透镜。其它实施例也是可行的。

在图2A和2B的实施例中，膜208使储存器216和218分离。板212和213封闭储存器216和218的其它侧面。板212和213可以由玻璃构成并且提供光学校正功能。而且，当板的另一侧有气隙时，板212和213可以防止碎屑进入组件200。

组件200可以以与上述可调焦透镜的任何组合进行堆叠，诸如与其它可调焦透镜和不可调焦透镜、滤光镜以及光学系统的任何其它组合(包括镜子、光栅、棱镜以及光圈)组合。组件200也可以与其它元件一起使用。

在图2A和图2B的系统的操作的一个实施例中，施加通过线圈210的电流导致线圈210的运动(例如，向上或向下，这取决于电流的方向)。可以由许多装置或措施控制所提供的电流的大小和方向。例如，使用者可以手动地按压开关、按钮或其它致动器以控制电流。在另一个实施例中，可以由自动地调节供应给线圈的电流的程序或算法(例如自动聚焦或变焦距程序或算法)来控制电流。

更具体地，在图2A中，电流是零安培并且线圈处于第一位置，并且膜208也处于第一位置。现在参看图2B，电流被施加至线圈210。电流与由磁体204和205及磁通导向结构产生的磁通相互作用，并且所形成的电动力将线圈210沿着z轴沿轴向从第一位置移到第二位置。线圈210向第二位置的运动推动膜208，并且膜208的这种推动使储存器216和218中的填充材料移位，使得膜208向上运动。因为第一储存器216、第二储存器218以及膜208的相对形状被改变，所以这种运动改变了透镜的光学特性。用于膜208的不均匀的材料厚度或硬度也可以被用来改变透镜的光学特性。

现在参看图3，描述了透镜组件300的另一个实施例。透镜组件300包括磁通导向结构302、第一磁体304、第二磁体305、保持器306、第一膜308、第二膜309、第一线圈310(设置在室327中)、第二线圈311(设置在第二室328中)、顶板312、第一孔口314以及第二孔口315。室316形成在顶板312(例如玻璃板)和第一膜308之间并且填充有空气。储存器318形成在第一膜308和第二膜309之间并且填充有填充材料。第二开口313在组件的底部延伸并且填充有空气。中央开口330沿轴向(沿z轴方向)延伸穿过组件300。代表图像的光线352沿轴向穿过透镜结构中的中央开口330。一旦受到透镜结构的部件的作用，传感器350(例如电荷耦合器件(CCD))就接收和感测图像。

孔口314和315允许空气流入和流出室327和328，并且线圈310和311在这些室内运动。举个例子，当线圈310向下移动时，空气进入室327，并且当线圈向上移动时，空气离开室327。

板312可以由玻璃构成并且提供光学校正功能。而且，板312可以防止碎屑进入组件300。

在该实施例中，使用两个电动机。更具体地，利用位于该透镜的每一侧的分离的电动机使透镜(例如第一膜308、储存器318以及第二膜309)的两侧变形。当室316或开口313(当该开口用盖或板密封时)中的一个被气密密封时，则可以使透镜的两侧(即膜308和309)彼此独立地变形。

磁通导向结构302为由第一磁体304和第二磁体305产生的磁通提供路径。磁通导向结构302可以由诸如铁之类的任何适当的软磁性材料构成。金属或其它成分的其它实施例也是可行的。

使上部和下部分离的光学膜308和309由柔性材料制成。膜的中央部分和致动器(环面)部分(附接有线圈310或311之处)可以由一种膜材料制成。然而，在其它实施例中，膜的致动器部分和中央/光学部分由不同的膜材料构成。如本文在别处所述的，膜308、膜309和/或储存器318可以为整个系统提供各种反射、折射、衍射以及吸收或滤色功能。也可以提供功能的其它实施例。

线圈310和311是任何的绕线线圈并且可以以各种不同方式构造。例如，线圈310或311可以是单线圈或双线圈。线圈310和311中的线可以具有任何适当的规格或直径。线也可以是矩形的或六角形的以改进包覆密度。磁体304和305是沿着产生希望的磁通流的方向被极化的任何适当的磁体。

保持器306可以由任何适当的材料构成。在一个实施例中，它是由塑料构成的部件。保持器306支撑组件的其余构件中的一些或全部。

透镜(例如膜308、309以及储存器318)的形状可以被改变以制造各种类型的透镜。例如，可以产生球面透镜(例如凸面的和凹面的)、非球面透镜(例如凸面的和凹面的)、柱面透镜(例如由方形壳体而不是圆形壳体限定的)、平面透镜、显微透镜(例如显微透镜阵列、衍射光栅)以及包括能够一体形成到或附接到透镜的光学活性部分的抗反射涂层(例如纳米结构)的透镜。透镜结构的其它实施例也是可行的。膜308的不均匀材料厚度或硬度也可以被用来改变透镜的光学特性。

如图3所示，膜308、309将填充材料限制在储存器318中。顶盖为室316提供气密密封。底盖(未示出)也可以密封开口313。

组件300可以以与上述可调焦透镜的任何组合堆叠，诸如与其它可调焦透镜和不可调焦透镜，滤光镜以及光学系统的任何其它组合(包括镜子、光栅、棱镜以及光圈)组合。组件300也能与其它元件一起使用。

在图3的系统的操作的一个实施例中，电流可以被施加到线圈310和311中的一个或两个。可以由许多装置或措施控制所提供的电流的大小和方向。例如，使用者可以手动地按压开关、按钮或其它致动器以控制电流。在另一个实施例中，电流可以由自动地调节供应给线圈的电流的程序或算法(例如自动聚焦程序)控制。电流与磁体的磁场的相互作用产生了电动力，该电动力使线圈中的一个或两个沿着z轴沿轴向运动。线圈310和/或311的运动使储存器318中的填充材料(例如光学流体)移位，从而改变整个透镜形状。因为室316被密封，所以可以独立地控制膜308和309中的每一个的运动。

如本文所述的膜能通过利用各种方法和制造技术来生产。例如，膜可以利用刮刀涂布、幕式淋涂、压延成型、喷射成型、纳米压印、溅射、热压成型、铸造、旋涂、喷涂和/或化学自组装技术来形成。其它实施例是可行的。

膜也能由各种材料构成。例如，膜可以由凝胶(例如，由Litway制造的光学凝胶OG-1001)、聚合物(例如由道康宁(Dow Corning)制造的聚二甲基硅氧烷(PDMS)Sylgard 186或者Neukasil RTV25)、丙烯酸材料(例如，由3M公司制造的VHB 4910)、聚氨酯和/或弹性体制成，这仅是举几个例子。在这些实施例中的多数中，膜由空气(而非液体或凝胶)能通过的可渗透材料构成。其它实施例是可行的。

另外，在一些实施例中，膜是预拉伸的。该技术可以提供改进的光学性能和对膜的运动或变形的更快速响应。例如，膜可以在弹性张力下以预拉伸方式安装。膜可以被分阶段拉伸，使得膜的内部区域的弹性张力小于膜的外部区域中的张力。在其它实施方式中，不使用预拉伸。

现在参看图4和图5，描述了用于形成透镜组件的方法的一个实施例。在步骤502(图4A)，设置壳体。举两个示例元件，壳体可以包括磁通导向结构和塑料保持器。一般而言，本文所述的用于透镜组件的部件的材料选择可以被选择为将本文所述的透镜组件的可动部件之间的摩擦力减到最小。例如，可以使用耐用塑料。

在步骤504(图4B)，膜被联接至或连接至壳体。膜可以具有柔性抗反射涂层，该柔性抗反射涂层例如具有一体形成到或附接到透镜限定膜的柔性材料所成型的纳米结构。涂层能具有薄层纳米颗粒(例如均匀分布在膜上的薄层上的SiO₂颗粒)。也可以考虑本领域技术人员所公知的其它涂层。

在步骤506(图4C)，结构被上下翻转，并且被抽成真空。然后将流体(例如油)施加在膜上。可以通过各种方法施加流体。例如，可以使用喷墨、分配、泵送和/或定量给料。也可以考虑本领域技术人员所公知的其它方法。

在步骤508(图4D)，盖(例如玻璃盖)被联接至壳体。可以通过胶或一些其它粘合剂或紧固件(例如螺钉、卡扣连接器、超声焊接、热熔等)进行联接。位于透镜光程中的盖例如可以是反射的、衍射的、透明的、吸收的、折射的或滤色器玻璃。它也可以采取任何形状，包括但不限于棱镜、透镜、或显微结构或纳米结构，包括抗反射、抗擦伤以及抗反光涂层。其它实施例也是可行的。

在步骤510(图4E)，壳体被再次颠倒(翻转)并且在顶部出现气泡。在步骤512(图4F)，空气通过扩散而穿过膜，使储存器没有或基本上没有气泡。流体室可以通过各种方法诸如热熔、胶粘、化学交联、超声焊接和/或夹紧而被密封。还可以考虑本领域技术人员所公知的其它密封方法。

现在参看图6至图8，描述了透镜组件600的实施例。透镜组件600包括第一线圈架601(例如L形线圈架)、第二线圈架602(例如L形线圈架)、第一线圈604、第二线圈605、磁体606、外壳返回结构608、中央芯610、金属筒612(在剖视图中呈现为杆)、第一流体透镜613、第二流体透镜614、固定透镜616、光圈部618以及透镜附接点620。分离的图像传感器650接收通过组件600的图像。这些实施例中未示出传感器650(例如CCD传感器)的附件、顶盖以及另外的校正光学元件。

透镜光圈部618包括开口，并且被沿各个方向固定，并且至少部分地由磁通导向结构限定。在该实施例中，塑料件保持每个器件并且磁通导向结构被嵌入塑料件中。该措施导致比用于具有限定透镜的边界的可动磁体或线圈的结构高得多的光学性能。改进的光学性能至少部分由于使用单个部件以限定大多数或全部公差结构。另外，光学性能强烈地依赖透镜的横向布置的精确性。

线圈架601和602可以是将一些或所有的其它组件元件保持就位的任何结构。线圈604和605是由绕线构成的任何电线圈。线圈604和605可以例如由卷绕绕线圈架的一部分的线构成，或者可以是片式电感器制造的线圈。线圈的其它实施例也是可行的。线圈架601和602运动以使透镜变形。

磁体606是沿任何适当的方向(例如径向)被极化的任何永磁体。金属筒612和外壳返回结构608提供可以由金属或其它顺磁性的/软磁性材料构成的磁通导向结构。该结构提供用来产生使线圈运动的电动力的磁通路线。提供一种措施，该磁通导向结构可以利用嵌入成型技术制造。也可以使用其它构造技术。因此，在该实施例中，两个独立的线圈被设置在相同的电动机结构中。

如所述的，使用两个独立的线圈604和605，并且当线圈604和605被激励时使线圈架601和602运动。线圈架601和602的运动改变了位于组件的顶部或底部处的透镜的形状和光学特性。例如，透镜613和614可以由膜和固定板限定，并且线圈架的运动使储存器中的填充材料运动或移位，如本文在别处所述。两个可调焦透镜613和614被用来实现光学变焦距效应。当透镜613或614中的一个的特性被改变时，则另一个透镜被调节，以使图像再聚焦在图像传感器上。因此，单独的可调透镜中的任一个可以用作自动聚焦和/或变焦距透镜。固定的透镜616可以由玻璃或塑料(或其它适当的材料)构成并且是发散透镜，该发散透镜用来减小组件的高度但仍能照射整个或基本上整个传感器650。

组件600的中央芯610可以由塑料或其它适当的材料成型，并且是为膜或其它系统部件提供支撑的固定件。中央芯610还限定所有光学部件的位置。例如，中央芯610限定流体透镜614和固定透镜616的位置。中央芯610还可以包括磁通导向结构的全部或一部分。图6至图8的实施例包括聚焦透镜(透镜613)和变焦距透镜(透镜614)。提供单个电动机结构。

板(例如玻璃板，未示出)可以被放置在结构的顶部上。因此，第一流体透镜系统(即，板、流体储存器和膜)以及线圈架从组件的顶部向下运动。相似的流体透镜系统被设置在组件的底部。当线圈604和605被激励时，它们使线圈架601和602运动，从而调节系统的光学特性。

在该实施方式中，所有的固定和光学特征部都置于在中央芯610中。因此，构造组件所需的部件的数量和复杂性被最小化。在一些实施例中，组件的主要成本由透镜附接圆的公差、光圈、校正透镜、凹凸透镜、其它光学元件以及电荷耦合器件(CCD)传感器布置所确定。

关于图6至图8示出的实施例包括倒置的顶部透镜。在该情况下，顶部透镜朝向传感器向下落下而不是向外朝向物体落下。线圈架的向上力产生透镜的向下运动并且向下力产生向上移动。该布置可以产生空间、成本以及磁效应优势。然而，在其它方法中流体储存器向上面朝物体。在这种情况下，线圈/线圈架的向下力产生透镜上的向上力(例如参见图1A和图1B)。

如图7所示，组件的外部包括环622，该环622是用于上透镜的上膜的附接点。环622设置在成型中央芯610周围。

现在参看图8，示出了由磁通导向结构引导的希望的磁通图的一个实施例。该结构用于八磁体结构，但是可以被改变成四磁体结构并且导向结构将被适当地变更。该结构也可以是具有两个板的轴向磁化结构。筒612可以被弯曲并且内部(在这些图中显示为杆)向内运动。使圆筒612向远处运动到组件的角部中允许使用嵌入成型连接器，所述嵌入成型连接器可以从底部突出并且形成电路连接。

中央芯610包含用于整个组件的大部分固定件，并且外部夹紧结构也用作磁通导向结构。中央芯610包含底孔。用于校正透镜结构的固定件也形成在该孔中。举几个例子，中央芯610例如可以包含具有用于极片磁结构的插入件的结构、高精度透镜限定结构、用于音圈引出线的线敷设以及用于从单元外连接至电路板的销的嵌入成型件。

如图8所示，磁通线630被如图所示形成且被引导。磁通线630沿垂直于z轴的方向(轴向)形成并且通过线圈。这种通过线圈的磁通的选择方向产生使线圈运动所需的希望的(并且最大化)且可利用的电动力。

现在参看图9，描述了透镜组件的另一个实施例。环状结构902(例如唇部)限定透镜(例如膜904、填充材料、容器等)。环状结构902影响膜904的同心性、平面度、平行度、圆度以及表面光洁度，因此影响透镜的光学特性。如同本文在别处讨论的实施例一样，磁通导向结构911(引导用于磁体的磁通的结构)可以根据希望的结果被设置在组件的若干不同部分中。

