[發明專利]焦距可變透鏡設備

有效

• 申請號: 201811223259.7
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109683217B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 長濱龍也;久保光司;宍戶裕子;岡安正樹;宇佐美敦司
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G02B3/14
• 分類號: G02B3/14;G02B26/00
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發明提供一種焦距可變透鏡設備，該焦距可變透鏡設備包括：在同一光軸上排列的物鏡和成像透鏡；前側透鏡系統和后側透鏡系統，其設置在光軸上的物鏡和成像透鏡之間的區間中，并根據輸入的驅動信號改變折射率；以及光闌，其設置在光軸上的前側透鏡系統和后側透鏡系統之間的區間中。

技術領域

本發明涉及一種焦距可變透鏡設備。

背景技術

作為焦距可變透鏡設備，例如已經開發了一種使用美國專利2010-0177376說明書中描述的原理的液體透鏡系統(下文中簡稱為透鏡系統)的設備。該透鏡系統通過將由壓電材料形成的圓筒狀的振動構件浸入透明液體中而形成。在該透鏡系統中，當AC電壓施加到振動構件的內周面和外周面時，振動構件在厚度方向上膨脹和收縮并使振動構件內的液體振動。通過根據液體的固有頻率來調節所施加的電壓的頻率，在液體中形成同心駐波，并且形成以振動構件的中心軸線為中心的具有不同折射率的同心區域。因此，在該透鏡系統中，當光沿著振動構件的中心軸線通過時，光根據針對各個同心區域的折射率而遵循漫射或會聚的路徑。

焦距可變透鏡設備被配置為使得上述透鏡系統和用于聚焦的物鏡(諸如通常凸透鏡或透鏡組等)在同一光軸上排列。當在通常物鏡處發出平行光時，穿過透鏡的光聚焦在相隔預定焦距的焦點位置處。另一方面，當在與物鏡同軸排列的透鏡系統處發出平行光時，光被透鏡系統漫射或會聚，并且通過物鏡的光聚焦在相對于(當沒有透鏡系統時的)原始焦點位置偏移更遠或更近的位置處。因此，在焦距可變透鏡設備中，施加透鏡系統中輸入的驅動信號(在液體內部產生駐波的頻率的AC電壓)，并且驅動信號的幅度增大/減小，由此可以如期望地將焦距可變透鏡設備的焦點位置控制在固定范圍(通過透鏡系統以物鏡的焦距為標準基準可以增大/減小的預定變化范圍)內。

如上所述，在使用該透鏡系統的焦距可變透鏡設備中，可以周期性地改變焦點位置。在通過這種類型的焦距可變透鏡設備來構造諸如顯微鏡系統等的觀察系統的情況下，優選地，即使焦距發生變化，倍率也不會波動。換句話說，尋求將具有透鏡系統的光學系統布置在遠心光學系統中，以使得即使在透鏡系統的透鏡光學能力(lens power)改變時也不改變顯微鏡系統的總倍率。

如圖3所示，具有透鏡系統的遠心光學系統包括在光軸(例如，在同一光軸A)上排列的物鏡91、成像透鏡92以及透鏡系統93。具體地，遠心區間形成在物鏡91和成像透鏡92之間，并且將透鏡系統93布置在物鏡91和成像透鏡92之間。此時，物鏡91(焦距fo)的后側焦點位置與透鏡系統93的主點位置pp1共軛。另外，成像透鏡92(焦距ft)的前側焦點位置與透鏡系統93的主點位置pp2共軛。然后，必須將光闌(換句話說，遠心光闌)布置在物鏡的后側焦點位置。然而，將光闌布置在透鏡系統93內的主點位置pp1處使得物理光闌元件布置在透鏡系統93內的液體中，由此妨礙了透鏡系統93內的液體的共振并且可能會損壞作為透鏡系統93的功能。

作為響應，如圖4所示，在具有物鏡91、成像透鏡92和透鏡系統93的遠心光學系統中，通過添加中繼透鏡94、95(焦距f1，f2)并進行物鏡91的出射光瞳(后側焦點位置)的中繼，光闌96的配置位置和透鏡系統93的配置位置分離，光闌96可以安裝在透鏡系統93的外部。然而，由于向焦距可變透鏡設備添加中繼透鏡94和95，因此焦距可變透鏡設備的光軸長度增加，這使得難以將焦距可變透鏡設備用于諸如顯微鏡系統等的觀察系統。

發明內容

本發明提供一種遠心且緊湊的焦距可變透鏡設備。

根據本發明的焦距可變透鏡設備包括：物鏡和成像透鏡，所述物鏡和成像透鏡沿著同一光軸排列；前側透鏡系統和后側透鏡系統，所述前側透鏡系統和后側透鏡系統設置在所述光軸上的所述物鏡和所述成像透鏡之間的區間中，并且根據輸入的驅動信號而改變折射率；以及光闌，所述光闌設置在所述光軸上的所述前側透鏡系統和所述后側透鏡系統之間的區間中。