DE19520926C2

DE19520926C2 - Optical component

Info

Publication number: DE19520926C2
Application number: DE1995120926
Authority: DE
Inventors: Clemens Sexauer
Original assignee: BEO GmbH
Current assignee: BEO GmbH
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1995-06-08
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2015-06-09
Also published as: DE19520926A1

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Bauelement, dessen Brennweite durch Verformung der optischen Fläche einer als Elastomerteil ausgebildeten Linse veränderbar ist, wobei die Linse im Wirkbereich zumindest eines Elektromagneten angeordnet ist.The invention relates to an optical component, the focal length by deforming the optical surface as an elastomer part trained lens is changeable, the lens in the effective range at least one electromagnet is arranged.

Man kennt bereits optische Bauelemente mit mehreren Linsen, die zur Veränderung der Brennweite des optischen Bauelementes in Einstrahlrichtung verschoben werden müssen. Zum Verstellen der in diesen optischen Bauelementen vorgesehenen Linsen sind aufwendige Verstellantriebe und Schiebeführungen erforderlich.Optical components with multiple lenses are already known to change the focal length of the optical component in Direction of incidence must be shifted. To adjust the in lenses provided in these optical components are complex Adjustment drives and sliding guides required.

Aus der DE 34 24 069 A1 ist bereits eine optische Linse mit einer zylindrischen Kammer aus zwei Teilen bekannt, die in Gewindeeingriff stehen. An den Stirnseiten des Gehäuses befinden sich Membran elemente. Das Innere des Gehäuses ist mit einem optischen Medium gefüllt. Durch Verdrehen der beiden Gehäuseteile gegeneinander kann die Länge des Gehäuses verändert werden, wobei sich die Membranen an den Stirnseiten zum Volumenausgleich mehr oder weniger stark wölben. Das vorbekannte optische Bauelement eröffnet zwar die Möglichkeit, verschiedene Brennweiten relativ einfach zu realisieren, jedoch ist es schwierig, dieses Bauelement in dem gewünschten Arbeitsbereich exakt zu steuern.From DE 34 24 069 A1 an optical lens with a cylindrical chamber known from two parts that engage in thread stand. There is a membrane on the front of the housing elements. The inside of the case is covered with an optical medium filled. By rotating the two housing parts against each other the length of the case can be changed, changing the diaphragms more or less strong on the end faces for volume compensation bulge. The known optical component opens the Possibility of realizing different focal lengths relatively easily, however, it is difficult to get this device into the desired one Control the work area exactly.

Aus der US 4 783 155 ist bereits ein optisches Bauelement der eingangs erwähnten Art bekannt, das eine optische Linse aus einem weichelastischen Material hat. Während an der einen optisch wirksamen Linsen-Außenseite dieses vorbekannten Bauelementes ein Metallring mit zentraler Lichtöffnung anliegt, ist auf der gegenüberliegenden Außenseite der Linse ein Elektromagnet vorgesehen. Durch eine Spannungsänderung am Elektromagneten dieses vorbekannten optischen Bauelementes kann das magnetische Kraftfeld und damit auch der auf die Linse ausgeübte Druck derart verändert werden, daß sich das weichelastische Linsenmaterial verformt.An optical component is already known from US Pat. No. 4,783,155 known type that an optical lens from a has soft elastic material. While at one optically effective Lens outside of this known component is a metal ring with a central light opening is on the opposite An electromagnet is provided on the outside of the lens. By a Voltage change on the electromagnet of this known optical Component can the magnetic force field and thus the the lens pressure can be changed so that the soft elastic lens material deformed.