该组件包括磁体906、第一线圈908、第二线圈910、圆筒形金属件912、第一线圈架914以及第二线圈架918。除了其中一个线圈架向上推而另一个线圈架向下推以外，图9的实施例以和图6至图8的实施例相似的方式操作。

现在参看图10，描述了透镜组件1000的另一个实施例。该实施例具有关于本文的其它实施例已经描述的类似部件。然而，在该实施例中，磁通导向结构被利用以限定透镜成形点。图10的实施例是膜既被推也被拉的推-拉实施例。还使用轴向极化的磁体。

组件1000包括磁通导向结构1002、磁体1004、线圈1006以及顶板1008。还提供用于任选顶盖的指示部1001，并且用于膜(未示出)的膜接触点1010被附接至线圈和磁通导向结构1002。与图1A和图1B的实施例相似地完成组件1000的使膜运动的操作。

现在参看图11至图16，示出了透镜组件1100，其中磁体被设置在磁通导向结构的角部处并且被沿径向极化。应当理解，这些图中相似的附图标记指的是相似的元件(例如，图11中的元件1116和图12中的元件1216相同等等)。该实施例可以减小透镜的总的高度和/或直径并且对于需要紧凑尺寸的应用特别有利。另外，该实施例可构造成联接至截面形状是方形(或矩形)的图像传感器。

组件1100包括磁通导向结构1102、线圈1104、第一磁体1116、第二磁体1118、第三磁体1120、第四磁体1122、线圈架1106、柔性触片1128以及形成在膜1110和板1112之间的储存器1108。透镜成形器套筒1114固定并限定膜1110。控制元件1124被用来控制线圈1104中的电流。如前所述，控制元件1124可以是由使用者手动地调节的任何致动器(例如，按钮、开关、旋钮等)或者基于例如接收到的图像的特性自动调节电流的控制程序(例如自动聚焦或变焦距算法)。可以提供不同的控制元件以控制不同的透镜。

磁体在组件1100的角部的布置可以通过利用将磁化的磁体自动对准到磁通导向结构中来进行。这也可以手动地进行并且随后被磁化。磁体1116、1118、1120和1122在角部的定位还为将线圈线引导出壳体提供了更多的自由度。具体地，可以在壳体的不存在磁体一侧将线引出壳体。可以在壳体的平面侧形成狭缝以提供用于通风。为了说明线圈的运动，可以将线圈线连接至被引导到外面的柔性弹簧触片。另选地，在另一个实施例中，线圈线的柔性可以被用来将线引导到一体形成到透镜的壳体内的固定电触片，如图16所见。

本文所用的任何实施例中的部件的形状和构造也可以被改变。另外，在图11至图16的实施例中，两个相反极化的磁体可以被用于四个角部中的每一个角部，从而消除了对磁通导向结构中的至少一些部分或者乃至大部分的需要。抗反射(AR)涂层可以用在组件的各种结构上以便当光通过组件时减少光的反射。

可以执行使线圈架形状与流体保持结构相匹配。使形状相匹配有助于或减小总的部件尺寸，改善冲击性能，并且减小使结构运动所需的总的力。

通过利用大体上方形的线圈架，线圈架的轴向位移可以被减小到由透镜成形器套筒1114限定的光学活性透镜部分的直径的约10％。当例如需要透镜从透镜半径的约10％变形到透镜半径的约70％时，这可证明是有利的。

如所示的，第一磁体1116、第二磁体1118、第三磁体1120以及第四磁体1122位于组件的角部，并且磁体被沿着箭头1330的方向径向向内磁化。而且，如所示的，线圈的线被直接粘结到与塑料线圈架相连接的柔性金属触片。这防止了在线被从绕线机取出后线的复杂附接。

如所述的，所提供的音圈电机结构具有位于角部中的四个三角形磁体。这种设计减小了组件的高度、宽度以及长度。因为可以避免厚板所以减小了高度。矩形设计允许与矩形形状的传感器相匹配。透镜成形器套筒1114允许减小在金属返回结构上的公差，同时维持透镜限制结构的精度。这减小了组件的制造成本。如图15和图16所示，利用线圈线的柔性以电连接至电导体，可以采用另选线圈连接措施。

现在参看图17A和图17B，描述了透镜组件1700的另一个实施例。该组件包括上柔性透镜1702、双凹面透镜1704、下柔性透镜1706以及红外(IR)滤光片1708。隔离件1710将组件1700的不同部分分离。

组件1700可以利用由至少一个可调焦透镜(例如，用于自动聚焦)组成单独的可调透镜(例如透镜1702和1706)的任何组合，或者与其它可调焦透镜或其它硬的光学元件(诸如透镜、滤光器、漫射器、光学光圈以及其它实施例)结合的多个透镜(例如，具有可行的变焦距特征)。透镜在透镜镜筒中的堆叠可以允许简单的组装和成本降低。另外，可以通过在外透镜镜筒内设置狭槽以将电触片从透镜镜筒引出而引导到控制集成电路。

现在参看图18和图19，描述了将膜1801附接到线圈架1804的一个实施例。在该实施例中，线圈架是供线圈卷绕的结构。线圈1802当被通电时运动，从而由于线圈电流与由磁体1806产生的由磁通导向路径引导的磁场的相互作用而使线圈架1804运动。膜1801和罩1810是位于由标识符1808表示的角度的位置。

通过将透镜薄膜捕获系统缩进、插入或以其它方式设置到线圈架或成型磁体内，来提供低轮廓组件，该低轮廓组件可以不在组件的填充阶段保留气泡。此外，可以在适当的位置焊接薄环用于固定连接。在一些实施例中，在透镜的液体侧存在膜和罩的大约90度的相接。然而，在图18所示的实施例中，角1808更接近于大约180度。因为可以存在0.5mm半径(当膜被定位在罩1810和线圈架1804之间时)，所以仍将存在轻微凹痕(或罩和膜之间的某些小的角度)，但是该角度将比在其它实施例中的小得多。

罩1810捕获位于该罩1810和线圈架1804之间的膜。线圈架1804的弯曲部1812有助于避免在储存器中产生或形成气泡。尽管可应用到多种类型的透镜组件，但是该实施例在利用推拉膜的透镜组件中特别有用。通道表示一路径，该路径产生围绕膜的路径。孔表示刺穿部并且在图20B示出。

现在参看图20A、图20B以及图21，描述了透镜组件的另一个实施例。膜2002在位置2004和2006之间运动，并且在板2010和膜2002之间形成储存器2008。线圈2012被通电并且产生的电磁力推动线圈2012抵靠膜2002。如在图20B中特别示出的，当发生运动时，流体被从储存器的第一部分2016经由膜2002中的通道(例如孔)2014交换到储存器中的第二部分2018。

在图20A和图20B的实施例中，储存器被分开在不同部分之间。为了连接这些部分，在膜中设置通道2014，该通道2014影响流体在膜周围并在储存器的不同部分之间的运动。通道2014在膜中可以被定位在任何竖直位置。在替代实施例中，可以使用独立的膜而不设置通道。当使用独立的膜时，储存器位置可以完全与透镜位置无关。因为流体例如被挤压，所以储存器可以位于任何位置并被沿任何方位挤压。

在图21的实施例中，与图20A和图20B的实施例相比，储存器被降低。电动机结构被布置成使得线圈2012正好在膜的初始曲线的切线2100下方。例如，和前述实施例相比，电动机可以运动半毫米的距离。因此，提供高度可以小于10mm的结构。在该实施例中，线圈架形状被最优化以通过小的行程实现大的透镜变形。线圈架结构的最优化在本说明书的别处被进一步论述。

现在参看图22A、图22B、图23A、图23B以及图23C，描述了透镜组件的实施例，其中音圈电动机由压电致动器代替。代替使用音圈电动机，这些实施例使用行进的压电致动器(也称为压电电动机)使透镜变形。通过利用粘滑效应，可以将小的压电运动转换为大的行进距离。

压电致动器2202包括具有压电体2206的滑块2204。透镜限定套筒2208装配到滑块2204内并且附接至覆盖储存器2212的膜2210。在膜2210和玻璃盖2211之间形成储存器2212。壳体盖2214装配在整个组件上方。压电元件2206的致动器使滑块2204上下运动以撞击膜2210，并且通过该撞击改变膜2210的形状。在组件的底部设置盖(例如玻璃)。

如在图23A至图23C中具体示出的，压电元件被固定到滑块2204。另选地，可以使用单个压电环。滑块2204上下行进而使储存器2212中的液体移位，并由此改变透镜的形状。

这些实施例示出了利用压电致动器元件2206使滑块2204沿竖直路径运动。如所示的，压电致动器元件2206设置成环形，其中单独的带被一体形成到壳体中或运动部件上。利用压电致动力的优点在于可以通过压电致动器元件2206提供相对大的力。另外，当使滑块2204上下运动时这些压电致动器可以仅需要电力。一旦达到规定的焦距，滑块2204和压电元件2206就保持固定就位而不利用任何附加电力。

现在参看图24至图30，描述了透镜组件2400的另一个实施例。双线圈2402当被激励时挤压线圈架2404。线圈架2404是圆筒形的并且该形状减小摩擦。柔性触片2406激励线圈。磁体2408围绕线圈2402定位。现在参看图30，线圈架2402限定膜2410的形状。透镜成形器套筒2412附接至膜2410。盖2416的底板对在膜2410和板2416之间形成的储存器2414进行密封。因为透镜限定结构的轴向运动不但使液体能在线圈架下移位而且改变透镜限定结构和盖2416的底板之间的距离，所以这些实施例提供了紧凑的组件。这导致增强的光学效果。在另一个实施例中，磁体可以被成一定角度(并且依照需要沿径向或非径向)极化。

现在再次参看图25和图26，示出了类似于图24的实施方式。这里，上线圈被顺时针卷绕并且下线圈被逆时针卷绕。从上线圈到下线圈设置跳线2413。弓形表面2415提供线圈架和透镜成形器(例如金属圆筒)之间较小的摩擦和接触。另选地，可以在运动轴线上放置肋。由于储存器中的恒压，因此膜有助于保持线圈架垂直于透镜成形器的相对位置。为了实现沿两个方向的电流，线在跳线点处转向。

现在具体参看图27、图28以及图29，描述了基于透镜组件的设计的磁通分布图调节。图27示出了磁通分布图的实例，其中未将圆筒形钢筒(例如图6中横截面示出为杆的的圆筒612)用作磁通导向结构。在图6的实施例中，两个线圈架沿不同方向运动。在图25至图29的本实施例以及图6中，利用径向向内和向外的磁通。然而，在图25至图29的实施例中，线圈架沿一个相同方向运动并且线圈绕组改变方向使得力仅沿一个方向起作用。

图28示出了在磁通导向结构中使用钢筒的实施例。图29示出了磁通分布图的实施例，其中磁体被成一定角度极化，这改变了磁化方向。在所有这些实施例中，线圈被卷绕在线圈架上。在图29的实施例中，线圈具有250个绕组，被通电到100毫安培，并且使用陶质磁体。

现在参看图31，描述了透镜组件的另一个实施例。透镜限定点3102出现在膜从完全变形位置3104运动到最小变形位置3105的情况下。结构3107被斜切并且压靠在膜上(为了清楚起见在图31中抬高示出该结构；但它被压靠在膜上)。斜切可以产生本措施中的各种优点。例如，如果膜和组件之间的接触点被成形为使它具有一个或更多个斜面，则它可以提供更可测部分。多个斜面也可以减小与透镜限定点3102的半径3113相关联的误差。斜面也可以具有不同形状，诸如圆形、椭圆形或方形。

如图31所示，设置第一斜面3106，第一斜面3106位于透镜的在完全高度处的位置的正上方，并且该第一斜面3106在低位置和高侧与膜相匹配。还具有第二斜面1309和第三斜面1311。透镜在其变形时可以接触第二斜面1309和第三斜面1311中的一些或全部而不接触第一斜面3106。然而，透镜限定点3102保持不变。

透镜限定点实际上可以是半径(即，长度)。无论透镜限定点3102是单点还是弧(长度)，该点都能根据透镜成形器的形状而运动或保留在固定位置处。具有单个斜面的实施例可以用金属制造，而使用多个斜面的实施例可以用塑料制造。

现在参看图32，描述了透镜组件3200的另一个实施例。组件3200包括透镜成形器(例如塑料部件)3202、膜3204、线圈3206、金属推动器3208、壳体(例如塑料壳体)3210、金属壳体3212以及盖(例如玻璃盖)3214。盖3214和膜3204限定储存器3216。在该实施例中，不使用磁体。

金属推动器3208和金属壳体3212由磁性可渗透材料或软磁性材料构成，并且在极化中被磁化使得当电流流过线圈3206时，金属推动器3208向上或向下运动。获得校正过的响应，其中推动器的运动与电流的振幅成比例而与电流方向无关。例如，在0安培下，装置处于静止位置。在+0.1安培和-0.1安培下装置运动到相同的关闭位置。金属推动器3208通过粘合剂、紧固件或一些其它装置附接到膜3204。其余部件的特性已经在本文的别处论述过而在这里将不再进一步论述。

在操作中，线圈3206被固定并且当被激励时金属推动器3208被向下拉。因此，储存器3216中的填充材料(例如，光学流体)被移位，膜3204改变形状，并且透镜(膜3204、填充材料、板3212)的光学特性被调节。

更具体地，当没有电流流过线圈3206时，不存在磁场并且没有磁场流过金属壳体3212(由磁性可渗透材料或软磁性材料构成)。当电流流过线圈3206时，闭合磁通建立在金属部分中并且该磁通流过金属壳体3212和金属推动器3208。金属推动器3208和金属壳体3212之间所形成的吸引力使膜3204在外环中变形，导致膜3204的中央的、光学活性部分的改变。

关于图32描述的实施例的一个优点在于，因为没有使用永磁体，所以不会发生永磁体卡住(snap-in)。一般而言，当磁体被定位得太靠近时，磁体和金属之间的吸引力大于阻止磁体和金属汇合的膜和弹性膜的保持力。一旦这种情况发生，就发生“卡住”，并且当电流被去除时，磁体和金属通常不能再(通过它们自己)动作来分离它们自身，意味着装置被锁定在固定位置。图32的构造防止了发生卡住，并且如果确实发生了卡住，则允许容易地解除卡住。

如所示出的，不需要永磁体而使该措施制造便宜。线圈3206被固定在壳体中并且不运动。这使线圈抗震并且易于与内部和外部部件或装置进行电连接。另外，透镜成形器3202被固定，以提供高的光学性能。

