特許 5796793 望遠鏡光学系及び光学機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5796793

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】望遠鏡光学系及び光学機器

(51)【国際特許分類】

   G02B 23/02 20060101AFI20151001BHJP

   G02B 13/00 20060101ALI20151001BHJP

【ＦＩ】

   G02B23/02

   G02B13/00

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-555243(P2013-555243)

(86)(22)【出願日】2013年1月18日

(86)【国際出願番号】JP2013050940

(87)【国際公開番号】WO2013111683

(87)【国際公開日】20130801

【審査請求日】2014年6月19日

(31)【優先権主張番号】特願2012-10642(P2012-10642)

(32)【優先日】2012年1月23日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100140800

【弁理士】

【氏名又は名称】保坂 丈世

(72)【発明者】

【氏名】新井 聡

【審査官】 堀井 康司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２２８００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３９３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００２９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２２２８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０５０９３３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２３／０２

Ｇ０２Ｂ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に、
対物光学系と、
前記対物光学系によって形成される像を正立させる正立光学系と、を有し、
前記正立光学系は、
前記対物光学系からの光を反射する反射面を有する第１反射部材と、
前記第１反射部材で反射された光を反射する反射面を有する第２反射部材と、
少なくとも１つのダハ面を含む３以上の面を有し、前記面の何れか１つを入射面とし、前記面のその他の面の１つを射出面とし、前記第２反射部材で反射された光を前記入射面から入射させて前記面で反射させた後、前記射出面から射出させる第３反射部材と、を有し、
前記第１反射部材の有効径のうち、長手方向の有効径をΦ₁とし、前記第３反射部材の前記入射面の有効径をΦ₂とし、前記第１反射部材の前記反射面の光軸となす角度をαとし、前記第１反射部材の前記反射面の前記対物光学系側の端面から前記第３反射部材の前記射出面までの間隔をＬとしたとき、次式

【数17】

の条件を満足することを特徴とする望遠鏡光学系。

【請求項2】

前記対物光学系の焦点距離をｆ_oとし、前記第１反射部材の前記反射面から前記第２反射部材の前記反射面までの光軸上の距離をｄ₁とし、前記第２反射部材の前記反射面から前記第３反射部材の前記入射面までの光軸上の距離をｄ₂としたとき、次式

【数18】

の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の望遠鏡光学系。

【請求項3】

前記対物光学系の口径をＤ、最大画角を２θ及び焦点距離をｆ_oとし、前記対物光学系の主平面から前記第１反射部材の前記反射面までの光軸上の距離をｄとし、前記第１反射部材の前記反射面から前記第２反射部材の前記反射面までの光軸上の距離をｄ₁とし、前記第２反射部材の前記反射面から前記第３反射部材の前記入射面までの光軸上の距離をｄ₂としたとき、次式

【数19】

の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の望遠鏡光学系。
但し、ｚ₀は次式で表されるものとする。

【数20】

【請求項4】

前記第１反射部材及び前記第２反射部材のいずれか一方が光軸を含む回転中心を中心に回転することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の望遠鏡光学系。

【請求項5】

物体側から順に、
対物光学系と、
前記対物光学系によって形成される像を正立させる正立光学系と、を有し、
前記正立光学系は、
前記対物光学系からの光を反射する反射面を有する第１反射部材と、
前記第１反射部材で反射された光を反射する反射面を有する第２反射部材と、
少なくとも１つのダハ面を含む３以上の面を有し、前記面の何れか１つを入射面とし、前記面のその他の面の１つを射出面とし、前記第２反射部材で反射された光を前記入射面から入射させて前記面で反射させた後、前記射出面から射出させる第３反射部材と、を有し、
前記対物光学系の焦点距離をｆ_oとし、前記第１反射部材の前記反射面から前記第２反射部材の前記反射面までの光軸上の距離をｄ₁とし、前記第２反射部材の前記反射面から前記第３反射部材の前記入射面までの光軸上の距離をｄ₂としたとき、次式

