JP4234984B2 - 接眼レンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば双眼鏡に使用される接眼レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、対物レンズ系によって形成された物体像を拡大観察するための接眼レンズが知られている。このような接眼レンズは、例えば双眼鏡に用いられる。このような双眼鏡用の接眼レンズとしては、例えばカール・ツァイス社の接眼レンズが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。このカール・ツァイス社の接眼レンズは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズとからなる正の接合レンズと、２枚の正レンズと、正レンズと観察側に凹面を向けた負レンズとからなる接合正レンズとを含む構成であり、比較的、見掛け視界が大きい。さらに、接眼レンズにおける最も観察側の面と瞳位置との距離、すなわちアイレリーフが比較的長く、約０．８ｆである。
【０００３】
【非特許文献１】
吉田正太郎著「天文アマチュアのための望遠鏡光学・屈折編」誠文堂
新光社、１９８９年１２月１０日、ｐ．２２０−２２３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の接眼レンズは、双眼鏡に適用される場合、中心領域では十分な性能を有しているものの、見掛け視界を６０°以上とした場合の視野周辺領域では収差補正が不十分であり、特に歪曲収差が大きい。また、双眼鏡としての使いやすさを向上し、全視野の観察を容易に行うことができるようにするため、さらにアイレリーフを長く（例えば、接眼レンズ全体の焦点距離よりも長く）することが望まれる。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来に比べてより長いアイレリーフを確保しつつ、良好に諸収差が補正され、大きな見掛け視界であっても観察者がより快適な観察を行うことができる接眼レンズを提供することにある。
【０００６】
本発明による接眼レンズは、物体側から順に、第１の負レンズと、負の接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、第１の正レンズと、観察側に凹面を向けた正の接合レンズとからなり、負の接合レンズが、物体側から順に第２の正レンズと、両凹形状または物体側に凹面を向けた平凹形状を有する第２の負レンズとによって構成されている。さらに、第１の負レンズと第２の正レンズとの間に焦点面、すなわち、接眼レンズ全系の焦点位置を含み、かつ光軸に直交する面を有するように構成されている。
【０００７】
本発明による接眼レンズでは、以上の基本構成により、特に双眼鏡に適した性能が得られる。すなわち、接眼レンズ全系の焦点位置よりも物体側に第１の負レンズを配置することにより、接眼レンズのアイレリーフをより長くすることができる。さらに、物体側から順に、上記のように構成された負の接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズとを有するようにしたので、見掛け視界をより大きくした場合であっても高次の収差を良好に補正できる。
【０００８】
ここで、本発明による接眼レンズは、さらに、以下の条件式（１）を満足するように構成されていることが望ましい。
−０．３≦｛（１−ｎ３）／Ｒ６＋（ｎ４−１）／Ｒ７｝・ｆ≦−０．１ ……（１）
ただし、ｆは全系の焦点距離を示し、ｎ３は第２の負レンズの屈折率を示し、Ｒ６は第２の負レンズにおける物体側とは反対側の面の曲率半径を示し、ｎ４は正メニスカスレンズの屈折率を示し、Ｒ７は正メニスカスレンズにおける物体側の面の曲率半径を示す。ここで、屈折率ｎ３および屈折率ｎ４は、ｄ線（波長λｄ＝５８７．６ｎｍ）に対応するものである。
【０００９】
本発明による接眼レンズは、さらに、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることが望ましい。
−２≦Ｒ８／ｆ≦−１ ……（２）
ただし、ｆは全系の焦点距離を示し、Ｒ８は正メニスカスレンズにおける物体側とは反対側の面の曲率半径を示す。
【００１０】
本発明による接眼レンズは、さらに、以下の条件式（３）を満足するように構成されていることが望ましい。
−８≦ｆ１／ｆ≦−３ ……（３）
ただし、ｆは全系の焦点距離を示し、ｆ１は第１の負レンズの焦点距離を示す。
【００１１】
上述の基本構成にこれらの条件式（１）〜（３）を適宜満足することにより、見掛け視界をより大きくした場合であっても諸収差の補正をより良好に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る接眼レンズ１０が適用される双眼鏡について説明する。図１に示した双眼鏡は、物体側に配置された対物レンズ１２と、一組の正立プリズム１１（１１Ａ，１１Ｂ）と、接眼レンズ１０とを備えている。対物レンズ１２は、例えば、正レンズ１２Ａと負レンズ１２Ｂとからなる接合レンズにより構成されている。接眼レンズ１０は、第１の焦点面Ｓimg および第２の焦点面ＳＳを含んでいる。
【００１４】
図１のような構成の双眼鏡では、観察対象となる物体からの入射光が主に対物レンズ１２によって集光され、正立プリズム１１Ａと正立プリズム１１Ｂとを順に通過し、接眼レンズ１０に導かれるようになっている。ここで、対物レンズ１２の集光によって形成された光学像は上下左右が反転しており、正立プリズム１１Ａ，１１Ｂを通過することにより再度、上下左右が反転し元に戻される。正立プリズム１１Ａ，１１Ｂを介して形成された対物レンズ１２による光学像は、接眼レンズ１０に入射すると第２の焦点面ＳＳに向かうように集光され、第１の焦点面Ｓimg を通過し、拡大観察される。
【００１５】
