望远镜光学系统及设置有该望远镜光学系统的光学装置

摘要

所公开的望远镜光学系统具有物镜系统和目镜系统。物镜系统包括多层衍射光学元件（PFo）以及接合透镜（So1），该接合透镜（So1）包括具有正折射光焦度的透镜和具有负折射光焦度的透镜。目镜系统包括多层衍射光学元件（PFe）以及接合透镜（Se1），该接合透镜（Se1）包括具有负折射光焦度的透镜和具有正折射光焦度的透镜。设物镜系统的光焦度为Ko，物镜系统中的衍射光学元件（PFo）的光焦度为Kodoe，目镜系统的光焦度为Ke，目镜系统中的衍射光学元件（PFe）的光焦度为Kedoe，物镜系统的F数为FNO，望远镜光学系统的实际视场为θ，而望远镜光学系统的放大率为m，并且将Po定义为Kodoe/Ko而将Pe定义为Kedoe/Ke，所公开的望远镜光学系统满足以下关系：2≤|(Po/FNO)/{Pe/(θ×m)}|≤15。

说明书

技术领域

本发明涉及用于双目望远镜、望远镜及类似装置的望远镜光学系统以 及包括该光学系统的光学装置。

背景技术

标准望远镜光学系统按照从物开始的顺序包括物镜系统和目镜系统。 通过物镜系统在物镜系统的焦平面上形成远距离的物的像，并且所形成的 像被目镜系统放大并被观察。

物镜系统通常包括接合透镜（cemented lens），该接合透镜包括具有 正折射光焦度的透镜和具有负折射光焦度的透镜的接合体。接合透镜生成 并消除正像差和负像差，由此校正轴向色像差。目镜系统通常包括两个或 更多个透镜，并通过在透镜之间设置适当的间隔来校正横向色像差。可替 代地，在目镜系统包括如下接合透镜的情况下，使用接合透镜或通过在接 合透镜与其他透镜之间设置适当的透镜间隔来平衡横向色像差：该接合透 镜包括了具有负折射光焦度的透镜和具有正折射光焦度的透镜的接合体。

同时，近年来，具有与传统光学透镜显著不同的配置的衍射光学元件 被用于各种光学系统中以例如降低各种像差。已经提出了其中使用衍射光 学元件来降低各种像差（特别是轴向色像差）的发生的物镜系统（例如， 见专利文献1）。也已经提出了其中使用衍射光学元件来降低各种像差（特 别是横向色像差）的发生的目镜系统（例如，见专利文献2）。

现有技术列表

专利文献

专利文献1：日本特许专利公开2004-126395(A)

专利文献2：国际专利公布WO2009/081831(A1)

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在将衍射光学元件用在如上所述的物镜系统和目镜系统的每一 个中的传统望远镜光学系统中，在所有这些系统中，均未以平衡的方式充 分地校正轴向色像差和横向色像差。

本发明是鉴于该问题而构思的，并且本发明的目的是：提供一种其中 各种像差（例如轴向色像差和横向色像差）以令人满意的方式被校正的望 远镜光学系统，以及一种包括该望远镜光学系统的光学装置。

解决问题的手段

根据例示本发明的第一方面，提出了一种具有物镜系统和目镜系统的 望远镜光学系统；其中：所述物镜系统包括衍射光学元件以及至少一组设 置有具有正折射光焦度的透镜和具有负折射光焦度的透镜的接合透镜；所 述目镜系统包括衍射光学元件以及至少一组设置有具有负折射光焦度的 透镜和具有正折射光焦度的透镜的接合透镜；所述衍射光学元件具有第一 衍射光学元件和第二衍射光学元件，所述第一衍射光学元件具有第一衍射 光学表面而所述第二衍射光学元件具有第二衍射光学表面，并且所述第一 衍射光学元件和所述第二衍射光学元件被布置成使得所述第一衍射光学 表面与所述第二衍射光学表面彼此面对；并且满足由以下表达式表示的条 件：2≤|(Po/FNO)/{Pe/(θ×m)}|≤15,其中：Ko表示所述物镜系统的光焦 度，Kodoe表示所述物镜系统的衍射光学元件的光焦度，并且Po被定义 为Po=Kodoe/Ko；Ke表示所述目镜系统的光焦度，Kedoe表示所述目 镜系统的衍射光学元件的光焦度，并且Pe被定义为Po=Kedoe/Ke；并 且FNO表示所述物镜系统的F数（F-number），θ表示所述望远镜光学 系统的实际视场，而m表示所述望远镜光学系统的放大率。

在本说明书中，“第一衍射光学表面和第二衍射光学表面被布置成彼 此面对”的表述对应于宽泛的概念，该概念包括：“第一衍射光学表面和 第二衍射光学表面被布置成彼此接触”（所谓的紧密式多层型）的状态、 以及“第一衍射光学表面和第二衍射光学表面被布置成在两者之间设置有 间隔的情况下彼此面对”（所谓的分离式多层型）的状态。

