(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの被観察物体に対して左右に配置される一対の対物レンズと、
各々の対物レンズの射出光束にて形成される倒立像をそれぞれ正立像にして共通の結像面に合成する２系統の正立反射光学系と、
２系統の正立反射光学系を経たそれぞれの光束を立体視するとともに前記正立像を虚像として拡大して観察するための視野レンズ及び接眼レンズを有する接眼光学系とを備え、
前記２系統のうち一方の正立反射光学系は、一方の対物レンズの入射光束又は射出光束を反射して他方の対物レンズの入射光束又は射出光束と交差させる第１反射部材と、該第１反射部材で反射した光束を反射する第２反射部材と、該第２反射部材で反射した光束を反射する第３反射部材と、該第３反射部材で反射した光束を反射して前記共通の結像面に導くための第４反射部材とを有し、
他方の正立反射光学系は、他方の対物レンズの入射光束又は射出光束を前記一方の正立反射光学系の第１反射部材にて反射する光束方向と相反する方向に反射する第１反射部材と、該第１反射部材で反射した光束を反射する第２反射部材と、該第２反射部材で反射した光束を反射する第３反射部材と、該第３反射部材で反射した光束を反射して前記共通の結像面に導くための第４反射部材とを有し、
他方の正立反射光学系の第１反射部材は、一方の正立反射光学系の第１反射部材よりも前記被観察物体との距離が大なる位置に配設され、
他方の正立反射光学系の第４反射部材は、他方の正立反射光学系の第３反射部材で反射した光束の一部が反射するとともに一方の正立反射光学系の第４反射部材で反射した光束の一部が通過するハーフミラーである
ことを特徴とする光学拡大装置。
【請求項２】
一方の正立反射光学系の第４反射部材で反射した光束の残部が前記ハーフミラーで反射するとともに他方の正立反射光学系の第３反射部材で反射した光束の残部が前記ハーフミラーを通過することにより形成される、前記共通の結像面とは別の結像面に沿って、観察用カメラを移動可能に設けたことを特徴とする請求項１記載の光学拡大装置。
【請求項３】
１つの被観察物体に対して左右に配置される一対の対物レンズと、
各々の対物レンズの射出光束（透過光束）にて形成される倒立像をそれぞれ正立像にして共通の結像面に合成する２系統の正立反射光学系と、
２系統の正立反射光学系を経たそれぞれの光束を立体視するとともに前記正立像を虚像として拡大して観察するための視野レンズ及び接眼レンズを有する接眼光学系とを備え、
前記２系統の正立反射光学系は、各対物レンズの入射光束又は射出光束をそれぞれ反射して、反射した互いの光束を略９０度の角度で交差させる第１反射部材と、該第１反射部材で反射した光束を反射する第２反射部材と、該第２反射部材で反射した光束を反射する第３反射部材と、該第３反射部材で反射した光束を反射して前記共通の結像面に導くための第４反射部材とをそれぞれ有している
ことを特徴とする光学拡大装置。
【請求項４】
前記視野レンズの後側にハーフミラーを配設し、該視野レンズから出射したそれぞれの光束の一部を前記接眼レンズに正立像として導くとともに、前記ハーフミラーの後側に結像レンズを配設し、該結像レンズの後側に形成される前記ハーフミラーを通過した残部の光束により形成される結像面に沿って、観察用カメラを移動可能に設けたことを特徴とする請求項３記載の光学拡大装置。
【請求項５】
前記共通の結像面近傍に目盛りや形状認識用の焦点板を配設したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光学拡大装置。
【請求項６】
前記一対の対物レンズの後側にそれぞれ配設した明るさ絞りの間隔を拡縮可能としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光学拡大装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学拡大装置に関し、より詳細には、両眼により立体的に物体を観察することができる作業用の光学拡大装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作業用の光学拡大装置は、両眼で覗き込める程度の大きさの凸レンズを数枚組み合わせて構成されており、例えば、電子回路基板の部品の実装状態を目視により検査を行う作業や、小さな機械加工部品の検査、加工作業などに使用されるもので、両眼視にて観察する構造であるため、被観察物体を立体感をもって観察できるようにしている。
【０００３】
また、このような光学拡大装置と同様に、物体を観察することを目的とする双眼実体顕微鏡というものがある。これは、作動距離を大きくするために、低倍率の対物レンズを用いて物体の実像を作り、その実像を、高倍率の接眼レンズを用いて、虚像として観察するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の作業用の光学拡大装置は、凸レンズからなる光学系を用いて物体の虚像を観察する方式であるから、拡大率を大きくしようとすると、凸レンズの焦点距離を短くしなければならず、対物レンズから被観察物体までの距離、即ち作動距離が短くなる。しかも、この光学拡大装置は、被観察物体を両眼で観察するものであるため、レンズ口径が１００ｍｍ以上になり、同程度の拡大率を持つ、単眼で観察する形式のルーペに比べ、レンズ構成枚数が多くなる傾向があり、このことから、作動距離がさらに短くなってしまう。
【０００５】
