JP2003107365A - 撮影機能を有する観察装置 - Google Patents
撮影機能を有する観察装置Info
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- JP2003107365A JP2003107365A JP2001300480A JP2001300480A JP2003107365A JP 2003107365 A JP2003107365 A JP 2003107365A JP 2001300480 A JP2001300480 A JP 2001300480A JP 2001300480 A JP2001300480 A JP 2001300480A JP 2003107365 A JP2003107365 A JP 2003107365A
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- photographing
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/12—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices with means for image conversion or intensification
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- Lenses (AREA)
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- Telescopes (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 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. 【構成】 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；この観察光学系とは独立した、該観察対象とほぼ同
じ範囲の被写体を撮影する撮影光学系と；を有し、次の
条件式（１）を満足する撮影機能を有する観察装置。 (１)０．１＜ｆt／ｆo ＜０．７ 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。
大型化を招くことなく低コストで実現する. 【構成】 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；この観察光学系とは独立した、該観察対象とほぼ同
じ範囲の被写体を撮影する撮影光学系と；を有し、次の
条件式（１）を満足する撮影機能を有する観察装置。 (１)０．１＜ｆt／ｆo ＜０．７ 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。
Description
【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。
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。
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のほぼ同じ範囲
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。
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のほぼ同じ範囲
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。
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３
００ｍｍ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。
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３
００ｍｍ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】
【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することを目的とする。
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することを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】本発明の撮影機能を有する観察装置は、
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；この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、次の条件式（１）を満足す
ることを特徴としている。 (１)０．１＜ｆt／ｆo ＜０．７ 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、 である。
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；この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、次の条件式（１）を満足す
ることを特徴としている。 (１)０．１＜ｆt／ｆo ＜０．７ 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、 である。
【０００８】本発明の撮影機能を有する観察装置の接眼
光学系は正のパワーを有し、次の条件式（２）を満足す
ることが好ましい。 (２)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。
光学系は正のパワーを有し、次の条件式（２）を満足す
ることが好ましい。 (２)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。
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。
【００１０】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ほ
ぼ一定に保つ観察光学系合焦機構を有し、前記撮影光学
系は、被写体まで距離の変化に応じて少なくとも一部の
光学系を光軸方向に移動させることによって被写体の像
の結像位置を所定の位置に合わせる撮影光学系合焦機構
を有し、この観察光学系合焦機構と撮影光学系合焦機構
とを連動して作動させる合焦連動機構を有することが好
ましい。
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ほ
ぼ一定に保つ観察光学系合焦機構を有し、前記撮影光学
系は、被写体まで距離の変化に応じて少なくとも一部の
光学系を光軸方向に移動させることによって被写体の像
の結像位置を所定の位置に合わせる撮影光学系合焦機構
を有し、この観察光学系合焦機構と撮影光学系合焦機構
とを連動して作動させる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。
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。
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
って構な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。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
（３）を満足させることが好ましい。 (３)０．１５＜ＤI-II ／ｆ ＜０．６ 但し、 ＤI-II ；第１レンズ群と第２レンズ群との間隔、 ｆ；全系の焦点距離、 である。
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
