JP2021517279A - Meniscus Cassegrain lens - Google Patents

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Abstract

本発明はメニスカスカセグレンレンズに関するもので、より詳しくは、望遠鏡に用いられることができる対物レンズであって、入射面、主鏡及び副鏡が全部球面に形成されるソリッドレンズを含むメニスカスカセグレンレンズに関する。本発明によれば、視覚的に高い解像度を有し、分解能が高く、非軸上収差を減小しながらも広い視野を提供することができるという長所がある。また、レンズ上に反射性材料をコーティングして保護処理して主鏡と副鏡が形成されるによって、他の異物の浸透や汚染が防止されて周期的に再コーティングする必要がなく、鮮かな鏡を半永久的に保持することができるようになって管理及び使用が便利である。The present invention relates to a Meniscus Cassegrain lens, and more particularly to a Meniscus Cassegrain lens which is an objective lens that can be used in a telescope and includes a solid lens in which an incident surface, a primary mirror and a secondary mirror are all formed in a spherical shape. .. According to the present invention, there are advantages that the resolution is visually high, the resolution is high, and a wide field of view can be provided while reducing off-axis aberrations. In addition, the lens is coated with a reflective material and protected to form a primary mirror and a secondary mirror, which prevents the penetration and contamination of other foreign substances and eliminates the need for periodic recoating. The mirror can be held semi-permanently, which is convenient for management and use.

Description

本発明はメニスカスカセグレンレンズに関するもので、より詳しくは、望遠鏡または望遠レンズに用いられることができる対物レンズであって、入射面、主鏡及び副鏡が全部球面に形成されるソリッドレンズを含むメニスカスカセグレンレンズに関する。 The present invention relates to a Meniscus Cassegrain lens, and more specifically, a Meniscus including an objective lens that can be used for a telescope or a telephoto lens, and includes a solid lens in which an incident surface, a primary mirror, and a secondary mirror are all formed in a spherical shape. Regarding Cassegrain lenses.

本発明は望遠鏡に用いられる対物レンズまたは対物光学系に関するもので、より具体的には、反射屈折望遠鏡に関する。 The present invention relates to an objective lens or an objective optical system used in a telescope, and more specifically to a catadioptric telescope.

反射屈折望遠鏡はレンズと鏡を利用して作った望遠鏡で、安定した像を提供する屈折望遠鏡の長所と集光力の良い反射望遠鏡の長所を合わせて作ったものである。反射屈折望遠鏡において、主な光学系は反射望遠鏡であるが、反射望遠鏡で現われるコマ収差を除去するために球面の主鏡と球面の副鏡と球面収差補正レンズを用いる。反射屈折望遠鏡には、代表的に、マクストフーカセグレン式とシュミットーカセグレン式がある。 A reflecting and refracting telescope is a telescope made by using a lens and a mirror, and is made by combining the advantages of a refracting telescope that provides a stable image and the advantages of a reflecting telescope that has good focusing power. In the reflecting and refracting telescope, the main optical system is the reflecting telescope, but in order to remove the coma that appears in the reflecting telescope, a spherical primary mirror, a spherical secondary mirror, and a spherical aberration correction lens are used. Typical examples of the catadioptric telescope are the Maxtofuka Cassegrain type and the Schmidt Cassegrain type.

しかしながら、前記マクストフ―カセグレン式またはシュミットーカセグレン式反射屈折望遠鏡は、補正レンズ及び/または補正板を必要とし、鏡筒が大きくて複雑で、また、製作費用が高いという問題点がある。 However, the Maksutov-Cassegrain type or Schmidt Cassegrain type catadioptric telescope requires a correction lens and / or a correction plate, and has a problem that the lens barrel is large and complicated, and the manufacturing cost is high.

そして、反射屈折式対物レンズとして、本発明と類似するように、入射面と副鏡及び主鏡が球面のカタディオプトリックレンズが先立って発明(特開平11−316343号公報)されたことがあり、本発明のような望遠鏡用ではなく、超小型撮像用に開発されたもので、
この特許の請求項2項によれば、
[特開平11−316343号公報−請求項2〕
前記入射面は次の条件を満たすように形成されていることを特徴とする請求項1に記載したカタディオプトリックレンズ。
0.5<|ra/f|<1
(但し、ra:前記入射面の曲率半径、f:全系の焦点距離)
As a reflection / refraction type objective lens, a catadioptric lens having a spherical incident surface, a secondary mirror, and a primary mirror has been invented prior to the present invention (Japanese Patent Laid-Open No. 11-316343). , It was developed not for telescopes like the present invention, but for ultra-compact imaging.
According to claim 2 of this patent
[Japanese Patent Laid-Open No. 11-316343-Claim 2]
The catadioptric lens according to claim 1, wherein the incident surface is formed so as to satisfy the following conditions.
0.5 << | ra / f | <1
(However, ra: radius of curvature of the incident surface, f: focal length of the entire system)

その(モノーレンズ)−反射屈折式対物レンズの範囲が非常に制限的に明示されている。 The range of its (monolens) -refractive objectives is very restrictive.

この時、0.5<|ra/f|<1(ra:入射面の曲率半径、f:全系の焦点距離)という言葉は、全系の焦点距離が入射面の曲率半径の1倍より長く、2倍より短いという意味で、この数値は入射面と副鏡の曲率が同じである場合、副鏡と主鏡の曲率中心が違うように形成されるもので、その中でも、特に光軸上で入射面と副鏡の曲率中心が主鏡の曲率中心よりも前方に位置する時のみ現れる|ra/f|数値である。 At this time, the term 0.5 << ra / f | <1 (ra: radius of curvature of the incident surface, f: focal length of the entire system) means that the focal length of the entire system is more than 1 times the radius of curvature of the incident surface. In the sense that it is longer and less than twice as long, this value is formed so that the center of curvature of the secondary mirror and the primary mirror are different when the curvature of the incident surface and the secondary mirror are the same. It is a | ra / f | numerical value that appears only when the plane of incidence and the center of curvature of the secondary mirror are located in front of the center of curvature of the primary mirror.

一方、以下で説明される本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズは、主鏡、副鏡、入射面が同じ曲率中心を有するように設計されるので、特開平11−316343号公報に比べて、入射面及び副鏡の曲率半径raは短くなり、副鏡の曲率増加により焦点をより遠く反射するので、焦点距離fは長くなるなど2種の同時的な差が発生して、|ra/f|<0.5は一般的である。即ち、レンズ背面焦点距離(Back focal length)が入射面の曲率半径の2倍を越えることになる。 On the other hand, the basic meniscus Cassegrain lens of the present invention described below is designed so that the primary mirror, the secondary mirror, and the incident surface have the same center of curvature. And the radius of curvature ra of the secondary mirror becomes shorter, and the focal point is reflected farther due to the increase in the curvature of the secondary mirror, so that the focal length f becomes longer and two kinds of simultaneous differences occur, and | ra / f | < 0.5 is common. That is, the back focal length of the lens exceeds twice the radius of curvature of the incident surface.

結局、0<|ra/f|<0.5が一般的に成立される本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズの|ra/f|値と特開平11−316343号公報の|ra/f|値は数字上大きな偏差がある。 After all, the | ra / f | value of the basic meniscus Cassegrain lens of the present invention in which 0 << ra / f | <0.5 is generally established and the | ra / f | value of JP-A-11-316343 are There is a large numerical deviation.

また、本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズの代表的な例として、レンズ媒質の屈折率が1.47である時、入射面の曲率半径が2×とすれば、焦点距離(Back focal length)は7×を超えるので、|ra/f|<0.3が成立される。また、レンズの厚さが主鏡の幅の半分しかならない比較的スリムなカタディオプトリック対物レンズになる。 Further, as a typical example of the basic meniscus Cassegrain lens of the present invention, when the refractive index of the lens medium is 1.47 and the radius of curvature of the incident surface is 2 ×, the focal length (Back focal length) is 7. Since it exceeds ×, | ra / f | <0.3 is established. In addition, it becomes a relatively slim catadioptric objective lens in which the thickness of the lens is only half the width of the primary mirror.

従って、特開平11−316343号公報に掲示されたカタディオプトリックレンズの範疇(0.5<|ra/f|<1)と大きな差があることを確認することができる。 Therefore, it can be confirmed that there is a large difference from the category of catadioptric lenses (0.5 << ra / f | <1) published in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-316343.

