天体望遠鏡
【課題】 天頂以外の天体を観察するために天体望遠鏡を傾けたときに生ずる撮像素子と主焦点補正光学系の相対的な傾きを容易に調整することができ、結像性能の劣化を容易に補正することができる収差補正機能を有する天体望遠鏡を得ること。
【解決手段】 天体を結像する主鏡と、該主鏡から生ずる収差を補正する主焦点補正光学系と、結像した像を受光する撮像素子とを有する天体望遠鏡において、
該主焦点補正光学系と該結像素子は一体化して鏡筒内に収納支持されており、天頂以外の天体を観察するために該天体望遠鏡が傾いたときに生ずる該主焦点補正光学系と該撮像素子との相対的な傾き変化に起因して発生する収差を該鏡筒の姿勢を調整して補正する収差補正機構を有すること。
【解決手段】 天体を結像する主鏡と、該主鏡から生ずる収差を補正する主焦点補正光学系と、結像した像を受光する撮像素子とを有する天体望遠鏡において、
該主焦点補正光学系と該結像素子は一体化して鏡筒内に収納支持されており、天頂以外の天体を観察するために該天体望遠鏡が傾いたときに生ずる該主焦点補正光学系と該撮像素子との相対的な傾き変化に起因して発生する収差を該鏡筒の姿勢を調整して補正する収差補正機構を有すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は天体望遠鏡を天頂に対して傾けて、天体を種々な観察角度で観察するとき、天体望遠鏡を構成する主鏡と、結像する像を撮像する撮像手段との相対的な位置が自重変形で変化したときの収差変動を収差補正機構で補正するようにした天体望遠鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
天体観察用の天体望遠鏡として、天体からの光束を反射結像する主鏡と、主鏡の主焦点又はその近傍に配置した屈折系と、結像した像を光電変換する撮像素子とから成る天体望遠鏡が知られている。
【０００３】
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、各色光で結像位置が異なってきて観察される星像には、光の波長によるずれが生ずる。このような大気分散による光学性能の低下を補正するために、主鏡の焦点又はその近傍に収差補正系（主焦点補正光学系）を設けた天体望遠鏡が知られている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１における主焦点補正光学系では、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光路中に設けている。そして該複合レンズをその光入出射面の曲率中心を回転中心として回転又は光軸と垂直方向に移動させることにより、大気分散の補正を行っている。
【０００５】
特許文献１は、これにより、レンズ系全体の小型化を達成しつつ、主鏡より生ずる収差と大気分散による色収差の双方を良好に補正した高い光学性能を有した天体望遠鏡を開示している。
【特許文献１】特開平０６−２３０２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の主焦点補正光学系を用いた天体望遠鏡の視野角直径は０．５°である。近年、天体望遠鏡の更なるサーベイ能力の向上が望まれている。
【０００７】
そのため、主鏡より生ずる収差の補正と、大気分散による色収差の補正を行う主焦点補正光学系に対して観察視野の広視野化及び光学性能の向上が求められている。
【０００８】
広視野化及び高性能化を図ろうとすると、主焦点補正光学系を構成するレンズの数が増大してくる。主焦点補正光学系を構成するレンズのレンズ枚数が増加すると主焦点補正光学系が高重量になってくる。天体観察において、天頂以外に位置する天体の星像を追従観察する際には、主鏡及び撮像素子と主焦点補正光学系を支持する構造体（鏡筒）が天頂に対し傾く。
【０００９】
一般に鏡筒内に収納した撮像素子と主焦点補正光学系は鏡筒の重心位置からの距離が異なっている。このため鏡筒が傾くと自重変形が生じ、又自重変形も撮像素子と主焦点補正光学系で異なってくる。
【００１０】
このとき撮像素子と主焦点補正光学系の相対的な傾きによって偏心収差が発生すると、結像性能が大きく劣化してくる。
【００１１】
このときの撮像素子の傾きを独立した駆動手段で補正する手法も考えられる。しかしながらこの手法を用いると装置全体が大型化してくる。又、主焦点補正光学系の位置を調整する方法は、主焦点補正光学系を天体望遠鏡の主焦点部分に配置しなければいけないため、主焦点補正光学系の調整は困難である。
【００１２】
本発明は、天頂以外の天体を観察するために天体望遠鏡を傾けたときに生ずる撮像素子と主焦点補正光学系の相対的な傾きを容易に調整することができ、結像性能の劣化を容易に補正することができる収差補正機能を有する天体望遠鏡の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の収差補正機能を有する天体望遠鏡は、天体を結像する主鏡と、該主鏡から生ずる収差を補正する主焦点補正光学系と、結像した像を受光する撮像素子とを有する天体望遠鏡において、
該主焦点補正光学系と該結像素子は一体化して鏡筒内に収納支持されており、天頂以外の天体を観察するために該天体望遠鏡が傾いたときに生ずる該主焦点補正光学系と該撮像素子との相対的な傾き変化に起因して発生する収差を該鏡筒の姿勢を調整して補正する収差補正機構を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、天頂以外の天体を観察するために天体望遠鏡を傾けたときに生ずる撮像素子と主焦点補正光学系の相対的な傾きを容易に調整することができ、結像性能の劣化を容易に補正することができる収差補正機能を有する天体望遠鏡が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の天体望遠鏡の実施例について説明する。
【００１６】
本発明の天体望遠鏡は、天体の星像を結像する主鏡と、主鏡で反射した光束を結像するとともに主鏡から生ずる収差を補正する主焦点補正光学系と、主鏡と主焦点補正光学系によって結像した像を受光する撮像素子とを有している。
【００１７】
主焦点補正光学系と結像素子は鏡筒内に一体化して収納支持されている。天頂以外の天体を観察するために天体望遠鏡を傾ける。このとき天体望遠鏡が傾くと主焦点補正光学系と撮像素子との相対的な傾き変化が生ずる。
【００１８】
このときの傾き変化に起因して発生する収差（偏心収差）を収差補正機構で鏡筒の姿勢を調整して補正している。
【実施例１】
【００１９】
図１は、実施例１の主焦点補正光学系を有する天体望遠鏡（反射望遠鏡）の要部概略図である。
【００２０】
図１において、１は天体望遠鏡である。３００は主鏡、１００は主焦点補正光学系である。主鏡３００は、凹形状の回転双曲面より成っている。主焦点補正光学系１００は、主鏡３００の焦点又は焦点近傍に配置され、主鏡３００によって発生する収差を補正する。