现在参看图33，描述了透镜组件3300的另一个实施例。组件3300包括透镜成形器(例如未被磁化的塑料部件)3302、膜3304、线圈3306、金属推动器3308、磁体3310、金属壳体3312以及盖(例如玻璃盖)3314。盖3314和膜3304限定储存器3316。弹性橡胶密封件3318被定位在金属推动器3308和线圈3306之间。该弹性橡胶密封件3318被用作密封元件，也用于防止“卡住”。

在该实施例中，使用在金属壳体3312和金属推动器3308中产生恒定磁通的永磁体3310。这导致金属推动器3308和金属壳体3312的永久引力。

金属推动器3308以极化模式被磁化，使得当电流流过线圈3306时(并且取决于电流的方向)并且由于由磁体3310产生的磁场，金属推动器3308向上或向下运动。金属推动器3308通过粘合剂、紧固件或一些其它装置被附接至膜3304。其余部件的特性已经在本文别处论述过并且这里将不再进一步论述。

在操作中，线圈3306被固定并且当被激励时金属推动器3308运动。因此，储存器3316中的填充材料(例如光学流体)被移位，膜3304改变形状，并且透镜(膜3304、储存器3316、板3312)的光学特性被调节。

更具体地，金属壳体3312和金属推动器3308之间的初始距离由弹性橡胶密封件3318限定，该弹性橡胶密封件3318抵抗金属推动器3308和磁体3310的吸引力。当电流流过线圈3306时，可控场被叠加在DC(直流)场之上。根据电流方向，金属推动器3308和磁体3310之间的引力增大或减小。当金属推动器3308和磁体3310之间的距离减小时，为避免卡住，弹性橡胶密封件3318被调节成使得压缩橡胶所需的力增加到大于金属推动器3308和磁体3310之间的吸引力。

如所示出的，不存在可动线圈因此不存在关于引出线的问题。透镜可以被沿两个方向调整，意味着金属推动器3308上的力通过控制电流可以被增大或减小。弹性橡胶密封件3318中所用的橡胶被选择成足够硬以防止发生卡住。通过将非磁性元件在防卡住的距离处放置在金属中也可以防止卡住。

现在参看图34，描述了透镜组件3400的另一个实施例。组件3400包括膜3404、线圈3406、金属推动器3408、磁体3410、金属壳体3412以及盖(例如玻璃盖)3414。盖3414和膜3404限定储存器3416。弹性橡胶密封件3418被定位在金属推动器3308和线圈3406之间。在该实施例中，金属推动器3408限定膜3404的形状。与图32和图33的实施例相比，没有使用透镜成形器，从而提供较小的形状因子。弹性橡胶密封件3418可以被构造成使得金属推动器3408保持良好地居中并且防止了卡住。在该实施例中，当施加电流时透镜的位置和形状改变。

金属推动器3408在极化中被磁化，使得当电流流过线圈3406时(并且取决于电流的方向)并且由于由磁体3410产生的磁场，金属推动器向上或向下运动。金属推动器3408通过粘合剂、紧固件或一些其它装置被附接至膜3404。

在操作中，线圈3406被固定并且当被激励时金属推动器3408运动。因此，储存器3416中的填充材料(例如光学流体)被移位，膜3404改变形状，并且透镜(膜3404、储存器3416、板3412)的光学特性被调节。

现在参看图35，描述了透镜组件3500的另一个实施例。组件3500包括透镜成形器(例如金属部件)3502、膜3504、线圈3506、金属壳体3512以盖(例如玻璃盖)3514。盖3514和膜3504限定储存器3516。在该实施例中，不使用磁体和金属推动器。在金属透镜成形器3502和线圈3506之间定位弹性密封件3518。金属透镜成形器3502被附接至膜3504并且限定膜3504。与图32的实施例相比，不使用透镜成形器，从而提供较小的形状因子。另外，弹性橡胶密封件3518可以被构造成使得金属推动器3508保持良好居中并且防止卡住。在该实施例中，当施加电流时透镜的位置和形状改变。

金属透镜成形器3502以极化模式被磁化，使得当电流流过线圈3506时，金属透镜成形器3502运动。金属透镜成形器3502通过粘合剂、紧固件或一些其它装置被附接至膜3504。其余部件的特性已经在本文别处论述过并且这里将不再进一步论述。

在操作中，线圈3506被固定并且当被激励时金属透镜成形器3502被向下拉动。因此，储存器3516中的填充材料(例如光学流体)被移位，膜3504改变形状，并且透镜(膜3504、储存器3516、板3512)的光学特性被调节。

现在参看图36，描述了透镜组件3600的另一个实施例。组件3600包括透镜成形器(例如金属部件)3602、膜3604、线圈3606、金属壳体3612以及盖(例如玻璃盖)3614。盖3614和膜3604限定储存器3616。在该实施例中，不使用磁体和金属推动器，并且线圈3606和金属透镜成形器3602位于膜3604的同一侧。在金属透镜成形器3602和线圈3606之间定位弹性密封件3618。透镜成形器3602被附接至膜3604并且限定膜3604。为了将高度减到最小，金属透镜成形器3602被设置在柔性膜3604的侧面上。膜3604可以被附接至金属壳体3612以容易地密封透镜中的液体，或者弹性橡胶密封件3618可以被用作密封材料。在该实施方式中，当施加电流时，透镜的位置和形状改变。

金属透镜成形器3602在极化中被磁化使得当电流流过线圈3606时，金属透镜成形器3602运动。电流的振幅决定透镜成形器3602的运动。金属透镜成形器3602和线圈3606通过粘合剂、紧固件或一些其它装置附接至膜3604。其余部件的性质已经在本文别处论述过并且这里将不再进一步论述。

在操作中，线圈3606不与图32至图35的实施例一样被固定而是随着透镜成形器3602运动。当线圈3606被激励时，金属透镜成形器3602被向下拉动。因此，储存器3616中的填充材料(例如光学流体)被移位，膜3604改变形状，并且透镜(膜3604、储存器3616、板3612)的光学特性被调节。

如所述的，本措施提供各种优点。此外，由本文所述的措施中的任何一个所提供的耐磨性与前述系统的耐磨性相比更好。因为许多透镜组件常常需要提供100,000运行周期以满足工业的或政府的要求，所以，由于塑料的耐久性因此用于组件部件中的许多部件的塑料结构很可能确保如此构造的组件部件不会发生故障。然而，也可以使用其它材料。

在如本文所描述的一些只推透镜(push-only lens)中，线圈将不需要与透镜连续接触。音圈可以被卷绕在线圈架上或被封装，使得它能浮动并且间断性地擦入(rub-in)电动机空隙中。构造公差以能够使线圈架/涂层在电动机上摩擦并且不摩擦线圈。

线圈接近电动机可以有助于使当组件被碰撞、移动或震动时产生的冲击问题最小化。这些措施的优点在于线圈接近电动机壁可以允许组件起作用而无需一次性的固定件。

将透镜限定结构用作磁通导向结构允许使可以使用的金属和磁体的数量最大化，因而允许使由可动线圈产生的力最大化，因而使功率消耗减到最小化。此外，将磁性构件用作透镜组件的壳体的一部分允许容易组装而不需要胶，从而使组装更容易并且成本更低。

在本文所描述的措施中所用的可动线圈防止磁体粘到金属结构。如果可动永磁体被连接至可变形膜并且发生强烈的机械冲击时，磁体会永久地粘到金属结构(卡住)，从而导致透镜发生故障。借助于可动线圈通过本文所述的措施可以避免这个问题。

对于变焦距模块，采用两个可调透镜并且允许独立控制两个透镜。当使用多个可动磁体代替可动线圈时不是这种情形。

此外，因为透镜膜用作弹性件，所以通过改变流过线圈的电流可以容易地控制膜变形。另外并且如所述的，制造过程非常简单，特别是在采用透镜从平面形状变形成气囊的情况下。

现在共同参看图37A至图37T，描述了透镜组件3700的另一个实施例。透镜组件3700包括顶膜3702、底膜3703、芯组件3704、壳体基座组件3706、最终盖组件3708、衬垫3710(以提供组件3700中的元件的减震并且可以由诸如硅胶之类的任何适当的柔性材料构成)、顶部电动机组件3712以及底部电动机组件3714。组件3700被构造成实现最佳公差结构的一个实施例。通过附加的或涉及的元件的最小数目来对组件3700中的一些或所有光学元件进行标记或标引。

如图37K、图37L以及图37T所示，顶膜3702和底膜3703类似于本文所述的其它膜。在这些实施例中的许多中，膜3702和3703至少部分地可透空气。当完全变形时，膜3702已经被沿向上方向运动，并且当完全变形时，膜3703已经被沿向下方向运动。膜的其它特征已经在本文中在前论述过并且这里将不再进一步讨论。

具体地如图37B和图37J所示，芯组件3704包括顶部透镜盖3720(例如由玻璃或一些其它透明材料构成)、顶部透镜光圈部3722(包括光圈或开口3723)、中央透镜片3724、底部透镜光圈部3726(包括光圈或开口3727)以及底部玻璃盖3728。如图37C具体所示，顶膜3702装在芯组件3704上并且可以通过粘合剂(例如胶)或一些紧固件装置附接。

如图37S所示，中央透镜片3724包括校正透镜3780(例如在一个实施例中具有大约3mm的直径)、光圈保持特征部3782(用于保留和保持其中一个光圈部)、保持特征部3783(用于保持盖)、孔口3784(用于从中央透镜片3724的内部释放空气)、自动操纵点3785(用于组件的标引/对准，例如用于附接至其它部分)、储存器3785(在储存器的底部具有盖)以及膜附接面3786。光圈部和盖被应用于中央透镜片3724以形成芯组件3704。应当理解，图37S仅示出了中央透镜片3724的一侧并且相同的特征也存在于中央透镜片3724的底部(用于底部流体可调透镜)。

中央透镜片3724可以形成为外壳的一部分，这允许低部件数、低成本以及较高的公差。如所述的，该结构包括用于两个流体可调透镜中的每一个的两个储存器。

还如所述的，可以使用标引特征部(例如四个孔，每一侧具有两个孔以允许容易地组装)。还设置孔口以在真空组装过程期间允许空气逸出并且当温度较冷时防止截留的湿空气冷凝。中央透镜片的底面附接至底部透镜成形器3762以限定用于底膜3703的光学容限。

顶部透镜光圈部3722和底部透镜光圈部3726由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的材料构成并且具有分别贯穿延伸的光圈3723和3727。在这些措施中的许多措施中材料被染上黑色。

如图37D和图37N所示，底部电动机组件3714包括线圈3730、线圈架3731、磁体3732以及磁通导向结构3734。如图37E和图37M所示，顶部电动机组件包括线圈3740、线圈架3741、磁体3742以及磁通导向结构3744。为使线圈行程最小化，线圈架3731和3741围绕组件3700的光学部件。

如所示出的，电动机包括L形(横截面)的八边形磁通导向结构3734和3744。该构造产生用于组件的磁性结构，该磁性结构是紧凑的并且提供磁体的较高操作点以允许即使在高温下也使用较高的产能磁体(energy product magnet)。

如图37F和图37I所示，最终盖组件3708包括保护盖3750和透镜成形器3752。如图37G和图37H所示，壳体基座组件3706包括凹凸透镜3760和底部透镜成形器3762。

顶部透镜成形器3752包括各种特征部。例如，力对准肋3753迫使顶部电动机结构就位并且使顶板与结构的其余部分对准。肋还提供将电动机结构推入凝胶衬垫的力。该特征部使顶盖的应力最小化并且有助于维持透镜成形器的良好公差。透镜形成特征部还利用孔口3754提供气压释放。槽口3755提供与组件的其它部分的线圈对准特征部。线圈架的内径与透镜成形器3752的外径3756对准。透镜成形器3752包括盖玻璃对准特征部(例如呈环的形式)。还提供底切部以支持将透镜成形器3752胶粘到膜。这些特征部也可以被包括在底部透镜成形器3762中。

在这些实施方式中的许多中，使线圈架结构的构造(例如，形状和尺寸)最优化。在这方面并且如图37O所示，线圈架3741被成形(横截面)为略微像“T”。根据各种参数使线圈架的形状最优化。首先，需要使线圈/线圈架移位的力足够大以使线圈架3741和线圈3740运动并且移位足够的流体以使透镜完全变形。在一个实施例中，当膜3702被移位时，线圈3740被布置/放置在高磁场区域中。可以被最优化的另一个参数是线圈架3741的内径与透镜成形器3752的外径相接的位置。

如果线圈架3741的尺寸太小，例如，如果“T”的竖直部分太小，则由线圈3740提供的力不足以使线圈架3741运动。如果“T”的水平部分太小，因为需要太多的线圈架行程来移位足够的液体，则膜会变得过度拉伸。在另一个实施例中，如果线圈架的竖直尺寸(即，“T”的竖直部分)太长，则沿储存器的x方向发生太高的流体位移。另一方面，如果线圈架的水平方向(即，“T”的水平部分)太大，则需要太多的力来移位液体。因此希望通过改变线圈架的水平和竖直尺寸来提供中间位移条件(低位移和高位移之间的中间某处)。

现在参看图37P和图37Q，示出了当线圈架3741保持线圈3740时，该线圈架3741的最优化T形的实施例。应当理解，如本文所用的“T形的”可以指有点像T形的(甚至呈L形)而不是确切的T形的结构。在该实施例中，线圈架的形状被最优化，使得在变形状态下，当膜3702被从非变形状态(图37P)移到完全变形状态(图37Q)时，形成膜3702的S状曲线。当膜3702被移动时，它被改变成图37Q的“S”形，在一些实施例中，已经发现“S”形是最佳形状。

图37的系统以类似于本文所述的其它实施例中的一些的方式操作。也就是说，与每个透镜相关联的线圈由电流激励。该电流与由永磁体产生的、由与每个流体可调透镜相关联的磁通导向结构引导的磁通相互作用。电流和磁通之间的相互作用产生使相应的线圈运动的电动力。线圈的运动用来推动它们相关联的膜，从而移动储存器内的填充材料(例如流体)而产生压力，并由此使膜和整个透镜的形状变形。因此，根据需要改变透镜的光学特性。

线圈架3741的方形(或者至少为矩形)截面形状还提供与位移特征相对的优选的力。线圈架内的线圈布置允许只推结构(push only structure)中优选的力位移。线圈布置被布置成使得线圈在最大位移点处得到最大磁通。线圈顶部上的肋提供线3749的布线特征部(见图37R)。线圈架3741还被构造成使得当线圈和线圈架运动时，来自线圈的线不能被卷曲和损坏。

