(57)【要約】【課題】小型、軽量の望遠鏡や双眼鏡に好適な望遠鏡光学系を提供すること。【解決手段】対物レンズ１と、樹脂製部材のミラーからなる少なくとも一つの光学素子３、４とを有し、前記対物レンズ１と前記光学素子３との間に、前記光学素子の前記ミラー面で発生する非点収差を補正するための収差補正レンズ２を配置した望遠鏡光学系１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズと、
樹脂製部材のミラーからなる少なくとも一つの光学素子とを有し、
前記対物レンズと前記光学素子との間に、前記光学素子の前記ミラー面で発生する非点収差を補正するための収差補正レンズ群を配置したことを特徴とする望遠鏡光学系。
【請求項２】
前記収差補正レンズ群は、トーリックレンズより成ることを特徴とする請求項１に記載の望遠鏡光学系。
【請求項３】
前記収差補正レンズ群は、円柱レンズより成ることを特徴とする請求項１に記載の望遠鏡光学系。
【請求項４】
前記光学素子は、ポロプリズムと同じ構成の反射光学素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の望遠鏡光学系。
【請求項５】
前記光学素子は、ダハプリズムと同じ構成の反射光学素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の望遠鏡光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、望遠鏡光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、望遠鏡や双眼鏡は、小型で軽量化が求められており、これに対応するために重量のあるガラス製プリズムに代わって樹脂製プリズムを使用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２８６２３４号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、樹脂製プリズムを用いた場合、反射面の変形に加えて内部の屈折率が均一とならないため、ファインダーのような低倍率の光学系では問題がなくとも双眼鏡や望遠鏡などの高倍率の光学系では、それらの影響により像の鮮鋭さが失われてしまうと言う課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、対物レンズと、樹脂製部材のミラーからなる少なくとも一つの光学素子とを有し、前記対物レンズと前記光学素子との間に、前記光学素子の前記ミラー面で発生する非点収差を補正するための収差補正レンズ群を配置したことを特徴とする望遠鏡光学系を提供する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、小型、軽量の望遠鏡や双眼鏡に好適な望遠鏡光学系を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態に関して図面を参照しつつ説明する。
【０００７】
（第1実施の形態）
図１は、第１実施の形態にかかる望遠鏡光学系の概略構成図である。
【０００８】
図１において、第１実施の形態に係る望遠鏡光学系１０は、物体側から順に光軸に沿って、対物レンズ１と、後述する正立化プリズムで発生する収差を補正するための収差補正レンズ２と、樹脂製の基板に形成されたポロプリズムと同じ構成である正立ミラープリズム（以下、正立ミラープリズムと称する）３、４と、接眼レンズ５とから構成されている。
【０００９】
図１において、正立ミラープリズム３、４は、分かりやすいように両三角正立ミラープリズム３及び４を同一紙面内に描いてあるが、実際は一方の正立ミラープリズム３に対して他方の正立ミラープリズム４は直交して配置されている。一方の正立ミラープリズム３で像の上下方向が、他方の正立ミラープリズム４で左右方向が反転され全体として上下左右反転することで対物レンズ１と併せて正立像が結像面Ｐに結像され、接眼レンズ５で拡大されアイポイントＥＰで観察される。
【００１０】
なお、収差補正上からは収差補正レンズ２は、出来るだけ入射瞳に近いところに置くのが望ましい。また、望遠鏡光学系１０の入射瞳は、本実施の形態では対物レンズ１なので収差補正レンズ２は、対物レンズ１と正立ミラープリズム３の第一反射面との間に配置する。また、収差補正レンズ２は非球面のトーリックレンズであっても良い。
【００１１】
