(57)【要約】  本発明はメニスカスカセグレンレンズに関するもので、より詳しくは、望遠鏡に用いられることができる対物レンズであって、入射面、主鏡及び副鏡が全部球面に形成されるソリッドレンズを含むメニスカスカセグレンレンズに関する。本発明によれば、視覚的に高い解像度を有し、分解能が高く、非軸上収差を減小しながらも広い視野を提供することができるという長所がある。また、レンズ上に反射性材料をコーティングして保護処理して主鏡と副鏡が形成されるによって、他の異物の浸透や汚染が防止されて周期的に再コーティングする必要がなく、鮮かな鏡を半永久的に保持することができるようになって管理及び使用が便利である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本形ソリッドレンズからなり、
前記入射面に向かって平行に入射される光を基準として、前記主鏡の仮想の離心率が０と１の間で形成されるように前記入射面の曲率が設定されることを特徴とし、
前記基本形ソリッドレンズの前方面の周辺部には光を屈折させて通過させる入射面が形成され、
前記基本形ソリッドレンズの後方面の周辺部には前記入射面を通過した光を反射させる主鏡が備えられ、
前記基本形ソリッドレンズの前方面の中央部には前記主鏡によって反射された光を焦点を合わせて再反射させる副鏡が備えられ、
前記基本形ソリッドレンズの後方面の中央部には前記副鏡によって再反射された光を通過させる出射面が形成され、
前記入射面、主鏡及び副鏡が前方で見た時全部凹球面であり、
前記基本形ソリッドレンズの光軸を基準として、前記入射面、前記副鏡及び前記主鏡の曲率中心が同一であることを特徴とする基本形メニスカスカセグレンレンズ。
【請求項２】
統合型メニスカスカセグレンレンズは、
フォーカシングレンズの入射面と出射面、統合型ソリッドレンズの入射面と、主鏡及び副鏡が前方で見た時全部凹球面であり、
前記統合型ソリッドレンズの光軸を基準として、前記副鏡及び前記主鏡の曲率中心が同一であることを特徴とし、
前記基本形メニスカスカセグレンレンズで主鏡の球面収差を補正する入射面を前方に分離してネガティブメニスカスレンズとして独立させることによりそれぞれ形成され、
入射面に球面収差補正機能を有するフォーカシングレンズを前後方に移動可能に構成されることを特徴とする統合型メニスカスカセグレンレンズ。
【請求項３】
前記フォーカシングレンズと前記統合型ソリッドレンズが最も近接した場合、前記フォーカシングレンズの出射面の曲率中心と前記統合型ソリッドレンズの入射面の曲率中心が同一であることを特徴とする請求項２に記載の統合型メニスカスカセグレンレンズ。
【請求項４】
前記フォーカシングレンズと前記統合型ソリッドレンズが最も近接した場合、前記フォーカシングレンズの光軸を基準として最外郭の光が前記フォーカシングレンズの入射面を通過して屈折され、前記フォーカシングレンズの入射面を通過して屈折された光が前記フォーカシングレンズの出射面を垂直に出射し、
前記フォーカシングレンズの出射面を垂直に出射した光が前記統合型ソリッドレンズの入射面を垂直に入射し、
前記ソリッドレンズの入射面を垂直に入射した光が前記主鏡の最外郭に到逹するように、前記フォーカシングレンズの出射面及び前記統合型ソリッドレンズの入射面の曲率が形成されることを特徴とする請求項２に記載の統合型メニスカスカセグレンレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はメニスカスカセグレンレンズに関するもので、より詳しくは、望遠鏡または望遠レンズに用いられることができる対物レンズであって、入射面、主鏡及び副鏡が全部球面に形成されるソリッドレンズを含むメニスカスカセグレンレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は望遠鏡に用いられる対物レンズまたは対物光学系に関するもので、より具体的には、反射屈折望遠鏡に関する。
【０００３】
反射屈折望遠鏡はレンズと鏡を利用して作った望遠鏡で、安定した像を提供する屈折望遠鏡の長所と集光力の良い反射望遠鏡の長所を合わせて作ったものである。反射屈折望遠鏡において、主な光学系は反射望遠鏡であるが、反射望遠鏡で現われるコマ収差を除去するために球面の主鏡と球面の副鏡と球面収差補正レンズを用いる。反射屈折望遠鏡には、代表的に、マクストフーカセグレン式とシュミットーカセグレン式がある。
【０００４】
しかしながら、前記マクストフ―カセグレン式またはシュミットーカセグレン式反射屈折望遠鏡は、補正レンズ及び／または補正板を必要とし、鏡筒が大きくて複雑で、また、製作費用が高いという問題点がある。
【０００５】
