JP5646440B2 - Eyepiece - Google Patents

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本発明は、暗視装置の液晶表示などの画像を拡大するための表示画像観察装置に好適な接眼レンズに係り、特に、暗視光学装置において対物レンズで集光した微弱な光をイメージ増倍管で増倍し、その表示面に形成された像を拡大観察するための光学系に関する。   The present invention relates to an eyepiece suitable for a display image observation device for enlarging an image such as a liquid crystal display of a night vision device, and in particular, image enhancement of weak light condensed by an objective lens in a night vision optical device. The present invention relates to an optical system for magnifying and observing an image formed on a display surface by multiplying by a tube.

広視野で長いアイレリーフを有する接眼レンズとして、ガラス接合レンズを含む5枚レンズ構成により、視野角:51.2°、アイレリーフ:1.18f(fは焦点距離)という広視野で長いアイレリーフを可能にした発明が知られている(特許文献1)。   As an eyepiece having a long eye relief with a wide field of view, a five-lens configuration including a glass cemented lens, a long eye relief with a wide field of view with a viewing angle of 51.2 ° and an eye relief of 1.18f (f is a focal length) An invention that makes this possible is known (Patent Document 1).

また、瞳が入射瞳位置からずれても広い画角にわたって虚像が見えるようにした接眼レンズとして、2群4枚レンズ構成で非球面の樹脂レンズ面を効果的に使用した発明が提案されている(特許文献2)。この発明では、視野角:40.8°、アイレリーフ:40mmを達成している。   In addition, an invention has been proposed in which an aspheric resin lens surface is effectively used in a two-group four-lens configuration as an eyepiece that allows a virtual image to be seen over a wide angle of view even when the pupil deviates from the entrance pupil position. (Patent Document 2). In the present invention, a viewing angle of 40.8 ° and an eye relief of 40 mm are achieved.

暗視光学装置の表示を観察するための接眼レンズとしては、4群6枚もしくは5群6枚レンズ構成などにより、アイレリーフ:25mm(f=20mmの場合、18.5mm)、入射瞳径:φ15mm(f=20mmの場合、入射瞳径:φ11.1mm)を達成する発明が提案されている(特許文献3)。同じく、暗視光学装置の表示を観察するための接眼レンズとして、DOE(Diffractive Optical Element:回折光学素子)面を活用することで、4枚レンズ構成としてコンパクト化を図った発明も提案されている(特許文献4)。   As an eyepiece for observing the display of the night vision optical device, eye relief: 25 mm (18.5 mm when f = 20 mm), entrance pupil diameter: An invention that achieves φ15 mm (when f = 20 mm, entrance pupil diameter: φ11.1 mm) has been proposed (Patent Document 3). Similarly, as an eyepiece lens for observing the display of the night vision optical device, an invention has been proposed in which a DOE (Diffractive Optical Element) surface is utilized to achieve a compact configuration with four lenses. (Patent Document 4).

さらに、色収差を補正し、小型化および軽量化を図った双接眼レンズシステムとして、3群3枚レンズ構成とし、そのうち1面をDOE面とした発明なども提案されている(特許文献5)。   Further, as a binocular lens system in which chromatic aberration is corrected to achieve a reduction in size and weight, an invention has been proposed in which a three-group three-lens configuration is used, one of which is a DOE surface (Patent Document 5).

米国特許第4054370号明細書U.S. Pat. No. 4,054,370 特開平11−133316号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-133316 特開2000−105344号公報JP 2000-105344 A 特開2001−66522号公報JP 2001-66522 A 特開平5−210054号公報JP-A-5-210054

しかしながら、特許文献1の発明では、F値がf/5.3であるため、f=20mmの場合には入射瞳径がφ3.8mmとなり、暗所での用途には小さ過ぎて明るい像を観察できない。また、ガラス重量が60g程度になり、装置が重量化する。また、特許文献2の発明では、アイレリーフは40mmと長いが、f=70mmとなり、装置が大型化する。f=20mmとした場合には、アイレリーフは11.4mmと短くなり、入射瞳径も最大でφ2mm(f/10)と小さい。さらに、樹脂レンズにより非球面を効果的に使用しているが、接合レンズを用いているためにレンズ厚が大きく、レンズの総厚(最も瞳に近いレンズ面から最も物体(像)に近いレンズ面までの距離)が長くなる。一方、特許文献3の発明では、視野角が38°と狭く、レンズの構成枚数も多い。特許文献4の発明においても、視野角は38°と狭い。さらに、特許文献5の発明では、双眼で観察するタイプであるため、レンズ径が大きくなる。また、焦点距離fが大きくなるため、観察倍率が小さくなり、視野角に制限が生じる。加えて、光学系の全長(最も瞳側に配置されたレンズの瞳側の面から物体(像)側の結像面までの距離)が1.85〜2f程度と大きい。   However, in the invention of Patent Document 1, since the F value is f / 5.3, when f = 20 mm, the entrance pupil diameter is φ3.8 mm, which is too small for use in a dark place and a bright image is obtained. I can't observe. Moreover, the weight of the glass becomes about 60 g, and the apparatus becomes heavy. In the invention of Patent Document 2, the eye relief is as long as 40 mm, but f = 70 mm, which increases the size of the apparatus. When f = 20 mm, the eye relief is as short as 11.4 mm and the entrance pupil diameter is as small as φ2 mm (f / 10) at the maximum. In addition, an aspherical surface is effectively used by a resin lens, but the lens thickness is large due to the use of a cemented lens. (Distance to the surface) becomes longer. On the other hand, in the invention of Patent Document 3, the viewing angle is as narrow as 38 °, and the number of lenses is large. Even in the invention of Patent Document 4, the viewing angle is as narrow as 38 °. Furthermore, since the invention of Patent Document 5 is a type that observes with binocular eyes, the lens diameter increases. Further, since the focal length f is increased, the observation magnification is reduced, and the viewing angle is limited. In addition, the total length of the optical system (the distance from the pupil-side surface of the lens arranged closest to the pupil side to the object (image) -side imaging surface) is as large as about 1.85 to 2f.

一般に、接眼レンズに対して広い視野角と十分長いアイレリーフとの両立を図ろうとすると、両要素間でトレードオフになる傾向があるために困難を伴う。これは、入射瞳から接眼レンズ前面(最も瞳に近いレンズ面の頂点)までの距離すなわちアイレリーフを長くとるほど、軸外光束の入射高が増大し、接眼レンズの径を拡大する必要が生じるためである。そして、レンズ径は視野角に比例して大きくなる。また、アイレリーフを長くとると、軸外収差の増大を招き、視野周辺の画質の低下を招きかねない。特に、暗視装置などで使用する接眼レンズの場合、暗所では人間の瞳孔がφ7〜8mmと大きく開くため、大口径入射瞳(すなわちF値の小さい光学系)に設計する必要があり、性能の確保が一層困難になる。さらに、頭部装着用では、目の位置がずれたときにも周辺まで観察できるようにマージンを加えてより大きな入射瞳径に設定する必要があり、ロングアイレリーフであることも相まって一層設計を困難なものにしている。   In general, it is difficult to achieve both a wide viewing angle and a sufficiently long eye relief for an eyepiece because there is a tendency to trade off between both elements. This is because as the distance from the entrance pupil to the front surface of the eyepiece lens (the apex of the lens surface closest to the pupil), that is, the eye relief, increases, the incident height of the off-axis light beam increases and the diameter of the eyepiece lens needs to be enlarged. Because. The lens diameter increases in proportion to the viewing angle. In addition, if the eye relief is made long, off-axis aberrations increase and image quality around the field of view may deteriorate. In particular, in the case of an eyepiece used in a night vision device or the like, since a human pupil opens as wide as 7 to 8 mm in a dark place, it is necessary to design a large aperture entrance pupil (that is, an optical system having a small F value). Is more difficult to secure. Furthermore, for head mounting, it is necessary to add a margin and set a larger entrance pupil diameter so that even when the eye position is shifted, it is necessary to set a larger entrance pupil diameter. It is difficult.

