成像光學構件和測量機的光學系統的製作方法

2023-05-14 12:25:06 1

本發明涉及成像光學構件和測量機的光學系統以及特別是涉及光接收部的光學系統。

背景技術：

為了確保遠距離下的光接收光量，用於測量機的光學系統使用大口徑的透鏡。因此，光學系統大，此外，重量也高。

圖1（c）示出了以往使用的光接收部的光學系統1。

利用由多個透鏡構成的透鏡組2構成成像光學構件，入射光通過透鏡的折射作用而在光接收面3上成像。

前述透鏡組2具有焦距f1，前述光學系統1的全長為l1。該焦距根據測量機的光學系統被要求的性能來決定。

因此，光接收部為收納有該前述透鏡組2的大小，進而，光軸方向的長度依賴於前述焦距f1。

此外，近年來，謀求測量機的小型化、輕量化，但是，關於光學系統，由於前述透鏡組2的大小、焦距f1的制約，難以小型化。

技術實現要素：

本發明的目的在於謀求光接收光學系統的成像光學構件的小型化，進而，能夠進行測量機中的光學系統的小型化。

為了達成上述目的，本發明的成像光學構件構成為具有對入射光進行反射的凹反射面、以及與該凹反射面相對配置的凸反射面，所述凹反射面以使所述入射光聚光到所述凸反射面的方式反射，該凸反射面進行反射，以使所述入射光成像。

此外，關於本發明的成像光學構件，所述成像光學構件為透鏡，與該透鏡的入射面相對的面為凹曲面，除了該凹曲面的中央部之外形成有反射膜，在所述入射面的中央部形成有凹部，在該凹部形成有反射膜而做成凸反射面，被該凸反射面反射的所述入射光透射所述凹曲面的中央部而在所述透鏡的外側成像。

此外，關於本發明的成像光學構件，接合多個透鏡來構成所述成像光學構件。

此外，關於本發明的成像光學構件，所述成像光學構件由主透鏡、小透鏡構成，與所述主透鏡的入射面相對的面為凹曲面，除了該凹曲面的中央部之外形成有反射膜，所述小透鏡與所述主透鏡的入射面的中央部接合，在該小透鏡的非接合面形成有凹部，在由該凹部形成的凹曲面形成有反射膜而形成朝向所述凹曲面突出的凸反射面，被該凸反射面反射的所述入射光透射所述凹曲面的中央部而在所述主透鏡的外側成像。

此外，本發明的成像光學構件由透鏡和反射鏡構成，與所述透鏡的入射面相對的面為凹曲面，在該凹曲面形成有反射膜，在所述入射面的中央部形成有凹部，所述反射鏡被設置為與所述凹部對峙，被所述凹曲面以聚光到所述凹部的方式反射的入射光透射所述凹部並且被所述反射鏡反射而在所述透鏡的外側成像。

此外，本發明的成像光學構件具有凹反射面和與該凹反射面離間的反射折射透鏡，該反射折射透鏡的與所述凹反射面相反的面為副反射面，所述凹反射面以使入射光入射到所述反射折射透鏡的方式反射，該反射折射透鏡的與所述凹反射面相對的面構成為被所述副反射面反射的所述入射光在所述凹反射面與所述反射折射透鏡之間成像。

此外，本發明的測量機的光學系統具備：對測距光進行投射的投射光學系統、以及對從測定對象反射的反射測距光進行光接收來作為入射光的測距用光接收光學系統，該測距用光接收光學系統具有使所述入射光在光接收面成像的成像光學構件，該成像光學構件為上述的成像光學構件的任一個。

此外，本發明的測量機的光學系統還具有追蹤用照明光源，該追蹤用照明光源與所述入射面的凹部相對地設置，從所述追蹤用照明光源發出的照明光在被所述凹部反射之後射出。

進而，此外，在本發明的測量機的光學系統中，利用分色鏡分路通過所述凹曲面的中央部的光軸，在分路後的一個光軸上配設有追蹤用照明光源，在另一個光軸上配置有光接收面，所述分色鏡構成為將照明光和測距光分離。

