JP3397703B2 - 接眼レンズ系 - Google Patents

接眼レンズ系

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    • G02B25/001Eyepieces

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、望遠鏡や双眼鏡の対物レンズ系
と組み合わせて用いる、2枚構成の内焦点式接眼レンズ
系に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】眼側に位置する眼側レンズ
と物体側に位置する視野レンズの2枚構成の接眼レンズ
系としては、ラムスデンタイプ(Rタイプ)、ハイゲン
タイプ(Hタイプ)、又はHタイプの視野レンズをメニ
スカス形状にしたミッテンゼ−ハイゲンタイプ(MHタイ
プ)等が知られている。Rタイプは、眼側レンズと視野
レンズを同一の正のパワーのレンズとして対称に配置し
たもので、対物レンズ系の中間像を視野レンズの外側
(物体側)に位置させる(形成する)外焦点式の接眼レ
ンズ系である。このRタイプは、眼側レンズの焦点距離
をf1、視野レンズの焦点距離をf2、両レンズの主点間
隔をLとしたとき、 f1:f2:L=1:1:1 とすることで、倍率色収差が補正できるようになってい
る。
【0003】Hタイプは、眼側レンズと視野レンズを、
物体側に凸面を向けた同一硝材の平凸レンズで構成した
もので、対物レンズ系の中間像を眼側レンズと視野レン
ズの間に位置させる(形成する)内焦点式接眼レンズ系
である。このHタイプは、眼側レンズの焦点距離を
1、視野レンズの焦点距離をf2、両レンズの主点間隔
をLとしたとき、 f1:L:f2=1:2:3、又は f1:L:f2=2:3:4 とすることで、倍率色収差が補正できるようになってい
る(「天文アマチュアのための望遠鏡光学・屈折編」吉
田正太郎著より)。
【0004】MHタイプは、Hタイプの視野レンズをメ
ニスカス形状にして視野をHタイプより広くしたもの
で、倍率色収差補正の条件はHタイプと同じである。
【0005】外焦点式のRタイプは、視野レンズが対物
レンズ系の中間像位置と重なる配置となるためゴミが目
立ち易く、実際は倍率色収差補正条件を満たす配置をと
ることができない。Hタイプ及びMHタイプは、アイレ
リーフ(眼側レンズの眼側の面からアイポイント迄の距
離)が0.2f〜0.3f(f;接眼レンズ系の全系の
合成焦点距離)程度ときわめて短い。従って、焦点距離
の短い接眼レンズ系では、非常に見ずらいという問題が
ある。
【0006】
【発明の目的】本発明は、2枚構成という基本構成は崩
すことなく、0.4f以上のアイレリーフを持ち、倍率
色収差が良好に補正され、見かけ視界が40゜程度と大
きい接眼レンズ系を得ることを目的とする。
【0007】
【発明の概要】本発明は、眼側に位置する正のパワーの
眼側レンズと、物体側に位置する正のパワーの視野レン
ズとの2枚で構成され、この眼側レンズと視野レンズの
間に対物レンズ系の中間像を位置させる内焦点式の接眼
レンズ系において、次の条件式(1)、(2)を満足す
ることを特徴としている。 (1)0.8<L(1+S)/f1(P+S)<1.05 (2)0.5<S(1−1/P)/(1+S) 但し、 S=ν1/ν2、 P=f2/f1、 f1;眼側レンズの焦点距離、 f2;視野レンズの焦点距離、 ν1;眼側レンズのアッベ数、 ν2;視野レンズのアッベ数、 L;視野レンズと眼側レンズの主点間隔、 である。
【0008】視野レンズは、次の条件式(3)を満足す
る物体側に凸のメニスカスレンズから構成することが望
ましい。 (3)0.7<r3/r4<1.4 但し、 r3;視野レンズの眼側の面の曲率半径、 r4;視野レンズの物体側の面の曲率半径、 である。
【0009】眼側レンズは、その少なくとも一面が光軸
からの距離が高くなるにつれレンズの厚みが近軸球面に
比べて厚くなる非球面から構成することが望ましい。
いかえれば、眼側のレンズはその少なくとも一面が、基
準となる近軸球面に対してレンズの外側に偏位した非球
面で、その偏位量(非球面量)が光軸からの距離が高く
なるにつれて増加するような非球面で構成することが好
ましい。
【0010】S(=ν1/ν2)の値については、次の条
件式(4)を満足させると、アイレリーフを長くするこ
とが容易になる。 (4)1.9<S
【0011】
【発明の実施の形態】図1、図4、図7はそれぞれ、本
