接眼光学系、及び、光学装置
【課題】製造が容易でフレアの発生を抑制でき、安価で、かつ倍率色収差などの諸収差が良好に補正されたアイレリーフの長い接眼光学系、及び、この接眼光学系を有する光学装置を提供する。
【解決手段】望遠鏡光学系TS等の光学装置に用いられる接眼光学系3は、観察眼側から順に、正の屈折力を有するレンズを有する第1レンズ群G1と、2つの回折素子要素L22,L23、及び、これらの2つの回折素子要素の各々の一方の面に接合された2つの光学部材L21,L24からなり、2つの回折素子要素L22,L23の他方の面に回折格子溝を形成して対向させて配置した回折光学面Dを有する回折光学素子GDを有する第2レンズ群G2と、正レンズL31と負レンズL32とが接合され、全体として正の屈折力を有する接合レンズを有する第3レンズ群と、を有し、回折光学素子GDの光学部材L21,L24の少なくとも一方が平行平板であることを特徴とする。
【解決手段】望遠鏡光学系TS等の光学装置に用いられる接眼光学系3は、観察眼側から順に、正の屈折力を有するレンズを有する第1レンズ群G1と、2つの回折素子要素L22,L23、及び、これらの2つの回折素子要素の各々の一方の面に接合された2つの光学部材L21,L24からなり、2つの回折素子要素L22,L23の他方の面に回折格子溝を形成して対向させて配置した回折光学面Dを有する回折光学素子GDを有する第2レンズ群G2と、正レンズL31と負レンズL32とが接合され、全体として正の屈折力を有する接合レンズを有する第3レンズ群と、を有し、回折光学素子GDの光学部材L21,L24の少なくとも一方が平行平板であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接眼光学系、及び、光学装置に関する。
【背景技術】
【0002】
接眼光学系にあっては、大きな画角を備えるということが一つの重要な性能であるが、画角を大きくしようとすると、倍率色収差などの諸収差が影響を受け易く、これら諸収差の改善は重要な問題である。一方、近年、従来の光学系とは構成の大きく異なる回折光学素子が種々の光学系、特に色収差の発生を抑えるために回折光学素子を用いた光学系が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第6130785号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、回折光学素子は安定して製造するのが難しく、この回折光学素子を用いた接眼光学系は価格が高くなるという課題があった。
【0005】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、製造が容易でフレアの発生を抑制でき、焦点距離の異なる接眼光学系で回折光学素子を共通化することで安価で、かつ倍率色収差などの諸収差が良好に補正されたアイレリーフの長い接眼光学系、及び、この接眼光学系を有する光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するために、本発明に係る接眼光学系は、観察眼側から順に、正の屈折力を有するレンズを有する第1レンズ群と、2つの回折素子要素、及び、これらの2つの回折素子要素の各々の一方の面に接合された2つの光学部材からなり、2つの回折素子要素の他方の面に回折格子溝を形成して対向させて配置した回折光学面を有する回折光学素子を有する第2レンズ群と、正レンズと負レンズとが接合され、全体として正の屈折力を有する接合レンズを有する第3レンズ群と、を有し、回折光学素子の光学部材の少なくとも一方は平行平板であることを特徴とする。
【0007】
このような接眼光学系は、接合レンズを構成する正レンズの媒質のアッベ数をνpとし、接合レンズの接合面の曲率半径をrとし、回折光学面の焦点距離をfdoeとしたとき、次式
νp < 70
|fdoe/r| < 50
の条件を満足することが好ましい。
【0008】
また、このような接眼光学系は、全系の焦点距離をfとし、回折光学面の焦点距離をfdoeとし、回折光学素子を構成する2つの光学部材を接合したときの焦点距離をfbaseとしたとき、次式
|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)| < 1.0
の条件を満足することが好ましい。
【0009】
また、このような接眼光学系は、アイレリーフをERとし、最も観察眼側にあるレンズ面から第1レンズ群の観察眼側の焦点面までの光軸上の距離をBFとしたとき、次式
|BF/ER| < 10
の条件を満足することが好ましい。
【0010】
また、このような接眼光学系において、回折光学素子の2つの回折素子要素は、回折格子溝を密着させて接合されていることが好ましい。
【0011】
また、本発明に係る光学装置は、上述の接眼光学系のいずれかを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明を以上のように構成すると、製造が容易でフレアの発生を抑制でき、焦点距離の異なる接眼光学系で回折光学素子を共通化することで安価で、かつ倍率色収差などの諸収差が良好に補正されたアイレリーフの長い接眼光学系、及び、この接眼光学系を有する光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】光学機器の一例である望遠鏡光学系の構成を示す説明図である。
【図2】第1実施例に係る接眼光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図3】上記第1実施例に係る接眼光学系の諸収差図である。
【図4】上記第1実施例に係る接眼光学系の回折光学面における光軸からの距離と光線の入射角度の平均値との関係を示すグラフである。
【図5】第2実施例に係る接眼光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図6】上記第2実施例に係る接眼光学系の諸収差図である。
【図7】上記第2実施例に係る接眼光学系の回折光学面における光軸からの距離と光線の入射角度の平均値との関係を示すグラフである。
【図8】第3実施例に係る接眼光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図9】上記第3実施例に係る接眼光学系の諸収差図である。
【図10】上記第3実施例に係る接眼光学系の回折光学面における光軸からの距離と光線の入射角度の平均値との関係を示すグラフである。
【図11】第4実施例に係る接眼光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図12】上記第4実施例に係る接眼光学系の諸収差図である。
【図13】上記第4実施例に係る接眼光学系の回折光学面における光軸からの距離と光線の入射角度の平均値との関係を示すグラフである。
【図14】第5実施例に係る接眼光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図15】上記第5実施例に係る接眼光学系の諸収差図である。
【図16】上記第5実施例に係る接眼光学系の回折光学面における光軸からの距離と光線の入射角度の平均値との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本実施の形態に係る接眼光学系を有する光学装置として、図1に示す望遠鏡光学系TSの構成について説明する。この望遠鏡光学系TSは、被観察物体側から順に、対物レンズ1と、正立プリズム2と、接眼光学系3と、を有して構成されている。正立プリズム2は、対物レンズ1と接眼光学系3との間に配置され、対物レンズ1により形成された被観察物体の倒立像を上下左右反転させるものである。この正立プリズム2には、例えば2つの2等辺三角形のプリズムで構成される、いわゆるポロプリズムを用いることができる。この対物レンズ1により形成された被観察物体の像Iは、接眼光学系3を用いて、アイポイントEPに位置する観察眼により拡大観察することができる。なお、図1に示す望遠鏡光学系TSは、一例にすぎず、図1に示す構成に限定されることはない。例えば、天体望遠鏡等では、正立プリズム2は必要ないので、この場合、正立プリズム2は無くても構わない。その他、フィールドスコープや双眼鏡に用いることもできる。
【0015】
本実施形態に係る接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有する。ここで、第1レンズ群G1は、正の屈折力を有するレンズを少なくとも1枚有する(例えば、図1における正メニスカスレンズL11)。また、第2レンズ群G2は、2つの回折素子要素L22,L23、及び、これらの2つの回折素子要素L22,L23の各々の一方の面に接合された2つの光学部材L21,L24を有し、2つの回折素子要素L22,L23の他方の面に回折格子溝を形成して対向して配置した回折光学面Dを有する回折光学素子GDを有する。また、第3レンズ群G3は、正レンズL31と負レンズL32とが接合され、全体として正の屈折力を有する接合レンズCLを有する。
【0016】
ここで、第2レンズ群G2に設けられた回折光学素子GD(回折光学面D)は、負の分散値(アッベ数=−3.453)を有し、分散が大きく、また異常分散性が強いため、強力な色収差補正能力を有している。光学ガラスのアッベ数は、通常30〜80程度であるが、上述のように回折光学素子のアッベ数は負の値を持っている。換言すると、回折光学素子GDの回折光学面Dは分散特性が通常のガラス(屈折光学素子)とは逆で光の波長が短くなるに伴い屈折力が小さくなり、長い波長の光ほど大きく曲がる性質を有している。そのため、通常の屈折光学素子と組み合わせることにより、大きな色消し効果が得られる。したがって回折光学素子GDを利用することで、通常の光学ガラスでは達し得ない良好な色収差の補正が可能になる。
