JP2001021816A - 観察光学機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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、明るく観察できる観
察光学機器を得ること。 【構成】 対物光学系の像面位置に拡散板を配設し、こ
の拡散板と接眼光学系側を一体にして、対物光学系の光
軸と拡散板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、拡散板を、接眼光学系の光軸と垂直
の位置にある観察位置と接眼光学系の光路内から退避し
た退避位置との間を移動可能とした観察光学機器。

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時や、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】また、ピント合わせを容易にするために対
物光学系の像面位置に拡散板を配置すると、視野が暗く
なるという問題がある。

【０００４】

【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、明るく観察できる観察光学機器を
得ることを目的とする。

【０００５】

【発明の概要】本発明のティルト可能な観察光学機器
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、上記対物光学
系の像面位置に拡散板を配設し、この拡散板と接眼光学
系側を一体にして、対物光学系の光軸と拡散板が交わる
点を中心に、対物光学系側に対して回動調節可能とし、
上記拡散板を、上記像面位置にある観察位置と接眼光学
系の光路内から退避した退避位置との間を移動可能とし
たことを特徴としている。この構成によると、ピント調
整時には拡散板を使用して容易にピント合わせができ、
ピント調整後には拡散板を光路外に退避させて明るく観
察することができる。

【０００６】接眼光学系と拡散板は、対物光学系の光軸
方向に位置調節可能とする。

【０００７】さらに、接眼光学系と拡散板を対物光学系
の光軸方向に位置調節する位置調節手段を設け、この位
置調節手段によって、拡散板を観察位置から退避位置に
移動させたときに生ずる像面位置の変化を補正する構成
とすることが好ましい。このときの位置調節手段による
接眼光学系と拡散板の移動距離は、拡散板の実際の厚み
と拡散板の厚みの空気換算距離との差と等しくする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本実施形態の双眼鏡は、図１に示
すように、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。

【０００９】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と拡散板１７を有する接眼光学系ホルダ
１８が支持されている。拡散板１７は、接眼光学系ホル
ダ１８の先端部にヒンジ２９を中心に観察位置Ａと退避
位置Ｂの間を回動可能に軸着されている。観察位置Ａ
は、拡散板１７が接眼レンズ群１６の光軸１６Ｘと直交
する像面位置であり、退避位置Ｂは、拡散板１７が接眼
レンズ群１６の光路内から退避した位置である。

【００１０】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
の光軸を含む平面方向）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）、一対の駆動ピン（ニ
ードル）２１、２２が設けられている。この一対の駆動
ピン２１、２２の先端のニードル部２１ａ、２２ａ（図
２）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。駆
動ピン２１、２２はそれぞれ、その軸線と平行に形成し
たラック２１ｂ、２２ｂ（図４）に、ピニオン２４、３
２が噛み合っている。ピニオン２４、３２は、正逆駆動
モータ２５、３３及び減速機構２６、３４によって回転
駆動される。

【００１１】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。そして、駆動ピン２
１、２２の軸線方向の進退位置を、正逆駆動モータ２
５、３３及び減速機構２６、３４によって、駆動ピン２
１が進出するとき駆動ピン２２は後退し、後退するとき
進出するように変化させると、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、かつ観察位置Ａにある拡散板１７の
対物レンズ群１３側の表面上に位置している。

【００１２】駆動ピン２１、２２、ピニオン２４、３
２、正逆駆動モータ２５、３３、及び減速機構２６、３
４は、左右の接続皿１５にそ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２では、正逆
駆動モータ２５と３３について、水平方向用正逆駆動モ
ータ２５（Ｈ１）と２５（Ｈ２）、３３（Ｈ３）と３３
（Ｈ４）、垂直方向用正逆駆動モータ２５（Ｖ１）と２
５（Ｖ２）、３３（Ｖ３）と３３（Ｖ４）を描いてい
る。これら各４個の正逆駆動モータ２５及び３３は、４
方向（全方向）操作ボタン２７及び制御回路２８によっ
て、同期して制御される。

