JP2001066523A

JP2001066523A - 接眼レンズ

Info

Publication number: JP2001066523A
Application number: JP23815599A
Authority: JP
Inventors: Satoru Fukumoto; 哲福本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】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に関し、その視野周辺
部まで諸収差を良好に補正し、特に歪曲収差を２．５％
以内に抑えると共に、アイレリーフの長さを焦点距離の
８０％以上、より好ましくは１００％以上確保すること
を目的とする。【解決手段】物体側から順に、負レンズを有する第１
レンズ群Ｇ１と、負レンズと正レンズとの貼合わせレン
ズを有する第２レンズ群Ｇ２と、正レンズと負レンズと
の貼合わせレンズまたは負レンズと正レンズとの貼合わ
せレンズを有する第３レンズ群Ｇ３と、正レンズを有す
る第４レンズ群Ｇ４とから構成され、これら各レンズ群
の少なくとも１つのレンズ面は、非球面形状をしている
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】望遠鏡や顕微鏡などの観察光学系には、
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
るための光学系として、複数の球面レンズからなる接眼
レンズが用いられる。この接眼レンズにおいては、全視
野の観察を容易に行うために、出射瞳距離（アイレリー
フ）が十分に大きく確保される。現在、そのアイレリー
フは、少なくとも焦点距離の８０％以上あることが望ま
しいとされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接眼レ
ンズの視界周辺部の諸収差を小さく保ったまま見掛け視
界を大きくすれば、アイレリーフが短くなる。一方、見
掛け視界を大きく保ったままアイレリーフを大きくすれ
ば眼側のレンズ系の口径拡大を招き、その結果、視界周
辺部の諸収差、特に非点収差および歪曲収差が急激に悪
化する。

【０００４】この理由から、従来は、接眼レンズの見掛
け視界とアイレリーフとを同時に大きくすることは困難
であった。因みに、複数の球面レンズからなる接眼レン
ズとして、例えば特開平7-281107号公報および特開平9-
54256号公報に記載されたものがある。これらの公報に
記載された接眼レンズでは、見掛け視界がそれぞれ５６
°，６０°であり、かつアイレリーフが何れも焦点距離
の８０％以上と確保されていると共に、諸収差も比較的
良好に補正されている。

【０００５】しかしながら、特に、他の収差と比較して
悪化の程度が激しい歪曲収差は、依然として５〜９％も
あり、観察者が広い視野全体を快適に観察するにはまだ
不十分であった。本発明は、このような問題に鑑みてな
されたもので、その視野周辺部まで各収差を良好な値に
まで補正し、特に歪曲収差を２．５％以内に抑えると共
に、アイレリーフの長さを焦点距離の８０％以上、より
好ましくは１００％以上確保した接眼レンズを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、物体側から順に、負レンズを有する第１レンズ群Ｇ
１と、負レンズと正レンズとの貼合わせレンズを有する
第２レンズ群Ｇ２と、正レンズと負レンズとの貼合わせ
レンズまたは負レンズと正レンズとの貼合わせレンズを
有する第３レンズ群Ｇ３と、正レンズを有する第４レン
ズ群Ｇ４とから構成され、これら各レンズ群の少なくと
も１つのレンズ面は、非球面形状をしていることを特徴
とする接眼レンズである。

【０００７】このように非球面レンズを用いれば、従来
は困難であった各収差の補正と、焦点距離の１００％以
上のアイレリーフおよび広い見掛け視界の確保とを同時
に達成することが可能になる。請求項２に記載の発明で
は、請求項１に記載の接眼レンズにおいて、非球面形状
は、その非球面頂点の曲率半径に基づく母球面を用いた
場合と比べて、周辺部に近付くに従ってレンズ縁厚を増
加させるような形状であることを特徴とする接眼レンズ
である。

【０００８】なお、ここでいう「母球面」とは、非球面
と共通の頂点、曲率半径、および曲率中心を有した球面
である。このように非球面形状を所定の形状に設定すれ
ば、レンズ面周辺部におけるプリズム効果を軽減できる
ので、アイレリーフを長く保ちつつ、広い視野の周辺部
における諸収差の補正と、歪曲収差の補正とを同時に達
成することができる。

