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CN108603951A - 包括弯曲的图像传感器的光学系统 - Google Patents

包括弯曲的图像传感器的光学系统 Download PDF

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CN108603951A CN201780005583.9A CN201780005583A CN108603951A CN 108603951 A CN108603951 A CN 108603951A CN 201780005583 A CN201780005583 A CN 201780005583A CN 108603951 A CN108603951 A CN 108603951A
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focus adjustable
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Abstract

本发明涉及一种光学系统(1)，包括：第一焦点可调透镜(10)；弯曲的图像传感器(30)，该图像传感器被配置为接收由第一焦点可调透镜(10)聚焦的光(L)；光路(P)，该光路延伸通过第一焦点可调透镜并延伸至弯曲的图像传感器；其中光学系统(1)被配置为，通过将电信号应用至第一焦点可调透镜(10)来调节第一焦点可调透镜(10)的焦距，使得穿越所述光路(P)的光(L)聚焦在图像传感器(30)上。

Description

包括弯曲的图像传感器的光学系统
本发明涉及一种包括图像传感器(例如相机)的光学系统。
例如根据US20140004644A1、US6,791,072 B1、US20120147207A1和US9086558 B2，已知了这种系统。
当前发明潜在的问题在于，提供一种上述类型的光学系统，该光学系统成本低、紧凑并且特别地包括自动聚焦能力。
该问题通过具有权利要求1的特征的透镜解决。本发明的优选实施方式在随附的权利要求中陈述，并在下文中描述。
根据权利要求1，公开了一种光学系统，其包括：
-第一焦点可调透镜(即配置为自动调节其焦距的第一透镜)；
-弯曲的图像传感器，该弯曲的图像传感器被配置为接收由第一焦点可调透镜聚焦的光；
-延伸通过第一焦点可调透镜并延伸至弯曲的图像传感器的光路；
其中光学系统被配置为，通过将电信号应用至第一焦点可调透镜来调节第一焦点可调透镜的焦距，使得穿越所述光路的光(例如直接)聚焦在图像传感器上。
在本发明的上下文中，弯曲的图像传感器是如下图像传感器，包括检测表面，被配置为接收待由图像传感器检测的光，其中所述表面是弯曲的，特别是球状弯曲的。特别地，所述表面/图像传感器包括凹面(弯曲或曲率)，即当沿着光轴进行测量时，图像传感器的中心比图像传感器的边缘更远离第一焦点可调透镜或第二焦点可调透镜。
有利地，本发明利用了弯曲的图像传感器，其仅要求一个透镜，以将宽视场聚焦在整个传感器上。与其相反，平的图像传感器要求多个透镜，以校正色差和球面像差。因此，使用弯曲的图像传感器连同焦点可调透镜允许光学器件(诸如相机)的低成本和紧凑设计，其特别地包括自动聚焦功能，由于所采用的焦点可调透镜的焦点调整性。此外，这种设置也维持了恒定的焦距比数(F数)，而具有移动的透镜的系统要求更多空间并且具有可变的焦距比数。
特别地，所有类型的第一(和第二)焦点可调透镜都可以用于本发明。根据一实施方式，第一(或第二)焦点可调透镜包括透明透镜本体，该透镜本体限定完全地填充有透明填充材料(例如透明液体)的容积，其中透镜本体还包括透明且可弹性变形的膜以及透镜成型元件，该透镜成型元件接触膜，并且限定所述膜的区域，该区域具有用于调整透镜的焦距的可调整的曲率。
