JPH09171147A - 接眼光学系 - Google Patents
接眼光学系Info
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- JPH09171147A JPH09171147A JP7330606A JP33060695A JPH09171147A JP H09171147 A JPH09171147 A JP H09171147A JP 7330606 A JP7330606 A JP 7330606A JP 33060695 A JP33060695 A JP 33060695A JP H09171147 A JPH09171147 A JP H09171147A
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- optical system
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学機器の接眼光学系の射出瞳位置に対して
観察者眼球の瞳がずれていても、ケラレることなく観察
像を安定して観察することが可能。 【解決手段】 観察者が観察する１次観察像Ｉ1 と、１
次観察像Ｉ1 を形成する光線を制限する開口Ａと、１次
観察像Ｉ1 と開口Ａを投影する接眼光学系２と、接眼光
学系２に対して観察者眼球Ｅの瞳位置を計測する瞳位置
検出手段と、瞳位置検出手段からの信号に基づいて接眼
光学系２によって投影された開口Ａの像である射出瞳Ｐ
を移動する射出瞳移動手段３とを有し、観察者が観察姿
勢を変えたり観察者の眼幅が光学機器の眼幅に一致しな
いために観察者眼球Ｅの瞳位置が接眼光学系２の射出瞳
Ｐ位置から外れても、射出瞳Ｐ位置が自動的に観察者眼
球Ｅの瞳位置に追従する。
観察者眼球の瞳がずれていても、ケラレることなく観察
像を安定して観察することが可能。 【解決手段】 観察者が観察する１次観察像Ｉ1 と、１
次観察像Ｉ1 を形成する光線を制限する開口Ａと、１次
観察像Ｉ1 と開口Ａを投影する接眼光学系２と、接眼光
学系２に対して観察者眼球Ｅの瞳位置を計測する瞳位置
検出手段と、瞳位置検出手段からの信号に基づいて接眼
光学系２によって投影された開口Ａの像である射出瞳Ｐ
を移動する射出瞳移動手段３とを有し、観察者が観察姿
勢を変えたり観察者の眼幅が光学機器の眼幅に一致しな
いために観察者眼球Ｅの瞳位置が接眼光学系２の射出瞳
Ｐ位置から外れても、射出瞳Ｐ位置が自動的に観察者眼
球Ｅの瞳位置に追従する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、接眼光学系に関
し、特に、小さい射出瞳径を有し観察者眼球の瞳位置に
応じて射出瞳位置が移動可能な光学機器用接眼光学系に
関するものである。
し、特に、小さい射出瞳径を有し観察者眼球の瞳位置に
応じて射出瞳位置が移動可能な光学機器用接眼光学系に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】対物光学系等によって形成された１次像
を接眼光学系によって虚像として拡大投影する顕微鏡、
望遠鏡、双眼鏡、内視鏡等の光学機器においては、接眼
光学系の射出瞳径は、対物光学系の開口数（以下、Ｎ
Ａ）又は有効径によって決まってしまう。
を接眼光学系によって虚像として拡大投影する顕微鏡、
望遠鏡、双眼鏡、内視鏡等の光学機器においては、接眼
光学系の射出瞳径は、対物光学系の開口数（以下、Ｎ
Ａ）又は有効径によって決まってしまう。
【０００３】一方、接眼光学系は、対物光学系の１次像
を接眼光学系の前側主点位置近傍に配置し、この対物光
学系の１次像を拡大して観察者眼底に投影する。このと
き、接眼光学系に対して対物光学系の１次像より遠方に
ある対物光学系の開口は、接眼光学系により縮小投影さ
れる。つまり、接眼光学系により観察像は拡大される
が、対物光学系の開口は接眼光学系により投影され小さ
いなってしまう。
を接眼光学系の前側主点位置近傍に配置し、この対物光
学系の１次像を拡大して観察者眼底に投影する。このと
き、接眼光学系に対して対物光学系の１次像より遠方に
ある対物光学系の開口は、接眼光学系により縮小投影さ
れる。つまり、接眼光学系により観察像は拡大される
が、対物光学系の開口は接眼光学系により投影され小さ
いなってしまう。
【０００４】ところで、観察者の眼球の瞳径は、一般的
に２〜４ｍｍφであり、接眼光学系の射出瞳位置と観察
者眼球の瞳位置が正確に合っていないと、観察画像がケ
ラレる等の問題が生じる。
に２〜４ｍｍφであり、接眼光学系の射出瞳位置と観察
者眼球の瞳位置が正確に合っていないと、観察画像がケ
ラレる等の問題が生じる。
【０００５】以下、顕微鏡を例にして説明する。図９
（ａ）に光軸に沿った断面を示すように、物体Ｏの対物
レンズ１で拡大された１次像Ｉ1 は接眼レンズ２の前側
焦点位置近傍に結像され、接眼レンズ２によって虚像と
して、観察眼球Ｅに投影され、２次像Ｉ2 が観察され
る。
（ａ）に光軸に沿った断面を示すように、物体Ｏの対物
レンズ１で拡大された１次像Ｉ1 は接眼レンズ２の前側
