(57)【要約】【課題】撮像素子の撮像を常時行なえ、撮影時の光量の損失がなく、しかも簡単安価な構成により撮像素子の合焦位置を補正できるようにする。【解決手段】対物レンズ群１の後方に撮像素子３を配置し、観察光学系方向への光路分割手段として対物レンズ群１と撮像素子３の間に退避可能なクイックリターンハーフミラー２を配置する。クイックリターンハーフミラー２の撮像光学系の光軸からの退避に連動してクイックリターンハーフミラー２の退避に伴なう光軸方向の結像位置の変化を補正する平面ガラス９を撮像光学系の光軸に挿入する。クイックリターンハーフミラー２と平面ガラス９はリジッドな１部材のミラーガイドレバー８両端にそれぞれ保持し、それぞれの退避、挿入を行なう。クイックリターンハーフミラー２には、光軸交差方向の結像位置ずれを補正する傾斜平面を設けることもできる。【選択図】        図１
2004264799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズ群と、
前記対物レンズ群の後方に配置され前記対物レンズ群とともに撮像光学系を構成する撮像素子と、
光路分割手段として前記対物レンズ群と前記撮像素子の間に配置された退避可能な光路分割手段と、
前記光路分割手段により前記撮像光学系の光路外に分割された光像を観察する観察光学系と、
前記光路分割手段が前記撮像光学系の光軸から退避した時、前記光路分割手段の退避に連動して、前記光路分割手段の退避に伴なう結像位置の変化を補正する光学素子を前記撮像光学系の光軸に挿入する結像位置補正手段を設けたことを特徴とするデジタルカメラ付地上望遠鏡。
【請求項２】
前記光学素子が前記光路分割手段の退避に伴なう光軸方向の結像位置の変化を補正する厚みを有する平面ガラスであることを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ付地上望遠鏡。
【請求項３】
前記結像位置補正手段が一方の端部に前記光路分割手段を、他方の端部に前記光学素子を支持したガイドレバー部材により前記光路分割手段の退避と前記光学素子の挿入を制御することを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ付地上望遠鏡。
【請求項４】
前記平面ガラスが前記撮像光学系の光軸に対して垂直に挿入されることを特徴とする請求項２に記載のデジタルカメラ付地上望遠鏡。
【請求項５】
前記光路分割手段の透過面を前記光路分割手段の反射面に対して傾斜した傾斜平面から形成することにより、前記光路分割手段の挿入時と離脱時の前記撮像素子に対する中心光軸のずれによる光軸に交差する方向の結像位置ずれを補正することを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ付地上望遠鏡。
【請求項６】
前記光路分割手段はハーフミラーであることを特徴とする請求項５に記載のデジタルカメラ付地上望遠鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像素子と観察光学系への光路分割を行なう光路分割手段を用いるデジタルカメラ付地上望遠鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
野鳥などの自然動物を観察するために２０倍から６０倍程度の倍率の地上望遠鏡が広く用いられている。一般に、地上望遠鏡の構成として、正（凸）レンズと、正立系として機能する負（凹）レンズからなるガリレイ式望遠鏡を基本とする構成、あるいは正（凸）レンズのみからなるケプラー式望遠鏡の基本構成に正立系としてプリズムなどを加えたものなどが知られているが、いずれにしても地上望遠鏡とはユーザが正立像を観察できるように構成されたものをいう。
【０００３】
自然動植物の観察の用途に地上望遠鏡を用いる場合、対象物を観察するだけでなく記録に留めたいという需要がある。出願人は、既に観察像を撮影可能なシステムでありながら、空中像を観察するために、鮮明で明るい像を観察することができるデジタルカメラ付地上望遠鏡の構成を下記特許文献１に示す特許出願で提案している。