根據本發明，構成為具有對入射光進行反射的凹反射面、以及與該凹反射面相對配置的凸反射面，所述凹反射面以使所述入射光聚光到所述凸反射面的方式反射，該凸反射面進行反射，以使所述入射光成像，因此，光軸長度變短，實現光學系統的小型化。

此外，根據本發明，所述成像光學構件為透鏡，與該透鏡的入射面相對的面為凹曲面，除了該凹曲面的中央部之外形成有反射膜，在所述入射面的中央部形成有凹部，在該凹部形成有反射膜而做成凸反射面，被該凸反射面反射的所述入射光透射所述凹曲面的中央部而在所述透鏡的外側成像，因此，光軸長度變短，實現光學系統的小型化。

此外，根據本發明，具有凹反射面和與該凹反射面離間的反射折射透鏡，該反射折射透鏡的與所述凹反射面相反的面為副反射面，所述凹反射面以使入射光入射到所述反射折射透鏡的方式反射，該反射折射透鏡的與所述凹反射面相對的面構成為被所述副反射面反射的所述入射光在所述凹反射面與所述反射折射透鏡之間成像，因此，光軸長度變短，實現光學系統的小型化。

進而，此外，根據本發明，具備：對測距光進行投射的投射光學系統、以及對從測定對象反射的反射測距光進行光接收來作為入射光的測距用光接收光學系統，該測距用光接收光學系統具有使所述入射光在光接收面成像的成像光學構件，該成像光學構件為上述的成像光學構件之一，因此，測距用光接收光學系統小型化，進而，測量機的光學系統小型化。

附圖說明

圖1（a）圖1（b）是示出本實施例的成像光學構件的圖，圖1（c）是示出以往的成像光學構件的圖。

圖2（a）~圖2（c）分別是示出本實施例的成像光學構件的圖。

圖3是示出本實施例的另一成像光學構件的圖。

圖4是示出本實施例的另一成像光學構件的圖。

圖5是示出本實施例的另一成像光學構件的圖。

圖6是示出本實施例的另一成像光學構件的圖。

圖7是示出本實施例的另一成像光學構件的圖。

圖8是示出本實施例的另一成像光學構件的圖。

圖9是示出本發明的第一實施例的光學配置圖。

圖10是示出第二實施例的光學配置圖。

圖11是示出第三實施例的光學配置圖。

圖12（a）是示出第四實施例的光學配置圖，圖12（b）是圖12（a）的a向視圖。

圖13（a）是示出第五實施例的光學配置圖，圖13（b）是圖13（a）的a向視圖。

圖14（a）是示出第六實施例的光學配置圖，圖14（b）是示出照明光源的部分圖。

圖15（a）是示出第七實施例的光學配置圖，圖15（b）是示出照明光源、追蹤（tracking）光接收用兼攝像用光接收光學系統的部分圖。

圖16是示出第八實施例的光學配置圖。

圖17是設置於追蹤光接收用兼攝像用光接收光學系統的光學濾光器（opticalfilter）的透射特性圖。

具體實施方式

以下，參照附圖並說明本發明的實施例。

圖1（a）示出了用於本實施例的光接收部的成像光學構件的一個例子。

該成像光學構件由1個透鏡5a構成，該透鏡5a具備折射作用和反射作用。

該透鏡5a具有作為入射面的物側的面r1、作為反射面的成像側的面r2、在前述面r1的中央部且與面r1同心地形成的面r3、在前述面r2的中央部且與面r2同心地形成的面r4。

前述面r1為平面，前述面r2朝向前述面r1為凹面。前述面r3具有規定的直徑，朝向前述面r2為凸面。前述面r4為前述面r2的延長也可，或者，為平面也可。此外，或者，為獨立的曲面也可。

前述面r1使入射光6全透射，並且，形成有反射防止膜（以下，ar膜）。此外，在前述面r2、前述面r3形成有用於使前述入射光6全反射的反射膜。前述面r4為圓形，該面r4的直徑為前述面r3的直徑以下。在前述面r4形成有用於使前述入射光6全透射的ar膜。

