(57)【要約】【課題】特に反射モードでの球面収差の改善を図ることにより、照準精度の向上を可能とするドットサイトを提供することを目的とする。【解決手段】ドットサイトにおいて、正の屈折力を有するメニスカスレンズ１１の物体側とは反対側の面と、負の屈折力を有するメニスカスレンズ１２の物体側の面は、ともに貼り合せ面１３として互いに貼り合せ、全体として物体に対して凸面を向けた屈折力が実質的に零の貼り合せレンズとするとともに、貼り合せ面１３に半透過的反射膜又は波長選択的反射膜が形成され、正の屈折力を有するメニスカスレンズ１１の物体側の面１１ａと、負の屈折力を有するメニスカスレンズ１２の物体側とは反対側の面１２ａはともに球面形状からなり、貼り合せ面１３は非球面形状からなるとともに、光源１５は、貼り合せ面１３と負の屈折力を有するメニスカスレンズの物体側とは反対側の面１２ａとからなる反射屈折光学系の光軸上の焦点位置に配置する。【選択図】図１
2018180031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、該物体に対して凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズと、前記正の屈折力を有するメニスカスレンズと同一材料で、かつ、前記物体に対して凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズと、光源と、を備えるドットサイトであって、
前記正の屈折力を有するメニスカスレンズの前記物体側とは反対側の面と、前記負の屈折力を有するメニスカスレンズの前記物体側の面は、ともに貼り合せ面として互いに貼り合せ、全体として前記物体に対して凸面を向けた屈折力が実質的に零の貼り合せレンズとするとともに、前記貼り合せ面に半透過的反射膜又は波長選択的反射膜が形成され、  前記正の屈折力を有するメニスカスレンズの前記物体側の面と、前記負の屈折力を有するメニスカスレンズの前記物体側とは反対側の面はともに球面形状からなり、前記貼り合せ面は非球面形状からなるとともに、
前記光源は、前記貼り合せ面と前記負の屈折力を有するメニスカスレンズの前記物体側とは反対側の面とからなる反射屈折光学系の光軸上の焦点位置に配置されていることを特徴とするドットサイト。
【請求項２】
前記貼り合せ面は放物面形状又は二次の非球面形状からなることを特徴とする、請求項１に記載のドットサイト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドットサイトに関し、特に銃等に取り付けて使用するドットサイトであって、照準のためのＬＥＤなどの点光源を内蔵するドットサイトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、点光源を内蔵したドットサイトが知られている。例えば、ドットサイトの一端部に２枚の両面が球面からなるメニスカスレンズを貼り合せた貼り合せレンズであって、貼り合せ面に半透過的反射面又は波長選択的反射面を形成した構成が特許文献１に示されている。このドットサイトでは、貼り合せレンズにより、物体側からの透過光と点光源からの反射光をドットサイトの観察眼に送り、物体と弾着点を示す点像を重ねて観察し、照準を行うことになる。
【０００３】
図５は、特許文献１に示すような従来技術によるドットサイトの透過屈折光学系（透過モード）の水平断面図である。図５において、球面メニスカスレンズ３１及び球面メニスカスレンズ３２はそれぞれ同種材料からなるが、異なる焦点距離（若しくは屈折力）を有するレンズである。そして、球面メニスカスレンズ３１の物体側の面３１ａと球面メニスカスレンズ３２の接眼側の面３２ａは、ともに両面が球面形状であり、球面メニスカスレンズ３１の接眼側の面と球面メニスカスレンズ３２の物体側の面は、同じ球面形状からなり貼り合せ面３３としている。貼り合せ面３３により貼り合せて得られる貼り合せレンズは、屈折力が実質的に零（言い換えれば焦点距離が無限大）である。中心部から周辺部に亘ってほぼ厚さが同じになっているため、この貼り合せレンズを通して物体側の風景はそのまま肉眼で見た状態と同じに見えることとなる。
【０００４】
図６は、従来技術によるトッドサイトに用いる貼り合せレンズを切りだすための貼り合せ元レンズの平面図である。図６において、球面メニスカスレンズ３１及び３２からなる貼り合せ元レンズを破線で示す。その貼り合せ元レンズから、実線に示すような半円形状またはそれに近い外形形状を２個切り出してそれぞれドッドサイトの貼り合せレンズとして用いることができる。
【０００５】
図７は、図５に示すドットサイトの透過屈折光学系における球面収差の横収差表示図である。図７において、前述の貼り合せレンズを透過した光線による光軸と垂直な方向の横球面収差（以下、横収差という）を示すが、６５６ｎｍ（Ｃ線）、５８８ｎｍ（ｄ線）及び４８６ｎｍ（Ｆ線）の３波長に対するものである。
