JPH1164739A - パノラマ観察光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パノラマ潜望鏡に利用可能な、主に可視光と
赤外線とによる複数系統の観察光路を有するパノラマ観
察光学系において、表示装置に表示した赤外線映像の情
報を担持した光束を、可視光用観察光路上に取り込むこ
とで、観察対象の迅速な視認、識別を可能とする。 【解決手段】 窓ガラス３０１と一体化して俯仰可能な
回動ミラー３０３により、外部からの光束は反射され、
ダイクロイックミラー３０４により赤外線と可視光に分
離される。赤外線による像は赤外線撮像カメラ３２２上
に結像し、その映像が赤外線映像表示装置３５１に表示
される。分離された可視光光束および赤外線映像表示装
置３５１の映像情報を担持した可視光光束を、光路中に
入退可能な全反射ミラー３５３の入退操作により切り替
えて択一的に取り込み、可視像回転補正プリズム３１３
にて像回転を補正し、この取り込まれた光束による光像
を接眼レンズ部３１６を介して観察する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ミラーを回動させ
ることにより全方位または広範な方向をパノラマ的に観
察する光学系に関し、特に２系統以上の光学系を用い、
車両や船舶等で使用される潜望鏡等に有用なパノラマ観
察光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】潜望鏡においては、全方位または広範な
方向をパノラマ的に観察する必要から、回動するミラー
を備えた光学系が利用されている。この光学系の基本的
な構成例として、図１にパノラマ潜望鏡の概略図を示
す。すなわち、このパノラマ潜望鏡では、プリズムミラ
ー１０２を回動軸の回りに矢印Ａに示すように回動させ
ることにより、観察者は全方位を観察することが可能と
なる。プリズムミラー１０２で反射された外部からの光
束上に配された可視像回転補正プリズム１１３は、プリ
ズムミラー１０２を水平方向にθ度回動させるとこれに
連動して光軸の回りにθ／２（度）回動する。この像回
転補正プリズム１１３が回動することにより、観察者自
身がプリズムミラー１０２の回動に合わせて向きを変え
て像を観察する必要がなくなり、観察者は接眼レンズを
通してどの方位の像も観察対象と等しい上下感覚で観察
することができるものである。

【０００３】ところで、潜望鏡を使用するのは、常に視
界が良好である場合とは限らないことから、通常の望遠
鏡としての機能とともに暗視野用の観察手段としての機
能を有することが肝要である。そこで、図１のパノラマ
潜望鏡に暗視野用の観察手段を加え、２系統光学系を用
いたパノラマ潜望鏡が要望されている。

【０００４】２系統光学系を用いたパノラマ潜望鏡の構
成例としては、像回転補正プリズムを使用せずに潜望鏡
全体を回動させ、観察者および撮像手段も一体的に回動
して観察を行う構成や、可視光用の光学系にのみ像回転
補正プリズムを配置し、赤外線カメラは回動軸の回りに
回動させる構成が考えられている。しかし、潜望鏡全体
を回動させる構成は装置全体が大型化することが問題と
なり、赤外線カメラを回動させる構成は、高価な赤外線
用プリズムの使用を避けられるとはいえ、装置全体の大
型化に加え赤外線カメラの回動機構が複雑になり、その
電気的配線が困難であることが問題となっている。

【０００５】図２は、２系統光学系に２つの像回転補正
プリズムを用いたパノラマ潜望鏡の概略図を示すもので
あって、赤外線用の光学系と可視光用の光学系の２系統
光学系から構成されているパノラマ潜望鏡の一例を示す
ものである。

【０００６】このパノラマ潜望鏡では、軸回りを回動す
る回動ミラー２０３によって導かれた外部からの光束
は、ダイクロイックミラー２０４により赤外線光束と可
視光光束に分離される。ダイクロイックミラー２０４を
透過した赤外線光束は、赤外像回転補正プリズム２２４
により回動ミラー２０３の回動に伴う像の回転を補正さ
れ、その光像は赤外線用結像光学系２２１により赤外線
撮像カメラ２２２で結像される。一方、可視光光束は、
ダイクロイックミラー２０４で反射されて分離され、全
反射ミラー２１１で変向されて、可視像回転補正プリズ
ム２１３により回動ミラー２０３の回動に伴う像の回転
を補正され、その光像は対物レンズ２１２によって所定
位置に結像され、この像を観察者は接眼レンズ部２１６
を介して観察する。観察者はモニタ（図示せず）を設置
することにより、赤外線撮像カメラ２２２で撮影した映
像を観察することが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、潜望鏡
という用途の特性上、観察対象の視認、識別を迅速に行
うことは、迅速な意志決定を行うためにも重要な要件で
あるにも拘わらず、図２に示す２系統光学系を用いたパ
ノラマ潜望鏡の例では、対象物の迅速な視認、識別は困
難となりがちである。その理由は、パノラマ潜望鏡の実
用上は、可視光用と赤外線用等の、複数の観察手段を通
しての観察対象の像を比較観察して、観察対象を識別す
ることも多く、図２に示した２系統光学系を用いたパノ
ラマ潜望鏡の例では、この際に観察者は可視光光束によ
る像を接眼レンズ部２１６から観察し、赤外線光束によ
る像は接眼レンズ部２１６から眼を離してモニタで観察
することになるので、観察対象の比較観察に時間を要す
るからである。したがって、複数の観察像の切り替えを
観察者の眼の移動なしに行うことや、その複数の像を比
較しやすい状態の像として得ることが、２系統光学系を
用いたパノラマ潜望鏡の課題となっている。

