CN100426039C - 可调光学系统以及使用并制造其的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有可调焦距的小尺寸和轻重量的光学系统。本发明涉及一种方法和系统，包括图像平面(203，303)，其上形成有由光学系统观察到的目标的图像、具有可调焦距的第一光学组件(204，304)、具有光路的棱镜(201，301)，所述光路如此调整，即其对应于为第一光学组件(204，304)调整过的焦距。通过依照本发明的光学系统，在图像平面(203，303)上形成位于第一光学组件(204，304)焦距距离处的观察到的目标的图像，从而第一光学组件(204，304)，棱镜(201，301)和图像平面(203，303)固定地保持在彼此相关的位置中。

Description

可调光学系统以及使用并制造其的方法

本发明涉及一种具有可调焦距的小尺寸和轻重量的光学系统。

光学系统一般由几个光学元件组成。在光学元件和其组成的系统中，总是会发生成像误差。在光学设计中，从最终应用的观点看，目的总是获得最优良的效果。一般的目的是将观察的物点成像为像点。例如，在为图像再现而设计的照相机和其他光学系统中，当反复设计所需图像精确度和像素尺寸时，除了显示器件可能的特征之外，还必须考虑到人眼的分辨率，一般地，分辨率意味着系统辨别细节的能力。分辨率一般表示为恰好辨别为两个分离点的两个点之间最短的角距离。在最合适的条件中健康人眼的分辨率不超过一弧分(arc minute)。

一般通过各种透镜的适宜组合来纠正或补偿光学成像误差。具有正焦距的透镜或透镜组合一般称作正透镜。聚集光线的正透镜例如是凸-凸或平-凸透镜。具有负焦距，即分散的凹透镜或透镜组合的各个透镜一般称作负透镜。当纠正成像误差时，要选择适宜的玻璃性质、透镜厚度和形状、开口位置和透镜涂层。一般当设计光学系统时，要在不同的成像误差之间寻找适当的平衡，以在每个情形中获得充分良好的效果。

通常图像质量越好，用于产生图像的透镜数量越多。例如从图像再现点看，理想的光学系统包括20个透镜，因为当正确组合时，不同玻璃和透镜类型互相补偿它们的成像误差。然而，如果目的是在小空间内获得轻重量的光学装置，则透镜数量必须保持非常小，其意味着削弱了图像质量要求。其能粗略地保证光学系统的性能越好，构造的透镜数量就越多。然而，当设计该系统时，必须考虑到从每个透镜反射回大约5％的光。除了降低多透镜系统中的发光度的之外，包含几个元件的系统比较重且比较昂贵。即使获得了良好的图像质量，尺寸、重量和费用也限制了这种光学装置的适应性和使用。

一般使用光学装置的公知设备是照相机。公开专利US6,342,975中披露了设计用于较小照相机的现有光学解决方案。在透镜系统中，第一和第二透镜组是正的，第三透镜组是负的。第一透镜组包括负透镜和正透镜。第二透镜组包括可调开口和正透镜和负透镜。第三透镜组包括正透镜和负透镜。当光学装置从广角靠近景色变到远摄景色时，每个透镜组都向着目标端，即向着第一透镜组移动。此外，第一和第二透镜组之间的距离变大，且第二和第三透镜组之间的距离缩短。然而该结构包含大量的单个光学元件，其使得光学结构非常昂贵。而且，当透镜数量增加时，光学系统需要更多的空间，其变得很重。光学元件的相互定位和实现它们的机械灵活性以及它们的控制需要很高的精度。

公开专利US6,040,949中引入了使用在较小照相机中的另一个简单的光学系统。该结构的目的是实现尽可能小尺寸的照相机及其光学系统。光学系统包括透镜系统，在表示现有技术的图1中图解了其的三个透镜组。图1中的第一透镜组101组成平-凹透镜，其具有负的折射本领(refractive power)。图1中的第二透镜组103组成凸-凸透镜，其具有正的折射本领。图1中的第三透镜组104组成凸-凸和平-凹透镜组成，第三透镜组104的折射本领是正的。图1中所示的观察到的成像的目标位于透镜组101的左侧105，目标的图像形成在透镜系统的右侧106。光轴107穿过透镜的中心点。在第一透镜组101和第二透镜组103之间具有可调整的开口102。当聚焦图像，即当移向景色的特定部分时，第二透镜组103和第三透镜组104的位置沿着光轴变化。所述的结构有利地仅包括4个单个透镜。

