WO2023218819A1 - 観察光学系および光学機器 - Google Patents

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WO2023218819A1
WO2023218819A1 PCT/JP2023/014333 JP2023014333W WO2023218819A1 WO 2023218819 A1 WO2023218819 A1 WO 2023218819A1 JP 2023014333 W JP2023014333 W JP 2023014333W WO 2023218819 A1 WO2023218819 A1 WO 2023218819A1
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WO
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optical system
prism
rotation
erecting
erecting prism
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PCT/JP2023/014333
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English (en)
French (fr)
Inventor
賢典 富田
Original Assignee
株式会社ニコンビジョン
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/02Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00Eyepieces; Magnifying glasses
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B5/00Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing

Definitions

  • the present invention relates to an observation optical system and an optical instrument.
  • the necessary rotation angle of the prism is large relative to the image blur correction angle, and there is a problem in that the optical performance deteriorates due to eccentric aberrations caused by the rotation of the prism.
  • the observation optical system includes, in order from the object side, an objective optical system, an erecting prism for erecting an image formed by the objective optical system, and an erecting prism for erecting an image formed by the objective optical system.
  • an eyepiece optical system for observing an image formed by the objective optical system the observation optical system correcting the image by rotating the erecting prism from a predetermined position, , the rotation center for rotating the erecting prism is the intersection of the surface of the erecting prism closest to the objective optical system and the optical axis of the objective optical system when the erecting prism is located at the predetermined position. from the position of the erecting prism in the direction along the optical axis of the objective optical system.
  • the observation optical system includes, in order from the object side, an objective optical system, an erecting prism for erecting an image formed by the objective optical system, and an erecting prism for erecting an image formed by the objective optical system.
  • an eyepiece optical system for observing an image formed by the objective optical system the observation optical system correcting the image by rotating the erecting prism from a predetermined position, , the center of rotation for rotating the erecting prism is the surface of the erecting prism closest to the objective optical system and the surface of the objective lens closest to the erecting prism when the erecting prism is located at the predetermined position. It is located between the surface closest to the surface.
  • An optical instrument according to the present invention includes the observation optical system described above.
  • FIG. 3 is a side view showing the lens configuration of the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the lens configuration of the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 3 is an optical path diagram of the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of an erecting prism of the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 3 is a diagram showing the prism rotation center position of the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 4 is a diagram of various aberrations before the prism rotation of the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 3 is a diagram of lateral aberration before prism rotation of the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 3 is a diagram of lateral aberration after prism rotation of the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 3 is a diagram showing a spot diagram before prism rotation of the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 7 is a diagram showing a spot diagram after the prism rotation of the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 7 is a lateral aberration diagram after the prism rotation of the observation optical system according to the second example.
  • FIG. 7 is a diagram showing a spot diagram after the prism rotation of the observation optical system according to the second example.
  • FIG. 7 is a diagram of transverse aberration after prism rotation of the observation optical system according to the third example.
  • FIG. 7 is a diagram showing a spot diagram after prism rotation of the observation optical system according to the third example.
  • FIG. 7 is a diagram of lateral aberration after prism rotation of the observation optical system according to the fourth example. It is a figure which shows the spot diagram after prism rotation of the observation optical system based on 4th Example.
  • FIG. 7 is a side view showing a lens configuration of an observation optical system according to a fifth example.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a lens configuration of an observation optical system according to a fifth example.
  • FIG. 7 is a diagram showing the prism rotation center position of the observation optical system according to the fifth example.
  • FIG. 7 is a diagram of various aberrations before the prism rotation of the observation optical system according to the fifth example.
  • FIG. 7 is a diagram of lateral aberration before prism rotation of the observation optical system according to the fifth example.
  • FIG. 7 is a diagram of lateral aberration after prism rotation of the observation optical system according to the fifth example. It is a figure which shows the spot diagram before prism rotation of the observation optical system based on 5th Example. It is a figure which shows the spot diagram after prism rotation of the observation optical system based on 5th Example.
  • FIG. 7 is a diagram of lateral aberration after prism rotation of the observation optical system according to the sixth example. It is a figure which shows the spot diagram after prism rotation of the observation optical system based on 6th Example.
  • FIG. 7 is a diagram of lateral aberration after prism rotation of the observation optical system according to the seventh example. It is a figure which shows the spot diagram after prism rotation of the observation optical system based on 7th Example.
  • FIG. 7 is a diagram of lateral aberration after prism rotation of the observation optical system according to the fifth example. It is a figure which shows the spot diagram before prism rotation of the observation optical system based on 5th Example. It is a figure which shows the spot diagram
  • FIG. 12 is a diagram of lateral aberration after prism rotation of the observation optical system according to the eighth example. It is a figure which shows the spot diagram after prism rotation of the observation optical system based on 8th Example.
  • FIG. 7 is a transverse aberration diagram after prism rotation of the observation optical system according to the first reference example. It is a figure which shows the spot diagram after prism rotation of the observation optical system based on 1st reference example.
  • FIG. 7 is a diagram of lateral aberration after prism rotation of the observation optical system according to the second reference example. It is a figure which shows the spot diagram after prism rotation of the observation optical system based on a 2nd reference example.
  • FIG. 7 is a diagram of lateral aberration after prism rotation of the observation optical system according to the third reference example.
  • FIG. 12 is a diagram of lateral aberration after prism rotation of the observation optical system according to the fourth reference example. It is a figure which shows the spot diagram after prism rotation of the observation optical system based on the 4th reference example. It is a transverse aberration diagram after prism rotation of the observation optical system according to the fifth reference example. It is a figure which shows the spot diagram after prism rotation of the observation optical system based on the 5th reference example.
  • FIG. 12 is a diagram of lateral aberration after prism rotation of the observation optical system according to the sixth reference example.
  • FIG. 7 is a table showing specification data of observation optical systems according to the first to fourth embodiments and the first to third reference examples. 7 is a graph showing the relationship between the image blur correction angle and the rotation angle of the prism at each rotation center position P0 to P6. FIG. 7 is a graph showing the relationship between image blur correction angle and angular deviation at each rotation center position P0 to P6. FIG. FIG. 7 is a table showing specification data of observation optical systems according to fifth to eighth embodiments and fourth to sixth reference examples. 7 is a graph showing the relationship between the image blur correction angle and the prism rotation angle at each rotation center position Q0 to Q6. FIG.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between image blur correction angle and angular deviation at each rotation center position Q0 to Q6.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a rotation angle and an image blur correction angle of a prism in an observation optical system.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the coordinates of each point on an erecting prism before prism rotation in the observation optical system.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the coordinates of each point on the erecting prism after the prism rotation in the observation optical system.
  • FIG. 3 is a developed diagram of an erecting prism in the observation optical system.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the arrangement of the objective optical system and the erecting prism after the prism rotation in the observation optical system.
  • FIG. 3 is a diagram showing the back focus of the objective optical system in the observation optical system. It is a sectional view of binoculars.
  • the binoculars BFG include two observation optical systems LS1, LS1 for observing objects, and a mirror body BD that holds the two observation optical systems LS1, LS1 arranged in parallel on the left and right. It consists of a main body.
  • the two observation optical systems LS1 and LS1 each include an objective optical system OBL1 that condenses an incident light beam to form an image, and an erecting prism PR1 that erects the image formed by the objective optical system OBL1.
  • an eyepiece optical system EPL1 for observing the image formed by the objective optical system OBL1.
  • light from an object is collected by the objective optical system OBL1 and reaches the erecting optical system PR1.
  • the light that has reached the erecting optical system PR1 is reflected multiple times by the erecting optical system PR1 and is guided to the eyepiece optical system EPL1. Thereby, the observer can observe the image of the object as an erect image via the eyepiece optical system EPL1.
  • the erecting prism PR1 in the two observation optical systems LS1 and LS1 rotates around a predetermined rotation center position (point P0 in the figure) when camera shake or the like occurs, and is formed by the objective optical system OBL1.
  • Image correction image blur correction
  • the erecting prism PR1 is rotationally driven by a rotating device (not shown) including a stepping motor, a rotary actuator, a voice coil motor, and the like.
  • observation optical system LS1 includes, in order from the object side, an objective optical system OBL1, an erecting prism PR1 for erecting an image formed by the objective optical system OBL1, and an image formed by the objective optical system OBL1.
  • the observation optical system includes an eyepiece optical system EPL1 for observation, and performs image correction by rotating an erecting prism PR1 from a predetermined position.
  • the center of rotation for rotating the erecting prism PR1 is the surface of the erecting prism PR1 closest to the objective optical system OBL1 (referred to as "front prism surface PR11a") when the erecting prism PR1 is located at a predetermined position. It is located within a distance range of one quarter or less of the length of the erecting prism PR1 in the direction along the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1 from the position of the intersection with the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1.
  • the predetermined position of the erecting prism PR1 refers to the position of the erecting prism PR1 when the front prism surface PR11a of the erecting prism PR1 is perpendicular to the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1.
  • the prism reference position it is also referred to as the prism reference position.
  • the rotation angle of the erecting prism PR1 when it is at the prism reference position is 0 [°].
  • the center of rotation of the erecting prism PR1 is the surface of the erecting prism PR1 closest to the objective optical system OBL1 (front prism surface PR11a) and the objective optical system when the erecting prism PR1 is located at a predetermined position (prism reference position).
  • a straight line passing through the intersection of OBL1 with optical axis Z11 and the intersection of the surface of erecting prism PR1 closest to eyepiece optical system EPL1 (referred to as "rear prism surface PR12a") and optical axis Z12 of eyepiece optical system EPL1 Preferably located at the top.
  • the center of rotation of the erecting prism PR1 is preferably located within the erecting prism PR1. That is, the rotation center of the erecting prism PR1 is a length of 4 in the direction along the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1 of the erecting prism PR1 from the intersection of the front prism surface PR11a and the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1.
  • a virtual plane perpendicular to the optical axis Z11 is set at a position separated by 1/2, it is preferable that the prism be located within the erecting prism PR1 sandwiched between the virtual plane and the front prism surface PR11a.
  • observation optical system LS1 satisfies the following conditional expression (A1).
  • the angular magnification of the objective optical system.
  • Conditional expression (A1) is a conditional expression regarding the angular magnification of observation optical system LS1. If the lower limit of conditional expression (A1) is not reached, a sufficient image blur correction angle cannot be obtained for the rotation angle of the erecting prism PR1. If the upper limit of conditional expression (A1) is exceeded, the image blur correction angle with respect to the rotation angle of the erecting prism PR1 becomes too large, and the fluctuation of the image due to the rotation of the erecting prism PR1 increases, making it difficult to obtain a good image. cannot be observed.
  • conditional expression (A1) when the observation optical system LS1 satisfies conditional expression (A1), it is possible to obtain a sufficient image blur correction angle with respect to the rotation angle of the erecting prism PR1, and a good image can be observed during image blur correction. can do.
  • observation optical system LS1 As the observation optical system according to the second embodiment, the observation optical system LS1 shown in FIG. 1 will be referred to.
  • This observation optical system LS1 includes, in order from the object side, an objective optical system OBL1, an erecting prism PR1 for erecting an image formed by the objective optical system OBL1, and an image formed by the objective optical system OBL1.
  • the observation optical system includes an eyepiece optical system EPL1 for observation, and performs image correction by rotating an erecting prism PR1 from a predetermined position.
  • the center of rotation for rotating the erecting prism PR1 is the surface of the erecting prism PR1 closest to the objective optical system OBL1 (front prism surface PR11a) when the erecting prism PR1 is located at a predetermined position (prism reference position). and the surface of the objective optical system OBL1 that is closest to the objective optical system OBL1.
  • observation optical system LS1 observation optical system according to the second embodiment
  • the center of rotation of the erecting prism PR1 is the surface of the erecting prism PR1 closest to the objective optical system OBL1 (front prism surface PR11a) and the objective optical system when the erecting prism PR1 is located at a predetermined position (prism reference position).
  • a predetermined position prism reference position
  • the objective optical system Preferably, it is located on the optical axis Z11 of the system OBL1.
  • observation optical system LS1 satisfies the above conditional expression (A1).
  • conditional expression (A1) it is possible to obtain a sufficient image blur correction angle for the rotation angle of the erecting prism PR1, and a good image can be observed during image blur correction. can do.
  • the observation optical system LS1 is an anti-vibration optical system having an anti-vibration function, and is used, for example, as an optical system for observation such as a telescope, binoculars, or a laser range finder.
  • a telescope optical system is configured by providing a single observation optical system LS1
  • a binocular optical system is configured by providing a pair of observation optical systems LS1 on the left and right (X-axis direction). be done.
  • the observation optical system LS1 includes, in order from the object side, an objective optical system OBL1, an erecting prism PR1, and an eyepiece optical system EPL1.
  • the subject light incident on the observation optical system LS1 passes through the objective optical system OBL1 and the erecting prism PR1, and forms a subject image (erecting image) as an intermediate image on the imaging plane IM.
  • the subject image formed on the imaging plane IM is magnified by the eyepiece optical system EPL1 and observed by an observer who places his eyes at the eyepoint EP.
  • the objective optical system OBL1 includes, in order from the object side, a first objective lens OL11 made of a cemented lens and having a positive refractive power, a second objective lens OL12 made of a single lens and having a positive refractive power, and a single lens. and a third objective lens OL13 having negative refractive power.
  • the erecting prism PR1 is composed of an auxiliary prism PR11 and a roof prism PR12 arranged with a predetermined gap (air interval) from the auxiliary prism PR11.
  • the auxiliary prism PR11 and the roof prism PR12 are arranged such that the front prism surface PR11a of the auxiliary prism PR11 and the rear prism surface PR12a of the roof prism PR12 are parallel to each other.
  • the light emitted from the objective optical system OBL enters the auxiliary prism PR11 from the front prism surface PR11a, is reflected multiple times within the auxiliary prism PR11, and then passes through the gap with the roof prism PR12. and enters the roof prism PR12.
  • the light that has entered the roof prism PR12 is reflected multiple times within the roof prism PR12, and then exits from the rear prism surface PR12a and heads toward the eyepiece optical system EPL1.
  • the erecting prism PR1 shown in FIG. 4 is different from its actual shape, and the gap between the auxiliary prism PR11 and the roof prism PR12 is also shown larger than it actually is.
  • the rotation center of the erecting prism PR1 is set as follows, for example.
  • FIG. 5 shows the erecting prism PR1 located at the reference position and seven rotation centers P0 to P6.
  • the rotation center P1 is located at the intersection of the front prism surface PR11a of the erecting prism PR1 and the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1
  • the rotation center P5 is located at the rear prism surface PR12a of the erecting prism PR1.
  • the optical axis Z12 of the eyepiece optical system EPL1 is set as follows, for example.
  • FIG. 5 shows the erecting prism PR1 located at the reference position and seven rotation centers P0 to P6.
  • the rotation center P1 is located at the intersection of the front prism surface PR11a of the erecting prism PR1 and the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1
  • the rotation center P5 is located at the rear prism surface PR12a of the erecting pris
  • the seven rotation centers P0 to P6 are the position of the rotation center P1 (the intersection of the front prism surface PR11a and the optical axis Z11) and the position of the rotation center P5 (the intersection of the rear prism surface PR12a and the optical axis Z12). position) on a virtual straight line (referred to as a "prism penetrating virtual straight line").
  • the rotation center P0 is located outside the erecting prism PR1 and between the front prism surface PR11a and the surface of the objective optical system OBL1 closest to the erecting prism PR1. Further, the rotation center P0 is a distance (L1 /4) away. Specifically, when a virtual plane perpendicular to the optical axis Z11 is set between the erecting prism PR1 and the objective optical system OBL1 at a distance of L1/4 from the position of the rotation center P1, the virtual plane The center of rotation P0 is located at the intersection of the virtual line passing through the prism and the virtual straight line passing through the prism.