【０００８】さらに、パノラマ潜望鏡を車両や船舶に搭
載する場合、設置スペースが制限されることから、装置
全体の小型化および軽量化も要望されている。したがっ
て複数の光学系の機能を有し、かつ装置全体をより簡易
な構成とすることが強く望まれている。本発明は、この
ような事情に鑑みてなされたものであって、観察対象を
迅速に視認するために観察者が眼を移動させることな
く、また容易に複数の観察光学系による観察対象の像を
比較観察することを可能にし、さらに、簡易な構成の光
学系とすることにより装置全体の小型化を図ることがで
きるパノラマ観察光学系を提供することを目的とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
パノラマ観察光学系は、軸回りに回動される回動ミラー
と、この回動ミラーを回動せしめるミラー回動機構と、
該回動ミラーの回動軸に沿った光路中に配置され該回動
ミラーにより導かれた外部からの光束を複数の光束に分
離する光分離手段と、該回動ミラーの回動に伴う像の回
転を補正する像回転補正プリズムと、この像回転補正プ
リズムを回動せしめるプリズム回動機構と、該像回転補
正プリズムからの光束を結像せしめる結像手段とを有す
るパノラマ観察光学系において、前記光分離手段により
分離された複数の光束のうち前記像回転プリズムが配さ
れていない光路中に配された撮像手段と、この撮像手段
から出力された映像情報に係る映像を表示する映像表示
手段と、この映像表示手段に表示された映像を担持した
光束を、前記像回転補正プリズムを配置した光路中に取
り込む映像光束取込手段とを備えてなることを特徴とす
るものである。

【００１０】また、このパノラマ観察光学系は、前記像
回転補正プリズムが、前記光分離手段により分離された
複数の光束のうちの１つの光束中であって、前記映像光
束取込手段の後段に配置されてなることが望ましい。さ
らに、このパノラマ観察光学系は、前記像回転補正プリ
ズムが配された光束中の、この像回転補正プリズムより
も前段に、前記映像光束取込手段としての、光路中への
入退操作によって光束の進行方向を変えることができる
ような光路中に入退自在の全反射ミラーまたはハーフミ
ラーもしくはダイクロイックミラーを配置してなること
が可能である。

【００１１】さらにまた、このパノラマ観察光学系は、
前記像回転補正プリズムが配された光束中の、前記光分
離手段と前記像回転補正プリズムとの間に、前記映像光
束取込手段としてのハーフミラーまたはダイクロイック
ミラーを配置し、かつこの映像光束取込手段と前記光分
離手段との間、およびこの映像光束取込手段と前記映像
表示手段との間の光路中に各々シャッタを配置してなる
ことも可能である。

【００１２】本発明の請求項６に係るパノラマ観察光学
系は、軸回りに回動される回動ミラーと、この回動ミラ
ーを回動せしめるミラー回動機構と、該回動ミラーの回
動軸に沿った光路に配置され該回動ミラーにより導かれ
た外部からの光束を複数の方向に変向しうる光束変向手
段と、該回動ミラーの回動に伴う像の回転を補正する像
回転補正プリズムと、この像回転補正プリズムを回動せ
しめるプリズム回動機構と、該像回転補正プリズムから
の光束を結像せしめる結像手段とを有するパノラマ観察
光学系において、前記光束変向手段により光束がとりう
る複数の光路のうち前記像回転プリズムが配されていな
い光路中に配された撮像手段と、この撮像手段から出力
された映像情報に係る映像を表示する映像表示手段と、
この映像表示手段に表示された映像を担持した光束を、
前記像回転補正プリズムを配置した光路中に取り込む映
像光束取込手段とを備えてなることを特徴とするもので
ある。

【００１３】また、この本発明の請求項６に係るパノラ
マ観察光学系は、前記像回転補正プリズムが、前記光束
変向手段の変向操作に応じて光束が進行しうる複数の光
路のうちの１つの光路中であって前記映像光束取込手段
の後段に配置されてなり、前記光束変向手段として、光
路中への入退操作によって光束の進行方向を変えること
ができるような光路中に入退自在の全反射ミラーを用
い、前記映像光束取込手段として、この全反射ミラーの
入退動作に連動して光路中へ出し入れされるミラーを用
いることが可能である。さらにまた、この本発明の請求
項６に係るパノラマ観察光学系は、前記光束変向手段と
して、光路中への入退操作によって光の進行方向を変え
ることができるような入退自在の全反射ミラーを用い、
この全反射ミラーの裏面を全反射面とすることにより前
記映像光束取込手段として機能させてなることも可能で
ある。

【００１４】さらに、前記本発明の請求項１および６に
係るパノラマ観察光学系は、前記光分離手段により分離
された複数の光束により構成される複数の光路もしくは
前記光束変向手段により光束が進行しうる複数の光路の
うち、少なくとも１つの前記像回転補正プリズムが配さ
れていない光路を赤外線用の光路とし、かつその余の少
なくとも１つの光路を可視光用の光路とし、該可視光用
の光路中に前記像回転補正プリズムを配置してなること
が好ましい。

【００１５】さらにまた、前記本発明の請求項１および
６に係るパノラマ観察光学系は、前記光分離手段により
分離された複数の光束により構成される複数の光路もし
くは前記光束変向手段により光束が進行しうる複数の光
路のうち、少なくとも１つの前記像回転補正プリズムが
配されていない光路を可視光用の光路とし、かつその余
の少なくとも１つの光路を、光路中に前記像回転補正プ
リズムを配置してなる可視光用の光路とすることもでき
る。

