接眼レンズ及びそれを用いた光学機器
【課題】見掛け視界が広視野で高性能を実現することのできる接眼レンズを得る。
【解決手段】光入射側より順に、像面平坦化機能を有する前方レンズ群、複数のレンズ群から成る後方レンズ群とを有し、該前方レンズ群と後方レンズ群との間の中間結像面に形成した中間像を該後方レンズ群を介して観察する接眼レンズにおいて、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する材料の屈折率を順にＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとし、
とするとき、光路中に、―２．１ｘ１０−３・νｄ ＋０．６９３< θｇＦ０．５５５＜θｇＦ＜０．９なる条件を満足する固体材料の屈折光学素子を有していること。
【解決手段】光入射側より順に、像面平坦化機能を有する前方レンズ群、複数のレンズ群から成る後方レンズ群とを有し、該前方レンズ群と後方レンズ群との間の中間結像面に形成した中間像を該後方レンズ群を介して観察する接眼レンズにおいて、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する材料の屈折率を順にＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとし、
とするとき、光路中に、―２．１ｘ１０−３・νｄ ＋０．６９３< θｇＦ０．５５５＜θｇＦ＜０．９なる条件を満足する固体材料の屈折光学素子を有していること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は対物レンズ（撮影レンズ）で形成された物体像を観察するのに好適な接眼レンズ及びそれを用いた望遠鏡および双眼鏡（観察光学系）等の光学機器に関し、特に高解像度、広視界の光学機器に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
望遠鏡、双眼鏡等の観察用の光学機器は、視野全体を無理なく観察できるように広視野であることが望まれている。このような望遠鏡、双眼鏡等の光学機器では対物レンズの像を接眼レンズで拡大して観察している。対物レンズの実画角は元来極めて小さいために高性能、広視野を実現するには、見掛け視界（視野角）の大きい接眼レンズに負うところが大きい。
【０００３】
従来より高性能、広視野の接眼レンズは種々と提案されている（例えば特許文献１〜３）。
【０００４】
特許文献１の接眼レンズは光の入射側より射出側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、そして正の屈折力の第５レンズ群の５つのレンズ群から構成されている。
【０００５】
特許文献２の接眼レンズは光の入射側より射出側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群の２つのレンズ群を介して結像した中間像を正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、そして正の屈折力の第５レンズ群で観察する全体として５つのレンズ群から構成されている。
【０００６】
特許文献３の接眼レンズは、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より成る像面平坦化手段を介して中間像位置に形成した中間像を拡大して観察するレンズ群から構成されている。
【０００７】
一般に、接眼レンズは、広視界になるほど、観察視野周辺の光学性能が劣化しやすくなる。特に、広視界になるほど観察視野周辺で倍率色収差が大きく発生してくる。
【０００８】
このときの倍率色収差を補正する為に、比較的高分散で、かつ比較的異常部分分散の液体材料より成る光学部材を用いて色消しを行った光学系が提案されている（特許文献３）。
【０００９】
特許文献３は、このような特殊な光学部材を用いて色収差を良好に補正し、高い光学性能を有する光学系を得ている。
【特許文献１】特開平０５−１１９２７３号公報
【特許文献２】特開平０８−００５９３８号公報
【特許文献３】特開平０６−１４８５３４号公報
【特許文献４】米国特許第５７３１９０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般に接眼レンズは、観察視野が広視野になるほど、観察視野周辺の光学性能が劣化しやすくなる。
【００１１】
特に観察視野周辺において倍率色収差の発生が多くなる。この倍率色収差を補正し、光学性能を良好にしようとすると接眼レンズが大型化し、レンズ構成が複雑化してくる。
【００１２】
倍率色収差を補正する為に、高分散で異常分離性の光学材料よりなるレンズを用いることが有効である。しかしながら単に光学系中にこのような光学材料より成るレンズを設けただけでは、倍率色収差を補正し、良好なる光学性能が得られない。
【００１３】
本発明は見掛け視界が広視野で高性能を実現することのできる接眼レンズ及びそれを用いた望遠鏡及び双眼鏡等の光学機器の提供を目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の接眼レンズは、
◎光入射側より順に、像面平坦化機能を有する前方レンズ群、複数のレンズ群から成る後方レンズ群とを有し、該前方レンズ群と後方レンズ群との間の中間結像面に形成した中間像を該後方レンズ群を介して観察する接眼レンズにおいて、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する材料の屈折率を順にＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとし、
【００１５】
【数１】
【００１６】
とするとき、光路中に、
―２．１×１０−３・νd ＋０．６９３< θｇＦ
０．５５５＜θｇＦ ＜０．９
なる条件を満足する固体材料の屈折光学素子を有していることを特徴としている。
【００１７】
◎対物レンズを介して、被写体を観察する接眼レンズであって、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する材料の屈折率を順にＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとし、
【００１８】
【数２】
【００１９】
とするとき、光路中に、
―２．１×１０−３・νd ＋０．６９３< θｇＦ
０．５５５＜θｇＦ ＜０．９
なる条件を満足する固体材料の屈折光学素子を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、見掛け視界が広視野で高性能を実現することのできる接眼レンズが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の接眼レンズの実施例１のレンズ断面図、図２は本発明の接眼レンズの実施例１の収差図である。
【００２３】
図３は、本発明の接眼レンズの実施例２のレンズ断面図、図４は本発明の接眼レンズの実施例２の収差図である。
【００２４】
図５は、本発明の接眼レンズの実施例３のレンズ断面図、図６は本発明の接眼レンズの実施例３の収差図である。
【００２５】
図７は、本発明の接眼レンズの実施例４のレンズ断面図、図８は本発明の接眼レンズの実施例４の収差図である。
【００２６】
各実施例の接眼レンズは、見掛け視界６４度、瞳径４.１、アイレリーフ１６ｍｍである。レンズ断面図において、ＯＣＬは接眼レンズ、ＩＰはアイポイント（観察位置）、ＭＩＰは中間結像位置、Ｌ１，Ｌ２は接眼レンズＯＣＬの前方レンズ群ＦＬを構成する第１、第２レンズ群，Ｌ３、Ｌ４，Ｌ５は接眼レンズＯＣＬの後方レンズ群ＲＬを構成する第３、第４，第５レンズ群である。
【００２７】
尚、各実施例において、レンズ群とは、単一又は複数のレンズより成っている。Ｌ３ｎ、Ｌ３ｐは第３レンズ群Ｌ３を構成する負レンズ、正レンズ、Ｌ５ｎ，Ｌ５ｐは第５レンズ群Ｌ５を構成する負レンズ、正レンズである。ＧＩＴは異常分散性を有する固体材料からなる屈折光学素子であり、レンズ面に設けている。実施例１〜４ではそれぞれ屈折光学素子ＧＩＴが配置されレンズ面が異なる。具体的には図１の実施例１では第２レンズ群Ｌ２の中間結像面ＨＩＰ側（アイポイントＩＰ側）の面、図３の実施例３では第３レンズ群Ｌ３の中間結像面ＭＩＰ側の面、図５の実施例３では第３レンズ群Ｌ３中の接合面、図７の実施例４では第１レンズ群Ｌ１の中間結像面ＭＩＰから離れた面（光入射側の面）に屈折光学素子ＧＩＰが配置されている。
【００２８】
縦収差図において単位は、球面収差と像面湾曲はデイオプトリー、歪曲は％、倍率色収差は度である。図中、ｄ、Ｆ，Ｃ、ｇは波長ｄ線、Ｆ線、Ｃ線、ｇ線の収差を、Ｍ、Ｓはメリデイオナル像面、サジタル像面の収差を表す。
【００２９】
