Eine
Umsetzung dieses Phänomens
ist beispielsweise aus der US-A-5,659,330 bekannt. Darin wird eine
Anzeigeeinrichtung beschrieben, bei der einzelne Tropfen einer Leiterflüssigkeit
auf einer Isolationsschicht angeordnet sind. Unterhalb dieser Isolationsschicht
sind Elektroden vorhanden. Durch die selektive Erzeugung eines elektrischen
Feldes kann die Form eines jeden Tropfens der Leiterflüssigkeit variiert
werden, wodurch ein farbiges Pixel eines Bildes erzeugt wird.
Diese
bekannte Lösung
ist jedoch für
optische Elemente in Form von verstellbaren Linsenelementen ungeeignet.
Insbesondere wären
für einen solchen
Einsatz transparente Elektroden erforderlich, sodass die optischen
Elemente in ihrer Gesamtheit konstruktiv aufwendig und kostenintensiv
wären.
Eine
Lösung,
wie die vorstehend beschriebene Art optischer Elemente auch im Bereich
von Linsenelementen eingesetzt werden kann, ist in der
DE 698 04 119 T2 beschrieben.
Die darin geschilderte Erfindung, die beispielhaft auch in
2 dargestellt ist, liegt
auf dem Gebiet verstellbarer Fokuslinsen, und dort insbesondere
auf dem Gebiet flüssiger
Linsen mit einem verstellbaren, elektrisch gesteuerten Fokus. Dabei
soll es mit dem dort beschriebenen Linsenelement möglich sein,
den Fokus mit Hilfe des sogenannten „Elektrobenetzens" kontinuierlich zu
verstellen. Gemäß dieser
bekannten Lösung
wird in Verbindung mit
2 ein
optisches Element 20 zum veränderbaren
Einstellen der Fokallänge
bereitgestellt. Bei der Fokallänge
handelt es sich generell um den Abstand des Brennpunkts zur Ebene
des optischen Elements, beispielsweise zur Linsenebene.
Das
optische Element 20 besteht aus einem Aufnahmebehälter 22,
der eine erste, elektrisch leitfähige
Flüssigkeit 28 sowie
einen Tropfen einer zweiten, isolierenden Flüssigkeit 29 beinhaltet.
Die beiden Flüssigkeiten 28, 29 sind
nicht mischbar und im Aufnahmebehälter 22 räumlich fixiert.
Die beiden Flüssigkeiten 28, 29 berühren einander
an einer Grenzfläche 30.
Der Tropfen der zweiten Flüssigkeit 29 ist
konzentrisch um die optische Achse 21 des optischen Elements 20 herum
angeordnet, wobei die optische Achse 21 ebenfalls durch
einen transparenten Bereich 24 des Bodens 23 des
Aufnahmebehälters 22 verläuft. Die
zweite Flüssigkeit 29 liegt
zumindest bereichsweise an Elektroden 25 an, die sich innerhalb
des Aufnahmebehälters 22 befinden.
Die Elektroden 25 wiederum sind mit einer isolierenden Schicht 26 versehen.
Schließlich
weist das bekannte optische Element 20 Mittel 31 zum Ändern der Grenzfläche 30 zwischen
den Flüssigkeiten 28, 29 auf. Über diese
Mittel 31 kann ein elektrisches Feld 27 zwischen
der leitenden Flüssigkeit 28 und
den Elektroden 25 erzeugt werden. Dadurch ändert sich die
Benetzbarkeit der Flüssigkeit 28,
sodass sich darüber
auch die Form des Tropfens der zweiten, isolierenden Flüssigkeit 29 verändert. In
dem in 2 dargestellten
Beispiel ändert sich
die Form des Tropfens der Flüssigkeit 29 bei
Anwesenheit des elektrischen Feldes 27 von der in Form
einer durchgezogenen Linie dargestellten flachen Form hin zu der
in Form einer gestrichelt dargestellten gewölbten Form, wobei die Strichlinien
jeweils die Grenzfläche 30 zwischen den
beiden Flüssigkeiten 28, 29 darstellen.
Durch die Variation der Größe und/oder
Form der Grenzfläche 30 zwischen
den beiden Flüssigkeiten 28, 29 kann der
Fokus des optischen Elements kontinuierlich verstellt werden.
Auch
wenn dieses bekannte optische Element bereits eine vorteilhafte
Ausführung
eines flexiblen Linsenelements darstellt, so weist die bekannte
Lösung
doch noch einige Nachteile auf. So benötigen beispielsweise alle nach
dem Prinzip des „Elektrobenetzens" arbeitenden Systeme
relativ hohe Spannungen bis in den Bereich von 100 bis 170 V, um
die gewünschten
Effekte zu erzielen.
Ausgehend
vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
daher die Aufgabe zugrunde, ein optisches Element der eingangs genannten
Art derart weiterzubilden, dass die zum Stand der Technik beschriebenen
Nachteile vermieden werden können.
Insbesondere soll ein optisches Element bereitgestellt werden, mit
dem auf einfache Weise bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch eine Änderung
der fokalen Länge
in einem optischen Gerät
realisierbar ist. Weiterhin soll ein entsprechend verbessertes optisches
Gerät bereitgestellt
werden.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
das optische Element mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 und
8, das optische Gerät
mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 24 sowie
die vorteilhaften Verwendungen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 25 und 26.
Weitere Vorteile, Merkmale, Details, Aspekte und Effekte der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Merkmale und Details, die
im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen optischen Elementen beschrieben
sind, gelten dabei selbstverständlich
auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen optischen Gerät und jeweils
umgekehrt. Analoges gilt für
die erfindungsgemäßen Verwendungen.
Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein optisches Element zum veränderbaren
Einstellen der Fokallänge
in einem optischen Gerät
bereitgestellt, mit einem Aufnahmebehälter, der ein erstes formflexibles
Medium sowie ein zweites formflexibles Medium beinhaltet, wobei
die Medien nicht mischbar sind, wobei die Medien in dem Aufnahmebehälter räumlich fixiert
sind, wobei das zweite Medium zumindest bereichsweise an wenigstens
einer Anlagefläche
innerhalb des Aufnahmebehälters
anliegt und wobei sich die beiden Medien an wenigstens einer Grenzfläche berühren, und
mit Mitteln zum Ändern
der Größe und/oder
Form der Grenzfläche(n) zwischen
den beiden Medien. Erfindungsgemäß ist dabei
vorgesehen, dass die Mittel zum Ändern
der Grenzfläche(n)
zur Einwirkung auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet
sind, dass die Mittel zum Ändern
der Grenzfläche(n)
zum Erzeugen eines Drucks auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet
sind und dass ein Medium über
diese Mittel an wenigstens einer Grenzfläche in zumindest einer Vorzugsrichtung
in Richtung des jeweils anderen Mediums verschoben, insbesondere
gedrückt, wird
oder werden kann.
Die
vorliegende Erfindung geht dabei von der Lehre gemäß der
DE 698 04 119 T2 aus,
deren Offenbarungsgehalt insoweit in die Beschreibung der vorliegenden
Erfindung mit einbezogen wird. Bei dieser bekannten Lösung, die
nach dem Prinzip des „Elektrobenetzens" arbeitet, wirken
die Mittel zum Ändern
der Grenzfläche
zwischen den beiden Medien auf das elektrisch leitende Medium ein.
Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird die Benetzbarkeit
dieses elektrisch leitenden Mediums verändert, sodass sich dadurch
indirekt auch die Kontur des elektrisch isolierenden Mediums verändern kann.
Bei
der erfindungsgemäßen Lösung hingegen
wirken die Mittel zum Ändern
der Grenzfläche
in solch einer Weise auf das erste und/oder zweite Medium ein, dass
das entsprechende Medium über
diese Mittel an der Grenzfläche
zwischen den beiden Medien in zumindest einer Vorzugsrichtung in
Richtung des ersten Mediums verschoben, insbesondere gedrückt wird
oder werden kann. Wie weiter unten noch näher beschrieben wird, kann
es sich bei dieser Vorzugsrichtung beispielsweise um die optische
Achse eines als Linsenelement ausgebildeten optischen Elements handeln.
Im
Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung ist
es nunmehr nicht mehr erforderlich, die Änderung der Größe und/oder
der Grenzfläche
zwischen den beiden Medien durch das Anlegen einer hohen Spannung
zu bewirken. Aus diesem Grund muss keines der verwendeten Medien mehr
elektrisch leitfähig
sein, was die Auswahlmöglichkeit
an geeigneten Medien erheblich verbessert.
Erfindungsgemäß sind die
Mittel zum Ändern der
Grenzfläche
zwischen den beiden Medien nunmehr in einer Weise ausgebildet, dass
diese einen Druck auf das erste und/oder zweite Medium ausüben, wobei
sich die Grenzfläche
zwischen den beiden Medien durch die Ausübung des Drucks verändert. Derartige
Mittel, zu denen im weiteren Verlauf einige nicht ausschließliche Beispiele
erläutert
werden, können
konstruktiv einfach und in energiesparender Weise ausgestaltet werden,
wobei solche Mittel häufig
nur sehr kleine Steuerspannungen benötigen.
Wenn
das erfindungsgemäße optische
Element zum veränderbaren
Einstellen der Fokallänge in
einem optischen Gerät
eingesetzt wird, kann die Änderung
der Fokallänge
erfolgen, ohne dass die einzelnen Komponenten des optischen Geräts bewegt
werden müssten.
Grundsätzlich ist
die Erfindung nicht auf bestimmte Arten optischer Elemente beschränkt. So
ist es beispielsweise denkbar, dass es sich bei den optischen Elementen
um variable Linsenelemente oder andere, beispielsweise elektrisch
ansteuerbare optische Elemente handelt. Beispielsweise kann vorgesehen
sein, dass das erfindungsgemäße optische Element
als Linsenelement, beispielsweise als sphärisches Linsenelement, Zylinder-Linsenelement
und dergleichen, oder als Prismenelement, beispielsweise als Prismenelement
mit variablen spektralen Aufspaltungsvermögen, oder als Spiegelelement,
etwa als schaltbarer Spiegel, oder dergleichen ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt wird das optische Element jedoch als Linsenelement
mit variabler Brennweite eingesetzt. Auch wenn die Erfindung nachfolgend
in erster Linie anhand einer solchen Ausgestaltungsform beschrieben
wird, so ist es doch selbstverständlich,
dass die Erfindung nicht auf dieses konkrete Beispiel beschränkt ist.
Erfindungsgemäß weist
das optische Element zunächst
einen Aufnahmebehälter
auf, der zwei unterschiedliche Medien beinhaltet. Dabei können zumindest
Bereiche einzelner Außenwände des
Behälters
vorzugsweise aus einem transparenten Material gebildet sein.
Innerhalb
des Aufnahmebehälters
befinden sich zwei formflexible Medien, wobei die einzelnen Medien
nicht mischbar sind. Grundsätzlich
ist die Erfindung nicht auf bestimmte Medientypen beschränkt. Wichtig
ist lediglich, dass die Medien formflexibel sind. „Formflexibel" bedeutet im Lichte
der vorliegenden Beschreibung, dass die Medien keine starre Oberfläche aufweisen,
sondern dass sich die Medien innerhalb des Aufnahmebehälters in
ihrer Form verändern
können.
Beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, kann es sich bei dem
ersten Medium um Wasser und bei dem zweiten Medium um ein Öl handeln.
Die
Medien sind vorzugsweise zumindest teilweise transparent und können beispielsweise
die gleiche oder zumindest eine ähnliche
Dichte aufweisen, um Gravitationseffekte auszuschließen.
Die
beiden Medien sind im Aufnahmebehälter räumlich fixiert, wobei das zweite
Medium zumindest bereichsweise an wenigstens einer Anlagefläche innerhalb
des Aufnahmebehälters
anliegt. Ebenso liegt natürlich
auch das erste Medium zumindest bereichsweise an wenigstens einer
Anlagefläche
innerhalb des Aufnahmebehälters
an.
Dabei
kann sich die Anlagefläche
an unterschiedlichen Orten innerhalb des Aufnahmebehälters befinden,
so dass die Erfindung nicht auf bestimmte Anordnungs- beziehungsweise
Ausbildungsvarianten beschränkt
ist. Nachfolgend werden hierzu einige nicht ausschließliche Beispiele
beschrieben. Bei der Anlagefläche
kann es sich beispielsweise um zumindest einen Teilbereich einer
Behälteraußenwand, etwa
den Behälterboden
und/oder ein Deckelelement und/oder wenigstens eine Seitenwand handeln.
