JP3183518B2

JP3183518B2 - 目標捕捉望遠鏡

Info

Publication number: JP3183518B2
Application number: JP51718496A
Authority: JP
Inventors: イイシャイネツエル
Original assignee: イイシャイネツエル
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 2001-07-09
Anticipated expiration: 2015-10-26
Also published as: AU5710596A; WO1996026415A3; IL111429A0; JPH10510369A; EP0792472A2; EP0792472A4; WO1996026415A2

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景本発明は光学装置、および像を拡大する装置に関する
ものである。さらに詳述すれば、本発明は手持ち式、三
脚装架式および頭部装架式望遠鏡装置に関するものであ
る。

光学的直視望遠鏡装置は、いくつかの等級に従って分
類することができる：ケプラー式対ガリレイ式望遠鏡；単眼式対双眼式（立体的）望遠鏡；遠距離視察対近距離観察望遠鏡；手持ち式対頭部保持式および三脚装架式望遠鏡。

ケプラー式望遠鏡においては、接眼レンズ群は、正の
倍率を有し、像の品質は優れ、視野は広く、かつ接眼レ
ンズの外方に射出瞳が得られる。さらにこの望遠鏡は内
方実像を有し、これによって視野全体は鮮鋭な境界を有
するとともに、レチクル（焦点板）が拡大像の上に重な
るようになる。ケプラー式望遠鏡の欠点は像を正立させ
るシステムを必要とすることである。したがってこの望
遠鏡は比較的大きくなり、重量も大である。

接眼レンズ群が負の倍率を有するガリレイ望遠鏡は、
拡大率は低く制限され、視野は比較的狭い。視野の境界
は明確に画定されず、レチクルは像の上に重ならない。
さらに接眼レンズが観察者の目に、ほとんど接触するよ
うにしなければ、視野は小さくなる。ガリレイ式望遠鏡
の唯一の利点は、像を正立させる装置を必要としないこ
とである。したがって、この望遠鏡は比較的コンパクト
であり、かつ軽量である。

上述の理由によってガリレイ式望遠鏡は、主として性
能があまり重要でない、玩具双眼鏡およびオペラグラス
として使用される。野外双眼鏡および望遠拡大鏡のよう
な職業的な用途に対しては、ほとんど例外なしにケプラ
ー式望遠鏡が使用される。

従来技術による望遠鏡装置は、手持ち式であれ、三脚
装架式であれ、目標の自然（非拡大）像と、拡大像の間
の円滑な切換は不可能である。連続的区域観察の仕事を
容易にするためには、三脚装架式望遠鏡と平行に補助捕
捉望遠鏡を使用する場合がある。使用者の行動を助け、
かつその手を自由にするために、頭部装架式望遠鏡装置
の使用が提案されている。米国特許第４、577、347号お
よび同第５、128、807号には、遠距離物体の可視像を拡
大するために、ヘルメット装架式の単眼望遠鏡が記載さ
れており、一方米国特許第４、488、790号には、メガネ
枠装架式の双眼望遠鏡が記載されている。

事実、実用されている頭部装架式望遠鏡装置は、歯科
医および外科医により、医学的分野において、視察の不
利な部分に対して使用される、立体的望遠拡大鏡であ
る。通常の望遠拡大鏡は１対の望遠鏡を含み、これら望
遠鏡は着用者の目の前、代表的にはほぼ30cmの所に位置
する点に焦点が合わされ、かつ集束される。これら望遠
拡大像はヘッドストラップに装架されるが、多くの場
合、メガネ枠、またはメガネレンズに装架される。前記
望遠鏡装置の主な欠点は、このように助けを有する目の
前の自然像を不明瞭とすることで、観察者の希望は物体
の非拡大自然像と、その拡大像の両方を容易に捕捉する
ことである。

比較的最近においてスピッツバークは、目的とする物
体の拡大像を、その自然像に対して移動せしめ、それに
よって米国特許第４、795、235号および同第５、028、1
27号に記載されているように、両方の像に対するアクセ
ス、および目標捕捉を容易にすることによって、頭部装
架式望遠拡大鏡に進歩をもたらした。しかしながら一般
的には、後述のようにこれら二重焦点望遠鏡は、目標捕
捉の問題を部分的に解決するが、その用途は前述のすべ
ての等級の望遠鏡の一部に限られている。

