JP2016102995A - 非球面ミラー、非球面ミラーの光軸合わせ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸合わせが容易であり、しかも光軸合わせを確実に行うことができる非球面ミラーを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の非球面ミラーは、非球面ミラーの周縁または中心部に平面鏡が設けられ、上記平面鏡の法線が、非球面ミラーの光軸と平行であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、非球面ミラー、非球面ミラーの光軸合わせ装置に関する。

従来の球面レンズを、干渉計で検査する場合、干渉計と被検査レンズである球面レンズとの間に、平面リファレンスミラーを設け、被検査レンズを透過した光を反射する球面ミラーを設ける。球面ミラーは、どの方向に向けても、その光軸は同じであるので、検査時に、球面ミラーの光軸を合わせる必要がない。

一方、非球面レンズを干渉計で検査する場合、干渉計と被検査レンズである非球面レンズとの間に、平面リファレンスミラーを設け、被検査レンズを透過した光を反射する非球面ミラーを設ける。非球面ミラーは、方向性があり、向けた方向によって、その光軸が異なるので、非球面レンズを検査する場合に、非球面ミラーの光軸を合わせる必要がある。

また、非球面レンズを干渉計で検査する場合、被検査レンズである非球面レンズの光軸も合わせる必要がある。

さらに、従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡は、主鏡の光軸上前方に、双曲面の凸面鏡である副鏡を対向させ、主鏡の中央開口から鏡面裏側に光束を取り出して接眼レンズに導く望遠鏡である（たとえば、特許文献１参照）。

つまり、従来のクラシカル・カセグレン望遠鏡において、主鏡は放物面鏡であり、副鏡は双曲面鏡である。主鏡がその焦点面に作る像の位置を、双曲面の１つの焦点と一致させると、双曲面はもう一つの焦点に像を結ぶ。

特開２００３−１３０９５５

従来は、非球面レンズを干渉計で検査する場合、干渉計からの平行光の一部が平面リファレンスミラーで反射した参照光と、上記干渉計からの平行光のうちで上記平面リファレンスミラーを透過した光が被検査レンズである非球面レンズを透過し、非球面ミラーで反射し上記被検査レンズ、平面リファレンスミラーを透過したテスト光とを干渉させた干渉縞に応じて、上記非球面レンズを検査する。しかし、従来は、非球面ミラーの光軸を正確には合わせてはいないので、非球面ミラーの光軸を合わせずに検査が行われ、非球面レンズを正しく検査していない可能性があるという問題がある。

そこで、本発明は、非球面レンズを干渉計で検査する場合、非球面ミラーの光軸を正確に合わせることが容易である非球面ミラー及び非球面ミラーの光軸合わせ装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明は、光軸合わせが容易である非球面ミラー、非球面ミラーの光軸合わせ装置を提供することを目的とする。

本発明の非球面ミラーは、非球面ミラーの周縁または中心部に平面鏡が設けられ、上記平面鏡の法線が、非球面ミラーの光軸と平行であることを特徴とする。

本発明の非球面ミラーの光軸合わせ装置は、干渉計と、平面リファレンスミラーと、周縁に平面鏡が設けられている非球面ミラーであって、上記平面鏡の法線が、上記非球面ミラーの光軸と平行である非球面ミラーとを有し、干渉計からの平行光の一部が上記平面リファレンスミラーで反射した参照光と、干渉計からの平行光のうちで上記平面リファレンスミラーを透過した光が上記非球面ミラーの上記平面鏡で反射し上記平面リファレンスミラーを透過したテスト光とを干渉させた干渉縞に応じて、上記非球面ミラーの軸合わせをすることを特徴とする。

