CN101539656A

CN101539656A - 光学组件及测量装置

Info

Publication number: CN101539656A
Application number: CN200910118477A
Authority: CN
Inventors: 下川清治; 长滨龙也; 森内荣介
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2009-09-23
Also published as: US20090237650A1; JP2009229547A; EP2103981A1

Abstract

本发明涉及光学组件及测量装置，该光学组件具有：物镜(1)、配置在该物镜(1)的光轴上且将从物镜(1)射出的光束成像的成像透镜(2)、配置在物镜(1)和成像透镜(2)之间且远焦倍率(α1、α2)不同的多个远焦光学系统(11、12)以及将该多个远焦光学系统(11、12)中的任一个转换到物镜(1)的光轴上的转换机构(21)。

Description

光学组件及测量装置

技术领域

本发明涉及一种光学组件及测量装置。具体地涉及一种能够改变光学倍率的光学组件及测量装置。

背景技术

在图像测量机、光学器件等中，作为改变光学倍率的方法，以往采用了各种各样的方法。

如图3所示，将使用物镜1和成像透镜2进行成像的光学系统称为无限远校正光学系统(無限遠補正光学系)。在此，如果设物镜1的焦距为f1、成像透镜2的焦距为f2，则光学倍率β表示为

β＝f2/f1。

在固定物镜1的焦距f1的情况下，如果改变成像透镜2的焦距f2，则能够改变光学倍率β。

改变成像透镜2的焦距2的方式已知有两种，一种是转换成像透镜2的透镜转换方式，另一种是转换来自物镜1的光路的光路转换方式。

如图4所示，前者的透镜转换方式构成为，使用滑动机构3将焦距f2、f3不同的成像透镜2A、2B转换到物镜1的光轴上，该滑动机构3为向与物镜1的光轴正交的方向滑动的机构；或者构成为使用转台机构(タ一レツト機構)将焦距不同的成像透镜转换到物镜1的光轴上(例如，参照文献1：日本特开平9-304682号公报等)。

如图5所示，后者的光路转换方式构成为：使用两个半透明反射镜4、5将来自物镜1的光束分支为两个光路，在各分支光路上配置焦距f2、f3不同的成像透镜2A、2B。在各分支光路上配置机械快门6、7，通过该机械快门6、7的转换来转换光路，进行倍率转换。

然而，在现有的倍率转换方式中存在以下课题。

在前者的透镜转换方式的情况下，由于滑动机构、转台机构的机构精度(包括再现性等)存在限度，因此，在进行倍率转换时成像透镜2A、2B的光轴相对物镜1的光轴偏离。于是，由于导致像侧焦点位置的中心偏离，因此存在不能进行高精度的测量的课题。

在后者的光路转换方式的情况下，由于成像透镜2A、2B不移动，因此，在进行倍率转换时成像透镜2A、2B的光轴相对物镜1的光轴不偏离。然而，由于需要通过半透明反射镜4、5进行光路分支，因此，不仅产生光量降低，而且，由于必须与成像透镜2A、2B对应地分别配置照相机等摄像机构，所以存在经济负担大的课题。

发明内容

本发明的主要目的是消除上述课题，并提供一种光学组件及测量装置，在不伴随经济负担增大的情况下，尽可能减小在倍率转换时产生的因光轴的偏离而带来的影响，并且能够实现高精度的测量。

本发明的光学组件，其特征在于，具有：物镜；配置在该物镜的光轴上且将从物镜射出的光束成像的成像透镜；配置在所述物镜和所述成像透镜之间且远焦倍率不同的多个远焦光学系统；以及将该多个远焦光学系统中的任一个转换到所述物镜的光轴上的转换机构。

