JP3056234B2 - 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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JP3056234B2 JP2271196A JP27119690A JP3056234B2 JP 3056234 B2 JP3056234 B2 JP 3056234B2 JP 2271196 A JP2271196 A JP 2271196A JP 27119690 A JP27119690 A JP 27119690A JP 3056234 B2 JP3056234 B2 JP 3056234B2
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浩之 加藤
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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。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。
従来、この種の変倍光学系としては、特公昭56−4108
5号公報、特開昭62−134617号公報に記載された接眼ズ
ーム光学系が知られている。これらの公報に記載された
接眼ズーム光学系は、基準視度が0ディオプターに設定
されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した従来の変倍光学系は、基準視
度の設定が不適切であったため、変倍操作により像の視
度が変化しやすいという問題があった。すなわち、従来
の接眼ズーム光学系の基準視度である0ディオプターは
無限遠の物体を見る際の視度であるが、標準的な視力の
人間にとっては、無限遠の物体を見るよりも1メートル
程度以内に位置する物体を見る(−1ディオプター)方
が楽である。従って、使用者は視度を基準視度である0
ディオプターから−1ディオプター程度に変更して使用
する場合が多く、この場合にはある倍率において視度を
調節しても倍率を変更することにより像の視度が変化
し、観察される像のピントがずれてしまう。
また、従来の変倍光学系は、視野枠を規定するための
視野環の位置設定が不適切であったため、視野環の像が
ボケてしまうという問題も有している。
光学系の物体側から視野環までを対物光学系、視野環
から観察側までを接眼光学系とすると、視野環は接眼光
学系のみを介して観察されることになり、視野環の視度
は接眼光学系によって決定される。ところが、従来の接
眼ズーム光学系では、視野環の視度も0ディオプターに
設定されているため、視野環の像が明確に見えにくい。
しかも、従来の変倍光学系では、視野環が接眼光学系と
共に移動する構成となっており、接眼光学系の焦点距離
が変化した場合にも視野環の位置が接眼光学系に対して
変位しないため、たとえある倍率で視野環の像が明確に
見えたとしても変倍により視野環の像のピントがずれて
しまう。
更に、接眼光学系側で変倍を行なう方が収差補正を容
易に行ない得るため、従来の変倍光学系は接眼光学系に
よる変倍能力と対物光学系による変倍能力との比率にお
いて前者に重きが置かれている。
しかしながら、接眼光学系の変倍能力が高い場合に
は、変倍に伴って見掛け上の視界が変化するという問題
も有している。双眼鏡等を使用する場合の人間の感覚と
しては、視界を規定する枠と物体の大きさと相対的な関
係として像の倍率を捉える。従って、見掛け上の視界の
大きさが一定で物体の倍率が変化した場合に、倍率が変
化したものと感じる。しかしながら、従来の変倍光学系
におけるように物体の倍率の変化と共に視界の大きさが
変化した場合には、倍率が変化したものとは捉え難い。
(発明の目的) この発明は、上記の各課題に鑑みてなされたものであ
り、変倍により像の視度が変化し難いアフォーカル光変
倍学系を提供することを目的とし、更には、視野環のピ
ントズレや変倍時の見掛け上の視界の変化を防ぐことが
できる変倍光学系の提供を目的とする。
(課題を解決するための手段) この発明は、視野枠を規定するための視野環を境とし
て、該視野環より物体側に位置する対物光学系と、該視
野環より眼側に位置する接眼光学系とから構成され、対
物光学系の一部と視野環と接眼光学系の少なくとも一部
を移動することによって変倍を行う変倍群を有し、接眼
光学系の少なくとも一部を移動することにより視度調整
を行い、対物光学系による被写体の像に対して、変倍時
に不変に保たれる基準視度を有するアフォーカル変倍光
学系において、前記対物光学系による被写体の像に対す
る前記基準視度を0ディオプター未満に設定し、かつ、
低倍率時の前記接眼光学系の焦点距離をfew、高倍率時
の前記接眼光学系の焦点距離をfetとしたとき、few/fet
≦1.30の条件を満たすことを特徴とする。一般的に使用
時の視度がマイナス側に設定されることに鑑みると、基
準視度がマイナス側に設定されていることにより、変倍
時の視度ズレを低く抑えることがてきる。
また、上記の構成に加え、高倍率時の視野環の視度を
DST、低倍率時の視野環の視度をDSWとしたときに、 DST≦DIO≦DSW を満たすことを特徴とする。変倍時の視野環の視度の変
化がマイナスの値をとる基準視度を挟んで両側にわたる
ため、視野環の視度が変化したとしても、ピントズレの
量は少なくなる。
なお、このときDST=DSW=DIOとなるよう視野環の位
