JP4164791B2 - 接眼レンズ - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、双眼鏡や望遠鏡、顕微鏡などの観察光学系に使用される接眼レンズ及び光学器械に関する。
【0002】
【従来技術】
例えば望遠鏡、双眼鏡、顕微鏡等においては、対物レンズにより形成された実像を更に拡大して観察するために接眼レンズが使用されている。これら接眼レンズでは、観察する画角に亘って各収差が良好に補正されていることはいうまでもなく、更に、快適に観察を行うために十分な長さのアイレリーフ(接眼レンズの最も目側のレンズとアイポイントとの軸上間隔)が要求される。
【0003】
一般的な接眼レンズでは、アイレリーフとしてレンズ系全体の軸上長さの80%程度の長さしか確保することが出来ないので、焦点距離の短い接眼レンズでは十分なアイレリーフを得る事が出来ない。また、見かけ視界を一定の大きさに保ったままアイレリーフを大きくすれば、目側のレンズ系の口径の増大を招く。その結果、視野周辺光束の収差、特に非点収差及び歪曲収差が急激に悪化することも良く知られている。
【0004】
このようなことから、例えば特開平9−90246に開示されているように、物体側に負レンズ群を、目側に正レンズ群を配置し、その間に視野絞りを有する構成の接眼レンズが知られている。
【0005】
特開平9−90246に開示されているこの種の構成の接眼レンズでは、物体側に負レンズ群を配することによりアイレリーフを長く確保している。しかも、パワー(屈折力)の強い負レンズ群を有することにより、ペッツバール和を小さくすることができ、像面湾曲収差を良好に補正する条件を備えている。このタイプの接眼レンズでは、物体側の負レンズ群の焦点距離と目側の正レンズ群の焦点距離との比率が1:1に近い方がペッツバール和を小さくすることができ、像面湾曲等の収差の補正に有利である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、焦点距離の比率が1:1の状態で、物体側の負レンズ群の焦点距離を大きくすると接眼レンズの全長が著しく長くなるという問題がある。逆に、物体側の負レンズの焦点距離を短くすると目側の正レンズ群の焦点距離も短くなり、収差補正及びアイレリーフの確保の点から不利になるという問題がある。
【0007】
なお、特開平9−90246に開示の接眼レンズでは、収差補正、アイレリーフの確保の点では満足しているものの、物体側の負レンズ群と目側の正レンズ群の間隔を十分に取った構成になっているため、コンパクトさの点ではまだ十分ではなかった。
【0008】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、十分に広い画角に亘って各収差が良好に補正され、レンズ系全体の焦点距離よりも大きいアイレリーフを有し、非常にコンパクトな構成の接眼レンズを提供する事を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明においては、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群G2とを備えて接眼レンズが構成され、第2レンズ群G2の物体側焦点面は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に位置し、第2レンズ群G2は、物体側から順に、正の単レンズG21Aと、物体側に凹面を向けた貼合わせレンズG21Bと、少なくとも1枚の正の単レンズを有し且つ全体として正の屈折力を有するレンズ群G22とを備える。そして、レンズ系全体の焦点距離をfとし、第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、第2レンズ群G2の焦点距離をf2とし、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔をDとしたとき、次の条件式(1),(2),(3)を満足するように接眼レンズが構成される。
【0010】
【数1】
−3.3≦ f1/f ≦ −1.1 ・・・(1)
0.4 ≦ D/f ≦ 1 ・・・(2)
−2.8≦ f1/f2 ≦ −1 ・・・(3)
但し、f : レンズ系全体の焦点距離
f1 : 第1レンズ群G1の焦点距離
f2 : 第2レンズ群G2の焦点距離
D : 第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の軸上空気間隔
【0011】
上述のような本発明の接眼レンズの構成において、各レンズ群の関係について述べる。まず、第1レンズ群G1の焦点距離f1を一定に保ったまま第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔Dを大きくすると、第2レンズ群G2の焦点距離f2は大きくなるので、アイレリーフおよびペッツバール和について有利に働く。
【0012】
しかしながら、この場合、軸上空気間隔Dが大きくなればなるほど全長が大きくなり、また第2レンズ群G2のレンズ径の急激な増大を招いてしまう。一方、第2レンズ群G2の焦点距離f2を一定に保ったまま軸上空気間隔Dを大きくすると、第1レンズ群G1の焦点距離f1が大きくなるので、ペッツバール和が増大して像面湾曲収差等の補正が困難になってしまう。
【0013】
そこで、本発明においては、上記条件式(1)〜(3)を満足するように、各レンズ群の焦点距離f,f1,f2と軸状空気間隔Dとを設定している。
【0014】
