CN1755416A

CN1755416A - 目镜透镜

Info

Publication number: CN1755416A
Application number: CNA2005101087751A
Authority: CN
Inventors: 满木伸一; 毛利元寿
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: CN100465690C; US20060066950A1; JP4706953B2; US7133210B2; JP2006098948A

Abstract

一种目镜透镜包括：具有负折射光焦度、包括凹面对着眼点一侧的负弯月透镜的第一透镜组G1；具有正折射光焦度、包括两端为凸面的透镜的第二透镜组G2；和具有负折射光焦度、包括负透镜的第三透镜组G3。所述第一至第三透镜组从眼点E.P一侧起依次布置，并且所述目镜透镜能够通过沿光轴移动第二透镜组来改变屈光度。该目镜透镜由非球面来配置，以使当该透镜的那些凸面中的至少一个表面偏离光轴的时候该正折射光焦度变弱。此外，满足下列公式的条件：1.6＜f1/f3＜2.5，－0.55＜S3≤0其中第一透镜组G1的焦距表示为f1，第三透镜组G3的焦距表示为f3，第三透镜组的形状因数表示为S3，假设形状因数S3用下面条件公式来定义S3＝(re₃+rs₃)/(re₃－rs₃)。

Description

目镜透镜

引用文献

本发明要求享受日本专利申请No.2004-287294的优先权，这里将其引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种通过正像系统(erect system)进行观察的目镜光学系统。

背景技术

用来观察由物镜通过正像系统以放大方式形成的像的目镜透镜是已知的，其中该目镜透镜用于单透镜反射式照相机。目镜透镜由分为三组的三组元件构成，这三组从眼点(eyepoint)一侧起按如下顺序包括负透镜组(第一透镜组)、正透镜组(第二透镜组)和负透镜组(第三透镜组)。适当地确定第二透镜组和第三透镜组的折射光焦度。此外，通过沿光轴移动第二透镜组，像差得到好的校正，这样像放大率更高，并且屈光度是可调的(例如，参见下面的专利申请参考文献1到3)。

[专利申请参考文献1]日本专利公开2000-171731

[专利申请参考文献2]日本专利公开2001-100115

[专利申请参考文献3]日本专利公开2001-324687

随着近来照相机朝着电子化的发展，在这些照相机中安装了各种图像拾取装置。例如，用作图像拾取装置的CCD的尺寸小到常规的卤化银薄膜的几到几十分之一。因而，对于目镜透镜，存在对更高放大率的强烈的需求。

与此同时，为了增强用户的易用性，并且使得总视野(overallfield)的观察容易，需要目镜透镜具有距目镜透镜用于用户的瞳孔处足够长的距离(以下称之为眼睛间隙(eye relief))。

此外，需要目镜透镜提供屈光度校正功能。

发明内容

本发明考虑到这些问题进行设计，目的在于提供具有更高观察放大率和长的眼镜间隙以及能够通过赋予第一透镜组具体的折射光焦度来调整屈光度同时保持校正良好的像差的目镜透镜。

为了实现该目的，本发明包括：具有负折射光焦度、包括凹面对着眼点一侧的负弯月透镜的第一透镜组；具有正折射光焦度、包括两端为凸面的透镜的第二透镜组；和具有负折射光焦度、包括负透镜的第三透镜组。第一-第三透镜组从眼点一侧起以此顺序布置，并且该目镜透镜能够通过沿光轴移动第二透镜组调整屈光度。该目镜透镜由非球面来配置，以使当该透镜的那些凸面中的至少一个表面偏离光轴的时候该正折射光焦度变弱。此外，满足下列公式的条件：

1.6＜f1/f3＜2.5

-0.55＜S3≤0

其中第一透镜组的焦距表示为f1，第三透镜组的焦距表示为f3，第三透镜组的形状因数表示为S3，(假设形状因数S3用下面条件公式来定义

S3＝(re₃+rs₃)/(re₃-rs₃)

其中re₃表示第三透镜组在眼点一侧的曲率半径，rs₃表示第三透镜组在物体一侧的曲率半径，并且当该表面是非球面时，采用旁轴曲率半径来计算该公式。)

该目镜透镜配置成使之满足下列公式

S1＜-3.0

其中第一透镜组的形状因数表示为S1，

(假设形状因数S1用下面条件公式来定义

S1＝(re₁+rs₁)/(re₁-rs₁)

