JP5164620B2 - 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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Description
本発明は、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に関する。
天体観測において、天頂以外の観測では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移動させることにより、大気分散の補正を行っている。これにより、レンズ系全体の小型化を達成しつつ、主鏡の収差と大気分散による色収差の双方を良好に補正している。
特許第３０５７９４６号公報
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°である。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。
しかしながら、単純に視野角を１．５°程度まで広げた設計を行うと、結像性能の確保のために多くのレンズが必要になる。また、視野角を拡大すると、それに応じて各レンズの直径も大きくなるため、レンズ１枚あたりの重量も増加する。
このように従来の設計の延長で単純に広視野化を図っても、レンズ枚数の増加とレンズ１枚あたりの重量の増加とにより、非常に重い主焦点補正光学系になっていた。望遠鏡に取り付けられる主焦点補正光学系の重量には制限があるため、いくら広視野化が可能であったとしても、その制限を越える主焦点補正光学系の搭載は難しい。
本発明は、広い視野角でありながら、極力レンズ枚数を削減して軽量化を図った主焦点補正光学系の提供を目的とする。
本発明は、互いに分散の異なる一対のレンズを含む複合レンズを有し、その複合レンズを光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成した反射望遠鏡の主焦点補正光学系である。
このような主焦点補正光学系において、本発明の一例では、主鏡側から像面側に向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、複合レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズで構成すると共に、第１レンズを主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ、第２レンズを両凹形状の負レンズ、第３レンズを両凹形状の負レンズ、第４レンズを主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ、第５レンズを正レンズとし、更に、第２レンズと複合レンズとの光軸上の間隔をＳＰ１、複合レンズと第３レンズとの光軸上の間隔をＳＰ２とするとき、
０．５＜ＳＰ２／ＳＰ１＜２．０
なる条件を満足することを特徴としている。
０．５＜ＳＰ２／ＳＰ１＜２．０
なる条件を満足することを特徴としている。
本発明によれば、広い視野角でありながら、比較的軽量な主焦点補正光学系が実現できる。
以下、図面を用いて本発明の主焦点補正光学系の実施例について説明する。
図１は、実施例１の主焦点補正光学系を有する反射望遠鏡の要部概略図である。
図１において、Ｍ１は主鏡、１００は主焦点補正光学系である。主鏡Ｍ１は、凹形状の回転双曲面である。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１中で主焦点補正光学系１００に対して右側が主鏡側、左側が像面側となる。
図２は、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，Ａ１１，Ａ１２を有している。Ｌ１１は第１レンズ、Ｌ１２は第２レンズ、Ｌ１３は第３レンズ、Ｌ１４は第４レンズ、Ｌ１５は第５レンズである。第１レンズＬ１１は、主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第２レンズは、両凹形状の負レンズである。第３レンズＬ１３は、両凹形状の負レンズである。第４レンズＬ１４は、主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第５レンズＬ１５は、正レンズである。Ａ１１，Ａ１２はそれぞれ互いに分散の異なる一対のレンズであり、大気分散を補正するための複合レンズＡ１を構成する。Ｆ１は透過波長帯域を選択するためのフィルタとＣＣＤデュワーの窓材の厚みに相当する平行平面板である。
本実施例の主焦点補正光学系１００では、不図示の移動機構で複合レンズＡ１を光軸と直交する方向（図２における矢印方向）に移動させることにより、大気分散による色ずれを補正する。なお、複合レンズＡ１の移動方向は、光軸に対して直交する方向のみに限らず、光軸上の所定の点を中心として回動させても良い。すなわち、複合レンズＡ１を光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成すれば、大気分散の補正は可能である。
複合レンズＡ１は、屈折率が近く、互いに分散の異なる一対のレンズＡ１１，Ａ１２を、僅かの空気層を隔てて近接配置して構成している。具体的には、レンズＡ１１を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２である。また、レンズＡ１２を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５３１７２、アッベ数νｄが４９．０である。
これらの光学ガラスを組み合わせることで、複合レンズＡ１を光軸に対して直交する方向に移動させて大気分散の補正を行う場合に、必要な量の色収差を発生させている。
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
また、レンズＡ１１は主鏡側の面が平面、レンズＡ１２は像面側のレンズ面が平面となっている。すなわち、複合レンズＡ１の光入射面と光出射面は共に平面となっている。これにより、複合レンズＡ１を光軸に対して直交する方向に移動させたときの単色収差の変化を小さく保っている。
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
また、レンズＡ１１は主鏡側の面が平面、レンズＡ１２は像面側のレンズ面が平面となっている。すなわち、複合レンズＡ１の光入射面と光出射面は共に平面となっている。これにより、複合レンズＡ１を光軸に対して直交する方向に移動させたときの単色収差の変化を小さく保っている。
次に本発明の特徴について説明する。
本発明は、第１レンズ〜第５レンズの形状を適切に設定することにより、視野角を広げながらも、構成レンズ枚数の削減を図った軽量な主焦点補正光学系を実現している。
本発明は、第１レンズ〜第５レンズの形状を適切に設定することにより、視野角を広げながらも、構成レンズ枚数の削減を図った軽量な主焦点補正光学系を実現している。
具体的には、第１レンズを主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ、第２レンズを両凹形状の負レンズ、第３レンズを両凹形状の負レンズ、第４レンズを主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ、そして第５レンズを正レンズとしている。
本発明では、各レンズの形状をこのように特定することにより、６群７枚と構成レンズ枚数を必要最小限としつつ、広い視野角で、良好な結像性能を持つ主焦点補正光学系を実現している。また、本発明の主焦点補正光学系は、広視野角でありながら比較的軽量であるため、望遠鏡への搭載が可能であり、広視野角、高性能の望遠鏡を実現できる。
次に本発明の主焦点補正光学系における好ましい条件について説明する。
本発明の主焦点補正光学系において、第１レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ１ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ１ｂとするとき、
２．０＜（Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＜４．０ ・・・（１）
なる条件を満足することが望ましい。なお、近軸曲率半径は像面側に曲率中心がある場合を正符号とし、主鏡側に曲率中心がある場合を負符号とする。
２．０＜（Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＜４．０ ・・・（１）
なる条件を満足することが望ましい。なお、近軸曲率半径は像面側に曲率中心がある場合を正符号とし、主鏡側に曲率中心がある場合を負符号とする。
条件式（１）の下限値を下回ると、コマ収差が残存することになる。条件式（１）の上限値を上回ると、第１レンズに必要な有効径を得ることが難しくなる。
また、本発明の主焦点補正光学系において、第２レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ２ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ２ｂとするとき、
−０．８＜（Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＜−０．５ ・・・（２）
なる条件を満足することが望ましい。
−０．８＜（Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＜−０．５ ・・・（２）
なる条件を満足することが望ましい。
条件式（２）の下限値を下回るか、上限値を上回ると、球面収差、コマ収差、軸上色収差の発生量のバランスが崩れ、これらの収差が残存することがある。
また、本発明の主焦点補正光学系において、第３レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ３ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ３ｂとするとき、
−０．６＜（Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＜１．０ ・・・（３）
なる条件を満足することが望ましい。
−０．６＜（Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＜１．０ ・・・（３）
なる条件を満足することが望ましい。
条件式（３）の下限値を下回るか、上限値を上回ると、非点収差、像面湾曲が残存することがある。なお、更に収差を良好に補正するためには、条件式（３）の下限値を０に設定することが好ましい。
