JP2004139065A - 変倍双眼鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】像質の変化が少なく、高い解像力を有し、広い視野を確保することが可能で、アイリリーフの移動を比較的小さくすることができる、変倍双眼鏡を提供する。
【解決手段】変倍双眼鏡の光学軸に沿って変位可能な凹レンズを、変倍双眼鏡のプリズム系と対物結像面との間に配置し、変倍時に、凹レンズを移動させることによって対物焦点距離と対物結像位置を変化させる。また、接眼レンズ系全体を変倍双眼鏡の光学軸に沿って移動可能に構成し、変倍時に、凹レンズの移動によって変化した対物結像位置に合わせて接眼レンズ系全体を移動させ、従来は固定されていた接眼レンズ系を対物結像位置に移動させる。接眼レンズ系に対する見掛けの像の結像位置は、変倍動作に拘わらず一定に保たれる。
【選択図】図２

Description

　本発明は、変倍双眼鏡に関し、更に詳細に述べると、調節用凹レンズ及び接眼レンズ系を同期して移動させることにより倍率を変化させる、接眼ズーム式の変倍双眼鏡に関する。

　倍率を連続的に変化させることができる変倍双眼鏡として、接眼ズーム式双眼鏡が存在する。接眼ズーム式双眼鏡における接眼レンズ系は、目に近い位置にある第１レンズ（「元玉（もとだま）」と称される。）と、調節用凹レンズ側に位置する第２レンズ（「開玉（ひらきだま）」と称される。）とを少なくとも備え、また場合によっては、前記第１レンズと第２レンズとの間に配置された第３レンズ（「中玉」（なかだま））」と称される。）を備えることもある。このように複数のレンズを組み合わせて成る接眼レンズ系を有する接眼ズーム式双眼鏡においては、少なくとも第２レンズを第１レンズに接近させ、あるいは離隔するように移動させることにより倍率を連続的に変化させることができる。接眼ズーム式双眼鏡は、前記第２レンズの光軸に沿った小さな移動で倍率を大きく変化させることができるので小型化が容易であるという特長がある。したがって、現在の変倍双眼鏡はそのほとんどが接眼ズーム式を採用している。

　図１は、従来の接眼ズーム式変倍双眼鏡の光学系の模式図である。図１（Ａ）は低倍率である７倍（７ｘ）のときの光学系を示し、図１（Ｂ）は高倍率である１５倍（１５ｘ）のときの光学系である。図１（Ａ）、（Ｂ）において、参照番号１は対物レンズ、２は接眼レンズ、３はプリズム系、４は調節用凹レンズ、５はフィールドレンズ、６は対物結像面、７は見掛けの像の結像面である。図１の光学系において、対物レンズ１と接眼レンズ２とプリズム系３とは固定されているのに対し、調節用凹レンズ４とフィールドレンズ５とは、図１の光学系の光軸に沿って移動可能に構成されている。図１（Ａ）の低倍率のとき、調節用凹レンズ４は位置ａにあり、また、フィールドレンズ５は位置ｃにある。図１（Ａ）の低倍率の状態から図１（Ｂ）の高倍率の状態にするには、調節用凹レンズ４を図１（Ｂ）の位置ｂに移動させると共に、フィールドレンズ５を同図の位置ｄに移動させる。調節用凹レンズ４とフィールドレンズ５の移動は、変倍双眼鏡のズーミングレバー又はズーミング環（図示せず）を回転させることにより行う。ズーミングレバー又はズーミング環を回転させると、調節用凹レンズ４とフィールドレンズ５は変倍双眼鏡の光学系の光軸に沿って互いに連動して変位する。変倍双眼鏡の使用者が被写体の拡大像を見ようとするときには、ズーミングレバー又はズーミング環を所望の倍率が得られる位置まで回転させればよい。

