JP4585638B2 - 防振機能を有した対物レンズおよびそれを用いた双眼鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は手ブレや防振等による観察画像のブレを補正する機能、所謂防振機能を有した対物レンズ及びそれを用いた双眼鏡に関し、特に防振用として対物レンズの一部の可動レンズ群を、例えば光軸と直交する方向に移動させて防振効果及び左右眼の光軸調整を発揮させたときの光学性能の低下の防止を図った観察画像を良好なる状態で観察することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より観察画像や撮影画像のブレを補正するブレ補正手段を有した防振光学系が種々と提案されている。
【０００３】
例えば特開平１０−１８６２２８号公報では物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正立用プリズム系とより構成される対物レンズ系と、対物レンズ系によって正立用プリズム系より眼側に形成された正立像を拡大して眼視するための、全体で正の屈折力を有する接眼レンズ系とより構成され、第２レンズ群を光軸に対してほぼ直交する方向に移動させることにより像を変位させて像安定化を行なう防振光学系が提案されている。
【０００４】
又、防振機能を有した双眼鏡が例えば特開昭５５−９９７１８号公報で提案されている。
【０００５】
同公報では、光学系内にジンバル枠によって宙吊りしたプリズムをジャイロモータによって空間的に安定させることによって画像ブレを補正している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
先の特開平１０−１８６２２８号公報で提案されている防振光学系は、比較的簡単な構成で像ブレ補正を行なうことができる。
【０００７】
しかしながら双眼鏡用の対物レンズとしてはＦｎｏが６．５と暗く、像ブレ補正がないときに高次の球面収差、倍率色収差、軸上色収差の補正が必ずしも十分でない。又、像ブレ補正時において光学性能が劣化する傾向があった。また、第２群の横倍率が２．５と小さいために、例えば物体側の光線フレ角０．５°のときの偏心群のシフト量は１．５１３と大きくなっており、他の写真レンズ用の防振レンズと比較して大きな値となっている。
【０００８】
又、特開昭５５−９９７１８号公報で提案されている防振機能を有した双眼鏡は、プリズムをジャイロモータで駆動している為に、装置全体が大型化及び複雑化する傾向があった。
【０００９】
本発明は、Ｆｎｏが明るく、防振機能を有し、防振を行なわないときの基本の光学性能の改善を実現し、また、防振作動時において光学性能の劣化が小さく、更に、あるレンズ構成においては偏心群のシフト量が小さい対物レンズの提供を目的とする。
【００１０】
この他本発明は、対物レンズを構成する一部のレンズ群を平行偏心させることにより光軸調整を行ない、また、それとは別のレンズ群を平行偏心させることにより防振を行ない、それぞれのレンズ群の平行偏心時に光学性能の劣化が小さい該対物レンズを有した双眼鏡の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群と、該３つのレンズ群を介して形成される物体像を正立正像とする正立光学系とで構成される対物レンズであって、該第２群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズの２枚の単レンズよりなること、または、物体側から順に、１枚の正レンズと、負レンズ、正レンズが接合された１枚の接合レンズよりなること、該第２群を光軸と垂直な方向に移動させて像ブレを補正すること、該対物レンズ全系の焦点距離をｆ、該第１群の焦点距離をｆ １ 、該第２群の焦点距離をｆ ２ 、該第３群の焦点距離をｆ ３ としたとき、
０．８＜ｆ １ ／ｆ＜１．２
０．６３９≦ｆ ２ ／ｆ＜０．９
０．２＜｜ｆ ３ ／ｆ｜＜０．６
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は請求項１の発明において、対物レンズ全系の焦点距離をｆ、前記第１群の像側主点と前記第２群の物側主点の主点間隔をｅ１２としたとき、
０．１５＜ｅ１２／ｆ＜０．３５
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、対物レンズ全系の焦点距離をｆ、前記第２群の像側主点と前記第３群の物側主点の主点間隔をｅ２３としたとき、
０．１＜ｅ２３／ｆ＜０．３
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記正立光学系の長さを空気換算したときの物体側の第１面から近軸像面までの距離をＬ、対物レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、
Ｌ／ｆ＜０．９
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明の双眼鏡は、請求項１乃至４のいずれか１項の防振機能を有した対物レンズと正の屈折力の接眼レンズから構成されるレンズ系を観察者の左右眼用に１対有することを特徴としている。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の対物レンズの数値実施例１のレンズ断面図である。図１の対物レンズＯＢのレンズ構成は物体側から順に正の屈折力の第１群Ｌ１、正の屈折力の第２群Ｌ２、負の屈折力の第３群Ｌ３、そしてポロプリズム等から成る正立光学系Ｐから構成されている。
【００３２】
第１群Ｌ１は物体側から正レンズＬ１１、負レンズＬ１２の順で接合された１枚の接合レンズより成り，第２群は物体側から正レンズＬ２１、負レンズＬ２２の２枚から成り、また、第３群は物体側から正レンズＬ３１、負レンズＬ３２の順で接合された１枚の接合レンズより成っている。対物レンズＯＢが手ブレを起こしたときの画像ブレを補正するときには、第２群を光軸と垂直な方向に移動している。ＩＰは像面であり、正立の物体像が形成している。
【００３３】
本実施形態の対物レンズＯＢを物体側から順に正，正，負の屈折力のレンズ群より構成した理由を例として、正，負，正の屈折力のレンズ群で構成した場合と比較して以下説明する。
【００３４】
図１３（Ａ），（Ｂ）は対物レンズを３群タイプで、物体側から正，正，負の屈折力のレンズ群と正，負，正の屈折力のレンズ群で構成したときの薄肉での近軸構成の概略図である。
【００３５】
図１３（Ｂ）の正，負，正の屈折力のレンズ系では第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間の領域がアフォーカルに近くなり、各群のパワーを強くしないと全長が長くなるため、テレ比を小さくすることが困難であり、また、テレ比を小さくしようとすると各群のパワーの絶対値が大きくなるため、収差の発生が大きくなってしまう。
【００３６】
それに対し、図１３（Ａ）の正，正，負の屈折力のレンズ系は第１群Ｇ１，第２群Ｇ２を一つの正レンズと考えると、第３群Ｇ３が負レンズであるのでテレタイプになっており、全長を短くするという点で有利である。
【００３７】
以上から、テレ比と収差に関して図１３（Ａ）の正，正，負の屈折力のレンズ系が有利と言える。
【００３８】
