JP4631306B2

JP4631306B2 - 対物レンズおよび観察光学系

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Publication number: JP4631306B2
Application number: JP2004130240A
Authority: JP
Inventors: 哲福本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2024-04-26
Also published as: JP2005315904A

Description

本発明は、双眼鏡や望遠鏡などの対物レンズおよび観察光学系に関する。

双眼鏡や望遠鏡などの対物レンズとしてテレフォトタイプの構成が知られている。テレフォトタイプの対物レンズは、正の第１レンズ群と負の第２レンズ群からなり、最も物体側のレンズ面から像面までの距離（つまり全長）を短くできるものである。つまりコンパクト化を達成できる。また、テレフォトタイプの対物レンズにおいて、正の第１レンズ群に非球面を採用し、球面収差を補正することが提案された（例えば特許文献１を参照）。
特開平８−２２０４２３号公報

しかしながら、上記した従来の対物レンズでは、第１レンズ群と第２レンズ群との組み合わせで色収差を補正しているため、この対物レンズと接眼レンズとを含む観察光学系でピント合わせを行うときに、第１レンズ群と第２レンズ群とを光軸に沿って一体的に（つまり間隔を変化させずに）動かさなければならない。したがって、ピント合わせのときに対物レンズの全長が変化してしまう。

本発明の目的は、コンパクトな構成で、球面収差や色収差などの諸収差が良好に補正され、全長を変化させることなくピント合わせを行える対物レンズおよび観察光学系を提供することにある。

本発明の対物レンズは、物体側より順に正の第１レンズ群と負の第２レンズ群とが配置された対物レンズにおいて、前記第１レンズ群は、正レンズと負レンズとの貼り合わせレンズのみの構成からなり、少なくとも１つのレンズ面が非球面であり、該非球面が、光軸上における頂点曲率半径に基づく母球面に対して、光軸から周辺に向かって屈折力が小さくなる形状であり、前記第２レンズ群は、単レンズからなり、前記第１レンズ群の有効径Ｅ１と、前記第１レンズ群の焦点距離ｆ１と、前記第２レンズ群の焦点距離ｆ２と、前記対物レンズの全体の焦点距離ｆと、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との主点間隔Ｄとは、次の条件式(１)〜(３)を同時に満足するものである。
１.６ ≦ ｆ１/Ｅ１ ≦ ３.５ …(１)
０.６ ≦｜ｆ２/ｆ１｜≦ ２ …(２)
３.５ ≦ ｆ/Ｄ ≦ ４．６４ …(３)

なお、前記非球面は、前記第１レンズ群のうち最も像側に位置するものである。

また、前記第１レンズ群のうち前記非球面を含むレンズは、ガラスによる基本球面上に合成樹脂の層を被着した複合材料からなり、前記非球面は、前記合成樹脂の層に形成された複合型非球面である。

さらに、前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させる機構を備えたものである。

また、本発明の観察光学系は、上述した構成の対物レンズと、接眼レンズとを備えたものである。

本発明の対物レンズおよび観察光学系によれば、コンパクトな構成で、球面収差や色収差などの諸収差が良好に補正され、全長を変化させることなくピント合わせを行うことができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態の対物レンズ１０は、図１に示すように、物体側（図の左方）より順に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが配置された二群構成の光学系である。なお図１には、第２レンズ群Ｇ２と像面１０ａとの間に正立プリズム１４を配置した。像面１０ａは、対物レンズ１０により中間像が形成される面である。正立プリズム１４は、倒立像を反転させるための光学素子である。第１実施形態の対物レンズ１０と正立プリズム１４と不図示の接眼レンズとを組み合わせることにより、双眼鏡や望遠鏡などの観察光学系を構成できる。

対物レンズ１０の構成を具体的に説明する。第１レンズ群Ｇ１は、１枚の正レンズ１１と１枚の負レンズ１２との貼り合わせレンズからなるダブレット構成（１群２枚）であり、正レンズ１１が物体側（負レンズ１２が像側）に配置され、全体として正のパワーを持つ。また、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に位置するレンズ面１２ａが非球面である。非球面は、光軸上における頂点曲率半径に基づく母球面に対して、光軸から周辺に向かって屈折力が小さくなる（負の方向に変化する）形状である。第２レンズ群Ｇ２は、負のパワーを持つ単レンズ１３からなる。

