JP2020177095A - 観察光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】迷光によるゴーストやフレアを低減可能な観察光学系を提供すること。【解決手段】観察光学系は、物体側から観察側へ順に配置された、全体で正の屈折力の対物光学系、反射面を備える正立用光学系、および正立用光学系により形成された正立像を拡大して観察するための全体で正の屈折力の接眼光学系を有し、正立用光学系は、反射面と空気層を隔てて配置された光吸収素子を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、観察光学系に関する。

双眼鏡や望遠鏡等に使用される観察光学系では、正立像を得るために正立用光学系が用いられている。図２は、従来の観察光学系２の説明図である。図２（Ａ）は、観察光学系２の構成図である。図２（Ｂ）は、観察光学系２に含まれる正立用光学系２３の詳細図である。観察光学系２は、物体側から観察側へ順に配置された、全体で正の屈折力の対物レンズ系２１、正立用光学系２３、および正立用光学系２３により形成された正立像を拡大して観察するための全体で正の屈折力の接眼光学系２５を有する。正立用光学系２３は、第１プリズム２３１および第２プリズム２３２を備える。第１プリズム２３１の透過面２３１１から入射した光は、第１反射面２３１２で全反射され、第２反射面２３１３で全反射され、透過面２３１１から出射し、第２プリズム２３２に入射する。

しかしながら、第１反射面２３１２に全反射臨界角よりも小さい入射角で入射した光は、第１反射面２３１２で全反射されずに、第１反射面２３１２を透過してしまう。第１反射面２３１２を透過した光は、第１プリズム２３１を固定する押さえ板金２３１４に照射され、散乱される。押さえ板金２３１４により散乱された光は再度、第１反射面２３１２から入射し、透過面２３１１を透過し、第２プリズム２３２を透過した後、接眼光学系２５を通過する。このように、特定の角度と位置で入射した光線は、正規の光路を通る光線（以下、「正規光線」）とは異なる光路を通る。異なる光路を通る光線（以下、「迷光」）２３３は、有害なゴーストやフレアの原因となる。

本発明は、迷光によるゴーストやフレアを低減可能な観察光学系を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての観察光学系は、物体側から観察側へ順に配置された、全体で正の屈折力の対物光学系、反射面を備える正立用光学系、および正立用光学系により形成された正立像を拡大して観察するための全体で正の屈折力の接眼光学系を有し、正立用光学系は、反射面と空気層を隔てて配置された光吸収素子を備えることを特徴とする。

本発明によれば、迷光によるゴーストやフレアを低減可能な観察光学系を提供することができる。

本発明の実施形態に係る観察光学系の説明図である。 従来の観察光学系の説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る観察光学系１の説明図である。図１（Ａ）は、観察光学系１の構成図である。図１（Ｂ）は、観察光学系１に含まれる正立用光学系１３の断面図である。図１において、左方が物体側で、右方が観察側（眼側）である。

観察光学系１は、所定面に形成される物体像を観察するための光学系であり、双眼鏡や望遠鏡等の観察用光学機器に使用される。観察用光学機器は、像振れ補正機能を有していてもよい。

観察光学系１は、物体側から観察側へ順に配置された、対物光学系１１、正立用光学系（像反転手段）１３、および接眼光学系１５を有する。対物光学系１１は、全体で正の屈折力を有し、物体の像面１２を形成する。対物光学系１１を通過した光は、観察光学系１の光軸１４上を進む。正立用光学系１３は、ポロ型プリズムを構成し、物体像より正立像を形成する。接眼光学系１５は、全体で正の屈折力を有し、正立用光学系１３により形成された正立像を拡大して観察用のアイポイント（瞳位置）（観察面）１６で観察（眼視）するために使用される。

正立用光学系１３は、第１プリズム１３１および第２プリズム１３２を備える。第１プリズム１３１は、透過面１３１１、透過面１３１１からの光を全反射可能な第１反射面１３１２、および第１反射面１３１２からの光を全反射可能な第２反射面１３１３を備える。本実施形態では、透過面１３１１を透過した正規光線は、第１反射面１３１２で全反射され、第２反射面１３１３で全反射され、透過面１３１１から出射し、第２プリズム１３２に入射する。押さえ板金１３１４は、第１プリズム１３１を固定する。光吸収素子１３１５は、正立用光学系１３の反射面側に第１プリズム１３１と空気層を隔てて正立用光学系１３の反射面に沿って配置される。

光吸収素子１３１５を設けることで、透過面１３１１を透過し、第１反射面１３１２に全反射臨界角よりも小さい角度で入射し、第１反射面１３１２で全反射されずに、第１反射面１３１２を透過した迷光を吸収することができる。また、図１（Ｂ）に示されるように、光吸収素子１３１５により吸収し切れなかった迷光１３３は、第１反射面１３１２に入射し、透過面１３１１にて全反射され、第２反射面１３１３から出射し、光吸収素子１３１５に到達し吸収される。