前述面r2以將通過前述面r1入射的前述入射光6聚光到前述面r3的範圍中的方式進行反射。為了使前述入射光6聚光到前述面r3的範圍中，前述面r2以球面、非球面等適當的曲面形成。

前述面r3對前述入射光6進行反射，使反射後的該入射光6在透射所述面r4的位置即前述透鏡5a的外側聚光。因此，為了使前述入射光6在透射前述面r4的位置成像，前述面r3以球面、非球面等適當的曲面形成。再有，在光接收元件與前述面r2相接地設置等光接收面與前述面r4一致的情況下，前述透鏡5a的成像位置也可以為前述面r2上。

再有，光接收面3為光接收元件的光接收面也可，或者，為光纖的光接收端面也可。

當將本實施例的前述透鏡5a的光學系統全長l2與在圖1（c）中示出的以往的透鏡組2的光學系統全長l1比較時，l2為l1的1/3左右，為大幅度的小型化。

接著，在圖1（b）中示出的透鏡5b示出了在圖1（a）中示出的前述透鏡5a的變形。

前述透鏡5b與前述透鏡5a同樣地在面r1的中央形成面r3，在面r2的中央形成面r4。

在前述透鏡5b中，使前述面r2、前述面r3的曲率變大，使光學系統全長l3更短。因此，在前述透鏡5b中，l3為l1的1/5以下，為進一步的小型化。

再有，使曲率變大，由此，面間偏心靈敏度變大，製造難易度變高，因此，考慮光學系統被要求的特性來選擇曲率。

在圖2（a）~圖2（c）中，說明前述透鏡5a的進一步變形例。

再有，圖2（a）所示的透鏡5a與在圖1（a）中示出的透鏡5a相同。

此外，圖2（a）~圖2（c）所示的透鏡示出了由單一透鏡構成的情況。

圖2（b）所示的透鏡5c為使面r1為凹曲面並且對從該面r1入射的入射光6作用透鏡效果的透鏡。從前述面r1入射的前述入射光6進行漫射，併入射到面r2。

此外，圖2（c）所示的透鏡5d為使面r1為凸曲面並且對從該面r1入射的前述入射光6作用與前述透鏡5c相反的透鏡效果的透鏡。從該面r1入射的前述入射光6進行聚光，併入射到前述面r2。

與光學系統所要求的性能對應地適當選擇使前述面r1為平面或為凹曲面或者為凸曲面。

圖3示出了作為成像光學構件的透鏡7。該透鏡7為將在圖2（a）中示出的透鏡5a分割為2個透鏡7』、7』』進而使2個該透鏡7』、7』』接合來構成的透鏡。在圖3中示出了將前述透鏡5a分割後的情況，但是，也能夠對前述透鏡5c、前述透鏡5d同樣地實施分割。再有，分割並不限於2分割，也可以為3分割以上。

由多個透鏡構成成像光學構件，由此，設計的自由度增加，能夠進行色差的校正。

作為色差校正的優點，具有將在製造時在調整中使用的波長設定為可見光而能夠容易地進行調整的優點。

作為圖4所示的成像光學構件的透鏡8為由另外的小透鏡8』』形成在圖1（a）中示出的透鏡5a的面r3的透鏡。

將前述小透鏡8』』與具有面r1、面r2、面r4的透鏡8』的面r1的中央部接合。在該小透鏡8』』形成有凹曲面（朝向前述面r2為凸面），在該凹曲面形成有全反射膜。

在前述透鏡8中，從前述面r1入射的入射光6被前述面r2反射，透射前述面r1，被前述面r3反射，在光接收面3被成像。在前述透鏡8中，前述入射光6入射到前述小透鏡8』』，透鏡效果在從該小透鏡8』』向前述透鏡8』入射的過程中發揮作用。由2個前述透鏡8』、前述透鏡8』』構成前述透鏡8，由此，設計的自由度增加，能夠進行色差的校正。

