JP2003222802A

JP2003222802A - 観察用光学機器

Info

Publication number: JP2003222802A
Application number: JP2002019768A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Nagatoshi; 由紀子永利
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2003-08-08
Also published as: US20030142404A1; US6795247B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ゴーストの発生を防止することができる観察
用光学機器を提供する。【解決手段】この観察用光学機器は、物体側から順
に、正の対物レンズ１０と、正立プリズム３０と、正の
接眼レンズ２０とを備え、かつ、像ぶれを補正するため
に、正立プリズム３０を振動によらず初期の姿勢に保持
するような防振機構を備えている。正立プリズム３０
は、シュミットの正立プリズムであり、第１プリズム３
１と第２プリズム３２とで構成されている。この観察用
光学機器は、対物レンズ１０の焦点距離をｆｏ、対物レ
ンズ１０の最も物体側の面から正立プリズム３０までの
距離をＬ、防振の際における正立プリズム３０の相対的
な（最大）振れ角をωとしたとき、次の条件式（１）を
満足している。０．２５＜Ｌ／ｆｏ−ｓｉｎω＜０．５ ……（１）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正立像を形成する
ための反転光学系（正立系）を用いた観察用光学機器に
関し、特に、防振機構を備えた双眼鏡や望遠鏡等の観察
用光学機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、対物レンズと接眼レンズとを
備えた双眼鏡や望遠鏡等の観察用光学機器が知られてい
る。このような観察用光学機器において、対物レンズと
接眼レンズとの双方を正レンズで構成した場合、その観
察像が倒立像となってしまう。そこで双眼鏡や地上望遠
鏡などでは、対物レンズと接眼レンズとの間に正立系の
光学系を入れ、倒立像を正立させるようにしている。正
立系としては、いわゆるプリズム双眼鏡のように、例え
ば正立プリズムがよく使用されている。特に、小型化を
ねらう双眼鏡では、正立系にシュミットの正立プリズム
を用いるのが一般的である。

【０００３】図１１（Ａ）は、シュミットの正立プリズ
ムを用いた観察用光学機器の光学系を示している。この
光学系は、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、正の対物
レンズ１１０と、正立プリズム１３０と、正の接眼レン
ズ１２０とを備えている。なお、図中、符号１１１で示
した位置は、対物レンズ１１０による対物像の位置を示
し、Ｅ．Ｐ．は、瞳位置（アイポイント）を示す。

【０００４】正立プリズム１３０は、シュミットの正立
プリズムの構成となっており、第１プリズム１３１と第
２プリズム１３２との２つのプリズムで構成されてい
る。第１プリズム１３１は、３つの光学的な作用面１３
１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃを有している。面１３１Ａ
は、正立プリズム１３０における光線の最初の入射面と
なる。第２プリズム１３２は、ダハプリズムであり、互
いに直交する２つの反射面で構成されたダハ面１３２Ｃ
を有している。第２プリズム１３２は、ダハ面１３２Ｃ
の他に、２つの光学的な作用面１３２Ａ，１３２Ｂを有
している。

【０００５】このような光学系を有する観察用光学機器
では、正の対物レンズ１１０から出射された光線が、正
立プリズム１３０に入射する。正立プリズム１３０に入
射した光線は、まず、第１プリズム１３１の面１３１Ａ
を透過し、次に、面１３１Ｂにおいて反射（全反射）作
用を受け、面１３１Ｃに向けて反射（全反射）される。
なおこのとき、面１３１Ｂにおいて光線が全反射するた
めには、入射光線と反射面１３１Ｂの法線とのなす角が
所定の臨界角よりも大きい状態であることが条件とな
る。面１３１Ｃに入射した光線は、面１３１Ｃにおいて
再び面１３１Ｂに向けて反射される。面１３１Ｃから面
１３１Ｂに入射する光線は、その入射角度が全反射の臨
界角に達していないため、面１３１Ｂを全反射すること
なく通過し、次に第２プリズム１３２の面１３２Ａに入
射する。

【０００６】第２プリズム１３２に入射した光線は、面
１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ａの順に反射作用を受けた
後、面１３２Ｂから接眼レンズ１２０側に出射される。
この正立プリズム１３０の作用により、正の対物レンズ
１１０による倒立の対物像が正立像に変換される。そし
て、この正立像が接眼レンズ１２０によって観察され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、正立系
にシュミットの正立プリズム１３０を用いた場合、以下
で説明するようなゴーストが発生する問題がある。すな
わち、図１１（Ｂ）および図１２の部分拡大図に示した
ように、正立プリズム１３０の第１の反射面（第１プリ
ズム１３１の面１３１Ｂ）に対して臨界角よりも小さい
角度θ１（図１２参照）で入射した光線１４０があった
場合、その光線１４０は、第１の反射面で全反射されず
に通過してしまい、第２反射面（第１プリズム１３１の
面１３１Ｃ）を経ることなくそのまま第１プリズム１３
１から射出されてしまう。その後、この光線１４０は、
第２プリズム１３２および接眼レンズ１２０を通過し、
観察者側において有害なゴーストとなって現れてしま
う。

