JP2022006785A - 観察光学系および光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】像振れを低減するための振れ補正角が大きくても光束のケラレを少なくする。【解決手段】観察光学系は、それぞれ正の屈折力を有する対物光学系１０１と接眼光学系１０６を有する。対物光学系は、光軸に対して移動して像振れを低減する防振レンズ群１０１ａと、頂角を変化させて像振れを低減する防振素子１０２とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、望遠鏡、双眼鏡等の光学機器に用いられる観察光学系に関する。

観察光学系には、手振れ等の振動に起因する像振れを低減（補正）するために光軸に対して移動（シフト）する防振レンズ群が含まれているものがある。

特許文献１には、対物レンズが、正の屈折力を有する１つのレンズと負の屈折力を有する１つのレンズとの接合レンズからなる前群と、正の屈折力を有して少なくとも１面が非球面である１つのレンズからなる後群とにより構成され、後群が防振レンズ群として光軸に対してシフトする観察光学系が開示されている。また特許文献２には、対物レンズが、正の屈折力の第１防振レンズ群と負の屈折力の第２防振レンズ群とが光軸方向に隣接配置され、第１防振レンズ群と第２防振レンズ群が光軸に対して互いに逆方向にシフトする観察光学系が開示されている。

特許第３２７２６５６号公報 特開２００８－１８０９６４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された観察光学系では、後群に非球面を用いるため、そのシフト量（振れ補正角）が大きい場合に非球面による像劣化敏感度が高くなる傾向がある。さらに、後群のシフト量を大きくすると、光束のケラレを低減するために後群のレンズ径を大きくする必要があり、観察光学系の小型化や軽量化に不利になる。また特許文献２に開示された観察光学系では、第１防振レンズ群と第２防振レンズ群とが互いに逆方向にシフトするため、それらのシフト量がそれほど大きくなくても光束のケラレが増加する。

本発明は、像振れを低減するための振れ補正角が大きくても光束のケラレが少ない観察光学系およびこれを用いた光学機器を提供する。

本発明の一側面としての観察光学系は、それぞれ正の屈折力を有する対物光学系と接眼光学系を有する。対物光学系は、光軸に対して移動して像振れを低減する防振レンズ群と、頂角を変化させて像振れを低減する防振素子とを有することを特徴とする。なお、上記観察光学系を用いた光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、像振れを低減するための振れ補正角が大きくても光束のケラレが少ない観察光学系を提供することができる。

本発明の実施例１である観察光学系の構成を示す断面図。 実施例１の観察光学系の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図および色収差図。 実施例１の観察光学系（振れ補正角０°）の横収差図。 実施例１の観察光学系（振れ補正角２°）の横収差図。 実施例１の観察光学系（振れ補正角２°）を通過した光束の断面を示す図。 本発明の実施例２である観察光学系の構成を示す断面図。 実施例２の観察光学系の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図および色収差図。 実施例２の観察光学系（振れ補正角０°）の横収差図。 実施例２の観察光学系（振れ補正角２°）の横収差図。 実施例２の観察光学系（振れ補正角２°）を通過した光束の断面を示す図。 本発明の実施例３である観察光学系の構成を示す断面図。 実施例３の観察光学系の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図および色収差図。 実施例３の観察光学系（振れ補正角０°）の横収差図。 実施例３の観察光学系（振れ補正角２°）の横収差図。 実施例３の観察光学系（振れ補正角２°）を通過した光束の断面を示す図。 本発明の実施例４である観察光学系の構成を示す断面図。 実施例４の観察光学系の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図および色収差図。 実施例４の観察光学系（振れ補正角０°）の横収差図。 実施例４の観察光学系（振れ補正角２°）の横収差図。 実施例４の観察光学系（振れ補正角２°）を通過した光束の断面を示す図。 比較例の観察光学系の構成を示す断面図。 比較例の観察光学系（振れ補正角２°）を通過した光束の断面を示す図。 防振レンズ群と頂角可変プリズムの一体構成例を示す図。 頂角可変プリズムと防振レンズ群の一体構成例を示す図。 防振レンズ群と頂角可変プリズムの独立構成例を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、後述する具体的な実施例１～４の説明に先立って、各実施例に共通する事項について説明する。