本発明の非球面ミラー、非球面ミラーの光軸合わせ装置は、非球面ミラーの光軸合わせが容易であるという効果を奏する。

本発明の実施例１である非球面ミラー１０を示す斜視図である。 本発明の実施例２である非球面レンズ２０を示す斜視図である。 実施例３である非球面ミラーの光軸合わせ装置１００の断面図である。 実施例４である非球面レンズの光軸合わせ装置２００の断面図である。 本発明の実施例５である非球面レンズの検査装置を示す図である。 本発明の実施例６であるカセグレン望遠鏡４００を示す図である。 カセグレン望遠鏡４００に使用されている主鏡６０を示す正面図である。 カセグレン望遠鏡４００に使用されている副鏡７０を示す正面図である。 カセグレン望遠鏡４００に使用されている副鏡７０の拡大側面図である。 主鏡１０の変形例である主鏡６０ａを示す正面図である。 本発明の実施例７である非球面ミラーの光軸合わせ装置１００ａを示す図である。 非球面ミラーの光軸合わせ装置１００ａにおける平行光発生装置及び波面測定装置５０を示す図である。

発明を実施するための形態は、以下の実施例である。

図１は、本発明の実施例１である非球面ミラー１０を示す斜視図である。

非球面ミラー１０は、非球面ミラー部１１と平面鏡１２とを有する。

平面鏡１２は、非球面ミラー部１１の周縁に設けられ、リング状を有する。また、平面鏡１２の法線は、非球面ミラー部１１の光軸と平行である。なお、平面鏡１２は、非球面ミラー部１１と一体成型されているが、一体成型以外の方法で、非球面ミラー部１１の周縁に平面鏡１２を設けるようにしてもよい。

なお、平面鏡１２は、リング状であるが、リング状にする代わりに、リングの半分、１／４等、リングの一部の形状でもよい。また、平面鏡１２は、非球面ミラー部１１の周縁に設けられている円形、四角形、三角形等、種々の形状の平面鏡であってもよい。

図２は、本発明の実施例２である非球面レンズ２０を示す斜視図である。

非球面レンズ２０は、非球面レンズ部２１と平面鏡２２とを有する。

平面鏡２２は、非球面レンズ部２１の周縁に設けられ、リング状を有する。また、平面鏡２２の法線は、非球面レンズ部２１の光軸と平行である。なお、平面鏡２２は、非球面レンズ部２１と一体成型されているが、一体成型以外の方法で、非球面レンズ部２１の周縁に平面鏡２２を設けるようにしてもよい。

なお、平面鏡２２は、リング状であるが、リング状にする代わりに、リングの半分、１／４等、リングの一部の形状でもよい。また、平面鏡２２は、非球面レンズ部２１の周縁に設けられている円形、四角形、三角形等、種々の形状の平面鏡であってもよい。

図３は、本発明の実施例３である非球面ミラーの光軸合わせ装置１００を示す断面図である。

非球面ミラーの光軸合わせ装置１００は、非球面ミラー１０と、干渉計３０と、平面リファレンスミラー４０とを有する。

非球面ミラーの光軸合わせ装置１００は、干渉計３０からの平行光の一部が平面リファレンスミラー４０で反射した参照光と、干渉計３０からの平行光のうちで平面リファレンスミラー４０を透過した光が非球面ミラー１０の平面鏡１２で反射し平面リファレンスミラー４０を透過したテスト光とを干渉させた干渉縞に応じて、非球面ミラー１０の軸合わせをする。

非球面ミラーの光軸合わせ装置１００では、干渉計３０からの平行光の一部が平面リファレンスミラー４０で反射した参照光と、干渉計３０からの平行光のうちで平面リファレンスミラー４０を透過した光が非球面レンズの平面鏡１２で反射し平面リファレンスミラー４０を透過したテスト光とを干渉させる。そして、この干渉による干渉縞に応じて、非球面ミラー１０の軸合わせをする。

つまり、干渉縞が揃っていれば、平行光と平面鏡１２の法線とが平行であり、非球面ミラー１０の光軸は平行光と平行である。干渉縞が揃っていなければ、干渉縞が揃うまで、非球面ミラー１０の方向を調整する。

