(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体形昼夜照準装置（10）であって、
対物レンズ（15）からの可視光を、対物レンズ（15）と接眼レンズ組立体（17）との間の昼光用光路で、前記接眼レンズ組立体（17）の前側焦点位置へ集光して合焦させる昼光用光学系と、
昼光用対物レンズに隣接して設けられた夜光用補正レンズ（12,13）とを有し、前記夜光用補正レンズ（12,13）は、非点収差を補償する一対の傾けられたレンズ要素を含み、
一体形昼夜照準装置は更に、接眼レンズ組立体（17）と、光路から外れた昼光位置と光路内の夜光位置との間で昼光用光路の内外へ移動できるよう可動的に支持された夜光用のイメージコンバータ（25）とを有し、イメージコンバータ（25）は、これが光路中にあるときには接眼レンズ組立体（17）がイメージコンバータ上に合焦させるよう配置されており、
一体形昼夜照準装置は更に、前記イメージコンバータ（25）と前記接眼レンズ組立体（17）との間に配置された夜間レチクルディスプレー（27）と、
夜光用補正レンズ（12,13）からの光を反射するよう配置された夜光用一次鏡（23）と、
夜光用一次対物鏡（23）からの光を受け、イメージコンバータ（25）が夜光位置にあるときにはこの光をイメージコンバータ（25）上に合焦させるよう配置された夜光用二次鏡（22）とを有し、
かくしてコンパクトな実装状態になっていることを特徴とする一体形昼夜照準装置（10）。
【請求項２】
前記夜光用二次鏡（22）は、光路中に配置されており、可視光を通過させ、赤外光を反射するようコーティングされていることを特徴とする請求項１記載の一体形昼夜照準装置（10）。
【請求項３】
イメージコンバータ（25）は、イメージインテンシファイアであることを特徴とする請求項２記載の一体形昼夜照準装置（10）。
【請求項４】
昼光用対物レンズ（15）と夜光用補正レンズ（12,13）は、夜光用補正レンズ（12,13）が昼光用対物レンズ（15）に対し同軸状に位置した状態で一緒に設けられていることを特徴とする請求項１記載の一体形昼夜照準装置（10）。
【請求項５】
夜光用二次鏡（22）は、赤外光を一次対物鏡（23）と昼光用対物レンズの焦点面との間に位置した像平面上に合焦させる曲率を有し、イメージインテンシファイア（25）が夜光位置にあるときには像平面がイメージインテンシファイアの入力面と一致するようになっていることを特徴とする請求項３記載の一体形昼夜照準装置（10）。
【請求項６】
昼光用対物レンズと接眼レンズ組立体（17）との間で光路中に設けられた昼光用リズレーレンズ（20）を有することを特徴とする請求項５記載の一体形昼夜照準装置（10）。
【請求項７】
昼光用対物レンズ（15）と接眼レンズ組立体（17）との間で光路中に設けられた昼光用負レンズ（18）を有することを特徴とする請求項６記載の一体形昼夜照準装置（10）。
【請求項８】
前記夜光用のレチクルディスプレー（27）は、接眼レンズ組立体（17）の前に配置されていて、レチクルディスプレー（27）を接眼レンズ組立体（17）へ向けるビームスプリッタ（30）を含むことを特徴とする請求項７記載の一体形昼夜照準装置（10）。
【請求項９】
レーザビームを昼光用対物レンズ（15）中へ差し向けるよう配置されたレーザ（33）と、照準装置によって受け取られた反射レーザ光を受ける測距装置用レシーバ（40）とを有し、レーザ測距装置が、昼夜光照準装置付きのコンパクトな設計になっていることを特徴とする請求項１記載の一体形昼夜照準装置（10）。
【請求項１０】
レーザビームを昼光用対物レンズ（15）中へ差し向けるレーザ用ビームスプリッタ（36）を有することを特徴とする請求項９記載のレーザ測距装置（10）。
【請求項１１】
一体形昼夜照準装置（10）によって受け取られている光を距離計用レシーバ（40）に差し向けるレシーバ用ビームスプリッタ（37）を有することを特徴とする請求項１０記載のレーザ測距装置（10）。
【請求項１２】
夜光用補正レンズ（12,13）は、一対の傾斜レンズ要素（12,13）であることを特徴とする請求項１記載の一体形昼夜照準装置（10）。
【請求項１３】
昼光用対物レンズ（15）に対して同軸状に一対の夜光用大径補正レンズ（12,13）が設けられており、昼光用対物レンズ（15）は、光を夜光用大径補正レンズ（12,13）に設けられている開口（14）中へ差し向けることを特徴とする請求項１２記載の一体形昼夜照準装置（10）。
【請求項１４】
一体形昼夜測距装置（10）であって、昼光用対物レンズ（15）と、昼光用対物レンズに対して同軸状に設けられた夜光用補正レンズ（12,13）と、接眼レンズ組立体（17）と、赤外光を受けるよう設けられた夜光用のイメージコンバータ（25）とを有し、イメージコンバータは、接眼レンズ組立体がイメージコンバータ上に合焦させるよう配置されており、一体形昼夜測距装置は更に、レーザ（33）と、該レーザからのレーザビームを受けて該レーザビームを昼光用対物レンズ（15）中へ差し向けるレーザ用ビームスプリッタ（36）と、夜光用補正レンズ（12,13）から夜光を反射するよう配置された夜光用対物鏡（23）と、夜光用対物鏡（23）からの夜光を受けてこれをイメージコンバータ（25）上に合焦させるよう配置された夜光用二次鏡（22）と、光路内に配置されていて、受けた光を測距装置用レシーバ（40）に差し向けるレシーバ用ビームスプリッタ（37）とを有し、かくして、昼夜光照準装置付きのコンパクトな設計になっていることを特徴とする一体形昼夜測距装置（10）。
【請求項１５】
夜光用補正レンズ（12,13）は、非点収差を補償するよう傾けられていることを特徴とする請求項１４記載の一体形昼夜測距装置（10）。
【請求項１６】
夜光用補正レンズ（12,13）は、一対の傾斜レンズ要素を含むことを特徴とする請求項１５記載の一体形昼夜測距装置（10）。
【請求項１７】
夜光用二次鏡（22）は、可視光を通過させ、赤外光を反射するよう光路中に配置されていることを特徴とする請求項１４記載の一体形昼夜測距装置（10）。
【請求項１８】
イメージコンバータ（25）は、イメージインテンシファイアであることを特徴とする請求項１７記載の一体形昼夜測距装置（10）。
【請求項１９】
レチクルディスプレー（27）を有することを特徴とする請求項１４記載の一体形昼夜測距装置（10）。
【請求項２０】
レシーバ用ビームスプリッタ（30）は、レチクルディスプレー（27）の像を接眼レンズ組立体（17）に差し向けるよう配置されていることを特徴とする請求項１９記載の一体形昼夜測距装置（10）。
【請求項２１】
昼光用対物レンズ（15）と接眼レンズ組立体（17）との間に配置されていて、昼光を接眼レンズ組立体上に合焦させる可視光光学系（18,20）を有することを特徴とする請求項１４記載の一体形昼夜測距装置（10）。
【請求項２２】
昼光用像正立プリズム（21）を有することを特徴とする請求項２１記載の一体形昼夜測距装置（10）。
【請求項２３】
イメージコンバータ（25）と接眼レンズ組立体（17）との間に配置されていて、レチクルディスプレーを接眼レンズ組立体（17）中へ差し向けるビームスプリッタ（30）を有することを特徴とする請求項１９記載の一体形昼夜測距装置（10）。
【請求項２４】
夜光用補正レンズ（12,13）は、昼光用対物レンズ（15）に対して同軸状に設けられており、それにより、昼光用対物レンズ（15）は光を夜光用補正レンズ（12,13）に設けられている開口（14）中へ差し向け、夜光用補正レンズ（12,13）は、受けた赤外光を昼光用対物レンズ（15）の周りに差し向けることを特徴とする請求項１４記載の一体形昼夜測距装置（10）。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本願は、一体形昼夜照準装置及び一体形昼夜照準装置を備えたレーザ測距装置（以下、測距装置を「距離計」と称する場合もある）に関する。本発明は、昼間条件だけでなく夜間条件においても地上軍によって利用される手持ち式レーザ距離計の大きさ及び重量を最小にする課題と取り組んでいる。以下に記載する機能を得るようにするためには一体形又は集積型光学系が必要である。かかる機能とは、昼間視による望遠照準機能、夜間視による望遠照準機能、昼間操作と夜間操作の両方に利用される照準基準（例えば、十字線レチクル又は焦点板）機能、レーザビームによる発散度減少機能、及び標的戻り信号を集めてレーザ測距レシーバ上に合焦させる機能である。
昼間視による望遠照準機能は通常、例えば従来型望遠鏡や双眼鏡で用いられている直視光学系で達成される。これら直視光学系は、波長が0.4〜0.7μｍの可視光スペクトルで使える。これらは、その最も簡単な形態では、シーンイメージ（scene image）を接眼レンズの焦点面上に合焦させる対物レンズを含む。対物レンズの焦点距離と接眼レンズの焦点距離の比により倍率が定まる。使用者に非倒立像を提供するために、像正立プリズムが対物レンズと焦点面との間に付加される。
夜間視による望遠照準機能は、イメージコンバータによって達成され、イメージコンバータはイメージインテンシファイア（「像像倍管」と呼ばれることもある）又は熱結像モジュールであるのが良い。対物光学系は、シーン光を集光してこれをイメージコンバータ上に合焦させる。これら光学系の入力アパーチュア又は開口は、イメージコンバータのところでの像強度を最大にするために出来るかぎり大きい（Ｆナンバーが小さい）ことが必要である。イメージインテンシファイアは、入力光電陰極上に合焦される弱い（月に照らされた、或いは星明りの）シーンイメージが電子を生じさせ、これら電子が増幅されて出力面上の蛍光膜に差し向けられ、この蛍光膜において接眼レンズで観察される増幅像を生じさせるようになった単一素子である。これは、0.7〜1.1μｍの波長域で動作する。最も簡単な熱結像モジュールは、非冷却式スターリング（非走査型）検出器アレイであり、その出力は接眼レンズで観察できるフラットパネルディスプレーに与えられる。これは、８〜１４μｍの波長域で動作する。熱結像モジュールの他の構成例は、３〜５μｍの波長域で動作でき、熱電又はスターリング冷却式検出器を使用すると共に、或いはディスプレーとして陰極線管（ＣＲＴ）を用いている。
レーザ測距装置の照準を定めるには、昼間視及び夜間視光学系をレーザビームに対して照準する照準基準、例えば十字線レチクルが必要である。レチクルは多くの形態をとることができる。昼間照準系は、対物レンズ及び接眼レンズの共通焦点面内に存在する受動的レチクルプレートを使用するのがよい。イメージ増倍照準系は、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイでレチクルを生じさせ、これをビームスプリッタを用いて接眼レンズ中へに投射してイメージインテンシファイアの像とレチクルを結合させることができる。熱結像照準系は、レチクルをフラットパネル又はＣＲＴディスプレー上に生じさせることができる。さらに、後者の２つのレチクル形態により、文字数字データと標識の両方又はいずれか一方を追加の要素を用いないで表示することができる。
レーザトランスミッタの出力ビーム発散度は通常、小さなスポットを離れて位置する標的、例えばビークル上に生じさせるほど狭くはなく、したがって、無限焦点ビーム視準望遠鏡が必要になる。これは、負パワー入力レンズ及び正パワー出力レンズを含む。その結果得られた出力ビーム径は大きくなり、ビーム発散度は小さくなる。偶発的にビームに当たった人について生じる可能性のある目のダメージを回避するため、レーザ波長は一般に、1.5μｍの波長域にあり、これに対する目の透過性は低い。
レーザレシーバは、標的からの戻り信号パワーを集めてこれをレシーバの検出器上に合焦させる光学系を必要とする。入力アパーチュアが最大であると、結果的に測距能力が最大になる。レシーバは、日光検出度を最小にし、それによりレシーバの感度を最大にする光フィルタを有している。
上記の機能は、別個のアパーチュア及びこれらに対応した光学構成で達成できる。しかしながら、単一アパーチュアを得ようとすると共に２以上の機能を得るよう光学素子を用いることにより、光学系の大きさが最小になるようにする。これが本発明の目的である。本発明は、手持ちレーザ距離計に適用できるだけでなく、任意の距離計及び任意の昼夜照準装置にも適用できる。
昼夜観察用望遠照準系に関するフィリップ氏に付与された米国特許第５，０８４，７８０号は、兵器に用いられるようになったレーダースコープを示しており、一つは昼間観察用、もう一つは夜間観察用の２つの互いに平行な光路を備えた単一の対物レンズを開示している。分離鏡が対物レンズからの光を夜光路に沿って透過し、対物レンズからの光を昼光路に向かって反射する。夜光路には、イメージインテンシファイア組立体が設けられている。夜光路の端に位置した鏡は、イメージインテンシファイア組立体からの光を昼光路に設けられたビームスプリッタに向かって反射する。ビームスプリッタは、昼光路からの光を透過し、夜光路からの光を反射し、これをこの夜光路に沿って接眼レンズ又はアイピース組立体に差し向け、観察を行う。第２の構成例は、一つは夜光路用、もう一つは昼光路用として用いられる２つの対物レンズ組立体を有している点を除けば上記の構成例と同じである。この第２の構成例は２つの別個の対物レンズ組立体を有しているので、分離鏡は設けられていない。第３の構成例は、昼間観察のための直視において投影照準用レチクルを有しており、この投影照準用レチクルは対物レンズ組立体のうち一つに代えて用いられているものである。この先行特許は、昼間光学系と夜間光学系を対物レンズと接眼レンズ組立体の間の２つの別々の光路に分離することにより両方の光学系を望遠照準系内で組み合わせている。これとは対照的に、本発明は、昼光及び夜光に関し同一の光路内に夜光鏡対物レンズを備える同軸状に設けられたレンズを用いている。
発明の概要
昼夜照準装置とレーザ測距装置の一体形装置は、対物レンズ、像正立プリズム及び接眼レンズを含む屈折昼間照準系と、反射対物レンズ、イメージコンバータモジュール及び屈折昼間照準系の接眼レンズを含む夜間照準系とを有している。対物レンズは、昼間照準系と同軸の一次鏡及び二次鏡（例えば、カセグレンレンズ系設計）を含む。この対物レンズは、昼間照準系よりも大きなアパーチュアを有し、昼間照準系の対物レンズは、夜間照準系のアパーチュアの中央部分を塞いでいる。昼間照準系に導入されたレンズの一方の表面は、可視波長を透過し、赤外波長を反射するためのコーティングが施されており、このレンズは、夜間照準系の対物レンズの二次鏡として役立つ。イメージコンバータモジュールは、イメージインテンシファイア又は熱結像モジュールであるのがよい。イメージコンバータの入力面は、夜間照準系対物レンズの焦点面に配置され、その出力面は、昼間照準系の焦点面と同一の場所に配置されている。これにより、一つの接眼レンズを昼間照準系と夜間照準系の両方に使用できる。イメージコンバータモジュールを回転させたり並進させると昼間照準のための観察から夜間照準のための観察にシフトさせることができる。
もし夜間照準系の二次鏡として役立つレンズ表面が可視スペクトルよりも長い本質的に全ての波長を反射するようにコーティングされていれば、これは昼光チャンネルを通って到来した波長を遮断するので夜間像のウオッシュアウト（コントラストが無くなること）が生じる場合がある。同様に、夜光チャンネルを通って到来した非合焦状態の可視波長に起因して昼間照準系にウオッシュアウトが生じない場合がある。しかしながら、最大の夜間照準系感度を得るためには、イメージインテンシファイアのスペクトル交差域及びその赤方域に属する可視スペクトルを達成することが望ましい。この場合、昼間照準系チャンネル中の一又は二以上の材料及び被膜の選択により、夜間像のウオッシュアウトを防止する追加の波長遮断作用を得ることができ、また、立方体状のディスプレービームスプリッタ上の被膜は、夜光チャンネルから到来し、昼間像に干渉する残留可視赤方域波長を遮断することができる。
照準基準及びデータディスプレーは、能動源、例えばＬＥＤアレイ及びビームスプリッタを有している。レチクルは、接眼レンズのビームスプリッタ反射焦点面のところに配置される。かくして、昼間照準系又は夜間照準系のシーンイメージ、レチクル及びデータディスプレーは、接眼レンズを通して観察すると、重なり合っている。夜間照準系の照準は、レチクルの中心が標的のレーザビームスポットの像上に位置するようレチクルを位置決めすることにより（これは、イメージコンバータモジュールで直視することにより又は照準系内でバーンスポットを生じさせるベンチトップ合焦光学系を用いることにより決定される）達成される。昼間照準系の照準は、レーザスポットの像をレチクルの中心に置くようにリズレープリズムを昼間照準用光学系中に用いることにより達成される。焦点面内におけるイメージコンバータモジュールの位置は、出力像が入力像に対して常時同一の関係にあるので、照準にとって重要ではない。
レーザビーム視準望遠鏡が、昼間照準系と同一の対物レンズ、ビームスプリッタ及び入力負レンズを有している。ビームスプリッタは、可視波長を透過させ、レーザ波長を反射するようコーティングされている。レーザトランスミッタの出力ビームを望遠鏡軸線と整列させるのに役立つ追加の光学系は、角度整列用のリズレープリズム及び並進整列用のかじ取りブロックである。
レーザ用レシーバ光学系は、夜間照準系と同一の反射対物レンズ、ビームスプリッタ及び所望の焦点距離を設定し、レシーバを光学系領域の外部に位置させるレンズを有する。ビームスプリッタは、可視波長及びＩＲ（赤外）波長を透過させ、レーザ波長を反射させるようコーティングされている。
夜間照準用補正光学系は、昼間照準及びレーザ望遠鏡に対する干渉を回避するよう中央孔を備えた２つの傾斜レンズを有している。これらレンズの採用により、一次鏡に設けられた単一球面を使用でき、これらレンズを傾けることにより、レーザレシーバビームスプリッタにより夜間照準系像中に誘起される非点収差が補正される。非点収差は、昼間照準系に許容される比較的高いＦナンバーに関しては問題にならないが、夜間照準系に関して望ましい小Ｆナンバーに関しては問題となる。
【図面の簡単な説明】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、以下の説明及び添付の図面から明らかになろう。
図１は、本発明による照準装置及びレーザ測距装置の光学的構成を示す略図である。
図２は、昼光路を有する図１の光学的構成を示す略図である。
図３は、夜光路を有する図１の光学的構成を示す略図である。
図４は、レチクル／ディスプレー路を有する図１の光学的構成を示す略図である。
図５は、レーザ測距装置のトランスミッタ光路を有する図１の光学的構成を示す略図である。
図６は、レーザ測距装置のレシーバ光路を有する図１の光学的構成を示す略図である。
図７は、イメージインテンシファイアの揺動係止機構の側面図である。
図８は、熱結像装置を有する照準装置の変形実施形態の光学的構成を示す略図である。
好ましい実施の形態の詳細な説明
