(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４０°以上の見かけ視界を持つ接眼レンズにおいて、
アイポイント側から順に、１個の正レンズ成分で構成された第１レンズ群Ｇ1と、正レンズ成分と負レンズ成分との接合レンズ、又は負レンズ成分と正レンズ成分との接合レンズで構成された正屈折力の第２レンズ群Ｇ2と、正レンズ成分と負レンズ成分との接合レンズで構成された正屈折力又は負屈折力の第３レンズ群Ｇ3とからなり、
前記各レンズ成分の各レンズ面のうちの、少なくとも一面が非球面であり、かつ以下の条件式を満たすことを特徴とする接眼レンズ。
０．００１＜｜ｄx／ｈ｜＜２．０
１×１０-8＜  ｜Ｃ4｜  ＜１×１０-3
但し、ｈ：前記非球面への最軸外主光線の入射位置の光軸からの距離
ｄx：光軸から該距離ｈだけ離れた高さにおける非球面と該非球面の頂点曲率半径に基づく母球面との光軸方向の距離
Ｃ4：前記非球面を、前記非球面の頂点から光軸方向に測った距離をｘとし、頂点から光軸と垂直に測った距離をｙとし、頂点の曲率をＣ0、円錐定数をκ、第２ｉ（ｉ≧２）次の非球面係数をＣ2iとして、
0003743065.tif 000011
と表したときの第４次の非球面係数
である。
【請求項２】
前記第１レンズ群Ｇ1のアイポイント側のレンズ面と物体側のレンズ面とのうちの、少なくともいずれか一方のレンズ面が前記非球面であり、
該非球面は、該非球面が凹面のときには、周辺での曲率半径の方が頂点での曲率半径よりも小さく、非球面が凸面のときには、周辺での曲率半径の方が頂点での曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の接眼レンズ。
【請求項３】
第１レンズ群Ｇ1の前記アイポイント側のレンズ面と前記物体側のレンズ面との頂点曲率半径を、それぞれｒaとｒbとしたとき、
（ｒb＋ｒa）／（ｒb−ｒa）＜０
なる条件を満たすことを特徴とする請求項２記載の接眼レンズ。
【請求項４】
前記第２レンズ群Ｇ2の最もアイポイント側のレンズ面と最も物体側のレンズ面と、前記第３レンズ群Ｇ3の最もアイポイント側のレンズ面と最も物体側のレンズ面とのうちの、少なくともいずれか一のレンズ面が前記非球面であり、
該非球面は、該非球面が凹面のときには、周辺での曲率半径の方が頂点での曲率半径よりも小さく、非球面が凸面のときには、周辺での曲率半径の方が頂点での曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の接眼レンズ。
【請求項５】
前記非球面を含む第１レンズ群Ｇ1、第２レンズ群Ｇ2又は第３レンズ群Ｇ3の硝材が、光学ガラス又は樹脂製の光学材料であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の接眼レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、望遠鏡や顕微鏡などに用いられている接眼レンズに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
見かけ視界の広い接眼レンズでは、視野の周辺まで十分に収差補正を行うことが困難であり、特に歪曲収差の補正を行うことが困難であった。
そこで本発明は、見かけ視界が広い接眼レンズにおいて、歪曲収差を始めとする諸収差を視野の周辺まで良好に補正した接眼レンズを提供することを課題とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち、４０°以上の見かけ視界を持つ接眼レンズにおいて、アイポイント側から順に、１個の正レンズ成分で構成された第１レンズ群Ｇ1と、正レンズ成分と負レンズ成分との接合レンズ、又は負レンズ成分と正レンズ成分との接合レンズで構成された正屈折力の第２レンズ群Ｇ2と、正レンズ成分と負レンズ成分との接合レンズで構成された正屈折力又は負屈折力の第３レンズ群Ｇ3とからなり、各レンズ成分の各レンズ面のうちの、少なくとも一面が非球面であることを特徴とする接眼レンズである。
【０００４】
非球面の形状としては、該非球面が凹面のときには、周辺での曲率半径の方が頂点での曲率半径よりも小さく、非球面が凸面のときには、周辺での曲率半径の方が頂点での曲率半径よりも大きくなるように形成することができる。