Bei der letztgenannten Variante ist insbesondere eine Ausgestaltung
realisierbar, bei der das Medium nicht den Behälterboden berührt, sondern
nur an den seitlichen Wänden
anliegt. Natürlich
sind auch Ausgestaltungsvarianten denkbar, bei denen es sich bei
der genannten Anlagefläche
um zumindest einen Teilbereich einer im Aufnahmebehälter-Innenraum
befindlichen Zwischenschicht handelt. Dort, wo das Medium an der
Anlagefläche
des Aufnahmebehälters
anliegt, ist dieses vorzugsweise aus einem transparenten Material
gebildet, sodass von außen
in den Aufnahmebehälter
eintretendes Licht durch die Behälterwände und
die im Aufnahmebehälter
befindlichen transparenten Medien hindurchstrahlen kann. Bei einem
Ausführungsbeispiel,
bei denen die Anlageflächen
durch zumindest Teilbereiche der Seitenwände gebildet werden, ist dies
nicht unbedingt erforderlich, eventuell sogar schädlich (Streulicht),
so dass die Anlageflächen
in einem solchen Fall auch aus einem nicht transparenten Material
gebildet sein können.
Erfindungsgemäß ist weiterhin
vorgesehen, dass sich die beiden Medien an einer Grenzfläche berühren. Um
nun die Brennweite des optischen Elements zu verändern, sind besondere Mittel
zum Ändern
der Größe und/oder
Form der Grenzfläche
zwischen diesen beiden Medien vorgesehen.
Durch
diese Mittel wird erreicht, dass ein Druck auf das entsprechende
Medium ausgeübt wird,
sodass dieses an der Grenzfläche
in zumindest einer Vorzugsrichtung in Richtung des jeweils anderen
Mediums verschoben – insbesondere
gedrückt – werden
kann. Bei dieser Vorzugsrichtung kann es sich in dem Fall, in dem
das optische Element als Linsenelement ausgebildet ist, vorzugsweise
um die optische Achse des Linsenelements handeln. Die Änderung
der Brennweite des optischen Elements und damit die Änderung
der Fokallänge
in einem optischen Gerät
erfolgt dann quasi durch das Herausdrücken des einen Mediums in Richtung
des anderen Mediums.
Dabei
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Mittel zum Ändern der
Grenzfläche(n)
zur Einwirkung auf das zweite Medium ausgebildet sind und dass das
zweite Medium über
diese Mittel an wenigstens einer Grenzfläche in zumindest einer Vorzugsrichtung
in Richtung des ersten Mediums verschoben, insbesondere gedrückt, wird
oder werden kann. Zusätzlich
oder alternativ ist auch denkbar, dass die Mittel zum Ändern der
Grenzfläche(n)
zur Einwirkung auf das erste Medium ausgebildet sind und dass das
erste Medium über
diese Mittel an wenigstens einer Grenzfläche in zumindest einer Vorzugsrichtung
in Richtung des zweiten Mediums verschoben, insbesondere gedrückt, wird
oder werden kann.
In
weiterer Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass sich die
beiden Medien an zwei Grenzflächen
berühren
und dass ein Medium über die
Mittel zum Ändern
der Grenzflächen
an einer oder beiden Grenzflächen
in zumindest einer Vorzugsrichtung in Richtung des jeweils anderen
Mediums verschoben, insbesondere gedrückt, wird oder werden kann.
In einem solchen Fall ist es beispielsweise auch möglich, dass
zwei Vorzugsrichtungen – für jede Grenzfläche eine – gewählt werden
können. Hierbei
können
die Vorzugsrichtungen gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung entgegengesetzt ausgerichtet sein.
Dabei
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Medium über die
Mittel zum Ändern
der Grenzfläche(n)
derart in Richtung des jeweils anderen Mediums verschoben, insbesondere
gedrückt,
wird, dass sich die Krümmung
wenigstens einer Grenzfläche zwischen
den beiden Medien ändert.
Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein optisches Element zum veränderbaren
Einstellen der Fokallänge
in einem optischen Gerät
bereitgestellt, mit einem Aufnahmebehälter, der ein erstes formflexibles
Medium sowie ein zweites formflexibles Medium beinhaltet, wobei
die Medien nicht mischbar sind, wobei die Medien in dem Aufnahmebehälter räumlich fixiert
sind und wobei sich die beiden Medien an einer Grenzfläche berühren, und
mit Mitteln zum Ändern
der Größe und/oder
Form der Grenzfläche
zwischen den beiden Medien. Dieses optische Element ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, dass das zweite Medium allseitig von dem ersten
Medium umschlossen ist, dass die Mittel zum Ändern der Grenzfläche zur
Einwirkung auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet sind
und dass die Mittel zum Ändern
der Grenzfläche
zum Erzeugen eines Drucks auf das erste und/oder zweite Medium ausgebildet
sind.
Bei
dieser Lösung
ist eine besondere Anlagefläche
nicht erforderlich. Vielmehr ist das zweite Medium, das im Ausgangszustand
vorteilhaft eine kugelartige Konfiguration aufweist, von allen Seiten von
dem ersten Medium umgeben. Bei dem ersten Medium kann es sich beispielsweise
wiederum um Wasser und bei dem zweiten Medium vorteilhaft um ein
geeignetes Öl
handeln. Die beiden Medien weisen vorteilhaft die gleiche Dichte
ab, damit das zweite Medium innerhalb des ersten Mediums in Position gehalten
wird und nicht absinken kann, das heißt, damit Gravitationseffekte
wirksam ausgeschlossen werden können.
Die
Mittel zum Ändern
der Grenzfläche üben nun
einen Druck auf das erste und/oder zweite Medium aus. Wenn der Druck
auf das erste Medium ausgeübt
wird, wird der Druck vom ersten auf das zweite Medium übertragen,
so dass dieses an der Druck-Einwirkstelle
komprimiert wird, was die Größe und/oder
Form der Grenzfläche
zwischen den beiden Medien verändert.
