(57)【要約】      （修正有）【課題】視認性が強い波長を含んだ特定波長帯域で、斜入射による反射防止膜特性が優れ、逆入射光ゴーストの視認性が低く、良好なる観察が容易な観察光学系を提供する。【解決手段】物体像を観察するための観察光学系であって、複数の屈折光学素子からなる接眼光学系を有し、接眼光学系は正の屈折力の正レンズＧ１と、正の屈折力の正レンズＧ２を有する。正レンズＧ１又は正レンズＧ２のうち少なくとも１つの光学面には多層膜からなる反射防止膜が施されており、反射防止膜の膜構成の反射率Ｒ（Ｒ５０）、Ｒ（Ｂ５０）、Ｒ（Ｒ０）、Ｒ（Ｂ０）を各々適切に設定する。【選択図】図１
2018169515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定面に形成される物体像を観察するための観察光学系であって、前記観察光学系は、複数の屈折光学素子からなる接眼光学系を有し、前記接眼光学系は、観察側から所定面側へ順に配置された、観察側に凸面を向けた正の屈折力の正レンズＧ１と、観察側に凸面を向けた正の屈折力の正レンズＧ２を有し、
前記正レンズＧ１の光学面又は前記正レンズＧ２の光学面のうち観察側に凸面を向けた光学面の少なくとも１つの光学面には多層膜からなる反射防止膜が施されており、波長７００ｎｍで入射角５０度での前記反射防止膜の反射率をＲ（Ｒ５０）、
波長４５０ｎｍで入射角５０度での前記反射防止膜の反射率をＲ（Ｂ５０）、
波長７００ｎｍで入射角０度での前記反射防止膜の反射率をＲ（Ｒ０）、
波長４５０ｎｍで入射角０度での前記反射防止膜の反射率をＲ（Ｂ０）、
とするとき、
Ｒ（Ｒ５０）／Ｒ（Ｂ５０）＜２．０
｜｛Ｒ（Ｒ５０）／Ｒ（Ｂ５０）｝−｛Ｒ（Ｒ０）／Ｒ（Ｂ０）｝｜＜２．０
なる条件式を満足することを特徴とする観察光学系。
【請求項２】
前記正レンズＧ１の観察側のレンズ面の曲率半径をｒ１１、前記正レンズＧ１の焦点距離をｆ１とするとき、
｜ｒ１１／ｆ１｜＜２．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の観察光学系。
【請求項３】
前記正レンズＧ２の観察側のレンズ面の曲率半径をｒ２１、前記正レンズＧ２の焦点距離をｆ２とするとき、
｜ｒ２１／ｆ２｜＜０．６
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の観察光学系。
【請求項４】
前記観察光学系は、観察側から所定面側に順に配置された両凸形状の正レンズＧ１、
両凸形状の正レンズＧ２と両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、
観察側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ、両凹形状の負レンズより構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項５】
前記観察光学系は、所定面上に物体像を形成する対物光学系と、前記対物光学系からの光束が入射する正立像形成用の像反転手段、前記像反転手段からの光束が入射する前記接眼光学系とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の観察光学系を有することを特徴とする光学機器。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の観察光学系を有することを特徴とする双眼鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は観察光学系に関し、特に観察光学系を構成する接眼光学系からの逆入射光ゴーストの視認性を低くし、物体像を良好に観察することができる双眼鏡、望遠鏡、撮像装置等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