置を移動させた場合には、変倍による視野環の視度の変
化がなく、視野環のピントズレを防ぐことができる。
更に、接眼光学系の変倍比を1.30以下に設定したこと
を特徴とする。接眼光学系の変倍比を低く抑えることに
より、見掛け上の視界の変化を抑えることができ、変倍
時に一定の視界の中で像の大きさのみが変化するように
感じられ、観察する者にとって変倍の様子が捉えやすく
なる。接眼光学系の変倍比が1.30より大きくなると、変
倍時に見掛け上の視界の変化が大きくなり、観察しずら
いものとなる。
(実施例) 以下、この発明を図面に基づいて説明する。
<第1実施例> 第1図、第3図、第5図はそれぞれ本発明の変倍光学
系の第1実施例を示すレンズ図であり、第1図は低倍率
時のもの、第3図は中倍率時のもの、第5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、全実
施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、
ν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。
本実施例では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2図に、
中倍率時のものを第4図に、高倍率時のものを第6図に
示している。
低倍率時の接眼光学系の焦点距離few、高倍率時の接
眼光学系の焦点距離fetとの変倍比は、few/fet=1.25と
なるため、変倍による見かけ上の視界の変化を抑えるこ
とができる。
基準視度DIOを−1ディオプターに設定した場合に
は、表3に示されるように視度調節を−1ディオプター
にした場合は、勿論視度ズレは起こらず、低倍率側で−
2ディオプターに視度調節した場合でも変移量は3ディ
オプター弱に抑えることができる。
表3 低倍率時 中倍率時 高倍率時 −4.0 −7.7 −12.9 −2.0 −3.2 −5.0 −1.0 −1.0 −1.0 0.0 +1.2 +3.0 +2.0 +5.7 +10.9 視野環が変倍レンズ群と共に移動する光学系の場合、
視野環の視度は変倍と共に変化する。視野環を変倍レン
ズ群と共に移動させた場合、第1実施例では視野環の視
度は低倍率側ではDSW=−0.4ディオプター高倍率側では
DST=−5.8ディオプターとなり、DST≦DIO≦DSWの条件
が満たされる。
視野環の視度が一定となるように視野環を独自に移動
させ、さらに視野環の視度が基準視度と同一になるよう
に、DST=DIO=DSW=−1の条件を満たすためには、接
眼光学系の最も物体側の面(r10)から視野環までの距
離を表4の通りに変化させればよい。この構成によれ
ば、変倍によらず像の視度と視野環の視度は一致し、視
野環のピントズレを防ぐと共に、見かけ上の視野の変化
を防ぎ、観察し易いものとなる。
表4 低倍率時 中倍率時 高倍率時 −6.54 −7.24 −7.83 比較のため、上記第1実施例の構成で基準視度を0デ
ィオプターに設定した場合の視度の変化を表5に示す。
例えば低倍率側で観察視度を−1ディオプターに設定し
た場合、変倍によって高倍率側では−3.6ディオプター
となる。また、−2ディオプターで視度調節した場合に
は、高倍率側では低倍率側より5ディオプター以上もズ
レてしまう。
表5 低倍率時 中倍率時 高倍率時 −4.0 −8.6 −14.4 −2.0 −4.3 −7.2 −1.0 −2.1 −3.6 0.0 0.0 0.0 +2.0 +4.3 +7.2 基準視度は、本実施例のように最も眼側のレンズが変
倍時に移動しない光学系の場合には、この最も眼側のレ
ンズを移動させることによっても容易に変更できる。ま
た、基準視度を0ディオプターを含む範囲内で変更でき
るように構成すれば、従来一般に用いられている調整機
構を使用することができる。
<第2実施例> 第7図、第9図、第11図はそれぞれ本発明の変倍光学
系の第2実施例を示すレンズ図であり、第7図は低倍率
のもの、第9図は中倍率時のもの、第11図は高倍率時の
ものである。なお、具体的な数値構成は表6に示されて
いる。また、この実施例では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7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8図に、
中倍率時のものを第10図に、高倍率時のものを第12図に
示している。
低倍率時の接眼光学系の焦点距離few、高倍率時の接
眼光学系の焦点距離fetとの変倍比は、few/fet=1.25と
なるため、変倍による見かけ上の視界の変化を抑えるこ
とができる。
基準視度を−1ディオプターに設定した場合の変倍に
よる視度の変化は、表8に示される通りである。
表8 低倍率時 中倍率時 高倍率時 −4.0 −7.6 −12.5 −2.0 −3.2 −4.8 −1.0 −1.0 −1.0 0.0 +1.2 +2.8 +2.0 +5.6 +10.5 視野環の視度が一定となるように視野環を独自に移動
させ、さらに視野環の視度が基準視度と同一になるよう
に、DST=DIO=DSW=−1の条件を満たすためには、接
眼光学系の最も物体側の面(r10)と視野環との距離を
表9の通りに変化させればよい。
表9 低倍率時 中倍率時 高倍率時 −7.25 −7.79 −8.33 比較のため、上記第2実施例の構成で基準視度DIOを
0ディオプターに設定した場合の視度の変化を表10に示
す。
