可变焦距透镜装置和可变焦距透镜控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术的可变焦距透镜装置(1)具有：折射率根据输入的驱动信号(Cf)变化的透镜系统(3)；配置在与透镜系统(3)相同的光轴上的物镜；通过透镜系统(3)和物镜来检测测量对象物的图像的图像检测单元(4)；使驱动信号(Cf)跟随透镜系统(3)的谐振频率的谐振锁定控制单元(611)；以及切换谐振锁定控制单元(611)的动作或停止的谐振锁定操作单元(711)。

【技术实现步骤摘要】
可变焦距透镜装置和可变焦距透镜控制方法
本专利技术涉及可变焦距透镜装置和可变焦距透镜控制方法。
技术介绍
作为可变焦距透镜装置，开发了例如利用了文献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。透镜系统通过在透明的液体中浸渍由压电材料形成的圆筒状的振动构件而形成。在透镜系统中，若对振动构件的内周面和外周面施加交流电压，则振动构件在厚度方向伸缩，使振动构件内侧的液体振动。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，以振动构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，如果沿振动构件的中心轴线通过光，则该光按照每个同心圆状的区域的折射率，在发散或聚光的路径上追寻。可变焦距透镜装置通过将前述的透镜系统和用于聚焦的物镜(例如普通的凸透镜或者透镜组)配置在同一光轴上而构成。若使平行光入射普通的物镜，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，若使平行光入射到与物镜同轴地配置的透镜系统，则该光在透镜系统中发散或聚光，通过了物镜的光聚焦在偏离到远于或近于原来的(没有透镜系统的状态的)焦点位置的位置。因此，在可变焦距透镜装置中，通过施加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)，并增减该驱动信号的振幅，能够在一定的范围内(以物镜的焦距为基准，能够通过透镜系统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。如果输入这样的驱动信号，则可变焦距透镜装置的焦距(焦点位置)正弦波状地变化。此时，在驱动信号的振幅为0时，通过透镜系统的光不发生折射，可变焦距透镜装置的焦距成为物镜的焦距。在驱动信号的振幅处于正负的峰时，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变化最大的状态。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，通过在处于正弦波状地变化的焦距中的、规定的焦距的状态下进行脉冲照明，检测位于该焦距的对象物的图像。在一周期中的多个相位中进行脉冲照明，如果与各相位对应地进行图像检测，则也能够同时得到多个焦距的图像。在前述的可变焦距透镜装置中，因外部气温的影响或者伴随运转的发热等，透镜系统的内部的液体和振动构件的温度发生变化。并且，根据温度变化，固有频率发生变化，可得到驻波的交流信号的频率(谐振频率)也变动。若输入到透镜系统的驱动信号仍然与变动前相同，则驱动信号会偏离谐振频率的峰，无法有效地得到驻波。对于这样的谐振频率的变动，一直采用自动地使驱动信号追踪的谐振锁定功能。例如，假设将规定频率的驱动信号输入到透镜系统，驻波的强度级别(leve1)为最大。这里，在驻波的级别降低时，判定为驱动信号的频率偏离在透镜系统中可得到驻波的谐振的峰，使驱动信号的频率增减而捕捉新的峰值位置。如果驱动信号的频率到达新的峰值位置，则驻波的级别也恢复到最大强度。通过连续地进行对该峰值位置的追踪动作，能够实现向可得到驻波的谐振频率的自动跟踪(谐振锁定)。在所述可变焦距透镜装置中，通过对于驱动信号，进行向得到驻波的频率的自动跟踪(谐振锁定)，可以始终得到有效的驻波。但是，在带有谐振锁定的可变焦距透镜装置中，例如若在图像测量动作中有谐振锁定造成的频率的变化，则得到相同的焦距的定时变化，有可以获取的图像精度下降的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供可以高效率地生成驻波，并且可以获取高精度的图像的可变焦距透镜装置和可变焦距透镜控制方法。本专利技术的可变焦距透镜装置的特征在于，包括：折射率根据输入的驱动信号变化的透镜系统；配置在与所述透镜系统相同的光轴上的物镜；通过所述透镜系统和所述物镜来检测测量对象物的图像的图像检测单元；使所述驱动信号跟随所述透镜系统的谐振频率的谐振锁定控制单元；以及切换所述谐振锁定控制单元的动作或停止的谐振锁定操作单元。