米国特許第４、795、235号には、観察が不利な場合に
対し、メガネレンズに装架される、ケプラー式単眼望遠
鏡が記載されており、この時は接眼レンズの光軸は、対
物レンズの光軸に対して40゜傾斜しており、その自然像
の傍に拡大像を現し、かつこの拡大像による自然視野の
不明瞭化を最小限にとどめるようになっている。この形
式の望遠鏡には二つの欠点がある：すなわち（１）軸線
から離れた拡大像の位置が目を疲労させ；（２）二つの
目は異なる方向を凝視せねばならぬから、この装置は双
眼鏡として使用し得ない。

米国特許第５、028 127号には、観察が不利な場合に
対する、ガリレイ式のメガネ装架式単眼望遠鏡が記載さ
れており、この場合は接眼レンズの光軸は、対物レンズ
の光軸に対して傾斜し、拡大像が自然像の下方に現れる
ようになっている。しかしながらこの形式の二重焦点望
遠鏡を、医学の分野において立体的望遠拡大鏡として使
用する場合には、次の理由によってその用途は制限され
る： −医学的用途における重要な領域は、自然視野の下方
部分にあり、したがってその或部分は拡大像によって不
明瞭化される； −このような望遠鏡においては、接眼レンズ光軸の傾
斜角と、対物レンズ光軸の収束角の結合効果によって、
像の回転が誘起される。二つの独立した像が、反対方向
に回転し、実用し得るとしても、その両眼融像は目を疲
労させる； −医学的用途、および自然観察、スポーツ観戦、オペ
ラ観劇等のような、遠距離観察に対しては、その用途が
さらに制限される欠点がある； −ガリレイ式望遠鏡の場合は、その拡大率、視野およ
び像の品質が別の制限を受ける； −拡大視野における像の捕捉、特に移動しつつある目
標の捕捉には時間がかかる。

したがって従来技術による二重焦点望遠鏡は、頭部装
架式近距離観察単眼望遠鏡に制限され、遠距離観察に使
用することは示唆されていなかった。本発明によればこ
のような制限は完全に除去される。

本発明の目的は望遠鏡であって、接眼レンズの光軸
が、対物レンズの光軸に対して傾斜し、移動物体に従動
しつつある時においても拡大像と、自然像の間を瞬間的
に切換え得るようになった目標捕捉装置を含む望遠鏡を
提供することである。この形式の望遠鏡は、以後「目標
捕捉望遠鏡」と称する。

本発明の他の目的は、前記の型式の望遠鏡であって、
二つの頭部装架式望遠鏡として形成され、一つの望遠鏡
が近距離物体の拡大に対して最適化され、他の一つが遠
距離物体の拡大に対して最適化され、前記のような制限
を受けない望遠鏡を提供することである。

本発明のなお他の目的は、手持ち式となし得る前記の
型式の望遠鏡を提供することである。

本発明のなお他の目的は、頭部装架式の望遠鏡装置で
あって、自然視野の目標領域が実質的に、拡大視野によ
って不明瞭化されない望遠鏡装置を提供することであ
る。

本発明のなお他の目的は、長方形の風景視野を有する
前述の望遠鏡装置を提供することである。

本発明のなお他の目的は、水平に延びる射出瞳を有す
る前述の望遠鏡装置を提供することである。

本発明のなお他の目的は、矩形の風景輪郭接眼レンズ
を有する前述の望遠鏡装置を提供することである。

本発明のなお他の目的は、比較的小さな視野、および
比較的長い射出瞳距離に適する望遠鏡装置を提供するこ
とである。

本発明のなお他の目的は、二つの各目によって視察さ
れる像の間に、相対的回転が生じない、メガネ装架式立
体拡大鏡を提供することである。

本発明のなお他の利点は、次に述べる明細書によって
明らかとなる。

発明の概要本発明による二重焦点望遠装置は、使用者の頭部に固
定した関係で装架されて、当該使用者の頭部と共に移動
するようにされ、かつ視野を観察する光学装置、自由選
択目標捕捉装置、該自由選択装置を収納し、かつ支持す
るためのハウジングであって、前記光学装置が該ハウジ
ングの片側に、第１光軸を有するように位置する対物レ
ンズと、該ハウジングの反対側に、第２光軸を有するよ
うに位置する接眼レンズを含むハウジングと、前記第１
光軸を前記第２光軸に対して傾斜させる装置から成って
いる。本発明による光学装置のレンズは屈折、回折およ
び（または）屈折／回折レンズを含んでいる。

