JP2014174310A - 主焦点補正光学系及びそれを用いた反射望遠鏡 - Google Patents
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Abstract
【課題】大気分散補正に伴って発生する色収差とコマ収差をバランス良く小さくすることで、大きな視野角でも良好な結像性能を得ることができる主焦点補正光学系および反射望遠鏡を提供する。
【解決手段】大気分散補正手段を有する主焦点補正光学系であって、互いに異なる波長領域の光を観察する場合には、前記大気分散補正手段の位置を光軸垂直方向に互いに異ならせる。
【選択図】図1
【解決手段】大気分散補正手段を有する主焦点補正光学系であって、互いに異なる波長領域の光を観察する場合には、前記大気分散補正手段の位置を光軸垂直方向に互いに異ならせる。
【選択図】図1
Description
本発明は、大型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及びそれを用いた反射望遠鏡に関する。
天体観測において、観測光軸が大気層に垂直となる天頂(天頂角0°)の観測以外の観測では、大気層における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光軸垂直方向に変位(直線変位もしくは回転変位)させることにより、大気分散の補正を行っている。
さらに、特許文献2では、レンズ系全体の小型化を達成しつつ、大気分散による色収差と主鏡の収差の双方を良好に補正し、広視野かつ高分解能を満足する反射望遠鏡を提案している。
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°であってレンズ有効径が小さいため、870nmより大きい長波長領域における複合レンズの屈折率差が小さい硝子を均質に製造することができた。これにより、大気分散の補正を行う複合レンズを光軸垂直方向に変位する際、外側の両面はほぼ平面となって平板レンズに近いためにプリズム効果は非常に小さく、複合レンズを偏心させても主鏡も含めた補正光学系のコマ収差への影響は小さかった。
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求められているものの、広視野化に伴ってレンズ径が拡大される傾向があり、複合レンズの屈折率差が小さい硝子による製造は困難な状況にある。
このため、広視野化を図った特許文献2において、複合レンズの屈折率差は大きくなる。このような特許文献2において、特許文献1のように、大気分散補正用の複合レンズの移動量は各波長領域で同量と考えられていた。このような従来例で、大気分散の補正を行う複合レンズは、主鏡も含めた反射望遠鏡の収差補正を兼ねており、複合レンズを光軸垂直方向に変位させる際に、複合レンズを偏心させて発生するコマ収差の影響が大きく残って、結像性能の劣化をもたらすことがあった。
本発明の目的は、大気分散補正に伴って発生する色収差とコマ収差をバランス良く小さくすることで、大きな視野角でも良好な結像性能を得ることができる主焦点補正光学系および反射望遠鏡を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る主焦点補正光学系は、大気分散補正手段を有する主焦点補正光学系であって、互いに異なる波長領域の光を観察する場合には、前記大気分散補正手段の位置を光軸垂直方向に互いに異ならせることを特徴とする。
本発明によれば、大気分散補正に伴って発生する色収差とコマ収差をバランス良く小さくすることで、大きな視野角でも良好な結像性能を得ることができる主焦点補正光学系および反射望遠鏡を提供することができる。
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
《第1の実施形態》
(反射望遠鏡)
図2は、本発明の実施形態に係る主焦点補正光学系100と、主鏡M1を有する反射望遠鏡の要部概略図である。主鏡M1は凹形状の回転双曲面であって、後述す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。したがって、図2中で主焦点補正光学系100に対して左側が主鏡側、右側が像面側となる。
(反射望遠鏡)
図2は、本発明の実施形態に係る主焦点補正光学系100と、主鏡M1を有する反射望遠鏡の要部概略図である。主鏡M1は凹形状の回転双曲面であって、後述す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。したがって、図2中で主焦点補正光学系100に対して左側が主鏡側、右側が像面側となる。