【００１６】また、前記本発明の請求項１および６に係
るパノラマ観察光学系は、前記像回転補正プリズムが配
されていない光路中に配された前記撮像手段がカメラと
され、前記像回転補正プリズムが配された光路中に配さ
れた前記結像手段を接眼レンズとすることができる。あ
るいはまた、前記本発明の請求項１および６に係るパノ
ラマ観察光学系は、前記像回転補正プリズムが配されて
いない光路中に配された前記撮像手段が光電子増倍手段
を使用したカメラとされ、前記像回転補正プリズムが配
された光路中に配された前記結像手段をカメラとするこ
ともできる。

【００１７】あるいはまた、前記本発明の請求項１およ
び６に係るパノラマ観察光学系は、前記像回転補正プリ
ズムが配されていない光路中に配された前記撮像手段お
よび前記像回転補正プリズムが配された光路中に配され
た前記結像手段をカメラとすることもできる。あるいは
また、前記本発明の請求項１および６に係るパノラマ観
察光学系は、前記像回転補正プリズムが配されていない
光路中に配された前記撮像手段が光電子増倍手段を使用
したカメラとされ、前記像回転補正プリズムが配された
光路中に配された前記結像手段を接眼レンズとすること
もできる。

【００１８】また、前記本発明の請求項１および６に係
るパノラマ観察光学系は、前記撮像手段により得られる
像と、前記結像手段により得られる像との大きさを略一
致させるように構成することが望ましい。さらに、前記
本発明の請求項１および６に係るパノラマ観察光学系
は、前記回動ミラーが俯仰可能に構成されてなることが
より望ましい。さらにまた、前記本発明の請求項１およ
び６に係るパノラマ観察光学系は、前記回動ミラーの観
察対象側に、前記回動ミラーと一体的に回動する窓ガラ
スを配置されてなることが好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態１〜４に
ついて図面を用いて説明する。図３は、本発明の実施形
態１に係るパノラマ潜望鏡の構成を示す概略図である。
このパノラマ潜望鏡において、観察者は回動ミラー３０
３を軸回りに矢印Ａに示すように回動させることによ
り、全方位を観察することが可能となっている。回動ミ
ラー３０３によって反射された外部からの光束は、その
光路上に配されたダイクロイックミラー３０４により、
このダイクロイックミラー３０４を透過する赤外線光束
とこのダイクロイックミラー３０４で反射する可視光光
束に分離される。

【００２０】可視光光束の光路上には、可視像回転補正
プリズム３１３が配されている。可視像回転補正プリズ
ム３１３は、奇数回数の内部反射を行うプリズムで、回
動ミラー３０３を水平方向にθ度回動させるとこれに連
動して光軸の回りにθ／２（度）回動するプリズム回動
機構（図示せず）を備えている。この可視像回転補正プ
リズム３１３が回動することにより、観察者自身が回動
ミラー３０３の回動に合わせて向きを変えて像を観察す
る必要がなくなり、観察者は所定の位置にて接眼レンズ
部３１６を通してどの方位の像も観察対象と等しい上下
感覚で観察することができる。このほか、可視光光束の
光路内には、光束を変向させるための全反射ミラー３１
１、観察対象の像を接眼レンズ部３１６の手前側所定位
置に結像させるための対物レンズ３１２、および像の上
下左右を反転させることなく光束に９０゜の偏角を与え
るペンタプリズム３１４がそれぞれ配されている。

【００２１】一方、ダイクロイックミラー３０４を透過
する赤外線光束の光路上には、赤外線撮像カメラ３２２
と、観察対象の像を赤外線撮像カメラ３２２上に結像さ
せる赤外線用結像光学系３２１を備えている。この赤外
線撮像カメラ３２２で撮影した映像は、ダイクロイック
ミラー３０４から接眼レンズ部３１６へ至る光路ならび
にダイクロイックミラー３０４から赤外線撮像カメラ３
２２へ至る光路の、両光路の外に配置した赤外線映像表
示装置３５１に表示される。

【００２２】そしてこの赤外線映像表示装置３５１に表
示された、赤外線映像情報を担持した可視光光束を、可
視像回転補正プリズム３１３を配した可視光光束の光路
中に取り込むために、可視光光路中に入退自在である全
反射ミラー３５３が配されている。すなわちこの全反射
ミラー３５３を可視光光路中に挿入する操作をすれば、
観察者は赤外線映像表示装置３５１の映像を観察するこ
とができ、一方、この全反射ミラー３５３を可視光光路
中から退出させる操作をすれば、観察者はダイクロイッ
クミラー３０４で反射した可視光光束による観察対象の
像を直視により観察することができる。そしてこのと
き、観察対象の像は、全方位の像が可視像回転補正プリ
ズム３１３の作用により、回転することなく観察対象と
等しい上下感覚で観察される。

【００２３】なお、この実施形態１における映像光束取
込手段である全反射ミラー３５３の位置は、可視像回転
補正プリズム３１３の前段であり、光分離手段であるダ
イクロイックミラー３０４の後段にあることが必要とな
る。なお、全反射ミラー３５３に代えて映像光束取込手
段に、赤外線を透過し可視光を反射するダイクロイック
ミラー３０４のようなダイクロイックミラーや、ハーフ
ミラーを用いれば、その位置は可視像回転補正プリズム
３１３の前段であることが必要条件となるが、ダイクロ
イックミラー３０４の前段に配置して赤外線映像表示装
置３５１からの可視光光束を取り込むことも可能であ
る。映像光束取込手段である全反射ミラーの位置、およ
び他のミラーへの変更可能性に関しては、以下の実施形
態２においても同様である。

