WO2019030912A1 - ドットサイト - Google Patents

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objective lens
dot site
light
light source
synthetic resin
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巌 岩澤
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株式会社東京マルイ
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    • G—PHYSICS
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    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G1/00—Sighting devices
    • F41G1/30—Reflecting-sights specially adapted for smallarms or ordnance

Definitions

  • the present invention relates to a dot site as an optical sight attached to shooting equipment such as handguns, guns such as rifles or simulated guns thereof, and cameras.
  • the dot site is a so-called sight, which reflects the light source by the objective lens and aligns the position of the light spot reflected by the light source with the object viewed through the objective lens It aims to aim at things.
  • This dot site is characterized in that if the user looks into the lens from any angle and the light spot is aligned with the object, the aim is met, and even if the object moves, the aim can be quickly achieved.
  • a lens which is one of optical elements from a transparent resin material.
  • the objective lens is made of a synthetic resin, it is possible to make a lens that is not easily broken even if a BB bullet hits, and it can withstand a certain impact.
  • the objective lens which is the optical element is described as having, for example, a paraboloidal shape or a concave reflecting surface 14a similar to a paraboloid. Therefore, when an objective lens which is one of the optical elements is manufactured using synthetic resin as a material, and a dot site is created using it, when the line of sight of the user looking at the objective lens is moved, the reflected light source It became clear to move.
  • the positional relationship between the dot site and the object changes even if the line of sight is removed from the reflected light source Without it, it has the feature that the aim matches.
  • the present invention has been made focusing on the above points, and the problem is that it is used for a dot site that can be easily aimed even if the objective lens is made of synthetic resin and the line of sight is removed from the object. It is an object of the present invention to provide an objective lens that can be used and a dot site using the objective lens.
  • Equation 1 representing an aspheric shape in an optical lens
  • the objective lens in the first aspect has a lens made of synthetic resin that transmits light, and a reflecting surface disposed on the observer side or the opposite side of the lens made of synthetic resin, and the reflecting surface is a light source
  • the reflecting surface is a light source
  • the dot site of a 2nd viewpoint has a light source for light irradiation, and an objective lens of a 1st viewpoint.
  • the dot site in the third aspect is, in the second aspect, the reflecting surface, which is a half mirror that reflects part of the received light.
  • the dot site in the fourth aspect is that in the second aspect or the third aspect, the objective lens has an equal magnification. That is, when the objective lens passes through it and observes a distance, the optical magnification is the same as in the case where it is observed without using the objective lens.
  • an objective lens made of a synthetic resin it is possible to provide an objective lens made of a synthetic resin and to easily aim the target even if the object moves, and a dot site using the objective lens.
  • A is a front perspective view of the dot site.
  • B is a rear perspective view of the dot site. It is a conceptual diagram of the curve which specifies the shape of a reflective surface. It is a side conceptual diagram of the dot site which has a curved surface. It is a plane conceptual diagram of a dot site which has a curved surface.
  • A is a front perspective view of a second dot site.
  • B is a rear perspective view of the second dot site.
  • It is a side conceptual diagram of the 2nd dot site which has a curved surface.
  • the dot site 10 in the present embodiment will be described.
  • the dot site 10 is a sighting device which can be aimed by irradiating the light source 20 and aiming a sighting mark (reticle) projected on the reflecting surface 30 to the object f. Used to do quick.
  • the light source 20 is turned on by the electricity from the battery 25 by turning on the switch 21. Therefore, the light source 20 is preferably a light emitting diode (LED), and reflects light from the light source 20 by the reflective surface 30. In this case, it may be called a red dot site by using a light source 20 that emits so-called red light.
  • LED light emitting diode
  • the objective lens 40 made of synthetic resin has a reflecting surface 30 and a transmitting surface 35 for transmitting light, and they are disposed integrally.
  • the reflecting surface 30 has a curved surface y represented by equation 1 described later in order to reflect light emitted from the light source and to artificially express a point to be a target for the observer.
