(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記回転非対称面が以下の式（ａ）で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘn+1 、ただしｎは整数）に係る係数Ｃm ［ｘn+1 ］が以下の条件（３０）を満足する曲面形状を有しており、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有することを特徴とするプリズム光学系。
Ｚ＝Ｃ2 
＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ
＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 
＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 
＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 
＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 
＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 
＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 
＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 
・・・・・
・・・（ａ）
ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
Ｃm ［ｘn+1 ］＝０                                    ・・・（30）
【請求項２】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記回転非対称面が以下の式（ａ）で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘn+1 、ただしｎは整数）に係る係数Ｃm ［ｘn+1 ］が以下の条件（３０）を満足する曲面形状を有しており、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有し、かつ、その一次結像位置近傍に拡散性のある面が配置されていることを特徴とするプリズム光学系。
Ｚ＝Ｃ2 
＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ
＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 
＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 
＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 
＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 
＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 
＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 
＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 
・・・・・
・・・（ａ）
ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
Ｃm ［ｘn+1 ］＝０                                    ・・・（30）
【請求項３】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記回転非対称面が以下の式（ａ）で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘn+1 、ただしｎは整数）に係る係数Ｃm ［ｘn+1 ］が以下の条件（３１）を満足する曲面形状を有しており、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有することを特徴とするプリズム光学系。
Ｚ＝Ｃ2 
＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ
＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 
＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 
＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 
＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 
＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 
＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 
＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 
・・・・・
・・・（ａ）
ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
−５．０×１０-4＜Ｃm ［ｘn+1 ］＜５．０×１０-4      ・・・（31）
【請求項４】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記回転非対称面が以下の式（ａ）で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘn+1 、ただしｎは整数）に係る係数Ｃm ［ｘn+1 ］が以下の条件（３１）を満足する曲面形状を有しており、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有し、かつ、その一次結像位置近傍に拡散性のある面が配置されていることを特徴とするプリズム光学系。
Ｚ＝Ｃ2 
＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ
＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 
＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 
＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 
＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 
＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 
＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 
＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 
・・・・・