在此，根据一实施方式，第一(或第二)焦点可调透镜包括致动器，该致动器被配置为改变所述曲率，以便调节第一(或第二)可调长度的焦距。举例而言，致动器可以作用在透镜成型元件上、在膜上或在透镜本体上，以便改变膜的所述区域的曲率(该区域也被称为光学活性区域)。也可以使用其他致动原理(也见下文)。
特别地，膜可以由下列材料中的至少一种制成：玻璃、聚合物、弹性体、塑料或任何其他透明且可伸展或柔性(易弯曲)的材料。例如，膜可以由硅树脂基聚合物(诸如聚(二甲基硅氧烷)(其也被称为PDMS))或聚合物材料(诸如聚氨酯或双向拉伸(或取向)的聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如“聚酯薄膜(Mylar)”))制成。
进一步地，所述填充材料或液体可以是硅油或氟化聚合物。
根据本发明的一实施方式，光学系统还包括第二焦点可调透镜(即被配置为自动调节其焦距的第二透镜)，其中第二焦点可调透镜被布置在所述光路中，并且其中第二焦点可调透镜被配置为与第一焦点可调透镜一同运行(或共同起作用)，以便将穿越光路的光聚焦在图像传感器上。
进一步地，根据本发明的一实施方式，第一焦点可调透镜和第二焦点可调透镜各自包括被配置为调节相应的焦距的下列部件中的一个：静电致动器，其使用库仑力来移动流体并且由此使透镜的形状变形；电磁致动器，其使用洛伦兹力来移动流体并且由此使透镜的形状变形；磁致伸缩致动器，其根据流经其的磁通量而膨胀或收缩；压电马达；压电致动器；步进马达；电活性聚合物致动器，诸如介电弹性体致动器。
进一步地，根据本发明的一实施方式，第一焦点可调透镜包括布置在光路中的透镜本体(也见上文)，以折射穿过透镜本体的光，其中所述透镜本体包括布置在所述光路中的至少一个表面，该至少一个表面被配置为改变其形状，例如从凹形改变为凸形，或者反之亦然，以便调节第一透镜的焦距。
进一步地，根据本发明的一实施方式，第二焦点可调透镜包括布置在光路中的透镜本体，用于折射穿过透镜本体的光，其中所述透镜本体包括布置在所述光路中的至少一个表面，该至少一个表面被配置为改变其形状，例如从凸形改变为凹形，或者反之亦然，以调节第二透镜的焦距。
进一步地，根据本发明的一实施方式，光学系统还包括布置在光路中的至少一个第一校正透镜，该至少一个第一校正透镜是非可变形的，并且包括相对于图像传感器的固定位置，并且由刚性材料制成，并且其中至少一个第一校正透镜被配置为校正单色像差、球面像差、多色像差或其他像差中的一个。在此并且在下文中，非可变形意思是，透镜没有被配置为通过改变其几何形状或折射率来调节其焦距，而是由于相应的透镜的恒定的形状和折射率而包括固定的焦距。
进一步地，根据本发明的一实施方式，光学系统还包括布置在光路中的第二校正透镜，该第二校正透镜是非可变形的，并且包括相对于图像传感器的固定位置，并且由刚性材料制成，并且其中第二校正透镜被布置在弯曲的传感器与具有所述可调焦距的第一可调透镜之间，其中优选地，第一焦点可调透镜被布置得比第二可调透镜更靠近图像传感器。
进一步地，根据本发明的一实施方式，第一焦点可调透镜包括具有可变形部分的膜、邻近所述膜的透明填充材料(例如透明液体，见上文)以及相对于图像传感器的固定位置的校正透镜。
进一步地，根据本发明的一实施方式，校正透镜在光沿着所述光路穿过第一可调透镜的区域中接触第一焦点可调透镜的填充材料，并且特别地被配置为校正单色或多色像差。
进一步地，根据本发明的一实施方式，校正透镜由刚性材料构建而成，诸如玻璃、塑料或聚合物(这些材料也可以用于在此所描述的另外的校正透镜)。
进一步地，根据本发明的一实施方式，第一焦点可调透镜是液晶基焦点可调透镜。
进一步地，根据本发明的一实施方式，第一焦点可调透镜是电润湿基焦点可调透镜。
进一步地，根据本发明的一实施方式，第一焦点可调透镜是声学调制基焦点可调透镜。
进一步地，根据本发明的一实施方式，第一焦点可调透镜是可调整的菲涅耳透镜。
进一步地，根据本发明的一实施方式，第一焦点可调透镜包括用于调节第一焦点可调透镜的焦距的压电致动器、(例如玻璃)膜以及可变形聚合物层。
进一步地，根据本发明的一实施方式，第一焦点可调透镜具有热补偿装置，该热补偿装置被配置为最小化第一焦点可调透镜的焦距的热漂移。
