JP2016035499A - カセグレン望遠鏡および望遠レンズ - Google Patents

Abstract

【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。【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。【選択図】図１

Description

本発明は、カセグレン望遠鏡および望遠レンズに関する。

従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡は、主鏡の光軸上前方に、双曲面の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が視野を決める。

特開２００３−１３０９５５

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

発明を実施するための形態は、以下の実施例である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

一方、宇宙望遠鏡をロケットで宇宙に運ぶときに、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (4)

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カセグレン望遠鏡。
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。
3. 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マクストフ望遠鏡。
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。

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