(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正のパワーの対物光学系によって生じる観察対象の像を、接眼光学系を介して観察する観察光学系と；
前記観察光学系とは独立した、該観察対象を撮影する撮影光学系と；
を有し、
前記撮影光学系は、２以上のレンズ群を有し、２つのレンズ群の光軸方向の絶対位置及び相対位置の双方を変化させる、独立して操作可能な２つの合焦機構を有することを特徴とする撮影機能を有する観察装置。
【請求項２】
前記撮影光学系は、物体側から順に、第１レンズ群と第２レンズ群よりなり、第１レンズ群と第２レンズ群のそれぞれを独立に光軸方向に移動させることによって、観察対象の像の結像位置を所定の位置に合わせる合焦機構を有し、
次の条件式（１）、（２）を満足する請求項１に記載の撮影機能を有する観察装置。
(１)０．１＜ｆt／ｆo ＜０．７
(２)０．４ ＜｜ＴI ／ＴII｜ ＜２．５
但し、
ｆt ；撮影光学系の焦点距離、
ｆo ；観察光学系の対物光学系の焦点距離、
ＴI ；無限遠からある有限撮影距離までの第１レンズ群単独で合焦させた場合の合焦に要する撮影光学系第１レンズ群の移動量、
ＴII ；無限遠から前記有限撮影距離までの第２レンズ群単独で合焦させた場合の合焦に要する撮影光学系第２レンズ群の移動量。
【請求項３】
前記接眼光学系は正のパワーを有し、次の条件式（３）を満足する請求項１または２に記載の撮影機能を有する観察装置。
(３)５＜ｆo／ｆe
但し、
ｆe ；観察光学系の接眼光学系の焦点距離。
【請求項４】
前記観察光学系は、少なくとも一部の光学系を光軸方向に移動させることによって観察対象の像の結像位置を所定の位置に合わせる観察光学系合焦機構を有し、該観察光学系合焦機構と撮影光学系の前記２つのレンズ群の合焦機構のいずれか一方が連動して作動するための合焦連動機構を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項５】
前記観察光学系は、正のパワーの対物光学系と、該対物光学系によって生じる像を観察する正のパワーの接眼光学系とから構成されている望遠鏡である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項６】
前記観察光学系は、一対の正のパワーの対物光学系と、該一対の対物光学系によって生じる像を観察する正のパワーの一対の接眼光学系とを有する双眼鏡である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項７】
前記双眼鏡の一対の観察光学系がもつ光軸の中間に前記撮影光学系の光軸が配置されている請求項６に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項８】
前記撮影光学系は、ＣＣＤ撮像素子上に観察対象の画像を結像させて記録する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項９】
前記撮影光学系は、正レンズと負レンズの組合せからなる全体として正の第１レンズ群と、正レンズと負レンズの組合せからなる全体として正の第２レンズ群とから構成され、次の条件式（４）を満足する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
(４) ０．１５ ＜ ＤI-II ／ｆ ＜ ０．７
但し、
ＤI-II ；第１レンズ群と第２レンズ群との無限遠物点に合焦時の間隔、
ｆ；全系の焦点距離。
【請求項１０】
前記撮影光学系が次の条件式（５）、（６）を満足する請求項９に記載の撮影機能を有する観察装置。
(５)１＜ＡＣI ／ＡＣII
(６)２０＜νIp − νIn
但し、
ＡＣI；各レンズの焦点距離とアッベ数の積の逆数の絶対値 （｜１／（ｆi*νi）｜）の第１レンズ群中での総和、
ＡＣII ；各レンズの焦点距離とアッベ数の積の逆数の絶対値（｜１／（ｆi*νi）｜）の第２レンズ群中での総和、
νIp；第１レンズ群の正レンズのアッベ数、
νIn；第１レンズ群の負レンズのアッベ数。
【請求項１１】
前記撮影光学系の第１レンズ群の正レンズと負レンズは貼り合わされている請求項１０に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項１２】
前記撮影光学系は、物体側から順に、第１レンズ群と第２レンズ群よりなり、全系を光軸方向に移動させる合焦機構と、第１レンズ群を独立に光軸方向に移動させる合焦機構とを有し、
次の条件式（７）、（８）を満足する請求項１に記載の撮影機能を有する観察装置。
(７) ０．１ ＜ ｆt／ｆo ＜ ０．７
(８) ０．２ ＜ ｜ＴA ／ＴI ｜＜ １．５
但し、
ｆt ； 撮影光学系の焦点距離、
ｆo ； 観察光学系の対物光学系の焦点距離、
ＴA ； 無限遠からある有限撮影距離までの合焦に要する撮影光学系全系の移動量、
ＴI ； 無限遠から前記有限撮影距離までの合焦に要する撮影光学系第１レンズ群の移動量。
【請求項１３】
前記接眼光学系は正のパワーを有し、次の条件式（９）を満足する請求項１２に記載の撮影機能を有する観察装置。
(９) ５ ＜ ｆo／ｆe
但し、
ｆe ； 観察光学系の接眼光学系の焦点距離。
【請求項１４】
前記観察光学系は、観察対象まで距離の変化に応じて対物光学系の少なくとも一部の光学系を光軸方向に移動させることによって観察対象の像の結像位置を所定の位置に合わせる観察光学系合焦機構を有し、該観察光学系合焦機構と、撮影光学系の全系の合焦機構と第１レンズ群の合焦機構のいずれか一方とを連動して作動させる合焦連動機構を有する請求項１２または１３に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項１５】