进一步地，根据本发明的一实施方式，光学系统被配置为使用一算法来调整第一焦点可调透镜(或诸如所述第二透镜的任何其他焦点可调透镜)的焦距，该算法使用校准数据、温度(例如相应的焦点可调透镜的温度)或另一反馈信号来设定控制信号的对应值，以获得期望的焦距。
本发明可用在下列领域之中的各种领域中：移动电话、机器视觉、数码相机、OCT、眼科设备、眼底相机、医疗设备、飞行时间相机、显微镜、内窥镜、监控摄像机、汽车、机器人凸轮、ADAS、测距仪、条形码阅读器等。
下面将给出本发明的进一步解释及其他方面和特征。
当考虑接下来的详细说明时，将会更好地理解本发明，并且除了上文中阐述的那些目的之外的目的也会变得显而易见。参考附图进行这样的说明，在附图中：
图1示出了根据本发明的光学系统的示意图，其包括第一焦点可调透镜和弯曲的图像传感器；
图2示出了图1中所示的光学系统的变型的示意图，其中光学系统包括额外的校正透镜；
图3示出了图2中所示的光学系统的变型的示意图，其中焦点可调透镜的位置与校正透镜的位置互换；
图4示出了根据本发明的光学系统的示意图，其包括第一焦点可调整透镜，其中第一焦点可调整透镜的填充材料与光学系统的校正透镜直接接触；
图5示出了图4中所示的光学系统的示意图，其中焦点可调透镜的位置与校正透镜的位置互换；
图6示出了根据本发明的光学系统的示意图，其包括第一焦点可调透镜和两个校正透镜；
图7示出了图5中所示的光学系统的变型的示意图，其中另外的校正透镜布置在图像传感器和与填充材料接触的校正透镜之间；
图8示出了图7中所示的光学系统的另外的变型的示意图，其中另外的校正透镜被布置在光路中，在焦点可调透镜之前；
图9示出了根据本发明的光学系统的示意图，其包括第一焦点可调透镜和第二焦点可调透镜；
图10示出了图9中所示的光学系统的变型的示意图，其中校正透镜被布置在图像传感器与第一可调透镜之间；
图11示出了图10中所示的光学系统的变型的示意图，其中两个可调透镜均包括与相应的填充材料直接接触的校正透镜；
图12示出了图3中所示的光学系统的变型的示意图，其中两个透镜都布置在浸液中；
图13示出了图3中所示的光学系统的变型的示意图，其中光学系统包括光圈(孔，aperture)；
图14示出了压电全聚合物透镜形式的第一焦点可调透镜或第二焦点可调透镜的实施方式的示意图，其可以被用在根据本发明的光学系统中；
图15示出了声光透镜形式的第一焦点可调透镜或第二焦点可调透镜的实施方式的示意图；
图16示出了第一焦点可调透镜或第二焦点可调透镜的实施方式的示意图，其包括用于调整相应的透镜的焦距的液晶；
图17示出了电润湿透镜形式的第一焦点可调透镜或第二焦点可调透镜的实施方式的示意图；
图18示出了静电膜透镜形式的第一焦点可调透镜或第二焦点可调透镜的实施方式的示意图；并且
图19是包括热补偿装置的第一焦点可调透镜或第二焦点可调透镜的实施方式的示意图。
图1示出了一种根据本发明的光学系统1，其包括：第一焦点可调透镜10；弯曲的图像传感器30，例如安装在弯曲的金属安装件上的薄化(或减薄的)CMOS传感器，配置为接收由第一焦点可调透镜10聚焦的光L；光路P，其延伸通过第一焦点可调透镜10并延伸至弯曲的图像传感器；其中光学系统1被配置为通过将电信号S应用至第一焦点可调透镜10来调节第一焦点可调透镜10的焦距，使得穿越所述光路P的光L聚焦在图像传感器30上。
特别地，所述信号S由控制单元2生成，并且被应用至致动器装置(例如此处所描述的致动器中的一种)3，其被配置为与第一焦点可调透镜10相互作用，以调节第一焦点可调长度的焦距，即将焦距改变为期望值。以此方式，光L可以被所述第一透镜10直接聚焦在图像传感器30的凹向弯曲的检测表面30a上。传感器30(即其表面30a)面对第一焦点可调透镜10，沿着光轴A或者沿着所述光路P，并且当沿着光路P进行测量时，图像传感器的中心比图像传感器的边缘更远离第一焦点可调透镜。