【０００８】ところで、単眼鏡や双眼鏡などの観察用光
学機器では、外部から振動を受けると、観察物体からの
光束の光軸に対する射出角度が変動し、いわゆる“角度
ぶれ”が生じて、特に観察倍率が高い場合において観察
像を大きく劣化させる。従来より、この角度ぶれによる
観察像のぶれ（像ぶれ）を防止するための防振機構を備
えた光学機器が種々提案されている。防振機構として
は、例えば、正立プリズム１３０の姿勢を振動によらず
略同一空間位置に保持するようにしたものがある。

【０００９】上述のゴーストの発生は、特に、この正立
プリズム１３０の姿勢を維持するような防振機構を備え
た光学系において発生しやすい。このような防振機構を
備えた光学系では、振動により正立プリズム１３０の姿
勢が維持される一方、対物レンズ１１０および接眼レン
ズ１２０が正立プリズム１３０に対して回転する。振動
により対物レンズ１１０が回転すると、本来、対物レン
ズ１１０の有効径外にある、ゴーストとなる光が対物レ
ンズ１１０に入射しやすくなる。このため、ゴーストが
発生しやすい。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、ゴーストの発生を防止することがで
きる観察用光学機器を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点に係
る観察用光学機器は、物体側から順に、正の対物レンズ
系と、正立プリズムと、正の接眼レンズ系とを備え、か
つ、像ぶれを補正するために、正立プリズムを初期の姿
勢に保持するような防振機構を備えた観察用光学機器で
あって、正立プリズムを、シュミットの正立プリズムに
よって構成し、かつ、以下の条件式（１）を満足するよ
うに構成したものである。

【００１２】０．２５＜Ｌ／ｆｏ−ｓｉｎω＜０．５ ……（１）ただし、ｆｏは、対物レンズ系の焦点距離を示し、Ｌ
は、対物レンズ系の最も物体側の面から正立プリズムま
での距離を示し、ωは、正立プリズムの相対的な振れ角
を示す。

【００１３】本発明の第１の観点に係る観察用光学機器
では、正立プリズムの作用により、対物レンズ系による
倒立の対物像が正立像に変換される。この正立像が接眼
レンズ系によって観察される。また、防振機構により、
像ぶれにかかわらず正立プリズムの姿勢がほぼ初期状態
のまま維持され、これにより、像ぶれにかかわらず安定
した観察像が得られる。

【００１４】ここで、対物レンズ系および接眼レンズ系
から見ると、正立プリズムは、防振の際に対物レンズ系
および接眼レンズ系に対して相対的に回転していること
になる。条件式（１）において、ωは、この正立プリズ
ムが相対的に回転したときの振れ角を示す。振動などに
より対物レンズ系が正立プリズムに対して回転すると、
ゴーストとなる光が対物レンズ系に入射しやすくなる
が、式（１）の条件を満足することにより、ゴーストと
なる光が対物レンズ系に入射されにくくなる。これによ
り、条件式（１）を満足しない場合に比べてゴーストの
発生が防止される。また、対物レンズ系の最も物体側の
面が正立プリズムから離れるほど、ゴーストとなる光が
対物レンズ系に入射されにくくなる一方、全長が大きく
なるが、式（１）の条件を満足することにより、全長が
大きくなりすぎることなく、コンパクト性が確保され
る。

【００１５】本発明の第１の観点に係る観察用光学機器
において、正立プリズムは、物体側から順に、第１プリ
ズムと第２プリズムとの２つのプリズムが配設されて構
成され、かつ、以下の条件式（２），（３）を満足する
ように構成されていることが望ましい。

【００１６】 θ≧４７゜……（２）ｎｐ１≧１．６……（３）ただし、θは、第１プリズムの第１の入射面と第１の反
射面とのなす角を示し、ｎｐ１は、第１プリズムの屈折
率を示す。

