JP2018514806A - 両眼視野を改善するための設備 - Google Patents

Abstract

観察者から前記観察者の瞳孔間距離以上の距離に位置する構造要素（５２）が存在する状態で両眼視野を改善するための設備（５０）であって、前記構造要素（５２）が、２つの収束レンズ（５８、６２）を備える光学システム（５６）が適用される少なくとも１つの貫通した開口（５４）を具備し、前記２つの収束レンズ（５８、６２）の間の中央に発散レンズ（６０）が置かれ、前記収束レンズ（５８、６２）の各々と前記中央の発散レンズ（６０）の間の距離が、前記光学システム（５６）を中立の無限焦点タイプにするようなものであることを特徴とする設備。【選択図】図３

Description

本発明は、両眼視野を改善するための設備に関する。

一般に、構造上の垂直材および構造要素が存在する状態で、両眼視はそれらの大きさにより部分的に覆い隠され、遮られる。詳細には、覆い隠された視覚の部分の幅は、両眼から垂直材の距離に反比例する。

この欠点は、一般に輸送部門で、詳細には自動車部門で特に危険を伴う。この点に関して、車両の直立した構造上の垂直材は、側視を部分的に遮り、場合によっては、運転者が小さな寸法の形状（歩行者、自転車乗り、およびオートバイ乗りなど）の存在に気がつくことができず、事故および／または衝突を引き起こす危険性がある。

さらに、ここ何１０年もの間、自動車が横倒しになる場合にもたらされる結果を緩和することを主にめざす安全性の理由で、車室の直立した垂直材がますます厚くなり、必然的にますます広いゾーンが存在することになり、そのゾーン内では正常な両眼視が遮られる。

それに対応して、建築物の関係では、建築物を支える構造要素が、建築物のドアおよび窓枠と共に、外向きの視覚および建築物の内部にある部屋の採光を低減する。詳細には、一般に垂直材、または２つの透明な要素の間に置かれた接合部分が、観察した対象物の視覚的印象を損なうなどの視覚的に遮断する範囲を規定する。

英国特許第１４９３２４４号明細書は、固定軸に対する基準点または基準軸の間の整列不一致を示すための方法について記載している。詳細には、この特許は、操作している切削ヘッドに対してワークテーブルを位置決めする誤差を決定するために、共通光学軸を中心とするレンズの配列を備える無限焦点光学システムを使用することについて記載している。

米国特許第７２８０２８３号明細書は、順に配置された一連の異なるレンズ群から構成される内視鏡対物レンズ光学システムについて記載している。詳細には、このシステムは非常に複雑であり、４つのレンズ群を備え、第１の群は凸状の凹凸レンズを備え、第２の群は正レンズ、第３のレンズ群は少なくとも１つの凹状の屈折面を備え、全体で正の屈折力を有し、第４のレンズ群は正の屈折力を有し、負の凹凸レンズおよび両凸レンズを備える。さらに、第１のレンズ群と第２のレンズ群の間に絞りが提供される。

米国特許第４８９２３９９号明細書は、ドア内に設置され、観察者がドアの前に位置する人を見ることを可能にする単眼視接眼レンズについて記載している。この接眼レンズは、一方が他方の上に水平方向に置かれた２つのプリズム、凸状の前方レンズ、中間の平凸レンズ、および凸状の後方レンズから形成される複雑な光学システムを備える。

米国特許第４２５７６７０号明細書は、ドア内に設置される単眼視接眼レンズについて記述している。詳細には、この単眼視接眼レンズは、３つのレンズ群から形成される光学システムを備え、詳細には、第１のレンズ群は凹凸レンズおよび両凸レンズを備え、第２のレンズ群は等距離に離れて位置する５つの平凸レンズを備え、第３のレンズ群は平凸レンズを備える。

英国特許第１４９３２４４号明細書 米国特許第７２８０２８３号明細書 米国特許第４８９２３９９号明細書 米国特許第４２５７６７０号明細書

本発明の目的は、視野を遮る障害物が存在するときに、光学収差をまったく引き起こすことなく両眼視を改善することを可能にする設備を提供することである。

本発明の他の目的は、視野の範囲内に存在する障害物により覆い隠される視覚部分を低減し、除去し、および／またはその影響まったくなくすることを可能にする設備を提供することである。