双眼鏡や望遠鏡そして撮像装置等の光学機器の観察光学系には、ゴーストやフレアの発生を低減した、高品位かつ高性能な観察ができることが求められている。一般に、ゴーストやフレアの発生を低減するために、レンズ面には反射防止膜が構成されている。多くの反射防止膜は、ある範囲の波長領域でかつある入射角範囲において所望の反射防止性能が得られている。
【０００３】
しかしながら入射角度の大きな斜入射光に対しては、必ずしも所望の反射防止性能が得られていない。そのため、例えば観察光学系を構成する接眼光学系では観察側から接眼光学系に大きな角度で入射した入射光線（逆入射光）が接眼レンズを構成するレンズ面に入り、多重反射を起こし観察側に戻り観察者の瞳に入射する。そうするとフレアやゴースト（以下、これらを逆入射光ゴーストという。）が発生してくる場合がある。
【０００４】
従来から、このような逆入射光ゴーストを低減するようにした観察光学系が提案されている（特許文献１乃至３）。特許文献１では可視域の波長よりも小さいナノサイズのくさび状の構造物をレンズ面に並べたＳＷＣ（Subwavelength Structure Coating）などの斜入射特性が優れた膜を利用して逆入射光ゴーストを低減している。特に、特許文献１ではＳＷＣの構成や配置場所を適切に設定することで瞳側（観察側）からの逆入射光ゴーストを効果的に防止している。
【０００５】
特許文献２、３では、逆入射光の光路を物理的に遮蔽することによって、逆入射光ゴーストを防止している。このうち特許文献２では、光学ファインダーの開口部に逆入射光を遮断するシャッターを構成している。また特許文献３では、視野マスクの開口部をテーパー状の構造にすることにより、物理的に逆入射光ゴーストを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３２２７１１号公報
【特許文献２】特開２００２−２８１３５７号公報
【特許文献３】特開２０１３−１７４６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
観察光学系において所定面に形成された物体像を接眼レンズを介して良好なる光学性能を有しつつ観察するには、逆入射光によるゴーストが低いことが重要になってくる。例えば接眼光学系の各レンズ面からの逆入射光によるゴーストのうち、観察者の眼が感じる視認性の観点から、赤外域を含めた全波長範囲で反射率特性が低いことが重要になってくる。特に可視域での逆入射光ゴーストが低減されても赤色系の長波長側の逆入射光ゴーストが発生すると、この赤外域による逆入射ゴーストは目立ち、高い光学性能での観察が困難になる。
【０００８】
接眼光学系のレンズ面の反射による逆入射光ゴーストを効果的に軽減し、良好なる物体像の観察を行うには接眼レンズのレンズ構成及び反射防止膜を施す接眼レンズのレンズ面のレンズ形状等を適切に設定することが重要になってくる。この他、逆入射光のうちレンズ面への入射角が大きいと、逆入射光ゴーストの発生が多くなるため、レンズ面に施す反射防止膜は入射角度が増大しても反射率が低いこと等が重要になってくる。
【０００９】
本発明は、視認性が強い波長を含んだ特定波長帯域で、斜入射による反射防止膜特性が優れ、逆入射光ゴーストの視認性が低く、良好なる観察が容易な観察光学系及びそれを有する双眼鏡の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の観察光学系は、所定面に形成される物体像を観察するための観察光学系であって、前記観察光学系は、複数の屈折光学素子からなる接眼光学系を有し、前記接眼光学系は、観察側から所定面側へ順に配置された、観察側に凸面を向けた正の屈折力の正レンズＧ１と、観察側に凸面を向けた正の屈折力の正レンズＧ２を有し、
前記正レンズＧ１の光学面又は前記正レンズＧ２の光学面のうち観察側に凸面を向けた光学面の少なくとも１つの光学面には多層膜からなる反射防止膜が施されており、波長７００ｎｍで入射角５０度での前記反射防止膜の反射率をＲ（Ｒ５０）、
波長４５０ｎｍで入射角５０度での前記反射防止膜の反射率をＲ（Ｂ５０）、
波長７００ｎｍで入射角０度での前記反射防止膜の反射率をＲ（Ｒ０）、
波長４５０ｎｍで入射角０度での前記反射防止膜の反射率をＲ（Ｂ０）、
とするとき、