図１に戻り第１群Ｌ１、第２群Ｌ２、第３群Ｌ３のそれぞれを正レンズ１枚と負レンズ１枚で構成したのは、色消しに正レンズと負レンズがそれぞれ１枚以上は必要であること、および、各レンズ群の軽量化のためである。
【００３９】
第１群を物体側から正レンズ、負レンズの順でレンズを配置するのは、第１群の物側主点がなるべくレンズ群より物体側に位置するようにするためで、これにより第１レンズ群の像面側のレンズの有効径を小さくし、軽量化を行なっている。
【００４０】
第２群を物体側から正レンズ、負レンズの順でレンズを配置するのは、第２群の物側主点がなるべくレンズ群より物体側に位置するようにするためで、これにより第２レンズ群の像面側のレンズの有効径を小さくし、軽量化を行なっている。
【００４１】
第３群を物体側から正レンズ、負レンズの順でレンズを配置するのは、第３群の物側主点がなるべくレンズ群より物体側に位置するようにするためで、これにより第３レンズ群の像面側のレンズの有効径を小さくし、軽量化を行なっている。
【００４２】
手ブレによる画像ブレの補正時に、小径で軽量な第２群を移動することにして第２レンズ群を作動する不図示のアクチエーターの小型化を可能としている。
【００４３】
図２は本発明の対物レンズの数値実施例２のレンズ断面図である。図２では物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｌ１、正の屈折力の第２群Ｌ２、負の屈折力の第３群Ｌ３と正立光学系Ｐから構成されている。
【００４４】
該第１群Ｌ１は物体側から正レンズＬ１１、負レンズＬ１２の順で接合された１枚の接合レンズよりなり、該第２群Ｌ２は物体側から１枚の正レンズＬ２１と、負レンズＬ２２、正レンズＬ２３の順で接合された１枚の接合レンズよりなり、該第３群Ｌ３は物体側から負レンズＬ３１、正レンズＬ３２の順で接合された１枚の接合レンズよりなっている。
【００４５】
手ブレによる画像ブレを補正するときには、第２群を光軸と垂直な方向に移動している。
【００４６】
第１群Ｌ１、第３群Ｌ３をそれぞれ正レンズ１枚と負レンズ１枚で構成し、第２群を正レンズ２枚と負レンズ１枚で構成したのは、色消しに正レンズと負レンズがそれぞれ少なくとも１枚は必要であること、および、各レンズ群の軽量化のためである。
【００４７】
第１群を物体側から正レンズ、負レンズの順でレンズを配置するのは、第１群の物側主点がなるべくレンズ群より物体側に位置するようにするためで、これにより第１レンズ群の像側のレンズの有効径を小さくし、軽量化を行なっている。
【００４８】
第２群を物体側から１枚の正レンズと、負レンズ、正レンズの順で接合された１枚の接合レンズより構成したのは、これにより第２群全体としてテレタイプとなって物側主点が第２レンズ群より物体側に位置し、これにより第２レンズ群の像側のレンズの有効径を小型化している。
【００４９】
第３群は色消しおよび軽量化のため、正レンズ１枚と負レンズ１枚の２枚で構成している。
【００５０】
図３は本発明の対物レンズの数値実施例３のレンズ断面図である。本実施例の各群のレンズ構成および、レンズ枚数については図２と同様である。
【００５１】
図４は本発明の対物レンズを有したレンズ系の数値実施例４のレンズ断面図である。図４のレンズ系は防振機能を有した前記図１の対物レンズＯＢと接眼レンズＥＢとを有している。
【００５２】
接眼レンズＥＢは、入射側から順に、入射側に凹でかつ入射側の面のパワーが射出側の面より強い１枚の負レンズＬ４１、射出側に凸面を向けた１枚のメニスカス状の正レンズＬ４２、射出側に凸面を向けたメニスカス形状で全体として正の屈折力の接合レンズＬ４３ａ、正レンズＬ４５、入射側に凸面を向けたメニスカス形状で全体として正の屈折力の接合レンズＬ４６ａより構成されている。
【００５３】
接眼レンズＥＢは全体として正の屈折力となっている。接合レンズＬ４３ａは両レンズ面が凹面の負レンズＬ４３と両レンズ面が凸面の正レンズＬ４４より成っている。
【００５４】
接合レンズＬ４６ａは入射側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＬ４６と入射側に凸面を向けた正レンズＬ４７より成っている。
【００５５】
本実施例では対物レンズＯＢで形成した正立の物体像を接眼レンズＥＢで観察する観察系を構成している。
【００５６】
図５は図４の観察系を１対用い、双眼鏡に適用したときの光学系の要部断面図である。
【００５７】
同図では正立光学系ＰとしてポロII型プリズムを用いた場合を示している。同図では対物レンズＯＢＪＲ（ＯＢＪＬ）によって形成した物体像を正立光学系ＰＲ（ＰＬ）を介して正立像として正の屈折力の接眼レンズＯＣＬＲ（ＯＣＬＬ）を介して観察している。
【００５８】
図５において、左右２つの正立光学系ＰＲ、ＰＬはそれぞれ３つの直角プリズムを接合して構成されるポロII型プリズムにより構成されており、常時固定の左右２つの対物レンズＯＢＪＲ、ＯＢＪＬの光軸ＯＡＲ、ＯＡＬ（回転中心ＣＲ、ＣＬ）を中心として、左右２つの正立光学系ＰＲ、ＰＬおよび左右２つの接眼レンズＯＣＬＲ、ＯＣＬＬを回転させて眼幅調整を行なうよう構成されている。左右２つの対物レンズＯＢＪＲ、ＯＢＪＬの光軸ＯＡＲ、ＯＡＬを常時固定とすることで、左右２つの対物レンズの第１群Ｌ１、第２群Ｌ２の不図示の可動連動機構を構成容易としている。
【００５９】
更に、左右２つの正立光学系ＰＲ、ＰＬの大直角プリズムＤＰＲ、ＤＰＬの頂点ＡとＢを互いに向き合うように配置することにより、正立光学系ＰＲ、ＰＬの出っ張りが少ない全体として小型な双眼鏡を構成している。
【００６０】
本実施例の双眼鏡において、防振機能を有した左右２つの対物レンズの該第１群、該第２群、該第３群のうちの少なくともいずれか一つの群を光軸と垂直な方向に移動して、左右の光軸調整を行なっている。
【００６１】
更に、前記双眼鏡において、防振機能を有した左右２つの前記対物レンズの該正立光学系は入射光軸と射出光軸がずれている。
【００６２】
図６は本発明の数値実施例１の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図を示す。図７は本発明の数値実施例２の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図を示す。図８は本発明の数値実施例３の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図を示す。図９は本発明の数値実施例４の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図を示す。
【００６３】
図１０は本発明の数値実施例１の各群を光軸に対して垂直な方向に移動したときの中心の横収差図の比較を示したもので、（ａ）は基準位置、（ｂ）は第１群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｃ）は第２群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｄ）は物体側の光線フレ角が０．３°となるときの第２群を平行偏心させた場合、（ｅ）は第３群を０．５ｍｍ平行偏心させた場合である。
【００６４】