次に各実施例のレンズ構成および各レンズの光学的作用を説明する。各実施例の接眼レンズＯＣＬは入射側（光入射側）より順に、入射面（被写体側（対物レンズ側）からの光束が入射する面をいう。以下同じ）の屈折力の絶対値が射出面（入射面から入射した光束が出射する面をいう。以下同じ）のそれより強い両レンズ面が凹形状の負レンズより成る第１レンズ群Ｌ１、射出面の屈折力の絶対値が入射面のそれよりも強い射出面が凸形状の正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、中間像位置ＭＩＰを挟んで、射出面が凸でメニスカス形状で全体として正の屈折力の接合レンズより成る第３レンズ群Ｌ３、両レンズ面が凸形状の正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、入射面の屈折力の絶対値が、出射面のそれよりも強い接合レンズより成る正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５より構成されている。第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２から成る前方レンズ群ＦＬは像面平坦化レンズ群を構成し、対物レンズで発生する像面湾曲の拡大を防止し、かつ接眼レンズＯＣＬの像面湾曲の発生を抑える作用を有する。前方レンズ群ＦＬは１以上の負レンズと１以上の正レンズを有するように構成するのが収差補正に良い。負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１で像面平坦化をはかり、第１レンズ群Ｌ１において発生する軸外収差を第２レンズ群Ｌ２により補正している。
【００３０】
さらに第１レンズ群Ｌ１を構成する両レンズ面が凹形状の負レンズと第２レンズ群Ｌ２とで形成される空気レンズにより視野周辺の像性能の劣化を緩和している。中間結像面ＭＩＰを介して第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２と対向する入射面を第２レンズ群Ｌ２の射出面と同等の曲率として全体の収差発生を抑えている。
【００３１】
接眼レンズＯＣＬが広視野のため周辺視野の光束は周辺になるほど第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の周辺部を通過し像面湾曲など収差が発生しやすくなる。そこで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５をすべて正の屈折力として光束が徐々に屈折して、アイポイントＩＰに入射するように構成して収差の発生を抑えている。さらに第３レンズ群Ｌ３の正レンズＬ３ｐと第４レンズ群Ｌ４に高屈折率のガラスを使用して、像面湾曲の平坦化をはかっている。観察側にもっとも近い第５レンズ群Ｌ５は単一レンズでも接合レンズでもよい。倍率色収差をさらに良好に補正するため第５レンズ群Ｌ５を接合レンズとした場合、接合レンズの接合面を瞳位置に対しコンセントリックに近い曲率とするのが良い。これによれば周辺視野の光束に対する収差を発生を少なくすることができる。
【００３２】
接眼レンズを構成する屈折光学素子ＧＩＴの固体材料は、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦ、θｇｄとおいたとき、
−２．１×１０−３・νｄ ＋０．６９３＜θｇｆ・・・・（１）
０．５５５＜θｇＦ<０．９・・・・（２）
−２．４０７×１０−３・νｄ＋１．４２０＜θｇｄ・・・・（３）
１．２５５＜θｇｄ＜１．６７・・・・（４）
νｄ＜５０・・・・（５）
のうち１以上の条件を満足している。
【００３３】
ここでアッベ数νｄ、部分分散比θｇＦ，θｇｄは、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），Ｆ線（４８６．１ｎｍ），ｄ線（５８７．６ｎｍ），Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれＮｇ，Ｎｄ，ＮＦ，ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇｄ＝（Ｎｇ−Ｎｄ）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
である。
【００３４】
接眼レンズの観察視野が広視野の場合、材料を全てガラスで構成すると視野周辺で倍率色収差の補正が難しくなる。特に短波長側になると視野角が大きくなるにつれて倍率色収差の曲がりが増大する。そこで条件式（１）〜（５）を満足する固定材料を接眼レンズの一部の屈折光学素子に使用することによって視野周辺における倍率色収差の曲がりを補正している。この理由は、条件式（１）〜（５）を満足する固体材料で形成される屈折光学素子ＧＩＴは、通常のガラス材より成るレンズで発生する倍率色収差の曲がりと逆の曲がりを発生できるためである。
【００３５】
屈折光学素子ＧＩＴを接眼レンズの前方レンズ群内に配置する場合には、屈折光学素子ＧＩＴの屈折力を負とし、屈折光学素子ＧＩＴを後方レンズ群ＲＬ内に配置する場合には屈折力を正とするのがよい。
【００３６】
接眼レンズを構成する屈折光学素子に、分散の小さな材料を用いると、必要な色収差を得るためのパワー変化量が大きくなり、それに伴って球面収差などの諸収差が大きく変化し、色収差の補正の独立性が弱まる。したがって、接眼レンズを構成する屈折光学素子の内、少なくとも１つの屈折光学素子を、高分散材料で形成することが収差補正上重要である。
【００３７】
また屈折光学素子ＧＩＴは一般の光学材料と組み合わせて使用するため、屈折光学素子ＧＩＴに用いられる固体材料の部分分散比は一般の光学材料の部分分散比と異なることが必要ではあるが、あまりかけ離れすぎては良くない。
【００３８】
一般の光学材料と部分分散比が、大きくかけ離れた材料より成る屈折光学素子を用いた場合、そのレンズ面の色収差の短波長側の曲がりが特に大きくなる。その大きな曲がりをガラスより発生する色収差の曲がりで補正するのは困難である。
【００３９】
この為、屈折光学素子ＧＩＴの材料としては、一般の光学材料に比べて部分分散比が大きな材料であること、かつ一般の光学材料と比べて部分分散比が大きくかけ離れていないことも重要である。条件式（１）〜（５）は、このような収差補正の原理に基づいて色収差を良好に補正するためのアッベ数νｄと部分分散比θｇＦ、θｇｄの関係を特定したものである。
【００４０】
なお、条件式（１）の数値範囲は、以下の範囲とすることで更に良好な色収差の補正効果が期待できる。
【００４１】
−２．１００×１０−３・νｄ＋０．６９３ ＜ θｇＦ ＜
−１．２３１×１０−３・νｄ＋０．９００・・・（１ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００４２】
−２．１００×１０−３・νｄ＋０．６９３ ＜ θｇＦ ＜
−１．３８９×１０−３・νｄ＋０．８２３・・・（１ｂ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００４３】
−１．６８２×１０−３・νｄ＋０．７００ ＜ θｇＦ ＜
−１．６８２×１０−３・νｄ＋０．７５６・・・（１ｃ）
条件式（２）の数値範囲は、以下とすると更に良好な色収差補正効果が期待できる。
【００４４】
０．５５５ ＜ θｇＦ ＜ ０．８６・・・（２ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００４５】
０．５５５ ＜ θｇＦ ＜ ０．８０・・・（２ｂ）
条件式（３）の数値範囲は、以下とすると更に良好な色収差の補正効果が期待できる。
【００４６】
−２．４０７×１０−３・νｄ＋１．４２０ ＜ θｇｄ ＜
−１．１５２×１０−３・νｄ＋１．６５１・・・（３ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００４７】
−２．４０７×１０−３・νｄ＋１．４２０ ＜ θｇｄ ＜
−１．８６５×１０−３・νｄ＋１．５７２・・・（３ｂ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００４８】
−２．０７６×１０−３・νｄ＋１．４２６ ＜ θｇｄ ＜
−２．０７６×１０−３・νｄ＋１．５１２・・・（３ｃ）
条件式（４）の数値範囲は、以下とすると更に良好な色収差の補正効果が期待できる。
【００４９】
１．２５５ ＜ θｇｄ ＜ １．６１・・・（４ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００５０】
１．２５５ ＜ θｇｄ ＜ １．５４・・・（４ｂ）
条件式（５）は、屈折光学素子ＧＩＴのアッベ数を適切に設定し、色収差を良好に補正するためのものである。条件式（５）を外れると、広い視界にわたり、色収差を良好に補正するのが難しくなってくる。
【００５１】
条件式（５）の数値範囲は、以下の範囲とすることで更に良好な色収差補正効果が期待できる。
【００５２】
