JPH07294798A - 鏡面膜を利用した曲面鏡の調節方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属蒸着膜など鏡面膜における表裏の大気圧
の差を利用して、膜面を球面状に変形させて、曲面鏡と
する場合の調節方法を提供するものである。 【構成】 鏡面膜２が固着される周辺部に複数の張力調
整器群１１を設ける。鏡面膜２に試験画像５を対向さ
せ、鏡面膜２からの試験反射鏡像（特に、鏡面膜が固着
された周辺部付近からの反射鏡像）８を、テレビカメラ
６で撮影計測する。この計測結果に応じて張力調整器群
１１を制御して、膜面張力を調整する。膜面張力の調整
により鏡面膜の歪みが小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属蒸着膜など鏡面膜
における表裏の気圧差を利用して、膜面を変形させ略々
球面の鏡とする場合に使用して好適な（膜面）調節方法
に関するものであり、膜面の変形度を調節することで、
像歪みの少ない曲面鏡が得られるようにしたものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、フライトシミュレータなどでは、
画面拡大型のディスプレイが多く使われるようになりは
じめ、これに使用する反射鏡の高品質かつ安価な加工方
法の開発が重要になっている。

【０００３】従来の反射鏡の加工方法として、特開平１
−３０９００６号公報記載の「反射鏡およびその製造方
法」がある。これは、伸縮性を持つシート状ミラーの周
辺部を基体（板）に接合密着し、両者の間に空気を吹込
み、シート状ミラーを膨らませる。すると、シート状ミ
ラーは内圧によって定まる曲率を有した形状となり、凹
面鏡または凸面鏡となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなシート状ミ
ラー（鏡面膜）の圧力変形を利用して、凹凸面鏡（曲面
鏡）を得る方法は、膜の３次元的変形を利用したもので
あり、その変形圧力の精密な均一性、即ち膜を支える周
辺各部の圧力の均一性が要求されるものである。しかし
ながら、膜を支える周辺各部の圧力を均一にするために
は、相当の精密作業と時間が必要であり、また、機械的
経時変化，温度変化など圧力を部分的に乱す要素に対し
て、常に再調整が必要とされていた。このため、曲率分
布の少ない高品質な曲面鏡を得ることは、必ずしも容易
でなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、鏡面膜の表裏の気圧差を利用した曲面鏡
における調節方法であって、前記鏡面膜が固着される周
辺部に複数の膜圧調整手段を設けると共に、前記鏡面膜
からの試験反射鏡像（特に、鏡面膜が固着された周辺部
付近からの反射鏡像）を計測し、計測結果に応じて前記
膜圧調整手段を制御するようにしたことを特徴とする鏡
面膜を利用した曲面鏡の調節方法を提供するものであ
る。

【０００６】

【作用】上記のように構成された鏡面膜を利用した曲面
鏡の調節方法によれば、鏡面膜からの試験反射鏡像（特
に、鏡面膜が固着された周辺部付近からの反射鏡像）が
計測され、試験反射鏡像により鏡面膜の歪みが求められ
る。鏡面膜の歪みは、鏡面膜が固着された周辺部の膜面
張力の不均一性によるものであり、鏡面膜の歪みがなく
なるように、膜圧（膜面張力）調整される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明になる鏡面膜を利用した曲面鏡
の調節方法（以下、調節方法と称する）の一実施例を図
面と共に説明する。図１は曲面鏡とその曲率分布の試験
装置の説明図、図２は試験画像の像歪み計測法の説明
図、図３は張力調整手段の機構説明図、図４は調節方法
のシステムブロック図である。最初に、鏡面膜を利用し
た曲面鏡と（膜面）調節方法の概略を述べる。

【０００８】鏡面膜を利用した曲面鏡とは、鏡面膜の支
持形状を円形とし、鏡面膜に半径方向に放射状の張力を
与えると共に、鏡面膜の表裏の気圧に差を設けて、膜面
を略々球面に形成したものである。この時、前記鏡面膜
の張力に均一性がない場合、（また膜厚に均一性がない
場合）、球面の曲率は各部で異なり、膜面に歪が生ず
る。この歪みは、所定の試験画像の鏡面反射鏡像（以
下、試験反射鏡像と称する）にも歪として計測される。
この歪と前記張力の分布との間には相互作用があり、こ
れを利用して張力分布を調整することで、曲率分布を制
御し鏡面膜の歪みを減少させることができる（後述する
図１参照）。

【０００９】また、（膜面）調節方法（具体的には張力
の調節方法）は、曲面鏡となる鏡面膜に所定の試験画像
を対向させ、曲面鏡の凹面側の所定の距離から試験反射
鏡像をＴＶカメラなどの撮像装置で捉えて、試験画像の
形状の歪みを電子的に計測する。そして、試験画像の歪
みを減少させるよう、鏡面膜の支持部に配置された複数
の膜面調整手段（具体的には張力調整器）を個別に自動
調整し、膜面の形状を制御することで、像歪みの少ない
曲面鏡を得るものである（後述する図４参照）。

