CN108803190B - 可变焦距透镜装置 - Google Patents

Abstract

可变焦距透镜装置(1)包括：折射率根据被输入的驱动信号(Cf)变化的透镜系统(3)；通过透镜系统(3)检测测量对象物的图像的图像检测单元(4)；输出驱动信号(Cf)以及发光信号(Ci)的透镜控制单元(6)；调整透镜控制单元(6)输出的驱动信号(Cf)的频率、振幅、以及图像检测单元(4)中的图像检测定时的透镜操作单元(71)，透镜控制单元(6)包括使驱动信号(Cf)追随透镜系统(3)的谐振频率的谐振锁定控制单元(611)，透镜操作单元(71)包括切换谐振锁定控制单元(611)的动作或者停止的谐振锁定操作单元(711)。

Description

可变焦距透镜装置

技术领域

本发明涉及可变焦距透镜装置。

背景技术

作为可变焦距透镜装置，例如开发了利用了文献1(美国专利申请公开第2010/0177376号说明书)中记载的原理的液体透镜系统(以下简称为透镜系统)的装置。

透镜系统将由压电材料形成的圆筒状的振动部件浸渍在透明的液体中而形成。在透镜系统中，如果在振动部件的内周面和外周面上施加交流电压，则振动部件在厚度方向上伸缩，使振动部件的内侧的液体振动。通过根据液体的固有振动频率调整施加电压的频率，在液体中形成同心圆状的驻波，以振动部件的中心轴线为中心，形成折射率不同的同心圆状的区域。因此，在透镜系统中，如果使光沿着振动部件的中心轴线通过，则该光按照每个同心圆状的区域的折射率，遵循发散或者收敛的路径。

可变焦距透镜装置将前述的透镜系统和用于聚焦的物镜(例如通常的凸透镜或者透镜组)配置在同一光轴上而构成。

如果使平行光入射到通常的物镜，则通过了透镜的光聚焦在位于规定的焦距的焦点位置。相对于此，如果使平行光入射到与物镜同轴地配置的透镜系统，则该光被透镜系统发散或者收敛，通过了物镜的光聚焦在比原来的(没有透镜系统的状态的)焦点位置偏向更远或者更近的位置。

因此，在可变焦距透镜装置中，施加被输入到透镜系统的驱动信号(使内部的液体产生驻波的频率的交流电压)，并通过使该驱动信号的振幅增减，从而可以在一定的范围内(以物镜的焦距为基准，通过透镜系统可增减的规定的变化幅度)任意地控制作为可变焦距透镜装置的焦点位置。

在可变焦距透镜装置中，作为被输入到透镜系统的驱动信号，例如使用正弦波状的交流信号。在输入了这样的驱动信号时，可变焦距透镜装置的焦距(焦点位置)正弦波状地变化。这时，驱动信号的振幅为0时，通过透镜系统的光不被折射，可变焦距透镜装置的焦距成为物镜的焦距。在驱动信号的振幅为正负的峰值时，通过透镜系统的光被最大地折射，可变焦距透镜装置的焦距成为离物镜的焦距发生了最大变化的状态。

在使用这样的可变焦距透镜装置获取图像时，与驱动信号的正弦波的相位同步地输出发光信号，进行脉冲照明。由此，通过在正弦波状地变化的焦距中，处于规定的焦距的状态下进行脉冲照明，从而检测位于该焦距的对象物的图像。如果在一个周期中以多个相位进行脉冲照明，与各相位对应地进行图像检测，则还能够同时得到多个的焦距的图像。

在前述的可变焦距透镜装置中，由于外部气温的影响或者伴随工作的发热等，透镜系统内部的液体或振动部件的温度变化。然后，固有振动频率因温度变化而变化，得到驻波的交流信号的频率(谐振频率)也变动。如果被输入到透镜系统的驱动信号仍与变动前相同，则驱动信号从谐振频率的峰值偏离，不能有效地得到驻波。

对于这样的谐振频率的变动，采用使驱动信号自动地追随的谐振锁定功能。例如，将规定频率的驱动信号输入到透镜系统，设驻波的强度水平为最大。这里，在驻波的水平降低时，判定为驱动信号的频率在透镜系统中从可以得到驻波的谐振的峰值偏离，并使驱动信号的频率增减，捕捉新的峰值位置。如果驱动信号的频率达到新的峰值位置，则驻波的水平也能够恢复到最大强度。通过连续地进行这样的对峰值位置的追随动作，可以实现对得到驻波的谐振频率的自动跟踪(谐振锁定)。

在前述的可变焦距透镜装置中，需要对透镜系统提供被适当调整后的驱动信号。即，就驱动信号而言，可输出正弦波等的信号发生器等是基本的，但是需要根据透镜系统适当地调整、操作其信号发生频率、输出信号水平等的手段。而且，在获取图像的焦距的设定中，需要对于脉冲照明单元的发光信号的定时调整(对于驱动信号的相位调整)。而且，对于谐振锁定的控制，也要求适当地进行调整或者操作。

