转换透镜、转换透镜系统和成像设备的制作方法

专利名称：转换透镜、转换透镜系统和成像设备的制作方法
技术领域：
总的来说，本发明涉及转换透4竟和系统，更具体地，本发明涉 及具有广角和樣史距功能的转换透4竟和透4竟系统以及i殳置有该转换 透镜系统的成像设备。
背景技术：
迄今已经提出了多种前侧安装型的广角转换器，作为用在诸如 照相机和摄像机的成像设备中的转换透镜，其中，这些转换器被配 置为安装在将拍4聂的物体的一侧或者在成^象透4竟的前侧，并#1配置 为在使整个成像透镜系统的焦平面保持在固定位置的同时，使成像 设备总体的焦距变为广角范围。
例如，在曰本未审查专利申请公开第2002-214529号中披露了 一种广角转换透4竟，其被安装在作为主透4竟系统的变焦透镜的物体 侧并能够扩展整个透镜系统的图像角。该广角转换透镜由三个透镜 形成，包括其凸起面面向物体侧的凹弯月形透4竟、塑冲+的非^求面透 镜和在物体侧上更远离凹弯月形透镜放置的凸透镜。此夕卜，在转换透镜中，可能设置^又由一组凹透镜(包括单个凹
透4竟)形成的广角端转:换器(wide-end convenor )。通过安装由一组 凹透镜(或一个凹透镜)形成的这种广端转换器，仅在广角端的焦 距一皮改变为更广角的范围，并且可以以更大的图 <象角进4亍拍才菱。

发明内容
一方面，由于安装在成像设备主体的变焦透镜前侧的透镜的结 构相对简单，所以诸如广端转换器的一类透镜适合用于较便宜和重 量轻的使用，但是其仅可以聚焦在其广角端。结果，当意欲在远摄 侧进行拍摄时，需要将广端转换器从成像设备主体上拆除。
另外，在转换透镜中还列举了能够进行微距拍摄的近摄透镜。 同样对于近摄透镜，也需要安装/拆除的操作以在微距和标准拍摄之 间进4亍切才灸。
鉴于上述和其他困难，期望提供能够从标准焦距范围切换为广 角范围或微距范围(反之亦然)的转换透镜和转换透镜系统。另夕卜， 期望提供一种结合有转换透镜和转换透镜系统的成像设备。
才艮据本发明的实施例，才是供了一种转换透4竟。该转换透4竟包括 一对透明构件，其中的至少一个由可变形膜形成；连接构件，用于 连4妄这对透明构件，以形成夹在这对透明构件之间的密封空间；透 明液体，填充在密封空间中；以及曲率改变才几构，用于通过移动填 充在密封空间中的透明'液体来改变可变形"莫的曲率。
在根据实施例的转换透镜中， 一对透明构件中的至少 一个由可 变形膜形成，并且该可变形力莫通过曲率改变才几构变形为凹、平或凸 的形状。因此，转换透4竟的形状可以变为i者如凹、平或凸透4竟形状 的几种形状。
9根据本发明的另一个实施例，提供了一种转换透镜，其包括转
换透镜和曲率控制设备。该转换透镜包括 一对透明构件，其中的 至少一个由可变形膜形成；连接构件，用于连接这对透明构件，以 形成夹在这对透明构件之间的密去于空间；透明液体，填充在密封空 间中；以及曲率改变才凡构，用于通过移动填充在密封空间中的透明 液体来改变可变形力莫的曲率。曲率控制i殳备纟皮配置为通过控制曲率 改变才几构来控制可变形膜的曲率改变。
使用根据实施例的转换透镜系统，由于提供曲率控制设备来控 制4吏可变形膜变为凹、平或凸形状的曲率改变才几构，所以可以〗吏转 换透4竟的形状/人凹透4竟连续变为凸透4竟，反之亦然。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种包括成像设备，该成 像设备包括具有光学系统的成^象设备主体和安装在成像设备主体 的光学系统的物体侧上的转换透4竟系统。该转换透4免系统包括转换 透镜和曲率控制设备。转换透镜包括 一对透明构件，其中的至少 一个由可变形l莫形成；连4妄构件，用于连冲妾这对透明构件，以形成
夹在这对透明构件之间的密封空间；透明液体，填充在密封空间中； 以及曲率改变才几构，用于通过移动填充在密封空间中的透明液体来 改变可变形膜的曲率。曲率控制设备被配置为通过控制曲率改变机 构来控制可变形膜的曲率改变。
使用根据实施例的成像设备，构成安装在成像设备主体上的转 换透镜系统的转换透镜可以根据需要变为凹、平或凸透镜的形状。 因此，通过实施例的成傳^殳备，可以进4亍广角、标准和樣i距才莫式的 拍摄。
沖艮据本发明的实施例，可以在无需另外所需的安装/拆除的情况 下，使用附着至成像设备主体的转换透镜，在拍摄的广角、标准或 孩吏距才莫式之间进行切换。


接下来将参考附图来详细描述本发明的优选实施例，其中
图1是大体上示出根据本发明实施例的转换透镜的第一实例的 配置的截面图2是示出根据本发明实施例的转换透镜的第 一 实例的配置的 另一个截面图3是示出才艮据本发明实施例的转换透4竟的第 一实例的配置的 又一个截面图4A~图4D示出了可以使用根据本发明实施例的转换透镜的 第一实例拍摄的图像；
图5是大体上示出根据本发明实施例的转换透镜的第二实例的 配置的截面图6是示出根据本发明实施例的转换透镜的第二实例的配置的 另一个截面图7是示出根据本发明实施例的转换透镜的第二实例的配置的 又一个截面图8是大体上示出根据本发明实施例的转换透镜的第三实例的 配置的截面图9是示出根据本发明实施例的转换透镜的第三实例的配置的 另一个截面图；图10是示出根椐本发明实施例的转换透镜的第三实例的配置 的又一个截面图IIA是示出图1的转换透镜的变形的截面图IIB是示出图5的转才奐透4竟的变形的截面图IIC是示出图8的转换透镜的变形的截面图12是大体上示出根据本发明实施例的转换透镜系统的分解