【００２１】
主焦点補正光学系１００は大気分散による色収差を補正するための補正レンズを有している。
【００２２】
天体からの光束は、図中右方から主鏡３００に入射し、主鏡３００で反射したあとに主焦点補正光学系１００を介して像面ＩＰに結像する。したがって、図１中で主焦点補正光学系１００に対して左側が主鏡側、右側が像面側となる。
【００２３】
図２は、主焦点補正光学系１００の構成をより詳細に示すレンズ断面図である。主焦点補正光学系１００は、互いに材料の分散が異なる一対のレンズを含む複合レンズを有している。主焦点補正光学系１００は、主鏡３００で発生する収差を補正するレンズＬ１１〜Ｌ１５と、大気分散を補正するレンズＡ１１、Ａ１２を有している。
【００２４】
レンズＡ１１、レンズＡ１２で大気分散による色収差を補正するための複合レンズ（補正レンズ）（大気分散補正用レンズ）Ａ１を構成している。
【００２５】
Ｆ１は透過波長帯域を選択するためのフィルタと撮像素子デュワーの窓材の厚みに相当する平行平面板である。Ｃ１は天体望遠鏡１の結像面に配置した撮像素子（ＣＣＤ）である。レンズＬ１１〜１５は凹凸形状を適切に設定している。
【００２６】
具体的にはレンズＬ１１は曲率中心を像面側に向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ１２は両凹形状の負レンズである。レンズＬ１３は両凹形状の負レンズ、Ｌ１４は曲率中心を像面側に向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ１５は正レンズである。
【００２７】
主焦点補正光学系１００は、このように大気分散補正機能を有しながらもレンズ枚数が少なく、視野角の大きな天体望遠鏡１の一部を構成している。
【００２８】
不図示の移動機構（駆動手段）で複合レンズＡ１を光軸と直交する方向（図の矢印方向）の成分を持つように移動させることにより、大気分散による色ずれ（色収差）を補正する。
【００２９】
複合レンズＡ１は正レンズと負レンズより成っている。正レンズと負レンズは曲率を有する面を対向して接合又は空気層を介して配置されている。複合レンズＡ１の光入射面は平面又は正レンズと負レンズの対向した曲率を有する面の曲率半径の２０倍以上の曲率半径の大きな面より成っている。
【００３０】
図２に示す複合レンズＡ１は、屈折率が近く、互いに分散の異なる一対の負レンズＡ１１と正レンズＡ１２を、僅かの空気層を隔てて近接配置して構成している。
【００３１】
具体的には、負レンズ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、正レンズ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。
【００３２】
これらの光学ガラスを組み合せることで、複合レンズＡ１を光軸Ｌａに対して直交する方向に移動させ所定の収差を発生させて大気分散の補正を行っている。
【００３３】
また複合レンズＡ１は、負レンズＡ１１と正レンズＡ１２とを接合しても上記と同様の効果が得られる。
【００３４】
なお、材料の屈折率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。
【００３５】
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
である。
【００３６】
次に、表１に実施例１の天体望遠鏡１の数値データを示す。表中、Ｒは光学面の近軸曲率半径、ｄは面間隔を表す。レンズ材料には、石英を含む３種類の光学ガラスを用いている。詳細には、石英（ＳＩＬＩＣＡ）は屈折率ｎｄが１．４５８４６、アッベ数νｄが６７．８てある。
【００３７】
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。
【００３８】
表中、大気分散補正用の複合レンズＡ１には、ＡＤＣ（Atmospheric Dispersion Compensatorの意）と記している。
【００３９】
本実施例の主焦点補正光学系１００は全体として５つの非球面を有する。非球面形状は、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を円錐係数、Ａ〜Ｇを４次〜１６次の非球面係数としたとき
【００４０】
【数１】
【００４１】
なる式で表わしている。
【００４２】
また、表−１においてｆは主鏡３００と主焦点補正光学系１００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。
【００４３】
（表−１）
数値実施例１
f = 18415.7mm FNO = 2.24 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材質 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0000 8200.0
2 766.0266 100.0000 SILICA 820.0
3 1442.4220（非球面） 357.5538 810.1
4 -3930.6400（非球面） 50.0000 BSL7Y 619.6
5 636.8541 345.0769 574.6
6(ADC) -22788.0000 33.8000 BSL7Y 611.0
7(ADC) 1016.3880 3.0000 611.0
8(ADC) 1000.0000 84.5000 PBL1Y 611.9
9(ADC) -36767.0000 270.2019 611.2
10 -1194.1800（非球面） 34.0000 PBL1Y 558.7
11 2039.3880 88.34707 570.6
12 486.0993（非球面） 107.0000 BSL7Y 630.4
13 4553.9720 100.0000 587.1
14 2772.1390 90.0000 SILICA 627.2
15 -11417.7800（非球面） 131.5184 612.5
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 522.6
17(Filter) ∞ 20.0000 512.1
18 像面 ∞ --- --- 501.8
（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 -5.4155 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-21
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-18