したがって、非球面ミラーの光軸合わせ装置１００では、平面鏡１２の法線が非球面ミラー１０の光軸と平行であるので、干渉計３０から出た平行光の方向に、非球面ミラー１０の光軸を合わせることが容易であり、しかも、非球面ミラー１０の光軸を正確に軸合わせすることができる。

図４は、本発明の実施例４である非球面レンズの光軸合わせ装置２００を示す断面図である。

非球面レンズの光軸合わせ装置２００は、非球面レンズ２０と、干渉計３０と、平面リファレンスミラー４０とを有する。

非球面レンズの光軸合わせ装置２００では、干渉計３０からの平行光の一部が平面リファレンスミラー４０で反射した参照光と、干渉計３０からの平行光のうちで平面リファレンスミラー４０を透過した光が非球面レンズの平面鏡１２で反射し平面リファレンスミラー４０を透過したテスト光とを干渉させる。そして、この干渉による干渉縞に応じて、非球面レンズ２０の軸合わせをする。

つまり、この場合、干渉縞が揃っていれば、平行光と平面鏡２２の法線とが平行であり、非球面レンズ２０の光軸は平行光と平行である。干渉縞が揃っていなければ、干渉縞が揃うまで、非球面レンズ２０の方向を調整する。

したがって、非球面レンズの光軸合わせ装置２００では、平面鏡２２の法線が非球面レンズ２０の光軸と平行であるので、干渉計３０から出た平行光の方向に、非球面レンズ２０の光軸を合わせることが容易であり、しかも、非球面レンズ２０の光軸を正確に軸合わせすることができる。

図５は、本発明の実施例５である非球面レンズの検査装置３００を示す図である。

非球面レンズの検査装置３００は、干渉計３０の隣に、平面リファレンスミラー４０、被検査対象である非球面レンズ２０、非球面ミラー１０の順で配置する。

非球面レンズ２０を検査する準備段階として、まず、図３で説明したように、非球面ミラー１０の光軸を合わせる。非球面ミラー１０の光軸合わせが終了すると、平面リファレンスミラー４０と非球面ミラー１０と間に、非球面レンズ２０を設置し、図４で説明したように、非球面レンズ２０の光軸を合わせる。非球面レンズ２０の光軸合わせが終了すると、干渉計３０からの平行光の一部が平面リファレンスミラー４０で反射した参照光であって、非球面レンズ２０の非球面レンズ部２１の位置に対応する参照光と、干渉計３０からの平行光のうちで平面リファレンスミラー４０を透過した光が非球面レンズ２０を透過し、非球面ミラー１０の非球面ミラー部１１で反射し平面リファレンスミラー４０を透過したテスト光とを干渉させる。そして、この干渉による干渉縞に応じて、非球面レンズ２０の良否を判断する。つまり、上記干渉縞が揃っていれば、非球面レンズ２０は正常であり、上記干渉縞が揃っていなければ、非球面レンズ２０が異常であると判断する。

