JPH10197705A

JPH10197705A - プリズム光学系

Info

Publication number: JPH10197705A
Application number: JP17997A
Authority: JP
Inventors: Kokichi Kenno; 研野孝吉
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-01-06
Publication date: 1998-07-31
Anticipated expiration: 2017-01-06
Also published as: JP3816610B2

Abstract

(57)【要約】【課題】倒立プリズムと接眼光学系の作用を有し、広
い画角においても明瞭で歪みの少ない像を与えるプリズ
ム光学系。【解決手段】双眼鏡用光学系に利用する場合、対物レ
ンズ１と、倒立プリズムと接眼光学系を兼ねるシュミッ
トプリズム形状のプリズム光学系３とからなり、プリズ
ム光学系３は第１プリズム４と第２プリズム５から構成
され、接眼光学系として作用するように有限の焦点距離
を有し、その第１プリズム４の第１面３１、第２面３
２、第２プリズム５の第１面３４、第２面３５、第３面
３６は面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対
称面形状の面からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリズム光学系に
関し、特に、偏心して配置された反射面により構成され
たパワーを有するプリズム光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型の反射偏心光学系の周知なも
のとして、特開昭５９−８４２０１号のものは、シリン
ドリカル反射面による一次元受光レンズの発明であり、
２次元の撮像はできない。また、特開昭６２−１４４１
２７号のものは、上記の発明の球面収差を低減するため
に、同一シリンドリカル面を２回反射に使うものであ
る。

【０００３】また、特開昭６２−２０５５４７号のもの
は、反射面の形状として非球面反射を使うことを示して
いるが、反射面の形状には言及していない。さらに、米
国特許第３，８１０，２２１号及び米国特許第３，８３
６，９３１号の２件は、何れもレフレックスカメラのフ
ァインダー光学系に回転対称非球面鏡と対称面を１面し
か持たない面を持ったレンズ系を用いた例を示してい
る。ただし、対称面を１面しか持たない面は、観察虚像
の傾きを補正する目的で利用されている。

【０００４】また、特開平１−２５７８３４号（米国特
許第５，２７４，４０６号）のものは、背面投影型テレ
ビにおいて、像歪みを補正するために、対称面を１面し
か持たない面を反射鏡に使用した例を示しているが、ス
クリーンへの投影には投影レンズ系が使われ、像歪みの
補正に対称面を１面しか持たない面が使われている。

【０００５】また、特開平７−３３３５５１号には、観
察光学系としてアナモルフィック面とトーリック面を使
用した裏面鏡タイプの偏心光学系の例が示されている。
しかし、像歪みを含め収差の補正が不十分で撮像光学系
には使用できない。

【０００６】以上の何れの先行技術も、対称面を１面し
か持たない面を使い、折り返し光路に裏面鏡として使用
したものではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来技術では、光学系を構成する屈折レンズが光軸を軸
とした回転対称面で構成された回転対称光学系であっ
た。

【０００８】また、結像された実像の収差が良好に補正
され、なおかつ、ディストーションが良好に補正されて
いないと、結像された図形等が歪んで写ってしまい、正
しい形状を記録することができなくなってしまう。さら
に、光路が直線になるために、光学系全体が光軸方向に
長くなってしまい、撮像装置が大型になってしまう問題
があった。

【０００９】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、倒立プリズムと
接眼光学系の作用を有し、広い画角においても明瞭で歪
みの少ない像を与えるプリズム光学系を提供することで
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のプリズム光学系は、像を倒立させるプリズム光学系
において、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つ
のプリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも
１つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び
面外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を
少なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも
１つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により
発生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補
正するものであり、前記倒立プリズム光学系は、接眼光
学系として作用するように有限の焦点距離を有すること
を特徴とするものである。

【００１１】この場合、そのプリズム光学系は、シュミ
ットプリズムと略同一の光路を有するように構成され、
２つのプリズムの中１つは光路が略交差するように構成
され、かつ、ダハ面を持ち、他の１つは光路が交差しな
いように構成されているものとすることができる。そし
て、そのプリズム光学系は、対物レンズ側に光路が略交
差しかつダハ面を持つプリズムが配置され、観察者瞳側
に光路が交差しないように構成されたプリズムが配置さ
れているものとすることができる。

【００１２】また、本発明のもう１つのプリズム光学系
は、像を倒立させるプリズム光学系において、前記倒立
プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムにより構
成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプリズ
ムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対称軸
を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面有
し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用を
持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非対
称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであ
り、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用
するように有限の焦点距離を有し、かつ、その一次結像
位置近傍に拡散性のある面が配置されていることを特徴
とするものである。

【００１３】以下に、本発明において、上記のような構
成をとる理由と作用について説明する。本発明の主旨で
ある、反射面を回転非対称面で構成することにより、偏
心プリズム光学系にパワーを待たせることが可能とな
る。そこで、少なくとも２つのプリズムにより構成され
る倒立プリズム光学系に、接眼光学系の作用を追加する
ことにより、倒立プリズムとは別に接眼光学系を配置す
る必要がなくなり、構造を簡略化することが可能とな
り、小型の双眼鏡や、地上望遠鏡、カメラのファインダ
ー光学系等を構成することが可能となる。

【００１４】また、上記回転非対称面を対称面が１つの
み存在する面対称自由曲面で構成することも可能であ
り、また、対象面が存在しないアシンメトリック・ポリ
ノミナル・サーフェス（ＡＰＳ）で構成することも可能
である。後者の場合は、面の偏心は３次元となり、１断
面内のみの偏心ではなくなることが特徴となる。

【００１５】ここで、面対称自由曲面、ＡＰＳとは以下
の式で定義されるものである。Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ｙ＋Ｃ₄ｘ＋Ｃ₅ｙ²＋Ｃ₆ｙｘ＋Ｃ₇ｘ² ＋Ｃ₈ｙ³＋Ｃ₉ｙ²ｘ＋Ｃ₁₀ｙｘ²＋Ｃ₁₁ｘ³ ＋Ｃ₁₂ｙ⁴＋Ｃ₁₃ｙ³ｘ＋Ｃ₁₄ｙ²ｘ²＋Ｃ₁₅ｙｘ³＋Ｃ₁₆ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇ｙ⁵＋Ｃ₁₈ｙ⁴ｘ＋Ｃ₁₉ｙ³ｘ²＋Ｃ₂₀ｙ²ｘ³＋Ｃ₂₁ｙｘ⁴ ＋Ｃ₂₂ｘ⁵ ＋Ｃ₂₃ｙ⁶＋Ｃ₂₄ｙ⁵ｘ＋Ｃ₂₅ｙ⁴ｘ²＋Ｃ₂₆ｙ³ｘ³＋Ｃ₂₇ｙ²ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ｙｘ⁵＋Ｃ₂₉ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀ｙ⁷＋Ｃ₃₁ｙ⁶ｘ＋Ｃ₃₂ｙ⁵ｘ²＋Ｃ₃₃ｙ⁴ｘ³＋Ｃ₃₄ｙ³ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅ｙ²ｘ⁵＋Ｃ₃₆ｙｘ⁶＋Ｃ₃₇ｘ⁷ ・・・・・・・・（ａ）ただし、Ｃ_m（ｍは２以上の整数）は係数である。

