JP3590564B2 - 接眼変倍光学系 - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は、天体望遠鏡、スポッティングスコープ、双眼鏡などの対物光学系と組み合わせて用いられる接眼変倍光学系に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】
この種の接眼変倍光学系は従来多数提案されている。例えば、特開平4−204616号公報は、接眼変倍光学系に対物光学系と正立光学系を組み合わせたアフォーカル変倍光学系を提案し、特開昭62−134617号公報や特開平6−175048号公報は、対物光学系と正立光学系を含まない単独の接眼変倍光学系を提案している。これらはいずれも、対物光学系や正立光学系を除いた接眼変倍光学系だけに着目すると、物体側から順に、負のパワーの第1移動レンズ群、視野絞りを挟んで正のパワーの第2移動レンズ群、正のパワーの第3固定レンズ群で構成されるいわゆるOE−ZOOMと呼ばれる3群構成の接眼変倍光学系である。これは第1、第2の移動レンズ群を互いに逆方向に移動させて変倍するとともに視度の変化を補正する構成である。これらの従来の接眼変倍光学系はいずれも変倍比が2倍程度である。
【0003】
また、一般の接眼光学系では、アイレリーフと見掛視界を十分大きくする必要があるが、アイレリーフと見掛視界を大きくすると大型化する傾向がある。変倍比が3倍程度となるとこの傾向が顕著である。
【0004】
【発明の目的】
本発明は、変倍比が3倍程度でありながら、小型で、見掛視界、アイレリーフをともに十分大きくできる接眼変倍光学系を得ることを目的とする。
【0005】
【発明の概要】
本発明の接眼変倍光学系は、対物光学系と組み合わせて用いられる接眼変倍光学系であって、対物光学系側から順に、負の第1レンズ群と、視野絞りと、正の第2レンズ群と、正の第3レンズ群と、正の第4レンズ群とからなり、対物光学系の焦点距離と接眼変倍光学系の焦点距離の比で定義される全系の倍率が最小から最大に変化するとき、第1レンズ群は対物光学系側に単調に移動し、第2レンズ群は眼側に単調に移動し、第3レンズ群は最初は第2レンズ群との間隔を広げ後に縮めるように眼側に移動し、第4レンズ群は不動であり、次の条件式(1)を満足することを特徴としている。
(1)0.4<{L23(max)−L23}/f(h)
但し、
L23(max):変倍時の第2レンズ群と第3レンズ群の軸上空気間隔の最大値、
L23:最長焦点距離における第2レンズ群と第3レンズ群の軸上空気間隔、
f(h):接眼変倍光学系全系の最短焦点距離、
である。
【0006】
接眼変倍光学系全系が最短焦点距離の状態は、対物光学系と組み合わせて望遠鏡とした場合には最高倍率の状態である。
【0007】
本発明の接眼変倍光学系は、さらに次の条件式(2)を満足することが好ましい。
(2)7.0<L12/f(h)
但し、
L12:最短焦点距離における第1レンズ群と第2レンズ群の軸上空気間隔、
である。
【0008】
本発明の接眼変倍光学系は、さらに次の条件式(3)、(4)を満足することが好ましい。
(3)2.0<f4/f23<4.0
(4)0.3<f23/f2<0.6
但し、
f4:第4レンズ群の焦点距離、
f23:最長焦点距離における第2レンズ群と第3レンズ群の合成焦点距離、
f2:第2レンズ群の焦点距離、
である。
【0009】
本発明の接眼変倍光学系は、次の条件式(1’)を満足することがより好ましい。
(1)0.65<{L23(max)−L23}/f(h)
【0010】
【発明の実施形態】
本実施形態の接眼変倍光学系は、図17に示すように、対物光学系50と組み合わせて用いるもので、対物光学系50(物体)側から順に、負の第1レンズ群10、視野絞りS、正の第2レンズ群20、正の第3レンズ群30、及び正の第4レンズ群40からなっている。変倍に際し、第1レンズ群10、第2レンズ群20、及び第3レンズ群30は互いに独立して光軸方向に移動し、第4レンズ群は不動である。より具体的には、全系の倍率(対物光学系50の焦点距離/接眼変倍光学系の焦点距離)が最小から最大に変化するとき(接眼変倍光学系の焦点距離が最長から最短に変化するとき)、第1レンズ群10は単調に物体側に移動し、第2レンズ群20は単調に眼側に移動し、第3レンズ群30は最初は第2レンズ群20との間隔を広げ後に縮めるように眼側に移動する。視野絞りSは、第2レンズ群20と一緒に移動する。