其中re₁表示第一透镜组在眼点一侧的曲率半径，rs₁表示第一透镜组在物体一侧的曲率半径，并且当该表面是非球面时，采用旁轴曲率半径来计算该公式。)

如前所述，本发明能够提供该目镜透镜，使之具有更高的观察放大率、长的眼睛间隙，并且能够通过赋予第一透镜组特定的折射光焦度来调整屈光度同时保持校正良好的像差。

从以下给出的详细描述中，本发明适用性的另外范围将变得清楚。然而，应该理解，所给出的这些详细的描述和特定的例子尽管代表本发明的优选实施例，但是仅仅是示例性的，因为对本领域普通技术人员来说，从该具体描述中，显然具有各种不脱离本发明精神和范围的改变和修改。

附图说明

从下面以及附图所给出的具体描述中，对本发明的理解可以变得更完全，这些附图仅仅是示例性地给出，因而对本发明并非限制性的，其中：

图1是用于示出根据本发明第一实施例的目镜透镜系统(-1.00dpt[m^-1])的配置图。

图2是在本发明第一实施例中当屈光度是-2.07dpt[m^-1]时的像差图。

图3是在本发明第一实施例中当屈光度是-1.00dpt[m^-1]时的像差图。

图4是在本发明第一实施例中当屈光度是-1.05dpt[m^-1]时的像差图。

图5是用于示出根据本发明第二实施例的目镜透镜系统(-1.00dpt[m^-1])的配置图。

图6是在本发明第二实施例中当屈光度是-2.06dpt[m^-1]时的像差图。

图7是在本发明第二实施例中当屈光度是-1.00dpt[m^-1]时的像差图。

图8是在本发明第二实施例中当屈光度是-1.08dpt[m^-1]时的像差图。

图9是用于示出根据本发明第三实施例的目镜透镜系统(-1.00dpt[m^-1])的配置图。

图10是在本发明第三实施例中当屈光度是-2.06dpt[m^-1]时的像差图。

图11是在本发明第三实施例中当屈光度是-1.00dpt[m^-1]时的像差图。

图12是在本发明第三实施例中当屈光度是-1.08dpt[m^-1]时的像差图。

具体实施方式

下面描述本发明的优选实施例。本发明的目镜透镜包括：具有负折射光焦度、包括凹面对着眼点一侧的负弯月透镜的第一透镜组；具有正折射光焦度、包括两端为凸面的透镜的第二透镜组；和具有负折射光焦度、包括负透镜的第三透镜组。第一-第三透镜组从眼点一侧起依次布置，并且目镜透镜能够通过沿光轴移动第二透镜组调整屈光度。该透镜由非球面构成，以使当(第二透镜组中的)所述凸面中的一个表面偏离光轴的时候正折射光焦度变弱。

根据本发明，为了增加放大率，并且允许如上所述调整屈光度，目镜透镜设置为将具有负折射光焦度的第一透镜组、具有正折射光焦度的第二透镜组、具有负折射光焦度的第三透镜组从眼点一侧起依次布置。并且，为了能够使放大率较大以及像差得到好的校正，将第一透镜组构造为具有所述负弯月透镜，其凹面对准眼点一侧。此外，为了校正因更高放大率引起的球差和由于屈光度调整引起的球差的波动，将目镜透镜构造为在第二透镜组中引入非球面。

此外，根据本发明，在这些构成目镜透镜的透镜组中，特别是移动具有正折射光焦度的第二透镜组，它的一个小的移动就能够校正屈光度。并且，根据本发明，通过移动多个透镜组，也能够得到同样的结果。

根据本发明，优选将非球面引入那些构成目镜透镜的透镜组。例如，将非球面引入第一透镜组或者第二透镜组能够使彗差得到好的校正。另外，这允许在校正屈光度的时候每个屈光度下的彗差得到好的校正。

接下来，根据条件公式(1)到(3)描述本发明的目镜透镜。

设f1是第一透镜组的焦距，f3是第三透镜组的焦距，S3是第三透镜组的形状因数，(假设形状因数S3由下面条件定义

S3＝(re₃+rs₃)/(re₃-rs₃)

其中第三透镜组对着眼点一侧的表面的曲率半径用re₃表示，其对着物体一侧的表面的曲率半径用rs₃表示，并且当该表面是非球面时，采用旁轴曲率半径来计算该条件。)，

然后，优选满足下列条件(1)和(2)。

1.6＜f1/f3＜2.5 (1)

