Sistema óptico de potencia variable.

Un sistema óptico para recoger la radiación que emana de un espacio objeto y entregar la mencionada radiación a una superficie imagen en un espacio imagen a lo largo de un eje óptico común,

que comprende:

un primer componente (20) de lente líquida óptica de potencia variable que es estacionario en el eje óptico común, que comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto entre los dos líquidos;

un segundo componente (22) de lente líquida óptica de potencia variable que es estacionario en el eje óptico común en un lado imagen del primer componente (20) de lente líquida óptica de potencia variable, que comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto entre los dos líquidos, en el que la forma de la superficie de contacto del primer componente (20) de lente líquida óptica de potencia variable y la forma de la superficie de contacto del segundo componente (22) de lente líquida óptica de potencia variable se varían al proporcionar una función de zum y producir un cambio de la potencia óptica en el primer y el segundo componentes ópticos de potencia variable, lo que resulta en una variación de un ángulo del rayo principal de los haces de campo fuera del eje;

un tercer componente (30) de lente líquida óptica de potencia variable colocado cerca de la superficie imagen y posicionado a lo largo del eje óptico común entre el espacio objeto y la superficie imagen en un lado imagen del segundo componente (22) de lente líquida óptica de potencia variable, y que comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto entre los dos líquidos, en el que variar la forma de la superficie de contacto del tercer componente (30) de lente líquida óptica de potencia variable minimiza una variación en un ángulo de incidencia del rayo principal sobre la superficie imagen provocada al variar la forma del primer y el segundo componentes ópticos de potencia variable; y

una abertura (60) de la lente posicionada a lo largo del eje óptico común entre el primer componente óptico de potencia variable y el segundo componente óptico de potencia variable.

Sistema óptico de potencia variable Antecedentes

La presente invención se refiere a un sistema óptico de potencia variable que emplea óptica líquida.

Una lente de zum tendrá a menudo tres o más grupos de lentes móviles para lograr las funciones de zum y de enfoque. Una leva mecánica puede enlazar dos grupos de lentes móviles para llevar a cabo una función de zum y un tercer grupo de lente móvil se puede utilizar para el enfoque.

La amplitud del zum se determina en parte por la amplitud del movimiento de los elementos de la lente móvil. Mayores amplitudes del zum pueden requerir espacio adicional para el movimiento de los elementos de la lente. Una lente de zum que comprende dos lentes líquidas se describe en la publicación estadounidense 26/28734 A1.

Los sensores de imagen, como los sensores de dispositivo de carga acoplada (CCD) y los sensores de imagen CMOS (CIS) recogen la luz utilizando una pequeña superficie fotosensible tal como un fotodlodo. Los sensores de imagen pueden utilizar micro-lentes para mejorar la fotosensibilidad al recoger y enfocar la luz a partir de una gran superficie colectora de luz. El ángulo de incidencia de la luz que llega a la micro-lente o superficie fotosensible afecta a la cantidad de luz recogida por la superficie fotosensible, con la luz que se recibe en algunos ángulos que es menos probable que alcance la superficie fotosensible que la luz que se recibe con otros ángulos.

Idealmente, el ángulo de incidencia de la luz en la superficie fotosensible es constante. Sin embargo, como una lente de zum varía la longitud focal, el ángulo de incidencia de la luz puede cambiar. Por lo tanto, mover una lente a través de la amplitud de posiciones del zum puede dar lugar a resultados no deseados con los cambios del ángulo de incidencia.

Compendio

La invención se define en la reivindicación independiente. Se puede utilizar un componente óptico de potencia variable para minimizar variaciones en el ángulo de Incidencia de la luz sobre una superficie imagen.

