專利名稱：光學組件及測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學組件及測量裝置。具體地涉及一種能夠改變光學倍 率的光學組件及測量裝置。
背景技術(shù)：
在圖像測量機、光學器件等中，作為改變光學倍率的方法，以往采用了 各種各樣的方法。
如圖3所示，將使用物鏡1和成像透鏡2進行成像的光學系統(tǒng)稱為無限 遠校正光學系統(tǒng)(無限遠補正光學系)。在此，如果設(shè)物鏡1的焦距為fl、 成像透鏡2的焦距為f2,則光學倍率卩表示為
在固定物鏡1的焦距fl的情況下，如果改變成〗象透鏡2的焦距f2，則 能夠改變光學倍率P 。
改變成像透鏡2的焦距2的方式已知有兩種， 一種是轉(zhuǎn)換成像透鏡2的 透鏡轉(zhuǎn)換方式，另一種是轉(zhuǎn)換來自物鏡l的光路的光路轉(zhuǎn)換方式。
如圖4所示，前者的透鏡轉(zhuǎn)換方式構(gòu)成為，使用滑動機構(gòu)3將焦距f2、 G不同的成像透鏡2A、 2B轉(zhuǎn)換到物鏡1的光軸上，該滑動機構(gòu)3為向與物 鏡1的光軸正交的方向滑動的機構(gòu)；或者構(gòu)成為使用轉(zhuǎn)臺機構(gòu)(夕一^:y卜 機構(gòu))將焦距不同的成像透鏡轉(zhuǎn)換到物鏡1的光軸上(例如，參照文獻1: 曰本特開平9-304682號公報等)。
如圖5所示，后者的光路轉(zhuǎn)換方式構(gòu)成為使用兩個半透明反射鏡4、 5將來自物鏡1的光束分支為兩個光路，在各分支光路上配置焦距f2、 f3不 同的成像透鏡2A、 2B。在各分支光路上配置機械快門6、 7,通過該機械快 門6、 7的轉(zhuǎn)換來轉(zhuǎn)換光路，進行倍率轉(zhuǎn)換。
然而，在現(xiàn)有的倍率轉(zhuǎn)換方式中存在以下;果題。
在前者的透鏡轉(zhuǎn)換方式的情況下，由于滑動機構(gòu)、轉(zhuǎn)臺機構(gòu)的機構(gòu)精度(包括再現(xiàn)性等)存在限度，因此，在進行倍率轉(zhuǎn)換時成像透鏡2A、 2B的 光軸相對物鏡l的光軸偏離。于是，由于導致像側(cè)焦點位置的中心偏離，因 此存在不能進行高精度的測量的課題。
在后者的光路轉(zhuǎn)換方式的情況下，由于成像透鏡2A、 2B不移動，因此， 在進行倍率轉(zhuǎn)換時成像透鏡2A、 2B的光軸相對物鏡1的光軸不偏離。然而， 由于需要通過半透明反射鏡4、 5進行光路分支，因此，不僅產(chǎn)生光量降低， 而且，由于必須與成像透鏡2A、 2B對應地分別配置照相才幾等攝像機構(gòu)，所 以存在經(jīng)濟負擔大的課題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是消除上述課題，并提供一種光學組件及測量裝置， 在不伴隨經(jīng)濟負擔增大的情況下，盡可能減小在倍率轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生的因光軸的 偏離而帶來的影響，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的測量。
本發(fā)明的光學組件，其特征在于，具有物鏡；配置在該物鏡的光軸上 且將從物鏡射出的光束成像的成像透鏡；配置在所述物鏡和所述成像透鏡之 間且遠焦倍率不同的多個遠焦光學系統(tǒng)；以及將該多個遠焦光學系統(tǒng)中的任 一個轉(zhuǎn)換到所迷物^:的光軸上的轉(zhuǎn)換積4勾。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在進行倍率轉(zhuǎn)換時，通過轉(zhuǎn)換機構(gòu)的轉(zhuǎn)換動作，將多個遠 焦光學系統(tǒng)中的任一個轉(zhuǎn)換到物鏡的光軸上。
