DE-112022006835-B4 - Linseneinrichtung mit variabler Brennweite

Abstract

Linseneinrichtung mit variabler Brennweite, umfassend: eine erste Linse mit variabler Brennweite, die eine erste Brennweite hat; eine zweite Linse mit variabler Brennweite, die hinter der ersten Linse mit variabler Brennweite angeordnet ist, und eine zweite Brennweite hat; eine dritte Linse mit variabler Brennweite, die hinter der zweiten Linse mit variabler Brennweite angeordnet ist, und eine dritte Brennweite hat; eine Linse mit fester Brennweite, die hinter der dritten Linse mit variabler Brennweite angeordnet ist, und eine vierte Brennweite hat; einen ersten konjugierten Punkt, der in einem Abstand gleich der ersten Brennweite vor der ersten Linse mit variabler Brennweite angeordnet ist, und als eine Fokusposition dient; einen zweiten konjugierten Punkt, der in einem Abstand gleich der vierten Brennweite hinter der Linse mit fester Brennweite angeordnet ist, und mit einem Bildsensor oder einem Lichtleitmittel ausgestattet ist; und einen dritten konjugierten Punkt, der in einem Abstand gleich der zweiten Brennweite hinter der zweiten Linse mit variabler Brennweite und in einem Abstand gleich der dritten Brennweite vor der dritten Linse mit variabler Brennweite angeordnet ist, wobei ein erstes optisches Teilsystem, das die erste Linse mit variabler Brennweite und die zweite Linse mit variabler Brennweite enthält, ein unendlich konjugiertes System in Bezug auf den ersten konjugierten Punkt ist, und ein zweites optisches Teilsystem, das die dritte Linse mit variabler Brennweite und die Linse mit fester Brennweite enthält, ein unendlich konjugiertes System in Bezug auf den dritten konjugierten Punkt ist.

Inventors

• Kohei Sakai

Assignees

• MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20220516

Claims (4)

1. Linseneinrichtung mit variabler Brennweite, umfassend: eine erste Linse mit variabler Brennweite, die eine erste Brennweite hat; eine zweite Linse mit variabler Brennweite, die hinter der ersten Linse mit variabler Brennweite angeordnet ist, und eine zweite Brennweite hat; eine dritte Linse mit variabler Brennweite, die hinter der zweiten Linse mit variabler Brennweite angeordnet ist, und eine dritte Brennweite hat; eine Linse mit fester Brennweite, die hinter der dritten Linse mit variabler Brennweite angeordnet ist, und eine vierte Brennweite hat; einen ersten konjugierten Punkt, der in einem Abstand gleich der ersten Brennweite vor der ersten Linse mit variabler Brennweite angeordnet ist, und als eine Fokusposition dient; einen zweiten konjugierten Punkt, der in einem Abstand gleich der vierten Brennweite hinter der Linse mit fester Brennweite angeordnet ist, und mit einem Bildsensor oder einem Lichtleitmittel ausgestattet ist; und einen dritten konjugierten Punkt, der in einem Abstand gleich der zweiten Brennweite hinter der zweiten Linse mit variabler Brennweite und in einem Abstand gleich der dritten Brennweite vor der dritten Linse mit variabler Brennweite angeordnet ist, wobei ein erstes optisches Teilsystem, das die erste Linse mit variabler Brennweite und die zweite Linse mit variabler Brennweite enthält, ein unendlich konjugiertes System in Bezug auf den ersten konjugierten Punkt ist, und ein zweites optisches Teilsystem, das die dritte Linse mit variabler Brennweite und die Linse mit fester Brennweite enthält, ein unendlich konjugiertes System in Bezug auf den dritten konjugierten Punkt ist.
2. Linseneinrichtung mit variabler Brennweite nach Anspruch 1 , ferner umfassend: einen Optischer-Pfad-Teiler, der hinter dem Lichtleitmittel angeordnet ist; eine Beleuchtungslichtquelle, die mit einem Ende des Optischer-Pfad-Teilers verbunden ist; und ein Lichtempfangselement, das mit dem anderen Ende des Optischer-Pfad-Teilers verbunden ist.
3. Linseneinrichtung mit variabler Brennweite nach Anspruch 2 , ferner umfassend einen optischen Referenzpfad, der das von der Beleuchtungslichtquelle aufgeteilte Beleuchtungslicht zum Lichtempfangselement leitet.
4. Linseneinrichtung mit variabler Brennweite nach Anspruch 3 , wobei die Beleuchtungslichtquelle eine wellenlängenvariable Lichtquelle ist.