【数21】

の条件を満足することを特徴とする望遠鏡光学系。

【請求項6】

物体側から順に、
対物光学系と、
前記対物光学系によって形成される像を正立させる正立光学系と、を有し、
前記正立光学系は、
前記対物光学系からの光を反射する反射面を有する第１反射部材と、
前記第１反射部材で反射された光を反射する反射面を有する第２反射部材と、
少なくとも１つのダハ面を含む３以上の面を有し、前記面の何れか１つを入射面とし、前記面のその他の面の１つを射出面とし、前記第２反射部材で反射された光を前記入射面から入射させて前記面で反射させた後、前記射出面から射出させる第３反射部材と、を有し、
前記対物光学系の口径をＤ、最大画角を２θ及び焦点距離をｆ_oとし、前記対物光学系の主平面から前記第１反射部材の前記反射面までの光軸上の距離をｄとし、前記第１反射部材の前記反射面から前記第２反射部材の前記反射面までの光軸上の距離をｄ₁とし、前記第２反射部材の前記反射面から前記第３反射部材の前記入射面までの光軸上の距離をｄ₂としたとき、次式

【数22】

の条件を満足することを特徴とする望遠鏡光学系。
但し、ｚ₀は次式で表されるものとする。

【数20】

【請求項7】

物体側から順に、
対物光学系と、
前記対物光学系によって形成される像を正立させる正立光学系と、を有し、
前記正立光学系は、
前記対物光学系からの光を反射する反射面を有する第１反射部材と、
前記第１反射部材で反射された光を反射する反射面を有する第２反射部材と、
少なくとも１つのダハ面を含む３以上の面を有し、前記面の何れか１つを入射面とし、前記面のその他の面の１つを射出面とし、前記第２反射部材で反射された光を前記入射面から入射させて前記面で反射させた後、前記射出面から射出させる第３反射部材と、を有し、
前記第１反射部材及び前記第２反射部材のいずれか一方が光軸を含む回転中心を中心に回転することを特徴とする望遠鏡光学系。

【請求項8】

前記対物光学系で形成された像を観察するための接眼光学系を有し、
前記第１反射部材若しくは前記第２反射部材の前記回転中心から前記対物光学系が形成する像までの光軸上の距離をＭとし、前記対物光学系の焦点距離をf_oとし、前記接眼光学系の焦点距離をｆ_eとし、基準となる状態の光軸に対する全系の傾きをεとし、前記第１反射部材若しくは前記第２反射部材の回転角をδとしたとき、次式

【数21】

の条件を満足することを特徴とする請求項７に記載の望遠鏡光学系。

【請求項9】

前記対物光学系の光軸と前記接眼光学系の光軸とが同一直線上にないことを特徴とする請求項８に記載の望遠鏡光学系。

【請求項10】

請求項１〜９のいずれか一項に記載の望遠鏡光学系を有することを特徴とする光学機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、望遠鏡光学系及び光学機器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、望遠鏡や双眼鏡は、小型かつ軽量化が求められている。一方で、明るい光学系も求められているため対物口径が大きくなる傾向にある。また、中心の色収差を補正するために比重の大きい異常分散ガラスを対物レンズに採用する等、小型化・軽量化の妨げになっている。これに対応するために重量のあるガラスプリズムに変わってミラー反射を用いて正立光学系を構成するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−２２２８０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ガラスプリズムを構成する反射面のいくつかを平面鏡に置き換えることにより、光学系全体を軽量化することはできるが、これらの光学部材を適切な位置に配置しないと、小型化・軽量化を維持したまま所望の仕様を満たすことができないという課題があった。