【００１３】接眼レンズ群１６と拡散板１７は、接眼光
学系ホルダ１８に各々固定または軸着されていて、この
接眼光学系ホルダ１８と接続皿１５は、対物光学系ホル
ダ１２に対して対物レンズ群１３の光軸１３Ｘ方向に進
退調節可能である。すなわち、物体距離によって異なる
対物レンズ群１３による物体像の結像位置に、拡散板１
７の表面を一致させて、観察することができる。この光
軸方向の移動、すなわちピント調整は、手動または電動
で行うことができる。

【００１４】上記構成の観察光学機器は、４方向（全方
向）操作ボタン２７及び制御回路２８を介して、それぞ
れ４つの正逆駆動モータ２５及び３３を正逆に同期駆動
すると、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１３の光軸１３Ｘから変位させる（光軸１６Ｘと光軸
１３Ｘが点Ｘで１８０゜以外の角度をなすようにする）
ことができる。

【００１５】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、拡散板１７は、対物レン
ズ群１３の光軸１３Ｘに直交しており、光軸１３Ｘと直
交する面上の物体は全て拡散板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、拡散板１７が対物レンズ群１３の光軸１３Ｘに対し
て傾斜すると、光軸１３Ｘに直交する面に対して傾斜し
た面上の物体を拡散板１７上に合焦させ、この像を接眼
レンズ群１６で観察することができる。Ｅ．Ｐはアイポ
イントを示す。

【００１６】図６は、その原理を示す。物体面３０の全
てを拡散板１７上に結像させる条件は、物体面３０と、
拡散板１７の延長面と、対物レンズ群１３の主点を通り
光軸１３Ｘと直交する面とが一直線で交わることであ
り、シャインプルーフの原理として知られている。すな
わち、この条件を満足するように、点Ｘを中心に拡散板
１７と接眼レンズ群１３を一緒にティルトさせると、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、つまり拡散板１７を、該拡散板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。

【００１７】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に直交する面と物体面３０とのなす角をθ、対物レン
ズ群１３の主点と拡散板１７（回動中心Ｘ）までの距離
をＬ、拡散板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） の関係を満足するとき、傾斜した物体面３０のすべてを
拡散板１７上に結像させることができる。

【００１８】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゜

【００１９】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、拡散板１７を接眼レンズ群
１３と一緒に約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。

【００２０】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。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。

【００２１】さらに、拡散板１７と接眼レンズ群１６
が、拡散板１７の表面と対物レンズ群１３の光軸１３Ｘ
との交点Ｘを回転中心としてティルト可能である本発明
の構成は対物レンズ群１３をティルトさせる構成と比べ
て、対物レンズ群１３（または対物レンズ群１３と正立
プリズム１４）のイメージサークルの大きさを気にせず
に（周辺光量の低下を気にせずに）ティルトが可能とな
る。特に対物レンズ群１３と拡散板１７の間に正立プリ
ズム１４がある場合は、正立プリズム１４等によるケラ
レを気にせずにティルトが可能となる。一般に双眼鏡等
では、正立系の大きさはティルト等がないときの光束が
通る範囲ギリギリの大きさで余裕がない。従って、対物
レンズ群１３をティルトするとケラレが生じて視野の周
辺が暗くなったり、見えなくなることがあるが、拡散板
１７と接眼レンズ群１６をティルトさせる本発明の構成
では、このような問題が生じない。

【００２２】異なる物体距離の観察物体にピントを合わ
せるには、対物光学系ホルダ１２に対して接眼光学系ホ
ルダ１８を進退させ、接眼レンズ群１６と拡散板１７の
対物レンズ群１３（正立プリズム１４）に対する相対位
置を変化させればよい。

【００２３】拡散板１７は斜めの平面にピントを合わせ
るときに有用であるが、その一方で視野が全体に暗くな
るという問題がある。そこで、ピント調整時は拡散板１
７を観察位置Ａに位置させ、ピントを合わせた後は、拡
散板１７をヒンジ２９を中心に回動させて退避位置Ｂに
移動させ光路内から退避させれば明るい視野で観察する
ことができる。この拡散板１７の観察位置Ａと退避位置
Ｂとの間の回動は手動または電動で行うことができる。

