JP2000292710A - 観察光学機器 - Google Patents

観察光学機器

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JP2000292710A
JP2000292710A JP11096373A JP9637399A JP2000292710A JP 2000292710 A JP2000292710 A JP 2000292710A JP 11096373 A JP11096373 A JP 11096373A JP 9637399 A JP9637399 A JP 9637399A JP 2000292710 A JP2000292710 A JP 2000292710A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 対物光学系の光軸に対して垂直でない面に自
動的に接眼光学系のピントを合わせることができる観察
光学機器を得る。 【構成】 接眼光学系側を、対物光学系の光軸と像面と
が交わる点を中心に、対物光学系側に対して回動調節可
能とし、観察視野内の物体面の対物光学系の光軸と直交
する面からの傾斜を検出する手段と、この傾斜検出手段
で検出される物体面の傾きに応じ、上記接眼光学系を上
記回動中心点を中心に回動駆動する駆動機構とを設けた
観察光学機器。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、対物光学系の光軸に対して垂直
でない面に接眼光学系のピントを合わせることができる
ティルト可能な観察光学機器に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】従来の双眼鏡や望遠鏡など
の観察光学機器では、対物光学系の光軸に対して垂直な
面にしかピントが合わないため、対物光学系の光軸に対
して垂直な面以外(斜めに奥行きのある物体など)ではそ
の全面にピントが合わなかった。特に近距離で、大きく
傾いた面などにはその一部にしかピントが合わず、その
全面を観察しようとすると何度もピントを合わせ直す必
要があった。例えば、大学の大講義室の中の黒板を前列
の端の方から見るときや、大きな部屋の壁を部屋の四隅
から監視するような場合、視野内のピントの合う範囲が
狭くて困る場合があった。
【0003】
【発明の目的】本発明は、以上の問題意識に基づき、対
物光学系の光軸に対して垂直でない面の全面にピントを
合わせることができる観察光学系を得ることを目的とす
る。
【0004】
【発明の概要】本発明の観察光学系は、対物光学系によ
って形成される物体像を接眼光学系で拡大して観察する
観察光学系において、接眼光学系側を、対物光学系の光
軸と像面とが交わる点を中心に、対物光学系側に対して
回動調節可能とし、観察視野内の物体面の対物光学系の
光軸と直交する面からの傾斜を検出する手段と、この傾
斜検出手段で検出される物体面の傾きに応じ、接眼光学
系をその回動中心点を中心に回動駆動する駆動機構とを
設けたことを特徴としている。
【0005】物体面の傾斜検出手段は、少なくとも3点
の測距エリアを有するAFセンサから構成するのが実際
的である。あるいは、測距エリアを4点以上設け、これ
らの測距エリアから選択された任意の3点以上の測距エ
リアの測距情報から、物体面の傾斜を検出してもよい。
駆動機構は、シャインプルーフの原理により対物光学系
の光軸と直交する面に対して傾く像面に対し接眼光学系
の光軸が直交するように駆動する。
【0006】
【発明の実施態様】本実施形態の双眼鏡は、眼幅調整軸
11で枢着された左右対称形状の一対の対物光学系ホル
ダ12を有し、各対物光学系ホルダ12内に、対物レン
ズ群(対物光学系)13と、正立プリズム14が固定さ
れている。対物レンズ群13の光軸13Xは、この2つ
の直角プリズム14a、14bからなるポロプリズム
(正立プリズム)14によって曲折されている。
【0007】各対物光学系ホルダ12には、その後部
に、光軸13Xを中心とする凹円錐台状の接続皿15が
固定されており、この接続皿15に、接眼レンズ群(接
眼光学系)16を有する接眼光学系ホルダ18が支持さ
れている。