Según la invención, un sistema óptico de potencia variable comprende un primer grupo de lentes con al menos una primera célula de lente líquida, un segundo grupo de lentes con al menos una segunda célula de lente líquida y una tercera célula de lente líquida configurada para controlar un ángulo de Incidencia de los rayos de luz sobre un sensor. El control de una posición del zum se basa substanclalmente, al menos en parte, en la configuración de la potencia óptica de la primera célula de lente líquida y en la configuración de la potencia óptica de la segunda célula de lente líquida. Se puede proporcionar una abertura de lente aproximadamente equidistante entre una primera superficie del primer grupo de lentes y una última superficie del segundo grupo de lentes. Un diámetro de la primera célula de lente líquida es aproximadamente el mismo que un diámetro de la segunda célula de lente líquida. En una realización, el factor de zum es mayor que aproximadamente 3x. En una realización, el factor de zum es mayor que aproximadamente 4x. En una realización, el factor de zum es mayor que aproximadamente 5x.

Además, según la invención, un sistema óptico se dispone para recoger la radiación que emana desde un espacio objeto y entregar la radiación a una superficie Imagen en un espacio Imagen a lo largo de un eje óptico común. Un primer componente óptico de potencia variable que es estacionarlo en el eje óptico común comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto entre los dos líquidos. La forma de la superficie de contacto se varía para producir un cambio de la potencia óptica en el componente óptico de potencia variable, que resulta en una variación de un ángulo del rayo principal que enfoca un punto Imagen sobre la superficie imagen. Un segundo componente óptico de potencia variable comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto entre los dos líquidos. La forma de la superficie de contacto se varía para reducir la variación en el ángulo del rayo principal en el punto Imagen sobre la superficie imagen provocada al variar la forma del primer componente óptico de potencia variable. La forma del primer componente óptico de potencia variable puede variarse al proporcionar una función de zum y/o un enfoque.

Todavía según la invención, un sistema óptico objetivo de potencia variable no utiliza axialmente grupos en movimiento. Al menos un componente óptico de potencia variable proporciona una función de zum que comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto entre los dos líquidos. La forma de la superficie de contacto se varía para producir un cambio de la potencia óptica en el componente óptico de potencia variable. Otro componente óptico de potencia variable comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto entre los dos líquidos. La forma de la superficie de contacto se varía para al menos compensar parcialmente los cambios de la variación de un ángulo del rayo principal que enfoca un punto imagen sobre la superficie imagen provocados al variar el componente de potencia óptica variable que proporciona una función de zum.

Todavía según la invención, un sistema óptico objetivo de potencia variable comprende un primer grupo de lentes con al menos una primera célula de lente líquida, un segundo grupo de lentes con al menos una segunda célula de lente líquida y una abertura de la lente colocada entre el primer grupo de lentes y el segundo grupo de lentes. Los rayos de luz que pasan a través del primer grupo de lentes, del segundo grupo de lentes y de la abertura de la lente, representan una posición de zum, con el control de la posición del zum basado, al menos en parte, en la configuración de la potencia óptica de la primera célula de lente líquida y en la configuración de la potencia óptica de la segunda célula de lente líquida. La abertura de la lente puede estar aproximadamente equidistante entre una primera superficie del primer grupo de lentes y una última superficie del segundo grupo de lentes. El factor de zum puede ser mayor que 3x. El factor de zum puede ser mayor que 4x. El factor de zum puede ser mayor que 5x.

Según la Invención, un sistema óptico objetivo de potencia variable comprende al menos un componente óptico de potencia variable con al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto entre los dos líquidos. La forma de la superficie de contacto se varía para compensar, al menos parcialmente, los cambios en la variación de un ángulo del rayo principal que enfoca un punto Imagen sobre una superficie Imagen. La variación del ángulo del rayo principal puede estar provocada, al menos en parte por, por ejemplo, una función de zum, una función de enfoque o una combinación de una función de zum y una función de enfoque.

Breve descripción de los dibujos

Las FIGS. 1Ay 1B son diagramas ópticos que representan los rayos del borde de un haz de luz axial en un sistema óptico de potencia variable que emplea líquidos.

La FIGS. 2A y 2B son diagramas ópticos que representan los rayos del borde de un haz de luz axial y los rayos de los bordes de un haz de campo fuera del eje en un sistema óptico de potencia variable que emplea líquidos.