次に、本実施の形態に係る接眼レンズ１０の構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る接眼レンズ１０の一構成例（便宜上、接眼レンズ１０Ａと記す。）を示したものである。また、図３は、本実施の形態に係る接眼レンズの他の構成例（便宜上、接眼レンズ１０Ｂと記す。）を示している。図２および図３において、符号Ｚeye で示す側が観察側（観察者側、瞳側）であり、符号Ｚobj で示す側が、物体側（図１に示した双眼鏡における対物レンズ１２側）に対応する。また、図２および図３において、符号Ｓｉは、瞳位置（アイポイント）Ｅ．Ｐから最も遠い側（最も物体側）を１番目として、観察側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１〜１３）の構成要素の面を示す。面Ｓ３は、視野絞り位置Ｐ１を含む第１の焦点面Ｓimg を表す。また、第２の焦点面ＳＳは、接眼レンズ１０および対物レンズ１２の焦点位置Ｐ２を含み、光軸Ｚ１に直交する面を表す。さらに、符号Ｄｉは、ｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸Ｚ１上の面間隔を示し、符号Ｌｊは、物体側から観察側に向かって順次増加するｊ番目（ｊ＝１〜７）のレンズを示す。
【００１６】
続いて、図２，図３に示した本実施の形態に係る接眼レンズ１０Ａ，１０Ｂについて、以下に説明する。特に区別をする必要のない場合には、接眼レンズ１０Ａ，１０Ｂを総称して接眼レンズ１０とする。
【００１７】
本実施の形態に係る接眼レンズ１０は、光軸Ｚ１に沿って、物体側から順に、負のレンズＬ１と、負の接合レンズＬ２３と、メニスカスレンズ形状を有する正のレンズＬ４と、正のレンズＬ５と、正の接合レンズＬ６７とを備えている。ここで、レンズＬ１が本発明における「第１の負レンズ」の一具体例に対応し、レンズＬ４が本発明における「正メニスカスレンズ」の一具体例に対応し、さらにレンズＬ５が本発明における「第１の正レンズ」の一具体例に対応する。
【００１８】
レンズＬ１は、例えば図２に示した接眼レンズ１０Ａのように、観察側に凹面を向けた平凹形状で構成される。ただし、このレンズＬ１は、接眼レンズ１０Ｂ（図３）のように、物体側に凹面を向けた平凹形状で構成されるようにしてもよい。
【００１９】
負の接合レンズＬ２３は、物体側から順に正のレンズＬ２と負のレンズＬ３とによって構成されている。レンズＬ２は、例えば観察側に凸面を向けたメニスカス形状で構成され、レンズＬ３は、例えば物体側に凹面を向けた平凹形状で構成される。ただし、レンズＬ３は、接眼レンズ１０Ｂ（図３）のように両凹形状で構成されるようにしてもよい。ここで、レンズＬ２が本発明における「第２の正レンズ」の一具体例に対応し、レンズＬ３が本発明における「第２の負レンズ」の一具体例に対応する。
【００２０】
レンズＬ４は、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状を有し、レンズＬ５は、例えば両凸形状を有している。
【００２１】
また、正の接合レンズＬ６７は物体側から順に、例えば正のレンズＬ６と負のレンズＬ７とによって構成されている。レンズＬ６は、例えば両凸形状で構成され、レンズＬ７は、例えば両凹形状で構成される。
【００２２】
さらに、接眼レンズ１０は、レンズＬ１とレンズＬ２との間に、第１の焦点面Ｓ３（Ｓimg ）を有するように構成されている。この第１の焦点面Ｓ３（Ｓimg ）はレンズＬ２からレンズＬ７の焦点面であり、光軸Ｚ１に直交している。ここで、第１の焦点面Ｓ３（Ｓimg ）が本発明における「焦点面」の一具体例に対応する。
【００２３】
また、接眼レンズ１０は、主として良好な収差性能を確保するために、以下の条件式（１）を満足するように構成されていることが望ましい。条件式（１）において、ｆは全系の焦点距離を示し、ｎ３はレンズＬ３の屈折率を示し、Ｒ６はレンズＬ３における物体側とは反対側の面Ｓ６の曲率半径を示し、ｎ４はレンズＬ４の屈折率を示し、Ｒ７はレンズＬ４における物体側の面Ｓ７の曲率半径を示す。
−０．３≦｛（１−ｎ３）／Ｒ６＋（ｎ４−１）／Ｒ７｝・ｆ≦−０．１ ……（１）
【００２４】
接眼レンズ１０は、良好な収差性能を確保するために、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることが望ましい。条件式（２）において、ｆは全系の焦点距離を示し、Ｒ８はレンズＬ４における物体側とは反対側の面Ｓ８の曲率半径を示す。
−２≦Ｒ８／ｆ≦−１ ……（２）
【００２５】
接眼レンズ１０は、十分なアイレリーフと共にコンパクト性を確保するために、以下の条件式（３）を満足するように構成されていることが望ましい。条件式（３）において、ｆは全系の焦点距離を示し、ｆ１はレンズＬ１の焦点距離を示す。
−８≦ｆ１／ｆ≦−３ ……（３）
【００２６】
次に、以上のような構成の接眼レンズ１０によってもたらされる光学的な作用について説明する。
【００２７】
本発明による接眼レンズ１０では、負のレンズＬ１が第１の焦点面Ｓimg よりも物体側に配置される。このレンズＬ１は、物体からの入射光の光束径を拡大する機能（光束拡大機能）を有するので、接眼レンズ１０のアイレリーフを全体の焦点距離ｆよりも長くすることができる。さらに、レンズＬ１は、後続レンズにおいて生じる像面湾曲および非点収差等の諸収差を相殺して除去するために予め収差を補正（以下、予備的補正という。）する機能（以下、収差補正機能）を有する。ここで、レンズＬ１の焦点距離ｆ１が条件式（３）に示した範囲に制限されることから、後述するように、光束拡大機能と収差補正機能とが適正な範囲内でバランスよく規定される。
【００２８】
また、本発明による接眼レンズ１０では、物体側から順に、正のレンズＬ２と両凹形状または物体側に凹面を向けた平凹形状を有する負のレンズＬ３とによって構成される負の接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズであるレンズＬ４とを有するようにしたので、見掛け視界を６０°とした場合であっても高次の収差を良好に補正できる。ここで、レンズＬ４は、強いパワーを有する凸面を観察側に向けることにより樽型の歪曲収差を発生させ、レンズＬ５からレンズＬ７において発生する糸巻き型の歪曲収差を打ち消すように機能する。
【００２９】
条件式（１）は、レンズＬ３とレンズＬ４との間に形成された空気レンズにおける適正なパワー範囲を規定している。すなわち、レンズＬ３の観察側の面Ｓ６の形状と、レンズＬ４の物体側の面Ｓ７の形状とを適切にすることにより、歪曲収差および高次の非点収差等を良好に補正することができる。具体的には、条件式（１）の下限を下回ると空気レンズのパワーが強くなり過ぎ、コマ収差を補正しきれなくなる。一方、上限を上回ると空気レンズのパワーが弱くなり、歪曲収差および高次の非点収差を補正することが困難となる。
