JP2000298428A

JP2000298428A - 光学性能提示装置

Info

Publication number: JP2000298428A
Application number: JP11104979A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ako; 一博赤生
Original assignee: SHIMAZU RIKA KIKAI KK
Current assignee: SHIMAZU RIKA KIKAI KK
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】光学機器の原理や、光学機器の光学性能が対
物光学系の口径の大きさによって変化することなどを容
易に認識可能とする。【解決手段】観察モデル２０には対物レンズ４０の光
学性能を認識するための目安となる点状のパターン等が
複数形成されている。コントローラ５０は、絞り装置３
０の開口径を開放から小絞り、そして小絞りから開放へ
と徐々に変化させる。このときに接眼レンズ８６ｃの視
野内に見える像は、ＣＣＤカメラ９０によって捕らえら
れ、表示装置９４に表示される。絞り装置３０の開口径
が変化するのにつれて、観察モデル２０に形成される二
つの輝点の像が対物レンズ４０の収差や回折の影響によ
りぼけてしまい、一つの点としてしか認識できなかった
り、あるいは二つの点として明瞭に認識できる様子が表
示装置９４に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、望遠鏡等の光学機
器の原理を説明するために教育機関や博物館などに設置
される光学性能提示装置に関し、特に光学機器特有の集
光力や分解力などの光学性能が口径の大きさによって変
化することを提示可能な光学性能提示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、望遠鏡の原理を説明するため
の展示装置として実物の断面構造を説明するカットモデ
ルがある。

【０００３】望遠鏡の原理を物理的に説明するものとし
てさらに、透明水槽中に沈めた望遠鏡の光学モデルにレ
ーザ光を照射し、チンダル現象によって光路を示すこと
により光が集光される様子を展示する装置もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、カットモデ
ルではその内部構造を示すことはできても、実際に像が
どのように形成されてその像がどのように観察されるの
かを提示することは難しい。また、透明水槽やレーザ光
等を用いる装置では、水槽内の水の交換等、維持管理が
煩雑であるという問題点を有している。加えて、上記透
明水槽やレーザ光等を用いる装置では、実際に形成され
る像を学習者が観察できるわけではないので、集光力や
分解力等の光学性能を直観的に知ることは困難である。

【０００５】本発明の目的は、望遠鏡等の光学機器の原
理や、この光学機器の光学性能が対物光学系の口径の大
きさよって変化することなどを容易に認識可能とするこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
に対応付けて以下の発明を説明する。（１）請求項１に記載の発明に係る光学性能提示装置
は、対物光学系４０と；対物光学系４０の有効径を変化
させる有効径可変手段３０とを有し；有効径を変化させ
るのに応じて対物光学系４０の光学性能が変化するのを
提示するようにしたことにより上述した目的を達成す
る。（２）請求項２に記載の発明に係る光学性能提示装置
は、提示される対物光学系４０の光学性能が変化するの
に同期して、光学性能の変化を説明する説明手段５２、
５４および５６をさらに有するものである。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
る光学性能提示装置の概略的構成を説明する図である。
図１に示す光学性能提示装置は、実際の天体等を観察す
るものでなく、対物レンズ４０および接眼ユニット８０
等で構成される望遠鏡で形成される観察モデル２０の像
をＣＣＤカメラ９０で捕らえ、表示装置９４に表示する
ものである。

【０００９】観察モデル２０は、光学性能提示装置の設
置スペースの都合等もあるので、ある有限距離に設置さ
れる。この観察モデルには、ある星座や星団等を模した
複数の輝点が設けられる。

【００１０】絞り装置３０は、その開口の中心と対物レ
ンズ４０の光軸とが一致するようにして対物レンズ４０
の近傍に設置される。絞り装置３０は、アクチュエータ
３４によって駆動される複数の絞り羽根３２を有する。
アクチュエータ３４の作動は、コントローラ５０によっ
て制御される。つまり、絞り装置３０の開口径はコント
ローラ５０によって制御される。可能絞り装置３０の開
口径を変化させることにより、対物レンズ４０の有効径
を変化させることが可能である。なお、図１において絞
り装置３０は、対物レンズ４０の物体側に配置されてい
るが、像側に配置されるものであってもよい。また、絞
り装置３０を、いわゆる虹彩絞りとするのに代えて複数
の開口径を有する開口板をターレット式に切り換えるも
のとしてもよい。

【００１１】対物レンズ４０としては、たとえば異なる
アッベ数を有する硝材で高精度に加工された凸レンズ４
０ａと凹レンズ４０ｂとで構成される色消しレンズ（ア
クロマートレンズ）を用いることができる。本実施の形
態において、対物レンズ４０は有効径２００ｍｍ、焦点
距離１，０００ｍｍである。この対物レンズ４０に関し
て、対物レンズ４０を複数の群のレンズで構成して群間
隔を可変とし、いわゆるズームタイプのものとすること
もできる。

【００１２】スクリーン６０は、対物レンズ４０の結像
面近傍に設置される可動式の半透過スクリーンである。
このスクリーン６０は、アクチュエータ６２によって揺
動軸Ａｘを中心として図１の矢印Ａで示される向きに沿
って揺動可能に設置される。アクチュエータ６２の動作
は、コントローラ５０によって制御される。つまり、ス
クリーン６０はコントローラ５０によって対物レンズ４
０の光軸上に位置させることも光軸外に待避させること
もできる。なお、スクリーン６０は、アクチュエータ６
２によって自動的に駆動されるのに代えて学習者あるい
は指導者が手動で操作するものであってもよい。

【００１３】接眼ユニット８０は、基板８８と、リボル
バ８２と、このリボルバ８２に固定されて３つの異なる
焦点距離を有する接眼レンズ８６ａ、８６ｂおよび８６
ｃと、アクチュエータ８４とを有する。リボルバ８２
は、アクチュエータ８４によって図１の矢印Ｂで示され
る方向に回転駆動される。アクチュエータ８４の動作
は、コントローラ５０によって制御される。つまり、リ
ボルバ８２はコントローラ５０によって接眼レンズ８６
ａ〜８６ｃのうちのいずれかの光軸が対物レンズ４０の
光軸に一致するように制御される。接眼レンズ８６ａ〜
８６ｃは、それぞれ１００ｍｍ、４０ｍｍ、１０ｍｍの
焦点距離を有する。これらの接眼レンズ８６ａ〜８６ｃ
の焦点距離は上記以外の焦点距離に設定することも可能
である。

【００１４】接眼ユニット８０の後方で、対物レンズ４
０の光軸上にＣＣＤカメラ９０が設置される。ＣＣＤカ
メラ９０は、カメラコントロールユニット９２を介して
ＣＲＴモニタや液晶プロジェクタ等の表示装置９４に接
続される。対物レンズ４０と、接眼レンズ８６ａ〜８６
ｃのうちのいずれかとで形成される観察モデル２０の像
はＣＣＤカメラ９０によって捕らえられ、表示装置９４
に表示される。したがって、複数の学習者が同時に観察
モデル２０の像を観察することが可能となる。

【００１５】コントローラ５０にはＣＤプレーヤ５２な
どの音声再生装置が接続され、ＣＤプレーヤ５２から出
力される音声信号はアンプ５４によって増幅され、スピ
ーカ５６に出力される。コントローラ５０は、先に説明
したアクチュエータ３４、６２および８４等を制御しつ
つ、ＣＤプレーヤにセットされているＣＤの再生トラッ
クを制御することができる。これにより、光学性能提示
装置の所定の動作に同期して説明のための音声を再生す
ることができる。コントローラ５０にはまた、スイッチ
ボックス５８が接続されている。学習者または指導者が
このスイッチボックス５８のスイッチ５８ａ、５８ｂお
よび５８ｃのいずれかを操作することに応じ、コントロ
ーラ５０は以下で説明するとおり光学性能提示装置の動
作を制御する。

【００１６】図２を参照して観察モデル２０の詳細につ
いて説明する。図２（ａ）は、観察モデル２０を対物レ
ンズ４０の光軸を含み、図１の上下方向に沿う面で断面
をとったものを示す。図２（ａ）に示されるように、観
察モデル２０はライトボックス２１の発光面（拡散板２
４の取り付けられている面）にチャート２６を取り付け
た構造を有する。ライトボックス２１の内部には、蛍光
灯２２が図２（ａ）の紙面に直交する方向に延在するよ
うに設置され、これらの蛍光灯２２の背面に反射笠２３
が設置される。これにより、蛍光灯２２から発せられる
光は拡散板２４に向かう方向に導かれる。拡散板２４
は、たとえば乳白色のアクリル板等で構成される。拡散
板２４とチャート２６との間には複数の異なる透過率を
有する減光板（ＮＤフィルタ）２８ａ〜２８ｆが配設さ
れる。

