JPS63253474A - 光線追跡装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレンズ系の設計に使用する情報処理装置であ
って、特にレンズ系を通過する光線の経路を可視的に表
示する光線追跡装置に関する。

〔従来の技術〕

レンズの収差性能の評価は、レンズ系を構成する個々の
単レンズの曲率半径、面間隔、構成材料で決まる屈折率
といった構成データに基いてレンズ系の具体的形状を定
め、これに物体の複数個所の点から発する複数の光線を
入射させ、単レンズ各面で屈折して進む光線の経路を光
線追跡手法により計算し、結像面における基準光線の結
像点からのずれ量を収差として求めることによりおこな
われている。

光線追跡とは、レンズ系を構成する個々のレンズ面の曲
率半径、各レンズ面の間隔、レンズ面前後の屈折率など
のレンズ構成データと、レンズへ入射する光線の位置、
傾角などに基いてレンズ系を通過する光線の経路を求め
るものでアル。これ＆てついて簡単に説明すると、例え
ば第１図に示すように、物点距離Ｓ１の位置にある物点
Ａから発してレンズ系を構成するレンズの第１面上の位
置Ｂに入射する光線について光線追跡するとすれば、上
記した物点位置Ａ１物点距離Ｓ１とを定める。これによ
りレンズ第１面に入射する光線の傾角が定まる。入射位
置と傾角が定まったので、レンズ構成データのうち第１
枚目のレンズの第１面の曲率半径、面間隔及びレンズ面
前後の屈折率に基いて第１枚目のレンズを通過する光線
経路ＢＣを算出する。第１枚目のレンズの第２面の曲率
半径と第２面前後の屈折率、及び第２枚目のレンズまで
の面間隔に基いて第２枚目のレンズに入射する光線経路
ＣＤ。

即ち第２枚目のレンズへ入射する光線の位置と傾角を決
定する。以下、この作業をレンズ系を構成するすべての
レンズについて実行することにより、物点から発した光
線の通過経路を求めることができる。物点距離、物点位
置に代えて物点距離と画角ｄを指定することでも入射光
線の入射位置を定めることができ、これらを物点データ
と呼ぶことがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

光線追跡手法によるレンズ系を通過すル光線の通過位置
の演算は、コンピュータにレンズ構成データを入力して
おき、次に物点データ及びレンズ系に入射する光線の入
射位置座標を指定することによっておこなわれ、その演
算結果はレンズ各面の光線通過位置の座標として数値で
出力されるものが普通であった。このため、レンズ系に
入射する光線の入射位置を座標入力するときレンズ面が
曲面であることもあって、入射点を的確に指定すること
が困難であり、また、光線通過位置の座標データを見た
だけではレンズ系を通過する光線の通過位置を把握する
ことが困難で、簡単に入射光線の入射位置を指定し、ま
たレンズ系を通過する光線の様子を迅速に見ることので
きる装置の開発が求められていた。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明は上記問題点を解決するためレンズ系の形状と
入射光線がレンズ系を通過する状況をＣＲＴ上に可視的
に表示するようにしたものであって、入力操作部と表示
装置と外部記憶装置上を備え、外部記憶装置内の情報に
基いてプロセッサ内に複数の機能手段を設定できる情報
処理装置において、前記機能手段は入力されたレンズ構
成データ、物点データ、入射光線入射位置データに基い
てレンズ系内を通過する光線通過位置を演算する光線通
過位置演算手段と、レンズ構成データ、物点データ、入
射光線入射位置データ及び前記演算手段により算出され
た光線通過位置データとからレンズ構成図及びこれを通
過する光路を表示装置に表示させる表示制御手段とを含
み、レンズ系を通過する光線を可視的に表示することを
特徴とするものである。

〔作　用〕

入力されたレンツ構成データに基いてレンズ系全体の形
状がＣＲＴ上に表示される。この画面をみながら、入射
光線の入射位置を指定する。

光線通過位置演算手段は入力データに基いてレンズ系を
通過する光路を演算し、先にＣＲＴ上に表示されている
レンズ系全体形状画面に重畳して光路を表示する。これ
により、−見して入射光線が通過する様子を判断するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について説明する。

第２図はこの発明の光線追跡装置の機能ブロック図であ
って、１はキーボード、マウス等の入力操作部、２は評
価対象レンズの構成データを格納するメモリ、３はレン
ズに入射する入射光線位置データを格納するメモリ、４
は光線追跡手法により光線の通過位置を演算する演算手
段、５は演算手段で算出された光線通過位置データを格
納するメモリ、６はレンズ構成データ、入射光線位置デ
ータ、光線通過位置データに基いてＣＲＴ　７上にレン
ズ形状とこれに入射する光線の通過する様子を可視的に
表示させる表示制御部である。また、８はプロセッサ、
９は外部記憶装置、例えばフロッピーディスク等を示す
。

次に、この光線追跡装置の動作を第２図に示した回路ブ
ロック図、第３図に示した処理プロセスフローチャート
及び第４図に示したＣＲＴ上の表示例を参照しつつ説明
する。

電源を投入し、準備操作がなされると情報処理装置のプ
ロセッサ８に外部記憶装置９からプログラムが読み込ま
れ、ソフトウェアによシ、光線通過位置演算手段４及び
表示制御手段６が形成される。また、プロセッサ８の記
憶装置内にはレンズ構成データメモリ２、入射光線位置
データメモリ３、光線通過位置データメモリ５のエリア
が割当てられる。