如果設(shè)物鏡的焦距為fl、成像透鏡的焦距為f2、遠焦光學系統(tǒng)的遠焦 倍率為a，則光學組件的光學倍率卩表示為
|3=(固)xa。
因而，通過轉(zhuǎn)換才幾構(gòu)的轉(zhuǎn)換動作，如果將轉(zhuǎn)換倍率不同的遠焦光學系統(tǒng) 轉(zhuǎn)換到物鏡的光軸上，則能夠轉(zhuǎn)換光學倍率。
在進行該倍率轉(zhuǎn)換動作時，即使遠焦光學系統(tǒng)的光軸相對物鏡及成像透 鏡的光軸偏離，由于來自遠焦光學系統(tǒng)的平行光束一定成像在成像透鏡的光 軸中心，因此，也能夠盡可能減小像側(cè)焦點的中心偏離。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)高 精度的測量。
當然，由于不是將光路分支的方式，因此也不存在光量降低等問題，而 且，因增設(shè)照相機等攝像機構(gòu)而產(chǎn)生的經(jīng)濟負擔也少。
在本發(fā)明的光學組件中，優(yōu)選為所述轉(zhuǎn)換機構(gòu)由滑動機構(gòu)和轉(zhuǎn)臺機構(gòu)中的任一個構(gòu)成，所述滑動機構(gòu)使所述多個遠焦光學系統(tǒng)向與所述物鏡的光軸 大致正交的方向直線移動，所述轉(zhuǎn)臺機構(gòu)使所述多個遠焦光學系統(tǒng)進行圓弧移動。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使不把滑動機構(gòu)或轉(zhuǎn)臺機構(gòu)的機構(gòu)精度或重復精度精加 工成高精度，也能夠降低因光軸的偏離而帶來的影響，因此，能夠簡單且廉 價地制造這些滑動機構(gòu)或轉(zhuǎn)臺機構(gòu)。因而，作為光學組件整體也可謀求降低 成本。
本發(fā)明的測量裝置，其特征在于，具有上述任一個光學組件。
在此，作為測量裝置是包括圖像測量機、光學測量顯微鏡等的意思。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠提供可以期待上述效果的圖像測量機、光學測量顯
微鏡等。
圖l是表示本發(fā)明的光學組件的實施方式的圖2是在圖1的實施方式中表示倍率轉(zhuǎn)換后的狀態(tài)的圖;
圖3是表示無限遠校正光學系統(tǒng)的圖4是表示現(xiàn)有的倍率轉(zhuǎn)換時的透鏡轉(zhuǎn)換方式的圖5是表示現(xiàn)有的倍率轉(zhuǎn)換時的光路轉(zhuǎn)換方式的圖。
具體實施例方式
〈整體結(jié)構(gòu)的說明(參照圖l和圖2)〉
圖l是表示本實施方式的光學組件的圖，圖2是表示倍率轉(zhuǎn)換后的狀態(tài)的圖。
本實施方式的光學組件具有物鏡l、配置在該物鏡1的光軸上且將從 物鏡1射出的光束成像的成像透鏡2、配置在物鏡1和成像透鏡2之間的多 個遠焦光學系統(tǒng)ll、 12、以及將該多個遠焦光學系統(tǒng)11、 12中的任一個轉(zhuǎn) 換到物鏡1的光軸上的轉(zhuǎn)換機構(gòu)21。
物鏡1和成像透鏡2配置為光軸相互一致且相距間隔。即，物鏡1與成 像透鏡2相距間隔而配置，以使成像透鏡2的光軸與物鏡1的光軸一致。
遠焦光學系統(tǒng)11、 12具有遠焦倍率不同的第一遠焦光學系統(tǒng)11和第二 遠焦光學系統(tǒng)12。
5第一遠焦光學系統(tǒng)11由配置在物鏡1側(cè)的焦距為f3的凸透鏡11A和配 置在成像透鏡2側(cè)的焦距為f4的凸透鏡11B構(gòu)成。即，由具有兩個凸透鏡 的開普勒型遠焦光學系統(tǒng)構(gòu)成。凸透鏡IIA和凸透鏡11B配置為凸透鏡11B 的前側(cè)焦點位置與凸透鏡11A的后側(cè)焦點位置一致。因而，第一遠焦光學系 統(tǒng)11的遠焦倍率al表示為