为了应对这样的要求，要求适当地进行与透镜系统以及脉冲照明单元的控制有关的设定或操作的手段。

发明内容

本发明的目的在于，提供适当地进行对于透镜系统以及脉冲照明单元的控制内容的设定和操作的可变焦距透镜装置。

本发明的可变焦距透镜装置的特征在于，包括：透镜系统，折射率根据输入的驱动信号而变化；物镜，配置在与所述透镜系统同一光轴上；图像检测单元，通过所述透镜系统以及所述物镜检测测量对象物的图像；透镜控制单元，输出所述驱动信号；以及透镜操作单元，调整所述透镜控制单元输出的所述驱动信号的频率、振幅以及最大驱动电压，所述透镜控制单元包括使所述驱动信号追随所述透镜系统的谐振频率的谐振锁定控制单元，所述透镜操作单元包括切换所述谐振锁定控制单元的动作或者停止的谐振锁定操作单元。

在本发明中，通过来自透镜控制单元的驱动信号，得到在透镜系统中生成了驻波的状态(谐振状态)，通过图像检测单元在规定的图像检测定时进行图像检测，得到希望的焦距的图像。进而，通过由谐振锁定操作单元将谐振锁定控制单元设为动作状态，从而驱动信号自动跟踪透镜系统当前的谐振频率的峰值，可以高效地生成驻波。

这时，驱动信号以及图像检测定时可以在透镜操作单元中设定及调整。而且，谐振锁定控制的动作以及停止也可以从透镜操作单元进行操作。

在本发明的可变焦距透镜装置中，优选所述透镜控制单元由专用的硬件构成，所述透镜操作单元由执行专用的软件的计算机系统构成。

在本发明中，通过将透镜控制单元设为专用的硬件，可以总括与透镜系统以及脉冲照明单元的直接的动作控制(频率以及振幅的控制、最大驱动电压的控制等)有关的部分。另一方面，关于透镜控制单元进行的控制，通过使用通用性高的个人计算机等，使其执行专用的软件，从而可以进行每个功能的操作，可以容易进行与用途相应的修订等。

在本发明的可变焦距透镜装置中，优选所述透镜操作单元包括操作界面，所述操作界面在被画面显示的主画面上具有所述驱动信号的频率以及振幅的设定部分和所述谐振锁定控制单元的动作以及停止的操作部分，所述图像检测单元中的图像检测定时的设定部分和所述驱动信号的最大驱动电压的设定部分被显示在与所述主画面独立的子画面上。

在本发明中，对于在透镜系统的工作中频繁使用的驱动信号的频率的设定、振幅的设定、谐振锁定控制单元的动作以及停止的操作，可以在被通常显示的主画面中进行。另一方面，对于只要设定一次，之后操作的机会就很少的图像检测单元中的图像检测定时的设定(同步输出信号控制的设定)、驱动信号的最大驱动电压的设定，通过设为子画面，可以高效地利用画面空间，并且还可以防止无意识的操作。

按照本发明，可以提供适当地进行对于透镜系统以及脉冲照明单元的控制内容的设定和操作的可变焦距透镜装置。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的模式图。

图2是表示所述实施方式的透镜系统的结构的模式图。

图3(A)、(B)、(C)是表示所述实施方式的透镜系统的振动状态的模式图。

图4(A)、(B)、(C)、(D)、(E)是表示所述实施方式的透镜系统的焦距的模式图。

图5是表示所述实施方式的主要部分的方框图。

图6是表示所述实施方式的谐振频率的变动的曲线图。

图7是表示所述实施方式的谐振锁定功能的曲线图。

图8是表示所述实施方式的谐振锁定动作中的图像检测的曲线图。

图9是表示所述实施方式的谐振锁定停止中的图像检测的曲线图。

图10是表示所述实施方式的透镜操作软件中的连接目的地选择画面的图。

图11是表示所述实施方式的透镜操作软件中的认证画面的图。

图12是表示所述实施方式的透镜操作软件中的谐振锁定解除时的主画面的图。

图13是表示所述实施方式的透镜操作软件中的透镜控制单元的电源关断时的主画面的图。

图14是表示所述实施方式的透镜操作软件中的谐振锁定执行时的主画面的图。

图15是表示调用所述实施方式的透镜操作软件中的最大驱动电压设定用的子画面的操作的图。

图16是表示所述实施方式的透镜操作软件中的最大驱动电压设定用的子画面的图。

图17是表示调用所述实施方式的透镜操作软件中的同步输出信号控制用的子画面的操作的图。

图18是表示所述实施方式的透镜操作软件中的同步输出信号控制用的子画面的图。

图19是表示所述实施方式的透镜操作软件中的同步输出信号控制用的子画面的设定状态的图。

图20是表示所述实施方式的透镜操作软件的结束操作的图。

图21是表示所述实施方式的图像处理软件中的认证画面的图。

图22是表示所述实施方式的图像处理软件的主画面的图。

图23是表示所述实施方式的图像处理软件的主画面中的图像设定操作的图。

图24是表示所述实施方式的图像处理软件中的摄像机设定用的子画面的图。

图25是表示所述实施方式的图像处理软件中的光学设定用的子画面的图。

图26是表示本发明的其它实施方式的图像处理软件的画面的图。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的一个实施方式。

在图1中，可变焦距透镜装置1为了一边使焦距可变一边检测测量对象物9的表面的图像，具有在与该表面交叉的同一光轴A上配置的物镜2、透镜系统3以及图像检测单元4。

进而，可变焦距透镜装置1具有：对测量对象物9的表面进行脉冲照明的脉冲照明单元5；控制透镜系统3以及脉冲照明单元5的动作的透镜控制单元6；以及用于操作透镜控制单元6的控制用PC7。

