JP2008300095A - 投光範囲を変更可能な投光光学系及びそれを備えた投光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投光範囲を変更可能とし且つ小型化に有利な投光光学系及びそれを備えた投光装置を提供すること。
【解決手段】光源１３２と、負の横倍率を有し光源１３２から発散した光束を収束光に変換する正屈折力の集光レンズ群２０２と、集光レンズ群２０２からの光束に対し、射出光束が平行光束に近づくように集光レンズ群２０２からの光束を投光する負屈折力の投光レンズ群２０３とを有し、集光レンズ群２０２を偏心移動させて投光範囲の変更を行うことを特徴とする投光光学系である。
【選択図】図３

Description

本発明は、投光範囲を変更可能な投光光学系及びそれを備えた投光装置に関する。

従来、投光装置にて対象物範囲に光束を投光し、その反射光の情報から対象物範囲にある物体までの距離を測定する測距装置が知られている。また、投光する光束を走査することにより投光範囲を移動させ、対象物範囲を拡張し、広範囲の距離情報を取得する走査型の投光装置が知られている。

このような投光装置に搭載される投光光学系は、光源が発する光を効率的に集光し、投光する光束の強度分布を適切にすることが求められる。例えば、強度分布が広がりすぎると、対象物以外の物体等の情報がノイズ信号となり、測定制度が低下する原因となる。一方、強度分布が狭すぎると、対象物の特定部位の情報しか得ることができず、他の領域での情報が欠落する。

また、投光範囲を走査する以外に、投光範囲を任意の位置に移動させ、固定する機能が求められる場合もある。このような機能を活用する例として、特定の対象物の移動状況を計測する場合や、対象物の詳細な情報を取得する用途が考えられる。
一方、投光光学系やこれを搭載する投光装置には、小型化、軽量化、省エネルギー化、高輝度化等が求められる。

また、近年、投光光学系の光源として、半導体レーザーやＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられるようになってきた。これらの光源は、高出力、長寿命である。
例えば、特許文献１には、走査型投光光学装置として、ポリゴンミラーを用いた投光光学系が開示されている。ここでは、ミラーを回転させることで投光範囲を大きくしている。

特開平８−２９７２５５号公報

しかしながら、ポリゴンミラーを用いた方式ではミラーを配置するスペースを必要とするため投光光学系の小型化に不利となる。

本発明は、このような課題に鑑み、投光範囲を変更可能とし且つ小型化に有利な投光光学系及びそれを備えた投光装置の提供を目的とするものである。さらには、投光した光束の集光状態を良好とし得る投光光学系及び投光装置の提供を目的とするものである。また、光源の熱による影響の低減、もしくは、低コスト化、さらにはその双方を満足する投光光学系、投光装置の提供を目的とするものである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光源と、負の横倍率を有し光源から発散した光束を収束光に変換する正屈折力の集光レンズ群と、集光レンズ群からの光束に対し、射出光束が平行光束に近づくように集光レンズ群からの光束を投光する負屈折力の投光レンズ群とを有し、集光レンズ群を偏心移動させて投光範囲の変更を行うことを特徴とする投光光学系である。

光源から発した光束は、集光レンズ群により収束する光束に変換される。そして、投光レンズ群により平行光束に近づけて光束が投光される。このとき、投光レンズ群を負屈折力としたので、この投光レンズ群を集光レンズ群の近づけやすくなり、投光光学系の小型化に有利となる。そして、集光レンズ群を偏心移動させることで光源の中心から発した光束（一般的に光源は投光方向の強度が強い）をその偏心移動させた方向に投光方向を変化させることで投光範囲の変更を行える。

このとき、全体の系としては正屈折力であるので、投光レンズ群を負屈折力としたことにより集光レンズ群の正屈折力を強くできる。また、集光レンズ群により偏向された光束（の重心）は、投光レンズ群の負屈折力にてさらに略同方向に偏向されることになる。そのため、レンズ系全体や投光レンズ群のみを偏心移動させる場合に比較して、集光レンズ群を移動させることで小さい移動量にて大きい投光範囲の変更が可能となる。また、回転移動するミラーを配置する必要もなく、小型化に有利となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、集光レンズ群と投光レンズ群との関係が、以下の条件式を満足することが望ましい。
−０．７＜ｆ_P／ｆ_N＜−０．２ ・・・（１）
ここで、
ｆ_Pは集光レンズ群の焦点距離、
ｆ_Nは投光レンズ群の焦点距離、
である。

条件式（１）は、集光レンズ群と投光レンズ群との好ましい屈折力配分を特定するものである。条件式（１）の下限を下回ると、相対的に投光レンズ群の負の屈折力（即ち、焦点距離の逆数）が強くなり、投光光学系の全長が長くなりやすくなってしまう。また、全長が長くなるに従い、投光レンズ群のサイズも大きくなりやすくなってしまう。条件式（１）の上限を上回ると、投光レンズ群の負の屈折力が弱くなって発散作用が小さくなり、集光レンズ群の移動に対する投光範囲の変化が小さくなりやすくなってしまう。

条件式（１）の下限値を−０．６５、さらに−０．６とするとより好ましい。
条件式（１）の上限値を−０．２５、さらに−０．３とするとより好ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、集光レンズ群は正の屈折力を有する１つの正レンズ成分で構成され、投光レンズ群は負の屈折力を有する負レンズ成分を１つのみ有することが望ましい。
ただし、レンズ成分は光軸上にて空気に接触する屈折面が、光軸が入射する側の面と光軸が射出する側の面の２つのみのレンズを意味する。

集光レンズ群のレンズ成分の数を最小単位の１つとすることで小型化に一層有利となる。投光レンズ群は全体として負の屈折力を持つので、負屈折力を持つレンズ成分の総数を１つのみとすることで投光レンズ群の負の屈折力の確保と構成の簡素化、軽量化の両立に有利となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、集光レンズ群の正レンズ成分が、以下の条件式を満足する両凸形状を有することが望ましい。
−３．０＜β_P＜−０．７ ・・・（Ａ）
−０．２＜ＳＦ_P＜０．２ ・・・（Ｂ）
ただし、
β_Pは集光レンズ群の正レンズ成分の横倍率、
ＳＦ_Pは集光レンズ群の正レンズ成分の形状ファクターであり、
入射側面の近軸曲率半径をｒ_Pi、射出側面の近軸曲率半径をｒ_Poとしたときに
ＳＦ_P＝（ｒ_Pi＋ｒ_Po）／（ｒ_Pi−ｒ_Po）
で定義される。