焦点位置近傍に結像され、接眼レンズ２によって虚像と
して、観察眼球Ｅに投影され、２次像Ｉ2 が観察され
る。
【０００６】一方、１次像Ｉ1 を形成する光線の開口、
この場合、対物レンズ１の射出瞳Ａは接眼レンズ２によ
って縮小投影され、接眼レンズ射出瞳Ｐを形成する。し
かし、この射出瞳Ａの径は、例えば、ＮＡが０．９、焦
点距離が２．５ｍｍで倍率１００×の対物レンズ１の場
合、 ０．９×２．５×２＝４．５（ｍｍ） となり、この開口Ａを接眼レンズ２で投影することによ
り得られる接眼レンズ２の射出瞳Ｐの径は、接眼レンズ
２を焦点距離２５ｍｍ、倍率１０×と仮定し、対物レン
ズ１の射出瞳Ａから接眼レンズ２の前側焦点位置までの
距離を１８０ｍｍとすると、 ２５×２５／１８０＝３．４７ （３．４７＋２５）／（１８０＋２５）＝０．１３８８ ４．５×０．１３８８＝０．６２４９（ｍｍ） となり、１ｍｍ以下の射出瞳径となってしまう。
この場合、対物レンズ１の射出瞳Ａは接眼レンズ２によ
って縮小投影され、接眼レンズ射出瞳Ｐを形成する。し
かし、この射出瞳Ａの径は、例えば、ＮＡが０．９、焦
点距離が２．５ｍｍで倍率１００×の対物レンズ１の場
合、 ０．９×２．５×２＝４．５（ｍｍ） となり、この開口Ａを接眼レンズ２で投影することによ
り得られる接眼レンズ２の射出瞳Ｐの径は、接眼レンズ
２を焦点距離２５ｍｍ、倍率１０×と仮定し、対物レン
ズ１の射出瞳Ａから接眼レンズ２の前側焦点位置までの
距離を１８０ｍｍとすると、 ２５×２５／１８０＝３．４７ （３．４７＋２５）／（１８０＋２５）＝０．１３８８ ４．５×０．１３８８＝０．６２４９（ｍｍ） となり、１ｍｍ以下の射出瞳径となってしまう。
【０００７】このような小さい射出瞳Ｐの中心から観察
者眼球Ｅの瞳位置がδだけずれた場合には、図９（ｂ）
に示すように、２次像Ｉ2 を形成する光線が観察眼球Ｅ
の瞳に入射できないかあるいは一部がケラレて、画像が
観察できなかったり、その一部がケラレることになる。
者眼球Ｅの瞳位置がδだけずれた場合には、図９（ｂ）
に示すように、２次像Ｉ2 を形成する光線が観察眼球Ｅ
の瞳に入射できないかあるいは一部がケラレて、画像が
観察できなかったり、その一部がケラレることになる。
【０００８】この傾向は、顕微鏡に限らず、望遠鏡で
も、双眼鏡でも、内視鏡でも同様であり、直径が１〜２
ｍｍφの光束が眼球Ｅの瞳を安定して通過するように、
これらの光学機器を保持したり、観測姿勢を保つことは
難しい。また、特に両眼で観察する場合には、その光学
機器の両眼の接眼レンズ間の幅を観察者の眼幅に一致す
るように調整することは難しい。
も、双眼鏡でも、内視鏡でも同様であり、直径が１〜２
ｍｍφの光束が眼球Ｅの瞳を安定して通過するように、
これらの光学機器を保持したり、観測姿勢を保つことは
難しい。また、特に両眼で観察する場合には、その光学
機器の両眼の接眼レンズ間の幅を観察者の眼幅に一致す
るように調整することは難しい。
【０００９】
【発明の解決しようとする課題】従来は、このように小
さい射出瞳径を有す接眼光学系の射出瞳に観察者眼球の
瞳位置を正確に合わせることは、観察者自身の調整にま
かされており、これを自動的に合致させるものは提案さ
れていない。
さい射出瞳径を有す接眼光学系の射出瞳に観察者眼球の
瞳位置を正確に合わせることは、観察者自身の調整にま
かされており、これを自動的に合致させるものは提案さ
れていない。
【００１０】本発明は従来技術のこのような状況に鑑み
てなされたものであり、その目的は、光学機器の接眼光
学系の射出瞳位置に対して観察者眼球の瞳がずれていて
も、ケラレることなく観察像を安定して観察することが
可能な接眼光学系を提供することである。
てなされたものであり、その目的は、光学機器の接眼光
学系の射出瞳位置に対して観察者眼球の瞳がずれていて
も、ケラレることなく観察像を安定して観察することが
可能な接眼光学系を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の接眼光学系は、
観察者が観察する１次観察像と、前記１次観察像を形成
する光線を制限する開口と、前記１次観察像と前記開口
を投影する接眼光学系と、前記接眼光学系に対して観察
者眼球の瞳位置を計測する瞳位置検出手段と、前記瞳位
置検出手段からの信号に基づいて前記接眼光学系によっ
て投影された前記開口の像である射出瞳を移動する射出
瞳移動手段とを有することを特徴とするものである。
観察者が観察する１次観察像と、前記１次観察像を形成
する光線を制限する開口と、前記１次観察像と前記開口
を投影する接眼光学系と、前記接眼光学系に対して観察
者眼球の瞳位置を計測する瞳位置検出手段と、前記瞳位
置検出手段からの信号に基づいて前記接眼光学系によっ
て投影された前記開口の像である射出瞳を移動する射出
瞳移動手段とを有することを特徴とするものである。
【００１２】本発明のもう１つの接眼光学系は、観察者
が観察する視角依存性のある１次観察像と、前記１次観
察像を投影する接眼光学系と、前記接眼光学系に対して
観察者眼球の瞳位置を計測する瞳位置検出手段と、前記
