JP3007680B2 - アフォーカル変倍光学系 - Google Patents

アフォーカル変倍光学系

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JP3007680B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、双眼鏡や単眼鏡等に用いられるアフォー
カル光学系に関し、特に、倍率を変化させることができ
る変倍光学系に関するものである。
(従来の技術) 一般に、双眼鏡等の接眼光学系には、使用者の視度に
合わせてフォーカスの調整ができるように視度調整機能
が設けられている(以下、この視度調整をユーザー視度
調整ともいう。)。また、倍率(焦点距離)の調節がで
きるズーム光学系には、倍率を変更した時にも視度が変
化しない基準視度が設計時に決定される。
視度調整のために移動されるレンズ群と変倍のために
移動されるレンズ群との少なくとも一部が重複する場
合、変倍による視度の変化を全ての視度に対して抑える
ことはできない。そのため、一般的に用いられる視度を
基準視度として定め、少なくとも基準視度に設定されて
いる際には変倍による視度の変化が起きないように設計
されている。従って、視度が基準視度に設定されている
場合には、倍率を変更しても視度は変化しないが、視度
が基準視度以外に設定されている場合には、倍率の変更
によって視度が変化してしまい、再度視度調整を行なう
必要がある。
第21図は、従来の変倍光学系を示したものである。視
野環Sを境として物体側に位置する対物光学系は、固定
された第1レンズ群G1と変倍のために移動される第2レ
ンズ群G2とから構成され、視野環Sより眼側に位置する
接眼光学系は、変倍のために移動される第3レンズ群G3
と固定された第4レンズ群G4とから構成される。視度調
整は、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、第4レンズ群
G4の破線で囲まれた3つのレンズ群を一体に移動させて
行なわれる。
(発明が解決しようとす課題) しかしながら、上述した従来の変倍光学系は、ユーザ
ー視度調整のために移動されるレンズ群が、ズーム変倍
のために機能するレンズ群G2,G3を全て含んでいるた
め、変倍時に視度調整レンズ群の焦点距離の変化が大き
い。視度ズレは、視度調整群の焦点距離の変化が小さい
ほど小さくなるため、従来の構成では視度ズレが大きく
なってしまう。
(発明の目的) この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであ
り、変倍により発生する視度ズレを低く抑えることがで
きるアフォーカル変倍光学系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) この発明にかかるアフォーカル変倍光学系は、上記の
目的を達成させるため、ズーム変倍のために移動する変
倍レンズ群をなすと共にユーザー視度調整のために移動
する視度調整レンズ群をなすレンズを備え、前記視野調
整レンズ群により設定されている視度が基準視度である
場合にズーム変倍に伴う視度変化が防止されるアフォー
カル変倍光学系において、前記変倍レンズ群をなす複数
のレンズのうち一部のレンズが、ユーザー視度調整時に
移動しないように前記視度調整レンズ群から除外されて
設けられていることを特徴とする。
(実施例) 以下、この発明を図面に基づいて説明する。
まず、この発明の原理を説明する。
変倍機能を備えた単眼鏡、双眼鏡等のアフォーカル変
倍光学系は、複数のレンズ群から構成され、その少なく
とも一部がズーム変倍のために光軸方向に移動され、同
様に少なくとも一部がユーザー視度調整のために光軸方
向移動される。ズーム変倍のために移動されるレンズ群
を変倍レンズ群、ユーザー視度調整のために移動される
レンズ群を視度調整レンズ群と定義するいと、これらの
レンズ群は少なくとも一部が重複する。すなわち、ある
レンズ群は、変倍レンズ群であり、かつ、視度調整レン
ズ群でもあることとなる。
前述したように、視度が基準視度以外に設定されてい
る場合、変倍により設定視度は変化してしまう。ここで
低倍率から高倍率に変倍した際の視度の変化量(視度ズ
レ)をΔDIとすると、この値は以下の(1)式により求
められる。
