JP2011017978A - 接眼ズーム光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】 広い視野全域にわたって諸収差が良好に補正され、十分に長いアイレリーフを有すると同時に、波長によるアイレリーフの差をなくした接眼ズーム光学系を提供する。
【解決手段】 接眼ズーム光学系（１１０）は、アイポイント（ＥＰ）側から順に、正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる正屈折力の第１レンズ群（Ｇ１）と、回折光学素子（ＤＯＥ）と、ズーム軌道に沿って移動可能な正屈折力の第２レンズ群（Ｇ２）と、正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる負屈折力の第３レンズ群（Ｇ３）とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、接眼ズーム光学系に関し、特に望遠鏡、顕微鏡又は双眼鏡等の接眼ズーム光学系に関する。

一般にズーム比が２倍以上の接眼ズーム光学系は、高倍率であると歪曲収差が大きく、その歪曲収差を補正することが困難である。また、ズーム比が大きくなるほど広い可動スペースが必要となり接眼ズーム光学系をコンパクトにすることが困難である。特許文献１に開示される接眼ズーム光学系は、その歪曲収差を小さくし簡素な構成で接眼ズーム光学系をコンパクトにしている。

特開平０９−２５１１３２号公報

しかし、特許文献１に開示される接眼ズーム光学系は視野周辺部で色付いて観察される問題がある。一般に、視野周辺部の諸収差、特に倍率色収差、コマ収差、歪曲収差を良好に補正すると接眼ズーム光学系の最もアイポイント側の光学面からアイポイントまでの距離（以下この距離をアイレリーフと称する。）の波長による格差が大きくなる傾向がある。この結果、接眼ズーム光学系から観察した際にアイポイントから人の眼が前後にずれると、視野周辺部は青色又は黄色に色付いて観察される。特にこのように視野周辺部で色付いて観察される現象は、視野が広くなるほど長いアイレリーフになるほど顕著に現れる。特許文献１に開示される接眼ズーム光学系も同様な問題を抱えている。

そこで本発明は、広い視野全域にわたって諸収差が良好に補正され、十分に長いアイレリーフを有すると同時に、波長によるアイレリーフの差をなくした接眼ズーム光学系を提供する。

本発明の接眼ズーム光学系は、アイポイント側から順に、正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる正屈折力の第１レンズ群と、回折光学素子と、ズーム軌道に沿って移動可能な正屈折力の第２レンズ群と、正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる負屈折力の第３レンズ群とを備える。

本発明の接眼ズーム光学系は、広い視野全域にわたって諸収差が良好に補正され、十分に長いアイレリーフを有すると同時に、波長によるアイレリーフの差をなくすことができる。

（ａ）は、接眼ズーム光学系１００としての最長焦点距離状態を示す。 （ｂ）は、接眼ズーム光学系１００としての中間焦点距離状態を示す。 （ｃ）は、接眼ズーム光学系１００としての最短焦点距離状態を示す。 （ａ）は、接眼ズーム光学系１１０としての最長焦点距離状態を示す。 （ｂ）は、接眼ズーム光学系１１０としての中間焦点距離状態を示す。 （ｃ）は、接眼ズーム光学系１１０としての最短焦点距離状態を示す。 （ａ）は、平行平板硝子Ｌ２−１の拡大図である。 （ｂ）は、回折光学素子ＤＯＥ１の形状を説明するための拡大図である。 （ｃ）は、回折光学素子ＤＯＥ２の形状を説明するための拡大図である。 （ｄ）は、回折光学素子ＤＯＥ３の形状を説明するための拡大図である。 接眼ズーム光学系１１０としての最長焦点距離状態における諸収差を示す。 接眼ズーム光学系１１０としての中間焦点距離状態における諸収差を示す。 接眼ズーム光学系１１０としての最短焦点距離状態における諸収差を示す。 第２の実施形態の接眼ズーム光学系１２０のレンズ構成を示した図である。 （ａ）は、接眼ズーム光学系１２０としての最長焦点距離状態を示す。 （ｂ）は、接眼ズーム光学系１２０としての中間焦点距離状態を示す。 （ｃ）は、接眼ズーム光学系１２０としての最短焦点距離状態を示す。 接眼ズーム光学系１２０としての最長焦点距離状態における諸収差を示す。 接眼ズーム光学系１２０としての中間焦点距離状態における諸収差を示す。 接眼ズーム光学系１２０としての最短焦点距離状態における諸収差を示す。 第３の実施形態の接眼ズーム光学系１３０のレンズ構成を示した図である。 （ａ）は、接眼ズーム光学系１３０としての最長焦点距離状態を示す。 （ｂ）は、接眼ズーム光学系１３０としての中間焦点距離状態を示す。 （ｃ）は、接眼ズーム光学系１３０としての最短焦点距離状態を示す。 接眼ズーム光学系１３０としての最長焦点距離状態における諸収差を示す。 接眼ズーム光学系１３０としての中間焦点距離状態における諸収差を示す。 接眼ズーム光学系１３０としての最短焦点距離状態における諸収差を示す。