本発明の好適な実施例によれば、第１光軸は近距離物
体の観察に適する角度だけ傾斜せしめられ、または遠距
離物体の視察に適するだけ傾斜せしめられる。さらに詳
述すれば、近距離観察用の装置においては、第１光軸は
第２光軸に対してほぼ40゜傾斜せしめられ、かつ遠距離
観察用装置の場合はほぼ25゜傾斜せしめられる。光路を
傾斜させる装置は、反射および（または）屈折および
（または）回折光学エレメントを有し、この時拡大像は
自然非拡大像の上方、または下方に現れるように、すな
わち装置は頂部または下部に（観察者の目のレベルの上
方または下方）に装架することができる。

本発明の他の好適な実施例による装置は任意に、長方
形接眼レンズ輪郭、および長方形視野を有し、さらに折
りたたみ式、または着脱式の枠型、またはレチクル型の
焦点合わせ装置および（または）目標捕捉装置を有する
ものとすることができる。

本発明の他の好適な実施例による装置は、助けのない
目に対する閉塞部材を備えた単眼強、または双眼鏡とす
ることができる。さらに本発明の装置は手持ち式とし、
または頭部支持体上、あるいはメガネ枠上に装架するこ
とができる。

図面の簡単な説明第１図は遠距離物体の視察に最適な、本発明による望
遠鏡装置の概念図。

第２図は本発明の好適な実施例による、手持ち式遠距
離観察装置の側面図。

第３図は近距離物体の視察に最適な、本発明によるメ
ガネ枠の上方に装架する単眼望遠鏡装置の側面図。

第４図は遠距離物体の視察に最適な、本発明によるメ
ガネ枠の下方に装架する単眼望遠鏡の正面図。

第５図は本発明による望遠鏡に使用し得る通常の望遠
鏡を示す図。

第６図は仮想目標点の射影をベースとする目標捕捉装
置を示す図。

好適な実施例の説明第１図は本発明の実施例の略線図である。望遠鏡装置
１は二つの光軸ＸおよびＸ′に沿って組立てられ、この
時軸線Ｘは、観察者の非拡大（自然）視野の中心と交差
し、かつ軸線Ｘ′は拡大視野の中心と交差する。この装
置はさらに対物レンズ３を含み、該レンズは望遠鏡装置
の内部に、倒立像（図示せず）を形成する。この装置は
さらに熟練技術者にとって周知の正立像システム（図示
せず）と、接眼レンズ４を有し、該レンズは対物レンズ
の光軸に対して、代表的には25゜の傾斜角を有してい
る。観察者の瞳孔10は通常、前記装置の射出瞳（図示せ
ず）と、実質的に一致している。射出瞳は軸線Ｘ′に沿
って心決めされ、かつ接眼レンズから代表的には、20〜
25mm偏倚している。本装置の好適な実施例はさらに、目
標捕捉装置11を含み、この装置は拡大せんとする自然視
野の部分を囲繞している。前記捕捉装置の中心点、およ
び射出瞳の中心から、代表的には5mm上方に位置する点
は、軸線Ｘ″を画定し、この軸線は実質的に軸線Ｘと平
行であり、したがって望遠鏡装置を目標の方向と整合さ
せるに役立つ。前記捕捉装置は格納自在であり、その作
動状態は実線によって表され、その格納位置は点線によ
って表されている。この装置は鳥のような動く物体を捕
捉する場合、またはスポーツ競技を観戦する時に、特に
有用である。簡単な針金枠装置の方が複雑な、光学的に
視準された照準具状の装置より望ましいことが分かっ
た。その理由は複雑な装置によって得られる像は不明瞭
であり、かつこの装置は容易に無視できるからである。
この装置の固有の不正確さは、その機能と両立できる。
その理由は実際に、平均的な使用者は、比較的短い学習
期間で、捕捉装置を全然使用することなく、目標を捕捉
し得るようになるからである。