  • the magnification can be equalized without changing the magnification.
  • the same magnification means that when the objective lens is transmitted therethrough to observe a distance, the optical magnification is the same as in the case where the objective lens is observed without using the objective lens.
  • the reflecting surface 30 has a shape represented by a predetermined expression 1, the shape of the transmitting surface 35 integral therewith can be arbitrarily determined.
  • the shape of the reflecting surface 30 is an aspheric shape, and can be expressed by the following equation 1.
  • the predetermined condition that is, the value of c which is the curvature
  • the conic coefficient k ⁇ 1 and to create the reflective surface 30 having a shape to which those specific conditions are applied.
  • a value called Sag takes the vertex of the aspheric surface represented by the aspheric surface polynomial as the origin, z axis with the optical axis as the horizontal axis, h as the distance from the optical axis, and the vertical axis It is the value of z when a numerical value is substituted for h on the zh plane.
  • the value of z obtained by substituting h in Table 1 is plotted on the zh plane as a curve x, and the curve x is shown in FIG.
  • a curved surface y obtained by rotating the curve x about the z axis is the shape of the reflective surface 30. Therefore, this is a curved surface y represented by Formula 1, and the reflective surface 30 has this curved surface y. Therefore, by disposing the reflecting surface 30 having the curved surface y on the objective lens 40, the spherical aberration of the dot site 10 having this is corrected.
  • the reflecting surface 30 literally reflects light from the light source 20, but does not totally reflect the light, but a so-called half mirror (semi-transmissive reflective film) that reflects part of the received light It may be.
  • the reflective surface 30 does not necessarily include the semi-transmissive reflective film.
  • the reflectance of the transmission surface 35 is about 15 percent, so by disposing the reflection surface 30 on the viewer side of the transmission surface 35 or on the opposite side, the light source Light from 20 can be reflected. In that case, since the transmittance is 85%, the object f can be clearly seen through the reflective surface 30. Further, as described above, the distance from the light source 20 to the f1 in the case where the reflecting surface 30 is disposed on the viewer side of the transmitting surface 35 is preferably 15 mm to 60 mm in consideration of the size of the dot site 10.
  • the reflective film is provided on the reflective surface 30, for example, if the reflectance is set to 20 percent, the transmittance is 80 percent, and the light from the light source 20 can be reflected more reliably. In addition, this reflectance can be set arbitrarily.
  • the reflecting surface 30 is preferably integral with the objective lens 40. Moreover, it is preferable to arrange
  • the dot site 10 has a known attachment (not shown) and can be attached to the gun.
  • the dot site 10 of the above configuration is attached to a gun (not shown).
  • the switch 21 When the switch 21 is turned on, the light spot l from the light source 20 which is turned on by electricity from the battery 25 is reflected to the reflecting surface 30 of the above configuration, and the light spot is horizontal to the eye of the observer P. At this time, it appears to the observer P that the light spot l is focused substantially at the center of the reflecting surface 30. It is needless to say that the light spot l from the light source 20 is irradiated to the center of the reflective surface 30 in advance.
  • the observer P looks at the object f, and moves the dot site 10 so that the light spot l and the object f in the light source 20 projected on the reflecting surface 30 coincide with each other.
  • the observer P transmits the objective lens 40 from the light axis reflected horizontally and the object f. Coincides with the optical axis entering the eye (see FIG. 3).
  • the dot site 10 is attached to the gun so that the direction of the muzzle coincides with the light spot in advance, the observer P hits the object f when the trigger is pulled. In this way, it is possible to simulate a situation in which red light is incident in parallel from an object f located very far, and the observer P can accurately aim.
  • the shape of the reflective surface 30 is a predetermined shape as mentioned above as mentioned above, spherical aberration is correct
  • the shape of the surface on the side of the object fA of the second objective lens 40A in the second dot site 10A may be the second reflective surface 30A.
  • the difference from the dot site 10 is only this point, and the other configurations are the same, so the same reference numerals are given and the description thereof is omitted (see FIGS. 5A and 5B).
