JP2016224414A - テレセントリック光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を抑制しつつ高精度で光軸を合わせることができるテレセントリック光学装置を提供すること。【解決手段】本発明のテレセントリック光学装置は、物体側に設けられた第１テレセントリックレンズ面と、像側に設けられ、第１テレセントリックレンズ面と共通の焦点位置を有する第２テレセントリックレンズ面と、第１テレセントリックレンズ面と第２テレセントリックレンズ面との間において、焦点位置を中心とした光通過領域よりも外側である外側領域に設けられ、外側領域に入射された光を結像に寄与させないよう光路を変更する光路変更部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、物体側および像側の両方にテレセントリックレンズが設けられたテレセントリック光学装置に関する。

物体側および像側の両方にテレセントリックレンズが設けられたテレセントリック光学装置においては、光軸方向（Ｚ方向）に物体が移動しても、Ｚ方向と直交するＸ，Ｙ方向に像の大きさが変化しないという特徴がある。このため、リニアスケールや画像測定装置の光学系として用いられ、例えば段差のある物体の広視野一括測定などに幅広く利用されている。

特許文献１には、全体として正の屈折力をもつ前群と、全体として正の屈折力をもつ後群とを備え、前群の後側焦点と、後群の前側焦点とを一致させるように配置し、その一致した焦点位置に絞りを配置した両テレセントリック光学系が開示されている。この両テレセントリック光学系では、諸収差および軸外光束の主光線のテレセントリシティ（テレセントリックの度合い）がよく補正されるため、画像処理測定機の対物レンズとして好適に利用される。

特許第３７０８８４５号公報

しかしながら、物体側および像側の両方にテレセントリックレンズを設け、焦点位置に絞り（テレセントリック絞り）を設ける構成では、構成部品の点数が増加するとともに、各部を光学的に高精度に位置合わせする必要がある。正確な位置合わせができないと、テレセントリシティの劣化を招いたり、像の鮮鋭度の劣化を起こしたりするという問題が生じる。

本発明は、部品点数の増加を抑制しつつ高精度で光軸を合わせることができるテレセントリック光学装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のテレセントリック光学装置は、物体側に設けられた第１テレセントリックレンズ面と、像側に設けられ、第１テレセントリックレンズ面と共通の焦点位置を有する第２テレセントリックレンズ面と、第１テレセントリックレンズ面と第２テレセントリックレンズ面との間において、焦点位置を中心とした光通過領域よりも外側である外側領域に設けられ、外側領域に入射された光を結像に寄与させないよう光路を変更する光路変更部と、を備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、焦点位置を中心とした光通過領域よりも外側である外側領域に光路変更部が設けられているため、焦点位置に合わせてテレセントリック絞りを設けることなく、外側領域に入射された光を結像に寄与させないようにすることができる。これにより、光通過領域の外側の不要な光が混入することを防止して、テレセントリシティ良好な光を得ることができる。

本発明のテレセントリック光学装置において、光路変更部は、光路を外側に屈折させる屈折面を有していてもよい。これにより、外側領域に入射された光を外側に屈折させることができ、光通過領域の外側の不要な光が混入することを防止することができる。

本発明のテレセントリック光学装置において、光路変更部はレンズ曲面を有していてもよい。これにより、光路変更部を通過する光はレンズ曲面の光軸方向に集光され、光通過領域の外側の不要な光が混入することを防止することができる。

本発明のテレセントリック光学装置において、光路変更部は、外側領域に入射された光を拡散させる粗面化された面を有していてもよい。これにより、外側領域に入射された光を拡散させることができ、光通過領域の外側の不要な光が混入することを防止することができる。

本発明のテレセントリック光学装置において、第１テレセントリックレンズ面を含む前段レンズ部と、第２テレセントリックレンズ面を含む後段レンズ部と、を有し、光路変更部は、前段レンズ部および後段レンズ部の少なくとも一方に設けられていてもよい。これにより、前段レンズ部と後段レンズ部との間に光路変更部が設けられ、２つのレンズ部を組み合わせるだけで両側にテレセントリックレンズ面を有する光学装置を構成することができる。