【００１６】上記（ａ）式で定義される曲面は、一般的
には、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはない
（ＡＰＳ）が、ｘの奇数次項を全て０にすることによっ
て、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する面対称
自由曲面となる。例えば、上記定義式（ａ）において
は、Ｃ₄，Ｃ₆，Ｃ₉，Ｃ₁₁，Ｃ₁₃，Ｃ₁₅，Ｃ₁₈，
Ｃ₂₀，Ｃ₂₂，Ｃ₂₄，Ｃ₂₆，Ｃ₂₈，Ｃ₃₁，Ｃ₃₃，Ｃ₃₅，Ｃ
₃₇，・・・の各項の係数を０にすることによって可能で
ある。

【００１７】また、ｙの奇数次項を全て０にすることに
よって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する面
対称自由曲面となる。例えば、上記定義式（ａ）におい
ては、Ｃ₃，Ｃ₆，Ｃ₈，Ｃ₁₀，Ｃ₁₃，Ｃ₁₅，Ｃ₁₇，Ｃ
₁₉，Ｃ₂₁，Ｃ₂₄，Ｃ₂₆，Ｃ₂₈，Ｃ₃₀，Ｃ₃₂，Ｃ₃₄，
Ｃ₃₆，・・・の各項の係数を０にすることによって可能
であり、また、以上のような対称面を持つことにより製
作性を向上することが可能となる。

【００１８】上記Ｙ−Ｚ面と平行な対称面、Ｘ−Ｚ面と
平行な対称面の何れか一方を対称面とすることにより、
偏心により発生する回転非対称な収差を効果的に補正す
ることが可能となる。

【００１９】また、上記のような倒立プリズムと接眼光
学系の作用を有するプリズム光学系をシュミットプリズ
ムと略同一の光路を有するように構成することにより、
偏心プリズム光学系に入射する入射軸上主光線と偏心プ
リズム光学系から射出する射出軸上主光線を略平行にす
ることが可能となり、物体の方向と観察方向が略同一と
なる。これは、物体を直接観察する方向と、光学系を通
して観察する方向が一致することになり、違和感がない
観察光学系を構成することができる。

【００２０】この場合、シュミットプリズムと同様、２
つのプリズムの中１つは光路が略交差するように構成さ
れ、かつ、ダハ面を持ち、他の１つは光路が交差しない
ように構成される。

【００２１】また、本発明のプリズム光学系をシュミッ
トプリズムと略同一の光路を有し接眼光学系を兼ねたも
のとするとき、対物レンズ側に光路が略交差しダハ面を
持ったプリズムを配置し、このプリズムを通して対物光
学系により結像される一次像を２つのプリズムの間に結
像し、観察者瞳側に光路の交差しないプリズムを配置す
ることにより、プリズム光学系の焦点距離を短くするこ
とが可能となり、観察倍率の高い接眼光学系を構成する
ことが可能となる。

【００２２】また、視野絞りが、プリズム内部ではな
く、２つのプリズム間に配置することが可能となり、構
造及び製作性が向上する。さらに好ましくは、観察者瞳
側のプリズムで補正不足になる収差、特に円筒状に発生
する像面湾曲や、コマ収差を対物側に配置する光路が略
交差するプリズムで予め補正することにより、収差補正
上良い結果を得ることができる。

【００２３】また、対物光学系から送られてきた像を接
眼光学系の作用を持った倒立プリズム光学系内部の一次
結像位置近傍に拡散性のある面を配置することにより、
対物光学系の入射瞳径によらず、その拡散面で光線が拡
散されるため、本発明の接眼光学系を兼ねたプリズム光
学系の射出瞳径を大きくすることが可能となり、観察者
の瞳が多少ずれてもケラレを発生させない見やすい接眼
光学系を構成することが可能となる。

【００２４】また、対物光学系により形成される一次像
を２つのプリズムの間に形成することにより、一次像近
傍に視野絞りを配置することが可能となり、フレアーの
少ない鮮明な観察像を観察することが可能となる。

【００２５】さらに好ましくは、以下に示す数値を満足
することによって、収差補正上より好ましい結果を得る
ことが可能となる。まず、座標系として、物体中心を射
出し絞り中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主
光線とし、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直交する方
向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸を
Ｚ軸とする。

【００２６】そして、本発明のプリズム光学系の反射面
を、光線が略交差しダハ面を有するプリズムから光路の
交差しないプリズムの順に光線が進むとき、この２つの
プリズムのダハ面を除く反射面を、光線が当たる順番に
１〜４とする。

【００２７】また、反射面の中、物体中心を射出し絞り
中心を通り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線と
し、各反射面の上記軸上主光線が当たる位置でのＸ方
向、Ｙ方向の反射面のパワーをＰｘｎ、Ｐｙｎとする。
ｎは、反射面に軸上主光線が当たる順番の１〜４とす
る。本発明の場合、正のパワーを持っている反射面のＰ
ｘ、Ｐｙの値を正にする。

【００２８】上記の光路が交差しないプリズムの透過作
用を有さない反射面のｘ方向のパワーをＰｘ３、ｙ方向
のパワーをＰｙ３とするとき、 −０．２＜Ｐｘ３＜０．２・・・（１）なる条件を満足することが重要となる。

【００２９】この条件は、偏心して配置された第３反射
面のパワーを規定するものであり、下限の−０．２を越
えて第３反射面のパワーが弱くなると、偏心の角度が比
較的小さく、偏心収差の発生が少ない第３反射面の正の
パワーが弱くなりすぎ、焦点距離の短い、拡大倍率の高
い接眼光学系を構成することが難しくなる。また、上限
の０．２を越えると、第３反射面のパワーが強くなりす
ぎ、偏心収差の発生が大きくなり、他の面で補正するこ
とができなくなる。

【００３０】また、ｙ方向のパワーについても、 −０．２＜Ｐｙ３＜０．２・・・（２）なる条件を満足することが重要である、上限下限の設定
理由については、上記条件式（１）と同様である。

【００３１】さらに好ましくは、 −０．１＜Ｐｘ３＜０．１・・・（３） −０．１＜Ｐｙ３＜０．１・・・（４）を満足することが好ましい。

【００３２】さらに好ましくは、 −０．０４＜Ｐｘ３＜０．０８・・・（５） −０．０１＜Ｐｙ３＜０．０６・・・（６）を満足することが、アイポイントの大きい接眼光学系を
構成する場合に好ましい。

