(57)【要約】【課題】リレー光学系の焦点距離を長くすることなく大きなズーム比を実現した変倍光学系を提供する。【解決手段】物体側から順に、対物光学系（Ｏ）と、リレー光学系（Ｒ）と、接眼光学系（Ｅ）とを含み、リレー光学系は、物体側から順に、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、正の屈折力を有する第３レンズ群（Ｇ３）とを備え、対物光学系によって形成される像を変倍可能に再結像させる光学系であり、リレー光学系の結像倍率の絶対値の最小値を｜β｜ｍｉｎ、最短の焦点距離をｆｍｉｎとして、０．７＜｜β｜ｍｉｎ＜１．４，１２（ｍｍ）＜ｆｍｉｎ＜１５（ｍｍ）を満たすように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、対物光学系と、リレー光学系と、接眼光学系とを含み、
前記リレー光学系は、前記物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを備え、前記対物光学系によって形成される像を変倍可能に再結像させる光学系であり、
前記リレー光学系の結像倍率の絶対値の最小値を｜β｜ｍｉｎ、最短の焦点距離をｆｍｉｎとして、下記式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする変倍光学系。
（１）  ・・・  ０．７＜｜β｜ｍｉｎ＜１．４
（２）  ・・・  １２（ｍｍ）＜ｆｍｉｎ＜１５（ｍｍ）
【請求項２】
下記式（３）及び（４）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の変倍光学系。
（３）  ・・・  ０．８＜｜β｜ｍｉｎ＜１．３
（４）  ・・・  １２．５（ｍｍ）＜ｆｍｉｎ＜１４．５（ｍｍ）
【請求項３】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３として、下記式（５）及び（６）を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変倍光学系。
（５）  ・・・  ０．２＜ｆｍｉｎ／ｆ１＜０．４
（６）  ・・・  ０．７＜ｆ２／ｆ３＜１．０
【請求項４】
前記第３レンズ群は、前記物体側から順に、凸の単レンズと、凸レンズ及び凹レンズでなる負の屈折力を持つ接合レンズとを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項５】
前記物体側に配置された前記凸の単レンズの屈折率をｎ３１、アッベ数をν３１として、下記式（７）及び（８）を満たすことを特徴とする請求項４に記載の変倍光学系。
（７）  ・・・  １．６＜ｎ３１＜１．８
（８）  ・・・  ５０＜ν３１
【請求項６】
前記リレー光学系は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とを移動させることによって、前記リレー光学系の結像倍率を変倍させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項７】
前記リレー光学系は、前記第１レンズ群を前記対物光学系に対して所定の位置に支持する支持部を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項８】
前記リレー光学系をチルトさせるチルト機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の変倍光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動可能な複数のレンズ群を備えた変倍光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
観察対象の物体側から順に、対物光学系と、リレー光学系と、接眼光学系とを含む望遠光学系が知られている。この望遠光学系において、リレー光学系は、例えば、移動可能な複数のレンズ群を備えており、各レンズ群を相対的に移動させて焦点距離（合成焦点距離）を変化させることで、望遠光学系全体の倍率を変更できるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような変倍機能を備える望遠光学系（以下、変倍光学系）は、対物光学系によって結像される第１中間像を、上述したリレー光学系によって第２中間像として再結像し、さらに接眼光学系で拡大している。ここで、第１中間像及び第２中間像が形成される２つの像面の位置は変化しないので、この２つの像面の少なくとも一方にレチクルを配置すれば、変倍光学系を視準光学系として利用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９９３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した変倍光学系で大きなズーム比（変倍比）を得るには、例えば、リレー光学系に含まれるレンズ群の移動量（移動距離）を大きめに設計しておけば良い。しかしながら、レンズ群の移動量を大きくすると、特に、焦点距離が短くなる高倍端においてレンズ群同士が干渉し易くなる。そのため、このような変倍光学系のズーム比は、これまでのところ４倍未満に制限されていた。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、リレー光学系の焦点距離を長くすることなく大きなズーム比を実現した変倍光学系を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、物体側から順に、対物光学系と、リレー光学系と、接眼光学系とを含み、前記リレー光学系は、前記物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを備え、前記対物光学系によって形成される像を変倍可能に再結像させる光学系であり、前記リレー光学系の結像倍率の絶対値の最小値を｜β｜ｍｉｎ、最短の焦点距離をｆｍｉｎとして、下記式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする変倍光学系が提供される。
