JPH0876033A - 非球面接眼レンズ - Google Patents

非球面接眼レンズ

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JPH0876033A
JPH0876033A JP6239367A JP23936794A JPH0876033A JP H0876033 A JPH0876033 A JP H0876033A JP 6239367 A JP6239367 A JP 6239367A JP 23936794 A JP23936794 A JP 23936794A JP H0876033 A JPH0876033 A JP H0876033A
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aspherical
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00Eyepieces; Magnifying glasses
    • G02B25/001Eyepieces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない構成レンズ枚数で、十分な視界および
アイレリーフを確保しつつ、諸収差が広い画角に亘って
良好に補正された接眼レンズを提供すること。 【構成】 本発明では、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、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1レンズ群
G1の少なくとも1つのレンズ面は非球面に形成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非球面接眼レンズに関
し、さらに詳細には、たとえば双眼鏡等の望遠鏡や顕微
鏡等に用いられる接眼レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば双眼鏡等の望遠鏡や顕微鏡等に
おいては、対物レンズにより形成された実像をさらに拡
大して観察するために接眼レンズが用いられている。こ
れらの接眼レンズでは、広い画角に亘って諸収差が良好
に補正されていることに加えて、広い視野に亘って快適
に観察を行うことができるように十分な長さのアイレリ
ーフ(接眼レンズの最もアイポイント側の面とアイポイ
ントとの軸上間隔)が確保されていることが要求され
る。
【0003】一般に、接眼レンズ等の光学系では、焦点
距離が短いほどペッツバール和が大きくなるという性質
があるので、焦点距離が短いほど像面湾曲収差をはじめ
とする諸収差が悪化する。さらに一般的な接眼レンズで
は、レンズ全系の焦点距離の80%程度の長さのアイレ
リーフしか確保することができない。したがって、焦点
距離の短い接眼レンズでは、十分な長さのアイレリーフ
を確保することができない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
接眼レンズでは、焦点距離が短いほど、諸収差が悪化す
るとともに十分な長さのアイレリーフを確保することが
できない。そこで、諸収差を良好に補正しようとすると
構成レンズ枚数が多くなり、その結果コストが上昇する
という不都合があった。本発明は、前述の課題に鑑みて
なされたものであり、少ない構成レンズ枚数で、十分な
視界およびアイレリーフを確保しつつ、諸収差が広い画
角に亘って良好に補正された接眼レンズを提供すること
を目的とする。
【0005】
【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、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1レンズ群G
1の少なくとも1つのレンズ面は非球面に形成されてい
ることを特徴とする接眼レンズを提供する。
【0006】本発明の好ましい態様によれば、前記第1
レンズ群G1の焦点距離をf1とし、レンズ全系の焦点
距離をf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、 −60<f1/f<−1.12 0.45<D/f<1.7 の条件を満足する。
【0007】