そして、反射屈折式対物レンズとして、本発明と類似するように、入射面と副鏡及び主鏡が球面のカタディオプトリックレンズが先立って発明（特開平１１−３１６３４３号公報）されたことがあり、本発明のような望遠鏡用ではなく、超小型撮像用に開発されたもので、
この特許の請求項２項によれば、
［特開平１１−３１６３４３号公報−請求項２〕
前記入射面は次の条件を満たすように形成されていることを特徴とする請求項１に記載したカタディオプトリックレンズ。
０．５＜｜ｒａ／ｆ｜＜１
（但し、ｒａ：前記入射面の曲率半径、ｆ：全系の焦点距離）
【０００６】
その（モノーレンズ）−反射屈折式対物レンズの範囲が非常に制限的に明示されている。
【０００７】
この時、０．５＜｜ｒａ／ｆ｜＜１（ｒａ：入射面の曲率半径、ｆ：全系の焦点距離）という言葉は、全系の焦点距離が入射面の曲率半径の１倍より長く、２倍より短いという意味で、この数値は入射面と副鏡の曲率が同じである場合、副鏡と主鏡の曲率中心が違うように形成されるもので、その中でも、特に光軸上で入射面と副鏡の曲率中心が主鏡の曲率中心よりも前方に位置する時のみ現れる｜ｒａ／ｆ｜数値である。
【０００８】
一方、以下で説明される本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズは、主鏡、副鏡、入射面が同じ曲率中心を有するように設計されるので、特開平１１−３１６３４３号公報に比べて、入射面及び副鏡の曲率半径ｒａは短くなり、副鏡の曲率増加により焦点をより遠く反射するので、焦点距離ｆは長くなるなど２種の同時的な差が発生して、｜ｒａ／ｆ｜＜０．５は一般的である。即ち、レンズ背面焦点距離（Ｂａｃｋ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ）が入射面の曲率半径の２倍を越えることになる。
【０００９】
結局、０＜｜ｒａ／ｆ｜＜０．５が一般的に成立される本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズの｜ｒａ／ｆ｜値と特開平１１−３１６３４３号公報の｜ｒａ／ｆ｜値は数字上大きな偏差がある。
【００１０】
また、本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズの代表的な例として、レンズ媒質の屈折率が１．４７である時、入射面の曲率半径が２×とすれば、焦点距離（Ｂａｃｋ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ）は７×を超えるので、｜ｒａ／ｆ｜＜０．３が成立される。また、レンズの厚さが主鏡の幅の半分しかならない比較的スリムなカタディオプトリック対物レンズになる。
【００１１】
従って、特開平１１−３１６３４３号公報に掲示されたカタディオプトリックレンズの範疇（０．５＜｜ｒａ／ｆ｜＜１）と大きな差があることを確認することができる。
【００１２】
敷衍して説明すれば、以下で説明する本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズは、レンズの厚さと入射面及び副鏡の曲率半径と主鏡の曲率半径の比が１：２：３の自然数の比率を成す対物レンズや、レンズの厚さが主鏡の幅の半分しかならないスリムな対物レンズが作られることができるが、特開平１１−３１６３４３号公報のカタディオプトリックレンズの範疇ではこのような対物レンズを絶対に構成することができない。
【００１３】
実視用望遠鏡は大きい光量を必要とし、大きい口径が必要であるので、レンズの透明固体材料がたくさん必要となり、経済性がない。特開平１１−３１６３４３号公報に掲示されたカタディオプトリックレンズは実視用望遠鏡の対物レンズとして相応しくない。
【００１４】
本発明者は従来の多様なカタディオプトリック対物レンズや前記マクストフーカセグレン式またはシュミットーカセグレン式反射屈折望遠鏡の前記のような短所を補って、光損失が少なくて分解能が高く、スリムに制作可能であり、及び精密な加工が容易な望遠鏡用反射屈折式対物レンズを開発するために長い間研究努力したあげく本発明を完成するに至った。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたもので、光損失が少なくて、分解能が高く、製作及び精密加工が容易な反射屈折式対物レンズを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記のような目的を解決するために、本発明による基本形メニスカスカセグレンレンズは、基本形ソリッドレンズからなり、前記基本形ソリッドレンズの前方面の周辺部には光を屈折させて通過させる入射面が形成され、前記基本形ソリッドレンズの後方面の周辺部には前記入射面を通過した光を反射させる主鏡が備えられ、前記基本形ソリッドレンズの前方面の中央部には前記主鏡によって反射された光を焦点を合わせて再反射させる副鏡が備えられ、前記基本形ソリッドレンズの後方面の中央部には前記副鏡によって再反射された光を通過させる出射面が形成され、前記入射面、主鏡及び副鏡は前方から見た時全部凹球面であり、前記基本形ソリッドレンズの光軸を基準として前記入射面、前記副鏡及び前記主鏡の曲率中心が同一であることを特徴とする。
