具有可调屈光率的成像光学系统和调节光学系统的屈光率的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光学系统，其包括多个可调光学元件（１ｆ↓［１］、１ｆ↓［２］），并且如果需要的话包括多个具有固定焦距的透镜（１０５ｆ↓［１］、１０５ｆ↓［２］）。通过使用用于可调光学元件的合适的控制器，可以有利地改变该光学系统的特性。为此，提供了适合用作外科立体显微镜、物镜、目镜或变焦系统（５７ｆ）的系统。一种可变焦成像光学系统包括具有可变屈光率的两个透镜（１ｆ↓［１］和１ｆ↓［２］），通过控制器相反地控制这些透镜以改变成像比，使得一个透镜（１ｆ↓［１］）的屈光率增大，而另一透镜（１ｆ↓［２］）的屈光率减小。此外，该成像光学系统还可以包括具有固定屈光率的另一组件（１０５ｆ↓［１］、１０５ｆ↓［２］）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有可调屈光率的成像光学系统。该成像光学系统是例如在相机、望远镜、显微镜或其他光学系统中具有广泛用途的光学系统。此外，本专利技术涉及一种用于调节尤其是可变焦成像光学系统的屈光率的方法。此外，本专利技术涉及一种用于生成物体的放大立体图像的立体显微系统及其对应的立体显微方法。
技术介绍
可变焦成像光学系统是其成像比或放大率可变的成像光学系统。传统的可变焦成像光学系统包括三个透镜组件，其中一个固定地安装在支架中，其余两个可以沿该光学系统的光轴移位，以改变放大率。为了使这两个透镜组件相对于彼此并相对于所述固定布置的透镜组件正确地移位，需要相当复杂的机械。此外，透镜组件的必要的移位要求该光学系统具有相对大的最小总长度。根据US 4,820,028，已知一种可变焦光学系统，其包括用于改变放大率的具有可变屈光率(optical power)的透镜，使得不需要使透镜沿光轴进行机械移位。该可变屈光率透镜形成了光学系统的一部分，该光学系统还包括多个固定屈光率透镜并使得可以在可变屈光率透镜的特定设置下对成像像差进行相对好的补偿。然而，如果改变可变屈光率透镜的屈光率以改变放大率，则会出现成像像差，这会产生扰动效应。传统的立体显微系统包括用于生成立体图像的左手部分图像的左手立体光学系统，和用于生成立体图像的右手部分图像的右手部分立体光学系统。例如US 6,081,372公开了一种所谓的“Grenough”型立体显微系统，其中左手部分立体光学系统和右手部分立体光学系统中的每一个都包括单独的物镜组件。这两个部分立体光学系统的主轴相对彼此按一定的角度定向，使得这两个主轴在所述两个物镜组件的物面上相交。在这种立体显微系统中，如果要改变物面与物镜组件之间的工作距离，则必须相应地改变所述两个主轴之间的夹角，在实践中这导致所需机构过于复杂。DE 90 16 892 U1和US 5,701,196公开了立体显微系统，其中设置有物镜，该物镜用于将从该物镜的物面发出的物端光束丛变换成像端光束丛，并且其中在相应的像端光束丛处设置有左手部分立体光学系统和右手部分立体光学系统，并从其中分别提取左手部分光束丛和右手部分光束丛，以分别从其中生成立体图像的左手部分图像和右手部分图像。左手和右手部分立体光学系统的两个部分光束丛的主轴被彼此分开地固定定位，并且还彼此分开地穿过公共物镜。所述物镜提供了圆透镜的屈光率。该物镜包括至少一个正屈光率组件和一个负屈光率组件，可以改变这两个组件之间的距离，以改变在物镜与物镜的物面之间的工作距离。与根据US 6,081,372已知的立体显微系统相对照的是，不必改变所述两个部分立体光学系统的主轴之间的夹角以改变工作距离。从改变工作距离的方面来说，已证实根据DE 90 16 892 U1和US5,701,196已知的立体显微系统在实践上是成功的，但是与具有固定工作距离的相当的立体显微镜(即，其中工作距离是不可改变的)相比，它们展现出不同的光学特性。例如，在根据DE 90 16 892 U1已知的立体显微系统中，将具有负屈光率的组件布置成比具有正屈光率的组件更靠近物面。因此，从物镜的物面观察，物镜的主面位于物镜的后方。因此，物镜的焦距比物镜与物面之间的工作距离要长。由于该长焦距(与工作距离相比)，因此与具有固定焦距的对应物镜(其中焦距与工作距离相当)相比，该物镜展现出减小了的总放大率、立体感以及分辨率。在根据US 5,701,196已知的立体显微系统中，将具有正屈光率的组件布置成比具有负屈光率的透镜组件更靠近物面。结果，物镜的主轴位于物镜与物面之间。