（１）  ・・・  ０．７＜｜β｜ｍｉｎ＜１．４
（２）  ・・・  １２（ｍｍ）＜ｆｍｉｎ＜１５（ｍｍ）
【０００８】
本発明において、下記式（３）及び（４）を満たすことが好ましい。
（３）  ・・・  ０．８＜｜β｜ｍｉｎ＜１．３
（４）  ・・・  １２．５（ｍｍ）＜ｆｍｉｎ＜１４．５（ｍｍ）
【０００９】
また、本発明において、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３として、下記式（５）及び（６）を満たすことが好ましい。
（５）  ・・・  ０．２＜ｆｍｉｎ／ｆ１＜０．４
（６）  ・・・  ０．７＜ｆ２／ｆ３＜１．０
【００１０】
また、本発明において、前記第３レンズ群は、前記物体側から順に、凸の単レンズと、凸レンズ及び凹レンズでなる負の屈折力を持つ接合レンズとを含むことが好ましい。
【００１１】
また、本発明において、前記物体側に配置された前記凸の単レンズの屈折率をｎ３１、アッベ数をν３１として、下記式（７）及び（８）を満たすことが好ましい。
（７）  ・・・  １．６＜ｎ３１＜１．８
（８）  ・・・  ５０＜ν３１
【００１２】
また、本発明において、前記リレー光学系は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とを移動させることによって、前記リレー光学系の結像倍率を変倍させることが好ましい。
【００１３】
また、本発明において、前記リレー光学系は、前記第１レンズ群を前記対物光学系に対して所定の位置に支持する支持部を有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明において、前記リレー光学系をチルトさせるチルト機構を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、リレー光学系の焦点距離を長くすることなく大きなズーム比を実現した変倍光学系を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に係る変倍光学系のレンズ配置を示す配置図である。
【図２】図２（Ａ）は、最低倍率時のリレー光学系のレンズ配置を示す配置図であり、図２（Ｂ）は、中間倍率時のリレー光学系のレンズ配置を示す配置図であり、図２（Ｃ）は、最高倍率時のリレー光学系のレンズ配置を示す配置図である。
【図３】実施例１に係る変倍光学系のレンズ配置を示す配置図である。
【図４】実施例１に係る変倍光学系の最低倍率時の諸収差を示すグラフである。
【図５】実施例１に係る変倍光学系の中間倍率時の諸収差を示すグラフである。
【図６】実施例１に係る変倍光学系の最高倍率時の諸収差を示すグラフである。
【図７】実施例２に係る変倍光学系のレンズ配置を示す配置図である。
【図８】実施例２に係る変倍光学系の最低倍率時の諸収差を示すグラフである。
【図９】実施例２に係る変倍光学系の中間倍率時の諸収差を示すグラフである。
【図１０】実施例２に係る変倍光学系の最高倍率時の諸収差を示すグラフである。
【図１１】実施例３に係る変倍光学系のレンズ配置を示す配置図である。
【図１２】実施例３に係る変倍光学系の最低倍率時の諸収差を示すグラフである。
【図１３】実施例３に係る変倍光学系の中間倍率時の諸収差を示すグラフである。
【図１４】実施例３に係る変倍光学系の最高倍率時の諸収差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る変倍光学系のレンズ配置を示す配置図である。図１に示すように、本実施の形態の変倍光学系ＯＳは、観察対象の物体（不図示）側から順に、対物光学系Ｏと、リレー光学系Ｒと、接眼光学系Ｅとを含んでいる。
【００１８】
対物光学系Ｏは、正の屈折力を有し、例えば、遠方に配置された物体からの光を集めてリレー光学系Ｒ側の第１像面Ｉ１に倒立像である第１中間像（一次像）を形成する。なお、本実施の形態では、平凸レンズでなる対物光学系Ｏを例示しているが、対物光学系Ｏのレンズ構成は特に限定されない。
【００１９】
リレー光学系Ｒは、物体側から順に、正の屈折力を持つフィールドレンズ群（第１レンズ群）Ｇ１と、正の屈折力を持つコンペンセーターレンズ群（第２レンズ群）Ｇ２と、正の屈折力を持つバリエーターレンズ群（第３レンズ群）Ｇ３とを備えている。このリレー光学系Ｒは、全体として正の屈折力を有し、対物光学系Ｏによって形成された第１中間像を再結像して、接眼光学系Ｅ側の第２像面Ｉ２に正立像である第２中間像（二次像）を形成する。
【００２０】
リレー光学系Ｒは、例えば、対物光学系Ｏに対してフィールドレンズ群Ｇ１を所定の位置に支持する支持部（不図示）を備えており、フィールドレンズ群Ｇ１は、この支持部によって光軸上に固定されている。一方、コンペンセーターレンズ群Ｇ２とバリエーターレンズ群Ｇ３とは、それぞれ、フィールドレンズ群Ｇ１に対して移動可能である。具体的には、コンペンセーターレンズ群Ｇ２とバリエーターレンズ群Ｇ３とは、第２中間像が形成される第２像面Ｉ２の位置が変化しないように光軸に沿って移動する。このように、本実施の形態では、リレー光学系Ｒを構成する複数のレンズ群のうち、１つのレンズ群が固定されているとともに、２つのレンズ群が可動である。
【００２１】
