光学装置
【課題】迅速に広視野と狭視野が切替え自在で、例えば天文観測における流星、高速で飛行する航空機、海上を高速で航行する船舶などの敏速な動きを観察できるようにする。
【解決手段】対物レンズと結像レンズの間に変倍レンズを設け、その変倍レンズをレンズホルダに保持し、そのレンズホルダをアームに取りつけ、そのアームを駆動手段により旋回可能とし、かつ、駆動手段によりレンズホルダをガイドレール上で光軸に沿った方向に進退可能に移動させる。それに伴って、変倍レンズを移動させて、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行う。
【解決手段】対物レンズと結像レンズの間に変倍レンズを設け、その変倍レンズをレンズホルダに保持し、そのレンズホルダをアームに取りつけ、そのアームを駆動手段により旋回可能とし、かつ、駆動手段によりレンズホルダをガイドレール上で光軸に沿った方向に進退可能に移動させる。それに伴って、変倍レンズを移動させて、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置に関し、例えば望遠鏡などの光学式観察装置である光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な視野切替え機構を有する光学装置、例えば望遠鏡などの光学装置が、知られている。主に下記３方式（１）〜（３）の視野切替え機構を有する光学装置が公知である。
【０００３】
（１）２眼方式のミラー切替えによる光路切替え機構を有する光学装置の光学系。
【０００４】
（２）１眼方式の変倍レンズユニットの出し入れによる切替え機構を有する光学装置の光学系。
【０００５】
（３）１眼方式の変倍レンズユニットの光軸方向への移動による切替え機構を有する光学装置の光学系。
【０００６】
また、特許文献１の段落００３６〜００３８、図６および７には、テレ（望遠）状態での対物レンズ群およびカム部材、ワイド（広角）状態での対物レンズ群およびカム部材が示されている。回転枠の回転により回転部材と駆動部材を介してカム部材が回転すると、カム部に沿って第１の変倍レンズおよび第２の変倍レンズが光軸方向に移動する。
【０００７】
また、特許文献２の第３頁右欄第２３行〜第２５行には、視野切替ユニットは視野切替ユニット移動装置によって駆動される旨記載されている。特許文献２の第３頁右欄第４８行〜第４頁第１行、図２には、視野切替ユニットは視野切替ユニット支持部材に支持され、軸受け部を介して案内軸につながっており、軸受け部は案内軸に沿って軸方向に移動することができる旨記載されている。
【特許文献１】特許３３７２３０４号公報
【特許文献２】特開平１０−１１５７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の切替え機構には下記問題点がある。
【０００９】
前記（１）の視野切替え機構の場合、狭視野・広視野の2系統の光路（レンズ）が必要となり、装置は大型化・質量増となり、コストも高くなってしまう。
【００１０】
前記（２）の視野切替え機構の場合、変倍レンズユニットを出し入れする為のスペースが必要となり、装置の大型化となってしまう。
【００１１】
また、前記（３）の視野切替え機構の場合、移動のためにボールねじなどの送り機構や、カムによる送り機構が必要となり、切替え時間の短縮が難しくなってしまう。
【００１２】
また、特許文献１に示すようなカム送り機構を採用すると、迅速に切替えを行うことができない。
【００１３】
また、特許文献２には、視野切替ユニット移動装置の構造が具体的に記載されていない。
【００１４】
そこで、本発明は、従来のボールねじ機構やカムによる送り機構を採用せず、迅速に広視野と狭視野が切替え自在で、例えば天文観測における流星、高速で飛行する航空機、海上を高速で航行する船舶などの敏速な動きを観察できる光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【００１６】
（１）対物レンズと結像レンズの間に変倍レンズを設け、その変倍レンズをレンズホルダに保持し、そのレンズホルダを光軸に沿った方向に進退可能に移動させ、それに伴って変倍レンズを移動させ、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行うことを特徴とする光学装置。
【００１７】
（２）対物レンズと結像レンズの間に変倍レンズを設け、その変倍レンズをレンズホルダに保持し、そのレンズホルダをアームに取りつけ、そのアームを駆動手段により旋回可能とし、かつ、駆動手段によりガイドレール上で光軸に沿った方向にレンズホルダを進退可能に移動させ、それに伴って変倍レンズを移動させ、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行うことを特徴とする光学装置。