瞳位置検出手段からの信号に基づいて前記接眼光学系に
よって形成された射出瞳を移動する射出瞳移動手段とを
有することを特徴とするものである。
が観察する視角依存性のある１次観察像と、前記１次観
察像を投影する接眼光学系と、前記接眼光学系に対して
観察者眼球の瞳位置を計測する瞳位置検出手段と、前記
瞳位置検出手段からの信号に基づいて前記接眼光学系に
よって形成された射出瞳を移動する射出瞳移動手段とを
有することを特徴とするものである。
【００１３】これらにおいて、射出瞳移動手段は、例え
ば可変頂角プリズムから構成することができる。また、
射出瞳移動手段は、接眼光学系の射出主光線と略垂直な
平面内で射出瞳を移動するものであることが望ましい。
なお、接眼光学系自身は少なくとも１つの凹面鏡を含む
光学系で構成することができる。
ば可変頂角プリズムから構成することができる。また、
射出瞳移動手段は、接眼光学系の射出主光線と略垂直な
平面内で射出瞳を移動するものであることが望ましい。
なお、接眼光学系自身は少なくとも１つの凹面鏡を含む
光学系で構成することができる。
【００１４】本発明においては、接眼光学系に対して観
察者眼球の瞳位置を計測する瞳位置検出手段と、瞳位置
検出手段からの信号に基づいて接眼光学系によって形成
された射出瞳を移動する射出瞳移動手段とを設けたの
で、観察者が観察姿勢を変えたり観察者の眼幅が光学機
器の眼幅に一致しないために観察者眼球の瞳位置が接眼
光学系の射出瞳位置から外れても、射出瞳位置が自動的
に観察者眼球の瞳位置に追従する。したがって、観察画
像がケラレたり画像が観察できなくなることは起きな
い。
察者眼球の瞳位置を計測する瞳位置検出手段と、瞳位置
検出手段からの信号に基づいて接眼光学系によって形成
された射出瞳を移動する射出瞳移動手段とを設けたの
で、観察者が観察姿勢を変えたり観察者の眼幅が光学機
器の眼幅に一致しないために観察者眼球の瞳位置が接眼
光学系の射出瞳位置から外れても、射出瞳位置が自動的
に観察者眼球の瞳位置に追従する。したがって、観察画
像がケラレたり画像が観察できなくなることは起きな
い。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の接眼光学系のいく
つかの実施例について説明する。図１は本発明を顕微鏡
の光学系に適応した実施例を説明するための図である。
図１（ａ）は図９（ｂ）と同様な図であるが、この場合
は、観察者が視線の方向を変えて眼球Ｅを回転させたた
めに、接眼レンズ射出瞳Ｐに対して観察者眼球Ｅの瞳位
置がずれた様子を示す図であり、対物レンズ１で拡大さ
れた物体Ｏの１次像Ｉ1 は接眼レンズ２の前側焦点位置
近傍に結像され、その１次像Ｉ1 は接眼レンズ２によっ
て虚像の２次像Ｉ2 に拡大されるが、その像Ｉ2 を形成
する光線は観察眼球Ｅの瞳に十分に入射できない。その
ため、観察像の一部がケラレてしまう。
つかの実施例について説明する。図１は本発明を顕微鏡
の光学系に適応した実施例を説明するための図である。
図１（ａ）は図９（ｂ）と同様な図であるが、この場合
は、観察者が視線の方向を変えて眼球Ｅを回転させたた
めに、接眼レンズ射出瞳Ｐに対して観察者眼球Ｅの瞳位
置がずれた様子を示す図であり、対物レンズ１で拡大さ
れた物体Ｏの１次像Ｉ1 は接眼レンズ２の前側焦点位置
近傍に結像され、その１次像Ｉ1 は接眼レンズ２によっ
て虚像の２次像Ｉ2 に拡大されるが、その像Ｉ2 を形成
する光線は観察眼球Ｅの瞳に十分に入射できない。その
ため、観察像の一部がケラレてしまう。
【００１６】そこで、本発明においては、図１（ｂ）に
示すように、顕微鏡対物レンズ１で形成される１次像
（空中像）Ｉ1 の位置近傍に瞳移動手段３を設けて、１
次像Ｉ1 から出る光線の方向を観察者眼球Ｅの瞳位置の
方向になるように偏向させる。瞳移動手段３としては、
可変頂角プリズム、超音波偏向素子等のアナログ光偏向
素子を用いることができ、可変頂角プリズムには、可変
頂角液体プリズム、変形可能な透明体を２枚の透明板の
間に挟んでその間の頂角を可変にしたプリズム（特開昭
６２−１５３８１６号参照）がある。また、図２（ａ）
に示すように、頂角αの屈折率の等しい２つの三角プリ
ズムＰ1 、Ｐ2 をプリズム面を向かい合わせ、光軸の周
りで回転調節可能に設置し、相互に反対方向に回転調節
することにより頂角が０〜２αの間で変わる可変頂角プ
リズム、図２（ｂ）に示すように、屈折率の等しい平凸
レンズＬ1 と凹平レンズＬ2 を曲率の略等しい凸面と凹
面を向かい合わせ、その向き合う球面に沿って両レンズ
を破線で示すように相対的に移動させることにより頂角
を変化させる可変頂角プリズム等を用いてもよい。
示すように、顕微鏡対物レンズ１で形成される１次像
（空中像）Ｉ1 の位置近傍に瞳移動手段３を設けて、１
次像Ｉ1 から出る光線の方向を観察者眼球Ｅの瞳位置の
方向になるように偏向させる。瞳移動手段３としては、
可変頂角プリズム、超音波偏向素子等のアナログ光偏向
素子を用いることができ、可変頂角プリズムには、可変
頂角液体プリズム、変形可能な透明体を２枚の透明板の
間に挟んでその間の頂角を可変にしたプリズム（特開昭