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 3.169E-14 -5.1942E-18
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
6.9519E-23 -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
図３は、鏡筒２００に収納保持した主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の支持概念図である。
【００４４】
主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１は鏡筒２００に取り付けられた支持構造体Ｈ１により支持されている。
【００４５】
天体望遠鏡１が天頂に対し傾き、それと共に鏡筒２００が天頂に対し傾く時、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１は鏡筒２００の重心位置からの距離が異なるため、相対的な傾きが発生する。
【００４６】
図４は天頂角３０度、波長域が５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きがない場合における結像性能を表す説明図である。
【００４７】
横軸は像面における星像半径を視角（秒）で表した値、縦軸はその星像半径に集光するエネルギーの比率である。データは無限遠物体で画角０度、−０．３７５度、±０．６７５度、±０．７５度である。
【００４８】
反射望遠鏡１の使用波長は波長３６０ｎｍ付近から波長１１００ｎｍ付近と広範囲であるが、光学性能の劣化が問題になりやすい赤フィルタの波長領域（５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ）を代表して示している。
【００４９】
主鏡３００と補正光学系１００の間隔は１３４５５．０２１５ｍｍ、複合レンズＡ１の光軸と垂直方向の最大移動量は２０．８ｍｍである。各画角光線の８０％のエネルギーが星像半径０．１８５秒以内に収まっており良好な結像性能を有している。
【００５０】
図５は、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きがない場合の物体距離無限遠のときの横収差図である。
【００５１】
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は順に画角０度、０．７５度、−０．７５度、０．６７５度のときである。
【００５２】
主鏡と補正光学系の間隔は１３４５５．０２１５ｍｍ、複合レンズＡ１の移動量は２０．８ｍｍである。
【００５３】
主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きがない場合では収差図５でも明らかなように視野１．５度の全域にわたり良好な結像性能を有している。
【００５４】
図６は、天頂に対し、鏡筒２００が傾いて主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きが乗じた場合の概念図である。
【００５５】
図７は、天頂角３０度、波長域が５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ時の、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きが２０秒生じた場合における視野半径と入射エネルギーの関係を図４と同様に表す説明図である。
【００５６】
横軸は像面における星像半径を視角（秒）で表した値である。縦軸はその星像半径に集光するエネルギーの比率である。データは無限遠物体で画角０度、−０．３７５度、±０．６７５度、±０．７５度である。主鏡３００と補正光学系１００の間隔は１３４５５．０２１０ｍｍ、複合レンズＡ１の光軸と垂直方向の移動量は２０．０ｍｍである。
【００５７】
相対傾きが発生したことにより、各画角光線の８０％のエネルギーが収まる星像半径は０．２５７秒となり、傾きがない図４の場合に比べ結像性能は劣化する。主鏡３００と主焦点補正光学系１００の間隔調整や複合レンズＡ１の移動を行っても光学性能は大きく改善しない。
【００５８】
図８は、天頂角３０度、波長域が５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ時の、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きが２０秒ある場合の物体距離無限遠のときの横収差図である。
【００５９】
図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は順に画角０度、０．７５度、−０．７５度、０．６７５度のときである。
【００６０】
図８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように画角０．７５度ではフォーカスが合っているが、画角−０．７５度ではフォーカスズレが発生していることがわかる。図６の反射望遠鏡１で結像性能が劣化した一部の要因は、撮像素子（像面）Ｃ１が傾いたことによる片ボケ（偏心収差）が発生したためである。
【００６１】
本実施例では、このときの偏心収差を収差補正機構で鏡筒２００の姿勢を調整して（変位させて）補正している。
【００６２】
図９は、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１に相対的な傾きに対応した姿勢調整を行うときの概念図である。
【００６３】
本実施例において、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１との相対的な傾き変化が生じる。このうち、撮像素子Ｃ１と主焦点補正光学系１００を一体として支持する鏡筒２００が自重変形に起因して発生したときの、撮像素子Ｃ１と焦点補正光学系１００の相対的な傾きを、算出手段３に直接的に測定または間接的に算出する。
【００６４】
そして収差補正機構２は、算出手段３からの信号に基づいて駆動手段で鏡筒１００の姿勢を調整している。
【００６５】
このとき鏡筒２００を駆動手段で変位させて鏡筒２００の姿勢を調整するときの具体的な方法は、次のとおりである。
【００６６】
主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１が相対的な傾きを持ったまま、鏡筒２００を光軸上の一点、即ち光軸Ｌａの上の点Ｐ１を通り、光軸Ｌａと垂直な軸を回転軸として矢印Ｂ１の如く傾ける（回動させる）。
【００６７】
次に鏡筒２００を主鏡３００の光軸Ｌａに対して矢印Ｂ２の如く垂直方向の成分を持つように移動させる。
【００６８】