Description

GEBIET DER TECHNIK Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Linseneinrichtung mit variabler Brennweite. STAND DER TECHNIK Die Optik-Technologie wird aktuell beispielsweise bei verschiedenen Einrichtungen wie Bearbeitungseinrichtungen, Beobachtungseinrichtungen, Entfernungsmesseinrichtungen und Beleuchtungseinrichtungen beziehungsweise -Geräten eingesetzt. Es ist erforderlich, dass bei solchen Einrichtungen die Vergrößerung und die Brennpunktposition eines optischen Systems frei verändert werden können. Um die Vergrößerung und die Brennpunktposition eines optischen Systems zu verändern, ist es normalerweise notwendig, die Ausrichtung der optischen Achse, die Anordnung der optischen Komponenten wie Linsen oder einen Bildsensor, die im optischen System enthalten sind, oder dergleichen zu verändern. Eine Einrichtungskonfiguration, die auf der Annahme beruht, dass sich optische Komponenten bewegen, hat viele Probleme in Bezug auf die Komplexität des Entwurfs, die Größe der Einrichtung, die Herstellungskosten, die Zuverlässigkeit und dergleichen. Die Probleme machen sich insbesondere bei einem Vergrößerungs-Einstellmechanismus bemerkbar, bei dem es schwierig ist, eine Vergrößerungseinstellung durch einfaches Ausfahren einer ganzen Linsengruppe oder eines Teils einer Linsengruppe zu bewältigen. Die Einstellung der Vergrößerung und der Brennpunktposition einer Beobachtungseinrichtung wie einer Kamera oder eines Mikroskops erfolgt nach wie vor über einen mechanischen Antriebsmechanismus, der jedoch zusätzlich zu den oben genannten Problemen auch ein Problem in Bezug auf schnelles Ansprechverhalten aufweist. Andererseits gibt es Linsen mit variabler Brennweite, die eine variable Brennweite haben, ohne dass ein mechanischer Antriebsmechanismus vorhanden ist. Für diesen Linsentyp mit variabler Brennweite wurden zum Beispiel Flüssigkeitslinsen unter Einsatz der Elektrobenetzungs-Technologie verwendet. Die Flüssigkeitslinsen werden als Linsen mit variabler Brennweite eingesetzt. Typischerweise funktionieren Flüssigkeitslinsen als plankonvexe Linsen oder als plankonkave Linsen. Daher ist es wünschenswert, dass die Flüssigkeitslinsen ein unendlich konjugiertes System bilden, um Aberrationen beziehungsweise Abbildungsfehler zu verringern. In der Patentliteratur 1 wird eine Form-Messeinrichtung unter Nutzung der oben beschriebenen Linsen mit variabler Brennweite beschrieben. REFERENZLISTE PATENTLITERATUR Patentliteratur 1: JP 2016-053491 APatentliteratur 2: US 2015 / 0 055 224 A1Patentliteratur 3: US 7 218 429 B2Patentliteratur 4: US 4 407 567 A KURZFASSUNG DER ERFINDUNG TECHNISCHES PROBLEM Die in Patentliteratur 1 erläuterte Form-Messeinrichtung umfasst drei Linsen mit variabler Brennweite. Darunter befindet sich eine Linse mit variabler Brennweite, die auf der Objektseite angeordnet ist, um die Brennpunktposition zu verändern. Zusätzlich sind auf der Bildseite zwei Linsen mit variabler Brennweite zur Veränderung der Vergrößerung angeordnet. Das Prinzip der variablen Vergrößerung besteht darin, dass das Verhältnis zwischen der zusammengesetzten Brennweite mit einer endlichen Größe der zwei bildseitigen Linsen mit variabler Brennweite gemäß einer Formel für zusammengesetzte Linsen, und der Brennweite der objektseitigen Linse mit variabler Brennweite so eingestellt wird, dass eine gewünschte Vergrößerung erreicht wird. Die Verwendung der zwei Linsen mit variabler Brennweite gewährleistet zwei Freiheitsgrade, die für die Einstellung der Brennweite und die Einstellung der Position der Hauptfläche erforderlich sind. Andererseits bilden in der Offenbarung die zwei Linsen mit variabler Brennweite auf der Seite der Vergrößerungseinstellung als eine Gruppe ein unendlich konjugiertes System. Dementsprechend ist die Linse, die einem Bild am nächsten ist, ein endliches konjugiertes System, wenn die Linsen einzeln betrachtet werden. Dementsprechend leicht kommt es zu Aberrationen. Patentliteratur 2 offenbart ein Flüssiglinsenzellen verwendendes optisches System mit variabler Brennweite. Patentliteratur 3 beschreibt ein digitales Fokuslinsensystem, das einem optischen System eine Vielzahl auswählbarer Brennweiten bereitstellen kann. Patentliteratur 4 offenbart eine optische Vorrichtung mit mindestens zwei optische Elemente mit variabler Brennweite. Die vorliegende Offenbarung wurde gemacht, um die oben erläuterten Problem zu lösen, und eine Aufgabe derselben besteht darin, eine Linseneinrichtung mit variabler Brennweite bereitzustellen, welche eine Vergrößerung und eine Brennpunktposition aufweist, die nach Bedarf verändert werden kann, welche für Linsen mit variabler Brennweite geeignet ist. LÖSUNG DES PROBLEMS Eine Linseneinrichtung mit variabler Brennweite gemäß der vorliegenden Offenbarung weist auf: eine erste Linse mit variabler Brennweite, die eine erste Brennweite hat; eine zweite Linse mit variabler Brennweite, die hinter der ersten Linse mit variabler Brennweite angeordnet ist und eine zweite Brennweite hat; eine dritt