JP6539886B2 - Image reversing prism - Google Patents
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Description
この発明は像反転プリズムに関し、詳しくは、光の透過率の損失を抑えつつ、これを備えた双眼鏡及び望遠鏡等の正立光学系をスリムな形状にすることができる像反転プリズムに関する。
BACKGROUND OF THE
双眼鏡や地上用望遠鏡には、対物レンズ系により形成された倒立像を正立像として観察できるようにするために、像反転系が設けられている。像反転系としては、例えば、ポロプリズム及びダハ式プリズムが知られている。 In order to be able to observe an inverted image formed by an objective lens system as an erect image, binoculars and ground telescopes are provided with an image inverting system. As an image inversion system, for example, a porro prism and a daha type prism are known.
ポロプリズム40は、図5に示すように、例えば2つの直角プリズム41,42の稜線が直交するように配置することで正立像を実現する。ポロプリズム40は、光の入射軸と射出軸とが大きくずれているので、配置スペースが大きくなり、図5に示すように、幅の広い鏡筒43を有する双眼鏡400となる。
As shown in FIG. 5, the Porro
ダハ式プリズム50は、図6に示すように、ダハプリズム51と補助プリズム52とを組み合わせることで正立像を実現する。ダハ式プリズム50は、光の入射軸と射出軸とを同軸又はそれに近い平行状態にすることができるので、ポロプリズム40に比べて配置スペースを小さくすることができ、ストレート形状の鏡筒55を有するスリムな双眼鏡500を作製することができる。したがって、近年、双眼鏡に設けられる像反転プリズムとしては、ダハ式プリズムが主流となっている。ダハ式プリズムとしては、例えば、シュミット・ペチャンプリズム及びアッベ・ケーニッヒプリズムが知られている。
The
図6に示すダハ式プリズムは、シュミット・ペチャンプリズム50である。シュミット・ペチャンプリズム50は、光の入射軸と射出軸とを同軸にし易いので、対物レンズ53とシュミット・ペチャンプリズム50と接眼レンズ54とを同軸上に配置することができる。したがって、シュミット・ペチャンプリズム50が設けられた双眼鏡500は、鏡筒55をストレート形状にして、スリムな形状にすることができる。
The Daha prism shown in FIG. 6 is a Schmidt-Pechan
一方、シュミット・ペチャンプリズム50は、光の入射軸と射出軸とを大きくずらすことができない。そのため、大きな口径の対物レンズ53と共に用いることができない。すなわち、大きな口径の対物レンズ53と共に用いると必然的に左右の鏡筒55が太くなり、双眼鏡500の鏡筒55間の距離が大きくなる。その結果、接眼レンズ54間の距離DLも大きくなる。例えば、鏡筒55の口径が60mmの場合には、鏡筒55間の距離は少なくとも60mmになり、接眼レンズ54間の距離DLも少なくとも60mmになる。ISO及びJISには、双眼鏡の眼幅調整範囲の必要最低限の値として、56mm〜72mmが示されている。したがって、所望の特性を有する双眼鏡とするためには、接眼レンズ54間の距離を少なくとも56mmまで調整可能にする必要がある。しかしながら、光の入射軸と射出軸とが同軸であるシュミット・ペチャンプリズム50では、対物レンズ53間の距離DSと接眼レンズ54間の距離DLとを別々に調整することができないので、対物レンズ53間の距離DSに応じて接眼レンズ54間の距離DLが決定されてしまう。そのため、鏡筒55の口径が60mmの場合には、接眼レンズ54間の距離DLを60mmより小さくすることができない。したがって、シュミット・ペチャンプリズム50は、通常、小〜中程度の口径を有する対物レンズ53と共に用いられ、対物レンズ53の口径は最大50mm程度に限定される。
On the other hand, the Schmidt-Pechan
また、シュミット・ペチャンプリズム50は、補助プリズム52における光の反射面の一つが全反射面ではないので、この面に反射膜56を成膜して光の透過率の損失を抑制している。しかしながら、全反射面ではない面は、反射膜56を成膜してもある程度の光量の損失があるので、全ての反射面が全反射面であるプリズムに比べて光の透過率が低下し、観察される像が暗くなってしまう。
Further, in the Schmidt-Pechan
アッベ・ケーニッヒプリズム60は、図7に示すように、補助プリズム61とダハプリズム62とを組合せることで正立像を実現する。アッベ・ケーニッヒプリズム60は、シュミット・ペチャンプリズム50と異なり、光の入射軸I1と射出軸J1とをある程度ずらすことができるので、使用者の両眼の幅に合わせて接眼レンズ64間の距離を調整することができる。したがって、アッベ・ケーニッヒプリズム60は、大きな口径を有する対物レンズ63と共に用いることができる。しかしながら、図7に示すように、アッベ・ケーニッヒプリズム60は、ダハプリズム62が射出軸J1の径方向外側に大きくせり出すので、対物レンズ63の口径に合わせたストレート形状の鏡筒65に収納することができない。すなわち、アッベ・ケーニッヒプリズム60が設けられた双眼鏡は、対物レンズ63の口径に合わせたストレート形状の鏡筒65にすることができず、鏡筒65の大きさがアッベ・ケーニッヒプリズム60の大きさによって設定されてしまう。
The Abbe-Konig