Beispielsweise kann das zweite Medium von der ursprünglich kugelartigen
Ausgangsform in eine elliptische Konfiguration gebracht werden.
Wenn der Druck auf das zweite Medium ausgeübt wird, wird sich dieses gegen
das erste Medium ausdehnen, so dass sich auch in diesem Fall die
Größe und/oder
Form der Grenzfläche
zwischen den beiden Medien ändern
wird.
Vorteilhaft
kann dabei vorgesehen sein, dass die Mittel zum Ändern der Grenzfläche derart
auf das erste und/oder zweite Medium einwirken, dass sich die Krümmung der
Grenzfläche
zwischen dem ersten und zweiten Medium ändert.
Wie
weiter oben bereits erläutert
wurde, ist die Erfindung nicht auf bestimmte Mediumtypen beschränkt. Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass das erste Medium und/oder das zweite
Medium eine Flüssigkeit
ist. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Medium um Wasser
handeln, während das
zweite Medium als Öl
ausgebildet ist. Natürlich sind
auch andere Medientypen möglich.
Ebenso kann, wie in der
DE
698 04 119 T2 beschrieben, das erste Medium ein elektrisch
leitendes Medium sein, während
das zweite Medium elektrisch isolierend ist. Allerdings ist die
elektrische Leitfähigkeit
zumindest eines der Medien bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht mehr erforderlich.
Natürlich können die
Medien auch in anderer Weise ausgebildet sein. Wichtig ist lediglich,
dass die Medien formflexibel sind. Daher ist es beispielsweise auch
denkbar, dass das erste Medium und/oder das zweite Medium gelartig
ausgebildet ist/sind.
Vorteilhaft
kann vorgesehen sein, dass das zweite Medium in Form eines Tropfens
ausgebildet ist. Dabei ist unter einem Tropfen generell eine kleine Mediummenge
von zumindest bereichsweise kugeliger oder länglich runder Form zu verstehen.
Bevorzugt
weisen – wie
oben schon ausgeführt – das erste
und zweite Medium die gleiche Dichte auf.
In
weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das erste Medium
und das zweite Medium unterschiedliche optische Eigenschaften, beispielsweise
unterschiedliche optische Indizes, aufweisen. Dabei kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass das erste Medium und das zweite Medium unterschiedliche
Brechungszahlen aufweisen. So ist gemäß einem vorteilhaften – nicht
ausschließlichen – Beispiel
vorgesehen, dass das erste Medium eine niedrige Brechzahl (Brechungsindex)
aufweist, während
das zweite Medium eine hohe Brechzahl aufweist.
Wenn
die Medien an einer transparenten Anlagefläche anliegen, beispielsweise
an einer zumindest teilweise transparenten Wandung des Aufnahmebehälters, weisen
diese transparenten Bereiche der Anlagefläche beziehungsweise der Behälterwand
vorzugsweise die gleiche oder eine ähnliche Brechzahl wie das anliegende
Medium auf. Dadurch werden gebrochene Strahlengänge und unerwünschte Reflexionen
vermieden.
Vorteilhaft
ist vorgesehen, dass das erste und/oder zweite Medium innerhalb
des Aufnahmebehälters
räumlich
fixiert ist. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das
optische Element in Form eines Linsenelements ausgestaltet ist,
bei dem ein Strahlengang definiert durch das Linsenelement hindurchlaufen
soll. Die räumliche
Fixierung erfolgt vorzugsweise mittels dazu geeigneter Fixiermittel.
Dabei ist die Erfindung jedoch nicht auf bestimmte Typen von Fixiermitteln
beschränkt.
Beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, können die Fixiermittel in Form einer
besonderen Oberflächengestaltung
der Anlagefläche
und/oder in Form einer besonderen Oberflächenbeschaffenheit der Anlagefläche ausgebildet sein.
Die Oberfläche
ist dabei vorteilhaft so gestaltet, dass sie das anliegende Medium
in Position halten kann. Die besondere Oberflächenbeschaffenheit kann beispielsweise
mittels einer besonderen Oberflächenbeschichtung
realisiert werden. Vorteilhaft kann eine besondere Oberflächenbeschaffenheit
bezüglich
der Benetzbarkeit vorgesehen sein. Dabei ist die Erfindung natürlich nicht
auf die genannten Beispiele beschränkt.
Beispielsweise
ist denkbar, dass die Fixierung der Medien durch eine geeignete
Wahl der Oberflächenmaterialien
und/oder lokale Oberflächenbeschichtungen
innerhalb des Aufnahmebehälters,
beispielsweise der Wand des Aufnahmebehälters, erfolgt. Ebenso kann
die räumliche
Fixierung der Medien über
das Anlegen einer geeigneten, vorzugsweise festgelegten Spannung,
erfolgen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das erste Medium
als elektrisch leitfähiges
Medium und das zweite Medium als elektrisch isolierendes Medium
ausgebildet ist. Eine solche Möglichkeit
ist generell in der
DE
698 04 119 T2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit
in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird.
Natürlich
ist es auch denkbar, die räumliche
Fixierung über
die konstruktive Ausgestaltung der Wände innerhalb des Aufnahmebehälters zu
erreichen, beispielsweise in dem diese mit geeigneten Vorsprüngen, Kanten,
Hinterschneidungen, Aussparungen und dergleichen versehen sind.
Die
Fixiermittel haben generell die Aufgabe, dass die Position der Medien
innerhalb des Aufnahmebehälters
unverändert
bleibt, sodass über
das optische Element insbesondere ein definierter Strahlengang erzeugt
werden kann.
Vorteilhaft
kann vorgesehen sein, dass in der Anlagefläche des Aufnahmebehältersbeispielsweise in
einer Zwischenschicht – an
der das zweite Medium anliegt, eine Öffnung vorgesehen ist, und
dass das zweite Medium im Bereich dieser Öffnung fixiert ist. Die Öffnung kann
sich insbesondere um eine optische Achse des optischen Elements
herum erstrecken, sodass ein Lichtstrahl durch diese Öffnung und anschließend durch
das erste und zweite Medium hindurchtreten kann. Insbesondere sind
im Bereich der Öffnung
dazu alle in Frage kommenden Komponenten des optischen Elements
transparent ausgebildet.
