JPS598504B2 - 非球形複合光学表面を作る方法及び同表面製造用型板を作るための組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 シユミツト ・カセグレン式望遠鏡及びシユミツトカメ
ラに使用される特にシユミツト補正板に対する非球形複
合光学表面を作るのに様々な方法が使用されている。

非常に正確な再生を促進するのにガラス素材を延伸して
型表面と接触させることを含めて様々な方法が提唱され
ている。このような方法のうちの代表的な２方法がトー
マス・シュー・ジヨンソン（ＴｈＯｍａｓＪ．ＪＯｈｎ
ｓＯｎ）及びジヨン・エフ・オーロアーク（ＪＯｈｎＦ
．σＲＯｕｒｋｅ）両氏に認可された１９７４年９月２
４日付米国特許第３８３７１２４号及びトーマス・シュ
ー・ジヨンソン氏に認フ可された１９７婢９月２４日付
米国特許第３８３７１２５号であり、これらの特許は双
方とも適当な形態にされた型表面を使用する真空変形法
に係る。ジヨンソン氏の特許第３８３７１２４号では、
複製されるシユミツト補正板は一側を平らに、他ｉ側を
曲面にし、スピンドルマスターの平面上にその平らな側
を置き、複数片となる薄片ガラス素材をその補正板の上
に置いて真空で吸引して所定の形状としてその自由面を
平らに研削しかつ研摩し、同素材の光学的中心を位置決
めし、この板を剛固なプロックに光学的に接触させてこ
の板の赳線を同プロツクの回転軸線と一致するようにさ
せ、かつこの組合せの土に第３のガラス片を変形させる
ことによつて２片からなるシユミツト補正板組立体が作
られる。この第３のガラス片は次いで種型の逆型板にな
るように研削されかつ研摩される。ジヨンソン氏の特許
第３８３７１２５号は厚い一片種型を使用しており、同
種型そのものは所望される彎曲とは逆の彎曲に研削され
かつ研摩されて、同彎曲の試験を、試験補正板力俵面の
適当な形に形成されるに従つて試験されるように同種型
から作られなければならないから幾分複雑ならしめる。
これらの試験板の形態は光学的に解析されなければなら
ず、かつ種型の形までの見掛けの補正が評価されなけれ
ばならない。次いでこれらの補正は種型の形に表現され
なければならない。もしも何らかの変化が製造される板
に所望されるならば、それは種型の形の手直しを必要に
することになり、この間接試験処置が繰返されなければ
な嗜らない。従つて、非球形複合光学表面を効率的にか
つ正確に作るための新規なかつ比較的実施し易い方法を
提供するのが本発明の目的である。

一片種型が逆に彎曲させられた型板を作るのに使用され
かつ同種型が比較的丈夫でありかつ作られるべき彎曲の
形にされ従つて直接光学試験を容易ならしめるようにな
つている上記の如き方法を提供するのも本発明の目的で
ある。

他の目的はこのような方法に使用される装置を提供する
ことである。

現在判明しているのは、本発明の上記及び関連諸目的が
非球形複合光学表面を作るための方法に於いて容易に達
成されて、同方法ではガラス体が先ず、実質的に相平行
する１対の平らな表面を形成されることである。

同ガラス体の一平行表面は種型体を形成するのに所望さ
れる非球形形態に研削されかつ研摩され、次いで変形可
能ガラス素材の光学的に平らな表面が種型体の非球形表
面と接触させられる。この非球形表面と光学的に接触さ
せるようにガラス素材を変形させるのに真空が種型体を
通して吸引され、かつ同ガラス素材の反対表面は型板と
なるように実質上光学的に平らに研削されかつ研摩され
る。種型板から真空が解除さ・れかつ型板が取外された
ら、同型板の前記反対表面は種型体の非球形表面の形態
とは実質的に逆の形態をとる。その後に、型板の光学的
に平らな表面は底型体の光学的に平らな表面と光学的に
接触させられて同型板の非球形形態にされた表面が露出
されかつ種型体の非球形表面の形態とは実質的に逆の形
態を具えるように型体組立体を形成する。型体組立体が
形成されてしまえば、変形可能ガラス板の光学的に平ら
な表面を型体組立体の非球形形態にされた表面と接触さ
せかつこの非球形形態にされた表面と光学的に接触する
ようにガラス板を変形させるのに型板を通して真空を吸
引することによつて、仕上げられた光学表面が前記型板
組立体から作られる。同ガラス板の反対表面は実質上光
学的に平らに研削されかつ研摩されて、型体組立体から
真空が解除されかつガラス板が取外される。次いで、ガ
ラス板の前記反対表面は種型体の非球形表面の形態と実
質的に一致する形態をとる。本発明の方法は好適な特徴
に、種型体を貫通して同型体の非球形表面から他の表面
に及び少くとも１条の通路を形成しかつ同通路を通して
真空を吸引する付加工程を包含する。