これによって、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１との相対的な傾き変化によって生ずる偏心収差を良好に補正している。
【００６９】
次に本実施例では大気分散による色収差を主焦点補正光学系１００を構成する複合レンズＡ１によって補正している。
【００７０】
具体的には、大気分散補正用の複合レンズＡ１を主焦点補正光学系１００の光軸Ｌｂに対して矢印Ｂ３の如く垂直な方向の成分を持つように駆動させている。主鏡３００と主焦点補正光学系１００の光軸Ｌａ方向の間隔を調整する。尚、上記各調整の過程は順不動でもかまわない。
【００７１】
図１０は、天頂角３０度、波長域５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きが２０秒生じた場合に、本発明を適用したときの収差図である。鏡筒２００を主鏡３００の光軸Ｌａに対し１４．４秒傾け、更に鏡筒２００を主鏡３００の光軸Ｌａに対して垂直方向に０．３２ｍｍ駆動させた。これにより相対傾きによる収差の悪化を補正し、波長域ごとに大気分散補正用の複合レンズＡ１を主鏡３００の光軸Ｌａに対して垂直な方向の成分を持つように１８．４ｍｍ駆動する。
【００７２】
加えて主鏡３００と補正光学系１００の間隔を１３４５５．０１８ｍｍに調整することで良好な光学性能を有する。
【００７３】
図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は画角０度、０．７５度、−０．６７５度、＋０．６７５度である。
【００７４】
本発明により画角＋０．７５度と画角−０．７５度のフォーカスを調整し、大気分散補正の複合レンズＡ１で補正しきれない高画角のコマ収差を補正している。
【００７５】
図１１は、天頂角３０度、波長域５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きが２０秒生じた場合に、本発明を適用した場合の結像性能を表す説明図である。
【００７６】
横軸は像面における星像半径を視角（秒）で表した値、縦軸はその星像半径に集光するエネルギーの比率である。
【００７７】
鏡筒２００を主鏡３００の光軸Ｌａに対し１４．４秒傾け、更に鏡筒２００を主鏡３００の光軸Ｌａに対して垂直方向に０．３２ｍｍ駆動させた。これにより相対傾きによる収差の悪化を補正し、波長域ごとに大気分散補正用の複合レンズＡ１を主鏡３００の光軸Ｌａに対して垂直な方向の成分を持つように１８．４ｍｍ駆動する。
【００７８】
加えて主鏡３００と補正光学系１００の間隔を１３４５５．０１８ｍｍに調整することで良好な光学性能を有する。データは画角０度、±０．７５度、±０．６７５度である。各画角光線の８０％のエネルギーが視野０．２０秒以内に収まっており、相対傾きのない場合と同等な結像性能を有することができる。
【００７９】
以上述べた実施例１では、視野角１．５°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。
【００８０】
また、実施例１においては、複合レンズＡ１を構成するレンズの光学ガラスとしては、ＢＳＬ７Ｙ（屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２）、ＰＢＬ１Ｙ（屈折率ｎｄが１．５４８１４、アッベ数νｄが４５．８）を用いた。このときの、複合レンズＡ１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。
【００８１】
また、上記の実施例においては、複合レンズＡ１として、両端面が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。
【００８２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施例１の天体望遠鏡の要部概略図である。
【図２】実施例１の天体望遠鏡に用いられる主焦点補正光学系のレンズ配置を示す図である。
【図３】実施例１の主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の支持概念図である。
【図４】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ時の結像性能を表す図である。
【図５】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ時の横収差図である。
【図６】補正光学系と撮像素子の相対傾き発生時の天体望遠鏡概念図である。
【図７】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ、相対傾き２０秒時の結像性能を表す図である。
【図８】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ、相対傾き２０秒時の横収差図である。
【図９】本発明による姿勢調整方向を表す天体望遠鏡概念図である。
【図１０】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ、相対傾き２０秒時に本発明を適用した結像性能を表す図である。
【図１１】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ、相対傾き２０秒時に本発明を適用した横収差図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 天体望遠鏡
２ 収差補正機構
３ 算出手段
３００ 主鏡
２００ 鏡筒
１００ 補正光学系
Ｌ１１ 第１レンズ
Ｌ１２ 第２レンズ
Ｌ１３ 第３レンズ
Ｌ１４ 第４レンズ
Ｌ１５ 第５レンズ
Ａ１ 複合レンズ
Ａ１１ 複合レンズを構成する第１レンズ
Ａ１２ 複合レンズを構成する第２レンズ
Ｆ１ 平行平板レンズ
Ｃ１ 撮像素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は天体望遠鏡を天頂に対して傾けて、天体を種々な観察角度で観察するとき、天体望遠鏡を構成する主鏡と、結像する像を撮像する撮像手段との相対的な位置が自重変形で変化したときの収差変動を収差補正機構で補正するようにした天体望遠鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
天体観察用の天体望遠鏡として、天体からの光束を反射結像する主鏡と、主鏡の主焦点又はその近傍に配置した屈折系と、結像した像を光電変換する撮像素子とから成る天体望遠鏡が知られている。
【０００３】
