JP4091284B2

JP4091284B2 - 接眼レンズ系

Info

Publication number: JP4091284B2
Application number: JP2001321464A
Authority: JP
Inventors: 守康金井
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP2003121760A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、対物レンズと組み合わせて用いられる接眼レンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
対物レンズと組み合わせて望遠鏡や双眼鏡に用いられる接眼レンズ系において像面湾曲と非点収差を補正する場合には、視野絞り位置よりも物体側にフィールドフラットナーを配置してペッツバール和を補正する方法が一般に採られている。このような従来例は、例えば、特開昭57-108822号公報、特開平8-5937号公報、特開平7-333526号公報及び特開平8-5938号公報に開示されている。
【０００３】
特開昭57-108822号公報では、一枚のメニスカスレンズによって対物レンズによる像を縮小するガリレイ系をフィールドフラットナーとして用いており、特開平8-5937号公報では、弱いパワーを持つ１枚のメニスカスレンズによって対物レンズによる像を拡大するレンズ系をフィールドフラットナーとして用いている。また、特開平7-333526号公報及び特開平8-5938号公報では、フィールドフラットナーとして、負正の２枚のレンズによって対物レンズによる像を拡大する、合成パワーの弱いレンズ系が用いられている。いずれの従来例でもフィールドフラットナーのパワーを弱く又はゼロに設定することで、フィールドフラットナーの有無による対物レンズの射出瞳位置の変化を小さく押さえ、非点収差や歪曲収差の補正とアイレリーフの確保をおこなっている。
【０００４】
しかしながら、上述した従来例ではいずれも、フィールドフラットナーが対物レンズによる像を大幅に縮小又は拡大してしまう。このため、フィールドフラットナーを含む接眼レンズ系全体の合成焦点距離ｆが１８〜２５mm程度の接眼レンズ系に適用すると、フィールドフラットナーが対物レンズによる像を縮小している場合には、視野絞りより眼側の光学系の焦点距離ｆｅが短くなりすぎるので、アイレリーフ不足となる。一方、フィールドフラットナーが対物レンズによる像を拡大している場合には、逆に、視野絞りより眼側の光学系の焦点距離ｆｅが長くなりすぎるので、接眼レンズ系の大型化を招いてしまう。従って、単に従来の接眼レンズ系の焦点距離をスケーリングするだけでは適用できず、全く新たな光学設計が必要となる。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、必要十分なアイレリーフを持ち、コンパクトで像面湾曲と非点収差を良好に補正可能な接眼レンズ系を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、物体側から順に、物体側に凸面を有するメニスカスレンズと少なくとも接眼側に凸面を有するレンズとからなるフィールドフラットナーと、視野絞りと、正のパワーを有する正レンズ群とから構成され、次の条件式（１）を満足することを特徴としている。
（１）０．１＜ｄ ₁ ／（ｒ ₁ ×ｎ ₁ ）＜０．４
但し、
ｄ ₁ ；物体側に凸面を有するメニスカスレンズのレンズ厚、
ｒ ₁ ；物体側に凸面を有するメニスカスレンズの凸面の曲率半径、
ｎ ₁ ；物体側に凸面を有するメニスカスレンズの屈折率、
である。
【０００７】
上記構成によれば、最少レンズ枚数でペッツバール和を補正することができ、像面湾曲を良好に補正することができる。
【０００９】
接眼レンズ系において、フィールドフラットナーを構成する２枚のレンズは、同一形状とすることができる。この場合には、各レンズの少なくとも１面が非球面であれば、非球面により、周辺部で急激に発生する非点収差及びコマ収差を補正することができる。
【００１０】
さらに接眼レンズ系は、次の条件式（２）及び（３）を満足することが好ましい。
