專利名稱：目鏡透鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過正像系統(erect system)進行觀察的目鏡光學系統。
背景技術：
用來觀察由物鏡通過正像系統以放大方式形成的像的目鏡透鏡是已知的，其中該目鏡透鏡用于單透鏡反射式照相機。目鏡透鏡由分為三組的三組元件構成，這三組從眼點(eyepoint)一側起按如下順序包括負透鏡組(第一透鏡組)、正透鏡組(第二透鏡組)和負透鏡組(第三透鏡組)。適當地確定第二透鏡組和第三透鏡組的折射光焦度。此外，通過沿光軸移動第二透鏡組，像差得到好的校正，這樣像放大率更高，并且屈光度是可調的(例如，參見下面的專利申請參考文獻1到3)。
日本專利公開2000-171731[專利申請參考文獻2]日本專利公開2001-100115[專利申請參考文獻3]日本專利公開2001-324687隨著近來照相機朝著電子化的發展，在這些照相機中安裝了各種圖像拾取裝置。例如，用作圖像拾取裝置的CCD的尺寸小到常規的鹵化銀薄膜的幾到幾十分之一。因而，對于目鏡透鏡，存在對更高放大率的強烈的需求。
與此同時，為了增強用戶的易用性，并且使得總視野(overallfield)的觀察容易，需要目鏡透鏡具有距目鏡透鏡用于用戶的瞳孔處足夠長的距離(以下稱之為眼睛間隙(eye relief))。
此外，需要目鏡透鏡提供屈光度校正功能。
發明內容
本發明考慮到這些問題進行設計，目的在于提供具有更高觀察放大率和長的眼鏡間隙以及能夠通過賦予第一透鏡組具體的折射光焦度來調整屈光度同時保持校正良好的像差的目鏡透鏡。
為了實現該目的，本發明包括具有負折射光焦度、包括凹面對著眼點一側的負彎月透鏡的第一透鏡組；具有正折射光焦度、包括兩端為凸面的透鏡的第二透鏡組；和具有負折射光焦度、包括負透鏡的第三透鏡組。第一-第三透鏡組從眼點一側起以此順序布置，并且該目鏡透鏡能夠通過沿光軸移動第二透鏡組調整屈光度。該目鏡透鏡由非球面來配置，以使當該透鏡的那些凸面中的至少一個表面偏離光軸的時候該正折射光焦度變弱。此外，滿足下列公式的條件1.6＜f1/f3＜2.5-0.55＜S3≤0其中第一透鏡組的焦距表示為f1，第三透鏡組的焦距表示為f3，第三透鏡組的形狀因數表示為S3，(假設形狀因數S3用下面條件公式來定義S3＝(re3+rs3)/(re3-rs3)其中re3表示第三透鏡組在眼點一側的曲率半徑，rs3表示第三透鏡組在物體一側的曲率半徑，并且當該表面是非球面時，采用旁軸曲率半徑來計算該公式。)該目鏡透鏡配置成使之滿足下列公式
S1＜-3.0其中第一透鏡組的形狀因數表示為S1，(假設形狀因數S1用下面條件公式來定義S1＝(re1+rs1)/(re1-rs1)其中re1表示第一透鏡組在眼點一側的曲率半徑，rs1表示第一透鏡組在物體一側的曲率半徑，并且當該表面是非球面時，采用旁軸曲率半徑來計算該公式。)如前所述，本發明能夠提供該目鏡透鏡，使之具有更高的觀察放大率、長的眼睛間隙，并且能夠通過賦予第一透鏡組特定的折射光焦度來調整屈光度同時保持校正良好的像差。
從以下給出的詳細描述中，本發明適用性的另外范圍將變得清楚。然而，應該理解，所給出的這些詳細的描述和特定的例子盡管代表本發明的優選實施例，但是僅僅是示例性的，因為對本領域普通技術人員來說，從該具體描述中，顯然具有各種不脫離本發明精神和范圍的改變和修改。
從下面以及附圖所給出的具體描述中，對本發明的理解可以變得更完全，這些附圖僅僅是示例性地給出，因而對本發明并非限制性的，其中圖1是用于示出根據本發明第一實施例的目鏡透鏡系統(-1.00dpt[m-1])的配置圖。
圖2是在本發明第一實施例中當屈光度是-2.07dpt[m-1]時的像差圖。
圖3是在本發明第一實施例中當屈光度是-1.00dpt[m-1]時的像差圖。
圖4是在本發明第一實施例中當屈光度是-1.05dpt[m-1]時的像差圖。
圖5是用于示出根據本發明第二實施例的目鏡透鏡系統(-1.00dpt[m-1])的配置圖。