このように形成することにより、歪曲収差の補正が一層可能となり、さらに接眼レンズのアイレリーフ、すなわち最もアイポイント側のレンズ面からアイポイントまでの距離を、十分長く確保することができる。
【０００５】
また、第１レンズ群Ｇ1のアイポイント側のレンズ面と物体側のレンズ面とのうちの、少なくともいずれか一方のレンズ面を非球面としたときには、
０．００１＜｜ｄx／ｈ｜＜２．０ ‥‥（Ａ1）
なる条件を満たすように形成する。
但し、図１５に示すように、
ｈ：非球面への最軸外主光線の入射位置の光軸からの距離
ｄx：光軸から距離ｈだけ離れた高さにおける非球面と、該非球面の頂点曲率半径に基づく母球面との、光軸方向の距離
である。
他方、第２レンズ群Ｇ2の最もアイポイント側のレンズ面と最も物体側のレンズ面と、第３レンズ群Ｇ3の最もアイポイント側のレンズ面と最も物体側のレンズ面とのうちの、少なくともいずれか一のレンズ面を非球面としたときには、
０．００１＜｜ｄx／ｈ｜＜２．０ ‥‥（Ａ2）
なる条件を満たすように形成する。
ここで、上記（Ａ1）式および（Ａ2）式において、下限を下回ると歪曲収差が補正不足になり、上限を上回ると歪曲収差が補正過剰となるため好ましくない。
なお、上記（Ａ1）式において、さらに歪曲収差を良好に補正するためには上限値を０．８４に設定することが好ましく、上記（Ａ2）式において、さらに歪曲収差を良好に補正するためには上限値を０．４５に設定することが好ましい。
【０００６】
また、第１レンズ群Ｇ1のアイポイント側のレンズ面と物体側のレンズ面とのうちの、少なくともいずれか一方のレンズ面を非球面としたときには、
（ｒb＋ｒa）／（ｒb−ｒa）＜０  ‥‥（Ｂ）
なる条件を満たすように形成することが好ましい。
但し、ｒa：第１レンズ群Ｇ1のアイポイント側のレンズ面の頂点曲率半径
ｒb：第１レンズ群Ｇ1の物体側のレンズ面の頂点曲率半径
である。
【０００７】
また、非球面の形状は、
0003743065.tif 000002
なる条件を満たす。
但し、ｘ：頂点から光軸方向に測った距離
ｙ：頂点から光軸と垂直に測った距離
Ｃ0：頂点曲率（Ｃ0＝１／Ｒ、Ｒ：頂点曲率半径）
κ：円錐定数
Ｃ2i：第２ｉ（ｉ≧２）次の非球面係数
である。更に第４次の非球面係数Ｃ4としては、
１×１０-8＜｜Ｃ4｜ ‥‥（Ｃ′）
なる条件を満たす。
【０００８】
以下に上記条件（Ｃ）及び（Ｃ′）について説明する。
接眼レンズに非球面を用いた補正板を加えることによって、瞳の収差を補正する場合を考えてみる。図１３に示すように従来の球面レンズよりなる接眼レンズＬeのアイポイント側に、非球面形状を有する補正板Ｌcを配置し、この補正板Ｌcにより接眼レンズＬeの瞳収差を補正する。
補正板Ｌcの形状が図１４に示されているように、ｑを定数として次の式で表されたとする。
ｘ＝ｑｙ4  ‥‥（１）
接線の角度θは（１）式を微分して次のように得られる。
θ＝４ｑｙ3
補正板Ｌcの屈折率をｎとし、補正板Ｌcの非球面を通過した後の光線Ｒの角度をθ’とし、非球面による光線Ｒの偏角をδとすれば、偏角δは次式で表される。
0003743065.tif 000003
【０００９】
一方接眼レンズＬeによる瞳の収差ΔＳ’は、Ａを定数として３次収差の領域において次のように表される。
ΔＳ’＝Ａｙ2  ‥‥（３）
ｙは接眼レンズに入射する光線の高さである。
接眼レンズの瞳の結像における倍率をβとするとΔＳ’は、以下のようにも表せる。
ΔＳ’＝−β2ΔＳ  ‥‥（４）
入射瞳までの距離Ｓは接眼レンズの焦点距離に比べて十分大きいとすると、正弦定理により次式が成り立つ。
ΔＳ＝−Ｓ2δ／ｙ＝−４（１−１／ｎ）ｑＳ2ｙ2  ‥‥（５）
【００１０】
（５）式を（４）式に代入して（３）式と比較することにより、
Ａ＝４（１−１／ｎ）β2ｑＳ2  ‥‥（６）
とすれば（３）式と（４）式が一致することがわかる。歪曲収差は、瞳の収差に伴って減る傾向があるため、（６）式を満足するようなｑを与えれば、全体として瞳の収差、つまり歪曲収差のない接眼レンズを得ることができる。（１）式を書き換えれば、
ｘ＝ｑｙ4＝Ａ／（４（１−１／ｎ）β2Ｓ2）・ｙ4  ‥‥（７）
となる。また、β＝Ｓ’／Ｓであるから上式は次のように書き換えられる。
ｘ＝Ａ／（４（１−１／ｎ）Ｓ’2）・ｙ4  ‥‥（８）
前述のｑは、非球面を表すために一般的に用いられる前記（Ｅ）式におけるｙ4の係数Ｃ4に対応している。
