DE3842199A1 - Refractor (refracting telescope) having variable refractive behaviour - Google Patents

Refractor (refracting telescope) having variable refractive behaviour

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Abstract

A refractor is to be created, e.g. for objectives (lenses) or spectacles, whose refractive behaviour can be controlled in an electrically inertia-free manner. The refractor is formed by a transparent, piezopolymeric plastic body (1) whose dimensions (D) can be changed by a voltage (U1) which is applied. The invention can be used in particular for a zoom lens (variable-focus lens), a telescope, or spectacles. <IMAGE>

Description

Die Erfindung geht aus von einem Refraktor gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.The invention is based on a refractor according to the Oberbe handle of claim 1.

Derartige Refraktoren mit veränderbarem Brechungsverhalten werden insbesondere benötigt zur Realisierung von Photoobjek­ tiven mit veränderbarer Brennweite, für Fernrohre mit verän­ derbarem Betrachtungsabstand, für Prismen, für Sehbrillen mit Umsteuerung auf Nahsicht und Fernsicht und dgl. Ein Nach­ teil der bekannten optischen Systeme dieser Art besteht dar­ in, daß mechanisch angetriebene Elemente zur Veränderung des geometrischen Abstandes einzelner Linsen erforderlich sind.Such refractors with variable refractive behavior are especially needed for the realization of Photoobjek tives with variable focal length, for telescopes with variable derable viewing distance, for prisms, for prescription glasses with changeover to near and far vision and the like. A night is part of the known optical systems of this type in that mechanically driven elements to change the geometric distance of individual lenses are required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Refraktor mit elektrisch trägheitslos steuerbarem Brechungsverhalten zu schaffen.The invention has for its object a refractor with electrically inertia-controlled refractive behavior to accomplish.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Er­ findung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This task is by the He described in claim 1 finding solved. Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Refraktor geschaf­ fen, dessen Brechungsverhalten ohne mechanische Bewegung von Linsen trägheitslos elektronisch veränderbar ist. Dadurch können ZOOM-Objektive, Fernrohre und Sehbrillen geschaffen werden, die lediglich durch Änderung einer angelegten Steuer­ spannung auf unterschiedliche Brennweiten und Betrachtungsab­ stände umschaltbar sind. Vorzugsweise kann eine Sehbrille geschaffen werden, deren Dioptrie-Zahl durch die Steuerspan­ nung automatisch in Abhängigkeit von der jeweiligen Neigung des Kopfes geändert wird. Dadurch kann jeweils für Nahsicht, Mittelbereich und Fernsicht die optimale Dioptrie-Zahl durch die Steuerspannung eingestellt werden. Die bei der Erfindung verwendete piozopolymere Substanz z.B. Polyvinylidenfluorid wurde bislang als Folie zur Realisierung von Lautsprechern oder Mikrophonen verwendet. Durch die Erfindung wird also für die piezopolymeren Kunststoffe ein völlig neuartiges An­ wendungsgebiet erschlossen.A refractor is created by the solution according to the invention fen, whose refractive behavior without mechanical movement of Lenses can be changed electronically without inertia. Thereby can create ZOOM lenses, telescopes and prescription glasses only by changing an invested tax voltage on different focal lengths and viewing distance stands are switchable. Preferably, eye glasses be created, the diopter number through the control chip automatically depending on the respective inclination of the head is changed. This means that for close vision, Middle range and distant view through the optimal diopter number the control voltage can be set. The in the invention used piozopolymeric substance e.g. Polyvinylidene fluoride  has so far been used as a film for realizing loudspeakers or microphones used. The invention thus a completely new concept for piezopolymeric plastics application area developed.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an mehreren Ausfüh­ rungsbeispielen erläutert. Darin zeigenThe invention is based on the drawing on several Ausfüh Examples explained. Show in it

Fig. 1 die Wirkungsweise der Erfindung für einen planparallelen Refraktor, Fig. 1, the operation of the invention for a plane-parallel refractor

Fig. 2 die Anwendung für ein Prisma, Fig. 2 shows the application of a prism,

Fig. 3 die Anwendung für eine Sammellinse, Fig. 3, the application of a positive lens,

Fig. 4 die Anwendung für eine Zerstreuungslinse und Fig. 4 shows the application for a diverging lens and

Fig. 5 ein Beispiel für die Kontaktierung der Kontaktbeläge. Fig. 5 shows an example of contacting the contact pads.

