DE3712145A1

DE3712145A1 - Optical component of adjustable focal length

Info

Publication number: DE3712145A1
Application number: DE19873712145
Authority: DE
Inventors: Takeshi Baba; Noriyuki Nose; Eigo Kawakami; Toshiyuki Nakajima; Nobuo Kushibiki; Yukichi Niwa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-04-11
Filing date: 1987-04-10
Publication date: 1988-03-17
Also published as: JPS62239106A; DE3712145C2

Abstract

An optical component of adjustable focal length has an elastomeric part, a relatively rigid aperture part which has an opening and is in contact with the elastomeric part, a counterelement which contains the elastomeric part between itself and the aperture part like a sandwich, and a device for permanently applying an external force of specific magnitude to the elastomeric part.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Bauelement mit veränderlicher Brennweite, das in der Lage ist, die Brennweite durch Verformung einer optischen Oberfläche eines das Bauelement bildenden Elastomerteils zu verändern.The invention relates to an optical component with variable Focal length that is able to change the focal length by Deformation of an optical surface of the component to change forming elastomer part.

Speziell betrifft die Erfindung ein optisches Bauelement mit veränderlicher Brennweite, bei dem die Brennweite dadurch genau geändert werden kann, daß man dauernd eine externe Kraft vorbestimmter Größe oder eine noch größere Kraft auf das Elastomerteil aufbringt.In particular, the invention relates to an optical component variable focal length at which the focal length thereby can be changed exactly that one is constantly an external Force of a predetermined size or an even greater force applies the elastomer part.

Optische Bauelemente finden in verschiedensten Bereichen Anwendung, z. B. als optische Bauteile in Kameras und Videogeräten, in elektrooptischen Instrumenten für die optische Nachrichtenübertragung sowie in Laserplatten. Als optisches Bauelement dieser Art wurde ein optisches Bauelement mit veränderlicher Brennweite vorgeschlagen, bei dem die Brennweite durch Verformung einer optischen Oberfläche geändert werden kann. Dieses Bauelement ist in der japanischen Offenlegungsschrift 1 11 201/1985 beschrieben.Optical components are used in a wide variety of areas, e.g. B. as optical components in cameras and video devices, in electro-optical instruments for optical Message transmission as well as in laser plates. As an optical Component of this type was an optical component with variable Focal length suggested where the focal length be changed by deforming an optical surface can. This component is in the Japanese laid-open patent 1 11 201/1985.

Das bereits entwickelte optische Bauelement besitzt ein elastisches oder elastomeres Teil und ein relativ starres Aperturteil mit einer Öffnung oder Apertur, welches das Elastomerteil kontaktiert, um einen Teil der optischen Oberfläche des Elastomerteils durch die Öffnung hindurch freizulegen. Die optische Oberfläche läßt sich in ihrer Gestalt ändern durch Verformung des Elastomerteils. Ein derartiges optisches Bauelement vermag eine große Vielfalt von Brennweiten zu schaffen, indem die auf das Elastomerteil extern aufgebrachte Kraft um einen geringen Betrag geändert wird.The optical component already developed has a elastic or elastomeric part and a relatively rigid one Aperture part with an opening or aperture, which is the elastomer part contacted to part of the optical surface expose the elastomer part through the opening. The shape of the optical surface can be changed by deforming the elastomer part. Such an optical Component can handle a wide variety of focal lengths create by externally applied to the elastomer part Force is changed by a small amount.

Außerdem wurden von der Anmelderin weitere optische Bauelemente mit veränderlicher Brennweite der oben genannten Art entwickelt. Ein solches Bauelement macht Gebrauch von einem einschichtigen elastomeren Teil (japanische Offenlegungsschrift 1 11 201/1985); ein anderes Bauelement besitzt ein laminiertes Elastomerteil mit einer verbesserten Verformungskennlinie. Dieses Teil umfaßt mehrere elastomere Schichten mit voneinander abweichenden Elastizitätsmoduln, wobei die Schichten entlang der optischen Achse laminiert sind (japanische Patentanmeldung 88 483/1986). In addition, the applicant has developed other optical components with variable focal length of the type mentioned above developed. Such a component makes use of one single-layer elastomeric part (Japanese Patent Application Laid-Open 1 11 201/1985); another component has one laminated elastomer part with an improved deformation characteristic. This part comprises several elastomeric layers with different elastic moduli, the Layers are laminated along the optical axis (Japanese Patent application 88 483/1986).

Allerdings haben diese optischen Bauelemente veränderlicher Brennweite die Neigung, eine unregelmäßige Änderung der Brennweite im Bereich relativ geringer Verformungen des Elastomerteils zu zeigen. Deshalb ist es nicht immer einfach, diese optischen Bauelemente in dem genannten Bereich so zu steuern, daß die für den jeweiligen Zweck gewünschten Brennweiten erhalten werden.However, these optical components have more variability Focal length the inclination, an irregular change in the Focal length in the range of relatively small deformations of the To show elastomer part. So it's not always easy these optical components in the range mentioned to control so that the desired for the respective purpose Focal lengths can be obtained.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Bauelement mit veränderlicher Brennweite zu schaffen, bei dem die Brennweite sehr genau eingestellt werden kann, indem man eine regelmäßige und beherrschbare Änderung der Brennweite entsprechend der Verformung des Elastomerteils erhält. Dieses Bauelement soll außerdem eine optische Oberfläche mit höherer Formgenauigkeit besitzen.The invention has for its object an optical component with a variable focal length, where the focal length can be adjusted very precisely by a regular and manageable change in focal length according to the deformation of the elastomer part. This Component should also have an optical surface with a higher Have shape accuracy.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the invention specified in claim 1 solved. Advantageous further developments are in the subclaims specified.

Es wurde herausgefunden, daß eine regelmäßige Änderung der Brennweite entsprechend der Verformung eines Elastomerteils (oder entsprechend der Größe einer extern aufgebrachten Kraft) realisiert werden kann, indem man dauernd oder konstant eine externe Vorspannkraft auf das Elastomerteil eines optischen Bauelements mit veränderlicher Brennweite aufbringt.It has been found that a regular change in the Focal length according to the deformation of an elastomer part (or according to the size of an externally applied one Force) can be realized by being constant or constant an external preload force on the elastomer part applies optical component with variable focal length.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines optischen Bauelements mit veränderlicher Brennweite beruht auf der genannten Erkenntnis und besitzt ein Elastomerteil, ein relativ starres Aperturteil, das eine Öffnung besitzt und in Berührung steht mit dem Elastomerteil, um einen Teil von dessen Oberfläche durch die Öffnung freizulegen, ein Gegenglied, das das Elastomerteil im Verein mit dem Aperturteil sandwichartig einfaßt, und eine Einrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen einer äußeren Kraft vorbestimmter Größe auf das Elastomerteil zwischen dem Gegenglied und dem Aperturteil, wobei die Form des freiliegenden Oberflächenteils des Elastomerteils durch dessen Verformung veränderbar ist.The formation of an optical component according to the invention with variable focal length is based on the knowledge mentioned and has an elastomer part, a relatively rigid one Aperture part that has an opening and is in contact with the elastomer part to a part of its surface through the opening to expose a counter member that is the elastomer part sandwiched together with the aperture part, and means for continuously applying one external force of predetermined size on the elastomer part between the counterpart and the aperture part, the shape of the exposed surface part of the elastomer part whose deformation is changeable.