  • the other four rotation centers P2, P3, P4, and P6 are located inside the erecting prism PR1.
  • the rotation center P2 is a distance (L1/4) from the position of the rotation center P1 (front prism surface PR11a) to the length L1 in the direction along the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1 of the erecting prism PR1. ) located a distance away. Specifically, when a virtual plane perpendicular to the optical axis Z11 is set at a position L1/4 away from the rotation center P1 inside the erecting prism PR1, the virtual plane and the virtual straight line passing through the prism are The rotation center P2 is located at the intersection of .
  • the rotation center P4 is located at a distance of 3 ⁇ L1/2 from the position of the rotation center P1.
  • the rotation center P6 is located at a distance of L1/8 from the position of the rotation center P1.
  • the four rotation centers P0, P1, P2, and P6 out of the seven rotation centers P0 to P6 are located between the front prism surface PR11a of the erecting prism PR1 and the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1, respectively. It is located within a distance range of one quarter or less of the length of the erecting prism PR1 in the direction along the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1 from the position of the intersection. Note that the rotation center of the erecting prism PR1 does not have to be set on the virtual straight line passing through the prism.
  • the rotation center when setting the rotation center between the erecting prism PR1 and the objective optical system OBL1, the rotation center may be set on the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1. Further, the length L1 may be the length between the position of the rotation center P1 and the position of the rotation center P5 on the virtual straight line passing through the prism.
  • the erecting prism PR1 rotate in all directions around the rotation center position.
  • the deflection in the pitch direction is important, so the erecting prism PR1 It may be configured to be rotatable only in the periphery.
  • the rotation axis in the yaw direction and the rotation axis in the pitch direction do not necessarily need to intersect at one point.
  • the eyepiece optical system EPL1 includes, in order from the object side, a first eyepiece EL11 made of a cemented lens and having a negative refractive power, a second eyepiece EL12 made of a cemented lens and having a positive refractive power, and a cemented lens.
  • the third eyepiece EL13 is made of a single lens and has a positive refractive power
  • the fourth eyepiece EL14 is made of a single lens and has a positive refractive power.
  • the erecting prism PR1 is rotated from the prism reference position around the rotation center position (for example, rotation center P1) (here, the X-axis passing through the rotation center position (the rotation angle is ⁇ ), and the image blur correction angle u is obtained.
  • the rotation angle ⁇ and the image blur correction angle u of the erecting prism PR1 have positive values when rotated clockwise in FIG. 49 and the like, and negative values when rotated counterclockwise.
  • the image blur correction angle u can be calculated as follows. The calculation procedure will be explained below with reference to FIGS. 50 to 54. As shown in FIGS. 50 and 51, the image blur correction angle with respect to the rotation angle of the erecting prism PR1 is calculated by tracing back the light ray from the eyepiece optical system EPL1 side.
  • FIG. 50 shows the coordinates of points A to D before rotation of the erecting prism PR1
  • FIG. 51 shows the coordinates of points E, G, and I after rotation of the erecting prism PR1.
  • Point A shown in FIG. 50 indicates a ray of light that is incident from the eyepiece optical system EPL1 side along its optical axis Z12 to the rear prism surface PR12a of the erecting prism PR1 located at the prism reference position ("reverse tracking before prism rotation”). This is the point of incidence (referred to as the "prism rotation anterior eye side entrance point") of the "incident ray", and its coordinates are (Za, Ya).
  • Point B is a point corresponding to the position of the corner of the roof prism PR12 before the prism rotation, and its coordinates are (Zb, Yb).
  • Point C is a ray of light ("before prism rotation” This is the exit point (referred to as the "object-side exit point before prism rotation") of the "reverse tracing exit ray", and its coordinates are (Zc, Yc).
  • Point D is a point corresponding to the position of the corner of the auxiliary prism PR11 before the prism rotation, and its coordinates are (Zd, Yd).
  • Point E shown in FIG. 51 indicates a ray incident from the eyepiece optical system EPL1 side along its optical axis Z12 to the rear prism surface PR12a of the erecting prism PR1 after rotation by the angle ⁇ ("reverse tracing after prism rotation").
  • the point of incidence (referred to as the "incoming ray") (referred to as the "eye-side entrance point after prism rotation"), and its coordinates are (Ze, Ye).
  • Point G is the ray that emerges from the front prism surface PR1 of the erecting prism PR1 when the back-traced incident ray after the prism rotation that entered the eye-side incident point (point E) after the prism rotation is further traced back.
  • Point I corresponds to the position of the intersection between the front prism surface PR11a of the auxiliary prism PR11 after the prism rotation and the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1, and its coordinates are (Zi, Yi).
  • points and coordinates moved after the erecting prism PR1 rotates are marked with a dash (').
  • points A, B, C, and D move to points A', B', C', and D', respectively.
  • the coordinates (Za', Ya'), (Zb', Yb'), (Zc', Yc'), and (Zd', Yd') of each moved point are calculated by the following formulas (1) to (4), respectively. It can be found by
  • the distance dh3 (see FIG. 52) between the point A and the point B after the rotation of the erecting prism PR1 can be determined by the following equation (6).
  • the distance dh3' between the point E and the point B' after the rotation of the erecting prism PR1 can be determined by the following equation (7).
  • the amount of positional deviation ⁇ h (see FIG. 52) between the prism rotation anterior eye-side incidence point and the prism rotation post-eye side incidence point on the rear prism surface PR12a is calculated by the following formula. It can be obtained from (8).
  • FIG. 52 shows a developed view of the erecting prism PR1, which is considered to be a parallel flat plate.
  • a virtual line LN1 shown as a solid line in FIG. 52 is incident on the eye side incidence point (point E) after the prism rotation on the rear prism surface PR12a as a back-tracking incident ray after the prism rotation, and on the object side after the prism rotation on the front prism surface PR11a. It shows the optical path of the light ray that is emitted from the exit point (point G) as a back-tracing emitted light ray after the prism has rotated.
  • the light ray represented by the virtual line LN1 is refracted at the rear prism surface PR12a, the boundary between the roof prism PR12 and the auxiliary prism PR11, and the front prism surface PR11a.
  • the shift amount of the light beam at the roof prism PR12 is assumed to be ⁇ P1
  • the shift amount of the light beam at the auxiliary prism PR11 is assumed to be ⁇ P2.
  • the glass path lengths of the roof prism PR12 and the auxiliary prism PR11 are respectively d1 and d2
  • the refractive indices of the roof prism PR12 and the auxiliary prism PR11 are n1 and n2, respectively
  • the refraction angles of the roof prism PR12 and the auxiliary prism PR11 are ⁇ 1' and d2, respectively.
  • the glass path length dt of the entire erecting prism PR1 including the air gap (air gap) between the roof prism PR12 and the auxiliary prism PR12 is determined by the following equation (14). Furthermore, the amount of deviation ⁇ S (see FIG. 52) when the glass path length dt is tilted by ⁇ [°] is determined by the following equation (15).
  • the deviation amount ⁇ (see FIG. 52) of the light beam exit position on the front prism surface PR1 of the erecting prism PR1 before and after the rotation of the erecting prism PR1 is determined by the following equation (16).
  • the coordinate values Zg and Yg of point G are determined by the following equations (19) and (20), respectively.
  • the amount of deviation ⁇ Z in the Z-axis direction and ⁇ Y in the Y-axis direction between the object-side injection point (point C) before prism rotation and the object-side injection point (point G) after prism rotation of the erecting prism PR1 is calculated by the following formula (21). and (22), respectively.
  • FIG. 53 shows the distance dop between the final surface of the objective optical system OBL1 (the surface closest to the erecting prism PR1) and the front prism surface PR11a of the erecting prism PR1 before rotation.
  • FIG. 54 shows the back focus bf1 of the objective optical system OBL1.
  • the distance Zot (see FIG. 54) between the focal position F' of the objective optical system OBL1 and the object point Ot is determined by the following equation (24).
  • the lateral magnification ⁇ of the objective optical system OBL1 is determined by the following formula (25), and the angular magnification ⁇ is determined by the following formula (26).
  • the image blur correction angle u finally obtained is determined by changing the angle by twice the tilt angle ( ⁇ ) in the erecting prism PR1 with respect to the rotation angle ⁇ of the erecting prism PR1, and further increasing the angular magnification in the objective optical system OBL1. Since the angle changes depending on ⁇ , it is determined by the following equation (27).
  • FIGS. 1 to 10 and Table 1 show an observation optical system LS1 according to a first embodiment used in a telescope or binoculars.
  • the observation optical system LS1 includes, in order from the object side, an objective optical system OBL1, an erecting prism PR1 for erecting an image formed by the objective optical system OBL1, and an objective optical system OBL1. It has an eyepiece optical system EPL1 for observing the formed image, and corrects the image by rotating the erecting prism PR1 from a predetermined position (prism reference position).
  • the center of rotation for rotating the erecting prism PR1 is the surface of the erecting prism PR1 closest to the objective optical system OBL1 (front prism surface PR11a) and the light of the objective optical system OBL1 when the erecting prism PR1 is located at a predetermined position.
  • the center of rotation P0 is located at a distance of one quarter of the length of the objective optical system OBL1 of the erecting prism PR1 in the direction along the optical axis Z11 from the point of intersection with the axis Z11 (see FIG. 5). ) located in
  • the rotation center P0 is the surface of the erecting prism PR1 closest to the objective optical system OBL1 (front prism surface PR11a) and the objective optical system OBL1 when the erecting prism PR1 is located at a predetermined position (prism reference position). It is located between the surface closest to the erecting prism PR1. Furthermore, the rotation center P0 is the intersection position of the front prism surface PR11a of the erecting prism PR1 and the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1, and the intersection position of the rear prism surface PR12a and the optical axis Z12 of the eyepiece optical system EPL1. It is located on a virtual straight line passing through the prism (virtual straight line passing through the prism).
  • the objective optical system OBL1 includes, in order from the object side, a first objective lens OL11 made of a cemented lens and having a positive refractive power, and a second objective lens OL11 made of a single lens and having a positive refractive power. It is composed of an objective lens OL12 and a third objective lens OL13 made of a single lens and having negative refractive power.
  • the first objective lens OL11 is a cemented lens of a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side and a biconvex lens.
  • the second objective lens OL12 is a positive meniscus lens with a convex surface facing the object side
  • the third objective lens OL13 is a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side.
  • the observation optical system LS1 emits the parallel light beam that has entered the objective optical system OBL1 from the object side as a parallel light beam toward the eyepoint EP via the erecting prism PR1 and the eyepiece optical system EPL1. It is afocal type.
  • the object light incident on the observation optical system LS1 passes through the objective optical system OBL1 and the erecting prism PR1, and forms an erect object image as an intermediate image on the imaging plane IM.
  • the subject image formed on the imaging plane IM is magnified by the eyepiece optical system EPL1 and observed by an observer who places his eyes at the eyepoint EP.
  • the erecting prism PR1 is composed of an auxiliary prism PR11 and a roof prism PR12 arranged with a predetermined gap (air interval) from the auxiliary prism PR11.
  • the auxiliary prism PR11 and the roof prism PR12 are arranged such that the front prism surface PR11a of the auxiliary prism PR11 and the rear prism surface PR12a of the roof prism PR12 are parallel to each other.
  • the light emitted from the objective optical system OBL1 enters the auxiliary prism PR11 from the front prism surface PR11a, is reflected multiple times within the auxiliary prism PR11, and then passes through the gap with the roof prism PR12. and enters the roof prism PR12.
  • the light that has entered the roof prism PR12 is reflected multiple times within the roof prism PR12, and then exits from the rear prism surface PR12a and heads toward the eyepiece optical system EPL1.
  • the eyepiece optical system EPL1 includes, in order from the object side, a first eyepiece EL11 made of a cemented lens and having a negative refractive power, a second eyepiece EL12 made of a cemented lens and having a positive refractive power, and a cemented lens.
  • the third eyepiece EL13 is made of a single lens and has a positive refractive power
  • the fourth eyepiece EL14 is made of a single lens and has a positive refractive power.
  • the first eyepiece lens EL11 is a cemented lens of a biconcave lens and a positive meniscus lens with a convex surface facing the object side.
  • the second eyepiece lens EL12 is a cemented lens of a biconcave lens and a biconvex lens.
  • the third eyepiece EL13 is a cemented lens of a biconvex lens and a negative meniscus lens with a concave surface facing the object side.
  • the fourth eyepiece EL14 is a positive meniscus lens with a convex surface facing the object side.
  • Tables 1 to 14 are shown below, which list the values of the specifications of the observation optical systems according to the first to eighth examples and the first to sixth reference examples, respectively.
  • the prism rotation angle is the rotation angle of the erecting prism required to obtain an image blur correction angle of 1.5°. The smaller this value is, the larger the image blur correction angle can be obtained with a smaller prism rotation angle.
  • the angular magnification ⁇ is the angular magnification of the objective optical system, and the larger the value, the larger the image blur correction angle can be obtained.
  • is the eye of the principal ray from an object point at infinity at the center of the field of view when the erecting prism is rotated around the rotation center to obtain an image stabilization angle of 1.5°.
  • the surface number is the number of each lens surface (including prism surfaces and virtual surfaces) counted from the object side
  • R is the radius of curvature of each lens surface
  • D is the distance between each lens surface
  • mm is generally used for the radius of curvature R, surface spacing D, and other lengths listed in all the specification values below, but the optical system can be expanded or reduced proportionally. Since equivalent optical performance can be obtained, it is not limited to this. Furthermore, the same symbols as in this example are used in the specification values of the second to eighth embodiments and the first to sixth reference examples, which will be described later.
  • Table 1 below shows each specification in the first example. Note that the radius of curvature R of the first to 24th surfaces in Table 1 corresponds to the symbols R1 to R24 assigned to the first to 24th surfaces in FIG. Further, the 15th surface is a virtual surface corresponding to the imaging plane IM on which an intermediate image (subject image) is formed, and the 24th surface is a virtual surface corresponding to the eyepoint EP. Further, the distance between the 23rd surface and the 24th surface is the distance (eye relief) from the final lens surface (23rd surface) to the eye point EP.
  • FIG. 6 shows various aberrations (spherical aberration, astigmatism, and distortion aberration) when the erecting prism is not rotated (when the image blur correction angle is 0.0°) in the observation optical system according to the first example. It is a diagram.
  • FIG. 7 is a diagram showing the lateral aberration when the erecting prism is not rotated (when the image blur correction angle is 0.0°) in the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 8 shows the results when the erecting prism is rotated around the rotation center P0 (when the prism rotation angle is 1.82°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the first embodiment. It is a figure showing transverse aberration.
  • g is g.
  • the vertical axis indicates a value normalized with the maximum value of the entrance pupil radius as 1, and the horizontal axis indicates the aberration in each ray in dioptres.
  • a solid line indicates a sagittal surface for each wavelength, and a broken line indicates a meridional surface for each wavelength.
  • the vertical axis indicates the angle of view [°]
  • the horizontal axis indicates the aberration in each light ray in dioptres.
  • the vertical axis indicates the angle of view [°]
  • the horizontal axis indicates the aberration ratio in percentage (% value).
  • Each lateral aberration diagram is displayed when the image height ratio RFH (Relative Field Height) is 1.00, 0.70, 0.50, 0.00, or 1.00, 0.70, 0.50, 0.00. , -0.50, -0.70, -1.00 (unit: ['] (minute)).
  • FIG. 9 is a diagram showing a spot diagram when the erecting prism is not rotated (when the image blur correction angle is 0.0°) in the observation optical system according to the first example.
  • FIG. 10 shows the results when the erecting prism is rotated around the rotation center P0 (when the prism rotation angle is 1.82°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the first embodiment.
  • It is a figure which shows a spot diagram.