【００２４】さらに、ダイクロイックミラー３０４を、
赤外線光束を反射し、可視光光束を透過させるダイクロ
イックミラーとして、反射する光束の光路上に赤外線撮
像カメラ等を配置し、透過する光束の光路上に可視像回
転補正プリズムや接眼レンズ部等を配置することも可能
である。赤外線映像表示装置３５１から全反射ミラー３
５３に至る光路中には、このほかに、光束を変向させる
ための全反射ミラー３５４、および赤外線映像表示装置
３５１の映像情報を担持した光束を接眼レンズ部３１６
の手前側所定位置に結像させるための赤外線映像投影光
学系３５５を備えている。さらにこのパノラマ潜望鏡に
は、回動ミラー３０３の観察対象側に、防塵のため回動
ミラー３０３と一体的に回動する窓ガラス３０１が配さ
れており、回動ミラー３０３は、矢印Ｂに示すように俯
仰可能に構成されている。

【００２５】実施形態１に係るパノラマ潜望鏡により得
られる作用効果を以下に示す。観察対象の像を、赤外線
光束と可視光光束との２系統により観察することがで
き、可視光による望遠鏡機能と赤外線による暗視野観察
機能を有する。しかも、この両光束による像を、全反射
ミラー３５３の入退操作を行うことにより接眼レンズ部
３１６を介して観察することができる。これにより、図
２に示す従来例に対し、観察者の視線の移動なしに観察
対象の像を切り替えることができ、両系統による像の比
較や観察対象の視認、識別が迅速に行えることになる。

【００２６】さらに、図示されていないが、赤外線映像
表示装置３５１の映像を赤外線映像投影光学系３５５に
より結像させる像と、対物レンズ３１２により結像され
る可視光光束の像との大きさを略一致させることによ
り、両系統による像の比較はより容易なものとなる。観
察対象の大きさを略一致させる構成は、以下の実施形態
２〜４においても同様である。可視像回転補正プリズム
３１３およびそのプリズム回動機構を可視光光路中にの
み備え、赤外線による観察対象の映像情報を担持した光
束をこの可視像回転補正プリズム３１３を配した光路中
に取り込むことにより、２系統以上の光学系の像回転を
１つの可視像回転補正プリズム３１３で補正できるの
で、装置全体の構成が簡易になり、また、小型化および
コスト低減を図ることができる。

【００２７】回動ミラー３０３の観察対象側に備えた、
回動ミラー３０３と一体的に回動する窓ガラス３０１
は、防塵効果を有し、また、回動ミラー３０３と一体的
に回動させることにより、窓ガラス３０１のサイズを必
要最小限にとどめることができる。回動ミラー３０３は
俯仰機能を有し、いわば全天方位の観察が可能となる。
俯仰機能を有する回転ミラーの作用は以下の実施形態２
〜４においても同様である。

【００２８】実施形態１に係るパノラマ潜望鏡は、以下
に示すように種々の態様の変更が可能である。例えばま
ず、映像光束取込手段として入退自在の全反射ミラー３
５３の代わりに同位置にハーフミラーまたはダイクロイ
ックミラーを配置する構成が可能である。この場合、光
量の損失はあるものの、２系統の像を同時に接眼レンズ
部３１６から観察することができ、観察対象の視認、識
別がより容易になる。同時観察の際に、２系統の像の大
きさを略一致させれば、両系統による像を重ね合わせて
観察することも可能である。

【００２９】この構成では同時観察以外に、このハーフ
ミラーまたはダイクロイックミラーと光分離手段である
ダイクロイックミラー３０４の間の光路中、およびこの
ハーフミラーまたはダイクロイックミラーと映像表示手
段である赤外線映像表示装置３５１の間の光路中とに各
々の光路を遮断しうるシャッタを配置し、このシャッタ
を必要に応じ開閉して、観察する像を選択可能とするこ
ともできる。このような構成によれば、観察する像の切
り替えを入退自在の全反射ミラー３５３でなくシャッタ
で行うことになるので、入退する全反射ミラー３５３の
場合に挿入時の位置誤差により光軸変動が生じやすくな
るという問題や、退出時のためのスペースが必要になる
という問題を解決することができる。

【００３０】つぎの変更例としては、実施形態１に係る
パノラマ潜望鏡の光分離手段であるダイクロイックミラ
ー３０４の代わりに、同位置に光束変向手段として入退
自在の全反射ミラーを用いる構成が可能である。この構
成によれば、実施形態１のパノラマ潜望鏡では、光束変
向手段の全反射ミラーを挿入する操作をし、これに連動
して映像光束取込手段の全反射ミラー３５３を退出させ
る操作をすれば可視光光束による像を観察することがで
き、両ミラーを連動して入退それぞれ逆の操作をすれ
ば、赤外線映像表示装置３５１からの光束による像を観
察することができる。光束変向手段として入退自在の全
反射ミラーを用いれば、光分離手段としてダイクロイッ
クミラー３０４を用いるよりも、赤外線と可視光のそれ
ぞれの光の利用効率を高めることができ、またダイクロ
イックミラーの特性により生じる、像の着色の問題も解
決されるので、対象の視認、識別が容易になる。