一方、アッベ・ケーニッヒプリズム60は、全ての光の反射面が全反射面であるので、光の透過率の損失がなく、シュミット・ペチャンプリズム50に比べて観察される像が明るくなる。
On the other hand, in the Abbe-Konig
前述したように、ダハ式プリズムはその種類によって一長一短があるので、双眼鏡等の像反転光学機器に要求される特性に応じて特定のダハ式プリズムが選択されていた。一方で、従来のダハ式プリズムそれぞれの長所を全て併せ持つプリズムが望まれていた。 As described above, the Daha type prism has advantages and disadvantages depending on its type, so a specific Daha type prism has been selected according to the characteristics required for an image inverting optical device such as binoculars. On the other hand, a prism having all the advantages of the conventional Daha type prisms has been desired.
本発明は、光の透過率の損失を抑えつつ、これを備えた双眼鏡及び望遠鏡等の光学機器をスリムな形状にすることができる像反転プリズムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an image inverting prism that can make optical devices such as binoculars and telescopes having a slim shape while suppressing loss of light transmittance.
前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
(1) 補助プリズムとダハプリズムとを有する像反転プリズムであって、
前記補助プリズムと前記ダハプリズムとは、屈折率neが1.56より大きい光学ガラスからなり、
前記補助プリズムは、入射面に垂直に入射した光線が全反射するように設けられた第1反射面と、前記第1反射面で反射した光線が全反射するように設けられた第2反射面と、前記第2反射面で反射した光線が自身に対して垂直に出射するように設けられた出射面とを有し、
前記ダハプリズムは、前記出射面に平行に設けられると共に前記補助プリズムから出射した光線が入射する第2入射面と、前記入射面に平行に設けられると共に、前記第2入射面に入射した光線が内部反射した後に、前記入射光線に平行に出射する第2出射面とを有し、前記入射面における像を上下左右に反転することを特徴とする像反転プリズムである。
The means for solving the problems are as follows.
(1) An image inverting prism having an auxiliary prism and a roof prism, wherein
Wherein A and the auxiliary prism the roof prism, the refractive index n e is from 1.56 greater than the optical glass,
The auxiliary prism includes a first reflection surface provided to totally reflect a light beam vertically incident on the incident surface, and a second reflection surface provided to totally reflect a light beam reflected by the first reflection surface And a light exit surface provided such that the light beam reflected by the second reflection surface is emitted perpendicularly to itself,
The roof prism is provided in parallel to the exit surface and is provided in parallel to the second incident surface on which the light beam emitted from the auxiliary prism is incident, and in parallel to the incident surface, and the light beam incident on the second incident surface is internally It is an image inverting prism characterized by having a second outgoing surface parallel to the incident light beam after reflection, and inverting an image on the incident surface vertically and horizontally.
前記(1)の好適な手段は以下の通りである。
(2) 前記入射光線の前記第1反射面での反射角は66〜68°であり、第1反射面で反射した光線の前記第2反射面での反射角は43〜46°であることを特徴とする前記(1)に記載の像反転プリズムである。
The preferred means of the above (1) is as follows.