前記観察光学系は、正のパワーの対物光学系と、該対物光学系によって生じる像を観察する正のパワーの接眼光学系とから構成されている望遠鏡である請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項１６】
前記観察光学系は、一対の正のパワーの対物光学系と、該一対の対物光学系によって生じる像を観察する正のパワーの一対の接眼光学系とを有する双眼鏡である請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項１７】
前記観察光学系は、前記双眼鏡の一対の観察光学系がもつ光軸の中間に前記撮影光学系の光軸が配置されている請求項１６に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項１８】
前記撮影光学系は、ＣＣＤ撮像素子上に観察対象の画像を結像させて記録する請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項１９】
前記撮影光学系は、正レンズと負レンズの組合せからなる全体として正の第１レンズ群と、正レンズと負レンズの組合せからなる全体として正の第２レンズ群とから構成され、次の条件式（１０）を満足する請求項１２ないし１８のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
(１０) ０．１５ ＜ ＤI-II ／ｆ ＜ ０．７
但し、
ＤI-II ； 第１レンズ群と第２レンズ群との無限遠物点に合焦時の間隔、
ｆ； 全系の焦点距離。
【請求項２０】
前記撮影光学系が、次の条件式（１１）、（１２）を満足する請求項１９に記載の撮影機能を有する観察装置。
(１１) １＜ＡＣI ／ＡＣII
(１２) ２０ ＜ νIp − νIn
但し、
ＡＣI；各レンズの焦点距離とアッベ数の積の逆数の絶対値 （｜１／（ｆi*νi）｜）の第１レンズ群中での総和、
ＡＣII ；各レンズの焦点距離とアッベ数の積の逆数の絶対値（｜１／（ｆi*νi）｜）の第２レンズ群中での総和、
νIp；第１レンズ群の正レンズのアッベ数、
νIn；第１レンズ群の負レンズのアッベ数。
【請求項２１】
前記撮影光学系の第１レンズ群の正レンズと負レンズは貼り合わされている請求項２０に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項２２】
前記撮影光学系は物体側から順に、第１レンズ群と第２レンズ群よりなり、全系を光軸方向に移動させる合焦機構と、第２レンズ群を独立に光軸方向に移動させる合焦機構とを有し、
次の条件式（１３）、（１４）を満足する請求項１に記載の撮影機能を有する観察装置。
(１３) ０．１ ＜ ｆt／ｆo ＜ ０．７
(１４) ０．２ ＜ ｜ＴA ／ＴII ｜＜１．５
但し、
ｆt ； 撮影光学系の焦点距離、
ｆo ； 観察光学系の対物光学系の焦点距離、
ＴA ； 無限遠からある有限撮影距離までの合焦に要する撮影光学系全系の移動量、
ＴII ； 無限遠から前記有限撮影距離までの合焦に要する撮影光学系第２レンズ群の移動量。
【請求項２３】
前記接眼光学系は正のパワーを有し、次の条件式（１５）を満足する請求項２２に記載の撮影機能を有する観察装置。
(１５) ５ ＜ ｆo／ｆe
但し、
ｆe ； 観察光学系の接眼光学系の焦点距離、
【請求項２４】
前記観察光学系は、観察対象まで距離の変化に応じて対物光学系の少なくとも一部の光学系を光軸方向に移動させることによって観察対象の像の結像位置を所定の位置に合わせる観察光学系合焦機構を有し、該観察光学系合焦機構と、撮影光学系の全系の合焦機構と第２レンズ群の合焦機構のいずれか一方とを連動して作動させる合焦連動機構を有する請求項２２または２３に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項２５】
前記観察光学系は、正のパワーの対物光学系と、該対物光学系によって生じる像を観察する正のパワーの接眼光学系とから構成されている望遠鏡である請求項２２ないし２４のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項２６】
前記観察光学系は、一対の正のパワーの対物光学系と、該一対の対物光学系によって生じる像を観察する正のパワーの一対の接眼光学系とを有する双眼鏡である請求項２２ないし２４のいずれかに記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項２７】
前記観察光学系は、前記双眼鏡の一対の観察光学系がもつ光軸の中間に前記撮影光学系の光軸が配置されている請求項２６に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項２８】
前記撮影光学系は、ＣＣＤ撮像素子上に観察対象の画像を結像させて記録する請求項２２ないし２７のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
【請求項２９】
前記撮影光学系は、正レンズと負レンズの組合せからなる全体として正の第１レンズ群と、正レンズと負レンズの組合せからなる全体として正の第２レンズ群とから構成され、次の条件式（１６）を満足する請求項２２ないし２８のいずれか１項に記載の撮影機能を有する観察装置。
(１６) ０．１５ ＜ ＤI-II ／ｆ ＜ ０．７
但し、
ＤI-II ； 第１レンズ群と第２レンズ群との無限遠物点に合焦時の間隔、
ｆ； 全系の焦点距離。
【請求項３０】
前記撮影光学系が、次の条件式（１７）、（１８）を満足する請求項２９に記載の撮影機能を有する観察装置。
(１７) １＜ＡＣI ／ＡＣII
(１８) ２０ ＜ νIp − νIn
但し、
ＡＣI；各レンズの焦点距離とアッベ数の積の逆数の絶対値 （｜１／（ｆi*νi）｜）の第１レンズ群中での総和、
ＡＣII ；各レンズの焦点距離とアッベ数の積の逆数の絶対値（｜１／（ｆi*νi）｜）の第２レンズ群中での総和、