  • Each spot diagram shows how much the rays of each wavelength of d-line, C-line, F-line, and g-line are angularly shifted from the principal ray at the eyepoint position (unit: ['] (minutes)).
  • Each spot diagram also shows a value ['] calculated by the root mean square (RMS) of the degree of variation in angular deviation. This point is the same for each spot diagram shown below, and duplicate explanation will be omitted.
  • RMS root mean square
  • the spot diagram shown in Figure 10 shows that the RMS value when the erecting prism is rotated around the rotation center P0 is suppressed to 12.3 ['], and in this respect as well, it has excellent optical performance. I understand that. As a result, excellent optical performance can be ensured even in telescopes and binoculars by installing the observation optical system of the first embodiment.
  • FIGS. 1 to 5 showing the observation optical system LS1 according to the first embodiment will be used to explain the observation optical system according to the second embodiment, and [lens data] will be omitted in Table 2.
  • the rotation center P1 is located at the intersection of the front prism surface PR11a of the erecting prism PR1 and the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1.
  • FIG. 11 shows the result when the erecting prism is rotated around the rotation center P1 (when the prism rotation angle is 2.05°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the second embodiment. It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 12 shows the result when the erecting prism is rotated around the rotation center P1 in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the second embodiment (when the prism rotation angle is 2.05°). It is a figure which shows a spot diagram.
  • FIGS. 1 to 5 showing the observation optical system LS1 according to the first embodiment will be used to explain the observation optical system according to the third embodiment, and [lens data] will be omitted in Table 3. As shown in FIG.
  • the center of rotation P6 is located on the virtual straight line penetrating the prism in the erecting prism PR1, from the intersection position of the front prism surface PR11a of the erecting prism PR1 and the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1 to L1/ Located at a distance of 8.
  • FIG. 13 shows the result when the erecting prism is rotated around the rotation center P6 (when the prism rotation angle is 2.19°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the third embodiment. It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 14 shows the results when the erecting prism is rotated around the rotation center P6 (when the prism rotation angle is 2.19°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the third embodiment. It is a figure which shows a spot diagram.
  • FIGS. 1 to 5 showing the observation optical system LS1 according to the first embodiment will be used to explain the observation optical system according to the fourth embodiment, and [lens data] will be omitted in Table 4. As shown in FIG.
  • the center of rotation P2 is located on the virtual straight line penetrating the prism in the erecting prism PR1, from the intersection position of the front prism surface PR11a of the erecting prism PR1 and the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1 to L1/ Located at a distance of 4.
  • FIG. 15 shows the results when the erecting prism is rotated around the rotation center P2 (when the prism rotation angle is 2.35°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the fourth embodiment. It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 16 shows the results when the erecting prism is rotated around the rotation center P2 (when the prism rotation angle is 2.35°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the fourth embodiment. It is a figure which shows a spot diagram.
  • FIGS. 17 and 18 show an observation optical system LS2 according to a fifth embodiment used in a telescope or binoculars.
  • the observation optical system LS2 includes, in order from the object side, an objective optical system OBL2, an erecting prism PR2 for erecting an image formed by the objective optical system OBL2, and an objective optical system OBL2. It has an eyepiece optical system EPL2 for observing the formed image, and corrects the image by rotating the erecting prism PR2 from a predetermined position (prism reference position).
  • the center of rotation for rotating the erecting prism PR2 is the surface of the erecting prism PR2 closest to the objective optical system OBL2 (front prism surface PR21a) and the light of the objective optical system OBL2 when the erecting prism PR2 is located at a predetermined position.
  • the center of rotation Q0 is located at a distance of one quarter of the length of the objective optical system OBL2 of the erecting prism PR2 in the direction along the optical axis Z21 from the position of the intersection with the axis Z21 (see FIG. 19). ) located in
  • the rotation center Q0 is the surface of the erecting prism PR2 closest to the objective optical system OBL2 (front prism surface PR21a) and the objective optical system OBL2 when the erecting prism PR2 is located at a predetermined position (prism reference position). It is located between the surface closest to the erecting prism PR2. Furthermore, the rotation center Q0 is the intersection position of the front prism surface PR21a of the erecting prism PR2 and the optical axis Z21 of the objective optical system OBL2, and the intersection position of the rear prism surface PR22a and the optical axis Z22 of the eyepiece optical system EPL2. It is located on a virtual straight line passing through the prism (virtual straight line passing through the prism).
  • the objective optical system OBL2 includes, in order from the object side, a first objective lens OL21 made of a cemented lens and having a positive refractive power, and a second objective lens OL21 made of a single lens and having a positive refractive power. It is composed of an objective lens OL22 and a second objective lens OL23 made of a single lens and having positive refractive power.
  • the first objective lens OL21 is a cemented lens of a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side and a biconvex lens.
  • the second objective lens OL22 is a positive meniscus lens with a convex surface facing the object side
  • the third objective lens OL23 is a negative meniscus lens with a convex surface facing the object side.
  • the observation optical system LS2 is an afocal system that emits the parallel light beam that has entered the objective optical system OBL2 from the object side as a parallel light beam toward the eyepoint EP via the erecting prism PR2 and the eyepiece optical system EPL2. .
  • the object light incident on the observation optical system LS1 passes through the objective optical system OBL2 and the erecting prism PR2, and forms an erect object image as an intermediate image on the imaging plane IM.
  • the subject image formed on the imaging plane IM is magnified by the eyepiece optical system EPL2 and observed by an observer who places his eyes at the eyepoint EP.
  • the erecting prism PR2 is composed of an auxiliary prism PR21 and a roof prism PR22 arranged with a predetermined gap (air interval) from the auxiliary prism PR21.
  • the auxiliary prism PR21 and the roof prism PR22 are arranged such that the front prism surface PR21a of the auxiliary prism PR21 and the rear prism surface PR22a of the roof prism PR22 are parallel to each other.
  • the light emitted from the objective optical system OBL2 enters the auxiliary prism PR21 from the front prism surface PR21a, is reflected multiple times within the auxiliary prism PR21, and then enters the roof prism PR22 through the gap with the roof prism PR22. .
  • the light that has entered the roof prism PR22 is reflected multiple times within the roof prism PR22, and then exits from the rear prism surface PR22a and heads toward the eyepiece optical system EPL2.
  • the rotation center of the erecting prism PR2 is set as follows, for example.
  • FIG. 19 shows the erecting prism PR2 located at the reference position and seven rotation centers Q0 to Q6.
  • the rotation center Q1 is located at the intersection of the front prism surface PR21a of the erecting prism PR2 and the optical axis Z21 of the objective optical system OBL2, and the rotation center Q5 is located at the rear prism surface PR22a of the erecting prism PR2. and the optical axis Z22 of the eyepiece optical system EPL2.
  • the seven rotation centers Q0 to Q6 are the position of the rotation center Q1 (the intersection of the front prism surface PR21a and the optical axis Z21) and the position of the rotation center Q5 (the intersection of the rear prism surface PR22a and the optical axis Z22). position) on a virtual straight line (virtual straight line passing through the prism).
  • the rotation center Q0 is located outside the erecting prism PR2 and between the front prism surface PR21a and the surface of the objective optical system OBL2 closest to the objective optical system OBL2. Moreover, the rotation center Q0 is a distance (L2 /4) away. Specifically, when a virtual plane perpendicular to the optical axis Z21 is set between the erecting prism PR2 and the objective optical system OBL2 at a distance of L2/4 from the position of the rotation center Q1, the virtual plane The center of rotation Q0 is located at the intersection of the virtual straight line passing through the prism.
  • the other four rotation centers Q2, Q3, Q4, and Q6 are located inside the erecting prism PR2.
  • the rotation center Q2 is a distance (L2/4) from the position of the rotation center Q1 (front prism surface PR21a) to a quarter of the length L2 in the direction along the optical axis Z21 of the objective optical system OBL2 of the erecting prism PR2. ) located a distance away. Specifically, when a virtual plane perpendicular to the optical axis Z21 is set at a position L2/4 away from the rotation center Q1 inside the erecting prism PR2, the virtual plane and the virtual straight line passing through the prism are The rotation center Q2 is located at the intersection of .
  • the rotation center Q4 is located at a distance of 3 x L2/4 from the position of the rotation center Q1.
  • the rotation center Q6 is located at a distance of L2/8 from the position of the rotation center P1.
  • the four rotation centers Q0, Q1, Q2, and Q6 out of the seven rotation centers Q0 to Q6 are located between the front prism surface PR21a of the erecting prism PR2 and the optical axis Z21 of the objective optical system OBL2, respectively. It is located within a distance range of one quarter or less of the length of the erecting prism PR2 in the direction along the optical axis Z21 of the objective optical system OBL2 from the position of the intersection.
  • the eyepiece optical system EPL2 includes, in order from the object side, a first eyepiece EL21 made of a single lens and having a negative refractive power, a second eyepiece EL22 made of a single lens and having a positive refractive power, and a cemented lens.
  • the third eyepiece EL23 is made of a single lens and has a positive refractive power
  • the fourth eyepiece EL24 is made of a single lens and has a positive refractive power.
  • the first eyepiece EL21 is a biconcave lens
  • the second eyepiece EL22 is a positive meniscus lens with a concave surface facing the object side.
  • the third eyepiece EL23 is a cemented lens of a biconcave lens and a biconvex lens
  • the fourth eyepiece EL24 is a positive meniscus lens with a convex surface facing the object side.
  • Table 5 below shows each specification in the fifth example.
  • the radius of curvature R of the first to 22nd surfaces in Table 5 corresponds to the symbols R1 to R22 assigned to the first to 22nd surfaces in FIG.
  • the 14th surface is a virtual surface corresponding to the imaging plane IM on which an intermediate image (subject image) is formed
  • the 22nd surface is a virtual surface corresponding to the eyepoint EP.
  • the distance between the 21st surface and the 22nd surface is the distance (eye relief) from the final lens surface (21st surface) to the eye point EP.
  • FIG. 20 shows various aberrations (spherical aberration, astigmatism, and distortion aberration) when the erecting prism is not rotated (when the image blur correction angle is 0.0°) in the observation optical system according to the fifth example. It is a diagram.
  • FIG. 21 is a diagram showing lateral aberration when the erecting prism is not rotated (when the image blur correction angle is 0.0°) in the observation optical system according to the fifth example.
  • FIG. 22 shows the result when the erecting prism is rotated around the rotation center Q0 (when the prism rotation angle is 1.52°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the fifth embodiment. It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 23 is a diagram showing a spot diagram when the erecting prism is not rotated (when the image blur correction angle is 0.0°) in the observation optical system according to the fifth example.
  • FIG. 24 shows the results when the erecting prism is rotated around the rotation center Q0 (when the prism rotation angle is 1.52°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the fifth embodiment. It is a figure which shows a spot diagram.
  • the spot diagram shown in Figure 24 shows that the RMS value when the erecting prism is rotated around the rotation center Q0 is suppressed to 10.9['], and in this respect as well, it has excellent optical performance. I understand that. As a result, by installing the observation optical system of the fifth embodiment, excellent optical performance can be ensured even in telescopes and binoculars.
  • the observation optical system according to the sixth example has the same lens configuration and prism configuration as the observation optical system LS2 according to the fifth example, and the difference from the fifth example is that the rotation center of the erecting prism is Q1.
  • FIGS. 17 to 19 showing the observation optical system LS2 according to the fifth embodiment will be used to explain the observation optical system according to the sixth embodiment, and [lens data] will be omitted in Table 6.
  • the rotation center Q1 is located at the intersection of the front prism surface PR21a of the erecting prism PR2 and the optical axis Z21 of the objective optical system OBL1.
  • FIG. 25 shows the results when the erecting prism is rotated around the rotation center Q1 (when the prism rotation angle is 1.72°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the sixth embodiment. It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 26 shows the results when the erecting prism is rotated around the rotation center Q1 (when the prism rotation angle is 1.72°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the sixth embodiment. It is a figure which shows a spot diagram.
  • FIGS. 17 to 19 showing the observation optical system LS2 according to the fifth embodiment will be used to explain the observation optical system according to the seventh embodiment, and [lens data] will be omitted in Table 7. As shown in FIG.
  • the center of rotation Q6 is located on the virtual straight line penetrating the prism in the erecting prism PR2, from the intersection position of the front prism surface PR21a of the erecting prism PR2 and the optical axis Z21 of the objective optical system OBL2 to L2/ Located at a distance of 8.
  • FIG. 27 shows the result when the erecting prism is rotated around the rotation center Q6 (when the prism rotation angle is 1.84°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the seventh embodiment. It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 28 shows the result when the erecting prism is rotated around the rotation center Q6 (when the prism rotation angle is 1.84°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the seventh embodiment. It is a figure which shows a spot diagram.
  • FIGS. 17 to 19 showing the observation optical system LS2 according to the fifth embodiment will be used to explain the observation optical system according to the eighth embodiment, and [lens data] will be omitted in Table 8. As shown in FIG.
  • the center of rotation Q2 is located at L2/ from the intersection position of the front prism surface PR21a of the erecting prism PR2 and the optical axis Z21 of the objective optical system OBL2 on the virtual straight line penetrating the erecting prism PR2. Located at a distance of 4.
  • FIG. 29 shows the result when the erecting prism is rotated around the rotation center Q2 (when the prism rotation angle is 1.97°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the eighth embodiment. It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 30 shows the result when the erecting prism is rotated around the rotation center Q2 (when the prism rotation angle is 1.97°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the eighth embodiment. It is a figure which shows a spot diagram.
  • FIGS. 1 to 5 showing the observation optical system LS1 according to the first embodiment will be used to explain the observation optical system according to the first reference example, and [lens data] will be omitted in Table 9. As shown in FIG.
  • the rotation center P3 is located on the virtual straight line passing through the prism in the erecting prism PR1, from the intersection position of the front prism surface PR11a of the erecting prism PR1 and the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1 to L1/ Located at a distance of 2.
  • FIG. 31 shows the observation optical system according to the first reference example when the erecting prism is rotated around the rotation center P3 to obtain an image blur correction angle of 1.5° (when the prism rotation angle is 2.75°). It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 32 shows the observation optical system according to the first reference example when the erecting prism is rotated around the rotation center P3 to obtain an image blur correction angle of 1.5° (when the prism rotation angle is 2.75°). It is a figure which shows a spot diagram.
  • when the erecting prism is rotated around the rotation center P3 is as large as 3.2 ['], compared to the first to fourth embodiments. It can be seen that the color separation is large and the optical performance is inferior.
  • FIGS. 1 to 5 showing the observation optical system LS1 according to the first embodiment will be used to explain the observation optical system according to the second reference example, and [lens data] will be omitted in Table 10. As shown in FIG.
  • the rotation center P4 is 3 ⁇ from the intersection position of the front prism surface PR11a of the erecting prism PR1 and the optical axis Z11 of the objective optical system OBL1 on the virtual straight line penetrating the erecting prism PR1. It is located at a distance of L1/4.
  • FIG. 33 shows the observation optical system according to the second reference example when the erecting prism is rotated around the rotation center P4 to obtain an image blur correction angle of 1.5° (when the prism rotation angle is 3.32°). It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 34 shows the observation optical system according to the second reference example when the erecting prism is rotated around the rotation center P4 to obtain an image blur correction angle of 1.5° (when the prism rotation angle is 3.32°). It is a figure which shows a spot diagram.
  • when the erecting prism is rotated around the rotation center P4 is as large as 4.3['], compared to the first to fourth embodiments. It can be seen that the color separation is large and the optical performance is inferior.
  • FIGS. 1 to 5 showing the observation optical system LS1 according to the first embodiment will be used to explain the observation optical system according to the third reference example, and [lens data] will be omitted in Table 11.
  • the rotation center P5 is located at the intersection of the rear prism surface PR12a of the erecting prism PR1 and the optical axis Z12 of the eyepiece optical system EPL1.