また、本発明の主焦点補正光学系において、第４レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ４ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ４ｂとするとき、
１．０＜（Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＜２．０ ・・・（４）
なる条件を満足することが望ましい。
１．０＜（Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＜２．０ ・・・（４）
なる条件を満足することが望ましい。
条件式（４）の下限値を下回るか、上限値を上回ると、歪曲収差と倍率色収差が残存することがある。
また、本発明の主焦点補正光学系において、第５レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ５ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ５ｂとするとき、
−１．０＜（Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＜０．２ ・・・（５）
なる条件を満足することが望ましい。
−１．０＜（Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＜０．２ ・・・（５）
なる条件を満足することが望ましい。
条件式（５）の下限値を下回るか、上限値を上回ると、歪曲収差と非点収差が残存することがある。なお、更に収差を良好に補正するためには、上限値を０に設定することが好ましい。
また、本発明の主焦点補正光学系において、第２レンズと複合レンズとの光軸上の間隔をＳＰ１、複合レンズと第３レンズとの光軸上の間隔をＳＰ２とするとき、
０．５＜ＳＰ２／ＳＰ１＜２．０ ・・・（６）
なる条件を満足することが望ましい。
０．５＜ＳＰ２／ＳＰ１＜２．０ ・・・（６）
なる条件を満足することが望ましい。
条件式（６）の下限値を下回るか、上限値を上回ると、大気分散を補正するため複合レンズを移動させたときに像面の傾きが発生することがある。
また、本発明の主焦点補正光学系において、複合レンズと第３レンズとの光軸上の間隔をＳＰ２、第３レンズと第４レンズとの光軸上の間隔をＳＰ３とするとき、
０．１＜ＳＰ３／ＳＰ２＜１．０ ・・・（７）
なる条件を満足することが望ましい。
０．１＜ＳＰ３／ＳＰ２＜１．０ ・・・（７）
なる条件を満足することが望ましい。
条件式（７）の下限値を下回るか、上限値を上回ると、非点収差が残存することがある。
実施例１の主焦点補正光学系は、上述の条件式（１）〜（７）をいずれも満足するように構成している。これにより、各条件式で説明したような効果を得ている。 次に、表１に実施例１の数値データを示す。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。石英（ＳＩＬＩＣＡ）は、屈折率ｎｄが１．４５８４６、アッベ数νｄが６７．８である。光学ガラスＢＳＬ７Ｙは、屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２である。光学ガラスＰＢＬ６Ｙは、屈折率ｎｄが１．５３１７２、アッベ数νｄが４９．０である。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。実施例中の光学ガラス名は（株）オハラのガラス名を使用したが、他社の同等品を使用してもよい。
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。また、平行平面板Ｆ１はＦｉｌｔｅｒと記している。
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を円錐定数、Ａ〜Ｇを４次〜１６次の非球面係数としたとき、
また、ｆは主鏡と主焦点補正光学系の合成焦点距離、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 = 17602mm FNO = 2.15 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材料 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0020 8200.0
2 765.5286 100.0000 SILICA 820.0
3 1629.7081（非球面） 293.9574 810.1
4 -4008.8851（非球面） 60.0000 BSL7Y 650.5
5 686.1482 311.4000 598.7
6(ADC) ∞ 33.8000 BSL7Y 630.6
7(ADC) 1000.0000 3.0000 626.5
8(ADC) 1000.0000 84.5000 PBL6Y 627.3
9(ADC) ∞ 380.6533 625.5
10 -1498.8525（非球面） 34.0000 PBL1Y 546.0
11 1895.0555 64.6603 552.6
12 450.0000（非球面） 105.6092 BSL7Y 593.3
13 1919.9325 59.1728 587.1
14 28191.4147 84.2450 BSL7Y 585.3
15 -1288.9567（非球面） 139.0081 583.9
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 495.0
17(Filter) ∞ 20.0000 485.2
18 像面 ∞ --- --- 475.6
（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 -7.51064 3.4462E-11 -3.0947E-16 4.8838E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-4.3507E-28 -3.0564E-33 2.8480E-38 -6.7046E-44
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
4 0.00000 -1.4668E-11 2.7186E-16 2.3369E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-4.6849E-26 4.5292E-31 -2.2322E-36 4.3312E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
10 0.00000 2.9549E-09 -6.6758E-14 1.1057E-18
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.7766E-23 1.9935E-28 -1.3303E-33 3.9314E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
12 0.00000 -5.2666E-09 5.5125E-14 -1.0717E-18
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.6179E-23 -1.7267E-28 1.0863E-33 -3.0597E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
15 0.00000 -1.4600E-09 8.3419E-15 -3.5191E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
7.8949E-24 -1.0118E-28 7.2139E-34 -2.2534E-39
条件式（１） （Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＝２．７７
条件式（２） （Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＝−０．７１
条件式（３） （Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＝０．１２
条件式（４） （Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＝１．６１
条件式（５） （Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＝−０．９１
条件式（６） ＳＰ２／ＳＰ１＝１．２２
条件式（７） ＳＰ３／ＳＰ２＝０．１７
f = 17602mm FNO = 2.15 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材料 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0020 8200.0
2 765.5286 100.0000 SILICA 820.0
3 1629.7081（非球面） 293.9574 810.1
4 -4008.8851（非球面） 60.0000 BSL7Y 650.5
5 686.1482 311.4000 598.7
6(ADC) ∞ 33.8000 BSL7Y 630.6
7(ADC) 1000.0000 3.0000 626.5
8(ADC) 1000.0000 84.5000 PBL6Y 627.3
9(ADC) ∞ 380.6533 625.5
10 -1498.8525（非球面） 34.0000 PBL1Y 546.0
11 1895.0555 64.6603 552.6
12 450.0000（非球面） 105.6092 BSL7Y 593.3
13 1919.9325 59.1728 587.1
14 28191.4147 84.2450 BSL7Y 585.3
15 -1288.9567（非球面） 139.0081 583.9
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 495.0
17(Filter) ∞ 20.0000 485.2
18 像面 ∞ --- --- 475.6
（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 -7.51064 3.4462E-11 -3.0947E-16 4.8838E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-4.3507E-28 -3.0564E-33 2.8480E-38 -6.7046E-44