＜接眼ズーム光学系１００の概略＞
図１は、接眼ズーム光学系１００の屈折力配置を薄肉系で示す図である。図１（ａ）は接眼ズーム光学系１００としての最長焦点距離状態（望遠鏡としての低倍率状態）を、図１（ｂ）は接眼ズーム光学系１００としての中間焦点距離状態を、図１（ｃ）は接眼ズーム光学系１００としての最短焦点距離状態（望遠鏡としての高倍率状態）を示している。なお、光軸の方向をＺ軸方向とし、そのＺ軸に垂直な方向をＸ軸及びＹ軸方向とする。また、図１に示された接眼ズーム光学系１００は、左側にアイポイントＥＰを配置し、アイポイントＥＰ側から第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を配置している。物体像Ｉは対物レンズ系（不図示）及び第３レンズ群Ｇ３で形成される。接眼ズーム光学系１００において、最長焦点距離は２１ｍｍで、中間焦点距離は１０．５ｍｍで、最短焦点距離は７．０ｍｍである。

図１に示されたように、＋Ｚ軸方向に沿って順次に、アイポイントＥＰ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３が同軸に設けられている。物体像Ｉを挟んで負屈折力の第３レンズ群Ｇ３と正屈折力の第２レンズ群Ｇ２との間隔が変化することによって、接眼ズーム光学系１００の倍率が変化する。そして、図１のように、接眼ズーム光学系１００の焦点距離が短くなるにつれて、すなわち（ａ）の状態から（ｃ）の状態へ変化するにつれて、第３レンズ群Ｇ３と第２レンズ群Ｇ２との間隔が拡大するように、第３レンズ群Ｇ３および第２レンズ群Ｇ２が移動する。

なお、接眼ズーム光学系１００においては、次の数式（１）〜（４）を満足することが望ましい。
８＜｜ｆ_ＤＯＥ／ｆ_Ｇｉ｜＜２０ ……………………（１）
４．４＜ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｍ＜５．４…………………………（２）
３．４＜ｆ_Ｇ２／ｆ_Ｍ＜３．８…………………………（３）
３．３＜｜ｆ_Ｇ３／ｆ_Ｍ｜＜４．４……………………（４）

ここで、
ｆ_ＤＯＥ：回折光学素子ＤＯＥの焦点距離
ｆ_Ｍ：接眼ズーム光学系１００としての最短焦点距離
ｆ_Ｇ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ_Ｇ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
ｆ_Ｇ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離

数式（１）において、｜ｆ_ＤＯＥ／ｆ_Ｇｉ｜の上限が２０より大きくなると、「波長によるアイレリーフの差」が抑えきれなくなる。また、｜ｆ_ＤＯＥ／ｆ_Ｌｉ｜の下限が８より小さくなると、歪曲収差が悪化しアイレリーフも短くなる。ここで、ｆ_ＤＯＥは以下の数式（５）で求められる。
ｆ_ＤＯＥ＝−１／（２×Ｃ２）……………………………（５）
ここで、Ｃ２は位相差関数の２次項の係数である。

数式（２）〜（４）では、接眼ズーム光学系１００としての最短焦点距離ｆ_Ｍで各レンズ群ｆ_Ｇｉの焦点距離ｆ_Ｇ１〜ｆ_Ｇ３を規格化することによって、各レンズ群ｆ_Ｇｉに対する適切なパワー配分を規定している。