Bei diesem vorbekannten Bauelement wird die zum Verändern seiner optischen Eigenschaften erforderliche Formänderung bloß mittelbar durch eine Druckänderung der zwischen dem Metallring und dem Elektromagneten eingespannten Linse bewirkt. Diese mittelbare Formänderung erfordert einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand. Da der auf die Linse ausgeübte Druck im übrigen u. a. auch von der positionsgerechten Anordnung des Metallringes auf dem Linsenkörper abhängig ist, kann die Wiederholbarkeit einer definierten Formänderung eventuell erschwert sein.In this known component is used to change its optical properties required change of shape only indirectly by a change in pressure between the metal ring and the Electromagnet clamped lens causes. This indirect Change of shape requires additional design effort. Since the pressure exerted on the lens in the rest u. a. also from the Position the metal ring on the lens body in the correct position depends on the repeatability of a defined Shape change may be difficult.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der sich die optischen Eigenschaften eines optischen Bauelementes auf einfache Weise mit einem vergleichsweise geringen konstruktiven Aufwand im gewünschten Maß verändern lassen.There is therefore the task of a device to create the type mentioned above, with which the optical Properties of an optical component in a simple manner a comparatively low design effort in the desired Let measure change.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei dem optischen Bauelement der eingangs erwähnten Art darin, daß die als flüssig keitsgefüllter Hohlkörper ausgebildete optische Linse zur Verformung ihrer optischen Fläche in Folge einer Magnetfeldänderung wenigstens im Randbereich ihres Linsenumfanges magnetisch wirksam ist, wobei die Linse dazu zumindest in ihrem Umfangsrandbereich mit magnetisch wirksamen Partikeln durchsetzt ist und/oder die Linsen-Flüssigkeit eine magnetische Flüssigkeit wenigstens als Teilmenge enthält.This object is achieved with the optical Component of the type mentioned in that the liquid filled hollow body trained optical lens for deformation their optical surface as a result of a magnetic field change at least is magnetically effective in the edge region of its lens circumference, wherein the lens at least in its peripheral edge area with magnetic effective particles is penetrated and / or the lens liquid contains a magnetic liquid at least as a subset.

Bei dem erfindungsgemäßen optischen Bauelement wird somit ein Magnetfeld aufgebaut, welches den magnetisch wirksamen Randbereich der Linse stärker anzieht und dadurch die Wölbung dieser Linse verändert, was gleichzeitig eine Veränderung ihrer optischen Eigenschaften zur Folge hat. Somit kann durch den Einfluß des Magnetfeldes, das beispielsweise von einem Elektromagneten erzeugt wird, die Form der elastischen Linse verändert werden. Wird der magnetisch wirksame Randbereich der Linse stärker vom Magneten angezogen und der Abstand zwischen diesen Bestandteilen des optischen Bauelementes entsprechend verringert, strafft sich gleichzeitig die optische Fläche im mittleren Linsenbereich, was die gewünschte Änderung der optischen Eigenschaften zur Folge hat. Bei einem Nachlassen des Magnetfeldes geht die optische Linse durch die Eigenelastizität des Linsenmaterials wieder in ihre Ausgangsform zurück.In the optical component according to the invention, a Magnetic field built up, which is the magnetically effective edge area of the lens and thereby the curvature of this lens changed, which at the same time changed their optical Properties. Thus, by the influence of Magnetic field generated, for example, by an electromagnet the shape of the elastic lens will be changed. Will the magnetically effective edge area of the lens more from the magnet attracted and the distance between these components of the optical Component reduced accordingly, tightens at the same time the optical surface in the middle lens area, what the desired Changes in the optical properties results. At a If the magnetic field decreases, the optical lens passes through the Self-elasticity of the lens material back to its original shape back.

Dabei sieht eine besonders einfache Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, daß die Linse von einem ringförmigen Elektromagneten umgrenzt ist.A particularly simple embodiment according to FIG Invention before that the lens of an annular electromagnet is bounded.

Um die optischen Eigenschaften der als Elastomerteil ausgebildeten Linse in einer gewissen Spannbreite praktisch stufenlos variieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn eine Magnetfeldänderung durch eine Spannungsänderung an dem Elektromagneten bewirkt wird. Bei einer Änderung der an den Elektromagneten angelegten Spannung wird auch der Einfluß des magnetischen Feldes auf die optische Linse verändert, was gleichzeitig eine entsprechende Änderung ihrer optischen Eigenschaften bewirkt.The optical properties of the elastomer part Vary the lens practically infinitely in a certain range To be able to, it is advantageous if a magnetic field change by a voltage change is caused on the electromagnet. At a change in the voltage applied to the electromagnet also the influence of the magnetic field on the optical lens changed what at the same time a corresponding change in their optical properties.

Um den Umfangsrandbereich der Linse magnetisch wirksam auszu gestalten, kann die Linse zumindest in ihrem Umfangsrandbereich eine magnetische Beschichtung aufweisen.In order to magnetically effect the peripheral edge region of the lens design, the lens can at least in its peripheral edge region have a magnetic coating.