控制用PC7由现有的个人计算机构成，通过执行规定的控制用软件而实现所期望的功能。在控制用PC7中，还包含从图像检测单元4取入图像进行处理的功能。

物镜2由现有的凸透镜构成。

图像检测单元4由现有的CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图形传感器或者其它形式的摄像机等构成，可以将入射的图像Lg作为规定的信号形式的检测图像Im向控制用PC7输出。

脉冲照明单元5由LED(Light Emitting Diode，发光二极管)等发光元件构成，在从透镜控制单元6输入了发光信号Ci时，使照明光Li发光仅规定时间，可以进行对于测量对象物9的表面的脉冲照明。

透镜系统3根据从透镜控制单元6输入的驱动信号Cf，折射率变化。驱动信号Cf为使透镜系统3产生驻波的频率的交流的、且正弦波状的交流信号。

在可变焦距透镜装置1中，至焦点位置Pf的焦距Df以物镜2的焦距为基本，通过使透镜系统3的折射率变化，可以使其任意地变化。

图2中，透镜系统3具有圆筒形的外壳(case)31，在外壳31的内部设置圆筒状的振动部件32。振动部件32由插装在其外周面33和外壳31的内周面之间的弹性体制的隔板39支撑。

振动部件32是将压电材料形成为圆筒状的部件，通过在外周面33和内周面34之间施加驱动信号Cf的交流电压，在厚度方向上振动。

在外壳31的内部，填充透过性高的液体35，振动部件32被整体浸渍在液体35中，圆筒状的振动部件32的内侧由液体35充满。驱动信号Cf的交流电压被调整为使处于振动部件32的内侧的液体35产生驻波的频率。

如图3所示，在透镜系统3中，使振动部件32振动时，在内部的液体35中产生驻波，生成折射率交替的同心圆状的区域(参照图3(A)部分以及图3(B)部分)。

这时，离透镜系统3的中心轴线的距离(半径)与液体35的折射率的关系成为图3(C)部分所示的折射率分布W那样。

在图4中，驱动信号Cf为正弦波状的交流信号，所以透镜系统3中的液体35的折射率分布W的变动幅度也随其变化。然后，液体35中生成的同心圆状的区域的折射率变化为正弦波状，由此，至焦点位置Pf的焦距Df变动为正弦波状。

在图4(A)的状态下，折射率分布W的振幅为最大，透镜系统3使通过的光收敛，焦点位置Pf近，焦距Df成为最短。

在图4(B)的状态下，折射率分布W变得平坦，透镜系统3使通过的光原样通过，焦点位置Pf以及焦距Df成为标准的值。

在图4(C)的状态下，折射率分布W以与图4(A)相反的极性，振幅成为最大，透镜系统3使通过的光扩散，焦点位置Pf远，焦距Df成为最大。

在图4(D)的状态下，折射率分布W再次变得平坦，透镜系统3使通过的光原样通过，焦点位置Pf以及焦距Df成为标准的值。

在图4(E)的状态下，再次返回图4(A)的状态，以下反复同样的变动。

这样，在可变焦距透镜装置1中，驱动信号Cf为正弦波状的交流信号，焦点位置Pf以及焦距Df也如图4的焦点变动波形Mf那样变动为正弦波状。

这时，在焦点变动波形Mf的任意的时刻，对位于焦点位置Pf的测量对象物9进行脉冲照明，如果在该时刻检测被照明的图像，则可以得到在任意的照明时刻下位于焦距Df的焦点位置Pf的图像。

返回图1，在可变焦距透镜装置1中，透镜系统3的振动、脉冲照明单元5的发光以及图像检测单元4的图像检测由来自透镜控制单元6的驱动信号Cf以及发光信号Ci以及图像检测信号Cc控制。为了操作控制它们的透镜控制单元6的设定等，连接控制用PC7。

在图5中，透镜控制单元6包括：对透镜系统3输出驱动信号Cf的驱动控制单元61；对脉冲照明单元5输出发光信号Ci的发光控制单元62；以及对图像检测单元4输出图像检测信号Cc的图像检测控制单元63。

驱动控制单元61包括谐振锁定控制单元611。

谐振锁定控制单元611在透镜系统3根据输入的驱动信号Cf振动时，由对透镜系统3施加的有效电力Rp或者驱动电流Ri来检测透镜系统3的振动状态Vf。然后，通过参照透镜系统3的振动状态Vf调整驱动信号Cf的频率，可以锁定在透镜系统3的当前的谐振频率。而且，振动状态Vf也可以通过透镜系统3中设置的振动传感器来检测。

在图6中，在设透镜系统3的振动特性为S1时，驱动信号Cf被设定为振动特性S1的峰值。如果在透镜系统3中没有温度变化等，则由谐振锁定控制单元611检测的透镜系统3的振动特性，表示与驱动信号Cf相同的振动特性S1的峰值位置频率。

这里，设为因温度变化等，透镜系统3的振动特性变化为S2。由谐振锁定控制单元611检测的透镜系统3的振动特性向振动特性S2的峰值变动，与驱动信号Cf偏离。在向振动特性为S2的透镜系统3输入了驱动信号Cf的情况下，驱动信号Cf的频率在振动特性S2中不是峰值位置，不能将足够的有效电力提供给透镜系统3，效率降低。

在图7中，谐振锁定控制单元611检测从透镜系统3检测的振动状态Vf、与从驱动控制单元61输入到透镜系统3的驱动信号Cf的偏离，在搜索并捕捉到透镜系统3的当前的峰值位置后，将从驱动控制单元61输出的驱动信号Cf的频率变更为驱动电流Ri的峰值位置。