敷衍して説明すれば、以下で説明する本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズは、レンズの厚さと入射面及び副鏡の曲率半径と主鏡の曲率半径の比が1:2:3の自然数の比率を成す対物レンズや、レンズの厚さが主鏡の幅の半分しかならないスリムな対物レンズが作られることができるが、特開平11−316343号公報のカタディオプトリックレンズの範疇ではこのような対物レンズを絶対に構成することができない。 To explain it in an extended manner, the basic meniscus casegren lens of the present invention described below has a ratio of a natural number in which the ratio of the lens thickness to the incident surface and the radius of curvature of the secondary mirror to the radius of curvature of the primary mirror is 1: 2: 3. It is possible to make an objective lens and a slim objective lens in which the thickness of the lens is only half the width of the primary mirror. However, in the category of the catadioptric lens of JP-A-11-316343, such an objective is used. The lens can never be constructed.

実視用望遠鏡は大きい光量を必要とし、大きい口径が必要であるので、レンズの透明固体材料がたくさん必要となり、経済性がない。特開平11−316343号公報に掲示されたカタディオプトリックレンズは実視用望遠鏡の対物レンズとして相応しくない。 Since a telescope for real vision requires a large amount of light and a large aperture, a large amount of transparent solid material for the lens is required, which is not economical. The catadioptric lens published in JP-A-11-316343 is not suitable as an objective lens for a telescope for actual vision.

本発明者は従来の多様なカタディオプトリック対物レンズや前記マクストフーカセグレン式またはシュミットーカセグレン式反射屈折望遠鏡の前記のような短所を補って、光損失が少なくて分解能が高く、スリムに制作可能であり、及び精密な加工が容易な望遠鏡用反射屈折式対物レンズを開発するために長い間研究努力したあげく本発明を完成するに至った。 The present inventor compensates for the above-mentioned disadvantages of various conventional catadioptric objective lenses and the Maxto-Cassegrain type or Schmidt Cassegrain type reflection refracting telescope, and can produce a slim product with low light loss and high resolution. The present invention has been completed after many years of research efforts to develop a refracting objective lens for a telescope that is easy to perform precision processing.

本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたもので、光損失が少なくて、分解能が高く、製作及び精密加工が容易な反射屈折式対物レンズを提供することをその目的とする。 The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a reflection / refraction objective lens having low light loss, high resolution, and easy manufacturing and precision processing. And.

前記のような目的を解決するために、本発明による基本形メニスカスカセグレンレンズは、基本形ソリッドレンズからなり、前記基本形ソリッドレンズの前方面の周辺部には光を屈折させて通過させる入射面が形成され、前記基本形ソリッドレンズの後方面の周辺部には前記入射面を通過した光を反射させる主鏡が備えられ、前記基本形ソリッドレンズの前方面の中央部には前記主鏡によって反射された光を焦点を合わせて再反射させる副鏡が備えられ、前記基本形ソリッドレンズの後方面の中央部には前記副鏡によって再反射された光を通過させる出射面が形成され、前記入射面、主鏡及び副鏡は前方から見た時全部凹球面であり、前記基本形ソリッドレンズの光軸を基準として前記入射面、前記副鏡及び前記主鏡の曲率中心が同一であることを特徴とする。 In order to solve the above object, the basic meniscus casegren lens according to the present invention is composed of a basic solid lens, and an incident surface for refracting and passing light is formed in the peripheral portion of the front surface of the basic solid lens. A primary mirror that reflects light that has passed through the incident surface is provided around the rear surface of the basic solid lens, and light reflected by the primary mirror is reflected at the center of the front surface of the basic solid lens. A secondary mirror that focuses and re-reflects is provided, and an exit surface through which the light re-reflected by the secondary mirror passes is formed at the center of the rear surface of the basic solid lens, and the incident surface, the primary mirror, and the primary mirror are formed. The secondary mirrors are all concave spherical surfaces when viewed from the front, and are characterized in that the incident surface, the secondary mirror, and the center of curvature of the primary mirror are the same with respect to the optical axis of the basic solid lens.

ここで、前記入射面に向かって平行に入射される光を基準として、前記主鏡の仮想の離心率が0と1の間で形成されるように前記入射面の曲率が設定されることを特徴とする。 Here, the curvature of the incident surface is set so that the virtual eccentricity of the primary mirror is formed between 0 and 1 with reference to the light incident parallel to the incident surface. It is a feature.

ここで、前記副鏡及び主鏡はそれぞれ前記基本形ソリッドレンズの前方面及び後方面上に反射性材料がコーティングされて、保護処理されるように形成されることを特徴とする。 Here, the secondary mirror and the primary mirror are characterized in that the front surface and the rear surface of the basic solid lens are coated with a reflective material to be protected.

ここで、前記基本形ソリッドレンズの光軸を基準として、前記副鏡及び前記主鏡の曲率中心が同一であることを特徴とする。 Here, the center of curvature of the secondary mirror and the primary mirror is the same with respect to the optical axis of the basic solid lens.

ここで、前記出射面は、前記副鏡によって再反射された光が前記出射面を垂直に通過するように後方で見た時凹球面に形成されることを特徴とする。 Here, the exit surface is characterized in that it is formed on a concave spherical surface when viewed from the rear so that the light rereflected by the secondary mirror passes vertically through the exit surface.

ここで、前記光の色収差を補正するために前記出射面の後方に色収差補正レンズをさらに含むことを特徴とする。 Here, in order to correct the chromatic aberration of the light, a chromatic aberration correction lens is further included behind the exit surface.

一方、本発明による統合型メニスカスカセグレンレンズは、統合型ソリッドレンズと、前記統合型ソリッドレンズの前方に配置されるフォーカシングレンズとからなり、前記統合型ソリッドレンズ及びフォーカシングレンズは、上述した前記基本形ソリッドレンズにおいて、前記基本形ソリッドレンズの入射面を前方に分離してネガティブメニスカスレンズに独立させることによりそれぞれ形成され、前記フォーカシングレンズは前後方に移動可能に構成されることを特徴とする。 On the other hand, the integrated meniscus casegren lens according to the present invention includes an integrated solid lens and a focusing lens arranged in front of the integrated solid lens, and the integrated solid lens and the focusing lens are the above-mentioned basic solids. The lens is characterized in that the incident surface of the basic solid lens is separated forward and is formed independently of the negative meniscus lens, and the focusing lens is configured to be movable forward and backward.

ここで、前記フォーカシングレンズと前記統合型ソリッドレンズが最も近接した場合、前記フォーカシングレンズの後方面の曲率中心と前記統合型ソリッドレンズの入射面の曲率中心が同一であることを特徴とする。 Here, when the focusing lens and the integrated solid lens are closest to each other, the center of curvature of the rear surface of the focusing lens and the center of curvature of the incident surface of the integrated solid lens are the same.

ここで、前記フォーカシングレンズと前記統合型ソリッドレンズが最も近接した場合、前記フォーカシングレンズの光軸を基準として最外郭の光が前記フォーカシングレンズの前方面を通過して屈折され、前記フォーカシングレンズの前方面を通過して屈折された光が前記フォーカシングレンズの後方面を垂直に出射し、前記フォーカシングレンズの後方面を垂直に出射した光が前記統合型ソリッドレンズの入射面を垂直に入射し、前記ソリッドレンズの入射面を垂直に入射した光が前記主鏡の最外郭に到逹するように、前記フォーカシングレンズの後方面及び前記統合型ソリッドレンズの入射面の曲率が形成されることを特徴とする。 Here, when the focusing lens and the integrated solid lens are closest to each other, the outermost light passes through the front surface of the focusing lens and is refracted with reference to the optical axis of the focusing lens, and is in front of the focusing lens. The light that has passed through the direction and is refracted is vertically emitted from the rear surface of the focusing lens, and the light that is vertically emitted from the rear surface of the focusing lens is vertically incident on the incident surface of the integrated solid lens. The feature is that the curvature of the rear surface of the focusing lens and the incident surface of the integrated solid lens is formed so that the light incident vertically on the incident surface of the solid lens reaches the outermost outer shell of the primary mirror. To do.

