JP2716725B2 - 方向および位置可変形リレー光学系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光学計測分野で用いるための光軸の位置、
方向を変化させるリレー光学系に関するものである。

［従来の技術］ リレー光学系は、光線の状態を変化させずに光ビーム
を空間内の別の位置に転送するものであって、例えば、
眼球の調節や眼球運動等の測定に利用されている（特開
昭62-8730号参照）。このようなリレー光学系を用いた
眼球運動等の測定においては、眼球をその向きにかかわ
らず常に正面から観察することが重要であり、そのため
には、リレー光学系により常に眼球の正面から光を入れ
る必要がある。即ち、被験者の動きによって眼球の向き
や位置が変化した場合には、それに応じて、光学系から
眼球に向けて射出される光線の方向および位置を変化さ
せなければならない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、射出側の光軸の方向および射
出面における位置を夫々独立に任意に変化させることの
できる方向および位置可変形リレー光学系を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明のリレー光学系は、
空間内の離れた位置に光ビームを同じ拡散状態で転送す
るリレー光学系において、射出側の射出ビームの振れの
中心から逆方向に発散ビームを上記リレー光学系に入射
させたときの該発散ビームの集光点に、上記射出ビーム
の光軸の方向を制御する可能平面鏡を揺動自在に配設す
るとともに、射出側から逆方向に平行ビームを上記リレ
ー光学系に入射させたときの該平行ビームの集光点に、
上記射出ビームの光軸の射出面における位置を制御する
可動平面鏡を揺動自在に配設することにより、光路を折
り曲げる構成として、上記射出ビームの光軸の方向およ
び射出面における位置を夫々独立に制御可能としたこと
を特徴とするものである。

［作用］ 集光入射ビームの集光点に配設した可動平面鏡を揺動
させた場合には、射出光の光軸の方向が変化し、平行入
射ビームの集光点に配設した可動平面鏡を揺動させた場
合には、射出光の光軸の位置が変化する。従って、両可
動平面鏡を揺動させることにより、光軸の方向および位
置を同時に変化させることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。

第１図および第２図は本発明の第１実施例の異なる動
作状態を示すもので、この実施例に示すリレー光学系
は、焦点距離ｆをもつ２つの凸レンズ1,2と、方向制御
用および位置制御用の２つの可動平面鏡3,4とからなる
もっとも簡単な構成を有するものであって、第１のレン
ズ１の前方ｆの距離に設定された入射側基準点Ａ（射出
側の射出ビームの振れの中心から逆方向に発散ビームを
上記リレー光学系に入射させたときの該発散ビームの集
光点。）の位置に上記方向制御用の第１の可動平面鏡３
を揺動軸3aの回りで揺動自在に配設すると共に、２つの
レンズ1,2の中間における平行入射ビームの集光点Ｂに
上記位置制御用の第２の可動平面鏡４を揺動軸4aの回り
で揺動自在に配設し、光路上における上記可動平面鏡３
の位置と射出側基準点Ｃ（入射側基準点Ａから発散ビー
ムを入射したとき射出側で集光する点であり、入射側基
準点Ａと光学的に共役点となる点。）に設けられた四角
枠５の位置との間でリレー光学系が成立するように構成
されており、各可動平面鏡3,4の位置で光路が折り曲げ
られている。従って、上記平面鏡３、レンズ１、平面鏡
４、レンズ２、四角枠５はそれぞれ当間隔に配設され、
各々の間隔はレンズの焦点距離ｆに等しい。

上記構成を有するリレー光学系において、第１図に示
すように、第１の可動平面鏡３を揺動軸3aの回りで揺動
させると、光軸が振れて射出側基準点Ｃにおける四角枠
５の位置で光軸の方向が変化することになり、また、第
２図に示すように、第１の平面鏡３を固定して第２の可
動平面鏡４を揺動軸4aの回りで揺動させた場合には、四
角枠５の位置において光軸の位置が変化することにな
る。従って、第１、第２の可動平面鏡3,4を同時に揺動
させることにより、上記単独の場合の効果が重畳される
から、第３図に示すように光軸の位置および方向を自由
に変化させることができる。

上記実施例は、各可動平面鏡3,4を一軸制御する２自
由度のリレー光学系であるが、第３図に鎖線で示すよう
に、各可動平面鏡3,4を上記揺動軸3a,4aと方向の異なる
別の揺動軸3b,4bとで２軸制御するように構成すれば、
４自由度のリレー光学系を得ることができる。さらに、
第４図に第２実施例として示すように、各可動平面鏡3,
4をそれぞれ異なる２つの揺動軸3a,3bおよび4a,4bの回
りで２軸制御すると共に、第２のレンズ２と四角枠５と
の間に直交平面鏡付６をこれらのレンズ２および四角枠
５の方向に変移自在に配設することにより、５自由度の
リレー光学系を得ることができる。

上記リレー光学系はレンズを用いて構成しているが、
レンズの代りに凹面鏡を用いても構成することができ
る。第５図（Ａ），（Ｂ）にその一例を示しており、同
図（Ａ）は空間的に配置されたリレー光学系の斜視図、
同図（Ｂ）はそれをＸ線方向からみた投影図を示してい
る。この第３実施例の構成は、上記第１実施例のレンズ
1,2が凹面鏡11,12に代わるだけで、その他の部分は実質
的に第１実施例と同じであるから、同一部分に同一符号
を付してその説明は省略する。また、第６図には、上記
第３実施例において、可動平面鏡3,4を揺動させた場合
の光軸の方向および位置の変化を示している。

なお、この第３実施例において、各可動平面虚11,12
を２軸制御したり直交平面鏡付を設けることにより、光
軸を変化させる際の自由度を増大させることができる点
については、上記第２実施例の場合と同じである。

また、上述した各実施例は、二つのレンズまたは凹面
鏡を用いた最も簡単な例を示すものであるが、これらの
光学部品がさらに増えた複雑な光学系でも、所要の位置
に可動平面鏡の挿入することにより本発明のリレー光学
系を実現することができる。

［発明の効果］ このように本発明によれば、光路に配設した可動平面
鏡を揺動させることにより、光軸の方向および位置を同
時に変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における光軸の方向を変化
させる状態を示す斜視図、第２図は同光軸の位置を変化
させる状態を示す斜視図、第３図はそれらを合成した状
態の斜視図、第４図は本発明の第２実施例の斜視図、第
５図（Ａ）は本発明の第３実施例の斜視図、同図（Ｂ）
はその投影図、第６図は第３実施例における光軸の方向
および位置の変化の状態を示す斜視図である。 3,4……可動平面鏡、A,B,C……点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 健夫 茨城県つくば市東１丁目１番４号 工業 技術院製品科学研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−227219（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−82427（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−17745（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空間内の離れた位置に光ビームを同じ拡散
   状態で転送するリレー光学系において、射出側の射出ビ
   ームの振れの中心から逆方向に発散ビームを上記リレー
   光学系に入射させたときの該発散ビームの集光点に、上
   記射出ビームの光軸の方向を制御する可動平面鏡を揺動
   自在に配設するとともに、射出側から逆方向に平行ビー
   ムを上記リレー光学系に入射させたときの該平行ビーム
   の集光点に、上記射出ビームの光軸の射出面における位
   置を制御する可動平面鏡を揺動自在に配設することによ
   り、光路を折り曲げる構成として、上記射出ビームの光
   軸の方向および射出面における位置を夫々独立に制御可
   能としたことを特徴とする光軸の方向および位置可変形
   リレー光学系。