νｄ ＜ ４５・・・（５ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００５３】
νｄ ＜ ３２・・・（５ｂ）
各実施例に用いる屈折光学素子の光学材料としては、０℃〜４０℃におけるｄ線の屈折率の温度変化の絶対値を｜ｄｎ／ｄＴ｜とするとき、
｜ｄｎ／ｄＴ｜＜ ２．５×１０−４（１／℃）・・・（６）
なる条件を満足するのが良い。
【００５４】
ここで条件式（６）の範囲をはずれると、０℃〜４０℃の温度範囲で良好な光学性能を維持することが困難になる。
【００５５】
各実施例の接眼レンズにおいて屈折光学素子ＧＩＴを光学系中に設けるときは、ｈを近軸光線の軸上光線の高さ、
【００５６】
【数３】
【００５７】
は中間結像面に対する軸外光線の高さとするとき、
【００５８】
【数４】
【００５９】
を満足するレンズ面に設けるのが良い。
【００６０】
ここで条件式（７）に該当する面は像面の近傍であることを意味する。この条件（７）では中間結像面に結像する各光束は互いに屈折面において異なる高さに入射するため、倍率色収差の曲がりを補正しやすくなる。
【００６１】
この屈折光学素子と空気などの雰囲気とで界面を形成すれば、界面の僅かな曲率変化で色収差を比較的大きく変化させることができるため倍率色収差を補正しやすくなる。
さらに屈折光学素子ＧＩＴの空気に接している面に非球面を用いると、倍率色収差の曲がりを補正すると同時に広視界である場合に発生しやすい像面湾曲の曲がり、コマ収差を補正するのに効果がある。
【００６２】
尚、各実施例において、収差補正好ましくは、屈折光学素子ＧＩＴの２つの面のうち、少なくとも一つの屈折面は非球面形状であること、屈折光学素子ＧＩＴの２つの屈折面のうち、少なくとも一方の屈折面は空気に接すること、屈折光学素子ＧＩＴの２つの屈折面は共にガラスに接していること、
の少なくとも１つを満足するのが良い。
【００６３】
前述した条件式（１），（２）を満足する固体材料（以下「光学材料」ともいう。）の具体例としては、例えば樹脂がある。様々な樹脂の中でも特にＵＶ硬化樹脂（Ｎｄ＝１．６３５，νｄ＝２２．７，θｇＦ＝０．６９）やＮ−ポリビニルカルバゾール（Ｎｄ＝１．６９６，νｄ＝１７．７，θｇＦ＝０．６９）は条件式（１），（２）を満足する光学材料である。尚、条件式（１），（２）を満足する樹脂であれば、これらの種類に限定するものではない。
【００６４】
また、一般の硝材とは異なる特性を持つ光学材料として、下記の無機酸化物ナノ微粒子を合成樹脂中に分散させた混合体がある。なお無機酸化物ナノ微粒子として、ＴｉＯ２（Ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８），Ｎｂ２Ｏ５（Ｎｄ＝２．３６７，νｄ＝１４．０），ＩＴＯ（Ｎｄ＝１．８５８１，νｄ＝５．５３），Ｃｒ２Ｏ３（Ｎｄ＝２．２１７８，νｄ＝１３．４），ＢａＴｉＯ３（Ｎｄ＝２．４３６２，νｄ＝１１．３）等がある。
【００６５】
これらの無機酸化物の中では、ＴｉＯ２（Ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８，θｇＦ＝０．８７）微粒子を合成樹脂中に適切なる体積比で分散させた場合、上記条件式（１），（２）を満足する光学材料が得られる。
ＴｉＯ２は様々な用途で使われる材料であり、光学分野では反射防止膜などの光学薄膜を構成する蒸着用材料として用いられている。他にも光触媒、白色顔料などとして、またＴｉＯ２微粒子は化粧品材料として用いられている。
【００６６】
各実施例において樹脂に分散させるＴｉＯ２微粒子の平均径は、散乱などの影響を考えると２ｎｍ〜５０ｎｍ程度がよく、凝集を抑えるために分散剤などを添加しても良い。ＴｉＯ２を分散させる媒体材料としては、ポリマーが良く、成形型等を用いて光重合成形または熱重合成形することにより高い量産性を得ることができる。
【００６７】
また、ポリマーの光学定数の特性としても、部分分散比が比較的大きいポリマー、あるいはアッベ数が比較的小さいポリマーか、両者を満たすポリマーが良く、Ｎ−ポリビニルカルバゾール、スチレン、ポリメタクリル酸メチル（アクリル）、などが適用できる。実施例ではＴｉＯ２微粒子を分散させるホストポリマーとしてＵＶ硬化樹脂を用いている。しかし、これに限定するものではない。ナノ微粒子を分散させた混合体の分散特性Ｎ（λ）は、良く知られたＤｒｕｄｅの式から導きだされた次式によって簡単に計算することができる。即ち、波長λにおける屈折率Ｎ（λ）は、
Ｎ（λ）＝［１＋Ｖ｛ＮＴｉＯ２（λ）−１｝＋（１−Ｖ）｛ＮＰ２（λ）−１｝］１／２
である。
【００６８】
ここで、λは任意の波長、ＮＴｉＯはＴｉＯ２の屈折率、ＮＰはポリマーの屈折率、Ｖはポリマー体積に対するＴｉＯ２微粒子の総体積の分率である。
次に条件式（１），（２）を満足する固体材料の光学特性を具体的に示す。
表−１は本発明の接眼レンズの実施例１，２，３，４に対応させて、ＵＶ硬化樹脂１，ＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比率１０％、２０％及び７％で混合した混合体のｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線に対する屈折率及びアッベ数、部分分散比の値を示す。表−２は表１の混合体を構成するＵＶ硬化樹脂２、ＴｉＯ２単体のｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線に対する屈折率及びアッベ数、部分分散比を示している。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
本発明の実施例１，２，３，４では屈折光学素子ＧＩＴに採用した固体材料は、実施例１ではＵＶ硬化樹脂１、実施例２ではＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で１０％分散させた混合体、実施例３はＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で２０％分散させた混合体、実施例４はＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で７％分散させた混合体である。
【００７２】
図１４はアッベ数νｄと部分分散比θｇＦについて、条件式（１）,（２）の範囲と、表１,表２の物質及び一般の光学ガラスとの関係を示したものである。図１５はアッベ数νｄと部分分散比θｇｄについて、条件式（３）,（４）の範囲と、表１,表２の物質及び一般の光学ガラスとの関係を示したものである。
【００７３】
各実施例の接眼レンズの一部には、前述した条件式（１）〜（７）の１以上を満足する光学材料を用いている。各実施例では、光学材料としてＵＶ硬化樹脂１、ＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で７−２０％の範囲内で分散させた混合体を用いた例を示した。実施例１は接眼レンズＯＣＬの前方レンズ群Ｌ１において中間結像面ＭＩＰにもっとも近接する面に前記光学材料を用いた例である。光学材料としてＵＶ硬化樹脂１を用いている。実施例２は接眼レンズＯＣＬの第２レンズ群Ｌ２において中間結像面ＭＩＰに最も近接した面に光学材料を用いた例である。光学材料としてTiO2微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で１０％分散させた混合体を用いている。
【００７４】
実施例３は接眼レンズＯＣＬの後方レンズ群ＲＬにおいて中間結像面ＭＩＰに近い接合面に前記光学材料を用いた例である。光学材料としてTiO2微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で２０％分散させた混合体を用いている。
【００７５】
実施例４は接眼レンズＯＣＬの第１レンズ群Ｌ１において最も中間結像面ＭＩＰから離れた面に用いた例である。光学材料としてはＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で７％分散させた混合体を用いている。実施例１−３は光学材料の屈折面は球面で構成されている。実施例４は光学材料の接合側の屈折面は球面、空気に接する屈折面は非球面である。実施例１，２、４は屈折光学素子ＧＩＴが空気に接する面を有して収差補正に有効に機能するようにしている。実施例３は屈折光学素子GITを空気に接する面が生じないようにレンズの接合面に配置して環境耐久性に強い構成としている。
【００７６】
異常分散性の光学材料を接眼レンズの適切な位置に配置することによって倍率色収差の曲がりが補正され、観察する全視野で色にじみのない像を観察できる。さらに光学材料の屈折面に非球面を用いると像面湾曲の曲がり及びコマ収差の補正に効果がある。
【００７７】
図９は、本発明の実施例１の接眼レンズを用いた望遠端の実施例５のレンズ断面図である。
【００７８】
図１０は実施例５の収差図である。
【００７９】