【０００９】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は請求項２に記載の接眼レンズにおいて、非球面形状
は、光軸から非球面における最軸外光線の入射位置まで
の高さｈ、この高さｈにおいて非球面とその頂点の曲率
半径に基づく母球面との間に生じる変位ｄｘに対して、
次式（１）を満たすことを特徴とする接眼レンズであ
る。

【００１０】０．００１ ≦ |ｄｘ／ｈ| ≦ ０．１４・・・（１）非球面の形状を規定するこの式（１）は、アイレリーフ
が長く広い見掛け視界を有する接眼レンズにおいても、
その視野周辺部まで各収差、特に歪曲収差を良好な値に
まで抑えることを可能とする。なお、この式（１）の下
限を下回ると、非球面による効果が小さくなるので、長
いアイレリーフと広い見掛け視界を保ち、かつ各収差を
良好に補正することは困難となる。その反対に、この式
（１）の上限を上回ると、非球面による効果が強くなり
すぎるので、歪曲収差の過剰補正を招く上に、視野周辺
部における諸収差の補正が困難になる。

【００１１】ここで、請求項３に記載の発明において、
式（１）に代えて次式（１）’を適用すると、さらに良
好な結果が得られる。０．００３≦|ｄｘ／ｈ｜≦０．１・・・（１）’ 請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れ
か１項に記載の接眼レンズにおいて、レンズ系全体の合
成焦点距離Ｆ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と
の合成焦点距離Ｆ１２に対して、次式（２）を満たすこ
とを特徴とする接眼レンズである。

【００１２】 │Ｆ／Ｆ１２│≦ ０．４・・・（２）このように、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との
合成焦点距離Ｆ１２について適切な範囲を規定する式
（２）によれば、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２
とを合成した合成レンズ群Ｇ１２のペッツバール和を小
さく（場合によっては負の値に）することができる。そ
の結果、合成レンズ群Ｇ１２以降のレンズ群との屈折力
配分を良好に保つことができるので、非点収差、像面湾
曲収差等の諸収差をバランス良く補正することが出来
る。

【００１３】なお、式（２）の範囲を逸脱すると、各レ
ンズ群の屈折力配分が良好に保たれず、視界周辺におけ
る収差が悪化する。ここで、請求項４に記載の発明にお
いて、式（２）に代えて式（２）’を適用すれば、より
良好なバランスで補正することが可能となる。 │Ｆ／Ｆ１２│≦ ０．３・・・（２）’ また、式（２）に代えて式（２）”を適用すれば、さら
に良好なバランスで補正することが可能となる。

【００１４】 │Ｆ／Ｆ１２│≦ ０．２１・・・（２）” ここで、上記発明に関連する２つの発明（開示項１，開
示項２）とその作用および効果を開示する。（開示項
１）請求項１から請求項４の何れか１項に記載の接眼レ
ンズにおいて、レンズ系全体の合成焦点距離Ｆ、前記第
１レンズ群Ｇ１の焦点距離Ｆ１に対して、次式（３）を
満たすことを特徴とする接眼レンズ。

【００１５】 −３．６ ≦ Ｆ１／Ｆ ≦ −１．２・・・（３）一般に、アイレリーフを拡大するためには第１レンズ群
Ｇ１の負の屈折力を大きくする必要があるが、この式
（３）の範囲を満たせば、アイレリーフを十分に大きく
するとともに良好な屈折力配分を得ることができる。こ
の結果、アイレリーフを長く保ちつつ各収差をバランス
良く補正することができる。

【００１６】なお、式（３）の下限値を下回ると、第１
レンズ群Ｇ１の負の屈折力が小さくなりすぎて、アイレ
リーフの拡大が困難となる。その反対に、式（３）の上
限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が大き
くなりすぎて第２レンズ群Ｇ２以降の口径の増大を招
き、視界周辺における収差の悪化を招く。ここで、開示
項１に記載の発明において、式（３）に代えて式
（３）’を適用すると、より良好な結果を得ることがで
きる。

