JPH05134192A - 多数の同時機能を有する光学系 - Google Patents

多数の同時機能を有する光学系

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JPH05134192A
JPH05134192A JP4111803A JP11180392A JPH05134192A JP H05134192 A JPH05134192 A JP H05134192A JP 4111803 A JP4111803 A JP 4111803A JP 11180392 A JP11180392 A JP 11180392A JP H05134192 A JPH05134192 A JP H05134192A
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JP
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mirror
light
reflecting
tertiary
aperture
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JP4111803A
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English (en)
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Lacy G Cook
レイシー・ジー・クツク
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Raytheon Co
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Hughes Aircraft Co
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    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0647—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors
    • G02B17/0663—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors off-axis or unobscured systems in which not all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry, e.g. at least one of the mirrors is warped, tilted or decentered with respect to the other elements
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    • G02B17/0605—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors
    • G02B17/061—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors on-axis systems with at least one of the mirrors having a central aperture
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    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0694—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror with variable magnification or multiple imaging planes, including multispectral systems

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、同時に複数の装置に観察シーンを
供給することのできる無限遠焦点３ミラー収差補正望遠
鏡を使用する光学系を得ることを目的とする。 【構成】 入口瞳孔16と、観察されたシーンから光を反
射する１次ミラー18とこの１次ミラー18からの光を反射
する２次ミラー20と、２次ミラー20からの光を出口瞳孔
16に反射し、光の通過を可能にする開口28a 〜d を含む
３次ミラー22とを含む光無限遠焦点３ミラー収差補正望
遠鏡を備え、さらに３次ミラー22から光を反射する平面
鏡12を備え、この平面鏡12はそれによって反射された光
が３次ミラー22の開口28a 〜d を通過して観察領域34に
到達するように出口瞳孔に位置されてその傾斜角度を変
えることによってて任意の開口28a 〜d を通過して所定
の装置に観察シーンを供給することができるように構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は反射望遠鏡システム、特
に多数の科学的または地理的調査装置に観察シーンから