【0011】
条件式(1)は、変倍に伴うアイレリーフの変化を小さくするための条件である。
条件式(1)の下限を越えると、中間焦点距離におけるアイレリーフの落ち込み(アイレリーフが小さくなる)が顕著になる。
【0012】
条件式(2)は、第1レンズ群、第2レンズ群及び第3レンズ群が変倍に際して移動するスペースを大きく確保し、変倍比を大きくするための条件である。また、この条件式(2)を満足させ、第1レンズ群と第2レンズ群の間に形成される物体像(対物光学系の焦点位置)から、第1レンズ群及び第2レンズ群までの距離それぞれを大きくすることによって、レンズ面の傷や埃などを目立たなくする効果もある。
【0013】
具体的に説明する。対物光学系50の焦点位置XからLF1の距離にある第1レンズ群10と、LF2の距離にある第2レンズ群20それぞれのレンズ面の視度(D1、D2)は、次式で表される。
D1=+1000×LF1/f2−4 2 (ディオプタ)
D2=−1000×LF2/f2−4 2 (ディオプタ)
但し、
LF1;対物光学系の焦点位置Xから第1レンズ群の眼側の面までの距離、
LF2;対物光学系の焦点位置Xから第2レンズ群の対物光学系側の面までの距離、
f2−4;対物光学系の焦点位置Xより眼側の光学系の焦点距離、
である。
【0014】
レンズ面の傷や埃が問題となるのは焦点位置Xとレンズ面とが最も接近する低倍率時であり、これらD1、D2の値の絶対値をある程度大きくしないと、低倍率時にレンズ面の傷や埃が目立つことになる。D1、D2の値の絶対値を大きくするには、LF1、LF2の値を大きくすればよいが、低倍率時におけるLF1、LF2を大きくした上で変倍比を大きくするには、第1レンズ群と第2レンズ群の移動スペースを確保するするべく高倍率側の第1レンズ群と第2レンズ群の間隔をある程度大きく確保する必要がある。条件式(2)を満足させると、高倍率側の第1レンズ群と第2レンズ群の間隔を大きく確保できるため、低倍率側でのLF1、LF2も大きくすることができ、レンズ面の傷や埃などを目立たなくすることができる。
【0015】
条件式(2)の下限を越えると、低倍率時に像面とレンズ面とが接近しすぎるためレンズ件の傷や埃などが目立つようになる。また、十分な変倍比を確保しながら移動量を小さくして、像面とレンズ面とが接近しないようにすると、特に第2レンズ群のパワーを大きくしなければならず、非点収差、歪曲収差などの補正が困難になる。
【0016】
条件式(3)は、小型化するための条件である。
条件式(3)の下限を越えると、第2レンズ群と第3レンズ群の移動量が増大し、小型化することができなくなる。条件式(3)の上限を越えると、収差補正、特に非点収差、歪曲収差の補正が困難になる。
【0017】
条件式(4)は、第2レンズ群と第3レンズ群のパワーの比に関する条件である。少ない移動量で高い変倍比を達成するためには正のパワーを有する第2、第3レンズ群にそれぞれ大きな正のパワーを要するが、これら2つの群に正のパワーをほぼ等しく分配することが収差補正上有利である。条件式(4)の上限を越えると、第2レンズ群の正レンズのパワーが強くなりすぎ、逆に下限を越えると、第3レンズ群の正のパワーが強くなりすぎて、いずれも非点収差、歪曲収差の補正が困難になる。さらに、色収差の補正をするためには、第2レンズ群と第3レンズ群の少なくとも一方を正レンズと負レンズの貼り合わせレンズとすることが好ましい。
【0018】
次に具体的な実施例を示す。諸収差図中、球面収差で表される色収差(軸上色収差)図及び倍率色収差図中のd線、F線、C線はそれぞれの波長に対する収差であり、Sはサジタル、Mはメリディオナル、ERは射出瞳径、Bは見掛視界(半量)(°)である。また、Wは実視界(半量)(°)、foは対物光学系の焦点距離、feは接眼変倍光学系の焦点距離、rは曲率半径、dはレンズ厚またはレンズ間隔、Nd はd線の屈折率、νはアッベ数を示す。また、レンズ構成図中のEPはアイポイントである。