【０００４】
特許文献１におけるデジタルカメラ付地上望遠鏡の構造は、観察光学系の構造を除く主光学系の構成は一般的な一眼レフ式デジタルカメラの構造に類似するもので、特許文献１では全反射のクイックリターンミラーを用いている。
【０００５】
一方、一眼レフ式デジタルカメラでは、銀塩式の一眼レフカメラと異なり、撮影レンズを透過した光束を観察光学系と撮像素子の光路に分割する固定式のハーフミラーを光路分割手段として用いる構造が知られている。このような構造は、モニタ表示、オートフォーカス処理、露出演算などのために撮像素子の撮像を常時行なえ、しかも可動式のミラーを用いないので構成を非常に簡単安価にできる利点がある反面、光量損失を避けられないという問題がある。
【０００６】
この点に鑑み、下記の特許文献２に示すように、対物レンズを透過した被写体光束の一部を観察光学系に導き、残りを撮像素子に導くハーフミラーをクイックリターンミラーから構成し、このハーフミラーを常時は被写体光束の一部を観察光学系に導く観察位置に位置し、撮影時には撮影光路から退避するように制御する構造が提案されている。この特許文献２では、ハーフミラーが観察位置にある時に、ハーフミラーを介して撮像素子に入射する被写体光束の光電変換出力によりハーフミラーが退避した時に対物レンズが被写体に合焦する合焦位置を演算して記憶し、実際にハーフミラーが撮影位置に退避する撮影時には演算された合焦位置に対物レンズを移動させて合焦させるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特願２００２−４７３０４号  （図１）
【特許文献２】
特開２０００−１６２４９５号  （図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２に示される構成は、被写体撮影時の光量損失を防止でき、しかもハーフミラーが退避したとき撮像素子へ入射する像の焦点のずれを撮影レンズの移動により補正できるという利点があるが、合焦の演算、記憶のためのプロセッサやメモリが必要であり、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
本発明の課題は、上記の問題を解決し、撮像素子の撮像を常時行なえ、撮影時の光量の損失がなく、しかも簡単安価な構成により撮像素子の合焦位置を補正できるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明によれば、対物レンズ群と、前記対物レンズ群の後方に配置され前記対物レンズ群とともに撮像光学系を構成する撮像素子と、光路分割手段として前記対物レンズ群と前記撮像素子の間に配置された退避可能な光路分割手段と、前記光路分割手段により前記撮像光学系の光路外に分割された光像を観察する観察光学系と、前記光路分割手段が前記撮像光学系の光軸から退避した時、前記光路分割手段の退避に連動して、前記光路分割手段の退避に伴なう結像位置の変化を補正する光学素子を前記撮像光学系の光軸に挿入する結像位置補正手段を設けた構成を採用した。
【００１１】
あるいはさらに、前記光学素子を前記光路分割手段の退避に伴なう光軸方向の結像位置の変化を補正する厚みを有する平面ガラスとする構成を採用した。
【００１２】
あるいはさらに、前記結像位置補正手段が一方の端部に前記光路分割手段を、他方の端部に前記光学素子を支持したガイドレバー部材により前記光路分割手段の退避と前記光学素子の挿入を制御する構成を採用した。
【００１３】
あるいはさらに、前記平面ガラスが前記撮像光学系の光軸に対して垂直に挿入される構成を採用した。
【００１４】
あるいはさらに、前記光路分割手段の透過面を前記光路分割手段の反射面に対して傾斜した傾斜平面から形成することにより、前記光路分割手段の挿入時と離脱時の前記撮像素子に対する中心光軸のずれによる光軸に交差する方向の結像位置ずれを補正する構成を採用した。