数式（２）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなり過ぎるため、収差補正において特にコマ収差および色収差の補正が困難になり、簡素なレンズ構成にすることができなくなってしまう。一方、数式（２）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなり、第２レンズ群Ｇ２の可変倍率の効果が小さくなる。その結果、可変倍率に対する第３レンズ群Ｇ３の負担が過度に大きくなり、可変倍率に際して第３レンズ群Ｇ３が物体像Ｉを横切ることになり、レンズ面のキズやゴミが視野に現れ易くなる。また、収差補正に対する第３レンズ群Ｇ３の負担が大きくなりすぎて、収差補正のバランスが困難となってしまう。

数式（３）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が弱くなり、可変倍率のための第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなる。このため、第２レンズ群Ｇ２が可変倍率のために移動する際に、第３レンズ群Ｇ３と第２レンズ群Ｇ２との間に形成された物体像Ｉを横切ることになる。その結果、観察視野内において、第２レンズ群Ｇ２のレンズ面のキズやゴミが目立つことになり、好ましくない。一方、数式（３）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が強くなりすぎて、歪曲収差や非点収差などの諸収差の増大を招き、レンズ構成を簡素化することが難しくなってしまう。

数式（４）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の負屈折力が弱くなり、接眼ズーム光学系１００の焦点距離を所定の値にするために第２レンズ群Ｇ２の屈折力を相対的に強くする必要がある。その結果、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が強くなりすぎて、歪曲収差および非点収差の増大を招いてしまう。逆に、数式（４）の下限値を下回ると、コマ収差、特に接眼ズーム光学系１００としての焦点距離が長い状態におけるコマ収差が増大し、良好な収差補正が困難になってしまう。

また、接眼ズーム光学系１００の第１レンズ群Ｇ１は、＋Ｚ軸方向に沿って、負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合正レンズであればよい。また第１レンズ群Ｇ１は所定の位置（Ｚ軸方向）に固定されている。第３レンズ群Ｇ３は、＋Ｚ軸方向に沿って、正メニスカスレンズと両凹レンズとの接合負レンズでもよいし、もしくは両凹レンズと正メニスカスレンズとの接合負レンズでもよい。さらに、以下の数式（５）および（６）を満足することが望ましい。
ν１＜４０………………………（６）
４０＜ν３………………………（７）

ここで、
ν１：第１レンズ群Ｇ１中の負メニスカスレンズのアッベ数
ν３：第３レンズ群Ｇ３中の両凹レンズのアッベ数

数式（６）は、第１レンズ群Ｇ１を構成する接合正レンズの接合面の曲率半径を小さくすることなく色収差を良好に補正するための条件を規定している。数式（６）を満足することにより、第３レンズ群Ｇ３および第２レンズ群Ｇ２の構成をコンパクト化することが可能になる。

数式（７）は、可変倍率による色収差の変動を少なくするための条件を規定している。数式（７）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２および第１レンズ群Ｇ１における色収差補正の負担が大きくなるため、レンズ構成が複雑になってしまう。この場合、第３レンズ群Ｇ３の負屈折力を弱くすることにより色収差を補正することもできるが、数式（４）の範囲を逸脱することになるので好ましくない。

（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態の接眼ズーム光学系１１０のレンズ構成を示した図である。図２（ａ）は接眼ズーム光学系１１０としての最長焦点距離状態を示し、見掛け視界は４０°である。図２（ｂ）は接眼ズーム光学系１１０としての中間焦点距離状態を示し、見掛け視界は４６．４°である。図２（ｃ）は接眼ズーム光学系１１０としての最短焦点距離状態を示し、見掛け視界は５５．２°である。

図２に示されたように、接眼ズーム光学系１１０は、＋Ｚ軸方向に沿って、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを備えている。そして、可変倍率に際して、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とはＺ軸に沿って互いに逆の方向に移動する。