【0005】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、小型且つ軽量化が可能な望遠鏡光学系及びこの望遠鏡光学系を有する光学機器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するために、本発明に係る望遠鏡光学系は、物体側から順に、対物光学系と、この対物光学系によって形成される像を正立させる正立光学系と、を有し、正立光学系は、対物光学系からの光を反射する反射面を有する第１反射部材と、第１反射部材で反射された光を反射する反射面を有する第２反射部材と、少なくとも１つのダハ面を含む３以上の面を有し、これらの面の何れか１つを入射面とし、これらの面のその他の面の１つを射出面とし、第２反射部材で反射された光を入射面から入射させて前記面で反射させた後、射出面から射出させる第３反射部材と、を有することを特徴とする。

【0007】

このような望遠鏡光学系は、第１反射部材の有効径のうち、長手方向の有効径をΦ₁とし、第３反射部材の入射面の有効径をΦ₂とし、第１反射部材の反射面の光軸となす角度をαとし、第１反射部材の反射面の対物光学系側の端面から第３反射部材の射出面までの間隔をＬとしたとき、次式

【数1】

の条件を満足する。

【0008】

また、このような望遠鏡光学系は、対物光学系の焦点距離をｆ_oとし、第１反射部材の反射面から第２反射部材の反射面までの光軸上の距離をｄ₁とし、第２反射部材の反射面から第３反射部材の入射面までの光軸上の距離をｄ₂としたとき、次式

【数2】

の条件を満足することが好ましい。

【0009】

また、このような望遠鏡光学系は、対物光学系の口径をＤ、最大画角を２θ及び焦点距離をｆ_oとし、対物光学系の主平面から第１反射部材の反射面までの光軸上の距離をｄとし、第１反射部材の反射面から第２反射部材の反射面までの光軸上の距離をｄ₁とし、第２反射部材の反射面から第３反射部材の入射面までの光軸上の距離をｄ₂としたとき、次式

【数3】

の条件を満足することが好ましい。但し、ｚ₀は次式で表されるものとする。

【数4】

【0010】

また、このような望遠鏡光学系は、第１反射部材及び第２反射部材のいずれか一方が光軸を含む回転中心を中心に回転することが好ましい。

【0011】

また、このような望遠鏡光学系は、対物光学系で形成された像を観察するための接眼光学系を有し、第１反射部材若しくは第２反射部材の回転中心から対物光学系が形成する像までの光軸上の距離をＭとし、対物光学系の焦点距離をf_oとし、接眼光学系の焦点距離をｆ_eとし、基準となる状態の光軸に対する全系の傾きをεとし、第１反射部材若しくは第２反射部材の回転角をδとしたとき、次式

【数5】

の条件を満足することが好ましい。

【0012】

また、このような望遠鏡光学系は、対物光学系の光軸と接眼光学系の光軸とが同一直線上にないように構成することができる。

【0013】

また、本発明に係る光学機器は、上述の望遠鏡光学系のいずれかを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明を以上のように構成すると、小型且つ軽量化が可能な望遠鏡光学系及びこの望遠鏡光学系を有する光学機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】望遠鏡光学系の構成を説明するための説明図である。

【図2】上記望遠鏡光学系のうち正立光学系の構成を説明するための説明図である。

【図3】正立光学系における光束の関係を説明するための説明図であって、（ａ）は第１及び第２反射鏡並びにダハプリズムの関係を示し、（ｂ）は第１反射鏡と第２反射鏡で反射した光束とが干渉する場合を示し、（ｃ）は第１反射鏡と第２反射鏡で反射した光束とが干渉しない場合を示す。

【図4】第１及び第２反射鏡とダハプリズムとの位置関係を説明するための説明図であって、（ａ）は基本的な配置を示し、（ｂ）は条件式の上限値を超えた場合を示し、（ｃ）は条件式の下限値を超えた場合を示す。