图13是示意性示出根据本发明实施例的转换透镜系统的截面
图14是示意性示出根据本发明实施例的转换透镜系统的操作 的截面图，其中，调整环沿4吏透4竟框更紧地拧到调整环上的方向旋
转；
图15是示意性示出根据本发明实施例的转换透镜系统的操作 的另一个截面图，其中，调整环沿<吏透4竟冲匡更*>地拧到调整环上的 方向旋转；
图16是示意性示出才艮据本发明实施例的成^象设备的外形以及
图17是示出根据本发明实施例的成像设备的主要部分的配置 的才匡图。
1具体实施例方式
以下将通过参考附图以多种实施例来描述本发明。在实施例中 的披露和附图中的所示并非本发明的详细说明或者用于限制本发明。
图1是大体上示出根据本发明实施例的转换透镜的第 一实例的
配置的截面图。参考图1,根据第一实例的转换透镜1包括由平 面固体^反的第一透明构件2和可变形力莫的第二透明构件3形成的一 对透明构件；以及填充了至少由这对透明构件封闭式密封的空间的 透明液体7。在本实例的转换透4竟1的这对透明构件中，第一透明 构件2 一皮配置为用作朝向物体侧的面，而第二透明构件3纟皮配置为 用作朝向图像侧的面。因此，在本文中，形成转换透镜l作为由用 于形成第 一透明构件2的平面固体^反和具有可变形膜作为其表面边 界的透明液体7形成的复合型成对透镜的实例，其中，可变形膜包 括在第二透明构件3中。
例如，作为第一透明构件2的平面固体4反由具有适当透光度的 透明材料(诸如玻璃、丙烯酸树脂、塑料等)形成，这些透明材料 均寻皮形成为^U则4反。
此外，用于形成第二透明构件3的可变形膜例如由具有适当弹 性的弹性体膜形成为具有适当透光度的透明膜。用于形成可变形膜 的适当实例可以包括硅橡胶、含氟橡胶和聚氨酯橡胶。
设置连接构件4以使第一透明构件2和第二透明构件3在其外 围连接，从而形成夹在第一透明构件2和第二透明构件3之间的密 封空间。连接构件4被配置为连接第一透明构件2和第二透明构件 3，以封闭式保持填充在密封空间中的液体7。此外，在此实例中， 连接构件4被形成为具有弹性褶的蛇腹结构，并且该蛇腹结构可以通过叠置软片来形成，这些软片通过例如热封由层压有诸如聚乙烯 等的树脂类材料的薄气密铝箔形成。例如，由于液体7填充在密封空间中，所以可以使用具有适当 透光度的透明液体，诸如具有低挥发性的硅油。此外，填充在密封 空间中的液体7的量净皮调整为^f吏由第二透明构件3形成的可变形膜 维持为平面。此外，4吏用通过连4妄构件4如此连4妄的第一透明构件2和第二 透明构件3，分别用第一4医体5和第二框体6来固定包4舌在第一透 明构件中的朝向物体侧的面的第 一外围和包4舌在第二透明构件中 的朝向图4象侧的面的第二外围。因此，液体透4竟由净皮上述第二冲匡体 6包围的结构形成，作为根据此实例的转换透镜l的主要部分。如图l所示，如此构造的转换透镜l被保持使其作为第二透明 构件3的可变形膜通常保持平坦。另夕卜，使用根据此实例的转换透 镜l,通过固定第一框体5和第二框体6中的一个，然后拉或推框 体5和6中当前未固定的一个，可4吏包括在转换透4竟1中的第二透 明构Y牛3的曲率改变。例如，如图2所示，固定第一框体5，并沿箭头fl所指示的方 向以图式页所示的方式^立第二冲医体6。随后，^立伸蛇腹结构的连^妻 部分，结果，使第二透明构件3在被第二框体6包围的区域中的形 ^1大变为凹形。也就是说，由于填充密封空间的液体7的体积固定，所以液体 7的 一部分通过增大第 一框体5和第二框体6之间的间隔而朝外围 移动。因此，液体7的体积在被第一和第二框体5和6包围的区域 的中心部分减少。在这种情况下，如上^是及，由于第一透明构件2由平面固体才反形成，所以，如图2所示，由可变形力莫形成的第二透 明构件3变形为凹状。因此，转换透镜l用作了凹转换透镜。其次，相反，第一框体5和第二框体6中的一个固定，而推框 体5和6中当前未固定的另一个。例如，如图3所示，第一冲匡体5 固定而朝箭头f2所示的方向^i第二一匡体6。随后，缩进蛇腹结构的 连接部分，结果，第二透明构件4在被第二框体6包围的区域中的 形状变为凸形。也就是i兌，由于填充密封空间的液体7的体积固定， 所以通过缩进第 一才匡体5和第二才匡体6之间的间隔，液体7的 一部 分朝向被第一和第二框体5和6包围的区域中心移动。在这种情况 下，由于第一透明构件2由平面固体4反形成，所以，如图3所示， 由可变形膜形成的第二透明构件3变形为凸状。从而，转换透镜l 用作了凸转换透镜。因此，使用该实例的转换透镜l，可以通过固定第一框体5和 第二框体6中的任一个然后拉或推框体5和6中的另一个，改变被 第二框体6包围的由可变形膜形成的第二透明构件3的曲率。因此，i殳置曲率改变才几构，其包4舌第一实例中的第一框体5、 第二冲医体6和具有蛇腹结构的连4妄构件4。第一实例的上述转换透镜1可以通过被安装在多种成像设备 (诸如照相机、摄像机等)的主体中所包括的光学系统的前侧来适 当地进行使用。其次，将按照转换透镜l的操作状态来描述几个图像，其中， 这些图像可以通过设置有被安装在成像设备主体上的本实例的转 换透4竟1的成像设备来拍才聂。在本文中，转换透4竟1净皮装载在成4象 设备的主体上，以使第一透明构件2在物体侧而第二透明构件3在图像侧。图4A ~图4D示出了使用装载在成像设备主体上的该实例的转 换透镜l所拍摄的图像。例如，这些图像是在将转换透镜l装载在 具有10倍变焦功能的成傳^殳备主体上的情况下的实例。首先，图4B和图4C所示的图像是使用转换透镜1中保持为平 坦平面的第二透明构件3拍4聂的。