因此，同样地，物镜的焦距比物面与物镜之间的工作距离要短。与具有固定焦距的对应物镜相比，这导致物场直径和景深减小，并且总长度、总体积以及重量增大。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种可变焦成像光学系统，其中通过使用具有可变屈光率的透镜适当地实现了所要求的光学成像质量。此外，本专利技术的一个目的是提供一种用于控制具有可变放大率的成像光学系统的方法。此外，本专利技术的一个目的是提供可以容易地配备变焦功能的成像光学系统。本专利技术的还一目的是提供一种具有可变光学性质(如可变工作距离)的立体显微系统，当考虑其光学质量和/或其总体积以及总重量时，该立体显微系统与具有固定工作距离的对应显微系统是可比拟的。根据本专利技术的一个方面，提供了一种可变焦成像光学系统，其包括沿公共光轴彼此分开地布置的具有可变屈光率的至少两个透镜。为了分别改变由该成像光学系统提供的成像比和放大率，对具有可变屈光率的所述两个透镜相反地(即，按反方向)进行控制，即，对所述两个透镜中的第一透镜进行控制以增大由该透镜提供的屈光率，而对具有可变屈光率的所述两个透镜中的第二透镜进行控制以减小由该透镜提供的屈光率，反之亦然。所述可变焦成像光学系统可以构成更大的光学系统的一部分，此外，该更大的光学系统例如包括目镜或/和图像检测器或/和物镜以及其他光学部件。根据一个示例性实施例，所述可变焦成像光学系统只包括具有可变屈光率的所述两个透镜，而不包括具有固定屈光率的其他透镜。根据还一示例性实施例，所述可变焦成像光学系统包括具有固定屈光率的至少一个其他透镜。根据该示例性实施例，不将具有固定屈光率的该透镜置于具有可变屈光率的所述两个透镜之间。根据另选示例性实施例，将具有固定屈光率的所述至少一个透镜置于具有可变屈光率的所述两个透镜之间。可以为具有可变屈光率的所述多个透镜中的每一个指定光轴，使得具有可变屈光率的所述多个透镜的作用是圆透镜的作用，此外，可以为该圆透镜作用指定焦距，可以通过改变所述多个透镜的屈光率来改变所述焦距。然而，这并不排除所述多个透镜也提供相对于所述光轴不旋转对称的可变屈光率的情况。此外，这也不排除如下情况可以对具有可变屈光率的所述多个透镜进行控制，使得所述圆透镜作用被指定到的所述光轴在其空间位置方面是可变的，例如，如果考虑其取向或横向位移的话。由于对具有可变屈光率的所述两个透镜进行相反的控制，因此可以获得希望的变焦效果，即，成像比的变化。此外，所述相反的控制导致图像像差的至少部分补偿。图像像差的一个示例是色差。根据一个示例性实施例，所述可变焦成像光学系统包括至少一个部分成像光学系统，该部分成像光学系统具有具有固定屈光率的至少一个透镜，可以选择性地将该透镜置于经过具有可变屈光率的所述两个透镜的多个光束路径中的一个光束路径上，或者选择性地将该透镜从经过具有可变屈光率的所述两个透镜的多个光束路径中的一个光束路径上移开。这使得可以扩大所述成像光学系统的成像比的范围。通过对应地控制具有可变屈光率的所述多个透镜，可以在特定范围上基本上连续地改变所述成像比。此外，通过分别将所述部分成像光学系统置于所述光束路径上和从所述光束路径移开所述部分成像光学系统，还可以逐渐地增大和减小所述成像比。根据一个示例性实施例，对所述部分成像光学系统的移开和插入使得可以至少改变所述成像比的30％。根据再一示例性实施例，所述部分成像光学系统本身具有望远镜结构，例如伽利略望远镜或开普勒望远镜的结构。根据一个示例性实施例，为了使所述光束路径折叠，在具有可变屈光度的所述两个透镜之间的光束路径上布置至少一个镜。这使得可以实现具有特别短的总长度的可变焦成像光学系统。由于该可变焦成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变焦成像光学系统，其包括：　　　　具有可变屈光率的第一透镜；　　　　具有可变屈光率的第二透镜，其中，可以对第一和第二透镜中的每一个指定公共光轴；以及　　　　控制器，其适于：　　　　对第一透镜进行控制以增大由第一透镜提供的屈光率，并对第二透镜进行控制以减小由第二透镜提供的屈光率；　　　　或者　　　　对第一透镜进行控制以减小由第一透镜提供的屈光率，并对第二透镜进行控制以增大由第二透镜提供的屈光率；　　　　用以改变所述可变焦成像光学系统的成像比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德里斯奥布雷斯基，弗里茨施特雷勒，
申请(专利权)人：安德里斯奥布雷斯基，
类型：发明
国别省市：DE[德国]