根据该结构，在进行倍率转换时，通过转换机构的转换动作，将多个远焦光学系统中的任一个转换到物镜的光轴上。

如果设物镜的焦距为f1、成像透镜的焦距为f2、远焦光学系统的远焦倍率为α，则光学组件的光学倍率β表示为

β＝(f2/f1)×α。

因而，通过转换机构的转换动作，如果将转换倍率不同的远焦光学系统转换到物镜的光轴上，则能够转换光学倍率。

在进行该倍率转换动作时，即使远焦光学系统的光轴相对物镜及成像透镜的光轴偏离，由于来自远焦光学系统的平行光束一定成像在成像透镜的光轴中心，因此，也能够尽可能减小像侧焦点的中心偏离。因而，能够实现高精度的测量。

当然，由于不是将光路分支的方式，因此也不存在光量降低等问题，而且，因增设照相机等摄像机构而产生的经济负担也少。

在本发明的光学组件中，优选为所述转换机构由滑动机构和转台机构中的任一个构成，所述滑动机构使所述多个远焦光学系统向与所述物镜的光轴大致正交的方向直线移动，所述转台机构使所述多个远焦光学系统进行圆弧移动。

根据该结构，即使不把滑动机构或转台机构的机构精度或重复精度精加工成高精度，也能够降低因光轴的偏离而带来的影响，因此，能够简单且廉价地制造这些滑动机构或转台机构。因而，作为光学组件整体也可谋求降低成本。

本发明的测量装置，其特征在于，具有上述任一个光学组件。

在此，作为测量装置是包括图像测量机、光学测量显微镜等的意思。

根据这种结构，能够提供可以期待上述效果的图像测量机、光学测量显微镜等。

附图说明

图1是表示本发明的光学组件的实施方式的图；

图2是在图1的实施方式中表示倍率转换后的状态的图；

图3是表示无限远校正光学系统的图；

图4是表示现有的倍率转换时的透镜转换方式的图；

图5是表示现有的倍率转换时的光路转换方式的图。

具体实施方式

<整体结构的说明(参照图1和图2)>

图1是表示本实施方式的光学组件的图，图2是表示倍率转换后的状态的图。

本实施方式的光学组件具有：物镜1、配置在该物镜1的光轴上且将从物镜1射出的光束成像的成像透镜2、配置在物镜1和成像透镜2之间的多个远焦光学系统11、12、以及将该多个远焦光学系统11、12中的任一个转换到物镜1的光轴上的转换机构21。

物镜1和成像透镜2配置为光轴相互一致且相距间隔。即，物镜1与成像透镜2相距间隔而配置，以使成像透镜2的光轴与物镜1的光轴一致。

远焦光学系统11、12具有远焦倍率不同的第一远焦光学系统11和第二远焦光学系统12。

第一远焦光学系统11由配置在物镜1侧的焦距为f3的凸透镜11A和配置在成像透镜2侧的焦距为f4的凸透镜11B构成。即，由具有两个凸透镜的开普勒型远焦光学系统构成。凸透镜11A和凸透镜11B配置为凸透镜11B的前侧焦点位置与凸透镜11A的后侧焦点位置一致。因而，第一远焦光学系统11的远焦倍率α1表示为

α1＝f3/f4。

第二远焦光学系统12由配置在物镜1侧的焦距为f5的凸透镜12A和配置在成像透镜2侧的焦距为f6的凸透镜12B构成。即，由具有两个凸透镜的开普勒型远焦光学系统构成。凸透镜12A和凸透镜12B配置为凸透镜12B的前侧焦点位置与凸透镜12A的后侧焦点位置一致。因而，第二远焦光学系统12的远焦倍率α2表示为

α2＝f5/f6。

转换机构21由滑动机构3构成，该滑动机构3将第一远焦光学系统11和第二光学系统12向与物镜1的光轴大致正交的方向呈直线地滑动。

滑动机构3可以采用公知的机构。例如，构成为具有向与物镜1的光轴正交的方向滑动的滑块以及引导该滑块的引导机构，并且在滑块的滑动方向上相距间隔地配置有第一远焦光学系统11和第二远焦光学系统12。因而，如果使滑块向与物镜1的光轴正交的方向滑动，则远焦光学系统11、12中的任一个被转换到物镜1的光轴上。