  • FIG. 35 shows the observation optical system according to the third reference example when the erecting prism is rotated at the rotation center P5 to obtain an image blur correction angle of 1.5° (when the prism rotation angle is 4.19°). It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 36 shows the observation optical system according to the third reference example when the erecting prism is rotated at the rotation center P5 to obtain an image blur correction angle of 1.5° (when the prism rotation angle is 4.19°). It is a figure which shows a spot diagram.
  • when the erecting prism is rotated around the rotation center P5 is as large as 5.9['], compared to the first to fourth embodiments. It can be seen that the color separation is large and the optical performance is inferior.
  • FIGS. 17 to 19 showing the observation optical system LS2 according to the fifth embodiment will be used to explain the observation optical system according to the fourth reference example, and [lens data] will be omitted in Table 12. As shown in FIG.
  • the center of rotation Q3 is located on the virtual straight line penetrating the prism in the erecting prism PR2, from the intersection position of the front prism surface PR21a of the erecting prism PR2 and the optical axis Z21 of the objective optical system OBL2 to L2/ Located at a distance of 2.
  • FIG. 37 shows the observation optical system according to the fourth reference example when the erecting prism is rotated around the rotation center Q3 to obtain an image blur correction angle of 1.5° (when the prism rotation angle is 2.32°). It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 36 shows the result when the erecting prism is rotated around the rotation center Q3 (when the prism rotation angle is 2.32°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the fourth reference example. It is a figure which shows a spot diagram.
  • when the erecting prism is rotated around the rotation center Q3 is as large as 3.4 ['], compared to the fifth to eighth embodiments. It can be seen that the color separation is large and the optical performance is inferior.
  • the observation optical system according to the fifth reference example has the same lens configuration and prism configuration as the observation optical system LS2 according to the fifth example, and the difference from the fifth example is that the rotation center of the erecting prism is Q4. The only point is that. Therefore, FIGS. 17 to 19 showing the observation optical system LS2 according to the fifth embodiment will be used to explain the observation optical system according to the fifth reference example, and [lens data] will be omitted in Table 13. As shown in FIG.
  • the rotation center Q4 is 3 ⁇ from the intersection position of the front prism surface PR21a of the erecting prism PR2 and the optical axis Z21 of the objective optical system OBL2 on the virtual straight line passing through the prism in the erecting prism PR2. It is located at a distance of L2/4.
  • FIG. 39 shows the observation optical system according to the fifth reference example when the erecting prism is rotated around the rotation center Q4 to obtain an image blur correction angle of 1.5° (when the prism rotation angle is 2.82°). It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 40 shows the result when the erecting prism is rotated around the rotation center Q4 (when the prism rotation angle is 2.82°) in order to obtain an image blur correction angle of 1.5° in the observation optical system according to the fifth reference example. It is a figure which shows a spot diagram.
  • when the erecting prism is rotated around the rotation center Q4 is as large as 4.4['], compared to the fifth to eighth embodiments. It can be seen that the color separation is large and the optical performance is inferior.
  • FIGS. 17 to 19 showing the observation optical system LS2 according to the fifth embodiment will be used to explain the observation optical system according to the fifth reference example, and [lens data] will be omitted in Table 14.
  • the rotation center Q5 is located at the intersection of the rear prism surface PR22a of the erecting prism PR2 and the optical axis Z22 of the eyepiece optical system EPL2.
  • FIG. 41 shows the observation optical system according to the sixth reference example when the erecting prism is rotated at the rotation center Q5 to obtain an image blur correction angle of 1.5° (when the prism rotation angle is 3.58°). It is a figure showing transverse aberration.
  • FIG. 42 shows the observation optical system according to the sixth reference example when the erecting prism is rotated at the rotation center Q5 to obtain an image blur correction angle of 1.5° (when the prism rotation angle is 3.58°). It is a figure which shows a spot diagram.
  • when the erecting prism is rotated around the rotation center Q5 is as large as 6.1['], compared to the fifth to eighth embodiments. It can be seen that the color separation is large and the optical performance is inferior.
  • FIG. 43 shows the prism rotation center, the prism rotation angle necessary to obtain an image blur correction angle of 1.5°, the angular magnification, and the prism rotation time in the first to fourth embodiments and the first to third reference examples.
  • is collectively shown.
  • FIG. 44 is a graph showing the relationship between the image blur correction angle and the prism rotation angle for each rotation center P0 to P6.
  • FIG. 45 is a graph of the angular deviation
  • the prism rotation angle required to obtain an image blur correction angle of 1.5° is smaller in the first to fourth embodiments, and The magnification ⁇ is large. Therefore, it can be seen that a larger image blur correction angle can be obtained with a smaller prism rotation angle in the first to fourth embodiments than in the first to third reference examples.
  • is smaller in the first to fourth embodiments than in the first to third reference examples. Therefore, it can be seen that the color separation is smaller in the first to fourth examples than in the first to third reference examples, and the image appearance during image blur correction is better.
  • P0, P1, P6, and P2 in the graphs of FIGS. 44 and 45 are, as shown in FIG. It is a rotation center located within a distance range of one quarter or less of the length L1 of the objective optical system OBL1 of the vertical prism PR1 in the direction along the optical axis Z11.
  • P3, P4, and P5 are rotation centers located within a range whose distance from the intersection point exceeds one-fourth of the length L1. It can be seen from FIG. 44 that a larger image blur correction angle can be obtained with a smaller prism rotation angle at the rotation centers P0, P1, P6, and P2 than at the rotation centers P3, P4, and P5. Also, from FIG.
  • the rotation center P0 is located outside the erecting prism PR1 and between the erecting prism PR1 and the objective optical system OBL1. Even at the rotation center P0, a large image blur correction angle can be obtained with a small prism rotation angle, and the value of angular deviation
  • FIG. 46 shows the prism rotation center, the prism rotation angle necessary to obtain an image blur correction angle of 1.5°, the angular magnification, and the prism rotation time in the fifth to eighth embodiments and the fourth to sixth reference examples.
  • is collectively shown.
  • FIG. 47 is a graph showing the relationship between the image blur correction angle and the prism rotation angle for each rotation center Q0 to Q6.
  • FIG. 48 is a graph of the angular deviation
  • the prism rotation angle required to obtain an image blur correction angle of 1.5° is smaller in the fifth to eighth embodiments, and The magnification ⁇ is large. Therefore, it can be seen that a larger image blur correction angle can be obtained with a smaller prism rotation angle in the fifth to eighth embodiments than in the fourth to sixth reference examples.
  • is smaller in the fifth to eighth embodiments than in the fourth to sixth reference examples. Therefore, it can be seen that the color separation is smaller in the fifth to eighth examples than in the fourth to sixth reference examples, and the image appearance during image blur correction is better.
  • Q0, Q1, Q6, and Q2 in the graphs of FIGS. 47 and 48 are, as shown in FIG. It is a rotation center located within a distance range of one quarter or less of the length L2 of the objective optical system OBL2 of the vertical prism PR2 in the direction along the optical axis Z21.
  • Q3, Q4, and Q5 are rotation centers located within a range whose distance from the intersection point exceeds one-fourth of the length L2. It can be seen from FIG. 47 that a larger image blur correction angle can be obtained with a smaller prism rotation angle at rotation centers Q0, Q1, Q6, and Q2 than at rotation centers Q3, Q4, and Q5. Also, from FIG.
  • the rotation center Q0 is located outside the erecting prism PR2 and between the erecting prism PR2 and the objective optical system OBL2. Even when the rotation center is Q0, a large image blur correction angle can be obtained with a small prism rotation angle, and the value of angular deviation
  • the rotation center is set between the erecting prism PR2 and the objective optical system OBL2, the farther the rotation center is from the erecting prism PR2, the more the erecting prism PR2 changes when the erecting prism PR2 rotates. The amount of movement increases. From the above, it is preferable that the center of rotation of the erecting prism PR2 is located within a distance range from the intersection point that is one quarter or less of the length L2.
  • conditional expression (A1) 0.25 ⁇ 0.50
  • a zoom lens variable magnification optical system
  • an eyepiece zoom optical system may be provided in place of the above-mentioned eyepiece optical system.

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Abstract

物体側から順に、対物光学系(OBL1)と、対物光学系(OBL1)により形成される像を正立化するための正立プリズム(PR1)と、正立プリズム(PR1)によって正立化された対物光学系(OBL1)により形成される像を観察するための接眼光学系(EPL1)とを有し、正立プリズム(PR1)を所定位置から回転させることによって、像の補正を行う観察光学系(LS1)であって、正立プリズム(PR1)を回転させる回転中心は、正立プリズム(PR1)が前記所定位置に位置する場合における、正立プリズム(PR1)の最も対物光学系に近い面と対物光学系(OBL1)の光軸(Z11)との交点の位置から、正立プリズム(PR1)の対物光学系(OBL1)の光軸(Z12)に沿った方向の長さの4分の1以下の距離範囲内に位置する。

Description

