JP2009036976A - 主焦点補正光学系及びそれを用いた反射望遠鏡 - Google Patents
主焦点補正光学系及びそれを用いた反射望遠鏡 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 色収差を良好に補正して、視野角の大きな反射望遠鏡を実現可能な主焦点補正光学系を提供すること。
【解決手段】 互いに分散の異なる一対のレンズＬ１５１，Ｌ１５２を含む複合レンズＬ１５を有し、その複合レンズＬ１５を光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成した反射望遠鏡の主焦点補正光学系１００であって、主鏡に近い方から２枚の単レンズＬ１１，Ｌ１２の一方を石英、他方を光学ガラスで構成する。
【選択図】 図２
【解決手段】 互いに分散の異なる一対のレンズＬ１５１，Ｌ１５２を含む複合レンズＬ１５を有し、その複合レンズＬ１５を光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成した反射望遠鏡の主焦点補正光学系１００であって、主鏡に近い方から２枚の単レンズＬ１１，Ｌ１２の一方を石英、他方を光学ガラスで構成する。
【選択図】 図２
Description
本発明は、反射望遠鏡の主鏡の収差補正のための主焦点補正光学系に関する。
天体観測において、天頂以外の観測では大気分散に起因して、星像に光の波長によるずれが生ずる。このような大気分散を補正する機能を備えた反射望遠鏡用の主焦点補正光学系が特許文献１に開示されている。
特許文献１では、互いに分散の異なる材料で構成された一対のレンズで構成された複合レンズを移動させることにより、大気分散の補正を行っている。これにより、レンズ系全体の小型化を達成しつつ、主鏡の収差と大気分散による色収差の双方を良好に補正している。
特許第３０５７９４６号公報
特許文献１の主焦点補正光学系を用いた反射望遠鏡の視野角は０．５°である。近年、望遠鏡の更なるサーベイ能力の向上が望まれており、そのために主焦点補正光学系の更なる広視野化が望まれている。
また、特許文献１に開示された主焦点補正光学系には、３〜５種類の光学ガラスが用いられている。しかしながら、視野角を３〜４倍に広げようとすると、主焦点補正光学系を構成する各レンズの径が大型化する。特に、主鏡に近い方から２枚の単レンズには大きな径を必要とする。このため、この２枚の単レンズには、製造上の問題から、光学ガラスではなく石英が選択されることが一般的であった。
発明者らの検討によると、この２枚の単レンズを両方とも石英にした場合には、可視域〜近赤外域における色収差が残存するため、十分な広視野化が困難であることが分かった。
本発明は、色収差を良好に補正して、従来に比して視野角の大きな反射望遠鏡を実現可能な主焦点補正光学系を提供することを目的とする。
本発明は、互いに分散の異なる一対のレンズを含む複合レンズを有し、その複合レンズを光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成した反射望遠鏡の主焦点補正光学系である。
このような主焦点補正光学系において、本発明の一例では、主鏡に近い方から２枚の単レンズの一方を石英、他方を光学ガラスで構成したことを特徴としている。
また、本発明の他の例では、複合レンズに含まれる一対のレンズの一方を、屈折率をｎｄ、アッベ数をνｄとするとき、
１．５３８≦ｎｄ≦１．５５８
４４．８≦νｄ≦４６．８
なる条件を満足する光学ガラスで構成したことを特徴としている。
１．５３８≦ｎｄ≦１．５５８
４４．８≦νｄ≦４６．８
なる条件を満足する光学ガラスで構成したことを特徴としている。
なお、屈折率ｎｄはｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率である。アッベ数νｄは以下によって定義される。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
但し、ｎｄ：ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
ｎＦ：Ｆ線（４８６．１ｎｍ）に対する屈折率
ｎＣ：Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
但し、ｎｄ：ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
ｎＦ：Ｆ線（４８６．１ｎｍ）に対する屈折率
ｎＣ：Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率
本発明によれば、従来よりも視野角の大きな反射望遠鏡が実現できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例１の反射望遠鏡の要部概略図である。
図１において、Ｍ１は主鏡、１００は主焦点補正光学系である。主鏡Ｍ１は、凹形状の回転双曲面である。主焦点補正光学系１００は、主鏡Ｍ１の焦点近傍に配置され、主鏡Ｍ１によって発生する収差を補正する。天体からの光束は、図中右方から主鏡Ｍ１に入射し、主鏡Ｍ１で反射したあとに主焦点補正光学系１００を介して結像する。
図２は、主焦点補正光学系１００の構成をより詳細に示す図である。主焦点補正光学系１００は、レンズＬ１１〜Ｌ１８を有している。Ｇは透過波長帯域を選択するためのフィルタを表すガラスブロックである。
主鏡Ｍ１に近い方から２枚の単レンズＬ１１，Ｌ１２は、いずれもφ５００ｍｍを超える有効径を有する非常に大きなレンズである。本発明の特徴の１つは、このレンズＬ１１，Ｌ１２を構成する材料を適切に設定したことにある。具体的には、一方のレンズＬ１１を石英で構成し、他方のレンズＬ１２を光学ガラスで構成している。このように、レンズＬ１１，Ｌ１２を構成する材料を工夫することで、色収差を良好に補正して、視野角の大きな反射望遠鏡を実現している。なお、レンズＬ１１，Ｌ１２共に屈折力（パワー）の符号は正である。