条件式（Ａ）、（Ｂ）は、集光レンズ群の正レンズ成分の好ましい横倍率と形状について特定するものである。条件式（Ａ）は集光レンズ群の好ましい横倍率を特定するものである。条件式（Ａ）の下限を下回ると集光レンズ群と投光レンズ群との間隔が長くなりやすく、投光レンズ群での光束が細くなる。そのため、集光レンズ群の球面収差を投光レンズ群にてキャンセルさせる機能が小さくなる。また、集光レンズ群を偏心させたときの投光レンズ群での光線の入射位置が光軸から離れやすくなり投光角の変化が大きくなる。そのため投光角を制御する精度を高くする必要が生じる。また、条件式（Ａ）の上限を上回ると集光レンズ群が光源から離れやすくなり、全長が長くなりやすく、サイズも大きくなりやすくなる。

また、条件式（Ｂ）は、両凸正レンズ成分の好ましい形状を特定するものである。条件式（Ｂ）の下限を下回ると、入射側の面の曲率が大きくなりこの面での収差が発生しやすくなる。条件式（Ｂ）の上限を上回ると射出側の面の曲率が大きくなりこの面での収差が発生しやすくなる。

条件式（Ａ）の下限値を−２．５、さらに−２．０とするとより好ましい。
条件式（Ａ）の上限値を−１．０、さらに−１．２とするとより好ましい。
条件式（Ｂ）の下限値を−０．１５、さらに−０．１とするとより好ましい。
条件式（Ｂ）の上限値を０．１、さらに０とするとより好ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、投光レンズ群内のレンズが全てプラスチックで構成される単レンズであることが望ましい。

これにより、プラスチックを用いることで製造コストを抑えやすくなる。また、投光レンズ群は集光レンズ群と比較して屈折力が小さいので、プラスチックを用いても熱による屈折率変化の影響を抑えられる。

また、本発明の好ましい態様によれば、投光レンズ群がトーリック面の屈折面を有することが望ましい。

これにより、投光光束の方向（例えば水平方向と垂直方向）により屈折力を変えられるので投光光束の投光角を調整しやすくなる。例えば、トーリック面によりレンズ系の各方向（例えば水平方向、と垂直方向）で焦点距離を変えることができる。このため、光源から発せられる一方向の射出光線束を確保した状態で概ね平行光とし、且つその方向とは垂直な方向の射出角を所望の範囲にする調整が容易となる。

また、光源の発光部位が非回転対称の形状をしている場合、投光光学系の倍率をその形状に対応させて非回転対称にでき、投光光束の方向、例えば水平方向と垂直方向のそれぞれでの集光の精度を高めることが可能となる。

さらには、集光レンズ群の移動による投光範囲を変更させると、投光レンズ群内の光束の通過位置の変化が大きくなる。そこで上述の構成とすることで、投光範囲を変更させた際も投光する光束の調整が行いやすくなる。トーリック面を有するレンズは、プラスチックで構成すると製造が容易となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、投光レンズ群は負の屈折力を有する１つの負レンズ成分で構成されることが望ましい。これにより、投光レンズ群の構成をレンズ成分１枚の構成とすることで、低コスト化に有利となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、投光レンズ群の負レンズ成分の形状が、以下の条件式を満足する両凹形状であることが望ましい。
−０．９＜ＳＦ_Nn＜−０．３ ・・・（Ｃ）
−１．６＜ｒ_Nni／Ｄ_PN＜−０．７ ・・・（Ｄ）
ただし、
ＳＦ_Nnは投光レンズ群の負レンズ成分の形状ファクターであり、
入射側面の近軸曲率半径をｒ_Nni、射出側面の近軸曲率半径をｒ_Nnoとしたときに
ＳＦ_Nn＝（ｒ_Nni＋ｒ_Nno）／（ｒ_Nni−ｒ_Nno）
で定義され、
ｒ_Nniは投光レンズ群の負レンズ成分の入射側面の近軸曲率半径、
Ｄ_PNは集光レンズ群と投光レンズ群との間の光軸上距離、
である。

条件式（Ｃ）、（Ｄ）は、投光レンズ群を１つの負レンズ成分の構成としたときにより好ましい負レンズ成分の形状と配置との関係を特定するものである。条件式（Ｃ）の下限を下回ると負レンズ成分の射出側面の曲率が小さくなり（さらには正となり）、負レンズ成分の主点に対して負レンズ成分射出側になりやすく、投光光学系が大型化しやすくなる。また、入射側面のパワー負担が大きくなり、負レンズ成分入射側面で発生する収差の影響が大きくなる。一方、条件式（Ｃ）の上限を上回ると負レンズ成分の入射側面の曲率が小さく、射出側面の曲率が大きくなり、集光レンズ群を偏心させたとき負レンズ成分射出側面で発生する収差の影響が大きくなる。

条件式（Ｄ）の下限を下回ると負レンズ成分の入射側面の曲率が小さくなり、集光レンズ群を偏心させた時の負レンズ成分への入射角が大きくなり収差が発生しやすくなる。一方、条件式（Ｄ）の上限を上回ると負レンズ成分の入射面の曲率が大きくなりすぎ、この面での収差が発生しやすくなる。もしくは、負レンズ成分が集光レンズ群から離れ、投光光学系が大型化しやすくなる。

条件式（Ｃ）の下限値を−０．８、さらに−０．７とするとより好ましい。
条件式（Ｃ）の上限値を−０．４、さらに−０．５とするとより好ましい。
条件式（Ｄ）の下限値を−１．５、さらに−１．４とするとより好ましい。
条件式（Ｄ）の上限値を−０．９、さらに−１．０とするとより好ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、投光レンズ群は、光源側から順に、負レンズ成分と正の屈折力を有する正レンズ成分の２つのレンズ成分で構成されることが望ましい。

投光光学系の構成が、正レンズ成分、負レンズ成分、正レンズ成分となり、収差の補正に有利となる。つまり、全体の正屈折力を集光レンズ群と投光レンズ群の２つの正レンズ成分で分担し、その間に負レンズ成分を配置することで残存する球面収差をキャンセルしやすくなる。