【００１７】これらの条件式（２），（３）を満足する
ことにより、第１プリズムの第１の反射面において、入
射光が透過することなく全反射されやすくなる。

【００１８】また、対物レンズ系は、物体側から順に、
正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群とが配設されて
構成され、かつ、以下の条件式（４）を満足するように
構成されていることが望ましい。このように対物レンズ
系を、物体側から順に、正、負のレンズ構成にすること
により、負の第２レンズ群で光線が発散され、ゴースト
が出にくくなるなどの効果が期待される。また、条件式
（４）を満足することにより、特に、球面収差の補正が
良好になされると共に、全長のコンパクト性が確保され
る。

【００１９】０．５＜ｆｏ１／ｆｏ＜０．９ ……（４）ただし、ｆｏは、対物レンズ系の焦点距離を示し、ｆｏ
１は、対物レンズ系における第１レンズ群の焦点距離を
示す。

【００２０】また、対物レンズ系の第２レンズ群は、ピ
ント調整のために光軸に沿って移動可能に構成されてい
ることが望ましい。

【００２１】本発明の第２の観点に係る観察用光学機器
は、物体側から順に、正の対物レンズ系と、正立プリズ
ムと、正の接眼レンズ系とを備えた観察用光学機器であ
って、正立プリズムを、物体側から順に、第１プリズム
と第２プリズムとの２つのプリズムが配設されたシュミ
ットの正立プリズムによって構成し、かつ、以下の条件
式（２），（３）を満足するように構成したものであ
る。

【００２２】 θ≧４７゜……（２）ｎｐ１≧１．６……（３）ただし、θは、第１プリズムの第１の入射面と第１の反
射面とのなす角を示し、ｎｐ１は、第１プリズムの屈折
率を示す。

【００２３】本発明の第２の観点に係る観察用光学機器
では、条件式（２），（３）を満足することにより、第
１プリズムの第１の反射面において、入射光が透過する
ことなく全反射されやすくなる。これにより、条件式
（２），（３）を満足しない場合に比べてゴーストの発
生が良好に防止される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２５】図１は、本実施の形態に係る観察用光学機
器の光学系を模式的に示したものである。また、図２
は、図１に示した光学系の具体的な構成例を示すもので
あり、後述する第１および第２の数値実施例のレンズ構
成に対応している。なお、図２において、符号Ｒｉは、
観察物体側を１番目として、観察者側に向かうに従い順
次増加するｉ番目（ｉ＝１〜１９）の構成要素の面の曲
率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の
面との光軸上の面間隔を示す。なお、面間隔Ｄｉは、主
要な部分にのみ符号を付している。

【００２６】本実施の形態に係る観察用光学機器は、例
えば双眼鏡や望遠鏡などの防振機能を備えた光学装置に
適用されるものである。この観察用光学機器は、光軸Ｚ
１に沿って物体側から順に、正の対物レンズ１０と、正
立プリズム３０と、正の接眼レンズ２０とを備えてい
る。この観察用光学機器は、像ぶれを補正するために、
正立プリズム３０を振動によらず初期の姿勢に保持する
ような防振機構を備えている。なお、図１および図２に
おいて、符号１１で示した位置は、対物レンズ１０によ
る対物像の位置を示し、Ｅ．Ｐ．は、瞳位置（アイポイ
ント）を示している。また、図１において、符号１２で
示した位置は、防振の際の正立プリズム３０の回転中心
を表している。

【００２７】この観察用光学機器は、以下の条件式
（１）を満足するように構成されていることが望まし
い。条件式（１）において、ｆｏは、対物レンズ１０の
焦点距離を示し、Ｌは、対物レンズ１０の最も物体側の
面から正立プリズム３０までの距離（図２参照）を示
し、ωは、防振の際における正立プリズム３０の相対的
な（最大）振れ角を示す。

【００２８】０．２５＜Ｌ／ｆｏ−ｓｉｎω＜０．５ ……（１）

【００２９】対物レンズ１０は、図２に示したように、
例えば、物体側から順に、正の第１レンズ群Ｇ１と、負
の第２レンズ群Ｇ２とが配設されて構成されている。対
物レンズ１０は、例えば第２レンズ群Ｇ２が、フォーカ
スレンズとして、ピント調整のために光軸Ｚ１に沿って
移動可能に構成されている。この対物レンズ１０は、以
下の条件式（４）を満足するように構成されていること
が望ましい。条件式（４）において、ｆｏ１は、対物レ
ンズ１０における第１レンズ群Ｇ１の焦点距離を示す。

【００３０】０．５＜ｆｏ１／ｆｏ＜０．９ ……（４）

【００３１】正立プリズム３０は、対物レンズ１０によ
る倒立像を正立させる機能を有している。正立プリズム
３０は、シュミットの正立プリズムの構成となってお
り、第１プリズム３１と第２プリズム３２との２つのプ
リズムで構成されている。なお、図２では、２つのプリ
ズム３１，３２を光学的に展開した状態で図示してい
る。