【0017】
また、本実施形態に係る接眼光学系3は、回折光学素子GDを構成する光学部材L21,L24のうち、少なくとも一方が平行平板の光学ガラスで構成されている(例えば、図1の場合は、光学素子L21が平行平板で構成されている)。回折光学素子GDを構成する光学部材L21,L24のうち、少なくとも一方を平行平板とすることにより、この回折光学素子GDの製造を容易にすることができ、接眼光学系3及びこの接眼光学系3を有する光学装置の製造コストを低くすることができる。また、回折素子要素L22,L23を挟む2つの光学部材L21,L24の両方を平行平板とすると、アイレリーフERを長くすることができる。なお、アイレリーフERとは、接眼光学系3の最も観察眼側にあるレンズ面からアイポイントEPまでの光軸上の距離である。
【0018】
このような本実施形態に係る接眼光学系3は、回折光学素子GDよりも物体側に配置された第3レンズ群G3の接合レンズCLを構成する正レンズL31の媒質のアッベ数をνpとし、接合レンズCLの接合面CPの曲率半径をrとし、回折光学素子GDの回折光学面Dの焦点距離をfdoeとしたとき、次の条件式(1)及び(2)を満足することが望ましい。
【0019】
νp < 70 (1)
|fdoe/r| < 50 (2)
【0020】
条件式(1)は第3レンズ群G3に含まれる接合レンズCLを構成するレンズのうち、正レンズL31の媒質のアッベ数を規定するものである。この条件式(1)の上限値を超えるような媒質からなるレンズは、異常部分分散特性を持つ特殊なガラス(EDガラス)となり、接眼光学系3のコストが高くなってしまう。そこで、本実施形態に係る接眼光学系3は、条件式(2)を満足することにより、接合レンズCLの正レンズL31にこのようなEDガラスを用いることなく色収差(特に、倍率色収差)を補正することができる。通常、色収差(倍率色収差)は、接合レンズCLの接合面CPの曲率半径rを変化させて補正が行われる。一方、回折光学素子GDは、上述したように非常に分散が高く(アッベ数が低く)、回折光学面Dの焦点距離fdoeに対して色収差が敏感で、色収差を変化させ易いという特徴を有する。そのため、条件式(2)を満足することにより、接合レンズCLの接合面CPの曲率半径rと、回折光学面Dの焦点距離fdoeとのバランスを取って、倍率色収差を良好に補正することができる。
【0021】
また、本実施形態に係る接眼光学系3は、この接眼光学系3の全系の焦点距離をfとし、回折光学素子GDの回折光学面Dの焦点距離をfdoeとし、回折光学素子GDを構成する2つの光学部材L21,L24を接合したときの焦点距離をfbaseとしたとき、次の条件式(3)を満足することが望ましい。
【0022】
|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)| < 1.0 (3)
【0023】
条件式(3)は、回折光学素子GDの近軸の合成のパワーと、全系のパワーとの比を規定するものである。本実施形態に係る接眼光学系3がこの条件式(3)を満足すると、この回折光学素子GDを焦点距離の異なる接眼光学系3間で、光学性能を良好に保ったまま共通化することができ、安価な接眼光学系3を提供することができる。
【0024】
また、本実施形態に係る接眼光学系3は、アイレリーフをERとし、最も観察眼側にあるレンズ面から第1レンズ群G1の観察眼側の焦点面までの光軸上の距離をBFとしたとき、次の条件式(4)を満足することが望ましい。
【0025】
|BF/ER| < 10 (4)
【0026】
条件式(4)は、接眼光学系3の最も観察眼側にあるレンズ面から第1レンズ群G1の観察眼側の焦点面までの光軸上の距離とアイポイントまでの光軸上の距離との比を規定するものである。回折光学素子GDは、回折光学面Dへの光線の入射角度が大きいとフレアが発生しやすくなるが、この条件式(4)を満足すると、アイポイントEPと第1レンズ群G1の観察眼側の焦点との距離が近くなり、回折光学面Dに入射する光線を光軸に対して平行に近づける(入射角度を15°以下にする)ことができるため、この回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【0027】
なお、本実施形態に係る接眼光学系3において、回折光学素子GDは、この回折光学素子GDを構成する2つの回折素子要素L22,L23を、各々に形成された回折格子溝を空気間隔を空けて近接配置した分離複層型回折光学素子として構成しても良いし、これらの回折格子溝を密着させて接合した密着複層型回折光学素子として構成しても良い。ここで、密着複層型回折光学素子とすると、分離複層型回折光学素子に比べて製造工程を簡素化することができるため、量産効率が良く、また、光線の入射角度に対する回折効率が良いという長所を備えている。したがって、密着複層型回折光学素子を利用した接眼光学系3は、製造が容易となり、また回折効率も良くなる。
【実施例】
【0028】
それでは、このような接眼光学系3について、5つの実施例を以下に示す。なお、各実施例において、回折光学素子GDに形成された回折光学面Dの位相差Φは、次の条件式(a)に示される位相関数Φ(h)として表される。なお、この式(a)において、hは光軸からの高さを示し、λは波長を示し、C2〜C10はそれぞれ位相係数を示す。なお、上述の条件式(2)及び(3)に示した回折光学面Dの焦点距離fdoeは、上記位相係数のうち、2次の位相係数C2を用いて次式(b)のように定義される。
【0029】
Φ(h)=2π/λ(C2h2+C4h4+C6h6+C8h8+C10h10) (a)
fdoe = −0.5/C2 (b)
【0030】
[第1実施例]
図2は、第1実施例に係る接眼光学系3を示している。この接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有して構成される。第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11で構成される。また、第2レンズ群G2は、観察眼側から順に、平行平板の光学ガラス(光学部材)L21、それぞれ異なる樹脂から形成された2個の回折素子要素L22,L23、及び、物体側に凸面を向けた平凸レンズ(光学部材)L24をこの順で接合し、回折素子要素L22,L23の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている回折光学素子(密着複層型回折光学素子)GDで構成される。また、第3レンズ群G3は、観察眼側から順に、両凸レンズ(正レンズ)L31と両凹レンズ(負レンズ)L32とを接合した接合レンズCLで構成される。
【0031】
この第1実施例に係る接眼光学系3の諸元を表1に示す。なお、この表1において、全体諸元に示すfは接眼光学系3の全系の焦点距離を、ERはアイポイントEPから接眼光学系3の最も観察眼側のレンズ面までの光軸上の距離(アイレリーフ)を示す。また、レンズデータの第1欄mは観察眼側からの各光学面の番号(面番号)を、第2欄rは各光学面の曲率半径を、第3欄dは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離(面間隔)を、第4欄nd及び第5欄νdはd線(λ=587.562nm)に対する屈折率及びアッベ数をそれぞれ示している。ここで、曲率半径0.000は平面を示し、また、空気の屈折率1.000000は省略している。また、表1における面番号1〜10は、図2に示す番号1〜10に対応している。また、この接眼光学系3の最も物体側の面(第10面)の面間隔は、この最も物体側の面から対物レンズにより形成される被観察物体の像Iまでの光軸上の距離を示している。また、回折光学面には面番号の右側に*を示し、その面における位相関数Φ(h)の位相係数の値を位相データとして示す。この位相データにおいて、E−nは「×10-n」を示す。また、この表1には、この第1実施例に係る接眼光学系3の上述の条件式(1)〜(4)の値を条件式対応値として示している。ここで、fdoeは回折光学面Dの焦点距離を、rは接合レンズCLの接合面CPの曲率半径を、fbaseは回折光学素子GDを構成する2つの光学部材L21,L24を接合したときの焦点距離を、BFは最も観察眼側にあるレンズ面(第1面)から第1レンズ群G1の観察眼側の焦点面までの光軸上の距離を、それぞれ示している。なお、これらの諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。
【0032】
ここで、以下の全ての諸元において記載される曲率半径r、面間隔d、焦点距離fその他長さの単位は、特記の無い場合、一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定されることはなく、他の適当な単位を用いることができる。
【0033】
(表1)
全体諸元
f=16.48
ER=15.6
レンズデータ
m r d nd νd
1 -50.000 3.90 1.620410 60.25
2 -17.926 0.20
3 0.000 1.00 1.516800 63.88
4 0.000 0.10 1.557100 50.17