Ｒ（Ｒ５０）／Ｒ（Ｂ５０）＜２．０
｜｛Ｒ（Ｒ５０）／Ｒ（Ｂ５０）｝−｛Ｒ（Ｒ０）／Ｒ（Ｂ０）｝｜＜２．０
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、視認性が強い波長を含んだ特定波長帯域で、斜入射による反射防止膜特性が優れ、逆入射光ゴーストの視認性が低く、良好なる観察が容易な観察光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１における観察光学系のレンズ構成図
【図２】逆入射光ゴーストを示す説明図
【図３】本発明の実施例１における反射防止膜の膜構成を示す図
【図４】本発明の実施例１と実施例１の比較例における反射防止膜の反射率特性を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。本発明の観察光学系は、所定面に形成される物体像を観察するための観察光学系である。
【００１４】
観察光学系は、複数の屈折光学素子からなる接眼光学系を有する。接眼光学系は観察側から所定面側へ順に配置された、観察側に凸面を向けた正の屈折力の正レンズＧ１、観察側に凸面を向けた正の屈折力の正レンズＧ２を有する。正レンズＧ１の光学面又は正レンズＧ２の光学面のうち観察側に凸面を向けた光学面のうち少なくとも１つの光学面には多層膜からなる反射防止膜が施されている。
【００１５】
図１は本発明の実施例１の観察光学系のレンズ断面図である。尚、本発明が双眼鏡のときは図１に示す観察光学系を１対有する。図１において、１は観察光学系である。１０１は対物光学系であり、物体像を所定面に形成する。１０２は物体像が形成される像面である。１０３はポロプリズムやペンタプリズムなどの物体像を正立像に変換する像反転手段である。像反転手段１０３はプリズム等により構成されるが、図中では簡単のため光路を展開してブロックで示している。１０４は観察光学系１の光軸、１０６は観察者の眼（瞳位置）が位置するアイポイントである。
【００１６】
１０５は接眼光学系である。接眼光学系１０５は観察面側から対物光学系１０１側へ順に観察側のレンズ面が凸形状の正レンズＧ１、観察側のレンズ面が凸形状の正の屈折力の正レンズＧ２と負レンズＧ３を接合した接合レンズＧ２ａを有する。更に観察側に凸面を向けた正レンズＧ４、両凹形状の負レンズＧ５を有している。対物光学系１０１によって形成される物体像の像面１０２は正レンズＧ４と接合レンズＧ２ａの間に位置している。実施例１の観察光学系１では対物光学系１０１で形成した物体像を像反転手段１０３で反転して正立像とし、その正立像を接眼光学系１０５で拡大して拡大像をアイポイント１０６より観察する。
【００１７】
正レンズＧ１または正レンズＧ２のうち観察側の光学面には多層膜からなる反射防止膜を施している。一般的に反射防止膜の反射特性は、ある入射角度の光線が反射防止膜に入射した際の、各波長に対する反射率で示される。ある入射角範囲内において所望の反射防止性能が得られている反射防止膜であっても入射角度が大きくなる斜入射光に対しては、必ずしも所望の反射防止性能が得られない。そのため接眼光学系の観察側から光線が大きな入射角度でレンズ面に入ると逆入射光ゴーストが発生してくる。
【００１８】
図２は、逆入射光ゴーストを示す説明図である。接眼光学系１０５の観察側から光線が入射し、レンズを通して鏡筒のメカ部品に反射して観察側に戻るとゴースト光として観察者が視認してしまう。ここでゴースト光の各波長に対する反射率に着目すると、観察者の視認性が高いとされている特定波長帯域、特に赤色系の長波長側の反射光が強いゴースト光が発生すると、観察者はゴースト光を強く感じる。
【００１９】
本発明に係る反射防止膜は、各波長に対する反射率を考慮することにより、逆入斜光ゴーストの視認性を低くすることができる構成となっている。
【００２０】
反射防止膜の反射率は、波長７００ｎｍで入射角５０度での反射防止膜の反射率をＲ（Ｒ５０）とする。波長４５０ｎｍで入射角５０度での反射防止膜の反射率をＲ（Ｂ５０）とする。波長７００ｎｍで入射角０度での反射防止膜の反射率をＲ（Ｒ０）とする。波長４５０ｎｍで入射角０度での反射防止膜の反射率をＲ（Ｂ０）とする。このとき、