って構な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。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
（３）を満足させることが好ましい。 (３)０．１５＜ＤI-II ／ｆ ＜０．６ 但し、 ＤI-II ；第１レンズ群と第２レンズ群との間隔、 ｆ；全系の焦点距離、 である。
【００１４】撮影光学系は、次の条件式（４）及び
（５）を満足するとよい。 (４) １＜ＡＣI ／ＡＣII (５) 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。
（５）を満足するとよい。 (４) １＜ＡＣI ／ＡＣII (５) 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。
【００１５】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。
ンズと負レンズは、貼合せレンズとすることが好まし
い。
【００１６】
【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。
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。
【００１７】観察光学系の対物光学系の一部は対物枠１
０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４
２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。
０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４
２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。
【００１８】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。
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。
【００１９】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。
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。
【００２０】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５
１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。
と、平ギヤ５４、平ギア５３、シャフト５２、平ギア５
１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。
【００２１】図２は撮影光学系１００を含むデジタルカ
メラの具体的な一実施形態を示している。撮影光学系１
００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
れている。
メラの具体的な一実施形態を示している。撮影光学系１
００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
れている。
【００２２】第１レンズ１１１から第４レンズ１２２ま
での撮影光学系１００は可動枠１１０に保持され、また
フィルター１０３とＣＣＤ素子１０５は固定枠１４０に
保持されている。周知のように、デジタルカメラでは、
ローパスフィルターや赤外カットフィルターなどの光学
素子が配置されるが、図２の構成ではこれらの光学素子
を１枚のフィルター１０３で示している。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。
での撮影光学系１００は可動枠１１０に保持され、また
フィルター１０３とＣＣＤ素子１０５は固定枠１４０に
保持されている。周知のように、デジタルカメラでは、
ローパスフィルターや赤外カットフィルターなどの光学
素子が配置されるが、図２の構成ではこれらの光学素子
を１枚のフィルター１０３で示している。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。
【００２３】可動枠１１０はヘリコイド機構１１５によ
って固定枠１４０に保持されている。従って可動枠１１
０は回転させると光軸方向に移動する。可動枠１１０の
外周部には、図１で説明した平ギア１５１が固定されて
おり、平ギア１５１は平ギア５１と螺合して図１の合焦
機構と連動する。
って固定枠１４０に保持されている。従って可動枠１１
０は回転させると光軸方向に移動する。可動枠１１０の
外周部には、図１で説明した平ギア１５１が固定されて
おり、平ギア１５１は平ギア５１と螺合して図１の合焦
機構と連動する。
【００２４】図３は観察光学系として使用される双眼鏡
の具体的な一実施形態を示している。双眼鏡は、左右一
対の観察光学系を備えるが、図３ではその一方のみをプ
リズムを展開して示している。この双眼鏡（観察光学系
１）は、物体側から順に、正レンズと負レンズの貼り合
せレンズからなる対物光学系０１、第１プリズムと第２
プリズムの組み合わせによってなる正立光学系０２、及
び物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、正レン
ズと負レンズの貼り合せレンズとからなる接眼光学系０
３から構成されている。
の具体的な一実施形態を示している。双眼鏡は、左右一
対の観察光学系を備えるが、図３ではその一方のみをプ
リズムを展開して示している。この双眼鏡（観察光学系
１）は、物体側から順に、正レンズと負レンズの貼り合
せレンズからなる対物光学系０１、第１プリズムと第２
プリズムの組み合わせによってなる正立光学系０２、及
び物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、正レン
ズと負レンズの貼り合せレンズとからなる接眼光学系０
３から構成されている。
【００２５】正立光学系０２は、光軸を１８０度反転さ
せる三角プリズムの第１プリズムと第２プリズムとが直
角に組み合わされており、対物光学系０１によって生じ
る倒立像の上下左右が反転される。従って、図３の双眼
鏡の構成によれば、対物光学系０１によって生じる倒立
像は正立光学系０２によって上下左右が反転されて正立
光学系最終面（第７面）よりも目側に形成され、接眼光
学系０３を介して正立像として観察される。
せる三角プリズムの第１プリズムと第２プリズムとが直
角に組み合わされており、対物光学系０１によって生じ
る倒立像の上下左右が反転される。従って、図３の双眼
鏡の構成によれば、対物光学系０１によって生じる倒立
像は正立光学系０２によって上下左右が反転されて正立
光学系最終面（第７面）よりも目側に形成され、接眼光
学系０３を介して正立像として観察される。
【００２６】条件式(１)は、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(１)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。
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(１)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。
【００２７】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。条件式(２)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(２)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困難になると
共に、撮影光学系が大型化してしまう。また条件式(２)
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。