図１１は、本発明の実施例２の接眼レンズを用いた望遠端の実施例６のレンズ断面図である。
【００８０】
図１２は実施例６の収差図である。
【００８１】
実施例５，６はいずれも望遠鏡の倍率が１０倍であり、かつ自動的に手ぶれ補正を有した光学系である。図中、ＯＢＪは対物レンズ、Ｌ６、Ｌ７は対物レンズＯＢＪを構成する第６レンズ群、第７レンズ群、ＶＡＰは頂角可変プリズム、Ｐは正立プリズムである。ＶＡＰはプリズム頂角可変の特徴を生かして望遠鏡装置の振れ角に応じてプリズム頂角を変化させ観察像を見かけ上静止させる機能を持たせている。Ｐは対物レンズＯＢＪで反転した像を正立像に変換し接眼レンズＯＣＬでは正立像が観察できるようにするプリズムであり、図では展開系のガラスブロックで示している。望遠鏡の性能を確保するためには接眼レンズＯＣＬの性能を良好にすると同時に対物レンズＯＢＪの性能も良好にする必要がある。実施例では良好な光学性能を有する対物レンズを組み合わせて構成している。
【００８２】
図１３は図９の望遠鏡を１対用いた双眼鏡の実施例７の概略図である。図中、ＯＢＪＲ，ＶＡＰＲ、ＰＲ，ＯＣＬＲ，ＯＡＲは順に、双眼鏡の右側に配置された対物レンズ、頂角可変プリズム、正立プリズム、接眼レンズ、対物レンズの光軸を表している。又ＯＢＪＬ、ＶＡＰＬ、ＰＬ、ＯＣＬＬ ＯＡＬは順に、双眼鏡の左側に配置された対物レンズ、頂角可変プリズム、正立プリズム、接眼レンズ、対物レンズの光軸を表している。なお左右の対物レンズＯＢＪＬ，ＯＢＪＲに対し左右に配置された正立プリズムであるポロII型プリズムＰＬ，ＰＲと接眼レンズＯＣＬＬ，ＯＣＬＲを対物レンズの光軸ＯＡＬ，ＯＡＲを回転軸にして左右それぞれ一体的に回動することによって眼幅調整を行うことができる。図１０の縦収差図で示したように図１３の双眼鏡は１０倍、６４度の広視界にもかかわらず良好な性能を確保している。
【００８３】
なお本発明の接眼レンズは顕微鏡にも使用できる。本発明の接眼レンズを用いた顕微鏡は画像周辺まで良好に色収差補正された画像の観察が可能となる。
【００８４】
以上のように各実施例によれば、６０度以上の広視界にもかかわらず視野周辺まで倍率色収差のきわめて少ない良好な性能を有する１０倍程度の接眼レンズ及びそれを有する望遠鏡や双眼鏡を実現できる。
【００８５】
次に、本発明の接眼レンズ及びそれを望遠端に用いたときの数値実施例を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、Ｒｉはレンズ面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の間隔、Ｎｉ、νｄｉはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。θｇＦ、θｇｄは部分分散比である。
【００８６】
また、最も像側の１つの面はアイポイントである。
【００８７】
また、非球面形状は、光の進行方向を正とし、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ｂ〜Ｅを非球面係数とするとき、
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２｝１／２］
＋Ｂｈ４＋Ｃｈ６＋Ｄｈ８＋Ｅｈ１０
なる式で表している。
【００８８】
また「ｅ−０Ｘ」は「×１０−ｘ」を意味している。ｆは焦点距離、ωは半画角を示す。
【００８９】
【数５】
【００９０】
【数６】
【００９１】
【数７】
【００９２】
【数８】
【００９３】
【数９】
【００９４】
【数１０】
【００９５】
本発明の接眼レンズの実施例１，２，３、４の屈折光学素子の固体材料が条件式（１）〜（５）を満足することは後述する図１４、図１５で明確である。また条件式（６）に相当する数値は下記のとおりである。
【００９６】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の接眼レンズ実施例１のレンズ断面図
【図２】本発明の接眼レンズ実施例１の縦収差図
【図３】本発明の接眼レンズ実施例２のレンズ断面図
【図４】本発明の接眼レンズ実施例２の縦収差図
【図５】本発明の接眼レンズ実施例３のレンズ断面図
【図６】本発明の接眼レンズ実施例３の縦収差図
【図７】本発明の接眼レンズ実施例４のレンズ断面図
【図８】本発明の接眼レンズ実施例４の縦収差図
【図９】本発明の望遠鏡レンズの実施例５のレンズ断面図
【図１０】本発明の望遠鏡の実施例５の縦収差図
【図１１】本発明の望遠端の実施例６のレンズ断面図
【図１２】本発明の望遠鏡の実施例６の縦収差図
【図１３】本発明の望遠鏡の実施例５を一対用いた双眼鏡の光学系を示す図
【図１４】本発明に係る条件式（１）,（２）の範囲を説明する図
【図１５】本発明に係る条件式（３）,（４）の範囲を説明する図
【符号の説明】
【００９８】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
Ｌ６ 第６レンズ群
Ｌ７ 第７レンズ群
ＧＩＴ 屈折光学素子
ＭＩＰ 中間結像面
ＯＢＪ，ＯＢＪＲ，ＯＢＪＬ 対物レンズ
ＶＡＰ、ＶＡＰＲ、ＶＡＰＬ 頂角可変プリズム
Ｐ、ＰＲ，ＰＬ 正立プリズム
ＯＣＬ，ＯＣＬＲ，ＯＣＬＬ 接眼レンズ
ＯＡＲ，ＯＡＬ 対物レンズ光軸
ＦＬ 前方レンズ群
ＲＬ 後方レンズ群
【技術分野】
【０００１】
本発明は対物レンズ（撮影レンズ）で形成された物体像を観察するのに好適な接眼レンズ及びそれを用いた望遠鏡および双眼鏡（観察光学系）等の光学機器に関し、特に高解像度、広視界の光学機器に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
望遠鏡、双眼鏡等の観察用の光学機器は、視野全体を無理なく観察できるように広視野であることが望まれている。このような望遠鏡、双眼鏡等の光学機器では対物レンズの像を接眼レンズで拡大して観察している。対物レンズの実画角は元来極めて小さいために高性能、広視野を実現するには、見掛け視界（視野角）の大きい接眼レンズに負うところが大きい。
【０００３】
従来より高性能、広視野の接眼レンズは種々と提案されている（例えば特許文献１〜３）。
【０００４】
特許文献１の接眼レンズは光の入射側より射出側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、そして正の屈折力の第５レンズ群の５つのレンズ群から構成されている。
【０００５】
特許文献２の接眼レンズは光の入射側より射出側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群の２つのレンズ群を介して結像した中間像を正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、そして正の屈折力の第５レンズ群で観察する全体として５つのレンズ群から構成されている。
【０００６】
特許文献３の接眼レンズは、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より成る像面平坦化手段を介して中間像位置に形成した中間像を拡大して観察するレンズ群から構成されている。
【０００７】
一般に、接眼レンズは、広視界になるほど、観察視野周辺の光学性能が劣化しやすくなる。特に、広視界になるほど観察視野周辺で倍率色収差が大きく発生してくる。
【０００８】
このときの倍率色収差を補正する為に、比較的高分散で、かつ比較的異常部分分散の液体材料より成る光学部材を用いて色消しを行った光学系が提案されている（特許文献３）。
【０００９】
特許文献３は、このような特殊な光学部材を用いて色収差を良好に補正し、高い光学性能を有する光学系を得ている。
【特許文献１】特開平０５−１１９２７３号公報
【特許文献２】特開平０８−００５９３８号公報
【特許文献３】特開平０６−１４８５３４号公報
【特許文献４】米国特許第５７３１９０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般に接眼レンズは、観察視野が広視野になるほど、観察視野周辺の光学性能が劣化しやすくなる。
【００１１】
特に観察視野周辺において倍率色収差の発生が多くなる。この倍率色収差を補正し、光学性能を良好にしようとすると接眼レンズが大型化し、レンズ構成が複雑化してくる。
【００１２】
倍率色収差を補正する為に、高分散で異常分離性の光学材料よりなるレンズを用いることが有効である。しかしながら単に光学系中にこのような光学材料より成るレンズを設けただけでは、倍率色収差を補正し、良好なる光学性能が得られない。
【００１３】
本発明は見掛け視界が広視野で高性能を実現することのできる接眼レンズ及びそれを用いた望遠鏡及び双眼鏡等の光学機器の提供を目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の接眼レンズは、