【００３０】
条件式（２）は、レンズＬ４の適正な負のパワー範囲を規定している。条件式（２）の下限を下回ると曲率半径Ｒ８が大きくなり過ぎ、歪曲収差を補正しきれなくなる。一方、上限を上回ると曲率半径Ｒ８が小さくなり過ぎ、コマ収差が増大してしまう。
【００３１】
条件式（３）は、レンズＬ１における適正な負のパワー範囲を規定している。条件式（３）の下限を下回るとレンズＬ１のパワーが弱くなり、ハイアイ、すなわち、全系の焦点距離ｆよりも長いアイレリーフの確保が困難となると共に、像面湾曲および非点収差を十分に補正しきれなくなってしまう。一方、上限を上回るとレンズＬ１のパワーが増大して入射光束径が顕著に拡大されることとなり、アイレリーフが長くなるものの、接眼レンズの大型化を招く結果となる。より詳細には、光束拡大により系全体のレンズ外径が増大してしまうと共に、過剰な予備的補正が行われることになるので、これを相殺するために後続のレンズ枚数を増やす必要が生じてしまう。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態に係る接眼レンズ１０によれば、上述の構成と各条件式を適宜満足することにより、特に双眼鏡に適した性能を得ることができる。このため、（例えば６０°以上の）大きな見掛け視界であっても諸収差を良好に補正しつつ、ハイアイを確保することができる。これにより、観察者がより広い視野範囲での観測を容易に行うことができる。
【００３３】
【実施例】
次に、本実施の形態に係る接眼レンズ１０の具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１および第２の数値実施例（実施例１および実施例２）についてまとめて説明する。
【００３４】
図４は接眼レンズ１０Ａ（図２）の構成に対応する実施例１としてのレンズデータを示し、図５は接眼レンズ１０Ｂ（図３）の構成に対応する実施例２としてのレンズデータを示しすものである。
【００３５】
図４および図５に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、図２および図３のレンズの面番号に対応した番号を示している。ただし、面Ｓ３は、視野絞り位置Ｐ１を含む第１の焦点面Ｓimg を表す。曲率半径Ｒｉの欄には、それぞれの面番号Ｓｉに対応したｉ番目の面の曲率半径の値を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、図２および図３に示した符号にそれぞれ対応した、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸Ｚ１上の間隔を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。ｎdj，νdjの欄には、それぞれ、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜７）のレンズ要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数の値を示す。２ωは見掛け視界を示し、いずれの場合も６２．６°である。また、接眼レンズ１０Ａ，１０Ｂ全系の焦点距離ｆは、共に１８．５９ｍｍである。
【００３６】
ここで、各実施例の接眼レンズについて、そのレンズ形状の違いについて説明する。実施例１の接眼レンズ１０Ａと実施例２の接眼レンズ１０Ｂとの構成上、最も大きく異なるのは、レンズＬ１およびレンズＬ３である。具体的には、レンズＬ１については、実施例１では物体側の面Ｓ１を平面とし、観察側の面Ｓ２を凹面としたが、実施例２では逆に物体側の面Ｓ１を凹面とし、観察側の面Ｓ２を平面とした。レンズＬ３については、実施例１では面Ｓ６が平面となるようにしたが、実施例２では面Ｓ６が凹面となるようにした。
【００３７】
さらに、上記のレンズ形状の他に、実施例１と実施例２との相違点として、一部に屈折率（アッベ数）が異なったレンズを用いたことが挙げられる。具体的には、レンズＬ３およびレンズＬ７において、実施例１では屈折率が１．８４６６７となるようにしたが、実施例２では屈折率が１．８０５１９となるようにした。
【００３８】
図６は、上述の条件式（１）〜（３）に対応する数値およびアイレリーフの長さを、実施例１，２についてまとめて示したものである。図６に示したように、各実施例の数値が条件式（１）〜（３）の範囲内となっている。さらに、アイレリーフの数値については、各実施例ともに全系の焦点距離ｆよりも長くなっていることが確認できた。
【００３９】
図７〜図１０は、各実施例の接眼レンズについての諸収差を示している。より詳しくは、図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は、それぞれ実施例１の接眼レンズ１０Ａについての球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示している。同様に、図９（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例２の接眼レンズ１０Ｂについての球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示している。また、図８（Ａ）〜（Ｇ）は、実施例１についての横収差を示している。同様に、図１０（Ａ）〜（Ｇ）は、実施例２についての横収差を示している。
【００４０】