ここで、第１群の偏心時の光学性能の評価を第１群のシフト量０．５ｍｍで行なうのは、光軸調整を行なう際の偏心群のシフト量が最大０．５ｍｍ程度であることからであり、また、第２群の偏心時の光学性能の評価を物体側で光線フレ角が０．３°となるときで行なうのは、人間の手ブレの９０％が０．３°以内に収まるという過去の実験データからである。
【００６５】
図１１は数値実施例２の各群を光軸に対して垂直な方向に移動したときの中心の横収差図の比較を示したもので、（ａ）は基準位置、（ｂ）は第１群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｃ）は第２群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｄ）は物体側の光線フレ角が０．３°となるときの第２群を平行偏心させた場合、（ｅ）は第３群を０．５ｍｍ平行偏心させた場合である。
【００６６】
図１２は数値実施例３の各群を光軸に対して垂直な方向に移動したときの中心の横収差図の比較を示したもので、（ａ）は基準位置、（ｂ）は第１群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｃ）は第２群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｄ）は物体側の光線フレ角が０．３°となるときの第２群を平行偏心させた場合、（ｅ）は第３群を０．５ｍｍ平行偏心させた場合である。
【００６７】
本発明の目的とする対物レンズ及びそれを用いた双眼鏡は以上の構成により達成されるが、更に好ましくは次の構成のうち少なくとも一つを満足させるのが良い。
【００６８】
（ア−１）全系の焦点距離をｆ、第１群の焦点距離をｆ1としたとき
０．８＜ｆ1／ｆ＜１．２ ‥‥‥（１）
の条件式を満足することである。
【００６９】
条件式（１）は本発明の対物レンズの全系の焦点距離ｆと第１群の焦点距離ｆ1の比について限定したもので、条件式（１）の下限値を超える領域では、第１レンズ群の焦点距離が短くなりすぎ、その結果第１レンズ群で高次収差の発生が大きくなって不都合であり、また、上限を超える領域では、第１レンズ群の正のパワーが弱くなりすぎ、第１レンズ群から射出される軸外光線の収束範囲が大きくなり、第２群の有効径が大きくなってしまい好ましくない。
【００７０】
（ア−２）第２群の焦点距離をｆ２としたとき
０．６３９≦ｆ２／ｆ＜０．９ ・・・・・（２）
の条件式を満足することである。
【００７１】
条件式（２）は本発明の対物レンズの全系の焦点距離ｆと第２群の焦点距離ｆ2の比について限定したもので、条件式（２）の下限値を超える領域では、第２レンズ群の焦点距離が短くなりすぎ、その結果第２レンズ群で高次収差の発生が大きくなって不都合であり、また、上限を超える領域では、第２レンズ群の正のパワーが弱くなりすぎ、防振作動時の第２群のシフト量が大きくなってしまい好ましくない。
【００７２】
（ア−３）第３群の焦点距離をｆ3としたとき
０．２＜｜ｆ3／ｆ｜＜０．６ ‥‥‥（３）
の条件式を満足することである。
【００７３】
条件式（３）は本発明の対物レンズの全系の焦点距離ｆと第３群の焦点距離ｆ3の比について限定したもので、条件式（３）の下限値を超える領域では、第３レンズ群のパワーが強くなって第３群の横倍率が大きくなり、第１群、第２群で発生した収差が大きな横倍率で拡大されてしまうため、全体として無偏心時の収差の発生が大きくなり、また、上限を超える領域では、第３群の負のパワーが弱くなりすぎ、防振作動時の第２群のシフト量が大きくなってしまい好ましくない。
【００７４】
（ア−４）第１群と第２群の主点間隔即ち第１群の像側主点と第２群の物側主点の主点間隔をｅ12としたとき
０．１５＜ｅ12／ｆ＜０．３５ ‥‥‥（４）
の条件式を満足することである。
【００７５】
条件式（４）は本発明の対物レンズの全系の焦点距離ｆと、第１群と第２群の主点間隔ｅ12の比について限定したもので、条件式（４）の下限値を超える額域では、第２レンズ群の物体側のレンズの有効径が大きくなって重量が増加してしまい、また、上限を超える領域では、バックフォーカスが短くなり正立光学系を配置するのに不都合となる。
【００７６】
（ア−５）第２群と第３群の主点間隔即ち第２群の像側主点と第３群の物側主点の主点間隔をｅ23としたとき
０．１＜ｅ23／ｆ＜０．３ ‥‥‥（５）
の条件式を満足することである。
【００７７】
条件式（５）は本発明の対物レンズの全系の焦点距離ｆと、第２群と第３群の主点間隔ｅ23の比について限定したもので、条件式（５）の下限値を超える領域では、第３レンズ群の有効径が大きくなるために対物レンズ全体の重量が増加してしまい、更に、手ブレ補正作動時の第２群のシフト量が大きくなってしまい、また、上限を超える領域では、バックフォーカスが短くなり正立光学系を配置するのに不都合となる。
【００７８】
（ア−６）前記正立光学系の長さを空気換算したときの物体側の第１面から近軸像面までの距離をＬ、全系の焦点距離をｆとするとき
Ｌ／ｆ＜０．９ ‥‥‥（６）
なる条件を満足することである。
【００７９】
条件式（６）は本発明の対物レンズのテレ比について限定したもので、条件式（６）の上限を超えると全長が長くなって好ましくないため、条件式（６）を満たすことが望ましい。
【００８０】
（ア−７）前記第１群、第２群、第３群の３次の球面収差係数をＩ1，Ｉ2，Ｉ3、該第１群、第２群、第３群の３次のコマ収差係数をII1，II2，II3とするとき、
｜Ｉ1｜＜３ ｜II1｜＜４
｜Ｉ2｜＜３および｜II2｜＜４
｜Ｉ3｜＜３ ｜II3｜＜４
‥‥‥（７）
なる条件を満足することである。
【００８１】
次に条件式（７）の意味について説明を行なう。
【００８２】
松居吉哉氏の「偏心の存在する光学系の３次収差論」（ＪＯＥＭ技術テキスト）には次のようなことが書かれている。
【００８３】
任意のエレメントが平行移動することによって発生する収差について述べる。図１４のように第νエレメントが微小量Ｅνだけ平行移動したとする。
【００８４】
偏心により横収差に付け加わる項は次のように表される。
【００８５】
【数１】
【００８６】
α’：レンズ最終面通過後の物体近軸光線の光軸とのなす角
Ｒ ：物体側主平面上に換算した入射瞳半径
φR ：Ｒのａｚｉｍｕｔｈ
ω ：物点と物体側主点Ｈとを結ぶ直線が基準軸となす角
φω：ωのａｚｉｍｕｔｈ
Ｎ ：物界の屈折率
および、
【００８７】
【数２】
【００８８】
である。
【００８９】
ＩからＶは３次収差係数、Ｐはペッツヴァール和、ｋはエレメントの個数を表す。上記の（ΔＥ）νから（IIＥ）νは偏心による影響を表す偏心収差係数で、それぞれ次のような内容の結像の欠陥を代弁する働きをする。
【００９０】
（ΔＥ）ν：プリズム作用（像の横ずれ）
（ＶＥ１）ν ，（ＶＥ２）ν：回転対称な歪曲
（IIIＥ）ν ，（ＰＥ）ν：回転非対称な非点収差、像面の傾き
（IIＥ）ν：軸上にも現れる回転非対称なコマ収差
条件式（８）から明らかなように偏心量Ｅνは右辺全体にかかるので、偏心によって発生する収差の量はＥνに比例する。
【００９１】
双眼鏡は画角が狭いため、特に中心の偏心コマ収差に着目し、以下では偏心コマ収差係数の絶対値の大きさについて考察する。
【００９２】
偏心コマ収差係数（IIＥ）νは次のようにまとめることができる。
【００９３】
【数３】
【００９４】
ここで、
【００９５】
【数４】
【００９６】
であり、また、φνは第νエレメントのパワー、ｈνと