コンペンセーターレンズ群Ｇ２及びバリエーターレンズ群Ｇ３をフィールドレンズ群Ｇ１に対して移動させ、リレー光学系Ｒの焦点距離（合成焦点距離）を変化させることで、第１中間像を拡大（又は、縮小）する倍率を変更（変倍）できる。すなわち、このリレー光学系Ｒにより、変倍光学系ＯＳの変倍機能が実現されている。フィールドレンズ群Ｇ１、コンペンセーターレンズ群Ｇ２、バリエーターレンズ群Ｇ３の詳細については後述する。
【００２２】
接眼光学系Ｅは、全体として正の屈折力を有し、リレー光学系Ｒによって形成された第２中間像を拡大する。なお、本実施の形態では、平凸レンズでなる接眼光学系Ｅを例示しているが、接眼光学系Ｅのレンズ構成は特に限定されない。変倍光学系ＯＳをこのように構成することで、観察者（不図示）は、観察対象の物体をアイポイントＥＰにおいて拡大観察できる。
【００２３】
この変倍光学系ＯＳを、視準光学系として用いる場合には、第１中間像が形成される第１像面Ｉ１及び第２中間像が形成される第２像面Ｉ２の少なくとも一方（双方でも良い）に、視準系となるレチクルを配置する。レチクルは、通常、ガラス板にクロム蒸着された十字線等であるが、液晶パネル等を用いて可変のレチクルを実現しても良い。
【００２４】
また、変倍光学系ＯＳを、ライフルスコープ等として用いる場合には、弾着位置等を補正するためのチルト機構（弾着補正機構）を設けることもできる。チルト機構は、対物光学系Ｏ及び接眼光学系Ｅに対してリレー光学系Ｒを傾斜（チルト）させることで、観察者の観察方向を変化させる。このチルト機構により、距離や風向き等に応じて変動する弾丸の視野内における到達位置を補正できる。
【００２５】
次に、リレー光学系Ｒの構成をより詳細に説明する。上述のように、リレー光学系Ｒは、フィールドレンズ群Ｇ１と、コンペンセーターレンズＧ２と、バリエーターレンズ群Ｇ３とを備えている。フィールドレンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた正の屈折力を持つ平凸レンズ（凸レンズ、凸の単レンズ）Ｌ１で構成されており、第１中間像が形成される第１像面Ｉ１の近傍に配置される。
【００２６】
対物光学系Ｏを通過した物体からの光は、フィールドレンズ群Ｇ１を通じてコンペンセーターレンズＧ２及びバリエーターレンズ群Ｇ３に入射する。コンペンセーターレンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ（凹レンズ）Ｌ２１の凹面に両凸レンズ（凸レンズ）Ｌ２２を接合した正の屈折力を持つダブレット（接合レンズ）ＣＬ２で構成されている。このコンペンセーターレンズ群Ｇ２は、第２中間像が形成される第２像面Ｉ２の位置を変化させないように、バリエーターレンズ群Ｇ３に従って非線形的（非直線的）に移動する。
【００２７】
なお、図１では、物体側から順に凹レンズ、凸レンズが配置されたコンペンセーターレンズ群Ｇ２を採用しているが、コンペンセーターレンズ群Ｇ２の構成はこれに限定されない。例えば、物体側から順に凸レンズ、凹レンズが配置されたコンペンセーターレンズ群Ｇ２を採用してもよい。
【００２８】
バリエーターレンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸レンズ（凸レンズ、凸の単レンズ）Ｌ３１と、両凸レンズ（凸レンズ）Ｌ３２に両凹レンズ（凹レンズ）Ｌ３３を接合した負の屈折力を持つダブレット（接合レンズ）ＣＬ３とで構成されている。ダブレットＣＬ３は、両凸レンズＬ３１から僅かに離して配置されている。
【００２９】
バリエーターレンズ群Ｇ３を上述のように構成すると、バリエーターレンズ群Ｇ３の主点（物体側主点）を、両凸レンズＬ３１より物体側に形成できる。その結果、コンペンセーターレンズ群Ｇ２とバリエーターレンズ群Ｇ３とを干渉させることなく光学的に近接させて、高倍端の倍率を十分に高めることができる。すなわち、大きなズーム比を得ることができるようになる。
【００３０】
また、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ（ここでは、両凸レンズＬ３１）と、負の屈折力を持つレンズ（ここでは、ダブレットＣＬ３）とを配置すると、第２中間像が形成される第２像面Ｉ２に対して射出瞳を近づけることができる。その結果、接眼光学系Ｅに入射する光束の入射角が拡がるので、アイレリーフを長くできる。ここで、アイレリーフとは、接眼光学系ＥのアイポイントＥＰ側の面からアイポイントＥＰまでの距離をいう。
【００３１】
図２（Ａ）は、最低倍率時のリレー光学系Ｒのレンズ配置を示す配置図であり、図２（Ｂ）は、中間倍率時のリレー光学系のレンズ配置を示す配置図であり、図２（Ｃ）は、最高倍率時のリレー光学系Ｒのレンズ配置を示す配置図である。図２（Ａ）に示すように、コンペンセーターレンズ群Ｇ２及びバリエーターレンズ群Ｇ３を、フィールドレンズ群Ｇ１から最大限に離すと、リレー光学系Ｒの焦点距離は最長となる。すなわち、リレー光学系Ｒの屈折力は最も弱くなり、変倍光学系ＯＳは最低倍率となる。
【００３２】
また、図２（Ｂ）に示すように、コンペンセーターレンズ群Ｇ２及びバリエーターレンズ群Ｇ３を、図２（Ａ）の状態よりフィールドレンズ群Ｇ１に近付けると、リレー光学系Ｒの焦点距離は最低倍率時より短くなる。その結果、リレー光学系Ｒの屈折力が強くなり、変倍光学系ＯＳの倍率は最低倍率より高くなる（中間倍率）。
【００３３】
さらに、図２（Ｃ）に示すように、コンペンセーターレンズ群Ｇ２及びバリエーターレンズ群Ｇ３を、フィールドレンズ群Ｇ１に対して最大限に近付けると、リレー光学系Ｒの焦点距離は最短となる。すなわち、リレー光学系Ｒの屈折力は最も強くなり、変倍光学系ＯＳは最高倍率となる。
【００３４】