Die Linsenform läßt sich auch durch ein vergleichsweise schwaches Magnetfeld verändern, wenn die Linse aus einem Weichkunststoff, insbesondere aus Silikon hergestellt ist.The lens shape can also be compared to a comparatively weak one Magnetic field change when the lens is made of a soft plastic, is made in particular of silicone.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen sowie der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungs form gemäß der Erfindung verwirklicht sein.Further features of the invention result from the following Description of an embodiment according to the invention in Connection with the claims and the drawing. The single ones Features can be used individually or in groups of one execution form can be realized according to the invention.

Es zeigt in schematischer Darstellung:It shows in a schematic representation:

Fig. 1 ein optisches Bauelement in einer Draufsicht, bei welchem die als Elastomerteil ausgebildete Linse von einem Elektromagneten umgrenzt ist, Fig. 1 shows an optical device in a plan view, in which the elastomer is bounded as part of lens formed by an electromagnet,

Fig. 2 das optische Bauelement aus Fig. 1 in einem Längs schnitt, wobei sich ihre elastische Linse in einem entspannten Zustand befindet, und Fig. 2 shows the optical component of Fig. 1 in a longitudinal section, with its elastic lens in a relaxed state, and

Fig. 3 das optische Bauelement aus Fig. 1 und 2 in gespanntem Zustand seiner optischen Linse. Fig. 3, the optical component of FIG. 1 and 2 in a stretched state to its optical lens.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein optisches Bauelement 1 dargestellt, das einen ringförmigen Elektromagneten 2 hat. Der Elektromagnet 2 umgrenzt den Umfangsrandbereich 3 einer optischen Linse 4, die zur Veränderung ihrer optischen Eigenschaften als Elastomerteil ausgebildet ist.In Figs. 1 to 3, an optical component 1 is shown, having an annular electromagnet 2. The electromagnet 2 delimits the peripheral edge region 3 of an optical lens 4 , which is designed as an elastomer part to change its optical properties.

Um die Brennweite oder dergleichen optischen Eigenschaften des Bauelementes 1 durch eine Verformung der optischen Fläche der elastischen Linse 4 verändern zu können, ist der im Wirkbereich des Elektromagneten 2 angeordnete Umfangsrandbereich 3 der Linse 4 magnetisch wirksam ausgebildet.In order to be able to change the focal length or the like optical properties of the component 1 by deforming the optical surface of the elastic lens 4 , the peripheral edge region 3 of the lens 4 arranged in the effective area of the electromagnet 2 is magnetically effective.

Dabei wird eine Formveränderung der als Elastomerteil ausgebildeten optischen Linse 4 durch den Einfluß des vom Elektromagneten 2 erzeugten magnetischen Feldes auf den magnetisch wirksamen Randbereich 3 der Linse 4 bewirkt. Die optischen Eigenschaften des Bauelementes 1 lassen sich somit auf einfache Weise in einem vergleichsweise weiten Bereich stufenlos durch eine Magnetfeld änderung verändern, die durch eine Änderung der an den Elektro magneten 2 angelegten Spannung bewirkt wird.A change in shape of the optical lens 4 designed as an elastomer part is brought about by the influence of the magnetic field generated by the electromagnet 2 on the magnetically active edge region 3 of the lens 4 . The optical properties of the component 1 can thus be easily changed in a comparatively wide range continuously by a magnetic field change, which is caused by a change in the voltage applied to the electromagnet 2 .

Statt eines einzigen ringförmigen Elektromagneten 2 können auch mehrere - hier allerdings nicht dargestellte - Elektromagneten vorgesehen sein, die vorzugsweise in gleichen Abständen um den Linsenumfang angeordnet sind.Instead of a single ring-shaped electromagnet 2 , a plurality of electromagnets, which are not shown here, can be provided, which are preferably arranged at equal intervals around the lens circumference.

Die Linse 4 kann als Vollkörper aus lichtdurchlässigem Silikon oder dergleichen Weichkunststoff hergestellt sein. Um die optische Linse 4 im Magnetfeld des Elektromagneten 2 beeinflussen zu können, kann dabei die Linse 4 zumindest in ihrem Umfangsrandbereich 3 mit magnetisch wirksamen Partikeln durchsetzt sein. Zusätzlich kann die Linse 4 zumindest in ihrem Umfangsrandbereich 3 auch eine magnetische Beschichtung aufweisen.The lens 4 can be made as a full body from translucent silicone or similar soft plastic. In order to be able to influence the optical lens 4 in the magnetic field of the electromagnet 2 , the lens 4 can be penetrated with magnetically active particles at least in its peripheral edge region 3 . In addition, the lens 4 can also have a magnetic coating at least in its peripheral edge region 3 .