◎光入射側より順に、像面平坦化機能を有する前方レンズ群、複数のレンズ群から成る後方レンズ群とを有し、該前方レンズ群と後方レンズ群との間の中間結像面に形成した中間像を該後方レンズ群を介して観察する接眼レンズにおいて、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する材料の屈折率を順にＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとし、
【００１５】
【数１】
【００１６】
とするとき、光路中に、
―２．１×１０−３・νd ＋０．６９３< θｇＦ
０．５５５＜θｇＦ ＜０．９
なる条件を満足する固体材料の屈折光学素子を有していることを特徴としている。
【００１７】
◎対物レンズを介して、被写体を観察する接眼レンズであって、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する材料の屈折率を順にＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとし、
【００１８】
【数２】
【００１９】
とするとき、光路中に、
―２．１×１０−３・νd ＋０．６９３< θｇＦ
０．５５５＜θｇＦ ＜０．９
なる条件を満足する固体材料の屈折光学素子を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、見掛け視界が広視野で高性能を実現することのできる接眼レンズが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の接眼レンズの実施例１のレンズ断面図、図２は本発明の接眼レンズの実施例１の収差図である。
【００２３】
図３は、本発明の接眼レンズの実施例２のレンズ断面図、図４は本発明の接眼レンズの実施例２の収差図である。
【００２４】
図５は、本発明の接眼レンズの実施例３のレンズ断面図、図６は本発明の接眼レンズの実施例３の収差図である。
【００２５】
図７は、本発明の接眼レンズの実施例４のレンズ断面図、図８は本発明の接眼レンズの実施例４の収差図である。
【００２６】
各実施例の接眼レンズは、見掛け視界６４度、瞳径４.１、アイレリーフ１６ｍｍである。レンズ断面図において、ＯＣＬは接眼レンズ、ＩＰはアイポイント（観察位置）、ＭＩＰは中間結像位置、Ｌ１，Ｌ２は接眼レンズＯＣＬの前方レンズ群ＦＬを構成する第１、第２レンズ群，Ｌ３、Ｌ４，Ｌ５は接眼レンズＯＣＬの後方レンズ群ＲＬを構成する第３、第４，第５レンズ群である。
【００２７】
尚、各実施例において、レンズ群とは、単一又は複数のレンズより成っている。Ｌ３ｎ、Ｌ３ｐは第３レンズ群Ｌ３を構成する負レンズ、正レンズ、Ｌ５ｎ，Ｌ５ｐは第５レンズ群Ｌ５を構成する負レンズ、正レンズである。ＧＩＴは異常分散性を有する固体材料からなる屈折光学素子であり、レンズ面に設けている。実施例１〜４ではそれぞれ屈折光学素子ＧＩＴが配置されレンズ面が異なる。具体的には図１の実施例１では第２レンズ群Ｌ２の中間結像面ＨＩＰ側（アイポイントＩＰ側）の面、図３の実施例３では第３レンズ群Ｌ３の中間結像面ＭＩＰ側の面、図５の実施例３では第３レンズ群Ｌ３中の接合面、図７の実施例４では第１レンズ群Ｌ１の中間結像面ＭＩＰから離れた面（光入射側の面）に屈折光学素子ＧＩＰが配置されている。
【００２８】
縦収差図において単位は、球面収差と像面湾曲はデイオプトリー、歪曲は％、倍率色収差は度である。図中、ｄ、Ｆ，Ｃ、ｇは波長ｄ線、Ｆ線、Ｃ線、ｇ線の収差を、Ｍ、Ｓはメリデイオナル像面、サジタル像面の収差を表す。
【００２９】
次に各実施例のレンズ構成および各レンズの光学的作用を説明する。各実施例の接眼レンズＯＣＬは入射側（光入射側）より順に、入射面（被写体側（対物レンズ側）からの光束が入射する面をいう。以下同じ）の屈折力の絶対値が射出面（入射面から入射した光束が出射する面をいう。以下同じ）のそれより強い両レンズ面が凹形状の負レンズより成る第１レンズ群Ｌ１、射出面の屈折力の絶対値が入射面のそれよりも強い射出面が凸形状の正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、中間像位置ＭＩＰを挟んで、射出面が凸でメニスカス形状で全体として正の屈折力の接合レンズより成る第３レンズ群Ｌ３、両レンズ面が凸形状の正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、入射面の屈折力の絶対値が、出射面のそれよりも強い接合レンズより成る正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５より構成されている。第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２から成る前方レンズ群ＦＬは像面平坦化レンズ群を構成し、対物レンズで発生する像面湾曲の拡大を防止し、かつ接眼レンズＯＣＬの像面湾曲の発生を抑える作用を有する。前方レンズ群ＦＬは１以上の負レンズと１以上の正レンズを有するように構成するのが収差補正に良い。負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１で像面平坦化をはかり、第１レンズ群Ｌ１において発生する軸外収差を第２レンズ群Ｌ２により補正している。
【００３０】
さらに第１レンズ群Ｌ１を構成する両レンズ面が凹形状の負レンズと第２レンズ群Ｌ２とで形成される空気レンズにより視野周辺の像性能の劣化を緩和している。中間結像面ＭＩＰを介して第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２と対向する入射面を第２レンズ群Ｌ２の射出面と同等の曲率として全体の収差発生を抑えている。
【００３１】
接眼レンズＯＣＬが広視野のため周辺視野の光束は周辺になるほど第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の周辺部を通過し像面湾曲など収差が発生しやすくなる。そこで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５をすべて正の屈折力として光束が徐々に屈折して、アイポイントＩＰに入射するように構成して収差の発生を抑えている。さらに第３レンズ群Ｌ３の正レンズＬ３ｐと第４レンズ群Ｌ４に高屈折率のガラスを使用して、像面湾曲の平坦化をはかっている。観察側にもっとも近い第５レンズ群Ｌ５は単一レンズでも接合レンズでもよい。倍率色収差をさらに良好に補正するため第５レンズ群Ｌ５を接合レンズとした場合、接合レンズの接合面を瞳位置に対しコンセントリックに近い曲率とするのが良い。これによれば周辺視野の光束に対する収差を発生を少なくすることができる。
【００３２】
接眼レンズを構成する屈折光学素子ＧＩＴの固体材料は、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦ、θｇｄとおいたとき、
−２．１×１０−３・νｄ ＋０．６９３＜θｇｆ・・・・（１）
０．５５５＜θｇＦ<０．９・・・・（２）
−２．４０７×１０−３・νｄ＋１．４２０＜θｇｄ・・・・（３）
１．２５５＜θｇｄ＜１．６７・・・・（４）
νｄ＜５０・・・・（５）
のうち１以上の条件を満足している。
【００３３】
ここでアッベ数νｄ、部分分散比θｇＦ，θｇｄは、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），Ｆ線（４８６．１ｎｍ），ｄ線（５８７．６ｎｍ），Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれＮｇ，Ｎｄ，ＮＦ，ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇｄ＝（Ｎｇ−Ｎｄ）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
である。
【００３４】
接眼レンズの観察視野が広視野の場合、材料を全てガラスで構成すると視野周辺で倍率色収差の補正が難しくなる。特に短波長側になると視野角が大きくなるにつれて倍率色収差の曲がりが増大する。そこで条件式（１）〜（５）を満足する固定材料を接眼レンズの一部の屈折光学素子に使用することによって視野周辺における倍率色収差の曲がりを補正している。この理由は、条件式（１）〜（５）を満足する固体材料で形成される屈折光学素子ＧＩＴは、通常のガラス材より成るレンズで発生する倍率色収差の曲がりと逆の曲がりを発生できるためである。
【００３５】
屈折光学素子ＧＩＴを接眼レンズの前方レンズ群内に配置する場合には、屈折光学素子ＧＩＴの屈折力を負とし、屈折光学素子ＧＩＴを後方レンズ群ＲＬ内に配置する場合には屈折力を正とするのがよい。
【００３６】
接眼レンズを構成する屈折光学素子に、分散の小さな材料を用いると、必要な色収差を得るためのパワー変化量が大きくなり、それに伴って球面収差などの諸収差が大きく変化し、色収差の補正の独立性が弱まる。したがって、接眼レンズを構成する屈折光学素子の内、少なくとも１つの屈折光学素子を、高分散材料で形成することが収差補正上重要である。
