(57)【要約】【課題】像反転系や、防振駆動機構を配置するスペースを確保しながら、高い防振敏感度を持つ対物光学系をありながら、少ないレンズ構成で良好な光学性能を有し、さらに長時間の防振が可能な省電力で防振が行える観察光学系を得ること。【解決手段】物体側より順に、対物光学系Ｌ０、正立光学系Ｐ、接眼光学系Ｅ０とを有する観察光学系において、対物光学系Ｌ０は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２とを有し、第２レンズ群Ｌ２はプラスチック材より成る単一のレンズより成り、レンズを光軸上の点を回転中心として回転駆動し、対物光学系Ｌ０の結像位置の変位を行うこと。【選択図】        図１
2005062213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、対物光学系、正立光学系、接眼光学系とを有する観察光学系において、該対物光学系は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群とを有し、該第２レンズ群はプラスチック材より成る単一のレンズＬａより成り、該レンズＬａを光軸上の点を回転中心として回転駆動し、前記対物光学系の結像位置の変位を行うことを特徴とする観察光学系。
【請求項２】
前記第１レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズと負の屈折力の第２レンズを有することを特徴とする請求項１の観察光学系。
【請求項３】
前記第１レンズ群内の正の屈折力の第１レンズと負の屈折力の第２レンズは貼り合わされていることを特徴とする請求項２の観察光学系。
【請求項４】
前記レンズＬａの少なくとも１面は非球面であることを特徴とする請求項１、２又は３の観察光学系。
【請求項５】
Ｆ０を前記対物光学系の全系の焦点距離、ｆ１を前記第１レンズ群の焦点距離、ｆ２を前記第２レンズ群の焦点距離、Ｄ１２を該第１レンズ群と該第２レンズ群の空気間隔、Ｔｃを該第２レンズ群の物体側の面頂点から前記回転中心までの距離、ｄｇを前記レンズＬａの比重とするとき、
【数１】
2005062213.tif 000009
の条件式を満足することを特徴とする請求項１、２、３又は４の観察光学系。
【請求項６】
Ｆ０を前記対物光学系の全系の焦点距離、Ｒ２を前記第１レンズと前記第２レンズの貼り合せ面の曲率半径とするとき、
【数２】
2005062213.tif 000010
の条件式を満足することを特徴とする請求項３の観察光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は観察光学系に関し、特に光学系が振動したときの観察画像のブレを補正する防振手段を有した望遠鏡、双眼鏡、カメラのファインダー系に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、観察装置が振動したときの観察画像のブレを補正する、所謂防振をする防振手段（防振光学系）を備えた観察装置（観察光学機器）が知られている。
【０００３】
例えば、望遠鏡、双眼鏡などの観察光学機器に用いられている防振光学系としては、物体側から順番に、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群からなる対物レンズ（対物光学系）と、該対物レンズよって形成した像を像反転手段を介して観察する接眼レンズ（接眼光学系）とを有し、対物レンズの第２レンズ群を光軸と直交する方向に駆動することで防振をする構成が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
一方、観察光学機器に用いられる防振光学系として、物体側から順番に、正の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群からなる対物レンズ群と、該対物レンズによって形成した像を像反転手段を介して観察する接眼レンズを有し、該対物レンズの第２レンズ群を光軸と直交する方向に駆動することで防振をする構成のものも提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−２６４９４２
【特許文献２】特開２００１−１８８１８４
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
防振手段を備える観察光学機器に用いる対物光学系として、いわゆるテレフォトタイプのレンズ構成であると、対物光学系のレンズ全長が短くなるという特徴がある。一方観察光学機器としては、対物光学系と、接眼光学系との間に像反転プリズムなどを配置している。また、防振のための駆動機構も装置内に配置するために、ある程度の配置スペースを必要とする。
【０００６】
この為、防振手段を備える観察光学機器に用いる対物光学系をテレフォトタイプで構成し、レンズ全長を短縮しても装置全体を小型化にするのが難しい。
【０００７】
一般に対物光学系を第１、第２レンズ群で構成し、第２レンズ群を防振の為に駆動する際の、防振敏感度Ｓｉは、第２レンズ群の倍率βを用いて次式であらわされる。
【０００８】