【００１７】
ここで、前記入射面に向かって平行に入射される光を基準として、前記主鏡の仮想の離心率が０と１の間で形成されるように前記入射面の曲率が設定されることを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記副鏡及び主鏡はそれぞれ前記基本形ソリッドレンズの前方面及び後方面上に反射性材料がコーティングされて、保護処理されるように形成されることを特徴とする。
【００１９】
ここで、前記基本形ソリッドレンズの光軸を基準として、前記副鏡及び前記主鏡の曲率中心が同一であることを特徴とする。
【００２０】
ここで、前記出射面は、前記副鏡によって再反射された光が前記出射面を垂直に通過するように後方で見た時凹球面に形成されることを特徴とする。
【００２１】
ここで、前記光の色収差を補正するために前記出射面の後方に色収差補正レンズをさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
一方、本発明による統合型メニスカスカセグレンレンズは、統合型ソリッドレンズと、前記統合型ソリッドレンズの前方に配置されるフォーカシングレンズとからなり、前記統合型ソリッドレンズ及びフォーカシングレンズは、上述した前記基本形ソリッドレンズにおいて、前記基本形ソリッドレンズの入射面を前方に分離してネガティブメニスカスレンズに独立させることによりそれぞれ形成され、前記フォーカシングレンズは前後方に移動可能に構成されることを特徴とする。
【００２３】
ここで、前記フォーカシングレンズと前記統合型ソリッドレンズが最も近接した場合、前記フォーカシングレンズの後方面の曲率中心と前記統合型ソリッドレンズの入射面の曲率中心が同一であることを特徴とする。
【００２４】
ここで、前記フォーカシングレンズと前記統合型ソリッドレンズが最も近接した場合、前記フォーカシングレンズの光軸を基準として最外郭の光が前記フォーカシングレンズの前方面を通過して屈折され、前記フォーカシングレンズの前方面を通過して屈折された光が前記フォーカシングレンズの後方面を垂直に出射し、前記フォーカシングレンズの後方面を垂直に出射した光が前記統合型ソリッドレンズの入射面を垂直に入射し、前記ソリッドレンズの入射面を垂直に入射した光が前記主鏡の最外郭に到逹するように、前記フォーカシングレンズの後方面及び前記統合型ソリッドレンズの入射面の曲率が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一実施例による基本形メニスカスカセグレン式レンズは入射面、主鏡及び副鏡が全部球面に形成されるので、その製作が非常に簡便で容易であるだけでなく、精密に加工することができる。
【００２６】
また、レンズ上に反射性材料をコーティングして保護処理して主鏡と副鏡が形成され、主鏡と副鏡との間に一つの固体媒質のみ存在し、他の異物の浸透や汚染が防止されて周期的に再コーティングする必要がなく、鮮かな鏡を半永久的に保持することができるという長所がある。
【００２７】
一方、本発明の他の実施例による統合型メニスカスカセグレン式レンズは、フォーカシングレンズがソリッドレンズの前方で前後方に移動可能になることにより、物体とレンズとの間の距離変化による視野上の焦点を調節することができる。
【００２８】
さらに、本発明によるメニスカスカセグレン式レンズを利用して望遠鏡を製作する場合、同じ光入力量を有する従来の望遠鏡に比べて鏡筒の長さを短く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例による基本形メニスカスカセグレンレンズの構造断面図及びレンズの光の進行を精密に示した展開図である。
【図２】本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズの多様な実施例を示した構造断面図である。
【図３】本発明の他の実施例による統合型メニスカスカセグレンレンズの構造断面図及びフォーカシングレンズの前後方移動を示した概念図である。
