JPH055329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学装置に関するものである。多くの
産業上の制御操作作用にとつて３次元監視は重要
な意味を持つている。この種の装置は例えば、プ
リント回路上の半田付位置を制御するのに用いら
れている。通常の双眼実体顕微鏡とは対照的に、
像を観察できるようにするため監視者の目を正確
に規定された位置に置かなければならないという
ことがないように、射出ひとみは大巾に拡大され
ている。この装置により、監視者は、通常の双眼
実体顕微鏡の場合のように、二つの接眼チユーブ
を長時間のぞき込んでいなくともよくなつてい
る。これにより労力的利点及びまたは急速な目の
被労の低減化が得られる。

スイス特許第619791号ではこの明細書の最初の
部分で述べたような拡大装置が開示されており、
そこではグリーナウフ（Greenough）の原理に基
いた通常の立体対物レンズによりひとみ分離が行
われている。二条の別々の光ビームはミラー装置
及び一対の投影レンズ系により中間像平面に焦点
合せされる。この中間像平面には溝を有する一対
の透明円盤が配置されている。この円盤は、個々
の溝が拡大された射出ひとみを構成し、その結
果、散乱又は分散効果が得られるように、回転さ
れる。監視者は中間像平面中で、透明円盤上に具
現化される画像を見るようになつている。

この装置の欠点は品質が落ちることである。焦
点深度は回転円盤上の画像位置固定効果により制
限されるということである。加えて、長時間なが
めていると、画像のわずかなゆれを消すことがで
きないため、目が被労する。更に、回転円盤によ
る動的システムは、駆動装置に故障が起つた時、
画像が見えなくなるというトラブルが起りがちで
ある。

ひとみ分離を交差した偏光で行う立体監視装置
もまた既に知られている。偏光子の平行な位置決
めにより一方の目に入光するビームは、偏光子の
交差配置により、他方の目に対してしや断され
る。この原理はダイクロイツク偏光子により像を
暗くするという重大な欠点がある。最良の場合で
も、単に30％の光が伝達されるのみである。従つ
て、その装置は極めて高いレベルのランプ出力を
必要とし、それがまた比較的高い電力消費を生じ
ている。

従つて、本発明の目的は、この明細書の最初の
部分で述べた装置を提供することであつて、それ
は公知の装置の欠点を解消しかつとくに立体効果
の増大に際して、画像の品質及び焦点深度を下げ
ること無く、拡大された射出ひとみを生じるもの
である。本発明の別の目的は、この装置が監視者
の個人的要求により調節することができる、即
ち、とくに射出ひとみのひとみ間間隔を極めて簡
単に調節できるということである。

本発明によれば、具現化されない空像（air
image）は中間像平面中に配置された視野レンズ
を介して監察出来る。このことは、深度認知のた
めに目を完全に適応移動させることができるとい
うことである。焦点深度は、像形成寸法がひとみ
の大きさで制御される際に、増大する明るさと共
に増大する。視野レンズはまた分散散乱による光
損失が無いか又は極めて少いという利点を有して
いる。中間像平面上に二条のビームを導くため、
もしその二条のビームが当たるミラー手段が設け
られており、かつミラー手段が各ビームに対して
固定ミラーを有しており、かつそれによりビーム
を回転ミラーに偏向できるようになつており、か
つ更に、射出ひとみを監視者の目の間隔に合わせ
るため二次の回転ミラー間の距離が調節できるよ
うになつていれば、オペレータの一定の満足又は
利便性が得られる。この様に、射出ひとみは装置
をのぞく人間の平均的なひとみ間隔に固定的に設
定されていない。反対に、簡単な調節機構によつ
て、最適ひとみ間隔をセツトできる。

ミラー手段は、二枚の回転ミラーが各々旋回レ
バーを有し、それのレバーが回転のためにカム円
盤に支持されかつ各々の旋回レバーがばねによつ
てカム円盤に押付けられ得るようになつていれ
ば、とくに簡単に実現できる。この装置は、旋回
レバーのレバーアームのそれぞれの長さ及びカム
円盤の表面の傾斜角に応じて、光軸の極めて精密
な調整を保証することができる。

もし二つのカム円盤が共通の回転軸上に配置さ
れており、かつもし二本の旋回レバーが引張りば
ねに連結されいるか又はカム円盤に押圧し得るも
のであれば、その装置は二枚の回転ミラーの完全
に一様な運動を保証する。

