KR102491377B1 - 텔레센트릭 렌즈 - Google Patents

Abstract

Description

텔레센트릭 렌즈{TELECENTRIC LENS}

본 발명은 인공 비전 디바이스에서 사용하기 위한 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens)에 관한 것으로, 특히 물체의 치수를 측정하기 위한 텔레센트릭 렌즈에 관한 것이다.

텔레센트릭 렌즈는 축 또는 주 반경이 광학 시스템 자체의 축에 평행한, 피 조명 물체로부터 나오는 광선의 콘(cone)을 모으는 특정한 속성으로 인해 인공 비전의 분야에서 물체의 비접촉식 측정에 널리 사용되는 광학 시스템이다. 이러한 방식으로, 실제로 이 렌즈에 의해 생성된 이미지의 크기는 관측된 물체가 놓인 거리와 상관없으며, 이것은 다른 유형의 모든 광학 장치에 영향을 미치는 원근 효과가 없기 때문에 이미지를 더욱 정확하게 측정할 수 있게 한다.

텔레센트릭 정도(telecentricity)라고 불리는 이러한 속성은, 공지된 바와 같이, 렌즈의 조리개 동공(aperture pupil)이 관측되는 물체에 대해 광학적으로 무한거리에 배치되는 렌즈로 성취된다. 이와 같은 특징은, 렌즈의 조리개(stop of the lens), 즉 렌즈 구경(lens aperture)과 관측된 물체 사이에 배치된 광학 요소가 전체적으로, 정 초점 길이(positive focal length)를 갖는 광학 그룹 - 이 그룹의 초점 위치는 조리개 위치와 일치함 - 을 생성하도록 보장함으로써 가능해진다.

도 1은 광학 장치에서 사용되는 관례에 따라, 정 초점 길이(f1) 및 직경(d1)을 갖고, 초점이 조리개(30)의 위치와 일치하도록 배치된 전방의 광학 그룹(20) 및 조리개(30)와 이미지(50) 사이에 배치된 제2 후방 광학 그룹(40)에 의해 치수(y1)의 물체(10)의 이미지(50)를 생성하는 주 광학 축(k)의 텔레센트릭 렌즈(100)의 다이어그램을 도시한다.

실제로, 두 개의 광학 그룹, 즉 전방 광학 그룹(20) 및 후방 광학 그룹(40)의 각각은 몇 개의 광학 요소(도 1a)로 이루어지며, 이에 따라 두께가 갖추어지고 두 개의 주 평면을 가지며, 두 개의 주 평면은 그 두 그룹과 시스템의 다른 요소 사이의 광학 거리를 계산하기 위한 기준 평면을 정의한다.

도 1의 다이어그램에서, 전방 광학 그룹(20) 및 후방 광학 그룹(40)은 두 광학 그룹 각각이 두께가 없는 이상적인 모습을 표현하는 양쪽 화살표로 표시되며, 각 그룹의 두 개의 주 평면의 위치는 서로 일치하고 그 양쪽 화살표의 위치와 일치한다. 그러므로 이와 같은 표현에서, 거리(f1)는 조리개(30)에 가장 가까운 전방 광학 그룹(10)의 요소와 조리개(30) 자체 사이의 공간(air space, AS)과 일치하기도 하고 전방 치수(L1), 즉 전방 광학 그룹(20)의 가장 외측의 요소, 즉 물체(10)에 가장 가까운 상기 그룹의 요소와 조리개 위치(30) 사이의 거리와도 일치한다.

이러한 구성의 특정 실시예에 따르면, 바이-텔레센트릭 렌즈, 즉 이미지 평면(50) 상에 입사하는 광선의 콘이 주 광학 축(k)에 평행한 축 또는 주 반경을 갖는 렌즈를 얻는 것이 가능하다.

