JP2007518130A

JP2007518130A - ズーム光学装置

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Publication number: JP2007518130A
Application number: JP2006548501A
Authority: JP
Inventors: ハーウェーヘンドリクス，ベルナルデュス; カイペル，ステイン
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2007-07-05
Also published as: KR20060124672A; CN1910478A; EP1704426A2; JP2007518129A; US20070153399A1; TW200533953A; WO2005069054A3; GB0406337D0; US20090244718A1; WO2005069042A1; CN1910479A; WO2005069054A2; TW200537231A; CN100434940C; KR20060124670A; EP1704427A1; CN100480741C; US7515348B2

Abstract

ズーム光学装置は、放射光線に対して連続的な可変のズーム設定を有するレンズ装置を有している。レンズ装置は、さらに、第１の流体と、第２の流体と、前記放射光線が透過するようにされた部分を有する波面変更部と、を有している。第１のモードにおいて、切替可能な光学要素は、部分が第１の流体により実質的に覆われるような第１の流体構成を有し、第２のモードにおいて、切替可能な光学要素は、部分が第２の流体により実質的に覆われるような第２の、他の流体構成を有している。

Description

本発明は、ズーム光学装置に関するものであり、とりわけ、画像取得機器に専用的に使用されないズーム光学装置に関するものである。

しばしば、画像取得機器、例えば、カメラを使用して、物体の画像の取得を行ったときに、その画像に対してズーム設定を変化させられるのが望ましい。カメラと物体との距離が一定の状態にあると、高いズーム係数は、物体の画像が高倍率かつ狭い視界で、取得されることを許容する。低いズーム係数は、物体の画像が低倍率かつ広い視界で、取得されることを許容する。カメラの例では、高いズーム係数は、広角のレンズ設定の特徴がある。

異なるズーム係数は、ズーム光学装置の異なる有効焦点距離を必要とする。望遠のレンズ設定に対しては、有効焦点距離は比較的に短くなる。

画像が異なるズーム設定で取得されるために、物体の画像が合焦された状態を維持しつつ、カメラのズーム光学装置の有効焦点距離を可変させるのが好ましい。そのようなズーム光学装置は、可変の焦点を供給する少なくとも２つのレンズを用いて、構成されてもよい。

既知のズーム光学装置は、共通の光路に沿って配置された固体レンズ群を有している。この光路に沿ってこれら固体レンズの位置を変化させることで、その画像が合焦された状態を維持しつつ、異なる有効焦点距離が得られる。したがって、異なるズーム設定を有する画像が取得されることが許容される。しかしながら、この類型のズーム光学装置は、比較的に大きくなり、機構的に複雑となる。異なるレンズの移動は、手動的又は自動的で作動されてもよい。しかし、これらの方法は、一般的に、比較的、高価かつ強度が不足している。そのようなズーム光学装置により供給されるズーム係数の範囲は、各レンズの集光力を含むパラメータ、及び、到達され得る光路に沿ったレンズ間の距離、に依存している。この類型のズーム光学装置のズーム係数範囲の上限の増加は、ズーム光学装置の大きさ及び複雑さを、一般的に増加させるだろう。

望遠の機能及び広角の機能の両方を供給する１つのズーム光学装置のかわりに、異なるズーム係数の範囲を得るため、望遠システムと広角システムとの間のカメラのレンズを交換することがしばしば必要となる。このとは、比較的に遅くかつ不便な工程となり、カメラのユーザは、そのカメラに加えて異なるカメラを運ぶ必要が生じる。

国際特許出願ＷＯ０３／０６９３８０には、流体メニスカスレンズが記載されている。このレンズは、第１の流体と第２の流体とに分離されており、湾曲する流体メニスカスを有している。この流体メニスカスの湾曲を変化させることで、レンズの焦点距離及び画像の焦点を変化させることができる。レンズが種々の位置に用いられることが記載された出願では、これら流体が、不要な重力の影響を回避するために、調和した密度となるのが望ましい。したがって、オイル及び水のような、調和した密度となる２つの液体が用いられる。

２つのそのような流体メニスカスレンズは、異なるズーム係数を有する画像を取得するために、ズーム光学装置に組み込まれることがある。広範囲のズーム係数を得るには、各流体メニスカスにおいて大きな集光力の変化が必要とされる。２つの液体の屈折率は、大きく異なるわけではないので、そして、屈曲が変化するかもしれない範囲が制限されているので、流体メニスカスレンズの集光力の範囲は、比較的に小さくなる。このことは、ズーム光学装置により与えられる可能なズーム係数の範囲に制限を課すこととなる。特に、ズームレンズ装置の１つのレンズ構成要素（一般的には、画像取得装置に最も近いレンズ構成要素）は、ズーム中に最も大きな集光力の範囲を必要とする。したがって、ズーム量は、１つのレンズ構成要素として用いられた流体メニスカスレンズの、比較的に制限された集光力の範囲により抑制される。

本発明の目的は、光学装置の機械的な構成要素の必要性を低減しつつ、取得画像に対するズーム機能を改善させたズーム光学装置を提供することである。

本発明の目的に従って、
放射光線に対して可変のズーム設定を有するレンズ装置を有し、
前記レンズ装置は、第１のモードおよび第２のモードを有する切替可能な光学要素を有するところのズーム光学装置であって、
前記要素は、第１の流体と、第２の流体と、前記放射光線が透過するようにされた部分を有する波面変更部と、を含み、
前記第１のモードにおいて、前記切替可能な光学要素は、前記部分が前記第１の流体により実質的に覆われるような第１の流体構成を有し、
前記第２のモードにおいて、前記切替可能な光学要素は、前記部分が前記第２の流体により実質的に覆われるような第２の他の流体構成を有する、
ことを特徴とするズーム光学装置が提供される。

ズーム光学装置は、本発明に従って生産されてもよい。その結果、ズーム光学装置は、比較的に簡易で、小さく、費用がかからず、かつ、高強度となる。

このズーム光学装置は、第１の流体構成において第１の有効焦点距離を有し、第２の流体構成において、第２の有効焦点距離を有しているのが好ましく、前記第１及び第２の有効焦点距離は、夫々、異なるズーム設定を与えるように設定されているのが好ましい。

この光学要素が第１のモードの状態にあるとき、レンズ装置は第１の光学ズーム設定を有している。光学要素が第２のモードの状態にあるとき、レンズ装置はズーム係数が増加された第２の光学ズーム設定を有している。

本発明の一実施例において、前記レンズ装置は、更なる切替可能な光学要素を有し、該更なる切替可能な光学要素は、前記レンズ装置の前記可変のズーム設定の少なくとも一部を与えるための前記切替可能な光学要素と協同して作動するようにされている。

レンズ装置が、他の切替可能な光学要素と協同して作動する更なる切替可能な光学要素を有することで、ズーム光学装置は、固定焦点を維持しつつ、２つのズーム機能を備えることができる。固定の焦点を有することで、そのような２つのズーム光学装置が構成されてもよく、その結果、比較的に小型化される。

本発明の他の実施例において、レンズ装置は連続的に可変の焦点を有する第１のレンズを含むのが好ましい。第１のレンズの焦点が変化すると、第１のズーム設定及び第２のズーム設定のうち一方を有する画像が正確に合焦される。２つのズーム設定間の切替が発生すると、第１のレンズの焦点は、正確なズーム機能を備えるために、階段状に変化する。結果として、光学装置は、２つの個別の光学ズーム設定を有する２つのズーム光学装置となる。