ΔDI=(DIW−DIO)・(fxw/fxt) ……(1) ただし、 DIW:低倍率時の設定視度 DIO:基準視度 fxw:低倍時の視度調整レンズ群の焦点距離 fxt:高倍時の視度調整レンズ群の焦点距離 (1)式から、ズーム変倍による視度ズレを低く抑え
るためには、ユーザー視度調整のために移動される視度
調整レンズ群の焦点処理の変化を小さくすればよいこと
が理解できる。
そこで、この発明のアフォーカル変倍光学系は、複数
の変倍レンズ群のうち一部を視度調整のために移動させ
る視度調整レンズ群に含ませ、残部を視度調整レンズ群
から除外している。視度調整レンズ群が変倍レンズ群の
一部のみしか含まない場合には、変倍レンズ群全体を含
む場合と比較して変倍時の視度調整レンズ群の焦点距離
の変化が小さく、視度ズレを小さく抑えることができ
る。
また、第4レンズ群G4のみで視度調整することもでき
るが、G3,G4を一体で動かす方が調整に要する移動量が
少なくてすむというメリットがある。
第1図は、発明の一実施例として4群ズームレンズを
示している。
視野環Sを境として物体側に位置する対物光学系は、
固定された第1レンズ群G1と変倍のために移動される第
2レンズ群G2とから構成され、視野環Sより眼側に位置
する接眼光学系は、ズーム変倍のために移動される第3
レンズ群G3と固定された第4レンズ群G4とから構成され
る。ユーザー視度調整は、第3レンズ群G3、第4レンズ
群G4の破線で囲まれた2つのレンズ群を一体に移動させ
て行なわれる。
すなわち、第3レンズ群G3は変倍レンズ群であって視
野調整レンズ群にも含まれ、第2レンズ群G2は変倍レン
ズ群であるが視度調整レンズ群からは除外されている。
第2図は、同一構成の4群ズームレンズにおいて、上
記第1図の方式でユーザー視度調整を行なう場合と、第
21図に示した従来の方式でユーザー視度調整を行なった
場合との視度ズレの値を示すものである。実線が実施例
の方式、破線が従来の方式である。なお、第2図は、後
述するレンズ構成例2における数値を示している。
第2図からも理解できるように、変倍レンズ群の少な
くとも一部が視度調整レンズ群から除外された場合に
は、変倍レンズの全てが視度調整レンズ群に含まれる場
合と比較して、視度ズレを小さく抑えることができる。
次に、上記の光学系の具体的なレンズ構成例を3例示
す。なお、以下のレンズ構成例では、基準視度が−1デ
ィオプターとなるよう設定している。
<レンズ構成例1> 第3図、第5図、第7図はそれぞれ本発明の変倍光学
系の第1のレンズ構成例を示す図であり、第3図は低倍
率時のもの、第5図は中倍率時のもの、第7図は高倍率
時のものである。
具体的な数値構成は表1に示されている。なお、全構
成例における表中の記号は、rがレンズ面の曲率半径、
dがレンズ厚またはレンズ間隔、nがレンズの屈折率、
υがレンズのアッベ数、f0が対物光学系の焦点距離、fe
が接眼光学系の焦点距離、ωが半画角である。基準視度
は−1ディオプターである。
本構成例ではd7、d9、d14を変化させることによって
倍率の変更を行い、その数値構成は表2に示されてい
る。第4面から第7面は正立プリズムの面である。
この構成による諸収差は低倍率時のものを第4図に、
中倍率時のものを第6図に、光倍率時のものを第8図に
示している。
第1図に示した方式でユーザー視度調整を行なう場
合、低倍率時に設定した視度は中倍率、高倍率の際には
表3に示したように変化する。表4は、変化のため同一
の光学系を用い、視度調整の方式のみを第21図に示した
従来例に従った場合の数値を示している。表中の符号fx
は視度調整レンズ群の焦点距離である。
<レンズ構成例2> 第9図、11図、第13図はそれぞれ本発明の変倍光学系
の第2のレンズ構成例を示すレンズ図であり、第9図は
低倍率時のもの、第11図は中倍率時のもの、第13図は高
倍率時のものである。なお、具体的な数値構成は表5に
示されている。また、この構成例ではd7、d9、d14を変
化させることによって倍率の変更を行い、その数値構成
は表6に示される通りである。
この構成による諸収差は低倍率時のものを第10図に、
中倍率時のものを第12図に、高倍率時のものを第14図に
示している。
第1図に示した方式でユーザー視度調整を行なう場
合、低倍率時に設定した視度は中倍率、高倍率の際には
表7に示したように変化する。表8は、比較のため同一
の光学系を用い、視度調整の方式のみを第21図に示した
従来例に従った場合の数値を示している。表中の符号fx
は視野調整レンズ群の焦点距離である。