各実施例の観察光学系は、物体側から射出瞳側に順に、全体として正の屈折力を有する対物光学系と、対物光学系により形成された倒立像を正立像に反転させる像反転系としての正立光学系と、正立像としての物体像を拡大して射出瞳からの観察を可能とする全体として正の屈折力を有する接眼光学系とより構成されている。対物光学系は、少なくとも１つのレンズ群を含み、該少なくとも１つのレンズ群は、光軸に直交する方向に移動（シフト）して像振れを低減する防振レンズ群を含む。また、対物光学系は、頂角を変化させる防振素子（以下、頂角可変プリズムという）を含む。頂角可変プリズムは、２枚の透光性平板の間に透光性液体を配置して構成され、２枚の透光性平板がなす角度である頂角を変化させることで像振れを低減する。

各実施例において、手振れ等の振動に起因する像振れを低減（補正）する防振をより良好に行うために、防振レンズ群を以下の条件式（１）～（５）のうち少なくとも１つを満足するように構成することが好ましい。

防振レンズ群の焦点距離をＦｓ、防振レンズ群の最大シフト量（最大移動量）をΔｓとするとき、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
０．００５≦｜Δｓ／Ｆｓ｜≦０．１００ （１）
｜Δｓ／Ｆｓ｜が条件式（１）の下限を下回ると、防振レンズ群の屈折力が弱くて防振レンズ群のシフト量が大きくなりすぎて、光束のケラレが大きくなり、光量の減少につながるので、好ましくない。また、｜Δｓ／Ｆｓ｜が条件式（１）の上限を超えると、防振レンズ群の防振感度が高くなりすぎて、防振レンズ群の動作中やフォーカス時に生じるバックラッシュやあそび等の機械的ノイズの影響を受け易くなるため、好ましくない。

各実施例では、頂角可変プリズムと防振レンズ群とを同時（一体的）に駆動することで、光束のケラレを減少させることが可能である。例として、図２３には、物体側から順に、防振レンズ群（シフトレンズ）と頂角可変プリズムが配置された構成を示している。シフトレンズと頂角可変プリズムは、メカニカルな機構によって連結されている。このため、アクチュエータによってシフトレンズをシフト駆動すると、該シフトレンズのシフト量に応じて頂角可変プリズムの頂角を変化させることができる。

また、別の例として、図２４には、物体側から順に、頂角可変プリズムとシフトレンズが配置された構成を示している。頂角可変プリズムとシフトレンズは、メカニカルな機構によって連結されている。この例でも、アクチュエータによってシフトレンズをシフト駆動すると、該シフトレンズのシフト量に応じて頂角可変プリズムの頂角を変化させることができる。

なお、防振レンズ群と頂角可変プリズムとを同時に駆動する構成は、図２３および図２４に示した構成以外のものでもよい。
頂角可変プリズムにおける対物光学系の結像面側の面と対物光学系の結像面との光軸上の距離をＬｖａｐ、対物光学系の焦点距離をＦｏとするとき、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０．５≦｜Ｌｖａｐ／Ｆｏ｜≦１．２ （２）
｜Ｌｖａｐ／Ｆｏ｜が条件式（２）の下限を下回ると、頂角可変プリズムと対物光学系の結像面とが近くなり過ぎて防振敏感度が低下し、所望の振れ補正角を得るために必要な頂角可変プリズムの頂角が大きくなり、色にじみや偏芯コマが大きくなって光学性能が低下するので好ましくない。また、｜Ｌｖａｐ／Ｆｏ｜が条件式（２）の上限を超えると、頂角可変プリズムの位置が物体側に移動するため、対物光学系の全長が大きくなり、観察光学系が大型化するので好ましくない。

また、防振レンズ群における対物光学系の結像面側のレンズ面と対物光学系の結像面との光軸上の距離をＬｓとするとき、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
１．０≦｜Ｌｓ／Ｆｓ｜≦３．０ （３）
｜Ｌｓ／Ｆｓ｜が条件式（３）の下限を下回る場合において、Ｌｓが小さいと防振レンズ群と正立光学系との間隔が狭くため、該間隔に他の部品を配置することが困難になるおそれがあるため、好ましくない。逆にＬｓが大きいと防振レンズ群と正立光学系との間隔が広くなりすぎて、実視界を確保するためには正立光学系の入射面と出射面を大きくする必要が生じ、正立光学系の大型化と重量増加に繋がるので、好ましくない。一方、｜Ｌｓ／Ｆｓ｜が条件式（３）の上限を超えると、Ｌｓに対する防振レンズ群の屈折力が強くなりすぎて、観察光学系を小型化した場合に光軸方向での位置に対する敏感度が強くなり、上述した機械的ノイズの影響を受け易くなるため、好ましくない。