【００９７】
【外１】
【００９８】
はそれぞれ第νエレメントにおける物体近軸光線の入射高、瞳近軸光線の入射高である。
【００９９】
条件式（１０）の絶対値が小さくなるための条件として次のことが考えられる。
【０１００】
ｉ）各群の３次収差係数Ｉ、IIの絶対値がそれぞれ小さいこと
ii）αν ，ｈν ，
【０１０１】
【外２】
【０１０２】
の絶対値がそれぞれ小さいことにより▲１▼式と▲２▼式のそれぞれの絶対値がともに小さくなっていること
である。
【０１０３】
ii）の条件について説明する。▲１▼式の絶対値を小さくするためαν ，
【０１０４】
【外３】
【０１０５】
の絶対値を小さくすることを考えると、レンズ構成が物体側から正正負であることから、α2 ，
【０１０６】
【外４】
【０１０７】
の絶対値をそれぞれ小さくしたとき、第１群のパワーが弱くなり、したがってｈ2 ，
【０１０８】
【外５】
【０１０９】
の絶対値がそれぞれ大きくなり、第２群の偏心コマ収差係数の▲２▼式の項の絶対値が大きくなる可能性が強くなるため、第２群の偏心コマ収差係数の絶対値を小さくできるとは限らない。
【０１１０】
また、▲２▼式の絶対値を小さくするためにｈν ，
【０１１１】
【外６】
【０１１２】
の絶対値をそれぞれ小さくすることを考えると、レンズ構成が物体側から正正負であることから、ｈ2 ，
【０１１３】
【外７】
【０１１４】
の絶対値をそれぞれ小さくしたとき、第１群のパワーが大きくなり、したがって第１群の偏心コマ収差係数の▲２▼式の項の絶対値が大きくなる可能性が強くなり、第１群の偏心コマ収差係数が大きくなる可能性が強くなる。
【０１１５】
以上のことから、ii）の条件式を満足させることは容易ではないと言える。
【０１１６】
ｉ）の条件について説明する。偏心コマ収差係数の式（１０）から、各群の３次収差係数Ｉ、IIの絶対値をそれぞれ小さくすれば偏心コマ収差係数の絶対値は小さくできると考えられる。
【０１１７】
ここで、条件式（１）から（３）により、各群のパワーはある値より小さくとることができないため、３次収差係数Ｉ、IIをある値より小さくすることができない。また、３次収差係数ＩとIIには次の従属関係がある。
【０１１８】
IIν ＝Ｊ・Ｉν
ここで係数のＪは近軸追跡から計算される値である。このため、Ｉの絶対値を小さくすればIIの絶対値も小さくなる。
【０１１９】
以上のことから、３次収差係数Ｉ、IIは条件式（７）を満足するできるだけ小さい値であることが望ましいことがわかる。
【０１２０】
以上のように本発明によれば、対物レンズを構成する一部のレンズ群を平行偏心させることにより光軸調整を行ない、また、それとは別のレンズ群を平行偏心させることにより防振を行ない、それぞれのレンズ群の平行偏心時に光学性能の劣化が小さい該対物レンズを有した双眼鏡を達成することができる。
【０１２１】
この他本発明によれば、手ブレ補正時に光学性能の劣化が小さい防振機能を有した対物レンズが実現できる。また、左右２つの前記対物レンズと左右２つの正屈折力の接眼レンズから構成される双眼鏡に関して、前記対物レンズの第１群を平行偏心させることにより左右の光軸調整を行なうことができ、また、第２群を平行偏心させることにより手ブレ補正を行なうことができ、更に、第１群、第２群をそれぞれ平行偏心させたときの光学性能の劣化の小さい防振機能を有した双眼鏡が実現できる。
【０１２２】
次に数値実施例を示す。数値実施例においてｒｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目の面と第（ｉ＋１）番目の面の間隔、ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目の光学部材のガラスの屈折率とアッベ数である。又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を各表に示す。
【０１２３】
【０１２４】
【表１】
【０１２５】
【表２】
【０１２６】
【表３】
【０１２７】
【表４】
【０１２８】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｆｎｏが明るく、防振機能を有し、防振を行なわないときの基本の光学性能の改善を実現し、また、防振作動時において光学性能の劣化が小さく、更に、あるレンズ構成においては偏心群のシフト量が小さい対物レンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対物レンズの数値実施例１のレンズ断面図
【図２】本発明の対物レンズの数値実施例２のレンズ断面図
【図３】本発明の対物レンズの数値実施例３のレンズ断面図
【図４】本発明の対物レンズの数値実施例４のレンズ断面図
【図５】本発明の数値実施例４のポロII型プリズムを挿入した場合のレンズの形状の説明図
【図６】本発明の数値実施例１の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図
【図７】本発明の数値実施例２の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図
【図８】本発明の数値実施例３の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図
【図９】本発明の数値実施例４の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図
【図１０】本発明の数値実施例１の光軸調整時および手ブレ補正時の光軸上の横収差比較図
【図１１】本発明の数値実施例２の光軸調整時および手ブレ補正時の光軸上の横収差比較図
【図１２】本発明の数値実施例３の光軸調整時および手ブレ補正時の光軸上の横収差比較図
【図１３】本発明の対物レンズの屈折力配置の説明図
【図１４】本発明に係る防振光学系の光学原理の説明図
【符号の説明】
Ｌ１ 対物レンズの第１群
Ｌ２ 対物レンズの第２群
Ｌ３ 対物レンズの第３群
Ｐ 展開された正立光学系
４ 接眼レンズ
ＯＢＪＲ 右の対物レンズ群
ＯＢＪＬ 左の対物レンズ群
ＰＲ 右用ポロII型プリズム
ＰＬ 左用ポロII型プリズム
ＯＣＬＲ 右の接眼レンズ群
ＯＣＬＬ 左の接眼レンズ群
ＯＡＲ 右の対物レンズ群の光軸
ＯＡＬ 左の対物レンズ群の光軸
ＤＰＲ 右用ダハプリズム
ＤＰＬ 左用ダハプリズム
ＩＰ 像面
ＯＢ 対物レンズ
ＥＢ 接眼レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は手ブレや防振等による観察画像のブレを補正する機能、所謂防振機能を有した対物レンズ及びそれを用いた双眼鏡に関し、特に防振用として対物レンズの一部の可動レンズ群を、例えば光軸と直交する方向に移動させて防振効果及び左右眼の光軸調整を発揮させたときの光学性能の低下の防止を図った観察画像を良好なる状態で観察することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より観察画像や撮影画像のブレを補正するブレ補正手段を有した防振光学系が種々と提案されている。
【０００３】