遠方の目標を観察する時には、光軸ＸおよびＸ′間の
傾斜角の絶対値は、ほぼ25゜にする必要があることがわ
かった。この角度の符号は、正または負のいずれでも良
く、本明細書においては負の角度は、水平Ｘ軸線に対し
ては拡大像が水平の下に現れ、かつ望遠鏡は目のレベル
の下方に装架されることを表すが、正の角度は、拡大像
が水平の上に現れ、かつ望遠鏡は目のレベルの上方に装
架されることを表す。同様に本発明の手持ち式望遠鏡の
場合には、負の傾斜角が望ましいが、頭部に装架される
望遠鏡、特にメガネに装架される望遠鏡においては、好
ましくは傾斜角が接眼レンズに対し正となるようにし、
自然視野と干渉しないようにせねばならぬことがわかっ
た。

第２図は本発明による手持ち式双眼鏡の側面図であ
る。望遠鏡の内部光学的配置は、通常は相互に平行であ
る対物レンズ、および接眼レンズの光軸が、相互に傾斜
している以外は、任意の配置とすることができる。この
双眼鏡の外部輪郭は通常のもので、手中に収まり（図示
せず）、かつ使用者の骨に具合よく触座するようにされ
る。目標捕捉装置11は好ましくはたたみ込み式であり、
優位な目の前だけに置かれる。焦点合わせノブ19は、各
目に見える像の焦点を合わせるためのものである。この
ノブは普通のねじによる接眼レンズ焦点合わせ機構の変
形として形成され、特に接眼レンズが、後述のように円
形でない場合に好適とされる。

第１図の軸線Ｘ″が目標と整合すれば、すなわち観察
者が目標捕捉装置11を通して目標の自然像を見た時に、
軸線Ｘ、Ｘ′およびＸ″間の前述の関係により、目標の
拡大像は実質的に、接眼レンズに現れた拡大視野の中心
に現れる。したがって観察者はその視線を、軸線Ｘ′お
よびＸ″の間で動かすことにより、目標の自然像および
拡大像を即座に切り換え、目標捕捉装置11を通して凝視
するだけで、目標を捕らえることができる。

本発明の好適な望遠鏡のメガネ装架状態は第３図に示
されている。望遠鏡、好ましくは双眼鏡はメガネ枠の上
方部分に装架され、目に対するその位置、および瞳孔間
距離（図示せず）を、個々に調節するための装置を有し
ている。第３図に示された特定の望遠鏡は近い物体を見
るように最適化されており、傾斜角はほぼ40゜である。
視察の拡大視野12は目標捕捉装置11によって画定され
る。

したがって自然視野の下方部分は撹乱されず、使用者
はその注意を自然像から拡大像に、またはその逆に、円
滑に切り換えることができる。前述のように、反対像回
転は、望遠拡大鏡の使用によって、各像の中に誘起さ
れ、これは像の融合を困難にし、かつ観察者の目を緊張
させる。像回転は接眼レンズ光軸の傾斜角と、対物レン
ズ光軸の集光角の結合効果に起因する。これは二つの各
望遠鏡の瞳孔間距離を、普通の屋外双眼鏡のように水平
軸を有する機構によって調節する時に起こる。瞳孔間距
離が垂直軸を有する機構によって調節される時には、像
回転は生じない。この問題は各望遠鏡内の像回転が一定
となるように、適当に補正することによって解決され
る。

手持ち式双眼鏡のような、従来技術による望遠鏡にお
いては拡大目標は、望遠鏡装置を、ほぼ目標の方向に整
合させた後、接眼レンズの視野の中に捕捉する。捕捉を
容易にするためには、通常前記視野はできるだけ50゜〜
70゜に亙って延びるようにされる。本発明においては、
目標の捕捉は視野の大きさとは関係なく、したがってこ
の視野は非常に小さく、代表的には25゜〜30゜とされ
る。熟練技術者にとって周知のように、視野の小さな接
眼レンズは、レンズエレメントの数が少なくて済み、し
たがって軽量にして、安価な製品が得られる。視野を小
さくすることによって、第１図に示されるように接眼レ
ンズのサイズを大きくすることなく、目の射出瞳距離を
長くすることができ、したがって自然像の不明瞭化は最
小とする。