【００１７】 −３．３ ≦ Ｆ１／Ｆ ≦ −１．６・・・（３）’ （開示項２）請求項１から請求項４、開示項１の何れか
１項に記載の接眼レンズにおいて、前記第１レンズ群Ｇ
１の負レンズの物体側の面は、物体側に凹面を向けて形
成されることを特徴とする接眼レンズ。

【００１８】ここで、レンズ群Ｇ１の屈折力が大きくな
ると、それに伴い第１レンズ群Ｇ１のレンズ面の曲率半
径を小さくする必要が生じる。その際に、第１レンズ群
Ｇ１の負レンズの目側の面が目側に曲率半径の小さい凹
面を向けて形成される場合には、隣接するレンズ面によ
る干渉を防ぐ目的で第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ
２との空気間隔が大きくとられるため、第１レンズ群Ｇ
１が像面に近づき、ゴミが見えるといった不都合が生じ
る。

【００１９】そこで、この開示項２に記載の発明のよう
に、第１レンズ群Ｇ１の負レンズの物体側の面を物体側
に凹面を向けた形状にし、第１レンズ群Ｇ１の負レンズ
の像側の面および目側の面にそれぞれパワーを分散させ
たり（両凹レンズ形状にする）、あるいは第１レンズ群
Ｇ１の負レンズをメニスカス形状にすれば、上述の不都
合は解消される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。＜各実施形態の構成＞図１，図４，図７，図１０，図１
３，図１６，図１９，図２２はそれぞれ、本発明におけ
る第１実施形態，第２実施形態，第３実施形態，第４実
施形態，第５実施形態，第６実施形態，第７実施形態，
第８実施形態の構成図である。これらの実施形態は、何
れも請求項１，請求項２，請求項３，請求項４，開示項
１，開示項２に対応する。

【００２１】これらの各図に示すように、各実施形態
は、物体側から順に、負レンズを有する第１レンズ群Ｇ
１と、負レンズと正レンズとの貼合わせレンズを有する
第２レンズ群Ｇ２と、正レンズと負レンズとの貼合わせ
レンズまたは負レンズと正レンズとの貼合わせレンズを
有する第３レンズ群Ｇ３と、正レンズを有する第４レン
ズ群Ｇ４とから構成され、これら各レンズ群の少なくと
も１つのレンズ面が非球面形状となっている。なお、各
図において、＊印を付した面が非球面であり、Ｅ．Ｐ．
はアイポイントを表す。

【００２２】図２５は、このような非球面形状を表す図
であり、次式（４）は、この非球面形状を規定する式で
ある。

【数１】これら図２５および式（４）に示すように、各実施形態
における非球面は、回転対称非球面である。式（４）お
よび図２５において、Ｘ：非球面頂点を基準とする光軸方向の変位，Ｙ：光軸を基準とする光軸直交方向の高さ，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，ｈ：光軸から非球面における最軸外光線の入射位置まで
の高さ，ｄｘ：高さｈにおいて非球面とその頂点の曲率半径に基
づく母球面との間に生じる光軸方向の変位である。

【００２３】図２，図５，図８，図１１，図１４，図１
７，図２０，図２３はそれぞれ、以上の構成の第１実施
形態，第２実施形態，第３実施形態，第４実施形態，第
５実施形態，第６実施形態，第７実施形態，第８実施形
態の諸データを示す図である。各図では、レンズデー
タ，非球面データ，条件対応値を順に示す。各図におい
て、Ｎｏ：物体側からのレンズ面の番号，Ｒ：レンズ面の曲率半径，ｄ：レンズ面間隔，ｎｄ：ｄ線に対する屈折率， νｄ：ｄ線に対するアッベ数，Ｉ：アイレリーフの長さ，Ｆ：レンズ系全体の合成焦点距離，Ｆ１２：第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との
合成焦点距離（合成レンズ群Ｇ１２の焦点距離），Ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離である。

【００２４】また、各図において、非球面形状のレンズ
面については、そのレンズ面番号に※印を付してあり、
非球面のレンズ面について示す曲率半径Ｒは、頂点曲率
半径を表すものとする（長さの単位は、何れも「ｍ
ｍ」）。＜各実施形態の特性＞図３，図６，図９，図１２，図１
５，図１８，図２１，図２４はそれぞれ、以上の構成の
第１実施形態，第２実施形態，第３実施形態，第４実施
形態，第５実施形態，第６実施形態，第７実施形態，第
８実施形態の収差図である。

