JPH10253897A - 光学拡大装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両眼で立体的に物体を観察することができる
光学拡大装置において、拡大率を大きくしても、作動距
離を大きくとることができ、接眼レンズから眼までの距
離が大きくとれ、かつ、楽な姿勢で作業が容易に行える
光学拡大装置を提供する。 【解決手段】 １つの被観察物体１に対して左右に配置
される一対の対物レンズ２Ｌ，２Ｒと、各々の対物レン
ズ２Ｌ，２Ｒの射出光束にて形成される倒立像をそれぞ
れ正立像にして共通の結像面Ａに合成する２系統の正立
反射光学系５Ｌ，５Ｒと、２系統の正立反射光学系５
Ｌ，５Ｒを経たそれぞれの光束を立体視するとともに前
記正立像を虚像として拡大して観察するための視野レン
ズ７及び接眼レンズ８を有する接眼光学系９とを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学拡大装置に関
し、より詳細には、両眼により立体的に物体を観察する
ことができる作業用の光学拡大装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】作業用の光学拡大装置は、両眼で覗き込
める程度の大きさの凸レンズを数枚組み合わせて構成さ
れており、例えば、電子回路基板の部品の実装状態を目
視により検査を行う作業や、小さな機械加工部品の検
査、加工作業などに使用されるもので、両眼視にて観察
する構造であるため、被観察物体を立体感をもって観察
できるようにしている。

【０００３】また、このような光学拡大装置と同様に、
物体を観察することを目的とする双眼実体顕微鏡という
ものがある。これは、作動距離を大きくするために、低
倍率の対物レンズを用いて物体の実像を作り、その実像
を、高倍率の接眼レンズを用いて、虚像として観察する
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の作業用の光学拡
大装置は、凸レンズからなる光学系を用いて物体の虚像
を観察する方式であるから、拡大率を大きくしようとす
ると、凸レンズの焦点距離を短くしなければならず、対
物レンズから被観察物体までの距離、即ち作動距離が短
くなる。しかも、この光学拡大装置は、被観察物体を両
眼で観察するものであるため、レンズ口径が１００ｍｍ
以上になり、同程度の拡大率を持つ、単眼で観察する形
式のルーペに比べ、レンズ構成枚数が多くなる傾向があ
り、このことから、作動距離がさらに短くなってしま
う。

【０００５】このように、従来の作業用の光学拡大装置
は、拡大率が大きくなると、被観察物体と対物レンズと
の距離が接近して、作動距離が極端に短くなり、被観察
物体と対物レンズとの間に手が入らなくなってしまい、
作業性を損なうことになることは勿論、被観察物体を照
明することも困難になり、被観察物体が見ずらくなっ
て、作業そのものが困難になり、また、時には対物レン
ズが被観察物体に当たって、対物レンズに傷を付けてし
まう虞があった。

【０００６】一方、上述の双眼実体顕微鏡は、作動距離
を大きくすることができるものの、被観察物体を立体的
に観察するためには、それぞれの接眼レンズを両眼で覗
くので、接眼レンズに眼を近づけなければならない。こ
のため、頭の位置が固定されてしまうので、上述の構成
の作業用の光学拡大装置のように、自由な姿勢で物体を
観察することができず、長時間の観察作業には不向きで
あった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、接眼レンズから
眼までの距離を大きくとれ、かつ、両眼で立体的に物体
を観察することができる光学拡大装置において、拡大率
を大きくしても、作動距離を大きくとることができ、楽
な姿勢で作業が容易に行える光学拡大装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光学拡大装置
は、１つの被観察物体に対して左右に配置される一対の
対物レンズと、各々の対物レンズの射出光束にて形成さ
れる倒立像をそれぞれ正立像にして共通の結像面に合成
する２系統の正立反射光学系と、２系統の正立反射光学
系を経たそれぞれの光束を立体視するとともに前記正立
像を虚像として拡大して観察するための視野レンズ及び
接眼レンズを有する接眼光学系とを備えている。

【０００９】尚、本発明における「立体視」の用語の定
義は、ＪＩＳ Ｚ８１２０ Ｆ１４（１）の「両眼で見
て、それぞれの網膜に結像された像を、奥行きのあるも
のとして感知すること。」である。

【００１０】そして、第１の手段では、前記２系統のう
ち一方の正立反射光学系は、一方の対物レンズの入射光
束又は射出光束を反射して他方の対物レンズの入射光束
又は射出光束と交差させる第１反射部材と、該第１反射
部材で反射した光束を反射する第２反射部材と、該第２
反射部材で反射した光束を反射する第３反射部材と、該
第３反射部材で反射した光束を反射して前記共通の結像
面に導くための第４反射部材とを有し、他方の正立反射
光学系は、他方の対物レンズの入射光束又は射出光束を
前記一方の正立反射光学系の第１反射部材にて反射する
光束方向と相反する方向に反射する第１反射部材と、該
第１反射部材で反射した光束を反射する第２反射部材
と、該第２反射部材で反射した光束を反射する第３反射
部材と、該第３反射部材で反射した光束を反射して前記
共通の結像面に導くための第４反射部材とを有し、他方
の正立反射光学系の第１反射部材は、一方の正立反射光
学系の第１反射部材よりも前記被観察物体との距離が大
なる位置に配設され、他方の正立反射光学系の第４反射
部材は、他方の正立反射光学系の第３反射部材で反射し
た光束の一部が反射するとともに一方の正立反射光学系
の第４反射部材で反射した光束の一部が通過するハーフ
ミラーであることを特徴としている。

【００１１】また、第２の手段では、前記２系統の正立
反射光学系は、各対物レンズの入射光束又は射出光束を
それぞれ反射して、反射した互いの光束を略９０度の角
度で交差させる第１反射部材と、該第１反射部材で反射
した光束を反射する第２反射部材と、該第２反射部材で
反射した光束を反射する第３反射部材と、該第３反射部
材で反射した光束を反射して前記共通の結像面に導くた
めの第４反射部材とをそれぞれ有していることを特徴と
している。

【００１２】作動距離を大きくするために対物レンズの
焦点距離を大きくすると、拡大率が低下するが、これら
の手段では、上述の如く構成することにより、拡大率の
低下は、対物レンズにより作られる結像面上の観察像
を、接眼レンズでさらに拡大することによって補ってい
る。しかも、各々の対物レンズの射出光束にて形成され
る倒立像を、２系統の正立反射光学系でそれぞれ正立像
に補正して共通の結像面に合成し、さらに視野レンズと
接眼レンズにより、被観察物体を左側から見る対物レン
ズの光束を観察者の左眼へ、右側から見る対物レンズの
光束を観察者の右眼へ導き、両眼視により被観察物体を
立体的に観察することができる。

【００１３】したがって、拡大率を大きくしても、作動
距離を小さくすることなく、しかも、従来の拡大鏡のよ
うに両眼を接眼レンズから離して観察することができ、
楽な姿勢で作業ができる。

【００１４】また、本発明の拡大光学装置は、被観察物
体を両眼で見ながら両手で作業することを主目的として
いるので、装置のサイズに自ら制限があるが、装置のサ
イズをコンパクトにするために、第１の手段では、一方
の正立反射光学系の第１反射部材で反射した光束を他方
の対物レンズの光束と交差させ、他方の正立反射光学系
の第１反射部材で反射した光束を一方の正立反射光学系
の第１反射部材にて反射した光束を遮らない位置で反射
させるとともに、他方の正立反射光学系の第４反射部材
をハーフミラーとし、第２の手段では、それぞれの正立
反射光学系の第１反射部材で反射した光束を略９０度の
角度で交差させて、互いの光束を遮らないように各部材
を配設している。

【００１５】さらに、第１の手段の拡大光学装置では、
ハーフミラーを用いていることにより、共通の結像面と
は別方向に第２の結像面を形成し、該第２の結像面に沿
って、観察用カメラを移動可能に設けており、第２の手
段の拡大光学装置では、視野レンズの後側にハーフミラ
ーと結像レンズを配設し、該結像レンズの後側に形成さ
れる第２の結像面に沿って、観察用カメラを移動可能に
設けている。この観察用カメラとしては、ＣＣＤ（電荷
結合素子）カメラやビジコン（光導電形低速度撮像管）
等を用いることができる。

【００１６】観察用カメラの映像は、ＣＲＴモニター等
での観察用に用いる。このとき、結像面と等価の位置に
観察用カメラの焦点面を一致させることは勿論である。
また、結像面の大きさは通常の観察用カメラの焦点面の
大きさよりも大きいので、観察用カメラを結像面に沿っ
て移動させることにより、モニター上に、被観察物体の
細部が映し出され、裸眼による観察像と、モニターによ
りさらに拡大された観察像とによって、一層正確な観察
作業が可能となる。

【００１７】また、本発明の拡大光学装置は、共通の結
像面近傍に目盛りや形状認識用の焦点板を配設すること
により、被観察物体の像と焦点板の目盛りや模様がほぼ
同一位置に見ることができ、より正確な観察が可能とな
る。なお、焦点板が交換可能であることは勿論である。
さらに、本発明の拡大装置は、２つの対物レンズを使用
することから、被観察物体を立体的に観察するので、焦
点板の置く位置を光軸方向に移動又は焦点板を複数置く
ことによって、立体的な高さの計測が可能となる。

【００１８】そして、一対の対物レンズの後側にそれぞ
れ配設した明るさ絞りの間隔を拡縮可能とすることによ
り、観察者の両眼の間隔（眼幅）に前記２系統の射出光
束を合わせるように設定することができ、さらに、観察
が楽に行えるようになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図に示す本発明の形態例を
詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明に係る拡大光学装置の第１
形態例の光学系の概要を示すもので、１つの被観察物体
１に対して略同等の焦点距離を持つ一対の対物レンズ２
Ｌ，２Ｒが左右に配置されている。対物レンズ２Ｌは左
眼用、対物レンズ２Ｒは右眼用となるので、対物レンズ
２Ｌ，２Ｒの間隔と作動距離の関係は、左眼用の対物レ
ンズ２Ｌの入射光束３Ｌと右眼用の対物レンズ２Ｒの入
射光束３Ｒの角度が、両眼で１つの物体を自然に観察す
るのとほぼ同じような角度になるように設定することが
望ましい。

【００２１】対物レンズ２Ｌ，２Ｒの後方には、各々の
対物レンズ２Ｌ，２Ｒの射出光束４Ｌ，４Ｒにて形成さ
れる倒立像をそれぞれ正立像にして共通の結像面Ａに合
成する左眼用及び右眼用の２系統の正立反射光学系５
Ｌ，５Ｒと、該正立反射光学系５Ｌ，５Ｒを経た左眼用
及び右眼用の光束６Ｌ，６Ｒを立体視するとともに前記
正立像を虚像として拡大して観察するための視野レンズ
７及び接眼レンズ８を有する接眼光学系９とを備えてい
る。

【００２２】左眼用の正立反射光学系５Ｌは、左眼用の
対物レンズ２Ｌの射出光束４Ｌを下方から入射して略９
０度の角度で右方へ反射して右眼用の対物レンズ２Ｒの
射出光束４Ｒと交差させる第１反射部材５１Ｌと、該第
１反射部材５１Ｌで反射した光束を略９０度の角度で後
方へ反射する第２反射部材５２Ｌと、該第２反射部材５
２Ｌで反射した光束を略９０度の角度で左方へ反射する
第３反射部材５３Ｌと、該第３反射部材５３Ｌで反射し
た光束を略９０度の角度で上方へ反射して前記共通の結
像面Ａに導くための第４反射部材５４Ｌとを有してい
る。

【００２３】右眼用の正立反射光学系５Ｒは、右眼用の
対物レンズ２Ｒの射出光束４Ｒを下方から入射して略９
０度の角度で左眼用の正立反射光学系５Ｌの第１反射部
材５１Ｌにて反射する光束方向と相反する方向、即ち左
方へ反射する第１反射部材５１Ｒと、該第１反射部材５
１Ｒで反射した光束を略９０度の角度で後方へ反射する
第２反射部材５２Ｒと、該第２反射部材５２Ｒで反射し
た光束を略９０度の角度で右方へ反射する反射する第３
反射部材５３Ｒと、該第３反射部材５３Ｒで反射した光
束を略９０度の角度で上方へ反射して前記共通の結像面
Ａに導くための第４反射部材５４Ｒとを有している。

【００２４】左眼用の正立反射光学系５Ｌの第２反射部
材５２Ｌと右眼用の正立反射光学系５Ｒの第２反射部材
５２Ｒとを対物レンズ２Ｌ，２Ｒ間に配設すると、対物
レンズ２Ｌ，２Ｒ間の間隔が狭いため、対物レンズ２
Ｌ，２Ｒの射出光束４Ｌ，４Ｒが第１反射部材５１Ｌ，
５１Ｒに入射する前に第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒに遮
られる虞があるので、第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒを対
物レンズ２Ｌ，２Ｒの外側、即ち、左眼用の第２反射部
材５２Ｌを右眼用の対物レンズ２Ｒよりも左側に、右眼
用の第２反射部材５２Ｒを左眼用の対物レンズ２Ｌより
も右側に配設している。

【００２５】また、左眼用の第１反射部材５１Ｌと右眼
用の第１反射部材５１Ｒとを被観察物体１との距離が同
一になる位置にそれぞれ配設すると、第１反射部材５１
Ｌで反射して第２反射部材５２Ｌに向かう光束が第１反
射部材５１Ｒに、第１反射部材５１Ｒで反射して第２反
射部材５２Ｒに向かう光束が第１反射部材５１Ｌにそれ
ぞれ遮られるため、右眼用の第１反射部材５１Ｒを左眼
用の第１反射部材５１Ｌよりも高い位置、即ち被観察物
体１との距離が大なる位置に配設し、第１反射部材５１
Ｌ，５１Ｒで反射した光束を、それぞれ第１反射部材５
１Ｒ，５１Ｌで遮らないようにしている。

【００２６】さらに、右眼用の正立反射光学系５Ｒが左
眼用の正立反射光学系５Ｌより高い位置に配設されるた
め、右眼用の第４反射部材５４Ｒをハーフミラーで構成
し、右眼用の第３反射部材５３Ｒで反射した光束の一部
を共通の結像面Ａに結像するよう上方へ反射させるとと
もに、該光束の残部を右方へ通過させて前記共通の結像
面Ａとは別の結像面Ｂに結像するようにし、かつ、左眼
用の第３反射部材５３Ｌで反射した光束の一部を共通の
結像面Ａに結像するよう通過させるとともに、該光束の
残部を右方へ反射させ結像面Ｂに結像するようにしてい
る。

【００２７】尚、本形態例では、右眼用の正立反射光学
系５Ｒを左眼用の正立反射光学系５Ｌより高い位置に配
設しているが、左眼用の正立反射光学系５Ｌを右眼用の
正立反射光学系５Ｒよりも高い位置に配設しても、各反
射部材の光学的作用に何等の影響を与えないことは勿論
で、この場合には、左眼用の第１反射部材５１Ｌを右眼
用の第１反射部材５１Ｒよりも被観察物体１との距離が
大なる位置に配設するとともに、左眼用の第４反射部材
５４Ｌをハーフミラーで構成する。

【００２８】この正立反射光学系５Ｌ，５Ｒは、対物レ
ンズ２Ｌ，２Ｒの結像面の像の向きが倒立像となるた
め、これを正立像に補正するものであるから、各正立反
射光学系５Ｌ，５Ｒはそれぞれ少なくとも４回反射させ
る必要があるが、それ以上反射させて正立像を得るよう
にしても、本発明の範囲を逸脱するものではない。

【００２９】また、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒは、対物
レンズ２Ｌ，２Ｒにて形成される倒立像を正立像に補正
するように、ミラーやプリズム等の反射部材を適宜組み
合わせることによって構成される。

【００３０】さらに、本発明に係る拡大光学装置は、正
立反射光学系５Ｌ，５Ｒにより共通の結像面Ａに合成さ
れた正立像を虚像として拡大観察するものであるから、
第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒから共通の結像面Ａに入射
する収束光束１０Ｌ，１０Ｒの角度を、対物レンズ２
Ｌ，２Ｒへ入射する入射光束３Ｌ，３Ｒの角度と略同一
にすることにより、被観察物体１と略同様の立体像を得
ることができる。

【００３１】尚、本形態例では、対物レンズ２Ｌ，２Ｒ
の射出光束を第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒで反射させて
いるが、例えば、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒと第２反
射部材５２Ｌ，５２Ｒとの間に対物レンズ２Ｌ，２Ｒを
配設して、対物レンズ２Ｌ，２Ｒへの入射光束を第１反
射部材５１Ｌ，５１Ｒで第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒに
向けて反射させても、同様の効果を得られることは勿論
である。

【００３２】また、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒは、第２
反射部材５２Ｌ，５２Ｒと第３反射部材５３Ｌ，５３Ｒ
との間に、略同等の焦点距離を持つ結像レンズ１１Ｌ，
１１Ｒを配設している。したがって、正立反射光学系５
Ｌ，５Ｒは、対物レンズ２Ｌ，２Ｒと結像レンズ１１
Ｌ，１１Ｒとの間の光束が略平行光束となるので、無限
光学系となっており、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒの光路
長を変えることができるから、装置設計の自由度を増す
ことができる。

【００３３】前記共通の結像面Ａの近傍には、目盛りや
形状認識用の焦点板１２が配設されている。このように
焦点板１２を共通の結像面Ａと略同位置に配設すること
により、被観察物体１の寸法等が測定できる。尚、焦点
板１２は被観察物体１に対応して交換可能であることは
勿論である。また、本形態例は、一対の対物レンズ２
Ｌ，２Ｒを使用していることから、被観察物体を立体的
に観察することが可能となるので、焦点板１２を光軸方
向に移動可能又は複数枚設けることによって、立体的な
高さの計測が可能となる。

【００３４】該共通の結像面Ａにて結像された左眼用及
び右眼用の光束６Ｌ，６Ｒは、接眼光学系９の視野レン
ズ７及び接眼レンズ８を介してそれぞれ観察者の左眼及
び右眼へ達するように導かれる。この際、観察し易い位
置に光束６Ｌ，６Ｒを導くために、視野レンズ７と接眼
レンズ８との間にミラー１３，１４を配設して、接眼レ
ンズ８を作業及び観察容易な位置に設置できるようにし
ている。この場合、例えば、ミラー１３を正立反射光学
系５Ｌ，５Ｒの第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒと共通の結
像面Ａとの間に設置しても同様の効果を得られることは
勿論である。

【００３５】前記一対の対物レンズ２Ｌ，２Ｒと正立反
射光学系５Ｌ，５Ｒの第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒとの
間には、明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒがそれぞれ配設され
ている。この明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒは、正立反射光
学系５Ｌ，５Ｒ及び接眼光学系９等を介して射出瞳１６
Ｌ，１６Ｒが接眼レンズ８の後方に結像する。この射出
瞳１６Ｌ，１６Ｒの結像位置が観察者のアイポイントと
なり、左眼用及び右眼用の射出瞳１６Ｌ，１６Ｒに観察
者の左眼及び右眼を置くことにより、左眼用対物レンズ
２Ｌからの光束を左眼に、右眼用対物レンズ２Ｒからの
光束を右眼にそれぞれ入射することができ、立体的な拡
大像を正立像で、明瞭に観察することができる。

【００３６】前記明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒの間隔を左
右に拡縮可能に設けることによって、射出瞳１６Ｌ，１
６Ｒの間隔を観察者の眼幅に合わせるように設定するこ
とができる。また、明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒを光軸方
向に移動可能に設けることにより、明るさ絞り１５Ｌ，
１５Ｒの移動に連れて射出瞳１６Ｌ，１６Ｒが光軸方向
に移動するので、観察者の眼の位置と接眼レンズ８との
間隔、即ちアイポイントを自由に設定することができ、
観察者に楽な姿勢をとらせることができる。明るさ絞り
１５Ｌ，１５Ｒの拡縮手段及び光軸方向への移動手段と
しては、公知の手段を用いることができる。また、射出
瞳１６Ｌ，１６Ｒの形状としては、通常円形であるが楕
円形や長方形であってもよい。

【００３７】前記右眼用の正立反射光学系５Ｒの第４反
射部材５４Ｒがハーフミラーで構成されているので、第
４反射部材５４Ｒから射出する光束は２つの方向に分か
れ、左眼用の正立反射光学系５Ｌの第４反射部材５４Ｌ
で反射した光束の一部は第４反射部材５４Ｒを通過し、
右眼用の正立反射光学系５Ｒの第３反射部材５３Ｒで反
射した光束の一部は第４反射部材５４Ｒで反射して収束
光束１０Ｌ，１０Ｒとしてそれぞれ共通の結像面Ａに向
かうが、左眼用の正立反射光学系５Ｌの第４反射部材５
４Ｌで反射した光束の残部は第４反射部材５４Ｒで反射
し、右眼用の正立反射光学系５Ｒの第３反射部材５３Ｒ
で反射した光束の残部は第４反射部材５４Ｒを通過し、
それぞれの光束１７Ｌ，１７Ｒが前記共通の結像面Ａと
は別の結像面Ｂに結像する。

【００３８】該結像面Ｂには、観察用カメラ（図示せ
ず）が結像面Ｂに沿って移動可能に設けられている。こ
のとき、結像面Ｂと等価の位置に観察用カメラの焦点面
を一致させることは勿論である。観察用カメラの映像
は、ＣＲＴモニター等での観察用に用いられる。この結
像面Ｂの大きさは通常の観察用カメラの焦点面の大きさ
よりも大きいので、観察用カメラを結像面Ｂに沿って移
動させることにより、モニター上に、被観察物体の細部
が映し出され、裸眼による観察像と、モニターによりさ
らに拡大された観察像とによって一層正確な観察作業が
可能となる。尚、結像面Ｂの結像は正立像ではないの
で、観察用カメラによって正立像になるよう処理されて
モニターに表示される。また、結像面Ｂの結像は眼視用
に使用しないので、観察用カメラを設けない場合は、光
束１７Ｌ，１７Ｒが到達する壁面（図示せず）に反射防
止等の処理を施すことが望ましい。

【００３９】次に、上述の第１形態例の光学系の作用に
ついて説明すると、１つの被観察物体１に対する対物レ
ンズ２Ｌ，２Ｒは、ほぼ平行な光束を射出するため、作
動距離は該対物レンズ２Ｌ，２Ｒの焦点距離にほぼ一致
する。

【００４０】そして、左眼用の対物レンズ２Ｌからの射
出光束４Ｌは、左眼用の明るさ絞り１５Ｌを通り、左眼
用の正立反射光学系５Ｌの第１反射部材５１Ｌ，第２反
射部材５２Ｌで反射し、左眼用の結像レンズ１１Ｌを通
り、左眼用の正立反射光学系５Ｌの第３反射部材５３
Ｌ，第４反射部材５４Ｌで反射し、その一部が右眼用の
正立反射光学系５Ｒのハーフミラーである第４反射部材
５４Ｒを通過して共通の結像面Ａに到達し、残部がハー
フミラーである第４反射部材５４Ｒで反射して結像面Ｂ
に到達する。

【００４１】一方、右眼用の対物レンズ２Ｒからの射出
光束４Ｒは、右眼用の明るさ絞り１５Ｒを通り、右眼用
の正立反射光学系５Ｒの第１反射部材５１Ｒで反射し、
右眼用の結像レンズ１１Ｒを通り、第２反射部材５２
Ｒ，第３反射部材５３で反射しした後、その一部がハー
フミラーである第４反射部材５４Ｒで反射して共通の結
像面Ａに到達し、残部がハーフミラーである第４反射部
材５４Ｒを通過して結像面Ｂに到達する。

【００４２】結像面Ａ，Ｂでは、左眼用及び右眼用の対
物レンズ２Ｌ，２Ｒからの光束が重なり合い、被観察物
体１の像が略１つの画像となるように見える。共通の結
像面Ａに結像した左眼用及び右眼用の対物レンズ２Ｌ，
２Ｒからの光束は、共通の結像面Ａと略同位置に配設し
た焦点板１２の目盛りや形状認識模様と一緒になった左
眼用及び右眼用の光束６Ｌ，６Ｒが、視野レンズ７を通
過し、ミラー１３，１４で反射して接眼レンズ８を通過
し、接眼レンズ８の後方のアイポイントに形成される射
出瞳１６Ｌ，１６Ｒに観察者の両眼を置くことにより、
左眼用の対物レンズ２Ｌからの光束を左眼に、右眼用の
対物レンズ２Ｒからの光束をは右眼に入射することがで
き、立体的な拡大された正立像及び焦点板１２の目盛り
や形状認識模様を、明瞭に観察することができる。

【００４３】また、結像面Ｂに結像した左眼用及び右眼
用の対物レンズ２Ｌ，２Ｒからの光束１７Ｌ，１７Ｒ
は、観察用カメラに入射し、ＣＲＴモニター等に出力し
た映像を観察用に用いる。

【００４４】尚、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの前方及び後方
の適宜位置に複数の遮光絞り等（図示せず）を配置し
て、迷光などをカットすることにより明瞭な観察像を得
るようにすることは勿論である。さらに、明瞭な観察を
行うときには、図示しない各種の照明装置によって、被
観察物体１を照明することが必要である。

【００４５】次に、作業効率を良好にするには、より具
体的には作動距離を拡大率約３倍程度で、１００ｍｍ以
上になるように設定し、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの射出光
束を平行光束とし、第２レンズとしての結像レンズ１１
Ｌ，１１Ｒを介して被観察物体１を結像させる。

【００４６】総合拡大率は、共通の結像面Ａでの倍率
と、視野レンズ７及び接眼レンズ８による拡大率との積
となる。そこで、結像面Ａでの倍率を、総合拡大率より
も小さくなるように設定する。具体的には、結像面Ａの
倍率は、総合倍率の０．３倍〜０．７倍に設定する。よ
って、結像面Ａ以後の倍率は、総合倍率を０．３〜０．
７で除した値となる。共通の結像面Ａ以後の光学系は、
虚像となるようにレンズ系のパワーを設定する。

【００４７】また、倍率の変更は、一対の対物レンズ２
Ｌ，２Ｒの焦点距離を変更することで可能となることは
勿論であるが、結像レンズ１１Ｌ，１１Ｒ、視野レンズ
７、接眼レンズ８を焦点距離の異なるものに交換するこ
とによっても可能である。

【００４８】さらに、１つの接眼レンズ８から両眼を離
して観察するには、対物レンズ２Ｌ，２Ｒに対する明る
さ絞り１５Ｌ，１５Ｒの位置を、接眼レンズ８からでき
るだけ後方に射出瞳１６Ｌ，１６Ｒとして作る必要があ
り、かつ、明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒを拡大してアイポ
イントに結像するように、各レンズのパワー配置を適切
に設定する。

【００４９】また、従来の光学拡大装置と同様な観察環
境とするには、射出瞳１６Ｌ，１６Ｒを、接眼レンズ８
の後方約８０ｍｍ以上離れた位置に設定することが必要
で、さらに、射出瞳１６Ｌ，１６Ｒの大きさはできるだ
け大きく設定することが必要で、具体的には直径約２０
ｍｍ以上の大きさとすることが望ましい。

【００５０】尚、本形態例では、対物レンズ２Ｌ，２
Ｒ、結像レンズ１１Ｌ，１１Ｒ、視野レンズ７、接眼レ
ンズ８を１枚構成でそれぞれ図示しているが、それぞれ
のレンズは、光軸方向に沿って複数枚のレンズ部材を組
み合わせた構成であってもよいことは勿論である。

【００５１】したがって、対物レンズ２Ｌ，２Ｒをそれ
ぞれ複数枚のレンズ部材を組み合わせた構成とすること
により、明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒをレンズ部材間に設
置するしても差支えないが、本形態例の如く、対物レン
ズ２Ｌ，２Ｒの後方にそれぞれ適当な間隔（例えば１０
〜７０ｍｍ）をとって設置することによって、左眼用及
び右眼用の正立反射光学系５Ｌ，５Ｒの各反射部材等を
小さくすることができるとともに、視野レンズ７及び接
眼レンズ８による明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒの結像倍率
を大きくできる等最適な光学系の配置とすることができ
る。

【００５２】また、共通の結像面Ａが視野レンズ７の手
前にあると、焦点板１２に形成された目盛り等の寸法が
対物レンズ２Ｌ，２Ｒのみの倍率で設定できるので好都
合である。さらに、焦点板１２を複数枚で構成されるレ
ンズ部材間に設置して焦点板を組み込んだ視野レンズ７
を構成することにより、焦点距離の異なる視野レンズ７
を交換して倍率変換を行っても、変換した倍率に合致し
た焦点板１２の目盛り等により、正確な観察像の測定が
可能となる。

【００５３】図２は、本発明に係る拡大光学装置の第２
形態例の光学系の概要を示すものである。本形態例と第
１形態例との主な相違は、左眼用及び右眼用の正立反射
光学系５Ｌ，５Ｒの構成が異なるもので、その他は第１
形態例と同様の作用効果を奏することができる。

【００５４】即ち、左眼用の正立反射光学系５Ｌは、左
眼用の対物レンズ２Ｌの入射光束３Ｌを下方から入射し
て略４５度の角度で斜め右後方へ反射する第１反射部材
５１Ｌと、該第１反射部材５１Ｌで反射した光束を略９
０度の角度で下方へ反射する第２反射部材５２Ｌと、該
第２反射部材５２Ｌで反射した光束を略９０度の角度で
斜め左後方へ反射する第３反射部材５３Ｌと、該第３反
射部材５３Ｌで反射した光束を略９０度の角度で上方へ
反射して前記共通の結像面Ａに導くための第４反射部材
５４Ｌとを有している。

【００５５】右眼用の正立反射光学系５Ｒは、右眼用の
対物レンズ２Ｒの入射光束３Ｒを下方から入射して略４
５度の角度で斜め左後方へ反射する第１反射部材５１Ｒ
と、該第１反射部材５１Ｒで反射した光束を略９０度の
角度で下方へ反射する第２反射部材５２Ｒと、該第２反
射部材５２Ｒで反射した光束を略９０度の角度で斜め右
後方へ反射する反射する第３反射部材５３Ｒと、該第３
反射部材５３Ｒで反射した光束を略９０度の角度で上方
へ反射して前記共通の結像面Ａに導くための第４反射部
材５４Ｒとを有している。

【００５６】この結果、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒで
反射した互いの光束は略９０度の角度で交差する。ま
た、第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒで反射して共通の結像
面Ａに向かう収束光束１０Ｌ，１０Ｒは、正立反射光学
系５Ｌ，５Ｒが同高位置にあって、互いの光束を遮らな
いように各部材を配設しているので、第４反射部材にハ
ーフミラーを用いる必要はない。

【００５７】さらに、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒは、
対物レンズ２Ｌ，２Ｒの入射光束３Ｌ，３Ｒを入射する
ものであるから、対物レンズ２Ｌ，２Ｒ及び明るさ絞り
１５Ｌ，１５Ｒは、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒと第２
反射部材５２Ｌ，５２Ｒとの間に配設されている。ま
た、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒには、第１形態例で用い
た結像レンズを配設していないので、有限光学系となっ
ている。

【００５８】尚、本形態例では、対物レンズ２Ｌ，２Ｒ
の入射光束を第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒで反射させて
いるが、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの射出光束を第１反射部
材５１Ｌ，５１Ｒでで第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒに向
けて反射させても、同様の効果を得られることは勿論で
ある。

【００５９】次に、上述の第１形態例の光学系の作用に
ついて説明すると、対物レンズ２Ｌ，２Ｒへの入射光束
３Ｌ，３Ｒは、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒで互いの光
束が略９０度の角度で交差するようそれぞれ反射し、対
物レンズ２Ｌ，２Ｒ及び明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒをそ
れぞれ通り、第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒ、第３反射部
材５３Ｌ，５３Ｒ，第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒでそれ
ぞれ反射して、共通の結像面Ａにそれぞれ到達する。

【００６０】共通の結像面Ａでは、左眼用及び右眼用の
対物レンズ２Ｌ，２Ｒからの光束が重なり合い、被観察
物体１の像が略１つの画像となるように見える。共通の
結像面Ａに結像したこれらの光束は、共通の結像面Ａと
略同位置に配設した焦点板１２の目盛りや形状認識模様
と一緒になった左眼用及び右眼用の光束６Ｌ，６Ｒが、
視野レンズ７を通過し、ミラー１３，１４で反射して接
眼レンズ８を通過し、接眼レンズ８の後方のアイポイン
トに形成される射出瞳１６Ｌ，１６Ｒに観察者の両眼を
置くことにより、左眼用の対物レンズ２Ｌからの光束を
左眼に、右眼用の対物レンズ２Ｒからの光束をは右眼に
入射することができ、立体的な拡大された正立像及び焦
点板１２の目盛りや形状認識模様を、明瞭に観察するこ
とができる。

【００６１】また、視野レンズ７の後側に配設したミラ
ー１３をハーフミラーにし、視野レンズ７から出射した
それぞれの光束６Ｌ，６Ｒを分岐して、それぞれの光束
の一部を前記接眼レンズに正立像として導くとともに、
ハーフミラー１３の後側に結像レンズ１７を配設し、結
像レンズ１７の後側に形成されるハーフミラー１３を通
過した残部の光束１７Ｌ，１７Ｒにより形成される結像
面Ｂに沿って、観察用カメラ（図示せず）を移動可能に
設けることにより、第１形態例と同様に、結像面Ｂに結
像した左眼用及び右眼用の対物レンズ２Ｌ，２Ｒからの
光束１７Ｌ，１７Ｒを、観察用カメラに入射し、ＣＲＴ
モニター等に出力した映像を観察用に用いることができ
る。

【００６２】図３及び図４は、第２形態例の正立反射光
学系５Ｌ，５Ｒのユニット構成の一例を説明する側面図
及び平面図を示すもので、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒの
第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒをミラーとし、対物レンズ
２Ｌ，２Ｒの入射光束３Ｌ，３Ｒを下方から入射して水
平かつ略４５度の角度で斜め後方へ互いの光束２１Ｌ，
２１Ｒが略９０度の角度で交差するよう反射させ、対物
レンズ２Ｌ，２Ｒをそれぞれ通過させる。第２反射部材
５２Ｌ，５３Ｒもミラーとし、対物レンズ２Ｌ，２Ｒを
それぞれ通過した光束２１Ｌ，２１Ｒを略９０度の角度
で下方へ反射する。第２反射部材５２Ｌ，５３Ｒの下方
には、第３反射部材５３Ｌ，５３Ｒに相当する第３反射
面及び第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒに相当する第４反射
面を有する直角プリズム２２Ｌ，２２Ｒを配設する。こ
の際、第３反射面を第２反射部材５２Ｌ，５３Ｒの反射
面に、第４反射面を共通の結像面Ａにそれぞれ対向する
ように直角プリズム２２Ｌ，２２Ｒを配設する。したが
って、略９０度の角度で下方へ反射した第２反射部材５
２Ｌ，５３Ｒからの光束２３Ｌ，２３Ｒは、直角プリズ
ム２２Ｌ，２２Ｒの第３反射面で互いに近づくように略
９０度の角度で斜め後方へ反射し、第３反射面で反射し
た光束２４Ｌ，２４Ｒは、第４反射面で略９０度の角度
で上方へ反射し、第４反射面で反射した光束１０Ｌ，１
０Ｒは共通の結像面Ａに到達する。

【００６３】このような構成の正立反射光学系５Ｌ，５
Ｒにあっては、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒの中心間距
離Ｄ１と第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒに相当する直角プ
リズム２２Ｌ，２２Ｒの第４反射面の中心間距離Ｄ２の
関係を、略４対３程度に設定すると、各反射部材及び正
立反射光学系５Ｌ，５Ｒの光束が交わらず、分離容易か
つ適切である。

【００６４】

【発明の効果】以上の通り、本発明は、１つの被観察物
体に対して左右に配置される一対の対物レンズと、各々
の対物レンズの射出光束にて形成される倒立像をそれぞ
れ正立像にして共通の結像面に合成する２系統の正立反
射光学系と、２系統の正立反射光学系を経たそれぞれの
光束を立体視するとともに前記正立像を虚像として拡大
して観察するための視野レンズ及び接眼レンズを有する
接眼光学系とを備えているので、作動距離を大きくする
ために対物レンズの焦点距離を大きくすると、拡大率が
低下するが、上述の如く構成することにより、拡大率の
低下を、対物レンズにより作られる結像面上の観察像を
接眼レンズでさらに拡大することによって補っている。
しかも、各々の対物レンズの射出光束にて形成される倒
立像を、２系統の正立反射光学系でそれぞれ正立像に補
正して共通の結像面に合成し、さらに視野レンズと接眼
レンズにより、被観察物体を左側から見る対物レンズの
光束を観察者の左眼へ、右側から見る対物レンズの光束
を観察者の右眼へ導き、両眼視により被観察物体を立体
的に観察することができる。したがって、拡大率を大き
くしても、作動距離を小さくすることなく、しかも、従
来の拡大鏡のように両眼を接眼レンズから離して観察す
ることができ、楽な姿勢で作業ができる。

【００６５】また、本発明の第１の手段では、一方の正
立反射光学系の第１反射部材で反射した光束を他方の対
物レンズの光束と交差させ、他方の正立反射光学系の第
１反射部材で反射した光束を一方の正立反射光学系の第
１反射部材にて反射した光束を遮らない位置で反射させ
るとともに、他方の正立反射光学系の第４反射部材をハ
ーフミラーとし、第２の手段では、それぞれの正立反射
光学系の第１反射部材で反射した光束を略９０度の角度
で交差させて、互いの光束を遮らないように各部材を配
設し、対物レンズ、正立反射光学系、視野レンズ及び接
眼レンズにより光路を長くして、焦点距離の大きな対物
レンズを用いて作動距離を大きくしながら、装置全体の
サイズをコンパクトにし、作業スペースの節約にも貢献
することができる。

【００６６】さらに、第１の手段の拡大光学装置では、
ハーフミラーを用いていることにより、共通の結像面と
は別方向に第２の結像面を形成し、該第２の結像面に沿
って、観察用カメラを移動可能に設けており、第２の手
段の拡大光学装置では、視野レンズの後側にハーフミラ
ーと結像レンズを配設し、該結像レンズの後側に形成さ
れる第２の結像面に沿って、観察用カメラを移動可能に
設け、観察用カメラの映像を、ＣＲＴモニター等での観
察用に用いるようにしており、結像面の大きさは通常の
観察用カメラの焦点面の大きさよりも大きいので、観察
用カメラを結像面に沿って移動させることにより、モニ
ター上に、被観察物体の細部が映し出され、裸眼による
観察像と、モニターによりさらに拡大された観察像とに
よって、一層正確な観察作業が可能となる。

【００６７】また、共通の結像面近傍に目盛りや形状認
識用の焦点板を配設することにより、従来の拡大鏡では
困難であった被観察物体の大きさを測定できるととも
に、目盛りを施した焦点板を配設することができ、測定
拡大光学装置とすることもできる。

【００６８】さらに、一対の対物レンズの後側にそれぞ
れ配設した明るさ絞りの間隔を拡縮可能とすることによ
り、射出瞳の間隔を観察者の両眼の間隔（眼幅）に合わ
せるように設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る拡大光学装置の第１形態例の光
学系の概要を示す図

【図２】 本発明に係る拡大光学装置の第２形態例の光
学系の概要を示す図

【図３】 第２形態例の正立反射光学系のユニット構成
の一例を説明する側面図

【図４】 同じく平面図

【符号の説明】 １…被観察物体、２Ｌ，２Ｒ…対物レンズ、５Ｌ，５Ｒ
…正立反射光学系、７…視野レンズ、８…接眼レンズ、
９…接眼光学系、１１Ｌ，１１Ｒ…結像レンズ、１２…
焦点板、１３，１４…ミラー、１５Ｌ，１５Ｒ…明るさ
絞り、１６Ｌ，１６Ｒ…射出瞳、１７…結像レンズ、５
１Ｌ…正立反射光学系５Ｌの第１反射部材、５２Ｌ…正
立反射光学系５Ｌの第２反射部材、５３Ｌ…正立反射光
学系５Ｌの第３反射部材、５４Ｌ…正立反射光学系５Ｌ
の第４反射部材、５１Ｒ…正立反射光学系５Ｒの第１反
射部材、５２Ｒ…正立反射光学系５Ｒの第２反射部材、
５３Ｒ…正立反射光学系５Ｒの第３反射部材、５４Ｒ…
正立反射光学系５Ｒの第４反射部材、Ａ…共通の結像
面、Ｂ…結像面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの被観察物体に対して左右に配置さ
   れる一対の対物レンズと、 各々の対物レンズの射出光束にて形成される倒立像をそ
   れぞれ正立像にして共通の結像面に合成する２系統の正
   立反射光学系と、 ２系統の正立反射光学系を経たそれぞれの光束を立体視
   するとともに前記正立像を虚像として拡大して観察する
   ための視野レンズ及び接眼レンズを有する接眼光学系と
   を備え、 前記２系統のうち一方の正立反射光学系は、一方の対物
   レンズの入射光束又は射出光束を反射して他方の対物レ
   ンズの入射光束又は射出光束と交差させる第１反射部材
   と、該第１反射部材で反射した光束を反射する第２反射
   部材と、該第２反射部材で反射した光束を反射する第３
   反射部材と、該第３反射部材で反射した光束を反射して
   前記共通の結像面に導くための第４反射部材とを有し、 他方の正立反射光学系は、他方の対物レンズの入射光束
   又は射出光束を前記一方の正立反射光学系の第１反射部
   材にて反射する光束方向と相反する方向に反射する第１
   反射部材と、該第１反射部材で反射した光束を反射する
   第２反射部材と、該第２反射部材で反射した光束を反射
   する第３反射部材と、該第３反射部材で反射した光束を
   反射して前記共通の結像面に導くための第４反射部材と
   を有し、 他方の正立反射光学系の第１反射部材は、一方の正立反
   射光学系の第１反射部材よりも前記被観察物体との距離
   が大なる位置に配設され、 他方の正立反射光学系の第４反射部材は、他方の正立反
   射光学系の第３反射部材で反射した光束の一部が反射す
   るとともに一方の正立反射光学系の第４反射部材で反射
   した光束の一部が通過するハーフミラーであることを特
   徴とする光学拡大装置。
2. 【請求項２】 一方の正立反射光学系の第４反射部材で
   反射した光束の残部が前記ハーフミラーで反射するとと
   もに他方の正立反射光学系の第３反射部材で反射した光
   束の残部が前記ハーフミラーを通過することにより形成
   される、前記共通の結像面とは別の結像面に沿って、観
   察用カメラを移動可能に設けたことを特徴とする請求項
   １記載の光学拡大装置。
3. 【請求項３】 １つの被観察物体に対して左右に配置さ
   れる一対の対物レンズと、 各々の対物レンズの射出光束（透過光束）にて形成され
   る倒立像をそれぞれ正立像にして共通の結像面に合成す
   る２系統の正立反射光学系と、 ２系統の正立反射光学系を経たそれぞれの光束を立体視
   するとともに前記正立像を虚像として拡大して観察する
   ための視野レンズ及び接眼レンズを有する接眼光学系と
   を備え、 前記２系統の正立反射光学系は、各対物レンズの入射光
   束又は射出光束をそれぞれ反射して、反射した互いの光
   束を略９０度の角度で交差させる第１反射部材と、該第
   １反射部材で反射した光束を反射する第２反射部材と、
   該第２反射部材で反射した光束を反射する第３反射部材
   と、該第３反射部材で反射した光束を反射して前記共通
   の結像面に導くための第４反射部材とをそれぞれ有して
   いることを特徴とする光学拡大装置。
4. 【請求項４】 前記視野レンズの後側にハーフミラーを
   配設し、該視野レンズから出射したそれぞれの光束の一
   部を前記接眼レンズに正立像として導くとともに、前記
   ハーフミラーの後側に結像レンズを配設し、該結像レン
   ズの後側に形成される前記ハーフミラーを通過した残部
   の光束により形成される結像面に沿って、観察用カメラ
   を移動可能に設けたことを特徴とする請求項３記載の光
   学拡大装置。
5. 【請求項５】 前記共通の結像面近傍に目盛りや形状認
   識用の焦点板を配設したことを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれかに記載の光学拡大装置。
6. 【請求項６】 前記一対の対物レンズの後側にそれぞれ
   配設した明るさ絞りの間隔を拡縮可能としたことを特徴
   とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学拡大装
   置。