さらに、もしも本発明の装置の視野が、TVスクリーン
のように長方形に作られて、特に高さ対幅の比が1.7で
あれば、従来の円形視野の望遠鏡装置に比して、像はさ
らに実際に近くなり、きれいに見えるようになる。

本発明の望遠鏡装置が目標の自然像を不明瞭にしない
と言う事実は、装置の輪郭を観察者が見た時に最小とな
り、使用者が肉眼で観察する時に、装置の存在にほとん
ど気付かないように装置を構成するために完全に利用さ
れる。これは接眼レンズに起因する不明瞭化が、実質的
に拡大視野と適用するような輪郭を有する時に起こる。
この時は視野が両方共比較的小さく、かつその輪郭が長
方形であるために、不明瞭化は特に小さい。装置の他の
構成部材に起因する不明瞭化を避けるには、これら構成
部材を前記接眼レンズ輪郭内に含めることを要する。

装置が頭部装架式、すなわち装置が目に対して固定さ
れるような用途においては、目が拡大視野を走査する時
の、眼窩内における眼球の運動によって、装置の射出瞳
に対して瞳孔が移動し、この相対的移動は、手持ち式望
遠鏡装置の場合のように、望遠鏡に対する目の再位置決
めによっては補正することができず、特に視野の縁に不
明瞭化（口径食）を発生させる。望遠鏡装置において周
知のように、射出瞳は対物レンズの縮小像であり、かつ
この効果は特に視野が水平に引き伸ばされ（長方形）、
しかもこの時対物レンズが円形である場合に顕著であ
る。本発明の好適な実施例においては、この現象は対物
レンズの水平寸法を増加し、面取りされた長方形を形成
し、それによって射出瞳の水平範囲が増加するようにな
すことによって修正される。

第３図に示されたメガネ装架方式は、双眼望遠鏡また
は単眼望遠鏡装置のいずれにも使用できる。単眼装置の
正面は第４図に示される通りで、右眼は装置１によって
助けられている。単眼装置を使用する時は、一つの目が
まったく遮蔽されず、かつ望遠鏡装置の接眼レンズ輪郭
16によって遮蔽される自然視野の部分が補足される利点
を有している。これによって使用者は、風景の拡大を欲
しない時には、単眼装置を無視することができる。単眼
装置を使用する場合の欠点は、使用者が下向きに拡大像
を凝視する時に、助けられていない方の目が、拡大像上
に、心の中で像を重ねることによって、混乱した異なる
像を見るようになることである。しかしながらもしも助
けられた目が優位の目であれば、第２の像を無視するこ
とはかなり容易であることがわかった。選択自由の、好
ましくは着脱自在の閉塞部材を、受け台18によって、助
けのない目の前に置けば、この閉塞部材の角度的被覆
は、点線の長方形17によって示されるように、実質的に
他の目によって見られる接眼レンズの視野と一致する。

メガネ装架式望遠鏡に対する、好適な光学装置は1994
年10月27日付、本願と同一の出願人による、イスラエル
国特許願第111427号に記載されているが、米国特許第
４、448、790号に記載されているような、他の装置も使
用することができる。

双眼鏡を使用する時は、拡大像を快適に観察すること
ができ、かつ接眼レンズによる周囲の不明瞭化が、あま
り障害とならない場合に好適であると言う利点がある。
近距離物体に対する立体的拡大装置として使用するに
は、双眼鏡構造は強制的であり、かつ二つの望遠鏡装置
の各視野を、拡大せんとする物体の面に集束する必要が
ある。

補正ガラスの前方における、メガネ装架式の望遠鏡装
置は、目の適合限度を補正する必要がないと言う利点を
有している。その理由は適合限度がすでにメガネレンズ
によって補正されているからである。したがって遠距離
観察に対する望遠鏡装置は、無限大に対して恒久的に焦
点を合わせることができ、普通の望遠鏡および双眼装置
のように、焦点合わせを必要としない。このことは構造
を著しく簡単にし、さらに重量を軽減する。

