JPH02220016A - ２焦点光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、長焦点距ＭＬＦ及び短焦点距離ＳＦを有し、
前段レンズ群および後段レンズ群として配置した複数の
固定レンズを有する対物レンズと、前段レンズ群と後段
レンズ群との間に挿入されるように可動ホルダ内にある
中間レンズ群とを具える２焦点光学装置に関するもので
ある。

（従来の技術） この型式の３個のレンズ群を有する光学装置は米国特許
第４．４４９．７９１号公報に開示されている。

この特許公報に開示されている光学装置はズーム対物レ
ンズ系とされている。すなわち、第２及び第３のレンズ
群を光軸に沿って移動させることにより焦点距離が変化
するように構成されている。

この型式の２焦点光学装置において、長焦点距離及び短
焦点距離は１個のレンズ群を移動させるごとによって得
ることができ、構造を小型にできる利点がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような構成を採用する理由は、可動
ホルダの位置決めに極めて厳格な公差を課し、長焦点距
離における光軸の安定性を確保すると共に、ホルダの変
位に起因する焦点面における画像の横方向の変位を防止
する必要があることに基いている。従って、このような
構成では、製造条件が極めて厳格すぎるだけでなく、設
定作業が面倒になってしまう。一方、長焦点距離時にお
ける光軸の安定性を維持するための簡単な解決策は、長
焦点距離を固定レンズだけで構成し、短焦点距離までの
移動は光軸と直交する軸を中心にしてホルダを回転させ
ることである。このような方法は１９７８年に発行され
た“プラクティカル　インフラレッド　オプテイクス（
Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ＩｎｆｒａｒｅｄＯρｔｉｃｓ）
　’″第第１３壱 しかしながら、このような構成では、光学系の構造が極
めて複雑になる欠点があった。

従って、本発明の目的は上述した欠点を解消し、内部構
造を小型化できる利点を維持しながら製造コストを低減
できると共に小型化することができる２焦点光学装置を
提供するものである。

この目的を達成するため、本発明による２焦点光学装置
は嘗頭部で述べた型式の２焦点光学装置において、焦点
距離ＬＦ／γを有する前段レンズ群が、集束性を有する
と共に３個のレンズを具え、後段レンズ群が集束性を有
するとともに倍率γの１個のレンズを含み、前記可動ホ
ルダを光軸と平行な軸を中心にして回動可能とし、前記
中間レンズ群が集束性を有し４個のレンズを具えると共
に、倍率γ’　−３Ｆ／ＬＦを有することを特徴とする
。

さらに、本発明は昼間兼夜間を最像装置用に特に好適で
ある。この連像装置においては、昼間１像する場合２焦
点光学装置により例えばＣＣＤアレイ上は被写体の像を
投影し、夜間壜像を行なう場合２焦点光学装置により熱
線盪像装置のダイオードアレイ゛からの画像を混合プリ
ズムを介してｔ最像する．従って、昼間／夜間壜像に用
いる場合、夜間壜像モードに対する昼間描像モードの明
るさの程度を調整するため制御可能な絞りを前段レンズ
群の近傍に配置し、昼間及び夜間共に撮像できるように
する。一方、このように絞りを配置すると若干の不具合
が生じてしまう０例えば、入射瞳が絞りの近傍に形成さ
れないと、昼間撮像モードにおいて視野の口径食が生じ
てしまう、さらに、視野を切り換える間に夜間撮像モー
ドの明るさを一定に維持するための問題もある。

本発明による光学装置の特徴によれば、制御可能な絞り
を有する昼間兼夜間撮像装置として用いる場合、本発明
の光学装置は前記可動ホルダの一部として一体的に形成
され、短焦点距離に切り換えた際夜間撮像モードの明る
さを維持する絞りを具え、前記絞りを前段レンズ群の近
傍に位置決めしたことを特徴とする。

実際的には、可動ホルダを光軸に平行に延在する軸を中
心にして回動させてレンズ系を結合できるように構成す
れば、種々の利点が達成される。

一方、回動することによって絞りを前段レンズ群の近傍
に挿入できるようにするためには、光軸方向に沿って極
めて小さな空間が必要である。他方において、本発明の
ように構成すれば、光学的に結合するための可動ホルダ
を位置決めする際極めて大きな許容公差が許される。

さらに、夜間撮像モードにおいて、発光ダイオードの明
るさ制御とは別個に別の方法で視野を切り換る間の明る
さを維持できる。実際的な問題として、短焦点距離から
長焦点距離に切り換える際焦点距離の比により入射瞳の
大きさが小さくなる。