【００３１】さらに、実施形態１ではダイクロイックミ
ラー３０４により赤外線光束と可視光光束を分離してい
るが、可視像回転補正プリズム３１３が配されていない
光路も可視光用とする場合は、その光路上の撮像手段は
当然のことであるがその光束の波長特性に適した撮像手
段でなければならない。可視光用の撮像手段としては、
テレビジョンカメラ（以下ＴＶカメラと称する）を含む
ビデオカメラのみならず、静止画として映像を電気的に
処理する電子カメラの利用が可能である。さらに、光電
子増倍管等の光電子増倍手段を有するカメラを組み込む
ことも有用である。この方法による暗視野用の観察手段
は、赤外線を利用した観察が観察対象の表面の熱を感知
して表面温度差により対象を観察するのに対し、夜間で
もより肉眼に近い感覚で観察対象の形状を視認すること
を可能にする。光分離手段により分離する２つの光束を
ともに可視光光束にするという構成は、前述した、光分
離手段の代わりに光束変向手段を用いる構成にも適用す
ることができる。

【００３２】もう一つの変更例として、可視像回転補正
プリズム３１３が配された光路中に配された結像手段
を、接眼レンズ部３１６を通しての直視でなくＴＶカメ
ラとする構成も可能である。この場合、接眼レンズ部３
１６に代えて結像光学系が必要となる。このような構成
によれば、観察対象の複数の光学系による像を、潜望鏡
とは別置したモニタにて観察することができ、複数の観
察者による情報の共有および映像の記録化が可能とな
る。可視像回転補正プリズム３１３が配された光路中の
結像手段をＴＶカメラとする構成は、前述した映像光束
取込手段をハーフミラーまたはダイクロイックミラーと
する構成にも、光分離手段の代わりに光束変更手段を用
いる構成にも、さらには、可視像回転補正プリズム３１
３が配されていない光路も可視光用とする構成にも適用
することができる。

【００３３】図４は本発明の実施形態２に係るパノラマ
潜望鏡の構成を示す概略図である。実施形態２のパノラ
マ潜望鏡の構成は、基本的には実施形態１のパノラマ潜
望鏡と同様であるので重複する部分についての説明は省
略する。なお、パノラマ潜望鏡を構成する各部材および
各光学系の名称とその機能が同様であれば、実施形態１
〜４の各部材および光学系の符号は下二桁を一致させて
ある。

【００３４】実施形態２の実施形態１との主な相違点
は、可視像回転補正プリズム４１３が配されていない光
路が１系統加えられ、全体として３系統のパノラマ潜望
鏡となっていることである。追加した１系統はＴＶ用撮
像カメラ４３２をその撮像手段とし、その前段にはＴＶ
カメラ用撮像レンズ４３１を備えている。回動ミラー４
０３によって反射された外部からの光束は、光分離手段
であるダイクロイックミラー４０４およびハーフミラー
４０５により赤外線光束、ＴＶ用撮像カメラ４３２に入
射する可視光光束および接眼レンズ部４１６から直視に
より観察される可視光光束に分離される。映像表示手段
としてはＴＶカメラ映像および赤外線映像表示装置４５
２が配置され、この映像情報を担持した光束を結像させ
るために映像投影光学系４５６が配されている。このほ
か、赤外線用の光路中に変向のための全反射ミラー４２
３が追加されている。

【００３５】なお、実施形態２のパノラマ潜望鏡におい
ては、望遠鏡として可視光による観察対象の像を観察す
る場合には全反射ミラー４５３を光路から退出させ、Ｔ
Ｖカメラ映像および赤外線映像表示装置４５２の映像を
観察する場合には全反射ミラー４５３を光路中に挿入す
ることになる。ＴＶカメラ映像および赤外線映像表示装
置４５２に表示可能なＴＶ用撮像カメラ４３２の映像と
赤外線撮像カメラ４２２の映像のいずれか一方を選択し
て観察するためには、全反射ミラー４５３の操作ととも
に、ＴＶカメラ映像および赤外線映像表示装置４５２に
表示する映像を選択する操作が必要となる。

【００３６】実施形態２に係るパノラマ潜望鏡により得
られる作用効果を以下に示す。まず、実施形態１と同様
の作用効果として、観察者の視線の移動なしに観察対象
の像を切り替えることができ、両系統による像の比較や
観察対象の視認、識別が迅速に行える点がある。つぎ
に、２系統以上の光学系の像回転を１つの可視像回転補
正プリズム４１３で補正できるので、装置全体の構成が
簡易になり、また、小型化およびコスト低減を図ること
ができる点も同様である。また、窓ガラス４０１は、防
塵効果を有し、また、回動ミラー４０３と一体的に回動
させることにより、窓ガラス４０１のサイズを必要最小
限にとどめることができる点も同様である。

【００３７】実施形態２に係るパノラマ潜望鏡は、以下
に示すように種々の態様の変更が可能である。例えばま
ず、光分離手段のダイクロイックミラー４０４およびハ
ーフミラー４０５のいずれか一方または両方を光路中に
入退自在の全反射ミラ−に変更する構成が可能である。
このような構成とした場合は、これらの入退自在ミラー
と映像光束取込手段の入退自在の全反射ミラー４５３の
入退操作を連動させることにより、観察対象を可視光光
束により直視にて観察するのか、赤外線撮像カメラ４２
２で撮像した映像を観察するのかあるいはＴＶ用撮像カ
メラ４３２で撮像した映像を観察するのかの切替えを行
うことが可能となる。ダイクロイックミラー４０４およ
びハーフミラー４０５のいずれか一方または両方の代わ
りに全反射ミラーを用いるならば、分離または変向した
それぞれの光の利用効率を高めることができ、またダイ
クロイックミラーやハーフミラーの特性により生じる、
像の着色の問題も解決されるので、対象の視認、識別が
容易になる。