  • the position of the second reflective surface 30A can be disposed on the side of the surface of the object fA.
  • the observer PA looks at the object fA, and moves the second dot site 10A so that the light spot lA in the light source 20 projected on the second reflection surface 30A and the object fA coincide with each other.
  • the distance from the light source 20 to f2 is preferably 15 mm to 60 mm in consideration of the size of the dot site 10 .
  • the observer PA will hit the object fA if the trigger is pulled. In this way, it is possible to simulate a situation in which red light is incident in parallel from the object fA located very far, and the observer PA can accurately aim.

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Abstract

課題 対物レンズを合成樹脂で作成すると共に対象物が動いたとしても容易に照準を合わせることができるドットサイトに使用する対物レンズ及びその対物レンズを使用するドットサイトを提供する。 解決手段 光を透過する合成樹脂製のレンズと、 前記合成樹脂製のレンズにおける観測者側またはその反対側に配置した反射面と、を有し、 前記反射面は、光源から照射された光を反射し観測者に目標となる点を擬似的に表現するために以下の式１及び、（１）で表される曲面を有する対物レンズ。 （１）－０．０３３≦ 曲率ｃ ≦－０．００８、円錐係数ｋ＝－１である。

Description

ドットサイト
　本発明は、拳銃、小銃等の銃器あるいはそれらの模擬銃、およびカメラ等の撮影機器に装着する光学照準器としてのドットサイトに関するものである。
　ドットサイトとは、いわゆる照準器のことであり、対物レンズにて光源を反射すると共に、その光源からの光をその対物レンズで反射した光点とその対物レンズを通してみる目的物との位置を合わせることで照準を合わせるというものである。このドットサイトでは使用者がどの角度からレンズを覗いても光点を対象物に合わせれば照準が合うという特徴があり、目的物が動いたとしても迅速に照準を合わせられるというものである。
　そこで、特許４５８５５３２号公報にドットサイトが記載されている。しかしながらこのドットサイトの外部ハウジングは両端面が透明なガラスで密閉されて構成されているものの、たとえば電動ガンなどで使用するいわゆるＢＢ弾が当たると破損してしまうという問題がある。また、衝撃を受けることによっても破損してしまうという場合がある。このような問題を解決するものとして、外部ハウジングをガラス製ではなく合成樹脂製とし、さらに、対物レンズについても合成樹脂製とすることが好ましいがこれに関してはすでに開示されている。
　たとえば、特開２０１６－１４３０００号公報においてその明細書の記載から、光学素子のうちの一種であるレンズを透明樹脂材料で製造することが提案されている。このように対物レンズを合成樹脂で作成すれば、ＢＢ弾が当たったとしても割れにくいレンズを作成することができると共に一定の衝撃にも耐えることができるというものである。
　上記公報において、その光学素子である対物レンズは、例えば放物面形状もしくは放物面に近似した凹面状の反射面１４ａを有し、と記載されている。そこで、その光学素子のうちの一種である対物レンズを、合成樹脂を素材として製造し、それを使用したドットサイトを作成したところ、対物レンズを見る使用者の視線を動かすと、反射した光源が、動くということが明らかとなった。