発明による各実施例の内焦点式の接眼レンズ系10を対
物レンズ系20と組み合わせた光学構成図である。接眼
レンズ系10は、眼側に位置する正のパワーの眼側レン
ズ11と、物体側(対物レンズ系20側)に位置する正
のパワーの物体側に凸のメニスカスレンズ12とからな
っている。対物レンズ系20による中間像21は、この
眼側レンズ11とメニスカスレンズ(視野レンズ)12
との間に形成される。
【0012】本発明は、このように、眼側に位置する正
のパワーの眼側レンズと、物体側に位置する正のパワー
の視野レンズとの2枚で構成され、この眼側レンズと視
野レンズの間に対物レンズ系の中間像を位置させる内焦
点式の接眼レンズ系において、0.4f以上のアイレリ
ーフを確保し、倍率色収差を良好に補正し、見かけ視界
を40゜程度と大きくするために、眼側レンズと視野レ
ンズの焦点距離、アッベ数及び主点間隔について、特別
の関係を見出して完成されたものである。
【0013】条件式(1)は、倍率色収差を良好に補正
するための条件である。近軸領域において、2枚の正レ
ンズによる倍率色収差の補正条件を、接眼レンズ系の入
射瞳を∞(一般に望遠鏡や双眼鏡の対物レンズの焦点距
離は接眼レンズ系の焦点距離に比べ十分長く、接眼レン
ズ系の入射瞳≒∞と扱うことができる)、S=ν1
ν2、P=f2/f1(但し、f1;眼側レンズの焦点距
離、f2;視野レンズの焦点距離、ν1;眼側レンズのア
ッベ数、ν2;視野レンズのアッベ数)、L;視野レン
ズと眼側レンズの主点間隔、として、次式のように表す
ことができる。 L(1+S)/f1(P+S)=1 ・・・(1−2)
【0014】この(1−2)式の妥当性は、例えば上述
のHタイプの倍率色収差の補正条件、 f1:L:f2=1:2:3 又は f1:L:f2=2:3:4 をこの(1−2)式から導くことができることからも明
らかである(視野レンズと眼側レンズは同一硝材である
ので、S=1)。
【0015】(1−2)式は、倍率色収差補正条件であ
るが、射出角が大きくなると、例えばディストーション
等の補正とのバランスをとるためには(1−2)式を厳
密に適用するのが好ましくない場合がある。そこで、倍
率色収差を他の収差とのバランスを良好に保ちつつ補正
するために条件式(1)の上限値と下限値を定めたので
ある。条件式(1)の下限を越えると、倍率色収差が補
正不足となり、下限を越えると補正過剰となる。
【0016】条件式(2)は、長いアイレリーフを確保
するための条件である。(1−2)式を満たし、接眼レ
ンズ系の入射瞳が∞の条件で、視野レンズと眼側レンズ
が薄肉レンズであるとして軸外近軸主光線の射出瞳位置
(アイポイント)を考える。ここで、(1−2)式を満
足し、軸外近軸主光線の視野レンズの入射高さhoと眼
側レンズの射出高さheの比he/hoを計算すると、
(2)式の右辺となる。薄肉系のアイレリーフ(ER)
は、これに接眼レンズ系全系の合成焦点距離fを掛けた
値、(he/ho)fで与えられる。すなわち、 ER=(he/ho)f=fS(1−1/P)/(1+S)・・・(2−2) である。但し、実際のレンズは厚みを持っており、また
射出角の大きいところではプラスのディストーションが
発生するため、実アイレリーフ(ER)はこの値より小
さくなる。よって0.4f以上の実アイレリーフを確保
するための必要条件が薄肉系のアイレリーフ0.5f以
上という(2)式である。
【0017】条件式(3)は、小型化の条件である。視
野レンズと眼側レンズの主点間隔Lが(1−2)式を満
たすとして、LをL0と置き換え左辺に残した形にする
と以下のようになる。 L0=f1(P+S)/(1+S) ・・・(1−3) 図10(A)に示すグラフの通り、薄肉系のアイレリー
フを大きくするにはPを大きくすればよいが、Pを大き
くすると上記(1−3)式及び図10(B)に示される
通り主点間隔L0も大きくなってしまう。視野レンズを
条件式(3)を満足するようなメニスカスレンズとする
と、視野レンズの眼側主点がレンズの物体側(眼側レン
ズから離れる方向)に移動するのでL0が大きくなった
としても実際のレンズ全長(視野レンズと眼側レンズと
の間隔)を小さく保つことができる。さらに、視野レン
ズを条件式(3)を満足するような形状にすることによ
りペッツバール和を小さくし像面湾曲を補正することも
可能になる。そこで、メニスカス視野レンズの形状を
(3)式によって規定し、正のパワーを保ちながら、視