本発明のテレセントリック光学装置において、前段レンズ部と後段レンズ部との間に設けられ、前段レンズ部と後段レンズ部とを嵌合によって接続する嵌合部をさらに備えていてもよい。これにより、前段レンズ部と後段レンズ部とが嵌合によって位置決めされ、別個の部品であっても光軸合わせを簡単かつ正確に行うことができる。

本発明のテレセントリック光学装置において、嵌合部は、光通過領域に設けられ前段レンズ部および後段レンズ部の光軸に直交する平面を有していてもよい。これにより、嵌合部を通過する光が屈折せずに進むことになる。

本発明のテレセントリック光学装置において、前段レンズ部と後段レンズ部との間には中間領域が設けられ、光路変更部は、前段レンズ部または後段レンズ部を構成する領域の屈折率と、中間領域の屈折率との差に応じて光路を屈折させてもよい。これにより、光路変更部を通過する光は屈折率差に応じて外側に屈折することになる。

本発明のテレセントリック光学装置において、中間領域の光透過率は、前段レンズ部または後段レンズ部を構成する領域の光透過率よりも低くなっていてもよい。これにより、光路変更部を通過する光の量を低減させることができる。

本発明のテレセントリック光学装置において、光通過領域における前段レンズ部と後段レンズ部との間に隙間が設けられていてもよい。これにより、前段レンズ部と後段レンズ部との間の光通過領域に干渉縞を発生させるような微小な間隙が生じることが無くなる。

本発明のテレセントリック光学装置において、前段レンズ部および後段レンズ部のそれぞれの外側領域に設けられた基準穴と、基準穴に挿入される基準棒とを含む位置決め機構をさらに備え、位置決め機構によって、前段レンズ部および後段レンズ部の光軸方向および光軸と直交する方向の位置決めが成されてもよい。これにより、前段レンズ部と後段レンズ部との光軸方向および光軸と直交する方向の確実な位置決めが行われる。

（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、前段レンズ部および後段レンズ部の正面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第２実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第３実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第４実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式斜視図である。 第５実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、第６実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式断面図である。 第７実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式斜視図である。 第７実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式斜視図である。 第７実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式斜視図である。 適用例を示す模式図である。 適用例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

〔第１実施形態〕
図１（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式断面図である。
図１（ａ）には組み立て状態が表され、図１（ｂ）には分離した状態が表される。
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るテレセントリック光学装置１は、物体側に配置される前段レンズ部１０と、像側に配置される後段レンズ部２０とを備える。前段レンズ部１０および後段レンズ部２０のそれぞれは、略円筒形である。前段レンズ部１０の物体側には第１テレセントリックレンズ面１１が設けられ、後段レンズ部２０の像側には第２テレセントリックレンズ面２１が設けられる。前段レンズ部１０および後段レンズ部２０は、光軸ＡＸに沿って連結されている。

テレセントリック光学装置１では、前段レンズ部１０に設けられた第１テレセントリックレンズ面１１の焦点位置ｆ１と、後段レンズ部２０に設けられた第２テレセントリックレンズ面２１の焦点位置ｆ２とが一致している。これにより、物体との距離が光軸ＡＸ方向に変化しても、光軸ＡＸと直交する方向に像の大きさが変化しない光学系となる。

本実施形態に係るテレセントリック光学装置１では、第１テレセントリックレンズ面１１と第２テレセントリックレンズ面２１との間において、焦点位置ｆ１、ｆ２を中心とした光通過領域ＴＲが設けられる。光通過領域ＴＲは、光軸ＡＸ上の焦点位置ｆ１、ｆ２を中心とした所定半径の領域である。第１テレセントリックレンズ面１１から入射した光のうち光通過領域ＴＲを通過する光Ｃ１が第２テレセントリックレンズ面２１から出射される。

テレセントリック光学装置１において、第１テレセントリックレンズ面１１と第２テレセントリックレンズ面２１との間における光通過領域ＴＲよりも外側の外側領域ＯＲには、光路変更部３０が設けられる。光路変更部３０は、外側領域ＯＲに入射された光を結像に寄与させないよう光路を変更する役目を果たす。本実施形態では、光路変更部３０は、光路を外側に屈折させる屈折面３１を有する。

これにより、第１テレセントリックレンズ面１１から入射した光のうち光路変更部３０から出射される光Ｃ２は、屈折面３１によって外側（光軸ＡＸから離れる側）に屈折される。

