JPH04506580A - 無限遠の光学結像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 無限遠の光学結像装置 本発明は、無限遠の光学結像装置に関する。

無限遠の結像装置は、たとえば、顕微鏡または望遠鏡として公知であるように、 一般に、対物レンズと接眼レンズとを備え、特に、望遠鏡的視界を持つ。これら は、正しく、拡大の目的で使用される。このような装置、特に高倍率の装置では 、知られているように、結像装置の視界で目標の物体界を含むことは困難である 。結像装置の視界は、同じ視野絞りでは、倍率の増加につれ、規則正しく、小さ くなる。特に、結像装置の視界は、しばしば、肉眼の視界よりもかなり小さい。

それゆえ、物体は肉眼で容易に認めることができるが、拡大する結像装置でその 物体を再度見つけることは、困難とならう。

無限遠の像形成装置は、たとえば、ドイツＡＳ　１１７６８９３号公報（ＬＯＹ Ｉから知ることができる。前記公報は、望遠鏡の視界を拡大するための無限遠の 補助レンズシステムを開示する。望遠鏡と補助レンズシステムとは、常に、すべ ての点で一定の倍率を与える。

米国特許第３９５３１１１号公報（ＦＩＳＨＥＲ，ｅｔ　ａｌ）から、有限の焦 点距離を持つ結像装置、すなわち焦点結像装置を知ることができる。この装置は 、い（つかのレンズのグループからなり、１つのグループが別のグループの背後 に配列されている。前記装置は、軸線近くの物体の区域を軸線から離れている区 域よりも実質的に大きく描く。

それによって生ずる非線形の結像または拡大条件は、光学的に下流に置かれる、 すなわち、逆方向において非線形的に結像される別の結像装置によって補償され る。最終の結果において、物体は、全視界にわたって同じ倍率で結像される。軸 線に近い領域は、確かに、より高い鮮鋭度であり、より正確には、細部のよりよ い解像力を有する。

さらに、ドイツＡＳ　１２６７９６６号公報ｆｓｃＨＩＥＬＥ１　、米国特許第 ４１８５８９７号公報（ＦＲＩＥＤＥＲＩおよび米国特許第３７０８２２１号公 報［５ＣＨＡＥＦＥＲ）から、異なる焦点距離のいくつかの同軸の区域を有する 個々のレンズを知ることができる。前記いくつかの区域は、光軸を横切って伸び ており、それゆえ一般に、異なる拡大層を与える。これらレンズから一定の距離 にある平らな物体は、したがって、前記レンズからの距離がレンズの変わる焦点 距離と相互に関連する面、すなわに、平面ではなく曲面にある。

本発明は、無限遠の結像装置によって物体を見るとき、前記困難をなくすか、あ るいは少なくとも減らすことの問題を扱っている。

本発明によれば、前記問題は、無限遠の結像装置の角倍率が光軸を横切って変わ る（請求項１）か、好ましくは、周縁に向けて減少する（請求項２）方法で解決 される。

これによって得られる効果は、物体がより低い倍率の区域で比較的容易に最初に 見つけられることである。その結果、光学結像装置は、最も高い倍率の区域が前 記物体に正確に固定されるように、物体に関して位置決めされる。

本発明の好ましい実施態様（請求項２）によれば、最も強い倍率の区域が、した がって、光軸の近傍に配置され、残る区域の倍率が、周縁に向けて減少する。一 般に、光学的な像の質は、光軸から周縁に向けて減少する。したがって、最も強 い倍率の範囲は、特に光学的に好ましい結像区域にある。光軸から遠方にある区 域の結像の質の可能な減少は、許容されつる。前記区域は、いずれにしても、拡 大されるべき物体の最初の、素早い探知のためにのみ、そして光軸に近い中央区 域への簡単な遷移のために本質的に役立つ。