νIp；第１レンズ群の正レンズのアッベ数、
νIn；第１レンズ群の負レンズのアッベ数。
【請求項３１】
前記撮影光学系の第１レンズ群の正レンズと負レンズは貼り合わされている請求項３０に記載の撮影機能を有する観察装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、望遠鏡や双眼鏡等の観察光学系と、該観察光学系によって観察される対象を撮影する撮影光学系と有し、遠方の対象を観察すると同時に画像として記録することができる、撮影機能を有する観察装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
遠方の対象を目視にて観察する手段としては望遠鏡や双眼鏡等の観察用光学機器がある。しかし従来の観察用光学機器では観察像を画像として記録することはできない。このため、望遠鏡や双眼鏡等の観察用光学機器とカメラを組合わせて、観察像を画像として記録できるようにするというアイデアは古くから存在する。しかし、一般ユーザの使用に耐えるものは知られていない。その理由の一つは大型化にある。
【０００３】
観察用光学機器として一般的に使用されている双眼鏡に好適な倍率は７倍程度とされており、この程度の倍率であれば遠方の対象を詳細に観察できる上、手持ちでの観察でも手ブレの影響は少ない。しかし７倍の双眼鏡で観察される視野範囲は３５ｍｍサイズのカメラに換算して３００ｍｍ以上の望遠レンズの撮影範囲に匹敵する。つまり双眼鏡による観察物体を記録するという機能を、一般的な双眼鏡とカメラの組合せで実現するには、装置全体が大型化するという問題がある。
【０００４】
さらにこのような構成で高画質な画像を記録するには撮影レンズに高い光学性能が要求されるため、構成枚数が増えてコストや重量がかさむといった問題がある。
【０００５】
また、観察用光学機器としての操作性を保つためには、双眼鏡の合焦操作に対して撮影光学系の合焦機構が連動することが望ましいが、前述したように３００ｍｍもの長い焦点距離をもつ望遠レンズは高い合焦精度が要求されるため、双眼鏡の合焦操作との連動では十分な合焦精度が得られないという問題がある。
【０００６】
さらに観察用光学機器の合焦操作では、肉眼による目視にて被写体像のコントラストが最大となる合焦位置を検出するのが普通であり、肉眼の視度は個人差が大きいため、観察者によって合焦位置が大きく異なるという問題がある。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、このような問題意識に基づき、観察機能と撮影機能とを有する観察装置を、大型化を招くことなく低コストで実現し、さらに合焦操作を容易にすることを目的とする。
【０００８】
【発明の概要】
本発明の撮影機能を有する観察装置は、その第一の態様によると、正のパワーの対物光学系によって生じる観察対象の像を、正のパワーの接眼光学系を介して観察する観察光学系と；前記観察光学系とは独立した、該観察対象を撮影する撮影光学系と；を有し、前記撮影光学系は、２以上のレンズ群を有し、２つのレンズ群の光軸方向の絶対位置及び相対位置の双方を変化させる、独立して操作可能な２つの合焦機構を有することを特徴としている。
好ましくは前記撮影光学系は、物体側から順に、第１レンズ群と第２レンズ群よりなり、第１レンズ群と第２レンズ群のそれぞれを独立に光軸方向に移動させることによって、観察対象の像の結像位置を所定の位置に合わせる合焦機構を有し、次の条件式（１）、（２）を満足することを特徴としている。
(１)０．１＜ｆt／ｆo ＜０．７
(２)０．４ ＜｜ＴI ／ＴII｜ ＜２．５
但し、
ｆt ；撮影光学系の焦点距離、
ｆo ；観察光学系の対物光学系の焦点距離、
ＴI ；無限遠からある有限撮影距離までの第１レンズ群単独で合焦させた場合の合焦に要する撮影光学系第１レンズ群の移動量、
ＴII ；無限遠から前記有限撮影距離までの第２レンズ群単独で合焦させた場合の合焦に要する撮影光学系第２レンズ群の移動量、
である。
態様は、更に次の条件式（３）を満足することが好ましい。
(３)５＜ｆo／ｆe
但し、
ｆe ；観察光学系の接眼光学系の焦点距離、
である。
【０００９】
このような条件を満足しても（特に撮影光学系の焦点距離を短くしても）、撮影光学系の記録機能を犠牲にすることなく大型化を防ぐことができるのは、従来の銀塩フィルムを使用するカメラに代えて、ＣＣＤ撮像素子を使用するデジタルカメラが普及している事実による。ＣＣＤ撮像素子は急速に高密度化が進んでおり、その一般的な画面サイズは３５ｍｍサイズの１０分の１程度である。また、撮影光学系の焦点距離を観察光学系の対物光学系の焦点距離よりも短く設定することで、撮影光学系の合焦機構を観察光学系の合焦機構に連動させても十分に高い合焦精度を得ることができる。さらに、第１レンズ群と第２レンズ群のそれぞれを独立に光軸方向に移動させて観察対象の像の結像位置を所定の位置に合わせる合焦機構を設けることで、観察者による合焦位置の違いをオートフォーカス機構等の補助的手段によって補正可能とすることができる。
【００１０】
観察光学系は、少なくとも一部の光学系を光軸方向に移動させることによって観察対象の像の結像位置を移動させる観察光学系合焦機構を有し、この観察光学系合焦機構と、撮影光学系の前記２つのレンズ群の合焦機構のいずれか一方が連動して作動するための合焦連動機構を有することが好ましい。
【００１１】
観察光学系は、正のパワーの対物光学系と、該対物光学系によって生じる像を観察する正のパワーの接眼光学系とを有する望遠鏡から構成することができ、さらに一対の正のパワーの対物光学系と、該一対の対物光学系によって生じる像を観察する正のパワーの一対の接眼光学系とを有する双眼鏡から構成するのが実際的である。
【００１２】