(2) The reflection angle of the incident light beam on the first reflection surface is 66 to 68 °, and the reflection angle of the light beam reflected on the first reflection surface on the second reflection surface is 43 to 46 ° The image inverting prism according to (1), characterized in that
本発明によると、光の透過率の損失を抑えつつ、これを備えた双眼鏡及び望遠鏡等の光学機器をスリムな形状にすることができる像反転プリズムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image inverting prism that can make optical devices such as binoculars and telescopes having a slim shape while suppressing loss of light transmittance.
本発明に係る像反転プリズムの一実施形態である像反転プリズムについて、図1〜図3を参照しつつ以下に説明する。この像反転プリズム100は、補助プリズム10及びダハプリズム20を有する。
An image inverting prism which is an embodiment of an image inverting prism according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. The
補助プリズム10は、入射面1の中心に垂直に入射した光線(以下において、入射光線と称する)を、前記入射光線の入射軸Iに対して所定の角度で回転させた方向に変化させて、補助プリズム10から出射させる機能を有する。補助プリズム10は、入射光線が全反射するように設けられた第1反射面2と、前記第1反射面2で全反射した光線が全反射するように設けられた第2反射面3と、前記第2反射面3で全反射した光線が自身に対して垂直に出射するように設けられた出射面4とを少なくとも有する。すなわち、補助プリズム10は、入射面1の中心に垂直に入射した入射光線が第1反射面2で全反射した後に第2反射面3で全反射して、出射面4に対して垂直に出射するように形成されている。入射光線が補助プリズム10から出射するまでに内部反射する第1反射面2及び第2反射面3は、いずれも全反射面であるので、全反射面ではない面に反射膜を成膜することにより形成される反射面に比べて反射する際の光量の損失を抑えることができる。また、出射面4は、第2反射面3で反射した光線が面に垂直に出射するように設けられているので、出射する際の光の反射による光量の損失を抑えることができる。したがって、この補助プリズム10によると、光の透過率の損失を抑えることができる。後述するように、補助プリズム10から出射した出射光線は入射軸Iに対して所定の角度でダハプリズム20に入射し、上下左右に像反転して、前記入射軸Iに平行にダハプリズム20から出射する。
The
前記入射面1は、例えば図3に示す対物レンズ31を透過した光束が入射する面である。補助プリズム10は、例えば対物レンズ31の光軸と入射軸Iとが同軸になるように配置される。この実施形態の入射面1の端面形状は、図2(b)に示すように、2つの角部が面取りされた正方形であるが、本発明の課題を達成することができる限りその端面形状は特に限定されない。
The
前記第1反射面2は、図1に示すように、入射面1に垂直に入射した入射光線が全反射するように設けられている。この実施形態の第1反射面2は、第1反射面2の法線と入射面1の法線とのなす角θiが67.5°になるように、入射面1と出射面4とに隣接して設けられている。すなわち、この第1反射面2は、入射光線が第1反射面2で67.5°の反射角θaで反射するように設けられている。前記反射角θaは67.5°に特に限定されず、前記反射角θaは、66°〜68°が好ましい。この実施形態の第1反射面2の端面形状は、図2(d)に示すように、略長方形であり、入射面1と入射面1及び第1反射面2に直交する側面5a,5bそれぞれと隣接する2つの角部が面取りされているが、本発明の課題を達成することができる限りその端面形状は特に限定されない。
As shown in FIG. 1, the
