CN101238395A - 透镜 - Google Patents

Abstract

描述了一种透镜，所述透镜包括限定在其间的腔的第一和第二壁(12、10)，所述腔包含液体(14)。壁(12)的至少一个是柔性的，并且可通过调整至少一个柔性壁(12)的形状来改变所述腔中液体(14)的量，从而调整透镜的焦度。一个或者多个柔性壁可以具有在壁中靠近壁的***形成的至少一个凹槽(15)。在另一配置中，柔性壁和第二壁粘接、焊接或者熔合在一起。在又一个配置中，透镜包括柔性壁和第二壁。柔性壁是弹性的，并且在其中心区域较薄，其中所述柔性壁能够相对于第二壁偏移。还描述了制造用于透镜的柔性壁的方法。

Description

透镜

相关申请的交叉引用

本专利申请要求以下较早提交日期的专利的优先权并且使用同样的发明名称，所述优先权专利为于2005年6月21日提交的、JamesAlbert Frazier等人名下的、美国临时专利申请No.60/692486，以及于2005年6月25日提交的、Global Bionic Optics Pty Ltd名下的、并且名称为“Lens”的英国专利申请No.0513347.5，通过参考在此引入以上每个专利申请。

技术领域

本发明涉及透镜，并且尤其涉及可膨胀(inflatable)透镜。

背景技术

可膨胀透镜是有用的，这是由于这种透镜具有可变焦距。这些透镜可以用作变焦透镜。

在1997年11月4日授予Floyd的美国专利No.5,684,637中，公开了一种可膨胀透镜，包括限定腔并且由其边缘保持的两个柔性的隔膜。隔膜之间的腔填充有液体。所述透镜还提供有端口(port)，液体可通过所述端口进入腔或者从腔排出。

在Siemens AG的于1988年3月17日出版的德国专利公开No.DE 3630700 A1中，公开了一种由两个折射表面限定范围的、包括液体、透明光学介质的可膨胀透镜。两个表面的至少一个由柔性的透明膜形成。通过改变在两个表面之间的液体体积，可以调整柔性膜的形状，并且可改变透镜的焦距。

这种可膨胀透镜的一个问题在于，由柔性隔膜或者膜形成的弯曲在整个隔膜区域上并不一致。因为必须在壳体中夹紧柔性隔膜的边缘，靠近隔膜边缘的透镜弯曲与隔膜中心处的并不相同。由此，透镜的有效使用孔径显著小于柔性隔膜的实际大小。

此外，由于液体倾向于流向透镜的最低部分、并且由此导致朝向透镜最低部分的凸出，所以可膨胀透镜还受到重力影响。这种凸出导致整个透镜区域上不一致的曲率。

对于1997年1月21日提交的日本专利申请No.9-20932，在1998年8月7日出版的日本专利申请公开No.10-206609中，描述了一种透镜，所述透镜通过对形成透镜柔性囊的形状进行变形来提供折射能力。图16a示出的透镜1610包括：入口，其形式为具有压具(未示出)的风箱式箱，以便允许液体流入囊之中。囊的厚度向着囊的中心降低。尤其是，囊具有风箱形式的***，或者风琴式的结构1610。在***上的这种风箱结构1610允许囊延伸或者在侧面偏移，以便自由变形透镜1610的形状。然而，如图16b中所示，这导致以不期望的方式的透镜形状1610的变形1610’。

由此，需要改进的可膨胀透镜。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种透镜，包括：第一柔性壁，朝向其中心区域逐渐变薄；以及第二壁，第一壁和第二壁限定了用于容纳液体的腔，从而可以通过控制腔中的液体体积来形成各种透镜形状。

根据本发明的另一方面，提供了一种透镜，包括：第一柔性壁，具有在其中形成的第一凹槽，该第一凹槽朝向第一壁的周边用作铰链；以及第二壁，第一壁和第二壁限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制该腔内的液体的体积来形成各种透镜形状。

通过第一表面和第二表面限定第一壁，并且可以在第一壁的第一表面中形成凹槽。

第一壁的第一表面可以是凹形表面，并且第一壁的第二表面可以是平坦表面。第一壁的第一表面和第二表面可以是凹形表面。

透镜可以进一步包括朝向第一壁的周边的第二凹槽，第二凹槽在第一壁的第二表面中形成。

第一凹槽可以具有v形的横截面、或者c形的横截面。

凹槽可以是环形的。

第一壁，朝向其中心区域可以逐渐变薄，并且凹槽的深度可以是这样的，在凹槽的顶点或者底部和第二表面之间的最小距离，与第一壁在其中心区域处的厚度基本相同。

可以将第一壁和第二壁罩在(house)筒式安装中。第一壁和第二壁可以粘接、焊接、或者熔合在一起。

根据本发明的又一方面，提供了一种透镜，包括第一柔性壁以及第二壁，第一壁和第二壁粘接、焊接或者融合在一起，第一壁和第二壁限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制在腔之内的液体的体积来形成各种透镜形状。

第一壁和第二壁可以使用可流动液体硅树脂橡胶化合物粘接在一起。可流动液体硅树脂橡胶化合物可以包括三乙酰氧基(乙基)硅烷或者甲基三乙酰氧基(乙基)硅烷。

在前述任意方面中，第二壁可以由刚性材料形成，并且可以由第一表面和第二表面来限定，其中第一和第二表面的至少一个是凹形表面。

第二壁可以由刚性材料形成，并且可以由第一表面和第二表面来限定，其中第一和第二表面的至少一个是凸形表面。

第二壁可以由刚性材料形成，并且可以由第一表面和基本上平行于第一表面的第二表面限定。

第二壁可以由聚碳酸酯或者玻璃形成。可替换地，第二壁可以是柔性的。此外，第二壁朝向其中心区域逐渐变薄。

透镜可以进一步包括进入腔内的至少一个端口，液体可通过端口流动。透镜可以包括进入腔内的多个端口，液体可通过多个端口流动，其中多个端口环绕透镜的圆周间隔开。多个端口可以环绕透镜的圆周均匀地隔开。液体可以通过至少一个端口流入腔并且流出腔。至少一个端口可以通过第二壁形成。至少一个端口可以包括粘接至第二壁的管。管可以包括聚乙烯管或者硅树脂管。

液体可以包括油、甘油、和水基产品之一。

每个柔性壁可以是弹性的。

每个柔性壁可以由以下组件形成，包括可伸展、易弯曲的、能够可变扩张的透光合成均质材料的各种形态的盘。

每个柔性壁可以由以下之一形成：硅树脂橡胶、塑料材料、丙烯酸材料、柔性的聚碳酸酯、环氧树脂和聚酯。

透镜可以进一步包括与腔进行液体连通的液体贮液器。透镜可以形成闭路的、谨慎的、密封的包装，其中贮液器和腔经由至少一个端口或者由凹槽形成的连续圆形通道来永久连接。

透镜可以进一步包括泵、活塞、柱塞(plunger)、传统聚焦筒、或者应用于贮液器外部的任何力提供器，用于将液体从贮液器排出，或者从透镜腔抽回液体。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括透镜的照相机。透镜包括：第一柔性壁，朝向其中心区域逐渐变薄；以及第二壁，第一壁和第二壁限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制腔中的体积来形成各种透镜形状。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括透镜的照相机。透镜包括：第一柔性壁，具有在其中形成的第一凹槽，该第一凹槽朝向第一壁的周边用作铰链；以及第二壁，第一壁和第二壁限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制腔内的液体的体积来形成各种透镜形状。

根据本发明的再一方面，提供了一种包括透镜的照相机。透镜包括：第一柔性壁；以及第二壁，第一壁和第二壁粘接、焊接或者融合在一起，第一壁和第二壁限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制在腔内的液体的体积来形成各种透镜形状。

根据本发明的又一方面，提供了一种包括光照元件和透镜的光照***。透镜包括：第一柔性壁，朝向其中心区域逐渐变薄；以及第二壁，第一壁和第二壁限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制腔中的液体的体积来形成各种透镜形状。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括光照元件和透镜的光照***。透镜包括：第一柔性壁，具有在其中形成的第一凹槽，该第一凹槽朝向第一壁的周边以用作铰链；以及第二壁，第一壁和第二壁限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制腔内的液体的体积来形成各种透镜形状。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括光照元件和透镜的光照***。透镜包括：第一柔性壁；以及第二壁，第一壁和第二壁粘接、焊接或者融合在一起，第一壁和第二壁限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制在腔内的液体的体积来形成各种透镜形状。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造用于透镜的柔性壁的制造方法，柔性壁朝向其中心区域逐渐变薄，柔性壁至少部分地限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制腔中的液体的体积来形成各种透镜形状。方法包括抵靠凹形轮廓(female profile)的玻璃、丙烯酸或者石英光学器件、或者塑料模具来模铸柔性壁的步骤。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造柔性壁的方法，柔性壁具有在其中形成的第一凹槽，该第一凹槽朝向第一壁的周边以用作铰链，柔性壁至少部分地限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制腔内的液体的体积来形成各种透镜形状。方法包括抵靠凹形轮廓的玻璃、丙烯酸或者石英光学器件、或者塑料模具来模铸柔性壁的步骤。