-0.55＜S3≤0 (2)

在本发明的目镜透镜中，条件(1)限定负透镜组(即第一和第三透镜组)的折射光焦度的分布。通过满足条件(1)，本发明的目镜透镜的结构就能够具有更高的放大率和进行屈光度调整。

在条件(1)的下限之下，第一透镜组的折射光焦度会变得太大，并且难于保证长的眼睛间隙(eye relief)，这是不利的，尽管能够容易实现更高的放大率。在条件(1)的上限之上，第一透镜组的折射光焦度会变得太小，并且难于实现更高的放大率。

在满足条件(1)的目镜透镜的结构中，条件(2)定义第三透镜组的形状。满足条件(2)能使彗差和畸变得到好的校正。在条件(2)的下限之下，正彗差和正畸变的增加使得难于校正这些像差。在条件(2)的上限之上，负彗差的增加使得难于校正该像差。

此外，根据本发明，假设S1是第一透镜组的形状因数，

(假设形状因数S1用下面条件来定义

S1＝(re₁+rs₁)/(re₁-rs₁)

其中第一透镜组对着眼点一侧的表面的曲率半径用re₁表示，其对着物体一侧的表面的曲率半径用rs₁表示，并且当该表面是非球面时，采用旁轴曲率半径来计算该条件。)，

然后，优选满足下列条件(3)。

S1＜-3.0 (3)

在满足条件(1)和(2)的目镜透镜的结构中，条件(3)限定第一透镜组的形状。满足条件(3)能够使得因第一透镜组的屈光度调整引起的彗差的波动抑制在最小的可允许范围内。在条件(3)的上限之上，因屈光度调整引起的彗差的波动就大，这是不利的。

下面将参照附图描述本发明的每个实施例。图1、5和9是用来显示本发明的目镜透镜的第一实施例、第二实施例及第三实施例的透镜配置的视图。如这些视图所示，所有的这些目镜透镜从眼点E.P一侧起按如下顺序包括：具有负折射光焦度、包括凹面对着眼点E.P一侧的负弯月透镜L1的第一透镜组G1；具有正折射光焦度、具备两端都是凸面的透镜L2的第二透镜组G2；以及具有负折射光焦度、包括负透镜L3的第三透镜组G3；并且这些目镜透镜通过沿光轴移动第二透镜组G2(具有两个凸面的透镜L2)来调整屈光度；并且这些目镜透镜由非球面构成，以使当透镜L2的两个凸面中至少一个表面偏离光轴的时候其正折射光焦度减弱。此外，在焦面S和第三透镜组G3(负透镜L3)的在物体一侧的表面之间布置正像系统P。

图1、5和9所示的透镜配置图中的每一个透镜配置图示出一种展开正像系统P的状态，但是特别地，实际期望的是像五棱镜等正像系统。

在本发明的在每个透镜配置视图中具有从左侧起按照此顺序的这种透镜配置的每个实施例中，焦面S上的所有的像通过正像系统P反转成正像，然后本发明的由三个透镜组G1到G3构成的目镜透镜放大该正像，这样在眼点E.P就观察到像。

如下，表1、2和3是示出本发明的目镜透镜的第一、第二和第三实施例中的每个透镜元件的规格的表。在所有的表中，第一列的“m”表示当眼点E.P是1的时候各个光学表面的编号(以下称之为表面号。该编号左肩上的星号*表示形成的非球面形状的透镜表面)，第二列的“r”表示各个光学表面的曲率半径(或者当该表面是非球面时其基球面的曲率半径)，第三列的“d”表示从各个光学表面到下一个光学表面之间的距离(以下称之为表面距离)，第四列的“nd”表示d线的折射率(λ＝587.6nm)，νd表示阿贝数。另外，“fe”表示目镜光学系统的焦距，“d1”表示以表面号1所示的表面距离(从表面号1或者说眼点E.P到表面号2的表面距离)，“d3”表示以表面号3所示的表面距离(即从表面号3到表面号4的表面距离)，“d5”表示以表面号5所示的表面距离(即从表面号5到表面号6的表面距离)。

在这些规格中屈光度的单位是[m^-1]。例如，屈光度Xdpt[m^-1]表示通过该目镜透镜所看到的像形成于距光轴上眼点1/X(m：米)的位置的状态。当该像形成于距目镜透镜观察者一侧的时候，就称之为“正”。