デジタルズーム機能は、２つのズーム設定間の更なるズーム係数を備えた状態で、用いられてもよい。本発明の一実施例において、画像取得機器は光学装置を有し、かつ、第１のモードで取得された画像及び／又は第２のモードで取得された画像に、デジタルのズーム係数を導入するように設計されたデジタルズーム装置を有している。

第１の流体構成における切替可能な光学要素は、第１及び第２の流体電極にわたって第１の電圧を印加することで、切替可能なエレクトロウエッティング力を供給するようにされ、第２の流体構成は、第１及び第３の流体電極にわたって第２の他の電圧を印加することで異なる切替可能なエレクトロウエッティング力を供給するようにされているのが好ましい。

前記第１の流体は液体であり、前記第２の流体はガス状であるのが好ましい。このガス状という用語は、液体の蒸気が混合したガス、及び、ガスのみのうち一方を含む。これは、たとえ装置が種々の位置で使用されたとしても、２つの流体の密度が調和している必要がないため、このことが可能となる。そして、２つの流体間の屈折率の差異が比較的、大きくなるという利点を有している。

本発明の一実施例において、第１のレンズは、流体メニスカスレンズ及び切替可能な光学要素の状態にあり、最大の集光力の範囲（２つのモード間で）を有しているのが好ましい。この最大の集光力の範囲は、第１のレンズの最大の集光力の範囲よりも大きい。この構成により、切替可能な光学要素はレンズ構成要素として用いることができる。このレンズ構成要素は、ズーム中のレンズ装置において最大の集光力の範囲を要求する。その結果、ズーム量は、流体メニスカスレンズの比較的に制限された集光力の範囲により制限されない。

さらに、本発明の特徴及び利点は、本発明の好ましい実施例における後述の説明から明確となるだろう。この説明は、例のみより与えられ、添付する図面を参照して、行われる。

図１乃至３は、従来技術に従った、毛細管を形成する円筒状の第１のメニスカス電極２を備える流体メニスカスレンズである可変のフォーカスレンズを示している。この第１のメニスカス電極２は、２つの他の流体を含む流体室を形成するための、透明な前要素３と透明な後要素４とにより密閉されている。第１のメニスカス電極２は、管の内壁にコーティングが施されていてもよい。

その２つの他の流体は、ここから、“オイル”として言及する、シリコンオイル又はアルカンのような電気的に絶縁する第１の液体Ａと、塩溶液を含む水のような導電性の第２の液体Ｂとからなる状態で、２つの混和しない液体からなる。これら２つの液体は等しい密度となるように決定されるのが好ましい。これにより、メニスカスの形状を位置とは無関係に制御することができる。すなわち、メニスカスの形状を２つの液体間の重力の影響に依存することなく、制御することができる。このことは、第１の液体の構成成分の適切な選択により達成することができる。例えば、アルカン又はシリコンオイルは、これらの密度を増加させ、塩溶液の密度に合わせるように、分子構成の構成成分を加えることで、変更することができる。

使用されるオイルの選択によって、オイルの屈折率は１．２５と１．８５との間で変化してもよい。同様に、加えられる塩の量によって、塩溶液は、１．３３と１．６０との間で屈折率を変化させてもよい。これら流体は、第１の流体Ａが第２の流体Ｂよりも高い屈折率を有するように選択される。

第１のメニスカス電極２は、一般的に１ｍｍと２０ｍｍとの間の内径の円筒である。第１のメニスカス電極２は金属材料から形成されており、例えば、パリレンで形成された、絶縁層５により覆われている。絶縁層５は、５０ｎｍと１００μｍとの間の厚さを有している。この厚さに対する一般的な値は、１μｍと１０μｍとの間である。この絶縁層５は流体接触層６で覆われている。この流体接触層６は、流体室の円筒状の壁とメニスカスとの接触角度におけるヒステリシスを低減する。この流体接触層６は、デュポン社（商標）により生産されているテフロン（登録商標）のようなアモルファス・フルオロカーボンから形成されているのが好ましい。流体接触層６は、５ｎｍと５０μｍとの間の厚さを有している。ＡＦ１６００コーティングは、第１のメニスカス電極２の次のディップコーティングにより生産されてもよい。第１のメニスカス電極２の円筒状の面は、実質的に円筒状の電極に平行となっているので、このディップコーティングは、実質的に均一の厚さの材料からなる均一の層を形成する。；ディップコーティングは、電極の軸方向に沿って、その電極を浸溶液から出し入れしつつ、電極を浸けることで行われる。パリレンコーティングは、化学蒸着を用いることで、適用されてもよい。第１および第２のメニスカス電極７間に電圧が供給されていないとき、第２の流体による流体接触層６の湿潤度は、流体接触層６とメニスカス８との両側の交点において、実質的に等しくなっている。

第２のメニスカス電極７は環状となっており、流体室の一端に配置されている。この場合、第２のメニスカス電極７は、後要素４に隣接している。第２のメニスカス電極７は、この電極７が第２の流体Ｂに作用するように、流体室の少なくとも一部に配置されている。

２つの流体Ａ及びＢは、湾曲を有する流体メニスカス８により隔離され、２つの流体に分けられるように、混和し得ないものである。第１及び第２のメニスカス電極２、７間に電圧が供給されていないとき、流体接触層６は、第２の流体Ｂよりも高い湿潤度となる第１の流体Ａを有する。メニスカスのエレクトロウエッティング力により、第２の流体Ｂによる湿潤度は、第１のメニスカス電極２と第２のメニスカス電極７との間に電圧が印加された状態で変化する。この電圧の印加は、３相の線（流体接触層６と２つの液体ＡとＢとの間の接触線）の接触角度を変化させる傾向にある。流体メニスカスレンズの可変の焦点は、流体メニスカスの湾曲における変化を有している。そして、流体メニスカスの湾曲は、その印加電圧に依存して変化する。

今、図１を参照すると、低い電圧Ｖ_１、例えば、０Ｖと２０Ｖとの間、がメニスカス電極間に印加されたとき、このメニスカスは、第１の凹状メニスカス形状となる。この構成では、このメニスカスと流体接触層６との間の初期の接触角度θ_１は、流体Ｂにおいて測られ、例えば、約１４０°となる。第２の流体Ｂより高い屈折率の第１の流体Ａにより、新月形に形成されたレンズ、ここでメニスカスレンズと呼ぶ、は、この構成において、比較的に高い負の力を有している。

そのメニスカス形状のくぼみを減少させるために、より高い電圧が第１及び第２のメニスカス電極２、７間に供給される。今、図２を参照すると、中間の電圧Ｖ_２、例えば、２０Ｖと１５０Ｖとの間であり、絶縁層５の厚さによる、がメニスカス電極２、７間に印加されたとき、このメニスカスは、第２の凹状のメニスカス形状となる。この第２の凹状のメニスカス形状は、図１のメニスカスと比較して、増加された曲率の割合を有している。この構成において、第１の流体Ａと流体接触層６との間の中間の接触角度θ_２は、例えば、約１００°となっている。第２の流体Ｂよりも高い屈折率の第１の流体Ａにより、この構成のメニスカスレンズは、比較的に低い負の力を有する。