根据本发明的一个方面，提供了一种制造用于透镜的柔性壁的方法，柔性壁至少部分地限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制腔内的液体的体积来形成各种透镜形状。方法包括步骤：抵靠凹形轮廓的玻璃、丙烯酸或者石英光学器件、或者塑料模具来模铸柔性壁；以及将柔性壁与另一壁粘接、焊接或者熔合在一起以限定腔。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造用于透镜的柔性壁的方法，柔性壁朝向其中心区域逐渐变薄，第一壁至少部分地限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制腔之中的液体的体积来形成各种透镜形状。方法包括步骤：旋转、离心、引入气体、气泡，或者使用流动、灌注、抽取真空的技术。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造用于透镜的柔性壁的方法，柔性壁具有在其中形成的第一凹槽，该第一凹槽朝向第一壁的周边以用作铰链，柔性壁至少部分地限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制腔内的液体的体积来形成各种透镜形状。方法包括步骤：旋转、离心、引入气体、气泡，或者使用流动、灌注、抽取真空的技术。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造用于透镜的柔性壁的方法，柔性壁至少部分地限定了用于容纳液体的腔，从而可通过控制腔之内的液体的体积来形成各种透镜形状。方法包括步骤：通过旋转、离心、引入气体、气泡，或者使用流动、灌注、抽取真空的技术形成柔性壁；以及将柔性壁与另一壁粘接、焊接或者熔合在一起以限定腔。

根据本发明的又一方面，提供了一种透镜，包括：第一柔性壁，其是弹性的并且在第一壁的中心区域中较薄；以及第二壁，第一壁的至少中心区域能够相对于第二壁进行偏移。

第一和第二壁可以与偏移介质进行连通。偏移介质包括液体。在第一和第二壁之间的偏移介质的体积是可变的。

第一壁在第一壁的中心区域中逐渐变薄。

可以通过控制在第一和第二壁之间的偏移介质的体积来形成各种透镜形状。

第一和第二壁限定了用于容纳偏移介质的腔。

柔性壁可以具有在其中形成的邻近壁的***的至少一个凹槽。

柔性壁和第二壁可以粘接、焊接或者熔合在一起以限定腔。

根据本发明的另一方面，提供了一种透镜。透镜包括：由适用于在光学透镜中使用的材料制成的柔性壁，柔性壁朝向其中心区域逐渐变薄，柔性壁具有在其中形成的朝向柔性壁***的至少一个凹槽；以及由适用于在光学透镜中使用的材料制成的另一壁，第一壁和第二壁平行地配置，并且限定了用于容纳液体的腔，可通过控制在壁之间的液体的体积来形成各种透镜形状。

其他壁可以是柔性的。此外，其他柔性壁可以朝向其中心区域逐渐变薄。可替换地，第二壁可以是刚性的。

在其间形成密封的每个壁的***处，壁可以粘接、焊接或者熔合在一起。可替换地，透镜可以进一步包括罩住壁的筒式安装或者将壁保持在一起的环形夹。

透镜可以包括在壁之间或者通过壁的一个而形成的至少一个端口，用于在壁之间的液体连通。透镜可以进一步包括耦合至至少一个端口的液体贮液器。

透镜可以进一步包括对由透镜透射的辐射透明的，并且具有适当的热稳定性的液体。

附图说明

在下文中，参考附图描述本发明的少数几个实施方式，其中：

图1a至图1d是示出了根据本发明一个实施方式的透镜的横截面的侧视图；

图2a至图2b是示出了根据本发明另一实施方式的透镜的横截面的侧视图；

图3a至图3c是示出了根据本发明又一实施方式的透镜的横截面的侧视图；

图4a至图4b是示出了根据本发明又一实施方式的透镜的横截面的侧视图；

图5a至图5d是示出了根据本发明又一实施方式的透镜的横截面的侧视图；

图6a至图6d是示出了根据本发明又一实施方式的透镜的横截面的侧视图；

图7a至图7b是示出了根据本发明的一个实施方式的透镜的横截面的侧视图；

图8a至图8b是示出了根据本发明的一个实施方式的透镜的横截面的侧视图；

图9a至图9b是示出了包括两个透镜的多元件***的横截面的侧视图；

图10a至图10c是示出了根据本发明另一实施方式的透镜的横截面的侧视图；

图11a至图11c是示出了根据本发明另一实施方式的透镜的横截面的正视图、横截面的侧视图、以及透视图；

图12是示出了包括根据本发明的一个实施方式的透镜的照相机的透视图；

图13是示出了包括根据本发明的一个实施方式的透镜的可调焦光照***的透视图；

图14a和图14b是示出了其中可以实践本发明的实施方式的两个凹槽配置的柔性壁的部分侧视图；

图15是根据本发明的一个实施方式的透镜的侧视图，其中实践了相对于彼此偏移的更深的凹槽；以及

图16a和图16b是现有透镜结构的横截面的侧视图，所述现有透镜结构在其***中分别具有初始状态和变形状态的类似风箱或者风琴的部分。

具体实施方式

在下文中描述了透镜、以及制造透镜和制造用于透镜的柔性壁的方法。在下文的描述中，阐明了多种具体细节，包括特殊液体、刚性壁材料、柔性壁材料、焦度等。然而，从此公开中，对本领域技术人员显而易见的是可以进行修改和/或替换，而这并不脱离本发明的范围和精神。在其他环境中，将省略具体细节以免干扰本发明。

其中在任何一个或者多个附图中，对步骤和/或特征进行引用，所述步骤和/或特征具有相同或者类似地编号的参考数字，除非出现相反的意图，否则这些步骤和/或特征用于描述相同功能或者操作的目的。另外，为简单起见，仅针对第一实施方式阐明了材料、形状、配置等的细节。本领域技术人员容易理解，尽管对于其他实施方式没有重复那些细节，除非相反地特别声明，否则如果其他实施方式需要，则可对那些细节进行适当的修改。

在此说明书的内容中，词语“包括”具有开放性、非排他性的含义，即“主要包括，但并不必仅仅包括”，而不是“实质上包括”或者“仅仅包括”的含义。词语“包括”的各种变形(诸如，“包括”和“包含”)都具有相应的含义。

详细说明的内容按照如下几个部分来组织：

1.具有两个柔性壁的透镜

2.透镜的操作

3.透镜的一般细节

4.制造透镜以及用于透镜的柔性壁

5.具有两个柔性壁的另一透镜

6.具有焊接、粘接或者熔合的柔性壁和刚性壁的透镜

7.具有刚性壁和柔性壁的其他透镜

8.多元件***

9.包括相机和光照***的透镜应用

在下文中，将以上述顺序描述各个部分。

1.具有两个柔性壁的透镜

图8a和图8b示出了根据本发明的一个实施方式的透镜。所述透镜包括：第一柔性壁80，朝向其中心区域变薄；以及第二柔性壁82，同样朝向其中心区域变薄。每个柔性壁80、82是圆片，其优选地在圆片的中心处比在圆片的***处逐渐减至较薄的厚度。柔性壁的中心区域能够偏移。在此实施方式中，壁80、82配置以限定用于容纳液体84的腔。壁80、82两者由适用于在光学透镜中使用的材料制造。

每个柔性壁80、82可以由组件形成，其包括可伸展的、柔软的、能够可变扩张的透光合成均质材料的多种形态的盘。根据本发明的此实施方式以及其他实施方式的柔性壁可由稳定的、均质并且可伸展的材料制成，所述材料对于由透镜透射的辐射是透明的，并且具有记忆，这导致其可以基本回到默认初始位置。在此实施方式中，柔性壁80、82由聚碳酸酯制成。同时给出了具体材料，对于此公开的技术领域的技术人员来说显而易见的是，还可以应用其他材料而并不脱离本发明的范围和精神。如果这种材料对辐射透明并且具有稳定、可伸展或者柔性以及优选地是弹性的属性，则可以使用任意适合的材料。这种材料包括例如，硅树脂橡胶、塑料、丙烯酸、柔性聚碳酸酯、环氧树脂、聚酯、聚合物或者热塑性塑料。如果使用焊接或者熔合来结合壁80、82，则壁由类似材料制成。如果使用粘接来结合壁80、82，则壁由不同的材料制成。

在图8a和8b所描述的实施方式中，壁80、82在***处彼此直接邻近，并在其各自的边缘处被粘接在一起。同时，针对此实施方式和其他实施方式公开了粘接壁，对本领域普通技术人员显而易见的是，例如可以应用用于将壁保持在一起或者罩住壁的其他机制，诸如焊接或者使用筒式安装。可以应用的将壁结合在一起的另一方法是超声波焊接，例如当柔性壁80、82由热塑性塑料制成时，可应用超声波焊接。用于将壁保持在一起的另一机制是，应用具有可变负载或者力量的环形夹。在壁80、82的***之间形成液体密封。如果使用了筒式安装，则可通过压力来在壁80、82、以及筒式安装的一个或者多个之间实现密封，或者例如应用适合的环氧或者密封剂以其他方式来实现密封，尽管可以使用其他密封机制而并不脱离本发明的范围和精神。在此实施方式中，两个壁80、82彼此直接邻近，提供了一个端口，所述端口能够与由壁80、82限定的透镜的内部腔进行连通。

液体84经由端口83进入腔并从腔中排出，所述端口83在柔性壁80、82之间延伸进入腔。端口83包括粘接至两个壁80、82的柔性管。端口83提供用于液体在腔和液体贮液器(未示出)之间的连通。通过控制腔中的液体84的体积，使得柔性壁80、82移动，从而可以形成各种透镜形状。液体84用作偏移介质，并且经由端口83来进入腔和从腔中排出。偏移介质能够偏移柔性壁80、82。