なお、非点収差を示す図において、符号Ｓを付した曲線はサジタル像面に対する収差を示し、符号Ｔを付した破線はタンジェンシャル（メリジオナル）像面に対する収差を示している。球面収差は、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ），Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）およびＣ線（波長６５６．３ｎｍ）についての値を示すが、いずれの実施例においても互いに識別できないほど波長による差が小さい。倍率色収差を示す図は、ｄ線，ＦおよびＣ線についての値を示す。上記以外の収差図、すなわちディストーションおよび横収差を示した図においては、ｄ線に対する収差を示す。また、各収差図において、ωは半見掛け視界を示す。横収差を示す図において、ＥＸは、サジタル像面に対する収差を示し、ＥＹはタンジェンシャル像面に対する収差を示す。すなわち、例えば図８（Ａ）〜（Ｄ）は、各見掛け視界におけるサジタル像面に対する横収差を示し、例えば図８（Ｅ）〜（Ｇ）は、各見掛け視界におけるタンジェンシャル像面に対する横収差を示す。またこれら横収差を示す図において、ＰＹ，ＰＸは、入射瞳面上での光線位置を示す。
【００４１】
以上の各レンズデータおよび各収差図からわかるように、各実施例について、諸収差が良好に補正され、６０°以上の見掛け視界を維持しつつ、従来に比べて長いアイレリーフを確保することができた。具体的には、実施例１，２において、見掛け視界２ω＝６２．６°を確保すると共に、接眼レンズ１０Ａ，１０Ｂ全系の焦点距離ｆよりも長い１．０７ｆ（実施例１）および１．０５ｆ（実施例２）のアイレリーフを確保することができた。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、屈折率ｎおよびアッベ数νの値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。さらに、本発明は、双眼鏡に限定されるものではなく、他の光学装置にも適用可能である。
【００４３】
また、上記実施の形態および実施例では、第１の負レンズを平凹形状としたが、負の屈折力を有していればよく、例えば両凹形状や負のメニスカス形状であっても適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の接眼レンズによれば、物体側から順に、第１の負レンズと、負の接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、第１の正レンズと、観察側に凹面を向けた正の接合レンズとからなり、負の接合レンズが、物体側から順に第２の正レンズと、両凹形状または物体側に凹面を向けた平凹形状を有する第２の負レンズとを有するように構成し、第１の負レンズと第２の正レンズとの間に焦点面を有するように構成した。このため、（例えば６０°以上の）大きな見掛け視界であっても諸収差を良好に補正しつつ、接眼レンズ全系の焦点距離よりも長いアイレリーフを確保することができる。これにより、観察者がより広い視野範囲での観測を容易に行うことができる。
【００４５】
特に、請求項２に記載の接眼レンズによれば、条件式（１）を満足するようにしたので、第２の負レンズにおける物体側とは反対側の面の形状と正メニスカスレンズにおける物体側の面の形状とを適切に保持することができる。これにより、見掛け視界を大きくした場合であっても特に歪曲収差および高次の非点収差がより良好に補正された接眼レンズを得ることができる。
【００４６】
さらに、請求項３に記載の接眼レンズによれば、条件式（２）を満足するようにしたので、正メニスカスレンズにおける物体側とは反対側の面における形状を適切に保持することができる。これにより、特に歪曲収差がより良好に補正された接眼レンズを得ることができる。
【００４７】
さらに、請求項４に記載の接眼レンズによれば、条件式（３）を満足するようにしたので、第１の負レンズにおける適正なパワー範囲が規定され、諸収差をより良好に補正できると共に、接眼レンズ全体の焦点距離よりも長いアイレリーフをより容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る接眼レンズが適用される双眼鏡の概略を示す構成図である。
【図２】図１に示した一実施の形態に係る接眼レンズの一構成例を示すものであり、第１の数値実施例に対応するレンズ断面図である。
【図３】図１に示した一実施の形態に係る接眼レンズの他の構成例を示すものであり、第２の数値実施例に対応するレンズ断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る接眼レンズの第１の数値実施例（実施例１）としてのレンズデータを示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る接眼レンズの第２の数値実施例（実施例２）としてのレンズデータを示す説明図である。
【図６】実施例１および実施例２に係る接眼レンズが満たす条件式のデータを示す説明図である。
【図７】実施例１の接眼レンズについての球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示す収差図である。
【図８】実施例１の接眼レンズについての横収差を示す収差図である。
【図９】実施例２の接眼レンズについての球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示す収差図である。
【図１０】実施例２の接眼レンズについての横収差を示す収差図である。
【符号の説明】
Ｅ．Ｐ…アイポイント（瞳位置）、Ｄ１〜Ｄ１３…面間隔、Ｌ１〜Ｌ７…レンズ成分、Ｓ１〜Ｓ１３…面番号、Ｚ１…光軸、１０（１０Ａ，１０Ｂ）…接眼レンズ、１１…正立プリズム、１２…対物レンズ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば双眼鏡に使用される接眼レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、対物レンズ系によって形成された物体像を拡大観察するための接眼レンズが知られている。このような接眼レンズは、例えば双眼鏡に用いられる。このような双眼鏡用の接眼レンズとしては、例えばカール・ツァイス社の接眼レンズが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。このカール・ツァイス社の接眼レンズは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズとからなる正の接合レンズと、２枚の正レンズと、正レンズと観察側に凹面を向けた負レンズとからなる接合正レンズとを含む構成であり、比較的、見掛け視界が大きい。さらに、接眼レンズにおける最も観察側の面と瞳位置との距離、すなわちアイレリーフが比較的長く、約０．８ｆである。