Durch die Erfindung wird eine gute Korrelation zwischen dem Betrag der Verformung des Elastomerteils und dem Änderungsbetrag der Brennweite (oder der Brechkraft) erreicht, basierend auf einer Änderung der Krümmung des freiliegenden Oberflächenteils. Ein Beispiel für eine solche Korrelation ist, daß die eine Größe proportional zu der anderen Größe ist.The invention provides a good correlation between the Amount of deformation of the elastomer part and the amount of change the focal length (or refractive power) on a change in the curvature of the exposed surface part. An example of such a correlation is that one size is proportional to the other size.

Bei einem optischen Bauelement veränderlicher Brennweite gemäß der Erfindung wird auf das Elastomerteil die externe Vorspannkraft aufgebracht, und es wird ein Berührungszustand zwischen dem Elastomerteil und dem Aperturteil derart günstig aufrechterhalten, daß eine regelmäßige oder einer gewissen Ordnung entsprechende Änderung der Krümmung des freiliegenden Oberflächenteils des Elastomerteils erreicht werden kann (im folgenden soll bei dem freiliegenden Oberflächenteil vereinfacht nur von "freiliegender Oberfläche" gesprochen werden).With an optical component according to a variable focal length the invention is based on the elastomeric part Biasing force is applied and it becomes a touch condition between the elastomer part and the aperture part so cheap maintain a regular or some Order corresponding change in the curvature of the exposed Surface part of the elastomer part can be achieved (The following is simplified for the exposed surface part only be spoken of "exposed surface").

Außerdem werden Unregelmäßigkeiten der freiliegenden Oberfläche (d. h., eine unzureichende Rotationssymmetrie oder eine schwache sphärische Gestalt) vermieden, wie sie bei der Bildung des Elastomerteils entstehen könnten.In addition, irregularities in the exposed surface (i.e., insufficient rotational symmetry or a weak spherical shape), as is the case with the Formation of the elastomer part could arise.

Als Vorteil der Erfindung steht ein optisches Bauelement veränderlicher Brennweite zur Verfügung, bei dem die Brennweite (oder die Brechkraft) genau verändert werden kann, wobei die freiliegende Oberfläche aufgrund der Beseitigung von Unregelmäßigkeiten eine verbesserte optische Genauigkeit besitzt.An advantage of the invention is an optical component that is more variable Focal length available at which the focal length (or the refractive power) can be changed exactly, the exposed surface due to the removal of irregularities has improved optical accuracy.

Wenn die freiliegende Oberfläche veranlaßt wird, eine ursprüngliche Gestalt einzunehmen (d. h., die Gestalt, die sich einstellt, wenn keine externe Kraft aufgebracht wird), z. B. eine konvexe oder eine konkave Form, so läßt sich in einigen Fällen die Tendenz feststellen, daß die Krümmung der freiliegenden Oberfläche, nachdem das Teil die Form verlassen hat, etwas kleiner ist als die Krümmung der Formoberfläche, d. h. der beabsichtigten Krümmung. Eine derartige Unregelmäßigkeit kann beispielsweise verursacht werden durch eine Verformung des Elastomerteils beim Lösen von der Form. Erfindungsgemäß wird jedoch ein derartiger unerwünschter Effekt aufgrund einer Abweichung der Krümmung der freiliegenden Oberfläche von der gewünschten Form bei Bedarf im wesentlichen beseitigt, und zwar durch Aufbringung der externen Kraft vorbestimmter Größe.If the exposed surface is caused, an original one To take shape (i.e., the shape that arises if no external force is applied), e.g. B. a convex or a concave shape, so in some Cases find the tendency that the curvature of the exposed Surface after the part has left the mold is slightly less than the curvature of the mold surface, i.e. H. the intended curvature. Such an irregularity can be caused, for example, by deformation of the elastomer part when detaching from the mold. According to the invention however, such an undesirable effect is due to a deviation in the curvature of the exposed surface essentially of the desired shape if necessary eliminated, by applying the external force predetermined size.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Wenn nicht anders angegeben, verstehen sich sämtliche Prozentangaben und "Teile"-Angaben als auf das Gewicht bezogen, wenn nichts anderes gesagt ist.Exemplary embodiments of the invention are described below the drawing explained in more detail. Unless otherwise stated, all percentages and "parts" are understood than by weight unless otherwise stated.

In der Zeichnung zeigt:The drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht des Elastomerteils eines bereits konzipierten optischen Bauelements veränderlicher Brennweite, Fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view of the elastomeric part of a previously designed optical component of variable focal length,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Ausmaß der Verformung des Elastomerteils und der sich dabei ergebenden Brechkraft für das in Fig. 1 gezeigte optische Bauelement, FIG. 2 shows a graphical representation of the relationship between the extent of the deformation of the elastomer part and the resulting refractive power for the optical component shown in FIG. 1, FIG.

Fig. 3 eine Längsschnittansicht des Elastomerteils einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Bauelements mit veränderlicher Brennweite, Fig. 3 is a longitudinal sectional view of the elastomer portion of an embodiment of an optical component according to the invention with variable focal length,

Fig. 4 eine Längsschnittansicht eines optischen Bauelements in einem Zustand, in welchem ein Druckring als Einrichtung zum Aufbringen einer vorbestimmten externen Kraft weggelassen ist, und Fig. 4 is a longitudinal sectional view of an optical device in a state in which a pressure ring omitted as means for applying a predetermined external force, and

Fig. 5 eine schematische Längsschnittansicht, die ein Verfahren zur Verwendung des optischen Bauelements veranschaulicht. Fig. 5 is a schematic longitudinal sectional view illustrating a method for using the optical component.

Zur Beschreibung der Erfindung im einzelnen soll zunächst die Gestalt eines optischen Bauelements ohne eine Einrichtung zur kontinuierlichen Aufbringung einer vorbestimmten externen Kraft beschrieben werden. Ein solches optisches Bauelement wurde bereits in der japanischen Patentanmeldung 88 483/1986 vorgeschlagen.To describe the invention in detail, the Shape of an optical component without a device for continuous application of a predetermined external Force are described. Such an optical component was already in Japanese patent application 88 483/1986 suggested.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht durch das Elastomerteil eines optischen Bauelements 1 a. Das optische Bauelement 1 a umfaßt ein Aperturteil 2 mit einer Apertur oder Öffnung 2 a; ein Elastomerteil 3, bestehend aus einer ersten elastomeren Schicht 31 und einer zweiten elastomeren Schicht 32, die auf die erste Schicht auflaminiert ist; und einer Bodenplatte 4. Die Teile sind in der genannten Reihenfolge, beginnend auf der Seite der freiliegenden Oberfläche des Elastomerteils, entlang der optischen Achse Z des optischen Bauelements angeordnet. Fig. 1 is a schematic sectional view through the elastomer part of an optical component 1 a . The optical component 1 a comprises an aperture part 2 with an aperture or opening 2 a ; an elastomer part 3 , consisting of a first elastomeric layer 31 and a second elastomeric layer 32 , which is laminated onto the first layer; and a base plate 4 . The parts are arranged in this order, starting on the side of the exposed surface of the elastomer part, along the optical axis Z of the optical component.

