JPS5854311A - 可変焦点光学系 - Google Patents
可変焦点光学系Info
- Publication number
- JPS5854311A JPS5854311A JP56151402A JP15140281A JPS5854311A JP S5854311 A JPS5854311 A JP S5854311A JP 56151402 A JP56151402 A JP 56151402A JP 15140281 A JP15140281 A JP 15140281A JP S5854311 A JPS5854311 A JP S5854311A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens group
- lens
- optical system
- variable focus
- focus optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/142—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
- G02B15/1421—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only the first group being positive
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Lenses (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は可変焦点光学系に関し、％Ｋｊ）る基準位置に
対し物体が相対的に移動し九時、この移動に従って焦点
距離を変化させ物体からの光線束を常に平行光線束とし
て射出する機能を有する可変焦点光学系に関する。
対し物体が相対的に移動し九時、この移動に従って焦点
距離を変化させ物体からの光線束を常に平行光線束とし
て射出する機能を有する可変焦点光学系に関する。
この種の光学系によって、ある基準位置に対する物体の
移動距離を正確に計測するためには、光学系の焦点を移
動物体に合せた時に、光学系の中にこの焦点移動によ多
変化しない固定点を必要とする。この固定点を計測の基
準点とすると同時にレンズ系の諸収差もそれに合せて補
正する必要がある。従来この様な２つの補正（例えばカ
メラレンズでは焦点距離の変化に伴う収差補正と後側焦
点位置を一定に保つための補正を行った可変焦点光学系
の代表としてのズームレンズは数多く設計されており、
％に精密な精度を有するものではズーミングのためのレ
ンズ系の可動部分として２群以上必要とするものがほと
んどである。
移動距離を正確に計測するためには、光学系の焦点を移
動物体に合せた時に、光学系の中にこの焦点移動によ多
変化しない固定点を必要とする。この固定点を計測の基
準点とすると同時にレンズ系の諸収差もそれに合せて補
正する必要がある。従来この様な２つの補正（例えばカ
メラレンズでは焦点距離の変化に伴う収差補正と後側焦
点位置を一定に保つための補正を行った可変焦点光学系
の代表としてのズームレンズは数多く設計されており、
％に精密な精度を有するものではズーミングのためのレ
ンズ系の可動部分として２群以上必要とするものがほと
んどである。
このように、従来の一般的可変焦点光学系は可動部分が
多い丸め機構が複雑になるとともにレンズ系が大型化す
る等の欠点を有し、価格的にも安くすることは困−であ
った。
多い丸め機構が複雑になるとともにレンズ系が大型化す
る等の欠点を有し、価格的にも安くすることは困−であ
った。
本発明は、焦点距離を変える丸めの可動部分が少なく、
機構的にも簡単でＴｏ＃）、レンズ系もコンパクトで低
価格の計測用可変焦点光学系を得ることを目的とする。
機構的にも簡単でＴｏ＃）、レンズ系もコンパクトで低
価格の計測用可変焦点光学系を得ることを目的とする。
本発明による可変焦点光学系は変倍に際して主点位置を
不変に保つ屯のであり、屈折力の絶対値が互いにほぼ勢
しい収斂性レンズ群と発散性レンズ群との２群からなり
、物体側のレンズ群に対して物体から遠い方のレンズ群
