(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な方法で、レンズ装置の焦点を調整すること並びに光ビーム方向の調節（例えば、手ぶれ補正又はビーム方向変更のための）を可能にするレンズ装置を提供する。【解決手段】レンズ装置１は、光学素子２０をレンズ成形部材１１に対して軸方向Ａに移動させて、体積Ｖの中に存在する流体Ｆの圧力及びそれにより膜１０の曲率を調節するように設計されたアクチュエータ手段４０を備え、ここで、前記軸方向Ａはレンズ成形部材１１が広がる平面に垂直に向き、前記アクチュエータ手段４０は、光学素子２０を前記平面に対して傾斜させるように、具体的には、体積を、該体積を透過する光を屈折させるためのプリズムに成形するように、設計される。さらに、本発明は、レンズ装置１を調節するため及び手ぶれ補正のための方法に関する。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
‐  透明で弾性膨張可能な膜（１０）と、
‐  前記膜（１０）と向き合う光学素子（２０）と、
‐  壁部材（３００）であって、前記光学素子（２０）及び前記膜（１０）が該壁部材（３００）に結合されて体積（Ｖ）が形成される、壁部材（３００）と、
‐  前記体積（Ｖ）内に存在する流体（Ｆ）と、
‐  前記膜（１０）に取付けられたレンズ成形部材（１１）と、
を備えるレンズ装置であって、
前記レンズ装置（１）は、前記光学素子（２０）を前記レンズ成形部材（１１）に対して軸方向（Ａ）に移動させて前記体積（Ｖ）の中に存在する前記流体（Ｆ）の圧力及びそれにより前記膜（１０）の曲率を調節するように設計されたアクチュエータ手段（４０）を備え、前記軸方向（Ａ）は、前記レンズ成形部材（１１）がそれに沿って広がる平面に垂直に向き、及び、前記アクチュエータ手段（４０）は、前記光学素子（２０）を前記平面に対して傾斜させるように、具体的には前記体積（Ｖ）を、該体積（Ｖ）を透過する光を屈折させるためのプリズムに成形するように設計される、
ことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記アクチュエータ手段（４０）は、前記光学素子（２０）を軸方向に移動させると同時に傾斜させるように設計されることを特徴とする、請求項１記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記アクチュエータ手段（４０）は、前記壁部材（３００）に作用して前記光学素子（２０）を軸方向に移動させ、及び該光学素子（２０）を傾斜させるように設計されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記壁部材（３００）は、プレート（３００）の第１側面（３００ａ）から該プレート（３００）の第２側面（３００ｂ）まで延びる連続的窪み（３０１）を有するプレートによって形成され、該第２側面（３００ｂ）は該第１側面（３００ａ）から離れる方向を向き、具体的には前記光学素子（２０）が該第１側面（３００ａ）に結合され、及び、具体的には前記膜（１０）が該第２側面（３００ｂ）に結合されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記レンズ成形部材（１１）は、前記壁部材（３００）、具体的には、該壁部材（３００）の前記第２側面（３００ｂ）に、具体的にはベローズ（３０）の形態の変形可能壁（３０）を介して結合されるか、又は前記レンズ成形部材（１１）は、前記光学素子（２０）に、具体的にはベローズ（３０）の形態の変形可能壁（３０）を介して結合されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記レンズ成形部材（１１）は支持体（５０）に結合され、具体的には該支持体（５０）は前記壁部材（３００）の前記第２側面（３００ｂ）と向き合うことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記アクチュエータ手段（４０）は、複数の導電コイル（４１）、具体的には、２つ、３つ又は４つのコイル（４１）を備え、これらコイルは、前記壁部材（３００）の上に、具体的には前記窪み（３０１）に沿って配置され、具体的には各々のコイル（４１）がその２つの隣接するコイル（４１）から該窪み（３０１）に沿って等間隔に配置されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記アクチュエータ手段（４０）は磁石手段を備え、具体的には該磁石手段は前記支持体（５０）に結合され、及び、具体的には該磁石手段は複数の磁石（４２）を備え、具体的には各々の磁石（４２）が前記コイル（４１）のうちの１つに関連付けられ、及び、前記磁石手段、具体的には前記磁石（４２）は前記コイル（４１）と相互作用するように設計され、その結果、電流がコイル（４１）に印加されると、それぞれの該コイル（４１）が、それぞれの該電流の向きに応じて、前記レンズ成形部材（１１）に向かって移動するか又は該レンズ成形部材（１１）から離れる方向に移動することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項９】
前記レンズ装置（１）は、前記光学素子（２０）の空間位置を検出するための位置センサ手段（６０）を備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１０】
前記光学素子（２０）は透明であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータ手段（４０）は少なくとも１つの磁石（３００、３０３）を備え、具体的には、該少なくとも１つの磁石（３００、３０３）は第１側面及び第２側面（３００ａ、３００ｂ；３０３ａ、３０３ｂ）を備え、該第２側面（３００ｂ、３０３ｂ）は該第１側面（３００ａ、３０３ａ）から離れる方向を向き、及び、具体的には該少なくとも１つの磁石（３００、３０３）は環状又は輪状の形状を備え、その結果、該少なくとも１つの磁石（３００、３０３）は、該磁石（３００）の該第１側面（３００ａ）から該磁石（３００）の該第２側面（３００ｂ）まで延びる連続的窪み（３０１）を備えることを特徴とする、請求項１〜３、請求項９、請求項１０のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの磁石（３００）は、前記平面に垂直に、前記軸方向（Ａ）に磁化されることを特徴とする、請求項１１記載のレンズ装置。
【請求項１３】
前記レンズ装置（１）は、前記少なくとも１つの磁石（３００、３０３）に沿って延びる磁束帰還構造体（３０５）を備えることを特徴とする、請求項１１又は請求項１２に記載のレンズ装置。
【請求項１４】
前記帰還構造体（３０５）は環状又は輪状の形状を備えることを特徴とする、請求項１３記載のレンズ装置。
【請求項１５】
前記アクチュエータ手段（４０）は、前記平面又は前記光学素子（２０）に対して垂直に伸びるコイル軸の周りに巻かれた導線を備えて前記少なくとも１つの磁石（３００、３０３）に関連付けられた少なくとも１つのコイル（４００、４０３）を備え、前記コイル（４００）は前記少なくとも１つの磁石に沿って延び、該少なくとも１つの磁石と向き合い、その結果、電流が該少なくとも１つのコイル（４００、４０３）に印加されると、該少なくとも１つの磁石（３００、３０３）と該少なくとも１つのコイル（４００、４０３）とが、該少なくとも１つのコイル（４００、４０３）中の該電流の向きに応じて、互いに引き合うか又は互いに反発するようにさせるローレンツ力が生成されることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのコイル（４００）は、該コイル（４００）の内側の第２部分（４０２）を囲む外側の第１部分（４０１）を備え、前記導線は、前記平面又は前記光学素子（２０）に対して垂直に伸びる前記コイル軸の周りに、該コイル（４００）の各部分（４０１、４０２）が前記少なくとも１つの磁石（３００）に沿って延び、該少なくとも１つの磁石（３００）と向き合うように巻かれ、前記第１部分（４０１）において、該導線は、該少なくとも１つのコイル（４００）の該第２部分（４０２）内の該導線の巻方向と反対の巻方向を有し、その結果、電流が該少なくとも１つのコイル（４００）に印加されると、該電流は該少なくとも１つのコイル（４００）の該第１部分（４０１）内で一方向に流れ、該第２部分（４０２）内では反対方向に流れ、該少なくとも１つの磁石（３００）と該少なくとも１つのコイル（４００）とが、該コイル（４００）の前記部分（４０１、４０２）内の該電流の向きに応じて、互いに引き合うか又は互いに反発するようにさせるローレンツ力が生成されることを特徴とする、請求項１５記載のレンズ装置。
【請求項１７】
前記壁部材（３００）又は該壁部材（３００）の一部分は、前記少なくとも１つの磁石（３００、３０３）によって形成され、具体的には前記光学素子（２０）が該少なくとも１つの磁石（３００、３０３）の前記第１側面（３００ａ）に結合され、及び、具体的には前記膜（１０）が該少なくとも１つの磁石（３００、３０３（３００ａ））の前記第２側面（３００ｂ）に結合され、及び、具体的には前記帰還構造体（３０５）が該少なくとも１つの磁石（３００、３０３）の該第１側面（３００ａ）に結合され、及び、具体的には該光学素子（２０）が、前記帰還構造体（３０５）を介して該少なくとも１つの磁石（３００）の該第１側面（３００ａ）に結合されることを特徴とする、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのコイル（４００、４０３）は、具体的には環状又は輪状の形状を有するコイルフレーム（４０６）によって保持され、該コイルフレーム（４０６）は具体的には前記少なくとも１つの磁石（３００、３０３）と向き合い、及び、前記レンズ成形部材（１１）は該コイルフレーム（４０６）に、具体的には一体的に結合されることを特徴とする、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１９】
前記壁部材は、前記少なくとも１つのコイル（４００、４０３）を保持するように設計されることを特徴とする、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの磁石（３００、３０３）は前記レンズ成形部材（１１）に、具体的には一体的に結合されることを特徴とする、請求項１１〜１６又は請求項１９のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項２１】
前記レンズ装置（１）はフィードバックセンサ（４０８）、具体的には、前記少なくとも１つの磁石（３００、３０３）に対する前記少なくとも１つのコイル（４００、４０３）の変位を計測するように設計された、又は該少なくとも１つのコイル（４００、４０３）に対する該少なくとも１つの磁石（３００、３０３）の変位を計測するように設計されたホールセンサを備えることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項２２】
前記レンズ装置（１）は、該レンズ装置の温度を計測するように設計された温度センサを備えることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項２３】
磁界誘導プレート（４０７）が、前記少なくとも１つの磁石（３００、３０３）と該磁界誘導プレート（４０７）の間の引力が強まるように配置され、該引力は、前記膜（１０）がより大きくたわむときに該少なくとも１つの磁石（３００、３０３）が該磁界誘導プレート（４０７）に向かって移動すると大きくなることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項２４】
前記光学素子（２０）は、反射表面を有するミラーとして形成されることを特徴とする、請求項１〜２３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項２５】