具体地，当如图4B和图4C所示 拍摄这些图像时，转换透镜1中的第二透明构件3不具有任何曲率。 图4B的图像是使用包括在成像设备主体中的光学系统在广角端 (即，最小焦距)处拍摄的。图4C的图像是使用包括在成像设备 主体中的光学系统在远摄端(在本实例中具有IO倍远摄功能)(即， 最大焦距)处拍摄的。为比较重复先前部分的结果，在使转换透镜 1中的第二透明构件3保持为平板状的情况下，由于转换透镜1中 的第二透明构件3不具有任何曲率，所以使用成像设备拍摄的图像 与没有装载转换透镜1情况下拍摄的图像相同。因此，图4B和图 4C是使用具有其正常焦距范围的成像设备的主体拍摄的图像。^接下来，图4A所示的图4象是通过对包括在成像i殳备主体中的 光学系统将焦距"i殳定在广角处然后使作为转换透4竟1的第二透明构 件3的可变形膜变形为凹状(如图2所示)拍4菱的。通过将成l象i殳 备的主体设定在其最大广角模式值来使作为转换透镜1的第二透明 构件3的可变型膜变形为凹状，可以使成像角进一步扩大到0.7倍 的广角。因此，在这种情况下，转换透镜l用作了广角端转换器。此外，图4D所示的图像是通过将成像设备的主体的焦距设定 在10倍远^1^莫式或设定在远^^端，然后使作为转换透镜1的第二 透明构件3的可变形膜变形为凸状(如图3所示)拍摄的。在该实 例中，通过在成傳^殳备主体的远纟聂端处^f吏作为转换透4竟l的第二透 明构件3的可变形膜变形为凸状，可以进行微距模式拍摄。因此， 在这种情况下，转换透4竟1起到近摄透4竟的功能。如上所述，当将该实例的转换透镜1安装在包括在成像设备主 体中的光学系统的前侧时，在无需将转换透镜1从成像设备的主体 拆除的情况下，可以在拍摄的广角、标准或微距模式之间进行切换。其次，图5是大体上示出根据本发明实施例的转换透镜的第二实例的配置的截面图。 -使用相同的凄t字表示来示出在图5所示的与包括在图1中类似的组件和单元，并在这里省略其重复描述。首先，设置根据第二实例的包括连接构件10的转换透镜19, 连接构件10 一皮配置为连接第一透明构件2和第二透明构件3且与 第一透明构件2外围的框体9整体形成。此外，第二透明构件3的 外围构成光圈11。在第二透明构件3中，并在其构成液体透4竟的主 要部分和构成光圏11的外围部分之间的边界上，在与包括在第二 透明构件3中的液体7接触的侧面上设置隔板12,然后，使隔板 12的一部分"i殳置有开口 12a。此外，在第二透明构件3构成光圏11 的面上还设置支撑构件13。隔才反12 一皮形成为并不完全将填充密封空间的液体划分为在构 成光圏11的外围部分中的液体和构成液体透镜的第二透明构件3 的主要部分中的液体。因为i殳置了开口 12a,所以能够4吏液体7在 密封空间的外围部分和主要部分之间移动。此夕卜，隔板12被形成 为部分连接至连接构件10。光圏11可以与第二透明构件3整体形 成。可选地，其可以由另一种柔性材料单独形成。因此，对该实例 的转换透4竟19， i殳置包括光圏11和支撑构件13的曲率改变4几构。-使用该实例的转换透《竟19,通过拉或推支撑构件13来拉或推 柔性光圏11, 乂人而导致第二透明构件3的曲率改变。例如，如图6所示，当沿箭头f3所示的方向4立支撑构件13时， 4妄着，i真充密去于空间的'液体7的一部分通过隔4反12的开口 12a 乂人转换透4竟19的主要部分移到外围部分。因此，第二透明构件3的 表面以隔才反12作为支^主而弯成凹形。由于隔板12与连4妻构4牛10 部分连接，所以当拉光圏ll时，隔板12维持固定状态。因此，隔 斗反12可用作用于4吏第二透明构件3的可变形月莫变形的支柱。因此， 转换透4竟19用作了凹转换透4竟。此外，如图7所示，当沿箭头f4所指示的方向推支撑构件13 时，接着，填充密封空间的液体7的一部分通过隔^反12的开口 12a 远离外围部分移到转换透镜19的主要部分。因此，第二透明构件3 的表面以隔板12作为支柱弯成凸形。因此，转换透镜19用作了凸转换透镜。以与上述第一实例的转换透4竟1类似的方式，才艮据该实例的转 换透镜19还可以通过被安装在多种成像设备(诸如照相机、摄像 才几等)的主体中所包才舌的光学系统的前侧来4吏用。另外， -使用该实 例的转换透镜19,为了在成像设备主体的广角端执行广角模式拍 摄，如图6所示，拉支撑构件13而使转换透镜19成为凹透镜的形 状。另外，为了在成像设备主体的远摄端执行微距模式拍摄，如图 7所示，推支撑构件13而〗吏转换透4竟19成为凸透4竟的形状。此外， 为了执行标准模式拍摄，如图5所示，不向转换透镜19的支撑构 件13施力，且第二透明构件3^皮配置为维持平一反状。如上所述，当将该实例的转换透镜19安装在成像设备的主体 上时，通过适当地调整施加给支撑构件13的力来拉或推柔性光圈 11。因此，改变了转换透4竟19的第二透明构件3的曲率，并冲丸4亍 了广角、标准或微距模式拍摄之间的切换。同样，使用转换透镜19， 以类似于上述第一实例的方式，在无需将转换透4竟19 乂人成像设备 主体拆除的情况下，可以在拍4聂的广角、标准或樣i距才莫式之间进行 切换。接下来，图8是大体上示出根据本发明实施例的转换透镜20 的第三实例的配置的截面图。使用相同的数字表示来示出图8所示 的与包括在图1和5中类似的装置和单元，并在这里省略其重复描述。设置根据该实例的包括连接构件16的转换透镜20,连接构件 16 ^皮配置为连4妻第一透明构4牛2和第二透明构4牛3,并且连4妻构ff 16与形成在第一透明构件2的外围上的第一框体14和形成在第二 透明构件3的外围上的第二框体15整体形成。