【００１５】
あるいはさらに、前記光路分割手段がハーフミラーである構成を採用した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明を採用したデジタルカメラ付地上望遠鏡の要部の構成を示している。図１において、固定レンズ群１ａと可動フォーカスレンズ群１ｂからなる対物レンズ群１を透過した光束は、常時は主光軸（対物レンズ群１の光軸）と４５°の角度で交差するように配置されたクイックリターンミラー（以下、ＱＲハーフミラーと略す）２に入射する。
【００１８】
可動フォーカスレンズ群１ｂはレンズ枠１７に保持され、ＡＦ用モータ１６により主光軸方向に移動できるようになっている。
【００１９】
ＱＲハーフミラー２を透過した光束は、焦点面に置かれた撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ撮像素子など）３に入射する。一方、ＱＲハーフミラー２で反射した光束は観察光学系に入射し、ペンタダハプリズム（図示せず）、あるいは反射ミラー４とリレーレンズ５を組み合わせた正立光学系を介して焦点面と共役な位置に置かれた焦点板６の位置に空中像を結像させる。ユーザはこの像を接眼レンズ７を介して正立像として観察することができる。
【００２０】
なお、ＱＲハーフミラー２の反射率は任意であるが、たとえば８０％〜９０％程度とし、観察光学系に向かう光量の方が多くなるようにすると、ユーザの観察が容易になる。
【００２１】
ＱＲハーフミラー２は、金属やプラスチックなどから成るミラーガイドレバー８の一端に設けられたミラーホルダー８ａに固定されている。ミラーガイドレバー８は回動軸１２に対して回動自在に枢支されており、ミラーガイドレバー８の回動軸１２の反対側の端部には平面ガラスホルダー８ｂが設けられ、この平面ガラスホルダー８ｂに平面ガラス９が固定されている。平面ガラス９の透過率はほぼ１００％とする。
【００２２】
図１の例では、ＱＲハーフミラー２と平面ガラス９は９０°の角度をなすように各ホルダー８ａ、８ｂにより保持する構造となっている。
【００２３】
また、ミラーホルダー８ａには引張りばね１０が張設されており、この引張ばね１０はミラーホルダー８ａとＱＲハーフミラー２を回動軸１２を中心として図の時計廻りに（撮影光路から退避する方向）に回動付勢する。
【００２４】
観察時は、引張ばね１０の張力に抗してＱＲハーフミラー２を主光軸に対して４５°の角度の位置に位置決めするのは規制レバー１１である。規制レバー１１の水平に図示された側の腕の先端には切欠部１１ｂが設けられ、この切欠部１１ｂはミラーガイドレバー８に植設されたピン８ｃと係合している。そして、規制レバー１１はＬ字型でその屈曲部において回動軸１１ａ上に回動自在に枢支され、観察時はユーザが撮影操作を行なうレリーズボタン（図示せず）と連動したソレノイドあるいは他の機械的手段により実線の位置を保つ。このようにして、観察時、ＱＲハーフミラー２は主光軸に対して４５°の位置を保持する。
【００２５】
ユーザの撮影操作に応じて撮影動作が開始されると、規制レバー１１の保持が解除され、ミラーガイドレバー８が引張ばね１０の回動付勢力によって時計廻り方向に急速に回動し、ミラーホルダー８ａとＱＲハーフミラー２はそれぞれ点線で示される位置に移動する。
【００２６】
ＱＲハーフミラー２と平面ガラス９は先に述べたように丁度９０°の位置関係でミラーホルダー８ａ，８ｂに保持されているので、ＱＲハーフミラー２が点線のように水平位置に移動すると、平面ガラス９は対物レンズ群１の光軸に対して９０°をなす姿勢で撮像素子３の直前に挿入される位置まで移動することになる。この撮影時の平面ガラス９（ＱＲハーフミラー２）の位置はストッパー１５に平面ガラスホルダー８ｂが係止することにより決まる。
【００２７】
これにより、対物レンズ群１を透過した全ての光量が撮像素子３に到達し、ＱＲハーフミラー２による光量損失がない状態で撮像素子３に被写体の光像が入射する。