【００２５】各図に示す各収差は、アイポイントＥ．
Ｐ．側から光線を入射したときの結像収差であって、非
点収差図中の実線はサジタル像面Ｓを表し、破線はメリ
ジオナル像面Ｍを表し、また各図中Ｆno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（画角の単位は「゜」）を表す。図１，図２，図
３に示すように、第１実施形態では、最も物体側のレン
ズ面が非球面形状となっており、各値は式（１），式
（１）’，式（２），式（２）’，式（２）”，式
（３），式（３）’を満たす。この結果、焦点距離Ｆ＝
１８．７５、アイレリーフＩ＝２２．０（焦点距離Ｆの
約１１７％）に対して、各収差は良好な値にまで補正さ
れており、特に歪曲収差は±２％以内に抑えられる。

【００２６】図４，図５，図６に示すように、第２実施
形態では、物体側から数えて２番目のレンズ面が非球面
形状となっており、各値は、式（１），式（１）’，式
（２），式（２）’，式（２）”，式（３），式
（３）’を満たす。この結果、焦点距離Ｆ＝１８．７
５，アイレリーフＩ２１．８（焦点距離Ｆの約１１６
％）に対して、各収差は良好な値にまで補正されてお
り、特に歪曲収差は±２％以内に抑えられる。

【００２７】図７，図８，図９に示すように、第３実施
形態では、物体側から数えて３番目のレンズ面が非球面
形状となっており、各値は、式（１），式（１）’，式
（２），式（２）’，式（２）”，式（３），式
（３）’を満たす。この結果、焦点距離Ｆ＝１８．７
５，アイレリーフＩ＝２１．９（焦点距離Ｆの約１１７
％）に対して、各収差は良好な値にまで補正されてお
り、特に歪曲収差は±２％以内に抑えられる。

【００２８】図１０，図１１，図１２に示すように、第
４実施形態では、物体側から数えて５番目のレンズ面が
非球面形状となっており、各値は、式（１），式
（１）’，式（２），式（２）’，式（２）”，式
（３），式（３）’を満たす。この結果、焦点距離Ｆ＝
１８．７５，アイレリーフＩ＝２２．０（焦点距離Ｆの
約１１７％）に対して、各収差は良好な値にまで補正さ
れており、特に歪曲収差は±１％以内に抑えられてい
る。

【００２９】図１３，図１４，図１５に示すように、第
５実施形態では、物体側から数えて第６番目のレンズ面
が非球面形状となっており、各値は、式（１），式
（１）’，式（２），式（２）’，式（２）”，式
（３），式（３）’を満たす。この結果、焦点距離Ｆ＝
１８．７５，アイレリーフＩ＝２２．１（焦点距離Ｆの
約１１８％）に対して、各収差は良好な値にまで補正さ
れており、特に歪曲収差は±２％以内に抑えられてい
る。

【００３０】図１６，図１７，図１８に示すように、第
６実施形態では、物体側から数えて８番目のレンズ面が
非球面形状となっており、各値は、式（１），式
（１）’，式（２），式（２）’，式（２）”，式
（３），式（３）’を満たす。この結果、焦点距離Ｆ＝
１８．７５，アイレリーフＩ＝２３．２（焦点距離Ｆの
約１２４％）に対して、各収差は良好な値にまで補正さ
れており、特に歪曲収差は±１％以内に抑えられてい
る。

【００３１】図１９，図２０，図２１に示すように、第
７実施形態では、物体側から数えて９番目のレンズ面が
非球面形状となっており、各値は、式（１），式
（１）’，式（２），式（２）’，式（２）”，式
（３），式（３）’を満たす。この結果、焦点距離Ｆ＝
１８．７５，アイレリーフＩ＝２３．２（焦点距離Ｆの
１２４％）に対して、各収差は良好な値にまで補正され
ており、特に歪曲収差は±１％以内に抑えられている。