线圈架的形状和“T”的水平部分的尺寸给出线圈架和流体结构之间的距离，使得膜实现线圈架和线圈之间的S形位移。在完全变形状态下变成气泡形的膜是不合需要的，因为那时膜会摩擦/撞击其它结构。该措施提供了紧凑结构，并且通过改变部分线圈架的与膜/流体储存器接触的表面积而改变了力位移曲线。线圈架的表面积相对于流体透镜的表面积的最优构造产生了杠杆作用，因此从透镜获得不同的位移。当线圈架被从在中心定位的光学结构径向向外定位时，在线圈架上产生更大的表面积并且获得有效的变压比。

在该实施例中透镜堆叠中的所有透镜都被标引/能被容易地指引并确定它们的位置。这允许所用部件上的极低公差。在这一点上，与顶部透镜成形器向下延伸相比，底部透镜成形器3762进一步向上延伸组件。该部分包括透镜对准件、凹凸透镜、图像传感器、所有透镜的基准面以及透镜限定部件。焊接特征部(图37A的组件的顶部上所示的杆)允许热熔固定以及对准并且容易组装。线槽被谨慎地成形使得线不能折断并且能被带到可软焊的位置。

可以用各种措施将抗反射涂层涂至组件3700中的现有界面(例如空气与膜的界面)上。在一个实施例中，母板可以用来复制纳米结构并且将该结构转移到膜上。未固化的聚合物被涂在纳米结构母板上。母板被放置在拉伸的膜上。聚合物被固化(例如使用紫外线(UV)或者热固化)。母板被从预拉伸膜剥离，该预拉伸膜具有附着的纳米结构聚合物层。通过喷墨印刷或喷涂将纳米颗粒涂在膜上。纳米结构被模压或等离子蚀刻在可以被预拉伸的膜上。

可以用各种措施将顶膜施加到芯/光圈组件。具有光圈组件的芯被插入真空室以避免气泡被截留在流体中。气泡会使光学性能退化。将胶涂在顶部附着面上。将流体分配到顶部液体存储器内。将膜放置在顶面上并且使胶固化。其余空气通过半透膜扩散。

可以利用下列程序组装芯组件。将具有光圈组件的芯组件插入真空室(例如10毫巴以去除99％的空气或者100毫巴以去除90％的空气)。将胶涂在顶部附着面。将流体分配到顶部液体容器(储存器)中。将膜放置在顶面上并且使胶固化。还可以使用UV粘合剂以节省时间并且提供稳定性。

然后倒转(即，翻转)中央透镜部。将胶涂在底部附着面。将流体分配到底部液体容器(储存器)中。将膜放置在底面上。使胶固化。从真空室移除芯，并且可以执行部件的分离(例如可以使用热封刀)。

可以以各种不同方式组装图37的组件3700的其它部分。可以通过将顶部透镜光圈应用到中央透镜片(CLP)的顶侧来组装具有光圈组件的芯。将顶部透镜盖加到CLP的顶侧。将胶涂到光圈和CLP之间的凹槽内。在操作期间使用固定件来固定玻璃。翻转(即倒转)CLP，并且将底部透镜光圈应用到CLP的底侧。将底部透镜盖附接到CLP的底侧。将胶涂在光圈和CLP之间的凹槽内，并且在紫外线辐射下使胶固化。可以使用较粘稠的胶来避免流动问题。

膜的预拉伸可以用来提供更好的光学性能。预拉伸可以防止透镜起皱，减小透镜形状上的重力效应，并且允许透镜的对线圈的电应用的更快响应。

可以通过将凹凸透镜插入底部透镜成形器来组装壳体基座。将胶涂在凹凸透镜和底部透镜成形器之间的凹槽内，并且使胶固化。

可以通过将底部磁通导向结构插入底部透镜成形器中来组装底部电动机组件。将底部磁体插入到底部磁通导向结构上。将胶涂在磁体之间的间隙内，降低粘合剂固化温度。通过将线插过/穿过底部透镜成形器并且将线附接到任何相关销(例如在外部设备上)来将底部线圈插在磁体上。

通过将顶部磁体插入顶部磁通导向结构中(例如插入角部中，并且，如必要的话，涂粘合剂)来组装顶部电动机组件。通过将线插过/穿过顶部磁通导向结构来将顶部线圈插在磁体上。

可以通过将顶部防护板放置在顶部透镜成形器上来组装最终盖组件。将胶涂在顶部防护板和顶部透镜成形器之间的间隙内，并且使胶固化。

通过将芯组件插入底部电动机组件中来组装组件的芯。将衬垫施加在芯组件上。衬垫可以由适当硬度和柔性的硅橡胶制成。可以在轧辊中输送衬垫以用于组装过程。将衬垫的薄片用于覆盖中央透镜。顶部电动机被插入并且最后盖被放置在定位销上。对于最后盖，热熔和定位销一起使用。将来自线圈的线焊接到适当的销(例如外部设备的)。

应当理解，上述制造/组装措施仅是实施例并且如需要可以被改变/修改以适应使用者或特定设计的具体要求。例如，材料、所用的工艺、所用的工具、尺寸、执行的动作以及执行的步骤顺序可以通过这些措施被改变/变化。另外，用于组装/制造所有或一些上述元件的措施的其它实施例是可行的。

现在参看图38A至38F，描述了线圈架结构的一个实施例，已经根据本文所述的原理使该线圈架结构的尺寸和构造最优化。现在具体参看图38A，线圈架3802的内径与透镜限定结构3804的外径相匹配。已经发现，如果线圈架3802具有1％的公差并且透镜限定结构3804具有1％的公差，则两个元件之间的差仅仅大于组件的半径的2％。线圈3806定位在磁体3808内部。

对于顶部电动机，当线圈3806刚好到达磁体3808的由位置3803表示的端部时，线圈架3802被最优地布置。线圈3806的顶部尺寸和组件将允许的一样大。在一些实施例中，这延伸到磁体3808的顶部而在其它实施例中它不会这样。

在透镜限定结构3804和透镜组件的外径之间存在限定空间。线圈3806和磁体3808两者都装配到该空间中。在一些实施例中，从力的观点看，线圈3806的最优数值是大约0.5mm。较大的线圈宽度产生相同量的力，但是当磁体变得较小时磁体3808的操作点将被降低。已经发现在这些措施中小于约0.5mm的绕组宽度产生较小的力。

现在参看图38B，示出了膜3810处于未变形位置。如图38C所示，示出膜3810处于完全变形状态。

现在参看图38D，如果部分3805(T的水平部分)太大，则膜3810将拉伸为直线，并且将需要额外的力以使膜3810变形。现在参看图38F，如果部分3805太小，则膜3810将倾向于向内变形，并且力将被浪费而使膜3810的储存器部分变形。在用于部分3805(和线圈架3802)的最优构造的如图38E所示的一个实施例中，膜3810的变形将倾向于呈S状形状。

现在共同参看图39A至39E，描述了透镜组件3900的另一个实施例。在该实施例中，底部柔性透镜指向物体而不是如图37的实施例中所示指向传感器。透镜组件3900包括顶膜3902、底膜3903、第一芯组件3904、第二芯组件3905、壳体基座组件3906、最终盖组件3908、顶部电动机组件3912、底部电动机组件3713、第一光圈部3922、第二光圈部3923、顶部固定透镜3940(例如校正透镜)、底部固定透镜3941(例如凹凸透镜)、第一板3943、第二板3944、第一储存器3945以及第二储存器3946。板和膜组合限定相应储存器的形状。因此，组件3900包括两个可调的(例如流体可调的)透镜和两个固定透镜。组件3900可以被操作以提供变焦距、自动聚焦或其它光学功能。

在该实施例中，提供两个芯组件3904和3905，并且这些组件中的每一个均提供一个液体储存器(室)3945和3946。因此，因为能独立地构造储存器(容器)，所以减少了成品率问题。另外，不需要侧面动作(即，需要工具的一部分来自/定位/使用侧面的注射成型中的工艺，其允许制造不能由二维工艺制造的结构)来提供透镜中的气压释放孔。利用例如热熔固定顶部透镜成形器和底部固定透镜3941(例如凹凸透镜)两者。

如图39B所示，顶部电动机组件3912包括顶部线圈3930、顶部磁体3931以及顶部线圈架3950。底部电动机组件3913包括底部线圈3932、底部磁体3933以及底部线圈架3951。顶部透镜成形器3934限定透镜3902。底部透镜成形器3936限定底部透镜3903。组件3900的为调节膜3902和3903的形状的操作先前已经描述过并且这里将不再重复。

如图39C所示，线圈线3938通过底部透镜成形器3936退出。将线3938穿线被用来在制造过程期间将线3938从组件3900移除。

如图39D所示，第一光圈部3922被涂上黑色以提供吸收特性。底部衬垫3917用来固定底部电动机并且补偿公差。热焊接件3919可以类似于最终盖组件使用。如图39E所示，孔口3937可以用来为组件3900提供气压释放。

现在参看图40A至40C，描述了透镜组件4000的另一个实施例。透镜组件4000包括顶膜4002、芯组件4004、壳体基座组件4006、最终盖组件4008、电动机组件4012、第一光圈部4022(例如涂上黑色以提供吸收特性)、第二光圈部4023(例如涂上黑色以提供非反射特性)、顶部固定透镜(例如校正透镜)4041、中间固定透镜4040(例如校正透镜)、底部固定透镜4042(例如凹凸透镜)、衬垫4010(以提供组件4000中的元件的减震并且可以由诸如橡胶之类的任何适当的柔性材料构成)、顶盖4044(例如由玻璃构成)、顶部透镜成形器4045、板4046以及储存器4047。板和膜组合限定储存器4047的形状。电动机组件4012包括线圈架4050、线圈4051以及磁体4052。组件4000的调节膜4002的形状的操作以前已经描述过并且这里将不再重复。另外，存在于图40中的元件的许多已经在本文讨论过(例如关于图37和图39的实施例)并且它们的组成和功能性这里将不再论述。

组件4000包括一个流体可调透镜和三个固定透镜。通过固定透镜中的斜面4053可以提供气压释放。在该实施例中，固定透镜4040、4041和4042可以被压配合到组件4000中。在一个实施例中，可调透镜可以被作为自动聚焦模块的一部分操作。

现在参看图41A和图41B，描述了透镜成形的另一个实施例。第一膜4102被附接在附接点(图41a中的4104和图41b中的4106)。图41A还示出了第二附接点418。组件还包括支撑件4108和透镜成形器4110。图41A示出了凸面形的透镜并且图41b示出了凹面形的透镜。图41A还示出了第一理论线4136和第二理论线4138。这些线限定连接角4135。

为了得到在凸起和凹入状态下可调节同时保持高质量形状的精密透镜，透镜成形器4110形成为使得膜附接点由单个透镜成形器限定。为了避免使用胶，支撑件4108以支撑件4108和透镜成形器之间的第一角α布置，并且该角α大于处于凹入位置的膜的曲率(由角β表示)。在这些措施的一个优点中，透镜成形器和支撑件之间不需要胶粘，同时，透镜附接点被很好地限定。

如图41A所示，可变形透镜至少由第一膜4102和填充材料限定。可变形透镜在接触区域与透镜成形器4110接触并且在非接触区域不与透镜成形器接触。第一分离点4104被定义为接触区域和非接触区域之间的界面。第一分离点4104限定可变形透镜的直径。透镜成形器4110的形状允许第一分离点4104的位置随可变形透镜的变形而变化，使得可变形透镜的直径随第一分离点4104的位置而变化。在一些实施例中，该分离点4104的轴向位置随可变形透镜的变形而变化。

在这些实施例中的其它实施例中，光学设备还包括第一支承构件4108；第二膜(或膜部或部分)4132，该第二膜是第一膜的在接触区域与透镜成形器4110相接触的子部件；第三膜(或膜部或部分)4140，该第三膜与第二膜4132的端部和第一支承构件4108相连接；第二分离点4138，该第二分离点位于第二膜4132和第三膜4140之间的连接点处。第一理论线4136在第一分离点4104处与透镜成形器4140相切，并且第二理论线4134在第二分离点4138处与透镜成形器4110相切。连接角4135被定义为第一理论线4136和第二理论线4134之间的角并且是包含大部分透镜成形器4110的角的补角。连接角正指向(positive sense)被定义为从第二理论线4134通过第一理论线4136并且朝向透镜成形器4110的方向，其中连接角4135不会横跨透镜成形器4110。连接角4135的绝对值在0度和180度之间。

在一些实施例中，仅用摩擦力将第一膜4102保持到透镜成形器。

还有在其它实施例中，设备还包括第二透镜成形器和第三透镜成形器。可变形透镜的变形导致透镜成形器从第二透镜成形器变动到第三透镜成形器并且改变了可变形透镜的直径。

还有在其它实施例中，光学设备还包括第二透镜成形器和第三透镜成形器。可变形透镜的变形导致分离点从第二透镜成形器变动到第三透镜成形器并且改变了可变形透镜的轴向位置。

现在参看图42A至42D，应当理解，上述措施可以结合两个可变透镜结构4202和4204使用。如这些实施例中所示，底部透镜和顶部透镜可以延伸为凹面形状或凸面形状并且可以用于所示的并且根据本文所述的各种措施的各种组合中。

现在参看图43，线圈4302从第一位置4304移到第二位置4306。如果线圈4302在磁体4310的平面4308下面移动，则与线圈中的产生移动力的电流正交的磁通将迅速减少或消除。在本实施例中，在最大变形状态下，线圈4302与磁体4310的底面对齐。如图43所示，示出了磁通图，其中线圈4302处于最大变形位置。如所示出的，线圈4302的底部与磁体4310的底部对齐。

本文所述措施可以与比前述系统中所用的膜更厚的膜一起使用。在一些实施例中，使用具有10至50微米厚度和0.5MPa的刚度(杨氏模数)的膜。其它实施例是可行的。

相对厚的膜提供若干优点。例如，较厚的膜允许在生产中更容易地加工膜并且它们的形状更易于保持。另外，膜较少易于受重力效应影响(当透镜处于竖直位置时)，使得较大的透镜仍可以提供良好的光学性能。而且，当被处理时或当冲击发生时，较厚的膜不易于破裂。膜厚度更易于控制(1微米厚度变化对于100微米厚膜仅是1％，但是对于10微米厚膜是10％)并且导致改进的光学性能。另外，较厚的膜使将防反射涂层(AR coating)更容易结合到较厚的膜内。

现在参看图44，描述了用于调节一个或更多个透镜的光学特征的措施的一个实施例。在步骤4402，发生电能到机械能的转换。通过利用任何电-机械致动装置(仅举几个例子，诸如压电电动机、磁致伸缩电动机、步进电动机或音圈电动机)可以实现电能到机械能的转换。仅举几个例子，压电电动机例如可以是准静态的、超声的、步进的、惯性的、驻波的、行波的、双向的或单向的压电电动机。这种电动机具有通常由Williams and Brown、Konico Minolta、New Focus、Lavrinenko、Bacnsiavichus、Nanomotion、Physik Instrumente或者New Scale公司制造的型号，这仅是举几个压电电动机制造商的例子。