第１レンズ群Ｇ１は、＋Ｚ軸方向に沿って、負メニスカスレンズＬ１ｎと両凸レンズＬ１ｐとの接合正レンズであり、第３レンズ群Ｇ３は、＋Ｚ軸方向に沿って、正メニスカスレンズＬ３ｐと両凹レンズＬ３ｎとの接合負レンズである。また、第２レンズ群Ｇ２は、＋Ｚ軸方向に沿って、回折光学素子ＤＯＥが設けられた平行平板硝子Ｌ２−１と両凸レンズＬ２−２とより構成されている。

まず、回折光学素子ＤＯＥの形状について、図３を参照しながら説明する。図３（ａ）〜図３（ｄ）は回折光学素子ＤＯＥの様々な形状を説明するための拡大図である。

図３（ａ）に示された回折光学素子ＤＯＥ１は回折面１３と端面１４とをそれぞれ備えている単層型回折光学素子１２である。端面１４がＺ軸方向に対して平行に形成されている。
図３（ｂ）に示された回折光学素子ＤＯＥ２は回折面１３と端面２４とをそれぞれ備えている二つの回折格子２１、２２を密着した複層型回折光学素子である。なお、端面２４がＺ軸方向に対して傾けて形成されている。この傾け角度は、主光線にならって傾けることが好ましい。端面２４で反射されてフレア光を少なくするためである。

図３（ｃ）に示された回折光学素子ＤＯＥ３は二つの回折格子３１、３２を密着した複層型回折光学素子である。回折格子３１、３２は階段形状の端面３４を有しており、端面３４は全体としてＺ軸方向に対して傾いている。回折格子３１、３２に所定の角度で入射した入射光は端面３４で２回反射することになり、入射光と同じ方向で逆向きに戻ることになる。これにより、端面３４に入射した入射光はアイポイントＥＰ方向に達することが少なくなるのでフレア光が少なくなる。

図３（ｄ）に示された回折光学素子ＤＯＥ４は、二つの回折格子４１、４２を密着した複層型回折光学素子である。二つの回折格子４１、４２の端面４４は断面形状が曲線である。端面４４の断面形状が曲線であると反射又は透過光を発散させ、不要な高次回折光・フレア・ゴーストを減ずることができる。

図３（ａ）〜図３（ｄ）の回折光学素子ＤＯＥ（ＤＯＥ１〜ＤＯＥ４）は、ガラス又は樹脂で形成される。しかしながら、複雑で微細な形状であることからいずれも紫外線硬化型樹脂である方が生産効率上好ましい。さらに、小型軽量化のために、回折光学素子を構成する光学材料は、比重が２．０以下の樹脂材料であることが好ましい。図３（ａ）〜図３（ｄ）の回折光学素子ＤＯＥ（ＤＯＥ１〜ＤＯＥ４）は、それら単独で使用されても良いが、レンズ又は平行平板硝子の一面に形成されてもよい。第１の実施形態及び後述する第３の実施形態では平行平板硝子に回折光学素子ＤＯＥが設けられている。後述する第２の実施形態では凸レンズに回折光学素子ＤＯＥが設けられている。

また、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示された回折光学素子ＤＯＥは次の数式（８）により波面の位相変換を行う。
…………（８）

ここで、φは位相関数を、λ_０は基準波長を、Ｃ_２ｎは係数を、Ｙは径方向の距離（中心からＸ軸又はＹ軸方向への距離）を示している。
さらに、係数Ｃ２は０．００１５１４で、Ｃ４は−０．０００００５２６である。そして、この係数Ｃ２及びＣ４によって、数式（８）に基づいて回折光学素子ＤＯＥの波面の位相変換が行われる。

再び図２に戻り、第１の実施形態の接眼ズーム光学系１１０において、回折光学素子ＤＯＥの焦点距離ｆ_ＤＯＥは数式（５）により求められ、−３３０．３ｍｍである。第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ_Ｇ１は３５．０ｍｍであり、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ_Ｇ２は２５．２ｍｍであり、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ_Ｇ３は−２６．５ｍｍである。また、接眼ズーム光学系１１０の全長は４２ｍｍである。