・・・（ａ）
ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
−５．０×１０-4＜Ｃm ［ｘn+1 ］＜５．０×１０-4      ・・・（31）
【請求項５】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記回転非対称面が以下の式（ａ）で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘn+1 、ただしｎは整数）に係る係数Ｃm ［ｘn+1 ］が以下の条件（３２−１）と（３２−２）を満足するアシンメトリック・ポリノミナル・サーフェス形状を有しており、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有することを特徴とするプリズム光学系。
Ｚ＝Ｃ2 
＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ
＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 
＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 
＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 
＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 
＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 
＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 
＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 
・・・・・
・・・（ａ）
ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
−１．０×１０10＜Ｃm ［ｘn+1 ］＜１．０×１０10    ・・・（32-1）
かつ、
Ｃm ［ｘn+1 ］≠０                                  ・・・（32-2）
【請求項６】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記回転非対称面が以下の式（ａ）で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘn+1 、ただしｎは整数）に係る係数Ｃm ［ｘn+1 ］が以下の条件（３２−１）と（３２−２）を満足するアシンメトリック・ポリノミナル・サーフェス形状を有しており、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有し、かつ、その一次結像位置近傍に拡散性のある面が配置されていることを特徴とするプリズム光学系。
Ｚ＝Ｃ2 
＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ
＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 
＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 
＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 
＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 
＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 
＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 
＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 
・・・・・
・・・（ａ）
ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
−１．０×１０10＜Ｃm ［ｘn+1 ］＜１．０×１０10    ・・・（32-1）
かつ、
Ｃm ［ｘn+1 ］≠０                                  ・・・（32-2）
【請求項７】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記プリズム光学系は、シュミットプリズムと略同一の光路を有するように構成され、２つのプリズムの中１つは光路が略交差するように構成され、かつ、ダハ面を持ち、他の１つは光路が交差しないように構成されており、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記光路が交差しないプリズム中の透過作用を有しない反射面のＸ方向のパワーをＰｘ３とするとき、以下の条件（１）を満足し、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有することを特徴とするプリズム光学系。
−０．２＜Ｐｘ３＜０．２                              ・・・（１）
【請求項８】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記プリズム光学系は、シュミットプリズムと略同一の光路を有するように構成され、２つのプリズムの中１つは光路が略交差するように構成され、かつ、ダハ面を持ち、他の１つは光路が交差しないように構成されており、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記光路が交差しないプリズム中の透過作用を有しない反射面のＹ方向のパワーをＰｙ３とするとき、以下の条件（２）を満足し、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有することを特徴とするプリズム光学系。
−０．２＜Ｐｙ３＜０．２                              ・・・（２）
【請求項９】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記プリズム光学系が少なくとも４つの反射作用面を有し、前記プリズム光学系中、物体側から４番目の反射作用面が反射作用と透過作用の双方を有し、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第４反射面のＸ方向のパワーをＰｘ４とするとき、以下の条件（９）を満足し、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有することを特徴とするプリズム光学系。
−０．２＜Ｐｘ４＜０．２                              ・・・（９）
【請求項１０】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記プリズム光学系が少なくとも４つの反射作用面を有し、前記プリズム光学系中、第４反射面が全反射面にて構成されており、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第４反射面のＸ方向のパワーをＰｘ４とするとき、以下の条件（９）を満足し、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有することを特徴とするプリズム光学系。