用于填充透镜腔的液体84可以是任何均质的、非腐蚀性或者非活性液体，所述液体对由透镜透射的辐射是透明的，并且具有适合的热稳定性，从而不会受到由透镜所聚焦的辐射的不利影响。液体84可以包括油、甘油、硅树脂油、植物油、石蜡、甚至水基产品。尤其是，已经发现强生公司的婴儿油是一种适合的液体。优选地，液体84是脱气的，从而由透镜透射的辐射加热液体不会导致在透镜腔内部形成气泡，气泡可能会不利地影响透镜对辐射的透射能力。可选地，液体84可以是彩色的，以便透镜还可以用作彩色滤波器。

为了降低透镜轮廓的重力的影响，优选的是，将在腔中的液体84的量最小化。这通过降低在第一壁80和第二壁82之间的距离来实现，从而将腔的体积最小化。如果需要较大或者较厚的透镜，可以使用更具触变性的液体以便防止朝向透镜最低部分的突出，并且还可以防止柔性壁80、82的不期望的变形。可选地，可以使用较厚的柔性壁。当在腔中的液体84的量是最小值时，柔性壁相对于彼此最为扁平。在某些情况下，仅由少量液体隔开两个壁80、82。

通过迫使液体84进入腔、或者从腔排出液体84来弯曲柔性壁80、82，从而产生正透镜和负透镜轮廓。根据本发明的此实施方式和其他实施方式的柔性壁可以具有浅的轮廓、并且薄、而且是沿放射方向可缩小和/或可扩展的。在透镜的最薄点处，柔性壁80、82可以具有几个毫米或者更小的厚度。柔性壁80、82的最薄点通常对应于透镜的物理和/或光学中心。在其最薄点的***，柔性壁80、82具有相当的厚度，这依赖于所需的透镜直径、以及所需的清晰孔径的大小。柔性壁80、82还可以是弹性的。

对于较大直径的光学***，可以增加每个柔性壁80、82的厚度，以便柔性壁80、82具有减小的柔性，并且减小腔中液体的重力影响。这种减小的柔性防止柔性壁80、82朝向柔性壁80、82的底部突出，并且确保在柔性壁80、82边缘周围的一致的轮廓。柔性壁80、82的厚度还可以针对需要较大或者较小轮廓曲率和变形的***来调整。

在此实施方式中，为柔性壁80、82提供了两个环形凹槽81，壁80、82的每个表面中的凹槽8 1处于这样的配置：凹槽81在彼此相对的侧部之上。虽然以图8a和图8b中示出的实施方式中实现两个相对朝向的凹槽，其他实施之中，可以在每个壁的两个表面上应用单一环形凹槽，但是优选的是在形成壁80、82之间的腔的内部表面的每个壁80、82的表面中应用。优选的是在壁80、82的相对表面中的两个环形凹槽81，这是因为此配置作为铰链工作良好。然而，可以在壁80、82的一个表面中应用单一凹槽。这可以包括在壁80、82中制作更深的凹槽以提供可接受的铰链功能。在本发明的其他实施方式中，可以应用两个环形凹槽，如图14b和图15中所示，两个凹槽可以相对于彼此偏移，而不是彼此相对定位，这将在下文中描述。在这样的实施方式中，可以应用较深的凹槽。

在图14a中，在柔性壁1410中形成两个相对定位的环形凹槽1411。然而，如图14b中所示，可以在柔性壁1450的相对壁中形成较深的凹槽1451，并且彼此相对地偏置或者偏移。此外，凹槽1451可以比图14a中的情况更深。图14b的凹槽1451作为铰链工作良好。图14b的设计可以最多地，即使不是全部地，减轻有关的压力和张力，并且使得针对壁1450使用稍微较小柔性的材料。这依次将抵消重力的影响以及可能的梨形变形的问题。

再次参考图8的实施方式，环形凹槽81具有v形的横截面，v形横截面处于壁的每个表面上，并且靠近壁80、82的***定位，其中两个壁是结合的(例如，通过粘接、焊接或者熔合)。每个凹槽81的实际位置可以相对于壁80、82的***边缘变化。优选地，在图8a和图8b中示出的环形凹槽具有“圆角的(rounded)”或者“钝形”的v形横截面。可替换地，凹槽81可以具有“尖的”v形横截面。凹槽用作铰链来改进跨过柔性壁80、82的表面的其曲率的一致性。在此实施方式中，凹槽81具有v形的横截面，但是还可以应用其他形状的凹槽，例如，c形凹槽。通常，v形凹槽比c形凹槽更为优选，这是由于v形凹槽更为准确。

凹槽底部的深度是这样的，在两个底部之间的距离与在柔性壁80、82的中心处的厚度相同或者基本相同。然而，在此实施方式中，所述距离与柔性壁80、82中心处的厚度相同或者基本相同，如果结果生成的凹槽充分担任铰链的功能，则在凹槽底部之间还可以应用其他距离，而并不脱离本发明的范围和精神。

在柔性壁80、82的内部表面中的凹槽81可以促进液体84从两个壁80、82之间的每个端口83排出，尤其是在其中两个壁80、82在一起靠近地隔开或者彼此直接邻近的配置中，这在两个壁80、82之间留下很小的腔、或者没有腔，而不偏移壁80、82之间所保持的介质。在诸如图8a和图8b所示的实施方式中，当两个壁化学地粘接在一起时，内部凹槽81是有利的，这是由于凹槽81倾向于在溶剂进一步进入腔之前，将可能滴入或者进入壁80、82之间的任何化学溶剂收集到凹槽81之中。

柔性壁80的外部表面86和柔性壁82的外部表面85是透镜的操作表面。

2.透镜的操作

在图8a中，控制液体84的量，从而使第一柔性壁80如此定位：使得最为远离第二柔性壁82的第一柔性壁80的第一表面86基本上是平面的，并且最为靠近第二柔性壁82的第一柔性壁80的第二表面88是凹形。另外，液体的量确定第二柔性壁82如此定位：使最为靠近第一柔性壁80的壁82的第一表面85是凹形，并且最为远离第一柔性壁80的第二表面87基本上是平面。

在图8b中，控制液体84的量，从而第一柔性壁80如此定位，使得最大程度远离第二柔性壁82的其第一表面86是凸形的，并且最大程度靠近第二柔性壁82的其第二表面88是凹形。类似地，确定液体的量，从而第二柔性壁82如此定位，以便最大程度靠近第一柔性壁80的其第一表面85是凹形，并且最大程度远离第一柔性壁80的其第二表面87是凸形。

通过将腔中液体84的量从图8a所示的量改变至如图8b中所示的量，透镜的焦度变为较大的正焦度(positive power)。例如，在下文中所述的各种实施方式中的透镜可以具有从-9至大约+9屈光度的焦度范围，或者至少覆盖该范围的一部分的焦度。还可以实现其他焦度而并不脱离本发明的范围。

3.透镜的一般细节

由此，本发明的上述实施方式提供了一种透镜，包括限定用于容纳液体84的腔的第一壁80和第二壁82。在此实施方式中，两个壁80、82是柔性的，并且朝向每个壁80、82的中心区域逐渐变薄，从而可通过控制腔内的液体84的体积来形成各种透镜形状。相对于基于平面壁的***，每个这种柔性壁80、82可提供较大的强度、较好的记忆以及较高的曲率质量。这种柔性壁还可以影响(即，优选地膨胀或者收缩)中心区域、并且允许在精确限定的范围内准确地改变轮廓。在下文中描述的本发明的其他实施方式中，除了两个柔性壁，可以结合刚性壁而不是第二柔性壁来使用单一的柔性壁。

朝向其周边的至少一个凹槽81限定了铰链，从而可通过控制腔内的液体84的体积来形成各种透镜形状。在本发明的上述实施方式和下文描述的本发明的其他实施方式中，透镜是可变的。透镜可以依靠闭合环路的液体致动来在一定限度之内可变地并且平滑地调节轮廓，并且由此调节透镜的焦距。

根据本发明的此实施方式、以及在下文中描述的实施方式的透镜可用以代替由玻璃、丙烯酸、合成物或者任何其他材料制造的当前任何透镜，其中所述材料折射使用所述透镜正在透射的辐射。可以在任何聚焦***中使用这样的透镜，而无论该***是简单的单一元件还是多元件设计。这种透镜的使用导致连续可变的液压透镜***。其中可以使用根据本发明的实施方式的透镜的具体应用包括消费者光学设备(移动电话照相机、专业和非专业照相机、静态以及视频照相机)、照明、验光以及眼科、玩具光学设备、手表表面、汽车光学设备、以及特定类型的工业、化学和军事光学设备。根据本发明的一个或者多个实施方式的透镜特别适用于在简单的单一元件聚焦和缩放单元中使用。

尽管，在此实施方式中的第二壁82是柔性的，在下文描述的其他实施方式中，第二壁可以是刚性的。当第一壁和第二壁两者都是柔性时，两个壁可以彼此相对工作。

根据本发明的此实施方式以及其他实施方式的透镜可以是圆形的。透镜可以具有很小或者很大的直径。壁80、82的大小和配置可以根据应用和透镜的配置变化。一般而言，在靠近壁的***的壁表面中形成至少一个环形凹槽。