【００３３】また、対物光学系を省略して倒立プリズム
光学系に一次結像作用を持たせる本発明の後記の実施例
４の場合には、以下の式を満足することが重要である。

【００３４】０＜Ｐｘ３＜０．０８・・・（７）０＜Ｐｙ３＜０．０６・・・（８）上記条件式（７）、（８）の上限のそれぞれ０．０８、
０．０６の意味は条件式（５）、（６）と同様である
が、それぞれの下限の０の意味は、光路が交差しないプ
リズムのみで接眼光学系を構成するために必要となる条
件である。この下限０を越えると、接眼光学系として必
要なパワーを光路が交差しないプリズム光学系に持たせ
るためには、第４反射面のパワーが第３反射面に比べて
強くなりすぎ、比較的軸上主光線に対して傾きの大きい
第４反射面で発生する偏心による回転非対称な収差の発
生が大きくなりすぎ、他の面で補正することが困難にな
る。

【００３５】次に、第４反射面について説明する。第４
反射面は透過作用も有する面とすることにより、光路が
交差しないプリズムを小型に構成することが可能とな
り、好ましい。さらに、第４反射面の反射作用を全反射
面として構成することにより、透過作用を有する領域と
反射作用を有する領域の２つを重ねて構成することが可
能となり、プリズム光学系を小型に構成する場合にさら
に好ましい。

【００３６】さらに、以下の条件式を満足することによ
り、収差補正上良い結果が得られる。 −０．２＜Ｐｘ４＜０．２・・・（９） −０．２＜Ｐｙ４＜０．２・・・（10）それぞれの上限の０．２と下限の−０．２の設定理由に
ついては、上記条件式（１）と同じである。

【００３７】さらに好ましくは、 −０．１＜Ｐｘ４＜０．１・・・（11） −０．１＜Ｐｙ４＜０．１・・・（12）を満足することが好ましい。

【００３８】さらに好ましくは、 −０．１＜Ｐｘ４＜０．１・・・（13）０＜Ｐｙ４＜０．０６・・・（14）を満足することが好ましい。

【００３９】また、対物光学系を省略して倒立プリズム
光学系に一次結像作用を持たせる本発明の後記の実施例
４の場合には、以下の式を満足することが重要である。

【００４０】 −０．１＜Ｐｘ４＜０・・・（15）０＜Ｐｙ４＜０．０６・・・（16）上記条件式（１６）は式（１４）と同様であるが、条件
式（１５）の上限は、像面の収差のみではなく、瞳収差
を補正するために必要となる。上記条件式（１５）の上
限の０を越えると、そのプリズムの瞳収差が大きく発生
し、倒立プリズム光学系の瞳収差が大きく発生し、射出
瞳の形状が大きく変化し、例えば観察者の瞳を射出瞳位
置に持ってきても、光線がケラレて観察することができ
なくなってしまう。

【００４１】次に、面の偏心面内をＹ軸方向、これと直
交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、Ｙ軸と直交座標系を構成
する軸をＺ軸とするとき、前記順番１〜４の反射面の偏
心面内（Ｙ−Ｚ面内）のＹ正方向の最大画角の主光線
と、Ｙ負方向の最大画角の主光線とが前記面と当たる部
分のＸ方向の曲率の差をＣｘｎとするとき、 −０．１＜Ｃｘ３＜０．２・・・（17）なる条件を満足することが重要である。

【００４２】この条件は、台形状に発生する像歪みの補
正に関し、上記条件式の下限の−０．１を越えると、下
辺の短い台形となる。また、上限の０．２を越えると、
上辺の短い台形となってしまう。

【００４３】さらに好ましくは、 −０．０２＜Ｃｘ３＜０．１・・・（18）なる条件を満足することが重要である。

【００４４】また、同様に、第４反射面についても、 −０．１＜Ｃｘ４＜０．１・・・（19）なる条件を満足することが重要である。この条件は、台
形に発生する像歪みに関し、上記条件式の下限の−０．
１を越えると、下辺の短い台形となる。また、上限の
０．１を越えると、上辺の短い台形となってしまう。

【００４５】さらに好ましくは、 −０．０３＜Ｃｘ４＜０．０５・・・（20）なる条件を満足することが重要である。

【００４６】次に、物体中心を射出し絞り中心を通り射
出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心面
内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸、
Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とするとき、反射
面のＸ方向の最大画角主光線が当たる位置での面の法線
のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、軸上主光線が前記面に
当たる位置での前記面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの
値との差をＤＹｎとするとき（ｎの意味は上記と同
じ）、 −０．１＜ＤＹ３＜０．１・・・（21）なる条件を満足することが重要となる。

【００４７】この条件式は、水平線が山なりになった
り、谷なりになる像歪みを小さくするための条件であ
る。図７（ａ）の斜視図、同図（ｂ）のＹ−Ｚ面への投
影図に示すように、Ｘ方向の最大画角の主光線が回転非
対称面Ａと交差する点におけるその回転非対称面の法線
ｎ’のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、軸上主光線がその
回転非対称面Ａと交差する点における回転非対称面の法
線ｎのＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値との差をＤＹｎとする
とき、第３反射面が（２１）の条件を満足することが重
要である。上記条件式の下限の−０．１を越えると、山
なりになり、上限の０．１を越えると谷なりになり、他
の面で他の収差とバランス良く補正することが難しくな
る。

【００４８】さらに好ましくは、 −０．０５＜ＤＹ３＜０．０１・・・（22）なる条件を満足することが重要となる。

【００４９】さらに、第４反射面に対しても、 −０．１＜ＤＹ４＜０．１・・・（23）なる条件を満足することが重要となる。

【００５０】さらに好ましくは、 −０．０２＜ＤＹ４＜０．０１・・・（24）なる条件を満足することが重要となる。

【００５１】また、対物光学系を省略して倒立プリズム
光学系に一次結像作用を持たせる本発明の後記の実施例
４の場合には、以下の式を満足することが重要である。０＜ＤＹ２＜０．０5 ・・・（25）この条件式も、式（２１）と同様に、山又は谷なりに発
生する像歪みに関するものであり、上下限については式
（２１）と同様である。しかし、対物光学系を省略した
実施例４の場合は、対物光学系の作用を持つ光路が略交
差しダハ面を持ったプリズムが対物光学系の作用をし、
２つのプリズム内に一次像を形成する。他の実施例のよ
うに回転対称光学系により一次像を形成する場合は、回
転非対称な像歪みは発生しないが、実施例４の場合は光
路が略交差する偏心プリズムにより一次像を形成してい
るため、回転非対称な像歪みが発生する。こらは一次像
で大きく発生してしまうと、接眼光学系の作用を持つ光
路が交差しないプリズムで補正することが不可能にな
る。

【００５２】最後に、第３反射面と第４反射面の軸上主
光線の当たる位置のパワーの比について説明する。Ｘ方
向の第３反射面と第４反射面のパワーの比をＰｘ３４、
ｙ方向のパワーの比をＰｙ３４とするとき、 −２＜Ｐｘ３４＜２・・・（26）なる条件を満足することが好ましい。この条件は、Ｘ方
向の接眼光学系の焦点距離とアイポイントの関係に深く
関係しおり、下限の−２を越えると、光学系全体のパワ
ーが強くなり、拡大倍率の大きい接眼光学系を構成する
ことが可能となるが、アイポイントが短くなりすぎ、観
察し難くなってしまう。また、上限の２を越えると、ア
イポイントは取れるが、光学系全体のパワーが弱くなり
すぎ、高倍の接眼光学系を提供することが難しくなる。