また、本発明の好ましい態様によれば、投光レンズ群の負レンズ成分と正レンズ成分との関係が、以下の条件式を満足することが望ましい。
−０．４＜ｆ_Nn／ｆ_Np＜−０．１ ・・・（２）
ここで、
ｆ_Nnは投光レンズ群中の負レンズ成分の焦点距離、
ｆ_Npは投光レンズ群中の正レンズ成分の焦点距離、
である。

条件式（２）は、投光レンズ群の負レンズ成分と正レンズ成分との好ましい屈折力配分を特定するものである。条件式（２）の下限を下回ると負レンズ成分での発散作用が小さくなり、移動させる集光レンズ群の移動量が大きくなりやすくなる。一方、条件式（２）の上限を上回ると負レンズ成分の屈折力が強くなり、集光レンズ群を移動させたときの収差への影響が大きくなる。また、負レンズ成分をプラスチックの単レンズとした際の温度変化特性の影響が出やすくなる。

条件式（２）の下限値を−０．３、さらに−０．２とするとより好ましい。
条件式（２）の上限値を−０．１３、さらに−０．１６とするとより好ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、投光レンズ群の負レンズ成分の形状が、以下の条件を満足する両凹形状であることが望ましい。
−０．９＜ＳＦ_Nn＜０．０ ・・・（Ｅ）
−１．０＜ｒ_Nni／Ｄ_PN＜−０．２ ・・・（Ｆ）
ただし、
ＳＦ_Nnは投光レンズ群の負レンズ成分の形状ファクターであり、
入射側面の近軸曲率半径をｒ_Nni、射出側面の近軸曲率半径をｒ_Nnoとしたときに
ＳＦ_Nn＝（ｒ_Nni＋ｒ_Nno）／（ｒ_Nni−ｒ_Nno）
で定義され、
ｒ_Nniは投光レンズ群の負レンズ成分の入射側面の近軸曲率半径、
Ｄ_PNは集光レンズ群と投光レンズ群との間の光軸上距離、
である。

条件式（Ｅ）、（Ｆ）は、投光レンズ群を上述の構成としたときにより好ましい負レンズ成分の形状と配置との関係を特定するものである。条件式（Ｅ）の下限を下回ると負レンズ成分の入射側面の曲率が大きく、射出側面の曲率が小さくなり、集光レンズ群を偏心させたときの負レンズ成分入射側面で発生する収差の影響が大きくなる。一方、条件式（Ｅ）の上限を上回ると負レンズ成分の入射側面の曲率が小さく、射出側面の曲率が大きくなり、集光レンズ群を偏心させたとき負レンズ成分射出側面で発生する収差の影響が大きくなる。

条件式（Ｆ）の下限を下回ると負レンズ成分の入射側面の曲率が小さくなりすぎ、集光レンズ群を偏心させた時の負レンズ成分への入射角が大きくなり収差が発生しやすくなる。一方、条件式（Ｆ）の上限を上回ると負レンズ成分の入射面の曲率が大きくなりすぎ、集光レンズ群を偏心させた時の負レンズ成分への入射角が大きくなり収差が発生しやすくなる。もしくは、負レンズ成分が集光レンズ群から離れ、集光レンズ群で発生する収差を負レンズ成分でキャンセルする機能が低下しやすくなる。

条件式（Ｅ）の下限値を−０．７、さらに−０．５とするとより好ましい。
条件式（Ｅ）の上限値を−０．２、さらに−０．４とするとより好ましい。
条件式（Ｆ）の下限値を−０．８、さらに−０．６とするとより好ましい。
条件式（Ｆ）の上限値を−０．３、さらに−０．４とするとより好ましい。

また、以下の構成とすることが好ましい。投光レンズ群の正レンズ成分の形状が、以下の条件を満足するメニスカス形状であることが望ましい。
５．０＜ＳＦ_Np＜２０．０ ・・・（Ｇ）
−５．０＜ｒ_Npi／Ｄ_np＜−１．０ ・・・（Ｈ）
ただし、
ＳＦ_Npは投光レンズ群の正レンズ成分の形状ファクターであり、
入射側面の近軸曲率半径をｒ_Npi、射出側面の近軸曲率半径をｒ_Npoとしたときに
ＳＦ_Np＝（ｒ_Npi＋ｒ_Npo）／（ｒ_Npi−ｒ_Npo）
で定義され、
ｒ_Npiは投光レンズ群の正レンズ成分の入射側面の近軸曲率半径、
Ｄ_npは投光レンズ群中の負レンズ成分と正レンズ成分との間の光軸上距離、
である。

これにより、正レンズ成分を入射側に凹面、射出側の凸面のメニスカス形状とすることで、集光レンズ群を偏心させたときの正レンズへ成分への入射角を抑えやすくなる。また主点の調整により小型化しやすくなる。

条件式（Ｇ）、（Ｈ）は、投光レンズ群を上述の構成としたときに、収差とサイズとの影響を考慮し、より好ましい正レンズ成分の形状と配置との関係を特定するものである。条件式（Ｇ）の下限を下回ると正レンズ成分の入射側面、射出側面ともに曲率が小さくなり、集光レンズ群を偏心させたときの正レンズ成分で発生する収差の影響が大きくなる。また、小型化にも不利となる。一方、条件式（Ｇ）の上限を上回ると正レンズ成分の入射側面、射出側面ともに曲率が大きくなり、集光レンズ群を偏心させたとき負レンズ成分射出側面で発生する収差の影響が大きくなる。

条件式（Ｈ）の下限を下回ると正レンズ成分の入射側面の曲率が小さくなりすぎ、結像レンズ群を偏心させた時の正レンズ成分への入射角が大きくなり収差が発生しやすくなる。一方、条件式（Ｈ）の上限を上回ると正レンズ成分の入射面の曲率が大きくなりすぎ、集光レンズ群を偏心させた時の負レンズ成分の射出側面で発生する収差の影響が大きくなる。もしくは、正レンズ成分が負レンズ成分から離れ、投光光学系が大型化しやすくなる。

条件式（Ｇ）の下限値を７．０、さらに９．０とするとより好ましい。
条件式（Ｇ）の上限値を１６．０、さらに１３．０とするとより好ましい。
条件式（Ｈ）の下限値を−３．０、さらに−２．０とするとより好ましい。
条件式（Ｈ）の上限値を−１．２、さらに−１．４とするとより好ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、投光レンズ群の正レンズ成分と負レンズ成分がプラスチックで構成される単レンズであることが望ましい。

