JPH07218844A - 接眼鏡装置 - Google Patents

接眼鏡装置

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JPH07218844A
JPH07218844A JP6295064A JP29506494A JPH07218844A JP H07218844 A JPH07218844 A JP H07218844A JP 6295064 A JP6295064 A JP 6295064A JP 29506494 A JP29506494 A JP 29506494A JP H07218844 A JPH07218844 A JP H07218844A
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JP
Japan
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mirror
eyepiece
lens
entrance pupil
refractive
Prior art date
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Pending
Application number
JP6295064A
Other languages
English (en)
Inventor
Chungte W Chen
チュンテ・ダブリュ・チェン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0852Catadioptric systems having a field corrector only
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0804Catadioptric systems using two curved mirrors
    • G02B17/0816Catadioptric systems using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00Eyepieces; Magnifying glasses

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、長い眼のレリーフと良好な画像品
質を与える廉価で、軽量の光学システム用の接眼鏡装置
を提供することを目的とする。 【構成】 接眼鏡装置は屈折素子のレンズ16と、入口瞳
孔40をこのレンズ16に中継するための反射手段から構成
されていることを特徴とする。反射手段は例えば凹面鏡
の第1のミラー12と第2のミラー14とから構成されてい
る。第2のミラー14は凹面、平面、凸面のいずれであっ
てもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学装置、特に光学装置
用の接眼鏡に関する。
【0002】本発明を特定の応用の図示的な実施例を参
照にして説明されているが、本発明がそれに限定されな
いことを理解すべきである。当業者は付加的な変形、応
用、実施例を本発明の技術的範囲内および本発明が利用
される付加的な分野で認めるであろう。
【0003】
【従来の技術】顕微鏡、望遠鏡、双眼鏡等を含む多数の
光学システムは使用者がシステムにより与えられる画像
を観察するために覗く接眼鏡を含んでいる。1947年7月
8日出願の米国特許第2,423,676 号明細書に説明されて
いるような通常の接眼鏡は典型的に屈折光学素子または
レンズ装置で構成されている。
【0004】眼のレリーフは光学系設計に重要な考察で
ある。眼のレリーフは観察者の眼球の虹彩と光学系の第
1のレンズの第1の表面との間の距離である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】安全性と便宜上の理由
で、長い眼のレリーフが好ましい。兵器システムでは例
えば光学装置は照準機構として使用される。ロケットお
よびミサイル発射装置のようなある兵器では長い眼のレ
リーフは兵器が発射されるとき兵器の反動による使用者
の負傷を防止するために望ましい。顕微鏡では長い眼の
レリーフは使用者が便宜的距離からの観察下でサンプル
を観察することを可能にし、困難と眼の疲労およびスト
レスを少なくする。しかしながら、眼のレリーフを基礎
とした設計者によるシステムの最適化を阻止する幾つか
の考察が存在する。
【0006】第1に接眼鏡の視野が使用者の視野に等し
いことが通常必要である。通常の典型的な屈折接眼鏡の
焦点を結ぶレンズでは、観察者の眼が瞳孔位置にあると
き観察者は接眼鏡画像平面に位置する画像全体を観察す
る。観察者が眼を縦方向に接眼鏡から遠ざけるとき視野
外部は最初にぼかされ、最終的に消滅する。それ故、レ
ンズの寸法は同一の視野を維持するために縦方向の眼の
変位または眼のレリーフに関してほぼ線形に増加しなけ
ればならない。残念ながら、焦点を結ぶレンズの端部の
