DE19706274A1

DE19706274A1 - Eine flexible Linse eines flüssigkeitsgefüllten Films aufweisende Abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19706274A1
Application number: DE19706274A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kaneko; Hitoshi Kanayama; Takaharu Idogaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 1997-08-28
Also published as: US5917657A; JPH09230252A; JP3206420B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Abbil dungsvorrichtung und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Mikroskop und eine Mikroskopkamera, die ein solches Mikroskop verwendet.

Herkömmlicherweise sind optische Mikroskope und Mikros kopkameras, die mit einem vergrößernden optischen System versehen sind, verwendet worden, um winzige Körper zu be trachten. Da bei solchen Systemen die Schärfentiefe eines Objekts flacher wird, wenn der Vergrößerungsfaktor erhöht wird, ist eine Montage und Prüfung von kleinen, dreidimen sionalen Komponenten von Mikromaschinen schwierig, welche in den letzten Jahren Gegenstand umfangreicher Forschung waren.

Ein Verfahren zum Erhöhen der Schärfentiefe bei einem optischen Mikroskop ist in der offengelegten Japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 2-192276 offenbart, in der eine Abbildung erzielt wird, während ein Abtasten unter Verwendung einer Objektivlinse eines Mikroskops in der Hö henrichtung in einem Speicher gespeichert wird und die Ab bildung durch Bildverarbeitung wiedergewonnen wird.

Jedoch erfordert dieses Verfahren sowohl eine Struktur, um die Objektivlinse über eine große Bewegungsentfernung zu bewegen, als auch Vorrichtungen zum Durchführen einer Bildspeicherung und Bildverarbeitung und eine lange Zeit kann für eine Bildverarbeitung erforderlich sein.

Weiterhin sind Elektronenmikroskope, Lasermikroskope und dergleichen als anderes Verfahren einer Mikroskopprü fung mit einer großen Schärfentiefe in praktischen Gebrauch umgesetzt worden. Jedoch ist, da ein Elektronenmikroskop ein Betrachten innerhalb einer Vakuumkammer voraussetzt, eine Verwendung bei Montageschritten und dergleichen schwierig. Weiterhin erfordern eine Laserstrahlabtastung und dergleichen eine hochentwickelte und komplexe Struktur, obgleich ein Lasermikroskop auch in einer Atmosphäre eine Abbildung einer hohen Auflösung mit einer großen Schärfen tiefe erzielen kann.

Im Hinblick auf die vorhergehend beschriebenen Probleme im Stand der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein optisches Abbildungssystem zu schaf fen, welches eine erhöhte Schärfentiefe aufweist. Eine wei tere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optische Abbildungsvorrichtung zu schaffen, die aufgrund einer schnellen Schwingung einer Brennpunktebene ihrer Ob jektivlinse eine große Schärfentiefe aufweist.

Um die vorhergehende Aufgabe zu lösen, sieht ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Kameravorrichtung zum Betrachten einer Objektabbildung, eine Vorrichtung zum veränderbaren Bündeln und Konzentrieren eines Lichts auf einem eine Objektabbildung ausbildenden optischen Licht pfad, die einen Linsenaufbau aufweist, bei dem eine klare Flüssigkeit in seinem Innenraum verkapselt ist, und eine Einheit zum Ausüben einer zyklischen Druckänderung, bei welcher eine latente bzw. gebundene bzw. gespeicherte Ab bildung in der klaren Flüssigkeit erzeugt wird, von einer dazu externen Stelle vor, wodurch bewirkt wird, daß ein Krümmungsverhältnis eines transparenten elastischen Films geändert wird, wodurch auf einer Mehrzahl von Abbildungen beruhend, die dadurch erzielt wird, daß bewirkt wird, daß eine Brennweite der Vorrichtung zum veränderbaren Bündeln und Konzentrieren geändert wird, eine Abbildung erzeugt wird, die einen Abschnitt eines hohen Kontrasts aufweist.

Folglich ist es möglich, eine Abbildung im Brennpunkt an Stellen über dem gesamten Körper in Echtzeit zu betrach ten, bei der dadurch, daß bewirkt wird, daß die Brennweite des optischen Systems (das heißt, der Objektivlinse) geän dert wird, lediglich ein Abschnitt eines hohen Kontrasts als eine latente Abbildung hervorgerufen wird.

Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Kameravorrichtung, die eine Objektivlinse aufweist, die eine oder mehrere Linsen eines veränderbaren Brenn punkts zum Deformieren eines transparenten elastischen Films verwendet, der aufgrund eines vorhergehend gebildeten Filmdickeprofils eine erwünschte sphärische oder asphäri sche bzw. torische Form aufweist, welcher an einer Stelle angebracht ist, die einem Behältnis gegenüberliegt, das darin verkapselt eine klare Flüssigkeit aufweist, wobei ein Krümmungsradius des transparenten elastischen Films durch Steuern des Drucks der klaren Flüssigkeit geändert wird, wodurch die Brennweite der Linsen geändert wird; eine Pump vorrichtung zum Ausüben eines Drucks auf die klare Flüssig keit; einen Sensor zum Wandeln einer Abbildung, die von der Objektivlinse ausgebildet wird, in elektrische Signale; und eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen elektrischer Signale von einer Aufnahmevorrichtung als eine Abbildung vor.

Folglich wird die Schärfentiefe der Linse eines verän derbaren Brennpunkts dadurch vergrößert, daß bewirkt wirkt, daß die objektseitige Brennpunktstelle der Linse eines ver änderbaren Brennpunkts zyklisch geändert wird.

Die Pumpvorrichtung kann eine zyklische Druckänderung mit einer Geschwindigkeit ausüben, die nicht niedriger als eine ist, die eine visuell latente Abbildung an der klaren Flüssigkeit einer veränderbaren Sammellinse ausübt.

Folglich schwingt die objektseitige Brennpunktebene der Objektivlinse schneller als die Frequenz (ungefähr 60 Hz), an welcher eine menschliche Wahrnehmung stetige Abbildungen erzeugt, wobei lediglich der Abschnitt im Brennpunkt als eine latente Abbildung überlagert wird und der Betrachter eine Abbildung wahrnimmt, bei der sich alle Stellen im Ge samtbrennpunkt befinden.

Die Linse eines veränderbaren Brennpunkts kann eine Linse eines veränderbaren Brennpunkts, die eine klare Flüs sigkeit zwischen einem transparenten elastischen Film, der ein vorbestimmtes Filmdickeprofil aufweist, und einem auf Druck beanspruchbaren elastischen Film zum Steuern eines Drucks der Flüssigkeit derart verkapselt, daß die Krümmung des einzigen transparenten elastischen Films geändert wird, wodurch die Schärfentiefe der Linse geändert wird, und eine Betätigungsvorrichtung aufweisen, um einen Druck zu steu ern, der durch Drücken oder Ziehen des elastischen Films auf die klare Flüssigkeit ausgeübt wird.

Folglich kann unter Verwendung einer Betätigungsvor richtung, die eine schnelle Ansprechzeit aufweist, wie zum Beispiel einem piezoelektrischen Element, und durch Steuern des Drucks der eingeschlossenen klaren Flüssigkeit diese Linse eines veränderbaren Brennpunkts die Stelle der Brenn punktebene schnell und innerhalb eines weiten Bereichs än dern.

Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Kameravorrichtung, bei der eine Schärfentiefe durch eine latente Abbildung bezüglich eines Bildelements dadurch erhöht wird, daß bewirkt wird, daß eine objektseitige Brennpunktstelle der Objektivlinse mit einer Periode geän dert wird, die kürzer als eine Periode ist, die zuläßt, daß ein Aufnahmeelement ein Abbildungssignal eines Bildelements liest.

Folglich wird durch Schwingen der objektseitigen Brenn punktebene der Objektivlinse mit einer Periode, die kürzer als eine Periode ist, die zuläßt, daß das Aufnahmeelement ein Abbildungssignal von einem Bildelement liest, ein Ef fekt eines latenten Bildes in dem Aufnahmeelement erzeugt und wird eine Abbildung, für welche die jeweiligen Stellen des Objekts im Brennpunkt sind, überlagert, und die Abbil dung wird eingefangen. Wenn diese eingefangene Abbildung auf einem Fernsehbildschirm angezeigt wird, kann der Be trachter aufgrund einer Differenz im Kontrast zwischen Flä chen im Brennpunkt und Flächen außerhalb des Brennpunkts auf dem Objekt eine Abbildung wahrnehmen, bei der sich das gesamte Objekt im Brennpunkt befindet.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Raumbildkamera, die zwei oder mehr Kameras mit einem sich dazwischen befindenden Parallaxenwinkel aufweist, und eine Anzeige zum Wiedergeben und Rückspielen von Abbildun gen vor, die unter Verwendung der Kameras als räumliche Ab bildungen erzielt werden.