【００３８】このほか、入退自在の全反射ミラー４５３
の代わりに同位置にハーフミラーまたはダイクロイック
ミラーを配置した構成も可能である。これにより複数系
統の観察手段による像を同時に接眼レンズ部４１６を介
して観察することができ、またその像の大きさを略一致
させれば、両系統による像を重ね合わせて観察すること
も可能である。この構成では同時観察以外に、実施形態
１と同位置のシャッタを配し、このシャッタを必要に応
じ開閉して、観察する像を選択可能とすることもでき
る。シャッタを配置した構成によれば、観察する像の切
り替えを入退自在の全反射ミラー４５３でなくシャッタ
で行うことになるので、入退する全反射ミラー４５３の
場合に挿入時の位置誤差により光軸変動が生じやすくな
るという問題や、退出時のためのスペースが必要になる
という問題を解決することができる。

【００３９】さらに、実施形態２または上述のように変
更して構成したパノラマ潜望鏡の、赤外線用光路を近赤
外線用光路としたり、可視光用の撮像手段として各種の
ＴＶカメラを利用したり、また、光電子増倍手段を有す
るカメラを組み込むことも可能である。また、接眼レン
ズ部４１６を介しての観察者の直視に代えて、可視像回
転補正プリズム４１３が配された光路上の結像手段をＴ
Ｖカメラとすることも可能である。

【００４０】図５は本発明の実施形態３に係るパノラマ
潜望鏡の構成を示す概略図である。実施形態３のパノラ
マ潜望鏡の構成は、基本的には実施形態１のパノラマ潜
望鏡と同様であるので重複する部分についての説明は省
略する。

【００４１】実施形態３の実施形態１との主な相違点
は、回動ミラー５０３の回動軸に沿った光路に配置され
この回動ミラー５０３により導かれた外部からの光束を
複数の方向に変向しうる光束変向手段として、回動ミラ
ー５０３の回動軸に沿った光路中に、入退自在の両面全
反射ミラー５０６が配置されていることである。この両
面全反射ミラー５０６を光路外に退出させているとき
は、可視光光束による観察対象の像を直視により観察す
ることができる。そしてこの両面全反射ミラー５０６を
光路中に挿入しているときは、外部からの光束はこの両
面全反射ミラー５０６により反射され、その光束のうち
の赤外線に係る像が、変向のための全反射ミラー５２３
と赤外線用結像光学系５２１を備えた光路を経て赤外線
撮像カメラ５２２の結像面に結像する。赤外線撮像カメ
ラ５２２で撮影された映像は赤外線映像表示装置５５１
に表示され、この赤外線映像情報を担持した可視光光束
を、可視像回転補正プリズム５１３を配した可視光光束
の光路中に取り込むために、両面全反射ミラー５０６の
前述した面の裏面である全反射ミラーが映像光束取込手
段として機能する。

【００４２】このような構成のパノラマ潜望鏡は、１枚
の両面全反射ミラー５０６の入退操作を行うことによっ
て光路を変更させうるので、ハーフミラーを用いた場合
と比べて各光路の結像手段に入射する光量の損失を少な
くし、光の利用効率を高めることができる。また、ダイ
クロイックミラーで光束を分離する場合に生じる、観察
映像の着色の問題も回避することができる。

【００４３】なお、本実施形態３についても種々の態様
の変更が可能である。例えば、両面全反射ミラー５０６
で反射される光路を、可視像回転補正プリズムを有する
光路とし、両面全反射ミラー５０６を退出させたときの
光路を赤外線撮像カメラで結像する光路とすることも可
能である。また、実施形態１と同様に、暗視野用の光学
系として、可視像回転補正プリズム５１３の配されてい
ない可視光の光路に、撮像手段として光電子増倍手段を
組み込んだカメラを配することも可能である。

【００４４】図６は本発明の実施形態４に係るパノラマ
潜望鏡の構成を示す概略図である。実施形態４のパノラ
マ潜望鏡の構成は、基本的には実施形態３のパノラマ潜
望鏡と同様であるので重複する部分についての説明は省
略する。実施形態４の実施形態３との主な相違点は、可
視像回転補正プリズム６１３を配した可視光用光路の観
察手段が、接眼レンズ部でなくＴＶ用撮像カメラ６１９
となっている点である。これに対応してその光路上に
は、対物レンズおよび接眼レンズ部でなく、ＴＶカメラ
用撮影レンズ６１８が、またペンタプリズムでなく同じ
く変向手段としての全反射ミラー６１７が配されてい
る。このパノラマ潜望鏡の観察者は、別置の映像表示装
置（図示せず）にて、赤外線による観察映像と可視光に
よるＴＶ映像とを切り替えながら観察することが可能で
ある。なお、本実施形態４では、ＴＶ用撮像カメラ６１
９を観察手段としているが、これを静止画として記録す
る電子カメラとすることも勿論可能である。