텔레센트릭 렌즈는 전방 광학 그룹(20)의 일부를 형성하는 적어도 하나의 광학 요소가 관측된 물체(10)의 최대 치수(y1)보다 큰 직경(d1)을 갖는 경우에만 실현 가능하다. 이 조건은 전방 광학 그룹(20)이 물체(10)로부터 나오는 광선을 수집할 수 있도록 하기 위해 필요하다. 통상적으로, d1은 전방 광학 그룹(10)의 일부인 하나 이상의 렌즈의 최대 직경으로 간주될 수 있다.

물체(10)의 치수(y1)가 증가함에 따라, 치수(d1)뿐만 아니라 초점 길이(f1)도 증가한다. 초점 길이(f1)의 증가는 전방 치수(L1)의 증가를 수반하기 때문에, 관측된 물체의 크기가 증가함에 따라, 렌즈는 직경이 더 커질 뿐만 아니라 길이도 계속 증가할 것이다.

텔레센트릭 렌즈의 길이 및 전체 치수를 줄이는 것은 인공 비전 시스템의 제조업자가 되풀이하여 요구하는 사항이다. 관측되는 물체(10)가 의미 있는 치수(y1)를 갖고 있을 때 특히 문제가 인식되는데, 위에서 언급한 바와 같이, 이것은 y1의 증가는 결과적으로 전방 광학 그룹(20)의 초점 길이(f1), 전방 치수(L1) 그리고 이에 따라 광학장치의 총 길이(L1+L2)의 증가를 초래하기 때문이며, 여기서 L2는 조리개(30) 또는 렌즈 구경과 이미지 평면(50) 사이의 거리이다.

이를 위해, 후방 광학 그룹(40) 및 이미지(50)가 형성된 평면에 가까이에서 텔레센트릭 렌즈의 말단부가 카메라(60)에 정상적으로 연결되는 실상이 추가되어야 하는데, 이것은 어셈블리의 전체 길이를 더 증가시키는 원인이 된다.

이러한 전체 길이를 포함시키는 한가지 방법은 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 초점 길이(f1)의 치수를 포함시키고 그 결과 전방 치수(L1)의 치수를 포함시키는 것이다. 그러나 텔레센트릭 렌즈의 실현은 훨씬 더 복잡해지며, 각기 전방 광학 그룹(20)의 초점 길이와 직경인 값(d1)과 (f1) 간의 비율(f1/d1)이 낮아진다. 치수(d1)는 물체(10)의 치수(y1)에 의해 결정되기 때문에, 값(f1)이 작을수록, 치수(y1)가 같으면 텔레센트릭 렌즈의 제조는 더 복잡해진다. 실제로, 비율(f1/d1)의 축소는 광학 시스템에서 점점 늘어나는 개수의 광학 구성 요소의 사용을 수반하며, 이는 비용의 증가를 야기한다.

증가된 개수의 광학 구성 요소에 의해 야기되는 비용의 증가 이외에도, 텔레센트릭 렌즈의 전체 치수를 축소하는 수단으로서 초점 길이(f1)를 줄이는 것은 텔레센트릭 렌즈 자체의 성능의 감소를 수반하는데, 그 이유는 불가능하지는 않더라도, 텔레센트릭 렌즈의 전방 광학 그룹(20)의 개개의 광학 구성 요소가 충분한 광학 성능을 유지하는 것을 복잡하게 하는 더 큰 배율 및 더 큰 곡률 특성을 필연적으로 가져야 하기 때문이다.

본 발명의 목적은 전방 광학 그룹의 광학 요소의 수를 증가시키지 않으면서 그리고 렌즈의 광학 성능을 악화시키지 않으면서, 텔레센트릭 렌즈의 전체 치수 및 특히 광학 장치의 총 길이(L1 + L2)로 표현되는 최대 치수를 상당히 축소하는 것이다.

이 목적은 아래에 도시되는 바와 같이 그리고 청구항 1에 따라서, 텔레센트릭 렌즈 자체의 광학 경로 내에, 특히 전면 광학 그룹과 렌즈 구경 사이에 반사 또는 반 반사(semi-reflective) 광학 요소를 도입하여, 전방 광학 그룹으로부터 나오는 광선의 적어도 일부가 후방 광학 그룹에 도달하기 전에 적어도 한 번의 이중 반사를 겪도록 함으로써 성취된다.