図面を参照し、図１を参照すると、一体形又は集積型昼夜照準装置付きレーザ測距装置１０が、同軸状昼夜照準構成を含み、さらに光学系をハウジング内に封入する窓１１を有する測距装置の基本的形態を示している。一対の夜間照準用補正レンズ１２，１３が、昼間対物レンズ１５のために中央を貫通して設けられた孔又は開口１４を有している。昼間対物レンズ１５はまた、レーザトランスミッタ望遠鏡のための正対物レンズとしても役立ち、レーザトランスミッタ望遠鏡のためのレンズ１６は負入力レンズである。接眼レンズ組立体１７が、昼光路の外端に設けられており、この光路には、焦点距離を設定する昼光負レンズ１８が設けられ、その次に一対の昼間リズレープリズム２０、シュミット／ペカン像正立プリズム２１、レンズ２２が設けられており、レンズ２２の主目的は、夜間二次鏡として働く表面を構成することにある。夜間一次鏡２３を貫通してアパーチュア又は開口２４が設けられている。イメージインテンシファイア２５が夜間用一次鏡の後で光路内に位置した状態で示されており、これは揺動して、アパーチュア２４及び夜間用一次鏡２３の後で光路から外れるようになっている。換言すると、イメージインテンシファイア２５を照準系の中心軸線２６に沿う光路内に配置したり、この光路から外すことができ、これはオペレータが手動又は電気的作動手段を操作することによって行なわれる。レチクルディスプレー２７はＬＥＤによって得られ、レンズ２８が所望に応じて補正を行なう。ビームスプリッタ３０が、レチクルディスプレーを接眼レンズ１７へ差し向ける。イメージインテンシファイア２５は、光電陰極面３１及び増倍された像を生じさせる蛍光スクリーン３２を含む。
照準装置のレーザ距離計部分は、レーザトランスミッタ３３を含み、このレーザトランスミッタはレーザビームをレーザビームアラインメント光学系３４及びレーザ望遠鏡負レンズ１６を通して鏡３５に当ててビームスプリッタ３６上に差し向け、このビームスプリッタはビームをレーザ望遠鏡昼光対物レンズ１５へ差し向け、そして照準装置によって標的に照準を定める。次に、レーザビームからの反射光は夜光用光学系を通って戻り、そして、この反射光の一部は、レシーバ用ビームスプリッタ３７によって偏向され、焦点距離を定めるレシーバレンズ３８を通ってレシーバ４０内の検出器の表面に当てられ、この検出器は、戻りビームを検出して距離計で照準付けした物体までの射程を測定する。
図１に示す一体形昼夜照準装置付きレーザ測距装置は、同軸状昼夜照準構成を提供しており、この構成において、昼間照準構成では、図２に示すように対物レンズ１５から接眼レンズ１７まで中心軸線２６を辿る光路のための屈折光学系が用いられている。光路４１は、窓１１を通り、次に昼光用対物レンズ１５を通り、レンズ１３のアパーチュア１４を通る際に屈折し、そしてビームスプリッタ３６を通り、次に昼光用負レンズ１８及び昼光用リズレープリズム２０を通り、そしてシュミット／ペカンプリズム２１を通り、その後、光路は夜光用二次鏡２２を通り、そして夜光用一次鏡２３の中央開口２４を通過する。
図２で分かるように、図１のイメージインテンシファイア２５は、軸線２６に沿う昼光路から外されており、したがって昼光４１は直接ビームスプリッタ３０を通過し、そして接眼レンズ１７を通る。かくして、昼の時間帯では、可視光は、距離計のために標的に照準を定めるのに用いられる。使用者は、物体までの射程を測定するために距離計を照準して整列させるのがよく、その時点において、レーザ出力光学系３４及び負レンズ１６を通るレーザ３３からの出力は、鏡３５によってビームスプリッタ３６に差し向けられ、レーザ出力レンズでもある昼光対物レンズ１５を出る。レーザビームは標的へ差し向けられ、戻り信号がレシーバビームスプリッタ３７によって反射され、レシーバ４０に当てられる。
図３を参照すると、図１及び図２の光学的構成は、図示の夜間照準光路４２を有した状態で示されている。関心のある夜光波長は、イメージインテンシファイア３２又は別手段としての熱結像装置に用いるのに適した赤外線波長である。イメージインテンシファイアは、スペクトルの遠赤外線から近赤外線部分までの波長に敏感である。夜光路４２を通過した夜光又は赤外エネルギは、可視光と赤外光の両方に透明な窓１１を通過し、そして中心が昼光用対物レンズ１５と一致した夜光用対物補正レンズ１２，１３を通り、この昼光用対物レンズ１５において赤外エネルギは夜光用一次鏡２３に向けられる。