このように、対物レンズ１０は、テレフォトタイプの構成であり、最も物体側のレンズ面１１ａから像面１０ａまでの距離（つまり全長）が短く、コンパクトな構成である。また、第１レンズ群Ｇ１のレンズ面１２ａに非球面を採用したことにより、レンズ枚数が少なくても（合計３枚）、球面収差を補正することができる。
さらに、対物レンズ１０は、第１レンズ群Ｇ１の有効径Ｅ１と、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２と、対物レンズ１０の全体の焦点距離ｆと、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との主点間隔Ｄとが、次の条件式(１)〜(３)を同時に満足するように構成されている。

１.６ ≦ ｆ１/Ｅ１ ≦ ３.５ …(１)
０.６ ≦｜ｆ２/ｆ１｜≦ ２ …(２)
３.５ ≦ ｆ/Ｄ ≦ ５.５ …(３)
条件式(１)は、第１レンズ群Ｇ１のＦナンバーを規定する条件である。第１レンズ群Ｇ１の有効径Ｅ１と焦点距離ｆ１との比(＝ｆ１/Ｅ１)が、条件式(１)の上限より大きくなると、第１レンズ群Ｇ１のＦナンバーが大きくなり、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１が長くなり、コンパクト性に欠けてしまう。逆に、有効径Ｅ１と焦点距離ｆ１との比が条件式(１)の下限より小さくなると、第１レンズ群Ｇ１のＦナンバーが小さくなり過ぎて球面収差が悪化し、非球面による補正が困難になってしまう。

条件式(２),(３)は、対物レンズ１０のパワー配置を規定する条件である。“第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１”と“第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２”との比(＝｜ｆ２/ｆ１｜)が条件式(２)の上限値よりも大きくなり、かつ“対物レンズ１０の全体の焦点距離ｆ”と“第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との主点間隔Ｄ”との比(＝ｆ/Ｄ)が条件式(３)の上限値よりも大きくなると、対物レンズ１０の全長が大きくなり、コンパクト性に欠けてしまう。逆に、焦点距離ｆ１,ｆ２の比が条件式(２)の下限値よりも小さくなり、かつ、焦点距離ｆと主点間隔Ｄとの比が条件式(３)の下限値よりも小さくなると、第２レンズ群Ｇ２の像側のレンズ面１３ａ（対物レンズ１０の最終レンズ面）から像面１０ａまでの距離が短くなり、正立プリズム１４を配置することが困難となる。

第１実施形態の対物レンズ１０では、第１レンズ群Ｇ１のレンズ面１２ａに非球面を採用し、かつ、条件式(１)〜(３)を同時に満足するため、非球面による球面収差の補正を良好に行うことができ、さらに、正立プリズム１４の配置スペースを確保しつつ全長をコンパクトにすることができる。なお、条件式(１)の上限値を２.８程度にすれば、よりコンパクトな対物レンズ１０を得ることができる。また、条件式(３)の上限値を５.２程度にすればより好ましく、上限値を５.０程度にすればよりコンパクトな対物レンズ１０となる。

さらに、第１実施形態の対物レンズ１０では、第１レンズ群Ｇ１をダブレット構成としたので、最適なガラスの組み合わせにより、第１レンズ群Ｇ１のみで軸上色収差を補正することができる。このため、対物レンズ１０と正立プリズム１４と不図示の接眼レンズとを含む観察光学系でピント合わせを行うときに、第２レンズ群Ｇ２を合焦レンズとして単体で動かしても、軸上色収差を良好に保つことができる。したがって、第１レンズ群Ｇ１を固定し、対物レンズ１０の全長を変化させることなくピント合わせを行える。

なお、上記した条件式(１)〜(３)を同時に満足することで、対物レンズ１０のコンパクト化を達成しつつ、正立プリズム１４の配置スペースだけでなく、ピント合わせ（焦点調節）に必要な第２レンズ群Ｇ２の移動スペースも確保できる。
第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って移動させる機構は、例えば図２の模式図に示す通り、第２レンズ群Ｇ２を支持する部材１５と、この部材１５を鏡筒１６の内面に沿って光軸方向に動かす部材(不図示)とからなる。鏡筒１６の内部には、対物レンズ１０と正立プリズム１４だけでなく、接眼レンズ１７も収容されている。観察光学系(１０,１４,１７)のうち第２レンズ群Ｇ２以外は、各々、鏡筒１６の内面に固定されている。

