JP3045483B2 - 反射光学系 - Google Patents
反射光学系Info
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Description
し、より詳細には、プッシュブルーム方式による走査に
より2次元画像を形成する反射望遠鏡光学系に関するも
のである。
による結像性能の劣化が少ないこと等を特徴としている
ため、特に長焦点の望遠鏡に広く用いられている。近
年、リッチークレチアン、カセグレン、グレゴリアン等
の2枚構成の反射望遠鏡に代わり、広フィールドを実現
できる3枚構成の反射望遠鏡の例が多く開示されてい
る。米国特許第4,240,707号は、図7に示すよ
うに、物体からの光束を、第1の凹面鏡71、その周囲
に絞り74が配設されている凸面鏡72、及び第2の凹
面鏡73の順に反射させ、光軸75外の像面に良像を形
成する構成が示されている。この構成の場合、光軸75
上の入射瞳に向けて光軸75からある角度傾いて光束が
入射すると、光軸75から離れた円環状フィールド内に
像として良好なエリアが存在する。従って、上記構成の
反射光学系は、上記円環フィールドの像のみを取り込む
場合、中心遮蔽のない構成をとることができると共に、
プッシュブルーム方式による走査(円環状フィールド内
に配置されている1次元センサに対し、それに直交する
方向の走査)を行うことにより、2次元画像を形成する
ことができる。しかしながら、上記米国特許は、各反射
鏡の形状については、何ら開示していない。
同様の構成を有する反射光学系が、Reflectiv
e Optics(Academic Press,1
991)にも示されており、この文献に示されている各
反射鏡の反射面の形状は、それぞれ、第1の凹面鏡は双
曲面、凸面鏡は楕円面、及び第2の凹面鏡は偏球面であ
る。
flective OpticsII(1989)p
p.126−133に示されている光学系は、その構成
が図7に示されているものと同様であり、各反射鏡は、
非球面形状式 z=C・ρ2/[1+{1−(1+κ)・C2・
ρ2}1/2]+D・ρ6+E・ρ8 において、下記の表1に示す係数を必要とする形状を有
している。
データの一例を下記の表2に示す。Fナンバは4.5、
焦点距離は1000mmである。また、表2に示されて
いる光学データに基づいて計算した横収差及びスポット
を図6に示す。
符号について説明する。なお、以下の説明は、後述する
図4及び図5についても適用される。先ず、図7中の光
軸75をz軸、図7が図示されている紙面内にあり且つ
光軸75即ちz軸に垂直な軸をy軸、及びyz平面に垂
直な軸をx軸とする。図6における「y−z断面」は入
射瞳面の光束のy−z断面の光線の横収差を、「x−z
断面」は入射瞳面の光束のx−z断面の光線の横収差を
表している。
「2.10°」及び「3.00°」について説明する。
「0.00°」は、図7中の光束76の主光線77が、
上記紙面内にあり且つ光軸75に対して8.7°の角度
を成して反射光学系70に入射した場合を示す。
「3.00°」は、上記紙面に垂直な平面内において、
主光線に対してそれぞれ1.50°、2.10°及び
3.00°の角度を成し且つ上記紙面内の光軸75に対
して8.7°の角度を成して反射光学系に入射した場合
を示す。
系に用いられている反射鏡は、上述したように、全て非
球面形状であり、そのような非球面形状を有する反射鏡
を加工する際には、コンピュータ制御による研磨を行
い、且つ、高い研磨精度を得るためには、ナル(nul
l)干渉計等の特別な検査装置を用いて鏡面の検査を行
っている。この検査において、ナル・レンズと市販の干
渉計との組合せで非球面の検査を行うことができるが、
特に凸面の検査の場合においては、干渉計の口径と参照
用レンズの焦点距離を考えると、検査する凸面鏡の口径
が大きいときには複雑なナル干渉計を構成しなければな
らない。このため、測定系の信頼性が低下する一方、コ
ストは増大する等の問題が生ずる。更に、ナル干渉計に
は、後述のように、中心遮蔽の問題もある。また、被検
面が2次曲面の場合には、凸面であっても無収差となる
2つの焦点の性質を利用したヒンドル・スフィア(Hi
ndle Sphere)を用いた検査によって原理的
には検査可能ではあるが、やはりヒンドル・スフィアに
よる中心遮蔽の問題は避けらない。このため、殆どの場
合において全面測定が困難であり、従って、面形状がか
なり制約される等の問題があるため、簡易な検査ができ
ないという問題点があった。
行うためのナル干渉計を示している。図示のように、ナ
ル干渉計30は、ナル・レンズ31、ミラー32、ナル
・ミラー33及びフィゾー干渉計35を備えており、被