前記レンズ装置（１）は、該レンズ装置（１）の相殺されるべき移動を検知するための移動センサ手段を備えることを特徴とする、請求項１〜２４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項２６】
前記レンズ装置（１）は、前記移動センサ手段に結合された制御ユニットを備え、該制御ユニットは、該移動センサ手段によって検知された相殺されるべき移動に応じて、前記アクチュエータ手段（４０）を制御するように設計され、その結果、前記光学素子（２０）が、該アクチュエータ手段（４０）により前記平面に対して傾斜されて、該レンズ装置（１）を透過する入射光ビーム（Ａ’）の方向を、該検知された移動を相殺するように変えることを特徴とする、請求項２５記載のレンズ装置。
【請求項２７】
前記レンズ装置（１）は、前記膜（１０）の前記体積（Ｖ）から離れる方向を向く側にさらに別の体積（Ｖ’）を備え、該さらに別の体積（Ｖ’）はさらに別の流体（Ｆ’）で充填されることを特徴とする、請求項１〜２６に記載のレンズ装置。
【請求項２８】
具体的には請求項１〜２７のいずれか１項に記載のレンズ装置を用いて、レンズ装置（１）を調節する方法であって、該レンズ装置（１）は、透明で弾性膨張可能な膜（１０）と、該膜（１０）と向き合う光学素子（２０）と、壁部材（３００）であって、該光学素子（２０）及び該膜（１０）が該壁部材（３００）に結合されて体積（Ｖ）が形成される、壁部材（３００）と、該体積（Ｖ）内に存在する流体（Ｆ）と、該膜（１０）に結合されたレンズ成形部材（１１）とを備え、該光学素子（２０）は該レンズ成形部材（１１）がそれに沿って延びる平面に対して傾斜されて、該体積（Ｖ）を、該体積（Ｖ）を透過する光を屈折させるためのプリズムに成形し、及び、具体的には、該光学素子（２０）が該レンズ成形部材（１１）に対して軸方向（Ａ）に動かされ、その結果、該体積（Ｖ）の中に存在する該流体（Ｆ）の圧力及びそれにより前記膜（１０）の曲率が調節され、前記軸方向（Ａ）は前記平面に垂直に向く、方法。
【請求項２９】
具体的には請求項１〜２３、請求項２５、請求項２６、請求項２７のいずれか１項に記載のレンズ装置を用いる手ぶれ補正の方法であって、該レンズ装置（１）は、透明で弾性膨張可能な膜（１０）と、該膜（１０）と向き合う光学素子（２０）と、壁部材（３００）であって、該光学素子（２０）及び該膜（１０）が該壁部材（３００）に結合されて体積（Ｖ）が形成される、壁部材（３００）と、該体積（Ｖ）内に存在する流体（Ｆ）と、該膜（１０）に結合されたレンズ成形部材（１１）とを備え、該レンズ装置（１）の相殺されるべき移動が検知され、及び、アクチュエータ手段（４０）が、前記検知された相殺されるべき移動に応じて制御され、その結果、該光学素子（２０）が、該レンズ成形部材（１１）がそれに沿って延びる平面に対して、該アクチュエータ手段（４０）によって傾斜されて、該レンズ装置（１）を透過する入射光ビーム（Ａ’）の方向を、該検知された移動を相殺するように変える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１のプリアンブルに係る調整可能なレンズ装置に関する。さらに、本発明はレンズ装置を調節する方法並びに手ぶれ補正（ｉｍａｇｅ  ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ）又は光ビームの偏向及び成形をもたらす方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の種類のレンズ装置は、通常、透明で弾性膨張可能な膜、膜と対向又は向き合う光学素子、壁部材を備え、ここで光学素子と膜が壁部材に結合されて体積（ｖｏｌｕｍｅ）が形成され、少なくとも膜、光学素子、及び前記壁部材が、前記体積（容器とも呼ばれる）の範囲を定め、流体が前記体積内に存在し、レンズ成形部材が膜の外側に取付けられ、この膜の外面は前記体積から離れる方向を向く。
【０００３】
特に手ぶれ補正のための調整可能なレンズ装置は最新技術において知られている。特許文献１は、液体レンズが、第１及び第２の不混和性液体の間の、エレクトロウェッティングにより変形可能な液液界面を備える撮像装置を記載している。
【０００４】
さらに、特許文献２は、アクチュエータがフレキシブルレンズの両面に作用して一方の面を傾斜させ他方の面を湾曲させる、手ぶれ補正装置及び方法を開示している。
【０００５】
さらに、特許文献３は、弾性固体である光学素子を備え、光学素子の電極に電圧を印加すると光学素子が変形してその光学特性を変える、電気アクティブレンズを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２９５９８７（Ａ１）号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０１５８６１７（Ａ１）号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２３３８０７２（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に基づいて、本発明の根底にある課題は、簡単な方法で、レンズ装置の焦点を調整すること並びに光ビーム方向の調節（例えば、手ぶれ補正又はビーム方向変更のための）を可能にするレンズ装置を提供することである。
【０００８】
さらに、本発明の目的は、レンズ装置を調節する方法及び手ぶれ補正の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有するレンズ装置によって解決される。
【００１０】
このレンズ装置の好ましい実施形態が対応する従属請求項に記載されており、以下で説明される。
【００１１】
請求項１により、レンズ装置は、光学素子を、レンズ成形部材に対して軸方向に（例えば、レンズ成形部材に向けて及びそれから離れるように）移動させて体積の中に存在する流体の圧力及びそれにより膜の曲率を調節するように設計されたアクチュエータ手段を備え、ここで、前記軸方向はレンズ成形部材が広がる平面に垂直に向き、及び／又は前記アクチュエータ手段は光学素子を前記平面に対して傾斜させ、具体的には体積を、体積内を進む光を偏向させるためのプリズムに成形するように設計される。
【００１２】
具体的には、流体が体積内に存在し、その結果、膜に及ぼされる（例えば、レンズ成形部材を介して）圧力（又は力）を調節することによって膜の曲率を調節することができる。具体的には、流体が体積を完全に充填する。
【００１３】
しかし、本発明の一態様（例えば、自動焦点用途のための）により、傾斜移動はオプション機能とすることができ、例えば、単に光学素子とレンズ成形部材の間の（相対的）軸方向移動だけが必要となる。
【００１４】
一般に、本発明の一態様により、アクチュエータ手段は、むしろレンズ成形部材を光学素子に対して軸方向に移動させるように設計することもできる。その結果、前記軸方向は、代りに光学素子がそれに沿って延びる平面に垂直（例えば、光学素子に垂直）に向く。さらに、アクチュエータ手段は、それゆえに、レンズ成形部材を前記平面（光学素子）に対して傾斜させ、具体的には体積を、体積内を進む光を偏向させるためのプリズムに成形するように設計される。
【００１５】
この意味で、具体的には、光学素子をレンズ成形部材に対して軸方向に移動させることは、例えば、光学素子が静止し、レンズ成形部材が動かされるこれらの構成要素間の相対的移動を意味する場合もある。同様に、この意味で、具体的には、光学素子を前記平面に対して傾斜させ、具体的には、体積を、体積を透過する光を偏向させるためのプリズムに成形することは、光学素子が静止し、前記平面（即ち、レンズ成形部材）が傾斜させられることを意味する場合もある。
【００１６】
さらに、具体的には、レンズ成形部材が平面に広がるという概念は、レンズ成形部材が仮想平面に広がる若しくはそれを定める又はその仮想（拡張）平面に沿って延びることを意味する。具体的には仮想平面であるこの平面は、方向、例えば、前記平面に垂直に伸びる軸方向などを定めるのに使用することができる。具体的には、前記軸方向はレンズ成形器に垂直に伸びると言うこともできる。実施形態において、レンズ成形器が環状構造体である場合、前記構造体又はその表面は前記平面内に延びる（及び従って前記平面を定める又はそれに広がる）。
【００１７】
具体的には、光学素子が軸方向に沿って動かされると、それに応じてレンズ成形部材が膜を押圧するか又は膜を引っ張る。
【００１８】
レンズ成形部材が、固定されたレンズ成形部材に向かう光学素子／壁部材の移動により、膜を押圧すると、流体の基本的に不変の体積のために流体の圧力が上昇して膜を膨張させ、膜の前記曲率を増加させる。同様に、レンズ成形部材が膜をあまり押さないか又はさらに膜を引っ張るとき、流体の圧力が低下して膜を収縮させ、膜の前記曲率を減少させる。それに関して、増加する曲率は、膜がより顕著な凸型隆起を作ることができること、又は膜が凹若しくは平坦状態から凸状態に変化することを意味する。同様に、減少する曲率は、膜が顕著な凸状態からあまり顕著でない凸状態、又はさらには平坦若しくは凹状態に変化する、或は平坦又は凹状態からさらにより顕著な凹状態に変化する、ことを意味する。
【００１９】
従って、換言すれば、本発明は、１つのみの構成要素、ここでは光学素子（又はそれに結合された壁部材などの１つの要素）をレンズ成形部材に対して軸方向に移動させることにより、及び前記構成要素を傾斜させることにより、膜を変形して調整可能なプリズムを設けることによって、自動焦点及び手ぶれ補正を可能にする。
【００２０】
それゆえに、有利なことに、本発明は、膜を変形させるのに使用されるのと同じアクチュエータをｘ‐ｙ走査（手ぶれ補正並びにビーム偏向のスキャナの構築を可能にする）のためにも使用することを可能にし、同時に膜は固定されたレンズ成形要素に取付けたままにすることができる。これはまた、合焦のために使用される可変レンズ表面の横ずれを防止して、光学システム全体のより優れた光学的品質をもたらすことを可能にする。
【００２１】
傾斜するとき、アクチュエータ手段は、壁部材／光学素子を傾斜させても流体内の圧力が一定に保たれ、膜の曲率が一定に保たれるように制御されるように、設計することが好ましい。
【００２２】
膜は、以下の材料、即ち、ガラス、ポリマ、エラストマ、プラスチック又は任意の他の透明且つ伸縮可能若しくはフレキシブルな材料のうちの少なくとも１つから作成することができる。例えば、膜は、ＰＤＭＳとしても知られるポリ（ジメチルシロキサン）などのシリコーンベースのポリマ、又はＰＥＴ若しくは二軸配向ポリエチレンテレフタレート（例えば、「マイラ（Ｍｙｌａｒ）」）などのポリエステル材料、から作成することができる。
【００２３】
さらに、膜はコーティングを備えることができる。さらに、膜は構造化すること、例えば構造化された表面を備えることができる。
【００２４】
さらに、前記流体は、液体金属、ゲル、液体、気体、又は変形させることができる任意の透明、吸収性若しくは反射性の材料とするか、或はそれらを含むことが好ましい。例えば、この流体はシリコーン油（例えば、ビスフェニルプロピルジメチコーン）とすることができる。さらに、この流体は、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ：ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ）不活性液体などのフッ素化ポリマを含むことができる。
【００２５】
さらに、光学素子は、膜に比べて硬いことが好ましい。光学素子は、ガラス、プラスチック、ポリマ、又は金属から形成されるか、又はそれらを含むことが好ましい。光学素子は、（例えばガラスの）フラット窓、レンズ、ミラー、屈折、回折及び／又は反射構造部を有する微細構造素子を含むことができ、又はそれらとして形成することができる。
【００２６】
