JPS6335001B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は全体としてレンズレツト・アレイに関
するものであり、更に詳しくいえば、本願出願人
が行つた1978年６月５日付の未決の米国特許出願
第912688号、1979年３月１日付の未決の米国特許
出願第16595号および1979年３月26日付の未決の
米国特許出願第23865号に開示されているレンズ
レツト装置の改良に関するものである。

これら未決の米国特許出願においては、ピント
を合わせようとする離れた光景からの光が対物レ
ンズにより、対物レンズの結像面に近接して設け
られている複数のレンズレツトへ送られる。各レ
ンズレツトは対物レンズの光が出る側の瞳孔の映
像を結ぶ。各レンズレツトの結像面に接近して一
対の光検出器が設けられる。各光検出器は受けた
光を示す出力を発生し、対物レンズが希望の焦点
位置に正しく位置された時には、各光検出器対の
光検出器はほぼ同じ量の光を受ける。対物レンズ
が正しい焦点位置から動くと、光検出器の出力は
等しくなくなる。光検出器の不等出力はある装置
により分析されて、正しく焦点を合わせるために
対物レンズを動かさなければならない向きを決定
する。

前記した未決の米国特許においては、レンズレ
ツトにより結ばれる映像はその性質上円形であ
り、あるいはピント合わせ操作の間にレンズが絞
られると、レンズレツトにより結ばれる映像は絞
り機構の形となり、この映像の寸法は、異なるｆ
数のレンズが用いられたり、絞り機構の開閉によ
り変る。光検出器を正しく機能させるためには、
光検出器を、最小結像の輪郭の内部に配置しなけ
ればならないから光検出器の大きさは限定され
る。光検出器の出力を増大させるためには光検出
器の表面積をできるだけ広くすることが望ましい
が、対物レンズの光が出る側の瞳孔の映像の形が
全体として円形であり、かつその瞳孔の寸法が変
るから、光検出器の利用できる表面積の広さは減
少する。前記した未決の米国特許出願に開示され
ているレンズレツト・アレイに用いられている円
形または球面状のレンズレツトを高い精度で作る
ことは困難であることが知られている。

本発明は、対物レンズから出てきた拡大された
光像が、互いに交差して配置されている２組のレ
ンズにより収束されるように、交差する円筒レン
ズを用いるレンズレツト・アレイを提供するもの
である。この明細書で説明する本発明の実施例に
おいては、レンズレツトの結像面に長円形の映像
を結ぶように、焦点距離の異なる２組のレンズを
それらが互いに直交するようにして平行平面内に
配置する。レンズレツトの結像面に長円形の像を
結ばせることにより、光検出器を長円形の長径方
向に配置できるから、光検出に利用できる表面積
を広くとることができる。円筒形レンズレツトを
交差して配置することにより得られる別の利点
は、前記未決の米国特許出願に開示されている球
面レンズよりも小型円筒形レンズの方が容易に製
作できるため、レンズレツトの製作もまた容易と
なる点である。

以下図面を参照して説明するが、本発明のより
よき理解のために、先ず前記米国特許出願に開示
した光学系を第１図〜第４図を参照して説明す
る。

第１図において、光学系の対物レンズまたはカ
メラの撮影レンズを表すレンズ１０は、その光軸
１２に沿つて矢印１４で示されている向きに動く
ことができる。レンズ１０は第１図の左側にある
光景から出た光を受け、その光をレンズ１０の結
像面に近接して設けられているレンズレツト・ア
レイ１６へ向けて送る。レンズ１０からの光は、
第１図では破線２０と２２で示されているような
光路に沿つてレンズレツト・アレイ１６へ向か
う。レンズレツト・アレイ１６の第１図で向つて
右側の表面は複数のレンズレツト２６で構成され
ている。各レンズレツトの右側には光検出器を表
すドツト対２８が配置される。各レンズレツトは
球面レンズであり、光検出器２８の感光面に水平
軸と鉛直軸とに沿う方向に同じ倍率の映像を結
ぶ。それらの映像は図では円形で示されている
が、前記したように対物レンズ１０の絞り機構の
形に応じた形、たとえば８角形、をとる。レンズ
レツト・アレイ１６の第１の表面３２は平坦に示
されているが、対物レンズが正しい焦点位置にあ
る時に、レンズレツト・アレイの端の方に設けら
れている光検出器が、レンズレツト・アレイの中
心部に設けられている光検出器を受けるのと同量
の光を受けるように、前記未決の米国特許出願第
23865号に開示されているような補正レンズ系を
用いることができる。レンズ１０が正しく焦点が
合つた位置から軸１２に沿つて動くと、個々の光
検出器により受けられる各変化に関連する光と、
光検出器に接続されている分析回路とが、レンズ
１０が正しい焦点位置まで動かなければならない
向きを示す信号を発生させるために用いられる。
この信号は焦点がはずれた状態を示すため、また
はレンズ１０を正しく焦点が合つた位置に置くた
めの駆動機構を駆動するために用いることができ
る。