【００２８】
撮像素子３はＣＣＤドライバー１３により駆動され、撮像素子３の撮像出力はＣＣＤドライバー１３を介してマイクロプロセッサやメモリなどから構成された制御回路１４に入力される。制御回路１４は、撮影時に撮像素子３から得た画像データを不図示の記録媒体（メモリカードなど）に記録する。また、本実施形態では、観察期間中もＱＲハーフミラー２を介して撮像素子３に被写体の光束が入射されているため、これに応じて得られる撮像素子３からの撮像情報に基づき不図示の表示器へのモニタ表示、オートフォーカス処理（ＡＦ用モータ１６を介した可動フォーカスレンズ群１ｂの制御）、露出演算（レリーズボタン半押しなどによる露光量制御）などの処理を実行することができる。
【００２９】
次に上記のように構成されたデジタルカメラ付地上望遠鏡の動作につき説明する。
【００３０】
観察状態においてＱＲハーフミラー２が図１の実線位置にある状態で、ユーザがレリーズボタン（図示せず）を半押しして半押しスイッチ（図示せず）をオンすると、制御回路１４はＱＲハーフミラー２を介して撮像素子３に入射している被写体光束の光電変換出力によりその明るさを検出し、またそのコントラストを公知のコントラスト検出方法で検出する。
【００３１】
これにより、制御回路１４は、検出した被写体光束の明るさに応じて撮像素子３の電子シャッター開放時間を決定し、また、検出したコントラスト情報に応じてＡＦ用モータ１６を駆動し、レンズ枠１７に保持された可動フォーカスレンズ群１ｂを光軸方向に移動させてオートフォーカス制御を行なうことができる。すなわち、撮像素子３上に結像している被写体のコントラストの変化に応じて制御回路１４は撮像素子３の撮影画像のコントラストが最大となるようＡＦ用モータ１６を駆動して可動フォーカスレンズ群１ｂを合焦位置に移動させる。
【００３２】
このときの合焦位置は、ＱＲハーフミラー２を透過して撮像素子３に入射した被写体光像の光電出力によるものであるから、ＱＲハーフミラー２を跳ね上げて退避させたとき、平面ガラス９が挿入されなければ、そのときの合焦位置とは異なるものになる。
【００３３】
すなわち、図２に示すように厚さｄを持つＱＲハーフミラー２を透過して出来る像の位置をＡ、ＱＲハーフミラー２も平面ガラス９もない時の像の位置をＢとすれば、ＱＲハーフミラー２の屈折率ｎはｎ＞１（空気の屈折率ｎ＝１）であるから、必ず結像位置Ａの方が結像位置Ｂより遠くＱＲハーフミラー２から離れた位置になる。
【００３４】
図２のＱＲハーフミラー２がある時とＱＲハーフミラー２も平面ガラス９もない時の結像位置のずれ量δ（Ｂ〜Ａ）は、光軸上の中心光ｌ０、周辺光ｌ１による結像位置の移動に着目すれば、この幾何学的関係は下記の式（１）により表すことができる。この時、ＱＲハーフミラー２のガラス（あるいは他の適当な材質）の屈折率はｎ、中心光ｌ０のＱＲハーフミラー２への入射角度は４５°、周辺光ｌ１のＱＲハーフミラー２への入射角度はθであるものとする。
【００３５】
【数１】
2004264799.tif 000003
本実施形態においては、この結像位置Ａと結像位置Ｂのずれを平面ガラス９により補正する。すなわち、レリーズボタンが全押しされると、前述のように規制レバー１１が反時計方向に回動し、これにより規制を失ったＱＲハーフミラー２が退避し、平面ガラス９が下降して光軸上に挿入され、ストッパー１５により点線の位置で係止される。
【００３６】
図３はこの撮影時に平面ガラス９が主光軸上に挿入された状態を示している。ＱＲハーフミラー２の跳ね上げ後、平面ガラス９が光軸に対し垂直に挿入されるものとすれば、この時の中心光ｌ０と周辺光ｌ１により形成される結像位置のずれδは平面ガラス９の屈折率ｎ’（平面ガラス９とＱＲハーフミラー２のガラスが同一であれば上記と同じｎの値を用いることができる）、平面ガラス９の厚さｄ’から下記の式（２）のように近似することができる。
【００３７】
【数２】