【図４】本発明のメニスカスカセグレンレンズを利用して形成されることができる望遠鏡の例示図及びメニスカスカセグレンレンズ立体図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は望遠鏡または望遠レンズに用いられることができる対物レンズに関し、以下、第１実施例による基本形メニスカスカセグレンレンズ、及び第２実施例による統合型メニスカスカセグレンレンズを分けて説明する。
【００３１】
＜実施例１＞：基本形メニスカスカセグレンレンズ
図１には本発明の一実施例による基本形メニスカスカセグレンレンズの構造断面図及びレンズの光の進行を精密に示した展開図が図示されている。本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズ１０（以下、「基本形レンズ１０」と言う）は基本形ソリッドレンズ１００（以下、「ソリッドレンズ１００」と言う）からなる。
【００３２】
図示したように、ソリッドレンズ１００はメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）レンズ状に形成される。
【００３３】
本発明による基本形レンズ１０において、ソリッドレンズ１００は、前方面１１０と後方面１２０とで構成され、ここで、図面を基準として、前方はソリッドレンズ１００の左側で、観察しようとする物体が位置して物体から放出された光がソリッドレンズ１００に入って来る側を意味し、後方はソリッドレンズ１００の右側で、光がソリッドレンズ１００から出る側を意味する。
【００３４】
図１に示したように、ソリッドレンズ１００の光軸Ｘ−Ｘ’を基準として、ソリッドレンズ１００を中央部Ｃと周辺部Ｓとに分けることができる。ここで、それぞれの中央部Ｃと周辺部Ｓは必ず同じ領域を意味するのではなく、光軸Ｘ−Ｘ’を基準として中央部Ｃはソリッドレンズの前方面１１０の中央から円形に形成される一定領域を意味し、周辺部Ｓはソリッドレンズ１００の後方面１２０で中央から円形に形成される一定領域を除いた周辺の残り領域を意味する。
【００３５】
前方面１１０の周辺部Ｓには光を屈折させて通過させる入射面１１３が形成され、後方面１２０の周辺部Ｓには入射面１１３を通過した光を反射させる主鏡１２７が備えられ、前方面１１０の中央部Ｃには主鏡１２７によって反射された光を焦点を合わせて再反射させる副鏡１１７が備えられ、後方面１２０の中央部Ｃには副鏡によって再反射された光を通過させる出射面１２３が形成される。
【００３６】
この時、本発明は、入射面１１３、主鏡１１７及び副鏡１２７が前方で見た時全部凹球面に形成される。より具体的に、入射面１１３、主鏡１１７及び副鏡１２７は何れも球面の曲率中心が各入射面１１３、主鏡１１７及び副鏡１２７の前方に位置してソリッドレンズ１００の光軸Ｘ−Ｘ’上に位置するように形成される。
【００３７】
図１を参照して本発明の基本形レンズ１０の原理について説明すれば次の通りである。
【００３８】
本発明はカセグレン（Ｃａｓｓｅｇｒａｉｎ）方式の対物レンズで、観察しようとする物体がソリッドレンズ１００の前方に位置し、観察者はソリッドレンズ１００の後方で物体を観察することができる。
【００３９】
物体から放出される光はソリッドレンズ１００に向かって進行して、ソリッドレンズ１００の入射面１１３を通過して屈折される。
【００４０】
入射面は凹球面であるので、光は入射面１１３を通過しながら光軸Ｘ−Ｘ’を基準として拡散屈折されて主鏡１２７に入射される。
【００４１】
主鏡１２７は凹球面鏡に対応するので、主鏡１２７に入射された光は主鏡１２７によって副鏡１１７に向かって反射されて副鏡１１７に入射される。
【００４２】
副鏡１１７は凹球面であるので、副鏡１１７に向かって入射される光の進行方向を基準としては凸球面鏡になる。そこで、副鏡１１７に入射された光は副鏡１１７によって焦点が合わせられて再反射される。
【００４３】
この時、副鏡１１７の焦点は一般的に出射面１２３の外部にあるので、副鏡１１７によって再反射された光は出射面１２３を通過して焦点に集められ、観察者は最終的に焦点の位置で物体を観察することができる。
【００４４】
図２は本発明の基本形メニスカスカセグレンレンズの多様な実施例を示した構造断面図である。
【００４５】
図２の（ａ）に示したように、本発明によるソリッドレンズ１００の出射面１２３は、副鏡１１７によって再反射された光が出射面１２３を垂直に通過するように出射面１２３が後方で見た時凹球面に形成されることができる。
【００４６】
また、図２の（ｂ）に示したように、光の色収差を補正するために、出射面１２３の後方に色収差補正レンズ３００をさらに含んで形成されることができる。色収差補正レンズは２枚以上の重なったレンズで構成されることができ、これに限定されるのではない。