【００１７】図２（ａ）に示される拡散板２４、チャー
ト２６および減光板２８を部分的に拡大して示す図２
（ｂ）を参照してチャート２６および減光板２８につい
て説明する。チャート２６に穿設される孔２６ｈは、星
団や星座、あるいは月や土星等の天体を模してそのパタ
ーンが定められる。たとえば星団や星座を模する場合、
その星団や星座を構成する星の大きさや位置関係に応じ
て孔２６ｈの大きさや孔ピッチ等が定められ、かつそれ
ぞれの星の明るさ（等級）に応じて減光板２８（図２
（ｂ）においては減光板２８ｃ、２８ｄおよび２８ｅの
みが示される）のそれぞれの透過率が定められる。これ
により、表示装置９４（図１）に表示される画像の迫真
性を高めることができるとともに、後述するように望遠
鏡の光学性能の変化を容易に目視確認することができ
る。以上のように観察モデル２０は構成されるが、ライ
トボックスを用いるのに代えて、たとえばＬＥＤやファ
イバースコープのライトガイド等を用いて輝点を散在さ
せるものであってもよいし、プロジェクタ等を使ってス
クリーンに所定の像を映し出し、この像を光学性能提示
装置が捕らえるようにしてもよい。

【００１８】ここで望遠鏡の光学性能について説明す
る。望遠鏡の光学性能を表す指標として、口径が一般的
に重要視される。その理由は望遠鏡、特に天体を観察す
るための天体望遠鏡では、対物レンズの口径（有効径）
が集光力と分解力とを定める指標となるからである。つ
まり、集光力が高ければ、視等級の値の大きな暗い星を
観察することができ、分解力が大きければ二重星等の相
接近して見える二つの星を二つの星として分解して観察
することができる。また、月などを観察する場合には、
より細部にまでわたって観察をすることができる。

【００１９】上述した分解力は、波長に比例して対物レ
ンズの口径に反比例する。たとえば、波長λを５５０ｎ
ｍと仮定し、対物レンズの口径をφ（ｍｍ）とすると分
解力の理論値はドーズの実測式（Dawes' limit）より以
下のように与えられる。分解力＝１１６／φ （秒） … 式（１）

【００２０】式（１）で求められる値が小さいほど分解
力は高いといえる。つまり、より高い分解力を得るため
には、より大きな口径を有する対物レンズが求められ
る。但し、実際の対物レンズでは残存収差や対物レンズ
の面の加工誤差等が存在するので、式（１）で表される
値と必ずしも一致しない場合がある。さらに、視界の中
心近傍（近軸域）と周辺部近傍とでも分解力に差は生じ
る。

【００２１】本発明の実施の形態に係る光学性能提示装
置において、対物レンズ４０の有効径は２００ｍｍ、焦
点距離は１，０００ｍｍである。この対物レンズの有効
径を絞っていったときに、分解力の実測値が変化する様
子を示したのが図３のグラフである。図３のグラフにお
いて、縦軸には対物レンズ４０の有効径（絞り装置３０
の開口直径）を、横軸には分解力に代わる指標として図
１のスクリーン６０上に形成される２点の像を２点とし
て分解可能な距離（μｍ）をとる。すなわち、横軸の座
標値が小さいほど分解力が優れていることになる。以下
の説明では、図３に示すグラフの横軸の座標値を単に
「分解力」と称する。

【００２２】図３のグラフにおいて、有効径が１８０ｍ
ｍのとき、および１０ｍｍのときの分解力は約１５０μ
と比較的低く、有効径が７０ｍｍのときの分解力が約２
５μｍと比較的高い。式（１）をグラフ化すれば、右下
がりのグラフとなる筈であるが、実際には図３に示され
るような曲線を描くことになる。

【００２３】分解力が図３のグラフに示されるように変
化する理由は以下のとおりである。すなわち、ある程度
有効径が大きい領域では対物レンズ４０の残存収差、た
とえば球面収差やコマ収差、あるいは倍率色収差などの
影響を受けて分解力が必ずしも口径に反比例して向上し
ない。そして、口径を７０ｍｍ程度にまで絞ることによ
り、上述した残存収差が減じられて分解力はピーク値を
示す。そこからさらに口径を絞ってゆくと、上述した残
存収差はさらに低減されるものの、回折の影響が大きく
なり始めて再び分解力は低下する。

【００２４】本発明の実施の形態に係る光学性能提示装
置によれば、図１に示されるようにコントローラ５０に
よって絞り装置３０の絞り径を変化させながら表示装置
９４に表示される像を観察することにより、分解力の変
化する様子を目視確認することができる。

【００２５】本発明の実施の形態に係る光学性能提示装
置は、昼夜晴雨に関係なく学習者が学習できることを目
的としている。このため、光学性能提示装置は屋内に設
置されるので、観察モデル２０を無限遠の位置に設置す
ることは困難である。そこで、図４に示されるように観
察モデル２０と対物レンズ４０との間の距離を６ｍに設
定した。通常、実質的に無限遠に位置する星などを観察
する場合、対物レンズ４０とスクリーン６０との間の距
離は対物レンズの焦点距離にほぼ等しくなる。しかし、
上述したように観察モデルと対物レンズ４０との間の距
離は６ｍに設定されているため、対物レンズ４０の像面
は後方にずれる。したがって、対物レンズ４０とスクリ
ーン６０との距離は１．２ｍに設定されている。本発明
の実施の形態に係る光学性能提示装置では、以上のよう
に距離が設定されるが、本発明はこの距離に限定される
ものではない。また、光学性能提示装置は観察モデル２
０に代えて実際の景色や天体等の画像を表示部９４に表
示するものであってもよい。

【００２６】以上に説明したように観察モデル２０〜対
物レンズ４０〜スクリーン６０の距離が設定されるた
め、対物レンズ４０によってスクリーン６０上に形成さ
れる像の結像倍率は約０．２倍（１／５倍）となる。そ
して、本実施の形態において対物レンズ４０の分解力は
前述のとおり２５μｍ〜１５０μｍ程度に変化するの
で、観察モデル２０のチャートに穿設される複数の孔２
６ｈの孔ピッチは２５μｍ〜１５０μｍを５倍して１２
５μｍ〜７５０μｍとする。実際には、対物レンズ４０
の製造誤差のばらつき等も考慮し、孔ピッチは１０μｍ
〜２００μ程度の間に分布するようにすることが望まし
い。当然のことながら、上記孔ピッチの値は、観察モデ
ル２０の設置位置、対物レンズ４０の有効径や焦点距
離、あるいは残存収差に応じて変化させる必要がある。

【００２７】以上のように構成される光学性能提示装置
の作動について説明する。光学性能提示装置は、以下に
説明する３つの光学性能変化を提示して学習者に望遠鏡
の原理を説明する。すなわち、３つの光学性能とは、
（１）集光力と、（２）分解力と、（３）倍率である。
スイッチボックス５８のスイッチ５８ａ〜５８ｃのいず
れかを学習者または指導者が操作するのに応じ、コント
ローラ５０は上記３つの光学性能の変化を提示するよう
に光学性能提示装置の動作を制御する。以下、これら３
つの光学性能変化を説明するための、コントローラ５０
による光学性能提示装置の制御動作について説明する。

【００２８】（１）集光力コントローラ５０はスイッチ５８ａの操作を検知する
と、アクチュエータ３４、６２および８４を駆動して絞
り装置３０、スクリーン６０およびリボルバ８２を初期
位置に位置させる。具体的には、絞り装置３０は開放に
し、スクリーン６０は対物レンズ４０の光路外に待避さ
せ、リボルバ８２は焦点距離１００ｍｍの接眼レンズ８
６ａが対物レンズ４０の光軸上に位置するようにする。

【００２９】この場合、望遠鏡の倍率は１０倍となり、
望遠鏡としてはもっとも大きな明るさを有する状態とな
る。この状態でコントローラ５０は絞り装置３０の開口
径を最大値（φ２００ｍｍ）から最小値（φ１０ｍｍ）
まで徐々に減少させ、続いてこの開口径を最大値になる
まで徐々に増加させる。この間に表示装置９４に表示さ
れる観察モデル２０の画像は、以下に説明するように変
化する。すなわち、絞り装置３０の開口径が最大値近く
の場合には観察モデル２０上に形成されるほぼ全部の輝
点の画像が表示装置９４に表示される。そして、絞り装
置３０の開口径が絞られるにつれて表示装置９４に表示
される点像は、暗い等級の星から徐々に見えなくなる。
このときに、集光力とは何か、集光力が低下すると観察
される画像にどのような変化を生じるか等について説明
する音声がＣＤプレーヤ５２で再生される。学習者は、
集光力が低下することによって暗い等級の星が見えなく
なることを実際の現象によって理解することができる。

【００３０】以上の動作制御に続いてコントローラ５０
は、絞り装置３０の開口径を最大にした状態でアクチュ
エータ６２に制御信号を発し、スクリーン６０を対物レ
ンズ４０の光軸上に挿入する。すると、スクリーン６０
上に観察モデル２０の点像が対物レンズ４０によって形
成される様子を肉眼で観察することができる。学習者
は、スクリーン６０上に形成される像を観察することに
より、望遠鏡は対物レンズ４０によって形成される一次
像を接眼レンズ８６ａ〜８６ｃで拡大して観察するもの
であるという原理も学習することができる。一般の望遠
鏡では、上記一次像が空中像であることと、この一次像
が望遠鏡の鏡筒内で形成されることと相まってこの一次
像の認識をすることは困難である。この点、本発明によ
る光学性能提示装置では、対物レンズ４０の一次結像面
近傍に磨りガラス状のスクリーンを挿入することで一次
像を容易に認識することができる。コントローラ５０
は、以上の動作制御を終えるとアクチュエータ６２に制
御信号を発し、スクリーン６０を対物レンズ４０の光路
外に待避させる。以上のようにスクリーン６０が対物レ
ンズ４０の光軸上に挿脱される際にも、望遠鏡の原理を
説明する音声がＣＤプレーヤ５２により再生される。

【００３１】（２）分解力コントローラ５０はスイッチ５８ｂの操作を検知する
と、アクチュエータ３４、６２および８４を駆動して絞
り装置３０を開放にし、スクリーン６０を対物レンズ４
０の光路外に待避させ、リボルバ８２を焦点距離１０ｍ
ｍの接眼レンズ８６ｃが対物レンズ４０の光軸上に位置
するようにする。この場合、望遠鏡の倍率は１００倍と
なり、最も大きな倍率を有する状態となる。

【００３２】以上の状態でコントローラ５０は、絞り装
置３０の開口径を最大値（φ２００ｍｍ）から最小値
（φ１０ｍｍ）まで徐々に減少させ、続いてこの開口径
を最大値になるまで徐々に増加させる。この間に表示装
置９４に表示される観察モデル２０の画像は、以下に説
明するように変化する。

【００３３】絞り装置３０の開口径が最大値近くの場合
には、観察モデル２０上にある距離を隔てて形成される
二つの輝点の画像が重なった状態で表示装置９４に表示
される。つまり、二つ点像のそれぞれが、その点像の中
心から周辺に向かって所定の輝度分布を有し、その輝度
分布のすそが拡がっている状態にある。別の言葉で表現
するならば、二つの点像のそれぞれがぼけて、エアリー
のパターンとも称される輪帯状の輝度分布を有する。そ
してその輪帯径が比較的大きいため、二点の像は互いに
重なり合い、二つの点として認識できない状態にある。
しかし、その一方で学習者は、対物レンズ４０の開口径
が大きいと比較的暗い輝点の像も観察できるというメリ
ットを、表示装置９４の表示を観察することにより認識
できる。

【００３４】絞り装置３０の開口径が徐々に絞られるに
つれ、集光力は低下する一方で、対物レンズ４０の残存
収差は減じられて分解力は徐々に増す。そして、図３を
参照して説明したように本実施の形態に係る光学性能提
示装置においては開口径が７０ｍｍ程度にまで絞られた
ときに分解力は最高値を示す。このときに表示装置９４
に表示される上記二つの点像は二つの点としてはっきり
認識することができるようになる。

【００３５】絞り装置３０の開口径がさらに絞られるに
つれ、集光力はさらに低下するのに加え、回折の影響が
大きくなって上記二つの点像のぼけは増加に転じる。そ
して、開口径が１０ｍｍにまで絞られると、表示装置９
４に表示される点像の数は減少し、加えて上記二つの点
像を二つの点として認識することができなくなる。

【００３６】コントローラ５０は、以上の動作制御に続
いて絞り装置３０の開口径を徐々に大きくする。これに
より、上述したのと逆の過程で表示装置９４に表示され
る画像が変化する。このときに、望遠鏡の有効径と分解
力との関係、望遠鏡の倍率を単に大きくしただけでは回
折現象の影響によって細部の観察ができないことの説明
などがＣＤプレーヤ５２で再生される。学習者は、対物
レンズ４０の有効径が変化することによって集光量およ
び分解力が変化することを、実際の現象によって理解す
ることができる。

【００３７】（３）倍率コントローラ５０はスイッチ５８ｃの操作を検知する
と、アクチュエータ３４、６２および８４を駆動して絞
り装置３０を開放にし、スクリーン６０を対物レンズ４
０の光路外に待避させ、リボルバ８２を焦点距離１００
ｍｍの接眼レンズ８６ａが対物レンズ４０の光軸上に位
置するようにする。この場合、望遠鏡の倍率は１０倍と
なる。

【００３８】コントローラ５０は、上記状態をしばらく
の間維持する。このとき表示装置９４には観察モデル２
０のほぼ全体を写す画像が表示される。

【００３９】コントローラ５０は、上記動作に続いてア
クチュエータ８４に制御信号を発し、リボルバ８２を回
転させて焦点距離４０ｍｍの接眼レンズ８６ｂを対物レ
ンズ４０の光軸上に位置させる。この場合、望遠鏡の倍
率は２５倍となる。コントローラ５０は、この状態をし
ばらくの間維持する。この状態で表示装置９４には観察
モデル２０の一部を写す画像が表示される。また、倍率
が１０倍から２５倍に上げられるのにともなって望遠鏡
全体としての明るさが低下するため、観察モデル２０上
の比較的暗い点像が表示装置９４に明瞭に表示されなく
なる。

【００４０】コントローラ５０はさらに、上記動作に続
いてアクチュエータ８４に制御信号を発し、リボルバ８
２を回転させて焦点距離１０ｍｍの接眼レンズ８６ｃを
対物レンズ４０の光軸上に位置させる。この場合、望遠
鏡の倍率は１００倍となる。コントローラ５０は、この
状態をしばらくの間維持する。この状態で表示装置９４
には観察モデル２０のごく一部を写す画像が表示され
る。また、倍率が２５倍から１００倍に上げられるのに
ともなって、望遠鏡全体としての明るさはさらに低下
し、観察モデル２０上の比較的明るい輝点のみが表示装
置９４に明瞭に表示されるようになる。

【００４１】以上のようにして、接眼レンズの焦点距離
が１００ｍｍ、４０ｍｍそして１０ｍｍと短くなるのに
ともなって望遠鏡の倍率が１０倍、２５倍、１００倍と
増す様子が表示部９４に表示される。なお、観察モデル
２０の表面にスケールを刻んでおき、さらにスクリーン
６０に代えてスケールの刻まれた透明のガラス板を対物
レンズ４０の光軸上に挿入することにより、倍率値を具
体的に認識することができる。このとき、望遠鏡の倍率
は対物レンズの焦点距離と接眼レンズの焦点距離との比
で決まること、倍率を単に上げただけでは回折の影響に
よって観察対象物の細部を詳細に観察することはできな
いことの説明などがＣＤプレーヤ５２で再生される。学
習者は、接眼レンズ８６ａ〜８６ｃの焦点距離が変化す
ることによって倍率が変化することを実際の現象によっ
て理解することができる。

【００４２】以上の実施の形態の説明では、対物レンズ
４０の有効径を変化させるために絞り装置３０の開口径
を変化させる例について説明した。これに代えて、たと
えば有効径の異なる複数の対物レンズをターレット式の
板に装着し、これらの対物レンズの光軸の延在方向と平
行な方向に延在する回転軸に沿ってターレット板を回転
させることにより対物レンズの有効径を変化させること
もできる。