以与第一实例类似 的方式，设置第一框体14和第二框体15,其分别固定至第一透明 构件2朝向物体侧的面和第二透明构件3朝向图<象侧的面的外围部 分。此夕卜，在该实例中，形成具有平一反状的液体可移动部17作为 连4妻构件16的一部分。i殳置该液体可移动部17以^f吏Jt真充密去于空间 的液体7能够移动，并且例如，通过驱动外部抽吸4几构等(未示出) 来控制液体7的移动。因此，设置该实例的曲率改变4几构，其包括 液体可移动部17。在该实例中，通过驱动外部抽吸才几构并l吏用4由吸才几构来转移填 充密封空间的液体7，可以改变填充密封空间的液体7的体积。因 此，可以改变i殳置有可变形力莫的第二透明构件3的曲率。例如，如图9所示，通过驱动外部抽吸才几构，沿箭头pl所指 示的方向转移填充密封空间的液体7的一部分。然后，填充密封空 间的液体7的体积减小，并且i殳置有可变形膜的第二透明构件3的 形状变形为凹形。因此，转换透4竟20用作了凹转换透4竟。相反，如图IO所示，通过驱动外部抽吸才几构，沿箭头p2所指 示的方向转移填充密封空间的液体7的一部分。然后，通过输入一 些液体7，填充密封空间的液体7的体积增大，并且设置有可变形膜的第二透明构件3的形状变形为凸形。因此，转换透4竟20用作了凸转换透镜。根据该实例的转换透镜20还可以通过被安装在多种成像设备 (诸如照相机、摄像机等)的主体中所包括的光学系统的前侧、分 别以类似于第一和第二实例的上述转冲奐透4竟1和19的方式来4吏用。 另夕卜，使用该实例的转换透镜20,为了在成像设备主体的广角端执 行广角模式拍摄，如图9所示，通过减小密封空间中的液体7的体 积而使转换透镜20成为凹转换透镜。另外，为了在成像设备主体 的远摄端执行微距模式拍摄，如图10所示，通过增大密封空间中 的液体7的体积而使转换透镜20成为凸转换透镜。此外，为了执 行标准模式拍摄，第二透明构件3被配置为通过适当控制液体7的 体积而维持平板状。如上所述，当将该实例的转换透镜20安装在成^象i殳备的主体 上时，通过液体可移动部17来适当转移密封空间中的液体7从而 改变转换透4竟20的第二透明构件3的曲率，^U亍在广角、标准或 微距模式拍摄之间的切换。因此，同样使用该实例的转换透镜20， 与上述第一和第二实例类似，在无需将转换透4竟20 乂人成傳^殳备的 主体拆除的情况下，可以在拍4聂的广角、标准或孩i距才莫式之间进行 切换。尽管在第 一 至第三实例中假定第 一 透明构件2为两侧平坦的固 体板，但是可选地，例如，如图11A 图IIC所示，第一透明构件 还可以-故形成为在物体侧具有凸曲率的固体透4免18。图11A示出 了对图1的转换透镜l的这种变形，图IIB示出了对图5的转换透 镜19的这种变形，以及图11C示出了对图8的转换透镜20的这种 变形。如图11A-图IIC所示，例如，通过用具有期望形状的固体透 4竟18形成第一透明构件，可以减少将拍t聂图^f象的〗象差。此外，以 与第二透明构件3类似的方式，第一透明构件可以被形成为包括可 变形膜。具体地，在根据本发明实施例的转换透镜中，优选地，只 要透明构件对中的至少 一 个形成有可变形膜，那么结果是可以能够 根据透镜的设计来采用多种组合。实际上，4艮据第一至第三实例的上述转换透4竟1、 19和20可 以通过被安装到成像设备主体的前侧来使用，作为设置有用于控制 曲率改变机构的曲率控制设备的转换透镜系统。接着，以下将描述关于每个均形成为设置曲率改变机构的转换 透镜的几个转换透镜系统的配置的具体实例。参考图12和图13，描述了根据实施例的转换透镜系统的实例， 其i殳置有上述第一实例的转换透4竟1。如第一实例的转换透4竟1典 型所示，该实例的转换透镜系统47是可以适当用于包括具有蛇腹 结构的连接构件作为曲率改变机构的上述配置的系统。图12是大 体上示出转换透镜系统47的分解图，以及图13是示意性示出转换 透镜系统47在,皮装配时的截面图。设置根据该实例的转换透镜系统47,其包括曲率控制设备，曲 率控制设备具有调整环21、透4竟框22、可移动^反23、可移动板安 全环24和主体附着构件25，并且该转换透4竟系统包括转4奂透4竟1。 在图12的附图页中，本文4艮定物体侧在左而图<象侧在右。具体地， 々支定主体附着构件25侧为在安装时与包括在成傳^殳备主体中的光 学系乡克的正面^妻触的 一侧。调整环21具有圓筒部26和在物体侧形成在圓筒部26的末端 的凸乡彖部27。凸》彖部27与圓筒部26整体形成以沿内部方向延伸。在圓筒部26的内表面上，从图^f象侧上的边^彖朝向物体侧形成阶梯 部28，用于安装可移动^反23。 ^口后所述，阶4弟部28用作可移动4反 23的滑动表面。此夕卜，在圓筒部26的内表面上，从阶梯部28朝向 物体侧形成螺紋部29。 ot匕外，在物体侧上的端面上，以固定角间隔 设置螺4丁孔30。透4竟才匡22具有圆筒部31以及在物体侧朝向内部方向形成在圆 筒部31的端面上以形成阶梯的凸^^部33。在圆筒部31的外面上， 形成螺紋部32，其^^皮配置为纟皮拧到形成在调整环21上的螺紋部29 上。此外，在圆筒部31中乂人物体侧的末端沿光轴方向延伸形成槽 35,并且在该实例中，圓筒部31中的这些槽35以固定角间隔形成 在三个位置。此外，分别以固定角间隔设置用于将转换透镜l固定 在凸缘部33的内面上的螺4丁孔34和用于将主体附着构件25固定 在圓筒部31在图像侧的端面上的另一些螺钉孔36。