其结果，从驱动控制单元61输入到透镜系统3的驱动信号Cf的频率与当前的透镜系统3的振动特性S2中的谐振频率的峰值匹配，由此进行频率的自动追随。

返回图5，控制用PC7包括：用于对透镜控制单元6进行设定等操作的透镜操作单元71；从图像检测单元4取入检测图像Im进行处理的图像处理单元72；以及接受对于可变焦距透镜装置1的用户的操作的操作界面73。

透镜操作单元71对于透镜控制单元6，进行从驱动控制单元61输出的驱动信号Cf的频率、振幅、最大驱动电压的设定。而且，进行从发光控制单元62输出的发光信号Ci的发光定时的调整。

发光信号Ci的发光定时以对于驱动信号Cf的相位以及振幅来设定，通过在图4所示的焦点变动波形Mf的确定的时刻(相位以及振幅)对测量对象物9进行脉冲照明，从而得到在照明时刻位于焦距Df的焦点位置Pf的图像。即，通过控制发光信号Ci相对驱动信号Cf的同步，设定为可获取希望的焦距Df的图像。这样的发光定时，通过对驱动信号Cf的一个周期设定多个相位，可以指定焦距Df不同的多个图像。

透镜操作单元71还包括谐振锁定操作单元711。

谐振锁定操作单元711可以切换驱动控制单元61中的谐振锁定控制单元611的有效/无效。

具体地说，谐振锁定操作单元711可以参照图像处理单元72从图像检测单元4取入检测图像Im的动作的定时，与图像的取入开始同步，将谐振锁定控制单元611的锁定动作停止，与图像的取入结束同步，再次开始谐振锁定控制单元611的锁定动作(锁定停止模式)。另一方面，在图像的取入中还能够选择继续锁定动作的状态(锁定继续模式)。

在图8中，例如由于透镜系统3的内部温度变化等，谐振频率F处于缓慢地降低的状态。

设图像处理单元72从图像检测单元4取入检测图像Im的动作，在从开始时刻T1至结束时刻T2为止的期间T中进行。

设进行了谐振锁定控制单元611进行的谐振锁定控制时，在期间T的期间谐振频率F也持续变化，相对于在开始时刻T1为谐振频率F1，在结束时刻T2变为谐振频率F2。

由于谐振锁定控制时时刻刻使对驱动控制单元61施加的驱动信号Cf的频率变化，所以透镜系统3中的驻波不稳定，检测图像Im的精度降低。因此，进行谐振锁定的暂时停止。

如图9所示，在本实施方式中，在取入检测图像Im的期间T，通过谐振锁定操作单元711，停止谐振锁定控制单元611进行的谐振锁定控制。

在期间T的开始时刻T1，谐振锁定控制单元611进行的谐振锁定控制被停止，谐振频率F被维持在开始时刻T1的谐振频率F1。通过在该状态下取入检测图像Im，能够进行在谐振频率F一定的状态，即焦距Df一定的状态下的图像取入。

在期间T的结束时刻T2，通过来自谐振锁定操作单元711的控制，进行基于谐振锁定控制单元611的恢复动作，再次开始谐振锁定控制。

谐振锁定操作单元711能够选择锁定停止模式和锁定继续模式。用户可以使用操作界面73切换这些各模式。

在锁定停止模式下，与图像处理单元72从图像检测单元4取入检测图像Im的动作同步地使谐振锁定控制单元611停止。

在锁定继续模式下，不进行与图像处理单元72从图像检测单元4取入检测图像Im的动作同步的谐振锁定控制单元的停止。

因此，通过设为锁定停止模式，通过谐振锁定控制单元611的自动停止来防止谐振频率F的变化，能够获取高精度图像。另一方面，通过设为锁定继续模式，还能够应对不需要谐振锁定控制单元611的自动停止的状况。

返回图5，在本实施方式中，透镜控制单元6由控制透镜系统3以及脉冲照明单元5的动作的专用的硬件构成。

另一方面，控制用PC7由通用的个人计算机构成，通过执行专用的软件，实现所期望的功能。

即，通过执行透镜操作软件，实现控制透镜控制单元6的透镜操作单元71的功能。而且，通过执行图像处理软件，实现处理来自图像检测单元4的检测图像Im的图像处理单元72的功能。

用户可以经由控制用PC7的显示画面以及使用了输入装置的操作界面73来操作这些透镜操作软件以及图像处理软件。

在图10至图20中示出透镜操作软件中的画面显示。

在通过控制用PC7起动透镜操作软件时，显示图10所示的连接目的地选择画面81。

连接目的地选择画面81是与主画面80(参照图12)独立的子画面。

连接目的地选择画面81除在透镜操作软件的起动时以外，在没有所连接的透镜控制单元6时也被显示。

在连接目的地选择画面81中，配置连接目的地指定栏811、连接开始按钮812以及取消按钮813。

连接目的地指定栏811通过设备号(MID)指定由被起动的透镜操作软件(透镜操作单元71)操作的对象的透镜控制单元6。在控制用PC7上能够连接多个透镜控制单元6，在各个透镜控制单元6上分别连接有透镜系统3以及脉冲照明单元5。