Fig. 2 zeigt in Form einer graphischen Darstellung die Korrelation zwischen dem Ausmaß der Verformung Δ Z, gezählt vom Anfangszustand aus, in welchem keine externe Kraft aufgebracht wird, und dem Ausmaß der Veränderung des Brechungsvermögens oder der Brechkraft (dem Reziprokwert der Brennweite) Δ C, ausgedrückt in Dioptrien. Im folgenden wird der obige Wert Δ Z ausgedrückt als Betrag der Bewegungslänge der Bodenplatte 4 entlang der optischen Achse Z. Fig. 2 is a graph showing the correlation between the amount of deformation Δ Z counted from the initial state in which no external force is applied and the amount of change in refractive power or power (the reciprocal of the focal length) Δ C , expressed in diopters. In the following, the above value Δ Z is expressed as the amount of the length of movement of the base plate 4 along the optical axis Z.

Gemäß Fig. 2 weisen in einer Zone relativ kleiner Werte von Δ Z die Größen Δ Z und Δ C eine komplizierte Korrelation auf.According to Fig. 2 are in a zone of relatively small values of Δ Z Δ Z and Δ the sizes C on a complex correlation.

Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen optischen Bauelement eine externe Vorspannkraft vorbestimmter Größe kontinuierlich auf das Elastomerteil aufgebracht, so daß die Verformung Δ Z und die Brechkraft Δ C eine gute Korrelation aufweisen, wie aus dem im wesentlichen linearen Abschnitt des Graphen in Fig. 2 erkennbar ist. In contrast, an external biasing force of predetermined magnitude, is continuously applied to the elastomer part in the inventive optical component so that the deformation Δ Z and the refractive power Δ C have a good correlation, as seen from the substantially linear portion of the graph in Fig. 2 is.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Bauelements. Das Bauelement weist auf: ein relativ starres zylindrisches Aperturteil 2 mit einer kreisförmigen Öffnung oder Apertur 2 a in seiner Mitte; ein stabförmiges oder scheibenförmiges laminiertes Elastomerteil 3 mit einer ersten elastomeren Schicht 31, die in Berührung steht mit dem Aperturteil 32, und einer zweiten elastomeren Schicht 32, deren Elastizitätsmodul verschieden von dem der ersten elastomeren Schicht ist, und die auf letzterer in laminierter Form aufgebracht ist; eine transparente und relativ starre, kreisscheibenförmige Bodenplatte 4 als Gegenglied, wobei das laminierte Elastomerteil von dem Gegenglied im Verein mit dem Aperturglied 2 sandwichartig eingeschlossen ist; einen zylindrischen Druckring 5 als Mittel zum Aufbringen einer externen Kraft, welches die kreisförmige Bodenplatte 4 beaufschlagt, um andauernd die externe Kraft vorbestimmter Größe auf das laminierte Elastomerteil 3 zwischen dem Aperturglied 2 und der Bodenplatte 4 aufzubringen; die Teile sind in der genannten Reihenfolge, beginnend auf der Seite der freiliegenden Oberfläche des Elastomerteils, entlang der optischen Achse Z des optischen Bauelements angeordnet. Fig. 3 shows a preferred embodiment of the optical device according to the invention. The device comprises: a relatively rigid cylindrical aperture part 2 with a circular opening or aperture 2 a in its center; a rod-shaped or disc-shaped laminated elastomer part 3 with a first elastomeric layer 31 , which is in contact with the aperture part 32 , and a second elastomeric layer 32 , whose modulus of elasticity is different from that of the first elastomeric layer, and which is applied to the latter in laminated form ; a transparent and relatively rigid, circular disk-shaped base plate 4 as a counter member, the laminated elastomer part being sandwiched by the counter member in association with the aperture member 2 ; a cylindrical pressure ring 5 as a means for applying an external force, which acts on the circular bottom plate 4 to continuously apply the external force of a predetermined size to the laminated elastomer member 3 between the aperture member 2 and the bottom plate 4 ; the parts are arranged in this order, starting on the side of the exposed surface of the elastomer part, along the optical axis Z of the optical component.

Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel des optischen Bauelements 1 ist die kreisförmige Bodenplatte 4 in Richtung der optischen Achse Z beweglich angeordnet, um eine gewünschte Verformung des laminierten Elastomerteils 3 zu veranlassen. Wenn letzteres durch Druckbeaufschlagung mit einer positiven externen Kraft verformt wird, haftet der Druckring 5 an dem Aperturteil 2 und ist an diesem fixiert.In the exemplary embodiment of the optical component 1 explained above, the circular base plate 4 is arranged to be movable in the direction of the optical axis Z in order to induce a desired deformation of the laminated elastomer part 3 . If the latter is deformed by the application of pressure with a positive external force, the pressure ring 5 adheres to the aperture part 2 and is fixed thereon.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines optischen Bauelements 1 b in einem Zustand, in welchem keine externe Kraft auf das laminierte Elastomerteil 3 aufgebracht wird (d. h., in einem Zustand, in dem der Druckring 5 nicht vorhanden ist). Gemäß Fig. 4 kommt als Material für das stabförmige laminierte Elastomerteil 3 ein natürliches oder synthetisches Polymermaterial mit elastomeren oder elastischen Eigenschaften bei der Temperatur, unter der das Bauelement verwendet werden soll, in Betracht, ohne daß diesbezüglich irgendwelche besonderen Beschränkungen existieren. Derartige elastomere oder elastische Stoffe, die im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können, haben vorzugsweise einen Elastizitätsmodul E von 10² bis 10⁸ N/m², insbesondere von 10³ bis 10⁶ N/m², und zwar bei der Temperatur, bei der das Bauelement eingesetzt werden soll. Der Elastizitätsmodul (E) wird dargestellt durch E=σ/γ (wobei σ eine Spannung und γ eine elastische Dehnung ist). Der Elastizitätsmodul E läßt sich ermitteln durch einen Eindringversuch entsprechend der japanischen Industrienorm (JIS) K 6301 und K 2808. FIG. 4 is a sectional view of an optical component 1 b in a state in which no external force is applied to the laminated elastomer part 3 (ie, in a state in which the pressure ring 5 is not present). According to Fig. 4, a natural or synthetic polymer material is used as a material for the rod-shaped laminated elastomer part 3 with elastomeric or elastic properties at the temperature at which the component is to be used into consideration, without regard to any particular restrictions. Such elastomeric or elastic materials that can be used in the context of the invention preferably have an elastic modulus E of 10² to 10⁸ N / m², in particular 10³ to 10⁶ N / m², at the temperature at which the component is to be used . The modulus of elasticity (E) is represented by E = σ / γ (where σ is a stress and γ is an elastic strain). The modulus of elasticity E can be determined by a penetration test in accordance with the Japanese industrial standard (JIS) K 6301 and K 2808.

Liegt der Elastizitätsmodul E unterhalb von 10² N/m², so ist es schwierig, eine ursprüngliche oder Anfangs-Form des Elastomerteils exakt herzustellen, da sich das Elastomerteil aufgrund der Schwerkraft oder aufgrund von Schwingungen und anderen Einflüssen zu sehr verformt und zu weich wird. Wenn der Elastizitätsmodul E oberhalb von 10⁸ N/m² liegt, wird die externe Kraft zum Verformen des Elastomerteils unerwünscht groß.If the modulus of elasticity E is below 10 2 N / m 2, it is difficult to produce an original or initial shape of the elastomer part exactly, since the elastomer part becomes too deformed and too soft due to gravity or due to vibrations and other influences. If the elastic modulus E is above 10⁸ N / m², the external force for deforming the elastomer part becomes undesirably large.

