本发明专利技术提供一种变焦光学系统，其包括两个流体透镜（２２，４０）和具有负光焦度的第一固定的透镜组（２０），所述第一固定的透镜组（２０）安置于所述变焦光学系统的物侧。第一负透镜（２０）确保所述变焦光学系统中的束相对窄，这容许另外的元件，尤其是流体透镜（２２，４０）的直径更小，这对于它们的光学质量和它们对温度差异、重力影响等的敏感性是有利的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及变焦光学系统，从变焦光学系统的物侧观察，其具有第一 固定的透镜组、以及可调流体透镜组，其中，可调透镜组包括至少第一和 第二可调流体透镜，以及安置于第一和第二流体透镜之间的透镜光阑。本专利技术还涉及包括该变焦光学系统的相机装置，并涉及包括该相机的 图像捕获装置。
技术介绍
常规变焦透镜包括若干成组的固体透镜元件，其中，若干透镜元件可 相对于彼此移动，用于执行变焦和聚焦。为了避免移动透镜元件，开发了 使用具有可调光焦度的透镜元件的变焦透镜。文献WO 2004/038480公开了一种包括第一固定透镜组、第二固定透镜 组和流体透镜组的变焦透镜。流体透镜用于对变焦透镜进行变焦和聚焦。此已知的变焦透镜的缺点是其光学质量在许多环境中不能令人满意， 诸如变化的温度，以及在重力的影响下。专利技术目的本专利技术的目的是要提供前序中所指出的那种变焦透镜，其具有改善的 质量，尤其是在变化的温度下，并且其较少受到重力的影响。
技术实现思路
利用一种变焦光学系统实现了所述目的，从所述变焦光学系统的物侧 观察，其具有第一固定的透镜组、以及可调流体透镜组，其中，所述可调 透镜组包括至少第一和第二可调流体透镜，以及安置于所述第一和第二流 体透镜之间的透镜光阑，其特征在于所述第一固定的透镜组具有负光焦度 K。通过使第一透镜组具有负光焦度，甚至对于大的视角也能够在变焦透 镜中容易地获得相对窄的束。这反过来意味着变焦光学系统中的透镜上的 光的平均入射角相对小，这对光学性能是有利的，并且其还意味着，从远 离物体的方向上观察时，能够将所有后面的透镜的直径制作得更小。因此， 流体透镜也具有小的直径，这对于它们的光学质量是有利的，因为具有较 小直径的流体透镜可以包含较少流体，并且对重力影响和温度差异较不敏 感，温度差异可以引起密度中的差异。此外，提供更紧凑的变焦透镜本身 也是有利的。此优点可以用于相机的装置和其它装置，如下面将阐述的。因为许多原因而在所述第一和第二流体透镜之间安置透镜光阑。该透 镜光阑可以例如是具有固定的并且通常圆形的孔的板或片。替代地，其可 以是可调光圈，如从例如摄影术中所知的。首先， 一般地，通过截止边缘 光线，透镜光阑将提高光学质量，边缘光线比中心光线遭受更多的像差的 影响。此外，在两个流体透镜之间的位置是由要将光闺和两个流体透镜安 置得彼此相对靠近的愿望所触发的，因为在该情况下，在该流体透镜的位 置处的束直径相对小。这对于流体透镜和变焦光学系统作为整体所能够实 现的光学质量是有利的。此外，将流体透镜安置成彼此相对远离对变焦光 学系统的光焦度改变和性能是有利的。总之，在第一和第二流体透镜之间 的透镜光阑的位置是优选的，因为在该情况下，能够获得以上标准之间的 好的折衷。尤其是，所述光焦度K与所述变焦光学系统的光焦度S存在如下关系|K|>0.1|S|。如通常情况，光焦度是焦距的倒数。虽然一般地对第一透镜组的每个负光焦度都存在根据本专利技术的优点，但是专利技术人发现，对于所指定的 光焦度，所述优点变得清楚和有用。在特别的实施例中，所述光焦度K与所述光焦度S存在如下关系 IKIX).5问。对于该负光焦度，设计变得更加紧凑，具有更加改善的光学质量。应当注意，在本申请的上下文中，为非球的透镜或透镜系统的光焦度 是在透镜或透镜系统的中心处取得的，即几乎总是沿光轴。还应当注意， 根据本专利技术的光学系统是变焦光学系统，并且此系统所取得光焦度为其最 大光焦度，及在其 <广角，配置中。根据本专利技术的变焦光学系统包括两个流体透镜。这容许通过流体透镜来执行变焦功能和聚焦功能。这确保该系统原则上没有活动的部分，这对 有用的寿命、维修等是有利的。当然'活动的'于此涉及物理空间中的移 位，诸如平移或旋转，而不涉及改变形状。提供多于两个流体透镜也是可 能的，例如为了在多于两个透镜的范围上分配变焦和/或聚焦作用，这确保 形状的相对改变不是那么显著。