光学装置用連携焦点機構
【課題】多チャネル光学システムの焦点機構を改善すること。
【解決手段】画像を観察するための光学装置が提供される。この光学装置は互いに隣接して配置された二つの光学チャネルを備え，各光学チャネルは画像検知器アセンブリと，画像検知器からそれぞれの距離を隔てた相補対物レンズとを含む。焦点機構は，双方の画像検知器アセンブリ又は双方の対物レンズアセンブリに直接又は間接に結合されており，焦点機構は，画像検知器と各光学チャネルの対物レンズとの間のそれぞれの距離を調整するように構成されている。焦点機構は，二つのネジセグメントを有する回転可能部を備え，各ネジセグメントはネジピッチが同一ではない。したがって，回転可能部の回転によって，画像検知器と各光学チャネルの対物レンズとの間のそれぞれの距離を，同一でない速度で調整することができる。
【解決手段】画像を観察するための光学装置が提供される。この光学装置は互いに隣接して配置された二つの光学チャネルを備え，各光学チャネルは画像検知器アセンブリと，画像検知器からそれぞれの距離を隔てた相補対物レンズとを含む。焦点機構は，双方の画像検知器アセンブリ又は双方の対物レンズアセンブリに直接又は間接に結合されており，焦点機構は，画像検知器と各光学チャネルの対物レンズとの間のそれぞれの距離を調整するように構成されている。焦点機構は，二つのネジセグメントを有する回転可能部を備え，各ネジセグメントはネジピッチが同一ではない。したがって，回転可能部の回転によって，画像検知器と各光学チャネルの対物レンズとの間のそれぞれの距離を，同一でない速度で調整することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光学装置と共に用いる，特に暗視応用に適した連携（ｇａｎｇｅｄ）焦点機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
暗視システムは，暗い環境において物が見えるようにするために，軍事，産業及び住居の広範な応用に用いられる。例えば，暗視システムは，夜間飛行中の軍事操縦士又は地上をパトロールする兵士によって使用される。警備用カメラは暗視システムを用いて暗い場所を監視し，医用機器は暗視システムを用いて網膜色素変性（夜盲症）のような病状を緩和する。
【０００３】
従来の画像増強暗視装置は，イメージ増倍管（Ｉ２）を用いて画像を増幅する。イメージ増倍管は，暗い環境において，当該環境に存在するが人間の目には知覚されない，赤外光スペクトラムの下部を含むわずかな量の光を収集する。イメージ増倍管は，人間の目が画像を知覚できるように光を増幅する。イメージ増倍管から出力される光は，カメラ又は外部モニタに供給してもよいし，観察者の目に直接供給してもよい。イメージ増倍管装置は通常，観察者に直接光出力を伝達するように，ユーザの頭に装着するゴーグル，すなわち単眼鏡又は双眼鏡に用いられる。
【０００４】
画像増強暗視装置は，星明かり及び月明かりのような利用可能な光を利用する。画像増強装置は非常に少ない照明下で動作するが，洞窟又は大きな洞窟のような完全な暗黒環境ではうまく動作しない。さらに，画像増強装置の効果は，煙，霧，雨，粉塵及び葉のような戦場の遮へい物（ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ）によって減少する。このような理由で，標準の暗視装置は熱画像，すなわち赤外（ＩＲ）情報を加えることによって，強化することができる。
【０００５】
イメージ増倍管を用いる従来の暗視装置は放射される可視波長だけを見ることができるが，強化されたシステムは画像に赤外（すなわち熱）情報を加えることによって，更なる状況認識を可能にする。このことが重要になる典型的なシナリオは，イメージ増倍管装置ではカムフラージュした人が見えない場合である。しかし，同一の画像に赤外情報を加えることによって，カムフラージュした人の熱特徴（ｈｅａｔ ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）が見える。
【０００６】
強化暗視装置は通常二つのチャネルを含み，各チャネルはユーザに場面の画像を伝達する画像検知器を含む。第１チャネルは，例えば熱カメラ（すなわち赤外検知器）及び第１スペクトラム帯域の場面画像を伝達する相補（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）対物レンズを含む。第２チャネルは，例えばイメージ増倍管カメラ及び第２スペクトラム帯域の同一の場面画像を伝達する相補対物レンズを含む。暗視装置内の処理モジュールは，二つの画像を融合させ，互いに重畳させる。このような装置は米国特許第６，５６０，０２９号に開示されており，ここで参照する。
【０００７】
強化暗視装置の各チャネルの焦点を変えるため，最終ユーザは画像検知器とその相補対物レンズとの間の相対距離を調整する。Ｗｉｌｌｅｙほかの米国特許第７，１１６，４９１号をここで参照すると，双方の画像検知器を対応する対物レンズに対して同時に移動させることによって，二つの光学チャネルの焦点を同時に調整するように構成された焦点機構を開示している。
【０００８】
米国特許第７，１１６，４９１号（以降，‘４９１特許という）に記載されているような種々の暗視装置においては，各画像検知器が対応する相補対物レンズに対して移動するか，その逆である。通常の構成においては，画像検知器の一部をなす孔は，相補対物レンズの一部をなすシリンダの外部回転面上を移動するか，その逆である。シリンダと孔との間の遊び量は，孔及びシリンダを構成する機械精度によって規定される。シリンダと孔との間の遊び，すなわち許容誤差は制限されるが，相補孔内をシリンダが自由にスライドできるようになっている。多チャネルシステムにおいては，孔とシリンダとの間の遊びが重畳された画像間の誤差になるため，孔とシリンダとの間の過度の遊びは有害である。孔がシリンダに沿って自由にスライドするようにしつつ，過度な遊びを制限するため，厳しい許容誤差を維持することは，比較的高価な提案である。したがって，費用と，生産性と，性能との点で，多チャネル光学システムの焦点機構を改善する必要がある。
【０００９】
‘４９１特許に記載されているような種々の多チャネル暗視装置は，各チャネルの相対焦点，すなわち，別のチャネルの焦点に対する一つのチャネルの焦点，を調整する機能を含んでいない。‘４９１特許においては，両チャネルの焦点は一つのノブを回すことによって同時に調整される。暗視装置を分解しなければ，一つのチャネルの焦点を別のチャネルの焦点と独立に調整することはできない。暗視装置を分解することなく各チャネルの相対焦点を調整する機能を含めることは，使いやすさの点で利点となるであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば，画像を観察するための光学装置が提供される。この光学装置は互いに隣接して配置された二つの光学チャネルを備え，各光学チャネルは画像検知器アセンブリと，画像検知器からそれぞれの距離を隔てた相補対物レンズとを含み，対物レンズアセンブリは対物レンズを含み，画像検知器アセンブリは画像検知器を含む。焦点機構は，双方の画像検知器アセンブリ又は双方の対物レンズアセンブリに直接又は間接に結合されており，焦点機構は，画像検知器と各光学チャネルの対物レンズとの間のそれぞれの距離を調整するように構成されている。焦点機構は，二つのネジセグメントを有する回転可能部を備え，焦点機構の各ネジセグメントはネジピッチが同一ではない。各画像検知器アセンブリ又は各対物レンズアセンブリのいずれかが，回転可能部のそれぞれのネジセグメントにネジで結合された対になる（ｍａｔｉｎｇ）ネジセグメントを含み，したがって，回転可能部の回転によって，画像検知器と各光学チャネルの対物レンズとの間のそれぞれの距離を，焦点機構の同一でないネジピッチによって同一でない速度で調整することができる。
【００１１】
本発明の別の態様によれば，各対物レンズアセンブリが相補画像検知器アセンブリの移動面に対向するように配置された移動面を含む。弾性部は，各画像検知器アセンブリの移動面を相補対物レンズアセンブリの移動面に向かって偏位させるように配置される。各対物レンズが，対応する相補対物レンズアセンブリに対して移動すると，各画像検知器が対応する相補対物レンズアセンブリに対して移動したとき，各画像検知器の長手軸が対応する相補対物レンズの長手軸に実質的に平行に保たれるように，弾性部が各画像検知器の移動面を相補対物レンズの移動面に向かって偏移させる。
【００１２】
本発明は，添付の図面と関連して以降の詳細な説明を読むことによって，最も良く理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明による多チャネル暗視光学装置の例示実施形態を右上から見た正面透視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの暗視光学装置の右下から見た背面透視図である。
【図１Ｃ】図１Ａの暗視光学装置の下面平面図である。
【図１Ｄ】図１Ａの暗視光学装置の分解図である。
【図２Ａ】図１Ａの暗視光学装置のサブアセンブリの背面立面図であって，画像検知器を省略して各チャネルのキャリッジと対応する対物レンズとの間のはめ合いを示した図である。
【図２Ｂ】図２Ａのサブアセンブリの詳細図である。