根据一实施方式，图1中的第一焦点可调透镜10包括布置在光路P中的透镜本体11，用于折射穿过透镜本体11的光L，其中所述透镜本体11包括布置在所述光路P中的至少一个表面11a，所述至少一个表面11a被配置为改变形状，例如从凹形改变为凸形，或者反之亦然。替代地，透镜本体11也可以改变折射率的局部(或本地)值。
在此处所描述的所有实施方式中，第一焦点可调透镜10(以及本发明的光学系统1的任何其他焦点可调透镜)可以是所谓的流体或液体透镜10。在此，第一焦点可调透镜10可以包括透明透镜本体11，该透镜本体限定完全地填充有透明填充材料(例如透明液体)M的容积，其中透镜本体11还包括透明且可弹性变形的膜12以及接触膜12的透镜成型元件13，并且限定所述膜12的区域12a，该区域12a具有用于调整第一透镜10的焦距的可调整的曲率。此外，第一焦点可调透镜10在此可以包括致动器3，该致动器被配置为改变所述曲率，以调节第一可调长度10的焦距。举例而言，致动器3可以作用在透镜成型元件13、膜12(例如在所述区域12a外部)或透镜本体11上，以便改变膜12的所述区域12a的曲率(该区域也被称为光学活性区域)。在此，具体使用的事实是，填充材料M基本上是不可压缩的，并且当对透明透镜本体11或其中的材料上施加压力时，可弹性变形的膜12的所述区域12a变形。然而，在图1的实施方式中以及在此描述的其他实施方式(见下文)中，也可以使用其他致动器装置或包括形状变化或折射率变化方法的其他原理。
图14至图19示出了第一焦点可调透镜10(以及第二焦点可调透镜)的其他可能的实施方式，其可以用在此处描述的实施方式中。
根据图14，第一焦点可调透镜包括用于调节第一焦点可调透镜10的焦距的压电致动器3的形式的致动器装置3、可弹性变形的膜12(例如玻璃膜)以及可变形聚合物层5。在此，膜12被附接至聚合物层5，该聚合物层进而可以连接至支撑件(例如玻璃支撑件)6。传播通过支撑件6、聚合物层5和膜12的光L根据影响聚合物层5的形状的膜12的曲率而被折射，该曲率借助于附接至膜12的压电致动器3调整。
根据图15，第一焦点可调透镜10也可以是已知的声光透镜10，其中借助于声波7，控制第一透镜10的焦距，该声波诱发第一透镜10的材料8中的密度变化，第一透镜随后相应地改变其折射率，从而可以将焦距调整为期望值。
根据图16，第一焦点可调透镜10可以包括液晶材料9，用于通过局部改变透镜的折射率来调整第一焦点可调透镜10的焦距。
根据图17，第一焦点可调透镜10可以使用电润湿致动器3，以便改变第一透镜10的焦距。在此，光可以在液-液界面70(例如水72与油73)处被折射，其中借助于致动器3的电极71，调整所述界面70的曲率，其影响所述液体73(例如油)中的一种在电极71的电绝缘表面74上的润湿，这引发所述界面70的可调整的曲率并且因此根据施加至所述电极71的电压，引发可调焦距。液体72、73可以被布置在两个平行的透明板75(例如玻璃板)之间。
根据图18，也可以借助于静电致动器3，调整第一焦点可调透镜的焦距。在此，可以借助于静电力，相对于第一透镜10的支撑件6，移动透镜成型元件13，从而移动第一透镜的透镜本体11中的填充材料M(例如透明液体)，由此相应地调整第一透镜10的膜12的曲率可调整区域12a。
根据图19，第一焦点可调透镜10或光学系统1还可以包括热补偿装置300、500、13、210，该热补偿装置被配置为最小化第一焦点可调透镜10的焦距的热漂移。
举例而言，图19示出了这种第一焦点可调透镜10的实施方式，其包括限定填充有透明填充材料M(例如透明液体)的容积的容器100。容器100包括透明且可弹性变形的膜12、透明刚性构件300以及环(环形)构件500，其中膜12、刚性构件300和环构件500界定所述容积。
特别地，环构件500停留在刚性构件300的基部301上，该基部垂直于光轴/方向A延伸，并且环绕刚性构件300的圆柱形突出部302，其中该突出部从基部300朝向膜12突出。换言之，该实施方式包括独立式环构件500。