投光レンズ群内の負レンズ成分と正レンズ成分とを共にプラスチックで構成される単レンズとすることにより、プラスチックの屈折率の温度依存から生じるパワー変化が逆の特性となる。したがって、プラスチックを用いてコスト低減を行いつつも温度変化による光学性能の低下を抑えられる。

また、本発明の好ましい態様によれば、負投光レンズ群の正レンズ成分がトーリック面の屈折面を有することが望ましい。

投光光束の方向（例えば水平方向と垂直方向）により屈折力を変えられるので投光光束の投光角を調整しやすくなる。また、集光レンズ群の移動による投光範囲を変更させる方向では、投光レンズ群内の光束の通過位置の変化が大きくなる。そこで上述の構成とすることで、投光範囲を変更させた際も投光する光束の調整が行いやすくなる。トーリック面を有するレンズはプラスチックで構成すると製造が容易となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、トーリック面は、少なくとも偏心移動する方向にてレンズの光軸から離れるに従い曲率が変化する非球面であることが望ましい。

投光レンズ群内のトーリック面における光束の重心の通過位置は、集光レンズ群の移動する位置により変化する。そのため、偏心移動する方向にて曲率を変化させることで光束のまとまりや投光角の調整が容易となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、集光レンズ群の正レンズ成分はレンズの光軸から離れるほど曲率の絶対値が小さくなる凸形状の非球面を有することが望ましい。これにより、集光レンズ群を偏心移動させたときの集光状態の崩れを抑えやすくなる。

また、本発明の好ましい態様によれば、集光レンズ群の正レンズ成分がガラスで構成されることが望ましい。これにより、集光レンズ群はパワーが強くなる。このためガラスで構成することで温度・湿度変化による光学性能の変化を抑えやすくなる。

また、本発明の好ましい態様によれば、集光レンズ群の正レンズ成分が単レンズであることが望ましい。これにより、集光レンズ群の構成枚数を最小の単レンズ１つとすることで低コスト化できる。

また、上述の各条件式は、偏心移動する方向のほかに、偏心移動する方向に対して垂直の方向でも満足することがより好ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、トーリック面が以下の条件式を満足する凸面であることが望ましい。
１０＜１／（ＲＴ_max／ＲＴ_min−１）＜３００ ・・・（Ｉ）
ただし、
ＲＴ_maxは方向により値が異なるトーリック面の近軸曲率半径絶対値のうちの最大値、
ＲＴ_minは方向により値が異なるトーリック面の近軸曲率半径絶対値のうちの最小値、
である。

条件式（Ｉ）は、トーリック面の適度な形状を規定するものである。条件式（Ｉ）の下限を下回ると近軸曲率半径の差が大きくなり、投光光束のまとまりがとりにくくなる。条件式（Ｉ）の上限を上回るとトーリック面としたことのメリットが低下する。

条件式（Ｉ）の下限値を３０、さらに５０とするとより好ましい。
条件式（Ｉ）の上限値を２００、さらに１００とするとより好ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、集光レンズ群の横倍率と投光レンズ群の横倍率との合成横倍率が以下の条件式を満足することが望ましい。
−０．０２＜β^−１ _min＜０．０５ ・・・（Ｊ）
−０．０２＜β^−１ _max＜０．１０ ・・・（Ｋ）
ただし、
β^−１ _minは光軸と交わる任意の方向の合成横倍率（全系横倍率）の逆数のうち最小値、
β^−１ _maxは光軸と交わる任意の方向の合成横倍率（全系横倍率）の逆数のうち最大値、
である。

それぞれの条件式（Ｊ）、（Ｋ）の上限を上回るか下限を下回ると投光する光束の広がりが大きくなり、投光する光束の強度が低下する。

条件式（Ｊ）の下限値を０．０、さらに０．００２とするとより好ましい。
条件式（Ｊ）の上限値を０．０３、さらに０．０１とするとより好ましい。
条件式（Ｋ）の下限値を０．０、さらに０．００２とするとより好ましい。
条件式（Ｋ）の上限値を０．０７、さらに０．０５とするとより好ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、光源が、複数の点光源、線状の光源、面状の光源の少なくともいずれかを備えることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、光源の発光部位が線状または矩形であることが望ましい。

もしくは、光源は発光ダイオードまたは半導体レーザーであり、光源の発光部位は矩形または線状であることが望ましい。

これにより、単一の点光源に比べ発光量を多くすることができる。特にこの構成は、半導体レーザーやＬＥＤを光源とするとき、容易に構成できる。

また、本発明によれば、上述の投光光学系と、対象物にて反射された投光光学系により投光された光束に基づき、対象物の位置情報を取得する受光部材とを備えたことを特徴とする投光装置を提供できる。これにより、投光光学系部分の小型化等行えるので、対象物の位置情報を得る投光装置の小型化に有利となる。

上述の各発明は、任意に複数を同時に満足することがより好ましい。また、各条件式について、より限定した条件式の数値範囲の上限値あるいは下限値のみを限定しても構わない。また、上述の各構成は、任意に組み合わせて構わない。

本発明によれば、投光範囲を変更可能とし且つ小型化に有利な投光光学系及びそれを備えた投光装置を提供することができる。
また、投光した光束の集光状態を良好とし得る投光光学系及び投光装置を提供することができる。
さらには、光源の熱による影響の低減、もしくは、低コスト化、さらにはその双方を満足する投光光学系、投光装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態の投光光学系の近軸的概念図を示している。図１に示すように、投光光学系は光源２０１と集光レンズ群２０２と投光レンズ群２０３とを有している。集光レンズ群２０２と投光レンズ群２０３は光源２０１から順に配置されている。

集光レンズ群２０２は、負の横倍率を有し、光源２０１から発散した光束を収束光に変換する。投光レンズ群２０３は、集光レンズ群２０２からの光束に対し、射出光束が平行光束に近づくように集光レンズ群２０２からの光束を投光する。

光源２０１と集光レンズ群２０２は、集光レンズ群２０２による光源像２１１の横倍率が負の値となる位置関係に配置されている。このとき、集光レンズ群２０２による光源像２１１が投光レンズ群２０３の焦点に一致する場合、光源２０１の中心からの光束は平行光束となる。