Fig. 1 zeigt eine piezopolymere Folie 1 mit zwei aufgebrach­ ten, galvanisch voneinander getrennten leitenden Folien 2, 3. An die Folien 2, 3 ist eine Steuerspannung U 1 angelegt. Durch Änderung der Steuerspannung U 1 ist die Stärke D der Folie 1 veränderbar. Dadurch kann auch der Versatz A eines einfallen­ den Lichtstrahls 4 entsprechend dem Brechungsgesetz verän­ dert werden. Es wird also erreicht:
D=f (U 1) und A=f (U 1).
Fig. 1 shows a piezoelectric polymer film 1 with two patch broke th, electrically isolated conductive films 2, 3. A control voltage U 1 is applied to the foils 2 , 3 . The thickness D of the film 1 can be changed by changing the control voltage U 1 . As a result, the offset A of an incident light beam 4 can be changed according to the law of refraction. So it is achieved:
D = f ( U 1 ) and A = f ( U 1 ).

Die Anordnung nach Fig. 1 bildet also einen Refraktor, des­ sen Brechungsverhalten, dargestellt durch den Versatz A, durch die angelegte Steuerspannung U 1 veränderbar ist. Diese Änderung ist praktisch trägheitslos möglich, weil die geome­ trischen Abmessungen einer piezopolymeren Folie durch die angelegte Steuerspannung mit hoher Geschwindigkeit bis zu < 20 kHz verändert werden können.The arrangement according to FIG. 1 thus forms a refractor whose refractive behavior, represented by the offset A , can be changed by the applied control voltage U 1 . This change is practically inert, because the geometrical dimensions of a piezopolymeric film can be changed by the applied control voltage at high speed up to <20 kHz.

Fig. 2 zeigt ein Prisma 5, das aus einem piezopolymeren Kör­ per mit aufgebrachten leitenden Flächen 2, 3 gebildet ist. An diese Begrenzungsflächen 2, 3 ist wieder die einstellbare Steuerspannung U 1 angelegt. Durch die Steuerspannung U 1 ist die geometrische Form des Prismas 5 und damit der durch das Prisma 5 bewirkte Brechungswinkel ϕ veränderbar. Hier wird also erreicht
Δ ϕ = f (U 1).
Fig. 2 shows a prism 5 , which is formed from a piezopolymeric body by applied conductive surfaces 2 , 3 . The adjustable control voltage U 1 is again applied to these boundary surfaces 2 , 3 . The geometric shape of the prism 5 and thus the refraction angle ϕ caused by the prism 5 can be changed by the control voltage U 1 . So here is achieved
Δ ϕ = f (U 1 ).

Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung für eine Sammellinse 6. Diese besteht wieder aus einer piezopolymeren Folie, auf deren beide Oberflächen die leitenden Folien 2, 3 aufgebracht sind. An die leitenden Folien 2, 3 ist wieder die Steuerspannung U 1 angelegt. Durch die Spannung U 1 ist die Dicke und damit die Brennweite der Sammellinse 6 veränder­ bar. Fig. 3 shows the application of the invention for a collector lens 6. This again consists of a piezopolymeric film, on the two surfaces of which the conductive films 2 , 3 are applied. The control voltage U 1 is again applied to the conductive foils 2 , 3 . The thickness and thus the focal length of the converging lens 6 can be changed by the voltage U 1 .

Fig. 4 zeigt eine Zerstreuungslinse 7, die ebenfalls aus ei­ ner piezopolymeren Folie mit aufgebrachten leitenden Belägen 2, 3 besteht, an die die Steuerspannung U 1 anglegt ist. Im übrigen funktioniert die Anordnung nach Fig. 4 ent­ sprechend der Fig. 3. Fig. 4 shows a diverging lens 7 , which also consists of egg ner piezopolymer film with applied conductive coatings 2 , 3 , to which the control voltage U 1 is angled. Otherwise, the arrangement according to FIG. 4 works accordingly in FIG. 3.