5* 0.000 0.10 1.527800 34.71
6 0.000 5.00 1.620410 60.25
7 -29.941 0.20
8 30.451 9.20 1.729160 54.61
9 -18.552 1.50 1.805180 25.45
10 144.686 8.55
位相データ
第5面 C2=-6.5000E-04 C4=2.2000E-06 C6=0 C8=0 C10=0
条件式対応値
fdoe=769.23
r=-18.552
fbase=48.26
BF=46.63
(1)νp=54.61
(2)|fdoe/r|=41.46
(3)|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)|=0.36
(4)|BF/ER|=2.99
【0034】
なお、上記表1において、条件式(1)のνpは両凸レンズL31の媒質(第8面)のアッベ数を示し、条件式(2)における曲率半径rは第9面の値を示している。このように、本第1実施例に係る接眼光学系3は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足していることが分かる。
【0035】
図3に、この第1実施例におけるC線(λ=656.273nm)、d線、F線(λ=486.133nm)、g線(λ=435.835nm)の光線に対する球面収差、非点収差、歪曲収差、及び、倍率色収差の諸収差図を示す。ここで、球面収差図は入射瞳の径の最大値を1に規格化したときのこの規格化された入射瞳の径に対する収差量を示し、非点収差図及び歪曲収差図は半画角ω[°]に対する収差量を示している。また、非点収差図において、実線は各波長に対するサジタル像面を示し、破線は各波長に対するメリジオナル像面を示す。なお、これらの諸収差図の説明は以降の実施例においても同様である。このように、この第1実施例に係る接眼光学系3は、倍率色収差などの諸収差が良好に補正されていることが分かる。
【0036】
また、図4に、この第1実施例に係る接眼光学系3の回折光学面Dに対して入射する光線の光軸からの距離yに対する入射角度の平均[°]のグラフを示す。この第1実施例に係る接眼光学系3においては、回折光学面Dに対する入射角度が10°より小さいことが分かる。これにより、回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【0037】
[第2実施例]
図5は、第2実施例に係る接眼光学系3を示している。この接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有して構成される。第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11で構成される。また、第2レンズ群G2は、観察眼側から順に、平行平板の光学ガラス(光学部材)L21、それぞれ異なる樹脂から形成された2個の回折素子要素L22,L23、及び、物体側に凸面を向けた平凸レンズ(光学部材)L24をこの順で接合し、回折素子要素L22,L23の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている回折光学素子(密着複層型回折光学素子)GDで構成される。また、第3レンズ群G3は、観察眼側から順に、両凸レンズ(正レンズ)L31と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(負レンズ)L32とを接合した接合レンズCLで構成される。
【0038】
この第2実施例に係る接眼光学系3の諸元を表2に示す。なお、表2における面番号1〜10は、図5に示す番号1〜10に対応している。
【0039】
(表2)
全体諸元
f=20.35
ER=18.1
レンズデータ
m r d nd νd
1 -50.000 3.00 1.620410 60.25
2 -30.325 0.20
3 0.000 1.00 1.516800 63.88
4 0.000 0.10 1.557100 50.17
5* 0.000 0.10 1.527800 34.71
6 0.000 5.00 1.620410 60.25
7 -29.941 0.20
8 60.320 6.90 1.696800 55.52
9 -19.774 1.50 1.805180 25.45
10 -52.063 15.84
位相データ
第5面 C2=-6.5000E-04 C4=2.2000E-06 C6=0 C8=0 C10=0
条件式対応値
fdoe=769.23
r=-19.774
fbase=48.26
BF=121.81
(1)νp=55.52
(2)|fdoe/r|=38.90
(3)|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)|=0.45
(4)|BF/ER|=6.73
【0040】
なお、上記表2において、条件式(1)のνpは両凸レンズL31の媒質(第8面)のアッベ数を示し、条件式(2)における曲率半径rは第9面の値を示している。このように、本第2実施例に係る接眼光学系3は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足していることが分かる。
【0041】
また、図6に、この第2実施例におけるC線、d線、F線、g線の光線に対する球面収差、非点収差、歪曲収差、及び、倍率色収差の諸収差図を示す。このように、この第2実施例に係る接眼光学系3は、倍率色収差などの諸収差が良好に補正されていることが分かる。また、図7に、この第2実施例に係る接眼光学系3の回折光学面Dに対して入射する光線の光軸からの距離yに対する入射角度の平均(°)のグラフを示す。この第2実施例に係る接眼光学系3においては、回折光学面Dに対する入射角度が12°より小さいことが分かる。これにより、回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【0042】
[第3実施例]
図8は、第3実施例に係る接眼光学系3を示している。この接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有して構成される。第1レンズ群G1は、観察眼側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12で構成される。また、第2レンズ群G2は、観察眼側から順に、平行平板の光学ガラス(光学部材)L21、それぞれ異なる樹脂から形成された2個の回折素子要素L22,L23、及び、平行平板の光学ガラス(光学部材)L24をこの順で接合し、回折素子要素L22,L23の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている回折光学素子(密着複層型回折光学素子)GDで構成される。また、第3レンズ群G3は、観察眼側から順に、両凸レンズ(正レンズ)L31と両凹レンズ(負レンズ)L32とを接合した接合レンズCLで構成される。
【0043】
この第3実施例に係る接眼光学系3の諸元を表3に示す。なお、表3における面番号1〜12は、図8に示す番号1〜12に対応している。
【0044】
(表3)
全体諸元
f=16.24
ER=16.1
レンズデータ
m r d nd νd
1 -60.000 3.70 1.620410 60.25
2 -21.149 0.20
3 -81.915 4.00 1.620410 60.25
4 -21.368 0.20
5 0.000 2.00 1.516800 63.88
6 0.000 0.05 1.557100 50.17
7* 0.000 0.05 1.527800 34.71
8 0.000 2.00 1.516800 63.88
9 0.000 0.20
10 23.631 10.00 1.713000 53.96
11 -16.349 1.50 1.805180 25.45
12 89.893 6.69
位相データ
第7面 C2=-6.2326E-04 C4=2.0614E-06 C6=0 C8=0 C10=0
条件式対応値
fdoe=802.23
r=-16.349
fbase=0
BF=29.18
(1)νp=53.96
(2)|fdoe/r|=49.07
(3)|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)|=0.02
(4)|BF/ER|=1.81
【0045】
なお、上記表3において、条件式(1)のνpは両凸レンズL31の媒質(第10面)のアッベ数を示し、条件式(2)における曲率半径rは第11面の値を示している。このように、本第3実施例に係る接眼光学系3は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足していることが分かる。
【0046】
また、図9に、この第3実施例におけるC線、d線、F線、g線の光線に対する球面収差、非点収差、歪曲収差、及び、倍率色収差の諸収差図を示す。このように、この第3実施例に係る接眼光学系3は、倍率色収差などの諸収差が良好に補正されていることが分かる。また、図10に、この第3実施例に係る接眼光学系3の回折光学面Dに対して入射する光線の光軸からの距離yに対する入射角度の平均(°)のグラフを示す。この第3実施例に係る接眼光学系3においては、回折光学面Dに対する入射角度が2°より小さいことが分かる。これにより、回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【0047】