　すなわち上記のとおり、ドットサイトでは一度その反射した光源と対象物を一致させて照準を合わせた後は、その反射した光源から視線を外しても、ドットサイトと、対象物との位置関係が変わらなければ照準が合うという特徴があるというものである。
　しかしながら、この合成樹脂製の対物レンズを使用したドットサイトでは、その反射した光源から視線を外すと、対象物と、その反射した光源と、がずれてしまい、結果的に照準を対象物に合わせることができないという問題が生じた。
特許４５８５５３２号公報 特開２０１６－１４３０００号公報
　本発明は前記の点に着目してなされたもので、その課題は、対物レンズを合成樹脂で作成すると共に対象物から視線を外したとしても、容易に照準を合わせることができるドットサイトに使用することができる対物レンズ及びその対物レンズを使用したドットサイトを提供することを目的とする。
　本発明者はドットサイトにおいて反射面を有する対物レンズを合成樹脂で作成したが、前述のとおりこの対物レンズは、ＢＢ弾が当たっても破損しにくいものであるものの、視線を動かした際に照準がずれるという問題が生じた。この現象に関する調査の結果、照準がずれる原因は球面収差によって生じることを見出した。
　光学レンズにおいて非球面形状を表す式１を使用する場合、非球面形状の光学レンズにおいて球面収差を補正するためには特定の条件を満足する必要がある。すなわち－０．０３３≦ 曲率ｃ ≦－０．００８、円錐係数ｋ＝－１という条件の下で非球面形状を表す一般的な式１を使用し合成樹脂の反射面を有する対物レンズ及びその対物レンズを使用したドットサイトを発明するに至った。
　そこで、第１観点における対物レンズは、光を透過する合成樹脂製のレンズと、合成樹脂製のレンズにおける観測者側またはその反対側に配置した反射面と、を有し、反射面は、光源から照射された光を反射し観測者に目標となる点を擬似的に表現するために以下の式１及び、（１）で表されるというものである。
（式1）
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　（１）－０．０３３≦ 曲率ｃ ≦－０．００８、円錐係数ｋ＝－１である。
　また、第２観点のドットサイトは、光照射するための光源と、第１観点の対物レンズと、を有するというものである。
　第３観点におけるドットサイトは、第２観点において、前記反射面は、受けた光の一部を反射するハーフミラーである。
　第４観点におけるドットサイトは、第２観点または第３観点において、前記対物レンズは等倍であるというものである。すなわち、前記対物レンズはこれを透過して遠方を観察する際には対物レンズを用いずに観測した場合と比較して光学倍率が同一であるというものである。
　本発明によれば、対物レンズを合成樹脂で作成すると共に対象物が動いたとしても容易に照準を合わせることができるその対物レンズと、その対物レンズを使用したドットサイトを提供することができる。
Ａは、ドットサイトの正面斜視図である。Ｂは、ドットサイトの背面斜視図である。 反射面の形状を特定する曲線の概念図である。 曲面を有するドットサイトの側面概念図である。 曲面を有するドットサイトの平面概念図である。 Ａは、第２ドットサイトの正面斜視図である。Ｂは、第２ドットサイトの背面斜視図である。 曲面を有する第２ドットサイトの側面概念図である。
　本実施例におけるドットサイト１０について説明する。このドットサイト１０は、光源２０から照射され、反射面３０に投影された照準マーク（レチクル）を対象物ｆに合わせることによって照準を合わせることができる照準器であり、銃などに装着し照準あわせを迅速に行うために使用される。光源２０は、スイッチ２１を入れることで、バッテリー２５からの電気によって点燈する。従って、その光源２０は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が好ましく、光源２０からの光を反射面３０によって反射する。この場合いわゆる赤色の光を発する光源２０を使用することでレッドドットサイトと呼ばれることがある。