Ｓｉ＝（１−β）
対物光学系が正、負の屈折力の第１、第２レンズ群より成るレンズ構成では、倍率βは、β＞１となる。このために、防振敏感度Ｓｉが｜Ｓｉ｜＞１のためには、β＞２が必要となるため、敏感度的にはあまり有利ではない。第２レンズ群の倍率βをより大きな値にすることで、高敏感度化は可能であるが、正、負の屈折力のレンズ群の屈折力比がきつくなるために、収差補正的には多くのレンズ枚数を必要とし、レンズ系全体内が大型化してくる。
【０００９】
対物光学系が正、正の屈折力のレンズ群より成るレンズ構成では、対物光学系の焦点距離と比較して、対物光学系のレンズ全長が長くなり、像反転プリズムなどを配置するスペースの確保が可能である。また、防振駆動機構の配置のスペースも確保しやすい。
【００１０】
しかしながら、上述したような、物体側から順番に、正の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群からなる対物レンズ群をもち、第２レンズ群を光軸と直交する方向に駆動することで防振をする構成のものでは、第２レンズ群を駆動する際の防振敏感度Ｓｉは、第２レンズ群の倍率βが０＜β＜１の範囲となるので次式のように防振敏感度を１以上高くすることが理論的に不可能である。
【００１１】
｜Ｓｉ｜＝｜１−β｜＜１
また、上記対物光学系の一部を駆動し防振を行う光学系においては、防振持続時間を長くする為には防振時に駆動される光学系を小型化、軽量化することが不可欠である。
【００１２】
本発明は、像反転系や、防振駆動機構を配置するスペースを確保しながら、高い防振敏感度を持つ対物光学系でありながら、少ないレンズ構成で良好な光学性能を有し、さらに長時間の防振が可能な省電力で防振が行える観察光学系の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の観察光学系は、
物体側より順に、対物光学系、正立光学系、接眼光学系とを有する観察光学系において、該対物光学系は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群とを有し、該第２レンズ群はプラスチック材より成る単一のレンズＬａより成り、該レンズＬａを光軸上の点を回転中心として回転駆動し、対物光学系の結像位置の変位を行うことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の観察光学系の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、実施形態１のレンズ断面図、図２は実施形態１の諸収差図、図３は実施形態１の防振時の諸収差図である。
【００１６】
図４は、実施形態２のレンズ断面図、図５は実施形態２の諸収差図、図６は実施形態２の防振時の諸収差図である。
【００１７】
図７は、実施形態３のレンズ断面図、図８は実施形態３の諸収差図、図９は実施形態３の防振時の諸収差図である。
【００１８】
防振時の諸収差は、観察光学系の観察画角（実視野側）の０．１５度分に相当する像位置を変化させた後（防振後）の諸収差である。
【００１９】
図１０は本発明の観察装置として望遠鏡に適用したときの概略図である。
【００２０】
図１、図４、図７のレンズ断面図において、Ｌ０は対物光学系（対物レンズ）、Ｐは像反転手段（像正立用プリズム）であり、対物光学系Ｌ０で形成される観察像（物体像）を正立正像に変換している。
【００２１】
Ｅ０は接眼光学系（接眼レンズ）であり、像反転手段Ｐを介した正立正像の観察像を拡大虚像としてアイポイントＩＰより観察している。
【００２２】
対物光学系Ｌ０は負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を有している。３は第２レンズ群Ｌ２を防振の為に回動駆動する時の光軸ＬＸ上の回転中心である。尚、第２レンズ群Ｌ２は回動駆動の他に光軸と垂直方向の成分を持つように、例えば平行偏心駆動させても良い。
【００２３】
像正立用プリズムＰは、例えば公知のポロプリズムやペチャンダハプリズムで構成されており、同図では光路を展開したガラスブロックで示している。
【００２４】
各実施形態において対物光学系Ｌ０は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２から構成されている。第１レンズ群Ｌ１は、正レンズと負レンズからなる接合レンズ群より成り、第２レンズ群Ｌ２は単一の正の屈折力レンズＬａより成っている。そして第２レンズ群Ｌ２を光軸上の点３を中心として回転駆動することで防振を行っている。
【００２５】
このように、対物光学系Ｌ０を負と正の屈折力の第１、第２レンズ群Ｌ１，Ｌ２より成るレンズ構成にすることで、対物光学系Ｌ０の焦点距離よりもレンズ全長が長くなり、像反転プリズムＰを配置するスペースを容易に確保することができるようにしている。そして第２レンズ群Ｌ２の倍率βがβ＜０となることから防振敏感度Ｓｉは、
｜Ｓｉ｜＝｜１−β｜＞１
となる。
【００２６】
これは対物光学系を物体側から順に正、負の屈折力のレンズ群より構成する場合に比べて防振敏感度として有利である。また、防振駆動させる第２レンズ群Ｌ２の単一レンズをプラスチックから構成して、軽量化を図りつつ防振時の消費電力を抑えている。