在本文所述的实施例中的一些中，电动机被描述为压电电动机。然而，应当理解，电动机可以是任何类型的适当的电-机械致动装置，诸如电活性聚合物电动机、磁致伸缩电动机、音圈电动机或者步进电动机。电动机或装置的其它实施例是可行的。

在步骤4404，机械力(在步骤4402产生的)被转换成最终改变透镜的光学特性的压力。透镜可以是填充有填充材料并且和储存器连通的三维空间。电-机械致动装置(例如压电电动机)产生机械力以直接或间接作用于透镜和/或储存器内的填充材料上。

在一个措施中，联动结构与储存器的表面机械互连，并且联动结构包括驱动杆、桨状件、销、粘合剂，仅举几个例子。由联动结构传递的机械力在储存器的表面上方产生压力并且该压力使储存器和/或透镜中的填充材料运动。更具体地并且如所述的，储存器与透镜连通，并且基于作用于储存器的力的方向、大小或其它性质而在储存器和透镜之间交换填充材料。应当理解，在本文所述的实施例中的许多实施例中，一个或更多个储存器被描述为与透镜互连或连通，并且填充材料在这两个不同的空间之间交换。然而，应当理解，代替两个标记的、分离的且不同的空间(即，透镜和储存器)，可以使用单个空间(例如，单个储存器)并且填料在该单个空间内运动。

另外，储存器可以是一个或更多个储存器。还可以使用多个储存器、储存器和管或通道的组合。储存器可以经由敞开通道或开口或通过一个或更多个流体室的网络被直接连接至透镜(即，确定光学特性的光学区域)。其它构造也是可行的。

在步骤4406，对膜的压力导致透镜发生光学变形。膜的尺寸、曲率和形状至少部分地确定透镜组件内的透镜的光学特性。填料(例如光学流体)中的压力使膜变形并且决定发生的变形量。膜可以被变形为凹面、凸面或平面形状。膜的曲率可以是其它形状中的球形。其它实施例是可行的。

现在参看图45A，描述了透镜组件4500的一个实施例。透镜组件4500包括顶部壳体4501，其具有顶部透镜成形器4522；底部壳体4502，其具有底部透镜成形器4523；顶部填料4512，其被封闭在顶部容器4503和顶膜4505之间；底部填料4513，其被封闭在底部容器4504和底膜4506之间。应当理解，在图中，术语“顶部”表示透镜组件的供光通过而进入透镜组件的那一侧，并且术语“底部”表示透镜组件的使光通过而退出透镜组件以例如投射在传感器上的那一侧。还应当理解，尽管在所有实施例中的光轴(是通过光学元件的名义上的中心的线)被示出为单个直线，但是可以引入诸如镜子或棱镜之类的反射元件，以在透镜组件中的光学元件之前、之间或之后改变光轴的方向。膜4505可由顶部透镜成形器4522分成内部4565和外部4555。膜4506可以由底部透镜成形器4523分成内部4566和外部4556。内部4565的朝向顶部容器4503延伸的周边将填料分到透镜(由内部4565界定)和储存器(内部之外)中。内部4566的朝向底部容器4504延伸的周边将填料4513分到透镜(由内部4566界定)和储存器(内部之外)中。在一个实施例中容器4503和4504是硬塑料构件(例如，板)。在另一个实施例中，容器4503和4504由玻璃和/或其它光学材料构成并且提供光学校正功能。也可以用其它材料来构造容器4503和4504。光线4550穿过，并且它们的性质由透镜组件4500改变，并且改变的光线由传感器4552感测，传感器4552在一个实施例中可以是电子传感器芯片。

壳体4501、4502支撑所有的或一些其它元件并且可以由塑料或任何其它适当的材料构成。顶部透镜成形器4522和底部透镜成形器4523限定它们的相应膜的二维形状，并因此限定透镜的形状。具体地，透镜成形器接触相应膜4505和4506并且由于它们和膜4505、4506的接触而限定透镜4531和4535的周边并且在一定程度上限定镜4531和4535的形状。有助于透镜4505、4506的形状的其它因素是膜中的弹性应力和填料容积中填料的液压。填料容积被认为是透镜和储存器中的填料的总体积，其优势可以存在于膜和容器之间。如由成形器环约束的膜中填料压力和恢复力之间的力的平衡决定透镜的形状。

界定透镜的膜4505和4506至少部分地由柔性材料制成。膜的内部和外部可以由相同的膜材料制成。然而，在其它实施例中，膜的致动器部分和内部由不同的膜材料构成。膜4505、4506和/或填充材料(例如，光学流体)的性质结合以提供反射、折射、衍射和吸收和/或滤色功能。也可以由膜和/或储存器中的填充材料提供其它功能。可选的顶板(未示出)可以用来覆盖组件4500的顶部。

膜4505和4506以及容器4503和4504限定分别由储存器4533和4537以及透镜4531和4535组成的填料容积。可以用不同的填充材料(例如，流体、离子液体、气体、凝胶或其它材料)来填充储存器4533、4537及透镜4531、4535。也可以改变用来填充储存器和透镜的填充材料4512和4513的折射率。在一个实施例中，流体被用作填充材料并且储存器和透镜中的流体的折射率被选择为不同于周围空气的折射率。

通过利用压电电动机(为了清楚起见，在图45A中未示出)轴向移动容器4503和4504或者与容器4503和4504相互作用，使膜4505和4506变形(通过来自填充材料4512和4513的运动的压力)，而导致透镜组件中的透镜的光学行为改变。顶部校正透镜4520定位在第一容器4503的底部，并且第二校正透镜4529定位在第二容器4504的顶部。校正透镜4520和4529是无源元件(例如，它们的形状不会改变)并且确保透过透镜组件4500的光4550的适当聚焦。例如，如果透镜组件提供变焦距和/或自动聚焦功能，则校正透镜4520和4529确保接收的光在传感器4552处适当聚焦。

现在参看图45B和图45C，描述了以两种操作状态示出的透镜组件的一个实施例。这些图中的元件所用的标号与图45A中所用的标号对应。如图45B所示，顶部校正透镜4520和底部校正透镜4529分开距离d3。如图45C所示，压电电动机(为了清楚起见在这些图中未示出)已经被致动以移动容器4503和/或4504。因此，由于容器4503和4504移动，所以校正透镜4520和4529之间的距离如图45C所示减小到距离d4。因此，本文所述的措施可以自动调节透镜4500的至少一些聚焦性能。

现在参看图46A和46B，描述了透镜组件的详细视图，其示出了位于壳体的角部的压电电动机。透镜组件4600包括顶部壳体4601；顶部透镜成形器4622；底部壳体4602；底部透镜成形器4623；顶部填料4612，其被封闭在顶部容器4603和顶膜4605之间；底部填料4613，其被封闭在底部容器4604和底膜4606之间。顶膜4605可以由顶部透镜成形器4622分成内部4665和外部4655。底膜4606可以由底部透镜成形器4623分成内部4666和外部4656。内部4665的朝向顶部容器4603延伸的周边将填料分成透镜(由内部4665界定)和储存器(内部之外)。内部4666的朝向底部容器4604延伸的周边将填料4613分成透镜(由内部4666界定)和储存器(内部之外)。容器4603和4604在一个实施例中是硬塑料构件(例如，板)。在另一个实施例中，容器4603和4604由玻璃和/或其它光学材料构成并且提供光学校正功能。也可以用其它材料来构造容器4603和4604。当它们移动时，容器4603和4604通过第一压电电动机4642和第二压电电动机4643由组件4600的一侧和组件4600的另一侧的滚珠轴承4640和4641引导。压电电动机4642和4643可以被联接至联动装置4645和4646，并且联动装置4645和4646可以进而被联接至容器4603和4604。滚珠轴承4640和4641可以联接至联动装置4648，并且联动装置4647和4648可以与容器4603和4604连通。在其它实施例中，省略联动装置。

界定透镜的膜4605和4606至少部分地由柔性材料制成。膜的内部和外部可以由相同膜材料制成。然而，在其它实施例中，膜的致动器部分和内部由不同的膜材料构成。膜4605、4606和/或填充材料(例如，光学流体)的性质结合以提供反射、折射、衍射和吸收和/或滤色功能。也可以由膜和/或储存器中的填充材料提供其它功能。可选的顶板(未示出)可以用来覆盖组件4600的顶部。

膜4605和4606以及容器4603和4604限定分别由储存器4633和4637以及透镜4631和4635组成的填料容积。可以使用不同的填充材料(例如，流体、气体、凝胶或其它材料)来填充储存器4633、4637以及透镜4631、4635。也可以改变用于填充储存器和透镜的填充材料4612和4613的折射率。在一个实施例中，流体被用作填充材料并且储存器和透镜中的流体的折射率被选择为不同于周围空气的折射率。

通过利用压电电动机4642和4643轴向移动容器4603和4604或者与容器4603和4604相互作用，使膜4605和4606变形(通过来自填充材料4612和4613的运动的压力)，而导致透镜组件中的透镜的光学行为的改变。顶部校正透镜4620定位在第一容器4603的底部并且第二校正透镜4629定位在第二容器4604的顶部。校正透镜4620和4629是无源元件(例如，它们的形状不会改变)并且确保透过透镜组件4600的光的适当聚焦。例如，如果透镜组件提供变焦距和/或自动聚焦功能，则校正透镜4620和4629确保接收的光在传感器(为了清楚起见，在图46A或46B中未示出)处的正确聚焦。

如图46A和46B所示，容器在一侧通过滚珠轴承4640和4641引导并且在另一侧通过压电电动机4642和4643引导。当将电压施加于压电电动机4642和4643时，压电材料(在压电电动机内)变形或振动，而导致电动机的一些元件的运动，并且该运动被传递到被移动的联动装置4645和4646，并且该联动运动使容器大体沿由标记4624的箭头表示的方向运动。在该实施例中，压电电动机4642和4643被独立地控制(即，将分离的控制信号应用到每个压电电动机以独立控制每个透镜的成形)。

控制压电电动机4642或4643内的压电材料的变形或振动，使得在一个方向上，联动装置粘在容器的接触面上，并且在另一个方向上，联动装置和容器关于或相对于彼此滑动(即，滑脱)，从而使容器能沿特定方向移动。该“粘滑”行为导致容器的轴向移动。通过改变电信号的形状(或其它特征)，可以使粘性滑动反向，而导致容器沿相反方向轴向移动。各种容器移动导致膜(和透镜)的各种变形，从而导致透镜的光学特性的改变。在一些实施例中，使用滚珠轴承来防止液体容器倾斜并且减小摩擦力。另选地，压电电动机可以在没有中间联动装置的情况下直接驱动或移动容器。还应当理解，设置两个压电电动机并且这提供每个电动机的独立控制，而导致具有使顶部透镜和底部透镜独立成形的能力(即，两个自由度)。在另一个实施例中，还可以使用能沿着两个轴线独立运动的单个电动机。

仅举几个例子，压电电动机4642或4643可以是剪切的、堆叠的或旋转的压电电动机。例如，图46A和图46B中的压电电动机是固定在透镜组件的壳体4602上的剪切压电块。另选地，压电电动机4642和4643可以被连接至由于位于这些装置内的压电材料的变形而旋转的金属、塑料或陶瓷销(例如，见图50和图55的实施例)。该旋转被沿着容器的轴向移动而转换，所述容器与光学膜互连。通常，有利的是，将压电电动机4642或4643定位在相对于壳体4602的不动部件中或该不动部件处，使得更容易使压电电动机4642或4643与电源连接。

在一实施方式中，为了允许装置的有效作用，需要壳体中的光学开口和通过电动机推到膜上的部分之间的气体交换。该气体交换可以通过壳体中的排气孔4651或小狭缝实现。排气孔4651被布置成使得通过透镜和储存器中的流体运动而移位的空气可以与外部空气均衡。另选地，交换可以发生在储存器上方的空气与透镜上方的空气之间。如果需要，可以用空气弹簧来使空气运动减速并且可以去除孔口。

组件4600可以与其它可调焦透镜和不可调焦透镜、滤光器以及光学系统的任何其它组合(包括镜子、光栅、棱镜、快门、图像稳定器及光圈)结合。组件4600也可以和其它元件一起使用或者包括其它元件。

压电电动机移动的量和方向可以由许多装置或措施来控制。例如，使用者可以手动地按压开关、按钮或其它控制装置以控制电压。在另一些实施例中，施加电压可以由程序或算法(例如自动聚焦或变焦距程序或算法)来控制，该程序或算法自动调节施加到电动机的电压。

现在参看图47A至47D，描述了透镜组件4700的另一个实施例。透镜组件4700相应地包括顶部壳体4701；底部壳体4702；顶部透镜成形器4722；底部透镜成形器4723；顶部容器4703；底部容器4704；四个压电电动机4742、4743、4744和4753；四个电衬垫4710、4777、4778和4799；顶环4714；底环4715顶膜4705；以及底膜4706。顶膜4705和顶部容器4703形成顶部填料容积4717，并且底膜4706和底部容器4704形成底部填料容积4718。填料容积4717、4718包括膜和容器之间的所有三维空间。填料容积4717和4718均填充有诸如液体、离子液体、凝胶或一些其它填充材料之类的填充材料。孔口4751允许空气流入和流出透镜组件4700中的非填充区域。根据本文在别处描述的措施构造各种元件，并且这里将不再重复该构造。

中央开口4730沿轴向(沿z轴方向)延伸通过组件4700。光线4750沿轴向通过透镜结构中的中央开口4730投射。一旦受到透镜结构的可调透镜和图中的未示出的其它光学元件的作用，传感器4752(例如电荷耦合器件(CCD))可以接收并感测图像。传感器4752可以与进一步处理和/或存储获得的图像的其它处理元件连通。

在该实施例中，环4714和4715被分别附接至膜4705和4706。通过任何粘合剂或紧固件装置(例如，胶)可以进行附接。例如，这允许需要在膜4705和4706上推拉的操作，从而将透镜从凸面形状改变或调整到凹面形状。为了防止重力效应，在一个实施方式中，储存器4712和4713的两侧可以填充有具有相似密度但是具有不同折射率的填充材料(例如，液体)。

在图47A至47D的实施例中，光学膜4705由柔性材料制成。膜4705和4706的内部和外部可以由一种膜材料制成。然而，在其它实施例中，膜的外部和内部由不同膜材料构成。膜或填充材料(例如，光学流体)可以结合以为系统提供各种反射、折射、衍射和吸收或滤色性能。也可以提供其它性能。