　合成樹脂製の対物レンズ４０は、反射面３０と光を透過する透過面３５とを有し、それらが一体として配置されている。ここで、反射面３０は、光源から照射された光を反射し観測者に目標となる点を擬似的に表現するために後述する式１で表される曲面ｙを有するものである。また、透過面３５の形状を任意に変更することによって、観測者Ｐが対象物ｆを見たときに、倍率を変更することなく等倍にすることができる。ここで、等倍とは、前記対物レンズはこれを透過して遠方を観察する際には対物レンズを用いずに観測した場合と比較して光学倍率が同一であるというものである。このようにすることによって、観測者Ｐの一方の目で全体を見ると同時に、他方の目でドットサイトを覗き込んでも違和感が無く対象物ｆに対して照準を合わせ易くなる。なお、拡大または縮小することを妨げるものではない。すなわち、後述するように、反射面３０は所定の式１で表された形状を呈すれば、それと一体の透過面３５の形状は、任意に定めることができる。
　また、上記反射面３０の形状は、非球面形状であり、以下の式１により現すことができる。これは後述するように反射面３０と、透過面３５とを有する対物レンズ４０を合成樹脂で作成した場合において、照準がずれる原因を長年研究した結果、球面収差が生じていることを補正すれば、そのずれを解消することを発見した。これによりさらに、球面収差を補正するための以下の式１に、所定の条件すなわち曲率であるｃの値は、研究開発の結果　－０．０３３≦ 曲率ｃ ≦－０．００８の範囲が好ましく、また、さらに、円錐係数ｋ＝－１を見出し、それら特定の条件を応用した形状を呈する反射面３０を作成することができた。
（式１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　なお、ここでｃは、上述のとおり曲率であり、ドットサイト１０の大きさを考慮すると、光源２０からｆ１までの距離は、１５ミリメートルから６０ミリメートルが好ましい。また、このときのｃの値は、研究開発の結果、－０．０３３≦ 曲率ｃ ≦－０．００８が好ましく、また、一例として、光源２０からｆ１までの距離が２０ミリメートルの場合におけるｃの値、－０．０２５が見出された。また、円錐係数ｋ＝－１を代入する。
　ここで、円錐係数ｋ＝－１とした理由は、円錐係数－１で放物面となり、放物面にすることで球面収差が完全に補正されるからである。
上記のとおり、一例としてのｃの値－０．０２５と、円錐係数ｋ＝－１と、をそれぞれ、上記式１に代入すると、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
となりこれが、後述するように本実施例における非球面の反射面３０の形状を表す式となる。
　すなわち、上記式におけるｈに、それぞれ０及び１．００から１０．００までの数値を代入し、それぞれのｚの値を表したものが以下に示す表１である。なお、便宜的に小数点以下第３位は四捨五入している。ここで、Ｓａｇと呼ばれる値は、非球面多項式で表された非球面の頂点を原点として、光軸を横軸としたｚ軸とし、ｈを光軸からの距離とし、それを縦軸としたｚｈ平面上において、ｈに数値を代入した時のｚの値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　このように表１にｈを代入して得たｚの値を、ｚｈ平面上にプロットしたものが曲線ｘであり、その曲線ｘを、図２に示したものである。またこの曲線ｘをｚ軸周りに回転させて得た曲面ｙが、反射面３０の形状である。従って、これが式１で表される曲面ｙであり、反射面３０はこの曲面ｙを有するものである。よって、曲面ｙを有する反射面３０を対物レンズ４０に配置することで、これを有するドットサイト１０の球面収差が補正される。
　反射面３０は文字通り、光源２０からの光を反射するというものであるが、その光を全反射するというものではなく、受けた光の一部を反射するいわゆるハーフミラー（半透過反射膜）であってもよい。
　また、この反射面３０は、必ずしも、半透過反射膜を具備しない場合であっても好ましい。透過面３５を透明な合成樹脂、特に、ポリカーボネートの場合において、その反射率は１５パーセント程度であるので、その透過面３５における観測者側またはその反対側に反射面３０を配置することで、光源２０からの光を反射することができる。その場合においては、透過率は８５パーセントであるから、反射面３０を通して対象物ｆが明瞭に見えることになる。また、上記のとおり、透過面３５における観測者側に反射面３０を配置した場合における光源２０からｆ１までの距離は、ドットサイト１０の大きさを考慮すると、１５ミリメートルから６０ミリメートルが好ましい。
