JP2018091956A5 - カタディオプトリック光学系、撮像装置および人工衛星 - Google Patents
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Description
天体観測や撮影等に用いられる反射光学系では、特に全長を小さくできるカセグレン・タイプがしばしば使われる。古典的なカセグレン光学系は主鏡が放物面、副鏡が双曲面と２つの非球面からなる。このカセグレン光学系を改良したリッチー・クレチャン光学系では更に収差を補正し視野を広げるため主鏡、副鏡とも双曲面であり、より正確には高次の非球面が用いられる。しかし、これらの非球面は球面に比べて製作が難しく、また、形状の測定も難しい。そのため、加工に時間が掛かったり、加工、測定の費用が高くなったりする。
上述のように非球面を用いることが製作を困難にしているので球面のみで構成できれば良い。
特許文献１は、凸面鏡である副鏡の非球面の製作の困難性に言及しており球面化しているが、主鏡は非球面としている。望遠鏡は口径が大きいほど分解能が高くなるため、主鏡は年々大型化する傾向がある。非球面の加工は、大型になるほど困難性が増すので主鏡が非球面のままでは加工の困難性が回避されたとは言い難い。
本発明のカタディオプトリック光学系は、物体側から、光の通る順に、物体側に凹面を向けた球面の凹面鏡からなる主鏡部、前記主鏡部に対し物体側に配置され像側に凸面を向けた球面の凸面鏡を持つ副鏡部、前記副鏡部と像面との間に配置され拡大倍率を持つ屈折部からなり、前記副鏡部は、前記凸面鏡の像側に配置され、物体側に凸面を向けた凸平またはメニスカスの正レンズと、前記凸平またはメニスカスの正レンズと間隔を隔てて配置され、像側に凹面を向けた平凹またはメニスカスの負レンズとからなることを特徴としている。
本発明によれば、反射鏡が２面とも球面であり、そのため製作や測定が非球面に比べて容易で、その結果製作費も安く抑えられた、焦点距離に対し小型で、回折限界の性能を持つカタディオプトリック光学系が得られる。
これにより、パワーの弱いメニスカスレンズの製作の困難さを避け、また、２つのレンズの内側面の曲率と材料の自由度により、球面収差とコマを高度に補正することが出来たものである。
Claims (9)
- 物体側から、光の通る順に、
物体側に凹面を向けた球面の凹面鏡からなる主鏡部、
前記主鏡部に対し物体側に配置され像側に凸面を向けた球面の凸面鏡を持つ副鏡部、
前記副鏡部と像面との間に配置され拡大倍率を持つ屈折部
からなり、
前記副鏡部は、
前記凸面鏡の像側に配置され、物体側に凸面を向けた凸平またはメニスカスの正レンズと、
前記凸平またはメニスカスの正レンズと間隔を隔てて配置され、像側に凹面を向けた平凹またはメニスカスの負レンズと
からなることを特徴とするカタディオプトリック光学系。 - 前記屈折部は、前記屈折部内における最大レンズ間隔で隔てられた前群と後群からなり、前記前群は少なくとも１枚の正レンズを含み、前記後群は少なくとも負レンズと正レンズからなることを特徴とする請求項１に記載のカタディオプトリック光学系。
- 前記屈折部の拡大倍率をＭｄとすると、
１．０ ＜ Ｍｄ ＜ １．５
を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のカタディオプトリック光学系。 - 前記屈折部の前記後群の倍率をＭｒとすると、
１．０５ ＜ Ｍｒ ＜ ４．０
を満足することを特徴とする請求項２に記載のカタディオプトリック光学系。 - レンズの物体側の曲率半径をｒ１、像側の曲率半径をｒ２とするとき、
ＳＦ＝ （ｒ２＋ｒ１） ／ （ｒ２−ｒ１）
で表されるシェイプファクターＳＦに対し、
前記副鏡部の正レンズのシェイプファクターをＳＦｐ、負レンズのシェイプファクターをＳＦｎとすると、
１．０ ＜ ＳＦｐ ＜ ５．０
−５．０ ＜ ＳＦｎ ＜ −１．０
−０．５ ＜ ＳＦｐ ＋ ＳＦｎ ＜ ０．５
を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のカタディオプトリック光学系。 - 前記屈折部の後群の負レンズのアッベ数をＶｄｎ、正レンズのアッベ数をＶｄｐとすると、
１．０ ＜ Ｖｄｐ − Ｖｄｎ ＜ ２０
を満足することを特徴とする請求項２または４に記載のカタディオプトリック光学系。 - 前記屈折部のレンズ枚数をＮ、前記副鏡部の正、負レンズの間隔をｄ、前記副鏡部の負レンズの凹面から前記屈折部の最も物体側の面の頂点までの間隔をＬとすると、
ｄ／Ｌは、
−０．０１６Ｎ＋０．１１２＜ｄ／Ｌ＜−０．０１６Ｎ＋０．１２８
を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のカタディオプトリック光学系。 - 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のカタディオプトリック光学系と、前記カタディオプトリック光学系によって形成される像を受光する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
- 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のカタディオプトリック光学系を搭載した人工衛星であって、
前記副鏡部と、前記屈折部の最も物体側のレンズの屈折率が１．７以下であることを特徴とする人工衛星。
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