（２）０．８５＜ｍ_F＜１．１５
（３）｜ｆ／ｆ_F｜＜０．２
但し、
ｍ_F；中間像を像点とした時のフィールドフラットナーの横倍率、
ｆ；接眼レンズ系全系の合成焦点距離
ｆ_F；フィールドフラットナーの合成焦点距離、
中間像；接眼レンズ系から−１ディオプターの光束を射出する時の物点の位置、である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の接眼レンズ系の構成を示している。接眼レンズ系１は、物体側から順に、像面湾曲を補正するフィールドフラットナー１０と、視野絞り２０と、正のパワーを有する正レンズ群３０とから構成されている。
【００１２】
像面平坦化の為にペッツバール和を補正するには、強い負のパワーを持つ面が必要である。例えばトリプレットやダブルガウスなど、ペッツバール和を良好に補正できる写真用レンズでは、一定の間隔を隔ててレンズが正・負・正の構成で配置されている。本発明は、該レンズ配置を写真用レンズとは全く異なる接眼レンズ系に応用したもので、しかもトリプレットの３枚より少ないレンズ枚数で、ペッツバール和を補正することに特徴を有している。別言すれば、基本的に正・負・正の構成を面単位でとるようにフィールドフラットナーを構成したことに特徴がある。ここで、面単位で正・負・正の構成をとるためには、少なくとも３つの屈折面を有していればよく、２枚のレンズ（４つの屈折面）で構成できる。そして、物体側の第１面を正のパワー（物体側に凸）、第４面も正のパワー（目側に凸）、第２、第３面のうち少なくとも１面を負のパワーとすればよい。そこで、本実施形態のフィールドフラットナー１０は、物体側より順に、物体側に凸面を有するメニスカスレンズ１０Ｌと、少なくとも眼側に凸面を有するレンズ（メニスカスレンズ１０Ｒ）とから構成されている。
【００１３】
メニスカスレンズ１０Ｌと１０Ｒは、同一形状をなし、互いの凹面が向き合うよう配置されている。このように同一形状のレンズを相向かいに配置させてフィールドフラットナーを構成する場合には、各レンズの少なくとも１面が非球面であると、非球面により周辺部で急激に発生する非点収差及びコマ収差を補正することができる。非球面は、物体側の面と眼側の面のどちらに用いても補正可能である。
【００１４】
条件式（１）は、物体側に凸面を有するメニスカスレンズの接眼側の面（第２面）への入射高さを規定したものである。条件式（１）の下限を超えると、第２面への入射高さを低く保つことができなくなるため、ペッツバール和の補正が不十分となり、像面湾曲の補正が十分に行えなくなる。また条件式（１）の上限を超えると、第２面の負のパワーが強くなり過ぎるため、球面収差及びコマ収差の補正が困難になる。
【００１５】
ところで、接眼レンズ系の入射瞳位置に対する対物レンズの射出瞳位置は、通常、接眼レンズ系の焦点距離に対して十分大きい。このような対物レンズと組み合わせて使われる、接眼レンズ系のアイレリーフは、視野絞りよりも眼側の光学系の焦点距離をｆｅとすると、比較的長いもので０．８〜０．９ｆｅ程度である。一方、接眼レンズ系に必要なアイレリーフは、通常、裸眼の人で１２ｍｍ〜１８ｍｍ程度、眼鏡使用者で１６ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。したがって、より長いアイレリーフを必要とする眼鏡使用者を考慮すれば、アイレリーフはレンズを支える枠体等の存在を考慮すると０．８〜０．９ｆｅ程度であると考えられるから、フィールドフラットナーを持つ接眼レンズ系においても、視野絞りよりも眼側に配置する正レンズ群の焦点距離ｆｅを１８ｍｍ〜２５ｍｍ程度にすることが好ましい。言い換えれば、正レンズ群の焦点距離ｆｅが１８ｍｍより小さければ必要なアイレリーフを確保することが困難になり、また２５ｍｍより大きくなりすぎればレンズが大径化してしまう。
一方、上述したようにペッツバール和を補正して像面湾曲と非点収差を良好に保つには、視野絞りよりも物体側に、いわゆるフィールドフラットナーとしてはたらくレンズ群が必要となるが、フィールドフラットナーを含む接眼レンズ系全体の合成焦点距離ｆが１８ｍｍ〜２５ｍｍ程度のもので必要十分なアイレリーフと良好な性能を実現するためには、フィールドフラットナーの倍率を等倍付近に保たなければならない。