このように、従来の作業用の光学拡大装置は、拡大率が大きくなると、被観察物体と対物レンズとの距離が接近して、作動距離が極端に短くなり、被観察物体と対物レンズとの間に手が入らなくなってしまい、作業性を損なうことになることは勿論、被観察物体を照明することも困難になり、被観察物体が見ずらくなって、作業そのものが困難になり、また、時には対物レンズが被観察物体に当たって、対物レンズに傷を付けてしまう虞があった。
【０００６】
一方、上述の双眼実体顕微鏡は、作動距離を大きくすることができるものの、被観察物体を立体的に観察するためには、それぞれの接眼レンズを両眼で覗くので、接眼レンズに眼を近づけなければならない。このため、頭の位置が固定されてしまうので、上述の構成の作業用の光学拡大装置のように、自由な姿勢で物体を観察することができず、長時間の観察作業には不向きであった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、接眼レンズから眼までの距離を大きくとれ、かつ、両眼で立体的に物体を観察することができる光学拡大装置において、拡大率を大きくしても、作動距離を大きくとることができ、楽な姿勢で作業が容易に行える光学拡大装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学拡大装置は、１つの被観察物体に対して左右に配置される一対の対物レンズと、各々の対物レンズの射出光束にて形成される倒立像をそれぞれ正立像にして共通の結像面に合成する２系統の正立反射光学系と、２系統の正立反射光学系を経たそれぞれの光束を立体視するとともに前記正立像を虚像として拡大して観察するための視野レンズ及び接眼レンズを有する接眼光学系とを備えている。
【０００９】
尚、本発明における「立体視」の用語の定義は、ＪＩＳ  Ｚ８１２０  Ｆ１４（１）の「両眼で見て、それぞれの網膜に結像された像を、奥行きのあるものとして感知すること。」である。
【００１０】
そして、第１の手段では、前記２系統のうち一方の正立反射光学系は、一方の対物レンズの入射光束又は射出光束を反射して他方の対物レンズの入射光束又は射出光束と交差させる第１反射部材と、該第１反射部材で反射した光束を反射する第２反射部材と、該第２反射部材で反射した光束を反射する第３反射部材と、該第３反射部材で反射した光束を反射して前記共通の結像面に導くための第４反射部材とを有し、他方の正立反射光学系は、他方の対物レンズの入射光束又は射出光束を前記一方の正立反射光学系の第１反射部材にて反射する光束方向と相反する方向に反射する第１反射部材と、該第１反射部材で反射した光束を反射する第２反射部材と、該第２反射部材で反射した光束を反射する第３反射部材と、該第３反射部材で反射した光束を反射して前記共通の結像面に導くための第４反射部材とを有し、他方の正立反射光学系の第１反射部材は、一方の正立反射光学系の第１反射部材よりも前記被観察物体との距離が大なる位置に配設され、他方の正立反射光学系の第４反射部材は、他方の正立反射光学系の第３反射部材で反射した光束の一部が反射するとともに一方の正立反射光学系の第４反射部材で反射した光束の一部が通過するハーフミラーであることを特徴としている。
【００１１】
また、第２の手段では、前記２系統の正立反射光学系は、各対物レンズの入射光束又は射出光束をそれぞれ反射して、反射した互いの光束を略９０度の角度で交差させる第１反射部材と、該第１反射部材で反射した光束を反射する第２反射部材と、該第２反射部材で反射した光束を反射する第３反射部材と、該第３反射部材で反射した光束を反射して前記共通の結像面に導くための第４反射部材とをそれぞれ有していることを特徴としている。
【００１２】
作動距離を大きくするために対物レンズの焦点距離を大きくすると、拡大率が低下するが、これらの手段では、上述の如く構成することにより、拡大率の低下は、対物レンズにより作られる結像面上の観察像を、接眼レンズでさらに拡大することによって補っている。しかも、各々の対物レンズの射出光束にて形成される倒立像を、２系統の正立反射光学系でそれぞれ正立像に補正して共通の結像面に合成し、さらに視野レンズと接眼レンズにより、被観察物体を左側から見る対物レンズの光束を観察者の左眼へ、右側から見る対物レンズの光束を観察者の右眼へ導き、両眼視により被観察物体を立体的に観察することができる。
【００１３】
したがって、拡大率を大きくしても、作動距離を小さくすることなく、しかも、従来の拡大鏡のように両眼を接眼レンズから離して観察することができ、楽な姿勢で作業ができる。
【００１４】
また、本発明の拡大光学装置は、被観察物体を両眼で見ながら両手で作業することを主目的としているので、装置のサイズに自ら制限があるが、装置のサイズをコンパクトにするために、第１の手段では、一方の正立反射光学系の第１反射部材で反射した光束を他方の対物レンズの光束と交差させ、他方の正立反射光学系の第１反射部材で反射した光束を一方の正立反射光学系の第１反射部材にて反射した光束を遮らない位置で反射させるとともに、他方の正立反射光学系の第４反射部材をハーフミラーとし、第２の手段では、それぞれの正立反射光学系の第１反射部材で反射した光束を略９０度の角度で交差させて、互いの光束を遮らないように各部材を配設している。
【００１５】
さらに、第１の手段の拡大光学装置では、ハーフミラーを用いていることにより、共通の結像面とは別方向に第２の結像面を形成し、該第２の結像面に沿って、観察用カメラを移動可能に設けており、第２の手段の拡大光学装置では、視野レンズの後側にハーフミラーと結像レンズを配設し、該結像レンズの後側に形成される第２の結像面に沿って、観察用カメラを移動可能に設けている。この観察用カメラとしては、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラやビジコン（光導電形低速度撮像管）等を用いることができる。