【0019】
以下の4つの実施例は望遠鏡に使用された場合を想定し、接眼変倍光学系の前方に4例共通の対物光学系と展開した正立プリズムを入れた形で示す。図18はその一例で、対物光学系50と、正立光学系60と、実施例2の接眼変倍光学系を組み合わせた図である。対物光学系は特に限定されるものではなく、天体望遠鏡や顕微鏡用のものでもよい。また、正立像を必要としない場合は正立プリズムはなくてもよい。
【0020】
[実施例1]
図1は実施例1の最長焦点距離(望遠鏡として最低倍率)時における接眼変倍光学系のレンズ構成を示し、図2、図3、図4はそれぞれ、接眼変倍光学系が、最長焦点距離時、中間焦点距離(望遠鏡として中間倍率)時、最短焦点距離(望遠鏡として最高倍率)における対物光学系を含んでの諸収差を示す。表1は、対物光学系50を含む全系の数値データである。面No.1〜6は対物光学系50(図示せず)、面No.7〜10は正立光学系60(図示せず)、面No.11〜13は負の第1レンズ群10、面No.14〜16は正の第2レンズ群20、面No.17〜18は正の第3レンズ群30、面No.19〜20は第4レンズ群40である。対物光学系50は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、負レンズからなり、正立光学系60は2面の反射面を有する2個の三角プリズム(直角プリズム)からなり、第1レンズ群10は、対物光学系側から順に、正レンズと負レンズの接合レンズからなり、第2レンズ群20は、対物光学系側から順に、負レンズと正レンズの接合レンズからなり、第3レンズ群30は正の単レンズからなり、第4レンズ群40は正の単レンズからなる。低倍率側から高倍率側への変倍は第1レンズ群10を対物光学系50方向に、第2レンズ群20及び第3レンズ群30を眼側に独立に移動させて行う。視野絞りSは、面No.14の対物光学系側12.26mmの位置にある。
【0021】
【表1】
【0022】
[実施例2]
図5は実施例2の最長焦点距離(最低倍率)時における接眼変倍光学系のレンズ構成を示し、図6、図7、図8はそれぞれ、接眼変倍光学系が、最長焦点距離、中間焦点距離(中間倍率)、最短焦点距離(最高倍率)における対物光学系を含んでの諸収差を示す。表2はその数値データである。第2レンズ群20が正の単レンズからなり、第3レンズ群30が正レンズと負レンズの接合レンズとからなる点を除き、基本的なレンズ構成及び変倍時の各レンズ群の移動態様は実施例1と同様である。視野絞りSは、面No.14の対物光学系側12.50mmの位置にある。
【0023】
【表2】
【0024】
[実施例3]
図9は実施例3の最長焦点距離(最低倍率)における接眼変倍光学系のレンズ構成を示し、図10、図11、図12はそれぞれ、接眼変倍光学系が最長焦点距離、中間焦点距離(中間倍率)、最短焦点距離(最高倍率)における対物光学系を含んでの諸収差を示す。表3はその数値データである。基本的なレンズ構成及び変倍時の各レンズ群の移動態様は実施例2と同様である。視野絞りSは、面No.14の対物光学系側14.35mmの位置にある。
【0025】
【表3】
【0026】
[実施例4]
図13は実施例4の最長焦点距離(最低倍率)時における接眼変倍光学系のレンズ構成を示し、図14、図15、図16はそれぞれ、接眼変倍光学系が、最低倍率時、中間焦点距離(中間倍率)時、最短焦点距離(最高倍率)時における対物光学系を含んでの諸収差を示す。表4はその数値データである。基本的なレンズ構成及び変倍時の各レンズ群の移動態様は実施例2と同様である。視野絞りSは、対物光学系側7.70mmの位置にある。
【0027】
【表4】
【0028】
各実施例の各条件式に対する値を表5に示す。
【表5】
各実施例は各条件式を満足しており、諸収差も比較的よく補正されている。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、変倍比が3倍程度でありながら、小型で、見掛視界、アイレリーフをともに十分大きくできる接眼変倍光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による接眼変倍光学系の実施例1のレンズ構成図である。