一方、観察者が両眼で観測することを目的にした双接眼レンズ光学システムにおいては、長いアイリリーフと大口径入射瞳径を確保するためにレンズの構成枚数が増加することなどにより、必然的にレンズ構成が複雑になり、光学系の全長(第1レンズの第1面から結像面)が1.85〜2.0f程度と大きくなるだけでなく、両眼の眼幅に合わせるために焦点距離が長くなることで、接眼レンズの倍率も低下してしまう。   On the other hand, in a binocular lens optical system intended for observers to observe with both eyes, it is inevitable due to an increase in the number of lenses to ensure long eye relief and a large aperture entrance pupil diameter. In addition to the complicated lens structure, the total length of the optical system (from the first surface of the first lens to the imaging surface) becomes as large as about 1.85 to 2.0 f. As the focal length increases, the magnification of the eyepiece lens also decreases.

本発明は、このような問題点を解消するべく案出されたものであり、頭部に装着する小型軽量な接眼レンズに必要とされる単眼式接眼レンズもしくは同一の接眼レンズを2式配置した両眼式接眼レンズに適し、アイレリーフが長く、広視野にわたり良好な特性を持ち、尚且つ入射瞳径が大きい小型軽量な接眼レンズを提供することを目的とする。   The present invention has been devised to solve such problems, and two monocular eyepieces or two identical eyepieces required for a small and light eyepiece to be mounted on the head are arranged. An object of the present invention is to provide a small and light eyepiece that is suitable for a binocular eyepiece, has a long eye relief, has a good characteristic over a wide field of view, and has a large entrance pupil diameter.

上記課題を解決するために、本発明の一側面によれば、瞳側から順に第1、第2および第3レンズ(11、12および13)を配置してなる3群3枚構成の接眼レンズ(1)であって、前記第1レンズ(11)は、ガラスを素材とする凸レンズであり、且つ全系の焦点距離をf、前記第1レンズの焦点距離をfとしたとき、0.3<f/f<1を満足する屈折力を有するとともに、前記第1レンズのガラスの屈折率をnとしたとき、n>1.75を満足し、前記第1〜第3レンズの面(21〜26)のうち少なくとも3つ以上の面が非球面であり、前記第2および第3レンズの面(23〜26)のうち少なくとも1つの面が回折光学面である構成とする。そして、入射瞳径をφ、アイレリーフをRとしたとき、0.5<φ×R/f <0.8を満足する構成とする。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, an eyepiece having a three-group three-lens configuration in which first, second, and third lenses (11, 12, and 13) are sequentially arranged from the pupil side. a (1), wherein the first lens (11) is a convex lens to the material of glass, and when the focal length of the entire system was f, and the focal length of the first lens and f 1, 0. The first to third lenses have refractive power satisfying 3 <f / f 1 <1, and satisfy n 1 > 1.75 when the refractive index of the glass of the first lens is n 1. At least three of the surfaces (21 to 26) are aspherical, and at least one of the surfaces (23 to 26) of the second and third lenses is a diffractive optical surface. . When the entrance pupil diameter is φ and the eye relief is R, 0.5 <φ × R / f 2 <0.8 is satisfied.

この構成によれば、0.3<f/f<1を満足する多大な屈折力を第1レンズに持たせるとともに、接眼レンズを3群3枚構成としたことにより、入射瞳から出射される広視野の軸外光束を効果的に偏向させ、結像面へと導き入れることができるため、長いアイレリーフと広視野とを実現できるとともに、構成の簡素化およびレンズの総厚の短縮を実現できる。一方、第1レンズの大きな屈折力を与えたことにより大きな収差の発生が予想されるが、第1レンズのガラスの屈折率をn>1.75としたことにより、第1レンズによる収差を最小に抑えることができる。また、薄型且つ少ない構成枚数で性能を確保するためには、球面レンズのみの構成では収差の補正が困難である。そこで、上記構成のように第1〜第3レンズに非球面を効果的(3面以上の複数面)に採用したことにより、収差、特に軸外の像面湾曲、コマ収差などを良好に補正できる。他方、色収差を補正するためには、異なる分散のガラス材料のレンズを接合した接合が効果的であるが、接合レンズを使用するとレンズの総厚および重量の増加を招くことになる。そこで、上記のように第2または第3レンズの少なくとも1つの面を回折光学面とすることにより、接合レンズを採用せずに単レンズのみの構成で色収差を良好に補正したうえで接眼レンズの軽量化を図り、尚且つ各レンズの中心厚が薄くなることでレンズの総厚を短くできる。 According to this configuration, the first lens has a great refractive power that satisfies 0.3 <f / f 1 <1, and the three eyepiece lenses are configured so that the light is emitted from the entrance pupil. A wide field-of-axis off-axis light beam can be effectively deflected and guided to the imaging surface, realizing a long eye relief and a wide field of view, as well as simplifying the configuration and shortening the total lens thickness. realizable. On the other hand, a large aberration is expected to occur due to the large refractive power of the first lens. However, when the refractive index of the glass of the first lens is n 1 > 1.75, the aberration due to the first lens is reduced. It can be minimized. In addition, in order to ensure performance with a thin and small number of components, it is difficult to correct aberrations with a configuration using only a spherical lens. Therefore, by using an aspherical surface for the first to third lenses effectively (multiple surfaces of three or more surfaces) as described above, aberrations, especially off-axis field curvature, coma aberration, etc. can be corrected well. it can. On the other hand, in order to correct chromatic aberration, it is effective to join lenses made of glass materials having different dispersions. However, if a cemented lens is used, the total thickness and weight of the lens are increased. Therefore, by making at least one surface of the second or third lens a diffractive optical surface as described above, the chromatic aberration can be corrected satisfactorily with only a single lens without using a cemented lens, and the eyepiece The total thickness of the lens can be shortened by reducing the weight and reducing the center thickness of each lens.

そして、φ×R/fの値が大きいほど、入射瞳径が大きくアイレリーフが長く、尚且つ広視野な接眼レンズであることを意味する。従って、この値が下限値を下回ると、入射瞳径が確保できないかもしくはアイレリーフの長さが不十分な接眼レンズであるということである。一方、上限値を超えると、入射瞳径およびアイレリーフ長さは確保しやすいが、広視野な接眼レンズを得るためにレンズ外径が大きくなる。このように、0.5<φ×R/f<0.8を満足する構成とすることにより、入射瞳径が大きくアイレリーフが長く、尚且つ小型の広視野接眼レンズを提供できる。 The larger the value of φ × R / f 2 , the larger the entrance pupil diameter, the longer the eye relief, and the wider the visual field. Therefore, if this value is below the lower limit value, it means that the entrance pupil diameter cannot be secured or the eye relief has an insufficient length of eye relief. On the other hand, when the upper limit is exceeded, the entrance pupil diameter and eye relief length are easy to ensure, but the lens outer diameter becomes large in order to obtain an eyepiece with a wide field of view. As described above, by satisfying 0.5 <φ × R / f 2 <0.8, it is possible to provide a small wide-field eyepiece having a large entrance pupil diameter and a long eye relief.