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、各色光で結像位置が異なってきて観察される星像には、光の波長によるずれが生ずる。このような大気分散による光学性能の低下を補正するために、主鏡の焦点又はその近傍に収差補正系（主焦点補正光学系）を設けた天体望遠鏡が知られている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１における主焦点補正光学系では、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光路中に設けている。そして該複合レンズをその光入出射面の曲率中心を回転中心として回転又は光軸と垂直方向に移動させることにより、大気分散の補正を行っている。
【０００５】
特許文献１は、これにより、レンズ系全体の小型化を達成しつつ、主鏡より生ずる収差と大気分散による色収差の双方を良好に補正した高い光学性能を有した天体望遠鏡を開示している。
【特許文献１】特開平０６−２３０２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の主焦点補正光学系を用いた天体望遠鏡の視野角直径は０．５°である。近年、天体望遠鏡の更なるサーベイ能力の向上が望まれている。
【０００７】
そのため、主鏡より生ずる収差の補正と、大気分散による色収差の補正を行う主焦点補正光学系に対して観察視野の広視野化及び光学性能の向上が求められている。
【０００８】
広視野化及び高性能化を図ろうとすると、主焦点補正光学系を構成するレンズの数が増大してくる。主焦点補正光学系を構成するレンズのレンズ枚数が増加すると主焦点補正光学系が高重量になってくる。天体観察において、天頂以外に位置する天体の星像を追従観察する際には、主鏡及び撮像素子と主焦点補正光学系を支持する構造体（鏡筒）が天頂に対し傾く。
【０００９】
一般に鏡筒内に収納した撮像素子と主焦点補正光学系は鏡筒の重心位置からの距離が異なっている。このため鏡筒が傾くと自重変形が生じ、又自重変形も撮像素子と主焦点補正光学系で異なってくる。
【００１０】
このとき撮像素子と主焦点補正光学系の相対的な傾きによって偏心収差が発生すると、結像性能が大きく劣化してくる。
【００１１】
このときの撮像素子の傾きを独立した駆動手段で補正する手法も考えられる。しかしながらこの手法を用いると装置全体が大型化してくる。又、主焦点補正光学系の位置を調整する方法は、主焦点補正光学系を天体望遠鏡の主焦点部分に配置しなければいけないため、主焦点補正光学系の調整は困難である。
【００１２】
本発明は、天頂以外の天体を観察するために天体望遠鏡を傾けたときに生ずる撮像素子と主焦点補正光学系の相対的な傾きを容易に調整することができ、結像性能の劣化を容易に補正することができる収差補正機能を有する天体望遠鏡の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の収差補正機能を有する天体望遠鏡は、天体を結像する主鏡と、該主鏡から生ずる収差を補正する主焦点補正光学系と、結像した像を受光する撮像素子とを有する天体望遠鏡において、
該主焦点補正光学系と該結像素子は一体化して鏡筒内に収納支持されており、天頂以外の天体を観察するために該天体望遠鏡が傾いたときに生ずる該主焦点補正光学系と該撮像素子との相対的な傾き変化に起因して発生する収差を該鏡筒の姿勢を調整して補正する収差補正機構を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、天頂以外の天体を観察するために天体望遠鏡を傾けたときに生ずる撮像素子と主焦点補正光学系の相対的な傾きを容易に調整することができ、結像性能の劣化を容易に補正することができる収差補正機能を有する天体望遠鏡が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の天体望遠鏡の実施例について説明する。
【００１６】
本発明の天体望遠鏡は、天体の星像を結像する主鏡と、主鏡で反射した光束を結像するとともに主鏡から生ずる収差を補正する主焦点補正光学系と、主鏡と主焦点補正光学系によって結像した像を受光する撮像素子とを有している。
【００１７】
主焦点補正光学系と結像素子は鏡筒内に一体化して収納支持されている。天頂以外の天体を観察するために天体望遠鏡を傾ける。このとき天体望遠鏡が傾くと主焦点補正光学系と撮像素子との相対的な傾き変化が生ずる。
【００１８】
このときの傾き変化に起因して発生する収差（偏心収差）を収差補正機構で鏡筒の姿勢を調整して補正している。
【実施例１】
【００１９】
図１は、実施例１の主焦点補正光学系を有する天体望遠鏡（反射望遠鏡）の要部概略図である。
【００２０】
図１において、１は天体望遠鏡である。３００は主鏡、１００は主焦点補正光学系である。主鏡３００は、凹形状の回転双曲面より成っている。主焦点補正光学系１００は、主鏡３００の焦点又は焦点近傍に配置され、主鏡３００によって発生する収差を補正する。
【００２１】
主焦点補正光学系１００は大気分散による色収差を補正するための補正レンズを有している。
【００２２】
天体からの光束は、図中右方から主鏡３００に入射し、主鏡３００で反射したあとに主焦点補正光学系１００を介して像面ＩＰに結像する。したがって、図１中で主焦点補正光学系１００に対して左側が主鏡側、右側が像面側となる。
【００２３】
図２は、主焦点補正光学系１００の構成をより詳細に示すレンズ断面図である。主焦点補正光学系１００は、互いに材料の分散が異なる一対のレンズを含む複合レンズを有している。主焦点補正光学系１００は、主鏡３００で発生する収差を補正するレンズＬ１１〜Ｌ１５と、大気分散を補正するレンズＡ１１、Ａ１２を有している。
【００２４】
レンズＡ１１、レンズＡ１２で大気分散による色収差を補正するための複合レンズ（補正レンズ）（大気分散補正用レンズ）Ａ１を構成している。
【００２５】
Ｆ１は透過波長帯域を選択するためのフィルタと撮像素子デュワーの窓材の厚みに相当する平行平面板である。Ｃ１は天体望遠鏡１の結像面に配置した撮像素子（ＣＣＤ）である。レンズＬ１１〜１５は凹凸形状を適切に設定している。
【００２６】
具体的にはレンズＬ１１は曲率中心を像面側に向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ１２は両凹形状の負レンズである。レンズＬ１３は両凹形状の負レンズ、Ｌ１４は曲率中心を像面側に向けたメニスカス形状の正レンズである。レンズＬ１５は正レンズである。
【００２７】
主焦点補正光学系１００は、このように大気分散補正機能を有しながらもレンズ枚数が少なく、視野角の大きな天体望遠鏡１の一部を構成している。
【００２８】
不図示の移動機構（駆動手段）で複合レンズＡ１を光軸と直交する方向（図の矢印方向）の成分を持つように移動させることにより、大気分散による色ずれ（色収差）を補正する。
【００２９】
複合レンズＡ１は正レンズと負レンズより成っている。正レンズと負レンズは曲率を有する面を対向して接合又は空気層を介して配置されている。複合レンズＡ１の光入射面は平面又は正レンズと負レンズの対向した曲率を有する面の曲率半径の２０倍以上の曲率半径の大きな面より成っている。
