可变焦距透镜装置和控制方法制造方法及图纸

一种可变焦距透镜装置包括液体透镜装置和屈光力控制器，在该液体透镜装置中，折射率根据输入驱动信号而变化，该屈光力控制器控制透镜系统的屈光力。屈光力控制器根据提供给液体透镜装置的有效功率来调节驱动信号的电压。

Variable focus lens device and control method

【技术实现步骤摘要】
可变焦距透镜装置和控制方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年8月30日提交的日本申请2018-161172的优先权，该申请的公开内容通过引用全部明确结合于此。
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
已经开发了一种作为可变焦距透镜装置的装置，其使用液体透镜系统(以下简称为“透镜系统”)，该液体透镜系统根据例如美国公开专利申请2010/0177376的说明书所描述的原理来操作。液体透镜系统通过将由压电材料形成的中空圆柱形振荡构件浸入透明液体中而形成。在液体透镜系统中，当AC电压被施加到振荡构件的内圆周表面和外圆周表面时，振荡构件在厚度方向上膨胀和收缩，并且振荡在振荡构件内部的液体。通过根据液体的固有频率来调节所施加电压的频率，在液体中形成同心圆的驻波，并且以振荡构件的中心轴线为中心形成具有不同折射率的同心圆区域。在这种状态下，当光沿着振荡构件的中心轴线透射时，光沿着根据每个同心圆区域的折射率分散或汇聚光的路径行进。上述液体透镜系统和用于使光聚焦的物镜(例如，普通凸透镜或一组透镜)布置在同一光轴上，以配置可变焦距透镜装置。液体透镜系统被封装为液体透镜装置，并被结合到可变焦距透镜装置中。当平行光照射到普通物镜时，穿过透镜的光在位于预定焦距的焦点位置处聚焦。相反，当平行光照射到与场透镜同轴布置的透镜系统时，光被透镜系统散射或者汇聚，并且透过物镜的光在比原始(没有透镜系统的状态)焦点位置偏移更远或者更近的位置处聚焦。因此，在可变焦距透镜装置中，施加输入到透镜系统的驱动信号(具有在内部液体中生成驻波的频率的AC电压)，并且通过增加和减少驱动信号的幅度，可变焦距透镜装置的焦点位置可以根据需要控制在设定范围内(以物镜的焦距为参考，透镜系统可以在预定的变化量内增加和减少)。在可变焦距透镜装置中，正弦AC信号被用作输入透镜系统的示例性驱动信号。当输入这样的驱动信号时，可变焦距透镜装置的焦距(焦点位置)正弦变化。在这种情况下，当驱动信号的幅度为0时，透过透镜系统的光不被折射，并且可变焦距透镜装置的焦距是物镜的焦距。当驱动信号的幅度处于正峰值或负峰值时，透过透镜系统的光被最大程度地折射，并且可变焦距透镜装置的焦距处于与物镜焦距相比变化最大的状态。当使用这种可变焦距透镜装置获得图像时，与驱动信号的正弦波相位同步地，输出发光信号以提供脉冲照明。因此，通过在聚焦于预定焦距处的状态下提供脉冲照明，从正弦变化的焦距当中，检测到焦距处的对象的图像。脉冲照明在组成一个周期的多个阶段执行，并且当根据每个阶段执行图像检测时，可以同时获得多个焦距处的图像。在上述可变焦距透镜装置中，由于外部空气温度或与操作相关联地产生的热量等的影响，振荡构件或透镜系统内部液体的温度可能变化。在透镜系统中，固有频率可能由于温度变化而变化，并且实现驻波的AC信号的频率(谐振频率)也可能波动。当输入到透镜系统的驱动信号与波动前(pre-fluctuation)信号相同时，驱动信号偏离谐振频率的峰值，并且不能有效地实现驻波。鉴于此，已经调查了谐振锁定能力的使用，该谐振锁定能力使得驱动信号自动跟踪谐振频率中的这种波动(例如，参见日本专利申请2017-089576)。然而，即使当使用谐振锁定能力在透镜系统中实现驻波时，透镜系统的最大折射率(折射率的峰值)也会由于上述温度变化的影响而波动。透镜系统的屈光力是光学特性，因此直接检测和校正屈光力是困难的。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够控制透镜系统的最大屈光力的可变焦距透镜装置和可变焦距透镜控制方法。根据本专利技术的可变焦距透镜装置包括其中折射率根据输入驱动信号而变化的透镜系统，以及控制透镜系统的屈光力的屈光力控制器。屈光力控制器根据提供给透镜系统的有效功率来调节驱动信号的电压。在本专利技术中，透镜系统的最大屈光力与提供给透镜系统的有效功率相关。反过来，提供给透镜系统的有效功率与驱动信号的电压(驱动电压)相关。鉴于此，在本专利技术中，通过根据透镜系统的当前有效功率调节驱动电压，可以向透镜系统提供期望的有效功率。