本発明の他の目的は、２つの透明な要素の間に接合部分が存在するときに、前記部分により規定される観察ゾーンの視覚認知を除去することを可能にし、したがって、２つの透明な要素間の視覚連続性を生み出す設備を提供することである。

本発明の他の目的は、製造が簡単で、短時間で製造でき、製造コストが低い設備を提供することである。

本発明の他の目的は、同じく既存の構造物に容易に、すみやかに適用することができる設備を提供することである。

本発明の他の目的は、単眼視だけを含むのではなく、および／またはむしろ接眼レンズに必要とされるような、観察者が片眼を設備自体と実質的に接触する必要がない設備を提供することである。

本発明によれば、以下の説明から明らかになるこれらおよび他の目的すべては、請求項１に示す特徴を有する設備により、および請求項１９に示す特徴を有する構造要素により達成される。

添付図面を参照して、本発明のいくつかの好ましい実施形態によって、本明細書で本発明について以下でさらに明確にする。

公知技術による、個体の構造的垂直材が存在するときの両眼視を概略的に示す。 本発明による設備が存在するときの両眼視を概略的に示す。 本発明による設備の構成要素を通る水平断面を示す。 本発明による設備の構造要素の第１の実施形態を通る垂直断面を示す。 本発明による設備の光学システムがない垂直材の開口（絞り）を通した、対象物の両眼視を示す。 本発明による設備の光学システムが設置された垂直材の開口（絞り）を通してみた、図５と同じ対象物の両眼視を示す。 図４と同じ図で見た、本発明による設備の構造要素の第２の実施形態を示す。 図４と同じ図で見た、本発明の第３の実施形態を示す。 構造要素が傾斜した側面図で見た、本発明による設備を通る垂直断面である。 図９の線Ｘ−Ｘ上で取得した本発明の図である。 図９の線ＸＩ−ＸＩ上で取得した本発明の図である。

図１からわかるように、視野の範囲内にある直立した構造的垂直材２の存在により視野のゾーンが遮られ、いわゆる見えないゾーン４が生み出される。詳細には、単一部材の形の垂直材２が存在する状態で、垂直材２の横断面５が観察者の両眼８′および８″の間の距離６を超える場合、見えないゾーン４が得られる。さらに、見えないゾーン４の幅は、垂直材２の横断面５、観察者の両眼８′および８″と垂直材２の間の距離１０、ならびに垂直材の方向で得られる瞳孔間距離の投影１２に依存する。

図２〜図８からわかるように、本発明による設備５０は、２つの収束レンズ５８、６２を備える光学システム５６が適用される、貫通した開口（または絞り）５４を具備する構造要素５２を、たとえば、直立した、または傾斜した垂直材を備え、２つの収束レンズ５８、６２の間の中央に発散レンズ６０が置かれる。

詳細には、構造要素５２、たとえば直立した、または傾斜した垂直材は、観察者から観察者の両眼８′、８″の間の距離６以上の距離にあるときに、観察者の視野を遮るタイプである。

詳細には、光学システム５６は：
−凸状部が外側を向く平凸の第１のレンズ５８；
−中央にある両凹の第２のレンズ６０；
−凸状部が外側を向き、第１のレンズ５８の凸状部と鏡面で反対側の平凸の第３のレンズ６２
という光学素子を順に備える。

光学システム５６は、好適には、実質的に３０°〜９０°の間の、好ましくは約４０°の画角（中央にある第２のレンズ６０の中心に対して規定される）を有しなければならないように構成される。

図３に示すように、本明細書では以後、光学システム５６の「軸長４０」という用語は、光学軸に沿った、第１のレンズ５８の外側の頂点と第３のレンズ６２の外側の頂点との間の距離を意味する。

好ましくは、第１のレンズ５８は、光学システム５６の軸長４０の２分の１に等しい曲率半径を有する。

好ましくは、第２のレンズ６０は、球面の、または非球面の（すなわち、球形の、または円柱の一部に属さない表面形状を規定する）適切な対称曲率を示す。

好ましくは、第３のレンズ６２は、第１のレンズ５８の曲率半径に等しい曲率半径を有する。

より詳細には、第１のレンズ５８の平坦部分および第３のレンズ６２の平坦部分は、実質的に構造要素５２の寸法に相当する寸法を有する。

構造要素５２は、前記両凹の第２のレンズ６０が挿入され、収容される開口（または絞り）５４により互いに分離される２つの部分に分割される。第１のレンズ５８および第３のレンズ６２は、好適には、開口５４の両側を閉ざすような手法で配置される。

好ましくは、第１のレンズ５８および第３のレンズ６２は、実質的に１．４３〜１．６３の間の、好ましくは約１．５３の屈折率（ｎ_ｄ）を、実質的に３７〜６７の間の、好ましくは約５２のアッベ数（Ｖ_ｄ）を有する。好ましくは、第３のレンズ６２は、実質的に１．６４〜１．８４の間の、好ましくは約１．７４の屈折率（ｎ_ｄ）を、実質的に２７〜５７の間の、好ましくは約４２のアッベ数（Ｖ_ｄ）を有する。

光学システム５６を通過する光線は、平凸の第３のレンズ６２によって、光学システムが適用される構造要素５２の中央開口５４に位置する第２の両凹レンズ６０に向かって収束させられ、運ばれるようになる。これにより、観察者が開口（絞り）５４を通して２倍の両眼視野を達成して、したがって、見えないゾーン４のない両眼視８′、８″を得ることが可能になる。

より詳細には、平凸レンズ６２により生成される、光が入る開口または絞り５４の見かけの拡大によって、見かけの両眼視野の増大が達成される。換言すれば、図３に提示するように、絞り５４の実際の開口４２が拡大され、したがって、見かけの（または仮想の）開口４４を得る。

有利には、光学システム５６の軸長４０に対する絞り５４の実際の開口４２の比は、実質的に０．３〜０．５，好ましくは約０．４であり、その一方で、軸長４０に対する絞り５４の見かけの（または仮想の）開口４４の比は、実質的に０．５〜０．７、好ましくは約０．６である。

中央にある両凹の第２のレンズ６０は、入射する光線のビームを光学システム５６のレンズ５８の焦点で等しい大きさではあるが反対符号で分散させることにより、レンズ６２により集中させられた光線の収束を無効にする。このために、光学システム５６を離れる光ビームは、入射ビームと平行で、かつ等しい寸法であるが、光学システム５６を離れる光ビームの角度寸法は、光学システム５６なしに絞り５４に入る光ビームの角度寸法よりも５０％だけ大きい。

詳細には、光学システム５６が存在しない場合、図５から明らかなように、観察者は開口（または絞り）５４を通して対象物１００が見える、すなわち、外側部が構造要素５２により覆い隠され、対照的に、光学システム５６（存在するが、図６に提示されていない）が存在することにより、両眼視野を２倍にすることが可能であり、その結果、構造要素から観察者の瞳孔間距離以上の距離に位置する観察者は、開口（または絞り）５４を通して対象物１００の全体が（図６に示すように）見える。

光学システム５６のレンズ５８、６０、および６２は、システム全体が中立の無限焦点タイプであるように、すなわち、システム５６は、光線が実際に、または仮想的に収束する焦点面を有しないように位置決めされ、一続きのシステムレンズ５８、６０、および６２を通して見た対象物の像は、位置および見かけの寸法に関して変わらない。これにより、両眼視野の幅を増大させることが可能になり、その一方で、同時に光学収差がより小さい。

構造要素５２で規定される開口５４が円形である場合、光学システム５６は、球形バージョンとして形成される（図７を参照のこと）。詳細には、このバージョンでは、３つのレンズ５８、６０、および６２の輪郭は、実質的に円形の輪郭を有する。本発明による設備５０はまた、球形バージョンで対応する光学システム５６を収容することがそれぞれ意図される一連の別個の円形開口５４を具備する構造要素５２を備えることができる（図８を参照のこと）。

構造要素５２で規定される開口５４が細長い長方形の形状である場合、光学システム５６は、円筒形バージョンとして形成される（図４を参照のこと）。詳細には、このバージョンでは、レンズ５８、６０、および６２は、長方形の開口５４が広がる方向に細長い形状をしており、湾曲した面が球形ではなく円筒形である。

円筒形バージョンの光学システム５６は、好ましくは、直立した、または観察者の位置に対して３０°以下の傾斜を有する構造要素または垂直材５２に適用でき、それは、この角度を超えると、円筒形バージョンのシステムの傾斜した断面がその中立性を失うためである。

観察方向に、たとえば４５°だけ傾斜した構造要素または垂直材５２については（図９を参照のこと）、光学システム５６は、構造要素または垂直材５２の傾斜した展開軸に沿って適切に突き出る。詳細には、傾斜した構造要素５２に関する光学システム５６の水平断面（図１０を参照のこと）が、直立した構造要素５２に提供される光学システム５６の水平断面に対応し、一方、展開／傾斜の軸に垂直な平面内に形成される光学システム５６の断面が、図１１に示すようなものである。

有利には、舷窓タイプの円形開口（または絞り）５４の中に光学システム５６を挿入することができる。これにより、形状改変をもたらす光学的ひずみを引き起こすことなく両眼視野を５０％だけ増大させることが可能になり、その一方で、同時に開口寸法が低減される。

前記から、本発明による設備は、以下の点で特に有利であることは明らかである：
−設備は、見えないゾーンを低減する、および／または除去することを可能にする、
−設備は、構造要素の堅牢性を変えないまま維持することを可能にし、その一方で、同時に設備の寸法をかなり低減することを可能にし、詳細には、これにより、実際の寸法よりも５０％だけ大きい見かけの寸法の開口を介して両眼視を得ることが可能になる、
−設備の構造要素は、自動車の直立した垂直材である場合、運転者（または同乗者）の両眼視が前記直立材により遮られないこと、および車両のフロントガラスまたは側窓を通して観察される像が連続しているとして認識されることを可能にする、
−設備により、光学的ひずみをまったく引き起こすことなく両眼視野を増大させることが可能になり、これは、たとえば偵察機の、または地上の装甲車両の、金属で作られた構造要素が特に厚い軍事部門および航空部門で特に有用である。

詳細には、本発明とは対照的に、英国特許第１４９３２４４号明細書および米国特許第７２８０２８３号明細書のどちらも、構造要素が存在する状態で視野を改善するために中立の無限焦点システムを使用することを提案することもなく、示唆することも決してない。

より詳細には、本発明とは対照的に、英国特許第１４９３２４４号明細書は、関与するレンズの焦点距離に対する厚さの比に基づき、材料の厚さの影響を無視する合成光学公式（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｏｒｍｕｌａ）を使用することにより、共役点評価を使用することができる薄いレンズを使用することを教示しており、詳細には、これらの公式を適用するために必要な条件は、レンズ全体の厚さがシステムの全長の５０％を超える長さに相当する本発明に適さない。

さらに、より詳細には、本発明とは対照的に、米国特許第７２８０２８３号明細書で提供される一続きの４つのレンズ群は、傾斜し発散する入射ビームが収束して、異なる開口で出ることを考慮すれば、ビームの広がりを補正し、変えるのに役立つ。換言すれば、これは、米国特許第７２８０２８３号明細書のレンズシステムが無限焦点ではなく、中立ではないことを意味する。さらに、第３の群のレンズが設置された開口が同一であること、および詳細には、直径／開口の収縮が、中央にある負の要素に対してまったく想定されていないという事実を考慮すれば、構造要素が存在する状態で両眼視野を改善するためにこれらのレンズが提供されているのでは決してないことを明白に実証している。

さらに米国特許第４８９２３９９号明細書も米国特許第４２５７６７０号明細書も、ドアビューアに関するものであり、これは、本発明による設備で想定されたものと完全に異なる適用関係であり、この点に関して、ドアビューアの関係では、観察者は、ドア内に提供され、ビューアの光学システムが設置される穴と、片眼が実質的に接触しなければならず、さらに、穴と片眼が実質的に接触することにより、単眼視だけが可能になり、観察者がもう一方の眼を、すなわち、ビューアの前に位置しない眼を近づける必要がある。

Claims (19)