本発明の一実施例による基本形メニスカスカセグレン式レンズは入射面、主鏡及び副鏡が全部球面に形成されるので、その製作が非常に簡便で容易であるだけでなく、精密に加工することができる。 In the basic meniscus Cassegrain lens according to an embodiment of the present invention, the incident surface, the primary mirror and the secondary mirror are all formed on a spherical surface, so that not only is it very simple and easy to manufacture, but it can also be precisely processed. it can.

また、レンズ上に反射性材料をコーティングして保護処理して主鏡と副鏡が形成され、主鏡と副鏡との間に一つの固体媒質のみ存在し、他の異物の浸透や汚染が防止されて周期的に再コーティングする必要がなく、鮮かな鏡を半永久的に保持することができるという長所がある。 In addition, a reflective material is coated on the lens to protect it to form a primary mirror and a secondary mirror, and only one solid medium exists between the primary mirror and the secondary mirror, so that other foreign substances can penetrate or contaminate the lens. It has the advantage of being able to hold a fresh mirror semi-permanently without the need to be prevented and periodically recoated.

一方、本発明の他の実施例による統合型メニスカスカセグレン式レンズは、フォーカシングレンズがソリッドレンズの前方で前後方に移動可能になることにより、物体とレンズとの間の距離変化による視野上の焦点を調節することができる。 On the other hand, in the integrated Meniscus Cassegrain lens according to another embodiment of the present invention, the focusing lens can be moved forward and backward in front of the solid lens, so that the focus on the field of view due to the change in the distance between the object and the lens. Can be adjusted.

さらに、本発明によるメニスカスカセグレン式レンズを利用して望遠鏡を製作する場合、同じ光入力量を有する従来の望遠鏡に比べて鏡筒の長さを短く形成することができる。 Furthermore, when a telescope is manufactured using the Meniscus Cassegrain lens according to the present invention, the length of the lens barrel can be made shorter than that of a conventional telescope having the same amount of light input.

本発明の一実施例による基本形メニスカスカセグレンレンズの構造断面図及びレンズの光の進行を精密に示した展開図である。It is the structural cross-sectional view of the basic type meniscus Cassegrain lens according to one Example of this invention, and the development view which showed precisely the light progress of a lens. 本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズの多様な実施例を示した構造断面図である。It is a structural sectional view which showed various examples of the basic form meniscus Cassegrain lens of this invention. 本発明の他の実施例による統合型メニスカスカセグレンレンズの構造断面図及びフォーカシングレンズの前後方移動を示した概念図である。It is a structural cross-sectional view of the integrated meniscus Cassegrain lens according to another embodiment of this invention, and the conceptual diagram which showed the anteroposterior movement of a focusing lens. 本発明のメニスカスカセグレンレンズを利用して形成されることができる望遠鏡の例示図及びメニスカスカセグレンレンズ立体図である。It is an example figure of the telescope which can be formed using the meniscus Cassegrain lens of this invention, and the 3D figure of the meniscus Cassegrain lens.

本発明は望遠鏡または望遠レンズに用いられることができる対物レンズに関し、以下、第1実施例による基本形メニスカスカセグレンレンズ、及び第2実施例による統合型メニスカスカセグレンレンズを分けて説明する。 The present invention relates to an objective lens that can be used for a telescope or a telephoto lens, and the basic meniscus Cassegrain lens according to the first embodiment and the integrated meniscus Cassegrain lens according to the second embodiment will be described separately below.

<実施例1>:基本形メニスカスカセグレンレンズ
図1には本発明の一実施例による基本形メニスカスカセグレンレンズの構造断面図及びレンズの光の進行を精密に示した展開図が図示されている。本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズ10(以下、「基本形レンズ10」と言う)は基本形ソリッドレンズ100(以下、「ソリッドレンズ100」と言う)からなる。
<Example 1>: Basic meniscus Cassegrain lens FIG. 1 shows a structural cross-sectional view of a basic meniscus Cassegrain lens according to an embodiment of the present invention and a developed view showing the progress of light of the lens precisely. The basic meniscus Cassegrain lens 10 (hereinafter referred to as "basic lens 10") of the present invention comprises a basic solid lens 100 (hereinafter referred to as "solid lens 100").

図示したように、ソリッドレンズ100はメニスカス(meniscus)レンズ状に形成される。 As shown, the solid lens 100 is formed in the shape of a meniscus lens.

本発明による基本形レンズ10において、ソリッドレンズ100は、前方面110と後方面120とで構成され、ここで、図面を基準として、前方はソリッドレンズ100の左側で、観察しようとする物体が位置して物体から放出された光がソリッドレンズ100に入って来る側を意味し、後方はソリッドレンズ100の右側で、光がソリッドレンズ100から出る側を意味する。 In the basic lens 10 according to the present invention, the solid lens 100 is composed of a front surface 110 and a rear surface 120, and here, with reference to the drawing, the front is on the left side of the solid lens 100, and the object to be observed is located. This means the side where the light emitted from the object enters the solid lens 100, the rear side is the right side of the solid lens 100, and the rear side means the side where the light exits the solid lens 100.

図1に示したように、ソリッドレンズ100の光軸X−X’を基準として、ソリッドレンズ100を中央部Cと周辺部Sとに分けることができる。ここで、それぞれの中央部Cと周辺部Sは必ず同じ領域を意味するのではなく、光軸X−X’を基準として中央部Cはソリッドレンズの前方面110の中央から円形に形成される一定領域を意味し、周辺部Sはソリッドレンズ100の後方面120で中央から円形に形成される一定領域を除いた周辺の残り領域を意味する。 As shown in FIG. 1, the solid lens 100 can be divided into a central portion C and a peripheral portion S with reference to the optical axis XX'of the solid lens 100. Here, the central portion C and the peripheral portion S do not necessarily mean the same region, and the central portion C is formed in a circle from the center of the front surface 110 of the solid lens with reference to the optical axis XX'. The peripheral portion S means a fixed region, and the peripheral portion S means the remaining peripheral region excluding the fixed region formed circularly from the center on the rear surface 120 of the solid lens 100.

前方面110の周辺部Sには光を屈折させて通過させる入射面113が形成され、後方面120の周辺部Sには入射面113を通過した光を反射させる主鏡127が備えられ、前方面110の中央部Cには主鏡127によって反射された光を焦点を合わせて再反射させる副鏡117が備えられ、後方面120の中央部Cには副鏡によって再反射された光を通過させる出射面123が形成される。 An incident surface 113 that refracts and passes light is formed on the peripheral portion S of the front surface 110, and a primary mirror 127 that reflects light that has passed through the incident surface 113 is provided on the peripheral portion S of the rear surface 120. The central portion C of the direction 110 is provided with a secondary mirror 117 that focuses and rereflects the light reflected by the primary mirror 127, and the central portion C of the rear surface 120 passes the light rereflected by the secondary mirror. An exit surface 123 is formed.

この時、本発明は、入射面113、主鏡117及び副鏡127が前方で見た時全部凹球面に形成される。より具体的に、入射面113、主鏡117及び副鏡127は何れも球面の曲率中心が各入射面113、主鏡117及び副鏡127の前方に位置してソリッドレンズ100の光軸X−X’上に位置するように形成される。 At this time, in the present invention, the incident surface 113, the primary mirror 117, and the secondary mirror 127 are all formed into a concave spherical surface when viewed from the front. More specifically, in each of the incident surface 113, the primary mirror 117 and the secondary mirror 127, the center of curvature of the spherical surface is located in front of each incident surface 113, the primary mirror 117 and the secondary mirror 127, and the optical axis X-of the solid lens 100. It is formed so as to be located on X'.

図1を参照して本発明の基本形レンズ10の原理について説明すれば次の通りである。 The principle of the basic lens 10 of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

本発明はカセグレン(Cassegrain)方式の対物レンズで、観察しようとする物体がソリッドレンズ100の前方に位置し、観察者はソリッドレンズ100の後方で物体を観察することができる。 The present invention is a Cassegrain objective lens in which the object to be observed is located in front of the solid lens 100, and the observer can observe the object behind the solid lens 100.

物体から放出される光はソリッドレンズ100に向かって進行して、ソリッドレンズ100の入射面113を通過して屈折される。 The light emitted from the object travels toward the solid lens 100, passes through the incident surface 113 of the solid lens 100, and is refracted.