凸状のメニスカス形状を生成するために、依然としてより高い電圧が、第１及び第２のメニスカス電極２、７間に印加される。今、図３を参照すると、比較的高い電圧Ｖ_３、例えば、１５０Ｖと２００Ｖとの間、がメニスカス電極２、７間に印加されたとき、このメニスカスは、このメニスカスが凸状となるメニスカス形状となる。この構成において、第１の流体Ａと流体接触層６との間の最大の接触角度θ_３は、例えば、約６０°となる。第２の流体Ｂよりも高い屈折率の第１の流体Ａにより、この構成のメニスカスレンズは、正の力を有する。

比較的高い力を用いて、図３の構成を達成することは可能であるが、説明されたレンズを含む装置は、説明された範囲において低い及び中間の力だけ使用して、適合されるのが好ましいことに留意すべきである。印加される電圧は、絶縁層５の電界力が、２０Ｖ／μｍよりも小さくなるように制限されること、そして、過剰な電圧は流体接触層６を変化させ、したがって、流体接触層６の劣化の原因となることに留意すべきである。

さらに、初期に低い電圧となる、構成は液体Ａ及びＢの選択に依存して変化し、それらの表面張力に依存して変化することに留意すべきである。より高い表面張力のオイルを選択することで、及び／又は、エチレン・グリコールのような構成要素を塩溶液に加えて、その表面張力を低減させることで、初期の接触角度を減少させることができる。この場合、それらレンズは、図２に示すような構成に一致させると、低い集光力の構成となり、図３に示すような構成に一致させると中間の集光力となる。いずれの場合においても、低い集光力の構成は、メニスカスが凹状であり、比較的に広範囲のレンズ集光力が過剰な電圧を用いることなく、生成されるような状態にある。

図４及び５は図１乃至３を用いて説明された２つの流体メニスカスレンズを有するように配置されたズーム光学装置を示している。

示されたその光学装置において、第１の流体メニスカスレンズ９及び第２の流体メニスカスレンズ１０は、光軸ＯＡに沿って配置されている。光軸ＯＡ上で、第１及び第２の流体メニスカスレンズ９、１０の間には、複数の光学要素１１が配置されている。これら光学要素１１は、光軸ＯＡに沿って、進行する一定の放射光線の波面の変更を補助する。この光学装置は、画像対象のである一定の物体の画像を取得するように配置されている。画像検出器１２が、合焦機能、及び、第１及び第２の流体メニスカスレンズ９、１０により、その画像を伝達する一定の放射光線へのズーム係数の導入に従って、その画像対象の画像を検出するように配置されている。この例において、画像検出器１２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）である。

ズーム範囲の一方の限界であり、光軸ＯＡに沿って見た光学装置を示す図４を参照すると、この光学装置は第１の視界α_１を有しており、第１の流体メニスカスレンズ９は流体メニスカス１３を有している。この流体メニスカス１３は凹状であり、第２の流体メニスカスレンズ１０は凸状である流体メニスカス１４を有している。図４は、光学装置のズーム係数範囲において、最高となる限界におけるズーム設定を説明している。このズーム設定は、この光学装置により、取得された画像対象の画像に導入される。

図５を参照して、第２の視界α_２であり、ＣＣＤに対する視界を有するその画像対象からの光軸ＯＡに沿って見ると、第１の流体メニスカスレンズ９は流体メニスカス１３を有している。その流体メニスカス１３は、凸状となっており、第２の流体メニスカスレンズ１０は、凸状となる流体メニスカス１４を有している。図５は、光学装置のズーム係数範囲において、最低の限界におけるズーム設定を説明している。このズーム設定は、この光学装置により、取得された物体の画像に導入される。

図４及び５に示す光学装置のズーム係数は、制限されている。一般的な配置において、最高となる限界におけるズーム係数は、最低のズーム設定で取得される画像のズーム係数よりも、約２倍より大きくなる。結果として、ズーム係数の差異における上限は、約２倍となり、比較的小さい。

図６乃至７を参照すると、本発明の実施例に従った切替可能な光学要素は、空間２０を含んでいる。この空間２０は、空間２０の開口部２２、２３を介して、２つの反対側の端を有する導管２４が流体的に接続されている。空間２０の第１の開口部２２は、導管２４の第１の端に流体的に接続されている。空間２０の第２の開口部２３は、導管２４の第２の端に流体的に接続されている。このようにして、流体を密閉する流体装置を形成している。空間２０の一つの側面は、部分２８を有する波面変更部２６により閉じこめられている。この部分２８は空間２０の内側に向いた面を有している。その波面変更部は、透明な材料で形成されている。この透明な材料は、例えば、Ｚｅｏｎｅｘ（商標）であり、水性の液体中で溶解し得ないシクロオルフィン・コポリマー（ＣＯＣ）である。これは、例えば、注入式塑造工程により形成される。波面変更部２６の部分２８の面は、実質的に非球面となっており、光軸ＯＡの周囲に回転対称となっている。

空間２０は、更なる波面変更部３６を有するカバープレートにより、さらに閉じこめられている。この波面変更部３６は、同様に、例えば、Ｚｅｏｎｅｘ（商標）でのような透明の材料により形成されており、他の部分３２を有している。この他の部分３２は、疎水性の流体接触層内で覆われている。この流体接触層は透明であり、例えば、デュポン社（商標）により生産されているテフロン（登録商標）ＡＦ１６００により形成されている。この疎水性の流体接触層の１つの表面は、空間２０の内側を向いている。

他の部分３２は、１つの面を有している。この面は非球面となっており、光軸ＯＡの周りに回転対称となっている。この他の部分３２の面は、部分２８の面の非球面の曲率と異なる非球面の曲率を有している。

光軸ＯＡに沿って、進む一定の放射光線は、部分２８及び他の部分３２を通るように設計されている。波面変更部２６は、第１の波面変更を行うように適合されている。そして、更なる波面変更部３６は、その一定の放射光線に第２の、他の波面変更を行う。第２の波面変更は、第１の波面変更を補足するように設計されている。

共通の第１の流体電極５０は、例えば、金属により形成されており、その空間の一方の開口部２２近傍の導管２４内に位置している。

第２の流体電極３４は、カバープレート３６と疎水性の流体接触層との間に位置する。この第２の流体電極３４は、１枚の、例えば、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）のような、透明の導電性の材料により形成されている。絶縁層（図示しない）は、例えば、パリレンから形成されており、流体接触層と第２の流体電極３４との間に形成されてもよい。第２の電極３４は、波面変更部２６の部分２８の面により占有された領域と完全に重複する作動領域を有していることに留意すべきである。疎水性の流体接触層は、波面変更部の部分２８の面と完全に重複する表面領域を有している。