Folglich betrachtet ein Betrachter die Abbildung, die von der rechten Kameravorrichtung erzielt wird, mit dem rechten Auge und betrachtet die Abbildung, die von der lin ken Kameravorrichtung erzielt wird, mit dem linken Auge und es ist möglich, eine räumliche Abbildung zu sehen, bei der alle Stellen des Objekts im Brennpunkt sind.

Gemäß dieser Erfindung, wie sie vorhergehend im Detail beschrieben worden ist, ist es möglich, eine Schärfentiefe einer Kamera stark zu erhöhen und eine Abbildung im Brenn punkt an Stellen über dem gesamten Objekt durch Hin- und Herbewegen einer Brennpunktebene einer Linse eines verän derbaren Brennpunkts, die in einer Objektivlinse beinhaltet ist, mit hoher Geschwindigkeit mit einem Zyklus zu betrach ten, bei welchem ein Effekt einer latenten Abbildung bei einer menschlichen Wahrnehmung auftritt oder in einem Ab bildungsaufnahmeelement, insbesondere in einer Kameravor richtung zum Vergrößern und Betrachten von winzigen Objek ten, wie zum Beispiel einer Mikroskopkamera, auftritt.

Weiterhin wird unter Verwendung von zwei oder mehr Ka meraeinheiten mit erhöhter Schärfentiefe ebenso ein räumli ches Betrachten möglich und können wirklichkeitsnahe Abbil dungen wahrgenommen werden, wenn mikroskopische Objekte ge handhabt werden.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Kameravorrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Schnittstruktur einer Linse eines veränderbaren Brennpunkts, die einen Linsenabschnitt eines veränderbaren Brennpunkts und einen Betätigungsabschnitt beinhaltet, die in der Objektivlinse der Kameravorrichtung in Fig. 1 beinhaltet ist;

Fig. 3 und 4 Beispiele der Linse eines veränderbaren Brennpunkts in Fig. 2;

Fig. 5 eine transparente Membran, die eine Filmdickenprofilgestaltung aufweist, die in der Linse eines veränderbaren Brennpunkts in Fig. 2 verwendet wird;

Fig. 6A und 6E die Funktionsweise einer piezoelektrischen unimorphen Betätigungsvorrichtung eines druckgeschichteten Typs zum Steuern einer Linse eines veränderbaren Brennpunkts in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen;

Fig. 7 eine andere Linse eines veränderbaren Brennpunkts gemäß dem ersten Ausführungs beispiel;

Fig. 8 eine Kameravorrichtung, die zum Anzeigen von räumlichen Abbildungen in der Lage ist, gemäß einem zweiten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 9 ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Es folgt die Beschreibung von bevorzugten Ausführungs beispielen der vorliegenden Erfindung.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Kameravorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welche aus einem Linsenabschnitt 1 eines veränderbaren Brennpunkts, einem Betätigungsabschnitt 2 (nachstehend im größeren De tail beschrieben) zum Steuern von transparenten elastischen Filmen 11a und 11b der Linse 1 eines veränderbaren Brenn punkts, einer CCD-Kamera bzw. einer Kamera einer ladungsge koppelten Vorrichtung 3 zum Durchführen einer photoelektri schen Wandlung für Abbildungen, die von dem Linsensystem ausgebildet werden, einem Fernsehbildschirm 4 zum Anzeigen photoelektrisch gewandelter Bildsignale als Abbildungen und einem Bildsignalkabel 5 zum Verbinden der CCD-Kamera 3 mit dem Fernsehbildschirm 4 besteht.

Wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, überlappt der Linsenabschnitt 1 eines veränderbaren Brennpunkts, wel cher als die Objektivlinse dient, mit dem Betätigungsab schnitt 2 und beinhaltet transparente elastische Filme 11a und 11b, ein klares Betriebsfluid 13, das innerhalb eines Behälters 15 verkapselt ist, und einen elastischen Film 14.