また、本発明の一側面によれば、前記第2レンズ(12)は、瞳側に向けた凸面(23)を有するメニスカス凸レンズまたはメニスカス凹レンズである構成とすることができる。   According to another aspect of the present invention, the second lens (12) may be a meniscus convex lens or a meniscus concave lens having a convex surface (23) directed toward the pupil side.

この構成によれば、第2レンズの瞳側に位置する面を凸面とすることで、軸外の光束に対して像面湾曲とコマ収差の発生を最小限に抑えることができる。また、接眼レンズの主点が前方(瞳側)に移動するため、光学系の全長を短縮することができる。   According to this configuration, since the surface of the second lens located on the pupil side is a convex surface, it is possible to minimize the occurrence of field curvature and coma for off-axis light beams. In addition, since the principal point of the eyepiece lens moves forward (pupil side), the overall length of the optical system can be shortened.

また、本発明の一側面によれば、前記第1〜第3レンズの総厚をΣd、アイレリーフをRとしたとき、0.8<Σd/R<1を満足する構成とすることによりレンズの小型化を図ることができる。   Further, according to one aspect of the present invention, when the total thickness of the first to third lenses is Σd and the eye relief is R, the lens satisfies 0.8 <Σd / R <1. Can be miniaturized.

長いアイレリーフを確保しつつ小型の接眼レンズを実現するためには、構成レンズ枚数を極力少なくし、尚且つ各レンズの中心厚およびレンズ間の間隔を短縮することが必要である。下限値を下回ると、長いアイレリーフを確保するのには有利な面があるが、レンズ総厚を短縮することになり、3枚の構成が実質的に困難となる。一方、レンズ総厚が大きくなると、レンズ全長TL(第1レンズの第1面から結像面)が増大し大型化するとともに、作動距離が短くなりアイレリーフの空間を侵食することになり、その結果長いアイレリーフの確保が困難になる。   In order to realize a small eyepiece while ensuring a long eye relief, it is necessary to reduce the number of constituent lenses as much as possible, and to reduce the center thickness of each lens and the distance between the lenses. Below the lower limit, there is an advantage in securing a long eye relief, but the total thickness of the lens is shortened, and the configuration of three lenses becomes substantially difficult. On the other hand, as the total lens thickness increases, the total lens length TL (from the first surface of the first lens to the imaging surface) increases and the size increases, and the working distance decreases and the eye relief space is eroded. As a result, it is difficult to secure a long eye relief.

上記の条件を満足するように設定することにより、前記第1レンズにおける瞳側に位置する第1面(21)から物体側の結像面(2)までの距離をTLとしたとき、1.4<TL/f<1.8を満足する小型の構成とすることができる。これにより、長いアイレリーフを確保しつつ小型の接眼レンズを実現することができる。   By setting so as to satisfy the above conditions, when the distance from the first surface (21) located on the pupil side of the first lens to the object-side image plane (2) is TL, A small configuration satisfying 4 <TL / f <1.8 can be achieved. Thereby, a small eyepiece can be realized while ensuring a long eye relief.

また、本発明の一側面によれば、前記回折光学面は、キノフォーム形状を呈する同心円状の輪帯を複数有し、前記輪帯の最小ピッチをpとしたとき、2×10−3 mm<p<30×10−3 mmを満足する構成とすることができる。 Further, according to one aspect of the present invention, the diffractive optical surface has a plurality of concentric annular zones having a kinoform shape, and 2 × 10 −3 mm when the minimum pitch of the annular zones is p. <P <30 × 10 −3 mm can be satisfied.

回折光学面が同心円状に配置されたキノフォーム状の輪帯で構成されると、最小ピッチが小さくなるほど色消し効果は強くなるが、製造の困難度は増加する。逆に、最小ピッチが大きくなるほど製造は容易になるが、色消しの効果は弱くなる。この構成によれば、最小ピッチが3μm程度で済むため、精密機械加工などにより製造が容易であり、且つ色消しを効果的に行うことができる。なお、接眼レンズとしては可視色消しとなっていることが望ましいが、P20など、暗視装置の蛍光面の発光特性によっては、可視域全域の色消しが必要でないこともある。その場合には、最小ピッチが比較的大きくても色消し効果があり、製造がより容易になる。   When the diffractive optical surface is composed of a kinoform-like annular zone arranged concentrically, the achromatic effect becomes stronger as the minimum pitch becomes smaller, but the manufacturing difficulty increases. Conversely, the larger the minimum pitch, the easier the manufacturing, but the achromatic effect is weakened. According to this configuration, since the minimum pitch is about 3 μm, manufacturing is easy by precision machining or the like, and achromaticity can be effectively performed. Although it is desirable for the eyepiece lens to be visible achromatic, depending on the light emission characteristics of the phosphor screen of the night vision device such as P20, it may not be necessary to erase the entire visible range. In that case, even if the minimum pitch is relatively large, there is an achromatic effect and the manufacture becomes easier.

また、本発明の一側面によれば、前記第2および第3レンズが樹脂を素材とする構成とすることができる。   In addition, according to one aspect of the present invention, the second and third lenses can be made of resin.

この構成によれば、機械加工により精密金型を製作しておき、これらを使用して第2および第3レンズを成形加工することで、生産性を向上できるとともに、接眼レンズの軽量化を図ることができる。   According to this configuration, the precision mold is manufactured by machining, and the second and third lenses are molded using these, thereby improving productivity and reducing the weight of the eyepiece. be able to.

このように本発明によれば、アイレリーフが長く、広視野にわたり良好な特性を持ち、尚且つ入射瞳径が大きい小型軽量な暗視装置に好適な接眼レンズを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an eyepiece suitable for a small and light night vision device having a long eye relief, good characteristics over a wide field of view, and a large entrance pupil diameter.

実施例1に係る接眼レンズの構成図Configuration diagram of an eyepiece lens according to Example 1 実施例2に係る接眼レンズの構成図Configuration diagram of an eyepiece according to Example 2 実施例3に係る接眼レンズの構成図Configuration diagram of an eyepiece according to Example 3 実施例4に係る接眼レンズの構成図Configuration diagram of an eyepiece according to Example 4 実施例5に係る接眼レンズの構成図Configuration diagram of an eyepiece according to Example 5 実施例1に係る接眼レンズの諸収差図Various aberration diagrams of the eyepiece according to Example 1. 実施例2に係る接眼レンズの諸収差図Various aberration diagrams of the eyepiece according to Example 2 実施例3に係る接眼レンズの諸収差図Various aberration diagrams of the eyepiece according to Example 3 実施例4に係る接眼レンズの諸収差図Various aberration diagrams of the eyepiece according to Example 4 実施例5に係る接眼レンズの諸収差図Various aberration diagrams of the eyepiece according to Example 5 実施形態に係る接眼レンズと従来例との比較表Comparison table of eyepieces according to embodiments and conventional examples

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、本発明に係る接眼レンズ1は、画像表示面2(物体側の結像面)に形成された像を拡大観察するために暗視光学装置に装着されるものであり、瞳(入射瞳位置)側から順に第1レンズ11、第2レンズ12および第3レンズ13が配置されてなる3群3枚構成の接眼光学系である。画像表示面2には、暗視光学装置の対物レンズで集光された微弱な光がイメージ増倍管で増倍されて表示される。以下、第1〜第3レンズ11〜13の6つの面を、瞳側から順に第1面21〜第6面26と称するものとする。   As shown in FIG. 1, an eyepiece 1 according to the present invention is attached to a night vision optical device for magnifying and observing an image formed on an image display surface 2 (an image forming surface on the object side). , An eyepiece optical system having a three-group three-element configuration in which a first lens 11, a second lens 12, and a third lens 13 are arranged in order from the pupil (incidence pupil position) side. On the image display surface 2, weak light collected by the objective lens of the night vision optical device is displayed by being multiplied by an image intensifier. Hereinafter, the six surfaces of the first to third lenses 11 to 13 are referred to as a first surface 21 to a sixth surface 26 in order from the pupil side.

