(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズと、該対物レンズによって形成される物体像を正立像とする像反転手段と、該正立像を拡大する接眼レンズとを有し、該接眼レンズで拡大された物体像を観察するための観察光学系において、
前記対物レンズは物体側から観察側へ順に配置された、像ぶれ補正に際して不動であり正の屈折力の第１レンズ群、像ぶれ補正に際して移動する負の屈折力の第２レンズ群、像ぶれ補正に際して不動であり正の屈折力の第３レンズ群より構成され、
前記第１レンズ群は、正の屈折力の前方群と、該前方群の観察側に、光軸方向で最も広い空気間隔を隔てて配置された正の屈折力の後方群より構成され、
像ぶれ補正に際して前記第２レンズ群は光軸に対して直交方向の成分を持つように移動し、
前記第２レンズ群の横倍率をβ２、前記第２レンズ群の最も観察側のレンズ面の曲率半径をＧ２Ｒ２、前記第３レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径をＧ３Ｒ１、前記前方群と前記後方群の間隔をｄ１−２、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
２．０≦｜β２｜≦１０．０
−０．５≦（Ｇ３Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ３Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）≦０．５
ｄ１−２／ｆ１＞０．１
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】
前記第２レンズ群は、１枚の負レンズより構成され、
前記負レンズの材料のｄ線に対する屈折率をｎｄ、ｄ線を基準としたアッベ数をνｄとするとき、
ｎｄ≧１．５８
νｄ≧４０．０
なる条件式を満たす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】
前記第１レンズ群は光軸に対して直交方向に移動して光軸平行出し調整を行うレンズ群であり、
前記第１レンズ群の最も観察側のレンズ面の曲率半径をＧ１Ｒ２、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径Ｇ２Ｒ１とするとき、
−１．５≦（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ１Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１−Ｇ１Ｒ２）≦１．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の観察光学系。
【請求項４】
前記第２レンズ群は、両凹形状の負レンズより構成され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】
前記第３レンズ群は、物体側より観察側へ順に配置された、負レンズ、正レンズより構成され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】
前記前方群は１枚の正レンズより構成され、前記後方群は負レンズと正レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項の観察光学系を有することを特徴とする観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察光学系及びそれを有する観察装置に関し、例えば手ぶれ等によって生じる画像ぶれを光学的に補正する機能（防振機能）を備えた双眼鏡・望遠鏡等の観察装置の観察光学系として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
双眼鏡や望遠鏡等の観察装置の観察光学系において対象物（物体）を観察する場合に観察光学系の倍率（観察倍率）が高いほど手ぶれによる画像ぶれが増大してくる。従来、観察装置に用いられる観察光学系として、手ぶれによる画像ぶれを軽減するために防振機能を用いた観察光学系が知られている（特許文献１、２）。多くの観察光学系では対物レンズによって形成された物体像を像反転手段で正立像と、この正立像を接眼レンズを介して拡大観察する。
【０００３】
特許文献１では対物レンズを正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成している。そして像ぶれ補正に際して第２レンズ群又は第３レンズ群の少なくとも一方を像ぶれ補正系として、光軸に対して垂直な方向に移動させている。特許文献２では対物レンズを正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成している。そして像ぶれ補正に際して対物レンズを構成する少なくとも１つのレンズ群を像ぶれ補正系として光軸に対して垂直な方向に移動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１９４２６２号公報
【特許文献２】特開平１１−２５８５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に防振機能を有した観察光学系においては、像ぶれ補正を精度良く行い、かつ像ぶれ補正の際に収差変動が少ないことが要望されている。これらの要望を満足するには観察光学系を構成する対物レンズのレンズ構成および像ぶれ補正のための防振レンズ群のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。
