目镜系统、望远镜、双筒镜及显微镜技术方案

本发明专利技术提供一种使用廉价形成的非球面透镜，清晰范围能达到目镜系统全体焦点距离的８０％以上，能良好地补正到视野周边部的各种象差的目镜系统及其望远镜、双筒镜、显微镜。本发明专利技术的这种目镜系统，有接合透镜、正透镜，并且至少一个透镜面是非球面，该非球面是在玻璃组成的基本球面上覆盖有合成树脂层而形成的复合型非球面。另外，本发明专利技术还提供使用该目镜系统的望远镜、双筒镜、显微镜。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于双筒镜或望远镜、显微镜等观察光学系统的目镜系统以及使用该目镜系统的双筒镜、望远镜、显微镜。
技术介绍
观察光学系统所使用的目镜，为了易于进行全视野的观察，要求有充分长度的清晰范围。但是，一般的目镜系统，焦点距离越短，构成光学系统的各面的折射力之和有变大的倾向，随之产生象面弯曲象差，使各种象差劣化。另外，在一般的目镜系统的情况下，清晰范围大多只能达到焦点距离的80％程度的大小，结果，对于焦点距离短的目镜来说，不能得到充分的清晰范围。进一步，在一般的目镜系统的情况下，如果到视野的周边部，各种象差都保持良好状态且使视在视界变大时，清晰范围就会变短，另外，如果保持视在视界为一定，使清晰范围变长，则又会招致目镜直径的增大、视野周边部各种象差的劣化的弊端。特别是视在视界越大，畸变象差有与之成比例地变大的倾向，仅仅采用只用一般的球面构成的透镜系统时，要对该畸变象差进行良好的补正是困难的，视在视界与清晰范围同时变大就更加困难。于是为了解决这些问题，人们已经提出了在目镜系统中使用非球面的技术。作为在透镜面上形成非球面的技术，有例如精磨削或研磨的方法、使用非球面模透镜的方法等。但是，精磨削或研磨的方法，形成非球面形状时很费时间，因而，很容易导致加工费用的增大。另外，在制造模透镜的场合，材料、形状等受到很多制约，有所有光学设计方面的自由度。专利技术概述鉴于此，本专利技术的目的是提供一种光学设计方面的制约少、而且可使用廉价地形成的非球面透镜，清晰范围能达到目镜系统焦点距离的80％以上的长度，能良好地补正到视野周边部的各种象差特别是畸变象差的目镜系统。此外，本专利技术使用这种目镜系统，可提供能以良好的象观察要观察的对象物的望远镜、双筒镜、显微镜。为了解决上述课题，本专利技术的目镜系统，具有接合透镜、正透镜，并且至少一个透镜面是非球面，该非球面是在玻璃组成的基本球面上覆盖合成树脂层而形成的复合型非球面。另外，提供使用该目镜系统的望远镜、双筒镜、显微镜。附图的简要说明附图说明图1是本专利技术实施例1的构成图。图2是本专利技术实施例1的象差图。图3是本专利技术实施例2的构成图。图4是本专利技术实施例2的象差图。图5是本专利技术实施例3的构成图。图6是本专利技术实施例3的象差图。图7是本专利技术实施例4的构成图。图8是本专利技术实施例4的象差图。图9是本专利技术实施例5的构成图。图10是本专利技术实施例5的象差图。图11是本专利技术非球面形状的概念图。图12是用于说明本专利技术的条件式(7)的概念图。图13是用于说明本专利技术的条件式(8)的概念图。图14是本专利技术实施例6的构成图。图15是本专利技术实施例7的构成图。图16是本专利技术实施例8的构成图。最佳实施例的详细描述所谓目镜系统是指通过观察者的眼睛观察物体象的透镜系统。这时，目镜系统为了观察实象，让从物体或物体象发散的光束以给定大小入射到可观察的观察者的眼中，设有正透镜，另外，为了有效地补正放大率色象差及象散象差、畸变象差，还必须设有接合透镜。并且，特别是为了有效地补正畸变象差，有必要把至少一个面作成非球面。在这种情况下，为了形成非球面并且避免加工费用的抬高，确保光学设计方面的自由度，该非球面必须是在玻璃组成的基本球面上覆盖合成树脂层所形成的复合型非球面。这时，把玻璃制成的基本透镜面本身预先作成非球面形状，在其表面上覆盖合成树脂层，由此，能够以使合成树脂层的中心部厚度与周边部厚度不产生大的差异的方式形成非球面。然而，把玻璃制成的基本透镜面本身作成非球面形状时，会导致费用大幅度地上升，因此，玻璃制成的基本透镜面必须是球面。