Lente de zoom de tipo telefoto que tiene una lente líquida en un grupo fijo.

Un sistema (60) de lentes de zoom, que comprende:

un grupo de lentes de objetivo (G1) que es axialmente estacionario y que tiene un potencia óptica positiva;

un grupo axialmente movible de lentes de zoom (G2) colocado en un lado de imagen del grupo de lentes de objetivo (G1);

un grupo axialmente estacionario de lentes traseras (G3) colocado en un lado de imagen del grupo axialmente movible de lentes de zoom, el grupo axialmente estacionario de lentes traseras comprende por lo menos una celda líquida de lente, la por lo menos una celda líquida de lente comprende un primer y un segundo líquido de contacto, una superficie óptica de contacto entre los líquidos de contacto que tiene una forma variable;

una parada óptica axialmente estacionaria colocada entre el grupo axialmente movible de lentes de zoom y el grupo axialmente estacionario de lentes traseras; y

un elemento óptico que redirige el eje de radiación, el elemento óptico está colocado dentro del grupo axialmente estacionario de lentes traseras (G3);

en donde el grupo de lentes de objetivo (G1) y el grupo axialmente movible de lentes de zoom (G2) se alinean en un eje óptico común y se disponen para recoger radiación que emana de un espacio de lado de objeto del sistema de lentes de zoom y entrega la radiación a un espacio de lado de imagen.

Lente de zoom de tipo telefoto que tiene una lente líquida en un grupo fijo

Antecedentes

Campo de la invención

Esta invención está relacionada con un sistema de lentes ópticas que emplea óptica líquida y la redirección de un eje de radiación.

Descripción de la técnica relacionada

Las aplicaciones de obtención de imágenes han utilizado históricamente dos o más grupos movibles de lentes de zoom para proporcionar zoom y diferentes longitudes focales. También puede ser necesario un grupo adicional de 1 lentes para enfocar.

Sin embargo, existen desventajas intrínsecas asociadas con la utilización de sistemas de lentes de enfoque y de zoom con grupos móviles de lentes. En particular, tener unos grupos móviles de zoom implica la necesidad de piezas móviles mecánicamente complejas. Cada grupo movible de lentes requiere unas estructuras de soporte y mecánica de impulsión, tal como levas y motores, y, en algunos casos, electrónica de control para facilitar los 15 movimientos. Esta complejidad de sistema puede añadir tamaño, peso y coste y puede hacer que el funcionamiento de sistema no sea fiable en un periodo de tiempo. Estas desventajas junto con unas limitaciones no deseables, tal como un intervalo limitado de longitudes focales, la incapacidad de enfocar adecuadamente sobre todo el intervalo de longitud focal, la incapacidad de enfocar en objetos cercanos, la falta de prestaciones ópticas adecuadas en todo el intervalo de longitud focal y de distancia de enfoque, están presentes en algunas lentes de zoom anteriormente 2 disponibles que tienen por lo menos dos grupos móviles de lentes de zoom. Se necesita un sistema de lentes de zoom mecánicamente menos complejo pero de altas prestaciones. El documento US 27/247727 A1 describe un sistema óptico de zoom que tiene un primer, un segundo y un tercer grupo de lentes.

Compendio

Las celdas líquidas de lente comprenden dos o más fluidos en una cámara. Los fluidos contactan para formar una 25 superficie que es variable, por ejemplo, mediante unos nodos 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 líquidas de lente para reemplazar uno o más grupos móviles de lentes tiene como resultado unas opciones adicionales de configuración para el recorrido óptico. Reemplazar los grupos móviles de lentes con celdas líquidas de lente tiene como resultado un sistema más compacto. Sin embargo, un diseño óptico lineal puede tener como 3 resultado una lente que es más larga que lo deseado. El uso de celdas líquidas de lente en lugar de un grupo móvil facilita el uso de elementos ópticos tales como unos dobleces para reducir la longitud física de una lente. Aunque la longitud total del recorrido óptico a través de la lente pueda permanecer igual, las celdas líquidas de lente proporcionan un espacio estratégico para la redlrección del eje de radiación que reduce la longitud en una o más direcciones. Esto permite longitudes totales más largas de lente para utilizar en paquetes más pequeños de cámara. 35 Por ejemplo, muchas cámaras de apuntar y disparar y cámaras de teléfono móvil no tienen gran cantidad de espacio para una lente grande. La utilización de celdas líquidas en combinación con unos dobleces o la redirección del eje de radiación permite mejores sistemas de lentes en estos pequeños paquetes de cámara. Las cámaras más grande también pueden beneficiarse de reducir la longitud de paquete de cámara que sería necesario para un sistema de lentes que no redirige el eje de radiación.