この場合、非球面ミラー１０の光軸、非球面レンズ２０の光軸がともに、干渉計３０からの平行光と平行であるので、非球面レンズ２０の検査結果の信頼性が高い。

図６は、本発明の実施例６であるカセグレン望遠鏡４００を示す図である。

カセグレン望遠鏡４００は、主鏡６０と、副鏡７０と、レンズ群８１と、結像面８２とを有する。

図７は、カセグレン望遠鏡４００に使用されている主鏡６０を示す正面図である。

主鏡６０は、凹面鏡６１と、透孔６２と、平面鏡６３とを有する。凹面鏡６１は、反射面が放物面を形成している。透孔６２は、副鏡７０で反射した光が通過する領域である。

平面鏡６３は、凹面鏡６１の周縁に、凹面鏡６１と一体成型された平面鏡であり、リング状を形成している。また、平面鏡６３の法線が、主鏡６０の光軸と平行である。

図８は、カセグレン望遠鏡４００に使用されている副鏡７０を示す正面図である。

図９は、カセグレン望遠鏡４００に使用されている副鏡７０の拡大側面図である。

副鏡７０は、凹面鏡７１と平面鏡７３とを有する。凹面鏡７１は、反射面が双曲面を形成している。平面鏡７３は、その法線が、副鏡７１の光軸と平行である。また、平面鏡７３は、副鏡７１の中心部に設けられ、副鏡７１を形成するときに、副鏡７１と一体成型される。なお、副鏡７１を形成するときに、平面鏡７３と一体成型されなくてもよい。

レンズ群８１は、収差を補正する補正光学系である。

結像面８２は、副鏡７０で反射し、レンズ群８１を通過した光を結像する面である。

次に、カセグレン望遠鏡４０において、主鏡６０の光軸と副鏡７０の光軸とを互いに合わせる動作について説明する。

まず、主鏡６０の光軸を、所定の方向に設定する。この場合、合わせるべき光軸から、凹面鏡６１の半径だけ離れた位置に、レーザー等の光源を設置する。そして、このレーザーからのレーザー光が平面鏡６３で反射した後に、上記レーザーに戻るようになるまで、主鏡６０の方向を調整する。上記レーザーからのレーザー光が平面鏡６３で反射した後に、上記レーザーに戻ったことを確認できれば、主鏡６０の光軸が上記所定の方向に設定されたことになる。

また、主鏡６０の光軸を所定の方向に調整する場合、干渉計を使ってもよい。

次に、副鏡７０の光軸を、主鏡６０の光軸に合わせる作業を実行する。まず、主鏡６０の光軸上に、副鏡７０の凹面鏡７１の中心を合わせる。つまり、主鏡６０の光軸上をレーザー光が進むように、第２のレーザーを設置し、このレーザー光が、副鏡７０の凹面鏡７１の中心を照射するように凹面鏡７１を配置する。そして、第２のレーザーからのレーザー光が副鏡７０の平面鏡７３で反射したレーザー光が、上記第２のレーザーに戻るまで、副鏡７０の方向を調整する。上記第２のレーザーからのレーザー光が平面鏡７３で反射したレーザー光が、上記第２のレーザーに戻れば、副鏡７０の光軸が主鏡６０の光軸と合ったことになる。

上記実施例において、主鏡６０を成型するときに、平面鏡６３も同時に一体成型することができ、このようにすることによって、平面鏡６３の製造が容易である。また、副鏡７０を成型するときに、平面鏡７３も同時に一体成型することができ、このようにすることによって、平面鏡７３の製造が容易である。

なお、平面鏡７３の代わりに、上記レーザー光の反射を確認できる程度の面、つまりほぼ平面を有する鏡を使用するようにしてもよい。

図１０は、主鏡６０の変形例である主鏡６０ａを示す正面図である。

主鏡６０ａは、主鏡６０において、リング状の平面鏡６３の代わりに、その一部分である平面鏡６３ａを設けた実施例である。

主鏡６０ａのように、主鏡６０の周縁の一部に平面鏡６３ａを設けるようにしてもよい。この場合、平面鏡６３ａを主鏡６０と一体成型する。また、光軸を合わせるために設けるレーザーは、主鏡６０ａの光軸から、平面鏡６３ａに対応する位置に設けられる。つまり、光軸から平面鏡６３ａが設けられている方向と同じ方向に、凹面鏡６１の半径だけ離れた位置に、レーザーを設ける。

また、主鏡６０ａにおいて、主鏡の周縁に１つだけ平面鏡を設けているが、複数個設けるようにしてもよく、また、平面鏡１２は四角形ではなく、円弧状等、他の形状であってもよい。