【００１６】
観察用カメラの映像は、ＣＲＴモニター等での観察用に用いる。このとき、結像面と等価の位置に観察用カメラの焦点面を一致させることは勿論である。また、結像面の大きさは通常の観察用カメラの焦点面の大きさよりも大きいので、観察用カメラを結像面に沿って移動させることにより、モニター上に、被観察物体の細部が映し出され、裸眼による観察像と、モニターによりさらに拡大された観察像とによって、一層正確な観察作業が可能となる。
【００１７】
また、本発明の拡大光学装置は、共通の結像面近傍に目盛りや形状認識用の焦点板を配設することにより、被観察物体の像と焦点板の目盛りや模様がほぼ同一位置に見ることができ、より正確な観察が可能となる。なお、焦点板が交換可能であることは勿論である。さらに、本発明の拡大装置は、２つの対物レンズを使用することから、被観察物体を立体的に観察するので、焦点板の置く位置を光軸方向に移動又は焦点板を複数置くことによって、立体的な高さの計測が可能となる。
【００１８】
そして、一対の対物レンズの後側にそれぞれ配設した明るさ絞りの間隔を拡縮可能とすることにより、観察者の両眼の間隔（眼幅）に前記２系統の射出光束を合わせるように設定することができ、さらに、観察が楽に行えるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す本発明の形態例を詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る拡大光学装置の第１形態例の光学系の概要を示すもので、１つの被観察物体１に対して略同等の焦点距離を持つ一対の対物レンズ２Ｌ，２Ｒが左右に配置されている。対物レンズ２Ｌは左眼用、対物レンズ２Ｒは右眼用となるので、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの間隔と作動距離の関係は、左眼用の対物レンズ２Ｌの入射光束３Ｌと右眼用の対物レンズ２Ｒの入射光束３Ｒの角度が、両眼で１つの物体を自然に観察するのとほぼ同じような角度になるように設定することが望ましい。
【００２１】
対物レンズ２Ｌ，２Ｒの後方には、各々の対物レンズ２Ｌ，２Ｒの射出光束４Ｌ，４Ｒにて形成される倒立像をそれぞれ正立像にして共通の結像面Ａに合成する左眼用及び右眼用の２系統の正立反射光学系５Ｌ，５Ｒと、該正立反射光学系５Ｌ，５Ｒを経た左眼用及び右眼用の光束６Ｌ，６Ｒを立体視するとともに前記正立像を虚像として拡大して観察するための視野レンズ７及び接眼レンズ８を有する接眼光学系９とを備えている。
【００２２】
左眼用の正立反射光学系５Ｌは、左眼用の対物レンズ２Ｌの射出光束４Ｌを下方から入射して略９０度の角度で右方へ反射して右眼用の対物レンズ２Ｒの射出光束４Ｒと交差させる第１反射部材５１Ｌと、該第１反射部材５１Ｌで反射した光束を略９０度の角度で後方へ反射する第２反射部材５２Ｌと、該第２反射部材５２Ｌで反射した光束を略９０度の角度で左方へ反射する第３反射部材５３Ｌと、該第３反射部材５３Ｌで反射した光束を略９０度の角度で上方へ反射して前記共通の結像面Ａに導くための第４反射部材５４Ｌとを有している。
【００２３】
右眼用の正立反射光学系５Ｒは、右眼用の対物レンズ２Ｒの射出光束４Ｒを下方から入射して略９０度の角度で左眼用の正立反射光学系５Ｌの第１反射部材５１Ｌにて反射する光束方向と相反する方向、即ち左方へ反射する第１反射部材５１Ｒと、該第１反射部材５１Ｒで反射した光束を略９０度の角度で後方へ反射する第２反射部材５２Ｒと、該第２反射部材５２Ｒで反射した光束を略９０度の角度で右方へ反射する反射する第３反射部材５３Ｒと、該第３反射部材５３Ｒで反射した光束を略９０度の角度で上方へ反射して前記共通の結像面Ａに導くための第４反射部材５４Ｒとを有している。
【００２４】
左眼用の正立反射光学系５Ｌの第２反射部材５２Ｌと右眼用の正立反射光学系５Ｒの第２反射部材５２Ｒとを対物レンズ２Ｌ，２Ｒ間に配設すると、対物レンズ２Ｌ，２Ｒ間の間隔が狭いため、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの射出光束４Ｌ，４Ｒが第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒに入射する前に第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒに遮られる虞があるので、第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒを対物レンズ２Ｌ，２Ｒの外側、即ち、左眼用の第２反射部材５２Ｌを右眼用の対物レンズ２Ｒよりも左側に、右眼用の第２反射部材５２Ｒを左眼用の対物レンズ２Ｌよりも右側に配設している。
【００２５】
また、左眼用の第１反射部材５１Ｌと右眼用の第１反射部材５１Ｒとを被観察物体１との距離が同一になる位置にそれぞれ配設すると、第１反射部材５１Ｌで反射して第２反射部材５２Ｌに向かう光束が第１反射部材５１Ｒに、第１反射部材５１Ｒで反射して第２反射部材５２Ｒに向かう光束が第１反射部材５１Ｌにそれぞれ遮られるため、右眼用の第１反射部材５１Ｒを左眼用の第１反射部材５１Ｌよりも高い位置、即ち被観察物体１との距離が大なる位置に配設し、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒで反射した光束を、それぞれ第１反射部材５１Ｒ，５１Ｌで遮らないようにしている。
【００２６】
