CN113031132A - 适配器光学系统及焦距可变光学系统 - Google Patents

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Abstract

一种适配器光学系统及焦距可变光学系统，适配器光学系统(1A)是将由对象物(S)反射而通过成像透镜(2A)的反射光引导至液体共振式透镜(3)的光学系统，并具备：可拆装地配置在通过成像透镜(2A)的反射光入射的位置，并构成像侧远心光学系统的第一透镜单元(11)；配置在通过第一透镜单元(11)的反射光入射的位置，并且与液体共振式透镜(3)一起构成有限远校正光学系统的第二透镜单元(12)。

Description

适配器光学系统及焦距可变光学系统
技术领域
本发明涉及一种适配器光学系统及焦距可变光学系统。
背景技术
目前，已知使用液体共振式的焦距可变透镜(以下称为液体共振式透镜)的焦距可变光学系统(例如参考参照文献1:日本特开2019-074722号公报)。在该焦距可变光学系统中，液体共振式透镜的折射率根据输入的驱动信号周期性地变化，由此，相对对象物的对焦位置周期性地变化。
在如上所述的焦距可变光学系统构建于显微镜系统的情况下，设计用于形成稳定的观察图像的光学系统。
例如，图3表示在显微镜系统中构建的焦距可变光学系统的现有例。图3所示的焦距可变光学系统100具备：使来自对象物S的光成为平行光束的成像透镜91；使来自成像透镜91的平行光束成像而形成中间像的成像透镜92；使中间像转换并向液体共振式透镜93入射的第一转换透镜94；使经由液体共振式透镜93的光成像于摄像元件96的第二转换透镜95。
但是，在构建应用于显微镜系统等的焦距可变光学系统的现场，有希望在现场将已有的成像透镜组合到液体共振式透镜来使用的要求。
但是，成像透镜存在各种各样的种类，相对于构建图3所示的焦距可变光学系统，已有的成像透镜不一定适合于现场。具体地说，在图3所示的焦距可变光学系统100中，成像透镜91是像侧远心透镜，但是，一般的显微镜系统的成像透镜是物体侧远心透镜，一般的摄像机的成像透镜两侧都是非远心透镜。
因此，在构建焦距可变光学系统的现场，为了在现场利用已有的成像透镜，需要每次都设计用于将该成像透镜连接至液体共振式透镜的转换光学系统，需要花费时间。
另外，供给液体共振式透镜的供给源为了能够对各种类型的成像透镜组合液体共振式透镜，需要准备构成转换光学系统的各种各样的适配器用透镜，部件管理变得复杂。
这样的课题不仅限于液体共振式透镜，在利用需要转换光学系统的其他光学部件(例如棱镜等)的情况下也是通用的。
发明内容
本发明的目的是提供一种适配器光学系统以及使用该适配器光学系统的焦距可变光学系统，其能够容易地将光学部件组合到各种成像透镜。
本发明的适配器光学系统将由对象物反射并通过成像透镜的反射光引导至规定的光学部件，其特征在于，具备：第一透镜单元，其可拆装地配置在通过所述成像透镜的所述反射光入射的位置，并构成像侧远心光学系统；第二透镜单元，其配置在通过所述成像透镜或所述第一透镜单元的所述反射光入射的位置，并与所述光学部件一起构成有限远校正光学系统或无限远校正光学系统。
在本发明的适配器光学系统中，优选所述第二透镜单元构成物体侧远心光学系统。
本发明的焦距可变光学系统，入射有由对象物反射并通过成像透镜的反射光，其特征在于，具备：液体共振式的焦距可变透镜；第一透镜单元，其可拆装地配置在通过所述成像透镜的所述反射光入射的位置，并构成像侧远心光学系统；第二透镜单元，其配置在通过所述成像透镜或所述第一透镜单元的所述反射光入射的位置，并与所述焦距可变透镜一起构成有限远校正光学系统或无限远校正光学系统。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的适配器光学系统的使用例的示意图。