(主焦点補正光学系)
図1(a)は、本発明の実施形態に係る主焦点補正光学系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〜L15、大気分散補正手段として光軸垂直方向に変位可能な複合レンズA1(レンズA11、A12から成る)を有している。F1は、観測波長領域を選択するために光路内に挿脱可能なバンドパスフィルタ(単数枚もしくは複数枚)と撮像素子デュワーの窓材の厚みに相当する平行平面板である。C1は像面に設けられる撮像素子(CCD)である。
図1(a)は、本発明の実施形態に係る主焦点補正光学系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〜L15、大気分散補正手段として光軸垂直方向に変位可能な複合レンズA1(レンズA11、A12から成る)を有している。F1は、観測波長領域を選択するために光路内に挿脱可能なバンドパスフィルタ(単数枚もしくは複数枚)と撮像素子デュワーの窓材の厚みに相当する平行平面板である。C1は像面に設けられる撮像素子(CCD)である。
前述の複合レンズA1は、互いに異なる波長領域の光を観察する場合、つまりバンドパスフィルタを挿脱したり切り替えたりした場合には、それに連動して光軸垂直方向に変位する(或いはチルトする)。
主焦点補正光学系100において、L11は主鏡M1に最も近いレンズであって、曲率中心を像面側に向けたメニスカス凸単レンズである。また、L12は固定された凹単レンズ、L13は固定された両凹単レンズ、L14は曲率中心を像面側に向けた固定されたメニスカス凸単レンズ、L15は固定された凸単レンズである。
(大気分散補正手段)
大気分散補正手段としての複合レンズA1は、不図示の変位機構で光軸垂直方向(図の矢印方向)に変位されて、大気分散による色収差の影響を抑える。
大気分散補正手段としての複合レンズA1は、不図示の変位機構で光軸垂直方向(図の矢印方向)に変位されて、大気分散による色収差の影響を抑える。
屈折率差が0.01より大きい2種類の光学ガラス材料(屈折率が近く互いに分散が異なる)を用いる複合レンズA1は、一対のレンズである負レンズA11(片面が平面)、正レンズA12(片面が平面)が、僅かの空気層を隔てて近接配置されるレンズである。具体的には、レンズA11を構成する光学ガラス材料の屈折率ndが1.51633、アッベ数νdが64.2である。また、レンズA12を構成する光学ガラス材料の屈折率ndが1.53172、アッベ数νdが49.0である。
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
これらの光学ガラスを組み合せた複合レンズA1に対し、観測波長領域毎に光軸垂直方向に変位させる量を調整することで、良好な結像性能を得ることができる。なお、複合レンズA1は、負レンズA11(片面が平面)、正レンズA12(片面が平面)を接合しても上記と同様の効果が得られる。
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
これらの光学ガラスを組み合せた複合レンズA1に対し、観測波長領域毎に光軸垂直方向に変位させる量を調整することで、良好な結像性能を得ることができる。なお、複合レンズA1は、負レンズA11(片面が平面)、正レンズA12(片面が平面)を接合しても上記と同様の効果が得られる。
(数値データ)
次に、本実施形態に係る主焦点補正光学系を用いた反射望遠鏡の数値データを表1に示す。表中、Rは近軸曲率半径、dは面間隔を表す。レンズ材料には、石英と3種類の光学ガラスを用いている。詳細には、石英(SILICA)は屈折率ndが1.45846、アッベ数νdが67.8、光学ガラスBSL7Yは屈折率ndが1.51633、アッベ数νdが64.2、光学ガラスPBL1Yは屈折率ndが1.54814、アッベ数νdが45.8である。
次に、本実施形態に係る主焦点補正光学系を用いた反射望遠鏡の数値データを表1に示す。表中、Rは近軸曲率半径、dは面間隔を表す。レンズ材料には、石英と3種類の光学ガラスを用いている。詳細には、石英(SILICA)は屈折率ndが1.45846、アッベ数νdが67.8、光学ガラスBSL7Yは屈折率ndが1.51633、アッベ数νdが64.2、光学ガラスPBL1Yは屈折率ndが1.54814、アッベ数νdが45.8である。