第1レンズ11は、ガラスを素材とする凸レンズであり、瞳側に向く第1面21が凸面となっている。接眼レンズ1の全系の焦点距離をf、第1レンズ11の焦点距離をf、第1レンズ11のガラスの屈折率をnとしたとき、第1レンズ11は、0.3<f/f<1を満足する屈折力を有するとともに、n>1.75を満足する構成となっている。第2レンズ12は、樹脂を素材とし、瞳側に向けた第3面23が凸面をなすとともに、画像表示面2に向けた第4面24が凹面をなすメニスカスレンズである。第3レンズ13は樹脂を素材とする凸レンズである。第1〜第3レンズ11〜13の6つの面(第1面21〜第6面26)のうち少なくとも3つ以上の面が非球面とされている。 The first lens 11 is a convex lens made of glass, and the first surface 21 facing the pupil side is a convex surface. When the focal length of the entire system of the eyepiece lens 1 is f, the focal length of the first lens 11 is f 1 , and the refractive index of the glass of the first lens 11 is n 1 , the first lens 11 has 0.3 <f It has a refractive power satisfying / f 1 <1 and also satisfies n 1 > 1.75. The second lens 12 is a meniscus lens made of resin, with the third surface 23 facing the pupil forming a convex surface and the fourth surface 24 facing the image display surface 2 forming a concave surface. The third lens 13 is a convex lens made of resin. At least three of the six surfaces (first surface 21 to sixth surface 26) of the first to third lenses 11 to 13 are aspherical.

非球面形状を表す式は、下式(1)と表される。
ただし、
c:球面の頂点の曲率(曲率半径rの逆数) c=1/r
y:光軸からの高さ
k:円錐定数
A、B、C、D:4次、6次、8次、10次の非球面係数
である。
A formula representing the aspherical shape is represented by the following formula (1).
However,
c: curvature of the vertex of the spherical surface (reciprocal of radius of curvature r) c = 1 / r
y: Height from the optical axis k: Conical constant A, B, C, D: Fourth, sixth, eighth, and tenth aspheric coefficients.

また、第2および第3レンズ12、13の4つの面(第3面23〜第6面26)のうち少なくとも1つの面が、キノフォーム形状を呈する輪帯を同心円上に複数配置した回折光学面とされている。   In addition, a diffractive optical element in which at least one of the four surfaces (third surface 23 to sixth surface 26) of the second and third lenses 12 and 13 has a plurality of annular zones having a kinoform shape arranged concentrically. It is considered as a surface.

回折光学面の位相関数は、下式(2)と表される。
φ(y)=P+P+P+・・ (2)
ただし、
y:光軸からの高さ
、P、P, ......:2次、4次、6次、......の位相係数
である。
The phase function of the diffractive optical surface is expressed by the following equation (2).
φ (y) = P 2 y 2 + P 4 y 4 + P 6 y 6 + (2)
However,
y: height from the optical axis P 2 , P 4 , P 6 ,...: phase coefficients of second order, fourth order, sixth order,.

接眼レンズ1の入射瞳径をφ、アイレリーフをR、第1〜第3レンズ11〜13の総厚をΣdとしたとき、接眼レンズ1は、0.5<φ×R/f<0.8を満足し、0.8<Σd/R<1を満足する。また、光学系の全長、すなわち第1レンズ11における瞳側に位置する第1面21から画像表示面2までの距離をTLとしたとき、接眼レンズ1は、1.4<TL/f<1.8を満足する。さらに、回折光学面は、輪帯の最小ピッチをpとしたとき、2×10−3 mm<p<30×10−3 mmを満足する。 When the entrance pupil diameter of the eyepiece 1 is φ, the eye relief is R, and the total thickness of the first to third lenses 11 to 13 is Σd, the eyepiece 1 has 0.5 <φ × R / f 2 <0. .8 and 0.8 <Σd / R <1. Further, when the total length of the optical system, that is, the distance from the first surface 21 located on the pupil side of the first lens 11 to the image display surface 2 is TL, the eyepiece lens 1 has 1.4 <TL / f <1. .8 is satisfied. Furthermore, the diffractive optical surface satisfies 2 × 10 −3 mm <p <30 × 10 −3 mm , where p is the minimum pitch of the annular zone.

以下、図1に示す構成を実施例1とし、他の実施例2〜5を加えた5つの実施例について、図2〜図5の構成図および図11の比較表を参照しながら順次説明する。   Hereinafter, the configuration shown in FIG. 1 is referred to as Example 1, and five examples including other Examples 2 to 5 are sequentially described with reference to the configuration diagrams of FIGS. 2 to 5 and the comparison table of FIG. .

実施例1のレンズデータを表1〜表3に示す。
The lens data of Example 1 are shown in Tables 1 to 3.

本実施例では、図1および表1〜3に示すように、第1レンズ11は凸レンズであり、その両面(第1面21および第2面22)が非球面とされている。第2レンズ12はメニスカス凹レンズであり、その両面(第3面23および第4面24)が非球面とされている。第3レンズ13は、その両面(第5面25および第6面26)が非球面とされるとともに、瞳側に位置する第5面25が回折光学面とされている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1 and Tables 1 to 3, the first lens 11 is a convex lens, and both surfaces (the first surface 21 and the second surface 22) are aspherical surfaces. The second lens 12 is a meniscus concave lens, and both surfaces thereof (the third surface 23 and the fourth surface 24) are aspherical surfaces. The third lens 13 has both aspheric surfaces (fifth surface 25 and sixth surface 26) and a fifth surface 25 located on the pupil side as a diffractive optical surface.