2004264799.tif 000004
式（２）はスネルの法則と幾何学的考察によって導かれたもので、図３のように光軸に対して９０°で交差するよう平面ガラス９を挿入した場合には、式（２）のように図３の周辺光ｌ１の入射角度θ’に関連する項は微少項として無視でき、像のずれ量δは平面ガラス９の厚みｄ’とその屈折率ｎ’により決まる。
【００３８】
したがって、式（１）と式（２）の左辺の像のずれ量δが等しくなるよう、式（２）の左辺に式（１）の右辺を代入し、平面ガラス９の厚みｄ’について解けば、本実施形態で必要な平面ガラス９の厚みｄ’を計算することができる。
【００３９】
図４は、この計算結果を示している。ここでは、ＱＲハーフミラー２の厚みｄ＝１（ｍｍ）、ＱＲハーフミラー２および平面ガラス９のガラスが同一で両者の屈折率がｎ＝ｎ’＝１．５１６３３である条件において、上記の式（１）と式（２）による計算結果を示している。
【００４０】
ここで、図４の計算結果に関する考察を示しておく。
【００４１】
図４の計算結果から判るように、補正すべき像のずれ量δは図２の周辺光ｌ１の入射角度θに依存し、一定ではない。ＱＲハーフミラー２を４５°で挿入している場合、周辺光ｌ１の入射角度θの値が大きくなる程、像のずれ量δは大きくなる（ただしθ＝４５°の光線は特別な場合で、δ＝∞で非結像）。すなわち、挿入する平面ガラス９の厚みを除々に変えなければＱＲハーフミラー２で生じていた収差（コマ収差）は完全には除去できない、とも言える。一方、補正ガラスによって光軸方向にずれる量は、式（２）から明らかなようにθの影響を受けない。
【００４２】
しかしながら、実際の製品の光学設計においては、オートフォーカスのためのコントラスト計算エリアにせよ撮影像にせよ、周辺よりも中心視野を重視する、すなわち、近軸領域の（しかも入射角度θが４５°に近い）周辺光ｌ１（図２）の条件を重視して計算を行なうので、図４においても同様にθ＝４５°最近傍の計算結果を採用する、すなわち、像のずれを解消するための平面ガラス９の厚さｄ’には１．７７ｍｍを採用する。
【００４３】
平面ガラス９挿入の効果は平面ガラス９が無い時と比較して以下のように評価できる。
【００４４】
ＱＲハーフミラー２が光軸から退避している時と挿入されている時の、光軸方向での合焦位置ずれの量（δ）は、図４より平面ガラス９が無いとき：最大０．７０ｍｍであるが、平面ガラス９があるとき：厚さ１．７７ｍｍのものを挿入した場合は画角中心部のずれは補正されるので、ずれは最大０．７０−０．６０＝０．１０ｍｍの範囲となる。
【００４５】
ＱＲハーフミラー２の離脱による結像位置のずれによる影響を本実施形態のように平面ガラス９を挿入することなく放置した場合、たとえばＱＲハーフミラー２挿入中に計算したオートフォーカス制御の条件をそのまま用いることによって撮影画質の低下となって表れる。この画質低下の度合は、撮影時の光学系の被写界深度（絞り値）などによっても異なるが、被写界深度の浅い絞り開放のような条件においては場合によっては深刻なものとなる。
【００４６】
一方、本実施形態によれば、平面ガラス９を挿入することにより、ＱＲハーフミラー２が挿入されていた状態に生じていた結像位置のずれの分だけ結像位置を補正することができる。したがって、ＱＲハーフミラー２挿入中に計算したオートフォーカス制御の条件をそのまま用いても、画質低下の度合はより小さくなる。
【００４７】
特に、本実施形態によれば、平面ガラス９を光軸に垂直に挿入するようにしているので、平面ガラス９の結像位置の補正効果は種々の方向を有する全ての撮影光線について均等に作用し（式（２）が周辺光の入射角度θ’に依存しない点を参照のこと）、図４に示したように結像に関与する周辺光の方向に依存して発生する結像位置のずれに起因する画像の劣化を撮影時に生じることがない。
【００４８】
以上のようにして、本実施形態では、ＱＲハーフミラー２が光軸上から退避することで生じる結像位置（合焦位置）の変化を平面ガラス９を挿入することにより補正することができる。
