JP2004509371A - モジュール方式のパノラマ暗視ゴーグル - Google Patents

Abstract

モジュール方式の双眼鏡のような観察装置（３００）は、個々の相互連結する内側（３２０，３３０）及び外側（３１０，３４０）光学モジュールを有する。各モジュールは、別々に密封され、かつ、独立式であり、そして、弱光条件で入ってくる光を、観察者の眼に与えるための増倍可視映像に変換するための映像増倍手段を含む。電気コネクタが、モジュール間で電力及び情報の自由な流れを可能にするように、モジュール間に設けられる。取付装置が、外側のモジュールを内側のモジュールに取外し自在に取り付けられ、パノラマ視野を提供するために設けられ、組立体からのいかなる単一モジュールの除去も、いかなる圧力密封をも破壊せず、また、除去したモジュール又は残存するモジュールの光学性能を低下させない。

Description

【０００１】
（発明の背景）
（関連出願）
この出願は、２０００年９月１５日出願の、モジュール式パノラマ暗視ゴーグルと名称を付けられた、米国仮特許出願、米国連続番号第６０／２３２７２０号について優先権を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
この発明は、好ましくは、弱光条件及び低重力条件で使用することができ、別々のモジュール方式要素、即ち、別々の光学モジュール、カメラモジュール及びＨＵＤモジュールを含み、実質的に拡大した視野を有するモジュール式の、双眼鏡タイプの観察装置に関する。
【０００３】
（関連技術の説明）
既存の暗視装置は日常生活において多くの用途を有する。或いは、暗視装置について最も良く知られた使用は、夜間の作戦行動を行うときの軍隊による使用かもしれない。暗視装置は、観察したシーンから入ってくる赤外光及び／又は可視光を、増倍した可視光映像に変換することによって、非常に弱光条件下で見ることを可能にする。夜間作戦行動中、軍隊要員は、彼等が受け持ち区域を調べる間、航空機の操縦又は車両の運転のような、彼等の両手が自由であること必要とする他の任務をしばしば行っている。したがって、暗視装置は、頭に直接固定され、或いは、ヘルメット又はバイザーに取り付けることによって頭に固定されるゴーグルのように、使用者の頭に着けられるように開発されてきた。
【０００４】
暗視装置を使用者の頭に装着することは、装置の光学設計を著しく制約する。ゴーグルの過度な重量又は前後長によって、ゴーグルが使用者の頭に大きなモーメントを加える場合があり、ひどい不安定性問題を引き起こし、そして、使用者の頭が高い重力負荷や高い遠心力負荷を受ける用途でのゴーグルの有効な使用を妨げるため、例えば、使用者の頭に着けられたゴーグルは、小型でかつ重量が軽くなければならない。その上、広視野光学装置では、接眼光学系の焦点距離は、単一倍率用の広角対物レンズの焦点距離に相関的に短縮しなければならず、また、暗視ゴーグルでは、この結果、接眼光学系と眼との間の不十分な射出瞳距離となり、使用者に不快さを引き起こすだけでなく、ゴーグルと使用者の眼との間へのヘルメットのバイザー、メガネ及び他のものの配置を妨げる。不十分な射出瞳距離を補償するため、従来の暗視ゴーグルは、一般的に、約４０度以下の視野を提供するように制限されていた。
【０００５】
暗視ゴーグルは、軍用航空に数年間使用されており、３０度（ＧＥＣ−マルコーニエビオニクス（ＧＥＣ−Ｍａｒｃｏｎｉ Ａｖｉｏｎｉｃｓ）からのアーリーキャッツアイ（Ｅａｒｌｙ Ｃａｔ’ｓ Ｅｙｅｓ）暗視ゴーグル）から４５度（これもＧＥＣ−マルコーニエビオニクスからのＮＩＴＥ−ＯＰ暗視ゴーグル及びＮＩＴＥ−バード（ＮＩＴＥ−Ｂｉｒｄ）暗視ゴーグル）にわたる視野を有する。軍用航空に使用された暗視ゴーグルの非常に大多数のものは、４０度の円形視野（ＡＮ／ＡＶＳ−６及びＡＮ／ＡＶＳ−９）を有する。かかる従来技術の装置の重大な制限は、増大した視野が分解能の犠牲においてのみ得られることである、というのは、各接眼レンズが単一の映像増倍管のみを使用し、かつ、各映像増倍管は画素の固定数を有するからである。したがって、画素の固定数がより大きな視野の上に広げられるならば、画素あたりの角対辺が増加し、それは結果的に低下した分解能となる。理解できるように、視野の増大は、軍用航空によって望まれた主要な向上であり、すぐ続いて分解能が追従する。在来のゴーグルでは、典型的には、両眼とも同じ視野を見る。即ち、観察者の両眼によって見られる映像の１００パーセントの重なり合いがある。
かかる限定された視野は暗視装置の効果を大きく制限する。
【０００６】
米国特許第５２２９５９８号は上述の問題に取り組み、そして、６０度までの拡大した視野を提供可能な、改良した光学的鮮明さ及び十分な射出瞳距離を有する小型で軽量の暗視装置を開示する。
【０００７】
暗視装置に加えて、手持ち双眼鏡のような映像装置は、典型的には、かなり制限された視野を提供しており、かかる装置も増大した視野を備えることが望ましい。上述の特徴の幾つかを提供することができる、個々に密封されかつ独立式である構成モジュール方式要素が、それぞれ、かかる映像装置を望み通りに増加的に較正することを可能にするであろう。
【０００８】
本発明は、観察者が物体を見ることを可能にするためのモジュール方式の、双眼鏡のような観察装置に関する。その装置は、物体からの光を受ける入力端部と、光学伝達装置と、を有し、光学伝達装置は、入力端部からの入力光を受け、その受けた光を、受けた光を増倍する映像増倍器に転送し、増倍された受けた光は装置の入力端部に伝達され、そこから伝送され、出力端部から伝送された光は、６０度より大きい水平視野である物体の視野を形成する。
【０００９】
本発明の別の側面は、観察者が物体を見ることを可能にするための、双眼鏡のような観察装置に関する。その装置は、物体からの光を受ける第一入力端部と、第一入力端部からの光を受ける第一出力端部と、を有し、かつ、第一出力端部が、第一入力端部から受けた光の伝送される第一光軸を定める、第一光学構成要素を含む。物体からの光を受ける第二入力端部と、第二入力端部からの光を受ける第二出力端部と、を有し、かつ、第二出力端部が、第二入力端部から受けた光の伝送される第二光軸を定める、第二光学構成要素を含む。物体からの光を受ける第三入力端部と、第三入力端部からの光を受ける第三出力端部と、を有し、第三出力端部が、第三入力端部から受けた光の伝送される第三光軸を定める、第三光学構成要素を含み、第一、第二及び第三光軸に沿って伝送された光は、観察者に対して単眼効果を有する第一部分と、観察者に対して両眼効果を有する第二部分と、からなる視野を形成する。
【００１０】
本発明の別の側面は、観察者が物体を見ることを可能にするための、双眼鏡のような観察装置に関する。その装置は、物体からの光を受ける第一入力端部と、第一入力端部からの光を受ける第一出力端部と、を有し、かつ、第一出力端部が、第一入力端部から受けた光の伝送される第一光軸を定める、第一光学構成要素を含む。物体からの光を受ける第二入力端部と、第二入力端部からの光を受ける第二出力端部と、を有し、第二出力端部が、第二入力端部から受けた光の伝送される第二光軸を定める、第二光学構成要素を含む。物体からの光を受ける第三入力端部と、第三入力端部からの光を受ける第三出力端部と、を有し、かつ、第三出力端部が、第三入力端部から受けた光の伝送される第三光軸を定める、第三光学構成要素を含み、第一、第二及び第三光軸に沿って伝送された光は、双眼鏡のような観察装置から観察者へ同時に伝送される。
【００１１】
この発明に更なる好ましい実施形態では、パノラマ暗視ゴーグル（ｐａｎｏｒａｍｉｃ ｎｉｇｈｔ ｖｉｓｉｏｎ ｇｏｇｇｌｅ、ＰＮＶＧ）が、好ましい実施形態のように、部分的に重なり合う水平１００度に垂直４０度の増倍した視野を特色とする。さらに、中央の水平３０度に垂直４０度の視野は、完全に両眼用であり、右３５度が依然として右眼だけによって見られ、左３５度が左眼だけによって見られる。加えて、境界の細い線が、両眼用シーンと単眼用シーンとを分離する。この実施形態はまた、新たに開発された１６ｍｍ映像増倍管、互いに傾けられかつ連合される二重固定接眼レンズ、及び、内側の二つは調節できかつ外側の二つは固定されている四つの対物レンズを利用する。内側の光学チャネルは折り曲げられず、かつ、大口径のＦ／１．０５対物レンズで設計される。外側の光学チャネルは、Ｆ／１．１７対物レンズを備えて、折り曲げられた内側チャネル光学素子の設計を使用する。物理的な眼の間隔は２７ｍｍまで増加したが、接眼レンズの有効焦点距離は２４．０ｍｍである。ＡＮ／ＡＶＳ−６及びＡＮ／ＡＶＳ−９に現在使用されている全ての機械的な調節装置は同じである（即ち、傾斜、独立した眼幅調節、上下及び前後）。
この更なる実施形態は、所望ならば、ヘッドアップディスプレイ（ｈｅａｄｓ−ｕｐ ｄｉｓｐｌａｙ、ＨＵＤ）をも装備することができる。
【００１２】
更に別の実施形態では、ＰＮＶＧゴーグルは、個々の光学チャネルがモジュール式であり、かくして、互いに分離可能であるように設計される。各光学チャネルは、別々に密封され、かつ、独立式であるモジュールである。ＰＮＶＧ組立体からのいかなる単一モジュールの取外しも、いかなる圧力密封をも破壊せず、また、取り外したモジュール又は残存するモジュールのいかなる光学性能をも低下させない。モジュールによって必要とされる電力及び情報（即ち、データ信号等）は、モジュール間に設けられた電気コネクタを介して提供される。モジュールは、隣り合うモジュールの適切な位置決め及び整合をするようにする取付手段を有する。好ましい実施形態では、モジュールの機械的な取付けと同時に行われる隣接したモジュール間の電気的な接続を可能にする一体の電気コネクタが、各モジュール内に含まれる。
【００１３】
ＰＮＶＧ組立体の四つの主光学チャネルのモジュール性に加えて、ディスプレイ（即ち、ＨＵＤ）及びカメラが、なおモジュール方式である。個々の光学モジュールと同様に、これらの構成要素の各々は、なお別々に密封され、かつ、独立式であるモジュールである。単一モジュールのＰＮＶＧからの取外しは、いかなる圧力密封をも破壊せず、また、取り外したモジュール又は残存するモジュールの性能を低下させない。さらに、カメラ又はディスプレイによって必要とされる電力及び情報（即ち、データ信号等）は、各モジュールに設けられた電気コネクタ手段によって提供される。
【００１４】
かくして、或る好ましい実施形態では、この発明は、パノラマ視野を作り出すために、四つのモジュール方式の光学構成要素を利用する暗視ゴーグルの視野を著しく増大させる装置を提供する。この発明はまた、小型で軽量のモジュール方式の双眼鏡のような観察装置のための改良した鮮明さ及び十分な射出瞳距離を備えた拡大された視野を提供する利点を与える。
【００１５】
本発明の更なる利点及び特別の詳細は、目下の好ましい実施形態の以下の詳細な説明に関連して以下に記載されるであろう。
【００１６】
（好適な実施形態の説明）
本発明による幾つかの双眼鏡タイプの観察装置が図１〜図２３に概略的に示され、同一要素は同一番号によって識別される。広角レンズ群が、例えば４０度の所望の視野を提供し、例えば、ここに引用する米国特許第５４１６３１５号に開示されている在来の設計のものとすることができる。対物レンズ光学系６６が、およそ２１ｍｍ有効焦点距離、Ｆ／１．２を有する、プラスチック又はガラスレンズＬのような、およそ２乃至７つの光学要素を含む。
【００１７】
対物レンズ光学系６６は、観察されている対象物からの光を入力端部７２で受け、かつ、その対象物の映像を映像増倍管６８の入力端部、即ち光電陰極側７４に伝達するように設計される。
【００１８】
映像増倍管６８は、入力端部７４に伝えられた対象物の可視映像及び／又は赤外映像を受けることによって、観察者が対象物を暗条件で見ることを可能にする。映像増倍管６８は、受け取った映像を、映像増倍管６８の出力端部で、所定の狭い帯域の波長で増倍した可視出力映像に変換する。映像増倍管は、その技術分野で周知である。例えば、映像増倍管６８は、入力端部７４にＧａＡｓ光電陰極を有し、図１〜図２３の双眼鏡のような観察装置５０は、一般的に、対象物からの光を受ける入力端部（７２，９０）と、入力端部から受けた光を受け、かつ、受けた光を装置の出力端部（８０，９２）に伝達する光学的伝達装置とを有し、光学的伝達装置において、出力端部から外に透過した光が、６０度のより広い水平視野の対象物視野を形成する。
【００１９】
図１〜図３が、上述の方法で機能する、本発明による双眼鏡のような観察装置５０の一実施形態を示す。観察装置５０はハウジング組立体５２に収容され、ハウジング組立体５２は、ブリッジ５７によって互いに連結された一対のハウジング５４及び５６を有し、それらは、観察者の右眼５８及び左眼６０をそれぞれ覆うために配置される。一対のアイレット６１が、ストラップ等を受けるようにハウジング５４及び５６に設けられて、その結果、使用者は、観察装置５０を、使用しないときに、首の周りで具合良く支持することができる。
【００２０】
ハウジング５４及び５６の各々は、図１に示すように、ハウジング組立体５２を二等分する（破線によって示された）平面６３について互いに鏡像である同一の光学系を収容する。したがって、ハウジング５４に関する後に続く議論は、ハウジング５６に等しく適用できる。
【００２１】
図１に示すように、ハウジング５４は二つの別々の光学構成要素６２及び６４を含む。内側の光学構成要素６２は、外側の光学構成要素６４と等しい光学的構成を有する。したがって、内側の光学構成要素６２の構造に関する後に続く議論は、外側の光学構成要素６４に等しく適用できる。内側の光学構成要素６２は、三つの主な光学的構成、即ち、（１）対物レンズ光学系、（２）映像増倍管６８、及び、（３）接眼レンズ光学系を含む。対物レンズ光学系６６は、対象物からの光を受ける入力端部７２を構成する。対物レンズ光学系６６は、他の映像増倍構造も使用できる場合があり得ると認識されるであろうけれども、「Ｐ−２０」光として知られる光の可視帯域を生じさせる緑色の蛍光体によって放出される、映像増倍管６８からの出力光を有する。
【００２２】
映像増倍管６８はまた、映像データのビットを、光電陰極入力端部７４から蛍光体出力端部７８へ伝達するための（７５で概略的に示す）光ファイバー束を含む。光ファイバー束７５は、好ましくは、１８０度の映像回転をもたらすように、その技術分野で周知の方法で捻られ、その結果、対象物の直立像が使用者の眼に与えられるであろう。
【００２３】
映像増倍管６８によって作り出された増倍した可視出力映像は、接眼レンズ光学系７０によって、内側の光学構成要素６２の出力端部８０へ伝送される。出力端部８０から伝送された光は、右眼５８の光軸と整列された光軸８４に沿って伝送される。接眼レンズ光学系７０は、ここに引用する米国特許第５４１６３１５号のような在来の設計のものでもよい。接眼レンズ光学系７０は、およそ２１ｍｍ、Ｆ／１．２の有効焦点距離を有するプラスチック又はガラスレンズＬのような、およそ２乃至７つの光学要素を含む。対物レンズ光学系のレンズＬは、好ましくは、球面又は非球面の設計である。
【００２４】
視野を拡大するために、外側の光学構成要素６４が設けられ、外側の光学構成要素６４はまた、対象物からの光を観察者へ差し向ける。以前に説明したように、外側の光学構成要素６４は、以前に説明した内側の光学構成要素６２と同じ光学構造を有する。内側の光学構成要素６２のように、外側の光学構成要素６４は、内側の光学構成要素６２の対応するものと同様に機能する、対物レンズ光学系６６、映像増倍管６８及び接眼レンズ光学系７０を含む。したがって、外側の光学構成要素６４の対物レンズ光学系６６及び接眼レンズ光学系７０は、各々、内側光学構成要素６２のうちの対応するものと同様に、およそ２１ｍｍの有効焦点距離を有する。
【００２５】
上述の外側の光学構成要素６４は、内側の光学構成要素６２のものと同様に機能する。外側の光学構成要素６４は対象物からの光を受ける。次いで、受けられた光は、対物レンズ光学系６６によって映像増倍管へ伝送され、映像増倍管は、増倍した映像を生成し、増倍した映像は、接眼レンズ光学系７０によって受光される。次いで、接眼レンズ光学系７０は映像を外側の光学構成要素６４の出力端部８０へ送る。出力端部８０から伝送された光は、およそ３０°乃至３５°の範囲の角度だけ、好ましくは、３０度だけ光軸８４からずれた光軸８２に沿って進む。
【００２６】
以前に述べたように、左眼６０用の内側の光学構成要素８６は、内側の光学構成要素６２と同様な構造を有し、同様に機能する。同様に、左眼６０用の外側の光学構成要素８８は、外側の光学構成要素６４と同様な構造を有し、同様に機能する。換言すれば、内側の光学構成要素８６及び外側の光学構成要素８８は、各々、対象物からの光を入力端部９０で受け、対象物のそれらの映像をそれぞれの出力端部９２へ伝送する。図１に示すように、内側の光学構成要素８６の映像増倍管６８からの光は、光軸９４に沿って投射され、光軸９４は左眼６０の光軸と整列され、かくして、光軸８４と実質的に平行である。外側の光沢構成要素８８からの映像は光軸９６に沿って投射され、光軸９６は、３０度乃至３５度の範囲の角度だけ、好ましくは３０度だけ光軸９４からずれている。図２に最も良く示すように、ハウジング５４及び５６の各々のための二つの接眼レンズ光学系７０は、互いに隣に位置決めされ、その結果、両方の映像が、出力端部８０及び９２で、接続レンズ光学系の出口要素の間の目立つ境界ラインなしで連続して見える。前方の眼を向けた方向に対して、各ハウジング５４及び５６のための二つの隣接した接眼レンズ光学系は、右に（左に）約５０度で始まって、左に（右に）１５度で終わる連続的な水平視野を提供する。
【００２７】
図１に示すように、光学系は、観察者の眼５８及び６０の視線と整列している。さらに、図２に示すように、出力端部８０及び９２は、各々、それぞれの入力端部７２及び９０より下にずれてもよい。これは、映像増倍管６８の出力端部７８と接眼レンズ光学構成要素７０との間に、周知のミラー装置又はプリズム装置（図示せず）を挿入することによって成し遂げられる。その装置はまた、異なる使用者に適合するように、二つのハウジング５４及び５６内の接眼レンズ光学系間の眼幅を調節するための周知の機構９８を有する。
【００２８】
観察者への四つの光軸８２、８４、９４、９６に沿って同時に伝達された光によって作り出された視野１００が、図３に示される。視野１００は、互いに重なり合った出力端部８０及び９２の各々から形成された部分視野を有している結果である。四つの部分視野は、およそ４０度の水平視野と、およそ４０度の垂直視野と、を有する円形である。視野１００は、互いに分離された二つの周辺部分１０２及び１０４を含み、各周辺部分１０２及び１０４は、観察者に及ぶ単眼の効果を有する。視野１００は、およそ３０度にわたって重なり合う中央領域１０６を含む。中央部分１０６は、単眼用領域１０２と単眼用領域１０４との間に配置され、そして、中央領域において十分な奥行知覚及び正確な立体視を提供するように、観察者の両眼５８及び６０によって見られる。視野１００は、およそ４０度の垂直視野と、およそ１００度の水平視野と、を有する。
【００２９】
図１〜図３の上述の双眼鏡のような観察装置５０は、およそ５５０ｇの質量、６乃至７ミクロンのピッチのマイクロチャネルプレート（ｍｉｃｒｏ−ｃｈａｎｎｅｌ ｐｌａｔｅ、ＭＣＰ）、６０ＬＰ／ｍｍ以上の限界分解能、２０ｍｍ以上の射出瞳距離、及び、およそ１．１５ｃｙ／ｍｒ　ｍｉｎの装置分解能を有する。注目すべきは、歪みのない装置５０を作るため、四つの光学構成要素６２，６３，８６及び８８全部の倍率を、互いに２．５％以内であるように制御しなければならないことである。さらに、連結した焦点合わせ機構１０８が、Ｘ方向及びＹ方向で入力端部の位置を調節するために設けられ、その結果、出力端部での二つの隣接した映像の間のいかなる不整合も除去される。
【００３０】
双眼鏡のような観察装置５０の他の例が、対物レンズ光学系６６及び接眼レンズ光学系７０を、その技術分野で周知の多くの方法で変えることによって可能である。例えば、およそ１２０度の水平視野とおよそ５０度の垂直視野が、図４乃至図６の双眼鏡のような観察装置５０によって形成される。図４〜図６の双眼鏡のような観察装置５０は、基本的に、図１〜図３に関連して以前に説明した装置５０と同様な構造及び機能を有し、光学構成要素６２，６４，８６及び８８の対物レンズ光学構成要素６６及び接眼レンズ光学構成要素７０に対して幾つかの軽微な変更を伴う。映像増倍管６８は変わっていない。
【００３１】
図１〜図３の観察装置５０について、内側の光学構成要素６２，８６と、外側の光学構成要素６４及び８８は、各々同一の光学構成を有する。対物レンズ光学系６６及び接眼光学系７０は、例えば、ここに引用する米国特許第５４１６３１５号に開示されている在来の設計のものとすることができる。対物レンズ光学系６６は、およそ１７ｍｍの有効焦点距離を有するプラスチック又はガラスレンズＬのような、およそ２乃至７つの光学要素を含む。接眼レンズ光学系７０は、およそ２２ｍｍの有効焦点距離を有するプラスチック又はガラスレンズＬのような、およそ２乃至７つの光学要素を含む。対物レンズ光学系６６と接眼レンズ光学系７０の両方のレンズＬは、好ましくは、球面又は非球面の設計である。
【００３２】
図４に示すように、光軸８４及び９４は、それぞれ、観察者の右眼５８及び左眼６０の光軸と整列される。光軸８２及び９６は、それぞれ、光軸８４及び９４から、およそ３５度だけずれる。
【００３３】
四つの光軸８２，８４，９４及び９６に沿って同時に伝送した光によって作り出された視野１００を図６に概略的に示す。視野１００は、出力端部８０及び９２から形成された、互いに重なり合う部分視野を有している結果である。四つの部分視野は、各々、およそ５０度の水平視野と、およそ５０度の垂直視野と、を有する円形である。図３に示したのと同様に、視野１００は二つの単眼用領域１０２，１０４と、３５度の両眼用領域１０６と、を含む。
【００３４】
図４〜図６の上述の双眼鏡のような観察装置５０は、およそ５５０ｇの質量、５７乃至６０ＬＰ／ｍｍの範囲の限界分解能、及び、およそ０．９３ｃｙ／ｍｒ　ｍｉｎの装置分解能を有する。
【００３５】
図７〜図９の双眼鏡のような観察装置５０は、基本的に、図４〜図６に関して以前に説明した観察装置５０と同様な構造及び機能を有し、内側及び外側の光学構成要素６２，６４，８６及び８８の対物レンズ光学構成要素６６が、ＮＯＶＡ−８の登録商標でナイトビジョン社（Ｎｉｇｈｔ Ｖｉｓｉｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって販売された同様の２６乃至２７ｍｍの有効焦点距離の対物レンズ光学構成要素６６に取り替え替えられている。映像増倍管５８も、ＮＯＶＡ−８の登録商標でナイトビジョン社によって販売される。
【００３６】
図１〜図６の観察装置５０について、内側の光学構成要素６２，８６と、外側の光学構成要素６４及び８８は、各々、対物レンズ光学系６６、映像増倍管６８及び接眼レンズ光学系７０用の同一の光学構造を有する。接眼レンズ光学系７０は、例えば、ここに引用する米国特許第５４１６３１５号に開示されているような在来の設計のものとすることができる。接眼レンズ光学系７０は、例えば、およそ２６乃至２７ｍｍの有効焦点距離を有するプラスチック又はガラスレンズＬのような、およそ２乃至７つの光学要素を含む。対物レンズ光学系６６と接眼レンズ光学系７０の両方のレンズＬは、好ましくは、球面又は非球面の設計である。
【００３７】
図７に示すように、光軸８４及び９４は、それぞれ、観察者の右眼５８及び左眼６０の光軸と整列される。光軸８２及び９６は、それぞれ、光軸８４及び９４からおよそ３５度だけずれる。
【００３８】
四つの光軸８２，８４，９４及び９６に沿って同時に伝送された光によって作り出された視野１００が、図９に概略的に示される。視野１００は、出力端部８０及び９２から形成された、互いに重なり合う部分視野を有している結果である。
四つの部分視野は、各々、およそ５０度の水平視野と、およそ５０度の垂直視野とを有する円形である。図４に示したのと同様に、視野１００は、二つの単眼用領域１０２，１０４と、３５度の両眼用領域１０６とを含む。視野１００は、およそ５０度の垂直視野と、およそ１２０度の水平視野とを有する。
【００３９】
図７〜図９の上述の双眼鏡のような観察装置５０は、９５０ｇの質量、６０ＬＰ／ｍｍの限界分解能、６〜７ミクロンのピッチのＭＣＰ、及び、１．２乃至１．４ｃｙ／ｍｒ　ｍｉｎの範囲の装置分解能を有する。
【００４０】
本発明による双眼鏡のような観察装置の第四の実施形態を、図１０〜図１５に示す。より詳細には、図１０〜図１５に、双眼鏡のような観察装置５０が航空機パイロット等用のヘルメット取付バイザー１１０に取り付けられた観察バイザー装置を示す。図１４〜図１５に示すように、バイザー１１０は、飛行士暗視映像装置（Ａｖｉａｔｏｒ Ｎｉｇｈｔ Ｖｉｓｉｏｎ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，ＡＮＶＩＳ）型マウント１１４によって、ヘルメット１１２に取り付けられる。マウント１１４は、バイザー１１０を、使用中の観察者の眼の正面の下げた位置と、使用していないときの観察者の顔面から離れた上げた位置との間で移動させる。観察装置５０は、典型的には、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）情報を投影する入力ポートを有し、他の目的用の、本発明の部分を形成しない適当な電源カップリング及び他の構造は、かくして、ここで説明しない。
【００４１】
図１０〜図１５の双眼鏡のような観察装置５０は、図１〜図９の装置５０に関して以前に説明した観察装置５０と同様な構造及び同様な機能を有し、内側及び外側光学構成要素６２，６４，８６及び８８の対物レンズ及び接眼レンズ光学構成要素６６及び７０は、各々、所望の視野を与える光学構成要素に取り替えられている。図１〜図９の観察装置について、内側の光学構成要素６２，８６、及び、外側の光学構成要素６４及び８８は、各々、対物レンズ光学系６６，映像増倍管６８及び接眼レンズ光学系のための等しい光学構造を有する。対物レンズ及び接眼レンズ光学系６６及び７０は、ここに引用する米国特許第５４１６３１５号に開示されているような在来の設計のものとすることができる。対物レンズ光学系６６は、およそ２１．９ｍｍの有効焦点距離を有するプラスチック又はガラスレンズＬのような、およそ２乃至７つの光学要素を含む。対物レンズ光学系６６と接眼光学系７０の両方のレンズＬは、好ましくは、球面又は非球面の設計である。
【００４２】
図１０、図１１、図１４及び図１５に示すように、全ての四つの光構成要素６２，６４，８６及び８８は、図１〜図９の双眼鏡のような観察装置５０の直線状の光路と対比して、折り曲げられた光路を有する。折り曲げられた光路は、ここに引用する米国特許第５４１６３１５号に開示されているような方法で、光路に沿って、映像増倍管６８と接眼レンズ光学系７０との間に、多数の周知の折り曲げプリズムによって形成される。折り曲げられた光路により装置をバイザー１１０の輪郭に沿って顔面に近い半径方向にまとめ、それによって、全頭重量のどんな結果の重心移動をも最小にすることができる。その装置はまた、突風条件下で生じる筈であるどんな空力的な悪影響をも最小にする低い側面を提供する。
【００４３】
図１１に示すように、光軸８４及び９４は、それぞれ、観察者の右眼５８及び左眼６０の光軸と整合される。光軸８２及び９６は、それぞれ、光軸８４及び９４からおよそ３５度だけずれている。
【００４４】
四つの光軸８２、８４、９４及び９６に沿って同時に透過した光によって作り出された視野１００を図１２に概略的に示す。視野１００は、出力端部８０及び９２から形成された、互いに重なり合う部分視野を含む結果である。四つの部分視野は、各々、およそ４０度の水平視野と、およそ４０度の垂直視野と、を有する円形である。図３に示したのと同様に、視野１００は、二つの単眼用領域１０２，１０４と、３５度の両眼用領域１０６と、を含む。視野１００は、およそ４０度の垂直視野と、およそ１００度の水平視野と、を含む。
【００４５】
図１０〜図１５の上述の双眼鏡のような観察装置５０は、５５０ｇの質量、およそ６０ＬＰ／ｍｍの限界分解能、２０ｍｍ　ｍｉｎ．の射出瞳距離、３０００ｍｉｎ．の装置利得、およそ１．１０ｃｙ／ｍｒ　ｍｉｎの装置分解能を有する。
【００４６】
対物レンズ光学系６２，６４，８６及び８８の各々は、バイザー１１０に取り付けられ、バイザー１１０に設けられた開口を貫いてわずかに延び、かつ、適当な軸受などによってバイザー１１０に取り付けられる。対物レンズ光学系６６はバイザー１１０の適所に固定されるけれども、接眼レンズ光学系７０は、使用者の眼幅に合うように微調整ノブ１１６（図１０）によって調節できる。対物レンズ光学系６６を支持するハウジングは、接眼レンズ光学系７０を適所に調節することができるように、対物レンズ光学系６６の軸受内で回転自在である。図１０〜図１５のバイザー取付パノラマ暗視装置５０の種々の構造上の詳細及び有利な特性は、ここに引用する米国特許第５４１６３１５号に開示されている。
【００４７】
図１０〜図１５の双眼鏡のような観察装置５０は、操縦士及び搭乗員に対する航空機データ及び記号のような二次情報の表示用のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）ユニット１１４を有してもよい。コンバイナー要素１２０が、ＨＵＤ情報を右眼５８の映像増倍シーンに重ねるのに使用され、その結果、それらは同じ面に現れる。かくして、眼の距離調節の変更は必要ない。ＨＵＤ情報は、図１３に示すように、視野１００中に、およそ幅２８度に高さ２０度の、使用者の前方を見る視線上に中心をおく矩形領域１２２を構成する。
【００４８】
ＨＵＤ情報は、好ましくは、緑色の映像増倍シーンと対照をなす色（例えば黄色）で示されるのがよく、ＨＵＤと映像増倍管とが情報を異なる色で提供するのにニ色性コンバイナー（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｃｏｍｂｉｎｅｒ）が使用される。その結果、装置は、二つの光源のいずれからも過度な照明を必要とすることなく、両方の映像について高い輝度を示す。
【００４９】
図１０、図１１、図１４及び図１５は、液晶（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）からなる場合もあるけれども、好ましくは、エレクトロルミネッセンス表示である。これについて、夜間用映像装置における使用者に二次映像を与えるための液晶表示装置の使用を記載している、ここに援用する米国特許第５２５４８５２号が引用される。
【００５０】
一般的には、電子ディスプレイに与えられた情報は、コンピュータで選択され、かつ、書式化され、公称ＲＳ−１７０等の単色のオン−オフ（グレースケールなしのタイプ、又は、グレースケール付きのタイプの）信号として、表示サブシステムに与えられる。ディスプレイパネルは、４８０行に６４０列の最小から１０２４×１０８０（ＳＶＧＡ）画素の映像を示すことができる。コンバイナー１２０が使用されるため、ＨＵＤ映像は連続的に投影され、使用者は、増倍した映像に重なり合う黄色い記号を知覚する。
【００５１】
パノラマ暗視映像装置５０へのＨＵＤユニット１１４の結合は、装置全体に実に少ない重量（例えば、約６５グラム）を加え、したがって、装置全体は、全頭重量の重心の最小移動のため、射出の安全は変わらない。
【００５２】
図１〜図１５を参照して説明した実施形態では、パノラマ暗視映像装置が説明されている。図１７〜図２３に示すように、本発明は、映像増倍手段を含まない映像装置においても利用することができる。図１７〜図２３の双眼鏡のような観察装置５０は、一般的に、図１〜図１５の装置５０に関して以前に説明した装置５０と同様の構造及同様の機能を有する。図１〜図１５の観察装置５０と、図１７〜図２３の観察装置５０との間の一つの違いは、図１７〜図２３の観察装置では、対物レンズ光学系６６からの光が、映像増倍管によって増倍されることなく、接眼レンズ光学系７０へ直接伝送されることである。図１〜図１５の観察装置５０と同様に、図１７〜図２３の観察装置は、眼ごとに二つの光学構成要素を使用することによって、拡大した視野を作り出すことができる。図１７〜図２３の観察装置は、１０００ヤードの距離で１１３ヤードの水平視野を作り出す、ジェイソンン（Ｊａｓｏｎ）７×３５パーマフォーカス（ＰｅｒｍａＦｏｃｕｓ）双眼鏡セットである図１６の先行技術の双眼鏡によって作り出される４３度の視野より大きな視野を作り出すであろう。
【００５３】
図１７〜図２３の双眼鏡のような観察装置５０は、内側の光学構成要素６２，８６と、外側の光学構成要素６４及び８８と、を含み、各構成要素は、対物レンズ光学系６６及び接眼光学系７０について等しい光学構造を有する。対物レンズ光学系６６及び接眼レンズ光学系７０は、ここに引用する米国特許第５４１６３１５号に開示されているように、在来の設計のものとすることができる。対物レンズ光学系６６は、およそ１６０ｍｍの有効焦点距離を有するプラスチック又はガラスレンズＬのような、およそ２乃至７つの光学要素を含む。接眼レンズ光学系７０は、およそ２５ｍｍの有効焦点距離を有するプラスチック又はガラスレンズＬのような、およそ２乃至７つの光学構成要素を含む。対物レンズ光学系６６及び接眼レンズ光学系７０の両方のレンズＬは、好ましくは、球面又は非球面の設計である。
【００５４】
図１７及び図２１に示すように、四つの対物レンズ光学系６６からの光は、接眼レンズ光学系７０に入る前に、中間の光学構成要素１２４及び１２６に通される。光学構成要素１２４は、好ましくは、観察者に直立像を示すために、内側の光学構成要素６２及び８６からの映像を１８０度だけ回転させるポロプリズムである。光学構成要素１２６は、好ましくは、直立像を与えるために、外側の光学構成要素６４及び８８からの映像を回転させ、かつ曲げるシュミットプリズムである。
【００５５】
図１７及び図２１に示すように、光軸８４及び９４は、それぞれ、観察者の右眼５８及び左眼６０の光軸と整合される。光軸８２及び９６は、それぞれ、光軸８４及び９４から、およそ３５度だけずれる。
【００５６】
図１７及び図２１に示す四つの光軸８２，８４，９４及び９６に沿って伝送された光によって作り出された視野１００は、図６に示すものと同様である。視野１００は、出力端部８０及び９２から形成された、互いに重なり合う部分視野を有している結果である。四つの部分視野は、各々、およそ５０度の水平視野と、およそ５０度の垂直視野と、を有する円形である。視野１００は、二つの単眼用領域１０２，１０４と、３５度の両眼用領域と、を含む。視野１００は、およそ５０度の垂直視野と、およそ１２０度の水平視野と、を有する。図１７の双眼鏡のような観察装置５０は、例えば、１０００ヤードの距離で４９５ヤードの水平距離を理論的に作り出す。図１８〜図２３の観察装置５０は、１０００ヤードで１０５８フィートの水平視野を作り出す。
【００５７】
図１〜図１５の先の実施形態におけるように、各ハウジング５４及び５６内の接眼レンズ光学系７０は互いに隣接して位置決めされ、その結果、全体のパノラマ映像が、接眼レンズの射出要素間に目立つ境界線なしで、連続して見える。
【００５８】
図１８〜図２３の観察装置５０は、幾つかの点で、図１７の観察装置５０と異なる。まず、図１８〜図２３の観察装置５０の外側構成要素６４及び８８は、各々、入力端部７２に挿入された楔形状レンズ１２８を含む。レンズ１２８は、外側の構成要素６４及び８８に入る視線を周知の方法で偏向させる。外側の構成要素６４及び８８は、対物レンズ光学系６６からの光を、プリズム１２６に隣接して設置される一対の楔形状レンズ１３２及び１３４へ差し向ける鏡１３０を更に含む。図２１に示すように、レンズ１３２及び１３４は、それぞれ、平行な入力面１３６と出力面１３８とを形成するように互いに配置される。レンズ１３２及び１３４は、レンズ１２８によって生じた色を補正する。
【００５９】
本発明の同等の更なる実施形態が、図２４〜図２９に示され、ヘリコプターや輸送飛行のような、高いＧの考慮されない飛行に関連して使用されることを特に予定する。射出の可能性のないかかる設定では、減じた重心は関係ない。対象物からの光を受ける入力端部（１７２，１９０）と、入力端部から受けた光を受け、かつ、受けた光を装置の出力端部（１８０，１９２）へ伝える光学伝送系（１６２，１６４，１８６，１８８）とを有する観察装置１５０が示され、そこに、出力端部を透過した光が、６０度の水平視野より大きな、物体の視野を形成する。合衆国陸軍による研究は、夜間飛行に最も効率的な視野が約８０度であることを示唆する。しかしながら、視野を拡大すると分解能に不利にはたらくことは、暗視の一般的な問題である。この発明の装置は、両方の要素を向上させる。
【００６０】
図２４は、ブリッジ１５７によって互いに連結された一対のハウジング１４及び１５６を有するハウジング組立体１５２に収容された双眼鏡のような観察装置１５０の更なる実施形態を示す。ハウジング１５４及び１５６は、観察者の右眼１５８及び左眼１６０をそれぞれ覆うために配置される。
【００６１】
ハウジング１５４及び１５６の各々は、図２４及び図２５に示すように、ハウジング組立体１５２を二等分する（破線で示された）平面１６３について互いに鏡像である等しい光学系を収容する。ハウジング１５４及び１５６は、観察者の右眼１５８及び左眼１６０をそれぞれ覆うために配置される。
【００６２】
図２４に示すように、ハウジング１５４は、二つの別々の光学構成要素１６２及び１６４を含む。内側の光学構成要素１６２は、ハウジング１５６の内側の光学構成要素１８６と同一の光学構造を有する。したがって、内側の光学構成要素１６２の構造に関する以下の議論は、内側の光学構成要素１８６に等しく適用できる。内側の光学構成要素１６２は、三つの主な光学構造、即ち、（１）対物レンズ光学系１６６、（２）映像増倍管１６８及び（３）接眼レンズ光学系１７０を含む。対物レンズ光学系１６６は、物体からの光を受ける入力端部１７２を構成し、増倍管１６８を有する。対物レンズ光学系１６６は、物体からの光を受ける入力端部１７２を構成する。対物レンズ光学系１６６は、他の映像増倍構造も使用される場合があることが認識されるであろうが、「Ｐ−２０」又は「Ｐ−４３」として知られる可視帯域の光を生じさせる緑色蛍光体によって放出される、映像増倍管１６８からの出力光を有する。
【００６３】
映像増倍管１６８は、在来の１８ｍｍ管より重量の軽い新しい１６ｍｍ型の高解像度の管である。この装置では四つの映像増倍管が利用されるため、在来の設計に使用された二つの１８ｍｍの映像増倍管と比べて、遙かに軽い適当な１６ｍｍの映像増倍管１６８をバージニア州のＩＴＴ暗視ロアノーク（ＩＴＴ Ｎｉｇｈｔ Ｖｉｓｉｏｎ Ｒｏａｎｏｋｅ）から入手できることは重要である。映像増倍管１６８は、映像データのビットを、図１〜図２３に関して示しかつ説明した実施形態と関連して上述したのと大変よく似た方法で、光電陰極入力端部から蛍光体出力端部へ伝達するための、当該技術分野で周知の光ファイバー束を有する。光ファイバー束は、好ましくは、当該技術で周知の方法で捻らて、１８０度の映像回転を提供し、その結果、物体の直立映像が観察者の眼に与えられる。
【００６４】
映像増倍管１６８によって作り出された増倍した可視出力映像は、接眼レンズ出力系１７０によって内側の光学構成要素１６２の出力端部１８０へ伝えられる。出力端部１８０から透過した光は、右眼１５８の光軸に整合した光軸１８４に沿って伝送される。接眼レンズ光学系１７０は、ここに引用する米国特許第５４１６３１５号のように、在来の設計のものとすることができる。接眼レンズ光学系１７０は、およそ２４ｍｍ、Ｐ／１．２の有効焦点距離を有するプラスチック又はガラスレンズＬのような、およそ２乃至７つの光学要素を含む。対物レンズ光学系のレンズＬは、好ましくは、球面又は非球面の設計である。
【００６５】
視野を拡大するために、外側の光学構成要素１６４は、物体からの光を観察者へ向けることも行う。外側の光学構成要素１６４は、映像増倍管１６８と光学装置とを含み、この光学装置は、上述の図１０及び図１１に関して示され、かつ上述された折り曲げられた対物レンズ光学系６６と実質的に同じであり、米国特許第５４１６３１５号に開示されている設計のものとすることができる。外側の光学構成要素１６４は、およそ２４ｍｍの有効焦点距離を有するプラスチック又はガラスレンズＬのような、２乃至７つの光学要素を含む。光学構成要素１６４のレンズＬは、好ましくは、球面又は非球面の設計である。外側の構成要素１６４及び１８８の折り曲げられた光路は、それらの入力端部を、内側の構成要素１６２及び１８６の入力端部に対して側方に間隔を保ってより近づけて、視差を減らすことができる。
【００６６】
上述の外側の光学構成要素１６４は、その外側の光学構成要素１６４の入力端部１７２が物体からの光を受けるように作動する。次いで、受けられた光は、対物レンズ光学系を経て、ミラー１６４ａ、続いてプリズム１６４ｂを経て、フィールドフラットナーレンズによって構成された映像増倍管１６８の入力端部に伝達される。映像増倍管１６８は、接眼レンズ光学系１７０によって受けられる、増倍した映像を生成する。次いで、接眼レンズ光学系１７０は、その映像を外側の光学構成要素１６４の出力端部１８０に送る。出力端部１８０から伝送された光は、内側の光学構成要素１６２の光軸１８４から、およそ３０度乃至３５度の範囲の角度だけ、好ましくは約３０度だけずれる光軸１８２に沿って進む。電力は、電気的ワイパー接触子１６９によって、内側の光学構成要素１６２及び外側の光学構成要素１６４の両方の映像増倍管１６８に供給される。
【００６７】
前述のように、左眼１６０用の内側の光学構成要素１８６は、内側の光学構成要素１６２と同様な構造を有し、同様に作動する。同様に、左眼１６０用の外側の光学構成要素１８８は、外側の光学構成要素１６４と同様な構造を有し、同様に作動する。換言すれば、ハウジング１５６の内側の光学構成要素１８６及び外側の光学構成要素１８８は、各々、入力端部９０で物体からの光を受け、その物体のそれらの映像を、それぞれの出力端部１９２へ伝達する。図２４に示すように、内側の光学構成要素１８６からの映像は、映像増倍管を通過し、次いで、映像は、左眼の光軸と整列された光軸１９４に沿って投射され、かくして、光軸１８４と実質的に平行である。外側の光学構成要素１８８からの映像は、結局、光軸１９４から３０度乃至３５度の範囲の角度だけ、好ましくはおよそ３０度だけずれる光軸１９６に沿って投射される。
【００６８】
図２５に示すように、ハウジング１５４及び１５６の各々についての二つの接眼レンズ光学系１７０は、互いに隣接して位置され、その結果、出力端部１８０及び１９２での両方の映像は、接眼レンズ光学系の射出要素間に目立つ境界線なしで連続して見える。前方を見る方向に対して、各ハウジング１５４及び１５６について二つの隣接する接眼レンズ光学系は、右に（左に）約５０度で始まり、左に（右に）約１５度で終わる連続的な水平視野を提供する。
【００６９】
図２４及び図２５に示すように、光学系は、観察者の眼１５８及び１６０の視線と整列している。装置は、標準型では、本発明の暗視ゴーグルを標準支給の操縦士のヘルメットに取り付けるための周知のＡＮＶＩＳ取付装置１５１をも含む。取付装置１５１は、普通には、異なる使用者に適応するために、二つのハウジング５４及び５７内の接眼レンズ光学系管の眼幅を直接するための機構１５１ａを含む。機構１５１ｂは、装置の前後位置を調節するための調節ダイヤルである。暗視装置全体１５０及びブリッジ１５７は、ＡＮＶＩＳ装置の周知の要素である機構１５１ｃによって、操縦士のヘルメットに分離可能に付けられる。