图2是表示本发明一实施方式的适配器光学系统的其他的使用例的示意图。
图3是表示现有的焦距可变光学系统的示意图。
具体实施方式
如图1或图2所示，本实施方式的适配器光学系统1A、1B是用于对成像透镜2A、2B组合液体共振式透镜3(液体共振式的焦距可变透镜)的光学系统。
本实施方式的适配器光学系统1A、1B都具有第二透镜单元12，根据成像透镜2A、2B的种类，选择相对于第二透镜单元12是否追加第一透镜单元11。
以下，作为适配器光学系统1A、1B的使用例，对焦距可变光学系统10A、10B进行说明。
焦距可变光学系统10A
如图1所示，焦距可变光学系统10A具有适配器光学系统1A和液体共振式透镜3，并且通过安装在成像透镜2A，适用于对对象物S的图像进行检测的图像检测装置。
成像透镜2A包括一个以上的透镜而构成，是物体侧远心透镜或非远心透镜。即，成像透镜2A的像侧的主光线与光轴A不平行。非远心透镜可以是例如摄像机透镜、宏观用透镜或CCTV透镜等。
液体共振式透镜3具有填充有硅酮等液体的圆筒形的壳体和由压电材料形成的圆筒形的振动部件。该振动部件在浸入壳体内的液体的状态下，通过信号线与外部的透镜控制装置(未图示)连接，根据从该透镜控制装置输入的驱动信号(例如正弦波的交流信号)进行振动。当驱动信号的频率被调整到共振频率时，液体共振式透镜3内的液体产生驻波，该液体的折射率周期性地变化。
通过焦距可变光学系统10A的光的对焦位置Pf以成像透镜2A的焦距为基础，随着液体共振式透镜3的折射率的变化而周期性地变化。
适配器光学系统1A是用于将液体共振式透镜3与成像透镜2A组合的光学系统。该适配器光学系统1A在光轴A上配置在成像透镜2A和液体共振式透镜3之间，并具有第一透镜单元11和第二透镜单元12。
第一透镜单元11包括一个以上的透镜(在本实施方式中为透镜11a)而构成，以可拆装的方式配置在成像透镜2A和第二透镜单元12之间。第一透镜单元11构成像侧远心光学系统，将从成像透镜2A入射的光的主光线变换成沿光轴A的方向，具体而言，与光轴A平行。
第一透镜单元11的光学设计由成像透镜2A的光学设计确定。即，根据成像透镜2A选择第一透镜单元11的光学设计，使得通过成像透镜2A的光的主光线能变换为沿光轴A的方向。另外，第一透镜单元11也可以调整沿着光轴A的方向的位置。
第二透镜单元12包括一个以上的透镜(在本实施方式中为透镜12a～12d)而构成，并配置在液体共振式透镜3的物体侧。该第二透镜单元12构成物体侧远心光学系统，在与第一透镜单元11之间形成远心区间。
另外，第二透镜单元12与液体共振式透镜3一起构成有限远修正光学系统，使从第一透镜单元11侧入射的光在通过液体共振式透镜3的位置成像。另外，在成像位置配置有图像检测装置所具有的摄像机的摄像元件4。
第二透镜单元12的光学设计与成像透镜2A的种类无关，根据液体共振式透镜3选择。
在以上的光学系统中，在对对象物S照射照明光的情况下，由对象物S反射的反射光通过成像透镜2A后，入射到适配器光学系统1A。该反射光的主光线通过第一透镜单元11与光轴A平行，由第二透镜单元12和液体共振式透镜3成像。
图1例示了通过适配器光学系统1A的成像光束IB和成像光束IR。
(焦距可变光学系统10B)
如图2所示，焦距可变光学系统10B具备适配器光学系统1B和液体共振式透镜3，并安装在与上述成像透镜2A不同种类的成像透镜2B上。
成像透镜2B是两侧远心透镜或像侧远心透镜。即，成像透镜2B的像侧的主光线与光轴A平行。
适配器光学系统1B具有从上述适配器光学系统1A拆下第一透镜单元11的结构。与上述适配器光学系统1A相同，适配器光学系统1B具有配置在液体共振式透镜3的物体侧的第二透镜单元12。
在该适配器光学系统1B中，无论成像透镜2B的种类如何，第二透镜单元12都选择与液体共振式透镜3对应的光学设计。