Ｌ１５は、大気分散を補正するための複合レンズである。不図示の移動機構で複合レンズＬ１５を光軸と直交する方向（図の矢印方向）に移動させることにより、大気分散による色ずれを補正する。なお、複合レンズＬ１５の移動方向は、光軸に対して直交する方向のみに限らず、光軸上の所定の点を中心として回動させても良い。すなわち、複合レンズＬ１５を光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成すれば、大気分散の補正は可能である。
複合レンズＬ１５は、屈折率が近く、互いに分散の異なる一対のレンズＬ１５１，Ｌ１５２を、僅かの空気層を隔てて近接配置して構成している。具体的には、レンズＬ１５１を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２である。レンズＬ１５２を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５４８１４、アッベ数νｄが４５．８である。
本実施例では、このように複合レンズＬ１５を構成するレンズＬ１５２を、
１．５３８≦ｎｄ≦１．５５８ （１）
４４．８≦νｄ≦４６．８ （２）
なる条件を満足する光学ガラスで構成している。
１．５３８≦ｎｄ≦１．５５８ （１）
４４．８≦νｄ≦４６．８ （２）
なる条件を満足する光学ガラスで構成している。
条件式（１），（２）を満足する光学ガラスでレンズＬ１５２を構成することにより、複合レンズＬ１５を光軸に対して直交する方向に移動させて大気分散の補正を行う場合に、必要な量の色収差を発生させることができる。
また、複合レンズＬ１５を構成するレンズＬ１５１を、
１．５０６≦ｎｄ≦１．５２６ （３）
６３．２≦νｄ≦６５．２ （４）
なる条件を満足する光学ガラスで構成している。
１．５０６≦ｎｄ≦１．５２６ （３）
６３．２≦νｄ≦６５．２ （４）
なる条件を満足する光学ガラスで構成している。
条件式（３），（４）を満足する光学ガラスでレンズＬ１５１を構成することにより、レンズＬ１５２で発生する単色収差を補正することができる。更に条件式（１），（２）を満足する光学ガラスで構成されたレンズＬ１５２と組み合わせることで、複合レンズＬ１５を光軸に対して直交する方向に移動させて大気分散の補正を行う場合に、必要な量の色収差を発生させている。
また、レンズＬ１５１は物体側（主鏡側）の面が平面、レンズＬ１５２は像面側のレンズ面が平面となっている。すなわち、複合レンズＬ１５の光入射面と光出射面は共に平面となっている。
これにより、複合レンズＬ１５を光軸に対して直交する方向に移動させたときの単色収差の変化を小さく保っている。
次に、表１に実施例１の数値データを示す。表中、Ｒは曲率半径、ｄは面間隔を表す。レンズ材料には、石英と２種類の光学ガラスを用いている。詳細には、石英は屈折率ｎｄが１．４５８４６、アッベ数νｄが６７．８、光学ガラスＡは屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２、光学ガラスＢは屈折率ｎｄが１．５４８１４、アッベ数νｄが４５．８である。
表中、大気分散補正用の複合レンズＬ１５には、ＡＤＣ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒの意）と記している。
非球面形状は、光軸方向にｚ軸、光軸と垂直方向にｈ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ〜Ｇを４次〜１６次の非球面係数としたとき
なる式で表わしている。
また、ｆは主鏡と主焦点補正光学系の合成焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角、２ωは全画角（視野角）を表す。
（表１）
f = 19958.9 FNO = 2.43 2ω= 1.9°
面番号 有効径 Ｒ d 材料
1 8200.0 30000.000（非球面） 13335.002 （主鏡）
2 970.0 1092.370 79.115 石英
3 970.0 1471.448（非球面） 100.000
4 879.5 814.514 94.096 光学ガラスB
5 850.5 1211.660（非球面） 265.290
6 705.9 14987.577（非球面） 45.000 光学ガラスB
7 636.1 544.594 172.391
8 635.7 -1037.525 40.000 光学ガラスA
9 648.9 -2624.444（非球面） 100.000
10 664.9 ∞ 40.000 光学ガラスA （ADC）
11 673.3 1000.000 3.000
12 675.0 1000.000 100.000 光学ガラスB （ADC）
13 677.9 ∞ 400.299
14 712.1 -1076.827（非球面） 50.000 石英
15 750.5 -2289.929 30.000
16 828.8 690.734（非球面） 197.447 石英
17 826.6 -2341.440 187.738
18 771.4 ∞ 10.000 光学ガラスA （フィルタ）
19 769.8 ∞ 50.000
20 759.1 -2748.545（非球面） 109.884 石英
21 751.3 -959.790 10.000
（非球面）
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
1 -1.00835 0.00000 0.00000 0.00000
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