エネルギを同時に供給する全反射光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】科学的観察および地理的調査活動の両方
において、システムによって特別な目的に使用される分
離した計器装置パッケージにエネルギまたは光を供給す
る光学系を有していることが望ましい。共通の集光光学
系または前置光学系の背後に配置された計器装置パッケ
ージを有していることが望ましい。観察されたシーンか
ら各パッケージにエネルギまたは光を同時に供給するこ
とも好ましい。それは一般には全ての計器装置が共通の
視線を正確に共有するこのような適用において要求され
ないが、全ての計器装置が実質的に同じ方向を指向し、
シーン内の重要な点対象からの光が任意の、または全て
の計器装置に対して急速に正確に指向または操縦される
ことが望ましい。さらに、この指向または操縦機能のた
めの機構はまた計器装置がシーンから光を受信する時間
中に視線安定の機能を提供することが望ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】過去において、共通の
望遠鏡の背後のいくつかの計器装置の集積は一般にその
前置光学系として２ミラーカセグレン状光学系を形成す
る画像を使用していた。計器装置パッケージはカセグレ
ン状前置光学系によって形成された収差を有する画像を
供給されていた。さらに、これらの装置は要求される傾
斜運動が光学系の画像品質を劣化し、ある光素子上で過
度のビーム散乱を生じさせても視線指向および安定ミラ
ーとしてカセグレン２次ミラーを使用する。さらに、こ
れらのシステムは多数の他の欠点を有している。それら
の欠点のいくつかを示すと、システムの寸法および重
量、動作ユーテリティ、および分離した計器装置の試験
および集積である。
【０００４】過去において、異なる倍率を有する多数の
無限遠焦点３ミラー収差補正望遠鏡が設計され実施され
ている。このタイプのシステムの一例は、オフナー氏に
よる米国特許第3,674,334 号明細書（“Catoptric Anst
igmatic Afocal Optical System ”，1972年 7月 4日出
願）に記載されている。
【０００５】本発明の目的は、観察シーンから同時にい
くつかの計器装置にエネルギを供給する全反射無限遠焦
点光学系を使用するシステムを提供することである。
【０００６】
【課題解決のための手段】本発明は観察シーンから同時
に複数の計器装置にエネルギを供給するために一般的な
望遠鏡として使用される前置光学系を提供する。無限遠
焦点３ミラー収差補正構造は望遠鏡視界のオフセットさ
れた環状性質、無限遠焦点倍率および出口瞳孔の配置を
使用する。
【０００７】この望遠鏡は実質的に大きい開口および視
界能力を提供する。本発明は球面収差、非対称収差等の
収差の補正を行い、平坦な視界を提供する。また、赤外
線分光計、画像フォトメータ、赤外線カメラおよび微誘
導センサのような多数の科学計器装置は無限遠焦点３ミ
ラー収差補正光学系からエネルギを同時に受けることが
できる。
【０００８】好ましい実施例において、全反射無限遠焦
点光学系は入口瞳孔領域、第１の反射装置および第２の
反射装置を具備している。第１の反射装置はエネルギま
たは光の通過を可能にする孔または開口を含んでいる。
第２の反射装置は、第２の反射装置によって反射された
エネルギまたは光が第１の反射装置における孔または開
口を通って種々の計器装置に達するように第１の反射装
置の出口瞳孔に位置されている。第２の反射装置は画像
品質および瞳孔整列のいずれも劣化せずに全ての計器装
置に内部指向および安定機能を同時に提供する。
【０００９】
【実施例】図１および図２を参照すると、第１の反射装
置10および第２の反射装置12を含む無限遠焦点の光学系
が示されている。システムはまた入口瞳孔領域14および
出口瞳孔16を含んでいる。第１の反射装置10は１次ミラ
ー18、２次ミラー20および３次ミラー22から構成され
る。同様にして、第２の反射装置12は平面または平坦ミ
ラーから構成される。
【００１０】第１の反射装置10の１次ミラー18はシステ
ム光軸を限定する中央軸24を含む。１次ミラー18は光軸
24に関して軸上に固定的に位置されている。１次ミラー
18は光の通過を可能にするように中央孔26を含んでい
る。１次ミラー18は正倍率のミラーであり、放物面円錐
形または高次の非球面ミラーであってもよい。
【００１１】２次ミラー20は負倍率のミラーである。２
次ミラーは光軸24に関して軸上に固定的に位置されてい
る。２次ミラー20はこの２次ミラー20から反射した光が
１次ミラーの中央孔26を通過して３次ミラー22に達する
ように１次ミラー18の正面に位置されている。２次ミラ
ー20は双曲面円錐体または高次の非球面ミラーであって
もよい。
【００１２】３次ミラー22は正倍率のミラーである。３
次ミラー22は光軸24に関して軸上に固定的に位置されて
いる。３次ミラー22は放物面円錐形または高次の非球面
ミラーであってもよい。第１の反射装置の無限遠焦点望
遠鏡を構成する３つのミラーの回転対称性により、この
望遠鏡の視界は環状対称性を呈する。さらに、視界は４
つの分離した計器装置に対して図３に示されるように割
当てられ使用されることができる。望遠鏡視界40の中心
は望遠鏡光軸24上を中心としているが、４つの分離した
計器装置によって使用された視界42（ａ乃至ｄ）の４つ