【００４９】
平面ガラス９が挿入された後、撮像素子３は、レリーズボタン半押し状態のときに決定された電子シャッター開放時間だけ被写体像を撮像する。撮像が終了すると、制御回路１４は図示しない駆動モータを駆動させ、ＱＲハーフミラー２および平面ガラス９を待機位置に復帰させる。
【００５０】
以上のようにして、本実施形態によれば、ハーフミラーによる光路分割手段（ＱＲハーフミラー２）により撮像素子と観察光学系の双方に被写体光束を入射させるデジタルカメラ付地上望遠鏡において、撮影時、ハーフミラーによる光路分割手段を主光学系から除去するとともに、ハーフミラーによる光路分割手段により生じていた結像位置のずれを補正する光学素子（平面ガラス９）を主光学系に挿入するようにしているので、撮影時の撮像素子への入射光量の損失を生じることがなく、プロセッサやメモリを用いることなく、また結像位置補正用の光学素子として平面ガラス９のようにシンプルな光学素子を利用した非常に簡単安価な構成によって合焦位置のずれを補正することができる。もちろん、本実施形態ではハーフミラーによる光路分割を行なうので観察期間中は撮像素子により、露光調節、モニタ表示、オートフォーカス調整などの所定の目的のための撮像データ取得が可能である。
【００５１】
また、本実施形態によれば、光路分割手段を構成するＱＲハーフミラー２と平面ガラス９をそれぞれ別のレバー上に保持するのではなく、リジッドな１部材のガイドレバー部材（ミラーガイドレバー８）の両端にそれぞれ保持しており、このミラーガイドレバー８によりＱＲハーフミラー２ないし平面ガラス９の位置決めが行なわれる。このため、少ない部品点数で非常に簡単安価に実施でき、ＱＲハーフミラー２ないし平面ガラス９の位置決め誤差は極めて少なくて済み、正確な結像位置補正を行なえる、という優れた効果がある。
【００５２】
なお、以上では説明を容易にするため、ＱＲハーフミラー２は４５°の角度で、平面ガラス９は９０°の角度でそれぞれ主光学系に挿入されるものと説明したが、これらの条件はあくまでも便宜上のものであり、これらの部材の主光学系に対する角度は他の設計条件に応じて適宜変更することができるのはいうまでもない。
【００５３】
また、以上では、ＱＲハーフミラー２および平面ガラス９が互いになす角度は９０°であるものとして説明したが、駆動機構の構成、装置内のスペースなどの事情に応じて両者の相対角度を９０°以外の角度に取ることができるのはいうまでもない。
【００５４】
＜第２実施形態＞
以上では、ＱＲハーフミラー２を退避させる撮影時に平面ガラス９を挿入し、光軸方向の結像位置ずれδを補正する構成を示した。
【００５５】
しかしながら、第１実施形態において平面ガラス９を挿入することで補正できるのは光軸方向の結像位置ずれδであって、結像光軸のシフトについては考慮されていない。図２に示したように、傾斜してＱＲハーフミラー２を挿入することによって、光軸に交差する（垂直な）方向に結像位置ずれΔが生じるが、第１実施形態に示した構成だけではこの結像位置ずれΔは補正することができない。
【００５６】
本実施形態では、この結像光軸のシフトを解消するために、光路分割手段としてのＱＲハーフミラーの透過面をその反射面（半透過面）に対して傾斜した傾斜平面から構成する例を示す。
【００５７】
光路分割手段としての透過面をその反射面（半透過面）に対して傾斜した傾斜平面から構成する構造は、たとえば、ＱＲハーフミラー１８の垂直断面形状を図５のようなくさび形断面とするものである。
【００５８】
以下、図５の構成につき説明するが、以下の説明において図５以外の構成は第１実施形態と同様であるものとする。また、以下の説明において、第１実施形態と同一または相当するものに関しては同一符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
ＱＲハーフミラー１８は、図１と同様に平面ガラス９とともにミラーホルダー８に支持されて観察時にＱＲハーフミラー１８が光路に挿入され、撮影時にはＱＲハーフミラー１８が退避して平面ガラス９が光路に挿入されるよう制御される。