본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈의 특성 및 장점은 어떤 경우든 첨부된 도면을 참조하여 비 제한적인 예로서 제공되는 다음과 같은 본 발명의 바람직한 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 텔레센트릭 렌즈의 광학 구성을 도시한다.
도 1a는 종래 기술에 따른 텔레센트릭 렌즈의 실시예를 도시한다.
도 1b는 전면 광학 그룹(20)이 도 1a의 그룹과 관련하여, 전방 광학 그룹의 최외곽 요소와 렌즈 구경 사이의 거리(L1)를 축소시키는 추가의 광학 요소를 포함하는 텔레센트릭 렌즈를 도시한다.
도 2는 제1 실시예의 본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈의 광학 구성을 도시한다.
도 3은 제2 실시예의 본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈의 광학 구성을 도시한다.
도 4는 제3 실시예의 본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈의 광학 구성의 두 개의 직교 관점을 도시한다.
도 5, 도 5a 및 도 5b는 제 4 실시예의 본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈의 광학 구성의 두 개의 직교 관점 및 사시도이다.
도 6 내지 도 10은 많은 다른 실시예의 본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈의 광학 구성을 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈의 광학 구성을 사용하는 시준된 광원의 광학 구성이다.
도 12는 시준된 광원을 갖춘 본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈의 광학 다이어그램이다.

일반적인 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈는 관측 물체(10)로부터 나오는 광선을 수용하기에 적합하고 전방 광학 축(k)을 정의하는 전방 광학 그룹(20)과, 상기 광선을 센서(60)를 향해 전달하기에 적합하고 후방 광학 축(k')을 정의하는 적어도 제1 후방 광학 그룹(40)과, 전방 광학 그룹(20)과 각 후방 광학 그룹(40) 사이에 배치된 하나 이상의 렌즈 구경(30)을 포함한다.

렌즈 구경(30)은, 관측 물체(10)로부터 나오는 광선의 각 콘의 축이 전방 광학 축(k)에 평행하도록 하는 방식으로, 적어도 전방 광학 그룹(20)의 초점 평면상에 놓인다.

물체(10)의 이미지는 센서(60)의 이미지 평면(50) 상에 형성된다.

도면에 도시된 바람직한 실시예에서, 텔레센트릭 렌즈는 바이-텔레센트릭 렌즈, 즉 이미지 평면(50) 상에 입사하는 광선의 콘이 주 광학 축(k')에 평행한 축 또는 주 반경을 갖는 렌즈이다.

본 발명의 양태에 따르면, 전방 광학 그룹(20)과 렌즈 구경(30) 사이의 공간(AS)에는 적어도 두 개의 반사 또는 반 반사 요소(70, 71)가 삽입되는데, 이들 요소는 전방 광학 그룹(20)으로부터 나오는 광선의 적어도 일부가 후방 광학 그룹(40)에 도달하기 전에 적어도 한 번의 이중 반사를 겪도록 배열된다.

특히, 반사 또는 반 반사 요소(70, 71)는 이들 요소에 의해 생성된 상기 이중 반사가 이러한 요소가 없는 텔레센트릭 렌즈에 대해, 전면 광학 그룹(20)과 후방 광학 그룹(40) 사이의 거리의 축소를 수반하도록 하는 방식으로 배열된다.

도 2에 도시된 실시예에서, 텔레센트릭 렌즈(140)는 두 개의 반사 요소(70, 71)를 포함한다. 제 1 반사 요소(70)는 전방 광학 그룹(20)으로부터 나가는 광선을 반사하되 이렇게 반사된 광선이 전방 광학 그룹(20)으로부터 나가는 광선과 교차하도록 하는 방향으로 반사하는데 적합하다.