在本专利技术中，通过由谐振锁定操作单元使谐振锁定控制单元为动作状态，驱动信号可以自动跟踪透镜系统的当前的谐振频率的峰值，有效地生成驻波。另一方面，在由图像检测单元检测图像时，通过谐振锁定操作单元使谐振锁定控制单元的自动跟踪暂时地停止，驱动信号的频率被维持为固定状态。其结果，将图像检测的期间可以作为透镜系统的焦距维持为固定，获取高精度的图像。再者，作为谐振锁定动作，可以使用现有的谐振锁定动作。在本专利技术的可变焦距透镜装置中，优选所述谐振锁定操作单元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。在本专利技术中，可以使谐振锁定与图像检测动作同步地自动地停止，省略用户的操作，并且可以避免忘记操作等错误。在本专利技术的可变焦距透镜装置中，优选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。在本专利技术中，通过设为锁定停止模式，可进行所述高精度图像的获取，并且通过设为锁定继续模式，可以应对不需要谐振锁定控制单元的自动停止的状况。在本专利技术的可变焦距透镜装置中，优选所述谐振锁定控制单元在解除了所述谐振锁定操作单元的自动跟踪的停止时，进行使所述驱动信号跟随所述透镜系统的谐振频率的复原动作。在本专利技术中，在谐振锁定控制单元停止而驱动信号的频率维持为固定的期间，即使透镜系统的谐振频率进一步变动，也可以通过复原动作将驱动信号一致锁定到当前的谐振频率，可以适当地进行基于随后的谐振锁定的自动跟踪。作为复原动作，如果停止时间短、谐振频率的变动小，则仅用通常的谐振锁定功能就可以复原为自动跟踪状态。另一方面，如果存在停止时间比较长、谐振频率的变动较大的可能性，则也可以通过以停止时的谐振频率为中心的规定频率范围的扫描等，检测当前的谐振频率，将检测出的当前的谐振频率作为基准而复原为自动跟踪状态。本专利技术的可变焦距透镜控制方法，使用可变焦距透镜装置，该可变焦距透镜装置具有：折射率根据输入的驱动信号变化的透镜系统；配置在与所述透镜系统相同的光轴上的物镜；通过所述透镜系统和所述物镜来检测测量对象物的图像的图像检测单元；以及使所述驱动信号跟随所述透镜系统的谐振频率的谐振锁定控制单元，其特征在于，该方法包括以下步骤：在不进行所述图像检测单元中的图像检测的状态下使所述谐振锁定控制单元动作，在进行所述图像检测单元的图像检测时，使所述谐振锁定控制单元停止。根据本专利技术，能够提供可以高效率地生成驻波，同时可以获取高精度的图像的可变焦距透镜装置和可变焦距透镜控制方法。附图说明图1是表示本专利技术的一实施方式的示意图。图2是表示所述实施方式的透镜系统的结构的示意图。图3的(A)～(C)是表示所述实施方式的透镜系统的振动状态的示意图。图4的(A)～(E)是表示所述实施方式的透镜系统的焦距的示意图。图5是表示所述实施方式的主要部分的框图。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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变焦距透镜装置，其特征在于，包括：透镜系统，其折射率根据输入的驱动信号变化；物镜，配置在与所述透镜系统相同的光轴上；图像检测单元，通过所述透镜系统和所述物镜来检测测量对象物的图像；谐振锁定控制单元，使所述驱动信号跟随所述透镜系统的谐振频率；以及谐振锁定操作单元，切换所述谐振锁定控制单元的动作或停止。

【技术特征摘要】
2017.04.28 JP 2017-0895771.一种可变焦距透镜装置，其特征在于，包括：透镜系统，其折射率根据输入的驱动信号变化；物镜，配置在与所述透镜系统相同的光轴上；图像检测单元，通过所述透镜系统和所述物镜来检测测量对象物的图像；谐振锁定控制单元，使所述驱动信号跟随所述透镜系统的谐振频率；以及谐振锁定操作单元，切换所述谐振锁定控制单元的动作或停止。2.如权利要求1所述的可变焦距透镜装置，其特征在于，所述谐振锁定操作单元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。3.如权利要求2所述的可变焦距透镜装置，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊贺崎史朗，大庭信男，久保光司，大竹贵久，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本,JP