さらに、本発明の好ましい実施形態に対して、光学素子はコーティング（例えば、反射防止）を備えることができる。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態により、アクチュエータ手段は、光学素子を軸方向に移動させ、同時に傾斜させるように設計される。軸方向移動及び傾斜移動を制御変数として定めることができることが好ましい。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態により、アクチュエータ手段は、壁部材に作用して光学素子を軸方向に移動させ及び光学素子を傾斜させるように設計される。代替的に、アクチュエータ手段は、レンズ成形部材に作用して、レンズ成形部材を移動及び／又は傾斜させるように設計される。さらに、上記の意味で、アクチュエータ手段は、光学素子とレンズ成形部材の間の相対的移動を生じるように設計することができ、この場合、光学素子及びレンズ成形部材は軸方向に沿って互いに対して移動させられるか又は互いに対して傾斜させられる。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態により、壁部材は、例えば、連続的窪みを有する（例えば、プレートの中央に）矩形プレートによって形成され、この窪みは壁部材の第１側面から壁部材の第２側面まで延び、この第２側面は第１側面から離れる方向を向き、ここで、光学素子は第１側面に結合されて前記窪みを覆うことが好ましく、前記膜は壁部材の第２側面に結合されることが好ましい。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態により、レンズ成形部材は壁部材に、好ましくは壁部材の第２側面に、変形可能壁を介して結合される。本発明の別の好ましい実施形態により、レンズ成形部材は、変形可能壁を介して光学素子に結合することができる。次に、変形可能壁が壁部材／プレートの窪みを通して光学素子まで延び、それゆえに前記体積（窪みの内側ではなく）の範囲を定めることが好ましい。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態により、前記変形可能壁はベローズとして形成される。
【００３２】
前記ベローズは複数の領域を備えることが好ましく、２つの隣接する領域の各々が互いに折り目を介して結合され、その結果、前記隣接する領域が、それぞれの折り目の周りで互いに向けて及び互いから離れるように折畳まれる、具体的には光学素子がレンズ成形部材に向かって移動／傾斜されるときに前記隣接する領域が互いに向かって折畳まれる（少なくとも、光学素子とレンズ成形部材が互いに近づく領域において）こと、及び、光学素子がレンズ成形部材から離れるように移動／傾斜されるときに前記隣接する領域が互いから離れるように折畳まれる（少なくとも、光学素子とレンズ成形部材が互いから離れる領域において）ことが可能であることが好ましい。
【００３３】
ベローズの折り目は、剛性細長部材によって構造的に補強することができる。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態において、ベローズは、ベローズの単一の環状折り目を介して結合された２つの環状領域を備える。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態により、レンズ成形部材は、膜の光学的活性且つ弾性膨張可能（例えば円形）領域の範囲を定め、具体的には、前記領域がレンズ成形部材の（例えば、環状の）内縁まで延び、及び具体的には前記領域が、調節される膜の前記曲率を備える。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態により、レンズ成形部材は支持体に堅く結合され、具体的にはこの支持体が壁部材の第２側面と向き合う。この支持体は、光学アセンブリを備えるか又はそれによって形成することができる。光学アセンブリは、画像センサ及び／又はレンズスタックに形成することができ、又はそれらを備えることができ、具体的には、前記レンズスタックは画像センサ（例えば、ＣＣＤセンサ）と膜の間に配置される。
【００３７】
本発明の好ましい実施形態により、アクチュエータ手段は、複数の導電コイル、具体的には少なくとも３つのコイル、又は４つのコイルを備え、これらのコイルは、具体的には窪みに沿って、壁部材の上に配置されるか又はそれに組み込まれる。各々のコイルは、窪みに沿って、２つの隣接するコイルから等間隔に配置されることが好ましい。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態により、アクチュエータ手段は、支持体に結合された磁石手段を備える。前記磁石手段は、それぞれが支持体に結合された複数の磁石を備えることが好ましく、それぞれの磁石が異なるコイルに関連付けられることが好ましい。前記磁石手段又は前記磁石は、前記コイルと相互作用し、コイルに電流が印加されるときに、それぞれの電流の方向に応じて、それぞれのコイルが支持体に向かって（前記軸方向に沿って）又は支持体から離れるように（前記軸方向に沿って）移動するように設計されることが好ましい。壁部材／プレートの変位量は電流に比例する。
【００３９】
本発明の好ましい実施形態により、それぞれの磁石によって生成される磁束を成形するための磁束誘導構造体（例えば、磁気的に軟らかい例えば鉄などの材料製の）が各々の磁石に対して設けられ、ここで各々の磁束誘導構造体は、壁部材の関連する開口を通して、並びにそれぞれの磁石に関連付けられるコイルの中に又はそれを通して、突き出る末端領域を備える。磁束誘導構造体は、それぞれ支持体に結合されることが好ましい。
【００４０】
さらに別の実施形態により、アクチュエータ手段は、支持体に接続された複数の、具体的には２つ、３つ又は４つの導電コイルを備える。コイルは、各々、関連付けられる磁束帰還構造体（例えば、磁気的に軟らかい例えば鋼などの材料製の）に隣接して配置されることが好ましい。
【００４１】
さらに、アクチュエータ手段は、壁部材内又は上に配置された対応する複数の磁束誘導構造体を備えることが好ましく、ここで、各々の磁束誘導構造体は異なるコイルに関連付けられ、それぞれのコイル／磁束帰還構造体と向き合うか又は対向し、その結果、それぞれの帰還構造体／コイルと、関連付けられた磁束誘導構造体との間に間隙が存在する。
【００４２】
しかし、さらに別の実施形態により、アクチュエータ手段が、コイルと向き合う又は対向する単一の磁束誘導構造体のみを備えることも可能である（例えば、壁部材自体が磁束誘導構造体を形成することができる）。さらに、さらに別の実施形態により、アクチュエータ手段が前記コイルに隣接する単一の帰還構造体のみを備えることも可能である。
【００４３】
次に、コイルを電流が流れると、磁束は、それぞれの帰還構造体及びそれぞれの磁束誘導構造体を通して誘導される。システムは磁気抵抗を減らそうとするので、それぞれの磁束誘導構造体が、関連付けられる帰還構造体に引き付けられて、２つの磁気的に軟らかい構造体の間の間隙が減り、及び磁束の抵抗が減ることになる。それゆえに、壁部材及び光学素子が動かされる。これは、それぞれのコイル内の電流に応じて、壁部材を前記軸方向に沿って軸方向に動かすこと、及び／又は、壁部材をレンズ成形部材が広がる平面に対して傾斜させること、を可能にする。そのようなアクチュエータ手段はまた、リラクタンスアクチュエータとも呼ばれる。
【００４４】
さらに別の実施形態により、アクチュエータ手段は、壁部材内又は上に配置された、複数の、具体的には、２つ、３つ又は４つの第１電極、並びに、支持体に結合された対応する複数の第２電極を備えることができ、ここで、各々の第１電極は異なる第２電極に関連付けられ、それぞれの第２電極と向き合うか又は対向し、その結果、それぞれの関連付けられる電極の間に間隙が存在する。それぞれの第１及び第２電極の間に電圧を印加することにより、光学素子を前記平面に対して軸方向に移動させ及び／又は傾斜させることができる。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態により、レンズ装置は、光学素子、又は光学素子に結合された構成要素、例えば壁部材の、例えば、レンズ成形部材の位置などの基準位置に対する、空間位置を検出するための位置センサ手段を備える。光学素子の空間位置を定められた状態に調節することにより、レンズ装置の光学特性を定めることができる。これは、変形可能膜によって形成されるレンズの屈折力及び可変プリズムの角度を含む。
【００４６】
リラクタンスアクチュエータの形態のアクチュエータ手段を使用するとき、位置センサ手段は、コイルを介して壁部材／光学素子の空間位置を計測するのに高周波電流信号を使用するように、有利に設計することができる。換言すれば、本発明の一実施形態において、具体的には、磁束誘導構造体（単数又は複数）７４０と帰還構造体（単数又は複数）７００との間の間隙に関連付けられるリラクタンスアクチュエータのリラクタンスを直接検知するように設計することによって、壁部材／光学素子の空間位置を検出するのにアクチュエータ手段が使用される。
【００４７】
壁部材が、移動によってコイルにより近づくと、コイル／帰還構造体と壁部材の間の間隙がより小さくなり、磁界のリラクタンスが減少し、従ってコイルのインダクタンスが増加し、それゆえに、これが前記間隙の幅及びそれゆえに壁部材／光学素子の空間位置の尺度となる。この方法の最大の利点は、これが出力信号と壁部材／光学素子の変位量（間隙幅）との間の線形関係を示すことである。
【００４８】
本発明の好ましい実施形態により、光学素子は透明である。この場合、レンズ装置はカメラの一部分とすることができ、又は、それ自体でカメラ、例えば、携帯電話のカメラを形成することができる。
【００４９】
本発明の別の実施形態により、光学素子は、例えば、前記体積の方に向く反射表面を有するミラーとして形成される。例えば、前記ミラーは、膜を通してレンズに入り、前記体積内を進み、ミラーに当たり、次いで膜に向けて反射される光を、反射するように適合させることができる。
【００５０】
この場合、レンズ装置はスキャナの一部分とすることができ、又はそれ自体でスキャナを形成することができる。
【００５１】
さらに、光学素子はコーティングを備えることができる。
【００５２】
本発明の好ましい実施形態により、前記光学素子がミラーとして形成されるとき、壁部材はジョイントを介して、ブッシング内に摺動可能に配置された細長ピンに結合され、ここで、具体的には前記ブッシングは、レンズ装置の筐体及び／又は前記支持体に結合される。このようにして、光学要素／壁部材の移動／傾斜を安全に誘導することができる。
【００５３】
本発明の好ましい実施形態により、レンズ装置は、例えば、相殺すべきレンズ装置の意図しない急激な移動を検知するための移動センサ手段をさらに備える。この移動センサ手段は、揺れ移動及び／又は高さ移動、即ち、各々が光軸／軸方向に直交する２つの直交軸の周りの回転を検出するように設計することができる。
【００５４】
本発明のさらに別の好ましい実施形態により、手ぶれ補正をもたらすために、レンズ装置は前記移動センサ手段と相互作用する制御ユニットを備え、この制御ユニットは、移動センサ手段によって検知される相殺すべき移動に応じてアクチュエータ手段を制御するように設計され、その結果、レンズ成形部材が広がる平面に対して光学素子がアクチュエータ手段により傾斜させられ、レンズ装置を透過する入射光ビームの方向を、前記検知された意図しない急激な移動を相殺するように変更する。このことは、意図しない移動が、例えば、画像センサの表面上のある特定の画像点の変位を生じ、これを、光学素子を傾斜させること及び従ってレンズ装置を通る入射光の光路を変更することによって補償することができるので可能であり、その結果、レンズ装置の望ましくない移動及び傾斜の前と同じ画像センサ位置に同じ対象点が行き着く。
【００５５】
制御ユニットは、アクチュエータ手段が位置センサ手段によって検知された光学素子の実際の空間位置を、光学素子の基準空間位置に近づくように変更するように、アクチュエータ手段を制御するように設計されることが好ましく、その場合、光学素子（及びそれゆえに入射光ビームの方向）がレンズ成形部材に対して、意図しない急激な移動が相殺又は補償される（上記参照）ように傾斜される。ここで、代替的に、アクチュエータ手段は、位置センサ手段によって検知されたレンズ成形部材の実際の空間位置を変えることもできる（即ち、光学素子が静止する）。
【００５６】
本発明のさらに別の一態様は、請求項２８に記載の特徴を有する、レンズ装置を調節する方法、具体的には本発明によるレンズ装置を使用する方法に関する。
【００５７】