【００３７】
また屈折光学素子ＧＩＴは一般の光学材料と組み合わせて使用するため、屈折光学素子ＧＩＴに用いられる固体材料の部分分散比は一般の光学材料の部分分散比と異なることが必要ではあるが、あまりかけ離れすぎては良くない。
【００３８】
一般の光学材料と部分分散比が、大きくかけ離れた材料より成る屈折光学素子を用いた場合、そのレンズ面の色収差の短波長側の曲がりが特に大きくなる。その大きな曲がりをガラスより発生する色収差の曲がりで補正するのは困難である。
【００３９】
この為、屈折光学素子ＧＩＴの材料としては、一般の光学材料に比べて部分分散比が大きな材料であること、かつ一般の光学材料と比べて部分分散比が大きくかけ離れていないことも重要である。条件式（１）〜（５）は、このような収差補正の原理に基づいて色収差を良好に補正するためのアッベ数νｄと部分分散比θｇＦ、θｇｄの関係を特定したものである。
【００４０】
なお、条件式（１）の数値範囲は、以下の範囲とすることで更に良好な色収差の補正効果が期待できる。
【００４１】
−２．１００×１０−３・νｄ＋０．６９３ ＜ θｇＦ ＜
−１．２３１×１０−３・νｄ＋０．９００・・・（１ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００４２】
−２．１００×１０−３・νｄ＋０．６９３ ＜ θｇＦ ＜
−１．３８９×１０−３・νｄ＋０．８２３・・・（１ｂ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００４３】
−１．６８２×１０−３・νｄ＋０．７００ ＜ θｇＦ ＜
−１．６８２×１０−３・νｄ＋０．７５６・・・（１ｃ）
条件式（２）の数値範囲は、以下とすると更に良好な色収差補正効果が期待できる。
【００４４】
０．５５５ ＜ θｇＦ ＜ ０．８６・・・（２ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００４５】
０．５５５ ＜ θｇＦ ＜ ０．８０・・・（２ｂ）
条件式（３）の数値範囲は、以下とすると更に良好な色収差の補正効果が期待できる。
【００４６】
−２．４０７×１０−３・νｄ＋１．４２０ ＜ θｇｄ ＜
−１．１５２×１０−３・νｄ＋１．６５１・・・（３ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００４７】
−２．４０７×１０−３・νｄ＋１．４２０ ＜ θｇｄ ＜
−１．８６５×１０−３・νｄ＋１．５７２・・・（３ｂ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００４８】
−２．０７６×１０−３・νｄ＋１．４２６ ＜ θｇｄ ＜
−２．０７６×１０−３・νｄ＋１．５１２・・・（３ｃ）
条件式（４）の数値範囲は、以下とすると更に良好な色収差の補正効果が期待できる。
【００４９】
１．２５５ ＜ θｇｄ ＜ １．６１・・・（４ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００５０】
１．２５５ ＜ θｇｄ ＜ １．５４・・・（４ｂ）
条件式（５）は、屈折光学素子ＧＩＴのアッベ数を適切に設定し、色収差を良好に補正するためのものである。条件式（５）を外れると、広い視界にわたり、色収差を良好に補正するのが難しくなってくる。
【００５１】
条件式（５）の数値範囲は、以下の範囲とすることで更に良好な色収差補正効果が期待できる。
【００５２】
νｄ ＜ ４５・・・（５ａ）
更に望ましくは、以下に示す範囲とするのが良い。
【００５３】
νｄ ＜ ３２・・・（５ｂ）
各実施例に用いる屈折光学素子の光学材料としては、０℃〜４０℃におけるｄ線の屈折率の温度変化の絶対値を｜ｄｎ／ｄＴ｜とするとき、
｜ｄｎ／ｄＴ｜＜ ２．５×１０−４（１／℃）・・・（６）
なる条件を満足するのが良い。
【００５４】
ここで条件式（６）の範囲をはずれると、０℃〜４０℃の温度範囲で良好な光学性能を維持することが困難になる。
【００５５】
各実施例の接眼レンズにおいて屈折光学素子ＧＩＴを光学系中に設けるときは、ｈを近軸光線の軸上光線の高さ、
【００５６】
【数３】
【００５７】
は中間結像面に対する軸外光線の高さとするとき、
【００５８】
【数４】
【００５９】
を満足するレンズ面に設けるのが良い。
【００６０】
ここで条件式（７）に該当する面は像面の近傍であることを意味する。この条件（７）では中間結像面に結像する各光束は互いに屈折面において異なる高さに入射するため、倍率色収差の曲がりを補正しやすくなる。
【００６１】
この屈折光学素子と空気などの雰囲気とで界面を形成すれば、界面の僅かな曲率変化で色収差を比較的大きく変化させることができるため倍率色収差を補正しやすくなる。
さらに屈折光学素子ＧＩＴの空気に接している面に非球面を用いると、倍率色収差の曲がりを補正すると同時に広視界である場合に発生しやすい像面湾曲の曲がり、コマ収差を補正するのに効果がある。
【００６２】
尚、各実施例において、収差補正好ましくは、屈折光学素子ＧＩＴの２つの面のうち、少なくとも一つの屈折面は非球面形状であること、屈折光学素子ＧＩＴの２つの屈折面のうち、少なくとも一方の屈折面は空気に接すること、屈折光学素子ＧＩＴの２つの屈折面は共にガラスに接していること、
の少なくとも１つを満足するのが良い。
【００６３】
前述した条件式（１），（２）を満足する固体材料（以下「光学材料」ともいう。）の具体例としては、例えば樹脂がある。様々な樹脂の中でも特にＵＶ硬化樹脂（Ｎｄ＝１．６３５，νｄ＝２２．７，θｇＦ＝０．６９）やＮ−ポリビニルカルバゾール（Ｎｄ＝１．６９６，νｄ＝１７．７，θｇＦ＝０．６９）は条件式（１），（２）を満足する光学材料である。尚、条件式（１），（２）を満足する樹脂であれば、これらの種類に限定するものではない。
【００６４】
また、一般の硝材とは異なる特性を持つ光学材料として、下記の無機酸化物ナノ微粒子を合成樹脂中に分散させた混合体がある。なお無機酸化物ナノ微粒子として、ＴｉＯ２（Ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８），Ｎｂ２Ｏ５（Ｎｄ＝２．３６７，νｄ＝１４．０），ＩＴＯ（Ｎｄ＝１．８５８１，νｄ＝５．５３），Ｃｒ２Ｏ３（Ｎｄ＝２．２１７８，νｄ＝１３．４），ＢａＴｉＯ３（Ｎｄ＝２．４３６２，νｄ＝１１．３）等がある。
【００６５】
これらの無機酸化物の中では、ＴｉＯ２（Ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８，θｇＦ＝０．８７）微粒子を合成樹脂中に適切なる体積比で分散させた場合、上記条件式（１），（２）を満足する光学材料が得られる。
ＴｉＯ２は様々な用途で使われる材料であり、光学分野では反射防止膜などの光学薄膜を構成する蒸着用材料として用いられている。他にも光触媒、白色顔料などとして、またＴｉＯ２微粒子は化粧品材料として用いられている。
【００６６】
各実施例において樹脂に分散させるＴｉＯ２微粒子の平均径は、散乱などの影響を考えると２ｎｍ〜５０ｎｍ程度がよく、凝集を抑えるために分散剤などを添加しても良い。ＴｉＯ２を分散させる媒体材料としては、ポリマーが良く、成形型等を用いて光重合成形または熱重合成形することにより高い量産性を得ることができる。
【００６７】
また、ポリマーの光学定数の特性としても、部分分散比が比較的大きいポリマー、あるいはアッベ数が比較的小さいポリマーか、両者を満たすポリマーが良く、Ｎ−ポリビニルカルバゾール、スチレン、ポリメタクリル酸メチル（アクリル）、などが適用できる。実施例ではＴｉＯ２微粒子を分散させるホストポリマーとしてＵＶ硬化樹脂を用いている。しかし、これに限定するものではない。ナノ微粒子を分散させた混合体の分散特性Ｎ（λ）は、良く知られたＤｒｕｄｅの式から導きだされた次式によって簡単に計算することができる。即ち、波長λにおける屈折率Ｎ（λ）は、
Ｎ（λ）＝［１＋Ｖ｛ＮＴｉＯ２（λ）−１｝＋（１−Ｖ）｛ＮＰ２（λ）−１｝］１／２
である。
【００６８】
ここで、λは任意の波長、ＮＴｉＯはＴｉＯ２の屈折率、ＮＰはポリマーの屈折率、Ｖはポリマー体積に対するＴｉＯ２微粒子の総体積の分率である。
次に条件式（１），（２）を満足する固体材料の光学特性を具体的に示す。
表−１は本発明の接眼レンズの実施例１，２，３，４に対応させて、ＵＶ硬化樹脂１，ＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比率１０％、２０％及び７％で混合した混合体のｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線に対する屈折率及びアッベ数、部分分散比の値を示す。表−２は表１の混合体を構成するＵＶ硬化樹脂２、ＴｉＯ２単体のｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線に対する屈折率及びアッベ数、部分分散比を示している。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