바람직하게, 제 1 반사 요소(70)는 그에 의해 반사된 광선이 전방 광학 그룹(20)으로부터 나오는 광선을 방해하지 않고 이 광선과 교차하는 방식으로 배열된다. 이 실시예는 제 1 반사 요소(70)의 반사 표면과, 각각의 반사 이전에, 전방 광학 축(k)의 방향 사이에서 25°보다 크고 75°보다 작은 값을 갖는 제 1 반사 각도(α)를 취함으로써 달성된다.

제 2 반사 요소(71)는 예를 들어, 이 방식에 따라 실현된 텔레센트릭 렌즈(140)의 전체 치수를 최소화할 수 있게 하는 방향으로 제 1 반사 요소(70)로부터 나오는 광선을 반사한다. 제 1 반사 요소(71)의 반사 표면과, 각각의 반사 이전에, 전방 광학 축(k)의 방향 사이의 제 1 반사 표면의 각도(α)는 바람직하게 30°보다 크고 90°보다 작은 절대 값을 갖는다.

이러한 구성의 특정 실시예에 따르면, 제 2 반사 요소(71)에 의해 반사된 후에, 후방 광학 축(k')은 전방 광학 축(k)의 방향과 평행하다.

도 3은 본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈(150)의 다른 실시예를 도시하며, 이 실시예에서 광학 장치의 전체 치수의 축소는 아래에서 설명되는 바와 같이 지향되고 배열된 두 개의 반사 요소(72, 73)를 사용하여 달성된다.

제 1 반사 요소(72)는 각각의 반사 이전에, 전방 광학 축(k)의 방향에 대해, 15°와 75° 사이에 포함되는 절대 값을 갖는 제 1 반사 각도(α)를 형성하는 자체 반사 표면을 가지며; 제 2 반사 요소(73)는 각각의 반사 이전에, 전면 광학 축(k)의 방향에 대해 0°와 30° 사이에 포함되는 절대 값을 갖는 제 2 반사 각도(β)의 반사 표면을 갖는다. 반사 요소(72, 73)는 공간에 배치되어, 제 2 반사 요소(73)에 의해 이루어진 반사가 전방 광학 그룹(20)의 부근에서 후방 광학 축(k')과 일치하는 광선을 전방 광학 축(k)과 일치하는 광선과 교차하게 한다.

또한, 반사 요소(72, 73)는 이미지(50)의 형성에 필요한 반사 및 굴절을 제외하고는, 어떠한 광학 요소도 광학 광선의 경로를 방해하지 않도록 배치된다.

도시된 실시예에서, 반사 요소(72, 73)의 각도는 최종 반사 이후에, 후방 광학 축(k')이 전방 광학 축(k)에 수직이 되는 방식으로 선택된다.

지금 설명된 도 2 및 도 3의 실시예에서, 후방 광학 축(k') 및 전방 광학 축(k)은 서로 동일 평면상에 있다.

도 4 및 도 4a에 도시된 실시예에서는 후방 광학 축(k')과 전방 광학 축(k)이 상이한 평면에 놓여 있다.

도 4 및 도 4a의 텔레센트릭 렌즈(160)에서, 치수의 축소는 다음과 같은 방식으로 지향되고 배열된 두 개의 반사 요소(74 및 75)를 사용하여 달성된다. 제 1 반사 요소(74)는 각각의 반사 이전에, 전방 광학 축(k)의 방향에 대해 25°와 75° 사이에 포함되는 절대 값을 갖는 제 1 반사 각도(α)를 형성하는 자체 반사 표면을 가지며; 제 2 반사 요소(75)는 제 1 반사 요소(74)에 의한 반사 이후의 방향을 고려하여, 전방 광학 축(k)에 대해 25° 내지 75° 사이에 포함되는 절대 값을 갖는 제 2 반사 각도(β)를 형성하는 자체 반사 표면을 갖는다. 제 2 반사 요소(75)에 의해 이루어진 반사는, 예컨대, 물체(10)와 제 1 반사 요소(74) 사이의 경로에 의해 그리고 제 1 반사 요소(74)와 제 2 반사 요소(75) 사이의 경로에 의해 각기 정의된 전방 광학 축(k)의 두 개의 세그먼트(S1, S2)가 놓인 평면 외측으로 전방 광학 축(k)의 편향을 초래하려는 것이다.