【図３】第１チャネルのキャリッジアセンブリの透視図である。
【図４】第２チャネルのキャリッジアセンブリの透視図である。
【図５】図１Ｃの暗視光学装置の線５‐５に沿った断面図であって，焦点機構と各チャネルのキャリッジとの間のはめ合いを示す図である。
【図６Ａ】図１Ａの多チャネル暗視光学装置の焦点機構の上部平面図であって，ハンドル車（ｈａｎｄ ｗｈｅｅｌ）を省略した図である。
【図６Ｂ】図６Ａの焦点機構の正面立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明を各図に沿って説明する。これらの図は制限的ではなく例示的なものであり，本発明の説明を容易にするために添付したものである。これらの図は正確な縮尺によるものではなく，設計図面として用いることを意図したものではない。
【００１５】
図１Ａ〜１Ｄは，参照符号“１０”で示される多チャネル光学装置の一例示実施形態を示す図である。多チャネル光学装置１０は，例えば米国特許第６，５６０，０２９号に例示されたような人が装着する暗視単眼鏡装置に用いてもよい。多チャネル光学装置１０は，画像を観察して，ユーザの目の前に置かれたプリズムビデオディスプレイ（図示せず）に伝達する。
【００１６】
図１Ａ〜１Ｄに示した本発明の例示実施形態によれば，光学装置１０は場面の画像を検知し伝達する二つのチャネル，すなわちチャネル１１及び１３を含む。各チャネル１１，１３は概略，スペクトラム帯域の場面画像を伝達する対物レンズと，画像検知器と，画像検知器を対物レンズに対して移動させるように構成されたキャリッジアセンブリとを含む。各画像検知器はキャリッジアセンブリに固定的に装着されている。キャリッジアセンブリを移動させることによって，画像検知器と対応する相補対物レンズとの間の距離を調整し，それによってチャネルの焦点を調整する。両チャネル１１，１３の焦点は，キャリッジアセンブリを移動させる一つの焦点機構１７を回すことによって同時に調整される。
【００１７】
第１チャネル１１は概略，画像検知器２２と，第１スペクトラム帯域の場面画像を伝達するようにした対物レンズ８を含む相補対物レンズアセンブリ１２と，軸Ａ（図１Ｃ参照）に沿って相補対物レンズ８に対して画像検知器２２を移動させるようにしたキャリッジアセンブリ１５と，を含む。画像検知器２２は，任意選択で例えば赤外線検知器であってもよい。キャリッジアセンブリ１５は，対物レンズ８に対して移動するように構成される。画像検知器２２は，一連のネジ式固定具（図示せず）によってキャリッジアセンブリ１５に固定され，キャリッジアセンブリ１５に沿って移動する。画像検知器２２と対応する相補対物レンズ８との間の軸距離を調整すると，第１チャネル１１の焦点が変わる。
【００１８】
第２チャネル１３は概略，別の画像検知器２４と，第２スペクトラム帯域の同一の場面画像を伝達するようにした対物レンズ９を含む相補対物レンズアセンブリ２６と，軸Ａ（図１Ｃ参照）に沿って相補対物レンズ９に対して画像検知器２４を移動させるようにしたキャリッジアセンブリ１９と，を含む。画像検知器２４は，例えば増倍管アセンブリであってもよいし，イメージ増倍管カメラであってもよい。チャネル１１と同様に，画像検知器２４は，一連のネジ式固定具（図示せず）によってキャリッジアセンブリ１９に固定され，画像検知器２４はキャリッジアセンブリ１９に沿って移動する。画像検知器２４と対応する相補対物レンズ９との間の軸‘Ａ’に沿った軸距離を調整すると，第２チャネル１３の焦点が変わる。
【００１９】
各対物レンズアセンブリ１２及び２６は，表面板１４に設けられたネジ穴にネジではめ合わされ，固定される。本発明の例示実施形態によれば，対物レンズ８及び９は静止しており，固定され，表面板１４に対して移動することはできない。図１Ａに示すように，各対物レンズ８及び９のガラスレンズは環境に露出しており，装置１０の正面から見ることができる。図１Ａ〜１Ｄには示されていないが，装置１０は装置１０の内部部品をカプセル化するために，表面板１４に装着されたきょう体を含む。
【００２０】
焦点機構１７は表面板１４に回転可能に装着されている。焦点機構１７を回転させると，キャリッジアセンブリ１５及び１９が同時に移動する。前述のとおり，キャリッジアセンブリ１５及び１９を移動させると，画像検知器２２及び２４がそれぞれ対応する相補対物レンズ８及び９に対して移動する。このようにして，焦点機構１７を時計方向又は反時計方向いずれかに回すことによって，両チャネル１１及び１３の焦点が同時に調整される。焦点機構１７の更なる詳細を，図５，６Ａ及び６Ｂを参照して説明する。
【００２１】
図２Ａは，図１Ａ〜１Ｄの暗視光学装置のサブアセンブリの背面立面図である。画像検知器２２及び２４並びに種々のほかの部品は図２Ａから省かれ，各チャネルのキャリッジアセンブリ１５及び１９と対応する相補対物レンズ８及び９との間のはめ合いが示されている。キャリッジアセンブリ１５は，対物レンズアセンブリ１２（図１Ｄ参照）の円筒面３０に対向するように配置された半円筒面３２を含む。一組のボールベアリング３６が，キャリッジアセンブリ１５の円筒面３０及び３２と，対物レンズアセンブリ１２との間の境界に配置され，対物レンズアセンブリ１２に沿ってキャリッジアセンブリ１５を移動させる。
【００２２】
類似して第２チャネル１３のキャリッジアセンブリ１９は対物レンズアセンブリ２６の円筒面４０に対向するように配置された半円筒面３８を含む。一組のボールベアリング４２が，キャリッジアセンブリ１９の円筒面３８及び４０と，対物レンズアセンブリ１２との間の境界に配置され，対物レンズアセンブリ２６に沿ってキャリッジアセンブリ１９を移動させる。ボールベアリング３６及び４２はそれぞれ，キャリッジアセンブリ１５及び１９が対応する相補対物レンズに沿って滑らかに移動するようにする。
【００２３】
図２Ｂは図２Ａのサブアセンブリの詳細図である。図２Ｂに最も良く示されているように，キャリッジアセンブリ１５の下側とキャリッジアセンブリ１９の下側との間にポケット４６が規定されている。ポケット４６の一つの端に一組のボールベアリング４８（１個だけが示されている）があり，ポケット４６の別の端に別の組のボールベアリング５０（１個だけが示されている）がある。ボールベアリング４８及び５０は，キャリッジアセンブリ１５及び１９が互いに移動するように，キャリッジアセンブリ１５がキャリッジアセンブリ１９に沿って滑らかにスライドするようにし，またその逆を行う。後でより詳細に説明するが，キャリッジアセンブリ１５及び１９は異なる速度で移動し，最終ユーザが独立に移動させてもよいため，キャリッジアセンブリ１５及び１９は行き違ってスライドするように構成される。
【００２４】
弾性部５２は，ブロック５４をボールベアリング５０に押し付けるように構成される。ボールベアリング５０は，キャリッジアセンブリ１５及び１９の円筒面３２及び３８を，対物レンズアセンブリ１５及び１９の円筒面３０及び４０に押圧する。キャリッジアセンブリ１５及び１９上にそれぞれある傾斜面６０及び６２は，キャリッジアセンブリ１５及び１９を図２Ｂに描かれた矢印によって示される方向，すなわち対物レンズアセンブリ１２及び２６の円筒面３０及び４０に向かって押圧するように設計される。
【００２５】
弾性部５２と，傾斜面６０及び６２と，ボールベアリング５０とは連携して，キャリッジアセンブリ１５及び１９の円筒面３２及び３８を対物レンズアセンブリ１２及び２６の円筒面３０及び４０に向かって押圧し，それぞれチャネル１１及び１３の遊びを無くす。キャリッジアセンブリ１５及び１９と対物レンズアセンブリ１２及び２６との間の過剰な遊びは，遊び自体が重畳させた画像間の誤差となるため，それぞれ有害である。
【００２６】
図３は，第１チャネル１１のキャリッジアセンブリ１５の透視図である。キャリッジアセンブリ１５は概略，キャリッジ７０と，二組のベアリング３６及び４８と，ベアリングセット３６及び４８をそれぞれ保持するための，キャリッジ７０にそれぞれ固定的に装着された二つのベアリングスリーブ７４及び７８と，を含む。キャリッジ７０は半円筒面３２を含み，半円筒面３２の反対側の端部に二つの凹部７２が形成されている。ボールベアリング３６は凹部７２に位置する。ベアリングスリーブ７４は半円筒面３２に固定されている。図示していないが，ボールベアリング３６を収容するためにスリーブ７４には穴が設けられており，図示されているようにボールベアリング３６が半円筒面３２から突き出る。スリーブ７４に設けられた穴は，ボールベアリング３６をそれぞれの凹部７２に保持するように十分小さいが，ボールベアリング３６がそれぞれの凹部７２内で回転できるように十分大きい。ボールベアリング３６は，キャリッジアセンブリ１５が光学チャネル１１の対物レンズアセンブリ１２の円筒面３０に沿って滑らかにスライドできるようにする。
【００２７】
ベアリングスリーブ７８は，キャリッジ７０の下側に装着される。穴８０及び８１は，ボールベアリング４８及び５０をそれぞれ収容するように，ベアリングスリーブ７８に設けられる。スリーブ７８に設けられた穴８０及び８１は，ボールベアリング４８及び５０を実質的に固定位置に維持するように十分小さいが，ボールベアリング４８及び５０が回転できるように十分大きい。ボールベアリング４８及び５０は，キャリッジアセンブリ１５がキャリッジアセンブリ１９に沿って滑らかにスライドできるようにする。ボールベアリング４８及び５０はそれぞれ，スリーブ７８の側面８２及び６０から突き出る。スリーブ７８の側面８２は実質的に垂直であり，一方スリーブの反対側面は側面８２に対して傾斜している。傾斜した側面６０の目的は，図２Ｂに関連して前述した。