在其他实施方式中，第二壁可以由刚性材料形成，并且可以由第一表面和基本平行于第一表面的第二表面限定。由此，柔性壁80可以与刚性平坦表面相对地工作。同样，刚性材料例如可以是聚碳酸酯、丙烯酸或者玻璃。在本发明的其他实施方式中，如下文所述，第二壁可以由刚性材料形成，并且可以由第一表面和第二表面所限定，其中第一表面和第二表面的至少一个是凹形表面。可替换地，第二壁可以由刚性材料形成，并且可以由第一表面和第二表面所限定，其中第一表面和第二表面的至少一个是凸形表面。由此，刚性第二壁可以采取任何轮廓，并且柔性第一壁可以相对任何轮廓的第二壁工作。第二壁的刚性材料可以包括对于正在由透镜透射的辐射透明的玻璃或者丙烯酸。

在下文所述的其他实施方式中，透镜的第一壁和第二壁在安装内得以支持，优选地是筒式安装。如果第一壁和第二壁在靠近它们各自的***处直接粘接在一起，则不需要在安装和壁之间形成复杂的机械密封。而是，液体包含在由两个壁形成的腔内，并且这种设置的制造较为简单和便宜，并且在使用中不容易出现故障。可以使用可流动的液体硅树脂橡胶化合物(例如，从具有库存编码No.692-542的RS成分来获得)来将第一壁和第二壁粘接在一起。所述化合物可以包括三乙酰氧基(乙基)硅烷或者甲基三乙酰氧基(乙基)硅烷。可选地，第一壁和第二壁可以焊接、化学粘接或者熔合在一起。这种熔合可以包括加热壁的至少一部分。相对于为将壁粘接在一起的筒式安装，将两个壁结合在一起的这些方法具有同样的优点。

根据本发明的此实施方式和其他实施方式的透镜进一步包括，液体通过其液体可以流入腔中的至少一个端口。更优选地，尽管在图8a和图8b中仅示出了单一端口83，透镜包括液体通过其可流入腔中的多个端口83。多个端口83环绕透镜的圆周间隔开。多个端口83可以环绕透镜的圆周均匀地间隔开。例如，透镜可以包括以大约120°的角度彼此间隔的三个端口83。通过使端口均匀地环绕透镜的圆周，透镜更容易具有旋转对称的轮廓，这是因为液体84更容易在腔以内均质分布。可以允许液体84通过至少一个端口83来流入和流出腔。

当利用筒式安装支持透镜的壁时，每个端口可以穿过筒式安装来延伸，如在下文中参考图1a至图1d中示出的实施方式所描述。可替换地，每个端口可以通过透镜的柔性壁来延伸，或者通过透镜的刚性壁来延伸。可替换地，端口可以在第一壁和第二壁之间粘接。端口可以包括粘接或者熔合至孔的管，所述孔钻过或者模铸得通过壁的一个。例如，管可以是聚乙烯或者硅树脂管，由适合的溶剂粘接至钻过或者模铸到聚碳酸酯透镜之中的孔。管还可以由丙烯酸或者聚碳酸酯制成，并且可以焊接或者粘接至一个壁。管还可以具有适合于透镜尺寸的直径。如果端口在第一壁和第二壁之间延伸，或者通过透镜的柔性壁，则端口到腔之中的入口可以与在柔性壁的内部表面中形成的凹槽相对应。

液体贮液器可以经由至少一个端口连接至透镜，以便使得液体往来于由壁形成的腔。液体贮液器可以结合到最终的透镜装配之中，从而***与贮液器形成闭路的、谨慎的、密封的封装，并且透镜腔经由至少一个端口永久连接。例如，液体贮液器可以包含在其中罩住壁的筒式安装之中。

通过使用泵、活塞、栓塞、传统聚焦筒、或者应用于贮液器外部的任意力提供器，来将液体84从贮液器移动至腔，并且反之亦然，所述力提供器可以用于将液体从贮液器排出或者从透镜腔中抽回液体。由此优选地，贮液器可以具有足够的弹性以及记忆强度，以便与每个柔性壁一前一后地有效工作来产生正驱动力，从而在贮液器和透镜腔之间沿期望的方向移动液体。力提供器可以用以将液体泵入或者泵出腔，由此扩展或者收缩透镜。力提供器还可以用以引起真空来将柔性壁朝向腔牵引。

根据本发明的此实施方式以及其他实施方式，当每个柔性壁80、82在邻近腔的表面中包括至少一个凹槽81时邻近，至少一个凹槽可以与至少一个端口是一体的。

可替换地，透镜可以包括连续通道，用于经由凹槽向透镜腔供给液体。当液体最初进入腔时，在邻近腔的壁的表面中的凹槽可以促进液体环绕腔传播。对于其中两个壁彼此靠近间隔、或者最初彼此邻近并在两个壁之间留下很小的腔或者不存在腔的透镜配置，尤其如此。例如，液体可以环绕凹槽流动，直到壁彼此分离，由此有助于液体在腔以内传播。

当柔性壁包括凹槽时，在最大曲率点处，凹槽可以靠近透镜的***定位。这种凹槽用作铰链。凹槽可以是环形的并且可以在第一壁的每个表面上形成，即，最为靠近第二壁的表面或者最为远离第二壁的表面。凹槽可以在距离第一壁的***适当距离的位置处定位，以便允许将第一壁焊接或者粘接至第二壁。当透镜包括凹槽、并且第一壁由第一表面和第二表面限定时，凹槽可以在第一壁的第一表面中形成。第一壁的第一表面可以是凹形表面，并且第一壁的第二表面可以是平坦表面。可替换地，第一壁的第一表面和第二表面两者可以是凹形表面。可替换地，第一壁的第一表面和第二表面两者可以是平坦表面。

当向腔供给液体或者从腔排出液体时，柔性壁的一个表面采取凸形形状，并且柔性壁的一个表面采取凹形形状。在凸形表面上的任何沟槽用作释放该表面中张力的作用，而在凹形表面中的任意凹槽用作释放该表面中的压力的作用。作为结果，产生了一种改进的、平滑的、弯曲的透镜。

当由具有凹槽的第一表面和第二表面限定第一壁时，第一壁还可以具有朝向第一壁的***的第二凹槽，其中在第一壁的第二表面中形成第二凹槽。当柔性壁在每个表面上包括凹槽时，优选地是两个凹槽对准。

如果透镜的壁具有至少一个凹槽，则凹槽可以具有v形的横截面。凹槽优选地是钝端的、或者具有圆角的底部，以便释放在靠近凹槽的柔性壁中的压力。例如，凹槽可以具有c形的横截面。优选的是，凹槽具有钝端或者具有圆角的底部，这是因为当使用这种凹槽时，在使用中这种柔性壁不太容易疲劳或者破裂。

当在第一壁的第一表面中形成凹槽时，第一壁朝向其中心区域逐渐变薄，并且凹槽的深度是这样的，至少在凹槽的底部或者顶点以及所述第二表面之间的距离基本上与在其中心区域处的第一壁的厚度相同。

当柔性壁在柔性壁的每个表面中具有凹槽时，柔性壁朝向其中心区域逐渐变薄，并且凹槽可以这样设置，以便在凹槽的底部或者顶点之间的距离基本上与其中心区域处的柔性壁的厚度相同。

4.制造透镜以及用于透镜的柔性壁

例如，可以相对“凹形”轮廓的玻璃、丙烯酸或者硅石光学器件、高质量的塑料模具，或者通过旋转、离心、引入气体、气泡或者流动、灌注、抽取真空技术来精确地执行柔性壁的模铸。预弯曲材料的自调平特性是尤其重要的。可替换地，可以通过注模来执行柔性壁的模制。例如，可将热塑性塑料进行注模以形成柔性壁。所有注模表面材料必须是稳定的、对于正在生产的柔性壁是非粘性的，并且具有足够高等级的表面特性，以便对正在铸造的柔性壁给予充分完美的表面质量。可替换地，可以由适合材料的片来压制柔性壁。

5.具有两个柔性壁的其他透镜

图6a至图6d示出了根据本发明的另一实施方式的具有两个柔性壁60、62的透镜。透镜包括：第一柔性壁60，所述第一柔性壁60朝向其中心区域变薄；以及第二柔性壁62，所述第二柔性壁62朝向其中心区域变薄。第一壁60和第二壁62限定了用于容纳液体64的腔。根据上文描述的前述实施方式，参考图8a和图8b，壁60、62可以由相似的材料制成，并且结合在一起。在图6a至图6d中示出的实施方式不具有在壁60、62中形成的环形凹槽来担任铰链。此外，壁60、62不是焊接、粘接或者熔合在一起。而是，在筒式安装61中平行地罩住柔性壁60、62。

同样，壁60、62相对于彼此间隔开，并且与在筒式安装6 1的内部表面中的环形凹槽中相配合。在图6中，仅出于示出的目的，将在壁60、62之间的间隔或者分离进行扩大(即，间隔更大)。壁60、62优选地是间隔很近地靠近在一起，以便将壁60、62之间的液体64的量最小化，并且实际上，壁60、62可以彼此直接邻近。壁60、62的每一个具有平坦的***边缘，用于与安装61中的方形凹型凹槽啮合。壁60、62在筒式安装61中罩住。然而，针对此实施方式以及其他实施方式公开了一种筒式安装，对于本领域技术人员显而易见的是，可以应用用于将壁保持在一起的其他机制，例如诸如粘接或者熔合。液体64经由端口63来注入腔，或者从腔排出，所述端口63通过筒式安装61来延伸进入腔。端口63提供用于使液体在腔和液体贮液器(未示出)之间连通。通过控制在腔中的液体64的体积，引起柔性壁60、62移动，以便形成各种透镜形状。