【００１８】
（３）前述の光学装置において、アームは、基部と、その基部に固定された第１円筒部と、その第１円筒部にテレスコープ式に組み合わされる第２円筒部と、それらの第１および第２円筒部の軸心方向に内装されている圧縮ばねを有し、変倍レンズとレンズホルダを有する変倍レンズユニットが両ストッパ間を移動するとき、圧縮ばねの作用で、第１および第２円筒部が伸縮することを特徴とする光学装置。
【００１９】
（４）前述の光学装置において、変倍レンズユニットがガイドレールの両端に配置されたストッパの間で移動可能となっていて、変倍レンズユニットが各ストッパの位置に弾性力で保持されることを特徴とする光学装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の１つの実施形態においては、光学式観察装置（例えば望遠鏡）が、視野を切替える視野切替え機構を有する。それは、好ましくは、短い切替え時間で視野を切替えることのできる視野切替え機構である。
【００２１】
また、好ましくは、変倍レンズユニットがガイドレールの両端に配置されたストッパの間で移動可能となっていて、変倍レンズユニットが各ストッパの位置に弾性力で保持されるようにして、切替前後の状態を保持するために特別な電力を必要としない構造とする。
【００２２】
また、ガイドレール上に配置された、変倍レンズを保持するレンズホルダ（セル）がアクチュエータで駆動され旋回するアームにより移動させられる機構を有する切り替え機構とする。
【００２３】
本発明によれば、従来からのボールねじ機構やカムによる送り機構を採用せず、迅速に広視野と狭視野が切替え自在である。例えば天文観測における流星、高速で飛行する航空機、海上を高速で航行する船舶など物体の敏速な動きを観察することができる。
【実施例】
【００２４】
本発明は、装置の小型・軽量化を考慮して、１眼方式の変倍レンズユニットの光軸方向への移動による切替え機構を有する光学装置を改良したものである。
【００２５】
図１と図２は、本発明の１つの実施例による光学装置のレンズ系とその関連部材を示す。
【００２６】
図１〜２において、対物レンズ１と結像レンズ２の間に変倍レンズ３ａを設ける。変倍レンズ３ａは、従来公知の構造を有するレンズホルダ１５に保持されて、変倍レンズユニットを構成している。変倍レンズユニット３のレンズホルダ１５はアーム１２に取りつけられている。そのアーム１２は駆動手段４により回転軸１１を中心として旋回可能である。しかも、その駆動手段４によりガイドレール６上で光軸に沿った方向にレンズホルダ１５を進退可能に移動させる。変倍レンズ３ａの移動により、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行う。
【００２７】
変倍レンズ３ａの送り案内はリニア案内式のガイドレール６によって実行する。駆動手段４としては、好ましくはアクチュエータ４、例えばモータまたはロータリーソレノイドを使用する。
【００２８】
アームがアーム５として構成されており、アクチュエータ４（駆動手段）の回転力をアーム５により変倍レンズユニット３へ伝え、変倍レンズ３ａを光軸方向に移動させる。
【００２９】
変倍レンズ３の広視野状態と狭視野状態の位置決めは、ガイドレール６の両端に設けられたストッパ７によって行う。
【００３０】
変倍レンズユニット３は、これらのストッパ７の間でリニア移動可能となっている。図１は狭視野状態を示し、変倍レンズユニット３が左端のストッパ７に当接している。図２は広視野状態を示し、変倍レンズユニット３が右端のストッパ７に当接している。
【００３１】
図３に示すように、アームを構成するアーム５は、基部５ａと、その基部５ａにネジ５ｂで固定された第１円筒部５ｃと、その第１円筒部５ｃにテレスコープ式に組み合わされる第２円筒部５ｄと、それらの第１および第２円筒部５ｃ，５ｄの軸心方向に内装されている圧縮ばね８を有する。変倍レンズユニット３が両ストッパ７間を移動するとき、圧縮ばね８の作用で、第１および第２円筒部５ｃ，５ｄが伸縮する。
【００３２】
基部５ａは、リニア方向の移動軸１２を受容するための穴５ｅを有し、第２円筒部５ｄは、回転軸１１を受容するための穴５ｆを有する。回転運動から直線運動への変換時に、アーム５の回転軸１１と移動軸１２の軸間距離の変化が調整される。アーム５の回転軸１１は両ストッパ７のほぼ中間位置にあり、両ストッパ７のいずれに対しても変倍レンズユニット３を突き当てた後に圧縮ばね８の反力により各ストッパ７に変倍レンズユニット３を押し当てられた状態に保持する。それゆえ、変倍レンズ３の位置を保持することができる。そのため、アクチュエータ４には保持のために通電する必要は無い。電力・発熱を抑制することができる。