表中の光学ガラス名は(株)オハラのガラス名を使用したが、他の同等品を使用してもよい。また、表中、大気分散補正用の複合レンズA1は、ADC(Atmospheric Dispersion Compensatorの意)と記している。
なお、表1に示すように、本実施形態の主焦点補正光学系100は、大気分散補正手段としての複合レンズA1の前後に非球面を備えるレンズを有し、全体として5つの非球面を有する。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を円錐係数、A〜Gを4次〜16次の非球面係数としたとき、以下の式で表される。
また、表中のfは主鏡M1と主焦点補正光学系100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 = 18469.4mm FNO = 2.25 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径R 面間隔d 材質 有効径
1(主鏡) 30000.0000(非球面) 13455.0000 8200.0
2 759.2795 100.0000 SILICA 820.0
3 1442.2757(非球面) 356.7440 801.0
4 -3146.4752(非球面) 48.0000 BSL7Y 320.8
5 666.0674 345.0447 574.6
6(ADC) 平面 40.0000 BSL7Y 611.0
7(ADC) 1018.0000 3.0000 611.0
8(ADC) 1000.0000 82.0000 PBL1Y 611.9
9(ADC) 平面 266.2104 611.2
10 -847.8200(非球面) 40.0000 PBL1Y 552.2
11 9403.3249 90.00000 568.9
12 479.7581(非球面) 100.0000 BSL7Y 628.0
13 2779.4794 100.0000 628.0
14 2949.3830 90.0000 SILICA 616.0
15 -1301.8424(非球面) 132.0000 616.0
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 520.6
17(Filter) ∞ 20.0000 510.3
18 像面 ∞ --- --- 500.3
(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 -0.12028 -1.5869E-11 -7.1298E-17 -6.32850E-22
D(10次) E(12次) F(14次) G(16次)
7.5967E-27 -4.7685E-32 1.6478E-37 -2.3746E-43
面 k A (4次) B(6次) C(8次)
4 0.00000 7.0924E-11 2.0156E-16 2.8380E-21
D(10次) E(12次) F(14次) G(16次)
-4.9347E-26 4.3490E-31 -1.9665E-36 3.4838E-42
面 k A (4次) B(6次) C(8次)
10 0.00000 2.5778E-09 -4.5673E-14 5.9402E-18
D(10次) E(12次) F(14次) G(16次)
-7.5966E-24 7.0748E-28 -4.1198E-34 1.1015E-39
面 k A (4次) B(6次) C(8次)
12 0.00000 -4.2039E-09 3.3599E-14 -4.7502E-19
D(10次) E(12次) F(14次) G(16次)
5.2498E-23 -4.3104E-29 2.1483E-34 -4.8185E-40
面 k A (4次) B(6次) C(8次)
15 0.00000 -1.2031E-09 8.1762E-15 -1.8558E-19
D(10次) E(12次) F(14次) G(16次)
3.5518E-24 -3.9791E-29 2.4323E-34 -6.2202E-40
(複合レンズの屈折率と通過光の波長)
1)視野角が小さい場合
図3は、従来技術(特許文献1)の場合に使用された複合レンズ(PBM5とBSM14)の屈折率と、通過光の波長の関係を表している。具体的には、光学ガラスPBM5は屈折率ndが1.60342、アッベ数νdが38.0、屈折率差が0.01より小さい