６２−１５３８１６号参照）がある。また、図２（ａ）
に示すように、頂角αの屈折率の等しい２つの三角プリ
ズムＰ1 、Ｐ2 をプリズム面を向かい合わせ、光軸の周
りで回転調節可能に設置し、相互に反対方向に回転調節
することにより頂角が０〜２αの間で変わる可変頂角プ
リズム、図２（ｂ）に示すように、屈折率の等しい平凸
レンズＬ1 と凹平レンズＬ2 を曲率の略等しい凸面と凹
面を向かい合わせ、その向き合う球面に沿って両レンズ
を破線で示すように相対的に移動させることにより頂角
を変化させる可変頂角プリズム等を用いてもよい。
【００１７】このように、対物レンズ１で形成される１
次像Ｉ1 の位置近傍に可変頂角プリズム等の瞳移動手段
３を設けると、対物レンズ１の瞳開口Ａの接眼レンズ２
による像である接眼レンズ射出瞳Ｐの位置は、光軸に垂
直な方向に瞳移動手段３の偏向角に依存した距離だけ移
動する。そのため、観察者眼球Ｅの瞳位置がこの顕微鏡
の光軸からδだけずれていても、瞳移動手段３の偏向角
をそれに応じた角度に調節することにより、２次像Ｉ2
を形成する光線は全て観察眼球Ｅの瞳に入射するように
することができる。図３は、瞳移動手段３として可変頂
角プリズムを用いた場合に、プリズムの頂角位置と接眼
レンズ射出瞳Ｐの移動方向の関係を示す図であり、瞳移
動手段３の頂角が図の下にあるとき、接眼レンズ射出瞳
Ｐは上方へ移動し（図（ａ））、頂角がゼロのとき、接
眼レンズ射出瞳Ｐは光軸を中心にし（図（ｂ））、頂角
が図の上にあるとき、接眼レンズ射出瞳Ｐは下方へ移動
する。もちろん、図に垂直な方向についても同様なこと
が言える。なお、このようなアナログ光偏向素子からな
る瞳移動手段３を１次像Ｉ1 近傍に配置しても、２次像
Ｉ2 の位置には何ら影響を及ぼさないので、観察者が観
察する像の位置、方向は変化しない。
次像Ｉ1 の位置近傍に可変頂角プリズム等の瞳移動手段
３を設けると、対物レンズ１の瞳開口Ａの接眼レンズ２
による像である接眼レンズ射出瞳Ｐの位置は、光軸に垂
直な方向に瞳移動手段３の偏向角に依存した距離だけ移
動する。そのため、観察者眼球Ｅの瞳位置がこの顕微鏡
の光軸からδだけずれていても、瞳移動手段３の偏向角
をそれに応じた角度に調節することにより、２次像Ｉ2
を形成する光線は全て観察眼球Ｅの瞳に入射するように
することができる。図３は、瞳移動手段３として可変頂
角プリズムを用いた場合に、プリズムの頂角位置と接眼
レンズ射出瞳Ｐの移動方向の関係を示す図であり、瞳移
動手段３の頂角が図の下にあるとき、接眼レンズ射出瞳
Ｐは上方へ移動し（図（ａ））、頂角がゼロのとき、接
眼レンズ射出瞳Ｐは光軸を中心にし（図（ｂ））、頂角
が図の上にあるとき、接眼レンズ射出瞳Ｐは下方へ移動
する。もちろん、図に垂直な方向についても同様なこと
が言える。なお、このようなアナログ光偏向素子からな
る瞳移動手段３を１次像Ｉ1 近傍に配置しても、２次像
Ｉ2 の位置には何ら影響を及ぼさないので、観察者が観
察する像の位置、方向は変化しない。
【００１８】ところで、以上においては、瞳移動手段３
の偏向角は観察者眼球Ｅの瞳位置に応じて変化させると
しているが、観察者眼球Ｅの瞳位置は公知の種々の視線
検出方式を利用して検出することができる。例えば、眼
球Ｅの斜め前方に点光源を配置し、その点光源からの光
の反射位置を検出することにより、眼球Ｅの瞳位置を検
出する方式（特公昭５０−３６１３０号）、目の周囲に
貼り付けた電極からの信号により眼球運動を検出して眼
球Ｅの瞳位置を検出する方式（特公昭５６−２２５３７
号）、眼球Ｅの瞳の像を撮像してその位置により眼球Ｅ
の瞳位置を検出する方式等がある。この中、眼球Ｅの瞳
の像を直接撮像してその位置により眼球の瞳位置を検出
する方式を採用する場合の光学系を図４に示す。図４
（ａ）〜（ｃ）は図３（ａ）〜（ｃ）に対応するが、眼
球Ｅの瞳位置を検出するために、瞳移動手段３と接眼レ
ンズ２の間にハーフミラー４を斜めに配置し、眼球Ｅの
瞳から接眼レンズ２を反対方向に通った光を結像レンズ
５に入射させ、その結像面にＣＣＤ等の撮像素子６を配
置し、この撮像素子６により眼球Ｅの瞳の像を撮像す
る。図４中の光線の経路は、眼球Ｅの瞳の中心から出た
光の経路を示す。
の偏向角は観察者眼球Ｅの瞳位置に応じて変化させると
しているが、観察者眼球Ｅの瞳位置は公知の種々の視線
検出方式を利用して検出することができる。例えば、眼
球Ｅの斜め前方に点光源を配置し、その点光源からの光
の反射位置を検出することにより、眼球Ｅの瞳位置を検
出する方式（特公昭５０−３６１３０号）、目の周囲に
貼り付けた電極からの信号により眼球運動を検出して眼
球Ｅの瞳位置を検出する方式（特公昭５６−２２５３７
号）、眼球Ｅの瞳の像を撮像してその位置により眼球Ｅ
の瞳位置を検出する方式等がある。この中、眼球Ｅの瞳
の像を直接撮像してその位置により眼球の瞳位置を検出
する方式を採用する場合の光学系を図４に示す。図４
（ａ）〜（ｃ）は図３（ａ）〜（ｃ）に対応するが、眼
球Ｅの瞳位置を検出するために、瞳移動手段３と接眼レ
ンズ２の間にハーフミラー４を斜めに配置し、眼球Ｅの