しかしながら、近年、レンズ径の増大を抑えたまま、より長いアイレリーフおよび見かけ視界が要求されることがある。その場合、第2レンズ群に含まれるG21Bの物体側の面を凹面とし、下記条件式(4)を満足するようにレンズ群G21Aの焦点距離を設定すると良い。
【0015】
【数2】
1 ≦ f21A/f2 ≦ 2.8 ・・・(4)
但し、f21A : レンズ群G21Aの焦点距
【0016】
一方、上記条件式(1)は、第1レンズ群G1の焦点距離f1と接眼レンズ全体の焦点距離fとの比率を規程するものである。条件式(1)の下限値を下まわると、接眼レンズのペッツバール和が増大して、像面湾曲収差や非点収差の補正が十分に行えなくなってしまう。
【0017】
逆に、条件式(1)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1の発散作用が強くなりすぎて、第2レンズ群G2のレンズ径の増大を招き好ましくない。なお、条件式(1)の下限値を−2.6とすれば良く、更には下限値を−2.3とするとより良好な結果が得られる。
【0018】
条件式(2)は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上空気間隔Dを規定するものである。条件式(2)の下限値を下回ると、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との空気間隔が狭くなり各レンズ群が像面に近づくので、レンズ面の傷やゴミが観察像とともに見えてしまい好ましくない。
【0019】
また、条件式(2)の条件値を上回ると、全長が大きくなり過ぎてしまい、本発明の目的であるコンパクト性が失われるので好ましくない。なお、条件式(2)の下限値を0.4とし上限値を1.6とすれば、さらに好ましくは上限値を1にすれば、よりコンパクトの点で良好な結果が得られる。
【0020】
条件式(3)は、第1レンズ群G1の焦点距離f1と第2レンズ群G2の焦点距離f2との比率を規定するものである。条件式(3)の下限値を下回ると、ペッツバール和が増大して像面湾曲収差等の補正が困難になるので好ましくない。また、条件式(3)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1の焦点距離f1が短くなり、第1レンズ群G1での屈折力負担が大きくなる。その結果、第1レンズ群G1で発生する収差が大きすぎて、第2レンズ群G2での収差補正がもはや困難になってしまう。
【0021】
ここで、第1レンズ群G1の焦点距離f1および第2レンズ群G2の焦点距離f2が十分大きな値となるようなパワー配分にすれば、第1レンズ群G1の負担が小さいように思われる。しかしながら、この場合、軸上空気間隔Dが急激に増大して、コンパクト性が失われるので好ましくない。
【0022】
なお、条件式(3)の下限値を−2.2とすれば、より好ましい結果が得られる。
【0023】
条件式(4)は第2レンズ群G2に含まれるレンズ群G21Aの焦点距離F21Aと、第2レンズ群G2の焦点距離F2の比率を規定するものである。
【0024】
本発明はG21Bの対物側の面を凹面にしている。こうすることにより、第2レンズ群G2の後側主点を後方(眼側)に移動することができ、アイレリーフを長くすることに有効である。
【0025】
しかしながら、G21Bの対物側の面を凹面にする事により、この面での発散作用で光束がはね上げられ、以降のレンズ径の増大を招いてしまう。そこで、条件式(4)を満足することで、光束を適度に下げることができ、レンズ径の増大を抑える事ができる。条件式(4)の下限値を下回ると、単レンズからなるレンズ群G21Aの屈折力が大きくなりすぎてしまい、ここで発生する収差が大きくなり、第2レンズ群全体での収差補正が困難になり、好ましくない。
【0026】
また、条件式(4)の上限値を上回ると、レンズ群G21Aによる光束を下げる効果があまり得られず、レンズ径の増大を招き好ましくない。
【0027】
なお、条件式(4)の下限値を1.2とすればより好ましい結果が得られる。さらに、レンズ群G21Bの屈折力を負にすれば、ペッツバール和が小さくなり、像面湾曲収差等の補正に有利に働き好ましい。しかしながら、G21Bの屈折力を負にしなくとも、大きな正の屈折力或いは無限大であってもペッツバール和の減少には有効である。
【0028】
また、本発明の接眼レンズに非球面形状を採用することにより、歪曲収差を良好に補正することが可能になる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明における第1〜第5実施形態に係る接眼レンズの構成を、それぞれ図1,3,5,7,9に示している。これらの図に示すように、いずれの実施形態においても、この接眼レンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群G2とを備え、第2レンズ群G2の物体側焦点面は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間に位置し、第2レンズ群G2は、物体側から順に、正の単レンズG21Aと、物体側に凹面を向けた貼合わせレンズG21Bと、少なくとも1枚の正の単レンズを有し且つ全体として正の屈折力を有するレンズ群G22とを備えている。各図中のEPはアイポイント、※印を付した面は非球面を表す。
【0030】