本实例中所使用的转换透镜1是图1所示的上述转换透镜1。 因此，在转换透4竟系统47中所^吏用的转4奐透4竟1中，4吏用相同的 凄t字表示来示出与包括在图1中类似的装置和单元，并在这里省略 其重复描述。在转换透镜1的第一框体5上，设置螺钉孔(未示出)， 用于通过i殳置在上述透4竟框22的凸纟彖部33上的对应螺4丁孔34来 将框体5固定到透4竟冲匡22上。此外，在转换透4竟1的第二才匡体6 上，设置螺钉孔37，用于固定以下将描述的可移动板23。i殳置可移动纟反23,其包4舌以环的形4犬形成的环部38以及以在 环部的外边缘上突出的状态设置的支撑销39。这些支撑销39的每 一个都^皮设置为与形成在透镜框22的圆筒部31中的槽35啮合， 并一皮安装在调整环21的阶梯部28上，且阶4弟部28的上部用作支 撑销39的滑动表面。在这点上，调整环21的圓筒部26在图像侧 上的端面与可移动板23齐平。此夕卜，在可移动板23的环部38上 的几个位置处形成螺4丁插入孔40，以对应于转换透镜l的第二框体6的螺钉孔37。可移动板23和转换透镜1通过经由螺钉插入孔40 将螺钉固定到第二框体6的螺钉孔中来固定。
可移动^反安全环24以具有与调整环21相同直径的环形状形 成，并在可移动4反安全环24外围上，在与调整环21上形成的螺4丁 孔30相对应的位置处形成螺钉插入孔42。此外，可移动板安全环 24,皮形成为其环宽稍大于调整环21的圆筒部26的厚度，以向调整 环21的内部方向突出。 -使用这种配置，可以通过可移动4反安全环 24固定安装在调整环21的阶梯部28上的可移动板23，以使其不 会更朝向图像侧滑出。具体地，可移动板23夹在并保持在调整环 21的阶梯部28的滑动表面和可移动板安全环24之间。
主体附着构件25被形成为包括在其中心具有圆形开口 48的圆 盘部43和具有朝向图像侧突出的中心圆形开口 48的边缘的突出部 44，并且在突出部44的外周上设置螺紋45。将形成在突出部44的 外圆周上的螺紋45放置在成像设备主体所包括的光学系统的前侧 (即，图<象侧)。此外，才艮据成傳_设备主体中的光学系统所包括的 透4竟的形状来设置圆形开口 48，且圆盘部43的直径;故形成为与调 整环21具有相同的尺寸。在圆盘部43的外圓周上，在与形成于透 4竟框22中的螺4丁孔相对应的位置处形成螺4丁插入孔46,且通过螺 钉插入孔46将每个螺钉都插入到透镜框22的螺钉孔36中。因此， 主体附着构^牛25 ,皮固定至透4竟才匡22。
使用上述配置，并入到转换透4竟系统47中的转换透4竟1的第 二透明构件3变为凹、平或凸的形状，乂人而〗吏转换透4竟1分别成为 凹、平或凸透4竟。
参考图14和图15,将描述才艮据本实施例的转4奂透4竟系统47 的操作。至少通过将主体附着构件25安装在成像设备的主体中的 光学系统的前侧(物镜侧)来"i殳置本实施例的转换透镜系统47。由于透镜框22固定到主体附着构件25，所以相对于成像设备的主体， 还维持了透镜框22的固定配置。
在冲艮据本实施例的具有主体附着构件25的固定配置的转换透 镜系统47中，由于透镜框22被狞到调整环21中，所以可以通过 旋转调整环21来使调整环21相对于透镜框22沿光轴方向移动。
例如，图14是示意性示出沿使透镜框22更紧地或以量增加的 方式拧到调整环21中的方向S走转调整环21的配置的截面图。形成 在可移动板23的外围上的支撑销39^皮配置为夹在或保持在调整环 21上的阶梯部28和可移动板安全环24之间，且还与形成在透4竟框 22上的槽35啮合。
当这种配置的调整环21沿使透镜框22更紧i也拧到调整环21 中的方向^^转时，调整环21的阶梯部28上的滑动表面顺着可移动 板23上的支撑销39滑动，且滑动表面在沿使透镜框22被更拧紧 的方向滑动的同时与可移动4反23—起4争移，即，调整环21沿图14 的附图页中的箭头xl所指示的方向移动。由于支撑销39夹在且保 持在调整环21的阶梯部28和可移动才反安全环24之间，所以调整 环21和可移动板23之间的相对位置不改变，且支撑销39顺着形 成在透镜框22上的槽35的内部移动。图14示出了调整环21被调 整以使支撑销39从槽35的中间进一步朝向图像侧偏移的实例情 况。
图14示出了透镜框22被拧到调整环21中的量最大的配置， 其中，使可移动板23的位置相对于透^:框22的凸缘部33最远。 由于转换透4竟1 #1固定至透4竟框22的凸》彖部33和可移动一反23，所 以向包括在转换透镜l中的第二框体6施加沿图2的附图页中的箭 头f3所指示的方向的力。因此，转换透镜1的蛇腹结构伸展，并且包括可变形膜的第二透明构件3变形为凹状。即，具有这种配置的
转换透4竟1用作了凹转4灸透4竟。
接下来，图15是示意性示出沿4吏透镜框22较少地或以量减少 的方式拧到调整环21中的方向凝:转调整环21的配置的截面图。在 这种情况下，当〗吏调整环21的阶梯部28上的滑动表面顺着可移动 板23上的支撑销39滑动时，调整环21与可移动板23 —起沿使透 镜框22柠入到调整环21中的量减少的方向(即，沿箭头x2所指 示的方向)移动。此外，支撑销39夹在且保持在调整环21的阶梯 部28和可移动斧反安全环24之间，所以在调整环21禾口可移动^反23 之间的相对位置不改变，并且支撑销39顺着形成在透镜框22上的 槽35的内部移动。图15示出了调整环21#1调整为^吏支撑销39乂人 槽35的中间进一步朝向物体侧偏移的另 一个实例情况。