第２図は第１図に示されている光検出器２８の
ような光検出器の結像面を示す。各レンズレツト
がレンズ１０の光が出る側の瞳の全体として円形
の映像を生じ、光検出器が各瞳孔の映像のほぼ中
間部に対となつて配置されていることがこの図か
らわかる。第２図では、ただ１つの瞳の映像３６
と、一対の光検出器３８だけが参照番号をつけて
図示されている。

第３図は第２図に示されている映像の１つの拡
大図である。第３図には映像４０の中心の周囲に
ほぼ等しい間隔をおいて第１と第２の検出器４
２，４４も示されている。製作が最も簡単である
長方形の光検出器では、映像４０の中で利用でき
る面積のために光検出器の受光面の面積が制限さ
れることが第３図からわかる。光検出器の寸法は
出力信号の大きさに直接関係するから、光検出器
の受光面の面積をできるだけ広くすることが望ま
しい。

第４図はレンズ１０の光が出る側の瞳の別の映
像４８を示す。映像４８の中には一対の光検出器
５０，５２が配置される。これらの光検出器５
０，５２の隅５４，５６のような外側の隅が切り
落されているから、光検出器５０，５２の感光面
の面積は第３図に示す光検出器４２，４４の感光
面の面積より少し広い。第４図に示すような光検
出器を用いることにより、光検出器の製作上の困
難を目立つて増大することなしに、光検出器の感
光面を広くできる。理想として半円形光検出器を
用いる方がよいが、半円形光検出器の製作は非実
用的であることが見出されている。

第５図は本発明の実施例を示すもので、第１図
のレンズレツト・アレイ１６に相当する本発明に
よる交差円筒レンズ構造の斜視図である。このレ
ンズレツト・アレイを用いることにより、より広
い感光面を有する光検出器を使用できるようにす
る映像が得られる。第５図には上側表面６２と下
側表面６４を有する透明物質ブロツク６０が示さ
れている。上側表面６２の中央部には、ブロツク
６０の平行な２つの辺に沿つて左から右へ延びる
円筒レンズ６６が形成される。下側表面６４には
複数の円筒レンズ７０，７２などが形成される。
各円筒レンズはブロツク６０の他の平行な２つの
辺に沿つて、円筒レンズ６６に直交して延びる。
ブロツク６０を透過する光がレンズ６６，７０，
７２などにより、１つの向きが他の向きと異なる
倍率で拡大されて同じ結像面に結像するように、
円筒レンズ６６は第１の焦点距離を有し、円筒レ
ンズ７０，７２などは第２の焦点距離を有する。

第６図はブロツク６０の端部を示す。円筒レン
ズ６６の上側表面は左側から破線６８，７０で示
されている光路のような光路に沿つてくる光を受
ける。この光は円筒レンズ６６により、破線７
４，７６で示されている光路のような光路に沿つ
て結像面７８に収束される。

第７図は個々のレンズレツト７０，７２などが
右側になるようにして示すブロツク６０の側面図
である。円筒レンズ６６を出て破線７６，７８で
示されているような光路に沿つて進む光は、レン
ズレツト７０，７２などのようなレンズレツトに
より、破線８２，８４で示されているような光路
に沿つて進み、結像面７８に集束される。レンズ
レツト７０，７２のような個々のレンズレツトの
焦点距離は、レンズレツト７０，７２のようなレ
ンズレツトと円筒レンズ６６により結ばれる映像
を同じ平面上に生じさせるのに必要な距離だけ、
円筒レンズ６６の焦点距離より短い。

第８図は、映像８８のような対物レンズの光が
出る側の瞳孔の長円形映像が結像している結像平
面８８を示す。対物レンズの各長円形映像の中に
は光検出器対９０などが配置される。第８図と第
２図を比較することにより、これらの光検出器の
長さは第８図の場合に長くできることがわかる。

第９図は第８図に示されている長円形映像の１
つ９２の拡大図である。この映像９２の中央部に
は一対の光検出器９４，９６が配置される。第９
図と第３図を比較することにより、光検出器９
４，９６の表面積が非常に広くなつており、その
ために分析器で用いることができる出力信号が大
きくなることがわかる。