また各実施例において、手振れ等の観察光学系（光学機器１００）に加わる振動の周波数に応じて頂角可変プリズムと防振レンズ群を使い分けることで、光束のケラレをより減少させたり、防振による光学性能の低下を抑制したりすることが可能となる。例えば、高周波の細かい振動に対しては頂角可変プリズムを主に駆動することで、防振レンズ群のシフトによる光束のケラレを減少ざせることができる。一方、低周波の大きな振動に対しては防振レンズ群を主に駆動させることで、頂角可変プリズムを駆動する場合に比べて色にじみを少なくすることができる。

図２５は、頂角可変プリズムと防振レンズ群を使い分ける場合の構成例を示している。頂角可変プリズムと防振レンズ群は、それぞれに設けられたアクチュエータによって互いに独立に駆動される。

なお、頂角可変プリズムと防振レンズ群を互いに独立に駆動する構成は、図２５に示した構成以外のものであってもよい。

また、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．０＜｜Ｌｖａｐ－Ｌｓ｜／Ｆｏ≦０．７ （４）
｜Ｌｖａｐ－Ｌｓ｜が条件式（４）の上限を超えると、頂角可変プリズムと防振レンズ群との間隔が対物光学系の焦点距離に近づくため、正立光学系を配置するためのスペースを確保することが困難となるため、好ましくない。

さらに防振レンズ群の有効径（物体像を形成する光束が通過する有効領域の径）をＤｓ、防振レンズ群の最大シフト量をΔｓ、頂角可変プリズムの屈折率をｎ、頂角可変プリズムの頂角の最大角度をθｖａｐとするとき、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．０＜｜α｜≦０．５ （５）
α＝２／Ｄｓ（Δｓ＋｜Ｌｓ－Ｌｖａｐ｜
×ｔａｎ｜ａｒｃｓｉｎ（ｎ×ｓｉｎθｖａｐ）－θｖａｐ｜）
条件式（５）は、頂角可変プリズムと防振レンズ群との間隔に応じた光束のケラレ度合いに関する条件を示している。｜α｜が条件式（５）の上限を超えると、光束の半分以上がケラレて光量が減少するため、好ましくない。

なお、条件式（１）～（５）の数値範囲を以下のようにすると、より好ましい。
０．０１≦｜Δｓ／Ｆｓ｜≦０．０５ （１ａ）
０．５５≦｜Ｌｖａｐ／Ｆｏ｜≦１．１５ （２ａ）
１．０≦｜Ｌｓ／Ｆｓ｜≦２．５ （３ａ）
０．０＜｜Ｌｖａｐ－Ｌｓ｜／Ｆｏ≦０．５ （４ａ）
０．０＜｜α｜≦０．４ （５ａ）
また、条件式（１）～（５）の数値範囲を以下のようにすると、さらに好ましい。
０．０１５≦｜Δｓ／Ｆｓ｜≦０．０４ （１ａ）
０．６≦｜Ｌｖａｐ／Ｆｏ｜≦１．１ （２ａ）
１．０≦｜Ｌｓ／Ｆｓ｜≦２．０ （３ａ）
０．０＜｜Ｌｖａｐ－Ｌｓ｜／Ｆｏ≦０．４ （４ａ）
０．０＜｜α｜≦０．３ （５ａ）

図１は、実施例１の観察光学系の構成を示す。観察光学系は、望遠鏡、双眼鏡等の光学機器１００に用いられる。観察光学系は、物体側（図の左側）から射出瞳側（同右側）へ順に、対物光学系１０１、正立光学系１０４および接眼光学系１０６を有する。対物光学系１０１は、物体側から防振レンズ群１０１ａと、頂角可変プリズム１０２とを有する。防振レンズ群１０１ａは、光軸１０５に直交する方向にシフトすることで防振を行う。頂角可変プリズム１０２は、その頂角を変化させることで防振を行う。正立光学系１０４はポロプリズム、ポロミラー、ペンタプリズム等の光学素子により構成されている。なお、図では正立光学系１０４の光路を直線状に展開している。