入射面は凹球面であるので、光は入射面113を通過しながら光軸X−X’を基準として拡散屈折されて主鏡127に入射される。 Since the incident surface is a concave spherical surface, light is diffusely refracted with respect to the optical axis XX'while passing through the incident surface 113 and is incident on the primary mirror 127.

主鏡127は凹球面鏡に対応するので、主鏡127に入射された光は主鏡127によって副鏡117に向かって反射されて副鏡117に入射される。 Since the primary mirror 127 corresponds to a concave spherical mirror, the light incident on the primary mirror 127 is reflected by the primary mirror 127 toward the secondary mirror 117 and incident on the secondary mirror 117.

副鏡117は凹球面であるので、副鏡117に向かって入射される光の進行方向を基準としては凸球面鏡になる。そこで、副鏡117に入射された光は副鏡117によって焦点が合わせられて再反射される。 Since the secondary mirror 117 has a concave spherical surface, it becomes a convex spherical mirror with reference to the traveling direction of the light incident on the secondary mirror 117. Therefore, the light incident on the secondary mirror 117 is focused and re-reflected by the secondary mirror 117.

この時、副鏡117の焦点は一般的に出射面123の外部にあるので、副鏡117によって再反射された光は出射面123を通過して焦点に集められ、観察者は最終的に焦点の位置で物体を観察することができる。 At this time, since the focal point of the secondary mirror 117 is generally outside the exit surface 123, the light rereflected by the secondary mirror 117 passes through the exit surface 123 and is focused on the focal point, and the observer finally focuses on it. The object can be observed at the position of.

図2は本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズの多様な実施例を示した構造断面図である。 FIG. 2 is a structural cross-sectional view showing various examples of the basic meniscus Cassegrain lens of the present invention.

図2の(a)に示したように、本発明によるソリッドレンズ100の出射面123は、副鏡117によって再反射された光が出射面123を垂直に通過するように出射面123が後方で見た時凹球面に形成されることができる。 As shown in FIG. 2A, the exit surface 123 of the solid lens 100 according to the present invention has the exit surface 123 rearward so that the light rereflected by the secondary mirror 117 passes vertically through the exit surface 123. When viewed, it can be formed into a concave spherical surface.

また、図2の(b)に示したように、光の色収差を補正するために、出射面123の後方に色収差補正レンズ300をさらに含んで形成されることができる。色収差補正レンズは2枚以上の重なったレンズで構成されることができ、これに限定されるのではない。 Further, as shown in FIG. 2B, a chromatic aberration correction lens 300 may be further included behind the exit surface 123 in order to correct the chromatic aberration of light. The chromatic aberration correction lens can be composed of two or more overlapping lenses, and is not limited to this.

一般的に、対物レンズにおいて、出射面を光の進行方向を基準として凸球面に形成するか、色収差を補正するための色収差補正レンズ300をさらに含むことは通常の技術に属するので、その具体的な内容は省略する。 In general, in an objective lens, forming an exit surface on a convex spherical surface with reference to the traveling direction of light or further including a chromatic aberration correction lens 300 for correcting chromatic aberration belongs to a normal technique, and therefore, the specifics thereof. Contents are omitted.

以上で説明したように、本発明のソリッドレンズ100は、入射面113、主鏡127及び副鏡117が全部球面に形成されるので、その製作が非常に簡便で容易であるだけでなく、精密に加工することができる。 As described above, in the solid lens 100 of the present invention, the incident surface 113, the primary mirror 127, and the secondary mirror 117 are all formed on a spherical surface, so that the solid lens 100 is not only very simple and easy to manufacture, but also precise. Can be processed into.

また、本発明はソリッドレンズ100が1枚のレンズからなるので、主鏡127と副鏡117との間にソリッドレンズ100を形成する一固体媒質のみ存在するようになって、光の損失を減小することができる。 Further, in the present invention, since the solid lens 100 is composed of one lens, only one solid medium forming the solid lens 100 exists between the primary mirror 127 and the secondary mirror 117, thereby reducing the loss of light. Can be small.

一方、本発明の副鏡117及び主鏡127はそれぞれ前方面110及び後方面120上に反射性材料がコーティングされて保護処理されて形成されることができる。即ち、ソリッドレンズ100の前方面110の中央部Cに反射性材料がコーティングされて保護処理されて副鏡117が形成されることができ、ソリッドレンズ100の後方面120の周辺部Sに反射性材料がコーティングされて保護処理されて主鏡127が形成されることができる。ここで、保護処理とは、例えば反射性材料をコーティングしてその裏面にアマルガム乃至塗料で塗布するなど特殊化学処理を施すことで、従来のマンギンカセグレン望遠鏡の主鏡であるマンギンミラーで用いられる保護処理と類似する概念である。 On the other hand, the secondary mirror 117 and the primary mirror 127 of the present invention can be formed by coating the front surface 110 and the rear surface 120 with a reflective material and protecting them, respectively. That is, the central portion C of the front surface 110 of the solid lens 100 is coated with a reflective material and protected to form the secondary mirror 117, and the peripheral portion S of the rear surface 120 of the solid lens 100 is reflective. The material can be coated and protected to form the primary mirror 127. Here, the protective treatment is used in a mangin mirror, which is the primary mirror of a conventional Cassegrain telescope, by applying a special chemical treatment such as coating a reflective material and applying it to the back surface with amalgam or paint. It is a concept similar to the protective treatment to be performed.

このように、前方面110と後方面120に反射性材料がコーティングされて保護処理されて副鏡117と主鏡127が形成されることで、本発明の副鏡117と主鏡127の製作が容易であるだけでなく、異物の浸透や汚染が防止されて周期的に再コーティングする必要がなく、鮮かな鏡を半永久的に保持することができる。 In this way, the front surface 110 and the rear surface 120 are coated with a reflective material and protected to form the secondary mirror 117 and the primary mirror 127, whereby the secondary mirror 117 and the primary mirror 127 of the present invention can be manufactured. Not only is it easy, it prevents foreign matter from penetrating and contaminating, and does not require periodic recoating, allowing a fresh mirror to be held semi-permanently.

一方、以下では本発明の具体的な設計原理について説明する。 On the other hand, the specific design principle of the present invention will be described below.

第一、本発明は副鏡117が球面に形成される。 First, in the present invention, the secondary mirror 117 is formed on a spherical surface.

一般に、カセグレン系列の正統反射望遠鏡では、副鏡が双曲面に形成され、主鏡は放物面に形成される。 Generally, in the Cassegrain series orthodox reflecting telescope, the secondary mirror is formed on a hyperboloid and the primary mirror is formed on a paraboloid.

しかし、双曲面は球面に比べて加工が難しいという短所があり、それにより、副鏡を加工しやすい球面にしようとする場合、主鏡は放物面に形成されてはならなく、ドール・カーカム(Dall−kerkham)式カセグレン望遠鏡のように、主鏡が偏長型楕円面に形成される必要がある。 However, the hyperboloid has the disadvantage that it is more difficult to process than the spherical surface, so when trying to make the secondary mirror a spherical surface that is easy to process, the primary mirror must not be formed on a paraboloid, and the modified Dall-Kircam Like the (Dall-Kerkhham) Cassegrain telescope, the primary mirror needs to be formed on an oblong ellipsoid.

第二、本発明は主鏡127も球面に形成される。 Second, in the present invention, the primary mirror 127 is also formed on a spherical surface.

カセグレン系列の望遠鏡の中で副鏡と主鏡が全部球面である場合、マクストフ(Maksutov)カセグレン望遠鏡のように、前方に球面収差補正レンズ及び/または補正板を位置させる必要がある。 If the secondary and primary mirrors of the Cassegrain telescope are all spherical, it is necessary to position the spherical aberration correction lens and / or the correction plate forward, as in the Maksutov Cassegrain telescope.

球面収差補正レンズによって、マクストフカセグレン望遠鏡で主鏡の(断面の)実際離心率は0の球面であるが、主鏡の仮想(Ideal)離心率は離心率0の球面と離心率が1の放物面との間に形成される。即ち、主鏡の仮想離心率Aは0<A<1の間に形成され、離心率Aは偏長型楕円面で、主鏡は仮想(Ideal)偏長型楕円面に形成される。 Due to the spherical aberration correction lens, the actual eccentricity (of the cross section) of the primary mirror is 0 on the Maxtovka Segren telescope, but the virtual eccentricity of the primary mirror is 0 and the eccentricity is 1. It is formed between the object surface. That is, the virtual eccentricity A of the primary mirror is formed between 0 <A <1, the eccentricity A is formed on the oblong ellipsoid, and the primary mirror is formed on the virtual ellipsoid.