根据例示本发明的第二方面，提供了一种包括根据第一方面的望远镜 光学系统的光学装置（例如，双目望远镜）。

本发明的有益效果

本发明使得能够提供一种其中以令人满意的方式来校正各种像差（例 如轴向色像差和横向色像差）的望远镜光学系统以及一种包括该望远镜光 学系统的光学装置。

附图说明

图1是示出根据本实施方式的衍射光学元件的示意图；

图2示出了根据示例1的望远镜光学系统的镜头配置；

图3描绘了示出根据示例1的望远镜光学系统的各种像差的曲线图；

图4是示出根据示例1的目镜系统的轴向色像差的曲线图；

图5示出了根据示例2的望远镜光学系统的镜头配置；

图6描绘了示出根据示例2的望远镜光学系统的各种像差的曲线图；

图7是示出根据示例2的目镜系统的轴向色像差的曲线图；

图8示出了根据示例3的望远镜光学系统的镜头配置；

图9描绘了示出根据示例3的望远镜光学系统的各种像差的曲线图；

图10是示出根据示例3的目镜系统的轴向色像差的曲线图；

图11示出了根据示例4的望远镜光学系统的镜头配置；

图12描绘了示出根据示例4的望远镜光学系统的各种像差的曲线图；

图13是示出根据示例4的目镜系统的轴向色像差的曲线图；

图14示出了根据示例5的望远镜光学系统的镜头配置；

图15描绘了示出根据示例5的望远镜光学系统的各种像差的图；

图16是示出根据示例5的目镜系统的轴向色像差的曲线图；以及

图17示出了包括根据本实施方式的望远镜光学系统的双目望远镜的 配置。

具体实施方式

现在将对本实施方式进行描述。根据本实施方式的望远镜光学系统具 有物镜系统和目镜系统。物镜系统具有至少一个衍射光学元件以及至少一 组接合透镜，该组接合透镜包括具有正折射光焦度的透镜和具有负折射光 焦度的透镜的接合体（透镜布置的顺序并不重要）。目镜系统具有至少一 个衍射光学元件以及至少一组接合透镜，该组接合透镜包括具有负折射光 焦度的透镜和具有正折射光焦度的透镜的接合体（透镜布置的顺序并不重 要）。在物镜系统和目镜系统中使用的衍射光学元件可以作为单体来使用 或者被包含到接合透镜中来使用（如下所述）。

如图1所示，在物镜系统和目镜系统中使用的衍射光学元件具有第一 衍射光学元件PF1和第二衍射光学元件PF2，其中，第一衍射光学元件 PF1具有第一衍射光学表面第二衍射光学元件PF2具有第二衍射光学表 面，第一衍射光学元件PF1和第二衍射光学元件PF2由不同光学材料制 成。第一衍射光学元件PF1和第二衍射光学元件PF2是将第一衍射光学 表面和第二衍射光学表面布置成彼此面对的多层衍射光学元件PF。在本 实施方式中，使用了所谓的接触式多层衍射光学元件，其中如图1所示， 第一衍射光学表面C1和第二衍射光学表面C2被布置成在衍射光学表面 C处以紧密接触的方式接合。

如果Ko表示物镜系统的光焦度，Kodoe表示物镜系统的衍射光学元 件的光焦度，Po被定义为Po=Kodoe/Ko，Ke表示目镜系统的光焦度， Kedoe表示目镜系统的衍射光学元件的光焦度，Pe被定义为 Pe=Kedoe/Ke，FNO表示物镜系统的F数，θ表示望远镜光学系统的实际 视场，m表示望远镜光学系统的放大率，则本实施方式的望远镜光学系统 满足以下条件表达式（1）。

2≤|(Po/FNO)/{Pe/(θ×m)}|≤15          (1)

以上条件表达式（1）是用于使用其中包含有多层衍射光学元件的物 镜系统和目镜系统来令人满意地校正各种像差的条件，并且特别是用于以 平衡的方式校正轴向色像差和横向色像差的条件。如果高于条件表达式 （1）的上限或低于条件表达式（1）的下限，则将很难令人满意地校正各 种像差（例如轴向色像差和横向色像差）。当条件表达式（1）的下限设置 为3时，可以以更令人满意的方式来校正各种像差（例如轴向色像差和横 向色像差）。类似地，当条件表达式（1）的上限设置为14时，可以以更 令人满意的方式来校正各种像差（例如轴向色像差和横向色像差）。当该 上限设置为10时，可以以更可靠的方式来校正各种像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，在Ko表示物镜系统的光焦 度、Kodoe表示物镜系统的衍射光学元件的光焦度、并且Po被定义为 Po=Kodoe/Ko在情况下，优选的是满足以下条件表达式（2）。

0.007≤|Po|≤0.018          (2)

以上条件表达式（2）规定了在物镜系统和目镜系统中都使用了衍射 光学元件的望远镜光学系统中，物镜系统的衍射光学元件的光焦度相对于 物镜系统的光焦度之比的绝对值。满足条件表达式（2）使得能够令人满 意地校正各种像差（例如轴向色像差和横向色像差）。在高于条件表达式 （2）的上限的情况下，F线和g线的轴向色像差（使用d线作为参考） 将会在消色差方面不足。在低于条件表达式（2）的下限的情况下，F线 和g线的轴向色像差（使用d线作为参考）将使得将会存在过度的消色差。 将条件表达式（2）的下限设置为0.01使得能够进一步可靠地防止F线和 g线（使用d线作为参考）的轴向色像差达到过度的消色差，并且可以更 满意地校正各种像差。类似地，将条件表达式（2）的上限设置为0.017 使得能够进一步可靠地防止F线和g线（使用d线作为参考）的轴向色 像差在消色差方面不足，并且可以更满意地校正各种像差。将上限设置为 0.015使得能够进一步可靠地防止轴向色像差在消色差方面不足，并且可 以以更可靠的方式来校正各种像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，优选的是，构成物镜系统的 接合透镜整体上具有正折射光焦度。该配置使得能够以令人满意的方式来 校正轴向色像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，优选的是，构成物镜系统的 接合透镜具有按照从物开始的顺序布置在其中的具有正折射光焦度的透 镜和具有负折射光焦度的透镜。该配置使得能够以令人满意的方式来校正 轴向色像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，在构成物镜系统的接合透镜 具有按照从物开始的顺序以与上述次序相反的次序布置在其中的具有负 折射光焦度的透镜和具有正折射光焦度的透镜的情况下，可以获得与以上 类似的效果。具体地，可以以令人满意的方式来校正轴向色像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，优选的是，将衍射光学元件 接合到构成物镜系统的接合透镜的、且具有负折射光焦度的透镜的眼点侧 （eye-point-side）表面。该配置使得能够以令人满意的方式来校正轴向色 像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，优选的是，衍射光学元件被 布置在具有正折射光焦度的透镜与具有负折射光焦度的透镜之间（透镜布 置的顺序并不重要），这些透镜构成物镜系统的接合透镜，并且这些透镜 与衍射光学元件全都被接合。该配置使得能够以令人满意的方式来校正轴 向色像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，优选的是，物镜系统在构成 透镜系统的接合透镜的物侧具有平行平板，并且将衍射光学元件接合到该 平行平板的物侧表面或眼点侧表面。该配置使得能够以令人满意的方式来 校正轴向色像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，物镜系统优选在构成透镜系 统的接合透镜的物侧具有两个平行平板，将衍射光学元件布置在这两个平 行平板之间，并且衍射光学元件与平行平板全都被接合。该配置使得能够 以令人满意的方式来校正轴向色像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，构成目镜系统的接合透镜优 选整体上具有正折射光焦度。该配置使得能够以令人满意的方式来校正横 向色像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，构成目镜系统的接合透镜优 选具有按照从物开始的顺序布置在其中的具有负折射光焦度的透镜和具 有正折射光焦度的透镜。该配置使得能够以令人满意的方式来校正横向色 像差并进一步扩大视场。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，甚至在构成目镜系统的接合 透镜具有按照从物开始的顺序以与上述次序相反的次序布置在其中的具 有正折射光焦度的透镜和具有负折射光焦度的透镜的情况下，也可以获得 与以上类似的效果。具体地，可以以令人满意的方式来校正横向色像差并 进一步扩大视场。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，优选的是，衍射光学元件被 布置在具有负折射光焦度的透镜与具有正折射光焦度的透镜之间（透镜布 置的顺序并不重要），这些透镜构成目镜系统的接合透镜，并且这些透镜 与衍射光学元件全都被接合。该配置使得能够以令人满意的方式来校正横 向色像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，优选的是，将衍射光学元件 接合到构成目镜系统的接合透镜的、且具有负折射光焦度的透镜的物侧表 面。该配置使得能够以令人满意的方式来校正横向色像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，目镜系统优选至少具有单透 镜，该单透镜具有正折射光焦度。该配置使得能够以令人满意的方式来校 正横向色像差并进一步扩大视场。