【０００３】
【非特許文献１】
吉田正太郎著「天文アマチュアのための望遠鏡光学・屈折編」誠文堂
新光社、１９８９年１２月１０日、ｐ．２２０−２２３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の接眼レンズは、双眼鏡に適用される場合、中心領域では十分な性能を有しているものの、見掛け視界を６０°以上とした場合の視野周辺領域では収差補正が不十分であり、特に歪曲収差が大きい。また、双眼鏡としての使いやすさを向上し、全視野の観察を容易に行うことができるようにするため、さらにアイレリーフを長く（例えば、接眼レンズ全体の焦点距離よりも長く）することが望まれる。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来に比べてより長いアイレリーフを確保しつつ、良好に諸収差が補正され、大きな見掛け視界であっても観察者がより快適な観察を行うことができる接眼レンズを提供することにある。
【０００６】
本発明による接眼レンズは、物体側から順に、第１の負レンズと、負の接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、第１の正レンズと、観察側に凹面を向けた正の接合レンズとからなり、負の接合レンズが、物体側から順に第２の正レンズと、両凹形状または物体側に凹面を向けた平凹形状を有する第２の負レンズとによって構成されている。さらに、第１の負レンズと第２の正レンズとの間に焦点面、すなわち、接眼レンズ全系の焦点位置を含み、かつ光軸に直交する面を有するように構成されている。
【０００７】
本発明による接眼レンズでは、以上の基本構成により、特に双眼鏡に適した性能が得られる。すなわち、接眼レンズ全系の焦点位置よりも物体側に第１の負レンズを配置することにより、接眼レンズのアイレリーフをより長くすることができる。さらに、物体側から順に、上記のように構成された負の接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズとを有するようにしたので、見掛け視界をより大きくした場合であっても高次の収差を良好に補正できる。
【０００８】
ここで、本発明による接眼レンズは、さらに、以下の条件式（１）を満足するように構成されていることが望ましい。
−０．３≦｛（１−ｎ３）／Ｒ６＋（ｎ４−１）／Ｒ７｝・ｆ≦−０．１ ……（１）
ただし、ｆは全系の焦点距離を示し、ｎ３は第２の負レンズの屈折率を示し、Ｒ６は第２の負レンズにおける物体側とは反対側の面の曲率半径を示し、ｎ４は正メニスカスレンズの屈折率を示し、Ｒ７は正メニスカスレンズにおける物体側の面の曲率半径を示す。ここで、屈折率ｎ３および屈折率ｎ４は、ｄ線（波長λｄ＝５８７．６ｎｍ）に対応するものである。
【０００９】
本発明による接眼レンズは、さらに、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることが望ましい。
−２≦Ｒ８／ｆ≦−１ ……（２）
ただし、ｆは全系の焦点距離を示し、Ｒ８は正メニスカスレンズにおける物体側とは反対側の面の曲率半径を示す。
【００１０】
本発明による接眼レンズは、さらに、以下の条件式（３）を満足するように構成されていることが望ましい。
−８≦ｆ１／ｆ≦−３ ……（３）
ただし、ｆは全系の焦点距離を示し、ｆ１は第１の負レンズの焦点距離を示す。
【００１１】
上述の基本構成にこれらの条件式（１）〜（３）を適宜満足することにより、見掛け視界をより大きくした場合であっても諸収差の補正をより良好に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る接眼レンズ１０が適用される双眼鏡について説明する。図１に示した双眼鏡は、物体側に配置された対物レンズ１２と、一組の正立プリズム１１（１１Ａ，１１Ｂ）と、接眼レンズ１０とを備えている。対物レンズ１２は、例えば、正レンズ１２Ａと負レンズ１２Ｂとからなる接合レンズにより構成されている。接眼レンズ１０は、第１の焦点面Ｓimg および第２の焦点面ＳＳを含んでいる。
【００１４】
図１のような構成の双眼鏡では、観察対象となる物体からの入射光が主に対物レンズ１２によって集光され、正立プリズム１１Ａと正立プリズム１１Ｂとを順に通過し、接眼レンズ１０に導かれるようになっている。ここで、対物レンズ１２の集光によって形成された光学像は上下左右が反転しており、正立プリズム１１Ａ，１１Ｂを通過することにより再度、上下左右が反転し元に戻される。正立プリズム１１Ａ，１１Ｂを介して形成された対物レンズ１２による光学像は、接眼レンズ１０に入射すると第２の焦点面ＳＳに向かうように集光され、第１の焦点面Ｓimg を通過し、拡大観察される。
【００１５】
次に、本実施の形態に係る接眼レンズ１０の構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る接眼レンズ１０の一構成例（便宜上、接眼レンズ１０Ａと記す。）を示したものである。また、図３は、本実施の形態に係る接眼レンズの他の構成例（便宜上、接眼レンズ１０Ｂと記す。）を示している。図２および図３において、符号Ｚeye で示す側が観察側（観察者側、瞳側）であり、符号Ｚobj で示す側が、物体側（図１に示した双眼鏡における対物レンズ１２側）に対応する。また、図２および図３において、符号Ｓｉは、瞳位置（アイポイント）Ｅ．Ｐから最も遠い側（最も物体側）を１番目として、観察側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１〜１３）の構成要素の面を示す。面Ｓ３は、視野絞り位置Ｐ１を含む第１の焦点面Ｓimg を表す。また、第２の焦点面ＳＳは、接眼レンズ１０および対物レンズ１２の焦点位置Ｐ２を含み、光軸Ｚ１に直交する面を表す。さらに、符号Ｄｉは、ｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸Ｚ１上の面間隔を示し、符号Ｌｊは、物体側から観察側に向かって順次増加するｊ番目（ｊ＝１〜７）のレンズを示す。
【００１６】
続いて、図２，図３に示した本実施の形態に係る接眼レンズ１０Ａ，１０Ｂについて、以下に説明する。特に区別をする必要のない場合には、接眼レンズ１０Ａ，１０Ｂを総称して接眼レンズ１０とする。