このように、第１実施形態の対物レンズ１０は、ピント合わせの際に全長が変化せず、合焦のための可動レンズ群（つまり第２レンズ群Ｇ２）を鏡筒１６の内部で光軸に沿って移動させるため、鏡筒１６に焦点調節用の伸縮機構を設ける必要がない。したがって、防水性能が向上する。さらに構成が簡素化する。なお、観察光学系における接眼レンズの構成は、図２のタイプに限定されない。

また、第１実施形態の対物レンズ１０では、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に位置するレンズ面１２ａを非球面としたので、この対物レンズ１０を双眼鏡や望遠鏡に使用した場合、このレンズ面１２ａは鏡筒に収容され、外部のものと接触することがない。非球面をレンズ面１２ａに合成樹脂で形成した場合でも、外部から触れられることがなく、汚れを拭き取る際に傷をつけてしまうようなことがない。

さらに、第１実施形態の対物レンズ１０では、第１レンズ群Ｇ１のうち非球面を含むレンズ１２が、ガラスによる基本球面上に合成樹脂の層を被着した複合材料からなる。レンズ１２のうち像側が合成樹脂の層である。レンズ１２の非球面(１２ａ)は、合成樹脂の層に形成された複合型非球面である。このように、ガラスによる基本レンズ面を球面とし、この球面上に合成樹脂の層を形成するため、非球面レンズ(１２)を安価に製造できる。また、ガラスによる基本レンズとして様々な硝材を使用することができ、光学設計の自由度が向上する。

さらに、複合型非球面(１２ａ)は、光軸上における頂点曲率半径ＲＡが、ガラスの基本球面の曲率半径ＲＳとは異なり、次の条件式(４)を満足するように構成されている。
ＲＡ＜ＲＳ …(４)
条件式(４)は、複合型非球面(１２ａ)の頂点曲率半径ＲＡよりも、ガラスの基本球面の曲率半径ＲＳの方が大きいことを意味する。条件式(４)を満足することにより、ガラスによる基本レンズ面が球面であっても、レンズ面全体における合成樹脂の樹脂厚差を小さくすることができ、非球面の成形性が向上する。

また、複合型非球面(１２ａ)の合成樹脂の層は、複合型非球面(１２ａ)の有効径内における最大樹脂厚ｔmaxと最小樹脂厚ｔminとが、次の条件式(５)を満足するように構成されている。
ｔmax／ｔmin ≦ ３ …(５)
条件式(５)は、非球面の成形性を良好にするための条件である。最大樹脂厚ｔmaxと最小樹脂厚ｔminとの比が条件式(５)の上限値を上回ると、樹脂厚の差が大きくなり、非球面を所定の形状に成形することが困難になりやすい。なお、条件式(５)の上限値は２程度が好ましく、１.５程度であれば再現性よく製造できるためより好ましい。

このように、第１実施形態の対物レンズ１０では、ガラスによる基本球面上の合成樹脂の層に非球面(１２ａ)が形成され、曲率半径と樹脂厚との各々が条件式(４),(５)を満足するため、安価に精度よく非球面レンズ(１２)を製造できる。また、樹脂厚の差が小さいため、温度や湿度の変動に対する耐性が向上する。
合成樹脂としては、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂などのうち、少なくとも可視光を透過するものが用いられる。紫外線硬化型の場合には、紫外光も透過する必要がある。第１実施形態では、樹脂厚そのものを薄くできるため、合成樹脂として紫外線硬化性樹脂を採用することが好ましい。紫外線硬化性樹脂では、熱硬化性樹脂のような冷却のための作業時間を省略でき、製造コストを大幅に削減することができる。