在实施例中，第一固定的透镜组包括单个负透镜。这提供非常简单仍 然有效的透镜系统设计。提供具有不止一个透镜的第一固定的透镜组当然 也是可能的，这对抑制透镜像差是有利的。在该情况下，提供具有负和正 透镜元件、或甚至零焦度元件的组是可能的，只要第一透镜组的总的光焦 度为负的，并且优选地符合上述关系。在实施例中，至少所述第一流体透镜包括至少一个电压控制的电润湿 装置。尤其是，至少一个电润湿装置包括电润湿单元，所述电润湿单元包 括第一流体和第二流体，其间具有第一流体-第二流体界面。虽然不是仅有 的一种可能，但这是通用、简单和有效的可控制的流体透镜，替代方案为 例如具有到流体池的流体连接的弹性的和透明的容器，可以使用泵将流体 泵浦到该流体池或从该流体池泵浦流体。然而，电润湿装置具有的优点是 其不需要泵，而仅是电压控制装置，这是更简单和更可靠的，并且容器具 有固定的形状并且是更鲁棒的，具有低得多的泄漏风险。在特别的实施例中，至少一个电润湿装置包括具有两个第一流体-第二 流体界面的电润湿单元。该单元或流体透镜具有更多的自由度，并且从而 可以给系统提供更好的光学性质。在一个实施例中，所述第一固定的透镜组的透镜与所述至少一个电润 湿单元中的一个的壁集成。在具体实施例中，所述单个负透镜与所述至少 一个电润湿单元中的一个的壁集成。在两种情况下，光学系统的设计变得 更简单，因为不再需要单元的分开的壁，因为其功能由透镜接管了，尤其 是单个负透镜。然而，需要注意，在此情况下，在透镜和流体透镜之间不 存在空气或其它气体，这意味着光学性质或多或少剧烈地改变。尤其是在 大多数情况下光焦度降低，既针对为单元的壁的透镜，也针对流体透镜。 然而，在所需的光焦度不太高的情况下，简单的设计可以提供如成本、可 靠性等优点。在此上下文中，对文献WO 2004/038480进行了特别的和明确的引用， 该文献在其第5页上和图1和2、第7-9页的描述中大体上公开了电润湿单 元的结构的进一步的细节。此描述仅部分地复制于此，并且许多提到的特 征将用于此，而熟练的人们知道使用在参考文献中公开的知识。在特别的实施例中，所述透镜光阑对称地安置于所述第一流体透镜和 所述第二流体透镜之间。这一方面确保第一和第二流体透镜之间的距离最 大，并且另一方面确保透镜光阑最小，并且同时可以在仍然紧凑的设计中 使两个流体透镜之间的距离相对大。此大的相互距离对变焦光学系统的光 焦度改变和性能是有利的。此外，对称的设计容许具有较小像差的设计。在具体实施例中，所述变焦光学系统还包括第二固定的透镜组，从所 述变焦光学系统的物侧观察，其安置于所述第二流体透镜之后。提供第二 固定的透镜组容许具有甚至进一步改善的光学质量的设计，特别是在或多 或少对称的设计的情况下。然而，第二固定的透镜组通常不象第一固定的 透镜组那样具有负光焦度。提供甚至更多的固定的透镜也是可能的，诸如 在第一和第二流体透镜之间，或提供多于两个的流体透镜也是可能的，所 有都是为了进一步改善或改变所述变焦光学系统的光学性质，诸如透镜系 统的变焦范围、光学质量或速度。所述变焦光学系统还可以包括至少一个折叠式反射镜，其有利地用于 '折叠'光束，从而使得相对于光的原始方向实现了更紧凑的设计。这在 多种手持装置中是有用的，诸如相机、移动照相电话、网本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种变焦光学系统，从所述变焦光学系统的物侧观察，其具有第一固定的透镜组（２０；１２０，１２２；２００）、以及可调流体透镜组（２２，４０；１２４，１４０，１５０；２０６，２１４），其中，所述可调透镜组包括至少第一（２２；１２４；２０６）和第二（４０；１４０，１５０；２１４）可调流体透镜，以及安置于所述第一和第二流体透镜之间的透镜光阑（３６；１３９；２１２）， 其特征在于，所述第一固定的透镜（２０；１２０，１２２；２００）组具有负光焦度Ｋ。
【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：BHW亨德里克斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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