[第4実施例]
図11は、第4実施例に係る接眼光学系3を示している。この接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有して構成される。第1レンズ群G1は、両凸レンズL11で構成される。また、第2レンズ群G2は、観察眼側から順に、平行平板の光学ガラス(光学部材)L21、それぞれ異なる樹脂から形成された2個の回折素子要素L22,L23、及び、平行平板の光学ガラス(光学部材)L24をこの順で接合し、回折素子要素L22,L23の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている回折光学素子(密着複層型回折光学素子)GDで構成される。また、第3レンズ群G3は、観察眼側から順に、両凸レンズ(正レンズ)L31と両凹レンズ(負レンズ)L32とを接合した接合レンズCLで構成される。
【0048】
この第4実施例に係る接眼光学系3の諸元を表4に示す。なお、表4における面番号1〜10は、図11に示す番号1〜10に対応している。
【0049】
(表4)
全体諸元
f=20.07
ER=21.0
レンズデータ
m r d nd νd
1 191.237 5.40 1.620410 60.25
2 -21.898 0.20
3 0.000 2.00 1.516800 63.88
4 0.000 0.05 1.557100 50.17
5* 0.000 0.05 1.527800 34.71
6 0.000 2.00 1.516800 63.88
7 0.000 0.20
8 19.164 10.00 1.620410 60.25
9 -26.070 1.50 1.805180 25.45
10 47.866 9.30
位相データ
第5面 C2=-6.2326E-04 C4=2.0614E-06 C6=0 C8=0 C10=0
条件式対応値
fdoe=802.23
r=-26.070
fbase=0
BF=35.0
(1)νp=60.25
(2)|fdoe/r|=30.77
(3)|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)|=0.03
(4)|BF/ER|=1.67
【0050】
なお、上記表4において、条件式(1)のνpは両凸レンズL31の媒質(第8面)のアッベ数を示し、条件式(2)における曲率半径rは第9面の値を示している。このように、本第4実施例に係る接眼光学系3は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足していることが分かる。
【0051】
また、図12に、この第4実施例におけるC線、d線、F線、g線の光線に対する球面収差、非点収差、歪曲収差、及び、倍率色収差の諸収差図を示す。このように、この第4実施例に係る接眼光学系3は、倍率色収差などの諸収差が良好に補正されていることが分かる。また、図13に、この第4実施例に係る接眼光学系3の回折光学面Dに対して入射する光線の光軸からの距離yに対する入射角度の平均(°)のグラフを示す。この第4実施例に係る接眼光学系3においては、回折光学面Dに対する入射角度が2.5°より小さいことが分かる。これにより、回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【0052】
[第5実施例]
図14は、第5実施例に係る接眼光学系3を示している。この接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有して構成される。第1レンズ群G1は、観察眼側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11、及び、両凸レンズL12と観察眼側に凹面を向けた平凹レンズL13とを接合した接合レンズで構成される。また、第2レンズ群G2は、観察眼側から順に、平行平板の光学ガラス(光学部材)L21、それぞれ異なる樹脂から形成された2個の回折素子要素L22,L23、及び、平行平板の光学ガラス(光学部材)L24をこの順で接合し、回折素子要素L22,L23の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている回折光学素子(密着複層型回折光学素子)GDで構成される。また、第3レンズ群G3は、観察眼側から順に、両凸レンズ(正レンズ)L31と両凹レンズ(負レンズ)L32とを接合した接合レンズCLで構成される。
【0053】
この第5実施例に係る接眼光学系3の諸元を表5に示す。なお、表5における面番号1〜13は、図14に示す番号1〜13に対応している。
【0054】
(表5)
全体諸元
f=16.24
ER=15.0
レンズデータ
m r d nd νd
1 -50.000 5.00 1.620410 60.25
2 -15.274 0.20
3 50.375 5.00 1.713000 53.96
4 -56.852 1.50 1.805180 25.45
5 0.000 0.20
6 0.000 2.00 1.516800 63.88
7 0.000 0.05 1.557100 50.17
8* 0.000 0.05 1.527800 34.71
9 0.000 2.00 1.516800 63.88
10 0.000 0.20
11 22.849 9.00 1.713000 53.96
12 -18.329 1.50 1.805180 25.45
13 80.000 5.28
位相データ
第8面 C2=-6.2326E-04 C4=2.0614E-06 C6=0 C8=0 C10=0
条件式対応値
fdoe=802.23
r=-18.329
fbase=0
BF=27.08
(1)νp=53.96
(2)|fdoe/r|=43.77
(3)|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)|=0.02
(4)|BF/ER|=1.81
【0055】
なお、上記表5において、条件式(1)のνpは両凸レンズL31の媒質(第11面)のアッベ数を示し、条件式(2)における曲率半径rは第12面の値を示している。このように、本第5実施例に係る接眼光学系3は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足していることが分かる。
【0056】
また、図15に、この第5実施例におけるC線、d線、F線、g線の光線に対する球面収差、非点収差、歪曲収差、及び、倍率色収差の諸収差図を示す。このように、この第5実施例に係る接眼光学系3は、倍率色収差などの諸収差が良好に補正されていることが分かる。また、図16に、この第5実施例に係る接眼光学系3の回折光学面Dに対して入射する光線の光軸からの距離yに対する入射角度の平均(°)のグラフを示す。この第5実施例に係る接眼光学系3においては、回折光学面Dに対する入射角度が3°より小さいことが分かる。これにより、回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【符号の説明】
【0057】
TS 望遠鏡光学系(光学装置) 3 接眼光学系
G1 第1レンズ群 G2 第2レンズ群 GD 回折光学素子
L21,L24 光学ガラス(光学部材) L22,L23 回折素子要素
D 回折光学面 G3 第3レンズ群 CL 接合レンズ
L31 正レンズ L32 負レンズ CP 接合面
EP アイポイント(観察眼)
【技術分野】
【0001】
本発明は、接眼光学系、及び、光学装置に関する。
【背景技術】
【0002】
接眼光学系にあっては、大きな画角を備えるということが一つの重要な性能であるが、画角を大きくしようとすると、倍率色収差などの諸収差が影響を受け易く、これら諸収差の改善は重要な問題である。一方、近年、従来の光学系とは構成の大きく異なる回折光学素子が種々の光学系、特に色収差の発生を抑えるために回折光学素子を用いた光学系が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第6130785号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、回折光学素子は安定して製造するのが難しく、この回折光学素子を用いた接眼光学系は価格が高くなるという課題があった。
【0005】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、製造が容易でフレアの発生を抑制でき、焦点距離の異なる接眼光学系で回折光学素子を共通化することで安価で、かつ倍率色収差などの諸収差が良好に補正されたアイレリーフの長い接眼光学系、及び、この接眼光学系を有する光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するために、本発明に係る接眼光学系は、観察眼側から順に、正の屈折力を有するレンズを有する第1レンズ群と、2つの回折素子要素、及び、これらの2つの回折素子要素の各々の一方の面に接合された2つの光学部材からなり、2つの回折素子要素の他方の面に回折格子溝を形成して対向させて配置した回折光学面を有する回折光学素子を有する第2レンズ群と、正レンズと負レンズとが接合され、全体として正の屈折力を有する接合レンズを有する第3レンズ群と、を有し、回折光学素子の光学部材の少なくとも一方は平行平板であることを特徴とする。
【0007】