【００１６】
条件式（２）は、フィールドフラットナーの倍率を規定したものである。条件式（２）の下限を超えると、必要十分なアイレリーフを得ることができない。また条件式（２）の上限を超えると、必要十分なアイレリーフを得ることはできるが、正レンズ群のレンズ径が大きくなり、接眼レンズ系全体が大型化してしまう。
【００１７】
条件式（３）は、フィールドフラットナーのパワーを規定したものである。条件式（３）の上限を超えると、フィールドフラットナーのパワーが強くなりすぎるため、入射瞳位置が近くなりすぎてアイレリーフが適切に保てず、しかも非点収差や歪曲収差が増大する。
【００１８】
この条件式（２）及び（３）を満足することにより、必要十分なアイレリーフを確保しつつ良好な性能を維持することができる。
【００１９】
次に具体的な数値実施例を示す。いずれの実施例の接眼レンズ系も、物体側から順に、メニスカスレンズ１１（面Ｎｏ．１、２）及びメニスカスレンズ１２（面Ｎｏ．３、４）からなるフィールドフラットナー１０’と、視野絞り２０と、正レンズ群３０（面Ｎｏ．５、６、７、８、９（１０、１１））とから構成されている。諸収差図中、球面収差で表される色収差（軸上色収差）図及び倍率色収差図中のｄ線、ｇ線、ｃ線、Ｆ線、ｅ線はそれぞれの波長に対する収差であり、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナル、ＥＲは瞳径、Ｂは射出角（半角）である。また、表中のｆは接眼レンズ全系の合成焦点距離、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚、ｎは屈折率、νはアッベ数を示す。なお、中間像位置は、接眼レンズ系から−１ディオプターの光束を射出する時の物点の位置である。
回転対称非球面は次式で定義される。
x=cy²/[1+[1-(1+K)c²y²]^1/2]+A4y⁴+A6y⁶+A8y⁸ +A10y¹⁰+A12y¹²・・・
（但し、ｃは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・・・は各次数の非球面係数）
【００２０】
[実施例１]
図２、図３は本発明の接眼レンズ系の第１実施例を示している。図２はレンズ構成図、図３はその諸収差図、表１はその数値データである。
【００２１】
【表１】
ｆ = 22.00
視野絞り位置 4面より後方 3.76
アイレリーフ 17.5
射出角２B＝50°
瞳径 φ5.6
中間像位置 4面より後方 5.82
面ＮＯ．ｒｄｎ ν
1 13.952 6.119 1.78472 25.7
2 10.602 6.431 ‐ ‐
3 -13.576 6.799 1.78472 25.7
4 -15.731 23.705 ‐ ‐
5 -72.061 5.186 1.72000 50.2
6 -25.428 0.576 ‐ ‐
7 27.321 10.810 1.65844 50.9
8 -19.776 1.844 1.76182 26.6
9 -121.224 ‐ ‐ ‐
【００２２】
［実施例２］
図４、図５は本発明の接眼レンズの第２実施例を示している。図４はレンズ構成図、図５はその諸収差図、表２はその数値データである。なお、メニスカスレンズ１１とメニスカスレンズ１２は共通使用であり、各面は非球面で構成されている。このように非球面を使用することで、周辺部で急激に発生するコマ収差、非点収差を補正し広い射出角（２β＝６０°）を確保している。
【００２３】
【表２】
ｆ = 20.00
視野絞り位置 4面より後方 6.00
アイレリーフ 18.0
射出角２B＝60°
瞳径 φ5.0
中間像位置 4面より後方 9.13
面NO. ｒｄｎ ν
1* 14.408 4.912 1.58547 29.9
2* 12.239 9.332 ‐ ‐
3* -12.239 4.912 1.58547 29.9
4* -14.408 17.090 ‐ ‐
5 -20.300 8.132 1.51633 64.1
6 -18.767 0.508 ‐ ‐
7 129.917 1.830 1.80518 25.4
8 22.910 12.085 1.69680 55.5
9 -38.839 0.508 ‐ ‐