【００５３】同様に、ｙ方向についても、 −１＜Ｐｙ３４＜３・・・（27）なる条件を満足することが好ましい、下限と上限の設定
理由は（２６）式と同様である。

【００５４】さらに好ましくは、 −１＜Ｐｘ３４＜１・・・（28）０＜Ｐｙ３４＜２・・・（29）なる条件を満足することがより好ましい。

【００５５】以上のように、上記条件式（１）〜（２
９）を単独又は複数満足することが収差補正上好まし
く、全ての条件式を満足するとより好ましい。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のプリズム光学系
の実施例を示す。実施例１〜３は双眼鏡用の倒立プリズ
ムに接眼光学系の作用を付加したものである。実施例４
は、双眼鏡用の倒立プリズムに対物光学系、接眼光学系
の作用を付加したものである。なお、実施例１〜３の対
物レンズは、以下の実施例に示した例に限らず、焦点距
離の長いものを使用して、所謂高倍率の地上望遠鏡の接
眼光学系として本発明のプリズム光学系を利用すること
ができることは言うまでもない。また、対物レンズを変
倍光学系で構成し、ズーム光学系にしたり、実像式ファ
インダーを構成することができる。

【００５７】まず、後述する実施例１〜４の構成パラメ
ータにおいては、面番号は、光線の進行順に従ってお
り、同軸部分については、慣用されているように、その
面の曲率半径、その面と次の面の軸上間隔、その面に続
く媒質の屈折率、アッベ数を示す。また、偏心部分につ
いては、図１に示すように、プリズム光学系３の第１プ
リズム４の第１面３１の面頂を光学系の原点として、光
軸２を、物体中心（図では省略）を出て、原点を通る光
線で定義し、原点から光軸２に進む方向をＺ軸方向、こ
のＺ軸に直交し原点を通り、光線が第１プリズム４によ
って折り曲げられる面内の方向をＹ軸方向、Ｚ軸、Ｙ軸
に直交し原点を通る方向をＸ軸方向とし、原点から像面
に向かう方向をＺ軸の正方向、光軸２から第２プリズム
５方向をＹ軸の負方向、そして、これらＺ軸、Ｙ軸と右
手系を構成する方向をＸ軸の正方向とする。

【００５８】また、各面の偏心に関しては、面頂の原点
からのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の偏心量とその面の中心軸
のＸ軸の周りでの回転量がαで与えられている。その場
合、正は反時計周りを意味する。

【００５９】また、自由曲面の面の形状は前記の（ａ）
式により定義する。その定義式のＺ軸が自由曲面の軸と
なる。なお、データの記載されていない非球面に関する
項は０である。屈折率については、ｄ線（波長５８７．
５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位は
ｍｍである。

【００６０】さて、以下の実施例１〜４のプリズム光学
系３はシュミットプリズムに接眼光学系として作用する
ように有限の焦点距離を有するようにしたものであり、
２つのプリズム４、５の中の第１のプリズム４は、透過
面と反射面を兼ねる第１面３１、反射面と透過面を兼ね
る第２面３２、反射面の第３面３３からなり、第３面３
３はダハ面であり、第１面３１から入射した軸上主光線
は、順に、第２面３２で全反射され、第２面３２で反射
され、第１面３１で全反射され、第２面３２を透過し
て、第２のプリズム５に入射する。この第１のプリズム
４中では、第１面３１から第２面３２へ最初に到る軸上
主光線と、第３面３３から第２面３２へ到る軸上主光
線、あるいは、第１面３１から第２面３２へ２回目に到
る軸上主光線とが交差する。

【００６１】また、第２のプリズム５は、透過面と反射
面を兼ねる第１面３４、反射面の第２面３５、透過面の
第３面３６からなり、第１面３４から入射した軸上主光
線は、順に、第２面３５で反射され、第１面３４で全反
射され、第３面３６を透過して、射出瞳６に到る。この
第２のプリズム５中では、第１面３４から第２面３５へ
到る軸上主光線と、第１面３４から第３面３６へ到る軸
上主光線とは交差しない。

【００６２】なお、後記の実施例１〜４において、第１
プリズム４の第１面３１、第２面３２、第２プリズム５
の第１面３４、第２面３５、第３面３６は自由曲面から
なる。そして、第１プリズム４の反射面として作用する
第２面３２、第１面３１、第２プリズム５の第２面３
５、第１面３４がそれぞれ前記の第１反射面、第２反射
面、第３反射面、第４反射面を構成している。

【００６３】実施例１〜４の光学系のＹ−Ｚ断面をそれ
ぞれ示す図１〜図４において、１は対物レンズを、２は
光軸を、６は光学系の射出瞳を、Ｅは観察者眼球を示
す。

【００６４】実施例１〜３は、図１〜図３に示すよう
に、何れも対物レンズ１と、倒立プリズムと接眼光学系
を兼ねるプリズム光学系３とからなり、対物レンズ１は
両凸レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズと
の接合レンズからなり、プリズム光学系３は上記のよう
なシュミットプリズム形状のものである。

【００６５】実施例４は、図４に示すように、対物光学
系と倒立プリズムと接眼光学系を兼ねるプリズム光学系
３のみからなり、プリズム光学系３は上記のようなシュ
ミットプリズム形状のものである。

【００６６】実施例１の撮像画角は、水平半画角４．３
６°、垂直半画角３．２７°、入射瞳径は１２ｍｍであ
り、観察画角は、２３．４°×１９．２４°、倍率約
５．５倍に相当する。実施例２の撮像画角は、水平半画
角６．１０°、垂直半画角４．７０°、入射瞳径は１２
ｍｍであり、観察画角は、２３．４°×１９．２４°、
倍率約４倍に相当する。実施例３の撮像画角は、水平半
画角４．３６°、垂直半画角３．２７°、入射瞳径は１
２ｍｍであり、観察画角は、２４．１９°×１７．９３
°、倍率約５．５倍に相当する。実施例４の撮像画角
は、水平半画角６．７°、垂直半画角５．０°、入射瞳
径は９ｍｍであり、観察画角は、１７．７°×１３．３
°、倍率約２．６倍に相当する。なお、何れの実施例に
おいても、観察虚像は１ｍ物体側に虚像として結像す
る。