請求項２８によれば、レンズ装置は、透明で弾性膨張可能な膜、膜に向き合う又は対向する光学素子、壁部材であって、光学素子及び膜が壁部材に結合されて体積が形成される、壁部材、前記体積内に存在する流体、及び、膜の外側に結合されたレンズ成形部材を備え、膜の外側は前記体積から離れる方向を向き、及び、光学素子（又は代替的にレンズ成形部材）が、レンズ成形部材が広がる平面に対して（又は代替的にレンズ成形部材が傾斜される場合には光学素子に対して）傾斜されて体積を、体積内を透過する光を偏向させるためのプリズムに成形する。
【００５８】
この方法はカメラ並びにスキャナなどに使用することができる。
【００５９】
光学素子はまた、レンズ成形部材に対して（又は逆も同様）軸方向に、例えば、レンズ成形部材に向かうように及びそれから離れるように移動させて、体積の中に存在する流体の圧力及びそれゆえに前記膜の曲率を調節する（具体的にはレンズ装置の焦点を自動的に調節する）ことが好ましく、ここで、前記軸方向は前記平面に（又は、場合により、光学素子に対して）垂直に向く。
【００６０】
光学素子は、壁部材又はプレートを前記軸方向に沿って軸方向に移動させることによって、軸方向に移動させることが好ましい。光学素子は、前記平面に対して壁部材又はプレートを傾斜させることによって、傾斜させることが好ましい。
【００６１】
本発明のさらに別の態様は、請求項２９に記載の特徴を有する手ぶれ補正をもたらす方法、具体的には、本発明によるレンズ装置を使用する方法、に関する。
【００６２】
請求項２９によれば、レンズ装置は、透明で弾性膨張可能な膜と、膜に向き合う又は対向する光学素子と、壁部材であって、光学素子及び膜が壁部材に結合されて体積が形成される、壁部材と、前記体積内に存在する流体と、膜の外側であって、前記体積から離れる方向を向く外側に結合されたレンズ成形部材とを備え、レンズ装置の、相殺すべき意図しない急激な移動が検知され（例えば、移動センサ手段により）、前記検知された相殺すべき移動に応じてアクチュエータ手段が制御され（例えば、制御ユニットにより）、その結果アクチュエータ手段によって光学素子が、レンズ成形部材が広がる平面に対して傾斜されて（又は、アクチュエータ手段によってレンズ成形器が、光学素子がそれに沿って延びる平面に対して傾斜されて）、レンズ装置内を透過する入射光ビームの方向を、前記検知された移動を相殺するように変更する（上記も参照されたい）。傾斜するとき、アクチュエータ手段は、流体内の圧力が一定に保たれ、従って膜の曲率が一定に保たれるように設計される（又は制御される）ことが好ましい。
【００６３】
この方法の好ましい実施形態により、具体的にはレンズ装置の自動焦点をもたらすために、並行して、具体的には同時に、アクチュエータ手段によって光学素子がレンズ成形部材に対して（又は逆に）軸方向に、例えば、レンズ成形部材に向かって及びそれから離れるように動かされ、その結果、体積の中に存在する流体の圧力及びそれにより前記膜の曲率が調節され、ここで前記軸方向は、レンズ成形部材が広がる前記平面に垂直に向く。
【００６４】
光学素子は、壁部材又はプレートを前記軸方向に沿って軸方向に移動させることによって、軸方向に移動させることが好ましい。光学素子は、壁部材又はプレートを前記平面に対して傾斜させることによって、傾斜させることが好ましい。
【００６５】
本発明のさらに別の好ましい実施形態により、アクチュエータ手段は少なくとも１つの磁石を備える。この少なくとも１つの磁石は第１側面、及び第１側面から離れる方向を向く第２側面を有することができる。具体的には、この少なくとも１つの磁石は環状又は輪状の形状を備え、それにより、この少なくとも１つの磁石が、この少なくとも１つの磁石の第１側面から前記第２側面まで延びる連続的窪みを有する。
【００６６】
具体的には、この少なくとも１つの磁石（又は複数の磁石、下記参照）は、前記平面に垂直に軸方向に磁化される。
【００６７】
さらに、レンズ装置は具体的には、磁束を前記磁石に向けて誘導するための磁束帰還構造体を備える。具体的には前記帰還構造体（可能な材料に関しては上記も参照）は少なくとも１つの磁石に沿って延びる。
【００６８】
この点において、具体的には、帰還構造体は環状又は輪状形状を備え、具体的には、少なくとも１つの磁石の第１側面又は第２側面に沿って延び又はそれと向き合う。
【００６９】
さらに、具体的には、前記アクチュエータ手段は、前記少なくとも１つの磁石に関連付けられた少なくとも１つのコイルを備え、この少なくとも１つのコイルは、前記平面又は前記光学素子に対して垂直に伸びるコイル軸の周りに巻かれた導線を備える。具体的には、コイル軸は、少なくとも１つの磁石の円筒軸と一致するか又は少なくとも１つの磁石の該円筒軸に平行に伸びる。具体的には、さらに、少なくとも１つの磁石の磁化は、前記コイル軸及び／又は円筒軸に平行に伸びる。
【００７０】
さらに、一実施形態により、前記コイルは少なくとも１つの磁石に沿って延び、少なくとも１つの磁石と向き合い（ここで、前記少なくとも１つのコイルは、具体的には、少なくとも１つの磁石の第１側面又は第２側面と向き合う）、その結果、電流がコイルに印加されると、ローレンツ力が生成され、このローレンツ力が、少なくとも１つのコイル内の電流の方向に応じて、少なくとも１つの磁石と少なくとも１つのコイルが互いに引き合うか又は互いに反発するようにさせ、具体的にはその結果、光学素子がレンズ成形部材に対して軸方向に動かされ（又は逆に、結果としてレンズ成形部材が光学素子に対して軸方向に動かされる。上記参照）、それにより体積の中に存在する流体の圧力及びそれゆえに前記膜の曲率が調節され（前記軸方向は、レンズ成形部材がそれに沿って、又は光学素子がそれに沿って延びる平面に垂直に向く。上記参照）、及び／又は、光学素子を、前記平面、例えば、レンズ成形部材に対して傾斜させ（又は逆に、レンズ成形部材を光学素子に対して傾斜させる。上記参照）、それにより、具体的には体積が、体積内を透過する光を偏向させるためのプリズムに成形される。
【００７１】
上記において、前記少なくとも１つのコイルは全体にわたり１つのみの巻方向を有することができる。一実施形態において、１つのみのそのようなコイルが存在してよい。従って、コイルは、具体的には関連付けられる（例えば、単一の）磁石に沿って、前記磁石の環状又は輪状の経路に従って延び、磁石の一方又は他方の側面と向き合う。
【００７２】
さらに、別の実施形態において、磁力及びそれらの効率を高めるために、少なくとも１つのコイルは、コイルの内側の第２部分を囲む外側の第１部分を備え（この第２部分は導電様式で第１部分に結合される）、ここで導線が前記平面又は前記光学素子に対して垂直に伸びる前記コイル軸の周りに巻かれ、その結果、コイルの各々の部分が少なくとも１つの磁石（この実施形態においては単一の磁石とすることができる）に沿って延び且つこの少なくとも１つの磁石と向き合い、ここで、前記第１部分において導線は、コイルの第２部分における導線の巻方向とは反対の巻方向を有し、その結果、電流がコイルに印加されると、電流は第１部分では一方向に流れ、コイルの第２部分においては反対方向に流れ、ローレンツ力が生成され、このローレンツ力が、コイルの前記部分内の電流の方向に応じて、コイル又は磁石をレンズ成形部材の方に引き付け、或はコイル又は磁石をレンズ成形部材から離れるように押しのける。具体的には、これは、上述の光学素子とレンズ成形部材の間の前記軸方向移動を生じるのを可能にする。
【００７３】
ここで、（単一の）コイルの電気的に結合された複数部分を有する代りに、逆向きの巻方向又は逆方向の電流を有する２つの分離したコイルを備えることもできる。
【００７４】
さらに別の実施形態により、具体的には、レンズ成形部材を光学素子に対して又は逆に傾斜させるために、この場合具体的にはレンズ装置の軸の周り（即ち、レンズ装置の体積の周り又は前記環状帰還構造体に沿って）に配置された複数の磁石が備えられる。次いで、具体的には、各々の磁石に対して、複数のコイルのうち、それぞれの磁石（例えば、その第１又は第２側面）と向き合う異なるコイルが関連付けられることが好ましい。
【００７５】
そのような複数の磁石の場合、コイルは上記の前記第１及び第２部分を有する必要はない。具体的には、関連付けられた磁石の（具体的に細長の及び／又は湾曲した）輪郭（例えば、それぞれの磁石の第１又は第２側面の輪郭）に追随して、各々のコイルが具体的には細長の及び／又は湾曲した輪郭を有し、その結果、コイルの一方（例えば、外側）の半分（この半分は、具体的にはコイルの細長い寸法に沿って延びる）の中で電流が関連付けられた磁石に沿った第１の方向に流れるのと同時に、コイルの他方（例えば、内側）の半分（この他方の半分は具体的にはまたコイルの細長い寸法に沿って延びる）の中で電流が逆方向に流れる。
【００７６】
上記において、一実施形態により、壁部材、又は壁部材の少なくとも一部分を少なくとも１つの磁石によって形成することができる。少なくとも１つの磁石（又は複数の磁石）を保持材料で取り囲むことができる。具体的には、壁部材は単一の磁石で形成することができる。具体的には、次に光学素子が少なくとも１つの磁石（又は壁部材）の第１側面に結合される。さらに、具体的には、次に前記膜が少なくとも１つの磁石（壁部材）の第２側面に結合される。さらに、この実施形態において、帰還構造体が具体的には少なくとも１つの磁石（壁部材）の第１側面に結合され、光学素子が具体的には前記帰還構造体を介して少なくとも１つの磁石（壁部材）の第１側面に結合される。
【００７７】
さらに、この実施形態において、少なくとも１つのコイル又は複数のコイル（例えば、複数の関連付けられる磁石を有するときだけでなく単一の関連付けられる磁石を有するとき）が、具体的には環状又は輪状の形状を有するコイルフレームによって保持される。具体的には、前記コイルフレームは少なくとも１つの（又は単一の）磁石（例えば、膜が取付けられた磁石の第２側面）と向き合う。具体的には、レンズ成形部材がコイルフレームに、具体的には一体的に、結合される。
【００７８】
上記において、別の実施形態により、壁部材は少なくとも１つのコイル（又は前記複数のコイル）を保持し、それにより具体的には少なくとも１つのコイルが前記体積を取り囲むように、設計することができる。さらに、位置センサ手段又はフィードバックセンサ、例えば、少なくとも１つの（又は単一の）コイルに対する少なくとも１つの（又は単一の）磁石の又は逆の空間位置を検出するためのホールセンサを壁部材に結合することができる。ここで、具体的には、壁部材は、光学素子及び膜と一緒に、流体並びに少なくとも１つのコイル又は複数のコイル及び結局は前記センサを保持するための容器（体積）を形成する。コイル及び壁部材はプリント回路基板とすることができる。
【００７９】
具体的には、この実施形態において、少なくとも１つの磁石又は複数の磁石が、レンズ成形部材に、具体的には一体的に、結合される。
【００８０】
さらに別の実施形態により、レンズ装置は、レンズ装置の温度を計測する温度センサを備える。計測された温度は、レンズを較正し、制御信号に応答してレンズの屈折力の温度感受性をより小さくするのに使用することができる。
【００８１】
さらに、本発明の一実施形態により、磁界誘導プレートが、少なくとも１つの（又は単一の）磁石と磁界誘導プレートとの間の引力が高まるように、配置され、その結果、レンズ（例えば、膜）がより撓むときに前記磁石が磁界誘導プレートに向かって移動すると、引力が増加する。
【００８２】
さらに、一実施形態により、レンズ装置はいわゆる２層液体レンズとして形成することができる。ここで、レンズ装置は、前記流体で充填されている前記体積から離れる方向に向いた側にさらに別の体積を備え、ここで、さらに別の体積はさらに別の流体で充填される。ここで、膜がまた前記さらに別の体積の一方の側の範囲を定める。そのような構成の利点は、さらに別の液体が、例えば、垂直に延びる膜が重力のために変形するのを防ぐことである。そのようなレンズ装置の実施形態は、例えば、図３１〜図３６に示す。
【００８３】
具体的には、本発明によるレンズ装置は、照明器具、ライトショー、プリンター、医療機器、ファイバ結合、頭部装着グラス、レーザ加工、生体測定、計量、電子拡大鏡、ロボットカム、ファイバ結合、移動追跡、眼内レンズ、携帯電話、軍用、デジタルスチルカメラ、ウェブカメラ、顕微鏡、望遠鏡、内視鏡、双眼鏡、研究、工業用途、監視カメラ、自動車、プロジェクタ、眼科用レンズ、視覚システム、距離計、バーコードリーダに応用することができる。