例えば特開平１０−１８６２２８号公報では物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正立用プリズム系とより構成される対物レンズ系と、対物レンズ系によって正立用プリズム系より眼側に形成された正立像を拡大して眼視するための、全体で正の屈折力を有する接眼レンズ系とより構成され、第２レンズ群を光軸に対してほぼ直交する方向に移動させることにより像を変位させて像安定化を行なう防振光学系が提案されている。
【０００４】
又、防振機能を有した双眼鏡が例えば特開昭５５−９９７１８号公報で提案されている。
【０００５】
同公報では、光学系内にジンバル枠によって宙吊りしたプリズムをジャイロモータによって空間的に安定させることによって画像ブレを補正している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
先の特開平１０−１８６２２８号公報で提案されている防振光学系は、比較的簡単な構成で像ブレ補正を行なうことができる。
【０００７】
しかしながら双眼鏡用の対物レンズとしてはＦｎｏが６．５と暗く、像ブレ補正がないときに高次の球面収差、倍率色収差、軸上色収差の補正が必ずしも十分でない。又、像ブレ補正時において光学性能が劣化する傾向があった。また、第２群の横倍率が２．５と小さいために、例えば物体側の光線フレ角０．５°のときの偏心群のシフト量は１．５１３と大きくなっており、他の写真レンズ用の防振レンズと比較して大きな値となっている。
【０００８】
又、特開昭５５−９９７１８号公報で提案されている防振機能を有した双眼鏡は、プリズムをジャイロモータで駆動している為に、装置全体が大型化及び複雑化する傾向があった。
【０００９】
本発明は、Ｆｎｏが明るく、防振機能を有し、防振を行なわないときの基本の光学性能の改善を実現し、また、防振作動時において光学性能の劣化が小さく、更に、あるレンズ構成においては偏心群のシフト量が小さい対物レンズの提供を目的とする。
【００１０】
この他本発明は、対物レンズを構成する一部のレンズ群を平行偏心させることにより光軸調整を行ない、また、それとは別のレンズ群を平行偏心させることにより防振を行ない、それぞれのレンズ群の平行偏心時に光学性能の劣化が小さい該対物レンズを有した双眼鏡の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群と、該３つのレンズ群を介して形成される物体像を正立正像とする正立光学系とで構成される対物レンズであって、該第２群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズの２枚の単レンズよりなること、または、物体側から順に、１枚の正レンズと、負レンズ、正レンズが接合された１枚の接合レンズよりなること、該第２群を光軸と垂直な方向に移動させて像ブレを補正すること、該対物レンズ全系の焦点距離をｆ、該第１群の焦点距離をｆ １ 、該第２群の焦点距離をｆ ２ 、該第３群の焦点距離をｆ ３ としたとき、
０．８＜ｆ １ ／ｆ＜１．２
０．６３９≦ｆ ２ ／ｆ＜０．９
０．２＜｜ｆ ３ ／ｆ｜＜０．６
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は請求項１の発明において、対物レンズ全系の焦点距離をｆ、前記第１群の像側主点と前記第２群の物側主点の主点間隔をｅ１２としたとき、
０．１５＜ｅ１２／ｆ＜０．３５
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、対物レンズ全系の焦点距離をｆ、前記第２群の像側主点と前記第３群の物側主点の主点間隔をｅ２３としたとき、
０．１＜ｅ２３／ｆ＜０．３
の条件式を満足することを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は請求項１乃至３のいずれか１項の発明において、前記正立光学系の長さを空気換算したときの物体側の第１面から近軸像面までの距離をＬ、対物レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、
Ｌ／ｆ＜０．９
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明の双眼鏡は、請求項１乃至４のいずれか１項の防振機能を有した対物レンズと正の屈折力の接眼レンズから構成されるレンズ系を観察者の左右眼用に１対有することを特徴としている。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の対物レンズの数値実施例１のレンズ断面図である。図１の対物レンズＯＢのレンズ構成は物体側から順に正の屈折力の第１群Ｌ１、正の屈折力の第２群Ｌ２、負の屈折力の第３群Ｌ３、そしてポロプリズム等から成る正立光学系Ｐから構成されている。
【００３２】
第１群Ｌ１は物体側から正レンズＬ１１、負レンズＬ１２の順で接合された１枚の接合レンズより成り，第２群は物体側から正レンズＬ２１、負レンズＬ２２の２枚から成り、また、第３群は物体側から正レンズＬ３１、負レンズＬ３２の順で接合された１枚の接合レンズより成っている。対物レンズＯＢが手ブレを起こしたときの画像ブレを補正するときには、第２群を光軸と垂直な方向に移動している。ＩＰは像面であり、正立の物体像が形成している。
【００３３】
本実施形態の対物レンズＯＢを物体側から順に正，正，負の屈折力のレンズ群より構成した理由を例として、正，負，正の屈折力のレンズ群で構成した場合と比較して以下説明する。
【００３４】
図１３（Ａ），（Ｂ）は対物レンズを３群タイプで、物体側から正，正，負の屈折力のレンズ群と正，負，正の屈折力のレンズ群で構成したときの薄肉での近軸構成の概略図である。
【００３５】
図１３（Ｂ）の正，負，正の屈折力のレンズ系では第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の間の領域がアフォーカルに近くなり、各群のパワーを強くしないと全長が長くなるため、テレ比を小さくすることが困難であり、また、テレ比を小さくしようとすると各群のパワーの絶対値が大きくなるため、収差の発生が大きくなってしまう。
【００３６】
それに対し、図１３（Ａ）の正，正，負の屈折力のレンズ系は第１群Ｇ１，第２群Ｇ２を一つの正レンズと考えると、第３群Ｇ３が負レンズであるのでテレタイプになっており、全長を短くするという点で有利である。
【００３７】
以上から、テレ比と収差に関して図１３（Ａ）の正，正，負の屈折力のレンズ系が有利と言える。
【００３８】
図１に戻り第１群Ｌ１、第２群Ｌ２、第３群Ｌ３のそれぞれを正レンズ１枚と負レンズ１枚で構成したのは、色消しに正レンズと負レンズがそれぞれ１枚以上は必要であること、および、各レンズ群の軽量化のためである。
【００３９】
第１群を物体側から正レンズ、負レンズの順でレンズを配置するのは、第１群の物側主点がなるべくレンズ群より物体側に位置するようにするためで、これにより第１レンズ群の像面側のレンズの有効径を小さくし、軽量化を行なっている。
【００４０】
第２群を物体側から正レンズ、負レンズの順でレンズを配置するのは、第２群の物側主点がなるべくレンズ群より物体側に位置するようにするためで、これにより第２レンズ群の像面側のレンズの有効径を小さくし、軽量化を行なっている。
【００４１】
第３群を物体側から正レンズ、負レンズの順でレンズを配置するのは、第３群の物側主点がなるべくレンズ群より物体側に位置するようにするためで、これにより第３レンズ群の像面側のレンズの有効径を小さくし、軽量化を行なっている。