Der Behälter 15 weist eine zylindrische Form mit einem offenen Ende mit einem offenen Abschnitt in der Mitte sei nes Bodens auf. Der transparente elastische Film 11b sperrt diesen offenen Abschnitt. Auf der oberen Seite ist der elas tische Film 14, der aus einem ringförmigen elastischen Film 14a und einem transparenten elastischen Film 11a be steht, der ein Loch in einem Mittenabschnitt eines Films 14a sperrt, unter Verwendung eines O-Rings und eines Dicht materials derart fest angebracht, daß er parallel zu dem Boden des Behälters 15 verläuft.

Der transparente elastische Film 11a und der transpa rente elastische Film 11b liegen einander gegenüber und die transparenten elastischen Filme 11a bzw. 11b sind an dem elastischen Film 14a bzw. dem Behälter 15 befestigt und luftdicht abgeschlossen und sind derart angeordnet, daß das klare Betriebsfluid, das in ihrem Inneren verkapselt ist, nicht entweicht. In diesem Ausführungsbeispiel werden zwei transparente elastische Filme 11a und 11b verwendet, um eine Linse eines veränderbaren Brennpunkts auszubilden, aber es ist möglich, für den Mittenabschnitt des elasti schen Films 14a ebenso eine transparente Platte 14b zu ver wenden, die aus einer parallelplanaren Gestaltung oder ei ner Gestaltung einer feststehenden Linse besteht, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. In den Fig. 4 und 7 wird auch dann ein ähnlicher Effekt erzielt, wenn der transparente elasti sche Film 11a und die transparente Platte 14b vertauscht werden.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Filmdickeprofil der transparenten elastischen Filme 11a und 11b derart ein gestellt, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Das Filmdickeprofil wird durch Verfahren gebildet, die in der Japanischen Pa tentanmeldung Nr. Hei 6-247820 (die hierdurch durch Verweis eingeschlossen ist) offenbart sind und ihre Beschreibung wird aus Gründen der Kürze weggelassen. Durch Durchführen dieses Filmdickeprofils wird die gekrümmte Oberfläche, wel che sich in einem Fall deformiert, in dem ein Druck von dem klaren Betriebsfluid 13 aufgenommen wird, eine sphärische oder asphärische Oberfläche, welche als ein optisches Ele ment nützlich ist, und optische Charakteristiken der Linse eines veränderbaren Brennpunkts werden verbessert.

Demgemäß wird, da die Brennweite des Linsenabschnitts 1 eines veränderbaren Brennpunkts mit einer hohen Geschwin digkeit hin- und herbewegt wird, der Betätigungsabschnitt 2 auf einem Umfang der Linse angeordnet, um den elastischen Film 14a zu überlappen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, und wird der elastische Film 14a durch eine Betätigungsvorrich tung 21 des Betätigungsabschnitts 2 gedrückt.

Wie es in Fig. 6A gezeigt ist, ist die Betätigungsvor richtung 21 ein piezoelektrisches unimorphes Element eines druckgeschichteten Typs, das aus einem piezoelektrischen unimorphen Element 21a, das eine elastische Platte, wie zum Beispiel ein dünnes Metallblech, mit einem piezoelektri schen Element verbindet, und einer Abtriebswelle 21b be steht, die an dem Mittenabschnitt des piezoelektrischen unimorphen Elements 21a befestigt ist.

Der Mittenabschnitt dieses piezoelektrischen unimorphen Elements 21a wird durch Anlegen einer Spannung von einer aus einem Oszillator und einem Verstärker bestehenden Betä tigungssteuervorrichtung 22, die in Fig. 1 gezeigt ist, verschoben, wie es in Fig. 6B gezeigt ist. Eine Kraft, die von dem piezoelektrischen unimorphen Element 21a erzeugt wird, wird auf der Abtriebswelle 21b an ihrem Mittenab schnitt derart konzentriert, daß eine gesamte erforderliche Höhe einer Verschiebung und einer erzeugten Kraft der Betä tigungsvorrichtung 21 erzielt wird. Der Betätigungsab schnitt 2 ist mit einer Seite der Linse 1 eines veränderba ren Brennpunkts verbunden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, und die Abtriebswelle 21b steht mit dem elastischen Film 14 in Eingriff, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von Be tätigungsvorrichtungen 21 innerhalb eines Betätigungsvor richtungsgehäuses 23 angeordnet, um die Last auf die Betä tigungsvorrichtung 21 abzuschwächen. Weiterhin ist diese Betätigungsvorrichtung nicht ausschließlich auf das zuvor beschriebene piezoelektrische unimorphe Element beschränkt; es muß lediglich die erzeugte Kraft und Höhe einer Ver schiebung erzeugen, die für die Linse eines veränderbaren Brennpunkts erforderlich ist.