图15示出了透4竟才匡22 ^皮拧到调整环21中的量最小的配置， 其中，使可移动板23的位置相对于透镜框22的凸缘部33最近。 由于转换透镜1被固定至透镜框22的凸缘部33和可移动板23，所 以向包括在转换透镜l中的第二框体6施加沿图3的附图页中的箭 头f4所指示的方向的力。因此，转换透镜l的蛇腹结构收缩，且包 括可变形膜的第二透明构件3变形为凸状。即，具有这种配置的转 换透镜1用作了凸转换透镜。
此外，在本实施例中，可以通过适当调整透镜框22柠到调整 环21中的量/人而4吏该配置成为在图14和图15所示的状态之间的 中间状态，使转换透镜1的第二透明构件3成为平板状的形状。
使用根据本实施例的转换透镜系统47，通过旋转调整环21来 适当调整透镜框22拧到调整环21中的量，可以容易地使并入到转 换透4竟系统47中的转:换透4竟1的透4竟形状在凹形和凸形形状之间 改变。另外，在转换透镜系统47中，并入其中的转换透镜l被配置为包括液体透镜，并且通过使作为可变形膜的第二透明构件3的 形状变形来改变转换透4竟1的折射率。因此，由于可以通过调整透 镜框22柠到调整环21中的量使作为可变形膜的第二透明构件3的 形状连续/人凹形变为凸形(反之亦然)，所以可以进行转换透4竟1 的折射率的连续改变。
在本实施例中，尽管作为并入到转换透镜系统中的转换透镜， 以上描述了4吏用具有蛇腹结构的转换透4竟1的实例，4旦是可选地， 还可以4吏用图5所示的转换透^: 19。例如，当4吏用转换透4免19时， 优选地，将转换透镜19的框体9固定到透镜框22的凸缘部33，并 将该转换透4竟19的支撑构件13固定到可移动^反23的环部38。另 外，当使用图8所示的转换透镜20时，优选地，利用抽吸机构作 为曲率控制设备。
接下来，参考图16和图17,以下将描述成像设备，其包括图 12中安装到成像设备主体的转换透镜系统47。图16是示意性示出 可以用例如数字摄像机代表的成像设备100的外形图。
设置图16所示的成像设备100,其包括成像设备主体103,成 像设备主体103设置有均收在空外壳102内部的镜筒、图像传感器、 驱动控制电^各等，并且成傳^殳备100包4舌转换透4竟系统47。
首先，用近似长方体形状且水平方向长的空心外壳形成构成成 像设备主体103的外壳102,并在使用时，使外壳102的较长方向 置于横向。尽管在图16中未示出，^f旦是外壳102在前侧i殳置有排 列在镜筒中的成像透镜。镜筒包含在外壳102中，以使设置在镜筒 中的光学系统的光轴为水平方向。在本实例中，^叚定光学系统51 的成〗象透4竟(图16中未示出)构成变焦透4竟。在外壳102的内部 中以及在镜筒的后部，设置稍后将描述的图像传感器。此外，在镜 筒的后部以及在外壳102的背侧，设置取景器单元106。在外壳102的上部设置开口部，用于露出可拆卸地安装几个配 件(诸如外部一见频光、外部麦克风等)的配件插座(shoe )(或热靴 插座)。配件插座方文置在取景器单元106的正前方且通常由用于打 开和关闭开口部的插座盖107可拆卸地覆盖。此外，在外壳102中 在其前底部并入立体声麦克风108。另外，尽管附图中未示出，但 是在镜筒的上顶部设置与外壳102整体形成的发光部。
在外壳102的一个侧面上，设置用于抓住外壳102的把持部 110。把持部110还用作用于覆盖设置在其内部的机构(未示出)的 覆盖构件。例如，通过使把持部110的上部向外打开，露出磁带装 载槽，用于访问内置的4几构，并且可以扭^亍盒式万兹带等的附着/拆卸操作。
此夕卜，在把持部110的后部和上部，i殳置也充当才莫式选才奪开关 的电源开关112、用于执行静止图像拍摄的快门按钮113和用于通 过在预定范围内进行扩展(远摄)或减少(广角)来使图像连续改 变的变焦按钮114。另外，尽管在附图中未示出，但是在电源开关 112下，设置有记录按钮。此外，尽管也未示出，但是除记录按钮 之外，在电源开关112下方，即，在外壳的背侧，i殳置电池容纳室， 用于可拆卸地安装用作1更携式电源的电池单元。
在与外壳102的把持部110相^J"的面上，〗吏用连4妄构4牛140来 姿态可变地附接显示设备104。例如，显示设备104被配置为用作 用液晶面板等形成的耳又景器和/或触摸面板。
此外，在成像设备主体中的上述光学系统的前侧，(即，成像 透镜的前侧)，附着图12所示的转换透镜系统47。通过将形成在转 4灸透4竟系统47的主体附着构件25中所包4舌的突出部44的外圆周 上的螺紋45拧到i殳置在成4象i殳备主体103的前面的内圓周上露出 成像透镜的螺孔中，将转换透镜系统47固定至成像设备主体103。
27图17是大体上示出成像设备100的主要部分的配置的框图。 设置成像设备100，其包括光学系统51;图像传感器56,用于输 出通过执行来自将拍摄物体的光(通过光学系统51形成的图像) 的光电转换获得的信号；图^f象信号处理单元50,用于处理A^图^f象传 感器56接收的信号；以及图《象信号记录/再生单元52，用于记录和 再生由图像信号处理部50处理成预定图像信号的信号。
