CN101490583A - 变焦光学系统、以及具有该变焦光学系统的相机和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变焦光学系统，其包括两个流体透镜(22，40)和具有负光焦度的第一固定的透镜组(20)，所述第一固定的透镜组(20)安置于所述变焦光学系统的物侧。第一负透镜(20)确保所述变焦光学系统中的束相对窄，这容许另外的元件，尤其是流体透镜(22，40)的直径更小，这对于它们的光学质量和它们对温度差异、重力影响等的敏感性是有利的。

Description

变焦光学系统、以及具有该变焦光学系统的相机和装置

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。

在实施例中，至少所述第一流体透镜包括至少一个电压控制的电润湿装置。尤其是，至少一个电润湿装置包括电润湿单元，所述电润湿单元包括第一流体和第二流体，其间具有第一流体-第二流体界面。虽然不是仅有的一种可能，但这是通用、简单和有效的可控制的流体透镜，替代方案为例如具有到流体池的流体连接的弹性的和透明的容器，可以使用泵将流体泵浦到该流体池或从该流体池泵浦流体。然而，电润湿装置具有的优点是其不需要泵，而仅是电压控制装置，这是更简单和更可靠的，并且容器具有固定的形状并且是更鲁棒的，具有低得多的泄漏风险。

在特别的实施例中，至少一个电润湿装置包括具有两个第一流体-第二流体界面的电润湿单元。该单元或流体透镜具有更多的自由度，并且从而可以给系统提供更好的光学性质。

在一个实施例中，所述第一固定的透镜组的透镜与所述至少一个电润湿单元中的一个的壁集成。在具体实施例中，所述单个负透镜与所述至少一个电润湿单元中的一个的壁集成。在两种情况下，光学系统的设计变得更简单，因为不再需要单元的分开的壁，因为其功能由透镜接管了，尤其是单个负透镜。然而，需要注意，在此情况下，在透镜和流体透镜之间不存在空气或其它气体，这意味着光学性质或多或少剧烈地改变。尤其是在大多数情况下光焦度降低，既针对为单元的壁的透镜，也针对流体透镜。然而，在所需的光焦度不太高的情况下，简单的设计可以提供如成本、可靠性等优点。

在此上下文中，对文献WO 2004/038480进行了特别的和明确的引用，该文献在其第5页上和图1和2、第7-9页的描述中大体上公开了电润湿单元的结构的进一步的细节。此描述仅部分地复制于此，并且许多提到的特征将用于此，而熟练的人们知道使用在参考文献中公开的知识。

在特别的实施例中，所述透镜光阑对称地安置于所述第一流体透镜和所述第二流体透镜之间。这一方面确保第一和第二流体透镜之间的距离最大，并且另一方面确保透镜光阑最小，并且同时可以在仍然紧凑的设计中使两个流体透镜之间的距离相对大。此大的相互距离对变焦光学系统的光焦度改变和性能是有利的。此外，对称的设计容许具有较小像差的设计。

在具体实施例中，所述变焦光学系统还包括第二固定的透镜组，从所述变焦光学系统的物侧观察，其安置于所述第二流体透镜之后。提供第二固定的透镜组容许具有甚至进一步改善的光学质量的设计，特别是在或多或少对称的设计的情况下。然而，第二固定的透镜组通常不象第一固定的透镜组那样具有负光焦度。提供甚至更多的固定的透镜也是可能的，诸如在第一和第二流体透镜之间，或提供多于两个的流体透镜也是可能的，所有都是为了进一步改善或改变所述变焦光学系统的光学性质，诸如透镜系统的变焦范围、光学质量或速度。

所述变焦光学系统还可以包括至少一个折叠式反射镜，其有利地用于‘折叠’光束，从而使得相对于光的原始方向实现了更紧凑的设计。这在多种手持装置中是有用的，诸如相机、移动照相电话、网络摄影机等。