−０．２＜Ｐｘ４＜０．２                              ・・・（９）
【請求項１１】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記プリズム光学系が少なくとも４つの反射作用面を有し、前記プリズム光学系中、物体側から４番目の反射作用面が反射作用と透過作用の双方を有し、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第４反射面のＸ方向のパワーをＰｘ４とするとき、以下の条件（９）を満足し、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有し、かつ、その一次結像位置近傍に拡散性のある面が配置されていることを特徴とするプリズム光学系。
−０．２＜Ｐｘ４＜０．２                              ・・・（９）
【請求項１２】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記プリズム光学系が少なくとも４つの反射作用面を有し、前記プリズム光学系中、第４反射面が全反射面にて構成されており、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第４反射面のＸ方向のパワーをＰｘ４とするとき、以下の条件（９）を満足し、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有し、かつ、その一次結像位置近傍に拡散性のある面が配置されていることを特徴とするプリズム光学系。
−０．２＜Ｐｘ４＜０．２                              ・・・（９）
【請求項１３】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記プリズム光学系が少なくとも４つの反射作用面を有し、前記プリズム光学系中、物体側から４番目の反射作用面が反射作用と透過作用の双方を有し、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第４反射面のＹ方向のパワーをＰｙ４とするとき、以下の条件（１０）を満足し、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有することを特徴とするプリズム光学系。
−０．２＜Ｐｙ４＜０．２                              ・・・（10）
【請求項１４】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記プリズム光学系が少なくとも４つの反射作用面を有し、前記プリズム光学系中、第４反射面が全反射面にて構成されており、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第４反射面のＹ方向のパワーをＰｙ４とするとき、以下の条件（１０）を満足し、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有することを特徴とするプリズム光学系。
−０．２＜Ｐｙ４＜０．２                              ・・・（10）
【請求項１５】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記プリズム光学系が少なくとも４つの反射作用面を有し、前記プリズム光学系中、物体側から４番目の反射作用面が反射作用と透過作用の双方を有し、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第４反射面のＹ方向のパワーをＰｙ４とするとき、以下の条件（１０）を満足し、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有し、かつ、その一次結像位置近傍に拡散性のある面が配置されていることを特徴とするプリズム光学系。
−０．２＜Ｐｙ４＜０．２                              ・・・（10）
【請求項１６】
像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記プリズム光学系が少なくとも４つの反射作用面を有し、前記プリズム光学系中、第４反射面が全反射面にて構成されており、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第４反射面のＹ方向のパワーをＰｙ４とするとき、以下の条件（１０）を満足し、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有し、かつ、その一次結像位置近傍に拡散性のある面が配置されていることを特徴とするプリズム光学系。
−０．２＜Ｐｙ４＜０．２                              ・・・（10）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリズム光学系に関し、特に、偏心して配置された反射面により構成されたパワーを有するプリズム光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型の反射偏心光学系の周知なものとして、特開昭５９−８４２０１号のものは、シリンドリカル反射面による一次元受光レンズの発明であり、２次元の撮像はできない。また、特開昭６２−１４４１２７号のものは、上記の発明の球面収差を低減するために、同一シリンドリカル面を２回反射に使うものである。
【０００３】
また、特開昭６２−２０５５４７号のものは、反射面の形状として非球面反射を使うことを示しているが、反射面の形状には言及していない。さらに、米国特許第３，８１０，２２１号及び米国特許第３，８３６，９３１号の２件は、何れもレフレックスカメラのファインダー光学系に回転対称非球面鏡と対称面を１面しか持たない面を持ったレンズ系を用いた例を示している。ただし、対称面を１面しか持たない面は、観察虚像の傾きを補正する目的で利用されている。
【０００４】
また、特開平１−２５７８３４号（米国特許第５，２７４，４０６号）のものは、背面投影型テレビにおいて、像歪みを補正するために、対称面を１面しか持たない面を反射鏡に使用した例を示しているが、スクリーンへの投影には投影レンズ系が使われ、像歪みの補正に対称面を１面しか持たない面が使われている。
【０００５】
また、特開平７−３３３５５１号には、観察光学系としてアナモルフィック面とトーリック面を使用した裏面鏡タイプの偏心光学系の例が示されている。しかし、像歪みを含め収差の補正が不十分で撮像光学系には使用できない。
【０００６】
以上の何れの先行技術も、対称面を１面しか持たない面を使い、折り返し光路に裏面鏡として使用したものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来技術では、光学系を構成する屈折レンズが光軸を軸とした回転対称面で構成された回転対称光学系であった。
【０００８】