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
4 0.00000 -1.4668E-11 2.7186E-16 2.3369E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-4.6849E-26 4.5292E-31 -2.2322E-36 4.3312E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
10 0.00000 2.9549E-09 -6.6758E-14 1.1057E-18
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.7766E-23 1.9935E-28 -1.3303E-33 3.9314E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
12 0.00000 -5.2666E-09 5.5125E-14 -1.0717E-18
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.6179E-23 -1.7267E-28 1.0863E-33 -3.0597E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
15 0.00000 -1.4600E-09 8.3419E-15 -3.5191E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
7.8949E-24 -1.0118E-28 7.2139E-34 -2.2534E-39
条件式（１） （Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＝２．７７
条件式（２） （Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＝−０．７１
条件式（３） （Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＝０．１２
条件式（４） （Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＝１．６１
条件式（５） （Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＝−０．９１
条件式（６） ＳＰ２／ＳＰ１＝１．２２
条件式（７） ＳＰ３／ＳＰ２＝０．１７
図３，４は、実施例１の反射望遠鏡の収差図である。図３が縦収差図であり、図４が横収差図である。収差図から明らかなように、本実施例の主焦点補正光学系を反射望遠鏡に用いることによって、１．５度の視野角全域にわたって良好な結像性能が得られる。
図５は、実施例２の主焦点補正光学系の構成を示す図である。同図における主焦点補正光学系２００は、図１の実施例１の主焦点補正光学系１００と同様に主鏡Ｍ１の焦点位置の近くに配置される。
図５において、主焦点補正光学系２００は、レンズＬ２１〜Ｌ２５、Ａ２１、Ａ２２を有している。Ｆ２は透過波長帯域を選択するためのフィルタとＣＣＤデュワーの窓材の厚みに相当する平行平面板である。
Ｌ２１は第１レンズ、Ｌ２２は第２レンズ、Ｌ２３は第３レンズ、Ｌ２４は第４レンズ、Ｌ２５は第５レンズである。本実施例でも、実施例１と同様に、第１レンズＬ２１は主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第２レンズＬ２２は両凹形状の負レンズである。第３レンズＬ２３は両凹形状の負レンズである。第４レンズＬ２４は主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第５レンズＬ１５は正レンズである。このように、レンズＬ２１〜Ｌ２５の形状を工夫することで、大気分散補正機能を有しながらもレンズ枚数が少なく、視野角の大きな反射望遠鏡を実現している。
Ａ２１，Ａ２２はそれぞれ互いに分散の異なる一対のレンズであり、大気分散を補正するための複合レンズＡ２を構成する。複合レンズＡ２は、光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成されている。
複合レンズＡ２は、屈折率が近く、互いに分散の異なる一対のレンズＡ２１，Ａ２２を、僅かの空気間隔を隔てて配置して構成している。具体的には、レンズＡ２１を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２である。また、レンズＡ２２を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５３１７２、アッベ数νｄが４９．０である。これらの光学ガラスを組み合わせることで、実施例１と同様に、複合レンズＡ２を光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動させて大気分散の補正を行う場合に、必要な量の色収差を発生させている。
また、レンズＡ２１は主鏡側の面が平面、レンズＡ２２は像面側の面が平面となっている。すなわち、複合レンズＡ２の光入射面と光出射面は共に平面となっている。これにより、実施例１と同様に、単色収差の変化を小さく保っている。
本実施例の主焦点補正光学系も、上述の条件式（１）〜（７）をいずれも満足するように構成している。これにより、各条件式で説明したような効果を得ている。
次に、表２に実施例２の数値データを示す。記号の意味は実施例１と同様である。レンズ材料は石英と２種類の光学ガラス（ＢＳＬ７Ｙ，ＰＢＬ６Ｙ）である。
（表２）
f = 17828mm FNO = 2.17 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材料 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0020 8200.0
2 769.9106 100.0000 SILICA 820.0
3 1498.9286（非球面） 328.0274 820.0
4 -3914.0213（非球面） 50.0000 BSL7Y 634.5
5 693.0479 311.4000 589.5
6(ADC) ∞ 33.8000 BSL7Y 628.2
7(ADC) 1000.0000 3.0000 624.7
8(ADC) 1000.0000 84.5000 PBL6Y 625.6
9(ADC) ∞ 354.5380 624.0
10 -1036.3684（非球面） 34.0000 PBL6Y 547.0
11 2363.6719 58.2747 558.1
12 450.0000（非球面） 106.9844 BSL7Y 600.8
13 2465.4429 64.7685 595.2
14 3950.4830 90.7050 SILICA 590.3
15 -1358.4271（非球面） 140.0000 586.1
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 500.9
17(Filter) ∞ 20.0000 491.2
18 像面 ∞ --- --- 481.8
（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 -5.97024 5.8579E-11 -3.0174E-16 5.5708E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-2.0755E-27 6.8349E-33 -2.1606E-39 -2.7529E-44
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
4 0.00000 2.7632E-11 1.3986E-16 5.2670E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.0435E-25 1.0864E-30 -5.8774E-36 1.2839E-41
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
10 0.00000 3.8167E-09 -8.4020E-14 1.3584E-18
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.9650E-23 1.9947E-28 -1.2224E-33 3.4006E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
12 0.00000 -5.7848E-09 6.7518E-14 -1.1704E-18
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.5987E-23 -1.5715E-28 9.3663E-34 -2.5453E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
15 0.00000 -1.2367E-09 5.6783E-15 -2.3391E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
6.4753E-24 -9.7007E-29 7.8485E-34 -2.6749E-39
条件式（１） （Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＝３．１１
条件式（２） （Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＝−０．７０
条件式（３） （Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＝０．３９
条件式（４） （Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＝１．４５
条件式（５） （Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＝−０．４９
条件式（６） ＳＰ２／ＳＰ１＝１．１４
条件式（７） ＳＰ３／ＳＰ２＝０．１６
f = 17828mm FNO = 2.17 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材料 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0020 8200.0