【０００６】
例えば対物レンズを物体側から観察側へ順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成する。そして像ぶれ補正を第２レンズ群で行うときは第２レンズ群の結像倍率やレンズ構成及び第１レンズ群や第３レンズ群のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。これらのレンズ構成が適切でないと、像ぶれを精度良く行い、かつ防振時に高い光学性能を維持するのが困難になってくる。
【０００７】
本発明は、像ぶれ補正が容易でしかも像ぶれ補正に際しても良好な光学性能を維持することができる観察光学系及びそれを有する観察装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の観察光学系は、対物レンズと、該対物レンズによって形成される物体像を正立像とする像反転手段と、該正立像を拡大する接眼レンズとを有し、該接眼レンズで拡大された物体像を観察するための観察光学系において、
前記対物レンズは物体側から観察側へ順に配置された、像ぶれ補正に際して不動であり正の屈折力の第１レンズ群、像ぶれ補正に際して移動する負の屈折力の第２レンズ群、像ぶれ補正に際して不動であり正の屈折力の第３レンズ群より構成され、
前記第１レンズ群は、正の屈折力の前方群と、該前方群の観察側に、光軸方向で最も広い空気間隔を隔てて配置された正の屈折力の後方群より構成され、
像ぶれ補正に際して前記第２レンズ群は光軸に対して直交方向の成分を持つように移動し、
前記第２レンズ群の横倍率をβ２、前記第２レンズ群の最も観察側のレンズ面の曲率半径をＧ２Ｒ２、前記第３レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径をＧ３Ｒ１、前記前方群と前記後方群の間隔をｄ１−２、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
２．０≦｜β２｜≦１０．０
−０．５≦（Ｇ３Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ３Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）≦０．５
ｄ１−２／ｆ１＞０．１
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】
【０００９】
本発明によれば、像ぶれ補正が容易でしかも像ぶれ補正に際しても良好な光学性能を維持することができる観察光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１の観察光学系のレンズ断面図
【図２】実施例１の収差図
【図３】実施例１において像ぶれ補正をしていないときの横収差図
【図４】実施例１において像ぶれ補正をしたときの横収差図
【図５】本発明の実施例２の観察光学系のレンズ断面図
【図６】実施例２の収差図
【図７】実施例２において像ぶれ補正をしていないときの横収差図
【図８】実施例２において像ぶれ補正をしたときの横収差図
【図９】本発明の観察光学系を有する双眼鏡の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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詳細に説明する。本発明の観察光学系は、対物レンズと、対物レンズによって形成される物体像を正立像とする像反転手段と、正立像を拡大する接眼レンズとを有する。そして、接眼レンズで拡大された物体像を観察する。
【００１２】
図１は本発明の実施例１のレンズ断面図である。図２は実施例１の収差図である。図２において（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をあらわしている。図中に示した、ｄ，Ｆ，Ｃはそれぞれ、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）を表している。Ｍはｄ線のメリジオナル、Ｓはｄ線のサジタル像面を表している。以後の実施例でもこの記載については同様である。
【００１３】
図３、図４は実施例１の横収差図である。図３は、像ぶれ補正を行っていない場合の横収差を表したものであり、図３（ａ）は画角（撮像画角）ω＝０°、図３（ｂ）は半画角ω＝１．５°の場合である。図４は像ぶれ補正に際して、第２レンズ群を光軸に対して１．５ｍｍシフト（補正角１°相当）させた場合の横収差図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ画角ω＝０°、半画角ω＝１．５°，−１．５°の場合を示している。実施例１では、実視界画角は６°までであるため、半画角ω＝１．５°，−１．
５°は、半画角５割までを示している。この点についても、以後同じである。
【００１４】
図５は本発明の実施例２のレンズ断面図である。図６は実施例２の収差図である。図６において（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をあらわしている。
【００１５】
図７、図８は実施例２の横収差図である。図７は像ぶれ補正を行っていない場合の横収差を表したものであり、図７（ａ）は画角（撮像画角）ω＝０°、図７（ｂ）は半画角ω＝１．５°の場合である。図８は像ぶれ補正に際して、第２レンズ群を光軸に対して１．５ｍｍシフト（補正角１°相当）させた場合の横収差図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ画角ω＝０°、半画角ω＝１．５°，−１．５°の場合を示している。実施例２では、実視界画角は６°までであるため、半画角ω＝１．５°，−１．５°は、半画角５割までを示している。