観察光学系および光学機器
 本発明は、観察光学系および光学機器に関する。
 従来,手振れ等の振動によって引き起こされる像ブレを光学系内のプリズムを回転させることによって補正する手段を備えた光学系が種々提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
 しかしながら、従来の光学系は、像ブレの補正角に対して必要なプリズムの回転角が大きく、プリズムの回転による偏心収差によって光学性能が悪化する問題があった。
特開2021-131429号公報
 第1の本発明に係る観察光学系は、物体側から順に、対物光学系と、前記対物光学系により形成される像を正立化するための正立プリズムと、前記正立プリズムによって正立化された前記対物光学系により形成される像を観察するための接眼光学系とを有し、前記正立プリズムを所定位置から回転させることによって、前記像の補正を行う観察光学系であって、前記正立プリズムを回転させる回転中心は、前記正立プリズムが前記所定位置に位置する場合における、前記正立プリズムの最も前記対物光学系に近い面と前記対物光学系の光軸との交点の位置から、前記正立プリズムの前記対物光学系の光軸に沿った方向の長さの4分の1以下の距離範囲内に位置する。
 第2の本発明に係る観察光学系は、物体側から順に、対物光学系と、前記対物光学系により形成される像を正立化するための正立プリズムと、前記正立プリズムによって正立化された前記対物光学系により形成される像を観察するための接眼光学系とを有し、前記正立プリズムを所定位置から回転させることによって、前記像の補正を行う観察光学系であって、前記正立プリズムを回転させる回転中心は、前記正立プリズムが前記所定位置に位置する場合における、前記正立プリズムの最も前記対物光学系に近い面と、前記対物レンズの最も前記正立プリズムに近い面との間に位置する。
 本発明に係る光学機器は、上記観察光学系を備えて構成される。
第1実施例に係る観察光学系のレンズ構成を示す側面図である。 第1実施例に係る観察光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第1実施例に係る観察光学系の光路図である。 第1実施例に係る観察光学系の正立プリズムの構成を示す斜視図である。 第1実施例に係る観察光学系のプリズム回転中心位置を示す図である。 第1実施例に係る観察光学系のプリズム回転前の諸収差図である。 第1実施例に係る観察光学系のプリズム回転前の横収差図である。 第1実施例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第1実施例に係る観察光学系のプリズム回転前のスポットダイアグラムを示す図である。 第1実施例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第2実施例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第2実施例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第3実施例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第3実施例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第4実施例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第4実施例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第5実施例に係る観察光学系のレンズ構成を示す側面図である。 第5実施例に係る観察光学系のレンズ構成を示す断面図である。 第5実施例に係る観察光学系のプリズム回転中心位置を示す図である。 第5実施例に係る観察光学系のプリズム回転前の諸収差図である。 第5実施例に係る観察光学系のプリズム回転前の横収差図である。 第5実施例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第5実施例に係る観察光学系のプリズム回転前のスポットダイアグラムを示す図である。 第5実施例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第6実施例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第6実施例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第7実施例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第7実施例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第8実施例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第8実施例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第1参考例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第1参考例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第2参考例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第2参考例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第3参考例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第3参考例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第4参考例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第4参考例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第5参考例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第5参考例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第6参考例に係る観察光学系のプリズム回転後の横収差図である。 第6参考例に係る観察光学系のプリズム回転後のスポットダイアグラムを示す図である。 第1~第4実施例と第1~第3参考例に係る観察光学系の諸元データを示す表の図である。 各回転中心位置P0~P6での像ブレ補正角とプリズムの回転角との関係を示すグラフの図である。 各回転中心位置P0~P6での像ブレ補正角と角度ずれとの関係を示すグラフの図である。 第5~第8実施例と第4~第6参考例に係る観察光学系の諸元データを示す表の図である。 各回転中心位置Q0~Q6での像ブレ補正角とプリズムの回転角との関係を示すグラフの図である。 各回転中心位置Q0~Q6での像ブレ補正角と角度ずれとの関係を示すグラフの図である。 観察光学系におけるプリズムの回転角と像ブレ補正角とを例示する図である。 観察光学系におけるプリズム回転前の正立プリズムの各点の座標を説明する図である。 観察光学系におけるプリズム回転後の正立プリズムの各点の座標を説明する図である。 観察光学系における正立プリズムを展開した図である。 観察光学系におけるプリズム回転後の対物光学系と正立プリズムの配置例を示す図である。 観察光学系における対物光学系のバックフォーカスを示す図である。 双眼鏡の断面図である。
 以下、本発明に係る好ましい実施形態について説明する。まず、本発明の一実施形態に係る観察光学系を備えた光学機器の一例としての双眼鏡を図55に基づいて説明する。この双眼鏡BFGは、図55に示すように、物体を観察するための2つの観察光学系LS1,LS1と、左右に並列に並んだ2つの観察光学系LS1,LS1を保持する鏡体BDとを主体に構成される。2つの観察光学系LS1,LS1はそれぞれ、入射する光束を集光して像を形成する対物光学系OBL1と、対物光学系OBL1により形成される像を正立化するための正立プリズムPR1と、対物光学系OBL1により形成される像を観察するための接眼光学系EPL1とを備えている。このような双眼鏡BFGにおいて、不図示の物体からの光は、対物光学系OBL1で集光されて正立光学系PR1に達する。正立光学系PR1に達した光は、正立光学系PR1で複数回反射されて接眼光学系EPL1へと導かれる。これにより、観察者は、接眼光学系EPL1を介して物体の像を正立像として観察することができる。
 2つの観察光学系LS1,LS1における正立プリズムPR1は、手振れ等が発生した際に、所定の回転中心位置(図中の点P0)を中心として回転して、対物光学系OBL1により形成される像の補正(像ブレ補正)を行うようになっている。例えば、正立プリズムPR1は、ステッピングモータ、ロータリーアクチュエータ、ボイスコイルモータ等から構成される不図示の回転装置により回転駆動される。これにより、手振れ等に対する像ブレ補正角を十分に得ることができる防振機能を有しながら、像ブレ補正のためプリズムを回転させたときに生じる偏心収差の少ない双眼鏡BFGを得ることができる。
 次に、第1実施形態に係る観察光学系について説明する。以下において方向に言及するときは、図1等に示した矢印X,Y,Zの方向をそれぞれ、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向として説明する。第1実施形態に係る観察光学系として、図1に示す観察光学系LS1を参照する。この観察光学系LS1は、物体側から順に、対物光学系OBL1と、対物光学系OBL1により形成される像を正立化するための正立プリズムPR1と、対物光学系OBL1により形成される像を観察するための接眼光学系EPL1とを有し、正立プリズムPR1を所定位置から回転させることによって、像の補正を行う観察光学系である。そして、正立プリズムPR1を回転させる回転中心は、正立プリズムPR1が所定位置に位置する場合における、正立プリズムPR1の最も対物光学系OBL1に近い面(「前側プリズム面PR11a」と称する)と対物光学系OBL1の光軸Z11との交点の位置から、正立プリズムPR1の対物光学系OBL1の光軸Z11に沿った方向の長さの4分の1以下の距離範囲内に位置する。
 このような観察光学系LS1(第1実施形態に係る観察光学系)によれば、手振れ等に対する像ブレ補正角を十分に得ることができ、かつ像ブレの補正時における偏心収差を少なくすることができる。なお、正立プリズムPR1の所定位置とは、正立プリズムPR1の前側プリズム面PR11aが、対物光学系OBL1の光軸Z11に対して垂直な状態となるときの正立プリズムPR1の位置のことであり、以下、プリズム基準位置とも称する。プリズム基準位置にあるときの正立プリズムPR1の回転角を0[°]とする。
 正立プリズムPR1の回転中心は、正立プリズムPR1が所定位置(プリズム基準位置)に位置する場合における、正立プリズムPR1の最も対物光学系OBL1に近い面(前側プリズム面PR11a)と対物光学系OBL1の光軸Z11との交点と、正立プリズムPR1の最も接眼光学系EPL1に近い面(「後側プリズム面PR12a」と称する)と接眼光学系EPL1の光軸Z12との交点とを通る直線上に位置することが好ましい。
 また、正立プリズムPR1の回転中心は、正立プリズムPR1内に位置することが好ましい。すなわち、正立プリズムPR1の回転中心は、前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の光軸Z11との交点から正立プリズムPR1の対物光学系OBL1の光軸Z11に沿った方向に長さの4分の1だけ離れた位置に光軸Z11に垂直な仮想平面を設定した際に、仮想平面と前側プリズム面PR11aの間に挟まれた正立プリズムPR1内に位置することが好ましい。
 また、観察光学系LS1は、次の条件式(A1)を満足することが好ましい。
 0.25<γ<0.50…(A1)
 但し、γ:前記対物光学系の角倍率。
 条件式(A1)は、観察光学系LS1の角倍率に関する条件式である。条件式(A1)の下限値を下回る場合、正立プリズムPR1の回転角に対して十分な像ブレ補正角を得ることができない。条件式(A1)の上限値を上回る場合、正立プリズムPR1の回転角に対する像ブレ補正角が大きくなり過ぎるため、正立プリズムPR1の回転に伴う像の変動が大きくなって、良好な像を観察することができない。したがって、観察光学系LS1が条件式(A1)を満たすことによって、正立プリズムPR1の回転角に対して十分な像ブレ補正角を得ることができるとともに、像ブレ補正時において良好な像を観察することができる。
 次に、第2実施形態に係る観察光学系について説明する。第2実施形態に係る観察光学系として、図1に示す観察光学系LS1を参照する。この観察光学系LS1は、物体側から順に、対物光学系OBL1と、対物光学系OBL1により形成される像を正立化するための正立プリズムPR1と、対物光学系OBL1により形成される像を観察するための接眼光学系EPL1とを有し、正立プリズムPR1を所定位置から回転させることによって、像の補正を行う観察光学系である。そして、正立プリズムPR1を回転させる回転中心は、正立プリズムPR1が所定位置(プリズム基準位置)に位置する場合における、正立プリズムPR1の最も対物光学系OBL1に近い面(前側プリズム面PR11a)と対物光学系OBL1の最も対物光学系OBL1に近い面との間に位置する。
 このような観察光学系LS1(第2実施形態に係る観察光学系)によれば、手振れ等に対する像ブレ補正角を十分に得ることができ、かつ像ブレの補正時における偏心収差を少なくすることができる。
 正立プリズムPR1の回転中心は、正立プリズムPR1が所定位置(プリズム基準位置)に位置する場合における、正立プリズムPR1の最も対物光学系OBL1に近い面(前側プリズム面PR11a)と対物光学系OBL1の光軸Z11との交点と、正立プリズムPR1の最も接眼光学系EPL1に近い面(後側プリズム面PR12a)と接眼光学系EPL1の光軸Z12との交点とを通る直線上または対物光学系OBL1の光軸Z11上に位置することが好ましい。
 また、観察光学系LS1は、上記条件式(A1)を満足することが好ましい。
 第2実施形態においても、条件式(A1)を満たすことによって、正立プリズムPR1の回転角に対して十分な像ブレ補正角を得ることができるとともに、像ブレ補正時において良好な像を観察することができる。
 観察光学系LS1は、防振機能を有する防振光学系であり、例えば、望遠鏡や双眼鏡、レーザーレンジファインダなどの観察用の光学系として使用される。なお、望遠鏡の場合は観察光学系LS1を単独で設けることで望遠鏡光学系が構成され、双眼鏡の場合には、観察光学系LS1を左右(X軸方向)に一対設けることで双眼鏡光学系が構成される。
 観察光学系LS1は,物体側から順に、対物光学系OBL1と、正立プリズムPR1と、接眼光学系EPL1とを有する。観察光学系LS1に入射した被写体光は,対物光学系OBL1および正立プリズムPR1を透過し、結像面IMで中間像としての被写体像(正立像)を結像する。結像面IMで結像された被写体像は、接眼光学系EPL1により拡大され、アイポイントEPに眼を置く観察者により観察される。
 対物光学系OBL1は、一例として、物体側から順に、接合レンズからなり正の屈折力を有する第1対物レンズOL11と、単レンズからなり正の屈折力を有する第2対物レンズOL12と、単レンズからなり負の屈折力を有する第3対物レンズOL13とから構成される。
 正立プリズムPR1は、補助プリズムPR11と、補助プリズムPR11に対し所定の空隙(空気間隔)を置いて配置されたダハプリズムPR12とから構成される。補助プリズムPR11とダハプリズムPR12は、補助プリズムPR11の前側プリズム面PR11aとダハプリズムPR12の後側プリズム面PR12aとが互いに平行となるように配置されている。対物光学系OBLから射出された光は、図4に示すように、前側プリズム面PR11aから補助プリズムPR11内に入射し、補助プリズムPR11内で複数回反射された後、ダハプリズムPR12との空隙を介してダハプリズムPR12内に入射する。ダハプリズムPR12内に入射した光は、ダハプリズムPR12内で複数回反射された後、後側プリズム面PR12aから射出されて接眼光学系EPL1に向かう。なお、図4に示す正立プリズムPR1は、説明の便宜上、実際の形状とは異なっており、補助プリズムPR11とダハプリズムPR12との間の空隙も実際よりも大きく表示している。
 正立プリズムPR1の回転中心は、例えば、以下のように設定される。図5に基準位置に位置する正立プリズムPR1と7個の回転中心P0~P6を示している。図5において、回転中心P1は、正立プリズムPR1の前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の光軸Z11との交点位置に位置し、回転中心P5は、正立プリズムPR1の後側プリズム面PR12aと接眼光学系EPL1の光軸Z12との交点位置に位置する。また、7個の回転中心P0~P6は、回転中心P1の位置(前側プリズム面PR11aと光軸Z11との交点位置)と回転中心P5の位置(後側プリズム面PR12aと光軸Z12との交点位置)とを通る仮想直線(「プリズム貫通仮想直線」と称する)上にそれぞれ位置する。
 回転中心P0は、正立プリズムPR1の外部であって前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の最も正立プリズムPR1に近い面との間に位置する。また、回転中心P0は、回転中心P1の位置(前側プリズム面PR11a)から、正立プリズムPR1の対物光学系OBL1の光軸Z11に沿った方向の長さL1の4分の1の距離(L1/4)だけ離れた位置に位置する。具体的には、正立プリズムPR1と対物光学系OBL1との間において、回転中心P1の位置からL1/4だけ離れた位置に光軸Z11に垂直な仮想平面を設定した際に、その仮想平面とプリズム貫通仮想直線との交点位置に、回転中心P0は位置する。その他の4個の回転中心P2,P3,P4,P6は、正立プリズムPR1の内部に位置する。
 回転中心P2は、回転中心P1の位置(前側プリズム面PR11a)から、正立プリズムPR1の対物光学系OBL1の光軸Z11に沿った方向の長さL1の4分の1の距離(L1/4)だけ離れた位置に位置する。具体的には、正立プリズムPR1の内部において、回転中心P1の位置からL1/4だけ離れた位置に光軸Z11に垂直な仮想平面を設定した際に、その仮想平面とプリズム貫通仮想直線との交点位置に、回転中心P2は位置する。同様に、回転中心P3は、回転中心P1の位置から2×L1/4(=L1/2)の距離だけ離れた位置に位置し、回転中心P4は、回転中心P1の位置から3×L1/4の距離だけ離れた位置に位置する。また、回転中心P6は、回転中心P1の位置からL1/8の距離だけ離れた位置に位置する。
 このように、7個の回転中心P0~P6のうちの4個の回転中心P0,P1,P2,P6はそれぞれ、正立プリズムPR1の前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の光軸Z11との交点の位置から、正立プリズムPR1の対物光学系OBL1の光軸Z11に沿った方向の長さの4分の1以下の距離範囲内に位置する。なお、正立プリズムPR1の回転中心は、プリズム貫通仮想直線上に設定しなくてもよい。また、正立プリズムPR1と対物光学系OBL1との間に回転中心を設定する場合、対物光学系OBL1の光軸Z11上に回転中心を設定してもよい。また、長さL1は、プリズム貫通仮想直線上の回転中心P1の位置と回転中心P5の位置との間の長さであってもよい。
 なお、正立プリズムPR1の回転は、回転中心位置を中心に、あらゆる方向に回転することが望ましい。手持ちで使用する望遠鏡や双眼鏡等に観察光学系LS1を用いる場合、ピッチ方向(X軸と平行な軸回りの回転方向)の振れが重要なため、正立プリズムPR1は、X軸と平行な軸回りにのみ回転可能に構成されてもよい。また、ピッチ方向に加えヨウ方向(Y軸と平行な軸回りの回転方向)に回転可能に構成する場合、ヨウ方向の回転軸とピッチ方向の回転軸は、必ずしも、一点で交わる必要はない。
 接眼光学系EPL1は、一例として、物体側から順に、接合レンズからなり負の屈折力を有する第1接眼レンズEL11と、接合レンズからなり正の屈折力を有する第2接眼レンズEL12と、接合レンズからなり正の屈折力を有する第3接眼レンズEL13と、単レンズからなり正の屈折力を有する第4接眼レンズEL14とから構成される。
 図49~図51に、観察光学系LS1と同様のレンズ構成およびプリズム構成を有する観察光学系LSを示している。図49に示すように、観察光学系LSにおいて正立プリズムPR1を、回転中心位置(例えば、回転中心P1)を中心に、プリズム基準位置から回転させる(ここでは、回転中心位置を通るX軸と平行な軸回りの回転とし、回転角θとする)と、像ブレ補正角uが得られる。なお、正立プリズムPR1の回転角θと像振れ補正角uは、図49等において時計回りに回転したときの値を正値とし反時計回りに回転したときの値を負値とする。
 像振れ補正角uは、以下のように計算することができる。以下、図50~図54を参照してその計算手順について説明する。図50および図51に示すように、接眼光学系EPL1側から光線を逆追跡して正立プリズムPR1の回転角に対する像ブレ補正角を計算する。図50には正立プリズムPR1の回転前の各点A~Dの座標を示し、図51には正立プリズムPR1の回転後の各点E,G,Iの座標を示している。なお、ここでは、正立プリズムPR1の回転中心点を回転中心Oの位置とし、その座標を(Zo,Yo)=(0,0)とする。
 図50に示す点Aは、接眼光学系EPL1側からその光軸Z12上に沿って、プリズム基準位置に位置する正立プリズムPR1の後側プリズム面PR12aに入射する光線(「プリズム回転前逆追跡入射光線」と称する)の入射点(「プリズム回転前眼側入射点」と称する)であり、その座標を(Za,Ya)とする。点Bは、プリズム回転前のダハプリズムPR12の角部の位置に対応する点であり、その座標を(Zb,Yb)とする。点Cは、プリズム回転前眼側入射点(点A)に入射したプリズム回転前逆追跡入射光線をさらに逆追跡したときの正立プリズムPR1の前側プリズム面PR1から射出する光線(「プリズム回転前逆追跡射出光線」と称する)の射出点(「プリズム回転前物体側射出点」と称する)であり、その座標を(Zc,Yc)とする。点Dは、プリズム回転前の補助プリズムPR11の角部の位置に対応する点であり、その座標を(Zd,Yd)とする。
 図51に示す点Eは、接眼光学系EPL1側からその光軸Z12上に沿って、角度θだけ回転後の正立プリズムPR1の後側プリズム面PR12aに入射する光線(「プリズム回転後逆追跡入射光線」と称する)の入射点(「プリズム回転後眼側入射点」と称する)であり、その座標を(Ze,Ye)とする。点Gは、プリズム回転後眼側入射点(点E)に入射したプリズム回転後逆追跡入射光線をさらに逆追跡したときの正立プリズムPR1の前側プリズム面PR1から射出する光線(「プリズム回転後逆追跡射出光線」と称する)の射出点(「プリズム回転後物体側射出点」と称する)であり、その座標を(Zg,Yg)とする。点Iは、プリズム回転後の補助プリズムPR11の前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の光軸Z11との交点の位置に対応する点であり、その座標を(Zi,Yi)とする。