Wie
weiter oben bereits ausgeführt
wurde, ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen
für die
Mittel zum Ändern
der Grenzfläche
beschränkt.
Nachfolgend werden hierzu einige nicht ausschließliche Beispiele näher beschrieben.
So
ist es beispielsweise denkbar, dass die Mittel zum Ändern der
Grenzfläche
als mechanische Mittel ausgebildet sind. In einem solchen Fall können die
mechanischen Mittel beispielsweise als Kolbeneinrichtung oder Zylindereinrichtung
ausgebildet sein.
In
weiterer Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die Mittel zum Ändern der
Grenzfläche
in Form einer ansteuerbaren Membran ausgebildet sind.
Dabei
ist die Erfindung selbstverständlich ebenfalls
nicht auf bestimmte Antriebsarten für die Mittel zum Ändern der
Grenzfläche
beschränkt.
So ist es etwa möglich,
dass die Mittel elektrisch betätigbar ausgebildet
sind. Die in einem solchen Fall benötigten Spannungen liegen im
unteren Voltbereich. Daher sind solche Mittel besonders energiesparend
und kosteneffizient einsetzbar. Selbstverständlich sind auch andere Antriebsarten
für die
Mittel zum Ändern der
Grenzfläche
möglich.
So ist es beispielsweise denkbar, dass diese magnetisch und/oder
elektromagnetisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder
piezoelektrisch betätigbar
ausgebildet sind. Die Auswahl der jeweils geeigneten Antriebsart
ergibt sich je nach Anwendungsart und Einsatzort des optischen Elements.
Mit
dem erfindungsgemäßen optischen
Element wird es auf besonders einfache und kostengünstige Weise
möglich,
eine Änderung
der Brennweite des optischen Elements zu realisieren. Dabei kann
dies in besonders einfacher Weise durch die Auswahl geeigneter Parameter
erfolgen, beispielsweise die Auswahl geeigneter Medien – etwa Flüssigkeiten – innerhalb
des Aufnahmebehälters,
die geeignete Ausgestaltung der Oberflächen innerhalb des Aufnahmebehälters, die
Form und Größe der Öffnung(en),
die Auswahl des geeigneten Winkels der Grenzflächenkrümmung und dergleichen.
Auch
wenn das optische Element bisher nur unter Verwendung von zwei unterschiedlichen
Medien beschrieben worden ist, so sind selbstverständlich auch
optische Elemente möglich,
mit drei oder mehr Medien innerhalb des Aufnahmebehälters, wobei diese
dann insbesondere jeweils unterschiedlich ausgebildet ist. Die Ausgestaltung
und Funktionsweise derartiger optischer Elemente ergibt sich in
analoger Weise aus dem zuvor Beschriebenen, so dass diesbezüglich auf
die vorstehenden Ausführungen Bezug
genommen und verwiesen wird.
Gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung wird ein optisches Gerät mit veränderlicher Fokallänge bereitgestellt,
das eine Anzahl optischer Elemente aufweist. Erfindungsgemäß ist dabei
vorgesehen, dass wenigstens eines der optischen Elemente in einer
wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Weise ausgebildet ist.
Dabei ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf bestimmte
Typen optischer Geräte
beschränkt.
So können
die erfindungsgemäßen optischen
Elemente bei allen optischen Geräten
eingesetzt werden, bei denen eine Änderung der Fokallänge notwendig
ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um Video-Camcorder, Kameras, Ferngläser, Brillen
mit Nah- und Fernsicht, anpassbare Brillen und dergleichen handeln.
Besonders vorteilhaft kann es sich bei einem solchen optischen Gerät um ein
Mikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, oder ein Endoskop
handeln.
Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein wie vorstehend beschriebenes
optisches Element daher in besonders vorteilhafter Weise in einem
optischen Gerät
mit veränderlicher
Fokallänge
und/oder mit veränderlicher
spektraler Aufspaltung und/oder mit veränderlicher Strahlführung, insbesondere
in einem Mikroskop oder einem Endoskop, oder einem Fernrohr, oder
einem Teleskop, oder einer Kamera, oder einem Camcorder, oder einer
Kamera in einem Mobiltelefon, oder einer Lupe, oder einer Kopflupe,
verwendet.
Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein optisches Element gemäß einer ersten
aus dem Stand der Technik bekannten Lösung;
2 ein optisches Element
einer weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Lösung;
3 ein erstes Ausführungsbeispiel
eines optischen Elements gemäß der vorliegenden
Erfindung;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel
eines optischen Elements gemäß der vorliegenden
Erfindung;
5 ein drittes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen optischen
Elements; und
6 noch ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen optischen
Elements.
Die
in den 1 und 2 dargestellten optischen Elemente 10, 20 sind
bereits im Zusammenhang mit der Beschreibungseinleitung erläutert worden,
sodass diesbezüglich
auf die entsprechenden Ausführungen
verwiesen wird.
In
den 3 bis 6 sind optische Elemente gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, bei denen es sich um Linsenelemente mit veränderlicher Brennweite
handeln soll. Die optischen Elemente sollen in einem optischen Gerät mit veränderlichen
Fokallänge,
beispielsweise in einem Operationsmikroskop oder einem Endoskop
(jeweils nicht dargestellt) eingesetzt werden.
Das
in 3 dargestellte optische
Element 60 besteht zunächst
aus einem Aufnahmebehälter 62,
der unter anderem durch einen Behälterboden 64 und einem
diesem gegenüberliegenden
Behälterdeckel 63 begrenzt
ist. Senkrecht zum Behälterboden 64 verläuft die
optische Achse 61, entlang derer der Strahlengang 65 eines
Lichtstrahls durch das optische Element 60 hindurch verläuft.
Zumindest
in einem Bereich um die optische Achse 61 herum weist der
Behälterboden 64 und ebenso
der Behälterdeckel 63 einen
transparenten Bereich auf. Natürlich
ist es auch denkbar, dass der gesamte Behälterboden 64 und der
gesamte Behälterdeckel 63 aus
einem transparenten Material gebildet sind.
Innerhalb
des Aufnahmebehälters 62 befinden
sich zwei unterschiedliche, jeweils formflexible Medien 66, 67.