前記第2反射面3は、図1に示すように、第1反射面2で反射した光線が全反射するように設けられている。この実施形態の第2反射面3は、第2反射面3の法線と入射面1の法線とのなす角θiiが90°になるように設けられている。すなわち、この第2反射面3は、第1反射面2で67.5°の反射角θaで反射した光線が45°の反射角θbで反射するように設けられている。前記反射角θbは45°に特に限定されず、前記反射角θbは、43°〜46°が好ましい。この実施形態の第2反射面3の端面形状は、図2(e)に示すように、略長方形であり、側面5a,5bそれぞれと隣接する稜線が面取りされているが、本発明の課題を達成することができる限りその端面形状は特に限定されない。
As shown in FIG. 1, the second reflecting
前記出射面4は、図1に示すように、第2反射面3で反射した光線が自身に対して垂直に出射するように設けられている。この実施形態の出射面4は、出射面4の法線と第2反射面3の法線とのなす角θiii=θbが45°になるように、第1反射面2と第2反射面3とに隣接して設けられている。すなわち、この出射面4は、出射面4の法線と入射面1の法線とのなす角θivが45°になるように設けられている。前記なす角θiiiは45°に限定されず、第2反射面3における前記反射角θbに応じて設定され、反射角θbと同じ値になるように設定される。この実施形態の出射面4の端面形状は、図2(d)に示すように、略長方形であり、第2反射面3と側面5a,5bそれぞれと隣接する2つの角部が面取りされているが、本発明の課題を達成することができる限りその端面形状は特に限定されない。
As shown in FIG. 1, the emission surface 4 is provided so that the light beam reflected by the
前記反射角θa、前記反射角θb、及び前記なす角θiiiが前記範囲内にあると、入射光線が像反転プリズム100から出射するまでに内部反射するすべての反射面すなわち第
1反射面2と第2反射面3とを全反射面にし、かつ出射面4に対して垂直に光線が出射するようにしつつ、入射軸Iに直交する方向の大きさを小さくすることができる。換言すると、前記反射角θa、前記反射角θb、及び前記なす角θiiiが前記範囲内にあると、像反転プリズム100に入射した光の透過率の損失を最小限に抑えつつ、例えば双眼鏡の対物レンズの口径に合わせた鏡筒に収納可能な大きさにすることができる。
When the reflection angle θa, the reflection angle θb, and the forming angle θiii are within the above range, all the reflection surfaces, ie, the
この実施形態の補助プリズム10は、少なくとも入射面1と第1反射面2と第2反射面3と出射面4とを有し、これらの面が図1の紙面に直交する方向に延在している。図3に示すように、補助プリズム10は、入射面1と第2反射面3との隣接する部分に凹部7を有するのが好ましい。すなわち、入射面1と第2反射面3と側面5a,5bとが互いに隣接する方向に延在していると仮定して、仮想入射面1´と仮想第2反射面3´と仮想側面5a´,5b´とを想定した場合に、仮想入射面1´と仮想第2反射面3´と仮想側面5a´,5b´と第2反射面3に平行に設けられた第1面6aと出射面4に平行に設けられた第2面6bとにより囲まれる部分が切除されて、第1面6aと第2面6bとにより形成される凹部7が形成されているのが好ましい。この切除された部分は、図3に示すように、入射面1に光線が入射して内部反射した後にダハプリズム20の第2出射面22から出射するときの光路を計算したときに、前記光線が通過しない部分である。一方、この切除された部分には、入射面1に入射するが、第2出射面22から出射しない光線が通過する場合がある。したがって、仮にこの切除された部分が存在すると、入射面1に入射した光線が第2出射面22から出射しないで直接に接眼レンズに入射するおそれがあり、この光線によって像の二重化(ゴースト)を発生させてしまうおそれがある。したがって、入射面1と第2反射面3との隣接部分に限らず、計算上光線が通過しない部分を切除して、計算上光線が通過する部分のみを残す形状とするのが好ましい。
The
この補助プリズム10は、入射面1の中心に垂直に入射する入射光線の入射軸Iから第2反射面までの距離Rを、前記入射軸Iから入射面1と第1反射面2との稜線までの距離rの1.8倍程度にすることができる。また、図3に示すように、ダハプリズム20は、補助プリズム10の入射軸Iに直交する方向の大きさを超えないように設定されている。したがって、この像反転プリズム100は、補助プリズム10の入射軸Iに直交する方向の大きさによって収納可能な鏡筒の大きさが決定される。一方、図7に示すアッベ・ケーニッヒプリズムは、本発明の像反転プリズム100の前記距離Rに相当する、入射軸I1に直交する方向の最大距離R1が、本発明の像反転プリズム100の前記距離rに相当する、入射面における径方向の距離r1の2.2倍であり、本発明の像反転プリズム100に比べて大きい。したがって、この補助プリズム10を有する像反転プリズム100は、図7に示すアッベ・ケーニッヒプリズムに比べて入射軸Iに直交する方向の大きさを小さくすることができる。