第三、本発明は入射面113も球面に形成される。 Third, in the present invention, the incident surface 113 is also formed on a spherical surface.

前記第二で敍述したように、主鏡と副鏡が球面の反射望遠鏡においては、望遠鏡の前方に球面収差補正レンズ及び/または補正板が位置して光を屈折させる必要がある。 As described in the second section, in a reflecting telescope in which the primary mirror and the secondary mirror are spherical, it is necessary that a spherical aberration correction lens and / or a correction plate is positioned in front of the telescope to refract light.

本発明はマクストフカセグレン光学システムを一つの対物レンズにソリッド化させる過程で球面副鏡及び球面主鏡を用いようとするので、補正レンズまたは補正板の役割(即ち、球面収差補正機能)を代替することができることが必要である。 Since the present invention attempts to use a spherical secondary mirror and a spherical primary mirror in the process of solidifying the Maksutov casegren optical system into one objective lens, it substitutes the role of the correction lens or the correction plate (that is, the spherical aberration correction function). It is necessary to be able to.

これはマンギンミラーの光学原理から導き出すことができる。 This can be derived from the optical principle of the mangin mirror.

マンギンミラーはネガティブメニスカスレンズ状に後方面に裏面反射コーティングされている。 The mangin mirror has a negative meniscus lens-like back surface reflective coating on the back surface.

マンギンミラーにおいて、入射面である前方面と反射面である後方面は全部球面に形成される場合、入射面を向けて平行に入射される光を一つの焦点に合わせるために入射面の曲率が反射面の曲率より大きく形成される(即ち、入射面の曲率半径が反射面の曲率半径より小さく形成される)。 In a mangin mirror, when the front surface, which is the incident surface, and the rear surface, which is the reflecting surface, are all formed into a spherical surface, the curvature of the incident surface is used to focus the light incident in parallel with the incident surface facing one focus. Is formed larger than the curvature of the reflecting surface (that is, the radius of curvature of the incident surface is formed smaller than the radius of curvature of the reflecting surface).

マンギンミラーの入射面に向かって平行に入射される光は入射面で屈折されるので、反射面の実際(断面の)離心率は0にあたる球面であるが、反射面の仮想(Ideal)離心率は1の放物面に形成される。それにより、反射面から反射された光は、前方の入射面を垂直に無屈折通過しながら入射面前方の一焦点に合わせられる。 Since the light incident parallel to the incident surface of the Mangin mirror is refracted at the incident surface, the actual (cross-sectional) decentering factor of the reflecting surface is a spherical surface, but the virtual (ideal) decentering of the reflecting surface. The rate is formed on a paraboloid of 1. As a result, the light reflected from the reflecting surface is focused on one focal point in front of the incident surface while vertically passing through the incident surface in front without refraction.

一方、マンギンミラーの入射面が球面ではない曲率が0の平面である場合、反射面の仮想離心率は0で、実際離心率0と同じ球面に形成される。 On the other hand, when the incident surface of the mangin mirror is not a spherical surface but a plane having a curvature of 0, the virtual eccentricity of the reflecting surface is 0, and it is actually formed on the same spherical surface as the eccentricity of 0.

マンギンミラーの反射面の仮想離心率が1の仮想の放物面になる時の入射面の曲率をBとすれば、マンギンミラーで入射面の曲率が0とBとの間に形成される場合、反射面の仮想の離心率は0の球面と1の放物面との間に形成される。言い換えれば、マンギンミラーで入射面の曲率が0とBとの間に形成される場合、反射面の仮想の離心率をXとすれば、反射面の仮想の離心率Xは0<X<1に形成され、それによって、反射面は仮想の離心率Xの仮想の偏長型楕円面に形成されることが分かる。 Assuming that the curvature of the incident surface when the virtual paraboloid of the reflecting surface of the Mangin mirror becomes a virtual paraboloid of 1, the curvature of the incident surface is formed between 0 and B in the Mangin mirror. In this case, the virtual decentering ratio of the reflecting surface is formed between the spherical surface of 0 and the paraboloid of 1. In other words, when the curvature of the incident surface is formed between 0 and B in the mangin mirror, if the virtual eccentricity of the reflecting surface is X, the virtual eccentricity X of the reflecting surface is 0 <X < It can be seen that the reflective surface is formed at 1, thereby forming a virtual oblong elliptical surface with a virtual eccentricity X.

これを表で整理すれば以下の通りである。 The table below summarizes this.

Figure 2021517279
Figure 2021517279

上述した内容を考慮して、本発明は入射面113の曲率を適切に調節することにより、マクストフカセグレン式望遠鏡での補正レンズ乃至補正板のように球面の主鏡127を仮想の偏長型楕円面に補正する役割(即ち、球面収差補正機能)を果たすことができる。 In consideration of the above-mentioned contents, the present invention appropriately adjusts the curvature of the incident surface 113 to make a spherical primary mirror 127 like a correction lens or a correction plate in a Maksutov Cassegrain telescope into a virtual ellipsoidal ellipsoid. It can play a role of correcting the surface (that is, a spherical aberration correction function).

具体的に、本発明は入射面113に向かって平行に入射される光を基準として主鏡127の仮想の離心率が0と1の間に形成されるように入射面113の曲率を設定することができる。 Specifically, the present invention sets the curvature of the incident surface 113 so that the virtual eccentricity of the primary mirror 127 is formed between 0 and 1 with reference to the light incident parallel to the incident surface 113. be able to.

さらに、本発明による基本形レンズ10を製作する時追加的に考慮すべき事項は次の通りである。 Further, the following items should be additionally considered when manufacturing the basic lens 10 according to the present invention.

主鏡127の仮想の離心率は0と1の間で無数に存在することができ、これに対応して、入射面113の曲率を製作すべきである。 The virtual eccentricity of the primary mirror 127 can exist innumerably between 0 and 1, and the curvature of the incident surface 113 should be made correspondingly.

この時、主鏡127の曲率及び入射面113の曲率だけでなく、入射面113と主鏡127との間の距離、ソリッドレンズ100を形成する媒質の屈折率などを一緒に考慮して、光が出射面123を通過して出射面123の後方に形成される焦点に集められることができるように適切に調整する必要がある。 At this time, not only the curvature of the primary mirror 127 and the incident surface 113, but also the distance between the incident surface 113 and the primary mirror 127, the refractive index of the medium forming the solid lens 100, and the like are taken into consideration. Need to be properly adjusted so that light can pass through the exit surface 123 and be focused on the focal point formed behind the exit surface 123.

また、本発明はソリッドレンズの光軸X−X’を基準として入射面113、副鏡117及び主鏡127の曲率中心が全部同様に形成される。この場合、入射面113と副鏡117の曲率半径及び曲率が同様に形成されることは自明である。 Further, in the present invention, the incident surface 113, the secondary mirror 117, and the center of curvature of the primary mirror 127 are all formed in the same manner with respect to the optical axis XX'of the solid lens. In this case, it is obvious that the radius of curvature and the curvature of the incident surface 113 and the secondary mirror 117 are formed in the same manner.

このようにソリッドレンズ100の光軸X−X’を基準として、入射面113、副鏡117及び主鏡127の曲率中心が同様に形成される場合、ソリッドレンズ100に入る平行する複数の光線が主鏡127及び副鏡117によって反射される時持続的に対称性を保持することができて、非軸上収差を効果的に減小することができる。 In this way, when the incident surface 113, the secondary mirror 117, and the center of curvature of the primary mirror 127 are similarly formed with reference to the optical axis XX'of the solid lens 100, a plurality of parallel light rays entering the solid lens 100 are emitted. When reflected by the primary mirror 127 and the secondary mirror 117, the symmetry can be maintained continuously, and the off-axis aberration can be effectively reduced.

また、光軸X−X’上の曲率中心を基点として多様な角度から来る複数の光が主鏡127及び副鏡117に反射される時持続的に対称性を保持するので、視覚的に高い解像度を有し、分解能が高く、非軸上収差を減小しながらも広い視野を提供することができる。 In addition, it is visually high because it maintains symmetry continuously when a plurality of lights coming from various angles with the center of curvature on the optical axis XX'are reflected by the primary mirror 127 and the secondary mirror 117. It has a resolution, is high in resolution, and can provide a wide field of view while reducing off-axis aberrations.