さらに、右眼用の正立反射光学系５Ｒが左眼用の正立反射光学系５Ｌより高い位置に配設されるため、右眼用の第４反射部材５４Ｒをハーフミラーで構成し、右眼用の第３反射部材５３Ｒで反射した光束の一部を共通の結像面Ａに結像するよう上方へ反射させるとともに、該光束の残部を右方へ通過させて前記共通の結像面Ａとは別の結像面Ｂに結像するようにし、かつ、左眼用の第３反射部材５３Ｌで反射した光束の一部を共通の結像面Ａに結像するよう通過させるとともに、該光束の残部を右方へ反射させ結像面Ｂに結像するようにしている。
【００２７】
尚、本形態例では、右眼用の正立反射光学系５Ｒを左眼用の正立反射光学系５Ｌより高い位置に配設しているが、左眼用の正立反射光学系５Ｌを右眼用の正立反射光学系５Ｒよりも高い位置に配設しても、各反射部材の光学的作用に何等の影響を与えないことは勿論で、この場合には、左眼用の第１反射部材５１Ｌを右眼用の第１反射部材５１Ｒよりも被観察物体１との距離が大なる位置に配設するとともに、左眼用の第４反射部材５４Ｌをハーフミラーで構成する。
【００２８】
この正立反射光学系５Ｌ，５Ｒは、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの結像面の像の向きが倒立像となるため、これを正立像に補正するものであるから、各正立反射光学系５Ｌ，５Ｒはそれぞれ少なくとも４回反射させる必要があるが、それ以上反射させて正立像を得るようにしても、本発明の範囲を逸脱するものではない。
【００２９】
また、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒは、対物レンズ２Ｌ，２Ｒにて形成される倒立像を正立像に補正するように、ミラーやプリズム等の反射部材を適宜組み合わせることによって構成される。
【００３０】
さらに、本発明に係る拡大光学装置は、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒにより共通の結像面Ａに合成された正立像を虚像として拡大観察するものであるから、第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒから共通の結像面Ａに入射する収束光束１０Ｌ，１０Ｒの角度を、対物レンズ２Ｌ，２Ｒへ入射する入射光束３Ｌ，３Ｒの角度と略同一にすることにより、被観察物体１と略同様の立体像を得ることができる。
【００３１】
尚、本形態例では、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの射出光束を第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒで反射させているが、例えば、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒと第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒとの間に対物レンズ２Ｌ，２Ｒを配設して、対物レンズ２Ｌ，２Ｒへの入射光束を第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒで第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒに向けて反射させても、同様の効果を得られることは勿論である。
【００３２】
また、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒは、第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒと第３反射部材５３Ｌ，５３Ｒとの間に、略同等の焦点距離を持つ結像レンズ１１Ｌ，１１Ｒを配設している。したがって、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒは、対物レンズ２Ｌ，２Ｒと結像レンズ１１Ｌ，１１Ｒとの間の光束が略平行光束となるので、無限光学系となっており、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒの光路長を変えることができるから、装置設計の自由度を増すことができる。
【００３３】
前記共通の結像面Ａの近傍には、目盛りや形状認識用の焦点板１２が配設されている。このように焦点板１２を共通の結像面Ａと略同位置に配設することにより、被観察物体１の寸法等が測定できる。尚、焦点板１２は被観察物体１に対応して交換可能であることは勿論である。また、本形態例は、一対の対物レンズ２Ｌ，２Ｒを使用していることから、被観察物体を立体的に観察することが可能となるので、焦点板１２を光軸方向に移動可能又は複数枚設けることによって、立体的な高さの計測が可能となる。
【００３４】
該共通の結像面Ａにて結像された左眼用及び右眼用の光束６Ｌ，６Ｒは、接眼光学系９の視野レンズ７及び接眼レンズ８を介してそれぞれ観察者の左眼及び右眼へ達するように導かれる。この際、観察し易い位置に光束６Ｌ，６Ｒを導くために、視野レンズ７と接眼レンズ８との間にミラー１３，１４を配設して、接眼レンズ８を作業及び観察容易な位置に設置できるようにしている。この場合、例えば、ミラー１３を正立反射光学系５Ｌ，５Ｒの第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒと共通の結像面Ａとの間に設置しても同様の効果を得られることは勿論である。
【００３５】