本発明の実施例１，２，３，４では屈折光学素子ＧＩＴに採用した固体材料は、実施例１ではＵＶ硬化樹脂１、実施例２ではＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で１０％分散させた混合体、実施例３はＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で２０％分散させた混合体、実施例４はＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で７％分散させた混合体である。
【００７２】
図１４はアッベ数νｄと部分分散比θｇＦについて、条件式（１）,（２）の範囲と、表１,表２の物質及び一般の光学ガラスとの関係を示したものである。図１５はアッベ数νｄと部分分散比θｇｄについて、条件式（３）,（４）の範囲と、表１,表２の物質及び一般の光学ガラスとの関係を示したものである。
【００７３】
各実施例の接眼レンズの一部には、前述した条件式（１）〜（７）の１以上を満足する光学材料を用いている。各実施例では、光学材料としてＵＶ硬化樹脂１、ＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で７−２０％の範囲内で分散させた混合体を用いた例を示した。実施例１は接眼レンズＯＣＬの前方レンズ群Ｌ１において中間結像面ＭＩＰにもっとも近接する面に前記光学材料を用いた例である。光学材料としてＵＶ硬化樹脂１を用いている。実施例２は接眼レンズＯＣＬの第２レンズ群Ｌ２において中間結像面ＭＩＰに最も近接した面に光学材料を用いた例である。光学材料としてTiO2微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で１０％分散させた混合体を用いている。
【００７４】
実施例３は接眼レンズＯＣＬの後方レンズ群ＲＬにおいて中間結像面ＭＩＰに近い接合面に前記光学材料を用いた例である。光学材料としてTiO2微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で２０％分散させた混合体を用いている。
【００７５】
実施例４は接眼レンズＯＣＬの第１レンズ群Ｌ１において最も中間結像面ＭＩＰから離れた面に用いた例である。光学材料としてはＴｉＯ２微粒子をＵＶ硬化樹脂２に体積比で７％分散させた混合体を用いている。実施例１−３は光学材料の屈折面は球面で構成されている。実施例４は光学材料の接合側の屈折面は球面、空気に接する屈折面は非球面である。実施例１，２、４は屈折光学素子ＧＩＴが空気に接する面を有して収差補正に有効に機能するようにしている。実施例３は屈折光学素子GITを空気に接する面が生じないようにレンズの接合面に配置して環境耐久性に強い構成としている。
【００７６】
異常分散性の光学材料を接眼レンズの適切な位置に配置することによって倍率色収差の曲がりが補正され、観察する全視野で色にじみのない像を観察できる。さらに光学材料の屈折面に非球面を用いると像面湾曲の曲がり及びコマ収差の補正に効果がある。
【００７７】
図９は、本発明の実施例１の接眼レンズを用いた望遠端の実施例５のレンズ断面図である。
【００７８】
図１０は実施例５の収差図である。
【００７９】
図１１は、本発明の実施例２の接眼レンズを用いた望遠端の実施例６のレンズ断面図である。
【００８０】
図１２は実施例６の収差図である。
【００８１】
実施例５，６はいずれも望遠鏡の倍率が１０倍であり、かつ自動的に手ぶれ補正を有した光学系である。図中、ＯＢＪは対物レンズ、Ｌ６、Ｌ７は対物レンズＯＢＪを構成する第６レンズ群、第７レンズ群、ＶＡＰは頂角可変プリズム、Ｐは正立プリズムである。ＶＡＰはプリズム頂角可変の特徴を生かして望遠鏡装置の振れ角に応じてプリズム頂角を変化させ観察像を見かけ上静止させる機能を持たせている。Ｐは対物レンズＯＢＪで反転した像を正立像に変換し接眼レンズＯＣＬでは正立像が観察できるようにするプリズムであり、図では展開系のガラスブロックで示している。望遠鏡の性能を確保するためには接眼レンズＯＣＬの性能を良好にすると同時に対物レンズＯＢＪの性能も良好にする必要がある。実施例では良好な光学性能を有する対物レンズを組み合わせて構成している。
【００８２】
図１３は図９の望遠鏡を１対用いた双眼鏡の実施例７の概略図である。図中、ＯＢＪＲ，ＶＡＰＲ、ＰＲ，ＯＣＬＲ，ＯＡＲは順に、双眼鏡の右側に配置された対物レンズ、頂角可変プリズム、正立プリズム、接眼レンズ、対物レンズの光軸を表している。又ＯＢＪＬ、ＶＡＰＬ、ＰＬ、ＯＣＬＬ ＯＡＬは順に、双眼鏡の左側に配置された対物レンズ、頂角可変プリズム、正立プリズム、接眼レンズ、対物レンズの光軸を表している。なお左右の対物レンズＯＢＪＬ，ＯＢＪＲに対し左右に配置された正立プリズムであるポロII型プリズムＰＬ，ＰＲと接眼レンズＯＣＬＬ，ＯＣＬＲを対物レンズの光軸ＯＡＬ，ＯＡＲを回転軸にして左右それぞれ一体的に回動することによって眼幅調整を行うことができる。図１０の縦収差図で示したように図１３の双眼鏡は１０倍、６４度の広視界にもかかわらず良好な性能を確保している。
【００８３】
なお本発明の接眼レンズは顕微鏡にも使用できる。本発明の接眼レンズを用いた顕微鏡は画像周辺まで良好に色収差補正された画像の観察が可能となる。
【００８４】
以上のように各実施例によれば、６０度以上の広視界にもかかわらず視野周辺まで倍率色収差のきわめて少ない良好な性能を有する１０倍程度の接眼レンズ及びそれを有する望遠鏡や双眼鏡を実現できる。
【００８５】
次に、本発明の接眼レンズ及びそれを望遠端に用いたときの数値実施例を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、Ｒｉはレンズ面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の間隔、Ｎｉ、νｄｉはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。θｇＦ、θｇｄは部分分散比である。
【００８６】
また、最も像側の１つの面はアイポイントである。
【００８７】
また、非球面形状は、光の進行方向を正とし、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ｂ〜Ｅを非球面係数とするとき、
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２｝１／２］
＋Ｂｈ４＋Ｃｈ６＋Ｄｈ８＋Ｅｈ１０
なる式で表している。
【００８８】
また「ｅ−０Ｘ」は「×１０−ｘ」を意味している。ｆは焦点距離、ωは半画角を示す。
【００８９】
【数５】
【００９０】
【数６】
【００９１】
【数７】
【００９２】
【数８】
【００９３】
【数９】
【００９４】
【数１０】
【００９５】
本発明の接眼レンズの実施例１，２，３、４の屈折光学素子の固体材料が条件式（１）〜（５）を満足することは後述する図１４、図１５で明確である。また条件式（６）に相当する数値は下記のとおりである。
【００９６】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の接眼レンズ実施例１のレンズ断面図
【図２】本発明の接眼レンズ実施例１の縦収差図
【図３】本発明の接眼レンズ実施例２のレンズ断面図
【図４】本発明の接眼レンズ実施例２の縦収差図
【図５】本発明の接眼レンズ実施例３のレンズ断面図
【図６】本発明の接眼レンズ実施例３の縦収差図
【図７】本発明の接眼レンズ実施例４のレンズ断面図
【図８】本発明の接眼レンズ実施例４の縦収差図
【図９】本発明の望遠鏡レンズの実施例５のレンズ断面図
【図１０】本発明の望遠鏡の実施例５の縦収差図
【図１１】本発明の望遠端の実施例６のレンズ断面図
【図１２】本発明の望遠鏡の実施例６の縦収差図
【図１３】本発明の望遠鏡の実施例５を一対用いた双眼鏡の光学系を示す図
【図１４】本発明に係る条件式（１）,（２）の範囲を説明する図
【図１５】本発明に係る条件式（３）,（４）の範囲を説明する図
【符号の説明】
【００９８】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
Ｌ６ 第６レンズ群
Ｌ７ 第７レンズ群
ＧＩＴ 屈折光学素子
ＭＩＰ 中間結像面
ＯＢＪ，ＯＢＪＲ，ＯＢＪＬ 対物レンズ
ＶＡＰ、ＶＡＰＲ、ＶＡＰＬ 頂角可変プリズム
Ｐ、ＰＲ，ＰＬ 正立プリズム
ＯＣＬ，ＯＣＬＲ，ＯＣＬＬ 接眼レンズ
ＯＡＲ，ＯＡＬ 対物レンズ光軸
ＦＬ 前方レンズ群
ＲＬ 後方レンズ群