１０３は接眼光学系１０６内における中間像の位置を示す。１０７は接眼光学系１０６の射出瞳としてのアイポイントである。観察者は、アイポイント１０７に眼を配置することで、物体像を観察することができる。
本実施例の後段に、本実施例に対応する数値例１を示している。数値例１において、面番号ｉは物体側からｉ番目の面を示し、ｒはｉ番目の曲率半径（mm）、ｄはｉ番目と（ｉ＋１）番目の面間のレンズ厚または空気間隔（mm）、ｎｄはｉ番目の光学部材の材料のｄ線における屈折率である。νｄはｉ番目の光学部材の材料のｄ線を基準としたアッベ数である。アッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）で表される。

実視界は、全画角（°）である。対物ｆは、対物光学系１０１の焦点距離Ｆｏである。接眼ｆは、接眼光学系１０６の焦点距離である。アイレリーフは、接眼光学系１０６における最もアイポイント１０７側のレンズ面からアイポイント１０７までの光軸上の距離である。

なお、以上の数値例１に関する説明は、後述する他の実施例２～４に対応する数値例２～４についても同じである。
また、数値例１における前述した条件式（１）～（５）に対応する値を表１にまとめて示す。

さらに図２は、実施例１（数値例１）の観察光学系の収差図である。（ａ）球面収差図において、実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する球面収差を、一点鎖線はＣ線（６５６．３ｎｍ）に対する球面収差を、二点鎖線はＦ線（４８６．１ｎｍ）に対する球面収差をそれぞれ示している。瞳径は、射出瞳の径（ｍｍ）である。（ｂ）非点収差図において、実線Ｓはサジタル像面での非点収差を、破線Ｍはメリディオナル像面での非点収差を示している。（ｃ）歪曲図は、ｄ線に対する歪曲を示している。（ｄ）色収差図において、一点鎖線はＣ線に対する倍率色収差を、二点鎖線はＦ線に対する倍率色収差を示している。

なお、以上の収差図に関する説明は、後述する他の実施例２～４の収差図についても同じである。

図３は、防振レンズ群１０１ａと頂角可変プリズム１０２による防振を行っていない非防振状態での横収差図である。（ａ）は画角ω＝０°の場合を、（ｂ）は画角ω＝１．４°の場合の横収差を示している。

図４は、防振レンズ群１０１ａを３.２５mmシフト（振れ補正角１.３°に相当）させ、頂角可変プリズム１０２の頂角を３.０度（振れ補正角０.７°に相当）とすることで両者による振れ補正角を２．０°とした防振状態での横収差図である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、画角ω＝０°、１．４°および－１．４°での横収差を示している。

図２１（ａ）、（ｂ）は、比較例（特許文献２）の観察光学系の構成を示している。図２１（ａ）は防振を行っていない状態の観察光学系を、図２１（ｂ）は対物光学系に含まれる２つの防振レンズ群を互いに反対側にシフトさせて防振を行っている状態をそれぞれ示している。

図２２（ａ）は、図２１（ａ）に示した非防振状態での中心視野における光束（軸上光束）の光軸に直交する断面を示している。図２２（ｂ）は、図２１（ｂ）に示した防振状態での中心視野における光束の光軸に直交する断面を示している。図２２（ｂ）から分かるように、比較例では、２つの防振レンズ群が互いに反対側にシフトすることで、図２２（ａ）に示した光束に対して大きく光束がケラレている。

図５（ａ）は、本実施例の観察光学系の非防振状態での中心視野における光束（軸上光束）の光軸に直交する断面を示している。図５（ｂ）は、本実施例において防振レンズ群１０１ａおよび頂角可変プリズム１０２による振れ補正角が２．０°の状態での中心視野における光束の光軸に直交する断面を示している。図５（ｂ）において、光束のケラレが図２２（ｂ）に示した比較例の光束のケラレよりも小さく抑えられている。