表10 低倍率時 中倍率時 高倍率時 −4.0 −8.8 −15.4 −2.0 −4.4 −7.7 −1.0 −2.2 −3.8 0.0 0.0 0.0 +2.2 +4.4 +7.7 <第3実施例> 第13図、第15図、第17図はそれぞれ本発明の変倍光学
系の第3実施例を示すレンズ図であり、第13図は低倍率
時のもの、第15図は中倍率時のもの、第17図は高倍率時
のものである。なお、具体的な数値構成は表11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14図に、
中倍率時のものを第16図に、高倍率時のものを第18図に
示している。
低倍率時の接眼光学系の焦点距離few、高倍率時の接
眼光学系の焦点距離fetとの変倍比は、few/fet=1.19と
なるため、変倍による見かけ上の視界の変化を抑えるこ
とができる。
基準視度を−1ディオプターに設定した場合の変倍に
よる視度の変化は、表13に示した通りである。
表13 低倍率時 中倍率時 高倍率時 −4.0 −7.7 −12.8 −2.0 −3.2 −4.9 −1.0 −1.0 −1.0 0.0 +1.2 +2.9 +2.0 +5.7 +10.8 視野環の視度が一定となるように視野環を独自に移動
させ、さらに視野環の視度が基準視度と同一になるよう
に、DST=DIO=DSW=−1の条件を満たすためには、接
眼光学系の最も物体側の面(r10)と視野環との距離を
表14の通りに変化させればよい。
表14 低倍率時 中倍率時 高倍率時 −7.00 −7.52 −8.01 比較のため、上記第3実施例の構成で基準視度を0デ
ィオプターに設定した場合の視度の変化を表15に示す。
表15 低倍率時 中倍率時 高倍率時 −4.0 −9.0 −15.7 −2.0 −4.5 −7.9 −1.0 −2.2 −3.9 0.0 0.0 0.0 +2.0 +4.5 +7.9 (効果) 以上説明したように、この発明によれば、変倍時に不
変に保たれるべき基準視度を有するアフォーカル変倍光
学系において、像の基準視度をマイナス側に設定するこ
とにより、一般的な視力の人にとって変倍時の視度の変
化が少なく観察が楽な光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図は、この発明に係るアフォーカル変倍光
学系の第1実施例を示したものであり、第1図は低倍率
時のレンズ図、第2図は低倍率時の諸収差図、第3図は
中倍率時のレンズ図、第4図は中倍率時の諸収差図、第
5図は高倍率時のレンズ図、第6図は高倍率時の諸収差
図である。 第7図〜第12図は、この発明に係るアフォーカル変倍光
学系の第2実施例を示したものであり、第7図は低倍率
時のレンズ図、第8図は低倍率時の諸収差図、第9図は
中倍率時のレンズ図、第10図は中倍率時の諸収差図、第
11図は高倍率時のレンズ図、第12図は高倍率時の諸収差
図である。 第13図〜第18図は、この発明に係るアフォーカル変倍光
学系の第3実施例を示したものであり、第13図は低倍率
時のレンズ図、第14図は低倍率時の諸収差図、第15図は
中倍率時のレンズ図、第16図は中倍率時の諸収差図、第
17図は高倍率時のレンズ図、第18図は高倍率時の諸収差
図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 23/00 - 23/20 G02B 25/00 - 25/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】視野枠を規定するための視野環を境とし
    て、該視野環より物体側に位置する対物光学系と、該視
    野環より眼側に位置する接眼光学系とから構成され、 対物光学系の一部と視野環と接眼光学系の少なくとも一
    部を移動することによって変倍を行う変倍群を有し、接
    眼光学系の少なくとも一部を移動することにより視度調
    整を行い、対物光学系による被写体の像に対して、変倍
    時に不変に保たれる基準視度を有するアフォーカル変倍
    光学系において、 前記対物光学系による被写体の像に対する前記基準視度
    を0ディオプター未満に設定しかつ、 低倍率時の前記接眼光学系の焦点距離をfew、高倍率時
    の前記接眼光学系の焦点距離をfetとしたとき、次に条
    件を満たすことを特徴とするアフォーカル変倍光学系。 few/fet≦1.30
  2. 【請求項2】前記基準視度を、1メートル程度以内に位
    置する物体を見るときの視度である−1ディオプター程
    度以下に設定したことを特徴とする請求項1に記載のア
    フォーカル変倍光学系。
  3. 【請求項3】前記視野環は前記変倍群と共に移動し、前
    記対物光学系による被写体の像に対する前記基準視度を
    DIO、高倍率時の視野環に対する視度をDST、低倍率時の
    視野環に対する視度をDSWとしたとき、次の条件を満た
    すことを特徴とする請求項1に記載のアフォーカル変倍
    光学系。 DST≦DIO≦DSW
  4. 【請求項4】前記視野環は、前記対物光学系による被写
    体の像に対する前記基準視度をDIO、高倍率時の視野環
    に対する視度をDST、低倍率時の視野環に対する視度をD
    SWとしたとき、ズーム変倍群に対して、DST=DSW=DIO
    を満たすよう変倍に応じて移動することを特徴とする請
    求項1に記載のアフォーカル変倍光学系。
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