3 -3.22896 6.6052E-11 -1.1048E-16 1.0281E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-8.8648E-27 3.5872E-32 -6.5041E-38 3.7813E-44
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
5 -0.95945 1.7788E-11 6.1297E-18 -3.0669E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
3.6607E-26 -1.9341E-31 4.3481E-37 -2.6201E-43
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
6 0.00000 1.1843E-10 -4.2951E-16 -4.3113E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.5894E-25 -1.6823E-30 7.6776E-36 -1.1866E-41
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
9 0.00000 -3.3629E-10 -5.6891E-16 2.1443E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
6.9908E-26 -5.1635E-31 -1.5727E-36 2.3225E-41
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
14 0.00000 -7.7726E-10 -3.0771E-15 1.2786E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.1774E-25 1.7348E-30 -1.3055E-35 3.8106E-41
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
16 0.00000 -4.7809E-10 1.0608E-15 -1.5397E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
8.3166E-26 -5.6815E-31 2.3582E-36 -4.6811E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
20 0.00000 2.2644E-09 -1.8848E-14 1.2763E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.2070E-24 1.0334E-29 -4.4522E-35 7.4863E-41
f = 19958.9 FNO = 2.43 2ω= 1.9°
面番号 有効径 Ｒ d 材料
1 8200.0 30000.000（非球面） 13335.002 （主鏡）
2 970.0 1092.370 79.115 石英
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15 750.5 -2289.929 30.000
16 828.8 690.734（非球面） 197.447 石英
17 826.6 -2341.440 187.738
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19 769.8 ∞ 50.000
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（非球面）
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
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上記数値データから明らかなように、本実施例の主焦点補正光学系は、レンズＬ１５２以外にも、上述の条件式（１），（２）を満足する光学ガラスで構成されたレンズを含んでいる。具体的には、レンズＬ１２，Ｌ１３をこの材料で構成している。これにより、複合レンズＬ１５を光軸に対して直交する方向に移動させない場合に複合レンズＬ１５に残存する色収差を良好に補正できる。
また、本実施例の主焦点補正光学系は、レンズＬ１５１以外にも、上述の条件式（３），（４）を満足する光学ガラスで構成されたレンズを含んでいる。具体的には、レンズＬ１４をこの材料で構成している。これにより、複合レンズＬ１５を光軸に対して直交する方向に移動させない場合に複合レンズＬ１５に残存する色収差を良好に補正できる。
図３，４は、実施例１の反射望遠鏡の収差図である。図３が縦収差図であり、図４が横収差図である。収差図から明らかなように、本実施例の主焦点補正光学系を反射望遠鏡に用いることによって、１．９度の視野角全域にわたって良好な結像性能を有する。
図５は、実施例２の主焦点補正光学系の構成を示す図である。同図における主焦点補正光学系２００は、図１の実施例１の主焦点補正光学系１００と同様に主鏡の焦点位置の近くに配置される。
図５において、主焦点補正光学系２００は、レンズＬ２１〜Ｌ２８を有している。Ｇは透過波長帯域を選択するためのフィルタを表すガラスブロックである。
主鏡Ｍ１に近い方から２枚のレンズＬ２１，Ｌ２２は、実施例１と同様に、いずれもφ５００ｍｍを超える有効径を有する。本実施例では、レンズＬ２１を光学ガラスで構成し、レンズＬ２２を石英で構成している。このように、本実施例でも主鏡Ｍ１に近い方から２枚のレンズの材料を工夫することで、色収差を良好に補正して、視野角の大きな反射望遠鏡を実現している。レンズＬ２１，Ｌ２２共に屈折力（パワー）の符号は正である。