圖5所示的成像光學構件9由反射折射透鏡9』和反射鏡9』』構成。

前述反射折射透鏡9』的入射面（面r1）為凸曲面，在該面r1的中央部形成有凹曲面（面r3）。前述反射鏡9』』與前述面r3相對地配設。前述面r1、前述面r3為透射面，面r2為反射面。

關於入射到前述成像光學構件9的入射光6，在前述面r1受到透鏡作用，向光軸側折射，被前述面r2以朝向光軸側的方式反射。進而，前述入射光6在通過前述面r3的過程中受到透鏡作用，向從光軸背離的方向折射。

然後，前述入射光6透射前述面r1，被前述面r2反射，透射前述面r3，被前述反射鏡9』』反射，在前述入射光6的入射光路外被成像。

圖6所示的成像光學構件11具有與上述的透鏡同等的功能，由凹面反射鏡12和反射折射透鏡13構成。

在前述凹面反射鏡12的光軸上與該凹面反射鏡12的反射面相對地配設前述反射折射透鏡13。

該反射折射透鏡13的前述凹面反射鏡12側的面r5為非球面的透鏡面，前述反射折射透鏡13的物側為面r6。該面r6與前述凹面反射鏡12相對，為對入射光6進行全反射的副反射面。

被前述凹面反射鏡12反射的前述入射光6入射到前述反射折射透鏡13，在通過前述面r5的過程中受到透鏡作用，向從光軸背離的方向折射，進而被前述面r6反射。通過前述面r5的透鏡作用和前述面r6的反射作用，在光接收面3上對前述入射光6進行成像。

前述面r6為平面也可，或者，為球面或非球面的曲面也可。

再有，在前述凹面反射鏡12與前述反射折射透鏡13之間形成有空間，因此，成像位置也可以為前述凹面反射鏡12與前述反射折射透鏡13之間。

通過使成像位置為前述凹面反射鏡12與前述反射折射透鏡13之間，從而能夠使前述成像光學構件11的光軸方向的長度更短。

在該成像光學構件11中，能夠使前述凹面反射鏡12的反射面為球面，不需要大口徑的非球面透鏡，因此，製作成本降低。

在圖7中示出的成像光學構件14由反射折射透鏡15和反射鏡16構成。

前述反射折射透鏡15為彎月形透鏡（meniscuslens）。該反射折射透鏡15的物側為面r1，該面r1為入射光6的透射面，在前述面r1形成有ar膜。此外，前述反射折射透鏡15的相反面為形成有反射膜的面r2。

位於前述反射折射透鏡15的光軸上並且與前述面r1相對地設置前述反射鏡16。

前述入射光6透射前述面r1而被前述面r2反射，被聚光在面r3。在光軸上對被該面r3反射的前述入射光6進行成像。

在前述成像光學構件14中，成像位置為前述面r3與前述面r1之間。

在前述反射折射透鏡15的中央部形成有孔17。通過該孔17配置有光纖18，該光纖18的光接收端面與前述成像位置一致。

在圖8中示出的成像光學構件20由凹面反射鏡21和凸面反射鏡22構成。

前述凹面反射鏡21具有將入射光6朝向前述凸面反射鏡22聚光的面r2。前述凸面反射鏡22對前述入射光6進行反射，使得在光軸上並且在前述凹面反射鏡21與前述凸面反射鏡22之間進行成像。

再有，也可以在成像位置配設光接收元件，也可以與前述成像光學構件14同樣地在前述凹面反射鏡21設置前述孔17並且配置在該孔17中通過的光纖18。

再有，如上述那樣，本實施例的成像光學構件至少具有大直徑的反射面r2和與該反射面r2相對的小直徑的反射面r3。前述大直徑的反射面r2使前述入射光6入射到前述小直徑的反射面r3，進而，該小直徑的反射面r3對前述入射光6進行反射，在光軸上成像。