【００１０】次に、具体的な例を図面と共に詳述する。
図１において、１は膜面に気圧差を作り出す気密箱であ
る。２は気密箱１の一つの面を切り抜いた円形面に張ら
れた円形状の鏡面膜である。この鏡面膜２は、例えば樹
脂材にアルミを蒸着したものであり、後述する張力調整
器群１１（図３に図示）により、張られている。また、
３は調圧装置、４は試験画像板、５は試験画像、６はテ
レビカメラである。試験画像５は、例えば白地の試験画
像板４上に書かれた黒色の円像（真円）である。テレビ
カメラ６は、試験画像板４の中心部に配設されている。

【００１１】同図では調圧装置３を減圧側に働かせて
（例えば、大気圧と数パーセントの差を持たせ）、鏡面
膜２の膜面をテレビカメラ６側から見て凹面を形成する
ようにしている。なお、膜面を逆に凸面鏡として利用す
る場合は、気密箱１を透明体で作成して透明体を介した
鏡面膜とすれば良い。このような構成において、前記鏡
面膜２は、気密箱１の内外気圧差で張力が膜周縁（周辺
部）にかかっているが、鏡面膜２と気密箱１の取り付け
張力が必ずしも全周とも均一ではない。

【００１２】ここで、図１（及び図４）に示すように、
試験画像５を円像とし、試験画像の中心にテレビカメラ
６の光軸が前記凹面鏡（鏡面膜２）の中心を向くように
対向配置させる。凹面鏡（鏡面膜２）と試験画像５の距
離が、凹面鏡（鏡面膜２）の曲率半径の半分より少ない
とすれば、テレビカメラ６には試験画像５の鏡面反射鏡
像（試験反射鏡像）を得ることができる。この時、試験
反射鏡像は、鏡面膜２が固着された周辺部付近からの反
射鏡像、すなわち、試験画像５（黒色の真円）が鏡面膜
２の中心部でなく周辺部で反射されるように構成してお
く。これは、張力の不均一に基づく鏡面膜２の歪みは、
周辺部に大きく現れるからである。

【００１３】また、図２は、テレビカメラ６で撮影され
た画像を示すもので、試験画像５の像歪み計測法を説明
する図である。同図において、７は前記凹面鏡（鏡面膜
２）の外枠に対応する円像（真円）である。８は真円が
歪んだ反射画像で、テレビカメラ６で撮影された試験画
像５の反射鏡像であり、後述する反射鏡像データの黒点
列（黒線）である。凹面鏡（鏡面膜２）の曲率が、鏡面
全体にわたって均一であれば、その反射鏡像は同図の点
Ｏを中心とする円像になるはずであるが、前記した張力
の不均一性によって、試験反射鏡像８は同図のように凹
凸を持った歪んだ円像となる。

【００１４】そして、図４に示すように、テレビカメラ
６で撮影されたに試験反射鏡像８は、記憶装置（フレー
ムメモリ９）に記憶される。そして、記憶された試験反
射鏡像８（データ）は、計測制御装置（コンピュータ）
１０で以下のように計測処理される。前述したように、
試験画像板４を白色、試験画像５を黒色とすれば、図２
に示すように、試験反射鏡像８は黒点列（黒線）のデー
タとなる。フレームメモリ９に記入された当該領域の黒
点列（黒線）８を探索すれば、黒点列の位置（アドレ
ス）を得ることができる。

【００１５】すなわち、ある黒点の位置が中心点Ｏから
見てＨ（水平走査）方向の距離が矢印ｘ、Ｖ（垂直走
査）方向の距離が矢印ｙであるとする。これにより試験
反射鏡像８の半径（矢印ｚ）はピタゴラスの定理により
算出され、その位置が水平走査Ｈに対する角度θでは算
出される。各方向の半径ｚを算出することにより、黒点
群の分散を得ることができる。なお、試験反射鏡像８は
８ａのように閉曲線を形成しない場合もあり、黒点群探
索法は、黒点の連鎖性を前提としない方法を採用してお
く。

【００１６】そして、試験反射鏡像８の歪みを減少させ
るよう、鏡面膜２の支持部に配置された複数の張力調整
器が個別に自動調整され、膜面の形状が制御されて、像
歪みの少ない曲面鏡とされる。試験反射鏡像８の半径ｚ
と鏡面膜２の鏡膜の張力は一般に比例関係にはないが、
ある範囲で単調性を有しており、半径大で張力強という
関係がある。従って、前記テレビカメラ像６から得られ
た半径ｚの大きさから、半径ｚ大の部分で張力を弱め、
半径ｚ小の部分で強めることで、鏡膜面２の曲率の均一
性を得ることができる。次に、張力調整器群よる鏡面膜
２の張力調整について説明する。