また、結像された実像の収差が良好に補正され、なおかつ、ディストーションが良好に補正されていないと、結像された図形等が歪んで写ってしまい、正しい形状を記録することができなくなってしまう。さらに、光路が直線になるために、光学系全体が光軸方向に長くなってしまい、撮像装置が大型になってしまう問題があった。
【０００９】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、倒立プリズムと接眼光学系の作用を有し、広い画角においても明瞭で歪みの少ない像を与えるプリズム光学系を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のプリズム光学系は、像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有することを特徴とするものである。
【００１１】
この場合、そのプリズム光学系は、シュミットプリズムと略同一の光路を有するように構成され、２つのプリズムの中１つは光路が略交差するように構成され、かつ、ダハ面を持ち、他の１つは光路が交差しないように構成されているものとすることができる。そして、そのプリズム光学系は、対物レンズ側に光路が略交差しかつダハ面を持つプリズムが配置され、観察者瞳側に光路が交差しないように構成されたプリズムが配置されているものとすることができる。
【００１２】
また、本発明のもう１つのプリズム光学系は、像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有し、かつ、その一次結像位置近傍に拡散性のある面が配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
以下に、本発明において、上記のような構成をとる理由と作用について説明する。
本発明の主旨である、反射面を回転非対称面で構成することにより、偏心プリズム光学系にパワーを待たせることが可能となる。そこで、少なくとも２つのプリズムにより構成される倒立プリズム光学系に、接眼光学系の作用を追加することにより、倒立プリズムとは別に接眼光学系を配置する必要がなくなり、構造を簡略化することが可能となり、小型の双眼鏡や、地上望遠鏡、カメラのファインダー光学系等を構成することが可能となる。
【００１４】
また、上記回転非対称面を対称面が１つのみ存在する面対称自由曲面で構成することも可能であり、また、対象面が存在しないアシンメトリック・ポリノミナル・サーフェス（ＡＰＳ）で構成することも可能である。後者の場合は、面の偏心は３次元となり、１断面内のみの偏心ではなくなることが特徴となる。
【００１５】
ここで、面対称自由曲面、ＡＰＳとは以下の式で定義されるものである。
0003816610.tif 000002
ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
【００１６】
上記（ａ）式で定義される曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはない（ＡＰＳ）が、ｘの奇数次項を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する面対称自由曲面となる。例えば、上記定義式（ａ）においては、Ｃ4 ，Ｃ6 ，Ｃ9 ，Ｃ11，Ｃ13，Ｃ15，Ｃ18，Ｃ20，Ｃ22，Ｃ24，Ｃ26，Ｃ28，Ｃ31，Ｃ33，Ｃ35，Ｃ37，・・・の各項の係数を０にすることによって可能である。
【００１７】
また、ｙの奇数次項を全て０にすることによって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する面対称自由曲面となる。例えば、上記定義式（ａ）においては、Ｃ3 ，Ｃ6 ，Ｃ8 ，Ｃ10，Ｃ13，Ｃ15，Ｃ17，Ｃ19，Ｃ21，Ｃ24，Ｃ26，Ｃ28，Ｃ30，Ｃ32，Ｃ34，Ｃ36，・・・の各項の係数を０にすることによって可能であり、また、以上のような対称面を持つことにより製作性を向上することが可能となる。
【００１８】
上記Ｙ−Ｚ面と平行な対称面、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面の何れか一方を対称面とすることにより、偏心により発生する回転非対称な収差を効果的に補正することが可能となる。
【００１９】
また、上記のような倒立プリズムと接眼光学系の作用を有するプリズム光学系をシュミットプリズムと略同一の光路を有するように構成することにより、偏心プリズム光学系に入射する入射軸上主光線と偏心プリズム光学系から射出する射出軸上主光線を略平行にすることが可能となり、物体の方向と観察方向が略同一となる。これは、物体を直接観察する方向と、光学系を通して観察する方向が一致することになり、違和感がない観察光学系を構成することができる。
【００２０】
この場合、シュミットプリズムと同様、２つのプリズムの中１つは光路が略交差するように構成され、かつ、ダハ面を持ち、他の１つは光路が交差しないように構成される。
【００２１】
また、本発明のプリズム光学系をシュミットプリズムと略同一の光路を有し接眼光学系を兼ねたものとするとき、対物レンズ側に光路が略交差しダハ面を持ったプリズムを配置し、このプリズムを通して対物光学系により結像される一次像を２つのプリズムの間に結像し、観察者瞳側に光路の交差しないプリズムを配置することにより、プリズム光学系の焦点距離を短くすることが可能となり、観察倍率の高い接眼光学系を構成することが可能となる。
【００２２】
また、視野絞りが、プリズム内部ではなく、２つのプリズム間に配置することが可能となり、構造及び製作性が向上する。
さらに好ましくは、観察者瞳側のプリズムで補正不足になる収差、特に円筒状に発生する像面湾曲や、コマ収差を対物側に配置する光路が略交差するプリズムで予め補正することにより、収差補正上良い結果を得ることができる。
【００２３】
また、対物光学系から送られてきた像を接眼光学系の作用を持った倒立プリズム光学系内部の一次結像位置近傍に拡散性のある面を配置することにより、対物光学系の入射瞳径によらず、その拡散面で光線が拡散されるため、本発明の接眼光学系を兼ねたプリズム光学系の射出瞳径を大きくすることが可能となり、観察者の瞳が多少ずれてもケラレを発生させない見やすい接眼光学系を構成することが可能となる。
【００２４】
また、対物光学系により形成される一次像を２つのプリズムの間に形成することにより、一次像近傍に視野絞りを配置することが可能となり、フレアーの少ない鮮明な観察像を観察することが可能となる。
【００２５】
さらに好ましくは、以下に示す数値を満足することによって、収差補正上より好ましい結果を得ることが可能となる。
まず、座標系として、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とする。
【００２６】
そして、本発明のプリズム光学系の反射面を、光線が略交差しダハ面を有するプリズムから光路の交差しないプリズムの順に光線が進むとき、この２つのプリズムのダハ面を除く反射面を、光線が当たる順番に１〜４とする。
【００２７】
また、反射面の中、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、各反射面の上記軸上主光線が当たる位置でのＸ方向、Ｙ方向の反射面のパワーをＰｘｎ、Ｐｙｎとする。ｎは、反射面に軸上主光線が当たる順番の１〜４とする。本発明の場合、正のパワーを持っている反射面のＰｘ、Ｐｙの値を正にする。