然而，在图6a至图6d中描绘的柔性壁60、62不具有在壁60、62的表面中形成的环形凹槽，可以在该壁60、62中形成一个或者多个环形凹槽，所述壁60、62在筒式安装61中保持就位。另外，尽管在图6a至6d中描绘了筒式安装，还可以应用将壁60、62结合在一起的其他机制，除本领域技术人员已知的其他技术之外，还包括粘接、焊接、熔合以及超声波焊接。

在图6a中，控制液体64的量，以便第一柔性壁60的定位，使得最为远离第二柔性壁62的所述壁60的第一表面66是凹形，并且最为靠近第二柔性壁62的第二表面68是凸形。另外，液体64的量确定第二柔性壁62的定位，使得最为靠近第一柔性壁60的所述壁62的第一表面65是凸形，并且最为远离第一柔性壁60的第二表面67是凹形。

在图6b中，控制液体64的量，从而第一柔性壁60的定位使得最为远离第二柔性壁62的其第一表面66是凹形，并且最为靠近第二柔性壁62的其第二表面68是基本平坦的。类似地，液体64的量确定第二柔性壁62的定位，使得最为靠近第一柔性壁60的其第一表面65基本上是平坦的，并且最为远离第一柔性壁62的其第二表面67是凹形。

在图6c中，控制液体64的量，从而第一柔性壁60的定位使得最为远离第二柔性壁62的其第一表面66基本上是平坦的，并且最为靠近第二柔性壁62的其第二表面68是凹形。另外，液体的量确定第二柔性壁62的定位，使得最为靠近第一柔性壁60的其第一表面65是凹形，并且最为远离第一柔性壁62的其第二表面67基本上是平坦的。

在图6d中，控制液体64的量，从而第一柔性壁60的定位使得最为远离第二柔性壁62的其第一表面66基本上是凸形，并且最为靠近第二柔性壁62的其第二表面68是凹形。另外，液体的量确定第二柔性壁62的定位，使得最为靠近第一柔性壁60的其第一表面65是凹形，并且最为远离第一柔性壁62的其第二表面67是凸形。

通过将腔中液体64的量从图6a所示的量改变至在图6d中所示的量，透镜的焦度从负变化到正。

6.具有焊接、粘接或者熔合的柔性和刚性壁的透镜

图4a和图4b示出了根据本发明的另一实施方式的透镜。透镜包括柔性壁40和刚性半月形的凹形壁42，所述柔性壁40朝向其中心区域变薄。刚性壁42的弯曲的表面朝向柔性壁40，而刚性壁42的平坦表面朝向远离柔性壁40的方向。壁40、42限定了用于容纳液体44的腔。柔性壁40提供有两个环形凹槽41，凹槽41在壁的每个表面中。v型凹槽担任用于柔性壁40的铰链。还可以应用其他形状的凹槽。在此实施方式中，壁40和42彼此直接邻近。在图4a和图4b所示出的实施方式中，筒式安装不用作罩住壁40、42。而是，在其各自的***处，壁40、42粘接在一起。尽管针对此实施方式以及其他实施方式公开了粘接，对本领域技术人员显而易见的是，还可以应用用于将壁保持在一起的其他机制，例如诸如焊接或者使用筒式安装。在面向刚性壁42的柔性壁40中，在邻近凹槽41的最外部边缘处的点的位置，壁粘接在一起。在此实施方式中，端口从刚性壁42的***边缘延伸至该刚性壁42的内部弯曲的表面。液体44经由端口43而注入腔，或者从腔排出，所述端口43通过刚性壁42来延伸进入腔，并且包括粘接至孔或者粘接至孔之中的柔性管，所述孔通过刚性壁42钻过。端口43提供用于使液体在腔和液体贮液器(未示出)之间连通。通过控制腔中的液体44的体积，使得柔性壁40移动从而形成各种透镜形状。

由此，在此实施方式中，透镜包括第一柔性壁40和第二柔性壁42，所述第一柔性壁40和第二柔性壁42限定了用于容纳液体44的腔。可以通过控制在腔以内的液体的体积来形成各种透镜形状，并且第一壁40和第二壁42粘接、焊接或者熔合在一起。

例如，在图4a中，控制液体44的量，使得柔性壁定位以便最为靠近刚性壁42的第一表面46是凸形，并且最为远离刚性壁42的第二表面48是凹形。

在图4b中，控制液体44的量，使得柔性壁40定位以便最为靠近刚性壁42的第一表面46是凹形，并且最为远离第二刚性壁42的第二表面48是凸形。

通过将腔中的液体44的量从图4a中所示的量改变至图4b中所示的量，透镜的焦度将从负变化至正。

图7a和图7b示出了根据本发明的另一实施方式的透镜。透镜包括柔性壁70以及平的凸形刚性壁72，所述柔性壁70朝向其中心区域变薄。壁70、72限定了用于容纳液体74的腔。刚性透镜72的平坦的表面朝向柔性壁70，而刚性壁72的弯曲表面朝向远离柔性壁70的方向。柔性壁70在柔性壁70的外部表面中提供有环形凹槽71。凹槽用作铰链以改进柔性壁40跨过其表面的曲率的一致性。尽管在图7a和图7b中描绘了单一的环形凹槽71，壁70可以具有两个环形凹槽，例如类似于在图4a和图4b中所示出的配置。可替换地，可以实现不具有凹槽的壁70。壁70、72直接彼此邻近，并且在其各自的***处焊接在一起。尽管针对此实施方式以及其他实施方式公开了将壁焊接在一起，然而，本领域技术人员应该理解，还可以应用用于将壁保持在一起的其他机制，诸如例如粘接或者使用筒式安装。液体74经由端口73来注入腔并且从腔中排出，所述端口73通过刚性壁72来延伸进入腔，并且包括粘接至孔或者粘接至孔之中的柔性管，所述孔钻过通过刚性壁72。端口73提供用于使液体在腔和液体贮液器(未示出)之间连通。通过控制腔中的液体74的体积，使得柔性壁70移动从而形成各种透镜形状。例如在图7a中，控制液体74的量，从而柔性壁定位使得最为靠近刚性壁72的第一表面76是凹形，并且最为远离刚性壁72的第二表面78基本上是平坦的。

在图7b中，控制液体74的量，从而柔性壁70定位使得最为靠近刚性壁72的第一表面76是凹形，并且最为远离第二刚性壁72的第二表面78是凸形。

通过将腔中的液体74的量从图7a中所示的量改变至图7b中所示的量，透镜的焦度变化为较大的正焦度。

7.具有刚性壁和柔性壁的其他透镜

图1a至图1d示出了根据本发明另一实施方式的透镜。透镜包括平坦的刚性丙烯酸壁10以及柔性的聚碳酸酯壁12，其朝向其中心区域变薄。两个壁都由适用于在光学透镜中使用的材料制成。尽管给出了具体材料，本领域技术人员应理解，根据本公开，还可以应用其他材料而并不脱离本发明的范围和精神。

例如，可替换地，刚性壁10可以由玻璃、聚碳酸酯或者合成物来制成。

柔性壁12是圆片，其优选地在圆片的中心处比在圆片的***处逐渐减至较薄的厚度。柔性壁12可以由组件形成，其包括可伸展的、柔软的、能够可变扩张的透光合成均质材料的多种形态的盘。根据本发明的此实施方式以及其他实施方式的柔性壁可由稳定的、均质并且可伸展的材料制成，所述材料对于由透镜透射的辐射是透明的，并且具有记忆，这导致其可以基本回到默认初始位置。这种材料包括例如，硅树脂橡胶、塑料、丙烯酸、柔性聚碳酸酯、环氧树脂、聚合物或者热塑性塑料。如果这种材料对辐射透明并且具有稳定、可伸展或者柔性以及优选地是弹性的属性，则可以使用任意适合的材料。柔性壁的中心区域能够相对于刚性壁偏移。在此实施方式中，通过将壁10、12分离，壁10、12配置以限定用于容纳液体14的腔。

壁10、12是圆形的形式，并且罩在筒式安装11中，所述筒式安装11是管状的或者柱状的形式。在此实施方式中，筒式安装11的内部表面也限定腔。壁10、12相对于彼此分开，并且与在筒式安装11的内部表面中的环形凹槽相配合。壁10、12的每一个具有平坦的***边缘，用于与安装11中的方形凹型凹槽啮合。在每个壁10、12的***以及筒式安装11之间形成液体密封。在一个或者多个壁10、12以及筒式安装11之间的密封可以通过压力起作用，或者在其他实现中使用例如适合的环氧树脂或者密封剂，尽管可以使用其他密封机制而并不脱离本发明的范围和精神。尽管在此实施方式中，在筒式安装中使用分开的凹槽来间隔开壁10、12，但不必是这种情况。例如，假设端口能够与由壁10、12限定的透镜的内部腔连通，则壁10、12可以在筒式安装中形成的单一凹槽中彼此直接邻近。尽管针对此实施方式以及其他实施方式公开了筒式安装，对本领域技术人员显而易见的是，例如为在壁之间形成液体密封，还可以应用用于将壁保持在一起的其他机制，诸如粘接或者焊接。液体14用作偏移介质，并且经由端口13来注入腔或者从腔排出，所述端口延伸通过筒式安装11并且与腔连通。偏移液体能够使柔性壁12相对于刚性壁10偏移。端口13在腔和液体贮液器(未示出)之间提供液体连通。通过控制或者变化腔中液体14的体积来移动柔性壁12，从而形成各种透镜形状。