The
この補助プリズム10は、入射面1に垂直に入射した入射光線が補助プリズム10から出射するまでに内部反射する反射面がすべて全反射面であるので、全反射面ではない面に反射膜を成膜することにより形成される反射面を有する場合に比べて反射する際の光量の損失を抑えることができる。したがって、この補助プリズム10によると、光の透過率の損失を抑えることができる。また、前述したように、この補助プリズム10を有する像反転プリズム100は、入射軸Iに直交する方向の大きさを小さくすることができる。したがって、この補助プリズム10によると、光の透過率の損失を抑えつつ、入射軸Iに直交する方向の大きさを小さくすることができ、その結果、例えば双眼鏡の対物レンズの口径に合わせた鏡筒に収納可能な大きさにすることができる。
In this
ダハプリズム20は、補助プリズム10の入射面1における像を上下左右に反転する機能を有する。ダハプリズム20は、前記出射面4に平行に設けられると共に前記補助プリズム10から出射した光線が入射する第2入射面21と、前記入射面1に平行に設けられると共に、前記第2入射面に入射した光線が内部反射した後に、前記入射光線に平行に出射する第2出射面22とダハ面23とを少なくとも有する。
The
ダハプリズム20は、補助プリズム10の入射面1における像を上下左右に反転して出射することができ、入射軸Iに直交する方向の大きさを所定の範囲にすることができる限り特に限定されない。ダハプリズム20としては、例えば、シュミットプリズム等を挙げることができる。
The
この実施形態のダハプリズム20は、所謂シュミットプリズムと称されるプリズムである。この実施形態のダハプリズム20の構造について、以下に簡単に説明する。第2入射面21は、前記出射面4に平行に所定の間隔をあけて配置され、空気間隙が設けられている。すなわち、前記出射面4と前記第2入射面21とは密着しないように配置されている。像反転プリズム100は、例えば、前記出射面4と前記第2入射面21との間に板状部材(図示せず)を有することで空気間隙が設けられる。板状部材は、例えば枠状体であり、光が透過する領域を遮蔽しないように配置される。
The
前記第2入射面21は、第2入射面21の法線と入射面1の法線とのなす角θvが45°になるように設けられている。前記なす角θvは、45°に特に限定されない。前記なす角θvは、第2反射面3における前記反射角θbに応じて設定され、入射面1と第2反射面3とのなす角θiiが90°の場合、θv=90−θbを満たす値となる。
The second incident surface 21 is provided such that an angle θv between the normal of the second incident surface 21 and the normal of the
前記第2出射面22は、前記入射面1に平行に設けられている。この実施形態の第2出射面22は、第2出射面22の法線と第2入射面21の法線とのなす角θviが45°になるように、第2入射面21に隣接して設けられている。前記第2入射面21と前記第2出射面22とは、図1の紙面に直交する稜線24を介して隣接し、この稜線24とは反対側の端縁はそれぞれダハ面23に隣接している。
The
ダハ面23は、第1ダハ面23aと第2ダハ面23bとを有し、これらの面は互いに直交している。第1ダハ面23aと第2ダハ面23bとによって形成される稜線25は、図1の紙面に平行であり、第2入射面21と第2出射面22とにより形成される稜線24に直交する。
The
ダハプリズム20は、第2入射面21及び第2出射面22が延在する方向すなわち図1の紙面に直交する方向から見ると、第2入射面21と第2出射面22との稜線24を示す点を頂点とする略二等辺三角形である。
The
ダハプリズム20における第2入射面21、第2出射面22、及びダハ面23は、第2入射面21に垂直に入射した光線がダハプリズム20の内部を全反射して出射することができるように、設計されている。ダハプリズム20は、補助プリズム10と同様に、計算上光線が通過する部分のみを残す形状とするのが好ましい。したがって、この実施形態のダハプリズム20は、第2入射面21と第2出射面22とが隣接する稜線24、第2入射面21とダハ面23a及び23bとが隣接する角部、第2出射面22とダハ面23a及び23bが隣接する角部が面取りされている。
The second incident surface 21, the
ダハプリズム20は、入射軸Iに直交する方向の最大距離が、補助プリズム10の入射軸Iに直交する方向の最大距離よりも大きくならないように設定されている。この実施形態では、第2入射面21における入射軸Iから最も離れている部分すなわち稜線24と第2反射面3とは、入射軸Iからの距離が同じであり、かつ、ダハプリズム20の入射軸Iに直交する方向の大きさが補助プリズム10の入射軸Iに直交する方向の大きさよりも小さくなるように形成されている。