连接目的地指定栏811可以直接文字输入设备号。连接目的地指定栏811也可以为下拉菜单，通过选择在这里显示的其它透镜控制单元6的识别号来指定。

连接开始按钮812通过按压该按钮(进行执行操作)，执行被指定的透镜控制单元6与透镜操作单元71的连接，进至下一个处理。

取消按钮813通过按压该按钮，中止当前的处理，关闭连接目的地选择画面81。

在连接目的地选择画面81进行的连接目的地指定完成时，显示图11所示的用户认证画面82。

用户认证画面82是与主画面80(参照图12)独立的子画面。

在用户认证画面82中，配置MID显示单元821、用户ID输入栏822、OK按钮823以及取消按钮824。

在用户ID输入栏822中，输入使用透镜操作软件的用户的ID号。

就OK按钮823而言，通过按压该按钮，进行被输入到用户ID输入栏822的ID号的认证。在输入的ID号没有执行权限的情况下，返回ID号的输入。如果可以确认为输入的ID号有执行权限，则进至下一个处理。

就取消按钮824而言，通过按压该按钮，从而中止当前的处理，关闭用户认证画面82。

在基于用户认证画面82的用户认证完成时，显示图12所示的主画面80。

主画面80在显示窗的上部具有菜单栏801，在窗内具有：电源显示单元802、电源操作按钮803、端口指定栏804、频率指定栏805、振幅指定栏806、锁定显示单元807、以及锁定操作按钮808。

在电源显示单元802中，显示作为当前操作对象被指定的透镜控制单元6的电源的接通关断(ON/OFF)状态。作为当前操作对象被指定的透镜控制单元6的电源的接通关断可以通过按压电源操作按钮803而交替地切换。

在电源操作按钮803上显示的文字，根据作为当前操作对象被指定的透镜控制单元6的电源的接通关断状态而变化。例如，在电源当前接通时，在电源操作按钮803上显示“电源OFF”(参照图12)，在电源当前关断时，在电源操作按钮803上显示“电源ON”(参照图13)。在电源当前关断时，锁定显示单元807以及锁定操作按钮808变为灰色显示，设为不可操作的状态。

在图10的连接目的地选择画面81中连接目的地(控制对象的透镜控制单元6)确定的情况下，端口指定栏804为灰色显示(不可选择)，但是在连接目的地不确定的情况下，能够通过该端口指定栏804选择连接目的地。在端口指定栏804中，显示连接透镜控制单元6的控制用PC7的输入输出端口名或者连接的控制器的ID。端口指定栏804为下拉菜单，可以切换到其它端口。端口指定栏804也能够直接文字输入输入输出端口名或者控制器ID。

在频率指定栏805中显示对透镜控制单元6当前设定的驱动信号Cf的频率的目标值。频率指定栏805为下拉菜单，可以切换到其它的数值。频率指定栏805也能够直接文字输入数值。

在振幅指定栏806中显示对透镜控制单元6当前设定的驱动信号Cf的振幅的目标值。驱动信号Cf的振幅是指，对于如后所述的最大驱动电压(参照图14)，实际地作为驱动信号Cf使用的电压的比率。振幅指定栏806为下拉菜单，可以切换到其它的数值。振幅指定栏806也能够直接文字输入数值。

在锁定显示单元807中显示作为当前操作对象而指定的透镜控制单元6中的谐振锁定功能的接通关断状态。作为当前操作对象而指定的透镜控制单元6的电源的接通关断可以通过按压锁定操作按钮808而交替地切换。

在锁定操作按钮808中显示的文字根据作为当前操作对象而指定的透镜控制单元6的谐振锁定功能的开通关闭状态变化。例如，在谐振锁定功能当前关闭(锁定解除中)时，在锁定操作按钮808中显示“锁定的执行”(参照图12)，在谐振锁定功能当前开通(锁定中)时，在锁定操作按钮808上显示“锁定的解除”(参照图14)。

在主画面80中，通过菜单栏801，可以选择执行其它的功能。

在图15中，在下拉菜单栏801的文件菜单83时，显示最大驱动电压设定菜单831以及结束菜单832。

在选择最大驱动电压设定菜单831时，显示图16所示的最大驱动电压设定画面84。

在图16中，最大驱动电压设定画面84是与主画面80独立的子画面，可以重合显示在主画面80上。

在最大驱动电压设定画面84中配置最大驱动电压指定栏841、OK按钮842以及取消按钮843。

最大驱动电压指定栏841指定透镜控制单元6输出的驱动信号Cf的最大电压(最大振幅时的电压)。

最大驱动电压指定栏841可以直接文字输入最大电压的值。最大驱动电压指定栏841为下拉菜单，可以通过选择在这里显示的其它的值来进行指定。

就OK按钮842而言，通过按压该按钮，对透镜控制单元6设定输入到最大驱动电压指定栏841的最大电压。

就取消按钮843而言，通过按压该按钮，从而中止当前的处理，关闭最大驱动电压设定画面84。

在图17中，在下拉菜单栏801的工具菜单85时，显示同步输出信号控制菜单851。

在选择同步输出信号控制菜单851时，显示图18以及图19所示的同步输出信号控制画面86。

同步输出信号控制画面86是与主画面80独立的子画面，可以重合显示在主画面80上。

在同步输出信号控制画面86中，在画面左侧配置：触发输出模式使用复选框861、模式选择单选框862、相位数指定栏863(仅选择多平面模式时)，循环数指定栏864，在画面右侧，相位角度指定栏865以及脉冲宽度指定栏866的组被配置相当于对透镜控制单元6设置的外部触发输出端子的通道1～6以及摄像机(图像检测单元4)的量的合计7组，在画面右端下部配置OK按钮867。