【図5】対物光学系を通る最大開口数の光線と、対物光学系の中心を通る最大画角の光線との関係を示す説明図である。

【図6】第２反射鏡を回転させたときの光線の状態を説明するための説明図であって、（ａ）は反時計方向に回転させた場合を示し、（ｂ）は時計方向に回転させた場合を示す。

【図7】望遠鏡光学系が傾いたときの像面での状態を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、望遠鏡、フィールドスコープ、双眼鏡等の光学機器が有する望遠鏡光学系１０の構成について図１を用いて説明する。この望遠鏡光学系１０は、物体側から順に光軸に沿って、物体からの光を集光してこの物体の像を形成する対物光学系１と、対物光学系１で形成される物体の倒立像の上下左右を反転させて正立像に変換する正立光学系２と、対物光学系１で形成された物体の像を拡大してアイポイントＥＰに位置する観察眼により観察する接眼光学系３と、から構成されている。

【0017】

本実施形態に係る望遠鏡光学系１０に用いられる正立光学系２は、物体側から順に光軸に沿って、第１絞り２１と、反射面２２ａを有する第１反射部材である第１反射鏡２２と、反射面２３ａを有する第２反射部材である第２反射鏡２３と、第２絞り２４と、少なくとも１つのダハ面を含む３以上の面を有する第３反射部材であるダハプリズム２５と、を有して構成されている。なお、本実施形態において、ダハプリズム２５はガラス部材を想定しているが、樹脂を使用してもかまわない。また、本実施形態に係る望遠鏡光学系１０は、図１に示すように、対物光学系１の光軸に対して接眼光学系３の光軸がオフセット（偏心）しており、これらの光軸が同一直線上に位置せず、略平行となるように配置されている。そのため、以降の説明においては、この望遠鏡光学系１０の対物光学系１（若しくは接眼光学系３）の光軸が延びる方向をｚ軸とし、このｚ軸に直交する面内で互いに直交する方向をｙ軸及びｘ軸とする。そして、図１に示すように、ｘ軸方向から見たときに第１及び第２反射鏡２２，２３が、ｙｚ平面に直交するように配置されているものとする。

【0018】

このような構成の正立光学系２において、ｙｚ平面での第１反射鏡２２の反射面２２ａのｚ軸となす角度をαとし、第２反射鏡２３の反射面２３ａのｚ軸となす角度をβとし、ダハプリズム２５の頂角（ダハ面のなす角度）をγとすると、次式（ａ），（ｂ）の関係が成り立つ（単位は°とする）。

【0019】

【数6】

【0020】

例えば、α＝４２°とすると、β＝１８°、γ＝４８°となる。この２枚の反射鏡２２，２３の機能を従来のガラスプリズムで実現すると、一般的なガラス材である比重２．３５ｇ／ｃｍ³の材料を用いた場合、その重量は凡そ７２ｇとなる。一方、上述したように２枚の反射鏡２２，２３で構成すると数ｇになる。例えば、双眼鏡の製品重量は凡そ０．５〜１ｋｇであるので、本実施形態のように２枚の反射鏡２２，２３を用いることに、光学機器全体で１割程度の軽量化を図ることができる。

【0021】

それでは、このような望遠鏡光学系１０を構成するための条件について説明する。本実施形態に係る望遠鏡光学系１０において、対物光学系１で集光される光束の断面形状が略円形であるとすると、図３に示すように、この光束に対して斜めに配置された第１反射鏡２２の反射面２２ａに投影される光束の形状は楕円形となる。ここで、この第１反射鏡２２の反射面２２ａに投影された光束の長軸方向の長さ、すなわち第１反射鏡２２の有効径をΦ₁とし、ダハプリズム２５の入射面２５ａの物体側に配置された第２絞り２４の開口部の直径、すなわちダハプリズム２５の入射面２５ａの有効径をΦ₂とし、第１反射鏡２２の最も物体側の端部からダハプリズム２５の射出面２５ｂまでの間隔をＬとすると、本実施形態に係る望遠鏡光学系１０は、次の条件式（１）を満足することが望ましい。ここで、上述の間隔Ｌは、第１反射鏡２２の最も物体側の端部からダハプリズム２５の射出面２５ｂまでのｚ軸方向の距離、すなわち、正立光学系２の全体の長さを示している。