Ｌ２５は、大気分散を補正するための複合レンズであり、光軸と直交する方向に移動可能である。複合レンズＬ２５は、屈折率が近く、互いに分散の異なる一対のレンズＬ２５１，Ｌ２５２を、僅かの空気間隔を隔てて配置して構成している。具体的には、レンズＬ２５１を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２である。レンズＬ２５２を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５４８１４、アッベ数νｄが４５．８である。
このように本実施例のレンズＬ２５２も、実施例１と同様に、条件式（１），（２）を満足する材料で構成されている。これによって、実施例１と同様の効果を得ている。
レンズＬ２５１も、実施例１と同様に、条件式（３），（４）を満足する材料で構成されている。これによって、実施例１と同様の効果を得ている。
また、レンズＬ２５１は物体側（主鏡側）の面が平面、レンズＬ２５２は像面側のレンズ面が平面となっている。すなわち、複合レンズＬ２５の光入射面と光出射面は共に平面となっている。
次に、表２に実施例２の数値データを示す。記号の意味は実施例１と同様である。レンズ材料は石英と２種類の光学ガラスである。詳細には、石英は屈折率ｎｄが１．４５８４６、アッベ数νｄが６７．８、光学ガラスＡは屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２、光学ガラスＢは屈折率ｎｄが１．５４８１４、アッベ数νｄが４５．８である。
（表２）
f = 19524.8 FNO = 2.38 2ω= 1.9°
面番号 有効径 Ｒ d 材料
1 8200.0 30000.000（非球面） 13335.002 （主鏡）
2 970.0 1833.240 72.260 光学ガラスB
3 970.0 3367.768（非球面） 10.000
4 892.5 679.598 93.106 石英
5 860.6 824.106（非球面） 329.604
6 710.4 73720.599（非球面） 45.000 光学ガラスB
7 655.9 730.893 182.334
8 646.9 -1035.164 40.000 光学ガラスA
9 655.6 -4281.669（非球面） 10.000
10 657.9 ∞ 40.000 光学ガラスA （ADC）
11 664.3 1000.000 3.000
12 665.9 1000.000 100.000 光学ガラスB （ADC）
13 668.1 ∞ 500.000
14 702.0 -1486.270（非球面） 73.254 石英
15 745.6 -4682.392 10.000
16 807.0 727.104（非球面） 201.105 石英
17 806.1 -1731.620 176.269
18 748.7 ∞ 10.000 光学ガラスA （フィルタ）
19 747.0 ∞ 50.000
20 743.2 -1243.666（非球面） 111.380 石英
21 736.3 -824.163 10.000
（非球面）
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
1 -1.00835 0.00000 0.00000 0.00000
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
3 -15.02165 2.1808E-11 1.3009E-16 -1.4478E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-4.8157E-27 3.3280E-32 -8.6566E-38 7.9762E-44
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
5 -0.73222 7.4816E-11 -4.3973E-16 -1.7855E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
2.8523E-26 -1.7469E-31 3.7468E-37 -1.2026E-43
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
6 0.00000 9.5582E-11 -2.7429E-16 -1.7607E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.0935E-25 -1.1671E-30 5.0868E-36 -6.4398E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
9 0.00000 -1.3795E-10 4.1569E-16 5.4029E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
3.6686E-26 -3.8061E-31 -6.8045E-37 1.6815E-41
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
14 0.00000 -1.8943E-09 7.7835E-15 -6.2111E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
8.9982E-26 3.0721E-30 -2.7670E-35 7.7861E-41
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
16 0.00000 4.9017E-10 -9.4345E-15 6.2787E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-3.1845E-25 5.4220E-31 1.5115E-36 -6.8053E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