このような接眼光学系は、接合レンズを構成する正レンズの媒質のアッベ数をνpとし、接合レンズの接合面の曲率半径をrとし、回折光学面の焦点距離をfdoeとしたとき、次式
νp < 70
|fdoe/r| < 50
の条件を満足することが好ましい。
【0008】
また、このような接眼光学系は、全系の焦点距離をfとし、回折光学面の焦点距離をfdoeとし、回折光学素子を構成する2つの光学部材を接合したときの焦点距離をfbaseとしたとき、次式
|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)| < 1.0
の条件を満足することが好ましい。
【0009】
また、このような接眼光学系は、アイレリーフをERとし、最も観察眼側にあるレンズ面から第1レンズ群の観察眼側の焦点面までの光軸上の距離をBFとしたとき、次式
|BF/ER| < 10
の条件を満足することが好ましい。
【0010】
また、このような接眼光学系において、回折光学素子の2つの回折素子要素は、回折格子溝を密着させて接合されていることが好ましい。
【0011】
また、本発明に係る光学装置は、上述の接眼光学系のいずれかを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明を以上のように構成すると、製造が容易でフレアの発生を抑制でき、焦点距離の異なる接眼光学系で回折光学素子を共通化することで安価で、かつ倍率色収差などの諸収差が良好に補正されたアイレリーフの長い接眼光学系、及び、この接眼光学系を有する光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】光学機器の一例である望遠鏡光学系の構成を示す説明図である。
【図2】第1実施例に係る接眼光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図3】上記第1実施例に係る接眼光学系の諸収差図である。
【図4】上記第1実施例に係る接眼光学系の回折光学面における光軸からの距離と光線の入射角度の平均値との関係を示すグラフである。
【図5】第2実施例に係る接眼光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図6】上記第2実施例に係る接眼光学系の諸収差図である。
【図7】上記第2実施例に係る接眼光学系の回折光学面における光軸からの距離と光線の入射角度の平均値との関係を示すグラフである。
【図8】第3実施例に係る接眼光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図9】上記第3実施例に係る接眼光学系の諸収差図である。
【図10】上記第3実施例に係る接眼光学系の回折光学面における光軸からの距離と光線の入射角度の平均値との関係を示すグラフである。
【図11】第4実施例に係る接眼光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図12】上記第4実施例に係る接眼光学系の諸収差図である。
【図13】上記第4実施例に係る接眼光学系の回折光学面における光軸からの距離と光線の入射角度の平均値との関係を示すグラフである。
【図14】第5実施例に係る接眼光学系の構成を示すレンズ構成図である。
【図15】上記第5実施例に係る接眼光学系の諸収差図である。
【図16】上記第5実施例に係る接眼光学系の回折光学面における光軸からの距離と光線の入射角度の平均値との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本実施の形態に係る接眼光学系を有する光学装置として、図1に示す望遠鏡光学系TSの構成について説明する。この望遠鏡光学系TSは、被観察物体側から順に、対物レンズ1と、正立プリズム2と、接眼光学系3と、を有して構成されている。正立プリズム2は、対物レンズ1と接眼光学系3との間に配置され、対物レンズ1により形成された被観察物体の倒立像を上下左右反転させるものである。この正立プリズム2には、例えば2つの2等辺三角形のプリズムで構成される、いわゆるポロプリズムを用いることができる。この対物レンズ1により形成された被観察物体の像Iは、接眼光学系3を用いて、アイポイントEPに位置する観察眼により拡大観察することができる。なお、図1に示す望遠鏡光学系TSは、一例にすぎず、図1に示す構成に限定されることはない。例えば、天体望遠鏡等では、正立プリズム2は必要ないので、この場合、正立プリズム2は無くても構わない。その他、フィールドスコープや双眼鏡に用いることもできる。
【0015】
本実施形態に係る接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有する。ここで、第1レンズ群G1は、正の屈折力を有するレンズを少なくとも1枚有する(例えば、図1における正メニスカスレンズL11)。また、第2レンズ群G2は、2つの回折素子要素L22,L23、及び、これらの2つの回折素子要素L22,L23の各々の一方の面に接合された2つの光学部材L21,L24を有し、2つの回折素子要素L22,L23の他方の面に回折格子溝を形成して対向して配置した回折光学面Dを有する回折光学素子GDを有する。また、第3レンズ群G3は、正レンズL31と負レンズL32とが接合され、全体として正の屈折力を有する接合レンズCLを有する。
【0016】
ここで、第2レンズ群G2に設けられた回折光学素子GD(回折光学面D)は、負の分散値(アッベ数=−3.453)を有し、分散が大きく、また異常分散性が強いため、強力な色収差補正能力を有している。光学ガラスのアッベ数は、通常30〜80程度であるが、上述のように回折光学素子のアッベ数は負の値を持っている。換言すると、回折光学素子GDの回折光学面Dは分散特性が通常のガラス(屈折光学素子)とは逆で光の波長が短くなるに伴い屈折力が小さくなり、長い波長の光ほど大きく曲がる性質を有している。そのため、通常の屈折光学素子と組み合わせることにより、大きな色消し効果が得られる。したがって回折光学素子GDを利用することで、通常の光学ガラスでは達し得ない良好な色収差の補正が可能になる。
【0017】
また、本実施形態に係る接眼光学系3は、回折光学素子GDを構成する光学部材L21,L24のうち、少なくとも一方が平行平板の光学ガラスで構成されている(例えば、図1の場合は、光学素子L21が平行平板で構成されている)。回折光学素子GDを構成する光学部材L21,L24のうち、少なくとも一方を平行平板とすることにより、この回折光学素子GDの製造を容易にすることができ、接眼光学系3及びこの接眼光学系3を有する光学装置の製造コストを低くすることができる。また、回折素子要素L22,L23を挟む2つの光学部材L21,L24の両方を平行平板とすると、アイレリーフERを長くすることができる。なお、アイレリーフERとは、接眼光学系3の最も観察眼側にあるレンズ面からアイポイントEPまでの光軸上の距離である。
【0018】
このような本実施形態に係る接眼光学系3は、回折光学素子GDよりも物体側に配置された第3レンズ群G3の接合レンズCLを構成する正レンズL31の媒質のアッベ数をνpとし、接合レンズCLの接合面CPの曲率半径をrとし、回折光学素子GDの回折光学面Dの焦点距離をfdoeとしたとき、次の条件式(1)及び(2)を満足することが望ましい。
【0019】
νp < 70 (1)
|fdoe/r| < 50 (2)
【0020】
条件式(1)は第3レンズ群G3に含まれる接合レンズCLを構成するレンズのうち、正レンズL31の媒質のアッベ数を規定するものである。この条件式(1)の上限値を超えるような媒質からなるレンズは、異常部分分散特性を持つ特殊なガラス(EDガラス)となり、接眼光学系3のコストが高くなってしまう。そこで、本実施形態に係る接眼光学系3は、条件式(2)を満足することにより、接合レンズCLの正レンズL31にこのようなEDガラスを用いることなく色収差(特に、倍率色収差)を補正することができる。通常、色収差(倍率色収差)は、接合レンズCLの接合面CPの曲率半径rを変化させて補正が行われる。一方、回折光学素子GDは、上述したように非常に分散が高く(アッベ数が低く)、回折光学面Dの焦点距離fdoeに対して色収差が敏感で、色収差を変化させ易いという特徴を有する。そのため、条件式(2)を満足することにより、接合レンズCLの接合面CPの曲率半径rと、回折光学面Dの焦点距離fdoeとのバランスを取って、倍率色収差を良好に補正することができる。
【0021】
また、本実施形態に係る接眼光学系3は、この接眼光学系3の全系の焦点距離をfとし、回折光学素子GDの回折光学面Dの焦点距離をfdoeとし、回折光学素子GDを構成する2つの光学部材L21,L24を接合したときの焦点距離をfbaseとしたとき、次の条件式(3)を満足することが望ましい。
【0022】
|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)| < 1.0 (3)
【0023】
条件式(3)は、回折光学素子GDの近軸の合成のパワーと、全系のパワーとの比を規定するものである。本実施形態に係る接眼光学系3がこの条件式(3)を満足すると、この回折光学素子GDを焦点距離の異なる接眼光学系3間で、光学性能を良好に保ったまま共通化することができ、安価な接眼光学系3を提供することができる。
【0024】
また、本実施形態に係る接眼光学系3は、アイレリーフをERとし、最も観察眼側にあるレンズ面から第1レンズ群G1の観察眼側の焦点面までの光軸上の距離をBFとしたとき、次の条件式(4)を満足することが望ましい。
