焦距可变光学系统技术方案

本发明专利技术涉及焦距可变光学系统。焦距可变光学系统(10)具备：成像透镜(3)，对来自物镜(2)的平行光束进行汇聚并形成中间像；中继系统(4)，从物体侧起依次包含第一中继透镜(41)以及第二中继透镜(42)并将中间像中继到无限远；以及液体共振式的透镜系统(5)，被配置在第一中继透镜(41)与第二中继透镜(42)之间，透镜系统(5)的前侧主点被配置成，相对于物镜(2)的出射光瞳而共轭，满足以下的式(1)：90≤f

【技术实现步骤摘要】
焦距可变光学系统
本专利技术涉及焦距可变光学系统。
技术介绍
近年来，作为折射率分布型的焦距可变透镜，液体共振式的透镜系统被不断开发，已知一种包含该透镜系统而构成的焦距可变光学系统(参照例如文献1：日本特开2019－074722号公报)。该焦距可变光学系统例如与显微镜的物镜组合使用，透镜系统的折射率根据驱动信号而周期性地变化，由此，相对于对象物的聚焦位置呈周期性地变化。尤其在文献1中公开了一种包含中继系统而构成的焦距可变光学系统。具体地，在该焦距可变光学系统中，从物镜向成像透镜入射平行光束，该成像透镜形成中间像，两个中继透镜对该中间像进行中继而使其在相机等的摄像面进行再成像。这里，透镜系统被配置于两个中继透镜之间，物镜的出射光瞳与透镜系统的主点是共轭的。根据这样的焦距可变光学系统，即使在透镜系统的焦距变化的期间，也能够将显微镜的总倍率固定地保持。然而，在文献1中，关于包含了中继系统的焦距可变光学系统的具体的光学设计，并未公开。在包含了中继系统的焦距可变光学系统中，成像透镜的焦距、中继透镜的焦距等与聚焦位置的变动幅度(扫描范围)、斯特列尔比(strehlratio)等性能相关。因此，若未适当地设定这些透镜的放大率平衡(powerbalance)，则导致扫描范围、斯特列尔比等性能会恶化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供包含将显微镜的总倍率保持为固定的中继系统且确保了扫描范围以及斯特列尔比的焦距可变光学系统。本专利技术是与无限远校正型的物镜组合使用的焦距可变光学系统，特征在于，具备：成像透镜，对来自所述物镜的平行光束进行汇聚并形成中间像；中继系统，从物体侧起依次包含第一中继透镜以及第二中继透镜，并将所述中间像中继到无限远；以及液体共振式的透镜系统，被配置在所述第一中继透镜与所述第二中继透镜之间，折射率根据输入的驱动信号而变化，所述透镜系统的前侧主点被配置成，相对于所述物镜的出射光瞳而共轭，当将所述成像透镜的焦距设为fTube、将所述第一中继透镜的焦距设为fR1时，满足以下的式(1)：1.90≤fTube/fR1≤2.15…(1)。在本专利技术的焦距可变光学系统中，优选地，当将从所述透镜系统的前侧端面到所述透镜系统的所述前侧主点为止的距离设为X时，满足以下的式(2)：X＜fR1≤2X…(2)。在本专利技术的焦距可变光学系统中，优选地，当将所述第二中继透镜的焦距设为fR2、将倍率1倍的所述物镜的焦距设为fobj1x时，满足以下的式(3)，fR2＝fobj1x×fR1/fTube…(3)。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式的包含焦距可变光学系统的焦距可变透镜装置的示意图。图2是表示上述实施方式的透镜系统的示意图。图3是表示成像透镜与第一中继透镜之间的焦距的比率相对的斯特列尔比以及扫描范围的图表。具体实施方式〔显微镜系统的结构〕对显微镜系统1的整体的结构进行说明。图1中示出了本实施方式的包含焦距可变光学系统10而构成的显微镜系统1。显微镜系统1是一边使与放置于摄像区域的工件(word)的表面相对的聚焦位置Z周期性变化，一边对工件进行拍摄的装置。如图1所示，显微镜系统1具备物镜2、包含透镜系统5而构成的焦距可变光学系统10、经由物镜2及焦距可变光学系统10来进行拍摄的摄像部6、以及照明部7。另外，尽管在图1中省略图示，然而，显微镜系统1还可以具备控制透镜系统5的透镜控制部、以及对被摄像部6拍摄到的图像进行处理的图像处理部等。物镜2通过1个以上的透镜构成，并与工件的表面相对配置。该物镜2是无限远校正型，其将被工件反射出的光变换成平行光束，并使其入射到焦距可变光学系统10。物镜2的倍率以及焦距并不受特别的限制。焦距可变光学系统10构成与物镜2组合的单元，且被配置在与物镜2相同的光轴A上。