【００１１】
（８）式において、Ｓ’は接眼レンズのアイレリーフであるから、Ｓ’は１０〜３０ｍｍ程度と考えてよい。接眼レンズの構成、入射瞳位置、焦点距離などによって、定数Ａは異なるが、Ｃ4が前記条件（Ｃ）の範囲にあるようにすれば、一般的な接眼レンズの定数Ａに対して、瞳収差の補正を良好に行うことができる。歪曲収差だけでなく、良好な非点収差の補正も望むならば、前記条件（Ｃ′）をも満たせば良い。
Ｃ4が条件（Ｃ′）の下限を越えるなら、瞳収差は補正不足となり、逆に条件（Ｃ）の上限を越えると、補正過剰となる。又、上述の説明では補正板Ｌcはアイポイント側に置いたが、物体側に置いても同様の結果が得られる。
【００１２】
次に頂点曲率Ｃ0が０でない、すなわちｙ2の項の係数が０でない場合を考えてみる。非球面形状が次の式で表されたとする。
ｘ＝ｐｙ2＋ｑｙ4  ‥‥（９）
上記と同様に接線の角度θと、瞳の収差ΔＳ’は以下のように求められる。
0003743065.tif 000004
【００１３】
この式における右辺第２項は、頂点曲率Ｃ0が０である場合のものと同一である。第１項はｙ2を含まない定数項、すなわち頂点曲率Ｃ0の面による像点の移動を表す項であり、瞳収差の補正には関係ないものである。従って、補正板の形状にｙ2の項（２次曲面）に相当するものが入っても、言い換えれば、補正板が屈折力を持つレンズであっても、瞳収差の補正にはｙ4の項のみが影響しているため、Ｃ4の値が条件（Ｃ）ないしは更に条件（Ｃ′）の範囲にある限り、瞳収差は良好に補正される。
【００１４】
以上の説明では、補正板Ｌcの形状としてｙ4の項だけを持つ場合、あるいはｙ4の次数までを持つ場合について述べたが、これは３次収差の領域においては、ｙ4の項のみで完全に瞳収差が補正されるためである。しかし、接眼レンズの画角を広げるほど３次収差の領域から外れるため、ｙ4の項のみで表された上述の非球面補正板では瞳収差を完全に補正できなくなる。その場合には補正板Ｌcの非球面形状において、前述のｙ4の項の他に、更に高次の補正項を付加してやれば良い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明による接眼レンズの実施の形態について説明する。図１、図３、図５、図７及び図９に、それぞれ本発明の第１〜第５実施例のレンズ構成図を示す。また図１１に比較例のレンズ構成図を示す。各実施例と比較例は、アイポイント側から順に、１個の正レンズ成分で構成された第１レンズ群Ｇ1と、正レンズ成分と負レンズ成分との接合レンズ、又は負レンズ成分と正レンズ成分との接合レンズで構成された正屈折力の第２レンズ群Ｇ2と、正レンズ成分と負レンズ成分との接合レンズで構成された正屈折力又は負屈折力の第３レンズ群Ｇ3とからなる。
【００１６】
このうち第１実施例、第２実施例、及び第５実施例では、第１レンズ群Ｇ1の物体側のレンズ面に非球面が用いられている。但し第１実施例と第２実施例では、第２レンズ群Ｇ2の接合レンズが、アイポイント側から負レンズ成分と正レンズ成分の順に配置されているのに対して、第５実施例では、第２レンズ群Ｇ2の接合レンズが、アイポイント側から正レンズ成分と負レンズ成分の順に配置されている点で相違する。更に第１実施例では、非球面を含む第１レンズ群Ｇ1の硝材として、光学ガラスが用いられているのに対し、第２実施例では、第１レンズ群Ｇ1の硝材として樹脂製の光学材料が用いられている点で相違する。
また第３実施例では、第２レンズ群Ｇ2の最も物体側のレンズ面に非球面が用いられており、第４実施例では、第３レンズ群Ｇ2の最も物体側のレンズ面に非球面が用いられている。これに対して比較例では、いずれのレンズ面にも非球面は用いられていない。
【００１７】
以下の表１〜表２に、それぞれ第１〜第５実施例の全体諸元、レンズ諸元及び非球面データを示す。また表６に比較例の全体諸元とレンズ諸元を示す。各表のレンズ諸元において、第１カラムは物体側からのレンズ面の番号、第２カラムｒはレンズ面の曲率半径、第３カラムｄはレンズ面の中心間のレンズ厚又は空気厚、第４カラムｎは屈折率、第５カラムνはアッベ数、第６カラムはレンズ群番号を表す。
レンズ面番号に※印を付したレンズ面は非球面を表し、非球面のレンズ面における曲率半径ｒは、非球面の頂点での曲率半径を表す。いずれの非球面も前記（Ｅ）式においてＮ＝５とした式で表される回転対称非球面である。各表の非球面データにおいて、第１カラムは非球面のレンズ面の番号、第２カラムκは円錐定数、第３カラムＣ4、Ｃ6、Ｃ8及びＣ10は第４次、第６次、第８次及び第１０次の非球面係数を表す。