【0022】

【数7】

【0023】

対物光学系１に入射する光軸に平行な光は、望遠鏡光学系１０の瞳を形成する光線であるため、この望遠鏡光学系１０の途中で遮ってはならない。図３（ｂ）のように、第１反射鏡２２で反射した光束と第２反射鏡２３で反射した光束との一部が重なり合ったとしても、従来のガラスプリズムならば問題にならない。しかしながら、図３（ａ）に示すように、本実施形態では第１反射鏡２２があるために、第２反射鏡２３で反射した光線が第１反射鏡２２に入射してしまうと光線が遮蔽されてしまう。このような現象を防ぐために、正立光学系２のｚ軸方向の長さに相当するＬの下限を条件式（１）のように制限する。正立光学系２がこの条件式（１）を満足すると、図３（ｃ）に示すように、第２反射鏡２３で反射した光の光束が第１反射鏡２２に入射しないように構成することができる。

【0024】

また、本実施形態に係る望遠鏡光学系１０は、第１反射鏡２２の反射面２２ａから第２反射鏡２３の反射面２３ａまでの光軸上の距離をｄ₁とし、第２反射鏡２３の反射面２３ａからダハプリズム２５の入射面２５ａまでの光軸上の距離をｄ₂としたとき、次の条件式（２）を満足することが望ましい。

【0025】

【数8】

【0026】

条件式（２）は正立光学系２における迷光の発生を抑えるための条件である。図４（ａ）に示すように、第１反射鏡２２の反射面２２ａの光軸上の点をＯとし、第２反射鏡２３の反射面２３ａの光軸上の点をＰとし、ダハプリズム２５の入射面２５ａの光軸上の点をＷとすると、三角形ＯＰＷは、ｄ₁／ｄ₂が一定であれば相似形をなすので、点Ｏを固定したとすると線分ＯＷのｚ軸に対する傾きは一定である。反対に、ｄ₁／ｄ₂の値が変化することで線分ＯＷのｚ軸に対する傾きが変化することになり、これは第１反射鏡２２に対するダハプリズム２５の位置がｙ軸方向に上下することに相当する。そのため、条件式（２）の下限値を下回ると、図４（ｂ）に示すように、ダハプリズム２５の位置が第１反射鏡２２に対して高くなり、この第１反射鏡２２で反射せずに直接ダハプリズム２５に入射する光が発生し迷光成分となるため好ましくない。反対に条件式（２）の上限値を上回ると、図４（ｃ）に示すように、ダハプリズム２５の位置が第１反射鏡２２に対して低くなり、第２反射鏡２３で反射した光の光軸が第１反射鏡２２に近づいてしまう。そのため、第２反射鏡２３で反射した光の一部が第１反射鏡２２に入射してしまい条件式（１）を満足することができなくなるので好ましくない。このとき、正立光学系２を通過する光束の径を細くすることで条件式（１）を満足することができるが、対物光学系１のＦ値が暗くなるため好ましくない。なお、ｄ₁／ｄ₂＝１の場合、点Ｗは点Ｏに最も近づき、第１及び第２反射鏡２２，２３の配置がｚ軸方向に最もコンパクトになる。また、第１絞り２１及び第２絞り２４の開口部の径が大きすぎてしまうと、第１反射鏡２２あるいは第２反射鏡２３で反射せずに直接ダハプリズム２５に入射する光が発生し、その光は迷光成分となるため好ましくない。そのため、第１及び第２絞り２１，２４の開口部の径は可能な限り小さい方が望ましい。

【0027】

また、本実施形態に係る望遠鏡光学系１０は、条件式（１）を満足し、且つ、小型化するために、対物光学系１の焦点距離をｆ_oとしたとき、次の条件式（３）を満足することが望ましい。