도 5, 도 5a 및 도 5b에 도시된 다른 실시예에서는 세 개의 반사 요소(76, 77, 78)에 의해 텔레센트릭 렌즈(170)의 전체 치수가 축소된다.

제 1 반사 요소(76)는 그의 모든 반사 이전에, 전방 광학 축(k)에 대해 25°와 75° 사이에 포함되는 절대 값의 제 1 반사 각도(α)를 형성하는 자체 반사 표면을 갖는다. 제 2 반사 요소(77)는 그의 반사가 제 1 반사 요소(76)에 의해 이루어진 이후에, 전방 광학 축(k)에 대해 25°와 75° 사이에 포함되는 절대 값의 제 2 반사 각도(β)를 형성하는 자체 반사 표면을 갖는다. 제 2 반사 요소(77)에 의해 이루어진 반사는 예를 들어, 물체(10)와 제 1 반사 요소(76) 사이의 경로에 의해 그리고 제 1 반사 요소(76)와 제 2 반사 요소(77) 사이의 경로에 에 의해 각기 정의된 전방 광학 축(k)의 두 개의 세그먼트(S1, S2)가 놓인 평면 외측으로 전방 광학 축(k)의 편향을 초래하려는 것이다. 제 3 반사 요소(78)는 그의 반사가 제 2 반사 요소(77)에 의해 이루어진 이후에, 주 광학 축(k)에 대해 10°와 45° 사이에 포함되는 절대 값의 제 3 반사 각도(γ)를 형성하는 자체 반사 표면을 갖는다.

따라서, 제 3 반사 요소(78)에 의해 반사가 이루어진 이후, 이러한 반사 후에 후방 광학 축(K')과 일치하는 전방 광학 축(K)은 제 1 반사 요소(76)에 의해 반사가 이루어지기 이전에 전방 광학 축의 세그먼트(S1)와 동평면상에 놓이지 않는다.

이러한 해법은 도 5b의 사시도에 도시된 바와 같이 특히 소형의 텔레센트릭 렌즈(170)를 얻을 수 있게 한다.

이 방식의 바람직한 실시예에 따르면, 반사 각도(α)는 45°이고, 제 2 반사 각도(β)는 60°이고, 제 3 반사 각도(γ)는 15°이다. 이러한 방식으로, 후방 광학 축(k')은 제 1 반사 요소(76)에 의해 반사가 이루어지기 이전에는 직각이지만 전면 광학 축(k)과 동평면상에 있지 않으며, 세 개의 반사 요소를 사용함으로써, 전방 광학 그룹(20)과 후방 광학 그룹(40) 사이의 거리는 도 3 및 도 4에 도시된 두 개의 반사 요소를 갖는 실시예에 대해 더 줄어든다.

전술한 현실성 있는 실시예에서, 전방 광학 그룹과 렌즈 구경 사이에 삽입된 광학 요소는 반사 광학 요소이다. 몇몇 다른 실시예에서, 하나 이상의 광학 요소는 반사 또는 반 반사 거울과 같은 편평한, 구형의, 비구면의 또는 불규칙한 반사 광학 요소로 실현 달성되거나 또는 자체의 반사 또는 반 반사 표면 중 하나를 가진 광학 프리즘으로 실현 달성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 텔레센트릭 렌즈(180)는 곡면의 반사 광학 표면(81)을 포함하거나, 광학 배율을 갖춘 반사 광학 요소(80)를 갖는다. 유리하게, 이러한 구성에서, 같은 광학 시스템의 다른 광학 요소의, 특히 전방 광학 그룹(20) 및 후방 광학 그룹(40) 내의 존재하는 광을 굴절시키는 요소(렌즈)의 배율 및 개수를 줄이는 것이 가능하며, 이에 따라, 반사 요소가 다양한 파장에 대해 중립적인 방식으로 거동하기 때문에, 더욱 소형이고 색수차에 덜 민감한 광학 시스템을 얻을 수 있다. 이러한 곡면은 최선의 방법으로 광학 시스템의 잔여 수차를 보정하거나 초점을 보정할 수 있도록 하기 위해, 임의의 형상, 즉 구형, 비구면 또는 불규칙 형상을 가질 수 있다.