【００４７】
一般的に、対物レンズにおいて、出射面を光の進行方向を基準として凸球面に形成するか、色収差を補正するための色収差補正レンズ３００をさらに含むことは通常の技術に属するので、その具体的な内容は省略する。
【００４８】
以上で説明したように、本発明のソリッドレンズ１００は、入射面１１３、主鏡１２７及び副鏡１１７が全部球面に形成されるので、その製作が非常に簡便で容易であるだけでなく、精密に加工することができる。
【００４９】
また、本発明はソリッドレンズ１００が１枚のレンズからなるので、主鏡１２７と副鏡１１７との間にソリッドレンズ１００を形成する一固体媒質のみ存在するようになって、光の損失を減小することができる。
【００５０】
一方、本発明の副鏡１１７及び主鏡１２７はそれぞれ前方面１１０及び後方面１２０上に反射性材料がコーティングされて保護処理されて形成されることができる。即ち、ソリッドレンズ１００の前方面１１０の中央部Ｃに反射性材料がコーティングされて保護処理されて副鏡１１７が形成されることができ、ソリッドレンズ１００の後方面１２０の周辺部Ｓに反射性材料がコーティングされて保護処理されて主鏡１２７が形成されることができる。ここで、保護処理とは、例えば反射性材料をコーティングしてその裏面にアマルガム乃至塗料で塗布するなど特殊化学処理を施すことで、従来のマンギンカセグレン望遠鏡の主鏡であるマンギンミラーで用いられる保護処理と類似する概念である。
【００５１】
このように、前方面１１０と後方面１２０に反射性材料がコーティングされて保護処理されて副鏡１１７と主鏡１２７が形成されることで、本発明の副鏡１１７と主鏡１２７の製作が容易であるだけでなく、異物の浸透や汚染が防止されて周期的に再コーティングする必要がなく、鮮かな鏡を半永久的に保持することができる。
【００５２】
一方、以下では本発明の具体的な設計原理について説明する。
【００５３】
第一、本発明は副鏡１１７が球面に形成される。
【００５４】
一般に、カセグレン系列の正統反射望遠鏡では、副鏡が双曲面に形成され、主鏡は放物面に形成される。
【００５５】
しかし、双曲面は球面に比べて加工が難しいという短所があり、それにより、副鏡を加工しやすい球面にしようとする場合、主鏡は放物面に形成されてはならなく、ドール・カーカム（Ｄａｌｌ−ｋｅｒｋｈａｍ）式カセグレン望遠鏡のように、主鏡が偏長型楕円面に形成される必要がある。
【００５６】
第二、本発明は主鏡１２７も球面に形成される。
【００５７】
カセグレン系列の望遠鏡の中で副鏡と主鏡が全部球面である場合、マクストフ（Ｍａｋｓｕｔｏｖ）カセグレン望遠鏡のように、前方に球面収差補正レンズ及び／または補正板を位置させる必要がある。
【００５８】
球面収差補正レンズによって、マクストフカセグレン望遠鏡で主鏡の（断面の）実際離心率は０の球面であるが、主鏡の仮想（Ｉｄｅａｌ）離心率は離心率０の球面と離心率が１の放物面との間に形成される。即ち、主鏡の仮想離心率Ａは０＜Ａ＜１の間に形成され、離心率Ａは偏長型楕円面で、主鏡は仮想（Ｉｄｅａｌ）偏長型楕円面に形成される。
【００５９】
第三、本発明は入射面１１３も球面に形成される。
【００６０】
前記第二で敍述したように、主鏡と副鏡が球面の反射望遠鏡においては、望遠鏡の前方に球面収差補正レンズ及び／または補正板が位置して光を屈折させる必要がある。
【００６１】
本発明はマクストフカセグレン光学システムを一つの対物レンズにソリッド化させる過程で球面副鏡及び球面主鏡を用いようとするので、補正レンズまたは補正板の役割（即ち、球面収差補正機能）を代替することができることが必要である。
【００６２】
これはマンギンミラーの光学原理から導き出すことができる。
【００６３】
マンギンミラーはネガティブメニスカスレンズ状に後方面に裏面反射コーティングされている。
【００６４】
マンギンミラーにおいて、入射面である前方面と反射面である後方面は全部球面に形成される場合、入射面を向けて平行に入射される光を一つの焦点に合わせるために入射面の曲率が反射面の曲率より大きく形成される（即ち、入射面の曲率半径が反射面の曲率半径より小さく形成される）。
【００６５】
マンギンミラーの入射面に向かって平行に入射される光は入射面で屈折されるので、反射面の実際（断面の）離心率は０にあたる球面であるが、反射面の仮想（Ｉｄｅａｌ）離心率は１の放物面に形成される。それにより、反射面から反射された光は、前方の入射面を垂直に無屈折通過しながら入射面前方の一焦点に合わせられる。
【００６６】