 以下の説明において、正立プリズムPR1が回転した後、移動した点や座標には´(ダッシュ)の符号を付す。正立プリズムPR1をθ[°]回転させたときに点A,B,C,Dは、それぞれ点A´,B´,C´,D´に移動する。移動したそれぞれの点の座標(Za´,Ya´)、(Zb´,Yb´)、(Zc´,Yc´)、(Zd´,Yd´)は、それぞれ下式(1)~(4)により求めることができる。
 点A´と点B´とを通る直線を求める。その直線は下式(5)で表される。
 また、正立プリズムPR1の回転後の点Aと点Bとの間隔dh3(図52を参照)は、下式(6)により求めることができる。
 また、正立プリズムPR1の回転後の点Eと点B´の間隔dh3´(図52を参照)は、下式(7)により求めることができる。
 よって、正立プリズムPR1の回転前後における、プリズム回転前眼側入射点とプリズム回転後眼側入射点との後側プリズム面PR12a上での位置ずれ量Δh(図52を参照)は、下式(8)により求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 図52では、正立プリズムPR1を平行平板と考えてその展開図を示している。図52に実線で示す仮想線LN1は、後側プリズム面PR12aのプリズム回転後眼側入射点(点E)にプリズム回転後逆追跡入射光線として入射し、前側プリズム面PR11aのプリズム回転後物体側射出点(点G)からプリズム回転後逆追跡射出光線として射出する光線の光路を示している。仮想線LN1で表される光線は、後側プリズム面PR12a、ダハプリズムPR12と補助プリズムPR11との境界部、前側プリズム面PR11aにおいて、それぞれ屈折する。
 平行平板に光線が入射した場合,入射光線の角度と射出光線の角度は変わらないが、入射光線と射出光線の位置はシフトする。ダハプリズムPR12での光線のシフト量をΔP1、補助プリズムPR11での光線のシフト量をΔP2とする。また、ダハプリズムPR12と補助プリズムPR11の硝路長をそれぞれd1,d2とし、ダハプリズムPR12と補助プリズムPR11の屈折率をそれぞれn1,n2とし、ダハプリズムPR12と補助プリズムPR11での屈折角をそれぞれθ1´,θ2´とする。このとき、下式(9)の関係が成立するので、シフト量ΔP1は、下式(10)により求められる。同様に、下式(11)の関係が成立するので、シフト量ΔP2は、下式(12)により求められる。
 ダハプリズムPR12と補助プリズムPR11での入射光線と射出光線のシフト量の合計をΔPs(図52を参照)とするとき、この合計ΔPsは、下式(13)により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 ダハプリズムPR12と補助プリズムPR12の間の空隙(空気間隔)も含めた正立プリズムPR1全体での硝路長dtは、下式(14)により求められる。また、この硝路長dtで、θ[°]傾いたときときのずれ量ΔS(図52を参照)は、下式(15)により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 よって、正立プリズムPR1の回転前後における、正立プリズムPR1の前側プリズム面PR1での光線の射出位置のずれ量Δ(図52を参照)は、下式(16)により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 点Cと点Dとの間隔をdh1(図52を参照)とすると、この間隔dh1は、下式(17)により求められる。
 点D´と点Gとの間隔をΔj(図52を参照)とすると、この間隔Δjは、下式(18)により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 点Gの座標値ZgとYgは、下式(19)と(20)によりそれぞれ求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 正立プリズムPR1のプリズム回転前物体側射出点(点C)とプリズム回転後物体側射出点(点G)とのZ軸方向のずれ量ΔZとY軸方向のΔYは、下式(21)と(22)によりそれぞれ求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 正立プリズムPR1をθ[°]回転すると、光線は正立プリズムPR1の前側プリズム面PR1の点Gから2θ[°]の角度で射出する。その光線を対物光学系OBL1の光軸Z11と交わる方向に延ばしたときに交わる点が物点Ot(図53を参照)となる。点Gと物点Otの光軸Z11方向の間隔をdfとすると、この間隔をdfは、下式(23)により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 図53に対物光学系OBL1の最終面(最も正立プリズムPR1に近い面)と回転前の正立プリズムPR1の前側プリズム面PR11aとの間隔dopを示す。また、図54に対物光学系OBL1のバックフォーカスbf1を示す。対物光学系OBL1の焦点位置F´と物点Otとの間隔Zot(図54を参照)は、下式(24)により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 対物光学系OBL1の焦点距離をfとするとき、対物光学系OBL1の横倍率βは下式(25)により求められ、角倍率γは下式(26)により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
 最終的に得られる像ブレ補正角uは,正立プリズムPR1の回転角θに対して、正立プリズムPR1においてチルト角(θ)の2倍角度が変化し、さらに対物光学系OBL1で角倍率γに応じて角度が変化するので、下式(27)により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
 角倍率γが大きいほど、PR1の回転角θに対して、大きな像ブレ補正角が得られる。
 (第1実施例)
 以下、本発明の実施形態に係る観察光学系の実施例を図面に基づいて説明する。まず、第1実施例について図1~図10および表1を用いて説明する。図1および図2は、望遠鏡や双眼鏡に用いられる第1実施例に係る観察光学系LS1を示している。
 第1実施例に係る観察光学系LS1は、物体側から順に、対物光学系OBL1と、対物光学系OBL1により形成される像を正立化するための正立プリズムPR1と、対物光学系OBL1により形成される像を観察するための接眼光学系EPL1とを有し、正立プリズムPR1を所定位置(プリズム基準位置)から回転させることによって、像の補正を行う。正立プリズムPR1を回転させる回転中心は、正立プリズムPR1が所定位置に位置する場合における、正立プリズムPR1の最も対物光学系OBL1に近い面(前側プリズム面PR11a)と対物光学系OBL1の光軸Z11との交点の位置から、正立プリズムPR1の対物光学系OBL1の光軸Z11に沿った方向の長さの4分の1の距離だけ離れた位置である回転中心P0(図5を参照)に位置する。
 また、回転中心P0は、正立プリズムPR1が所定位置(プリズム基準位置)に位置する場合における、正立プリズムPR1の最も対物光学系OBL1に近い面(前側プリズム面PR11a)と対物光学系OBL1の最も正立プリズムPR1に近い面との間に位置している。さらに、回転中心P0は、正立プリズムPR1の前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の光軸Z11との交点位置と、後側プリズム面PR12aと接眼光学系EPL1の光軸Z12との交点位置とを通る仮想直線(プリズム貫通仮想直線)上に位置している。
 対物光学系OBL1は、図2に示すように、一例として、物体側から順に、接合レンズからなり正の屈折力を有する第1対物レンズOL11と、単レンズからなり正の屈折力を有する第2対物レンズOL12と、単レンズからなり負の屈折力を有する第3対物レンズOL13とから構成される。第1対物レンズOL11は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズである。第2対物レンズOL12は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第3対物レンズOL13は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。
 観察光学系LS1は、図3に示すように、物体側から対物光学系OBL1に入射した平行光束を、正立プリズムPR1および接眼光学系EPL1を介してアイポイントEPに向けて平行光束として射出するアフォーカル系である。観察光学系LS1に入射した被写体光は,対物光学系OBL1および正立プリズムPR1を透過し、結像面IMで中間像としての正立した被写体像を結像する。結像面IMで結像された被写体像は、接眼光学系EPL1により拡大され、アイポイントEPに眼を置く観察者により観察される。
 正立プリズムPR1は、補助プリズムPR11と、補助プリズムPR11に対し所定の空隙(空気間隔)を置いて配置されたダハプリズムPR12とから構成される。補助プリズムPR11とダハプリズムPR12は、補助プリズムPR11の前側プリズム面PR11aとダハプリズムPR12の後側プリズム面PR12aとが互いに平行となるように配置されている。対物光学系OBL1から出射された光は、図4に示すように、前側プリズム面PR11aから補助プリズムPR11内に入射し、補助プリズムPR11内で複数回反射された後、ダハプリズムPR12との空隙を介してダハプリズムPR12内に入射する。ダハプリズムPR12内に入射した光は、ダハプリズムPR12内で複数回反射された後、後側プリズム面PR12aから出射されて接眼光学系EPL1に向かう。
 接眼光学系EPL1は、一例として、物体側から順に、接合レンズからなり負の屈折力を有する第1接眼レンズEL11と、接合レンズからなり正の屈折力を有する第2接眼レンズEL12と、接合レンズからなり正の屈折力を有する第3接眼レンズEL13と、単レンズからなり正の屈折力を有する第4接眼レンズEL14とから構成される。第1接眼レンズEL11は、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズである。第2接眼レンズEL12は、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズである。第3接眼レンズEL13は、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズである。第4接眼レンズEL14は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。
 以下に、表1~表14を示すが、これらは第1~第8実施例および第1~第6参考例に係る観察光学系の諸元の値をそれぞれ掲げた表である。各表の[諸元データ]において、プリズム回転角は像ブレ補正角1.5°を得るために必要となる正立プリズムの回転角である。この値が小さいほど小さなプリズム回転角で大きな像ブレ補正角が得られる。角倍率γは対物光学系の角倍率であり、この値が大きいほど大きな像ブレ補正角が得られる。また、角度ずれ|ΔC-F|は、像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心で回転させたときの、視界中心の無限遠の物点からの主光線のアイポイント位置におけるC線(波長λ=656.3nm)とF線(波長λ=486.1nm)との角度のずれ量である(単位:′(分))。この値が大きくなると色が分離して見えることになり、像の見え方が悪くなる。
 [レンズデータ]において、面番号は物体側から数えた各レンズ面(プリズム面および仮想面を含む)の番号を、Rは各レンズ面の曲率半径を、Dは各レンズ面の間隔(光軸上の距離)を、ndはd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率を、νdはd線に対するアッベ数を、それぞれ示す。なお、曲率半径「∞」は平面を示し、空気の屈折率nd=1.0000はその記載を省略している。
 なお、以下の全ての諸元値において掲載されている曲率半径R、面間隔D、その他の長さの単位は一般に「mm」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、後述の第2~第8実施例および第1~第6参考例の諸元値においても、本実施例と同様の符号を用いる。
 下の表1に、第1実施例における各諸元を示す。なお、表1における第1面~第24面の曲率半径Rは、図2における第1面~第24面に付した符号R1~R24に対応している。また、第15面は中間像(被写体像)が結像される結像面IMに対応する仮想面であり、第24面はアイポイントEPに対応する仮想面である。また、第23面と第24面との面間隔は最終レンズ面(第23面)からアイポイントEPまでの距離(アイレリーフ)である。
(表1)
[諸元データ]
 倍率:10
 口径(単位:mm):42
 実視界2ω(単位:°):6.9
 回転中心:P0
 プリズム回転角(単位:°):1.82
 角倍率γ:0.41
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):1.5
[レンズデータ]
 面番号   R      D      nd      νd
  1   110.543     2.0     1.80400     46.60
  2    46.940     8.5     1.49782     82.57
  3   353.823     0.5
  4    44.380     6.8     1.51680     64.13
  5   196.20     14.5
  6   113.000     2.5     1.51680     64.13
  7    49.008     36.5
  8    ∞      38.8     1.56883     56.00
  9    ∞       0.4
  10    ∞      54.5     1.51680     64.13
  11    ∞       4.2
  12   -25.500     1.0     1.61266     44.46
  13   17.162     3.7     1.80610     33.35
  14   40.676     2.3
  15    ∞       5.8
  16   -52.350     1.2     1.84666     23.80
  17   108.616     9.8     1.69680     55.52
  18   -19.800     0.2
  19   44.270     11.4     1.72916     54.61
  20   -25.588     1.5     1.84666     23.80
  21  -203.924     0.2
  22   21.500      6.0     1.69680     55.52
  23   126.136     16.2
  24   (アイポイント)
 図6は、第1実施例に係る観察光学系において正立プリズムを回転させないとき(像ブレ補正角0.0°のとき)の諸収差(球面収差、非点収差、および歪曲収差)を示す図である。図7は、第1実施例に係る観察光学系において正立プリズムを回転させないとき(像ブレ補正角0.0°のとき)の横収差を示す図である。図8は、第1実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P0で回転させたとき(プリズム回転角1.82°のとき)の横収差を示す図である。図6~図8の各収差図において、dはd線(波長λ=587.6nm)、CはC線(波長λ=656.3nm)、FはF線(波長λ=486.1nm)、gはg線(波長λ=435.8nm)に対する諸収差をそれぞれ示す。球面収差図において、縦軸は入射瞳半径の最大値を1として規格化して示した値を示し、横軸は各光線における収差をディオプトリ(Diopter)で示す。非点収差図において、実線は各波長に対するサジタル面を示し、破線は各波長に対するメリジオナル面を示す。また、非点収差図において、縦軸は画角[°]を示し、横軸は各光線における収差をディオプトリ(Diopters)で示す。歪曲収差図(ディストーション)において、縦軸は画角[°]を示し、横軸は収差の割合を百分率(%値)で示す。各横収差図は、像高比RFH(Relative Field Height)が1.00,0.70,0.50,0.00のとき、または1.00,0.70,0.50,0.00,-0.50,-0.70,-1.00のときの収差の値(単位は[′](分))を示す。なお、以下に示す各実施例および各参考例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用い、重複する説明は省略する。
 図9は、第1実施例に係る観察光学系において正立プリズムを回転させないとき(像ブレ補正角0.0°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。図10は、第1実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P0で回転させたとき(プリズム回転角1.82°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。各スポットダイアグラムは、アイポイント位置でのd線、C線、F線、g線の各波長の光線が、主光線に対してどれだけ角度がずれているかを示している(単位は[′](分))。各スポットダイアグラムでは、角度ずれのばらつき具合を二乗平均平方根(RMS:Root Mean Square)で計算した値[′]も示す。この点は、以下に示す各スポットダイアグラムにおいても同様であり、重複する説明は省略する。
 図6および図7に示す各収差図より、第1実施例では、正立プリズムを回転させないときの諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。また、図8に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心P0で回転させたときでも、収差が良好に補正され、優れた光学性能を維持できていることがわかる。また、第1実施例では、正立プリズムを回転中心P0で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が1.5[′]と抑えられており、色の分離が小さい優れた光学性能を有していることがわかる。また、図10に示すスポットダイアグラムにより、正立プリズムを回転中心P0で回転させたときのRMS値が12.3[′]と抑えられており、この点でも優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第1実施例の観察光学系を搭載することにより、望遠鏡および双眼鏡においても、優れた光学性能を確保することができる。
 (第2実施例)
 以下、本発明の実施形態に係る第2実施例について表2および図11~図12を参照して説明する。第2実施例に係る観察光学系は、第1実施例に係る観察光学系LS1と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第1実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がP1である点のみである。そのため第1実施例に係る観察光学系LS1を示す図1~図5を第2実施例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表2においては[レンズデータ]を省略する。回転中心P1は、図5に示すように、正立プリズムPR1の前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の光軸Z11との交点位置に位置する。
(表2)
[諸元データ]
 倍率:10
 口径(単位:mm):42
 実視界2ω(単位:°):6.9
 回転中心:P1
 プリズム回転角(単位:°):2.05
 角倍率γ:0.37
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):1.9
 図11は、第2実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P1で回転させたとき(プリズム回転角2.05°のとき)の横収差を示す図である。図12は、第2実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P1で回転させたとき(プリズム回転角2.05°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図11に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心P1で回転させたときでも、収差が良好に補正され、優れた光学性能を維持できていることがわかる。また、第2実施例では、正立プリズムを回転中心P1で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が1.9[′]と抑えられており、色の分離が小さい優れた光学性能を有していることがわかる。また、図12に示すスポットダイアグラムにより、正立プリズムを回転中心P1で回転させたときのRMS値が12.1[′]と抑えられており、この点でも優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第2実施例の観察光学系を搭載することにより、望遠鏡および双眼鏡においても、優れた光学性能を確保することができる。
 (第3実施例)
 以下、本発明の実施形態に係る第3実施例について表3および図13~図14を参照して説明する。第3実施例に係る観察光学系は、第1実施例に係る観察光学系LS1と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第1実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がP6である点のみである。そのため1実施例に係る観察光学系LS1を示す図1~図5を第3実施例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表3においては[レンズデータ]を省略する。回転中心P6は、図5に示すように、正立プリズムPR1内のプリズム貫通仮想直線上において、正立プリズムPR1の前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の光軸Z11との交点位置からL1/8の距離だけ離れた位置に位置する。
(表3)
[諸元データ]
 倍率:10
 口径(単位:mm):42
 実視界2ω(単位:°):6.9
 回転中心:P6
 プリズム回転角(単位:°):2.19
 角倍率γ:0.34
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):2.2