然後，顯然能夠考慮各種具有這樣的光學作用的光學性結構。

接著，對具有上述的成像光學構件的測量機的光學系統進行說明。

圖9示出了雷射掃描儀的光學系統25來作為具有本發明的成像光學構件的第一實施例。將上述的成像光學構件之中在圖1（b）中示出的透鏡5b用於該光學系統25。

在圖9中，26示出了測距用光接收光學系統，27示出了投射光學系統，28示出了攝像用光接收光學系統，29示出了用於對測距光進行旋轉照射的旋轉反射鏡。

前述透鏡5b的光軸31朝向前述旋轉反射鏡29的中心，在前述光軸31上從前述透鏡5b側起配設有反射鏡32、第一分色鏡（dichroicmirror）33。前述反射鏡32對測距光、雷射指示器光、照明光進行反射。前述第一分色鏡33透射測距光，反射可見光。

此外，前述光軸31被前述旋轉反射鏡29偏向，朝向測定方向。

前述投射光學系統27經由前述光軸31分別射出來自測距光光源34的測距光、來自雷射指示器用光源35的雷射指示器光、來自照明光源36的照明光。在此，前述測距光、前述雷射指示器光、前述照明光分別為不同的波長，使得能夠利用分色鏡分離。

此外，前述投射光學系統27具有第二分色鏡37、第三分色鏡38。前述第二分色鏡37對測距光進行透射，對雷射指示器光、照明光進行反射。此外，前述第三分色鏡38具有照明光透射但是對雷射指示器光進行反射的特性。再有，也可以使前述第三分色鏡38為半反射鏡。

從前述測距光光源34發出的測距光透射前述第二分色鏡37，被前述反射鏡32反射，透射前述第一分色鏡33，被前述旋轉反射鏡29偏向，向測定方向照射。

從前述雷射指示器用光源35發出的雷射指示器光被前述第三分色鏡38、前述第二分色鏡37反射，被前述反射鏡32反射到前述光軸31上，透射前述第一分色鏡33，進而被前述旋轉反射鏡29偏向，向測定方向照射。雷射指示器光被照射到與測距光的光軸（即前述光軸31）相同上，示出測定點。

此外，從前述照明光源36發出的照明光透射前述第三分色鏡38，被前述第二分色鏡37、前述反射鏡32反射到前述光軸31上，透射前述第一分色鏡33，進而被前述旋轉反射鏡29偏向，向測定方向照射。

從測定對象反射的反射測距光經由前述光軸31入射到前述旋轉反射鏡29，被該旋轉反射鏡29反射，透射前述第一分色鏡33、前述反射鏡32，通過前述透鏡5b在光接收面3成像。

所成像的測距光被光接收元件（未圖示）光接收，基於從該光接收元件輸出的光接收信號來進行測距。

從測定對象反射的照明光被前述旋轉反射鏡29、前述第一分色鏡33反射，經由前述攝像用光接收光學系統28被攝像元件39光接收。作為該攝像元件39，使用cmos傳感器、ccd等，知曉光接收面內的光接收位置。

在使用雷射掃描儀測定需要的測定範圍的情況下，存在在測定範圍內需要基準點的情況。此時，在基準點設置角隅稜鏡（cornercube）等具有回歸反射性的測定對象。使用前述照明光對測定對象進行照射，對來自測定對象的反射光進行光接收，對測定對象的位置進行測定，對基準位置進行設定。

如上述，將前述透鏡5b用於前述測距用光接收光學系統26，由此，前述測距用光接收光學系統26的光軸長度大幅度地變短，謀求測定裝置的小型化。

圖10示出了作為在圖9中示出的實施例的變形例的第二實施例。再有，在第二實施例中，作為成像光學構件而使用前述透鏡5b。此外，在圖10中，對與在圖9中示出的部分同等的部分標註相同附圖標記，並省略其說明。

在圖9中示出的實施例中，攝像用光接收光學系統28被配設在測距光的光接收光路中。因此，光接收光量的一部分被前述攝像用光接收光學系統28隔斷，但是，在圖10中示出的第二實施例中，將前述攝像用光接收光學系統28配設在光接收光路之外。