基本形メニスカスカセグレンレンズの屈折率の一例として、
前記レンズ媒質の屈折率が1.47である時、前記レンズ軸上の厚さと入射面及び副鏡の曲率半径と主鏡の曲率半径の比がそれぞれ1:2:3の自然数の比率を有する場合、基本形メニスカスカセグレンレンズの入射角度25度内に入射される平行光線は主鏡及び副鏡を経て出射された後、レンズ厚さの約7倍の地点の一点に焦点が合わせられる。
As an example of the refractive index of the basic meniscus Cassegrain lens,
When the refractive index of the lens medium is 1.47, the ratio of the thickness on the lens axis to the incident surface and the radius of curvature of the secondary mirror to the radius of curvature of the primary mirror has a ratio of natural numbers of 1: 2: 3, respectively. In this case, the parallel rays incident within the incident angle of 25 degrees of the basic Menis cascadene lens are emitted through the primary mirror and the secondary mirror, and then focused on one point at a point about 7 times the lens thickness.

このようにしてレンズの厚さが主鏡の幅の半分しかないスリムな基本形メニスカスカセグレンレンズになり、これは基本形メニスカスカセグレンレンズの範疇に属する一例である。 In this way, the thickness of the lens becomes a slim basic meniscus Cassegrain lens that is only half the width of the primary mirror, and this is an example that belongs to the category of the basic meniscus Cassegrain lens.

一方、本発明において、副鏡117の直径は入射面110の直径の約60%を占め、副鏡117は入射面面積の33%の面積を有するように形成されることができる。 On the other hand, in the present invention, the diameter of the secondary mirror 117 may occupy about 60% of the diameter of the incident surface 110, and the secondary mirror 117 may be formed so as to have an area of 33% of the incident surface area.

そして、本発明でソリッドレンズ100は実質的に主鏡からの光線を反射する所は副鏡の外側周辺であり、副鏡直径の半分しか使用しないので、固体媒質を節約するために光軸が位置されるソリッドレンズの中心部を円柱状に掘り出してソリッドレンズ100の形状が一般の反射式望遠鏡の主鏡に穴があいているような形状に製作初期から鋳造することができる。 In the present invention, the solid lens 100 substantially reflects the light rays from the primary mirror around the outside of the secondary mirror, and uses only half the diameter of the secondary mirror. Therefore, the optical axis is set in order to save the solid medium. The central part of the solid lens to be located can be dug out in a columnar shape, and the shape of the solid lens 100 can be cast from the initial stage of production into a shape in which a hole is formed in the primary mirror of a general reflection type telescope.

従来の屈折式天体望遠鏡の対物レンズの直径を100mmと仮定した時、本発明のソリッドレンズが従来の望遠鏡での光入力量と同じ光入力量を有するためには、本発明のソリッドレンズ100の前方面113の直径は約125mmに形成される必要がある。本発明は前方面113の直径が約125%になってこそ同じ光入力量を有することができる。 Assuming that the diameter of the objective lens of the conventional refracting astronomical telescope is 100 mm, in order for the solid lens of the present invention to have the same light input amount as that of the conventional telescope, the solid lens 100 of the present invention The diameter of the front surface 113 needs to be formed to be about 125 mm. The present invention can have the same amount of light input only when the diameter of the front surface 113 is about 125%.

しかし、従来の屈折望遠鏡より長さは減小されるが、光がソリッドレンズ100の内部で2回反射されるので、これを利用して望遠鏡を製作する場合、同じ光入力光を有する従来の屈折望遠鏡より長さが短く形成されることができる。 However, although the length is shorter than that of the conventional refracting telescope, the light is reflected twice inside the solid lens 100. Therefore, when a telescope is manufactured using this, the conventional refracting telescope having the same light input light is used. It can be formed shorter than a refracting telescope.

また、従来の反射望遠鏡と比べる場合、鏡筒部分の構造が一つの対物レンズ、即ちソリッドレンズ100に圧縮されているので、嵩を顕著に減少させることができ、それによって、これを利用して望遠鏡を製作する場合、起動性が増大されることができる。 Further, as compared with the conventional reflecting telescope, since the structure of the lens barrel portion is compressed by one objective lens, that is, the solid lens 100, the bulk can be remarkably reduced, thereby utilizing this. When making a telescope, the startability can be increased.

以上で説明したような基本形レンズ10はソリッドレンズ100の入射面113に入射される光が無限大視野焦点上の物体から平行直線に入射される場合に最適化されているもので、例えば天体用望遠鏡の対物レンズに利用されることができる。 The basic lens 10 as described above is optimized when the light incident on the incident surface 113 of the solid lens 100 is incident on a parallel straight line from an object on the infinite field focal point, for example, for an astronomical object. It can be used as an objective lens for telescopes.

<実施例2>:統合型メニスカスカセグレンレンズ
以下では、本発明の他の実施例による統合型メニスカスカセグレンレンズ20(以下、「統合型レンズ20」とする)について説明する。
<Example 2>: Integrated meniscus Cassegrain lens The following describes the integrated meniscus Cassegrain lens 20 (hereinafter referred to as “integrated lens 20”) according to another embodiment of the present invention.

本発明の統合型レンズ20は、上述した基本形レンズ10において、ソリッドレンズ100の入射面113を前方に分離して薄型ネガティブメニスカスレンズとして独立させて、それぞれフォーカシングレンズ200及び統合型ソリッドレンズ100’(以下、「ソリッドレンズ100’」と言う)が形成されてなり、フォーカシングレンズ200がソリッドレンズ100’の前方で先後に移動して球面収差補正機能を果たすと同時に視野焦点調節レンズの役割を果たすように設計したものである。 In the integrated lens 20 of the present invention, in the above-mentioned basic lens 10, the incident surface 113 of the solid lens 100 is separated forward to be independent as a thin negative meniscus lens, and the focusing lens 200 and the integrated solid lens 100'(, respectively. Hereinafter referred to as "solid lens 100'") is formed, and the focusing lens 200 moves in front of the solid lens 100'to perform the spherical aberration correction function and at the same time to act as a field focus adjustment lens. It was designed in.

上述した基本形レンズ10でソリッドレンズ100の入射面113が球面収差補正機能を果たすことに過ぎないとすれば、統合型レンズ20でフォーカシングレンズ200は球面収差補正機能及び視野焦点調節レンズの役割も果たすことができる。 Assuming that the incident surface 113 of the solid lens 100 only fulfills the spherical aberration correction function in the basic lens 10 described above, the focusing lens 200 also serves as a spherical aberration correction function and a field focus adjustment lens in the integrated lens 20. be able to.

前述したように、本発明の基本形レンズ10は、例えば天体用望遠鏡に適合することができるが、基本形レンズ10はソリッドレンズ100が1枚のレンズからなるので、物体とソリッドレンズ100との距離の間の偏差が大きい焦点調節をすることができない。 As described above, the basic lens 10 of the present invention can be adapted to, for example, an astronomical telescope, but since the solid lens 100 is composed of one lens, the distance between the object and the solid lens 100 It is not possible to adjust the focus with a large deviation between them.

従って、基本形レンズ10の原理を利用するが、視野の焦点を調節するために1枚のレンズをさらに追加することで、上記の問題を解決することができる。 Therefore, although the principle of the basic lens 10 is used, the above problem can be solved by adding one lens to adjust the focus of the field of view.

図3は本発明の他の実施例による統合型メニスカスカセグレンレンズの構造断面図、及び本発明の統合型メニスカスカセグレンレンズにおいてフォーカシングレンズの前後方移動を現わす概念図であり、本発明の統合型メニスカスカセグレンレンズ20は、フォーカシングレンズ200とソリッドレンズ100’とからなることができる。 FIG. 3 is a structural cross-sectional view of the integrated meniscus Cassegrain lens according to another embodiment of the present invention, and a conceptual diagram showing the anterior-posterior movement of the focusing lens in the integrated meniscus Cassegrain lens of the present invention. The Meniscus Cassegrain lens 20 can consist of a focusing lens 200 and a solid lens 100'.