焦距可变光学系统10从物体侧(前侧)起依次具有成像透镜3、第一中继透镜41、液体共振式的透镜系统5以及第二中继透镜42。成像透镜3通过一个以上的透镜构成，对从物镜2入射的平行光束进行汇聚(聚光)并形成中间像。第一中继透镜41以及第二中继透镜42分别由一个以上的透镜构成。第一中继透镜41以及第二中继透镜42构成中继系统4，对通过成像透镜3而形成的中间像进行中继，并使该中间像在摄像部6的摄像面进行再成像。这里，成像透镜3与第一中继透镜41之间的距离等于将成像透镜3的焦距fTube与第一中继透镜41的焦距fR1相加而得的距离。即，成像透镜3的后侧焦点与第一中继透镜41的前侧焦点被配置在相同的位置。透镜系统5被构成为折射率分布型的焦距可变透镜。具体地，透镜系统5具有填充了液体的圆筒形壳体、以及由压电材料形成的圆筒状的振动构件。该振动构件在被浸渍于壳体内的液体的状态下，经由信号线连接到透镜控制装置(省略图示)，按照从该透镜控制装置输入的驱动信号(例如正弦波状的交流信号)而振动。若驱动信号的频率被调整成共振频率，则在透镜系统5的内部的液体产生驻波，该液体的折射率周期性地变化。此外，透镜系统5具有用于供光经过的窗部，透镜系统5内的液体的折射率周期性地变化，由此，透镜系统5的焦距周期性地变化。根据该透镜系统5，聚焦位置Z基于物镜2的焦距，并与透镜系统5的焦距的变化一起周期性地变化。另外，如图2所示，透镜系统5的窗部的开口直径WD被设计得大于透镜系统5的有效直径D。这里，对于在透镜系统5内的液体产生的驻波，所谓透镜系统5的有效直径D相当于绕光轴A的部分的直径。在本实施方式中，透镜系统5的有效直径D例如被设定在与1～10倍率的物镜2的射出光瞳直径相同程度(例如±10％)的范围内。摄像部6由现有的CCD(电荷耦合元件)图像传感器或者其他形式的相机等而构成，对在摄像面成像的图像进行拍摄。摄像部6将摄像图像以规定的信号形式输出给图像处理装置等。照明部7构成为包括：出射光的LED(发光二极管)等光源71、对从光源71出射的光进行调整的照明光学系统72、以及将被照明光学系统72调整后的光向物镜2侧反射的分光器73。被分光器73反射的光经由物镜2向工件照射。另外，分光器73使被工件反射并经过了物镜2的光透过。另外，照明部7照射连续光或者脉冲光。在照明部7照射连续光的情况下，聚焦位置Z连续地变化的对焦扫描图像(focalsweepimage)被拍摄。此外，当照明部7相对于透镜系统5的周期而在任意的定时进行脉冲发光的情况下，在任意的聚焦位置Z处聚焦了的图像被拍摄。〔焦距可变光学系统的放大率配置〕参照图1，对焦距可变光学系统10的放大率配置进行说明。在以下的说明中，将透镜系统5的焦距设为fs，将物镜2的焦距设为fobj，将成像透镜3的焦距设为fTube，将第一中继透镜41的焦距设为fR1，并将第二中继透镜42是焦距设为fR2。此外，将从成像透镜3的前侧焦点到物镜2的出射光瞳为止的距离设为La，将从第一中继透镜41的后侧焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焦距可变光学系统，与无限远校正型的物镜组合使用，其特征在于，具备：/n成像透镜，对来自所述物镜的平行光束进行汇聚并形成中间像；/n中继系统，从物体侧起依次包含第一中继透镜以及第二中继透镜，并将所述中间像中继到无限远；以及/n液体共振式的透镜系统，被配置在所述第一中继透镜与所述第二中继透镜之间，折射率根据输入的驱动信号而变化，/n所述透镜系统的前侧主点被配置成，相对于所述物镜的出射光瞳而共轭，/n当将所述成像透镜的焦距设为f

【技术特征摘要】
20200120 JP 2020-0066631.一种焦距可变光学系统，与无限远校正型的物镜组合使用，其特征在于，具备：
成像透镜，对来自所述物镜的平行光束进行汇聚并形成中间像；
中继系统，从物体侧起依次包含第一中继透镜以及第二中继透镜，并将所述中间像中继到无限远；以及
液体共振式的透镜系统，被配置在所述第一中继透镜与所述第二中继透镜之间，折射率根据输入的驱动信号而变化，
所述透镜系统的前侧主点被配置成，相对于所述物镜的出射光瞳而共轭，
当将所述成像透镜的焦距设为fTube、将所述第一中继透...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保光司，宍户裕子，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP