專利名稱：具有可調屈光率的成像光學系統(tǒng)和調節(jié)光學系統(tǒng)的屈光率的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有可調屈光率的成像光學系統(tǒng)。該成像光學系統(tǒng)是例如在相機、望遠鏡、顯微鏡或其他光學系統(tǒng)中具有廣泛用途的光學系統(tǒng)。此外，本發(fā)明涉及一種用于調節(jié)尤其是可變焦成像光學系統(tǒng)的屈光率的方法。
此外，本發(fā)明涉及一種用于生成物體的放大立體圖像的立體顯微系統(tǒng)及其對應的立體顯微方法。
背景技術：
可變焦成像光學系統(tǒng)是其成像比或放大率可變的成像光學系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的可變焦成像光學系統(tǒng)包括三個透鏡組件，其中一個固定地安裝在支架中，其余兩個可以沿該光學系統(tǒng)的光軸移位，以改變放大率。為了使這兩個透鏡組件相對于彼此并相對于所述固定布置的透鏡組件正確地移位，需要相當復雜的機械。此外，透鏡組件的必要的移位要求該光學系統(tǒng)具有相對大的最小總長度。
根據(jù)US 4,820,028，已知一種可變焦光學系統(tǒng)，其包括用于改變放大率的具有可變屈光率(optical power)的透鏡，使得不需要使透鏡沿光軸進行機械移位。該可變屈光率透鏡形成了光學系統(tǒng)的一部分，該光學系統(tǒng)還包括多個固定屈光率透鏡并使得可以在可變屈光率透鏡的特定設置下對成像像差進行相對好的補償。然而，如果改變可變屈光率透鏡的屈光率以改變放大率，則會出現(xiàn)成像像差，這會產(chǎn)生擾動效應。
傳統(tǒng)的立體顯微系統(tǒng)包括用于生成立體圖像的左手部分圖像的左手立體光學系統(tǒng)，和用于生成立體圖像的右手部分圖像的右手部分立體光學系統(tǒng)。
例如US 6,081,372公開了一種所謂的“Grenough”型立體顯微系統(tǒng)，其中左手部分立體光學系統(tǒng)和右手部分立體光學系統(tǒng)中的每一個都包括單獨的物鏡組件。這兩個部分立體光學系統(tǒng)的主軸相對彼此按一定的角度定向，使得這兩個主軸在所述兩個物鏡組件的物面上相交。在這種立體顯微系統(tǒng)中，如果要改變物面與物鏡組件之間的工作距離，則必須相應地改變所述兩個主軸之間的夾角，在實踐中這導致所需機構過于復雜。
DE 90 16 892 U1和US 5,701,196公開了立體顯微系統(tǒng)，其中設置有物鏡，該物鏡用于將從該物鏡的物面發(fā)出的物端光束叢變換成像端光束叢，并且其中在相應的像端光束叢處設置有左手部分立體光學系統(tǒng)和右手部分立體光學系統(tǒng)，并從其中分別提取左手部分光束叢和右手部分光束叢，以分別從其中生成立體圖像的左手部分圖像和右手部分圖像。左手和右手部分立體光學系統(tǒng)的兩個部分光束叢的主軸被彼此分開地固定定位，并且還彼此分開地穿過公共物鏡。所述物鏡提供了圓透鏡的屈光率。該物鏡包括至少一個正屈光率組件和一個負屈光率組件，可以改變這兩個組件之間的距離，以改變在物鏡與物鏡的物面之間的工作距離。與根據(jù)US 6,081,372已知的立體顯微系統(tǒng)相對照的是，不必改變所述兩個部分立體光學系統(tǒng)的主軸之間的夾角以改變工作距離。
從改變工作距離的方面來說，已證實根據(jù)DE 90 16 892 U1和US5,701,196已知的立體顯微系統(tǒng)在實踐上是成功的，但是與具有固定工作距離的相當?shù)牧Ⅲw顯微鏡(即，其中工作距離是不可改變的)相比，它們展現(xiàn)出不同的光學特性。例如，在根據(jù)DE 90 16 892 U1已知的立體顯微系統(tǒng)中，將具有負屈光率的組件布置成比具有正屈光率的組件更靠近物面。因此，從物鏡的物面觀察，物鏡的主面位于物鏡的后方。因此，物鏡的焦距比物鏡與物面之間的工作距離要長。由于該長焦距(與工作距離相比)，因此與具有固定焦距的對應物鏡(其中焦距與工作距離相當)相比，該物鏡展現(xiàn)出減小了的總放大率、立體感以及分辨率。
在根據(jù)US 5,701,196已知的立體顯微系統(tǒng)中，將具有正屈光率的組件布置成比具有負屈光率的透鏡組件更靠近物面。結果，物鏡的主軸位于物鏡與物面之間。因此，同樣地，物鏡的焦距比物面與物鏡之間的工作距離要短。與具有固定焦距的對應物鏡相比，這導致物場直徑和景深減小，并且總長度、總體積以及重量增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種可變焦成像光學系統(tǒng)，其中通過使用具有可變屈光率的透鏡適當?shù)貙崿F(xiàn)了所要求的光學成像質量。
此外，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于控制具有可變放大率的成像光學系統(tǒng)的方法。
此外，本發(fā)明的一個目的是提供可以容易地配備變焦功能的成像光學系統(tǒng)。
本發(fā)明的還一目的是提供一種具有可變光學性質(如可變工作距離)的立體顯微系統(tǒng)，當考慮其光學質量和/或其總體積以及總重量時，該立體顯微系統(tǒng)與具有固定工作距離的對應顯微系統(tǒng)是可比擬的。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種可變焦成像光學系統(tǒng)，其包括沿公共光軸彼此分開地布置的具有可變屈光率的至少兩個透鏡。為了分別改變由該成像光學系統(tǒng)提供的成像比和放大率，對具有可變屈光率的所述兩個透鏡相反地(即，按反方向)進行控制，即，對所述兩個透鏡中的第一透鏡進行控制以增大由該透鏡提供的屈光率，而對具有可變屈光率的所述兩個透鏡中的第二透鏡進行控制以減小由該透鏡提供的屈光率，反之亦然。
所述可變焦成像光學系統(tǒng)可以構成更大的光學系統(tǒng)的一部分，此外，該更大的光學系統(tǒng)例如包括目鏡或/和圖像檢測器或/和物鏡以及其他光學部件。
根據(jù)一個示例性實施例，所述可變焦成像光學系統(tǒng)只包括具有可變屈光率的所述兩個透鏡，而不包括具有固定屈光率的其他透鏡。
根據(jù)還一示例性實施例，所述可變焦成像光學系統(tǒng)包括具有固定屈光率的至少一個其他透鏡。根據(jù)該示例性實施例，不將具有固定屈光率的該透鏡置于具有可變屈光率的所述兩個透鏡之間。根據(jù)另選示例性實施例，將具有固定屈光率的所述至少一個透鏡置于具有可變屈光率的所述兩個透鏡之間。
可以為具有可變屈光率的所述多個透鏡中的每一個指定光軸，使得具有可變屈光率的所述多個透鏡的作用是圓透鏡的作用，此外，可以為該圓透鏡作用指定焦距，可以通過改變所述多個透鏡的屈光率來改變所述焦距。然而，這并不排除所述多個透鏡也提供相對于所述光軸不旋轉對稱的可變屈光率的情況。此外，這也不排除如下情況可以對具有可變屈光率的所述多個透鏡進行控制，使得所述圓透鏡作用被指定到的所述光軸在其空間位置方面是可變的，例如，如果考慮其取向或橫向位移的話。
由于對具有可變屈光率的所述兩個透鏡進行相反的控制，因此可以獲得希望的變焦效果，即，成像比的變化。此外，所述相反的控制導致圖像像差的至少部分補償。圖像像差的一個示例是色差。
根據(jù)一個示例性實施例，所述可變焦成像光學系統(tǒng)包括至少一個部分成像光學系統(tǒng)，該部分成像光學系統(tǒng)具有具有固定屈光率的至少一個透鏡，可以選擇性地將該透鏡置于經(jīng)過具有可變屈光率的所述兩個透鏡的多個光束路徑中的一個光束路徑上，或者選擇性地將該透鏡從經(jīng)過具有可變屈光率的所述兩個透鏡的多個光束路徑中的一個光束路徑上移開。這使得可以擴大所述成像光學系統(tǒng)的成像比的范圍。通過對應地控制具有可變屈光率的所述多個透鏡，可以在特定范圍上基本上連續(xù)地改變所述成像比。此外，通過分別將所述部分成像光學系統(tǒng)置于所述光束路徑上和從所述光束路徑移開所述部分成像光學系統(tǒng)，還可以逐漸地增大和減小所述成像比。根據(jù)一個示例性實施例，對所述部分成像光學系統(tǒng)的移開和插入使得可以至少改變所述成像比的30％。
根據(jù)再一示例性實施例，所述部分成像光學系統(tǒng)本身具有望遠鏡結構，例如伽利略望遠鏡或開普勒望遠鏡的結構。
根據(jù)一個示例性實施例，為了使所述光束路徑折疊，在具有可變屈光度的所述兩個透鏡之間的光束路徑上布置至少一個鏡。這使得可以實現(xiàn)具有特別短的總長度的可變焦成像光學系統(tǒng)。由于該可變焦成像光學系統(tǒng)不包括可沿光軸移位的光學部件，因此在該光束路徑的連續(xù)折疊之間的光路長度可以特別短，因此通過該光束路徑的多次折疊，可以實現(xiàn)特別緊湊的可變焦成像光學系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的還一方面，提供了一種成像光學系統(tǒng)族，這種成像光學系統(tǒng)包括至少兩個成像光學系統(tǒng)，其中一個不包括具有可變屈光率的透鏡，另一個包括彼此分開地布置在所述光束路徑上的具有可變屈光率的至少兩個透鏡。通過控制具有可變屈光率的所述多個透鏡，由此這些第二成像光學系統(tǒng)是可變焦的。所述兩個成像光學系統(tǒng)具有特定共同特征，如幾何性質。這例如包括曲率半徑和透鏡表面的直徑以及透鏡表面的頂點距離。這使得可以節(jié)省成本地提供包括共有光學部件的光學器件的產(chǎn)品族，使得也可以節(jié)省成本地制造這些光學部件和所述多個器件的組件。該家族的一個成員由于具有可變屈光率的所述多個透鏡而具有變焦功能，而該家族的另一成員不具有該性質，但是其成本更低。
本發(fā)明的這個方面基于本發(fā)明人的如下發(fā)現(xiàn)通過具有可變屈光率的兩個透鏡，成像光學系統(tǒng)的現(xiàn)有設計也可以提供用于設計可變焦成像光學系統(tǒng)的直接基礎。在這點上，可以將成像光學系統(tǒng)的現(xiàn)有設計當成基礎，在該現(xiàn)有設計中插入彼此分開的具有可變屈光率的兩個透鏡，以對該基礎進行補充。如果接著對具有可變屈光率的這兩個透鏡進行相反的控制，則可以實現(xiàn)對該光學系統(tǒng)提供的成像比的改變。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種具有可變放大率的顯微鏡，其包括物鏡，該物鏡用于將從該物鏡的物面發(fā)出的物端光束叢變換成像端光束叢；和圖像形成組件。例如，該圖像形成組件可以是目鏡，顯微鏡的操作員通過該目鏡進行觀察以直接光學地觀察置于物面上的物體。該圖像形成組件還可以包括用于拍攝該物體的電子圖像的圖像檢測器，如相機。
在所述顯微鏡的成像光束路徑上在所述物面與所述圖像形成組件之間布置具有可變屈光率的兩個透鏡，如上所述，可以對這些透鏡進行相反的控制，以改變所述顯微鏡的成像比。
根據(jù)一個示例性實施例，將具有可變屈光率的所述兩個透鏡置于所述物鏡中。
根據(jù)還一示例性實施例，將具有可變屈光率的所述兩個透鏡置于所述物鏡與所述圖像形成組件之間的光束路徑上。
根據(jù)還一示例性實施例，設置有一光學組件，可以選擇性地將該光學組件插入所述光束路徑上和從所述光束路徑移開該光學組件，以逐漸改變所述成像比。
根據(jù)一個示例性實施例，所述部分光學系統(tǒng)可以繞相對于所述光束路徑的方向橫向地取向的軸旋轉，以使所述部分光學系統(tǒng)移動到所述光束路徑上或從所述光束路徑移開。
根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種立體顯微系統(tǒng)，其包括分別用于生成立體圖像的左手部分圖像和右手部分圖像的左手部分立體光學系統(tǒng)和右手部分立體光學系統(tǒng)。所述立體顯微系統(tǒng)還包括所述左手部分立體光學系統(tǒng)和所述右手部分立體光學系統(tǒng)的左手和右手部分光束叢共同經(jīng)過的物鏡。
所述物鏡包括具有正屈光率的第一透鏡和具有負屈光率的第二透鏡的透鏡組件，這兩個透鏡的透鏡材料的折射率互不相同，以實現(xiàn)對諸如縱向色差和球面像差的特定像差的校正。為此，所述透鏡組件可以具有接合的器件的形式。
所述透鏡組件還包括具有可變屈光率的第三透鏡。按彼此之間的固定間距沿所述光軸分開地布置第一、第二以及第三透鏡。在沒有第三透鏡的情況下第一透鏡和第二透鏡的焦距之和在150mm到450mm的范圍內(nèi)，或者，在第三透鏡不提供任何屈光率的情況下第一透鏡和第二透鏡的焦距之和在150mm到450mm的范圍內(nèi)。第三透鏡的屈光率是可變的，使得所述透鏡的物面與所述透鏡的第一、第二或第三透鏡中的一個之間的工作距離至少在從200mm到400mm的范圍內(nèi)是可變的。
這使得不必沿所述透鏡的光軸使所述透鏡的多個透鏡相對于彼此移位就可以改變所述立體顯微系統(tǒng)的所述工作距離。
例如，根據(jù)現(xiàn)有技術，例如，根據(jù)US 4795248或US 5815233，可以了解到具有可調并且可變屈光率的透鏡本身。具有可調屈光率的這種透鏡包括液晶層，通過電極結構可以對該液晶層進行控制，以針對經(jīng)過所述液晶層(即，經(jīng)過所述透鏡的界面)的光束選擇性地依賴于空間地調節(jié)穿過該層的光路長度。結果，提供了彈性透鏡作用。然而，迄今為止，尚未實現(xiàn)成功地將具有可調屈光率的這種彈性透鏡集成在立體顯微系統(tǒng)中。然而，根據(jù)本發(fā)明提供的結構，提供了一種具有物鏡的立體顯微系統(tǒng)，其具有與該物鏡的焦距基本上相等的工作距離。
因此，減輕了以上針對其中工作距離與焦距很不相同的物鏡所描述的缺點，并實現(xiàn)了例如在總放大率、立體感、分辨率、總長度以及總重量方面的有利性質。
根據(jù)本發(fā)明的還一方面，提供了一種立體顯微系統(tǒng)，同樣，其包括左手部分立體光學系統(tǒng)和右手部分立體光學系統(tǒng)以及公共物鏡。所述兩個部分立體光學系統(tǒng)中的每一個都包括變焦光學系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述兩個變焦光學系統(tǒng)具有相同的結構。然而，所述左手部分立體光學系統(tǒng)的變焦光學系統(tǒng)的結構可以與所述右手部分立體光學系統(tǒng)的變焦光學系統(tǒng)的結構不同。然而，所述兩個變焦光學系統(tǒng)的結構在功能方面是相似的，因為各變焦光學系統(tǒng)均包括彼此分開地布置的兩個透鏡組件。所述兩個透鏡組件中的每一個都包括具有正屈光率的第一透鏡和具有負屈光率的第二透鏡以及具有可調屈光率的第三透鏡。沿所述變焦光學系統(tǒng)的主軸相對于彼此固定地布置各透鏡組件的第一、第二以及第三透鏡，而且沿所述主軸按固定間距彼此分開地布置所述兩個透鏡組件。該結構使得可以提供立體顯微系統(tǒng)的可變放大率，而不必如迄今為止在現(xiàn)有技術中通常的那樣使變焦光學系統(tǒng)的透鏡組件沿變焦光學系統(tǒng)的主軸移位。
根據(jù)一個實施例，對所述一個透鏡組件的第三透鏡進行控制以增大該透鏡的屈光率，并對另一透鏡組件的第三透鏡進行控制以減小該透鏡的屈光率，以改變由所述變焦光學系統(tǒng)提供的放大率。
根據(jù)還一實施例，提供了一種立體顯微系統(tǒng)，其包括左手部分立體光學系統(tǒng)和右手部分立體光學系統(tǒng)。所述左手和右手部分立體光學系統(tǒng)中的每一個都包括具有具有正屈光率的第一透鏡的目鏡、具有負屈光率的第二透鏡以及具有可變屈光率的第三透鏡，沿所述目鏡的光軸在所述多個透鏡之間的間距是固定的?？梢哉{節(jié)第三透鏡的屈光率，以補償所述立體顯微系統(tǒng)的通過所述目鏡進行觀察的操作員的眼睛的缺陷。這使得可以補償通過所述目鏡進行觀察的眼睛的視覺缺陷，而不必使所述目鏡的部件或作為整體的所述目鏡移位。特別地，具有可調屈光率的第三透鏡可以提供圓柱作用，使得還實現(xiàn)了用于補償通過所述目鏡進行觀察的眼睛的像散的簡單方法。
根據(jù)一個實施例，提出了一種用于控制第三透鏡的控制器，其包括用于存儲表示不同用戶的眼睛的視覺缺陷的值的存儲器。所述立體顯微系統(tǒng)的目鏡由此選擇性地進行控制，以補償一個或更多個用戶的視覺缺陷。優(yōu)選地，所述控制器包括用戶界面，該用戶界面允許各用戶選擇分配給各用戶的目鏡設置并改變設置以補償他的視覺缺陷。所述用戶界面可以采用鍵盤、選擇切換器、語言控制等的形式。
根據(jù)還一實施例，提供了一種立體顯微系統(tǒng)，其包括左手部分立體光學系統(tǒng)和右手部分立體光學系統(tǒng)，所述兩個部分立體光學系統(tǒng)中的每一個都包括單獨的物鏡。在所述多個物鏡與其物面之間的工作距離是可變的，并且所述兩個物鏡中的至少一個包括呈現(xiàn)可調楔棱鏡作用的楔棱鏡，使得即使所述工作距離改變了也可以通過所述左手和右手部分立體光學系統(tǒng)獲得精確的立體部分圖像，而不必在考慮所述多個部分立體光學系統(tǒng)相對于彼此的取向的情況下機械地改變它們的主軸。
根據(jù)還一實施例，提供了一種立體顯微系統(tǒng)，其包括左手部分立體光學系統(tǒng)和右手部分立體光學系統(tǒng)以及公共物鏡。所述公共物鏡包括具有正屈光率的透鏡；和光學組件，其提供給經(jīng)過該組件的光束的光路長度可以依賴于空間地變化，使得在所述左手和右手部分立體光學系統(tǒng)的每個主軸上提供了圓透鏡作用。由此所述物鏡的該組件為兩個部分立體光學系統(tǒng)都提供了獨立的光學效應，使得所述物鏡的所述組件可以提供通常由兩個部分立體光學系統(tǒng)自身提供的功能。
在本方面中，特別地，可以按簡單的方式使為所述兩個部分立體光學系統(tǒng)提供的所述圓透鏡作用繞所述物鏡的主軸沿周向移位。因此，與常規(guī)解決方案相比，減少了在所述部分立體光學系統(tǒng)繞所述物鏡的主軸沿周向旋轉時所述部分立體光學系統(tǒng)的必須移位的部件數(shù)量。
特別地，由此還可以在所述部分立體光學系統(tǒng)中提供簡化的變焦系統(tǒng)，這是因為，當改變由所述變焦系統(tǒng)提供的放大率時，也可以改變所述圓透鏡作用的強度。


下面將參照附圖對本發(fā)明的多個實施例進行更詳細的描述，在附圖中圖1示出了用于本發(fā)明多個實施例的可變屈光率透鏡的剖面；圖2是圖1所示的可變屈光率透鏡的詳細的俯視平面圖；圖3示出了用于本發(fā)明多個實施例的可變屈光率透鏡的剖面；圖4示出了一種立體顯微系統(tǒng)，作為可以包括根據(jù)本發(fā)明的可變焦成像光學系統(tǒng)的總光學系統(tǒng)的示例；圖5示出了只包括具有可變屈光率的兩個透鏡的可變焦成像光學系統(tǒng)的實施例；圖6示出了具有伽利略望遠鏡的結構的可變焦成像光學系統(tǒng)的又一實施例；圖7示出了具有伽利略望遠鏡的結構的可變焦成像光學系統(tǒng)的再一實施例；圖8示出了具有開普勒望遠鏡的結構的可變焦成像光學系統(tǒng)的還一實施例；圖9示出了具有顯微鏡物鏡的形式的可變焦成像光學系統(tǒng)的還一實施例；圖10示出了具有可互換部分光學系統(tǒng)的可變焦成像光學系統(tǒng)的還一實施例；圖11示出了可變焦成像光學系統(tǒng)的還一實施例，其具有兩個可變屈光率透鏡以及這兩個透鏡之間的折疊光束路徑；圖12示出了用于本發(fā)明多個實施例的可變屈光率透鏡組的剖面；圖13示出了具有兩個可變屈光率透鏡組的伽利略型可變焦成像系統(tǒng)的實施例；
圖14示出了具有兩個可變屈光率透鏡組的開普勒型可變焦成像光學系統(tǒng)的實施例；圖15示出了一種立體顯微系統(tǒng)，其包括用于兩個立體光束路徑的具有可變焦距的公共物鏡；圖15a到圖15c是圖15的立體顯微系統(tǒng)在不同設置下的物鏡的局部圖；圖16a到圖16c是圖4的立體顯微系統(tǒng)的具有可變放大率變焦系統(tǒng)的變型例的局部圖；圖17a到圖17c是圖4的立體顯微系統(tǒng)的具有用于補償用戶的不同視覺缺陷的目鏡的另一變型例的局部圖；圖18示出了圖15所示的立體顯微系統(tǒng)的另一變型例；圖19示出了一種立體顯微系統(tǒng)的實施例，其具有用于兩個立體光束路徑和可變工作距離的分立物鏡；以及圖20a到圖20c示出了在不同設置下的變焦系統(tǒng)的還一實施例。
具體實施例方式
下面將對根據(jù)本發(fā)明的包括多個可變屈光率透鏡的成像光學系統(tǒng)的多個實施例進行更詳細的描述。首先，下面參照圖1和2對這種可變屈光率透鏡的實施例進行描述。例如，從US 4,795,248、US 6,317,190 B1、US 5,617,109、US 4,909,626、US 4,781,440、US 4,190,330、US 4,572,616以及US 5,815,233可以獲知這種透鏡，通過引用將它們的全部公開內(nèi)容并入于此。
圖1示出了可變屈光率透鏡1的剖面。透鏡1包括第一液晶層3和第二液晶層5，各自布置于公共透明連續(xù)電極7的一側。如圖2中的平面圖所示，在第一液晶層3的與公共電極7相對的一側設置有另一透明電極結構9。該電極結構9提供了按矩形柵格排列的多個可控像素11。設置有控制器13，以通過驅動器15向各像素11施加可調電壓，該驅動器15向各個像素提供電壓，對于液晶顯示器，這是公知的。因此，在各像素11與公共電極之間的電場是可調的，并且，根據(jù)如何設置該電場，液晶層3為沿光束17的偏振方向經(jīng)過所述液晶層的光束提供了可變光路長度。在液晶層5的面對公共電極7的一側設置有如圖2所示地構造的另一透明電極結構9，由控制器13類似地控制該電極結構9。液晶層3提供了沿圖1的平面中的偏振方向(如箭頭19所示)的可變光路長度，而液晶層5提供了沿與上述偏振方向相垂直的偏振方向(如圖1中的箭頭21所示)的對應可變光路長度。
通過適當?shù)乜刂齐姌O結構9，由此可以為光束17的兩個偏振方向提供兩個液晶層3、5的光路長度，可以將這些光路長度作為在層3、5上的位置的函數(shù)加以調節(jié)。因此，可以在整體上對透鏡1進行控制，以向光束17提供可調光學效果，如針對可選光軸的正屈光率或負屈光率的圓透鏡作用、針對可調對稱面的正屈光率或負屈光率的圓柱透鏡作用、可調倍率(power)的楔棱鏡作用，以及對應于更復雜的光學元件的作用。
圖3示出了可變屈光率的另一透鏡1的剖面。透鏡1包括腔22，腔22具有兩個窗23(分別為入射窗和出射窗)，入射窗和出射窗23封住了具有不同折射率的兩種液體25和27，優(yōu)選地，這兩種液體不可相互混合。一種液體25例如是水或水鹽溶液。另一液體27例如是油。腔22為這兩種液體25、27提供了錐形壁31，該錐形壁31相對于該組件的光軸29來說是對稱的，并按接觸角θ與這兩種液體之間的界面33相接觸。在壁31內(nèi)布置有類似的錐形的電極35，在窗23附近的液體25中布置有環(huán)形電極36。液體25是導電的，而液體27基本上不導電。通過控制器13可以調節(jié)電極35與36之間的電壓。電極35與36之間的電壓的變化會改變兩種液體25、27之間的界面33被壁31包圍的角度θ。通過改變電極35、36之間的電壓，從而可以改變界面33的形狀和曲率，如由圖3中的虛線33′示意性表示的。由于這兩種液體25、27的不同的折射率，透鏡1賦予沿光軸29穿過該透鏡的光束的透鏡作用是可變的。
例如，根據(jù)Varioptic，69007 Lyon，F(xiàn)rance公司可以獲得圖3所示的類型的透鏡。
根據(jù)US 6,369,954、CA 2,368,553以及US 4,783,155可以了解到其他可變屈光率透鏡(其利用界面的形狀變化來改變屈光率)，通過引用將它們的全部公開內(nèi)容并入于此。
本發(fā)明的原理可以應用于任意成像光學系統(tǒng)，如攝相機、照相機、望遠鏡、測量光學系統(tǒng)或顯微鏡。作為示例，以下將對立體顯微鏡進行描述。
圖4示意性地示出了一種常規(guī)立體顯微系統(tǒng)41，其包括用于將從物面45發(fā)出的物端光束叢47變換成像端光束叢49的物鏡43。立體顯微系統(tǒng)41還包括左手部分光學系統(tǒng)51和右手部分光學系統(tǒng)51′，左手部分光學系統(tǒng)51和右手部分光學系統(tǒng)51′中的每一個分別從像端光束叢49提取部分光束叢53和53′，并將它們分別饋送給作為立體顯微系統(tǒng)41的圖像形成組件的目鏡55和55′。為此，左手部分立體光學系統(tǒng)51和右手部分立體光學系統(tǒng)51′中的每一個分別包括變焦系統(tǒng)57和57′，變焦系統(tǒng)57和57′包括多個透鏡組58、58′、具有透鏡組件59、59′的管以及反射棱鏡61、61′，在圖4中以展開的方式示出由反射棱鏡61、61′折疊的光束路徑。
物鏡43包括負屈光率的透鏡64的透鏡組件63，該透鏡是物鏡43的面對物面45的透鏡。此外，透鏡組件63包括與透鏡64接合的正屈光率的透鏡65。
圖5示出了只包括兩個可變屈光率透鏡1a1和1a2的可變焦成像光學系統(tǒng)57a的示例，這兩個透鏡被布置成按距離d＝28.8mm沿公共光軸彼此分開。這兩個可變屈光率透鏡1a1和1a2中的每一個都是如參照圖3所述的類型，即，這兩個透鏡1a1和1a2中的每一個都包括兩種液體25a與27a之間的界面33a，這兩種液體25a與27a具有不同折射率并被封閉在窗23a之間的空間中。設置控制器13a，以向透鏡1a1和1a2適當?shù)厥┘涌刂齐妷?，以調節(jié)界面33a的曲率半徑。
以下表1表示具有由控制器13a產(chǎn)生的焦距f1和f2的透鏡1a1和1a2的3種設置。
圖5示出了第3設置，標號103表示通過透鏡1a1和1a2的光束。
因此，該成像光學系統(tǒng)像伽利略望遠鏡那樣操作，并在入射側和出射側具有無焦光束路徑。通過控制器13a對兩個透鏡1a1和1a2進行相反的控制，即，從1.0X的放大率(在此條件兩個透鏡都具有0dptr的屈光率)開始，增大透鏡1a1的屈光率并減小透鏡1a2的屈光率，以增大放大率。
表1

除表1按dptr示出的屈光率(其針對546nm的波長以dptr(屈光度)為單位示出)以外，所述兩種介質25a與27a之間的界面33a的曲率還產(chǎn)生了不可忽略的縱向色差，在下表2中以dptr為單位針對透鏡1a1和1a2中的每一個以及總成像光學系統(tǒng)57a示出了該縱向色差，作為480nm的藍光與644nm的紅光之間的屈光率差。
表2

從表2可見，透鏡1a1和1a2中的每一個都產(chǎn)生了相當大的縱向色差，但是總光學系統(tǒng)57a的縱向色差比各透鏡的縱向色差小很多。這歸因于以下事實由于相反地控制透鏡1a1和1a2，因此在變焦系統(tǒng)57a中它們的縱向色差總體上大部分抵消了。
變焦系統(tǒng)57a可以取代參照圖4所述的常規(guī)顯微系統(tǒng)的變焦系統(tǒng)57和57′，因而該顯微系統(tǒng)提供了可變放大率，而不必為此使光學部件機械地移位。同樣，可以將變焦系統(tǒng)57a集成在任何其他光學系統(tǒng)中，如望遠鏡。
圖6示意性地示出了一種變焦光學系統(tǒng)，其包括順序地布置在公共光軸29b上的以下光學部件透鏡1071和1091，它們接合在一起并形成了具有正屈光率的透鏡組件1051；可變屈光率透鏡1b1；另一可變屈光率透鏡1b2；以及透鏡1072和1092，它們接合在一起并形成了具有負屈光率的透鏡組件1052。以下表3示出了變焦光學系統(tǒng)57b的與材料、曲率半徑以及頂點距離有關的光學數(shù)據(jù)。在該表中，SF1、NSK4、NSK2以及NSF56表示玻璃材料，從SCHOTT，Mainz，Germany公司可以獲得這些玻璃材料。
表3

同樣可以通過控制器(圖6中未示出)來相反地控制具有可變屈光率的兩個透鏡1b1和1b2，以改變變焦光學系統(tǒng)57b的成像比。以下表4示出了在3種不同設置下的放大率以及為此而調節(jié)的透鏡1b1和1b2的屈光率。此外，該表的最后3列示出了在這些設置下這兩個透鏡1b1和1b2由于控制的結果而產(chǎn)生的縱向色差的變化以及變焦光學系統(tǒng)57b的縱向色差在整體上的變化。
表4

同樣，從該表可以推斷，在變焦光學系統(tǒng)57b中透鏡1b1和1b2的縱向色差在整體上被相對好地抵消了，這是因為這些透鏡被相反地控制。
圖7示意性地示出了又一變焦光學系統(tǒng)57c，其包括沿光軸29c順序布置的以下部件具有可變屈光率的透鏡1c1；透鏡107c1和透鏡109c1，它們接合在一起以形成具有固定正屈光率的透鏡組件105c1；透鏡107c2和109c2，它們接合在一起以形成具有固定負屈光率的透鏡組件105c2；以及具有可變屈光率的透鏡1c2。同樣可以通過控制器(圖7中未示出)來相反地控制具有可變屈光率的兩個透鏡1c1和1c2，以改變變焦光學系統(tǒng)57c的放大率。以下表5示出了變焦光學系統(tǒng)57c的光學數(shù)據(jù)。具有固定屈光率的透鏡組件分別與圖6和表3所示的透鏡組件相同。
表5


與關于圖6的實施例的表4類似，以下表6再次針對所述3個放大率設置示出了具有可變屈光率的透鏡1c1和1c2的各個經(jīng)調節(jié)的屈光率，和這兩個透鏡的取決于所述控制的縱向色差的變化，這示出了在變焦光學系統(tǒng)57c中所述像差如何在整體上被抵消。
表6

從表6可以顯見，因為透鏡1c1和1c2被相反地控制，在光學系統(tǒng)57c中縱向色差在整體上被相對好地抵消了。對表6與表4進行的比較表明，為了產(chǎn)生相同的放大率1.6x、2.0x以及1.3x，與在參照圖6所述的實施例相比，在變焦光學系統(tǒng)57c中需要更小的透鏡1c1和1c2的屈光率變化。這是因為如下事實在系統(tǒng)57c的可變屈光率透鏡1c1與1c2之間的距離比在根據(jù)圖6的實施例中的可變屈光率透鏡之間的距離要大。
參照圖6和7所述的可變焦成像光學系統(tǒng)的實施例根據(jù)伽利略望遠鏡的原理進行操作，其中組合有具有正屈光率的透鏡組與具有負屈光率的透鏡組。
圖8示意性地示出了根據(jù)開普勒望遠鏡的原理進行操作的可變焦成像光學系統(tǒng)57d，其中組合有具有正屈光率的兩個透鏡組，在這兩個透鏡組之間產(chǎn)生了中間圖像。
光學系統(tǒng)57d包括沿公共光軸29d布置的以下部件具有可變屈光率的透鏡1d1；透鏡107d1和透鏡109d1，它們接合在一起以形成具有固定正屈光率的透鏡組件105d1；透鏡107d2和109d2，它們接合在一起以形成具有固定正屈光率的透鏡組件105d2；以及具有可變屈光率的透鏡1d2。同樣，設置有用于相反地控制可變屈光率透鏡1d1和1d2的控制器(圖8中未示出)，以分別改變光學系統(tǒng)57d的成像比和放大率。
以下表7示出了變焦光學系統(tǒng)57d的光學數(shù)據(jù)表7


以下表8針對變焦光學系統(tǒng)57d的3個不同放大率設置示出了透鏡1d1和1d2的屈光率、取決于所述控制的縱向色差的變化以及在變焦光學系統(tǒng)57d中該縱向色差如何在整體上被抵消。
表8

從表8可見，由于相反地控制具有可變屈光率的透鏡，因此實現(xiàn)了由各透鏡產(chǎn)生的縱向色差的幾乎理想的抵消。
圖9示意性地示出了例如用作參照圖4所述的顯微系統(tǒng)中的物鏡的可變焦成像光學系統(tǒng)43e。物鏡43e包括沿光軸29e順序地布置的以下光學部件具有正屈光率的透鏡組件105e1，其由接合在一起的兩個透鏡107e1和透鏡108e1組成；具有可變屈光率的透鏡1e1；具有可變屈光率的另一透鏡1e2；以及具有負屈光率的透鏡組件105e2，其由透鏡107e2和透鏡109e2組成。所述兩個可變屈光率透鏡1e1和1e2可以是如參照圖1和2所述的類型、或如參照圖3所述的類型、或能夠提供可變屈光率的任何其他透鏡類型。然而，在參照圖9描述的實施例中，優(yōu)選地使用液晶型可變屈光率透鏡(圖1、2)，這是因為可以容易地將這種透鏡分別布置在透鏡109e1和107e2的平透鏡面上。同樣通過控制器(圖9中未示出)來控制透鏡1e1和1e2，以提供可調屈光率。作為液晶型透鏡，透鏡1e1和1e2具有小的并且在其剖面上恒定的厚度。圖9所示的透鏡被象征性地表示為用于對它們的屈光率進行特定調節(jié)的玻璃透鏡，并提供了與所述各設置相對應的屈光率。由此可以顯見，在圖9所示的設置中透鏡1e1提供了負屈光率，透鏡1e2提供了正屈光率。
在表中示出了可變焦顯微物鏡43e的光學數(shù)據(jù)表9

物鏡43e將從物面45e發(fā)出的物端光束叢47e變換成具有無焦光束路徑的像端光束叢49e。通過對透鏡1e1和1e2進行控制，可以分別改變物面45e與前透鏡109e2之間的工作距離AA和由物鏡43e產(chǎn)生的放大率以及其焦距。為了改變放大率，在給定并且保持不變的工作距離AA上，通過控制器對透鏡1e1和1e2進行相反的控制，即，增大一個透鏡的屈光率并減小另一透鏡的屈光率。
以下表10示出了對透鏡1e1和1e2的控制的6個不同設置，這些設置用于針對兩個不同工作距離中的每一個產(chǎn)生3個不同的放大率。
表10

圖10示出了變焦光學系統(tǒng)57f，在所示的設置中，其包括沿光軸29f布置的以下光學部件具有可變屈光率的透鏡1f1；具有正屈光率的透鏡組件105f1，其由接合在一起的透鏡107f1和透鏡109f1組成；具有負屈光率的透鏡組件105f2，其由接合在一起的透鏡107f2和透鏡109f2組成；以及具有可變屈光率的透鏡1f2。透鏡組件105f1和105f2安裝在支承件115上，該支承件115像轉盤(turret)一樣可以繞垂直于光軸29f定向的軸113旋轉。透鏡組件105f1和105f2安裝在位于公共光軸111上的支承件115上，在圖10所示的設置中，該公共光軸111與具有可變屈光率的透鏡1f1和1f2的公共軸29f相重合。
通過控制器(圖10中未示出)可以相反地控制透鏡1f1和1f2，以分別改變光學系統(tǒng)57f的放大率和成像比。如果將透鏡1f1和1f2控制成使得它們提供為零的屈光率，則在圖10所示的設置中光學系統(tǒng)57f具有0.4x的基本放大率。
在支承件115上還安裝有兩個透鏡組件105f1′和105f2′，這兩個透鏡組件具有與透鏡組件105f1和105f2的光軸111形成60°的夾角的公共光軸111′。當支承件115逆時針旋轉60°時，透鏡組件105f1和105f2從透鏡1f1與1f2之間的光束路徑移開，而透鏡組件105f1′和105f2′移動到透鏡1f1與1f2之間的光束路徑上，使得其光軸111′與軸29f相重合。在此情況下，當將透鏡1f1和1f2控制成使得它們不提供屈光率時，光學系統(tǒng)57f提供0.6x的基本放大率。
當支承件105進一步逆時針旋轉時，透鏡組件105f1′和105f2′從透鏡1f1與1f2之間的光束路徑移開，并且該光束路徑延伸穿過支承件115的開口117，而沒有具有固定屈光率的透鏡置于透鏡1f1與1f2之間的光束路徑上。在此情況下，當將透鏡1f1和1f2控制成使得它們不提供屈光率時，光學系統(tǒng)57f提供1.0x的基本放大率。然后，當支承件115進一步逆時針旋轉時，透鏡組件105f1和105f2再次移動到透鏡1f1與1f2之間的光束路徑上。但是，此時透鏡組件105f2位于圖10的頂部而透鏡組件105f1位于底部，因此，當不對透鏡1f1和1f2進行控制時，光學系統(tǒng)57f提供2.5x的基本放大率。如果支承件115再逆時針旋轉60°，當不對透鏡1f1和1f2進行控制時，該光學系統(tǒng)此時提供1.6x的放大率。
在支承件115的上述多個設置中的每一個設置中，可以針對透鏡1f1和1f2的屈光率對它們進行相反的控制，以從在各情況下調節(jié)出的基本放大率開始基本上連續(xù)地改變光學系統(tǒng)57提供的放大率。由于透鏡1f1和1f2的屈光率的變化是有限的，因此可以旋轉支承件115以進一步改變放大率，以提供具有固定焦距的透鏡的另一基本放大率。
可以將變焦光學系統(tǒng)57f集成在參照圖4所述的顯微系統(tǒng)中，以按上述簡單的方式在相對寬的范圍上提供對放大率的連續(xù)改變，而不必相對于光軸沿縱向方向使變焦系統(tǒng)的部件移位。
圖11示意性地示出了另一可變焦成像系統(tǒng)57g，其包括具有可變屈光率的兩個透鏡1g1和1g2，并展現(xiàn)出與參照圖5所述的實施例相似的光學作用。但是，在具有可變屈光率的這兩個透鏡之間的光束路徑上插入有Schmidt-Pechan棱鏡121，以使光束路徑多次折疊，使得該光學系統(tǒng)的總長度b約為22mm。若不使該光束路徑折疊，則當使用其他相同的光學部件時該總長度將為40mm。除了使用用于使光束路徑折疊的Schmidt-Pechan棱鏡121以外，也可以使用用于使光束偏轉的其他可能方式，如使用反射鏡、其他棱鏡類型(如Porro-II棱鏡等)。如果需要的話，還可以通過提供合適的光束折疊來實現(xiàn)橫向翻轉。
可變放大率成像光學系統(tǒng)的上述原理提供了提供一種產(chǎn)品族的特別有效的可能性，該產(chǎn)品族具有兩組光學器件，這兩組光學器件的彼此之間的不同之處在于一個組的器件展現(xiàn)出變焦功能，而另一組的器件不展現(xiàn)出變焦功能。兩個組的器件均包括在結構上大致相似的具有固定焦距的光學部件。例如，兩個組的對應器件的大部分固定焦距光學部件的曲率半徑、自由直徑以及頂點距離基本上彼此相似。與另一組器件不同，可變焦組的器件包括具有可變屈光率的至少兩個透鏡，這些透鏡彼此分開地插在光束路徑中。這使得可以針對兩個組的對應器件采用共同的制造處理，由此允許節(jié)省成本地提供該產(chǎn)品組。
例如，可以在提供了變焦功能的高價顯微鏡中使用參照圖9所述的物鏡，也可以在不提供該功能的低價顯微機中使用該物鏡，即，不包括透鏡1e1和1e2，而是保持其他透鏡107e1、108e1、109e1、107e2以及109e2基本上不變。
同樣，可以在模型組中的顯微鏡組中與可變屈光率透鏡一起使用參照圖6、7以及10所述的變焦系統(tǒng)，并且可以將該變焦系統(tǒng)與具有基本上相同的變焦光學系統(tǒng)但是不包括可變屈光率透鏡(除此之外就具有基本上相同的結構)的另一模型組集成起來。
如公知的，可以將其在其光軸上的厚度d比其兩個表面的半徑r1和r2之差要小得多的球面透鏡近似地稱為“薄透鏡”，該薄透鏡的屈光率φDL和色散ηDL與它們的兩個表面的半徑的倒數(shù)(即，曲率k1和k2)之差直接成正比。對于兩個這種薄透鏡的組件以下公式成立(或近似成立)各透鏡的屈光率φa與φb之和減去各屈光率與透鏡距離e之積給出了這種組件的屈光率φ
那么由以下公式近似給出了這種兩個薄透鏡的組件的色散η 我們來考慮具有4個薄透鏡的系統(tǒng)，這4個薄透鏡成對地布置(其間沒有間距)，各對薄透鏡的部件的一個屈光率是固定的(a，bf)，而另一個是可變的(a，bv)。這得到了如下總屈光率(e為兩對之間的距離) 相應地總色散為 特別重要的是簡化的公式，在其推導過程中假設將固定焦距的部件設計成使得它們的色散與具有可變屈光率的部件的色散相比是可忽略的，即 對于無焦系統(tǒng)可以得到進一步的簡化，這是因為在這些系統(tǒng)中透鏡對的距離e必須等于屈光率的倒數(shù)和 (6)根據(jù)該公式可以推斷，如果具有可變屈光率和色散的透鏡的色散ηav與ηbv之比是由屈光率φa與φb的平方比(即，成像比的平方Γ2)確定的數(shù)，并且只要ηav與ηbv具有不同的前符號，在無焦系統(tǒng)中就可以實現(xiàn)總色散的補償。通常，如果對具有可變屈光率的兩個透鏡進行相反的控制，即，如果它們的屈光率av與bv也具有不同的前符號，則會出現(xiàn)后一情況。由基本成像比Γ0和在各情況下要調節(jié)的成像比Γ給出無焦系統(tǒng)中的待設置的可變屈光率。因此，針對所有可調成像比實現(xiàn)對色散的精確補償通常是不可能或不實際的。除了根本就不控制具有可變屈光率的透鏡因而這些透鏡不產(chǎn)生任何色散因而該系統(tǒng)提供基本成像比的情況以外，針對另一成像比提供這種精確的補償通常就足夠了。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)成像比設置，殘余色散(resident dispersion)描述了一個拋物線型函數(shù)，只要設置有固定焦距的顏色校正部件，該拋物線型函數(shù)就與零(對應于在基本成像比下的可忽略的色散)相交并尤其對于非常大和非常小的成像比達到相對高的正值。如果具有可變屈光率的兩個透鏡的屈光率色散關系(阿貝值)非常相似，則該拋物線型曲線的頂點靠近基本成像比，而這兩個透鏡的阿貝值越不相同，該拋物型曲線的頂點就越遠離基本成像比并向負色散移動。在本語境下“負色散”是指對藍光的總屈光率比對紅光的總屈光率小，因此，如果無焦系統(tǒng)允許平行地進入該系統(tǒng)的多色光束叢對于其綠光譜部分來說平行地出射，則在負色散的情況下藍光譜部分將發(fā)散地從該系統(tǒng)射出，而紅光譜部分將會聚地從該系統(tǒng)射出。在具有有限相交長度的系統(tǒng)中，“負色散”是指藍光的相交長度將比紅光的相交長度大。
上述推導還包括具有固定焦距的兩個部件根本沒有屈光率或者根本不存在這兩個部件的情況，這使得對于各屈光率和色散插入零。這種特殊情況導致在成像比設置對應于具有可變屈光率的透鏡的阿貝值之比時會得到最優(yōu)色散補償。如果存在具有固定焦距的光學效應部件，則在成像比設置與基本成像比之比對應于具有可變屈光率的透鏡的阿貝值之比的情況下會按類似的方式得到最優(yōu)色散補償。在由所述關系給出的該成像比與基本成像比之間，殘余色散一般是負的，并只隨調節(jié)的成像比設置輕微變化。
實際上，不能將具有可變屈光率的系統(tǒng)完全視為無間隙的(spaceless)，因而必須對包括這種透鏡的每個系統(tǒng)進行精確計算；根據(jù)以上推導的一般規(guī)律，具有可變屈光率的成像系統(tǒng)的最小總色散的精確條件在各情況下也由于上述原因而或多或少地不同。其他原因是對其他基本像差的忽略和對于各應用最大可容忍的殘余色散的不同要求。
當然可以將上述具有可變屈光率的透鏡替換為其中每一個都包括多個這種透鏡的多個透鏡系統(tǒng)或由多個這種透鏡構成的透鏡系統(tǒng)，以實現(xiàn)更好的色散補償。例如，可以將被相反地控制的兩個不同透鏡靠近地布置成一個在另一的后方，使得它們一起提供相當大的屈光率，但是只有小的色散；因此這種組合的阿貝值會非常高。為此使用參照圖3所述的類型的透鏡將兩個單個透鏡集成為3層結構，該結構包括位于中間的水(可選用鹽水)和位于其兩側的不同的油。可以將這種結構控制成使得兩個界面在永不互相接觸的情況下向同一方向移動?？梢灾苯踊ハ鄬盈B地布置根據(jù)圖1的類型的不同透鏡并對它們進行相反的控制；此外，可以將根據(jù)圖1的類型的透鏡直接布置在根據(jù)圖3的類型的透鏡的一個或兩個玻璃蓋上。還可以將這些玻璃蓋替換為提供固定屈光率的透鏡，其中它的多個表面中的至少一個是彎曲的并且也是成對地色散補償?shù)摹?br> 圖3所示的類型的透鏡的唯一獨立可變的光學參數(shù)是兩個介質(水與油)之間的界面的曲率k，這兩個介質本身是不可變的。該界面的屈光率與由此產(chǎn)生的色散直接相互成比例，因而可以按照調節(jié)出的屈光率與由此產(chǎn)生的色散之比將基本上與屈光率無關的阿貝值分配給這種透鏡。如果將兩個這種透鏡集成為一個結構，則在兩個界面之間總是必須保留一定間距，以保持后一界面作為光軸垂直地穿過的區(qū)域，這是因為如果這兩個界面彼此接觸就會形成環(huán)繞油柱的水環(huán)。此外，該間距按取決于這些透鏡的內(nèi)部結構的方式隨所產(chǎn)生的屈光率而變化，這是因為油和水的體積保持恒定，除非有電致收縮(eletectrostriction)效應。此外，由于這種透鏡半徑差小并且透鏡厚度相對較大，因此不能將它們當作薄透鏡進行精確計算。因此，很明顯，對透鏡特性的僅僅近似的計算實際上是不夠的，而需要進行更精確的計算。不過，出于例示的目的，針對如下集成結構對沒有間距的薄透鏡進行近似計算該集成結構包括位于一側的正常色散浸漬油和位于另一側的幾乎無色散的浸漬油，其間是水。表11示出了所使用的3種介質的有關光學參數(shù)。表12示出了針對3種設置(包括光學中性零設置)的調節(jié)后的半徑以及所得到的屈光率和色散。
表11


表12

如從表11和12顯見的，優(yōu)選地，將該類型的集成透鏡系統(tǒng)控制成使得兩個界面曲率相互之間的比例是恒定的，使得頂點始終沿同一方向移位。這要求各接觸角相反地變化，即，這也需要進行相反的控制。因此可以實現(xiàn)使這種系統(tǒng)的有效阿貝值基本上保持與該系統(tǒng)的屈光率無關。在此情況下，上述公式(6)也是適用的，根據(jù)該公式，總色散只取決于部件的各個色散和所調節(jié)的屈光率。然而，由于在該集成系統(tǒng)中色差已經(jīng)是部分預補償?shù)?，因此在此情況下的有效阿貝值比在具有相反的曲率的情況下的高得多，并且還可以具有負前符號，使得在所觀察的成像比的整個范圍上所得到的總色散可以在理想情況下保持為可容忍地小。
圖12示意性地示出了一種集成透鏡組合，對其的控制近似對應于表12的設置I?？刂破?3h單獨地對環(huán)形電極36h和兩個錐形電極35h進行控制。介質26h和27h是表11的油A和B。油A與B之間的水層25h的界面33h、33h′分別展現(xiàn)了與控制相關的接觸角θA和θB。玻璃蓋23h的厚度例如是0.55mm。
為了與圖5所示的包括根據(jù)圖3的類型的兩個可變屈光率透鏡的變焦系統(tǒng)進行類比，以下表13示出了一種類似的變焦系統(tǒng)的界面半徑、屈光率以及色散，該變焦系統(tǒng)包括兩個不同的透鏡，第一透鏡包括A類型的浸漬油，第二透鏡包括B類型的浸漬油并按e＝55mm的間距與第一透鏡分開。
表13