一方、マンギンミラーの入射面が球面ではない曲率が０の平面である場合、反射面の仮想離心率は０で、実際離心率０と同じ球面に形成される。
【００６７】
マンギンミラーの反射面の仮想離心率が１の仮想の放物面になる時の入射面の曲率をＢとすれば、マンギンミラーで入射面の曲率が０とＢとの間に形成される場合、反射面の仮想の離心率は０の球面と１の放物面との間に形成される。言い換えれば、マンギンミラーで入射面の曲率が０とＢとの間に形成される場合、反射面の仮想の離心率をＸとすれば、反射面の仮想の離心率Ｘは０＜Ｘ＜１に形成され、それによって、反射面は仮想の離心率Ｘの仮想の偏長型楕円面に形成されることが分かる。
【００６８】
これを表で整理すれば以下の通りである。
【００６９】
【表１】
2021517279.tif 000003
【００７０】
上述した内容を考慮して、本発明は入射面１１３の曲率を適切に調節することにより、マクストフカセグレン式望遠鏡での補正レンズ乃至補正板のように球面の主鏡１２７を仮想の偏長型楕円面に補正する役割（即ち、球面収差補正機能）を果たすことができる。
【００７１】
具体的に、本発明は入射面１１３に向かって平行に入射される光を基準として主鏡１２７の仮想の離心率が０と１の間に形成されるように入射面１１３の曲率を設定することができる。
【００７２】
さらに、本発明による基本形レンズ１０を製作する時追加的に考慮すべき事項は次の通りである。
【００７３】
主鏡１２７の仮想の離心率は０と１の間で無数に存在することができ、これに対応して、入射面１１３の曲率を製作すべきである。
【００７４】
この時、主鏡１２７の曲率及び入射面１１３の曲率だけでなく、入射面１１３と主鏡１２７との間の距離、ソリッドレンズ１００を形成する媒質の屈折率などを一緒に考慮して、光が出射面１２３を通過して出射面１２３の後方に形成される焦点に集められることができるように適切に調整する必要がある。
【００７５】
また、本発明はソリッドレンズの光軸Ｘ−Ｘ’を基準として入射面１１３、副鏡１１７及び主鏡１２７の曲率中心が全部同様に形成される。この場合、入射面１１３と副鏡１１７の曲率半径及び曲率が同様に形成されることは自明である。
【００７６】
このようにソリッドレンズ１００の光軸Ｘ−Ｘ’を基準として、入射面１１３、副鏡１１７及び主鏡１２７の曲率中心が同様に形成される場合、ソリッドレンズ１００に入る平行する複数の光線が主鏡１２７及び副鏡１１７によって反射される時持続的に対称性を保持することができて、非軸上収差を効果的に減小することができる。
【００７７】
また、光軸Ｘ−Ｘ’上の曲率中心を基点として多様な角度から来る複数の光が主鏡１２７及び副鏡１１７に反射される時持続的に対称性を保持するので、視覚的に高い解像度を有し、分解能が高く、非軸上収差を減小しながらも広い視野を提供することができる。
【００７８】
基本形メニスカスカセグレンレンズの屈折率の一例として、
前記レンズ媒質の屈折率が１．４７である時、前記レンズ軸上の厚さと入射面及び副鏡の曲率半径と主鏡の曲率半径の比がそれぞれ１：２：３の自然数の比率を有する場合、基本形メニスカスカセグレンレンズの入射角度２５度内に入射される平行光線は主鏡及び副鏡を経て出射された後、レンズ厚さの約７倍の地点の一点に焦点が合わせられる。
【００７９】
このようにしてレンズの厚さが主鏡の幅の半分しかないスリムな基本形メニスカスカセグレンレンズになり、これは基本形メニスカスカセグレンレンズの範疇に属する一例である。
【００８０】
一方、本発明において、副鏡１１７の直径は入射面１１０の直径の約６０％を占め、副鏡１１７は入射面面積の３３％の面積を有するように形成されることができる。
【００８１】
そして、本発明でソリッドレンズ１００は実質的に主鏡からの光線を反射する所は副鏡の外側周辺であり、副鏡直径の半分しか使用しないので、固体媒質を節約するために光軸が位置されるソリッドレンズの中心部を円柱状に掘り出してソリッドレンズ１００の形状が一般の反射式望遠鏡の主鏡に穴があいているような形状に製作初期から鋳造することができる。
【００８２】
従来の屈折式天体望遠鏡の対物レンズの直径を１００ｍｍと仮定した時、本発明のソリッドレンズが従来の望遠鏡での光入力量と同じ光入力量を有するためには、本発明のソリッドレンズ１００の前方面１１３の直径は約１２５ｍｍに形成される必要がある。本発明は前方面１１３の直径が約１２５％になってこそ同じ光入力量を有することができる。
【００８３】
しかし、従来の屈折望遠鏡より長さは減小されるが、光がソリッドレンズ１００の内部で２回反射されるので、これを利用して望遠鏡を製作する場合、同じ光入力光を有する従来の屈折望遠鏡より長さが短く形成されることができる。
【００８４】
