JPH05506499A - 電子光学装置 - 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】 電子光学装置 本発明は、距離、磁気方位角または装置と１つの単一目標との間の垂直距離が測 定可能であり、更に、距離、垂直又は水平距離、装置によって眺望した場合に２ つ以上の目標の間の垂直または水平角度または遠い目標の相対速度の測定にも使 用できる電子光学装置を対象とする。

本装置は、目標の表面積または体積の測定にも使用できる。好ましい実施例にお いて、本発明は、一致タイブの光学距離測定器および立体双眼鏡への変換または 立体双眼鏡からの変換のための電子光学手段も対象とする。

例えば距離測定器のような光学測定器が既知である。

従来の距離測定器（例えば、カナダ特許第４５６゜７０３号、４５２，８３５号 、５８０，３３５号、４５２．８２７号、４６０．８６９号、及び、４７８，８ ５７号に示されるタイプ）は、目標からの光線が距離測定器に入る際に通過する １対の窓を備える。目標の二重像が観察者の視界に現れるように光線はプリズム 又はレンズのシステムを経て反射される。次に、観察者は、一方の像を構成する 光線を屈折させて他方の像を構成する光線と整列し２つの像が重なるように屈折 手段を操作することにより２つの像を一致させる。二重の像を重ね合わせるに充 分なだけ屈折手段を変位または回転させた場合に、この変化量が目標の距離の関 数となるように屈折手段は等分目盛と機械的に関連しており、従って、距離は目 盛から読み取ることができる。

従来の距離測定器は、機械的および熱的な安定性、及び、距離測定上の精度の点 で欠点を持つ。この欠点に影響する要因には、目標からの光線が距離測定器に入 る際に通過する窓の間の基線の長さ、像の倍率、像を重ね合わせるために使用す る人間の目または感光性コンポネントの角度に関する感度の鋭さ、使用される屈 折エレメントのタイプ、及び、距離目盛と関連した機械的結合部の精度が含まれ る。同様に、従来の光学距離計の精度は、計器の震動または周囲温度の変化によ って調子が乱される可能性のある目盛と屈折エレメントの間を適正に校正するか どうかにも依存する。これらの感度が影響するので、従来の光学距離測定器は、 精度を維持するために、頻繁に校正し直さなければならない。

カナダの特許第５４９，２４８号、４５６，７０３号、及び、４５２，８３５号 に示されているタイプの距離測定器は単眼装置であり、概して、長期間の使用は 両眼装置の場合よりも困難である。立体的な両眼用の光学距離測定器が既知であ る（例えば、カナダ特許第８８９，４１１号、及び、９３１，３４５号）。ただ し、この種の装置は、重ね合わされた像が双方の接眼レンズに現れる一致タイブ の両眼用の光学距離測定器ではない。一般に、一致タイブの光学距離測定器は、 立体的な光学距離測定器よりも精度が高く、使い易いとみなされている。しかし 、従来の一致タイブの光学距離測定器は、ビームスプリッタで大きな光線損失を 発生することなしに立体的な双眼鏡用に転換することは困難である。

同様に、先行技術による距離測定器は距離測定だけが可能である。目標の距離以 外のパラメータ又は寸法を測定する必要のある場合には、そのために別の方法を 用いなければならない。

先行技術によれば、目標に関するパラメータ又はデータを計算し、そのデータを 観察者の視界の中に表示する計器が開示されている。例えば、米国特許第４，５ ４４゜２４３号には、遠隔計器に関する情報が顕微鏡の視野内に表示されるシス テムが開示されている。この特°許によって開示されたシステムでは、顕微鏡対 物レンズと観察している双眼鏡との間にビームスプリッタを配置しなければなら ない。遠隔計器からのデジタルディスプレイを観察している双眼鏡の視野内に反 射するためには鏡が用いられる。従って、このシステムでは装置の多数の個別部 品を直列配置して使用しなければならず、データを計算することのできる１つの 単一装置とすることはできない。

米国特許第４，２７４．１４９号によれば、光学／りイミング組み合わせ装置と して機能し、クロノメータによって算定されたデジタル情報を観察者の視野の中 の表示する改造された双眼鏡が開示されている。

米国特許第４，４２９．９６０号によれば、角膜の球形表面の観察および測定を 実施するために外科用顕微鏡に取り付けて使用する角膜計測装置が開示されてい る。

前述の米国特許によって開示されている各々の装置は、デジタル情報が観察者の 視野の中に表示される発明を意味する。しかし、これらの各々の装置は特定の狭 い用途に限られる。ただ１つの単一装置だけで、装置のオペレータが選定した目 標の寸法または位置に関する多くのパラメータの測定または計算を可能にする計 器は存在しない。

本発明によれば、１つ又は複数の目標に関する様々なパラメータを測定および計 算するために従来の単眼または両眼用観測計器として使用できる電子光学装置ま たは計器を提供することにより、先行技術の持つ短所を克服できる。

この種のパラメータは、次に示される項目のみに制限されることなく、次に示す 項目から選定することができる、即ち、距離、高さ、磁気方位角、速度、表面積 、地勢的座標、または、２点間の空間路Ｍ（例えば、計器の接眼レンズを通して 見た場合に垂直または水平方向に離れた２つ又はそれ以上の点の間の垂直または 水平距離または角度）等である。

従来の光学距離測定システムでは、屈折エレメントの変位を伝達して有用な情報 に翻訳するために、例えば、カム、レバー及びギアのような機械的な手段が用い られる。

本発明によれば、この種の機械的手段は電子手段によって大幅に置き換えられる 。目標に関するパラメータは、センサから受け取った入力データを用いてマイク ロプロセッサによって電子的に測定および算定される。当該装置では、情報の計 算およびディスプレイと関連した機械部品の数が少くなり、衝撃および周囲温度 の変動による影響に対する抵抗力が従来の距離測定器よりも強化され、その結果 として、計器が必要とする再校正の頻度が大幅に減少する。

更に、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを使用することにより、ユ ーザーは、小さな誤差に関して装置をテストし、必要に応じて再校正することが 可能になる。

更に、電子センサの使用により、必要に応じて、一方の接眼レンズの視野内に算 定されたパラメータをデジタル表示し、等分目盛を読み取って解釈する必要性を 省く事が出来る。

本発明の使用に際して、観察者は、計器の視野内に現れる目標の二重または分割 像を選定する。観察者は、屈折エレメントを変位させることにより二重（或いは 、分割された）像を重ね合わせ、計器に取り付けられている制御パネルを用いて 、目標に関する計算しようとするパラメータを選定する。

観察者の視界の中で１つの単一目標像を保持するために必要な屈折エレメントの 物理的変位の量または程度は電子センサによって検出される。電子センサは、検 出した情報を出来るだけ直接的に電気信号に翻訳し、この信号は、計器の水平お よび垂直変位または方向および地球の自然磁気線に対する当該装置の方位を検出 するための他の電子センサからのデータと共にマイクロプロセッサに中継される 。選択されたパラメータは、センサから受け取った電子データを用いてマイクロ プロセッサによって計算される。一実施例においては、計算されたパラメータは 、例えば装置の接眼レンズを経て重ね合わせたデジタル表示として観察者の視野 の中に表示できる。

観察者にとって双眼鏡の場合よりも眼精疲労を単眼の装置より比較的少ない眼精 疲労が少なく、携帯し易いという付加的な利点も提供できるので、本発明は双眼 鏡の形をとることが好ましい。２つの接眼レンズを持つことを特徴とする本発明 の実施例においては、様々なユーザーに適切な接眼レンズ眼の間寸法を提供する ために接眼レンズの間隔を調節するための手段を備えることが好ましい。

好ましい実施例において、本発明に基づく装置は、二重または分割された像が現 れることのない双眼鏡と目標の距離測定のための一致像の現れる一致タイブの光 学距離測定器の間で迅速かつ容易に変換可能である。

更に、本発明は、双眼鏡を一致タイブの両眼式光学距離測定器に転換するための 手段を対象とし、これによって、従来の双眼鏡と従来の一致タイブの光学距離測 定器の有用性を大幅に強化する。この種の手段は切り替え可能なビームスプリッ タを備え、左右の光学経路をビームスプリッタにおいて合流させることにより、 両眼用計器を光線の入口窓と接眼レンズ間で左右別々の光学通路を持つ一致タイ ブの光学距離測定器に転換可能にする。このビームスプリッタは、光を１対の光 線に分割するために特殊被覆された部分的反射および部分的透過タイプ、或いは 、光を２つの明確に異なる色彩グループに分割するために特殊被覆された偏光タ イプ、或いは、全反射タイプであっても差し支えない。

付加的に本発明は、屈折エレメントのの変位を電子的に検出する手段を対象とす る。この屈折手段は、間隔をもって配置された入口窓に入る光線によって形成さ れた像の配列を調節し、それによって、目標の距離を測定可能にする。この屈折 エレメントは、ディアスボラメータと呼ばれる相互に反対作用し合う２つの楔形 プリズム又は他の手段であっても差し支えない。