【００１７】
本実施の形態に係る接眼レンズ１０は、光軸Ｚ１に沿って、物体側から順に、負のレンズＬ１と、負の接合レンズＬ２３と、メニスカスレンズ形状を有する正のレンズＬ４と、正のレンズＬ５と、正の接合レンズＬ６７とを備えている。ここで、レンズＬ１が本発明における「第１の負レンズ」の一具体例に対応し、レンズＬ４が本発明における「正メニスカスレンズ」の一具体例に対応し、さらにレンズＬ５が本発明における「第１の正レンズ」の一具体例に対応する。
【００１８】
レンズＬ１は、例えば図２に示した接眼レンズ１０Ａのように、観察側に凹面を向けた平凹形状で構成される。ただし、このレンズＬ１は、接眼レンズ１０Ｂ（図３）のように、物体側に凹面を向けた平凹形状で構成されるようにしてもよい。
【００１９】
負の接合レンズＬ２３は、物体側から順に正のレンズＬ２と負のレンズＬ３とによって構成されている。レンズＬ２は、例えば観察側に凸面を向けたメニスカス形状で構成され、レンズＬ３は、例えば物体側に凹面を向けた平凹形状で構成される。ただし、レンズＬ３は、接眼レンズ１０Ｂ（図３）のように両凹形状で構成されるようにしてもよい。ここで、レンズＬ２が本発明における「第２の正レンズ」の一具体例に対応し、レンズＬ３が本発明における「第２の負レンズ」の一具体例に対応する。
【００２０】
レンズＬ４は、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状を有し、レンズＬ５は、例えば両凸形状を有している。
【００２１】
また、正の接合レンズＬ６７は物体側から順に、例えば正のレンズＬ６と負のレンズＬ７とによって構成されている。レンズＬ６は、例えば両凸形状で構成され、レンズＬ７は、例えば両凹形状で構成される。
【００２２】
さらに、接眼レンズ１０は、レンズＬ１とレンズＬ２との間に、第１の焦点面Ｓ３（Ｓimg ）を有するように構成されている。この第１の焦点面Ｓ３（Ｓimg ）はレンズＬ２からレンズＬ７の焦点面であり、光軸Ｚ１に直交している。ここで、第１の焦点面Ｓ３（Ｓimg ）が本発明における「焦点面」の一具体例に対応する。
【００２３】
また、接眼レンズ１０は、主として良好な収差性能を確保するために、以下の条件式（１）を満足するように構成されていることが望ましい。条件式（１）において、ｆは全系の焦点距離を示し、ｎ３はレンズＬ３の屈折率を示し、Ｒ６はレンズＬ３における物体側とは反対側の面Ｓ６の曲率半径を示し、ｎ４はレンズＬ４の屈折率を示し、Ｒ７はレンズＬ４における物体側の面Ｓ７の曲率半径を示す。
−０．３≦｛（１−ｎ３）／Ｒ６＋（ｎ４−１）／Ｒ７｝・ｆ≦−０．１ ……（１）
【００２４】
接眼レンズ１０は、良好な収差性能を確保するために、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることが望ましい。条件式（２）において、ｆは全系の焦点距離を示し、Ｒ８はレンズＬ４における物体側とは反対側の面Ｓ８の曲率半径を示す。
−２≦Ｒ８／ｆ≦−１ ……（２）
【００２５】
接眼レンズ１０は、十分なアイレリーフと共にコンパクト性を確保するために、以下の条件式（３）を満足するように構成されていることが望ましい。条件式（３）において、ｆは全系の焦点距離を示し、ｆ１はレンズＬ１の焦点距離を示す。
−８≦ｆ１／ｆ≦−３ ……（３）
【００２６】
次に、以上のような構成の接眼レンズ１０によってもたらされる光学的な作用について説明する。
【００２７】
本発明による接眼レンズ１０では、負のレンズＬ１が第１の焦点面Ｓimg よりも物体側に配置される。このレンズＬ１は、物体からの入射光の光束径を拡大する機能（光束拡大機能）を有するので、接眼レンズ１０のアイレリーフを全体の焦点距離ｆよりも長くすることができる。さらに、レンズＬ１は、後続レンズにおいて生じる像面湾曲および非点収差等の諸収差を相殺して除去するために予め収差を補正（以下、予備的補正という。）する機能（以下、収差補正機能）を有する。ここで、レンズＬ１の焦点距離ｆ１が条件式（３）に示した範囲に制限されることから、後述するように、光束拡大機能と収差補正機能とが適正な範囲内でバランスよく規定される。
【００２８】
また、本発明による接眼レンズ１０では、物体側から順に、正のレンズＬ２と両凹形状または物体側に凹面を向けた平凹形状を有する負のレンズＬ３とによって構成される負の接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズであるレンズＬ４とを有するようにしたので、見掛け視界を６０°とした場合であっても高次の収差を良好に補正できる。ここで、レンズＬ４は、強いパワーを有する凸面を観察側に向けることにより樽型の歪曲収差を発生させ、レンズＬ５からレンズＬ７において発生する糸巻き型の歪曲収差を打ち消すように機能する。
【００２９】
条件式（１）は、レンズＬ３とレンズＬ４との間に形成された空気レンズにおける適正なパワー範囲を規定している。すなわち、レンズＬ３の観察側の面Ｓ６の形状と、レンズＬ４の物体側の面Ｓ７の形状とを適切にすることにより、歪曲収差および高次の非点収差等を良好に補正することができる。具体的には、条件式（１）の下限を下回ると空気レンズのパワーが強くなり過ぎ、コマ収差を補正しきれなくなる。一方、上限を上回ると空気レンズのパワーが弱くなり、歪曲収差および高次の非点収差を補正することが困難となる。
【００３０】
条件式（２）は、レンズＬ４の適正な負のパワー範囲を規定している。条件式（２）の下限を下回ると曲率半径Ｒ８が大きくなり過ぎ、歪曲収差を補正しきれなくなる。一方、上限を上回ると曲率半径Ｒ８が小さくなり過ぎ、コマ収差が増大してしまう。
【００３１】
