(57)【要約】  シーン又は被写体を視認するのと同時に、視認されているシーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための光学機器。光学機器は、接眼部、対物光学系、及びプリズム・アセンブリを支持するハウジングを備える。プリズム・アセンブリは、対物光学系と接眼部との間の光路に沿って配置される。プリズム・アセンブリは、第１及び第２のプリズムを含む。プリズム・アセンブリによって、ユーザは、ユーザに視認されているシーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録することができる。静止画及び動画の両方をデジタル記録することができる。プリズム・アセンブリは、視認されている画像の向きが、実際のシーン又は被写体の向きと一致するように、光路に沿って進行する光を反転させる。プリズム・アセンブリにより、所与の倍率に対して光学機器をより短尺にし、より小型化することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーン又は被写体を視認し、視認されている前記シーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための小型光学機器であって、
接眼部、及び対物光学系を支持するハウジングであって、前記接眼部が少なくとも１つの接眼レンズを含み、前記対物光学系が少なくとも１つの対物レンズを含むハウジングと、
前記対物光学系と前記接眼部の間の光路に沿って配置され、第１のプリズム及び第２のプリズムを含むプリズム・アセンブリであって、
前記第１のプリズムが、プリズム体を含み、前記プリズム体が、第１の底面、第２の底面、及び前記第１の底面と前記第２の底面との間に延在する複数の面を有し、前記複数の面が、入射面、第１の側面、及び第２の側面を含み、
前記第２のプリズムが、プリズム体を含み、前記プリズム体が、第１の底面、第２の底面、及び前記第１の底面と前期第２の底面との間に延在する複数の面を有し、前記複数の面が、第３の側面、第４の側面、及び出射面を含む、プリズム・アセンブリと、
前記プリズム・アセンブリの選択された面の近傍に配置されるプレートであって、前記プレートが、プレート本体、及び前記プレート本体の片面に配置される部分反射コーティングを含み、前記部分反射コーティングと前記プリズム・アセンブリの前記選択された面との間にギャップが形成され、前記選択された面が、前記第１の側面、前記第２の側面、前記第３の側面、及び前記第４の側面のうちの１つである、プレートと、
前記プレートを透過した光を受け取り、前記受け取った光に基づいて画像を形成するように構成された、センサ光学系とを備える、小型光学機器。
【請求項２】
前記部分反射コーティングと、前記プリズム・アセンブリの前記選択された面との間に形成される前記ギャップの幅が、５０ｎｍ〜５０００ｎｍである、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
前記部分反射層が、第１の屈折率を有する第１の複数の屈折性副層、及び第２の屈折率を有する第２の複数の屈折性副層を含み、前記第１の屈折率が、前記第２の屈折率よりも高い、請求項１に記載の機器。
【請求項４】
前記第１の複数の副層の各層が、前記第２の複数の副層の１つの層に重なる形で、前記第１の複数の副層、及び前記第２の複数の副層が交互のパターンで配置される、請求項３に記載の機器。
【請求項５】
前記第２の複数の屈折性副層の各層が、第１の範囲内の第１の屈折率を有し、前記第１の複数の屈折性副層の各層が、第２の範囲内の第２の屈折率を有する、請求項３に記載の機器。
【請求項６】
前記第１の範囲と前記第２の範囲が重複する、請求項５に記載の機器。
【請求項７】
前記第１の範囲と前記第２の範囲が重複しない、請求項５に記載の機器。
【請求項８】
前記第２の範囲が、約１．０〜約１．９１であり、前記第１の範囲が、約１．９２〜約２．９である、請求項５に記載の機器。
【請求項９】
前記第１の複数の屈折性副層の少なくとも１つが、前記第２の複数の屈折性副層の２つの層の間に配置される、請求項３に記載の機器。
【請求項１０】
前記第１のプリズムがポロプリズムを含み、前記第２のプリズムがポロプリズムを含む、請求項１に記載の機器。
【請求項１１】
撮像センサが、電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む、請求項１に記載の機器。
【請求項１２】
撮像センサが、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子を含む、請求項１に記載の機器。
【請求項１３】
前記光学機器が双眼鏡を含む、請求項１に記載の機器。
【請求項１４】
前記光学機器が、第２の光路に沿って配置された、第２のプリズム・アセンブリを含む、請求項１３に記載の機器。
【請求項１５】
前記第２のプリズム・アセンブリが、前記プリズム・アセンブリの選択された面の近傍の第２のプレートを含み、前記第２のプレートが、部分反射コーティングを含む、請求項１４に記載の機器。
【請求項１６】
前記第２のプリズム・アセンブリが、前記第２のプリズム・アセンブリのどの面の近傍にも部分反射プレートを含まず、前記光学機器が、前記第１のプリズム・アセンブリを透過した光のみに基づいて画像をキャプチャするように構成された、請求項１４に記載の機器。
【請求項１７】
前記光学機器が、地上望遠鏡、照準器、及び望遠鏡のうちの１つを含む、請求項１に記載の機器。
【請求項１８】
前記プリズム・アセンブリの前記選択された面が、前記第１の側面及び前記第２の側面のうちの１つである、請求項１に記載の機器。
【請求項１９】
前記プリズム・アセンブリの前記選択された面が、前記第３の側面及び前記第４の側面のうちの１つである、請求項１に記載の機器。
【請求項２０】
前記プレート本体がガラス又は金属を含む、請求項１に記載の機器。
【請求項２１】
シーン又は被写体を視認し、視認されている前記シーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための小型光学機器であって、
接眼部、及び対物光学系を支持するハウジングであって、前記接眼部が少なくとも１つの接眼レンズを含み、前記対物光学系が少なくとも１つの対物レンズを含む、ハウジングと、
前記対物光学系と前記接眼部との間の光路に沿って配置されたプリズム・アセンブリであって、シュミット・ルーフプリズム、ハーフペンタプリズム、及び前記ハーフペンタプリズムの１つの面に配置された部分反射層を含み、前記部分反射層は、前記光路に沿って進行する光の第１の光部分が前記部分反射層を透過し、前記光路に沿って進行する前記光の第２の光部分が前記部分反射層で反射するように構成されており、前記第２の光部分が、実質的に前記第１の光部分と同じである可視波長の光を有する、プリズム・アセンブリと、
前記第１の光部分を受け取り、前記第１の光部分に基づいて画像を形成するように構成された、センサ光学系とを備える、小型光学機器。
【請求項２２】
前記部分反射層が、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの光に対し、８０％の反射率を有する、請求項２１に記載の機器。
【請求項２３】
前記部分反射層が、第１の屈折率を有する第１の複数の屈折性副層、及び第２の屈折率を有する第２の複数の屈折性副層を含み、前記第１の屈折率が、前記第２の屈折率よりも高い、請求項２１に記載の機器。
【請求項２４】
前記第１の複数の副層の各層が、前記第２の複数の副層の１つの層に重なる形で、前記第１の複数の副層、及び前記第２の複数の副層が交互のパターンで配置される、請求項２３に記載の機器。
【請求項２５】
前記第２の複数の屈折性副層の各層が、第１の範囲内の第１の屈折率を有し、前記第１の複数の屈折性副層の各層が、第２の範囲内の第２の屈折率を有する、請求項２３に記載の機器。
【請求項２６】
前記第１の範囲と前記第２の範囲が重複する、請求項２３に記載の機器。
【請求項２７】
前記第１の範囲と前記第２の範囲が重複しない、請求項２３に記載の機器。
【請求項２８】
前記第２の範囲が、約１．０〜約１．９１であり、前記第１の範囲が、約１．９２〜約２．９である、請求項２３に記載の機器。
【請求項２９】
前記第２の範囲が、約１．２〜約１．９であり、前記第１の範囲が、約２．０〜約２．８である、請求項２３に記載の機器。
【請求項３０】
前記第２の屈折性副層の各層が、前記第１の複数の屈折性副層の２つの層の間に配置される、請求項２３に記載の機器。
【請求項３１】
撮像センサが、電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む、請求項２１に記載の機器。
【請求項３２】
撮像センサが、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子を含む、請求項２１に記載の機器。
【請求項３３】
前記光学機器が双眼鏡を含む、請求項２１に記載の機器。
【請求項３４】
前記光学機器が、第２の光路に沿って配置された第２のプリズム・アセンブリを含む、請求項３３に記載の機器。
【請求項３５】
前記光学機器が、地上望遠鏡、照準器、及び望遠鏡のうちの１つを含む、請求項２１に記載の機器。
【請求項３６】
シーン又は被写体を視認し、視認されている前記シーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための、双眼鏡を含む光学機器であって、
第１の光路を画定する、第１の接眼レンズ及び第１の対物レンズと、
第２の光路を画定する、第２の接眼レンズ及び第２の対物レンズと、
前記第１の対物レンズと前記第１の接眼レンズの間の前記第１の光路に沿って配置される第１のプリズム・アセンブリであって、第１のプリズム及び第２のプリズムを含み、前記第１のプリズムが第１のプリズム体を備え、前記プリズム体が第１の複数の面を有する、第１のプリズム・アセンブリと、
前記第２の対物レンズと前記第２の接眼レンズの間の前記第２の光路に沿って配置される第２のプリズム・アセンブリであって、第３のプリズム及び第４のプリズムを含む第２のプリズム・アセンブリと、
前記第１のプリズム・アセンブリの前記複数の面の１つの近傍に、平行に配置される第１のプレートであって、前記プレートの１つの面に配置される部分反射コーティングを含み、前記部分反射コーティングと前記プリズム・アセンブリの前記面との間にギャップが形成される第１のプレートと、
前記光学機器のユーザによって視認されている画像をキャプチャするために、前記第１のプレートで屈折した光を受け取るように構成された第１の画像検出装置とを備える、光学機器。
【請求項３７】
前記部分反射コーティングと前記第１のプリズム・アセンブリの前記面との間に形成される前記ギャップの幅が、５０ｎｍ〜５０００ｎｍである、請求項３６に記載の機器。
【請求項３８】
前記部分反射層が、第１の屈折率を有する第１の複数の屈折性副層、及び第２の屈折率を有する第２の複数の屈折性副層を含み、前記第１の屈折率が、前記第２の屈折率よりも高い、請求項３６に記載の機器。
【請求項３９】
前記第１の複数の副層の各層が、前記第２の複数の副層の１つの層に重なる形で、前記第１の複数の副層、及び前記第２の複数の副層が交互のパターンで配置される、請求項３８に記載の機器。
【請求項４０】
前記第２の複数の屈折性副層の各層が、第１の範囲内の第１の屈折率を有し、前記第１の複数の屈折性副層の各層が、第２の範囲内の第２の屈折率を有する、請求項３８に記載の機器。
【請求項４１】
前記第１の範囲と前記第２の範囲が重複する、請求項４０に記載の機器。
【請求項４２】
前記第１の範囲と前記第２の範囲が重複しない、請求項４０に記載の機器。
【請求項４３】
前記第２の範囲が、約１．０〜約１．９１であり、前記第１の範囲が、約１．９２〜約２．９である、請求項４０に記載の機器。
【請求項４４】
前記第１の複数の屈折性副層の少なくとも１つが、前記第２の複数の屈折性副層の２つの層の間に配置される、請求項３８に記載の機器。
【請求項４５】
前記第１のプリズムがポロプリズムを含み、前記第２のプリズムがポロプリズムを含む、請求項３６に記載の機器。
【請求項４６】
前記第１の画像検出装置が、電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む、請求項３６に記載の機器。
【請求項４７】
前記第１の画像検出装置が、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子を含む、請求項３６に記載の機器。
【請求項４８】
前記第２のプリズム・アセンブリが、前記第２のプリズム・アセンブリの一面の近傍に第２のプレートを含み、前記第２のプレートが部分反射コーティングを含む、請求項４７に記載の機器。
【請求項４９】
前記第２のプリズム・アセンブリが、前記第２のプリズム・アセンブリのどの面の近傍にも部分反射プレートを含まず、前記光学機器が、前記第１のプリズム・アセンブリを透過した光のみに基づいて画像をキャプチャするように構成された、請求項３６に記載の機器。
【請求項５０】
シーン又は被写体を視認し、視認されている前記シーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための、双眼鏡を含む光学機器であって、
第１の光路を画定する、第１の接眼レンズ及び第１の対物レンズと、
第２の光路を画定する、第２の接眼レンズ及び第２の対物レンズと、
前記第１の対物レンズと前記第１の接眼レンズの間の前記第１の光路に沿って配置される第１のプリズム・アセンブリであって、前記第１のプリズム・アセンブリはシュミット・ルーフプリズム、ハーフペンタプリズム、及び前記ハーフペンタプリズムの１つの面に配置された部分反射層を含み、前記部分反射層が、前記第１の光路に沿って進行する光の第１の光部分が前記部分反射層を透過し、前記光路に沿って進行する前記光の第２の光部分が前記部分反射層で反射するように構成されており、前記第２の光部分が、実質的に前記第１の光部分と同じである可視波長の光を有する第１のプリズム・アセンブリと、
第２の接眼レンズと第２の対物レンズの間の前記第２の光路に沿って配置される第２のプリズム・アセンブリであって、第３のプリズム及び第４のプリズムを含む第２のプリズム・アセンブリと、
前記第１の光部分を受け取り、前記第１の光部分に基づき画像を形成するように構成された、第１の画像検出装置とを含む、光学機器。
【請求項５１】
前記部分反射層が、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの光に対し、８０％の反射率を有する、請求項５０に記載の機器。
【請求項５２】
前記部分反射層が、第１の屈折率を有する第１の複数の屈折性副層、及び第２の屈折率を有する第２の複数の屈折性副層を備え、前記第１の屈折率が、前記第２の屈折率よりも高い、請求項５０に記載の機器。
【請求項５３】
前記第１の複数の副層の各層が、前記第２の複数の副層の１つの層に重なる形で、前記第１の複数の副層、及び前記第２の複数の副層が交互のパターンで配置される、請求項５２に記載の機器。
【請求項５４】
前記第２の複数の屈折性副層の各層が、第１の範囲内の第１の屈折率を有し、前記第１の複数の屈折性副層の各層が、第２の範囲内の第２の屈折率を有する、請求項５２に記載の機器。
【請求項５５】
前記第１の範囲と前記第２の範囲が重複する、請求項５２に記載の機器。
【請求項５６】
前記第１の範囲と前記第２の範囲が重複しない、請求項５２に記載の機器。
【請求項５７】
前記第２の範囲が、約１．０〜約１．９１であり、前記第１の範囲が、約１．９２〜約２．９である、請求項５２に記載の機器。
【請求項５８】
前記第２の範囲が、約１．２〜約１．９であり、前記第１の範囲が、約２．０〜約２．８である、請求項５２に記載の機器。
【請求項５９】
前記第２の屈折性副層の各層が、前記第１の複数の屈折性副層の２つの層の間に配置される、請求項５２に記載の機器。
【請求項６０】
前記第１の画像検出装置が、電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む、請求項５０に記載の機器。
【請求項６１】
前記第１の画像検出装置が、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子を含む、請求項５０に記載の機器。
【請求項６２】
前記第２のプリズム・アセンブリが、部分反射コーティングを含む、請求項５０に記載の機器。
【請求項６３】
前記第２のプリズム・アセンブリが、部分反射コーティングを含まず、前記光学機器が、前記第１のプリズム・アセンブリを透過した光のみに基づいて画像をキャプチャするように構成された、請求項５０に記載の機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年８月１４日に出願した米国特許仮出願第６２／５４５，０２７号の利益、及び２０１７年８月１４日に出願した米国特許仮出願第６２／５４５，１３４号の利益を主張するものであり、これら両方の仮出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に光学機器を対象とする。より詳細には、本発明は、デジタル画像をキャプチャするための、ビーム分割特性を有するプリズム系を備えた、光学機器を対象とする。
【背景技術】
【０００３】
望遠鏡、双眼鏡、地上望遠鏡、照準器などの光学機器により、ユーザは遠方の物体を裸眼で見るよりもより鮮明に見ることができる。これらの機器は、野生動物、スポーツ・イベント、及び遠方銀河など、多種多様な物体を見るために使用される。ユーザが特別な何かを見るとき、自身が見ているものを記録したいと望むのは、自然なことである。そのため、既知の光学機器には、ユーザが視認する被写体やシーンに応じた画像を、デジタル記録し、表示することが可能なものがある。
【０００４】
そのような既知の光学機器では、一般的に、光学機器の対物レンズと、その反転プリズムの対との間に挿入された別個のビーム・スプリッタ装置が使用される。このビーム・スプリッタは、多くの場合、光を反射することも光を透過することもできる、部分的に透過なガラス片を含み、入射光の一部を、プリズム及びユーザが視認するための接眼部に向け、入射光の別の部分を、撮像センサに向ける。こうした機器は、Ｓｔｅｉｎｔｈａｌらを発明者とする「Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｂｉｎｏｃｕｌａｒｓ」と題する、米国特許第５，９６３，３６９号、及びＫｈｏｓｈｎｅｖｉｓらを発明者とする「Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  Ｈａｎｄ−Ｈｅｌｄ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｉｎｏｃｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題する、米国特許第６，４８７，０１２号に記載されており、これら両方の出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００５】
しかし、市販のビーム・スプリッタは比較的大きく、光学機器内部の貴重なスペースを占有する傾向がある。したがって、双眼鏡などの光学機器に別個のビーム・スプリッタを追加することによって、通常ならビーム・スプリッタを利用するデジタル記録機能を有さない光学機器と比較して、光学機器が大型化する傾向があり、取扱いや保管や持運びがかなり厄介になり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，９６３，３６９号
【特許文献２】米国特許第６，４８７，０１２号
【特許文献３】米国特許第４８０５０２６号
【特許文献４】米国特許第４８１６９１６号
【特許文献５】米国特許第５１１１２６３号
【特許文献６】米国特許第５５０６４２９号
【特許文献７】米国特許第６１６０２８２号
【特許文献８】米国特許第６１７７２９３号
【特許文献９】米国特許第６６３５９１２号
【特許文献１０】米国特許第７１５３７２０号
【特許文献１１】米国特許第７２９４８７３号
【特許文献１２】米国特許第９４３７６４４号
【特許文献１３】米国特許第９５９０６５２号
【特許文献１４】米国特許第９６１５０４２号
【特許文献１５】米国特許第５，４００，１７９号
【特許文献１６】米国特許第６，６５４，１７８号
【特許文献１７】米国特許第７，２５６，９４０号
【特許文献１８】米国特許第８，６２５，２０１号
【特許文献１９】米国特許第９，４８８，７６６号
【特許文献２０】米国特許第３１０６４２９号
【特許文献２１】米国特許第６９２７９０６号
【特許文献２２】米国特許第６９３７３９１号
【特許文献２３】米国特許第７９６１３８７号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に記載された発明では、シーン又は被写体を視認すると同時に、視認されているシーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための小型光学機器が提供される。光学機器では、双眼鏡、地上望遠鏡、望遠鏡、照準器などで使用されるようなプリズム・アセンブリにビーム・スプリッタ機能を追加するように設計されているため、別個のビーム・スプリッタは不要である。光学機器は、接眼光学系（単一又は複数のレンズ）を伴う接眼部、対物光学系、及びプリズム・アセンブリを支持するハウジンングを含む。プリズム・アセンブリは、対物光学系と接眼部との間の光路に沿って配置される。プリズム・アセンブリは、第１及び第２のプリズムを含む。プリズム・アセンブリは、少なくとも２つの機能を果たす。第１の機能は、対物光学系から受け取った画像を含む光を反転する従来の機能であり、第２の機能は、受け取った光の一部を、画像を視認するための接眼光学系に向け、及び、受け取った光の一部を、画像をキャプチャ又は表示するための撮像素子に向けるために、受け取った光を分割する機能である。こうしたプリズム・アセンブリによって、ユーザは、ユーザに視認されているシーン又は被写体に対応する画像を、デジタル記録又は表示することができる。静止画及び動画の両方をデジタル記録することができる。反転に必要なプリズム・アセンブリを使用してビーム・スプリッタ機能を実現することにより、プリズム・アセンブリでは、別個の分離したビーム・スプリッタ装置を不要にすることによって、所与の倍率に対して光学機器を、より短尺にし、より小型化することが可能になる。
【０００８】
以下にさらに説明するように、本発明のいくつかの実施例は、ポロプリズムやルーフプリズムなど、各種のプリズムを含む、ビーム・スプリッタ・プリズム・アセンブリを備えた小型光学機器を含む。一実施例では、小型光学機器は、一対のポロプリズム、及び部分反射板を含むビーム・スプリッタ・プリズム・アセンブリを含む。別の実施例では、小型光学機器は、一対のプリズムを含むビーム・スプリッタ・プリズム・アセンブリを含み、一方のプリズムはハーフペンタプリズムであり、他方のプリズムはシュミット・ルーフプリズムである。
【０００９】
いくつかの実施例では、光学システムが、従来技術の機器にはない方法で、減衰全反射（ＦＴＩＲ：Ｆｒｕｓｔｒａｔｅｄ  Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）として知られる現象を利用するように設計されている。本発明のシステムは、シーン又は被写体を視認するための光学機器に組み込まれ、同時に、視認されているシーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録することができる。光学機器は、接眼光学系、対物光学系、及びビーム・スプリッタ・プリズム・アセンブリを支持するハウジングを含んでもよい。対物光学系と接眼部との間の光路に沿って、プリズム・アセンブリが配置され得る。プリズム・アセンブリは、例として２つのポロプリズムを含むが、これに限定されるものではない。プリズム・アセンブリはまた、ポロプリズムのうちの１つの、１つの面の、非常に近くに配置された部分反射板を含んでもよい。
【００１０】
いくつかの実施例では、シーン又は被写体を視認し、視認されているシーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための光学機器は、接眼光学系、対物光学系、及び接眼部と対物光学系との間の光路に沿って配置されたビーム・スプリッタ・プリズム・アセンブリを支持する、ハウジングを備える。いくつかの実施例では、プリズム・アセンブリは、第１のポロプリズム及び第２のポロプリズムを含む。第１のポロプリズムは、第１の底面、第２の底面、及び第１の底面と第２の底面との間に延在する複数の面を有する、プリズム体を含んでもよい。第１のポロプリズムの複数の面は、入射面、第１側面、及び第２側面を含んでもよい。第２のポロプリズムは、第１の底面、第２の底面、及び第１の底面と第２の底面との間に延在する複数の面を有する、プリズム体を含んでもよい。第２のポロプリズムの複数の面は、第３の側面、第４の側面、及び出射面を含んでもよい。
【００１１】
いくつかの実施例では、プレートが、プリズム・アセンブリの選択された面の近くに配置される。プレートは、プレート本体と、プレート本体の片面に配置された部分反射コーティングを含んでもよい。いくつかの実施例では、部分反射コーティングとプリズム・アセンブリの選択された面との間にギャップが形成される。これら、第１の側面、第２の側面、第３の側面、及び第４の側面のうちの１つを、選択された面とすることができる。いくつかの実施例では、撮像センサが、ハウジングによってプレートに近い位置で支持され、プレートは撮像センサとプリズム・アセンブリの選択された面との間に配置される。いくつかの実施例では、センサ光学系が、プレートと撮像センサとの間に配置される。このセンサ光学系は、プレートを透過した光を受け取り、撮像センサの感知部に画像を形成してもよい。
【００１２】
いくつかの実施例では、シーン又は被写体を視認し、視認されているシーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための光学機器は、接眼光学系を有する接眼部、対物光学系、及び接眼部と対物光学系との間で光路に沿って配置されたプリズム・アセンブリを支持する、ハウジングを備える。いくつかの実施例では、プリズム・アセンブリは、第１のプリズム及び第２のプリズムを含む。いくつかの実施例では、第１のプリズムはハーフペンタプリズムであり、第２のプリズムはシュミット・ルーフプリズムである。いくつかの実施例では、プリズム・アセンブリはシュミット・ペシャンプリズムを含む。
【００１３】
いくつかの実施例では、ハーフペンタプリズムはプリズム体を含み、プリズム体は、第１の底面、第２の底面、及び第１の底面と第２の底面との間に延在する複数の面を含み、この複数の面は、入射面、出射面、及び中間面を含む。いくつかの実施例では、プリズム・アセンブリは、ハーフペンタプリズムの中間面に配置された部分反射層をさらに含む。
【００１４】
いくつかの実施例では、ハーフペンタプリズムの出射面は、そのハーフペンタプリズムの入射面と中間面との間に延在する。いくつかの実施例では、ハーフペンタプリズムの入射面は、そのハーフペンタプリズムの出射面と中間面との間に延在する。いくつかの実施例では、ハーフペンタプリズムの中間面は、そのハーフペンタプリズムの入射面と出射面との間に延在する。いくつかの実施例では、接眼部は少なくとも１つの接眼レンズを含み、対物光学系は少なくとも１つの対物レンズを含む。
【００１５】
いくつかの実施例では、ハーフペンタプリズムは、光路に沿って進行する光が入射面を透過して、プリズム体に入射するように配置される。いくつかの実施例では、ハーフペンタプリズムは、光路に沿って進行する光が、入射面を透過した後に、出射面で反射されるように構成され、また、光路に沿って進行する光が、出射面で反射された後に、中間面に到達するように構成される。いくつかの実施例では、部分反射層は、光路に沿って進行する光の第１の光部分が、部分反射層で透過され、光路に沿って進行する光の第２の光部分が、部分反射層によって反射されるように構成される。いくつかの実施例では、ハーフペンタプリズムは、第２の光部分が、部分反射層によって反射された後に、出射面を通過して進行するように構成される。
【００１６】
いくつかの実施例では、機器は、撮像センサ及びセンサ光学系をさらに備える。いくつかの実施例では、撮像センサは、ハーフペンタプリズムの中間面に近接する位置でハウジングによって支持され、部分反射層は、撮像センサとハーフペンタプリズムの中間面との間に配置される。いくつかの実施例では、センサ光学系は、第１の光部分を受け取り、撮像センサのセンサ部に画像を形成するように構成される。いくつかの実施例では、センサ光学系は、部分反射層と撮像センサとの間に配置される。
【００１７】
いくつかの実施例において、シュミット・ルーフプリズムは、プリズム体を含み、プリズム体は、第１の底面、第２の底面、及び第１の底面と第２の底面との間に延在する複数の面を有する。いくつかの実施例では、複数の面は、入力面及び出力面を含む。いくつかの実施例では、シュミット・ルーフプリズムは頂点で出会う第１のファセット及び第２のファセットをさらに有する。いくつかの実施例では、第１のファセットは、第１の底面と頂点との間の第１の方向に延在し、及び第２のファセットは、入力面と出力面との間の第２の方向に延在する。いくつかの実施例では、第２のファセットは、第２の底面と頂点との間の第１の方向、並びに、入射面と出射面との間の第２の方向に延在する。
【００１８】
いくつかの実施例では、ハーフペンタプリズム及びシュミット・ルーフプリズムは、第２の光部分が、ハーフペンタプリズムの出射面を通過して進行した後に、シュミット・ルーフプリズムの入力面を通過して進行するように配置される。いくつかの実施例では、シュミット・ルーフプリズムは、第２の光部分が、シュミット・ルーフプリズムの入力面を通過して進行した後に、シュミット・ルーフプリズムの出力面で反射されるように構成される。いくつかの実施例では、シュミット・ルーフプリズムは、第２の光部分が、シュミット・ルーフプリズムの出力面で反射された後に、シュミット・ルーフプリズムの第１のファセットで反射されるように構成される。いくつかの実施例では、シュミット・ルーフプリズムは、第２の光部分が、シュミット・ルーフプリズムの第１のファセットで反射された後に、シュミット・ルーフプリズムの第２のファセットで反射されるように構成される。いくつかの実施例では、シュミット・ルーフプリズムは、第２の光部分が、シュミット・ルーフプリズムの第２のファセットで反射された後に、シュミット・ルーフプリズムの入力面で反射されるように構成される。いくつかの実施例では、シュミット・ルーフプリズムは、第２の光部分が、シュミット・ルーフプリズムの入力面で反射された後に、シュミット・ルーフプリズムの出力面を通過して進行するように構成される。
【００１９】
１つ又は複数の実施例の特徴及び利点は、ユーザに視認されているシーン又は被写体に対応する画像をユーザがデジタル記録することを可能にする、ビーム・スプリッタ・プリズム・アセンブリを含む小型光学機器である。静止画及び動画の両方がデジタル記録され得る。
【００２０】
１つ又は複数の実施例の特徴及び利点は、当技術分野で通常使用される別個のビーム・スプリッタ装置を必要とせず、視認されている画像の向きが、シーン又は被写体の実際の向きと一致するように、光路に沿って進行する光を反転させるだけでなく、視認するために光の一部を接眼部に向け、記録又は表示するために光の一部を撮像システムに向けるプリズム・アセンブリを含む、光学機器である。
【００２１】
１つ又は複数の実施例の特徴及び利点は、所与の倍率に対して光学機器をより短尺にし、より小型化することができるビーム・スプリッタ・プリズム・アセンブリを含む、光学機器である。
【００２２】
上記の概要は、本開示で例示された各実施例、又はすべての実施態様について説明することを意図するものではない。
【００２３】
本出願に含まれる各図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。これらの図面は、本開示の実施例を解説とともに例示し、本開示の原理を説明するものである。各図面は、特定の実施例の例示にすぎず、本開示を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】シーン又は被写体を視認し、視認されているシーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための光学機器を示す、概略平面図である。
【図２】図１に示す光学機器の一部をさらに示す、拡大概略平面図である。
【図３Ａ】プリズム・アセンブリの、６つの側面の１つを示す立面図である。
【図３Ｂ】プリズム・アセンブリの、６つの側面の１つを示す立面図である。
【図３Ｃ】プリズム・アセンブリの、６つの側面の１つを示す平面図である。
【図３Ｄ】プリズム・アセンブリの、６つの側面の１つを示す立面図である。
【図３Ｅ】プリズム・アセンブリの、６つの側面の１つを示す立面図である。
【図３Ｆ】プリズム・アセンブリの、６つの側面の１つを示す平面図である。
【図４】発明を実施するための形態による、プリズム・アセンブリを示す斜視図である。
【図５Ａ】プリズム・アセンブリを示す図である。
【図５Ｂ】プリズム・アセンブリを示す図である。
【図５Ｃ】プリズム・アセンブリを示す図である。
【図６Ａ】第１のプリズム、及び第１のプリズムの１つの面に配置された部分反射層１１８を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａの部分反射層をさらに示す拡大断面図である。
【図７Ａ】シーン又は被写体を視認し、視認されているシーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための光学機器を示す、様式化した平面図である。発明を実施するための形態に基づく光学機器類には、例として双眼鏡、単眼鏡、地上望遠鏡などが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【図７Ｂ】図７Ａに示す光学機器を、さらに示す断面図である。例示の目的で、図７Ａに示す切断線Ｂ−Ｂに沿って光学機器を切断してある。
【図８Ａ】図７に示す光学機器のプリズム・アセンブリをさらに示す拡大平面図である。
【図８Ｂ】図７に示す光学機器のプリズム・アセンブリをさらに示す拡大平面図である。
【図９】例示的なプリズム・アセンブリを示す概略平面図である。
【図１０】例示的なプリズム・アセンブリを示す概略平面図である。
【図１１】例示的なプリズム・アセンブリを示す概略平面図である。
【図１２】例示的なプリズム・アセンブリを示す概略平面図である。
【図１３Ａ】プレートを示す立面図である。図１３Ａのプレートは、プレート本体、及びプレート本体の片面を覆う部分反射層を含む。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示す部分反射層を、さらに示す拡大断面図である。
【図１４Ａ】プリズム・アセンブリの、側面を示す立面図である。
【図１４Ｂ】プリズム・アセンブリの、側面を示す平面図である。
【図１４Ｃ】プリズム・アセンブリの、側面を示す平面図である。
【図１４Ｄ】プリズム・アセンブリの、側面を示す立面図である。
【図１４Ｅ】プリズム・アセンブリの、側面を示す平面図である。
【図１４Ｆ】プリズム・アセンブリの、側面を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本開示の実施例は、様々な変更例及び代替形態に適用することができる。例としてその具体的内容を図面に示してあり、詳細な説明を行う。しかし、説明する特定の実施例は、本開示を限定することを意図するものではないと理解されたい。むしろ、本開示の趣旨及び範囲内にあるすべての修正、同等物、及び代替物を対象とすることを意図するものである。
【００２６】
図１は、シーン又は被写体を視認し、視認されているシーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための、光学機器１００を示す概略平面図である。図１の例示的な実施例では、光学機器１００は双眼鏡を含む。発明を実施するための形態による光学機器類には、例として双眼鏡、単眼鏡、地上望遠鏡などが含まれるが、それらに限定されるものではない。図１の光学機器１００は、接眼部１０４、対物光学系１０８、及び対物光学系１０８と接眼部１０４との間の光路ＰＡに沿って配置されたプリズム・アセンブリ１１２とを支持するハウジング１０２を備える。図１の実施例では、接眼部１０４は接眼レンズ１０６を含み、また、対物光学系１０８は対物レンズ１１０を含む。図１の光学機器１００は、撮像センサ１２６及びセンサ光学系１２８も含む。
【００２７】
一実施例では、光学機器１００は、２つのプリズム・アセンブリ又はセットを含むが、図示されたビーム・スプリッタ・プリズム・アセンブリ１１２、及び関連する撮像センサ１２６及びセンサ光学系１２８はそれぞれ１つである。そのような実施例では、１つのプリズム・アセンブリ１１２からの光のみが画像検出装置、すなわち撮像素子に向けられる。別の実施例では、光学機器１００は、２つのビーム・スプリッタ・プリズム・アセンブリ１１２を含んでもよく、両方のプリズム・アセンブリ１１２からの光及び画像をデジタル的に表示し、また、キャプチャすることができる。
【００２８】
図２は、図１に示す光学機器１００のプリズム・アセンブリ１１２をさらに示す拡大概略平面図である。図２のプリズム・アセンブリ１１２は、第１のプリズム１１４、及び第２のプリズム１１６を含む。図２の実施例では、第１のプリズム１１４はハーフペンタプリズムを含み、第２のプリズム１１６はシュミット・ルーフプリズムを含む。撮像センサ１２６及びセンサ光学系１２８も、図２で確認することができる。撮像センサ１２６は、発明を実施するための形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく、電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）素子などの、様々な画像検出装置で構成することができる。いくつかの用途に適する画像検出装置類は、以下の米国特許に開示されており、それらすべてが参照により本明細書に組み込まれる：米国特許第４８０５０２６号、米国特許第４８１６９１６号、米国特許第５１１１２６３号、米国特許第５５０６４２９号、米国特許第６１６０２８２号、米国特許第６１７７２９３号、米国特許第６６３５９１２号、米国特許第７１５３７２０号、米国特許第７２９４８７３号、米国特許第９４３７６４４号、米国特許第９５９０６５２号、及び米国特許第９６１５０４２号。図２の実施例では、撮像センサ１２６は、第１のプリズム１１４の中間面１２２の近くに配置され、部分反射層１１８は、撮像センサ１２６と第１のプリズム１１４の中間面１２２との間に配置される。いくつかの実施例では、センサ光学系１２８は、第１の光部分を受け取り、撮像センサ１２６の感知部１５８上に、画像を形成するように構成される。いくつかの実施例では、センサ光学系１２８は、部分反射層１１８と撮像センサ１２６との間に配置される。
【００２９】
図３Ａ〜図３Ｆは、第１のプリズム１１４及び第２のプリズム１１６を含む、プリズム・アセンブリ１１２の６つの側面を示す、立面図及び平面図である。当業者は一般に、３次元オブジェクトの６つの側面を示す図を作成するために使用される方法を、マルチビュー投影又は正投影と呼ぶ。正面図、右側面図、上面図、背面図、左側面図、底面図、などの用語を用いてマルチビュー投影に言及することが通例である。よって、正面図及び右側面図などの用語は、図３に示す各図を論ずるための便利な方法として使用され得る。図３に示される各要素は、発明を実施するための形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な向きを想定することができると理解されよう。したがって、正面図、右側面図、上面図、背面図、左側面図、底面図などの用語は、添付の特許請求の範囲で列挙される、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００３０】
図４は、発明を実施するための形態によるプリズム・アセンブリ１１２を示す斜視図である。図４のプリズム・アセンブリ１１２は、第１のプリズム１１４及び第２のプリズム１１６を含む。図２の例示的な実施例では、第１のプリズム１１４はハーフペンタプリズムを含み、第２のプリズム１１６はシュミット・ルーフプリズムを含む。
【００３１】
図５Ａ〜図５Ｃは、第１のプリズム１１４及び第２のプリズム１１６を含む、プリズム・アセンブリ１１２を示す三面図である。図５Ａ〜図５Ｃを総称して、図５と呼ぶ。図５では、光路ＰＢに沿ってプリズム・アセンブリ１１２を通過して進行する光を示すために各破線が使用される。図５に示すように、光路ＰＢに沿って進行する光は、第１のプリズム１１４の入射面１２０を透過し、第１のプリズム１１４のプリズム体１３８に入射する。光路ＰＢに沿って進行する光は、入射面１２０を透過した後に、第１のプリズム１１４の出射面１２４で反射される。次いで、光路ＰＢに沿って進行する光は、出射面１２４で反射された後、第１のプリズム１１４の中間面１２２に到達する。
【００３２】
図５の実施例では、プリズム・アセンブリ１１２は、第１のプリズム１１４の中間面１２２上に配置された部分反射層１１８を含む。いくつかの実施例では、部分反射層１１８は、光路ＰＢに沿って進行する光の第１の光部分が部分反射層１１８で透過され、光路ＰＢに沿って進行する光の第２の光部分が部分反射層１１８によって反射されるように構成される。図５の実施例では、第２の光部分が部分反射層１１８によって反射された後、第１のプリズム１１４の出射面１２４を通過して進行する。
【００３３】
一実施例では、第１の光部分が、第２の光部分と実質的に同じ、波長などの特性を有するように、光路ＰＢに沿って進行する光が「分割」される。これは、部分反射層１１８がフィルタとして機能し、例えばレーザー光などの、特定の特性又は波長を有する光を反射しつつ、他の特性又は波長の光、通常は可視光が層１１８を透過させるのを可能にする実施例と、対照をなすものである。このように、すなわち、第１の光部分と第２の光部分が実質的に同じ特性を有するため、観察像から反射された光は、接眼部１０４で視認するユーザ、及びセンサ光学系１２８の両方がキャプチャするのに利用可能である。
【００３４】
図６Ａは、第１のプリズム１１４、及び部分反射層１１８の一実施例を示す図である。図６Ａの実施例では、部分反射層１１８は、第１のプリズム１１４のプリズム体１３８の中間面１２２に配置されている。プリズム体１３８は、第１の底面、第２の底面、及び第１の底面と第２の底面との間に延在する複数の面を有する。プリズム体の各面は、入射面１２０、出射面１２４、及び中間面１２２を含む。
【００３５】
図６Ｂは、図６Ａに示された部分反射層１１８をさらに示す、拡大断面図である。図６Ｂの実施例では、部分反射層は、より屈折率の高い、複数の第１の副層１９０、及び、より屈折率の低い、複数の第２の副層１９２を有する。また、図６Ｂの実施例では、より屈折率の高い副層１９０の１つが、より屈折率の低い副層１９２のそれぞれに重なって、より屈折率の高い副層１９０と、より屈折率の低い副層１９２は、交互のパターンで配置される。図６Ｂの実施例では、部分反射層１１８は、プリズム体１３８の中間面１２２に配置される。いくつかの有用な実施例では、より屈折率の低い副層１９２の各層は、第１の範囲内の第１の屈折率を有し、より屈折率の高い副層１９０の各層は、第２の範囲内の第２の屈折率を有する。いくつかの実施例では、第１の範囲は約１．０〜約１．９１であり、第２の範囲は約１．９２から約２．９である。いくつかの実施例では、第１の範囲は約１．２〜約１．９であり、第２の範囲は約２．０から約２．８である。
【００３６】
より屈折率の低い副層１９２の各層は、発明を実施するための形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な材料で構成することができる。一部の用途に適する材料の例には、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などがある。
【００３７】
より屈折率の高い副層１９０の各層は、発明を実施するための形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な材料で構成することができる。一部の用途に適する材料の例には、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、又は二酸化チタン（ＴｉＯ２）がある。
【００３８】
図１〜図５を参照すると、シーン又は被写体を視認し、視認されているシーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための光学機器１００が各図面に示され、発明を実施するための形態に記載されている。いくつかの実施例では、光学機器１００は、接眼部１０４、対物光学系１０８、及び対物光学系１０８と接眼部１０４との間の光路ＰＡに沿って配置されるプリズム・アセンブリ１１２を支持する、ハウジング１０２を備える。いくつかの実施例では、プリズム・アセンブリ１１２は、第１のプリズム１１４及び第２のプリズム１１６を含む。いくつかの実施例では、第１のプリズム１１４は、プリズム体１３８を含み、プリズム体１３８は、第１の底面１４０、第２の底面１４２、及び第１の底面１４０と第２の底面１４２との間に延在する複数の面を有し、複数の面は、入射面１２０、出射面１２４、及び中間面１２２を含む。いくつかの実施例では、プリズム・アセンブリ１１２は、第１のプリズム１１４の中間面１２２に配置された、部分反射層１１８をさらに含む。
【００３９】
いくつかの実施例では、第１のプリズム１１４の出射面１２４は、第１のプリズム１１４の入射面１２０と中間面１２２との間に延在する。いくつかの実施例では、第１のプリズム１１４の入射面１２０は、第１のプリズム１１４の出射面１２４と中間面１２２との間に延在する。いくつかの実施例では、第１のプリズム１１４の中間面１２２は、第１のプリズム１１４の入射面１２０と出射面１２４との間に延在する。いくつかの実施例では、接眼部１０４は少なくとも１つの接眼レンズ１０６を含み、対物光学系１０８は少なくとも１つの対物レンズ１１０を含む。
【００４０】
いくつかの実施例では、第１のプリズム１１４は、光路ＰＡに沿って進行する光が、入射面１２０を透過して、プリズム体１３８に入射するように配置される。いくつかの実施例では、第１のプリズム１１４は、光路ＰＡに沿って進行する光が、入射面１２０を透過した後に、出射面１２４で反射されるように構成され、出射面１２４で反射された後、光路ＰＡに沿って進行する光が、中間面１２２に到達するように構成される。いくつかの実施例では、部分反射層１１８は、光路ＰＡに沿って進行する光の第１の光部分が、部分反射層１１８で透過され、光路ＰＡに沿って進行する光の第２の光部分が、部分反射層１１８によって反射されるように構成される。いくつかの実施例では、第１のプリズム１１４は、第２の光部分が部分反射層１１８によって反射された後に、出射面１２４を通過して進行するように構成される。
【００４１】
いくつかの実施例では、部分反射層１１８は、複数の副層を含む。部分反射層１１８は、発明を実施するための形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な材料を含むことができる。いくつかの用途に適する部分反射層は、以下の米国特許に開示されており、それらはすべて、その全体が参照により本明細書に組み込まれる：米国特許第５，４００，１７９号、米国特許第６，６５４，１７８号、米国特許第７，２５６，９４０号、米国特許第８，６２５，２０１号、及び米国特許第９，４８８，７６６号。
【００４２】
図５Ａ〜図５Ｃでは、光路ＰＢに沿ってプリズム・アセンブリ１１２を通過して進行する光を示すために、各破線が使用される。図５Ａ〜図５Ｃを総称して、図５と呼ぶ。図５では、破線は、光路ＰＢに沿ってプリズム・アセンブリ１１２を通過して進行する光を示すために各破線が使用される。図５に示すように、光路ＰＢに沿って進行する光は、第１のプリズム１１４の入射面１２０を透過し、第１のプリズム１１４のプリズム体１３８に入射する。光路ＰＢに沿って進行する光は、入射面１２０を透過した後に、第１のプリズム１１４の出射面１２４で反射される。光路ＰＢに沿って進行する光は、出射面１２４で反射された後に、第１のプリズム１１４の中間面１２２に到達する。
【００４３】
図５の実施例では、プリズム・アセンブリ１１２は、第１のプリズム１１４の中間面１２２上に配置された、部分反射層１１８を含む。図５の実施例では、部分反射層１１８は、光路ＰＢに沿って進行する光の第１の光部分が、部分反射層１１８で透過され、光路ＰＢに沿って進行する光の第２の光部分が、部分反射層１１８によって反射されるように構成される。図５の実施例では、第２の光部分が部分反射層１１８によって反射された後に、第１のプリズム１１４の出射面１２４を通過して進行する。
【００４４】
図５の実施例では、第２の光部分は、第１のプリズム１１４の出射面１２４を通過して進行した後に、第２のプリズム１１６の入力面１３０を通過して進行する。図５の実施例では、第２の光部分が第２のプリズム１１６の入力面１３０を通過して進行した後に、第２のプリズム１１６の出力面１３２で反射される。第２の光部分は、第２のプリズム１１６の出力面１３２で反射された後、第２のプリズム１１６の第１の面１３４で反射される。第２の光部分は、第２のプリズム１１６の第１のファセット１３４で反射された後に、第２のプリズム１１６の第２のファセット１３６で反射される。第２の光部分は、第２のプリズム１１６の第２のファセット１３６で反射された後に、第２のプリズム１１６の入力面１３０で反射される。第２の光部分は、第２のプリズム１１６の入力面１３０で反射された後に、第２のプリズム１１６の出力面１３２を通過して進行する。
【００４５】
いくつかの実施例では、第２のプリズム１１６は、プリズム体１４４を含み、プリズム体１４４は、第１の底面１４６、第２の底面１４８、及び第１の底面１４６と第２の底面１４８との間に延在する複数の面を有する。いくつかの実施例では、複数の面は、入力面１３０及び出力面１３２を含む。いくつかの実施例では、第２のプリズム１１６は、頂点１９４で出会う第１のファセット１３４及び第２のファセット１３６をさらに有する。いくつかの実施例では、第１のファセット１３４は、第１の底面１４０と頂点１９４との間の第１の方向に延在し、第１のファセットは、入力面１３０と出力面１３２との間の第２の方向に延在する。いくつかの実施例では、第２のファセット１３６は、第２の底面１４８と頂点１９４との間の第１の方向に延在し、第２のファセットは、入力面１３０と出力面１３２との間の第２の方向に延在する。いくつかの実施例では、第１のプリズム１１４はハーフペンタプリズムを含み、第２のプリズムはシュミット・ルーフプリズムを含む。いくつかの実施例では、プリズム・アセンブリ１１２は、シュミット・ペシャンプリズムを含む。
【００４６】
いくつかの実施例では、第１のプリズム１１４及び第２のプリズム１１６は、第２の光部分が第１のプリズム１１４の出射面１２４を通過して進行した後に、第２のプリズム１１６の入力面１３０を通過して進行するように配置される。いくつかの実施例では、第２のプリズム１１６は、第２の光部分が第２のプリズム１１６の入力面１３０を通過して進行した後に、第２のプリズム１１６の出力面１３２で反射されるように構成される。いくつかの実施例では、第２のプリズム１１６は、第２の光部分が第２のプリズム１１６の出力面１３２で反射された後に、第２のプリズム１１６の第１のファセット１３４で反射されるように構成される。いくつかの実施例では、第２のプリズム１１６は、第２の光部分が第２のプリズム１１６の第１のファセット１３４で反射された後に、第２のプリズム１１６の第２のファセット１３６で反射されるように構成される。いくつかの実施例では、第２のプリズム１１６は、第２の光部分が第２のプリズム１１６の第２のファセット１３６で反射された後に、第２のプリズム１１６の入力面１３０で反射されるように構成される。いくつかの実施例では、第２のプリズム１１６は、第２の光部分が第２のプリズム１１６の入力面１３０で反射された後に、第２のプリズム１１６の出力面１３２を通過して進行するように構成される。
【００４７】
図７Ａ〜７Ｂは、一対のポロプリズム、及びプリズムに隣接する部分反射板を利用する、ビーム・スプリッタ・プリズム・システムを含む、小型光学機器の実施例を図示する。
【００４８】
図７Ａは、シーン又は被写体を視認し、視認されているシーン又は被写体に対応する画像をデジタル記録するための光学機器３００を示す、様式化した平面図である。発明を実施するための形態に基づく光学機器類には、例として、双眼鏡、単眼鏡、地上望遠鏡、望遠鏡などが含まれるが、これらに限定されるものではない。図７の例示的な実施例では、光学機器３００は双眼装置を含む。図７Ｂは、図７Ａに示す線Ｂ−Ｂに沿って切断した、光学機器３００を示す断面図である。図７Ａ及び図７Ｂを総称して、図７と呼ぶ。
【００４９】
図７の光学機器３００は、第１の接眼部３０４Ａ、第１の対物光学系３０８Ａ、及び第１の対物光学系３０８Ａと第１の接眼部３０４Ａとの間で光路ＰＡに沿って配置される第１のプリズム・アセンブリ３１２Ａを支持する、ハウジング３０２を備える。図７に示すように、ハウジング３０２は、第２の接眼部３０４Ｂ、第２の対物光学系３０８Ｂ、及び第２の対物光学系３０８Ｂと第２の接眼部３０４Ｂとの間で光路ＰＢに沿って配置された第２のプリズム・アセンブリ３１２Ｂも支持する。図７の実施例では、各接眼部は接眼レンズ３０６を含み、各対物光学系は対物レンズ３１０を含む。各プリズム・アセンブリは、第１のプリズム３５０及び第２のプリズム３５２を含む。一実施例では、第１のプリズム・アセンブリ３１２Ａ、及び第２のプリズム・アセンブリ３１２Ｂの両方が、ビーム・スプリッタ・プリズム・アセンブリを備える。別の実施例では、第１のプリズム・アセンブリ３１２Ａ及び第２のプリズム・アセンブリ３１２Ｂの一方のみが、ビーム・スプリッタ・プリズム・アセンブリを備える。そのような一実施例では、非ビーム・スプリッタ・アセンブリは、標準的な既知のプリズム・アセンブリを備える。
【００５０】
図８Ａは、図７に示す光学機器３００の、第１のプリズム・アセンブリ３１２Ａをさらに示す拡大平面図である。図８Ｂは、図７に示す光学機器３００の、第２のプリズム・アセンブリ３１２Ｂをさらに示す拡大平面図である。図８Ａ及び図８Ｂを総称して、図８と呼ぶ。図８を参照すると、各プリズム・アセンブリは、第１のプリズム３５０及び第２のプリズム３５２を含むことが理解されよう。図８の例示的な実施例では、第１のプリズム３５０及び第２のプリズム３５２は、それぞれポロプリズムを含む。
【００５１】
図８の実施例では、第１のプリズム３５０は、プリズム体３５４を備える。図８を参照すると、プリズム体３５４は、第１の底面３６０、第２の底面３６２、及び第１の底面３６０と第２の底面３６２との間に延在する複数の面を有することが理解されよう。図８の実施例では、複数の面は、入射面３６４、第１の側面３６６、及び第２の側面３６８を含む。図８の実施例では、第２のプリズム３５２は、プリズム体３５６を含む。図８に示すように、プリズム体３５６は、第１の底面３７０、第２の底面３７２、及び第１の底面３７０と第２の底面３７２との間に延在する複数の面を有する。図８の実施例では、複数の面は、出射面３７４、第３の側面３７６、及び第４の側面３７８を含む。