在上述引用的公开专利中，透镜组沿着光轴移动，从而调整系统的焦距。透镜的相应移动是调整系统光学特性，如焦距，放大率，聚焦或像角非常典型的方式。在照相机中特别使用的调整焦距或折射率的另一个公知的方式是用不同类型的透镜取代所述透镜。这例如如此实现，即在照相机透镜的前面，装配可变化的包含不同类型透镜的盘，从而尽可能精确地将选取的目标成像。该盘的透镜的机械移动总是需要空间，而空间在较小设备中是最小的。此外，在装配步骤中和当使用设备时必须精确地执行机械调整，从而在正确的位置处相对于光轴彼此精确地设置光学组件。

使用在小照相机中的典型的现有光学系统是仅具有一个焦距的系统，在该情形中根本不能机械地调整焦距。在该结构中，如果要获得良好的图像质量，从目标到照相机的距离应落在正好限定的范围内。这意味着图像仅在给定的平均范围内具有较高的质量，但位于较进或较远范围处的目标不能获得精确的图像。因而，在光学应用和利用其的设备中调整焦距是一个期望的特征。

本发明的目的是实现具有可调焦距的改善的、尺寸小的、紧凑的、轻重量的光学系统。

该目的通过制造一种紧凑型光学系统来实现，该光学系统包括：具有可调整为各种距离的焦距的第一光学组件和第二光学组件，穿过其中的光线的光路是可调整的，从而穿过第二光学组件的辐射的光学长度对应于第一光学组件的焦距。此外，可如此实现该目的，即以固定的方式装配光学组件，当组件的光学特征变化时组件的固定位置保持相同。

本发明的特征在于独立权利要求中所列出的。在从属权利要求中描述了本发明有利的实施方案。

依照本发明有利的实施方案，实现了具有小尺寸、可调的光学系统，该系统具有图像平面，在其上形成了由光学系统观察到的目标的图像、具有可调焦距的第一光学组件、棱镜，其中穿过所述棱镜的光线的光路如此调整，即其对应于第一光学组件的焦距。依照本发明有利的实施方案，在图像平面上形成位于第一光学组件焦距处的观察到的目标的图像，从而第一光学组件，棱镜和图像平面相对于彼此被安装在固定的位置。

依照本发明有利实施方案的光学系统的光学元件包括可变形状的透镜和设置有空气间隙的棱镜。优选通过改变透镜的形状来调整透镜的光学特性。依照本发明有利的实施方案，为了调整焦距透镜不必从其固定位置移位或移动。当可变形状的透镜较厚时，其具有短的焦距。在该情形中观察到的目标位置近，视角宽。当透镜薄并具有长焦距时，该光学装置用作所谓的远距物镜(tele-objective)。观察到的目标区域距透镜相当远，且视角一般窄。因而具有长焦距的薄透镜用于远摄模式。

为了在图像平面上形成观察到的目标表面的每个点的清晰图像，穿过透镜的光线在位于距透镜焦距处的图像平面上形成了图像点。因为透镜的焦距可以依照本发明来调整，所以还必须分别调整穿过透镜的辐射所传播的长度，从而在图像平面上形成观察到的目标的清晰图像。依照有利的实施方案，穿过棱镜的光线的长度，所谓的光路，对应于透镜的焦距，从而光线从目标平面到透镜中心传播的长度与光线从透镜中心到图像平面传播的长度一样的长。代替现有技术中为了加长光路而移动透镜，依照本发明有利实施方案通过发生在棱镜中的反射来调整光线传播的距离。在棱镜中，入射光线直接向前传播，而没有从边界表面反射，因此棱镜中光线传播的光路较短。当透镜焦距增长时，棱镜中光线传播的光路变长，从而在光线到达图像平面之前在棱镜中发生了多次反射。因而在不用机械地从固定位置移动或移位光学元件的情况下可调整棱镜中辐射传播的光路。