観察光学系を双眼鏡から構成する場合、撮影光学系の光軸は、双眼鏡の一対の観察光学系がもつ光軸の中間に配置するのがバランス上好ましい。また、撮影光学系は、ＣＣＤ撮像素子上に観察対象の画像を結像させて記録するデジタルカメラ用とすることが好ましい。
【００１３】
また望遠レンズとして使用される光学系の例として、正レンズと負レンズの組合せからなる正のパワーの第１レンズ群と、同じく正レンズと負レンズの組合せからなる正のパワーの第２レンズ群との組合せによって構成されるペッツバールタイプが知られている。ペッツバールタイプの光学系は比較的少ない構成枚数で良好な性能が得られることから、望遠レンズ等に使用されている。
【００１４】
撮影光学系には、このペッツバールタイプを利用することが好ましい。すなわち、撮影光学系は、正レンズと負レンズの組合せからなる全体として正の第１レンズ群と、正レンズと負レンズの組合せからなる全体として正の第２レンズ群とから構成し、さらに次の条件式（４）を満足させることが好ましい。
(４)０．１５＜ＤI-II ／ｆ ＜０．７
但し、
ＤI-II ；第１レンズ群と第２レンズ群との無限遠物点に合焦時の間隔、
ｆ；全系の焦点距離、
である。
【００１５】
撮影光学系は、次の条件式（５）、（６）を満足するとよい。
(５) １＜ＡＣI ／ＡＣII
(６) ２０ ＜ νIp − νIn
但し、
ＡＣI；各レンズの焦点距離とアッベ数の積の逆数の絶対値 （｜１／（ｆi*νi）｜）の第１レンズ群中での総和、
ＡＣII ；各レンズの焦点距離とアッベ数の積の逆数の絶対値（｜１／（ｆi*νi）｜）の第２レンズ群中での総和、
νIp；第１レンズ群の正レンズのアッベ数、
νIn；第１レンズ群の負レンズのアッベ数、
である。
【００１６】
撮影光学系の第１レンズ群を構成する正レンズと負レンズは、貼合せレンズとすることが好ましい。
【００１７】
本発明による撮影機能を有する観察装置は、その第二の態様によると、正のパワーの対物光学系によって生じる観察対象の像を、正のパワーの接眼光学系を介して観察する観察光学系と；前記観察光学系とは独立した、該観察対象を撮影する撮影光学系と；を有し、撮影光学系は物体側から順に、第１レンズ群と第２レンズ群よりなり、全系を光軸方向に移動させる合焦機構と、第１レンズ群を独立に光軸方向に移動させる合焦機構とを有し、次の条件式（７）、（８）を満足することを特徴としている。
(７) ０．１ ＜ ｆt／ｆo ＜ ０．７
(８) ０．２ ＜ ｜ＴA ／ＴI ｜＜ １．５
但し、
ｆt ； 撮影光学系の焦点距離、
ｆo ； 観察光学系の対物光学系の焦点距離、
ＴA ； 無限遠からある有限撮影距離までの合焦に要する撮影光学系全系の移動量、
ＴI ； 無限遠から前記有限撮影距離までの合焦に要する撮影光学系第１レンズ群の移動量、
である。
この第二の態様の上記以外の特徴は、前記第一の態様と同様である。
【００１８】
本発明による撮影機能を有する観察装置は、その第三の態様によると、正のパワーの対物光学系によって生じる観察対象の像を、正のパワーの接眼光学系を介して観察する観察光学系と；前記観察光学系とは独立した、該観察対象を撮影する撮影光学系と；を有し、撮影光学系は物体側から順に、第１レンズ群と第２レンズ群よりなり、全系を光軸方向に移動させる合焦機構と、第２レンズ群を独立に光軸方向に移動させる合焦機構とを有し、次の条件式（１３）、（１４）、を満足することを特徴としている。
(１３) ０．１ ＜ ｆt／ｆo ＜ ０．７
(１４) ０．２ ＜ ｜ＴA ／ＴII ｜＜１．５
但し、
ｆt ； 撮影光学系の焦点距離、
ｆo ； 観察光学系の対物光学系の焦点距離、
ＴA ； 無限遠からある有限撮影距離までの合焦に要する撮影光学系全系の移動量、
ＴII ； 無限遠から前記有限撮影距離までの合焦に要する撮影光学系第２レンズ群の移動量、
である。
この第三の態様の上記以外の特徴は、前記第一の態様と同様である。
【００１９】
【発明の実施形態】
図１は、本発明による撮影機能を有する観察装置の一実施形態を示している。この観察装置は観察光学系としての双眼鏡と撮影光学系との組合せによって構成されている。
双眼鏡は、周知のように、複数枚のレンズの組合せにからなる正のパワーの対物光学系と、対物光学系によって形成される像の上下左右を反転させ、正立像として観察するための正立光学系と、該正立像を観察する正のパワーの接眼光学系とから構成される観察光学系１が、右目観察用と左目観察用に一対配置されている。図１では対物光学系の一部のみが観察光学系１として示されている。
複数枚のレンズの組み合わせによって構成される正のパワーの撮影光学系は、双眼鏡の一対の観察光学系の中間に配置されている。図１では、撮影光学系の一部のみが撮影光学系１００として示されている。
【００２０】
観察光学系の対物光学系の一部は対物枠１０に固定されており、該一対の対物枠１０はアーム４３によって連結され、アーム４３の中央部には可動部材４２が固定されている。可動部材４２には、光軸と平行な方向を向く雌ねじが形成されており、この雌ねじに雄ねじ軸４１が螺合している。雄ねじ軸４１には平ギア５４と合焦ハンドル５５が固定されている。
【００２１】
合焦ハンドル５５を回転させると、雄ねじ軸４１が回転し、雄ねじ軸４１に螺合した可動部材４２が前後方向に移動する。このとき可動部材４２に固定されたアーム４３と、更にアーム４３に固定された一対の対物枠１０も同時に前後方向に移動するため、観察光学系１の対物光学系の一部が光軸方向に移動して合焦操作がなされる。
【００２２】
撮影光学系１００は、鏡筒とヘリコイド機構をもち、鏡筒を回転することでヘイコイド機構が作動し、撮影光学系が光軸方向に移動して合焦操作がなされるように設定されている。
撮影光学系１００の鏡筒外周部には平ギア１５１が固定され、この平ギア１５１に平ギア５１が螺合している。一方、雄ねじ軸４１の平ギア５４は、この平ギヤ５１と同軸一体の平ギヤ５３に螺合している。
【００２３】