一方、長さを持つ光源２０１から発せれる平行光束は投光レンズ群２０３によりその長さを持つ方向に発散する光束に変換される。したがって、光源２０１が長さや面積を有し、もしくは複数の点光源を有し、投射方向が図１の光軸２２１方向に強い強度を持つ場合、投光レンズ群２０３の焦点の位置が光源像２１１位置よりもわずかに集光レンズ側に位置するように構成すると、光源２０１から発した光束は全体として、その投光範囲はやや発散しながらも略同一方向に強い強度を有する投光光束となり、平行光束に近い光束を投光できる。

図１において、光源中心から投光レンズの光軸２０３ａの方向に発した光線２４１は集光レンズ群２０２の光軸と一致しているので、特に屈曲することもなく直線的に進む。光源中心から発する光束の中で、この光線及び近傍の光線は強度が高い。このため、光線２４１を主光線とする。光源中心から周辺方向に発した光線２４２、２４３は、集光レンズ群２０２の作用により光源像２１１面に向かい、投光レンズ群２０３の作用を受け、光線２４１とほぼ平行になる。つまり、近軸的には（レンズの収差が存在しなければ）光源の１点から発した光束は略平行光束として投光レンズ群２０３から射出される。

次に、本実施形態の投光光学系において投光範囲を変更する動作を説明する。図１は、中心光線２４１が直進するように投光した状態を示す図であり、図２は、図１の状態に対して、集光レンズ群２０２を水平方向（図の上下方向）に偏心させた状態を示す図である。

図１では、集光レンズ群２０２の光軸２０２ａは光束の中心光線の軌道上に位置しているため、光束は集光レンズ群２０２によって偏向されない。一方、図２では、集光レンズ群２０２の光軸２０２ａは光束の中心光線の軌道から外れている。このため、光束は集光レンズ群２０２の正の屈折力の作用を受けて偏向される。そして、投光レンズ群の負の屈折力の作用を受けて、さらに同方向に偏向される。

集光レンズ群２０２によって光束が偏向される度合いは、集光レンズ群２０２の光軸２０２ａが光束の中心光線の軌道から外れている量に依存する。従って、集光レンズ群２０２の偏心位置をコントロールすることにより、中心光線２４１に対する集光レンズ群２０２の屈折作用を変化させ投光方向を任意に変化させることができる。すなわち、集光レンズ群２０２を偏心移動させることにより、投光範囲の変更を行うことができる。

このように集光レンズ群２０２を偏心させる手法は、公知のポリゴンミラーを使用する手法に比べて、配置や移動のために必要なスペースを小さく構成できる。集光レンズ群２０２の偏心方法は投光レンズ群２０３の光軸２０３ａに垂直な方向にシフト移動させる方式でも、円弧状にチルト移動させる方式でもよい。前者は駆動システムが容易に構成でき、後者は光束の乱れを少なくできる。

本実施形態の投光光学系において、光源２０１は、例えば、複数の点光源、線状の光源、面状の光源の少なくともいずれかで構成される。光源２０１の発光部位は、好ましくは、線状または矩形である。これにより、点光源に比べ発光量を多くすることができる。光源２０１は、例えば、発光ダイオードや半導体レーザーで構成される。

以下に本発明の投光光学系の具体的な実施例を示す。以下に示す実施例は、車載の測距装置を想定したものである。これら実施例では、光源２０１は、波長９０５ｎｍのレーザー光源である。そして、路面に対して垂直な縦方向に約０．４ｍｍの線光源を想定している。各実施例の光路図では線光源の長手方向が分かるように誇張して長く描かれている。

図４の（ａ）は、光源２０１の水平方向の配光特性、（ｂ）は縦方向の配光特性をそれぞれ示している。（ａ）、（ｂ）に示すように、光源２０１の広がり角は縦方向（光源の長手方向）に２０°程度、路面に対して水平な方向（光源の長手方向に対して垂直方向）に４０°程度を想定している。また、投影範囲は、縦方向（光源の長手方向）に１．２°程度、水平方向（光源の長手方向に対して垂直方向）に０．１°程度の立体角を有する範囲を想定している。投光範囲の角度は路面に対し水平方向にて最小になり、縦方向で最大となるようにしている。

図５の（ａ）は実施例１の投光光学系の縦方向（光源の長手方向）の断面構成、（ｂ）は水平方向の断面構成をそれぞれ示している。実施例１の投光光学系は、（ａ）と（ｂ）に示すように、集光レンズ群２０２は１枚の両凸正レンズ２０２Ａで構成され、投光レンズ群２０３は１枚の両凹負レンズ２０３Ａで構成されている。

集光レンズ群２０２を構成する１枚の両凸レンズ２０２Ａは、例えばプラスチック製で、両側の面が集光レンズ群の光軸に対して回転対称の形状を有する非球面であり、これらの非球面は光軸から離れるほど曲率が小さくなる形状としている。

投光レンズ群２０３を構成する両凹レンズ２０３Ａはプラスチック製で、両面とも投光レンズ群の光軸に対して回転対称な球面で構成されている。

集光レンズ群２０２の両凸レンズ２０２Ａの両側の凸面は上述の非球面とすることで、集光性を高め、強度分布の一様性を高めている。また、集光レンズ群２０２を水平方向及び垂直方向に偏心移動させることで投光範囲を移動可能としている。

集光レンズ群２０２、投光レンズ群２０３内のレンズのそれぞれをプラスチックの単レンズとしたので軽量かつ低コスト化に有利となる。また、非球面も形成しやすい。また、本実施例１ではすべてのレンズがプラスチック製である。しかしながら、これに限られず、すべてのレンズや一部のレンズをガラス素材で構成することにより、いっそう温度や湿度の変化範囲が大きい環境で使う時に特性の変化を小さくすることもできる。

実施例１の投光光学系のレンズデータを表１に掲げる。実施例１のレンズ部分の形状は光軸に対して回転対称なので、レンズデータは水平方向、縦方向、共に同じとなる。

（表１）
実施例１のレンズデータ
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd
物体 25.57212
1 14.89309(非球面) 6.60955 1.51561
2 -17.90081(非球面) 10.74075
3 -19.94251(球面) 4.00568 1.51561
4 67.33842(球面)

非球面データ
第１面
K=-1.6500,A4=8.0777E-6,A6=-1.3275E-7,A8=2.4656E-9
第２面
K=-4.8098,A4=-3.4157E-5,A6=1.9112E-7,A8=1.2081E-9