Debe entenderse que las realizaciones descritas en esta memoria tienen una finalidad explicativa, y el alcance de la Invención no se limita a las realizaciones descritas.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es un diagrama de bloques de una cámara.

La FIG. 2 es un diagrama óptico de un sistema de lentes de zoom que emplea líquidos.

Las FIGS. 3A y 3B son unos diagramas ópticos de la celda líquida del sistema de lentes de zoom de la FIG. 2 que muestra la forma de superficie entre los líquidos.

Las FIGS. 4A, 4B y 4C son unos diagramas ópticos del sistema de lentes de zoom de la FIG. 2 que ¡lustran unas posiciones diferentes de los grupos de lentes de zoom y las formas de superficie entre los líquidos para producir diferentes distancias focales y longitudes de enfoque.

Las FIGS. 5A, 5B y 5C son unos diagramas de prestaciones de la función de transferencia de modulación del sistema de lentes de zoom de las FIGS. 4A, 4B y 4C.

La FIG. 6 es un diagrama óptico de un sistema de lentes de zoom que emplea líquidos y un único doblez.

La FIG. 7 es un diagrama óptico de un sistema de lentes de zoom que emplea líquidos y dos dobleces.

Las FIGS. 8A y 8B son unos diagramas ópticos de un sistema de lentes de zoom con unos dobleces que ilustran diferentes posiciones del grupo de lentes de zoom y formas de superficie entre los líquidos.

Las FIGS. 9A, 9B y 9C son unos diagramas ópticos de un sistema de lentes de zoom que ¡lustran la redirección del eje de radiación con diferentes posiciones del grupo de lentes de zoom y formas de superficie entre los líquidos para producir diferentes distancias focales y longitudes de enfoque.

Descripción detallada

En la siguiente descripción de unas realizaciones preferidas, se hace referencia a los dibujos acompañantes, que forman parte de la misma, y en los que a modo de ilustración se muestran unas realizaciones especificas en las que puede ponerse en práctica la invención. Se ha de entender que pueden utilizarse otras realizaciones y pueden hacerse cambios estructurales sin salir del alcance de la invención.

La solicitud de patente provisional de patente de EE.UU. n° 6/783.338 presentada el 8 de octubre de 27 y con título "Liquid Opiles Zoom Lens and Imaging Apparatus" describe un sistema de lentes de zoom que emplea la óptica líquida para proporcionar funcionalidad de zoom y de enfoque. El uso de la óptica líquida para zoom y enfoque proporciona unas configuraciones alternativas de lente con redirección del eje de radiación. Primero se describe un ejemplo de sistema de lentes de zoom que emplea óptica líquida para proporcionar funcionalidad de zoom y de enfoque, seguido de unas realizaciones que emplean redirección del eje de radiación.

Óptica líquida en un sistema de lentes de zoom

La FIG. 1 ¡lustra un diagrama de bloques de una cámara 1 con una lente de zoom 12. Una lente de zoom es un conjunto de elementos de lente con la capacidad de variar la longitud focal. Los elementos individuales de lente pueden estar fijos en un sitio, o deslizarse axialmente a lo largo del cuerpo de la lente. Un grupo de lentes puede consistir en uno o más elementos de lente. Por lo menos un grupo movible de lentes proporciona variación de la ampliación de un objeto. Cuando el por lo menos un grupo de lentes se mueve para lograr ampliación, también puede moverse la posición del plano focal. Por lo menos otro grupo movible de lentes puede moverse para compensar el movimiento del plano focal para mantener una posición constante de plano focal. La compensación para el movimiento del plano focal también puede conseguirse mecánicamente moviendo el conjunto completo de lentes a medida que cambia la ampliación de la lente.