20 0.00000 2.8218E-09 -4.0460E-14 5.1195E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-4.9045E-24 3.2607E-29 -1.2290E-34 1.9533E-40
f = 19524.8 FNO = 2.38 2ω= 1.9°
面番号 有効径 Ｒ d 材料
1 8200.0 30000.000（非球面） 13335.002 （主鏡）
2 970.0 1833.240 72.260 光学ガラスB
3 970.0 3367.768（非球面） 10.000
4 892.5 679.598 93.106 石英
5 860.6 824.106（非球面） 329.604
6 710.4 73720.599（非球面） 45.000 光学ガラスB
7 655.9 730.893 182.334
8 646.9 -1035.164 40.000 光学ガラスA
9 655.6 -4281.669（非球面） 10.000
10 657.9 ∞ 40.000 光学ガラスA （ADC）
11 664.3 1000.000 3.000
12 665.9 1000.000 100.000 光学ガラスB （ADC）
13 668.1 ∞ 500.000
14 702.0 -1486.270（非球面） 73.254 石英
15 745.6 -4682.392 10.000
16 807.0 727.104（非球面） 201.105 石英
17 806.1 -1731.620 176.269
18 748.7 ∞ 10.000 光学ガラスA （フィルタ）
19 747.0 ∞ 50.000
20 743.2 -1243.666（非球面） 111.380 石英
21 736.3 -824.163 10.000
（非球面）
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
1 -1.00835 0.00000 0.00000 0.00000
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
3 -15.02165 2.1808E-11 1.3009E-16 -1.4478E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-4.8157E-27 3.3280E-32 -8.6566E-38 7.9762E-44
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
5 -0.73222 7.4816E-11 -4.3973E-16 -1.7855E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
2.8523E-26 -1.7469E-31 3.7468E-37 -1.2026E-43
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
6 0.00000 9.5582E-11 -2.7429E-16 -1.7607E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.0935E-25 -1.1671E-30 5.0868E-36 -6.4398E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
9 0.00000 -1.3795E-10 4.1569E-16 5.4029E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
3.6686E-26 -3.8061E-31 -6.8045E-37 1.6815E-41
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
14 0.00000 -1.8943E-09 7.7835E-15 -6.2111E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
8.9982E-26 3.0721E-30 -2.7670E-35 7.7861E-41
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
16 0.00000 4.9017E-10 -9.4345E-15 6.2787E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-3.1845E-25 5.4220E-31 1.5115E-36 -6.8053E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
20 0.00000 2.8218E-09 -4.0460E-14 5.1195E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-4.9045E-24 3.2607E-29 -1.2290E-34 1.9533E-40
上記数値データから明らかなように、本実施例の主焦点補正光学系は、レンズＬ２５２以外にも、上述の条件式（１），（２）を満足する光学ガラスで構成されたレンズを含んでいる。具体的には、レンズＬ２１，Ｌ２３をこの材料で構成している。これにより、実施例１と同様の効果を得ている。
また、本実施例の主焦点補正光学系は、レンズＬ２５１以外にも、上述の条件式（３），（４）を満足する光学ガラスで構成されたレンズを含んでいる。具体的には、レンズＬ２４をこの材料で構成している。これにより、実施例１と同様の効果を得ている。