The
このダハプリズム20は、第2入射面21に垂直に入射した光線がダハプリズム20から出射するまでに内部反射する反射面がすべて全反射面であるので、全反射面ではない面に反射膜を成膜することにより形成される反射面を有する場合に比べて反射する際の光量の損失を抑えることができる。したがって、このダハプリズム20によると、光の透過率の損失を抑えることができる。また、このダハプリズム20は、入射軸Iに直交する方向の最大距離が、補助プリズム10の入射軸Iに直交する方向の最大距離よりも大きくならないように設定されている。したがって、このダハプリズム10によると、光の透過率の損失を抑えつつ、入射軸Iに直交する方向の大きさを小さくすることができ、その結果、例えば双眼鏡の対物レンズの口径に合わせた鏡筒に収納可能な大きさにすることができる。
The
図1に示すように、補助プリズム10の入射面1の中心に垂直に入射する入射光線の入射軸Iとこの入射光線が内部反射を経てダハプリズム20から出射する出射光線の射出軸Jとは、所定の距離離れている。この実施形態の像反転プリズム100は、入射軸Iと射出軸Jとの距離dが前記距離rの0.83倍である。前記距離dは、前記反射角θa及び前記反射角θbに応じて、適宜設定することができる。入射軸Iと射出軸Jとが所定の距離d離れていると、例えば、この像反転プリズム100を双眼鏡に設けて使用する場合に、使用者の両眼の幅に合わせて2つの接眼レンズ間の距離を調整できる双眼鏡を提供することができる。
As shown in FIG. 1, an incident axis I of an incident light beam vertically incident on the center of the
補助プリズム10とダハプリズム20とは、e線(波長:546.1nm)を基準とする屈折率neが1.56より大きく、通常2.0より小さい光学ガラスにより形成される。屈折率neが大きいほど、後述する第1反射面2及び第2反射面3における臨界角が大きくなり、補助プリズム10の構造設計の自由度が高くなると共に、光の透過率の損失を抑えて、明るい観察像を得ることができる。また、この像反転プリズム100を双眼鏡等の像反転光学機器に設けた場合に、像反転プリズム100の屈折率neが大きいほど、対物レンズにFナンバーの小さな明るいレンズを使用できる。
The
補助プリズム10が屈折率neが1.56より大きい光学ガラスにより形成された場合の第1反射面2における反射角について、以下に具体的に説明する。まず、空気の屈折率を1.0、入射角をθX0、出射角をθXとすると、次の関係式(1)が成り立つ。
ne×sinθX0=1.0×sinθX ・・・(1)
θXが90°のときのθX0が臨界角である。よって、補助プリズム10の屈折率neが1.56のとき臨界角は39.8°であり、屈折率neが2.0のとき臨界角は30°である。したがって、屈折率neが1.56のとき、39.8°〜90°の入射角で第1反射面2に入射した光線は全反射する。屈折率neが2.0のとき、30°〜90°の入射角で第1反射面2に入射した光線は全反射する。すなわち、屈折率neが大きいほど第1反射面2に入射した光線が全反射するときの入射角の数値範囲が広くなる。同様に、屈折率neが大きいほど第2反射面3に入射した光線が全反射するときの入射角の数値範囲が広くなる。したがって、屈折率neが1.56より大きいと、光の透過率の損失を抑えつつ入射軸Iに直交する方向の大きさを小さくするように、補助プリズム10を構造設計するときの自由度が高くなり、また、Fナンバーの小さな対物レンズの使用が可能になる。
The reflection angle at the first reflecting
n e × sin θ X 0 = 1.0 × sin θ X (1)
The critical angle is θ X0 when θ X is 90 °. Therefore, the critical angle when the refractive index n e is 1.56
屈折率neが1.56より大きい光学ガラスとしては、例えば、BASF、BAF、SSK、SK、PSK、BAK、LF、F、SF、LAF、LAK、LASF及びLASK等の光学ガラスを挙げることができる。 The refractive index n e is 1.56 greater than optical glass, for example, BASF, BAF, SSK, SK , PSK, BAK, LF, F, SF, LAF, LAK, and the like optical glass such as LASF and LASK it can.