【００５２】
図８の実施例では、プレート３８０が、第１のプリズム３５０の第１の側面３６６に近接して配置されている。いくつかの実施例では、プリズムの一側面に近接してプレートを配置することにより、減衰全反射（ＦＴＩＲ）として知られる現象を利用する構成が可能となる。プレート３８０は、プレート本体３８４、及びプレート本体３８４の片面を覆う部分反射層３１８を含む。一実施例では、プレート本体３８４は、ガラス、金属、又はその他の適切な材料を含む。プレート３８０及び第１のプリズム３５０は、部分反射層３１８と第１の側面３６６との間に、ギャップ３８２が形成されるように配置される。
【００５３】
図９は、例示的なプリズム・アセンブリ３１２を示す、概略平面図である。図９のプリズム・アセンブリ３１２は、第１のプリズム３５０及び第２のプリズム３５２を含む。図９の例示的な実施例では、第１のプリズム３５０及び第２のプリズム３５２は、それぞれポロプリズムを含む。図９の実施例では、第１のプリズム３５０は、複数の面を有するプリズム体３５４を含む。図９の実施例では、プリズム体３５４の複数の面は、入射面３６４、第１の側面３６６、及び第２の側面３６８を含む。図９の実施例では、第２のプリズム３５２は、複数の面を有するプリズム体３５６を含む。図９に示すように、第２のプリズム３５２のプリズム体３５６は、出射面３７４、第３の側面３７６、及び第４の側面３７８を含む。
【００５４】
図９では、光路ＰＤに沿って進行する入射光を、破線を使用して示してある。光路ＰＤに沿って進行する光は、第１プリズム３５０の入射面３６４を透過して、第１のプリズム体３５４に入射する。いくつかの実施例では、光路ＰＤに沿って進行する光は、第１のプリズム３５０の入射面３６４を透過した後に、全内部反射によって第１のプリズム３５０の第１の側面３６６で反射される。しかし、図９の実施例では、第１のプリズム３５０の第１の側面３６６に近接したプレート３８０の存在によって、減衰全反射（ＦＴＩＲ）が生じる。ＦＴＩＲにより、光路ＰＤに沿って進行する光は、第１のプリズム３５０の第１の側面３６６を透過し、プレート３８０に当たる。
【００５５】
プレート３８０は、プレート本体３８４、及びプレート本体３８４の片面を覆う部分反射層３１８を含む。図９の例示的な実施例では、部分反射層３１８は、光路に沿って進行する光の第１の光部分が部分反射層３１８で透過され、光路に沿って進行する光の第２の光部分が部分反射層３１８によって反射されるように構成される。
【００５６】
撮像センサ３２６及びセンサ光学系３２８も、図９でも確認することができる。図９の実施例では、撮像センサ３２６は、第１のプリズム３５０の第１の側面３６６の近くに配置され、プレート３８０は、撮像センサ３２６と第１のプリズム３５０の第１の側面３６６との間に配置される。図９では、プレート３８０と撮像センサ３２６との間に配置するセンサ光学系３２８を確認することができる。センサ光学系３２８は、プレート３８０を透過する光を受け取り、撮像センサ３２６の感知部３５８に画像を形成する。プレート３８０及び第１のプリズム３５０は、部分反射層３１８と第１の側面３６６との間にギャップ３８２が形成されるように配置される。ギャップ３８２は、図９で寸法線を用いて示される、幅ＧＤを有する。
【００５７】
図９の実施例では、光路ＰＤに沿って進行する光は、部分反射層３１８で反射された後に、第１のプリズム３５０の第２の側面３６８で反射される。図９では、光路ＰＤに沿って進行する光は、第１のプリズム３５０の第２の側面３６８で反射された後に、第１のプリズム３５０の入射面３６４を透過する。光路ＰＤに沿って進行する光は、第１のプリズム３５０の入射面３６４を透過した後に、第２のプリズム３５２の出射面３７４を透過する。光路ＰＤに沿って進行する光は、第２のプリズム３５２の出射面３７４を透過した後に、第２のプリズム３５２の第１の側面３７６で反射される。光路ＰＤに沿って進行する光は、第２のプリズム３５２の第１の側面３７６で反射された後に、第２のプリズム３５２の第２の側面３７８で反射される。光路ＰＤに沿って進行する光は、第２のプリズム３５２の第２の側面３７８で反射された後に、第２のプリズム３５２の出射面３７４を透過する。
【００５８】
図１０、１１、及び１２は、それぞれプリズム・アセンブリ３１２の追加の例示的な実施例を示す概略平面図である。例示的なプリズム・アセンブリ３１２は、それぞれ第１のプリズム３５０及び第２のプリズム３５２を含む。図１０、１１、及び１２では、光路ＰＤに沿って第１のプリズム３５０及び第２のプリズム３５２を通過して進行する入射光は、破線を使用して示してある。
【００５９】
図１０の実施例では、光路ＰＤに沿って進行する光は、第１のプリズム３５０の入射面３６４を透過し、第１のプリズム体３５４に入射する。図１０の実施例では、光路ＰＤに沿って進行する光は、第１のプリズム３５０の入射面３６４を透過した後に、全内部反射によって第１のプリズム３５０の第１の側面３６６で反射される。いくつかの実施例では、光路ＰＤに沿って進行する光は、第１のプリズム３５０の第１の側面３６６で反射された後に、第１のプリズム３５０の第２の側面３６８で反射される。しかしながら、図１０の実施例では、第１のプリズム３５０の第２の側面３６８に近接したプレート３８０の存在により、減衰全反射（ＦＴＩＲ）が生じる。ＦＴＩＲにより、光路ＰＤに沿って進行する光は、第１のプリズム３５０の第２の側面３６８を透過して、プレート３８０の部分反射層３１８に当たる。図１０の例示的な実施例では、部分反射層３１８は、光路に沿って進行する光の第１の光部分が部分反射層３１８で透過され、光路に沿って進行する光の第２の光部分が部分反射層３１８によって反射されるように構成される。
【００６０】
撮像センサ３２６及びセンサ光学系３２８も、図１０で確認することができる。撮像センサ３２６は、発明を実施するための形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な画像検出装置を含むことができる。いくつかの用途に適する画像検出装置は、以下の米国特許に開示されており、それらはすべて、参照により本明細書に組み込まれる：米国特許第４８０５０２６号、米国特許第４８１６９１６号、米国特許第５１１１２６３号、米国特許第３１０６４２９号、米国特許第６１６０２８２号、米国特許第６１７７２９３号、米国特許第６６３５９１２号、米国特許第７１５３７２０号、米国特許第７２９４８７３号、米国特許第９４３７６４４号、米国特許第９５９０６５２号、及び米国特許第９６１５０４２号。
【００６１】
図１０の実施例では、撮像センサ３２６は、撮像センサ３２６と第１のプリズム３５０の第２の側面３６８との間に配置されたプレート３８０とともに、第１のプリズム３５０の第２の側面３６８の近くに配置される。図１０では、プレート３８０と撮像センサ３２６との間に配置された、センサ光学系３２８を確認することができる。センサ光学系３２８は、プレート３８０を透過する光を受け取り、撮像センサ３２６の感知部３５８に画像を形成する。プレート３８０及び第１のプリズム３５０は、部分反射層３１８と第２の側面３６８との間にギャップ３８２が形成されるように配置される。
【００６２】
図１１の実施例では、光路ＰＤに沿って進行する光は、第２のプリズム３５２の出射面３７４を透過して、第２のプリズム体３５６に入射する。いくつかの実施例では、光路ＰＤに沿って進行する光は、出射面３７４を介して第２のプリズム体３５６に入射した後に、第２のプリズム３５２の第３の側面３７６で反射される。しかし、図１１の実施例では、第２のプリズム３５２の第３の側面３７６に近接したプレート３８０の存在によって、減衰全反射（ＦＴＩＲ）が生じる。ＦＴＩＲにより、光路ＰＤに沿って進行する光は、第２のプリズム３５２の第３の側面３７６を透過し、プレート３８０の部分反射層３１８に当たる。図１１の例示的な実施例では、部分反射層３１８は、光路に沿って進行する光の第１の光部分が部分反射層３１８で透過され、光路に沿って進行する光の第２の光部分が部分反射層３１８によって反射されるように構成される。プレート３８０を透過した光は、センサ光学系３２８によって受け取られ得る。センサ光学系３２８は、撮像センサ３２６の感知部３５８上に画像を形成し得る。
【００６３】
図１２の実施例では、光路ＰＤに沿って進む光は、第２のプリズム３５２の出射面３７４を透過して、第２のプリズム体３５６に入射する。図１２の実施例では、光路ＰＤに沿って進行する光は、第２プリズム３５２の出射面３７４を透過した後に、全内部反射により第２のプリズム３５２の第３の側面３７６で反射される。いくつかの実施例では、光路ＰＤに沿って進行する光は、第２のプリズム３５２の第３の側面３７６で反射された後、第２のプリズム３５２の第４の側面３７８で反射される。しかし、図１２の実施例では、第２のプリズム３５２の第４の側面３７８に近接したプレート３８０の存在によって、減衰全反射（ＦＴＩＲ）が生じる。ＦＴＩＲにより、光路ＰＤに沿って進行する光は、第２のプリズム３５２の第４の側面３７８を透過し、プレート３８０の部分反射層３１８に当たる。図１２の例示的な実施例では、部分反射層３１８は、光路に沿って進行する光の第１の光部分が、部分反射層３１８で透過され、光路に沿って進行する光の第２の光部分が部分反射層３１８によって反射されるように構成される。プレート３８０を透過した光は、センサ光学系３２８によって受け取られ得る。センサ光学系３２８は、撮像センサ３２６の感知部３５８上に画像を形成し得る。