なお、図７の横軸はレンズの入射光高さを示し、縦軸は物体側からレンズ面に入射する光束のうち、２つの方向Ｐｙ、Ｐｘの位置を通る各光線が光軸に垂直な像面上の理想像点からのズレ量を横収差Ｅｙ、Ｅｘとして示しており、０（ゼロ）が最小であり最大スケールを１０００ａｒｃ−ｓｅｃとしている。
これによると、レンズを通過する光線がレンズ中心から周辺に行くにつれて球面収差が＋Ｄｉｏｐｔｏｒに大きくなる傾向があることがわかる。その収差量はレンズの瞳径が小さい場合、非常に小さい収差量になっているものの、図７のようにレンズ口径を大きくしていくと、周辺部の収差量が大きくなってしまうため、中心部との視差が大きくなる。このことは、横収差Ｅｙ及びＥｘは同様の傾向を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／０５５１４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、こうした両面が球面形状からなる球面メニスカスレンズを２枚貼り合せた貼り合せレンズの場合、貼り合せ面と負の屈折力を有する球面メニスカスレンズの物体側とは反対側（接眼側）の屈折面とからなる反射屈折光学系、すなわち反射モードでは、以下に示すように球面収差が大きくなる。
【０００８】
図８は、図５に示す従来技術によるドットサイトの反射屈折光学系（反射モード）の水平断面図である。図８において、球面メニスカスレンズ３２の貼り合せ面３３に点光源３５であるＬＥＤの波長帯を反射するよう半透過的反射面又は波長選択的反射面を形成しており、ＬＥＤ光はこの面により接眼側に反射される。なお、球面メニスカスレンズ３１は反射効果に寄与していないため図示していない。
【０００９】
図９は、図８に示す反射モードの球面収差を横収差表示により示すが、波長６５６ｎｍの赤色光に対するものである。図９において、図８の反射モードの収差の状態を、物体側から反射面に入射する光束のうち、２つの方向Ｐｙ、Ｐｘの位置を通る各光線が光軸に垂直な像面の理想像点からのズレ量を横収差Ｅｙ、Ｅｘとして示しており、０（ゼロ）が最小であり最大スケールを２０００ａｒｃ−ｓｅｃとしている。
これによると、レンズを通過する光線がレンズの瞳径（口径）の周辺部で横収差（Ｅｘ、Ｅｙ）が急激に大きくなる傾向があることがわかる。  即ち、収差量はレンズの瞳径が小さい場合、非常に小さい収差量になっており、レンズ口径を大きくしていくと、周辺部の収差量が大きくなってしまうため、中心部との視差が大きくなってしまう問題がある。
【００１０】
以上、述べたように、オープン型のドットサイトの反射レンズは筒型のような円形形状から半円形にして点光源の偏芯位置に対する収差を小さくする構成となっているが、主に貼り合せ面を照準用ＬＥＤ光の反射面に用いた反射輝点（ドット）は、貼り合せレンズの光源側の反射レンズの両面が球面であるために生じる球面収差が大きかった。そのため、反射面の周辺に当たって戻る反射輝点が中心軸と平行とならない、いわゆる視差（パララックス）が発生し、正確な照準を行うことが困難であるという問題点があった。
【００１１】
そこで、本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、特に反射モードでの球面収差の改善を図ることにより、照準精度の向上を可能とするドットサイト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】
【００１２】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、物体側から順に、該物体に対して凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズと、正の屈折力を有するメニスカスレンズと同一材料で、かつ、物体に対して凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズと、光源と、を備えるドットサイトであって、正の屈折力を有するメニスカスレンズの物体側とは反対側の面と、負の屈折力を有するメニスカスレンズの物体側の面は、ともに貼り合せ面として互いに貼り合せ、全体として物体に対して凸面を向けた屈折力が実質的に零の貼り合せレンズとするとともに、貼り合せ面に半透過的反射膜又は波長選択的反射膜が形成され、正の屈折力を有するメニスカスレンズの物体側の面と、負の屈折力を有するメニスカスレンズの物体側とは反対側の面はともに球面形状からなり、貼り合せ面は非球面形状からなるとともに、光源は、貼り合せ面と負の屈折力を有するメニスカスレンズの物体側とは反対側の面とからなる反射屈折光学系の光軸上の焦点位置に配置されていることを特徴とするドットサイトである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれは、レンズを透過する物体像の収差を劣化させることなく、ＬＥＤ光を反射する照準点像の球面収差を従来の反射レンズの球面収差より改良することが可能となる。即ち、従来のような球面メニスカスレンズの貼り合せによる周辺視の視差状態を改良し、照準精度を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態によるドットサイトの透過屈折光学系の水平断面図である。