ガラス素材の光学的に平らな表面にはみぞ（複数）が形
成されて、同ガラス素材ど種型体との間へ真空を吸引し
易くするのに、種型体に貫通する通路と連通している。
慣行法では、ガラス素材の反対表面が普通は光学的に平
らに研削されかつ研摩される。本発明の方法は底型体及
び型板を通る少くとも１条の通路を形成する付加工程を
も同方法の好適特徴に包含して訃り、底型体及び型板を
通る前記通路は型体組立体が形成されたら連通し、かつ
同組立体の非球形形態にされた表面から他の表面へ貫通
している。

型板の非球形形態にされた表面にはみぞ（複数）が形成
されて、これらのみぞは型板と同型板の上に形成される
べきガラス板との間へ真空を吸引し易くするように、型
板に貫通する通路と連通している。ガラス板の反対表面
は普通は光学的に平らに研削されかつ研摩される。従つ
て本発明は非球形複合光学表面製造用の逆彎曲型板を作
るのに、種型体及び変形可能ガラス素材を有する特異な
組立体を利用しており、同組立体に於いて前記種型体は
所望される非球形形態を有する一表面と、同型体に貫通
して同型体の非球形表面から他の表面に及ぶ少くとも１
条の通路とを有し、かつ同型体は所望の形態を有するこ
とを確実にするのに試験されても構わない。ガラス素材
はみぞの配置された光学的に平らな表面を種型体の非球
形表面に隣接させかつ同表面と一致するように延伸され
て同表面と光学的に接触させて有し、かつ同素材のみぞ
は種型体にある通路と連通して同型体との間に真空を吸
引するようになつている。普通の方法によれば、同ガラ
ス素材の光学的に平らな表面とは反対の露出された表面
はこの組立体にある間に光学的に平らに研削される。次
に本発明の好適実施例が詳しく説明される。ここで添付
図面を詳しく参照すれば、第１及び２図は最初の厚い種
型体を作る方法を解説する。第１図には厚いガラス体が
全体を参照数字１０によつて表わされて示されており、
同ガラス体は良好な光学的囲質を確保するように選択さ
れかつ良好に焼鈍されている。同ガラス体の直径は最終
光学的製品の所望される非球形の直径よりも大きく、か
つガラスの組成は長い寿命を保証することになる組成で
ある。同ガラス体の厚さは様々であつても構わないけれ
ども、変形しない自由度及び高度の構造強さを確保する
だけ十分に大きくなければならない。図に見られる如く
、型体１０は円板形のものであり、かつ同型体は光学的
に平らに最初に研摩された平行主表面２２，２３を有し
て実質的に正平行四辺形である。第２図に示されている
彎曲表面２６を形成するように表面２３を所望される非
球形形態に研削しかつ研摩するのには既知の方法が使用
される。

光学的に平らな平行表面２２，２３を有する型体１０を
使用すれば、これらの表面が成形に先だつて平行でない
場合に起こるおそれのあるくさび効果の傾向はすべて有
効に無くされる。評価された粗い彎曲を研削されかつ研
摩されてから、型体１０は必要な爾後の成形を決定する
のに、最終光学部片が使用される予定の完成光学系に擬
せられた光学試片台（図示せず）に組立てられることに
よつて容易にかつ直接に試験されても構わない。種型体
１０は種型体１０から作られるべき最終光学要素の代り
にされ、従つて所望される彎曲からのずれは総べて光学
系のその他の要素に対して精密に形成された種光学構成
要素に対比して容易に決定されることができる。型体の
彎曲表面２６の過度にまたは不足に修正された一切の部
分及び（または）区分間題を決定するのに標準試験方法
が使用されても構わない。彎曲表面２６に必要な修正は
従つて、この彎曲表面上で直接に決定されても構わずか
つこれらの修正は？ρ整形処理中に研摩されて彎曲表面
２６にされる。研摩し、直接に試験しかつ再整形するこ
の処理は彎曲表面２６が所望される程度に光学的に完全
になるまで繰返されても構わない。仕上り種型体１０は
第２図に示されており、かつ中心通路１８を有している
。