本発明の別の好ましい態様によれば、対物レンズおよび接眼レンズは、各場合に おいて、全体の装置の前もって定めた、変わる角倍率の区域を得るために、次の ように、展開される。すなわち、各場合において、対物レンズおよび接眼レンズ は、変わる角倍率の区域に対応する区域であって光軸を横切って伸びかつ互いに 焦点距離において相互に適合される区域を持つ請求項３）。

最も強い倍率を有する区域は、光軸に同軸的に配置される、一定倍率の中央区域 として展開されることが好ましく、一方、他の区域の倍率は、周縁に向けて階段 的および（または）連続的に減少する。このようにして、対称な条件が、光学的 に重要な中央区域のために存在し、その結果、好ましい結像条件が創られる（請 求項４）。

結像の対称は、さらに、すべての区域が光軸に関して軸対称で配置される方法で 改良される請求請求）。

最適な対称は、中央区域が円形面の形の断面を有し、他の区域によって同軸的に 取り囲まれる方法で得られる（請求項６）。

拡大すべき物体の最初の固定は、周縁区域に配置される区域によって極度に容易 になる。この区域は、拡大がないか、あるいは有ってもわずかであり、一定に拡 大または縮小する効果を有する（請求項７）。

次に、添付の図面を参照して図示の実施例に基づいて説明する。

図１は、結像装置で得られる拡大条件のための実施例を示す模式図２は、構造的 な実施例の模式図である。

図中、同じ作用を有する部分に、概して、同じ符号をつけである。゛ 図１に示した実施例は、一定倍率（この場合、４：１）の円形の、光軸２０の回 りに同軸的に配置された中央区域３０を有する。中央区域３０は、光軸２０から 半径方向の外方へ向けて減少する倍率によって特徴とされる環状の遷移区域３２ により同軸的に取り囲まれている。遷移区域３２は、一定倍率の環状の周縁区域 ３４によって同軸的に取り囲まれている。しかし、周縁区域の倍率は、隣接の遷 移区域３２の倍率より小さい。図示の実施例では、周縁区域３４は、ｌ：ｌの倍 率を有する。物体および像は、したがって、同じ大きさである。前記倍率は、い （ふん太き（、または小さく（縮小）することができる。

拡大条件は、異なる大きさの黒色面によって図１に示しである。

これら面は、周縁区域３４内では同じ大きさであり、さらに、中央区域３０内で も同じ大きさであるが、周縁区域３４におけるものよりずっと大きい。遷移区域 ３２では、面は、図１に含まれている星状の腕（ｒａｙ　）によって付加的に示 しであるように、外側の縁から中央に向けて連続的に大きくなっている。

図１に破線で示した遷移区域３２の円は、倍率の階段的な減少の可能性を示して いる。

そのような倍率条件は、興味ある示唆に富む光学現象の可能性を与えるだけでな く、強く拡大されるべき物体に関して無限遠の結像装置の適当な位置決めをかな り容易にする。物体は、非拡大のまたはほんのわずかに拡大の周縁区域３４によ って、最初、容易に見つけつる。中央区域３０は、そのとき既に、物体に関して ほぼ適当な拡大位置にある。したがって、結像されるべき物体が十分に含まれる ように、中央区域３０を物体と整合することに困難はない。この場合、遷移区域 ３２は、周縁区域３４から中央区域３０への容易な光学的な遷移を可能にする。

図２は、無限遠の結像装置の、この場合天体望遠鏡の形態における１実施例を図 式的に示している。

そのような望遠鏡は、公知のように、いくつかのレンズから構成することができ る対物レンズ１０′と、いくつかのレンズから構成することができる接眼レンズ １０″とを有する。望遠鏡の倍率、より正確には角倍率■は、公知のように、次 式％式％ によって表現される。ここで、ｆ′は、対物レンズ１０′の焦点距離、ｆ″は、 接眼レンズ１０″の焦点距離である。