因此，在第二實施例中能夠有效地利用光接收光量。

利用圖11來說明第三實施例。

在第三實施例中，在攝像用光接收光學系統28的光軸上設置有用於將來自測距光光源34的測距光、來自雷射指示器用光源35的雷射指示器光、來自照明光源36的照明光引導到光軸31上的第一分色鏡33。

從前述測距光光源34發出的測距光被第二分色鏡37、前述第一分色鏡33、反射鏡32依次反射，射出到前述光軸31。

此外，從前述雷射指示器用光源35發出的雷射指示器光被第三分色鏡38反射，透射前述第二分色鏡37，被前述第一分色鏡33、前述反射鏡32反射，射出到前述光軸31。

此外，從前述照明光源36發出的照明光透射前述第三分色鏡38、前述第二分色鏡37，被前述第一分色鏡33、前述反射鏡32反射，射出到前述光軸31。

在該情況下，前述第三分色鏡38對照明光進行透射，對雷射指示器光進行反射。前述第二分色鏡37對測距光進行反射，對照明光、雷射指示器光進行透射。前述第一分色鏡33對測距光、雷射指示器光進行反射，對照明光的一部分進行反射，對照明光的一部分進行透射。

前述第一分色鏡33被設置在從前述光軸31偏離的位置，因此，相應地縮短該光軸31的長度。因此，進而，前述測距用光接收光學系統26能夠小型化。

圖12（a）、圖12（b）示出了第四實施例。在圖12（a）、圖12（b）中，對與在圖11中示出的部分同等的部分標註相同附圖標記，並省略其說明。

在第三實施例中，由於第二分色鏡37造成的光軸的分路方向為相對於紙面平行（與光軸31平行）的方向。另一方面，在第四實施例中，光軸通過前述第二分色鏡37在相對於紙面垂直的方向上分路。

在第四實施例中，投射光學系統27被設置在攝像用光接收光學系統28的側方，因此，光軸31方向的長度變得更短，謀求光學系統的進一步的小型化。

圖13（a）、圖13（b）示出了第五實施例。在第五實施例中，使用圖5所示的成像光學構件9。再有，在圖13（a）、圖13（b）中，對與在圖12（a）、圖12（b）中示出的部分同等的部分標註相同附圖標記，並省略其說明。再有，在圖13（a）、圖13（b）中，省略了旋轉反射鏡29的圖示。

在反射鏡9』』中，與反射折射透鏡9』對峙的面和物側的兩個面為反射面。

投射光學系統27的光軸和攝像用光接收光學系統28的光軸被前述反射鏡9』』的物側的反射面偏向，使得與光軸31一致。此外，從前述反射折射透鏡9』射出的入射光6被前述反射鏡9』』的前述反射折射透鏡9』側的反射面反射，並被成像。

因此，以夾著前述反射鏡9』』的方式在一側配設有前述投射光學系統27、前述攝像用光接收光學系統28而在另一側配設有光接收面3等測距光檢測部（未圖示）。

在第五實施例中，沒有配設在前述反射折射透鏡9』的非物側的部分，此外，有效地利用前述反射鏡9』』的兩側的空間，因此，能夠使光接收系統小型化。

圖14（a）示出了第六實施例。在第六實施例中，將圖1（b）所示的透鏡5b用作成像光學構件。

第六實施例為在圖11中示出的第三實施例的變形。在圖14（a）、圖14（b）中，對與在圖11中示出的部分同等的部分標註相同附圖標記，並省略其說明。

在使用了前述透鏡5b的情況下，在面r3與反射鏡32之間產生死區（deadspace）41。在第六實施例中，有效利用該死區41，謀求光學系統的小型化。

在通過前述反射鏡32的光軸31（前述透鏡5b的光軸）上並且與前述面r3相對地設置有照明光源36。從該照明光源36發出的照明光透射前述面r3，在被面r2反射之後射出。在該情況下，前述面r3、前述面r2具有使照明光為平行光的作用。再有，如圖14（b）所示那樣，也可以在前述照明光源36與前述面r3之間設置聚光透鏡40。