この通路は研削及び研摩加工に先立つてまたは同加工に
次いで設けられても構わないが、もしも既に設けられて
いるならば、同通路は研削及び研摩加工中はブラグされ
るべきでありかつその後にブラグを外されるべきである
。第２図に示されている種型体１０の完成に引続いて、
同体は全体を参照数字１４によつて表わされている多数
の逆型板を、第３乃至７図に一部略図にして示されてい
る方法によつて製造するのに使用される。

先ず第３及び４図を参照すれば、全体を参照数字１４に
よつて表わされている比較的薄い変形可能なガラス素材
は平行表面２４及び２５を有する円板形のものである。
表面２４は最初に研削されかつ研摩されて光学的に平ら
にされかつ円周方向及び半径方向みぞ２０を設けられる
。ガラス素材１４の表面はぎざぎざを除去されなければ
ならず、またガラスはしまの無いものでなければならな
い。第５図に見られるように、ガラス素材１４は種型体
１０の上に・置かれて、同素材の光学的に平らな表面２
４が種型体１０の彎曲表面２６と接触している。

みぞ２０は種型体１０にある通路１８と連通しており、
かつ密封化合物１５が型体１０とガラス１４との間の円
周方向継手を囲んで置かれる。この時真空力沖心通路１
８へ通されれば、ガラス素材１４は下へ引つ張られか２
変形させられて種型体１０の非球形表面２６と光学的に
接触して第５図に示されている組立体を作る。次の工程
に於いて、真空がガラス素材１４を変形状態に維持して
いる間に、ガラス素材の表面２５は第６図に見られるよ
うに光学的に平らに研削されかつ研摩される。

種型体１０から真空が解除されかつガラス素材１４が分
離されたら、ガラス素材１４は同素材の変形していない
状態に戻りかつ第７図に示されている形態をとり、その
場合に表面２５は種型体１０の彎曲表面２６の彎曲とは
逆の彎曲を有する非球形表面２８になる。型板１４は次
いで（第８図に示されている）中心通路２３を設けられ
、かつこの処理工程の際に（やはり第８図に見られる）
同様なパターンの円周方向及び半径方向のみぞ２１を非
球表面２８に設けられる。このようにしで製造された逆
型板１４の表面は十分清浄にされ、かつ同型板は確実に
きずの無いことを確かめられる。逆型板１４はその後に
、第８図に示されている型体組立体を形成するのに利用
される。

更に明確には、光学的に平らに研摩された平行表面を有
して全体を参照数字１２ＶＣよつて表わされている比較
的厚いガラス体は同ガラス体に貫通している中心通路２
７を有しかつ概して円板形のものである。このガラス体
１２は型体組立体の基部を形成しており、かつ同ガラス
体は良好な光学的性質を得るように慎重に選択されるべ
きでありかつ耐久性組成を有するべきである。同ガラス
体の表面は慎重に掃除されるべきであり、かつ逆型板１
４のみぞのある表面２４は中心通路２３及び２７が整合
させられるように、底型体１２の一方の光学的に平らな
表面と光学的に接触させられる。密封剤１７が逆型板１
４と底型体１２との間の円周方向継手を囲んで置かれる
。型板表面２８にある円周方向及び半径方向のみぞ２１
は、もしも所望されるならば、この時点に於いて、型板
１４に対する支えが種型板１０の分離された直後の時点
に於いてよりも増すので、研削されても構わない。得ら
れた複合構造体は全体を参照数字１６によつて表わされ
た型体組立体である。本発明の方法の次の工程の際には
、概して円板形の変形可能ガラス素材３０が良好な光学
的性質を確保するように慎重に選択される。

同ガラス素材は同素材の平行な両表面３２，３４のうち
の少くとも１面を光学的に平らに研削されかつ研摩され
、かつ一方の光学的に平らな表面３４は型体組立体１６
の非球形表面２８と接触させられる。密封剤１９がガラ
ス素材３０と逆型板１４との間の円周方向継手を囲んで
置かれ、かつ真空が次いで通路２７及び２３へ通されて
、ガラス素材３０を第９図に見られる如く型体組立体１
６の表面２８と光学的に接触するように変形させる。次
の工程の際に、ガラス素材３０の露出された表面３２は
ガラス素材３０が変形させられて型体組立体１６の逆型
板１４と光学的に接触して維持された状態で光学的に平
らに研削されかつ研摩される。