このように、コンペンセーターレンズ群Ｇ２及びバリエーターレンズ群Ｇ３を、フィールドレンズ群Ｇ１に対して移動させ、リレー光学系Ｒの焦点距離を変化させることで、変倍光学系ＯＳの倍率を変更できる。なお、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）から分かるように、コンペンセーターレンズ群Ｇ２の移動量は、バリエーターレンズ群Ｇ３の移動量に対して非線形である。
【００３５】
このリレー光学系Ｒは、大きなズーム比、広い視野、短い全長を実現するために、下記式（１）及び（２）を満たすように構成されている。なお、｜β｜ｍｉｎは、リレー光学系Ｒの結像倍率の絶対値の最小値（すなわち、低倍端の倍率）を示し、ｆｍｉｎは、リレー光学系Ｒの最短の焦点距離（すなわち、高倍端の焦点距離）を示している。
（１）  ・・・  ０．７＜｜β｜ｍｉｎ＜１．４
（２）  ・・・  １２（ｍｍ）＜ｆｍｉｎ＜１５（ｍｍ）
【００３６】
リレー光学系Ｒにおいてズーム比を大きくするには、高倍端で十分に高い倍率を実現する必要がある。高倍端の倍率を高めようとすれば、当然、リレー光学系Ｒの焦点距離を短くする必要があるので、コンペンセーターレンズ群Ｇ２とバリエーターレンズ群Ｇ３とはフィールドレンズ群Ｇ１に接近して配置される。
【００３７】
この時、リレー光学系Ｒの低倍端の倍率（すなわち、｜β｜ｍｉｎ）を大きくし過ぎると、高倍端の倍率が大きくなり過ぎてリレー光学系Ｒのレンズ群同士が干渉し易くなる。また、第１中間像において残存する収差が拡大され過ぎてしまうので、高倍端側の収差は悪化する。よって、本実施の形態では、｜β｜ｍｉｎ＜１．４、好ましくは、｜β｜ｍｉｎ＜１．３を満たすようにリレー光学系Ｒを構成して、リレー光学系Ｒの低倍端の倍率が大きくなり過ぎないようにする。
【００３８】
一方、観察者の観察する第１中間像の大きさは、第２中間像の大きさをリレー光学系Ｒの倍率で割ったものである。つまり、第１中間像の大きさは、リレー光学系Ｒの倍率が最小となる低倍端において最大となる。そのため、リレー光学系Ｒの低倍端の倍率を小さくし過ぎると、第２中間像に対して第１中間像が大きくなり過ぎてしまう。なお、観察者の観察する第２中間像の大きさは、リレー光学系Ｒの倍率とは独立に、接眼光学系Ｅの焦点距離と見掛け視界とで決まっている。
【００３９】
第１中間像及び第２中間像の大きさは、リレー光学系Ｒ（又は、変倍光学系ＯＳ）を構成する鏡筒の径によって制限を受けるので、第２中間像に対して第１中間像が大きくなり過ぎると、第１中間像を構成する光束が鏡筒と干渉して視野は制限されてしまう。よって、本実施の形態では、０．７＜｜β｜ｍｉｎ、好ましくは、０．８＜｜β｜ｍｉｎを満たすようにリレー光学系Ｒを構成して、リレー光学系Ｒの低倍端の倍率が小さくなり過ぎないようにする。
【００４０】
また、リレー光学系Ｒの焦点距離を長くし過ぎると、リレー光学系Ｒの光学全長（第１像面Ｉ１〜第２像面Ｉ２の距離）も長くなって、リレー光学系Ｒで結像される第２中間像から見た射出瞳が遠くなってしまう。その結果、画角の大きい光束がけられ易くなって、変倍光学系ＯＳの視野は制限される。さらに、接眼光学系への入射角が小さくなるので、アイレリーフも不足してしまう。よって、本実施の形態では、ｆｍｉｎ＜１５（ｍｍ）、好ましくは、ｆｍｉｎ＜１４．５（ｍｍ）を満たすようにリレー光学系Ｒを構成して、リレー光学系Ｒの焦点距離が長くなり過ぎないようにする。
【００４１】
反対に、リレー光学系Ｒの焦点距離を短くし過ぎると、フィールドレンズ群Ｇ１と、コンペンセーターレンズ群Ｇ２と、バリエーターレンズ群Ｇ３との間隔が狭くなって、高倍端でレンズ群同士が干渉し易くなってしまう。よって、本実施の形態では、１２（ｍｍ）＜ｆｍｉｎ、好ましくは、１２．５（ｍｍ）＜ｆｍｉｎを満たすようにリレー光学系Ｒを構成して、リレー光学系Ｒの焦点距離が短くなり過ぎないようにする。
【００４２】
以上をまとめると、リレー光学系Ｒは、上記式（１）及び（２）を満たし、好ましくは、下記式（３）及び（４）を満たすように構成される。なお、式（３）及び（４）を満たすようにリレー光学系Ｒを構成すれば、収差をより改善しつつ広い視野を得ることができる。
（３）  ・・・  ０．８＜｜β｜ｍｉｎ＜１．３
（４）  ・・・  １２．５（ｍｍ）＜ｆｍｉｎ＜１４．５（ｍｍ）
【００４３】
また、リレー光学系Ｒは、下記式（５）及び（６）を満たすことが好ましい。なお、ｆ１は、フィールドレンズ群Ｇ１の焦点距離を示し、ｆ２は、コンペンセーターレンズ群Ｇ２の焦点距離を示し、ｆ３は、バリエーターレンズ群Ｇ３の焦点距離を示す。
（５）  ・・・  ０．２＜ｆｍｉｎ／ｆ１＜０．４
（６）  ・・・  ０．７＜ｆ２／ｆ３＜１．０
【００４４】
例えば、フィールドレンズ群Ｇ１の屈折力が強すぎると、低倍端においてコンペンセーターレンズ群Ｇ２及びバリエーターレンズ群Ｇ３に入射する軸外光束の入射高さが高くなって、変倍に伴う軸外収差の変動が大きくなる。よって、本実施の形態では、ｆｍｉｎ／ｆ１＜０．４、より好ましくはｆｍｉｎ／ｆ１＜０．３５を満たすようにリレー光学系Ｒを構成して、フィールドレンズ群Ｇ１の屈折力が強くなり過ぎないようにする。
【００４５】
これに対して、フィールドレンズ群Ｇ１の屈折力が弱すぎると、コンペンセーターレンズ群Ｇ２及びバリエーターレンズ群Ｇ３をより近接させて高倍端の倍率を補う必要が生じ、レンズ群同士が干渉し易くなる。よって、本実施の形態では、０．２＜ｆｍｉｎ／ｆ１、好ましくは０．２５＜ｆｍｉｎ／ｆ１を満たすようにリレー光学系Ｒを構成して、フィールドレンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなり過ぎないようにする。
【００４６】
また、コンペンセーターレンズ群Ｇ２の屈折力に対して、バリエーターレンズ群Ｇ３の屈折力が大きくなり過ぎると、第２中間像から見た射出瞳が遠くなって、全ての倍率でアイレリーフが不足する。よって、本実施の形態では、ｆ２／ｆ３＜１．０、好ましくはｆ２／ｆ３＜０．９５を満たすようにリレー光学系Ｒを構成して、コンペンセーターレンズ群Ｇ２の屈折力に対して、バリエーターレンズ群Ｇ３の屈折力が大きくなり過ぎないようにする。