【作用】本発明の接眼レンズは、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、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1
レンズ群G1の少なくとも1つのレンズ面は非球面に形
成されている。上記構成により、第1レンズ群G1は、
対物レンズによる像をその発散作用によって第2レンズ
群G2の近くに結像させるとともに、瞳位置を第2レン
ズ群G2に対して近づけてアイレリーフを長くする役目
を果たしている。
【0008】こうして、第2レンズ群G2によって瞳を
結像する位置、すなわちアイポイントの位置を第2レン
ズ群G2の最もアイポイント側の面から所定距離だけ遠
ざけることができる。すなわち、アイレリーフを大きく
することができる。また、第1レンズ群G1は全体とし
て負の屈折力を有するので、ペッツバール和を小さくす
ることができる。その結果、像面湾曲が抑えられ像の平
坦性が向上する。さらに、第1レンズ群G1の少なくと
も1つのレンズ面に非球面を導入することにより、少な
いレンズ枚数で諸収差を広い画角に亘って良好に補正す
ることができる。
【0009】以下、本発明の条件式について説明する。
本発明の非球面接眼レンズでは、以下の条件式(1)お
よび(2)を満足するのが好ましい。 −60<f1/f<−1.12 (1) 0.45<D/f<1.7 (2)
【0010】ここで、 f :レンズ全系の焦点距離 f1:第1レンズ群G1の焦点距離 D :第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との軸上間
【0011】条件式(1)は、第1レンズ群G1の焦点
距離f1とレンズ全系の焦点距離fとの比について適切
な範囲を規定するものである。条件式(1)の上限値を
上回ると、第1レンズ群G1の負屈折力が強くなりすぎ
て、第1レンズ群G1で発生する収差が大きくなり、こ
の収差を第2レンズ群G2で補正することが困難にな
る。さらに、第1レンズ群G1の過剰な発散作用により
光束が光軸から遠ざけられすぎて第2レンズ群G2のレ
ンズ径の増大を招くとともに、第2レンズ群G2の最周
縁を周辺光束が通ることにより諸収差が悪化してしま
う。
【0012】逆に、条件式(1)の下限値を下回ると、
第1レンズ群G1の負屈折力が弱くなりすぎて、アイレ
リーフが短くなってしまうので好ましくない。なお、条
件式(1)の上限値を−1.57とし下限値を−7.4
とすることにより、さらに好ましくは上限値を−1.8
とし下限値を−4.5とすることにより、さらにバラン
ス良く諸収差を補正するとともに、さらに長いアイレリ
ーフを確保することができる。
【0013】条件式(2)は、第1レンズ群G1と第2
レンズ群G2との軸上間隔Dとレンズ全系の焦点距離f
との比について適切な範囲を規定するものである。条件
式(2)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1の発散
作用により第2レンズ群G2のレンズ径の増大を招く。
また、双眼鏡に本発明の接眼レンズを使用する場合、光
路中に正立プリズムがあるために、軸上間隔Dが大きく
なるとプリズムと第1レンズ群G1とが干渉してしま
う。
【0014】逆に、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との間隔が小さく
なり、像面が第1レンズ群G1の最もアイポイント側の
面および第2レンズ群G2の最も物体側の面に近づきす
ぎてしまう。その結果、像面に近接するレンズ面上のゴ
ミや傷が観察時に見えてしまい不都合である。さらに、
第1レンズ群G1の焦点距離f1を一定に保ったまま軸
上間隔Dを小さくしていくと、第2レンズ群G2の焦点
距離f2は小さくなる方向に変化する。しかしながら、
第2レンズ群G2の焦点距離f2が小さくなるというこ
とは、ペッツバール和が大きくなることを意味し、像面
の平坦性に悪い影響を与えるので、好ましくない。ま
た、第2レンズ群G2の焦点距離f2が小さくなると、
十分なアイレリーフを確保することが困難になる。
【0015】次に、第1レンズ群G1のアイポイント側
主点の位置について、第1レンズ群G1がアイポイント
側に凸面を向けたメニスカス形状の場合とアイポイント
側に凹面を向けたメニスカス形状の場合とを前述のf
1、f2、Dの関係から比較する。一般に、負の屈折力
を有するメニスカス形状のレンズでは、アイポイント側