【００２８】
図４は，第２チャネル１３のキャリッジアセンブリ１９の透視図である。キャリッジアセンブリ１９は概略，キャリッジ９０と，一組のベアリング４２と，ボールベアリング４２を所定の位置に保持するための，キャリッジ９０に固定的に装着されたベアリングスリーブ９２と，第１チャネルのキャリッジアセンブリ１５と対になるように構成された，キャリッジ９０の下側に装着された弾性部１００と，を含む。キャリッジ９０は半円筒面３８と，半円筒面３８の反対側の端部に形成されている二つの凹部９４とを含む。ボールベアリング４２は凹部９４に位置する。ベアリングスリーブ９２は半円筒面３８に固定されている。図示していないが，ボールベアリング４２を収容するためにスリーブ９２には穴が設けられている。図示されているようにボールベアリング４２は，スリーブ９２に形成さられた穴から突き出る。スリーブ９２に設けられた穴は，ボールベアリング４２をそれぞれの凹部９４に保持するように十分小さいが，ボールベアリング４２がそれぞれの凹部９４内で回転できるように十分大きい。ボールベアリング４２は，キャリッジアセンブリ１９が光学チャネル１３の対物レンズアセンブリ２６の円筒面４０に沿って滑らかにスライドできるようにする。
【００２９】
弾性アセンブリ１００はキャリッジ９０の下側に装着され，第１チャネルのキャリッジアセンブリ１５と対になるように構成される。光学装置１０を組み立てた形態において，キャリッジアセンブリ１５のボールベアリング４８はキャリッジ９０のフランジ１０５に当たるように配置される。キャリッジアセンブリ１５のボールベアリング５０は，図２Ｂに示すように，ブロック５４と傾斜面６２との間に配置される。前述のとおり，ボールベアリング４８及び５０はキャリッジアセンブリ１５及び１９が行き違ってスライドできるようにする。
【００３０】
弾性アセンブリ１００は，ブロック５４と，ピン１０４と，４個のバネ５３の形態で提供される弾性部５２と，を備える。ピン１０４の円筒本体は，キャリッジ９０のフランジ１０５に規定された穴とブロック５４内の穴１０７とを通して配置される。ブロック５４はピン１０４の円筒本体に沿ってスライドする。ピン１０４の頭１０６は，フランジ１０５に装着されるか，又はフランジ１０５の上に配置される。バネ５３はブロック５４とフランジ１０５との間に配置されて，ブロック５４を傾斜面６２に押しつける。図示していないが，ネジ５３はブロック５４に固定的に装着してもよい。図２Ｂに関して上述したように，ブロック５４はボールベアリング５０を傾斜面６０及び６２に押し付け，傾斜面６０及び６２はキャリッジアセンブリ１５及び１９をそれぞれ対応する相補対物レンズアセンブリ１２及び２６に当たるように偏移させる。
【００３１】
図５は，図１Ｃの暗視光学装置の線５‐５に沿った断面図であって，焦点機構１７とキャリッジアセンブリ１５及び１９との間のネジはめ合いを示している。図１Ｃ，２Ａ及び５に示すように，各キャリッジアセンブリ１５及び１９はネジ付きスリーブ１０８及び１１０を含み，そのスリーブは機械式固定具１０９（図５に一つの固定具が示されている）によってそれぞれキャリッジ７０及び９０に固定的に装着されている。スリーブ１０８及び１１０は図示されているようにキャリッジ７０及び９０と別体であってもよいし，キャリッジ７０及び９０と一体であってもよい。
【００３２】
図５に最も良く示されているように，ネジ付きスリーブ１０８及び１１０はそれぞれ，メスネジ１１６及び１１８を含むネジ穴を含む。スリーブ１０８及び１１０のメスネジ１１６及び１１８は，それぞれ焦点機構１７のオスネジ１２０及び１３０とネジではめ合わされている。焦点機構１７を回転させると，ネジ付きスリーブ１０８及び１１０が焦点機構１７の長手方向に沿って移動する。ネジ付きスリーブ１０８及び１１０はキャリッジ７０及び９０に固定されているため，焦点機構１７を回転させるとネジ付きスリーブ１０８及び１１０が移動し，ネジ付きスリーブがキャリッジアセンブリ１５及び１９並びに画像検知器２２及び２４を移動させ，それによってチャネルの焦点１１及び１３をそれぞれ調整する。バネ１１３はネジ付きスリーブ１０８と１１０との間に配置され，もう一つのバネ１１５はネジ付きスリーブ１１０と表面板１４との間に配置されて，焦点機構１７の逆回転を防止又は制限する。
【００３３】
図６Ａ及び６Ｂはそれぞれ，図１Ａの多チャネル暗視光学装置１０の焦点機構１７の上部平面図及び正面立面図である。ここで図５，６Ａ及び６Ｂを参照すると，焦点機構１７は概略，外部固定具１３４に規定された孔の中に配置された内部固定具１３２と，外部固定具１３４に装着された調整可能なスリーブ１４０と，外部固定具１３４に装着されたノブ１２２と，を備える。焦点機構１７のノブ１２２は，最終ユーザが触れるように，光学装置１０の外部に配置される。図６Ａ及び６Ｂにおいては焦点機構１７のノブ１２２は省略されて，調整可能なスリーブ１４０が見えている。
【００３４】
焦点機構１７は，光学装置１０の表面板１４に設けられた開口部１３７を通じて配置される。図５に最も良く示されているが，表面板１４の開口部１３７を通じてごみが装置１０の内部に入ることを制限又は防止するため，表面板１４の開口部１３７の露出した表面と接触するように二つのＯリング１３６が外部固定具１３４に配置される。
【００３５】
焦点機構１７の内部固定具１３２は円筒形本体であって，長手方向の一部に沿ったオスネジ１２０を含む。外部固定具１３４もまた，長手方向の一部に沿ってオスネジ１３０がある円筒形である。前述のとおり，ネジ付きスリーブ１０８及び１１０はそれぞれ，メスネジ１１６及び１１８を含み，メスネジは焦点機構１７のオスネジ１２０及び１３０とそれぞれネジではめ合わされている。
【００３６】
固定具１３２及び１３４，及び／又はスリーブ１０８及び１１０のネジピッチは直接，ネジ付きスリーブ１０８及び１１０がそれぞれ固定具１３２及び１３４に沿って移動する速度を生じさせる。この例示実施例によれば，オスネジ１２０のネジピッチはメスネジ１１６のネジピッチと実質的に等しく，オスネジ１３０のネジピッチはメスネジ１１８のネジピッチと実質的に等しい。しかし，オスネジ１２０のネジピッチは，オスネジ１３０のネジピッチとは異なる。したがって，メスネジ１１６のネジピッチもまた，メスネジ１１８のネジピッチとは異なる。オスネジ１２０及び１３０のネジピッチが同一でないため，内部固定具１３２及び外部固定具１３４が同一の速度で回転したとしても，ネジ付きスリーブ１０８及び１１０は同一の速度で移動しない。換言すれば，固定具１３２及び１３４のネジピッチは，それぞれチャネル１１及び１３の焦点速度を生じさせる。
【００３７】
ここではチャネル１１及び１３の手動焦点合わせについて説明したが，モータ又はほかの機械化装置を焦点アセンブリ１７に結合して，装置１０のチャネル１１及び１３の自動焦点合わせを行わせてもよいことが想定される。機械化装置は，高精度かつ低電力のピエゾ電気モータであってもよいし，装置１０のような低摩擦システムに適したほかの類似駆動装置であってもよい。
【００３８】
図５，６Ａ及び６Ｂを更に参照すると，調整可能なスリーブ１４０は，ノブ１２２の下に配置された外部固定具１３４の一部の周りに固定されている。調整可能なスリーブ１４０は，スリーブ１４０が固定具１３２及び１３４に与える押圧力を調整するための，スリーブ１４０のフランジ１４３に装着されたネジ１４２を含む。ネジ１４２を締めると外部固定具１３４の内面が，内部固定具１３２の外面に押し付けられ，その結果固定具１３２及び１３４を固定して，固定具１３４の回転が，同時に固定具１３２の回転を起こす。ネジ１４２を緩めると，外部固定具１３４が内部固定具１３２から解放されて，固定具１３２及び１３４が独立に回転できるようにする。この目的は後で説明する。
【００３９】
ノブ１２２はスリーブ１４０に取り外し可能に結合されている。スリーブ１４０から突出したフランジ１４３はノブ１２２内に形成された溝（図示せず）に配置されて，ノブ１２２をノブ１２２の溝に合わせるか，入れる（indexing or keying）。したがって，ノブ１２２を回転させると，焦点アセンブリ１７の全体，すなわちスリーブ１４０並びに固定具１３２及び１３４が回転する。したがって，ノブ１２２を回転させると画像検知器２２及び２４がそれぞれの相補対物レンズ８及び９に対して移動して，チャネル１１及び１３の焦点設定をそれぞれ変更する。
【００４０】
固定具１３２及び１３４はそれぞれ溝１５０及び１５２を含み，各溝はプラスドライバのチップを受け入れる大きさになっている。溝１５０及び１５２は，チャネル１１及び１３の相対焦点を手動で調整するために設けられている。チャネル１１及び１３の相対焦点を調整するには，最終ユーザはまずスリーブ１４０からノブ１２２を取り除き，ネジ１４２を緩め，そしてプラスドライバによって（溝１５０及び１５２を介して）固定具１３２及び／又は１３４を回転させて，チャネル１１及び１３の個別焦点をそれぞれ調整する。
【００４１】