【００６７】以下に、上記実施例１〜４の構成パラメー
タを示す。実施例１面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数物体面 ∞ ∞ 1 絞り面 40.2088 2.85 1.57135 53.00 2 -26.8363 1.00 1.62004 36.30 3 -208.6676 32.04 4 透過面自由曲面 1.52540 55.78 5 反射面自由曲面偏心(1) 1.52540 55.78 6 反射面 ∞ 偏心(2) 1.52540 55.78 （ダハ面） 7 反射面自由曲面 1.52540 55.78 8 透過面自由曲面偏心(1) 9 透過面自由曲面偏心(3) 1.52540 55.78 10 反射面自由曲面偏心(4) 1.52540 55.78 11 反射面自由曲面偏心(3) 1.52540 55.78 12 透過面自由曲面偏心(5) 47.00 13 瞳面 ∞ 自由曲面Ｃ₅ -5.1170×10^-3 Ｃ₇ 5.4601×10^-3 Ｃ₈ 8.8348×10^-5 Ｃ₁₀ -7.0524×10^-5 自由曲面Ｃ₅ -3.5395×10^-4 Ｃ₇ 6.7137×10^-3 Ｃ₈ 2.4288×10^-5 Ｃ₁₀ 5.0626×10^-5 自由曲面Ｃ₅ 6.5279×10^-3 Ｃ₇ 6.5488×10^-3 Ｃ₈ 3.1554×10^-5 Ｃ₁₀ -2.7768×10^-4 自由曲面Ｃ₅ -1.5323×10^-3 Ｃ₇ 4.1449×10^-3 Ｃ₈ -3.3932×10^-5 Ｃ₁₀ -6.6649×10^-4 自由曲面Ｃ₅ 1.0168×10^-2 Ｃ₇ -4.2969×10^-2 Ｃ₈ 1.2700×10^-3 Ｃ₁₀ -1.6990×10^-4 ＸＹＺ α（°）偏心(1) 0.0000 0.0000 11.0133 -43.0410 偏心(2) 0.0000 16.0426 9.9146 ７３．５４１２偏心（３）０．０００００．００００ 17.5028 -52.1590 偏心(4) 0.0000 -14.3013 13.8526 -77.3392 偏心(5) 0.0000 0.0000 32.0000 0.0000 。

【００６８】実施例２面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数物体面 ∞ ∞ 1 絞り面 57.40736 2.85 1.57135 53.00 2 -29.18273 1.00 1.62004 36.30 3 -276.39390 50.00 4 透過面自由曲面 1.52540 55.78 5 反射面自由曲面偏心(1) 1.52540 55.78 6 反射面 ∞ 偏心(2) 1.52540 55.78 （ダハ面） 7 反射面自由曲面 1.52540 55.78 8 透過面自由曲面偏心(1) 9 透過面自由曲面偏心(3) 1.52540 55.78 10 反射面自由曲面偏心(4) 1.52540 55.78 11 反射面自由曲面偏心(3) 1.52540 55.78 12 透過面自由曲面偏心(5) 47.00 13 瞳面 ∞ 自由曲面Ｃ₅ -8.0124×10^-4 Ｃ₇ 3.5709×10^-3 Ｃ₈ 7.0045×10^-5 Ｃ₁₀ 1.5193×10^-4 自由曲面Ｃ₅ -5.6592×10^-4 Ｃ₇ 2.0195×10^-3 Ｃ₈ -6.8568×10^-6 Ｃ₁₀ -1.6129×10^-5 自由曲面Ｃ₅ 4.0388×10^-3 Ｃ₇ 2.9239×10^-3 Ｃ₈ 3.2819×10^-5 Ｃ₁₀ -1.7712×10^-4 自由曲面Ｃ₅ -2.2833×10^-3 Ｃ₇ -9.9396×10^-4 Ｃ₈ 5.6528×10^-5 Ｃ₁₀ -3.1137×10^-4 自由曲面Ｃ₅ -3.2781×10^-3 Ｃ₇ -2.8737×10^-2 Ｃ₈ 5.3247×10^-4 Ｃ₁₀ -3.6264×10^-4 ＸＹＺ α（°）偏心(1) 0.0000 0.0000 15.4258 -44.5092 偏心(2) 0.0000 15.4803 15.1605 69.7460 偏心(3) 0.0000 0.0000 17.5019 -50.8056 偏心(4) 0.0000 -17.6277 13.8799 -75.2844 偏心(5) 0.0000 0.0000 32.0000 0.0000 。

【００６９】実施例３面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数物体面 ∞ ∞ 1 絞り面 40.20881 2.8500 1.57135 53.00 2 -26.83633 1.0000 1.62004 36.30 3 -208.66757 36.4737 4 透過面自由曲面 1.52540 55.78 5 反射面自由曲面偏心(1) 1.52540 55.78 6 反射面 ∞ 偏心(2) 1.52540 55.78 （ダハ面） 7 反射面自由曲面 1.52540 55.78 8 透過面自由曲面偏心(1) 9 透過面自由曲面偏心(3) 1.52540 55.78 10 反射面自由曲面偏心(4) 1.52540 55.78 11 反射面自由曲面偏心(3) 1.52540 55.78 12 透過面自由曲面偏心(5) 38.50 13 瞳面 ∞ 自由曲面Ｃ₅ 1.0075×10^-4 Ｃ₇ 1.0092×10^-2 Ｃ₈ -2.0216×10^-5 Ｃ₁₀ -3.4679×10^-4 Ｃ₁₉ 1.1788×10^-6 Ｃ₂₁ -8.3759×10^-8 自由曲面Ｃ₅ 1.9124×10^-3 Ｃ₇ 1.0537×10^-2 Ｃ₈ 1.1835×10^-5 Ｃ₁₀ 1.0534×10^-4 Ｃ₁₉ -1.0093×10^-6 Ｃ₂₁ 1.0960×10^-9 自由曲面Ｃ₅ 5.4260×10^-3 Ｃ₇ 1.0910×10^-2 Ｃ₈ -2.8195×10^-5 Ｃ₁₀ -3.9250×10^-4 Ｃ₁₉ -3.8373×10^-7 Ｃ₂₁ 6.6095×10^-7 自由曲面Ｃ₅ 1.7412×10^-2 Ｃ₇ 4.7151×10^-2 Ｃ₈ -2.9002×10^-4 Ｃ₁₀ -2.9542×10^-3 Ｃ₁₉ 8.2390×10^-7 Ｃ₂₁ 1.0595×10^-5 自由曲面Ｃ₅ -8.7296×10^-3 Ｃ₇ -2.7968×10^-2 Ｃ₈ 5.2341×10^-4 Ｃ₁₀ 3.8379×10^-4 ＸＹＺ α（°）偏心(1) 0.0000 0.0000 10.3157 -43.7563 偏心(2) 0.0000 15.4949 9.6426 73.5401 偏心(3) 0.0000 0.0000 14.3666 -51.3141 偏心(4) 0.0000 -20.4981 -8.7946 -59.7321 偏心(5) 0.0000 0.0000 28.0000 0.0000 。