用于填充透镜腔的液体14可以是任何均质的、非侵蚀性、或者非活性的液体，所述液体对由透镜所透射的辐射是透明的，并且具有适合的热稳定性，从而不会受到由透镜聚焦的辐射的不利影响。液体14可以包括油、甘油、硅树脂油、植物油、石蜡、甚至水基产品。尤其是，已经发现强生公司的婴儿油是一种适合的液体。优选地，液体14是脱气的，从而由透镜透射的辐射加热液体不会导致在透镜腔内部形成气泡，气泡可能会不利地影响透镜对辐射的透射能力。可选地，液体14可以是彩色的，以便透镜还可以用作彩色滤波器。

为了降低透镜轮廓的重力的影响，优选的是，将在腔中的液体14的量最小化。这通过降低在第一壁12和第二壁10之间的距离来实现，从而将腔的体积最小化。如果需要较大或者较厚的透镜，可以使用更具触变性的液体以便防止朝向透镜的最低部分突出，并且还可以防止柔性壁12的不期望的振动。可选地，可以使用较厚的柔性壁。当在腔中的液体14的量是最小值时，柔性壁相对于刚性壁最为扁平，由最小的液体量分离两个壁。

柔性壁12可以通过迫使液体14进入腔或者从腔排出液体14来弯曲，从而产生正或者负的透镜轮廓。根据本发明的此实施方式和其他实施方式的柔性壁可以具有浅的轮廓、并且薄、而且是沿放射方向可缩小和/或可扩展的。在透镜的最薄点处，柔性壁12可以具有几个毫米或者更小的厚度。柔性壁12的最薄点通常对应于透镜的物理和/或光学中心。在其最薄点的***，柔性壁12具有相当的厚度，这依赖于所需的透镜直径、以及所需的清晰孔径的大小。柔性壁12还可以是弹性的。

对于较大直径的光学***，可以增加每个柔性壁12的厚度，以便柔性壁12具有减小的柔性，并且减小腔中液体的重力影响。这种减小的柔性防止柔性壁12朝向柔性壁12的底部突出，并且确保在柔性壁12边缘周围的一致的轮廓。柔性壁12的厚度还可以针对需要较大或者较小轮廓曲率和变形的***来调整。

在此实施方式中，柔性壁12提供有两个环形凹槽15，壁12的每个表面中的凹槽15处于这样的配置，其中凹槽15在彼此相对的侧部之上。在此实施方式中，凹槽15的最外部边缘定位在筒式安装11的内部表面处，或者邻近于筒式安装11的内部表面。在此实施方式中，凹槽15具有c形的横截面，但是还可以应用其他形状的凹槽，例如v形凹槽。凹槽的深度如下，在两个底部之间的距离与在其中心处的柔性壁12的厚度相同或者基本相同。在此实施方式中，尽管所述距离与柔性壁12其中心处的厚度相同或者基本相同，如果结果生成的凹槽充分担任铰链的功能，则在凹槽底部之间还可以应用其他距离，而并不脱离本发明的范围和精神。凹槽15用作改进柔性壁12跨过其表面的曲率的一致性的铰链。在柔性壁12的内部表面中的凹槽15可以促进液体14从两个壁10、12之间的端口13排出，尤其是在其中两个壁10、12在一起非常靠近地间隔、或者彼此直接邻近的配置中，这在两个壁10、12之间留下很小的腔、或者没有腔，而不在壁10、12之间保持偏移介质。

在图1a中，控制或者改变液体的量，从而柔性壁12定位使得最为靠近刚性壁10的第一表面16是凸形，并且最为远离刚性壁10的第二表面18是凹形。柔性壁12的弯曲或者其中心区域的偏移可以受到从腔流出而进入液体贮液器(未示出)的液体14的吸力的影响。

在图1b中，控制或者改变液体的量，从而柔性壁12定位使得最为靠近刚性壁10的第一表面16基本上是平坦的，并且最为远离刚性壁10的第二表面18是凹形。

在图1c中，控制液体的量，从而柔性壁12定位使得最为靠近刚性壁10的第一表面16是凹形，并且最为远离刚性壁10的第二表面18基本上是平坦的。

在图1d中，控制液体的量，从而柔性壁12定位使得最为靠近刚性壁10的第一表面16是凹形，并且最为远离刚性壁10的第二表面18是凸形。

通过将腔中的液体14的量从图1a中所示的量改变至图1b中所示的量，透镜的焦度将从负焦度变化至正焦度。例如，透镜可以具有从-9至大约+9屈光度的焦度范围。还可以实现其他的焦度而并不脱离本发明的范围和精神。

图2a和图2b示出了根据本发明另一实施方式的透镜。透镜包括柔性壁20以及刚性的半月形凸形壁22，所述柔性壁20朝向其中心区域变薄。后者的壁22在其中心处比在其***处较厚。同样，两个壁20、22可由分别关于第一实施方式的壁10、12描述的材料制成。壁20、22限定了用于容纳液体24的腔。柔性壁20提供有在其第一表面26上的环形凹槽25。凹槽25具有c形的横截面，然而可以应用其他形状的凹槽，并且在凹槽25的底部和柔性壁20的其他表面28之间的距离与在其中心处的柔性壁20的厚度相同或者基本相同。同样，尽管在此实施方式中的距离相同或者基本相同，只要结果生成的凹槽充分用作铰链，则可在凹槽底部和其他表面28之间应用其他距离。凹槽25用作铰链以改进柔性壁跨过其表面的曲率的一致性。

壁20、22在筒式安装21中罩住。然而，针对此实施方式以及其他实施方式公开了一种筒式安装，对于本领域技术人员显而易见的是，可以应用用于将壁保持在一起的其他机制，例如诸如粘接或者焊接。筒式安装21的配置以及壁的配置以及安装与在图1a至图1d中所述相同。液体24经由端口23来注入腔，或者从腔排出，所述端口23通过筒式安装21延伸进入腔。端口23提供用于使液体在腔和液体贮液器(未示出)之间连通。通过控制在腔中的液体24的体积，引起柔性壁20移动，以便形成各种透镜形状。

在图2a中，控制液体的量，从而柔性壁20定位使得最为靠近刚性壁22的第一表面26是凸形，并且最为远离刚性壁22的第二表面28是凹形。

在图2b中，控制液体的量，从而柔性壁20定位使得最为靠近刚性壁22的第一表面26是凸形，并且最为远离刚性壁10的第二表面28是凹形。

通过将腔中的液体24的量从图2a中所示的量改变至图2b中所示的量，透镜的焦度变为较大的正焦度。

图3a至图3c示出了根据本发明又一实施方式的透镜。所述透镜包括刚性平凹壁30以及柔性壁32，所述柔性壁32朝向其中心区域变薄。壁30的平坦表面朝向柔性壁32。壁30、32限定用于容纳液体34的腔。壁30、32相对于彼此间隔开，并且与在筒式安装31的内部表面中的环形凹槽相配合。壁30、32的每一个具有平坦的***边缘，用于与安装31中的方形凹型凹槽啮合。在每个柔性壁32提供有两个环形凹槽35，凹槽35在壁的每个表面中。凹槽具有c形的横截面，并且它们的底部的深度是这样的，在两个底部之间的距离与在其中心处的柔性壁32的厚度相同或者基本相同。同样，尽管在此实施方式中的距离相同或者基本相同，只要结果生成的凹槽充分用作铰链，则可在凹槽底部和其他表面28之间应用其他距离。凹槽用作铰链以改进柔性壁跨过其表面的曲率的一致性。壁30、32在筒式安装3 1中罩住。尽管针对此实施方式以及其他实施方式公开了一种筒式安装，对于本领域技术人员显而易见的是，可以应用用于将壁保持在一起的其他机制，例如诸如粘接或者焊接。液体34经由端口33来注入腔，或者从腔排出，所述端口33通过筒式安装31来延伸进入腔。端口33提供用于使液体在腔和液体贮液器(未示出)之间连通。通过控制在腔中的液体34的体积，引起柔性壁32移动，以便形成各种透镜形状。

在图3a中，控制液体34的量，从而柔性壁32定位使得最为靠近刚性壁30的第一表面36是凸形，并且最为远离刚性壁30的第二表面38是凹形。

在图3b中，控制液体34的量，从而柔性壁32定位使得最为靠近刚性壁30的第一表面36是凹形，并且最为远离刚性壁30的第二表面38基本是平坦的。

在图3c中，控制液体34的量，从而柔性壁32定位使得最为靠近刚性壁30的第一表面36是凹形，并且最为远离刚性壁30的第二表面38是凸形。

在图3a至图3c的每一个中，在壁30、32之间的液体34的量是增加的。通过将腔中的液体34的量从图3a中所示的量改变至图3c中所示的量，透镜的焦度从负焦度变化至正焦度。