例えば，溝１５０を回転させると，スリーブ１１０は静止したままスリーブ１０８が移動し，それによってチャネル１３に対するチャネル１１の焦点を変更する。或いは，溝１５２を回転させると，スリーブ１０８は静止したままスリーブ１１０が移動し，それによってチャネル１１に対するチャネル１３の焦点を変更する。固定具１３２を回転させるとネジ付きスリーブ１０８が移動し，ネジ付きスリーブ１０８が対応する相補対物レンズ８に対して画像検知器２２を移動させ，一方，固定具１３４を回転させるとネジ付きスリーブ１１０が移動し，ネジ付きスリーブ１１０が対応する相補対物レンズ９に対して画像検知器２４を移動させることを理解されたい。
【００４２】
チャネル１１及び１３の相対焦点が設定されると，ユーザはスリーブ１４０のネジ１４２を締めて，固定具１３２及び１３４を一体になるように固定し，ノブ１２２をスリーブ１４０に装着する。従来の連携焦点機構と異なり，光学システム全体又はその重要な部分を分解することなく，光学システムの外部から各チャネルの相対焦点を調整することができる。
【００４３】
対物レンズ８及び９は，図１Ａに示すように垂直に距離が隔たっている。当業者であれば，この垂直分離がほとんどの多チャネル光学システムに固有の問題である視差不均一を招くことを理解するであろう。各チャネルを通じて投影される画像を互いに重畳（すなわちオーバレイ）させると，二つの画像の不一致を生じさせる視差不均一を起こす。画像の不一致は，光学装置と観察される物体との間の距離に対する対物レンズ間の分離角度に比例する。
【００４４】
連携焦点機構は，機械式，アナログ又はデジタルの撮像システムのいずれかにおける視差補正のための入力として用いることのできる，対物レンズ間の位置不一致の参照値を提供する。全焦点範囲を通じて視差調整を行うために，位置帰還装置を装置１０に結合してもよい。位置帰還装置は例えば，対物レンズと対応する相補画像検知器との間の距離を測定するひずみゲージ，ホール効果素子又はエンコーダであってよい。この測定値は，多チャネルの焦点距離（すなわち，被写体までの距離）を導出し，１又は複数の画像検知器自体又はその出力画像のいずれかをプリズム表示装置（図示せず）に偏移させることができる，テーブル，アルゴリズム又は機構へ入力するために用いられる。この方法によって，二つのチャネルを通じて無限遠に見える物体が，二つの重畳された画像を含む一つの画像として表示装置に現れる。物体が近くに移動すると，通常は二つのチャネルの分離がプリズム表示装置上のオーバレイ不一致として現れる。本例示実施形態の帰還装置からの入力は，撮像システムに視差不一致を補償するための開回路命令を提供する。デジタル撮像システムは，視差不一致を補償するために，位置帰還装置と協働して一つの画像を他の画像に対して，プリズム表示装置上の適切な画素数だけ垂直に偏移させる。また，機械式，アナログ又はデジタルの撮像システムを，横方向配置誤差を補償するために，プリズム表示装置上に表示された画像を水平に移動させるようにしてもよい。
【００４５】
光学装置１０は単眼暗視システムに用いることを意図しているが，双眼暗視システム又は波長特定カメラ，増倍管，望遠鏡，距離計，投影機，３Ｄシミュレータのような任意のほかの光学システムと共に用いてもよい。光学装置１０は，次に掲げる産業又は応用のうち１又は複数に有用である。例えば，エンターテイメント，自動車，医療，軍事，食品加工，医薬品，物流，等。
【００４６】
ここでは本発明を特定の実施形態を参照して例示し説明したが，本発明は示された詳細に限定されるものではない。むしろ，本願請求項の精神及び均等物の範囲内，かつ本発明から逸脱することなく，詳細において種々の変更を行ってもよい。例えば，画像検知器２２及び２４は実際上静止した対物レンズに沿って移動するが，ここに示さなかった別の実施形態においては，静止位置に維持される画像検知器及び対物レンズが，画像検知器の面に沿って移動してもよい。さらに，光学装置は赤外線検知器２２及びイメージ増倍管アセンブリ２４に限定されず，任意波長の検知器又はイメージ増倍管をこの装置と共に用いてもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光学装置と共に用いる，特に暗視応用に適した連携（ｇａｎｇｅｄ）焦点機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
暗視システムは，暗い環境において物が見えるようにするために，軍事，産業及び住居の広範な応用に用いられる。例えば，暗視システムは，夜間飛行中の軍事操縦士又は地上をパトロールする兵士によって使用される。警備用カメラは暗視システムを用いて暗い場所を監視し，医用機器は暗視システムを用いて網膜色素変性（夜盲症）のような病状を緩和する。
【０００３】
従来の画像増強暗視装置は，イメージ増倍管（Ｉ２）を用いて画像を増幅する。イメージ増倍管は，暗い環境において，当該環境に存在するが人間の目には知覚されない，赤外光スペクトラムの下部を含むわずかな量の光を収集する。イメージ増倍管は，人間の目が画像を知覚できるように光を増幅する。イメージ増倍管から出力される光は，カメラ又は外部モニタに供給してもよいし，観察者の目に直接供給してもよい。イメージ増倍管装置は通常，観察者に直接光出力を伝達するように，ユーザの頭に装着するゴーグル，すなわち単眼鏡又は双眼鏡に用いられる。
【０００４】
画像増強暗視装置は，星明かり及び月明かりのような利用可能な光を利用する。画像増強装置は非常に少ない照明下で動作するが，洞窟又は大きな洞窟のような完全な暗黒環境ではうまく動作しない。さらに，画像増強装置の効果は，煙，霧，雨，粉塵及び葉のような戦場の遮へい物（ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ）によって減少する。このような理由で，標準の暗視装置は熱画像，すなわち赤外（ＩＲ）情報を加えることによって，強化することができる。
【０００５】
イメージ増倍管を用いる従来の暗視装置は放射される可視波長だけを見ることができるが，強化されたシステムは画像に赤外（すなわち熱）情報を加えることによって，更なる状況認識を可能にする。このことが重要になる典型的なシナリオは，イメージ増倍管装置ではカムフラージュした人が見えない場合である。しかし，同一の画像に赤外情報を加えることによって，カムフラージュした人の熱特徴（ｈｅａｔ ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）が見える。
【０００６】
強化暗視装置は通常二つのチャネルを含み，各チャネルはユーザに場面の画像を伝達する画像検知器を含む。第１チャネルは，例えば熱カメラ（すなわち赤外検知器）及び第１スペクトラム帯域の場面画像を伝達する相補（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）対物レンズを含む。第２チャネルは，例えばイメージ増倍管カメラ及び第２スペクトラム帯域の同一の場面画像を伝達する相補対物レンズを含む。暗視装置内の処理モジュールは，二つの画像を融合させ，互いに重畳させる。このような装置は米国特許第６，５６０，０２９号に開示されており，ここで参照する。
【０００７】
強化暗視装置の各チャネルの焦点を変えるため，最終ユーザは画像検知器とその相補対物レンズとの間の相対距離を調整する。Ｗｉｌｌｅｙほかの米国特許第７，１１６，４９１号をここで参照すると，双方の画像検知器を対応する対物レンズに対して同時に移動させることによって，二つの光学チャネルの焦点を同時に調整するように構成された焦点機構を開示している。
【０００８】
米国特許第７，１１６，４９１号（以降，‘４９１特許という）に記載されているような種々の暗視装置においては，各画像検知器が対応する相補対物レンズに対して移動するか，その逆である。通常の構成においては，画像検知器の一部をなす孔は，相補対物レンズの一部をなすシリンダの外部回転面上を移動するか，その逆である。シリンダと孔との間の遊び量は，孔及びシリンダを構成する機械精度によって規定される。シリンダと孔との間の遊び，すなわち許容誤差は制限されるが，相補孔内をシリンダが自由にスライドできるようになっている。多チャネルシステムにおいては，孔とシリンダとの間の遊びが重畳された画像間の誤差になるため，孔とシリンダとの間の過度の遊びは有害である。孔がシリンダに沿って自由にスライドするようにしつつ，過度な遊びを制限するため，厳しい許容誤差を維持することは，比較的高価な提案である。したがって，費用と，生産性と，性能との点で，多チャネル光学システムの焦点機構を改善する必要がある。
【０００９】
‘４９１特許に記載されているような種々の多チャネル暗視装置は，各チャネルの相対焦点，すなわち，別のチャネルの焦点に対する一つのチャネルの焦点，を調整する機能を含んでいない。‘４９１特許においては，両チャネルの焦点は一つのノブを回すことによって同時に調整される。暗視装置を分解しなければ，一つのチャネルの焦点を別のチャネルの焦点と独立に調整することはできない。暗視装置を分解することなく各チャネルの相対焦点を調整する機能を含めることは，使いやすさの点で利点となるであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば，画像を観察するための光学装置が提供される。この光学装置は互いに隣接して配置された二つの光学チャネルを備え，各光学チャネルは画像検知器アセンブリと，画像検知器からそれぞれの距離を隔てた相補対物レンズとを含み，対物レンズアセンブリは対物レンズを含み，画像検知器アセンブリは画像検知器を含む。焦点機構は，双方の画像検知器アセンブリ又は双方の対物レンズアセンブリに直接又は間接に結合されており，焦点機構は，画像検知器と各光学チャネルの対物レンズとの間のそれぞれの距離を調整するように構成されている。焦点機構は，二つのネジセグメントを有する回転可能部を備え，焦点機構の各ネジセグメントはネジピッチが同一ではない。各画像検知器アセンブリ又は各対物レンズアセンブリのいずれかが，回転可能部のそれぞれのネジセグメントにネジで結合された対になる（ｍａｔｉｎｇ）ネジセグメントを含み，したがって，回転可能部の回転によって，画像検知器と各光学チャネルの対物レンズとの間のそれぞれの距離を，焦点機構の同一でないネジピッチによって同一でない速度で調整することができる。