ここで、第１実施形態の対物レンズ１０の具体的なレンズデータを表１に例示する。

表１において、面番号(Ｎｏ)の１〜１０は、物体側から順に付したレンズ面の番号であり、第１面〜第６面は対物レンズ１０の各レンズ面に対応し、第７面〜第１０面は正立プリズム１４の端面に対応する。なお、第３面はレンズ１２のガラスによる基本レンズ面に対応し、第４面がレンズ面１２ａの非球面に対応する。レンズ面の曲率半径(Ｒ)のマイナス(−)は、レンズ面が像側に向けて凸状であることを表す。第４面（非球面）の曲率半径Ｒは、光軸上における頂点曲率半径を表す。面間隔(ｄ)は、光軸上でのレンズ厚,樹脂厚,空気間隔である。その他、ｎｄは、ｄ線に対する屈折率である。νｄは、ｄ線に対するアッベ数である。ｆ,ｆ１,ｆ２,Ｅ１,Ｄ,ｔmax,ｔminは、上記の通りである。Ｌは、対物レンズ１０の全長である。また、第４面に関する非球面データ(ｋ,Ｃ₂〜Ｃ₁₀)は、非球面を次式(６)で表される回転対称非球面とした場合のパラメータである。

また、表１のレンズデータに基づく対物レンズ１０の球面収差と非点収差を図３に示す。各収差は、対物レンズ１０の前面(レンズ面１１ａ)から光線を入射させたときの結像収差である。図３(ａ)の実線は球面収差を表し、破線は正弦条件(Ｓ.Ｃ.)を表し、図３(ｂ)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)を表している。また、ＦＮは対物レンズ１０のＦナンバーを表し、ωは半画角(°)を表している。

表１のレンズデータと図３(ａ),(ｂ)の収差図から分かるように、第１実施形態の対物レンズ１０は、その全長Ｌが短く(１２５.１ｍｍ)、コンパクトな構成で、かつ、諸収差（特に球面収差,像面湾曲,非点収差）が良好に補正されている。さらに、上記した通り、対物レンズ１０の全長Ｌを変化させることなくピント合わせを行うことができる。
（第２実施形態）
第２実施形態の対物レンズ２０は、図４に示すように、基本的な構成が図１の対物レンズ１０と同じである。つまり、正の第１レンズ群Ｇ１と負の第２レンズ群Ｇ２とが配置されたテレフォトタイプの構成であり、最も物体側のレンズ面２１ａから像面２０ａまでの距離（つまり全長）が短く、コンパクトな構成である。第２実施形態の対物レンズ２０と正立プリズム１４と不図示の接眼レンズとを組み合わせた場合にも、双眼鏡や望遠鏡などの観察光学系を構成できる。

また、対物レンズ２０の第１レンズ群Ｇ１は、正レンズ２１と負レンズ２２との貼り合わせレンズからなり、最も像側に位置するレンズ面２２ａが非球面である。非球面は、光軸上における頂点曲率半径に基づく母球面に対して、光軸から周辺に向かって屈折力が小さくなる形状である。第２レンズ群Ｇ２は、負のパワーを持つ単レンズ２３からなる。第１レンズ群Ｇ１のレンズ面２２ａに非球面を採用したことにより、レンズ枚数が少なくても（合計３枚）、球面収差を補正することができる。

さらに、対物レンズ２０の第１レンズ群Ｇ１の有効径Ｅ１と、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２と、対物レンズ２０の全体の焦点距離ｆと、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との主点間隔Ｄとは、上述した条件式(１)〜(３)を同時に満足する。したがって、非球面による球面収差の補正を良好に行うことができ、正立プリズム１４の配置スペースを確保しつつ全長をコンパクトにすることができる。

また、第２実施形態の対物レンズ２０でも、第１レンズ群Ｇ１をダブレット構成としたので、最適なガラスの組み合わせにより、第１レンズ群Ｇ１のみで軸上色収差を補正することができる。このため、対物レンズ２０と正立プリズム１４と不図示の接眼レンズとを含む観察光学系でピント合わせを行うときに、第２レンズ群Ｇ２を合焦レンズとして単体で動かしても（図２参照）、軸上色収差を良好に保つことができる。したがって、対物レンズ２０の全長を変化させることなくピント合わせを行える。