図１１は、本発明の実施例７である非球面ミラーの光軸合わせ装置１００ａを示す図である。

非球面ミラーの光軸合わせ装置１００ａは、図３に示す非球面ミラーの光軸合わせ装置１００において、干渉計３０、平面リファレンスミラー４０の代わりに、平行光発生装置及び波面測定装置５０を設けた装置である。

図１２は、非球面ミラーの光軸合わせ装置１００ａにおける平行光発生装置及び波面測定装置５０を示す図である。

平行光発生装置及び波面測定装置５０は、平行光発生装置５１と、シロックハルトマン波面測定装置５２と、ビームリデューサ５３とを有する。

平行光発生装置５１は、レーザー５１１と、レンズ５１２、５１３と、ハーフミラー５１４とを有する。シロックハルトマン波面測定装置５２は、レンズアレー５２１と、ＣＣＤ／ＣＭＯＳ５２２とを有する。ビームリデューサ５３は、凸レンズと、凹レンズとを有する。

次に、非球面ミラーの光軸合わせ装置１００ａの動作について説明する。

平行光発生装置５１で発生した平行光の一部が非球面ミラー１０の平面鏡１２で反射し、この反射光を波面測定装置５２で測定し、この測定した波面の傾きに応じて、非球面ミラー１０の軸合わせをする。

また、図４に示す非球面レンズの光軸合せ装置２００において、干渉計３０、平面リファレンスミラー４０の代わりに、平行光発生装置及び波面測定装置５０を設けるようにしてもよい。

この場合、平行光発生装置５１が発生した平行光の一部が非球面レンズ２０の平面鏡２２で反射し、この反射光を波面測定装置５２で測定した波面の傾きに応じて、非球面レンズ２０の軸合わせをする。

上記各実施例を、カメラレンズ、望遠レンズにも適用することができる。つまり、カメラレンズを構成するレンズのうちの非球面レンズを検査するに際して、その非球面レンズの光軸を調整する場合、上記各実施例のうちで非球面レンズ、非球面レンズの光軸合わせ装置を適用するようにしてもよい。

１０…非球面ミラー、
１２…平面鏡、
２０…非球面レンズ、
２２…平面鏡、
３０…干渉計、
４０…平面リファレンスミラー、
１００…非球面ミラーの光軸合わせ装置、
２００…非球面レンズの光軸合わせ装置、
４００…カセグレン望遠鏡、
６０…主鏡、
６１…凹面鏡、
６３…平面鏡、
７０…副鏡、
７１…凸面鏡、
７３…平面鏡。

Claims (4)

1. 非球面ミラーの周縁または中心部に平面鏡が設けられ、上記平面鏡の法線が、非球面ミラーの光軸と平行であることを特徴とする非球面ミラー。
2. 請求項１において、
   上記平面鏡は、非球面ミラーと一体成型されていることを特徴とする非球面ミラー。
3. 干渉計と；
   平面リファレンスミラーと；
   周縁に平面鏡が設けられている非球面ミラーであって、上記平面鏡の法線が、上記非球面ミラーの光軸と平行である非球面ミラーと；
   を有し、上記干渉計からの平行光の一部が上記平面リファレンスミラーで反射した参照光と、上記干渉計からの平行光のうちで上記平面リファレンスミラーを透過した光が上記非球面ミラーの上記平面鏡で反射し上記平面リファレンスミラーを透過したテスト光とを干渉させた干渉縞に応じて、上記非球面ミラーの軸合わせをすることを特徴とする非球面ミラーの光軸合わせ装置。
4. 平行光発生装置と；
   波面測定装置と；
   周縁に平面鏡が設けられている非球面ミラーであって、上記平面鏡の法線が、上記非球面ミラーの光軸と平行である非球面ミラーと；
   を有し、上記平行光発生装置からの平行光の一部が上記非球面ミラーの上記平面鏡で反射しこの反射光を上記波面測定装置で測定した波面の傾きに応じて上記非球面ミラーの軸合わせをすることを特徴とする非球面ミラーの光軸合わせ装置。

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