도 7에 도시된 텔레센트릭 렌즈(190)의 실시예에서, 광학 시스템의 적어도 하나의 반사 광학 요소(82)는 기하학적 반사 구조를 특정 광학 요구 사항, 예를 들어, 가장 작은 광학 수차의 보정 또는 렌즈 자체의 다른 광학 요소의 분산의 보상과 같은 요구 사항에 적응시키기 위해 또는 전체 광학 시스템의 초점 기능의 보정을 더 확실히 해주기 위해 기계적으로 변형 가능한 반사 광학 표면(83)을 포함한다.

도 8은 예를 들어, 특히 소형이고 간단하며 전방 부분에서 어떠한 색수차도 없는 텔레센트릭 렌즈를 실현할 수 있도록 하기 위해, 전방 광학 그룹(20) 전체가 예를 들어 구형, 비구면 또는 불규칙한 곡면 형상의 하나 이상의 반사 광학 요소(84, 85)로 대체되는 텔레센트릭 렌즈(200)를 도시한다. 렌즈의 텔레센트릭 정도는 전방 광학 그룹(20)의 특성에 종속하기 때문에, 사용된 파의 길이와 무관하게 텔레센트릭 정도의 관점에서 광학 장치의 동일한 성능을 보장하기 위해서는 색채 효과가 없는 것이 가장 중요하다.

도 9에 도시된 실시예에서, 텔레센트릭 렌즈(210)의 전방 광학 그룹(20) 전체가 구형, 비구면 또는 불규칙한 곡면 형상의 하나 이상의 반사 광학 요소(86, 87)로 대체될 뿐만 아니라, 후방 광학 그룹(40)이 구형, 비구면 또는 불규칙한 곡면 형상의 하나 이상의 반사 광학 요소(88)로 대체된다. 이러한 방식으로, 본 발명은 굴절 요소가 전혀 없는 텔레센트릭 렌즈의 실시예를 달성하며, 따라서 임의의 광 파장 범위에서 동일한 성능으로 사용할 수 있다.

도 10에 도시된 텔레센트릭 렌즈(220)의 다른 실시예에서, 반사 광학 요소들 중 적어도 하나는 빔 스플리터라고도 알려진 반 반사 거울(89)로 실현된다. 이러한 반 반사 거울(89)은 예를 들어, 입사 광선의 일부가 반사되게 하고 다른 부분이 투과되게 하는 것이다. 이러한 방식으로, 이렇게 실현된 각각의 반 반사 요소(89)에 대응하여, 하나 이상의 후방 광학 그룹(41)을 추가하는 것이 가능하며, 동일한 전방 광학 그룹(20)을 사용하여 관측되는 물체(10)의 하나 이상의 추가 이미지를 얻을 수 있다.

도 11은 본 발명의 가르침을 사용하여, 광원(35)의 발광 영역의 중심이 렌즈 구경(30)의 위치와 일치하는 방식으로, 지금까지 도시된 임의의 구성에 따라 실현된 텔레센트릭 렌즈의 후방 광학 그룹(40)을 상기 광원(35)으로 대체함으로써, 특히 소형의 시준된 광원(310)을 얻을 수 있는 방법을 도시한다.

도 12는 그 중 하나의 반사 광학 요소(90)가 반 반사형이 되도록 실현되는 두 개 이상의 반사 광학 요소들의 조합으로부터, 동일한 전방 광학 그룹(20)을 사용하여 물체(10)를 향해 광선을 투영하기 위한 시준된 조명을 동시에 얻을 수 있게 하는, 앞에서 도시된 임의의 구성에 따른 특히 소형의 텔레센트릭 렌즈(320)를 얻을 수 있는 방법을 도시한다.