【0008】各接続皿15には、接眼レンズ群16の光
軸16Xを挟んで、水平方向(左右の対物レンズ群13
の光軸を結ぶ平面方向)と垂直方向に位置させてそれぞ
れ(図では水平方向のみを図示)、従動進退ピン(ニー
ドル)21と、原動進退ピン(ニードル)22とが設け
られている。従動進退ピン21と原動進退ピン22の先
端のニードル部21a、22aはそれぞれ、接眼光学系
ホルダ18の前端部(対物光学系ホルダ12側の端部)
の球状面部に当接する。従動進退ピン21は、圧縮ばね
23によって接眼光学系ホルダ18に突出する方向に付
勢されており、原動進退ピン22は、その軸線と平行に
形成したラック22b(図4)に、ピニオン24が噛み
合っている。ピニオン24は、正逆駆動モータ25及び
減速機構26によって回転駆動される。
【0009】接眼光学系ホルダ18は、図示しない付勢
手段により接続皿15側に移動付勢されていて、接続皿
15からの脱落が防止されている。従って従動進退ピン
21の圧縮ばね23は常時圧縮されている。そして、原
動進退ピン22の軸線方向の進退位置を正逆駆動モータ
25及び減速機構26によって変化させると、原動進退
ピン22が進出するとき従動進退ピン21は後退し、後
退するとき進出する形となって、接眼光学系ホルダ18
が接続皿15に対して回動する。この回動中心Xは、光
軸13X上であって、かつ対物レンズ群13の像面17
上に位置している。
【0010】従動進退ピン21、原動進退ピン22、圧
縮ばね23、ピニオン24、正逆駆動モータ25及び減
速機構26は、左右の接続皿15にそれぞれぞれ水平用
と垂直用が設けられており、合計4セット存在する。図
4では、正逆駆動モータ25のみ、水平方向用正逆駆動
モータ25H1と25H2、垂直方向用正逆駆動モータ
25V1と25V2を描いている。これらの4つの正逆
駆動モータ25は、ティルト動作開始スイッチ27及び
制御回路28によって、同期して制御される。
【0011】ポロプリズム14を構成する2つの直角プ
リズム14a、14bの一方の直角プリズム14bは、
図7、図8に示すように、その一つの反射面14hがハ
ーフミラー面とされており、このハーフミラー面14h
に、光分割プリズム40が接着されている。この光分割
プリズム40によって分岐した光路上には、図10に示
す観察視野50内の複数の測距エリア51毎に、像面1
7と共役な共役面17Xにおける焦点状態(デフォーカ
ス量)を検出するAFセンサ(焦点検出センサ)41が
設けられている。AFセンサ41は、共役面17Xの近
傍に置いたラインセンサで受光した受光信号を、制御回
路28に出力するもので、具体的構成は種々知られてい
る。図9は、その原理の一例を示すもので、共役面17
Xの後方に、集光レンズ41a、一対のセパレータレン
ズ41b、及び、各セパレータレンズ41bの後方にそ
れぞれ位置するCCD等の一対のラインセンサ41cが
配置されている。
【0012】この一対のラインセンサ41cに対する物
体像の入射位置は、対物レンズ群13による像が共役面
17X上に正確に結像しているとき(合焦)、共役面1
7Xより前方に結像しているとき(前ピン)、及び共役
面17Xより後方に結像しているとき(後ピン)とでそ
れぞれ異なり、かつ、合焦位置からのずれ量も、一対の
ラインセンサ41c上への物体像の結像位置によって判
断できる。
【0013】各測距エリア51に対応させて備えられて
いる一対のラインセンサ41cの出力は、制御回路28
に入力される。、測距エリア51は、図10の例では、
3×3の9個備えられており、これらラインセンサ41
cの出力により、観察物体面のすべての方向の傾斜を検
出できる。これらの測距エリア51は、全部を使用して
も、任意の3点以上を使用者が選択使用できるようにし
てもよい。、
【0014】対物レンズ群13は、周知のフォーカス機
構によって、光軸方向に進退可能である。このようなフ
ォーカス機構は、周知であるので、図示を省略する。
【0015】上記構成の観察光学機器は、ティルト動作
開始スイッチ27がオンされると、選択された3つのA
Fセンサ41の出力により、制御回路28が物体面の傾
斜を検出(演算)し、その検出結果に基づき、制御回路
28が、4つの正逆駆動モータ25を正逆に同期駆動し