优选地，具有正折射光焦度的单透镜被布置在构成目镜系统的接合透 镜的眼点侧。该配置使得能够以令人满意的方式来校正横向色像差并进一 步扩大视场。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，优选的是，将衍射光学元件 接合到构成目镜系统的、且具有正折射光焦度的单透镜的眼点侧表面。该 配置使得能够以令人满意的方式来校正横向色像差。在根据本实施方式的 望远镜光学系统中，在将衍射光学元件以与上述次序相反的次序接合到构 成目镜系统的、且具有正折射光焦度的单透镜的物侧表面的情况下，也可 以获得与以上类似的效果。具体地，该配置也使得能够以令人满意的方式 来校正横向色像差。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，目镜系统优选具有比由物镜 系统生成的像的位置更朝向物侧的、具有负折射光焦度的透镜。具有负折 射光焦度的透镜是以下中的至少一个：构成目镜系统的接合透镜的、具有 负折射光焦度的透镜；单透镜；或接合透镜。该配置使得能够以令人满意 的方式来校正横向色像差并进一步扩大视场。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中使用的衍射光学元件包括衍 射光学表面（见图1），其中，同中心地形成有包括每毫米几个至几百个 槽或缝的细光栅结构，并且具有将入射到衍射光学表面的光朝着由光栅间 距（grating pitch）（衍射光栅槽之间的间隔）和入射光的波长决定的方向 衍射的特性。此外，衍射光学元件（衍射光学表面）具有负色散值、导致 大的色散、并且呈现高的反常色散；并且因此具有强的色像差校正性能。 光学玻璃的阿贝值（Abbe number）通常为约30至80。然而，衍射光学 元件的阿贝值具有负值。换句话说，衍射光学元件的衍射光学表面具有与 普通玻璃（折射光学元件）的色散特性相反的色散特性，并且具有折射率 随着光波长的减小而减小以及光折转的程度随着波长增加而增加的特性。 因此，将衍射光学元件与普通的折射光学元件结合使得能够获得高的消色 差效果。因此，通过使用衍射光学元件，将可以以令人满意的方式来校正 色像差。

如上所述，在根据本实施方式的望远镜光学系统中使用的衍射光学元 件具有：由不同光学材料制成的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件， 其中第二衍射光学元件具有第二衍射光学表面。该衍射光学元件是所谓的 多层（或分层的）衍射光学元件的类型，其中，第一衍射光学元件和第二 衍射光学元件被布置成使得第一衍射光学表面和第二衍射光学表面彼此 面对。因此，可以在包含从g线到C线的很宽的波长区域上增加衍射效 率。相应地，根据本实施方式的望远镜光学系统可以在很宽的波长区域上 使用。在传输型衍射光学元件中使用一级衍射光的情况下，衍射效率表示 入射强度I0与一级衍射光的强度I1之间的比率η（=I1/I0×100[%]）。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中使用的衍射光学元件可以被 配置成使得如上所述被布置成彼此面对的第一衍射光学表面和第二衍射 光学表面彼此接触。具体地，可以将形成在两个衍射装置元件中的每一个 上的衍射光栅槽彼此紧密接触地放置，并且衍射光学元件可以被配置为接 触式多层衍射光学元件。这样描述的接触式多层衍射光学元件具有以下优 点：与形成有衍射光栅槽的两个衍射装置元件被布置成彼此靠近以使得衍 射光栅槽彼此面对的、所谓的分离式多层衍射光学元件相比，制造过程可 以变得更简单，因此提高了大规模生产效率；并且相对于光束的入射角度 的衍射效率更好。因此，在使用了这样描述的接触式多层衍射光学元件的 根据本实施方式的望远镜光学系统中，制造可以更加易于进行，并且衍射 效率提高了。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，以下配置是可以的：其中， 构成衍射光学元件的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件中的至少一 个由紫外线固化树脂制成。这样的配置使得能够提高衍射光学元件的大规 模生产性能和生产率。因此，可以提高使用衍射光学元件的根据本实施方 式的望远镜光学系统的大规模生产性能和生产率。