　しかしながら、上述した従来の変倍双眼鏡は、調節用凹レンズとフィールドレンズという２つのレンズを移動させることにより、変倍作用を生じるように構成されているから、低倍率から高倍率に拡大した像を視認する場合、収差の変化があることにより像質が変化し易いから、高い解像度で拡大画像を明瞭に観察することが困難である。また、低倍率側と高倍率側との間でアイリリーフの移動が大きいため、対象物によっては見にくい場合を生じる。更に、従来の変倍双眼鏡は、調節用凹レンズとフィールドレンズという２つのレンズを連動させる必要があるから、これらのレンズを連動させるための機械的な構成が複雑化し、その製造や組み立ては必ずしも容易ではなかった。

　そこで、本発明の目的は、像質の変化が少ないと共に、低倍率から高倍率まで高い解像力を維持することができる変倍双眼鏡を提供することにある。

　また、本発明の他の目的は、広い視野を確保することが可能であり、特に低倍率側における見掛け視野を広くすることが可能な変倍双眼鏡を提供することにある。

　更に、本発明の目的は、低倍率側と高倍率側でアイリリーフの移動を比較的小さくすることが可能であり、また、長いアイリリーフを確保することもできる、変倍双眼鏡を提供することにある。

　また、本発明の他の目的は、機械的な構成が比較的簡単で、その製造や組み立てが容易な変倍双眼鏡を提供することにある。

　本発明の他の目的及び特徴は以下の説明を参照することにより明らかになる。

　前記課題を解決するための手段として、
　請求項１は、対物レンズ系と、対物レンズ系を通過する像を倒立像から正立像に変換するプリズム系と、前記対物レンズ系により形成される焦点と前記プリズム系との間であって、前記対物レンズ系及び前記プリズム系により形成される光軸上を移動可能に配置される調節用凹レンズと、前記光軸上を前記調節用凹レンズに対して接近し、又は離反するように前記調節用凹レンズの移動に同期して前記光軸上を移動可能に配置された接眼レンズ系とを備えて成ることを特徴とする変倍双眼鏡であり、
請求項２は、
　前記接眼レンズ系は、前記調節用凹レンズが光軸上を移動することにより変化した対物レンズ系の焦点に、前記接眼レンズ系の焦点が一致するように、光軸上を移動可能に形成されてなる前記請求項１に記載の変倍双眼鏡。

　請求項３は、
　前記接眼レンズ系が組み合わせレンズである前記請求項１又は２に記載の変倍双眼鏡である。

　このような構成の変倍双眼鏡によれば、従来の接眼ズーム式双眼鏡とは異なり、組み合わされた複数のレンズからなる接眼レンズ系全体を一体にして移動させるから、見掛けの像の結像位置が接眼レンズ系に対して一定である。したがって、従来の変倍双眼鏡におけるように接眼レンズ系を構成するレンズの少なくとも一つのレンズを移動させることにより生じる収差が少なくなり、したがって像質の変化が少なくなり、低倍率から高倍率まで単倍率双眼鏡並の解像力を劣化させることなく一定に維持させることができる。

　一般に視野は視界とも称される。見かけ視界は双眼鏡が作る見掛けの象の角度、つまり、出射光線のアイポイントにおける角度を言う。本発明においては、接眼レンズ系全体を一体にして移動させるため、低倍率のときの見かけ視野及び高倍率のときの見掛け視野の差を小さくすることができ、したがって、見かけ視野の大きな接眼レンズ系を設計することができる。特に、従来のズーム方式では、高倍率にしたときの見かけ視野を大きくすると、接眼レンズ系を構成するレンズを移動することにより低倍率にすると低倍率時の見掛け視野が４０°未満に狭まってしまい、その結果として低倍率のときには、視野が非常に狭く、見にくかったが、本発明によれば低倍率側の見掛け視野と高倍率側の見掛け視野とがほぼ一定になるから、高倍率のときの見かけ視野が５０°以上になるように接眼レンズ系を設計したとしてもその接眼レンズ系全体を一体にして移動することにより低倍率にしても、５０°以上の見掛け視野を確保することができる。