本実施例では、接眼光学系１０６を５つのレンズにより構成したが、これは例に過ぎず、他の構成の接眼光学系、例えばケルナー型等の接眼光学系を用いてもよい。また、本実施例において、対物光学系１０１の一部または全部、接眼光学系１０６または正立光学系１０４を移動させて焦点調節を行ってもよい。
（数値例１）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 82.355 6.20 1.51633 64.1
2 -65.109 1.80 1.62004 36.3
3 -291.816 48.88
4 ∞ 1.40 1.51633 64.1
5 ∞ 3.00 1.41650 52.2
6 ∞ 1.40 1.51633 64.1
7 ∞ 33.00
8 ∞ 75.50 1.56883 56.4
9 ∞ 4.06
10 -10.272 1.90 1.51742 52.4
11 65.008 1.77
12 -23.453 3.90 1.83400 37.2
13 -11.321 11.40
14 -92.799 1.00 1.84666 23.8
15 24.882 7.90 1.60311 60.6
16 -17.287 0.20
17 25.434 6.30 1.60311 60.6
18 -40.152 14.50
19 (アイポイント)
像面 ∞
各種データ
倍率 12.01
実視界(°) 5.5
対物ｆ 147.56
接眼ｆ 12.29
アイレリーフ 14.5

図６は、実施例２の観察光学系の構成を示す。観察光学系は、物体側からアイポイント２０７側へ順に、対物光学系２０１、正立光学系２０４および接眼光学系２０６を有する。対物光学系２０１は、物体側から順に、第１レンズ群２０１ａと、防振レンズ群である第２レンズ群２０１ｂと、頂角可変プリズム２０２とを有する。防振レンズ群（第２レンズ群）２０１ｂは、光軸２０５に直交する方向にシフトして防振を行う。頂角可変プリズム２０２は、その頂角を変化させることで防振を行う。正立光学系２０４は、実施例１と同様に構成されており、図６でも正立光学系２０４の光路を直線状に展開している。

本実施例の後段に、本実施例に対応する数値例２を示している。数値例２における前述した条件式（１）～（５）に対応する値を表１にまとめて示す。

図７は、実施例２（数値例２）の観察光学系の収差図である。図８は、防振レンズ群２０１ｂと頂角可変プリズム２０２による防振を行っていない非防振状態での横収差図である。（ａ）は画角ω＝０°での横収差を、（ｂ）は画角ω＝１．５°での横収差を示している。

図９は、防振レンズ群２０１ｂを１．５mmシフト（振れ補正角１.０°に相当）させ、頂角可変プリズム２０２の頂角を４．３度（振れ補正角１．０°に相当）とすることで両者による振れ補正角を２．０°とした防振状態での横収差図である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、画角ω＝０°、１．５°および－１．５°での横収差を示している。

図１０（ａ）は、本実施例の観察光学系の非防振状態での中心視野における光束（軸上光束）の光軸に直交する断面を示している。図１０（ｂ）は、本実施例において防振レンズ群２０１ｂおよび頂角可変プリズム２０２による振れ補正角が２．０°の状態での中心視野における光束の光軸に直交する断面を示している。図１０（ｂ）において、光束のケラレが図２２（ｂ）に示した比較例の光束のケラレよりも小さく抑えられている。
（数値例２）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 147.897 2.98 1.51633 64.1
2 -189.004 3.99
3 40.418 5.28 1.48749 70.2
4 -140.511 1.50 1.83400 37.2
5 140.401 10.59
6 47.471 3.40 1.48749 70.2
7 -204.100 3.96
8 -341.059 1.10 1.48749 70.2
9 28.558 6.77
10 ∞ 1.40 1.51633 64.1
11 ∞ 3.0 1.41650 52.2
12 ∞ 1.40 1.51633 64.1
13 ∞ 11.20
14 ∞ 75.50 1.56883 56.4
15 ∞ 3.87
16 -9.572 1.00 1.48749 70.2
17 27.819 2.22
18 -31.559 5.60 1.83400 37.2
19 -11.501 12.11
20 -99.528 1.20 1.84666 23.9
21 23.815 8.80 1.60311 60.6
22 -19.405 0.20
23 29.747 6.28 1.69680 55.5
24 -47.829 14.50
25 (アイポイント)
各種データ
倍率 9.99
実視界(°) 6.0
対物ｆ 122.2
接眼ｆ 12.23
アイレリーフ 14.5

図１１は、実施例３の観察光学系の構成を示す。観察光学系は、物体側からアイポイント３０７側へ順に、対物光学系３０１、正立光学系３０４および接眼光学系３０６を有する。対物光学系３０１は、物体側から順に、第１レンズ群３０１ａと、防振レンズ群である第２レンズ群３０１ｂと、頂角可変プリズム３０２とを有する。第２レンズ群３０１ｂは、光軸３０５に直交する方向にシフトして防振を行う。頂角可変プリズム３０２は、その頂角を変化させることで防振を行う。正立光学系３０４は、実施例１と同様に構成されており、図１１でも正立光学系３０４の光路を直線状に展開している。