在本发明有利的实施方案中，为了调整光线传播的光路，使用设置有空气间隙的棱镜。当透镜厚且焦距短时，棱镜的空气间隙填充有液体，该液体具有与棱镜材料折射率以特定精度相同的折射率。在棱镜中没有发生反射，而是辐射以几乎直接的方式穿过其而到达图像平面上。当系统用作远距物镜时，透镜薄且焦距长。现在依照有利的实施方案，棱镜间隙清空了液体，之后在棱镜平面之间留下的间隙填充了空气。因为空气的折射率不同于棱镜材料的折射率，所以光线在棱镜材料和空气的边界表面处反射。在棱镜中，反射的光线进一步到达涂覆有反射膜的另一个边界表面。因而发生了几次反射，结果进入到棱镜的光线的光路变长。通过反射，通过使用所谓的Pechan棱镜三次以上且用一些其他类型棱镜甚至几乎六次的反射而增加了光路并由此增加了焦距。

通过依照本发明有利实施方案的光学系统，可形成位于不同距离处的目标的清晰图像，也就是说可调整目标和照相机之间的距离。通过一般用在例如装在电话设备中的小照相机中的单焦距光学装置不能执行该调整。通过使用依照本发明有利实施方案的装置和方法，在近的和长的范围都获得了较好质量的图片，因为现有技术的固定焦距光学装置仅适用于有限的中间区域。依照本发明有利的实施方案，焦距可调整为短，用于摄取近范围的目标，也可调整为长，用于摄取长范围的目标。有利地，近景色的像角宽，且以具有较窄像角的长焦模式摄取长范围的景色。在依照本发明有利的实施方案的光学系统中，在近景色和长范围景色之间的宽和窄视场之间的调整是迅速的。使用其中通过移动透镜或透镜组来执行调整的多透镜照相机物体，获得像角的理想变化要比当通过改变透镜形状并用液体填充棱镜空气间隙或通过清空液体来修改透镜的光学特性时要慢的多。此外，依照产生较好图片质量的本发明有利的实施方案的光学系统总量轻，且与多透镜照相机物体相比比较紧凑，因此其尤其适用于小型器件中。

下面参照附图更加详细地描述本发明，其中

图1图解了依照现有技术的光学系统，

图2图解了依照本发明有利的实施方案的光学系统，

图3图解了依照本发明有利的实施方案的光学系统。

图2图解了依照本发明有利的实施方案的光学系统，其第一光学组件是具有短焦距的厚透镜204，第二光学组件是棱镜201。棱镜201设置有间隙202，该间隙用具有与棱镜相同折射率的填充剂填充。因而，在棱镜201中获得了穿过对应于透镜204焦点距离的光路的光线，位于距透镜204焦距距离处的目标聚焦在成像平面203上。

在图2中所示的实施方案中，透镜204是会聚的、正的厚透镜。该透镜的焦距相当短，因此有利地位于焦距距离处的观察到的目标200相当接近透镜。箭头200表示边缘光线206与中心光线205间的目标平面，因而其是位于两个边缘光线间实际目标表面的一半。目标平面200，即该实施方案中成像的景色较宽。此外，在图2中图解了图像平面203，其上形成了通过光学系统观察到的目标图像。这里术语图像平面一般意指其上形成有通过依照本发明的光学系统观察到的目标图像的位置或平面。图像平面不必是平面。在依照本发明有利的实施方案的棱镜201中，设置了平坦的间隙202，其宽度是几微米数量级的。有利地，该间隙从一个角到相对的一个角而穿过棱镜，形成了一个平面，从而所有穿过棱镜的光线都穿过间隙。在图2中所示的有利的实施方案中，间隙202填充有液体，该液体以特定的精确性具有与棱镜材料的折射率相同的折射率。在该情形中，棱镜的折射特性对应于没有间隙的均匀棱镜的折射特性。一般是光辐射的辐射以其穿透均一棱镜相同的方式穿透设置有间隙的所述棱镜201。