　更に、従来のズーム方式では、接眼レンズ系を構成する一つのレンズを移動することにより接眼レンズ系自体の焦点距離が低倍率の場合と高倍率の場合とで異なるので、アイリリーフの移動が大きくなり、そのために、対象物によっては見にくい場合が生じたが、本発明によればアイリリーフの変動長さを比較的小さくすることができるから、従来、見にくかった対象物も明確に目視することが可能であり、また、長いアイリリーフを確保することも容易になる。

発明の実施の形態

　図２は、本発明の接眼ズーム式変倍双眼鏡の光学系の模式図である。図２（Ａ）は低倍率である８倍（８ｘ）のときの光学系を示し、図２（Ｂ）は高倍率である１２倍（１２ｘ）のときの光学系である。図２（Ａ）、（Ｂ）において、参照番号８は対物レンズ、９は接眼レンズ系、１０はプリズム系、１１は凹レンズからなる調節用凹レンズ、１２は対物結像面、１３は見掛けの像の結像面である。図２の光学系において、対物レンズ８とプリズム系１０は固定されている。これに対し、接眼レンズ系９と調節用凹レンズ１１とは変倍双眼鏡の光学軸に沿って変位可能に構成される。調節用凹レンズ１１は、変倍双眼鏡のプリズム系１０と対物結像面１２との間に配置され、図２（Ａ）の低倍率のとき、調節用凹レンズ１１は位置ｅにある。図２（Ａ）の低倍率の状態から図２（Ｂ）の高倍率の状態にするには、調節用凹レンズ１１を位置ｆに移動させ、これによって移動した対物結像位置に合わせて接眼レンズ系９を図２（Ａ）の位置ｇから図２（Ｂ）の位置ｈまで変位させる。つまり、調節用凹レンズ１１が光軸上を移動することにより対物レンズ８の焦点距離が長くなる。長い焦点距離となった対物レンズ８の焦点に接眼レンズ系９の焦点が一致するように、接眼レンズ系９を光軸上で移動させる。アイポイントから見た見掛けの像の結像位置は接眼レンズ系９の焦点面であり、接眼レンズ系９自体の焦点距離は変化しない。このため、双眼鏡の倍率を変化させても見掛けの視野の大きさがほぼ一定に保たれる。

　すなわち、本発明の変倍双眼鏡では、変倍時に、調節用凹レンズ１１を移動させることによって対物焦点距離と対物結像位置を変化させ、同時に、調節用凹レンズ１１の移動によって変化した対物結像位置に合わせて、接眼レンズ系９全体を移動させる。すなわち、従来は固定されていた接眼レンズ系９を移動させるのである。このように、調節用凹レンズ１１と接眼レンズ系９全体とを移動させることによって、変倍双眼鏡の倍率を変化させる。

　調節用凹レンズ１１と接眼レンズ系９の移動は、変倍双眼鏡のズーミングレバー又はズーミング環（図示せず）を回転させることにより行う。ズーミングレバー又はズーミング環を回転させると、調節用凹レンズ１１と接眼レンズ系９は変倍双眼鏡の光学系の光軸に沿って互いに連動して変位する。変倍双眼鏡の使用者が被写体の拡大像を見ようとするときには、ズーミングレバー又はズーミング環を所望の倍率が得られる位置まで回転させればよい。

　以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

　（実施例１）
　図３乃至図１３は本発明の変倍双眼鏡の第１実施例を示す。図３に示すように、変倍双眼鏡２０はプリズム双眼鏡であり、その本体は、鏡体２１、２２の腕部２３、２４を中心軸２５によって回転自在に連結することによって構成されている。中心軸２５には中央転輪２６が正逆転可能に嵌合している。各鏡体２１、２２には、対物レンズ２７と接眼レンズ系２８とポロプリズム２９が取り付けられ、対物レンズ２７から入射した光はポロプリズム２９を通過して接眼レンズ系２８に到る。ポロプリズム２９は正立プリズムである。そして、接眼レンズ系２８とポロプリズム２９の間には、それぞれ、調節用凹レンズ３０が配置される。接眼レンズ系２８と調節用凹レンズ３０は、鏡体２、３に内装された変倍機構３１によって支持され、変倍機構３１に連動することによって光軸３２に沿って変位する。