条件式（３）は、レンズＬ１における適正な負のパワー範囲を規定している。条件式（３）の下限を下回るとレンズＬ１のパワーが弱くなり、ハイアイ、すなわち、全系の焦点距離ｆよりも長いアイレリーフの確保が困難となると共に、像面湾曲および非点収差を十分に補正しきれなくなってしまう。一方、上限を上回るとレンズＬ１のパワーが増大して入射光束径が顕著に拡大されることとなり、アイレリーフが長くなるものの、接眼レンズの大型化を招く結果となる。より詳細には、光束拡大により系全体のレンズ外径が増大してしまうと共に、過剰な予備的補正が行われることになるので、これを相殺するために後続のレンズ枚数を増やす必要が生じてしまう。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態に係る接眼レンズ１０によれば、上述の構成と各条件式を適宜満足することにより、特に双眼鏡に適した性能を得ることができる。このため、（例えば６０°以上の）大きな見掛け視界であっても諸収差を良好に補正しつつ、ハイアイを確保することができる。これにより、観察者がより広い視野範囲での観測を容易に行うことができる。
【００３３】
【実施例】
次に、本実施の形態に係る接眼レンズ１０の具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１および第２の数値実施例（実施例１および実施例２）についてまとめて説明する。
【００３４】
図４は接眼レンズ１０Ａ（図２）の構成に対応する実施例１としてのレンズデータを示し、図５は接眼レンズ１０Ｂ（図３）の構成に対応する実施例２としてのレンズデータを示しすものである。
【００３５】
図４および図５に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、図２および図３のレンズの面番号に対応した番号を示している。ただし、面Ｓ３は、視野絞り位置Ｐ１を含む第１の焦点面Ｓimg を表す。曲率半径Ｒｉの欄には、それぞれの面番号Ｓｉに対応したｉ番目の面の曲率半径の値を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、図２および図３に示した符号にそれぞれ対応した、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸Ｚ１上の間隔を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。ｎdj，νdjの欄には、それぞれ、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜７）のレンズ要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数の値を示す。２ωは見掛け視界を示し、いずれの場合も６２．６°である。また、接眼レンズ１０Ａ，１０Ｂ全系の焦点距離ｆは、共に１８．５９ｍｍである。
【００３６】
ここで、各実施例の接眼レンズについて、そのレンズ形状の違いについて説明する。実施例１の接眼レンズ１０Ａと実施例２の接眼レンズ１０Ｂとの構成上、最も大きく異なるのは、レンズＬ１およびレンズＬ３である。具体的には、レンズＬ１については、実施例１では物体側の面Ｓ１を平面とし、観察側の面Ｓ２を凹面としたが、実施例２では逆に物体側の面Ｓ１を凹面とし、観察側の面Ｓ２を平面とした。レンズＬ３については、実施例１では面Ｓ６が平面となるようにしたが、実施例２では面Ｓ６が凹面となるようにした。
【００３７】
さらに、上記のレンズ形状の他に、実施例１と実施例２との相違点として、一部に屈折率（アッベ数）が異なったレンズを用いたことが挙げられる。具体的には、レンズＬ３およびレンズＬ７において、実施例１では屈折率が１．８４６６７となるようにしたが、実施例２では屈折率が１．８０５１９となるようにした。
【００３８】
図６は、上述の条件式（１）〜（３）に対応する数値およびアイレリーフの長さを、実施例１，２についてまとめて示したものである。図６に示したように、各実施例の数値が条件式（１）〜（３）の範囲内となっている。さらに、アイレリーフの数値については、各実施例ともに全系の焦点距離ｆよりも長くなっていることが確認できた。
【００３９】
図７〜図１０は、各実施例の接眼レンズについての諸収差を示している。より詳しくは、図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は、それぞれ実施例１の接眼レンズ１０Ａについての球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示している。同様に、図９（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例２の接眼レンズ１０Ｂについての球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示している。また、図８（Ａ）〜（Ｇ）は、実施例１についての横収差を示している。同様に、図１０（Ａ）〜（Ｇ）は、実施例２についての横収差を示している。
【００４０】
なお、非点収差を示す図において、符号Ｓを付した曲線はサジタル像面に対する収差を示し、符号Ｔを付した破線はタンジェンシャル（メリジオナル）像面に対する収差を示している。球面収差は、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ），Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）およびＣ線（波長６５６．３ｎｍ）についての値を示すが、いずれの実施例においても互いに識別できないほど波長による差が小さい。倍率色収差を示す図は、ｄ線，ＦおよびＣ線についての値を示す。上記以外の収差図、すなわちディストーションおよび横収差を示した図においては、ｄ線に対する収差を示す。また、各収差図において、ωは半見掛け視界を示す。横収差を示す図において、ＥＸは、サジタル像面に対する収差を示し、ＥＹはタンジェンシャル像面に対する収差を示す。すなわち、例えば図８（Ａ）〜（Ｄ）は、各見掛け視界におけるサジタル像面に対する横収差を示し、例えば図８（Ｅ）〜（Ｇ）は、各見掛け視界におけるタンジェンシャル像面に対する横収差を示す。またこれら横収差を示す図において、ＰＹ，ＰＸは、入射瞳面上での光線位置を示す。
【００４１】
以上の各レンズデータおよび各収差図からわかるように、各実施例について、諸収差が良好に補正され、６０°以上の見掛け視界を維持しつつ、従来に比べて長いアイレリーフを確保することができた。具体的には、実施例１，２において、見掛け視界２ω＝６２．６°を確保すると共に、接眼レンズ１０Ａ，１０Ｂ全系の焦点距離ｆよりも長い１．０７ｆ（実施例１）および１．０５ｆ（実施例２）のアイレリーフを確保することができた。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、屈折率ｎおよびアッベ数νの値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。さらに、本発明は、双眼鏡に限定されるものではなく、他の光学装置にも適用可能である。