【００１６】
図１、図５において、１は観察光学系である。１０１は対物レンズであり、正の屈折力の第１レンズ群１０１ａ、負の屈折力の第２レンズ群１０１ｂ、正の屈折力の第３レンズ群１０１ｃの３つのレンズ群を有している。１０３はポロプリズムやペンタプリズムなどの像反転手段を表している。像反転手段１０３はプリズム等により構成されるが、図中では光路を展開してブロックで示している。１０４は光軸、１０５は接眼レンズ、１０６は観察者の眼が位置するアイポイントである。
【００１７】
１０２は対物レンズ１０１で形成される被写体（物体）の像面位置を示している。第１レンズ群１０１aは、正の屈折力の前方群101afと、該前方群101afの観察側に、光軸方向で最も広い空気間隔を隔てて配置された正の屈折力の後方群101arより構成されている。
【００１８】
実施例１、２の観察光学系１では対物レンズ１０１で形成した物体像を像反転手段１０３で正立像とし、該正立像を接眼レンズ１０５で拡大して拡大像をアイポイント１０６より観察する。実施例１、２では、観察光学系１が手ぶれ等により振動したとき、第２レンズ群１０１ｂを光軸１０４に対して直交方向の成分を持つように移動させて画像ぶれ（像ぶれ）を補正している。
【００１９】
各実施例の観察光学系１において、対物レンズ１０１は物体側から観察側へ順に配置されている。対物レンズ１０１は、像ぶれ補正に際して不動であり正の屈折力の第１レンズ群１０１ａ、像ぶれ補正に際して移動する負の屈折力の第２レンズ群１０１ｂ、像ぶれ補正に際して不動であり正の屈折力の第３レンズ群１０１ｃより構成されている。第１レンズ群は光軸方向で最も広い空気間隔を隔てて、物体側から観察側へ順に、正の屈折力の前方群１０１ａｆと正の屈折力の後方群１０１ａｒより構成されている。像ぶれ補正に際して第２レンズ群１０１ｂは光軸に対して直交方向の成分を持つように移動する。
【００２０】
第２レンズ群１０１ｂの横倍率をβ２とする。第２レンズ群１０１ｂの最も観察側のレンズ面の曲率半径をＧ２Ｒ２とする。第３レンズ群１０１ｃの最も物体側のレンズ面の曲率半径をＧ３Ｒ１とする。前方群１０１ａｆと後方群１０１ａｒの間隔をｄ１−２とする。第１レンズ群１０１ａの焦点距離をｆ１とする。
【００２１】
このとき、
２．０≦｜β２｜≦１０．０    ・・・（１）
−０．５≦（Ｇ３Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ３Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）≦０．５  ・・・（２）
ｄ１−２／ｆ１＞０．１    ・・・（３）
なる条件式を満足する。
【００２２】
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）は像ぶれ補正用の第２レンズ群１０１ｂの横倍率に関する。条件式（１）の下限を超えると像ぶれ補正に際して第２レンズ群１０１ｂの移動量が大きくなりすぎる。また上限を超えると第２レンズ群Ｌ２の防振の感度が高すぎて機械的な動作を高精度に行うのが困難になる。
【００２３】
条件式（２）は第２レンズ群１０１ｂと第３レンズ群１０１ｃとの間で形成される空気レンズのシェープファクタ（形状）に関する。条件式（２）の上限又は下限を超えると第２レンズ群１０１ｂで像ぶれ補正するとき偏芯コマ収差が増加する。
【００２４】
条件式（３）は第１レンズ群１０１ａを構成する前方群１０１ａｆと後方群１０１ａｒとの間の距離に関する。条件式（３）の下限を超えると第１レンズ群１０１ａの後方群１０１ａｒの有効径が大きくなり、また第１レンズ群１０１ａより非点収差及び像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難になる。好ましくは条件式（１）乃至（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００２５】
４．０≦｜β２｜≦８．０    ・・・（１ａ）
−０．４≦（Ｇ３Ｒ１＋Ｇ２Ｒ２）／（Ｇ３Ｒ１−Ｇ２Ｒ２）≦０．０・・・（２ａ）
ｄ１−２／ｆ１＞０．１５    ・・・（３ａ）
以上のように各実施例によれば、像ぶれの補正角が大きい時の光学性能の低下を低減することが容易な観察光学系が得られる。
【００２６】
各実施例において更に好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。第２レンズ群１０１ｂは、１つの負レンズＧ２ｎより構成され、負レンズＧ２ｎの材料の波長ｄ線に対する屈折率をｎｄ、波長ｄ線を基準としたときのアッベ数をνｄとする。第１レンズ群１０１ａは光軸に対して直交方向に移動して光軸平行出し調整を行うレンズ群である。第１レンズ群１０１ａの最も観察側のレンズ面の曲率半径をＧ１Ｒ２、第２レンズ群１０１ｂの最も物体側のレンズ面の曲率半径Ｇ２Ｒ１とする。このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
【００２７】
ｎｄ≧１．５８    ・・・（４）
νｄ≧４０．０    ・・・（５）
−１．５≦（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ１Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１−Ｇ１Ｒ２）≦１．５・・・（６）