Wenn außerdem das optische Bauelement als Linse oder Objektiv eingesetzt wird, sollte das Elastomerteil vorzugsweise eine hohe Lichtdurchlässigkeit zumindest für die in Betracht kommenden Licht-Wellenlängen aufweisen.If also the optical component as a lens or lens is used, the elastomer part should preferably be a high light transmittance at least for those under consideration have coming light wavelengths.

Beispiele für elastomere Materialien, die im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können, sind Gummis allgemein, nämlich Naturgummis und synthetische Gummis, wie z. B. Styrol-Butadien-Gummi (SBR), Butadiengummi (BR), Isopren-Gummi (IR), Ethylen-Propylen-Gummi (EPM, EPDM), Butyl-Gummi (IIR), Chloropren-Gummi (CR), Acrylonitril-Butadien-Gummi (NBR), Urethan-Gummi (U), Silicon-Gummi (Si), Fluor-Gummi (FPM), Polysulfid-Gummi (T), Polyäther-Gummi (POR, CHR, CHC) und dergleichen.Examples of elastomeric materials within the scope of the invention can be used, rubbers are general, namely Natural rubbers and synthetic rubbers, such as. B. styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), Ethylene propylene rubber (EPM, EPDM), butyl rubber (IIR), Chloroprene rubber (CR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), Urethane rubber (U), silicone rubber (Si), fluorine rubber (FPM), Polysulfide rubber (T), polyether rubber (POR, CHR, CHC) and the like.

Die oben genannten elastomeren Stoffe können nach Bedarf vernetzt werden. Der Elastizitätsmodul E läßt sich dadurch ändern, daß man das Ausmaß der Vernetzung steuert. Die Vernetzung kann erreicht werden durch Verwendung eines Vernetzungsmittels wie Schwefel, Peroxid und dergleichen.The above-mentioned elastomeric materials can be crosslinked as required. The modulus of elasticity E can be changed by controlling the degree of crosslinking. Crosslinking can be accomplished using a crosslinking agent such as sulfur, peroxide and the like.

Die genannten verschiedenen Elastomere können als Stoff für die erste elastomere Schicht 31 oder die zweite elastomere Schicht 32 verwendet werden, während Silicongummi, Ethylen-Propylen-Gummi und dergleichen besonders bevorzugt werden im Hinblick auf gewünschte mechanische Eigenschaften, insbesondere den Elastizitätsmodul und dergleichen, außerdem wegen gewünschter optischer Eigenschaften wie dem Brechungsindex und dergleichen.The various elastomers mentioned can be used as a material for the first elastomeric layer 31 or the second elastomeric layer 32 , while silicone rubber, ethylene-propylene rubber and the like are particularly preferred in view of desired mechanical properties, in particular the modulus of elasticity and the like, because of desired optical properties such as the refractive index and the like.

Wenn die Elastizitätsmoduli der ersten elastomeren Schicht 31 und der zweiten elastomeren Schicht 32, die aus den oben genannten Stoffen bestehen, mit E₁ bzw. E₂ bezeichnet werden, und wenn die Dicken der ersten und der zweiten elastomeren Schicht entlang der optischen Achse Z in der ursprünglichen Gestalt als t₁ bzw. t₂ bezeichnet werden, so gilt vorzugsweise die Beziehung E₁<E₂, und insbesondere wird bevorzugt, wenn die Beziehung t₁t₂ zusammen mit E₁<E₂ erfüllt ist. Bei t₁<t₂ ist die externe Kraft, die zur Verformung des laminierten Elastomerteils 3 aufgebracht wird, erhöht. If the moduli of elasticity of the first elastomeric layer 31 and the second elastomeric layer 32 , which consist of the above-mentioned substances, are denoted by E ₁ and E ₂, respectively, and if the thicknesses of the first and the second elastomeric layer along the optical axis Z in of the original shape as t ₁ or t ₂, the relationship E ₁ < E ₂ preferably applies, and in particular it is preferred if the relationship t ₁ t ₂ together with E ₁ < E ₂ is satisfied. At t ₁ < t ₂, the external force that is applied to deform the laminated elastomer part 3 is increased.

Um außerdem ein laminiertes Elastomerteil 3 zu erhalten, welches in der Lage ist, die freiliegende Oberfläche 3 a in praktisch kugelförmiger (sphärischer) Form zu halten, während die Verformung stattfindet, sollte die folgende Beziehung (1) erfüllt sein:Furthermore, in order to obtain a laminated elastomer part 3, which is able to keep the exposed surface 3a in almost spherical (spherical) shape, while the deformation takes place, the following relation (1) should be satisfied:

5 < (E₁xt₁)/(E₂xt₂) < 100 (1)5 < (E ₁ xt ₁) / (E ₂ xt ₂) <100 (1)

Die erste und die zweite elastomere Schicht 31 bzw. 32 können aus ähnlichen Stoffen oder aber auch aus verschiedenen Stoffen bestehen. Allerdings sollten diese elastomeren Schichten vorzugsweise von einem ähnlichen oder gleichen Materialtyp gebildet sein, z. B. aus Silicongummi bestehen, damit das laminierte Elastomerteil 3 ohne Schwierigkeiten mit hervorragenden optischen Eigenschaften aufgrund einer relativ geringen Differenz im Brechungsindex, oder zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Haftvermögens zwischen den beiden Schichten, hergestellt werden kann.The first and the second elastomeric layers 31 and 32 can consist of similar substances or else of different substances. However, these elastomeric layers should preferably be formed from a similar or the same type of material, e.g. B. consist of silicone rubber, so that the laminated elastomer part 3 can be easily produced with excellent optical properties due to a relatively small difference in refractive index, or to maintain a desired adhesion between the two layers.

Das Aperturteil 2, welches das laminierte Elastomerteil aufnimmt, besteht aus einem hohlen und bodenlosen zylindrischen Teil mit einer kreisförmigen Öffnung 2 a in seiner Oberseite. Das Teil ist z. B. aus einer 1 bis 2 mm dicken Platte gebildet und besteht aus einem relativ starren Material, z. B. aus einem Metall, Glas oder Harz. The aperture part 2 , which receives the laminated elastomer part, consists of a hollow and bottomless cylindrical part with a circular opening 2 a in its top. The part is e.g. B. formed from a 1 to 2 mm thick plate and consists of a relatively rigid material, for. B. from a metal, glass or resin.

Vorzugsweise besteht das Aperturteil 2 aus einem opaken Material.The aperture part 2 preferably consists of an opaque material.

Die kreisförmige Bodenplatte 4 schließt das laminierte Elastomerteil 3 zwischen sich und dem Aperturteil 2 ein; es kann aus einem relativ starren transparenten Material wie Glas, Harz oder dergleichen bestehen. Vorzugsweise hat es eine Dicke von etwa 1 bis 5 mm.The circular base plate 4 encloses the laminated elastomer part 3 between it and the aperture part 2 ; it can be made of a relatively rigid transparent material such as glass, resin or the like. It preferably has a thickness of approximately 1 to 5 mm.

Die Form der Bodenplatte 4 ist nicht speziell beschränkt, solange es in der Lage ist, im Verein mit dem Aperturteil 2 eine Druck- oder Zugkraft auf das Elastomerteil aufzubringen.The shape of the base plate 4 is not particularly limited as long as it is able to apply a compressive or tensile force to the elastomer part in conjunction with the aperture part 2 .