Eine andere Ausführungsform sieht demgegenüber vor, daß die Linse 4 als flüssigkeitsgefüllter Hohlkörper ausgebildet ist und daß die lichtdurchlässige Linsen-Flüssigkeit eine magnetisch wirksame Flüssigkeit oder einen Flüssigmagneten wenigstens als Teilmenge enthält. Bei einer als Hohlkörper ausgebildeten Linse kann zusätzlich auch zumindest im Umfangsrandbereich der Linse innenseitig eine magnetisch wirksame Beschichtung vorgesehen werden.Another embodiment provides, in contrast, that the lens 4 is designed as a liquid-filled hollow body and that the translucent lens liquid contains a magnetically active liquid or a liquid magnet at least in part. In the case of a lens designed as a hollow body, a magnetically effective coating can also be provided on the inside at least in the peripheral edge region of the lens.

Um die in der Linsen-Flüssigkeit der optischen Linse 4 enthaltene, magnetisch wirksame Flüssigkeits-Teilmenge auf den Umfangsrand bereich 3 der Linse 4 zu konzentrieren und um den optisch wirksamen Mittelbereich der Linse 4 von dieser eventuell auch licht- undurchlässigen Teilmenge freizuhalten, ist es zweckmäßig, wenn diese magnetisch wirksame Flüssigkeits-Teilmenge mittels einer an den Elektromagneten 2 angelegten Ausgangsspannung im Umfangsrandbereich der Linse erhalten wird. Durch eine Erhöhung dieser Ausgangsspannung und eine entsprechende Verstärkung des vom Elektromagneten 2 erzeugten Magnetfeldes kann auch hier die Form und somit die optische Fläche der Linse 4 in der gewünschten Weise variiert werden.In order to concentrate the magnetically effective liquid subset contained in the lens liquid of the optical lens 4 on the peripheral edge region 3 of the lens 4 and to keep the optically active central region of the lens 4 free of this possibly opaque subset, it is expedient when this magnetically effective liquid subset is obtained by means of an output voltage applied to the electromagnet 2 in the peripheral edge region of the lens. By increasing this output voltage and appropriately amplifying the magnetic field generated by the electromagnet 2 , the shape and thus the optical surface of the lens 4 can also be varied in the desired manner.

In Fig. 2 ist die elastische Linse 4 des optischen Bauelementes 1 in einem entspannten Zustand dargestellt, wobei die Linse 4 praktisch nur entlang einer Berührungslinie am Elektromagneten 2 anliegt. Wird eine gegebenenfalls erhöhte Spannung an den Elektromagneten 2 angelegt, wird die Linse 4 mit ihrem Umfangsrand bereich 3 stärker an den angrenzenden Rand des Elektromagneten 2 angezogen, so daß sich die Wölbung und somit die optischen Eigenschaften dieser Linse 4 verändern und der Mittelbereich der Linse 4 strafft.In FIG. 2, the elastic lens is the optical component 1 shown in a relaxed state 4, the lens 4 is present practically only along a line of contact on the electromagnet 2. If a possibly increased voltage is applied to the electromagnet 2 , the lens 4 with its peripheral edge region 3 is attracted more strongly to the adjacent edge of the electromagnet 2 , so that the curvature and thus the optical properties of this lens 4 change and the central region of the lens 4 tightens.

Claims

1. Optical component, the focal length of which can be changed by deforming the optical surface of a lens designed as an elastomer part, the lens being arranged in the effective area of at least one electromagnet, characterized in that the optical lens ( 4 ) designed as a liquid-filled hollow body for deforming its optical surface due to a change in magnetic field at least in the edge region (3) of its lens periphery is effective magnetic, wherein the lens (4) to at least penetrated in its peripheral edge area (3) with a magnetically active particles and / or lens fluid includes a magnetic fluid, at least as a subset.

2. Optical component according to claim 1, characterized in that the lens ( 4 ) is bounded by an annular electromagnet ( 2 ).

3. Optical component according to claim 2, characterized in that a magnetic field change is caused by a voltage change on the electromagnet ( 2 ).

4. Optical component according to claim 1, characterized in that the lens ( 4 ) at least in its peripheral edge region ( 3 ) has a magnetic coating.

5. Optical component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the lens ( 4 ) is made of a soft plastic, in particular silicone.