Es ist ebenso möglich, daß der Betätigungsabschnitt 2 integral mit dem Linsenabschnitt 1 eines veränderbaren Brennpunkts ausgebildet ist, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Das heißt, ein piezoelektrisches Element 16 kann mit dem elastischen Film verbunden sein, um eine piezoelektrische unimorphe Struktur auszubilden. Durch Anlegen einer Span nung an diese Struktur wird der elastische Film 14a durch Verschiebung des piezoelektrischen Elements 16 gekrümmt und kann das klare Betriebsfluid 13 zusammengedrückt werden.

Demgemäß ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, die CCD-Ka mera 3 auf einer hinteren Stufe des Linsenabschnitts 1 ei nes veränderbaren Brennpunkts angeordnet und wird die Ab bildung, die von dem Linsensystem ausgebildet wird, aufge nommen.

Diese CCD-Kamera 3 besteht aus einem CCD-Element 31, einer CCD-Element-Steuervorrichtung 32, einer oder mehreren feststehenden Linsen 33, um die optischen Charakteristiken des Linsenabschnitts 1 eines veränderbaren Brennpunkts zu verstärken, und einem Linsenbehälter 34. Die CCD-Kamera 3 in diesem Ausführungsbeispiel wandelt eine Abbildung, die auf dem CCD-Element 31 ausgebildet ist, durch den Linsenab schnitt 1 eines veränderbaren Brennpunkts und die festste hende Linse 33, die als das Linsensystem dienen, zu Bildsig nalen eines NTSC-Formats oder dergleichen. Diese CCD-Ka mera 3 kann ein anderes Abbildungsaufnahmeelement als eine CCD-Kamera, wie zum Beispiel eine Abbildungsaufnahmeröhre, verwenden.

Bildsignale, die aus der CCD-Kamera 3 ausgegeben wer den, werden von dem Bildsignalkabel übertragen und in den Fernsehbildschirm 4 eingegeben. Der Fernsehbildschirm 4 zeigt die Abbildungen an, die von der CCD-Kamera 3 aufge nommen werden, und dann sind die angezeigten Abbildungen für den Bediener zu sehen.

Mit der Kameravorrichtung gemäß diesem Ausführungsbei spiel wird eine Brennpunktebene 12 des Linsenabschnitts 1 eines veränderbaren Brennpunkts andauernd in einem Inter vall zwischen Brennweiten 12a und 12b, die ein Objekt 6 um geben, mit einem Zyklus von 60 Hz oder mehr geändert. Bei der Abbildung des Objekts 6, das zu diesem Zeitpunkt von dem CCD-Element aufgenommen und auf dem Fernsehbildschirm 4 angezeigt wird, weisen Abschnitte im Brennpunkt einen hohen Kontrast auf, wohingegen Abschnitte außerhalb eines Brenn punkts einen niedrigen Kontrast aufweisen.

Folglich verbleiben aufgrund der Stetigkeit einer Wahr nehmung die Abschnitte eines hohen Kontrasts in dem Auge. Demgemäß wird es für den Betrachter möglich, eine Abbildung zu sehen, bei der alle Stellen des Objekts 6 im Brennpunkt sind.