図６，７は、実施例２の反射望遠鏡の収差図である。図６が縦収差図であり、図７が横収差図である。収差図から明らかなように、本実施例の主焦点補正光学系を反射望遠鏡に用いることによって、１．９度の視野角全域にわたって良好な結像性能を有する。
図８は、実施例３の主焦点補正光学系の構成を示す図である。同図における主焦点補正光学系３００は、図１の実施例１の主焦点補正光学系１００と同様に主鏡の焦点位置の近くに配置される。
図８において、主焦点補正光学系３００は、レンズＬ３１〜Ｌ３８を有している。Ｇは透過波長帯域を選択するためのフィルタを表すガラスブロックである。
主鏡Ｍ１に近い方から２枚のレンズＬ３１，Ｌ３２は、実施例１と同様に、いずれもφ５００ｍｍを超える有効径を有する。本実施例では、レンズＬ３１を光学ガラスで構成し、レンズＬ３２を石英で構成している。このように、本実施例でも主鏡Ｍ１に近い方から２枚のレンズの材料を工夫することで、色収差を良好に補正して、視野角の大きな反射望遠鏡を実現している。レンズＬ３１の屈折力の符号は正であり、レンズＬ３２は屈折力の符号は負である。
Ｌ３５は、大気分散を補正するための複合レンズであり、光軸と直交する方向に移動可能である。複合レンズＬ３５は、屈折率が近く、互いに分散の異なる一対のレンズＬ３５１，Ｌ３５２を、僅かの空気間隔を隔てて配置して構成している。具体的には、レンズＬ３５１を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２である。レンズＬ３５２を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５４８１４、アッベ数νｄが４５．８である。
このように本実施例のレンズＬ３５２も、実施例１と同様に、条件式（１），（２）を満足する材料で構成されている。これによって、実施例１と同様の効果を得ている。
レンズＬ３５１も、実施例１と同様に、条件式（３），（４）を満足する材料で構成されている。これによって、実施例１と同様の効果を得ている。
また、レンズＬ３５１は物体側（主鏡側）の面が平面、レンズＬ３５２は像面側のレンズ面が平面となっている。すなわち、複合レンズＬ３５の光入射面と光出射面は共に平面となっている。
表３に実施例３の数値データを示す。記号の意味は実施例１と同様である。レンズ材料は石英と２種類の光学ガラスである。詳細には、石英は屈折率ｎｄが１．４５８４６、アッベ数νｄが６７．８、光学ガラスＡは屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２、光学ガラスＢは屈折率ｎｄが１．５４８１４、アッベ数νｄが４５．８である。
（表３）
f = 19403.6 FNO = 2.37 2ω= 1.9°
面番号 有効径 Ｒ d 材料
1 8200.0 30000.000（非球面） 13335.002 （主鏡）
2 970.0 873.348 157.175 光学ガラスA
3 970.0 3333.244（非球面） 158.480
4 840.5 -13212.913 50.000 石英
5 761.7 791.282（非球面） 407.404
6 649.3 -1754.228（非球面） 45.000 光学ガラスB
7 635.2 1578.997 200.000
8 637.3 -1848.843 40.000 光学ガラスA
9 646.9 -18294.701（非球面） 17.370
10 650.3 ∞ 40.000 光学ガラスA （ADC）
11 672.4 1000.000 3.000
12 675.2 1000.000 100.000 光学ガラスB （ADC）
13 683.6 ∞ 177.657
14 727.9 -6814.108（非球面） 72.001 石英
15 759.4 -2478.171 10.000
16 820.0 965.597（非球面） 202.733 石英
17 820.1 -1423.173 177.305
18 753.8 ∞ 10.000 光学ガラスA （フィルタ）
19 751.9 ∞ 50.000
20 746.7 -1313.138（非球面） 114.188 石英
21 737.5 -839.091 10.000
（非球面）
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
1 -1.00835 0.00000 0.00000 0.00000
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
3 -54.66745 1.1374E-10 -4.4860E-16 1.5269E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-5.6784E-27 1.7056E-32 -2.9347E-38 1.9993E-44
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
5 -0.98376 -1.8468E-11 -3.7934E-16 -2.5415E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.7136E-26 -7.6661E-32 -5.9696E-38 7.0824E-43
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
6 0.00000 2.6517E-10 -2.3391E-16 -7.4009E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
2.0264E-25 -1.9829E-30 7.6322E-36 -7.1631E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
9 0.00000 6.7928E-10 1.2811E-15 2.3516E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