さらに、第２実施形態の対物レンズ２０でも、ガラスによる基本球面上の合成樹脂の層に非球面(２２ａ)が形成され、曲率半径と樹脂厚との各々が上述した条件式(４),(５)を満足するため、安価に精度よく非球面レンズ(２２)を製造できる。また、樹脂厚の差が小さいため、温度や湿度の変動に対する耐性が向上する。
ここで、第２実施形態の対物レンズ２０の具体的なレンズデータを表２に例示する。表２は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。また、表２のレンズデータに基づく対物レンズ２０の球面収差と非点収差を図５(ａ),(ｂ)に示す。図５は、上記した図３と同様であるため、その補足説明を省略する。

表２のレンズデータと図５(ａ),(ｂ)の収差図から分かるように、第２実施形態の対物レンズ２０は、その全長Ｌが短く(１１８.４ｍｍ)、コンパクトな構成で、かつ、諸収差（特に球面収差,像面湾曲,非点収差）が良好に補正されている。さらに、上記した通り、対物レンズ２０の全長Ｌを変化させることなくピント合わせを行うことができる。
（第３実施形態）
第３実施形態の対物レンズ３０は、図６に示すように、基本的な構成が図１の対物レンズ１０と同じである。つまり、正の第１レンズ群Ｇ１と負の第２レンズ群Ｇ２とが配置されたテレフォトタイプの構成であり、最も物体側のレンズ面３１ａから像面３０ａまでの距離（つまり全長）が短く、コンパクトな構成である。第３実施形態の対物レンズ３０と正立プリズム１４と不図示の接眼レンズとを組み合わせた場合にも、双眼鏡や望遠鏡などの観察光学系を構成できる。

また、対物レンズ３０の第１レンズ群Ｇ１は、正レンズ３１と負レンズ３２との貼り合わせレンズからなり、最も像側に位置するレンズ面３２ａが非球面である。非球面は、光軸上における頂点曲率半径に基づく母球面に対して、光軸から周辺に向かって屈折力が小さくなる形状である。第２レンズ群Ｇ２は、負のパワーを持つ単レンズ３３からなる。第１レンズ群Ｇ１のレンズ面３２ａに非球面を採用したことにより、レンズ枚数が少なくても（合計３枚）、球面収差を補正することができる。

さらに、対物レンズ３０の第１レンズ群Ｇ１の有効径Ｅ１と、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２と、対物レンズ３０の全体の焦点距離ｆと、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との主点間隔Ｄとは、上述した条件式(１)〜(３)を同時に満足する。したがって、非球面による球面収差の補正を良好に行うことができ、正立プリズム１４の配置スペースを確保しつつ全長をコンパクトにすることができる。

また、第３実施形態の対物レンズ３０でも、第１レンズ群Ｇ１をダブレット構成としたので、最適なガラスの組み合わせにより、第１レンズ群Ｇ１のみで軸上色収差を補正することができる。このため、対物レンズ３０と正立プリズム１４と不図示の接眼レンズとを含む観察光学系でピント合わせを行うときに、第２レンズ群Ｇ２を合焦レンズとして単体で動かしても（図２参照）、軸上色収差を良好に保つことができる。したがって、対物レンズ３０の全長を変化させることなくピント合わせを行える。

さらに、第３実施形態の対物レンズ３０でも、ガラスによる基本球面上の合成樹脂の層に非球面(３２ａ)が形成され、曲率半径と樹脂厚との各々が上述した条件式(４),(５)を満足するため、安価に精度よく非球面レンズ(３２)を製造できる。また、樹脂厚の差が小さいため、温度や湿度の変動に対する耐性が向上する。
ここで、第３実施形態の対物レンズ３０の具体的なレンズデータを表３に例示する。表３は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。また、表３のレンズデータに基づく対物レンズ３０の球面収差と非点収差を図７(ａ),(ｂ)に示す。図７は、上記した図３と同様であるため、その補足説明を省略する。