図11に示すように、本実施例に係る接眼レンズ1は、全系の焦点距離fが19.93mmであり、第1レンズ11の焦点距離fが25.938mmである。したがって、f/f=0.768となり、0.3<f/f<1を満足する。第1レンズ11のガラスの屈折率nは、1.85060であり、接眼レンズ1はn>1.75を満足する。また、接眼レンズ1の入射瞳径φは10mm(f/1.99)となり、アイレリーフRは25mm(1.254f)となる。したがって、φ×R/f=0.629となり、接眼レンズ1は0.5<φ×R/f<0.8を満足する。第1〜第3レンズ11〜13の総厚Σdは22.167であり、Σd/R=0.887となり、接眼レンズ1は0.8<Σd/R<1を満足する。また、TL/f=1.538であり、接眼レンズ1は1.4<TL/f<1.8を満足する。第3レンズ13(第5面25)に形成された回折光学面の輪帯の最小ピッチpは0.005867mmである。したがって、接眼レンズ1は2×10−3 mm<p<30×10−3 mmを満足する。また、接眼レンズ1の視野角2ωは51°であり、F値は1.99である。諸収差は図6に示す通りである。 As shown in FIG. 11, the eyepiece lens 1 according to the present example has a focal length f of the entire system of 19.93 mm, and a focal length f 1 of the first lens 11 is 25.938 mm. Therefore, f / f 1 = 0.768, which satisfies 0.3 <f / f 1 <1. The refractive index n 1 of the glass of the first lens 11 is 1.85060, and the eyepiece lens 1 satisfies n 1 > 1.75. Further, the entrance pupil diameter φ of the eyepiece 1 is 10 mm (f / 1.99), and the eye relief R is 25 mm (1.254 f). Therefore, φ × R / f 2 = 0.629, and the eyepiece 1 satisfies 0.5 <φ × R / f 2 <0.8. The total thickness Σd of the first to third lenses 11 to 13 is 22.167, Σd / R = 0.877, and the eyepiece 1 satisfies 0.8 <Σd / R <1. Further, TL / f = 1.538, and the eyepiece 1 satisfies 1.4 <TL / f <1.8. The minimum pitch p of the annular zone of the diffractive optical surface formed on the third lens 13 (fifth surface 25) is 0.005867 mm. Therefore, the eyepiece 1 satisfies 2 × 10 −3 mm <p <30 × 10 −3 mm . Further, the viewing angle 2ω of the eyepiece 1 is 51 °, and the F value is 1.99. Various aberrations are as shown in FIG.

実施例2のレンズデータを表4〜表6に示す。
Tables 4 to 6 show lens data of Example 2.

本実施例では、図2および表4〜6に示すように、第1レンズ11はメニスカス凸レンズである。第2レンズ12はメニスカス凸レンズであり、その両面(第3面23および第4面24)が非球面とされている。第3レンズ13は、その両面(第5面25および第6面26)が非球面とされた凸レンズであり、瞳側の第5面25が回折光学面とされている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2 and Tables 4 to 6, the first lens 11 is a meniscus convex lens. The second lens 12 is a meniscus convex lens, and both surfaces (the third surface 23 and the fourth surface 24) are aspherical surfaces. The third lens 13 is a convex lens whose both surfaces (the fifth surface 25 and the sixth surface 26) are aspheric surfaces, and the fifth surface 25 on the pupil side is a diffractive optical surface.

図11に示すように、本実施例に係る接眼レンズ1は、全系の焦点距離fが19.87mmであり、第1レンズ11の焦点距離fが39.899mmである。したがって、f/f=0.498となり、0.3<f/f<1を満足する。第1レンズ11のガラスの屈折率nは、2.003300であり、接眼レンズ1はn>1.75を満足する。また、接眼レンズ1の入射瞳径φは12mm(f/1.66)となり、アイレリーフRは25mm(1.258f)となる。したがって、φ×R/f=0.760となり、接眼レンズ1は0.5<φ×R/f<0.8を満足する。第1〜第3レンズ11〜13の総厚Σdは23.596であり、Σd/R=0.944となり、接眼レンズ1は0.8<Σd/R<1を満足する。また、TL/f=1.514であり、接眼レンズ1は1.4<TL/f<1.8を満足する。第3レンズ13(第5面25)に形成された回折光学面の輪帯の最小ピッチpは0.003599mmである。したがって、接眼レンズ1は2×10−3 mm<p<30×10−3 mmを満足する。また、接眼レンズ1の視野角2ωは52°であり、F値は1.66である。諸収差は図7に示す通りである。 As shown in FIG. 11, the eyepiece 1 according to the present example has a focal length f of the entire system of 19.87 mm, and the focal length f 1 of the first lens 11 is 39.899 mm. Therefore, f / f 1 = 0.498, and 0.3 <f / f 1 <1 is satisfied. The refractive index n 1 of the glass of the first lens 11 is 2.003300, and the eyepiece lens 1 satisfies n 1 > 1.75. Further, the entrance pupil diameter φ of the eyepiece 1 is 12 mm (f / 1.66), and the eye relief R is 25 mm (1.258 f). Therefore, φ × R / f 2 = 0.760, and the eyepiece 1 satisfies 0.5 <φ × R / f 2 <0.8. The total thickness Σd of the first to third lenses 11 to 13 is 23.596, Σd / R = 0.944, and the eyepiece lens 1 satisfies 0.8 <Σd / R <1. Further, TL / f = 1.514, and the eyepiece 1 satisfies 1.4 <TL / f <1.8. The minimum pitch p of the annular zone of the diffractive optical surface formed on the third lens 13 (fifth surface 25) is 0.003599 mm. Therefore, the eyepiece 1 satisfies 2 × 10 −3 mm <p <30 × 10 −3 mm . Further, the viewing angle 2ω of the eyepiece 1 is 52 °, and the F value is 1.66. Various aberrations are as shown in FIG.

実施例3のレンズデータを表7〜表9に示す。
Tables 7 to 9 show lens data of Example 3.

本実施例では、図3および表7〜9に示すように、第1レンズ11はメニスカス凸レンズである。第2レンズ12はその両面(第3面23および第4面24)が非球面とされたメニスカス凸レンズであり、画像表示面2側の第4面24が回折光学面とされている。第3レンズ13は、その両面(第5面25および第6面26)が非球面とされている。   In this embodiment, as shown in FIG. 3 and Tables 7 to 9, the first lens 11 is a meniscus convex lens. The second lens 12 is a meniscus convex lens whose both surfaces (third surface 23 and fourth surface 24) are aspherical surfaces, and the fourth surface 24 on the image display surface 2 side is a diffractive optical surface. The third lens 13 has two aspheric surfaces (fifth surface 25 and sixth surface 26).

図11に示すように、本実施例に係る接眼レンズ1は、全系の焦点距離fが20.8mmであり、第1レンズ11の焦点距離fが42.85mmである。したがって、f/f=0.485となり、0.3<f/f<1を満足する。第1レンズ11のガラスの屈折率nは、1.88300であり、接眼レンズ1はn>1.75を満足する。また、接眼レンズ1の入射瞳径φは10mm(f/2.08)となり、アイレリーフRは25mm(1.202f)となる。したがって、φ×R/f=0.578となり、接眼レンズ1は0.5<φ×R/f<0.8を満足する。第1〜第3レンズ11〜13の総厚Σdは22.300であり、Σd/R=0.892となり、接眼レンズ1は0.8<Σd/R<1を満足する。また、TL/f=1.435であり、接眼レンズ1は1.4<TL/f<1.8を満足する。第2レンズ12(第4面24)に形成された回折光学面の輪帯の最小ピッチpは0.007732mmである。したがって、接眼レンズ1は2×10−3 mm<p<30×10−3 mmを満足する。また、接眼レンズ1の視野角2ωは51°であり、F値は2.08である。諸収差は図8に示す通りである。 As shown in FIG. 11, the eyepiece lens 1 according to the present example has a focal length f of the entire system of 20.8 mm, and a focal length f 1 of the first lens 11 is 42.85 mm. Therefore, f / f 1 = 0.485, which satisfies 0.3 <f / f 1 <1. The refractive index n 1 of the glass of the first lens 11 is 1.88300, and the eyepiece lens 1 satisfies n 1 > 1.75. Further, the entrance pupil diameter φ of the eyepiece 1 is 10 mm (f / 2.08), and the eye relief R is 25 mm (1.202 f). Therefore, φ × R / f 2 = 0.578, and the eyepiece 1 satisfies 0.5 <φ × R / f 2 <0.8. The total thickness Σd of the first to third lenses 11 to 13 is 22.300, Σd / R = 0.892, and the eyepiece 1 satisfies 0.8 <Σd / R <1. Further, TL / f = 1.435, and the eyepiece lens 1 satisfies 1.4 <TL / f <1.8. The minimum pitch p of the annular zone of the diffractive optical surface formed on the second lens 12 (fourth surface 24) is 0.007732 mm. Therefore, the eyepiece 1 satisfies 2 × 10 −3 mm <p <30 × 10 −3 mm . Further, the viewing angle 2ω of the eyepiece 1 is 51 °, and the F value is 2.08. Various aberrations are as shown in FIG.