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（４）、（５）は負レンズＧ２ｎの材料に関する。
【００２８】
条件式（４）の下限を超えると像ぶれ補正に際して偏芯コマ収差が増大し、この偏心コマ収差の補正が困難になる。また条件式（５）の下限を超えると負レンズＧ２ｎより生ずる色の分散が大きくなり倍率色収差、特に偏芯倍率色収差が大きくなりすぎるので好ましくない。
【００２９】
条件式（６）は第１レンズ群１０１ａと第２レンズ群１０１ｂとの間で形成される空気レンズのシェープファクタ（形状）に関する。条件式（６）は第１レンズ群１０１ａを光軸に対して直交する方向に移動させることにより光軸平行出し調整を行う際の偏心コマ収差の発生を軽減するためのものである。条件式（６）の範囲を超えると第１レンズ群１０１ａより偏芯コマ収差が増加するので良くない。更に好ましくは条件式（４）乃至（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３０】
ｎｄ≧１．５８５  ・・・（４ａ）
νｄ≧６０．０    ・・・（５ａ）
−１．３≦（Ｇ２Ｒ１＋Ｇ１Ｒ２）／（Ｇ２Ｒ１−Ｇ１Ｒ２）≦１．０・・・（６ａ）
以下、各実施例において諸収差の補正に好ましくは、前方群１０１ａｆは１枚の正レンズより構成され、後方群１０１ａｒは負レンズと正レンズより構成される。また第２レンズ群１０１ｂは両凹形状の負レンズより構成されるのが良い。また第３レンズ群１０１ｃは物体側より観察側へ順に、負レンズ、正レンズより構成されるのが良い。
【００３１】
実施例１では、図４より、像ぶれ補正時も光学性能が良好であることが分かる。特に望遠鏡等の観察光学系として用いるときは中心付近の解像力が重要であるが、図４からも収差の劣化が少ないことが分かる。
【００３２】
実施例１では、接眼レンズ１０５として４群５枚のレンズ構成のものを示したが、是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、対物レンズ１０１中の一部、若しくは全部、あるいは接眼レンズ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使用できる。
【００３３】
実施例２では、図８より、像ぶれ補正時も光学性能が良好であることが分かる。特に望遠鏡等の観察光学系として用いるときは中心付近の解像力が重要であるが、図８からも収差の劣化が少ないことが分かる。実施例２では、接眼レンズ１０５として４群５枚のレンズ構成のものを示したが、是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２においての焦点調節は、対物レンズ１０１中の一部、若しくは全部、あるいは接眼レンズ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使用できる。
【００３４】
図９は本発明の観察光学系を有する双眼鏡の要部概略図である。図９において各部材は図１に示した各部材の符号に対応している。図９において１Ｒは右眼用の観察光学系、１Ｌは左眼用の観察光学系である。図９においてブレセンサー１は振動ジャイロセンサーであって、縦ブレを検出するピッチ用のブレセンサーと、横ブレを検出する用のブレセンサーから成り、２つのセンサーは感度軸を直交させて構成している。そしてこのブレセンサー１は角加速度を検出して、その情報を信号としてマイクロコンピューター２に出力する。
【００３５】
マイクロコンピューター２がブレセンサー１からブレ（角加速度）を情報として受け取ると、像ぶれ補正用の第２レンズ群１０１ｂの回動角度を演算して求めてレンズアクチュエーター３に出力する。レンズアクチュエーター３は、マイクロコンピューター２からの信号に基づいて第２レンズ群１０１ｂを回動駆動若しくは光軸と垂直方向の成分を持つように駆動させている。
【００３６】
角度センサー４は第２レンズ群１０１ｂの回動角度を計測してマイクロコンピューター２に出力し、この出力が演算でも求められた値に一致するとき、マイクロコンピューター２はレンズアクチュエーター３の駆動を停止するように制御する。以上によって防振を行っている。
【００３７】
以下、実施例１、２の観察光学系の具体的な数値データを示す。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。数値データにおいて、Ｒ１〜Ｒ５は第１レンズ群１０１ａ、Ｒ６，Ｒ７は第２レンズ群１０１ｂ、Ｒ８〜Ｒ１１は第３レンズ群１０１ｃである。Ｒ１２〜Ｒ１５は像反転手段１０３である。Ｒ１６〜Ｒ２４は接眼レンズ１０５である。前述の各条件式に関係した数値を表１に示す。
【００３８】
（実施例１）
面No.      R             D            Nd        νd
1      50.60304     4.80         1.806098    40.92  
2     180.40185    18.01(d1-2)    1
3      71.66320     1.40         1.688931    31.07    
4      18.28645     7.50         1.589130    61.14         
5         ∞        5.14         1         
6    -331.25075     1.10         1.589130    61.14    
7      31.02273     8.27         1    