本発明は、−面において、次の要素で構成される電子光学距離測定器を提供する 、即ち、（ａ）その中に少なくとも１つの接眼レンズを持つハウジングと、（ｂ ）前記ハウジング内にもうけられた目標から放射された光線を受けるための２つ の人口窓と、（Ｃ）前記目標の像を前記接眼レンズの視野内に形成するために前 記光線を方向づけるための反射手段と、（ｄ）１１節することによって前記の二 重または分割像を前記接眼レンズの視野の中で重ね合わせるための一致センサ手 段と、（ｅ）前記一致センサから電気信号として送られる前記目標を算定するた めのデータを受け取るマイクロプロセッサとを有する。

本発明は、更に他の面において、次の要素で構成される電子装置を提供する、即 ち、（ａ）その中に少なくとも１つの接眼レンズを持つケーシングと、（ｂ）前 記ケーシング内にもうけられた目標から放射された光線を受けるための２つの入 口窓と、（Ｃ）前記ケーシングに取り付けられた前記装置のための機能／コマン ド選択手段と、（ｄ）前記目標の二重または分割像を前記接眼レンズの視野内に 形成するために前記光線を方向づけるための反射手段と、（ｅ）調節することに よって前記の二重または分割像を前記接眼レンズの視野の中で重ね合わせるため の一致センサ手段と、（ｆ）地球の重力線に対する前記装置の位置及び変位に感 応する垂直センサ手段と、（ｇ）遠い点に対する前記装置の水平位置および変位 に感応する水平のセンナ手段と、（ｈ）コンパスセンサ手段と（ｉ）前記センサ からの電気信号を受け取って前記目標の位置、寸法および方向を計算するマイク ロプロセッサと、（ｊ）前記パラメータを計器のオペレータに対して表示するた めの手段とを有する。

更に他の一面において、本発明は、２つの電磁放射ビームを１つの単一ビームに 合流してから電磁放射を検出するための手段に向けられる２つのビームに分割す るための光学システムを提供し、このシステムは、各々が４５度の角度をもった １つの側面を備えていて前記側面は相互に実質的に平行であって小さい屈折率の 薄い媒質によって隔離されているプリズムの組み合わせで構成される。

更に他の一面において、本発明は次の要素で構成されるセンサを提供する、即ち 、屈折エレメントの変位がビームを屈折させる場合においてこれを通過する電磁 放射線の入射ビームを方向づけする屈折エレメント及び前記屈折エレメントの相 対的変位を電子的に測定してこの情報をマイクロプロセッサに送るための信号に 変換するために前記屈折エレメントに結合された電子手段を有する。

更に他の一面として本発明は、次の要素で構成され、双眼鏡機能と一致タイブ光 学距離測定器機能の間で転換可能な電子光学装置を提供する、即ち、（ａ）目標 から放出された光線を受け取るために間隔をもって配置された１対の入口窓を持 つケーシングと、（ｂ）１対の接眼レンズと、（Ｃ）側面が実質的に相互に平行 であって低屈折率の薄い媒質によって分離された各々が４５度の角度をもつ少な くとも１つの側面をもった１対のプリズムを備えるビームスプリッタと、（ｄ） 前記プリズム内において前記光線の全反射を可能にするために充分に薄い空気の 層によって分離される第１の位置と前記プリズムの中間面および前記プリズムの 相互の方向によって前記プリズム内において前記光線の部分が内部反射すること 及び前記プリズムの中間面を前記光線の部分が透過することを可能にする第２の 位置との間で前記プリズムの相対的な相互の向きを転換可能にするための手段と 、（ｅ）前記窓からの前記光線を前記ビームスプリッタに向ける第１の一連のプ リズム又はレンズと、（ｆ）屈折エレメントの相対的な変位を検出するための電 子手段と結合した屈折エレメント、及び、前記光線によって形成された前記目標 の二重像の配列を重ね合わされた１つの光線にするように前記光線の１つを屈折 させるために前記屈折エレメントを変位させるための手段を備える一致センサ手 段と、（ｇ）水平または方位平面に対する前記装置の相対的な位置または変位を 検出するための水平センサと、地球の重力線に対する前記装置の相対的な位置ま たは変位を検出する垂直センサ、及び、磁気方位を電子的に検出するコンパスセ ンサとの中から選定されたセンナ手段と、（ｈ）前記ビームスプリッタからの前 記光線を前記接眼レンズに向ける第２の一連のプリズム又はレンズと、（ｉ）前 記センナ手段および前記一致センサ手段からの入力を受け取るマイクロプロセッ サと、（ｊ）前記ケーシングに取り付けられた機能選択手段と、（ｋ）前記マイ クロプロセッサによって計算された前記目標の位置、寸法または方向に関するパ ラメータを表示するためのディスプレイ手段とを有する。

更に他の一面において本発明は、切替えられない状態と切替えられた状態の間で 転換可能な切替可能光学ビームスプリッタを提供し、このビームスプリッタは、 前記切替えられない状態において、前記中間面の臨界角よりわずかに大きい角度 で前記中間面に入射する光線が前記ビームスプリッタ内で完全に内反射し、前記 切替えられた状態においては、前記中間面を通過するように印加される電磁場に よって前記中間面に入射する光線が２つの偏光成分に分割され、前記偏光成分の １つは前記中間面において完全又はほぼ完全に内反射され、他の前記偏光成分は 前記中間面を完全またはほぼ完全に透過するように少なくとも２つのビームスプ リッタフンポネントの平行面の間にはさまれた液晶素材の層によって形成される る非線形中間面、及び、前記の切替えられた状態において前記液晶素材の分子に 画一的な再方向づけ起こさせるに十分な強さの電磁界が前記中間面に供給される ように前記中間面の両端に交流または直流電圧を印加するための手段を有する。

更に追加的な一面において、本発明は、次の要素で構成される双眼鏡機能と一致 タイブ光学距離測定器機能の間で転換可能な電子光学装置を提供する、即ち、（ ａ）目標から放出された光線を受け取るために間隔をもって配置された１対の入 口窓を持つケーシングと、（ｂ）少なくとも１つの接眼レンズと、（Ｃ）前記切 替えられない状態において、前記中間面の臨界角よりわずかに大きい角度で前記 中間面に入射する光線が前記中間面において完全に内反射し、前記切替えられた 状態においては、前記中間面を通過するように印加される電磁場によって前記中 間面に入射する光線が２つの偏光成分に分割され、前記偏光成分の１つは前記中 間面において完全又はほぼ完全に内反射され、他の前記偏光成分は前記中間面を 完全またはほぼ完全に透過するように少なくとも２つのビームスプリッタコンポ ネントの平行面の間にはさまれた液晶素材の層によって形成される非線形中間面 、及び、前記の切替えられた状態において前記液晶素材の分子に画一的な再方向 づけ起こさせるに十分な強さの電磁界が前記中間面に供給されるように前記中間 面の両端に交流または直流電圧を印加するための手段を有する切替えられない状 態と切替えられた状態の間で転換可能な切替可能光学ビームスプリッタと、（ｄ ）前記窓からの前記光線を前記の切り替え可能なビームスプリッタに向ける一連 の第１の反射手段またはレンズと、（ｅ）当該屈折エレメントの相対的変位を検 出するために電子手段に結合された屈折エレメント、及び、前記光線によって形 成される目標の二重像を前記光線の屈折によって重ね合わせる場合において目標 の二重像を形成する前記光線を屈折させるために前記屈折エレメントに変位を起 こさせるための手段を備える一致センナ手段と、（ｆ）水平または方位平面に対 する前記装置の相対的な位置または変位を検出する水平センサ、地球の重力線に 対する前記装置の相対的な位置または変位を検出するための垂直センサ及びタイ ミング装置またはクロノメータ、及び、磁気方位を電子的に検出するコンパスセ ンサで構成されるグループの中から選定可能な追加センサ手段と、（ｇ）前記の 切り替え可能なビームスプリッタからの前記光線を前記接眼レンズに向ける一連 の第２の反射手段またはレンズと、（ｈ）前記センサ手段および前記一致センサ 手段からの入力を受け取るマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラと、（ ｊ）前記マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラによって計算された前記 目標の位置、寸法、方向または相対速度に関するパラメータを表示するためのデ ィスプレイ手段と、ｋ）機能選択手段とを有する。