入力操作部Ｉからレンズ構成データ、即ちレンズの構成
枚数、各面の曲率半径、面間隔、屈折率などを入力し、
レンズ構成データメモリ２に格納する。これは第３図に
示すフローチャートのステップＳ１で示す処理に相当す
る。

次にメモリ２からレンズ構成データを読み出し、表示制
御手段６を介してＣＲＴ　７上にレンズ系の全体構成図
を表示する。フローチャートのステップＳ２で示す処理
であり、ＣＲＴ上の表示画面は第４図（ａ）に示すもの
である。画面左上の＋印Ｐ１はカーソルを示す。まだ、
右下のｘ、ｙ＝〈〉〈〉の表示は入射光線の入射点座 標を示すが、この段階ではまだ入力されていない０ 人力操作部から、光線追跡演算に必要な物点距離、物点
位置又は画角等の物点データを入力し、光線通過位置演
算手段に入力する。フローチャートではステップＳ３に
示す処理である。

次に、入力操作部１からレンズ系へ入射する光線の入射
点を指定する。これはＣＲＴ上に表示されているカーソ
ルを入力操作部のキーで移動させるか、あるいはマウス
を用いて移動させ、所望の入射点Ｐ２に合せる。これに
より入射点の座標が決定され、入射光線位置データメモ
リ３に格納される。これはフローチャートのステップＳ
４で示す処理であり、ＣＲＴ上の表示画面は第４図（ｂ
）に示すものとなる。

カーソル、マウス等を用いずに、入力操作部１の数値キ
ーから光線入射点の座標を直接入力することもできる。

この場合は、レンズ系の第１面の面頂点を原点とし、光
軸をＸ軸、これと垂直な軸をＹ軸とした直交座標の上で
入射点を入力する。入力された入射点の座標はＣＲＴ表
示画面右下に、例えば第４図（ｃ）に示すように表示さ
れる。入力された入射点座標が入射光線位置データメモ
リ３に格納されることはカーソル、マウス等から入力し
た場合と同じである。

光線通過位置演算手段４は、レンズ構成データメモリ２
に格納されているレンズ構成データ、入射光線位置デー
タメモリ３に格納されている入射点データ、及び先に入
力されている物点距離、物点位置又は画角データに基い
てレンズ内を通過する光線の通過位置を演算する光線追
跡をおこなう。レンズ系を構成する各レンズ面上の通過
位置座標は光線通過位置データメモリ５に格納される。

以上の処理はフローチャートのステップＳ５に示す。

次に、光線通過位置の表示をおこなう。ＣＲ７表示画面
上には既にレンズ系全体の形状が表示されているから、
この画面上に重畳して表示する。即ちメモリ５に格納さ
れている光線通過位置データを読み出し、表示制御手段
６を介してＣＲＴ　Ｔ上にレンズ系全体構成図と共に表
示する。

これはフローチャートのステップＳ６に相当する処理で
あり、ＣＲＴ　７上の表示画面は第４図（ｄ）に示すも
のとなる。

以上で１本の入射光線について処理がなされたので、更
に新たな入射点を指定し、順次光と同様の処理をおこな
うか否かの判断をする。フローチャートではステップＳ
７の処理に相当する。

このようにして複数個の入射点を定め、入射光線の通過
位置を表示したものの一例を第４図（ｅ）に示す。

上記の処理において、指定された入射点からの入射光線
がすべてレンズ系を通過するとは限らない。レンズ系の
途中で遮ぎられる場合は、光線が最後に通過したレンズ
面まで表示し、これを明らかにしておく。第４図（ｆ）
に示したＣＲＴ表示画面で上部２本の＃ｊ！ｒ１．ｒ２
はこれを示す。

このときは最後に通過したレンズの面番号をＣＲＴ上に
表示することにより一層評価を容易にすることができる
。

上記実施例ではレンズ構成データ、物点データ等を入力
操作部から入力しているが、フロッピーディスクその他
外部記憶装置から入力することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明は入力されたレンズ構成
データに基いてレンズ系全体の形状をＣＲＴに表示する
から、この表示画面をみながら入射光線の入射位置を直
接指定することができ、的確な入射位置を定めることが
できる。

さらに、ＣＲＴ上に表示されたレンズ系全体形状に重畳
して入射した光線の経路を表示するから、−見してレン
ズ系を通過する光線の様子を判断することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレンズ系を通過する光線通過位置を求める光線
追跡の説明図、第２図はこの発明の光線追跡装置の機能
ブロック図、第３図は処理プロセスを示すフローチャー
ト、第４図はＣＲＴ表示画面上の表示例である。 ■：入力操作部、２．レンズ構成データメモリ、表示制
御手段、７：ＣＲＴ、８：プロセッサ、９：外部記憶装
置。 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社 第　　１　　図 （ａ） （ｂ） 第　　４ （ｆ） 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力操作部と表示装置と外部記憶装置とを備え、外部記
   憶装置内の情報に基いてプロセッサ内に複数の機能手段
   を設定できる情報処理装置において、前記機能手段は入
   力されたレンズ構成データ、物点データ、入射光線入射
   位置データに基いてレンズ系内を通過する光線通過位置
   を演算する光線通過位置演算手段と、レンズ構成データ
   、物点データ、入射光線入射位置データ及び前記演算手
   段により算出された光線通過位置データとからレンズ構
   成図及びこれを通過する光路を表示装置に表示させる表
   示制御手段とを含み、レンズ系を通過する光線を可視的
   に表示することを特徴とする光線追跡装置。