详细地，可以将如下材料用作两个衍射装置元件的材料，来制造衍射 光学元件：用于其中一个衍射装置元件的普通玻璃或可被注入塑模的热固 化树脂或热塑树脂等，以及用于另一个衍射装置元件的紫外线固化树脂。 例如，在将玻璃用作其中一个衍射光学元件的材料的情况下，可以采用下 述制造方法：通过切割和抛光形成衍射光栅表面，随后将紫外线固化树脂 滴注到衍射光栅表面上，并使用紫外光照射树脂并且使树脂固化。在使用 热塑树脂或固化树脂作为其中一个衍射装置元件的材料的情况下，可以采 用下述制造方法：使用其上形成有衍射光栅槽的模具来执行注入塑模，或 执行类似的工艺，以形成衍射光学表面；将紫外线固化树脂滴注到衍射光 栅表面上；以及使用紫外光照射树脂并且使树脂固化。因为可以采用这样 描述的制造方法，并且没有必要执行生成两个衍射装置元件的单独的衍射 光栅表面并将这些衍射光栅表面的位置对准的任务，所以可以提高衍射光 学元件的生产率和大规模生产性能。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，下述配置是可以的：其中， 构成衍射光学元件的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件由彼此具有 不同的光学特性的紫外线固化树脂制成。该配置使得能够提高衍射光学元 件的大规模生产性能和生产率。因此，可以提高使用该衍射光学元件的根 据本实施方式的望远镜光学系统的大规模生产性能和生产率。

在这样的情况下，首先，使用形成有衍射光栅槽的模具将滴注到衬底 上的紫外线固化树脂之一进行模压，从模具的相反侧发射紫外光，并形成 具有衍射光栅表面的衍射装置元件之一。接下来，移除模具，将另一种紫 外线固化树脂滴注到通过紫外光照射而固化的衍射光栅表面上。接下来， 使用紫外光照射已经滴注的另一种紫外线固化树脂，由此另一种紫外线固 化树脂被固化，并且形成另一个衍射装置元件。采用这样描述的制造方法 使得能够仅使用一个模具来形成衍射光栅槽，消除了对执行形成两个衍射 装置元件的单独的衍射光栅表面并将这些衍射光栅表面对准的任务的需 要，并使得能够仅通过执行两次将紫外光树脂进行滴注和固化的任务来制 造衍射光学元件。因此，可以进一步提高衍射光学元件的大规模生产性能 和生产率。

在根据本实施方式的望远镜光学系统中，如果nd1、nF1及nC1分别 表示构成衍射光学元件的两个衍射装置元件当中的、具有较低折射率和较 高色散性能的那个衍射装置元件关于d线（波长=587.562nm）、F线（波 长=486.133nm）及C线（波长=656.273nm）的折射率；并且nd2、nF2 及nC2分别表示具有较高折射率和较低色散性能的那个衍射装置元件关 于d线、F线及C线的折射率，则优选满足以下条件表达式（3）至（6）。

nd1≤1.54            (3)

0.0145≤nF1–nC1     (4)

1.55≤nd2            (5)

nF2–nC2≤0.013      (6)

以上条件表达式（3）至（6）分别规定了在构成望远镜光学系统的衍 射光学元件的两个不同衍射装置元件中使用的光学材料（即，两种不同树 脂）的关于d线的折射率以及关于F线与C线的折射率的差值（nF-nC）。 更具体地，针对衍射光学元件中使用的两种不同类型的树脂（即，具有折 射率相对较低而色散性能较高的光学特性的树脂，以及具有折射率较高而 色散性能较低的光学特性的树脂），条件表达式（3）至（6）规定了在树 脂已被固化之后为制造衍射光学元件而要满足的树脂光学特性。

满足这样描述的条件表达式（3）至（6）使得能够以紧密接触的方式 将两个不同的衍射装置元件进行接合并形成衍射光学表面，以获得较高性 能。作为结果，可以在从g线到C线的很宽的波长区域上获得等于或大 于90%的衍射效率。然而，在大于条件表达式（3）至（6）的上限或低 于条件表达式（3）至（6）的下限的情况下，将难以在很宽的波长区域上 获得等于或大于90%的衍射效率，并且将难以维持接触式多层衍射光学 元件的优点。

例如，在EP专利申请公布1830204(A1)和EP专利申请公布 1830205(A1)中公开了用于制造满足以上条件的树脂的方法以及使用该树 脂的紧密式多层衍射光学元件。

现在将给出对用于获得衍射效率的等式的描述。衍射效率通过下列等 式（7）和等式（8）来表示，其中，m表示衍射的级数，η表示m级衍 射光的衍射效率，d1表示形成衍射光栅表面（衍射光学表面）的衍射装 置元件中的一个的衍射光栅高度，d2表示形成衍射光栅表面（衍射光学 表面）的另一个衍射装置元件的衍射光栅高度，n1表示形成衍射光栅表 面（衍射光学表面）的衍射装置元件中的一个的材料的折射率，n2表示 形成衍射光栅表面（衍射光学表面）的另一个衍射装置元件的材料的折射 率，并且λ表示波长。

ηm={sin(a–m)π/(a–m)π}^2    (7)

a={(n1–1)d1–(n2–1)d2/λ      (8)

示例

现在将参照附图对根据本实施方式的示例进行描述。以下所示出的表 1至表5给出了从第一示例至第五示例的数据。

在表中，在“整体数据”中，m表示望远镜放大率（倍率），EPD表 示入瞳直径（mm），θ表示实际视场（度），f_o表示构成望远镜光学系统 的物镜系统关于d线（波长587.562nm）的焦距（mm），f_e表示构成望远 镜光学系统的目镜系统关于d线（波长587.562nm）的焦距（mm），并 且n表示除了构成目镜系统的衍射光学元件之外的透镜的数量。