本发明还涉及一种相机装置，包括根据本发明的所述的变焦光学系统，和安置于所述物侧的相反侧的光敏装置。光敏装置可以例如是照相胶片、电荷耦合器件、光二极管阵列。根据本发明的相机还可以包括其它部分，诸如控制透镜光阑、变焦功能元件和/或光敏装置的控制装置、电源等。需要注意，提供变焦和/或聚焦作用的控制单元也可以设置有变焦光学系统。

本发明还涉及图像捕获装置，其包括根据本发明的相机装置。具体地，所述图像捕获装置包括移动电话、网络摄影机、个人数字助理或内窥镜。当然，其它图像捕获装置也是可能的，但是特别是这里提到的那些图像捕获装置从根据本发明的变焦光学系统的优点中获益，特别是其具有小的直径的紧凑设计。

附图说明

图1图解地示出了现有技术流体透镜的横截面；

图2图解地示出了根据本发明的变焦光学系统；

图3图解地示出了根据本发明的变焦光学系统的另一实施例；

图4图解地示出了根据本发明的相机的实施例；

图5a和b示出了通过图2的变焦光学系统的若干光路；以及

图6a、b示出了分别针对长焦和广角的图2、5的系统的多色调制传递函数。

具体实施方式

图1图解地示出了现有技术流体透镜的横截面。该透镜包括形成毛细管的圆柱形第一电极2，该第一电极2通过透明前部元件4和透明后部元件6密封，以形成含有两种流体的流体室5。电极2可以是施加于管7的内壁上的导电涂层。

在此流体透镜中，两种流体由两种不互溶的液体构成，该两种液体是诸如硅油或烷烃的电绝缘第一流体A(于此也称作“油”)和诸如盐水溶液的导电第二液体B的形式。优选地将两种液体布置成具有相等的密度，以便透镜与方向不相关地运作，即不依赖与两种液体之间的重力影响。这可以通过合适地选择第一液体组成来实现；例如可以通过增加分子组成从而提高它们的密度以匹配盐溶液的密度来更改来烷烃或硅油。注意，根据本发明，如在其它附图中具体化的，较小的流体透镜在更多的环境中容许较好的密度匹配，更多的环境诸如是更宽的温度范围。

取决于对所使用的油的选择，油的折射率可以在1.25和1.60之间变化。同样，取决于所加的盐的量，盐溶液的折射率可以在1.33和1.48之间变化。此实施例中的流体选择成使得第一流体A比第二流体B具有更高的折射率。

第一电极2是内半径典型地在1mm和20mm之间的圆柱。电极2由金属材料形成并涂覆有绝缘层8，例如聚对二甲苯基的层。绝缘层的厚度在50nm和100μm之间，典型值位于1μm和10μm之间。

绝缘层8涂覆有流体接触层10，其减小弯月面与流体室的圆柱壁的接触角的滞后。流体接触层优选地由非晶碳氟化合物形成，该非晶碳氟化合物诸如是由DuPont^TM生产的Teflon^TM AF1600。流体接触层10的厚度在5nm和50μm之间。AF1600涂层可以通过电极2的重复的浸渍涂覆来生产。由此形成厚度基本均匀的同质材料层，因为电极的圆柱侧面基本上平行于圆柱电极。通过在浸渍电极的同时将电极沿其轴线方向移入或移出浸渍溶液中来执行浸渍涂覆。可以通过化学气相沉积来施加聚对二甲苯基涂层。当没有电压施加于第一和第二电极之间时，第二流体对流体接触层10的润湿性在弯月面14与接触层10的相交线两侧基本上相等。

第二、环形电极12布置在流体室的一端，在此情况下，邻近后部元件6。第二电极的至少一部分布置在流体室中，使得电极对第二流体B进行作用。

两种流体A和B是不互溶的，使得它们往往分成在其间具有弯月面14的两种流体主体。当没有电压施加于第一和第二电极2和12之间时，流体接触层对第一流体A比对第二流体B具有更高的润湿性。由于电润湿，第二流体B的润湿性根据施加于第一电极和第二电极之间的电压而变化，这往往改变弯月面在三相线处的接触角。