本実施例の後段に、本実施例に対応する数値例３を示している。数値例３における前述した条件式（１）～（５）に対応する値を表１にまとめて示す。
図１２は、実施例３（数値例３）の観察光学系の収差図である。図１３は、防振レンズ群３０１ｂと頂角可変プリズム３０２による防振を行っていない非防振状態での横収差図である。（ａ）は画角ω＝０°での横収差を、（ｂ）は画角ω＝１．３°での横収差を示している。

図１４は、防振レンズ群３０１ｂを１．６５mmシフト（振れ補正角１.０°に相当）させ、頂角可変プリズム３０２の頂角を４．０度（振れ補正角１．０°に相当）とすることで両者による振れ補正角を２．０°とした防振状態での横収差図である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、画角ω＝０°、１．３°および－１．３°での横収差を示している。

図１５（ａ）は、本実施例の観察光学系の非防振状態での中心視野における光束（軸上光束）の光軸に直交する断面を示している。図１５（ｂ）は、本実施例において防振レンズ群３０１ｂおよび頂角可変プリズム３０２による振れ補正角が２．０°の状態での中心視野における光束の光軸に直交する断面を示している。図１５（ｂ）において、光束のケラレが図２２（ｂ）に示した比較例の光束のケラレよりも小さく抑えられている。
（数値例３）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 27.843 2.90 1.58913 61.1
2 107.352 1.10 1.65412 39.7
3 26.588 7.00
4 55.806 2.50 1.69680 55.5
5 542.451 34.60
6 ∞ 1.40 1.51633 64.1
7 ∞ 3.00 1.41650 52.2
8 ∞ 1.40 1.51633 64.1
9 ∞ 8.00
10 ∞ 24.00 1.56883 56.0
11 ∞ 1.50
12 ∞ 24.00 1.56883 56.0
13 ∞ 18.69
14 -9.936 8.90 1.83481 42.7
15 -12.035 10.83
16 -18.787 1.00 1.84666 23.8
17 14.945 7.90 1.77250 49.6
18 -14.945 0.20
19 20.091 4.50 1.80400 46.6
20 -298.889 13.50
21 (アイポイント)
各種データ
倍率 9.97
実視界(°) 5.3
対物ｆ 108.8
接眼ｆ 10.91
アイレリーフ 13.5

図１６は、実施例４の観察光学系の構成を示す。観察光学系は、物体側からアイポイント４０７側へ順に、対物光学系４０１、正立光学系４０４および接眼光学系４０６を有する。対物光学系４０１は、物体側から順に、頂角可変プリズム４０２と、第１レンズ群４０１ａと、第２レンズ群４０１ｂと、防振レンズ群である第３レンズ群４０１ｃとにより構成されている。頂角可変プリズム４０２は、その頂角を変化させることで防振を行う。防振レンズ群（第３レンズ群）４０１ｃは、光軸４０５に直交する方向にシフトして防振を行う。正立光学系４０４は、実施例１と同様に構成されており、図１６でも正立光学系４０４の光路を直線状に展開している。

本実施例の後段に、本実施例に対応する数値例４を示している。数値例４における前述した条件式（１）～（５）に対応する値を表１にまとめて示す。

図１７は、実施例４（数値例４）の観察光学系の収差図である。図１８は、頂角可変プリズム４０２と防振レンズ群４０１ｃとによる防振を行っていない非防振状態での横収差図である。（ａ）は画角ω＝０°での横収差を、（ｂ）は画角ω＝１．５°での横収差を示している。

図１９は、頂角可変プリズム４０２の頂角を２．４度（振れ補正角１．０°に相当）とし、防振レンズ群４０１ｂを１．４６mmシフト（振れ補正角１.０°に相当）させることで両者による振れ補正角を２．０°とした防振状態での横収差図である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、画角ω＝０°、１．５°および－１．５°での横収差を示している。