【００４７】
一方、バリエーターレンズ群Ｇ３の屈折力に対して、コンペンセーターレンズ群Ｇ２の屈折力が大きくなり過ぎると、低倍端においてバリエーターレンズ群Ｇ３に入射する軸外光束の入射高さが高くなって、変倍に伴う軸外収差の変動が大きくなる。また、軸外光束がバリエーターレンズ群Ｇ３でけられ易くなって、見掛け視界が小さくなる。よって、本実施の形態では、０．７＜ｆ２／ｆ３、好ましくは０．８＜ｆ２／ｆ３を満たすようにリレー光学系Ｒを構成して、バリエーターレンズ群Ｇ３の屈折力に対して、コンペンセーターレンズ群Ｇ２の屈折力が大きくなり過ぎないようにする。
【００４８】
すなわち、リレー光学系Ｒは、上記式（５）及び（６）を満たすと好ましく、下記式（５´）及び（６´）を満たすとより好ましい。
（５´）  ・・・  ０．２５＜ｆｍｉｎ／ｆ１＜０．３５
（６´）  ・・・  ０．８＜ｆ２／ｆ３＜０．９５
【００４９】
さらに、リレー光学系Ｒは、バリエーターレンズ群Ｇ３を構成する両凸レンズ（凸の単レンズ）Ｌ３１の屈折率をｎ３１、アッベ数をν３１として、下記式（７）及び（８）を満たすことが好ましい。
（７）  ・・・  １．６＜ｎ３１＜１．８
（８）  ・・・  ５０＜ν３１
【００５０】
本実施の形態に係るリレー光学系Ｒは、高いズーム比を得られるものの、コンペンセーターレンズ群Ｇ２とバリエーターレンズ群Ｇ３との非対称性に起因して倍率色収差の変動が大きくなりやすい。バリエーターレンズ群Ｇ３において物体側に配置された両凸レンズＬ３１では、低倍端と高倍端とで主光線の通る角度と高さが大きく異なるので、倍率色収差に対するアッベ数の作用が逆に発生する。
【００５１】
両凸レンズＬ３１のアッベ数ν３１が小さくなりすぎると、他のレンズで補正しきれないような倍率色収差の変動が発生してしまう。そこで、本実施の形態では、５０＜ν３１を満たすようにリレー光学系Ｒを構成して、両凸レンズＬ３１のアッベ数ν３１が小さくなり過ぎないようにする。
【００５２】
また、両凸レンズＬ３１の屈折率ｎ３１をある程度まで大きくすると、バリエーターレンズ群Ｇ３の主点を物体側に近づけることができる。そこで、本実施の形態では、１．６＜ｎ３１を満たすようにリレー光学系Ｒを構成して、両凸レンズＬ３１の屈折率ｎ３１がある程度まで大きくなるようにする。
【００５３】
このように、本実施の形態に係るリレー光学系Ｒは、光学系の焦点距離を長くできるいわゆるバローレンズを用いることなく構成されているので、変倍光学系ＯＳを十分に小型化できる。
【００５４】
また、上述のように変倍光学系ＯＳを構成することで、リレー光学系Ｒの焦点距離を長くすることなく大きなズーム比（例えば、４倍超のズーム比）を実現できる。この変倍光学系ＯＳは、ズーム全域において十分な視界とアイレリーフを確保しながら、諸収差を良好に補正できるので、例えば、天体望遠鏡のファインダーやライフルスコープ等の視準光学系に用いられる。
【００５５】
すなわち、本実施の形態に係る変倍光学系ＯＳは、リレー光学系Ｒの焦点距離を長くすることなく大きなズーム比を実現できるので、リレー光学系Ｒで結像される第２中間像から見た射出瞳は遠くならずに済む。このことはリレー光学系Ｒの径を大きくできない用途においても利点となる。
【００５６】
例えば、ライフルスコープ等の視準光学系において、リレー光学系Ｒが収容されるアウターチューブの径は規格等で決められており容易に変更できない。また、弾着位置を補正するためにリレー光学系を傾斜させるチルト機構（弾着補正機構）を搭載する場合には、アウターチューブに対してリレー光学系を傾斜させるスペースが必要となる。つまり、リレー光学系Ｒの鏡筒の径をアウターチューブの径より十分に小さく設計しなくてはならない。
【００５７】
このような用途においても、リレー光学系Ｒで結像される第２中間像から見た射出瞳は遠くならないので、画角の大きい光線のけられを抑制して、変倍光学系ＯＳの視界を広く保つことができる。また、接眼光学系Ｅへの入射角も小さくならずに済み、アイレリーフの不足を防止できる。なお、本実施の形態に係る変倍光学系ＯＳは、６倍、７倍、１０倍等のズーム比を有するように構成されても良い。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、開示するデータには、各実施例間で共通するパラメータを使用している。
【００５９】
［実施例１］
図３は、実施例１に係る変倍光学系のレンズ配置を示す配置図である。実施例１に係る変倍光学系ＯＳ１の対物光学系Ｏは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ（凹レンズ）ＬＯ１の凹面に両凸レンズ（凸レンズ）ＬＯ２を接合した正の屈折力を持つダブレット（接合レンズ）ＣＬＯと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を持つ凸メニスカスレンズ（凸レンズ、凸の単レンズ）ＬＯ４とを備えている。凸メニスカスレンズＬＯ４は、ダブレットＣＬＯ１から所定距離に位置付けられている。
【００６０】
また、接眼光学系Ｅは、物体側から順に、両凹レンズ（凹レンズ）ＬＥ１に両凸レンズ（凸レンズ）ＬＥ２を接合した正の屈折力を持つダブレット（接合レンズ）ＣＬＥと、正の屈折力を持つ両凸レンズ（凸レンズ、凸の単レンズ）ＬＥ３とを備えている。両凸レンズＬＥ３は、ダブレットＣＬＥ１から僅かに離して配置されている。
【００６１】
また、リレー光学系Ｒのコンペンセーターレンズ群Ｇ２は、物体側に配置された両凸レンズ（凸レンズ）Ｌ２３に凹メニスカスレンズ（凹レンズ）Ｌ２４の凹面を接合した正の屈折力をもつダブレット（接合レンズ）ＣＬ２で構成されている。リレー光学系Ｒの他の構成は、上述した実施の形態に係る変倍光学系ＯＳと同じであるから説明を省略する。