Gemäß Fig. 3 kann der gegen die Bodenplatte 4 drückende Druckring 5 als Einrichtung zur Aufbringung einer externen Kraft aus einem ähnlichen Material bestehen wie das Aperturteil 2. Durch Befestigen und Fixieren des Druckrings 5 an dem Aperturteil 2 ändert sich der Zustand, in welchem keine externe Kraft auf das Elastomerteil 3 aufgebracht wird (wie Fig. 4 zeigt), in den Zustand, in welchem eine externe Kraft vorbestimmter Größe auf das Elastomerteil 3 aufgebracht wird, so daß das optische Bauelement 1 in der erfindungsgemäßen Weise vorliegt.According to FIG. 3, the pressure ring 5 pressing against the base plate 4 can be made of a similar material as the aperture part 2 as a device for applying an external force. By attaching and fixing the pressure ring 5 to the aperture part 2 , the state in which no external force is applied to the elastomer part 3 (as shown in FIG. 4) changes to the state in which an external force of predetermined magnitude is applied to the elastomer part 3 is applied so that the optical component 1 is present in the manner according to the invention.

Die erwähnte externe Kraft wird auf das Elastomerteil 3 durch den Druckring 5 aufgebracht, mit dem Zweck, eine regelmäßige Korrelation zwischen dem Ausmaß der Änderung der Brechkraft (oder der Brennweite) und dem Ausmaß der Verformung des Elastomerteils zu realisieren. Das Ausmaß der vorbestimmten Kraft wird vorzugsweise bestimmt als Betrag der Verformung des Elastomerteils 3, verursacht durch die auf es aufgebrachte Kraft (d. h., das Ausmaß der Verformung wird gezählt oder gemessen, indem man mit dem in Fig. 4 dargestellten Zustand (ohne externe Kraft) beginnt und zu dem Zustand nach Fig. 3 (mit Vorspannkraft) gelangt).The mentioned external force is applied to the elastomer part 3 by the pressure ring 5 with the purpose of realizing a regular correlation between the extent of the change in the refractive power (or the focal length) and the extent of the deformation of the elastomer part. The amount of the predetermined force is preferably determined as the amount of deformation of the elastomeric member 3 caused by the force applied to it (ie, the amount of the deformation is counted or measured by using the state shown in FIG. 4 (without external force) begins and reaches the state shown in FIG. 3 (with pretensioning force).

Das Ausmaß der Bewegung und der Versetzung ( Δ Z₀) der kreisförmigen Bodenplatte 4 entlang der optischen Achse Z, entsprechend der Änderung von dem Zustand nach Fig. 4 in den Zustand nach Fig. 3, kann etwas in Abhängigkeit der Elastizitätsmoduli E₁ und E₂ der ersten bzw. der zweiten elastomeren Schicht variieren, oder in Abhängigkeit der ursprünglichen Dicke der Schichten entlang der optischen Achse Z (t₁ und t₂). Allerdings sollte das Verhältnis Δ Z₀ zur Gesamtdicke (T=t₁+t₂) des laminierten Elastomerteils 3 entlang der optischen Achse Z vorzugsweise 1 bis 20% betragen, vorzugsweise 2 bis 10%.The amount of movement and displacement ( Δ Z ₀) of the circular base plate 4 along the optical axis Z , corresponding to the change from the state according to FIG. 4 to the state according to FIG. 3, can be somewhat dependent on the elastic moduli E ₁ and E ₂ of the first or second elastomeric layer vary, or depending on the original thickness of the layers along the optical axis Z (t ₁ and t ₂). However, the ratio Δ Z ₀ to the total thickness (T = t ₁ + t ₂) of the laminated elastomer part 3 along the optical axis Z should preferably be 1 to 20%, preferably 2 to 10%.

Wenn das genannte Verhältnis Δ Z₀ zu T kleiner ist als 1%, ist es schwierig, eine gute oder regelmäßige Korrelation (z. B. eine Proportionalität) zwischen dem Ausmaß der Verformung des Elastomerteils 3 ( Δ Z) und dem Ausmaß der Änderung der Brechkraft ( Δ C) des optischen Bauelements 1 zu erhalten, oder es kann Schwierigkeiten bereiten, die Unregelmäßigkeit der freiliegenden Oberfläche 3 a zu vermeiden. Im vorliegenden Fall werden sowohl Δ Z als auch Δ C, ausgehend von dem in Fig. 3 gezeigten Zustand, gemessen.If the said ratio Δ Z ₀ to T is less than 1%, it is difficult to establish a good or regular correlation (e.g. a proportionality) between the degree of deformation of the elastomer part 3 ( Δ Z) and the degree of change in the Obtaining refractive power ( Δ C) of the optical component 1 , or it can be difficult to avoid the irregularity of the exposed surface 3 a . In the present case, both Δ Z and Δ C are measured, starting from the state shown in FIG. 3.

Wenn andererseits das Verhältnis Δ Z₀ zu T größer als 20% ist, wird die von dem Druckglied 5 auf das Elastomerteil 3 aufgebrachte externe Kraft zum Ändern des Wertes von Δ Z₀ unerwünscht groß.On the other hand, if the ratio Δ Z ₀ to T is larger than 20%, the external force applied by the pressure member 5 to the elastomer part 3 for changing the value of Δ Z ₀ becomes undesirably large.

Bei der Erfindung kann die erwähnte regelmäßige Korrelation zwischen dem Ausmaß der Verformung des Elastomerteils 3 und dem Ausmaß der Änderung der Brechkraft (oder der Brennweite) vorzugsweise eine funktionelle Korrelation entsprechend einer gewissen Formel sein, z. B. eine Proportionalität, eine umgekehrte Proportionalität oder ein Exponential-Verlauf. Diese Korrelation kann vorzugsweise eine Proportionalität oder eine lineare Korrelation sein, damit die Brechkraft sehr einfach genau gesteuert werden kann.In the invention, the mentioned regular correlation between the extent of the deformation of the elastomer part 3 and the extent of the change in the refractive power (or the focal length) can preferably be a functional correlation according to a certain formula, e.g. B. a proportionality, an inverse proportionality or an exponential curve. This correlation can preferably be a proportionality or a linear correlation, so that the refractive power can be controlled very easily.

Um die Unregelmäßigkeit der freiliegenden Oberfläche zu vermeiden, kann die externe Kraft, die durch das Druckglied 5 auf die Bodenplatte 4 aufgebracht wird, vorzugsweise in einer solchen Richtung wirken, daß die Flächengröße der freiliegenden Oberfläche 3 a vergrößert wird. Wenn also die ursprüngliche Form der freiliegenden Oberfläche 3 a konvex ist, während keine externe Kraft einwirkt, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird vorzugsweise eine externe Kraft in eine Richtung aufgebracht, bei der das Elastomerteil 3 druckbeaufschlagt wird, indem die Bodenplatte 4, wie Fig. 3 zeigt, nach oben bewegt wird. Wenn andererseits die ursprüngliche Form der freiliegenden Oberfläche konkav ist (dieses Beispiel ist in der Zeichnung nicht dargestellt), so wird vorzugsweise eine externe Kraft in einer Richtung aufgebracht, bei der das Elastomerteil 3 einem Unterdruck ausgesetzt wird, indem die Bodenplatte 4 nach unten gezogen wird. Wenn das Elastomerteil 3 von Unterdruck beaufschlagt wird, ist es erforderlich, die erste Elastomerschicht 31 fest an dem Aperturteil 2 zu fixieren (d. h., die Fläche auf der Seite der freiliegenden Oberfläche 3 a fest mit dem Aperturteil 2 zu verbinden).In order to avoid the irregularity of the exposed surface, the external force, which is applied to the base plate 4 by the pressure member 5 , can preferably act in such a direction that the area size of the exposed surface 3 a is increased. Thus, if the original shape of the exposed surface of a convex is 3, is applied while no external force, as shown in Fig. 4 is shown, an external force is applied in one direction, preferably wherein said elastomeric member is pressurized 3 in that the base plate 4, as Fig. 3 shows, is moved upward. On the other hand, if the original shape of the exposed surface is concave (this example is not shown in the drawing), an external force is preferably applied in a direction in which the elastomer part 3 is subjected to a negative pressure by pulling the bottom plate 4 downward . If the elastomer part 3 is subjected to negative pressure, it is necessary to fix the first elastomer layer 31 firmly to the aperture part 2 (ie to firmly connect the surface on the side of the exposed surface 3 a to the aperture part 2 ).