従って、入射瞳の大きさを一定に維持すること、すなわ
ち開口数を規定する角度を維持することは、ホルダによ
って絞りを光学系に挿入することにより達成される。

昼間兼夜間撮像装置として用いる本発明による光学装置
は、前段レンズ群が小さな口径比を有し、中間レンズ群
が１に近い倍率γ′を有し、後段レンズ群がＴ＝γ′／
２の倍率を有することを特徴とする。このように構成す
れば、可変ホルダを決定し可変ホルダを設計する場合に
極めて有利である。

従って、前段レンズ群の口径比が、例えばＦ／１５と極
めて適切なものとされ、中間レンズ群の倍率値Ｔ′が１
に近い値例えばγ’　＝２／３とされ（この倍率Ｔ′は
焦点距離間の比により決定される。Ｔ’＝ＳＦ／ＬＦ）
ているので、回動機構は極めて簡単な構造にでき、従っ
て中間レンズ群の位置決めを厳格に規定する必要がない
。典型的な場合、偏差（すなわち、短焦点距離における
光学装置の光軸とホルダの軸との間の偏差）は２００μ
ｍ程度であり、従って光軸に対するホルダの軸の位置決
め精度はほぼ２００μｍとなり、従って十分に許容でき
単にＭＴ　Ｆ　（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆ
ｅｒ　Ｆｕｎｃ−ｔｉｏｎ）が低下するだけである。

同様に、後段レンズ群の倍率が例えばγ＝０．３４と比
較的低倍率であり、しかも中間レンズ群の倍率γ′も１
に近いので、可動ホルダが偏位しても焦点面における画
像はわずかに偏位するだけである。

上述したように構成することにより、短焦点距離におい
て光軸を安定なものとすれば、長焦点距離においても光
軸に関する安定性がほぼ完全なものとなる。

昼間描像モードにおける口径食に関し、本発明による光
学装置は、入射瞳を前側絞りの近傍に形成することによ
り長焦点距離位置において最適になる。短焦点距離位置
において、可動ホルダを回動することにより絞りが前段
レンズ群の近傍に位置するので、入射瞳の位置が前段レ
ンズ群が占める領域すなわち絞りから遠く離れず、従っ
て昼間撮像モードにおける口径食が最小となる。短焦点
距離時に絞りを光学系に挿入することにより、夜間撮像
モードの明るさがほぼ維持される。

以下、図面に基いて本発明の詳細な説明する。

（実施例） 第１図は本発明による光学装置の一実施例を示し、第１
ａ図は長焦点距離状態にあるときの構成を示し、第ｉｂ
図は短焦点距離状態にあるときの構成を示す。

第１ａ図において、長焦点距離ＬＦにおける２焦点光学
装置は、光軸ＸＸ′上に芯立てされた前段レンズ群ＦＯ
Ｒと後段レンズ群ＢＧＲとで構成される固定レンズを有
する対物レンズで構成する。

本発明においては、焦点路ＩＬＦの前段レンズ群は集束
性であり３個のレンズＬｌ、Ｌ２及びＬ３を具え、後段
レンズ群ＢＧＲも同様に集束性であり倍率γの１個のレ
ンズＬ４を有している。この光学装置は（構造的なデー
タは後述する）、長焦点距離位置において入射瞳を前側
瞳（図示せず）近傍に位置させることにより最適状態と
なる。

第１ｂ図は短焦点距離位置ＳＦにあるときの構成を示す
。この短焦点距離位置は、可動ホルダＭＢ（部分的断面
として示す）により前段レンズ群ＦＧＲと後段レンズ群
ＢＧＲとの間に中間レンズ群ＭＧＲを配置することによ
り達成され、可動ホルダは本発明では光軸ＸＸ′に平行
な軸ＹＹ’を中心にして回動する。この中間レンズ群は
集束性であり、４個のレンズＬ５．Ｌ６．Ｌ７．Ｌ８で
構成され倍率γ’　＝ＳＦ／ＬＦを有している。

本発明の特徴によれば、本光学装置を昼間兼夜間撮像装
置として用いる場合、前側の位置に制御ｎ可能な絞りを
配置して夜間撮像モードに対する昼間描像モードにおけ
る明るさを調整する。このように構成すれば、絞りＡＤ
（部分的断面として示す）を可動ホルダＭＢの一体部分
として含ませることにより、短焦点距離に切り換えても
、夜間撮像モードにおいても明るさを維持できる利点が
達成される。絞りＡＤは前段レンズ群ＦＯＲに近接する
ように配置しく両種像モードの選択が可能であるため、
近接配置できる）、光学系の入射瞳をできるだけ前側絞
りに近接させ、昼間撮像モードにおける口径独を最小に
するのが好ましい。本例において、絞りＡＤを前段レン
ズ群ＦＧＲのレンズＬ２とＬ３との間に配置する。或い
は、レンズＬ３の後段側に配置することもできる。