就触发输出模式使用复选框861而言，通过将其选中(check)，能够调整透镜控制单元6的发光控制单元62中的发光信号Ci的发光定时。

模式选择单选框862在触发输出模式使用复选框861被选中时变得有效，在有效的状态下能够选择RGB模式、多平面模式、F＾3模式的其中一个。

RGB模式使用在透镜控制单元6设置的外部触发输出端子的通道1～3，控制发光信号Ci的发光定时。

多平面模式使用在透镜控制单元6设置的外部触发输出端子的其中一个通道(例如通道1)，对驱动信号Cf的一个周期分配多个的发光信号Ci的发光定时，可以获取多个的焦距图像。

F＾3模式根据来自在透镜控制单元6设置的外部触发输出端子以及在图像检测控制单元63设置的摄像机触发输出端子的触发信号，以相当于图像帧的一定的间隔，控制图像检测信号Cc的图像检测定时以及发光信号Ci的发光定时。

相位数指定栏863用于设定在焦距Df的焦点变动波形Mf(参照图4)的1循环期间输出的发光信号的输出定时的数，可以直接文字输入数值。例如，在将1循环中的输出定时设定为45度、90度、135度三个相位的情况下，输出定时的数目为3。相位数指定栏863为下拉菜单，可以通过选择这里显示的其它的数值来进行指定。

循环数指定栏864用于设定F＾3模式中的循环数，可以直接文字输入数值。循环数指定栏864为下拉菜单，可以通过选择这里显示的其它的数值来进行指定。

相位角度指定栏865对于在透镜控制单元6设置的外部触发输出端子的通道1～6以及在图像检测控制单元63设置的摄像机触发输出端子的每一个进行设定，指定驱动信号Cf中的、相对焦距Df的焦点变动波形Mf(参照图4)的相位角度。

脉冲宽度指定栏866对于在透镜控制单元6设置的外部触发输出端子的通道1～6以及在图像检测控制单元63设置的摄像机触发输出端子的每一个进行设定，指定驱动信号Cf中的、由相位角度指定栏865指定的每个相位的发光信号Ci的脉冲宽度。

在图19中，通过选中触发输出模式使用复选框861，触发输出模式为有效的状态，在模式选择单选框862中选择多平面模式，在相位数指定栏863中指定相位数“3”，在画面右侧，外部触发输出端子的通道1～3的相位角度指定栏865以及脉冲宽度指定栏866变为能够设定的状态。

就OK按钮867而言，通过按压该按钮，从而完成与同步输出信号有关的设定，关闭同步输出信号控制画面86。

在图20中，在菜单栏801的文件菜单83中有结束菜单832，通过选择它，透镜操作软件的执行结束。

在可以进行基于透镜操作软件的透镜控制单元6的控制的设定后，通过执行图像处理软件，实现对来自图像检测单元4的检测图像Im进行处理的图像处理单元72的功能。

在图21至图25中示出图像处理软件中的画面显示。

在通过控制用PC7起动图像处理软件时，显示图21所示的用户认证画面95。

用户认证画面95是与主画面90(参照图22)独立的子画面。

在用户认证画面95中配置有MID输入栏951、用户ID输入栏952、OK按钮953以及取消按钮954。

MID输入栏951输入用于形成图像处理软件处理的检测图像Im的透镜控制单元6的设备号(MID)。MID输入栏951可以直接文字输入数值。MID输入栏951为下拉菜单，可以通过选择这里显示的其它的数值来进行指定。

在用户ID输入栏952中输入使用图像处理软件的用户的ID号。

就OK按钮953而言，通过按压该按钮，进行被输入到用户ID输入栏952的ID号的认证。在被输入的ID号没有执行权限的情况下，返回ID号的输入。如果可以确认为输入的ID号有执行权限，则进至下一个处理。

就取消按钮954而言，通过按压该按钮，从而中止当前的处理，关闭用户认证画面95。

在基于用户认证画面95的用户认证完成时，显示图22所示的主画面90。

主画面90在显示窗的上部具有菜单栏901，在窗内靠左上配置有图像显示单元902。沿着图像显示单元902的下缘配置图像操作单元910，在图像显示单元902的右侧配置有EDOF设定单元920。

在图像操作单元910中配置有图像显示按钮911、图像平均化栏912、输入图像尺寸栏913、摄像机设定按钮914、以及光学设定按钮915。

就图像显示按钮911而言，通过在显示为“开始”的状态下按压该按钮，可以将从在摄像机选择栏932中选择出的图像检测单元4取入图像处理单元72的检测图像Im以实时方式显示在图像显示单元902上。在进行着图像的实时显示的状态下，在图像显示按钮911上显示为“停止”，通过在该状态下按压图像显示按钮911，停止实时显示。

图像平均化栏912对于在该栏中设定的数目的图像帧，将各像素的亮度值平均化，生成以平均值显示的图像，从而抑制图像上的噪声。图像平均化栏912可以直接文字输入数值。图像平均化栏912为下拉菜单，可以通过选择这里显示的其它的数值来进行指定(参照图23)。

输入图像尺寸栏913选择图像显示单元902中显示的检测图像Im的尺寸。基本上，检测图像Im的尺寸依赖于图像检测单元4，用在图像检测单元4中可利用的图像尺寸的纵横的像素数来表示。输入图像尺寸栏913为下拉菜单，可以选择这里显示的图像尺寸(参照图23)。