8     -27.82834     2.00         1.698947    30.13         
9     -49.87193     9.98         1    
10     102.27336     4.00         1.701536    41.24         
11     -57.98923    15.34         1         
12        ∞        17.50         1.568832    56.36    
13        ∞        40.50         1.568832    56.36         
14        ∞        17.50         1.568832    56.36         
15        ∞         3.87         1    
16      -9.57160     1.00         1.487490    70.23   
17      27.81897     2.22         1    
18     -31.55862     5.60         1.834000    37.16    
19     -11.50148    12.11         1    
20     -99.52848     1.20         1.846660    23.93    
21      23.81545     8.80         1.603112    60.64          
22     -19.40516     0.20         1    
23      29.74729     6.28         1.696797    55.53    
24     -47.82907    14.50         1    
【００３９】
（実施例２）
面No.      R             D            Nd        νd
1     54.04638      4.30         1.696797    55.53    
2        ∞        13.46(d1-2)    1    
3     45.20950      1.40         1.575006    41.50    
4     16.57877      7.00         1.496999    81.54         
5     65.09072      6.60         1    
6   -310.96597      1.10         1.592820    68.63    
7     33.41236      8.54         1    
8    -23.53753      2.00         1.698947    30.13    
9    -34.51614     11.74         1    
10   1457.58461      3.30         1.696797    55.53    
11    -41.43102     16.22         1    
12        ∞        17.50         1.568832    56.36    
13        ∞        40.50         1.568832    56.36         
14        ∞        17.50         1.568832    56.36         
15        ∞         3.87         1    
16      -9.57160     1.00         1.487490    70.23    
17      27.81897     2.22         1    
18     -31.55862     5.60         1.834000    37.16    
19     -11.50148    12.11         1    
20     -99.52848     1.20         1.846660    23.93    
21      23.81545     8.80         1.603112    60.64         
22     -19.40516     0.20         1    
23      29.74729     6.28         1.696797    55.53    
24     -47.82907    14.50         1
【００４０】
【表１】
0006576180.tif 000002
【符号の説明】
【００４１】
１  観察光学系      １０１  対物レンズ      １０３  像反転手段
１０５  接眼レンズ      １０１ａ  第１レンズ群      １０１ｂ  第２レンズ群
１０１ｃ  第３レンズ群
【図１】
0006576180.tif 000003
【図２】
0006576180.tif 000004
【図３】
0006576180.tif 000005
【図４】
0006576180.tif 000006
【図５】
0006576180.tif 000007
【図６】
0006576180.tif 000008
【図７】
0006576180.tif 000009
【図８】
0006576180.tif 000010
【図９】
0006576180.tif 000011