尽管在这些规格中一般用“mm”来表示焦距fe、曲率半径r、表面距离d和其它的数距，但是这些数据的单位不限于此，因为光学系统能够提供相同的光学性能，即使将其按比例放大或者缩小。

在这些规格中带有星号*的非球面用下列数值公式(4)表示：

x＝(y²/r)/{1+(1-(1+κ)·y²/r²)^1/2}

+C₄y⁴+C₆y⁶+C₈y⁸+C₁₀y¹⁰ (4)

其中分别有：非球面沿垂直于光轴的方向的高度是y，从非球面顶点处的切面到非球面上高度y(垂度量)处的位置的沿光轴的距离是x，旁轴曲率半径是r，圆锥系数是κ，第n阶非球面系数是C_n。

(第一实施例)

下面将参照附图1到4和表1来描述根据本发明的目镜透镜的第一实施例。图1是示出具有根据本发明第一实施例的目镜透镜(屈光度是-1.00dpt[m^-1])的透镜的截面图。另外，表1示出第一实施例中各个透镜的规格。

(表1)

M r d nd νd

1 d1 1.000000 E.P

2 14.43420 5.00000 1.491080 57.57 L1(G1)

^*3 -22.42965 d3 1.000000

4 35.88808 6.50000 1.508710 56.4 L2(G2)

^*5 -18.35980 d5 1.000000

6 -58.42210 1.50000 1.846660 23.8 L3(G3)

7 174.05687 2.00000 1.000000

8 71.11400 1.516800 64.1 P

9 440000 1.000000 S

(非球面数据)

m κ C₄ pC₆ C₈

3 -0.01660 0.50195×10^-6 -0.10420×10^-6 0.19322×10^-9

m κ C₄ C₆ C₈

5 -0.18910 0.39791×10^-5 0.68480×10^-7 -0.18551×10^-9

(可变距离)

fe 57.53 56.23 53.89

屈光度 -2.07 -1.00 1.05

d1 18.50 19.50 21.50

d3 3.80 3.00 1.40

d5 1.70 2.50 4.10

(条件公式)

(1)1.6＜f1/f3＝2.02＜2.5

(2)-0.55＜S3＝-0.50≤0

(3) S1＝-4.61＜-3.0

由此，可以看出，在第一实施例中上面的条件公式(1)到(3)全部满足。

图2、3和4分别是示出当屈光度是-2.07dpt[m^-1]、当屈光度是-1.00dpt[m^-1]以及当屈光度是1.05dpt[m^-1]时的像差图。各个像差图从左起依次表示球差、像散、彗差和畸变。在这些像差图中，Y1表示光束入射到正像系统P上的高度，Y0表示物体在焦面S上的高度。像散中的实线和虚线分别表示弧矢像面和子午像面。用于彗差的“min”表示角度单位的分。用于球差和像散的沿水平轴的单位分别用[m^-1]表示，并且在图中用D表示。此外，图中的C、F和D分别表示C线(656.28nm)、F线(486.13nm)和D线(587.56nm)处的像差曲线。在本实施例中的像差图中的上述描述与其它实施例中的那些描述相同。

从各个像差图中清楚地看到，像差得到很好的校正，并且第一实施例表明在屈光度调整范围内保证了优异的光学性能。

(第二实施例)

下面参照附图5到8和表2描述根据本发明的目镜透镜的第二实施例。图5是示出具有根据本发明第二实施例的目镜透镜(屈光度是-1.00dpt[m^-1])的透镜的截面图。另外，表2示出第二实施例中各个透镜的规格。

(表2)

m r D nd νd

1 d1 1.000000 E.P

2 -15.25078 5.00000 1.491080 57.57 L1(G1)

^*3 -26.73317 d3 1.000000

4 47.40778 6.30000 1.673960 55.3 L2(G2)

^*5 -22.68702 d5 1.000000

6 -86.74734 1.50000 1.846660 23.8 L3(G3)

7 86.74734 2.00000 1.000000

8 71.11400 1.516800 64.1 P

9 4.30000 1.000000 S

(非球面数据)

m κ C₄ C₆ C₈

3 0.19190 -0.12434×10^-5 -0.25478×10^-7 -0.96492×10^-10

m κ C₄ C₆ C₈

5 -0.45240 0.40170×10^-5 0.17457×10^-7 -0.28072×10^-10

(可变距离)

fe 56.79 55.68 53.63

屈光度 -2.06 -1.00 1.08

d1 18.50 19.10 21.50

d3 3.80 3.00 1.35

d5 1.70 2.50 4.15

(条件公式)