【００２７】
また、第１レンズ群Ｌ１は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズと負の屈折力の第２レンズから構成し、第１レンズ群Ｌ１の主点位置を第１レンズ群全体より物体側に配置するようにして第２レンズ群Ｌ２との間隔を少なく、小型化を図っている。また、第１レンズ群Ｌ１内の第１レンズと第２レンズは貼りあわせており、これにより第１レンズ群の製造上の敏感度を低減し、製造しやすくしている。
【００２８】
各実施形態において接眼レンズＥ０は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズと両レンズ面が凸面の正レンズとを接合した貼り合わせレンズ、物体側に凸面を向けた正レンズより構成している。
【００２９】
このような３群４枚のレンズ構成とすることにより、像反転手段Ｐを介した観察像を良好なる光学性能を維持しつつ観察している。
【００３０】
各実施形態において、Ｆ０を対物レンズＬ０の全系の焦点距離、ｆ１を第１レンズ群Ｌ１の焦点距離、ｆ２を第２レンズ群Ｌ２の焦点距離、Ｄ１２を第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の空気間隔、Ｔｃを第２レンズ群Ｌ２の物体側の面頂点から回転中心３までの距離、ｄｇをレンズＬａの比重、Ｒ２を第１レンズと第２レンズの貼り合せ面の曲率半径とするとき、
【００３１】
【数３】
2005062213.tif 000003
【００３２】
なる条件式のうち１以上を満足するようにしている。
【００３３】
これによって良好なる光学性能を維持しつつ、防振を効果的に行っている。
【００３４】
次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。
【００３５】
条件式（１）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と対物レンズ全系Ｌ０の焦点距離の比を規定するものであり、下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱すぎると、対物レンズ系のレンズ全長を大きくする効果、及び、防振敏感度Ｓｉを高くする効果が失われる。又上限を超えると屈折力が強くなりすぎ球面収差、像面湾曲等の諸収差が増大し、これらの補正が困難になる。
【００３６】
条件式（２）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離と対物レンズ全系の焦点距離の比を規定するものであり、下限を超えて第２レンズ群の屈折力が弱すぎると、対物レンズ系のレンズ全長を大きくする効果、及び、防振敏感度Ｓｉを高くする効果が失われる。
【００３７】
又、上限を超えると第２レンズＬ２のパワーが強すぎ、球面収差、像面湾曲等の諸収差が増大し、これらの補正が困難になる。また、第２レンズ群Ｌ２のパワーが大きくなると、レンズの厚み、重量が増し、防振駆動の際の電力消費量が増大するので良くない。
【００３８】
条件式（３）は第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔と対物レンズ全系の焦点距離との比を規定するものである。下限を超え第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２が接近しすぎると、防振駆動の為のスペースが不足し、干渉する可能性があるので良くない。
【００３９】
また、上限を超えると間隔が大きくなる為に、第１レンズ群Ｌ１で光線を発散させる為に、第２レンズ群Ｌ２の有効径が大きくなり、防振の駆動に要する電力が増加してしまうので良くない。
【００４０】
条件式（４）は第２レンズ群Ｌ２を光軸上の点を回転中心３として回転駆動して防振する際の回転中心３の位置を規定するものであり、防振時に発生する収差、特に偏心コマ収差、偏心像面湾曲の発生を良好に補正する為のものである。さらに、メカ機構上回転中心が対物レンズＬ０の像側で、像反転プリズムＰの物体側に配置されることが好ましい。
【００４１】
条件式（４）の下限を超えて回転中心３が第２レンズ群Ｌ２に近づくと、偏心収差の補正が過剰となり好ましくない。また、駆動に要する回転角度が増す為に防振機構的にも構成が複雑になり好ましくない。一方、上限を超えて回転中心３が第２レンズ群Ｌ２から遠ざかると、構成する駆動機構に比べて得られる収差補正効果が少なくなる。
【００４２】
条件式（５）は第２レンズ群Ｌ２の単一のレンズＬａの比重を規定するものである。上限を超えると、防振時に駆動されるレンズＬａの重量が増加してしまい、防振時の電力消費が大きくなってしまい好ましくない。
【００４３】
条件式（６）は第１レンズと第２レンズの貼り合せ面の曲率半径Ｒ２と対物レンズ全系Ｌ０の焦点距離の比を規定するものである。上限及び下限のどちらを超えても、球面収差、像面湾曲等の諸収差を補正することが困難となる。
【００４４】
尚、各実施形態において更に好ましくは、前述の条件式（１）〜（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００４５】