本実施の形態では、正立ミラープリズム３、４に樹脂製部材を用いているが、樹脂製部材はその比重がガラスの約１／３〜１／４であるため、これを使用することにより軽量化が可能となる。しかし、例えば射出成形によって製造される樹脂製部材は、射出品の構造、形状、成形条件等により歪みが発生する。
【００１２】
光学系で使用する反射面は、屈折面に比較してその偏角が４倍となるため、反射面の僅かな変形が光学系全体に大きな収差を発生させることになる。また、樹脂製部材をプリズムとして用いた場合、反射面の変形に加えて内部の屈折率が均質とはならないという問題もある。従って反射面が理想的な場合には有用であるが、反射面に歪みがある場合は、ファインダー等の倍率が低い光学系には使用できても、倍率が高い光学系に使用するには光学性能上満足な像が得られないという欠点があった。また、反射面を理想的な面にするには数多くの試作の繰り返し、正確な成形条件の維持さらには射出品の構造、形状の変更等により製品デザイン、コストに見合わないものになる。
【００１３】
一方、ミラーを用いた正立プリズムを有する双眼鏡の光学性能は、その反射面の面精度が光学性能に大きな影響を与えるが、射出成形によって得られる反射面はその構造、形状、成形条件が決まればほぼ同じ形状になると考えられるので、予めその形状による光学系全体に及ぼす収差を求めておき、その収差を打ち消すような光学特性をもつ光学部材を配置することにより反射面の変形による光学性能の劣化を防ぐことが出来る。
【００１４】
そこで、実施の形態に係る望遠鏡光学系では、樹脂製の正立ミラープリズム３，４で発生する収差を、対物レンズ１と正立ミラープリズム３、４の間に配置した収差補正レンズ２によって補正し、所望の結像性能を得ることを可能にしている。
【００１５】
以下、収差補正レンズ２の設計に関し図３から図５を参照しつつ説明する。
【００１６】
反射面はその長さと幅が異なるため、図３に示すように通常はそれぞれの方向に異なる曲率半径、Ｒｍ及びＲｓを持った面が生成される。即ち、一般的に反射面は、図４に示されるような樽型形状（図４（ａ））または鞍型形状（図４（ｂ））のトーリック面になると考えることが出来る。このようなトーリック面によって惹起される収差は、非点収差であり、これは次のように表される。
【００１７】
今、図５に示すように反射面の長手方向の曲率半径をＲｍ、幅方向の曲率半径をＲｓとし反射面の傾きθ、子午面内の物点から反射面と光線の交点までの距離をＰｍ、交点から像点までの距離をＰｍ’、同様に球欠面内の物点から反射面と光線との交点までの距離をＰｓ、交点から像点までの距離をＰｓ’とすると反射面で発生する非点収差δは、次の式で表される。
（１）  δ＝｜Ｐｍ’−Ｐｓ’｜×ｃｏｓθ
但し、ＰｍとＰｍ’、ＰｓとＰｓ’には次の関孫がある。
（２）  （１／Ｐｍ−１／Ｐｍ’）×ｃｏｓθ＝２／Ｒｍ
（３）  １／Ｐｓ＋１／Ｐｓ’＝（２／Ｒｓ）×ｃｏｓθ
【００１８】
正立化光学素子がポロプリズム状の望遠鏡光学系の場合、反射面は全部で四面あるが対物レンズ１からの位置によりそれぞれ面の非点収差への影響度合いが異なる。以下の表１は、対物レンズ１の焦点距離１０５ｍｍ、接眼レンズ５の焦点距離１３．１２５ｍｍ、倍率８倍の望遠鏡光学系において、それぞれの反射面３１と３２（長手方向１３．５ｍｍ）が干渉縞で１本分だけ（波長５５０ｎｍ）平面からずれた場合の対物レンズ１の像点Ｐ位置での非点収差δと接眼レンズ５を射出した後の非点収差δ’の量（単位：ジオプター）を示している。また、図６は、以下の表１に対応する光学系の配置図である。なお、反射面４１、４２及び反射面３１、３２の幅方向は平面とする。またＬは、対物レンズ１からそれぞれの反射面３１〜４２までの距離である。
【００１９】
（表１）
反射面        L（mm）      δ（mm）      δ’（1/m）
第一面        27.5          0.073        0.42
第二面        42.5          0.047        0.28
【００２０】
第三面４１と第四面４２は、第一面３１、第二面３２とは長手方向の面が互いに直交す
るため、凹面か凸面かにより収差が打ち消しあい、全休として像点の移動は存在するがアス（astigmatism：非点収差のこと）自体は減少する場合もある。
【００２１】