Als Mittel zur Aufbringung einer externen Kraft kommen an sich bekannte Mittel zum Einsatz, darunter eine Feder, eine Spirale und dergleichen, also Mittel, die in der Lage sind, eine konstante externe Kraft auf das Elastomerteil 3 aufzubringen. Diese Teile und deren Verwendung unterliegen nur insoweit einer Einschränkung, als gewährleistet sein muß, daß sie die optischen Eigenschaften des optischen Bauelements 1 (im Fall eines Objektivs also beispielsweise die Durchlässigkeit für einen Lichtstrahl) nicht beeinträchtigen. Um eine externe Kraft stabil und genau gesteuert auf das Elastomerteil 3 aufzubringen, wird vorzugsweise eine statische Aufbringeinrichtung wie der oben erwähnte Druckring 5 verwendet.As a means for applying an external force, means known per se are used, including a spring, a spiral and the like, that is to say means which are able to apply a constant external force to the elastomer part 3 . These parts and their use are subject to a restriction only insofar as it must be ensured that they do not impair the optical properties of the optical component 1 (in the case of an objective, for example, the permeability to a light beam). In order to apply an external force to the elastomer part 3 in a stable and precisely controlled manner, a static application device such as the pressure ring 5 mentioned above is preferably used.

Das optische Bauelement 1 mit dem oben beschriebenen Aufbau kann beispielsweise in seiner Gesamtheit in zylindrischer Form ausgebildet sein, wie Fig. 3 zeigt. Allerdings kann im Rahmen der Erfindung das optische Bauelement auch beispielsweise ein Elastomerteil in Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds und ein Aperturteil mit einer rechtwinkligen, schlitzförmigen Öffnung in der Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds aufweisen. Die schlitzförmige freiliegende Oberfläche eines solchen Bauelements kann als zylindrische Linse, als torische Linse und dergleichen fungieren.The optical component 1 with the structure described above can be designed, for example, in its entirety in a cylindrical shape, as shown in FIG. 3. However, in the context of the invention, the optical component can also have, for example, an elastomer part in the form of a rectangular parallelepiped and an aperture part with a rectangular, slit-shaped opening in the form of a rectangular parallelepiped. The slit-shaped exposed surface of such a component can function as a cylindrical lens, as a toric lens and the like.

Außerdem kann die freiliegende Oberfläche 3 a des Elastomerteils 3 als reflektierende Oberfläche ausgebildet sein, z. B., indem man auf die freiliegende Oberfläche Metall aufdampft. Bei einer solchen Ausführungsform muß der Stoff, aus dem das Elastomerteil besteht, nicht unbedingt transparent sein. Außerdem können in dem Elastomerteil Füllstoffe, z. B. ein Metallpulver, dispergiert sein.In addition, the exposed surface 3 a of the elastomer part 3 can be formed as a reflective surface, for. B. by evaporating metal onto the exposed surface. In such an embodiment, the material from which the elastomer part is made does not necessarily have to be transparent. In addition, fillers, e.g. B. a metal powder, be dispersed.

Nachdem das den oben beschriebenen Aufbau aufweisende optische Bauelement 1 hergestellt ist, indem eine externe Vorspannkraft auf das Elastomerteil ausgeübt wurde, läßt sich das Bauelement betreiben, indem eine zusätzliche externe Kraft auf das Bauelement aufgebracht wird, damit sich die Brennweite (oder der Brechungsindex) ändert. Dies geschieht mittels zusätzlicher Verformung des Elastomerteils.After the optical component 1 having the structure described above is manufactured by exerting an external prestressing force on the elastomer part, the component can be operated by applying an additional external force to the component so that the focal length (or the refractive index) changes . This is done by means of additional deformation of the elastomer part.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der ein zylindrisches Treiberglied 6 in Richtung der optischen Achse Z beweglich angeordnet ist und in Berührung mit einer Seite der kreisförmigen Bodenplatte 4, die den Druckring 5 kontaktiert, steht. Das Treiberglied 6 ist an eine (nicht gezeigte) Antriebsvorrichtung, z. B. einen Motor oder eine Spirale, angeschlossen. Fig. 5 shows an arrangement in which a cylindrical driver member is movably disposed in the optical axis direction Z 6 and in contact with one side of the circular bottom plate 4 contacting the compression ring 5, is available. The driver member 6 is connected to a drive device (not shown), e.g. B. a motor or a spiral connected.

Wenn das Treiberglied 6 nach oben bewegt wird und dadurch auf das Elastomerteil 3 ein positiver Druck aufgebracht wird, wird die freiliegende Oberfläche 3 a des Elastomerteils 3 noch weiter, als in Fig. 3 gezeigt ist, durch die Öffnung 2 a des Aperturteils 2 vorgeschoben, so daß sich eine konvexe Linse entsprechend der Stärke des aufgebrachten Drucks ausbildet. Es läßt sich also durch Steuern der Stärke des auf das Elastomerteil aufgebrachten Drucks die Form der konvexen Linse reversibel ändern, wodurch man eine gewünschte Brennweite erhalten kann.If the driver member 6 is moved upwards and thereby a positive pressure is applied to the elastomer part 3 , the exposed surface 3 a of the elastomer part 3 is pushed even further than shown in FIG. 3 through the opening 2 a of the aperture part 2 , so that a convex lens is formed according to the strength of the pressure applied. Thus, by controlling the strength of the pressure applied to the elastomeric member, the shape of the convex lens can be reversibly changed, whereby a desired focal length can be obtained.

Die externe Kraft vorbestimmter Stärke wird z. B. dadurch auf das Elastomerteil 3 aufgebracht, daß man den in Fig. 3 gezeigten Druckring 5 verwendet. Aus diesem Grund gibt es eine gute Korrelation (z. B. einer Proportionalität) zwischen dem Ausmaß der Verformung des Elastomerteils ( Δ Z, gezählt vom Zustand gemäß Fig. 3 aus), hervorgerufen durch das Treiberglied 6, und dem Ausmaß der Änderung der Brechkraft ( Δ C, gemessen vom Zustand nach Fig. 3 aus).The external force of predetermined strength is e.g. B. applied to the elastomer part 3 by using the pressure ring 5 shown in Fig. 3. For this reason, there is a good correlation (e.g. proportionality) between the amount of deformation of the elastomer part ( Δ Z , counted from the state shown in FIG. 3) caused by the driver member 6 and the amount of change in the refractive power ( Δ C , measured from the state according to FIG. 3).