数式（１）において、｜ｆ_ＤＯＥ／ｆ_Ｇ２｜＝１３．１
数式（２）において、ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｍ＝５
数式（３）において、ｆ_Ｇ２／ｆ_Ｍ＝３．６
数式（４）において、｜ｆ_Ｇ３／ｆ_Ｍ｜＝３．８
したがって、数式（１）〜（４）の条件を満たしている。

また、次の表１及び表２に、第１実施形態の接眼ズーム光学系１１０のレンズデータを掲げている。表１において、Ｒは各レンズ面の曲率半径を、Ｄは各レンズ面間隔を、ｎｄおよびνｄはそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数を示している。なお、面５が回折光学素子面である。

また、表３は第１実施形態の接眼ズーム光学系１１０のアイレリーフに関する数値を示している。表３において、Ｉ_ｄはｄ線のアイレリーフを、Ｉ_ＣはＣ線のアイレリーフを、Ｉ_ＦはＦ線のアイレリーフを示している。

表３に示されたように、第１実施形態の接眼ズーム光学系１１０は十分に長いアイレリーフを有すると同時に、波長によるアイレリーフの差を少なくすることができる。

また、図４Ａ〜図４Ｃは第１実施形態の接眼ズーム光学系１１０の諸収差図である。図４Ａは接眼ズーム光学系としての最長焦点距離状態における諸収差を、図４Ｂは接眼ズーム光学系としての中間焦点距離状態における諸収差を、図４Ｃは接眼ズーム光学系としての最短焦点距離状態における諸収差をそれぞれ示している。なお、各収差は、アイポイント側から光線追跡を行ったときの収差である。

各収差図の三つの光線は、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（λ＝６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（λ＝４８６．１ｎｍ）である。このように、球面収差、非点収差および歪曲収差について色収差の補正状態を示すために、基準光線であるｄ線に対する収差量に加えてＣ線およびＦ線に対する収差量も示している。また、非点収差を示す収差図において、実線Ｓはサジタル像面を、破線Ｍはメリディオナル像面をそれぞれ示している。各収差図から明らかなように、第１実施形態の接眼ズーム光学系１１０では、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態までの可変倍率の領域全体に亘って諸収差が良好に補正されていることがわかる。

つまり、接眼ズーム光学系１１０は、広い視野全域にわたって諸収差が良好に補正され、十分に長いアイレリーフを有すると同時に、波長によるアイレリーフの差をなくすことができる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の接眼ズーム光学系１２０のレンズ構成を示した図である。図５（ａ）は接眼ズーム光学系１２０としての最長焦点距離状態を示し、見掛け視界は４０°である。図５（ｂ）は接眼ズーム光学系１２０としての中間焦点距離状態を示し、見掛け視界は４６．４°である。図５（ｃ）は接眼ズーム光学系１２０としての最短焦点距離状態を示し、見掛け視界は５５．２°である。

図５に示されたように、接眼ズーム光学系１２０は、回折光学素子ＤＯＥ面が直接に両凸レンズの−Ｚ側に設けられている。図３（ａ）〜図３（ｄ）で示された回折光学素子ＤＯＥのいずれか一つが樹脂で形成される。その他の構成は第１実施形態の接眼ズーム光学系１１０と同じであるため、説明を省略する。

第２の実施形態の接眼ズーム光学系１２０においても、数式（８）に基づいて回折光学素子ＤＯＥの波面の位相変換が行われる。係数Ｃ２は０．００１３０２で、Ｃ４は−０．０００００３５１である。

また、回折光学素子ＤＯＥの焦点距離ｆ_ＤＯＥは数式（５）により求められ、−３８４．０ｍｍであり、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ_Ｇ１は３５．０ｍｍであり、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ_Ｇ２は２５．２ｍｍであり、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ_Ｇ３は−２６．５ｍｍである。また、接眼ズーム光学系１１０の全長は４２ｍｍである。

数式（１）において、｜ｆ_ＤＯＥ／ｆ_Ｇ２｜＝１５．２
数式（２）において、ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｍ＝５
数式（３）において、ｆ_Ｇ２／ｆ_Ｍ＝３．６
数式（４）において、｜ｆ_Ｇ３／ｆ_Ｍ｜＝３．８
したがって、数式（１）〜（４）の条件を満たしている。