透明刚性构件300和膜12两者都沿着虚构的延伸平面延伸，并且在方向A上彼此面对，其中所述方向A垂直于所述延伸平面延伸，并且其中填充材料M被布置在膜12与刚性构件300之间。环构件500形成容器100的周向侧壁，其沿着所述延伸平面延伸并且包括在所述方向A上延伸的高度或尺寸。特别地，光轴A形成环构件500的圆柱轴线。
进一步地，环构件500包括背离刚性构件300的周向表面侧。膜12以膜12的边界区附接至该表面侧。进一步地，透镜成型元件13，特别是环状(特别是圆形(环形))构件形式，被附接至膜12，或者接触膜12，沿着例如圆形线(环形线)。因此，透镜成型件(整形器)13限定(由所述线界定的)区域12a，该区域覆盖透镜成型件13的开口并且构成膜12的曲率可调整区域12a。如果透镜成型件13是圆形的环状构件，则所述区域12a可以呈现球面曲率。对应地，第一透镜10在这点上是球面透镜。当然，透镜成型件13也可以包括用于产生其他曲率的其他接触线。特别地，环构件500和透镜成型件13可以分别具有(中空的)圆柱形形状。
进一步地，(例如圆柱形环的形式的)透镜成型元件13构成柔顺的透镜成型件结构210的一部分，其随温度变得更软，从而其完成对RI(折射率)的热漂移的补偿。
具体地，该结构210包括周向载体205，被载体205围绕的透镜成型件13经由弹性构件206耦合至该载体，其中每个弹性构件206都形成或包括用于在第一透镜10的轴向方向A上移动透镜成型件13的杆(控制杆)。杆206被配置成使用线圈410致动，以轴向地移动透镜成型件13，从而调整由透镜成型元件13限定的膜12的中心区域12a的曲率。
进一步地，包括刚性透镜300、环构件500和膜12的容器100被如下结构围绕，其中该结构包括环磁体420和返回结构600，用于引导所述线圈410的磁通量。该结构600进而被连接至杆206的所述线圈(音圈)410围绕。
在使用第一透镜10期间，第一透镜10的温度以及由此位于容器100的所述容积中的液体M的温度会变化，并且特别地出于各种原因而升高。这种升温引起液体M的体积的增加，并且由此引起第一透镜10的所述区域12a的增加(例如凸起)的曲率，并且因此引起减小的焦距。进一步地，当温度变化(例如升高)时，液体M的折射率(RI)可以改变(例如减小)。通常，当材料(在此为液体M)的温度升高时，RI降低，使得透镜的焦度降低，即焦距增加。
由此，第一透镜10被配置为补偿由于液体M的温度提升造成的液体M的这种热膨胀和/或液体M的折射率变化，以便减少第一透镜10的焦距的不期望的热致变化。
特别地，为了完成对图19中所示的实施方式中液体M的体积的热漂移的补偿，环构件500包括相当高的线性热膨胀系数(CTE)，例如类似于或小于液体M的线性热膨胀系数(这可以从体积(容积)值推导出来)，而刚性构件300包括比液体M和环构件500更小的线性CTE。
由此，由于刚性构件300的较小的线性CTE，在沿着所述延伸平面延伸的径向方向(即垂直于方向A)上，刚性构件300膨胀得比液体M更少。正常而言，这将导致液体容器100的容积的变化，其中由液体M的本征体积的增加造成的膜12的区域12a的曲率增加(这比容器100的实际容积增加得更快)造成透镜的焦度的不期望的热变化。
然而，在此，环形件500被定尺寸为，使得由升温造成的其在方向A上的膨胀产生容器100的容积的增加，该增加大致对应于液体M的容积的增加。以此方式，当第一透镜10的(特别是液体M的)温度改变时，所述区域12a的曲率基本上保持恒定。特别地，环构件500在方向A上的尺寸/高度大于液体M在相同方向A上在容器100的容积内的高度。因此，考虑到方向A上的线性膨胀，例如，透镜1的容器100的该侧壁(环构件)500将比该液体M膨胀得更多，如果它们的线性CTE相等。
特别地，为了放大环构件500在方向A上相对于液体M的膨胀，可以由一些合适的装置限制环构件500的侧向膨胀(即在径向方向上)。以此方式，环构件500在方向A上的膨胀可以高于实际线性CTE，即环构件500在方向A上的热膨胀可以根据需要被放大。环构件500可以由硅树脂形成，而刚性构件300可以由聚碳酸酯形成。