2 769.9106 100.0000 SILICA 820.0
3 1498.9286（非球面） 328.0274 820.0
4 -3914.0213（非球面） 50.0000 BSL7Y 634.5
5 693.0479 311.4000 589.5
6(ADC) ∞ 33.8000 BSL7Y 628.2
7(ADC) 1000.0000 3.0000 624.7
8(ADC) 1000.0000 84.5000 PBL6Y 625.6
9(ADC) ∞ 354.5380 624.0
10 -1036.3684（非球面） 34.0000 PBL6Y 547.0
11 2363.6719 58.2747 558.1
12 450.0000（非球面） 106.9844 BSL7Y 600.8
13 2465.4429 64.7685 595.2
14 3950.4830 90.7050 SILICA 590.3
15 -1358.4271（非球面） 140.0000 586.1
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 500.9
17(Filter) ∞ 20.0000 491.2
18 像面 ∞ --- --- 481.8
（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 -5.97024 5.8579E-11 -3.0174E-16 5.5708E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-2.0755E-27 6.8349E-33 -2.1606E-39 -2.7529E-44
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
4 0.00000 2.7632E-11 1.3986E-16 5.2670E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.0435E-25 1.0864E-30 -5.8774E-36 1.2839E-41
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
10 0.00000 3.8167E-09 -8.4020E-14 1.3584E-18
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.9650E-23 1.9947E-28 -1.2224E-33 3.4006E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
12 0.00000 -5.7848E-09 6.7518E-14 -1.1704E-18
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.5987E-23 -1.5715E-28 9.3663E-34 -2.5453E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
15 0.00000 -1.2367E-09 5.6783E-15 -2.3391E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
6.4753E-24 -9.7007E-29 7.8485E-34 -2.6749E-39
条件式（１） （Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＝３．１１
条件式（２） （Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＝−０．７０
条件式（３） （Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＝０．３９
条件式（４） （Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＝１．４５
条件式（５） （Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＝−０．４９
条件式（６） ＳＰ２／ＳＰ１＝１．１４
条件式（７） ＳＰ３／ＳＰ２＝０．１６
図６，７は、実施例２の反射望遠鏡の収差図である。図６が縦収差図であり、図７が横収差図である。収差図から明らかなように、本実施例の主焦点補正光学系を反射望遠鏡に用いることによって、１．５度の視野角全域にわたって良好な結像性能を有する。
図８は、実施例３の主焦点補正光学系の構成を示す図である。同図における主焦点補正光学系３００は、図１の実施例１の主焦点補正光学系１００と同様に主鏡Ｍ１の焦点位置の近くに配置される。
図８において、主焦点補正光学系３００は、レンズＬ３１〜Ｌ３５、Ａ３１、Ａ３２を有している。Ｆ３は透過波長帯域を選択するためのフィルタとＣＣＤデュワーの窓材の厚みに相当する平行平面板である。
Ｌ３１は第１レンズ、Ｌ３２は第２レンズ、Ｌ３３は第３レンズ、Ｌ３４は第４レンズ、Ｌ３５は第５レンズである。本実施例でも、実施例１と同様に、第１レンズＬ３１は主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第２レンズＬ３２は両凹形状の負レンズである。第３レンズＬ３３は両凹形状の負レンズである。第４レンズＬ３４は主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第５レンズＬ３５は正レンズである。このようにレンズＬ３１〜Ｌ３５の形状を工夫することで、大気分散補正機能を有しながらもレンズ枚数が少なく、視野角の大きな反射望遠鏡を実現している。
Ａ３１，Ａ３２はそれぞれ互いに分散の異なる一対のレンズであり、大気分散を補正するための複合レンズＡ３を構成する。複合レンズＡ３は、光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成されている。
複合レンズＡ３は、屈折率が近く、互いに分散の異なる一対のレンズＡ３１，Ａ３２を、僅かの空気間隔を隔てて配置して構成している。具体的には、レンズＡ３１を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２である。また、レンズＡ３２を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５４８１７、アッベ数νｄが４５．８である。これらの光学ガラスを組み合わせることで、実施例１と同様に、複合レンズＡ３を光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動させて大気分散の補正を行う場合に、必要な量の色収差を発生させている。
また、レンズＡ３１は主鏡側の面が曲率半径の大きな球面、レンズＡ３２は像面側の面が曲率半径の大きな球面となっている。すなわち、複合レンズＡ３の光入射面と光出射面は共に曲率半径の大きな球面となっている。これにより、単色収差の変化を小さく保っている。なお、本実施例の複合レンズＡ３の光入射面と光出射面は、曲率半径の大きな球面であるが、実施例１と同様に、平面として設計することも可能である。
本実施例の主焦点補正光学系も、上述の条件式（１）〜（７）をいずれも満足するように構成している。これにより、各条件式で説明したような効果を得ている。
表３に実施例３の数値データを示す。記号の意味は実施例１と同様である。レンズ材料は石英と２種類の光学ガラス（ＢＳＬ７Ｙ，ＰＢＬ１Ｙ）である。
（表３）
f = 18416mm FNO = 2.25 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材料 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0020 8200.0
2 766.0266 100.0000 SILICA 820.0
3 1442.4218（非球面） 357.5538 805.0
4 -3930.6360（非球面） 50.0000 BSL7Y 620.1
5 636.8541 345.0769 574.9
6(ADC) -22788.0000 33.8000 BSL7Y 609.5
7(ADC) 1016.3377 3.0000 608.8
8(ADC) 1000.0000 84.5000 PBL1Y 610.1
9(ADC) -36767.0000 270.2019 609.2
10 -1194.1785（非球面） 34.0000 PBL1Y 556.3
11 2039.3876 88.3471 567.9
12 486.0993（非球面） 107.0000 BSL7Y 630.8
13 4553.9721 100.0000 627.5
14 2772.1387 90.0000 SILICA 617.2
15 -1417.7803（非球面） 131.5184 612.9
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 520.3
17(Filter) ∞ 20.0000 509.6
18 像面 ∞ --- --- 499.0
（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 -5.41552 7.5590E-11 -2.6986E-16 1.4548E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.6180E-27 -1.4107E-32 6.0978E-38 -1.0575E-43
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
4 0.00000 5.1374E-11 2.7418E-16 3.5105E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.7968E-26 2.2028E-31 -1.2644E-36 2.6424E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
10 0.00000 2.1635E-09 -4.1700E-14 6.1729E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-9.4864E-24 1.0464E-28 -6.9534E-34 2.0629E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