の部分は、環状部分に含まれる視界角度44および46によ
って限定された三角形領域である。角視界半径44は20乃
至30アーク分の典型的な値を有し、角視界半径46は50乃
至60アーク分である。
【００１３】再び図１および図２を参照すると、３次ミ
ラー22は１つ以上の孔または開口28（ａ乃至ｄ）を有す
る。３次ミラーはミラー22の周囲に放射状に位置された
４個のこのような開口28（ａ乃至ｄ）を含んでいること
が好ましい。開口28（ａ乃至ｄ）は、反射ビームが以降
説明されるように図２に見られるように第２の反射装置
12から反射されて通過する直径的に対向した位置である
ように配置される。
【００１４】平坦な指向および安定用ミラー12は３ミラ
ー収差補正システム10の出口瞳孔16に位置される。安定
用ミラーは平坦な平面鏡であり、３次ミラー22から集束
された光またはエネルギを受信する。安定用ミラー12
は、図１に見られるように光軸24に関して軸上で３次ミ
ラー22の正面に位置される。ミラー12は光軸24上で傾斜
可能である。
【００１５】光は３次ミラー22から安定用ミラー12に反
射されるため、安定用ミラー12からの光またはエネルギ
は３次ミラー22における開口28（ａ乃至ｄ）を通して反
射される。安定用ミラー12は、３次ミラーの反射部分32
（ａ乃至ｄ）から反射した光が図２に示されたように３
次ミラーの反射部分32（ａ乃至ｄ）に直径的に対向して
位置された対応した開口28（ａ乃至ｄ）を通過するよう
に位置される。
【００１６】その後、３次ミラー22を通過した光は３次
ミラー22の背後の個々の計器装置ボリューム空間36（ａ
乃至ｄ）中の領域34（ａ乃至ｄ）中に達する。計器装置
は図１に示されたように開口28の背後の所望の位置に配
置される。光は３次ミラー22から安定用ミラー12に反射
され、開口28（ａ乃至ｄ）を通るため、光エネルギは計
器装置によって受信される。計器装置は観察シーンから
光またはエネルギを同時に受ける。したがって、望遠鏡
は反射エネルギでの同時動作を可能にする。望遠鏡は平
坦な視界を有し、非常に低い残留収差を有しているた
め、望遠鏡の再画像特性および指向および安定用ミラー
の配置により指向および安定運動は画像品質および瞳孔
整列の両者を保存する。
【００１７】光学系を通過するビームの光路は、光が１
次および２次ミラーによって形成された中間像38から３
次ミラー22に発散する。光は３次ミラー22からの反射に
よって再集束される。次に、光は３次ミラー22からシス
テム出口瞳孔16に配置された安定用ミラー12に反射され
る。光は安定用ミラーから反射し、３次ミラー22中の所
望の開口28を通過する。エネルギは３次ミラー22のほぼ
背後の外側にある計器装置ボリューム空間36中に通過す
る。
【００１８】したがって、公称的な位置および傾斜での
指向および安定用ミラー12により図３中の視界領域42ａ
からの光は図２に示されたように３次ミラーの領域32ａ
から反射される。次に、この光は指向および安定用ミラ
ー12から反射し、３次ミラーにおいて開口28ａを通過
し、計器装置ボリューム36ａにおける領域34ａに進む。
視界領域42（ａ乃至ｄ）の任意の１つ内に含まれたシー
ンからの光は指向および安定用ミラー12の簡単な傾斜運
動によって領域36（ａ乃至ｄ）において任意の１つの計
器装置中に導かれることができる。したがって、３次ミ
ラー領域32ａに投射される視界領域42ａからの光は指向
用ミラー12を使用して任意の孔または開口領域28（ａ乃
至ｄ）およびボリューム空間36（ａ乃至ｄ）に含まれた
対応した計器装置中に導かれることができる。この指向
および操縦は画像品質および瞳孔整列を劣化せずに行わ
れる。
【００１９】図１、図２および図３に示されたような本
発明によるシステムに対する特定の諸元は以下の通りで
ある。
【００２０】 表１ 番号 説明 半径 円錐体係数 厚さ 材料 18 １次ミラー -238.000 -1.0010 -97.2324 Refl 20 ２次ミラー -52.8443 -2.0489 157.3919 Refl 22 ３次ミラー -67.6732 -0.97975 -42.1352 Refl 12 指向／安定用ミラー 無限大 − 100.000 Refl （＋）距離は１次光軸に沿って直角である。
【００２１】（＋）半径は直角に対する中心を有する。
【００２２】（＋）中心からのずれは上である。
【００２３】（＋）傾斜は逆時計方向の度数である。
【００２４】ＣＣ（円錐体定数）＝−（離心率）2 厚さはミラー頂点の間の厚さである。
【００２５】全ての寸法は、その他に限定されない場合
インチである。
【００２６】本発明は従来の前置光学系に対していくつ
かの利点を有する。本発明は、いくつかの感知装置の同
時機能を提供する全反射無限遠焦点システムを使用す
る。本発明は小さいコンパクト全反射無限遠焦点システ
ムが共通の前置光学装置としてとして利用されることを
可能にする。本発明は前置光学系に対する空間要求を最
小にする。また本発明は屈折素子を除去し、所望の特性
を提供する。
【００２７】さらに、本発明は画像品質および瞳孔整列
のいずれをも劣化せずに大きい角度指向および安定運動
を可能にする。従来技術は計器装置に収差を与え、焦点
光学インターフェイスを導くカセグレン状前置光学系を
使用するが、本発明は集束された収差のない光インター