ここで、次の表４及び表５に、第２実施形態の接眼ズーム光学系１２０のレンズデータを掲げている。また、表６は第２実施形態の接眼ズーム光学系１２０のアイレリーフに関する数値を示している。なお、面４が回折光学素子面である。

表６に示されたように、第２実施形態の接眼ズーム光学系１２０は十分に長いアイレリーフを有すると同時に、波長によるアイレリーフの差を少なくすることができる。

図６Ａ〜図６Ｃは、第２実施形態の接眼ズーム光学系１２０の諸収差図である。図６Ａは接眼ズーム光学系としての最長焦点距離状態における諸収差を、図６Ｂは接眼ズーム光学系としての中間焦点距離状態における諸収差を、図６Ｃは接眼ズーム光学系としての最短焦点距離状態における諸収差をそれぞれ示している。なお、各収差は、アイポイント側から光線追跡を行ったときの収差である。

各収差図の三つの光線は、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（λ＝６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（λ＝４８６．１ｎｍ）である。このように、球面収差、非点収差および歪曲収差について色収差の補正状態を示すために、基準光線であるｄ線に対する収差量に加えてＣ線およびＦ線に対する収差量も示している。また、非点収差を示す収差図において、実線Ｓはサジタル像面を、破線Ｍはメリディオナル像面をそれぞれ示している。各収差図から明らかなように、第２実施形態の接眼ズーム光学系１２０では、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態までの可変倍率の領域全体に亘って諸収差が良好に補正されていることがわかる。

つまり、接眼ズーム光学系１１０は、広い視野全域にわたって諸収差が良好に補正され、十分に長いアイレリーフを有すると同時に、波長によるアイレリーフの差をなくすことができる。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態の接眼ズーム光学系１３０のレンズ構成を示した図である。図７（ａ）は接眼ズーム光学系１３０としての最長焦点距離状態を示し、見掛け視界は４０°である。図７（ｂ）は接眼ズーム光学系１３０としての中間焦点距離状態を示し、見掛け視界は４６．４°である。図７（ｃ）は接眼ズーム光学系１３０としての最短焦点距離状態を示し、見掛け視界は５５．２°である。

図７に示されたように、第３実施形態の接眼ズーム光学系１３０は回折光学素子ＤＯＥの設けられた平行平板硝子Ｌ１−２を第１レンズ群Ｇ１に設けている。つまり、第１レンズ群Ｇ１は＋Ｚ軸方向に沿って順次に負メニスカスレンズＬ１ｎ及び両凸レンズＬ１ｐより構成されたレンズ系Ｌ１−１と、回折光学素子ＤＯＥの設けられた平行平板硝子Ｌ１−２とを含んでいる。その他の構成は第１実施形態の接眼ズーム光学系１１０と同じであるため、説明を省略する。

第３の実施形態の接眼ズーム光学系１３０においても、数式（８）に基づいて回折光学素子ＤＯＥの波面の位相変換が行われる。係数Ｃ２は０．００１７６で、Ｃ４は−０．０００００９０８である。その他の構成は第１実施形態の接眼ズーム光学系１１０と同じであるため、説明を省略する。

また、回折光学素子ＤＯＥの焦点距離ｆ_ＤＯＥは数式（５）により求められ、−２８４．１ｍｍであり、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ_Ｇ１は３５．０ｍｍであり、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ_Ｇ２は２５．２ｍｍであり、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ_Ｇ３は−２６．５ｍｍである。また、接眼ズーム光学系１１０の全長は４２ｍｍである。

数式（１）において、｜ｆ_ＤＯＥ／ｆ_Ｇ１｜＝８．１
数式（２）において、ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｍ＝５
数式（３）において、ｆ_Ｇ２／ｆ_Ｍ＝３．６
数式（４）において、｜ｆ_Ｇ３／ｆ_Ｍ｜＝３．８
したがって、数式（１）〜（４）の条件を満たしている。

ここで、次の表７及び表８に、第３実施形態の接眼ズーム光学系１３０のレンズデータを掲げている。また、表９は第３実施形態の接眼ズーム光学系１３０のアイレリーフに関する数値を示している。なお、面５が回折光学素子面である。