【００７０】
内側の二つの対物レンズ光学構成要素１６６及び１８６は、１８インチから無限遠まで焦点調節可能であり、他の光学構成要素１６８及び１８８は、無限遠に固定されている。内側の光学チャネルは、折り曲げられておらず、大口径のＦ／１．０５の対物レンズを付けて設計されている。外側の光学チャネル１６８及び１８８は、視差及び大きさを減ずるために、Ｆ／１．１７の対物レンズを折り曲げられた光学チャネル設計を採用する。接眼レンズの有効焦点距離は２４．０ｍｍであり、一方、射出瞳距離は、３０ｍｍまで増加された。ＡＮ／ＡＶＳ−６及びＡＮ／ＡＶＳ−９に目下使用された全ての機械的な調節装置は、同一（即ち、傾斜、独立した眼幅調節装置、上／下、及び左／右）及び同種類のものである。
【００７１】
四つの光軸１８２，１８４，１９４，１９６に沿って観察者へ同時に伝送された光によって作り出された視野２００を、図２６に概略的に示す。視野２００は、出力端部１８０及び１９２の各々から形成された重なり合う四つの部分視野を有している結果である。特に図２６に示すように、部分視野の各々は、およそ４０度の水平視野と、およそ４０度の垂直視野と、を有する円形である。視野２００は、互いに分離した周辺領域２０２及び２０４を含み、各周辺領域２０２及び２０４は、観察者に対して単眼効果を有する。視野２００は、およそ３０度にわたる重なり合う中央領域２０６を含む。中央領域２０６は、単眼用領域２０２と単眼用領域２０４との間に配置され、そして、中央領域において十分な奥行知覚及び正確な立体視を提供するように、観察者の両眼１５８及び１６０によって見られる。視野２００は、およそ４０度の垂直視野と、およそ１００度の水平視野とを有する。
【００７２】
図２４及び図２８の双眼鏡のような観察装置１５０も、操縦士及び搭乗員に対する航空機データ及び記号のような二次情報の表示用のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）ユニット２１４を有してもよい。ビームコンバイナー要素２２０が、ＨＵＤ情報を右眼１５８の映像増倍シーンに重ねるのに使用され、その結果、それらは同じ面に現れる。かくして、眼の距離調節の変更は必要ない。コンバイナー２２０は、光の１０％を反射するとと同時に、９０％を透過する。ＨＵＤ２１４は航空機の制御装置にケーブル２１５によってつながれる。航空機制御装置のデータは、対物レンズと共にＨＵＤに従う柔軟な多導体コネクタ２１５’を経由して伝送される。ＨＵＤ情報は、図２９に示すように、使用者の前方を見る視線上に中心を置く、視野２００中のおよそ幅２８度に高さ２０度の矩形領域２２２を構成する。
【００７３】
上述の変形例のＨＵＤ装置について、ＨＵＤ情報は、好ましくは、緑色の映像増倍シーンと対照をなす色（例えば黄色）で提供され、ＨＵＤと映像増倍管とが情報を異なる色で示すように、ニ色性コンバイナーが使用される。その結果、装置は、二つの光源のいずれからも過度な照明を必要とすることなく、両方の映像について高い輝度を提供する。
【００７４】
図２７及び図２８に示すヘッドアップディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）からなる場合もあるけれども、普通、ＡＭＥＬＤ（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｉｓｐｌａｙ、能動マトリクスエレクトロルミネッセントディスプレイ）と呼ばれる。これについて、夜間用映像装置における使用者に二次映像を与えるための液晶表示装置の使用を記載している、ここに援用する米国特許第５２５４８５２号が引用される。一般的には、電子ディスプレイに与えられた情報は、コンピュータで選択され、かつ、書式化され、公称ＲＳ−１７０等の単色のオン−オフ（グレースケールなしのタイプ、又は、グレースケール付きのタイプの）として、表示サブシステムに与えられ、図１０〜図１５のバイザー取付パノラマ暗視装置５０は、ここに引用する米国特許５４１６３１５号に詳細に開示されている。
【００７５】
図２４及び図２５の双眼鏡のような観察装置１５０は、およそ６００ｇの質量、およそ６４ＬＰ／ｍｍの限界分解能、３０ｍｍ　ｍｉｎ．の射出瞳距離、８０００ｍｉｎ．の装置利得、およそ１．３ｃｙ／ｍｒ　ｍｉｎの装置分解能を有する。図２７及び図２８の双眼鏡のような観察装置１５０は、およそ６５０ｇの質量、およそ６４ＬＰ／ｍｍの限界分解能、３０ｍｍ　ｍｉｎ．の射出瞳距離、７０００ｍｉｎ．の装置利得、およそ１．３ｃｙ／ｍｒ　ｍｉｎの装置分解能を有する。
【００７６】
図３０〜図４０は、さらに、個々の光学チャネルがモジュール方式で、かくして、互いに分離できるように設計された、ＰＮＶＧゴーグルの別の実施形態を示す。図３０及び図３１は、ＨＧＵ−５６／Ｐヘルメット３０４のバイザー３０２に取り付けられた、この発明のモジュール方式ＰＮＶＧ組立体３００を示す。モジュール方式ＰＮＶＧ組立体３００は、バイザー３０２に在来の手段によって固定することができる。４つの光学チャネル３１０，３２０，３３０，３４０の各々は、別々に密封され、かつ独立式のモジュールである。ＰＮＶＧ組立体３００からのどの単一モジュールの取り外しも、いかなる圧力密封をも破壊せず、また、取り外したモジュール又はどの残存するモジュールの光学性能をも低下させない。モジュールによって必要とされる電極及び情報（即ち、データ信号等）は、モジュール間に設けられた電気コネクタ手段を介して提供される。かかる装置は、例えば、図３７に示すように、外側の光学モジュール３１０に設けられたワイパー接触子３１２や、図３９に示すように、それぞれ、内側の光学モジュール３２０，３３０に設けられた接触パッドを含む場合もあり得る。
【００７７】
モジュールは、適切な位置決め、及び隣り合うモジュールの整合を確保する取付手段を有する。図３７及び図３９に最も良く示すように、かかる取付手段は、各モジュールを隣のモジュールが摺動自在に受け入れ、かつ、隣のモジュールに固定するさねはぎタイプのコネクタ３１４，３２４，３３４を含んでもよい。好ましい実施形態では、各モジュール内に収容された一体の電気コネクタ（例えば、ワイパー接触子３７やリレー３２８及び３３８）が、モジュール機械的な取付けと同時に行われるように、隣接したモジュール間での電気的接続を可能にするが、電気的及びデータ接続は、例えば、隣接するモジュール間に延びるケーブルコネクタ等を経由して別々に行われてもよい。
【００７８】
ＰＮＶＧ組立体３００の四つの主な光学チャネルのモジュール方式に加えて、ディスプレイ３６０（即ち、ＨＵＤ）及びカメラ３７０が、なおモジュール方式である。個々の光学モジュールと同様に、これらの構成要素３６０，３７０の各々は、別々に密封された独立のモジュールである。カメラ３７０は、飛行操縦用のヘルメット組立体と共に普通に使用されたタイプのものである。ディスプレイ３６０又はカメラ３７０の取り外しは、いかなる圧力密封をも破壊せず、また、取り外したモジュール又はいかなる残存するモジュールの性能をも低下させない。さらに、カメラ又はディスプレイによって必要とされる電極及び情報（即ち、データ信号等）は、各モジュールに設けられた電気コネクタ手段を介して提供される。
【００７９】
モジュラー構成要素３１０，３２０，３３０，３４０の四つの光軸に沿って同時に伝送された光によって作り出された視野４００を、図３８に概略的に示す。視野４００は、モジュールの出力端部から形成された、互いに重なり合う部分視野を有している結果である。視野４００は、二つの単眼用領域４０２，４０４と、４０度の両眼用領域４０６と、を含む。視野４００は、およそ４０度の垂直視野と、およそ９５度の全体の水平視野と、を有する。
【００８０】
外側の光学モジュールは同じであり、交換可能である。かかるモジュールは、右の外側のモジュール又は左の外側のモジュールとして役立つように、簡単に１８０°回転若しくは反転することができる。右の内側のモジュール及び左の内側のモジュールは、専用であり、交換可能ではない。
【００８１】