検物34の面形状を測定する。このとき、観察面36
は、フィゾー干渉計35の内部にある。この図3から分
るように、被検物34即ち凸面鏡の中心部分はミラー3
3によって遮蔽されており、このため、凸面鏡全面の測
定を行うことはできない。しかも、ナル干渉光学系は高
精度に構成することが要求されるため、多大なコストが
発生する。
且つ高い信頼性で測定することのできる測定系は存在し
ない。そして、反射鏡の測定系の信頼性が低くなれば、
光学系を構成したときに設計値に近い性能を達成するこ
とは困難になり、非球面を多用した反射光学系の優位性
は消滅する。また、図7に示す構成の光学系を組み立て
る場合、全ての反射鏡が非球面であると各反射鏡の軸を
見つけることが非常に困難であり、組立て・調整が難し
いという問題点もあった。
を使用しない反射光学系を提供することである。
め、本発明によれば、遠方物体の像を光軸外に形成する
反射光学系であって、物体側から順に、第1の凹面鏡、
凸面鏡、及び第2の凹面鏡を有するものが提供され、こ
の反射光学系は、凸面鏡が球面で構成されていることを
特徴としている。
関し回転対称な2次曲面であり、非球面形状式を z=C・ρ2/[1+{1−(κ+1)・C2・ρ2}1/2] (式中、Cは曲率半径Rの逆数、ρは反射鏡面の光軸か
らの高さ、zはサグ(sag)量、及びκは円錐係数を
それぞれ表す)としたとき、第1の凹面鏡の円錐係数κ
1が、 −9<κ1<−2 の条件を満たすのが好ましい。円錐係数κ1が−9以下
又は−2以上になると、反射光学系の小型化が困難にな
る。
な2次曲面であり、その円錐係数κ2が、 0<κ2<0.5 の条件を満たすのが好ましい。円錐係数κ2が0以下又
は0.5以上になると、反射光学系の小型化が困難にな
る。なお、より好ましくは、0.15<κ2<0.2で
ある。
設されており、且つ、反射光学系は像側にテレセントリ
ックである。
上であるのが好ましい。Fナンバーが3.5未満である
と、入射角が大きくなり、これにより、非点隔差が大き
くなり、もって広フィールドの実現が困難になる。ま
た、口径が大きくなるので、球面収差やコマ収差も大き
くなる。
反射光学系10は、非球面形状の第1の凹面鏡11、球
面形状の凸面鏡12、及び非球面形状の第2の凹面鏡1
3を備えており、凸面鏡12の周囲には絞り14が配設
されている。各反射鏡の曲率中心は光学系の光軸15上
にあり、反射光学系10は、共軸系を成している。光軸
15から所定角度傾いて第1の反射鏡11の後方にある
虚の入射瞳に向けて、主光線17を含む、遠方の物体か
らの光束16が入射し、第1の凹面鏡11、凸面鏡1
2、及び第2の凹面鏡13の順に反射して光軸15外の
像面18に良像を形成する。ここで、良像を形成する範
囲は、光軸15から離れた円環状のフィールド内であ
り、この部分に達する光束は、光学系を構成する反射鏡
によって遮蔽されることはない。また、凸面鏡12と第
2の凹面鏡13との位置関係は、実質的に第2の凹面鏡
13の中心曲率半径の2分の1の位置に凸面鏡12が配
置されており、もって、反射光学系10は、実質的にテ
レセントリックな光学系を成している。
面形状は、非球面ではなく、球面である。このため、図
2に示すフィゾー干渉計20による面形状の検査が可能
となり、もって検査が容易となり、且つ、球面は、非球
面に比べると加工も容易であり、加工誤差も生じ難い。
なお、フィゾー干渉計20は、参照面21aを有する参
照レンズ21とハーフミラー22とを備えており、面形
状の検査は、被検物23を観察面24で観察することに
より行う。また、凸面鏡が球面であるため凸面鏡の軸が
容易に設定でき、これを基準に組み立てることができる
ため、組立て・調整が容易になる。
表3に示す。Fナンバは4.5、焦点距離は1000で
ある。
計算した横収差及びスポットを図4に示す。図4と図6
との比較から、本発明の第1実施例は、性能において従
来例に遜色がないということが理解されよう。
ータを下記の表4に示す。Fナンバは6.7、焦点距離
は1000である。
計算した横収差及びスポットを図5に示す。図5から、
本発明の第2実施例は、十分実用に耐え得る性能を有し
ているということが理解されよう。
蔽のない軸外し反射光学系の凸面鏡を球面化することに
より、凸面鏡の加工信頼性を向上させることが可能にな
ると共に、検査・加工にかかるコストを大幅に削減する
ことが可能になる。また、凸面鏡を基準に組み立てるこ
とができ、組立て・調整の容易化が可能となる。
概略図である。
横収差及びスポットを示す図である。
横収差及びスポットを示す図である。
を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 遠方物体の像を光軸外に形成する反射光