Weiterhin ist als ein anderes Betriebsverfahren das CCD-Element 31 in der Lage, mindestens einmal eine gebün delte Abbildung, die die gesamte Abbildungsaufnahmeebene des Objekts 6 überlappt, dadurch aufzunehmen, daß bewirkt wird, daß die Brennpunktebene 12 des Linsenabschnitts 1 ei nes veränderbaren Brennpunkts mit einem Zyklus geändert wird, der kürzer als der Zyklus ist, mit welchem eine CCD-Element-Steuerschaltung 32 eine Ladung liest, die in einem Bildelement des CCD-Elements 31 gespeichert ist. Demgemäß weisen, wenn der Betrachter auf dem Fernsehbildschirm 4 die Abbildungen betrachtet, die von dem CCD-Element 31 aufge nommen werden, Abschnitte im Brennpunkt einen hohen Kon trast auf und weisen Abschnitte außerhalb eines Brennpunkts einen niedrigen Kontrast auf und somit ist es aufgrund der Kontrastdifferenz insgesamt möglich, alle Abschnitte im Brennpunkt zu betrachten.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung verwendet zwei Kameras gemäß dem vorherge henden ersten Ausführungsbeispiel, um räumliche Abbildungen für den Betrachter anzuzeigen. In diesem Ausführungsbei spiel erzeugen zwei Kameras die links bzw. rechts angeord net sind, einen einer menschlichen Wahrnehmung ähnlichen Parallaxenwinkel bezüglich des Objekts 6. Die jeweiligen Bildsignale, die aus den zwei Kameras ausgegeben werden, werden in eine Einrichtung 7 zum Steuern einer räumlichen Anzeige eingegeben. Die Einrichtung 7 zum Steuern einer räumlichen Anzeige zeigt die Signale, die von den zwei seitlich bzw. lateral angeordneten Kameras erzielt werden, abwechselnd mit einer Bildgeschwindigkeit bzw. -rate mit einer Frequenz von 30 Hz oder mehr auf dem Fernsehbild schirm 4 an.

Weiterhin gibt die Einrichtung 7 zum Steuern einer räumlichen Anzeige ein Signal, das einen Bediener darüber informiert, ob das Signal, das auf dem Fernsehbildschirm 4 angezeigt wird, von der linken oder rechten Kamera ist, zu einer Brillenvorrichtung 8 aus und die Brillenvorrichtung 8 steuert die Abbildungen des Fernsehbildschirms 4, die die linken und rechten Augen des Bedieners erreichen mit zwei Flüssigkristallverschlüssen (jeweils einer links und rechts). Auf den Signalen beruhend, die von der Vorrichtung 7 zum Steuern einer räumlichen Anzeige kommen, werden die Flüssigkristallverschlüsse für die linken und rechten Augen synchron zu den Abbildungen, die auf dem Fernsehbildschirm 4 angezeigt werden, geöffnet und geschlossen. Unter Verwen dung einer Raumbildkameravorrichtung, wie zum Beispiel die ser, betrachtet der Bediener Abbildungen, die der rechten Kamera zugewiesen sind, mit dem rechten Auge und Abbildun gen, die der linken Kamera zugewiesen sind, mit dem linken Auge und es wird möglich, eine räumliche Abbildung zu se hen, bei der alle Stellen des Objekts 6 im Brennpunkt sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Kabel 9 verwen det, um die Vorrichtung 7 zum Steuern einer räumlichen An zeige und die Brillenvorrichtung 8 zu verbinden, aber es ist ebenso möglich, die Zeitpunkte zum Öffnen und Schließen der Flüssigkristallverschlüsse unter Verwendung einer drahtlosen Vorrichtung, die Infrarot- oder Funkwellen ver wendet, zu übertragen. Außerdem ist es möglich, daß diese räumliche Anzeige eine am Kopf angebrachte Anzeige verwen det, bei der zwei kleine Fernsehbildschirme innerhalb der Brillenvorrichtung beinhaltet sind und die Abbildungen der linken und rechten Kameras jeweils auf den Fernsehbild schirmen angezeigt werden, um zuzulassen, daß der Betrach ter räumliche Abbildungen betrachtet.

Gemäß den vorhergehenden Ausführungen ist es möglich, daß die Linse eines veränderbaren Brennpunkts der Kamera vorrichtung dieser Erfindung optische Charakteristiken stark durch Ändern der Linsenform ändert, und daher besteht kein Bedarf, die Stelle der Linse selbst zum Bündeln zu be wegen, wie es bei den Linsen im Stand der Technik der Fall ist.