【００１１】
本発明の別の態様によれば，各対物レンズアセンブリが相補画像検知器アセンブリの移動面に対向するように配置された移動面を含む。弾性部は，各画像検知器アセンブリの移動面を相補対物レンズアセンブリの移動面に向かって偏位させるように配置される。各対物レンズが，対応する相補対物レンズアセンブリに対して移動すると，各画像検知器が対応する相補対物レンズアセンブリに対して移動したとき，各画像検知器の長手軸が対応する相補対物レンズの長手軸に実質的に平行に保たれるように，弾性部が各画像検知器の移動面を相補対物レンズの移動面に向かって偏移させる。
【００１２】
本発明は，添付の図面と関連して以降の詳細な説明を読むことによって，最も良く理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明による多チャネル暗視光学装置の例示実施形態を右上から見た正面透視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの暗視光学装置の右下から見た背面透視図である。
【図１Ｃ】図１Ａの暗視光学装置の下面平面図である。
【図１Ｄ】図１Ａの暗視光学装置の分解図である。
【図２Ａ】図１Ａの暗視光学装置のサブアセンブリの背面立面図であって，画像検知器を省略して各チャネルのキャリッジと対応する対物レンズとの間のはめ合いを示した図である。
【図２Ｂ】図２Ａのサブアセンブリの詳細図である。
【図３】第１チャネルのキャリッジアセンブリの透視図である。
【図４】第２チャネルのキャリッジアセンブリの透視図である。
【図５】図１Ｃの暗視光学装置の線５‐５に沿った断面図であって，焦点機構と各チャネルのキャリッジとの間のはめ合いを示す図である。
【図６Ａ】図１Ａの多チャネル暗視光学装置の焦点機構の上部平面図であって，ハンドル車（ｈａｎｄ ｗｈｅｅｌ）を省略した図である。
【図６Ｂ】図６Ａの焦点機構の正面立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明を各図に沿って説明する。これらの図は制限的ではなく例示的なものであり，本発明の説明を容易にするために添付したものである。これらの図は正確な縮尺によるものではなく，設計図面として用いることを意図したものではない。
【００１５】
図１Ａ〜１Ｄは，参照符号“１０”で示される多チャネル光学装置の一例示実施形態を示す図である。多チャネル光学装置１０は，例えば米国特許第６，５６０，０２９号に例示されたような人が装着する暗視単眼鏡装置に用いてもよい。多チャネル光学装置１０は，画像を観察して，ユーザの目の前に置かれたプリズムビデオディスプレイ（図示せず）に伝達する。
【００１６】
図１Ａ〜１Ｄに示した本発明の例示実施形態によれば，光学装置１０は場面の画像を検知し伝達する二つのチャネル，すなわちチャネル１１及び１３を含む。各チャネル１１，１３は概略，スペクトラム帯域の場面画像を伝達する対物レンズと，画像検知器と，画像検知器を対物レンズに対して移動させるように構成されたキャリッジアセンブリとを含む。各画像検知器はキャリッジアセンブリに固定的に装着されている。キャリッジアセンブリを移動させることによって，画像検知器と対応する相補対物レンズとの間の距離を調整し，それによってチャネルの焦点を調整する。両チャネル１１，１３の焦点は，キャリッジアセンブリを移動させる一つの焦点機構１７を回すことによって同時に調整される。
【００１７】
第１チャネル１１は概略，画像検知器２２と，第１スペクトラム帯域の場面画像を伝達するようにした対物レンズ８を含む相補対物レンズアセンブリ１２と，軸Ａ（図１Ｃ参照）に沿って相補対物レンズ８に対して画像検知器２２を移動させるようにしたキャリッジアセンブリ１５と，を含む。画像検知器２２は，任意選択で例えば赤外線検知器であってもよい。キャリッジアセンブリ１５は，対物レンズ８に対して移動するように構成される。画像検知器２２は，一連のネジ式固定具（図示せず）によってキャリッジアセンブリ１５に固定され，キャリッジアセンブリ１５に沿って移動する。画像検知器２２と対応する相補対物レンズ８との間の軸距離を調整すると，第１チャネル１１の焦点が変わる。
【００１８】
第２チャネル１３は概略，別の画像検知器２４と，第２スペクトラム帯域の同一の場面画像を伝達するようにした対物レンズ９を含む相補対物レンズアセンブリ２６と，軸Ａ（図１Ｃ参照）に沿って相補対物レンズ９に対して画像検知器２４を移動させるようにしたキャリッジアセンブリ１９と，を含む。画像検知器２４は，例えば増倍管アセンブリであってもよいし，イメージ増倍管カメラであってもよい。チャネル１１と同様に，画像検知器２４は，一連のネジ式固定具（図示せず）によってキャリッジアセンブリ１９に固定され，画像検知器２４はキャリッジアセンブリ１９に沿って移動する。画像検知器２４と対応する相補対物レンズ９との間の軸‘Ａ’に沿った軸距離を調整すると，第２チャネル１３の焦点が変わる。
【００１９】
各対物レンズアセンブリ１２及び２６は，表面板１４に設けられたネジ穴にネジではめ合わされ，固定される。本発明の例示実施形態によれば，対物レンズ８及び９は静止しており，固定され，表面板１４に対して移動することはできない。図１Ａに示すように，各対物レンズ８及び９のガラスレンズは環境に露出しており，装置１０の正面から見ることができる。図１Ａ〜１Ｄには示されていないが，装置１０は装置１０の内部部品をカプセル化するために，表面板１４に装着されたきょう体を含む。
【００２０】
焦点機構１７は表面板１４に回転可能に装着されている。焦点機構１７を回転させると，キャリッジアセンブリ１５及び１９が同時に移動する。前述のとおり，キャリッジアセンブリ１５及び１９を移動させると，画像検知器２２及び２４がそれぞれ対応する相補対物レンズ８及び９に対して移動する。このようにして，焦点機構１７を時計方向又は反時計方向いずれかに回すことによって，両チャネル１１及び１３の焦点が同時に調整される。焦点機構１７の更なる詳細を，図５，６Ａ及び６Ｂを参照して説明する。
【００２１】
図２Ａは，図１Ａ〜１Ｄの暗視光学装置のサブアセンブリの背面立面図である。画像検知器２２及び２４並びに種々のほかの部品は図２Ａから省かれ，各チャネルのキャリッジアセンブリ１５及び１９と対応する相補対物レンズ８及び９との間のはめ合いが示されている。キャリッジアセンブリ１５は，対物レンズアセンブリ１２（図１Ｄ参照）の円筒面３０に対向するように配置された半円筒面３２を含む。一組のボールベアリング３６が，キャリッジアセンブリ１５の円筒面３０及び３２と，対物レンズアセンブリ１２との間の境界に配置され，対物レンズアセンブリ１２に沿ってキャリッジアセンブリ１５を移動させる。
【００２２】
類似して第２チャネル１３のキャリッジアセンブリ１９は対物レンズアセンブリ２６の円筒面４０に対向するように配置された半円筒面３８を含む。一組のボールベアリング４２が，キャリッジアセンブリ１９の円筒面３８及び４０と，対物レンズアセンブリ１２との間の境界に配置され，対物レンズアセンブリ２６に沿ってキャリッジアセンブリ１９を移動させる。ボールベアリング３６及び４２はそれぞれ，キャリッジアセンブリ１５及び１９が対応する相補対物レンズに沿って滑らかに移動するようにする。
【００２３】
図２Ｂは図２Ａのサブアセンブリの詳細図である。図２Ｂに最も良く示されているように，キャリッジアセンブリ１５の下側とキャリッジアセンブリ１９の下側との間にポケット４６が規定されている。ポケット４６の一つの端に一組のボールベアリング４８（１個だけが示されている）があり，ポケット４６の別の端に別の組のボールベアリング５０（１個だけが示されている）がある。ボールベアリング４８及び５０は，キャリッジアセンブリ１５及び１９が互いに移動するように，キャリッジアセンブリ１５がキャリッジアセンブリ１９に沿って滑らかにスライドするようにし，またその逆を行う。後でより詳細に説明するが，キャリッジアセンブリ１５及び１９は異なる速度で移動し，最終ユーザが独立に移動させてもよいため，キャリッジアセンブリ１５及び１９は行き違ってスライドするように構成される。
【００２４】
弾性部５２は，ブロック５４をボールベアリング５０に押し付けるように構成される。ボールベアリング５０は，キャリッジアセンブリ１５及び１９の円筒面３２及び３８を，対物レンズアセンブリ１５及び１９の円筒面３０及び４０に押圧する。キャリッジアセンブリ１５及び１９上にそれぞれある傾斜面６０及び６２は，キャリッジアセンブリ１５及び１９を図２Ｂに描かれた矢印によって示される方向，すなわち対物レンズアセンブリ１２及び２６の円筒面３０及び４０に向かって押圧するように設計される。