【００６０】
図５の構成は、ＱＲハーフミラー１８表面の反射面（半透過面）により屈折の法則によってシフトされた光束、特に中心付近の光束をＱＲハーフミラー１８の背面の透過面の傾きによって撮像素子３の中心付近へ戻すようにしていることを特徴とするものである。これにより、観察時に撮像素子３中心付近を通過する光線の経路がＱＲハーフミラー１８を挿入していない時とほぼ同様になるように補正することができる。
【００６１】
以下、図５のＱＲハーフミラー１８の背面の透過面（傾斜平面）がその表面の反射面（半透過面）に対してなす角度αの計算手法を示す。
【００６２】
ここでは、撮像素子上３の結像面から２９．５５９ｍｍの位置に厚さ１ｍｍ、屈折率ｎ＝１．５１６３３の単純平面ＱＲハーフミラーを光軸に対して４５°の角度で挿入した場合において、ＱＲハーフミラー１８の背面の透過面（傾斜平面）がその表面の反射面（半透過面）に対してなす角度αの計算手法を示す。なお図５は模式的に表したものであって、縮尺については考慮されていない。
【００６３】
このような構成においては、スネルの法則から光軸上の光線（中心光）がこのＱＲハーフミラー入射により生じる屈折角θ１はθ１＝２７．７９６°であり、よって中心光がＱＲハーフミラーを透過する光路長ＬはＬ＝１．１３０ｍｍとなる。
【００６４】
これにより、出射光（光軸に並行な破線により図示）の光軸シフト量ΔはΔ＝０．３３４ｍｍとなり、この中心光を元通り撮像素子５の中心に結像させるために必要な入射角θ２はθ２＝０．６４７°となる。
【００６５】
したがって、図５のようなくさび形状の場合、ＱＲハーフミラー１８の背面（実線）の透過面の傾斜角αは、スネルの法則から
【００６６】
【数３】
2004264799.tif 000005
を満足する必要があり、そこでこの式（３）をαについて解くと傾斜角αはα＝０．７１０°（分秒表示で４２’３４”）となる。
【００６７】
上記のような挾角αを有するくさび形ＱＲハーフミラー１８を用いることにより、撮像素子３上において結像光軸の上下方向のシフトをキャンセルしたのと同等の効果が得られる。結像光軸の上下方向のシフトそのものはキャンセルできないが、撮像素子３の撮像面の位置においては、光軸付近では実質的に平面ガラスによるＱＲハーフミラーで生じる結像光軸の上下方向のシフトがなくなったのと同じ状態を形成できる。
【００６８】
観察期間においては、図５の状態でオートフォーカス制御を行なうことになるが、このとき、上述の計算は光軸付近の周辺光のみに関して適用されるため、オートフォーカスエリアを撮像素子３の撮像範囲の中心付近に設定すれば、結像光軸の上下方向のシフトが無いのと同等な状態でオートフォーカス処理を行なうことができる。
【００６９】
なお、光軸に沿った結像位置のずれに関しては、撮影時にＱＲハーフミラー１８を退避させ、第１実施形態と同様に構成した平面ガラス９を挿入することにより補正する。
【００７０】
すなわち、ＱＲハーフミラー１８が光軸から退避すると結像位置は撮像素子３上から光軸方向にδだけずれるが、平面ガラス９を光軸に対し垂直に挿入することで結像位置はもとの撮像素子３上になるように補正される。補正ガラス９の厚さは平面のＱＲハーフミラーを用いた場合と同じ１．７７ｍｍでよい。
【００７１】
図５のようなくさび型形状の光路分割手段（ＱＲハーフミラー１８）は、ハーフミラー構成であれば、ガラスなどの材料を整形した上、反射／透過／フィルタ特性を与えるためのコーティングを施すことにより、比較的簡単安価に製造することができる（第１実施形態のＱＲハーフミラー２も同様）。
【００７２】