在“镜头数据”中，表面编号是按从物开始的顺序的光学表面的序号； r表示光学表面的曲率半径（mm）；d表示表面间隔（mm），其是沿着光 轴从一个光学表面到下一个光学表面（或像面）的距离；νd表示关于d 线的阿贝值；并且nd表示关于d线的折射率。曲率半径∞表示平面。省 略了空气的折射率1.000000。

在“衍射表面数据”中，在每个示例中使用的衍射光学元件的性能通 过以下进一步描述的相位函数Φ(h)和相位函数的系数来表示。相位函数 Φ(h)通过等式(a)来表示，其中，h表示从光轴开始的高度，λ表示波长， 并且C2和C4表示相位函数。

Φ(h)=2π/λC₂h²+C₄h⁴)    (a)

各表还示出了对应于以上条件表达式（1）至（6）的值，作为“条件 表达式对应值”。

除非另行指出，否则曲率半径r、表面间隔d、其他长度以及关于所 有数据值给出的类似测量值通常都以毫米为单位。然而，所提供的这些并 不意在限制，这是因为对于光学系统而言，将光学系统按比例地扩大或缩 小会导致获得类似的光学性能。此外，毫米单位并不是用作限制；还可以 使用另外的合适的单位。

关于对于所有示例共同的事项，布置在物镜系统中的衍射光学元件 PFo是接触式多层衍射光学元件，其用于以令人满意的方式来校正轴向色 像差并在很宽的波长区域上获得高衍射效率。此外，布置在目镜系统中的 衍射光学元件PFe是接触式多层型衍射光学元件，其用于在各个情况下 令人满意地校正横向色像差并在很宽的波长区域上获得高衍射效率。通过 以紧密接触的方式将由两种不同的紫外线固化树脂制成的衍射光学装置 元件PFo1和PFo2进行接合并将由两种不同的紫外线固化树脂制成的衍 射光学装置元件PFe1和PFe2进行接合而分别形成衍射光学元件PFo、 PFe；并且所获得的接合表面分别形成衍射光学元件表面Co、Ce。

具有以下折射率的树脂被用作形成衍射光学元件PFo、PFe的两种不 同的紫外线固化树脂。树脂折射率表示树脂已经固化后的折射率。针对每 种树脂，nC表示关于C线（波长=656.273nm）的折射率，nd表示关于 d线（波长=587.562nm）的折射率，nF表示关于F线（波长=486.133nm） 的折射率，而ng表示关于g线（波长=435.835nm）的折射率。

(树脂折射率)

                    nC         nd          nF          ng

低折射率树脂    1.523300    1.527600    1.538500    1.547700

高折射率树脂    1.553700    1.556900    1.564800    1.571100

关于在每个示例中使用的衍射光学元件PFo、PFe，衍射光栅高度为 20.05μm；并且一级衍射效率为：C线98%、d线100%、F线98%、g 线98%。

图2、图5、图8、图11以及图14中的每一个示出了每个示例中的 镜头配置。在这些配置图中，为了避免使呈现的图复杂化，并未示出表示 衍射光学装置元件PFo1、PFo2和PFe1、PFe2的附图标记、表示衍射光 学表面Co、Ce的附图标记、以及衍射光栅槽的形状；而仅示出了表示衍 射光学元件PFo、PFe的附图标记。此外，尽管每个示例被配置成使得通 过正置光学系统（upright optical system）来折转光路，但是该配置以开 放的方式示出在图2、图5、图8、图11以及图14中。

关于这一点而给出的描述对于所有示例是共同的，并且在以下描述中 将不再重复。

（示例1）

现在将参照图2至图4以及表1对根据示例1的望远镜光学系统进行 描述。如图2所示，根据示例1的望远镜光学系统具有沿着光轴按照从物 开始的顺序依次布置的物镜系统Go、正置光学系统Gp以及目镜系统Ge。

物镜系统Go具有沿着光轴按照从物开始的顺序布置的平行平板 Lo1、包括具有正折射光焦度的透镜Lo2和具有负折射光焦度的透镜Lo3 的接合体的接合透镜So1、具有正折射光焦度的透镜Lo4、以及具有负折 射光焦度的透镜Lo5。接合透镜So1是整体上具有正折射光焦度的接合透 镜。正置光学系统Gp具有棱镜Lo6、Lo7。

目镜系统Ge具有沿着光轴按照从物开始的顺序布置的包括具有负折 射光焦度的透镜Le1和具有正折射光焦度的透镜Le2的接合体的接合透 镜Se1、以及具有正折射光焦度的透镜Le3。接合透镜Se1是整体上具有 正折射光焦度的接合透镜。

在本示例中，上述的接触式多层型衍射光学元件PFo被包含到构成 物镜系统Go的平行平板Lo1的眼点侧表面中。上述的接触式多层型衍射 光学元件PFe被包含到构成目镜系统Ge的且具有负折射光焦度的透镜 Le1的物侧表面中。

表1中示出了示例1中的每项数据的值。表1中的表面编号1至22 对应于图2中示出的表面1至表面22。

（表1）

[整体数据]

m=8.0

EPD=36

θ=6.5

fo=132.7

fe=16.6

[镜头数据]

[衍射表面数据]

表面3     C2=-5.0000E-05，C4=7.8000E-09

表面17    C2=-1.6720E-03，C4=8.9141E-06

[条件表达式对应值]

Ko=7.53E-03

Kodoe=1.00E-04

Ke=6.02E-02

Kedoe=3.34E-03

Pe=5.56E-02

FNO=3.7

条件表达式(1)    (Po/FNO)/{Pe/(a×m)}=3.4

条件表达式(2)    Po=1.33E-02

条件表达式(3)    nd1=1.527600

条件表达式(4)    (nF1-nC1)=0.0152

条件表达式(5)    nd2=1.556900

条件表达式(6)    (nF2-nC2)=0.0111

因此，可以从表1中的数据表中看出：在根据本示例的望远镜光学系 统中，上述条件表达式(1)至(6)被满足。

图3是根据示例1的望远镜光学系统中的球面像差曲线图、像散曲线 图、畸变曲线图以及横向色像差曲线图。图4表示在从眼点侧对构成根据 示例1的望远镜光学系统的单目镜系统进行追踪的情况下的轴向色像差。