即使該集成型透鏡組件本身沒有完全補償色差，也可以將它們組合成圖5所示的類型的變焦系統(tǒng)。這使得可以使用其他變化參數(shù)以補償色差和其他像差(例如球面像差)。此外，這種組合使得可以再進一步補償總色差，因為將具有這種殘余像差(residual aberration)的集成透鏡系統(tǒng)組合起來，這針對特定成像比最優(yōu)地補償了殘余像差。
圖13示出了布置于伽利略型無焦系統(tǒng)中的公共光軸29i上的兩個這種集成透鏡系統(tǒng)的組合。將該透鏡系統(tǒng)控制成使得它們的焦距之和(即，這里是它們的焦距之差)約等于這兩個透鏡系統(tǒng)的間距di，使得這兩個透鏡系統(tǒng)的組合的總屈光率正好是零。為此，控制器13i分別對兩個環(huán)形電極36i和全部4個錐形電極35i進行控制。
然而，如果對集成透鏡系統(tǒng)的錐形電極進行同步控制使得所述頂點相反地移位，則對色差η的預補償不是那么好，而屈光率φ明顯更高(見圖14)。由于這些透鏡系統(tǒng)的更高的屈光率，總長度相對較短。因此，這種系統(tǒng)更適用于開普勒型無焦系統(tǒng)，如圖14所示。在此情況下，同樣，將該透鏡系統(tǒng)控制成使得它們的焦距之和約等于它們的間距dj。通過適當?shù)剡x擇這兩個集成系統(tǒng)的介質，可以至少針對標定成像比Γ0(這里是負的)實現(xiàn)對色差的補償，并且/或者，如果需要的話，通過位于公共光軸29j上的具有固定焦距的其他透鏡來實現(xiàn)對色差的補償。由于各焦距f1和f2之和應當是恒定的，因此當一個透鏡系統(tǒng)的焦距增大時另一透鏡系統(tǒng)的焦距減小。這意味著對這兩個透鏡系統(tǒng)進行相反的控制，以保持該組合的無焦性；這同樣得到了對色差的至少部分的補償。
表14 在圖9所示的物鏡系統(tǒng)中，具有正屈光率的透鏡與具有負屈光率的透鏡之間的距離是如此的大或者負屈光率與正屈光率相比是如此的小，以至于總體上得到了正屈光率從表10的第二行可以顯見，當不對具有可變屈光率的透鏡進行控制時，該物鏡的焦距f是275mm并且工作距離AA是200mm。如上所述，通過對具有可變屈光率的透鏡進行相反的控制，可以影響具有正的和負的屈光率的透鏡組件，使得獲得其他焦距和/或工作距離。根據(jù)參照公式(1)到(5)所描述的，具有可變屈光率的透鏡的色散也隨著變化，因此總色散也變化。由于沒有更詳細地限定透鏡組件之間的距離，因此在此情況下不能再指定各色散的特定最優(yōu)比；相反，這個比在下述兩個范圍中的一個范圍內(nèi)。
如果將具有可變屈光率的多個透鏡控制成使得布置于光束路徑之后的透鏡具有正屈光率而布置于光束路徑之前的透鏡具有負的但是絕對值大很多的屈光率，則由于與它們的屈光率的倒數(shù)之差相比它們的間距很小，因此這兩個具有可變屈光率的透鏡呈現(xiàn)具有負屈光率的組件的組合作用(公式1)。然而，與相對較長的物鏡焦距相對應地，該透鏡組件的間距(見上文)比對應于無焦系統(tǒng)的間距要大，與色差補償有關的最優(yōu)色散比必定超過無焦系統(tǒng)的最優(yōu)值(ηavopt·b/a＝-ηbvopt·a/b，見公式6)e＞1/a+1/b∧e＞0 (7a)＞a+b∧＞0(因為e·a·b＜0) (7b)|ηav/ηbv|opt＞(a/b)2(其中|a|＞|b|) (7c)然而，對于相同結構的具有可變屈光率的簡單透鏡，只能得到|ηav/ηbv|opt≈|a/b|。因此，在這種情況下應當不同地構成具有可變屈光率的透鏡或者/并且將這些透鏡構成為使得滿足以上不等式。
如果將具有可變屈光率的多個透鏡控制成使得置于光束路徑之后的透鏡具有負屈光率而置于光束路徑之前的透鏡具有正的但是絕對值更大的屈光率，則與相對較短的物鏡焦距相對應地，具有可變屈光率的這兩個透鏡呈現(xiàn)具有正屈光率的器件的組合作用(見公式1)，而與它們的間距無關。在此情況下，由于更靠近物體的透鏡組件的正屈光率已經(jīng)超過了離物體更遠的透鏡組件的負貢獻，并且距離相關項也是正的，因此使用相同結構的具有可變屈光率的簡單透鏡也不能實現(xiàn)最優(yōu)色差校正(見公式2，其具有兩個正項，因為ηa+ηb＞0)。補償色差的一種可能性在于針對被布置得離物體更遠的透鏡組件選擇具有可變屈光率的較高色散透鏡，而針對被布置得更靠近物體的透鏡組件選擇具有可變屈光率的較低色散透鏡。在此情況下高和低色散是指在相同的屈光率下色散分別更低和更高，即，阿貝值將分別更低和更高。同樣，不可能在整個工作距離和焦距范圍上實現(xiàn)完全色差補償；然而，除了不對具有可變屈光率的透鏡進行控制的情況以外，對于還一情況(例如，表10的行5(工作距離為300mm，焦距為385mm)的情況)，可以獲得盡可能最優(yōu)的補償，使得在兩個工作距離下提供差不多同樣好的色差補償。
從原理上說，出于成像的目的，也可以使用兩級變焦光學系統(tǒng)連同具有固定焦距的其他透鏡，該變焦光學系統(tǒng)的總屈光率是負的，這是因為只要該變焦系統(tǒng)的兩個透鏡組件的屈光率具有不同的前符號，這兩個透鏡組件之間的距離就比對應于無焦(伽利略)系統(tǒng)的要?。换蛘?，只要這兩個透鏡組件的屈光率具有相同的(即，正的)前符號，它們之間的距離就比對應于無焦(開普勒)系統(tǒng)的要大。在這方面感興趣的尤其是第一種情況，因為它的總長度較短，在此情況下，透鏡組件之間的距離由此在零與具有這兩個透鏡組件的預定屈光率的無焦系統(tǒng)的間距(即，屈光率的倒數(shù)之和)之間。因此，各色散之比的最優(yōu)值介于無間隙系統(tǒng)的值(即，ηavopt＝-ηbvopt，見公式2，其中e＝0)與無焦系統(tǒng)的最優(yōu)值(公式6)之間0＜e＜1/a+1/b(8a)0＞＞a+b(8b)1＜|ηav/ηbv|opt＜(a/b)2(其中|a|＞|b|) (8c)這例如適用于如下情況對由圖3所示的類型的兩個透鏡組成的圖12所示的類型的集成系統(tǒng)進行控制，使得各屈光率的倒數(shù)值之差超過界面的如上所述的不可避免的間距，并且一個界面的負屈光率在數(shù)值上比另一界面的正屈光率要高。優(yōu)選地，將隨著所調節(jié)的屈光率而變化的界面間距考慮在內(nèi)，來對這種系統(tǒng)進行最優(yōu)控制。
此外，在這些透鏡系統(tǒng)中色散與屈光率至少近似成比例，因而在每個情況下可以認為有效阿貝值v＝φ/η更加基本上與所調節(jié)的屈光率無關，并且僅由包含在透鏡中的液體的光學參數(shù)來確定。在此情況下，由公式8c得出對于這些阿貝值(數(shù)量)之比，在色差補償方面的光學值范圍是|b/a|＜|vb/va|opt＜|a/b| (其中|a|＞|b|) (9a)對于具有特別小的界面間距(或者，更精確來說，主面距離)的系統(tǒng)，更靠近下限是最優(yōu)的，即
|b/a|＜|vb/va|opt＜1 (其中|a|＞|b|) (9b)相應地，對于屈光率之差特別小的系統(tǒng)，或者具有大界面間距的系統(tǒng)，更靠近上限是最優(yōu)的，即1＜|vb/va|opt＜|a/b| (其中|a|＞|b|) (9c)對于所有其他上述示例，各色散和阿貝值的最優(yōu)選擇還分別與其他也必須被補償?shù)南癫?尤其是球面像差)和在各應用中尚可容忍的殘余像差有關。
以下，對根據(jù)本發(fā)明的使用可變光學作用的光學組件的立體顯微系統(tǒng)的實施例進行描述。
在圖15所示的物鏡中，透鏡組件63還包括具有可變屈光率的透鏡66，該透鏡66被布置于透鏡65的不與透鏡64相接合的一側。具有可變屈光率的透鏡66的結構對應于參照圖1所述的結構。為此，按撓性膜形式設置參照圖1描述的組件1該撓性膜的厚度約為100μm，并在透鏡65的整個表面上固定地連接到透鏡65。然而，也可以將具有可變屈光率的透鏡66布置成與透鏡65的表面分開，例如，將其布置在平面玻璃支承件上。
同樣，可以將具有可變屈光率的透鏡布置在透鏡64的不與透鏡65相接合的表面上。
以下表15示出了兩個透鏡64和65的與材料、曲率半徑以及頂點距離有關的光學數(shù)據(jù)。在該表中，NSSK8和NSF56表示可以從SCHOTT，Mainz，Germany公司獲得的玻璃材料。
表15


因此，透鏡組件63的總高度是10mm，兩個透鏡65和64的焦距一共是205mm，因而如果具有可變屈光率的透鏡66提供了0dptr的屈光率，則由透鏡64、65、66組成的整個透鏡組件63的焦距是205mm。
圖15a、15b、15c針對透鏡66k的屈光率的3種不同設置示出了物面45k與物鏡43k之間的物端光束叢47k的光束路徑。此外，圖15a、15b、15c針對各設置示出了物鏡43k的焦距f和物面45k與面對物面45k的透鏡面64k之間的工作距離A。
在圖15a的設置中，透鏡66k提供了0dptr的屈光率。在圖15b的設置中，透鏡66k提供了-1.6dptr的屈光率。圖15b不是將透鏡66k示為具有恒定厚度的層，而是將它象征性地示為類似地提供了-1.6dptr的屈光率的玻璃材料的凸透鏡。在圖15c的設置中，透鏡66k提供了-2.4dptr的屈光率。其中，同樣將透鏡66k象征性地表示成具有相應屈光率的玻璃透鏡。
以下表16總結了在圖15a到15c所示的3種設置中物鏡43k的光學數(shù)據(jù)。
表16

以下，對參照圖1到4所述的實施例的其他變型例進行描述。由相同的標號來指定在結構和功能上與圖1到4的部件相對應的部件，但是，為區(qū)別起見，為這些標號追加附加的字母。在這方面，請參照以上的全部說明。
圖16示出了用于圖4的顯微系統(tǒng)的無焦變焦系統(tǒng)57l的變型例。在圖4中，將具有可變放大率的變焦系統(tǒng)57控制成使得變焦系統(tǒng)57的4個透鏡組58中的2個可以沿部分立體光學系統(tǒng)51的光軸54移位。圖16所示的變焦系統(tǒng)57l包括沿變焦系統(tǒng)57l的光軸54l按固定間距彼此分隔開地布置的兩個透鏡組件58l1和58l2。透鏡組件58l1置于在圖16中未示出的物鏡附近，透鏡組件58l2布置于在圖16中也未示出的管附近。透鏡組件58l1包括與具有正屈光率的透鏡722接合在一起的具有負屈光率的透鏡721。按與已針對物鏡43的透鏡66參照圖3和4描述的方式相似的方式，將具有可變屈光率的透鏡731布置于透鏡721的不與透鏡711相接合的整個表面的上方。
透鏡組件58l2包括與具有正屈光率的透鏡722相接合的具有負屈光率的透鏡712。在透鏡722的不與透鏡712相接合的整個表面的上方類似地布置有具有可變屈光率的透鏡732。通過控制器131對具有可變屈光率的透鏡731和732進行控制以控制它們的屈光率，以改變變焦系統(tǒng)57l的放大率。
圖16a、16b以及16c針對3個不同的放大率示出了變焦系統(tǒng)57l的3個不同設置。同樣，其中不是將透鏡731和732示為具有恒定厚度的層，而是將它們示為提供了根據(jù)相應設置的屈光率的對應的玻璃透鏡。
以下表17示出了透鏡711、721、712以及722的與材料、曲率半徑以及頂點距離有關的光學數(shù)據(jù)。在該表中，同樣，SF1、NSK4、NSK2以及NSF56表示可以從SCHOTT，Mainz，Germany公司獲得的玻璃材料。
表17


以下表18示出了在根據(jù)圖16a、16b、16c的3種設置中由變焦系統(tǒng)571提供的放大率的值，還示出了透鏡731和732的各設置的屈光率。
表18