【００６２】
次に、本実施例に係る変倍光学系ＯＳ１の諸元を示す。なお、＜レンズ諸元＞中において、ｍは物体側から順に付した光学面の番号（１〜２２、図３参照）であり、Ｒは各光学面の曲率半径（ｍｍ）であり、Ｄは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離（ｍｍ）であり、ｎｄはｄ線（ｎｍ）に対する屈折率であり、νはアッベ数である。また、＜レンズ諸元＞中のｄ１（ｍｍ），ｄ２（ｍｍ），ｄ３（ｍｍ）の値は、＜レンズ群間隔＞に示すように、変倍光学系ＯＳ１の倍率に応じて異なる値を取る。下記諸元から、本実施例に係る変倍光学系ＯＳ１は、リレー光学系Ｒの焦点距離を長くすることなく４倍を超えるズーム比（５倍）を実現しているのが分かる。本実施例に係る変倍光学系ＯＳ１では、非常に大きなズーム比が実現されている。
＜全体諸元＞
ｆ１＝ 45.0（ｍｍ）
ｆ２＝ 39.0（ｍｍ）
ｆ３＝ 42.0（ｍｍ）
｜β｜ｍｉｎ＝ 1.2
ｆｍｉｎ＝ 14.1（ｍｍ）
ｆｍｉｎ／ｆ１＝ 0.31
ｆ２／ｆ３＝ 0.93
ν３１＝ 53.188
倍率：3.0〜15.0
画角：6.4°〜1.28°
入射瞳径：42（ｍｍ）（全域）
＜レンズ諸元＞
ｍ            Ｒ            Ｄ          ｎｄ            ν
1        66.000           2.5       1.80440         39.57
2        44.850           8.0       1.49700         81.61
3     -4450.000         135.0
4        21.000           2.5       1.51680         64.12
5        43.000          22.35
6            ∞          13.0
7            ∞           3.0       1.51680         64.12
8       -23.256            d1
9        51.860           3.5       1.51680         64.12
10       -12.300           1.0       1.72825         28.46
11       -22.000            d2
12        35.800           2.7       1.62230         53.19
13       -35.800           0.2
14        35.800           4.0       1.51680         64.12
15       -11.600           1.8       1.58144         40.75
16        23.256            d3
17            ∞          37.0
18      -531.440           2.5       1.71736         29.52
19        43.000           9.0       1.51680         64.12
20       -43.000           1.0
21        72.000           6.4       1.51680         64.12
22       -72.000
＜レンズ群間隔＞
倍率         3.0        7.50         15.0
d1         26.98        1.43         1.01
d2         43.17       30.08         0.99
d3         22.15       60.78        90.30
【００６３】
図４は、実施例１に係る変倍光学系ＯＳ１の最低倍率時の諸収差を示すグラフであり、図５は、実施例１に係る変倍光学系ＯＳ１の中間倍率時の諸収差を示すグラフであり、図６は、実施例１に係る変倍光学系ＯＳ１の最高倍率時の諸収差を示すグラフである。各図は、ｇ線（４３６ｎｍ）、Ｆ線（４８６ｎｍ）、ｄ線（５８８ｎｍ）、Ｃ線（６５６ｎｍ）に対する球面収差、非点収差、横収差、歪曲収差をそれぞれ示している。なお、各図において、ｈは光軸からの高さを表し、ωは半画角を表す。図４〜図６から、本実施例に係る変倍光学系ＯＳ１は、ズーム全域にわたって良好な収差特性を備えているのが分かる。
【００６４】
［実施例２］
図７は、実施例２に係る変倍光学系のレンズ配置を示す配置図である。実施例２に係る変倍光学系ＯＳ２の対物光学系Ｏは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ（凹レンズ）ＬＯ１の凹面に両凸レンズ（凸レンズ）ＬＯ２を接合した正の屈折力を持つダブレット（接合レンズ）ＣＬＯと、物体側に凸面を向けた正の屈折力を持つ平凸レンズ（凸レンズ、凸の単レンズ）ＬＯ３とを備えている。平凸レンズＬＯ３は、ダブレットＣＬＯ１から所定距離に位置付けられている。
【００６５】
また、接眼光学系Ｅは、物体側から順に、両凹レンズ（凹レンズ）ＬＥ１に両凸レンズ（凸レンズ）ＬＥ２を接合した正の屈折力を持つダブレット（接合レンズ）ＣＬＥと、正の屈折力を持つ両凸レンズ（凸レンズ、凸の単レンズ）ＬＥ３とを備えている。両凸レンズＬＥ３は、ダブレットＣＬＥ１から僅かに離して配置されている。リレー光学系Ｒの構成は、上述した実施の形態に係る変倍光学系ＯＳと同じであるから説明を省略する。