前記一対の対物レンズ２Ｌ，２Ｒと正立反射光学系５Ｌ，５Ｒの第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒとの間には、明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒがそれぞれ配設されている。この明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒは、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒ及び接眼光学系９等を介して射出瞳１６Ｌ，１６Ｒが接眼レンズ８の後方に結像する。この射出瞳１６Ｌ，１６Ｒの結像位置が観察者のアイポイントとなり、左眼用及び右眼用の射出瞳１６Ｌ，１６Ｒに観察者の左眼及び右眼を置くことにより、左眼用対物レンズ２Ｌからの光束を左眼に、右眼用対物レンズ２Ｒからの光束を右眼にそれぞれ入射することができ、立体的な拡大像を正立像で、明瞭に観察することができる。
【００３６】
前記明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒの間隔を左右に拡縮可能に設けることによって、射出瞳１６Ｌ，１６Ｒの間隔を観察者の眼幅に合わせるように設定することができる。また、明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒを光軸方向に移動可能に設けることにより、明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒの移動に連れて射出瞳１６Ｌ，１６Ｒが光軸方向に移動するので、観察者の眼の位置と接眼レンズ８との間隔、即ちアイポイントを自由に設定することができ、観察者に楽な姿勢をとらせることができる。明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒの拡縮手段及び光軸方向への移動手段としては、公知の手段を用いることができる。また、射出瞳１６Ｌ，１６Ｒの形状としては、通常円形であるが楕円形や長方形であってもよい。
【００３７】
前記右眼用の正立反射光学系５Ｒの第４反射部材５４Ｒがハーフミラーで構成されているので、第４反射部材５４Ｒから射出する光束は２つの方向に分かれ、左眼用の正立反射光学系５Ｌの第４反射部材５４Ｌで反射した光束の一部は第４反射部材５４Ｒを通過し、右眼用の正立反射光学系５Ｒの第３反射部材５３Ｒで反射した光束の一部は第４反射部材５４Ｒで反射して収束光束１０Ｌ，１０Ｒとしてそれぞれ共通の結像面Ａに向かうが、左眼用の正立反射光学系５Ｌの第４反射部材５４Ｌで反射した光束の残部は第４反射部材５４Ｒで反射し、右眼用の正立反射光学系５Ｒの第３反射部材５３Ｒで反射した光束の残部は第４反射部材５４Ｒを通過し、それぞれの光束１７Ｌ，１７Ｒが前記共通の結像面Ａとは別の結像面Ｂに結像する。
【００３８】
該結像面Ｂには、観察用カメラ（図示せず）が結像面Ｂに沿って移動可能に設けられている。このとき、結像面Ｂと等価の位置に観察用カメラの焦点面を一致させることは勿論である。観察用カメラの映像は、ＣＲＴモニター等での観察用に用いられる。この結像面Ｂの大きさは通常の観察用カメラの焦点面の大きさよりも大きいので、観察用カメラを結像面Ｂに沿って移動させることにより、モニター上に、被観察物体の細部が映し出され、裸眼による観察像と、モニターによりさらに拡大された観察像とによって一層正確な観察作業が可能となる。尚、結像面Ｂの結像は正立像ではないので、観察用カメラによって正立像になるよう処理されてモニターに表示される。また、結像面Ｂの結像は眼視用に使用しないので、観察用カメラを設けない場合は、光束１７Ｌ，１７Ｒが到達する壁面（図示せず）に反射防止等の処理を施すことが望ましい。
【００３９】
次に、上述の第１形態例の光学系の作用について説明すると、１つの被観察物体１に対する対物レンズ２Ｌ，２Ｒは、ほぼ平行な光束を射出するため、作動距離は該対物レンズ２Ｌ，２Ｒの焦点距離にほぼ一致する。
【００４０】
そして、左眼用の対物レンズ２Ｌからの射出光束４Ｌは、左眼用の明るさ絞り１５Ｌを通り、左眼用の正立反射光学系５Ｌの第１反射部材５１Ｌ，第２反射部材５２Ｌで反射し、左眼用の結像レンズ１１Ｌを通り、左眼用の正立反射光学系５Ｌの第３反射部材５３Ｌ，第４反射部材５４Ｌで反射し、その一部が右眼用の正立反射光学系５Ｒのハーフミラーである第４反射部材５４Ｒを通過して共通の結像面Ａに到達し、残部がハーフミラーである第４反射部材５４Ｒで反射して結像面Ｂに到達する。
【００４１】
一方、右眼用の対物レンズ２Ｒからの射出光束４Ｒは、右眼用の明るさ絞り１５Ｒを通り、右眼用の正立反射光学系５Ｒの第１反射部材５１Ｒで反射し、右眼用の結像レンズ１１Ｒを通り、第２反射部材５２Ｒ，第３反射部材５３で反射しした後、その一部がハーフミラーである第４反射部材５４Ｒで反射して共通の結像面Ａに到達し、残部がハーフミラーである第４反射部材５４Ｒを通過して結像面Ｂに到達する。
【００４２】
結像面Ａ，Ｂでは、左眼用及び右眼用の対物レンズ２Ｌ，２Ｒからの光束が重なり合い、被観察物体１の像が略１つの画像となるように見える。共通の結像面Ａに結像した左眼用及び右眼用の対物レンズ２Ｌ，２Ｒからの光束は、共通の結像面Ａと略同位置に配設した焦点板１２の目盛りや形状認識模様と一緒になった左眼用及び右眼用の光束６Ｌ，６Ｒが、視野レンズ７を通過し、ミラー１３，１４で反射して接眼レンズ８を通過し、接眼レンズ８の後方のアイポイントに形成される射出瞳１６Ｌ，１６Ｒに観察者の両眼を置くことにより、左眼用の対物レンズ２Ｌからの光束を左眼に、右眼用の対物レンズ２Ｒからの光束をは右眼に入射することができ、立体的な拡大された正立像及び焦点板１２の目盛りや形状認識模様を、明瞭に観察することができる。