圖6是在本發明第二實施例中當屈光度是-2.06dpt[m-1]時的像差圖。
圖7是在本發明第二實施例中當屈光度是-1.00dpt[m-1]時的像差圖。
圖8是在本發明第二實施例中當屈光度是-1.08dpt[m-1]時的像差圖。
圖9是用于示出根據本發明第三實施例的目鏡透鏡系統(-1.00dpt[m-1])的配置圖。
圖10是在本發明第三實施例中當屈光度是-2.06dpt[m-1]時的像差圖。
圖11是在本發明第三實施例中當屈光度是-1.00dpt[m-1]時的像差圖。
圖12是在本發明第三實施例中當屈光度是-1.08dpt[m-1]時的像差圖。
具體實施例方式
下面描述本發明的優選實施例。本發明的目鏡透鏡包括具有負折射光焦度、包括凹面對著眼點一側的負彎月透鏡的第一透鏡組；具有正折射光焦度、包括兩端為凸面的透鏡的第二透鏡組；和具有負折射光焦度、包括負透鏡的第三透鏡組。第一-第三透鏡組從眼點一側起依次布置，并且目鏡透鏡能夠通過沿光軸移動第二透鏡組調整屈光度。該透鏡由非球面構成，以使當(第二透鏡組中的)所述凸面中的一個表面偏離光軸的時候正折射光焦度變弱。
根據本發明，為了增加放大率，并且允許如上所述調整屈光度，目鏡透鏡設置為將具有負折射光焦度的第一透鏡組、具有正折射光焦度的第二透鏡組、具有負折射光焦度的第三透鏡組從眼點一側起依次布置。并且，為了能夠使放大率較大以及像差得到好的校正，將第一透鏡組構造為具有所述負彎月透鏡，其凹面對準眼點一側。此外，為了校正因更高放大率引起的球差和由于屈光度調整引起的球差的波動，將目鏡透鏡構造為在第二透鏡組中引入非球面。
此外，根據本發明，在這些構成目鏡透鏡的透鏡組中，特別是移動具有正折射光焦度的第二透鏡組，它的一個小的移動就能夠校正屈光度。并且，根據本發明，通過移動多個透鏡組，也能夠得到同樣的結果。
根據本發明，優選將非球面引入那些構成目鏡透鏡的透鏡組。例如，將非球面引入第一透鏡組或者第二透鏡組能夠使彗差得到好的校正。另外，這允許在校正屈光度的時候每個屈光度下的彗差得到好的校正。
接下來，根據條件公式(1)到(3)描述本發明的目鏡透鏡。
設f1是第一透鏡組的焦距，f3是第三透鏡組的焦距，S3是第三透鏡組的形狀因數，(假設形狀因數S3由下面條件定義S3＝(re3+rs3)/(re3-rs3)其中第三透鏡組對著眼點一側的表面的曲率半徑用re3表示，其對著物體一側的表面的曲率半徑用rs3表示，并且當該表面是非球面時，采用旁軸曲率半徑來計算該條件。)，然后，優選滿足下列條件(1)和(2)。
1.6＜f1/f3＜2.5 (1)-0.55＜S3≤0(2)在本發明的目鏡透鏡中，條件(1)限定負透鏡組(即第一和第三透鏡組)的折射光焦度的分布。通過滿足條件(1)，本發明的目鏡透鏡的結構就能夠具有更高的放大率和進行屈光度調整。
在條件(1)的下限之下，第一透鏡組的折射光焦度會變得太大，并且難于保證長的眼睛間隙(eye relief)，這是不利的，盡管能夠容易實現更高的放大率。在條件(1)的上限之上，第一透鏡組的折射光焦度會變得太小，并且難于實現更高的放大率。
在滿足條件(1)的目鏡透鏡的結構中，條件(2)定義第三透鏡組的形狀。滿足條件(2)能使彗差和畸變得到好的校正。在條件(2)的下限之下，正彗差和正畸變的增加使得難于校正這些像差。在條件(2)的上限之上，負彗差的增加使得難于校正該像差。
此外，根據本發明，假設S1是第一透鏡組的形狀因數，(假設形狀因數S1用下面條件來定義S1＝(re1+rs1)/(re1-rs1)其中第一透鏡組對著眼點一側的表面的曲率半徑用re1表示，其對著物體一側的表面的曲率半徑用rs1表示，并且當該表面是非球面時，采用旁軸曲率半徑來計算該條件。)，然后，優選滿足下列條件(3)。
S1＜-3.0(3)在滿足條件(1)和(2)的目鏡透鏡的結構中，條件(3)限定第一透鏡組的形狀。滿足條件(3)能夠使得因第一透鏡組的屈光度調整引起的彗差的波動抑制在最小的可允許范圍內。在條件(3)的上限之上，因屈光度調整引起的彗差的波動就大，這是不利的。