を移動可能に設けられたものである。そして咳一方のレ
ンズ群を物体距１１１に応じて動かして物体からの光線
束を平行光束として射出するものである。
不変に保つ屯のであり、屈折力の絶対値が互いにほぼ勢
しい収斂性レンズ群と発散性レンズ群との２群からなり
、物体側のレンズ群に対して物体から遠い方のレンズ群
を移動可能に設けられたものである。そして咳一方のレ
ンズ群を物体距１１１に応じて動かして物体からの光線
束を平行光束として射出するものである。
すなわち、第１図に示すごとく、いま物体側より第１１
２１群（Ｇ１ ）と第２レンズ詳（Ｇｌ ）との２つの
レンズ群が間隔ｄで配置されているとし、各レンズ群の
屈折力をそれぞれに１ｓＫｔとして主平面間隔ｄで合成
すると、２群を合成したレンズ系の屈折力に１及び合成
したレンズ系の物体側の主平面（Ｈ）の第１１２１群（
Ｇｌ ）の主平面位置からのずれ量Δは各々 Ｋ ＝ Ｋ１ ＋に鵞−ｄＫ、に鵞に鵞 Δ ＝ −ｄ で与えられる。Ｋ、、に、は定数と考えてよい。ズーミ
ングによ、９ｄを変化させて合成の屈折力Ｋを変えるの
であるが、今、両式よりｄを消去してノを求めると Ｋ Ｋ。
２１群（Ｇ１ ）と第２レンズ詳（Ｇｌ ）との２つの
レンズ群が間隔ｄで配置されているとし、各レンズ群の
屈折力をそれぞれに１ｓＫｔとして主平面間隔ｄで合成
すると、２群を合成したレンズ系の屈折力に１及び合成
したレンズ系の物体側の主平面（Ｈ）の第１１２１群（
Ｇｌ ）の主平面位置からのずれ量Δは各々 Ｋ ＝ Ｋ１ ＋に鵞−ｄＫ、に鵞に鵞 Δ ＝ −ｄ で与えられる。Ｋ、、に、は定数と考えてよい。ズーミ
ングによ、９ｄを変化させて合成の屈折力Ｋを変えるの
であるが、今、両式よりｄを消去してノを求めると Ｋ Ｋ。
ここでに、＝−に意としてやれば
に１
となり物体よシ遠い第２レンズ群（Ｇｍ ）を動かすこ
とにすれば合成した主平面位置は変倍Ｋかかわらず固定
となる。
とにすれば合成した主平面位置は変倍Ｋかかわらず固定
となる。
仁のようＫＫ、＝−に、すなわち、２つのレンズ群の屈
折力が互いに逆符号で絶対値が等しいこと、換言すれば
、ｌＫ、１−ＩＫ＝１即ち屈折力の絶対値が等しい収斂
レンズ群と発散レンズ群とで構成し、物体か帆遠い方の
レンズ群を移動することによって、合成系の主点位置を
不変に維持しつつ焦点距離を変えることができる。
折力が互いに逆符号で絶対値が等しいこと、換言すれば
、ｌＫ、１−ＩＫ＝１即ち屈折力の絶対値が等しい収斂
レンズ群と発散レンズ群とで構成し、物体か帆遠い方の
レンズ群を移動することによって、合成系の主点位置を
不変に維持しつつ焦点距離を変えることができる。
第２図は本発明の一実施例を示す概略構成図で１り抄、
物体側に収斂レンズ群（Ｇ１ ）を固設し、その後方に
光軸にそって移動可能な発散レンズ群（Ｇ、）を設は九
ものである。
物体側に収斂レンズ群（Ｇ１ ）を固設し、その後方に
光軸にそって移動可能な発散レンズ群（Ｇ、）を設は九
ものである。
物体（０）と合成系の主平面（Ｈ）との距離の変化に応
じて発散レンズ群（ａｔ）が光軸上を移動し、常に平行
光束を射出するとともに、合成系の主平面（Ｈ）は一定
位置に保たれる。ここで収れんレンズ群（Ｇ１ ）の屈
折力をに１とし、物体（０）と合成系の主平面（Ｈ）と
の距離をＬとすると、このレンズ群の移動量ｙはほぼ １ ｙ ” −” − に、” Ｌ となシ、一般的に ｙ＝−と表わされる比較的簡単なカ
ム機構を用いればよい。更に、本発明では、２つのレン
ズ群の屈折力が正と負でＩり、その絶対値がほぼ等しい
光学系になっているためレンズ系全体のベラバール和が
ほぼゼロとなり広画角なレンズ系としやすい利点を有す
る。
じて発散レンズ群（ａｔ）が光軸上を移動し、常に平行
光束を射出するとともに、合成系の主平面（Ｈ）は一定
位置に保たれる。ここで収れんレンズ群（Ｇ１ ）の屈
折力をに１とし、物体（０）と合成系の主平面（Ｈ）と
の距離をＬとすると、このレンズ群の移動量ｙはほぼ １ ｙ ” −” − に、” Ｌ となシ、一般的に ｙ＝−と表わされる比較的簡単なカ
ム機構を用いればよい。更に、本発明では、２つのレン
ズ群の屈折力が正と負でＩり、その絶対値がほぼ等しい
光学系になっているためレンズ系全体のベラバール和が