厚さは非常に速くゼロに近付く。それ故、各レンズを厚
くすることがより長い眼のレリーフに適合するために必
要である。しかしながら、湾曲によるレンズの寸法と厚
さとの2次的関係のために厚さは大きさと共に急速に増
加する。従って、より大きなレンズは一般に厚くなり、
重量を増し、高価格になり、画像品質は通常小さい眼の
レリーフを有する装置で必要とされるレンズよりも悪く
なる。通常、眼のレリーフと実効焦点距離との比ERE
FL(eye relief to effective focal length)が1よ
り小さく、良好な画像品質が容易に得られる。しかしな
がらEREFLが1を超えると、良好な画像品質は達成
し難く、接眼鏡は実用的でない程にかさばる。
【0007】さらに、通常の屈折接眼鏡は厳しい色収差
により画像品質が低下し、大きい視野湾曲と色収差を受
ける。
【0008】従って、長い眼のレリーフと良好な画像品
質を与える廉価で、軽量のシステム装置が必要とされて
いる。
【0009】
【課題を解決するための手段】そのような技術における
必要性は本発明による光学システム用の改良された接眼
鏡により達成される。通常、本発明の接眼鏡は、屈折装
置と、システムの入口瞳孔を屈折素子に中継するための
光学装置とを含む。特定の構成では光学系装置は凹面の
1次ミラーと2次ミラーを含んでいる。ミラーは屈折素
子から入口瞳孔まで画像を送るように設けられている。
特定の構成では、屈折素子は1以上の屈折レンズであ
る。
【0010】反射性の光学装置の使用は長い眼のレリー
フを可能にする。レンズに近接する入口瞳孔の配置は眼
のレリーフと実効焦点距離との高い比率によってコンパ
クトな光学装置の使用を可能にする。システムは色の歪
みを最小にし、良好な品質を与える。
【0011】
【実施例】本発明の有効な方法を説明するため実施例と
応用を添付図面を参照して説明する。図1は通常の接眼
鏡の概略図である。接眼鏡10' は第1の接合されたダブ
レット12' とシングレット14' と第2の結合されたダブ
レット16' とを含む。第1の接合されたダブレットは第
1、第2、第3の表面18',20',22' をそれぞれ有する平
面凹面の負倍率レンズと二重凸面の正倍率レンズを具備
する。シングレット14' はそれぞれ第1および第2の表
面24',26' を有する正の光学倍率を有する。第2の接合
されたダブレットは第1、第2、第3の表面28',30',3
2' を有する二重凸面の正倍率レンズと二重凹面の負倍
率レンズとを具備する。色収差を平衡するために正倍率
レンズと負倍率レンズは通常(低い分散特性を有する)
クラウンガラスと(高い分散特性を有する)フリントガ
ラスでそれぞれ構成される。その結果観察者の短い眼の
レリーフ“d”で向い合った眼30' を有するかさばった
光学装置となる。
【0012】前述したように図1の眼のレリーフと接眼
鏡10´の実効焦点距離は1より小さいことが予期され
る。通常の方法による眼のレリーフの増加はシステム性
能、寸法、重量および価格の妥協を与える。
【0013】本発明は良好な画像品質で価格と寸法と重
量が小さい長い眼のレリーフを与える接眼鏡装置に対す
る技術の必要性を達成する。
【0014】本発明により構成される接眼鏡は図2で示
されている。接眼鏡10は1次ミラー12と、2次ミラー14
と、屈折レンズ16を含んでいる。1次ミラー12は凹面で
ある。2次ミラー14は凹面、平面または凸面であっても
よい。両ミラー12,14 の反射表面は球形、非球形のいず
れでもよく、あるいは形態上一般化されてもよい。レン
ズ16は色収差補正のために少なくとも2つの異なった光
学材料による屈折素子のグル−プで置換されてもよい。
【0015】画像面20からの光はレンズ16により中継さ
れ、2次ミラー14により1次ミラー12に反射され、入口
瞳孔40上に1次ミラーにより照準される。中間画像表面
42が1次ミラーと2次ミラーとの間に位置されるが、こ
れは応用によっては2次ミラーとレンズ16との間に配置
されてもよい。
【0016】後述するように、好ましい実施例ではシス
テムの設計は入口瞳孔40が2次ミラー14とレンズ16との
間の点に中継されるようにされている。これは横方向色
収差を最小にすることにより良好な画像品質を得ながら
レンズ16と2次ミラー14の寸法が最小となることを可能
にする。
【0017】本発明の設計方法は以下の通りである。第
1に、所望の眼のレリーフが選択される。この距離
“d”は入口瞳孔40から1次ミラー12までの中心光線54
の長さとして測定される。次に視野が選択される。視野
は図2で示されているように光線の中心束50の上部光線
52と下部光線56との間の角度である。瞳孔の寸法“s”
は入口瞳孔40の直径として設定される。ビーム幅と視野
は1次ミラー12の寸法の設定を助長する。1次ミラー12
の焦点距離は通常の方法でその間隔と、2次ミラー14の
寸法と間隔を決定するために使用される。光学素子の能
動表面の曲率半径と寸法および形状は光学研究所により