表３のレンズデータと図７(ａ),(ｂ)の収差図から分かるように、第３実施形態の対物レンズ３０は、その全長Ｌが短く(１１４.０ｍｍ)、コンパクトな構成で、かつ、諸収差（特に球面収差,像面湾曲,非点収差）が良好に補正されている。さらに、上記した通り、対物レンズ３０の全長Ｌを変化させることなくピント合わせを行うことができる。
（第４実施形態）
第４実施形態の対物レンズ４０は、図８に示すように、基本的な構成が図１の対物レンズ１０と同じである。つまり、正の第１レンズ群Ｇ１と負の第２レンズ群Ｇ２とが配置されたテレフォトタイプの構成であり、最も物体側のレンズ面４１ａから像面４０ａまでの距離（つまり全長）が短く、コンパクトな構成である。第４実施形態の対物レンズ４０と正立プリズム１４と不図示の接眼レンズとを組み合わせた場合にも、双眼鏡や望遠鏡などの観察光学系を構成できる。

また、対物レンズ４０の第１レンズ群Ｇ１は、正レンズ４１と負レンズ４２との貼り合わせレンズからなり、最も像側に位置するレンズ面４２ａが非球面である。非球面は、光軸上における頂点曲率半径に基づく母球面に対して、光軸から周辺に向かって屈折力が小さくなる形状である。第２レンズ群Ｇ２は、負のパワーを持つ単レンズ４３からなる。第１レンズ群Ｇ１のレンズ面４２ａに非球面を採用したことにより、レンズ枚数が少なくても（合計３枚）、球面収差を補正することができる。

さらに、対物レンズ４０の第１レンズ群Ｇ１の有効径Ｅ１と、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２と、対物レンズ４０の全体の焦点距離ｆと、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との主点間隔Ｄとは、上述した条件式(１)〜(３)を同時に満足する。したがって、非球面による球面収差の補正を良好に行うことができ、正立プリズム１４の配置スペースを確保しつつ全長をコンパクトにすることができる。

また、第４実施形態の対物レンズ４０でも、第１レンズ群Ｇ１をダブレット構成としたので、最適なガラスの組み合わせにより、第１レンズ群Ｇ１のみで軸上色収差を補正することができる。このため、対物レンズ４０と正立プリズム１４と不図示の接眼レンズとを含む観察光学系でピント合わせを行うときに、第２レンズ群Ｇ２を合焦レンズとして単体で動かしても（図２参照）、軸上色収差を良好に保つことができる。したがって、対物レンズ４０の全長を変化させることなくピント合わせを行える。

さらに、第４実施形態の対物レンズ４０でも、ガラスによる基本球面上の合成樹脂の層に非球面(４２ａ)が形成され、曲率半径と樹脂厚との各々が上述した条件式(４),(５)を満足するため、安価に精度よく非球面レンズ(４２)を製造できる。また、樹脂厚の差が小さいため、温度や湿度の変動に対する耐性が向上する。
ここで、第４実施形態の対物レンズ４０の具体的なレンズデータを表４に例示する。表４は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。また、表４のレンズデータに基づく対物レンズ４０の球面収差と非点収差を図９(ａ),(ｂ)に示す。図９は、上記した図３と同様であるため、その補足説明を省略する。

表４のレンズデータと図９(ａ),(ｂ)の収差図から分かるように、第４実施形態の対物レンズ４０は、その全長Ｌが短く(１０９.４ｍｍ)、コンパクトな構成で、かつ、諸収差（特に球面収差,像面湾曲,非点収差）が良好に補正されている。さらに、上記した通り、対物レンズ４０の全長Ｌを変化させることなくピント合わせを行うことができる。
（第５実施形態）
第５実施形態の対物レンズ５０は、図１０に示すように、基本的な構成が図１の対物レンズ１０と同じである。つまり、正の第１レンズ群Ｇ１と負の第２レンズ群Ｇ２とが配置されたテレフォトタイプの構成であり、最も物体側のレンズ面５１ａから像面５０ａまでの距離（つまり全長）が短く、コンパクトな構成である。第５実施形態の対物レンズ５０と正立プリズム１４と不図示の接眼レンズとを組み合わせた場合にも、双眼鏡や望遠鏡などの観察光学系を構成できる。