由下面的中心光线205和边缘光线206的通路图解了从观察到的目标发射的光线的通路。用实线描述穿过光学系统到达图像平面203上的来自目标平面200的中心光线205的通路。中心光线205通过其中心点沿着光轴进入光学系统。在该实施方案中，中心光线205穿过位于光轴上的透镜204的中心点。正的凸透镜204会聚从图像平面发射的光线，并将其进一步导向棱镜201。根据透镜的焦距确定图像平面203距透镜的距离。观察到的目标表面或平面有利地位于在距透镜焦距的距离处。在棱镜201中，光线在图像平面203上直接折射，在那里形成了对应于发射光线的目标平面200的点的像点。边缘光线206以倾斜的方式入射到透镜204上。透镜会聚所述光线，然后在棱镜201中折射，从而目标平面200的边缘光线在图像平面203的相对边缘处成像。在棱镜201中光线传播的光路对应于透镜204的焦距。对于目标平面200的一个点，在图像平面203上有利地形成一个像点。

在图2中所示的实施方案中，目标平面200，即由光学系统再现的风景宽。换句话说，该系统具有角宽的视场。当光学系统的焦距相对短时一般获得较宽的视场。

图3图解了依照本发明另一个有利的实施方案的光学系统。该系统包括与图2中所示实施方案对应的光学组件。在本发明的该有利的实施方案中，第一光学组件是可变形状的透镜，在该情形中，通过改变透镜的形状，尤其改变其曲率可调整其光学特征，这里有利地是焦距。第一光学组件还可以是由几个单个透镜元件组成的透镜组合。有利地，至少一个透镜元件是可变形状的透镜。所使用的第二光学组件是棱镜，调整穿过所述棱镜的光线的光路，从而在棱镜中光线传播的光路对应于在每个情形中透镜的调整焦距。在棱镜中，通过在棱镜中调整棱镜间隙发生全反射来有利地调整穿过其的光线的光路。有利地，本发明的光学元件不移动，而是它们具有固定的位置，且在不移动它们的情况下可改变它们的光学特性。

在图3的实施方案中，该光学系统用于摄取长范围的景色。第一光学组件是具有长焦距的薄的、可变形状的透镜304。第二光学组件是设置有填充有空气的间隙302的棱镜301。空气的折射率与棱镜301的不同，在棱镜301中光线传播的光路对应于透镜的焦距。观察到的目标的图像形成在平面303上。

在图3中，光学系统的焦距长，其意味着视场小，且景色，即成像在图像平面上的目标区域相对有限。形成在附图中所示的中心光线305与边缘光线306之间的目标区域300是形成在边缘光线之间的实际目标区域的一半。当成像远距离目标时，依照所述实施方案的结构一般用作远距物镜。景色或多或少对应于望远镜：相对小区域上的远距离目标很好地聚焦在图像平面上。在该实施方案中，一般使用具有长焦距的薄透镜304。这里的薄透镜意味着其中与球形表面的半径相比厚度较小的透镜。当入射光线几乎平行于光轴，即光线具有小的入射角时适于使用薄透镜。当入射角小时，如图3中所示，光线也以小的入射角进入光学系统。

在图3中所示的实施方案中，棱镜301的间隙不具有填充剂，即其填充有空气。在图3所示的实施方案中，由实线描述通过光学系统到达图像平面303上的来自目标平面300的中心光线305的通路。用虚线描述边缘光线306。中心光线305通过系统的中心点沿光轴传播到棱镜，在棱镜处光线从空气间隙302的边缘反射到棱镜301的相对边缘。从棱镜301的边缘，折射光线以充分大的角度遇到空气间隙302，从而穿透空气间隙302，然后光线行进到面对图像平面303的棱镜的边缘。然而入射到面对图像平面303的边缘的角度很小，以致光线再次反射到棱镜301的相邻侧，进一步到达空气间隙302的边缘，光线从那里折射到图像平面303上，因而形成了像点。