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射側より順に、像面平坦化機能を有する前方レンズ群、複数のレンズ群から成る後方レンズ群とを有し、該前方レンズ群と後方レンズ群との間の中間結像面に形成した中間像を該後方レンズ群を介して観察する接眼レンズにおいて、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する材料の屈折率を順にＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとし、
【数１】
とするとき、光路中に、
―２．１×１０−３・νd ＋０．６９３< θｇＦ
０．５５５＜θｇＦ ＜０．９
なる条件を満足する固体材料の屈折光学素子を有していることを特徴とする接眼レンズ。
【請求項２】
前記屈折光学素子の部分分散比をθｇｄとし、
【数２】
とするとき、
−２．４０７×１０−３・νｄ+１．４２０<θｇｄ
１．２５５<θｇｄ＜１．６７
なる条件を満足することを特徴とする請求項１の接眼レンズ。
【請求項３】
前記前方レンズ群は、１枚以上の負レンズと、１枚以上の正レンズから成ることを特徴とする請求項１又は２の接眼レンズ。
【請求項４】
前記屈折光学素子は、負の屈折力を有し、前記前方レンズ群に配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３の接眼レンズ。
【請求項５】
前記屈折光学素子は、正の屈折力を有し、前記後方レンズ群に配置されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４の接眼レンズ。
【請求項６】
前記屈折光学素子は、前記中間結像面を通過する近軸光線の軸上光線の高さをｈ、軸外光線の高さを
【数３】
とするとき、
【数４】
なる条件を満足する面に設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項７】
前記固体材料は０°Ｃ〜４０°Ｃの温度範囲におけるｄ線の屈折率の温度に対する変化率の絶対値を｜ｄｎ/ｄＴ｜とするとき
｜ｄｎ/ｄＴ｜ ＜ ２．５×１０−４ ／°Ｃ
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項８】
前記屈折光学素子の光入射側と光出射側の２つの面のうち、少なくとも一つの面は非球面形状であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項９】
前記屈折光学素子の光入射側と光出射側の２つの面のうち、少なくとも一方の面は空気に接していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項１０】
前記屈折光学素子の光入射側と光出射側の２つの面は共にガラス材より成る面に接していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項１１】
対物レンズを介して、被写体を観察する接眼レンズであって、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する材料の屈折率を順にＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとし、
【数５】
とするとき、光路中に、
―２．１×１０−３・νd ＋０．６９３< θｇＦ
０．５５５＜θｇＦ ＜０．９
なる条件を満足する固体材料の屈折光学素子を有していることを特徴とする接眼レンズ。
【請求項１２】
前記屈折光学素子の部分分散比をθｇｄとし、
【数６】
とするとき、
−２．４０７×１０−３・νｄ+１．４２０<θｇｄ
１．２５５<θｇｄ＜１．６７
なる条件を満足することを特徴とする請求項１１の接眼レンズ。
【請求項１３】
νｄ＜５０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項１４】
対物レンズと、請求項１から１３のいずれか１項の接眼レンズとを用いて被写体を観察することを特徴とする光学機器。
【請求項１】
光入射側より順に、像面平坦化機能を有する前方レンズ群、複数のレンズ群から成る後方レンズ群とを有し、該前方レンズ群と後方レンズ群との間の中間結像面に形成した中間像を該後方レンズ群を介して観察する接眼レンズにおいて、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する材料の屈折率を順にＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとし、
【数１】
とするとき、光路中に、
―２．１×１０−３・νd ＋０．６９３< θｇＦ
０．５５５＜θｇＦ ＜０．９
なる条件を満足する固体材料の屈折光学素子を有していることを特徴とする接眼レンズ。
【請求項２】
前記屈折光学素子の部分分散比をθｇｄとし、
【数２】
とするとき、
−２．４０７×１０−３・νｄ+１．４２０<θｇｄ
１．２５５<θｇｄ＜１．６７
なる条件を満足することを特徴とする請求項１の接眼レンズ。
【請求項３】
前記前方レンズ群は、１枚以上の負レンズと、１枚以上の正レンズから成ることを特徴とする請求項１又は２の接眼レンズ。
【請求項４】
前記屈折光学素子は、負の屈折力を有し、前記前方レンズ群に配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３の接眼レンズ。
【請求項５】
前記屈折光学素子は、正の屈折力を有し、前記後方レンズ群に配置されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４の接眼レンズ。
【請求項６】
前記屈折光学素子は、前記中間結像面を通過する近軸光線の軸上光線の高さをｈ、軸外光線の高さを
【数３】
とするとき、
【数４】
なる条件を満足する面に設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項７】
前記固体材料は０°Ｃ〜４０°Ｃの温度範囲におけるｄ線の屈折率の温度に対する変化率の絶対値を｜ｄｎ/ｄＴ｜とするとき
｜ｄｎ/ｄＴ｜ ＜ ２．５×１０−４ ／°Ｃ
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項８】
前記屈折光学素子の光入射側と光出射側の２つの面のうち、少なくとも一つの面は非球面形状であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項９】
前記屈折光学素子の光入射側と光出射側の２つの面のうち、少なくとも一方の面は空気に接していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項１０】
前記屈折光学素子の光入射側と光出射側の２つの面は共にガラス材より成る面に接していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項１１】
対物レンズを介して、被写体を観察する接眼レンズであって、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する材料の屈折率を順にＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとし、アッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとし、
【数５】
とするとき、光路中に、
―２．１×１０−３・νd ＋０．６９３< θｇＦ
０．５５５＜θｇＦ ＜０．９
なる条件を満足する固体材料の屈折光学素子を有していることを特徴とする接眼レンズ。
【請求項１２】
前記屈折光学素子の部分分散比をθｇｄとし、
【数６】
とするとき、
−２．４０７×１０−３・νｄ+１．４２０<θｇｄ
１．２５５<θｇｄ＜１．６７
なる条件を満足することを特徴とする請求項１１の接眼レンズ。
【請求項１３】
νｄ＜５０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項の接眼レンズ。
【請求項１４】
対物レンズと、請求項１から１３のいずれか１項の接眼レンズとを用いて被写体を観察することを特徴とする光学機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−３０１５０８（Ｐ２００６−３０１５０８Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２６４９２（Ｐ２００５−１２６４９２）
【出願日】平成１７年４月２５日（２００５．４．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２５日（２００５．４．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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