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技術 カセグレン望遠鏡および望遠レンズ

出願人 株式会社清原光学
発明者 清原元輔成相恭二清原耕輔
出願日 2014年8月1日 (5年10ヶ月経過) 出願番号 2014-157837
公開日 2016年3月17日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2016-035499
状態 特許登録済
技術分野 望遠鏡 レンズ系
主要キーワード 宇宙望遠鏡 主焦点 クラシカル 双曲面鏡 像面収差 カセグレン 双曲面 レンズ間距離
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年3月17日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

従来のクラシカルカセグレン望遠鏡において、補正光学系として、数枚のレンズ主鏡近傍に設置した場合、収差が出ず、しかも、望遠鏡の長さL=(1/2)×口径D等のように、望遠鏡の長さを短くすることができるカセグレン望遠鏡を提供することを目的とする。

解決手段

本発明のカセグレン望遠鏡は、カセグレン光学系において、同一硝材で構成されている3枚のレンズを、収差を補正する補正光学系として有することを特徴とする。

概要

背景

従来のクラシカルカセグレン望遠鏡は、主鏡光軸上前方に、双曲面凸面鏡である副鏡を対向させ、主鏡の中央開口から鏡面裏側に光束を取り出して接眼レンズに導く望遠鏡である(たとえば、特許文献1参照)。

つまり、従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、主鏡は放物面鏡であり、副鏡は双曲面鏡である。主鏡がその焦点面に作る像の位置を、双曲面の1つの焦点と一致させると、双曲面はもう一つの焦点に像を結ぶ。このようにすると、球面収差は消え、像中心からの距離に比例する収差であるコマ収差視野を決める。

概要

従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、補正光学系として、数枚のレンズを主鏡近傍に設置した場合、収差が出ず、しかも、望遠鏡の長さL=(1/2)×口径D等のように、望遠鏡の長さを短くすることができるカセグレン望遠鏡を提供することを目的とする。本発明のカセグレン望遠鏡は、カセグレン光学系において、同一硝材で構成されている3枚のレンズを、収差を補正する補正光学系として有することを特徴とする。

目的

本発明は、上記従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、補正光学系として、数枚のレンズを主鏡近傍に設置した場合、収差が出ず、しかも、望遠鏡の長さL=(1/2)×口径D等のように、望遠鏡の長さを短くすることができるカセグレン望遠鏡を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

カセグレン光学系において、同一硝材で構成されている3枚のレンズを、収差補正する補正光学系として、主鏡近傍に有することを特徴とするカセグレン望遠鏡

請求項2

カセグレン光学系において、同一硝材で構成されている3枚のレンズを、収差を補正する補正光学系として、主鏡近傍に有することを特徴とする望遠レンズ

請求項3

クストフ光学系において、メニスカスレンズの硝材と同一の硝材で構成されている2枚のレンズを、収差を補正する補正光学系として、主鏡近傍に有することを特徴とするマクストフ望遠鏡。

請求項4

マクストフ光学系において、メニスカスレンズの硝材と同一の硝材で構成されている2枚のレンズを、収差を補正する補正光学系として、主鏡近傍に有することを特徴とする望遠レンズ。

技術分野

0001

本発明は、カセグレン望遠鏡および望遠レンズに関する。

背景技術

0002

従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡は、主鏡光軸上前方に、双曲面凸面鏡である副鏡を対向させ、主鏡の中央開口から鏡面裏側に光束を取り出して接眼レンズに導く望遠鏡である(たとえば、特許文献1参照)。

0003

つまり、従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、主鏡は放物面鏡であり、副鏡は双曲面鏡である。主鏡がその焦点面に作る像の位置を、双曲面の1つの焦点と一致させると、双曲面はもう一つの焦点に像を結ぶ。このようにすると、球面収差は消え、像中心からの距離に比例する収差であるコマ収差視野を決める。

先行技術

0004

特開2003−130955

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、上記従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、カセグレン望遠鏡の口径Dに対して望遠鏡の長さLは、2×口径D程度の長さから、3×口径D程度の長さである。つまり、望遠鏡の長さは、望遠鏡の口径Dの2〜3倍の長さである。

0006

上記従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、望遠鏡の長さLを短くし、つまり望遠鏡の長さL=口径Dとか、L=(1/1.5)×口径Dにすると、球面収差、コマ収差が出て、これらの収差を補正しきれない。