【００２５】
弾性部５２と，傾斜面６０及び６２と，ボールベアリング５０とは連携して，キャリッジアセンブリ１５及び１９の円筒面３２及び３８を対物レンズアセンブリ１２及び２６の円筒面３０及び４０に向かって押圧し，それぞれチャネル１１及び１３の遊びを無くす。キャリッジアセンブリ１５及び１９と対物レンズアセンブリ１２及び２６との間の過剰な遊びは，遊び自体が重畳させた画像間の誤差となるため，それぞれ有害である。
【００２６】
図３は，第１チャネル１１のキャリッジアセンブリ１５の透視図である。キャリッジアセンブリ１５は概略，キャリッジ７０と，二組のベアリング３６及び４８と，ベアリングセット３６及び４８をそれぞれ保持するための，キャリッジ７０にそれぞれ固定的に装着された二つのベアリングスリーブ７４及び７８と，を含む。キャリッジ７０は半円筒面３２を含み，半円筒面３２の反対側の端部に二つの凹部７２が形成されている。ボールベアリング３６は凹部７２に位置する。ベアリングスリーブ７４は半円筒面３２に固定されている。図示していないが，ボールベアリング３６を収容するためにスリーブ７４には穴が設けられており，図示されているようにボールベアリング３６が半円筒面３２から突き出る。スリーブ７４に設けられた穴は，ボールベアリング３６をそれぞれの凹部７２に保持するように十分小さいが，ボールベアリング３６がそれぞれの凹部７２内で回転できるように十分大きい。ボールベアリング３６は，キャリッジアセンブリ１５が光学チャネル１１の対物レンズアセンブリ１２の円筒面３０に沿って滑らかにスライドできるようにする。
【００２７】
ベアリングスリーブ７８は，キャリッジ７０の下側に装着される。穴８０及び８１は，ボールベアリング４８及び５０をそれぞれ収容するように，ベアリングスリーブ７８に設けられる。スリーブ７８に設けられた穴８０及び８１は，ボールベアリング４８及び５０を実質的に固定位置に維持するように十分小さいが，ボールベアリング４８及び５０が回転できるように十分大きい。ボールベアリング４８及び５０は，キャリッジアセンブリ１５がキャリッジアセンブリ１９に沿って滑らかにスライドできるようにする。ボールベアリング４８及び５０はそれぞれ，スリーブ７８の側面８２及び６０から突き出る。スリーブ７８の側面８２は実質的に垂直であり，一方スリーブの反対側面は側面８２に対して傾斜している。傾斜した側面６０の目的は，図２Ｂに関連して前述した。
【００２８】
図４は，第２チャネル１３のキャリッジアセンブリ１９の透視図である。キャリッジアセンブリ１９は概略，キャリッジ９０と，一組のベアリング４２と，ボールベアリング４２を所定の位置に保持するための，キャリッジ９０に固定的に装着されたベアリングスリーブ９２と，第１チャネルのキャリッジアセンブリ１５と対になるように構成された，キャリッジ９０の下側に装着された弾性部１００と，を含む。キャリッジ９０は半円筒面３８と，半円筒面３８の反対側の端部に形成されている二つの凹部９４とを含む。ボールベアリング４２は凹部９４に位置する。ベアリングスリーブ９２は半円筒面３８に固定されている。図示していないが，ボールベアリング４２を収容するためにスリーブ９２には穴が設けられている。図示されているようにボールベアリング４２は，スリーブ９２に形成さられた穴から突き出る。スリーブ９２に設けられた穴は，ボールベアリング４２をそれぞれの凹部９４に保持するように十分小さいが，ボールベアリング４２がそれぞれの凹部９４内で回転できるように十分大きい。ボールベアリング４２は，キャリッジアセンブリ１９が光学チャネル１３の対物レンズアセンブリ２６の円筒面４０に沿って滑らかにスライドできるようにする。
【００２９】
弾性アセンブリ１００はキャリッジ９０の下側に装着され，第１チャネルのキャリッジアセンブリ１５と対になるように構成される。光学装置１０を組み立てた形態において，キャリッジアセンブリ１５のボールベアリング４８はキャリッジ９０のフランジ１０５に当たるように配置される。キャリッジアセンブリ１５のボールベアリング５０は，図２Ｂに示すように，ブロック５４と傾斜面６２との間に配置される。前述のとおり，ボールベアリング４８及び５０はキャリッジアセンブリ１５及び１９が行き違ってスライドできるようにする。
【００３０】
弾性アセンブリ１００は，ブロック５４と，ピン１０４と，４個のバネ５３の形態で提供される弾性部５２と，を備える。ピン１０４の円筒本体は，キャリッジ９０のフランジ１０５に規定された穴とブロック５４内の穴１０７とを通して配置される。ブロック５４はピン１０４の円筒本体に沿ってスライドする。ピン１０４の頭１０６は，フランジ１０５に装着されるか，又はフランジ１０５の上に配置される。バネ５３はブロック５４とフランジ１０５との間に配置されて，ブロック５４を傾斜面６２に押しつける。図示していないが，ネジ５３はブロック５４に固定的に装着してもよい。図２Ｂに関して上述したように，ブロック５４はボールベアリング５０を傾斜面６０及び６２に押し付け，傾斜面６０及び６２はキャリッジアセンブリ１５及び１９をそれぞれ対応する相補対物レンズアセンブリ１２及び２６に当たるように偏移させる。
【００３１】
図５は，図１Ｃの暗視光学装置の線５‐５に沿った断面図であって，焦点機構１７とキャリッジアセンブリ１５及び１９との間のネジはめ合いを示している。図１Ｃ，２Ａ及び５に示すように，各キャリッジアセンブリ１５及び１９はネジ付きスリーブ１０８及び１１０を含み，そのスリーブは機械式固定具１０９（図５に一つの固定具が示されている）によってそれぞれキャリッジ７０及び９０に固定的に装着されている。スリーブ１０８及び１１０は図示されているようにキャリッジ７０及び９０と別体であってもよいし，キャリッジ７０及び９０と一体であってもよい。
【００３２】
図５に最も良く示されているように，ネジ付きスリーブ１０８及び１１０はそれぞれ，メスネジ１１６及び１１８を含むネジ穴を含む。スリーブ１０８及び１１０のメスネジ１１６及び１１８は，それぞれ焦点機構１７のオスネジ１２０及び１３０とネジではめ合わされている。焦点機構１７を回転させると，ネジ付きスリーブ１０８及び１１０が焦点機構１７の長手方向に沿って移動する。ネジ付きスリーブ１０８及び１１０はキャリッジ７０及び９０に固定されているため，焦点機構１７を回転させるとネジ付きスリーブ１０８及び１１０が移動し，ネジ付きスリーブがキャリッジアセンブリ１５及び１９並びに画像検知器２２及び２４を移動させ，それによってチャネルの焦点１１及び１３をそれぞれ調整する。バネ１１３はネジ付きスリーブ１０８と１１０との間に配置され，もう一つのバネ１１５はネジ付きスリーブ１１０と表面板１４との間に配置されて，焦点機構１７の逆回転を防止又は制限する。
【００３３】
図６Ａ及び６Ｂはそれぞれ，図１Ａの多チャネル暗視光学装置１０の焦点機構１７の上部平面図及び正面立面図である。ここで図５，６Ａ及び６Ｂを参照すると，焦点機構１７は概略，外部固定具１３４に規定された孔の中に配置された内部固定具１３２と，外部固定具１３４に装着された調整可能なスリーブ１４０と，外部固定具１３４に装着されたノブ１２２と，を備える。焦点機構１７のノブ１２２は，最終ユーザが触れるように，光学装置１０の外部に配置される。図６Ａ及び６Ｂにおいては焦点機構１７のノブ１２２は省略されて，調整可能なスリーブ１４０が見えている。
【００３４】
焦点機構１７は，光学装置１０の表面板１４に設けられた開口部１３７を通じて配置される。図５に最も良く示されているが，表面板１４の開口部１３７を通じてごみが装置１０の内部に入ることを制限又は防止するため，表面板１４の開口部１３７の露出した表面と接触するように二つのＯリング１３６が外部固定具１３４に配置される。
【００３５】
焦点機構１７の内部固定具１３２は円筒形本体であって，長手方向の一部に沿ったオスネジ１２０を含む。外部固定具１３４もまた，長手方向の一部に沿ってオスネジ１３０がある円筒形である。前述のとおり，ネジ付きスリーブ１０８及び１１０はそれぞれ，メスネジ１１６及び１１８を含み，メスネジは焦点機構１７のオスネジ１２０及び１３０とそれぞれネジではめ合わされている。
【００３６】
固定具１３２及び１３４，及び／又はスリーブ１０８及び１１０のネジピッチは直接，ネジ付きスリーブ１０８及び１１０がそれぞれ固定具１３２及び１３４に沿って移動する速度を生じさせる。この例示実施例によれば，オスネジ１２０のネジピッチはメスネジ１１６のネジピッチと実質的に等しく，オスネジ１３０のネジピッチはメスネジ１１８のネジピッチと実質的に等しい。しかし，オスネジ１２０のネジピッチは，オスネジ１３０のネジピッチとは異なる。したがって，メスネジ１１６のネジピッチもまた，メスネジ１１８のネジピッチとは異なる。オスネジ１２０及び１３０のネジピッチが同一でないため，内部固定具１３２及び外部固定具１３４が同一の速度で回転したとしても，ネジ付きスリーブ１０８及び１１０は同一の速度で移動しない。換言すれば，固定具１３２及び１３４のネジピッチは，それぞれチャネル１１及び１３の焦点速度を生じさせる。
【００３７】
ここではチャネル１１及び１３の手動焦点合わせについて説明したが，モータ又はほかの機械化装置を焦点アセンブリ１７に結合して，装置１０のチャネル１１及び１３の自動焦点合わせを行わせてもよいことが想定される。機械化装置は，高精度かつ低電力のピエゾ電気モータであってもよいし，装置１０のような低摩擦システムに適したほかの類似駆動装置であってもよい。