この閉流体装置は、第１の流体４４と第２の流体４６とを有している。第１の流体４４は極性の及び／又は導電性の流体を有している。この例では、第１の流体４４は液体であり、食塩水である。この食塩水は、予め決められた約１．３７の屈折率を有している。この食塩水は非食塩水よりも低い凝固点を有している。この例の第２の流体４６は、ガス状であるのが好ましく、第２の、他の約１の屈折率を有する空気からなるのが好ましい。この例では、その空気は、食塩水４４の飽和蒸気と混合されている。そして、第１の流体４４と第２の流体４６との間の屈折率の差は、約０．４となっている。他の例では、第１の流体４４は、重量でＫＳＣＮ水溶液の約６５％となっている。このＫＳＣＮ水溶液は、約１．４９の屈折率を有しており、約０．５の第２の流体４６との屈折率の差を有している。

第１の流体４４が、夫々、約１．５９又は１．５７の屈折率を有するアニリン又はアナタビンのような極性の有機液体である場合の更なる例では、第１の流体４４と第２の流体４６との間の屈折率の差は、約０．６とである。第２の流体４６が空気である場合の利点は、仮に、製造時に、その切替可能な光学要素が気密状態でないとしても、この要素の性能は実質的に低下しないことである。第１の流体４４及び第２の流体４６は、２つの流体メニスカス４８、４９で相互に接触した状態にある。

切替可能な光学要素の第１の流体構成において、図６及び７に示すように、第１の流体４４は、実質的に空間２０及び導管２４の一部を満たしている。実質的に満たすことで、第１の流体４４は波面変更部２６の部分２８の少なくとも大部分、及び、更なる波面変更部３６の他の部分３２の少なくとも大部分を覆うこととなる。この第１の流体構成において、第１の流体４４は、その空間２０にある疎水性の流体接触層の露出した表面の少なくとも大部分と接触した状態にある。

導管２４は、導管壁４１と導管カバープレート４２との間に形成されている。導管カバープレート４２は、導管２４の内側の一方の表面上を向いた疎水性の流体接触層３８により覆われている。そして、その疎水性の流体接触層３８は、例えば、ＡＦ１６００（商標）により形成さている。第３の流体電極４０は、導管カバープレート４２と疎水性の流体接触層３８との間にある。この電極４０は、例えば、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）のような、導電性の材料から形成されている。第３の流体電極４０は、導管２４の内側の大部分と重複する表面領域を有していることに留意すべきである。

その要素の第１の流体構成において、第２の流体４６は、実質的に、第１の流体４４により満たされた部分を除く導管２４を満たしている。第１の流体４４は、共通の第１の流体電極５０と接触している。

切替可能な光学要素の第２の流体構成において、図８及び９に示すように、第１の流体４４は実質的に導管２４を満たしている。この第２の流体構成において、第１の流体４４は、共通の第１のエレクトロウエッティング電極５０と接触した状態が続いている。この電極５０は導管２４の前に述べた部分に位置している。第１の流体４４は、今、導管２４の疎水性の流体接触層３８と接触した状態にある。第２の流体４６は、今、実質的に、第２の流体４６が波面変更部２６の部分２８の少なくとも大部分、及び更なる波面変更部３６の他の部分３２の少なくとも大部分を覆うように空間２０を満たしている。その上、導管２４の部分は、第２の流体２６により満たされている。導管２４の部分は、その部分の反対側の端にある。この部分の中には、共通の第１の電極５０が位置している。第２の流体構成において、第１の流体電極５０は、第１の流体４４と接触した状態にある。この第１の流体４４は、導管２４の部分２４を満たしている。

流体切替装置（図示しない）は共通の第１の流体電極５０、第２の流体電極３４、及び、第３の流体電極４０に接続されている。この流体切替装置は、その切替可能な光学要素に作用し、第１及び第２の流体構成を切り替えるように設計されている。第１の流体構成において、流体切替装置は、共通の第１の流体電極５０と第２の流体電極３４とにわたって、適切な値の電圧Ｖ_１が印加されるように設計されている。印加電圧Ｖ_１は、切替可能なエレクトロウエッティング力を供給する。したがって、本発明の切替可能な光学要素は、第１の流体構成を採用する傾向にある。この流体構成では、導電性の第１の流体４４は、空間２０を実質的に満たすために移動する。印加電圧Ｖ_１により、空間２０の疎水性の流体接触層は、一時的に、少なくとも比較的、親水性の性質になる。この性質が、第１の流体４４が実質的に、空間２０を満たすのを補助する。

第１の流体構成のとき、共通の第１の電極５０と第３のエレクトロウエッティング電極４０とにわたって電圧が印加されていないことが、予想される。このとき、導管２４の流体接触層は、依然として、比較的に高い疎水性となる。

その切替可能な光学要素の第１の流体構成と第２の流体構成との間を切り替えるために、流体切替装置は、印加電圧Ｖ_１をオフ状態にし、共通の第１の流体電極５０と第３の流体電極４０との間の適切な値の第２の印加電圧Ｖ_２を、印加する。

切替可能な光学要素は、今、第２の流体構成の状態にある。この第２の流体構成では、印加電圧Ｖ_２により供給される切替可能なエレクトロウエッティング力の結果として、第１の流体４４は、実質的に導管２４を満たす。印加電圧Ｖ_２により、導管２４の疎水性の流体接触層３８は、今、少なくとも比較的に親水性となり、第１の流体４４を引きつける。第１の流体４４は、導管２４の部分を満たすために移動する。その導管２４の部分には、共通の第１の流体電極５０が位置している。より早くに述べたように、第２の流体４６は、今、実質的に、空間２０を満たす。空間２０の疎水性の流体接触層は、今、比較的に、高い疎水性となっており、第２の流体構成では、第２の流体のこの配置を促進する。

要素の第１の流体構成と第２の流体構成との変遷の間において、流体切替装置によって制御されるように、この流体装置の第１及び第２の流体４４、４６は、この流体装置を介して、循環するように流れる。この流体装置では、それら流体４４、４６の各々が相互に置換する。第１から第２の流体構成への変遷中の循環流体の流れにおいて、第１の流体４４は空間２０から流れ出て、空間２０の一方の開口部２２を介して、導管２４の一端に流れ込む。同時に、第２の流体４６は、導管２４の他端から空間２０の他方の開口部２３を介して、空間２０に流れ込む。第２の流体構成から第１の流体構成となる変遷の間では、反対となる循環流体の流れが発生する。

このように、第１の流体構成から第２の流体構成へ変化するとき、第３の流体電極４０と共通の第１の流体電極５０との間の印加電圧Ｖ_２は、導電性の第１の流体４４を空間２０の中に引き込む。これにより、空間２０から電気的な絶縁性の第２の流体４６を置換する。さらに、空間２０の疎水性の流体接触層３２は、導電性の第１の流体４４を空間２０から導管２４の中へ追い出す。第２から第１の流体構成への変遷は、第１から第２の流体構成への変遷の逆となる。

図１０及び図１１は、本発明の一実施例に従ったカメラに用いられた２つのズーム光学装置を概略的に示している。図１０は、第１のズームモードのときの光学装置を示しており、図１１は、第２の、他のズームモードのときの光学装置を示している。