実施例4のレンズデータを表10〜表12に示す。
Tables 10 to 12 show lens data of Example 4.

本実施例では、図4および表10〜12に示すように、第1レンズ11はメニスカス凸レンズである。第2レンズ12はメニスカス凸レンズであり、その両面(第3面23および第4面24)が非球面とされている。第3レンズ13は、その両面(第5面25および第6面26)が非球面とされた凸レンズであり、画像表示面2側の第6面26が回折光学面とされている。   In this embodiment, as shown in FIG. 4 and Tables 10 to 12, the first lens 11 is a meniscus convex lens. The second lens 12 is a meniscus convex lens, and both surfaces (the third surface 23 and the fourth surface 24) are aspherical surfaces. The third lens 13 is a convex lens whose both surfaces (the fifth surface 25 and the sixth surface 26) are aspheric surfaces, and the sixth surface 26 on the image display surface 2 side is a diffractive optical surface.

図11に示すように、本実施例に係る接眼レンズ1は、全系の焦点距離fが19.8mmであり、第1レンズ11の焦点距離fが39.899mmである。したがって、f/f=0.496となり、0.3<f/f<1を満足する。第1レンズ11のガラスの屈折率nは、2.00330であり、接眼レンズ1はn>1.75を満足する。また、接眼レンズ1の入射瞳径φは10mm(f/1.98)となり、アイレリーフRは26.5mm(1.338f)となる。したがって、φ×R/f=0.676となり、接眼レンズ1は0.5<φ×R/f<0.8を満足する。第1〜第3レンズ11〜13の総厚Σdは23.914であり、Σd/R=0.902となり、接眼レンズ1は0.8<Σd/R<1を満足する。また、TL/f=1.524であり、接眼レンズ1は1.4<TL/f<1.8を満足する。第3レンズ13(第6面26)に形成された回折光学面の輪帯の最小ピッチpは0.003634mmである。したがって、接眼レンズ1は2×10−3 mm<p<30×10−3 mmを満足する。また、接眼レンズ1の視野角2ωは50°であり、F値は1.98である。諸収差は図9に示す通りである。 As shown in FIG. 11, the eyepiece lens 1 according to the present example has a focal length f of the entire system of 19.8 mm, and a focal length f 1 of the first lens 11 is 39.899 mm. Therefore, f / f 1 = 0.496, which satisfies 0.3 <f / f 1 <1. The refractive index n 1 of the glass of the first lens 11 is 2.00330, and the eyepiece lens 1 satisfies n 1 > 1.75. Further, the entrance pupil diameter φ of the eyepiece 1 is 10 mm (f / 1.98), and the eye relief R is 26.5 mm (1.338 f). Therefore, φ × R / f 2 = 0.676, and the eyepiece 1 satisfies 0.5 <φ × R / f 2 <0.8. The total thickness Σd of the first to third lenses 11 to 13 is 23.914, Σd / R = 0.902, and the eyepiece 1 satisfies 0.8 <Σd / R <1. Further, TL / f = 1.524, and the eyepiece 1 satisfies 1.4 <TL / f <1.8. The minimum pitch p of the annular zone of the diffractive optical surface formed on the third lens 13 (sixth surface 26) is 0.003634 mm. Therefore, the eyepiece 1 satisfies 2 × 10 −3 mm <p <30 × 10 −3 mm . Further, the viewing angle 2ω of the eyepiece lens 1 is 50 °, and the F value is 1.98. Various aberrations are as shown in FIG.

実施例5のレンズデータを表13〜表15に示す。
Tables 13 to 15 show lens data of Example 5.

本実施例では、図5および表13〜15に示すように、第1レンズ11はその両面(第1面21および第2面22)が非球面とされた凸レンズである。第2レンズ12はメニスカス凹レンズであり、その両面(第3面23および第4面24)が非球面とされている。第3レンズ13は、その両面(第5面25および第6面26)が非球面とされるとともに、瞳側の第5面25が回折光学面とされている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5 and Tables 13 to 15, the first lens 11 is a convex lens whose both surfaces (first surface 21 and second surface 22) are aspherical surfaces. The second lens 12 is a meniscus concave lens, and both surfaces thereof (the third surface 23 and the fourth surface 24) are aspherical surfaces. The third lens 13 has both aspheric surfaces (fifth surface 25 and sixth surface 26) and a fifth surface 25 on the pupil side as a diffractive optical surface.

図11に示すように、本実施例に係る接眼レンズ1は、全系の焦点距離fが19.88mmであり、第1レンズ11の焦点距離fが22.449mmである。したがって、f/f=0.886となり、0.3<f/f<1を満足する。第1レンズ11のガラスの屈折率nは、1.81482であり、接眼レンズ1はn>1.75を満足する。また、接眼レンズ1の入射瞳径φは10mm(f/1.99)となり、アイレリーフRは25mm(1.258f)となる。したがって、φ×R/f=0.633となり、接眼レンズ1は0.5<φ×R/f<0.8を満足する。第1〜第3レンズ11〜13の総厚Σdは21.048であり、Σd/R=0.842となり、接眼レンズ1は0.8<Σd/R<1を満足する。また、TL/f=1.488であり、接眼レンズ1は1.4<TL/f<1.8を満足する。第3レンズ13(第5面25)に形成された回折光学面の輪帯の最小ピッチpは0.006422mmである。したがって、接眼レンズ1は2×10−3 mm<p<30×10−3 mmを満足する。また、接眼レンズ1の視野角2ωは51°であり、F値は1.99である。諸収差は図10に示す通りである。 As shown in FIG. 11, the ocular lens 1 according to the present embodiment has a focal length f of the entire system of 19.88 mm, and a focal length f 1 of the first lens 11 is 22.449 mm. Therefore, f / f 1 = 0.886, and 0.3 <f / f 1 <1 is satisfied. The refractive index n 1 of the glass of the first lens 11 is 1.81482, and the eyepiece lens 1 satisfies n 1 > 1.75. Further, the entrance pupil diameter φ of the eyepiece 1 is 10 mm (f / 1.99), and the eye relief R is 25 mm (1.258 f). Therefore, φ × R / f 2 = 0.633, and the eyepiece 1 satisfies 0.5 <φ × R / f 2 <0.8. The total thickness Σd of the first to third lenses 11 to 13 is 21.048, Σd / R = 0.842, and the eyepiece 1 satisfies 0.8 <Σd / R <1. Further, TL / f = 1.488, and the eyepiece 1 satisfies 1.4 <TL / f <1.8. The minimum pitch p of the annular zone of the diffractive optical surface formed on the third lens 13 (fifth surface 25) is 0.006422 mm. Accordingly, the ocular lens 1 satisfies 2 × 10 -3 mm <p < 30 × 10 -3 mm. Further, the viewing angle 2ω of the eyepiece 1 is 51 °, and the F value is 1.99. Various aberrations are as shown in FIG.