【００６４】
図１３Ａは、例示的なプレート３８０を示す立面図である。図１３Ａのプレート３８０は、プレート本体３８４、及びプレート本体３８４の片面を覆う部分反射層３１８を含む。図１３Ｂは、図１３Ａに示す部分反射層３１８をさらに示す拡大断面図である。図１３Ａと図１３Ｂを総称して、図１３と呼び得る。
【００６５】
一実施例では、部分反射層３１８は、副層を伴わない単一層を含む。しかし、図１３の実施例では、部分反射層３１８は、より屈折率の高い複数の副層３９０、及びより屈折率の低い複数の副層３９２を含む。また、図１３の実施例では、より屈折率の高い副層３９０の１つがより屈折率の低い副層３９２のそれぞれに重なって、より屈折率の高い副層３９０と、より屈折率の低い副層３９２は交互のパターンで配置される。図１３の実施例では、部分反射層３１８は、プレート本体３８４の片面上に配置されている。いくつかの有用な実施例では、より屈折率の低い副層３９２の各層は、第１の範囲内の第１の屈折率を有し、より屈折率の高い副層３９０の各層は、第２の範囲内の第２の屈折率を有する。いくつかの実施例では、第１の範囲は約１．０〜約１．９１であり、第２の範囲は約１．９２〜約２．９である。いくつかの実施例では、第１の範囲は約１．２〜約１．９であり、第２の範囲は約２．０〜約２．８である。
【００６６】
より屈折率の低い副層３９２の各層は、発明を実施するための形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な材料を含むことができる。一部の用途に適した材料の例には、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）がある。
【００６７】
より屈折性の高い副層３９０の各層は、発明を実施するための形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な材料を含むことができる。一部の用途に適する材料の例には、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、又は二酸化チタン（ＴｉＯ２）がある。
【００６８】
一実施例では、図示する通り、副層３９０の数は副層３９２の数に等しく、副層３９０と副層３９２との比が１：１となる。一実施例では、部分反射層３１８は、単一の屈折性副層３９０、及び単一の屈折性副層３９２を含む。一実施例では、部分反射層３１８は、より屈折率の高い複数の副層３９０、及びより屈折率の低い複数の副層３９２を含む。一実施例では、複数の副層３９０及び副層３９２は、それぞれ２〜６個の副層を含む。一実施例では、複数の副層３９０及び副層３９２は、それぞれ６つを超える副層を含む。
【００６９】
図１４Ａ〜図１４Ｆは、第１のプリズム３５０及び第２のプリズム３５２を含む、プリズム・アセンブリ３１２の６つの側面を示す、立面図及び平面図である。当業者は一般に、３次元オブジェクトの６つの側面を示す図を作成するために使用される方法を、マルチビュー投影又は正投影と呼ぶ。正面図、右側面図、上面図、背面図、左側面図、底面図、などの用語を用いてマルチビュー投影に言及することが通例である。よって、正面図及び右側面図などの用語は、図１４に示す各図を論ずるための便利な方法として使用され得る。図１４に示される各要素は、発明を実施するための形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な向きを想定することができると理解されよう。したがって、正面図、右側面図、上面図、背面図、左側面図、底面図などの用語は、添付の特許請求の範囲で列挙される、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。図１４Ａ〜図１４Ｆを、総称して図１４と呼び得る。図１４の実施例では、プレート３８０は、第１のプリズム３５０の１つの側面に近接して配置される。いくつかの実施例では、プリズムの一側面に近接してプレートを配置することにより、減衰全反射（ＦＴＩＲ）として知られる現象を利用する構成が可能となる。
【００７０】
図１、図２、図４、図７、図８、及び図１４を参照すると、前方、後方、右方向、及び左方向が矢印を使用して示されている。これらの方向は、例えば図１に示されている双眼鏡及び／又は図７に示されている双眼鏡などの双眼鏡を通して、シーン又は被写体を見ている人の視点から、概念化することができる。前方Ｙと後方−Ｙは、それぞれ（Ｙ）と（−Ｙ）と表示された矢印を使用して示される。右方向Ｘと左方向−Ｘは、それぞれ（Ｘ）と（−Ｘ）と表示された矢印を使用して示される。図８では、上方向Ｚと下方向−Ｚは、それぞれ（Ｚ）と（−Ｚ）と表示された矢印を使用して示される。これらの矢印を使用して示される方向は、本出願全体を通じ、本発明の機器に適用することができる。左方向は、左手方向とも呼ばれる。いくつかの実施例では、通常、上方向は下方向の反対側にある。いくつかの実施例では、通常、上方向及び下方向の両方は、前方及び右方向によって画定されるＸＹ平面に直交する。いくつかの実施例では、通常、前方は後方の反対側にある。いくつかの実施例では、通常、前方及び後方の両方は、上方向及び右方向によって画定されるＺＹ平面に直交する。いくつかの実施例では、通常、右方向は左方向の反対側にある。いくつかの実施例では、通常、右方向及び左方向の両方は、上方向及び前方によって画定されるＺＸ平面に直交する。本明細書では、図に示されている物体を論じるための便利な方法として、様々な方向を示す用語が使用される。方向を示す用語の多くは、説明される対象物の、一時的な向きに関するものであることが理解されよう。また、本明細書で説明する対象物は、発明を実施するための形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な向きを想定することができることも理解されよう。したがって、「上方向に」、「下方向に」、「前方に」、「後方に」、「左方向に」、及び「右方向に」などの、方向を示す用語は、添付の特許請求の範囲に記載された、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００７１】
以下の米国特許が参照により本明細書に組み込まれる：米国特許第５９６３３６９号、米国特許第６４８７０１２号、米国特許第６９２７９０６号、米国特許第６９３７３９１号、及び米国特許第７９６１３８７号。本出願のすべての部分における、米国特許への上記参照は、あらゆる目的のために、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。これらの特許に示されている各構成要素は、本明細書の各実施例で利用することができる。参照による組み込みについては、例えば米国特許審査基準２１６３．０７（Ｂ）項で説明されている。
【００７２】
本出願のすべての部分における上記の参照は、あらゆる目的のために、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本明細書で開示されたすべての特徴（参照により組み込まれた各参考文献、添付の各請求項、要約、及び各図面を含む）、及び／又はそのように開示された方法又は製法に関するすべての手順は、少なくともいくつかの相互排他的な特徴及び／又は手順の組み合わせを除き、あらゆる組み合わせで組み合わせることができる。
【００７３】
本明細書で開示される各特徴（参照により組み込まれた各参考文献、添付の各請求項、要約及び各図面を含む）は、特段の明記がない限り、同一、同等又は類似の目的を果たす代替的特徴に置き換えることができる。したがって、特段の明記がない限り、開示された各特徴は、一般的な一連の同等又は類似の特徴の一例にすぎない。
【００７４】
本発明は、前述した（複数の）実施例の詳細に限定されない。本発明は、本明細書で開示された特徴（参照により組み込まれた各参考文献、添付の各請求項、要約、及び各図面を含む）に関する、あらゆる新規なもの、又はあらゆる新規な組み合わせ、又は、そのように開示されたすべての方法又は製法の手順に関する、あらゆる新規なもの、又はあらゆる新規な組み合わせに及ぶ。本出願のすべての部分における、上記の各参考文献は、あらゆる目的のために、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００７５】
本明細書では、いくつかの具体的な実例について図示及び説明を行ったが、同じ目的を達成すると予想されるあらゆる構成を、説明した具体的な実例と置き換えられることを、当業者は理解するであろう。本出願は、本発明の主題の改変又は変形を網羅することを意図している。したがって、本発明では、添付の特許請求の範囲、及びそれらの法的同等物、並びにその例示的な態様によって定義されることが意図されている。前述した本発明の実施態様は、単にその原理を説明するものであり、限定するものと見なされるべきではない。当業者が想起するであろう、本明細書で開示された本発明のさらなる修正、及び、そのような修正は、すべて本発明の範囲内にあるとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【国際調査報告】
2020530915.tif 000033