JPS6225723A - 光路合成光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、２つの光路を１つの光路に合成するための光
学系、特に２つの物体を同一視野で観察するための光学
系に関する。

〔発明の背景〕

従来、２つの光路を１つの光路に合成するための光学系
が種々用いられている０例えば、経緯儀の目盛読取光学
系として、目盛板の偏芯誤差を除去するために、目盛板
の中心を挟んで互いに対向して設けられた目盛を同一視
野で観察する光学系が知られている。このような目盛読
取光学系中で互いに対向する目盛の像を同−視野内に合
成するための光路合成プリズムＰ１として、第６図に示
す如く、互いに直交する反射面を有する直角プリズムが
知られており、直交する反射面が成す稜線が左右の目盛
からの光軸に合致するように構成されている。そして、
光路合成プリズムＰ１の上方には、この光路合成プリズ
ムＰ１からの光束を焦点鏡上に導（ための反射プリズム
Ｐ２が設けられていた。

このような構成においては、光路合成プリズムＰ１と反
射プリズムＰ２とが共に１回反射であるため、各々が回
転やシフト等の変位を生ずる場合には、左右の目盛の像
が変位するため、組み立て・調整が難しく、また組み立
て後においては目盛ズレを生し易いという欠点があった
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述の欠点を解消し、簡単な構成であ
って組み立て・調整も簡単で、組み立て後にも誤差を生
しにくく高い精度を維持し得る光路合成光学系を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明による光路合成光学系は、第１の光路と第２の光
路とを１つに合成するための光路合成プリズムを有し、
前記光路合成プリズムは前記第１光路からの光束を反射
する第１反射面と該第１反射面からの反射光束をさらに
反射するために該第１反射面と平行に形成された第２反
射面、及び前記第２光路からの光束を前記第２反射面へ
導くために前記第１反射面に対して直角に形成された第
３反射面とを一体的に有すると共に、前記第１反射面へ
の入射面と、前記第２反射面からの出射面及び前記第３
反射面への入射面も一体的に形成されているものである
。

〔実施例〕

以下、図示した実施例の構成に基づいて、本発明を説明
する。

第１図は、本発明を経緯儀の水平目盛の読み取り光学系
に用いた実施例を示す概略光路図であり、目盛板の中心
を通る断面での様子を示している。

水平目盛板１はその中心位置を遣る回転軸を中心として
回転可能に構成されており、周辺部には円周に沿って角
度目盛が形成されている。いま、目盛板ｌの中心を通る
直線（直径）上に位置する角度目盛をそれぞれ、ｓ、、
　Ｓｔとすると、各目盛は図示なき照明光学系によって
照明されている。各目盛Ｓ、、　Ｓ、からの光束は、第
１反射部材２ａ及び第２反射部材２ｂによって目盛板１
の内側に向かって反射され、コリメーターレンズ３ａ、
及び３ｂによって平行光束に変換されて、光路合成プリ
ズム４に達する。ここで、水平目盛板１上の各目盛Ｓ、
、　Ｓ、からの光束は、第１及び第２反射部材２ａ、２
ｂによって目盛板に平行に反射され、第１及び第２コリ
メーターレンズ３ａ、３ｂの光軸Ａｌ＋＾２が目盛板１
に平行な同一直線上に一致する如く配置されている。

本実施例において、光路合成プリズム４は実質的に視野
合成プリズムとして機能するため、以下では視野合成プ
リズムということにする。視野合成プリズム４は、第２
図の拡大図にも示す如く、第１反射部材２ａからの光束
を反射する第１反射面４ａと該第１反射面４ａからの反
射光束をさらに反射するために該第１反射面と平行に形
成された第２反射面４ｈ、及び前記第２反射部材２ｂか
らの光束を前記第２反射面へ導くために前記第１反射面
に対して直角に形成された第３反射面４ｃとを一体的に
有し、前記第１反射面４ａへの入射面４ｄと、視野合成
プリズムの出射面４ｅ及び前記第３反射面４ｃへの入射
面４ｆは互いにほぼ平行で一体的に形成されている。こ
の視野合成プリズム４の各反射面４ａ、４ｂ。

４ｃは、各目盛からの光路の光軸Ａ、、Ａ、に対して各
々４５°の傾斜を有する全反射面となっており、また各
人・出射面４ｄ、４ｅ、４ｆは目盛からの光路の光軸＾
５．Ａ２に対してほぼ垂直に形成されている。また、第
１反射面４ａと第３反射面４ｃとの交ｕＲは、同一直線
上に一敗した第１及び第２コリメーターレンズ３ａ、３
ｂの光軸Ａ、、Ａ、と直交するように配置されている。