【００４２】
手ブレによる画像ブレの補正時に、小径で軽量な第２群を移動することにして第２レンズ群を作動する不図示のアクチエーターの小型化を可能としている。
【００４３】
図２は本発明の対物レンズの数値実施例２のレンズ断面図である。図２では物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｌ１、正の屈折力の第２群Ｌ２、負の屈折力の第３群Ｌ３と正立光学系Ｐから構成されている。
【００４４】
該第１群Ｌ１は物体側から正レンズＬ１１、負レンズＬ１２の順で接合された１枚の接合レンズよりなり、該第２群Ｌ２は物体側から１枚の正レンズＬ２１と、負レンズＬ２２、正レンズＬ２３の順で接合された１枚の接合レンズよりなり、該第３群Ｌ３は物体側から負レンズＬ３１、正レンズＬ３２の順で接合された１枚の接合レンズよりなっている。
【００４５】
手ブレによる画像ブレを補正するときには、第２群を光軸と垂直な方向に移動している。
【００４６】
第１群Ｌ１、第３群Ｌ３をそれぞれ正レンズ１枚と負レンズ１枚で構成し、第２群を正レンズ２枚と負レンズ１枚で構成したのは、色消しに正レンズと負レンズがそれぞれ少なくとも１枚は必要であること、および、各レンズ群の軽量化のためである。
【００４７】
第１群を物体側から正レンズ、負レンズの順でレンズを配置するのは、第１群の物側主点がなるべくレンズ群より物体側に位置するようにするためで、これにより第１レンズ群の像側のレンズの有効径を小さくし、軽量化を行なっている。
【００４８】
第２群を物体側から１枚の正レンズと、負レンズ、正レンズの順で接合された１枚の接合レンズより構成したのは、これにより第２群全体としてテレタイプとなって物側主点が第２レンズ群より物体側に位置し、これにより第２レンズ群の像側のレンズの有効径を小型化している。
【００４９】
第３群は色消しおよび軽量化のため、正レンズ１枚と負レンズ１枚の２枚で構成している。
【００５０】
図３は本発明の対物レンズの数値実施例３のレンズ断面図である。本実施例の各群のレンズ構成および、レンズ枚数については図２と同様である。
【００５１】
図４は本発明の対物レンズを有したレンズ系の数値実施例４のレンズ断面図である。図４のレンズ系は防振機能を有した前記図１の対物レンズＯＢと接眼レンズＥＢとを有している。
【００５２】
接眼レンズＥＢは、入射側から順に、入射側に凹でかつ入射側の面のパワーが射出側の面より強い１枚の負レンズＬ４１、射出側に凸面を向けた１枚のメニスカス状の正レンズＬ４２、射出側に凸面を向けたメニスカス形状で全体として正の屈折力の接合レンズＬ４３ａ、正レンズＬ４５、入射側に凸面を向けたメニスカス形状で全体として正の屈折力の接合レンズＬ４６ａより構成されている。
【００５３】
接眼レンズＥＢは全体として正の屈折力となっている。接合レンズＬ４３ａは両レンズ面が凹面の負レンズＬ４３と両レンズ面が凸面の正レンズＬ４４より成っている。
【００５４】
接合レンズＬ４６ａは入射側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズＬ４６と入射側に凸面を向けた正レンズＬ４７より成っている。
【００５５】
本実施例では対物レンズＯＢで形成した正立の物体像を接眼レンズＥＢで観察する観察系を構成している。
【００５６】
図５は図４の観察系を１対用い、双眼鏡に適用したときの光学系の要部断面図である。
【００５７】
同図では正立光学系ＰとしてポロII型プリズムを用いた場合を示している。同図では対物レンズＯＢＪＲ（ＯＢＪＬ）によって形成した物体像を正立光学系ＰＲ（ＰＬ）を介して正立像として正の屈折力の接眼レンズＯＣＬＲ（ＯＣＬＬ）を介して観察している。
【００５８】
図５において、左右２つの正立光学系ＰＲ、ＰＬはそれぞれ３つの直角プリズムを接合して構成されるポロII型プリズムにより構成されており、常時固定の左右２つの対物レンズＯＢＪＲ、ＯＢＪＬの光軸ＯＡＲ、ＯＡＬ（回転中心ＣＲ、ＣＬ）を中心として、左右２つの正立光学系ＰＲ、ＰＬおよび左右２つの接眼レンズＯＣＬＲ、ＯＣＬＬを回転させて眼幅調整を行なうよう構成されている。左右２つの対物レンズＯＢＪＲ、ＯＢＪＬの光軸ＯＡＲ、ＯＡＬを常時固定とすることで、左右２つの対物レンズの第１群Ｌ１、第２群Ｌ２の不図示の可動連動機構を構成容易としている。
【００５９】
更に、左右２つの正立光学系ＰＲ、ＰＬの大直角プリズムＤＰＲ、ＤＰＬの頂点ＡとＢを互いに向き合うように配置することにより、正立光学系ＰＲ、ＰＬの出っ張りが少ない全体として小型な双眼鏡を構成している。
【００６０】
本実施例の双眼鏡において、防振機能を有した左右２つの対物レンズの該第１群、該第２群、該第３群のうちの少なくともいずれか一つの群を光軸と垂直な方向に移動して、左右の光軸調整を行なっている。
【００６１】
更に、前記双眼鏡において、防振機能を有した左右２つの前記対物レンズの該正立光学系は入射光軸と射出光軸がずれている。
【００６２】
図６は本発明の数値実施例１の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図を示す。図７は本発明の数値実施例２の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図を示す。図８は本発明の数値実施例３の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図を示す。図９は本発明の数値実施例４の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図を示す。
【００６３】
図１０は本発明の数値実施例１の各群を光軸に対して垂直な方向に移動したときの中心の横収差図の比較を示したもので、（ａ）は基準位置、（ｂ）は第１群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｃ）は第２群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｄ）は物体側の光線フレ角が０．３°となるときの第２群を平行偏心させた場合、（ｅ）は第３群を０．５ｍｍ平行偏心させた場合である。
【００６４】
ここで、第１群の偏心時の光学性能の評価を第１群のシフト量０．５ｍｍで行なうのは、光軸調整を行なう際の偏心群のシフト量が最大０．５ｍｍ程度であることからであり、また、第２群の偏心時の光学性能の評価を物体側で光線フレ角が０．３°となるときで行なうのは、人間の手ブレの９０％が０．３°以内に収まるという過去の実験データからである。
【００６５】
図１１は数値実施例２の各群を光軸に対して垂直な方向に移動したときの中心の横収差図の比較を示したもので、（ａ）は基準位置、（ｂ）は第１群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｃ）は第２群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｄ）は物体側の光線フレ角が０．３°となるときの第２群を平行偏心させた場合、（ｅ）は第３群を０．５ｍｍ平行偏心させた場合である。
【００６６】