Beide Medien 66, 67 sind nicht mit einander mischbar,
weisen unterschiedliche optische Eigenschaften (unterschiedliche
Brechzahlen n1 und n2) auf und verfügen zumindest über eine ähnliche Dichte.
Darüber
hinaus sind beide Medien 66, 67 transparent. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel kann
es sich bei den formflexiblen Medien 66, 67 um Flüssigkeiten
handeln, wobei beispielsweise das erste Medium 66 als Wasser
und das zweite Medium 67 als Öl ausgebildet sein kann.
Innerhalb
des Aufnahmebehälters 62 befindet
sich in diesem eine als Anlagefläche 68 ausgebildete
Zwischenschicht, die wiederum über
eine Öffnung 74 verfügt. Ebenso
wie der transparente Bereich des Behälterbodens 64 ist
auch die Öffnung 74 innerhalb
der Zwischenschicht 68 konzentrisch um die optische Achse 61 herum
ausgebildet.
Bei
dem in 3 dargestellten
Beispiel sind solche Oberflächen
innerhalb des Aufnahmebehälters 62,
die mit dem ersten Medium 66 benetzt werden, durch eine
gestrichelte Linie gekennzeichnet, während diejenigen Oberflächen, die
mit dem zweiten Medium 67 benetzt werden, durch eine strichpunktierte
Linie gekennzeichnet sind.
Die
beiden Flüssigkeiten 66, 67 sind über geeignete
Mittel im Aufnahmebehälter 62 räumlich fixiert,
wobei die zweite Flüssigkeit 67 zumindest
bereichsweise an der als Anlagefläche ausgebildeten Zwischenschicht 68 innerhalb
des Aufnahmebehälters 62 anliegt.
Dabei ist die zweite Flüssigkeit 67 ebenfalls
im Bereich der Öffnung 74 fixiert,
sodass sich die Flüssigkeit 67,
die zumindest im Bereich der Grenzfläche 69 zwischen der
ersten und zweiten Flüssigkeit 66, 67 eine
Tropfenform aufweist, konzentrisch um die optische Achse 61 herum
erstreckt.
Ein
in das optische Element 60 eintretender Lichtstrahl 65 durchläuft somit
zunächst
den transparenten Bereich des Behälterbodens 64, anschließend die
zweite Flüssigkeit 67 sowie
die Öffnung 74 in
der Anlagefläche 68 innerhalb
des Aufnahmebehälters 62,
dann die erste Flüssigkeit 66 und
anschließend einen
transparenten Bereich des Behälterdeckels 63.
Eine
Veränderung
der Brennweite des optischen Elements 60 und damit eine
Veränderung
der fokalen Länge
des optischen Geräts
erfolgt nun in einer Weise, das die Größe und/oder Form der Grenzfläche 69 – zum Beispiel
deren Krümmung – zwischen
den beiden Flüssigkeiten 66, 67 verändert wird.
Dies erfolgt über
entsprechend ausgestaltete Mittel 70. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Mittel 70 zum Ändern
der Grenzfläche 69 in
Form einer Membran 71 ausgebildet, die einen Teil der Zwischenschicht 68 bildet.
An oder in der Membran 71 befindet sich wenigstens ein
Magnet- oder Metallplättchen 72.
Auf dieses Plättchen 72 kann
mittels eines Elektromagneten 73 eingewirkt werden.
Wenn
das Plättchen 72 als
Magnetplättchen ausgebildet
ist, kann dieses, je nach Polung, bei Betätigung des Elektromagneten 73 in
Richtung des Behälterbodens 64 angezogen,
oder aber in Richtung des Behälterdeckels 63 abgestoßen werden.
Wenn das Plättchen 72 als
Metallplättchen
ausgebildet ist, wird dieses bei Betätigung des Elektromagneten 73 entweder
angezogen, oder abgestoßen.
Durch
die Mittel 70 zum Ändern
der Grenzfläche 69 ist
es nunmehr möglich,
auf die Flüssigkeit 67 direkt
einzuwirken. Dies geschieht in einer Weise, das die zweite Flüssigkeit 67 an
der Grenzfläche 69 zur
ersten Flüssigkeit 66 in
zumindest einer Vorzugsrichtung – im vorliegenden Beispiel
in Richtung der optischen Achse 61 – in Richtung der ersten Flüssigkeit 66 gedrückt wird.
Dies erfolgt in besonders einfacher und energiesparender Weise durch
eine Betätigung
der Membran 71.
Im
Ausgangszustand befindet sich die Membran 71 in ihrer waagerechten
Ausgangsstellung. Die zweite Flüssigkeit 67 weist
auf der Anlagefläche 68 eine Tropfenform
auf, wobei die Grenzfläche 69 zwischen
den Flüssigkeiten 67 und 66 eine
flache Krümmung
aufweist. Dies ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt.
Wenn
nun der Elektromagnet 73 betätigt wird und das Plättchen 72 beispielsweise
in Richtung des Behälterbodens 64 angezogen
wird, führt
dies dazu, dass sich auch die Membran 71 in Richtung des
Behälterbodens 64 auslenkt.
Dadurch wird die zweite Flüssigkeit 67 durch
die Öffnung 74 herausgedrückt, wodurch
sich die Krümmung
der Grenzfläche 69 in eine
wesentlich gewölbtere
Form ändert,
die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Die zweite Flüssigkeit 67 wird
somit in Richtung der optischen Achse 61 in Richtung der
ersten Flüssigkeit 66 gedrückt, wodurch
sich ebenfalls eine Änderung
der Fokallänge
des optischen Geräts
(nicht dargestellt) ergibt.
In 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines
optischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt, welches eine weitere Ausgestaltungsform für die Mittel
zum Ändern
der Grenzfläche
aufweist.
Das
in 4 dargestellte optische
Element 40 besteht zunächst
wiederum aus einem Aufnahmebehälter 42,
der unter anderem durch einen Behälterboden 43 und einen
diesem gegenüberliegenden
Behälterdeckel
begrenzt ist. Senkrecht zum Behälterboden 43 verläuft die
optische Achse 41, entlang derer der Strahlengang 45 eines
Lichtstrahls durch das optische Element 40 hindurch verläuft. Zumindest
in einem Bereich um die optische Achse 41 herum weist der
Behälterboden 43 und
ebenso der Behälterdeckel
einen transparenten Bereich 44 auf. Natürlich ist es auch denkbar,
dass der gesamte Behälterboden 43 und
der gesamte Behälterdeckel
aus einem transparenten Material gebildet sind.