【００８４】
本発明のさらに別の特徴及び利点並びに本発明の実施形態を以下で図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明による、調整可能レンズの体積を透過する光ビームを屈折させるための、膜に対して平行に向いた透明の光学素子を有するレンズ装置の略断面図を示す。
【図２】本発明による、調整可能レンズの体積を透過する光ビームを屈折させるための、膜に対して傾斜した透明の光学素子を有するレンズ装置の略断面図を示す。
【図３】本発明による、調整可能レンズの体積を透過する光ビームを屈折させるための、膜に対して傾斜した透明の光学素子を有するレンズ装置の略断面図を示す。
【図４】さらに、膜に作用するレンズ成形部材によって、光ビームを合焦するように膜の曲率が調節される、図１に示すレンズ装置の略断面図を示す。
【図５】さらに、膜に作用するレンズ成形部材によって、光ビームを合焦するように膜の曲率が調節される、図２に示すレンズ装置の略断面図を示す。
【図６】さらに、膜に作用するレンズ成形部材によって、光ビームを合焦するように膜の曲率が調節される、図３に示すレンズ装置の略断面図を示す。
【図７】本発明による、調整可能レンズの体積を透過する光ビームを屈折するための、膜に対して平行に向いたミラーの形態の光学素子を有するさらに別のレンズ装置の略断面図を示す。
【図８】本発明による、調整可能レンズの体積を透過する光ビームを屈折するための、膜に対して傾斜したミラーの形態の光学素子を有するさらに別のレンズ装置の略断面図を示す。
【図９】本発明による、調整可能レンズの体積を透過する光ビームを屈折するための、膜に対して傾斜したミラーの形態の光学素子を有するさらに別のレンズ装置の略断面図を示す。
【図１０】さらに、膜に作用するレンズ成形部材によって、光ビームを合焦するように膜の曲率が調節される、図７に示すレンズ装置の略断面図を示す。
【図１１】さらに、膜に作用するレンズ成形部材によって、光ビームを合焦するように膜の曲率が調節される、図８に示すレンズ装置の略断面図を示す。
【図１２】さらに、膜に作用するレンズ成形部材によって、光ビームを合焦するように膜の曲率が調節される、図９に示すレンズ装置の略断面図を示す。
【図１３】本発明による、ベローズ及び透明な光学素子を有するレンズ装置の断面図を示す。
【図１４】本発明による、ベローズ及び透明な光学素子を有するレンズ装置の断面図を示す。
【図１５】本発明による、ベローズ及び透明な光学素子を有するレンズ装置の断面図を示す。
【図１６】本発明による、透明な光学素子を有するさらに別のレンズ装置の異なる図を示す。
【図１７】本発明による、透明な光学素子を有するさらに別のレンズ装置の異なる図を示す。
【図１８】本発明による、透明な光学素子を有するさらに別のレンズ装置の異なる図を示す。
【図１９】本発明による、ミラーの形態の光学素子を有するさらに別のレンズ装置の異なる図を示す。
【図２０】本発明による、ミラーの形態の光学素子を有するさらに別のレンズ装置の異なる図を示す。
【図２１】本発明による、レンズ装置のアクチュエータ手段の磁石と共に使用できる磁束誘導構造体の略断面図を示す。
【図２２】本発明による、レンズ装置のアクチュエータ手段の磁石と共に使用できる磁束誘導構造体の略断面図を示す。
【図２３】本発明による、レンズ装置のアクチュエータ手段の磁石と共に使用できる磁束誘導構造体の略断面図を示す。
【図２４】本発明のフレームワーク内で使用することができるさらに別のアクチュエータ手段の略図を示す。
【図２５】本発明のフレームワーク内で使用することができるさらに別のアクチュエータ手段の略図を示す。
【図２６】本発明のフレームワーク内で使用することができるさらに別のアクチュエータ手段の略図を示す。
【図２７】本発明による、輪状磁石に向き合う２つの部分を有するコイルを用いたアクチュエータ手段を有するレンズ装置の略断面図並びに細部を示す。
【図２８】図２７に示すレンズ装置、並びに光学素子の傾斜を可能にするこのレンズ装置の変形例の略図を示す。
【図２９】付加的な磁界誘導プレートを有する図２８に示すレンズ装置の略図を示す。
【図３０】本発明による、レンズ成形部材が、それぞれ壁部材に取付けられている膜及び光学素子の支援によって流体をも保持する壁部材によって保持される少なくとも１つのコイルに対して磁石を移動させるアクチュエータの磁石に結合される、レンズ装置の略断面図を示す。
【図３１】本発明による、図３０に示すレンズ装置の変形例であるレンズ装置の断面図を示す。
【図３２】本発明による、図３１に示すレンズ装置の変形例であるレンズ装置の断面図を示す。
【図３３】本発明による、流体で充填された２つの体積を有する（いわゆる２液層レンズ）４つの異なるレンズ装置の略断面図を示す。
【図３４】図３３に示すレンズ装置の略断面図を示す。
【図３５】図３４に示すレンズ装置の変形例を示す。
【図３６】図３３に示すレンズ装置の略断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
図１〜図３は、本発明による調整可能なレンズ装置１の略断面図を示す。レンズ装置１は、透明で弾性膨張可能な膜１０、膜１０と向き合う又は対向する透明（例えば、平坦）光学素子２０、プレート３００の中央に形成された連続的円形窪み３０１を有する矩形プレート３００の形態の壁部材３００を備え、この窪み３０１はプレート３００の第１側面３００ａからプレート３００の第２側面３００ｂまで延び、この第２側面３００ｂは第１側面３００ａから離れる方向を向く。剛性光学素子２０が第１側面３００ａに結合され、他方、前記膜１０は第２側面３００ｂに結合されて、体積（ｖｏｌｕｍｅ）又は容器（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）Ｖが形成され、この体積は、少なくとも、膜１０、光学素子２０、及び前記プレート３００によって範囲が定められる。体積Ｖは透明な流体Ｆで完全に充填される。光学素子２０、流体Ｆが内部に存在する前記体積Ｖ、及び膜１０が調整可能なレンズを形成する。曲率、具体的にはこのレンズの焦点を調節するために、レンズ装置１は膜１０の外面１０ａに取付けられたレンズ成形部材１１をさらに備え、この外面１０ａは前記体積Ｖから離れる方向を向く。それに関してレンズ成形部材１１は、膜１０の光学的活性且つ弾性膨張可能な（例えば、円形の）領域１０ｃの範囲を定め、ここで、具体的には前記領域１０ｃはレンズ成形部材１１の（例えば、環状の）内側縁部まで延び、及び、具体的には前記領域１０ｃは、膜１０の調節されるべき前記曲率を備える。レンズ成形部材１１は、球面調整可能レンズを生成するための輪状（例えば、円形）フレームとして形成することができるが、任意の他の幾何学的形状を有することもできる。例えば、平行な対向する２つの線形フレーム部材（即ち、互いに向き合う２つのフレーム部材）を有するレンズ成形部材を用いて調整可能な円柱レンズを生成することができる。
【００８７】
図１〜図３に示すように、レンズ装置１は、レンズ成形部材１１が広がる平面（即ち、レンズ成形部材１１が仮想平面を定めるか或は前記仮想平面内で又はそれに沿って延びる）に対して光学素子２０を傾斜させるように設計されたアクチュエータ手段４０を備え、これが光学素子２０の下の体積Ｖにプリズムの形態を与え、その結果、体積Ｖを通る光を図２及び図３に示すように偏向させるようにすることを可能にする。これは、手ぶれ補正並びに走査のために使用することができる。
【００８８】
レンズ装置１がカメラ内で又はカメラとして使用されるとき、画像センサ５２（例えば、図１６参照）の表面上の画像点は、レンズ装置１の意図しない急激な移動によってシフトする可能性がある。これは、物点に関連する入射光ビームＡ’と画像センサ５２の表面との間の交点を反対方向にシフトさせることによって相殺することができる。このために、レンズ装置１は、レンズ装置１の、相殺されるべき前記意図しない急激な移動を検知するための移動センサ手段を備えることができ、ここで、レンズ装置１は移動センサ手段に結合された制御ユニットをさらに備えることができ、この制御ユニットは、移動センサ手段によって検知された相殺すべき移動に応じてアクチュエータ手段４０を制御し、光学素子２０が、レンズ成形部材１１が広がる前記平面（即ち、この平面に沿ってレンズ成形部材が延びる）に対してアクチュエータ手段４０によって傾斜され、物点に関連する入射光ビームＡ’の経路を変更して、前記検知された移動を相殺するように、即ち、レンズ装置１の急激且つ意図しない移動による画像センサの表面（又は画像面）上の画像点のシフトを、物点に関連する前記入射光ビームＡ’と画像センサ（画像面）の交点の反対方向のシフトによって補償するように、設計される。
【００８９】
図４〜図６に示すように、本発明によるレンズ装置１はさらに、レンズ成形部材１１で膜１０を押圧することによって、同時に膜１０を変形させることができる。これは、光学素子２０をレンズ成形部材１１に対して軸方向Ａ（レンズ成形部材１１が広がる／定める平面に垂直に向いた）に移動させて体積Ｖの中に存在する流体Ｆの圧力及びそれにより前記膜１０の曲率を調節するようにも設計された同じアクチュエータ手段４０を用いて達成することができる（上記も参照）。これは、具体的には、２つの異なる凸面曲率半径又は２つの異なる凹面曲率の間で、或は凸面曲率と凹面曲率の間でさえも、曲率を変えることを可能にする。従って、調整可能なレンズの焦点を非常に効果的に変えることができる。アクチュエータ手段４０は、壁部材３００に作用して、固定されたレンズ成形部材１１に対して光学素子２０を軸方向に移動させるように、並びに光学素子２０を傾斜させるように、設計されることが好ましい。
【００９０】
図７〜図９はまた、本発明によるレンズ装置１の傾斜移動を示し、ここで、図１〜図６とは対照的に、レンズ装置１はここではミラーの形態の光学素子２０を備え、このミラーは調整可能なレンズの体積Ｖに向き合う反射表面を有する。ここで、光学素子２０の傾斜は、２Ｄ画像面を走査することを可能にする。
【００９１】
図１０〜図１２に示すように、これはまた、図４〜図６に関して前述したような調整可能レンズの焦点を調節するために膜１０を変形させることと組み合せることができ、その結果３Ｄ走査が可能になる。
【００９２】
図１３〜図１５は、カメラ、具体的には携帯電話のカメラの一部分を形成することができる、図１〜図６に示した種類のレンズ装置１を示す。前記装置１は、さらに環状ベローズ３０を備え、これが、膜１０の外面１０ａに取付けられて前記領域１０ｃを定めるレンズ成形部材１１を、プレート３００の窪み３０１に隣接するプレート３００の第２側面３００ｂに結合させる。ベローズ３０は、図１３に示すように、レンズ成形部材１１に沿って延びる２つの環状領域３１を有し、この領域３１は、前記レンズ成形部材１１に沿って延びる環状折り目３２を介して互いに結合される。これは、ベローズ３０を軸方向Ａに沿って収縮及び引き延すことを可能にし、従って、プレート３００／光学素子２０の顕著な傾斜移動／軸方向移動を可能にする。プレート３００のレンズ成形部材１１に向かう軸方向移動によって収縮したベローズ３０を図１４に示す。結果として、膜１０の前記領域１０ｃが顕著な凸型隆起を生じる。膜１０の平坦領域１０ｃをもたらすベローズ３０のより引き延された状態を図１３に示す。さらに、図１５は、プレート３００／光学素子２０のレンズ成形部材１１に向かう軸方向移動による膜１０の領域１０ｃの凸型隆起と組み合せた傾斜したプレート３００／光学素子２０を示す。
【００９３】
図１３〜図１５に示すように、レンズ成形部材１１はさらに、プレート３００の第２側面３００ｂと向き合う支持体５０に結合される。前記支持体５０は、レンズスタック５１及び／又は画像センサ５２（図１６参照）などの光学アセンブリを備えることができ、又はそのような光学アセンブリとして形成することができる。従って、レンズ成形部材１１が固定され、レンズ成形部材１１に対する光学素子２０の軸方向移動及び傾斜は、前記アクチュエータ手段４０によってプレート３００を単に軸方向に移動させ／傾斜させることによって達成される。