12 0.00000 -3.8482E-09 3.1696E-14 -5.1942E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
6.9519E-24 -6.7338E-29 3.8852E-34 -9.9734E-40
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
15 0.00000 -1.1736E-09 1.0465E-14 -3.5038E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
7.7030E-24 -9.6572E-29 6.5967E-34 -1.9007E-39
条件式（１） （Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＝３．２７
条件式（２） （Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＝−０．７２
条件式（３） （Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＝０．２６
条件式（４） （Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＝１．２４
条件式（５） （Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＝−０．３２
条件式（６） ＳＰ２／ＳＰ１＝０．７８
条件式（７） ＳＰ３／ＳＰ２＝０．３３
f = 18416mm FNO = 2.25 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材料 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0020 8200.0
2 766.0266 100.0000 SILICA 820.0
3 1442.4218（非球面） 357.5538 805.0
4 -3930.6360（非球面） 50.0000 BSL7Y 620.1
5 636.8541 345.0769 574.9
6(ADC) -22788.0000 33.8000 BSL7Y 609.5
7(ADC) 1016.3377 3.0000 608.8
8(ADC) 1000.0000 84.5000 PBL1Y 610.1
9(ADC) -36767.0000 270.2019 609.2
10 -1194.1785（非球面） 34.0000 PBL1Y 556.3
11 2039.3876 88.3471 567.9
12 486.0993（非球面） 107.0000 BSL7Y 630.8
13 4553.9721 100.0000 627.5
14 2772.1387 90.0000 SILICA 617.2
15 -1417.7803（非球面） 131.5184 612.9
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 520.3
17(Filter) ∞ 20.0000 509.6
18 像面 ∞ --- --- 499.0
（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 -5.41552 7.5590E-11 -2.6986E-16 1.4548E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
1.6180E-27 -1.4107E-32 6.0978E-38 -1.0575E-43
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
4 0.00000 5.1374E-11 2.7418E-16 3.5105E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.7968E-26 2.2028E-31 -1.2644E-36 2.6424E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
10 0.00000 2.1635E-09 -4.1700E-14 6.1729E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-9.4864E-24 1.0464E-28 -6.9534E-34 2.0629E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
12 0.00000 -3.8482E-09 3.1696E-14 -5.1942E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
6.9519E-24 -6.7338E-29 3.8852E-34 -9.9734E-40
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
15 0.00000 -1.1736E-09 1.0465E-14 -3.5038E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
7.7030E-24 -9.6572E-29 6.5967E-34 -1.9007E-39
条件式（１） （Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＝３．２７
条件式（２） （Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＝−０．７２
条件式（３） （Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＝０．２６
条件式（４） （Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＝１．２４
条件式（５） （Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＝−０．３２
条件式（６） ＳＰ２／ＳＰ１＝０．７８
条件式（７） ＳＰ３／ＳＰ２＝０．３３
図９，１０は、実施例３の反射望遠鏡の収差図である。図９が縦収差図であり、図１０が横収差図である。収差図から明らかなように、本実施例の主焦点補正光学系を反射望遠鏡に用いることによって、１．５度の視野角全域にわたって良好な結像性能を有する。
図１１は、実施例４の主焦点補正光学系の構成を示す図である。同図における主焦点補正光学系４００は、図１の実施例１の主焦点補正光学系１００と同様に主鏡Ｍ１の焦点位置の近くに配置される。
図１１において、主焦点補正光学系４００は、レンズＬ４１〜Ｌ４５、Ａ４１，Ａ４２を有している。Ｆ４は透過波長帯域を選択するためのフィルタとＣＣＤデュワーの窓材の厚みに相当する平行平面板である。
Ｌ４１は第１レンズ、Ｌ４２は第２レンズ、Ｌ４３は第３レンズ、Ｌ４４は第４レンズ、Ｌ４５は第５レンズである。本実施例でも、実施例１と同様に、第１レンズＬ４１は主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第２レンズＬ４２は両凹形状の負レンズである。第３レンズＬ４３は両凹形状の負レンズである。第４レンズＬ４４は主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第５レンズＬ４５は正レンズである。このように、レンズＬ４１〜Ｌ４５の形状を工夫することで、大気分散補正機能を有しながらもレンズ枚数が少なく、視野角の大きな反射望遠鏡を実現している。
Ａ４１，Ａ４２はそれぞれ互いに分散の異なる一対のレンズであり、大気分散を補正するための複合レンズＡ４を構成する。複合レンズＡ４は、光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成されている。
複合レンズＡ４は、屈折率が近く、互いに分散の異なる一対のレンズＡ４１，Ａ４２を、僅かの空気間隔を隔てて配置して構成している。具体的には、レンズＡ４１を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２である。また、レンズＡ４２を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５４８１４、アッベ数νｄが４５．８である。これらの光学ガラスを組み合わせることで、実施例１と同様に、複合レンズＡ２を光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動させて大気分散の補正を行う場合に、必要な量の色収差を発生させている。
また、レンズＡ４は主鏡側の面が曲率半径の大きな球面、レンズＡ４は像面側の面が曲率半径の大きな球面となっている。すなわち、複合レンズＡ４光入射面と光出射面は共に曲率半径の大きな球面となっている。これにより、単色収差の変化を小さく保っている。なお、本実施例の複合レンズＡ４光入射面と光出射面は、曲率半径の大きな球面であるが、実施例１と同様に、平面として設計することも可能である。
本実施例の主焦点補正光学系も、上述の条件式（１）〜（７）をいずれも満足するように構成している。これにより、各条件式で説明したような効果を得ている。
表４に実施例４の数値データを示す。記号の意味は実施例１と同様である。レンズ材料は石英と２種類の光学ガラス（ＢＳＬ７Ｙ，ＰＢＬ１Ｙ）である。
（表４）
f = 19101mm FNO = 2.33 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材料 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0000 8200.0
2 748.1800 95.0000 SILICA 820.0
3 1359.7562（非球面） 396.4523 794.4
4 -2982.9105（非球面） 48.0000 BSL7Y 596.8
5 561.8262 288.6579 552.9
6(ADC) 2737.3351 42.0000 BSL7Y 603.0
7(ADC) 850.0000 3.0000 600.6
8(ADC) 835.0000 78.0000 PBL1Y 602.1
9(ADC) 3898.0552 243.1963 600.4
10 -4477.2975（非球面） 44.0000 PBL1Y 569.0
11 1170.3744 134.0053 574.6
12 528.9186（非球面） 100.0000 BSL7Y 653.0