ここで、屈折面３１の形状は、レンズ形状（球面、非球面、フレネルレンズ形状等を含む）、平面形状（光軸ＡＸに対して傾斜する平面等を含む）、粗面形状など、光路を変更できる形状であれば種々の態様を採用することができる。

テレセントリック光学装置１において、前段レンズ部１０と後段レンズ部２０との間、すなわち屈折面３１と後段レンズ部２０との間には中間領域１５が設けられる。図１（ａ）に示す例では、中間領域１５は空間を有する。空間が設けられていることで、屈折面３１と空間との光の屈折率差に応じて光路が屈折することになる。

このように、屈折面３１の形状や、屈折面３１と中間領域１５との屈折率差によって光路が外側に屈折されるため、第１テレセントリックレンズ面１１から入射した光のうち、光路変更部３０に向かう光Ｃ２は光軸ＡＸから離れるよう屈折され、光通過領域ＴＲに向かう光Ｃ１のみが第２テレセントリックレンズ面２１から出射されることになる。

テレセントリック光学装置１において、前段レンズ部１０と後段レンズ部２０との間には嵌合部４０が設けられる。図１（ｂ）に示すように、嵌合部４０は、凹部４５と凸部４６とが嵌合する部分である。凹部４５は、前段レンズ部１０に設けられ、凸部４６は後段レンズ部２０に設けられる。なお、凹部４５が後段レンズ部２０に設けられ、凸部４６が前段レンズ部１０に設けられていてもよい。

この凹部４５と凸部４６とが嵌合することによって、前段レンズ部１０と後段レンズ部２０との位置合わせが行われる。この嵌合部４０の位置は、テレセントリック光学装置１における光通過領域ＴＲの位置と対応している。凹部４５と凸部４６とが嵌合して互いに接触する部分には、平面４５ａおよび４６ａが設けられる。平面４５ａおよび４６ａは、光軸ＡＸと直交する面である。平面４５ａは凹部４５の底面であり、平面４６ａは凸部４６の突出面である。凹部４５と凸部４６とは、平面４５ａおよび４６ａが互いに当接する位置まで嵌め込まれる。

図２（ａ）および（ｂ）は、前段レンズ部および後段レンズ部の正面図である。
図２（ａ）には前段レンズ部１０を光軸ＡＸに沿って凹部４５側から見た正面図が表され、図２（ｂ）には後段レンズ部２０を光軸ＡＸに沿って凸部４６側から見た正面図が表される。
図２（ａ）に示すように、前段レンズ部１０の中央には凹部４５が設けられる。凹部４５は内径Ｄ１を有する。凹部４５の周辺には光路変更部３０の屈折面３１が設けられる。

図２（ｂ）に示すように、後段レンズ部２０の中央には凸部４６が設けられる。凸部４６は外径Ｄ２を有する。凸部４６の外径Ｄ２および凹部４５の内径Ｄ１は、凸部４６と凹部４５との互いの位置合わせが固定される嵌め合い寸法に設けられる。

前段レンズ部１０および後段レンズ部２０は、例えばガラスモールドやプラスチックモールドによって成形される。前段レンズ部１０の凹部４５や後段レンズ部２０の凸部４６が型成形によって製造されることから、これらを嵌合によって組み合わせることで、光軸ＡＸを基準にした前段レンズ部１０および後段レンズ部２０の正確な位置合わせを容易に行うことができる。

このような構成を備えたテレセントリック光学装置１によれば、焦点位置ｆ１、ｆ２を中心とした光通過領域ＴＲよりも外側である外側領域ＯＲに光路変更部３０が設けられているため、焦点位置ｆ１、ｆ２に合わせてテレセントリック絞りを設けることなく、光通過領域ＴＲの外側の光を光路の外側に屈折させることができる。すなわち、前段レンズ部１０および後段レンズ部２０を嵌合によって連結するだけで、テレセントリック絞りを設けることなく、光通過領域ＴＲの外側の不要な光を除去し、テレセントリシティ良好な光を得ることができる。