【００３２】ここで、シュミットの正立プリズムの定義
について説明する。図５に示したように、２つの反射面
５１Ｂ，５１Ｃを持つ、くさび型の概４５゜光線偏向プ
リズム５１と、３つの反射面５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを
持つ、二等辺三角形の概４５゜光線偏向プリズム５２と
の２つのプリズム５１，５２を、空気間隔を持たせて組
み合わせたプリズムは、“シュミット（またはペシャ
ン）のプリズム”と呼ばれている。このシュミット（ま
たはペシャン）のプリズム５０における、くさび型のプ
リズム５１および二等辺三角形のプリズム５２のいずれ
か一方にダハ面（屋根型面）を設けたものを、“シュミ
ットの正立プリズム”という。

【００３３】図６（Ａ）に示したシュミットの正立プリ
ズム５０Ａは、二等辺三角形のプリズム５２にダハ面６
２を設けた構成のダハプリズム６１と、くさび型のプリ
ズム５１とを組み合わせた例である。また、図６（Ｂ）
に示したシュミットの正立プリズム５０Ｂは、くさび型
のプリズム５１にダハ面７２を設けた構成のダハプリズ
ム７１と、二等辺三角形のプリズム５２とを組み合わせ
た例である。これらのシュミットの正立プリズム５０
Ａ，５０Ｂは、光の入射面が図の左側ＺＬ、右側ＺＲの
どちらであっても正立プリズムとして使用できる。

【００３４】図１では、正立プリズム３０として、図６
（Ａ）に示したシュミットの正立プリズム５０Ａにおい
て、光の入射面を図の左側ＺＬに設定した構成例を示し
ている。この正立プリズム３０において、第１プリズム
３１は、３つの光学的な作用面３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ
を有している。面３１Ａは、正立プリズム３０における
光線の最初の入射面となる。面３１Ｂ，３１Ｃは、光線
の反射面となる。第２プリズム３２は、ダハプリズムで
あり、互いに直交する２つの反射面で構成されたダハ面
３２Ｃを有している。符号３２Ｄを付した線は、このダ
ハ面３２Ｃの稜線を示している。第２プリズム３２は、
ダハ面３２Ｃの他に、反射作用を有する２つの光学的な
作用面３２Ａ，３２Ｂを有している。これらのプリズム
３１，３２は、空気間隔を隔てて面３１Ｂと面３２Ａと
が対向するように配置されている。

【００３５】この正立プリズム３０は、ゴースト防止の
ために、以下の条件式（２），（３）を満足するように
構成されていることが望ましい。条件式（２），（３）
において、θは、第１プリズム３１の第１の入射面（面
３１Ａ）と第１の反射面（面３１Ｂ）とのなす角を示
し、ｎｐ１は、第１プリズム３１の屈折率を示す。

【００３６】 θ≧４７゜……（２）ｎｐ１≧１．６……（３）

【００３７】ところで、図１において、点線で示した光
線４０は、第１プリズム３１の第１の反射面（面３１
Ｂ）に全反射の臨界角ぎりぎりで入射してくる光線を表
している。この光線４０が対物レンズ１０の有効径外に
あれば、光線４０は正立プリズム３０に入射しないの
で、図１１に示したようなゴーストは発生しないといえ
る。

【００３８】なお、図示しないが、本実施の形態におい
て、正立プリズム３０の姿勢を保持するための防振機機
は、特に限定されるものではなく、従来からある技術を
利用することが可能である。従来技術としては、例え
ば、回転慣性体を利用したものや、角度検出手段と制御
駆動手段とを組み合わせたものなどがある。また、例え
ば特開平６−２５０１００号公報に記載された像安定化
装置の技術を利用することが可能である。

【００３９】次に、以上のような構成の観察用光学機器
における光学的な作用および効果について説明する。

【００４０】この観察用光学機器では、正の対物レンズ
１０から出射された光線が、正立プリズム３０に入射す
る。正立プリズム３０に入射した光線は、まず、第１プ
リズム３１の面３１Ａを透過し、次に、面３１Ｂにおい
て反射（全反射）作用を受け、面３１Ｃに向けて反射さ
れる。なおこのとき、面３１Ｂにおいて光線が全反射す
るためには、入射光線と反射面３１Ｂの法線とのなす角
が所定の臨界角よりも大きい状態であることが条件とな
る。面３１Ｃに入射した光線は、面３１Ｃにおいて再び
面３１Ｂに向けて反射される。面３１Ｃから面３１Ｂに
入射する光線は、その入射角度が全反射の臨界角に達し
ていないため、面３１Ｂを全反射することなく通過し、
次に第２プリズム３２の面３２Ａに入射する。