7.8333E-26 1.5698E-30 -2.5409E-35 1.0393E-40
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
14 0.00000 -2.7301E-09 1.4387E-14 -7.8855E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.6854E-25 3.1944E-30 -2.9090E-35 7.8285E-41
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
16 0.00000 1.7980E-09 -1.5000E-14 7.6734E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-2.8399E-25 3.6952E-32 3.6417E-36 -9.9395E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
20 0.00000 2.8607E-09 -3.6761E-14 4.3135E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-4.2651E-24 3.1025E-29 -1.2624E-34 2.1112E-40
f = 19403.6 FNO = 2.37 2ω= 1.9°
面番号 有効径 Ｒ d 材料
1 8200.0 30000.000（非球面） 13335.002 （主鏡）
2 970.0 873.348 157.175 光学ガラスA
3 970.0 3333.244（非球面） 158.480
4 840.5 -13212.913 50.000 石英
5 761.7 791.282（非球面） 407.404
6 649.3 -1754.228（非球面） 45.000 光学ガラスB
7 635.2 1578.997 200.000
8 637.3 -1848.843 40.000 光学ガラスA
9 646.9 -18294.701（非球面） 17.370
10 650.3 ∞ 40.000 光学ガラスA （ADC）
11 672.4 1000.000 3.000
12 675.2 1000.000 100.000 光学ガラスB （ADC）
13 683.6 ∞ 177.657
14 727.9 -6814.108（非球面） 72.001 石英
15 759.4 -2478.171 10.000
16 820.0 965.597（非球面） 202.733 石英
17 820.1 -1423.173 177.305
18 753.8 ∞ 10.000 光学ガラスA （フィルタ）
19 751.9 ∞ 50.000
20 746.7 -1313.138（非球面） 114.188 石英
21 737.5 -839.091 10.000
（非球面）
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
1 -1.00835 0.00000 0.00000 0.00000
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
3 -54.66745 1.1374E-10 -4.4860E-16 1.5269E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-5.6784E-27 1.7056E-32 -2.9347E-38 1.9993E-44
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
5 -0.98376 -1.8468E-11 -3.7934E-16 -2.5415E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.7136E-26 -7.6661E-32 -5.9696E-38 7.0824E-43
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
6 0.00000 2.6517E-10 -2.3391E-16 -7.4009E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
2.0264E-25 -1.9829E-30 7.6322E-36 -7.1631E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
9 0.00000 6.7928E-10 1.2811E-15 2.3516E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
7.8333E-26 1.5698E-30 -2.5409E-35 1.0393E-40
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
14 0.00000 -2.7301E-09 1.4387E-14 -7.8855E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.6854E-25 3.1944E-30 -2.9090E-35 7.8285E-41
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
16 0.00000 1.7980E-09 -1.5000E-14 7.6734E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-2.8399E-25 3.6952E-32 3.6417E-36 -9.9395E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