【００９４】
図１０〜図１３から分かるように、アクチュエータ手段４０は、プレート３００内に円形窪み３０１に沿って組み込まれた４つの導電コイル４１を備え、ここで、各々のコイル４１は、円形窪み３０１に沿って２つの隣接するコイル４１から等間隔に配置される。
【００９５】
アクチュエータ手段４０は４つの磁石４２をさらに備え、ここで、各々の磁石４２がコイル４１のうちの１つに関連付けられ、前記磁石４２は支持体５０に結合され、関連付けられたコイル４１に隣接して配置され、それぞれの磁石４２は、関連付けられたコイル４１よりも半径方向にさらに外側に配置される。
【００９６】
前記磁石４２は、それぞれ関連付けられたコイル４１と相互作用し、電流がコイル４１に印加されると、それぞれのコイル４１が、それぞれの電流の方向に応じて、支持体５０に向かって又は支持体５０から離れる方向に移動するように、設計される。
【００９７】
さらに、図１２〜図１５に示すように、磁石４２の磁束を誘導するために、磁束誘導構造体７０が各々の磁石４２に備えられ、ここで、各々の磁束誘導構造体７０は、図２１に示すように、軸方向Ａに沿って延びる第１アーム７２と、構造体７０の第３アーム７３を介して第１アームに結合される対向する平行の第２アーム７４（即ち、アーム７２がアーム７４と向き合う）とを備え、この第３アーム７３は軸方向Ａに垂直に延び、第１アーム７２の下端部を第２アーム７４の下端部に結合する。構造体７０は、第２アーム７４の末端領域７１をさらに備え、ここで４つの末端領域７１の各々は、プレート３００内に形成された関連する開口３０２を通り、並びにそれぞれの関連するコイル４１の中に又はそれを通って、突き出る。磁石４２は、それぞれの第１アーム７２に隣接して配置され、その結果、それぞれの磁石４２の磁化が第２アーム７４の方を向き、それぞれの磁石４２が、それぞれの第１アーム７２とそれぞれのコイル４１との間に配置される。
【００９８】
図２２及び図２３に示すように、他の磁束誘導構造体７０もまた可能である。図２２は、２つの対向する磁石４２、４２’（即ち、磁石４２が磁石４２’と向き合う）を有する、図２１に示す構造体７０の変形例である、さらに別の構造体７０を示す。図２２において、第３アーム７３は、第１アーム７２及び第２アーム７４に平行に伸びる第４アーム７５に向かってさらに延び、ここで、第２アーム７４はここでは第３アーム７３の中央から突き出て、第１アーム７２と第４アーム７５の間に配置される。さらに別の磁石４２’が第４アーム７５に隣接し且つ第４アーム７５と第２アーム７４の間に配置され、ここで、さらに別の磁石４２’の磁化は第２アーム７４の方に向く。
【００９９】
さらに、図２３に示す構造体７０は、図２１に示す構造体７０の変形例である。図２３において、磁石４２は第３アーム７３の上に配置され、ここで、関連付けられるコイル４１を収容する前記末端領域７１は磁石４２の上に配置され、磁石４２の磁化はここでは構造体７０の前記末端領域７１の方に向く。
【０１００】
光学素子２０／プレート３００の実際の空間位置を検出するために、レンズ装置１は位置センサ手段６０を備える。このセンサ手段６０は、プレート３００の上、具体的には、プレート３００の第２側面３００ｂの上に配置されるホールセンサ６２として形成することができ、支持体５０に結合された関連付けられる信号磁石６１を検知し、この信号磁石６１はそれに関連付けられるホールセンサ６２と向き合う又は対向する。具体的には、それぞれの信号磁石６１は関連付けられるホールセンサ６２に比べて半径方向外側に配置される。
【０１０１】
レンズ装置１は、ホールセンサ６２と信号磁石６１のそのような対を備えることができ、ここで、信号磁石６１は支持体５０の外周に沿って等間隔に配置される。同様に、ホールセンサ６２はプレート３００の外周に沿って等間隔に配置される。
【０１０２】
勿論、他の位置センサ手段、例えば、容量センサ、磁気抵抗センサ、又は歪みセンサなどを使用することもできる。
【０１０３】
図１６〜図１８は、カメラ、具体的には携帯電話のカメラの一部分を形成することができる、さらに別のレンズ装置１を示す。レンズ装置１は図１３〜図１５に関して説明したように設計されるが、ここではベローズ３０が省かれている点で異なる。ここで、膜１０は、例えば、図１７から分かるように、プレート３００の第２側面３００ｂに直接取付けられる。
【０１０４】
図１６に示すように、プレート３００上のコイル４１及び／又は位置センサ手段６２への電気接続はフレキシブル配線８０によって構成することができ、このフレキシブル配線は、光学素子２０／プレート３００の空間位置を歪みセンサによって計測する方法をもたらし、ここで、その歪みセンサは各々のフレキシブル配線８０に取付けられる。プレート３００の空間位置がアクチュエータ手段４０によって変えられる場合（上記参照）、フレキシブル配線８０が変形することになり、これを前記歪みセンサによって検出することができる。
【０１０５】
最後に、図１９及び図２０は、本発明による、図１６〜図１９に関して説明したように構築されるが、ここでは光学素子２０が、調整可能レンズの体積Ｖに向き合う反射表面を有するミラーとして形成される点で異なる、さらに別のレンズ装置１を示す。さらに、図１６〜図１９とは対照的に、コイル４１がプレート３００の第１側面３００ａの上に配置される。
【０１０６】
図１９〜図２０に示すレンズ装置１は、画像を走査するための３Ｄスキャナの一部分を形成することができる。既に上述したプレート３００の移動を安全に誘導するために、プレート３００はボールベアリングの形態の継手９３を介して、ブッシング９０内に摺動可能に配置された細長ピン９１に結合される。ブッシング９０はレンズ装置１の筐体及び／又は前記支持体５０に結合されることが好ましい。さらに、プレート３００への電気接続は、壁部材３００から、具体的にはコイル４１から延びる４つのフレキシブル配線９２によって構成されることが好ましい。フレキシブル配線９２は、プレート３００の移動と干渉しないように、多少のたるみを備える。フレキシブル配線９２はプレート３００からブッシング９０に向かって延び、そこでブッシング９０に固定されることが好ましい。
【０１０７】
レンズ装置１のプレート３００／光学素子２０を軸方向に移動させ及び／又は傾斜させるのに使用することができるアクチュエータ手段のさらに別の実施形態を図２４に示す。それによれば、アクチュエータ手段は、支持体５０に堅く結合された複数の、具体的には、２つ、３つ又は４つの導電コイル４１を備える。コイル４１は、各々関連付けられる磁束帰還構造体７００（例えば、磁気的に軟らかい鋼などの材料製の）に隣接して配置されることが好ましい。磁束帰還構造体７００は、それぞれのコイル４１の両側の横方向に延びる領域７２０、７３０並びにそれぞれのコイル４１の中に突き出る領域７１０を備えることができる。各々の磁束帰還構造体７００が、横方向に、即ち、それぞれのコイル４１より半径方向にさらに内側に延びる領域７２０並びにそれぞれのコイル４１の中に突き出る領域７１０を有する変形例を図２５に示す。ここでは、各々のコイル４１が、プレート３００を越えて、コイル４１のそれぞれの領域の両側に帰還構造体の領域がないプレート３００の拡張平面内に突き出る領域を有する。
【０１０８】
アクチュエータ手段は、プレート３００の中又は上に配置された対応する複数の磁束誘導構造体７４０をさらに備え、ここで、各々の磁束誘導構造体７４０には異なるコイル４１が関連付けられ、それぞれのコイル４１／磁束帰還構造体７００に向き合い又は対向し、その結果、一方の側のそれぞれの帰還構造体７００／コイル４１と他方の側の関連付けられた磁束誘導構造体７４０との間に間隙が存在する。複数の磁束誘導構造体７４０はまた、１つの磁気的に軟らかい部分から作成することもできる。同じことは帰還構造体７００にも当てはまる。即ち、単一の磁束帰還構造体７００に隣接して配置されたコイルに向き合う又は対向する単一の磁束誘導構造体が存在してもよい。
【０１０９】
ここで、電流がコイル４１を流れると、磁束がそれぞれの帰還構造体７００及びそれぞれの磁束誘導構造体７４０を通して誘導される。システムは磁気抵抗を減らそうとするので、それぞれの磁束誘導構造体７４０は関連付けられる帰還構造体７００に引き付けられて、２つの磁気的に軟らかい構造体の間の間隙を減らし、磁束に対する抵抗を減らすことになる。従って、プレート３００及び光学素子２０が動かされる。このことは、それぞれのコイル４１内の電流に応じて、プレート３００を前記軸方向に沿って軸方向に移動させ、及び／又は、レンズ成形部材１１が広がる／定める平面に対してプレート３００を傾斜させることを可能にする。そのようなアクチュエータ手段は、リラクタンスアクチュエータとも呼ばれる。
【０１１０】
アクチュエータ手段のこの実施形態は、コイル４１及びホールセンサ６２を支持体５０（例えば、図１６参照）の上、即ち、固定光学系５１のレンズ鏡筒に対して固定された位置に取付けることができるので屈曲接続部８０が必要ないという利点を有する。さらに、必要な構成要素がより少なくなる。この場合、信号磁石６１は、磁束誘導構造体７４０を備えた又はそれによって形成された可動／傾斜可能なプレート３００に取付けられることになる。さらに、永久磁石は（ホールセンサを除いて）必要ない。欠点は引力のみが可能であることである。さらに、ホールセンサは、磁束誘導構造体７４０と帰還構造体７００の間の間隙の変化に関連する、リラクタンスアクチュエータの可変リラクタンスを直接検知することで置換えることができる。
【０１１１】
プレート３０／光学素子２０を軸方向に移動させ及び／又は傾斜させるために使用することができるアクチュエータ手段のさらに別の実施形態によれば、図２６に示すように、アクチュエータ手段は、複数の、具体的には、プレート３００の中又は上に配置された２つ、３つ又は４つの、第１（上部）電極８１０、並びに、支持体５０に堅く結合された対応する複数の第２電極８００を備えることができ、ここで、各々の第１電極８１０は、異なる第２電極８００に関連付けられ、それぞれの第２電極８００と向き合い又は対向し、その結果、それぞれ関連付けられた電極８１０、８００の間に間隙が存在する。それぞれの第１及び第２電極８１０、８００の間に電圧を印加することにより、プレート３００／光学素子２０を、レンズ成形部材１１が広がる／定める前記平面に対して軸方向に移動させ及び／又は傾斜させることができる。従って、磁気作動に加えて静電作動も可能になる。さらに、アクチュエータ電極８１０、８００は、電極間の容量値を読み取ることによって電極間の距離を検知するのに使用することができる。
【０１１２】
図２７は、本発明によるさらに別の調整可能なレンズ装置１の略断面図を示す。前述と同様に、レンズ装置１は、透明で弾性膨張可能な膜１０と、膜１０と向き合う又は対向する透明（例えば、平坦）な光学素子２０と、磁石３００の中央に形成された連続的円形窪み３０１であって、磁石３００の第１側面３００ａから磁石３００の第２側面３００ｂまで延びる窪み３０１を内部に有する輪状磁石３００の形態の壁部材３００とを備え、ここで、磁石の第２側面３００ｂは、その第１側面３００ａから離れる方向を向く。さらに、磁石３００は軸方向に磁化される（軸方向Ａに）。剛性光学素子２０が磁石３００の第１側面３００ａに、プレート様の輪状磁束帰還構造体３０５を介して結合され、この構造体３０５は、磁石３００への磁束帰還を誘導するのに役立ち、光学素子２０と磁石３００の間に配置される。前記膜１０は磁石の第２側面３００ｂに結合され、その結果、少なくとも膜１０、光学素子２０、前記容器の環状壁部材３００を形成する前記磁石３００、及び帰還構造体３０５（これもまた容器の壁の一部分を形成する）によって範囲が定められる体積又は容器Ｖが形成される。前述と同様に、体積Ｖは透明な流体Ｆで完全に充填される。光学素子２０、流体Ｆが内部に存在する前記体積Ｖ及び膜１０が調整可能レンズを形成する。このレンズの曲率、具体的には焦点を調節するために、レンズ装置１は、膜１０の外面１０ａに取付けられたレンズ成形部材１１をさらに備え、この外面１０ａは前記体積Ｖから離れる方向を向く。それゆえに、レンズ成形部材１１は、膜１０の光学的活性且つ弾性膨張可能な（例えば、円形の）領域１０ｃの範囲を定め、ここで、具体的には前記領域１０ｃはレンズ成形部材１１の（例えば、環状の）内縁部に至るまで延び、及び具体的には、前記領域１０ｃは、調節される膜１０の前記曲率を備える。レンズ成形部材１１は、球面調整可能レンズを生成するための輪状（又は円形）フレームとして形成することができるが、任意の他の幾何学的形状を有してもよい（上記参照）。