野レンズの眼側の主点位置を物体側に移動させ、実際の
レンズ間隔を小さく保つと共に、併せてペッツバール和
を小さくし、像面湾曲を補正する。
【0018】条件式(3)の下限を越えると、r3、 r
4の曲率半径が小さくなりすぎ、射出角が大きくなると
コマ収差が発生する。上限を越えるとアイレリーフを長
くできなくなり、ペッツバール和も大きくなって像面湾
曲が大となる。
【0019】また、眼側レンズは少なくとも一面を光軸
からの距離が高くなるにつれレンズの厚みが近軸球面に
比べて厚くなる非球面とすることが望ましい。(2)式
の右辺の値が大きくなる、つまり眼側レンズの軸外主光
線の出射高さheが高くなると、特に眼側レンズの周辺
部のメリジオナル像面湾曲が大きくなると共に、ディス
トーションも大となる。眼側レンズの少なくとも一面を
上記のような非球面とすることにより、メリジオナル方
向のパワーを弱めて、このメリジオナル像面湾曲とディ
ストーションを補正することができる。
【0020】条件式(4)は、より長いアイレリーフを
確保する(ロングアイレリーフ化)ための条件である。
図10(A)に示すグラフの通り、Sが大きい方がアイ
レリーフを長くできることがわかる。条件式(4)を満
足することによりレンズ全長を抑えつつ0.5f以上の
実アイレリーフを確保することができる。図10(A)
のグラフから、例えばS=1のときはP=10でも薄肉
系のアイレリーフは0.45f程度にしかならないが、
S=1.9とするとP=10で0.59fとなることが
分かり、ロングアイレリーフ化が可能なことがわかる。
【0021】次に、本発明の具体的数値実施例を説明す
る。以下の実施例の表及び図面中、fは焦点距離、Bは
見かけ視界(半視界、゜)、ERはアイレリーフ(m
m)、Rはレンズ面の曲率半径、Dはレンズ厚またはレ
ンズ間隔、Nはレンズのd線の屈折率、νはレンズのd
線のアッベ数である。諸収差図中、d線、g線、c線
は、それぞれの波長における、球面収差によって示され
る色収差、倍率色収差、Sは、サジタルMは、メリディ
オナルを示している。回転対称非球面は次式で定義され
る。 x=Ch2/{1+[1-(1+K)C2h2]1/2}+A4h4+A6h6+A8h8 +A10h10
・・・ (Cは曲率(1/r)、hは光軸からの高さ、Kは円錐係数、
Ai はi次の非球面係数)
【0022】[実施例1]図1ないし図3は、本発明の
接眼レンズ系の第1の実施例を示す。図1は対物レンズ
系と組み合わせた光学構成図、図2は接眼レンズ系単独
のレンズ構成図、表1はそのレンズデータ、図3は図2
のレンズ系の諸収差図である。図2においてE.Pはア
イポイント(瞳位置)である。
【0023】
【表1】 f =20.00 B =20.0 ER =8.2(=0.41f) 面No. R D N ν 1 48.392 2.00 1.69680 55.5 2 -13.880 22.54 - - 3 -17.612 2.79 1.84666 23.8 4 -13.883 - - -
【0024】[実施例2]図4ないし図6は、本発明の
接眼レンズ系の第2の実施例を示す。図4は対物レンズ
系と組み合わせた光学構成図、図5は接眼レンズ系単独
のレンズ構成図、表2はそのレンズデータ、図6は図5
のレンズ系の諸収差図である。
【0025】
【表2】 f =20.00 B =20.0 ER =9.0(=0.45f) 面No. R D N ν 1 12.220 3.00 1.49176 57.4 2 -15.790 18.54 - - 3 -8.359 6.62 1.58547 29.9 4 -10.000 - - - *は回転対称非球面である。 非球面データ(記載のない非球面係数は0.00である)。 NO.2 K= 0.0 A4=0.2135 ×10-3
【0026】[実施例3]図7ないし図9は、本発明の
接眼レンズ系の第3の実施例を示す。図7は対物レンズ
系と組み合わせた光学構成図、図8は接眼レンズ系単独
のレンズ構成図、表3はそのレンズデータ、図9は図8
のレンズ系の諸収差図である。
【0027】
【表3】 f =20.00 B =20.0 ER =11.0(=0.55f) 面No. R D N ν 1 12.690 3.80 1.49176 57.4 2 -16.318 20.33 - - 3 -7.607 5.00 1.84666 23.8 4 -9.800 - - - *は回転対称非球面である。 非球面データ(記載のない非球面係数は0.00である)。 NO.1 K= 0.0 A4=-0.1676×10-3