瞳から接眼レンズ２を反対方向に通った光を結像レンズ
５に入射させ、その結像面にＣＣＤ等の撮像素子６を配
置し、この撮像素子６により眼球Ｅの瞳の像を撮像す
る。図４中の光線の経路は、眼球Ｅの瞳の中心から出た
光の経路を示す。
【００１９】撮像素子６で得られた眼球Ｅの瞳の画像信
号は、図５に示すように、例えばＣＰＵ７に入力させて
そこで瞳像の解析を行い、光軸からの瞳の中心位置のず
れ量を算出する。そのずれ量を表す信号を瞳移動手段３
用の駆動回路８に帰還させ、駆動回路８により観察者眼
球Ｅの瞳位置に応じて瞳移動手段３の偏向角を制御する
ことにより、自動的に接眼レンズ射出瞳Ｐを観察者眼球
Ｅの瞳位置に合致させることができる。
号は、図５に示すように、例えばＣＰＵ７に入力させて
そこで瞳像の解析を行い、光軸からの瞳の中心位置のず
れ量を算出する。そのずれ量を表す信号を瞳移動手段３
用の駆動回路８に帰還させ、駆動回路８により観察者眼
球Ｅの瞳位置に応じて瞳移動手段３の偏向角を制御する
ことにより、自動的に接眼レンズ射出瞳Ｐを観察者眼球
Ｅの瞳位置に合致させることができる。
【００２０】図６は本発明を望遠鏡の光学系に適応した
実施例を示す図である。対物レンズ１による遠方物体の
１次像Ｉ1 が接眼レンズ２の前側焦点位置近傍に結像さ
れ、その１次像Ｉ1 は接眼レンズ２によって虚像として
拡大される。図１の顕微鏡の場合と同様、１次像Ｉ1 の
位置近傍に同様の瞳移動手段３を設けて、１次像Ｉ1か
ら出る光線の方向を観察者眼球Ｅの瞳位置の方向になる
ように偏向させ、接眼レンズ射出瞳Ｐを観察者眼球Ｅの
瞳位置に合致させる。この場合も、上記の顕微鏡の場合
と同様、図４に例示したような観察者眼球Ｅの瞳位置検
出手段、図５に例示したような瞳移動手段３の駆動制御
手段を用いることにより、接眼レンズ射出瞳Ｐを自動的
に観察者眼球Ｅの瞳位置に合致させることができる。
実施例を示す図である。対物レンズ１による遠方物体の
１次像Ｉ1 が接眼レンズ２の前側焦点位置近傍に結像さ
れ、その１次像Ｉ1 は接眼レンズ２によって虚像として
拡大される。図１の顕微鏡の場合と同様、１次像Ｉ1 の
位置近傍に同様の瞳移動手段３を設けて、１次像Ｉ1か
ら出る光線の方向を観察者眼球Ｅの瞳位置の方向になる
ように偏向させ、接眼レンズ射出瞳Ｐを観察者眼球Ｅの
瞳位置に合致させる。この場合も、上記の顕微鏡の場合
と同様、図４に例示したような観察者眼球Ｅの瞳位置検
出手段、図５に例示したような瞳移動手段３の駆動制御
手段を用いることにより、接眼レンズ射出瞳Ｐを自動的
に観察者眼球Ｅの瞳位置に合致させることができる。
【００２１】次に、本発明を内視鏡に適用した実施例に
ついて説明する。図７に示すように、イメージ光ファイ
バー束９を用いた内視鏡は、対物レンズ１により１次像
Ｉ1がイメージ光ファイバー束９の入力端に結像され、
イメージ光ファイバー束９によりその１次像Ｉ1 はその
出力端に伝達像Ｉ1'として伝えられる。イメージ光ファ
イバー束９の出力端に前側焦点位置を略一致させて接眼
レンズ２が配置され、その伝達像Ｉ1'は接眼レンズ２に
よって虚像として拡大され、観察者に観察される。内視
鏡の場合、顕微鏡、望遠鏡と異なり、接眼レンズ２の射
出瞳は対物レンズ１の瞳開口の接眼レンズ２による像と
して規定されないが、伝達像Ｉ1'にはイメージ光ファイ
バー束９を構成する光ファイバーのＮＡで規定される角
度θ内にのみ光を射出し視角が制限される視角依存性が
あるため、接眼レンズ２を通して伝達像Ｉ1'を観察する
ことができる範囲は、接眼レンズ射出瞳Ｐと同様に図示
のＰ’の範囲に限定される。ここで、このＰ’の範囲を
接眼レンズ２の射出瞳Ｐ’と呼び、この場合も、伝達像
Ｉ1'の位置近傍であるイメージ光ファイバー束９の出力
端近傍に瞳移動手段３を設けて、伝達像Ｉ1'から出る光
線の方向を観察者眼球Ｅの瞳位置の方向になるように偏
向させ、接眼レンズ射出瞳Ｐ’を観察者眼球Ｅの瞳位置
に合致させる。そして、上記の顕微鏡、望遠鏡の場合と
同様に、図４に例示したような観察者眼球Ｅの瞳位置検
出手段、図５に例示したような瞳移動手段３の駆動制御
手段を用いることにより、接眼レンズ射出瞳Ｐ’を自動
的に観察者眼球Ｅの瞳位置に合致させることができる。
ついて説明する。図７に示すように、イメージ光ファイ
バー束９を用いた内視鏡は、対物レンズ１により１次像
Ｉ1がイメージ光ファイバー束９の入力端に結像され、
イメージ光ファイバー束９によりその１次像Ｉ1 はその
出力端に伝達像Ｉ1'として伝えられる。イメージ光ファ
イバー束９の出力端に前側焦点位置を略一致させて接眼
レンズ２が配置され、その伝達像Ｉ1'は接眼レンズ２に
よって虚像として拡大され、観察者に観察される。内視
鏡の場合、顕微鏡、望遠鏡と異なり、接眼レンズ２の射
出瞳は対物レンズ１の瞳開口の接眼レンズ２による像と
して規定されないが、伝達像Ｉ1'にはイメージ光ファイ
バー束９を構成する光ファイバーのＮＡで規定される角
度θ内にのみ光を射出し視角が制限される視角依存性が
あるため、接眼レンズ２を通して伝達像Ｉ1'を観察する
ことができる範囲は、接眼レンズ射出瞳Ｐと同様に図示