【０１１３】
さらに、レンズ装置１は、図２７の右側に詳しく示したアクチュエータ手段４０を備える。前記アクチュエータ手段４０は、レンズ成形部材１１が定める平面に垂直に伸びる軸方向Ａに対する光学素子の軸方向移動を起こすように設計される。従って、レンズ装置１は、光学素子２０をレンズ成形部材１１に対して軸方向に移動させることによって、レンズの焦点（即ち、膜１０の曲率）を前述のように制御することができる自動焦点用途に使用することができる。
【０１１４】
このために、前記磁石３００に加えて、アクチュエータ装置４０は、磁石３００の第２側面３００ｂと向き合い且つ磁石３００に対して同軸上に配置された輪状コイルフレーム４０６によって支持されるコイル４００を備える。レンズ成形器１１はコイルフレーム４０６に、具体的には一体的に結合され、コイルフレーム４０６から膜１０に向かって突き出て、上記のように膜に接触する。さらに、コイルフレーム４０６は、磁石３００の窪み３０１に位置合せされて窪みを取り囲み、その結果、光が体積Ｖ及びコイルフレーム４０６を軸方向Ａに透過することができる。
【０１１５】
図２８、具体的には下左側に示すように、コイル４００はコイルフレーム４０６内で環状に延び、また磁石３００に沿って（磁石３００と同軸に）延び、磁石の第２側面３００ｂと向き合い、その結果、磁石３００はコイル４００と磁束帰還構造体３０５の間に配置される。
【０１１６】
さらに、図２７、並びに図２８の下左側及び図２８の上左側に示す実施形態において、コイル４００は、軸方向Ａに一致するコイル軸（即ち、平面又はレンズ成形部材１１に垂直に伸びる）の周りに巻かれた導線を備え、ここでコイル４００は、コイル４００の内側の第２部分４０２を取り囲む外側の第１部分４０１を備え、導線は、コイル４００の前記２つの部分４０１、４０２の各々が磁石３００に沿って延び、磁石３００の第２側面３００ｂに向き合うように、前記コイル軸の周りに巻かれる。次に、図２８の下左側に示すように、前記第１部分４０１内で、導線は、コイル４００の第２部分４０２内の導線の巻方向と反対の巻方向を有し、その結果、電流がコイル４００に印加されるとき、電流はコイル４００の第１部分４０１内で一方向（投影面から外へ）に流れ、第２部分４０２内では反対の方向（投影面の中へ）に流れる。これは、図２７の右側に示すような非常に効率的な方式で、コイル４００の前記部分４０１、４０２の内部の電流の方向に応じて、磁石３００とコイル４００を互いに引き合うか又は互いに反発するようにさせるローレンツ力を生成する。このような磁石‐コイル構成により、光学素子２０を、レンズ成形部材１１に向けて及びそれから離れるように軸方向Ａに移動させる、即ち、例えば、図２８の上中央パネル内に示すように、膜１０の曲率を大きくしてレンズの焦点を変える、ことができる。
【０１１７】
この磁石‐コイル構成の変形例を図２８の下右側に示す。この変形例はまた、例えば、レンズ装置１を自動焦点レンズとして使用するときに必要であるように光学素子を軸方向に移動させることに加えて、前記平面（即ち、レンズ成形部材１１）に対して光学素子２０を傾斜させることを可能にする。この変形例において、単一の磁石３００の代りに、レンズ装置１のアクチュエータ手段４０は複数の磁石３０３、例えば、図２８の下右側に示すように３つの磁石３０３を備え、これら磁石は輪状帰還構造体３０５に沿って、即ち、体積Ｖの周りに、例えば帰還構造体３０５又は体積Ｖの外周に沿って等間隔になるように配置される（即ち、換言すれば、レンズ装置１の中心軸Ａの周りに配置される）。３つの磁石３０３は全て、軸方向Ａに磁化される。ここで、各々の磁石３０３は、第１側面３０３ａ及び第２側面３０３ｂを備え、第２側面３０３ｂは第１側面３０３ａから離れる方向を向き、ここで、帰還構造体３０５が第１側面３０３ａ（３００ａ）に結合され、同時に膜１０が磁石３０３の第２側面３０３ｂに取付けられる。磁石３０３は帰還構造体３０５の中に埋め込むことができ、又は帰還構造体３０５を磁石３０３の第１側面３０３ａに単に結合することもできる。磁石３０３は、レンズの流体で充填された体積Ｖを取り囲む壁部材３００の一部分を形成する。図２８の下右側に示すように、磁石３０３の第２側面３０３ｂは各々、それぞれの磁石３０３が取付けられる輪状（円形）帰還構造体３０５の一部分の輪郭に追随する細長い湾曲した輪郭のような、特定の輪郭をさらに備えることができる。
【０１１８】
次に、単一のコイル４００の代りに、レンズ装置１は、磁石３０３の数に対応する複数のコイル４０３（ここでは、例えば３つのコイル４０３）を備え、ここで、複数のコイルのうちの各々のコイル４０３が異なる磁石３０３に関連付けられ、それぞれのコイル４０３は軸方向Ａにおいて、関連付けられる磁石３０３と向き合う。
【０１１９】
具体的には、前記コイル４０３の各々は、関連付けられる磁石３０３の第２側面３０３ｂの輪郭を模倣した外輪郭を備え、例えば、各々のコイルは細長い湾曲した輪郭を備えることができ、その結果、それぞれのコイル４０３の外半分４０３ａ内に、関連付けられた磁石３０３に沿った第１の方向に電流が流れ、一方それぞれのコイル４０３の残りの内半分４０３ｂ内には電流が逆方向に流れる。従って、コイル４０３のうちの１つに電流が印加されると、前記コイル４０３内の電流の方向に応じて、関連付けられた磁石３０３と前記コイル４０３が互いに引き合うか又は互いに反発するようにさせるローレンツ力が生成される。これは、光学素子２０を、レンズ成形部材１１が広がる平面に対して又はレンズ成形部材１１自体に対して傾斜させることを可能にし、これは、光学素子２０の下の体積Ｖにプリズムの形状を与え、体積Ｖを透過する光が図２８の上右側パネルに示すように偏向するようにすることを可能にする。これは、例えば、上記の手ぶれ補正のために使用することができる。勿論、全てのコイル４０３が対称的に駆動される場合、レンズ成形部材１１に対する光学素子２０の軸方向移動により、さらに膜１０の曲率を変えることができ、その結果、自動焦点機能を手ぶれ補正と組み合せることができる。
【０１２０】
特に別に断らなければ、上記の磁石‐コイル構成（単一コイル及び単一磁石並びに複数コイル及び磁石）は両方共に、以下で説明する実施形態に適用することができる。さらに、単一磁石及び複数コイルの構成もまた可能である。
【０１２１】
図２９は、図２７及び図２８に示す実施形態の変形例を示し、ここで、これらの実施形態に加えて、図２９によるレンズ装置１は、磁石３００から離れる方向を向くコイルフレーム４０６の１つの側に、コイルフレーム４０６に対して同軸上に配置された輪状磁界誘導プレート４０７を備える。磁石３００がコイル４００に向かって下方に移動するとき、コイル４００内の電流によって生成されるローレンツ力のために、磁石３００は磁界誘導プレート４０７にますます引き付けられ始める。この引力が膜１０を変形するのに役立ち、ローレンツ力を支援し、従ってレンズ装置１をより効率的なものにする。さらに、磁界誘導プレート４０７はまた、装置１を磁気遮蔽するのに役立つ。
【０１２２】
図３０は、本発明によるさらに別のレンズ装置１を示す。ここで、図２７〜図２９とは対照的に、その第１側面３００ａに帰還構造体３０５が結合される輪状磁石３００は、レンズ成形部材１１に結合され、このレンズ成形部材が磁石３００から膜１０に向かって下方に突き出て膜１０に上から接触し、次にこの膜１０が環状壁部材４０６に結合され、この壁部材４０６はまた磁石３００の第２側面３００ｂと向き合うコイル４００（又はコイル４０３）を支える。ここで、環状壁部材４０６は、膜１０、及び膜１０が結合される壁部材４０６の側面から離れる方向を向く側面上で壁部材４０６に結合されるか又はその一体部分（例えば、多層プリント回路基板）である光学素子２０、と共に、流体Ｆ用の体積Ｖの容器を形成する。上記のように、アクチュエータ手段４０を制御するのに使用することができる磁石３００の移動を検出するために、壁部材４０６の上に配置することができるホールセンサ４０８が備えられる。図２９に示す実施形態において、磁石３００及びそれに結合されたレンズ成形部材１１は、アクチュエータ手段により上記のように光学素子２０に対して軸方向に動かされ及び／又は傾けられ、他方図２７〜図２９においてはその逆である。
【０１２３】
図３１は、図３０に示す実施形態の変形例を示し、ここで、図３０とは対照的に、コイル４００は、一様な巻方向のコイルであり、輪状磁石３００の第１側面３００ａの上に配置され、他方、帰還構造体は磁石３００の第２側面３００ｂの上に配置される。ここで、コイル４００は、磁石３００を囲む軸方向に延びたスペーサ４０９を介して帰還構造体３０５に結合される。
【０１２４】
さらに、図３２は、図３１に示す実施形態の変形例を示し、ここで、帰還構造体３０５が省かれ、レンズ成形部材１１は輪状磁石３００自体によって形成される。
【０１２５】
図３３は、１つの変形可能膜１０及び２つの液体体積Ｖ、Ｖ’を有する構成において、膜１０に対して磁石３００及びコイル４００を配置する４つの異なる方法を示す。異なる屈折率、しかし類似の密度を有する２つの液体Ｆ、Ｆ’を選択することによって、重力の影響を受けにくいレンズを構築することができる。
【０１２６】
図３４は、図３３の下左側に示す構成を詳細に示す。ここで、膜１０は、膜１０に上から接触する輪状上部レンズ成形部材１１ａと、膜１０に下から接触する（例えば、同一の）底部レンズ成形部材１１ｂとの間に配置される。膜１０はさらに、環状上部スペーサ４１０と環状底部スペーサ４１１の間に保持され、ここで、透明上部ガラス２０の形態の光学素子２０が上部スペーサ４１０に結合され、その結果、上部スペーサ４１０、上部ガラス２０、及び膜１０が、（上部）流体Ｆで充填される（上部）体積Ｖを形成し、及び、透明底部ガラス２１の形態のさらに別の光学素子２１が底部スペーサ４１１に結合され、その結果、底部スペーサ４１１、底部ガラス２１、及び膜１０が、（底部）流体Ｆ’で充填される（底部）体積Ｖを形成する。次に、上記の原理によって膜１０を変形させるために、上部レンズ成形部材１１ａが体積Ｖ内に存在する輪状上部磁石３００に結合され、及び底部レンズ成形部材１１ｂが、軸方向Ａにおいて上部磁石３００と向き合い且つ上部磁石３００に対して同軸上に配置される輪状底部磁石３００’に結合され、ここで、２つのレンズ成形部材１１ａ、１１ｂは、軸方向Ａにおいて２つの磁石３００、３００’の間に配置される。さらに、２つの磁石３００、３００’は軸方向に磁化される（軸方向Ａにおいて）。ここで、磁石３００、３００’の各々は、関連付けられたコイル、即ち、上部コイル４００及び底部コイル４００’によって作動することができ、これらコイルは各々、プリント回路基板（ＰＣＢ）の上に配置するか又はその中に埋め込むことができ、ここで上部磁石３００に関連付けられた上部コイル４００は、上部磁石３００と向き合うように上部ガラス２０の上に配置することができ、他方、底部磁石３００’に関連付けられた底部コイル４００’は、底部磁石３００’と向き合うように底部ガラス２１の上に配置することができる。具体的には、磁石３００、３００’及び関連付けられたコイル４００、４００’は、図２７及び図２８に関して上述したように構成することができる。上部及び底部コイル４００、４００’が、両方のコイル４００、４００’が磁石３００、３００’を上下に移動させるように結合される場合、磁石の非常に効率的な作動を実現することができる。
【０１２７】
さらに、図３５は、図３４に示す実施形態の変形例を示し、この場合、図３４とは対照的に、上部磁石３００、上部レンズ成形部材１１ａ及び上部コイル４００が省かれる。
【０１２８】