【００２４】また、拡散板１７を観察位置Ａに位置させ
てピントを合わせた後、退避位置Ｂに移動させるとピン
トが視野全体にずれるため、接眼光学系ホルダ１８を、
接眼レンズ群１６の光軸方向物体側に移動させて、再度
ピントを合わせる必要がある。このとき、ピントのずれ
を補正するために移動させるべき接眼光学系ホルダ１８
の距離は常に一定で、拡散板１７の実際の厚みと拡散板
１７の厚みの空気換算距離との差分である。すなわち、
拡散板１７を観察位置Ａから退避位置Ｂに移動させるこ
とによって生じる像面位置変化は、接眼光学系ホルダ１
８を、拡散板１７の実際の厚みと拡散板１７の厚みの空
気換算距離との差だけ物体側に移動させれば補正するこ
とができる。

【００２５】本実施形態では、接眼光学系ホルダ１８を
移動させる移動機構（位置調節手段）によって、拡散板
１７を退避位置Ｂに移動させたとき、接眼光学系ホルダ
１８を、拡散板１７の実際の厚みと拡散板１７の厚みの
空気換算距離との差だけ物体側に移動させてピントのず
れを補正する。具体的には、拡散板１７を観察位置Ａか
ら退避位置Ｂに移動させたとき、正逆駆動モータ２５と
３３を、駆動ピン２１と２２がそれぞれ対物レンズ群１
３側に等量移動するように回転させ、接眼光学系ホルダ
１８を光軸方向物体側に拡散板１７の実際の厚みと拡散
板１７の厚みの空気換算距離との差だけ移動させる。す
なわち、接眼光学系ホルダ１８が対物レンズ群１３の光
軸１３Ｘに対して傾いていても、その傾きを維持したま
ま、接眼光学系ホルダ１８を進退させる。この移動機構
は、拡散板１７が観察位置Ａから退避位置Ｂに移動した
とき、その移動に連動して作動させる構成とすることが
できる。

【００２６】本実施形態では、ピントのずれの補正を、
接眼光学系ホルダ１８を接眼レンズ群１６の光軸方向に
移動させることによって行う構成としたが、接眼光学系
ホルダ１８と接続皿１５を対物レンズ群１３の光軸方向
に移動させることによって行う構成としてもよい。

【００２７】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、本発明は、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。

【００２８】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。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、対物光学系の光軸に対
して垂直でない面の全面にピントを合わせることがで
き、明るく観察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。

【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 正立プリズム １５ 接続皿 １６ 接眼レンズ群（接眼光学系） １７ 拡散板 １８ 接眼光学系ホルダ ２１ 駆動ピン ２２ 駆動ピン ２４ ピニオン ２５ 正逆駆動モータ ２６ 減速機構 ２７ ４方向（全方向）操作ボタン ２８ 制御回路 ２９ ヒンジ ３２ ピニオン ３３ 正逆駆動モータ ３４ 減速機構 Ａ 観察位置 Ｂ 退避位置

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、 上記対物光学系の像面位置に拡散板を配設し、 この拡散板と接眼光学系側を一体にして、対物光学系の
   光軸と拡散板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、 上記拡散板を、上記像面位置にある観察位置と接眼光学
   系の光路内から退避した退避位置との間を移動可能とし
   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、
   接眼光学系と拡散板は、対物光学系の光軸方向に位置調
   節可能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、
   さらに、接眼光学系と拡散板を対物光学系の光軸方向に
   位置調節する位置調節手段を有し、この位置調節手段に
   よって、上記拡散板を観察位置から退避位置に移動させ
   たときに生ずる像面位置の変化を補正する観察光学機
   器。
4. 【請求項４】 請求項３記載の観察光学機器において、
   上記位置調節手段による接眼光学系と拡散板の移動距離
   は、上記拡散板の実際の厚みと拡散板の厚みの空気換算
   距離との差に等しい観察光学機器。