これら２つのズーム光学装置は第１のレンズを有している。この第１のレンズは、光軸ＯＡに沿って、一定の放射光線が進行するように、連続で可変する焦点を備えている。この実施例において、第１のレンズは、図１乃至３を用いた説明された流体メニスカスレンズに類似した流体メニスカスレンズ５２である。これら２つのズーム光学装置は、さらに、切替可能な光学要素５４を有している。この光学要素５４は、図６乃至９を用いて説明された光学要素と類似している。そして、流体切替装置５６は、第１と第２との構成を切り替えるために、早くに説明された流体切替装置に類似している。メニスカスレンズ５２の要素及び特徴である、切替可能な光学要素５４及び流体切替装置は、前に説明された光学要素及び流体切替装置に類似している。このような要素及び特徴のために、類似した参照番号には、１００が加算され、ここでは使用されるだろう。一致する表記にも、ここでは適用されるべきである。部分１２８の面（指示されない）、及び他の部分１３２（指示されない）は、両方とも非球面である。そして、これら面は、これら２つのズーム光学装置に、改善した質の物体視界を与えるように設計されている。この物体視界は、最小化した周辺歪みとなる物体の取得画像を有している。

固体のレンズ群は、光学軸ＯＡ上に配置されており、流体メニスカスレンズ５２と切替可能な光学要素５４との間にある。固体のレンズ群は、２つの固体レンズ５８、６０を含んでおり、切替可能な光学要素５４に隣接し、そして、流体メニスカスレンズ５２に隣接している。これら２つの固体レンズの間には、光学絞り（図示しない）がある。固体レンズ群５８の固体レンズのうち一方又は両方は、切替式の光学要素５４の第１の流体１４４の屈折率に近似した屈折率を有している。これら２つのズーム光学装置は画像対象である一定の物体の画像を取得するように設計されている。画像検出器６２、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）は、光学ズーム設定で画像対象の画像を検出し、取得する。この光学ズーム設定は、流体メニスカスレンズ５２及び切替可能な光学要素５４により、画像を伝達する一定の放射光線に対して、与えられる。この実施例において、切替可能な光学要素５４は、流体メニスカスレンズ５２及び画像検出部６２との間に配置され、最大光出力の範囲（２つのモード間）を有している。この集光力の範囲は、流体メニスカスレンズ５２の最大集光力の範囲よりも大きい。

図１０を参照すると、これら２つのズーム光学装置は、切替可能な光学要素５４が第１の流体構成となる第１のズームモードの状態にある。第１の流体構成において、これら２つの光学装置は、比較的に長い、第１の有効焦点距離を有している。この第１の有効焦点距離は、比較的に高いズーム係数となるように設計されている。流体メニスカスレンズ５２から切替可能な光学要素５４まで、光軸ＯＡに沿って見ると、流体メニスカス１０８は凹状の屈曲を有している。この第１のズームモードでは、光学装置は第３の視界α_３を有している。この第３の視界α_３は、第１のズームモードにおいて、切替可能な光学要素５４により供給される比較的に高いズーム係数と一致している。

図１１を参照すると、これら２つのズーム光学装置は、切替可能な光学要素５４が第２の流体構成となる第２のズームモードの状態にある。流体切替装置５６は、第１の流体構成から第２の流体構成に、図６乃至９を用いて早くに説明した類似した方法で、切り替える。第２の流体構成において、切替可能な光学要素５４は、比較的に短い第２の有効焦点距離を有している。この第２の有効焦点距離は、比較的に低いズーム設定を供給するように設計されている。第２の有効焦点距離は、第１の有効焦点距離も短くなっている。流体メニスカスレンズ５２から切替可能な光学要素５４まで光軸ＯＡに沿って見ると、流体メニスカス１０８は、凸状の屈曲を有している。これら２つのズーム光学装置は、さらに、制御装置６４を有している。この制御装置６４は、第１及び第２のメニスカス電極に接続されている。また、この制御装置６４は、可変式の焦点を制御するために、エレクトロウエッティング力を用いて、流体メニスカス１０８の曲率を変化させるべく、第１及び第２のメニスカス電極との間に電圧を印加するように設計されている。

第２のズームモードにおいて、この光学装置は第４の視界α_４を有している。この例において、第２のズームモードで取得された画像の第４の視界α_４は、第１のズームモードで取得された第３の視界α_３よりも大きくなっている。これら２つのモード間の光学ズーム係数は、２より大きいのが好ましく、３よりも大きいのがより好ましい。

２つのズーム光学装置が第１のズームモード及び第２のズームモードのいずれか一方となるとき、可変の焦点は、制御装置６２によって変化させてもよい。このとき、制御装置６２は、流体メニスカス１０８の湾曲を変化させるために第１及び第２のメニスカス電極に異なる電圧を印加する。その湾曲は、その湾曲が出力範囲の一方の限界である凸状と、出力範囲の他方の限界である凹状となるように、変化させてもよい。

図１２は、２つのズーム光学装置６８を有する画像取得機器６６を、概略的に示している。この画像取得機器６６は、上述した本発明の一実施例に係る２つのズーム光学装置に類似している。これら２つのズーム光学装置６８の要素及び特徴は、前の述べた要素及び特徴に類似している。そのような要素及び特徴には、類似する参照番号がここでは使用され、２００が加算されている。一致する表記もまた、ここでは適用されるべきである。この実施例の画像取得機器はカメラであり、特徴部７０を含む画像対象である一定の物体の画像を記録するように設計されている。機器制御装置７２は、カメラの機能を制御するように設計されおり、制御装置２６４、流体切替装置２５６、電力供給部７４、画像表示装置７６、画像記憶装置７８及びユーザ操作装置８０に接続されている。機器制御装置７２は、画像変更装置８２を有している。

作動時に、ユーザは、ユーザ操作装置８０を用いたカメラの機能を操作する。ユーザは２つのズーム光学装置６８の第１のズームモード又は第２のズームモードを選択する。その機器制御装置７２は、流体切替装置２５６を制御する。その結果、上述したように、第１の流体構成が第１のズームモードで選択されるか、又は第２の流体構成が第２のズームモードで選択される。このカメラでは、第１のズームモードは、望遠のズームモードである。この望遠のズームモードは、比較的に狭い視界の画像対象を有している。そして、第２のズームモードは広角のズームモードである。この広角のズームモードは、比較的に広い視界の画像対象を有している。そのカメラを概ね画像対象に向けると、２つのズーム光学装置６８は正確にその画像を記録することができる。カメラが望遠のズームモード及び広角のズームモードのいずれか一方の状態にあるとき、ユーザは画像表示装置７６を見て、記録されるべき、画像対象の画像の特定のズーム係数を選択する。このようにすると、機器制御装置７２は制御装置２６４を制御する。そして、制御装置２６４は上述したように、流体メニスカスの湾曲を適切に変化させる。

２つのズーム光学装置は、記録画像に対する高いズーム設定に、カメラが望遠のズームモードとなる比較的に高いズーム設定、又は、カメラが広角のズームモードとなる比較的に低いズーム設定を選択することを許容する。画像変更装置８２は、デジタルズーム装置であり、望遠のズームモード又は広角のズームモードで取得された画像に対して、可変のデジタルズーム係数を導入するように設計されている。その結果、さらに進んだズーム設定が可能となる。このデジタルズーム係数は、例えば、比較的に低いズーム係数となる広角のズームモードで取得された画像に対して、又は比較的に高いズーム係数となる望遠のズームモードで取得された画像に対して、導入される。このことは、比較的に低いズーム設定と比較的に高いズーム設定との間のズーム設定を有する画像が記録されることを許容する。デジタルズーム装置８２は、可変のデジタルズーム係数をも、望遠モードで、かつ比較的に高いズーム係数で記録された画像に対して、導入することができる。このことは、望遠のズームモードの光学ズーム設定よりも高いズーム設定を有する画像が記録されることを許容する。