一次鏡２３は赤外光を反射し、これを夜光用二次鏡として役立つレンズ２２に向ける。レンズ２２は、可視波長を透過させ、赤外波長を反射するようコーティングされている。夜間照準構成でイメージインテンシファイアを用いる場合、被膜は遠赤外線から近赤外線までを反射する。もし夜間照準構成で熱結像装置を用いると、被膜は３〜５μｍ帯域の中間ＩＲ（赤外）か、或いは８〜１４μｍ帯域中の長ＩＲのいずれかを反射する。夜光は、夜間二次鏡２２によって反射され、夜光用一次鏡２３の開口２４を通ってイメージインテンシファイア又は熱結像装置２５の受光面３１に当たり、このイメージインテンシファイアで像がスクリーン３２上で可視光として表示される。使用者は、スクリーン３２上の像を接眼レンズ１７を通して見ることができる。当然のことながら、この照準装置の距離計部分はレーザビームを透過させ、反射したビームを受けて、レーザ波長にしたがって昼間又は夜間で動作するようになる。この照準装置は、被用者が距離計を標的に対して照準できるという利点がある。
図１〜図３に示すような同軸設計は、昼夜照準用として２つの異なる焦点面を利用しており、夜間照準の場合にはイメージインテンシファイア２５を共通の光軸２６上に揺動させる。これにより、昼間照準と夜間照準の両方について同一の接眼レンズを用いることができる。夜間照準光学系は、夜間照準焦点面がイメージインテンシファイアの入力平面のところで生じることができるように昼間照準よりも迅速な設計を必要とする。昼間照準焦点面中のイメージインテンシファイアの出力面３２は、共通接眼レンズ１７を用いるために所望に応じて昼間照準像平面と同一平面上にあるのがよい。夜間照準構成は、インテンシファイアの軸交叉位置に対して鈍感であり、したがって光と整列させ又はこれから外すイメージインテンシファイアの揺動は、厳しい公差で達成する必要は無くなる。また、イメージインテンシファイア２５は、単にこれに代えて用いられる夜間照準用熱的モジュールであってもよいことは理解されるべきである。この一具体例は、非冷却型焦点面検出器アレー及び小型フラットパネルディスプレー、例えばＬＣＤディスプレーを用いるものであり、夜間照準用熱的モジュールのための必要なエレクトロニクスを一体化してもよく、或いは別個のパッケージであってもよい。
図４を参照すると、図１の光学的構成は、ＬＥＤレチクル及びディスプレーレイパスを備えた状態で示されている。レチクル／ディスプレーＬＥＤアレイ２７によって生じたレチクル／ディスプレー光４３は、必要な光学的補正を行なうレンズ２８を通り、そしてビームスプリッタ３０によって反射された接眼レンズ１７に入射する。これにより、昼光用照準装置又は夜光用照準装置のいずれかで照準点及びディスプレーを観察することができる。当然のことながら、ＬＥＤレチクルは、距離計と被照準標的を整列させるのに用いられる。
図５では、レーザトランスミッタレイパス４４は、図１の光学的構成中に示されている。レーザビームは、レーザ出力光学系３４を通過している状態で見ることができ、このレーザ出力光学系３４は、ビームとレンズ１５，１６によって得られた出力望遠鏡とを整列させるのに役立つ。ビームは、鏡３５によって偏向されてビームスプリッタ３６に当たり、そしてレンズ１３の開口部１４を通り、次に昼光用対物及びレーザ正出力レンズ１５を通る。
標的から戻った赤外光４５が、図６に示されている。光路４５は、窓１１を通り、そして夜光用対物補正レンズ１２，１３を通る。これらの光線は、一次夜光鏡２３によって反射されて夜光用二次鏡２２に向けられ、この二次鏡２２は赤外エネルギを反射してレシーバビームスプリッタ３７に差し向け、このレシーバビームスプリッタ３７はこれら光線を反射してレシーバレンズ３８を通過させレシーバ４０に入射させる。