进一步地，图2示出了图1中所示的光学系统的变型的示意图，其中光学系统1现在包括额外的第一校正透镜20，该第一校正透镜是非可调的透镜，其包括相对于图像传感器30的固定位置，并且沿着光路P或光轴A，布置在第一焦点可调透镜10的前面，可以如结合图1所描述的来配置第一焦点可调透镜。因此，第一焦点可调透镜10沿着光路P，被布置在第一校正透镜20与图像传感器30之间。在此，固定的非可调第一校正透镜20或依次布置在所述光路P上的若干个这样的透镜优选地被配置为校正单色像差、球面像差或多色像差中的一个。
进一步地，图3示出了图2中所示的光学系统的变型的示意图，其中焦点可调透镜10的位置与第一校正透镜20的位置互换。
进一步地，图4示出了根据本发明的一种光学系统1的示意图，其包括第一焦点可调整透镜10，其中第一焦点可调整透镜10的透明填充材料M(例如上文描述的所述填充材料，例如透明液体)与光学系统1的刚性校正透镜60直接接触。在此，第一焦点可调透镜10可以是如结合图1描述的透镜，或在此描述的包括填充材料M的另一焦点可调透镜10。如图4中所示，校正透镜60沿着光路P，被布置在第一焦点可调透镜10与图像传感器30之间，特别地布置在填充材料M与图像传感器30之间。
图5示出了图4中所示的光学系统的示意图，其中第一焦点可调透镜10的位置与集成的刚性校正透镜60的位置互换。在此，第一可调透镜10，即填充材料M(例如透明液体)沿着系统1的光路P，被布置在校正透镜60与图形传感器30之间。
进一步地，特别地，虽然可以被用于调整第一透镜10的焦距的膜12在图4中可以背离图像传感器30，但根据图5的第一焦点可调透镜10的膜12实际上可以面对图像传感器30。
进一步地，在图4和图5中，校正透镜60优选地被配置为校正单色、多色或球面像差。
图6示出了根据本发明的光学系统的示意图，其包括第一焦点可调透镜10和第一校正透镜20，该第一校正透镜可以如结合图1和图2所描述的来配置，其中沿着光路P，在第一焦点可调透镜10与图像传感器30之间，现在布置了额外的第二校正透镜50，其是非可调的并且包括相对于图像传感器30的固定位置。在此，第一校正透镜20优选地被配置为校正单色、多色或球面像差，其中第二校正透镜50优选地被配置为校正单色、多色或球面像差和场曲率。
进一步地，图7示出了图5中所示的光学系统的变型的示意图，其中一个或多个另外的第一校正透镜20布置在图像传感器30与接触第一焦点可调透镜10的填充材料M的校正透镜60之间。在此，校正透镜60优选地被配置为校正单色、多色或球面像差，其中第一校正透镜20优选地被配置为校正单色、多色或球面像差和场曲率。
进一步地，图8示出了图7中所示的光学系统1的另外的变型的示意图，其中另外的第二校正透镜50被布置在光路P中，在第一焦点可调透镜10之前，即第一焦点可调透镜10(与其校正透镜60一起)被布置在第二校正透镜50与第一校正透镜20之间，该第一校正透镜比第二校正透镜50更靠近图像传感器30。特别地，第二校正透镜50相对于图像传感器30也是固定透镜并且非可调的，即由刚性材料形成(与可变形填充材料M、膜12或聚合物层5相反)。在此，校正透镜60优选地被配置为校正单色、多色或球面像差，其中第一校正透镜20优选地被配置为校正单色、多色或球面像差和场曲率，并且其中第二校正透镜50优选地被配置为校正单色、多色或球面像差。
图9示出了根据本发明的光学系统1的示意图，其包括如结合图1所描述的第一焦点可调透镜10以及另外的第二焦点可调透镜40，其可以被配置为第一焦点可调透镜10或者(例如结合图14至图19)如在此处所描述的另一焦点可调透镜。特别地，第二焦点可调透镜40也被布置在所述光路P中，其中第二焦点可调透镜40被配置为与第一焦点可调透镜10一同运行，以将穿越光路P的光L聚焦在图像传感器30上，特别地聚焦在其弯曲的检测表面30a上。进一步地，第二焦点可调透镜40也可以包括布置在光路P中的透镜本体41，用于折射穿过透镜本体41的光L，其中所述透镜本体41包括布置在所述光路P中的至少一个表面41a，所述至少一个表面41a被配置为改变形状，例如从凸形改变为凹形，或者反之亦然。特别地，可以如结合第一焦点可调透镜10所描述的，由膜42形成所述表面41a。优选地，第一焦点可调透镜10被布置为比第二焦点可调透镜40更靠近图像传感器30。