〔第２実施形態〕
図３（ａ）および（ｂ）は、第２実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式断面図である。
図３（ａ）に示すテレセントリック光学装置１Ｂにおいては、光路変更部３０に粗面化された面（粗面３２）が設けられている。粗面３２は、光路変更部３０の後段レンズ部２０と対向する面であり、光路変更部３０に入射された光Ｃ２を拡散させる。これにより、光通過領域ＴＲの外側の不要な光が後段レンズ部２０に混入することを防止することができる。
なお、図３（ａ）の図示では、粗面３２は光軸ＡＸに直交する平面が粗面化されており、入射位置に応じて光Ｃ２を様々な方向に屈折させる。このため、前述の屈折面３１のように光路を外側にのみ屈折させるようにできていないが、光路を外側に屈折させる屈折面３１そのものを粗面化してもよい。

図３（ｂ）に示すテレセントリック光学装置１Ｃにおいては、前段レンズ部１０と後段レンズ部２０との間に埋め込み部５０が設けられる。埋め込み部５０には、中間領域１５に、前段レンズ部１０の光透過率よりも低い光透過率の材料（低透過率材料）が埋め込まれている。光透過率の非常に低い材料を埋め込むことで、埋め込み部５０は遮光膜となる。これにより、光路変更部３０を通過する光の量が低減され、光通過領域ＴＲの外側の不要な光が後段レンズ部２０に混入することを防止することができる。
なお、図３（ｂ）の図示では、光路変更部３０と埋め込み部５０との境界面３３が直線（平面）で現されているが、屈折面３１あるいは粗面３２としてもよい。

〔第３実施形態〕
図４（ａ）および（ｂ）は、第３実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式断面図である。
第３実施形態に係るテレセントリック光学装置１Ｄおよび１Ｅは、前段レンズ部１０および後段レンズ部２０を一体化した構成である。
図４（ａ）に示すテレセントリック光学装置１Ｄでは、一体化された前段レンズ部１０および後段レンズ部２０の間に光路変更部３０が設けられる。光路変更部３０の前段レンズ部１０の側の面は粗面化されている。さらに光路変更部３０の後段レンズ部２０の側の面も粗面化されている。

テレセントリック光学装置１Ｄを製造するには、一端側に第１テレセントリックレンズ面１１を備え、他端側に第２テレセントリックレンズ面２１を備えた略円筒型の部材をガラスモールドやプラスチックモールドで形成し、この部材の中央部の外周に切れ込みを入れる。この切れ込みを入れることで空間の中間領域１５が形成されるとともに光路変更部３０が形成される。切れ込みを入れる際に用いるブレードの表面の粗さによって、光路変更部３０の両面の粗面化が行われる。

図４（ｂ）に示すテレセントリック光学装置１Ｅでは、一体化された前段レンズ部１０および後段レンズ部２０の間に埋め込み部５０が設けられる。埋め込み部５０には、中間領域１５に、前段レンズ部１０の光透過率よりも低い光透過率の材料（低透過率材料）が埋め込まれている。これにより、光路変更部３０を通過する光の量が低減される。

テレセントリック光学装置１Ｅを製造するには、一端側に第１テレセントリックレンズ面１１を備え、他端側に第２テレセントリックレンズ面２１を備えた略円筒型の部材をガラスモールドやプラスチックモールドで形成し、この部材の中央部の外周に途中まで切れ込みを入れる。この切れ込みを入れることで空間の中間領域１５が形成される。そして、中間領域１５内に低透過率材料を埋め込むことで埋め込み部５０を形成する。

図４（ａ）および（ｂ）に示したいずれのテレセントリック光学装置１Ｄおよび１Ｅでも、前段レンズ部１０および後段レンズ部２０が一体化されているため、両者の光軸合わせが不要である。また、部品点数を少なくすることができる。

〔第４実施形態〕
図５（ａ）〜（ｃ）は、第４実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式斜視図である。
本実施形態に係るテレセントリック光学装置１Ｆは、複数のレンズ部が並ぶレンチキュラー型である。テレセントリック光学装置１Ｆでは、４つのシリンドリカルレンズが並ぶ構成である。

前段レンズ部１０には４つのシリンドリカルレンズに対応して４つの第１テレセントリックレンズ面１１が設けられ、後段レンズ部２０には４つのシリンドリカルレンズに対応して４つの第２テレセントリックレンズ面２１が設けられる。