また、対物レンズ５０の第１レンズ群Ｇ１は、１枚の負レンズ５１と１枚の正レンズ５２との貼り合わせレンズからなり、負レンズ５１が物体側（正レンズ５２が像側）に配置され、最も像側に位置するレンズ面５２ａが非球面である。非球面は、光軸上における頂点曲率半径に基づく母球面に対して、光軸から周辺に向かって屈折力が小さくなる形状である。第２レンズ群Ｇ２は、負のパワーを持つ単レンズ５３からなる。第１レンズ群Ｇ１のレンズ面５２ａに非球面を採用したことにより、レンズ枚数が少なくても（合計３枚）、球面収差を補正することができる。

さらに、対物レンズ５０の第１レンズ群Ｇ１の有効径Ｅ１と、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１と、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２と、対物レンズ５０の全体の焦点距離ｆと、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との主点間隔Ｄとは、上述した条件式(１)〜(３)を同時に満足する。したがって、非球面による球面収差の補正を良好に行うことができ、正立プリズム１４の配置スペースを確保しつつ全長をコンパクトにすることができる。

また、第５実施形態の対物レンズ５０でも、第１レンズ群Ｇ１をダブレット構成としたので、最適なガラスの組み合わせにより、第１レンズ群Ｇ１のみで軸上色収差を補正することができる。このため、対物レンズ５０と正立プリズム１４と不図示の接眼レンズとを含む観察光学系でピント合わせを行うときに、第２レンズ群Ｇ２を合焦レンズとして単体で動かしても（図２参照）、軸上色収差を良好に保つことができる。したがって、対物レンズ５０の全長を変化させることなくピント合わせを行える。

さらに、第５実施形態の対物レンズ５０でも、ガラスによる基本球面上の合成樹脂の層に非球面(５２ａ)が形成され、曲率半径と樹脂厚との各々が上述した条件式(４),(５)を満足するため、安価に精度よく非球面レンズ(５２)を製造できる。また、樹脂厚の差が小さいため、温度や湿度の変動に対する耐性が向上する。
ここで、第５実施形態の対物レンズ５０の具体的なレンズデータを表５に例示する。表５は、上記した表１と同様であるため、その補足説明を省略する。また、表５のレンズデータに基づく対物レンズ５０の球面収差と非点収差を図１１(ａ),(ｂ)に示す。図１１は、上記した図３と同様であるため、その補足説明を省略する。

表５のレンズデータと図１１(ａ),(ｂ)の収差図から分かるように、第５実施形態の対物レンズ５０は、その全長Ｌが短く(１２４.９ｍｍ)、コンパクトな構成で、かつ、諸収差（特に球面収差,像面湾曲,非点収差）が良好に補正されている。さらに、上記した通り、対物レンズ５０の全長Ｌを変化させることなくピント合わせを行うことができる。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、対物レンズ１０〜５０の第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズ面(例えば１２ａ)を非球面としたが、本発明はこれに限定されない。第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面(例えば１１ａ)を非球面としてもよいし、最も像側と最も物体側との両方のレンズ面を非球面としてもよい。非球面の位置に拘わらず、条件式(１)〜(３)を同時に満足することで、非球面による球面収差の補正を良好に行うことができ、正立プリズム１４の配置スペースを確保しつつ全長をコンパクトにすることができる。

また、上記した実施形態では、コスト面を優先して、第１レンズ群Ｇ１のみに非球面を採用したが、第２レンズ群Ｇ２の少なくとも１つのレンズ面を非球面としても構わない。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との双方に非球面を配置した場合、さらに良好に収差補正を行える。
さらに、上記した実施形態では、複合型非球面を有するレンズ(例えば１２)のガラスによる基本レンズ面を球面としたが、本発明はこれに限定されない。ガラスによる基本レンズ面を非球面にしてもよい。この場合にも、ガラスによる基本非球面に合成樹脂の層を被着させることで、合成樹脂の層の中心部での厚さと周辺部での厚さとの差を大きくせずに、非球面(例えば１２ａ)を形成することができる。

また、非球面を有するレンズ(例えば１２)としてモールドレンズを採用してもよい。モールドレンズは、ガラスにより製造することもできるし、プラスチックなどの樹脂により製造することもできる。貼り合わせレンズに非球面を採用する場合、ガラスによるモールドレンズの方が作り易いため好ましい。
さらに、上記した実施形態では、具体的なレンズデータ(例えば表１)において非球面の形状を上記式(６)で表される回転対称非球面としたが、本発明はこれに限定されない。光軸上における頂点曲率半径に基づく母球面に対して、光軸から周辺に向かって屈折力が小さくなる形状であれば、何でも採用することができる。