天体望遠鏡では、対物レンズ１０′の主平面Ｈ′と、接眼レンズ１０″の主平面 Ｈ″との間の距Ｗ＃ｄは、どこでも同じである。つまり、焦点距離ｆ′、ｆ〜の 合計に等しく、対物レンズ１０゛の中央区域３０′と、接眼レンズ１０″の中央 区域３０″とは、光軸２０に互いに同軸的に配置されており、互いに中央拡大区 域３０を形成する。この中央拡大区域３０は、図１に示した実施例の中央区域３ ０に相当する。中央区域３０′の主平面Ｈ３０′と、中央区域３０″の主平面Ｈ ３Ｏ−との間の距離ｄ３０は、対物レンズ側の中央区域３０′の焦点距離ｆ３０ ′と、接眼レンズ側の中央区域３０〜の焦点距＊！ｆ３０−との合計に等しい。

この関係において、ｆ３０′はｆ３０″より大きい。したがって、対物レンズ側 の中央区域３０′と接眼レンズ側の中央区域３０″とは、はぼ４：１である一定 の角倍率■の拡大区域を画定し、この拡大区域は、光軸２０に軸対称である。中 央拡大区域３０は、図示の実施例では、円筒形を有するが、原理的には、円筒円 錐形を有することもできる。

中央拡大区域３０は、環状の包囲区域３２によって同軸的に取り囲まれている。

包囲区域３２は、対物レンズ側３２′および接眼レンズ側３２″で遷移区域によ って自由端を制限されている。

環状の包囲区域３２は、図１の遷移区域３２とは異なり、一定の倍率、たとえば 、角倍率Ｖが２：１である。対物レンズ側の遷移区域３２′の主平面Ｈ３２′と 、接眼レンズ側の遷移区域３２″の主平面Ｈ３２″との間の距１１１ｄ３２のた め、再び、ｄ３２：ｆ：３Ｓ２′＋ｆ３２〜 を持つ。ここで、ｆ３２′は、対物レンズ側の遷移区域３２′の焦点距離であり 、ｆ３２″は、接眼レンズ側の遷移区域３２″の焦点距離である。

環状の包囲区域３２は、周縁の環状の包囲区域３４によって同軸的に取り囲まれ ている。この環状の包囲区域３４は、対物レンズ１０′の環状の周縁区域３４′ と、接眼レンズ１０″の環状の周縁区域３４″とによって自由端を制限されてい る。２つの周縁区域３４′、３４″は、同じ焦点距離ｆ３４′、ｆ３４“を有し 、ｆ３４′＝ｆ３４− である。したがって、周縁の環状の包囲区域３４は、１の拡大係数を有し、物体 を真の大きさで結像する。対物レンズ側の周縁区域３４′の主平面Ｈ３４′と、 接眼レンズ側の周縁区域３４″の主平面Ｈ３４″との間の距離ｄ３４のため、ｄ ３４＝ｆ３４’　＋ｆ３４” を持つ。ここで、ｆ３４′は、対物レンズ側の周縁区域３４の焦点距離であり、 ｆ３４″は、接眼レンズ３４側の周縁区域３４″の焦点距離である。

図２の実施例におけるように、対物レンズ側の主平面Ｈ３０゛、Ｈ３２′、Ｈ３ ４’が、対物レンズ１０′の主平面Ｈ′内にあるとの根拠、および同じことが接 眼レンズに関しても真実であるとの根拠に起因する場合、次の関係がある。すな わち、ｄ＝ｄ３０＝ｄ３２＝ｄ３４、かつ ｄ＝ｆ３０′＋ｆ３０″＝ｆ３２′＋ｆ３２″＝ｆ３４′＋ｆ３４さらに、対物 レンズ１０′のためには、ｆ３０′＞ｆ３２′＞ｆ３４’ 接眼レンズ１０〜のためには、 ｆ３０″〈ｆ３２″くｆ３４″ 異なる焦点距離は、たとえば、レンズ区域の異なる曲率半径によって、またはそ れに代わるものとして、もしくは付加するものとして、異なる光学的な密度によ っても、得ることができる。したがって、前記光学的な密度および（または）曲 率は、対物レンズ側では、光軸から周縁に向けて階段的に増加する。接眼レンズ 側では、前記状況は逆となる。