图3中示出的每个像差曲线图示出了按照从物侧开始的光线追踪顺 序的根据本示例的望远镜光学系统。在球面像差曲线图中，d、C、F和g 分别表示关于d线（波长=586.562nm）、C线（波长=656.273nm）、F线 （波长=486.133nm）和g线（波长=435.835nm）的像差。在像散曲线图 中，S表示弧矢面，M表示子午面。在横向色像差曲线图中，采用d线（波 长=586.562nm）作为参考；并且C、F和g分别表示C线（波长=656.273 nm）、F线（波长=486.133nm）和g线（波长=435.835nm）。在球面像差 曲线图中，垂直轴表示归一化值，其中，入瞳直径的最大值已经设置为1， 而水平轴表示每束光束中的像差（屈光度D）的值。在像散曲线图中，垂 直轴表示在光从物入射时入射光束与光轴之间的角（度），而水平轴表示 每束光束中的像差（屈光度）的值。在畸变曲线图中，垂直轴表示在光从 物入射时入射光束与光轴之间的角（度），而水平轴将像差的比例表示为 百分比（%值）。在横向色像差曲线图中，水平轴表示在将实际视场设置 为1的情况下进行了归一化的值，而垂直轴表示像差（分（minute））的 值。以上关于像差曲线图的描述对于所有示例是共同的，并且在以下描述 中将不再重复。

在图3中示出的像差曲线图中明显地可以看出，在根据示例1的望远 镜光学系统中，以令人满意的方式被校正了各种像差、特别是轴向色像差 和横向色像差。此外，在图4中示出的像差曲线图中明显地可以看出，当 将d线作为参考波长时，C线的轴向色像差被校正过度，而F线的轴向 色像差较小。

（示例2）

现在将参照图5至图7及表2给出对根据示例2的望远镜光学系统的 描述。如图5所示，根据示例2的望远镜光学系统具有沿着光轴按照从物 开始的顺序依次布置的物镜系统Go、正置光学系统Gp以及目镜系统Ge。

物镜系统Go具有沿着光轴按照从物开始的顺序布置的包括平行平板 Lo1、Lo2的接合体的接合透镜So1、包括具有正折射光焦度的透镜Lo3 和具有负折射光焦度的透镜Lo4的接合体的接合透镜So2、具有正折射光 焦度的透镜Lo5、以及具有负折射光焦度的透镜Lo6。接合透镜So1、So2 是整体上具有正折射光焦度的接合透镜。正置光学系统Gp具有棱镜Lo7、 Lo8。

目镜系统Ge具有沿着光轴按照从物开始的顺序布置的包括具有负折 射光焦度的透镜Le1和具有正折射光焦度的透镜Le2的接合体的接合透 镜Se1、以及具有正折射光焦度的透镜Le3、Le4。接合透镜Se1是整体 具有正折射光焦度的接合透镜。

在本示例中，上述的接触式多层型衍射光学元件PFo被包含在构成 物镜系统Go的平行平板Lo1、Lo2之间。此外，上述的接触式多层型衍 射光学元件PFe被包含到构成目镜系统Ge的、且具有正折射光焦度的透 镜Le3的眼点侧表面中。

表2中示出了示例2中的每项数据的值。表2中的表面编号1至25 对应于图5示出的表面1至表面25。

（表2）

[整体数据]

m=10.5

EPD=45

θ=6.1

fo=170.6

fe=16.2

[镜头数据]

[衍射表面数据]

表面3     C2=-4.2000E-05，C4=1.0100E-08

表面22    C2=-8.8814E-04，C4=2.5274E-06

[条件表达式对应值]

Ko=5.86E-03

Kodoe=8.40E-05

Ke=6.18E-02

Kedoe=1.78E-03

Pe=2.88E-02

FNO=3.7

条件表达式(1)    (Po/FNO)/{Pe/(a×m)}=8.5

条件表达式(2)    Po=1.43E-02

条件表达式(3)    nd1=1.527600

条件表达式(4)    (nF1-nC1)=0.0152

条件表达式(5)    nd2=1.556900

条件表达式(6)    (nF2-nC2)=0.0111

因此，可以从表2中的数据表看出：在根据本示例的望远镜光学系统 中，以上条件表达式(1)至(6)被满足。

图6是根据示例2的望远镜光学系统中的球面像差曲线图、像散曲线 图、畸变曲线图以及横向色像差曲线图。图7表示在从眼点侧对构成根据 示例2的望远镜光学系统的单目镜系统进行追踪的情况下的轴向色像差。

在图6中示出的像差曲线图中明显地可以看出，在根据示例2的望远 镜光学系统中，以令人满意的方式校正了各种像差、特别是轴向色像差和 横向色像差。此外，在图7中示出的像差曲线图中明显地可以看出，当采 用d线作为参考波长时，C线的轴向色像差被校正过度，而F线的轴向 色像差较小。

（示例3）

现在将参照图8至图10及表3给出针对根据示例3的望远镜光学系 统的描述。如图8所示，根据示例3的望远镜光学系统具有沿着光轴按照 从物开始的顺序依次布置的物镜系统Go、正置光学系统Gp以及目镜系 统Ge。

物镜系统Go具有沿着光轴按照从物开始的顺序布置的包括具有正折 射光焦度的透镜Lo1和具有负折射光焦度的透镜Lo2的接合体的接合透 镜So1、具有正折射光焦度的透镜Lo3、以及具有负折射光焦度的透镜 Lo4。接合透镜So1是整体上具有正折射光焦度的接合透镜。正置光学系 统Gp具有棱镜Lo5、Lo6。

