CN101551511B - 转换透镜、转换透镜系统和成像设备 - Google Patents

Abstract

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。

Description

转换透镜、转换透镜系统和成像设备

相关申请的交叉参考

本申请包含于2008年4月4日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2008-098534的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

总的来说，本发明涉及转换透镜和系统，更具体地，本发明涉及具有广角和微距功能的转换透镜和透镜系统以及设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摄的物体的一侧或者在成像透镜的前侧，并被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，在日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镜，其被安装在作为主透镜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镜、塑料的非球面透镜和在物体侧上更远离凹弯月形透镜放置的凸透镜。

此外，在转换透镜中，可能设置仅由一组凹透镜(包括单个凹透镜)形成的广角端转换器(wide-end convertor)。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，仅在广角端的焦距被改变为更广角的范围，并且可以以更大的图像角进行拍摄。

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行切换。

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。另外，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。

根据本发明的实施例，提供了一种转换透镜。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封空间；透明液体，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透明液体来改变可变形膜的曲率。

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，并且该可变形膜通过曲率改变机构变形为凹、平或凸的形状。因此，转换透镜的形状可以变为诸如凹、平或凸透镜形状的几种形状。

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封空间；透明液体，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。

使用根据实施例的转换透镜系统，由于提供曲率控制设备来控制使可变形膜变为凹、平或凸形状的曲率改变机构，所以可以使转换透镜的形状从凹透镜连续变为凸透镜，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像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镜系统。该转换透镜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；透明液体，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，通过实施例的成像设备，可以进行广角、标准和微距模式的拍摄。

根据本发明的实施例，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、标准或微距模式之间进行切换。

附图说明

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；

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；

图3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又一个截面图；

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；

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；

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；

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；

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是示出根据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；

图11A是示出图1的转换透镜的变形的截面图；

图11B是示出图5的转换透镜的变形的截面图；

图11C是示出图8的转换透镜的变形的截面图；

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；

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；

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，调整环沿使透镜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，调整环沿使透镜框更松地拧到调整环上的方向旋转；

图16是示意性示出根据本发明实施例的成像设备的外形图；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框图。

具体实施方式

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：由平面固体板的第一透明构件2和可变形膜的第二透明构件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。在本实例的转换透镜1的这对透明构件中，第一透明构件2被配置为用作朝向物体侧的面，而第二透明构件3被配置为用作朝向图像侧的面。因此，在本文中，形成转换透镜1作为由用于形成第一透明构件2的平面固体板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的平面固体板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，这些透明材料均被形成为双侧板。

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的量被调整为使由第二透明构件3形成的可变形膜维持为平面。

此外，使用通过连接构件4如此连接的第一透明构件2和第二透明构件3，分别用第一框体5和第二框体6来固定包括在第一透明构件中的朝向物体侧的面的第一外围和包括在第二透明构件中的朝向图像侧的面的第二外围。因此，液体透镜由被上述第二框体6包围的结构形成，作为根据此实例的转换透镜1的主要部分。

如图1所示，如此构造的转换透镜1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。另外，使用根据此实例的转换透镜1，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，可使包括在转换透镜1中的第二透明构件3的曲率改变。

例如，如图2所示，固定第一框体5，并沿箭头f1所指示的方向以图式页所示的方式拉第二框体6。随后，拉伸蛇腹结构的连接部分，结果，使第二透明构件3在被第二框体6包围的区域中的形状变为凹形。

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，如上提及，由于第一透明构件2由平面固体板形成，所以，如图2所示，由可变形膜形成的第二透明构件3变形为凹状。因此，转换透镜1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，第一框体5固定而朝箭头f2所示的方向推第二框体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。也就是说，由于填充密封空间的液体7的体积固定，所以通过缩进第一框体5和第二框体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由平面固体板形成，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1用作了凸转换透镜。

因此，使用该实例的转换透镜1，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，设置曲率改变机构，其包括第一实例中的第一框体5、第二框体6和具有蛇腹结构的连接构件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1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镜1的成像设备来拍摄。在本文中，转换透镜1被装载在成像设备的主体上，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1所拍摄的图像。例如，这些图像是在将转换透镜1装载在具有10倍变焦功能的成像设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拍摄的。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10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所示的图像是通过对包括在成像设备主体中的光学系统将焦距设定在广角处然后使作为转换透镜1的第二透明构件3的可变形膜变形为凹状(如图2所示)拍摄的。通过将成像设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1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倍远摄模式或设定在远摄端，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，通过在成像设备主体的远摄端处使作为转换透镜1的第二透明构件3的可变形膜变形为凸状，可以进行微距模式拍摄。因此，在这种情况下，转换透镜1起到近摄透镜的功能。