본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈의 실시예의 형태에 대해, 본 기술 분야의 기술자는 조건부 요구 사항을 충족시키기 위해, 다음과 같은 청구항의 범위를 벗어나지 않으면서, 부재를 기능적으로 동등한 다른 것으로 변경, 개조 및 교체할 수 있다. 가능한 실시예에 속하는 것으로 기술된 각각의 특성은 설명된 다른 실시예와 독립적으로 성취될 수 있다.

Claims (17)

1. 텔레센트릭 렌즈 - 관측된 물체로부터 나오는 광선을 수용하고 전방 광학 축(k)을 정의하는 전방 광학 그룹(20)과, 상기 광선을 센서(60)를 향해 전달하고, 후방 광학 축(k')을 정의하는 적어도 제 1 후방 광학 그룹(40)과, 상기 전방 광학 그룹과 각각의 후방 광학 그룹 사이에 배치된 적어도 하나의 렌즈 구경(30)를 포함하되, 상기 렌즈 구경은 상기 관측된 물체로부터 나오는 광선의 각 콘(cone)의 축이 상기 전방 광학 축과 평행이 되도록 적어도 상기 전방 광학 그룹의 초점 평면상에 놓여 있음 - 로서,
   상기 전방 광학 그룹(20)과 상기 렌즈 구경(30) 사이의 공간(air space, AS)에는 상기 전방 광학 그룹으로부터 나오는 상기 광선의 적어도 일부가 상기 후방 광학 그룹(40)에 도달하기 전에 적어도 한 번의 이중 반사를 겪는 방식으로 배열된 적어도 두 개의 반사 또는 반 반사(semi-reflective) 요소가 삽입되는 것을 특징으로 하고,
   두 개의 반사 요소(70, 71)를 포함하며, 상기 제 1 반사 요소(70)는 상기 전방 광학 그룹(20)으로부터 나가는 광선을 반사하되 이들 반사된 광선이 상기 전방 광학 그룹(20)으로부터 나가는 광선과 교차하는 방향으로 반사하며,
   상기 제 1 반사 요소는 상기 제 1 반사 요소(70)에 의해 반사된 광선이 상기 전방 광학 그룹(20)을 방해하지 않으면서 상기 전방 광학 그룹(20)으로부터 나가는 광선과 교차하는 방식으로 배열되고,
   상기 제 1 반사 요소(70)의 반사 표면과 상기 전방 광학 축(k)은 15°와 75°사이의 제 1 반사 각도(α)를 형성하는 텔레센트릭 렌즈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 반사 또는 반 반사 요소는 그러한 요소가 없는 텔레센트릭 렌즈에 대해, 상기 이중 반사에 의해 상기 전방 광학 그룹과 상기 후방 광학 그룹 사이의 거리의 축소가 수반되는 방식으로 배열되는 텔레센트릭 렌즈.
3. 제1항에 있어서,
   제 2 반사 요소(71)의 반사 표면과 상기 전방 광학 축(k)은 30°와 90°사이의 제 2 반사 각도(β)를 형성하는 텔레센트릭 렌즈.
4. 제1항에 있어서,
   상기 반사 또는 반 반사 요소는 상기 후방 광학 축(k')이 상기 전방 광학 축(k)에 실질적으로 수직이 되는 방식으로 배열되는 텔레센트릭 렌즈.
5. 제4항에 있어서,
   상기 전방 광학 축과 상기 후방 광학 축은 동평면 상에 있는 텔레센트릭 렌즈.
6. 제5항에 있어서,
   상기 반사(72) 또는 반 반사 요소(73)는 공간에 배치되어, 상기 제 2 반사 또는 반 반사 요소(73)에 의해 이루어진 반사가 상기 전방 광학 그룹(20)의 부근에서 상기 전방 광학 축(k)과 일치하는 광선을 적어도 한 번의 이중 반사된 상기 반사 자체와 교차하게 하는 텔레센트릭 렌즈.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제 1 반사 또는 반 반사 요소(72)의 반사 표면은 상기 전방 광학 축(k)에 대해 15°와 75°사이의 절대값을 갖는 제 1 반사 각도(α)를 형성하며, 상기 제 2 반사 또는 반 반사 요소(73)의 반사 표면은 상기 전방 광학 축(k)에 대해 0°와 30°사이의 절대값을 갖는 제 2 반사 각도(β)를 형성하는 텔레센트릭 렌즈.