【００６６】
本実施例に係る変倍光学系ＯＳ２の諸元は次の通りである。下記諸元から、本実施例に係る変倍光学系ＯＳ２も、リレー光学系Ｒの焦点距離を長くすることなく４倍を超えるズーム比（約４．８９倍）を実現しているのが分かる。本実施例に係る変倍光学系ＯＳ２では、大きな口径が実現されている。
＜全体諸元＞
ｆ１＝ 42.6（ｍｍ）
ｆ２＝ 35.5（ｍｍ）
ｆ３＝ 39.3（ｍｍ）
｜β｜ｍｉｎ＝ 0.91
ｆｍｉｎ＝ 13.0（ｍｍ）
ｆｍｉｎ／ｆ１＝ 0.31
ｆ２／ｆ３＝ 0.9
ν３１＝ 56.169
倍率： 3.02〜14.76
画角： 5.7°〜1.15°
入射瞳径： 50（ｍｍ）（全域）
＜レンズ諸元＞
ｍ            Ｒ            Ｄ          ｎｄ            ν
1        75.000           3.0       1.80610         40.94
2        50.600          10.0       1.49700         81.61
3     -1020.000         144.0
4        99.500           2.5       1.51680         64.12
5            ∞          30.4
6            ∞          13.0
7            ∞           3.0       1.51680         64.12
8       -22.000            d1
9        23.500           1.0       1.72825         28.46
10        11.720           3.5       1.51680         64.12
11       -33.000            d2
12        35.500           2.5       1.65100         56.17
13       -35.500           0.2
14        35.000           4.0       1.63854         55.48
15       -11.600           2.0       1.70154         41.17
16        22.870            d3
17            ∞          37.0
18      -531.440           2.5       1.71736         29.52
19        43.000           9.0       1.51680         64.12
20       -43.000           1.0
21        72.000           6.4       1.51680         64.12
22       -72.000
＜レンズ群間隔＞
倍率        3.02        7.50        14.76
d1         29.31        5.87         1.01
d2         16.66       19.81         1.07
d3         18.64       38.93        62.52
【００６７】
図８は、実施例２に係る変倍光学系ＯＳ２の最低倍率時の諸収差を示すグラフであり、図９は、実施例２に係る変倍光学系ＯＳ２の中間倍率時の諸収差を示すグラフであり、図１０は、実施例２に係る変倍光学系ＯＳ２の最高倍率時の諸収差を示すグラフである。図８〜図１０から、本実施例に係る変倍光学系ＯＳ２も、ズーム全域にわたって良好な収差特性を備えているのが分かる。
【００６８】
［実施例３］
図１１は、実施例３に係る変倍光学系のレンズ配置を示す配置図である。図１１に示すように、実施例３に係る変倍光学系ＯＳ３のレンズ配置は、実施例２に係る変倍光学系ＯＳ２のレンズ配置と同様である。
【００６９】
本実施例に係る変倍光学系ＯＳ３の諸元は次の通りである。下記諸元から、本実施例に係る変倍光学系ＯＳ３も、リレー光学系Ｒの焦点距離を長くすることなく４倍を超えるズーム比（約４．８９倍）を実現しているのが分かる。
＜全体諸元＞
ｆ１＝ 44.5（ｍｍ）
ｆ２＝ 35.5（ｍｍ）
ｆ３＝ 40.6（ｍｍ）
｜β｜ｍｉｎ＝ 1.01
ｆｍｉｎ＝ 13.4（ｍｍ）
ｆｍｉｎ／ｆ１＝ 0.30
ｆ２／ｆ３＝ 0.87
ν３１＝ 55.477
倍率： 3.02〜14.76
画角： 6.25°〜1.30°
入射瞳径： 42（ｍｍ）（全域）
＜レンズ諸元＞
ｍ            Ｒ            Ｄ          ｎｄ            ν
1        69.500           2.5       1.80610         40.94
2        46.550           8.5       1.49700         81.61
3      -650.000         140.3
4        64.000           2.5       1.51680         64.11
5            ∞          18.8
6            ∞          13.0
7            ∞           3.0       1.51680         64.11
8       -23.000            d1
9        23.000           1.0       1.71736         29.52
