小型快速变焦系统技术方案

需要一种可以改变放大率的小型快速光学变焦装置。传统的变焦装置需要连接机械运动以调整位于个别的组件或组件组之间的轴向分色，用以改变光学放大率。该机械运动降低变焦速度，并增加使用于变焦系统的空间与重量，可能引起不需要的抖动且需要较大的功率消耗。再者，机械式变焦系统受限于同轴区域的放大。为了解决现有变焦系统的问题，本发明专利技术的变焦系统使用一个或多个可变焦距微镜阵列透镜，而不需要肉眼可见的透镜的机械运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光学变焦装置以及用于该装置的操作方法。
技术介绍
现有的变焦装置需要连接机械运动以调整位于个别的组件或组件组之间的轴向分色，用以改变光学放大率。图1说明现有的机械式变焦系统。对于相当基本的标准而言，变焦系统包括至少一个移动透镜用以变焦。用以改变图像大小的透镜称为聚束栅1，而在变焦范围保持聚焦的另一透镜称为补偿镜2。移动聚束栅1用于改变物体的图像大小。然而，由于成像位置也改变，该图像是不聚焦的。因此，移动聚束栅1必须与补偿镜2一致，用以变焦以及将该图像3保持为清晰的。这些装置通常是机械式地受控于变焦环(位于透镜桶)。该机械运动降低变焦速度，并增加使用于变焦系统的空间与重量，可能引致不需要的抖动且需要较大的功率消耗。再者，机械式变焦系统受限于同轴区域的放大。因此需要一种可以改变放大率的小型快速变焦装置。
技术实现思路
本专利技术在于解决现有变焦系统的缺陷。本专利技术的目的之一在于提供一种小巧的变焦系统，其不具有肉眼可见的透镜的机械运动。本专利技术的另一目的在于提供一种可以耗费最小电源的变焦系统。本专利技术的又另一目的在于提供一种可以补偿不同光学失真或像差的变焦系统。为了达成上述的目的，提供一种用以形成具有变动放大率的图像的变焦系统，其包括一个或多个可变焦距透镜。可变焦距透镜包括第一可变焦距透镜与第二可变焦距透镜。改变可变焦距透镜的焦距，以形成在给定放大率下的对准焦距的图像。可变焦距透镜由微镜阵列透镜制成。该微镜阵列透镜包括多个微镜。该微镜阵列透镜的每一微镜的平移和/或转动是受控制的，以得到该变焦系统所期望的功能。该微镜阵列透镜的微镜被配置为一个或多个同心圆。该微镜阵列透镜的每一微镜可以为扇形。该微镜阵列透镜的每一微镜的反射表面本质上为平坦的。外可选择地，该微镜阵列透镜的每一微镜的反射表面具有曲率。该微镜的该曲率是受控制的。该微镜阵列透镜的每一微镜受静电力和/或电磁力致动。该微镜阵列透镜还包括用以支撑微镜的多个机械结构以及用以致动微镜的多个致动组件。机械结构与致动组件位于微镜的下方。该微镜阵列透镜为反射式菲涅耳透镜，且微镜配置于平坦的表面。该变焦系统还包括光束分离器，位于该第一可变焦距透镜与该第二可变焦距透镜之间。可选择地，该第一可变焦距透镜与该第二可变焦距透镜位于适当位置，以使得由该第一可变焦距透镜与该第二可变焦距透镜所反射的光的路径不被阻挡。每一微镜是受控制的，以改变该微镜阵列透镜的该焦距。该微镜阵列透镜是适应性光学组件。该微镜阵列透镜补偿由物体以及该物体的图像之间的该介质导入的光线之相位误差，和/或修正该变焦系统的缺陷，该缺陷导致该图像脱离该傍轴成像的规则。此外，不位于该光轴上的图像可以通过该微镜阵列透镜成像，而不需要肉眼可见的该变焦系统的机械运动。该变焦系统还包括聚焦透镜组、选择器透镜组以及中继透镜组。该第一可变焦距透镜形成聚束栅透镜组，且该第二可变焦距透镜形成一补偿器透镜组。该微镜阵列透镜是受控制的，以分别满足对于红光、绿光与蓝光每一波长的同相位条件，从而得到彩色图像。该变焦系统还可以包括多个带通滤波器。此外，该变焦系统还可以包括光电传感器。该光电传感器包括红光、绿光与蓝光传感器。可通过处理红光、绿光与蓝光传感器的电信号而获得彩色图像。来自红光、绿光与蓝光传感器的电信号的该处理与该微镜阵列透镜的该控制同步和/或相配合，以分别满足红光、绿光与蓝光每一波长的同相位条件。本专利技术的变焦系统包括一个或多个可变焦距微镜阵列透镜。该变焦系统可以改变成像系统的放大率，而不需要肉眼可见的透镜的机械运动。该微镜阵列透镜包括多个微镜以及多个致动组件，且使用一种非常简化的机构控制该焦距。