本発明の前記および他の面における特徴について、本発明の好ましい実施例を示 す添付図面を参照しながら更に詳しく説明する。

図１は、本発明の好ましい実施例の内部の平面図であり、接眼レンズの１つはそ の展開図として示す。

図ＩＡは、本発明の他の実施例の内部の平面図である。

図２は、図ＩＡに示す本発明の実施例の平面図である。

図３は、好ましい形状の切替え可能なビームスブリ・ツタのインタフェースの断 面概略図である。

図４は、本発明にかかる切替え可能なビームスブリ・ツタの好ましい実施例の説 明図である。

図４Ａ及び４Ｂは、本発明の１実施例、即ちコン／＜−チブル双眼鏡で使用され るビームスプリッタの代替実施例を示す。

図５及び５Ａは、一致センサの一実施例の上面透視図である。

図５Ｂは、一致センサの一実施例の側面図である。

図６．７．８Ａ、８Ａ、９Ａ、９Ｂ、ＩＯＡ、及び、１０Ｂは各々本発明の実施 例の代表的な用途において、観察者が装置の接眼レンズを通して見た目標を示す 。

本発明にかかる電子光学装置１０は、目標（図示せず）からの光線１４．１５を 受ける１対の窓１２．１３を有するケーシングをそなえる。光線１４．１５は、 対物レンズ１６．１７を通り、鏡１７．１８によって９０度の角度で反射される 。当該技術に熟練した者であれば、図１及びＩＡに示すようなレンズ及びプリズ ムの配列は代表的な好ましい配列を示すものであり、これ以外のこれと同等な配 列が本発明の特許請求の範囲から除外されるものではないことを理解されるはず である。例えば、対物レンズ１６，１７は、その代りに、１つの単一レンズ又は プリズム及び／又は一連のレンズ及びプリズム１８′、１９″を鏡１８．１９の 代りに使用しても差し支えない。鏡の代りにプリズムを使用する場合には、この 場合のプリズムは、多少の震動や位置的ずれがある場合であっても、水平面内で 連続して９０度で反射できるという利点をもつ三角プリズムであることが好まし い。

光線１４．１５は、ビームスプリッタ２０に向けられる。ビームスプリッタ２０ は、入射光線１４．１５を同時に合流させ、合流した光線を２つの光線１４′、 １５゜に分割することが可能であり、それによって、観察者に目標の二重像を提 供する。

既に述べた当該技術の熟達者であれば周知の事実であるが、個別光線ミキサ及び ビームスブリ・ツタ−の使用を含めて、入来光線を合流させて合流した光線を分 割することのできるようなプリズムの配列方法は本発明の特許請求範囲にふくま れる。

ビームスプリッタの内部反射面の個数は少ない方が好ましく、少なければ光線の 損失を最小限に抑制して、目標の解像度を高くすることができる。入射光に対し て約４５度の中間面をもつ従来のビームスプリッタを使用しても差し支えない。

この実施例において、本発明は、目標に関するパラメータを計算するための装置 または従来の双眼鏡のいずれかの装置として機能することができる。

ただし、従来の双眼鏡として使用する場合には、目標の二重像が装置の接眼レン ズに現れ、これらの二重像には、後で説明するように、一致センサ２５を調節す ることによって１つの合致像を形成させることができる。

好ましい実施例において、本発明は、従来の双眼鏡の機能と、目標に関するレン ジおよび他の空間的または地勢的パラメータ或い座標を測定可能な装置との間で 切替え可能である。

この結果を達成するため（即ち、入り口窓から接眼レンズまでの左右光学的経路 が別々の双眼鏡装置から、ビームスプリッタにおいて左右の光学的経路が合流さ れる一致タイブの光学的レンジファインダへの切替え）の好ましい手段において は、本発明の別の特徴に相当する新しいタイプのビームスプリッタ（切替え可能 なビームスプリッタ）を用いる。

切替え可能なビームスプリンタを１．４．４Ａ、及び、４Ｂに示す。切替え可能 ｔ、ζビームスプリッタ２０ａの１つの実施例は、ビームスプリッタ−ハーフ３ ２．３３の間に挟まれた液晶材料の層で構成される中間面に入射するように左右 の入り口窓からビームスプリッタ−に光を入れる反射面を備えた２つのビームス プリッタ−／１−フで構成される。この中間面３１は、所定の材料を用いて、電 子光学及び液晶産業分野で用いられ技術によって組み立てられる。

このタイプの切替え可能なビームスプリッタ２０ａは液晶素材の複屈折性を利用 する、即ち、光の２つの異なる平面偏波の各々に対して屈折率が異なるという性 質を利用する。例えば光線分割プリズムの両方の／１−フ３２．３３に接触する 液晶素材２４の層のような光学的に非線形の表面に入射する光線は、スネルの法 則、プリズム素材の屈折率および液晶素材の２つの屈折率によって決定される２ つの異なる臨界角を持つ。ビームスプリッタ２０ａの中間面３１及び液晶は次の ように設計することができる、即ち、装置が立体双眼鏡用として使用される前記 のタイプのビームスプリッタを備えている場合には（「切替えないモード」）、 ビームスプリッタノ１−７３２．３３間の中間面３１における液晶素材２４の層 には、液晶分子を方向づけし直すに充分な強度の電磁が存在しないように設計可 能である。臨界角よりわずかに大きい角度を以ていずれか一方の方向からビーム スブリ・ツタ２０ａの中間面３１に入射する光は全て内反射され、入口窓または 接眼レンズからの光の左右光学的経路がビームスプリッタの中間層を通過する事 による光の混合は起こらない。

装置を「切替え変えられたモード」にした場合、即ち、双眼鏡一致タイブレンジ ファインダにしようとする場合、液晶素材２４の層は、液晶分子の再配向を起こ すに十分な強度の電磁界内に置かれ、この稲の再配向性は、ビームスプリッタハ ーフ３２．３３の中間面３１及び液晶素材２４に臨界角よりわずかに大きい角度 で入射する光を第１および２番目の偏光成分に分割し、一方の偏光された成分は 内部反射され、いま一方の偏光された成分は中間面を通過してビームスブリツタ ノ）−フ内に透過し、装置の反対の入口窓から中間面に入射した光から反射偏光 された成分と共線関係を持つようになる。

これを概略的に示す図３において、実線はビームスプリッタ中間面で反射された 光線を表し、点線はビームスプリッタ中間面を通過した光線を表す。従って、前 記の切替えられないモードにおいては、ビームスプリッタハーフのビームスプリ ッタ中間面３１及び液晶素材に入射する光線ｒａＪ及びｒｄＪは完全に内部反射 される。前記の切替えられないモードにおいては、ビームスブリ・ツタ中間面３ １に入射する光線ｒａＪ及びｒｄＪはそれぞれ偏光成分「ｂ」とｒｆＪ及びｒｅ ＪとｒｃＪに分割される。ｒｂＪ及びｒｃＪの偏光成分は内部反射されるが、ｒ ｅＪ及びｒｆＪ成分は液晶素材２４を通って透過し、反射した成分子ｂＪ及びｒ ｃＪ共線状態になる。従って、共線成分子ｂＪと「ｅ」及び他の共線成分子ｆＪ とｒｃＪは、装置１０の双方の入口窓から出発する光線で構成される。このタイ プの切替え可能なビームスプリッタが、通常の双眼鏡／一致ツタイブ光学的レン ジファインダとして用いられる場合には、装置が切替えられないモードであれば 、各接眼レンズには個別の像が形成され、装置が切替えられたモードであれば、 二重又は分割された像が形成され、一方又は両方の接眼レンズにおいて一致タイ ブの光学的距離測定機能を発揮させ、使用者はこれらの像が一致するように調節 することができる。

このタイプのビームスプリッタは、ビームスブリ・ツタにおいて大きな透過また は反射光線損失を生じることなしに装置を双眼鏡、従って、双方の接眼レンズに 一致した像を形成させる一致タイブの双眼鏡式光学レンジファインダとして使用 できるので、本発明にかかるコンノク−チブル双眼鏡／一致タイブの光学的レン ジファインダに要求される機能的必要条件に適する。これらの一致した像が重複 タイプである場合には、一方の像を他方の像に重ねることによって２つの完全な 像が１つに合致し、分割像タイプの場合には、１つの単一像は垂直、水平或いは 他の方向に分割され、像の部分を配列することによって１つの像が形成される。

このタイプのビームスプリッタ−の可能な一実施例として、ハーフ３２．３３は 、例えば５Ｆ−１０のような、屈折率が約１．７２８程度の稠密なフリントガラ スであっても差し支えない。ビームスプリッタハーフの中間面を形成するために 適した各ビームスプリッタの面に、厚さ約３００オングストローム程度の薄くて 透明な電極被覆の第１の被覆８がほどこされる。他の材料の被覆であっても差し 支えないが、電極被覆には一般にインジウム＃ＪＡ酸化物（ＩＴＯ）が用いられ る。この被覆には、ビームスプリッタ中間面において、液晶分子に均一な再配向 を起こさせ、それによって、中間面への入射光を第１と第２の偏光された成分に 分割するに充分な強さの電磁界を液晶材料に印加することが要求される。

表面配列層９は、透明な電極被覆の上面に第２の被覆として析出され、液晶素材 を中間面に均一に配列させるために役立つ。この表面配列層は、一般に液晶素材 の所要平面に沿って一定方向に摩擦してスピン被服された重合体である。液晶素 材２４を配列させるために他の手段を用いることができる、例えば、シリコン− 酸化物の薄膜（約１００オングストローム）を斜めに析出させても差し支えない 。