図５（ａ）〜（ｃ）では、テレセントリック光学装置１Ｆの製造方法を順に示している。
先ず、図５（ａ）に示すように、前段レンズ部１０および後段レンズ部２０をそれぞれガラスモールドやプラスチックモールドによって形成する。前段レンズ部１０および後段レンズ部２０の各シリンドリカルレンズに対応する部分には、レンズ長手方向に延びる凸状部１２および２２が設けられる。

次に、図５（ｂ）に示すように、前段レンズ部１０および後段レンズ部２０の互いの凸状部１２および２２を突き当てるようにして両者を重ね合わせる。前段レンズ部１０および後段レンズ部２０は接着剤で固定されたり、図示しない保持部によって固定されたりする。前段レンズ部１０および後段レンズ部２０の互いに位置合わせは、凸状部１２および２２の位置関係によって決定することができる。なお、図示しないマークや凹凸によって位置合わせを行ってもよい。

前段レンズ部１０および後段レンズ部２０の互いの凸状部１２および２２が突き当てられることで、前段レンズ部１０と後段レンズ部２０との間に中間領域１５の隙間が発生する。

次に、図５（ｃ）に示すように、中間領域１５の隙間に低透過率材料を埋め込み、埋め込み部５０を形成する。これにより、テレセントリック光学装置１Ｆが完成する。

このようなレンチキュラー型のテレセントリック光学装置１Ｆにおいても、テレセントリック絞りを設けることなく、簡単な構成でテレセントリシティ良好な光学装置を提供することができる。

なお、図５（ａ）〜（ｃ）に示す前段レンズ部１０および後段レンズ部２０では、凸状部１２および２２を備える例を説明したが、図１に示すような凹部４５および凸部４６による嵌合部４０によって前段レンズ部１０および後段レンズ部２０を嵌め合わせてもよい。

〔第５実施形態〕
図６は、第５実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式斜視図である。
図６に示すように、第５実施形態に係るテレセントリック光学装置１Ｇは、複数のレンズ部が並ぶレンチキュラー型である。テレセントリック光学装置１Ｇでは、４つのシリンドリカルレンズが並ぶ構成である。

テレセントリック光学装置１Ｇでは、複数の第１テレセントリックレンズ面１１の間、および複数の第２テレセントリックレンズ面２１の間に光吸収部５１が設けられる。また、複数の光路変更部３０のそれぞれに設けられた屈折面３１はレンズ面になっており、屈折面３１を通過した光を光吸収部５１に集光するようになっている。このような構成により、各々の光路変更部３０で進路を変更された光は光吸収部５１で吸収され、その結果、隣りの第２テレセントリックレンズ面２１には再入射しない。

〔第６実施形態〕
図７（ａ）および（ｂ）は、第６実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式断面図である。
図７（ａ）には組み立て状態が表され、図７（ｂ）には分離した状態が表される。
テレセントリック光学装置１Ｈでは、前段レンズ部１０と後段レンズ部２０との間に設けられる嵌合部４０として、前段レンズ部１０および後段レンズ部２０のそれぞれに凹部４５１／４５２および凸部４６１／４６２が設けられている。

前段レンズ部１０に設けられる凹部４５１と後段レンズ部２０に設けられる凹部４５２とは同じ形状、同じ大きさになっている。また、前段レンズ部１０に設けられる凸部４６１と後段レンズ部２０に設けられる凸部４６２とは同じ形状、同じ大きさになっている。すなわち、前段レンズ部１０および後段レンズ部２０は同じ形状になっている。前段レンズ部１０と後段レンズ部２０とを嵌合する場合には、光軸ＡＸを中心に一方を他方に対して１８０度回転させ、凹部４５１と凸部４６２、凹部４５２と凸部４６１を向かい合わせにして嵌合する。これにより、テレセントリック光学装置１Ｈが構成される。

本実施形態に係るテレセントリック光学装置１Ｈでは、前段レンズ部１０および後段レンズ部２０が同じ形状になっているため、１つのモールド型によって前段レンズ部１０および後段レンズ部２０を形成することができる。

〔第７実施形態〕
図８〜図１０は、第７実施形態に係るテレセントリック光学装置を例示する模式断面図である。
第７実施形態に係るテレセントリック光学装置１Ｉ、１Ｊおよび１Ｋは、前段レンズ部１０と後段レンズ部２０とを嵌合部４０を用いることなく組み合わせた構成である。