第５図は本発明による変形を行うために、普通の望遠
鏡22に追加し得る、潜望鏡装置21を示す。この潜望鏡装
置は二つの鏡23、24と、任意の目標捕捉枠11を有してい
る。

本発明に対して最適な望遠鏡設計は、1994年10月27日
付、本願と同一の出願人による、イスラエル国特許願第
111427号に記載されている。

別の目標捕捉装置は、第６図に示されている。第１図
の第１目標捕捉装置11とは異なり、この第２目標捕捉装
置は、望遠鏡の外部に機械装置が追加されていない。そ
の代わりに、接眼レンズに現れる拡大像上に、二つの線
25、26を重ねるようになっている。これら二つの線は、
非拡大視野の中心に位置する虚像点27に集束し、すなわ
ち非拡大像の上に、点27を重ねることによって、第１図
の軸線Ｘ″を画定し、観察者は望遠鏡装置を目標方向に
整合せしめ、かつその像の中心を拡大視野内に心決めす
ることができる。観察者に見える二つの線は、望遠鏡装
置内の像面の視野孔内に彫られた、二つの線の無限大映
像である。

以上の説明はすべて実施例を理解し易くするためのも
のである。任意の光学的エレメントは等価物と置き換え
ることができ、たとえば中空のプリズムまたは鏡は、発
明の範囲から離れることなく、中実のプリズムによって
置き換えることができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】使用者の頭部に固定した関係で装架され
て、当該使用者の頭部と共に移動するようにされる、二
重焦点観察に適する望遠鏡装置において、視野を観察する光学装置と、該光学装置を含み、かつこれを支持するハウジングであ
って、該光学装置が前記ハウジングの片側に位置し、第
１光軸を有する対物レンズと、前記ハウジングの反対側
に位置し、第２光軸を有する接眼レンズを含む、前記ハ
ウジングと、前記第１光軸を前記第２光軸に対して傾斜させ、目標お
よびその拡大像を、同時に観察し得るようになった装置
と、目標捕捉装置を有することを特徴とする望遠鏡装置。
【請求項２】前記レンズが屈折および（または）回折お
よび（または）屈折／回折レンズを含んでいる請求項１
に記載の装置。
【請求項３】前記第１光軸が、近距離物体の観察に適す
る程度だけ傾斜せしめられる請求項１に記載の装置。
【請求項４】前記第１光軸が、遠距離物体の観察に適す
る程度だけ傾斜せしめられる請求項１に記載の装置。
【請求項５】光路を傾斜させる装置が、反射および（ま
たは）屈折および（または）回折光学要素から成り、か
つ拡大像が自然非拡大像の上、または下に現れる請求項
３および４の何れか一項に記載されている装置。
【請求項６】前記第１軸線が第２軸線に対して、ほぼ40
゜の角度で傾斜している請求項１から５の何れか一項に
記載されている近距離視察用装置。
【請求項７】前記第１軸線が前記第２軸線に対して、ほ
ぼ25゜の角度で傾斜している請求項１から５の何れか一
項に記載されている遠距離視察用装置。
【請求項８】視野が矩形である請求項２に記載の装置。
【請求項９】前記接眼レンズの輪郭が長方形である請求
項２に記載の装置。
【請求項１０】焦点合わせ装置を有する請求項１から９
の何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】固定焦点を有する請求項１から10の何れ
か一項に記載の装置。
【請求項１２】折りたたみ式または着脱自在の、枠形目
標捕捉装置を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１３】レチクル型の目標捕捉装置を有する請求
項１に記載の装置。
【請求項１４】装置が単眼式である請求項１から13の何
れか一項に記載されている装置。
【請求項１５】助けのない目に対する、閉塞部材を有す
る請求項14に記載の装置。
【請求項１６】前記望遠鏡装置が双眼鏡である請求項１
から13の何れか一項に記載されている装置。
【請求項１７】前記双眼鏡が像回転補正機構を有してい
る請求項16に記載の装置。
【請求項１８】手持ち式として使用されるようになって
いる請求項１から16の何れか一項に記載されている装
置。
【請求項１９】頭部支持体上に装架される請求項１から
17の何れか一項に記載されている装置。
【請求項２０】メガネ枠に装架される請求項１から17の
何れか一項に記載されている装置。