表１以下全ての実施例において、ｒは各レンズ面の近軸曲率半径、ｄは光源２０１から集光レンズ群２０２の入射側レンズ面までの間隔、ｄは各レンズ面間の間隔、ndは各レンズの使用波長（９０５ｎｍ）想定使用環境下（摂氏４０度）での屈折率である。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを断面上における光軸と直交する方向にとると、下記の式によって表される。

ｘ＝（ｙ^２／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）^２｝^１／２］＋Ａ４ｙ^４＋Ａ６ｙ^６＋Ａ８ｙ^８
ここで、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８はそれぞれ４次、６次、８次の非球面係数である。また、非球面係数において、「Ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０^−ｎ」を示している。

実施例１の投光光学系による投光光束の縦方向の強度分布を図６の（ａ）に、また、水平方向の強度分布を（ｂ）にそれぞれ示す。集光レンズ群２０２を路面の水平方向（光源長手方向とは垂直の方向）に偏心移動（シフトもしくはチルト）させることにより、対象物側の投光範囲を水平方向に移動しその後に固定したり、走査したりする。縦方向や斜め方向も自在に偏心移動可能である。

図７の（ａ）は実施例２の投光光学系の縦方向（光源の長手方向）の断面構成、（ｂ）は水平方向の断面構成をそれぞれ示している。

実施例２の投光光学系は、図７の（ａ）、（ｂ）に示すように、集光レンズ群２０２は１枚の両凸正レンズ２０２Ｂで構成され、投光レンズ群２０３は両凹負レンズ２０３Ｂと投光側に凸のメニスカス形状のトーリック正レンズ２０３Ｃとで構成されている。投光レンズ群２０３は全体で負の屈折力を有している。集光レンズ群２０２を構成する両凸正レンズ２０２Ｂは、ガラス製で、両側の面が集光レンズ群の光軸に対して回転対称の形状を有する非球面であり、これらの非球面は光軸から離れるほど曲率が小さくなる形状としている。

投光レンズ群２０３中の両凹負レンズ２０３Ｂはプラスチック製で、両面とも投光レンズ群の光軸に対して回転対称な球面で構成されている。投光レンズ群２０３中のトーリック正レンズ２０３Ｃはプラスチック製で、光源側の面が光軸に対して回転対称な球面であり、投光側の面が、トーリック面となっている。

トーリック面は、水平方向の近軸曲率半径の絶対値（最小値となる）が垂直方向の近軸曲率半径の絶対値（最大値となる）よりも小さくなるようにし、光源の非回転対称な形状を考慮して方向による集光状態の調整を行っている。また、光軸を含む垂直方向での断面形状は円弧状であり、光軸を含む水平方向での断面は非円弧状とし、光束の投射角を変更した際の光束の状態も良好なるようにしている。

このトーリック面は縦方向と水平方向との間では滑らかに形状が変化した非回転対称のトーリック非球面であり、縦方向断面、水平方向断面がそのトーリック面の対称面となっている。

集光レンズ群２０２の両凸レンズ２０２Ｂの両側の凸面は上述の非球面とすることで、集光性を高め、強度分布の一様性を高めている。集光レンズ群２０２を水平方向及び縦方向に偏心移動させることで投光範囲を移動可能としている。又、集光レンズ群内のレンズをガラスとしたことで温度、湿度の変化による影響を抑えている。また、投光レンズ群の負レンズと正レンズの双方をプラスチックとしたことで温度、湿度の変化による屈折率変化による影響をキャンセルさせあうことができる。

また、トーリック正レンズ２０３Ｃをプラスチックで成形することでトーリック面の形成を容易にしている。尚、投光光学系のすべてのレンズや一部のレンズにガラス素材を使うことにより、温度や湿度の変化範囲が大きい環境で使う時に特性の変化を小さくすることもできる。

実施例２の投光光学系のレンズデータを表２、表３に掲げる。表２は縦方向断面におけるにレンズデータを示し、表３は水平方向断面におけるにレンズデータを示している。レンズデータの定義は実施例１と同様である。

（表２）
実施例２のレンズデータ(垂直方向断面)

面データ
面番号 r d nd
物体 15.182
1 9.9629(非球面) 5.500 1.57386
2 -11.4662(非球面) 2.371
3 -11.2797(球面) 2.000 1.51561
4 30.5718(球面) 9.3471
5 -15.7645(球面) 6.000 1.51561
6 -13.3703(トーリック非球面)

実施例２の非球面データ(垂直方向断面)
第１面
K=0, A4=-1.5645E-4,A6=2.9012E-7,A8=-6.6088E-9
第２面
K=0,A4=2.7844E-4,A6=-1.5228E-7,A8=7.1970E-9
第６面
K=0,A4=0,A6=0,A8=0

(表３)
実施例２のレンズデータ(水平方向断面)

面データ
面番号 r d nd
物体 15.182
1 9.9629(非球面) 5.500 1.57386
2 -11.4662(非球面) 2.371
3 -11.2797(球面) 2.000 1.51561
4 30.5718(球面) 9.3471
5 -15.7645(球面) 6.000 1.51561
6 -13.1668(トーリック非球面)

実施例２の非球面データ(水平方向断面)
第１面
K=0,A4=-1.5645E-4,A6=2.9012E-7,A8=-6.6088E-9
第２面
K=0,A4=2.7844E-4,A6=-1.5228E-7,A8=7.1970E-9
第６面
K=0,A4=7.3878E-6,A6=-9.3931E-10,A8=4.6929E-10

図８の（ａ）は実施例２の投光光学系による投光光束の縦方向の強度分布、（ｂ）は
水平方向の強度分布をそれぞれ示している。

集光レンズ群２０２全体を路面の水平方向（光源長手方向とは垂直の方向）に偏心移動（シフトもしくはチルト）させることにより、対象物側の投光範囲を水平方向に移動しその後に固定したり、走査したりする。実施例１と同様に縦方向、斜め方向にも自在に偏心移動できる。