【００４１】第２プリズム３２に入射した光線は、面３
２Ｂ，３２Ｃ，３２Ａの順に反射作用を受けた後、面３
２Ｂから接眼レンズ２０側に出射される。この正立プリ
ズム３０の作用により、正の対物レンズ１０による倒立
の対物像が正立像に変換される。そして、この正立像が
接眼レンズ２０によって観察される。

【００４２】また、この観察用光学機器では、図示しな
い防振機構により、像ぶれにかかわらず正立プリズム３
０の姿勢がほぼ初期状態のまま維持され、これにより、
像ぶれにかかわらず安定した観察像が得られる。

【００４３】ここで、正立プリズム３０は、対物レンズ
１０および接眼レンズ２０から見ると、防振に際し、図
３に示したように、対物レンズ１０および接眼レンズ２
０に対して相対的に回転していることになる。条件式
（１）は、このように正立プリズム３０が相対的に回転
してもゴーストが生じないための関係式である。

【００４４】条件式（１）において、ωは、図３に示し
たように正立プリズム３０が防振のために相対的に回転
したときの振れ角を示している。振動などにより対物レ
ンズ１０が正立プリズム１０に対して回転すると、ゴー
ストとなる光が対物レンズ１０に入射しやすくなるが、
式（１）の条件を満足することにより、正立プリズム３
０が（例えば振れ角ω＝３°で）回転したとしても、ゴ
ーストとなる光が対物レンズ１０に入射されにくくな
る。

【００４５】この観察用光学機器において、距離Ｌ（図
２参照）を小さくすることは、全長がコンパクトになる
ことを意味しているが、距離Ｌを小さくし、対物レンズ
１０の前面が正立プリズム３０に近づくと、対物レンズ
１０がゴーストとなる光を拾いやすくなる。すなわち、
距離Ｌが小さくなり、式（１）の下限を下回ると、対物
レンズ１０の前面が正立プリズムに近づき、ゴーストと
なる光を拾いやすくなる。また、距離Ｌを大きくし、対
物レンズ１０の最も物体側の面が正立プリズム３０から
離れるほど、ゴーストとなる光が対物レンズ１０に入射
されにくくなる一方、全長が大きくなる。すなわち、距
離Ｌが大きくなり、式（１）の上限を上回ると、全長を
コンパクトにできない。式（１）の条件を満足すること
により、全長が大きくなりすぎることなく、コンパクト
性が確保される。このように、条件式（１）を満足する
ことにより、コンパクト性を確保しつつ、特に、正立プ
リズム３０が防振のために相対的に回転したとしても、
ゴーストの発生が防止される。

【００４６】ところで、ゴーストとなる光が対物レンズ
１０に入射するか否かは、上述の距離Ｌのみならず、そ
の対物径Ｄ（図２参照）にも関係している。すなわち、
対物径Ｄが大きくなると、ゴーストとなる光が入射しや
すくなる。そこで、条件式（１）に加えて、さらに以下
の条件式（５）を満足することが望ましい。

【００４７】０．２＜Ｄ／２Ｌ＋ｔａｎω＜０．３５ ……（５）

【００４８】ωは、条件式（１）と同様、正立プリズム
３０が相対的に回転したときの振れ角を示している。正
立プリズム３０が回転すると、ゴーストとなる光の入り
やすさが増し、対物径Ｄが約２Ｌｔａｎω大きい場合と
同じになることから、条件式（５）においては、ｔａｎ
ωを足している。条件式（５）において、上限を上回る
と、正立プリズム３０に入射してくる光の角度が大きく
なりゴーストが生じやすくなる。一方、下限を下回る
と、ゴーストには有利になるが、対物径Ｄが小さくなる
か全長が長くなるため実用的ではない。

【００４９】条件式（２），（３）は、正立プリズム３
０の第１の反射面（面３１Ｂ）に入射した光が全反射さ
れずに透過してしまうのを防ぐための式である。

【００５０】図４に示したように、正立プリズム３０の
第１通過面（面３１Ａ）に垂直な面と入射光線４１との
なす角をα₁、通過後の光線とのなす角をα₂、通過後の
光線と第１の反射面（面３１Ｂ）に垂直な面とのなす角
をβとする。このとき、入射光線４１が第１の反射面で
全反射するためには、以下の式（Ａ）を満たす必要があ
る。式（Ａ）において、θは、式（２）と同様、第１プ
リズム３１の第１の入射面（面３１Ａ）と第１の反射面
（面３１Ｂ）とのなす角を示し、ｎは、式（３）におけ
るｎｐ１と同様、第１プリズム３１の屈折率を示す。 β＞ｓｉｎ^-1（１／ｎ） ……（Ａ）