三相线是流体接触层10和两种流体A和B之间的接触线。弯月面的形状从而可根据施加的电压而变化。如果从具有较高折射率的流体观察时第一流体和第二流体之间的弯月面是空的，则弯月面称作凹面。如果流体视为透镜，如果根据先前句子中的定义弯月面是凹面，则此透镜通常称为凹的。

现在参照图1，当低电压V₁，例如0V和20V之间，施加于电极之间时，弯月面采取第一凹的弯月面形状。在此配置中，在流体B中测得的弯月面和流体接触层10之间的初始接触角α₁是例如约140°。因为第一流体A比第二流体B具有更高的折射率，所以这里称作弯月面透镜的由弯月面形成的透镜在此配置中具有相对高的负焦度。通过透镜1的准直的束b变得强烈地发散。

为了降低弯月面形状的凹度，可以在第一和第二电极之间施加较高的电压。例如，当将取决于绝缘层8的厚度的中间电压V₂，例如20V至150V，施加于电极之间时，与图1中的弯月面相比，弯月面采取具有增大的曲率半径的第二凹的弯月面形状。在此配置中，第一流体A和流体接触层10之间的中间接触角α₂(未示出)是例如100°。因为第一流体A比第二流体B具有更高的折射率，所以此配置中的弯月面透镜具有相对低的负焦度。准直的束b变得较弱地发散。

为了产生凸的弯月面形状，可以在第一和第二电极之间施加甚至更高的电压。例如，当将相对高的电压V₃，例如150V至200V，施加于电极之间时，弯月面采取凸的形状。在此配置中，第一流体A和流体接触层10之间的最大接触角α₃(未示出)是例如约60°。因为第一流体A比第二流体B具有更高的折射率，所以此配置中的弯月面透镜具有正焦度。透镜将准直的束b转变为汇聚的束。

需要注意，优选地，在实际实施例中，将包括如上述的流体透镜的装置调节为仅使用所述范围中的低的和中间的电压。也就是说，将施加的电压限制为使得绝缘层中的电场强度小于20V/μm，并且不使用引起流体接触层的充电、并且因此引起流体接触层的退化的过高的电压。

还需要注意，初始低电压配置将根据流体(液体)A和B的选择、根据它们的表面张力而发生变化。通过选择具有较高表面张力的油，和/或通过增加诸如乙二醇的组分到盐溶液中，这降低表面张力，能够减小初始接触角。在任何情况下，保持较低的焦度配置，使得弯月面为凹面，并且能够不使用过高的电压而产生相对宽范围的透镜焦度。

虽然在以上范例中流体A比流体B具有更高的折射率，但是流体A也可以比流体B具有更低的折射率。例如，流体A可以是(全)氟化的油，其比水具有更低的折射率。在此情况下，优选地不使用非晶含氟聚合物层，因为其可以溶解在氟化的油中。替代的流体接触层是例如石蜡涂层。

图2图解地示出了根据本发明的变焦光学系统。

于此，20为第一负透镜，而22和40为两个流体透镜，该两流体透镜分别具有第一流体28和44、分别具有第二流体30和46、且分别具有弯月面或流体界面32和48。

24、42是第一、第二外壳，而26、50可以是例如保护窗口。附加的透镜34安置于透镜光阑36之前。附加的透镜52和56安置于屏幕60之前。

第一透镜20具有负光焦度，优选地显著的负光焦度，即绝对值为整个系统的光焦度的至少约10％。透镜20示为单透镜，然而两部分或更复杂的透镜也是可能的，只要整个透镜组具有负光焦度就行。

流体透镜22和40一般对应于图1的流体透镜电润湿单元，具有外壳和具有中间弯月面的流体。未示出的是单元中的相关电极(也未示出)之间的电压源。然而，所示出的是附加的透镜元件34、52以及54，它们可以用于提供更好的光学性能，或例如更期望的焦距范围。此外，设置透镜光阑36，其一般设置在通过光学系统的光束的最小直径部分处，并且其通常用于通过将束的大多数带有像差的边缘光线截止来提高光学质量。透镜光阑可以具有固定的直径，或是可调的光圈等。