従って、視野合成プリズム４の第１反射面４ａで反射さ
れた目盛Ｓ１からの光束は、第２反射面４ｂで反射され
て再び目盛板１に平行に進むと共に、第３反射面４ｃで
反射された目盛Ｓ２からの光束も第２反射面４ｂで反射
され、同じく目盛板１に平行に進み結像レンズ５に入射
する。結像レンズ５の光軸Ａ３は、第２反射面４ｂによ
って９０°屈曲し、視野合成プリズム４の第１反射面４
ａと第３反射面４ｃとの交線Ｒと交差し、光軸Ａｌ、Ａ
！と交わるように配Ｗされている。このため、結像レン
ズ５の光軸Ａ、の一方の側を第１反射部材２ａからの光
束が通り、他方の側を第２反射部材２ｂからの光束が通
り、焦点鏡５上に各目盛の像Ｓｔ’　、　Ｓｔ’を形成
する。担点鏡６上のこれらの目盛像は、接眼レンズ７を
１して、例えば第３図の視野図の如（、拡大観察される
。第３図の視野図の如く、目盛板の中心を挟んで対向す
る目盛を同一視野にて合成させて読み取る構成である。

また、視野合成プリズム４の入射面４ｄ及び４ｆに達す
る光束のうち、第１反射面４ａ及び第３反射面４ｃにて
反射されることのない光束（第１図中破線で示した）が
、対向する目盛板上で反射して戻り迷光を生ずることの
ないように、第１及び第２コリメーターレンズ３ａ、３
ｂの光軸Ａｔ、Ａｔ近傍までの光束を遮光する遮光板Ｍ
Ｉ＋　Ｍｚが、各入射面４ｄ及び４ｒ上に設けられてい
る。この遮光板Ｍ１．　Ｍ２は、実際には各入射面上に
、直接接着するか、又は不透明性物質を蒸着することに
よって形成される。従って、これら遮光板のために格別
の支持部材を設ける必要がない。

上記の如き目盛読み取り光学系において、第１反射部材
２ａから導かれる目盛Ｓ、の光束と、第２反射部材２ｂ
から導かれる目盛Ｓ、の光束とについて、それぞれの視
野合成プリズムでの機能について説明する。まず、第１
反射部材から導かれる目盛Ｓ１の光束は、第４Ａ図に示
す如く、視野合成プリズム４中の入射面４ｄを透過した
後圧いに平行な第１反射面４ａと第２反射面４ｂとで反
射され、出射面４ｅを通過する。従って、第１反射部材
からの目盛光束に対して、視野合成プリズムは、実質的
に平行四辺形プリズム（いわゆる菱形プリズム）として
機能する。このため、平行光束が平行四辺形プリズムの
互いに平行な２つの反射面で反射される場合の如く、プ
リズムの移動については勿論のこと、プリズムが如何に
回転してもこの平行光束によって形成される物体像には
何ら影響を与えることがない。

他方、第２反射部材から導かれる目盛Ｓ２からの光束に
対して、視野合成プリズム４は、第４Ｂ図に示す如く、
互いに直角をなす第２反射面４ｂ及び第３反射面４ｃと
、入射面４ｆ及び出射面４ｅとしての底面とを有する直
角プリズムとして機能している。

このため、平行光束中に配置された通常の直角プリズム
と同様に、プリズムの移動に対しては物体像は何ら影響
を受けない、そして、プリズムの回転については、入射
光軸Ａ、に垂直な軸のうち各反射面について定義される
入射面（図の紙面）に含まれる軸（Ｙ軸）を中心として
回転する成分がある場合以外には、何ら物体像の移動を
生じない。

従って、このような視野合成プリズムの構成により、こ
のプリズムが傾いた場合に生ずる両目盛像の変位はほと
んど防ぐことができる。このため、視野合成プリズムの
組み込み時の調整が容易であると共に、完成後にも視野
合成プリズムにズレが生じたとしても、目盛像を変位さ
せて誤差を生ずる恐れが少ない。また、視野合成プリズ
ム４は、実質的に一体のプリズムとして構成されている
ため、支持部材の構成も極めて筒車となり、この点でも
組立及び調整が容易であり、組立後の誤差も生じにくい
。

尚、視野合成プリズム４は、第２図に示した如く、平行
四辺形プリズム４１と直角プリズム４２とを接合して構
成する場合に限らず、全体を１個のプリズムとして成形
することもでき、また、種々の形状に分離して製造した
プリズムを接合して構成することも可能である。第２図
に示した構成では、平行四辺形プリズム４１の互いに平
行な１対の面が第１反射面４ａ及び第２反射面４ｂとし
て機能し、残る２つの平行な面が入射面４ｄ及び射出面
４ｅとして機能している。このような構成であるため、
第１光路としての光軸Ａ１又は第２光路としての光軸Ａ
２と、合成光路としての光軸へ、との間隔Ｈの誤差は、
プリズム４１の加工を正確に行いさえすれば十分に防止
することが可能である。