また、従来の反射望遠鏡と比べる場合、鏡筒部分の構造が一つの対物レンズ、即ちソリッドレンズ１００に圧縮されているので、嵩を顕著に減少させることができ、それによって、これを利用して望遠鏡を製作する場合、起動性が増大されることができる。
【００８５】
以上で説明したような基本形レンズ１０はソリッドレンズ１００の入射面１１３に入射される光が無限大視野焦点上の物体から平行直線に入射される場合に最適化されているもので、例えば天体用望遠鏡の対物レンズに利用されることができる。
【００８６】
＜実施例２＞：統合型メニスカスカセグレンレンズ
以下では、本発明の他の実施例による統合型メニスカスカセグレンレンズ２０（以下、「統合型レンズ２０」とする）について説明する。
【００８７】
本発明の統合型レンズ２０は、上述した基本形レンズ１０において、ソリッドレンズ１００の入射面１１３を前方に分離して薄型ネガティブメニスカスレンズとして独立させて、それぞれフォーカシングレンズ２００及び統合型ソリッドレンズ１００’（以下、「ソリッドレンズ１００’」と言う）が形成されてなり、フォーカシングレンズ２００がソリッドレンズ１００’の前方で先後に移動して球面収差補正機能を果たすと同時に視野焦点調節レンズの役割を果たすように設計したものである。
【００８８】
上述した基本形レンズ１０でソリッドレンズ１００の入射面１１３が球面収差補正機能を果たすことに過ぎないとすれば、統合型レンズ２０でフォーカシングレンズ２００は球面収差補正機能及び視野焦点調節レンズの役割も果たすことができる。
【００８９】
前述したように、本発明の基本形レンズ１０は、例えば天体用望遠鏡に適合することができるが、基本形レンズ１０はソリッドレンズ１００が１枚のレンズからなるので、物体とソリッドレンズ１００との距離の間の偏差が大きい焦点調節をすることができない。
【００９０】
従って、基本形レンズ１０の原理を利用するが、視野の焦点を調節するために１枚のレンズをさらに追加することで、上記の問題を解決することができる。
【００９１】
図３は本発明の他の実施例による統合型メニスカスカセグレンレンズの構造断面図、及び本発明の統合型メニスカスカセグレンレンズにおいてフォーカシングレンズの前後方移動を現わす概念図であり、本発明の統合型メニスカスカセグレンレンズ２０は、フォーカシングレンズ２００とソリッドレンズ１００’とからなることができる。
【００９２】
図示したように、ソリッドレンズ１００’及びフォーカシングレンズ２００は全部メニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）レンズ状に形成される。
【００９３】
ソリッドレンズ１００’は前方面１１０’と後方面１２０’とで構成されて、前方面１１０’には入射面１１３’が形成され、副鏡１１７’が備えられており、後方面１２０’には主鏡１２７’が備えられ、出射面１２３’が形成されている。
【００９４】
ここで、入射面１１３’を除いた残り副鏡１１７’、主鏡１２７’及び出射面１２３’の構成は、上述した基本形ソリッドレンズ１００での対応する構成と実質的に同じであるので詳細な説明は省略する。
【００９５】
一方、フォーカシングレンズ２００は、基本形ソリッドレンズ１００で入射面１１３が前方に独立的に分離して形成されるもので、フォーカシングレンズ２００の前方面２１０は基本形ソリッドレンズ１００の入射面１１３の光学的特徴が同様に発現されることができるように形成されることができる。即ち、フォーカシングレンズ２００の前方面２１０の曲率及び曲率中心などは基本形ソリッドレンズ１００の入射面１１３の曲率及び曲率中心などと同じく形成されることができ、これからフォーカシングレンズ２００によって球面収差補正機能などが発現されるように形成されることができる。
【００９６】
フォーカシングレンズ２００の前方面２１０と後方面２２０は前方で見た時全部凹球面に形成され、フォーカシングレンズ２００は光軸Ｘ−Ｘ’上で前後方に移動可能に構成される。
【００９７】
本発明による統合型メニスカスカセグレンレンズ２０の原理について説明すれば次の通りである。
【００９８】
物体から放出された光はフォーカシングレンズ２００に向かって進行して、フォーカシングレンズ２００の前方面２１０に入射されて屈折され、屈折された光はフォーカシングレンズ２００の後方面２２０を通過してソリッドレンズ１００’の入射面１１３’に入射され、その後、ソリッドレンズ１００’を通過する過程は上述した基本形ソリッドレンズ１００と同じである。
【００９９】
ここで、フォーカシングレンズ２００の前方面２１０は前方で見た時凹球面であるので、光は前方面２１０を経て光軸Ｘ−Ｘ’を基準として拡散屈折されて後方面２２０を出射する。