【0028】表4は、各実施例の各条件式に対応する数
値を示す。
【表4】
【0029】表4から明らかなように、各実施例は条件
式(1)ないし(4)を満足し、諸収差図に示すよう
に、各収差も比較的よく補正されている。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、2枚構成という基本構
成は崩すことなく、0.4f以上のアイレリーフを持
ち、倍率色収差が良好に補正され、見かけ視界が40゜
程度と大きい接眼レンズ系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による接眼レンズ系の第1の実施例を示
す、対物レンズ系と組み合わせた状態のレンズ構成図で
ある。
【図2】図1の接眼レンズ系の単独のレンズ構成図であ
る。
【図3】図2の接眼レンズ系の諸収差図である。
【図4】本発明による接眼レンズ系の第2の実施例を示
す、対物レンズ系と組み合わせた状態のレンズ構成図で
ある。
【図5】図4の接眼レンズ系の単独のレンズ構成図であ
る。
【図6】図5の接眼レンズ系の諸収差図である。
【図7】本発明による接眼レンズ系の第3の実施例を示
す、対物レンズ系と組み合わせた状態のレンズ構成図で
ある。
【図8】図7の接眼レンズ系の単独のレンズ構成図であ
る。
【図9】図8の接眼レンズ系の諸収差図である。
【図10】(A)本発明による接眼レンズ系のSの値と
アイレリーフの大きさの関係を示すグラフ図である。 (B)本発明による接眼レンズ系のSの値と主点間隔の
関係を示すグラフ図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−297274(JP,A) 特開 平5−40221(JP,A) 特開 平5−2134(JP,A) 特開 平4−367813(JP,A) 特開 平4−171410(JP,A) 特開 平4−151116(JP,A) 特開 平3−150517(JP,A) 特開 平3−37612(JP,A) 特開 平3−37611(JP,A) 特開 平8−68948(JP,A) 特開 平10−111465(JP,A) 特開 平11−38330(JP,A) 特開 平11−249201(JP,A) 特開 平11−352417(JP,A) 特開 平6−222264(JP,A) 特開 昭62−8116(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 25/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 眼側に位置する正のパワーの眼側レンズ
    と、物体側に位置する正のパワーの視野レンズとの2枚
    で構成され、この眼側レンズと視野レンズの間に対物レ
    ンズ系の中間像を位置させる内焦点式の接眼レンズ系に
    おいて、 次の条件式(1)、(2)を満足することを特徴とする
    接眼レンズ系。 (1)0.8<L(1+S)/f1(P+S)<1.05 (2)0.5<S(1−1/P)/(1+S) 但し、 S=ν1/ν2、 P=f2/f1、 f1;眼側レンズの焦点距離、 f2;視野レンズの焦点距離、 ν1;眼側レンズのアッベ数、 ν2;視野レンズのアッベ数、 L;視野レンズと眼側レンズの主点間隔。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の接眼レンズ系において、
    視野レンズは物体側に凸のメニスカスレンズであり、次
    の条件式(3)を満足する接眼レンズ系。 (3)0.7<r3/r4<1.4 但し、 r3;視野レンズの眼側の面の曲率半径、 r4;視野レンズの物体側の面の曲率半径。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の接眼レンズ系にお
    いて、眼側レンズは、その少なくとも一面が光軸からの
    距離が高くなるにつれレンズの厚みが近軸球面に比べて
    厚くなる非球面からなっている接眼レンズ系。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項記載の
    接眼レンズ系において、次の条件式(4)を満足する接
    眼レンズ系。 (4)1.9<S
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