光学ガラスBSM14は、屈折率ndが1.603112、アッベ数νdが60.6である。具体的な光学ガラスとしては、(株)オハラの光学ガラスbsm14と光学ガラスpbm5を使用したが、他の同等品を使用しても良い。このように、長波長領域(波長が870nmより大きい)で屈折率差が小さい硝子を大気分散補正手段としての複合レンズA1に使用することで、長波長領域(波長が870nmより大きい)での観測におけるコマ収差の補正や他収差とのバランスを取っている。
[表1]
f = 18469.4mm FNO = 2.25 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径R 面間隔d 材質 有効径
1(主鏡) 30000.0000(非球面) 13455.0000 8200.0
2 759.2795 100.0000 SILICA 820.0
3 1442.2757(非球面) 356.7440 801.0
4 -3146.4752(非球面) 48.0000 BSL7Y 320.8
5 666.0674 345.0447 574.6
6(ADC) 平面 40.0000 BSL7Y 611.0
7(ADC) 1018.0000 3.0000 611.0
8(ADC) 1000.0000 82.0000 PBL1Y 611.9
9(ADC) 平面 266.2104 611.2
10 -847.8200(非球面) 40.0000 PBL1Y 552.2
11 9403.3249 90.00000 568.9
12 479.7581(非球面) 100.0000 BSL7Y 628.0
13 2779.4794 100.0000 628.0
14 2949.3830 90.0000 SILICA 616.0
15 -1301.8424(非球面) 132.0000 616.0
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 520.6
17(Filter) ∞ 20.0000 510.3
18 像面 ∞ --- --- 500.3
(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 -0.12028 -1.5869E-11 -7.1298E-17 -6.32850E-22
D(10次) E(12次) F(14次) G(16次)
7.5967E-27 -4.7685E-32 1.6478E-37 -2.3746E-43
面 k A (4次) B(6次) C(8次)
4 0.00000 7.0924E-11 2.0156E-16 2.8380E-21
D(10次) E(12次) F(14次) G(16次)
-4.9347E-26 4.3490E-31 -1.9665E-36 3.4838E-42
面 k A (4次) B(6次) C(8次)
10 0.00000 2.5778E-09 -4.5673E-14 5.9402E-18
D(10次) E(12次) F(14次) G(16次)
-7.5966E-24 7.0748E-28 -4.1198E-34 1.1015E-39
面 k A (4次) B(6次) C(8次)
12 0.00000 -4.2039E-09 3.3599E-14 -4.7502E-19
D(10次) E(12次) F(14次) G(16次)
5.2498E-23 -4.3104E-29 2.1483E-34 -4.8185E-40
面 k A (4次) B(6次) C(8次)
15 0.00000 -1.2031E-09 8.1762E-15 -1.8558E-19
D(10次) E(12次) F(14次) G(16次)
3.5518E-24 -3.9791E-29 2.4323E-34 -6.2202E-40
(複合レンズの屈折率と通過光の波長)
1)視野角が小さい場合
図3は、従来技術(特許文献1)の場合に使用された複合レンズ(PBM5とBSM14)の屈折率と、通過光の波長の関係を表している。具体的には、光学ガラスPBM5は屈折率ndが1.60342、アッベ数νdが38.0、屈折率差が0.01より小さい
光学ガラスBSM14は、屈折率ndが1.603112、アッベ数νdが60.6である。具体的な光学ガラスとしては、(株)オハラの光学ガラスbsm14と光学ガラスpbm5を使用したが、他の同等品を使用しても良い。このように、長波長領域(波長が870nmより大きい)で屈折率差が小さい硝子を大気分散補正手段としての複合レンズA1に使用することで、長波長領域(波長が870nmより大きい)での観測におけるコマ収差の補正や他収差とのバランスを取っている。
2)視野角が大きい場合