視野合成プリズムを他の形状のプリズムに分離して構成
する場合の例を、第５Ａ図、第５Ｂ図及び第５Ｃ図にそ
れぞれ示す。

第５Ａ図は、小さな直角プリズム４３と大きな直角プリ
ズム４４とに分離して視野合成プリズムを構成した例を
示す断面図である。この場合には、互いの直角プリズム
の直交する斜面の一方にて接合されており、小さい方の
直角プリズム４３の底面が入射面４ｄとして機能し、一
方の直交斜面が第１反射面４ａとして機能し、他方の直
交斜面は透過面となる。そして、大きな直角プリズム４
４では、２つの直交する斜面がそれぞれ第２反射面４ｂ
及び第３反射面４ｃとして機能し、底面が入射面４ｒ及
び出射面４ｅとして機能する。この構成では、２個のプ
リズムを接着する際に前述の光軸Ａ、又はＡ、と、合成
光路としての光軸＾３との間隔Ｈの誤差を生じ易いとい
う問題点を有してはいるが、プリズムの形状、研磨面数
の少なさの点では最も有利である。

第５Ｂ図は、平行四辺形プリズム４５と等脚台形プリズ
ム４６とで視野合成プリズム４を構成した場合を示す断
面図であり、第５Ｃ図は台形状プリズム４７に小さな２
つの直角プリズム４８．４９を接合した場合の構成を示
す断面図である。いずれの場合にも、２つの目盛ｓ１．
　ｓ、からの光束に対して、視野合成プリズム４は第４
Ａ図及び第４Ｂ図に示したのと同様に機能することは明
らかである。

尚、上記の実施例では、経！！儀の水平目盛板について
の目盛読取光学系を示し、光路合成プリズムを視野合成
プリズムとして用いたが、本発明はこれに限らず２つの
光路を１つの光路に合成する場合に共通して適用するこ
とができ、同様の効果を奏することは云うまでもない、
そして、光路を逆向きに用いれば、光路の分割光学系と
して使用できることは云うまでもない。また、本発明で
は、平行光束中で光路合成プリズムを使用する場合が最
も有効であるが、平行光路中でなくてもプリズムの回転
・移動の方向によっては、物体像の移動を生ずるが、従
来の光学系に比べると、その要因は少ないため、本発明
の優位性は慣なねれない。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明によれば、光路合成プリズムが、合成
される光束に対して、平行四辺形プリズム或いは直角プ
リズムとして機能するため、位置ズレによる物体像の変
位を生ずる恐れが少なく、しかも一体のプリズムとして
構成されるため、簡単な構成であって組み立て・調整も
簡単となり、組み立て後にも誤差を生じにくい、さらに
、本発明によれば、光路合成プリズムの第１、第２及び
第３反射面を共に全反射面として構成できるため、各反
射面での反射率を１００％とすることができ、最大限に
明るい視野を形成することが可能である。

従って、従来の如く反射鏡を形成するための蒸着の如き
工程も不要となり、簡単に製造することが可能となる。

そして、実施例のように経緯儀の目盛読取光学系に本発
明を適用する場合には、光路合成プリズムの互いに直交
する第１反射面と第３反射面の下方に、空間を取ること
ができるため、いわゆる求心光学系を光路合成プリズム
の下に配置するためにも有利な構成となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を経緯儀の目盛読取光学系に適用した
実施例を示す概略光路図、第２図は光路合成プリズムの
拡大断面図、第３図は焦点鏡上の目盛像の様子を示す視
野図、第４Ａ図及び第４Ｂ図は本発明における光路合成
プリズムの機能説明図、第５Ａ図、第５Ｂ図及び第５Ｃ
図は、光路合成プリズムの他の構成例を示す断面図、第
６図は従来の光路合成部材の例を示す断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ｌ・・・目盛板 ３ａ、３ｂ・・・コリメーターレンズ ４・・・光路合成プリズム ４ａ・・・第１反射面　　　　　４ｄ・・・入射面４ｂ
・・・第２反射面　　　　　４ｅ・・・出射面４ｃ・・
・第３反射面　　　　　４ｆ・・・入射面５・・・結像
レンズ ＾、・・・第１光路の光軸 Ａ！・・・第２光路の光軸 ＾、・・・第３光路の光軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１と第２の光路を１つの光路に合成するための光路合
   成プリズムを有する光路合成光学系において、前記光路
   合成プリズムは前記第１光路からの光束を反射する第１
   反射面と該第１反射面からの反射光束をさらに反射する
   ために該第１反射面と平行に形成された第２反射面、及
   び前記第２光路からの光束を前記第２反射面へ導くため
   に前記第１反射面に対して直角に形成された第３反射面
   とを一体的に有すると共に、前記第１反射面への入射面
   と、前記第２反射面からの出射面及び前記第３反射面へ
   の入射面とを一体的に有することを特徴とする光路合成
   光学系。