非球面データ中には、各実施例の前記条件（Ａ1）又は（Ａ2）のパラメータの値と、第１、第２及び第５実施例についての条件（Ｂ）のパラメータの値を示す。なお条件（Ｃ）のパラメータの値は、第４次非球面係数Ｃ4として示されている。
【００１８】
【表１】
0003743065.tif 000005
【００１９】
【表２】
0003743065.tif 000006
【００２０】
【表３】
0003743065.tif 000007
【００２１】
【表４】
0003743065.tif 000008
【００２２】
【表５】
0003743065.tif 000009
【００２３】
【表６】
0003743065.tif 000010
【００２４】
図２、図４、図６、図８及び図１０に、それぞれに第１〜第５実施例の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。また図１２に比較例の諸収差を示す。各収差は、アイポイントＥ．Ｐ．側から光線を追跡したときのものである。非点収差図中、破線はメリジオナル像面を表し、実線はサジタル像面を表す。各図中ＦNO.はＦナンバー、ωは見掛け視界の半分を表す。
図２、図４、図６及び図１０と図１２とを比較して見ると、第１、第２、第３及び第５実施例では、レンズ面に周辺での曲率半径が頂点での曲率半径よりも大きくなるような非球面を用いたことによる効果のために、比較例に比べて歪曲収差が大きく改善されていることがわかる。同様に、図８と図１２とを比較して見ると、第４実施例では、レンズ面に周辺での曲率半径が頂点での曲率半径よりも小さくなるような非球面を用いたことによる効果のために、比較例に比べて歪曲収差が大きく改善されていることがわかる。
【００２５】
更に表１〜５と表６とを比較して見ると、球面レンズのみによる比較例の接眼レンズでは、アイレリーフが焦点距離の８０％程度であるが、各実施例ではアイレリーフが焦点距離以上に長くなっていることがわかる。また、この実施例からわかるように硝材は光学ガラス、樹脂製の光学材料のどちらでも構わない。
このように各実施例では非球面を用いることによって、更には各条件（Ａ1）、（Ａ2）、（Ｂ）又は（Ｃ）を満たすことによって、歪曲収差を良好に補正することを実現している。また、各実施例では見かけ視界が６０°の場合を示したが、レンズ径が大きくなっても構わなければ、見かけ視界７０°ぐらいまで十分な光学性能を保持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の構成図
【図２】第１実施例の収差図
【図３】第２実施例の構成図
【図４】第２実施例の収差図
【図５】第３実施例の構成図
【図６】第３実施例の収差図
【図７】第４実施例の構成図
【図８】第４実施例の収差図
【図９】第５実施例の構成図
【図１０】第５実施例の収差図
【図１１】比較例の構成図
【図１２】比較例の収差図
【図１３】非球面を用いない接眼レンズに非球面の補正板を付加した構成を示す説明図
【図１４】非球面の補正板を透過する光線を示す説明図
【図１５】非球面形状を表す説明図
【符号の説明】
Ｇ1…第１レンズ群              Ｇ2…第２レンズ群
Ｇ3…第３レンズ群              Ｅ．Ｐ．…アイポイント
※…非球面
【図１】
0003743065.tif 000012
【図２】
0003743065.tif 000013
【図３】
0003743065.tif 000014
【図４】
0003743065.tif 000015
【図５】
0003743065.tif 000016
【図６】
0003743065.tif 000017
【図７】
0003743065.tif 000018
【図８】
0003743065.tif 000019
【図９】
0003743065.tif 000020
【図１０】
0003743065.tif 000021
【図１１】
0003743065.tif 000022
【図１２】
0003743065.tif 000023
【図１３】
0003743065.tif 000024
【図１４】
0003743065.tif 000025
【図１５】
0003743065.tif 000026