二枚のミラーが旋回する際、中間像平面中での
光軸の交差点もまた変わるので、他の要素の追加
的又は同時的調節が必要となる。有利にも、二枚
のミラー間の中心線に沿つて担体上で変位自在な
固定ミラーにより、また回転スピンドルによつて
回転ミラーと同時に変位自在な担体により、ミラ
ー手段における補正操作はとくに簡単に行うこと
ができる。

光の損失は、主対物レンズからのビームを受光
する一対のミラーによつて行われるひとみの分離
によつて無くすことができ、その際、対を成すミ
ラーは二つの別々のビームを次のレンズ又はミラ
ー手段に投影する。それにより別々の光軸により
幾何学的ひとみ分離が得られる。

監視すべき物体は、主対物レンズの反対側にあ
る焦点面内に置かれ、次に主対物レンズは無限遠
に像を形成し、かつその際主対物レンズと中間対
物レンズ間のビームは平行となる。従つて、焦点
合せのため、主対物レンズは全体の系の像スケー
ルを変えること無くその中心光軸に沿つて変位し
得るようになつている。中間像平面の位置は一定
に保たれる。

オペレータのそれ以上の満足は、もしビーム射
出レンズ及び視野レンズがハウジング中に配置さ
れ、その縦軸が回転し、かつもし少くとも一方の
ミラーがミラー手段と視野レンズ間の光路中に設
けられていれば、達成される。この装置により、
監視者はビームの射出角を体の姿勢に応じて個々
に調節することができる。回転ミラーは入射軸の
それぞれの角度により、ビームを幾何学的に正し
く発散させる。

もし視野レンズの少くとも一側部がわずかな拡
散効果を生じるための微細な透明表面構造を持つ
ていれば、射出ひとみはさらに拡大できる。上述
の表面構造は例えばエマルジヨンを塗付すること
によつて形成することができる。エマルジヨンは
例えばそれが乾いた時に凹凸面を形成するクリア
ラツカーである。表面構造、中間像平面の空像
（air image）の品質に悪影響を与えないように、
いかなる像も生じるものではない。

次に本発明の実施例をより詳細に説明する。

第１図に示すように、観察物体１は主対物レン
ズ２の焦点面内に配置されている。主対物レンズ
２は、拡大装置のところの射出ひとみが観察者の
目のそれよりも大きくなるような寸法を持つてい
なければならない。使用される主対物レンズ２は
交換自在な固定焦点系又は可変レンズ系である。
物体１の像は主対物レンズによつて無限遠に形成
される。代替的には、主対物レンズはまた直接的
に中間像平面上に焦点を合せるようにすることが
できる。ビーム路中で主対物レンズ２の直後に
は、ビームを幾何学的に分離するための直角に対
を成した屋根形ミラー４及び４′が配置されてい
る。この対を成すミラー４及び４′は観察者が拡
大された物体１を正しい相対位置を見ることがで
きるよう、像−回転補正要素の機能を果してい
る。二条の平行なビーム又は光束３及び３′は、
中間レンズ系５，５′を介して対を成すミラー４，
４′からミラー手段６に進む。ビームは中間レン
ズによつて中間像平面１１のところに焦点が合わ
される。

ミラー手段６は、光軸が中間像平面又は像形成
面１１のところで交差しかつそこで画像が互いに
重なり合うよう、二条の入射ビームの光軸３及び
３′を収れんされる。二つの偏向ミラー９，１０
は単に装置を実際の状況に適応し得るようにビー
ムの形状を規定するために設けたものである。

視野レンズ１２は、二つの要素レンズが互いに
重なり合つた状態、即ち平面１１の直近にある中
間像平面１１中に配置されている。視野レンズ１
２はビーム射出レンズ１３により傾斜したビーム
を目に導く。光軸３及び３′は射出レンズ１３の
方向に拡がりかつそこから平行又はわずかに収れ
んした状態で二つの目に別々に入る。二つの射出
ひとみ１４は目の最大ひとみよりも大きい。

第２図はミラー手段６と射出レンズ１３の間で
の二つの光軸３及び３′の模式的平面図である。
この点に関して、距離Ｂは回転ミラー７及び７′
上の光軸の反射点間の間隙である。射出レンズ１
３の平面内において距Ａは射出ひとみのひとみ間
隙である。二つの光軸は像形成面１１のところで
交差し、こゝでL1はミラー７及び７′と中間像平
面１１間の距離を表わしかつL2は中間像平面１
１と射出レンズ１３間の距離を表わしている。
個々のデイメツシヨン間の関係は以下のごとくで
ある。即ち、 Ｂ／Ａ＝L1／L2 こゝから、ひとみ間隙について Ａ＝BL2／L1が得られる。