以上の構成により、迷光によるゴーストやフレアを低減することが可能となる。

光吸収素子１３１５により迷光を抑制するために、本実施形態の構成では以下の条件式（１）を満足することが好ましい。

ここで、θは第１反射面１３１２と光吸収素子１３１５のなす角度、Ｎｄは正立用光学系１３の波長ｄ線における屈折率である。また、ωは、第１反射面１３１２で全反射される（第１反射面１３１２に全反射臨界角よりも大きい角度で入射する）光の透過面１３１１に入射する際の入射角である。

条件式（１）は、第１反射面１３１２と光吸収素子１３１５のなす角度θを規定している。角度θが条件式（１）の下限を下回ると、光吸収素子１３１５と迷光とのなす角度が浅くなる斜入射となることで、光吸収素子１３１５の光吸収効果が低下してしまう。角度θが条件式（１）の上限以上になると、正立用光学系１３を保持する鏡筒が大きくなりすぎて観察用光学機器の小型化および軽量化が困難となる。さらに、第１反射面１３１２から透過面１３１１に入射する際の迷光の入射角が全反射臨界角よりも小さくなるため、迷光が第２プリズム１３２に入射し、接眼光学系１５を通過してしまう。そのため、ゴーストやフレアの影響が大きくなり、光学性能が低下してしまう。

また、光吸収素子１３１５は、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。

γ≦１０ （２）
ここで、γは、光吸収素子１３１５の光沢度（％）である。

条件式（２）は、光吸収素子１３１５の光沢度γを規定している。光沢度γは、ＪＩＳ Ｚ８７４１−１９９７「鏡面光沢度−測定方法」に規定された測定方法に準じて測定される。具体的には、可視波長範囲全域にわたって屈折率が１．５６７の黒色ガラス基準面に入射角６０度の光を入射した際の鏡面反射率１０％を光沢度１００％として規定し、上記規格に準拠する光沢度測定装置を用いて測定される反射率から算出される。

光沢度γが条件式（２）の上限以上になると、光吸収素子１３１５の光吸収効果が低下してしまう。

また、条件式（１），（２）の数値範囲を以下の条件式（１ａ），（２ａ）とすることが好ましい。

４≦θ≦α２×１８０／π （１ａ）
γ≦５ （２ａ）
また、条件式（１），（２）の数値範囲を以下の条件式（１ｂ），（２ｂ）とすることがさらに好ましい。

１０≦θ≦α２×１８０／π （１ｂ）
γ≦１ （２ｂ）
以上説明したように、本実施形態の構成によれば、迷光によるゴーストやフレアの現象を低減可能な観察光学系を実現することができる。また、特に条件式（１）を満足することで、小型軽量な観察用光学機器を提供することが可能である。

なお、本実施形態では、接眼光学系１５として３群４枚のレンズ構成のものを示したが、本発明はこれに限定されない。接眼光学系１５として、ケルナー型等のものを使用してもよい。また、本実施形態においての焦点調節は、対物光学系１１または接眼光学系１５を移動させて行ってもよいし、正立用光学系１３を用いて行ってもよい。

各数値実施例における種々の値を、以下の表１にまとめて示す。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 観察光学系
１１ 対物光学系
１３ 正立用光学系
１３１２ 第１反射面
１３１３ 第２反射面
１３１５ 光吸収素子
１５ 接眼光学系

Claims (4)

1. 物体側から観察側へ順に配置された、全体で正の屈折力の対物光学系、反射面を備える正立用光学系、および前記正立用光学系により形成された正立像を拡大して観察するための全体で正の屈折力の接眼光学系を有し、
   前記正立用光学系は、前記反射面と空気層を隔てて配置された光吸収素子を備えることを特徴とする観察光学系。
2. 前記光吸収素子は、前記反射面に沿って配置され、
   前記正立用光学系は、透過面からの光を全反射可能な第１反射面、および前記第１反射面からの光を全反射可能な第２反射面を備え、
   前記光吸収素子と前記第１反射面とのなす角度をθ、前記正立用光学系の波長ｄ線における屈折率をＮｄ、前記第１反射面に全反射臨界角よりも大きい角度で入射する光の前記透過面に入射する際の入射角をωとするとき、
   
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の観察光学系。
3. 前記光吸収素子の光沢度をγ（％）とするとき、
   γ≦１０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の観察光学系。
4. 前記正立用光学系は、ポロ型プリズムを構成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の観察光学系。