圖17示出了用于立體顯微系統(tǒng)的目鏡55m。
目鏡55m包括透鏡組件80，該透鏡組件80由以下透鏡組成具有負屈光率的透鏡81，其面對立體顯微系統(tǒng)的管并與具有正屈光率的透鏡82相接合；和具有正屈光率的還一透鏡83，其在其整個表面的上方設置有可變屈光率透鏡84。可以通過控制器13m控制可變屈光率透鏡84以改變透鏡84的屈光率，以對通過目鏡55m進行觀察的眼睛的視覺缺陷進行補償。
圖17a、17b、17c示出了目鏡55m的3種不同設置，由眼睛瞳孔AP和透鏡85(其象征視覺缺陷)象征性地表示通過目鏡55m進行觀察的眼睛。在圖17a中，視覺缺陷是+4dptr，將象征該視覺缺陷的透鏡85示為平凸透鏡。在圖17b中，視覺缺陷是0dptr，即，眼睛具有理想的視覺，將象征視覺缺陷的透鏡85示為平面平行板。在圖17c中，視覺缺陷是-4dptr，將象征該視覺缺陷的透鏡85相應地示為平凹透鏡。
圖17a、17b以及17c的標記ZB表示由顯微系統(tǒng)的管生成的中間圖像。
根據(jù)以下表19可見目鏡55m的透鏡81、82、83的與材料、曲率半徑以及頂點距離有關的光學數(shù)據(jù)。同樣，SF56A和SK55表示可以從SCHOTT，Mainz，Germany公司獲得的玻璃材料。
表19

在圖17a、17b、17c中，同樣，不是將可變屈光率透鏡84示為具有恒定厚度的層，而是將它們示為被研磨成提供了具有與透鏡84相對應的屈光率的玻璃透鏡。
控制器13m包括存儲器87，該存儲器87用于存儲圖17a到17c所示的透鏡84的3個不同設置的特性。從存儲器87選擇性地取出這些特性以對透鏡84進行相應的調節(jié)。為了改變該設置，將選擇切換器89耦合到控制13m，在所描述的實施例中該切換器提供3個可選設置。因此，在所描述的實施例中，目鏡55m由此可以快速地進行切換，以實現(xiàn)以下目的補償?shù)谝挥脩舻?4dptr的視覺缺陷，以使該用戶最佳地感知立體圖像；為視覺最佳的第二用戶提供一種設置，以使該用戶也最佳地感知立體圖像；以及為第三用戶提供補償了-4dptr的視覺缺陷的設置。對于另一或其他用戶，該存儲器可以包含針對相應的視覺缺陷的其他特性。通過在圖17中未示出的輸入裝置可以預先確定存儲的值。
圖18示出了參照圖4和15所述的立體顯微系統(tǒng)的還一變型例，該變型例的對具有可變屈光率的透鏡66n的控制方式與參照圖4和15所述的立體顯微系統(tǒng)不同。不僅對透鏡66n進行控制以改變工作距離，使得它針對物鏡63n的光軸42n提供可變的圓透鏡作用，而且還使得它分別針對左手部分立體光學系統(tǒng)51n和右手部分立體光學系統(tǒng)51′n的光軸54n和54′n提供附加的圓透鏡作用。部分光學系統(tǒng)51n和51′n的變焦系統(tǒng)57n和57′n各自包括透鏡組件58n和58′n，透鏡組件58n和58′n可以分別沿部分光學系統(tǒng)的光軸54n和54′n移位，如圖7的箭頭91和91′象征性地表示的。通過控制器13n實現(xiàn)對透鏡組件58n和58′n的移位以改變由變焦系統(tǒng)57n、57′n提供的放大率，控制器13n對具有可變屈光率的透鏡66n類似地進行控制。
根據(jù)所調節(jié)的放大率對具有可變屈光率的透鏡66n進行控制，以在各部分光束叢53n、53′n中提供附加的屈光率，如在圖18中由象征性的凸透鏡92和92′表示的。結果，具有可變屈光率的透鏡66n可以具有變焦系統(tǒng)57n和57′n的功能，使得后者可以在比通常至少要少一個光學組件的情況下進行操作。
變焦系統(tǒng)57n和57′n可以沿周向繞物鏡43n的光軸42n移位，如由圖18中的箭頭93所示。因此，光軸54n和54′n繞光軸42n沿周向移位，并且控制器13對透鏡66n進行連續(xù)控制，使得分別針對軸54n和54′n對稱地提供附加的透鏡作用92、92′。
圖19示意性地示出了另一立體顯微系統(tǒng)41o。與上述立體顯微系統(tǒng)相對照，立體顯微系統(tǒng)41o包括兩個部分立體光學系統(tǒng)51o和51′o，這兩個部分立體光學系統(tǒng)51o和51′o中的每一個分別包括單獨的物鏡63o和63′o、以及象征性地表示的變焦系統(tǒng)58o和58′o，此外還分別包括管59o和59′o，并且分別包括目鏡55o和55′o。物鏡63o(63′o)、變焦系統(tǒng)58o(58′o)、具有場透鏡的管59o(59′o)以及目鏡55o(55′o)沿光軸54o(54′o)對稱布置，并被固定地支承在立體顯微系統(tǒng)的機架101中，使得光軸54o與54′o形成約6°的夾角α，軸54o、54′o相對于立體顯微系統(tǒng)41o的主軸42o對稱布置。
物鏡63o和63′o與具有負屈光率的透鏡64o(64′o)、具有正屈光率的透鏡65o(65′o)以及具有可變屈光率的透鏡66o(66′o)在結構上相同，并類似于參照圖4和15所述的顯微系統(tǒng)的物鏡。通過在圖19中未示出的控制器可以改變透鏡66o的屈光率，以改變物鏡63o的焦距，以改變立體顯微系統(tǒng)41o的工作距離(即，物面45o與物鏡63o之間的間距)。圖19針對物面45o1和45o2示出了工作距離的兩個設置。但是，在距物面45o2的較短工作距離下，只有光軸54o2和54′o2在物鏡63o與63′o之間延伸使得它們在物面45o2上相交于主軸42o上，才可以獲得精確的立體圖像。為了提供光軸54o2和54′o2的這種“彎曲”，對具有可變屈光率的透鏡66o和66′o進行附加控制，使得它們充當光楔(opticalwedge)，如由圖19中的虛線象征性地表示的。
圖20示出了用于圖4的顯微系統(tǒng)的無焦變焦系統(tǒng)57p的還一變型例。圖20所示的變焦系統(tǒng)57p包括沿變焦系統(tǒng)57p的光軸54p按固定間距彼此分開地布置的兩個透鏡組件58p1和58p2。將透鏡組件58p1布置成靠近在圖20中未示出的物鏡，而將透鏡組件58p2布置成靠近在圖20中也未示出的管。透鏡組件58p1包括與具有正屈光率的透鏡72p1相接合的具有負屈光率的透鏡71p1。
同樣，透鏡組件58p2包括與具有正屈光率的透鏡72p2相接合的具有負屈光率的透鏡71p2。透鏡組件58p1與58p2具有相同的結構，并相對于與光軸54p相垂直地延伸的平面鏡面對稱。
在這兩個透鏡組件58p1與58p2之間布置有另一透鏡組件97，該透鏡組件包括具有正屈光率的兩個透鏡94和96，透鏡94和96形狀相同并被布置成類似地相對于位于這兩個透鏡94、96之間的平面鏡面對稱。在這兩個透鏡94與96之間的空間中插入有負屈光率透鏡95，其與這兩個透鏡94與96相接合。通過驅動器99可以使透鏡組件97沿光軸54p移位，以改變變焦系統(tǒng)57p的放大率。
與圖4所示的變焦系統(tǒng)(其中4個透鏡組件中有2個可以沿光軸移位)相對照，在根據(jù)圖20的變焦系統(tǒng)57p的3個透鏡組件58p1、58p2、97中，只有透鏡組件97可以沿光軸54p移位，而其他2個透鏡組件58p1和58p2固定地置于光軸上。為了補償剩余的圖像位置缺陷，變焦系統(tǒng)57p包括具有可變屈光率的透鏡73p，在圖20所示的實施例中，將透鏡73p布置成與透鏡71p1分離開小間距，從而靠近透鏡71p1。同樣，在透鏡71p1、72p1、72p2以及71p2的一個表面上可以布置具有可變屈光率的透鏡，或者也可以將具有可變屈光率的透鏡布置在變焦系統(tǒng)57p的光束路徑的另一位置處。
圖20a、20b、20c針對3個不同的放大率示出了變焦系統(tǒng)57p的3種不同設置，不是將具有可變屈光率的透鏡73p示為具有恒定厚度的層，而是將它示為提供了相應設置的對應屈光率的對應玻璃透鏡。通過控制器13p對具有可變屈光率的透鏡73p和用于使透鏡組件97沿光軸54p移位的電機99進行控制，控制器13p包括用于針對各放大率值存儲具有可變屈光率的透鏡73p和電機99的控制值的存儲器。
以下表20示出了透鏡71p1、72p1、96、95、72p2的與材料、曲率半徑以及頂點距離有關的光學數(shù)據(jù)。同樣，SF56A、SSK51、SF57、LSFN7表示可以從SCHOTT公司獲得的玻璃材料。
表20


針對圖20a、20b、20c所示的設置，以下表21示出了由變焦系統(tǒng)57p提供的放大率的值和各屈光率1/f以及在各情況下調節(jié)的透鏡之間的間距d。
表21