【0025】
|BF/ER| < 10 (4)
【0026】
条件式(4)は、接眼光学系3の最も観察眼側にあるレンズ面から第1レンズ群G1の観察眼側の焦点面までの光軸上の距離とアイポイントまでの光軸上の距離との比を規定するものである。回折光学素子GDは、回折光学面Dへの光線の入射角度が大きいとフレアが発生しやすくなるが、この条件式(4)を満足すると、アイポイントEPと第1レンズ群G1の観察眼側の焦点との距離が近くなり、回折光学面Dに入射する光線を光軸に対して平行に近づける(入射角度を15°以下にする)ことができるため、この回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【0027】
なお、本実施形態に係る接眼光学系3において、回折光学素子GDは、この回折光学素子GDを構成する2つの回折素子要素L22,L23を、各々に形成された回折格子溝を空気間隔を空けて近接配置した分離複層型回折光学素子として構成しても良いし、これらの回折格子溝を密着させて接合した密着複層型回折光学素子として構成しても良い。ここで、密着複層型回折光学素子とすると、分離複層型回折光学素子に比べて製造工程を簡素化することができるため、量産効率が良く、また、光線の入射角度に対する回折効率が良いという長所を備えている。したがって、密着複層型回折光学素子を利用した接眼光学系3は、製造が容易となり、また回折効率も良くなる。
【実施例】
【0028】
それでは、このような接眼光学系3について、5つの実施例を以下に示す。なお、各実施例において、回折光学素子GDに形成された回折光学面Dの位相差Φは、次の条件式(a)に示される位相関数Φ(h)として表される。なお、この式(a)において、hは光軸からの高さを示し、λは波長を示し、C2〜C10はそれぞれ位相係数を示す。なお、上述の条件式(2)及び(3)に示した回折光学面Dの焦点距離fdoeは、上記位相係数のうち、2次の位相係数C2を用いて次式(b)のように定義される。
【0029】
Φ(h)=2π/λ(C2h2+C4h4+C6h6+C8h8+C10h10) (a)
fdoe = −0.5/C2 (b)
【0030】
[第1実施例]
図2は、第1実施例に係る接眼光学系3を示している。この接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有して構成される。第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11で構成される。また、第2レンズ群G2は、観察眼側から順に、平行平板の光学ガラス(光学部材)L21、それぞれ異なる樹脂から形成された2個の回折素子要素L22,L23、及び、物体側に凸面を向けた平凸レンズ(光学部材)L24をこの順で接合し、回折素子要素L22,L23の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている回折光学素子(密着複層型回折光学素子)GDで構成される。また、第3レンズ群G3は、観察眼側から順に、両凸レンズ(正レンズ)L31と両凹レンズ(負レンズ)L32とを接合した接合レンズCLで構成される。
【0031】
この第1実施例に係る接眼光学系3の諸元を表1に示す。なお、この表1において、全体諸元に示すfは接眼光学系3の全系の焦点距離を、ERはアイポイントEPから接眼光学系3の最も観察眼側のレンズ面までの光軸上の距離(アイレリーフ)を示す。また、レンズデータの第1欄mは観察眼側からの各光学面の番号(面番号)を、第2欄rは各光学面の曲率半径を、第3欄dは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離(面間隔)を、第4欄nd及び第5欄νdはd線(λ=587.562nm)に対する屈折率及びアッベ数をそれぞれ示している。ここで、曲率半径0.000は平面を示し、また、空気の屈折率1.000000は省略している。また、表1における面番号1〜10は、図2に示す番号1〜10に対応している。また、この接眼光学系3の最も物体側の面(第10面)の面間隔は、この最も物体側の面から対物レンズにより形成される被観察物体の像Iまでの光軸上の距離を示している。また、回折光学面には面番号の右側に*を示し、その面における位相関数Φ(h)の位相係数の値を位相データとして示す。この位相データにおいて、E−nは「×10-n」を示す。また、この表1には、この第1実施例に係る接眼光学系3の上述の条件式(1)〜(4)の値を条件式対応値として示している。ここで、fdoeは回折光学面Dの焦点距離を、rは接合レンズCLの接合面CPの曲率半径を、fbaseは回折光学素子GDを構成する2つの光学部材L21,L24を接合したときの焦点距離を、BFは最も観察眼側にあるレンズ面(第1面)から第1レンズ群G1の観察眼側の焦点面までの光軸上の距離を、それぞれ示している。なお、これらの諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。
【0032】
ここで、以下の全ての諸元において記載される曲率半径r、面間隔d、焦点距離fその他長さの単位は、特記の無い場合、一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定されることはなく、他の適当な単位を用いることができる。
【0033】
(表1)
全体諸元
f=16.48
ER=15.6
レンズデータ
m r d nd νd
1 -50.000 3.90 1.620410 60.25
2 -17.926 0.20
3 0.000 1.00 1.516800 63.88
4 0.000 0.10 1.557100 50.17
5* 0.000 0.10 1.527800 34.71
6 0.000 5.00 1.620410 60.25
7 -29.941 0.20
8 30.451 9.20 1.729160 54.61
9 -18.552 1.50 1.805180 25.45
10 144.686 8.55
位相データ
第5面 C2=-6.5000E-04 C4=2.2000E-06 C6=0 C8=0 C10=0
条件式対応値
fdoe=769.23
r=-18.552
fbase=48.26
BF=46.63
(1)νp=54.61
(2)|fdoe/r|=41.46
(3)|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)|=0.36
(4)|BF/ER|=2.99
【0034】
なお、上記表1において、条件式(1)のνpは両凸レンズL31の媒質(第8面)のアッベ数を示し、条件式(2)における曲率半径rは第9面の値を示している。このように、本第1実施例に係る接眼光学系3は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足していることが分かる。
【0035】
図3に、この第1実施例におけるC線(λ=656.273nm)、d線、F線(λ=486.133nm)、g線(λ=435.835nm)の光線に対する球面収差、非点収差、歪曲収差、及び、倍率色収差の諸収差図を示す。ここで、球面収差図は入射瞳の径の最大値を1に規格化したときのこの規格化された入射瞳の径に対する収差量を示し、非点収差図及び歪曲収差図は半画角ω[°]に対する収差量を示している。また、非点収差図において、実線は各波長に対するサジタル像面を示し、破線は各波長に対するメリジオナル像面を示す。なお、これらの諸収差図の説明は以降の実施例においても同様である。このように、この第1実施例に係る接眼光学系3は、倍率色収差などの諸収差が良好に補正されていることが分かる。
【0036】
また、図4に、この第1実施例に係る接眼光学系3の回折光学面Dに対して入射する光線の光軸からの距離yに対する入射角度の平均[°]のグラフを示す。この第1実施例に係る接眼光学系3においては、回折光学面Dに対する入射角度が10°より小さいことが分かる。これにより、回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【0037】
[第2実施例]
図5は、第2実施例に係る接眼光学系3を示している。この接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有して構成される。第1レンズ群G1は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11で構成される。また、第2レンズ群G2は、観察眼側から順に、平行平板の光学ガラス(光学部材)L21、それぞれ異なる樹脂から形成された2個の回折素子要素L22,L23、及び、物体側に凸面を向けた平凸レンズ(光学部材)L24をこの順で接合し、回折素子要素L22,L23の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている回折光学素子(密着複層型回折光学素子)GDで構成される。また、第3レンズ群G3は、観察眼側から順に、両凸レンズ(正レンズ)L31と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ(負レンズ)L32とを接合した接合レンズCLで構成される。
【0038】
この第2実施例に係る接眼光学系3の諸元を表2に示す。なお、表2における面番号1〜10は、図5に示す番号1〜10に対応している。
【0039】
(表2)