【００３８】
図５，６Ａ及び６Ｂを更に参照すると，調整可能なスリーブ１４０は，ノブ１２２の下に配置された外部固定具１３４の一部の周りに固定されている。調整可能なスリーブ１４０は，スリーブ１４０が固定具１３２及び１３４に与える押圧力を調整するための，スリーブ１４０のフランジ１４３に装着されたネジ１４２を含む。ネジ１４２を締めると外部固定具１３４の内面が，内部固定具１３２の外面に押し付けられ，その結果固定具１３２及び１３４を固定して，固定具１３４の回転が，同時に固定具１３２の回転を起こす。ネジ１４２を緩めると，外部固定具１３４が内部固定具１３２から解放されて，固定具１３２及び１３４が独立に回転できるようにする。この目的は後で説明する。
【００３９】
ノブ１２２はスリーブ１４０に取り外し可能に結合されている。スリーブ１４０から突出したフランジ１４３はノブ１２２内に形成された溝（図示せず）に配置されて，ノブ１２２をノブ１２２の溝に合わせるか，入れる（indexing or keying）。したがって，ノブ１２２を回転させると，焦点アセンブリ１７の全体，すなわちスリーブ１４０並びに固定具１３２及び１３４が回転する。したがって，ノブ１２２を回転させると画像検知器２２及び２４がそれぞれの相補対物レンズ８及び９に対して移動して，チャネル１１及び１３の焦点設定をそれぞれ変更する。
【００４０】
固定具１３２及び１３４はそれぞれ溝１５０及び１５２を含み，各溝はプラスドライバのチップを受け入れる大きさになっている。溝１５０及び１５２は，チャネル１１及び１３の相対焦点を手動で調整するために設けられている。チャネル１１及び１３の相対焦点を調整するには，最終ユーザはまずスリーブ１４０からノブ１２２を取り除き，ネジ１４２を緩め，そしてプラスドライバによって（溝１５０及び１５２を介して）固定具１３２及び／又は１３４を回転させて，チャネル１１及び１３の個別焦点をそれぞれ調整する。
【００４１】
例えば，溝１５０を回転させると，スリーブ１１０は静止したままスリーブ１０８が移動し，それによってチャネル１３に対するチャネル１１の焦点を変更する。或いは，溝１５２を回転させると，スリーブ１０８は静止したままスリーブ１１０が移動し，それによってチャネル１１に対するチャネル１３の焦点を変更する。固定具１３２を回転させるとネジ付きスリーブ１０８が移動し，ネジ付きスリーブ１０８が対応する相補対物レンズ８に対して画像検知器２２を移動させ，一方，固定具１３４を回転させるとネジ付きスリーブ１１０が移動し，ネジ付きスリーブ１１０が対応する相補対物レンズ９に対して画像検知器２４を移動させることを理解されたい。
【００４２】
チャネル１１及び１３の相対焦点が設定されると，ユーザはスリーブ１４０のネジ１４２を締めて，固定具１３２及び１３４を一体になるように固定し，ノブ１２２をスリーブ１４０に装着する。従来の連携焦点機構と異なり，光学システム全体又はその重要な部分を分解することなく，光学システムの外部から各チャネルの相対焦点を調整することができる。
【００４３】
対物レンズ８及び９は，図１Ａに示すように垂直に距離が隔たっている。当業者であれば，この垂直分離がほとんどの多チャネル光学システムに固有の問題である視差不均一を招くことを理解するであろう。各チャネルを通じて投影される画像を互いに重畳（すなわちオーバレイ）させると，二つの画像の不一致を生じさせる視差不均一を起こす。画像の不一致は，光学装置と観察される物体との間の距離に対する対物レンズ間の分離角度に比例する。
【００４４】
連携焦点機構は，機械式，アナログ又はデジタルの撮像システムのいずれかにおける視差補正のための入力として用いることのできる，対物レンズ間の位置不一致の参照値を提供する。全焦点範囲を通じて視差調整を行うために，位置帰還装置を装置１０に結合してもよい。位置帰還装置は例えば，対物レンズと対応する相補画像検知器との間の距離を測定するひずみゲージ，ホール効果素子又はエンコーダであってよい。この測定値は，多チャネルの焦点距離（すなわち，被写体までの距離）を導出し，１又は複数の画像検知器自体又はその出力画像のいずれかをプリズム表示装置（図示せず）に偏移させることができる，テーブル，アルゴリズム又は機構へ入力するために用いられる。この方法によって，二つのチャネルを通じて無限遠に見える物体が，二つの重畳された画像を含む一つの画像として表示装置に現れる。物体が近くに移動すると，通常は二つのチャネルの分離がプリズム表示装置上のオーバレイ不一致として現れる。本例示実施形態の帰還装置からの入力は，撮像システムに視差不一致を補償するための開回路命令を提供する。デジタル撮像システムは，視差不一致を補償するために，位置帰還装置と協働して一つの画像を他の画像に対して，プリズム表示装置上の適切な画素数だけ垂直に偏移させる。また，機械式，アナログ又はデジタルの撮像システムを，横方向配置誤差を補償するために，プリズム表示装置上に表示された画像を水平に移動させるようにしてもよい。
【００４５】
光学装置１０は単眼暗視システムに用いることを意図しているが，双眼暗視システム又は波長特定カメラ，増倍管，望遠鏡，距離計，投影機，３Ｄシミュレータのような任意のほかの光学システムと共に用いてもよい。光学装置１０は，次に掲げる産業又は応用のうち１又は複数に有用である。例えば，エンターテイメント，自動車，医療，軍事，食品加工，医薬品，物流，等。
【００４６】
ここでは本発明を特定の実施形態を参照して例示し説明したが，本発明は示された詳細に限定されるものではない。むしろ，本願請求項の精神及び均等物の範囲内，かつ本発明から逸脱することなく，詳細において種々の変更を行ってもよい。例えば，画像検知器２２及び２４は実際上静止した対物レンズに沿って移動するが，ここに示さなかった別の実施形態においては，静止位置に維持される画像検知器及び対物レンズが，画像検知器の面に沿って移動してもよい。さらに，光学装置は赤外線検知器２２及びイメージ増倍管アセンブリ２４に限定されず，任意波長の検知器又はイメージ増倍管をこの装置と共に用いてもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を観察する光学装置であって，
互いに近接して配置された二つの光学チャネルであって，各光学チャネルは画像検知器アセンブリと，前記画像検知器アセンブリからそれぞれの距離を隔てた相補対物レンズとを含み，前記対物レンズアセンブリは対物レンズを含み，前記画像検知器アセンブリは画像検知器を含む光学チャネルと，
双方の画像検知器アセンブリ又は双方の対物レンズアセンブリに直接又は間接に結合された焦点機構であって，同一でないネジピッチを有する二つのネジセグメントを備える焦点機構と，を備え，
各画像検知器アセンブリ又は各対物レンズアセンブリは，前記焦点機構を回転させると前記画像検知器アセンブリ又は前記対物レンズアセンブリが移動するように，前記焦点機構の対応するネジセグメントにネジで結合された対になるネジセグメントを含み，それによって前記画像検知器と対応する相補対物レンズとの間のそれぞれの距離を，前記焦点機構のネジセグメントの同一でないネジピッチによって同一でない速度で調整する，光学装置。
【請求項２】
前記焦点機構は，二つの機械式固定具を含み，該固定具のうち一つは他の固定具の孔の中に配置され，前記機械式固定具は互いに遊離可能にはめ合わされている，請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記機械式固定具が互いにはめ合わされている場合，両光学チャネルの焦点設定を同時に調整するために前記焦点機構を回転させたとき，前記機械式固定具は同時に回転し，前記ネジが互いに遊離されたとき，各ネジは一つの光学チャネルの焦点設定を調整するために独立に回転するように構成されている，請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
各対物レンズアセンブリは前記対になるネジセグメントを含み，前記焦点機構を回転させると前記画像検知器が対応する相補対物レンズに対して移動する，請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
各画像検知器アセンブリは前記対になるネジセグメントを含み，前記焦点機構を回転させると前記画像検知器が対応する相補対物レンズに対して移動する，請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
前記画像検知器のうち一つはイメージ増倍管（Ｉ２）である，請求項１に記載の光学装置。
【請求項７】
前記画像検知器のうち一つは赤外線装置（ＩＲ）である，請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
画像を観察する光学装置であって，
互いに近接して配置された二つの光学チャネルであって，各光学チャネルは画像検知器アセンブリと，前記画像検知器アセンブリからそれぞれの距離を隔てた相補対物レンズとを含み，前記対物レンズアセンブリは対物レンズを含み，各対物レンズアセンブリは対応する相補画像検知器の移動面に対向するように配置された移動面を含む，光学チャネルと，