　図４は、図３の変倍機構３１の部分を拡大した図であり、図５は、変倍機構３１の分解斜視図である。図６乃至図１３は、それぞれ、変倍機構の主要な構成要素を示す図である。変倍機構３１は、鏡体２１、２２の接眼部に固定された接眼外筒３３（図６参照）と、接眼外筒３３に回転自在に内装されたカム内筒３４（図７参照）とを有し、カム内筒３４の内部には調節用凹レンズ３０が光軸３２に沿って往復動可能に配置されている。調節用凹レンズ３０は支持筒３５に固定され、支持筒３５はカム内筒３４の内面に沿って光軸３２方向に摺動自在である。支持筒３５の側面にはピン３６が突出形成され、ピン３６は、カム内筒３４のカム溝３７を通って接眼外筒３３の縦溝３９に係合する。参照番号３８は、接眼外筒３３の周面に形成されたカム溝を示す。カム内筒３４の周面には、また、縦溝４０が形成されている。縦溝４０にピン４１を挿入して、接内ホルダー４２（図８参照）がカム内筒３４に摺動自在に内装される。ピン４１は、接内ホルダー４２の周面に形成されたネジ孔４３に螺合されて固定される。

　接内ホルダー４２には接眼内筒４４（図９参照）が嵌合されて固定され、接眼内筒４４には接眼レンズ系２８を構成する接眼レンズ群２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄが固定されている。接内ホルダー４２は、カム内筒３４の縦溝４０の範囲内で摺動可能であり、このとき、接眼内筒４４は接内ホルダー４２と共に光軸３２に沿って移動する。接眼外筒３３の外周にはカム内筒抑え４５（図１０参照）が螺合し、カム内筒抑え４５はカム内筒３４の上端部と係合してカム内筒３４の抜け止めを行う。カム内筒抑え４５の内面には環状溝４５ａが形成され、環状溝４５ａにはシールリング４６が取り付けられる。

　外部支持筒４７（図１１参照）は、カム内筒抑え４５の外周に嵌合し、外部支持筒４７の周面にはネジ孔４８が形成されている。ネジ孔４８にはネジ４９が螺合し、外部支持筒４７はネジ４９によってカム内筒抑え４５に固定される。外部支持筒４７の外周にはポップアップ環５０（図１２参照）が摺動可能に嵌合する。ポップアップ環５０の周面には縦溝５１が形成され、ネジ４９はこれらの縦溝５１を介して外部支持筒４７のネジ孔４８に螺合する。参照符号５２はポップアップ環５０の周面に形成された環状溝であり、環状溝５２にはシールリング５３が取り付けられる。そして、ポップアップ環５０の外周にはゴム見口５４（図１３参照）が嵌着され、ゴム見口５４はポップアップ環５０と共に双眼鏡２０の外方へ引き出すことができる。ゴム見口５４がポップアップ環５０と共に引き出された状態は、図４に想像線で示されている。