このようにいずれの実施例においても、0.3<f/f<1を満足する多大な屈折力を第1レンズ11に持たせるとともに、接眼レンズ1を3群3枚構成としたことにより、入射瞳から出射される広視野の軸外光束を効果的に偏向させ、画像表示面2へと導き入れることができるため、長いアイレリーフRと広視野とを実現できるとともに、構成の簡素化およびレンズの総厚Σdの短縮を実現できる。一方、第1レンズ11に大きな屈折力を与えると大きな収差の発生が予想されるが、第1レンズ11のガラスの屈折率nをn>1.75としたことにより、第1レンズ11による収差を最小に抑えることができる。また、薄型且つ少ない構成枚数で性能を確保するためには、球面レンズのみの構成では収差の補正が困難になるが、第1〜第3レンズ11〜13に非球面を効果的(3面以上)に採用したことにより、収差、特に軸外の像面湾曲、コマ収差などを良好に補正できる。他方、色収差を補正するために、第2または第3レンズ12、13の少なくとも1つの面を回折光学面としたことにより、接合レンズを採用せずに単レンズのみの構成で色収差を良好に補正したうえで接眼レンズ1の軽量化を図り、尚且つ各レンズの中心厚が薄くなることでレンズの総厚Σdを短くできる。 As described above, in any of the embodiments, the first lens 11 has a great refractive power that satisfies 0.3 <f / f 1 <1, and the ocular lens 1 has a three-group three-lens configuration. Since the off-axis light beam having a wide field of view emitted from the entrance pupil can be effectively deflected and introduced into the image display surface 2, a long eye relief R and a wide field of view can be realized, and the structure can be simplified. In addition, it is possible to reduce the total lens thickness Σd. On the other hand, when a large refractive power is applied to the first lens 11, a large aberration is expected to occur. However, when the refractive index n 1 of the glass of the first lens 11 is set to n 1 > 1.75, the first lens 11 The aberration due to can be minimized. Also, in order to ensure performance with a thin and small number of components, it is difficult to correct aberrations with the configuration of only a spherical lens, but an aspherical surface is effective for the first to third lenses 11 to 13 (three or more surfaces). ), It is possible to satisfactorily correct aberrations, particularly off-axis field curvature and coma. On the other hand, by correcting at least one surface of the second or third lens 12 or 13 as a diffractive optical surface in order to correct chromatic aberration, the chromatic aberration can be corrected satisfactorily by using only a single lens without using a cemented lens. In addition, the weight of the eyepiece lens 1 is reduced, and the total thickness Σd of the lens can be shortened by reducing the center thickness of each lens.

また、第2レンズ12の瞳側に位置する第3面23が凸面とされたことにより、軸外の光束に対して像面湾曲とコマ収差の発生が最小限に抑えられる。また、接眼レンズ1の主点が前方(瞳側)に移動するため、光学系の全長(TL)の短縮が可能となる。なお、本願発明者は、第2レンズ12の向きのみを逆にして各レンズを配置した場合について確認したところ、第1〜第5実施例においてTLの値がそれぞれ2.13mm、2.85mm、2.81mm、2.46mmおよび1.69mm大きくなった。つまり、第2レンズ12の向きが光学系の全長の短縮に寄与することが確認された。   Further, since the third surface 23 located on the pupil side of the second lens 12 is a convex surface, the occurrence of field curvature and coma aberration with respect to the off-axis light beam is minimized. Further, since the principal point of the eyepiece 1 moves forward (pupil side), the total length (TL) of the optical system can be shortened. In addition, when this inventor confirmed about the case where each lens was arrange | positioned by reversing only the direction of the 2nd lens 12, in the 1st-5th Example, the value of TL is 2.13 mm, 2.85 mm, respectively. 2.81 mm, 2.46 mm and 1.69 mm larger. That is, it was confirmed that the orientation of the second lens 12 contributes to shortening the overall length of the optical system.

また、0.5<φ×R/f<0.8を満足することで、入射瞳径φが大きくアイレリーフRが長く、尚且つ小型で広視野な接眼レンズ1を提供できる。また、接眼レンズ1が0.8<Σd/R<1或いは1.4<TL/f<1.8を満足することにより、各レンズの中心厚およびレンズ間の間隔が短縮され、レンズの総厚Σdの短縮が可能となる。また、接眼レンズ1が2×10−3 mm<p<30×10−3 mmを満足することにより、輪帯の最小ピッチpは精密機械加工などにより製造が容易であり、且つ色消しを効果的に行うことができる。また、第2および第3レンズ12、13が樹脂を素材とすることにより、機械加工により精密金型を製作しておき、これらを使用して第2および第3レンズ12、13を成形加工できるため、生産性を向上できるとともに、接眼レンズ1の軽量化が可能である。 Further, by satisfying 0.5 <φ × R / f 2 <0.8, the eyepiece 1 having a large entrance pupil diameter φ and a long eye relief R, and having a small size and a wide field of view can be provided. In addition, when the eyepiece 1 satisfies 0.8 <Σd / R <1 or 1.4 <TL / f <1.8, the center thickness of each lens and the distance between the lenses are shortened, and the total number of lenses is reduced. The thickness Σd can be shortened. Further, when the eyepiece 1 satisfies 2 × 10 −3 mm <p <30 × 10 −3 mm , the minimum pitch p of the zonal zone is easy to manufacture by precision machining or the like, and achromaticity is effective. Can be done automatically. In addition, since the second and third lenses 12 and 13 are made of resin, a precision mold can be manufactured by machining, and the second and third lenses 12 and 13 can be molded using these. Therefore, productivity can be improved and the weight of the eyepiece 1 can be reduced.

