[发明专利]用于自适应光学器件的可变形透镜结构

摘要

本发明涉及用于一种用于自适应光学器件的可变形透镜。透镜结构包含：可响应于施加的力弹性变形的第一层(2)，所述第一层具有适于接收入射光束(L)的第一外表面(21)和与第一外表面相反的第一内表面(22)，所述第一层的至少第一中心部分(20)对所述光束(L)透明；被定位为与所述第一层分开的第二层(3)，所述第二层具有面向所述第一层的第一内表面(22)的第二内表面(31)和与所述第二内表面相反的第二外表面(32)，所述第二层的至少第二中心部分(30)对所述光束(L)透明；位于所述第一层的第一内表面(22)与所述第二层的第二内表面(31)之间且与所述第一和第二层一体化连接的整形间隔件元件(4)；以及，具有由所述间隔件元件(4)以及由所述第一和第二层(2‑3)限定的壁的内腔(5)，对所述光束(L)透明的液体(6)存在于与所述第一和第二层接触的该内腔中。对所述光束(L)透明的一个或更多个第一静电致动器(811、812、813、831、832)，所述第一静电致动器与所述第一层操作上相关且位于所述第一层的第一中心部分(20)处；对所述光束(L)透明的一个或更多个第二静电致动器(821、822、823、841、842)，所述第二静电致动器与所述第二层操作上相关且位于所述第二层的第二中心部分(30)处。

主权项

1.一种用于自适应光学器件的透镜结构(1)，包含：光轴(100)，在使用所述透镜结构时，光束(L)沿光轴(100)透射；可响应于施加的力弹性变形的第一层(2)，所述第一层具有第一外表面(21)和与所述第一外表面相反的第一内表面(22)，所述第一层包含对所述光束(L)透明的第一中心部分(20)；被定位为与所述第一层分开的第二层(3)，所述第二层具有面向所述第一内表面(22)的第二内表面(31)和与所述第二内表面相反的第二外表面(32)，所述第二层包含对所述光束(L)透明的第二中心部分(30)，所述第一中心部分和所述第二中心部分限定所述透镜结构的光学孔径；被定位为与所述第一层分开的第三层(9)，所述第三层具有面向所述第一外表面(21)的第三内表面(91)和与所述第三内表面相反的第三外表面(92)，所述第三层包含对所述光束(L)透明的第三中心部分(90)；位于所述第一内表面(22)与所述第二内表面(31)之间且与所述第一层和所述第二层一体化连接的间隔件元件(4)；至少部分地由所述第一层和所述第二层以及由所述间隔件元件限定的内腔(5)，该内腔容纳对所述光束(L)透明且与所述第一层和所述第二层接触的电气绝缘非极性液体(6)；位于所述第一外表面(21)与所述第三内表面(91)之间且与所述第一层和所述第三层一体化连接的另一间隔件元件(94)；容纳另一电气绝缘非极性液体(96)的另一内腔(95)，所述另一电气绝缘非极性液体对所述光束(L)透明且具有与存在于所述透镜结构外面的环境中的流体的折射率同质的折射率，所述另一电气绝缘非极性液体与所述第一层和所述第三层接触，当所述第一层变形时，所述另一内腔相对于外部环境闭合以保持所述另一电气绝缘非极性液体的体积恒定；对所述光束(L)透明的一个或更多个第一静电致动器(811、812、813、831、832)，所述第一静电致动器与所述第一层操作上相关且位于所述第一中心部分(20)处；对所述光束(L)透明的一个或更多个第二静电致动器(821、822、823、841、842)，所述第二静电致动器与所述第二层操作上相关且位于所述第二中心部分(30)处；对所述光束(L)透明的一个或更多个第五静电致动器(911)，所述第五静电致动器与所述第三层操作耦合且位于所述第三中心部分(90)处，其中，所述第一静电致动器和所述第二静电致动器适于供给第一和第二控制电压(V_A1、V_A2、V_A3、V_A4、V_B1、V_B2、V_B3、V_B4)，以在所述第一层和所述第二层之间产生能够导致所述第一中心部分(20)变形的静电力场(E)；所述透镜结构的特征在于：所述间隔件元件(4)被布置为使得所述第一内表面(22)和所述第二内表面(31)之间的分离距离处于25μm‑100μm的范围中；当所述第一层变形时，该内腔(5)相对于外部环境闭合以保持所述电气绝缘非极性液体的体积恒定；在使用所述透镜结构时，所述第一中心部分(20)根据不包含散焦的描述大于或等于2阶的阶数的Zernike表面的多项式函数来变形；并且所述第五静电致动器适于供给第五控制电压(V_C1)，以在所述第一层与所述第三层之间产生能够导致所述第一中心部分(20)变形的另一静电力场(E1)。