Ｒ（Ｒ５０）／Ｒ（Ｂ５０）＜２．０      ・・・（１）
｜｛Ｒ（Ｒ５０）／Ｒ（Ｂ５０）｝−｛Ｒ（Ｒ０）／Ｒ（Ｂ０）｝｜＜２．０
・・・（２）
なる条件式を満足する。
【００２１】
本発明では接眼光学系１０５の光学面（レンズ面）に施す反射防止膜を正レンズの観察側に凸面を向けたレンズ面に施すことによって逆入射光が凸面で反射したときの反射光を少なくしている。また凸面で反射した反射光が観察側の瞳位置（アイポイント）に逆入射する光量を軽減している。これによって、物体像を良好に観察することができるようにしている。
【００２２】
接眼光学系１０５の負レンズの光学面が観察側に凹面を向けたているときには、逆入射光がこの凹面で反射して瞳位置に入射することが少ない。このため観察側に凸面を向けたレンズ面に反射防止膜を施している。
【００２３】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）の上限を超えると、長波長側の反射光が強い逆入射光ゴーストとなるため、観察者の視認性が非常に高くなり好ましくない。また条件式（２）の上限を超えた際においても、入射角度が０度に対して入射角度が５０度で、より長波長側の反射光が強い逆入射光ゴーストとなるため、同様に観察者の視認性が非常に高くなり好ましくない。
【００２４】
以上のように本発明の観察光学系では視認性が強い波長を含んだ特定波長帯域で、斜入射特性が優れている反射防止性能を満足するような反射防止膜を適用している。この結果、逆入射光ゴーストの視認性を低くする観察光学系を容易に得ている。
【００２５】
実施例１では正レンズＧ１と正レンズＧ２の観察側に凸面を向けた光学面のうちの少なくとも１つの光学面に多層膜からなる反射防止膜を施している。実施例１では正レンズＧ１の観察側の凸面及び正レンズＧ２の観察側の凸面に、多層膜からなる反射防止膜を施している。
【００２６】
図３は、実施例１で用いた反射防止膜３１の膜構成の説明図である。図３において、基板Ｇａは反射防止膜３１を有するレンズである。この反射防止膜３１は、基板Ｇａ側から空気側にかけて順に、第１、第３、第５、第７層が低屈折率層Ｌ、第２、第４、第６、第８層目が高屈折率層Ｈ、もっとも空気側の第９層はさらに低屈折率層ＬＬとなるように設計されている。高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌを組み合わせることによって、吸収を抑制し且つ基板Ｇａとの良好な密着性を得ている。また９層構造で高い反射防止効果を得ている。表１、表２に多層膜からなる２つの反射防止膜Ａ、反射防止膜Ｂの構成を示す。
【００２７】
【表１】
2018169515.tif 000003
【００２８】
【表２】
2018169515.tif 000004
【００２９】
表２の反射防止膜Ｂは本発明に係る反射防止膜である。表１の反射防止膜Ａは本発明に係る反射防止膜Ｂの比較例である。
【００３０】
表１の反射防止膜Ａ、は基板Ｇａとして屈折率１．６０３の光学ガラス（商品名Ｓ−ＢＳＭ１４／ＯＨＡＲＡ製）を使用している。表１にはこの反射防止膜３１の波長５８７．６ｎｍの光に対する屈折率と、各層の光学的膜厚（屈折率×幾何学的膜厚）を示す。第１、第３、第５層は屈折率１．６１０の低屈折率層Ｌであり、膜の材料にはＡｌ２Ｏ３が含まれる。第２、第４、第６層は屈折率２．０１７の高屈折率層Ｈであり、膜の材料にはＺｒＯ２が含まれる。もっとも空気側の第７層は屈折率１．３８６のさらに低屈折率層ＬＬであり、膜の材料にはＭｇＦ２が含まれる。
【００３１】
表２の本発明に係る反射防止膜Ｂ、は基板Ｇａとして屈折率１．６０３の光学ガラス（商品名Ｓ−ＢＳＭ１４／ＯＨＡＲＡ製）を使用している。表２にはこの反射防止膜３１の波長５８７．６ｎｍの光に対する屈折率と、各層の光学的膜厚（屈折率×幾何学的膜厚）を示す。第１、第３、第５、第７層は屈折率１．６１０の低屈折率層Ｌであり、膜の材料にはＡｌ２Ｏ３が含まれる。第２、第４、第６、第９層は屈折率２．０１７の高屈折率層Ｈであり、膜の材料にはＺｒＯ２が含まれる。もっとも空気側の第９層は屈折率１．３８６のさらなる低屈折率層ＬＬであり、膜の材料にはＭｇＦ２が含まれる。