al = f3/f4。
第二遠焦光學系統(tǒng)12由配置在物鏡1側(cè)的焦距為f5的凸透鏡12A和配 置在成像透鏡2側(cè)的焦距為f6的凸透鏡12B構(gòu)成。即，由具有兩個凸透鏡 的開普勒型遠焦光學系統(tǒng)構(gòu)成。凸透鏡12A和凸透鏡12B配置為凸透鏡12B 的前側(cè)焦點位置與凸透鏡12A的后側(cè)焦點位置一致。因而，第二遠焦光學系 統(tǒng)12的遠焦倍率a2表示為
a2 = f5/f6。
轉(zhuǎn)換機構(gòu)21由滑動機構(gòu)3構(gòu)成，該滑動才幾構(gòu)3將第一遠焦光學系統(tǒng)11 和第二光學系統(tǒng)12向與物鏡1的光軸大致正交的方向呈直線地滑動。
滑動機構(gòu)3可以采用公知的機構(gòu)。例如，構(gòu)成為具有向與物鏡1的光軸 正交的方向滑動的滑塊以及引導該滑塊的引導機構(gòu)，并且在滑塊的滑動方向 上相距間隔地配置有第一遠焦光學系統(tǒng)11和第二遠焦光學系統(tǒng)12。因而， 如果使滑塊向與物鏡1的光軸正交的方向滑動，則遠焦光學系統(tǒng)ll、 12中 的任一個被轉(zhuǎn)換到物鏡1的光軸上。
另外，雖然在圖l和圖2中未示出，但是關(guān)于照明光，例如也可以設(shè)置 成，在物鏡1和遠焦光學系統(tǒng)11、 12之間插入半透明反射鏡，從與物鏡1 的光軸正交的方向?qū)⒄彰鞴馊肷涞皆摪胪该鞣瓷溏R。
另外，如果在成像透鏡2的成像位置配置CCD照相機等攝像機構(gòu)，則 能夠作為圖像測量機而構(gòu)成。 〈倍率轉(zhuǎn)換動作〉
在圖l的狀態(tài)下，由于第一遠焦光學系統(tǒng)11的遠焦倍率為al，因此， 光學組件的倍率pi表示為 卩1=(論)xai。
從該狀態(tài)使滑動機構(gòu)3滑動，將第二遠焦光學系統(tǒng)12轉(zhuǎn)換到物鏡1的 光軸上。
于是，如圖2所示，第二遠焦光學系統(tǒng)12的光軸相對物鏡1的光軸有
6可能產(chǎn)生偏離的情況。即使第二遠焦光學系統(tǒng)12的光軸相對物鏡1的光軸 偏離，由于來自第二遠焦光學系統(tǒng)12的平行光束一定成像在成像透鏡2的 光軸中心，因此，也能夠盡可能減小像側(cè)焦點的中心偏離。
在圖2的狀態(tài)下，由于第二遠焦光學系統(tǒng)12的遠焦倍率為a2,因此， 光學組件的倍率(32表示為
(32 = ( f2/fl ) x a2。 〈實施方式的效果〉
根據(jù)本實施方式，由于在物鏡1和成像透鏡2之間配置倍率不同的第一 遠焦光學系統(tǒng)11和第二遠焦光學系統(tǒng)12，并且設(shè)有將這些第一遠焦光學系 統(tǒng)11和第二遠焦光學系統(tǒng)12中的任一個轉(zhuǎn)換到物鏡1的光軸上的轉(zhuǎn)換機構(gòu) 21，因此，通過轉(zhuǎn)換機構(gòu)21的轉(zhuǎn)換動作，如果將遠焦光學系統(tǒng)ll、 12中的 任一個轉(zhuǎn)換到物鏡1的光軸上，則能夠轉(zhuǎn)換倍率。
此時，即使遠焦光學系統(tǒng)U、 12的光軸相對物鏡1和成像透4竟2的光 軸偏離，由于來自遠焦光學系統(tǒng)11、 12的平行光束一定成像在成像透鏡2 的光軸中心，因此，也能夠盡可能減小像側(cè)焦點的中心偏離。因而，能夠?qū)?現(xiàn)高精度的測量。
另外，由于本實施方式的光學組件不是將光路分支的方式，因此，也不 產(chǎn)生光量降低等問題，而且，因增設(shè)照相機等攝像機構(gòu)而產(chǎn)生的經(jīng)濟負擔也少。