13 1695.4416 127.6809 648.2
14 1148.5757 110.0000 SILICA 650.0
15 -1526.4724（非球面） 134.9992 646.3
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 543.9
17(Filter) ∞ 20.0000 532.4
18 像面 ∞ --- --- 521.4
（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 -5.48116 1.2526E-10 -2.8650E-16 -1.4947E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
2.4621E-26 -1.8991E-31 7.6853E-37 -1.2756E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
4 0.00000 7.9403E-11 8.1540E-16 -2.6101E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
6.5196E-25 -9.4419E-30 7.2380E-35 -2.2796E-40
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
10 0.00000 8.8528E-10 -2.2223E-14 5.6426E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.3398E-23 1.9181E-28 -1.4919E-33 4.8578E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
12 0.00000 -2.1559E-09 1.6055E-14 -4.2538E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
7.8292E-24 -8.6860E-29 5.2271E-34 -1.3136E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
15 0.00000 -1.1728E-09 1.5174E-14 -4.5046E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
8.6848E-24 -9.3782E-29 5.4579E-34 -1.3341E-39
条件式（１） （Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＝３．４５
条件式（２） （Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＝−０．６８
条件式（３） （Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＝−０．５９
条件式（４） （Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＝１．９１
条件式（５） （Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＝０．１４
条件式（６） ＳＰ２／ＳＰ１＝０．８４
条件式（７） ＳＰ３／ＳＰ２＝０．５５
f = 19101mm FNO = 2.33 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材料 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0000 8200.0
2 748.1800 95.0000 SILICA 820.0
3 1359.7562（非球面） 396.4523 794.4
4 -2982.9105（非球面） 48.0000 BSL7Y 596.8
5 561.8262 288.6579 552.9
6(ADC) 2737.3351 42.0000 BSL7Y 603.0
7(ADC) 850.0000 3.0000 600.6
8(ADC) 835.0000 78.0000 PBL1Y 602.1
9(ADC) 3898.0552 243.1963 600.4
10 -4477.2975（非球面） 44.0000 PBL1Y 569.0
11 1170.3744 134.0053 574.6
12 528.9186（非球面） 100.0000 BSL7Y 653.0
13 1695.4416 127.6809 648.2
14 1148.5757 110.0000 SILICA 650.0
15 -1526.4724（非球面） 134.9992 646.3
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 543.9
17(Filter) ∞ 20.0000 532.4
18 像面 ∞ --- --- 521.4
（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 -5.48116 1.2526E-10 -2.8650E-16 -1.4947E-21
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
2.4621E-26 -1.8991E-31 7.6853E-37 -1.2756E-42
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
4 0.00000 7.9403E-11 8.1540E-16 -2.6101E-20
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
6.5196E-25 -9.4419E-30 7.2380E-35 -2.2796E-40
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
10 0.00000 8.8528E-10 -2.2223E-14 5.6426E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.3398E-23 1.9181E-28 -1.4919E-33 4.8578E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
12 0.00000 -2.1559E-09 1.6055E-14 -4.2538E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
7.8292E-24 -8.6860E-29 5.2271E-34 -1.3136E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
15 0.00000 -1.1728E-09 1.5174E-14 -4.5046E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
8.6848E-24 -9.3782E-29 5.4579E-34 -1.3341E-39
条件式（１） （Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＝３．４５
条件式（２） （Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＝−０．６８
条件式（３） （Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＝−０．５９
条件式（４） （Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＝１．９１
条件式（５） （Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＝０．１４
条件式（６） ＳＰ２／ＳＰ１＝０．８４
条件式（７） ＳＰ３／ＳＰ２＝０．５５
図１２，１３は、実施例４の反射望遠鏡の収差図である。図１２が縦収差図であり、図１３が横収差図である。収差図から明らかなように、本実施例の主焦点補正光学系を反射望遠鏡に用いることによって、良好な結像性能を有する。
図１４は、実施例５の主焦点補正光学系の構成を示す図である。同図における主焦点補正光学系５００は、図１の実施例１の主焦点補正光学系１００と同様に主鏡Ｍ１点位置の近くに配置される。
図１４において、主焦点補正光学系５００は、レンズＬ５１〜Ｌ５５、Ａ５１、Ａ５２を有している。Ｆ５は透過波長帯域を選択するためのフィルタとＣＣＤデュワーの窓材の厚みに相当する平行平面板である。
Ｌ５１は第１レンズ、Ｌ５２は第２レンズ、Ｌ５３は第３レンズ、Ｌ５４は第４レンズ、Ｌ５５は第５レンズである。本実施例でも、実施例１と同様に、第１レンズＬ５１は主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第２レンズＬ５２は両凹形状の負レンズである。第３レンズＬ５３は両凹形状の負レンズである。第４レンズＬ５４は主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第５レンズＬ５５は正レンズである。このように、レンズＬ５１〜Ｌ５５の形状を工夫することで、大気分散補正機能を有しながらもレンズ枚数が少なく、視野角の大きな反射望遠鏡を実現している。
Ａ５１，Ａ５２はそれぞれ互いに分散の異なる一対のレンズであり、大気分散を補正するための複合レンズＡ５を構成する。複合レンズＡ５は、光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成されている。
複合レンズＡ５は、屈折率が近く、互いに分散の異なる一対のレンズＡ５１，Ａ５２を、僅かの空気間隔を隔てて配置して構成している。具体的には、レンズＡ５１を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２である。また、レンズＡ５２を構成する材料の屈折率ｎｄが１．５４８１４、アッベ数νｄが４５．８である。これらの光学ガラスを組み合わせることで、実施例１と同様に、複合レンズＡ５を光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動させて大気分散の補正を行う場合に、必要な量の色収差を発生させている。
また、レンズＡ５１は主鏡側の面が平面、レンズＡ５２は像面側の面が平面となっている。すなわち、複合レンズＡ５の光入射面と光出射面は共に平面となっている。これにより、実施例１と同様に、単色収差の変化を小さく保っている。