0007

上記従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、望遠鏡の長さL≧口径Dとし、球面収差、コマ収差を補正する場合、収差を補正する補正光学系として、数枚のレンズを主鏡近傍に設置している。そして、上記数枚のレンズのそれぞれには、互いに異なる硝材を使用し、つまり、レンズ毎に異なる硝材を使用することによって、球面収差、コマ収差、アス収差(非点収差)、像面収差を補正している。

0008

しかし、このように、数枚のレンズに互いに異なる硝材を使用して、球面収差、コマ収差、アス収差(非点収差)、像面収差を補正すると、望遠鏡の長さLに変化が出て、望遠鏡の長さLを、(1/2)×口径D等のように短くすることができないという問題がある。

0009

つまり、上記従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、補正光学系として、数枚のレンズを主鏡近傍に設置し、この数枚のレンズに互いに異なる硝材を使用すると、望遠鏡の長さL=(1/2)×口径D等のように、望遠鏡の長さを短くすることができる。

0010

ところで、従来のリッチー・クレティエン望遠鏡において、主鏡、副鏡は、ともに双曲面鏡である。主鏡単体で作る像は、球面収差を持っているので、主鏡だけで使われることはない。主焦点で用いる場合は、補正光学系が必要である。

0011

主鏡がその焦点面に作る像の位置を双曲面の1つの焦点と一致させると、双曲面はもう一つの焦点に像を結ぶ。球面収差とコマ収差の係数が消えるように、2つの鏡の円錐定数を選べば、広い視野を得ることができる。このようにした場合、視野の大きさを決めるのは像中心からの距離の2乗に比例する収差である非点収差と像面湾曲である。

0012

すなわち、従来のリッチー・クレティエン望遠鏡は、従来のカセグレン望遠鏡が持っている軸外の収差を少なくするという問題を解決することができる。しかし、従来のリッチー・クレティエン望遠鏡は、望遠鏡の長さL=(1/2)×口径D等のように、望遠鏡の長さを短くすることができないという問題がある。

0013

本発明は、上記従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、補正光学系として、数枚のレンズを主鏡近傍に設置した場合、収差が出ず、しかも、望遠鏡の長さL=(1/2)×口径D等のように、望遠鏡の長さを短くすることができるカセグレン望遠鏡を提供することを目的とする。

0014

また、望遠レンズについても、上記従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、補正光学系として、数枚のレンズを主鏡近傍に設置し、この数枚のレンズに互いに異なる硝材を使用しても、望遠レンズの長さL=(1/2)×口径D等のように、望遠レンズの長さを短くすることができないという問題がある。

0015

本発明は、上記従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、補正光学系として、数枚のレンズを主鏡近傍に設置した場合、収差が出ず、しかも、望遠レンズの長さL=(1/2)×口径D等のように、望遠レンズの長さを短くすることができるカセグレン望遠レンズ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

0016

本発明のカセグレン望遠鏡は、カセグレン光学系において、同一硝材で構成されている3枚のレンズを、収差を補正する補正光学系として有することを特徴とする。

発明の効果

0017

本発明によれば、従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、補正光学系として、数枚のレンズを主鏡近傍に設置した場合、収差が出ず、しかも、望遠鏡の長さL=(1/2)×口径D等のように、望遠鏡の長さを短くすることができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0018

本発明の実施例1であるカセグレン望遠鏡100を示す図である。
カセグレン望遠鏡100を構成する3枚のレンズL1、L2、L3を示す図である。
本発明の実施例2であるマクストフ望遠鏡200を示す図である。

0019

発明を実施するための形態は、以下の実施例である。

0020

図1は、本発明の実施例1であるカセグレン望遠鏡100を示す図である。

0021

カセグレン望遠鏡100は、宇宙望遠鏡に使用でき、主鏡10と、副鏡20と、3枚のレンズL1、L2、L3とを有する。

0022

図2は、カセグレン望遠鏡100を構成する3枚のレンズL1、L2、L3の例を示す図である。

0023

主鏡10は、凹面鏡であり、その中央に開口11を有する。主鏡10の凹面は、副鏡20の凸面に対向している。また、主鏡10の凹面は、放物面であり、副鏡20の凸面は、双曲面である。

0024

3枚のレンズL1、L2、L3は、互いに同一硝材で構成されている。この3枚のレンズL1、L2、L3は、収差を補正する補正光学系として設けられている。また、3枚のレンズL1、L2、L3は、主鏡10の光軸上であって、主鏡10の開口11またはその近傍に設けられている。