【図2】図1のレンズ構成の最長焦点距離(最低倍率)の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図3】同中間焦点距離の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図4】同最短焦点距離(最高倍率)の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図5】本発明による接眼変倍光学系の実施例2のレンズ構成図である。
【図6】図5のレンズ構成の最長焦点距離(最低倍率)の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図7】同中間焦点距離の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図8】同最短焦点距離(最高倍率)の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図9】本発明による接眼変倍光学系の実施例3のレンズ構成図である。
【図10】図9のレンズ構成の最長焦点距離(最低倍率)の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図11】同中間焦点距離の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図12】同最短焦点距離(最高倍率)の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図13】本発明による接眼変倍光学系の実施例4のレンズ構成図である。
【図14】図13のレンズ構成の最長焦点距離(最低倍率)の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図15】同中間焦点距離の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図16】同最短焦点距離(最高倍率)の状態における対物光学系を含んでの諸収差図である。
【図17】本発明による接眼変倍光学系の簡易移動図である。
【図18】本発明による実施例2の接眼変倍光学系を含む望遠鏡のレンズ構成図である。
Claims (4)
- 対物光学系と組み合わせて用いられる接眼変倍光学系であって、対物光学系側から順に、負の第1レンズ群と、視野絞りと、正の第2レンズ群と、正の第3レンズ群と、正の第4レンズ群とからなり、
対物光学系の焦点距離と接眼変倍光学系の焦点距離の比で定義される全系の倍率が最小から最大に変化するとき、第1レンズ群は対物光学系側に単調に移動し、第2レンズ群は眼側に単調に移動し、第3レンズ群は最初は第2レンズ群との間隔を広げ後に縮めるように眼側に移動し、第4レンズ群は不動であり、
次の条件式(1)を満足することを特徴とする接眼変倍光学系。
(1)0.4<{L23(max)−L23}/f(h)
但し、
L23(max):変倍時の第2レンズ群と第3レンズ群の軸上空気間隔の最大値、
L23:最長焦点距離における第2レンズ群と第3レンズ群の軸上空気間隔、
f(h):接眼変倍光学系全系の最短焦点距離。 - 請求項1記載の接眼変倍光学系において、次の条件式(2)を満足する接眼変倍光学系。
(2)7.0<L12/f(h)
但し、
L12:最短焦点距離における第1レンズ群と第2レンズ群の軸上空気間隔。 - 請求項2記載の接眼変倍光学系において、次の条件式(3)、(4)を満足する接眼変倍光学系。
(3)2.0<f4/f23<4.0
(4)0.3<f23/f2<0.6
但し、
f4:第4レンズ群の焦点距離、
f23:最長焦点距離における第2レンズ群と第3レンズ群の合成焦点距離、
f2:第2レンズ群の焦点距離。 - 請求項1ないし3のいずれか1項記載の接眼変倍光学系において、次の条件式(1’)を満足する接眼変倍光学系。
(1’)0.65<{L23(max)−L23}/f(h)
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