　また、反射面３０に反射膜を具備する場合は、たとえば、反射率を２０パーセントに設定すれば透過率は、８０パーセントとなりより確実に光源２０からの光を反射することができる。なお、この反射率は任意に定めることができる。
　反射面３０は対物レンズ４０と一体であることが好ましい。また、反射面４０は、観測者Ｐから見て手前側に配置することが好ましい。
　ドットサイト１０は、図示しない公知の取り付け部を有し、銃に取り付けることができる。
　上記構成のドットサイト１０をたとえば図示しない銃に取り付ける。スイッチ２１を入れることで、バッテリー２５からの電気によって点燈する光源２０からの光点ｌが、上記構成の反射面３０に反射され、その光点が観測者Ｐの目に水平に入る。このとき観測者Ｐには、反射面３０のほぼ中心に、光点ｌが点燈しているように見える。なお、あらかじめ、反射面３０の中心に光源２０からの光点ｌが照射されるように構成していることはいうまでもない。
　観測者Ｐは対象物ｆを見据え、反射面３０に投影された光源２０における光点ｌと対象物ｆが一致するようにドットサイト１０を移動する。このように光点ｌと反射面３０に投影された対象物ｆの像ｆ1と、が一致すると、水平に反射された光軸と、対象物ｆから、対物レンズ４０を透過して観測者Ｐの目に入る光軸と一致する（図３参照）。
　このとき、銃口の向きはあらかじめ光点と一致するようにそのドットサイト１０が銃に取り付けられているために、観測者Ｐは、引き金を引けば、弾丸が対象物ｆに命中する。このように、非常に遠い所に位置する対象物ｆから赤色光が平行に入射する状況を模擬することができ、観測者Ｐは正確に照準を合わせることができる。
　なお、上記のとおり反射面３０の形状が上記のとおり所定の形状であるために、球面収差が補正され、照準のずれが解消される。
　他の実施例としては第２ドットサイト１０Ａにおける第２対物レンズ４０Ａの対象物ｆＡの側の面の形状を第２反射面３０Ａとすることもできる。なおドットサイト１０との相違は、この点のみであり他の構成は同様であるので、同一の符号を付しその説明は省略する（図５Ａ、Ｂ参照）。また、図６によれば第２反射面３０Ａの位置を対象物ｆＡの面の側に配置することができる。ここで、観測者ＰＡは対象物ｆＡを見据え、第２反射面３０Ａに投影された光源２０における光点ｌＡと、対象物ｆＡと、が一致するように第２ドットサイト１０Ａを移動する。このように光点ｌＡと第２反射面３０Ａに投影された対象物ｆＡの像ｆ２が一致すると、水平に反射された光軸と、対象物ｆＡから、第２対物レンズ４０Ａを透過して観測者ＰＡの目に入る光軸と一致する。第２対物レンズ４０Ａにおける観測者側とは反対側に第２反射面３０Ａを配置した場合における光源２０からｆ２までの距離は、ドットサイト１０の大きさを考慮すると、１５ミリメートルから６０ミリメートルが好ましい。
　このとき、銃口の向きはあらかじめ光点と一致するようにその第２ドットサイト１０Ａが銃に取り付けられているために、観測者ＰＡは、引き金を引けば、弾丸が対象物ｆＡに命中する。このように、非常に遠い所に位置する対象物ｆＡから赤色光が平行に入射する状況を模擬することができ、観測者ＰＡは正確に照準を合わせることができる。
１０　ドットサイト
１０Ａ　第２ドットサイト
２０　光源
２１　スイッチ
２５　バッテリー
３０　反射面
３０Ａ　第２反射面
３５　透過面
４０　対物レンズ
４０Ａ　第２対物レンズ

Claims (4)

  1. 　光を透過する合成樹脂製のレンズと、
    前記合成樹脂製のレンズにおける観測者側またはその反対側に配置した反射面と、を有し、
    前記反射面は、光源から照射された光を反射し観測者に目標となる点を擬似的に表現するために以下の式１及び、（１）で表される曲面を有する対物レンズ。
    （式1）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    （１）－０．０３３≦ 曲率ｃ ≦－０．００８、円錐係数ｋ＝－１である。
  2. 　光照射するための光源と、
    前記請求項１記載の対物レンズと、を有するドットサイト。
  3. 　前記反射面は、受けた光の一部を反射するハーフミラーである請求項２記載のドットサイト。
  4. 　前記対物レンズは等倍である請求項２または３記載のドットサイト。
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