压电电动机4742、4743、4744和4753由任何类型的弯曲的、剪切的、堆叠或旋转的或多模式压电致动器制成。电衬垫4710、4777、4778和4779可以由导电和不导电聚合物(例如，泡沫材料)制成，并且可以用来填充该结构以防止部件移动，允许组装公差和/或滑动。

环4714和4715可以由本领域技术人员所预期的材料制成。在一个实施例中，环4714和4715由塑料材料构成。为了改善压电电动机4742、4743、4744和4753的粘滑的相互作用，环4714和4715可以由金属制成或可以结合金属销，该金属销与压电电动机4742、4743、4744和4753直接接触。在粘滑操作期间，压电电动机通过与环4714和4715接触来移动环4714和4715。最后，接触可以被释放(例如，当压电电动机旋转或其一部分旋转离开或远离环4714或4715时)，并且压电电动机4742、4743、4744和4753以及环彼此相反滑动(即，滑脱发生)。例如，压电电动机4742、4743、4744和4753可以具有旋转圆筒部或驱动旋转圆筒部，该旋转圆筒部同时接触环4714或4715并且通过与环摩擦而粘贴或粘附到(由于摩擦)环。在该时间期间，环4714或4715被移动。在其它时候，摩擦不足够强至以接合/移动环4714或4715，并且环和压电电动机4742或4743的圆筒形元件彼此相反/相对于彼此滑动。这样，环4714或4715由压电电动机4742、4743、4744和4753移动。然而，应当理解，可以用除粘滑措施之外的其它致动措施和技术来移动环4714或4715。

通过利用粘滑或其它措施来移动机械部件，压电电动机大体沿由标记4724的箭头表示的方向向上或向下沿轴向移动透镜环4714或4715。环4714和4715在膜上或膜内推动或拉动，而分别导致膜4705和4706变形。该变形导致填充材料的移动，以及透镜形状的变化，从而导致透镜的光学特性的变化。该措施的一个优点在于透镜成形器的固定位置起作用以减小对移动的公差要求。为了进一步减小透镜组件的横向尺寸，还可以将推动到膜上的环用作如本文在别处描述的透镜限定环。这种措施可以为透镜成形器节约空间。

储存器的内部(即，由透镜成形器的朝向它们的相应容器的基座突出的内周边限定的容积)限定透镜4731和4735，并且可以改变透镜4731和4735的三维形状。例如，可以产生球面透镜(例如，凸面的和凹面的)、非球面透镜(例如，凸面的和凹面的)、柱面透镜(例如由正方形透镜成形器而不是圆形透镜成形器限定的)、平面透镜、任何显微透镜(例如，显微透镜阵列或衍射光栅)以及纳米透镜结构(例如包括抗反射镀膜)，这些透镜可以一体形成到或附接到透镜的光学活性部分。可以产生透镜形状的其它实施例。膜的不均匀的材料厚度、硬度以及预拉伸还可以用来改变透镜的光学特性。

组件4700可以与其它可调焦透镜和不可调焦透镜、滤光器以及光学系统的任何其它组合(包括镜子、光栅、棱镜以及光圈)结合。组件4700也可以与其它元件一起使用。

在图47A至47D的系统的操作的一个实施例中，将驱动信号电压施加于压电电动机4742、4743、4744和4753导致环4714和4715移动(例如向上或向下，这取决于施加的电信号的形状、时机、频率和/或其它特征)。电控制信号的形状和其它特征可以由许多装置或措施控制并被提供给电动机。例如，使用者可以手动地按压开关、按钮或其它控制装置或界面以控制电压。在另一个实施例中，电压可以由程序或算法(例如自动聚焦或变焦距程序或算法)控制。

现在参看图53A至53D，施加到粘滑电动机的波形可以是锯齿波形。如图53A所示，联动元件5302可以在波形的缓慢上升部期间(当它在点5306处被施加于电动机时)由电动机腿5304推动并且当波形下降时粘附。在点5308处，粘附依然发生(见图53B)，但是在点5310处(见图53C)发生滑动。在点5312处(见图53D)发生粘附。施加的波形可以是高频波形(例如，320kHz)，并且压电电动机的不同共振频率模式被致动以实现沿优选方向的运动。

现在参看图48A至48C，描述了透镜组件4800的又一个实施例。透镜组件4800包括壳体4802；相应的顶部透镜成形器4822和底部透镜成形器4823；相应的顶部容器4803和底部容器4804；压电电动机4842和具有滚珠4808的以及固定件4807的滚珠轴承；顶膜4805；和底膜4806。在顶部容器4803(例如，玻璃板)和第一膜4805之间形成顶部填料容积4817。在底部液体容器4804和第二膜4806之间形成底部填料容积4818，并且该底部填料容积4818填充有填充材料。中央开口4830沿轴向(沿z轴方向)延伸通过组件4800。光线4850代表图像，其沿轴向穿过透镜结构中的中央开口4830。一旦受到透镜结构的部件的作用，传感器4852(例如，电容电荷器件(CCD))就接收和感测由光线4850传送的图像。

在该实施例中，使用三个压电电动机。更具体地，顶部透镜成形器由第一压电电动机4842移动。底部透镜成形器由第二压电电动机(未示出)和第三压电电动机4844移动并且由滚珠轴承4808引导。第二压电电动机和第三压电电动机4844可以被单独控制(并且还与第一压电电动机4842分离)，导致具有不但能够轴向移动透镜成形器而且能够使透镜成形器倾斜。该技术可以被用来实现图像稳定并且还用来补偿组装公差。

膜的内部和外部可以由一种类型的膜材料制成。然而，在其它实施例中，膜的外部和内部由不同膜材料构成。膜4805和4806、储存器4812和4813、顶部容器4803和底部容器4804可以为整个系统提供各种反射、折射、衍射和吸收或滤色功能。这些功能的其它实施例可以由膜/储存器提供。

可以改变透镜的形状以生产各种类型的透镜。例如，可以产生球面透镜(例如凸面的和凹面的)、非球面透镜(例如凸面的和凹面的)、柱面透镜(例如由正方形壳体而不是圆形壳体限定的)、平面透镜、显微透镜(例如显微透镜阵列或衍射光栅)以及纳米透镜结构(例如包括抗反射镀膜)，这些透镜能一体形成或附接至透镜的光学活性部分。透镜结构的其它实施例是可行的。也可以使用膜4805和4806的不均匀材料厚度或硬度来改变透镜的光学特性。

组件4800可以以与上述可调焦透镜，诸如与其它可调焦透镜和不可调焦透镜、滤光器和光学系统的任何其它组合(包括镜子、光栅、棱镜、快门、图像稳定器以及光圈)的任何组合进行堆叠。组件4800也可以构造成具有其它元件。

在图48A至48C的系统的操作的一个实施例中，可以将电信号施加于一个或所有的压电电动机。提供的电信号可以由许多装置或措施来控制。例如，使用者可以手动地按压开关、按钮或其它致动器以控制所施加的电压。在另一个实施例中，电压可以由自动调节供给到压电电动机的电压的程序或算法(例如自动聚焦程序)来控制。压电电动机与透镜成形器的直接相互作用导致透镜成形器4822或4823沿z轴轴向移动。透镜成形器4822和4823的移动使填料容积中的填充材料(例如光学流体)移位，从而改变整个透镜形状和透镜的光学特性。

如所述的，如本文所述的膜可以利用各种方法和制造技术来生产。例如，可以利用刮刀涂布、压延、水铸造、注射造型、纳米压印、溅射、热模成型、铸造、旋涂、喷射、幕式淋涂和/或化学自组装技术来形成膜。其它实施例是可行的。

膜也可以由各种材料构成。例如，膜可以由凝胶(例如，由Litway制造的光学凝胶OG-1001)、聚合物(例如，由Dow Corning制造的PDMS Sylgard 186，或者Neukasil RTV 25)、丙烯酸材料(例如，由3M公司制造的VHB 4910)、聚亚胺酯和/或弹性体构成，这仅举是几个例子。在这些实施例中的许多中，膜由供空气(而非液体或凝胶)通过的材料构成。其它实施例是可行的。

另外，在一些实施例中，膜被预拉伸。该技术可以提供改善的光学性能并且提供对膜的移动或变形的更快响应。例如，可以在弹性张力下以预拉伸方式安装膜。膜可以被分阶段拉伸，使得膜的内部区域的弹性张力小于膜的外部区域中的张力。在其它实施方式中，不使用预拉伸。

现在参看图49，描述了透镜组件4900的另一个实施例。壳体4901封闭容器4903，并且壳体4901的一部分还起透镜成形器4922的作用。压电电动机4942被联接至容器4903。膜4905将填充材料4912保持在膜4905和容器4903之间的填料容积4917中。填料容积4917具有内部或透镜部4931和外部或储存器部4921。用滚珠轴承4907来减小摩擦力并且防止壳体4901和容器4903之间的倾斜。上述元件的详细构造和布置已经在本文别处描述过并且这里将不再重复。

压电电动机4942被联接至容器4903。联接可以通过胶或任何其它适当的紧固件机构或紧固措施来进行。壳体4901具有一体的透镜成形器4922，并且壳体4901通过位于压电电动机4942和该壳体之间的压电电动机(例如，通过粘滑运动)移动。壳体4901的移动导致填料容积4917内的填充材料4912的移动和膜4905的变形。因此，内部4931的光学特性改变。

现在参看图50A至50B，描述了透镜组件5000的另一个实施例。该组件5000包括：壳体50001、5002，壳体50001、5002封闭透镜成形器5022；容器5003；膜50005；填充材料5012；填料容积5017(形成在膜5005和容器5003之间)；环5014以及压电电动机5042。这些元件的构造和布置已经在前描述过并且这里将不再描述。在该实施例中，压电电动机5024和销5016充当螺旋传动电动机。压电电动机5042由销5016联接并且被接合在环5014的孔中。销5016的旋转沿由箭头5024表示的方向在接合的区域处推或拉环5014。环5014被联接到柔性铰链5028或者与该柔性铰链5028结合，该柔性铰链5028允许环沿着铰链5028弯曲。

在该实施例中并且与本文所述的一些其它实施例相比，排除了使用滚珠轴承从而减少了部件数。通过利用压电电动机5042在一侧使环5014移动(具有大体由标记为5024的箭头表示的向上和向下移动)而使膜5005变形。在相对侧，环5014被附接至壳体5002。如所述的，环包括允许发生弯曲的柔性铰链5028。当环由压电电动机移动时，环被倾斜(相对于z轴)并且推拉膜5005的外部，这进而使填料容积5017的外部变形并且改变填料容积5017的内部或透镜部5031的形状。移动可以由沿着标记为5049和5024的箭头实现。

因为透镜部成形器5022限定可变形透镜5031，所以环5014的倾斜不会影响透镜部5031的光学性能。代替利用铰链5028，图50A和50B的装置也可以允许倾斜环的固定侧绕一点旋转，如图50C和50D所示。现在具体参看图50C和50D，环5014可以在点5057处被固定，并且当销5014沿由标记5024的箭头表示的方向向上和向下移动时，环沿由标记为5049的箭头表示的方向旋转。

压电电动机5042使销5016转动并且销被接合到环5014的孔中。由压电电动机5042中的粘滑或多模式振动所导致的销5016的转动沿大体上如由标号5024表示的箭头表示的向上或向下方向推或拉环5014。另选地，销5016和压电电动机5042可以是单个元件并且被直接连接至环5014。应当理解，图50A至50D的实施例对于比变焦距透镜需要更少调整的聚焦透镜特别有利。

现在参看图51A和51B，描述了透镜组件5100的另一个实施例。该组件5100包括壳体5101、5102，壳体5101、5102封闭透镜成形器5122；容器5103；膜5105；填充材料5112；填料容积5117(形成在膜5105和容器5103之间)；滚珠轴承5107以及压电电动机5142。这些元件以前已经描述过(例如关于图45和图46)并且这里将不再描述。

在该实施例中，压电电动机5142的形状被构造成夹持或夹紧容器5103(例如呈U形)。更具体地，容器5103的延伸件5125由压电电动机5142夹紧。当被致动时，压电电动机5142向上和向下(例如，根据粘-滑运动)移动延伸件5125(从而移动整个容器5103)。如所述的，延伸件5125的该运动冲击填料容器5117以移动膜5105并且改变内部或透镜部5131的形状。这进而改变透镜部5131(在光学上作用于通过透镜组件5100的光线5150的部分)的光学特性。

现在参看图52A，描述了非对称设计的透镜模块5200(诸如与照相机一起使用的透镜模块)的一个实施例。第一连接器联动装置5259(和台阶元件5262)和第二连接器联动装置5261将桨状件5258连接至压电电动机5242。联动装置5259和5261可以是独立部件或桨状件5258、压电电动机5242的一部分。联动装置5259和5261起作用以将力从压电电动机5242传递到桨状件5258。台阶元件5262被插入或联接至桨状件5258，使得在不接触膜5205的外部5255或容器5203的情况下可以进行连接。膜5255被设置在桨状件5258和顶部容器5203之间。举容器构造的两个例子，容器5203可以是塑料部件或玻璃板。还在组件5200内设置底部容器5204。应当理解，也可以使用包括底部容器的第二膜/桨状件装置，但是为了简单起见在图52A中未示出该装置。校正透镜镜筒壳体5263收纳上述元件。在该构造中，它被示出为顶部容器5203和底部容器5204的一体部分。透镜镜筒壳体5263还包括校正光学元件用夹紧装置和校正光学元件(未示出)。在一个实施例中，光圈被模制为透镜镜筒的一体部分，但是这不是必需的。

桨状件5258与电动机和流体机械互连或者被联接至电动机和流体。在一个实施例中，桨状件5258是平的并且可以包括加强肋。桨状件5258的形状和尺寸可以被最优化以有效地将力传递(例如推动)到填充材料上。在该实施例中，桨状件5258包括腿部5264。当桨状件的移动缓慢时该腿部5264允许桨状件-填料的相互作用降低，并且当移动更快时允许桨状件-填料的相互作用变高。

膜5205由透镜成形器(未示出)分成内部5265和外部5255。膜的接触透镜成形器的内部边缘通过限定透镜的外部形状来约束膜。铰链5228和5229被联接至桨状件5258和顶部容器5203。在该实施例中，铰链被设置在腿部5264的端部的离散点处。铰链5228和5229可以由诸如胶、膜材料之类的各种不同材料制成，并且可以被设置在容器5203中的袋处。铰链5228和5229可以由腿部5264制成并且通过使腿部5264变得柔性而向上延伸到腿部5264内。铰链5228和5229可以是容器5203的一部分。