のＰ’の範囲に限定される。ここで、このＰ’の範囲を
接眼レンズ２の射出瞳Ｐ’と呼び、この場合も、伝達像
Ｉ1'の位置近傍であるイメージ光ファイバー束９の出力
端近傍に瞳移動手段３を設けて、伝達像Ｉ1'から出る光
線の方向を観察者眼球Ｅの瞳位置の方向になるように偏
向させ、接眼レンズ射出瞳Ｐ’を観察者眼球Ｅの瞳位置
に合致させる。そして、上記の顕微鏡、望遠鏡の場合と
同様に、図４に例示したような観察者眼球Ｅの瞳位置検
出手段、図５に例示したような瞳移動手段３の駆動制御
手段を用いることにより、接眼レンズ射出瞳Ｐ’を自動
的に観察者眼球Ｅの瞳位置に合致させることができる。
【００２２】なお、図示は省くが、液晶表示装置の表示
像も、イメージ光ファイバー束９の伝達像Ｉ1'と同様
に、ある角度範囲内にのみ光を射出し視角が制限される
視角依存性があるため、その表示像を接眼レンズを通し
て観察する際に、同じような瞳移動手段３を液晶表示装
置の表示面の直前に設けて、その接眼レンズ射出瞳Ｐ’
を自動的に観察者眼球Ｅの瞳位置に合致させるようにす
ることができる（図８（ｂ）参照）。
像も、イメージ光ファイバー束９の伝達像Ｉ1'と同様
に、ある角度範囲内にのみ光を射出し視角が制限される
視角依存性があるため、その表示像を接眼レンズを通し
て観察する際に、同じような瞳移動手段３を液晶表示装
置の表示面の直前に設けて、その接眼レンズ射出瞳Ｐ’
を自動的に観察者眼球Ｅの瞳位置に合致させるようにす
ることができる（図８（ｂ）参照）。
【００２３】ところで、以上の実施例においては、接眼
光学系２は屈折レンズで構成される接眼レンズとして考
えていたが、凹面鏡を含む反射系、凹面鏡と屈折面の組
み合わせからなる反射屈折系の何れでも構成することが
できる。例えば接眼光学系２を凹面鏡１枚で構成しても
よいし、図８に例示するように、３つの光学面１１〜１
３からなり、その間が屈折率が１より大きい媒質で満た
された偏心プリズム体の形状の接眼光学系２’であっ
て、１次像Ｉ1 又は伝達像Ｉ1'、あるいは、表示像Ｉ1"
に対向して配置された透過面の第１面１１を経て接眼光
学系２’に入射した１次像Ｉ1 等からの光は、観察者視
軸１０上に凹面鏡である第２面１２と観察者眼球Ｅの瞳
との間に配置され透過面と反射面を兼ねる第３面１３に
入射し、そこで反射された光は、観察者視軸１０上に観
察者眼球Ｅの瞳と対向して偏心配置された凹面鏡の第２
面２に入射して反射され、その反射光は、観察者視軸１
０上に第２面２と観察者眼球Ｅの瞳との間に配置された
第３面３を経て接眼光学系２から射出し、観察者視軸１
０に沿って進み、観察者眼球Ｅの瞳に中間像が結像され
ることなく入射し、観察者の網膜上に結像するようなも
ので構成することもできる。なお、図８（ａ）は、顕微
鏡の接眼レンズにこのような反射屈折系の接眼光学系
２’を採用した場合の構成を示す図であり、図８（ｂ）
は、液晶表示装置１４の表示像Ｉ1"の観察光学系にこの
ような反射屈折系の接眼光学系２’を採用した場合の構
成を示す図である。図８（ｂ）中、液晶表示装置１４の
背面に配置されているのはバックライト光源１５であ
り、液晶表示装置１４を背面から照明し、その表示像Ｉ
1"は反射屈折系の接眼光学系２’を通して拡大観察され
るが、上記したように、液晶表示装置１４の表示像Ｉ1"
もある角度範囲内にのみ光を射出し視角が制限される視
角依存性があるため、瞳移動手段３を液晶表示装置１４
の表示面の直前に設けて、その接眼レンズ射出瞳を自動
的に観察者眼球Ｅの瞳位置に合致させるようにしてい
る。
光学系２は屈折レンズで構成される接眼レンズとして考
えていたが、凹面鏡を含む反射系、凹面鏡と屈折面の組
み合わせからなる反射屈折系の何れでも構成することが
できる。例えば接眼光学系２を凹面鏡１枚で構成しても
よいし、図８に例示するように、３つの光学面１１〜１
３からなり、その間が屈折率が１より大きい媒質で満た
された偏心プリズム体の形状の接眼光学系２’であっ
て、１次像Ｉ1 又は伝達像Ｉ1'、あるいは、表示像Ｉ1"
に対向して配置された透過面の第１面１１を経て接眼光
学系２’に入射した１次像Ｉ1 等からの光は、観察者視
軸１０上に凹面鏡である第２面１２と観察者眼球Ｅの瞳
との間に配置され透過面と反射面を兼ねる第３面１３に
入射し、そこで反射された光は、観察者視軸１０上に観
察者眼球Ｅの瞳と対向して偏心配置された凹面鏡の第２
面２に入射して反射され、その反射光は、観察者視軸１
０上に第２面２と観察者眼球Ｅの瞳との間に配置された
第３面３を経て接眼光学系２から射出し、観察者視軸１
０に沿って進み、観察者眼球Ｅの瞳に中間像が結像され
ることなく入射し、観察者の網膜上に結像するようなも
ので構成することもできる。なお、図８（ａ）は、顕微
鏡の接眼レンズにこのような反射屈折系の接眼光学系
２’を採用した場合の構成を示す図であり、図８（ｂ）
は、液晶表示装置１４の表示像Ｉ1"の観察光学系にこの
ような反射屈折系の接眼光学系２’を採用した場合の構
成を示す図である。図８（ｂ）中、液晶表示装置１４の
背面に配置されているのはバックライト光源１５であ
り、液晶表示装置１４を背面から照明し、その表示像Ｉ