(1)1.6＜f1/f3＝1.65＜2.5

(2)-0.55＜S3＝0.00≤0

(3) S1＝-3.66＜-3.0

由此，可以看出，在第二实施例中上面的条件公式(1)到(3)全部满足。

图6、7和8分别是示出当屈光度是-2.06dpt[m^-1]、当屈光度是-1.00dpt[m^-1]以及当屈光度是1.08dpt[m^-1]时的像差图。从各个像差图中清楚地看到，像差得到很好的校正，并且第二实施例表明在屈光度调整范围内保证了优异的光学性能。

下面参照附图9到12和表3描述根据本发明的目镜透镜的第三实施例。图9是示出具有根据本发明第三实施例的目镜透镜(屈光度是-1.00dpt[m^-1])的透镜的截面图。另外，表3示出第三实施例中各个透镜的规格。

(表3)

m r d nd νd

1 d1 1.000000 E.P

^*2 -16.61312 5.00000 1.491080 57.57 L1(G1)

3 -25.00000 d3 1.000000

4 40.12000 6.50000 1.508710 56.4 L2(G2)

^*5 -18.35980 d5 1.000000

6 -65.00000 1.50000 1.846660 23.8 L3(G3)

7 133.93908 2.00000 1.000000

8 72.22700 1.5168006 4.1 P

9 4.00000 1.000000 S

(非球面数据)

m κ C₆ C₈

2 1.90680 0.0 0.0

m κ C₆ C₈

5 -0.37240 -0.89327×10^-8 0.949216×10^-10

(可变距离)

fe 59.17 57.71 55.06

屈光度 -2.06 -1.00 1.08

d1 18.00 19.00 21.00

d3 3.80 3.00 1.40

d5 1.70 2.50 4.10

(条件公式)

(1)1.6＜f1/f3＝2.44＜2.5

(2)-0.55＜S3＝-1.35≤0

(3) S1＝-4.96＜-3.0

由此，可以看出，在第三实施例中上面的条件公式(1)到(3)全部满足。

图10、11和12分别是示出当屈光度是-2.06dpt[m^-1]、当屈光度是-1.00dpt[m^-1]以及当屈光度是1.08dpt[m^-1]时的像差图。从各个像差图中清楚地看到，像差得到很好的校正，并且第三实施例表明在屈光度调整范围内保证了优异的光学性能。

同上面一样，已经描述了作为本发明的实施例的通过三组所配置的透镜系统，不用说，包括四组或者更多组(包括此三组)的透镜系统是具有本发明的内在效果的透镜系统。另外，不用说，即使在各个透镜组的配置中，在这些实施例的这些配置中仅添加了附加透镜元件的透镜组也是具有与本发明的内在效果相同的透镜组。

如此描述本发明，显然，有许多方式进行类似的变化。这种变化不应认为脱离了本发明的精神和范围，并且所有这些改变对于本领域普通技术人员来说显然包括在所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种目镜透镜，包括：

具有负折射光焦度、包括凹面对着眼点一侧的负弯月透镜的第一透镜组；

具有正折射光焦度、包括两端为凸面的透镜的第二透镜组；和

具有负折射光焦度、包括负透镜的第三透镜组；

所述第一-第三透镜组从眼点一侧起依次布置，

所述目镜透镜能够通过沿光轴移动第二透镜组来改变屈光度，

其中该目镜透镜由非球面来配置，以使当该透镜的那些凸面中的至少一个表面偏离光轴的时候该正折射光焦度变弱，并且

以满足下列公式的条件的方式配置：

1.6＜f1/f3＜2.5

-0.55＜S3≤0

其中第一透镜组的焦距表示为f1，第三透镜组的焦距表示为f3，第三透镜组的形状因数表示为S3，

(假设形状因数S3用下面的条件公式来定义

S3＝(re₃+rs₃)/(re₃-rs₃)

2.如权利要求1所述的目镜透镜，其中满足下列公式

S1＜-3.0

并且

其中第一透镜组的形状因数表示为S1，

(假设形状因数S1用下面的条件公式来定义

S1＝(re₁+rs₁)/(re₁-rs₁)

其中re₁表示第一透镜组在眼点一侧的曲率半径，rs₁表示第一透镜组在物体一侧的曲率半径，并且当该表面是非球面时，采用旁轴曲率半径来计算该公式。)。