Sistema óptico de zoom que comprende lentes líquidas.

Un sistema óptico de potencia variable sobre un eje óptico común para formar una imagen final de unobjeto,

teniendo dicho sistema un lado de objeto y un lado de imagen y al menos una imagen realintermedia entre el objeto y la imagen final, comprendiendo dicho sistema:

al menos un primer componente óptico de potencia variable (101) situado entre el objeto y una imagen realintermedia (108), en el que el primer componente óptico de potencia variable varía la potencia para cambiarla amplificación de la imagen real intermedia; y

al menos un segundo componente óptico de potencia variable (102) situado entre la imagen real intermedia(108) y la imagen final (107), en donde el segundo componente óptico de potencia variable varía la potenciapara cambiar la amplificación de la imagen final; caracterizado porque

al menos uno de dicho primer y segundo componentes ópticos de potencia variable es estacionario en eleje óptico y comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos unasuperficie de contacto de forma variable (171, 172, 173) entre los dos líquidos, con variaciones de la formade la superficie de contacto que producen un cambio de potencia óptica en el sistema óptico; y en dondeun tope óptico (109) está situado entre el objeto y la imagen intermedia.

Sistema óptico de zoom que comprende lentes líquidas Antecedentes La presente invención se refiere a sistemas ópticos de potencia variable.

Algunos diseños del lentes de aumento o zoom agrupan las lentes utilizadas en el diseño, con un gripo que se utiliza enormemente para el aumento, un segundo grupo que se utiliza ampliamente para mantener una imagen enfocada, y un tercer grupo utilizado para mantener el plano de la imagen estacionario. También se puede utilizar un cuarto grupo para formar una imagen nítida. El grupo de enfoque se puede ajustar enfocando las lentes de aumento en cualquier posición de longitud focal sin la necesidad de referencia para otras longitudes focales de la lente de aumento. El grupo de aumento (o “variador”) produce un cambio de ampliación significativo durante el aumento. El grupo de lentes que estabiliza el plano de la imagen también se puede utilizar para proporcionar ampliación.

Las características deseables en una lente de aumento incluyen una relación de aumento elevada y un campo de visión de ángulo amplio. A medida que el alcance del aumento se incrementa, generalmente la longitud y peso también aumenta. Los productos de consumidor tañes como teléfonos móviles y cámaras de apuntar y disparar son a menudo pequeñas y de peso ligero, de manera que las lentes incluidas en esos productos están restringidas por tamaño y peso. Además, cuando el alcance de un sistema de lentes aumenta, generalmente los problemas de enfoque también aumentan normalmente en el amplio campo de las posiciones de aumento de visión.

El documento US 2006/227415 muestra un sistema óptico de potencia variable que forma una imagen intermedia y caracteriza una lente líquida que es estacionaria.

Sumario La presente invención está definida en la reivindicación 1. Las celdas de lentes líquidas comprenden dos o más fluidos en una cámara. Estos fluidos entran en contacto para formar una superficie que es variable mediante, por ejemplo, a través de nudos eléctricos. Un fluido puede ser, por ejemplo, uno o más gases, uno o más líquidos, o una mezcla de uno o más sólidos y uno o más líquidos. La utilización de celdas de lentes líquidas para sustituir uno o más grupos de lentes da lugar a las opciones de configuración adicionales para la trayectoria óptica. Muchas cámaras de apuntar y disparar y cámaras de teléfono móvil no tienen gran cantidad de espacio para una lente grande. El uso de celdas líquidas en combinación con repliegues o redirección del eje de radiación permite mejores sistemas de lentes de aumento en estos paquetes de cámara pequeños. Las cámaras mayores también se pueden beneficiar.

Breve descripción de los dibujos Las Figuras 1A-1D son diagramas ópticos de un sistema de lentes de aumento compuestas que emplea seis celdas de lentes liquidas, con una superficie de líquidos que varían para proporcionar una gama de posiciones de aumento.

Las Figuras 2A-2D son diagramas ópticos de un sistema de lentes de aumento compuesto que emplea cuando celdas de lente líquidas, con una superficie de líquidos que puede variar para proporcionar una gama de posiciones de aumento.

Las Figuras 3A-3D son diagramas ópticos de un sistema de lentes de aumento compuesto que emplea cuando celdas de lente líquidas, con una superficie de los líquidos que se puede variar para proporcionar una gama de posiciones de aumento.