図３６は、図３３の下左側に示す構成を詳細に示す。ここで、膜１０に上から接触する輪状レンズ成形部材１１は、レンズ成形部材１１の中に埋め込まれるコイル４００を支持するためのコイルフレームとしても機能する。コイル（単数又は複数）４００への電気接続をもたらすために、レンズ成形部材１１がコンタクトバネ４１２に接続され、これを介してレンズ成形部材が環状上部スペーサ４１０及び環状底部スペーサ４１１に接続される。さらに、軸方向Ａにおいて、レンズ成形部材／コイルフレーム１１が輪状上部磁石３００と輪状底部磁石３００’の間に配置され、ここで、上部磁石３００が上部帰還構造体３０５に結合され、次にこの帰還構造体３０５が、上部スペーサ４１０に結合された上部ガラス２０に結合され、及び、底部磁石３００’が底部帰還構造体３０５’に結合され、次にこの帰還構造体３０５’が、底部スペーサ４１１に結合された底部ガラス２１に結合される。上部磁石３００及び底部磁石３００’は両方共に軸方向Ａに磁化される。次に、環状変形可能上部壁（例えば、上部ベローズの形態の）４１３が上部磁石３００からレンズ成形部材１１に向かって延び、その結果、上部流体Ｆで充填され且つ上部ガラス２０（２１）、上部ベローズ４１３及び膜１０によって範囲が定められる上部体積Ｖが形成される。同様に、環状変形可能底部壁（例えば、底部ベローズの形態の）４１４が底部磁石３００’からレンズ成形部材１１に向かって延び、その結果、底部流体Ｆ’で充填され且つ底部ガラス２１、底部ベローズ４１４及び膜１０によって範囲が定められる底部体積Ｖ’が形成される。
【０１２９】
２つの体積Ｖ、Ｖ’及びそれらの中の流体Ｆ、Ｆ’を有する実施形態において、流体は、屈折率は異なるが密度が同様のものにすることができる。具体的には、さらに別の（底部）流体Ｆ’を上記の流体のうちの１つとすることができる。２流体充填体積及びそれらの間の膜１０を有することの具体的な利点は、重力誘起のコマ収差を殆ど完全に除去することができるので、レンズが衝撃の影響を遥かに受けにくくなることである。
【０１３０】
ここでもまた、上記の原理に従って、コイル４００及び磁石３００、３００’を用いてレンズ成形部材１１を移動させ、膜１０（１１）を変形させることができる。
【０１３１】
最後に、図３３の上左側及び上右側に示す実施形態は、図３４に示す実施形態の変形例であり、ここで、図３３の上左側に示す実施形態は図３４の実施形態に対応するが、上部コイル４００が上部ガラス２０に隣接する上部体積Ｖの中に配置され、底部コイル４００’が底部ガラス２１に隣接する底部体積内に配置される点で異なる。さらに図３３の上右側に示す実施形態は、上左側に示す実施形態に対応するが、この場合には、上部コイルが上部磁石と入れ替わった位置を有し、同時に底部コイルが底部磁石と入れ替わった位置を有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月26日(2018.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
‐  透明で弾性膨張可能な膜（１０）と、
‐  前記膜（１０）と向き合う光学素子（２０）と、
‐  壁部材（３００）であって、体積（Ｖ）が形成されるように前記光学素子（２０）及び前記膜（１０）が前記壁部材（３００）に結合される、壁部材（３００）と、
‐  前記体積（Ｖ）内に存在する流体（Ｆ）と、
‐  前記膜（１０）に取付けられたレンズ成形部材（１１）と、を備えるレンズ装置であって、
前記レンズ成形部材（１１）を前記光学素子（２０）に対して軸方向（Ａ）に移動させて前記体積（Ｖ）の中に存在する前記流体（Ｆ）の圧力及びそれにより前記膜（１０）の曲率を調節するように設計されたアクチュエータ手段（４０）を備え、前記軸方向（Ａ）は、前記光学素子（２０）に沿って広がる平面に垂直に向けられ、及び、前記体積（Ｖ）を透過する光を偏向させるために前記体積（Ｖ）をプリズムに形成するように、前記アクチュエータ手段（４０）は、前記レンズ成形部材（１１）を前記平面に対して傾斜させるように設計され、
前記レンズ成形部材（１１）は、前記膜（１０）の光学的活性且つ弾性膨張可能な領域（１０ｃ）の範囲を定め、前記弾性膨張可能な領域（１０ｃ）は、前記レンズ成形部材（１１）の内縁まで延び、及び前記弾性膨張可能な領域（１０ｃ）は、調節される前記膜（１０）の前記曲率を備え、
前記壁部材（３００）は、プレート（３００）の第１側面（３００ａ）から前記プレート（３００）の第２側面（３００ｂ）まで延びる連続的窪み（３０１）を有するプレートによって形成され、前記第２側面（３００ｂ）は前記第１側面（３００ａ）から離れる方向を向き、前記光学素子（２０）が前記第１側面（３００ａ）に結合され、及び、前記膜（１０）が前記第２側面（３００ｂ）に結合され、
前記アクチュエータ手段（４０）は、複数の磁石（３００、３０３）を備え、
前記アクチュエータ手段（４０）は、複数のコイル（４００、４０３）を備え、各々の磁石（３００、３０３）に対して、前記複数のコイル（４００、４０３）の異なるコイルが関連付けられ、前記各コイルは、前記平面又は前記光学素子（２０）に対して垂直に動く、コイル軸の周りに巻かれた導線を備え、前記各コイル（４００）は、前記各磁石に沿って延び、及び前記各磁石と向き合い、その結果、電流が前記各コイル（４００、４０３）に印加されると、前記各磁石（３００、３０３）と前記各コイル（４００、４０３）とに、前記各コイル（４００、４０３）中の前記電流の向きに応じて、互いに引き合うか又は互いに反発させることをもたらすローレンツ力が生成される、ことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記アクチュエータ手段（４０）は、前記レンズ成形部材（１１）を軸方向に移動させると同時に傾斜させるように設計されることを特徴とする、請求項１記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記アクチュエータ手段（４０）は、前記レンズ成形部材（１１）に作用して前記レンズ成形部材（１１）を軸方向に移動させ、及び前記レンズ成形部材（１１）を傾斜させるように設計されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記レンズ装置（１）は、前記レンズ成形部材（１１）の空間位置を検出するための位置センサ手段（６０）を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記光学素子（２０）は透明であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記各磁石（３００、３０３）は第１側面及び第２側面（３００ａ、３００ｂ；３０３ａ、３０３ｂ）を備え、前記第２側面（３００ｂ、３０３ｂ）は前記第１側面（３００ａ、３０３ａ）から離れる方向を向く、ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記各磁石（３００）は、前記平面に垂直に、前記軸方向（Ａ）に磁化されることを特徴とする、請求項６記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記各コイル（４００、４０３）は、特に、環状又は輪状の形状を有するコイルフレーム（４０６）によって保持され、前記コイルフレーム（４０６）は、前記各磁石（３００、３０３）と向き合い、及び、前記レンズ成形部材（１１）は、前記コイルフレーム（４０６）に、一体的に結合されることを特徴とする、請求項６〜７のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項９】
前記壁部材は、前記各コイル（４００、４０３）を保持するように設計されることを特徴とする、請求項６〜７のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１０】
前記各磁石（３００、３０３）は前記レンズ成形部材（１１）に、結合されることを特徴とする、請求項６〜７又は請求項９のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１１】
前記レンズ装置（１）は、前記各磁石（３００、３０３）に対する前記各コイル（４００、４０３）の変位を計測するように設計された、又は前記各コイル（４００、４０３）に対する前記各磁石（３００、３０３）の変位を計測するように設計されたフィードバックセンサ（４０８）を備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１２】
前記レンズ装置（１）は、前記レンズ装置の温度を計測するように設計された温度センサを備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１３】
磁界誘導プレート（４０７）が、前記各磁石（３００、３０３）と前記磁界誘導プレート（４０７）の間の引力が強まるように配置され、前記引力は、前記膜（１０）がより偏向したときに前記各磁石（３００、３０３）が前記磁界誘導プレート（４０７）に向かって移動すると大きくなることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１４】
前記光学素子（２０）は、反射表面を有するミラーとして形成されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１５】
前記レンズ装置（１）は、前記レンズ装置（１）の相殺されるべき移動を検知するための移動センサ手段を備えることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１６】
前記レンズ装置（１）は、前記移動センサ手段に結合された制御ユニットを備え、前記制御ユニットは、前記移動センサ手段によって検知された相殺されるべき移動に応じて、前記アクチュエータ手段（４０）を制御するように設計され、その結果、前記レンズ成形部材（１１）が、前記アクチュエータ手段（４０）により前記平面に対して傾斜されて、前記レンズ装置（１）を透過する入射光ビーム（Ａ’）の方向を、前記検知された移動を相殺するように変えることを特徴とする、請求項１５記載のレンズ装置。
【請求項１７】
前記レンズ装置（１）は、前記膜（１０）の前記体積（Ｖ）から離れる方向を向く側にさらに別の体積（Ｖ’）を備え、前記さらに別の体積（Ｖ’）はさらに別の流体（Ｆ’）で充填されることを特徴とする、請求項１〜１６に記載のレンズ装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のレンズ装置を用いて、レンズ装置（１）を調節する方法であって、前記レンズ装置（１）は、透明で弾性膨張可能な膜（１０）と、前記膜（１０）と向き合う光学素子（２０）と、壁部材（３００）であって、前記光学素子（２０）及び前記膜（１０）が前記壁部材（３００）に結合されて体積（Ｖ）が形成される、壁部材（３００）と、前記体積（Ｖ）内に存在する流体（Ｆ）と、前記膜（１０）に結合されたレンズ成形部材（１１）とを備え、前記光学素子（２０）は前記レンズ成形部材（１１）がそれに沿って延びる平面に対して傾斜されて、前記体積（Ｖ）を、前記体積（Ｖ）を透過する光を偏向させるためのプリズムに成形し、及び、特に、前記光学素子（２０）が前記レンズ成形部材（１１）に対して軸方向（Ａ）に動かされ、その結果、前記体積（Ｖ）の中に存在する前記流体（Ｆ）の圧力及びそれにより前記膜（１０）の曲率が調節され、前記軸方向（Ａ）は、前記光学素子（２０）に沿って広がる前記平面に垂直に向けられる、方法。
【請求項１９】
請求項１〜１３、１５、１６、１７のいずれか１項に記載のレンズ装置を用いる手ぶれ補正の方法であって、前記レンズ装置（１）は、透明で弾性膨張可能な膜（１０）と、前記膜（１０）と向き合う光学素子（２０）と、壁部材（３００）であって、前記光学素子（２０）及び前記膜（１０）が前記壁部材（３００）に結合されて体積（Ｖ）が形成される、壁部材（３００）と、前記体積（Ｖ）内に存在する流体（Ｆ）と、前記膜（１０）に結合されたレンズ成形部材（１１）とを備え、前記レンズ装置（１）の相殺されるべき移動が検知され、及び、アクチュエータ手段（４０）が、前記検知された相殺されるべき移動に応じて制御され、その結果、前記レンズ成形部材（１１）が、前記光学素子（２０）がそれに沿って延びる平面に対して、前記アクチュエータ手段（４０）によって傾斜されて、前記レンズ装置（１）を透過する入射光ビーム（Ａ’）の方向を、前記検知された移動を相殺するように変える、方法。
【外国語明細書】
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