如后所述，本文4是供了包括在光学系统51中的成像透镜以构 成变焦透镜。设置图像传感器56，其包括CCD (电荷耦合器件) 图像传感器、CMOS (互补金属氧化物半导体)图像传感器或其他 类似的传感器。设置图像信号记录/再生单元52,其包括具有CPU (微计算机)的运算电路和其他类似电路。除图像信号处理单元50 之外，图像信号记录/再生单元52还与用于记录图像信号的内部存 4渚器53、用于驱动显示单元104的监控器驱动单元54、用于控制 光学系统51的控制单元55等连接。通过操作变焦按钮—114等，信 号从成像设备的外部输入到控制单元55，然后基于从控制单元55 提供的信号来调整光学系统51的透镜位置。
在具有上述结构的成像设备100中，用所附着的转换透镜系统 47,可以进行广角、标准或微距模式的拍摄。
首先，将描述用成像设备100执行标准模式拍摄的情况。在这 种情况下，通过^走转来调整调整环21以4吏构成转换透4免系统47的 转换透镜1的第二透明构件3为平板状。当转换透镜1的第二透明 构件3变平时，转换透镜l既不产生广角也不产生微距功能。因此， 在成像设备100中所获得的图像出现与不安装转换透镜系统47相 同的情况，并且该图像是在光学系统的倍率设置(由成像设备主体 103设置)下获得的。例如，在这种情况下，所获得或拍摄的图像 与之前图4B和图4C中所示的图^f象相同。接下来，将描述在成像设备主体103的广角端使用成像设备 100来执行广角拍摄的情况。首先，通过操纵变焦按钮114来操作 构成变焦透镜的光学系统51,成像设备主体103中的光学系统51 的焦距最小，即，在广端(广角端)。随后，通过转动转换透镜系 统47的调整环21，将转换透镜1中的第二透明构件3调整变为凹 状。通过使第二透明构件3成为凹状，^使转换透^;l变为具有广角 功能的广角转换器，并且使在成像设备100中获得的图像的成像角 扩大到广角侧。因此，例如，在这种情况下拍摄的图像与先前图4A 所示的图像相同。
同样，在这种情况下，通过适当转动来对调整环21进行调整， 可以使第二透明构件3的曲率连续变为任何曲率值。因此，在成像 ^殳备主体103中的光学系统51的广角端，4咅率可以向广角侧4壬意 变化，从而具有达到最大图像角的图像角。
接着，将描述在成像设备主体103的远摄端使用成像设备100 执行微距拍摄的情况。首先，通过操纵变焦按钮114来操作包括变 焦透镜的光学系统51 ，使成像设备主体103中的光学系统51的焦 距为无穷大，即，在远摄端(远视端)。随后，通过转动转换透镜 系统47的调整环21，将转换透镜1中的第二透明构件3调整为凸 状。通过使第二透明构件3为凸状，转换透镜1变为具有微距功能 的近摄透镜，可以通过更加靠近将拍摄的物体来获得照片。例如， 在这种情况下获得的图像与先前图4D所示的图像相同。
同样，在这种情况下，通过适当转动对调整环21进4亍调整， 可以4吏第二透明构件3的曲率连续变为4壬何曲率j直。因此，可以任 意设置将被拍摄的物体和紧靠物体的成像设备主体103之间的距离。如上所述，使用本实施例的转换透镜系统47,还使用具有本实 施例的转换透镜系统47的成像设备100,使用附着在成像设备主体 103中的光学系统前侧的转换透镜系统47,可以在广角、标准或微 距模式拍摄之间进行切换。即，当不使用时，必须将迄今已知的广 端转换透镜和近摄透镜从成像设备上拆除下来。然而，因为根据本 发明实施例的转换透镜的形状可以在凹、平和凹之间任选地改变， 且能够才艮据用途来容易地切换转换透镜的功能，所以可以在没有乂人 成像设备主体上进行拆除的任何困难的情况下，使用该转换透镜。
本领域的技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以有 多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在所述权利要求或其等 同物的范围之内。
权利要求
1.一种转换透镜，包括一对透明构件，其中的至少一个由可变形膜形成；连接构件，用于连接所述一对透明构件，以形成夹在所述一对透明构件之间的密封空间；透明液体，填充在所述密封空间中；以及曲率改变机构，用于通过移动填充在所述密封空间中的所述透明液体来改变所述可变形膜的曲率。
2. 根据权利要求1所述的转换透镜，其中所述一对透明构件中^f立于物体侧的第 一透明构件由固体 平板和固体透镜中的任意一个形成，以及所述一对透明构件中位于图像侧的第二透明构件由所述 可变形膜形成。
3. 根据权利要求1所述的转换透镜，其中所述连接构件被形成为具有弹性褶的蛇腹结构，并且所 述曲率改变机构由所述蛇腹结构的连接构件形成。
4. 根据权利要求1所述的转换透镜，其中所述可变形力莫的曲率^皮连续改变，以具有凹、平和凸中 的4壬意一种的形状。
5. —种转换透镜系统，包括a)转换透镜，包括一对透明构件，其中的至少一个由可变形膜形成；连接构件，用于连接所述一对透明构件，以形成夹在所 述一^f透明构4牛之间的密去于空间；透明液体，填充在所述密封空间中；以及曲率改变4几构，用于通过移动填充在所述密封空间中的 所述透明液体来改变所述可变形膜的曲率；以及b)曲率控制装置，用于通过控制所述曲率改变机构来控 制所述可变形膜的曲率改变。
6. —种转换透4竟系统，包括a) 转才灸透4竟，包括一对透明构件，其中的至少一个由可变形"莫形成；连4妻构件，用于连4妻所述一对透明构件，以形成夹在所 述一对透明构件之间的密封空间，所述连4妄构件净皮形成为具有 弹性褶的蛇腹结构；透明液体，i真充在所述密去t空间中；以及曲率改变^4勾，用于通过移动填充在所述密封空间中的 所述透明液体来改变所述可变形膜的曲率；以及b) 曲率控制装置，用于通过控制所述曲率改变^/L构来控 制所述可变形"莫的曲率改变，包括透镜框，在所述转换透镜的外围附着并固定到所述转换 透4竟的第一侧面；以及可移动板，在所述转换透镜的外围附着并固定到所述转 换透镜的、与所述第一侧面相对的第二侧面，从而相对于所述 透4竟才医是可移动的。