【００５１】ここで、「β＝θ−α₂」，「ｓｉｎα₁＝
ｎ・ｓｉｎα₂」より、上式（Ａ）は、次の式（Ｂ）と
なる。 θ−ｓｉｎ^-1（ｓｉｎα₁／ｎ）＞ｓｉｎ^-1（１／ｎ） ……（Ｂ）

【００５２】この式（Ｂ）から、θ，ｎの値を大きくす
ることで全反射が起こりやすくなることが分かる。従っ
て、θ，ｎに関する上述の条件式（２），（３）を満た
すことで、正立プリズム３０の第１の反射面３１Ｂに入
射した光が透過することなく、全反射が起こりやすくな
る。

【００５３】例えば、第１プリズム３１において角θ、
屈折率ｎｐ１が、θ＝４７°，ｎｐ１＝１．６４８のと
きには、反射面３１Ｂに全反射の臨界角ぎりぎりで入射
してくる光線４０（図１）を対物レンズ１０の有効径外
にしやすくなり、その光線４０を正立プリズム３０に入
射させずに、ゴーストの発生を防止しやすくなる。一
方、例えば、角θ＝４５゜、屈折率ｎｐ１＝１．５６９
のときには、臨界角ぎりぎりで入射してくる光線４０が
対物レンズ１０の有効径内に入りやすくなり、その光線
４０が正立プリズム３０に入射し、図１１（Ｂ）に示し
たようにゴーストが発生しやすくなる。

【００５４】また、この観察用光学機器では、対物レン
ズ１０を、物体側から順に、正の第１レンズ群Ｇ１と、
負の第２レンズ群Ｇ２とからなるレンズ構成にすること
により、第２レンズ群Ｇ２で光線が発散されるため、正
立プリズム３０の第１の反射面に入射する角度を臨界角
よりも大きくしやすくなり、ゴーストが出にくくなる。
また、対物レンズ１０の焦点距離ｆｏに対して全長をコ
ンパクトにできる。

【００５５】条件式（４）は、対物レンズ１０のパワー
配分を適切に行うための式である。条件式（４）の下限
を下回ると、第１レンズ群Ｇ１のパワーが強くなり、球
面収差を良好に補正することが困難になる。また、上限
を上回ると、全長をコンパクトにすることが困難にな
る。

【００５６】以上説明したように、本実施の形態に係る
観察用光学機器によれば、対物レンズ１０の最も物体側
の面から正立プリズム３０までの距離Ｌと、防振の際に
おける正立プリズム３０の相対的な振れ角ωとが含まれ
る所定の条件式（１）を満足するようにしたので、コン
パクト性が確保できるとともに、特に、正立プリズム３
０が防振のために相対的に回転したとしても、ゴースト
となる光が対物レンズ１０に入射されにくくなる。これ
により、ゴーストの発生を防止することができる。

【００５７】また、正立プリズム３０における第１プリ
ズム３１の第１の入射面３１Ａと第１の反射面３１Ｂと
のなす角θと、第１プリズム３１の屈折率ｎｐ１とに関
して、所定の条件式（２），（３）を満足するようにし
たので、正立プリズム３０の第１の反射面３１Ｂに入射
した光が全反射されずに透過してしまうことが防止さ
れ、これにより、ゴーストの発生をさらに良好に防止す
ることができる。

【００５８】

【実施例】次に、本実施の形態に係る観察用光学機器の
具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１
および第２の数値実施例（実施例１，２）についてまと
めて説明する。

【００５９】図７および図８は、図２に示した観察用光
学機器の構成に対応する具体的な数値実施例としてのレ
ンズデータを示している。これらの図に示したレンズデ
ータにおける面番号Ｓｉの欄には、各実施例の観察用光
学機器について、対物レンズ１０による対物像の位置１
１（第１０面）も含めて最も物体側の構成要素の面を１
番目として、観察者側に向かうに従い順次増加する構成
要素の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、
図２に示した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目
の構成要素の面の曲率半径の値を示す。面間隔Ｄｉの欄
についても、図２に示した符号に対応させて、物体側か
らｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上
の間隔を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単
位はミリメートル（ｍｍ）である。Ｎdjの欄には、それ
ぞれ、物体側からj番目（j＝１〜１０）のレンズ要素の
ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示
す。