また、各実施例にて投光光学系のレンズの空間を利用して、ここに反射面を配置して、装置のいっそうの小型化を図ってもよい。

各実施例の条件式対応値を表４に掲げる。

(表４）
実施例１ 実施例２
条件式 水平方向 垂直方向 水平方向 垂直方向
(1)ｆ_P／ｆ_N -0.57613 同左 -0.35529 -0.36825
(A)β_P -1.57156 同左 -1.52377 同左
(B)ＳＦ_P -0.09172 同左 -0.07015 同左
(C),(E)ＳＦ_Nn -0.54303 同左 -0.46097 同左
(D),(F)ｒ_Nni／Ｄ_PN -1.85671 同左 -4.75771 同左
(2)ｆ_Nn／ｆ_Np なし なし -0.1812 -0.17061
(G)ＳＦ_Np なし なし 11.13745 12.16873
(H)ｒ_Npi／Ｄ_np なし なし -1.68657 同左
(I)１/(ＲＴ_max/ＲＴ_min-１) なし 64.70172
(J)β^−１ _min 0.005743 0.002951
(K)β^−１ _max 0.005743 0.014341

（投光装置）
以下、図３を参照して、実施例１の投光光学系を備えた投光装置を説明する。図３は実施例１の投光光学系を備えた投光装置の使用形態を説明するための図である。もちろん実施例２等に置き換えてもよい。

この投光装置の投光光学系は、光源としてのレーザーダイオード（発光ダイオードや半導体レーザー）１３２を備える。集光レンズ群２０２としては両凸レンズ２０２Ａを備え、レーザーダイオードの光源からの光束を収束光に変換する。そして、両凹レンズ２０３Ａからなる投光レンズ群２０３を透過して、対象物１５８が存在する方向に光束を投光する。

集光レンズ群２０２は、ホルダ１２に固定されている。ホルダ１２は、８本のワイヤバネ４８Ａ〜４８Ｈ（図では２本のみを図示）により位置が保たれ、且つ、図中１５２に示す矢印の方向にシフト移動可能に構成されている。また、紙面の垂直方向にも移動可能である。シフト移動は図示しないリニアモーターや、超音波モーター等を使用することができる。

そして、水平方向においては、集光レンズ群２０２のシフト移動により、主光線が図中１５４の矢印で示す範囲に変更される。そして、対象物１５８に向かう主光線１５６を有する光束は、対象物１５８にて反射され、主光線１６０を有する光束となる。

また、投光レンズ群２０３の光軸から一定距離だけ離れた位置には、受光レンズ１６２が配置され、受光レンズ１６２の像側には受光部材としてのフォトディテクタ１６４が配置されている。

上述の対象物１５８で反射した光束は受光レンズ１６２を透過して受光部材としてのフォトディテクタ１６４に入射する。投光光学系により投光された光束のフォトディテクタ１６４上の入射位置と光束の投光角により、対象物の距離、方向、移動速度等の位置情報を取得することができる。

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

以上のように、本発明は、投光範囲を変更可能とし且つ小型化に有利な投光光学系及びそれを備えた投光装置に有用である。

本発明の投光光学系において投光範囲を変更する動作を説明する図である。 本発明の投光光学系において投光範囲を変更する動作を説明する他の図である。 本発明の投光装置の概略構成を示す図である。 （ａ）は光源の水平方向の配光特性、（ｂ）は垂直方向の配光特性を示す図である。 実施例１に係る投光光学系の（ａ）は縦方向の断面構成、（ｂ）は水平方向の断面構成を示す図である。 実施例１に係る投光光学系による（ａ）は投光光束の縦方向の強度分布、（ｂ）は水平方向の強度分布を示す図である。 実施例２に係る投光光学系の（ａ）は縦方向の断面構成、（ｂ）は水平方向の断面構成を示す図である。 実施例２に係る投光光学系による（ａ）は投光光束の縦方向の強度分布、（ｂ）は水平方向の強度分布を示す図である。

符号の説明

４８Ａ〜４８Ｈ ワイヤバネ
１３２ レーザーダイオード
１５６ 主光線
１５８ 対象物
１６２ 受光レンズ
１６４ フォトディテクタ
２０１ 光源
２０２ 集光レンズ群
２０２Ａ 両凸正レンズ
２０２ａ 光軸
２０３ 投光レンズ群
２０３Ａ 両凹負レンズ
２０３ａ 光軸
２１１ 光源像
２４１ 中心光線
２４２、２４３ 光線

Claims (24)