なお、第１実施形態に関して示した種々の変形例（ＱＲハーフミラーの挿入角度その他）は、第２実施形態においても適用可能であることはいうまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、対物レンズ群と、前記対物レンズ群の後方に配置され前記対物レンズ群とともに撮像光学系を構成する撮像素子と、光路分割手段として前記対物レンズ群と前記撮像素子の間に配置された退避可能な光路分割手段と、前記光路分割手段により前記撮像光学系の光路外に分割された光像を観察する観察光学系と、前記光路分割手段が前記撮像光学系の光軸から退避した時、前記光路分割手段の退避に連動して、前記光路分割手段の退避に伴なう結像位置の変化を補正する光学素子を前記撮像光学系の光軸に挿入する結像位置補正手段を設けた構成を採用しているので、撮像素子の撮像を常時行なえ、撮影時の光量の損失がなく、しかも演算手段や光学素子の駆動制御手段を必要としない簡単安価な構成により撮像素子の合焦位置を補正できる、という優れた効果がある。
【００７４】
特に、前記光学素子は、前記光路分割手段の退避に伴なう光軸方向の結像位置の変化を補正する厚みを有する平面ガラスから構成することができ、その場合、シンプルな光学素子を利用した非常に簡単安価な構成によって合焦位置のずれを補正することができる。
【００７５】
あるいはさらに、一方の端部に前記光路分割手段を、他方の端部に前記光学素子を支持したガイドレバー部材により前記光路分割手段の退避と前記光学素子の挿入を制御する構成を用いれば、少ない部品点数で非常に簡単安価に、また正確に結像位置の補正を行なえる、という優れた効果が得られる。
【００７６】
あるいはさらに、前記平面ガラスが前記撮像光学系の光軸に対して垂直に挿入される構成を採用することにより、平面ガラスの結像位置の補正効果を種々の方向を有する全ての撮影光線について均等に作用させることができ、オートフォーカス制御を最適な条件で作用させるとともに撮影画質の劣化を防止できる、という優れた効果が得られる。
【００７７】
あるいはさらに、前記光路分割手段の透過面を前記光路分割手段の反射面に対して傾斜した傾斜平面から形成することにより、前記光路分割手段の挿入時と離脱時の前記撮像素子に対する中心光軸のずれによる光軸に交差する方向の結像位置ずれを補正する構成を採用することにより、光軸方向の結像位置のみならず光軸に交差する方向の結像位置ずれ（光軸シフト）も補正することができる、という優れた効果が得られる。
【００７８】
前記光路分割手段はハーフミラーから構成することができ、その場合ガラスなどの材料を整形した上、反射／透過／フィルタ特性を与えるためのコーティングを施すことにより、比較的簡単安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るデジタルカメラ付地上望遠鏡の全体構成を示した説明図である。
【図２】図１の装置において観察時に主光学系に挿入されたＱＲハーフミラーを示した説明図である。
【図３】図１の装置において撮像時に主光学系に挿入された平面ガラスを示した説明図である。
【図４】図１の装置のクイックリターンハーフミラーにより生じる像のずれ量とそれを補正する平面ガラスの厚みの算出結果を示した表図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るデジタルカメラ付地上望遠鏡の要部の構成を示した説明図である。
【符号の説明】
１  対物レンズ群
１ａ  固定レンズ群
１ｂ  可動フォーカスレンズ群
２、１８  クイックリターンハーフミラー
３  撮像素子（ＣＣＤ又はＣＭＯＳ）
４  反射ミラー
５  リレーレンズ群
６  焦点板
７  接眼レンズ
８  ミラーガイドレバー
９  平面ガラス
１０  引張りばね
１１  規制レバー
１１ａ、１２  回動軸
１３  ＣＣＤドライバー
１４  制御回路
１５  ストッパー
１６  ＡＦ用モータ
１７  レンズ枠
【図１】
2004264799.tif 000006
【図２】
2004264799.tif 000007
【図３】
2004264799.tif 000008
【図４】
2004264799.tif 000009
【図５】
2004264799.tif 000010