該相互関係から、射出ひとみ間の中間ひとみ間
隔をミラー手段６を調節することによつて変える
ことができることが明らかとなろう。変更したひ
とみ間隙は光軸３ａ及び３′ａによつて示されて
いる。

ミラー手段６のところの調節は第３及び第４図
に示されている。ミラー手段に平行に当たる二つ
の光軸３及び３′は二枚の固定ミラー８によつて
外方に屈折される。二枚の固定ミラー８は反射又
はミラーコートされた反射プリズム２３の外面で
ある。反射プリズム２３の両側部には回転ミラー
７及び７′が配置されており、それによつて二つ
の光軸３及び３′は共に中間像平面に導かれる。

二枚のミラー７及び７′は中心線２の回りで回
転自在に取付けられており、かつ各々はそれぞれ
の旋回レバー１５に連結されている。二本の旋回
レバーの端部は引張りバネ１６によつて互いに連
結されており、それによつて旋回レバーはそれぞ
れのカム円盤１７に同時に押圧され、こゝでカム
円盤１７は共通の回転スピンドルに配置されてい
る。回転スピンドル１８はハウジングの壁を貫通
して延びかつスピンドルを回すための回転ノブ１
９を有している。回転ノブが回されると、カム円
盤により旋回レバー１５の両端が互いに接・離す
るように動く。これはまた中間像平面を通つた後
で発散する光軸３の角度を変えかつまた射出ひと
みのひとみ間間隔をも変える。

二つの光軸３が中間像平面で常に交差するのを
保証するためには、ミラー７及び７′の回転に際
し、反射プリズム２３もまた二枚の回転ミラー間
の中心線上で変位しなければならないということ
が理解されよう。有利にも、それはミラー７及び
７′の回転によつて同時に行われるが、そうしな
ければ二つの調節を独立して行う必要があるとこ
ろである。図示の実施例においては、反射プリズ
ム２３はキヤリツジ案内手段２１中に変位自在な
キヤリツジ２０上に取付けられている。このキヤ
リツジは例えば縦のスロツト２５を有し、その中
に牽引ピン２６を嵌合することができる。回転ス
ピンドル１８上に固着された牽引フオーク２８は
牽引ピン２６上に係合する。その構成により、回
転スピンドル１８が回転されると、二枚のミラー
７及び７′が旋回するだけでなく、同時に固定ミ
ラー８又は反射プリズム２３もまた変位される。
個々の要素の寸法及び二枚の回転ミラーの旋回ア
ーム長さの正しい選択、カム円盤又は適正な噛み
合いシステムの形状は当業者からすれば何も問題
がないので、こゝではこれ以上詳細には説明しな
い。本発明の主題から外れることなく、別の調節
装置を採用することも可能であるということを理
解されたい。従つて、例えばキヤリツジ２０は独
立した調節ねじによつてキヤリツジ案内手段２１
中で変位するようにすることができる。二枚の回
転ミラーはまた例えば反対方向に配置されたギア
及びウオームギアによるなどの他の手段によつて
変位可能である。キヤリツジ２０に回転スピンド
ル上の歯車と係合する歯付ラツクを設けることも
できる。

最後に、第５図は大巾に縮少して示した本発明
による装置の模式的側面図である。光路は上部偏
向ミラー９及び下部偏向ミラー１０により、その
装置が実用的形状を有するように、偏向される。
射出レンズ１３及び視野レンズ１２はハウジング
２２中に配置され、その縦軸２７はその装置のの
こりの部分に対して、矢印Ｘで示される方向に変
位自在である。この装置は、見る人がその座席の
高さ又は目の相対的位置に応じた個々のニーズに
対してその装置を適用可能にするものである。ミ
ラー９又は１０の少くとも一方はまた二つの光軸
の幾何学的に正しい投影を保証するため、回転に
際してハウジングの軸上で回転するものでなけれ
ばならない。偏向ミラーの回転はハウジングの回
転と同時に行われる。