学系であって、物体側から順に、第1の凹面鏡、凸面
鏡、及び第2の凹面鏡を有するものにおいて、 前記凸面
鏡が球面で構成されており、且つ前記第1の凹面鏡は光
軸に関し回転対称な2次曲面であり、非球面形状式を z=C・ρ2/[1+{1−(1+κ1)・C2・ρ2}
1/2] で表し、Cを曲率半径Rの逆数、ρを反射鏡面の光軸か
らの高さ、zをサグ(sag)量、及びκ1を前記第1
の凹面鏡の円錐係数としたとき、 −9<κ1<−2 の条件を満たすことを特徴とする反射光学系。 - 【請求項2】 前記第2の凹面鏡は光軸に関し回転対称
な2次曲面であり、非球面形状式を z=C・ρ2/[1+{1−(1+κ2)・C2・ρ2}
1/2] で表し、Cを曲率半径Rの逆数、ρを反射鏡面の光軸か
らの高さ、zをサグ(sag)量、及びκ2を前記第2
の凹面鏡の円錐係数としたとき、 0<κ2<0.5 の条件を満たす請求項1に記載の反射光学系。 - 【請求項3】 前記凸面鏡の周囲に絞りが配設されてお
り、且つ像側にテレセントリックである請求項1又は2
に記載の反射光学系。 - 【請求項4】 前記反射光学系のFナンバーは3.5以
上である請求項1〜3のいずれか一項に記載の反射光学
系。
Priority Applications (1)
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JP9079279A JP3045483B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 反射光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9079279A JP3045483B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 反射光学系 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10274740A JPH10274740A (ja) | 1998-10-13 |
JP3045483B2 true JP3045483B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=13685438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9079279A Expired - Lifetime JP3045483B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 反射光学系 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3045483B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101646647B1 (ko) * | 2014-12-11 | 2016-08-08 | 한국안전(주) | 도로 포장공사 중장비의 협착 방지 장치 |
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BR112013013502A2 (pt) * | 2010-12-01 | 2020-05-26 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Método para gerar uma imagem, dispositivo de sensor e uso do dispositivo de sensor |
CN109253864B (zh) * | 2018-10-10 | 2024-03-22 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于检验超大口径凸双曲面反射镜的光学系统 |
CN112596196B (zh) * | 2020-12-16 | 2023-07-21 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 大口径连续可调空心角锥反射镜装置和调整方法 |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9079279A patent/JP3045483B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH10274740A (ja) | 1998-10-13 |
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