第１０図は第８図に示されている長円形映像の
別の１つ１００の拡大図である。この長円形映像
１００の中には光検出器１０２，１０４が配置さ
れる。これらの光検出器１０２，１０４の外側の
隅が第４図を参照して説明したようにして切り落
されているために、光検出器１０２，１０４の受
光面は第９図の光検出器の受光面より少し広いこ
とがわかるであろう。第９，１０図においては映
像が長円形状に示されているが、ピント合わせの
最中に対物レンズが絞られた場合には、それらの
映像の実際の形状は絞り機構の細長い映像となる
ことがある。

以上の説明から、受光面の広い光検出器を用い
ることができるようにして、距離決定器に利用す
る出力信号を大きくするために、距離決定器に用
いてその距離決定器の対物レンズの光が出る側の
瞳の映像の寸法を大きくできるレンズ系が本発明
により得られたことがわかるであろう。本発明の
実施に際しては、この明細書で説明した実施例に
多くの改変を加えることができる。たとえば、こ
の明細書では１つの交差円筒レンズを用いる例に
ついて説明したが、対物レンズの光の出る側の瞳
孔の長円形映像を何組か結像させるように２枚ま
たはそれ以上の円筒レンズを円筒レンズレツトに
組合わせて用いることができる。また、この明細
書ではレンズレツト・アレイに10枚のレンズレツ
トを用いると述べたが、レンズレツトの実際の数
は用途に応じて変り、通常は20〜40枚のレンズレ
ツトを用いる。また、交差円筒レンズを一体構造
として作るように説明したが、２組のレンズを
別々に作ることもできる。更に、交差レンズが互
いに直角に交差すると述べたが、径の異なる他の
形の長円形映像を結ばせるために、直角とは異な
る角度でレンズを交差させることもできる。同様
に、前記未決の米国特許出願第23865号に開示さ
れている補正レンズを本発明では用いないと先に
述べたが、対物レンズとレンズレツト・アレイの
間に設けられる球面レンズまたは円筒レンズとし
てそのような補正レンズを用いて、対物レンズが
正しい焦点位置にある時に、レンズレツト・アレ
イの個々のレンズレツトから出る光が光検出器の
受光面の光軸に全体として平行となり、レンズレ
ツトの映像中の個々の光検出器がほぼ等量の光を
受けることができるようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術における対物レンズとレンズ
レツト・アレイを示す略図、第２図は第１図の
個々のレンズレツトにより発生された映像と、そ
の映像の中に設けられている光検出器を示す略
図、第３図は第２図に示されている映像の１つの
拡大図と、その中に設けられている光検出器の略
図、第４図は第２図に示す映像の１つの拡大図
と、その中に設けられている形の異なる光検出器
を示す略図、第５図は本発明の交差円筒レンズの
斜視図、第６図は第５図に示す交差円筒レンズの
端部図、第７図は第５図の交差円筒レンズの側面
図、第８図は第５図の個々のレンズレツトにより
発生された映像と、その中に設けられている光検
出器を示す略図、第９図は第８図に示す映像の１
つの拡大図と、その中に設けられている光検出器
を示す略図、第１０図は第８図に示す映像の拡大
図と、その中に設けられている別の形の光検出器
を示す略図である。 １０……対物レンズ、１６……レンズレツト・
アレイ、２８，３８，４２，４４，５０，５２，
９０，９４，９６，１０２，１０４……光検出
器、６６，７０，７２……円筒レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光軸および第１の結像面を有する対物レンズ
   と； この対物レンズの第１の結像面に近接して配置
   されたレンズレツト・アレイであつて、ほぼ平行
   な軸をなすように並んで配置される複数の円筒レ
   ンズレツトを有するとともに、前記対物レンズか
   ら光を受けてこれを前記円筒レンズレツトへと送
   る円筒レンズを有し、この円筒レンズは前記複数
   の円筒レンズレツトに近接してかつ円筒レンズレ
   ツトの軸を横切る方向に、円筒レンズレツトの各
   軸の含まれる平面に平行な平面内に配置されてお
   り、前記対物レンズの射出瞳の複数の像にして長
   円形の像を第２の結像面に作るようになつている
   レンズレツト・アレイと； 前記対物レンズの射出瞳の像のそれぞれに一対
   づつ対をなして配置される細長い形状の複数の光
   検出器であつて、それぞれの長辺が前記対物レン
   ズの射出瞳の長円形の像の長径にほぼ平行に配設
   され、各光検出器の形状が前記長円形の像にほぼ
   合致するようになつている複数の光検出器と を備える光学装置。