【００３３】
また、本発明は、上記実施例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１つの実施例による光学装置、とくに狭視野を観察するときの光学装置の視野切替え機構を示す斜視図。
【図２】図１に示す光学装置において、広視野を観察するときの視野切替え機構を示す斜視図。
【図３】図１〜２に示すアームの好適例であるアームの詳細な構造を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
１ 対物レンズ
２ 結像レンズ
３ 変倍レンズ
４ 駆動手段（アクチュエータ）
５ アーム
６ ガイドレール
７ ストッパ
８ 圧縮ばね
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置に関し、例えば望遠鏡などの光学式観察装置である光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な視野切替え機構を有する光学装置、例えば望遠鏡などの光学装置が、知られている。主に下記３方式（１）〜（３）の視野切替え機構を有する光学装置が公知である。
【０００３】
（１）２眼方式のミラー切替えによる光路切替え機構を有する光学装置の光学系。
【０００４】
（２）１眼方式の変倍レンズユニットの出し入れによる切替え機構を有する光学装置の光学系。
【０００５】
（３）１眼方式の変倍レンズユニットの光軸方向への移動による切替え機構を有する光学装置の光学系。
【０００６】
また、特許文献１の段落００３６〜００３８、図６および７には、テレ（望遠）状態での対物レンズ群およびカム部材、ワイド（広角）状態での対物レンズ群およびカム部材が示されている。回転枠の回転により回転部材と駆動部材を介してカム部材が回転すると、カム部に沿って第１の変倍レンズおよび第２の変倍レンズが光軸方向に移動する。
【０００７】
また、特許文献２の第３頁右欄第２３行〜第２５行には、視野切替ユニットは視野切替ユニット移動装置によって駆動される旨記載されている。特許文献２の第３頁右欄第４８行〜第４頁第１行、図２には、視野切替ユニットは視野切替ユニット支持部材に支持され、軸受け部を介して案内軸につながっており、軸受け部は案内軸に沿って軸方向に移動することができる旨記載されている。
【特許文献１】特許３３７２３０４号公報
【特許文献２】特開平１０−１１５７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の切替え機構には下記問題点がある。
【０００９】
前記（１）の視野切替え機構の場合、狭視野・広視野の2系統の光路（レンズ）が必要となり、装置は大型化・質量増となり、コストも高くなってしまう。
【００１０】
前記（２）の視野切替え機構の場合、変倍レンズユニットを出し入れする為のスペースが必要となり、装置の大型化となってしまう。
【００１１】
また、前記（３）の視野切替え機構の場合、移動のためにボールねじなどの送り機構や、カムによる送り機構が必要となり、切替え時間の短縮が難しくなってしまう。
【００１２】
また、特許文献１に示すようなカム送り機構を採用すると、迅速に切替えを行うことができない。
【００１３】
また、特許文献２には、視野切替ユニット移動装置の構造が具体的に記載されていない。
【００１４】
そこで、本発明は、従来のボールねじ機構やカムによる送り機構を採用せず、迅速に広視野と狭視野が切替え自在で、例えば天文観測における流星、高速で飛行する航空機、海上を高速で航行する船舶などの敏速な動きを観察できる光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【００１６】
（１）対物レンズと結像レンズの間に変倍レンズを設け、その変倍レンズをレンズホルダに保持し、そのレンズホルダを光軸に沿った方向に進退可能に移動させ、それに伴って変倍レンズを移動させ、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行うことを特徴とする光学装置。
【００１７】
（２）対物レンズと結像レンズの間に変倍レンズを設け、その変倍レンズをレンズホルダに保持し、そのレンズホルダをアームに取りつけ、そのアームを駆動手段により旋回可能とし、かつ、駆動手段によりガイドレール上で光軸に沿った方向にレンズホルダを進退可能に移動させ、それに伴って変倍レンズを移動させ、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行うことを特徴とする光学装置。
【００１８】