Demgemäß weisen bei einer solchen Kamera, wenn eine ob jektseitige Brennpunktebene einer Objektivlinse schneller als ungefähr 60 Hz, der Frequenz, bei welcher eine Stetig keit einer Wahrnehmung bei einer menschlichen Wahrnehmung auftritt, schwingt, Abschnitte des Objekts, welche im Brennpunkt sind, einen hohen Abbildungskontrast auf und es besteht die Neigung, daß sie als latente Abbildungen in der Wahrnehmung verbleiben, wohingegen Abschnitte, die nicht im Brennpunkt sind, einen niedrigen Abbildungskontrast aufwei sen und es besteht nicht die Neigung, daß sie als latente Abbildungen in einer Wahrnehmung verbleiben. Deshalb über lappen lediglich die Abschnitte im Brennpunkt als latente Abbildungen und der Betrachter kann insgesamt Abbildungen wahrnehmen, bei welchen alle Stellen im Brennpunkt sind.

Weiterhin wird durch Schwingen der objektseitigen Brennpunktebene der Objektivlinse mit einem Zyklus, der kürzer als der Zyklus ist, bei welchem das Abbildungsauf nahmeelement ein Abbildungssignal liest, das einem Bildele ment entspricht, ein Effekt einer latenten Abbildung in dem Aufnahmeelement erzeugt und wird eine überlappende, sich im Brennpunkt befindende Abbildung der jeweiligen Stellen des Objekts aufgenommen. Wenn diese Abbildung auf einem Fern sehbildschirm angezeigt wird, kann der Betrachter eine Ab bildung erzielen, bei welcher das gesamte Objekt aufgrund von Differenzen im Kontrast zwischen Abschnitten des Ob jekts im Brennpunkt und Abschnitten außerhalb des Brenn punkts im Brennpunkt ist.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung, in welchem die CCD-Kamera 3 beseitigt ist und das System als ein Mikroskop verwendet wird, das zu läßt, daß ein Bediener direkt die Abbildung betrachtet, die von dem Linsensystem ausgebildet wird. Hierbei weist ein Linsenbehälter 34 eine konvexe Linse 40 zum Parallelrichten von Licht von einer feststehenden Linse 33, einen Spiegel 42 zum Reflektieren des Lichts von der konvexen Linse 40 und eine Okular- bzw. Augenlinse zum Bündeln von Licht von dem Spiegel 40 auf.

Eine in der vorhergehenden Beschreibung offenbarte Ka mera beinhaltet eine Vorrichtung zum veränderbaren Bündeln und Konzentrieren einer Abbildung auf einem optischen Lichtpfad. Die Kamera beinhaltet eine Linse, bei welcher eine klare Flüssigkeit zwischen gegenüberliegenden transpa renten elastischen Filmen angeordnet ist. Ein Druck wird extern auf einen der Filme an einer vorbestimmten Stelle ausgeübt, wodurch das Krümmungsverhältnis des transparenten elastischen Films geändert wird. Dies ändert die Brennweite der Linse, wodurch eine Abbildung erzeugt wird, bei der aufgrund der Stetigkeit eines Wahrnehmungseffekts einer menschlichen Wahrnehmung alle Stellen im Brennpunkt sind.