また、各実施形態における接眼レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を図2,4,6,8,10に示している。これらに示す各収差はアイポイント側から光線(d線)を入射したときの結像収差で、非点収差図中の実線はサジタル像面を、破線はメリジオナル像面を、また各図中FNは接眼レンズのFナンバーを表し、ωは接眼レンズの見掛け視界の半分の画角を表す。
【0031】
【第1実施形態】
第1実施形態に係る接眼レンズ構成を図1に示しているが、そのレンズ諸元は下記表1のとおりである。この諸元中、Noは物体側からのレンズ面の番号、Rはレンズ面の曲率半径、dはレンズ面間隔、ndはd線に対する屈折率、νdはd線に対するアッベ数、fは全体の焦点距離、Iはアイレリーフの長さであり、これについては、以下の各実施形態について共通である。また、この接眼レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を図2に示している。これらから分かるように、アイレリーフI=16mmが得られるとともに各収差も良好に補正される。
【0032】
【表1】
No R d nd νd
1 -22.8 1.0 1.517 64.1
2 11.4 2.6 1.805 25.4
3 15.3 8.3
4 254.5 6.6 1.620 60.1
5 -16.6 0.2
6 -47.0 1.5 1.805 25.4
7 21.6 7.4 1.620 60.1
8 -37.7 0.2
9 47.5 4.7 1.589 61.1
10 -47.5 0.2
11 21.6 4.3 1.589 61.1
12 175.0
f=11.8
2ω=65°
I = 16mm
f1/f = -1.68
D/f = 0.7
f1/f2 = -1.37
f21A/f2 = 2.2
【0033】
【第2実施形態】
第2実施形態に係る接眼レンズ構成を図3に示しており、そのレンズ諸元は下記表2のとおりである。また、この接眼レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を図4に示している。これらから分かるように、アイレリーフI=16mmが得られるとともに各収差も良好に補正される。
【0034】
【表2】
No R d nd νd
1 -22.0 1.0 1.517 64.1
2 13.3 2.1 1.805 25.4
3 16.5 8.1
4 121.0 7.2 1.620 60.1
5 -16.7 0.2
6 -43.0 1.5 1.805 25.4
7 20.0 8.8 1.620 60.1
8 -27.9 0.2
9 32.2 3.8 1.589 61.1
10 0.0 0.2
11 21.6 4.3 1.589 61.1
12 175.0
f=11.8
2ω=65°
I = 16mm
f1/f = -1.65
D/f = 0.69
f/f2 = -1.33
f21A/f2 = 1.64
【0035】
【第3実施形態】
第3実施形態に係る接眼レンズ構成を図5に示しており、そのレンズ諸元は下記表3のとおりである。また、この接眼レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を図6に示している。これらから分かるように、アイレリーフI=16mmが得られるとともに各収差も良好に補正される。
【0036】
【表3】
No R d nd νd
1 -24.5 1.0 1.517 64.1
2 11.4 2.6 1.805 25.4
3 14.8 9.2
4 -70.9 6.0 1.620 60.1
5 -15.1 0.2
6 -97.1 1.5 1.805 25.4
7 19.1 9.0 1.620 60.1
8 -26.0 0.2
9 20.4 6.5 1.589 61.1
10 -77.7 0.2
f=11.8
2ω=65°
I = 16mm
f1/f = -1.7
D/f = 0.78
f1/f2 = -1.4
f21A/f2 = 2.0
【0037】
【第4実施形態】
第4実施形態に係る接眼レンズ構成を図7に示しており、そのレンズ諸元は下記表4のとおりである。また、この接眼レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を図8に示している。これらから分かるように、アイレリーフI=16mmが得られるとともに各収差も良好に補正される。
【0038】
【表4】
No R d nd νd
1 -23.1 1.0 1.517 64.1
2 11.4 2.6 1.805 25.4
3 15.2 8.0
4 236.2 7.0 1.491 57.6
* 5 -14.5 0.2
6 -102.9 1.5 1.805 25.4
7 18.7 9.3 1.620 60.1
8 -24.2 0.2
9 20.8 6.5 1.589 61.1
10 -76.6
f=11.8
2ω=65°
I = 16mm
f1/f = -1.7
D/f = 0.68
f1/f2 = -1.4
f21A/f2 = 1.9
【0039】
この第4実施形態に係る接眼レンズは非球面形状を採用しており、そのレンズ面を※印を付して示しており、レンズ面5が非球面である。上記レンズ諸元における非球面のレンズ面5における曲率半径Rは、非球面の頂点曲率半径を表す。この非球面は下記の式(5)で表される回転対称非球面である。レンズ面5の非球面データは下記表5のようになる。但し本発明の非球面の形状が、次式によって表される形状に限定されることを意味する物ではない。
【0040】
【数3】
X=C0Y2/(1+√(1−kC0 2Y2))+C4Y4+C6Y6+C8Y8+C10Y10 ・・・(5)