ほぼゼロとなり広画角なレンズ系としやすい利点を有す
る。
また、本実施例では物体側に収斂レンズ群を配置し後方
の発散レンズ群を移動可能とし九が、逆の配置でもよく
、収斂レンズ群を移動する構成としてもよい。
の発散レンズ群を移動可能とし九が、逆の配置でもよく
、収斂レンズ群を移動する構成としてもよい。
第３図（４）及びΦ）に本発明による可変焦点光学系を
距離測定装置に応用した例を示す。本装置は高さが正確
に分っている目標物体１がその距離を変え九時、本発明
の光学系２によりこの目標物体にピントを合せ集光レン
ズ系３に常に平行光線束４が入射する様にし、集光レン
ズ系３によシ例えばＣ０Ｄ（電荷結合素子）を用い九撮
儂装置ｓ上に目標物体を結偉し、この像の大きさを測る
ととＫより目標物体までの距離を算出するものである。
距離測定装置に応用した例を示す。本装置は高さが正確
に分っている目標物体１がその距離を変え九時、本発明
の光学系２によりこの目標物体にピントを合せ集光レン
ズ系３に常に平行光線束４が入射する様にし、集光レン
ズ系３によシ例えばＣ０Ｄ（電荷結合素子）を用い九撮
儂装置ｓ上に目標物体を結偉し、この像の大きさを測る
ととＫより目標物体までの距離を算出するものである。
この様な装置の場合距離測定の丸めの基準点が焦点移動
（変倍）により動かないことが必要とされることは明ら
かであり、この丸めに、第２図に示したごとき本発明に
よる可変焦点光学系を用いることが極めて有効である。
（変倍）により動かないことが必要とされることは明ら
かであり、この丸めに、第２図に示したごとき本発明に
よる可変焦点光学系を用いることが極めて有効である。
この場合、第３図（Ａ）に示すごとく可変焦点光学系２
の主点（Ｈ）と物体１との距離をり、、既知の高さｈを
有する物体１のはる角度を＃。
の主点（Ｈ）と物体１との距離をり、、既知の高さｈを
有する物体１のはる角度を＃。
とするとき、撮像装置５で測定される物体像の高さをり
、′とすると、この時の可変焦点光学系２の焦点距離を
ｆ、とすると ｈｌ’ ＝ ｆｌｔａｎ ＃１ ｔａｎ ＃１ ＝ − 恥 であるから、物体距離り、は Ｌ、＝−・ｆｌ １ で与えられ、同様にして、第３図ＣＢ）Ｋ示す如く主点
（Ｈ）と物体１の物体距離り、の時の撮像装置５で一測
定される物体像の像高をり、Ｉ、可変焦点光学系２の焦
点距離をｆ、とすると、で与えられる。従って、可動レ
ンズの動きを、合成レンズ系の焦点距離として出力でき
る機構にしておけば、ｈ＊ ｈｌ’ｓ ｆｌ ＊
ｋ ＋ ｌｋｌ’＋ｆｔ ＋ ・・・・・ が既知とな
り、任意の点での距離Ｌｉ を測定することができる
。
、′とすると、この時の可変焦点光学系２の焦点距離を
ｆ、とすると ｈｌ’ ＝ ｆｌｔａｎ ＃１ ｔａｎ ＃１ ＝ − 恥 であるから、物体距離り、は Ｌ、＝−・ｆｌ １ で与えられ、同様にして、第３図ＣＢ）Ｋ示す如く主点
（Ｈ）と物体１の物体距離り、の時の撮像装置５で一測
定される物体像の像高をり、Ｉ、可変焦点光学系２の焦
点距離をｆ、とすると、で与えられる。従って、可動レ
ンズの動きを、合成レンズ系の焦点距離として出力でき
る機構にしておけば、ｈ＊ ｈｌ’ｓ ｆｌ ＊
ｋ ＋ ｌｋｌ’＋ｆｔ ＋ ・・・・・ が既知とな
り、任意の点での距離Ｌｉ を測定することができる
。
以上のごとく本発明によれば２群構成で可動部分が１群
のみと簡単な構成で済み、移動レンズ群の動きは、比較
的簡単なカムによればよく鏡筒の構成も単純である。又
本発明は特に数メートルから数十メートルと比較的長い
距離に対する変倍光学系として特に有用であり、変倍比
としても２０程度までは十分可能である。更に基準点が
合成系の主平面であることから歪曲収差の補正も通常の
レンズ系と同じｙ＝＝ｆｔａｎ＃ の式で行えるので
レンズ設計も楽になる。
のみと簡単な構成で済み、移動レンズ群の動きは、比較
的簡単なカムによればよく鏡筒の構成も単純である。又
本発明は特に数メートルから数十メートルと比較的長い
距離に対する変倍光学系として特に有用であり、変倍比
としても２０程度までは十分可能である。更に基準点が
合成系の主平面であることから歪曲収差の補正も通常の
レンズ系と同じｙ＝＝ｆｔａｎ＃ の式で行えるので
レンズ設計も楽になる。