图5a至图5d示出了根据本发明又一实施方式的透镜。所述透镜包括平凸刚性壁50以及柔性壁52，所述柔性壁52朝向其中心区域变薄。壁50、52限定用于容纳液体54的腔。柔性壁52提供有两个环形凹槽55，凹槽55在壁的每个表面中。凹槽具有c形的横截面，并且在它们的底部的深度是这样的，在两个底部之间的距离与在其中心处的柔性壁52的厚度相同或者基本相同。尽管在此实施方式中的距离相同或者基本相同，这并不是必要的。还可以应用其他距离，而并不脱离本发明的范围和精神。凹槽用作铰链以改进柔性壁跨过其表面的曲率的一致性。壁50、52相对于彼此间隔开。在此实施方式中，刚性壁50的平坦表面朝向柔性壁52，而刚性壁50的弯曲表面朝向远离柔性壁52的方向。将壁50、52在筒式安装51中罩住。在此实施方式中，刚性壁50不具方形的***边缘，而是在壁的每个侧部上具有弯曲的表面，并且在另一个上具有大的平坦的表面，导致形成尖的边缘。筒式安装51在其内部表面中具有相对形成的凹槽，用于与刚性壁50的***啮合。在此实施方式中，柔性壁52也具有方形***边缘，其与安装51中相应的方形凹形凹槽键合。尽管针对此实施方式以及其他实施方式公开了一种筒式安装，但对于本领域技术人员显而易见的是，可以应用用于将壁保持在一起的其他机制，例如诸如粘接或者焊接。液体54经由端口53来注入腔，或者从腔排出，所述端口53通过筒式安装51来延伸进入腔。端口53提供用于使液体在腔和液体贮液器(未示出)之间连通。通过控制在腔中的液体54的体积，引起柔性壁52移动，以便形成各种透镜形状。

在图5a中，控制液体54的量，从而柔性壁52定位使得最为靠近刚性壁50的第一表面56是凸形，并且最为远离刚性壁50的第二表面58是凹形。

在图5b中，控制液体54的量，从而柔性壁52定位使得最为靠近刚性壁50的第一表面56基本上是平坦的，并且最为远离刚性壁50的第二表面58是凹形。

在图5c中，控制液体54的量，从而柔性壁52定位使得最为靠近刚性壁50的第一表面56是凹形，并且最为远离刚性壁50的第二表面58基本上是平坦的。

在图5d中，控制液体54的量，从而柔性壁52定位使得最为靠近刚性壁50的第一表面56是凹形，并且最为远离刚性壁50的第二表面58是凸形。

通过将腔中的液体54的量从图5a中所示的量改变至图5d中所示的量，透镜的焦度变化至较大的正焦度。

图10a至图10c示出了根据本发明又一实施方式的透镜。所述透镜包括基本平坦的刚性壁110以及柔性壁112，所述柔性壁112朝向其中心区域变薄。壁110、112限定用于容纳液体114的腔。在此实施方式中，壁110合112间隔开。柔性壁112在其上的第一表面116上提供有环形凹槽115。凹槽115具有v形的横截面，并且在凹槽115的底部以及柔性壁112的其他表面118之间的距离与在其中心处的柔性壁112的厚度相同或者基本相同。尽管在此实施方式中的距离相同或者基本相同，还可以应用其他距离，而并不脱离本发明的范围和精神。将壁110、112在筒式安装111中罩住。尽管针对此实施方式以及其他实施方式公开了一种筒式安装，对于本领域技术人员显而易见的是，可以应用用于将壁保持在一起的其他机制，例如诸如粘接或者焊接。液体114经由端口113注入腔，或者从腔排出，所述端口113通过柔性壁112延伸进入腔。端口113提供用于使液体在腔和液体贮液器(未示出)之间连通。通过控制在腔中的液体114的体积，引起柔性壁112移动，以便形成各种透镜形状。

例如，在图10a中，控制液体114的量，从而柔性壁112定位使得最为靠近刚性壁110的壁112的第一表面116基本上是平坦的，并且最为远离刚性壁110的第二表面118是凹形。

在图10b中，控制液体114的量，从而柔性壁112定位使得最为靠近刚性壁110的其第一表面116是凹形，并且最为远离刚性壁110的其第二表面118是凸形。

在图10c中，控制液体的量，从而柔性壁定位使得最为靠近刚性壁110的第一表面116是凹形，并且最为远离刚性壁110的第二表面118是凸形。

通过将腔中的液体114的量从图10a中所示的量改变至图10c中所示的量，透镜的焦度变化至较大的正焦度。

图11a至图11c示出了根据本发明又一实施方式的透镜。所述透镜包括基本平坦的刚性壁120以及柔性壁122，所述柔性壁122朝向其中心区域变薄。壁120、122限定用于容纳液体124的腔。将壁120、122在筒式安装121中罩住。尽管针对此实施方式以及其他实施方式公开了一种筒式安装，但对于本领域技术人员显而易见的是，可以应用用于将壁保持在一起的其他机制，例如诸如粘接或者焊接。液体124经由端口123注入腔，或者从腔排出，所述端口123环绕透镜的***均匀地间隔，如图11a合图11c中所示，并且所述端口123通过筒式安装121延伸进入腔。端口123提供用于使液体在腔和液体贮液器140之间连通。通过控制在腔中的液体124的体积，引起柔性壁122移动，以便形成各种透镜形状。透镜还包括环形凹槽130，所述环形凹槽130环绕柔性壁122的周边具有v形横截面。在最为靠近刚性壁120的柔性壁的第一表面中形成凹槽。凹槽用作铰链以改进柔性壁跨过其表面的曲率的一致性。作为替换，可以使用钝的v形或者c形的横截面的凹槽。此外，柔性壁可以具有多于一个的凹槽130。

图15示出了根据本发明又一实施方式的透镜。所述透镜包括基本平坦的刚性壁1500以及柔性壁1510，所述柔性壁1510朝向其中心区域变薄。壁1500、1510限定用于容纳液体的腔。壁120、122例如粘接或者焊接在一起，但是还可以应用用于将其保持在一起的其他机制。液体经由端口1503注入腔，或者从腔排出，所述端口1503环绕透镜的***均匀地间隔。所述端口1503提供用于使液体在腔和液体贮液器(未示出)之间连通。通过控制在腔中的液体的体积，引起柔性壁1510移动，以便形成各种透镜形状。柔性壁1510具有两个环形凹槽1511，所述环形凹槽1511环绕柔性壁1510的周边具有v形的横截面。在此实施方式中，凹槽1511在壁1510的相对侧上相对于彼此偏移或者偏置，并且可以比在其中凹槽相对于彼此定位的情况下更深。另外，凹槽1511用作铰链以改进柔性壁1510跨过其表面的曲率的一致性。作为替换，可以使用钝的v形或者c形的横截面的凹槽。

8.多元件***

图9a和图9b示出了包括两个根据本发明实施方式的透镜的多元件***。所述***包括根据本发明的一个实施方式的第一透镜，所述第一透镜包括基本平坦的刚性壁90以及柔性壁92，所述柔性壁92朝向其中心区域变薄。壁90、92限定用于容纳液体94的腔。在此实施方式中，两个壁90、92稍微间隔开。柔性壁92提供有两个环形凹槽95，环形凹槽95处于壁的每个表面中。凹槽具有c形的横截面，并且在它们的底部的深度是这样的，在两个底部之间的距离与在其中心处的柔性壁92的厚度相同或者基本相同。同样，尽管在此实施方式中的距离相同或者基本相同，这并不是必要的。还可以应用其他距离。凹槽用作铰链以改进柔性壁跨过其表面的曲率的一致性。将壁90、92罩在筒式安装91中，使得所述壁90、92的方形***边缘与在筒式安装91的内部表面中形成的方形凹型凹槽形成配对的啮合。尽管针对此实施方式以及其他实施方式公开了一种筒式安装，但对于本领域技术人员显而易见的是，可以应用用于将壁保持在一起的其他机制，例如诸如粘接或者焊接。液体94经由端口93注入腔，或者从腔排出，所述端口93通过筒式安装91延伸进入腔。端口93提供用于使液体在腔和液体贮液器(未示出)之间连通。通过控制在腔中的液体94的体积，引起柔性壁92移动，以便形成各种透镜形状。

在图9a中，控制液体94的量，从而柔性壁92定位使得最为靠近刚性壁90的壁92的第一表面96是凸形，并且最为远离刚性壁90的第二表面98基本上是平坦的。

所述***进一步包括根据本发明的一个实施方式的第二透镜，所述第二透镜包括平凹刚性壁100以及柔性壁102，所述柔性壁102朝向其中心区域变薄。壁100、102限定用于容纳液体104的腔。壁100的弯曲表面朝向柔性壁92并且远离柔性壁102。刚性壁100的平坦的表面朝向柔性壁102。柔性壁102提供有两个环形凹槽105，环形凹槽105处于壁的每个表面中。凹槽具有c形的横截面，并且在它们的底部的深度是这样的，在两个底部之间的距离与在其中心处的柔性壁102的厚度相同或者基本相同。尽管在此实施方式中的距离相同或者基本相同，这并不是本发明的必要特征。凹槽用作铰链以改进柔性壁跨过其表面的曲率的一致性。将壁100、102罩在筒式安装91中。液体104经由端口103注入腔，或者从腔排出，所述端口103通过筒式安装91延伸进入腔。端口103提供用于使液体在腔和液体贮液器(未示出)之间连通。通过控制在腔中的液体104的体积，引起柔性壁102移动，以便形成各种透镜形状。