て、接眼光学系ホルダ18を回動中心Xを中心にあらゆ
る方向に回動させ、接眼レンズ群16の光軸16Xを、
対物光学系ホルダ12に保持されている対物レンズ群1
3の光軸13Xから変位させる(光軸16Xと光軸13
Xが点Xで180゜以外の角度をなすようにする)。
【0016】図5は、回動中心Xを中心とする接眼レン
ズ群16の正逆の回動の様子を示すもので、図の中段
は、接眼レンズ群16の光軸16Xと対物レンズ群13
の光軸13Xが一致している状態、同上下段は、それぞ
れ、中段の状態から光軸16Xが回動中心Xを中心に正
逆に回動した状態を示している。中段の状態は、図1、
図2の状態に対応するもので、対物レンズ群13によっ
て物体像が形成される像面17は光軸13Xに直交して
おり、光軸13Xと直交する面上の物体は全て像面17
上に合焦する。これに対し、上段、下段(図3、図4に
対応する)のように、接眼レンズ群16の光軸16Xが
対物レンズ群13の光軸13Xに対して傾斜すると、接
眼レンズ群16は、光軸13Xに直交する面に対して傾
斜した面上の物体が結像する像面17上の像を観察する
ことになる。E.Pはアイポイントを示す。
【0017】図6は、その原理を示す。対物レンズ群1
3の光軸13Xに対し物体面30が傾いているとき、物
体面30と、像面17(対物レンズ群13の像面)の延
長面と、対物レンズ群13の主点を通り光軸13Xと直
交する面とは一直線で交わる。これはシャインプルーフ
の原理として知られている。すなわち、シャインプルー
フの原理により対物レンズ群13の光軸と直交する面に
対して傾く像面に対し接眼レンズ群16の光軸を直交さ
せるように駆動すると、対物レンズ群13の光軸13X
に対して斜め方向に奥行きのある物体の面30にピント
を合わせることができる。そのピント面、つまり像面1
7を、該像面17に対し垂直な光軸16Xを持つ接眼レ
ンズ群16で拡大して観察するので、対物レンズ群13
の光軸13Xに対して斜め方向に奥行きのある物体の面
30を鮮明に観察することができる。
【0018】いま、対物レンズ群13の主点から物体面
30迄の物体距離をD0、対物レンズ群13の光軸13
Xに対し垂直な面と物体面30とのなす角をθ、対物レ
ンズ群13の主点と像面17(回動中心X)までの距離
をL、像面17が光軸13Xと直交する面となす角度を
αとすると、 D0・tan(90°−θ)=L・tan(90°−
α) が成立する。すなわち、物体面が傾斜しているときはこ
の条件を満足するような角度で像面が形成される。
【0019】具体的な物体距離と傾斜の例を挙げる。 例1 D0=2m θ=60゜ L=100mmのとき、 α=4.95゜ 例2 D0=2m θ=30゜ L=100mmのとき、 α=1.65゜ 例3 D0=1m θ=45゜ L=100mmのとき、 α=5.71゜
【0020】このように、物体までの距離1?2mで、
対物レンズ群13の光軸13Xと物体面30のなす角度
が30?60゜であっても、対物レンズ群13の光軸1
3Xに対し接眼レンズ群16の光軸16Xを約2゜弱か
ら6゜程度傾けることにより、物体面30全体の鮮明な
像を観察することができる。
【0021】なお、シャインプルーフの原理は、例えば
大型カメラのアオリ撮影機構に用いられている。すなわ
ち、アオリによってピントの合う範囲をコントロールし
たり、パースペクティブをコントロールしたりできる
が、一般にレンズの光軸とフィルムの中心が撮影時にズ
レるため、撮影レンズにはかなり大きなイメージサーク
ルが要求される。35mmSLRカメラのシフトレンズ
は、フィルムに対してレンズを平行に移動させて建物な
どの上窄まりの修正に利用される(パースペクティブの
コントロールのみ可能)が,レンズの移動が平行移動だ
けのため、ピントの合う範囲が広がることはなく、対物
光学系の光軸に対して垂直でない物体側面にピントを合
わせることはできない。また、シフトレンズは大きなイ
メージサークルを必要とし、コストアップにつながる。
一般の撮影レンズでも絞りを絞れば被写界深度(ピント
の合う範囲)を大きくできるが、ティルトを使うと絞ら
ずに被写界深度を大きくできるので、像の明るさの点で
非常に有利である。また観察光学系では、対物光学系よ