図１２は数値実施例３の各群を光軸に対して垂直な方向に移動したときの中心の横収差図の比較を示したもので、（ａ）は基準位置、（ｂ）は第１群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｃ）は第２群を０．５ｍｍ平行偏心させたとき、（ｄ）は物体側の光線フレ角が０．３°となるときの第２群を平行偏心させた場合、（ｅ）は第３群を０．５ｍｍ平行偏心させた場合である。
【００６７】
本発明の目的とする対物レンズ及びそれを用いた双眼鏡は以上の構成により達成されるが、更に好ましくは次の構成のうち少なくとも一つを満足させるのが良い。
【００６８】
（ア−１）全系の焦点距離をｆ、第１群の焦点距離をｆ1としたとき
０．８＜ｆ1／ｆ＜１．２ ‥‥‥（１）
の条件式を満足することである。
【００６９】
条件式（１）は本発明の対物レンズの全系の焦点距離ｆと第１群の焦点距離ｆ1の比について限定したもので、条件式（１）の下限値を超える領域では、第１レンズ群の焦点距離が短くなりすぎ、その結果第１レンズ群で高次収差の発生が大きくなって不都合であり、また、上限を超える領域では、第１レンズ群の正のパワーが弱くなりすぎ、第１レンズ群から射出される軸外光線の収束範囲が大きくなり、第２群の有効径が大きくなってしまい好ましくない。
【００７０】
（ア−２）第２群の焦点距離をｆ２としたとき
０．６３９≦ｆ２／ｆ＜０．９ ・・・・・（２）
の条件式を満足することである。
【００７１】
条件式（２）は本発明の対物レンズの全系の焦点距離ｆと第２群の焦点距離ｆ2の比について限定したもので、条件式（２）の下限値を超える領域では、第２レンズ群の焦点距離が短くなりすぎ、その結果第２レンズ群で高次収差の発生が大きくなって不都合であり、また、上限を超える領域では、第２レンズ群の正のパワーが弱くなりすぎ、防振作動時の第２群のシフト量が大きくなってしまい好ましくない。
【００７２】
（ア−３）第３群の焦点距離をｆ3としたとき
０．２＜｜ｆ3／ｆ｜＜０．６ ‥‥‥（３）
の条件式を満足することである。
【００７３】
条件式（３）は本発明の対物レンズの全系の焦点距離ｆと第３群の焦点距離ｆ3の比について限定したもので、条件式（３）の下限値を超える領域では、第３レンズ群のパワーが強くなって第３群の横倍率が大きくなり、第１群、第２群で発生した収差が大きな横倍率で拡大されてしまうため、全体として無偏心時の収差の発生が大きくなり、また、上限を超える領域では、第３群の負のパワーが弱くなりすぎ、防振作動時の第２群のシフト量が大きくなってしまい好ましくない。
【００７４】
（ア−４）第１群と第２群の主点間隔即ち第１群の像側主点と第２群の物側主点の主点間隔をｅ12としたとき
０．１５＜ｅ12／ｆ＜０．３５ ‥‥‥（４）
の条件式を満足することである。
【００７５】
条件式（４）は本発明の対物レンズの全系の焦点距離ｆと、第１群と第２群の主点間隔ｅ12の比について限定したもので、条件式（４）の下限値を超える額域では、第２レンズ群の物体側のレンズの有効径が大きくなって重量が増加してしまい、また、上限を超える領域では、バックフォーカスが短くなり正立光学系を配置するのに不都合となる。
【００７６】
（ア−５）第２群と第３群の主点間隔即ち第２群の像側主点と第３群の物側主点の主点間隔をｅ23としたとき
０．１＜ｅ23／ｆ＜０．３ ‥‥‥（５）
の条件式を満足することである。
【００７７】
条件式（５）は本発明の対物レンズの全系の焦点距離ｆと、第２群と第３群の主点間隔ｅ23の比について限定したもので、条件式（５）の下限値を超える領域では、第３レンズ群の有効径が大きくなるために対物レンズ全体の重量が増加してしまい、更に、手ブレ補正作動時の第２群のシフト量が大きくなってしまい、また、上限を超える領域では、バックフォーカスが短くなり正立光学系を配置するのに不都合となる。
【００７８】
（ア−６）前記正立光学系の長さを空気換算したときの物体側の第１面から近軸像面までの距離をＬ、全系の焦点距離をｆとするとき
Ｌ／ｆ＜０．９ ‥‥‥（６）
なる条件を満足することである。
【００７９】
条件式（６）は本発明の対物レンズのテレ比について限定したもので、条件式（６）の上限を超えると全長が長くなって好ましくないため、条件式（６）を満たすことが望ましい。
【００８０】
（ア−７）前記第１群、第２群、第３群の３次の球面収差係数をＩ1，Ｉ2，Ｉ3、該第１群、第２群、第３群の３次のコマ収差係数をII1，II2，II3とするとき、
｜Ｉ1｜＜３ ｜II1｜＜４
｜Ｉ2｜＜３および｜II2｜＜４
｜Ｉ3｜＜３ ｜II3｜＜４
‥‥‥（７）
なる条件を満足することである。
【００８１】
次に条件式（７）の意味について説明を行なう。
【００８２】
松居吉哉氏の「偏心の存在する光学系の３次収差論」（ＪＯＥＭ技術テキスト）には次のようなことが書かれている。
【００８３】
任意のエレメントが平行移動することによって発生する収差について述べる。図１４のように第νエレメントが微小量Ｅνだけ平行移動したとする。
【００８４】
偏心により横収差に付け加わる項は次のように表される。
【００８５】
【数１】
α’：レンズ最終面通過後の物体近軸光線の光軸とのなす角
Ｒ ：物体側主平面上に換算した入射瞳半径
φR ：Ｒのａｚｉｍｕｔｈ
ω ：物点と物体側主点Ｈとを結ぶ直線が基準軸となす角
φω：ωのａｚｉｍｕｔｈ
Ｎ ：物界の屈折率
および、
【００８７】
【数２】
である。
【００８９】
ＩからＶは３次収差係数、Ｐはペッツヴァール和、ｋはエレメントの個数を表す。上記の（ΔＥ）νから（IIＥ）νは偏心による影響を表す偏心収差係数で、それぞれ次のような内容の結像の欠陥を代弁する働きをする。
【００９０】
（ΔＥ）ν：プリズム作用（像の横ずれ）
（ＶＥ１）ν ，（ＶＥ２）ν：回転対称な歪曲
（IIIＥ）ν ，（ＰＥ）ν：回転非対称な非点収差、像面の傾き
（IIＥ）ν：軸上にも現れる回転非対称なコマ収差
条件式（８）から明らかなように偏心量Ｅνは右辺全体にかかるので、偏心によって発生する収差の量はＥνに比例する。
【００９１】
双眼鏡は画角が狭いため、特に中心の偏心コマ収差に着目し、以下では偏心コマ収差係数の絶対値の大きさについて考察する。
【００９２】
偏心コマ収差係数（IIＥ）νは次のようにまとめることができる。
【００９３】
【数３】
ここで、
【００９５】
【数４】
であり、また、φνは第νエレメントのパワー、ｈνと
【００９７】
【外１】
はそれぞれ第νエレメントにおける物体近軸光線の入射高、瞳近軸光線の入射高である。
【００９９】
条件式（１０）の絶対値が小さくなるための条件として次のことが考えられる。
【０１００】
ｉ）各群の３次収差係数Ｉ、IIの絶対値がそれぞれ小さいこと
ii）αν ，ｈν ，
【０１０１】
【外２】
の絶対値がそれぞれ小さいことにより▲１▼式と▲２▼式のそれぞれの絶対値がともに小さくなっていること
である。
【０１０３】
ii）の条件について説明する。▲１▼式の絶対値を小さくするためαν ，
【０１０４】
【外３】
の絶対値を小さくすることを考えると、レンズ構成が物体側から正正負であることから、α2 ，
【０１０６】
【外４】
の絶対値をそれぞれ小さくしたとき、第１群のパワーが弱くなり、したがってｈ2 ，
【０１０８】
【外５】
の絶対値がそれぞれ大きくなり、第２群の偏心コマ収差係数の▲２▼式の項の絶対値が大きくなる可能性が強くなるため、第２群の偏心コマ収差係数の絶対値を小さくできるとは限らない。