在图9a中，控制液体104的量，从而柔性壁102定位使得最为靠近刚性壁100的壁102的第一表面106是凹形，并且最为远离刚性壁100的第二表面108基本上是平坦的。

在图9b中，控制液体94的量，从而柔性壁92定位使得最为靠近刚性壁90的其第一表面96是凹形，并且最为远离刚性壁90的其第二表面98是凸形。控制液体104的量，从而柔性壁102定位使得最为靠近刚性壁100的其第一表面106是凹形，并且最为远离刚性壁100的其第二表面108是凸形。

通过将腔中的液体94、104的量从图9a中所示的量改变至图9b中所示的量，多元件***的整体焦度变化至较大的正焦度。

尽管在图9中示出了透镜的具体组合，本领域技术人员在此公开的启示下容易领会到还可以应用根据上述实施方式的透镜的其他组合。

9.包括照相机和光照***的透镜应用

根据本发明的实施方式，针对透镜和多元件***的使用存在许多应用。例如，这样的两个应用是照相机和光照***。

图12示出了包括根据本发明一个实施方式的透镜210的照相机200。在一般描绘并且由参考数字210标识的透镜中，可以实现根据上述实施方式的任一项的透镜。所述照相机包括图像捕获***，所述图像捕获***在模拟设备中可以使用胶片，而在数字照相机中可以是电子的。

图13示出了包括根据本发明一个实施方式的透镜310的光照***300。在一般描绘并且由参考数字310标识的透镜中，可以实现根据上述实施方式的任一项的透镜。所述光照***还包括用于辐射光线的光照元件。

根据上述实施方式的每个的一个或多个壁可以涂敷有标准透镜涂层，例如诸如抗反射涂层、抗尘涂层、或者抗UV涂层。可以由能够接受涂层的材料(诸如，聚碳酸酯、聚合体和聚酯)制造壁。

已经描述了关于透镜、以及制造透镜和制造用于透镜的柔性壁的方法的本发明的少数实施方式。在上述公开的启示下，对本领域技术人员显而易见的是，可以对那些实施方式进行各种修改和/或替换，而并不脱离本发明的范围和精神。

Claims (43)

1.一种透镜，包括：

第一柔性壁，具有在其中形成的第一凹槽，该第一凹槽朝向所述第一壁的周边用作铰链；以及

第二壁，所述第一壁和所述第二壁限定用于容纳液体的腔，从而可通过控制该腔之内的液体的体积来形成各种透镜形状。

2.根据权利要求1所述的透镜，其中所述第一壁通过第一表面和第二表面限定，并且该凹槽可以在所述第一壁的第一表面中形成。

3.根据权利要求2所述的透镜，其中所述第一壁的第一表面是凹形表面，并且所述第一壁的第二表面是平坦表面。

4.根据权利要求2所述的透镜，其中所述第一壁的所述第一表面和第二表面两者是凹形表面。

5.根据权利要求2所述的透镜，进一步包括朝向所述第一壁的周边的第二凹槽，该第二凹槽在所述第一壁的第二表面中形成。

6.根据权利要求1所述的透镜，其中该第一凹槽具有v形的横截面。

7.根据权利要求1所述的透镜，其中该第一凹槽具有c形的横截面。

8.根据权利要求1所述的透镜，其中该凹槽是环形。

9.根据权利要求2所述的透镜，其中所述第一壁朝向其中心区域逐渐变薄，并且该凹槽的深度可以是这样的，使得在该凹槽的顶点或者底部和该第二表面之间的最小距离与所述第一壁在其中心区域处的厚度基本相同。

10.根据权利要求1所述的透镜，其中将所述第一壁和所述第二壁罩在在筒式安装中。

11.根据权利要求1所述的透镜，其中将所述第一壁和所述第二壁粘接、焊接、或者熔合在一起。

12.根据权利要求1所述的透镜，其中该第二壁由刚性材料形成，并且由第一表面和第二表面来限定，其中该第一表面和第二表面的至少一个是凸形表面。

13.根据权利要求1所述的透镜，其中该第二壁由刚性材料形成，并且由第一表面和基本上平行于该第一表面的第二表面限定。

14.根据权利要求1所述的透镜，其中该第二壁由聚碳酸酯或者玻璃形成。

15.根据权利要求1所述的透镜，其中该第二壁是柔性的。

16.根据权利要求15所述的透镜，其中该第二壁朝向其中心区域逐渐变薄。

17.根据权利要求1所述的透镜，进一步包括至少一个端口，液体可通过该端口流动。

18.根据权利要求1所述的透镜，包括进入该腔内的多个端口，液体可通过该多个端口流动，其中该多个端口环绕所述透镜的圆周间隔开。

19.根据权利要求18所述的透镜，其中该多个端口环绕该透镜的圆周均匀地隔开。

20.根据权利要求17、18或19所述的透镜，其中液体可通过所述至少一个端口流入该腔以及流出该腔。

21.根据权利要求17所述的透镜，其中所述至少一个端口通过该第二壁形成。

22.根据权利要求17所述的透镜，其中该至少一个端口包括粘接至该第二壁的管。

23.根据权利要求22所述的透镜，其中该管包括聚乙烯管或者硅树脂管。

24.根据权利要求1所述的透镜，其中该液体包括油、甘油、和水基产品之一。

25.根据权利要求1所述的透镜，其中每个柔性壁是弹性的。

26.根据权利要求1所述的透镜，其中每个柔性壁由以下组件形成，包括可伸展、易弯曲、能够可变扩张的透光合成均质材料的各种形态的盘。

27.根据权利要求1所述的透镜，其中每个柔性壁可以由以下之一形成：硅树脂橡胶、塑料材料、丙烯酸材料、柔性的聚碳酸酯、环氧树脂和聚酯。

28.根据权利要求1所述的透镜，进一步包括与该腔进行液体连通的液体贮液器。

29.根据权利要求28所述的透镜，其中该透镜形成闭合的环路、谨慎的、密封的包装，其中该贮液器和腔经由至少一个端口或者由凹槽形成的连续圆形通道来永久连接。

30.根据权利要求28所述的透镜，进一步包括泵、活塞、柱塞、传统聚焦筒、或者应用于该贮液器外部的任何力提供器，用于将液体从该贮液器排出，或者从该透镜腔抽回液体。

31.一种照相机，包括：

透镜，所述透镜包括：

第一柔性壁，具有在其中形成的第一凹槽，该第一凹槽朝向

所述第一壁的周边用作铰链；以及

第二壁，所述第一壁和所述第二壁限定用于容纳液体的腔，

从而可通过控制该腔之内的液体的体积来形成各种透镜形状。

32.一种光照***，包括：

光照元件；以及

透镜，所述透镜包括：

第一柔性壁，具有在其中形成的第一凹槽，该第一凹槽朝向所述第一壁的周边用作铰链；以及

第二壁，所述第一壁和所述第二壁限定用于容纳液体的腔，从而可通过控制该腔之内的液体的体积来形成各种透镜形状。

33.一种制造用于透镜的柔性壁的方法，所述透镜具有在其中形成的第一凹槽，该第一凹槽朝向所述柔性壁的周边用作铰链，所述柔性壁用于至少部分地限定用于容纳液体的腔，从而可通过控制该腔之内的液体的体积来形成各种透镜形状，所述方法包括抵靠凹形轮廓的玻璃、丙烯酸或者石英光学器件、或者塑料模具来模铸柔性壁的步骤。

34.一种制造用于透镜的柔性壁的方法，所述透镜具有在其中形成的第一凹槽，该第一凹槽朝向所述柔性壁的周边用作铰链，所述柔性壁用于至少部分地限定用于容纳液体的腔，从而可通过控制该腔之内的液体的体积来形成各种透镜形状，所述方法包括步骤：旋转、离心、引入气体、气泡，或者使用流动、灌注、抽取真空的技术。

35.一种透镜，包括：

由适用于在光学透镜中使用的材料制成的柔性壁，所述柔性壁朝向其中心区域逐渐变薄，所述柔性壁具有在其中形成的朝向所述柔性壁***的至少一个凹槽；以及

由适用于在光学透镜中使用的材料制成的另一壁，所述第一壁和所述第二壁平行地配置，并且限定了用于容纳液体的腔，可通过控制在所述壁之间的液体的体积来形成各种透镜形状。

36.根据权利要求35所述的透镜，其中所述其他壁是柔性的。

37.根据权利要求36所述的透镜，其中所述其他柔性壁朝向其中心区域逐渐变薄。

38.根据权利要求35所述的透镜，其中所述第二壁是刚性的。

39.根据权利要求37或者38所述的透镜，其中所述壁在形成其间密封的每个壁的该***处粘接、焊接或者熔合在一起。

40.根据权利要求37或者38所述的透镜，进一步包括罩住所述壁的筒式安装或者将所述壁保持在一起的环形夹。

41.根据权利要求35所述的透镜，包括在所述壁之间形成或者通过所述壁的一个的至少一个端口，用于在所述壁之间的液体连通。

42.根据权利要求41所述的透镜，进一步包括耦合至所述至少一个端口的液体贮液器。

43.根据权利要求35或者41所述的透镜，进一步包括对由所述透镜透射的辐射透明并且具有适当的热稳定性的液体。

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