7. 4艮据权利要求5所述的转换透镜系统，其中所述一对透明构件中位于物体侧的第 一透明构件由固体 平板和固体透镜中的任意一个形成，以及所述一对透明构件中位于图^f象侧的第二透明构件由所述 可变形膜形成。
8. —种成像设备，包括a) 成像设备主体，包括光学系统；以及b) 转换透镜系统，安装在所述成像设备主体的所述光学 系统的物体侧上，包4舌1 )转换透镜，具有一对透明构件，其中的至少一个由可变形膜形成；连接构件，用于连接所述一对透明构件，以形成夹在 所述一对透明构件之间的密封空间；透明液体，〗真充在所述密去于空间中；以及曲率改变才几构，用于通过移动填充在所述密封空间中 的所述透明液体来改变所述可变形膜的曲率；以及2)曲率控制装置，用于通过控制所述曲率改变机构 来控制所述可变形膜的曲率改变。
9. 一种成^f象"i殳备，包括a) 成像设备主体，包括光学系统；以及b) 转换透镜系统，安装在所述成像设备主体的所述光学 系统的物体侧上，包才舌1)转换透镜，具有一对透明构件，其中的至少一个由可变形膜形成；连接构件，用于连接所述一对透明构件，以形成夹在 所述一乂于透明构件之间的密封空间，所述连^妄构件^皮形成为具有弹性褶的蛇腹结构；透明液体，填充在所述密封空间中；以及曲率改变才几构，用于通过移动i真充在所述密去于空间中 的所述透明液体来改变所述可变形膜的曲率；以及2)曲率控制装置，用于通过控制所述曲率改变机构 来控制所述可变形膜的曲率改变，包括透4竟框，在所述转换透4竟的外围附着并固定到所述转 才灸透4竟的第一侧面；以及可移动4反，在所述转换透4竟的外围附着并固定到所述 转换透4竟的、与所述第一侧面相对的第二侧面，^人而相对 于所述透4竟框是可移动的。
10. —种转换透镜系统，包括a) 转换透4竟，包括一对透明构件，其中的至少一个由可变形膜形成；连接构件，用于连接所述一对透明构件，以形成夹在所 述一对透明构件之间的密封空间；透明液体，i真充在所述密佳'于空间中；以及曲率改变4几构，用于通过移动填充在所述密封空间中的 所述透明液体来改变所述可变形膜的曲率；以及b) 曲率控制设备，纟皮配置为通过控制所述曲率改变4几构 来控制所述可变形膜的曲率改变。
11. 一种转换透4竟系统，包4舌a) 转换透镜，包括一对透明构件，其中的至少一个由可变形力莫形成；连接构件，用于连接所述一对透明构件，以形成夹在所 述一对透明构件之间的密封空间，所述连4妄构件形成为具有弹 性褶的蛇腹结构；透明液体，填充在所述密封空间中；以及曲率改变才几构，用于通过移动填充在所述密封空间中的 所述透明液体来改变所述可变形力莫的曲率；以及b) 曲率控制设备，被配置为通过控制所述曲率改变机构 来控制所述可变形力莫的曲率改变，包4舌透镜框，在所述转换透4竟的外围附着并固定到所述转换 透4竟的第一侧面；以及可移动，在所述转4奂透4竟的外围附着并固定到所述转 换透4竟的、与所述第 一侧面相对的第二侧面，,人而相对于所述 透镜框是可移动的。
12. —种成像设备，包括a) 成像设备主体，包括光学系统；以及b) 转换透镜系统，安装在所述成像设备主体的所述光学 系统的物体侧上，包4舌1)转换透镜，具有一对透明构件，其中的至少一个由可变形膜形成；连接构件，用于连接所述一对透明构件，以形成夹在 所述一对透明构件之间的密封空间；透明液体，填充在所述密封空间中；以及曲率改变才几构，用于通过移动填充在所述密封空间中的所述透明液体来改变所述可变形膜的曲率；以及2)曲率控制设备，帔配置为通过控制所述曲率改变 机构来控制所述可变形膜的曲率改变。
13.—种成像设备，包括a) 成像设备主体，包括光学系统；以及b) 转换透镜系统，安装在所述成像设备主体的所述光学 系统的物体侧上，包4舌1)转换透镜，具有一对透明构件，其中的至少一个由可变形膜形成；连接构件，用于连接所述一对透明构件，以形成夹在 所述一对透明构件之间的密封空间，所述连^l妻构件;故形成 为具有弹性褶的蛇腹结构；透明液体，t真充在所述密去于空间中；以及曲率改变才几构，用于通过移动填充在所述密封空间中 的所述液体来改变所述可变形膜的曲率；以及2)曲率控制设备，被配置为通过控制所述曲率改变 机构来控制所述可变形膜的曲率改变，具有透4竟框，在所述转换透4竟的外围附着并固定到所述转 4灸透4竟的第一侧面；以及可移动4反，在所述转换透4竟的外围附着并固定到所述 转换透#:的、与所述第一侧面相对的第二侧面，,人而相对 于所述透4竟片医是可移动的。
全文摘要
本发明公开了一种转换透镜，包括一对透明构件，其中的至少一个由可变形膜形成；连接构件，用于连接这对透明构件，以形成夹在这对透明构件之间的密封空间；液体，填充在密封空间中；以及曲率改变机构，用于通过移动填充在密封空间中的液体来改变可变形膜的曲率。本发明还公开了设置有该转换透镜的转换透镜系统和成像设备。通过本发明，可以在无需另外所需的安装/拆除的情况下，在拍摄的广角、标准或微距模式之间进行切换。
文档编号G02B15/02GK101551511SQ20091013036
公开日2009年10月7日 申请日期2009年4月3日 优先权日2008年4月4日
发明者伊藤雅彦, 冈本好喜, 前田史贞, 铃木彰 申请人:索尼株式会社