下面將參照附圖描述本發明的每個實施例。圖1、5和9是用來顯示本發明的目鏡透鏡的第一實施例、第二實施例及第三實施例的透鏡配置的視圖。如這些視圖所示，所有的這些目鏡透鏡從眼點E.P一側起按如下順序包括具有負折射光焦度、包括凹面對著眼點E.P一側的負彎月透鏡L1的第一透鏡組G1；具有正折射光焦度、具備兩端都是凸面的透鏡L2的第二透鏡組G2；以及具有負折射光焦度、包括負透鏡L3的第三透鏡組G3；并且這些目鏡透鏡通過沿光軸移動第二透鏡組G2(具有兩個凸面的透鏡L2)來調整屈光度；并且這些目鏡透鏡由非球面構成，以使當透鏡L2的兩個凸面中至少一個表面偏離光軸的時候其正折射光焦度減弱。此外，在焦面S和第三透鏡組G3(負透鏡L3)的在物體一側的表面之間布置正像系統P。
圖1、5和9所示的透鏡配置圖中的每一個透鏡配置圖示出一種展開正像系統P的狀態，但是特別地，實際期望的是像五棱鏡等正像系統。
在本發明的在每個透鏡配置視圖中具有從左側起按照此順序的這種透鏡配置的每個實施例中，焦面S上的所有的像通過正像系統P反轉成正像，然后本發明的由三個透鏡組G1到G3構成的目鏡透鏡放大該正像，這樣在眼點E.P就觀察到像。
如下，表1、2和3是示出本發明的目鏡透鏡的第一、第二和第三實施例中的每個透鏡元件的規格的表。在所有的表中，第一列的“m”表示當眼點E.P是1的時候各個光學表面的編號(以下稱之為表面號。該編號左肩上的星號*表示形成的非球面形狀的透鏡表面)，第二列的“r”表示各個光學表面的曲率半徑(或者當該表面是非球面時其基球面的曲率半徑)，第三列的“d”表示從各個光學表面到下一個光學表面之間的距離(以下稱之為表面距離)，第四列的“nd”表示d線的折射率(λ＝587.6nm)，νd表示阿貝數。另外，“fe”表示目鏡光學系統的焦距，“d1”表示以表面號1所示的表面距離(從表面號1或者說眼點E.P到表面號2的表面距離)，“d3”表示以表面號3所示的表面距離(即從表面號3到表面號4的表面距離)，“d5”表示以表面號5所示的表面距離(即從表面號5到表面號6的表面距離)。
在這些規格中屈光度的單位是[m-1]。例如，屈光度Xdpt[m-1]表示通過該目鏡透鏡所看到的像形成于距光軸上眼點1/X(m米)的位置的狀態。當該像形成于距目鏡透鏡觀察者一側的時候，就稱之為“正”。
盡管在這些規格中一般用“mm”來表示焦距fe、曲率半徑r、表面距離d和其它的數距，但是這些數據的單位不限于此，因為光學系統能夠提供相同的光學性能，即使將其按比例放大或者縮小。
在這些規格中帶有星號*的非球面用下列數值公式(4)表示x＝(y2/r)/{1+(1-(1+κ)·y2/r2)1/2}+C4y4+C6y6+C8y8+C10y10(4)其中分別有非球面沿垂直于光軸的方向的高度是y，從非球面頂點處的切面到非球面上高度y(垂度量)處的位置的沿光軸的距離是x，旁軸曲率半徑是r，圓錐系數是κ，第n階非球面系數是Cn。
(第一實施例)下面將參照附圖1到4和表1來描述根據本發明的目鏡透鏡的第一實施例。圖1是示出具有根據本發明第一實施例的目鏡透鏡(屈光度是-1.00dpt[m-1])的透鏡的截面圖。另外，表1示出第一實施例中各個透鏡的規格。
(表1)M r d nd νd1 d11.000000E.P2 14.434205.00000 1.491080 57.57 L1(G1)*3 -22.42965d31.0000004 35.888086.50000 1.508710 56.4 L2(G2)*5 -18.35980d51.0000006 -58.42210 1.50000 1.846660 23.8 L3(G3)7 174.05687 2.00000 1.0000008 71.11400 1.516800 64.1 P9 4400001.000000S