进一步地，图10示出了图9中所示的光学系统的变型的示意图，其中第一校正透镜20被布置在图像传感器与第一可调透镜10之间。在此，所述校正透镜20可以包括相对于图像传感器30的固定位置，并且可以是非可调的，即由刚性材料制成。优选地，第一校正透镜20被配置为校正单色、多色或球面像差。
进一步地，图11示出了图10中所示的光学系统1的变型的示意图，其中两个可调透镜10、40均包括与相应的填充材料M直接接触的校正透镜60。特别地，相应的校正透镜60各自布置在相关焦点可调透镜10背离其他焦点可调透镜10、40的一侧上。
进一步地，图12示出了图3中所示的光学系统的变型的示意图，其中图3的两个透镜都布置在浸液I中。
进一步地，图13示出了图3中所示的光学系统1的变型的示意图，其中光学系统1包括光圈A’，该光圈被布置在光路P中，在第一可调透镜10之前，使得透镜10、20被布置在光圈A’与图像传感器30之间。光圈的位置可以是沿着光路P的任何位置，并且也可能具有多个光圈。
在图1至图19中(特别是图14至图19中)所示的实施方式中，控制单元2(如图14所示)可以提供用于触发和控制相应的致动装置3的合适的信号S。
额外地，在此处所描述的具有一个或多个校正透镜的所有实施方式中，每个校正透镜都可以由一个透镜或一组透镜构成。
进一步地，在此描述的所有光学系统1都可以被配置为使用一算法来调整第一焦点可调透镜10和/或第二焦点可调透镜40的焦距，该算法使用校准数据、温度(例如相应的透镜的温度)或另一反馈信号来设定控制信号(例如电信号S)的对应值，以获得期望的焦距。

Claims (15)

1.一种光学系统(1)，包括：
-第一焦点可调透镜(10)，
-弯曲的图像传感器(30)，所述弯曲的图像传感器被配置为接收由所述第一焦点可调透镜(10)聚焦的光(L)；
-光路(P)，所述光路延伸通过所述第一焦点可调透镜并延伸至所述弯曲的图像传感器；
-其中所述光学系统(1)被配置为，通过将电信号应用至所述第一焦点可调透镜(10)来调节所述第一焦点可调透镜(10)的焦距，使得穿越所述光路(P)的光(L)聚焦在所述图像传感器(30)上。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统(1)还包括第二焦点可调透镜(40)，其中所述第二焦点可调透镜(40)被布置在所述光路(P)中，并且其中所述第二焦点可调透镜(40)被配置为与所述第一焦点可调透镜(10)一同运行，以将穿越所述光路(P)的光(L)聚焦在所述图像传感器(30)上。
3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第一焦点可调透镜(10)和/或所述第二焦点可调透镜(40)各自包括以下被配置为调节相应的焦距的部件中的一个：致动器装置(3)、静电致动器装置、电磁致动器装置、磁致伸缩致动器装置、压电致动器装置、压电马达、步进马达、电活性聚合物致动器装置。
4.根据前述权利要求中的一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一焦点可调透镜(10)包括布置在所述光路(P)中的透镜本体(11)，用于折射穿过所述透镜本体(11)的光(L)，其中所述透镜本体(11)包括布置在所述光路(P)中的至少一个表面(11a)，所述至少一个表面(11a)被配置为改变其形状，特别地，从凹形改变为凸形，或者反之亦然。
5.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第二焦点可调透镜(40)包括布置在所述光路(P)中的透镜本体(41)，用于折射穿过所述透镜本体(41)的光(L)，其中所述透镜本体(41)包括布置在所述光路(P)中的至少一个表面(41a)，所述至少一个表面(41a)被配置为改变其形状，特别地，从凸形改变为凹形，或者反之亦然。