尚、本発明による可変焦点光学系は距離の測定に用いる
のみでなく、距離を正確に測定してられば、既知の距離
及び既知の物体の大きさを基準として結像レンズ系の性
能検定に用いることも可能である。
のみでなく、距離を正確に測定してられば、既知の距離
及び既知の物体の大きさを基準として結像レンズ系の性
能検定に用いることも可能である。
第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の一実施
例を示す概略構成図、第ｓｒ゛、ｒｗ。 第３ 、：Ｂ、＝ ｔｕｆｆ Ｕ本発明に係る可変焦点
光学系を距離測定装置に応用し先例である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｇ１・・収斂レンズ群 Ｇｔ・・・発散レンズ群 Ｈ・・・両レンズ群（Ｇｔ 、 ａｓ）の合成主平面 第１図 Δ 第２区
例を示す概略構成図、第ｓｒ゛、ｒｗ。 第３ 、：Ｂ、＝ ｔｕｆｆ Ｕ本発明に係る可変焦点
光学系を距離測定装置に応用し先例である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｇ１・・収斂レンズ群 Ｇｔ・・・発散レンズ群 Ｈ・・・両レンズ群（Ｇｔ 、 ａｓ）の合成主平面 第１図 Δ 第２区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 収斂性レンズ群と発散性レンズ群との２群からなり、該
両レンズ群のうち物体側のレンズ群を固定とし物体側か
ら遠いレンズ群を光軸方向に移動可能とし、該両レンズ
群の屈折力をそれぞれＫｌ ＊ ｘ、とするとき、＃１
ぼｌＫ１１＝ＩＫ・１ の関係を満足し、該両レンズ群の合成主平面を一定位置
に保ちつつ、物体距離に応じて前記移動可能な一方のレ
ンズ群を移動させ、物体からの光線束を常に平行光線束
として射出することを特徴とする可変焦点光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56151402A JPS5854311A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 可変焦点光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56151402A JPS5854311A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 可変焦点光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5854311A true JPS5854311A (ja) | 1983-03-31 |
| JPH0124285B2 JPH0124285B2 (ja) | 1989-05-11 |
Family
ID=15517801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56151402A Granted JPS5854311A (ja) | 1981-09-26 | 1981-09-26 | 可変焦点光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5854311A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0293709U (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-25 |
-
1981
- 1981-09-26 JP JP56151402A patent/JPS5854311A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0293709U (ja) * | 1989-01-10 | 1990-07-25 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0124285B2 (ja) | 1989-05-11 |
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