與包括兩個可移位透鏡組件的常規(guī)變焦系統(tǒng)相比，圖20所示的變焦系統(tǒng)57p的優(yōu)勢在于它表現(xiàn)出具有短的總長度。此外，為了改變放大率，只需要使一個透鏡組件沿光軸移位。因此，可以免除如在常規(guī)系統(tǒng)中使用的用于使透鏡組件移位的復雜凸輪控制。這使得相當大地簡化了該機構，也簡化了由于對變焦系統(tǒng)的不可避免的機械和光學容限而所需要的調節(jié)。例如，可以簡單地通過對應地控制線性驅動器來完全取代必要的機械圖像位置調節(jié)。
總而言之，提出了包括可調光學器件的物鏡和(如果希望的話)具有固定焦距的透鏡。通過對該可調光學器件進行合適的控制，由此可以有利地改變光學系統(tǒng)的特性。為此，提供了分別適合用作外科立體顯微鏡、物鏡、目鏡以及變焦系統(tǒng)的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的可變焦成像光學系統(tǒng)包括具有可變屈光率的透鏡，為了改變放大率，可以對該透鏡進行相反的控制，使得一個透鏡的屈光率增大而另一透鏡的屈光率減小。此外，該成像光學系統(tǒng)可以包括具有固定焦距的其他組件。
權利要求
1.一種可變焦成像光學系統(tǒng)，其包括具有可變屈光率的第一透鏡；具有可變屈光率的第二透鏡，其中，可以對第一和第二透鏡中的每一個指定公共光軸；以及控制器，其適于對第一透鏡進行控制以增大由第一透鏡提供的屈光率，并對第二透鏡進行控制以減小由第二透鏡提供的屈光率；或者對第一透鏡進行控制以減小由第一透鏡提供的屈光率，并對第二透鏡進行控制以增大由第二透鏡提供的屈光率；用以改變所述可變焦成像光學系統(tǒng)的成像比。
2.根據(jù)權利要求1所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，在具有可變屈光率的第一透鏡與第二透鏡之間的沿所述公共光軸的空間沒有具有固定屈光率的其他透鏡。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，還包括至少一個固定屈光率透鏡的至少一個透鏡組件，該至少一個固定屈光率透鏡具有與具有可變屈光率的第一和第二透鏡的所述公共光軸基本上相重合的光軸。
4.根據(jù)權利要求3所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，沿所述公共光軸按以下順序布置所述具有至少一個固定屈光率透鏡的第一透鏡組件；所述具有可變屈光率的第一透鏡；所述具有可變屈光率的第二透鏡；以及所述具有至少一個固定屈光率透鏡的第二透鏡組件。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，沿所述公共光軸按以下順序布置所述具有可變屈光率的第一透鏡；所述具有至少一個固定屈光率透鏡的第一透鏡組件；所述具有至少一個固定屈光率透鏡的第二透鏡組件；以及具有可變屈光率的第二透鏡。
6.根據(jù)權利要求1到5中的一項所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，第一透鏡和第二透鏡分別提供了可變色散，并且其中第一透鏡的色散η1與第二透鏡的色散η2之比滿足以下條件Гmin/Гmax≤η1/η2≤Гmax/Гmin，其中Гmin是所述成像光學系統(tǒng)的成像比的最小絕對值，而Гmax是所述成像光學系統(tǒng)的成像比的最大絕對值。
7.根據(jù)權利要求6所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，第一透鏡與第二透鏡的色散比滿足以下條件Гmin/Г0≤η1/η2(Гmin)≤Г0/Гmin，其中，Г0是所述成像光學系統(tǒng)的基本成像比，在該基本成像比下第一透鏡和第二透鏡不提供屈光率和色散，并且η1/η2(Гmin)是在所述成像比的最小絕對值下獲得的第一透鏡與第二透鏡的色散比。
8.根據(jù)權利要求7所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，第一透鏡與第二透鏡的色散比等于1，或者尤其是小于1。
9.根據(jù)權利要求6所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，第一透鏡與第二透鏡的色散比滿足以下條件Гmax/Г0≤η1/η2(Гmax)≤Г0/Гmax，其中，Г0是所述成像光學系統(tǒng)的基本成像比，在該基本成像比下第一透鏡和第二透鏡不提供屈光率和色散，并且η1/η2(Гmax)是在所述成像比的最大絕對值下獲得的第一透鏡與第二透鏡的色散比。
10.根據(jù)權利要求9所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，第一透鏡與第二透鏡的色散比等于1，或者尤其是大于1。
11.根據(jù)引用權利要求3的權利要求6到10中的一項所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，具有至少一個固定屈光率透鏡的所述透鏡組件提供了固定色散，并且其中第一透鏡和第二透鏡的可變色散基本上補償了針對至少一個成像比的固定色散。
12.根據(jù)權利要求11所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，第一透鏡和第二透鏡的可變色散基本上補償了針對兩個不同的成像比的固定色散，但是沒有針對所述成像比之間的范圍基本上補償所述固定色散。
13.根據(jù)權利要求1或2所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，第一透鏡和第二透鏡分別提供隨屈光率可變的色散，并且其中對第一透鏡和第二透鏡的所述可變色散以及對第一透鏡和第二透鏡的控制進行相互調節(jié)，使得滿足以下條件|η1+η2|＜Min(|η1|；|η1|)，其中，Min(|η1|；|η1|)是所述兩個色散量中的較小者。
14.根據(jù)權利要求1、2或13所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，第一透鏡和第二透鏡分別提供隨屈光率可變的色散，并且其中具有絕對值較大的屈光率φ1的透鏡的色散η1與具有絕對值較小的屈光率φ2的透鏡的色散η2之比滿足以下條件1≤-(η1/η2)≤(1/2)2，其中，φ1是絕對值較大的屈光率，并且φ2是絕對值較小的屈光率。
15.根據(jù)權利要求13所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，在所述光束路徑上彼此直接連續(xù)地布置第一透鏡和第二透鏡，并且其中具有絕對值較大的屈光率φ1的透鏡的色散η1與具有絕對值較小的屈光率φ2的透鏡的色散η2之比滿足以下條件1≤-(η1/η2)≤|1/2|。
16.根據(jù)權利要求13所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，在所述光束路徑上將第一透鏡與第二透鏡分離開與第一透鏡和第二透鏡的屈光率的倒數(shù)值之和基本上相等的距離，并且其中具有絕對值較大的屈光率φ1的透鏡的色散η1與具有絕對值較小的屈光率φ2的透鏡的色散η2之比滿足以下條件|1/2|≤-(η1/η2)≤(1/2)2。
17.根據(jù)前述權利要求中的一項所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，第一透鏡和/或第二透鏡包括在所述光束路徑上連續(xù)布置的具有可變屈光率和可變色散的兩個部分透鏡，并且其中所述控制器適于按相反方向控制第一透鏡和/或第二透鏡的所述多個部分透鏡。
18.根據(jù)權利要求17所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，所述多個部分透鏡中的每一個都包括兩種液體介質之間的界面，并且其中所述控制器適于控制所述多個部分透鏡，使得所述光軸與第一透鏡或第二透鏡的部分透鏡的界面的交點分別沿相同的方向移位。
19.一種具有至少兩個可變屈光率透鏡的成像光學系統(tǒng)，所述兩個透鏡被調節(jié)成公共地提供可調總屈光率，該成像光學系統(tǒng)的特征在于具有可變屈光率的所述多個透鏡中的每一個都包括至少兩種、尤其是三種不同的介質，各介質具有至少一個撓性表面，其中通過改變所述至少一個撓性表面的形狀引起屈光率的變化。
20.根據(jù)權利要求19所述的成像光學系統(tǒng)，其中，具有可變屈光率的所述多個透鏡中的每一個都具有依賴于它們的屈光率可變的色散，并且其中選擇所述介質，使得在不同于零的至少一個總屈光率下所述總色散基本上是零。
21.根據(jù)權利要求19或20所述的成像光學系統(tǒng)，其中，在所述光束路徑上彼此直接連續(xù)地布置具有可變屈光率的所述多個透鏡。
22.根據(jù)權利要求21所述的成像光學系統(tǒng)，其中，在所述光束路徑上彼此直接連續(xù)地布置的具有可變屈光率的所述多個透鏡包括其間具有兩個撓性界面的三種不同介質。
23.根據(jù)權利要求19或20所述的成像光學系統(tǒng)，其中，在所述光束路徑上按固定間距布置具有可變屈光率的所述多個透鏡，其中，它們的屈光率是尤其可變的，使得它們的倒數(shù)值之和基本上等于所述固定間距，使得可以將所述總屈光率調節(jié)成基本為零。
24.根據(jù)權利要求23所述的成像光學系統(tǒng)，其中，所述分離開的多個透鏡每個均包括各具有至少一個撓性表面的至少兩種介質，并且其中所述分離開的多個透鏡中的一個的介質中的至少一種介質與所述離開的多個透鏡中的另一個的至少兩種介質不同。
25.根據(jù)權利要求23或24所述的成像光學系統(tǒng)，其中，具有可變屈光率的所述多個透鏡適于共同地提供可調成像比，其中具有可變屈光率的所述多個透鏡均提供依賴于它們的屈光率的色散，并且其中選擇所述介質，使得在不同于1和/或-1的至少一個總成像比下所述總色散基本上是零。
26.根據(jù)權利要求1到25中的一項所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，還包括具有至少一個固定屈光率透鏡并具有光軸的第一部分成像光學系統(tǒng)，和具有至少一個固定屈光率透鏡并具有光軸的第二部分成像光學系統(tǒng)，其中第一和第二部分成像光學系統(tǒng)可移位，使得選擇性地使第一部分成像光學系統(tǒng)的所述光軸或第二部分成像光學系統(tǒng)的所述光軸與具有可變屈光率的第一透鏡和第二透鏡的所述公共光軸基本上相重合。
27.根據(jù)權利要求26所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，在具有可變屈光率的第一透鏡和第二透鏡的屈光率的一設置下并在第一部分成像光學系統(tǒng)的所述光軸布置在所述公共光軸上時的所述可變焦成像光學系統(tǒng)的第一成像比與在具有可變屈光率的第一透鏡和第二透鏡的屈光率的所述設置下并在第二部分成像光學系統(tǒng)的所述光軸布置在所述公共光軸上時的所述可變焦成像光學系統(tǒng)的第二成像比不同。
28.根據(jù)權利要求27所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，2|M1-M2|(M1+M2)>0.3,]]>其中，M1是第一成像比，并且M2是第二成像比。
29.根據(jù)權利要求27或28所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其中，第一和第二部分成像光學系統(tǒng)均包括望遠鏡布置。
30.根據(jù)權利要求1到29中的一項所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，還包括在具有可變屈光率的第一透鏡與具有可變屈光率的第二透鏡之間沿所述公共光軸布置的至少一個反射鏡面，其用于使所述成像光學系統(tǒng)的光束路徑折疊。
31.一種可變焦成像光學系統(tǒng)，尤其是根據(jù)權利要求1到30中的一項所述的可變焦成像光學系統(tǒng)，其具有至少一個可變屈光率透鏡，其中D＜Δf·k其中，D是具有可變屈光率的所述透鏡的有效直徑；f表示具有可變屈光率的所述透鏡的焦距的最大變化；以及k是在約1.9到約1.2的范圍內(nèi)的常數(shù)。
32.一種成像光學系統(tǒng)族，其包括第一成像光學系統(tǒng)，其包括具有至少一個固定屈光率透鏡的第一透鏡組件；具有至少一個固定屈光率透鏡的第二透鏡組件；將第一和第二透鏡組件相對于彼此分隔開地進行支承的支承件；和第二成像光學系統(tǒng)，其包括具有至少一個固定屈光率透鏡的第一透鏡組件；具有至少一個固定屈光率透鏡的第二透鏡組件；具有可變屈光率的第一透鏡；具有可變屈光率的第二透鏡；支承件，其將第一和第二透鏡組件相對于彼此分隔開地進行支承，并分別相對于第一和第二透鏡組件支承具有可變屈光率的第一和第二透鏡；控制器，其適于對具有可變屈光率的第一透鏡和第二透鏡進行控制，以改變第二成像光學系統(tǒng)的成像比，其中，當對具有可變屈光率的第一透鏡和第二透鏡進行控制時，第二成像光學系統(tǒng)提供的成像比與第一成像光學系統(tǒng)提供的成像比基本上相等；其中，滿足以下多個條件中的至少一個條件(a)第一成像光學系統(tǒng)的第一透鏡組件的至少一個透鏡具有其表面形狀與第二成像光學系統(tǒng)的第一透鏡組件的與所述至少一個透鏡相對應的透鏡的對應表面的表面形狀基本上相同的表面；(b)第一成像光學系統(tǒng)的第一透鏡組件的至少一個透鏡具有兩個表面，每個表面都具有與第二成像光學系統(tǒng)的第一透鏡組件的與所述至少一個透鏡相對應的透鏡的對應表面的表面形狀基本上相同的表面形狀；(c)第一成像光學系統(tǒng)的第一透鏡組件的至少兩個透鏡分別具有其表面形狀與第二成像光學系統(tǒng)的第一透鏡組件的與所述至少兩個透鏡相對應的透鏡的對應表面的表面形狀基本上相同的表面；(d)第一成像光學系統(tǒng)的支承件將其第一和第二透鏡組件相互分隔開地進行支承的間距基本上等于第二成像光學系統(tǒng)的支承件將其第一和第二透鏡組件相互分隔開地進行支承的間距。
33.根據(jù)權利要求32所述的成像光學系統(tǒng)族，其中，第二成像光學系統(tǒng)包括根據(jù)權利要求1到31中的一項所述的可變焦成像光學系統(tǒng)。
34.一種用于改變成像光學系統(tǒng)的成像比的方法，其包括以下步驟增大具有可變屈光率的第一透鏡的屈光率，該第一透鏡置于所述成像光學系統(tǒng)的成像光束路徑上；和減小具有可變屈光率的第二透鏡的屈光率，該第二透鏡置于與具有可變屈光率的第一透鏡相隔開的所述成像光學系統(tǒng)的成像光束路徑上。
35.一種具有可變放大率的顯微鏡，其包括物鏡，用于將從該物鏡的物面發(fā)出的物端光束叢變換成像端光束叢；圖像形成組件，其包括置于所述像端光束叢的至少一部分上的至少一個目鏡或/和置于所述像端光束叢的至少一部分上的圖像檢測器；具有可變屈光率的第一透鏡，置于所述物面與所述圖像形成組件之間的顯微鏡的成像光束路徑上；具有可變屈光率的第二透鏡，置于具有可變屈光率的所述透鏡與從具有可變屈光率的第一透鏡分隔開的所述圖像形成組件之間的顯微鏡的成像光束路徑上；以及控制器，其適于控制具有可變屈光率的第一透鏡，以增大由該第一透鏡提供的屈光率，并控制具有可變屈光率的第二透鏡，以減小由該第二透鏡提供的屈光率，或者適于控制具有可變屈光率的第一透鏡，以減小由該第一透鏡提供的屈光率，并控制具有可變屈光率的第二透鏡，以增大由該第二透鏡提供的屈光率，以改變所述顯微鏡的成像比。
36.根據(jù)權利要求35所述的顯微鏡，其中，所述物鏡包括兩個分隔開的透鏡組件，并且具有可變屈光率的第一透鏡和第二透鏡布置在所述物鏡的所述兩個透鏡組件之間。
37.根據(jù)權利要求35所述的顯微鏡，其中，具有可變屈光率的第一透鏡和第二透鏡布置在所述物鏡與所述成像單元之間。
38.根據(jù)權利要求37所述的顯微鏡，其中，在所述物鏡與所述成像單元之間的光束路徑是無焦光束路徑。