现在参看图52B，示出图52A的装置，其中该装置向外推动透镜并且增大透镜的曲率。更具体地，压电电动机推动联动装置5259，该联动装置5259被机械连接至桨状件5258，该桨状件5258推进容器5203中并且将流体推进透镜5235中以改变其形状。容纳填料的膜5205在标记为5280、5281和5282的点处伸展。膜5205在标记为5283和5284的点处的外边缘处被保持就位。

膜5205在标记为5285和5286的点处被保持就位，并且这些点还是限定透镜形状的外边缘的位置。如所示的，膜5205被设置在桨状件5258和容器5203之间。因为这种定位允许容易地构造组件5200，所以这种定位在制造期间是有利的。在另一个实施例中，桨状件5258直接推动容器5203。

现在参看图52C，示出了图52A和图52B的装置向内推透镜而产生为凹面形状而不是凸面形状的透镜形状。应当理解，可以采用形成在膜5205和容器5203之间的储存器内的填充材料的双向移动但不是必需的。例如，根据储存器的最初填充的量，透镜可以改变曲率而不是允许移动。这里在该实施方式中示出为从凸面形状变成凹面形状。

电动机推动机械地连接至桨状件5258的联动装置5259，桨状件5258推进容器5203并且将填料(例如，光学流体)推进透镜5235中以改变其形状。容纳流体的膜5205在5280、5281和5282处伸展。膜5205在标记为5283和5284的点处在外边缘处被保持就位。膜5205在标记为5285和5286的点处被保持就位并且这也是限定透镜形状的外边缘的位置。

现在参看图54A至54D，描述了用于相对于透镜成形器轴向地移动液体容器的机械联动装置的另一个实施例。应当理解，为了清楚起见，图54A至图54D省略了本文已经论述过的透镜组件的一些元件。在该实施例中，能够独立地并同时沿二维变形的电-机械致动装置5467被设置在透镜组件壳体(为了清楚未示出)的一个壁上。例如，该致动装置可以包括电活性聚合物，当横跨一组电极5468施加电压时，该电活性聚合物沿水平方向变形，并且当横跨第二组电极5469施加电压时，该电活性聚合物沿竖直方向变形。

致动装置5467在驱动点5470处被固定到底环5415。具有活动连接构件5472、刚性构件5473以及枢轴5474的机械联动装置5471将致动器5467的竖直运动在驱动点5470处与底环5415的竖直运动耦合并且将水平致动与顶环5414的竖直运动耦合。使用联动装置5471与导向支座5475和5476的活动连接以便不过度限制机械系统并约束所有预期的运动。

活动连接构件5472通过固定到底环5415的导向支座5476而联接至底环5415。刚性构件5473通过固定到顶环5414的顶部导向支座5475类似地连接至顶环5414。

在沿竖直方向致动时，底环5415被沿竖直方向移动。活动连接构件5472自由地在底部导向支座5476内水平移动，从而将该运动耦合到刚性构件5473中。一旦沿水平方向致动，活动连接构件5472通过底部导向支座5476自由地滑动并且使刚性构件5473绕枢轴5474旋转，从而使刚性构件5473在顶部导向支座5475处竖直运动。顶部导向支座5475允许刚性构件5473自由地旋转。刚性构件5473在顶部导向支座5475处的竖直运动被耦合到顶环5414。

图54B至54D进一步示出了机械联动装置5471的操作。在图54B中的致动装置的未致动状态下，机械联动装置将环保持在静止位置。如图54C所示，在驱动点5470处竖直致动时，活动连接构件5472以与刚性构件5473最小的耦合与底环5415一起移动。如图54D所示，在驱动点5470处水平致动时，活动连接构件5472水平推动刚性构件5473，该刚性构件5473绕枢轴5474旋转并且导致在顶部导向支座5475处竖直运动。

本领域技术人员将认识到该实施例的联动装置将仅大体允许顶环5414和底环5415的独立运动。底环5415的一些运动可能与顶环5414的运动耦合，反之亦然。联动装置5471旨在使该效应最小化。另选的机构被预期用于独立地或近似独立地将两自由度致动装置联接至沿公共轴线移动的两个构件。

图55A示出了具有可变光学透镜5531的透镜模块5500的一部分。该模块5500具有电-机械致动机构，该机构利用至流体系统和可变光学透镜5531的联动装置。在图55A中未整体示出壳体和连接；仅提供连接点以便使该描述与致动机构分开。

在壳体(未示出)和桨状件5558之间设置连接件5587。桨状件5558可以具有大体的“U”形，但可以预期其它形状。腿部5564可以被间隔开以围绕透镜5531装配。连接件5587例如可以呈能允许桨状件5558的竖直移动的滚珠轴承结构或机械导向件的形式。在另一个实施方式中，连接件5587还可以是铰链。更具体地，铰链可以是由用来构造桨状件的相同材料制成的活动铰链。在一实施方式中，铰链由诸如塑料的附加部分之类的不同材料构成。在又一个实施方式中，材料可以是弹性体材料、粘性材料或者能够提供铰链的希望性能的其它类似材料。这种类型的连接件5587或连接物可以导致桨状件5558绕连接件5587的大体的旋转运动。在另一个实施方式中，连接件5587可以是供装配桨状件5507的腿部5564的袋或凹槽。该实施方式可以减小或消除对粘合剂或附加连接结构的需要。它可以是附加有例如阻尼化合物的连接件5587。这将导致大体的旋转运动；然而，该袋或凹槽可以被设计成用于其它类型的运动。在又一个实施方式中，连接件5587可以是铰链或圆形部，该铰链或圆形部定位到圆形槽内以允许方便的旋转。

在桨状件5558和容器5503之间可以形成填料容积5517。由于桨状件5558的移动，填料可以被朝向透镜5531或远离透镜5531移位。可以设置驱动联动装置5559，该驱动联动装置5559将换能器或电动机(电-机械)5542的运动连接至桨状件5558。联动装置5559可以是例如轴、螺杆或其它类型的联动装置。电动机5542可以是例如微型步进电动机、无刷电动机、压电电动机、电活性聚合物电动机或能够提供希望的功能的任何其它类型的换能器。在图55A所示的实施方式中，电动机5542转动或推动联动装置5559。在一个实施方式中，电动机5542可以是螺杆传动旋转联动装置5559，并且联动装置5559可以是接合在桨状件5558的螺纹部分5588中的螺杆。在另一个实施方式中，桨状件5558的该区域5588可以具有袋或凹槽或形成袋或凹槽以允许联动装置5559推或拉桨状件5558，该联动装置5559可以被成形或修圆以装配在接合区域5588内。

接合特征部5588在桨状件5558上的位置可以影响当电动机5542被致动时获得的杠杆作用。例如，当接合特征部5588靠近连接件5587时，可以最优使用能够在小位移内传递高力的电动机5542，其中，在接合特征部5588更远离连接件5587的情况下，可以最优使用在较大位移内传递低的力的电动机5542。桨状件5558的形状可以被设计成在膜5505上方分配推力或拉力以增大该结构的机械效率。

图55B示出了其中桨状件5558由电动机5549致动的另一个实施方式。在该实施方式中，桨状件5558具有延伸部5589，该延伸部5589大体上不平行于由桨状件5558的主体限定的平面延伸。该延伸部5589可以具有由联动装置5559推或拉的接合特征部5588。连接至电动机5542的联动装置5559可以具有成形端或修圆端以与接合特征部5588相配合。通过提供这种类型的界面，换能器的运动不与桨状件5558的运动处于相同平面。这改变了杠杆作用并且提供潜在的空间优化。其它联动装置和/或界面是可行的，包括但不限于简单的摩擦附着。还应理解，利用单电机、双电机或更多个电动机的单透镜组件、双透镜组件或更多个透镜组件的任何组合被预期为特定应用所必需的，诸如被用于调焦和/或变焦的单透镜组件(即，单可变透镜)。在其它实施方式中，组合的两个或更多个组件可以用于执行这些功能。

现在参看图56A和56B，描述了透镜组件的另一个实施例。该透镜组件包括具有第一部分5601的容器、光学透明部分5612、光学流体5616、膜5608、具有气体交换孔5615的透镜成形器5602、盖板5613(例如，由玻璃构成)、底部壳体5606、由螺纹5631连接的顶部壳体5605以及公差吸收环5630。该吸收环5630可以是大约0.2mm厚的环并且由硅树脂、聚亚胺酯或丙烯酸材料构成。也可以用其它尺寸和材料来构成环5630。图中的其它元件已经在上面论述过并且通常以和前述相同的方式起作用。

通过利用底部壳体5606和顶部壳体5605之间的螺旋机构以及软的公差吸收环5630(该软的公差吸收环5630沿由标记为5632的箭头表示的方向可压缩(并可解压))来调节第一部分5601和透镜成形器5602之间的距离，可以补偿流体5616的填充容积和容器容积中的生产公差。通过可以手动进行或者通过自动装置进行的机械调整进行调整。也可以使用其它调整措施。在这些措施中，通过沿着由标记为5632的箭头表示的方向进行上述调整，容易实现在填充之后对透镜系统的最初焦距的调整。

现在参看图57A和图57B，描述了透镜组件5700的另一个实施例。如图57A所示，透镜组件5700包括透镜镜筒壳体5704，该透镜镜筒壳体5704包含用于图像校正目的的多个透镜5705、5706和5707。这些透镜可以由诸如聚碳酸酯、聚苯乙烯或者其它光学透明塑料之类的塑料材料构成。也可以使用材料的其它实施例。光学透明液体5702(或其它填充材料)由可变形膜5701和光学透明容器5703封闭。容器5703和壳体5704通过机械联锁或胶粘而彼此互连。壳体5710的中央部与可变形膜5701接触并且限定该膜的形状。线圈5708被连接至可变形膜5701。磁体5709的由标号5711表示的磁场与流过线圈5708的电流相互作用，而导致线圈上的沿标记5712的箭头方向的轴向力。该力在膜5701的变形中转化，从而改变可变形膜5701的作用于光线5713的中央的、光学活性部分的形状。该实施方式仅需要非常少量的部件，而使自动聚焦模块非常成本有效。另外，它对公差非常不敏感。

图57B描述了相似的实施方式，其中一个差异在于磁体5709是活动的并且线圈5708被固定在透镜镜筒壳体5704上。图57B所示的所有其它元件都与图57A的相同并且执行类似功能。

现在参看图58A，描述了对称致动器的一个实施例。该结构围绕中央轴线5826。该结构包括第一线圈5802、第二线圈5804、第一磁体5818、第二磁体5820以及第三磁体5822。当线圈5802和5804中的线由电流激励时，线圈5802和5804与如所示的磁通相互作用，该磁通沿由标记为5812的箭头表示的方向由底部返回磁通导向结构5806、顶部返回磁通导向结构5808、侧面返回磁通导向结构5810引导。通过使所有磁体的极化反向，流量将是相等的但是被反向。侧面返回磁磁通导向结构5810包括侧面返回悬突部5824以帮助吸收与部件和/或控制漏磁场相关联的制造公差。或多或少的悬突将不改变该实施例的操作的基本原理。磁体、线圈以及磁通返回结构可以如本文在别处描述被实施。

在图58A的实施例中，磁通线的相当大部分流过大体上垂直于电流的方向的线圈5802和5804。换言之，产生以下结构，该结构包含漏磁场并且以适当的角关系将磁场聚焦线圈处，从而产生用于给定空间的力的优选量。磁通集中在由标记为5812的箭头表示的路径中。结果，线圈5802和5804接收足够的力以被移动和/或移动如本文在前已经描述的调节透镜的特征的其它元件。

现在参看图58B和图58C，描述了另一个致动器。该致动器包括第一线圈5856、第一磁体5852、第二线圈5858以及第二磁体5854。该致动器被设置成极接近于容器5864和5866(本文在别处所述的)并且靠近图58B中的主光程5868和图58C中的主光程5880内的外部光线。当电流被施加到线圈5856和5858中的线时，磁体5852和5854与该电流的交感与磁通线相互作用，该磁通线沿由标记为5872、5874和5876的箭头表示的方向流动。磁通线流过透镜的可以包括容器5864和5866的光学结构，并且磁通中的一些线将横跨到主光程5868中。图58B示出了主磁通路径5872、5874、5876并且图58C示出了次磁通路径。磁体、线圈以及磁通返回结构可以如本文在别处所述被实施。

底部磁体5854的第一(顶)部分分享由顶部磁体5852的第二(底)部分产生的磁通线。如所示出的，磁通线在磁体5852和5854之间被再次利用并加强并且变成相同磁路的一部分。底部磁体5454提供这样的路径，该路径具有比没有底部磁体5854的情况下将提供的更少的顶部磁体5852用磁阻。因此，提供了有效的致动器结构，该致动器结构产生足够的力以移动线圈5856和5858(如本申请中在别处描述的，线圈5856和5858直接或间接移动膜)，并且同时，该致动器结构足够小以装配到在将光学器件布置在组件内之后剩余的极其受限的且不连续的空间内。

应当理解，尽管图58A和58B中(以及在本文别处)描述的致动器被示出为透镜组件的一部分，但是致动器可以相对于其它类型的装置使用并且和各种其它应用一起使用。例如，致动器可以和扬声器一起使用(例如，举个例子，以移动高频扬声器和低音扬声器)。其它实施例是可行的。事实上，本文所述的致动器可以用来将力提供给任何类型的系统或任何类型的应用的任何适当的部件。

图58D示出了组件的光学部分的一个实施例。该实施例包括顶部可变光学组件5890，该光学组件5890包括膜5892、光学填充材料5893、容器5891以及嵌入在容器5891中的校正透镜5894。该组件5890是最远离传感器5899的光学部件。该措施允许用于这样的组件，该组件将使性能最佳化同时使从传感器5899到盖5898(例如，覆盖玻璃)的高度最小化。另一方面是具有嵌入到容器5891中的光学元件5894。在该实施例中，第二透镜是允许非常紧凑的光学设计的推拉式(凸凹)透镜。

在图58A至图58D的实施例中，磁结构被联接在一起并且还通过系统的一个或更多个光学元件(例如，通过透镜、容器或膜)联接。两个电动机结构中存在非常小的气隙。侧面返回结构可以自附接到壳体，从而使得容易组装而不需要粘合剂(例如，胶)。因为磁结构的松散定位将仅最低程度地减小由线圈产生的磁力，所以从组装观点看这些措施也是容错的。另选地，磁体被很好地限定并且壳体中的柱限定磁体的定位。

