[发明专利]可变焦透镜

说明书

技术领域

本发明涉及用于改变辐射光束的光学装置，尤其涉及用于给可变焦透镜提供具有放大的光焦度的光学装置。

背景技术

现有技术中已知可变焦透镜。例如，国际专利申请WO 03/069380公开了一种可变焦透镜，其包括两种通过液体凹凸透镜彼此分离的两种不互溶液体。每种液体具有不同的折射率，并且凹凸透镜用作通过凹凸透镜的辐射光束的透镜。电润湿力(electrowetting force)用于改变凹凸透镜的曲率，以改变透镜的光焦度。透镜在最大光焦度和最小光焦度之间提供不同光焦度的范围。

诸如上述的可变焦透镜可被用于多种应用中，例如照相机和用于扫描光学记录载体的设备，光学记录载体诸如压缩光盘(CD)或传统数字多功能盘(DVD)。在一些应用中，有效光焦度范围太小，并且往往对该应用的整体性能产生限制。

利用电润湿力改变凹凸透镜曲率的可变焦透镜需要施加电压到透镜液体。施加的电压可能相对较大，使不同光焦度之间的切换相对较慢。这会阻碍特定应用的可变焦透镜的性能。

发明内容

本发明的一个目的是提供光学装置，其包括具有放大的光焦度的可变焦透镜。

根据本发明的第一方面，提供用于改变辐射光束的光学装置，所述装置包括：

a)可变焦透镜，其包括具有第一折射率的第一液体(A)和具有不同的第二折射率的第二液体(B)，其中所述液体不互溶并且通过液体凹凸透镜彼此分离，该液体凹凸透镜可被配置为改变输入光束的预定聚散度的结构，从而所述结构决定所述透镜的光焦度；以及

b)聚焦控制系统，其被设置为通过所述液体凹凸透镜的结构的改变控制所述光焦度，

其特征在于：光学装置包括第一转向器，其被设置为在辐射光束经过所述液体凹凸透镜一次后，将所述辐射光束重新定向返回所述液体凹凸透镜；以及第二转向器，其被设置为在辐射光束通过所述凹凸透镜两次后，再次将所述辐射光束重新定向返回所述液体凹凸透镜；其中所述结构被设置为每次所述重新定向后进一步改变所述辐射光束的聚散度，所述进一步改变为所述可变焦透镜提供具有放大的光焦度。

液体凹凸透镜结构决定当辐射光束第一次通过凹凸透镜时辐射光束的聚散度如何改变。通过第一和第二转向器对被改变的光束的重新定向使光束第二和第三次通过液体凹凸透镜，导致光束聚散度进一步改变。该结构还决定光束的聚散度如何进一步改变。

透镜的光焦度由聚散度改变程度决定。根据本发明，通过使光束至少通过凹凸透镜第二次和第三次，导致的进一步改变使由透镜提供的光焦度放大。

液体凹凸透镜的改变使可变透镜的光焦度改变，包括放大的光焦度。与现有技术的系统相比，通过凹凸透镜结构中相对较小的改变，可以获得透镜的光焦度的相对较大的改变。

国际专利申请WO 2004/102251公开了一种可调节镜，其中液体凹凸透镜的结构利用电润湿力改变。可调节镜的功能通过反射表面结合凹凸透镜的透镜功能实现。

根据本发明，凹凸透镜的结构可通过电润湿力控制，包括对透镜液体施加电压。因为透镜的光焦度是放大的光焦度，所以比现有技术的系统需要更小的施加电压以获得想要的光焦度。而且，当在不同的凹凸透镜结构之间切换时，与现有技术相比，获得想要的光焦度改变所需电压的改变相对较小。这使透镜光焦度快速切换。

使辐射光束仅通过液体凹凸透镜一次，可以使光束引入色差。通过重新定向光束使得其再一次通过凹凸透镜，引入的色差量减小。这对需要具有最小色差光束的应用有益。

优选地，光学装置被设置为改变通过所述光学装置的辐射光束的偏振，从而改善至少所述第一和第二转向器之一的操作。

第一和第二转向器和与该转向器协作的光学元件可构建为改变辐射光束的偏振。这使得以希望的方式控制辐射光束通过光学装置。

优选地，第一转向器是设置为将所述辐射光束向所述液体凹凸透镜反射的第一镜。

当第一转向器是第一镜，已通过一次凹凸透镜的输入辐射光束被朝向凹凸透镜反射回并通过凹凸透镜。通过再次通过凹凸透镜，聚散度被进一步改变并且光焦度被放大。

优选地，第二转向器是设置为将所述辐射光束向所述液体凹凸透镜反射的第二镜。

当第二转向器是第二镜时，辐射光束在被第一镜反射后可被再次反射以再次通过液体凹凸透镜。

在此再次通过期间，凹凸透镜进一步改变聚散度，这进一步放大透镜的光焦度。放大的光焦度容许提供更有效的光焦度切换。在由电润湿力决定液体凹凸透镜的结构的地方，对特定光焦度所需的施加电压进一步减小。