【００２８】
上記の光路が交差しないプリズムの透過作用を有さない反射面のｘ方向のパワーをＰｘ３、ｙ方向のパワーをＰｙ３とするとき、
−０．２＜Ｐｘ３＜０．２                              ・・・（１）
なる条件を満足することが重要となる。
【００２９】
この条件は、偏心して配置された第３反射面のパワーを規定するものであり、下限の−０．２を越えて第３反射面のパワーが弱くなると、偏心の角度が比較的小さく、偏心収差の発生が少ない第３反射面の正のパワーが弱くなりすぎ、焦点距離の短い、拡大倍率の高い接眼光学系を構成することが難しくなる。また、上限の０．２を越えると、第３反射面のパワーが強くなりすぎ、偏心収差の発生が大きくなり、他の面で補正することができなくなる。
【００３０】
また、ｙ方向のパワーについても、
−０．２＜Ｐｙ３＜０．２                              ・・・（２）
なる条件を満足することが重要である、上限下限の設定理由については、上記条件式（１）と同様である。
【００３１】
さらに好ましくは、
−０．１＜Ｐｘ３＜０．１                              ・・・（３）
−０．１＜Ｐｙ３＜０．１                              ・・・（４）
を満足することが好ましい。
【００３２】
さらに好ましくは、
−０．０４＜Ｐｘ３＜０．０８                          ・・・（５）
−０．０１＜Ｐｙ３＜０．０６                          ・・・（６）
を満足することが、アイポイントの大きい接眼光学系を構成する場合に好ましい。
【００３３】
また、対物光学系を省略して倒立プリズム光学系に一次結像作用を持たせる本発明の後記の実施例４の場合には、以下の式を満足することが重要である。
【００３４】
０＜Ｐｘ３＜０．０８                                  ・・・（７）
０＜Ｐｙ３＜０．０６                                  ・・・（８）
上記条件式（７）、（８）の上限のそれぞれ０．０８、０．０６の意味は条件式（５）、（６）と同様であるが、それぞれの下限の０の意味は、光路が交差しないプリズムのみで接眼光学系を構成するために必要となる条件である。この下限０を越えると、接眼光学系として必要なパワーを光路が交差しないプリズム光学系に持たせるためには、第４反射面のパワーが第３反射面に比べて強くなりすぎ、比較的軸上主光線に対して傾きの大きい第４反射面で発生する偏心による回転非対称な収差の発生が大きくなりすぎ、他の面で補正することが困難になる。
【００３５】
次に、第４反射面について説明する。第４反射面は透過作用も有する面とすることにより、光路が交差しないプリズムを小型に構成することが可能となり、好ましい。さらに、第４反射面の反射作用を全反射面として構成することにより、透過作用を有する領域と反射作用を有する領域の２つを重ねて構成することが可能となり、プリズム光学系を小型に構成する場合にさらに好ましい。
【００３６】
さらに、以下の条件式を満足することにより、収差補正上良い結果が得られる。
−０．２＜Ｐｘ４＜０．２                              ・・・（９）
−０．２＜Ｐｙ４＜０．２                              ・・・（10）
それぞれの上限の０．２と下限の−０．２の設定理由については、上記条件式（１）と同じである。
【００３７】
さらに好ましくは、
−０．１＜Ｐｘ４＜０．１                              ・・・（11）
−０．１＜Ｐｙ４＜０．１                              ・・・（12）
を満足することが好ましい。
【００３８】
さらに好ましくは、
−０．１＜Ｐｘ４＜０．１                              ・・・（13）
０＜Ｐｙ４＜０．０６                                  ・・・（14）
を満足することが好ましい。
【００３９】
また、対物光学系を省略して倒立プリズム光学系に一次結像作用を持たせる本発明の後記の実施例４の場合には、以下の式を満足することが重要である。
【００４０】
−０．１＜Ｐｘ４＜０                                  ・・・（15）
０＜Ｐｙ４＜０．０６                                  ・・・（16）
上記条件式（１６）は式（１４）と同様であるが、条件式（１５）の上限は、像面の収差のみではなく、瞳収差を補正するために必要となる。上記条件式（１５）の上限の０を越えると、そのプリズムの瞳収差が大きく発生し、倒立プリズム光学系の瞳収差が大きく発生し、射出瞳の形状が大きく変化し、例えば観察者の瞳を射出瞳位置に持ってきても、光線がケラレて観察することができなくなってしまう。
【００４１】
次に、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とするとき、前記順番１〜４の反射面の偏心面内（Ｙ−Ｚ面内）のＹ正方向の最大画角の主光線と、Ｙ負方向の最大画角の主光線とが前記面と当たる部分のＸ方向の曲率の差をＣｘｎとするとき、
−０．１＜Ｃｘ３＜０．２                              ・・・（17）
なる条件を満足することが重要である。
【００４２】
この条件は、台形状に発生する像歪みの補正に関し、上記条件式の下限の−０．１を越えると、下辺の短い台形となる。また、上限の０．２を越えると、上辺の短い台形となってしまう。
【００４３】
さらに好ましくは、
−０．０２＜Ｃｘ３＜０．１                            ・・・（18）
なる条件を満足することが重要である。
【００４４】
また、同様に、第４反射面についても、
−０．１＜Ｃｘ４＜０．１                              ・・・（19）
なる条件を満足することが重要である。この条件は、台形に発生する像歪みに関し、上記条件式の下限の−０．１を越えると、下辺の短い台形となる。また、上限の０．１を越えると、上辺の短い台形となってしまう。
【００４５】
さらに好ましくは、
−０．０３＜Ｃｘ４＜０．０５                          ・・・（20）
なる条件を満足することが重要である。
【００４６】
次に、物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とするとき、反射面のＸ方向の最大画角主光線が当たる位置での面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、軸上主光線が前記面に当たる位置での前記面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値との差をＤＹｎとするとき（ｎの意味は上記と同じ）、
−０．１＜ＤＹ３＜０．１                              ・・・（21）
なる条件を満足することが重要となる。
【００４７】