ビームスプリッタハーフ３２．３３は、ビームスプリッタハーフ３２．３３の間 に挟まれた約１０ミクロンの液晶の薄い層２４と共に組立てられる。次に、この 中間面３１は、テフロン＊がスケット素材または他の手段を用いて埃および大気 に対して密封しても差し支えない。

このモデルに使われる液晶素材２４は、例えば、ＺＬＩ−３９２６１という名称 で知られており、カナダのＢＤＨｌ又は、米国のＥ、Ｍ、Ｃｈｅｍｉ　ｃａ　ｌ 　ｓから入手できる。

ＺＬ　ｌ−３９２６のＮｏは約１．５２でありＮｅは約１．７２である。この組 合わせによれば、切替えられないモードにおいて、ビームスプリッタ中間面３１ に約１．１ラジアンよりも大きい角度で入射する光は全て内反射し、切替えられ たモードにおいては、中間面に対して約１．１ラジアンから約１．４ラジアンま での広い入射角範囲に亙って一方の偏光成分をほぼ完全に透過させる。所要の結 果を得るために、ビームスプリッタハーフ３２．３３を構成するガラス及び液晶 素材２４の屈折率を様々に組合わせて使用することができる。切替えられないモ ードにおいて、中間面に対する最も小さい入射角に対して全内部反射させ、切替 えられたモードにおいては、中間面に対する最も大きい光線入射角度に対して、 第１の偏光成分のほぼ５０パーセントを反射させ、第２の偏光成分のほぼ５０パ ーセントを透過させるには、デルタＮが大きく、Ｎｅがビームスプリッタのガラ スの反射率にほぼ等しい液晶素材を選定し、ビームスプリッタ中間面に対する出 来るだけ小さい入射角において全内部反射を可能にするようにＮＯを出来る限り 小さくすることが必要である。中間面における許容入射角を小さくする別の手段 （例えば＊商標がＢｒｅｗｓｔｅｒである角度偏光器）、或は、他の手段を用い ても差し支えない。

装置において、ビームスプリッタハーフに配置された２つの電極被覆の電源とし ては周波数が１ｋＨｚ程度の約１５ボルトｒｍｓの交流電圧が用いられる。直流 電圧を用いても差し支えないが、交流電圧を使用すると液晶電材の寿命が長くな る。

好ましさは多少低下するが、代替案としての切替え可能なビームスプリッタ２０ ｂは、実質的に互に平行方向で４５度の角度の側面を持つことを特徴とする一連 のプリズムで構成される。このタイプの切替え可能な代替ビームスプリッタ２０ ｂを構成するプリズムは、この種ビームスプリッタを備えた装置が双眼鏡として 使用される第１の切替えられないモードと装置がレンジファインダとして使用さ れる第２の切替えられたモードとの間で変換可能である。切替えられないモード において、プリズム（図４Ａに示す）は、入来光線１４．１５を両プリスム内で 全内面反射可能にし、プリズム内における光線の混合をさせないように、例えば 空気のような充分に小さい屈折率を持つ薄い媒質３６ａによって分離される。ビ ームスプリッタ２０ｂがこの第１の位置にある場合には、中間面３６において入 来光線１４．１５の混合は起こらず、いずれかの接眼レンズに目標の単一像が１ つ現れる。

切替え可能なビームスプリッタ２０ｂが切替えられたモードにある場合には、ビ ームスプリッタを構成するプリズムは相互に著しく近接しく図４Ｂに示す）、屈 折率の小さい薄い媒質３６ａによって分離されている。この薄い媒質は、光線１ ４．１５の一部に中間面３６を透過させ、この技術分野で「挫折全反射」として 知られているプリズム内での部分肉反射を起こさせる。従って、光線１４．１５ は、合流されてから分割され、これによって、両方の光線１４．１５からの像は 装置のどちらの接眼レンズでも見られる。二つの像を一致させると、後で詳しく 説明するように、目標に関するパラメータの計算が可能である。

ビームスプリッタ２０ｂを構成するプリズムは、機械的伝導装置（図示せず）、 又は、一方または両方のプリズムを相手の位置に対して相対的に僅かに移動させ る他の手段により、相互に相対的な方向を決定することが可能であり、図４Ａ及 び４Ｂに示す切替えられたモードと切替えられないモードの間で移動させること ができる。

ビームスプリッタから出たビーム１４′及び１５′は、代表的又は好ましい配列 を示す図１に２１ａ、２１ｂ。

２１ｃ、２１ｄと２２　ａ　１２２　ｂ　％　２２　Ｃ％及び、２２ｄによって 示す一連の鏡、プリズム、及び／又はレンズによって反射される。図１に示す配 列は鏡２１ａ、２２ａで構成され、図ＩＡのプリズム２１ｂ及び２２ｂは三角プ リズムである。像を直立像に変えるために直立レンズ４２．４２ａを用いても差 し支えない。当該技術の熟達者には理解できるように、光！１１４及び１５をビ ームスプリッタから接眼レンズ２３ａ、２３ｂまで透過させるにはプリズム又は レンズの多数の変種或は組み合わせを用いることができる。

観察者は、光線１４′及び１５゛を、接眼レンズ２３ａ、２３ｂを通して目標の 二重または分割像として見る。観察者は一部センサ２５を調整することにより重 ね合わせることができる。

一部センサ２５は、例えば２６ａ、２６ｂ又は２６ｃのような、屈折エレメント の位置または相対的な変位を検出する電子位置センサ３０と結合した屈折エレメ ントを備える。屈折エレメントが変位すると、目標から出た光線１４は屈折する 。一致センサ２５は、装置の接眼レンズ２３ａ、２３ｂを通して見た場合、屈折 エレメントの相対的な物理的変位を電気信号に翻訳し、信号を処理するためにマ イクロプロセッサ２７に中継することにより目標の二重または分割像を一直線上 に位置決めするために用いられる。

一部センサ２５の一実施例において、図１に示すように、２つの低出力くさび形 プリズム２６ａ、２６ｂは屈折エレメントとして作用し、相互に平行に配置され 、それぞれ反対方向に回転可能である。屈折エレメント２６ａ、２６ｂは、光が レンズ１６に入る前に屈折エレメント２６ａ及び２６ｂに入るように、−次対物 レンズの中の１つの前面に配置される。

図５．５Ａ、及び、５８に示す代替案としての一部センサ２５においては、屈折 エレメントとして平行な側面を持つ平らな屈折ガラス板２６ｃを用いることがで きる。

当該分野の熟達者によって知られる光線を屈折させる他の手段を屈折エレメント として使用することも可能であり、本発明の適用範囲に含まれる。

屈折エレメント（例えば、２６ａ、２６ｂ、または、２６ｃ）は電子位置センサ ３０と連結される。この場合の電子位置センサは位置検査装置であり、回転また は線運動を測定可能であって、例えば可変抵抗器のようなアナログコンポネント 、又は、例えばポテショメータまたは可変コンデンサのような可変キャパシタン スコンポネント、又は、例えばデジタル光学エンコーダのようなデジタルコンポ ネント、或は、これらの組み合わせであっても差し支えない。アナログ信号は、 マイクロプロセッサによって処理される前にディジタル信号に変換される。

屈折エレメント（例えば、２６ａ、２６ｂ、または、２６Ｃ）の変位は、機械的 調整手段２９を用いて観察者によって生じさせられる。装置の接眼レンズ２３ａ １２３ｂを通して観察した場合に、目標の二重像が重なった像となるように、入 来光線１４は屈折されて、入来ビーム１５と一直線になる。屈折エレメントが変 位すると、光線１４が屈折され、この場合の屈折の範囲は、図ＩＡの屈折エレメ ント２６ｃの点線、及び、図５及び５Ａに示されるように、屈折エレメントの回 転度または相対変位に比例する。

屈折エレメントの変位量は、その像が光線によって形成される目標ターゲットま での距離に反比例する。装置の接眼レンズを通して見た目標の二重像が重なった 場合、屈折エレメントの変位の量はセンサ３０によって測定され、データはこの センサによって電気信号に変換され、リード２８によってマイクロプロセッサ２ ７に中継される。

本発明の好ましい実施例においては、使用者が目標の二重像を重ね合わせ易くす るために改良された焦点合わせ手段を備える。ビームスプリッタに入る光線のス ペクトルは、ビームスプリッタ２０．２０ａ又は２Ｄｂの中間面において分割さ れ、使用者が像を精密に重ね合わせ易くするために、接眼レンズにおいて２つの 明確に異なる色彩像を形成する。これを達成するためには、ビームスプリッタコ ンポーネントの中間面の片面または両面に偏光被覆３をほどこす。この被覆は次 のように設計される、即ち、特定の入射角を持って偏光被覆３を透過した光線は 、偏光被覆で反射された光線とは明確に色が異なる。光学的な切替え可能ビーム スプリッタの場合は、この被覆は、コーティングは、ビームスプリッタコンポネ ント３２．３３の中間面の片面または両面に透明な電極被覆８．９をほどこす前 または後に施工する。光学的な切替え可能ビームスプリッタ２０ａが切替えられ ないモードであって、偏光被覆３が所定位置を占める場合には、偏光被覆３を透 過した光は、中間面３１で全反射され、実質的に天然色の像を形成する。