従って、合焦ハンドル５５を回転させると、平ギヤ５４、平ギア５３、シャフト５２、平ギア５１を介して平ギア１５１が回転する。平ギア１５１が回転すると撮影光学系の鏡筒が回転されるため、ヘリコイド機構が作動して撮影光学系の合焦操作がなされる。つまり図１の構成によれば、観察光学系と撮影光学系の合焦操作が連動してなされる。
【００２４】
図２は、本発明による撮影機能を有する観察装置のうち、撮影光学系合焦装置の第一の実施形態を示している。この装置の望遠レンズ系は、物体側から順に、正の第１レンズ１１１と負の第２レンズ１１２の貼り合せによって構成される第１レンズ群１０１と、正の第３レンズ１２１と負の第４レンズ１２２とで構成される第２レンズ群１０２より構成される。第４レンズ１２２より像側には、ローパスフィルターや赤外カットフィルターなどのフィルター１０３（１枚として図示）が位置し、更にＣＣＤ撮像素子１０５のパッケージ前面にはカバーガラス１０４が固定されている。
これらの部材は鏡筒１４０の内側に保持され、ＣＣＤ撮像素子１０５は鏡筒１４０の像側端部に固定されている。
【００２５】
第１レンズ群１０１は第１レンズ群枠１２０に保持され、第１レンズ群枠１２０はヘリコイド機構１２５によって鏡筒１４０に保持されている。従って第１レンズ群１０１（第１レンズ群枠１２０）は、回転させると光軸方向に移動する。また第２レンズ群１０２は第２レンズ群枠１３０に保持され、第２レンズ群枠１３０はヘリコイド機構１３５によって鏡筒１４０に保持されている。従って第２レンズ群１０２（第２レンズ群枠１３０）は回転させると光軸方向に移動する。
【００２６】
第１レンズ群枠１２０の外周部には平ギア１５１が固定され、図1の平ギア５１に螺合する。図１の合焦ハンドル５５を回転させると、平ギヤ５４、平ギア５３、シャフト５２、平ギア５１を介して平ギア１５１が回転し、ヘリコイド機構１２５によって鏡筒１４０に保持された第１レンズ群枠１２０が光軸方向に移動し、第１レンズ群１０１が光軸方向に移動することで合焦操作がなされる。すなわち図２の第1レンズ群の合焦機構と図１の観察光学系合焦機構は連動する。
【００２７】
第２レンズ群枠１３０の像側端部には平ギア１６１が設けられており、平ギア１６１にはピニオンギア１６２が螺合されている。このピニオンギア１６２は、モータ１６４の出力軸１６３によって回転駆動される。ＡＦモジュールによって検出されたレンズ移動量を基にモータ１６４が回転すると、ヘリコイド機構１３５によって鏡筒に保持された第２レンズ群枠１３０が光軸方向に移動し、第２レンズ群１０２が光軸方向に移動することで合焦操作がなされる。つまり、２つの合焦機構によって、第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０２の絶対位置及び相対位置が変化して合焦動作がなされる。
【００２８】
無限遠から最短撮影距離までの撮影距離範囲が一定の場合、光学系の焦点距離が短くなるほど、最短撮影距離での横倍率が小さくなることによって、無限遠（横倍率＝０）から最短撮影距離までの合焦操作に要する光学系の移動量が少なくなるため、要求される合焦精度が低くなる。
【００２９】
条件式(１)は、撮影光学系の焦点距離を観察光学系の対物光学系の焦点距離よりも適度に短く設定することで、撮影光学系に要求される合焦精度を観察光学系よりも低くし、観察光学系の合焦機構に撮影光学系の合焦機構を連動させると共に、撮影光学系を構成するレンズや機械部品等の素子を加工しやすい大きさとするための条件である。
条件式(１)の上限を超えると、撮影光学系の焦点距離が長くなりすぎ、撮影光学系の合焦機構と観察光学系の合焦機構との連動が不可能になると共に、撮影光学系が大型化してしまう。
また条件式(１)の下限を超えると、撮影光学系の焦点距離が短くなりすぎ、撮影光学系を構成する素子が小さくなりすぎて加工が困難になり、コストが高くつく。
【００３０】
条件式(２)は、合焦時の第１レンズ群と第２レンズ群の移動量を規定することで、第１レンズ群と第２レンズ群による合焦操作の操作性（オートフォーカスの精度と手動による合焦操作の操作性）を最適化するための条件である。
条件式(２)の下限を超えると、撮影光学系第１レンズ群の移動量に対する焦点外れ量の変動が大きくなりすぎ、図２の構成では第１レンズ群枠１２０の僅かな回転によって焦点外れ量が大きく変動するため、手動による合焦操作が困難になる。
また条件式(２)の上限を超えると、撮影光学系第２レンズ群の移動量に対する焦点外れ量の変動が大きくなりすぎ、図２の構成ではモータ１６４の僅かな回転によって焦点外れ量が大きく変動するため、オートフォーカス機構による合焦が困難になる。
【００３１】
条件式(３)は、２つの合焦機構によって第１レンズ群と第２レンズ群を独立して移動させる態様において、観察光学系の倍率を比較的大きく規定することで観察される視野範囲を比較的狭く設定するための条件である。
観察光学系の視野範囲を狭く設定すると組み合わせる撮影光学系の撮影範囲も狭くできるため、画角の狭いペッツバールタイプを撮影光学系に使用することができる。
条件式(３)の下限を超えると、広い画角をもつ撮影光学系が必要になるため、撮影光学系のレンズ構成が複雑化してコストが高くつく。
【００３２】
条件式(４)は、第１レンズ群と第２レンズ群との距離を最適化することで、第１レンズ群と第２レンズ群の移動空間を確保すると共に、望遠レンズ全長の大型化を避けるための条件である。
条件式(４)の下限を超えると、第１レンズ群と第２レンズ群との距離が小さくなりすぎ、双方のレンズ群が同時に移動するのに必要な空間を確保できなくなる。
また条件式(４)の上限を超えると、望遠レンズの全長が大きくなりすぎる。
【００３３】
条件式(５)は、第１レンズ群に色収差補正作用を集中させることで、合焦操作による移動によって第１レンズ群と第２レンズ群との位置関係が変化しても色収差の変動を抑えるための条件である。
条件式(５)の下限を超えると、第１レンズ群と第２レンズ群とで色収差補正作用のバランスをとることによって色収差を補正することになり、合焦操作によって色収差が変動してしまう。