另外，虽然在图1和图2中未示出，但是关于照明光，例如也可以设置成，在物镜1和远焦光学系统11、12之间插入半透明反射镜，从与物镜1的光轴正交的方向将照明光入射到该半透明反射镜。

另外，如果在成像透镜2的成像位置配置CCD照相机等摄像机构，则能够作为图像测量机而构成。

<倍率转换动作>

在图1的状态下，由于第一远焦光学系统11的远焦倍率为α1，因此，光学组件的倍率β1表示为

β1＝(f2/f1)×α1。

从该状态使滑动机构3滑动，将第二远焦光学系统12转换到物镜1的光轴上。

于是，如图2所示，第二远焦光学系统12的光轴相对物镜1的光轴有可能产生偏离的情况。即使第二远焦光学系统12的光轴相对物镜1的光轴偏离，由于来自第二远焦光学系统12的平行光束一定成像在成像透镜2的光轴中心，因此，也能够尽可能减小像侧焦点的中心偏离。

在图2的状态下，由于第二远焦光学系统12的远焦倍率为α2，因此，光学组件的倍率β2表示为

β2＝(f2/f1)×α2。

<实施方式的效果>

根据本实施方式，由于在物镜1和成像透镜2之间配置倍率不同的第一远焦光学系统11和第二远焦光学系统12，并且设有将这些第一远焦光学系统11和第二远焦光学系统12中的任一个转换到物镜1的光轴上的转换机构21，因此，通过转换机构21的转换动作，如果将远焦光学系统11、12中的任一个转换到物镜1的光轴上，则能够转换倍率。

此时，即使远焦光学系统11、12的光轴相对物镜1和成像透镜2的光轴偏离，由于来自远焦光学系统11、12的平行光束一定成像在成像透镜2的光轴中心，因此，也能够尽可能减小像侧焦点的中心偏离。因而，能够实现高精度的测量。

另外，由于本实施方式的光学组件不是将光路分支的方式，因此，也不产生光量降低等问题，而且，因增设照相机等摄像机构而产生的经济负担也少。

而且，如果构成具有如上所述的光学组件的图像测量装置，则能够较经济地构成高精度的测量装置。

<变形例>

本发明并不局限于上述实施方式，在能够达成本发明目的的范围内的变形、改良等也包含在本发明内。

在上述实施方式中，远焦光学系统11、12分别由具有两个凸透镜11A、11B和12A、12B的开普勒型远焦光学系统构成，但是，并不局限于此。例如，也可以是由凹透镜和凸透镜构成的伽利略型远焦光学系统。

另外，不限于由两个透镜构成远焦光学系统11、12，也可以由变焦光学系统构成，或者也可以在物镜1或成像透镜2内制作。

在上述实施方式中，构成为具有两个远焦光学系统11、12，并且将两个远焦光学系统11、12中的任一个转换到物镜1的光轴上，但是，关于远焦光学系统的个数，也可以采用三个以上。

在上述实施方式中，由滑动机构3构成转换机构21，但是，并不局限于此。例如，也可以利用转台机构使远焦光学系统11、12作圆弧移动而进行转换。特别是，远焦光学系统的数量越多，如果由转台机构进行转换，则即便在狭窄的空间中也能够装备更多的远焦光学系统。

Claims

1.一种光学组件，其特征在于，具有：

物镜；

成像透镜，其配置在所述物镜的光轴上且将从物镜射出的光束成像；

多个远焦光学系统，其配置在所述物镜和所述成像透镜之间且远焦倍率不同；以及

转换机构，其将所述多个远焦光学系统中的任一个转换到所述物镜的光轴上。

2.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述转换机构由滑动机构和转台机构中的任一个构成，所述滑动机构使所述多个远焦光学系统向与所述物镜的光轴大致正交的方向直线移动，所述转台机构使所述多个远焦光学系统进行圆弧移动。

3.一种测量装置，其特征在于，具有权利要求1或2所述的光学组件。