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。条件式(２)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(２)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困難になると
共に、撮影光学系が大型化してしまう。また条件式(２)
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。
【００２８】条件式(３)は、撮影光学系の第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２レン
ズ群のレンズ径を小さくしてコストを低く抑えると共
に、撮影光学系の全長が長くなりすぎるのを避けるため
の条件である。条件式(３)の下限を超えると、撮影光学
系の第２レンズ群のレンズ径が大きくなりすぎてコスト
が高くつく。また条件式(２)の上限を超えると、撮影光
学系の全長が長くなりすぎる。
と第２レンズ群との距離を最適化することで、第２レン
ズ群のレンズ径を小さくしてコストを低く抑えると共
に、撮影光学系の全長が長くなりすぎるのを避けるため
の条件である。条件式(３)の下限を超えると、撮影光学
系の第２レンズ群のレンズ径が大きくなりすぎてコスト
が高くつく。また条件式(２)の上限を超えると、撮影光
学系の全長が長くなりすぎる。
【００２９】条件式(４)は、第１レンズ群に色収差の補
正作用を集中することで、高い枠精度が要求される部分
を第１レンズ群のみに集中させ、第２レンズ群に要求さ
れる枠精度を低くしてコストを低く抑えるための条件で
ある。条件式(４)の下限を超えると、第２レンズ群に要
求される枠精度も第１レンズ群同様に高くなってしま
い、コストが高くつく。
正作用を集中することで、高い枠精度が要求される部分
を第１レンズ群のみに集中させ、第２レンズ群に要求さ
れる枠精度を低くしてコストを低く抑えるための条件で
ある。条件式(４)の下限を超えると、第２レンズ群に要
求される枠精度も第１レンズ群同様に高くなってしま
い、コストが高くつく。
【００３０】条件式(５)は、条件式(４)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
し、良好な性能を得ると同時に、要求される枠精度を低
く抑えるための条件である。条件式(４)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。また、条件式(４)によって色収差補正作用を
集中させた撮影光学系の第１レンズ群の正レンズと負レ
ンズを貼り合せると、レンズの偏芯等による性能低下が
無くなるため、枠精度が低くても良くなり、更にコスト
を低くすることができる。
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
し、良好な性能を得ると同時に、要求される枠精度を低
く抑えるための条件である。条件式(４)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。また、条件式(４)によって色収差補正作用を
集中させた撮影光学系の第１レンズ群の正レンズと負レ
ンズを貼り合せると、レンズの偏芯等による性能低下が
無くなるため、枠精度が低くても良くなり、更にコスト
を低くすることができる。
【００３１】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DPは無限遠の観察対象に対する視度（1/ｍ）、FNo.
はＦナンバー、ｆは焦点距離、FBはバックフォーカス、
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））
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DPは無限遠の観察対象に対する視度（1/ｍ）、FNo.
はＦナンバー、ｆは焦点距離、FBはバックフォーカス、
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））
【００３２】「観察光学系実施例１」図３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４は実施
例１の諸収差図である。
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４は実施
例１の諸収差図である。
【００３３】
【表１】
W = 3.6
DP = -1.0
面NO. R D Nｄ νｄ
1 42.680 3.600 1.51633 64.1
2 -26.766 1.500 1.62004 36.3
3 -88.200 19.020 - -
4 ∞ 22.890 1.51633 64.1
5 ∞ 2.000 - -
6 ∞ 33.150 1.51633 64.1
7 ∞ 8.470 - -
*8 -30.030 5.000 1.49176 57.4
9 -7.700 2.540 - -
10 19.310 5.750 1.69680 55.5
11 -8.190 1.200 1.78472 25.7
12 -16.161 - - -
*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
【００３４】「撮影光学系実施例１」図５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６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。
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６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。
【００３５】
【表２】
【００３６】「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７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５と同
様である。
系の実施例２の数値データ、図７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５と同
様である。
【００３７】
【表３】
【００３８】「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８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５と同
様である。
系の実施例３の数値データ、図８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５と同
様である。
【００３９】
【表４】
【００４０】「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９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５と同様で
ある。
系の実施例４の数値データ、図９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５と同様で
ある。
【００４１】
【表５】
【００４２】「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１０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５と同様
である。
系の実施例５の数値データ、図１０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５と同様
である。
【００４３】
【表６】
【００４４】各実施例の各条件式に対する値を表７に示
す。
す。
【表７】
観察光学系 実施例１