此外，作为构成复合型非球面的合成树脂，一般考虑热硬化型树脂和紫外线硬化型树脂的两种类型。但是，在使用热硬化型树脂的场合，通过硬化所需要的加热，在接合面上会产生应力，导致接合透镜的加工困难。而且，一次加热之后，冷却也很费时间，结果，制造很费时间，大幅度地抬高了费用。另一方面，如果使用紫外线硬化型树脂，可以省去冷却所需要的作业时间，因此，大幅度地削减了制造成本。在热硬化型树脂的场合，由于需要树脂层的厚度厚，与可使树脂层变薄的紫外线硬化型树脂相比较，很容易受到温度或温度变动的影响。考虑到这一点，希望使用紫外线硬化型树脂，作为构成复合型非球面的合成树脂。接着，在本专利技术中，希望至少一个非球面形状是这样的形状，即，让其折射力与基于非球面顶点的曲率半径的母球面相比，从非球面的顶点向周边部朝负方向变化。本专利技术的非球面透镜的非球面形状作成这种形状，可减轻非球面透镜的透镜面周边部的棱镜效果。由此，即使在大视野的周边部，也能对各种象差进行良好地补正，也能对畸变象差进行补正。此外，为了使非球面形状易于成形，希望树脂层的厚度应尽可能地恒定。但这时，如果基本球面的形状与非球面的顶点曲率半径形成的母球面一致，在设定非球面形状时，要受到很大的制约。为了避免这种事情的发生，特别希望玻璃制成的基本球面的曲率半径与非球面顶点曲率半径不一致，并且能够选择树脂层的厚度，使该厚度尽可能地为恒定。另外，希望形成非球面形状的玻璃与合成树脂的复合材料组成的复合型非球面的合成树脂层满足以下条件式。tmax/tmin≤10 (1)tmax最大树脂厚度(有效直径内)tmin最小树脂厚度(有效直径内)条件式(1)是使形成非球面形状的合成树脂层的成形性良好的条件式，条件式(1)的值超过上限值时，由于各部位的树脂厚度产生大的差异，因此，以给定形状使非球面成形非常困难。另外，条件式(1)的值最好为5以下。进一步，虽然满足条件式(1)，并且树脂层的厚度为构成基本球面的玻璃透镜的大小，但是，还希望满足以下条件式(2)。tmax＜0.35mm (2)满足了该条件式，可以削减用于形成非球面形状所需的树脂量，而且也能够降低非球面形状相对湿度、温度变化的变形。接着，在本专利技术的目镜系统中，特别是为了用少的非球面个数有效地补正畸变象差，希望至少一个非球面的形状是使折射力从光轴向周边相对于基于非球面顶点曲率的母球面朝负方向变化。另外，在本专利技术的目镜系统中，还希望至少一个非球面形状满足以下条件式(3)。0.001≤|dx/h|≤0.14 (3)其中，h通过出射点的最大视场角的主光线相对于复合型非球面的入射位置距离光轴的高度(图11)。dx在距离上述光轴高度h上的沿着基于复合型非球面顶点曲率半径的母球面与复合型非球面之间的光轴的距离(图11)。在这里，图11是用于表示本专利技术目镜系统的非球面形状的概念图。图中实线表示的是复合型非球面的形状，虚线表示的是基于复合型非球面顶点曲率半径的母球面的形状。条件式(3)是规定非球面形状的式子。让至少一个非球面满足该条件式(3)，即使是具有清晰范围长且有较宽视在视界的目镜中，也能很好地补正到视野周边部的各象差，特别是畸变象差。条件式(3)的值下降低于下限值时，要照原样保持长的清晰范围与大的视在视界，并且对视野周边部的各象差进行很好的补正、对畸变象差进行充分地补正是十分困难的。另外，条件式(3)的值超过上限值时，非球面产生的效果过强，带来了畸变象差补正的过剩现象。而且，对视野周边部的各象差要很好地补正也是很困难的。在这里，条件式(3)的下限值为0.003、上限值为0.1时，能更好地补正畸变象差。另外，在一般的目镜系统中，由于要成象的光束的粗度比较细本文档来自技高网...

【技术保护点】
目镜系统，其特征是，包括接合透镜、正透镜，至少一个透镜面是非球面，该非球面是在玻璃组成的基本球面上覆盖有合成树脂层而形成的复合型非球面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：福本哲，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：JP[日本]