【００６０】図９は、上述の条件式（１），（４）に関
する値、すなわち、対物レンズ１０の最も物体側の面か
ら正立プリズム３０までの距離Ｌ、正立プリズムの相対
的な（最大）振れ角ω、対物レンズ１０の焦点距離ｆ
ｏ、および対物レンズ１０における第１レンズ群Ｇ１の
焦点距離ｆｏ１、ならびに、条件式「Ｌ／ｆｏ−ｓｉｎ
ω」，「ｆｏ１／ｆｏ」の値を、各実施例について示し
たものである。図９に示したように、各実施例につい
て、条件式（１），（４）に対応する値が、各条件の範
囲内となっている。

【００６１】また、図１０は、上述の条件式（５）に関
する値、すなわち、対物レンズ１０の対物径Ｄ、対物レ
ンズ１０の最も物体側の面から正立プリズム３０までの
距離Ｌ、および正立プリズムの相対的な（最大）振れ角
ω、ならびに条件式「Ｄ／２Ｌ＋ｔａｎω」の値を、各
実施例について示したものである。図９に示したよう
に、各実施例について、条件式（５）に対応する値が、
その条件の範囲内となっている。

【００６２】条件式（２），（３）については、各実施
例ともに、第１プリズム３１における角θ、屈折率ｎｐ
１が、それぞれθ＝４７°，ｎｐ１＝１．６２００３７
であり、各条件式の範囲内となっている。

【００６３】以上の各レンズデータおよび各条件値から
分かるように、各実施例について、条件式（１）〜
（５）のすべてを満たし、コンパクト性の確保と、ゴー
ストの発生を防止することができるすぐれた性能が得ら
れた。

【００６４】なお、本発明は、上記実施の形態および各
実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例え
ば、各レンズ成分の曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、屈折率Ｎの
値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、
他の値を取り得る。また、対物レンズ１０および接眼レ
ンズ２０のレンズ枚数やパワー配分についても上記実施
の形態および各実施例で示したものに限定されず、他の
構成を取り得る。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし４
のいずれか１項に記載の観察用光学機器によれば、物体
側から順に、正の対物レンズ系と、正立プリズムと、正
の接眼レンズ系とを備え、かつ、正立プリズムを初期の
姿勢に保持するような防振機構を備えた観察用光学機器
であって、正立プリズムを、シュミットの正立プリズム
によって構成し、かつ、対物レンズと正立プリズムとに
関する距離Ｌと、正立プリズムの相対的な振れ角ωとが
含まれる所定の条件式（１）を満足するように構成した
ので、コンパクト性が確保できるとともに、特に、正立
プリズムが防振のために相対的に回転したとしても、ゴ
ーストとなる光が対物レンズに入射されにくくなる。こ
れにより、ゴーストの発生を防止することができる。

【００６６】特に、請求項２記載の観察用光学機器によ
れば、正立プリズムにおける第１プリズムの第１の入射
面と第１の反射面とのなす角θと、第１プリズムの屈折
率ｎｐ１とに関して、所定の条件式（２），（３）を満
足するようにしたので、正立プリズムの第１の反射面に
入射した光が全反射されずに透過してしまうことが防止
され、これにより、ゴーストの発生をさらに良好に防止
することができる。

【００６７】また特に、請求項３記載の観察用光学機器
によれば、対物レンズ系を、物体側から順に、正の第１
レンズ群と、負の第２レンズ群とで構成するようにした
ので、負の第２レンズ群で光線を発散させ、正立プリズ
ムの反射面に入射する角度を臨界角よりも大きくしやす
くなり、これにより、ゴーストが出にくくなるなどの効
果を得ることができる。また、対物レンズ系の焦点距離
ｆｏと、対物レンズ系における第１レンズ群の焦点距離
ｆｏ１とに関する所定の条件式（４）を満足するように
したので、特に、球面収差の補正をしやすくなると共
に、全長のコンパクト性を確保しやすくなる。

【００６８】また、請求項５記載の観察用光学機器によ
れば、物体側から順に、正の対物レンズ系と、シュミッ
トの正立プリズムと、正の接眼レンズ系とを備えた観察
用光学機器であって、シュミットの正立プリズムにおけ
る第１プリズムの第１の入射面と第１の反射面とのなす
角θと、第１プリズムの屈折率ｎｐ１とに関して、所定
の条件式（２），（３）を満足するようにしたので、正
立プリズムの第１の反射面に入射した光が全反射されず
に透過してしまうことが防止され、これにより、ゴース
トの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る観察用光学機器の
光学系の模式図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る観察用光学機器の
光学系の一構成例を示すものであり、第１および第２の
数値実施例に対応するレンズ断面図である。