（３）前述の光学装置において、アームは、基部と、その基部に固定された第１円筒部と、その第１円筒部にテレスコープ式に組み合わされる第２円筒部と、それらの第１および第２円筒部の軸心方向に内装されている圧縮ばねを有し、変倍レンズとレンズホルダを有する変倍レンズユニットが両ストッパ間を移動するとき、圧縮ばねの作用で、第１および第２円筒部が伸縮することを特徴とする光学装置。
【００１９】
（４）前述の光学装置において、変倍レンズユニットがガイドレールの両端に配置されたストッパの間で移動可能となっていて、変倍レンズユニットが各ストッパの位置に弾性力で保持されることを特徴とする光学装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の１つの実施形態においては、光学式観察装置（例えば望遠鏡）が、視野を切替える視野切替え機構を有する。それは、好ましくは、短い切替え時間で視野を切替えることのできる視野切替え機構である。
【００２１】
また、好ましくは、変倍レンズユニットがガイドレールの両端に配置されたストッパの間で移動可能となっていて、変倍レンズユニットが各ストッパの位置に弾性力で保持されるようにして、切替前後の状態を保持するために特別な電力を必要としない構造とする。
【００２２】
また、ガイドレール上に配置された、変倍レンズを保持するレンズホルダ（セル）がアクチュエータで駆動され旋回するアームにより移動させられる機構を有する切り替え機構とする。
【００２３】
本発明によれば、従来からのボールねじ機構やカムによる送り機構を採用せず、迅速に広視野と狭視野が切替え自在である。例えば天文観測における流星、高速で飛行する航空機、海上を高速で航行する船舶など物体の敏速な動きを観察することができる。
【実施例】
【００２４】
本発明は、装置の小型・軽量化を考慮して、１眼方式の変倍レンズユニットの光軸方向への移動による切替え機構を有する光学装置を改良したものである。
【００２５】
図１と図２は、本発明の１つの実施例による光学装置のレンズ系とその関連部材を示す。
【００２６】
図１〜２において、対物レンズ１と結像レンズ２の間に変倍レンズ３ａを設ける。変倍レンズ３ａは、従来公知の構造を有するレンズホルダ１５に保持されて、変倍レンズユニットを構成している。変倍レンズユニット３のレンズホルダ１５はアーム１２に取りつけられている。そのアーム１２は駆動手段４により回転軸１１を中心として旋回可能である。しかも、その駆動手段４によりガイドレール６上で光軸に沿った方向にレンズホルダ１５を進退可能に移動させる。変倍レンズ３ａの移動により、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行う。
【００２７】
変倍レンズ３ａの送り案内はリニア案内式のガイドレール６によって実行する。駆動手段４としては、好ましくはアクチュエータ４、例えばモータまたはロータリーソレノイドを使用する。
【００２８】
アームがアーム５として構成されており、アクチュエータ４（駆動手段）の回転力をアーム５により変倍レンズユニット３へ伝え、変倍レンズ３ａを光軸方向に移動させる。
【００２９】
変倍レンズ３の広視野状態と狭視野状態の位置決めは、ガイドレール６の両端に設けられたストッパ７によって行う。
【００３０】
変倍レンズユニット３は、これらのストッパ７の間でリニア移動可能となっている。図１は狭視野状態を示し、変倍レンズユニット３が左端のストッパ７に当接している。図２は広視野状態を示し、変倍レンズユニット３が右端のストッパ７に当接している。
【００３１】
図３に示すように、アームを構成するアーム５は、基部５ａと、その基部５ａにネジ５ｂで固定された第１円筒部５ｃと、その第１円筒部５ｃにテレスコープ式に組み合わされる第２円筒部５ｄと、それらの第１および第２円筒部５ｃ，５ｄの軸心方向に内装されている圧縮ばね８を有する。変倍レンズユニット３が両ストッパ７間を移動するとき、圧縮ばね８の作用で、第１および第２円筒部５ｃ，５ｄが伸縮する。
【００３２】
基部５ａは、リニア方向の移動軸１２を受容するための穴５ｅを有し、第２円筒部５ｄは、回転軸１１を受容するための穴５ｆを有する。回転運動から直線運動への変換時に、アーム５の回転軸１１と移動軸１２の軸間距離の変化が調整される。アーム５の回転軸１１は両ストッパ７のほぼ中間位置にあり、両ストッパ７のいずれに対しても変倍レンズユニット３を突き当てた後に圧縮ばね８の反力により各ストッパ７に変倍レンズユニット３を押し当てられた状態に保持する。それゆえ、変倍レンズ３の位置を保持することができる。そのため、アクチュエータ４には保持のために通電する必要は無い。電力・発熱を抑制することができる。
【００３３】
また、本発明は、上記実施例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１つの実施例による光学装置、とくに狭視野を観察するときの光学装置の視野切替え機構を示す斜視図。
【図２】図１に示す光学装置において、広視野を観察するときの視野切替え機構を示す斜視図。
【図３】図１〜２に示すアームの好適例であるアームの詳細な構造を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
１ 対物レンズ
２ 結像レンズ
３ 変倍レンズ
４ 駆動手段（アクチュエータ）
５ アーム
６ ガイドレール
７ ストッパ
８ 圧縮ばね
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズと結像レンズの間に変倍レンズを設け、その変倍レンズをレンズホルダに保持し、そのレンズホルダを光軸に沿った方向に進退可能に移動させ、それに伴って変倍レンズを移動させ、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行うことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
対物レンズと結像レンズの間に変倍レンズを設け、その変倍レンズをレンズホルダに保持し、そのレンズホルダをアームに取りつけ、そのアームを駆動手段により旋回可能とし、かつ、駆動手段によりガイドレール上で光軸に沿った方向にレンズホルダを進退可能に移動させ、それに伴って変倍レンズを移動させ、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行うことを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学装置において、アームがアームとして構成されており、基部と、その基部に固定された第１円筒部と、その第１円筒部にテレスコープ式に組み合わされる第２円筒部と、それらの第１および第２円筒部の軸心方向に内装されている圧縮ばねを有し、変倍レンズとレンズホルダを有する変倍レンズユニットが両ストッパ間を移動するとき、圧縮ばねの作用で、第１および第２円筒部が伸縮することを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学装置において、変倍レンズユニットがガイドレールの両端に配置されたストッパの間で移動可能となっていて、変倍レンズユニットが各ストッパの位置に弾性力で保持されることを特徴とする光学装置。
【請求項１】
対物レンズと結像レンズの間に変倍レンズを設け、その変倍レンズをレンズホルダに保持し、そのレンズホルダを光軸に沿った方向に進退可能に移動させ、それに伴って変倍レンズを移動させ、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行うことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
対物レンズと結像レンズの間に変倍レンズを設け、その変倍レンズをレンズホルダに保持し、そのレンズホルダをアームに取りつけ、そのアームを駆動手段により旋回可能とし、かつ、駆動手段によりガイドレール上で光軸に沿った方向にレンズホルダを進退可能に移動させ、それに伴って変倍レンズを移動させ、狭い視野から広い視野に変化させる視野切替えを行うことを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学装置において、アームがアームとして構成されており、基部と、その基部に固定された第１円筒部と、その第１円筒部にテレスコープ式に組み合わされる第２円筒部と、それらの第１および第２円筒部の軸心方向に内装されている圧縮ばねを有し、変倍レンズとレンズホルダを有する変倍レンズユニットが両ストッパ間を移動するとき、圧縮ばねの作用で、第１および第２円筒部が伸縮することを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学装置において、変倍レンズユニットがガイドレールの両端に配置されたストッパの間で移動可能となっていて、変倍レンズユニットが各ストッパの位置に弾性力で保持されることを特徴とする光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２５６７８２（Ｐ２００８−２５６７８２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９６３６０（Ｐ２００７−９６３６０）
【出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
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