Las Figs. 4A-4D son diagramas ópticos de un sistema de lentes de aumento compuestas que empelan cuatro celdas de lentes líquidas, con una superficie de los líquidos que se puede variar para proporcionar una gama de posiciones de aumento.

Las Figs. 5A-5D son diagramas ópticos de un sistema de lentes de aumento compuesto que emplea tres celdas de lente líquida, como una superficie de los líquidos que puede variar para proporcionar una gama de posiciones de aumento.

Las Figs. 6A-6D son diagramas ópticos de un sistema de lentes de aumento compuesto que emplean tres celdas de lente líquidas, con una superficie de líquidos que se puede variar para proporcionar una gama de posiciones de aumento.

Las Figs. 7A-7D son diagramas ópticos de un sistema de lentes de aumento compuesto que emplean dos celdas de lente líquidas, con una superficie de líquidos que se puede variar para proporcionar una gama de posiciones de aumento.

Las Figs. 8A-8D son diagramas ópticos de un sistema de lentes de aumento compuesto que emplean un grupo de lentes móviles y dos celdas de lente líquidas, con una superficie de líquidos que se puede variar para proporcionar 2 5

una gama de posiciones de aumento.

La Fig. 9 ilustra un diagrama de bloques de una cámara con una lente de aumento.

Descripción detallada En la siguiente descripción se hace referencia a los dibujos adjuntos. Se entiende que se pueden utilizar otras estructuras y/o realizaciones sin que se salgan del campo de la invención.

Las celdas de lentes liquidas modifican la trayectoria óptica sin basarse en el movimiento mecánico de la celda líquida. Una celda de lentes líquidas que comprende primer y segundo líquidos en contacto se puede configurar de manera que una superficie óptica en contacto entre los líquidos en contacto tenga una forma variable que puede ser sustancialmente simétrica con reacción a un eje óptico de la celda de lente líquida. Una pluralidad de elementos de lentes se podría alinear a lo largo de un eje óptico común y estar dispuestos para recoger la radiación ye emana de un espacio lateral de objeto y enviarla a un espacio lateral de imagen. Las celdas de lentes líquidas se pueden insertar en una trayectoria óptica formada por la pluralidad de elementos de lentes que están alineados a lo largo del eje óptico común. El eje óptico de la celda de lente líquida podría ser paralela al eje óptico común, o podrían estar en ángulo o descentrada con respecto al eje óptico común.

Los sistemas de lentes líquidas contemplados actualmente tendrán una diferencia de índice de refracción de aproximadamente 0, 2 o más, preferiblemente al menos aproximadamente 0, 3, y en algunas realizaciones al menos aproximadamente 0, 4. El agua tiene un índice de refracción de aproximadamente 1, 3 y la adición de sal puede permitir variar el índice de refracción a aproximadamente 1, 48. Los aceites ópticos adecuados pueden tener un índice de refracción de al menos aproximadamente 1, 5. Incluso utilizando líquidos con más altos, más bajos o más altos y mas bajos índices de refracción, por ejemplo un aceite de índice de refracción alto, el rango de variación de potencia permanece limitado. Este rango limitado de variación de potencia normalmente proporciona menos cambio de amplitud que el de un grupo de lentes móviles. Por lo tanto, en un sistema óptico de potencia variable simple, para proporcionar aumento a la vez que se mantiene una posición de superficie de imagen constante la mayoría del cambio de amplificación se puede proporcionar mediante un grupo de lentes móviles y la mayoría de la compensación de desenfoque en la superficie de la imagen durante el cambio de amplificación se puede proporcionar mediante la celda líquida.

Se ha de observar que se puede utilizar más grupos de lentes móviles o más celdas móviles o ambas cosas. Ejemplos de uno o más grupos de lentes móviles utilizados en combinación con una o más celdas líquidas se describen en la Solicitud de Patente de Estados Unidos Nº 12/246.224 titulada “Liquid Optics Zoom Lens and Imaging Apparatus” presentada el 6 de Octubre de 2008.

