[发明专利]变焦光学系统、以及具有该变焦光学系统的相机和装置

说明书

技术领域

本发明涉及变焦光学系统，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。

本发明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。

背景技术

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。

发明目的

本发明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。

发明内容

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阑和两个流体透镜安 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发明的优点，但是发明人发现，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： |K|>0.5|S|。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， 根据本发明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。

根据本发明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。