【００４５】このような構成のパノラマ潜望鏡は、潜望
鏡下で観察者が直視にて観察を行いにくい条件がある場
合や、赤外線による観察像と可視光による観察像とを録
画し、記録化したい場合、あるいは複数の観察者で観察
を行うことが主目的となる場合等に有用なものとなる。

【００４６】なお、本実施形態４についても種々の態様
の変更が可能である。例えば、実施形態３と同様に、両
面全反射ミラー６０６で反射される光路を、赤外線撮像
カメラで結像する光路とし、両面全反射ミラー６０６を
退出させたときの光路を可視像回転補正プリズムを有す
る光路とすることも可能である。また、実施形態１と同
様に、暗視野用の光学系として、可視像回転補正プリズ
ム６１３の配されていない可視光の光路に、撮像手段と
して光電子増倍手段を組み込んだカメラを配することも
可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るパノ
ラマ光学系は、通常の望遠鏡を通しての直視によっては
観察が困難であるような、赤外線等の暗視野観察用の光
束を、撮像手段にて撮像し、その映像を直視によって観
察可能な光束の光路内に取り込むものであって、これに
より観察者は、観察対象に関する複数の観察光路による
複数の像を切り換え、あるいは重ね合わせて、視線を移
動することなく、接眼レンズ部またはモニタ等の単一の
結像手段にて観察することができ、観察対象の迅速な視
認、識別が可能となる。しかも、装置中の像回転補正プ
リズムを可視像回転補正プリズムのみとすることも可能
であり、これにより装置の構成が簡易になり、かつ小型
化およびコスト低減を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パノラマ潜望鏡の概略図

【図２】２系統光学系に２つの像回転補正プリズムを用
いたパノラマ潜望鏡の概略図

【図３】本発明の実施形態１に係るパノラマ潜望鏡の構
成を示す概略図

【図４】本発明の実施形態２に係るパノラマ潜望鏡の構
成を示す概略図

【図５】本発明の実施形態３に係るパノラマ潜望鏡の構
成を示す概略図

【図６】本発明の実施形態４に係るパノラマ潜望鏡の構
成を示す概略図

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１ 窓
ガラス １０２ プ
リズムミラー ２０３、３０３、４０３、５０３、６０３ 回
動ミラー ２０４、３０４、４０４ ダ
イクロイックミラー ４０５ ハ
ーフミラー ５０６、６０６ 両
面全反射ミラー ２１１、３１１ 全
反射ミラー １１２、２１２、３１２、４１２、５１２ 対
物レンズ １１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３ 可
視像回転補正プリズム ２１４、３１４、４１４、５１４ ペ
ンタプリズム １１５ ダ
ハプリズム １１６、２１６、３１６、４１６、５１６ 接
眼レンズ部 ６１７ 全
反射ミラー ６１８ Ｔ
Ｖカメラ用撮影レンズ ６１９ Ｔ
Ｖ用撮像カメラ ２２１、３２１、４２１、５２１、６２１ 赤
外線用結像光学系 ２２２、３２２、４２２、５２２、６２２ 赤
外線撮像カメラ ４２３、５２３ 全
反射ミラー ２２４ 赤
外像回転補正プリズム ４３１ Ｔ
Ｖカメラ用撮影レンズ ４３２ Ｔ
Ｖ用撮像カメラ ３５１、５５１、６５１ 赤
外線映像表示装置 ４５２ Ｔ
Ｖカメラ映像および赤外線映像表示装置 ３５３、４５３ 全
反射ミラー ３５４、５５４、６５４ 全
反射ミラー ３５５、５５５、６５５ 赤
外線映像投影光学系 ４５６ Ｔ
Ｖカメラ映像および赤外線映像投影光学系