り接眼光学系のほうが一般に小さいため、対物光学系よ
り接眼光学系をティルトしたほうが小型化やコストの面
で有利となる。
【0022】異なる物体距離の観察物体にピントを合わ
せるには、対物レンズ群13を光軸方向に移動させれば
よい。このような機構は周知であり、さらに、AFセン
サ41の出力を用いてAF機構を構成することができ
る。
【0023】以上の実施形態は、本発明を双眼鏡に適用
したものであるが、単眼鏡等の対物光学系と接眼光学系
を有する観察光学機器一般に適用できる。
【0024】また、以上の実施形態では、接眼レンズ群
13(接眼光学系ホルダ18)が回転中心Xを中心にす
べての方向に回動可能としたものであるが、簡易な形態
として、水平方向だけに回動できるようにしてもよい。
この場合には、測距エリア51は、水平方向にのみ3カ
所設ければよい。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、対物光学系の光軸に対
して垂直でない面に接眼光学系のピントを自動的に合わ
せることができる観察光学機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による観察光学機器を双眼鏡に適用し
た実施形態を示す横断面図である。
【図2】 図1の双眼鏡の接眼光学系部分の拡大断面図
である。
【図3】 図1の双眼鏡の接眼光学系をティルトさせた
状態を示す横断面図である。
【図4】 図3の双眼鏡の接眼光学系部分の拡大断面図
である。
【図5】 図1の双眼鏡の展開図である。
【図6】 シャインプルーフの原理を説明する光学図で
ある。
【図7】 ポリプリズムに対するAFユニットの結合例
を示す斜視図である。
【図8】 同側面図である。
【図9】 AFユニットのAFセンサ部の具体例を示す
図である。
【図10】 双眼鏡の視野内のAF測距エリアの配置例
を示す図である。
【符号の説明】
11 眼幅調整軸 12 対物光学系ホルダ 13 対物レンズ群(対物光学系) 14 ポロプリズム 14h ハーフミラー面 15 接続皿 16 接眼レンズ群(接眼光学系) 17 像面 18 接眼光学系ホルダ 19 接眼レンズ枠 21 従動進退ピン 22 原動進退ピン 23 圧縮ばね 24 ピニオン 25 正逆駆動モータ 26 減速機構 27 ティルト動作開始スイッチ 28 制御回路 40 光分割プリズム 41 AFセンサ(傾斜検出手段) 50 観察視野 51 測距エリア

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対物光学系によって形成される物体像を
    接眼光学系で拡大して観察する観察光学系において、 接眼光学系側を、対物光学系の光軸と像面とが交わる点
    を中心に、対物光学系側に対して回動調節可能とし、 観察視野内の物体面の対物光学系の光軸と直交する面か
    らの傾斜を検出する手段と、 この傾斜検出手段で検出される物体面の傾きに応じ、上
    記接眼光学系を上記回動中心点を中心に回動駆動する駆
    動制御機構と、を設けたことを特徴とする観察光学機
    器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の観察光学機器において、
    物体面の傾斜検出手段は、少なくとも3点の測距エリア
    を有するAFセンサである観察光学機器。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の観察光学機器において、
    測距エリアは4点以上備えられ、これらの測距エリアか
    ら選択された任意の3点以上の測距エリアの測距情報か
    ら、物体面の傾斜を検出する観察光学機器。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項記載の
    観察光学機器において、駆動制御機構は、シャインプル
    ーフの原理により対物光学系の光軸と直交する面に対し
    て傾く像面に対し接眼光学系の光軸が直交するように制
    御する観察光学機器。
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