条件式(２) 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(３) 0.270 0.269 0.246 0.269 0.393
条件式(４) 1.156 1.142 1.386 1.103 1.267
条件式(５) 27.8 24.4 34.4 34.4 34.4
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
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。
補正されている。
【００４５】
【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る。
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る。
【図１】本発明による撮影機能を有する観察装置の一実
施形態を示す外観構成図である。
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レンズ構成図で
ある。
ある。
【図３】図１の観察装置の観察光学系の光学構成図であ
る。
る。
【図４】図３のレンズ構成の諸収差図である。
【図５】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。
ズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の無限遠撮影状態での諸収差
図である。
図である。
【図７】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。
遠撮影状態での諸収差図である。
【図８】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。
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４の無限
遠撮影状態での諸収差図である。
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５の無
限遠撮影状態での諸収差図である。
限遠撮影状態での諸収差図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｂ 25/00 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｄ
Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｄ
Ｆターム(参考） 2H039 AA01 AA06 AB14 AC04
2H044 CA02 CA05 CA07 DA01 DB01
2H087 KA01 KA14 KA15 KA16 LA01
LA11 PA01 PA02 PA03 PA04
PA17 PA18 PB02 PB03 PB04
QA02 QA07 QA14 QA22 QA25
QA37 QA41 QA45 RA05 RA13
RA41 RA42 RA43 RA44
5C022 AA13 AB21 AC02 AC54 AC74
AC77
Claims (10)
- 【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；この観察光学系とは独立した、該観察対象とほぼ
同じ範囲の被写体を撮影する撮影光学系と；を有し、 次の条件式（１）を満足することを特徴とする撮影機能
を有する観察装置。 (１)０．１＜ｆt／ｆo ＜０．７ 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。 - 【請求項２】 前記接眼光学系は正のパワーを有し、次
の条件式（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。 (２)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３】 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
置をほぼ一定に保つ観察光学系合焦機構を有し、前記撮
影光学系は、被写体まで距離の変化に応じて少なくとも
一部の光学系を光軸方向に移動させることによって被写
体像の結像位置を所定の位置に合わせる撮影光学系合焦
機構を有し、この観察光学系合焦機構と撮影光学系合焦
機構とを連動して作動させる合焦連動機構を有する請求
項１または２に記載の撮影機能を有する観察装置。 - 【請求項４】 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、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６】 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５に記載の撮影機能を有する観察装置。 - 【請求項７】 前記撮影光学系は、ＣＣＤ撮像素子上に
被写体の画像を結像させて記録する請求項１ないし６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８】 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（３）を満足する請
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。 (３)０．１５＜ＤI-II ／ｆ ＜０．６ 但し、 ＤI-II ；第１レンズ群と第２レンズ群との間隔、 ｆ；全系の焦点距離。 - 【請求項９】 前記撮影光学系が次の条件式（４）及び
（５）を満足する請求項８に記載の撮影機能を有する観
察装置。 (４) １＜ＡＣI ／ＡＣII (５) 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１０】 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９に記載の
撮影機能を有する観察装置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2001300480A JP2003107365A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 撮影機能を有する観察装置 |
| US10/255,691 US6788454B2 (en) | 2001-09-28 | 2002-09-27 | Viewing apparatus having a photographic function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001300480A JP2003107365A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 撮影機能を有する観察装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003107365A true JP2003107365A (ja) | 2003-04-09 |
| JP2003107365A5 JP2003107365A5 (ja) | 2005-05-26 |
Family
ID=19121048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001300480A Withdrawn JP2003107365A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 撮影機能を有する観察装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6788454B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003107365A (ja) |
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