次に、この実施形態の像反転プリズム100の作用について説明する。
Next, the operation of the
補助プリズム10における入射面1の中心に垂直に入射した入射光線は、まず、第1反射面2で反射角67.5°で全反射する。第1反射面2で反射した光線は、第2反射面3で反射角45°で全反射する。第2反射面3で反射した光線は、出射面4から出射面4に対して垂直に出射する。このとき、出射面4から出射した出射光線は、入射光線の入射軸Iに対して角度45°回転した方向に出射する。
The incident light beam vertically incident on the center of the
出射面4から出射した光線は、ダハプリズム20における第2入射面21に垂直に入射する。第2入射面21に入射した光線は、第2出射面22に反射角45°で全反射する。第2出射面22で反射した光線は、ダハ面23で全反射して、像が上下左右に反転する。ダハ面23で反射した光線は、第2入射面21で反射角45°で全反射する。第2入射面で反射した光線は、第2出射面22から第2出射面22に対して垂直に出射する。このとき、第2出射面22から出射した出射光線は、第2入射面21に垂直に入射した入射光線に対して角度135°回転した方向であって、入射面1に対して垂直に入射した入射光線に平行に出射する。また、第2出射面22から出射した光の像は、入射面1に入射した光の像が上下左右に反転した像として観察される。
A light beam emitted from the emission surface 4 is perpendicularly incident on the second incident surface 21 of the
補助プリズム10の入射面1に垂直に入射した入射光線とダハプリズム20の第2出射面22から出射した出射光線とは、平行であり、互いに所定の距離d離れている。
The incident light beam vertically incident on the
この像反転プリズム100によると、光の透過率の損失を抑えつつ、入射軸Iに直交する方向の大きさを、例えば双眼鏡の対物レンズの口径に合わせた鏡筒に収納可能な大きさにすることができる。よって、この像反転プリズム100を備えた双眼鏡及び望遠鏡等の光学機器は、明るい観察像が得られると共にスリムな形状にすることができる。また、この像反転プリズム100によると、補助プリズム10に入射する入射光線の入射軸Iとダハプリズム20から出射する出射光線の射出軸Jとを所定の距離離すことができる。前記入射軸Iと前記射出軸Jとの距離dが、所定の距離離れていると、例えばこの像反転プリズムを双眼鏡に設けて使用する場合に、使用者の両眼の幅に合わせて2つの接眼レンズ間の距離を調整できる双眼鏡を提供することができる。入射軸Iと射出軸Jとが所定の距離離れている場合には、例えば、補助プリズムの入射軸Iを中心にして像反転プリズムを収納した鏡筒を所望の角度回転させることにより、2つの接眼レンズ間の距離を調整することができる。
According to this
本発明の像反転プリズムは、本発明の課題を達成することができる限り、上述の構成に限定されることはなく、適宜の変更をすることができる。 The image inverting prism of the present invention is not limited to the above-described configuration as long as the object of the present invention can be achieved, and appropriate modifications can be made.