【００３０】
図２に示す複合レンズＡ１は、屈折率が近く、互いに分散の異なる一対の負レンズＡ１１と正レンズＡ１２を、僅かの空気層を隔てて近接配置して構成している。
【００３１】
具体的には、負レンズ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、正レンズ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。
【００３２】
これらの光学ガラスを組み合せることで、複合レンズＡ１を光軸Ｌａに対して直交する方向に移動させ所定の収差を発生させて大気分散の補正を行っている。
【００３３】
また複合レンズＡ１は、負レンズＡ１１と正レンズＡ１２とを接合しても上記と同様の効果が得られる。
【００３４】
なお、材料の屈折率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。
【００３５】
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
である。
【００３６】
次に、表１に実施例１の天体望遠鏡１の数値データを示す。表中、Ｒは光学面の近軸曲率半径、ｄは面間隔を表す。レンズ材料には、石英を含む３種類の光学ガラスを用いている。詳細には、石英（ＳＩＬＩＣＡ）は屈折率ｎｄが１．４５８４６、アッベ数νｄが６７．８てある。
【００３７】
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。
【００３８】
表中、大気分散補正用の複合レンズＡ１には、ＡＤＣ（Atmospheric Dispersion Compensatorの意）と記している。
【００３９】
本実施例の主焦点補正光学系１００は全体として５つの非球面を有する。非球面形状は、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を円錐係数、Ａ〜Ｇを４次〜１６次の非球面係数としたとき
【００４０】
【数１】
【００４１】
なる式で表わしている。
【００４２】
また、表−１においてｆは主鏡３００と主焦点補正光学系１００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。
【００４３】
（表−１）
数値実施例１
f = 18415.7mm FNO = 2.24 2ω= 1.5°
面番号 曲率半径Ｒ 面間隔ｄ 材質 有効径
1(主鏡) 30000.0000（非球面） 13455.0000 8200.0
2 766.0266 100.0000 SILICA 820.0
3 1442.4220（非球面） 357.5538 810.1
4 -3930.6400（非球面） 50.0000 BSL7Y 619.6
5 636.8541 345.0769 574.6
6(ADC) -22788.0000 33.8000 BSL7Y 611.0
7(ADC) 1016.3880 3.0000 611.0
8(ADC) 1000.0000 84.5000 PBL1Y 611.9
9(ADC) -36767.0000 270.2019 611.2
10 -1194.1800（非球面） 34.0000 PBL1Y 558.7
11 2039.3880 88.34707 570.6
12 486.0993（非球面） 107.0000 BSL7Y 630.4
13 4553.9720 100.0000 587.1
14 2772.1390 90.0000 SILICA 627.2
15 -11417.7800（非球面） 131.5184 612.5
16(Filter) ∞ 30.0000 SILICA 522.6
17(Filter) ∞ 20.0000 512.1
18 像面 ∞ --- --- 501.8
（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 -5.4155 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-21
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-18
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 3.169E-14 -5.1942E-18
D（１０次） E（１２次） F（１４次） G（１６次）
6.9519E-23 -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
図３は、鏡筒２００に収納保持した主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の支持概念図である。
【００４４】
主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１は鏡筒２００に取り付けられた支持構造体Ｈ１により支持されている。
【００４５】
天体望遠鏡１が天頂に対し傾き、それと共に鏡筒２００が天頂に対し傾く時、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１は鏡筒２００の重心位置からの距離が異なるため、相対的な傾きが発生する。
【００４６】
図４は天頂角３０度、波長域が５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きがない場合における結像性能を表す説明図である。
【００４７】
横軸は像面における星像半径を視角（秒）で表した値、縦軸はその星像半径に集光するエネルギーの比率である。データは無限遠物体で画角０度、−０．３７５度、±０．６７５度、±０．７５度である。
【００４８】
反射望遠鏡１の使用波長は波長３６０ｎｍ付近から波長１１００ｎｍ付近と広範囲であるが、光学性能の劣化が問題になりやすい赤フィルタの波長領域（５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ）を代表して示している。
【００４９】
主鏡３００と補正光学系１００の間隔は１３４５５．０２１５ｍｍ、複合レンズＡ１の光軸と垂直方向の最大移動量は２０．８ｍｍである。各画角光線の８０％のエネルギーが星像半径０．１８５秒以内に収まっており良好な結像性能を有している。
【００５０】
図５は、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きがない場合の物体距離無限遠のときの横収差図である。
【００５１】
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は順に画角０度、０．７５度、−０．７５度、０．６７５度のときである。