需要注意，存在两个流体透镜，其容许变焦，即改变焦距以使视场更大或更小，也容许聚焦，即确保在期望的位置提供清晰的图像，在此情况下期望的位置为屏幕60，其是可选的，例如在相机中。为了非常精确，因为在此情况下，不存在活动的部件，聚焦归结为选择两个流体透镜的光焦度，使得在屏幕60上提供清晰的图像。然而，此聚焦动作对总的光焦度只具有小的影响。

可选的屏幕60可以是光敏膜、电荷耦合器件等。其可以用于捕获由变焦光学系统观察到的图像。

图3图解地示出了根据本发明的变焦光学系统的另一实施例。

于此，第一固定的透镜组包括透镜120和122。还存在流体透镜124、140和150，以及透镜光阑139。流体透镜124包括前部元件126、第一电极部分128和第二电极部分130，并包含第一流体132、第二流体134和第三流体136，三种流体之间具有弯月面138-1和138-2。第二和第三流体透镜140和150各包含第一流体142、152和第二流体144、154。

这里，第一固定透镜组包括不止一个透镜元件，并且其总的光焦度为负的。为了提高光学质量，这是有用的，尤其是因为透镜元件的直径相当大。需要注意，在此图和其它图中，除第一透镜元件外的所有透镜元件的直径能够制作得较小，以实现根据本发明的优点。然而，为了图样的清楚，这没有绘示出。

第一流体透镜包含第一、第二和第三流体，具有两个弯月面。三种流体可以不同，但是使第一和第三流体相同也是可能的。也可以将第一流体作为固定的透镜元件。因为，已阐明其具有负的光焦度，所以这意味着元件120和122也能够省去，而作为根据本发明的实施例。然而，光焦度会降低，因为存在从例如玻璃元件132到流体的过渡，而不是从玻璃元件120、122到空气、并从空气到流体132的过渡。此外，为了具有更多的设计自由度，使第一流体透镜具有两个弯月面是有益的，尤其是因为在透镜140和150中存在另外两个弯月面。这确保不必每个流体透镜都具有极值光焦度，或光焦度剧烈地改变，使得可以保持低的电功率和电压。

透镜光阑139安置于两个流体透镜124和140之间，优选地在束的直径最小的位置。另一标准可以是透镜光阑和流体透镜之间的距离，以及流体透镜之间的相互距离。熟练的人们于是会选择最佳的折衷方案。

为了控制流体透镜124中的三种流体，可以在前部元件126和第一电极部分128之间以及在第一电极部分126和第二电极部分128之间施加电压，每种情况下都根据已知的技术。相同情况类似地对其它流体透镜的流体142、144、152和154适用。

示出的实施例具有高的通用性，具有相对低的功率消耗，以及低的控制电压。

图4图解地示出了根据本发明的相机的实施例。其包括：第一透镜元件200；第一折叠式反射镜202；以及具有第一和第二流体透镜206和214的外壳204，第一和第二流体透镜206和214具有第一流体208、216以及第二流体210、218。还示出了透镜光阑212以及第二折叠反射镜220和屏幕222。折叠式反射镜也可以是弯曲的，因此增加了光学系统的光焦度。

与图3中所示的实施例的主要差异是存在两个折叠式反射镜202和220，它们容许将束的路径重新定向。例如，相机可以包括总的外壳，其类似于平的盒子，侧壁一般平行于外壳204的两个侧壁，如图样中所示。在此情况下，第一元件200和屏幕222于是也平行于侧壁。两个折叠式反射镜于是也容许束平行于侧壁前进以到达较大的长度部分。这无疑地容许平的相机，其是所期望的。