図1〜図3に示す像反転プリズム100における補助プリズム10は、入射面1と第2反射面3との隣接部分に、第2反射面3に平行に設けられた第1面6aと出射面4に平行に設けられた第2面6bとにより形成される凹部7を形成することにより、ゴーストの発生を防止しているが、凹部7の形状は特に限定されない。例えば、図4に示す補助プリズム11のように、入射面1と第2反射面3とに隣接する傾斜面8にスリット9を設けることによってもゴーストの発生を防止することができる。この実施形態では、傾斜面8からこの傾斜面8に対して直交する方向に延びる一つのスリット9が設けられているが、2つ以上のスリットが設けられていてもよい。また、傾斜面8に対して傾斜する方向に延びるスリットが設けられていてもよい。スリット9は、入射面1に入射した光線が内部反射した後にダハプリズム20の第2出射面から出射するときの光路を計算したときに、前記光線が通過しない部分の適宜の位置に設けられる。スリット9は、図4に示すように、前記光線が通過しない前記部分において、傾斜面8からこの傾斜面8に対して直交する方向の距離が最大となる位置に少なくとも設けられるのが好ましい。
The
本発明の像反転プリズムは、双眼鏡及び地上用望遠鏡等の光学機器に設けられて、対物レンズで形成された倒立像を像反転して正立像を得るのに好適に用いることができる。 The image inverting prism of the present invention can be suitably used to obtain an erected image by inverting an inverted image formed by an objective lens, provided in an optical apparatus such as binoculars and a ground telescope.
100 像反転プリズム
10、11 補助プリズム
20 ダハプリズム
1 入射面
2 第1反射面
3 第2反射面
4 出射面
5a、5b 側面
6a 第1面
6b 第2面
7 凹部
8 傾斜面
9 スリット
21 第2入射面
22 第2出射面
23 ダハ面
23a 第1ダハ面
23b 第2ダハ面
24、25 稜線
31 対物レンズ
32 接眼レンズ
33 鏡筒
100
23
Claims (2)
前記補助プリズムと前記ダハプリズムとは、屈折率neが1.56より大きく、2.0より小さい光学ガラスからなり、
前記補助プリズムは、入射面に垂直に入射した入射光線が全反射するように設けられた平面である第1反射面と、前記第1反射面で反射した光線が全反射するように設けられると共に、前記入射面に直交するように設けられた平面である第2反射面と、前記第2反射面で反射した光線が自身に対して垂直に出射するように設けられ、前記第1反射面と異なる平面である出射面とを有し、
前記ダハプリズムは、前記出射面に平行に設けられると共に前記補助プリズムから出射した光線が入射する第2入射面と、前記入射面に平行に設けられると共に、前記第2入射面に入射した光線が内部反射した後に、前記入射光線に平行に出射する第2出射面とを有し、
前記第2入射面に入射した光線は、前記第2出射面で全反射し、次に、ダハ面で全反射し、更に次に、前記第2入射面で全反射し、
前記入射面における像を上下左右に反転することを特徴とする像反転プリズム。 An image inverting prism having an auxiliary prism and a roof prism, wherein
Wherein A and the auxiliary prism the roof prism, the refractive index ne is rather greater than 1.56, made from optical glass has smaller than 2.0,
The auxiliary prism is provided to totally reflect a first reflection surface which is a flat surface provided to totally reflect an incident light beam perpendicularly incident on the incident surface, and a light beam reflected by the first reflection surface. A second reflecting surface which is a plane provided orthogonal to the incident surface, and a light beam reflected by the second reflecting surface is provided so as to emit perpendicularly to itself, and the first reflecting surface Have different exit planes,
The roof prism is provided in parallel to the exit surface and is provided in parallel to the second incident surface on which the light beam emitted from the auxiliary prism is incident, and in parallel to the incident surface, and the light beam incident on the second incident surface is internally After being reflected, having a second exit surface that emits parallel to the incident light beam ,
The light beam incident on the second incident surface is totally reflected on the second emission surface, then totally reflected on the roof surface, and then totally reflected on the second incident surface ,
An image inverting prism characterized by inverting the image on the incident surface vertically and horizontally.
前記補助プリズムは、前記第2反射面に平行に設けられた第1面と前記出射面に平行に設けられた第2面とにより形成される凹部を有することを特徴とする請求項1に記載の像反転プリズム。 The reflection angle at the first reflecting surface of the incident light is 66 to 68 °, the reflection angle at the second reflecting surface of the light reflected by the first reflecting surface Ri 43 to 46 ° der,
The auxiliary prism claim 1, characterized in Rukoto to have a concave portion formed by a second surface provided in parallel to the first surface and the exit surface provided parallel to the second reflecting surface Image reversal prism described in.
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