図示したように、ソリッドレンズ100’及びフォーカシングレンズ200は全部メニスカス(meniscus)レンズ状に形成される。 As shown, the solid lens 100'and the focusing lens 200 are all formed in the shape of a meniscus lens.

ソリッドレンズ100’は前方面110’と後方面120’とで構成されて、前方面110’には入射面113’が形成され、副鏡117’が備えられており、後方面120’には主鏡127’が備えられ、出射面123’が形成されている。 The solid lens 100'is composed of a front surface 110'and a rear surface 120', an incident surface 113'is formed on the front surface 110', and a secondary mirror 117' is provided on the rear surface 120'. A primary mirror 127'is provided and an exit surface 123' is formed.

ここで、入射面113’を除いた残り副鏡117’、主鏡127’及び出射面123’の構成は、上述した基本形ソリッドレンズ100での対応する構成と実質的に同じであるので詳細な説明は省略する。 Here, the configurations of the remaining secondary mirror 117', the primary mirror 127', and the exit surface 123'excluding the incident surface 113'are substantially the same as the corresponding configurations of the basic solid lens 100 described above, and thus are detailed. The description is omitted.

一方、フォーカシングレンズ200は、基本形ソリッドレンズ100で入射面113が前方に独立的に分離して形成されるもので、フォーカシングレンズ200の前方面210は基本形ソリッドレンズ100の入射面113の光学的特徴が同様に発現されることができるように形成されることができる。即ち、フォーカシングレンズ200の前方面210の曲率及び曲率中心などは基本形ソリッドレンズ100の入射面113の曲率及び曲率中心などと同じく形成されることができ、これからフォーカシングレンズ200によって球面収差補正機能などが発現されるように形成されることができる。 On the other hand, in the focusing lens 200, the incident surface 113 is formed by being independently separated from the front of the basic solid lens 100, and the front surface 210 of the focusing lens 200 is an optical feature of the incident surface 113 of the basic solid lens 100. Can be formed so that can be expressed as well. That is, the curvature and the center of curvature of the front surface 210 of the focusing lens 200 can be formed in the same manner as the curvature and the center of curvature of the incident surface 113 of the basic solid lens 100. It can be formed to be expressed.

フォーカシングレンズ200の前方面210と後方面220は前方で見た時全部凹球面に形成され、フォーカシングレンズ200は光軸X−X’上で前後方に移動可能に構成される。 The front surface 210 and the rear surface 220 of the focusing lens 200 are all formed into a concave spherical surface when viewed from the front, and the focusing lens 200 is configured to be movable forward and backward on the optical axis XX'.

本発明による統合型メニスカスカセグレンレンズ20の原理について説明すれば次の通りである。 The principle of the integrated meniscus Cassegrain lens 20 according to the present invention will be described as follows.

物体から放出された光はフォーカシングレンズ200に向かって進行して、フォーカシングレンズ200の前方面210に入射されて屈折され、屈折された光はフォーカシングレンズ200の後方面220を通過してソリッドレンズ100’の入射面113’に入射され、その後、ソリッドレンズ100’を通過する過程は上述した基本形ソリッドレンズ100と同じである。 The light emitted from the object travels toward the focusing lens 200, is incident on the front surface 210 of the focusing lens 200 and is refracted, and the refracted light passes through the rear surface 220 of the focusing lens 200 and is passed through the solid lens 100. The process of being incident on the incident surface 113'and then passing through the solid lens 100' is the same as that of the basic solid lens 100 described above.

ここで、フォーカシングレンズ200の前方面210は前方で見た時凹球面であるので、光は前方面210を経て光軸X−X’を基準として拡散屈折されて後方面220を出射する。 Here, since the front surface 210 of the focusing lens 200 is a concave spherical surface when viewed from the front, light is diffusely refracted with reference to the optical axis XX'through the front surface 210 and exits the rear surface 220.

本発明は、図3に示したように、フォーカシングレンズ200がソリッドレンズ100’から離隔された場合、光軸X−X’から最外郭の光はソリッドレンズ100’の入射面113’を垂直に通過するように構成される。 In the present invention, as shown in FIG. 3, when the focusing lens 200 is separated from the solid lens 100', the outermost light from the optical axis XX' is perpendicular to the incident surface 113'of the solid lens 100'. It is configured to pass.

また、本発明は、図3に示したように、フォーカシングレンズ200がソリッドレンズ100’と最大限に密着された場合、光軸X−X’から最外郭の光はフォーカシングレンズ200の後方面220とソリッドレンズ100’の入射面113’を垂直に通過するようにフォーカシングレンズ200の後方面220とソリッドレンズ100の入射面113’が曲率が設定される。 Further, as shown in FIG. 3, in the present invention, when the focusing lens 200 is in close contact with the solid lens 100'to the maximum extent, the outermost light from the optical axis XX'is the rear surface 220 of the focusing lens 200. The curvature of the rear surface 220 of the focusing lens 200 and the incident surface 113'of the solid lens 100 is set so as to vertically pass through the incident surface 113'of the solid lens 100'.

より具体的に、本発明は無限大視野焦点の場合、即ちフォーカシングレンズ200とソリッドレンズ100’が最も近接した場合、光軸X−X’を基準として最外郭の光がフォーカシングレンズ200の前方面210を通過して屈折されてフォーカシングレンズ200の後方面220を垂直に出射し、フォーカシングレンズ200の後方面220を垂直に出射した光がソリッドレンズ100’の入射面113’を垂直に入射し、ソリッドレンズ100’の入射面113’を垂直に入射した光が主鏡127’の最外郭に到逹するように、フォーカシングレンズ200の後方面220及びソリッドレンズ100’の入射面113’の曲率が形成されることができる。 More specifically, in the case of an infinite field focal point, that is, when the focusing lens 200 and the solid lens 100'are closest to each other, the outermost light with respect to the optical axis XX'is the front surface of the focusing lens 200. The light that has passed through 210 and is refracted and is vertically emitted from the rear surface 220 of the focusing lens 200 and vertically emitted from the rear surface 220 of the focusing lens 200 is vertically incident on the incident surface 113'of the solid lens 100'. The curvature of the rear surface 220 of the focusing lens 200 and the incident surface 113'of the solid lens 100'is such that the light vertically incident on the incident surface 113' of the solid lens 100' reaches the outermost outer shell of the primary lens 127'. Can be formed.

ここで、フォーカシングレンズ200の後方面220及びソリッドレンズ100’の入射面113’の曲率半径及び曲率の差はフォーカシングレンズ200とソリッドレンズ100’が密着される程度の差のみにより、本発明は無限大視野焦点の場合、フォーカシングレンズ200とソリッドレンズ100’が最大限に密着されて微細な間隔で離隔されるようにきめが同様に重ねられた形態に形成されるようにすることが好ましい。 Here, the difference between the radius of curvature and the curvature of the rear surface 220 of the focusing lens 200 and the incident surface 113'of the solid lens 100'is only the difference to the extent that the focusing lens 200 and the solid lens 100'are in close contact with each other, and the present invention is infinite. In the case of a large field focus, it is preferable that the focusing lens 200 and the solid lens 100'are formed in a similarly overlapped form so that the focusing lens 200 and the solid lens 100'are in close contact with each other at a fine distance.

さらに、本発明は無限大視野焦点の場合、即ち物体がレンズ20と非常に遠く離れていて光が光軸X−X’を基準として水平にフォーカシングレンズ200の前方面210に入射される場合、フォーカシングレンズ200とソリッドレンズ100’は最大限に密着されるように構成され、この時、フォーカシングレンズ200の後方面220の曲率中心とソリッドレンズ100’の入射面113’の曲率中心が同一に形成されることができる。 Further, the present invention is in the case of an infinite field focal point, that is, when the object is very far from the lens 20 and the light is incident on the front surface 210 of the focusing lens 200 horizontally with respect to the optical axis XX'. The focusing lens 200 and the solid lens 100'are configured so as to be in close contact with each other to the maximum extent. At this time, the center of curvature of the rear surface 220 of the focusing lens 200 and the center of curvature of the incident surface 113'of the solid lens 100'are formed to be the same. Can be done.

ここで、基本形レンズ10で前述したように、統合型レンズ20において、ソリッドレンズ100’の出射面123’が後方で見た時凹球面に形成されるか、出射面123’の後方に色収差補正用レンズ300がさらに含まれることができる。 Here, as described above for the basic lens 10, in the integrated lens 20, the exit surface 123'of the solid lens 100'is formed on a concave spherical surface when viewed from the rear, or chromatic aberration is corrected behind the exit surface 123'. The lens 300 for use can be further included.