但し、X :非球面の頂点から光軸方向に測った距離
Y :非球面の頂点を通る光軸からの高さ
k :円錐定数
C0:1/R(R=非球面の頂点曲率半径)
C2:2次の非球面定数
C4:4次の非球面定数
C6:6次の非球面定数
C8:8次の非球面定数
C10:10次の非球面定数
【0041】
【表5】
K = 0.8
C2 = 0.00
C4 = 0.22×10-4
C6 = -0.11×10-7
C8 = 0.57×10-10
C10 = -0.38×10-11
【0042】
【第5実施形態】
第5実施形態に係る接眼レンズ構成を図9に示しており、そのレンズ諸元は下記表6のとおりである。また、この接眼レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を図10に示している。これらから分かるように、アイレリーフI=15mmが得られるとともに各収差も良好に補正される。
【0043】
【表6】
No R d nd νd
1 -18.5 1.0 1.517 64.1
2 12.2 2.3 1.805 25.4
3 22.4 7.26
4 -59.1 3.3 1.620 60.1
5 -15.9 0.2
6 -77.0 1.5 1.805 25.4
7 16.6 5.8 1.620 60.1
8 -37.7 0.2
9 26.2 2.9 1.620 60.1
10 500.0 0.2
11 18.4 3.7 1.589 61.1
12 -631.5
f=11.3
2ω=54°
I = 15mm
f1/f = -2.2
D/f = 0.64
f1/f2 = -2.0
f21A/f2 = 2.7
【0044】
以上、本発明に係る好ましい実施形態を説明したが、本発明は、本明細書中に記載されている実施の形態や図面に示される形状に限定されるものではなく、非球面の位置や形状、面数、硝材(プラスチック等でも良い)などの構成は、本発明の趣旨に合った様々な構成をとることができる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって広い見掛け視界と、アイレリーフが接眼レンズ系全体の焦点距離の100%以上を有し、コンパクト性に優れ、なおかつ諸収差、特に歪曲収差が良好に補正された接眼レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る接眼レンズ構成を示すレンズ配置図である。
【図2】上記第1実施形態に係る接眼レンズの収差図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る接眼レンズ構成を示すレンズ配置図である。
【図4】上記第2実施形態に係る接眼レンズの収差図である。
【図5】本発明の第3実施形態に係る接眼レンズ構成を示すレンズ配置図である。
【図6】上記第3実施形態に係る接眼レンズの収差図である。
【図7】本発明の第4実施形態に係る接眼レンズ構成を示すレンズ配置図である。
【図8】上記第4実施形態に係る接眼レンズの収差図である。
【図9】本発明の第5実施形態に係る接眼レンズ構成を示すレンズ配置図である。
【図10】上記第5実施形態に係る接眼レンズの収差図である。
【符号の説明】
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
EP アイポイント
Claims (6)
- 物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第1レンズ群G1と、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群G2とを備え、
前記第2レンズ群G2の物体側焦点面は、前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との間に位置し、
前記第2レンズ群G2は、物体側から順に、正の単レンズG21Aと、物体側に凹面を向けた貼合わせレンズG21Bと、少なくとも1枚の正の単レンズを有し且つ全体として正の屈折力を有するレンズ群G22とを備え、
レンズ系全体の焦点距離をfとし、前記第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、前記第2レンズ群G2の焦点距離をf2とし、前記第1レンズ群G1と前記第2レンズ群G2との軸上空気間隔をDとしたとき、
−3.3≦f1/f≦−1.1
0.4≦D/f≦1
−2.8≦f1/f2≦−1
の条件を満足することを特徴とする接眼レンズ。 - 前記レンズ群G22は、物体側に凸面を向けた正の単レンズからなる事を特徴とする請求項1に記載の接眼レンズ。
- 前記レンズ群G22は、物体側に凸面を向けた2枚の正の単レンズからなる事を特徴とする請求項1に記載の接眼レンズ。
- 前記レンズ群G21Aは、前記レンズ群G21Aの焦点距離をf21Aとしたとき、
1≦f21A/f2≦2.8
の条件を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の接眼レンズ。 - 前記レンズ群G1は、両凹の貼合せレンズからなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の接眼レンズ。
- 前記接眼レンズにおいて、少なくとも1面が非球面形状であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の接眼レンズ。
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