【００５２】
主鏡と補正光学系の間隔は１３４５５．０２１５ｍｍ、複合レンズＡ１の移動量は２０．８ｍｍである。
【００５３】
主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きがない場合では収差図５でも明らかなように視野１．５度の全域にわたり良好な結像性能を有している。
【００５４】
図６は、天頂に対し、鏡筒２００が傾いて主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きが乗じた場合の概念図である。
【００５５】
図７は、天頂角３０度、波長域が５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ時の、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きが２０秒生じた場合における視野半径と入射エネルギーの関係を図４と同様に表す説明図である。
【００５６】
横軸は像面における星像半径を視角（秒）で表した値である。縦軸はその星像半径に集光するエネルギーの比率である。データは無限遠物体で画角０度、−０．３７５度、±０．６７５度、±０．７５度である。主鏡３００と補正光学系１００の間隔は１３４５５．０２１０ｍｍ、複合レンズＡ１の光軸と垂直方向の移動量は２０．０ｍｍである。
【００５７】
相対傾きが発生したことにより、各画角光線の８０％のエネルギーが収まる星像半径は０．２５７秒となり、傾きがない図４の場合に比べ結像性能は劣化する。主鏡３００と主焦点補正光学系１００の間隔調整や複合レンズＡ１の移動を行っても光学性能は大きく改善しない。
【００５８】
図８は、天頂角３０度、波長域が５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ時の、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きが２０秒ある場合の物体距離無限遠のときの横収差図である。
【００５９】
図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は順に画角０度、０．７５度、−０．７５度、０．６７５度のときである。
【００６０】
図８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように画角０．７５度ではフォーカスが合っているが、画角−０．７５度ではフォーカスズレが発生していることがわかる。図６の反射望遠鏡１で結像性能が劣化した一部の要因は、撮像素子（像面）Ｃ１が傾いたことによる片ボケ（偏心収差）が発生したためである。
【００６１】
本実施例では、このときの偏心収差を収差補正機構で鏡筒２００の姿勢を調整して（変位させて）補正している。
【００６２】
図９は、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１に相対的な傾きに対応した姿勢調整を行うときの概念図である。
【００６３】
本実施例において、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１との相対的な傾き変化が生じる。このうち、撮像素子Ｃ１と主焦点補正光学系１００を一体として支持する鏡筒２００が自重変形に起因して発生したときの、撮像素子Ｃ１と焦点補正光学系１００の相対的な傾きを、算出手段３に直接的に測定または間接的に算出する。
【００６４】
そして収差補正機構２は、算出手段３からの信号に基づいて駆動手段で鏡筒１００の姿勢を調整している。
【００６５】
このとき鏡筒２００を駆動手段で変位させて鏡筒２００の姿勢を調整するときの具体的な方法は、次のとおりである。
【００６６】
主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１が相対的な傾きを持ったまま、鏡筒２００を光軸上の一点、即ち光軸Ｌａの上の点Ｐ１を通り、光軸Ｌａと垂直な軸を回転軸として矢印Ｂ１の如く傾ける（回動させる）。
【００６７】
次に鏡筒２００を主鏡３００の光軸Ｌａに対して矢印Ｂ２の如く垂直方向の成分を持つように移動させる。
【００６８】
これによって、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１との相対的な傾き変化によって生ずる偏心収差を良好に補正している。
【００６９】
次に本実施例では大気分散による色収差を主焦点補正光学系１００を構成する複合レンズＡ１によって補正している。
【００７０】
具体的には、大気分散補正用の複合レンズＡ１を主焦点補正光学系１００の光軸Ｌｂに対して矢印Ｂ３の如く垂直な方向の成分を持つように駆動させている。主鏡３００と主焦点補正光学系１００の光軸Ｌａ方向の間隔を調整する。尚、上記各調整の過程は順不動でもかまわない。
【００７１】
図１０は、天頂角３０度、波長域５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きが２０秒生じた場合に、本発明を適用したときの収差図である。鏡筒２００を主鏡３００の光軸Ｌａに対し１４．４秒傾け、更に鏡筒２００を主鏡３００の光軸Ｌａに対して垂直方向に０．３２ｍｍ駆動させた。これにより相対傾きによる収差の悪化を補正し、波長域ごとに大気分散補正用の複合レンズＡ１を主鏡３００の光軸Ｌａに対して垂直な方向の成分を持つように１８．４ｍｍ駆動する。
【００７２】
加えて主鏡３００と補正光学系１００の間隔を１３４５５．０１８ｍｍに調整することで良好な光学性能を有する。
【００７３】
図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は画角０度、０．７５度、−０．６７５度、＋０．６７５度である。
【００７４】
本発明により画角＋０．７５度と画角−０．７５度のフォーカスを調整し、大気分散補正の複合レンズＡ１で補正しきれない高画角のコマ収差を補正している。
【００７５】
図１１は、天頂角３０度、波長域５７０ｎｍ〜６７０ｎｍ、主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の相対傾きが２０秒生じた場合に、本発明を適用した場合の結像性能を表す説明図である。
【００７６】
横軸は像面における星像半径を視角（秒）で表した値、縦軸はその星像半径に集光するエネルギーの比率である。
【００７７】
鏡筒２００を主鏡３００の光軸Ｌａに対し１４．４秒傾け、更に鏡筒２００を主鏡３００の光軸Ｌａに対して垂直方向に０．３２ｍｍ駆動させた。これにより相対傾きによる収差の悪化を補正し、波長域ごとに大気分散補正用の複合レンズＡ１を主鏡３００の光軸Ｌａに対して垂直な方向の成分を持つように１８．４ｍｍ駆動する。
【００７８】
加えて主鏡３００と補正光学系１００の間隔を１３４５５．０１８ｍｍに調整することで良好な光学性能を有する。データは画角０度、±０．７５度、±０．６７５度である。各画角光線の８０％のエネルギーが視野０．２０秒以内に収まっており、相対傾きのない場合と同等な結像性能を有することができる。
【００７９】
以上述べた実施例１では、視野角１．５°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。
【００８０】
また、実施例１においては、複合レンズＡ１を構成するレンズの光学ガラスとしては、ＢＳＬ７Ｙ（屈折率ｎｄが１．５１６３３、アッベ数νｄが６４．２）、ＰＢＬ１Ｙ（屈折率ｎｄが１．５４８１４、アッベ数νｄが４５．８）を用いた。このときの、複合レンズＡ１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。
【００８１】
また、上記の実施例においては、複合レンズＡ１として、両端面が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。
【００８２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施例１の天体望遠鏡の要部概略図である。
【図２】実施例１の天体望遠鏡に用いられる主焦点補正光学系のレンズ配置を示す図である。
【図３】実施例１の主焦点補正光学系１００と撮像素子Ｃ１の支持概念図である。
【図４】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ時の結像性能を表す図である。
【図５】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ時の横収差図である。
【図６】補正光学系と撮像素子の相対傾き発生時の天体望遠鏡概念図である。
【図７】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ、相対傾き２０秒時の結像性能を表す図である。
【図８】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ、相対傾き２０秒時の横収差図である。
【図９】本発明による姿勢調整方向を表す天体望遠鏡概念図である。
【図１０】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ、相対傾き２０秒時に本発明を適用した結像性能を表す図である。
【図１１】実施例１の天体望遠鏡における天頂角３０°、波長域５７０〜６７０ｎｍ、相対傾き２０秒時に本発明を適用した横収差図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ 天体望遠鏡
２ 収差補正機構
３ 算出手段
３００ 主鏡
２００ 鏡筒
１００ 補正光学系
Ｌ１１ 第１レンズ
Ｌ１２ 第２レンズ
Ｌ１３ 第３レンズ
Ｌ１４ 第４レンズ
Ｌ１５ 第５レンズ
Ａ１ 複合レンズ
Ａ１１ 複合レンズを構成する第１レンズ
Ａ１２ 複合レンズを構成する第２レンズ
Ｆ１ 平行平板レンズ
Ｃ１ 撮像素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天体を結像する主鏡と、該主鏡から生ずる収差を補正する主焦点補正光学系と、結像した像を受光する撮像素子とを有する天体望遠鏡において、
該主焦点補正光学系と該結像素子は一体化して鏡筒内に収納支持されており、天頂以外の天体を観察するために該天体望遠鏡が傾いたときに生ずる該主焦点補正光学系と該撮像素子との相対的な傾き変化に起因して発生する収差を該鏡筒の姿勢を調整して補正する収差補正機構を有することを特徴とする天体望遠鏡。
【請求項２】
前記収差補正機構は、前記鏡筒を前記主鏡の光軸上の一点を通り、光軸に対し垂直な軸を回転軸として回動させること、及び該鏡筒を該主鏡の光軸に対し垂直方向の成分を持つように移動させる駆動手段を有することを特徴とする請求項１の天体望遠鏡。
【請求項３】
前記主焦点補正光学系と前記撮像素子との相対的な傾き変化のうち、前記撮像素子と前記主焦点補正光学系を一体として支持する鏡筒が自重変形に起因して発生したときの、該撮像素子と該焦点補正光学系の相対的な傾きを、直接的に測定または間接的に算出する算出手段を有し、
前記収差補正機構は、該算出手段からの信号に基づいて該鏡筒の姿勢を調整していることを特徴とする請求項１又は２の天体望遠鏡。
【請求項４】
前記主焦点補正光学系は、互いに材料の分散が異なる一対のレンズを含む複合レンズを有し、該複合レンズを該主焦点補正光学系の光軸に対し垂直方向の成分を持つように変位させる駆動手段を有することを特徴とする請求項１、２又は３の天体望遠鏡。
【請求項１】
天体を結像する主鏡と、該主鏡から生ずる収差を補正する主焦点補正光学系と、結像した像を受光する撮像素子とを有する天体望遠鏡において、
該主焦点補正光学系と該結像素子は一体化して鏡筒内に収納支持されており、天頂以外の天体を観察するために該天体望遠鏡が傾いたときに生ずる該主焦点補正光学系と該撮像素子との相対的な傾き変化に起因して発生する収差を該鏡筒の姿勢を調整して補正する収差補正機構を有することを特徴とする天体望遠鏡。
【請求項２】
前記収差補正機構は、前記鏡筒を前記主鏡の光軸上の一点を通り、光軸に対し垂直な軸を回転軸として回動させること、及び該鏡筒を該主鏡の光軸に対し垂直方向の成分を持つように移動させる駆動手段を有することを特徴とする請求項１の天体望遠鏡。
【請求項３】
前記主焦点補正光学系と前記撮像素子との相対的な傾き変化のうち、前記撮像素子と前記主焦点補正光学系を一体として支持する鏡筒が自重変形に起因して発生したときの、該撮像素子と該焦点補正光学系の相対的な傾きを、直接的に測定または間接的に算出する算出手段を有し、
前記収差補正機構は、該算出手段からの信号に基づいて該鏡筒の姿勢を調整していることを特徴とする請求項１又は２の天体望遠鏡。
【請求項４】
前記主焦点補正光学系は、互いに材料の分散が異なる一対のレンズを含む複合レンズを有し、該複合レンズを該主焦点補正光学系の光軸に対し垂直方向の成分を持つように変位させる駆動手段を有することを特徴とする請求項１、２又は３の天体望遠鏡。
【図４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−９１５９７（Ｐ２０１０−９１５９７Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５８２５３（Ｐ２００８−２５８２５３）
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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