1"は反射屈折系の接眼光学系２’を通して拡大観察され
るが、上記したように、液晶表示装置１４の表示像Ｉ1"
もある角度範囲内にのみ光を射出し視角が制限される視
角依存性があるため、瞳移動手段３を液晶表示装置１４
の表示面の直前に設けて、その接眼レンズ射出瞳を自動
的に観察者眼球Ｅの瞳位置に合致させるようにしてい
る。
【００２４】以上、本発明の接眼光学系をいくつかの実
施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例
に限定されず種々の変形が可能である。なお、観察者眼
球Ｅの瞳位置検出手段、瞳移動手段３用の駆動制御手段
等は上記実施例にものに限定されず、公知の種々のもの
の何れでも採用することができる。
施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例
に限定されず種々の変形が可能である。なお、観察者眼
球Ｅの瞳位置検出手段、瞳移動手段３用の駆動制御手段
等は上記実施例にものに限定されず、公知の種々のもの
の何れでも採用することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の接眼光学系によると、接眼光学系に対して観察者眼球
の瞳位置を計測する瞳位置検出手段と、瞳位置検出手段
からの信号に基づいて接眼光学系によって形成された射
出瞳を移動する射出瞳移動手段とを設けたので、観察者
が観察姿勢を変えたり観察者の眼幅が光学機器の眼幅に
一致しないために観察者眼球の瞳位置が接眼光学系の射
出瞳位置から外れても、射出瞳位置が自動的に観察者眼
球の瞳位置に追従する。したがって、観察画像がケラレ
たり画像が観察できなくなることは起きない。
の接眼光学系によると、接眼光学系に対して観察者眼球
の瞳位置を計測する瞳位置検出手段と、瞳位置検出手段
からの信号に基づいて接眼光学系によって形成された射
出瞳を移動する射出瞳移動手段とを設けたので、観察者
が観察姿勢を変えたり観察者の眼幅が光学機器の眼幅に
一致しないために観察者眼球の瞳位置が接眼光学系の射
出瞳位置から外れても、射出瞳位置が自動的に観察者眼
球の瞳位置に追従する。したがって、観察画像がケラレ
たり画像が観察できなくなることは起きない。
【図１】本発明を顕微鏡の光学系に適応した実施例を説
明するための図である。
明するための図である。
【図２】可変頂角プリズムを例示するための図である。
【図３】可変頂角プリズムを用いた場合にその頂角位置
と接眼レンズ射出瞳の移動方向の関係を示す図である。
と接眼レンズ射出瞳の移動方向の関係を示す図である。
【図４】眼球の瞳の像を直接撮像して眼球の瞳位置を検
出する光学系の構成を示す図である。
出する光学系の構成を示す図である。
【図５】瞳移動手段用の駆動制御手段の構成の１例を示
す図である。
す図である。
【図６】本発明を望遠鏡の光学系に適応した実施例を示
す図である。
す図である。
【図７】本発明を内視鏡の光学系に適応した実施例を示
す図である。
す図である。
【図８】本発明において反射屈折系の接眼光学系を顕微
鏡、液晶表示装置の観察光学系に採用した場合の構成を
示す図である。
鏡、液晶表示装置の観察光学系に採用した場合の構成を
示す図である。
【図９】接眼光学系の射出瞳位置と観察者眼球の瞳位置
が合っていない場合の問題点を説明するための図であ
る。
が合っていない場合の問題点を説明するための図であ
る。
Ｏ…物体 Ａ…対物レンズの瞳開口 Ｐ…接眼レンズ射出瞳 Ｐ’…接眼レンズの射出瞳 Ｅ…観察者眼球 Ｉ1 …１次像 Ｉ2 …２次像 Ｉ1'…伝達像 Ｉ1"…表示像 Ｐ1 、Ｐ2 …三角プリズム Ｌ1 …平凸レンズ Ｌ2 …凹平レンズ １…対物レンズ ２…接眼レンズ ２’…接眼光学系 ３…瞳移動手段 ４…ハーフミラー ５…結像レンズ ６…撮像素子 ７…ＣＰＵ ８…駆動回路 ９…イメージ光ファイバー束 １０…観察者視軸 １１…第１面 １２…第２面 １３…第３面 １４…液晶表示装置 １５…バックライト光源
Claims (8)
- 【請求項１】 観察者が観察する１次観察像と、前記１
次観察像を形成する光線を制限する開口と、前記１次観
察像と前記開口を投影する接眼光学系と、前記接眼光学
系に対して観察者眼球の瞳位置を計測する瞳位置検出手
段と、前記瞳位置検出手段からの信号に基づいて前記接
眼光学系によって投影された前記開口の像である射出瞳
を移動する射出瞳移動手段とを有することを特徴とする
接眼光学系。 - 【請求項２】 前記射出瞳移動手段は、可変頂角プリズ
ムからなることを特徴とする請求項１記載の接眼光学
系。 - 【請求項３】 前記射出瞳移動手段は、前記接眼光学系
の射出主光線と略垂直な平面内で前記射出瞳を移動する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の接眼光学系。 - 【請求項４】 前記接眼光学系は、少なくとも１つの凹
面鏡を含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１
項記載の接眼光学系。 - 【請求項５】 観察者が観察する視角依存性のある１次