光学的な切替え可能ビームスプリッタ２０ａが距離測定のために切替えられない モードである場合には、１つの偏光成分は２つの明確に異なる色彩のグループに 分割され、一方の色彩グループ（図３におけるｅ及びｆ）は２つのビームスプリ ッタコンポネント３２．３３の中間面３１を透過し、いま一方の色彩グループ（ 図３におけるｂ及びＣ）は２つのビームスプリッタコンポネント３２．３３の中 間面３１において反射される。

自然に反射された光の一部を２つの明確に異なる色彩グループに分割すると、使 用者は、目標までの距離を測定するために二重像を精密に重ね合わせることが極 めて容易になる。二重の像が重ならない場合には、像はそれぞれ目標で反射され た光の天然の全スペクトルの一部を欠き、そのために異なった色に見える。二重 像が精密に重なり合わない場合には、像の周囲に色の異なる縁が現れる。二重像 が完全に重なった場合には、形成される単一目標像は、目標自体によって反射さ れた光のほぼ全ス本発明に基づく装置を寸法の計算または距離に付随するパラメ ータの計算に用いようとする場合には、装置には、１つまたは複数の追加センサ ３９．４０．４１及び／又はタイミング装置またはクロノメータ５５を装備する ことができる。

装置は、例えば、三脚上に載せて保持または固定した状態におき、水平センサ３ ９は、例えば地上基準点、磁気北極または天体基準点のような固定した点を基準 にして水平または方位平面上における計測器の角変位を電子的に検出する。水平 センサ３９によって測定した計測器の変位は、電子信号に翻訳されて、マイクロ プロセッサ２７に中継される。

装置には、コンパスセンサ４１を装備することもできる。この場合のセンサは水 平センサタイプであっても差し支えない。コンパスセンサは、電子磁気方向発見 コンポネントを備える。このコンポネントのタイプは、Ｆｌｕｘ　Ｇａｔｅ　５ ｅｎｓｏｒと称し、米国ロードアイランドのＫＶＨＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓによっ ても販売されている。

この種のコンパスセンサ４１を装備した装置は、目標の磁気方位角の計算にも使 用できる。

垂直センサ４０は、地球の自然重力線に対して垂直な平面上における測定器の角 変位を電子的に検出する垂直変位センサである。垂直センサ４０の形は色々であ る。

垂直センサ４０は、例えば米国ペンシルバニアのＴｈｅＦｒｅｄｅｒｉｃｋｓ　 Ｃｏｍｐａｎｙによって製造及び販売される電気分解レベルセンサであっても差 し支えない。

水平センサ３９及び垂直のセンサ４０の機能を備えた装置は、高さ及び遠い２点 間の水平または垂直の距離の算定にも使用できる。

、本装置によって算定できる寸法またはパラメータの数およびタイプは、装置が 装備するセンサの数およびタイプに応じて異なる。従って、センサの色々の順列 または組合せが可能であり、当然の結果として、種々の機能を有する多数の異な る計測器を製造可能であり、これら全ては本発明の適用範囲内に含まれる。

本発明が提供できる機能の種々の組合わせ、及び、該当する機能を備えた装置に よって決定可能な目標の対応するパラメータを次の表に示す。

装置が装備している機能目標のパラメータ１一致センサ　距離測定 ２一致センサ及びコンパスセンサ　距離：水平々面内の２点間の距離及び／又は 角度 ３一致センサ及びコンパスセンサ　距離：水平々面内の２点間の距離及び／又は 角度、磁気方位角４一致センサ及び垂直センサ　距離：垂直平面内の２点間の距 離及び／又は角度 ５一致センサ及び垂直のセンサ　距離、垂直及び／又は水平々面内の２点及び水 平のセンサ間距離及び／又は角度、表面の面積 ６一致センサ及び垂直センサ及び　距離、垂直及び／又は水平々面内の２点コン パスセンサ間距離及び／又は角度、磁気方位角、表面の面積 ７一致センサ及び水平センサ　距離、垂直及び／又は水平々面内の２点及びクロ ノメータ間距離及び／又は角度、速度（水平々面内） ８一致センサ及びコンパスセンサ　距離、垂直及び／又は水平々面内の２点及び クロノメータ間距離及び／又は角度、磁気方位角、速度（水平々面内）９一致セ ンサ及び垂直センサ　距離、垂直及び／又は水平々面内の２点水平センサ、クロ ノメータ間距離及び／又は角度、速度（水平々面内）１〇　一致センサ及び垂直 センサ　距離、垂直及び／又は水平々面内の２点コンパスセンサ、クロノメータ 間距離及び／又は角度、表面の面積、速度（水平及び／又は垂直平面内） ビームスプリッタから出た光線１４’　、１５°は接眼レンズ２３ａ、２３ｂに 反射され、観察者はここで像を見る。センサ及びクロノメータ（存在する場合） からの情報はマイクロプロセッサ２７に供給され、マイクロプロセッサはこの情 報を用いて、オペレータの選択に従って、例えば距離、高さ、磁気方位角又は相 対速度などのような目標に関する寸法またはパラメータの計算を可能にする。マ イクロプロセッサ２７からのデータはディジタルディスプレイ４３に中継可能で あり、この場合のディスプレイは、マイクロプロセッサ２７によって計算された パラメータが観察者の視野の中で表示されるように、画面の中に配置された明瞭 なＬＣＤディスプレイであっても差し支えない。マイクロプロセッサに追加記憶 容量を付加しようとする場合には、装置には記憶装置モジュールを随意に装備し て差し支えない。

本発明は、更に、接眼レンズに現れる一方または両方の像の倍率を増大すること によって距離測定精度を改良し、及び／又は、例えばＣＣＤ　（電荷結合装置） 又は光検出器アレイのような感光性コンポネントを一方又は両方の光経路平面内 においてビームスプリッタの前或いは後に置くための手段を提供する。この場合 、人間の目の補助により得られた重ね合わされた像の初期解像度に続いて、感光 性コンポーネントの補助により重ね合わされた像の初期解像度を大きくすること ができる。

ΔＤ　−距離測定誤差 Ａ　−人間の目または感光性コンポーネントの各度的鋭敏さ Ｄ　−目標までの距離 Ｍ　−像の倍率 Ｂ　−計測器の光線入口窓間の基線 ΔＤ　−±ＡＤ２ 他の受動的な距離測定装置ではＣＣＤ又は感光性装置を用いるが、距離測定のた めに所要の目標像を隔離し難い場合、特に視野内に複数の物体が存在する場合に ある程度の混乱が起きる。本発明は、所要の目標像を最初に選択するために人間 の目と脳を使用することによってこれらの困難を軽減することができる。即ち、 別々の像を重ね合わせるように調節することによって、コントラストが作り出す 像の選択範囲を著しく狭い距離範囲内に制限し、感光性コンポネントから利用可 能なデータを選定する選択可能性を大きくすることができる。このデータ選択は 、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラの中で行われる。

同様に、本発明の適用範囲には基本構造の同じ単眼装置も含まれるが、両眼で見 た像の方が単眼で見る像よりも眼精疲労が少ないので、本発明の実施例は２つの 接眼レンズを備えることを特徴とする。大抵の双眼鏡または携帯用小型双眼鏡は 、双眼鏡を形成する２つの望遠鏡を結合する蝶番を備えた設計である。この蝶番 は、接眼レンズ間の距離を使用者の眼幅に適応するように調節可能にする。本発 明は１つの単一ハウジングを用いて具現することが便利であるので、蝶番以外の 眼幅調節手段を備えることが必要である。そのための手段としては他方の接眼レ ンズに対して横方向に移動可能な接眼レンズを必要とする。しかし、この場合に 、像の焦点合わせがずれることを防止するには、接眼レンズまでの光経路を一定 の長さに維持することが必要になる。これを達成するための１つの方法では、図 １に点線で示すように、接眼レンズ２３ｂ及び接眼鏡２２ａの移動距離の半分に 等しい距離だけ直立プリズム４２ａが移動するように、接眼レンズ間の距離を増 減するための動く接眼レンズ２３ｂ及び接眼鏡２２ａを必要とする。こうすれば 、光経路の長さを確実に一定に維持することができる。

本装置の接眼レンズ２３ａ、２３ｂに現れる代表的な視界の略図を図６．７．８ Ａ、８Ｂ、９Ａ、９Ｂ、１０Ａ１及び、ＩＯＢに示す。図６は、装置が従来の双 眼鏡として機能している場合である。図７．８Ａ、８Ｂ、９Ａ、９Ｂ、ＩＯＡ、 及び、ＩＯＢは、装置が測定装置として機能し、観察者がデジタル表示されたデ ータと共に目標を見ている場合である。