主点の位置は射出光束側(アイポイント側)の面の曲率
中心の方向に位置する。そこで、第1レンズ群G1と第
2レンズ群G2との軸上空気間隔Dが、アイポイント側
に凸面を向けたメニスカス形状のレンズとアイポイント
側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズとで同じであ
るとすると、第1レンズ群G1のアイポイント側主点の
位置は、アイポイント側に凸面を向けたメニスカス形状
のレンズの方がアイポイント側に凹面を向けたメニスカ
ス形状のレンズよりも、第2レンズ群G2の最も物体側
の面からより離れていることがわかる。
【0016】このように、第1レンズ群G1は、アイポ
イント側に凹面を向けたメニスカス形状よりもアイポイ
ント側に凸面を向けたメニスカス形状である方が、アイ
レリーフを大きく確保するのに有利であることがわか
る。なお、条件式(2)の上限値を1.5とし下限値を
0.67とすることにより、さらに好ましくは上限値を
1.3とし下限値を0.78とすることにより、さらに
効果を高めることができる。
【0017】さらにバランス良く諸収差を補正するに
は、上述の条件に加えて、第1レンズ群G1の最も物体
側の面(第1面)および最もアイポイント側の面(第2
面)はともに非球面に形成され、以下の条件式(3)を
満足するのが望ましい。 1<|dx1 /dy|/|dx2 /dy| (3) ここで、 x1 :第1面の非球面においてその頂点を原点として光
軸方向の変位量 x2 :第2面の非球面においてその頂点を原点として光
軸方向の変位量 y :各非球面において光軸からの距離 ただし、条件式(3)において、0<y<f/2.5で
ある。そして、一次微分係数(dx/dy)は、非球面
上の各点における接線の光軸直交方向に対する傾きを表
している。
【0018】条件式(3)は、第1レンズ群G1の各非
球面形状を規定している。条件式(3)を満足する非球
面形状により、バランス良く諸収差を補正することがで
き、特に歪曲収差を良好に補正することができる。ま
た、条件式(3)を満足する非球面形状により、第1レ
ンズ群G1の周辺まで負の屈折力を付与することができ
るので、アイレリーフを大きく確保するのに有利であ
る。
【0019】上述の諸条件は、接眼レンズ全系の焦点距
離fがあまり長くない場合、たとえば約15mm以下の
場合を主として考慮したものである。焦点距離fが約1
5mmよりもある程度大きい接眼レンズの場合には、第
1レンズ群G1の焦点距離f1、第2レンズ群G2の焦
点距離f2および軸上間隔Dは必然的に大きくなる。そ
の結果、収差補正やアイレリーフの確保の要求を比較的
容易に満たすことができる。この場合、第1レンズ群G
1のレンズ形状は両凹レンズであっても、あるいはアイ
ポイント側に凹面を向けたメニスカス形状であってもよ
い場合がある。ただし、いずれの場合も、各非球面形状
はレンズの周縁に向かって各点における曲率半径が大き
くならなければならない。このように、上述の諸条件
は、接眼レンズの要求される多くの要件(アイレリー
フ、収差補正など)を満たすには最良の条件である。
【0020】
【実施例】本発明の非球面接眼レンズは、各実施例にお
いて、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G
2との間に位置し、前記第1レンズ群G1の少なくとも
1つのレンズ面は非球面に形成されている。
【0021】以下、本発明の各実施例を、添付図面に基
づいて説明する。 〔実施例1〕図1は、本発明の第1実施例にかかる非球
面接眼レンズのレンズ構成を示す図である。図示の非球
面接眼レンズは、物体側から順に、アイポイント側に凸
面を向けた負メニスカス非球面レンズからなる第1レン
ズ群G1と、両凹レンズと両凸レンズとの接合正レン
ズ、および両凸レンズからなる第2レンズ群G2とから
構成されている。なお、図1においてE.P.はアイポ
イントを示している。
【0022】次の表(1)に、本発明の実施例1の諸元
の値を掲げる。表(1)において、fは焦点距離を、2
ωは画角をそれぞれ示している。さらに、左端の数字は
物体側からの各レンズ面の順序を、rは各レンズ面の曲
率半径を、dは各レンズ面間隔を、nおよびνはそれぞ
れd線(λ=587.6nm)に対する屈折率およびア
ッベ数を示している。
【0023】また、各実施例において、非球面は、光軸
に垂直な方向の高さをy、高さyにおける光軸方向の変