【００４３】
また、結像面Ｂに結像した左眼用及び右眼用の対物レンズ２Ｌ，２Ｒからの光束１７Ｌ，１７Ｒは、観察用カメラに入射し、ＣＲＴモニター等に出力した映像を観察用に用いる。
【００４４】
尚、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの前方及び後方の適宜位置に複数の遮光絞り等（図示せず）を配置して、迷光などをカットすることにより明瞭な観察像を得るようにすることは勿論である。さらに、明瞭な観察を行うときには、図示しない各種の照明装置によって、被観察物体１を照明することが必要である。
【００４５】
次に、作業効率を良好にするには、より具体的には作動距離を拡大率約３倍程度で、１００ｍｍ以上になるように設定し、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの射出光束を平行光束とし、第２レンズとしての結像レンズ１１Ｌ，１１Ｒを介して被観察物体１を結像させる。
【００４６】
総合拡大率は、共通の結像面Ａでの倍率と、視野レンズ７及び接眼レンズ８による拡大率との積となる。そこで、結像面Ａでの倍率を、総合拡大率よりも小さくなるように設定する。具体的には、結像面Ａの倍率は、総合倍率の０．３倍〜０．７倍に設定する。よって、結像面Ａ以後の倍率は、総合倍率を０．３〜０．７で除した値となる。共通の結像面Ａ以後の光学系は、虚像となるようにレンズ系のパワーを設定する。
【００４７】
また、倍率の変更は、一対の対物レンズ２Ｌ，２Ｒの焦点距離を変更することで可能となることは勿論であるが、結像レンズ１１Ｌ，１１Ｒ、視野レンズ７、接眼レンズ８を焦点距離の異なるものに交換することによっても可能である。
【００４８】
さらに、１つの接眼レンズ８から両眼を離して観察するには、対物レンズ２Ｌ，２Ｒに対する明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒの位置を、接眼レンズ８からできるだけ後方に射出瞳１６Ｌ，１６Ｒとして作る必要があり、かつ、明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒを拡大してアイポイントに結像するように、各レンズのパワー配置を適切に設定する。
【００４９】
また、従来の光学拡大装置と同様な観察環境とするには、射出瞳１６Ｌ，１６Ｒを、接眼レンズ８の後方約８０ｍｍ以上離れた位置に設定することが必要で、さらに、射出瞳１６Ｌ，１６Ｒの大きさはできるだけ大きく設定することが必要で、具体的には直径約２０ｍｍ以上の大きさとすることが望ましい。
【００５０】
尚、本形態例では、対物レンズ２Ｌ，２Ｒ、結像レンズ１１Ｌ，１１Ｒ、視野レンズ７、接眼レンズ８を１枚構成でそれぞれ図示しているが、それぞれのレンズは、光軸方向に沿って複数枚のレンズ部材を組み合わせた構成であってもよいことは勿論である。
【００５１】
したがって、対物レンズ２Ｌ，２Ｒをそれぞれ複数枚のレンズ部材を組み合わせた構成とすることにより、明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒをレンズ部材間に設置するしても差支えないが、本形態例の如く、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの後方にそれぞれ適当な間隔（例えば１０〜７０ｍｍ）をとって設置することによって、左眼用及び右眼用の正立反射光学系５Ｌ，５Ｒの各反射部材等を小さくすることができるとともに、視野レンズ７及び接眼レンズ８による明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒの結像倍率を大きくできる等最適な光学系の配置とすることができる。
【００５２】
また、共通の結像面Ａが視野レンズ７の手前にあると、焦点板１２に形成された目盛り等の寸法が対物レンズ２Ｌ，２Ｒのみの倍率で設定できるので好都合である。さらに、焦点板１２を複数枚で構成されるレンズ部材間に設置して焦点板を組み込んだ視野レンズ７を構成することにより、焦点距離の異なる視野レンズ７を交換して倍率変換を行っても、変換した倍率に合致した焦点板１２の目盛り等により、正確な観察像の測定が可能となる。
【００５３】
図２は、本発明に係る拡大光学装置の第２形態例の光学系の概要を示すものである。本形態例と第１形態例との主な相違は、左眼用及び右眼用の正立反射光学系５Ｌ，５Ｒの構成が異なるもので、その他は第１形態例と同様の作用効果を奏することができる。
【００５４】
即ち、左眼用の正立反射光学系５Ｌは、左眼用の対物レンズ２Ｌの入射光束３Ｌを下方から入射して略４５度の角度で斜め右後方へ反射する第１反射部材５１Ｌと、該第１反射部材５１Ｌで反射した光束を略９０度の角度で下方へ反射する第２反射部材５２Ｌと、該第２反射部材５２Ｌで反射した光束を略９０度の角度で斜め左後方へ反射する第３反射部材５３Ｌと、該第３反射部材５３Ｌで反射した光束を略９０度の角度で上方へ反射して前記共通の結像面Ａに導くための第４反射部材５４Ｌとを有している。
【００５５】
右眼用の正立反射光学系５Ｒは、右眼用の対物レンズ２Ｒの入射光束３Ｒを下方から入射して略４５度の角度で斜め左後方へ反射する第１反射部材５１Ｒと、該第１反射部材５１Ｒで反射した光束を略９０度の角度で下方へ反射する第２反射部材５２Ｒと、該第２反射部材５２Ｒで反射した光束を略９０度の角度で斜め右後方へ反射する反射する第３反射部材５３Ｒと、該第３反射部材５３Ｒで反射した光束を略９０度の角度で上方へ反射して前記共通の結像面Ａに導くための第４反射部材５４Ｒとを有している。
