JP3559473B2

JP3559473B2 - 観察光学機器

Info

Publication number: JP3559473B2
Application number: JP09637499A
Authority: JP
Inventors: 隆明矢野
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: JP2000292709A

Description

【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ときや、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】
【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る観察光学機器を得ることを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明の観察光学機器は、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、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たことを特徴としている。
【０００５】
拡散板の中心は、対物光学系及び接眼光学系の光軸に一致させることが好ましい。異なる物体距離にピントを合わせるため、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。
【０００６】
【発明の実施態様】
本実施形態の双眼鏡は、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。
【０００７】
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。
【０００８】
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の光軸を結ぶ平面方向）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）、従動進退ピン（ニードル）２１と、原動進退ピン（ニードル）２２とが設けられている。従動進退ピン２１と原動進退ピン２２の先端のニードル部２１ａ、２２ａ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。従動進退ピン２１は、圧縮ばね２３によって接眼光学系ホルダ１８に突出する方向に付勢されており、原動進退ピン２２は、その軸線と平行に形成したラック２２ｂ（図４）に、ピニオン２４が噛み合っている。ピニオン２４は、正逆駆動モータ２５及び減速機構２６によって回転駆動される。
【０００９】
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。従って従動進退ピン２１の圧縮ばね２３は常時圧縮されている。そして、原動進退ピン２２の軸線方向の進退位置を正逆駆動モータ２５及び減速機構２６によって変化させると、原動進退ピン２２が進出するとき従動進退ピン２１は後退し、後退するとき進出する形となって、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、かつ拡散板１７の対物レンズ群１３側の表面上に位置している。
【００１０】
従動進退ピン２１、原動進退ピン２２、圧縮ばね２３、ピニオン２４、正逆駆動モータ２５及び減速機構２６は、左右の接続皿１５にそれぞ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４では、正逆駆動モータ２５のみ、水平方向用正逆駆動モータ２５Ｈ１と２５Ｈ２、垂直方向用正逆駆動モータ２５Ｖ１と２５Ｖ２を描いている。これらの４つの正逆駆動モータ２５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。
【００１１】
接眼レンズ群１６と拡散板１７は、接眼光学系ホルダ１８に固定されていて、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に対して光軸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１７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。
【００１２】
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、４つの正逆駆動モータ２５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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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１３Ｘ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。
【００１６】
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゜
【００１７】
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。
【００１８】
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。３５ｍｍＳＬＲカメラのシフトレンズは、フィルムに対してレンズを平行に移動させて建物などの上窄まりの修正に利用される（パースペクティブのコントロールのみ可能）が，レンズの移動が平行移動だけのため、ピントの合う範囲が広がることはなく、対物光学系の光軸に対して垂直でない物体側面にピントを合わせることはできない。また、シフトレンズは大きなイメージサークルを必要とし、コストアップにつながる。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。
【００１９】
さらに、拡散板１７の中心を対物レンズ群１３の光軸１３Ｘ上に位置させ、拡散板１７と接眼レンズ群１６が、拡散板１７の表面を通る回動中心Ｘを回転中心としてティルト可能であると、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やアイピース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があれば、このような問題が生じない。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
【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に接眼光学系のピントを合わせることが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従動進退ピン
２２原動進退ピン
２３圧縮ばね
２４ピニオン
２５正逆駆動モータ
２６減速機構
２７４方向（全方向）操作ボタン
２８制御回路

Claims

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たことを特徴とするティルト可能な観察光学機器。
請求項１記載の観察光学機器において、拡散板の中心は、対物光学系及び接眼光学系の光軸に一致している観察光学機器。
請求項１または２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。