再有，也可以配置前述照明光源36，使得照明光朝向前述反射鏡32直接射出。

通過採用這樣的配置，從而在投射光學系統27中（參照圖11）能夠省略第二分色鏡37等。

圖15（a）示出了第七實施例。在第七實施例中，將圖1（b）所示的透鏡5b用作成像光學構件。

再有，在圖15（a）、圖15（b）中，對與在圖9中示出的部分同等的部分標註相同附圖標記，並省略其說明。

在光軸31上設置分色鏡43，將前述光軸31分路為反射光軸31a和透射光軸31b。

在前述反射光軸31a上設置有反射鏡32、前述透鏡5b，在被前述反射鏡32反射的光軸上設置有投射光學系統27。此外，在前述透射光軸31b上設置有攝像用光接收光學系統28。

前述分色鏡43對測距光進行反射，對照明光的一部分、雷射指示器光進行反射，對可見光和照明光的一部分進行透射。

前述攝像用光接收光學系統28對透射前述分色鏡43後的照明光進行光接收，取得圖像。或者，前述攝像用光接收光學系統28基於對來自作為測定對象的角隅稜鏡的反射光進行光接收後的結果來執行追蹤。

圖15（b）示出了照明光投射部44與前述攝像用光接收光學系統28的關係。以夾著前述攝像用光接收光學系統28的方式對稱地設置有2組前述照明光投射部44。

照明光源在對稱的位置存在2個，由此，在對來自角隅稜鏡等的反射光進行光接收的情況下，2個光接收點的中心為朝向角隅稜鏡的前述光軸31的位置，能夠正確地進行追蹤。因此，在不能將追蹤用的照明光射出到測距光軸上的情況下，成為有效的配置。

圖16示出了第八實施例。在第八實施例中，將圖1（a）所示的透鏡5a用作成像光學構件。再有，在圖16中，對與在圖9中示出的部分同等的部分標註相同附圖標記，並省略其說明。此外，成像光學構件也可以為透鏡5b~透鏡5d、透鏡7、透鏡8的任一個。

在第八實施例中，在透射了透鏡5a的面r4的光軸45上設置有照明用光投射部27』。在前述光軸45上設置有分色鏡46。

該分色鏡46具有對可見光進行透射而對不可見光進行反射的光學特性。從照明光源36發出的照明光被前述分色鏡46透射，通過前述透鏡5a而為平行光束，並射出。

此外，前述分色鏡46對前述光軸45進行分路，將分路後的光軸向光接收面3偏向。在分路後的光軸上設置有中繼透鏡（relaylens）47。關於入射到前述透鏡5a的入射光6，在透射前述面r4後的位置成像，進而，在被前述分色鏡46反射之後，利用前述中繼透鏡47在光接收面3上成像。

再有，也可以在透射後的光軸配置前述光接收面3而在分路後的光軸設置前述照明用光投射部27』。

也可以在攝像用光接收光學系統28設置有以下的光學濾光器。

設置於通常使用的攝像機的光接收傳感器的rgb靈敏度如圖17所示。

可見光的波長為400nm~700nm，但是，光接收傳感器在紅外的區域中也具有靈敏度，特別地，在波長為810nm~840nm的情況下，雖然靈敏度變低，但是rgb均為同等的靈敏度。

利用該特性，在將例如810nm~840nm的波長的紅外光用作追蹤用的照明光的情況下，製作具有在圖17中以曲線49示出的透射特性的濾光器、即透射可見區域的波長並且透射810nm~840nm的範圍的波長的濾光器，將該濾光器設置於前述攝像用光接收光學系統28的需要的位置。

通過設置該濾光器，從而能夠利用攝像元件39取得自然的色調的圖像，並且，也能夠對追蹤的反射光（紅外光）進行光接收。因此，能夠基於來自前述攝像元件39的信號來進行追蹤。

分色鏡為分束器（beamsplitter）也可，或者，為具有使波長區域的一部分為分色鏡且一部分為分束器的特性的光學元件也可。

進而，為了確保近距離的光接收光量，使上述的面r1~面r4為將透鏡的一部分的形狀在近距離對準焦點的非球面形狀。