[發明專利]電活性光學裝置

無效

• 申請號: 200980152790.2
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN102265202A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: M·阿斯克萬登
• 申請（專利權）人: 奧普托圖尼股份公司
• 主分類號: G02B26/02
• 分類號: G02B26/02;H01L41/09
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 陳芳

技術領域

本發明涉及可調整光學裝置，特別地涉及一種電活性光加擾器，用于操作和制造這種裝置的方法、以及這種裝置在光加擾或透鏡定位方面的使用。

背景技術

電活性光學裝置是使用電活性效應的光學裝置。

術語“電活性效應”描述電場誘導的固體或液體的變形。在電場中由于電極之間的庫侖力和/或由于電離子和/或多極子(特別地，偶極子)的重新排列能夠導致所述變形。電活性材料的例子是：電介質彈性體、電致伸縮弛豫鐵電聚合物、壓電聚合物(PVDF)、液晶彈性體(熱)、離子聚合物金屬復合材料和機械化學聚合物/凝膠。

已知多種光學光加擾器。

例如，為了抑制散斑噪聲(speckle?noise)，使用激光的JP?07-297111-A的曝光照明設備在它的光學系統中包括能夠旋轉的擴散板(diffuser?plate)，從而擴散板可以把相干光轉換成非相干光。

此外，使用激光的JP?06-208089的投影顯示設備在它的光學系統中包括可移動擴散板(該擴散板能夠旋轉和/或振動等)，從而擴散板可以把相干光轉換成非相干光。

例如，WO?2006/098281(US?2008/198334)描述了：反射器元件，該反射器元件反射準直相干光并且能夠平行于與所述反射器元件的反射器表面正交的方向振動；和反射器元件驅動單元，該反射器元件驅動單元在振動運動中驅動該反射器元件。這種裝置包括制造過程復雜而昂貴的元件驅動單元和需要比透射光學光加擾器更復雜的光學設計的反射器元件。

WO?2007/072411描述了一種電活性照相機光闌，其中通過施加的電場收縮或擴展光圈。光圈由該裝置的軟的非透明的電極形成。該文獻描述了這樣一種裝置：在該裝置中，透鏡或環沿相對于聚合物膜的平面的橫向方向移動。

發明內容

本發明的目的在于提出一種改進的光學裝置，特別地是光加擾器。這個目的通過權利要求1的光學裝置實現。

為此，根據本發明的光學裝置包括：

優選地預拉伸的聚合物膜，布置在平面中并且包括第一表面和第二表面，

第一電極，位于所述第一表面上，

第二電極，位于所述第二表面上，以及

剛性光學元件，連接到聚合物膜的所述第一表面和/或第二表面。

把電壓施加于電極使光學元件基本上沿著聚合物膜的平面移位。換句話說，該裝置構造為：使得當在第一和第二電極之間施加電壓差時，電極之間的軸向距離由于庫侖力(麥克斯韋應力)而改變，即它增加或減小，從而導致聚合物膜沿平面方向(即，沿平行于聚合物膜的方向)改變尺寸。這種平面變形被傳遞到具有剛性光學元件的區域，引起該剛性光學元件的橫向移位，即沿平行于聚合物膜的方向的移位，從而導致該裝置的光學特性的改變。

由于光學元件直接與電活性聚合物膜接觸，所以該裝置具有小尺寸。另外，由于庫侖力能夠引起聚合物膜的較大橫向變形，所以能夠以低頻實現例如用于光加擾的光學元件的移位，由此防止可聽范圍中的致動頻率(actuation?frequency)并且保證無噪聲操作。

由于聚合物膜的平面伸長取決于在電極之間施加的電壓差，所以能夠容易地控制光學元件的移位。

特別地，該光學元件是光學擴散器，折射、反射或衍射結構。

通過改變剛性光學元件的橫向位置，該光學裝置能夠因此用于光加擾或用于任何其它光操作。

在有利的實施例中，光學元件由塑料制成，特別地由聚合物(例如，聚甲基丙烯酸甲脂或聚碳酸酯)或玻璃制成。這些材料具有導致光學質量和抵抗聚合物的變形的能力之間的良好折衷的特性。根據所期望的應用，光學元件還能夠例如由結晶體材料(特別地，單晶體)制成。

有利地，聚合物膜具有大于100nm和/或小于1mm的厚度。低于100nm的厚度使得難以制造該裝置，而高于1mm的厚度對于給定移位需要把大電壓施加于電極。

在有利的實施例中，聚合物膜由聚合物(例如，Dow?Corning的PDMS?Sylgard?186或Litway的Optical?Gel?OG-1001)或丙烯酸電介質彈性體制成。這些材料允許實質的變形，從而光學元件能夠被移位較大距離。

在非常緊湊的實施例中，第一和第二電極與所述光學元件橫向地相鄰和/或與周圍的保持框架相隔距離d＞0。

在可替換的實施例中，第一和第二電極與光學元件和周圍的保持框架相隔橫向距離d＞0。這種設計具有這樣的優點：它減小了聚合物膜中的機械應力。