Fig. 5 zeigt die Kontaktierung der beiden Kontaktflächen 2, 3 auf einer Linse gemäß Fig. 3, wobei die Kontaktflächen durch metallisches Bedampfen gebildet sind. Die Kontaktflä­ chen reichen nicht bis zum Rand der Linse 6, da sie für die Ansteuerung mit U 1 galvanisch voneinander getrennt sein müs­ sen. Auf die beiden Kontaktflächen 2, 3 ist je ein umlaufen­ der Ring 8, 9 aus Leitgummi aufgelegt, der mit den Kontaktflächen 2, 3 in leitender Verbindung steht. Ein derar­ tiges Leitgummi kann mit entsprechenden Anschlußdrähten kon­ taktiert werden, indem die Anschlußdrähte an das Gummi ange­ drückt oder in das Gummi hineingesteckt werden. Die Ringe 8, 9 aus Leitgummi können gleichzeitig zur Halterung der Linse 6 in einer Fassung oder in einem Objektiv oder auch zur Abdichtung dienen. FIG. 5 shows the contacting of the two contact areas 2 , 3 on a lens according to FIG. 3, the contact areas being formed by metallic vapor deposition. The contact surfaces do not extend to the edge of the lens 6 , since they must be galvanically separated from one another for actuation with U 1 . On each of the two contact surfaces 2 , 3 there is a ring 8 , 9 made of conductive rubber, which is in conductive connection with the contact surfaces 2 , 3 . Such a conductive rubber can be contacted with appropriate connecting wires by pressing the connecting wires onto the rubber or inserting them into the rubber. The rings 8 , 9 made of conductive rubber can simultaneously serve to hold the lens 6 in a holder or in a lens or also for sealing.

Claims (8)

1. Refraktor mit veränderbarem Brechungsverhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Refraktor durch einen transpa­ renten, piezopolymeren Kunststoffkörper (1) gebildet ist, dessen Abmessungen (D) durch eine an Kontaktflä­ chen (2, 3) angelegte Spannung (U 1) veränderbar sind.1. refractor with variable refractive behavior, characterized in that the refractor is formed by a transparent, piezopolymeric plastic body ( 1 ), the dimensions ( D ) of which by a contact surface ( 2 , 3 ) applied voltage ( U 1 ) can be changed. 2. Refraktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper die Form einer planparallelen Platte, eines Prismas (Fig. 2), einer Sammellinse (6) oder einer Zer­ streuungslinse (7) hat und auf zwei in Lichtdurchtritt­ srichtung gegenüberliegende Flächen zwei galvanisch ge­ trennte leitende Kontaktflächen (2, 3) aufgebracht sind.2. Refractor according to claim 1, characterized in that the body has the shape of a plane-parallel plate, a prism ( Fig. 2), a converging lens ( 6 ) or a scattering lens ( 7 ) and has two galvanically opposite surfaces in the direction of light passage ge separated conductive contact surfaces ( 2 , 3 ) are applied. 3. Refraktor nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die galvanisch getrennten leitenden Kontaktflä­ chen (2, 3) durch metallisches Bedampfen gebildet sind.3. Refractor according to claims 1 or 2, characterized in that the galvanically isolated conductive contact surfaces ( 2 , 3 ) are formed by metallic vapor deposition. 4. Refraktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Refraktor das Glas einer Sehbrille bildet, deren Dioptrie-Wert durch die Steuerspannung (U 1) veränderbar ist. 4. Refractor according to claim 1, characterized in that the refractor forms the lens of a pair of glasses, the diopter value of which can be changed by the control voltage ( U 1 ). 5. Refraktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Umsteuerung auf Nah- und Fernsicht die Steuerspannung (U 1) von einem die Neigung des Kop­ fes ermittelnden Lagegeber abgeleitet ist.5. Refractor according to claim 4, characterized in that for automatic reversing at close and distant view, the control voltage ( U 1 ) is derived from a position sensor determining the inclination of the head. 6. Refraktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung der Kontaktflächen (2, 3) durch anlie­ gende Elemente (8, 9) aus Leitgummi erfolgt (Fig. 5).6. Refractor according to claim 1, characterized in that the contacting of the contact surfaces ( 2 , 3 ) by ablie ing elements ( 8 , 9 ) made of conductive rubber ( Fig. 5). 7. Refraktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die beiden Seiten einer Linse (6) Ringe (8, 9) aus Leitgummi aufgebracht sind, die die Linse in ihrem Rand­ bereich ringförmig umgeben (Fig. 5).7. refractor according to claim 6, characterized in that on the two sides of a lens ( 6 ) rings ( 8 , 9 ) made of conductive rubber are applied, which surround the lens area in an annular manner in its edge ( Fig. 5). 8. Refraktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Leitgummi bestehenden Ringe (8, 9) zusätzlich zur Halterung der Linse (6) in einem Rahmen oder einem Objektiv und/oder zur Dichtung dienen (Fig. 5).8. Refractor according to claim 6, characterized in that the rings made of conductive rubber ( 8 , 9 ) additionally serve to hold the lens ( 6 ) in a frame or a lens and / or for sealing ( Fig. 5).
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