边缘光线306行进到光学系统的第一组件，这里为透镜304。正透镜304会聚光线，然后将其以给定的入射角导到棱镜301上。边缘光线306从棱镜301的空气间隙302的边缘折射到棱镜301的相对侧上。从棱镜301的所述侧，折射光线以几乎垂直的位置进入空气间隙302，从而不再发生全反射，而是光线沿着直线穿透空气间隙302而到达面对图像平面303的棱镜301的一侧。边缘光线306从那里反射到棱镜301的相邻侧，之后其通过面对空气间隙302的棱镜301的边缘行进，并从那里反射到图像平面303上，在那里形成像点。

在该有利的实施方案中，进入棱镜301的光在到达图像平面303之前在棱镜301中折射好几次。与在均匀棱镜中光传播的光路相比，在棱镜301中光传播的光路有利地甚至为3.8倍(fold)。当在间隙和棱镜的界面上发生全反射时，一般延长了棱镜301中光线的传播光路。当选取间隙填充剂具有适宜的折射率，且光线以特定角度进入时发生全反射。使用的全反射间隙填充剂一般为空气，其具有与棱镜材料不同的折射率。

从本发明的观点看，在不改变透镜自身的情况下，或沿着光轴或相对于其他光学元件或图像/目标平面不移动透镜的情况下改变透镜的光学特性是有利的。例如，通过改变折射透镜表面的曲率来改变可变形状的透镜的特性。可变形状的透镜有利地是弹性的，从而其直径可延长或缩短。从本发明的观点看，折射透镜表面的形状并不重要，透镜的研磨(grinding)也不重要。在依照本发明的光学系统中，可使用球形透镜以及例如研磨的(ground)菲涅耳透镜。依照有利的实施方案，透镜材料可以是任何适宜的，能透过的和弹性材料，如硅，其他合成的聚合物，橡胶，聚乙烯或聚丙烯。特别地，透镜必须对于通过依照本发明的系统希望能观察到的这些波长，即一般可见光的波长是可透过性的。很明显，本质特征是材料的可透过性，其要求材料尽可能少的吸收入射辐射，并且入射光线的散射或阻断最小。

在本发明有利的实施方案中，使用的透镜也可以是透镜组合，形成组合的透镜优选以公知的方式不变地彼此连接。透镜例如包括薄的，填充有填充剂的可透过的壳，所述填充剂例如是液体，气体或凝胶状物质。依照本发明有利的实施方案，本质是使用的透镜为高透过性的和弹性的。

直径几个百分比的变化改变了透镜的折射能力和焦距。可变形状的透镜一般具有相对小的直径。例如如此实现透镜形状的变化，即在边缘均匀地拉伸弹性透镜。透镜在所谓的无用状态最厚，可均匀地拉伸其直径；从而，透镜变薄并改变了它的光学特性。实现透镜直径改变的一个方法是在透镜的圆周上均匀地装配非常小尺寸的微型元件。根据从控制单元获得的控制信号，每个元件都产生机械压缩或拉长效果，从而从透镜中心点向内或向外移动透镜圆周。依照另一个有利的实施方案的元件是具有各种尺寸的环形电极，其相对于透镜的中心点同心放置。例如通过在它们中电力地切换电源，然后在透镜中引入电场来实现这些微型元件的控制。

依照另一个有利的实施方案，透镜可由两个互不相溶的成分组成。例如在公开专利US6,369,954 B1中，描述了一种由第一传导液体和第二不溶的液体组成的可变形状的透镜，所述第二不溶的液体分散在透镜的其他边缘，该第二液体既不混合也不溶解在第一传导液体中，例如是干净的油。使用的液体具有不同的折射率。在透镜中，具有通过开关连接到电源或地的耦合的电极。通过在透镜上引入电场来改变组成透镜的液体的边界表面的形状。例如通过仅给耦合在透镜中的特定电极传导电力来调整边界表面的形状。典型地，当电力值在零和最大值之间改变时，物质边界表面在其两个极端位置之间改变其形状。这种方法称作电润湿(electrowetting)。