现在参看图59A和图59B，描述了透镜组件5900的实施例。该透镜组件包括顶部壳体5905、顶部容器5904、顶部磁返回结构5926、光圈5921、盖板5901、填充材料5903、膜5902、校正透镜5925、磁体5914、顶部线圈架5912、顶部线圈5913、返回结构5915、柔性电路导管5920、填充材料5906、磁体5919、底部线圈架5916、底部线圈5917、磁通返回结构5918、传感器盖5911(例如，玻璃板)、膜5908、底部壳体5910、凹凸透镜5909以及底部容器5907。

这些部件的构造、操作以及相互作用大体已经在本文别处描述过并且这里将不再描述。另外，应当理解，操作和致动的一个实施例已经关于图58B在上面描述过。

如图59B所示，柔性电路5920被联接至连接器5922。柔性电连接器5921(例如，电线)从连接器5922延伸并且被卷绕在线圈架5916上以形成线圈5917。因此，电流从外面电流源(未示出)流到柔性电路5920，流过连接器5922；流过导体5921；围绕线圈(围绕线圈架)流动，并且通过柔性电路5920流回。用于线圈5913的线接头通过柔性电路和通过柱5923被向下引导到柔性电路的连接器5924。

导体5921自由移动并且当移动时仅吸收很小的力。因为导体5921通过保护通道以将它们引导到外部源或连接件，所以导体5921被设置成提供相对于顶部线圈节省空间的能力并且还提供安全性。

底部线圈5917上的底部导体在磁体5919下面滑动并且位于远离膜5908的相当大的距离。底部壳体5910中的间隙允许容易将导体引导到外部源。

如所示出的，顶部线圈架5912包括四个指状元件以保持顶部线圈5913。该构造措施提供减震能力和节约空间特性，而允许构造出比在顶部线圈架不如此构造的情况下更小的组件。该线圈架构造还使光学器件能够定位得更接近顶盖5901。一般而言，因为光在最早可能的位置处被再成形，所以第一可调透镜越早(即，更接近顶部)定位在光程中，模块可以被构造得越短。

因为线圈5913被定位成远离膜和填充材料相当大的距离但是接近于导热外部金属，所以提供了温度改善。线圈架5912的方形形状使磁场中线的长度最大化。方形线圈架的角部通常不是磁通高效的，因此该措施提供位于角部中的柱以提高效率。因为电线不再需要被胶粘或用一些其它粘合剂附着，所以具有方形线圈架5912的柱构造还使磁体5914和磁通导向结构5915之间的空间最小化并且降低成本。该线圈架5912的十字叉状指形件提供膜推动环和线圈保持结构之间的最短距离。

底部线圈架5916与膜5908机械地互连。线圈架5916具有大的行程范围，并且部分由于长磁体5919和产生的相对直的场线而具有几乎相同的力。

顶部壳体5905是筒设计并且包括除凹凸透镜5909外的所有透镜。顶部壳体5905另外提供透镜成形器功能。壳体的一侧涉及大多数光学元件(例如，提供平行基准)，以能够采用单个销模(pin-mold)，并从而提供更好的同心性和公差。顶部壳体5905保护线圈5913不受机械冲击(即，线圈5913被机械地约束)。另外，顶部壳体具有孔，该孔能使空气从光学部分流到电动机部分，从而提供一体的气压释放功能。底部可调透镜是利用如图41A和图41B所示的透镜成形器和保持器机构/支承构件的推拉式透镜(如本文在别处已经描述的)。透镜的可变半径不但改变透镜的形状而且机械夹紧结构也可以提供该功能。当使透镜变形时，不但透镜的形状改变而且其轴向位置以及半径也改变。

凹凸透镜5909被紧紧地设置到壳体5910，该壳体5910被直接连接到图像传感器以使其成本有效并且对公差不敏感。校正透镜5925(可以是由任何材料构成的任何校正光学元件)被设置在容器5904中。在这方面，校正透镜5925与本文所述的填料填充的透镜结构成一体。

如此组装的组件5900包括用于对通过盖5901进入的光线进行聚焦的第一可调透镜(包括元件5903、5902、5904、5912以及5913)。还提供第二可调透镜(包括元件5906、5908、5907、5916以及5917)，并且该第二可调透镜用于变焦。因此，提供两个不同的可调系统，这两个不同的可调系统可以被最优化为不同功能、约束条件。校正透镜5925校正诸如球面象差之类的光学误差。凹凸透镜5909有助于达到主光角要求。在这些实施例中的许多中，上述所有光学元件的形状都是圆形的或大体上是圆形的。然而，根据需要，也可以使用其它形状。

在这些实施例中，引起膜变形的填充材料的量是不变的(然而，其在具体透镜内的相对位移改变)。磁体5914和5919可以被极化以提供垂直于线圈5913和5917的场，并且线圈5913和5917以及磁体5914和5919相对于彼此移位。

现在参看图60，描述了透镜组件6000的另一个实施例。该组件6000类似于图59A和59B中所述的组件并且相似的附图标记表示相同的元件。应当理解，图60的致动器的致动以相对于图58A的致动器的上述方式进行操作。更具体地，该组件6000包括顶部壳体6005、顶部磁通导向结构6019、盖6001(例如，用玻璃构成)、填充材料6003、膜6002、顶部容器6004、外屏蔽件或壳体6030、推动器6012、线圈6013、磁体6020、底部线圈6017、底部磁体6021、外部返回结构6015、底部线圈架6016、凹凸透镜6009、底部容器6007、校正透镜6025、填充材料6006、膜6008、透镜成形器6022、底部返回结构6018以及磁体6014。

在图60的实施例中，因为透镜镜筒设计意味着大多数光学元件被定位到壳体6005的一侧，所以光学透镜之间的互连被最小化，从而使组件和部件公差最小化。底部线圈架6016被分成两部分，使得可以在堆叠透镜之后附加线圈6017。

现在参看图61，描述了透镜阵列6100的一个实施例。该透镜阵列6100包括透明的光学板6101、容器元件6102、壳体6108、光源(例如，发光二极管(LED))6107、透镜区域6106和填充材料6104，填充材料6104包括在区域6105内移位的填充材料。在操作中，容器6102借助推动填充材料通过光学板6101而使填充材料移位。这产生了以选择性地将填充材料6104移到区域6105并从该区域6105移出的压力。在这方面，区域6105(和限定在该区域的透镜的形状)可以是相同的或不同的。因此，从光源6107传输的光当它穿过填充材料6104和板6101时，可以使光的一种性质或更多种性质改变。受到影响的性质可以包括光分配、亮度以及颜色，仅举几个例子。其它实施例也是可行的。该组件6100可以用来在诸如建筑物内、户外以及车辆内的任何环境或任何情境中提供光。光源6107可以是诸如发光二极管的任何发光装置。填充材料6104可以是本文已经提及的任何类型的液体、凝胶、聚合物、气态的或者任何其它可变形填充材料。如本文所述的其它致动措施(例如，利用压电元件或机械推动件6101)还可以代替容器6102使用。填充材料可以由一种材料或者膜和液体材料制成。

现在参看图62A和图62B，描述了透镜组件6200的另一个实施例。该组件6200包括光源6201(例如，发光二极管)、第一光学介质6202(例如，气体、液体聚合物或玻璃)、刚性光学元件6203(例如，透镜、漫射器、滤光器或光栅)、第二光学介质6208(例如，气体、液体聚合物或玻璃)、反射器6204(例如，自由形态的镜子)、可变形填充材料6205(例如，液体、凝胶或聚合物)以及刚性校正光学元件6206(例如，透镜、漫射器、滤光器或光栅)。当校正光学元件6206被沿轴向6209机械地或电动地移位时，填充材料6205被变形，而导致在界面6210处的变形，从而改变光线6207的方向。

使第二光学介质6208和填充材料6205分离的界面6210可以是由与第二光学介质6208或可变形填充材料6205相同或不同的材料制成的可变形膜。组件6200可以用于诸如照明系统的光导应用。组件6200可以是独立单元、阵列的一部分或者较大光学系统的一部分。

现在参看图63A和图63B，描述了透镜组件的另一个实施例。该组件6300包括光源6301(例如，发光二极管)、反射器6202(例如自由形态的镜子)、可变形填充材料6203(例如，液体、凝胶或聚合物)以及透镜成形器6304。当透镜成形器6304被沿轴向6306机械地或电动地移位时，填充材料6303被变形，而导致界面6307的变形，从而改变光线6305。

界面6307使可变形填充材料6303和光学介质6308分离，并且该界面6307可以是由与光学介质6308或可变形填充材料6303相同或不同的材料制成的可变形膜。组件6300可以用于诸如照明系统的光导应用。组件6300可以是独立单元、阵列的一部分或者较大光学系统的一部分。

现在参看图64A和图64B，描述了透镜组件的另一个实施例。该组件6400包括光源6401(例如，发光二极管)、反射器6402(例如自由形态的镜子)、第一光学介质6406(例如，气体、液体聚合物或玻璃)、可变形填充材料6403(例如，液体、凝胶或聚合物)以及透镜成形器6404。当透镜成形器6404被沿轴向6407机械地或电动地移位时，填充材料6403被变形，而导致界面6408和6409变形，从而光线6405的方向改变。

分别使可变形填充材料6403以及光学介质6406和6410分离的界面6408和6409可以是由与光学介质6406、6403和6410相同或不同的材料构成的可变形膜。组件6400可以用于诸如照明系统的光导应用。组件6400可以是独立单元、阵列的一部分或较大光学系统的一部分。

现在参看图65A，描述了透镜成形器6500的一个实施例，该透镜成形器6500可以与本文所述的实施方式一起使用。该透镜成形器6500包括第一表面6511，该第一表面6511从具有第一形状的第一周边6501的第一面6521延伸到具有第二形状的第二周边6502的第二面6522。第一形状和第二形状是不同的。膜形状由透镜成形器限定。当透镜被从凸面状态变为凹面状态时，透镜成形器的不同周边限定膜的形状，从而限定可变形透镜的形状。透镜成形器6500将膜/可变形透镜的形状从由周边6501限定的大椭圆形透镜转换成由周边6502限定的小椭圆形透镜。现在参看图65B，描述了供本文所述的实施例使用的另一个透镜成形器6510。在该实施例中，透镜成形器6510包括矩形第一周边6511和圆形第二周边6512。根据膜的变形，膜形状由透镜成形器的不同部分限定，因此可变形膜的形状从大体上的矩形透镜变成圆形透镜。

虽然本公开内容允许各种变型和替代方案，但是某些实施方式在附图中以实施例示出并且这些实施方式在本文被详细描述。然而，应当理解，本公开内容并不旨在将发明限于所描述的具体形式，而是与此相反，本发明旨在覆盖落在本发明的精神和范围内的所有的变型、替代方案以及等同物。

这里描述了本发明的优选实施方式，包括用于实施本发明的为发明人所知的最佳方式。应当理解，所示的实施方式仅是示例性的，并且不应被理解为限制本发明的范围。

Claims (29)

1.一种光学设备，该光学设备包括：

第一柔性膜，该第一柔性膜包括用于形成图像的光学活性区域；

固定透镜；

光轴，该光轴延伸通过所述固定透镜的中心和所述第一柔性膜的中心；

第二柔性膜，该第二柔性膜具有非运动边界且不具有光学活性区域；

其中，所述第一柔性膜和所述第二柔性膜由填充材料联接；

至少一个电磁可移位部件，所述至少一个电磁可移位部件经由所述第二柔性膜的至少一部分联接至所述填充材料，使得所述至少一个电磁可移位部件的位移能够借助所述填充材料的移动引起所述第一柔性膜的所述光学活性区域变形；

透镜成形器，该透镜成形器邻近所述光学活性区域并相对于所述固定透镜和所述光轴在纵向和径向上被空间固定，所述透镜成形器与所述至少一个电磁可移位部件分开且独立；

其中，所述第一柔性膜具有由非移动的所述透镜成形器限定的径向周长；

其中，所述第二柔性膜与所述至少一个电磁可移位部件接触，且其中所述第二柔性膜的周边相对于所述固定透镜被空间固定。

2.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述填充材料是液体。

3.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述电磁可移位部件包括线圈。

4.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述电磁可移位部件包括至少一个磁体。

5.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述电磁可移位部件由软磁性材料构成。

6.根据权利要求3所述的光学设备，其中，将电流施加到电线圈而与磁场进行作用，以产生电动力，并且以相对于所述光学设备的光轴沿轴向使所述电线圈移动。

7.根据权利要求4所述的光学设备，其中，线圈相对于容器是静止的并且所述至少一个磁体相对于所述线圈是可动的。

8.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述填充材料和所述柔性膜包括相同的材料。

9.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述电磁可移位部件被机械联接至所述第二柔性膜，使得所述第二柔性膜的变形借助所述填充材料的移动而导致所述第一柔性膜变形。

10.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述电磁可移位部件借助从包括机械粘附、化学粘附、分散粘附、静电粘附以及扩散粘附的组所选择的附着手段附着至所述第二柔性膜部分。

11.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述第一柔性膜和所述第二柔性膜借助所述透镜成形器而彼此界定。

12.根据权利要求11所述的光学设备，其中，所述透镜成形器包括圆形开口，该圆形开口限定所述第一柔性膜的所述光学活性区域的形状。

13.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述至少一个电磁可移位部件被定位在所述第二柔性膜的任一侧。

14.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述第二柔性膜横向地围绕所述第一柔性膜。

15.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述电磁可移位部件横向地围绕所述第一柔性膜。

16.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述第一柔性膜或所述第二柔性膜中的至少一个被以预拉伸方式布置。

17.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述第一柔性膜或所述第二柔性膜至少部分地由从包括下列材料的组所选择的至少一种材料构成：凝胶、弹性体、热塑性塑料以及热固性塑料。

18.根据权利要求3所述的光学设备，其中，所述线圈包括线圈架和导电线，所述线圈架被附接到所述第二柔性膜，所述导电线被布置在所述线圈架上。

19.根据权利要求18所述的光学设备，其中，所述线圈架由刚性材料构成。

20.根据权利要求1所述的光学设备，其中，线圈用来和磁化结构相互作用。

21.根据权利要求20所述的光学设备，其中，所述磁化结构包括至少一个磁体。

22.根据权利要求20所述的光学设备，其中，所述磁化结构包括磁通导向结构。

23.根据权利要求22所述的光学设备，其中，所述磁通导向结构由软磁性材料构成。

24.根据权利要求20所述的光学设备，其中，所述磁化结构的外周的形状是矩形。

25.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述光学设备是光学聚焦系统、变焦距系统以及照明系统中的一种的至少一部分。

26.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述填充材料是离子液体。

27.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述填充材料是凝胶。

28.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述填充材料是气体。

29.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述填充材料是聚合物。