この条件式は、水平線が山なりになったり、谷なりになる像歪みを小さくするための条件である。図７（ａ）の斜視図、同図（ｂ）のＹ−Ｚ面への投影図に示すように、Ｘ方向の最大画角の主光線が回転非対称面Ａと交差する点におけるその回転非対称面の法線ｎ’のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、軸上主光線がその回転非対称面Ａと交差する点における回転非対称面の法線ｎのＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値との差をＤＹｎとするとき、第３反射面が（２１）の条件を満足することが重要である。上記条件式の下限の−０．１を越えると、山なりになり、上限の０．１を越えると谷なりになり、他の面で他の収差とバランス良く補正することが難しくなる。
【００４８】
さらに好ましくは、
−０．０５＜ＤＹ３＜０．０１                          ・・・（22）
なる条件を満足することが重要となる。
【００４９】
さらに、第４反射面に対しても、
−０．１＜ＤＹ４＜０．１                              ・・・（23）
なる条件を満足することが重要となる。
【００５０】
さらに好ましくは、
−０．０２＜ＤＹ４＜０．０１                          ・・・（24）
なる条件を満足することが重要となる。
【００５１】
また、対物光学系を省略して倒立プリズム光学系に一次結像作用を持たせる本発明の後記の実施例４の場合には、以下の式を満足することが重要である。
０＜ＤＹ２＜０．０5                                   ・・・（25）
この条件式も、式（２１）と同様に、山又は谷なりに発生する像歪みに関するものであり、上下限については式（２１）と同様である。しかし、対物光学系を省略した実施例４の場合は、対物光学系の作用を持つ光路が略交差しダハ面を持ったプリズムが対物光学系の作用をし、２つのプリズム内に一次像を形成する。他の実施例のように回転対称光学系により一次像を形成する場合は、回転非対称な像歪みは発生しないが、実施例４の場合は光路が略交差する偏心プリズムにより一次像を形成しているため、回転非対称な像歪みが発生する。こらは一次像で大きく発生してしまうと、接眼光学系の作用を持つ光路が交差しないプリズムで補正することが不可能になる。
【００５２】
最後に、第３反射面と第４反射面の軸上主光線の当たる位置のパワーの比について説明する。
Ｘ方向の第３反射面と第４反射面のパワーの比をＰｘ３４、ｙ方向のパワーの比をＰｙ３４とするとき、
−２＜Ｐｘ３４＜２                                    ・・・（26）
なる条件を満足することが好ましい。この条件は、Ｘ方向の接眼光学系の焦点距離とアイポイントの関係に深く関係しおり、下限の−２を越えると、光学系全体のパワーが強くなり、拡大倍率の大きい接眼光学系を構成することが可能となるが、アイポイントが短くなりすぎ、観察し難くなってしまう。また、上限の２を越えると、アイポイントは取れるが、光学系全体のパワーが弱くなりすぎ、高倍の接眼光学系を提供することが難しくなる。
【００５３】
同様に、ｙ方向についても、
−１＜Ｐｙ３４＜３                                    ・・・（27）
なる条件を満足することが好ましい、下限と上限の設定理由は（２６）式と同様である。
【００５４】
さらに好ましくは、
−１＜Ｐｘ３４＜１                                    ・・・（28）
０＜Ｐｙ３４＜２                                      ・・・（29）
なる条件を満足することがより好ましい。
【００５５】
以上のように、上記条件式（１）〜（２９）を単独又は複数満足することが収差補正上好ましく、全ての条件式を満足するとより好ましい。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のプリズム光学系の実施例を示す。実施例１〜３は双眼鏡用の倒立プリズムに接眼光学系の作用を付加したものである。実施例４は、双眼鏡用の倒立プリズムに対物光学系、接眼光学系の作用を付加したものである。なお、実施例１〜３の対物レンズは、以下の実施例に示した例に限らず、焦点距離の長いものを使用して、所謂高倍率の地上望遠鏡の接眼光学系として本発明のプリズム光学系を利用することができることは言うまでもない。また、対物レンズを変倍光学系で構成し、ズーム光学系にしたり、実像式ファインダーを構成することができる。
【００５７】
まず、後述する実施例１〜４の構成パラメータにおいては、面番号は、光線の進行順に従っており、同軸部分については、慣用されているように、その面の曲率半径、その面と次の面の軸上間隔、その面に続く媒質の屈折率、アッベ数を示す。また、偏心部分については、図１に示すように、プリズム光学系３の第１プリズム４の第１面３１の面頂を光学系の原点として、光軸２を、物体中心（図では省略）を出て、原点を通る光線で定義し、原点から光軸２に進む方向をＺ軸方向、このＺ軸に直交し原点を通り、光線が第１プリズム４によって折り曲げられる面内の方向をＹ軸方向、Ｚ軸、Ｙ軸に直交し原点を通る方向をＸ軸方向とし、原点から像面に向かう方向をＺ軸の正方向、光軸２から第２プリズム５方向をＹ軸の負方向、そして、これらＺ軸、Ｙ軸と右手系を構成する方向をＸ軸の正方向とする。
【００５８】
また、各面の偏心に関しては、面頂の原点からのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の偏心量とその面の中心軸のＸ軸の周りでの回転量がαで与えられている。その場合、正は反時計周りを意味する。
【００５９】
また、自由曲面の面の形状は前記の（ａ）式により定義する。その定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。なお、データの記載されていない非球面に関する項は０である。屈折率については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位はｍｍである。
【００６０】
さて、以下の実施例１〜４のプリズム光学系３はシュミットプリズムに接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有するようにしたものであり、２つのプリズム４、５の中の第１のプリズム４は、透過面と反射面を兼ねる第１面３１、反射面と透過面を兼ねる第２面３２、反射面の第３面３３からなり、第３面３３はダハ面であり、第１面３１から入射した軸上主光線は、順に、第２面３２で全反射され、第２面３２で反射され、第１面３１で全反射され、第２面３２を透過して、第２のプリズム５に入射する。この第１のプリズム４中では、第１面３１から第２面３２へ最初に到る軸上主光線と、第３面３３から第２面３２へ到る軸上主光線、あるいは、第１面３１から第２面３２へ２回目に到る軸上主光線とが交差する。
【００６１】
また、第２のプリズム５は、透過面と反射面を兼ねる第１面３４、反射面の第２面３５、透過面の第３面３６からなり、第１面３４から入射した軸上主光線は、順に、第２面３５で反射され、第１面３４で全反射され、第３面３６を透過して、射出瞳６に到る。この第２のプリズム５中では、第１面３４から第２面３５へ到る軸上主光線と、第１面３４から第３面３６へ到る軸上主光線とは交差しない。
【００６２】