昼間兼夜間撮像装置として用いる本発明による光学装置
の別の特徴においては、前段レンズ群ＦＯＲ（Ｌｌ、Ｌ
２．Ｌ３）は例えばＦ／１５の低い値の口径比に選択し
、中間レンズ群ＭＧＲ（Ｌ５Ｌ６．Ｌ７．Ｌ８）は１に
近い倍率γ′とし、ここでγ’−２／３とし、後段レン
ズ群ＢＧＲ（Ｌ４）の倍率Ｔは、Ｔ−γ′／２、本例で
はγ＝０．３４とする。

図面上、レンズＬＬ、Ｌ２．Ｌ３の一連の光学面を符号
２〜７で示し、レンズＬ５．Ｌ６．Ｌ？。

Ｌ８の光学面を符号８〜１５で示し、レンズＬ４の光学
面を符号１６及び１７で示す。

本例において、長焦点距離ＬＦはその焦点距離を１３０
Ｍとし、短焦点距離ＳＦの焦点距離の値は８６．６６　
ｍｍとする。短焦点距離における構成データを以下に示
す。尚、参照符号は第ｉｂ図に示す符号である。

二こで、。半径“は面の曲率半径を示し、パ面間距離°
゛はある基準面から次の基準面までの距離をいい、光軸
方向に沿って計測した距離である（従って、レンズ間距
離とレンズの厚さとが交互に表示される）、尚、これら
“半径゛°及び面間距離は閣で表示した。

このような型式の回動型光軸装置は極めて有利であり、
しかも、昼間兼夜間撮像装置として用いる場合極めて有
利である。上述したように設計することにより、以下の
効果がある。

・基本的に前側絞りで生ずる昼間逼像における視野の口
径食が減少する。

・発光ダイオードによる明るさ制御とは独立して別個に
、夜間撮像モードの明るさを維持できる。

働長焦点距離で描像する場合光軸を完全に安定させるこ
とができ、しかも短焦点距離で盪像する場合にも極めて
安定する。

・視野を手動又はモータ駆動で変換する場合でも構造が
簡単になり、しかも小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は長焦点距離における本発明の光学系の構成を
示す線図、 第１ｂ図は短焦点距離における光学系の構成を示す線図
である。 ＦＯＲ・・・前段レンズ群 ＭＧＲ・・・中間レンズ群 ＢＧＲ・・・後段レンズ群 ＭＢ・・・可動ホルダ ＡＤ・・・絞り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長焦点距離ＬＦ及び短焦点距離ＳＦを有し、前段レ
   ンズ群および後段レンズ群として配置した複数の固定レ
   ンズを有する対物レンズと、前段レンズ群と後段レンズ
   群との間に挿入されるように可動ホルダ内にある中間レ
   ンズ群とを具える２焦点光学装置において、焦点距離Ｌ
   Ｆ／γを有する前段レンズ群が集束性を有すると共に３
   個のレンズを具え、後段レンズ群が、集束性を有すると
   ともに倍率γの１個のレンズを含み、前記可動ホルダを
   光軸と平行な軸を中心にして回動可能とし、前記中間レ
   ンズ群が、集束性を有し４個のレンズを具えると共に、
   倍率γ′＝ＳＦ／ＬＦを有することを特徴とする２焦点
   光学装置。 ２、夜間撮像モードに対する昼間撮像モードの明るさを
   調整するための制御可能な絞りを有する昼間兼夜間撮像
   装置として用いる請求項１に記載の２焦点光学装置にお
   いて、さらに前記可動ホルダの一部として一体的に形成
   され、短焦点距離に切り換えた際夜間撮像モードの明る
   さを維持する絞りを具え、前記絞りを前段レンズ群の近
   傍に位置決めしたことを特徴とする２焦点光学装置。 ３、昼間兼夜間撮像装置として用いる請求項１又は２に
   記載の２焦点光学装置において、前記前段レンズ群が小
   さな口径比を有し、中間レンズ群が１に近い倍率γ′を
   有し、後段レンズ群がγ＝γ′／２の倍率を有すること
   を特徴とする２焦点光学装置。 ４、請求項１から３までのいずれか１項に記載の２焦点
   光学装置において、半径を番号で表示した面の曲率半径
   とし、面間距離を表示番号の面と次の番号の面との間の
   距離とし、この距離を光軸に沿って計測した間隔とし、
   半径及び面間距離をｍｍの単位で表わした場合に、レン
   ズ系を構成するレンズが以下に示す表の値に従って形成
   されていることを特徴とす る２焦点光学装置。