依照第三个有利的实施方案的透镜是晶体双折射透镜。该透镜由双折射晶体组成，双折射晶体的水平折射率不同于垂直折射率。该透镜中的晶体以指定的顺序，例如全部水平，均匀和等距地排列。一般如此转动晶体，即在晶体透镜上引入电场。通过电场，水平晶体依照电场例如在指定的位置，例如在指定角度或在垂直位置中排列，在该情形中改变了晶体透镜的折射率。例如在专利公开JP2001272646中描述了晶体透镜和晶体的控制。

依照本发明有利的实施方案，通过改变入射到棱镜中的光线传播的光路来改变棱镜的光学特性。有利地，使用的棱镜设置有间隙，或棱镜由两个棱镜组成，其中在相互面对的侧之间形成较小的间隙。依照有利的实施方案的设置有间隙的棱镜例如是公知的Pechan棱镜。通过根据填充剂的折射率改变间隙填充剂，则可控制入射光线以理想的方式在棱镜中传播。例如当希望入射光线在棱镜中传播一个尽可能短的长度时，选择间隙填充剂，从而光线在不折射也不反射的情况下直接通过间隙传播。现在如此选择填充剂，即其折射率相同，或至少与棱镜材料的折射率以特定精度的相同。当光路应该变长时，试图获得从间隙边缘返回到棱镜的最初段的全反射。通过产生全反射或其他反射，可调整穿过棱镜的光的光路到三倍(threefold)以上。依照本发明有利的实施方案，以相同的比例且以与第一光学组件的焦距对应的方式调整在棱镜中传播的光或更一般的光线的光路。即使在距光学装置3.8倍(3.8-fold)的距离处也可确定由依照有利的实施方案的光学结构成像的目标表面，从而在不必机械地移动光学元件，如棱镜，可变形状的透镜或图像平面的情况下可在图像平面上获得目标的清晰图像。

依照本发明有利的实施方案的棱镜中的间隙非常薄。以一些不同的方法可实现用指定的液体填充间隙，以及从间隙移除液体。依照有利的实施方案，在填充间隙和使间隙再变空中，可使用毛细现象。典型地，可通过电场控制用液体填充间隙和将填充剂的间隙变空。也可通过在描述改变透镜形状时前述的电润湿控制棱镜的填充和清空。例如在专利公开US2,002,080,920和US4,701,021中更加详细地描述了在狭窄间隙中导入液体。

通过改变透镜形状和通过改变棱镜间隙中的填充剂的依照本发明有利实施方案的光学系统的焦距调整比现有技术中的调整快，现有技术中的调整总是需要移动光学元件或由几个元件组成的光学组件。此外，依照本发明的调整焦距的结构非常适合较小的空间，由此特别适于较小的器件，例如移动电话。当结构包括尽可能少的光学组件时，这里有利地仅为两个，调整焦距的可能性提高了光学装置的性能，并获得了重量轻的光学装置。对于本领域中熟练的技术人员来说，在不脱离本发明范围的情况下，通过使用各种不同的组件和组件组合，可以以一些不同的方式技术地实现依照本发明有利实施方案的方法和结构，这是很清楚的。

Claims (22)

1. 一种可调光学系统，包括：

图像平面，其上形成有由该可调光学系统观察到的目标的图像，和

相对于所述图像平面固定定位的第一光学组件，该第一光学组件具有可调焦距，

相对于所述图像平面和所述第一光学组件固定定位的棱镜，其中设置有可填充间隙的该棱镜具有光路，所述光路通过填充间隙来如此调整，使设置有间隙的棱镜的光路对应于为第一光学组件确定的焦距，