Las FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D y 3E ¡lustran varios ángulos de Incidencia de los rayos de luz sobre una superficie Imagen.

Las FIGS. 4A y 4B ¡lustran el uso de una célula de lente líquida para ajustar un ángulo de incidencia de un rayo de luz sobre una superficie imagen.

Las FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D y 5E ilustran diagramas ópticos de un ejemplo de diseño de sistema óptico de potencia variable.

La FIG. 6 es un diagrama de bloques de una cámara.

Descripción detallada

En la siguiente descripción se hace referencia a los dibujos que se acompañan. Se debe entender que se pueden utilizar otras estructuras y/o realizaciones sin apartarse del alcance de la invención.

Las células de lente líquida pueden modificar una trayectoria óptica sin depender del movimiento mecánico de la célula líquida. Una célula de lente líquida que comprende primer y segundo líquidos de contacto se puede configurar de manera que una superficie óptica de contacto entre los líquidos tenga una forma variable que puede ser sustancialmente simétrica con respecto a un eje óptico de la célula de lente líquida. Se podrían alinear una multitud de elementos de lente a lo largo de un eje óptico común y disponerse para recoger la radiación que... [Seguir leyendo]

1. Un sistema óptico para recoger la radiación que emana de un espacio objeto y entregar la mencionada radiación a una superficie imagen en un espacio imagen a lo largo de un eje óptico común, que comprende:

un primer componente (2) de lente líquida óptica de potencia variable que es estacionario en el eje óptico común, que comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto entre los dos líquidos;

un segundo componente (22) de lente líquida óptica de potencia variable que es estacionario en el eje óptico común en un lado imagen del primer componente (2) de lente líquida óptica de potencia variable, que comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto entre los dos líquidos, en el que la forma de la superficie de contacto del primer componente (2) de lente líquida óptica de potencia variable y la forma de la superficie de contacto del segundo componente (22) de lente líquida óptica de potencia variable se varían al proporcionar una función de zum y producir un cambio de la potencia óptica en el primer y el segundo componentes ópticos de potencia variable, lo que resulta en una variación de un ángulo del rayo principal de los haces de campo fuera del eje;

un tercer componente (3) de lente líquida óptica de potencia variable colocado cerca de la superficie imagen y posicionado a lo largo del eje óptico común entre el espacio objeto y la superficie imagen en un lado imagen del segundo componente (22) de lente líquida óptica de potencia variable, y que comprende al menos dos líquidos con diferentes propiedades de refracción y al menos una superficie de contacto entre los dos líquidos, en el que variar la forma de la superficie de contacto del tercer componente (3) de lente líquida óptica de potencia variable minimiza una variación en un ángulo de incidencia del rayo principal sobre la superficie imagen provocada al variar la forma del primer y el segundo componentes ópticos de potencia variable; y

una abertura (6) de la lente posicionada a lo largo del eje óptico común entre el primer componente óptico de potencia variable y el segundo componente óptico de potencia variable.

2. El sistema óptico de la reivindicación 1, en el que el factor de zum es mayor que 3x.

3. El sistema óptico de la reivindicación 1, en el que el factor de zum es mayor que 4x.

4. El sistema óptico de la reivindicación 1, en el que el factor de zum es mayor que 5x.

5. El sistema óptico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el tercer componente óptico de

potencia variable se configura para reducir el ángulo del rayo principal de los haces de campo fuera del eje

para que sea menor de 1° respecto a la perpendicular a la superficie imagen a través de una amplitud de zum de la función de zum.

6. El sistema óptico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el tercer componente óptico de

potencia variable se configura para reducir el ángulo del rayo principal de los haces de campo fuera del eje

para que sea menor de 5o respecto a la perpendicular a la superficie imagen a través de una amplitud de zum de la función de zum.

7. El sistema óptico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la forma del primer componente óptico de potencia variable se varía para proporcionar una función de enfoque.