【0028】

【数9】

【0029】

この条件式（３）の下限値を下回ると、ダハプリズム２５の入射面２５ａで取り込むことができる光束が小さくなり、明るさを確保することができなくなる。また、条件式（１）を満足することができなくなる。一方、条件式（３）の上限値を上回ると、正立光学系２がｙ軸方向に大きくなり、望遠鏡光学系１０の小型化ができなくなる。以上より、正立光学系２の第１反射鏡２２の反射面２２ａと第２反射鏡２３の反射面２３ａとの光軸上の間隔ｄ₁及び第２反射鏡２３の反射面２３ａとダハプリズム２５の入射面２５ａとの光軸上の間隔ｄ₂は、上述した条件式（２）及び（３）を満足するように決定することが望ましい。

【0030】

また、本実施形態に係る望遠鏡光学系１０は、対物光学系１の主平面から第１反射鏡２２の反射面２２ａまでの光軸上の距離ｄが、次の条件式（４）を満足することが望ましい。

【0031】

【数10】

【0032】

図５は、ｙｚ平面において、望遠鏡光学系１０の光軸を展開した状態を示しており、対物光学系１の口径をＤとし、この望遠鏡光学系１０の実施視界又は最大画角を２θとしたときの対物光学系１の主平面及びこの対物光学系１で形成される像面の位置関係を示している。なお、図５においては、対物光学系１の主平面と光軸とが交わる位置を原点（ｙ，ｚ）＝（０，０）とし、ｚ軸方向に関してはこの原点に対して像の方向を正としている。そのため、対物光学系１の主光線上の最大開口数の光線（瞳形状を決定する光線であって、対物光学系１に対して光軸に略平行な状態で入射する光線））の位置は（Ｄ／２，０）となり、対物光学系１の像面の光軸上の位置は（０，ｆ_o）、最大像高の位置は（ｆ_o・ｔａｎθ，ｆ_o）となる。また、上述の条件式（４）におけるｚ_oは、対物光学系１の中心を通る最大画角の光線と、上述の瞳形状を決定する光線との交点のｚ軸座標に相当し、次式（ｃ）で表される。また、対物光学系１の最も像側にある面の頂点から、第１反射鏡２２の反射面２２ａまでの光軸上の距離をｄ３とすると、対物光学系１のような構成の場合、ｄ≒ｄ３と近似が可能である。

【0033】

【数11】

【0034】

対物光学系１の主平面から第１反射鏡２２の反射面２２ａまでの光軸上の距離ｄが条件式（４）の範囲を超えると、ダハプリズム２５が大きくなってしまい、結果としてこの望遠鏡光学系１０を小型化することができないため好ましくない。

【0035】

図６は第２反射鏡２３を、光軸と第２反射鏡２３との交点Ｐを中心に回転させ、防振機能を追加した構成を示している。通常、防振機能はレンズを偏心させる方式が一般的だが、本実施形態に係る望遠鏡光学系１０では反射を利用しているため反射部材である第２反射鏡２３を用いて防振を行っている。ここで、第２反射鏡２３を角度δだけ傾けると偏角は２δになり、レンズを使用した場合よりも光線に与える影響が大きい。つまり、僅かな変動量で十分な防振機能を実現することができる。それによって、レンズを偏心させる場合に必要だった余分な空間を縮小することも可能である。なお、第２反射鏡２３は、点Ｐを中心としてｘ軸を基準とした回転と同点Ｐを中心としてｚ軸を基準とした回転の２方向の回転機能があることが望ましいが、双眼鏡のような手で支える光学機器は、上下方向の防振の重要度が高いため前述のｘ軸回転のみでもかまわない。また、第２反射鏡２３を回転させる代わりに第１反射鏡２２を回転させても防振機能を実現することができる。