図4は、本実施形態で使用した複合レンズ((株)オハラの光学ガラスBSL7YとPBL1Y)の屈折率と通過光の波長の関係を表している。具体的には、光学ガラスBSL7Yは屈折率ndが1.51633、アッベ数νdが64.2、屈折率差が0.01より大きい光学ガラスPBL1Yは屈折率ndが1.54814、アッベ数νdが45.8である。
図4は、本実施形態で使用した複合レンズ((株)オハラの光学ガラスBSL7YとPBL1Y)の屈折率と通過光の波長の関係を表している。具体的には、光学ガラスBSL7Yは屈折率ndが1.51633、アッベ数νdが64.2、屈折率差が0.01より大きい光学ガラスPBL1Yは屈折率ndが1.54814、アッベ数νdが45.8である。
具体的な光学ガラスとして、(株)オハラの光学ガラスBSL7Yと光学ガラスPBL1Yを使用したが、他の同等品を使用しても良い。本実施形態の場合、大口径かつ均質性の優れたガラスが製造可能であって、長波長領域で屈折率差の小さい硝子を選択することが困難であるため、複合レンズとしては屈折率差の大きい硝子を使用する必要がある。
(視野角が大きい場合の色収差とコマ収差のバランス)
1)短波長領域570〜670nmで複合レンズの変位量0mmの場合
図5は、本実施形態に係る天体望遠鏡において、天頂角60°、波長領域570〜670nm(570nm、620nm、670nm)で、大気分散補正用の複合レンズの変位量を0mmとした場合の横収差図である。大気の分散により、色収差が大きく発生しているため、結像性能は劣化する。なお、天頂角については、真上を観測するとき0°とする。
1)短波長領域570〜670nmで複合レンズの変位量0mmの場合
図5は、本実施形態に係る天体望遠鏡において、天頂角60°、波長領域570〜670nm(570nm、620nm、670nm)で、大気分散補正用の複合レンズの変位量を0mmとした場合の横収差図である。大気の分散により、色収差が大きく発生しているため、結像性能は劣化する。なお、天頂角については、真上を観測するとき0°とする。
図5で、Eyはメリディオナル面(物点と光軸を含む面)における横収差、Exはサジタル面(メリディオナル面に垂直であって主光線を含む面)における横収差であり、図の左上に示されるものは最軸外(0、−0.75)の横収差である。また、図の右上に示されるものは、最軸外(0、+0.75)の横収差、図の中心部に示されるものは、物点が光軸位置(軸上位置)からの光束の横収差である。また、図の左下に示すように、実線は波長が0.670μm(670nm)の場合、破線(間隙大)は波長が0.620μm(620nm)の場合、破線(間隙小)は波長が0.570μm(570nm)の場合である。
2)短波長領域570〜670nmで複合レンズの変位量21mmの場合
図6は、本実施形態に係る天体望遠鏡において、天頂角60°、短波長領域570〜670nm(570nm、620nm、670nm)で、大気分散補正用の複合レンズの変位量を21mmとした場合の横収差図である。大気の分散により、色収差が大きく発生しているが、屈折率差が大きい大気分散補正用の複合レンズを光軸垂直に変位させることで、逆方向の色収差を発生させることで色収差に係る結像性能を改善している。
図6は、本実施形態に係る天体望遠鏡において、天頂角60°、短波長領域570〜670nm(570nm、620nm、670nm)で、大気分散補正用の複合レンズの変位量を21mmとした場合の横収差図である。大気の分散により、色収差が大きく発生しているが、屈折率差が大きい大気分散補正用の複合レンズを光軸垂直に変位させることで、逆方向の色収差を発生させることで色収差に係る結像性能を改善している。
ここで、屈折率差がある大気分散補正用の複合レンズを偏心させているため、コマ収差が発生するが、大気分散補正の効果が大きいため、結像性能の大幅な劣化には至っていない。
3)長波長領域970〜1070nmで複合レンズの変位量21mmの場合
図7は、本実施形態に係る天体望遠鏡において、天頂角60°、長波長領域970〜1070nm(970nm、1020nm、1070nm)で、大気分散補正用の複合レンズの変位量を21mmとした場合の横収差図である。大気の分散により、色収差は短波長時と比較して小さい。しかし、図4のように、大気分散補正用の複合レンズを長波長領域で屈折率差の大きい硝子の組合せを選択することにより、屈折率差がある大気分散補正用の複合レンズを偏心させていることで、コマ収差が大きく発生している。そのため、結像性能は劣化する。