本実施例の主焦点補正光学系も、上述の条件式（１）〜（７）をいずれも満足するように構成している。これにより、各条件式で説明したような効果を得ている。
表５に実施例５の数値データを示す。記号の意味は実施例１と同様である。レンズ材料は石英と２種類の光学ガラス（ＢＳＬ７Ｙ，ＰＢＬ１Ｙ）である。
（表５）
f = 18450mm FNO = 2.25 2ω= 1.6°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材料 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0000 8200.0
2 760.2173 100.0000 SILICA 820.0
3 1432.5877（非球面） 355.1625 801.0
4 -3286.6878（非球面） 48.0000 BSL7Y 620.4
5 658.3504 347.4125 576.5
6(ADC) ∞ 40.0000 BSL7Y 606.4
7(ADC) 1018.0000 3.0000 605.2
8(ADC) 1000.0000 82.0000 PBL1Y 606.4
9(ADC) ∞ 267.4247 605.4
10 -930.0335（非球面） 40.0000 PBL1Y 552.8
11 4849.3447 90.0000 568.2
12 474.8947（非球面） 100.0000 BSL7Y 627.5
13 2573.7153 100.0000 623.5
14 3194.1233 90.0000 SILICA 616.0
15 -1231.7830（非球面） 132.0000 616.0
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 552.9
17(Filter) ∞ 20.0000 545.7
18 像面 ∞ --- --- 538.7
（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 -0.09267 -1.5716E-10 -8.5143E-17 -3.5544E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
5.1082E-27 -3.5123E-32 1.3143E-37 -2.0184E-43
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
4 0.00000 6.4424E-11 2.8047E-16 3.7855E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.0122E-26 8.3636E-32 -3.2946E-37 4.1317E-43
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
10 0.00000 2.4430E-09 -4.3440E-14 5.5546E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-7.2514E-24 7.0129E-29 -4.2532E-34 1.1756E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
12 0.00000 -4.1388E-09 3.1888E-14 -4.5944E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
5.2058E-24 -4.3736E-29 2.2073E-34 -4.9694E-40
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
15 0.00000 -1.0624E-09 6.4146E-15 -1.7263E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
3.5577E-24 -4.0379E-29 2.4479E-34 -6.1561E-40
条件式（１） （Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＝３．２６
条件式（２） （Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＝−０．６７
条件式（３） （Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＝０．６８
条件式（４） （Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＝１．４５
条件式（５） （Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＝−０．４４
条件式（６） ＳＰ２／ＳＰ１＝０．７７
条件式（７） ＳＰ３／ＳＰ２＝０．３４
f = 18450mm FNO = 2.25 2ω= 1.6°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材料 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0000 8200.0
2 760.2173 100.0000 SILICA 820.0
3 1432.5877（非球面） 355.1625 801.0
4 -3286.6878（非球面） 48.0000 BSL7Y 620.4
5 658.3504 347.4125 576.5
6(ADC) ∞ 40.0000 BSL7Y 606.4
7(ADC) 1018.0000 3.0000 605.2
8(ADC) 1000.0000 82.0000 PBL1Y 606.4
9(ADC) ∞ 267.4247 605.4
10 -930.0335（非球面） 40.0000 PBL1Y 552.8
11 4849.3447 90.0000 568.2
12 474.8947（非球面） 100.0000 BSL7Y 627.5
13 2573.7153 100.0000 623.5
14 3194.1233 90.0000 SILICA 616.0
15 -1231.7830（非球面） 132.0000 616.0
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 552.9
17(Filter) ∞ 20.0000 545.7
18 像面 ∞ --- --- 538.7
（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 -0.09267 -1.5716E-10 -8.5143E-17 -3.5544E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
5.1082E-27 -3.5123E-32 1.3143E-37 -2.0184E-43
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
4 0.00000 6.4424E-11 2.8047E-16 3.7855E-22
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-1.0122E-26 8.3636E-32 -3.2946E-37 4.1317E-43
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
10 0.00000 2.4430E-09 -4.3440E-14 5.5546E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
-7.2514E-24 7.0129E-29 -4.2532E-34 1.1756E-39
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
12 0.00000 -4.1388E-09 3.1888E-14 -4.5944E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
5.2058E-24 -4.3736E-29 2.2073E-34 -4.9694E-40
面 ｋ A (４次) B（６次） C（８次）
15 0.00000 -1.0624E-09 6.4146E-15 -1.7263E-19
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
3.5577E-24 -4.0379E-29 2.4479E-34 -6.1561E-40
条件式（１） （Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＝３．２６
条件式（２） （Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＝−０．６７
条件式（３） （Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＝０．６８
条件式（４） （Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＝１．４５
条件式（５） （Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＝−０．４４
条件式（６） ＳＰ２／ＳＰ１＝０．７７
条件式（７） ＳＰ３／ＳＰ２＝０．３４
図１５，１６は、実施例５の反射望遠鏡の収差図である。図１５が縦収差図であり、図１６が横収差図である。収差図から明らかなように、本実施例の主焦点補正光学系を反射望遠鏡に用いることによって、１．６度の視野角全域にわたって良好な結像性能を有する。
以上述べた実施例１〜５では、視野角１．５°と１．６°の例について説明したが、視野角はこの値に限らず実施可能である。例えば、視野角が１．２°や１．７°など、他の視野角についても本発明を適用することができる。
なお、実施例１〜５の主焦点補正光学系では、条件式（１）〜（７）をいずれも満足するよう構成しているが、必ずしも全ての条件を同時に満足しなければならない訳ではない。それぞれの条件式を満足することにより上述したそれぞれの効果が得られるため、必要に応じて適切な条件式を満足するよう、主焦点補正光学系を構成すればよい。