図１３乃至図１５は、本発明の他の実施例に従ったカメラに用いられる２つのズーム光学装置を概略的に示している。図１３は、第１のズームモードのときの光学装置を示している。図１５は、第２の他のズームモードのときの光学装置を示している。

この実施例の２つのズーム光学装置は、切替可能な光学要素８４と、更なる切替可能な光学要素８５と、を有している。これら要素８４、８５は、両方とも、図６乃至９で使用し、説明された切替可能な光学要素に類似している。さらに、２つのズーム光学装置は、流体切替装置８６を有している。この流体切替装置８６は、第１の構成と第２の構成とを切り替えるための、上述した切替可能な光学要素に類似している。切替可能な光学要素８４の要素及び特徴は、更なる切替可能な光学要素８５、及び、流体切替装置８６は、上述した切替可能な光学要素に類似している。そのような要素及び特徴のために、類似する参照番号は、ここでは、３００が加算されて用いられている。一致する表記にも、ここでは、適用されるべきである。

切替可能な光学要素８４は、波面変更部３２６の部分３２８の面を有している。この反面変更部３２６は、実質的に、非球面となっており、光軸ＯＡ周りに回転対称となっている。更なる波面変更部３３６の他の部分３３２の面は、実質的に、非球面となっており、光軸周りに回転対称となっている。他の部分３３２の面に対して、更なる波面変更部３３６の反対側の面は、実質的に、平面となっている。

更なる切替可能な光学要素８５は、波面変更部３２６の部分３２８の面と、更なる波面変更部３３６の他の部分３３２の面と、を有している。これら面は、両方とも、実質的に、非球面となっており、光軸ＯＡ周りに回転対称となっている。切替可能な光学要素８４、更なる切替可能な光学要素８５、及び、更なる波面変更部３２６と、更なる切替可能な光学要素８５の更なる波面変更部３３６とは、この例で、ポリカーボネイトから形成されている。切替可能な光学要素８４の更なる波面変更部３３６は、この例では、Ｓ−ＬＡＨ６６オオハラガラスから形成されている。

切替可能な光学要素８４及び更なる切替可能な光学要素８５は、光軸ＯＡに沿って配置されている。そして、この光学要素８４、８５は、レンズ装置の可変ズーム設定の少なくとも一部を供給するために、相互に、協同して作動している。波面変更部３２６及び更なる波面変更部３３６の両方の面の湾曲と、切替可能な光学要素８４及び更なる切替可能な光学要素８５の両方の面の湾曲とは、この協同が可能となるように、適切に配置されている。光学絞り（図示されない）は、切替可能な光学要素８４と更なる切替可能な光学要素８５との間に位置している。

この実施例では、第１の流体３４４の食塩水は、約１．３８の所定の第１の屈折率と、Ｖ＝約５０のアッベ数を有している。

この実施例の流体切替装置８６は、切替可能な光学要素８４及び更なる切替可能な光学要素８５の両方における、共通の第１の流体電極３５０、第２の流体電極３３４、及び、第３のエレクトロエッチィング電極３４０に接続されている。したがって、この流体切替装置８６は、切替可能な光学要素８４及び更なる切替可能な光学要素８５のうち一方又は両方の第１の構成と第２の構成とを切り替えるように配置されている。

この実施例における２つのズーム光学装置は、画像対象となる一定の物体の画像を取得するように設計されている。画像検出器３６２、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）、は光学ズームモードにおける画像対象の画像を検出し、取得するように配設されている。この光学ズームモードは、画像を伝達する一定の放射光線に対して、切替可能な光学要素８４及び更なる切替可能な光学要素８５によって、与えられる。切替可能な光学要素８４及び更なる切替可能な光学要素８５の協同は、この画像が他のズームモードで取得されることを許容する。この実施例における２つのズーム光学装置は、焦点が固定された水準で、画像を取得するように配置されている。この実施例において、更なる切替可能な光学要素８５は、切替可能な光学要素８４と画像検出器３６２との間に配設されている。画像検出器３６２から切替可能な光学要素８４の波面変更部３２６の外面まで、光軸ＯＡに沿った距離は、約６．５ｍｍとなっている。

図１３を参照すると、２つのズーム光学装置は、第１のズームモードとなっている。このズームモードは、切替可能な光学要素８４及び更なる切替可能な光学要素８５が両方とも、第１の流体構成となっている。流体切替装置８６は、第１ズームモードで設計されている。この第１ズームモードでは、切替可能な光学要素８４と更なる切替可能な光学要素８５との両方における共通の第１の流体電極３５０と第２の流体電極３３４との間に電圧Ｖ_１が供給される。第１のズームモードにおいて、２つのズーム光学装置は、比較的に長い第１の有効焦点距離を有している。この第１の有効焦点距離は、比較的に、高いズーム係数を与えるように設計されている。第１のズームモードでは、この光学装置は５番目の視界α_５を有している。この５番目の視野α_５は、第１のズームモードにおいて、切替可能な光学要素８４及び更なる切替可能な光学要素８５の両方により供給される、比較的に高いズーム係数と、一致している。第１のズームモードにおいて、光学装置は、約３．８のＦ＃値となる口径を有している。

図１４は、第１のズームモードにおけるこの実施例のズーム光学装置の特徴のプロット関数を示している。このプロット関数は、第２の軸８８上の空間周波数に対する第１の軸８７上における変調伝達関数の関数である。第２の軸８８は、第１の軸８７に対して垂直となっている。変調伝達関数は、一定の解像度を有する画像対象を解像するための２つのズーム装置の１つの能力を示している。画像対象の解像度は、この例で、画像対象の空間周波数、単位が周期／ｍｍ、に一致している。１周期は、一対の隣接又は平行な線間である。これら線のうち一方は黒色であり、他方は白色である。より高い空間周波数は１ｍｍ間に、より多くの周期を有している。変調伝達関数の値１は、ズーム装置の完全な能力を有している。この能力は、一致する取得画像内で画像対象の空間周波数を正確に解像する。この取得画像は、従って、高品質となる。変調伝達関数の値０は、このズーム装置が正確に空間周波数を解像する能力がないことを示している。換言すると、この場合のズーム装置は、取得画像内で画像対象の解像度を解像することができる。この取得画像は、従って、低品質となる。

変調伝達関数についての多対のプロット関数線が、図１４に示されている。各プロット線は変調伝達関数を示している。この変調伝達関数は、このズーム装置を通る一対の放射光線の一致する放射光線に関するものである。各対のプロット線は、符号８９が付されている。これら対の放射光線のうち１つは、水平であり、より長い寸法となる楕円の交差部を有している。これら対の他の放射光線は、垂直であり、より長い寸法となる楕円の交差部を有している。各符号８９の‘Ｔ’及び‘Ｓ’の用語は、どのプロット線、したがってどの放射光線、が水平方向の長い寸法を有しているかを示しており、及び、どのプロット線が、したがってどの放射光線、が垂直方向の長い寸法を有しているかを示している。符号８９の、例えば、用語‘００．０ＤＥＧ’は、光軸ＯＡに関する入射角度を示している。この入射角度で、その対の放射光線の各放射光線がズーム装置に入射する。この例では入射角度０．００度（例えば、０．００°）を有する一対の放射光線が光軸ＯＡに沿って、同時に、ズーム装置を通過する。図１４により、画像対象の空間周波数（したがって、その解像度に一致して）が増加して、変調伝達関数（したって、画像対象の解像度を解像するための光学装置の一致する能力）は、一般に減少する。