フェイスを持つ無限遠焦点望遠鏡を使用する。この集束
され収差のない光インターフェイスは計器装置と前置光
学系との間の不整列に対する感度が低く、整列、試験お
よび種々の計器装置の集積を大きく助ける。
【００２８】本発明は特定の実施例と関連して説明され
ているが、明細書、図面および添付された特許請求の範
囲の検討後に示された好ましい実施例の種々の修正、変
更および変形が可能であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】可能な４つの計器装置パッケージの１つだけが
示された、本発明の教示にしたがって形成された装置の
概略的な斜視図。
【図２】図１のライン２−２における概略的な正面図。
【図３】４つの分離した計器装置に対する光学系の視界
の割当てを示した概略図。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入口瞳孔領域と、 前記入口瞳孔を通過する観察されたシーンから光を反射
    するための１次ミラーと、 前記１次ミラーからの光を反射する２次ミラーと、 この２次ミラーからの光を出口瞳孔に反射し、光の通過
    を可能にする孔または開口手段を含む３次ミラーとを含
    む光無限遠焦点３ミラー収差補正望遠鏡と、 前記３次ミラーからの光を反射する反射手段とを具備
    し、 この反射手段はそれによって反射された光が前記３次ミ
    ラーにおける前記孔または開口手段を通過して観察領域
    に到達するように前記出口瞳孔に位置されていることを
    特徴とする全反射光学系。
  2. 【請求項２】 前記孔または開口手段は前記３次ミラー
    中に少なくとも１つの開口を含んでいる請求項１記載の
    システム。
  3. 【請求項３】 前記孔または開口手段は前記３次ミラー
    中に少なくとも４つの開口を含んでいる請求項２記載の
    システム。
  4. 【請求項４】 前記１次ミラーは光軸および前記光軸に
    関して軸上に位置された前記１次、２次および３次ミラ
    ーを限定する請求項１記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記反射手段は前記光軸に関して軸上に
    位置されている請求項４記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記反射手段は傾斜可能である請求項５
    記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記反射手段は平坦な平面ミラーである
    請求項１記載のシステム。
  8. 【請求項８】 前記１次ミラーは光が前記２次ミラーか
    ら前記３次ミラーに通過することを可能にする中央孔を
    含んでいる請求項４記載のシステム。
  9. 【請求項９】 感知手段は前記観察領域において前記３
    次ミラーの背後に位置されている請求項１記載のシステ
    ム。
  10. 【請求項１０】 中間像が前記１次ミラーおよび２次ミ
    ラーによって形成される請求項１記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記少なくとも１つの孔または開口を
    通して前記反射手段にエネルギを反射する前記３次ミラ
    ー上の反射領域は、前記３次ミラー上の前記少なくとも
    １つの開口と直径的に反対側に位置されている請求項２
    記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 入口瞳孔と、 前記入口瞳孔領域より出口瞳孔に通過する観察されたシ
    ーンから光を反射する第１の反射手段と、 前記第１の反射手段から光を反射する第２の反射手段と
    を具備し、 前記第２の反射手段が複数の感知手段による観察シーン
    の同時観察を可能にするように複数の観察領域に前記光
    を反射するように前記出口瞳孔に位置されていることを
    特徴とする前置光学系。
  13. 【請求項１３】 前記第１の反射手段は、光がそれを通
    過することを可能にする孔または開口を含んでいる請求
    項12記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 第１の反射通過手段は、前記第２の反
    射手段からの光がそれを通過することを可能にする少な
    くとも１つの開口を備えた少なくとも１つのミラーを含
    んでいる請求項13記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記第１の反射手段は軸を限定し、前
    記反射手段は軸上に位置されている請求項12記載のシス
    テム。
  16. 【請求項１６】 前記第１の反射手段は無限遠焦点３ミ
    ラー収差補正望遠鏡である請求項12記載のシステム。
JP4111803A 1991-05-02 1992-04-30 多数の同時機能を有する光学系 Pending JPH05134192A (ja)

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ID=24791007

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