なお、後記の実施例１〜４において、第１プリズム４の第１面３１、第２面３２、第２プリズム５の第１面３４、第２面３５、第３面３６は自由曲面からなる。そして、第１プリズム４の反射面として作用する第２面３２、第１面３１、第２プリズム５の第２面３５、第１面３４がそれぞれ前記の第１反射面、第２反射面、第３反射面、第４反射面を構成している。
【００６３】
実施例１〜４の光学系のＹ−Ｚ断面をそれぞれ示す図１〜図４において、１は対物レンズを、２は光軸を、６は光学系の射出瞳を、Ｅは観察者眼球を示す。
【００６４】
実施例１〜３は、図１〜図３に示すように、何れも対物レンズ１と、倒立プリズムと接眼光学系を兼ねるプリズム光学系３とからなり、対物レンズ１は両凸レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズからなり、プリズム光学系３は上記のようなシュミットプリズム形状のものである。
【００６５】
実施例４は、図４に示すように、対物光学系と倒立プリズムと接眼光学系を兼ねるプリズム光学系３のみからなり、プリズム光学系３は上記のようなシュミットプリズム形状のものである。
【００６６】
実施例１の撮像画角は、水平半画角４．３６°、垂直半画角３．２７°、入射瞳径は１２ｍｍであり、観察画角は、２３．４°×１９．２４°、倍率約５．５倍に相当する。
実施例２の撮像画角は、水平半画角６．１０°、垂直半画角４．７０°、入射瞳径は１２ｍｍであり、観察画角は、２３．４°×１９．２４°、倍率約４倍に相当する。
実施例３の撮像画角は、水平半画角４．３６°、垂直半画角３．２７°、入射瞳径は１２ｍｍであり、観察画角は、２４．１９°×１７．９３°、倍率約５．５倍に相当する。
実施例４の撮像画角は、水平半画角６．７°、垂直半画角５．０°、入射瞳径は９ｍｍであり、観察画角は、１７．７°×１３．３°、倍率約２．６倍に相当する。
なお、何れの実施例においても、観察虚像は１ｍ物体側に虚像として結像する。
【００６７】
以下に、上記実施例１〜４の構成パラメータを示す。
0003816610.tif 000003
0003816610.tif 000004
【００６８】
0003816610.tif 000005
0003816610.tif 000006
【００６９】
0003816610.tif 000007
0003816610.tif 000008
【００７０】
0003816610.tif 000009
0003816610.tif 000010
【００７１】
次に、上記実施例１の横収差図を図５に示す。この横収差図において、括弧内に示された数字は（水平（Ｘ方向）画角、垂直（Ｙ方向）画角）を表し、その画角における横収差を示す。また、図６に実施例１の像歪みを表す収差図を示す。
【００７２】
また、上記実施例１〜４の条件式（１）〜（２９）に関する値を次の表に示す。
0003816610.tif 000011
【００７３】
以上の実施例では、前記定義式（ａ）の自由曲面で各面を構成したが、あらゆる定義の曲面が使えることは言うまでもない。しかし、どのような定義式を用いようとも、本発明に示されている何れかの条件を満足することにより、また、そのいくつかのものを満足することにより、収差の非常に良く補正されたプリズム光学系を得られることは言うまでもない。なお、偏心を無視した面の定義座標系の中心で規定される面の曲率、面の焦点距離等の従来の無偏心系で使われる条件式は、本発明のように各面が大きく偏心して配置されている場合には、何らの意味も持たない。
【００７４】
また、絞り面は実際の絞りを配置することもできるし、プリズム枠又は光線制限手段等により、光線を遮断する構造にすることもできる。
【００７５】
双眼鏡の光学系として、図８（ａ）にシュミットプリズム（ダハプリズム）式、図８（ｂ）にポロプリズム式のものを示すが、以上の説明においては、本発明のプリズム光学系を主として図８（ａ）の光学系のシュミットプリズムＳＰの倒立プリズムに接眼光学系Ｅｐの作用を持たせることを前提にしていたが、図８（ｂ）の光学系のポロプリズムＰＰからなる倒立プリズムに接眼光学系Ｅｐの作用、さらには、対物光学系Ｏｂの作用を持たせて、接眼光学系Ｅｐや対物光学系Ｏｂの要らない双眼鏡を構成することができる。この場合、本発明によるシュミットプリズムタイプのものを用いると、全長の短い双眼鏡を構成することが可能となる。また、本発明によるポロプリズムタイプのものを用いると、厚さの薄い双眼鏡を構成することができる。
【００７６】
また、本発明のプリズム光学系は、双眼鏡に限らず、双眼顕微鏡、単眼鏡、単眼顕微鏡にも応用できることは言うまでもない。さらに、カメラ等のファインダー光学系として利用することにより、小型のカメラを構成することもできる。
【００７７】
さらに、本発明のプリズム光学系を組み合わせて利用することもも可能であり、さらにレンズを本発明の光学系の前後又は第１のプリズムと第２のプリズムの間に配置することにより、広画角化したり、Ｆナンバーを小さくして明るくすることも可能である。さらに、他の光学系との相対位置を変化させることにより、変倍等も行うようにすることができる。
【００７８】
以上の本発明のプリズム光学系は、例えば次のように構成することができる。〔１〕  像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有することを特徴とするプリズム光学系。
【００７９】
〔２〕  前記プリズム光学系は、シュミットプリズムと略同一の光路を有するように構成され、２つのプリズムの中１つは光路が略交差するように構成され、かつ、ダハ面を持ち、他の１つは光路が交差しないように構成されていることを特徴とする請求項１記載のプリズム光学系。
【００８０】
〔３〕  前記プリズム光学系は、対物レンズ側に光路が略交差しかつダハ面を持つプリズムが配置され、観察者瞳側に光路が交差しないように構成されたプリズムが配置されていることを特徴とする請求項２記載のプリズム光学系。
【００８１】
〔４〕  像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであり、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離を有し、かつ、その一次結像位置近傍に拡散性のある面が配置されていることを特徴とするプリズム光学系。
【００８２】
〔５〕前記回転非対称面が以下の式（ａ）で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘn+1 、ただしｎは整数）に係る係数Ｃm ［ｘn+1 ］が以下の条件（３０）を満足する対称面を１つのみ有する曲面形状を有していることを特徴とする前記〔１〕から〔４〕の何れか１項記載のプリズム光学系。
0003816610.tif 000012
【００８３】
〔６〕前記回転非対称面が以下の式（ａ）で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘn+1 、ただしｎは整数）に係る係数Ｃm ［ｘn+1 ］が以下の条件（３１）を満足する略対称となる対称面を１つのみ有する曲面形状を有していることを特徴とする前記〔１〕から〔４〕の何れか１項記載のプリズム光学系。
0003816610.tif 000013
【００８４】