ここで、凹部４５を有する前段レンズ部１０や凸部４６を有する後段レンズ部２０が成形されたときに、凹部４５の平面４５ａと凸部４６の平面４６ａとが完全な平面にならず、お互いに異なる形状の微小な凹凸がそれぞれの面に生じている場合がある。それらの平面４５ａと平面４６ａとが当接すると、当接面に微小な間隙が出来てしまう。そして、その当接面は光通過領域ＴＲでもあるので、光Ｃ１が通過すると微小な間隙によって干渉縞が生じてしまい、光Ｃ１の光強度の減衰をもたらしてしまう可能性がある。そこで、図８〜図１０に示すテレセントリック光学装置１Ｉ、１Ｊおよび１Ｋでは、前段レンズ部１０と後段レンズ部２０とを嵌合部４０を用いることなく組み合わせている。

図８に示すテレセントリック光学装置１Ｉは、図１（ａ）および（ｂ）に示すテレセントリック光学装置１の嵌合部４０が設けられていない構成である。図９に示すテレセントリック光学装置１Ｊは、図３（ａ）に示すテレセントリック光学装置１Ｂの嵌合部４０が設けられていない構成である。図１０に示すテレセントリック光学装置１Ｋは、図９に示すテレセントリック光学装置１Ｊの後段レンズ部２０にも粗面３２が設けられた構成である。

これらのテレセントリック光学装置１Ｉ、１Ｊおよび１Ｋにおいて、嵌合部４０によらず前段レンズ部１０と後段レンズ部２０とを組み合わせるには、次のような位置決め機構を用いている。すなわち、前段レンズ部１０の外側領域ＯＲよりもさらに外側に基準穴α１を設け、後段レンズ部２０の外側領域ＯＲよりもさらに外側に基準穴α２を設け、これらの基準穴α１およびα２に基準棒βを挿入する。これにより前段レンズ部１０と後段レンズ部２０との位置決め機構が構成される。この位置決め機構によって、前段レンズ部１０および後段レンズ部２０の光軸ＡＸに沿った方向および光軸ＡＸと直交する方向の位置決めが成されるとともに、光通過領域ＴＲにおける前段レンズ部１０と後段レンズ部２０との間に一定の隙間が設けられる。

また、基準棒βの途中には、基準穴α１、α２よりも太い部分Ｐが設けられる。この部分Ｐの厚みによって前段レンズ部１０と後段レンズ部２０との距離が決まる（光軸ＡＸ方向の位置決め）。この部分Ｐの厚みは、前段レンズ部１０と後段レンズ部２０の焦点位置が一致するように決められる。

このような位置決め機構によれば、前段レンズ部１０と後段レンズ部２０との間の光通過領域ＴＲに干渉縞を発生させるような微小な間隙が生じることが無くなり、かつ、外側領域ＯＲに設けられている光路変更部３０の屈折面３１によって不要な光を排除することができる。

〔適用例〕
図１１および図１２は、適用例を示す模式図である。
図１１および図１２には、リニアスケール１００に本実施形態に係るテレセントリック光学装置１を適用した例が示される。図１１に示すように、リニアスケール１００は、検出ユニット１１０と、スケール１２０と、を備える。スケール１２０は、測定基準線ＭＬに沿って配置される複数の測定格子１２１を備える。測定格子１２１は、例えばスリットである。検出ユニット１１０には制御部１３０が接続される。リニアスケール１００では、検出ユニット１１０とスケール１２０との測定基準線ＭＬに沿った相対的な位置関係を検出する。検出ユニット１１０で取り込んだ信号は制御部１３０に送られ、検出ユニット１１０の測定基準線ＭＬに対する位置の演算が行われる。

図１２には、検出ユニット１１０の構成が示される。検出ユニット１１０には、受光部１１２および本実施形態に係るテレセントリック光学装置１が設けられる。リニアスケール１００では、発光部１１１から出射した光の測定格子１２１での透過光をテレセントリック光学装置１を介して受光部１１２で受光し、受光量変化を検出することで変位量の測定を行う。