図7は、本実施形態に係る天体望遠鏡において、天頂角60°、長波長領域970〜1070nm(970nm、1020nm、1070nm)で、大気分散補正用の複合レンズの変位量を21mmとした場合の横収差図である。大気の分散により、色収差は短波長時と比較して小さい。しかし、図4のように、大気分散補正用の複合レンズを長波長領域で屈折率差の大きい硝子の組合せを選択することにより、屈折率差がある大気分散補正用の複合レンズを偏心させていることで、コマ収差が大きく発生している。そのため、結像性能は劣化する。
このように、長波長領域での観測時には、大気分散による収差の変動が小さいにも関わらず、複合レンズA1の移動量を短波長領域での観測時と同量にすると、レンズを偏心させたことによるコマ収差が主に発生する。
4)長波長領域970〜1070nmで複合レンズの変位量0mmの場合
図8は、本実施形態に係る天体望遠鏡において、天頂角60°、長波長領域970〜1070nm(970nm、1020nm、1070nm)で、大気分散補正用の複合レンズの変位量を0mmとした場合の横収差図である。大気の分散により、色収差は短波長測定時と比較して小さい。これに対応して大気分散補正用の複合レンズの移動量を0にすることにより、屈折率差がある大気分散補正用の複合レンズを偏心させる場合のコマ収差は発生しない。
図8は、本実施形態に係る天体望遠鏡において、天頂角60°、長波長領域970〜1070nm(970nm、1020nm、1070nm)で、大気分散補正用の複合レンズの変位量を0mmとした場合の横収差図である。大気の分散により、色収差は短波長測定時と比較して小さい。これに対応して大気分散補正用の複合レンズの移動量を0にすることにより、屈折率差がある大気分散補正用の複合レンズを偏心させる場合のコマ収差は発生しない。
(観測波長領域と複合レンズの変位量)
観測波長領域の区切り方は、天体望遠鏡のユーザーである観測者が仕様を決めるものであり、波長間で連続的でなくとも良く、ここでは以下に示す図1(b)、図1(c)では5つの波長領域で区切っている。即ち、420nm〜530nm、570nm〜670nm、710nm〜820nm、870nm〜960nm、970nm〜1070nmの波長領域で区切っている。
観測波長領域の区切り方は、天体望遠鏡のユーザーである観測者が仕様を決めるものであり、波長間で連続的でなくとも良く、ここでは以下に示す図1(b)、図1(c)では5つの波長領域で区切っている。即ち、420nm〜530nm、570nm〜670nm、710nm〜820nm、870nm〜960nm、970nm〜1070nmの波長領域で区切っている。
図1(b)は、大気分散補正用の複合レンズA1の光軸垂直方向の変位量を、観測時の波長領域によらず一定とした場合に、D80スポット直径として各観測波長領域内の最も大きな数値を示した図である。ここで、D80スポット直径とは、像面上で光束の80%のエネルギーが含まれるスポット直径である。なお、図1(b)では、大気分散補正用の複合レンズA1の光軸垂直方向変位の他、後述する主焦点補正光学系100の光軸方向の変位を行った結果としてのD80スポット直径を示している。
図1(b)で、大気分散補正用の複合レンズA1の一定変位量の絶対値は、波長420〜720nmの波長領域での平均的な変位量を考慮して21mmに設定している。図1(b)の場合、D80スポット直径は、短い側の観測波長領域より順に20.30μm、17.44μm、17.74μm、18.52μm、22.00μmとなっている。
ここで、図1(c)に示すように、大気分散補正用の複合レンズA1の光軸垂直方向の変位量を、観測時の波長領域により異なる値とした場合、D80スポット直径は、以下のようになる。即ち、短い側の観測波長領域より順に19.52μm、17.44μm、17.72μm、16.70μm、18.46μmと、各波長領域で図1(b)の値より小さい値となるか等しい値(17.44μm)となる。なお、図1(c)でも、大気分散補正用の複合レンズA1の光軸垂直方向変位の他、後述する主焦点補正光学系100の光軸方向の変位を行った結果としてのD80スポット直径を示している。
このように、本実施形態では、観測波長領域毎に大気分散補正用の複合レンズの変位量を決定し変位させることで、大気分散補正に伴って発生する色収差とコマ収差をバランス良く小さくすることで、良好な結像性能を得ることができる。
(球面収差およびフォーカス誤差の抑制)