ライセンスが与えられたCODEVのようなプログラム
を使用して通常の方法で決定される。レンズ16または屈
折グル−プではガラスのタイプ、厚さ、メリット関数の
ような他のパラメータも同様に要素に含まれる。プログ
ラムは入口瞳孔40をレンズ16の入口瞳孔に中継するため
に1次および2次ミラーの屈曲半径(表面関数)と、1
次ミラーと屈折素子間の間隔および1次ミラーと2次ミ
ラーとの間の間隔を変化するように指令される。前述し
たように、これは色収差を最小にしながら2次ミラーと
レンズをコンパクトにすることを可能にする。ある応用
では1次および2次ミラーの表面関数およびいくつかの
レンズがより良好な画像品質と歪み特性を得るため非球
面表面の形状を一般化されることができる。
【0018】以上、本発明を特定の応用の特定の実施例
を参照して説明した。当業者は本発明の方法を知ること
によって付加的な変形応用と実施例を本発明の技術的範
囲内で認めるであろう。例えば2次ミラーは傾斜され中
心からずらされるか、1次ミラーにより発生される非対
称収差を平衡するために1次ミラーの軸に関して傾斜さ
れ中心からずらされることができる。屈折レンズ素子は
さらに残存する非対称収差を減少するために傾斜され中
心からずらされるか、1次ミラーの軸に関して傾斜され
中心からずらされることができる。さらに色収差はレン
ズ表面上または自立の単一素子として格子、フレネルレ
ンズまたはゾーンプレートのような回折素子の使用によ
りさらに減少されることができる。(1991年9月3日出
願の米国特許第5,044,706 号明細書と、1992年9月15日
出願の米国特許第5,148,314 号明細書と、1992年9月29
日出願の米国特許第5,151,823 号明細書参照)それ故、
特許請求の範囲により定められる本発明の技術的範囲内
でこのような全ての応用、変形、実施例を含むことを意
図する。
【図面の簡単な説明】
【図1】通常の構成の接眼鏡の概略図。
【図2】本発明により構成された接眼鏡の概略図。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 屈折素子と、 入口瞳孔を前記屈折素子に中継する反射手段とを具備す
    ることを特徴とする入口瞳孔を有する光学システム用接
    眼鏡。
  2. 【請求項2】 前記反射手段が前記屈折素子から前記入
    口瞳孔まで画像を伝達する第1のミラーを備えている請
    求項1記載の接眼鏡。
  3. 【請求項3】 前記反射手段が前記屈折素子から前記第
    1のミラーまで前記画像を伝達する第2のミラーをさら
    に備えている請求項2記載の接眼鏡。
  4. 【請求項4】 前記第1のミラーが凹面鏡である請求項
    3記載の接眼鏡。
  5. 【請求項5】 システムの入口瞳孔が屈折素子と第2の
    ミラーとの間の位置に中継される請求項4記載の接眼
    鏡。
  6. 【請求項6】 前記屈折素子がレンズである請求項1記
    載の接眼鏡。
  7. 【請求項7】 屈折素子を有する接眼鏡と入口瞳孔の役
    目をする入力開口とを有する光学系システムにおいて、 前記入口瞳孔を前記屈折素子に中継する眼のレリーフ手
    段を具備し、このレリーフ手段が、 前記屈折素子から前記入口瞳孔まで画像を伝達する第1
    の反射素子と、 前記屈折素子から前記第1の反射素子まで前記画像を伝
    達する第2の反射素子とを具備していることを特徴とす
    る光学系システム。
JP6295064A 1993-11-29 1994-11-29 接眼鏡装置 Pending JPH07218844A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US159006 1993-11-29
US08/159,006 US5825553A (en) 1993-11-29 1993-11-29 Eyepiece design

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JPH07218844A true JPH07218844A (ja) 1995-08-18

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ID=22570668

Family Applications (1)

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JP6295064A Pending JPH07218844A (ja) 1993-11-29 1994-11-29 接眼鏡装置

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EP (1) EP0655636A1 (ja)
JP (1) JPH07218844A (ja)
IL (1) IL111541A (ja)

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