ガラス素材３０のこのようにして得られる状態は型体組
立体１６から真空の解除されかつガラス素材３０の取外
されるのに先立つて第１０図に示されている。最後に、
型体組立体１６の通路２７及び２３に通されている真空
は解除され、密封剤１９は除去されかつガラス素材３０
は型体組立体１６から分離される。

分離されたらガラス素材３８は変形していない状態にな
つて、表面３２が第９及び１０図に見られる如く種型体
１０の非球形表面２６と同形の非球形彎曲形態３３をと
るようにされる。既に研摩されて光学的に平らになつて
いる反対表面３４は光学的に平らな平常状態に戻る。仕
土り光学板３０はその後掃除されかつ確実にきずの無い
ように検査され、かつ同一または同様な光学的試験台に
於いて直接に試験されても構わない。適当な形にされる
べき全表面積を覆つて形成されているガラス板の光学的
接触を確保するためにしばしば望ましいのは、種型体及
び型体組立体を、特に彎曲が比較的急でｆ／２の程度で
ある場合に仕上り部片に対する所期の直径よりも幾分大
きくすることである。これは、ガラス板が研削及び研摩
加工中に同板と型体組立体との間の継手の周囲の密封剤
の脱落することのある場合に円周を引上げられようとす
る傾向に対処する。例えば、直径２０３．２ミリメート
ル（８インチ）の仕上りシユミツト補正板を製造する際
に、採用される型体及びガラス素材は便宜には直径が２
５４ミリメートル（１０インチ）であつて、円周部分が
製造加工の最後に削り取られるようになつている。然し
、彎曲が（ｆ／５の程度で）比較的浅い場合には、板を
延伸させて全表面に亘つて十分に接触させるのが遥かに
容易である。極めて重要なのは、仕上り製品に形成され
る型体及びガラス板が共軸に整合させられて同心性を系
内に確保しかつ互換を可能ならしめることである。

これは最も便宜には、型構成要素を製造するのに採用さ
れる円板形部片及び処理されるガラス素材を直径及び円
周に就いて精密な公差に研削することによつて達成され
る。実際には約０．２５４ミリメートル（０．００１イ
ンチ）よりも大きくない公差が優れた結果を得るのに保
たれなければならない。円板形要素は次いで、寸法及び
形態の精度を確保するのに、研削された周縁及び計器指
示を使用して同心に整合させられることができる。円周
寸法及び形態がこのように高度に制御されれば、真空を
通すための貫通通路を設けるのに必要な心抜き加工及び
みぞを設ける切削加工の如きその他の加工が容易にされ
る。ガラス円板は治具またはその他の適当な保持装置の
精密空洞内に配置されかつ種々の点が外周から決定され
ても構わない。更にまた、仕上り製品の中心通路が精密
に心抜きされてから、周囲部分は精密に心抜きされた孔
に、同孔を中心として回転されるに従つて周囲部分を削
取ることになるラジアルアームカツタを位置せしめるこ
とによつて削取られても構わない。接触表面全体に亘つ
て真空を通す助けになるみぞの数及びパターンは構成要
素の大きさ、通されるべき真空の量、所望される変形量
、及び変形させられるガラス要素の厚さに応じて変えら
れても構わない。

図示されている車輪及びスポークのパターンは円周方向
みぞが使用される筈のガラス面積の外周縁に近く位置せ
しめられれば有効に役立つ。図に見られる如く、これら
のみぞは真空の通される通路と連通しており、かつ加え
られる真空を接触表面全体に分布させるのに役立つ。こ
れらのみぞはガラスの強さを維持するのに比較的浅くさ
れるべきであり、かつガラスがこれらのみぞの中へ変形
させられる傾向を総べて排除するのに比較的狭くされる
べきである。以上に説明された方法には、種型体及び型
体組立体に貫通する中心通路しか図示されていないけれ
ども、複数の通路が使用されても構わずかつ型体の彎曲
表面上の何処からでも反対表面または横表面へ貫通して
構わない。