 図13は、第3実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P6で回転させたとき(プリズム回転角2.19°のとき)の横収差を示す図である。図14は、第3実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P6で回転させたとき(プリズム回転角2.19°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図13に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心P6で回転させたときでも、収差が良好に補正され、優れた光学性能を維持できていることがわかる。また、第3実施例では、正立プリズムを回転中心P6で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が2.2[′]と抑えられており、色の分離が小さい優れた光学性能を有していることがわかる。また、図14に示すスポットダイアグラムにより、正立プリズムを回転中心P6で回転させたときのRMS値が12.3[′]と抑えられており、この点でも優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第3実施例の観察光学系を搭載することにより、望遠鏡および双眼鏡においても、優れた光学性能を確保することができる。
 (第4実施例)
 以下、本発明の実施形態に係る第4実施例について表4および図15~図16を参照して説明する。第4実施例に係る観察光学系は、第1実施例に係る観察光学系LS1と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第1実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がP2である点のみである。そのため、そのため第1実施例に係る観察光学系LS1を示す図1~図5を第4実施例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表4においては[レンズデータ]を省略する。回転中心P2は、図5に示すように、正立プリズムPR1内のプリズム貫通仮想直線上において、正立プリズムPR1の前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の光軸Z11との交点位置からL1/4の距離だけ離れた位置に位置する。
(表4)
[諸元データ]
 倍率:10
 口径(単位:mm):42
 実視界2ω(単位:°):6.9
 回転中心:P2
 プリズム回転角(単位:°):2.35
 角倍率γ:0.32
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):2.5
 図15は、第4実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P2で回転させたとき(プリズム回転角2.35°のとき)の横収差を示す図である。図16は、第4実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P2で回転させたとき(プリズム回転角2.35°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図15に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心P2で回転させたときでも、収差が良好に補正され、優れた光学性能を維持できていることがわかる。また、第4実施例では、正立プリズムを回転中心P2で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が2.5[′]と抑えられており、色の分離が小さい優れた光学性能を有していることがわかる。また、図16に示すスポットダイアグラムにより、正立プリズムを回転中心P2で回転させたときのRMS値が12.4[′]と抑えられており、この点でも優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第4実施例の観察光学系を搭載することにより、望遠鏡および双眼鏡においても、優れた光学性能を確保することができる。
 (第5実施例)
 以下、本発明の実施形態に係る第5実施例について図17~図24および表5を用いて説明する。図17および図18は、望遠鏡や双眼鏡に用いられる第5実施例に係る観察光学系LS2を示している。
 第5実施例に係る観察光学系LS2は、物体側から順に、対物光学系OBL2と、対物光学系OBL2により形成される像を正立化するための正立プリズムPR2と、対物光学系OBL2により形成される像を観察するための接眼光学系EPL2とを有し、正立プリズムPR2を所定位置(プリズム基準位置)から回転させることによって、像の補正を行う。正立プリズムPR2を回転させる回転中心は、正立プリズムPR2が所定位置に位置する場合における、正立プリズムPR2の最も対物光学系OBL2に近い面(前側プリズム面PR21a)と対物光学系OBL2の光軸Z21との交点の位置から、正立プリズムPR2の対物光学系OBL2の光軸Z21に沿った方向の長さの4分の1の距離だけ離れた位置である回転中心Q0(図19を参照)に位置する。
 また、回転中心Q0は、正立プリズムPR2が所定位置(プリズム基準位置)に位置する場合における、正立プリズムPR2の最も対物光学系OBL2に近い面(前側プリズム面PR21a)と対物光学系OBL2の最も正立プリズムPR2に近い面との間に位置している。さらに、回転中心Q0は、正立プリズムPR2の前側プリズム面PR21aと対物光学系OBL2の光軸Z21との交点位置と、後側プリズム面PR22aと接眼光学系EPL2の光軸Z22との交点位置とを通る仮想直線(プリズム貫通仮想直線)上に位置している。
 対物光学系OBL2は、図18に示すように、一例として、物体側から順に、接合レンズからなり正の屈折力を有する第1対物レンズOL21と、単レンズからなり正の屈折力を有する第2対物レンズOL22と、単レンズからなり正の屈折力を有する第2対物レンズOL23とから構成される。第1対物レンズOL21は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズである。第2対物レンズOL22は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、第3対物レンズOL23は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。また、観察光学系LS2は、物体側から対物光学系OBL2に入射した平行光束を、正立プリズムPR2および接眼光学系EPL2を介してアイポイントEPに向けて平行光束として射出するアフォーカル系である。
 観察光学系LS1に入射した被写体光は,対物光学系OBL2および正立プリズムPR2を透過し、結像面IMで中間像としての正立した被写体像を結像する。結像面IMで結像された被写体像は、接眼光学系EPL2により拡大され、アイポイントEPに眼を置く観察者により観察される。
 正立プリズムPR2は、補助プリズムPR21と、補助プリズムPR21に対し所定の空隙(空気間隔)を置いて配置されたダハプリズムPR22とから構成される。補助プリズムPR21とダハプリズムPR22は、補助プリズムPR21の前側プリズム面PR21aとダハプリズムPR22の後側プリズム面PR22aとが互いに平行となるように配置されている。対物光学系OBL2から出射された光は、前側プリズム面PR21aから補助プリズムPR21内に入射し、補助プリズムPR21内で複数回反射された後、ダハプリズムPR22との空隙を介してダハプリズムPR22内に入射する。ダハプリズムPR22内に入射した光は、ダハプリズムPR22内で複数回反射された後、後側プリズム面PR22aから出射されて接眼光学系EPL2に向かう。
 正立プリズムPR2の回転中心は、例えば、以下のように設定される。図19に基準位置に位置する正立プリズムPR2と7個の回転中心Q0~Q6を示している。図19において、回転中心Q1は、正立プリズムPR2の前側プリズム面PR21aと対物光学系OBL2の光軸Z21との交点位置に位置し、回転中心Q5は、正立プリズムPR2の後側プリズム面PR22aと接眼光学系EPL2の光軸Z22との交点位置に位置する。また、7個の回転中心Q0~Q6は、回転中心Q1の位置(前側プリズム面PR21aと光軸Z21との交点位置)と回転中心Q5の位置(後側プリズム面PR22aと光軸Z22との交点位置)とを通る仮想直線(プリズム貫通仮想直線)上にそれぞれ位置する。
 回転中心Q0は、正立プリズムPR2の外部であって前側プリズム面PR21aと対物光学系OBL2の最も対物光学系OBL2に近い面との間に位置する。また、回転中心Q0は、回転中心Q1の位置(前側プリズム面PR21a)から、正立プリズムPR2の対物光学系OBL2の光軸Z21に沿った方向の長さL2の4分の1の距離(L2/4)だけ離れた位置に位置する。具体的には、正立プリズムPR2と対物光学系OBL2との間において、回転中心Q1の位置からL2/4だけ離れた位置に光軸Z21に垂直な仮想平面を設定した際に、その仮想平面とプリズム貫通仮想直線との交点位置に、回転中心Q0は位置する。その他の4個の回転中心Q2,Q3,Q4,Q6は、正立プリズムPR2の内部に位置する。
 回転中心Q2は、回転中心Q1の位置(前側プリズム面PR21a)から、正立プリズムPR2の対物光学系OBL2の光軸Z21に沿った方向の長さL2の4分の1の距離(L2/4)だけ離れた位置に位置する。具体的には、正立プリズムPR2の内部において、回転中心Q1の位置からL2/4だけ離れた位置に光軸Z21に垂直な仮想平面を設定した際に、その仮想平面とプリズム貫通仮想直線との交点位置に、回転中心Q2は位置する。同様に、回転中心Q3は、回転中心Q1の位置から2×L2/4(=L2/2)の距離だけ離れた位置に位置し、回転中心Q4は、回転中心Q1の位置から3×L2/4の距離だけ離れた位置に位置する。また、回転中心Q6は、回転中心P1の位置からL2/8の距離だけ離れた位置に位置する。
 このように、7個の回転中心Q0~Q6のうちの4個の回転中心Q0,Q1,Q2,Q6はそれぞれ、正立プリズムPR2の前側プリズム面PR21aと対物光学系OBL2の光軸Z21との交点の位置から、正立プリズムPR2の対物光学系OBL2の光軸Z21に沿った方向の長さの4分の1以下の距離範囲内に位置する。
 接眼光学系EPL2は、一例として、物体側から順に、単レンズからなり負の屈折力を有する第1接眼レンズEL21と、単レンズからなり正の屈折力を有する第2接眼レンズEL22と、接合レンズからなり正の屈折力を有する第3接眼レンズEL23と、単レンズからなり正の屈折力を有する第4接眼レンズEL24とから構成される。第1接眼レンズEL21は、両凹レンズであり、第2接眼レンズEL22は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズである。第3接眼レンズEL23は、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズであり、第4接眼レンズEL24は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。
 下の表5に、第5実施例における各諸元を示す。なお、表5における第1面~第22面の曲率半径Rは、図18における第1面~第22面に付した符号R1~R22に対応している。また、第14面は中間像(被写体像)が結像される結像面IMに対応する仮想面であり、第22面はアイポイントEPに対応する仮想面である。また、第21面と第22面との面間隔は最終レンズ面(第21面)からアイポイントEPまでの距離(アイレリーフ)である。
(表5)
[諸元データ]
 倍率:12
 口径(単位:mm):30
 実視界2ω(単位:°):5.5
 回転中心:Q0
 プリズム回転角(単位:°):1.52
 角倍率γ:0.49
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):1.5
[レンズデータ]
 面番号   R      D      nd      νd
  1    59.051     1.6     1.80400     46.60
  2    35.168     6.1     1.49782     82.57
  3   -287.516     0.5
  4    32.883     3.7     1.48749     70.32
  5    63.395     14.6
  6    55.142     2.0     1.51742     52.20
  7    29.733     13.5
  8    ∞      36.6     1.56883     56.00
  9    ∞       0.4
  10    ∞      46.5     1.51680     64.13
  11    ∞       4.3
  12   -17.653     3.1     1.48749     70.32
  13   16.157     4.8
  14    ∞       3.6
  15   -51.413     7.9     1.75500     52.34
  16   -15.278     0.2
  17  -370.476     1.0     1.94595     17.98
  18   20.281     7.8     1.60300     65.44
  19   -27.271     0.2
  20   18.697     5.2     1.80400     46.60
  21   500.000     15.0
  22   (アイポイント)
 図20は、第5実施例に係る観察光学系において正立プリズムを回転させないとき(像ブレ補正角0.0°のとき)の諸収差(球面収差、非点収差、および歪曲収差)を示す図である。図21は、第5実施例に係る観察光学系において正立プリズムを回転させないとき(像ブレ補正角0.0°のとき)の横収差を示す図である。図22は、第5実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q0で回転させたとき(プリズム回転角1.52°のとき)の横収差を示す図である。
 図23は、第5実施例に係る観察光学系において正立プリズムを回転させないとき(像ブレ補正角0.0°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。図24は、第5実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q0で回転させたとき(プリズム回転角1.52°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図20および図21に示す各収差図より、第5実施例では、正立プリズムを回転させないときの諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。また、図22に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心Q0で回転させたときでも、収差が良好に補正され、優れた光学性能を維持できていることがわかる。また、第5実施例では、正立プリズムを回転中心Q0で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が1.5[′]と抑えられており、色の分離が小さい優れた光学性能を有していることがわかる。また、図24に示すスポットダイアグラムにより、正立プリズムを回転中心Q0で回転させたときのRMS値が10.9[′]と抑えられており、この点でも優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第5実施例の観察光学系を搭載することにより、望遠鏡および双眼鏡においても、優れた光学性能を確保することができる。
 (第6実施例)
 以下、本発明の実施形態に係る第6実施例について表6および図25~図26を参照して説明する。第6実施例に係る観察光学系は、第5実施例に係る観察光学系LS2と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第5実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がQ1である点のみである。そのため第5実施例に係る観察光学系LS2を示す図17~図19を第6実施例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表6においては[レンズデータ]を省略する。回転中心Q1は、図19に示すように、正立プリズムPR2の前側プリズム面PR21aと対物光学系OBL1の光軸Z21との交点位置に位置する。
(表6)
[諸元データ]
 倍率:12
 口径(単位:mm):30
 実視界2ω(単位:°):5.5
 回転中心:Q1
 プリズム回転角(単位:°):1.72
 角倍率γ:0.44
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):2.0
 図25は、第6実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q1で回転させたとき(プリズム回転角1.72°のとき)の横収差を示す図である。図26は、第6実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q1で回転させたとき(プリズム回転角1.72°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図25に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心Q1で回転させたときでも、収差が良好に補正され、優れた光学性能を維持できていることがわかる。また、第6実施例では、正立プリズムを回転中心Q1で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が2.0[′]と抑えられており、色の分離が小さい優れた光学性能を有していることがわかる。また、図26に示すスポットダイアグラムにより、正立プリズムを回転中心Q1で回転させたときのRMS値が10.7[′]と抑えられており、この点でも優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第6実施例の観察光学系を搭載することにより、望遠鏡および双眼鏡においても、優れた光学性能を確保することができる。
 (第7実施例)
 以下、本発明の実施形態に係る第7実施例について表7および図27~図28を参照して説明する。第7実施例に係る観察光学系は、第5実施例に係る観察光学系LS2と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第5実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がQ6である点のみである。そのため第5実施例に係る観察光学系LS2を示す図17~図19を第7実施例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表7においては[レンズデータ]を省略する。回転中心Q6は、図19に示すように、正立プリズムPR2内のプリズム貫通仮想直線上において、正立プリズムPR2の前側プリズム面PR21aと対物光学系OBL2の光軸Z21との交点位置からL2/8の距離だけ離れた位置に位置する。
(表7)
[諸元データ]
 倍率:12
 口径(単位:mm):30
 実視界2ω(単位:°):5.5
 回転中心:Q6
 プリズム回転角(単位:°):1.84
 角倍率γ:0.41
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):2.3
 図27は、第7実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q6で回転させたとき(プリズム回転角1.84°のとき)の横収差を示す図である。図28は、第7実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q6で回転させたとき(プリズム回転角1.84°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図27に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心Q6で回転させたときでも、収差が良好に補正され、優れた光学性能を維持できていることがわかる。また、第7実施例では、正立プリズムを回転中心Q6で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が2.3[′]と抑えられており、色の分離が小さい優れた光学性能を有していることがわかる。また、図28に示すスポットダイアグラムにより、正立プリズムを回転中心Q6で回転させたときのRMS値が10.6[′]と抑えられており、この点でも優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第7実施例の観察光学系を搭載することにより、望遠鏡および双眼鏡においても、優れた光学性能を確保することができる。
 (第8実施例)
 以下、本発明の実施形態に係る第8実施例について表8および図29~図30を参照して説明する。第8実施例に係る観察光学系は、第5実施例に係る観察光学系LS2と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第5実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がQ2である点のみである。そのため第5実施例に係る観察光学系LS2を示す図17~図19を第8実施例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表8においては[レンズデータ]を省略する。回転中心Q2は、図19に示すように、正立プリズムPR2内のプリズム貫通仮想直線上において、正立プリズムPR2の前側プリズム面PR21aと対物光学系OBL2の光軸Z21との交点位置からL2/4の距離だけ離れた位置に位置する。
(表8)
[諸元データ]
 倍率:12
 口径(単位:mm):30
 実視界2ω(単位:°):5.5
 回転中心:Q2
 プリズム回転角(単位:°):1.97
 角倍率γ:0.38
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):2.3
 図29は、第8実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q2で回転させたとき(プリズム回転角1.97°のとき)の横収差を示す図である。図30は、第8実施例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q2で回転させたとき(プリズム回転角1.97°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図29に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心Q2で回転させたときでも、収差が良好に補正され、優れた光学性能を維持できていることがわかる。また、第8実施例では、正立プリズムを回転中心Q2で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が2.6[′]と抑えられており、色の分離が小さい優れた光学性能を有していることがわかる。また、図30に示すスポットダイアグラムにより、正立プリズムを回転中心Q2で回転させたときのRMS値が10.5[′]と抑えられており、この点でも優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第8実施例の観察光学系を搭載することにより、望遠鏡および双眼鏡においても、優れた光学性能を確保することができる。