上記〔６〕の作用の説明：本来対称面を１つのみ有する回転非対称面の形状は、Ｃm ［ｘn+1 ］＝０である。しかし、それを実際にガラスやプラスチック等を用いて製造する場合に、製造誤差が生じ、必ずしもＣm ［ｘn+1 ］＝０を満足するようには製造できない場合がある。そこで、作用的に見てＣm ［ｘn+1 ］＝０と近似できる条件（３１）の範囲内の誤差は許容できるものとして、生産性の向上を図ることができる。
【００８５】
〔７〕前記回転非対称面が以下の式（ａ）で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘn+1 、ただしｎは整数）に係る係数Ｃm ［ｘn+1 ］が以下の条件（３２−１）と（３２−２）を満足する対称となる面を１つも含まないアシンメトリック・ポリノミナル・サーフェス（ＡＰＳ）形状を有していることを特徴とする前記〔１〕から〔４〕の何れか１項記載のプリズム光学系。
0003816610.tif 000014
【００８６】
〔８〕  物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記光路が交差しなプリズム中の透過作用を有しない反射面のＸ方向のパワーをＰｘ３とするとき、以下の条件（１）を満足する前記〔２〕又は〔３〕記載のプリズム光学系。
0003816610.tif 000015
【００８７】
〔９〕  物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記光路が交差しなプリズム中の透過作用を有しない反射面のＹ方向のパワーをＰｙ３とするとき、以下の条件（２）を満足する前記〔２〕又は〔３〕記載のプリズム光学系。
0003816610.tif 000016
【００８８】
〔１０〕  前記プリズム光学系が少なくとも４つの反射作用面を有することを特徴とする前記〔１〕から〔４〕の何れか１項記載のプリズム光学系。
【００８９】
〔１１〕  前記プリズム光学系中、物体側から４番目の反射作用面（第４反射面）が反射作用と透過作用の双方を有することを特徴とする前記〔１０〕記載のプリズム光学系。
【００９０】
〔１２〕  前記プリズム光学系中、第４反射面が全反射面にて構成されていることを特徴とする前記〔１０〕記載のプリズム光学系。
【００９１】
〔１３〕  物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第４反射面のＸ方向のパワーをＰｘ４とするとき、以下の条件（９）を満足する前記〔１１〕又は〔１２〕記載のプリズム光学系。
0003816610.tif 000017
【００９２】
〔１４〕  物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第４反射面のＹ方向のパワーをＰｙ４とするとき、以下の条件（１０）を満足する前記〔１１〕又は〔１２〕記載のプリズム光学系。
0003816610.tif 000018
【００９３】
〔１５〕  前記プリズム光学系が３つの反射作用面を有することを特徴とする前記〔１〕から〔４〕の何れか１項記載のプリズム光学系。
【００９４】
〔１６〕  物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記プリズム光学系中、物体側から３番目の反射作用面（第３反射面）が偏心配置され、かつ、前記第３反射面のＹ−Ｚ面内におけるＹ軸正方向の最大画角の主光線と、Ｙ軸負方向の最大画角の主光線とが前記面と当たる部分のＸ方向の曲率の差をＣｘ３とするとき、以下の条件（１７）を満足する前記〔１５〕記載のプリズム光学系。
0003816610.tif 000019
【００９５】
〔１７〕  物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記プリズム光学系中、物体側から４番目の反射作用面（第４反射面）が偏心配置され、かつ、前記第４反射面のＹ−Ｚ面内におけるＹ軸正方向の最大画角の主光線と、Ｙ軸負方向の最大画角の主光線とが前記面と当たる部分のＸ方向の曲率の差をＣｘ４とするとき、以下の条件（１９）を満足する前記〔１０〕記載のプリズム光学系。
。
【００９６】
0003816610.tif 000020
【００９７】
〔１８〕  物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記プリズム光学系中、物体側から３番目の反射作用面（第３反射面）のＸ方向の最大画角主光線が当たる位置での面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、軸上主光線が前記面に当たる位置での前記面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値との差をＤＹ３とするとき、以下の条件（２１）を満足する前記〔１５〕記載のプリズム光学系。
0003816610.tif 000021
【００９８】
〔１９〕  物体中心を射出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記プリズム光学系中、物体側から４番目の反射作用面（第４反射面）のＸ方向の最大画角主光線が当たる位置での面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、軸上主光線が前記面に当たる位置での前記面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値との差をＤＹ４とするとき、以下の条件（２３）を満足する前記〔１０〕記載のプリズム光学系。
0003816610.tif 000022
【００９９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、倒立プリズムと接眼光学系の作用を有し、広い画角においても明瞭で歪みの少ない像を与えるプリズム光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のプリズム光学系の断面図である。
【図２】本発明の実施例２のプリズム光学系の断面図である。
【図３】本発明の実施例３のプリズム光学系の平面図である。
【図４】本発明の実施例４のプリズム光学系の平面図である。
【図５】本発明の実施例１のプリズム光学系の横収差図である。
【図６】本発明の実施例１のプリズム光学系の像歪みを表す収差図である。
【図７】本発明において用いるパラメータＤＹを説明するための図である。
【図８】本発明が適用できる双眼鏡の光学系を示す図である。
【符号の説明】
Ａ  …回転非対称面
Ｅ  …観察者眼球
ＳＰ…シュミットプリズム
ＰＰ…ポロプリズム
Ｅｐ…接眼光学系
Ｏｂ…対物光学系
１…対物レンズ
２…光軸
３…プリズム光学系
４…第１プリズム
５…第２プリズム
６…光学系の射出瞳
３１…第１プリズムの第１面
３２…第１プリズムの第２面
３３…第１プリズムの第３面（ダハ面）
３４…第２プリズムの第１面
３５…第２プリズムの第２面
３６…第２プリズムの第３面
【図１】
0003816610.tif 000023
【図２】
0003816610.tif 000024
【図３】
0003816610.tif 000025
【図４】
0003816610.tif 000026
【図５】
0003816610.tif 000027
【図６】
0003816610.tif 000028
【図７】
0003816610.tif 000029
【図８】
0003816610.tif 000030