【００５６】
この結果、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒで反射した互いの光束は略９０度の角度で交差する。また、第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒで反射して共通の結像面Ａに向かう収束光束１０Ｌ，１０Ｒは、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒが同高位置にあって、互いの光束を遮らないように各部材を配設しているので、第４反射部材にハーフミラーを用いる必要はない。
【００５７】
さらに、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒは、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの入射光束３Ｌ，３Ｒを入射するものであるから、対物レンズ２Ｌ，２Ｒ及び明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒは、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒと第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒとの間に配設されている。また、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒには、第１形態例で用いた結像レンズを配設していないので、有限光学系となっている。
【００５８】
尚、本形態例では、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの入射光束を第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒで反射させているが、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの射出光束を第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒでで第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒに向けて反射させても、同様の効果を得られることは勿論である。
【００５９】
次に、上述の第１形態例の光学系の作用について説明すると、対物レンズ２Ｌ，２Ｒへの入射光束３Ｌ，３Ｒは、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒで互いの光束が略９０度の角度で交差するようそれぞれ反射し、対物レンズ２Ｌ，２Ｒ及び明るさ絞り１５Ｌ，１５Ｒをそれぞれ通り、第２反射部材５２Ｌ，５２Ｒ、第３反射部材５３Ｌ，５３Ｒ，第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒでそれぞれ反射して、共通の結像面Ａにそれぞれ到達する。
【００６０】
共通の結像面Ａでは、左眼用及び右眼用の対物レンズ２Ｌ，２Ｒからの光束が重なり合い、被観察物体１の像が略１つの画像となるように見える。共通の結像面Ａに結像したこれらの光束は、共通の結像面Ａと略同位置に配設した焦点板１２の目盛りや形状認識模様と一緒になった左眼用及び右眼用の光束６Ｌ，６Ｒが、視野レンズ７を通過し、ミラー１３，１４で反射して接眼レンズ８を通過し、接眼レンズ８の後方のアイポイントに形成される射出瞳１６Ｌ，１６Ｒに観察者の両眼を置くことにより、左眼用の対物レンズ２Ｌからの光束を左眼に、右眼用の対物レンズ２Ｒからの光束をは右眼に入射することができ、立体的な拡大された正立像及び焦点板１２の目盛りや形状認識模様を、明瞭に観察することができる。
【００６１】
また、視野レンズ７の後側に配設したミラー１３をハーフミラーにし、視野レンズ７から出射したそれぞれの光束６Ｌ，６Ｒを分岐して、それぞれの光束の一部を前記接眼レンズに正立像として導くとともに、ハーフミラー１３の後側に結像レンズ１７を配設し、結像レンズ１７の後側に形成されるハーフミラー１３を通過した残部の光束１７Ｌ，１７Ｒにより形成される結像面Ｂに沿って、観察用カメラ（図示せず）を移動可能に設けることにより、第１形態例と同様に、結像面Ｂに結像した左眼用及び右眼用の対物レンズ２Ｌ，２Ｒからの光束１７Ｌ，１７Ｒを、観察用カメラに入射し、ＣＲＴモニター等に出力した映像を観察用に用いることができる。
【００６２】
図３及び図４は、第２形態例の正立反射光学系５Ｌ，５Ｒのユニット構成の一例を説明する側面図及び平面図を示すもので、正立反射光学系５Ｌ，５Ｒの第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒをミラーとし、対物レンズ２Ｌ，２Ｒの入射光束３Ｌ，３Ｒを下方から入射して水平かつ略４５度の角度で斜め後方へ互いの光束２１Ｌ，２１Ｒが略９０度の角度で交差するよう反射させ、対物レンズ２Ｌ，２Ｒをそれぞれ通過させる。第２反射部材５２Ｌ，５３Ｒもミラーとし、対物レンズ２Ｌ，２Ｒをそれぞれ通過した光束２１Ｌ，２１Ｒを略９０度の角度で下方へ反射する。第２反射部材５２Ｌ，５３Ｒの下方には、第３反射部材５３Ｌ，５３Ｒに相当する第３反射面及び第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒに相当する第４反射面を有する直角プリズム２２Ｌ，２２Ｒを配設する。この際、第３反射面を第２反射部材５２Ｌ，５３Ｒの反射面に、第４反射面を共通の結像面Ａにそれぞれ対向するように直角プリズム２２Ｌ，２２Ｒを配設する。したがって、略９０度の角度で下方へ反射した第２反射部材５２Ｌ，５３Ｒからの光束２３Ｌ，２３Ｒは、直角プリズム２２Ｌ，２２Ｒの第３反射面で互いに近づくように略９０度の角度で斜め後方へ反射し、第３反射面で反射した光束２４Ｌ，２４Ｒは、第４反射面で略９０度の角度で上方へ反射し、第４反射面で反射した光束１０Ｌ，１０Ｒは共通の結像面Ａに到達する。