また、実施例１〜５においては、光学ガラスとして、ＢＳＬ７Ｙ，ＰＢＬ１Ｙ，ＰＢＬ６Ｙを用いているが、それらに限定されない。複合レンズを構成する２枚の光学ガラスは屈折率が近く、分散が異なる光学ガラスであれば適用可能である。その他のレンズについても実施例に示したガラス以外の光学ガラスを適用することが可能である。
また、上記の実施例においては、複合レンズとして、両端面が平面ままたは曲率半径の大きな球面である複合レンズを用いて光軸に対して直交する方向に複合レンズを移動させて大気分散を補正する例を示した。しかし、これ以外の方式の複合レンズを用いても良い。例えば、特許文献１に記載されているように、両端面が同心球面形状である複合レンズを用いて、その曲率中心を中心として複合レンズを回転させて大気分散を補正する方式を用いてもよい。
Ｍ１ 主鏡
１００，２００，３００，４００，５００ 主焦点補正光学系
Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１，Ｌ４１，Ｌ５１ 第１レンズ
Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２，Ｌ４２，Ｌ５２ 第２レンズ
Ｌ１３，Ｌ２３，Ｌ３３，Ｌ４３，Ｌ５３ 第３レンズ
Ｌ１４，Ｌ２４，Ｌ３４，Ｌ４４，Ｌ５４ 第４レンズ
Ｌ１５，Ｌ２５，Ｌ３５，Ｌ４５，Ｌ５５ 第５レンズ
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５ 複合レンズ
１００，２００，３００，４００，５００ 主焦点補正光学系
Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１，Ｌ４１，Ｌ５１ 第１レンズ
Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２，Ｌ４２，Ｌ５２ 第２レンズ
Ｌ１３，Ｌ２３，Ｌ３３，Ｌ４３，Ｌ５３ 第３レンズ
Ｌ１４，Ｌ２４，Ｌ３４，Ｌ４４，Ｌ５４ 第４レンズ
Ｌ１５，Ｌ２５，Ｌ３５，Ｌ４５，Ｌ５５ 第５レンズ
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５ 複合レンズ
Claims (11)
- 互いに分散の異なる一対のレンズを含む複合レンズを有し、該複合レンズを光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成した反射望遠鏡の主焦点補正光学系において、
主鏡側から像面側に向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、前記複合レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズで構成され、
前記第１レンズは主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、前記第２レンズは両凹形状の負レンズであり、前記第３レンズは両凹形状の負レンズであり、前記第４レンズは主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、前記第５レンズは正レンズであり、
前記第２レンズと前記複合レンズとの光軸上の間隔をＳＰ１、前記複合レンズと前記第３レンズとの光軸上の間隔をＳＰ２とするとき、
０．５＜ＳＰ２／ＳＰ１＜２．０
なる条件を満足することを特徴とする主焦点補正光学系。 - 互いに分散の異なる一対のレンズを含む複合レンズを有し、該複合レンズを光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成した反射望遠鏡の主焦点補正光学系において、主鏡側から像面側に向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、前記複合レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズで構成され、前記第１レンズは主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、前記第２レンズは両凹形状の負レンズであり、前記第３レンズは両凹形状の負レンズであり、前記第４レンズは主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、前記第５レンズは正レンズであり、
前記複合レンズと前記第３レンズとの光軸上の間隔をＳＰ２、前記第３レンズと前記第４レンズとの光軸上の間隔をＳＰ３とするとき、
０．１＜ＳＰ３／ＳＰ２＜１．０
なる条件を満足することを特徴とする主焦点補正光学系。 - 前記第２レンズと前記複合レンズとの光軸上の間隔をＳＰ１、前記複合レンズと前記第３レンズとの光軸上の間隔をＳＰ２とするとき、
０．５＜ＳＰ２／ＳＰ１＜２．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項２の主焦点補正光学系。 - 前記第１レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ１ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ１ｂとするとき、
２．０＜（Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＜４．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３いずれかの主焦点補正光学系。 - 前記第２レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ２ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ２ｂとするとき、
−０．８＜（Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＜−０．５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４いずれかの主焦点補正光学系。 - 前記第３レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ３ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ３ｂとするとき、
−０．６＜（Ｒ３ｂ＋Ｒ３ａ）／（Ｒ３ｂ−Ｒ３ａ）＜１．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５いずれかの主焦点補正光学系。 - 前記第４レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ４ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ４ｂとするとき、
１．０＜（Ｒ４ｂ＋Ｒ４ａ）／（Ｒ４ｂ−Ｒ４ａ）＜２．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６いずれかの主焦点補正光学系。 - 前記第５レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ５ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ５ｂとするとき、
−１．０＜（Ｒ５ｂ＋Ｒ５ａ）／（Ｒ５ｂ−Ｒ５ａ）＜０．２
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至７いずれかの主焦点補正光学系。 - 互いに分散の異なる一対のレンズを含む複合レンズを有し、該複合レンズを光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成した反射望遠鏡の主焦点補正光学系において、主鏡側から像面側に向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、前記複合レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズで構成され、前記第１レンズは主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、前記第２レンズは両凹形状の負レンズであり、前記第３レンズは両凹形状の負レンズであり、前記第４レンズは主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、前記第５レンズは正レンズであり、
前記第１レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ１ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ１ｂとするとき、
２．０＜（Ｒ１ｂ＋Ｒ１ａ）／（Ｒ１ｂ−Ｒ１ａ）＜４．０
なる条件を満足することを特徴とする主焦点補正光学系。 - 互いに分散の異なる一対のレンズを含む複合レンズを有し、該複合レンズを光軸に対して垂直な方向の成分を持つように移動可能に構成した反射望遠鏡の主焦点補正光学系において、主鏡側から像面側に向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、前記複合レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズで構成され、前記第１レンズは主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、前記第２レンズは両凹形状の負レンズであり、前記第３レンズは両凹形状の負レンズであり、前記第４レンズは主鏡側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、前記第５レンズは正レンズであり、
前記第２レンズの主鏡側の面の近軸曲率半径をＲ２ａ、像面側の面の近軸曲率半径をＲ２ｂとするとき、
−０．８＜（Ｒ２ｂ＋Ｒ２ａ）／（Ｒ２ｂ−Ｒ２ａ）＜−０．５
なる条件を満足することを特徴とする主焦点補正光学系。 - 主鏡と、請求項１〜１０いずれか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。
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| JP2008067731A JP5164620B2 (ja) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | 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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