【００３４】
条件式(６)は、条件式(５)で色補正作用を規定された第１レンズ群において、正レンズと負レンズのアッベ数の差を大きくすることで、正レンズと負レンズのパワーを大きくすることなく良好に色収差を補正するための条件である。
条件式(６)の下限を超えると、良好な色補正を得るためには第１レンズ群の正レンズと負レンズのパワーを大きくしなくてはならなくなり、高次の球面収差やコマ収差が過剰に発生して良好な性能が得られなくなる他、レンズの偏芯等による収差変動が大きくなるため高い加工精度が必要となってコスト高になる。
【００３５】
図３は、本発明による撮影機能を有する観察装置のうち、撮影光学系合焦装置の第二の実施形態を示している。この装置の望遠レンズ系は、第一の実施形態のそれと同じである。この第二の実施形態では、固定鏡筒１４０の物体側に可動鏡筒１１０が可動鏡筒ヘリコイド機構１１５を介して支持されている。第２レンズ群１０２は、この可動鏡筒１１０に保持されている。
【００３６】
第１レンズ群１０１は第１レンズ群枠１２０に保持され、この第１レンズ群枠１２０は第１レンズ群ヘリコイド機構１２５によって可動鏡筒１１０に支持されている。従って、固定鏡筒１４０に対して可動鏡筒１１０を回転させると、第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０２の全体（全系）が光軸方向に移動し、可動鏡筒１１０に対して第１レンズ群枠１２０を回転させると、第１レンズ群１０１が単独で光軸方向に移動する。
【００３７】
可動鏡筒１１０の外周部には平ギア１５１が固定され、図1の平ギア５１に螺合する。図１の合焦ハンドル５５を回転させると、平ギヤ５４、平ギア５３、シャフト５２、平ギア５１を介して平ギア１５１が回転し、可動鏡筒ヘリコイド機構１１５によって固定鏡筒に保持された可動鏡筒１１０が回転し、第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０２とが同時に光軸方向に移動することで合焦操作がなされる。すなわち図３の全系の合焦機構と図１の観察光学系合焦機構は連動する。
【００３８】
第１レンズ群枠１２０の像側端面には平ギア１６１が形成され、平ギア１６１にはピニオンギア１６２が螺合されている。、ピニオンギア１６２はモータ１６４の出力軸１６３によって回転駆動される。ＡＦモジュールによって検出されたレンズ移動量を基にモータ１６４が回転すると、第１レンズ群ヘリコイド機構１２５によって可動鏡筒１１０に保持された第１レンズ群枠１２０が回転し、第１レンズ群１０１が光軸方向に移動することで合焦操作がなされる。つまり、２つの合焦機構によって、第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０２の絶対位置及び相対位置が変化して合焦動作がなされる。
【００３９】
条件式(８)は、２つの合焦機構により全系と第１レンズ群を独立に光軸方向に移動させる態様において、第１レンズ群の移動量を規定することで、オートフォーカスの精度と手動による合焦操作の操作性を最適化するためのものである。
条件式(８)の上限を超えると、撮影光学系第１レンズ群の移動量に対する焦点外れ量の変動が大きくなりすぎ、図３の構成ではモータ１６４の僅かな回転によって焦点外れ量が大きく変動するため、オートフォーカス機構による合焦が困難になる。
また条件式(８)の下限を超えると、撮影光学系全系の移動量に対する焦点外れ量の変動が大きくなりすぎ、図１の構成では合焦操作ハンドル５５の僅かな回転によって焦点外れ量が大きく変動するため、手動による合焦操作が困難になる。
【００４０】
条件式（７）、（９）ないし（１２）は、条件式（１）、（３）ないし（６）に対応しているので、説明を省略する。
【００４１】
図４は、本発明による撮影機能を有する観察装置のうち、撮影光学系合焦装置の第三の実施形態を示している。この装置の望遠レンズ系は、第一の実施形態のそれと同じである。この第三の実施形態では、固定鏡筒１４０の物体側に可動鏡筒１１０が可動鏡筒ヘリコイド機構１１５を介して支持されている。第１レンズ群１０１は、この可動鏡筒１１０に保持されている。
【００４２】
第２レンズ群１０２は第２レンズ群枠１３０に保持され、この第２レンズ群枠１３０は第２レンズ群ヘリコイド機構１３５によって可動鏡筒１１０に支持されている。従って、固定鏡筒１４０に対して可動鏡筒１１０を回転させると、第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０２の全体（全系）が光軸方向に移動し、可動鏡筒１１０に対して第２レンズ群枠１３０を回転させると、第２レンズ群１０２が単独で光軸方向に移動する。
【００４３】
可動鏡筒１１０の外周部には平ギア１５１が固定され、図1の平ギア５１に螺合する。図１の合焦ハンドル５５を回転させると、平ギヤ５４、平ギア５３、シャフト５２、平ギア５１を介して平ギア１５１が回転し、可動鏡筒ヘリコイド機構１１５によって固定鏡筒１４０に保持された可動鏡筒１１０が回転し、第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０２とが同時に光軸方向に移動することで合焦操作がなされる。すなわち図４の全系の合焦機構と図１の観察光学系合焦機構は連動する。
【００４４】
第２レンズ群枠１３０の物体側端面には平ギア１６１が形成され、平ギア１６１にはピニオンギア１６２が螺合されている。ピニオンギア１６２はモータ１６４の出力軸１６３によって回転駆動される。ＡＦモジュールによって検出されたレンズ移動量を基にモータ１６４が回転すると、第２レンズ群ヘリコイド機構１３５によって可動鏡筒１１０に保持された第２レンズ群枠１３０が回転し、第２レンズ群１０２が光軸方向に移動することで合焦操作がなされる。つまり、２つの合焦機構によって、第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０２の絶対位置及び相対位置が変化して合焦動作がなされる。