目镜系统Ge具有沿着光轴按照从物开始的顺序布置的包括具有负折 射光焦度的透镜Le1和具有正折射光焦度的透镜Le2的接合体的接合透 镜Se1、具有正折射光焦度的透镜Le3、以及包括具有正折射光焦度的透 镜Le4和具有负折射光焦度的透镜Le5的接合体的接合透镜Se2。接合透 镜Se1、Se2是整体具有正折射光焦度的接合透镜。

在本示例中，上述的接触式多层型衍射光学元件PFo被包含到构成 物镜系统Go的接合透镜So1的、且具有负折射光焦度的透镜Lo2的眼点 侧表面中。此外，上述的接触式多层型衍射光学元件PFe被包含在具有 负折射光焦度的透镜Le1与具有正折射光焦度的透镜Le2之间，这些透 镜构成目镜系统Ge的接合透镜Se1。

表3中示出了示例3中的每项数据的值。表3中的表面编号1至23 对应于图8示出的表面1至表面23。

（表3）

[整体数据]

m=8.0

EPD=36

θ=7.0

fo=132.2

fe=16.6

[镜头数据]

[衍射表面数据]

表面4     C2=-5.4597E-05，C4=2.0695E-08

表面16    C2=-1.4844E-03，C4=3.9901E-06

[条件表达式对应值]

Ko=7.56E-03

Kodoe=1.09E-04

Ke=6.01E-02

Kedoe=2.97E-03

Pe=4.94E-02

FNO=3.7

条件表达式(1)    (Po/FNO)/{Pe/(a×m)}=4.4

条件表达式(2)    Po=1.44E-02

条件表达式(3)    nd1=1.527600

条件表达式(4)    (nF1-nC1)=0.0152

条件表达式(5)    nd2=1.556900

条件表达式(6)    (nF2-nC2)=0.0111

因此，可以从表3中的数据表看出，在根据本示例的望远镜光学系统 中，满足以上条件表达式(1)至(6)。

图9是根据示例3的望远镜光学系统中的球面像差曲线图、像散曲线 图、畸变曲线图以及横向色像差曲线图。图10表示在从眼点侧对构成根 据示例3的望远镜光学系统的单目镜系统追踪的情况下的轴向色像差。

在图9中示出的像差曲线图中明显地可以看出，在根据示例3的望远 镜光学系统中，以令人满意的方式校正了各种像差、特别是轴向色像差和 横向色像差。此外，在图10中示出的像差曲线图中明显地可以看出，当 采用d线作为参考波长时，C线的轴向色像差被校正过度。

（示例4）

现在将参照图11至图13及表4给出对根据示例4的望远镜光学系统 的描述。如图11所示，根据示例4的望远镜光学系统具有沿着光轴按照 从物开始的顺序依次布置的物镜系统Go、正置光学系统Gp以及目镜系 统Ge。

物镜系统Go具有沿着光轴按照从物开始的顺序布置的包括具有正折 射光焦度的透镜Lo1和具有负折射光焦度的透镜Lo2的接合体的接合透 镜So1、具有正折射光焦度的透镜Lo3、以及具有负折射光焦度的透镜 Lo4。接合透镜So1是整体上具有正折射光焦度的接合透镜。正置光学系 统Gp具有棱镜Lo5、Lo6。

目镜系统Ge具有沿着光轴按照从物开始的顺序布置的包括具有负折 射光焦度的透镜Le1和具有正折射光焦度的透镜Le2的接合体的接合透 镜Se1、具有正折射光焦度的透镜Le3、以及包括具有正折射光焦度的透 镜Le4和具有负折射光焦度的透镜Le5的接合体的接合透镜Se2。接合透 镜Se1、Se2是整体上具有正折射光焦度的接合透镜。

在本示例中，上述的接触式多层型衍射光学元件PFo被包含到构成 物镜系统Go的接合透镜So1的、且具有负折射光焦度的透镜Lo2的眼点 侧表面中。此外，上述的接触式多层型衍射光学元件PFe被包含到构成 目镜系统Ge的、且具有正折射光焦度的透镜Le6的眼点侧表面中。

表4中示出了示例4中的每项数据的值。表4中的表面编号1至28 对应于图11示出的表面1至表面28。

（表4）

[整体数据]

m=8.0

EPD=32

θ=7.8

fo=118.1

fe=14.8

[镜头数据]

[衍射表面数据]

表面4     C2=-5.0000E-05，C4=2.0000E-08

表面25    C2=-7.5960E-04，C4=4.1262E-07

[条件表达式对应值]

Ko=8.47E-03

Kodoe=1.00E-04

Ke=6.77E-02

Kedoe=1.52E-03

Pe=2.24E-02

FNO=3.7

条件表达式(1)    (Po/FNO)/{Pe/(a×m)}=8.9

条件表达式(2)    Po=1.18E-02

条件表达式(3)    nd1=1.527600

条件表达式(4)    (nF1-nC1)=0.0152

条件表达式(5)    nd2=1.556900

条件表达式(6)    (nF2-nC2)=0.0111

因此，可以从表4中的数据表看出：在根据本示例的望远镜光学系统 中，以上条件表达式(1)至(6)被满足。

图12是根据示例4的望远镜光学系统中的球面像差曲线图、像散曲 线图、畸变曲线图以及横向色像差曲线图。图13表示在从眼点侧对构成 根据示例4的望远镜光学系统的单目镜系统进行追踪的情况下的轴向色 像差。

在图12中示出的像差曲线图中明显地可以看出，在根据示例4的望 远镜光学系统中，以令人满意的方式校正了各种像差、特别是轴向色像差 和横向色像差。此外，在图13中示出的像差曲线图中明显地可以看出， 当采用d线作为参考波长时，C线的轴向色像差被校正过度。

（示例5）

现在将参照图14至图16及表5给出针对根据示例5的望远镜光学系 统的描述。如图14所示，根据示例5的望远镜光学系统具有沿着光轴按 照从物开始的顺序依次布置的物镜系统Go、正置光学系统Gp以及目镜 系统Ge。

