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反射光学系

国内特許コード P05A008044
整理番号 1775
掲載日 2005年12月2日
出願番号 特願平09-079279
公開番号 特開平10-274740
登録番号 特許第3045483号
出願日 平成9年3月31日(1997.3.31)
公開日 平成10年10月13日(1998.10.13)
登録日 平成12年3月17日(2000.3.17)
発明者
  • 増谷 光正
  • 岡村 壽洋
  • 小笠原 俊広
  • 作田 博伸
出願人
  • 防衛装備庁長官
  • 株式会社ニコン
  • 日本電気株式会社
発明の名称 反射光学系
発明の概要 【課題】 非球面の凸面鏡を使用しない反射光学系を提供する。
【解決手段】 遠方物体の像を光軸外に形成する反射光学系は、物体側から順に、第1の凹面鏡、凸面鏡、及び第2の凹面鏡を有しており、凸面鏡は、球面で構成されている。
従来技術、競合技術の概要


反射光学系は、色収差がなく、温度変化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。
上記米国特許明細書に示されているものと同様の構成を有する反射光学系が、Reflective Optics(Academic Press,1991)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。
また、SPIE Vol.1113 Reflective OpticsII(1989)pp.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・ρ21/2]+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。
【表1】
ここで、上記表1に基づいて作成した光学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。
【表2】
ここで、図6中の横収差図に付されている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。
次に、「0.00°」、「1.50°」、「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。
「1.50°」、「2.10°」及び「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。

産業上の利用分野


本発明は、反射光学系に関し、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。

特許請求の範囲 【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・ρ21/2
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・ρ21/2
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~のいずれか一項に記載の反射光学系。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1997079279thum.jpg
出願権利状態 登録
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