一方、図11に比較例として示す従来技術では、特許文献1(米国特許第4054370号明細書)の構成の場合、視野角2ωは51.2°と広角であるが、F値が5.3と大きく、入射瞳径φが5mmとなり、大口径入射瞳径を実現できない。また、φ×R/fが0.214と極端に小さく、TL/fも1.369であり、1.4未満とならない。また、特許文献2(特開平11−133316号公報)の構成では、視野角2ωが40.8°と狭いうえ、φ×R/fも0.032と小さ過ぎる。特許文献3(特開2000−105344号公報)および特許文献4の構成でも、視野角2ωがそれぞれ41.8°および38.8°と小さく、レンズ重量も大きくなる。特許文献5(特開平5−210054号公報)の構成では、具体的なデータが開示されていないため、シミュレーションができず正確な数値を算出することはできないが、推定値での比較では、やはり視野角2ωが40°と狭く、TL/fも1.850と大きい。なお、特許文献5の推定値は、同明細書中の「先行技術では焦点距離の約2倍を有するのに対して、全長を15%短縮できた」との記載より、TL/fを1.850とし、両眼で観察する双接眼レンズであることから、平均的な眼幅60〜70mmを指標として、図より各長さ(アイレリーフR、Σd、入射瞳径φ)を推定し、視野角2ωついては図の光路をもとに推定した。 On the other hand, in the prior art shown as a comparative example in FIG. 11, in the case of the configuration of Patent Document 1 (US Pat. No. 4,054,370), the viewing angle 2ω is a wide angle of 51.2 °, but the F value is 5.3. The entrance pupil diameter φ is 5 mm, and a large aperture entrance pupil diameter cannot be realized. Moreover, φ × R / f 2 is extremely small as 0.214, and TL / f is 1.369, which is not less than 1.4. Further, in the configuration of Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-133316), the viewing angle 2ω is as narrow as 40.8 °, and φ × R / f 2 is too small as 0.032. Even in the configurations of Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-105344) and Patent Document 4, the viewing angle 2ω is as small as 41.8 ° and 38.8 °, respectively, and the lens weight is also large. In the configuration of Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-210054), since specific data is not disclosed, simulation cannot be performed and an accurate numerical value cannot be calculated. The viewing angle 2ω is as narrow as 40 °, and TL / f is as large as 1.850. Note that the estimated value of Patent Document 5 is TL / f 1 according to the description in the same specification that “the prior art has about twice the focal length, whereas the total length could be reduced by 15%”. .850, each length (eye relief R, Σd, entrance pupil diameter φ) is estimated from the figure using an average eye width of 60 to 70 mm as an index. The viewing angle 2ω was estimated based on the optical path in the figure.

特許文献5の技術には、3群3枚構成の双接眼レンズが開示されており、一見すると本発明の構成に近いように見えるが、この発明は、F値<1となるような大口径レンズを達成するために全長が大きくなり、球面収差や色収差の補正には有利な構成となっているが、像面湾曲やコマ収差の補正には不利な構成であり、本発明のような50°を超える程度の広視野を達成することもできない。つまり、特許文献5の構成は、単眼式接眼レンズや両眼式接眼レンズと比較して、同じ映像を両眼で観察できるメリットがある反面、小型化や広視野化に不利となっている。   The technique of Patent Document 5 discloses a three-group three-lens configuration binocular lens, which at first glance appears to be close to the configuration of the present invention, but the present invention has a large aperture such that the F value <1. In order to achieve the lens, the total length is increased, and the configuration is advantageous for correcting spherical aberration and chromatic aberration, but is disadvantageous for correcting curvature of field and coma, and 50 as in the present invention. It is also impossible to achieve a wide field of view that exceeds °°. In other words, the configuration of Patent Document 5 is advantageous in that the same image can be observed with both eyes as compared with a monocular eyepiece or a binocular eyepiece, but it is disadvantageous for miniaturization and wide field of view.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、本発明に係る接眼レンズ1を暗視光学装置に適用しているが、他の装置に適用することも可能である。また、接眼レンズ1を構成する各部材の具体的形状や配置などは、上記実施例に限ることなく本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   The description of the specific embodiment is finished above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the eyepiece 1 according to the present invention is applied to the night vision optical device, but it can also be applied to other devices. Further, the specific shapes and arrangements of the members constituting the eyepiece 1 are not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

1 接眼レンズ
2 画像表示面(物体側の結像面)
11 第1レンズ
12 第2レンズ
13 第3レンズ
21 第1面(第1レンズ11の瞳側の面)
23 第3面(第2レンズ12の瞳側の面)
24 第4面(第2レンズ12の画像表示面12側の面)
25 第5面(第3レンズ13の瞳側の面)
26 第6面(第3レンズ13の画像表示面12側の面)
R アイレリーフ
f 焦点距離
第1レンズ11の焦点距離
第1レンズ11の屈折率
p 輪帯の最小ピッチ
Σd レンズの総厚
1 Eyepiece 2 Image display surface (imaging surface on the object side)
11 1st lens 12 2nd lens 13 3rd lens 21 1st surface (surface on the pupil side of 1st lens 11)
23 3rd surface (the pupil side surface of the second lens 12)
24 4th surface (surface of the second lens 12 on the image display surface 12 side)
25 Fifth surface (the pupil-side surface of the third lens 13)
26 Sixth surface (the surface of the third lens 13 on the image display surface 12 side)
R Eye relief f Focal length f 1 Focal length of the first lens 11 n 1 Refractive index of the first lens 11 p Minimum pitch of the annular zone Σd Total thickness of the lens

Claims (5)

  1. 瞳側から順に、第1、第2および第3レンズを配置してなる3群3枚構成の接眼レンズであって、
    前記第1レンズは、ガラスを素材とする凸レンズであり、且つ全系の焦点距離をf、前記第1レンズの焦点距離をfとしたとき、0.3<f/f<1を満足する屈折力を有するとともに、前記第1レンズのガラスの屈折率をnとしたとき、n>1.75を満足し、
    前記第1〜第3レンズの面のうち少なくとも3つ以上の面が非球面であり、
    前記第2および第3レンズの面のうち少なくとも1つの面が回折光学面であり、
    入射瞳径をφ、アイレリーフをRとしたとき、0.5<φ×R/f <0.8を満足することを特徴とする接眼レンズ。
    An eyepiece having a three-group, three-element configuration in which first, second, and third lenses are arranged in order from the pupil side,
    The first lens is a convex lens made of glass, and satisfies 0.3 <f / f 1 <1 where f is the focal length of the entire system and f 1 is the focal length of the first lens. And satisfying n 1 > 1.75, where n 1 is the refractive index of the glass of the first lens,
    At least three of the surfaces of the first to third lenses are aspheric surfaces;
    Ri least one surface diffractive optical surface der among the surfaces of the second and third lens,
    An eyepiece characterized by satisfying 0.5 <φ × R / f 2 <0.8, where φ is an entrance pupil diameter and R is an eye relief .
  2. 前記第2レンズは、瞳側に向けた凸面を有するメニスカス凸レンズまたはメニスカス凹レンズであることを特徴とする請求項1に記載の接眼レンズ。   The eyepiece according to claim 1, wherein the second lens is a meniscus convex lens or a meniscus concave lens having a convex surface directed toward the pupil side.
  3. 前記第1〜第3レンズの総厚をΣd、アイレリーフをRとしたとき、0.8<Σd/R<1を満足することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の接眼レンズ。 The eyepiece according to claim 1 or 2 , wherein when the total thickness of the first to third lenses is Σd and the eye relief is R, 0.8 <Σd / R <1 is satisfied. lens.
  4. 前記回折光学面は、キノフォーム形状を呈する同心円状の輪帯を複数有し、前記輪帯の最小ピッチをpとしたとき、2×10−3 mm<p<30×10−3 mmを満足することを特徴とする、請求項1から請求項のいずれか一項に記載の接眼レンズ。 The diffractive optical surface has a plurality of concentric annular zones having a kinoform shape, and satisfies 2 × 10 −3 mm <p <30 × 10 −3 mm , where p is the minimum pitch of the annular zones. The ocular lens according to any one of claims 1 to 3 , wherein:
  5. 前記第2および第3レンズが樹脂を素材とすることを特徴とする、請求項1から請求項のいずれか一項に記載の接眼レンズ。 The eyepiece according to any one of claims 1 to 4 , wherein the second and third lenses are made of resin.
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