【図２】図１に示すドットサイトの透過屈折光学系における球面収差の横収差表示図である。
【図３】本発明の実施形態によるドットサイトの反射屈折光学系の水平断面図である。
【図４】図３に示すドットサイトの反射屈折光学系における球面収差の横収差表示図である。
【図５】従来技術によるドットサイトの透過屈折光学系の水平断面図である。
【図６】従来技術及び本発明の実施形態によるトッドサイトに用いる貼り合せレンズを切りだすための貼り合せ元レンズの平面図である。
【図７】図５に示すドットサイトの透過屈折光学系における球面収差の横収差表示図である。
【図８】従来技術によるドットサイトの反射屈折光学系の水平断面図である。
【図９】図８に示すドットサイトの反射屈折光学系における球面収差の横収差表示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜図４を参照して、実施形態のドットサイトについて説明する。
図１は、本発明の実施形態によるドットサイトの透過屈折光学系の水平断面図である。図１において、メニスカスレンズ１１及びメニスカスレンズ１２は、同種材料からなり、曲率半径も図５のメニスカスレンズ３１、３２とそれぞれ同じであり、それぞれほぼ同等の屈折力を有するレンズである。また、メニスカスレンズ１１は物体に対して凸面を向けた正の屈折力を有するレンズであり、一方、メニスカスレンズ１２は物体に対して凸面を向けた負の屈折力を有するレンズである。
更に、正の屈折力を有するメニスカスレンズ１１の物体側とは反対側の面と、負の屈折力を有するメニスカスレンズ１２の物体側の面は、ともに貼り合せ面１３として互いに貼り合せ、全体として物体に対して凸面を向けた屈折力が実質的に零の貼り合せレンズとしている。なお、貼り合せ面１３には半透過的反射膜又は波長選択的反射膜が形成されており、貼り合せ面と負の屈折力を有するメニスカスレンズの物体側とは反対側（接眼側）の屈折面１２ａとからなる反射屈折光学系の光軸上の焦点位置に配置した光源から発する光線は貼り合せ面により接眼側に反射する。
ここで、正の屈折力を有するメニスカスレンズ１１の物体側の面１１ａと負の屈折力を有するメニスカスレンズ１２の物体側とは反対側（接眼側）の屈折面１２ａはともに球面形状であるが、貼り合せ面１３は非球面形状からなる。さらに、図６に示すように、こうしたメニスカスレンズ１１及び１２からなる貼り合せ元レンズから、半円形状またはそれに近い外形形状を２個切り出してそれぞれドットサイトの貼り合せレンズとして用いることができる。
【００１６】
前述のように、貼り合せレンズは、正の屈折力を有するメニスカスレンズ１１と負の屈折力を有するメニスカスレンズ１２の貼り合せ面１３は、図５における球面形状と異なり非球面形状からなる。
しかし、正の屈折力を有するメニスカスレンズ１１と負の屈折力を有するメニスカスレンズ１２は同じ材料であるため、合成レンズとしては、この貼り合せ面１３の非球面効果はみられない。更に、正の屈折力を有するメニスカスレンズ１１と負の屈折力を有するメニスカスレンズ１２の貼り合せ面でない面１１ａ及び１２ａがそれぞれ図５の球面貼り合せレンズと同じ曲率半径であれば、図５の球面貼り合せレンズと全く同じレンズ効果を有することとなる。
【００１７】
正の屈折力を有するメニスカスレンズ１１と負の屈折力を有するメニスカスレンズ１２の、それぞれの非球面を貼り合せ面とした貼り合せ非球面レンズについて、そのレンズデータ例を表１に示す。
【００１８】
【表１】
2018180031.tif 000003
【００１９】
なお、レンズ面に採用される非球面形状は、ｚをサグ量、ｃをレンズ曲率（レンズ曲率半径の逆数）、ｋを円錐定数、ｒを光線高さ、αｉ（ｉ＝１、２、３、４、５、６、７、８）を２×ｉ次の非球面係数としたときに、次式により表される。
【００２０】
【数１】
2018180031.tif 000004
【００２１】
図２は光軸と垂直な方向の横球面収差である横収差を示すが、６５６ｎｍ（Ｃ線）、５８８ｎｍ（ｄ線）及び４８６ｎｍ（Ｆ線）の３波長に対するものである。
なお、図２の横軸はレンズの入射光高さを示し、縦軸は物体側からレンズ面に入射する光束のうち、２つの方向Ｐｙ、Ｐｘの位置を通る各光線が光軸に垂直な像面上の理想像点からのズレ量を横収差Ｅｙ、Ｅｘとして示しており、０（ゼロ）が最小であり最大スケールを１０００ａｒｃ−ｓｅｃとしている。