该微镜阵列透镜的焦距随着每一微镜的平移和/或转动而改变。微镜具有极小的质量。因此，包括微镜的该透镜具有相当快的反应时间，其可以低至数百微秒。该透镜也具有较大的焦距变化以及较高的光学聚焦效率。此外，该透镜使得大尺寸透镜成为可行，使得聚焦系统更为简易且需要较低的功率消耗。由于具有大规模生产的优点，使得该透镜具有较小的生产成本。该透镜也可以补偿由物体以及该物体的图像之间的该介质导入的光线的光学效应和/或修正透镜系统的缺陷，该缺陷导致该图像背离该傍轴成像的规则。本专利技术作为变焦装置，且包括一个或多个微镜阵列透镜。本专利技术通过在该光学设计中使用一个或多个微镜阵列透镜，而改变成像系统的放大率。微镜阵列透镜作为可变焦距透镜，且包括多个用以反射光线的小型微镜，以及用以控制微镜位置的多个致动组件。每一微镜具有与反射镜相同的功能。微镜阵列作为反射式聚焦透镜，其通过使得从物体的点散射的所有光线具有相同的周期性相位，且聚集在图像平面上的点。为了实行此方式，微镜为静电地和/或电磁地受控于致动组件，用以具有期望的位置。该透镜的焦距通过控制其平移、控制其转动或是通过控制其平移与转动来加以改变。该微镜阵列透镜可以具有环形阵列微镜。对于环形阵列而言，每一微镜具有扇形以增加有效反射区域，使得光学效率可以增加。微镜阵列透镜的像差可以通过具有曲率的微镜而减低。微镜阵列透镜的光学效率的增加也可以通过将用以支撑微镜的机械结构以及致动组件配置在微镜的下方以增加有效反射区域，以及通过控制微镜的曲率来实现。用于本专利技术的微镜阵列透镜具有一些优点(1)由于每一微镜具有极小的质量，该微镜阵列透镜具有相当快的反应时间；(2)通过增加微镜的最大转动角可以实现较大的数值孔径变化，使得该透镜具有较大的焦距变化；(3)该透镜具有高的光学聚焦效率；(4)该透镜可以具有大尺寸的孔径且不需要损失其光学性能。由于微镜阵列透镜包括分离的微镜，透镜尺寸的增加不会增大由透镜形状误差所导致的像差；(5)由于具有微电子制造技术的大规模生产的优点，成本并不昂贵；(6)该透镜可以补偿由物体以及该物体的图像之间的该介质导入的光线的相位误差和/或修正透镜系统的缺陷，该缺陷导致该图像背离该傍轴成像的规则；(7)该透镜使得聚焦系统变为更为简易；(8)当使用静电致动来控制该透镜时，该透镜需要小的功率消耗。本专利技术的变焦系统具有一些优点(1)提供一种小巧的变焦系统；(2)该装置具有相当高的变焦速度；(3)该装置具有较大的放大率变化；(4)该装置具有高的光学效率；(5)装置可具有大的孔径；(6)由于微镜阵列透镜是不贵的，且不需要肉眼可见的透镜的机械置换，因此成本并不昂贵；(7)该装置可以补偿由物体以及该物体的图像之间的该介质导入的光线的相位误差和/或修正透镜系统的缺陷，该缺陷导致该图像背离该傍轴成像的规则；(8)由于不需要肉眼可见的透镜的机械置换，该装置是相当简易的；(9)当微镜阵列透镜受到静电力致动时，该装置需要小的功率消耗。虽然本专利技术已简要说明如上，对于本专利技术的完整理解可以通过以下附图、详细说明以及所附权利要求而获得。附图说明本专利技术的其它特点、目的以及优点将详细描述如下且参照附图而更加清楚叙述，在所有的附图中，相同的参考标号指的是相同或类似的组件。图1是显示现有的机械式变焦系统的示意图；图2显示使用一个或多个可变焦距透镜的变焦系统；图3a、3b显示本专利技术的一个或多个微镜阵列透镜的变焦系统；图4显示微镜阵列透镜的原理；图5是示意性的平面图，其显示由多个微镜与致动组件制成的透镜的结构；以及图6是示意图，其显示微镜阵列透镜如何作为透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过改变放大率以形成图像的变焦系统，其包括：一个或多个可变焦距透镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵京一，金东佑，徐清洙，詹姆斯格里纳普鲍伊德，白祥铉，
申请(专利权)人：立体播放有限公司，埃斯壮有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]