Durch Steuern der oben genannten Verformung läßt sich also eine gewünschte Brechkraft (oder eine gewünschte Brennweite) exakt einstellen.By controlling the above-mentioned deformation, a desired refractive power (or a desired focal length) set exactly.

Wenn andererseits ein negativer Druck (eine Zugkraft) auf das Elastomerteil 3 aufgebracht wird, kann dessen freiliegende Oberfläche 3 a eine reversibel veränderliche konkave Linse (in der Zeichnung nicht dargestellt) darstellen, bei der eine gute Korrelation zwischen Δ Z und Δ C vorhanden ist. In diesem Fall wird der Druckring 5 an der Bodenplatte 4 befestigt, nicht jedoch an dem Aperturteil 2.On the other hand, if a negative pressure (a tensile force) is applied to the elastomer part 3 , its exposed surface 3 a can represent a reversibly variable concave lens (not shown in the drawing), in which there is a good correlation between Δ Z and Δ C. In this case, the pressure ring 5 is fastened to the base plate 4 , but not to the aperture part 2 .

Die Wirkung des oben beschriebenen optischen Bauelements 1 läßt sich leicht analysieren, z. B. entsprechend dem Finit-Element-Verfahren unter Verwendung eines Strukturanalyseprogramms.The effect of the optical component 1 described above can be easily analyzed, e.g. B. according to the finite element method using a structure analysis program.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind das Treiberglied 6 und der Druckring 5 als Mittel zum Aufbringen einer externen Kraft vorbestimmter Größe als separate Teile ausgebildet. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch ebenfalls möglich, ein einzelnes Teil zu verwenden, das in der Lage ist, eine externe Kraft mit vorbestimmter Stärke aufzubringen (z. B. kann dies mit Hilfe des Treiberglieds 6 geschehen), anstatt beide Teile 5 und 6 vorzusehen.In the embodiment described above, the driver member 6 and the pressure ring 5 as means for applying an external force of a predetermined size are formed as separate parts. However, it is also possible within the scope of the invention to use a single part which is able to apply an external force with a predetermined strength (for example this can be done with the aid of the driver member 6 ) instead of both parts 5 and 6 to provide.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein als Laminat ausgebildetes Elastomerteil 3 verwendet, was insofern vorteilhaft ist, als die Form der freiliegenden Oberfläche 3 a in der gewünschten Form aufrechterhalten werden kann, einschließlich Kugelform oder dergleichen, während die Verformung des Elastomerteils vonstatten geht. Es ist aber ebenfalls möglich, eine gute Korrelation zwischen Δ Z und Δ C zu erreichen, wenn man ein aus einer einzigen Schicht bestehendes Elastomerteil anstelle des als Laminat ausgebildeten Elastomerteils 3 verwendet.In the embodiment described above, an elastomer part 3 formed as a laminate is used, which is advantageous in that the shape of the exposed surface 3 a can be maintained in the desired shape, including spherical shape or the like, while the deformation of the elastomer part takes place. However, it is also possible to achieve a good correlation between Δ Z and Δ C if an elastomer part consisting of a single layer is used instead of the elastomer part 3 designed as a laminate.

Die Erfindung schafft ein optisches Bauelement mit veränderlicher Brennweite, umfassend eine Einrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen einer externen Kraft vorbestimmter Größe auf ein elastomeres Teil des Bauelements, dessen Brechkraft (oder Brennweite) mühelos mit größerer Genauigkeit gesteuert werden kann. Der genannte Effekt läßt sich dadurch erreichen, daß man die Unregelmäßigkeiten der freiliegenden Oberfläche beseitigt und eine gute Korrelation zwischen dem Ausmaß der Verformung oder Versetzung des elastomeren Teils und der Änderung der Brechkraft (oder der Brennweite) realisiert.The invention creates an optical component with variable Focal length, comprising a device for continuous Apply an external force of a predetermined magnitude on an elastomeric part of the component, its refractive power (or focal length) effortlessly with greater accuracy can be controlled. The effect mentioned can be achieve that the irregularities of the exposed Surface eliminated and a good correlation between the Extent of deformation or misalignment of the elastomeric part and the change in refractive power (or focal length).

Im folgenden soll ein Beispiel eines solchen Bauelements detailliert erläutert werden:An example of such a component is to be detailed below are explained:

example

Es wurde ein optisches Bauelement 1 b gemäß Fig. 4 hergestellt.It has been an optical component 1 b of FIG. 4 is produced.

Das als Laminat ausgebildete Elastomerteil 3 wurde dadurch hergestellt, daß eine transparente, zweite elastomere Schicht 32 mit einer Dicke t₂ von 4 mm entlang der optischen Achse Z auf einer transparenten, ersten elastomeren Schicht 31 mit einer Dicke t₁ von 1 mm entlang der optischen Achse Z auflaminiert wurde. Die erste elastomere Schicht 31 wurde gebildet durch Herstellen eines Gemisches von 100 Teilen eines Silicongummis (Handelsbezeichnung: KE 106 der Fa. Shinetsu Kagaku Kogyo K. K.) und 10 Teilen eines Aushärtemittels (Handelsbezeichnung: Catalyst RG, hergestellt durch Shinetsu Kagaku Kogyo K. K.) durch Zusammenfügen der Stoffe und Mischen, woraufhin das Gemisch unter Vakuum entgast wurde, bevor es bei 65°C 4 Stunden lang ausgehärtet wurde. Die zweite elastomere Schicht 32 wurde gebildet durch Herstellen eines Gemisches aus 10 Gew.-Teilen Silicongummi KE 106, 1 Gew.-Teil des Aushärtemittels Catalyst RG, 100 Gew.-Teilen Silicongummi KE 104 Gel und 10 Gew.-Teilen des Aushärtemittels Catalyst 104 (jeweils von der Firma Shinetsu Kagaku Kogyo K. K. hergestellt), durch Mischen der Stoffe, durch Entgasen des Gemisches unter Vakuum und durch anschließendes Aushärten des Gemisches bei einer Temperatur von 40°C während einer Standzeit von 72 Stunden.The formed as a laminate elastomer part 3 was produced in that a transparent, second elastomeric layer 32 with a thickness t ₂ of 4 mm along the optical axis Z on a transparent, first elastomeric layer 31 with a thickness t ₁ of 1 mm along the optical Axis Z was laminated on. The first elastomeric layer 31 was formed by preparing a mixture of 100 parts of a silicone rubber (trade name: KE 106 from Shinetsu Kagaku Kogyo KK) and 10 parts of a curing agent (trade name: Catalyst RG, manufactured by Shinetsu Kagaku Kogyo KK) by joining the Fabrics and mixing, after which the mixture was degassed under vacuum before being cured at 65 ° C for 4 hours. The second elastomeric layer 32 was formed by making a mixture of 10 parts by weight of KE 106 silicone rubber, 1 part by weight of the curing agent Catalyst RG, 100 parts by weight of silicone rubber KE 104 Gel and 10 parts by weight of the curing agent Catalyst 104 (each manufactured by Shinetsu Kagaku Kogyo KK), by mixing the substances, by degassing the mixture under vacuum and then curing the mixture at a temperature of 40 ° C. for a standing time of 72 hours.

Dann wurde ein laminiertes Elastomerteil 3 in der ursprünglichen Gestalt eines Stabs mit sphärischer freiliegender Oberfläche 3 a gebildet, wobei der Krümmungsradius der sphärischen Oberfläche 50 mm betrug, während eine Bodenfläche (d. h., die der Bodenplatte 4 gegenüberliegende Bodenfläche) einen Durchmesser von 25 mm besaß.Then a laminated elastomer part 3 was formed in the original shape of a rod with a spherical exposed surface 3 a , the radius of curvature of the spherical surface being 50 mm, while a bottom surface (ie, the bottom surface 4 opposite the bottom surface) had a diameter of 25 mm.