これによると、レンズを通過する光線がレンズ中心から周辺に行くにつれて球面収差が＋Ｄｉｏｐｔｏｒに大きくなる傾向があることがわかる。その収差量はレンズの瞳径が小さい場合、非常に小さい収差量になっているものの、図に示すようにレンズ口径を大きくしていくと、周辺部の収差量が大きくなってしまうため、中心部との視差が大きくなる。このことは、横収差Ｅｙ及びＥｘは同様の傾向を示す。これらの透過モードにおける結果は、図７の場合と同様であり、貼り合せ面のみを非球面にしても改良の効果はみられない。
図２の場合におけるレンズデータを表２に示す。
【００２２】
【表２】
2018180031.tif 000005
【００２３】
図３は、本発明の実施形態によるドットサイトの反射屈折光学系の水平断面図である。図３において、メニスカスレンズ１２の面の物体側の非球面１３に主にＬＥＤの波長帯のみ反射し他の波長帯は透過する半透過的反射膜又は波長選択的反射膜が形成されており、ＬＥＤ光はこの面で接眼側に反射される。なお、メニスカスレンズ１１の接眼側の面にＬＥＤ光反射膜が形成されている場合は除いて、メニスカスレンズ１１は反射に寄与していないため図示していない。
【００２４】
図４は、図３の反射モードの球面収差の横収差表示図であり、使用する赤色ＬＥＤに近い波長６５６ｎｍ（Ｃ線）に対するものである。これによると、本実施形態のメニスカスレンズ１２による反射モードの横収差は、図７に比較し、Ｐｘ方向及びＰｙ方向ともにかなり小さな球面収差になることがわかる。特に、レンズ口径を大きい場合の周辺部の収差量がかなり小さく抑えられ、反射面を非球面にすることによる収差補正効果を示している。なお、横収差Ｅｙ及びＥｘは同様の傾向を示す。
図４の場合におけるレンズデータを表３に示す。
【００２５】
【表３】
2018180031.tif 000006
【００２６】
以上のように、本実施形態の貼り合せレンズは表３に示すように、貼り合せ面を非球面形状の中でも簡単な２次の楕円曲面を採用した例であるが、それでも図４に示すように、従来の球面形状の場合に比べて大幅に反射状態の横収差を改良できることがわかる。更に４次以上の非球面係数を使用すればこの横収差をさらに改良できるが、その場合、非球面形状で形成されるレンズ面形状の製作や精度管理が難しくなる傾向があり、製造上はできるだけ低次の非球面形状を採用することが望ましい。即ち、レンズ口径を大きくする場合は周辺の横収差を低減するためより高次の非球面係数を採用すればよいが、本実施例の口径程度では従来の球面形状の貼り合せ面の収差を大きく改善できる例として、敢えて楕円面形状という低次の非球面形状例を示している。
以上示したような非球面を採用することにより、ＬＥＤの反射光の輝点（ドット）が光軸中心部とレンズ両端の周辺部によるズレを小さくすることができる。それにより、物体側からの透過光と点光源からの反射光をドットサイトの観察眼に送り、物体と弾着点を示す点像を重ねて観察するに際し、正確な照準が可能となる。
【００２７】
本実施形態のレンズデータとの比較として、従来例でのレンズデータを示す。透過モードである図５の場合におけるレンズデータを表４に示す。また、反射モードである図８の場合におけるレンズデータを表５に示す。
【００２８】
【表４】
2018180031.tif 000007
【００２９】
【表５】
2018180031.tif 000008
【００３０】
なお、本発明の実施形態のドットサイトに用いるメニスカスレンズの材質として、光透過性に優れたガラス又はプラスチックが用いられるが、ガラスが剛性に優れ光学精度などの点で好ましい。例えば、仕上げ寸法に近い形状でガラス成形し、表面を軽く研磨加工することによりメニスカスレンズが得られる。
【符号の説明】
【００３１】
１１：正の屈折力を有するメニスカスレンズ
３１：正の屈折力を有する球面メニスカスレンズ
１１ａ：正の屈折力を有するメニスカスレンズの物体側の面
３１ａ：正の屈折力を有する球面メニスカスレンズの物体側の面
１２：負の屈折力を有するメニスカスレンズ
３２：負の屈折力を有する球面メニスカスレンズ
１２ａ：負の屈折力を有するメニスカスレンズの接眼側の面
３２ａ：負の屈折力を有する球面メニスカスレンズの接眼側の面
１３：貼り合せ面（非球面形状）
３３：貼り合せ面（球面形状）
１５、３５：点光源（ＬＥＤ）
１６、３６：接眼レンズ
１７、３７：観察眼
【図１】
2018180031.tif 000009
【図２】
2018180031.tif 000010
【図３】
2018180031.tif 000011
【図４】
2018180031.tif 000012
【図５】
2018180031.tif 000013
【図６】
2018180031.tif 000014
【図７】
2018180031.tif 000015
【図８】
2018180031.tif 000016
【図９】
2018180031.tif 000017