Innerhalb
des Aufnahmebehälters 42 befinden
sich zwei unterschiedliche formflexible Medien 46, 47.
Beide Medien 46, 47 sind nicht mit einander mischbar,
weisen unterschiedliche optische Eigenschaften auf und verfügen zumindest über eine ähnliche
Dichte. Darüber
hinaus sind beide Medien 46, 47 zumindest teilweise
transparent. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann es sich
bei den formflexiblen Medien ebenfalls um Flüssigkeiten handeln, wobei beispielsweise
das erste Medium 46 als Wasser und das zweite Medium 47 als Öl ausgebildet
sein kann.
Das
erste Medium 46 liegt unter anderem an dem zumindest bereichsweise
transparenten Behälterdeckel
an. Vorteilhaft weisen das Medium und der transparente Bereich des
Behälterdeckels
gleiche Brechungszahlen n1 auf, so dass weder gebrochene Strahlen,
noch unerwünschte
Reflexionen entstehen können.
Ebenso weisen deshalb auch der transparente Bereich 44 des
Behälterbodens 43 und
das Medium 47, das an dem transparenten Bereich 44 anliegt,
identische oder ähnliche
Brechzahlen n2 auf. Behälterdeckel
und erstes Medium 46, beziehungsweise Behälterboden 43 und
zweites Medium 47 können
dann jeweils wie ein einziges Medium betrachtet werden.
Innerhalb
des Aufnahmebehälters 42 befindet
sich in diesem eine Anlagefläche 48 in
Form einer Zwischenschicht, die wiederum über eine Öffnung 52 verfügt. Ebenso
wie der transparente Bereich 44 des Behälterbodens 43 ist
auch die Öffnung 52 innerhalb der
Anlagefläche 48 konzentrisch
um die optische Achse 41 herum ausgebildet. Die Zwischenschicht kann
je nach Ausgestaltungsform eine waagerechte oder aber auch eine
schräge
Ausrichtung haben.
Die
beiden Flüssigkeiten 46, 47 sind über geeignete
Mittel im Aufnahmebehälter 42 räumlich fixiert,
wobei die zweite Flüssigkeit 47 zumindest
bereichsweise an der Anlagefläche 48 des
Aufnahmebehälters 42 anliegt.
Dabei ist die zweite Flüssigkeit 47 ebenfalls
im Bereich der Öffnung 52 fixiert,
sodass sich die Flüssigkeit 47,
die zumindest im Bereich der Grenzfläche 49 zwischen der
ersten und zweiten Flüssigkeit 46, 47 eine
Tropfenform aufweist, konzentrisch um die optische Achse 41 herum
erstreckt. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Formgebung
und/oder Oberflächenbeschichtung
der Anlagefläche 48 realisiert
werden.
Ein
in das optische Element 40 eintretender Lichtstrahl 45 durchläuft somit
zunächst
den transparenten Bereich 44 des Behälterbodens 43, anschließend die
zweite Flüssigkeit 47 sowie
die Öffnung 52 in
der Wand 48 des Aufnahmebehälters 42, dann die erste
Flüssigkeit 46 und
anschließend
einen transparenten Bereich des Behälterdeckels.
Eine
Veränderung
der Brennweite des optischen Elements 40 und damit eine
Veränderung
der fokalen Länge
des optischen Geräts
erfolgt nun in einer Weise, das die Größe und/oder Form der Grenzfläche 49 – zum Beispiel
deren Krümmung – zwischen
den beiden Flüssigkeiten 46, 47 verändert wird.
Dies erfolgt über
entsprechend ausgestaltete Mittel 50. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Mittel 50 zum Ändern
der Grenzfläche 49 in
Form einer Kolbeneinrichtung 51 ausgebildet, wobei sich der
Kolben 51 innerhalb eines Zylinders 53 bewegt.
Durch
die Mittel 50 zum Ändern
der Grenzfläche 49 ist
es nunmehr möglich,
auf die Flüssigkeit 47 direkt
einzuwirken. Dies geschieht in einer Weise, das die zweite Flüssigkeit 47 an
der Grenzfläche 49 zur
ersten Flüssigkeit 46 in
zumindest einer Vorzugsrichtung – im vorliegenden Beispiel
in Richtung der optischen Achse 41 – in Richtung der ersten Flüssigkeit
gedrückt
wird. Dies erfolgt in besonders einfacher und energiesparender Weise
durch eine Betätigung
der Kolbeneinrichtung 51.
Im
Ausgangszustand befindet sich die Kolbeneinrichtung 51 in
der mittels einer durchgezogenen Linie dargestellten Ausgangsstellung.
Die zweite Flüssigkeit 47 weist
auf der Wand 48 eine Tropfenform auf, wobei die Grenzfläche 49 zwischen
den Flüssigkeiten 47 und 46 eine
flache Krümmung
aufweist. Dies ist ebenfalls durch eine durchgezogene Linie dargestellt.
Wenn
nun die Kolbeneinrichtung 51 betätigt und in eine durch die
gestrichelte Linie dargestellte zweite Position verschoben wird,
wozu lediglich eine geringe Steuerspannung erforderlich ist, wird
die zweite Flüssigkeit 47 durch
die Öffnung 52 herausgedrückt, wodurch
sich die Krümmung
der Grenzfläche 49 in
eine wesentlich gewölbtere
Form ändert,
die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Die zweite Flüssigkeit 47 wird
somit in Richtung der optischen Achse 41 in Richtung der
ersten Flüssigkeit 46 gedrückt, wodurch
sich ebenfalls eine Änderung
der Fokallänge
des optischen Geräts
(nicht dargestellt) ergibt.
Das
in 5 dargestellte optische
Element 80 verfügt
wiederum über
einen Aufnahmebehälter 82,
der durch ein Deckelelement 83, einen Behälterboden 84 sowie
Seitenwände 86, 87 begrenzt
ist. Zumindest im Bereich der optischen Achse 81, entlang derer
die Lichtstrahlrichtung 85 verläuft, sind der Behälterboden 82 und
der Behälterdeckel 83 transparent
ausgebildet.