Dann wurde das in Fig. 4 dargestellte optische Bauelement 1 b fertiggestellt, indem das oben beschriebene laminare Elastomerteil 3 zwischen einer kreisförmigen Bodenplatte 4 eines Durchmessers von 30 mm und einem zylindrischen Aperturteil 2 mit einer kreisförmigen Öffnung 2 a eines Durchmessers von 20 mm und einem Innendurchmesser von 30 mm sandwichartig eingefaßt wurde. Bezüglich weiterer Einzelheiten bei der Herstellung des optischen Bauelements 1 b sei verwiesen auf die auf einer Anmeldung der Anmelderin der vorliegenden Erfindung zurückgehende japanische Patentanmeldung 88 483/1986.Then the optical component 1 b shown in FIG. 4 was completed by the above-described laminar elastomer part 3 between a circular base plate 4 with a diameter of 30 mm and a cylindrical aperture part 2 with a circular opening 2 a with a diameter of 20 mm and an inner diameter of 30 mm was sandwiched. For further details in the manufacture of the optical component 1 is b referred to the present invention goes back to an application by the applicant, Japanese Patent Application 88 483/1986.

Dann wurde, wie Fig. 3 zeigt, ein aus Aluminium bestehender zylindrischer Druckring 5 mit einem Innendurchmesser von 25 mm an dem Aperturteil 2 befestigt, wodurch die Bodenplatte 4 nach oben bewegt wurde (d. h. in die einer Druckbeaufschlagung des Elastomerteils 3 entsprechende Richtung), und zwar um ein Stück Δ Z₀=0,2 mm, gemessen vom Zustand des optischen Bauelements 1 b gemäß Fig. 4 entlang der optischen Achse Z, so daß das in Fig. 3 gezeigte erfindungsgemäße optische Bauelement 1 erhalten wurde. Bei dem Bauelement 1 nach Fig. 3 wurden Unregelmäßigkeiten, wie sie möglicherweise bei der Bildung des Elastomerteils 3 hätten erwartet werden können, vermieden, und es wurde eine optische Oberfläche mit hoher Genauigkeit erhalten.Then, as shown in FIG. 3, an aluminum cylindrical pressure ring 5 having an inner diameter of 25 mm was attached to the aperture part 2 , whereby the base plate 4 was moved upward (ie in the direction corresponding to pressurization of the elastomer part 3 ), and Although a piece of Δ Z ₀ = 0.2 mm, measured from the state of the optical component 1 b in FIG. 4 along the optical axis Z, so that the inventive optical component 1 shown in Fig. 3 was obtained. In the component 1 according to FIG. 3, irregularities, as might possibly have been expected when the elastomer part 3 was formed , were avoided, and an optical surface with high accuracy was obtained.

Gemäß Fig. 5 wurde ein zylindrisches Treiberglied 6 mit einem Innendurchmesser von 23 mm in dem optischen Bauelement 1 angeordnet, und mit Hilfe des Treiberglieds 6 wurde die aus Glas bestehende Bodenplatte 4 in der einer Druckbeaufschlagung des Elastomerteils 3 entsprechenden Richtung um ein Stück Δ Z=0-0,4 mm, gemessen vom Zustand nach Fig. 3 aus, entlang der optischen Achse Z bewegt. Als Ergebnis dieses Vorgangs verformte sich die freiliegende Oberfläche 3 a des Elastomerteils 3 reversibel und kontinuierlich, während eine praktisch sphärische Oberfläche mit einem Krümmungsradius im Bereich von 45-30 mm beibehalten wurde.Referring to FIG. 5, a cylindrical driver member 6 was repeated with an inner diameter of 23 mm in the optical component 1 is arranged, and with the help of the drive member 6, the glass-made base plate 4 in the pressurization of the elastomer part 3 corresponding direction by a distance Δ Z = 0-0.4 mm, measured from the state according to FIG. 3, moved along the optical axis Z. As a result of this operation, the exposed surface 3 deformed reversibly and continuously a portion of the elastomer 3, while a substantially spherical surface was maintained mm with a radius of curvature in the range of 45-30.

In diesem Fall wurde entsprechend dem obigen Wert Δ Z die Brechkraft des optischen Bauelements 1 fast linear in dem Bereich von 8,8-13,3 Dioptern geändert.In this case, the refractive power of the optical component 1 was almost linearly changed in the range of 8.8 to 13.3 diopters corresponding to the above value Δ Z.

Claims

1. Optical component with variable focal length, characterized by an elastomer part ( 3 ), a relatively rigid aperture part ( 2 ), which has an opening ( 2 a) and is in contact with the elastomer part ( 3 ) to a part of its surface ( 3 a) to be exposed through the opening ( 2 a) , a counter member ( 4 ), which encloses the elastomer part ( 3 ) in association with the aperture part ( 2 ), and a device ( 4, 5 ) for continuously applying an external force of a predetermined size on the elastomer part ( 3 ) between the counter member and the aperture part, the shape of the exposed surface part of the elastomer part being changeable by deformation of the elastomer part.

2. Component according to claim 1, wherein the elastic modulus of the elastomer part ( 3 ) is 10² to 10⁸ N / m².

3. Component according to claim 1 and 2, wherein the elastic modulus of the elastomer part ( 3 ) is 10³ to 10⁶ N / m².

4. Component according to one of claims 2 to 3, in which the elastomer part has silicone rubber.

5. Component according to one of claims 1 to 3, in which the elastomer part has ethylene-propylene rubber.

6. The component according to one of claims 1 to 5, wherein the elastomer part ( 3 ) has a first elastomeric layer ( 31 ) and a second elastomeric layer ( 32 ), the second elastomeric layer starting along the optical axis in the order mentioned from the exposed surface part of the elastomer part, is laminated onto the first elastomeric layer.

7. The component according to claim 6, wherein the relationship E ₁ < E ₂ exists between the elastic modulus E ₁ of the first elastomeric layer ( 31 ) and the elastic modulus E ₂ of the second elastomeric layer.

8. The component according to claim 7, wherein the relationship t ₁ t ₂ between the thickness t ₁ of the first elastomer layer along the optical axis and the thickness t ₂ of the second elastomer layer along the optical axis.

The device of claim 6, wherein the relationship 5 < (E ₁ xt ₁) / (E ₂ xt ₂) <100 between the modulus of elasticity E ₁ and the thickness t ₁ along the optical axis of the first elastomeric layer and the modulus of elasticity E ₂ and the thickness t ₂ along the optical axis.

10. The component according to one of claims 1 to 9, where the ratio of the difference in thickness of the elastomer part along the optical axis between the thickness the original shape and condition in which the external force of a predetermined size is applied to the Thickness of the elastomer part along the optical axis in the original form is 1 to 20%.

11. The component according to claim 10, in which the ratio is 2 to 10%.

12. Component according to one of claims 1 to 11, where the original shape of the exposed surface part the elastomer part without applying the external force is convex.

13. Component according to one of claims 1 to 11, where the original shape of the exposed surface part the elastomer part without applying the external force is concave.

14. The component according to one of the preceding claims, where the exposed surface part of the elastomer part is a reflective surface.