【００１７】図３は、鏡面膜２の周囲に配置された張力
調整器群（膜圧調整手段）の構成である。これらの張力
調整器群１１は、前述した図１に示すように、円形状の
周辺部に設けられ、円形状に固着された鏡面膜２を押圧
してその張力を調整するものである。図３において、１
２ａ，１２ｂは支点、１３は膜留め具である。鏡面膜２
は膜留め具１３により、支点１２ａ，１２ｂを支点とし
て円形状に固着されている。１４は支点１２ａ，１２ｂ
間に設けられ、加圧パッドが上下するは空隙（凹部）で
ある。１５は鏡膜面２の周囲に円形状に配置されている
加圧パッド群、１６は各加圧パッド１５の調圧モータ群
である。前記した計測制御装置（コンピュータ）１０に
より、調圧モータ１５が制御されて、加圧パッド１５が
支点１２ａ，１２ｂ間の空隙１４を押下・引上られて、
鏡面膜２の張力を円周方向にて選択的に調圧することが
できるように、構成されている。加圧パッド１５と調圧
モータ１６は、例えば１度間隔で、３６０箇所設けられ
ている。

【００１８】今、加圧パッド１５の全部に中位の圧力を
加え、テレビカメラ６から試験反射鏡像から、反射円像
半径ｚ（と水平走査Ｈに対する角度θ）を計測し、相対
的に、大の半径の延長上に位置する調圧モータ１５を減
圧側に動かし、小の半径の延長上に位置する調圧モータ
１５を加圧側に動かす。さらに、前記テレビカメラ６で
計測する作業を自動的に循環的に行うことで、反射円像
８（図２参照）の歪を最小に調整することができる。

【００１９】具体的には、試験画像５（前述した白地に
黒の円像）は、鏡面膜２の膜面に反射し、テレビカメラ
６によって撮像される。この出力ビデオ信号は、フレー
ムメモリ９に静止画として記録される。計測制御装置１
０は、フレームメモリ９の中の予め指定された反射円像
の円弧の位置周辺の黒点を探索し、これに探索済マーク
を印加する。

【００２０】次に、黒点のアドレスから、ピタゴラスの
定理により反射円像の半径ｚ（と水平走査Ｈに対する角
度θ）を算出する。この作業を、探索黒点全部が探索済
マークとなるまで実施する。こうして得られた半径方向
θ別半径ｚの値から、膜圧調整の加減値を関数テーブル
から得て、加減圧指令を張力調整器群１１（調圧モータ
１５）に送出する。これにより調整された鏡膜面２を用
いて、再び前記探査済マークをリセットした後、上記作
業を自動的にくりかえし、前記半径の修正変化量が予め
定められた値以下となったとき調整完了とする。

【００２１】以上詳述したように、鏡膜面張力を個別自
動調整することで、曲率分布の少ない膜状曲面鏡を得る
ことができる。この調節方法によれば、鏡面膜を利用し
た曲面鏡の精度が向上し、直径数ｍに及ぶ大面積の曲面
鏡を比較的簡単な構造で得ることができる。大面積の曲
面鏡を、金属曲面鏡やガラス曲面鏡にて充当する場合で
は、曲率分布の精度は膜面鏡よりはるかに高くできるも
のの、経済性において、数十から数百倍の開きがあり、
応用面で制約があった。本発明を利用すれば、この制約
が解除されて、比較的高精度の曲面鏡が、容易に提供さ
れる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明になる鏡面
膜を利用した曲面鏡の調節方法は、鏡面膜の表裏の気圧
差を利用した曲面鏡における調節方法であって、前記鏡
面膜が固着される周辺部に複数の膜圧調整手段を設ける
と共に、前記鏡面膜からの試験反射鏡像の歪みを計測
し、この計測結果に応じて前記膜圧調整手段を制御する
ようにしたものであるから、鏡膜面張力が個別に自動調
整されて、曲率分布の少ない高品質な曲面鏡（球面鏡）
を得ることができる。

【００２３】また、試験反射鏡像を鏡面膜が固着された
周辺部付近からの反射鏡像となるようにように構成して
おけば、周辺部に大きく現れた張力の不均一が確実に計
測されて、鏡膜面の張力の調整が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる鏡面膜を利用した曲面鏡の調節方
法の一実施例を説明する図で、曲面鏡とその曲率分布の
試験装置の説明図である。

【図２】試験画像の像歪み計測法の説明図である。

【図３】張力調整手段の機構説明図である。

【図４】調節方法のシステムブロック図である。

【符号の説明】

１ 気密箱 ２ 鏡面膜 ３ 調圧装置 ４ 試験画像板 ５ 試験画像 ６ テレビカメラ ７ 凹面鏡（鏡面膜）の外枠に対応する円像（真円） ８ 試験反射鏡像（黒点列、黒線） ９ フレームメモリ １０ 計測制御装置 １１ 張力調整器群（膜圧調整手段） １２ａ，１２ｂ 支点 １３ 膜留め具 １４ 空隙（凹部） １５ 加圧パッド １６ 調圧モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鏡面膜の表裏の気圧差を利用した曲面鏡に
   おける調節方法であって、 前記鏡面膜が固着される周辺部に複数の膜圧調整手段を
   設けると共に、 前記鏡面膜からの試験反射鏡像を計測し、計測結果に応
   じて前記膜圧調整手段を制御するようにしたことを特徴
   とする鏡面膜を利用した曲面鏡の調節方法。
2. 【請求項２】試験反射鏡像は、鏡面膜が固着された周辺
   部付近からの反射鏡像であることを特徴とする請求項１
   に記載の鏡面膜を利用した曲面鏡の調節方法。