【００３２】
図４には、実施例１の反射防止膜Ａ、Ｂの反射率特性を示す。図４において、横軸は波長（単位はｎｍ）、縦軸は反射率（単位は％）をあらわしている。図４に示した、短い点線４Ａ１と長い点線４Ａ２は、それぞれ反射防止膜Ａの入射角度が０°と、入射角度５０°の反射率特性をあらわしている。入射角度が０°の際には波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域において反射率０．７％以下という高い反射防止性能を達成している。波長７００ｎｍを超えたあたりから反射率が少しずつ上がっていることがわかる。
【００３３】
また斜入射側の反射特性においては、入射角度が５０°の際に波長４００ｎｍ〜６３０ｎｍの波長領域において反射率２．０％以下という反射防止性能を達成している。赤色系の可視波長領域である波長６３０ｎｍ〜７５０ｎｍにおいての反射率は２．０％をはるかに超えている。赤色系の波長の反射率が高いため、接眼光学系をのぞいた観察者の眼が感じる逆入射光ゴーストは赤味がかって観察されている。
【００３４】
一方、図４に示した、１点鎖線４Ｂ１と実線４Ｂ２は、それぞれ反射防止膜Ｂの入射角度が０°入射角度、５０°の反射率特性をあらわしている。入射角度が０°の際には波長４００ｎｍ〜７５０ｎｍの全波長領域に対して反射率１．０％以下という高い反射防止性能を達成している。反射防止膜Ａとは異なり反射防止膜Ｂは波長７００ｎｍを超えたあたりから反射率が少しずつ上がることはない。
【００３５】
さらに斜入射側の反射特性においては、入射角度が５０°の際にも波長４００ｎｍ〜７５０ｎｍの全波長領域で反射率２．０％以下という反射防止性能を達成している。反射防止膜Ａと反射防止膜Ｂとを比較すると、反射防止膜Ｂは短波長側の反射率特性は若干劣っているが、全波長を通して同等の反射率である。したがって反射防止膜Ｂを用いると、接眼光学系をのぞいた観察者の眼が感じる逆入射光ゴーストは特定の色味が目立つことはなく、視認性の観点から高品位な光学性能が得られる。次に反射防止膜Ａ、Ｂに対する前述の条件式（１）、（２）に関する数値例を表３に示す。
【００３６】
【表３】
2018169515.tif 000005
【００３７】
本発明に係る接眼光学系１０５において、正レンズＧ１の観察側のレンズ面の曲率半径をｒ１１、正レンズＧ２の観察側のレンズ面の曲率半径をｒ２１とする。正レンズＧ１の焦点距離をｆ１、正レンズＧ２の焦点距離をｆ２とする。このとき、
｜ｒ１１／ｆ１｜＜２．０    ・・・（３）
｜ｒ２１／ｆ２｜＜０．６    ・・・（４）
なる条件式を満足するのが良い。
【００３８】
条件式（３）を超えて凸面の曲率半径が大きくなると、逆入射光の凸面からの反射光の多くが観察側に戻り、瞳位置に入射する光量が増加してくる。この結果、接眼光学系を介して物体像を観察するとき、ゴースト光が増加し、良好なる観察が困難になる。条件式（４）の技術的内容も条件式（３）と同様である。後述する本発明に係る接眼光学系１０５に関する前述の条件式（３）、（４）に関する数値を表４に示す。
【００３９】
【表４】
2018169515.tif 000006
【００４０】
本発明に係る接眼光学系１０５は観察面側から所定面側（対物光学系１０１側）へ順に次のレンズより構成されている。両凸形状の正レンズＧ１、両凸形状の正レンズＧ２と両凹形状の負レンズＧ３を接合した接合レンズＧ２ａ、観察側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＧ４、両凹形状の負レンズＧ５より構成されている。
【００４１】
本発明の観察光学系は、双眼鏡や望遠鏡に適用可能である。双眼鏡は所定面上に物体像を形成する対物光学系１０１と、対物光学系１０１からの光束が入射する正立像形成用の像反転手段１０３、像反転手段１０３からの光束が入射する実施例１の接眼光学系１０５を１対有する。望遠鏡では実施例１の観察光学系は１つ有する。