8. 제4항에 있어서,
   상기 전방 광학 축(k)과 상기 후방 광학 축(k')은 상이한 평면에 속하는 텔레센트릭 렌즈.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제 1 반사 또는 반 반사 요소(74)의 반사 표면은 상기 전방 광학 축(k)에 대해 25°와 75°사이의 절대 값을 갖는 제 1 반사 각도(α)를 형성하며, 상기 제 1 반사 이후, 상기 제 2 반사 또는 반 반사 요소(75)의 반사 표면은 상기 전방 광학 축(k)에 대해 25°와 75°사이의 절대 값을 갖는 제 2 반사 각도(β)를 형성하는 텔레센트릭 렌즈.
10. 제1항에 있어서,
    세 개의 반사 또는 반 반사 요소를 포함하되, 어느 반사이든 반사 이전에, 제 1 반사 또는 반 반사 요소(76)는 상기 전방 광학 축(k)의 방향에 대해, 25°와 75°사이의 절대 값을 갖는 제 1 반사 각도(α)의 반사 표면을 가지며, 제 2 반사 또는 반 반사 요소(77)는 상기 제 1 반사 또는 반 반사 요소(76)에 의한 그의 반사 이후의 방향을 고려해 볼 때, 상기 전방 광학 축(k)에 대해, 25°와 75°사이의 절대 값을 갖는 제 2 반사 각도(β)의 반사 표면을 가지며, 제 3 반사 또는 반 반사 요소(78)는 상기 제 2 반사 또는 반 반사 요소(77)에 의한 그의 반사 이후의 방향을 고려해 볼 때, 상기 전방 광학 축(k)에 대해, 10°와 45° 사이의 절대 값을 갖는 제 3 반사 각도(γ)의 반사 표면을 가지며, 상기 제 2 반사 또는 반 반사 요소(77)에 의해 이루어진 반사는 상기 제 1 반사 요소(76)에 의해 상기 제 1 반사가 이루어지기 이전 및 이후에 상기 전방 광학 축이 놓인 평면 외측으로 상기 전방 광학 축(k)의 편향을 일으키는 텔레센트릭 렌즈.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제 1 반사 각도(α)는 45°이고, 상기 제 2 반사 각도(β)는 60°이며, 상기 제 3 반사 각도(γ)는 15°인 텔레센트릭 렌즈.
12. 제1항에 있어서,
    상기 반사 또는 반 반사 광학 요소 중 하나 이상은 상기 광학 시스템 또는 상기 초점의 잔류 수차를 보정하기 위해, 구형, 비구면 또는 불규칙한 곡면의 반사 광학 표면(81)을 포함하는 텔레센트릭 렌즈.
13. 제1항에 있어서,
    상기 반사 또는 반 반사 광학 요소 중 하나 이상은 기계적으로 변형 가능한 반사 광학 표면(83)을 포함하는
    텔레센트릭 렌즈.
14. 제1항에 있어서,
    상기 반사 또는 반 반사 광학 요소 중 적어도 하나는 반 반사 광학 요소(89)이고, 상기 텔레센트릭 렌즈는 적어도 제 2 후방 광학 그룹(41)과, 상기 전방 광학 그룹과 상기 제 2 후방 광학 그룹(41) 사이에 배치된 적어도 제 2 렌즈 구경(31)을 포함하며, 상기 제 2 후방 광학 그룹(41)은 상기 전방 광학 그룹으로부터 나오는 광선의 일부를 제 2 센서(61)로 전달하는 텔레센트릭 렌즈.
    
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