通过这样做，可以将透镜系统的最大屈光力控制为期望值。在根据本专利技术的可变焦距透镜装置中，屈光力控制器优选地基于有效功率相对于目标有效功率的增加和减少来调节驱动电压。根据本专利技术，可以调节驱动电压，以便将透镜系统的有效功率保持在目标有效功率。通过这样做，可以稳定透镜系统的最大屈光力。根据本专利技术的可变焦距透镜装置优选地还包括谐振锁定控制器，该谐振锁定控制器检测提供给透镜系统的驱动电流、驱动电压和电压-电流相位差，该电压-电流相位差是驱动电流和驱动电压之间的相位差，并且谐振锁定控制器基于驱动电流或电压-电流相位差使得驱动信号的频率跟踪透镜系统的谐振频率。屈光力控制器优选地基于从谐振锁定控制器获取的驱动电流、驱动电压和电压-电流相位差来计算有效功率。根据本专利技术，可以在透镜系统中生成稳定的驻波，同时有利地控制透镜系统的最大屈光力。在根据本专利技术的可变焦距透镜装置中，谐振锁定控制器优选地基于电压-电流相位差相对于目标电压-电流相位差的增加和减少来调节驱动信号的频率。在本专利技术中，谐振锁定控制器调节驱动信号的频率，使得电压-电流相位差稳定在目标电压-电流相位差，并因此使得驱动信号的频率跟踪透镜系统的谐振频率。目标电压-电流相位差是预定义值，并且可以例如低于电压-电流相位差的峰值。在本专利技术中，由于谐振锁定控制器和屈光力控制器具有相互不同的控制对象和参考对象，所以可以以对各自都有利的定时执行独立控制。在根据本专利技术的可变焦距透镜装置中，谐振锁定控制器优选地基于驱动电流相对于参考驱动电流的增加和减少来调节驱动信号的频率，并且谐振锁定控制器优选地处于待机状态，同时屈光力控制器增加和减少驱动信号的电压。在本专利技术中，谐振锁定控制器调节驱动信号的频率，使得驱动电流稳定在参考驱动电流，并因此使得驱动信号的频率跟踪透镜系统的谐振频率。在该示例中，参考驱动电流是预定义值，并且例如可以是当峰值被分配给电压-电流相位差时的驱动电流值。在本专利技术中，谐振锁定控制器所参考的对象的驱动电流由于屈光力控制器增加和减少驱动电压而波动。因此，在本专利技术中，谐振锁定控制器处于待机状态，同时屈光力控制器增加和减少驱动电压，从而在谐振锁定控制器的控制操作期间规避参考对象的波动。因此，可以减少屈光力控制器对谐振锁定控制器的影响。在根据本专利技术的可变焦距透镜装置中，当驱动信号的电压已经被调节时，屈光力控制器优选地更新参考驱动电流。在本专利技术中，通过更新参考驱动电流，可以在参考波动后(post-fluctuation)驱动电流的谐振锁定控制器的控制操作中执行适当的控制。在根据本专利技术的可变焦距透镜控制方法中，可变焦距透镜装置包括其中折射率根据输入驱动信号而变化的透镜系统，以及控制透镜系统的屈光力的屈光力控制器，并且屈光力控制器执行根据提供给透镜系统的有效功率来调节驱动信号的电压的过程。根据本专利技术，可以实现类似于上述可变焦距透镜装置的效果。根据本专利技术，可以提供一种能够控制透镜系统的最大屈光力的可变焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变焦距透镜装置，包括：/n透镜系统，其中折射率根据输入驱动信号而变化；和/n屈光力控制器，其控制所述透镜系统的屈光力，其中所述屈光力控制器根据提供给所述透镜系统的有效功率来调节驱动电压，所述驱动电压是所述驱动信号的电压。/n

【技术特征摘要】
20180830 JP 2018-1611721.一种可变焦距透镜装置，包括：
透镜系统，其中折射率根据输入驱动信号而变化；和
屈光力控制器，其控制所述透镜系统的屈光力，其中所述屈光力控制器根据提供给所述透镜系统的有效功率来调节驱动电压，所述驱动电压是所述驱动信号的电压。


2.根据权利要求1所述的可变焦距透镜装置，其中，所述屈光力控制器基于所述有效功率相对于目标有效功率的增加和减少来调节所述驱动电压。


3.根据权利要求2所述的可变焦距透镜装置，还包括：
谐振锁定控制器，其检测提供给所述透镜系统的驱动电流、所述驱动电压以及电压-电流相位差，电压-电流相位差是所述驱动电流和所述驱动电压之间的相位差，其中所述谐振锁定控制器基于所述驱动电流或所述电压-电流相位差使得所述驱动信号的频率跟踪所述透镜系统的谐振频率，并且
其中，所述屈光力控制器基于从所述谐振锁定控制器获...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊贺崎史朗，大庭信男，冈安正树，仓桥佑旗，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP