[发明专利]成像光学系统及生成物体的放大立体图像的立体显微系统

说明书

本申请根据专利法实施细则第42条提出，是国际申请日为2004年10月25日、国际申请号为PCT/EP2004/012042、国家申请号为200480031443.1、发明名称为“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”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明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，本发明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，本发明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。

背景技术

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 9016892U1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 9016892U1和US 5,701,196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 9016892U1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。

发明内容

本发明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，本发明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，本发明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。