[发明专利]透镜系统以及可变焦距透镜设备

说明书

一种透镜系统，包括：管状振动构件，其由于输入驱动信号而振动；容纳振动构件的壳体；填充壳体并浸没振动构件的流体；以及减压构件，所述减压构件安装在所述振动构件与所述壳体之间的间隙中，比所述振动构件更靠外。将由氟橡胶构成的具有多个闭孔的发泡体用作为减压构件。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求2016年12月28日提交的日本申请No.2016-255847的优先权，其全部内容通过引用被明确地并入本文。

技术领域

本发明涉及透镜系统和可变焦距透镜设备。

背景技术

作为可变焦距透镜设备，已经开发了使用例如根据美国公开专利申请No.2010/0177376的说明书描述的原理操作的流体透镜系统(以下简称为“透镜系统”)的设备。透镜系统通过将由压电材料形成的中空圆筒形振动构件浸入透明流体中而形成。在透镜系统中，当AC电压被施加到振动构件的内周表面和外周表面时，振动构件在厚度方向上膨胀和收缩，并使振动构件的内侧上的流体振动。通过响应于流体的固有频率调整所施加电压的频率，在流体中形成具有同心圆的驻波，并且以振动构件的中心轴线为中心形成具有不同折射率的同心圆区。因此，在透镜系统中，当光沿着振动构件的中心轴线经过时，光沿着根据每个同心圆形区域的折射率放大或缩小光的路径传播。

通过将上述透镜系统和例如使用普通凸透镜的场透镜布置在同一光轴上来配置可变焦距透镜设备。当平行光照到普通的凸透镜时，穿过透镜的光在处于预定的焦距处的交点位置处。相反，当平行光照到与凸透镜同轴布置的透镜系统时，光被透镜系统放大或缩小，并且穿过凸透镜的光在比原(没有透镜系统的状态)焦点位置更远或更近的位置偏移处聚焦。因此，在可变焦距透镜设备中，施加输入到透镜系统的驱动信号(具有在内部流体中产生驻波的频率的AC电压)，并且通过增大或减小驱动信号的幅度，可变焦距透镜设备的焦点位置可以在设定的范围内(以透镜系统的焦距作为参考，允许通过透镜系统增加或减小的预定变化量)来按需要进行控制。

在可变焦距透镜设备中，使用正弦AC信号作为输入到透镜系统的示例性驱动信号。当输入这样的驱动信号时，可变焦距透镜设备的焦距(焦点位置)正弦地变化。在这种情况下，当驱动信号的幅度为0时，经过透镜系统的光不被折射，并且可变焦距透镜设备的焦距是场透镜的焦距。当驱动信号的幅度处于正峰值或负峰值时，经过透镜系统的光被最大程度地折射，并且可变焦距透镜设备的焦距处于从场透镜的焦距变化最大的状态。当使用这种可变焦距透镜设备获得图像时，发光信号被输出以提供与驱动信号的正弦波的相位同步的脉冲照明。因此，通过在处于从正弦变化的焦距之中的预定焦距的状态中提供脉冲照明，检测焦距处的被测对象的图像。脉冲照明是在构成一个周期的多个相位处执行的，并且当根据每个相位执行图像检测时，可以同时获得多个焦距处的图像。

在上述透镜系统中，内部流体的温度由于外部空气温度的影响或与操作相关联地产生的热量等而变化。当流体温度改变时，透镜系统内部的流体膨胀，内部压力升高，流体可能泄漏。为了减轻流体的膨胀和与这种温度升高相关联的内压升高，将空气等注入透镜系统内部的流体中以产生气泡。在存在这样的气泡的情况下，当温度升高时，气泡响应于流体的膨胀而被压缩，并且系统可以被构造成使得在壳体内部不会出现内部压力的过度增加。

根据如上所述的具有注入气泡的透镜系统，可以通过气泡来减轻流体的膨胀以及与温度升高相关联的内部压力的升高。然而，当气泡进入透镜系统的光路部分(振动构件内侧上的流体产生驻波的部分)中时，流体可能不能实现足够的共振，并且可能无法获得透镜系统的预期的折射率。为了解决这个问题，可以实施这样的措施，例如形成凹口以保持容纳流体的壳体的一部分中的气泡，但是当透镜系统的姿态有显着变化时，例如，气泡可能从凹口中逸出并到达透镜系统的光路部分，并且仍可能影响光学特征。

发明内容

本发明提供一种透镜系统和可变焦距透镜设备，其能够避免影响光学特征同时减轻内部流体的膨胀设备。