 (第1参考例)
 以下、本発明の第1~第4実施形態の参考例としての第1参考例について表9および図31~図32を参照して説明する。第1参考例に係る観察光学系は、第1実施例に係る観察光学系LS1と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第1実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がP3である点のみである。そのため第1実施例に係る観察光学系LS1を示す図1~図5を第1参考例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表9においては[レンズデータ]を省略する。回転中心P3は、図5に示すように、正立プリズムPR1内のプリズム貫通仮想直線上において、正立プリズムPR1の前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の光軸Z11との交点位置からL1/2の距離だけ離れた位置に位置する。
(表9)
[諸元データ]
 倍率:10
 口径(単位:mm):42
 実視界2ω(単位:°):6.9
 回転中心:P3
 プリズム回転角(単位:°):2.75
 角倍率γ:0.27
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):3.2
 図31は、第1参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P3で回転させたとき(プリズム回転角2.75°のとき)の横収差を示す図である。図32は、第1参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P3で回転させたとき(プリズム回転角2.75°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図31に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心P3で回転させたときは、収差が良好に補正しきれておらず、第1~第4実施形態に比較して光学性能が劣ることがわかる。また、第1参考例では、正立プリズムを回転中心P3で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が3.2[′]と大きくなっており、第1~第4実施形態に比較して色の分離が大きく光学性能が劣ることがわかる。
 (第2参考例)
 以下、本発明の第1~第4実施形態の参考例としての第2参考例について表10および図33~図34を参照して説明する。第2参考例に係る観察光学系は、第1実施例に係る観察光学系LS1と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第1実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がP4である点のみである。そのため第1実施例に係る観察光学系LS1を示す図1~図5を第2参考例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表10においては[レンズデータ]を省略する。回転中心P4は、図5に示すように、正立プリズムPR1内のプリズム貫通仮想直線上において、正立プリズムPR1の前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の光軸Z11との交点位置から3×L1/4の距離だけ離れた位置に位置する。
(表10)
[諸元データ]
 倍率:10
 口径(単位:mm):42
 実視界2ω(単位:°):6.9
 回転中心:P4
 プリズム回転角(単位:°):3.32
 角倍率γ:0.23
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):4.3
 図33は、第2参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P4で回転させたとき(プリズム回転角3.32°のとき)の横収差を示す図である。図34は、第2参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P4で回転させたとき(プリズム回転角3.32°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図33に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心P4で回転させたときは、収差が良好に補正しきれておらず、第1~第4実施形態に比較して光学性能が劣ることがわかる。また、第2参考例では、正立プリズムを回転中心P4で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が4.3[′]と大きくなっており、第1~第4実施形態に比較して色の分離が大きく光学性能が劣ることがわかる。
 (第3参考例)
 以下、本発明の第1~第4実施形態の参考例としての第3参考例について表11および図35~図36を参照して説明する。第3参考例に係る観察光学系は、第1実施例に係る観察光学系LS1と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第1実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がP5である点のみである。そのため第1実施例に係る観察光学系LS1を示す図1~図5を第3参考例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表11においては[レンズデータ]を省略する。回転中心P5は、図5に示すように正立プリズムPR1の後側プリズム面PR12aと接眼光学系EPL1の光軸Z12との交点位置に位置する。
(表11)
[諸元データ]
 倍率:10
 口径(単位:mm):42
 実視界2ω(単位:°):6.9
 回転中心:P5
 プリズム回転角(単位:°):4.19
 角倍率γ:0.18
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):5.9
 図35は、第3参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P5で回転させたとき(プリズム回転角4.19°のとき)の横収差を示す図である。図36は、第3参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心P5で回転させたとき(プリズム回転角4.19°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図35に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心P5で回転させたときは、収差が良好に補正しきれておらず、第1~第4実施形態に比較して光学性能が劣ることがわかる。また、第3参考例では、正立プリズムを回転中心P5で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が5.9[′]と大きくなっており、第1~第4実施形態に比較して色の分離が大きく光学性能が劣ることがわかる。
 (第4参考例)
 以下、本発明の第5~第8実施形態の参考例としての第4参考例について表12および図37~図38を参照して説明する。第4参考例に係る観察光学系は、第5実施例に係る観察光学系LS2と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第5実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がQ3である点のみである。そのため第5実施例に係る観察光学系LS2を示す図17~図19を第4参考例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表12においては[レンズデータ]を省略する。回転中心Q3は、図19に示すように、正立プリズムPR2内のプリズム貫通仮想直線上において、正立プリズムPR2の前側プリズム面PR21aと対物光学系OBL2の光軸Z21との交点位置からL2/2の距離だけ離れた位置に位置する。
(表12)
[諸元データ]
 倍率:12
 口径(単位:mm):30
 実視界2ω(単位:°):5.5
 回転中心:Q3
 プリズム回転角(単位:°):2.32
 角倍率γ:0.32
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):3.4
 図37は、第4参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q3で回転させたとき(プリズム回転角2.32°のとき)の横収差を示す図である。図36は、第4参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q3で回転させたとき(プリズム回転角2.32°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図37に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心Q3で回転させたときは、収差が良好に補正しきれておらず、第5~第8実施形態に比較して光学性能が劣ることがわかる。また、第4参考例では、正立プリズムを回転中心Q3で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が3.4[′]と大きくなっており、第5~第8実施形態に比較して色の分離が大きく光学性能が劣ることがわかる。
 (第5参考例)
 以下、本発明の第5~第8実施形態の参考例としての第5参考例について表13および図39~図40を参照して説明する。第5参考例に係る観察光学系は、第5実施例に係る観察光学系LS2と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第5実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がQ4である点のみである。そのため第5実施例に係る観察光学系LS2を示す図17~図19を第5参考例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表13においては[レンズデータ]を省略する。回転中心Q4は、図19に示すように、正立プリズムPR2内のプリズム貫通仮想直線上において、正立プリズムPR2の前側プリズム面PR21aと対物光学系OBL2の光軸Z21との交点位置から3×L2/4の距離だけ離れた位置に位置する。
(表13)
[諸元データ]
 倍率:12
 口径(単位:mm):30
 実視界2ω(単位:°):5.5
 回転中心:Q4
 プリズム回転角(単位:°):2.82
 角倍率γ:0.27
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):4.4
 図39は、第5参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q4で回転させたとき(プリズム回転角2.82°のとき)の横収差を示す図である。図40は、第5参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q4で回転させたとき(プリズム回転角2.82°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図39に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心Q4で回転させたときは、収差が良好に補正しきれておらず、第5~第8実施形態に比較して光学性能が劣ることがわかる。また、第5参考例では、正立プリズムを回転中心Q4で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が4.4[′]と大きくなっており、第5~第8実施形態に比較して色の分離が大きく光学性能が劣ることがわかる。
 (第6参考例)
 以下、本発明の第5~第8実施形態の参考例としての第6参考例について表14および図41~図42を参照して説明する。第6参考例に係る観察光学系は、第5実施例に係る観察光学系LS2と同じレンズ構成およびプリズム構成を有しており、第5実施例と異なるのは正立プリズムの回転中心がQ5である点のみである。そのため第5実施例に係る観察光学系LS2を示す図17~図19を第5参考例に係る観察光学系の説明に用いるともに、表14においては[レンズデータ]を省略する。回転中心Q5は、図19に示すように、正立プリズムPR2の後側プリズム面PR22aと接眼光学系EPL2の光軸Z22との交点位置に位置する。
(表14)
[諸元データ]
 倍率:12
 口径(単位:mm):30
 実視界2ω(単位:°):5.5
 回転中心:Q5
 プリズム回転角(単位:°):3.58
 角倍率γ:0.21
 角度ずれ|ΔC-F|(単位:′):6.1
 図41は、第6参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q5で回転させたとき(プリズム回転角3.58°のとき)の横収差を示す図である。図42は、第6参考例に係る観察光学系において像ブレ補正角1.5°を得るために正立プリズムを回転中心Q5で回転させたとき(プリズム回転角3.58°のとき)のスポットダイアグラムを示す図である。
 図41に示す横収差図より、正立プリズムを回転中心Q5で回転させたときは、収差が良好に補正しきれておらず、第5~第8実施形態に比較して光学性能が劣ることがわかる。また、第6参考例では、正立プリズムを回転中心Q5で回転させたときの角度ずれ|ΔC-F|が6.1[′]と大きくなっており、第5~第8実施形態に比較して色の分離が大きく光学性能が劣ることがわかる。
 図43に、第1~第4実施例および第1~第3参考例におけるプリズム回転中心、像ブレ補正角1.5°を得るために必要なプリズム回転角、角倍率、およびプリズム回転時の角度ずれ|ΔC-F|をまとめて示す。図44は、像ブレ補正角とプリズム回転角との関係を各回転中心P0~P6別にグラフ化した図である。図45は、各回転中心P0~P6別の角度ずれ|ΔC-F|をグラフ化した図である。
 図43に示すように、第1~第3参考例に比較して第1~第4実施例の方が、像ブレ補正角1.5°を得るために必要なプリズム回転角が小さく、角倍率γは大きい。したがって、第1~第3参考例よりも第1~第4実施例の方が、小さなプリズム回転角で大きな像ブレ補正角を得られることがわかる。また、図43に示すように、第1~第3参考例に比較して第1~第4実施例の方が、角度ずれ|ΔC-F|の値が小さい。したがって、第1~第3参考例よりも第1~第4実施例の方が、色の分離が小さく、像ブレ補正時の像の見え方が良好であることがわかる。
 図44および図45のグラフにおけるP0,P1,P6,P2は、図5に示すように、正立プリズムPR1の前側プリズム面PR11aと対物光学系OBL1の光軸Z11との交点の位置から、正立プリズムPR1の対物光学系OBL1の光軸Z11に沿った方向の長さL1の4分の1以下の距離範囲内に位置する回転中心である。これに対し、P3,P4,P5は、図5に示すように、上記交点からの距離が上記長さL1の4分の1を超える範囲に位置する回転中心である。図44から、回転中心P3,P4,P5に比較して回転中心P0,P1,P6,P2の方が、小さなプリズム回転角により大きな像ブレ補正角を得られることがわかる。また、図45から、回転中心P3,P4,P5に比較して回転中心P0,P1,P6,P2の方が、正立プリズムPR1の回転時(像ブレ補正時)における角度ずれ|ΔC-F|の値が小さいことがわかる。
 また、回転中心P0は、正立プリズムPR1の外部であって正立プリズムPR1と対物光学系OBL1との間に位置する。回転中心P0のときも、小さなプリズム回転角により大きな像ブレ補正角が得られ、また、像ブレ補正時における角度ずれ|ΔC-F|の値も小さい。しかし、正立プリズムPR1と対物光学系OBL1との間に回転中心を設定する場合、その回転中心の位置が正立プリズムPR1から離れるほど、正立プリズムPR1が回転したときの正立プリズムPR1の移動量が大きくなる。以上のことから、正立プリズムPR1の回転中心は、上記交点からの距離が上記長さL1の4分の1以下の距離範囲内に位置することが好ましい。
 図46に、第5~第8実施例および第4~第6参考例におけるプリズム回転中心、像ブレ補正角1.5°を得るために必要なプリズム回転角、角倍率、およびプリズム回転時の角度ずれ|ΔC-F|をまとめて示す。図47は、像ブレ補正角とプリズム回転角との関係を各回転中心Q0~Q6別にグラフ化した図である。図48は、各回転中心Q0~Q6別の角度ずれ|ΔC-F|をグラフ化した図である。
 図47に示すように、第4~第6参考例に比較して第5~第8実施例の方が、像ブレ補正角1.5°を得るために必要なプリズム回転角が小さく、角倍率γは大きい。したがって、第4~第6参考例よりも第5~第8実施例の方が、小さなプリズム回転角で大きな像ブレ補正角を得られることがわかる。また、図48に示すように、第4~第6参考例に比較して第5~第8実施例の方が、角度ずれ|ΔC-F|の値が小さい。したがって、第4~第6参考例よりも第5~第8実施例の方が、色の分離が小さく、像ブレ補正時の像の見え方が良好であることがわかる。
 図47および図48のグラフにおけるQ0,Q1,Q6,Q2は、図19に示すように、正立プリズムPR2の前側プリズム面PR21aと対物光学系OBL2の光軸Z21との交点の位置から、正立プリズムPR2の対物光学系OBL2の光軸Z21に沿った方向の長さL2の4分の1以下の距離範囲内に位置する回転中心である。これに対し、Q3,Q4,Q5は、図19に示すように、上記交点からの距離が上記長さL2の4分の1を超える範囲に位置する回転中心である。図47から、回転中心Q3,Q4,Q5に比較して回転中心Q0,Q1,Q6,Q2の方が、小さなプリズム回転角により大きな像ブレ補正角を得られることがわかる。また、図45から、回転中心Q3,Q4,Q5に比較して回転中心Q0,Q1,Q6,Q2の方が、正立プリズムPR1の回転時(像ブレ補正時)における角度ずれ|ΔC-F|の値が小さいことがわかる。
 また、回転中心Q0は、正立プリズムPR2の外部であって正立プリズムPR2と対物光学系OBL2との間に位置する。回転中心Q0のときも、小さなプリズム回転角により大きな像ブレ補正角が得られ、また、像ブレ補正時における角度ずれ|ΔC-F|の値も小さい。しかし、正立プリズムPR2と対物光学系OBL2との間に回転中心を設定する場合、その回転中心の位置が正立プリズムPR2から離れるほど、正立プリズムPR2が回転したときの正立プリズムPR2の移動量が大きくなる。以上のことから、正立プリズムPR2の回転中心は、上記交点からの距離が上記長さL2の4分の1以下の距離範囲内に位置することが好ましい。
 次に、[条件式対応値]の表を以下に示す。この表には、条件式(A1)に対応する角倍率γの値を全実施例(第1~第8実施例)についてまとめて示す。下記表に示すように、第1~第8実施例はいずれも条件式(A1)を満足している。
 条件式(A1)   0.25<γ<0.50
[条件式対応値]
 第1実施例    0.41
 第2実施例    0.37
 第3実施例    0.34
 第4実施例    0.32
 第5実施例    0.49
 第6実施例    0.44
 第7実施例    0.41
 第8実施例    0.38
 上記各実施例によれば、像ブレ補正角を十分に得ることができ,かつ像ブレ補正時における偏心収差を少なくすることが可能な観察光学系を実現することができる。
 なお、上記各実施例は本発明の実施形態の一具体例を示しているものであり、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態において、ズームレンズ(変倍光学系)を備えてもよい。例えば、上述の接眼光学系に代えて、接眼ズーム光学系を設けてもよい。
 LS1,LS2 観察光学系    OBL1,OBL2 対物光学系
 PR1,PR2 正立プリズム   EPL1,EPL2 接眼光学系
 BFG     双眼鏡

Claims (8)

  1.  物体側から順に、対物光学系と、前記対物光学系により形成される像を正立化するための正立プリズムと、前記正立プリズムによって正立化された前記対物光学系により形成される像を観察するための接眼光学系とを有し、前記正立プリズムを所定位置から回転させることによって、前記像の補正を行う観察光学系であって、
     前記正立プリズムを回転させる回転中心は、前記正立プリズムが前記所定位置に位置する場合における、前記正立プリズムの最も前記対物光学系に近い面と前記対物光学系の光軸との交点の位置から、前記正立プリズムの前記対物光学系の光軸に沿った方向の長さの4分の1以下の距離範囲内に位置する観察光学系。
  2.  前記回転中心は、前記正立プリズムが前記所定位置に位置する場合における、前記正立プリズムの最も前記対物光学系に近い面と前記対物光学系の光軸との交点と、前記正立プリズムの最も前記接眼光学系に近い面と前記接眼光学系の光軸との交点とを通る直線上、または前記対物光学系光軸上に位置する請求項1に記載の観察光学系。
  3.  前記回転中心は、前記正立プリズム内に位置する請求項1に記載の観察光学系。
  4.  前記回転中心は、前記正立プリズムの最も前記対物光学系に近い面上に位置する請求項1に記載の観察光学系。
  5.  物体側から順に、対物光学系と、前記対物光学系により形成される像を正立化するための正立プリズムと、前記正立プリズムによって正立化された前記対物光学系により形成される像を観察するための接眼光学系とを有し、前記正立プリズムを所定位置から回転させることによって、前記像の補正を行う観察光学系であって、
     前記正立プリズムを回転させる回転中心は、前記正立プリズムが前記所定位置に位置する場合における、前記正立プリズムの最も前記対物光学系に近い面と、前記対物レンズの最も前記正立プリズムに近い面との間に位置する観察光学系。
  6.  前記回転中心は、前記正立プリズムが前記所定位置に位置する場合における、前記正立プリズムの最も前記対物光学系に近い面と前記対物光学系の光軸との交点と、前記正立プリズムの最も前記接眼光学系に近い面と前記接眼光学系の光軸との交点とを通る直線上、または前記対物光学系の光軸上に位置する請求項5に記載の観察光学系。
  7.  下記の条件式を満足する請求項1から6のいずれか一項に記載の観察光学系。
     0.25<γ<0.50
     但し、γ:前記対物光学系の角倍率
  8.  請求項1から7のいずれか一項に記載の観察光学系を備えた光学機器。
     
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