【００７０】実施例４面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数物体面 ∞ ∞ 1 絞り面 ∞ 2.85 2 透過面自由曲面 1.52540 55.78 3 反射面自由曲面偏心(1) 1.52540 55.78 4 反射面 ∞ 偏心(2) 1.52540 55.78 （ダハ面） 5 反射面自由曲面 1.52540 55.78 6 透過面自由曲面偏心(1) 7 透過面自由曲面偏心(3) 1.52540 55.78 8 反射面自由曲面偏心(4) 1.52540 55.78 9 反射面自由曲面偏心(3) 1.52540 55.78 10 透過面自由曲面偏心(5) 47.00 11 瞳面 ∞ 自由曲面Ｃ₅ -1.0238×10^-2 Ｃ₇ -8.7566×10^-3 Ｃ₈ 6.1803×10^-4 Ｃ₁₀ 5.8372×10^-4 Ｃ₁₂ -1.5484×10^-5 Ｃ₁₄ -1.4220×10^-4 Ｃ₁₆ 6.9201×10^-5 自由曲面Ｃ₅ -5.8544×10^-3 Ｃ₇ -8.5976×10^-3 Ｃ₈ 6.6193×10^-6 Ｃ₁₀ 1.5859×10^-5 Ｃ₁₂ -1.7087×10^-6 Ｃ₁₄ -1.2171×10^-5 Ｃ₁₆ 1.6010×10^-5 自由曲面Ｃ₅ 4.0501×10^-3 Ｃ₇ -1.2637×10^-2 Ｃ₈ 3.6229×10^-5 Ｃ₁₀ 2.9641×10^-4 Ｃ₁₂ -1.3289×10^-6 Ｃ₁₄ 8.4366×10^-6 Ｃ₁₆ -2.5567×10^-6 自由曲面Ｃ₅ -7.0965×10^-3 Ｃ₇ -1.0519×10^-2 Ｃ₈ 1.2984×10^-4 Ｃ₁₀ 2.0445×10^-4 Ｃ₁₂ -6.7952×10^-6 Ｃ₁₄ 9.4012×10^-8 Ｃ₁₆ 2.1245×１０^−５自由曲面Ｃ_５６．６８３８×10^-3 Ｃ₇ -7.3781×10^-2 Ｃ₈ -6.8022×
10^-5 Ｃ₁₀ -1.2206×10^-3 ＸＹＺ α（°）偏心(1) 0.0000 0.0000 11.8225 -45.0969 偏心(2) 0.0000 13.1112 11.8668 70.5805 偏心(3) 0.0000 0.0000 18.8401 -55.8591 偏心(4) 0.0000 -18.7933 11.3545 -83.6714 偏心(5) 0.0000 0.0000 32.0000 0.0000 。

【００７１】次に、上記実施例１の横収差図を図５に示
す。この横収差図において、括弧内に示された数字は
（水平（Ｘ方向）画角、垂直（Ｙ方向）画角）を表し、
その画角における横収差を示す。また、図６に実施例１
の像歪みを表す収差図を示す。

【００７２】また、上記実施例１〜４の条件式（１）〜
（２９）に関する値を次の表に示す。

【００７３】以上の実施例では、前記定義式（ａ）の自
由曲面で各面を構成したが、あらゆる定義の曲面が使え
ることは言うまでもない。しかし、どのような定義式を
用いようとも、本発明に示されている何れかの条件を満
足することにより、また、そのいくつかのものを満足す
ることにより、収差の非常に良く補正されたプリズム光
学系を得られることは言うまでもない。なお、偏心を無
視した面の定義座標系の中心で規定される面の曲率、面
の焦点距離等の従来の無偏心系で使われる条件式は、本
発明のように各面が大きく偏心して配置されている場合
には、何らの意味も持たない。

【００７４】また、絞り面は実際の絞りを配置すること
もできるし、プリズム枠又は光線制限手段等により、光
線を遮断する構造にすることもできる。

【００７５】双眼鏡の光学系として、図８（ａ）にシュ
ミットプリズム（ダハプリズム）式、図８（ｂ）にポロ
プリズム式のものを示すが、以上の説明においては、本
発明のプリズム光学系を主として図８（ａ）の光学系の
シュミットプリズムＳＰの倒立プリズムに接眼光学系Ｅ
ｐの作用を持たせることを前提にしていたが、図８
（ｂ）の光学系のポロプリズムＰＰからなる倒立プリズ
ムに接眼光学系Ｅｐの作用、さらには、対物光学系Ｏｂ
の作用を持たせて、接眼光学系Ｅｐや対物光学系Ｏｂの
要らない双眼鏡を構成することができる。この場合、本
発明によるシュミットプリズムタイプのものを用いる
と、全長の短い双眼鏡を構成することが可能となる。ま
た、本発明によるポロプリズムタイプのものを用いる
と、厚さの薄い双眼鏡を構成することができる。

【００７６】また、本発明のプリズム光学系は、双眼鏡
に限らず、双眼顕微鏡、単眼鏡、単眼顕微鏡にも応用で
きることは言うまでもない。さらに、カメラ等のファイ
ンダー光学系として利用することにより、小型のカメラ
を構成することもできる。

【００７７】さらに、本発明のプリズム光学系を組み合
わせて利用することもも可能であり、さらにレンズを本
発明の光学系の前後又は第１のプリズムと第２のプリズ
ムの間に配置することにより、広画角化したり、Ｆナン
バーを小さくして明るくすることも可能である。さら
に、他の光学系との相対位置を変化させることにより、
変倍等も行うようにすることができる。

【００７８】以上の本発明のプリズム光学系は、例えば
次のように構成することができる。〔１〕像を倒立させるプリズム光学系において、前記
倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリズムによ
り構成され、前記プリズムの少なくとも１つは、そのプ
リズムを構成する曲面が、その面内及び面外共に回転対
称軸を有さない回転非対称面形状の面を少なくとも２面
有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つは反射作用
を持つ反射面として作用し、偏心により発生する回転非
対称な収差を前記回転非対称面形状で補正するものであ
り、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系として作用
するように有限の焦点距離を有することを特徴とするプ
リズム光学系。

【００７９】〔２〕前記プリズム光学系は、シュミッ
トプリズムと略同一の光路を有するように構成され、２
つのプリズムの中１つは光路が略交差するように構成さ
れ、かつ、ダハ面を持ち、他の１つは光路が交差しない
ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の
プリズム光学系。

【００８０】〔３〕前記プリズム光学系は、対物レン
ズ側に光路が略交差しかつダハ面を持つプリズムが配置
され、観察者瞳側に光路が交差しないように構成された
プリズムが配置されていることを特徴とする請求項２記
載のプリズム光学系。

【００８１】〔４〕像を倒立させるプリズム光学系に
おいて、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つの
プリズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１
つは、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面
外共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少
なくとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１
つは反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発
生する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正
するものであり、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学
系として作用するように有限の焦点距離を有し、かつ、
その一次結像位置近傍に拡散性のある面が配置されてい
ることを特徴とするプリズム光学系。

