[发明专利]具有两个液体透镜的光学变焦透镜

说明书

技术领域

本发明涉及提供变焦和聚焦可能性的光学系统。

背景技术

例如依赖于齐焦操作原理或依赖于变焦距操作原理，已经提出不同类型的 光学变焦透镜系统。

在齐焦光学变焦透镜系统中，无焦子系统提供各种放大或变焦级别(变焦 的)。齐焦光学变焦透镜系统的另外的聚焦分段提供各种聚焦位置(聚焦的)。 因此，聚焦的是独立于变焦的，即当改变变焦级别时，齐焦光学变焦透镜系统 通常停留于聚焦中。然而，用于这样的齐焦光学变焦透镜系统的小型化的可能 性是相当受限的，这对于诸如智能电话或医疗内窥镜之类的空间敏感应用是特 别相关的。

在变焦距光学变焦透镜系统中，具有可调相对位置和/或可调焦距的两个 聚焦透镜被利用于使能变焦和聚焦。通常，当改变变焦级别时，变焦距光学变 焦透镜系统不得不重新聚焦。在变焦距光学变焦透镜系统更易于小型化的时候， 提供好的光学质量是有挑战的，特别是当使用可调透镜(即具有可调焦距的透 镜)时。

WO2010/103037A1公开了具有可调透镜的光学变焦透镜系统，该可调 透镜具有分离两个光学介质的膜。然而，仍可改善这样的光学变焦透镜系统的 光学质量。

发明内容

因此，本发明的目的是提供具有变焦和聚焦可能性和更好的光学质量的改 善的光学系统，该光学系统更易于小型化以及/或者更易于应用在空间敏感应 用中。

本目的通过独立权利要求所述的光学系统来达到。

因此，用于将物平面(其中布置例如待被成像的物体，例如人、建筑物， 或医疗结构)成像到像平面(其中布置例如成像传感器，CCD或CMOS传感 器)上的光学系统包括所述物平面、所述像平面、以及被布置在所述物平面与 所述像平面之间的第一可调透镜。

第一可调透镜本身包括由刚性材料制成的第一固定的(即，非轴向可移动 的)容器。在本文中，术语“刚性材料”涉及例如具有抗拉强度K>2000MPa 的聚碳酸酯或环烯烃聚合物的材料，其特别是可不或仅由光学系统的可选的致 动器(参见下文)显著地变形。第一可调透镜此外包括由弹性材料制成的第一 可变形膜。在本文中，术语“弹性材料”涉及例如具有抗拉强度K<5MPa的 弹性体(特别是硅酮或玻璃)的材料，其特别是例如可借助于光学系统的可选 致动器(参见下文)来弹性地变型。因此，通过使第一可调透镜的可变形膜(或 其区域)变形，可改变第一可调透镜的焦距。有利地，只有单个可变形膜连接 到(例如密封到)第一可调透镜的容器，这简化光学系统的结构。

此外，光学系统包括被布置在第一可调透镜与像平面之间的第二可调透镜。 第二可调透镜本身包括由刚性材料制成的第二固定的容器(参见上面的示例)。 第二可调透镜此外包括由弹性材料制成的第二可变形膜(参见上面的示例)。 因此，例如通过使第二可变形膜(或其区域)变形，也可改变第二可调透镜的 焦距。如在第一可调透镜中，有利地，只有单个膜连接到第二可调透镜的容器， 这简化光学系统的结构。

由于改变(或“调谐(tune)”)第一可调透镜的和第二可调透镜的焦距的 可能性，不同的聚焦位置(即聚焦可能性)和不同的变焦级别(即变焦可能性) 的组合被获得用于光学系统。这增强光学系统的适用性。

此外，光学系统包括至少一个固定的校正透镜。所述校正透镜由刚性材料 (参见上面的示例)来制成，并且被布置在第二可调透镜与像平面之间。通过 该固定的校正透镜校正各种光学像差，例如球面像差、色像差、彗形像差等。 因此，改善了光学系统的光学质量和成像属性。

在根据本发明的光学系统中，第一可调透镜进一步包括由至少第一容器和 第一膜(或其区域)包围的第一流体。第二可调透镜进一步包括由至少第二容 器和第二膜(或其区域)包围的第二流体。第一可调透镜的第一流体和第二可 调透镜的第二流体中的每个的阿贝数(其指示光学材料的色散)大于60，特 别是大于80。因此，获得较低色散以用于穿越第一和第二流体的光。因此， 光学系统的诸如色像差的光学像差不太明显以及/或者更易于校正。这导致光 学系统的更好的光学性能，并且因此导致光学系统的改善的成像质量。