图5a和b示出了在广角设定(5a)和长焦设定(5b)中通过图2的变焦光学系统的若干光路。

也示出了透镜光阑36，透镜光阑36安置于附加的透镜34的面上，因此近似对称地安置于流体透镜22和40之间。为完整之故，还示出了隔离(close off)流体透镜中的流体的两个板62和64。清楚可见的是，在‘广角’和‘长焦’设定中，流体透镜具有不同的弯月面。也清楚可见的是第一透镜元件后的光束相当窄，同时仍容许大的视场(广角)，并且同时束中的和多个光学部分上的光线的入射角的入射角仍然相当小。所有这些确保在多种条件下好的光学质量，多种条件诸如是变化的温度、震动等。

这里示出的实施例是1.6×变焦透镜，并具有焦距f＝—3.09mm的固定的负透镜20。因此，光焦度为K＝—0.324mm^-1。广角配置中的透镜系统的焦距为2.088mm，因此总的光焦度S＝0.479mm^-1。因此K和S无疑满足关系|K|>0.5|S|。

如上述，根据本发明的变焦光学系统具有相对窄的束路径。这给予了相对好的光学性质，但是在某些情况下也可以导致相对大的系统长度。然而这在许多情况下不成为问题，诸如内窥镜等，并且其可以与诸如图4中的那些折叠式反射镜低效。在多数情况下，获得好的光学质量以及根据本发明的光学系统的更小的直径将是最重要的优点。

下表中，给出了图5的实施例的透镜数据。

表1 透镜表面数据

 

表面	半径[mm]	厚度[mm]	直径[mm]	nd，Vd	注释
						物平面	--	--	--	--
1	7.580	0.5	4.2	1.8106，40.9	非球面的
						2	1.820	0.811	2.9
3	∞	0.1	2.62	1.517，64.2
						4	∞	D1	3.2	1.330，56.4
第一弯月面	R1	D2	3.2	1.520，50.9	可调的
						6	∞	0.2	3.2	1.517，64.2
7	∞	2.8	3.2
						透镜光阑	∞	0.03	0.88
9	∞	0.7	3	1.806.40.9

 

10	-4.595	3.5	3
						11	∞	0.2	3.4	1.517，64.2
12	∞	D3	3.4	1.330，56.4
						第二弯月面	R2	D4	3.4	1.522，50.9	可调的
14	∞	0.6	3.4	1.518，74.6
						15	∞	0.3	3.4
16	6.393	0.5	3.4	1.923，18.9
						17	2.839	1	3.4	1.517，52.4
18	-5.030	5.07	3.4
						19	∞	0.03	3.3
像平面	--	--	(3.3)

于此，下述设定适用于两个极值变焦角度。视场和焦距分别是对‘广角’为80°和2.088mm(所以S＝0.479mm^-1)和对长焦为50°和3.474mm(所以S＝0.287mm^-1)。

第一透镜为非球面透镜。这不是必需的，但是提供了更好地校正球差和其它像差的能力。在此情况下，透镜表面描述为偏离球面表面的多项式展开。均匀的非球面表面模型仅使用极坐标的偶次幂来描述非球面性。在此特定透镜情况下的表面下陷由以下方程给出：

$z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\α}}_1{r}^2+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+{\mathrm{\α}}_3{r}^6$

其中，

z为以毫米计的表面下陷，

r以毫米计的极坐标，

c为曲率＝1/半径＝0.132mm^-1，

k＝锥形常数(此情况下k＝0)，

α₁＝0mm^-1，

α₃＝0.0049762mm^-3，

α₅＝0.0005190mm^-5。

此外，因为流体透镜具有固定的体积，所以厚度将为曲率的函数。对于极值半径，即长焦和广角，其数值在下表中给出。

表2 ‘长焦’和‘广角’中的弯月面上的数据

 

变焦	R1[mm]	D1[mm]	D2[mm]	R2[mm]	D3[mm]	D4[mm]
							广角	-1.627	1.431	0.119	4.746	0.840	0.860
长焦	6.537	0.725	0.825	-7.936	1.265	0.435