物镜系统Go具有沿着光轴按照从物开始的顺序布置的包括具有正折 射光焦度的透镜Lo1和具有负折射光焦度的透镜Lo2的接合体的接合透 镜So1、具有正折射光焦度的透镜Lo3、以及具有负折射光焦度的透镜 Lo4。接合透镜So1是整体上具有正折射光焦度的接合透镜。正置光学系 统Gp具有棱镜Lo5、Lo6。

目镜系统Ge具有沿着光轴按照从物开始的顺序布置的包括具有负折 射光焦度的透镜Le1和具有正折射光焦度的透镜Le2的接合体的接合透 镜Se1、以及具有正折射光焦度的透镜Le3。接合透镜Se1是整体上具有 正折射光焦度的接合透镜。

在本示例中，上述的接触式多层型衍射光学元件PFo被包含在具有 负折射光焦度的透镜Lo1与具有正折射光焦度的透镜Lo2之间，这些透 镜构成物镜系统Go的接合透镜So1。此外，上述的接触式多层型衍射光 学元件PFe被包含到构成目镜系统Ge的且具有正折射光焦度的透镜Le3 的物侧表面中。

表5中示出了示例5中的每项数据的值。表5中的表面编号1至20 对应于图14示出的表面1至表面20。

（表5）

[整体数据]

m=10.5

EPD=45

θ=6.1

fo=170.3

fe=16.2

[镜头数据]

[衍射表面数据]

表面3     C2=-5.0000E-05，C4=3.2000E-08

表面18    C2=-1.1000E-03，C4=6.2357E-06

[条件表达式对应值]

Ko=5.87E-03

Kodoe=9.77E-05

Ke=6.18E-02

Kedoe=1.25E-03

Pe=2.02E-02

FNO=3.7

条件表达式(1)    (Po/FNO)/{Pe/(a×m)}=14.0

条件表达式(2)    Po=1.66E-02

条件表达式(3)    nd1=1.527600

条件表达式(4)    (nF1-nC1)=0.0152

条件表达式(5)    nd2=1.556900

条件表达式(6)    (nF2-nC2)=0.0111

因此，可以从表5中的数据表看出：在根据本示例的望远镜光学系统 中，以上条件表达式(1)至(6)被满足。

图15是根据示例5的望远镜光学系统中的球面像差曲线图、像散曲 线图、畸变曲线图以及横向色像差曲线图。图16表示在从眼点侧对构成 根据示例5的望远镜光学系统的单目镜系统进行追踪的情况下的轴向色 像差。

在图15中示出的像差曲线图中明显地可以看出，在根据示例5的望 远镜光学系统中，以令人满意的方式校正了各种像差，特别是轴向色像差 和横向色像差。此外，在图16中示出的像差曲线图中明显地可以看出， 当采用d线作为参考波长时，C线的轴向色像差被校正过度。

接下来，将参照图17给出关于设置有根据上述实施方式的望远镜光 学系统的双目望远镜的描述。如图17所示，双目望远镜10在对应于观察 者的左眼和右眼的一对左观察镜筒10a和右观察镜筒10b内具有望远镜光 学系统20a、20b。望远镜光学系统20a、20b中的每一个按照沿着光轴从 被观察的物开始的顺序包括物镜系统21、正置光学系统22以及目镜系统 23。在该配置下，来自正被观察的物的光被物镜系统21收集，并形成物 像。正置光学系统22使物像正置，并且物像被目镜系统23放大。观察者 可以由此以扩大的方式对正被观察的物进行观察。在本实施方式中，在以 上示例中描述的望远镜光学系统被用作望远镜光学系统20a、20b（即， 双目望远镜10的物镜系统21、正置光学系统22以及目镜系统23分别对 应于以上示例中的物镜系统Go、正置光学系统Gp以及目镜系统Ge）。 因此，根据本实施方式的使用了这样描述的望远镜光学系统的双目望远镜 可以易于制造，并且使得能够以令人满意的方式校正各种像差（例如轴向 色像差和横向色像差）。

在上述实施方式中，给出双目望远镜作为包括望远镜光学系统的光学 装置的示例。然而，光学装置不限于所示出的该光学装置；明显地，本发 明的望远镜光学系统可以应用于单目观察仪或其他类似装置。

因此，可以提供一种能易于制造并且能以令人满意的方式来校正各种 像差（例如轴向像差和横向像差）的望远镜光学系统以及一种使用该望远 镜光学系统的光学装置。

为了便于理解本发明，对实施方式的基本元件进行了额外的描述，但 其并不意在限制。

例如，在上述示例中，两个接触式多层型衍射光学元件被包含到望远 镜光学系统中；然而，这并不意在限制。作为替代，可以设置三个或更多 个衍射光学元件。

此外，在上述示例中，接触式多层型衍射光学元件被包含到望远镜光 学系统中；然而，这并不意在限制。作为替代，可以包含分离式多层型衍 射光学元件。在这样的情况下也获得了与接触式衍射光学元件类似的效 果。

附图标记和符号的说明

Go：望远镜光学系统的物镜系统

Gp：望远镜光学系统的正置系统

Ge：望远镜光学系统的目镜系统

Lo：物镜系统的构成透镜（单透镜）

Le：目镜系统的构成透镜（单透镜）

So：物镜系统的构成透镜（接合透镜）

Se：目镜系统的构成透镜（接合透镜）

PF：衍射光学元件

PFo：布置在物镜系统中的衍射光学元件

PFe：布置在目镜系统中的衍射光学元件

Co：布置在物镜系统中的衍射光学元件的衍射光学表面

Ce：布置在目镜系统中的衍射光学元件的衍射光学表面

10：双目望远镜（光学装置）

10a、10b：观察镜筒

20a、20b：望远镜光学系统

21：双目望远镜的物镜系统

22：双目望远镜的正置系统

23：双目望远镜的目镜系统