In
dem Aufnahmebehälter 82 befinden
sich zwei formflexible Medien 90, 91 mit gleicher
Dichte, aber unterschiedlichen optischen Eigenschaften. Im vorliegenden
Beispiel hat das erste formflexible Medium 90 eine Brechzahl
n1, während
das formflexible zweite Medium 91 eine Brechzahl n2 hat.
Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen liegt das
zweite Medium 91 nicht am Behälterboden 84 oder
einer im Aufnahmebehälter 82 befindlichen
Zwischenschicht an.
Vielmehr
sind die Anlageflächen 88, 89 im vorliegenden
Beispiel als Teilbereiche der Seitenwände 86, 87 ausgebildet.
Das zweite Medium 91 wird somit seitlich festgehalten,
und nicht auf der optischen Achse 81. Die Anlageflächen 88, 89 müssen daher
auch nicht transparent ausgebildet sein. Vorteilhaft ist die Oberfläche der
Anlageflächen 88, 89 jeweils
derart gestaltet, dass das zweite Medium 91 dort festgehalten
wird.
Das
erste Medium 90 befindet sich sowohl oberhalb als auch
unterhalb des zweiten Mediums 91, so dass sich die beiden
Medien 90, 91 an zwei Grenzflächen 92, 93 berühren.
Bei
dem in 5 dargestellten
Beispiel sind solche Oberflächen
innerhalb des Aufnahmebehälters 82,
die mit dem ersten Medium 90 benetzt werden, durch eine
gestrichelte Linie gekennzeichnet, während diejenigen Oberflächen, die
mit dem zweiten Medium 91 benetzt werden, durch eine strichpunktierte
Linie gekennzeichnet sind.
Wenn
nun nicht näher
dargestellte Mittel zum Ändern
der Grenzflächen
betätigt
werden, wird das zweite Medium 91 nach außen gedrückt, wodurch sich
die Krümmung
der Grenzflächen 92, 93 in
eine wesentlich gewölbtere
Form ändern.
Das zweite Medium 91 wird somit in zwei entgegengesetzt
ausgerichtete Vorzugsrichtungen in Richtung der optischen Achse 81 in
Richtung des ersten Medium 90 gedrückt, wodurch sich ebenfalls
eine Änderung
der Fokallänge
des optischen Geräts
(nicht dargestellt) ergibt.
In 6 ist schließlich noch ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines optischen Elements 100 gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt, wobei die Teilfiguren a) und b) jeweils unterschiedliche
Betriebszustände
darstellen.
Das
optische Element 100 verfügt wiederum über einen
Aufnahmebehälter 102,
unter anderem mit einem Behälterboden 103 und
einem Deckelelement 104. Im vorliegenden Beispiel sollen
nicht nur deren Bereiche um die optische Achse 101 herum transparent
ausgebildet sein. Vielmehr sollen sowohl der Behälterboden 103 als
auch das Deckelement 104 in ihrer Gesamtheit transparent
ausgebildet sein. Hinzu kommt, dass der Behälterboden 103 einen
in den Aufnahmebehälter
hinein gerichtete, gekrümmte Oberfläche aufweist.
Sowohl
der Behälterboden 103 als
auch das Deckelelement 104 weisen eine Brechzahl n1 auf, die
identisch oder ähnlich
mit der Brechzahl n1 eines ersten, im Aufnahmebehälter 102 befindlichen
formflexiblen Mediums 105 ist. Bei dem ersten Medium 105 kann
es sich beispielsweise um Wasser handeln, während der Behälterboden 103 und
das Deckelelement 104 beispielsweise aus Glas gefertigt
sind.
Im
Aufnahmebehälter 102 befindet
sich weiterhin ein zweites formflexibles Medium 106 mit
gleicher Dichte wie das erste Medium 105, aber mit einer anderen
Brechzahl n2. Bei dem zweiten Medium handelt es sich beispielsweise
um ein Öl.
Das zweite Medium 106, das in der Ausgangsposition gemäß 6a) in etwa eine Kugelform
aufweist, ist allseitig vom ersten Medium 105 umgeben.
Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen liegt das
zweite Medium somit an keinerlei Anlagefläche an. Da beide Medien 105, 106 die
gleiche Dichte haben und durch die Ausgestaltung des Behälterbodens 103 ist
sichergestellt, dass das zweite Medium 106 in der 6a in Position gehalten
wird.
Eine
Veränderung
der Brennweite des optischen Elements 100 und damit eine
Veränderung
der fokalen Länge
des optischen Geräts
erfolgt nun in einer Weise, das die Größe und/oder Form der Grenzfläche 107 – zum Beispiel
deren Krümmung – zwischen
den beiden Medien 105, 106 verändert wird. Dies erfolgt über entsprechend
ausgestaltete Mittel 108. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Mittel 108 zum Ändern der Grenzfläche 107 in
Form einer Kolbeneinrichtung 109 ausgebildet, wobei sich der
Kolben 109 entlang seiner Verschieberichtung 110 innerhalb
des Aufnahmebehälters 102 bewegt.
Aus
diesem Grund ist die Kolbeneinrichtung 109 aus einem transparenten
Material gefertigt, beispielsweise aus Glas. Weiterhin weist die
Kolbeneinrichtung 109 vorteilhaft eine Brechzahl n1 auf,
die der Brechzahl n1 des ersten Mediums 105 entspricht, oder
aber ähnlich
zu dieser ist.
Durch
die Mittel 108 zum Ändern
der Grenzfläche 107 ist
es nunmehr möglich,
auf das erste Medium 105 direkt, und auf das zweite Medium 106 indirekt
einzuwirken. Im Ausgangszustand befindet sich die Kolbeneinrichtung 109 in
der in 6a dargestellten
Ausgangsstellung. Das zweite Medium 106 weist eine Kugelform
auf.
Wenn
nun die Kolbeneinrichtung 109 betätigt und entlang der Verschieberichtung 110 in
eine in 6b dargestellte
zweite Position verschoben wird, wird das zweite Medium in eine
elliptische Form gedrückt,
wodurch sich ebenfalls eine Änderung
der Fokallänge
des optischen Geräts
(nicht dargestellt) ergibt.