而且，如果構(gòu)成具有如上所述的光學組件的圖像測量裝置，則能夠較經(jīng) 濟地構(gòu)成高精度的測量裝置。 〈變形例〉
本發(fā)明并不局限于上述實施方式，在能夠達成本發(fā)明目的的范圍內(nèi)的變 形、改良等也包含在本發(fā)明內(nèi)。
在上述實施方式中，遠焦光學系統(tǒng)ll、 12分別由具有兩個凸透鏡UA、 11B和12A、 12B的開普勒型遠焦光學系統(tǒng)構(gòu)成，但是，并不局限于此。例 如，也可以是由凹透鏡和凸透4竟構(gòu)成的伽利略型遠焦光學系統(tǒng)。
另外，不限于由兩個透鏡構(gòu)成遠焦光學系統(tǒng)11、 12,也可以由變焦光 學系統(tǒng)構(gòu)成，或者也可以在物鏡1或成像透鏡2內(nèi)制作。
在上述實施方式中，構(gòu)成為具有兩個遠焦光學系統(tǒng)11、 12,并且將兩 個遠焦光學系統(tǒng)ll、 12中的任一個轉(zhuǎn)換到物鏡1的光軸上，但是，關(guān)于遠焦光學系統(tǒng)的個數(shù)，也可以采用三個以上。
在上述實施方式中，由滑動機構(gòu)3構(gòu)成轉(zhuǎn)換機構(gòu)21,但是，并不局限 于此。例如，也可以利用轉(zhuǎn)臺才幾構(gòu)^吏遠焦光學系統(tǒng)11、 12作圓纟瓜移動而進 行轉(zhuǎn)換。特別是，遠焦光學系統(tǒng)的數(shù)量越多，如果由轉(zhuǎn)臺機構(gòu)進行轉(zhuǎn)換，則 即便在狹窄的空間中也能夠裝備更多的遠焦光學系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種光學組件，其特征在于，具有物鏡；成像透鏡，其配置在所述物鏡的光軸上且將從物鏡射出的光束成像；多個遠焦光學系統(tǒng)，其配置在所述物鏡和所述成像透鏡之間且遠焦倍率不同；以及轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其將所述多個遠焦光學系統(tǒng)中的任一個轉(zhuǎn)換到所述物鏡的光軸上。
2. 如權(quán)利要求1所述的光學組件，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換機構(gòu)由滑動 機構(gòu)和轉(zhuǎn)臺機構(gòu)中的任一個構(gòu)成，所述滑動才幾構(gòu)-使所述多個遠焦光學系統(tǒng)向 與所述物鏡的光軸大致正交的方向直線移動，所迷轉(zhuǎn)臺機構(gòu)使所述多個遠焦 光學系統(tǒng)進行圓弧移動。
3. —種測量裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1或2所述的光學組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學組件及測量裝置，該光學組件具有物鏡(1)、配置在該物鏡(1)的光軸上且將從物鏡(1)射出的光束成像的成像透鏡(2)、配置在物鏡(1)和成像透鏡(2)之間且遠焦倍率(α1、α2)不同的多個遠焦光學系統(tǒng)(11、12)以及將該多個遠焦光學系統(tǒng)(11、12)中的任一個轉(zhuǎn)換到物鏡(1)的光軸上的轉(zhuǎn)換機構(gòu)(21)。
文檔編號G02B7/16GK101539656SQ20091011847
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日
發(fā)明者下川清治, 森內(nèi)榮介, 長濱龍也 申請人:株式會社三豐