このようなリニアスケール１００の検出ユニット１１０の光学系として本実施形態に係るテレセントリック光学装置１を用いることで、検出ユニット１１０の光学系の構成を簡素化できるとともに、良好なテレセントリシティによって精度の高い測定を行うことが可能になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、部品点数の増加を抑制しつつ高精度で光軸を合わせることができるテレセントリック光学装置を提供することが可能になる。

なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、上記においては光路変更部３０が前段レンズ部１０に設けられた例を示したが、光路変更部３０は後段レンズ部２０に設けられていてもよいし、前段レンズ部１０および後段レンズ部２０の両方に設けられていてもよい。また、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。

本発明は、リニアスケールのほか、画像測定装置などの他の測定装置、顕微鏡などの光学装置の光学系として好適に利用できる。

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ…テレセントリック光学装置
１０…前段レンズ部
１１…第１テレセントリックレンズ面
１２…凸状部
１５…中間領域
２０…後段レンズ部
２１…第２テレセントリックレンズ面
３０…光路変更部
３１…屈折面
３２…粗面
３３…境界面
４０…嵌合部
４５…凹部
４５ａ，４６ａ…平面
４６…凸部
５０…埋め込み部
５１…光吸収部
１００…リニアスケール
１１０…検出ユニット
１１１…発光部
１１２…受光部
１２０…スケール
１２１…測定格子
１３０…制御部
４５１…凹部
４５２…凹部
４６１…凸部
４６２…凸部
ＡＸ…光軸
ＯＲ…外側領域
ＴＲ…光通過領域
Ｃ１，Ｃ２…光
ｆ１，ｆ２…焦点位置

Claims (11)

1. 物体側に設けられた第１テレセントリックレンズ面と、
   像側に設けられ、前記第１テレセントリックレンズ面と共通の焦点位置を有する第２テレセントリックレンズ面と、
   前記第１テレセントリックレンズ面と前記第２テレセントリックレンズ面との間において、前記焦点位置を中心とした光通過領域よりも外側である外側領域に設けられ、前記外側領域に入射された光を結像に寄与させないよう光路を変更する光路変更部と、
   を備えたことを特徴とするテレセントリック光学装置。
2. 前記光路変更部は、前記光路を外側に屈折させる屈折面を有することを特徴とする請求項１記載のテレセントリック光学装置。
3. 前記屈折面はレンズ曲面を有することを特徴とする請求項２記載のテレセントリック光学装置。
4. 前記光路変更部は、前記外側領域に入射された光を拡散させる粗面化された面を有することを特徴とする請求項１記載のテレセントリック光学装置。
5. 前記第１テレセントリックレンズ面を含む前段レンズ部と、
   前記第２テレセントリックレンズ面を含む後段レンズ部と、を有し、
   前記光路変更部は、前記前段レンズ部および前記後段レンズ部の少なくとも一方に設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のテレセントリック光学装置。
6. 前記前段レンズ部と前記後段レンズ部との間に設けられ、前記前段レンズ部と前記後段レンズ部とを嵌合によって接続する嵌合部をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載のテレセントリック光学装置。
7. 前記嵌合部は、前記光通過領域に設けられ前記前段レンズ部および前記後段レンズ部の光軸に直交する平面を有することを特徴とする請求項６記載のテレセントリック光学装置。
8. 前記前段レンズ部と前記後段レンズ部との間には中間領域が設けられ、
   前記光路変更部は、前記前段レンズ部または前記後段レンズ部を構成する領域の屈折率と、前記中間領域の屈折率との差に応じて前記光路を屈折させることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のテレセントリック光学装置。
9. 前記中間領域の光透過率は、前記前段レンズ部または前記後段レンズ部を構成する領域の光透過率よりも低いことを特徴とする請求項８記載のテレセントリック光学装置。
10. 前記光通過領域における前記前段レンズ部と前記後段レンズ部との間に隙間が設けられた、請求項５記載のテレセントリック光学装置。
11. 前記前段レンズ部および前記後段レンズ部のそれぞれの前記外側領域に設けられた基準穴と、前記基準穴に挿入される基準棒とを含む位置決め機構をさらに備え、
    前記位置決め機構によって、前記前段レンズ部および前記後段レンズ部の光軸方向および光軸と直交する方向の位置決めが成される、請求項１０記載のテレセントリック光学装置。

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