図１５を参照すると、２つのズーム光学装置は第２のズームモードとなっている。この第２のズームモードでは、切替可能な光学要素８４及び更なる切替可能な光学要素８５の両方が、第２の構成となる。流体切替装置８６は、第２のズームモードに設計されている。この第２のズームモードでは、切替可能な光学要素８４及び更なる切替可能な光学要素８５の両方の、共通の第１の流体電極３５０と第３の流体電極３４０との間に電圧Ｖ_２が印加される。第２のズームモードでは、２つのズーム光学装置は比較的に短い第２の有効焦点距離を有している。この第２の有効焦点距離は、比較的に低いズーム係数を与えるように設計されている。第２のズームモードでは、光学装置は、６番目の視界α_６を有している。この６番目の視界α_６は、第２のズームモードである切替可能な光学要素８４及び更なる切替可能な光学要素８５の両方により与えられる比較的に低いズーム係数と一致している。第１のズームモードと第２のズームモードとの間の光学ズーム係数は、この例で、約２であるのが好ましい。第２のズームモードでは、光学装置は約２．８のＦ＃値となる口径を有している。

図１６は、第２のズームモードにおけるこの実施例のズーム光学装置の特徴であるプロット関数を示している。このプロット関数は、第２の軸８８上の空間周波数に対する第１の軸８７上の変調伝達関数の関数である。この変調伝達関数の特徴の説明は、図１４に対して説明された説明と類似しており、その説明は、ここでも、適用されるべきである。

この実施例の２つのズーム装置は、図１２を参照して、早くに説明したように、画像取得機器に一体化されてもよい。この実施例の２つのズーム装置を含むそのような画像機器は、低解像度のカメラであってもよい。この低解像度のカメラでは、画像検出器３６２はＶＧＡセンサである。このＶＧＡセンサは、約６４０×４８０画素を有しており、各画素は約４．３μｍの大きさを有している。この低解像度のカメラは固定焦点で画像を取得し、したがって、可変の焦点レンズ及び可変の焦点を制御する制御装置を有していない。第１のズームモードは望遠のズームモードであり、この望遠のズームモードは画像対象の比較的に狭い視界を有している。そして、第２のズームモードは、広角のズームモードであり、この広角のズームモードは画像対象の比較的に広い視界を有している。

前に説明された本発明の実施例において、２つのズーム光学装置は、レンズを有している。このレンズは、連続的な可変の焦点を与えるように配置され、流体メニスカスレンズである。本発明の他の実施例では、連続的な可変の焦点を与えるように配置されたレンズは、固体のレンズである。このレンズは、光軸ＯＡに沿って、切替可能な光学要素に関係して、他の空間の位置に移動されるように配置されている。このレンズ自体は、固定の集光力を有している。早くに説明され、２つのズーム光学装置により構成される他の制御装置は、レンズの空間の位置を変化させることで、連続的に、可変の焦点を制御するように設計されている。他の空間の位置は、例えば、光軸ＯＡに沿って、レンズを移動させる歯車装置を駆動するモータにより得られる。制御装置が、光軸ＯＡ上のレンズの空間の位置を適切に変化させることで、２つの光学装置により取得された一定の物体の画像の集光力及びズーム係数、前に説明されたものに類似、を変化させることができる。

本発明の他の実施例において、レンズ群は複数の固体レンズを有していることが予想される。これらレンズ群は、機械式のアクチュエータを用いることで、光軸ＯＡに沿って、他の空間の位置へ、独立して、移動させることができる。

本発明のさらに他の実施例において、連続的な可変の焦点を与えるように設計されたレンズは、液晶レンズである。この液晶レンズにより、レンズ構成要素を移動させるための機械式装置が不必要となる。

他の流体の流体メニスカスレンズ及び切替可能な光学要素は、既に説明されたものと異なっていてもよく、各々、異なる屈折率を有していてもよいことが予想される。切替可能な要素の第１の流体及び第２の流体は、夫々、代わりに、ガス状又は液体であってもよく、又は、第１及び第２の流体が両方とも、液体であってもよいことも予想される。

要素、例えば、２つのズーム光学装置の波面変更部及び電極が形成される材料は、既に説明された材料と異なっていてもよいことも予想される。異なる材料は、一定の特性、例えば、切替可能な光学要素の波面変更部の材料は第１の流体又は第２の流体に溶解してはならない特性、に従って、選択されてもよい。切替可能な光学要素の一部及び／又は他の部分も面は、異なる非球面の形状を有し、又は、代わりに球状であることが、さらに予想される。一部又は他の部分の面は、非周期的な構造（ＮＳＰ）又は回折格子であってもよいことが、さらに、予想される。上述の切替可能な光学要素は流体装置を通る循環方法で作動する。

第１の流体と第２の流体との流体構成の変遷過程での配置及び流体の流れに関係する切替可能な光学要素の他の構造が、用いられてもよいことが予想される。例えば、主空間と、１つ又はそれより多くの流体の容器との間で循環しない流体の流れが、用いられてもよい。

他の実施例では、上述の切替可能な光学要素は、異なるように構成されること、及び、波面変更部は更なる波面変更部を有するカバープレートの第２の流体電極に類似した更なる流体電極を有することが、予想される。更なる流体電極は、第２の流体電極に電気的に接続されている。その結果、印加電圧Ｖ_１は、第１の流体構成における、共通の第１の流体電極、第２の流体電極、及び、更なる流体電極にわたって印加される。波面変更部の一部は、例えば、テフロン（登録商標）ＡＦ１６００により形成された疎水性の流体接触層で覆われていることが、さらに予想される。この層の一方の面は、空間の内面を向いている。この予想される実施例では、第１の流体構成と第２の流体構成との間の切替時において、切替可能な光学要素の構造は、空間と導管との間より効率的な流体の移動を許容する。

切替可能な光学要素の他の可能な実施例では、流体切替装置は、機械を用いて、第１の流体構成と第２の流体構成との間で切り替えを行うように、異なる設計がなされてもよい。この機械は、エレクトロウエッティング力を含まず、例えば、機械式のポンプ機構である。

さらに異なるズーム設定で画像が取得されるように、レンズ群を有する従来のズーム光学装置は本発明の２つのズーム光学装置と結合させてもよいことに、さらに留意すべきである。

２つの切替可能な光学要素を有する本発明の実施例に対する他の実施例も、ズーム装置の固定焦点を与えるような分離したレンズ要素を有していてよいことが予想される。

固定の焦点又は可変の焦点を与える本発明の更なる実施例は、早くに説明した実施例の２つ又はそれより多くの切替可能な光学要素を含んでいてもよいことが予想される。

切替可能な光学要素及びさらに追加された切替可能な光学要素を有する上述の実施例では、第１のズームモード及び第２のズームモードは、第１の流体で満たされている両方の切替可能な光学要素の空洞、及び、第２の流体で満たされている両方の空洞のうちいずれか一方が供給される。更なるズームモードは、第１の流体で満たされている一方の切替可能な光学要素の空洞、及び、第２の流体で満たされている、更なる切替可能な光学要素の空洞、又はこれらの逆、で得られてもよいことが、さらに予想される。