就摄像机设定按钮914而言，通过按压该按钮，显示图24所示的摄像机设定画面93。

就光学设定按钮915而言，通过按压该按钮，显示图25所示的光学设定画面94。

在图24中，摄像机设定画面93是与主画面90独立的子画面，可以在主画面90上重合显示。

在摄像机设定画面93上配置有：摄像机界面选择单选框931、摄像机选择栏932、增益输入栏933、曝光时间输入栏934、白平衡调整栏935、饱和显示复选框936、OK按钮937、以及取消按钮938。

摄像机界面选择单选框931通过单选框来选择图像检测单元4的界面形式。

摄像机选择栏932指定作为图像检测单元4利用的摄像机的型号。摄像机选择栏932可以直接文字输入摄像机的型号。摄像机选择栏932为下拉菜单，可以通过选择在这里显示的其它摄像机的型号来指定。

增益输入栏933指定获取图像检测单元4中的检测图像Im时的增益(灵敏度)。在增益输入栏933中配置有：滑块9331、数值输入栏9332、自动调整按钮9333。

在数值输入栏9332中显示当前的增益，同时可以在该栏中直接输入增益的数值。而且，通过操作滑块9331，也能够设定增益。进而，通过按压自动调整按钮9333，也能够自动调整增益。设定的增益的值被显示在数值输入栏9332中。

曝光时间输入栏934指定获取图像检测单元4中的检测图像Im时的曝光时间。在曝光时间输入栏934中配置有滑块9341、数值输入栏9342、自动调整按钮9343。

在数值输入栏9342中显示当前的曝光时间，并且还能够在该栏中直接输入曝光时间的数值。而且，通过操作滑块9341，还能够设定曝光时间。进而，通过按压自动调整按钮9343，还能够自动调整曝光时间。设定的曝光时间的值被显示在数值输入栏9342中。

白平衡调整栏935指定获取图像检测单元4中的检测图像Im时的白平衡。在白平衡调整栏935中配置有指定红色比率的滑块9351以及数值输入栏9352、指定绿色比率的滑块9353以及数值输入栏9354、指定蓝色比率的滑块9355以及数值输入栏9356，并且配置有自动调整按钮9357。

对于红色比率，可以通过滑块9351的操作或者对数值输入栏9352的数值输入来指定。指定的红色比率被显示在数值输入栏9352上。

同样，对于绿色比率以及蓝色比率，可以通过滑块9353、9355的操作或者对数值输入栏9354、9356的数值输入来指定。指定的各色比率被显示在数值输入栏9354、9356上。

通过按压自动调整按钮9357，自动地调整红绿蓝的各色比率，各色比率被显示在数值输入栏9352、9354、9356上。

就饱和显示复选框936而言，通过将其选中，蓝色显示亮度值已饱和的像素。

就OK按钮937而言，通过按压该按钮，从而保存设定的内容，关闭摄像机设定画面93。

就取消按钮938而言，通过按压该按钮，从而中止当前的处理，关闭摄像机设定画面93。

在图25中，光学设定画面94是与主画面90独立的子画面，可以在主画面90上重合显示。

在光学设定画面94中配置有：光学系统的综合倍率941、物镜的NA942、摄像机图形传感器的像素尺寸943、最大折射能力944、当前的电压945、光学系统系数946、使用的照明的波长947、Z扫描范围948、OK按钮949、以及取消按钮940。

光学系统的综合倍率941指定光学系统(图1的物镜2以及透镜系统3)的综合倍率。

物镜的NA942指定物镜的NA(开口数)。

摄像机图形传感器的像素尺寸943指定图像检测单元4的像素尺寸。

最大折射能力944指定透镜系统3的最大折射能力。

当前的电压945指定与前述的透镜操作软件的最大驱动电压指定栏841(参照图16)相同的数值。

光学系统系数946指定在透镜系统3中设定的固有的系数。

使用的照明的波长947指定在脉冲照明单元5中使用的照明光的波长。

在Z扫描范围948中显示根据上述的光学系统的综合倍率941以及使用的照明的波长947自动计算的透镜系统3的Z扫描范围(图4所示的焦距Df的焦点变动波形Mf的振幅)。

就OK按钮949而言，通过按压该按钮，从而保存设定的内容，关闭光学设定画面94。

就取消按钮940而言，通过按压该按钮，从而中止当前的处理，关闭光学设定画面94。

返回图22，在主画面90的右侧配置有EDOF设定单元920。

EDOF设定单元920进行在透镜系统3的光学性能的范围内扩大至任意的景深，对于距离不同的被摄体也能够使透镜聚焦的EDOF处理的设定。

在EDOF设定单元920中配置有：EDOF有效化复选框921、EDOF动作模式单选框922、EDOF强度指定栏923、EDOF强度指定滑块924、去噪复选框925、去噪强度指定栏926、去噪像素尺寸指定栏927。

就EDOF有效化复选框921而言，通过将其选中，进行对于在图像显示单元902中显示的检测图像Im的EDOF处理。

EDOF动作模式单选框922用于指定要执行的EDOF处理，可以从高分辨率模式和高速模式这两个中选择。

EDOF强度指定栏923以及EDOF强度指定滑块924用于指定执行的EDOF处理的强度，通过在EDOF强度指定栏923中直接输入数值，或者操作EDOF强度指定滑块924来指定。指定的EDOF强度显示在EDOF强度指定栏923中。越增大EDOF强度，越强调图像的轮廓。但是，在增大EDOF强度时，由于运算处理增加，所以图像处理所需要的时间增加。