全体諸元
f=20.35
ER=18.1
レンズデータ
m r d nd νd
1 -50.000 3.00 1.620410 60.25
2 -30.325 0.20
3 0.000 1.00 1.516800 63.88
4 0.000 0.10 1.557100 50.17
5* 0.000 0.10 1.527800 34.71
6 0.000 5.00 1.620410 60.25
7 -29.941 0.20
8 60.320 6.90 1.696800 55.52
9 -19.774 1.50 1.805180 25.45
10 -52.063 15.84
位相データ
第5面 C2=-6.5000E-04 C4=2.2000E-06 C6=0 C8=0 C10=0
条件式対応値
fdoe=769.23
r=-19.774
fbase=48.26
BF=121.81
(1)νp=55.52
(2)|fdoe/r|=38.90
(3)|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)|=0.45
(4)|BF/ER|=6.73
【0040】
なお、上記表2において、条件式(1)のνpは両凸レンズL31の媒質(第8面)のアッベ数を示し、条件式(2)における曲率半径rは第9面の値を示している。このように、本第2実施例に係る接眼光学系3は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足していることが分かる。
【0041】
また、図6に、この第2実施例におけるC線、d線、F線、g線の光線に対する球面収差、非点収差、歪曲収差、及び、倍率色収差の諸収差図を示す。このように、この第2実施例に係る接眼光学系3は、倍率色収差などの諸収差が良好に補正されていることが分かる。また、図7に、この第2実施例に係る接眼光学系3の回折光学面Dに対して入射する光線の光軸からの距離yに対する入射角度の平均(°)のグラフを示す。この第2実施例に係る接眼光学系3においては、回折光学面Dに対する入射角度が12°より小さいことが分かる。これにより、回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【0042】
[第3実施例]
図8は、第3実施例に係る接眼光学系3を示している。この接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有して構成される。第1レンズ群G1は、観察眼側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11、及び、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12で構成される。また、第2レンズ群G2は、観察眼側から順に、平行平板の光学ガラス(光学部材)L21、それぞれ異なる樹脂から形成された2個の回折素子要素L22,L23、及び、平行平板の光学ガラス(光学部材)L24をこの順で接合し、回折素子要素L22,L23の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている回折光学素子(密着複層型回折光学素子)GDで構成される。また、第3レンズ群G3は、観察眼側から順に、両凸レンズ(正レンズ)L31と両凹レンズ(負レンズ)L32とを接合した接合レンズCLで構成される。
【0043】
この第3実施例に係る接眼光学系3の諸元を表3に示す。なお、表3における面番号1〜12は、図8に示す番号1〜12に対応している。
【0044】
(表3)
全体諸元
f=16.24
ER=16.1
レンズデータ
m r d nd νd
1 -60.000 3.70 1.620410 60.25
2 -21.149 0.20
3 -81.915 4.00 1.620410 60.25
4 -21.368 0.20
5 0.000 2.00 1.516800 63.88
6 0.000 0.05 1.557100 50.17
7* 0.000 0.05 1.527800 34.71
8 0.000 2.00 1.516800 63.88
9 0.000 0.20
10 23.631 10.00 1.713000 53.96
11 -16.349 1.50 1.805180 25.45
12 89.893 6.69
位相データ
第7面 C2=-6.2326E-04 C4=2.0614E-06 C6=0 C8=0 C10=0
条件式対応値
fdoe=802.23
r=-16.349
fbase=0
BF=29.18
(1)νp=53.96
(2)|fdoe/r|=49.07
(3)|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)|=0.02
(4)|BF/ER|=1.81
【0045】
なお、上記表3において、条件式(1)のνpは両凸レンズL31の媒質(第10面)のアッベ数を示し、条件式(2)における曲率半径rは第11面の値を示している。このように、本第3実施例に係る接眼光学系3は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足していることが分かる。
【0046】
また、図9に、この第3実施例におけるC線、d線、F線、g線の光線に対する球面収差、非点収差、歪曲収差、及び、倍率色収差の諸収差図を示す。このように、この第3実施例に係る接眼光学系3は、倍率色収差などの諸収差が良好に補正されていることが分かる。また、図10に、この第3実施例に係る接眼光学系3の回折光学面Dに対して入射する光線の光軸からの距離yに対する入射角度の平均(°)のグラフを示す。この第3実施例に係る接眼光学系3においては、回折光学面Dに対する入射角度が2°より小さいことが分かる。これにより、回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【0047】
[第4実施例]
図11は、第4実施例に係る接眼光学系3を示している。この接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有して構成される。第1レンズ群G1は、両凸レンズL11で構成される。また、第2レンズ群G2は、観察眼側から順に、平行平板の光学ガラス(光学部材)L21、それぞれ異なる樹脂から形成された2個の回折素子要素L22,L23、及び、平行平板の光学ガラス(光学部材)L24をこの順で接合し、回折素子要素L22,L23の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている回折光学素子(密着複層型回折光学素子)GDで構成される。また、第3レンズ群G3は、観察眼側から順に、両凸レンズ(正レンズ)L31と両凹レンズ(負レンズ)L32とを接合した接合レンズCLで構成される。
【0048】
この第4実施例に係る接眼光学系3の諸元を表4に示す。なお、表4における面番号1〜10は、図11に示す番号1〜10に対応している。
【0049】
(表4)
全体諸元
f=20.07
ER=21.0
レンズデータ
m r d nd νd
1 191.237 5.40 1.620410 60.25
2 -21.898 0.20
3 0.000 2.00 1.516800 63.88
4 0.000 0.05 1.557100 50.17
5* 0.000 0.05 1.527800 34.71
6 0.000 2.00 1.516800 63.88
7 0.000 0.20
8 19.164 10.00 1.620410 60.25
9 -26.070 1.50 1.805180 25.45
10 47.866 9.30
位相データ
第5面 C2=-6.2326E-04 C4=2.0614E-06 C6=0 C8=0 C10=0
条件式対応値
fdoe=802.23
r=-26.070
fbase=0
BF=35.0
(1)νp=60.25
(2)|fdoe/r|=30.77
(3)|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)|=0.03
(4)|BF/ER|=1.67
【0050】
なお、上記表4において、条件式(1)のνpは両凸レンズL31の媒質(第8面)のアッベ数を示し、条件式(2)における曲率半径rは第9面の値を示している。このように、本第4実施例に係る接眼光学系3は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足していることが分かる。
【0051】
また、図12に、この第4実施例におけるC線、d線、F線、g線の光線に対する球面収差、非点収差、歪曲収差、及び、倍率色収差の諸収差図を示す。このように、この第4実施例に係る接眼光学系3は、倍率色収差などの諸収差が良好に補正されていることが分かる。また、図13に、この第4実施例に係る接眼光学系3の回折光学面Dに対して入射する光線の光軸からの距離yに対する入射角度の平均(°)のグラフを示す。この第4実施例に係る接眼光学系3においては、回折光学面Dに対する入射角度が2.5°より小さいことが分かる。これにより、回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【0052】
[第5実施例]