在以上的光学系统中，在对对象物S照射照明光的情况下，由对象物S反射的反射光通过成像透镜2B与光轴A平行，由第二透镜单元12和液体共振式透镜3成像。
另外，图2例示了通过适配器光学系统1B的成像光束IB和成像光束IR。
(效果)
在上述的适配器光学系统1A中，将通过成像透镜2A的反射光的主光线转换成平行于光轴A的透镜11a作为第一透镜单元11进行单元化，通过从适配器光学系统1A中拆下第一透镜单元11，能构成适配器光学系统1B。由此，根据成像透镜2A、2B的种类(透镜射出侧的主光线是否沿光轴A)，可以选择第一透镜单元11的拆装。在使用透镜射出侧的主光线不沿着光轴的成像透镜2A的情况下，使用配合该成像透镜2A而进行光学设计的第一透镜单元11。另外，在使用透镜射出侧的主光线沿着光轴的成像透镜2B的情况下，不需要第一透镜单元11。
另外，在上述适配器光学系统1A、1B中，将与液体共振式透镜3一起构成有限远校正光学系统的透镜12a～12d作为第二透镜单元12进行单元化。由于第一透镜单元11的存在，无论成像透镜2A、2B的种类如何，该第二透镜单元12都选择与液体共振式透镜3对应的光学设计。
因此，在本实施方式中，在利用现场已有的成像透镜2A、2B构建焦距可变光学系统10A、10B的情况下，只要选择适合于该成像透镜2A、2B的第一透镜单元11的种类或拆装状态即可，削减光学设计的工序。
另外，在可对各种类的成像透镜2A、2B组合液体共振式透镜3的情况下，由于能够使第二透镜单元12共通化，因此，只要具备与各种成像透镜2A对应的各种第一透镜单元11和共通的第二透镜单元12即可，零件管理变得容易。
因此，通过利用实施方式的适配器光学系统1A、1B，可以容易地将液体共振式透镜3与各种成像透镜2A、2B组合。
另外，在本实施方式的适配器光学系统1A、1B中，第二透镜单元12与液体共振式透镜3一起构成有限远修正光学系统，因此，不需要其他的成像透镜，能够使焦距可变光学系统10A、10B的设计布局小型化。
在本实施方式的适配器光学系统1A和1B中，第二透镜单元12构成物体侧远心光学系统。因此，从成像透镜2B或第一透镜单元11射出的反射光的主光线在沿着光轴A的状态下入射到第二透镜单元12，因此，能够使经由第二透镜单元12及液体共振式透镜3之后的反射光适当地成像。
(变形例)
本发明不限于上述的实施方式，本发明也包括能实现本发明目的的范围内的变形等。
在所述实施方式中，第二透镜单元12与液体共振式透镜3一起构成有限远校正光学系统，但本发明不限于此。即，第二透镜单元12也可以与液体共振式透镜3一起构成无限远校正光学系统。此时，在液体共振式透镜3的像侧，成像透镜也可以作为第三透镜单元而配置。
在上述实施方式中，作为本发明的光学部件利用液体共振式透镜3，但本发明不限于此，例如可以利用棱镜等其他的光学部件。

Claims (3)

1.一种适配器光学系统，将由对象物反射并通过成像透镜的反射光引导至规定的光学部件，其特征在于，具备：
第一透镜单元，其可拆装地配置在通过所述成像透镜的所述反射光入射的位置，并构成像侧远心光学系统；
第二透镜单元，其配置在通过所述成像透镜或所述第一透镜单元的所述反射光入射的位置，并与所述光学部件一起构成有限远校正光学系统或无限远校正光学系统。
2.如权利要求1所述的适配器光学系统，其特征在于，
所述第二透镜单元构成物体侧远心光学系统。
3.一种焦距可变光学系统，入射有由对象物反射并通过成像透镜的反射光，其特征在于，具备：
液体共振式的焦距可变透镜；
第一透镜单元，其可拆装地配置在通过所述成像透镜的所述反射光入射的位置，并构成像侧远心光学系统；
第二透镜单元，其配置在通过所述成像透镜或所述第一透镜单元的所述反射光入射的位置，并与所述焦距可变透镜一起构成有限远校正光学系统或无限远校正光学系统。
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