【００８２】〔５〕前記回転非対称面が以下の式（ａ）
で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘⁿ⁺¹、ただしｎは
整数）に係る係数Ｃ_m［ｘⁿ⁺¹］が以下の条件（３０）
を満足する対称面を１つのみ有する曲面形状を有してい
ることを特徴とする前記〔１〕から〔４〕の何れか１項
記載のプリズム光学系。Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ｙ＋Ｃ₄ｘ＋Ｃ₅ｙ²＋Ｃ₆ｙｘ＋Ｃ₇ｘ² ＋Ｃ₈ｙ³＋Ｃ₉ｙ²ｘ＋Ｃ₁₀ｙｘ²＋Ｃ₁₁ｘ³ ＋Ｃ₁₂ｙ⁴＋Ｃ₁₃ｙ³ｘ＋Ｃ₁₄ｙ²ｘ²＋Ｃ₁₅ｙｘ³＋Ｃ₁₆ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇ｙ⁵＋Ｃ₁₈ｙ⁴ｘ＋Ｃ₁₉ｙ³ｘ²＋Ｃ₂₀ｙ²ｘ³＋Ｃ₂₁ｙｘ⁴ ＋Ｃ₂₂ｘ⁵ ＋Ｃ₂₃ｙ⁶＋Ｃ₂₄ｙ⁵ｘ＋Ｃ₂₅ｙ⁴ｘ²＋Ｃ₂₆ｙ³ｘ³＋Ｃ₂₇ｙ²ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ｙｘ⁵＋Ｃ₂₉ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀ｙ⁷＋Ｃ₃₁ｙ⁶ｘ＋Ｃ₃₂ｙ⁵ｘ²＋Ｃ₃₃ｙ⁴ｘ³＋Ｃ₃₄ｙ³ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅ｙ²ｘ⁵＋Ｃ₃₆ｙｘ⁶＋Ｃ₃₇ｘ⁷ ・・・・・・・・（ａ）ただし、Ｃ_m（ｍは２以上の整数）は係数である。Ｃ_m［ｘⁿ⁺¹］＝０・・・（30）。

【００８３】〔６〕前記回転非対称面が以下の式（ａ）
で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘⁿ⁺¹、ただしｎは
整数）に係る係数Ｃ_m［ｘⁿ⁺¹］が以下の条件（３１）
を満足する略対称となる対称面を１つのみ有する曲面形
状を有していることを特徴とする前記〔１〕から〔４〕
の何れか１項記載のプリズム光学系。Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ｙ＋Ｃ₄ｘ＋Ｃ₅ｙ²＋Ｃ₆ｙｘ＋Ｃ₇ｘ² ＋Ｃ₈ｙ³＋Ｃ₉ｙ²ｘ＋Ｃ₁₀ｙｘ²＋Ｃ₁₁ｘ³ ＋Ｃ₁₂ｙ⁴＋Ｃ₁₃ｙ³ｘ＋Ｃ₁₄ｙ²ｘ²＋Ｃ₁₅ｙｘ³＋Ｃ₁₆ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇ｙ⁵＋Ｃ₁₈ｙ⁴ｘ＋Ｃ₁₉ｙ³ｘ²＋Ｃ₂₀ｙ²ｘ³＋Ｃ₂₁ｙｘ⁴ ＋Ｃ₂₂ｘ⁵ ＋Ｃ₂₃ｙ⁶＋Ｃ₂₄ｙ⁵ｘ＋Ｃ₂₅ｙ⁴ｘ²＋Ｃ₂₆ｙ³ｘ³＋Ｃ₂₇ｙ²ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ｙｘ⁵＋Ｃ₂₉ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀ｙ⁷＋Ｃ₃₁ｙ⁶ｘ＋Ｃ₃₂ｙ⁵ｘ²＋Ｃ₃₃ｙ⁴ｘ³＋Ｃ₃₄ｙ³ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅ｙ²ｘ⁵＋Ｃ₃₆ｙｘ⁶＋Ｃ₃₇ｘ⁷ ・・・・・・・・（ａ）ただし、Ｃ_m（ｍは２以上の整数）は係数である。 −５．０×１０^-4＜Ｃ_m［ｘⁿ⁺¹］＜５．０×１０^-4 ・・・（31）。

【００８４】上記〔６〕の作用の説明：本来対称面を１
つのみ有する回転非対称面の形状は、Ｃ_m［ｘⁿ⁺¹］＝
０である。しかし、それを実際にガラスやプラスチック
等を用いて製造する場合に、製造誤差が生じ、必ずしも
Ｃ_m［ｘⁿ⁺¹］＝０を満足するようには製造できない場
合がある。そこで、作用的に見てＣ_m［ｘⁿ⁺¹］＝０と
近似できる条件（３１）の範囲内の誤差は許容できるも
のとして、生産性の向上を図ることができる。

【００８５】〔７〕前記回転非対称面が以下の式（ａ）
で定義されたとき、ｘの奇数次項（ｘⁿ⁺¹、ただしｎは
整数）に係る係数Ｃ_m［ｘⁿ⁺¹］が以下の条件（３２−
１）と（３２−２）を満足する対称となる面を１つも含
まないアシンメトリック・ポリノミナル・サーフェス
（ＡＰＳ）形状を有していることを特徴とする前記
〔１〕から〔４〕の何れか１項記載のプリズム光学系。Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ｙ＋Ｃ₄ｘ＋Ｃ₅ｙ²＋Ｃ₆ｙｘ＋Ｃ₇ｘ² ＋Ｃ₈ｙ³＋Ｃ₉ｙ²ｘ＋Ｃ₁₀ｙｘ²＋Ｃ₁₁ｘ³ ＋Ｃ₁₂ｙ⁴＋Ｃ₁₃ｙ³ｘ＋Ｃ₁₄ｙ²ｘ²＋Ｃ₁₅ｙｘ³＋Ｃ₁₆ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇ｙ⁵＋Ｃ₁₈ｙ⁴ｘ＋Ｃ₁₉ｙ³ｘ²＋Ｃ₂₀ｙ²ｘ³＋Ｃ₂₁ｙｘ⁴ ＋Ｃ₂₂ｘ⁵ ＋Ｃ₂₃ｙ⁶＋Ｃ₂₄ｙ⁵ｘ＋Ｃ₂₅ｙ⁴ｘ²＋Ｃ₂₆ｙ³ｘ³＋Ｃ₂₇ｙ²ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ｙｘ⁵＋Ｃ₂₉ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀ｙ⁷＋Ｃ₃₁ｙ⁶ｘ＋Ｃ₃₂ｙ⁵ｘ²＋Ｃ₃₃ｙ⁴ｘ³＋Ｃ₃₄ｙ³ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅ｙ²ｘ⁵＋Ｃ₃₆ｙｘ⁶＋Ｃ₃₇ｘ⁷ ・・・・・・・・（ａ）ただし、Ｃ_m（ｍは２以上の整数）は係数である。 −１．０×１０¹⁰＜Ｃ_m［ｘⁿ⁺¹］＜１．０×１０¹⁰ ・・・（32-1）かつ、Ｃ_m［ｘⁿ⁺¹］≠０・・・（32-2）。

【００８６】〔８〕物体中心を射出し絞り中心を通り
射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心
面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ
軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記光
路が交差しなプリズム中の透過作用を有しない反射面の
Ｘ方向のパワーをＰｘ３とするとき、以下の条件（１）
を満足する前記〔２〕又は〔３〕記載のプリズム光学
系。 −０．２＜Ｐｘ３＜０．２・・・（１）。