【０１００】
本発明は、図３に示したように、フォーカシングレンズ２００がソリッドレンズ１００’から離隔された場合、光軸Ｘ−Ｘ’から最外郭の光はソリッドレンズ１００’の入射面１１３’を垂直に通過するように構成される。
【０１０１】
また、本発明は、図３に示したように、フォーカシングレンズ２００がソリッドレンズ１００’と最大限に密着された場合、光軸Ｘ−Ｘ’から最外郭の光はフォーカシングレンズ２００の後方面２２０とソリッドレンズ１００’の入射面１１３’を垂直に通過するようにフォーカシングレンズ２００の後方面２２０とソリッドレンズ１００の入射面１１３’が曲率が設定される。
【０１０２】
より具体的に、本発明は無限大視野焦点の場合、即ちフォーカシングレンズ２００とソリッドレンズ１００’が最も近接した場合、光軸Ｘ−Ｘ’を基準として最外郭の光がフォーカシングレンズ２００の前方面２１０を通過して屈折されてフォーカシングレンズ２００の後方面２２０を垂直に出射し、フォーカシングレンズ２００の後方面２２０を垂直に出射した光がソリッドレンズ１００’の入射面１１３’を垂直に入射し、ソリッドレンズ１００’の入射面１１３’を垂直に入射した光が主鏡１２７’の最外郭に到逹するように、フォーカシングレンズ２００の後方面２２０及びソリッドレンズ１００’の入射面１１３’の曲率が形成されることができる。
【０１０３】
ここで、フォーカシングレンズ２００の後方面２２０及びソリッドレンズ１００’の入射面１１３’の曲率半径及び曲率の差はフォーカシングレンズ２００とソリッドレンズ１００’が密着される程度の差のみにより、本発明は無限大視野焦点の場合、フォーカシングレンズ２００とソリッドレンズ１００’が最大限に密着されて微細な間隔で離隔されるようにきめが同様に重ねられた形態に形成されるようにすることが好ましい。
【０１０４】
さらに、本発明は無限大視野焦点の場合、即ち物体がレンズ２０と非常に遠く離れていて光が光軸Ｘ−Ｘ’を基準として水平にフォーカシングレンズ２００の前方面２１０に入射される場合、フォーカシングレンズ２００とソリッドレンズ１００’は最大限に密着されるように構成され、この時、フォーカシングレンズ２００の後方面２２０の曲率中心とソリッドレンズ１００’の入射面１１３’の曲率中心が同一に形成されることができる。
【０１０５】
ここで、基本形レンズ１０で前述したように、統合型レンズ２０において、ソリッドレンズ１００’の出射面１２３’が後方で見た時凹球面に形成されるか、出射面１２３’の後方に色収差補正用レンズ３００がさらに含まれることができる。
【０１０６】
一方、図３に示したように、本発明のフォーカシングレンズ２００は光軸Ｘ−Ｘ’上で前後方に移動可能に形成される。
【０１０７】
フォーカシングレンズ２００を前方に移動させると、フォーカシングレンズ２００の前方面２１０に入射される光の前方角度を調節することができる。それにより、光がフォーカシングレンズ２００の前方面２１０に入射して屈折される時屈折の程度を調節することができる。
【０１０８】
即ち、統合型レンズ２０は、物体がレンズ２０と近い距離にある場合に、フォーカシングレンズ２００を前方に移動させ（即ち、フォーカシングレンズ２００とソリッドレンズ１００’を離隔させる）、物体がレンズ２０と遠くにある場合にフォーカシングレンズ２００を後方に移動させ（即ち、フォーカシングレンズ２００とソリッドレンズ１００’を密着させる）、レンズ２０と物体との距離が一定でなくてもフォーカシングレンズ２００の前後方移動によって視野の焦点が調整されることができるので、一般的な望遠鏡の対物レンズと焦点調節レンズの機能を兼ねることができる。
【０１０９】
図４は本発明のメニスカスカセグレンレンズを利用して形成されることができる望遠鏡の一例示図であって、今まで上述した基本形レンズ１０または統合型レンズ２０を利用して望遠鏡を製作することができる。
【０１１０】
以上のように、本発明は限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明は上述の実施例に限定されるのではなく、これは本発明が属する分野において通常の知識を有する者であればこのような記載から多様な修正及び変形が可能であることは勿論である。従って、本発明の技術的思想は特許請求範囲のみによって把握されるべきであり、それと均等または等価的変形はいずれも本発明の技術的思想の範疇に属するとすべきである。
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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