本実施形態では、色収差とコマ収差以外の球面収差およびフォーカス誤差を抑えるために、主鏡と主焦点補正光学系の光軸方向間隔の微調整を行う。即ち、主焦点補正光学系100を全体的に光軸方向に変位させ、主鏡M1との光軸方向の間隔を図1(c)に示すように変化(微調整)させている。具体的には、観察する波長領域に応じて、主焦点補正光学系100の主鏡側レンズL11と主鏡M1との光軸方向の間隔を基準の13455mmに対して、微調整させる。色収差とコマ収差以外の球面収差およびフォーカス誤差も小さくすることで、D80スポット直径は上述したように小さくなる。
本実施形態では、色収差とコマ収差以外の球面収差およびフォーカス誤差を抑えるために、主鏡と主焦点補正光学系の光軸方向間隔の微調整を行う。即ち、主焦点補正光学系100を全体的に光軸方向に変位させ、主鏡M1との光軸方向の間隔を図1(c)に示すように変化(微調整)させている。具体的には、観察する波長領域に応じて、主焦点補正光学系100の主鏡側レンズL11と主鏡M1との光軸方向の間隔を基準の13455mmに対して、微調整させる。色収差とコマ収差以外の球面収差およびフォーカス誤差も小さくすることで、D80スポット直径は上述したように小さくなる。
以上、本実施形態によれば、大気分散補正に伴って発生する色収差とコマ収差、主鏡の収差をバランス良く小さくすることで、大きな視野角でも良好な結像性能を得ることができる主焦点補正光学系および反射望遠鏡を提供することができる。
(変形例)
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。
(変形例1)
上述した実施形態では、可視域の光を観察する場合に、可視域の異なる波長領域(図1(c)における420nm〜530nm、570nm〜670nm)で大気分散補正手段としての複合レンズA1の位置を光軸垂直方向に互いに異ならせた。しかしながら、可視域の光を観察する場合に、図9(a)のように、複合レンズA1の位置を光軸垂直方向で同じとしても良い。即ち、図9(a)では、420nm〜530nm、570nm〜670nmで共通の変位量(21mm)にすることができる。
上述した実施形態では、可視域の光を観察する場合に、可視域の異なる波長領域(図1(c)における420nm〜530nm、570nm〜670nm)で大気分散補正手段としての複合レンズA1の位置を光軸垂直方向に互いに異ならせた。しかしながら、可視域の光を観察する場合に、図9(a)のように、複合レンズA1の位置を光軸垂直方向で同じとしても良い。即ち、図9(a)では、420nm〜530nm、570nm〜670nmで共通の変位量(21mm)にすることができる。
(変形例2)
また、図9(b)に示すように、可視域の光を観察する場合に比べ、可視域より長い波長領域の光を観察する場合には、大気分散補正手段の光軸垂直方向の位置を光軸に近づく側もしくは光軸位置とすることができる。即ち、420nm〜530nm、570nm〜670nmの可視域の光を観察する場合の変位量21mmに比べ、可視域より長い波長領域である870nm〜1070nmで変位量を3mmもしくは0mmにすることができる。
また、図9(b)に示すように、可視域の光を観察する場合に比べ、可視域より長い波長領域の光を観察する場合には、大気分散補正手段の光軸垂直方向の位置を光軸に近づく側もしくは光軸位置とすることができる。即ち、420nm〜530nm、570nm〜670nmの可視域の光を観察する場合の変位量21mmに比べ、可視域より長い波長領域である870nm〜1070nmで変位量を3mmもしくは0mmにすることができる。
(変形例3)
上述した実施形態では、大気分散補正手段としての複合レンズA1を光軸垂直に直線的に変位(直線変位)させたが、特許文献1に開示されるように光軸上の位置を支点として回転変位させても良い。この場合も、互いに異なる波長領域の光を観察する場合には、大気分散補正手段の位置を光軸垂直方向に互いに異ならせることとなる。
上述した実施形態では、大気分散補正手段としての複合レンズA1を光軸垂直に直線的に変位(直線変位)させたが、特許文献1に開示されるように光軸上の位置を支点として回転変位させても良い。この場合も、互いに異なる波長領域の光を観察する場合には、大気分散補正手段の位置を光軸垂直方向に互いに異ならせることとなる。
M1・・主鏡、100・・主焦点補正光学系、A1・・複合レンズ(大気分散補正手段)
Claims (11)
- 大気分散補正手段を有する主焦点補正光学系であって、