【００３２】図２２，図２３，図２４に示すように、第
８実施形態では、物体側から数えて１番目のレンズ面が
非球面形状となっており、各値は、式（１），式
（１）’，式（２），式（２）’，式（２）”，式
（３），式（３）’を満たす。この結果、焦点距離Ｆ＝
１８．７５，アイレリーフＩ＝２３．０（焦点距離Ｆの
１２３％）に対して、各収差は良好な値にまで補正され
ており、特に歪曲収差は±２％以内に抑えられている。

【００３３】以上のように、上記各実施形態によれば、
広い見掛け視界６０゜に亘り各収差を良好な値にまで補
正し、特に歪曲収差については２％以内に抑えると共
に、レンズ系全体の焦点距離Ｆに対するアイレリーフＩ
の長さを１１５％以上確保した眼レンズが実現する。な
お、本発明の非球面は、上記実施形態において示したも
のに限定されず、その形成位置や面数、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。

【００３４】また、上記各実施形態における非球面の形
状は、式（４）によって表される形状に限定されず、上
式（１），（１）’，（２），（２）’，（２）”，
（３），（３）’の何れかを満たすのであれば、如何な
る非球面形状であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、そ
の視野周辺部まで各収差を良好な値にまで補正し、特に
歪曲収差を十分に小さく抑えると共に、焦点距離に対す
るアイレリーフの長さを十分に大きく確保した接眼レン
ズが実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の構成図である。

【図２】第１実施形態の諸データである。

【図３】第１実施形態の収差図である。

【図４】第２実施形態の構成図である。

【図５】第２実施形態の諸データである。

【図６】第２実施形態の収差図である。

【図７】第３実施形態の構成図である。

【図８】第３実施形態の諸データである。

【図９】第３実施形態の収差図である。

【図１０】第４実施形態の構成図である。

【図１１】第４実施形態の諸データである。

【図１２】第４実施形態の収差図である。

【図１３】第５実施形態の構成図である。

【図１４】第５実施形態の諸データである。

【図１５】第５実施形態の収差図である。

【図１６】第６実施形態の構成図である。

【図１７】第６実施形態の諸データである。

【図１８】第６実施形態の収差図である。

【図１９】第７実施形態の構成図である。

【図２０】第７実施形態の諸データである。

【図２１】第７実施形態の収差図である。

【図２２】第８実施形態の構成図である。

【図２３】第８実施形態の諸データである。

【図２４】第８実施形態の収差図である。

【図２５】非球面形状を示す図である。

【符号の説明】

Ｇ１・・・第１レンズ群，Ｇ２・・・第２レンズ群，Ｇ
３・・・第３レンズ群，Ｇ４・・・第４レンズ群，Ｇ１
２・・・合成レンズ群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、負レンズを有する第１
レンズ群Ｇ１と、負レンズと正レンズとの貼合わせレン
ズを有する第２レンズ群Ｇ２と、正レンズと負レンズと
の貼合わせレンズまたは負レンズと正レンズとの貼合わ
せレンズを有する第３レンズ群Ｇ３と、正レンズを有す
る第４レンズ群Ｇ４とを備えた接眼レンズにおいて、前記各レンズ群の少なくとも１つのレンズ面は、非球面
形状をしていることを特徴とする接眼レンズ。
【請求項２】請求項１に記載の接眼レンズにおいて、前記非球面形状は、非球面頂点の曲率半径に基づく母球
面を用いた場合と比べて、周辺部に近付くに従ってレン
ズ縁厚を増加させるような形状であることを特徴とする
接眼レンズ。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の接眼レ
ンズにおいて、前記非球面形状は、光軸から前記非球面における最軸外
光線の入射位置までの高さｈ、この高さｈにおいて前記
非球面とその頂点の曲率半径に基づく母球面との間に生
じる変位ｄｘに対して、次式（１）０．００１ ≦ |ｄｘ／ｈ| ≦ ０．１４・・・（１）を満たすことを特徴とする接眼レンズ。
【請求項４】請求項１から請求項３の何れか１項に記
載の接眼レンズにおいて、レンズ系全体の合成焦点距離Ｆ、前記第１レンズ群Ｇ１
と前記第２レンズ群Ｇ２との合成焦点距離Ｆ１２に対し
て、次式（２） │Ｆ／Ｆ１２│≦ ０．４・・・（２）を満たすことを特徴とする接眼レンズ。