(非球面數據)mκ C4pC6C83-0.01660 0.50195×10-6-0.10420×10-60.19322×10-9mκ C4C6C85-0.18910 0.39791×10-50.68480×10-7-0.18551×10-9(可變距離)fe 57.53 56.23 53.89屈光度 -2.07 -1.00 1.05d1 18.50 19.50 21.50d3 3.803.001.40d5 1.702.504.10(條件公式)(1)1.6＜f1/f3＝2.02＜2.5(2)-0.55＜S3＝-0.50≤0(3) S1＝-4.61＜-3.0由此，可以看出，在第一實施例中上面的條件公式(1)到(3)全部滿足。
圖2、3和4分別是示出當屈光度是-2.07dpt[m-1]、當屈光度是-1.00dpt[m-1]以及當屈光度是1.05dpt[m-1]時的像差圖。各個像差圖從左起依次表示球差、像散、彗差和畸變。在這些像差圖中，Y1表示光束入射到正像系統P上的高度，Y0表示物體在焦面S上的高度。像散中的實線和虛線分別表示弧矢像面和子午像面。用于彗差的“min”表示角度單位的分。用于球差和像散的沿水平軸的單位分別用[m-1]表示，并且在圖中用D表示。此外，圖中的C、F和D分別表示C線(656.28nm)、F線(486.13nm)和D線(587.56nm)處的像差曲線。在本實施例中的像差圖中的上述描述與其它實施例中的那些描述相同。
從各個像差圖中清楚地看到，像差得到很好的校正，并且第一實施例表明在屈光度調整范圍內保證了優異的光學性能。
(第二實施例)下面參照附圖5到8和表2描述根據本發明的目鏡透鏡的第二實施例。圖5是示出具有根據本發明第二實施例的目鏡透鏡(屈光度是-1.00dpt[m-1])的透鏡的截面圖。另外，表2示出第二實施例中各個透鏡的規格。
(表2)m rDnd νd1 d1 1.000000 E.P2 -15.250785.00000 1.49108057.57 L1(G1)*3-26.73317d3 1.0000004 47.40778 6.30000 1.67396055.3 L2(G2)*5-22.68702d5 1.0000006 -86.747341.50000 1.84666023.8 L3(G3)7 86.74734 2.00000 1.0000008 71.11400 1.51680064.1 P9 4.30000 1.000000 S(非球面數據)m κ C4C6C83 0.19190-0.12434×10-5-0.25478×10-7-0.96492×10-10m κ C4C6C85 -0.45240 0.40170×10-50.17457×10-7-0.28072×10-10(可變距離)fe56.79 55.68 53.63屈光度-2.06 -1.00 1.08d118.50 19.10 21.50d33.80 3.001.35d51.70 2.504.15
(條件公式)(1)1.6＜f1/f3＝1.65＜2.5(2)-0.55＜S3＝0.00≤0(3) S1＝-3.66＜-3.0由此，可以看出，在第二實施例中上面的條件公式(1)到(3)全部滿足。
圖6、7和8分別是示出當屈光度是-2.06dpt[m-1]、當屈光度是-1.00dpt[m-1]以及當屈光度是1.08dpt[m-1]時的像差圖。從各個像差圖中清楚地看到，像差得到很好的校正，并且第二實施例表明在屈光度調整范圍內保證了優異的光學性能。
下面參照附圖9到12和表3描述根據本發明的目鏡透鏡的第三實施例。圖9是示出具有根據本發明第三實施例的目鏡透鏡(屈光度是-1.00dpt[m-1])的透鏡的截面圖。另外，表3示出第三實施例中各個透鏡的規格。
(表3)m r d nd νd1d11.000000E.P*2-16.61312 5.00000 1.491080 57.57L1(G1)3 -25.00000 d31.0000004 40.12000 6.50000 1.508710 56.4 L2(G2)*5-18.35980 d51.0000006 -65.00000 1.50000 1.846660 23.8 L3(G3)7 133.93908 2.00000 1.000000872.22700 1.5168006 4.1 P94.00000 1.000000S(非球面數據)