10 18.767 5.591 1.60311 60.7
11 41.076 ‐ ‐ ‐
*は非球面
非球面データ
面NO. K A4 A6 A8
1 0 0 -0.39309×10^-7-0.13543×10^-8
2 0 0 -0.19651×10^-6-0.44989×10^-8
3 0 0 0.19651×10^-6 0.44989×10^-8
4 0 0 0.39309×10^-7 0.13543×10^-8
【００２４】
［実施例３］
図６、図７は本発明の接眼レンズの第３実施例を示している。図６はレンズ構成図、図７はその諸収差図、表３はその数値データである。なお、メニスカスレンズ１１とメニスカスレンズ１２は共通使用である。
【００２５】
【表３】
ｆ = 21.00
視野絞り位置 4面より後方 3.50
アイレリーフ 19.0
射出角２β＝50°
瞳径 φ5.0
中間像位置 4面より後方 5.50
面NO. ｒｄｎ ν
1 12.103 3.97 1.80518 25.4
2 10.452 9.24 ‐ ‐
3 -10.452 3.97 1.80518 25.4
4 -12.103 14.15 ‐ ‐
5 -16.304 3.62 1.58913 61.2
6 -17.276 0.50 ‐ ‐
7 -568.774 1.50 1.67270 32.1
8 19.925 11.00 1.58913 61.2
9 -25.160 0.50 ‐ ‐
10 25.552 5.50 1.58913 61.2
11 -298.200 ‐ ‐ ‐
【００２６】
各条件式の各実施例に対する値を表４に示す。
【表４】
実施例１実施例２実施例３
条件式（１） 0.252 0.215 0.182
条件式（２） 1.027 1.039 0.981
条件式（３） 0.006 0.042 0.027
【００２７】
表４からも明らかなように、実施例１ないし実施例３の数値は、条件式（１）ないし（３）を満足している。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、必要十分なアイレリーフを持ち、コンパクトで像面湾曲と非点収差を良好に補正可能な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】本発明の接眼レンズ系のレンズ構成図である。
【図２】本発明の接眼レンズ系の実施例１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】本発明の接眼レンズ系の実施例２のレンズ構成図である。
【図５】図４の接眼レンズ系の諸収差図である。
【図６】本発明の接眼レンズ系の実施例３のレンズ構成図である。
【図７】図６の接眼レンズ系の諸収差図である。
【符号の説明】
１０１０’ フィールドフラットナー
１０Ｌメニスカスレンズ
１０Ｒメニスカスレンズ
１１１２メニスカスレンズ
２０視野絞り
３０正レンズ群

Claims

物体側から順に、物体側に凸面を有するメニスカスレンズと少なくとも眼側に凸面を有するレンズとからなるフィールドフラットナーと；視野絞りと；正のパワーを有する正レンズ群と；から構成され、次の条件式（１）を満足することを特徴とする接眼レンズ系。
（１）０．１＜ｄ ₁ ／（ｒ ₁ ×ｎ ₁ ）＜０．４
但し、
ｄ ₁ ；物体側に凸面を有するメニスカスレンズのレンズ厚、
ｒ ₁ ；物体側に凸面を有するメニスカスレンズの凸面の曲率半径、
ｎ ₁ ；物体側に凸面を有するメニスカスレンズの屈折率。
請求項１記載の接眼レンズ系において、フィールドフラットナーを構成する２枚のレンズは、同一形状をなしている接眼レンズ系。
請求項１または２記載の接眼レンズ系において、フィールドフラットナーを構成する２枚のレンズはそれぞれ、少なくとも１面が非球面である接眼レンズ系。
請求項１ないし３のいずれか一項記載の接眼レンズ系において、次の条件式（２）、（３）を満足する接眼レンズ系。
（２）０．８５＜ｍ_F＜１．１５
（３）｜ｆ／ｆ_F｜＜０．２
但し、
ｍ_F；中間像を像点とした時のフィールドフラットナーの横倍率、
ｆ；接眼レンズ系全系の合成焦点距離、
ｆ_F；フィールドフラットナーの合成焦点距離、
中間像；接眼レンズ系から−１ディオプターの光束を射出する時の物点の位置。