【0036】

図７は、本実施形態に係る望遠鏡光学系１０を傾けた場合であって、正立光学系２を直線的に展開した状態を示している（この図７において正立光学系２は第２反射鏡２３だけを表している）。ここで、基準となる状態（望遠鏡光学系１０が傾く前）において対物光学系１の像面のＦ′の位置に光軸があるとする。このとき、この望遠鏡光学系１０が基準となる状態の光軸に対して角度εだけ傾くと、対物光学系１も角度εだけ傾くため、像面上での物体側の光軸はＦ′からＦ_o′にずれる。同様に接眼光学系３も角度εだけ傾くため、像面上での接眼側の光軸はＦ′からＦ_e′にずれる。以上より、補正しなければならない総光軸ズレ量Ｎは、像面上における長さＦ′Ｆ_o′と長さＦ′Ｆ_e′の和となる。ここで、接眼光学系３の焦点距離をｆ_eとすると、光軸総ズレ量Ｎは次式（ｄ）で表される。

【0037】

【数12】

【0038】

ところで、図７には記載されていないが、対物光学系１と像面との間に倒立作用があると、接眼側の光軸ズレ量の符号が変わり、総光軸ズレ量Ｎは、像面上における長さＦ′Ｆ_o′と長さＦ′Ｆ_e′の差となる。また、図７において、三角形ＰＦ_e′Ｆ_o′から、傾きεを微小量であると仮定すると、第２反射鏡２３の回転量δは次式（ｅ）のように表される。ここで、Ｍは回転中心Ｐから対物光学系１の像面までの光軸上の距離である。

【0039】

【数13】

【0040】

また、許容できる総光軸ズレ量Ｎ＋ΔＮの範囲は次式（ｆ）のように表される。ここでΔＮは±ｆ_eｔａｎεである。

【0041】

【数14】

【0042】

以上より、第２反射鏡２３の回転量は、次の条件式（５）を満足することが望ましい。

【0043】

【数15】

【0044】

この条件式（５）の下限値を下回ると、補正不足となるため好ましくない。反対に条件式（５）の上限値を上回ると、補正過剰となるため好ましくない。

【実施例】

【0045】

それでは、図１に基づいて、望遠鏡光学系１０の実施例について説明する。この望遠鏡光学系１０は、物体側から順に、対物光学系１と、正立光学系２と、接眼光学系３と、を有して構成されている。対物光学系１は、物体側から順に、両凸レンズＬ１及び物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２を接合した接合レンズで構成されている。また、正立光学系２は、物体側から順に、第１絞り２１と、第１反射鏡２２と、第２反射鏡２３と、第２絞り２４と、ダハプリズム２５と、から構成されている。また、接眼光学系３は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３及び両凹レンズＬ４を接合した接合レンズと、両凸レンズＬ５と、両凹レンズＬ６及び両凸レンズＬ７を接合した接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８と、から構成される。また、対物光学系１の像面ＩＭは、接眼光学系３の両凹レンズＬ４と両凸レンズＬ５との間に形成されている。なお、この図１に示す望遠鏡光学系１０は、対物光学系１の光軸に対して接眼光学系３の光軸がｙ軸方向にオフセットしており、そのオフセット量は下記の表１から明らかなように８．７７９ｍｍである。

【0046】

本実施例に係る望遠鏡光学系１０の諸元を以下の表１に示す。なお、この表１において、全体諸元におけるｆ_oは対物光学系１の焦点距離を、ｆ_eは接眼光学系の焦点距離を、ＥＲはアイレリーフ（接眼光学系３の最も像側のレンズ面（図１における第２０面）からアイポイントＥＰまでの光軸上の距離）を、βは望遠光学系１０の倍率を示す。また、レンズデータにおける第１欄ｍは物体側からの各光学面の番号（面番号）を、第２欄ｒは各光学面の曲率半径を、第３欄ｄは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離（面間隔）を、第４欄ｎＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）に対する屈折率を、第５欄ｎｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、第６欄ｎＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）に対する屈折率を、第７欄ｙは各光学面が光軸と交わる点のｙ座標を、第８欄ｚは各光学面が光軸と交わる点のｚ座標をそれぞれ示している。なお、ｙ座標及びｚ座標は第１面を原点としている。なお、空気の屈折率１．００００００は省略してある。また、ｙ座標及びｚ座標の値は、対物光学系１及び正立光学系２に対してのみ示す。