図２０（ａ）は、本実施例の観察光学系の非防振状態での中心視野における光束（軸上光束）の光軸に直交する断面を示している。図２０（ｂ）は、本実施例において頂角可変プリズム４０２および防振レンズ群４０１ｂによる振れ補正角が２．０°の状態での中心視野における光束の光軸に直交する断面を示している。図２０（ｂ）において、光束のケラレが図２２（ｂ）に示した比較例の光束のケラレよりも小さく抑えられている。
（数値例４）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 1.40 1.51633 64.1
2 ∞ 3.00 1.41650 52.2
3 ∞ 1.40 1.51633 64.1
4 ∞ 5.00
5 50.603 4.80 1.80610 40.9
6 180.402 18.01
7 71.663 1.40 1.68893 31.1
8 18.286 7.50 1.58913 61.1
9 ∞ 5.14
10 -331.251 1.10 1.58913 61.1
11 31.023 8.27
12 -27.828 2.00 1.69895 30.1
13 -49.872 9.98
14 102.273 4.00 1.70154 41.2
15 -57.989 15.04
16 ∞ 75.50 1.56883 56.0
17 ∞ 4.54
18 -9.700 1.00 1.48749 70.2
19 25.714 2.22
20 -33.987 6.20 1.83400 37.2
21 -11.562 11.29
22 -99.525 1.20 1.84666 23.9
23 23.815 8.80 1.60311 60.6
24 -19.405 0.20
25 31.116 6.80 1.69680 55.5
26 -47.665 14.50
27 (アイポイント)
各種データ
倍率 10.00
実視界(°) 6.0
対物ｆ 122.2
接眼ｆ 12.22
アイレリーフ 14.5

各実施例によれば、防振における振れ補正角が大きくても光束のケラレが少ない観察光学系を提供することができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１０１、２０１、３０１、４０１ 対物光学系
１０１、２０１ｂ、３０１ｂ、４０１ｃ 防振レンズ群
１０２、２０２、３０２、４０２ 頂角可変プリズム
１０４、２０４、３０４、４０４ 正立光学系
１０６、２０６，３０６、４０６ 接眼光学系
１０７、２０７、３０７、４０７ アイポイント

Claims (10)

1. それぞれ正の屈折力を有する対物光学系と接眼光学系を有する観察光学系であって、
   前記対物光学系は、
   光軸に対して移動して像振れを低減する防振レンズ群と、
   頂角を変化させて像振れを低減する防振素子とを有することを特徴とする観察光学系。
2. 前記対物光学系と前記接眼光学系との間に、前記対物光学系により形成された倒立像を正立像に反転させる像反転系を有することを特徴とする請求項１に記載の観察光学系。
3. 前記防振レンズ群の焦点距離をＦｓ、前記防振レンズ群の最大移動量をΔｓとするとき、０．００５≦｜Δｓ／Ｆｓ｜≦０．１００
   なる条件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. 前記防振素子における前記対物光学系の結像面側の面と前記対物光学系の結像面との光軸上の距離をＬｖａｐ、前記対物光学系の焦点距離をＦｏとするとき、
   ０．５≦｜Ｌｖａｐ／Ｆｏ｜≦１．２
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の観察光学系。
5. 前記防振レンズ群における前記対物光学系の結像面側のレンズ面と前記対物光学系の結像面との光軸上の距離をＬｓ、前記防振レンズ群の焦点距離をＦｓとするとき、
   １．０≦｜Ｌｓ／Ｆｓ｜≦３．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の観察光学系。
6. 前記防振素子における前記対物光学系の結像面側の面と前記対物光学系の結像面との光軸上の距離をＬｖａｐ、前記対物光学系の焦点距離をＦｏ、前記防振レンズ群の焦点距離をＦｓとするとき、
   ０．０＜｜Ｌｖａｐ－Ｌｓ｜／Ｆｏ≦０．７
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の観察光学系。
7. 前記防振レンズ群の有効径をＤｓ、前記防振レンズ群の最大移動量をΔｓ、前記防振素子の屈折率をｎ、前記防振素子の頂角の最大角度をθｖａｐとするとき、
   ０．０＜｜α｜≦０．５
   α＝２／Ｄｓ（Δｓ＋｜Ｌｓ－Ｌｖａｐ｜
   ×ｔａｎ｜ａｒｃｓｉｎ（ｎ×ｓｉｎθｖａｐ）－θｖａｐ｜）
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の観察光学系。
8. 前記防振素子と前記防振レンズ群とが同時に駆動されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の観察光学系。
9. 前記観察光学系に加わる振動の周波数に応じて、前記防振素子と前記防振レンズ群のうち少なくとも一方が駆動されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の観察光学系。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の観察光学系を有することを特徴とする光学機器。

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