今、面形状が全てアスの増加する方向になったと仮定すると、表１から分かるように、それぞれの反射面３１と３２が干渉縞でわずか１本分平面からずれただけで接眼レンズ５を射出してアイポイントＥＰで観察するときには、δ’を合計して約０．７ジオプターの非点収差が発生することになる。眼の焦点深度は、一説に０．２ジオプターとも言われており、これに比べても無視できない量である。
【００２２】
実際の樹脂製のミラーではこれの数倍もの面形状変化が発生するため、本実施の形態における収差補正レンズ２による収差の補正は不可欠となる。
【００２３】
ちなみに、この場合、図６で示されるように、正立ミラープリズム３の長手方向の面内の光線の結像点をＰ１、正立ミラープリズム３の幅方向（即ち、正立ミラープリズム４の長手方向）の面内の光線の結像点をＰ２とすれば、反射面３１〜４２によるアスの量はＰ１Ｐ２となる。アスを補正するにはＰ１、Ｐ２を共に対物レンズ１の像点Ｐに結像するようにすれば良い。即ち、正立ミラープリズム３の長手方向と幅方向（正立ミラープリズム４の長手方向）にそれぞれ異なった屈折力をもった収差補正レンズ２（トーリックレンズ）を対物レンズ１のアイポイントＥＰ側に置き、この非点収差量に対応して前述の結像条件を満たすようにそれぞれの方向の屈折力を決めてやれば正立ミラープリズム３、４の各反射面で発生する非点収差を打ち消すことが出来る。
【００２４】
前記表１の場合、Ｐ２は全て平面による反射のため対物レンズ１の像点に一致し、Ｐ１はδを合計した量、即ち０．１２だけ対物レンズ１の像点から異なった位置に結像する。このとき焦点距離を眼鏡レンズのように屈折力で表せばＰ２迄の屈折力は９．５２４ジオプター、Ｐ１迄の屈折力は９．５１３ジオプターとなる。従って、その差０．０１１ジオプターの屈折力を持つトーリーックレンズを正立ミラープリズム３の長手方向にその屈折力が働くよう一致させて挿入すればＰ１、Ｐ２ともにその像点は、９．５２４ジオプターとなり非点収差を解消できる。
【００２５】
（第２実施の形態）
次に、第２実施の形態に係る望遠鏡光学系に関し図２を参照しつつ説明する。第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。
【００２６】
図２において、第２実施の形態に係る望遠鏡光学系２０は、第１実施の形態の正立ミラープリズム３、４を、ガラス製のダハプリズム７と樹脂製の補助プリズム６で正立プリズムを構成している。対物レンズ１からの光が補助プリズム６を介してダハプリズム７に導かれ、ダハプリズム７により像の上下左右が反転され、対物レンズ１と併せて正立像が像面Ｐに結像され、接眼レンズ５で拡大されてアイポイントＥＰで観察される。
【００２７】
本実施の形態では、図６に示すように、補助プリズム６の紙面内と紙面に垂直な面内の像点（Ｐ１、Ｐ２）を対物レンズ１の像点Ｐに一致させるよう収差補正レンズ２の紙面内と紙面に垂直な方向の曲率半径を決めている。第２実施の形態に係る望遠鏡光学系では、この収差補正レンズ２をそれぞれ屈折力の異なった二枚の円柱レンズ２１及び２２とし、例えば紙面内の収差補正を収差補正レンズ２１で、紙面に垂直な方向の収差補正を収差補正レンズ２２により行っている。その他の作用、効果は第１実施の形態と同様であり説明を省略する。
【００２８】
以上述べたように、各実施の形態によれば、小型化、軽量化のために樹脂製部材のミラー用いた場合でも、高精度な面精度を要求することなく、高倍率においても優れた光学性能を有する望遠鏡光学系を得ることが出来る。
【００２９】
なお、上記望遠鏡光学系は、望遠鏡、双眼鏡、或いはその他の拡大光学系に適用することができることは言うまでもない。
【００３０】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施の形態に係る望遠光学系の概略構成図。
【図２】第２実施の形態に係る望遠光学系の概略構成図。
【図３】反射面の形状を説明する図。
【図４】トーリックレンズの説明図。
【図５】非点収差の説明図。
【図６】収差補正レンズによる非点収差補正の説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・対物レンズ
２・・・収差補正レンズ
３、４・正立ミラープリズム
５・・・接眼レンズ
６・・・補助プリズム
７・・・ダハプリズム
２１、２２・・円柱レンズ
３１、３２、４１、４２・・反射面
【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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