【００４２】
以下、実施例１の観察光学系の具体的な数値データ１を示す。数値データ１において、ｉは物体側から数えた順序を示す。面番号ｉは物体側から順に数えている。Ｒｉは曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の面間隔である。Ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の媒質の屈折率、アッベ数を表す。
【００４３】
数値データ１において、Ｒ１〜Ｒ１１は対物光学系、Ｒ１２〜Ｒ１５は像反転手段１０３である。Ｒ１６〜Ｒ２４は接眼光学系である。Ｒ１６、Ｒ１７は第５レンズＧ５、Ｒ１８、Ｒ１９は第４レンズＧ４、Ｒ２０〜Ｒ２２は接合レンズＧ２ａ、Ｒ２３、Ｒ２４は正レンズＧ１である。
【００４４】
（数値データ１）
単位 mm
面データ
面番号       R        D      Nd         νd
1         50.603    4.80   1.80610    40.9
2        180.402   18.01   1.00000
3         71.663    1.40   1.68893    31.1
4         18.286    7.50   1.58913    61.1
5          ∞       5.14   1.00000
6       -331.251    1.10   1.58913    61.1
7         31.023    8.27   1.00000
8        -27.828    2.00   1.69895    30.1
9        -49.872    9.98   1.00000
10        102.273    4.00   1.70154    41.2
11        -57.989   15.24   1.00000
12          ∞      17.50   1.56883    56.4
13          ∞      40.50   1.56883    56.4
14          ∞      17.50   1.56883    56.4
15          ∞       4.12   1.00000
16         -6.920    1.00   1.48749    70.2
17         23.099    1.97   1.00000
18        -14.854    5.59   1.83400    37.2
19         -9.287   11.48   1.00000
20       -151.081    1.20   1.84666    23.9
21         18.057    9.28   1.60311    60.6
22        -18.005    0.20   1.00000
23         23.819    7.40   1.69680    55.5
24        -43.617   14.50   1.00000
【００４５】
実施例１では、接眼光学系１０５として４群５枚のレンズ構成のものを示したが、これに限定するものでなく、ケルナー型等のものを使用しても良い。また、実施例１においての焦点調節は、対物光学系１０１中の一部、若しくは全部、あるいは接眼光学系１０５を移動させても良いし、あるいは像反転手段１０３によって行ってもよくその方法については任意の方法が適用できる。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０１  対物光学系      １０３  像反転手段      １０５  接眼光学系
Ｇ１  正レンズ      Ｇ２  正レンズ
【図１】
2018169515.tif 000007
【図２】
2018169515.tif 000008
【図３】
2018169515.tif 000009
【図４】
2018169515.tif 000010