距離測定用としての本発明の実施例としての装置を操作する場合、或は、他のパ ラメータを測定するために装置を使用する場合、観察者は、接眼レンズを通して 目標の二重像または分割された像を見ながら一部センサ２５を操作することによ って像を重ね合わせる。

目標が帆船である場合に観察者が見る場面を図８Ａに示す。帆船の二重像は重ね 合わされているが、背景の灯台は二重像のままである。灯台までの距離を測定す る場合には、灯台の二重像を重ね合わせるので、図８Ｂに示すように、前景の帆 船は二重像となる。いずれの場合にも、計算されたパラメータが表示される。

次に、観察者は、該当する選定を行うか、制御、＜ドに入力するか、或は、計器 パネル５３のスイッチを入れるかによって、機能または計算しようとするパラメ ータを選択する。計器パネル５３は、計算しようとするパラメータを選定するた めにオペレータが使用するボタン又はバド（ＳＥＬＥＣＴスイッチ４５）、選定 したパラメータの値をメートル法または英国システムまたは他の測定系のいずれ かに算定するかを選定するためにオペレータか使用するボタン又はバド（ＭＥＴ ＲＩ　Ｃ／ＥＮＧＬ　ＩＳＨスイッチ４６）、押すことによって、センサからの データをマイクロプロセッサに入力／中継するボタン又はバド（ＥＮＴＥＲスイ ッチ４７）、必要に応じてデータの記録を可能にするためにパラメータのディジ タル表示を固定するためのボタン又はパド（ＦＲＥＥＺＥ／Ｕ４９、及び、校正 スイッチを備える。

観察者が選定した機能またはパラメータは、センサ２５．３９．４０．４１、及 び、クロノメータ５５から受取ったデータを用いてマイクロプロセッサ２７によ り計算される。次に、マイクロプロセッサ２７によって計算されたパラメータは 、ディジタルディスプレイ４３に中継され、その情報は接眼レンズ２３内の観察 者の視野に現れる。本発明は、情報を同様に表示するための外部ディジタルディ スプレイパネル５２を随意に装備することができる。

温度差に対する膨張および収縮に関して本計測器の光学系が均一な性質を持つこ とを保証し、計器の衝撃吸収性および温度変化に対する抵抗力を強化し、計測器 を頻繁に再校正する必要をなくするために、プリズム及びビームスプリッタ２０ を、ハウジング１１に固定された取付板５０に固定しても差し支えない。

赤外線またはレーザ距離測定装置の場合と異なり、本発明にかかる装置は大きい 電源を必要とせず、バッテリでも差し支えないパワーパック５１によって電力供 給することができる。

本発明は、計器のハウジングに固定された三脚マウントによって三脚（図示せず ）に取付けることもできる。

本発明の計器部分の実施例の用途例を次に示す。

例１ 本発明の一実施例において、計器のオン／オフスイッチが「オフ」位置に入って いる場合には、接眼レンズにはディジタル表示は現れず、装置は、航空機を目標 とする図６の場合のように、通常の双眼鏡として使うことができる。

例２−　距離、高さ、磁気方位角 計器に電源を入れ、一致センサを用いて目標に二重または分割された像を重ね合 わせることにより、計器は、双眼鏡一致タイブ光学距離測定器として使用できる 。

オペレータは５ＥＬＥＣＴスイツチを押すことにより、様々なパラメータを計算 する１つ又は多数の機能を選択できる。鳥を目標とする場合を図７に示す。

この例において、計器に電源を入れると、選定された第１の機能によって、距離 、高さ、及び、磁気方位角を示す記号が表示される。

この例の鳥に相当する１つの単一目標に関する測定を行うには、オペレータは、 １つの重なった明瞭な像が現れるまで一部センサを調節した後で、算定されたデ ータを接眼ディスプレイから読取る。

１０５メートル　：オペレータから鳥までの距離８３．６メードル：オペレータ の目の水準から鳥までの高さ １５６度　：磁気方位角 必要に応じて、測定値を接眼ディスプレイの中に保持することができる。そのた めには、オペレータはＦＲＥＥＺＥ／ＵＮＦＲＥＥＺＥスイッチを押す。次に、 測定値は、必要に応じて、記録できる。

次に、オペレータは５ＥＬＥＣＴスイツチを押して、他の機能を選定できる。

例３−　垂直アウトポイント機能 この機能は垂直方向に隔離された点に関係し、点と点の間の垂直距離及び角度の 測定に利用できる。装置を手に持りて又は三脚に搭載してこの機能を利用できる 。

この機能を選定する場合は、オペレータは５ＥＬＥＣＴスイツチを押し、記号を 読み取る。図９Ａ及び９Ｂに示す場合において、寺院の基礎から小尖塔までの垂 直距離を読取るには、オペレータは基礎を見て、一致センサを調節してからＥＮ ＴＥＲスイッチを押す。次に、小尖塔の頂点を見て一部センサをリセットする。

測定値は接眼レンズ内に表示される。

３１．４メ一トル二基礎と小尖塔の間の垂直距離６３．７２度　二基礎と小尖塔 の間の垂直角度３１７度　：磁気方位角 ＦＲＥＥｚＥ／ＵＮＦＲＥＥｚＥスイッチを押すことによってこれらの測定値を ディスプレイの画面に保持できる。次に、必要に応じて、αＪ定値を記録するこ とができる。

ＥＮＴＥＲスイッチを押すとこの機能を再度開始し、５ＥＬＥＣＴスイツチを押 すと別の機能を選定する。

例４−　水平アウトポイント機能 この機能は、２点間ので水平々面関係を決定するために利用できる。この装置を 手に持つか又は三脚に搭載し、垂直および水平の両方向に隔離された点について 測定する。この機能は、点の間の垂直距離および角度、及び、水平距離または傾 斜距離および角度を測定するために利用できる。

この機能を選定する場合には、オペレータは５ＥＬＥＣＴスイツチを押し、水平 アウトポイント用記号を読取る。図１ＯＡ及びＩＯＢの場合において、寺院の右 側の控え壁とアーチの頂点の間の垂直および水平方向の関係を測定するには、オ ペレータは控え壁の基礎を見て一部センサを調節し、ＥＮＴＥＲスイッチを押す 。次に、アーチの頂点を見て、再び一部センサを調節する。

測定値は接眼ディスプレイ内に表示される。

２７．３メートル：基礎とアーチとの間の垂直距離５１．６４度　二基礎とアー チとの間の垂直角度２９．４メートル：基礎とアーチとの間の傾斜距離１６．８ ４度　二基礎とアーチとの間の水平角度ＦＲＥＥＺＥ／ＵＮＦＲＥＥＺＥスイッ チを押すことによって、これらの測定値を接眼ディスプレイ内に保持することが できる。次に、必要に応じて、測定値を記録することができる。

ＥＮＴＥＲスイッチを押すと、この機能を再開し、５ＥＬＥＣＴスイツチを押す と、別の機能を選定することができる。

上記の例は、本発明の適用範囲がこれらに限られることを意味しない距離、垂直 変位、水平変位、コンパス方位角、または、時間を読み取ることのできるセンサ 又はセンサの組合せによって収集したデータを用いて１つ又は複数のパラメータ を測定する手順を示す。

ＦＩＧ、４８ ＦＩＧ、４Ａ ＦＩＧ、８Ｂ 要　約　書 本発明は固定点に対する当該装置の位置および方向を検出するために電子センサ を使用する電子光学式距離測定器タイプの装置を対象とする。センサからのデー タは、例えば、目標の距離、水平距離および角度、垂直距離および角度、相対速 度および磁気方位角のようなノくラメータを計算することのできるマイクロプロ セッサに中継される。本発明の好ましい実施例は、立体的な双眼鏡機能と一部タ イブの距離計機能の間で転換可能であり、装置を双眼鏡モードと距離計モードと の間で転換するだめの手段を備える。

国際調査報告 ｍ四−＾ｓ−ａｍ＠ｗｓ　ＰＣＴ／ＣＡ　９１１０００３５国際調査報告

Claims (38)