0025

つまり、カセグレン望遠鏡100は、主鏡10の光軸上前方に、双曲面の凸面鏡である副鏡20を対向させ、主鏡10の中央開口11から鏡面裏側に光束を取り出して接眼レンズ(図示しない)に導く。

0026

同一硝材のレンズを3枚使用すれば、面の曲率半径が6つと、レンズ間距離2つを変数として使うことができる。設計では、合成焦点距離の値を指定し、また軸上色収差倍率色収差、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲の6つの収差が0になった。

0027

すなわち、合成焦点距離の値と、軸上色収差、倍率色収差、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲の6つの収差とで、条件が7つある。そして、同一硝材のレンズを3枚使用することによる6つの面の曲率半径と、2つのレンズ間距離とで、8つの変数がある。このように、7つの条件について、8つの変数があるので、自由度1で解を求めることができる。

0028

実施例1によれば、従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、補正光学系として、数枚のレンズを主鏡近傍に設置した場合、収差が出ず、しかも、望遠鏡の長さL=(1/2)×口径D等のように、望遠鏡の長さを短くすることができる。望遠鏡の長さLは、たとえば、20cm以下であり、口径Dは、たとえば、25cm以上である。

0029

ところで、カセグレン望遠鏡の全長が短く、また焦点距離が長く、しかも収差が補正されている光学系は公知である。そして、この公知のカセグレン望遠鏡では、光学レンズに何種類ものガラス材料を使用している。しかし、上記実施例のように、硝材を1種類とするカセグレン望遠鏡は存在していない。

0030

つまり、実施例1の特徴は、光学系の全長Lが口径Dよりも短い点であり、また、焦点距離が、口径Dの×7であり、大変長い点であり、しかも、光学収差(球面、色、非点、コマ)がない点であり、そして、レンズの硝材が1種類である点である。

0031

一方、宇宙望遠鏡をロケット宇宙運ぶときに、望遠鏡に割り当てられるロケット内のスペースが狭いが、上記実施例は、望遠鏡の長さLが短いので、スペース的に有利である。また、上記実施例は、焦点距離が長い割には、望遠鏡の長さLが短いので、望遠鏡の筐体を短くすることができ、短くなった筐体に対応する重量を減らすことができ、したがって望遠鏡の軽量化に役立つ。

0032

実施例1は、カセグレン望遠鏡であるが、これを望遠レンズに応用することができる。つまり、実施例2は、スチルカメラビデオカメラ等に、実施例1であるカセグレン望遠鏡100の主要部を装着した望遠レンズである。

0033

実施例2の望遠レンズにおいても、実施例1と同様に、収差が出ず、しかも、望遠レンズの長さを短くすることができる。

0034

図3は、本発明の実施例3であるマクストフ望遠鏡200を示す図である。

0035

マクストフ望遠鏡200は、カセグレン望遠鏡100において、3枚のレンズL1、L2、L3のうちの1枚のレンズ、たとえばレンズL3の補正機能を、メニスカスレンズ30に持たせた望遠鏡である。

0036

つまり、マクストフ望遠鏡200は、宇宙望遠鏡に使用でき、メニスカスレンズ30と、主鏡10と、副鏡20と、2枚のレンズL1、L2とを有する。

0037

主鏡10は、凹面鏡であり、その中央に開口11を有する。主鏡10の凹面は、副鏡20の凸面に対向している。また、主鏡10の凹面は、放物面であり、副鏡20の凸面は、双曲面である。

0038

2枚のレンズL1、L2は、互いに同一硝材で構成され、しかも、メニスカスレンズ30の硝材と同一の硝材で構成されている。このメニスカスレンズ30と2枚のレンズL1、L2は、収差を補正する補正光学系として設けられている。また、2枚のレンズL1、L2は、主鏡10の光軸上であって、主鏡10の開口11またはその近傍に設けられている。

実施例

0039

なお、上記各実施例は、宇宙望遠鏡であるが、宇宙望遠鏡以外の望遠鏡に、上記各実施例を適用することができる。

0040

100…カセグレン望遠鏡、
10…主鏡、
11…開口、
20…副鏡、
L1、L2、L3…同一硝材で構成されている3枚のレンズ、
200…マクストフ望遠鏡、
30…メニスカスレンズ。

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