一方、図3に示したように、本発明のフォーカシングレンズ200は光軸X−X’上で前後方に移動可能に形成される。 On the other hand, as shown in FIG. 3, the focusing lens 200 of the present invention is formed so as to be movable forward and backward on the optical axis XX'.

フォーカシングレンズ200を前方に移動させると、フォーカシングレンズ200の前方面210に入射される光の前方角度を調節することができる。それにより、光がフォーカシングレンズ200の前方面210に入射して屈折される時屈折の程度を調節することができる。 When the focusing lens 200 is moved forward, the forward angle of the light incident on the front surface 210 of the focusing lens 200 can be adjusted. Thereby, the degree of refraction can be adjusted when light is incident on the front surface 210 of the focusing lens 200 and refracted.

即ち、統合型レンズ20は、物体がレンズ20と近い距離にある場合に、フォーカシングレンズ200を前方に移動させ(即ち、フォーカシングレンズ200とソリッドレンズ100’を離隔させる)、物体がレンズ20と遠くにある場合にフォーカシングレンズ200を後方に移動させ(即ち、フォーカシングレンズ200とソリッドレンズ100’を密着させる)、レンズ20と物体との距離が一定でなくてもフォーカシングレンズ200の前後方移動によって視野の焦点が調整されることができるので、一般的な望遠鏡の対物レンズと焦点調節レンズの機能を兼ねることができる。 That is, the integrated lens 20 moves the focusing lens 200 forward (that is, separates the focusing lens 200 from the solid lens 100') when the object is close to the lens 20, and the object is far from the lens 20. The focusing lens 200 is moved backward (that is, the focusing lens 200 and the solid lens 100'are brought into close contact with each other), and even if the distance between the lens 20 and the object is not constant, the focusing lens 200 is moved forward and backward to view the field. Since the focus of the lens can be adjusted, the function of the objective lens and the focus adjustment lens of a general telescope can be combined.

図4は本発明のメニスカスカセグレンレンズを利用して形成されることができる望遠鏡の一例示図であって、今まで上述した基本形レンズ10または統合型レンズ20を利用して望遠鏡を製作することができる。 FIG. 4 is an example view of a telescope that can be formed by using the Meniscus Cassegrain lens of the present invention, and the telescope can be manufactured by using the basic lens 10 or the integrated lens 20 described above. it can.

以上のように、本発明は限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明は上述の実施例に限定されるのではなく、これは本発明が属する分野において通常の知識を有する者であればこのような記載から多様な修正及び変形が可能であることは勿論である。従って、本発明の技術的思想は特許請求範囲のみによって把握されるべきであり、それと均等または等価的変形はいずれも本発明の技術的思想の範疇に属するとすべきである。
As described above, the present invention has been described with limited examples and drawings, but the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and this is a person who has ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs. If so, it goes without saying that various modifications and modifications can be made from such a description. Therefore, the technical idea of the present invention should be grasped only by the claims, and any equivalent or equivalent modification thereof should belong to the category of the technical idea of the present invention.

Claims (4)

基本形ソリッドレンズからなり、
前記入射面に向かって平行に入射される光を基準として、前記主鏡の仮想の離心率が0と1の間で形成されるように前記入射面の曲率が設定されることを特徴とし、
前記基本形ソリッドレンズの前方面の周辺部には光を屈折させて通過させる入射面が形成され、
前記基本形ソリッドレンズの後方面の周辺部には前記入射面を通過した光を反射させる主鏡が備えられ、
前記基本形ソリッドレンズの前方面の中央部には前記主鏡によって反射された光を焦点を合わせて再反射させる副鏡が備えられ、
前記基本形ソリッドレンズの後方面の中央部には前記副鏡によって再反射された光を通過させる出射面が形成され、
前記入射面、主鏡及び副鏡が前方で見た時全部凹球面であり、
前記基本形ソリッドレンズの光軸を基準として、前記入射面、前記副鏡及び前記主鏡の曲率中心が同一であることを特徴とする基本形メニスカスカセグレンレンズ。
Consists of a basic solid lens
The curvature of the incident surface is set so that the virtual eccentricity of the primary mirror is formed between 0 and 1 with reference to the light incident parallel to the incident surface.
An incident surface is formed around the front surface of the basic solid lens to refract and pass light.
A primary mirror that reflects light that has passed through the incident surface is provided around the rear surface of the basic solid lens.
A secondary mirror that focuses and re-reflects the light reflected by the primary mirror is provided at the center of the front surface of the basic solid lens.
An exit surface through which the light rereflected by the secondary mirror passes is formed in the central portion of the rear surface of the basic solid lens.
The incident surface, primary mirror and secondary mirror are all concave spherical surfaces when viewed from the front.
A basic meniscus Cassegrain lens characterized in that the incident surface, the secondary mirror, and the center of curvature of the primary mirror are the same with respect to the optical axis of the basic solid lens.
統合型メニスカスカセグレンレンズは、
フォーカシングレンズの入射面と出射面、統合型ソリッドレンズの入射面と、主鏡及び副鏡が前方で見た時全部凹球面であり、
前記統合型ソリッドレンズの光軸を基準として、前記副鏡及び前記主鏡の曲率中心が同一であることを特徴とし、
前記基本形メニスカスカセグレンレンズで主鏡の球面収差を補正する入射面を前方に分離してネガティブメニスカスレンズとして独立させることによりそれぞれ形成され、
入射面に球面収差補正機能を有するフォーカシングレンズを前後方に移動可能に構成されることを特徴とする統合型メニスカスカセグレンレンズ。
The integrated meniscus Cassegrain lens is
The entrance and exit surfaces of the focusing lens, the entrance surface of the integrated solid lens, and the primary and secondary mirrors are all concave spherical surfaces when viewed from the front.
It is characterized in that the centers of curvature of the secondary mirror and the primary mirror are the same with respect to the optical axis of the integrated solid lens.
The basic meniscus Cassegrain lens is formed by separating the incident surface that corrects the spherical aberration of the primary mirror forward and making it independent as a negative meniscus lens.
An integrated meniscus Cassegrain lens characterized in that a focusing lens having a spherical aberration correction function on the incident surface is configured to be movable forward and backward.
前記フォーカシングレンズと前記統合型ソリッドレンズが最も近接した場合、前記フォーカシングレンズの出射面の曲率中心と前記統合型ソリッドレンズの入射面の曲率中心が同一であることを特徴とする請求項2に記載の統合型メニスカスカセグレンレンズ。 The second aspect of claim 2, wherein when the focusing lens and the integrated solid lens are closest to each other, the center of curvature of the exit surface of the focusing lens and the center of curvature of the incident surface of the integrated solid lens are the same. Integrated Menis Cass Kasegren lens. 前記フォーカシングレンズと前記統合型ソリッドレンズが最も近接した場合、前記フォーカシングレンズの光軸を基準として最外郭の光が前記フォーカシングレンズの入射面を通過して屈折され、前記フォーカシングレンズの入射面を通過して屈折された光が前記フォーカシングレンズの出射面を垂直に出射し、
前記フォーカシングレンズの出射面を垂直に出射した光が前記統合型ソリッドレンズの入射面を垂直に入射し、
前記ソリッドレンズの入射面を垂直に入射した光が前記主鏡の最外郭に到逹するように、前記フォーカシングレンズの出射面及び前記統合型ソリッドレンズの入射面の曲率が形成されることを特徴とする請求項2に記載の統合型メニスカスカセグレンレンズ。
When the focusing lens and the integrated solid lens are closest to each other, the outermost light passes through the incident surface of the focusing lens and is refracted with respect to the optical axis of the focusing lens, and passes through the incident surface of the focusing lens. The refracted light is emitted vertically from the exit surface of the focusing lens.
Light emitted vertically from the exit surface of the focusing lens vertically enters the incident surface of the integrated solid lens.
The feature is that the curvatures of the exit surface of the focusing lens and the incident surface of the integrated solid lens are formed so that the light incident vertically on the incident surface of the solid lens reaches the outermost outer shell of the primary mirror. The integrated meniscus case Glen lens according to claim 2.
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