偏向ミラー９又は１０の少なくとも一方の一面
には精細でかつ透明な表面構造を設けることがで
る。これによつて、ミラーの表面が粗すぎる場合
でも光線の拡散を抑制しその減衰を少なくし、視
野レンズ及び射出ひとみに到達する光線の強度を
保ちかつ視野レンズから出ていく光の拡散を減少
させ得る。こうして像の品質に悪影響を与えるこ
となく、射出ひとみの拡大を抑えることができ
る。微細な表面構造は、例えばレンズ製造時に、
加圧工具の適当な表面加工によつて作ることがで
きる。しかしながら、表面構造は視野レンズに乾
いた時に構成される表面を与えるクリアラツカー
を塗付することによつてエマルジヨンによつて作
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の模式的図面、第２
図はひとみ間間隔の数学的関係を示すビーム形状
の模式的図面、第３図はミラー手段の平面図、第
４図は第３図のＤ−Ｄ線に沿つた装置の一部の断
面図、第５図は本発明による装置の高度に単純化
した側面図。 図中符号、２…主対物レンズ、４，４′…屋根
形ミラー、５，５′…中間レンズ系、６…ミラー
手段、７，７′…回転ミラー、８…固定ミラー、
９，１０…偏向ミラー、１１…中間像平面、１２
…視野レンズ、１３…射出レンズ、１４…射出ひ
とみ、１６…引張りバネ、１７…カム円盤、１８
…回転スピンドル、２０…キヤリツジ、２３…プ
リズム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 二つの入射ひとみ及び、視野レンズ１２が位
   置している中間像平面１１上に二つのビーム３，
   ３′を入射せしめるためのミラー手段６を備えた
   立体可視像を形成する光学装置であつて、具現化
   されていない空像を前記中間像平面１１上に投射
   して該空像をビーム射出レンズ１３を通して視認
   し、前記ミラー手段６は前記各ビームにつきその
   ビーム方向を変化しない固定ミラー８及びビーム
   方向を変化し得る回転ミラー７，７′を具備し、
   さらに、前記ミラー手段６の前記各ミラーが、前
   記二つのビームの光軸を前記中間像平面１１内で
   交差せしめ前記ビーム射出レンズ１３の部位にお
   いて観察者の目の間隔に応じて射出ひとみ１４に
   適合せしめるべく調節自在としてなることを特徴
   とする光学装置。 ２ 前記二つの固定ミラー８は、これらのミラー
   に入射するビームが前記二つの回転ミラー７，
   ７′に対して互いに離隔し得るように前記ミラー
   手段６内に配置してなり、かつ、前記固定ミラー
   は、前記回転ミラーの回転と同時にこれら回転ミ
   ラー間の中心線に沿つて変位自在としてなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学装
   置。 ３ 前記二つの回転ミラー７，７′はそれぞれ、
   カム円盤１７に押接している旋回レバー１５を備
   え、各旋回レバーはバネによつて前記カム円盤に
   圧接されてなることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の光学装置。 ４ 前記二つのカム円盤１７は共通の回転スピン
   ドル１８に取付けられ、かつ、前記旋回レバー１
   ５，１５′は引張りバネ１６と結合して前記カム
   円盤に圧接されてなることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の光学装置。 ５ 前記固定ミラー８は、前記回転スピンドル１
   ８によつて変位自在ならしめたキヤリツジ２０上
   に配置してなることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の光学装置。 ６ 前記固定ミラー８は、反射プリズム２３の鏡
   面化した両外側面により形成してなることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項より第５項のいずれ
   か一つに記載の光学装置。 ７ 前記ビームの分離は、主対物レンズ２からの
   ビームを受光する一対の屋根形ミラー４，４′に
   よつてなされ、前記屋根形ミラーは二つの分離し
   たビームを前記一対のミラー手段６に入射せしめ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項より第
   ６項のいずれか一つに記載の光学装置。 ８ 前記一対の屋根形ミラーと前記ミラー手段と
   の間に中間レンズ系５，５′を配置して、前記ビ
   ームを前記中間像平面１１に焦点合せせしめるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の光学
   装置。 ９ 前記ビーム射出レンズ１３及び視野レンズ１
   ２は縦軸が枢回自在になされたハウジング２２内
   に配置され、かつ、前記ミラー手段６と前記視野
   レンズ１２との間のビーム路中に少なくとも一つ
   の回転ミラーを設けてなることを特徴とする特許
   請求の範囲第８項記載の光学装置。 １０ 前記視野レンズの少なくとも一面側が微細
   で透明な表面構造を備えてなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項より第９項のいずれか一つ
   に記載の光学装置。 １１ 前記表面構造が前記視野レンズに付着せし
   めたエマルジヨンで形成されてなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１０項記載の光学装置。