1. 光源と、
   負の横倍率を有し前記光源から発散した光束を収束光に変換する正屈折力の集光レンズ群と、
   前記集光レンズ群からの光束に対し、射出光束が平行光束に近づくように前記集光レンズ群からの光束を投光する負屈折力の投光レンズ群とを有し、
   前記集光レンズ群を偏心移動させて投光範囲の変更を行うことを特徴とする投光光学系。
2. 前記集光レンズ群と前記投光レンズ群との関係が、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の投光光学系。
   −０．７＜ｆ_P／ｆ_N＜−０．２ ・・・（１）
   ここで、
   ｆ_Pは前記集光レンズ群の焦点距離、
   ｆ_Nは前記投光レンズ群の焦点距離、
   である。
3. 前記集光レンズ群は正の屈折力を有する１つの正レンズ成分で構成され、
   前記投光レンズ群は負の屈折力を有する負レンズ成分を１つのみ有することを特徴とする請求項１または２に記載の投光光学系。
   ただし、レンズ成分は光軸上にて空気に接触する屈折面が、光軸が入射する側の面と光軸が射出する側の面の２つのみのレンズを意味する。
4. 前記集光レンズ群の前記正レンズ成分が、以下の条件式を満足する両凸形状を有することを特徴とする請求項３に記載の投光光学系。
   −３．０＜β_P＜−０．７ ・・・（Ａ）
   −０．２＜ＳＦ_P＜０．２ ・・・（Ｂ）
   ただし、
   β_Pは前記集光レンズ群の前記正レンズ成分の横倍率、
   ＳＦ_Pは前記集光レンズ群の前記正レンズ成分の形状ファクターであり、
   入射側面の近軸曲率半径をｒ_Pi、射出側面の近軸曲率半径をｒ_Poとしたときに
   ＳＦ_P＝（ｒ_Pi＋ｒ_Po）／（ｒ_Pi−ｒ_Po）
   で定義される。
5. 前記投光レンズ群内のレンズが全てプラスチックで構成される単レンズであることを特徴とする請求項３または４に記載の投光光学系。
6. 前記投光レンズ群がトーリック面の屈折面を有することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の投光光学系。
7. 前記投光レンズ群は負の屈折力を有する１つの負レンズ成分で構成されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の投光光学系。
8. 前記投光レンズ群の前記負レンズ成分の形状が、以下の条件式を満足する両凹形状であることを特徴とする請求項７に記載の投光光学系。
   −０．９＜ＳＦ_Nn＜−０．３ ・・・（Ｃ）
   −１．６＜ｒ_Nni／Ｄ_PN＜−０．７ ・・・（Ｄ）
   ただし、
   ＳＦ_Nnは前記投光レンズ群の前記負レンズ成分の形状ファクターであり、
   入射側面の近軸曲率半径をｒ_Nni、射出側面の近軸曲率半径をｒ_Nnoとしたときに
   ＳＦ_Nn＝（ｒ_Nni＋ｒ_Nno）／（ｒ_Nni−ｒ_Nno）
   で定義され、
   ｒ_Nniは前記投光レンズ群の前記負レンズ成分の入射側面の近軸曲率半径、
   Ｄ_PNは前記集光レンズ群と前記投光レンズ群との間の光軸上距離、
   である。
9. 前記投光レンズ群は、光源側から順に、
   前記負レンズ成分と正の屈折力を有する正レンズ成分の２つのレンズ成分で構成されることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の投光光学系。
10. 前記投光レンズ群の前記負レンズ成分と前記正レンズ成分との関係が、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項９に記載の投光光学系。
    −０．４＜ｆ_Nn／ｆ_Np＜−０．１ ・・・（２）
    ここで、
    ｆ_Nnは前記投光レンズ群中の前記負レンズ成分の焦点距離、
    ｆ_Npは前記投光レンズ群中の前記正レンズ成分の焦点距離、
    である。
11. 前記投光レンズ群の前記負レンズ成分の形状が、以下の条件を満足する両凹形状であることを特徴とする請求項１０に記載の投光光学系。
    −０．９＜ＳＦ_Nn＜０．０ ・・・（Ｅ）
    −１．０＜ｒ_Nni／Ｄ_PN＜−０．２ ・・・（Ｆ）
    ただし、
    ＳＦ_Nnは前記投光レンズ群の負レンズ成分の形状ファクターであり、
    入射側面の近軸曲率半径をｒ_Nni、射出側面の近軸曲率半径をｒ_Nnoとしたときに
    ＳＦ_Nn＝（ｒ_Nni＋ｒ_Nno）／（ｒ_Nni−ｒ_Nno）
    で定義され、
    ｒ_Nniは前記投光レンズ群の前記負レンズ成分の入射側面の近軸曲率半径、
    Ｄ_PNは前記集光レンズ群と前記投光レンズ群との間の光軸上距離、
    である。
12. 前記投光レンズ群の前記正レンズ成分の形状が、以下の条件を満足するメニスカス形状であることを特徴とする請求項１１に記載の投光光学系。
    ５．０＜ＳＦ_Np＜２０．０ ・・・（Ｇ）
    −５．０＜ｒ_Npi／Ｄ_np＜−１．０ ・・・（Ｈ）
    ただし、
    ＳＦ_Npは前記投光レンズ群の前記正レンズ成分の形状ファクターであり、
    入射側面の近軸曲率半径をｒ_Npi、射出側面の近軸曲率半径をｒ_Npoとしたときに
    ＳＦ_Np＝（ｒ_Npi＋ｒ_Npo）／（ｒ_Npi−ｒ_Npo）
    で定義され、
    ｒ_Npiは前記投光レンズ群の前記正レンズ成分の入射側面の近軸曲率半径、
    Ｄ_npは前記投光レンズ群中の前記負レンズ成分と前記正レンズ成分との間の光軸上距離、
    である。
13. 前記投光レンズ群の前記正レンズ成分と前記負レンズ成分がプラスチックで構成される単レンズであることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の投光光学系。
14. 前記負投光レンズ群の前記正レンズ成分がトーリック面の屈折面を有することを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の投光光学系。
15. 前記トーリック面は、少なくとも偏心移動する方向にてレンズの光軸から離れるに従い曲率が変化する非球面であることを特徴とする請求項６または１４に記載の投光光学系。
16. 前記集光レンズ群の前記正レンズ成分はレンズの光軸から離れるほど曲率の絶対値が小さくなる凸形状の非球面を有することを特徴とする請求項３〜１５のいずれか一項に記載の投光光学系。
17. 前記集光レンズ群の前記正レンズ成分がガラスで構成されることを特徴とする請求項３〜１６のいずれか一項に記載の投光光学系。
18. 前記集光レンズ群の前記正レンズ成分が単レンズであることを特徴とする請求項３〜１７のいずれか一項に記載の投光光学系。
19. 前記トーリック面が以下の条件式を満足する凸面であることを特徴とする請求項６、１４、及び１５のいずれか一項に記載の投光光学系。
    １０＜１／（ＲＴ_max／ＲＴ_min−１）＜３００ ・・・（Ｉ）
    ただし、
    ＲＴ_maxは方向により値が異なるトーリック面の近軸曲率半径絶対値のうちの最大値、
    ＲＴ_minは方向により値が異なるトーリック面の近軸曲率半径絶対値のうちの最小値、
    である。
20. 前記集光レンズ群の横倍率と前記投光レンズ群の横倍率との合成横倍率が以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項に記載の投光光学系。
    −０．０２＜β^−１ _min＜０．０５ ・・・（Ｊ）
    −０．０２＜β^−１ _max＜０．１０ ・・・（Ｋ）
    ただし、
    β^−１ _minは光軸と交わる任意の方向の合成横倍率（全系横倍率）の逆数のうち最小値、
    β^−１ _maxは光軸と交わる任意の方向の合成横倍率（全系横倍率）の逆数のうち最大値、
    である。
21. 前記光源が、複数の点光源、線状の光源、面状の光源の少なくともいずれかを備えることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一項に記載の投光光学系。
22. 前記光源の発光部位が線状または矩形であることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一項に記載の投光光学系。
23. 前記光源は発光ダイオードまたは半導体レーザーであり、前記光源の発光部位は矩形または線状であることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一項に記載の投光光学系。
24. 請求項１〜２３のいずれか一項に記載の投光光学系と、対象物にて反射された前記投光光学系により投光された光束に基づき、前記対象物の位置情報を取得する受光部材とを備えたことを特徴とする投光装置。

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