観察像と、前記１次観察像を投影する接眼光学系と、前
記接眼光学系に対して観察者眼球の瞳位置を計測する瞳
位置検出手段と、前記瞳位置検出手段からの信号に基づ
いて前記接眼光学系によって形成された射出瞳を移動す
る射出瞳移動手段とを有することを特徴とする接眼光学
系。 - 【請求項６】 前記射出瞳移動手段は、可変頂角プリズ
ムからなることを特徴とする請求項５記載の接眼光学
系。 - 【請求項７】 前記射出瞳移動手段は、前記接眼光学系
の射出主光線と略垂直な平面内で前記射出瞳を移動する
ことを特徴とする請求項５又は６記載の接眼光学系。 - 【請求項８】 前記接眼光学系は、少なくとも１つの凹
面鏡を含むことを特徴とする請求項５から７の何れか１
項記載の接眼光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7330606A JPH09171147A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 接眼光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7330606A JPH09171147A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 接眼光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09171147A true JPH09171147A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18234545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7330606A Pending JPH09171147A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 接眼光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09171147A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002054132A2 (en) * | 2000-12-29 | 2002-07-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | System for automatically adjusting a lens power through gaze tracking |
| JP2008046253A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Canon Inc | 画像表示装置 |
| WO2015051441A1 (en) | 2013-10-10 | 2015-04-16 | Raytheon Canada Limited | Electronic eyebox |
-
1995
- 1995-12-19 JP JP7330606A patent/JPH09171147A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002054132A2 (en) * | 2000-12-29 | 2002-07-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | System for automatically adjusting a lens power through gaze tracking |
| WO2002054132A3 (en) * | 2000-12-29 | 2004-01-08 | Koninkl Philips Electronics Nv | System for automatically adjusting a lens power through gaze tracking |
| JP2008046253A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Canon Inc | 画像表示装置 |
| US7755837B2 (en) | 2006-08-11 | 2010-07-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Image display apparatus |
| WO2015051441A1 (en) | 2013-10-10 | 2015-04-16 | Raytheon Canada Limited | Electronic eyebox |
| EP3055730A4 (en) * | 2013-10-10 | 2017-03-22 | Raytheon Canada Limited | Electronic eyebox |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030702 |