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。使用相同的数字表示来示出在图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被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，并在其构成液体透镜的主要部分和构成光圈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的一部分设置有开口12a。此外，在第二透明构件3构成光圈11的面上还设置支撑构件13。

隔板12被形成为并不完全将填充密封空间的液体划分为在构成光圈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。因为设置了开口12a，所以能够使液体7在密封空间的外围部分和主要部分之间移动。此外，隔板12被形成为部分连接至连接构件10。光圈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，对该实例的转换透镜19，设置包括光圈11和支撑构件13的曲率改变机构。

使用该实例的转换透镜19，通过拉或推支撑构件13来拉或推柔性光圈11，从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所示的方向拉支撑构件13时，接着，填充密封空间的液体7的一部分通过隔板12的开口12a从转换透镜19的主要部分移到外围部分。因此，第二透明构件3的表面以隔板12作为支柱而弯成凹形。由于隔板12与连接构件10部分连接，所以当拉光圈11时，隔板12维持固定状态。因此，隔板12可用作用于使第二透明构件3的可变形膜变形的支柱。因此，转换透镜19用作了凹转换透镜。

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的一部分通过隔板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镜1类似的方式，根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、摄像机等)的主体中所包括的光学系统的前侧来使用。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而使转换透镜19成为凸透镜的形状。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被配置为维持平板状。

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，改变了转换透镜19的第二透明构件3的曲率，并执行了广角、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，在无需将转换透镜19从成像设备主体拆除的情况下，可以在拍摄的广角、标准或微距模式之间进行切换。

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被配置为连接第一透明构件2和第二透明构件3，并且连接构件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朝向图像侧的面的外围部分。此外，在该实例中，形成具有平板状的液体可移动部17作为连接构件16的一部分。设置该液体可移动部17以使填充密封空间的液体7能够移动，并且例如，通过驱动外部抽吸机构等(未示出)来控制液体7的移动。因此，设置该实例的曲率改变机构，其包括液体可移动部17。

在该实例中，通过驱动外部抽吸机构并使用抽吸机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，可以改变设置有可变形膜的第二透明构件3的曲率。

例如，如图9所示，通过驱动外部抽吸机构，沿箭头p1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，并且设置有可变形膜的第二透明构件3的形状变形为凹形。因此，转换透镜20用作了凹转换透镜。

相反，如图10所示，通过驱动外部抽吸机构，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，转换透镜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换透镜1和19的方式来使用。另外，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安装在成像设备的主体上时，通过液体可移动部17来适当转移密封空间中的液体7从而改变转换透镜20的第二透明构件3的曲率，执行在广角、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，在无需将转换透镜20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。

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11C所示，第一透明构件还可以被形成为在物体侧具有凸曲率的固体透镜18。图11A示出了对图1的转换透镜1的这种变形，图11B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11C所示，例如，通过用具有期望形状的固体透镜18形成第一透明构件，可以减少将拍摄图像的像差。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，根据第一至第三实例的上述转换透镜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，其设置有上述第一实例的转换透镜1。如第一实例的转换透镜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在被装配时的截面图。

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、透镜框22、可移动板23、可移动板安全环24和主体附着构件25，并且该转换透镜系统包括转换透镜1。在图12的附图页中，本文假定物体侧在左而图像侧在右。具体地，假定主体附着构件25侧为在安装时与包括在成像设备主体中的光学系统的正面接触的一侧。

调整环21具有圆筒部26和在物体侧形成在圆筒部26的末端的凸缘部27。凸缘部27与圆筒部26整体形成以沿内部方向延伸。在圆筒部26的内表面上，从图像侧上的边缘朝向物体侧形成阶梯部28，用于安装可移动板23。如后所述，阶梯部28用作可移动板23的滑动表面。此外，在圆筒部26的内表面上，从阶梯部28朝向物体侧形成螺纹部29。此外，在物体侧上的端面上，以固定角间隔设置螺钉孔30。

透镜框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缘部33。在圆筒部31的外面上，形成螺纹部32，其被配置为被拧到形成在调整环21上的螺纹部29上。此外，在圆筒部31中从物体侧的末端沿光轴方向延伸形成槽35，并且在该实例中，圆筒部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1固定在凸缘部33的内面上的螺钉孔34和用于将主体附着构件25固定在圆筒部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，在转换透镜系统47中所使用的转换透镜1中，使用相同的数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)，用于通过设置在上述透镜框22的凸缘部33上的对应螺钉孔34来将框体5固定到透镜框22上。此外，在转换透镜1的第二框体6上，设置螺钉孔37，用于固定以下将描述的可移动板23。