【図３】図１に示した観察用光学機器の光学系におい
て、正立プリズムを回転させたときの状態を示す模式図
である。

【図４】図１に示した観察用光学機器における正立プリ
ズムの拡大図である。

【図５】シュミット（ペシャン）のプリズムを示す構成
図である。

【図６】シュミットの正立プリズムを示す構成図であ
る。

【図７】本発明の一実施の形態に係る観察用光学機器の
第１の数値実施例（実施例１）としてのレンズデータを
示す説明図である。

【図８】本発明の一実施の形態に係る観察用光学機器の
第２の数値実施例（実施例２）としてのレンズデータを
示す説明図である。

【図９】第１および第２の数値実施例に係る観察用光学
機器が満たす条件式のデータを示す説明図である。

【図１０】第１および第２の数値実施例に係る観察用光
学機器が満たす他の条件式のデータを示す説明図であ
る。

【図１１】シュミットの正立プリズムを用いた従来の観
察用光学機器の光学系の構成を示す模式図である。

【図１２】従来の観察用光学機器において発生するゴー
ストの発生原理についての説明図である。

【符号の説明】

Ｅ．Ｐ．…アイポイント（瞳位置）、Ｇ１…第１レンズ
群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｚ１…光軸、１０…対物レン
ズ、２０…接眼レンズ、３０…正立プリズム、３１…第
１プリズム、３２…第２プリズム、５０…シュミット
（ペシャン）のプリズム、５０Ａ，５０Ｂ…シュミット
の正立プリズム。

フロントページの続きＦターム(参考） 2H039 AA01 AA05 AB22 AB54 2H042 CA02 CA14 CA17 2H087 KA15 LA01 LA11 MA13 NA07 PA02 PA04 PA06 PA18 PA19 PB03 PB05 PB08 QA02 QA03 QA07 QA14 QA18 QA21 QA22 QA25 QA26 QA38 QA39 QA41 QA42 QA45 RA41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、正の対物レンズ系と、
正立プリズムと、正の接眼レンズ系とを備え、かつ、像
ぶれを補正するために、前記正立プリズムを初期の姿勢
に保持するような防振機構を備えた観察用光学機器であ
って、前記正立プリズムは、シュミットの正立プリズムによっ
て構成され、かつ、以下の条件式（１）を満足するように構成されて
いることを特徴とする観察用光学機器。０．２５＜Ｌ／ｆｏ−ｓｉｎω＜０．５ ……（１）ただし、ｆｏ：対物レンズ系の焦点距離Ｌ：対物レンズ系の最も物体側の面から正立プリズムま
での距離 ω：正立プリズムの相対的な振れ角
【請求項２】前記正立プリズムは、物体側から順に、
第１プリズムと第２プリズムとの２つのプリズムが配設
されて構成され、かつ、以下の条件式（２），（３）を満足するように構
成されていることを特徴とする請求項１記載の観察用光
学機器。 θ≧４７゜……（２）ｎｐ１≧１．６……（３）ただし、 θ：第１プリズムの第１の入射面と第１の反射面とのな
す角ｎｐ１：第１プリズムの屈折率
【請求項３】前記対物レンズ系は、物体側から順に、
正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群とが配設されて
構成され、かつ、以下の条件式（４）を満足するように構成されて
いることを特徴とする請求項１または２記載の観察用光
学機器。０．５＜ｆｏ１／ｆｏ＜０．９ ……（４）ただし、ｆｏ：対物レンズ系の焦点距離ｆｏ１：対物レンズ系における第１レンズ群の焦点距離
【請求項４】前記対物レンズ系の前記第２レンズ群
は、ピント調整のために光軸に沿って移動可能に構成さ
れていることを特徴とする請求項３記載の観察用光学機
器。
【請求項５】物体側から順に、正の対物レンズ系と、
正立プリズムと、正の接眼レンズ系とを備えた観察用光
学機器であって、前記正立プリズムは、物体側から順に、第１プリズムと
第２プリズムとの２つのプリズムが配設されたシュミッ
トの正立プリズムによって構成され、かつ、以下の条件式（２），（３）を満足するように構
成されていることを特徴とする観察用光学機器。 θ≧４７゜……（２）ｎｐ１≧１．６……（３）ただし、 θ：第１プリズムの第１の入射面と第１の反射面とのな
す角ｎｐ１：第１プリズムの屈折率