　（実施例２）
　図１４乃至図２７は本発明の変倍双眼鏡の第２実施例を示す。図１４乃至図２７中、図３乃至図１３において使用した参照符号と同一の符号が付された構成要素は同じ構成要素である。図１５は、図１４の変倍機構６０の部分を拡大した図であり、図１６は、変倍機構６０の分解斜視図である。図１７乃至図２７は、それぞれ、変倍機構６０の主要な構成要素を示す図である。変倍機構６０は、鏡体２１、２２の接眼部に固定された接眼外筒６１（図１７参照）と、接眼外筒６１に回転自在に内装されたカム内筒６２（図１８参照）とを有し、カム内筒６２の内部には調節用凹レンズ３０が光軸３２に沿って往復動可能に配置されている。調節用凹レンズ３０は支持筒３５に固定され、支持筒３５はカム内筒６２の内面に沿って光軸３２方向に摺動自在である。支持筒３５の側面にはピン３６が突出形成され、ピン３６は、カム内筒６２のカム溝６３を通って接眼外筒６１の縦溝６４に係合する。参照番号６５は、接眼外筒６１の周面に形成されたカム溝を示す。カム内筒６２の周面には、また、カム溝６６が形成されている。カム溝６６にピン４１を挿入して、接内ホルダー４２（図８参照）がカム内筒６２に摺動自在に内装される。ピン４１は、接内ホルダー４２の周面に形成されたネジ孔４３に螺合されて固定される。

　接内ホルダー４２には接眼内筒４４（図９参照）が嵌合されて固定され、接眼内筒４４には接眼レンズ系２８を構成する接眼レンズ群２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄが固定されている。接内ホルダー４２は、カム内筒６２のカム溝６６に沿って摺動可能であり、このとき、接眼内筒４４は接内ホルダー４２と共に回転しつつ光軸３２に沿って移動する。接眼外筒６１の外周にはカム内筒押さえ６７（図１９参照）が螺合し、カム内筒押さえ６７はカム内筒６２の上端部と係合してカム内筒６２の抜け止めを行う。カム内筒押さえ６７の内面には環状溝６７ａが形成され、環状溝６７ａにはシールリング４６が取り付けられる。

　外部支持筒６８（図２０参照）は、カム内筒抑え６７の外周に嵌合し、外部支持６８の周面にはネジ孔６９が形成されている。ネジ孔６９にはネジが螺合し、外部支持筒６８はこのネジによってカム内筒抑え６７に固定される。外部支持筒６８の周面には、また、ピン挿入口７０が形成され、ピン挿入口７０にはピン７１が植設される。これらのピン７１はツイスト環７２（図２１参照）のカム溝７３に係合し、ツイスト環７２の外周にはゴム見口７４（図２２参照）が嵌着されている。ゴム見口７４はツイスト環７２が回転し、双眼鏡２０の外方へ押し出される。ゴム見口７４が押し出された状態は、図１５に想像線で示されている。そして、図１４において、参照符号７５は変倍環を示す。

　以上説明したように、本発明の変倍双眼鏡によれば、変倍動作に拘わらず、見掛けの像の結像位置が接眼レンズ系に対して一定であるから、像質の変化が少なくなり、低倍率から高倍率まで単倍率双眼鏡並の解像力を持続させることができるという効果を生じる。

　また、本発明の変倍双眼鏡によれば、変倍動作時に接眼レンズ系全体を移動させるため、見掛け視野が一定であり、このため広い視野を確保することができるという効果を生じる。特に、従来のズーム方式では低倍率側の見掛け視野が４０°未満というのが一般的であったため、視野が非常に狭く、見にくかったが、本発明によれば低倍率側の見掛け視野と高倍率側の見掛け視野が一定になるから、低倍率側においても５０°以上の見掛け視野を確保することができる。

　更に、従来のズーム方式では低倍率側と高倍率側でアイリリーフの移動が大きいため、対象物によっては見にくい場合が生じたが、本発明の変倍双眼鏡によればアイリリーフの移動を比較的小さくすることができるから、従来、見にくかった対象物も明確に目視することが可能であり、また、長いアイリリーフを確保することも容易になるという効果を生じる。