10        11.600           4.0       1.51680         64.11
11       -35.000            d2
12        35.000           2.5       1.63854         55.48
13       -35.000           0.2
14        35.000           4.0       1.51680         64.11
15       -11.600           2.0       1.58144         40.75
16        21.500            d3
17            ∞          37.0
18      -531.440           2.5       1.71736         29.52
19        43.000           9.0       1.51680         64.11
20       -43.000           1.0
21        72.000           6.4       1.51680         64.11
22       -72.000
＜レンズ群間隔＞
倍率        3.02        7.50        14.76
d1         28.40        4.49         1.02
d2         25.76       23.43         1.04
d3         18.56       44.81        70.67
【００７０】
図１２は、実施例３に係る変倍光学系ＯＳ３の最低倍率時の諸収差を示すグラフであり、図１３は、実施例３に係る変倍光学系ＯＳ３の中間倍率時の諸収差を示すグラフであり、図１４は、実施例３に係る変倍光学系ＯＳ３の最高倍率時の諸収差を示すグラフである。図１２〜図１４から、本実施例に係る変倍光学系ＯＳ３も、ズーム全域にわたって良好な収差特性を備えているのが分かる。
【００７１】
なお、本発明は上記実施の形態及び実施例の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態及び実施例では、フィールドレンズ群（第１レンズ群）Ｇ１、コンペンセーターレンズ（第２レンズ群）群Ｇ２、バリエーターレンズ群（第３レンズ群）Ｇ３の３つのレンズ群で構成され、そのうちの２つのレンズ群を移動させてズーム倍率を変更するリレー光学系Ｒについて示しているが、本発明に係るリレー光学系Ｒのレンズ構成は上記実施の形態及び実施例の記載に限定されない。
【００７２】
例えば、本発明に係るリレー光学系Ｒは、式（１）及び（２）を満たすように構成されていれば良い。具体的には、リレー光学系Ｒに含まれるすべてのレンズ群（上記実施の形態及び実施例では３つのレンズ群）を移動可能に構成することもできる。また、リレー光学系Ｒを４つ以上のレンズ群で構成しても良い。この場合には、４つ以上のレンズ群の一部又は全て（例えば、５つのレンズ群）を移動させてズーム倍率を変更できるようにリレー光学系Ｒを構成する。
【００７３】
いずれにせよ、本発明に係るリレー光学系Ｒは、上記実施の形態及び実施例が包含する技術的思想を実現できるように構成されていれば良い。その他、上記実施の形態及び実施例に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００７４】
ＯＳ，ＯＳ１，ＯＳ２，ＯＳ３  変倍光学系
Ｏ  対物光学系
Ｉ１  第１像面
Ｒ  リレー光学系
Ｉ２  第２像面
Ｅ  接眼光学系
ＥＰ  アイポイント
Ｇ１  フィールドレンズ群（第１レンズ群）
Ｇ２  コンペンセーターレンズ群（第２レンズ群）
Ｇ３  バリエーターレンズ群（第３レンズ群）
Ｌ１  平凸レンズ（凸レンズ）
Ｌ２１  凹メニスカスレンズ（凹レンズ）
Ｌ２２  両凸レンズ（凸レンズ）
Ｌ２３  両凸レンズ（凸レンズ）
Ｌ２４  凹メニスカスレンズ（凹レンズ）
ＣＬ２  ダブレット（接合レンズ）
Ｌ３１  両凸レンズ（凸レンズ、凸の単レンズ）
Ｌ３２  両凸レンズ（凸レンズ）
Ｌ３３  両凹レンズ（凹レンズ）
ＣＬ３  ダブレット（接合レンズ）
ＬＯ１  凹メニスカスレンズ（凹レンズ）
ＬＯ２  両凸レンズ（凸レンズ）
ＬＯ３  平凸レンズ（凸レンズ、凸の単レンズ）
ＬＯ４  凸メニスカスレンズ（凸レンズ、凸の単レンズ）
ＣＬＯ  ダブレット（接合レンズ）
ＬＥ１  両凹レンズ（凹レンズ）
ＬＥ２  両凸レンズ（凸レンズ）
ＬＥ３  両凸レンズ（凸レンズ、凸の単レンズ）
ＣＬＥ  ダブレット（接合レンズ）
【図１】
2017078725.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017078725.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017078725.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017078725.tif 000009
【図８】
2017078725.tif 000010
【図９】
2017078725.tif 000011
【図１０】
2017078725.tif 000012
【図１１】
2017078725.tif 000013
【図１２】
2017078725.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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