各画像検知器を対応する相補対物レンズアセンブリの移動面に向かって各光学検知器アセンブリの移動面を偏移させるように配置された弾性部と，を備え，
各対物レンズを対応する相補画像検知器に対して移動させたとき，前記弾性部は各画像検知器アセンブリの移動面を，前記相補対物レンズの移動面に向かって連続的に偏移させて，各画像検知器が対応する相補対物レンズアセンブリに対して移動したとき，各画像検知器の長手軸が，対応する相補対物レンズの長手軸に実質的に平行を保つようにする，光学装置。
【請求項９】
前記画像検知器アセンブリの間に配置されたボールベアリングを更に備え，前記弾性部は，各画像検知器アセンブリの移動面を対応する相補対物レンズの移動面に向かって偏移させる方向に前記ボールベアリングを偏移させる，請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記弾性部は１又は複数の弾性バネを含む，請求項８に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記画像検知器アセンブリの間に規定されたポケットを更に備え，前記ボールベアリング及び前記バネは前記ポケット内に配置される，請求項９に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記ボールベアリングは前記ポケットの第１端部に配置され，別のボールベアリングが前記ポケットの反対端部に配置され，前記別のボールベアリングは，前記弾性部によって偏移されるようには配置されていない，請求項１１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記ポケットは二つの傾斜面によって規定され，前記弾性部は，前記ボールベアリングを前記画像検知器アセンブリの両傾斜面に当たるように偏移させるように配置される，請求項１１に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記移動面は実質的に円筒である，請求項８に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記画像検知器のうち一つはイメージ増倍管（Ｉ２）である，請求項８に記載の光学装置。
【請求項１６】
前記画像検知器のうち一つは赤外線装置（ＩＲ）である，請求項８に記載の光学装置。
【請求項１】
画像を観察する光学装置であって，
互いに近接して配置された二つの光学チャネルであって，各光学チャネルは画像検知器アセンブリと，前記画像検知器アセンブリからそれぞれの距離を隔てた相補対物レンズとを含み，前記対物レンズアセンブリは対物レンズを含み，前記画像検知器アセンブリは画像検知器を含む光学チャネルと，
双方の画像検知器アセンブリ又は双方の対物レンズアセンブリに直接又は間接に結合された焦点機構であって，同一でないネジピッチを有する二つのネジセグメントを備える焦点機構と，を備え，
各画像検知器アセンブリ又は各対物レンズアセンブリは，前記焦点機構を回転させると前記画像検知器アセンブリ又は前記対物レンズアセンブリが移動するように，前記焦点機構の対応するネジセグメントにネジで結合された対になるネジセグメントを含み，それによって前記画像検知器と対応する相補対物レンズとの間のそれぞれの距離を，前記焦点機構のネジセグメントの同一でないネジピッチによって同一でない速度で調整する，光学装置。
【請求項２】
前記焦点機構は，二つの機械式固定具を含み，該固定具のうち一つは他の固定具の孔の中に配置され，前記機械式固定具は互いに遊離可能にはめ合わされている，請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記機械式固定具が互いにはめ合わされている場合，両光学チャネルの焦点設定を同時に調整するために前記焦点機構を回転させたとき，前記機械式固定具は同時に回転し，前記ネジが互いに遊離されたとき，各ネジは一つの光学チャネルの焦点設定を調整するために独立に回転するように構成されている，請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
各対物レンズアセンブリは前記対になるネジセグメントを含み，前記焦点機構を回転させると前記画像検知器が対応する相補対物レンズに対して移動する，請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
各画像検知器アセンブリは前記対になるネジセグメントを含み，前記焦点機構を回転させると前記画像検知器が対応する相補対物レンズに対して移動する，請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
前記画像検知器のうち一つはイメージ増倍管（Ｉ２）である，請求項１に記載の光学装置。
【請求項７】
前記画像検知器のうち一つは赤外線装置（ＩＲ）である，請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
画像を観察する光学装置であって，
互いに近接して配置された二つの光学チャネルであって，各光学チャネルは画像検知器アセンブリと，前記画像検知器アセンブリからそれぞれの距離を隔てた相補対物レンズとを含み，前記対物レンズアセンブリは対物レンズを含み，各対物レンズアセンブリは対応する相補画像検知器の移動面に対向するように配置された移動面を含む，光学チャネルと，
各画像検知器を対応する相補対物レンズアセンブリの移動面に向かって各光学検知器アセンブリの移動面を偏移させるように配置された弾性部と，を備え，
各対物レンズを対応する相補画像検知器に対して移動させたとき，前記弾性部は各画像検知器アセンブリの移動面を，前記相補対物レンズの移動面に向かって連続的に偏移させて，各画像検知器が対応する相補対物レンズアセンブリに対して移動したとき，各画像検知器の長手軸が，対応する相補対物レンズの長手軸に実質的に平行を保つようにする，光学装置。
【請求項９】
前記画像検知器アセンブリの間に配置されたボールベアリングを更に備え，前記弾性部は，各画像検知器アセンブリの移動面を対応する相補対物レンズの移動面に向かって偏移させる方向に前記ボールベアリングを偏移させる，請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記弾性部は１又は複数の弾性バネを含む，請求項８に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記画像検知器アセンブリの間に規定されたポケットを更に備え，前記ボールベアリング及び前記バネは前記ポケット内に配置される，請求項９に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記ボールベアリングは前記ポケットの第１端部に配置され，別のボールベアリングが前記ポケットの反対端部に配置され，前記別のボールベアリングは，前記弾性部によって偏移されるようには配置されていない，請求項１１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記ポケットは二つの傾斜面によって規定され，前記弾性部は，前記ボールベアリングを前記画像検知器アセンブリの両傾斜面に当たるように偏移させるように配置される，請求項１１に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記移動面は実質的に円筒である，請求項８に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記画像検知器のうち一つはイメージ増倍管（Ｉ２）である，請求項８に記載の光学装置。
【請求項１６】
前記画像検知器のうち一つは赤外線装置（ＩＲ）である，請求項８に記載の光学装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【公表番号】特表２０１２−５２４２９６（Ｐ２０１２−５２４２９６Ａ）
【公表日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０６０４７（Ｐ２０１２−５０６０４７）
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２８２３１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２０４４５
【国際公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（５０５１９４０７７）アイティーティー マニュファクチャリング エンタープライジーズ エルエルシー (114)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２８２３１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２０４４５
【国際公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（５０５１９４０７７）アイティーティー マニュファクチャリング エンタープライジーズ エルエルシー (114)
【Ｆターム（参考）】
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