【００４５】
条件式(１４)は、２つの合焦機構により全系と第２レンズ群をそれぞれ移動させる態様において、合焦時の撮影光学系全系と撮影光学系第２レンズ群の移動量を規定することで、オートフォーカスの精度と手動による合焦操作の操作性を最適化するためのものである。
条件式(１４)の下限を超えると撮影光学系全系の移動量に対する焦点外れ量の変動が大きくなりすぎ、図１の構成では合焦操作ハンドル５５の僅かな回転によって焦点外れ量が大きく変動するため、手動による合焦操作が困難になる。
また条件式(１４)の上限を超えると撮影光学系第２レンズ群の移動量に対する焦点外れ量の変動が大きくなりすぎ、図４の構成ではモータ１６４の僅かな回転によって焦点外れ量が大きく変動するため、オートフォーカス機構による合焦が困難になる。
【００４６】
条件式（１３）、（１５）ないし（１８）は、条件式（１）、（３）ないし（６）に対応しているので、説明を省略する。
【００４７】
次に以上の観察装置についての具体的な実施例を示す。以下の実施例は、観察光学系の実施例１例と、撮影光学系の実施例１ないし５からなっている。諸収差図中、ｄ線、ｇ線、ｃ線は球面収差により示される色収差と倍率色収差であり、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナル、ER.は射出瞳半径、Bは見掛け視界（半量、°）Wは入射角（半量、°）である。また、数値データ中のFNo.はＦナンバー、ｆは焦点距離、FBはバックフォーカス、DPは無限遠の観察対象に対する視度（1/ｍ）、Rは曲率半径、Dはレンズ厚またはレンズ間隔、Nｄはｄ線の屈折率、νｄはアッベ数を示す。
また、回転対称非球面は次式で定義される。
X=cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8 +A10y10+A12y12・・・
（但し、cは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・・・は各次数の非球面係数））
【００４８】
「観察光学系実施例１」
図５は、観察光学系として双眼鏡を用いた実施形態のプリズムを展開して示すレンズ構成図、表１はその数値データ、図６はこの観察光学系実施例１の諸収差図である。
【００４９】
【表１】
0003939949.tif 000002
*は回転対称非球面。
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である。）：
面Ｎｏ． K          A4        A6          A8
8   0.00000  -1.825E-03  5.027E-05  -1.303E-06
【００５０】
以下の撮影光学系実施例１ないし５は、２つの合焦機構で、第１レンズ群と第２レンズ群をそれぞれ光軸方向に移動させる態様、全系と第１レンズ群を光軸方向に移動させる態様、及び全系と第２レンズ群を光軸方向に移動させる態様のいずれも可能である。
【００５１】
「撮影光学系実施例１」
図７は、観察装置に組み合わされる撮影光学系の実施例１のレンズ構成図、表２はその数値データ、図８は撮影光学系実施例１の無限遠撮影状態での諸収差図である。
【００５２】
【表２】
0003939949.tif 000003
（ 無限遠合焦時 全系移動時 第１群移動時 第２群移動時 ）
M      0.00     -0.02       -0.02       -0.02
D3    10.000    10.000      11.397       8.435
D7    12.572    13.314      12.572      14.137
FB     0.50      0.50        0.50        0.50
【００５３】
「撮影光学系実施例２」
表３は、撮影光学系の実施例２の数値データ、図９は同実施例２の無限遠撮影状態での諸収差図である。レンズ構成は、図７と同様である。
【００５４】
【表３】
0003939949.tif 000004
（ 無限遠合焦時 全系移動時 第１群移動時 第２群移動時 ）
M     0.00        -0.02        -0.02      -0.02
D3   10.000       10.000       11.338      8.352
D7   14.496       15.239       14.496     16.144
FB    0.50         0.50         0.50       0.50
【００５５】
「撮影光学系実施例３」
表４は、撮影光学系の実施例３の数値データ、図１０は同実施例３の無限遠撮影状態での諸収差図である。レンズ構成は、図７と同様である。
【００５６】
【表４】
0003939949.tif 000005
（ 無限遠合焦時 全系移動時 第１群移動時 第２群移動時 ）
M     0.00        -0.02        -0.02      -0.02
D3    9.133        9.133       10.648      7.693
D7   13.110       13.853       13.110     14.550
FB    0.50         0.50         0.50       0.50
【００５７】
「撮影光学系実施例４」
表５は、撮影光学系の実施例４の数値データ、図１１は同実施例４の無限遠撮影状態での諸収差図である。レンズ構成は、第２面と第３面とが分離されている点（第１レンズ群の正レンズと負レンズが接合されていない点）以外は図７と同様である。
【００５８】