Los elementos Individuales de lente pueden construirse de materiales de fase sólida, tal como vidrio, plástico, cristalino o materiales semiconductores, o pueden construirse utilizando materiales líquidos o gaseosos, tales como agua o aceite. El espacio entre los elementos de lente podría contener uno o más gases. Por ejemplo podría utilizarse aire normal, nitrógeno o helio. Como alternativa el espacio entre los elementos de lente podría ser un vacío. Cuando se utiliza "Aire" en esta descripción, se ha de entender que se utiliza en un sentido amplio y puede incluir uno o más gases, o un vacío.

Una lente de zoom a menudo tiene tres o más grupos móviles de lentes para lograr las funciones de zoom y de enfoque. Una leva mecánica puede ligar dos grupos movibles de lente para realizar zoom, y un tercer grupo movible de lentes puede utilizarse para el enfoque.

El alcance de zoom se determina en parte por el alcance de movimiento de los elementos movibles de lente. Alcances más grandes de zoom requieren un espacio adicional para el movimiento de los elementos de lente. Uno o más de los grupos movibles de lentes pueden ser reemplazados por un grupo de lentes que implementa tecnología de celda líquida. Dado que las celdas líquidas no requieren espacio para el movimiento axial, puede reducirse la longitud del diseño de lente que contiene... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (6) de lentes de zoom, que comprende:

un grupo de lentes de objetivo (G1) que es axialmente estacionarlo y que tiene un potencia óptica positiva;

un grupo axialmente movible de lentes de zoom (G2) colocado en un lado de imagen del grupo de lentes de objetivo (G1);

un grupo axialmente estacionario de lentes traseras (G3) colocado en un lado de imagen del grupo axialmente movible de lentes de zoom, el grupo axialmente estacionario de lentes traseras comprende por lo menos una celda líquida de lente, la por lo menos una celda liquida de lente comprende un primer y un segundo líquido de contacto, una superficie óptica de contacto entre los líquidos de contacto que tiene una forma variable;

una parada óptica axialmente estacionaria colocada entre el grupo axialmente movible de lentes de zoom y el grupo axialmente estacionario de lentes traseras; y

un elemento óptico que redirige el eje de radiación, el elemento óptico está colocado dentro del grupo axialmente estacionario de lentes traseras (G3);

en donde el grupo de lentes de objetivo (G1) y el grupo axialmente movible de lentes de zoom (G2) se alinean en un eje óptico común y se disponen para recoger radiación que emana de un espacio de lado de objeto del sistema de lentes de zoom y entrega la radiación a un espacio de lado de imagen.

2. El sistema de lentes de zoom de la reivindicación 1, en donde el elemento óptico que redirige el eje de

radiación comprende un espejo.

3. El sistema de lentes de zoom de la reivindicación 1, en donde el elemento óptico que redirige el eje de radiación comprende un prisma.

4. El sistema de lentes de zoom de la reivindicación 1, en donde el grupo movible de lentes de zoom (G2), una primera parte del grupo axialmente estacionario de lentes traseras (G3) y el elemento óptico que redirige el eje de radiación se alinean en un eje óptico común.

5. El sistema de cámara que comprende el sistema de lentes de zoom de la reivindicación 1, que comprende además un elemento de captura de imagen colocado en una ubicación focal del sistema de lentes de zoom, dicho elemento de captura de imagen es un CCD.

6. El sistema de cámara que comprende el sistema de lentes de zoom de la reivindicación 1, que comprende además un elemento de captura de imagen colocado en una ubicación focal del sistema de lentes de zoom, dicho elemento de captura de imagen es una película.