【数４】
2005062213.tif 000004
【００４６】
次に各実施形態１〜３に各々対応する数値実施例１〜３の数値データを示す。
各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示し、Ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の間隔、Ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。
【００４７】
面番号１〜５が対物光学系、面番号６〜１０は像反転プリズムであり、プリズム面は全て平面である為、曲率半径は無限大となっている。面番号１１〜１７は接眼光学系である。
【００４８】
面番号で「＊」印を付した面は回転対称非球面である。Ｃを曲率（曲率半径の逆数）、Ｋを円錐係数、Ａ４，Ａ６を４次、６次の非球面係数とし、光軸からの高さｙの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝ｃｙ２／［１＋［１−（１＋Ｋ）ｃ２ｙ２］１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６
又、各数値実施例における上述した条件式との対応を表１に示す。
【００４９】
【外１】
2005062213.tif 000005
【００５０】
４面から回転中心までの距離：２５ｍｍ
【００５１】
【外２】
2005062213.tif 000006
【００５２】
４面から回転中心までの距離：２５ｍｍ
【００５３】
【外３】
2005062213.tif 000007
【００５４】
４面から回転中心までの距離：２５ｍｍ
【００５５】
【表１】
2005062213.tif 000008
【００５６】
図１０は本発明の観察光学系を望遠鏡に適用したときの要部概略図である。
【００５７】
図１０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、横ブレを検出するヨー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２に出力する。
【００５８】
マイクロコンピュータ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、第２レンズ群Ｌ２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。
【００５９】
レンズアクチュエーター３は、マイクロコンピュータ２からの信号に基づいて第２レンズ群Ｌ２を回転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。
【００６０】
角度センサー４は第２レンズ群Ｌ２の回動角度を計測してマイクロコンピュータ２に出力し、この出力が演算で求められた値に一致するとき、マイクロコンピュータ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。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、像反転系や、防振駆動機構を配置するスペースを確保しながら、高い防振敏感度を持つ対物光学系をありながら、少ないレンズ構成で良好な光学性能を有し、さらに長時間の防振が可能な省電力で防振が行える観察光学系を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の観察光学系のレンズ断面図
【図２】実施形態１の観察光学系の通常状態の収差図
【図３】実施形態１の観察光学系の画角０．１５度の防振を行ったときの収差図
【図４】実施形態２の観察光学系のレンズ断面図
【図５】実施形態２の観察光学系の通常状態の収差図
【図６】実施形態２の画角０．１５度の防振を行ったときの収差図
【図７】実施形態３の観察光学系のレンズ断面図
【図８】実施形態３の観察光学系の通常状態の収差図
【図９】実施形態３の画角０．１５度の防振を行ったときの収差図
【図１０】望遠鏡の要部概略図
【符号の説明】
Ｌ０    対物光学系
Ｐ      像反転手段
Ｅ０    接眼光学系
ＥＰ    アイポイント
Ｌ１    第１レンズ群
Ｌ２    第２レンズ群
Ｌａ    光軸
ｄ      ｄ線
ｇ      ｇ線
ΔＳ    サジタル像面
ΔＭ    メリディオナル像面
ω      画角
Ｆｎｏ  Ｆナンバー
【図１】
2005062213.tif 000011
【図２】
2005062213.tif 000012
【図３】
2005062213.tif 000013
【図４】
2005062213.tif 000014
【図５】
2005062213.tif 000015
【図６】
2005062213.tif 000016
【図７】
2005062213.tif 000017
【図８】
2005062213.tif 000018
【図９】
2005062213.tif 000019
【図１０】
2005062213.tif 000020