对于根据图5和表1和2的变焦光学系统的实施例，一些光学性质如图6a、b中所示。

图6a示出了在0°、15°和25°的视场针对长焦配置的多色调制传递函数，而图6b示出了在0°、24°和40°的视场针对广角配置的多色调制传递函数。所示出的是作为空间频率的函数的、在从435.8至656.3nm的波长范围上进行了平均的正切曲线(“T”)和弧矢曲线(“S”)。能够看到针对长焦的对于(0°，S)、(0°，T)以及(15°，S)的曲线大部分重合。此外，更重要的是，在多数情况下，MTF足够大，能提供满意的分辨率。例如，当使用VGA芯片作为传感器来探测像素大小为3μm的图像时。因此，最大的分辨率将为166周/毫米。实际上，如果在此最大分辨率的约1/3处，即在50周/毫米处，MTF至少0.5在轴上且至少0.4不在轴上，则其是足够的。如图6a和b中能看到的，这是所有示出的广角设定的视场的情况，也是所有长焦设定的视场的情况。这表明利用此类型的变焦透镜能够达到好的光学质量，该变焦透镜没有活动的部分并且可以制作的非常紧凑。

上述实施例不是意在限定本发明，而仅是为促进对本发明的理解。除非相反地阐明，实施例的特征可以进行任何期望的组合。此外，熟练的人们将能够在所附权利要求所确定的本发明的范围内更改本发明。

Claims (15)

1、一种变焦光学系统，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(20；120，122；200)、以及可调流体透镜组(22，40；124，140，150；206，214)，其中，所述可调透镜组包括至少第一(22；124；206)和第二(40；140，150；214)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(36；139；212)，

其特征在于，所述第一固定的透镜(20；120，122；200)组具有负光焦度K。

2、根据权利要求1所述的变焦光学系统，其中，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|。

3、根据任一前述权利要求所述的变焦光学装置，其中，所述光焦度K与所述光焦度S存在如下关系：

|K|>0.5|S|。

4、根据任一前述权利要求所述的变焦光学装置，其中，所述第一固定的透镜组(20；120，122；200)包括单个负透镜(20；200)。

5、根据任一前述权利要求所述的变焦光学装置，其中，至少所述第一流体透镜(22；124；206)包括至少一个电压控制的电润湿装置。

6、根据权利要求5所述的变焦光学装置，其中，至少一个电润湿装置包括电润湿单元，所述电润湿单元包括第一流体(28，44；132，142，152；208，216)和第二流体(30，46；134，144，154；210，218)，且两者之间具有第一流体-第二流体界面(32，48；138-1，138-2)。

7、根据权利要求5或6所述的变焦光学装置，其中，至少一个电润湿装置包括具有两个第一流体-第二流体界面(138-1，138-2)的电润湿单元(124)。

8、根据权利要求6或7所述的变焦光学装置，其中，所述第一固定的透镜组(20；120，122；200)的透镜与所述至少一个电润湿单元中的一个的壁集成。

9、根据权利要求4所述的变焦光学装置，其中，所述单个负透镜(20；200)与所述至少一个电润湿单元中的一个的壁集成。

10、根据任一前述权利要求所述的变焦光学装置，其中，所述透镜光阑(36；139；212)对称地安置于所述第一流体透镜(22；206)和所述第二流体透镜(40；214)之间。

11、根据任一前述权利要求所述的变焦光学装置，还包括第二固定的透镜组(52，54)，从所述变焦光学系统的物侧观察，其安置于所述第二流体透镜(40)之后。

12、根据任一前述权利要求所述的变焦光学装置，还包括至少一个折叠式反射镜(202，220)。

13、一种相机装置，包括根据任一前述权利要求所述的变焦光学系统，和相对所述物侧安置的光敏装置(60；222)。

14、一种图像捕获装置，包括根据权利要求13所述的相机装置。

15、根据权利要求14所述的图像捕获装置，其中，所述图像捕获装置包括移动电话、网络摄影机、个人数字助理或内窥镜。

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