El tamaño y las propiedades de los elementos de lente utilizados en un sistema introducen restricciones que se deben considerar en el diseño del sistema de lentes. Por ejemplo, el diámetro de uno o más elementos de lente puede limitar el tamaño de una imagen formada en una superficie de imagen. Para sistemas de lentes con propiedades variables, tales como un sistema óptico de potencia variable, los componentes ópticos pueden cambiar en base a la variación de los elementos de lentes. De este modo, un primer elemento de lente puede restringir un sistema de lentes en una primera configuración de aumento, mientras que un segundo elemento de lente restringe el sistema de lentes en una segunda configuración de aumento. Como ejemplo, los rayos de reborde para un rayo de luz se puede aproximar al borde exterior de un elemento de lente en un extremo del rango de aumento, mientras está a una distancia significativa del borde exterior del mismo elemento de lente en el otro extremo del rango de aumento.

Las Figs. 1A-1D ilustran diagramas ópticos de un sistema óptico de potencia variable compuesto simplificado que forma una imagen intermedia 108 y una imagen final 107.... [Seguir leyendo]

1. Un sistema óptico de potencia variable sobre un eje óptico común para formar una imagen final de un objeto, teniendo dicho sistema un lado de objeto y un lado de imagen y al menos una imagen real 5 intermedia entre el objeto y la imagen final, comprendiendo dicho sistema:

al menos un primer componente óptico de potencia variable (101) situado entre el objeto y una imagen real intermedia (108) , en el que el primer componente óptico de potencia variable varía la potencia para cambiar la amplificación de la imagen real intermedia; y

al menos un segundo componente óptico de potencia variable (102) situado entre la imagen real intermedia (108) y la imagen final (107) , en donde el segundo componente óptico de potencia variable varía la potencia para cambiar la amplificación de la imagen final; caracterizado porque al menos uno de dicho primer y segundo componentes ópticos de potencia variable es estacionario en el eje óptico y comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto de forma variable (171, 172, 173) entre los dos líquidos, con variaciones de la forma de la superficie de contacto que producen un cambio de potencia óptica en el sistema óptico; y en donde un tope óptico (109) está situado entre el objeto y la imagen intermedia.

2. El sistema óptico de potencia variable de la Reivindicación 1, en el que la variación del primer y segundo componentes ópticos de potencia variable proporciona aumento o zoom.

3. El sistema óptico de potencia variable de la Reivindicación 1, en el que la variación del primer y segundo componentes ópticos de potencia variable proporciona enfoque.

4. El sistema óptico de potencia variable de la Reivindicación 1, en el que la variación del primer componente óptico de potencia variable proporciona enfoque.

5. El sistema óptico de potencia variable de la Reivindicación 2, en el que la variación del segundo componente óptico de potencia variable proporciona enfoque.

6. El sistema óptico de potencia variable de la Reivindicación 1, en el que la variación del primer y segundo 35 componentes ópticos de potencia variable proporciona una combinación de aumento y enfoque.

7. El sistema óptico de potencia variable de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 6, en el que el primer componente óptico de potencia variable comprende al menos un grupo de lentes móvil.

8. El sistema óptico de potencia variable de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 6, en el que el segundo componente óptico de potencia variable comprende al menos un grupo de lentes móvil.

9. El sistema óptico de potencia variable de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7, en el que el segundo componente óptico de potencia variable es estacionario, comprendiendo además el sistema óptico de

potencia variable al menos un grupo de lentes móviles situado entre la imagen real intermedia y una imagen final.

10. El sistema óptico de potencia variable de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 9, en el que al menos una superficie óptica tiene un perfil asférico.

11. El sistema óptico de potencia variable de la Reivindicación 1, en el que un iris está situado sustancialmente en una ubicación superior para proporcionar una apertura variable.

12. Un método para formar una imagen de un objeto, que comprende las etapas de:

formar una imagen final de un objeto sobre un lado de objeto de un sistema óptico de potencia variable;

formar al menos una imagen real intermedia entre el objeto y la imagen final, teniendo el sistema óptico al menos un segundo componente óptico de potencia variable;

variar la potencia de un primer componente óptico de potencia variable situado entre el objeto y la imagen real intermedia para cambiar la amplificación de la imagen real intermedia;

variar la potencia de un segundo componente óptico de potencia variable situado entre la imagen real 65 intermedia y la imagen final para cambiar la amplificación de la imagen final; caracterizado porque al menos uno del primer y segundo componentes ópticos de potencia variable es estacionario en el eje óptico y comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto de forma variable entre los dos líquidos, con variaciones en la forma de la superficie de contacto que producen un cambio óptico en el sistema óptico; y en el que un tope óptico está situado entre el objeto y la imagen real intermedia.