【特許請求の範囲】
1. １．電子光学式距離測定器において、 （ａ）その中に少なくとも１つの接眼レンズを持つハウジングと、 （ｂ）前記ハウジング内にもうけられた目標から放射された光線を受けるための ２つの入口窓と、（ｃ）前記目標の像を前記接眼レンズの視野内に形成するため に前記光線を方向づけるための反射手段と、（ｄ）調節することによって前記の 二重または分割像を前記接眼レンズの視野の中で重ね合わせるための一致センサ 手段と、 （ｅ）前記一致センサから電気信号として送られる前記目線を算定するためのデ ータを受け取るマイクロプロセッサと、を有することを特徴とする距離測定器。
2. ２．電子光学装置において、 （ａ）少なくとも１つの接眼レンズを持つケーシングと、（ｂ）目標から放射さ れた光線を受けるために前記ケーシングの各端部に間隔をもってもうけられた１ 対の入口窓と、 （ｃ）の前記目標の像を前記接眼レンズの視野内に形成するために前記光線を方 向づけるための反射手段と、（ｄ）前記目標に対する前記装置の相対的な位置お よび方向を検出するセンサ手段と、 （ｅ）前記センサ手段からの入力を受け取るマイクロプロセッサと、 （ｆ）前記ケーシングに取り付けられた機能選択手段と、（ｇ）前記マイクロプ ロセッサによって計算された前記目標の位置、寸法および方向に関するパラメー タを表示するためのディスプレイ手段と、を有することを特徴とする装置。
3. ３．前記センサ手段が一致センサであり、屈折エレメントの相対的変位を検出す るために電子手段と結合した前記屈折エレメントと、前記電子手段よって測定さ れた前記屈折エレメントの相対的な変位が電気信号によって前記マイクロプロセ ッサに送られるものとし、前記光線によって形成された前記目標の二重または分 割された像の配置を屈折によって変えるために前記光線のうちの１つを屈折させ るための前記屈折エレメントを変位させるための手段と、を有することを特徴と する請求項２記載の装置。
4. ４．遠い点に対する前記装置の水平位置および変位に感応する水平変位センサを 追加的に備えたことを特徴とする請求項３記載の装置。
5. ５．遠い点に対する前記装置の垂直位置および変位に感応する垂直変位センサを 追加的に備えたことを特徴とする請求項３記載の装置。
6. ６．更にコンパスセンサを追加的に備えることを特徴とする請求項３又は５記載 の装置。
7. ７．遠い点に対する前記装置の水平位置および変位に感応する水平変位センサ、 及び、遠い点に対する前記装置の垂直位置および変位に感応する垂直変位センサ を追加的に備えたことを特徴とする請求項３記載の装置。
8. ８．電子光学装置において、 （ａ）その中に少なくとも１つの接眼レンズを持つケーシングと、 （ｂ）前記ケーシング内にもうけられた目標から放射された光線を受けるための ２つの入口窓と、（ｃ）前記ケーシングに取り付けられた前記装置のための機能 ／コマンド選択手段と、 （ｄ）前記目標の二重または分割像を前記接眼レンズの視野内に形成するために 前記光線を方向づけるための反射手段と、 （ｅ）調節することによって前記の二重または分割像を前記接眼レンズの視野の 中で重ね合わせるための一致センサ手段と、 （ｆ）地球の重力線に対する前記装置の位置及び変位に感応する垂直センサ手段 、（ｇ）遠い点に対する前記装置の水平位置および変位に感応する水平のセンサ 手段、（ｈ）コンパスセンサ手段 （ｉ）前記センサからの電気信号を受け取って前記目標の位置、寸法および方向 を計算するマイクロプロセッサと、 （ｊ）前記パラメータを計器のオペレータに表示するための手段と、を有するこ とを特徴とする装置。
9. ９．更にクロノメータを追加的に備える請求項４、６、７又は８記載の装置。
10. １０．電子光学装置において、 （ａ）目標から放射された光線を受け取るために間隔をもってもうけられた１対 の入口窓を持つケーシングと、（ｂ）１対の接眼レンズと、 （ｃ）前記光線を合流させてから１対の光線に分割させるためのビームスプリッ タと、 （ｄ）前記の窓からの前記光線を前記ビームスプリッタに向ける第１の一連のプ リズム又はレンズと、（ｅ）前記屈折エレメントの相対変位を検出するために電 子手段と結合した屈折エレメント及び前記光線戸よって形成された前記目標の二 重または分割像を単一の重ね合わされた像に配列させるために前記光線の１つを 屈折させるための変位を起こさせる手段を備えた一致センサと、 （ｆ）水平又は方位平面に関する前記装置の相対位置または変位を検出する水平 センサ、地球の重力線に対する前記装置の相対位置または変位を検出する垂直セ ンサ、及び、磁気方位を電子的に検出するコンパスセンサを備えるグループから 選出されたセンサ手段と、（ｇ）前記ビームスプリッタからの前記光線を前記接 眼レンズに向ける第２の一連のプリズム又はレンズと、（ｈ）前記センサ手段お よび前記一致センサ手段からの入力を受け取るマイクロプロセッサと、（ｉ）前 記ケーシングに取り付けられた機能選択手段と、（ｊ）前記マイクロプロセッサ によって計算された前記目標の位置、寸法または方向に関するパラメータを表示 するためのディスプレイ手段と、を有することを特徴とする装置。
11. １１．双眼鏡機能と一致タイプ光学距離測定器機能の間で転換可能な電子光学装 置において、（ａ）目標から放出された光線を受け取るために間隔をもってもう けられた１対の入口窓を持つケーシングと、（ｂ）１対の接眼レンズと、 （ｃ）側面が実質的に相互に平行であって低屈折率の薄い媒質によって分離され た各々が４５度の角度をもつ少なくとも１つの側面をもった１対のプリズムを備 えるビームスプリッタと、 （ｄ）前記プリズム内において前記光線の全反射を可能にするために充分に薄い 空気の層によって分離される第１の位置と前記プリズムの中間面および前記プリ ズムの相互の方向によって前記プリズム内において前記光線の部分が内部反射す ること及び前記プリズムの中間面を前記光線の部分が透過することを可能にする 第２の位置との間で前記プリズムの相対的な相互の向きを転換可能にするための 手段と、 （ｅ）前記窓からの前記光線を前記ビームスプリッタに向ける第１の一連のプリ ズム又はレンズと、（ｆ）屈折エレメントの相対的な変位を検出するための電子 手段と結合した屈折エレメント、及び、前記光線によって形成された前記目標の 二重像の配列を重ね合わされた１つの光線にするように前記光線の１つを屈折さ せるために前記屈折エレメントを変位させるための手段を備える一致センサ手段 と、 （ｇ）水平または方位平面に対する前記装置の相対的な位置または変位を検出す るための水平センサと、地球の重力線に対する前記装置の相対的な位置または変 位を検出する垂直センサ、及び、磁気方位を電子的に検出するコンパスセンサと の中から選定されたセンサ手段と、（ｈ）前記ビームスプリッタからの前記光線 を前記接眼レンズに向ける第２の一連のプリズム又はレンズと、（ｉ）前記セン サ手段および前記一致センサ手段からの入力を受け取るマイクロプロセッサと、 （ｊ）前記ケーシングに取り付けられた機能選択手段と、（ｋ）前記マイクロプ ロセッサによって計算された前記目標の位置、寸法または方向に関するパラメー タを表示するためのディスプレイ手段と、を有することを特徴とする装置。
12. １２．前記ミキサスプリッタプリズム手段が、各々のプリズムは４５度の角度を もつ１つの側面および屈折率の小さい媒質によって離離された前記４５度の角度 をもつ側面に沿って祖互に配置されたプリズム中間面を備えた２つのプリズムの 組み合わせで構成されることを特徴とする請求項１０記載の装置。
13. １３．前記屈折エレメントが屈折板であることを特徴とする請求項３、１０又は １１記載の装置。
14. １４．前記屈折エレメントの相対的変位を電子的に測定するための前記手段がア ナログ又はデジタル電子位置センサ又はその組み合わせであることを特徴とする 請求項３記載の装置。
15. １５．前記屈折エレメントの相対的変位を電子的に測定するための前記手段がア ナログ又はデジタル電子位置センサ又はその組み合わせであることを特徴とする 請求項１０又は１１記載の装置。
16. １６．前記第１又は第２の一連のプリズムが五角プリズムを含むことを特徴とす る請求項１０又は１１記載の装置。
17. １７．前記パラメータが距離、高さ、２点間の垂直平面および角度関係、２点間 の水平々面および角度関係、表面積、地勢的座標、及び、磁気方位角のグループ の中から選出されることを特徴とする請求項１０又は１１記載の装置。
18. １８．前記パラメータを表示するための前記手段が前記接眼レンズの少なくとも １つの中に前記パラメータを表示するデジタルディスプレイを含むことを特徴と する請求項３、４、５、６、７、８又は９記載の装置。
19. １９．前記ディスプレイ手段が前記接眼レンズの少なくとも１つの中に前記パラ メータを表示するデジタルディスプレイであることを特徴とする請求項１０又は １１記載の装置。
20. ２０．前記パラメータを表示するために前記ケーシングに搭載された追加的付デ ジタルディスプレイを備えることを特徴とする請求項１８記載の装置。
21. ２１．前記パラメータを表示するために前記ケーシングに搭載された追加的付デ ジタルディスプレイを備えることを特徴とする請求項１９記載の装置。
22. ２２．前記装置が三脚に搭載されていることを特徴とする請求項１、２、３、４ 、５、７、８、１０、１１、１２又は１４記載の装置。