【００８７】

〔９〕物体中心を射出し絞り中心を通り
射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏心
面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ
軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記光
路が交差しなプリズム中の透過作用を有しない反射面の
Ｙ方向のパワーをＰｙ３とするとき、以下の条件（２）
を満足する前記〔２〕又は〔３〕記載のプリズム光学
系。 −０．２＜Ｐｙ３＜０．２・・・（２）。

【００８８】〔１０〕前記プリズム光学系が少なくと
も４つの反射作用面を有することを特徴とする前記
〔１〕から〔４〕の何れか１項記載のプリズム光学系。

【００８９】〔１１〕前記プリズム光学系中、物体側
から４番目の反射作用面（第４反射面）が反射作用と透
過作用の双方を有することを特徴とする前記〔１０〕記
載のプリズム光学系。

【００９０】〔１２〕前記プリズム光学系中、第４反
射面が全反射面にて構成されていることを特徴とする前
記〔１０〕記載のプリズム光学系。

【００９１】〔１３〕物体中心を射出し絞り中心を通
り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏
心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ
軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第
４反射面のＸ方向のパワーをＰｘ４とするとき、以下の
条件（９）を満足する前記〔１１〕又は〔１２〕記載の
プリズム光学系。 −０．２＜Ｐｘ４＜０．２・・・（９）。

【００９２】〔１４〕物体中心を射出し絞り中心を通
り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏
心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ
軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記第
４反射面のＹ方向のパワーをＰｙ４とするとき、以下の
条件（１０）を満足する前記〔１１〕又は〔１２〕記載
のプリズム光学系。 −０．２＜Ｐｙ４＜０．２・・・（10）。

【００９３】〔１５〕前記プリズム光学系が３つの反
射作用面を有することを特徴とする前記〔１〕から
〔４〕の何れか１項記載のプリズム光学系。

【００９４】〔１６〕物体中心を射出し絞り中心を通
り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏
心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ
軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記プ
リズム光学系中、物体側から３番目の反射作用面（第３
反射面）が偏心配置され、かつ、前記第３反射面のＹ−
Ｚ面内におけるＹ軸正方向の最大画角の主光線と、Ｙ軸
負方向の最大画角の主光線とが前記面と当たる部分のＸ
方向の曲率の差をＣｘ３とするとき、以下の条件（１
７）を満足する前記〔１５〕記載のプリズム光学系。 −０．１＜Ｃｘ３＜０．２・・・（17）。

【００９５】〔１７〕物体中心を射出し絞り中心を通
り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏
心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ
軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記プ
リズム光学系中、物体側から４番目の反射作用面（第４
反射面）が偏心配置され、かつ、前記第４反射面のＹ−
Ｚ面内におけるＹ軸正方向の最大画角の主光線と、Ｙ軸
負方向の最大画角の主光線とが前記面と当たる部分のＸ
方向の曲率の差をＣｘ４とするとき、以下の条件（１
９）を満足する前記〔１０〕記載のプリズム光学系。。

【００９６】 −０．１＜Ｃｘ４＜０．１・・・（19）。

【００９７】〔１８〕物体中心を射出し絞り中心を通
り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏
心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ
軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記プ
リズム光学系中、物体側から３番目の反射作用面（第３
反射面）のＸ方向の最大画角主光線が当たる位置での面
の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、軸上主光線が前
記面に当たる位置での前記面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔ
ａｎの値との差をＤＹ３とするとき、以下の条件（２
１）を満足する前記〔１５〕記載のプリズム光学系。 −０．１＜ＤＹ３＜０．１・・・（21）。

【００９８】〔１９〕物体中心を射出し絞り中心を通
り射出瞳中心に到達する光線を軸上主光線とし、面の偏
心面内をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向、Ｘ
軸、Ｙ軸と直交座標系を構成する軸をＺ軸とし、前記プ
リズム光学系中、物体側から４番目の反射作用面（第４
反射面）のＸ方向の最大画角主光線が当たる位置での面
の法線のＹ−Ｚ面内でのｔａｎの値と、軸上主光線が前
記面に当たる位置での前記面の法線のＹ−Ｚ面内でのｔ
ａｎの値との差をＤＹ４とするとき、以下の条件（２
３）を満足する前記〔１０〕記載のプリズム光学系。 −０．１＜ＤＹ４＜０．１・・・（23）。

【００９９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、倒立プリズムと接眼光学系の作用を有し、広
い画角においても明瞭で歪みの少ない像を与えるプリズ
ム光学系を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のプリズム光学系の断面図で
ある。

【図２】本発明の実施例２のプリズム光学系の断面図で
ある。

【図３】本発明の実施例３のプリズム光学系の平面図で
ある。

【図４】本発明の実施例４のプリズム光学系の平面図で
ある。

【図５】本発明の実施例１のプリズム光学系の横収差図
である。

【図６】本発明の実施例１のプリズム光学系の像歪みを
表す収差図である。

【図７】本発明において用いるパラメータＤＹを説明す
るための図である。

【図８】本発明が適用できる双眼鏡の光学系を示す図で
ある。

【符号の説明】

Ａ …回転非対称面Ｅ …観察者眼球ＳＰ…シュミットプリズムＰＰ…ポロプリズムＥｐ…接眼光学系Ｏｂ…対物光学系１…対物レンズ２…光軸３…プリズム光学系４…第１プリズム５…第２プリズム６…光学系の射出瞳３１…第１プリズムの第１面３２…第１プリズムの第２面３３…第１プリズムの第３面（ダハ面）３４…第２プリズムの第１面３５…第２プリズムの第２面３６…第２プリズムの第３面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像を倒立させるプリズム光学系におい
て、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリ
ズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つ
は、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外
共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少な
くとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つ
は反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生
する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正す
るものであり、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系
として作用するように有限の焦点距離を有することを特
徴とするプリズム光学系。
【請求項２】前記プリズム光学系は、シュミットプリ
ズムと略同一の光路を有するように構成され、２つのプ
リズムの中１つは光路が略交差するように構成され、か
つ、ダハ面を持ち、他の１つは光路が交差しないように
構成されていることを特徴とする請求項１記載のプリズ
ム光学系。
【請求項３】前記プリズム光学系は、対物レンズ側に
光路が略交差しかつダハ面を持つプリズムが配置され、
観察者瞳側に光路が交差しないように構成されたプリズ
ムが配置されていることを特徴とする請求項２記載のプ
リズム光学系。
【請求項４】像を倒立させるプリズム光学系におい
て、前記倒立プリズム光学系は、少なくとも２つのプリ
ズムにより構成され、前記プリズムの少なくとも１つ
は、そのプリズムを構成する曲面が、その面内及び面外
共に回転対称軸を有さない回転非対称面形状の面を少な
くとも２面有し、かつ、その２つの面中少なくとも１つ
は反射作用を持つ反射面として作用し、偏心により発生
する回転非対称な収差を前記回転非対称面形状で補正す
るものであり、前記倒立プリズム光学系は、接眼光学系
として作用するように有限の焦点距離を有し、かつ、そ
の一次結像位置近傍に拡散性のある面が配置されている
ことを特徴とするプリズム光学系。