【００４３】以上の実施の形態の説明では、望遠鏡とし
て屈折タイプ（ケプラー式）のものを用いる例について
説明したが、ニュートン式、カセグレン式、シュミット
式等、他の形式の望遠鏡を用いるものであってもよい。
また、対物レンズ４０と接眼レンズ８６ａ〜８６ｃとの
間に正立プリズムを挿入して正像望遠鏡（地上望遠鏡）
とすることも可能である。つまり対物光学系は屈折光学
系とすることも反射光学系とすることも、両光学系を複
合させたものとすることも可能である。

【００４４】さらに、望遠鏡のみならず顕微鏡やカメラ
等の他の光学機器の光学性能を提示する装置にも本発明
を適用することができる。たとえば、顕微鏡の解像力
は、開口数（ＮＡ）に比例して波長に反比例する。つま
り、ＮＡを増し、波長を短くするほど解像力は向上す
る。したがって、ＮＡ（この場合、対物レンズの口径を
変えてＮＡを変化させる）や波長を変えながら顕微鏡で
捕らえられる画像を表示装置に表示することにより、光
学性能の変化を提示することができる。また、スチルカ
メラで撮影を行う際、絞りを小絞りにするほど高画質が
得られると一般に考えられがちである。しかし、実際に
は小絞りに設定することで深度は増すものの、上述した
回折の影響により画質の低下が起こることも説明するこ
とができる。この場合、観察モデルを平面のものとする
のではなく、たとえば立体チャートとすることにより、
絞りと深度、あるいは絞りと解像力の関係を説明するこ
とができる。

【００４５】また、以上の実施の形態において、ＣＤプ
レーヤによって光学性能提示装置の光学性能の変化を説
明する音声が再生される例について説明したが、映像や
文字情報等を再生し、この情報を表示装置９４に表示す
るものであってもよい。加えて、以上の実施の形態にお
いてはコントローラ５０がアクチュエータ３４、６２お
よび８３の動作や、ＣＤプレーヤ５２の音声再生タイミ
ング等を自動的に制御する例について説明したが、これ
らの動作を学習者あるいは指導者が手動で行ってもよ
い。さらにＣＣＤカメラ９０を省いて学習者が接眼レン
ズ８６ａ〜８６ｃのいずれかを直接覗くようにしてもよ
い。

【００４６】以上の発明の実施の形態と請求項との対応
において、対物レンズ４０が対物光学系を、絞り装置３
０が有効径可変手段を、ＣＤプレーヤ５２、アンプ５４
およびスピーカ５６が説明手段をそれぞれ構成する。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
以下の効果を奏する。（１）請求項１に記載の発明によれば、対物光学系の
有効径を変化させるのにともなって対物光学系の光学性
能が変化する様子が提示されることにより、対物光学系
の有効径変化にともなう光学性能の変化を容易に認識す
ることができる。（２）請求項２に記載の発明によれば、提示される光
学性能が変化するのに同期して、この光学性能の変化に
関する説明がなされるので学習者の理解が促進される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る光学性能提示装置の
概略的構成を説明する図である。

【図２】観察モデルの構成を説明する図であり、（ａ）
が観察モデル全体の断面を示す図で、（ｂ）が観察モデ
ルの一部の断面を拡大して示す図である。

【図３】対物レンズの有効径の変化にともなって望遠鏡
の分解力が変化する様子の一例を説明する図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る光学性能提示装置の
要部断面を示す図である。

【符号の説明】

２０観察モデル２１ライトボックス２６チャート２６ｈ孔２８ａ〜２８ｆ減光板３０絞り装置３４アクチュエータ４０対物レンズ５０コントローラ５８スイッチボックス６０スクリーン６２アクチュエータ８０接眼ユニット８２リボルバ８４アクチュエータ８６ａ、８６ｂ、８６ｃ接眼レンズ９０ＣＣＤカメラ９４表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物光学系と、前記対物光学系の有効径を変化させる有効径可変手段と
を有し、前記有効径を変化させるのに応じて前記対物光学系の光
学性能が変化するのを提示するようにしたことを特徴と
する光学性能提示装置。
【請求項２】請求項１に記載の光学性能提示装置におい
て、提示される前記対物光学系の光学性能が変化するのに同
期して前記光学性能の変化を説明する説明手段をさらに
有することを特徴とする光学性能提示装置。