从而在图像平面上形成位于第一光学组件焦距处的观察到的目标的图像。

2. 根据权利要求1所述的可调光学系统，其中第一光学组件是可变形状的透镜，其具有为调整可调光学系统的焦距而变化的曲率。

3. 根据权利要求1所述的可调光学系统，其中第一光学组件是弹性的、可变形状的透镜，其具有为调整可调光学系统的焦距而变化的直径。

4. 根据权利要求1所述的可调光学系统，其中第一光学组件是由互不相溶的两种材料构成的透镜，从而为了调整可调光学系统的焦距可改变所述材料边界表面的形状。

5. 根据权利要求1所述的可调光学系统，其中第一光学组件是包含双折射晶体的透镜，为了调整可调光学系统的焦距可改变所述双折射晶体的位置。

6. 根据权利要求1所述的可调光学系统，其中所述第一光学组件是透镜，并且为了调整透镜的光学特性而在透镜中引入电场。

7. 根据权利要求1所述的可调光学系统，其中第一光学组件由几个元件组成，其至少一个是可变形状的透镜。

8. 根据权利要求1所述的可调光学系统，其中所述可调光学系统包括通过填充剂来填充所述间隙以及将填充有填充剂的间隙清空，从而调整棱镜中光路的部件。

9. 根据权利要求8所述的可调光学系统，其中棱镜的间隙填充有液体填充剂，该液体填充剂具有与棱镜的折射率相同的折射率，从而使棱镜中的光路最小。

10. 根据权利要求8所述的可调光学系统，其中棱镜的间隙填充有空气作为填充剂，从而使棱镜中光全反射并使光路最大。

11. 根据权利要求1所述的可调光学系统，其中第一光学组件是具有短焦距的厚的可变形状的透镜，棱镜设置有间隙，该间隙填充有具有与棱镜相同折射率的填充剂，从而获得对应于可变形状的透镜的焦距的光路，以便将位于焦距处的目标聚焦在图像平面上。

12. 根据权利要求1所述的可调光学系统，其中第一光学组件是具有长焦距的薄的可变形状的透镜，棱镜设置有间隙，该间隙填充有具有与棱镜不同折射率的空气，从而获得对应于可变形状的透镜的焦距的焦距并将位于焦距处的目标聚焦在图像平面上。

13. 根据权利要求1所述的可调光学系统，其中其装配在便携式移动电话中。

14. 一种在由可调光学系统观察到的目标的图像平面上形成图像的方法，调整第一光学组件的焦距使其对应于至观察到的目标的距离，其中，

第一光学组件相对于所述图像平面固定地定位，

棱镜相对于所述第一光学组件和所述图像平面固定地定位，

所述棱镜设置有可填充间隙，

通过填充间隙来调整所述棱镜的光路使设置有间隙的棱镜的光路对应于第一光学组件的调整过的焦距，和

在图像平面上形成目标的图像。

15. 根据权利要求14所述的方法，其中改变组成第一光学组件的可变形状的透镜的曲率，从而调整焦距使其对应于至观察到的目标的距离。

16. 根据权利要求14所述的方法，其中改变组成第一光学组件的弹性的可变形状的透镜的直径，从而调整焦距使其对应于至观察到的目标的距离。

17. 根据权利要求14所述的方法，其中改变组成第一光学组件的透镜的物质边界表面形状，从而调整焦距使其对应于至目标的距离，所述透镜由互不相溶的两种物质形成。

18. 根据权利要求14所述的方法，其中改变包含在含有双折射晶体并组成第一光学组件的透镜中的双折射晶体的位置，从而调整焦距使其对应于至观察到的目标的距离。

19. 根据权利要求14所述的方法，其中所述第一光学组件是透镜，并且为了调整透镜的光学特性而在可调光学系统中引入电场。

20. 根据权利要求14所述的方法，其中通过在棱镜中设置间隙，从而间隙依次填充填充剂并依次清空填充剂来调整棱镜的光路。

21. 根据权利要求14所述的方法，其中将第一光学组件的焦距调短，且棱镜的间隙填充有与棱镜折射率相同折射率的填充剂，从而在棱镜中获得对应于第一光学组件焦距的光路并将位于焦距处的目标聚焦在图像平面上。

22. 根据权利要求14所述的方法，其中将第一光学组件的焦距调长，且棱镜的间隙填充有与棱镜折射率不同折射率的空气，从而通过全反射在棱镜中获得对应于第一光学组件焦距的光路并将位于焦距处的目标聚焦在图像平面上。

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