Claims

1. Optische Abbildungsvorrichtung, die aufweist:
eine Objektivlinse (1) zum veränderbaren Bündeln und Konzentrieren einer Abbildung auf einem optischen Lichtpfad, wobei die Objektivlinse (1) ein Gehäuse (15), einen ersten transparenten Film (11b) und einen ein vorbestimmtes Dickeprofil aufweisenden zweiten transparenten elastischen Film (11a, 14a), der auf dem Gehäuse (15) angeordnet ist, und eine klare Flüssigkeit (13) aufweist, die zwischen den ersten und zweiten Fil men (11b, 11a, 14a) angeordnet ist; und
eine Steuereinrichtung (2) zum Ausüben einer periodi schen Kraft auf den zweiten transparenten Film (11a, 14a), um einen Krümmungsradius des zweiten transparen ten Films (11a, 14a) zu ändern, wodurch eine Brennweite der Objektivlinse (1) geändert wird und eine latente Abbildung in der Flüssigkeit (13) erzeugt wird,
wodurch eine Abbildung, die einen Abschnitt eines hohen Kontrasts aufweist, auf einer Mehrzahl von Abbildungen beruhend erzeugt wird, die durch Ändern der Brennweite der Objektivlinse (1) erzielt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) zum Steuern der Objektivlinse (1) dient, um zyklisch eine objektseitige Brennpunktebene der Objektivlinse (1) zu ändern, wodurch eine Schärfen tiefe der Objektivlinse (1) erhöht wird.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste transparente Film (11b) ebenso ein vorbestimmtes Dickeprofil aufweist.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) zum Steuern des zweiten transpa renten Films (11a, 14a) dient, um entweder eine sphäri sche oder eine asphärische Form anzunehmen.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin aufweist:
einen Abbildungssensor (31) zum Wandeln einer Abbil dung, die von der Objektivlinse (1) ausgebildet wird, zu elektrischen Signalen; und
eine Anzeige (4) zum Anzeigen einer Abbildung, die den elektrischen Signalen entspricht.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) zum Steuern der Objektivlinse (1) mit einer Frequenz dient, die nicht niedriger als eine Frequenz ist, die eine visuell latente Abbildung an der klaren Flüssigkeit (13) der Objektivlinse (1) ausübt.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) zum Steuern der Objektivlinse (1) mit einer Periode dient, die kürzer als eine Periode ist, bei welcher ein Bildelement des Abbildungssensors (31) gelesen werden kann, wodurch ein Effekt einer la tenten Abbildung in Bildelementen des Abbildungssenors (31) erzeugt wird.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin aufweist:
ein optisches System (40, 42) zum Übertragen einer Ab bildung von der Objektivlinse (1) zu einem Okular (43) zum Betrachten durch einen Bediener.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) aufweist:
einen zusammendrückenden Steuerabschnitt (21), der eine dünne elastische Platte (21a) beinhaltet, die daran an gebracht ist und aus mindestens einem piezoelektrischen Blech (21a) besteht;
eine Welle (21b), die an dem zusammendrückenden Steuer abschnitt (21) befestigt ist, um wahlweise den zweiten transparenten elastischen Film (11a, 14a) als Reaktion auf eine Verschiebung des zusammendrückenden Steuerab schnitts (21) zu drücken oder zu ziehen; und
einen Steuerabschnitt (22) zum Anlegen einer Spannung, die eine vorbestimmte Frequenz aufweist, an den zusam mendrückenden Steuerabschnitt (21).

10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2) aufweist:
einen zusammendrückenden Steuerabschnitt (16), der ein piezoelektrisches Element (16) beinhaltet, das an dem zweiten transparenten elastischen Film (14a) angebracht ist; und
einen Steuerabschnitt (22) zum Anlegen einer Spannung, die einen vorbestimmten Zyklus aufweist, an den zusam mendrückenden Steuerabschnitt (16).

11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:
die Objektivlinse (11) und die Steuereinrichtung ein Teil einer ersten Kameraeinheit (1a, 2a, 3a) sind;
die Vorrichtung eine zweite Kameraeinheit (1b, 2b, 3b) beinhaltet, wobei die ersten und zweiten Kameraeinhei ten (1a, 2a, 3a, 1b, 2b, 3b) mit einem gegebenen Par allaxenwinkel bezüglich eines abzubildenden Objekts (6) angeordnet sind.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallaxenwinkel ein Parallaxenwinkel von menschli chen Augen ist.

13. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß:
jede der ersten und zweiten Kameraeinheiten (1a, 2a, 3a, 1b, 2b, 3b) einen Abbildungssensor zum Wandeln ei ner Abbildung von der Objektivlinse (1a, 1b) ihrer je weiligen Kameraeinheit in elektrische Signale beinhal tet; und
die Vorrichtung eine Anzeigeeinheit (4, 7 bis 9) zum Anzeigen von Abbildungen auf den elektrischen Signalen von den Abbildungssensoren beruhend als räumliche Ab bildungen beinhaltet.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit eine Brille zum wahlweisen Vorsehen von Abbildungen, die den Abbildungssensoren entspre chen, an jeweiligen Augen eines Bedieners beinhaltet.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß:
die Anzeigeeinheit weiterhin einen Anzeigeschirm (4) aufweist; und
die Brille (8) einen Verschluß zum wahlweisen Öffnen und Schließen entsprechend einem Abbildungssensor bein haltet, auf welchem eine gegenwärtig angezeigte Abbil dung beruht.

16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Brille (8) zwei Anzeigeschirme beinhaltet, wobei jeder Anzeigeschirm zum Anzeigen von einer auf einem jeweiligen der Abbildungssensoren beruhenden Abbildung dient.