図14は、第5実施例に係る接眼光学系3を示している。この接眼光学系3は、観察眼側から順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、を有して構成される。第1レンズ群G1は、観察眼側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11、及び、両凸レンズL12と観察眼側に凹面を向けた平凹レンズL13とを接合した接合レンズで構成される。また、第2レンズ群G2は、観察眼側から順に、平行平板の光学ガラス(光学部材)L21、それぞれ異なる樹脂から形成された2個の回折素子要素L22,L23、及び、平行平板の光学ガラス(光学部材)L24をこの順で接合し、回折素子要素L22,L23の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている回折光学素子(密着複層型回折光学素子)GDで構成される。また、第3レンズ群G3は、観察眼側から順に、両凸レンズ(正レンズ)L31と両凹レンズ(負レンズ)L32とを接合した接合レンズCLで構成される。
【0053】
この第5実施例に係る接眼光学系3の諸元を表5に示す。なお、表5における面番号1〜13は、図14に示す番号1〜13に対応している。
【0054】
(表5)
全体諸元
f=16.24
ER=15.0
レンズデータ
m r d nd νd
1 -50.000 5.00 1.620410 60.25
2 -15.274 0.20
3 50.375 5.00 1.713000 53.96
4 -56.852 1.50 1.805180 25.45
5 0.000 0.20
6 0.000 2.00 1.516800 63.88
7 0.000 0.05 1.557100 50.17
8* 0.000 0.05 1.527800 34.71
9 0.000 2.00 1.516800 63.88
10 0.000 0.20
11 22.849 9.00 1.713000 53.96
12 -18.329 1.50 1.805180 25.45
13 80.000 5.28
位相データ
第8面 C2=-6.2326E-04 C4=2.0614E-06 C6=0 C8=0 C10=0
条件式対応値
fdoe=802.23
r=-18.329
fbase=0
BF=27.08
(1)νp=53.96
(2)|fdoe/r|=43.77
(3)|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)|=0.02
(4)|BF/ER|=1.81
【0055】
なお、上記表5において、条件式(1)のνpは両凸レンズL31の媒質(第11面)のアッベ数を示し、条件式(2)における曲率半径rは第12面の値を示している。このように、本第5実施例に係る接眼光学系3は、上記条件式(1)〜(4)を全て満足していることが分かる。
【0056】
また、図15に、この第5実施例におけるC線、d線、F線、g線の光線に対する球面収差、非点収差、歪曲収差、及び、倍率色収差の諸収差図を示す。このように、この第5実施例に係る接眼光学系3は、倍率色収差などの諸収差が良好に補正されていることが分かる。また、図16に、この第5実施例に係る接眼光学系3の回折光学面Dに対して入射する光線の光軸からの距離yに対する入射角度の平均(°)のグラフを示す。この第5実施例に係る接眼光学系3においては、回折光学面Dに対する入射角度が3°より小さいことが分かる。これにより、回折光学面Dでのフレアの発生を抑えることができる。
【符号の説明】
【0057】
TS 望遠鏡光学系(光学装置) 3 接眼光学系
G1 第1レンズ群 G2 第2レンズ群 GD 回折光学素子
L21,L24 光学ガラス(光学部材) L22,L23 回折素子要素
D 回折光学面 G3 第3レンズ群 CL 接合レンズ
L31 正レンズ L32 負レンズ CP 接合面
EP アイポイント(観察眼)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
観察眼側から順に、
正の屈折力を有するレンズを有する第1レンズ群と、
2つの回折素子要素、及び、前記2つの回折素子要素の各々の一方の面に接合された2つの光学部材からなり、前記2つの回折素子要素の他方の面に回折格子溝を形成して対向させて配置した回折光学面を有する回折光学素子を有する第2レンズ群と、
正レンズと負レンズとが接合され、全体として正の屈折力を有する接合レンズを有する第3レンズ群と、を有し、
前記回折光学素子の前記光学部材の少なくとも一方は平行平板であることを特徴とする接眼光学系。
【請求項2】
前記接合レンズを構成する前記正レンズの媒質のアッベ数をνpとし、前記接合レンズの接合面の曲率半径をrとし、前記回折光学面の焦点距離をfdoeとしたとき、次式
νp < 70
|fdoe/r| < 50
の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の接眼光学系。
【請求項3】
全系の焦点距離をfとし、前記回折光学面の焦点距離をfdoeとし、前記回折光学素子を構成する前記2つの光学部材を接合したときの焦点距離をfbaseとしたとき、次式
|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)| < 1.0
の条件を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の接眼光学系。
【請求項4】
アイレリーフをERとし、最も観察眼側にあるレンズ面から前記第1レンズ群の観察眼側の焦点面までの光軸上の距離をBFとしたとき、次式
|BF/ER| < 10
の条件を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の接眼光学系。
【請求項5】
前記回折光学素子の前記の2つの回折素子要素は、前記回折格子溝を密着させて接合されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の接眼光学系。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の接眼光学系を有することを特徴とする光学装置。
【請求項1】
観察眼側から順に、
正の屈折力を有するレンズを有する第1レンズ群と、
2つの回折素子要素、及び、前記2つの回折素子要素の各々の一方の面に接合された2つの光学部材からなり、前記2つの回折素子要素の他方の面に回折格子溝を形成して対向させて配置した回折光学面を有する回折光学素子を有する第2レンズ群と、
正レンズと負レンズとが接合され、全体として正の屈折力を有する接合レンズを有する第3レンズ群と、を有し、
前記回折光学素子の前記光学部材の少なくとも一方は平行平板であることを特徴とする接眼光学系。
【請求項2】
前記接合レンズを構成する前記正レンズの媒質のアッベ数をνpとし、前記接合レンズの接合面の曲率半径をrとし、前記回折光学面の焦点距離をfdoeとしたとき、次式
νp < 70
|fdoe/r| < 50
の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の接眼光学系。
【請求項3】
全系の焦点距離をfとし、前記回折光学面の焦点距離をfdoeとし、前記回折光学素子を構成する前記2つの光学部材を接合したときの焦点距離をfbaseとしたとき、次式
|(1/fbase+1/fdoe)/(1/f)| < 1.0
の条件を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の接眼光学系。
【請求項4】
アイレリーフをERとし、最も観察眼側にあるレンズ面から前記第1レンズ群の観察眼側の焦点面までの光軸上の距離をBFとしたとき、次式
|BF/ER| < 10
の条件を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の接眼光学系。
【請求項5】
前記回折光学素子の前記の2つの回折素子要素は、前記回折格子溝を密着させて接合されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の接眼光学系。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の接眼光学系を有することを特徴とする光学装置。
【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16】
【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16】
【公開番号】特開2012−108296(P2012−108296A)
【公開日】平成24年6月7日(2012.6.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−256730(P2010−256730)
【出願日】平成22年11月17日(2010.11.17)
【出願人】(501439264)株式会社 ニコンビジョン (86)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年6月7日(2012.6.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年11月17日(2010.11.17)
【出願人】(501439264)株式会社 ニコンビジョン (86)
【Fターム(参考)】
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