就去噪复选框925而言，通过将其选中，进行对于图像显示单元902中显示的检测图像Im的去噪处理。

就去噪处理而言，对在图像显示单元902中显示的检测图像Im的各像素，通过使用平滑化滤波器，使相邻像素彼此的亮度值的变化平滑，从而去除噪声。

去噪强度指定栏926指定在去噪处理中使用的平滑化滤波器的强度。指定通过强(High)、中(Med)、弱(Low)的下拉菜单选择来进行。

去噪像素尺寸指定栏927指定去噪处理中使用的像素尺寸。指定通过3像素、5像素、7像素的下拉菜单选择来进行。

按照以上那样的本实施方式，通过来自透镜控制单元6的驱动信号Cf，得到在透镜系统3中生成了驻波的状态(谐振状态)，通过发光信号Ci，脉冲照明单元5以规定的定时进行发光，得到希望的焦距的图像。

特别是，通过谐振锁定操作单元711将谐振锁定控制单元611设为动作状态，从而驱动信号Cf自动跟踪透镜系统3的当前的谐振频率的峰值，可以高效地生成驻波。

这时，驱动信号Cf以及发光信号Ci可以通过透镜操作单元71进行设定及调整。进而，谐振锁定控制的动作以及停止还能够由透镜操作单元71进行操作。

在本实施方式中，通过将透镜控制单元6(驱动控制单元61、发光控制单元62以及图像检测控制单元63)设为专用的硬件，可以总括与透镜系统3以及脉冲照明单元5的直接的动作控制(频率以及振幅的控制、最大驱动电压的控制等)有关的部分。

另一方面，关于透镜控制单元6进行的控制，通过作为透镜操作单元71而使用通用性高的个人计算机(控制用PC7)，使其执行专用的软件(透镜操作软件以及图像处理软件)，可以进行每个功能的操作，可以容易地进行与用途相应的修订等。

在本实施方式中，对于在透镜系统3的工作中频繁使用的驱动信号Cf的频率的设定、振幅的设定、谐振锁定的动作以及停止的操作，可以通过通常显示的主画面80来进行。

另一方面，关于只要一次设定之后操作的机会就少的发光信号Ci的发光定时的设定(同步输出信号控制的设定)、驱动信号Cf的最大驱动电压的设定，通过设为子画面(最大驱动电压设定画面84、同步输出信号控制画面86)，可以高效地利用画面空间，同时还能够防止无意识的操作。

而且，本发明不限于前述的实施方式，可以达成本发明的目的的范围内的变形等也包含在本发明中。

在所述实施方式中，为了进行透镜系统3的驱动以及控制，使用了透镜控制单元6和控制用PC7的组合，它们也可以设为统一进行透镜系统3的驱动、控制乃至操作的一体的装置。这时，在一体的装置中，执行所述实施方式中说明的透镜操作软件以及图像处理软件即可。

在所述实施方式中，将驱动信号Cf以及焦点变动波形Mf设为了正弦波，但这也可以是三角波、锯齿波、矩形波等其它波形。

透镜系统3的具体结构可以适当变更，外壳31以及振动部件32除了圆筒状之外也可以是六角筒状等，它们的尺寸和液体35的属性也可以适当选择。

在所述实施方式中，使用了具有图10至图20所示的画面显示的透镜操作软件，以及具有图21至图25所示的画面显示的图像处理软件。但是，这些画面显示可以适当变更显示的配置，也可以适当变更显示内容。

例如，也可以如图26那样，在图像处理软件中，使EDOF设定画面920A独立，与画面显示单元902A相邻地配置各种设定单元。

Claims (3)

1.一种可变焦距透镜装置，其特征在于，包括：

透镜系统，折射率根据输入的驱动信号而变化；

物镜，被配置在与所述透镜系统同一光轴上；

图像检测单元，通过所述透镜系统以及所述物镜来检测测量对象物的图像；

透镜控制单元，输出所述驱动信号；以及

透镜操作单元，调整所述透镜控制单元输出的所述驱动信号的频率、振幅以及最大驱动电压，

所述透镜控制单元包括：使所述驱动信号追随所述透镜系统的谐振频率的谐振锁定控制单元，

所述透镜操作单元包括：切换所述谐振锁定控制单元的动作或者停止的谐振锁定操作单元，

所述谐振锁定操作单元可选择锁定停止模式和锁定继续模式，所述锁定停止模式与所述图像检测单元中的图像检测动作同步地使所述谐振锁定控制单元停止，所述锁定继续模式不进行与所述图像检测单元中的图像检测动作同步的所述谐振锁定控制单元的停止。

2.如权利要求1所述的可变焦距透镜装置，其特征在于，

所述透镜控制单元由专用的硬件构成，

所述透镜操作单元由执行专用的软件的计算机系统构成。

3.如权利要求1或者2所述的可变焦距透镜装置，其特征在于，

所述透镜操作单元包括操作界面，

所述操作界面在进行画面显示的主画面上具有所述驱动信号的频率以及振幅的设定部分和所述谐振锁定控制单元的动作以及停止的操作部分，

所述图像检测单元中的图像检测定时的设定部分和所述驱动信号的最大驱动电压的设定部分被显示在与所述主画面独立的子画面上。

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