また、正の第１レンズ群Ｇ１が正レンズと負レンズとの貼り合わせレンズ以外の構成で、負の第２レンズ群が単レンズ以外の構成で、上述した条件式(１)〜(３)を同時に満足しない場合にも、テレフォトタイプによるコンパクトな構成で、第１レンズ群Ｇ１のレンズ面(１２ａ)に非球面を採用することにより球面収差を良好に補正することができ、また、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って移動させる機構により、全長を変化させることなくピント合わせを行うことができる。

例えば、望遠鏡などで対物レンズと接眼レンズとの間に正立プリズムを設ける必要がない場合がある。このような場合には、正立プリズムを入れるためのスペースを考慮する必要がないため、条件式(１)〜(３)を満足しなくてもよい場合がある。この場合は、第１レンズ群Ｇ１に貼り合わせレンズ成分を有し、第１レンズ群Ｇ１の何れか１面に非球面を採用し、テレフォトタイプによるコンパクトな構成とし、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って移動させる機構を設けることにより、良好な収差を保ちつつ、全長を変化させることなくピント合わせを行うことが可能となる。

さらに、上記した実施形態では、対物レンズ１０〜５０と正立プリズム１４と接眼レンズ(例えば図２の接眼レンズ１７)とで観察光学系を構成したが、対物レンズ１０〜５０と接眼レンズとで観察光学系を構成する場合にも、本発明を適用できる。

第１実施形態の対物レンズ１０の光路図である。対物レンズ１０の第２レンズ群Ｇ２の移動機構を説明する模式図である。対物レンズ１０の収差図である。第２実施形態の対物レンズ２０の光路図である。対物レンズ２０の収差図である。第３実施形態の対物レンズ３０の光路図である。対物レンズ３０の収差図である。第４実施形態の対物レンズ４０の光路図である。対物レンズ４０の収差図である。第５実施形態の対物レンズ５０の光路図である。対物レンズ５０の収差図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０対物レンズ
１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ非球面
１１，１２，１３，２１，２２，２３，３１，３２，３３，４１，４２，４３，５１，５２，５３レンズ
１４正立プリズム
１５第２レンズ群Ｇ２を支持する部材
１６鏡筒
１７接眼レンズ

Claims

物体側より順に正の第１レンズ群と負の第２レンズ群とが配置された対物レンズにおいて、
前記第１レンズ群は、正レンズと負レンズとの貼り合わせレンズのみの構成からなり、少なくとも１つのレンズ面が非球面であり、該非球面が、光軸上における頂点曲率半径に基づく母球面に対して、光軸から周辺に向かって屈折力が小さくなる形状であり、
前記第２レンズ群は、単レンズからなり、
前記第１レンズ群の有効径Ｅ１と、前記第１レンズ群の焦点距離ｆ１と、前記第２レンズ群の焦点距離ｆ２と、前記対物レンズの全体の焦点距離ｆと、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との主点間隔Ｄとは、次の条件式(１)〜(３)を同時に満足する
１.６ ≦ ｆ１/Ｅ１ ≦ ３.５ …(１)
０.６ ≦｜ｆ２/ｆ１｜≦ ２ …(２)
３.５ ≦ ｆ/Ｄ ≦ ４．６４ …(３)
ことを特徴とする対物レンズ。
請求項１に記載の対物レンズにおいて、
前記非球面は、前記第１レンズ群のうち最も像側に位置する
ことを特徴とする対物レンズ。
請求項１または請求項２に記載の対物レンズにおいて、
前記第１レンズ群のうち前記非球面を含むレンズは、ガラスによる基本球面上に合成樹脂の層を被着した複合材料からなり、
前記非球面は、前記合成樹脂の層に形成された複合型非球面である
ことを特徴とする対物レンズ。
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の対物レンズにおいて、
前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させる機構を備えた
ことを特徴とする対物レンズ。
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の対物レンズと、
接眼レンズとを備えた
ことを特徴とする観察光学系。