この発明のモジュール方式によってもたらされた著しい利点は、人が、図３３及びず３４に示すようなこの組立体の二チャネルの実施形態だけを所望であれば、内側の光学モジュール３２０，３３０及びブリッジ３５０だけを構成することを採用することができることである。かかる実施形態は、所望であれば、ディスプレイ３６０及びカメラ３７０をも含むことができる。これは、予算が許すとき、エンドユーザが二チャネル版だけを購入し、必要なとき又は資金が許すときに、別に一つ更なる構成要素、即ち、ユニバーサルの外側の光学モジュールを購入して、二チャネル装置をパノラマに変換することを可能にする。これは、特に、軍事予算が制限された開発途上国にとって利点である。これはまた、二チャネル組立体が、操縦士以外の航空搭乗員又は地上整備員のような、無光条件又は弱光条件の視界を必要とするが、パノラマ性能を必要としない人によって使用されることを可能にする。
【００８２】
操作の見地から、各光学モジュールは、先の実施形態で論じた非モジュール方式の光学チャネルのものと同様に作動する。かくして、各光学モジュールは、入力端部３１１，３２１，３３１，３４１で、観察されている物体からの光を受け、そして、その物体の映像を内部の映像増倍手段（図示せず）に伝達するように設計される。映像増倍手段は、観察者が、物体を暗い条件で観察することを、その入力端部に伝達された物体の見える可視の及び／又は増倍した光の映像を受けることによって可能にする。映像増倍手段は、受けた映像を、その出力端部で所定の狭い波長帯域の増倍した可視出力映像に変換する。例えば、映像増倍手段は、その入力端部にＧａＡｓフォトダイオードを有してもよい。光学伝達装置は、入力端部から受けた光を受け、次いで、受けた光を各モジュールの出力端部３１３，３２３，３３３，３４３に伝達する。
【００８３】
本発明によって提供した装置及び方法を好ましい実施形態で説明してきたが、当業者は、特許請求の範囲に記載されたこの発明の範囲から逸脱することなく、変更及び変形を行うことができることを理解するであろう。かかる変更及び変形は、添付の特許請求の範囲内にあると考えられる。例えば、バイザー取付暗視映像装置、又は、ヘルメット取付暗視映像装置をここに説明したが、装置は、所望であれば、ヘルメットに直接取り付けるように容易に設計される場合もあり得る。更に、図１〜図４０の光学構成要素は、それらの有効な構成要素が、所望の倍率、及び、その装置の構成要素の有効焦点距離のような観察装置の所望のパラメータを達成することができる限り、互いに異なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による双眼鏡のような観察装置の上面図である。
【図２】
図１の双眼鏡のような観察装置の後面図である。
【図３】
図１の双眼鏡のような観察装置によって作り出された視野の概略図である。
【図４】
本発明による双眼鏡のような観察装置の第二の実施形態の上面図である。
【図５】
図４の双眼鏡のような観察装置の後面図である。
【図６】
図４の双眼鏡のような観察装置によって作り出された視野の概略図である。
【図７】
本発明による双眼鏡のような観察装置の第三の実施形態の上面図である。
【図８】
図７の双眼鏡のような観察装置の後面図である。
【図９】
図７の双眼鏡のような観察装置によって作り出された視野の概略図である。
【図１０】
本発明の双眼鏡のような観察装置の第四の実施形態の正面図である。
【図１１】
図１０の双眼鏡のような観察装置の底面図である。
【図１２】
図１０の双眼鏡のような観察装置によって作り出された視野の概略図である。
【図１３】
図１２の視野に重ね合わされたヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の概略図である。
【図１４】
ヘルメットに取り付けるための取付構造を備えた、図１０の双眼鏡のような観察装置の正面図である。
【図１５】
図１４の双眼鏡のような観察装置の底面図である。
【図１６】
先行技術の双眼鏡のような観察装置の上面図と、その装置によって作り出された視野である。
【図１７】
本発明による双眼鏡のような観察装置の第五の実施形態の上面図と、その装置によって作り出された視野である。
【図１８】
本発明による双眼鏡のような観察装置の第六の実施形態の正面図である。
【図１９】
図１８の双眼鏡のような観察装置の上面図である。
【図２０】
図１８の双眼鏡のような観察装置の後面図である。
【図２１】
図１８の双眼鏡のような観察装置の部分露出図である。
【図２２】
図１８の双眼鏡のような観察装置の側面図である。
【図２３】
図２２の双眼鏡のような観察装置の露出側面図である。
【図２４】
本発明の第七の実施形態による双眼鏡のような観察装置の上面図である。
【図２５】
図２４の双眼鏡のような観察装置の後面図である。
【図２６】
図２４の双眼鏡のような観察装置によって作り出された視野の概略図である。
【図２７】
ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を有する、図２４の双眼鏡のような観察装置の上面図である。
【図２８】
図２７の双眼鏡のような観察装置の後面図である。
【図２９】
ＨＵＤユニットを有する、図２７の双眼鏡のような観察装置によって作り出された視野の概略図である。
【図３０】
ヘルメットのバイザーに取り付けられたこの発明のモジュール方式の実施形態の正面斜視図である。
【図３１】
分離したこの発明のモジュール方式の実施形態の正面斜視図である。
【図３２】
取り外された他の光学チャネルを示す、この発明のモジュール方式の実施形態の正面斜視図である。
【図３３】
取り外された外部光学モジュールを示す、この発明のモジュール方式の実施形態の上面図である。
【図３４】
取り外された外部光学モジュールを示す、この発明のモジュール方式の実施形態の後面図である。
【図３５】
取り付けられた他の光学チャネルを示すこのモジュール方式の発明の上面図である。
【図３６】
取り付けられた他の光学チャネルを示すこのモジュール方式の発明の後面図である。
【図３７】
分離して示された、この発明の他の光学モジュールの斜視図である。
【図３８】
この発明のモジュール方式の実施形態によって作り出された視野の概略図である。
【図３９】
内側左側及び内側右側の光学モジュールの斜視図である。
【図４０】
この発明のモジュール方式暗視や組立体を形成する別々のモジュール要素を示す分解図である。

Claims (27)

1. 観察者が物体を見ることを可能にするためのモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体であって、
   前記物体からの光を受ける第一入力端部と、前記第一入力端部からの光を受ける第一出力端部と、を有し、かつ、前記第一出力端部が、前記第一入力端部から受けた光の伝送される第一光軸を定める、第一光学モジュールを含む、少なくとも二つの光学モジュールと、
   前記物体からの光を受ける第二入力端部と、前記第二入力端部からの光を受ける第二出力端部と、を有し、かつ、前記第二出力端部が、前記第二入力端部から受けた光の伝送される第二光軸を定める、第二光学モジュールと、
   ブリッジと、
   前記第一及び第二光学モジュールを前記ブリッジに、間隔を隔てた並列な状態で、取外し自在に取り付けるための取付手段と、を含む、モジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
2. 前記少なくとも二つの光学モジュールから伝送された光は、およそ４０°の垂直視野を有する視野を形成する、請求項１記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
3. 前記第一及び第二光学モジュールの各々は、入射する赤外光及び／又は可視光を、観察者の眼に与えるための増倍した可視映像に変換するための映像増倍手段を更に有する、請求項１記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
4. 前記光学モジュールの各々は個々に密封され、かつ、独立式である、請求項１記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
5. 前記第一及び第二光学モジュールの各々は、入射する赤外光及び／又は可視光を観察者の眼に与えるために増倍した可視映像に変換するための映像増倍手段を更に有する、請求項２記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
6. 前記光学モジュールの各々は個々に密封され、かつ、独立式である、請求項２記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
7. 前記光学モジュールの各々は個々に密封され、かつ、独立式である、請求項３記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