<レンズ構成例3> 第15図、第17図、第19図はそれぞれ本発明の変倍光学
系の第3のレンズ構成例を示すレンズ図であり、第15図
は低倍率時のもの、第17図は中倍率時のもの、第19図は
高倍率時のものである。なお、具体的な数値構成は表9
に示されている。なお、この例では、接眼光学系の5つ
のレンズのうち、最も物体側の第1レンズと、第4レン
ズとが樹脂レンズである。
この構成による諸収差は低倍率時のものを第16図に、
中倍率時のものを第18図に、高倍率時のものを第20図に
示している。
第1図に示した方式でユーザー視度調整を行なう場
合、低倍率時に設定した視度は中倍率、高倍率の際には
表11に示したように変化する。表12は、比較のため同一
の光学系を用い、視度調整の方式のみを第21図に示した
従来例に従った場合の数値を示している。表中の符号fx
は視度調整レンズ群の焦点距離である。
(効果) 以上説明したように、この発明によれば、変倍時の視
度調整レンズ群の焦点距離の変化の割合を低く抑えるこ
とができ、変倍時の視度ズレを小さくすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかるアフォーカル変倍光学系の原
理を示す光学系の説明図、第2図は第1図に示した方式
と従来の方式とにおける視度ズレを示すグラフである。 第3図〜第8図は、この発明にかかるアフォーカル変倍
光学系の第1のレンズ構成例を示したものであり、第3
図は低倍率時のレンズ図、第4図は低倍率時の諸収差
図、第5図は中倍率時のレンズ図、第6図は中倍率時の
諸収差図、第7図は高倍率時のレンズ図、第8図は高倍
率時の諸収差図である。 第9図〜第14図は、この発明にかかるアフォーカル変倍
光学系の第2のレンズ構成例を示したものであり、第9
図は低倍率時のレンズ図、10図は低倍率図の諸収差図、
11図は中倍率時のレンズ図、第12図は中倍率時の諸収差
図、第13図は高倍率時のレンズ図、第14図は高倍率時の
諸収差図である。 第15図〜第20図は、この発明にかかるアフォーカル変倍
光学系の第3のレンズ構成例を示したものであり、第15
図は低倍率時のレンズ図、第16図は低倍率時の諸収差
図、第17図は中倍率時のレンズ図、第18図は中倍率時の
諸収差図、第19図は高倍率時のレンズ図、第20図は高倍
率時の諸収差図である。 第21図は、従来のアフォーカル変倍光学系を示す説明図
である。 ER……アイリング B……射出光束の主光線が光軸となす角度
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ズーム変倍のために移動する変倍レンズ群
    をなすと共にユーザー視度調整のために移動する視度調
    整レンズ群をなすレンズを備え、前記視度調整レンズ群
    により設定されている視度が基準視度である場合にズー
    ム変倍に伴う視度変化が防止されるアフォーカル変倍光
    学系において、 前記変倍レンズ群をなす複数のレンズのうち一部のレン
    ズが、ユーザー視度調整時に移動しないように前記視度
    調整レンズ群から除外されて設けられていることを特徴
    とするアフォーカル変倍光学系。
  2. 【請求項2】視野枠を設定するための視野環より物体側
    に位置する対物光学系と、前記視野環より眼側に位置す
    る接眼光学系とから構成され、前記対物光学系の一部及
    び前記接眼光学系の一部を移動させることによりズーム
    変倍を行うと共に、前記接眼光学系を一体として光軸方
    向に移動させることによりユーザー視度調整を行なうこ
    とを特徴とするアフォーカル変倍光学系。
  3. 【請求項3】ズーム変倍のために光軸方向に移動する変
    倍レンズ群と、ズーム変倍時に移動しない固定レンズ群
    とから構成され、前記変倍レンズ群をなすレンズ視野枠
    を規定するための視野環を境として物体側と眼側の双方
    に設けられると共に、前記固定レンズ群をなすレンズが
    前記視野環を境として物体側と眼側の双方に設けられ、
    前記変倍レンズ群中の前記視野環よりも眼側に位置する
    正レンズ群と、前記固定レンズ群中の前記正レンズ群よ
    りも眼側に位置するレンズ群とを、ユーザー視度調整す
    るために一体に移動させることを特徴とするアフォーカ
    ル変倍光学系。
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