【００４３】
また、上記実施の形態および実施例では、第１の負レンズを平凹形状としたが、負の屈折力を有していればよく、例えば両凹形状や負のメニスカス形状であっても適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の接眼レンズによれば、物体側から順に、第１の負レンズと、負の接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、第１の正レンズと、観察側に凹面を向けた正の接合レンズとからなり、負の接合レンズが、物体側から順に第２の正レンズと、両凹形状または物体側に凹面を向けた平凹形状を有する第２の負レンズとを有するように構成し、第１の負レンズと第２の正レンズとの間に焦点面を有するように構成した。このため、（例えば６０°以上の）大きな見掛け視界であっても諸収差を良好に補正しつつ、接眼レンズ全系の焦点距離よりも長いアイレリーフを確保することができる。これにより、観察者がより広い視野範囲での観測を容易に行うことができる。
【００４５】
特に、請求項２に記載の接眼レンズによれば、条件式（１）を満足するようにしたので、第２の負レンズにおける物体側とは反対側の面の形状と正メニスカスレンズにおける物体側の面の形状とを適切に保持することができる。これにより、見掛け視界を大きくした場合であっても特に歪曲収差および高次の非点収差がより良好に補正された接眼レンズを得ることができる。
【００４６】
さらに、請求項３に記載の接眼レンズによれば、条件式（２）を満足するようにしたので、正メニスカスレンズにおける物体側とは反対側の面における形状を適切に保持することができる。これにより、特に歪曲収差がより良好に補正された接眼レンズを得ることができる。
【００４７】
さらに、請求項４に記載の接眼レンズによれば、条件式（３）を満足するようにしたので、第１の負レンズにおける適正なパワー範囲が規定され、諸収差をより良好に補正できると共に、接眼レンズ全体の焦点距離よりも長いアイレリーフをより容易に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る接眼レンズが適用される双眼鏡の概略を示す構成図である。
【図２】図１に示した一実施の形態に係る接眼レンズの一構成例を示すものであり、第１の数値実施例に対応するレンズ断面図である。
【図３】図１に示した一実施の形態に係る接眼レンズの他の構成例を示すものであり、第２の数値実施例に対応するレンズ断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る接眼レンズの第１の数値実施例（実施例１）としてのレンズデータを示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る接眼レンズの第２の数値実施例（実施例２）としてのレンズデータを示す説明図である。
【図６】実施例１および実施例２に係る接眼レンズが満たす条件式のデータを示す説明図である。
【図７】実施例１の接眼レンズについての球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示す収差図である。
【図８】実施例１の接眼レンズについての横収差を示す収差図である。
【図９】実施例２の接眼レンズについての球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示す収差図である。
【図１０】実施例２の接眼レンズについての横収差を示す収差図である。
【符号の説明】
Ｅ．Ｐ…アイポイント（瞳位置）、Ｄ１〜Ｄ１３…面間隔、Ｌ１〜Ｌ７…レンズ成分、Ｓ１〜Ｓ１３…面番号、Ｚ１…光軸、１０（１０Ａ，１０Ｂ）…接眼レンズ、１１…正立プリズム、１２…対物レンズ。
Claims (4)
- 物体側から順に、第１の負レンズと、負の接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、第１の正レンズと、観察側に凹面を向けた正の接合レンズとからなり、
前記負の接合レンズは、物体側から順に第２の正レンズと、両凹形状または物体側に凹面を向けた平凹形状を有する第２の負レンズとによって構成され、
前記第１の負レンズと前記第２の正レンズとの間に焦点面を有するように構成されている
ことを特徴とする接眼レンズ。 - さらに、以下の条件式（１）を満足するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の接眼レンズ。
−０．３≦｛（１−ｎ３）／Ｒ６＋（ｎ４−１）／Ｒ７｝・ｆ≦−０．１ ……（１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｎ３：前記第２の負レンズの屈折率
Ｒ６：前記第２の負レンズにおける物体側とは反対側の面の曲率半径
ｎ４：前記正メニスカスレンズの屈折率
Ｒ７：前記正メニスカスレンズにおける物体側の面の曲率半径
とする。 - さらに、以下の条件式（２）を満足するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の接眼レンズ。
−２≦Ｒ８／ｆ≦−１ ……（２）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
Ｒ８：前記正メニスカスレンズにおける物体側とは反対側の面の曲率半径とする。 - さらに、以下の条件式（３）を満足するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の接眼レンズ。
−８≦ｆ１／ｆ≦−３ ……（３）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：前記第１の負レンズの焦点距離
とする。
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