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸回りに回動される回動ミラーと、この
   回動ミラーを回動せしめるミラー回動機構と、該回動ミ
   ラーの回動軸に沿った光路中に配置され該回動ミラーに
   より導かれた外部からの光束を複数の光束に分離する光
   分離手段と、該回動ミラーの回動に伴う像の回転を補正
   する像回転補正プリズムと、この像回転補正プリズムを
   回動せしめるプリズム回動機構と、該像回転補正プリズ
   ムからの光束を結像せしめる結像手段とを有するパノラ
   マ観察光学系において、 前記光分離手段により分離された複数の光束のうち前記
   像回転プリズムが配されていない光路中に配された撮像
   手段と、 この撮像手段から出力された映像情報に係る映像を表示
   する映像表示手段と、 この映像表示手段に表示された映像を担持した光束を、
   前記像回転補正プリズムを配置した光路中に取り込む映
   像光束取込手段とを備えてなることを特徴とするパノラ
   マ観察光学系。
2. 【請求項２】 前記像回転補正プリズムが、前記光分離
   手段により分離された複数の光束のうちの１つの光束中
   であって、前記映像光束取込手段の後段に配置されてな
   ることを特徴とする請求項１記載のパノラマ観察光学
   系。
3. 【請求項３】 前記像回転補正プリズムが配された光束
   中の、この像回転補正プリズムよりも前段に、前記映像
   光束取込手段としての、光路中への入退操作によって光
   束の進行方向を変えることができるような光路中に入退
   自在の全反射ミラーを配置してなることを特徴とする請
   求項１または２記載のパノラマ観察光学系。
4. 【請求項４】 前記像回転補正プリズムが配された光束
   中の、この像回転補正プリズムよりも前段に、前記映像
   光束取込手段としてのハーフミラーまたはダイクロイッ
   クミラーを配置してなることを特徴とする請求項１また
   は２記載のパノラマ観察光学系。
5. 【請求項５】 前記像回転補正プリズムが配された光束
   中の、前記光分離手段と前記像回転補正プリズムとの間
   に、前記映像光束取込手段としてのハーフミラーまたは
   ダイクロイックミラーを配置し、かつこの映像光束取込
   手段と前記光分離手段との間、およびこの映像光束取込
   手段と前記映像表示手段との間の光路中に各々シャッタ
   を配置してなることを特徴とする請求項１または２記載
   のパノラマ観察光学系。
6. 【請求項６】 軸回りに回動される回動ミラーと、この
   回動ミラーを回動せしめるミラー回動機構と、該回動ミ
   ラーの回動軸に沿った光路に配置され該回動ミラーによ
   り導かれた外部からの光束を複数の方向に変向しうる光
   束変向手段と、該回動ミラーの回動に伴う像の回転を補
   正する像回転補正プリズムと、この像回転補正プリズム
   を回動せしめるプリズム回動機構と、該像回転補正プリ
   ズムからの光束を結像せしめる結像手段とを有するパノ
   ラマ観察光学系において、 前記光束変向手段により光束がとりうる複数の光路のう
   ち前記像回転プリズムが配されていない光路中に配され
   た撮像手段と、 この撮像手段から出力された映像情報に係る映像を表示
   する映像表示手段と、 この映像表示手段に表示された映像を担持した光束を、
   前記像回転補正プリズムを配置した光路中に取り込む映
   像光束取込手段とを備えてなることを特徴とするパノラ
   マ観察光学系。
7. 【請求項７】 前記像回転補正プリズムが、前記光束変
   向手段の変向操作に応じて光束が進行しうる複数の光路
   のうちの１つの光路中であって前記映像光束取込手段の
   後段に配置されてなり、前記光束変向手段として、光路
   中への入退操作によって光束の進行方向を変えることが
   できるような光路中に入退自在の全反射ミラーを用い、
   前記映像光束取込手段として、この全反射ミラーの入退
   動作に連動して光路中へ出し入れされるミラーを用いる
   ことを特徴とする請求項６記載のパノラマ観察光学系。
8. 【請求項８】 前記光束変向手段として、光路中への入
   退操作によって光の進行方向を変えることができるよう
   な入退自在の全反射ミラーを用い、この全反射ミラーの
   裏面を全反射面とすることにより前記映像光束取込手段
   として機能させてなることを特徴とする請求項６記載の
   パノラマ観察光学系。
9. 【請求項９】 前記光分離手段により分離された複数の
   光束により構成される複数の光路もしくは前記光束変向
   手段により光束が進行しうる複数の光路のうち、少なく
   とも１つの前記像回転補正プリズムが配されていない光
   路を赤外線用の光路とし、かつその余の少なくとも１つ
   の光路を可視光用の光路とし、該可視光用の光路中に前
   記像回転補正プリズムを配置してなることを特徴とする
   請求項１〜８のうちいずれか１項記載のパノラマ観察光
   学系。
10. 【請求項１０】 前記光分離手段により分離された複数
    の光束により構成される複数の光路もしくは前記光束変
    向手段により光束が進行しうる複数の光路のうち、少な
    くとも１つの前記像回転補正プリズムが配されていない
    光路を可視光用の光路とし、かつその余の少なくとも１
    つの光路を、光路中に前記像回転補正プリズムを配置し
    てなる可視光用の光路とすることを特徴とする請求項１
    〜８のうちいずれか１項記載のパノラマ観察光学系。
11. 【請求項１１】 前記像回転補正プリズムが配されてい
    ない光路中に配された前記撮像手段がカメラとされ、前
    記像回転補正プリズムが配された光路中に配された前記
    結像手段が接眼レンズとされたことを特徴とする請求項
    ９または１０記載のパノラマ観察光学系。
12. 【請求項１２】 前記像回転補正プリズムが配されてい
    ない光路中に配された前記撮像手段が光電子増倍手段を
    使用したカメラとされ、前記像回転補正プリズムが配さ
    れた光路中に配された前記結像手段がカメラとされたこ
    とを特徴とする請求項９または１０記載のパノラマ観察
    光学系。
13. 【請求項１３】 前記像回転補正プリズムが配されてい
    ない光路中に配された前記撮像手段および前記像回転補
    正プリズムが配された光路中に配された前記結像手段が
    カメラとされたことを特徴とする請求項９または１０記
    載のパノラマ観察光学系。
14. 【請求項１４】 前記像回転補正プリズムが配されてい
    ない光路中に配された前記撮像手段が光電子増倍手段を
    使用したカメラとされ、前記像回転補正プリズムが配さ
    れた光路中に配された前記結像手段が接眼レンズとされ
    たことを特徴とする請求項９または１０記載のパノラマ
    観察光学系。
15. 【請求項１５】 前記撮像手段により得られる像と、前
    記結像手段により得られる像との大きさを略一致させる
    ように構成したことを特徴とする請求項１〜１４のうち
    いずれか１項記載のパノラマ観察光学系。
16. 【請求項１６】 前記回動ミラーが俯仰可能に構成され
    てなることを特徴とする請求項１〜１５のうちいずれか
    １項記載のパノラマ観察光学系。
17. 【請求項１７】 前記回動ミラーの観察対象側に、前記
    回動ミラーと一体的に回動する窓ガラスを配置されてな
    ることを特徴とする請求項１〜１６のうちいずれか１項
    記載のパノラマ観察光学系。