図７は、観察スクリーン３２を備えたイメージインテンシファイア２５のための揺動係止機構の側面図である。イメージインテンシファイアは、締付けボルト５１を備えたクランプ５０内に取り付けられ、ピン５２を中心として回転する。手動レバー５３が、照準装置を用いて昼間照準を行なっているとき、イメージインテンシファイア２５を図示の位置から想像線で示す光軸から外れた位置までシフトさせるためのアームとインターフェースをなす。ばね係止機構５４もまた、フレーム５５に取り付けられていて、クランプ５０及びイメージインテンシファイア２５を、夜間観察のための動作位置又は揺動して中心軸線から外れた昼間観察位置に保持する。
図８は、窓１１及び昼光用対物レンズ１５のための開口１４が設けられた一対の夜間照準用補正レンズ１２，１３を有する一体形昼夜光レーザ測距装置１０の変形例を示している。照準装置はまた、中心軸線２６に沿って設けられたビームスプリッタ３６、夜光用負レンズ１８、昼光用リズレイプリズム２０及び像正立プリズム２１を有している。夜光用一次鏡２３は開口２４を有しており、先の実施形態と同様に夜光を反射してこれをレンズ２２に差し向ける。夜光は、開口２４を通って、ビームスプリッタ５６に差し向けられ、このビームスプリッタはイメージインテーシファイアに代えて用いられているものであり、夜光を熱結像装置５７に差し向け、この熱結像装置５７はビデオ信号を生じさせ、これをライン５８を介してディスプレー６０に入力する。ディスプレー６０は、夜光像を生じさせ、これをビームスプリッタ６１に差し向け、ビームスプリッタ６１はこの像を接眼レンズ組立体１７へ差し向ける。ビームスプリッタ６１はまた、受けたレーザ光をレーザ用レシーバ４０に入射させる。昼光路は、光をビームスプリッタ５６に通し、そして昼間照準レチクル６２及びビームスプリッタ６１を通して接眼レンズ組立体１７へ差し向ける。レーザトランスミッタ３３はレーザビームをビームアラインメント光学系３４に差し向け、次にレンズ１６を通って鏡３５に差し向け、この鏡３５はビームをビームスプリッタ３６に当て、そして中心軸線２６に沿って対物光学系から外すようにする。理解できるように、この実施形態はイメージインテンシファイアを熱結像装置で置き換えたものであり、夜光ディスプレーを接眼レンズ組立体中へ差し向けると同時に受けたレーザエネルギをレーザレシーバ４０内へ差し向けるようビームスプリッタ６１を利用する限りにおいて揺動機構が不要になる。昼光路は、先の実施形態の場合と同様に中心観察軸線２６を辿る。
この時点において、夜光用対物レンズ１５は、レーザトランスミッタビーム視準望遠鏡の対物レンズとして二重の役目を果たし、そして夜間照準用対物レンズは、レーザレシーバ対物レンズとして二重の役目を果たすことは明らかである。図８の場合を除き、レシーバのビームスプリッタは、迅速型夜間照準光学系中に過度の非点収差を生じさせる傾向がある。しかしながら、夜間照準アパーチュアレンズ１２，１３のところにおける屈折要素は、一次鏡上の単純な球面に対応するだけでなく、図３に示すように非点収差を無くすよう傾けることができる。一レンズを傾けることにより、ビームスプリッタの非点収差が補償されるが、照準システムに軸上コマ収差が入る。他方のレンズを傾けることにより、コマ収差が補正され、回折限界軸上性能が与えられる。この時点における最適焦点面は、軸上入力方向に対して約１°の角度をなすことがわかっている。
使用者が夜光又は弱光レベルの中で夜間照準装置を用いて迅速に照準をすることができ、或いはイメージインテンシファイアを共通の光路内へ、或いはこれから移動させることによって夜間照準装置についての同一の照準を容易に用いることができる非常にコンパクトな設計の一体形昼夜照準装置付きレーザ測距離装置が提供されている。しかしながら、本発明は、図示の形態に限定されるものとして考えられるべきではなく図示の形態は、限定的ではなくて例示として考えられるべきであることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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