8. 情報を観察者に表示するために、前記観察組立体に取外し自在に取り付けられ、個々に密封され、かつ、独立式であるヘッドアップディスプレイモジュールを有する、請求項３記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
9. 情報を観察者に表示するために前記観察組立体に取外し自在に取り付けられ、個々に密封され、かつ、独立式であるヘッドアップディスプレイモジュールを有する、請求項６記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
10. 情報を観察者に表示するために前記観察組立体に取外し自在に取り付けられ、個々に密封され、かつ、独立式であるヘッドアップディスプレイモジュールを有する、請求項７記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
11. 前記観察組立体に取外し自在に取り付けられ、個々に密封され、かつ、独立式であるカメラを有する、請求項９記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
12. 前記観察組立体に取外し自在に取り付けられ、個々に密封され、かつ、独立式であるカメラを有する、請求項１０記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
13. 観察者が対象物を弱光条件下で見ることを可能にするためのモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体であって、
    前記物体からの光を受ける第一入力端部と、前記第一入力端部からの光を受ける第一出力端部と、を有し、かつ、前記第一出力端部が、前記第一入力端部から受けた光の伝送される第一光軸を定める、第一内側光学モジュールと、
    前記物体からの光を受ける第二入力端部と、前記第二入力端部からの光を受ける第二出力端部と、を有し、かつ、前記第二出力端部が、前記第二入力端部から受けた光の伝送される第二光軸を定める、第二内側光学モジュールと、
    前記物体からの光を受ける第三入力端部と、前記第三入力端部からの光を受ける第三出力端部と、を有し、かつ、前記第三出力端部が、前記第三入力端部から受けた光の伝送される第三光軸を定める少なくとも一つの外側光学モジュールと、
    入射した赤外光及び／又は可視光を観察者の眼に与えるためのに、増倍した可視映像に変換するための、前記モジュール内に作動可能に位置決めされた映像増倍手段と、
    ブリッジと、
    前記第一及び第二光学モジュールを前記ブリッジに、間隔を隔てた並列な状態で、取外し自在に取り付けるための取付手段と、を含み、
    前記第一、第二及び第三光軸に沿って伝送された光は、前記モジュール方式の双眼鏡のような観察組立体から前記観察者へ同時に伝送され、使用者の一つの眼に与えられる第一周辺部分と、前記中央部分に十分な奥行知覚及び立体視を提供するために使用者の両眼に与えられる中央部分と、からなる連続的な視野を形成する、モジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
14. 前記光学モジュールの各々は個々に密封され、かつ、独立式である、請求項１３記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
15. 前記第一、第二及び第三光学モジュールから伝送された光は、およそ４０°の垂直視野を有する視野を形成する、請求項１４記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
16. 前記物体からの光を受ける第四入力端部と、前記第四入力端部からの光を受ける第四出力端部と、を有し、かつ、前記第四出力端部が、前記第四入力端部から受けた光の伝送される第四光軸を定める、第四の個々に密封され、かつ独立式である外側光学モジュールを更に含み、
    光学モジュール組み合わせた効果が、使用者の左右の眼にそれぞれ示される左右の周辺部分と、中央部分で十分な奥行知覚及び立体視を提供するために観察者の両眼に示される中央部分と、を含む連続的な視野を提供する、請求項１５記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
17. 前記連続的な視野は水平方向に少なくとも８０°であり、前記視野の前記中央部分は水平方向に少なくとも３５°である、請求項１６記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
18. 前記第三及び第四外側光学モジュールは交換可能である、請求項１６記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
19. 観察者が対象物を弱光条件下で見ることを可能にするためのモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体であって、
    前記物体からの光を受ける第一入力端部と、前記第一入力端部からの光を受ける第一出力端部と、を有し、かつ、前記第一出力端部が、前記第一入力端部から受けた光の伝送される第一光軸を定める、第一内側光学モジュールと、
    前記物体からの光を受ける第二入力端部と、前記第二入力端部からの光を受ける第二出力端部と、を有し、かつ、前記第二出力端部が、前記第二入力端部から受けた光の伝送される第二光軸を定める、第二内側光学モジュールと、
    前記物体からの光を受ける第三入力端部と、前記第三入力端部からの光を受ける第三出力端部と、を有し、かつ、前記第三出力端部が、前記第三入力端部から受けた光の伝送される第三光軸を定める、第三外側光学モジュールと、
    前記物体からの光を受ける第四入力端部と、前記第四入力端部からの光を受ける第四出力端部と、を有し、かつ、前記第四力端が、前記第四入力端部から受けた光の伝送される第四光軸を定める、第四外側光学モジュールと、
    入射した赤外光及び／又は可視光を観察者の眼に与えるために、増倍した可視映像に変換するための、前記モジュール内に作動可能に位置決めされた映像増倍手段と、
    ブリッジと、
    前記第一及び第二光学内側モジュールを前記ブリッジに、間隔を隔てた並列な状態で、取外し自在に取り付けるための取付手段と、を含み、
    前記第一、第二、第三及び第四光軸に沿って伝送された光は、前記モジュール方式の双眼鏡のような観察組立体から前記観察者へ同時に伝送され、かつ、少なくとも３５°の垂直視野と、少なくとも８０°の水平視野と、を有する視野を形成する、モジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
20. 前記光学モジュールの各々は個々に密封され、かつ、独立式である、請求項１９記載のモジュール方式のパノラマ観察組立体。
21. 前記モジュール間に、電力及び情報の自由な流れを可能にするための、前記モジュール間に設けられた電気コネクタ手段を有する、請求項２０記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
22. 前記モジュールは、前記外側モジュールを前記内側モジュールに取り付けるための取付手段を有し、前記モジュールは、適切な整合で、互いに取外し自在に取り付けられる、請求項２１記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
23. 前記第三及び第四外側モジュールは交換可能である、請求項２２記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
24. 情報を観察者に表示するための、前記組立体に取外し自在に取り付けられ、個々に密封されかつ独立式であるヘッドアップディスプレイを有する、請求項２３記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
25. 前記観察組立体に取外し自在に取り付けられ、個々に密封され、かつ、独立式であるカメラを有する、請求項２４記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
26. 前記電気コネクタ手段は、隣り合うモジュールにワイパー接触子及び接触パッドを構成する、請求項２５記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。
27. 前記取付手段は、さねはぎコネクタを構成する、請求項２６記載のモジュール方式の双眼鏡のような観察組立体。

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