23. ２３．前記装置がバッテリ又は再充電可能な電源によって電力供給されることを 特徴とする請求項１、２、３、４、５、７、８、１０、１１、１２又は１４記載 の装置。
24. ２４．２つの電磁放射ビームを１つの単一ビームに合流してから電磁放射を検出 するための手段に向けられる２つのビームに分割するための光学システムにおい て、各々が４５度の角度をもった１つの側面を備えていて前記側面は相互に実質 的に平行であって小さい屈折率の薄い媒質によって隔離されているプリズムの組 み合わせで構成されることを特徴とする装置。
25. ２５．屈折エレメントの変位がビームを屈折させる場合においてこれを通過する 電磁放射線の入来ビームを方向づけする屈折エレメント及び前記屈折エレメント の相対的変位を電子的に測定してこの情報をマイクロプロセッサに送るための信 号に変換するために前記屈折エレメントに結合された電子手段を有することを特 徴とするセンサ。
26. ２６．電子光学式一致タイプ距離測定器において、（ａ）目標から放射される光 線を受け取るために間隔をもって配置された１対の入口窓を持つケーシングと、 （ｂ）少なくとも１つの接眼レンズと、（ｃ）前記の光線を合流させるためのビ ームスプリッタ手段と、 （ｄ）前記窓からの前記光線を前記ビームスプリッタ手段に向ける一連の第１の 反射手段またはレンズと、（ｅ）当該屈折エレメントの相対的変位を検出するた めに電子手段に結合された屈折エレメント、及び、前記光線によって形成される 目標の二重像を前記光線の屈折によって重ね合わせる場合において前記光線を屈 折させるために前記屈折エレメントに変位を起こさせるための手段を備える一致 センサ手段と、 （ｆ）水平または方位平面に対する前記装置の相対的な位置または変位を検出す る水平センサ、地球の重力線に対する前記装置の相対的な位置または変位を検出 するための垂直センサ及びタイミング装置またはクロノメータ、及び、磁気方位 を電子的に検出するコンパスセンサで構成されるグループの中から選定可能な追 加センサ手段と、（ｇ）前記ビームスプリッタからの前記光線を前記接眼レンズ に向ける一連の第２の反射手段またはレンズと、（ｈ）前記センサ手段および前 記一致センサ手段からの入力を受け取るマイクロプロセッサ又はマイクロコント ローラと、 （ｉ）制御パネル手段と、 （ｊ）前記マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラによって計算された前 記目標の位置、寸法、方向または相対速度に関するパラメータを表示するための ディスプレイ手段と、を有することを特徴とする距離測定器。
27. ２７．切替えられない状態と切替えられた状態の間で転換可能な切替可能光学ビ ームスプリッタにおいて、前記切替えられない状態において、前記中間面の臨界 角よりわずかに大きい角度で前記中間面に入射する光線が前記ビームスプリッタ 内で完全に内反射し、前記切替えられた状態においては、前記中間面を通過する ように印加される電磁場によって前記中間面に入射する光線が２つの偏光成分に 分割され、前記偏光成分の１つは前記中間面において完全又はほぼ完全に内反射 され、他の前記偏光成分は前記中間面を完全またはほぼ完全に透過するように少 なくとも２つのビームスプリッタコンポネントの平行面の間にはさまれた液晶素 材の層によって形成されるる非線形中間面、及び、 前記の切替えられた状態において前記液晶素材の分子に画一的な再方向づけ起こ させるに十分な強さの電磁界が前記中間面に供給されるように前記中間面の両端 に交流または直流電圧を印加するための手段を有することを特徴とするビームス プリッタ。
28. ２８．前記の切替えられない状態において前記液晶素材の画一的な配列を引き起 こすために、前記平行面が各々薄く透明な伝導性の膜によって被覆され、更に、 前記平行面が薄い表面配列層によって追加的に被覆されることを特徴とする請求 項２７記載のビームスプリッタ。
29. ２９．前記の電気的伝導性薄膜がインジウム錫酸化物であることを特徴とする請 求項２８記載のビームスプリッタ。
30. ３０．前記表面配列層が一酸化ケイ素の膜であることを特徴とする請求項２８又 は２９記載のビームスプリッタ。
31. ３１．前記表面配列層がスピン被覆された重合体であることを特徴とする請求項 ２８、２９又は３０記載のビームスプリッタ。
32. ３２．前記ビームスプリッタを出る光線が前記ビームスプリッタに入る光線と実 質的に平行となるように前記ビームスプリッタに入る光線を１８０度だけ反射さ せる内反射手段を追加的に備えることを特徴とする請求項２７、２８、２９、３ ０、または、３１記載のビームスプリッタ。
33. ３３．各々の前記コンポネントが、切替えられない状態において前記ビームスプ リッタに入る光線を前記中間面の臨界角よりもわずかに大きい角度において前記 中間面に入射するように反射させるような方向に向いた第１の反射面、及び、第 １の反射面に対して実質的に９０度の角度をもつ第２の反射面を有することを特 徴とする請求項２７、２８、２９、３０、３１、または、３２記載のビームスプ リッタ。
34. ３４．前記の切替えられない状態において前記中間面において反射された光線が 実質的に天然色の像を形成するように前記平行面の１つ又は両方が薄い偏光膜で 被覆され、 前記の切替えられない状態において１つの偏光成分が２つの異なる色彩グループ に分割されて前記色彩グループの１つが前記中間面を透過し、前記色彩グループ の他の１つが前記中間面において反射されることを特徴とする請求項２７、２８ 、２９、３０、３１、３２、または、３３記載のビームスプリッタ。
35. ３５．双眼鏡機能と一致タイプ光学距離測定器機能の間で転換可能な電子光学装 置において、（ａ）目標から放出された光線を受け取るために間隔をもって配置 された１対の入口窓を持つケーシングと、（ｂ）少なくとも１つの接眼レンズと 、（ｃ）前記切替えられない状態において、前記中間面の臨界角よりわずかに大 きい角度で前記中間面に入射する光線が前記中間面において完全に内反射し、前 記切替えられた状態においては、前記中間面を通過するように印加される電磁場 によって前記中間面に入射する光線が２つの偏光成分に分割され、前記偏光成分 の１つは前記中間面において完全又はほぼ完全に内反射され、他の前記偏光成分 は前記中間面を完全またはほぼ完全に透過するように少なくとも２つのビームス プリッタコンポネントの平行面の間にはさまれた液晶素材の層によって形成され るる非線形中間面、及び、前記の切替えられた状態において前記液晶素材の分子 に画一的な再方向づけ起こさせるに十分な強さの電磁界が前記中間面に供給され るように前記中間面の両端に交流又は直流電圧を印加するための手段を有する切 替えられない状態と切替えられた状態の間で転換可能な切替可能光学ビームスプ リッタと、（ｄ）前記窓からの前記光線を前記の切り替え可能なビームスプリッ タに向ける一連の第１の反射手段またはレンズと、 （ｅ）当該屈折エレメントの相対的変位を検出するために電子手段に結合された 屈折エレメント、及び、前記光線によって形成される目標の二重像を前記光線の 屈折によって重ね合わせる場合において目標の二重像を形成する前記光線を屈折 させるために前記屈折エレメントに変位を起こさせるための手段を備える一致セ ンサ手段と、（ｆ）水平または方位平面に対する前記装置の相対的な位置または 変位を検出する水平センサ、地球の重力線に対する前記装置の相対的な位置また は変位を検出するための垂直センサ及びタイミング装置またはクロノメータ、及 び、磁気方位を電子的に検出するコンパスセンサで構成されるグループの中から 選定可能な追加センサ手段と、（ｇ）前記の切り替え可能なビームスプリッタか らの前記光線を前記接眼レンズに向ける一連の第２の反射手段またはレンズと、 （ｈ）前記センサ手段および前記一致センサ手段からの入力を受け取るマイクロ プロセッサ又はマイクロコントローラと、 （ｊ）前記マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラによって計算された前 記目標の位置、寸法、方向または相対速度に関するパラメータを表示するための ディスプレイ手段と、 ｋ）機能選択手段と、を有することを特徴とする装置。
36. ３６．前記切り替え可能なビームスプリッタが前記ビームスプリッタを出る光線 が前記ビームスプリッタに入る光線と実質的に平行となるように前記ビームスプ リッタに入る光線を１８０度だけ反射させる内反射手段を追加的に備えることを 特徴とする請求項３５記載のビームスプリッタ。
37. ３７．前記切り替え可能なビームスプリッタの前記コンポネントが、切替えられ ない状態において前記ビームスプリッタに入る光線を前記中間面の臨界角よりも わずかに大きい角度において前記中間面に入射するように反射させるような方向 に向いた第１の反射面、及び、第１の反射面に対して実質的に９０度の角度をも つ第２の反射面を有することを特徴とする請求項３６記載の装置。
38. ３８．前記の切替えられない状態において前記中間面において反射された光線が 実質的に天然色の像を形成するように前記ビームスプリッタの前記平行面の１つ 又は両方が薄い偏光膜で被覆され、前記の切替えられない状態において１つの偏 光成分が２つの異なる色彩グループに分割されて前記色彩グループの１つが前記 中間面を透過し、前記色彩グループの他の１つが前記中間面において反射される ことを特徴とする請求項３５、３６、または、３７記載の装置。