表９に示されたように、第３実施形態の接眼ズーム光学系１３０は十分に長いアイレリーフを有すると同時に、波長によるアイレリーフの差をなくすことができる。

図８Ａ〜図８Ｃは、第３実施形態の接眼ズーム光学系１３０の諸収差図である。図８Ａは接眼ズーム光学系としての最長焦点距離状態における諸収差を、図８Ｂは接眼ズーム光学系としての中間焦点距離状態における諸収差を、図８Ｃは接眼ズーム光学系としての最短焦点距離状態における諸収差をそれぞれ示している。なお、各収差は、アイポイント側から光線追跡を行ったときの収差である。

各収差図の三つの光線は、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（λ＝６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（λ＝４８６．１ｎｍ）である。このように、球面収差、非点収差および歪曲収差について色収差の補正状態を示すために、基準光線であるｄ線に対する収差量に加えてＣ線およびＦ線に対する収差量も示している。また、非点収差を示す収差図において、実線Ｓはサジタル像面を、破線Ｍはメリディオナル像面をそれぞれ示している。各収差図から明らかなように、第３実施形態の接眼ズーム光学系１３０では、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態までの可変倍率の領域全体に亘って諸収差が良好に補正されていることがわかる。

つまり、接眼ズーム光学系１３０は、広い視野全域にわたって諸収差が良好に補正され、十分に長いアイレリーフを有すると同時に、波長によるアイレリーフの差をなくすことができる。

以上より第１の実施形態から第３の実施形態までに係る接眼ズーム光学系は、特に望遠鏡、双眼鏡、顕微鏡等の接眼光学系に適用することができる。

１００、１１０、１２０、１３０ … 接眼ズーム光学系
１１、１２、２１、２２、３１、３２、４１、４２、 … 回折格子
１３ … 回折面
１４、２４、３４、４４ … 端面
ＤＯＥ、ＤＯＥ１、ＤＯＥ２、ＤＯＥ３、ＤＯＥ４ … 回折光学素子
ＥＰ … アイポイント
Ｇ１ … 第１レンズ群、 Ｇ２ … 第２レンズ群、 Ｇ３ … 第３レンズ群
Ｉ、Ｉ’ … 物体像
Ｌ１ｎ … 第１レンズ群の負メニスカスレンズ
Ｌ１ｐ … 第１レンズ群の両凸レンズ
Ｌ３ｎ … 第３レンズ群の両凹レンズ
Ｌ３ｐ … 第３レンズ群の正メニスカスレンズ

Claims (7)

1. アイポイント側から順に、
   正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる正屈折力の第１レンズ群と、
   回折光学素子と、
   ズーム軌道に沿って移動可能な正屈折力の第２レンズ群と、
   正レンズと負レンズとの貼り合わせからなる負屈折力の第３レンズ群と、
   を備える接眼ズーム光学系。
2. 前記接眼ズーム光学系としての最短焦点距離をｆ_Ｍとし、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ_Ｇ１とし、前記回折光学素子の焦点距離をｆ_ＤＯＥとし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ_Ｇ２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ_Ｇ３としたとき、
   以下の条件を満たす請求項１に記載の接眼ズーム光学系。
   ８＜｜ｆ_ＤＯＥ／ｆ_Ｇｉ｜＜２０ …（１）
   ４．４＜ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｍ＜５．４ …（２）
   ３．４＜ｆ_Ｇ２／ｆ_Ｍ＜３．８ …（３）
   ３．３＜｜ｆ_Ｇ３／ｆ_Ｍ｜＜４．４ …（４）
   ｉ＝１又は２
3. 前記回折光学素子は、前記第２レンズ群のズーム軌道と同じである請求項１又は請求項２に記載の接眼ズーム光学系。
4. 前記回折光学素子は、前記第２レンズ群の面に形成されている請求項３に記載の接眼ズーム光学系。
5. 前記回折光学素子は、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の一定位置で固定されている請求項１又は請求項２に記載の接眼ズーム光学系。
6. 前記回折光学素子が密着複層型である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の接眼ズーム光学系。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の接眼ズーム光学系と、
   前記接眼ズーム光学系に同じ光軸に配置される対物レンズと、
   を備えた光学装置。