设置可移动板23，其包括以环的形状形成的环部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的每一个都被设置为与形成在透镜框22的圆筒部31中的槽35啮合，并被安装在调整环21的阶梯部28上，且阶梯部28的上部用作支撑销39的滑动表面。在这点上，调整环21的圆筒部26在图像侧上的端面与可移动板23齐平。此外，在可移动板23的环部38上的几个位置处形成螺钉插入孔40，以对应于转换透镜1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。

可移动板安全环24以具有与调整环21相同直径的环形状形成，并在可移动板安全环24外围上，在与调整环21上形成的螺钉孔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被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，可以通过可移动板安全环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的外周上设置螺纹45。将形成在突出部44的外圆周上的螺纹45放置在成像设备主体所包括的光学系统的前侧(即，图像侧)。此外，根据成像设备主体中的光学系统所包括的透镜的形状来设置圆形开口48，且圆盘部43的直径被形成为与调整环21具有相同的尺寸。在圆盘部43的外圆周上，在与形成于透镜框22中的螺钉孔相对应的位置处形成螺钉插入孔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，主体附着构件25被固定至透镜框22。

使用上述配置，并入到转换透镜系统47中的转换透镜1的第二透明构件3变为凹、平或凸的形状，从而使转换透镜1分别成为凹、平或凸透镜。

参考图14和图15，将描述根据本实施例的转换透镜系统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)来设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。

在根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被拧到调整环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中的方向旋转调整环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被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，且还与形成在透镜框22上的槽35啮合。

当这种配置的调整环21沿使透镜框22更紧地拧到调整环21中的方向旋转时，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板23一起转移，即，调整环21沿图14的附图页中的箭头x1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和可移动板安全环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的位置相对于透镜框22的凸缘部33最远。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1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镜1用作了凹转换透镜。

接下来，图15是示意性示出沿使透镜框22较少地或以量减少的方式拧到调整环21中的方向旋转调整环21的配置的截面图。在这种情况下，当使调整环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23一起沿使透镜框22拧入到调整环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和可移动板安全环24之间，所以在调整环21和可移动板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被调整为使支撑销39从槽35的中间进一步朝向物体侧偏移的另一个实例情况。

图15示出了透镜框22被拧到调整环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1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1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拧到调整环21中的量从而使该配置成为在图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镜系统47中的转换透镜1的透镜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1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镜1的折射率。因此，由于可以通过调整透镜框22拧到调整环21中的量使作为可变形膜的第二透明构件3的形状连续从凹形变为凸形(反之亦然)，所以可以进行转换透镜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，以上描述了使用具有蛇腹结构的转换透镜1的实例，但是可选地，还可以使用图5所示的转换透镜19。例如，当使用转换透镜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，并将该转换透镜19的支撑构件13固定到可移动板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、驱动控制电路等，并且成像设备100包括转换透镜系统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，但是外壳102在前侧设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，假定光学系统51的成像透镜(图16中未示出)构成变焦透镜。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(诸如外部视频光、外部麦克风等)的配件插座(shoe)(或热靴插座)。配件插座放置在取景器单元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，用于访问内置的机构，并且可以执行盒式磁带等的附着/拆卸操作。

此外，在把持部110的后部和上部，设置也充当模式选择开关的电源开关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，设置电池容纳室，用于可拆卸地安装用作便携式电源的电池单元。

在与外壳102的把持部110相对的面上，使用连接构件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取景器和/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。通过将形成在转换透镜系统47的主体附着构件25中所包括的突出部44的外圆周上的螺纹45拧到设置在成像设备主体103的前面的内圆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。

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；图像信号处理单元50，用于处理从图像传感器56接收的信号；以及图像信号记录/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，本文提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储器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，通过旋转来调整调整环21以使构成转换透镜系统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1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中所示的图像相同。

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，使转换透镜1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，在成像设备主体103中的光学系统51的广角端，倍率可以向广角侧任意变化，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，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，且能够根据用途来容易地切换转换透镜的功能，所以可以在没有从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。

Claims (8)

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，其中

所述可变形膜的曲率被连续改变，以具有凹、平和凸中的任意一种的形状。

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。

4.一种转换透镜系统，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，其中，所述可变形膜的曲率被连续改变，以具有凹、平和凸中的任意一种的形状；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。

5.一种转换透镜系统，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，以形成夹在所述一对透明构件之间的密封空间，所述连接构件被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；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，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镜的第一侧面；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，从而相对于所述透镜框是可移动的。

6.根据权利要求4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像侧的第二透明构件由所述可变形膜形成。

7.一种成像设备，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，包括：

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，其中，所述可变形膜的曲率被连续改变，以具有凹、平和凸中的任意一种的形状；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。

8.一种成像设备，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，包括：

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，所述连接构件被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；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：

透镜框，在所述转换透镜的外围附着并固定到所述转换透镜的第一侧面；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，从而相对于所述透镜框是可移动的。

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