図１は、従来の接眼ズーム式変倍双眼鏡の光学系の模式図であり、同図（Ａ）は低倍率のときのレンズ系の配置を示す図であり、同図（Ｂ）は高倍率のときのレンズ系の配置を示す図である。 図２は、本発明の変倍双眼鏡の光学系の模式図であり、同図（Ａ）は低倍率のときのレンズ系の配置を示す図であり、同図（Ｂ）は高倍率のときのレンズ系の配置を示す図である。 図３は、本発明の変倍双眼鏡の第一実施例の断面図である。 図４は、図３の楕円で囲まれた部分IIの拡大断面図である。 図５は、本発明の第一実施例の変倍双眼鏡の変倍機構の分解斜視図である。 図６（Ａ）は接眼外筒の側面図、図６（Ｂ）は接眼外筒の平面図、図６（Ｃ）は接眼外筒の要部側面図である。 図７（Ａ）はカム内筒の側面図、図７（Ｂ）はカム内筒の平面図、図７（Ｃ）はカム内筒の要部側面図である。 図８（Ａ）は接内ホルダーの側面図、図８（Ｂ）は接内ホルダーの平面図である。 図９（Ａ）は接眼内筒の側面図、図９（Ｂ）は接眼内筒の平面図である。 図１０（Ａ）はカム内筒抑えの側面図、図１０（Ｂ）はカム内筒抑えの平面図である。 図１１（Ａ）は外部支持筒の側面図、図１１（Ｂ）は外部支持筒の平面図である。 図１２（Ａ）はポップアップ環の側面図、図１２（Ｂ）はポップアップ環の平面図である。 図１３（Ａ）はゴム見口の側面図、図１３（Ｂ）はゴム見口の平面図である。 図１４は、本発明の変倍双眼鏡の第二実施例の断面図である。 図１５は、図１４の楕円で囲まれた部分XIVの拡大断面図である。 図１６は、本発明の第二実施例の変倍双眼鏡の変倍機構の分解斜視図である。 図１７（Ａ）は接眼外筒の側面図、図１７（Ｂ）は接眼外筒の平面図である。 図１８（Ａ）はカム内筒の側面図、図１８（Ｂ）はカム内筒の平面図、図１８（Ｃ）はカム内筒の要部側面図である。 図１９（Ａ）はカム内筒押さえの側面図、図１９（Ｂ）はカム内筒押さえの平面図である。 図２０（Ａ）は外部支持筒の側面図、図２０（Ｂ）は外部支持筒の平面図である。 図２１（Ａ）はツイスト環の側面図、図２１（Ｂ）はツイスト環の平面図、図２１（Ｃ）はツイスト環の要部側面図である。 図２２（Ａ）はゴム見口の側面図、図２２（Ｂ）はゴム見口の平面図である。

参照符号の説明

　８　対物レンズ
　９　接眼レンズ系
　１０　プリズム系
　１１　調節用凹レンズ（凹レンズ）
　１２　１２は対物結像面
　１３　見掛けの像の結像面
　２０　変倍双眼鏡
　２７　対物レンズ
　２８　接眼レンズ系
　２９　ポロプリズム
　３０　調節用凹レンズ
　３１　変倍機構

Claims (3)

1. 　対物レンズ系と、対物レンズ系を通過する像を倒立像から正立像に変換するプリズム系と、前記対物レンズ系により形成される焦点と前記プリズム系との間であって、前記対物レンズ系及び前記プリズム系により形成される光軸上を移動可能に配置される調節用凹レンズと、前記光軸上を前記調節用凹レンズに対して接近し、又は離反するように前記調節用凹レンズの移動に同期して前記光軸上を移動可能に配置された接眼レンズ系とを備えて成ることを特徴とする変倍双眼鏡。
2. 　前記接眼レンズ系は、前記調節用凹レンズが光軸上を移動することにより変化した対物レンズ系の焦点に、前記接眼レンズ系の焦点が一致するように、光軸上を移動可能に形成されてなる前記請求項１に記載の変倍双眼鏡。
3. 　前記接眼レンズ系が組み合わせレンズである前記請求項１又は２に記載の変倍双眼鏡。
   

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