原理的には、環状のレンズは、環状の包囲区域３２．３４それぞれの２つの自由 端と結びつけることができ、光軸２２．２４の全体はそれぞれ、各環状の包囲区 域と結びつけることができる。光軸２２．２４の全体はそれぞれ、円筒状の包囲 を含む。図２に示す結像装置は、したがって、互いに同軸的に配置された複数の 結像ユニットから形成されているシステムと考えつる。図示の実施例では、環状 のレンズは、光軸２２．２４の両側に対称的に伸びている。これに代えて、レン ズは、光軸２２．２４の一方側、たとえば対物レンズでは中央の光軸２０から遠 方となる一方側に、接眼レンズでは中央の光軸２０の近（どなる一方側にのみあ るような半レンズとして展開しつる。

さらに、対物レンズ側の遷移区域３２′の焦点距！ｉｆ　３２′　と、接眼レン ズ側の遷移区域３２″の焦点距離ｆ３２″とは、周縁区域３４′の焦点距離ｆ３ ４′および周縁区域３４−の焦点距ｔｉｌｔｆ３４″からそれぞれ連続的に、中 央区域３０′の焦点距離ｆ３０′および中央区域３０″の焦点距離ｆ３０″に変 化することができる。周縁の環状の包囲区域３４で拡大が何ら起こらない場合、 したがって、ｆ３４’　＝ｆ３４″である場合、これら焦点距離は、無限に伸び ることができる。換言すれば、周縁の環状のレンズは、平行平ガラスによって置 き換えることができる。

最後に、中央区域３０．環状の包囲区域３２および（または）周縁区域３４は、 たとえば、光を通さない面、層および（または）箔によって互いから光学的に遮 蔽されることができる。

要約書 対物レンズ（１０′）と接眼レンズ（１０″）とを有する、特に望遠鏡視界にお ける無限遠の結像装置は、光軸（２０）を横切って変化する、周縁に向けて減少 することが好ましい角倍率（Ｖ）を有する。拡大すべき物体は、少ない倍率の区 域（３４）によって、最初、かなり容易に見つけられる。結像装置は、好都合な ことには、最も強い倍率（Ｖ）の区域が物体に正確に固定されるように位置決め される。

（第１図） 国際調査報告 紬１轡内−＾−（＠１４６＊Ｎ＠、Ｋゴｌ印９１１０１３６６国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　対物レンズ（１０′）と接眼レンズ（１０′′）とを有する、特に望遠鏡視 界における無限遠の光学結像装置であって、角倍率（Ｖ）が光軸（２０）を横切 って変化することを特徴とする、無限遠の光学結像装置。 ２　前記角倍率（Ｖ）は、周縁に向けて階段的にまたは連続的に減少することを 特徴とする、請求項１に記載の結像装置。 ３　各場合において、前もって定めた角倍率（Ｖ）の区域（３０、３２、３４） を得るため、前記対物レンズ（１０′）と前記接眼レンズ（１０′′）とが、前 記光軸（２０）を実質的に横切って伸びかつ焦点距離において互いに相互に適合 されている区域（３０′、３０′′、３２′、３２′′、３４′、３４′′）を 有することを特徴とする、請求項１に記載の結像装置。 ４　前記光軸（２０）に同軸的に配置される一定倍率の中央区域（３０）と、互 いに関して階段的にまたは連続的に減少する倍率（Ｖ）を有する隣接区域（３２ 、３４）とを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の結像装置。 ５　減少する倍率（Ｖ）の区域（３０、３２、３４）の、前記光軸（２０）に関 して軸対称である配置を特徴とする、請求項４に記載の結像装置。 ６　前記中央区域（３０）が円形面の形の断面を有し、他の区域（３２、３４） によって同軸的に取り囲まれていることを特徴とする、請求項４または請求項５ に記載の結像装置。 ７　周縁域に配置された、倍率がないか、またはわずかにあるが、一定の拡大も しくは縮小効果を有する区域（３４）を特徴とする、前記請求項のいずれかに記 載の結像装置。