位量をx、基準の曲率半径すなわち非球面の頂点曲率半
径をr、円錐係数をk、n次の非球面係数をCn とした
とき、以下の数式(a)で表される。
【数1】 x=(y2 /r)/〔1+(1−k・y2 /r2 1/2 〕 +C2 ・y2 +C4 ・y4 +C6 ・y6 +C8 ・y8 +C10・y10+・・・ (a) また、非球面の近軸曲率半径Rは、次の数式(b)で定
義される。 R=1/(2・C2 +1/r) (b) 各実施例の諸元表中の非球面には、面番号の右側に*印
を付している
【0024】
【表1】 f =10.0 2ω=50° アイレリーフ 13.1 r d n ν 1* -7.875 2.0 1.4911 57.6 2* -18.060 11.67 3 -247.500 2.0 1.7847 25.8 4 11.880 8.0 1.6204 60.1 5 -14.720 0.2 6 14.370 4.5 1.6204 60.1 7 -183.970 (非球面データ) k C2 4 1面 1.8270 0.0000 -0.27520×10-36 8 10 0.10460×10-4 0.16040×10-5 -0.13490×10-7 (非球面データ) k C2 4 2面 0.0000 0.0000 -0.11460×10-26 8 10 0.19260×10-4 -0.49560×10-8 0.73840×10-8 (条件対応値) f1=−30.4 f2= 12.75 D = 11.67 (1)f1/f =−3.04 (2)D/f = 1.167 (3)|dx1 /dy|/|dx2 /dy|= 2.1715(y=1) |dx1 /dy|/|dx2 /dy|= 1.9186(y=2) |dx1 /dy|/|dx2 /dy|= 1.6647(y=3) |dx1 /dy|/|dx2 /dy|= 1.4029(y=4)
【0025】図2は実施例1の諸収差図であって、各収
差は光線をアイポイント側から追跡したときのものであ
る。各収差図において、ωは画角の半分の値を示してい
る。また、非点収差を示す収差図(a)において実線s
はサジタル像面を示し、破線mはメリディオナル像面を
示している。各収差図から明らかなように、本実施例で
は、広い画角(2ω=50°)に亘って諸収差が良好に
補正されていることがわかる。特に、歪曲収差は広い画
角に亘ってほとんど零に抑えることができた。また、レ
ンズ全系の焦点距離の131%の長さのアイレリーフを
確保することができた。
【0026】〔実施例2〕図3は、本発明の第2実施例
にかかる非球面接眼レンズのレンズ構成を示す図であ
る。図示の非球面接眼レンズは、物体側から順に、アイ
ポイント側に凸面を向けたを向けた負メニスカス非球面
レンズからなる第1レンズ群G1と、両凹レンズと両凸
レンズとの接合正レンズ、および両凸レンズからなる第
2レンズ群G2とから構成されている。なお、図3にお
いてE.P.はアイポイントを示している。
【0027】次の表(2)に、本発明の実施例2の諸元
の値を掲げる。表(2)において、fは焦点距離を、2
ωは画角をそれぞれ示している。さらに、左端の数字は
物体側からの各レンズ面の順序を、rは各レンズ面の曲
率半径を、dは各レンズ面間隔を、nおよびνはそれぞ
れd線(λ=587.6nm)に対する屈折率およびア
ッベ数を示している。
【0028】
【表2】 f =10.0 2ω=50° アイレリーフ 12.5 r d n ν 1* -7.944 2.0 1.4911 57.6 2* -37.450 8.77 3 -247.500 2.0 1.7847 25.8 4 11.880 7.2 1.6204 60.1 5 -14.050 0.2 6 14.370 4.2 1.6204 60.1 7 -112.110 (非球面データ) k C2 4 1面 1.7580 0.0000 0.75390×10-46 8 10 0.10460×10-4 0.14260×10-5 -0.16310×10-7 (非球面データ) k C2 4 2面 0.0000 0.0000 -0.11850×10-26 8 10 0.19260×10-4 -0.49560×10-8 0.89350×10-8 (条件対応値) f1=−21.0 f2= 12.23 D = 8.77 (1)f1/f =−2.1 (2)D/f = 0.877 (3)|dx1 /dy|/|dx2 /dy|= 4.0632(y=1) |dx1 /dy|/|dx2 /dy|= 2.9829(y=2) |dx1 /dy|/|dx2 /dy|= 2.1931(y=3) |dx1 /dy|/|dx2 /dy|= 1.6671(y=4)