39.根據(jù)權利要求37或38所述的顯微鏡，其中，在具有可變屈光率的第二透鏡與所述成像單元之間的光束路徑是無焦光束路徑。
40.根據(jù)權利要求37到39中的一項所述的顯微鏡，其中，在具有可變屈光率的第一透鏡與第二透鏡之間的光束路徑上布置有具有固定焦距的至少兩個透鏡的組件。
41.根據(jù)權利要求37到40中的一項所述的顯微鏡，其中，在具有可變屈光率的第一透鏡與第二透鏡之間的光束路徑上可布置具有固定焦距的至少兩個透鏡的組件，或者從具有可變屈光率的第一透鏡與第二透鏡之間的光束路徑上可移去具有固定焦距的至少兩個透鏡的組件。
42.根據(jù)權利要求37到41中的一項所述的顯微鏡，其中，在具有可變屈光率的第一透鏡與第二透鏡之間的光束路徑上可以選擇性地布置所述具有固定焦距的至少兩個透鏡的第一組件和所述具有固定焦距的至少兩個透鏡的第二組件。
43.一種用于生成物體的放大立體圖像的立體顯微系統(tǒng)，其包括物鏡，用于將從該物鏡的物面發(fā)出的物端光束叢變換成像端光束叢；左手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供左手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的左手部分圖像；以及右手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供右手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的右手部分圖像，其中，所述物鏡包括透鏡組件，該透鏡組件包括由具有第一折射率的材料制成的具有正屈光率的第一透鏡和由具有與第一折射率不同的第二折射率的材料制成的具有負屈光率的第二透鏡，并且其中所述透鏡組件還至少包括位于距第一透鏡固定距離處的具有可變屈光率的第三透鏡，并且其中所述物鏡還包括控制器，該控制器用于調節(jié)第三透鏡的屈光率，以至少在275mm到325mm的范圍內(nèi)改變所述物面與第一透鏡之間的距離。
44.根據(jù)權利要求43所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，第一透鏡與第二透鏡相接合，并一同提供在100mm與600mm之間的焦距，尤其是在150mm與450mm之間的焦距，更優(yōu)選的是在200mm與400mm之間的焦距。
45.一種用于生成物體的放大立體圖像的立體顯微系統(tǒng)，尤其是與根據(jù)權利要求1到44中的一項所述的系統(tǒng)相組合的立體顯微系統(tǒng)，其包括物鏡，用于將從該物鏡的物面發(fā)出的物端光束叢變換成像端光束叢；左手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供左手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的左手部分圖像；以及右手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供右手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的右手部分圖像，其中，在所述物面與位于最靠近所述物面處的物鏡的透鏡之間的工作距離至少在275mm到325mm的范圍內(nèi)是可變的，并且其中在所述工作距離的每個設置下所述工作距離與所述物鏡的焦距之差小于50mm，尤其是小于20mm，更優(yōu)選地，小于10mm。
46.一種用于生成物體的放大立體圖像的立體顯微系統(tǒng)，尤其是與根據(jù)權利要求1到45中的一項所述的系統(tǒng)相組合的立體顯微系統(tǒng)，其包括物鏡，用于將從該物鏡的物面發(fā)出的物端光束叢變換成像端光束叢；左手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供左手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的左手部分圖像；以及右手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供右手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的右手部分圖像，其中，所述左手和右手部分立體光學系統(tǒng)分別包括變焦光學系統(tǒng)，其中所述兩個變焦光學系統(tǒng)中的每一個都包括兩個分隔開的透鏡組件，其中所述兩個透鏡組件中的每一個都包括由具有第一折射率的材料制成的具有正屈光率的第一透鏡和由具有與第一折射率不同的第二折射率的材料制成的具有負屈光率的第二透鏡，其中第一透鏡與第二透鏡接合在一起，并且其中所述透鏡組件還包括位于距第一透鏡固定距離處的至少一個具有可變屈光率的第三透鏡，并且所述兩個變焦光學系統(tǒng)還包括控制器，該控制器用于調節(jié)第三透鏡的屈光率，以改變分別由所述兩個變焦光學系統(tǒng)提供的放大率。
47.根據(jù)權利要求46所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，所述控制器適于設置所述變焦光學系統(tǒng)的第一放大率，并適于設置與第一放大率不同的第二放大率，其中所述兩個透鏡組的第一透鏡組的第三透鏡在第一放大率的設置下具有比在第二放大率的設置下要大的屈光率，并且其中所述兩個透鏡組的第二透鏡組的第三透鏡在第一放大率的設置下具有比在第二放大率的設置下要小的屈光率。
48.一種用于生成物體的放大立體圖像的立體顯微系統(tǒng)，尤其是與根據(jù)權利要求1到47中的一項所述的系統(tǒng)相組合的立體顯微系統(tǒng)，所述立體顯微系統(tǒng)包括物鏡，用于將從該物鏡的物面發(fā)出的物端光束叢變換成像端光束叢；左手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供左手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的左手部分圖像；以及右手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供右手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的右手部分圖像，其中，所述左手和右手部分立體光學系統(tǒng)均包括變焦光學系統(tǒng)，其中所述兩個變焦光學系統(tǒng)中的每一個都包括第一、第二以及第三透鏡組件，其中第一與第二透鏡組件沿第一、第二以及第三透鏡組件的光軸相對于彼此固定地布置，并且第三透鏡組件可以沿所述光軸相對于第一和第二透鏡組件移動，并且其中所述變焦光學系統(tǒng)還包括具有可變屈光率的透鏡以及控制器，該控制器適于根據(jù)第三透鏡組件沿所述光軸的位置改變具有可變屈光率的所述透鏡的屈光率。
49.根據(jù)權利要求48所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，所述變焦光學系統(tǒng)包括驅動器，通過所述控制器來控制該驅動器，以使第三透鏡組件沿所述光軸移位。
50.根據(jù)權利要求48或49所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，第一透鏡組件與第二透鏡組件具有彼此相同的結構。
51.根據(jù)權利要求48或50所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，第一透鏡組件與第二透鏡組件相對于與所述光軸相交的面對稱地布置。
52.根據(jù)權利要求48到51中的一項所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，第三透鏡組件具有相對于與所述光軸相交的面對稱的結構。
53.一種用于生成物體的放大立體圖像的立體顯微系統(tǒng)，尤其是與根據(jù)權利要求1到52中的一項所述的系統(tǒng)相組合的立體顯微系統(tǒng)，所述立體顯微系統(tǒng)包括物鏡，用于將從該物鏡的物面發(fā)出的物端光束叢變換成像端光束叢；左手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供左手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的左手部分圖像；以及右手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供右手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的右手部分圖像，其中，所述左手和右手部分立體光學系統(tǒng)分別包括目鏡，其中所述兩個目鏡中的每一個都包括透鏡組件，該透鏡組件包括由具有第一折射率的材料制成的具有正屈光率的第一透鏡和由具有與第一折射率不同的第二折射率的材料制成的具有負屈光率的第二透鏡，其中第一透鏡與第二透鏡接合在一起，并且其中所述透鏡組件還包括位于距第一透鏡固定距離處的至少一個具有可變屈光率的第三透鏡，所述兩個目鏡包括控制器，該控制器用于調節(jié)第三透鏡的屈光率，以為所述兩個目鏡中的每一個提供附加的屈光率，以補償觀察者的眼睛的視覺缺陷。
54.根據(jù)權利要求53所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，所述控制器包括存儲器，該存儲器用于存儲表示用于補償多個觀察者的眼睛的視覺缺陷的屈光率的多對值，并且其中所述控制器適于根據(jù)從所述多對值中分別選擇出的一對值來設置所述目鏡的第三透鏡的屈光率。
55.根據(jù)權利要求53或54所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，所述目鏡的第三透鏡的屈光率包括具有相對于各目鏡的光軸的可調方向的可調像散倍率和/或可調圓透鏡倍率。
56.根據(jù)權利要求1到55中的一項所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，具有可變屈光率的所述透鏡包括具有不同折射率和公共界面的至少兩種液體，該公共界面的曲率半徑是可調的。
57.根據(jù)權利要求1到56中的一項所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，具有可變屈光率的所述透鏡包括至少一個液晶層，可以根據(jù)空間調節(jié)所述至少一個液晶層的光路長度。
58.一種用于生成物體的放大立體圖像的立體顯微系統(tǒng)，尤其是與根據(jù)權利要求1到57中的一項所述的系統(tǒng)相組合的立體顯微系統(tǒng)，其包括具有左手物鏡組件的左手部分立體光學系統(tǒng)，其接收從所述左手物鏡組件的物面發(fā)出的左手物端光束叢的光，用于生成所述立體圖像的左手部分圖像；具有右手物鏡組件的右手部分立體光學系統(tǒng)，其接收從所述右手物鏡組件的物面發(fā)出的右手物端光束叢的光，用于生成所述立體圖像的右手部分圖像，其中，所述左手和右手物鏡組件到它們的物面的距離分別是可調的，并且其中所述兩個物鏡組件中的至少一個還包括具有可調棱鏡倍率的至少一個棱鏡，并且其中所述兩個物鏡組件還包括控制器，該控制器用于根據(jù)所調節(jié)的距離調節(jié)所述至少一個棱鏡的棱鏡倍率。
59.根據(jù)權利要求58所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，具有可變棱鏡倍率的所述棱鏡包括至少一個液晶層，可以根據(jù)空間調節(jié)該液晶層的光路長度。
60.一種用于生成物體的放大立體圖像的立體顯微系統(tǒng)，尤其是與根據(jù)權利要求1到59中的一項所述的系統(tǒng)相組合的立體顯微系統(tǒng)，所述立體顯微系統(tǒng)包括物鏡，用于將從該物鏡的物面發(fā)出的物端光束叢變換成像端光束叢；左手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供左手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的左手部分圖像；以及右手部分立體光學系統(tǒng)，向其提供右手部分光束叢的光，其用于生成所述立體圖像的右手部分圖像，其中，所述物鏡包括透鏡組件，該透鏡組件包括所述左手和右手部分光束叢通過的具有正屈光率的第一透鏡，并且其中所述透鏡組件還包括所述左手和右手部分光束叢通過的光學組件，其中所述光學組件為通過所述光學組件的光束提供依賴于空間的光路長度，并且其中所述物鏡包括控制器，該控制器用于調節(jié)該依賴于空間的光路長度，使得相對于所述左手部分光束叢的第一主軸至少提供圓透鏡作用，并使得相對于所述右手部分光束叢的與第一主軸分隔開的第二主軸至少提供圓透鏡作用。
61.根據(jù)權利要求60所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，所述左手和右手部分立體光學系統(tǒng)可以繞所述物鏡的主軸沿周向移位。
62.根據(jù)權利要求60所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，所述左手和右手部分圖像的放大率是可調的，并且所述控制器適于根據(jù)設置的放大率針對所述左手和右手部分光束叢設置所述圓透鏡的放大率。
63.根據(jù)權利要求60到62中的一項所述的立體顯微系統(tǒng)，其中，所述光學組件包括至少一個液晶層，可以根據(jù)空間調節(jié)所述至少一個液晶層的光路長度。
64.一種變焦系統(tǒng)，其包括彼此分隔開地布置的兩個透鏡組件，其中，所述兩個透鏡組件中的每一個都包括由具有第一折射率的材料制成的具有正屈光率的第一透鏡和由具有與第一折射率不同的第二折射率的材料制成的具有負屈光率的第二透鏡，其中第一透鏡與第二透鏡接合在一起，并且其中所述透鏡組件還包括位于距第一透鏡固定距離處的至少一個具有可變屈光率的第三透鏡，并且其中所述變焦系統(tǒng)還包括控制器，該控制器用于調節(jié)第三透鏡的屈光率，以改變由所述變焦系統(tǒng)提供的放大率。
65.一種變焦系統(tǒng)，其包括第一、第二以及第三透鏡組件，其中第一與第二透鏡組件沿第一、第二以及第三透鏡組件的光軸相對于彼此固定地布置，并且第三透鏡組件可以沿所述光軸相對于第一和第二透鏡組件移動，并且其中所述變焦系統(tǒng)還包括具有可變屈光率的透鏡以及控制器，該控制器適于根據(jù)第三透鏡組件沿所述光軸的位置來改變具有可變屈光率的所述透鏡的屈光率。
66.根據(jù)權利要求65所述的立體顯微系統(tǒng)，還包括驅動器，通過所述控制器來控制該驅動器，以使第三透鏡組件沿所述光軸移位。
67.一種目鏡，其包括透鏡組件，該透鏡組件具有由具有第一折射率的材料制成的具有正屈光率的第一透鏡和由具有與第一折射率不同的第二折射率的材料制成的具有負屈光率的第二透鏡，其中第一透鏡與第二透鏡接合在一起，并且其中所述透鏡組件還包括位于距第一透鏡固定距離處的至少一個具有可變屈光率的第三透鏡，所述目鏡還包括控制器，該控制器用于調節(jié)第三透鏡的屈光率，以為所述目鏡提供附加的屈光率，以補償觀察者的眼睛的視覺缺陷。
68.根據(jù)權利要求67所述的具有兩個目鏡的目鏡組件，其中，所述控制器包括存儲器，該存儲器用于存儲表示用于補償多個觀察者的眼睛的視覺缺陷的屈光率的多對值，并且其中所述控制器適于根據(jù)從所述多對值中分別選擇出的一對值來設置所述目鏡的第三透鏡的屈光率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學系統(tǒng)，其包括多個可調光學元件(1f
文檔編號G02B21/02GK1882856SQ200480031443
公開日2006年12月20日 申請日期2004年10月25日 優(yōu)先權日2003年10月23日
發(fā)明者安德里斯·奧布雷斯基, 弗里茨·施特雷勒 申請人:安德里斯·奧布雷斯基