【0047】

また、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、レンズ頂点における接平面から高さｙにおける面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をＲとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＡnとしたとき、以下に示す非球面式（ｇ）で表されるものとする。なお、表１においては、非球面である光学面の面番号の右側に＊を示す。また、本実施例に係る望遠鏡光学系１０の非球面は、非球面係数が全て０であるため、非球面データにその面番号と円錐係数κの値を示す。

【0048】

【数16】

【0049】

また、以下の表１には、上述の条件式（１）〜（５）の値である条件対応値も示している。この条件対応値における各記号の説明は上述した通りである。

【0050】

なお、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他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。

【0051】

（表１）
［全体諸元］
ｆ_o＝190.00
ｆ_e＝12.65
ＥＲ＝15.281
β＝15x

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎＣ ｎｄ ｎＦ ｙ ｚ
1 108.000 10.0 1.514319 1.516789 1.522369 0.000 0.000
2 -80.000 3.5 1.615023 1.620040 1.632103 0.000 10.000
3 -344.799 94.5 0.000 13.500
4 ∞ 30.4 0.000 107.967
5 ∞ 24.0 30.254 111.147
6 ∞ 5.9 1.514319 1.516789 1.522369 12.433 127.192
7 ∞ 13.7 1.514319 1.516789 1.522369 8.059 131.131
8 ∞ 10.9 1.514319 1.516789 1.522369 -2.091 121.992
9 ∞ 8.0 1.514319 1.516789 1.522369 8.779 123.134
10 ∞ 3.5 8.779 139.456
11 -41.000 2.5 1.615023 1.620040 1.632103
12 -17.000 1.2 1.514319 1.516789 1.522369
13 26.000 3.0
14 ∞ 5.2
15 106.761 5.5 1.489204 1.491755 1.497760
16* -19.800 0.2
17 -200.000 1.5 1.796110 1.805184 1.827729
18 17.000 9.2 1.708979 1.713000 1.722197
19 -28.167 0.2
20 19.456 5.0 1.708979 1.713000 1.722197
21 300.000 ER

［非球面データ］
第１６面 κ＝-1

［条件対応値］
Φ₁＝35.8
Φ₂＝8.96
α＝42°
Ｌ＝34
ｄ₁＝30.420
ｄ₂＝23.980
ｚ₀＝147.063
Ｄ＝50.0
θ＝2.2°
Ｍ＝57.668
Ｎ＝1.548
ε＝0.5°
（１）（Φ₁＋Φ₂）・ｃｏｓα ＝ 33.26
（２）ｄ₁／ｄ₂ ＝ 1.269
（３）ｄ₁＋ｄ₂ ＝ 54.400 ｆ／４＝47.5 ３ｆ／４＝142.5
（４）ｄ＝94.467（ｄ３＝101.9） 下限値＝92.663 上限値＝147.063
（５）δ＝0.769 上限値＝0.823 下限値＝0.714

【0052】

このように本実施例に係る望遠鏡光学系１０は、上記条件式（１）〜（５）を全て満たしていることがわかる。なお、上述したように、対物光学系１の主平面から第１反射鏡２２の反射面２２ａの距離ｄを、対物光学系１の最も像側にある面の頂点から第１反射鏡２２の反射面２２ａまでの光軸上の距離ｄ３に近似しても、本実施例に係る望遠鏡光学系１０は、条件式（４）を満足している。

【符号の説明】

【0053】

１ 対物光学系 ２ 正立光学系 ３ 接眼光学系 １０ 望遠鏡光学系
２２ 第１反射鏡（第１反射部材） ２３ 第２反射鏡（第２反射部材）
２５ ダハプリズム（第３反射部材） ２５ａ 入射面 ２５ｂ 射出面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】