【0029】図4は実施例2の諸収差図であって、各収
差は光線をアイポイント側から追跡したときのものであ
る。各収差図において、ωは画角の半分の値を示してい
る。また、非点収差を示す収差図(a)において実線s
はサジタル像面を示し、破線mはメリディオナル像面を
示している。各収差図から明らかなように、本実施例で
は、広い画角(2ω=50°)に亘って諸収差が良好に
補正されていることがわかる。特に、歪曲収差は広い画
角に亘ってほとんど零に抑えることができた。また、レ
ンズ全系の焦点距離の125%の長さのアイレリーフを
確保することができた。
【0030】なお、上述の各実施例ではコスト面に考慮
して、第1レンズ群G1に光学プラスチック製の単レン
ズを使用し、第2レンズ群G2には、物体側から順に、
負屈折力の単レンズと正屈折力の単レンズとの接合正レ
ンズ、および正屈折力の単レンズを使用している。しか
しながら、上述の実施例の構成は、全体の構成レンズ枚
数をできるだけ少なくした例であり、各レンズ群のレン
ズ枚数を増加させてもよい。たとえば、第1レンズ群G
1に光学ガラスを使用したり、第1レンズ群G1を接合
レンズで構成したり、第2レンズ群G2のレンズ枚数を
増加することにより、諸収差をさらに良好に補正するこ
とも可能であり、本発明は実施例のレンズ構成に限定さ
れるものではない。また、非球面形状は、上述の数式
(a)によって表される形状に限定されるものではな
い。
【0031】
【効果】以上説明したように、本発明によれば、十分な
視界およびアイレリーフを保ちつつ、諸収差が広い画角
に亘ってバランス良く補正された接眼レンズを実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例にかかる非球面接眼レンズ
のレンズ構成を示す図である。
【図2】実施例1の諸収差図である。
【図3】本発明の第2実施例にかかる非球面接眼レンズ
のレンズ構成を示す図である。
【図4】実施例2の諸収差図である。
【符号の説明】
G1 第1レンズ群 G2 第2レンズ群 E.P. アイポイント

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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1レンズ群G1の少なくとも1つのレンズ面は非
    球面に形成されていることを特徴とする接眼レンズ。
  2. 【請求項2】 前記第1レンズ群G1の焦点距離をf1
    とし、レンズ全系の焦点距離をf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、 −60<f1/f<−1.12 0.45<D/f<1.7 の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の接
    眼レンズ。
  3. 【請求項3】 前記第1レンズ群G1の最も物体側の面
    および最もアイポイント側の面はともに、アイポイント
    側に凸面を向けていることを特徴とする請求項1または
    2に記載の接眼レンズ。
  4. 【請求項4】 前記第1レンズ群G1の最も物体側の面
    および最もアイポイント側の面はともに非球面に形成さ
    れ、 レンズ全系の焦点距離をfとし、前記最も物体側の面の
    非球面においてその頂点を原点として光軸方向の変位量
    をx1 とし、前記最もアイポイント側の面の非球面にお
    いてその頂点を原点として光軸方向の変位量をx2
    し、各非球面において光軸からの距離をyとしたとき、
    0<y<f/2.5の範囲において、 1<|dx1 /dy|/|dx2 /dy| の条件を満足することを特徴とする請求項1乃至3のい
    ずれか1項に記載の接眼レンズ。
  5. 【請求項5】 前記第1レンズ群G1は単一レンズから
    なることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に
    記載の接眼レンズ。
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