本発明の他のズーム装置は、異なる値の少なくとも第１のズームモードと第２のズームモードとの間のズーム係数において、差異を有していてもよいことがさらに予想される。

本発明の２つのズーム光学装置は、カメラのような画像取得機器の包含及び作動に対して、説明がなされている。種々の画像取得装置において、２つのズーム光学装置が含まれることが予想される。例えば、カメラを含む携帯電話、又は、カメラを含む他の装置が想定される。

上記の実施例は、本発明の実例として、理解されるべきである。本発明のさらなる実施例が、予想される。いかなる実施例に関連して説明されたいかなる特徴も、それだけ用いられてもよく、説明された他の特徴と組み合わせて、用いられてもよく、そして、他のいかなる実施例の１つ又はそれより多くの特徴と組み合わせて用いられてもよく、いかなる他の実施例のいかなる組み合わせでもよい。さらに、上述されない等価及び変更も、記載された請求項で定義される本発明の範囲を逸脱しない限り、可能である。

従来技術に従った可変の焦点レンズを概略的に示す図である。従来技術に従った可変の焦点レンズを概略的に示す図である。従来技術に従った可変の焦点レンズを概略的に示す図である。２つの流体メニスカスレンズを有する本発明に従わないズーム光学装置を示す図である。２つの流体メニスカスレンズを有する本発明に従わないズーム光学装置を示す図である。本発明に従った第１の流体構成における切替可能な光学要素の線Ａ−Ａ及び線Ｂ−Ｂ、夫々に沿った断面部を概略的に示す図である。本発明に従った第１の流体構成における切替可能な光学要素の線Ａ−Ａ及び線Ｂ−Ｂ、夫々に沿った断面部を概略的に示す図である。本発明に従った第２の流体構成における切替可能な光学要素の線Ｃ−Ｃ及び線Ｄ−Ｄ、夫々に沿った断面部を概略的に示す図である。本発明に従った第２の流体構成における切替可能な光学要素の線Ｃ−Ｃ及び線Ｄ−Ｄ、夫々に沿った断面部を概略的に示す図である。本発明の一実施例に従った第１のモードにおける光学装置を概略的に示す図である。本発明の一実施例に従った第２のモードにおけるズーム光学装置を概略的に示す図である。本発明の一実施例に従ったズーム光学装置を有する画像取得機器を概略的に示す図である。本発明の他の実施例に従った第１のモードにおけるズーム光学装置を概略的に示す図である。本発明の他の実施例に従った第１のモードにおけるズーム光学装置の特徴のプロット関数を示す図である。本発明の他の実施例に従った第２のモードにおけるズーム光学装置を概略的に示す図である。本発明の他の実施例に従った第２のモードにおけるズーム光学装置の特徴のプロット関数を示す図である。

Claims

放射光線に対して可変のズーム設定を有するレンズ装置を有し、
前記レンズ装置は、第１のモードおよび第２のモードを有する切替可能な光学要素を有するところのズーム光学装置であって、
前記要素は、第１の流体と、第２の流体と、前記放射光線が透過するようにされた部分を有する波面変更部と、を含み、
前記第１のモードにおいて、前記切替可能な光学要素は、前記部分が前記第１の流体により実質的に覆われるような第１の流体構成を有し、
前記第２のモードにおいて、前記切替可能な光学要素は、前記部分が前記第２の流体により実質的に覆われるような第２の他の流体構成を有する、
ことを特徴とするズーム光学装置。
請求項１記載のズーム光学装置であって、
前記第１の流体は液体であり、前記第２の流体はガス状であることを特徴とするズーム光学装置。
請求項１又は２記載のズーム光学装置であって、
前記切替可能な光学要素は、共通の第１の流体電極と、第２の他の流体電極と、第３の他の流体電極と、を有し、
前記第１の流体構成において、前記第１及び第２の流体電極にわたって第１の電圧を印加することで、前記要素が切替可能なエレクトロウエッティング力を供給するようにされ、
前記第２の流体構成において、前記第１及び第３の流体電極にわたって第２の他の電圧を印加することで、前記要素が切替可能なエレクトロウエッティング力を供給するようにされていることを特徴とするズーム光学装置。
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載のズーム光学装置であって、
前記切替可能な光学要素は、前記放射光線が透過するようにされた他の部分を有する更なる波面変更部を有し、
前記波面変更部は、第１の波面変更を行うように適合され、前記更なる波面変更部は前記第１の波面変更を補足するようにされた第２の他の波面変更を行うように適合されていることを特徴とするズーム光学装置。
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のズーム光学装置であって、
前記波面変更部は１つの面を有し、該面は実質的に球状又は非球面であり、前記部分は前記面上にあることを特徴とするズーム光学装置。
請求項１乃至５のうちいずれか１項記載のズーム光学装置であって、
前記レンズ装置は更なる切替可能な光学要素を有し、該更なる切替可能な光学要素は、前記レンズ装置の前記可変のズーム設定の少なくとも一部を与えるための前記切替可能な光学要素と協同して作動するように配設されていることを特徴とするズーム光学装置。
請求項１乃至６のうちいずれか１項記載のズーム光学装置であって、
前記第１のレンズは、屈曲を有する流体メニスカスにより分離された他の流体を有する流体メニスカスレンズであり、
前記光学装置は、さらに、制御装置を有し、前記可変の焦点は流体メニスカスの屈曲の変化を有し、前記制御装置はメニスカスのエレクトロウエッティング力を用いて、前記可変の焦点を制御するようにされていることを特徴とするズーム光学装置。
請求項７記載のズーム光学装置であって、
前記流体メニスカスレンズは、さらに、第１及び第２の他の電極を有し、前記制御装置は、前記メニスカスのエレクトロウエッティング力を供給するために、前記第１のメニスカス電極と前記第２のメニスカス電極とにわたって電圧を印加するようにされていることを特徴とするズーム光学装置。
請求項１乃至５のうちいずれか１項記載のズーム光学装置であって、
前記レンズ装置は、前記切替可能な光学要素に関係して、空間の位置を変化させることが可能な固体のレンズを有していることを特徴とするズーム光学装置。
請求項１乃至５のうちいずれか１項記載のズーム光学装置であって、
前記レンズ装置は集光力を変化させる液晶レンズを有することを特徴とするズーム光学装置。
請求項１乃至１０のうちいずれか１項記載のズーム光学装置を有し、
前記光学装置が前記第１のモードのときは、当該機器は第１のズーム設定で画像を取得するように適合され、前記光学装置が前記第２のモードのときは、当該機器は第２の他のズーム設定で画像を取得するように適合されることを特徴とする画像取得機器。
請求項１１記載のズーム光学装置を有し、
前記画像取得機器は、さらに、前記第１のモードにおいて取得された画像、及び／又は、前記第２のモードにおいて取得された画像にデジタルのズーム係数を導入するように設計されたデジタルズーム装置を有することを特徴とする画像取得機器。