20 0.00000 2.8607E-09 -3.6761E-14 4.3135E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-4.2651E-24 3.1025E-29 -1.2624E-34 2.1112E-40
上記数値データから明らかなように、本実施例の主焦点補正光学系は、レンズＬ３５２以外にも、上述の条件式（１），（２）を満足する光学ガラスで構成されたレンズを含んでいる。具体的には、レンズＬ３３をこの材料で構成している。これにより、実施例１と同様の効果を得ている。
また、本実施例の主焦点補正光学系は、レンズＬ３５１以外にも、上述の条件式（３），（４）を満足する光学ガラスで構成されたレンズを含んでいる。具体的には、レンズＬ３１，Ｌ３４をこの材料で構成している。これにより、実施例１と同様の効果を得ている。
図９，１０は、実施例３の反射望遠鏡の収差図である。図９が縦収差図であり、図１０が横収差図である。収差図から明らかなように、本実施例の主焦点補正光学系を反射望遠鏡に用いることによって、１．９度の視野角全域にわたって良好な結像性能を有する。
以上述べた実施例１〜３では、視野角１．９°の例について説明したが、視野角はこの値に限らず実施可能である。例えば、視野角が１．５°や２°など、他の視野角についても本発明を適用することができる。
また、実施例１〜３においては、光学ガラスとしては、光学ガラスＡ（屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２）と光学ガラスＢ（屈折率ｎｄが１．５４８１４、アッベ数νｄが４５．８）を用いているが、それらに限定されない。複合レンズを構成する２枚の光学ガラスは屈折率が近く、分散が異なる光学ガラスであれば適用可能である。その他のレンズについても実施例に示したガラス以外の光学ガラスを適用することが可能である。
また、上記の実施例においては、複合レンズとして、両端面が平面の複合レンズを用いて光軸に対して直交する方向に複合レンズを移動させて大気分散を補正する例を示した。しかし、これ以外の方式の複合レンズを用いても良い。例えば、特許文献１に記載されているように、両端面が同心球面形状である複合レンズを用いて、その曲率中心を中心として複合レンズを回転させて大気分散を補正する方式を用いてもよい。
Ｍ１ 主鏡
１００，２００，３００ 主焦点補正光学系
Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１ 第１レンズ
Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２ 第２レンズ
Ｌ１５，Ｌ２５，Ｌ３５ 複合レンズ
Ｌ１５１，Ｌ２５１，Ｌ３５１ 複合レンズを構成する第１レンズ
Ｌ１５２，Ｌ２５２，Ｌ３５２ 複合レンズを構成する第２レンズ
Ｇ フィルタ
１００，２００，３００ 主焦点補正光学系
Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１ 第１レンズ
Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２ 第２レンズ
Ｌ１５，Ｌ２５，Ｌ３５ 複合レンズ
Ｌ１５１，Ｌ２５１，Ｌ３５１ 複合レンズを構成する第１レンズ
Ｌ１５２，Ｌ２５２，Ｌ３５２ 複合レンズを構成する第２レンズ
Ｇ フィルタ
Claims (9)
- 互いに分散の異なる一対のレンズを含む複合レンズを有し、該複合レンズを光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成した反射望遠鏡の主焦点補正光学系において、主鏡に近い方から２枚の単レンズの一方を石英、他方を光学ガラスで構成したことを特徴とする主焦点補正光学系。
- 前記２枚の単レンズは、いずれも正の屈折力を有することを特徴とする請求項１の主焦点補正光学系。
- 互いに分散の異なる一対のレンズを含む複合レンズを有し、該複合レンズを光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成した反射望遠鏡の主焦点補正光学系において、
前記複合レンズを構成する一対のレンズのうち一方を、屈折率をｎｄ、アッベ数をνｄとするとき、
１．５３８≦ｎｄ≦１．５５８
４４．８≦νｄ≦４６．８
なる条件を満足する光学ガラスで構成したことを特徴とする主焦点補正光学系。 - 前記複合レンズを構成する一対のレンズのうち他方を、
１．５０６≦ｎｄ≦１．５２６
６３．２≦νｄ≦６５．２
なる条件を満足する光学ガラスで構成したことを特徴とする請求項３の主焦点補正光学系。 - 前記複合レンズを構成する一対のレンズのうちの一方のレンズ以外に
１．５３８≦ｎｄ≦１．５５８
４４．８≦νｄ≦４６．８
なる条件を満足する光学ガラスで構成されたレンズを含むことを特徴とする請求項３又は４の主焦点補正光学系。 - 前記複合レンズを構成する一対のレンズのうちの他方のレンズ以外に
１．５０６≦ｎｄ≦１．５２６
６３．２≦νｄ≦６５．２
なる条件を満足する光学ガラスで構成されたレンズを含むことを特徴とする請求項３〜５いずれかの主焦点補正光学系。 - 前記複合レンズは、前記一対のレンズを空気層を介して近接配置して構成することを特徴とする請求項１〜６いずれかの主焦点補正光学系。
- 前記複合レンズの光入射面と光出射面を平面で構成することを特徴とする請求項１〜７いずれかの主焦点補正光学系。
- 主鏡と、請求項１〜８いずれかの主焦点補正光学系を有することを特徴とする反射望遠鏡。
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2007
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