【００６３】
このような構成の正立反射光学系５Ｌ，５Ｒにあっては、第１反射部材５１Ｌ，５１Ｒの中心間距離Ｄ１と第４反射部材５４Ｌ，５４Ｒに相当する直角プリズム２２Ｌ，２２Ｒの第４反射面の中心間距離Ｄ２の関係を、略４対３程度に設定すると、各反射部材及び正立反射光学系５Ｌ，５Ｒの光束が交わらず、分離容易かつ適切である。
【００６４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明は、１つの被観察物体に対して左右に配置される一対の対物レンズと、各々の対物レンズの射出光束にて形成される倒立像をそれぞれ正立像にして共通の結像面に合成する２系統の正立反射光学系と、２系統の正立反射光学系を経たそれぞれの光束を立体視するとともに前記正立像を虚像として拡大して観察するための視野レンズ及び接眼レンズを有する接眼光学系とを備えているので、作動距離を大きくするために対物レンズの焦点距離を大きくすると、拡大率が低下するが、上述の如く構成することにより、拡大率の低下を、対物レンズにより作られる結像面上の観察像を接眼レンズでさらに拡大することによって補っている。しかも、各々の対物レンズの射出光束にて形成される倒立像を、２系統の正立反射光学系でそれぞれ正立像に補正して共通の結像面に合成し、さらに視野レンズと接眼レンズにより、被観察物体を左側から見る対物レンズの光束を観察者の左眼へ、右側から見る対物レンズの光束を観察者の右眼へ導き、両眼視により被観察物体を立体的に観察することができる。したがって、拡大率を大きくしても、作動距離を小さくすることなく、しかも、従来の拡大鏡のように両眼を接眼レンズから離して観察することができ、楽な姿勢で作業ができる。
【００６５】
また、本発明の第１の手段では、一方の正立反射光学系の第１反射部材で反射した光束を他方の対物レンズの光束と交差させ、他方の正立反射光学系の第１反射部材で反射した光束を一方の正立反射光学系の第１反射部材にて反射した光束を遮らない位置で反射させるとともに、他方の正立反射光学系の第４反射部材をハーフミラーとし、第２の手段では、それぞれの正立反射光学系の第１反射部材で反射した光束を略９０度の角度で交差させて、互いの光束を遮らないように各部材を配設し、対物レンズ、正立反射光学系、視野レンズ及び接眼レンズにより光路を長くして、焦点距離の大きな対物レンズを用いて作動距離を大きくしながら、装置全体のサイズをコンパクトにし、作業スペースの節約にも貢献することができる。
【００６６】
さらに、第１の手段の拡大光学装置では、ハーフミラーを用いていることにより、共通の結像面とは別方向に第２の結像面を形成し、該第２の結像面に沿って、観察用カメラを移動可能に設けており、第２の手段の拡大光学装置では、視野レンズの後側にハーフミラーと結像レンズを配設し、該結像レンズの後側に形成される第２の結像面に沿って、観察用カメラを移動可能に設け、観察用カメラの映像を、ＣＲＴモニター等での観察用に用いるようにしており、結像面の大きさは通常の観察用カメラの焦点面の大きさよりも大きいので、観察用カメラを結像面に沿って移動させることにより、モニター上に、被観察物体の細部が映し出され、裸眼による観察像と、モニターによりさらに拡大された観察像とによって、一層正確な観察作業が可能となる。
【００６７】
また、共通の結像面近傍に目盛りや形状認識用の焦点板を配設することにより、従来の拡大鏡では困難であった被観察物体の大きさを測定できるとともに、目盛りを施した焦点板を配設することができ、測定拡大光学装置とすることもできる。
【００６８】
さらに、一対の対物レンズの後側にそれぞれ配設した明るさ絞りの間隔を拡縮可能とすることにより、射出瞳の間隔を観察者の両眼の間隔（眼幅）に合わせるように設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る拡大光学装置の第１形態例の光学系の概要を示す図
【図２】  本発明に係る拡大光学装置の第２形態例の光学系の概要を示す図
【図３】  第２形態例の正立反射光学系のユニット構成の一例を説明する側面図
【図４】  同じく平面図
【符号の説明】
１…被観察物体、２Ｌ，２Ｒ…対物レンズ、５Ｌ，５Ｒ…正立反射光学系、７…視野レンズ、８…接眼レンズ、９…接眼光学系、１１Ｌ，１１Ｒ…結像レンズ、１２…焦点板、１３，１４…ミラー、１５Ｌ，１５Ｒ…明るさ絞り、１６Ｌ，１６Ｒ…射出瞳、１７…結像レンズ、５１Ｌ…正立反射光学系５Ｌの第１反射部材、５２Ｌ…正立反射光学系５Ｌの第２反射部材、５３Ｌ…正立反射光学系５Ｌの第３反射部材、５４Ｌ…正立反射光学系５Ｌの第４反射部材、５１Ｒ…正立反射光学系５Ｒの第１反射部材、５２Ｒ…正立反射光学系５Ｒの第２反射部材、５３Ｒ…正立反射光学系５Ｒの第３反射部材、５４Ｒ…正立反射光学系５Ｒの第４反射部材、Ａ…共通の結像面、Ｂ…結像面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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