1. 観察者から前記観察者の瞳孔間距離以上の距離に位置する構造要素（５２）が存在する状態で両眼視野を改善するための設備（５０）であって、前記構造要素（５２）が、２つの収束レンズ（５８、６２）を備える光学システム（５６）が適用される少なくとも１つの貫通した開口（５４）を具備し、２つの前記収束レンズ（５８、６２）の間の中央に発散レンズ（６０）が置かれ、前記収束レンズ（５８、６２）の各々と前記中央の発散レンズ（６０）の間の距離が、前記光学システム（５６）を中立の無限焦点タイプにするようなものであることを特徴とする設備（５０）。
2. 前記構造要素（５２）が、前記貫通する開口（５４）により互いに分離される２つの部分を備えることを特徴とする、請求項１に記載の設備。
3. 前記中央の発散レンズ（６０）が前記開口（５４）と実質的に同一平面上にあり、前記開口（５４）が前記２つの収束レンズ（５８、６２）により前記開口（５４）の２つの反対側の側面上で閉じられることを特徴とする、請求項１または２に記載の設備。
4. 前記中央の発散レンズ（６０）が前記貫通する開口（５４）の中に挿入され、収容されることを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の設備。
5. −前記２つの収束レンズの各々が凸状部を外側に向けた平凸レンズを備え、
   −前記中央の発散レンズが両凹レンズ（６０）を備える
   ことを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の設備。
6. 前記２つの収束レンズ（５８、６２）の曲率半径が、前記光学システム（５６）の軸長（４０）の２分の１に実質的に相当することを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の設備。
7. 前記中央の発散レンズ（６０）が対称な球面曲率または非球面曲率を有することを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の設備。
8. −前記２つの収束レンズ（５８、６２）の屈折率（ｎ_ｄ）が約１．４３〜１．６３であり、アッベ数（Ｖ_ｄ）が約３７〜６７である、および／または
   −前記中央の発散レンズ（６０）の屈折率（ｎ_ｄ）が約１．６４〜１．８４であり、アッベ数（Ｖ_ｄ）が約２７〜５７である
   ことを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の設備。
9. 前記光学システム（５６）の、前記中央の発散させる第２のレンズ（６０）の中央に対して規定される画角が約３０°〜９０°であることを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の設備。
10. 光ビームが入射する前記収束レンズ（６２）が、前記貫通する開口（５４）を実際の寸法（４２）から見かけの寸法（４４）に拡大させ、したがって、前記両眼視野を増大させることを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の設備。
11. −前記光学システム（５６）の前記軸長（４０）に対する前記貫通する開口（５４）の前記実際の寸法（４２）の比が、約０．３〜０．５である、
    −前記光学システム（５６）の前記軸長（４０）に対する、前記光が入射する収束レンズ（６２）により規定される、前記貫通する開口（５４）の前記見かけの寸法（４４）の比が、０．５〜０．７である
    ことを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の設備。
12. 前記平凸レンズ（５８、６２）の平坦部分が、前記構造要素（５２）の寸法に実質的に相当する寸法を有することを特徴とする、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の設備。
13. 前記開口（５４）が円形の形状を有し、前記光学システム（５６）が実質的に球形の形状を規定することを特徴とする、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の設備。
14. 前記開口（５４）が実質的に長方形の形状を有し、前記光学システム（５６）が実質的に円筒形の形状を規定することを特徴とする、請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の設備。
15. 前記構造要素（５２）が傾斜しており、前記光学システム（５６）が前記構造要素（５２）の傾斜した展開の軸に沿って突き出た実質的に円筒形の形状を規定することを特徴とする、請求項１４に記載の設備。
16. 前記光学システム（５６）が、円形かつ実質的に舷窓形状である前記開口（５４）の中に挿入されることを特徴とする、請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載の設備。
17. 前記構造要素（５２）が、２つの透明な面の間に置かれた、直立した、または傾斜した垂直材であることを特徴とする、請求項１〜１６のうちいずれか一項に記載の設備。
18. 前記構造要素（５２）が、自動車の、および／または航空機の直立した、または傾斜した垂直材であることを特徴とする、請求項１〜１７のうちいずれか一項に記載の設備。
19. 請求項１〜１８のうちいずれか一項による設備を備えることを特徴とする、車両の、航空機の、壁の、または建築物の構造要素（５２）。