6.根据前述权利要求中的一项所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统(1)还包括布置在所述光路(P)中的至少一个第一校正透镜(20)，所述至少一个第一校正透镜(20)是非可调的，并且包括相对于所述图像传感器(30)的固定位置，并且由刚性材料制成，优选地，由具有固定折射率的材料制成，并且其中所述至少一个第一校正透镜(20)被配置为校正单色像差、球面像差或多色像差中的一个。
7.根据前述权利要求中的一项所述的光学系统，其特征在于，
所述光学系统(1)还包括布置在所述光路(P)中的第二校正透镜(50)，所述第二校正透镜(50)是非可调的，并且包括相对于所述图像传感器(30)的固定位置，并且由刚性材料制成，优选地，由具有固定折射率的材料制成，并且其中所述第二校正透镜(50)被布置在所述图像传感器(30)与所述第一焦点可调透镜(10)之间，其中优选地，所述第一焦点可调透镜(10)被布置为比所述第二焦点可调透镜(40)更靠近所述图像传感器(30)。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一焦点可调透镜(10)包括具有可变形部分(12a)的膜(12)、邻近所述膜(12)的填充材料(M)以及包括相对于所述图像传感器(30)的固定位置的校正透镜(60)。
9.根据权利要求8所述的光学系统，其特征在于，所述校正透镜(60)接触所述第一焦点可调透镜(10)的填充材料(M)，并且被配置为校正单色或多色像差。
10.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，所述校正透镜(60)由刚性材料制成。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一焦点可调透镜(10)包括用于调整所述第一焦点可调透镜(10)的焦距的液晶(9)，并且/或其中，所述第二焦点可调透镜(10、40)包括用于调整所述第二焦点可调透镜(40)的焦距的液晶(9)。
12.根据权利要求1至10中的一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一焦点可调透镜(10)被配置为使用电润湿来调整所述第一焦点可调透镜(10)的焦距，并且/或其中，所述第二焦点可调透镜(40)被配置为使用电润湿来调整所述第二焦点可调透镜(40)的焦距。
13.根据前述权利要求中的一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一焦点可调透镜(10)包括用于调节所述第一焦点可调透镜(10)的焦距的压电致动器装置(3)、玻璃膜(12)和可变形聚合物层(5)；并且/或其中，所述第二焦点可调透镜(40)包括用于调节所述第二焦点可调透镜(40)的焦距的压电致动器装置(3)、玻璃膜(12)和可变形聚合物层(5)。
14.根据前述权利要求中的一项所述的光学系统，其特征在于，所述第一焦点可调透镜(10)包括热补偿装置(100、300、500、13、210)，所述热补偿装置被配置为最小化所述第一焦点可调透镜(10)的焦距的热漂移；并且/或其中，所述第二焦点可调透镜(40)包括热补偿装置(100、300、500、13、210)，所述第二焦点可调透镜的热补偿装置被配置为最小化所述第二焦点可调透镜(40)的焦距的热漂移。
15.根据前述权利要求中的一项所述的光学系统，其特征在于，光学系统(1)被配置为使用一算法来调整所述第一焦点可调透镜和/或所述第二焦点可调透镜(10、40)的焦距，所述算法使用校准数据、温度或另一反馈信号来设定控制信号(S)的值，以获得期望的焦距。
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