【０１１０】
また、▲２▼式の絶対値を小さくするためにｈν ，
【０１１１】
【外６】
の絶対値をそれぞれ小さくすることを考えると、レンズ構成が物体側から正正負であることから、ｈ2 ，
【０１１３】
【外７】
の絶対値をそれぞれ小さくしたとき、第１群のパワーが大きくなり、したがって第１群の偏心コマ収差係数の▲２▼式の項の絶対値が大きくなる可能性が強くなり、第１群の偏心コマ収差係数が大きくなる可能性が強くなる。
【０１１５】
以上のことから、ii）の条件式を満足させることは容易ではないと言える。
【０１１６】
ｉ）の条件について説明する。偏心コマ収差係数の式（１０）から、各群の３次収差係数Ｉ、IIの絶対値をそれぞれ小さくすれば偏心コマ収差係数の絶対値は小さくできると考えられる。
【０１１７】
ここで、条件式（１）から（３）により、各群のパワーはある値より小さくとることができないため、３次収差係数Ｉ、IIをある値より小さくすることができない。また、３次収差係数ＩとIIには次の従属関係がある。
【０１１８】
IIν ＝Ｊ・Ｉν
ここで係数のＪは近軸追跡から計算される値である。このため、Ｉの絶対値を小さくすればIIの絶対値も小さくなる。
【０１１９】
以上のことから、３次収差係数Ｉ、IIは条件式（７）を満足するできるだけ小さい値であることが望ましいことがわかる。
【０１２０】
以上のように本発明によれば、対物レンズを構成する一部のレンズ群を平行偏心させることにより光軸調整を行ない、また、それとは別のレンズ群を平行偏心させることにより防振を行ない、それぞれのレンズ群の平行偏心時に光学性能の劣化が小さい該対物レンズを有した双眼鏡を達成することができる。
【０１２１】
この他本発明によれば、手ブレ補正時に光学性能の劣化が小さい防振機能を有した対物レンズが実現できる。また、左右２つの前記対物レンズと左右２つの正屈折力の接眼レンズから構成される双眼鏡に関して、前記対物レンズの第１群を平行偏心させることにより左右の光軸調整を行なうことができ、また、第２群を平行偏心させることにより手ブレ補正を行なうことができ、更に、第１群、第２群をそれぞれ平行偏心させたときの光学性能の劣化の小さい防振機能を有した双眼鏡が実現できる。
【０１２２】
次に数値実施例を示す。数値実施例においてｒｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目の面と第（ｉ＋１）番目の面の間隔、ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目の光学部材のガラスの屈折率とアッベ数である。又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を各表に示す。
【０１２３】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｆｎｏが明るく、防振機能を有し、防振を行なわないときの基本の光学性能の改善を実現し、また、防振作動時において光学性能の劣化が小さく、更に、あるレンズ構成においては偏心群のシフト量が小さい対物レンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対物レンズの数値実施例１のレンズ断面図
【図２】本発明の対物レンズの数値実施例２のレンズ断面図
【図３】本発明の対物レンズの数値実施例３のレンズ断面図
【図４】本発明の対物レンズの数値実施例４のレンズ断面図
【図５】本発明の数値実施例４のポロII型プリズムを挿入した場合のレンズの形状の説明図
【図６】本発明の数値実施例１の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図
【図７】本発明の数値実施例２の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図
【図８】本発明の数値実施例３の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図
【図９】本発明の数値実施例４の手ブレ補正を作動させないときの縦収差図
【図１０】本発明の数値実施例１の光軸調整時および手ブレ補正時の光軸上の横収差比較図
【図１１】本発明の数値実施例２の光軸調整時および手ブレ補正時の光軸上の横収差比較図
【図１２】本発明の数値実施例３の光軸調整時および手ブレ補正時の光軸上の横収差比較図
【図１３】本発明の対物レンズの屈折力配置の説明図
【図１４】本発明に係る防振光学系の光学原理の説明図
【符号の説明】
Ｌ１ 対物レンズの第１群
Ｌ２ 対物レンズの第２群
Ｌ３ 対物レンズの第３群
Ｐ 展開された正立光学系
４ 接眼レンズ
ＯＢＪＲ 右の対物レンズ群
ＯＢＪＬ 左の対物レンズ群
ＰＲ 右用ポロII型プリズム
ＰＬ 左用ポロII型プリズム
ＯＣＬＲ 右の接眼レンズ群
ＯＣＬＬ 左の接眼レンズ群
ＯＡＲ 右の対物レンズ群の光軸
ＯＡＬ 左の対物レンズ群の光軸
ＤＰＲ 右用ダハプリズム
ＤＰＬ 左用ダハプリズム
ＩＰ 像面
ＯＢ 対物レンズ
ＥＢ 接眼レンズ
Claims (5)
- 物体側から順に、正の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群と、該３つのレンズ群を介して形成される物体像を正立正像とする正立光学系とで構成される対物レンズであって、該第２群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズの２枚の単レンズよりなること、または、物体側から順に、１枚の正レンズと、負レンズ、正レンズが接合された１枚の接合レンズよりなること、該第２群を光軸と垂直な方向に移動させて像ブレを補正すること、該対物レンズ全系の焦点距離をｆ、該第１群の焦点距離をｆ １ 、該第２群の焦点距離をｆ ２ 、該第３群の焦点距離をｆ ３ としたとき、
０．８＜ｆ １ ／ｆ＜１．２
０．６３９≦ｆ ２ ／ｆ＜０．９
０．２＜｜ｆ ３ ／ｆ｜＜０．６
の条件式を満足することを特徴とする防振機能を有した対物レンズ。 - 対物レンズ全系の焦点距離をｆ、前記第１群の像側主点と前記第２群の物側主点の主点間隔をｅ１２としたとき、
０．１５＜ｅ１２／ｆ＜０．３５
の条件式を満足することを特徴とする請求項１の防振機能を有した対物レンズ。 - 対物レンズ全系の焦点距離をｆ、前記第２群の像側主点と前記第３群の物側主点の主点間隔をｅ２３としたとき、
０．１＜ｅ２３／ｆ＜０．３
の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２の防振機能を有した対物レンズ。 - 前記正立光学系の長さを空気換算したときの物体側の第１面から近軸像面までの距離をＬ、対物レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、
Ｌ／ｆ＜０．９
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項の防振機能を有した対物レンズ。 - 請求項１乃至４のいずれか１項の防振機能を有した対物レンズと正の屈折力の接眼レンズから構成されるレンズ系を観察者の左右眼用に１対有することを特徴とする双眼鏡。
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