互いに異なる波長領域の光を観察する場合には、前記大気分散補正手段の位置を光軸垂直方向に互いに異ならせることを特徴とする主焦点補正光学系。 - 可視域の光を観察する場合に比べ、可視域より長い波長領域の光を観察する場合には、前記大気分散補正手段の前記光軸垂直方向の位置を光軸に近づく側もしくは光軸位置とすることを特徴とする請求項1に記載の主焦点補正光学系。
- 前記可視域の光を観察する場合に、前記可視域の異なる波長領域で前記大気分散補正手段の位置を光軸垂直方向に互いに異ならせることを特徴とする請求項2に記載の主焦点補正光学系。
- 前記可視域の光を観察する場合に、前記可視域の異なる波長領域で前記大気分散補正手段の位置を光軸垂直方向で同じにすることを特徴とする請求項2に記載の主焦点補正光学系。
- 前記可視域より長い波長領域として970nm〜1070nmの波長領域の光を観察する場合には、前記大気分散補正手段の前記光軸垂直方向の位置を前記光軸位置とすることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の主焦点補正光学系。
- 前記大気分散補正手段は、屈折率差が0.01より大きい2種類の光学ガラス材料から成る複合レンズであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の主焦点補正光学系。
- 前記複合レンズは、片面が平面の正レンズと、片面が平面の負レンズを備えることを特徴とする請求項6に記載の主焦点補正光学系。
- 前記正レンズと前記負レンズを接合させたことを特徴とする請求項7に記載の主焦点補正光学系。
- 光軸方向で前記大気分散補正手段の前後に非球面を備えるレンズを有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の主焦点補正光学系。
- 主鏡と、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の主焦点補正光学系と、を有することを特徴とする反射望遠鏡。
- 互いに異なる波長領域の光を観察する場合には、前記主焦点補正光学系と前記主鏡との光軸方向の間隔を変化させることを特徴とする請求項10に記載の反射望遠鏡。
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JP2013046383A JP2014174310A (ja) | 2013-03-08 | 2013-03-08 | 主焦点補正光学系及びそれを用いた反射望遠鏡 |
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JPH06230274A (ja) * | 1993-01-29 | 1994-08-19 | Canon Inc | 収差補正系及びそれを用いた天体望遠鏡 |
JP2009036976A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Canon Inc | 主焦点補正光学系及びそれを用いた反射望遠鏡 |
JP2009223019A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Canon Inc | 主焦点補正光学系及びそれを用いた反射望遠鏡 |
JP2010091597A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Canon Inc | 天体望遠鏡 |
-
2013
- 2013-03-08 JP JP2013046383A patent/JP2014174310A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06230274A (ja) * | 1993-01-29 | 1994-08-19 | Canon Inc | 収差補正系及びそれを用いた天体望遠鏡 |
JP2009036976A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Canon Inc | 主焦点補正光学系及びそれを用いた反射望遠鏡 |
JP2009223019A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Canon Inc | 主焦点補正光学系及びそれを用いた反射望遠鏡 |
JP2010091597A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Canon Inc | 天体望遠鏡 |
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