【表５】
0003939949.tif 000006
（ 無限遠合焦時 全系移動時 第１群移動時 第２群移動時 ）
M     0.00        -0.02        -0.02      -0.02
D3   10.000       10.000       11.864      8.781
D7   13.088       13.830       13.088     14.307
FB    0.50         0.50         0.50       0.50
【００５９】
「撮影光学系実施例５」
表６は、撮影光学系の実施例５の数値データ、図１２は同実施例５の無限遠撮影状態での諸収差図である。レンズ構成は、第２面と第３面とが分離されている点（第１レンズ群の正レンズと負レンズが接合されていない点）以外は図７と同様である。
【００６０】
【表６】
0003939949.tif 000007
（ 無限遠合焦時 全系移動時 第１群移動時 第２群移動時 ）
M       0.00      -0.02        -0.02      -0.02
D3     14.581     14.581       15.695     12.397
D7      9.175      9.916        9.175     11.359
FB      0.50       0.50         0.50       0.50
【００６１】
各実施例の各条件式に対する値を表７に示す。
【表７】
観察光学系    実施例１
条件式(３)      7.0
撮影光学系    実施例１  実施例２  実施例３  実施例４  実施例５
条件式(１)    0.560     0.561     0.561      0.561     0.560
条件式(２)    0.893     0.812     1.052      1.528     0.510
条件式(４)    0.270     0.269     0.246      0.269     0.393
条件式(５)    1.156     1.142     1.386      1.103     1.267
条件式(６)   27.8      24.4      34.4       34.4      34.4
条件式(８)    0.531     0.556     0.490      0.398     0.665
条件式(１４)  0.474     0.451     0.516      0.609     0.339
観察光学系  実施例１
ｆo  =   66.19
ｆe  =    9.43
撮影光学系   実施例１  実施例２  実施例３  実施例４  実施例５
ｆt   =     37.09     37.16     37.13     37.11     37.06
TI   =      1.397     1.338     1.515     1.864     1.114
TII  =     -1.565    -1.648    -1.440    -1.219    -2.184
TA   =      0.742     0.743     0.743     0.742     0.741
ＡＣI =      0.0016    0.0016    0.0014    0.0014    0.0014
ＡＣII =     0.0014    0.0014    0.0010    0.0013    0.0011
各実施例は、各条件式を満足し、諸収差も比較的良好に補正されている。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、観察機能と撮影機能とを有する観察装置を、大型化を招くことなく低コストで実現することができ、さらに合焦操作を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮影機構を有する観察装置の一実施形態を示す外観構成図である。
【図２】図１の観察装置の撮影光学系の鏡筒構造の一実施形態を示す断面図である。
【図３】図１の観察装置の撮影光学系の鏡筒構造の別の実施形態を示す断面図である。
【図４】図１の観察装置の撮影光学系の鏡筒構造のさらに別の実施形態を示す断面図である。
【図５】図１の観察装置の観察光学系の一実施形態を示すレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。
【図７】図１の観察装置の撮影光学系の実施例１のレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ構成の無限遠撮影状態での諸収差図である。
【図９】図１の観察装置の撮影光学系の実施例２の無限遠撮影状態での諸収差図である。
【図１０】図１の観察装置の撮影光学系の実施例３の無限遠撮影状態での諸収差図である。
【図１１】図１の観察装置の撮影光学系の実施例４の無限遠撮影状態での諸収差図である。
【図１２】図１の観察装置の撮影光学系の実施例５の無限遠撮影状態での諸収差図である。
【図１】
0003939949.tif 000008
【図２】
0003939949.tif 000009
【図３】
0003939949.tif 000010
【図４】
0003939949.tif 000011
【図５】
0003939949.tif 000012
【図６】
0003939949.tif 000013
【図７】
0003939949.tif 000014
【図８】
0003939949.tif 000015
【図９】
0003939949.tif 000016
【図１０】
0003939949.tif 000017
【図１１】
0003939949.tif 000018
【図１２】
0003939949.tif 000019