mκC6C82 1.90680 0.0 0.0mκC6C85 -0.37240 -0.89327×10-80.949216×10-10(可變距離)fe59.17 57.71 55.06屈光度-2.06 -1.00 1.08d118.00 19.00 21.00d33.80 3.001.40d51.70 2.504.10(條件公式)(1)1.6＜f1/f3＝2.44＜2.5(2)-0.55＜S3＝-1.35≤0(3) S1＝-4.96＜-3.0由此，可以看出，在第三實施例中上面的條件公式(1)到(3)全部滿足。
圖10、11和12分別是示出當屈光度是-2.06dpt[m-1]、當屈光度是-1.00dpt[m-1]以及當屈光度是1.08dpt[m-1]時的像差圖。從各個像差圖中清楚地看到，像差得到很好的校正，并且第三實施例表明在屈光度調整范圍內保證了優異的光學性能。
同上面一樣，已經描述了作為本發明的實施例的通過三組所配置的透鏡系統，不用說，包括四組或者更多組(包括此三組)的透鏡系統是具有本發明的內在效果的透鏡系統。另外，不用說，即使在各個透鏡組的配置中，在這些實施例的這些配置中僅添加了附加透鏡元件的透鏡組也是具有與本發明的內在效果相同的透鏡組。
如此描述本發明，顯然，有許多方式進行類似的變化。這種變化不應認為脫離了本發明的精神和范圍，并且所有這些改變對于本領域普通技術人員來說顯然包括在所附權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種目鏡透鏡，包括具有負折射光焦度、包括凹面對著眼點一側的負彎月透鏡的第一透鏡組；具有正折射光焦度、包括兩端為凸面的透鏡的第二透鏡組；和具有負折射光焦度、包括負透鏡的第三透鏡組；所述第一-第三透鏡組從眼點一側起依次布置，所述目鏡透鏡能夠通過沿光軸移動第二透鏡組來改變屈光度，其中該目鏡透鏡由非球面來配置，以使當該透鏡的那些凸面中的至少一個表面偏離光軸的時候該正折射光焦度變弱，并且以滿足下列公式的條件的方式配置1.6＜f1/f3＜2.5-0.55＜S3≤0其中第一透鏡組的焦距表示為f1，第三透鏡組的焦距表示為f3，第三透鏡組的形狀因數表示為S3，(假設形狀因數S3用下面的條件公式來定義S3＝(re3+rs3)/(re3-rs3)其中re3表示第三透鏡組在眼點一側的曲率半徑，rs3表示第三透鏡組在物體一側的曲率半徑，并且當該表面是非球面時，采用旁軸曲率半徑來計算該公式。)
2.如權利要求1所述的目鏡透鏡，其中滿足下列公式S1＜-3.0并且其中第一透鏡組的形狀因數表示為S1，(假設形狀因數S1用下面的條件公式來定義S1＝(re1+rs1)/(re1-rs1)其中re1表示第一透鏡組在眼點一側的曲率半徑，rs1表示第一透鏡組在物體一側的曲率半徑，并且當該表面是非球面時，采用旁軸曲率半徑來計算該公式。)。
全文摘要
一種目鏡透鏡包括具有負折射光焦度、包括凹面對著眼點一側的負彎月透鏡的第一透鏡組G1；具有正折射光焦度、包括兩端為凸面的透鏡的第二透鏡組G2；和具有負折射光焦度、包括負透鏡的第三透鏡組G3。所述第一至第三透鏡組從眼點E.P一側起依次布置，并且所述目鏡透鏡能夠通過沿光軸移動第二透鏡組來改變屈光度。該目鏡透鏡由非球面來配置，以使當該透鏡的那些凸面中的至少一個表面偏離光軸的時候該正折射光焦度變弱。此外，滿足下列公式的條件1.6＜f1/f3＜2.5，－0.55＜S3≤0其中第一透鏡組G1的焦距表示為f1，第三透鏡組G3的焦距表示為f3，第三透鏡組的形狀因數表示為S3，假設形狀因數S3用下面條件公式來定義S3＝(re
文檔編號G02B25/00GK1755416SQ20051010877
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月30日 優先權日2004年9月30日
發明者滿木伸一, 毛利元壽 申請人:株式會社尼康