種型体の表面はその一表面を適当な形にするのに先立つ
て概して平行に研削されかつ研摩されるけれども如何な
るくさびが適当な形にする加工中に研削されても構わな
い。真空変形させられるガラス素材及びガラス板の表面
は概して光学的に平らに研削されかつ研摩されるけれど
も、これらの表面にはもしも仕上り光学表面に種型体の
形態を維持しつつ変化が所望されるならば、彎曲が形成
されても構わない。でなければ、種型体は再整形され、
試験されかつ同型体から全く異なる非球形表面を有する
光学部片が作られても構わない。種型体、原型体及び逆
型板は最も好ましくはサービツト、石英または溶融石英
で形成されるけれども、これらに匹敵する耐久性及び低
い熱膨張係数を有する如何なるガラスで作られても構わ
ない。

補正板は普通には良好な光学的品質を有する板ガラスか
ら作られるけれども、確かにその他のガラスが使用され
ても構わない。使用される密封剤はろうであるかまたは
もしも半永久接合が所望されるならば、つめみがき剤で
あるけれども明らかに匹敵できる代用剤が使用されても
構わない。以上の如く本発明の構成によれば、米国特許
第３８３７１２４号の方法のような従来方法と異なり、
ガラス体の一平行表面を所望される非球形に研削及び研
摩して厚い変形不可能な一体種型体を形成したので、所
望される非球形と反対の形状の種型体から所望される非
球形の形状表面を有するシユミツト補正板を作つてこの
シユミツト補正板とガラス体との２片からなるシユミツ
ト補正板型組立体を構成する工程がなくなり、非球形複
合光学表面を効率的にかつ正確に作ることができ、種型
体にみぞ等を形成しなくてもよく、種型体の損傷を少な
くして精度を高く保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用されるガラス体の研削及び研摩前
の立面図、第２図は種型体に成形されるガラス型体の断
面図、第３図は逆型板を造るのに使用されるガラス素材
の底面図、第４図はガラス素材の第３図の線４−４に沿
う断面図、第５図は真空変形させられて第２図の種型体
と光学的に接触させられた第３図の薄いガラス素材の断
面図、第６図はガラス素材の上面を平らに研削されかつ
研摩されて型板になつている第５図の組立体の断面図、
第７図は真空の解除されかつ型板の取外された後の第６
図の組立体の断面図、第８図は底型体上に装架された第
７図の型板によつて作られた型体組立体の断面図、第９
図は薄いガラス素材が真空変形させられて光学的に接触
させられている第８図の組立体の断面図、第１０図はガ
ラス部材の上面を平らに研削されかつ研摩された第８図
の組立体の断面図、そして第１１図は第１０図の組立体
から取外されて変形していない状態に解放された後の仕
上り光学部片の立面図である。 １０・・・・・・ガラス体及び種型体、１２・・・・・
・底型体、１４・・・・・・変形可能なガラス素材及び
型板、１６・・・・・・型体組立体、２２，２３・・・
・・・１対の平らな表面、２４・・・・・・変形可能な
ガラス素材の光学的に平らな表面、２５・・・・・・ガ
ラス素材の反対表面、３０・・・・・・ガラス板、３２
・・・・・・ガラス板の反対表面、３４・・・・・・ガ
ラス板の光学的に平らな表面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非球形複合光学表面を作る方法にして、ａ 実質的
   に相平行する１対の平らな表面を有する厚い変形不可能
   な一体ガラス体を成形し、ｂ 前記ガラス体の一平行表
   面を所望される非球形に研削しかつ研摩して、厚い変形
   不可能な一体種型体を形成し、ｃ 変形可能なガラス素
   材の光学的に平らな表面を前記種型体の前記非球形表面
   と接触させ、ｄ 前記ガラス素材を変形させて前記非球
   形表面と光学的に接触させるのに前記種型体を通して真
   空を吸引し、ｅ 前記ガラス素材の反対表面を型板とな
   るように実質上光学的に平らに研削しかつ研摩し、ｆ
   前記型板の前記反対表面が前記種型体の前記非球形表面
   の形態と実質的に反対の形態をとるように、前記真空を
   解除しかつ前記型板を前記種型体から取外し、ｇ 前記
   型板の非球形にされた表面が露出されかつ前記種型体の
   前記非球形表面の形態と実質的に反対の形態を具えるよ
   うに、前記型板の光学的に平らな前記表面を底型体の光
   学的に平らな表面と光学的に接触させて型体組立体を形
   成し、ｈ 変形可能なガラス板の光学的に平らな表面を
   前記型体組立体の前記非球形形態にされた表面と接触さ
   せ、ｉ 前記ガラス板を変形させて前記非球形形態にさ
   れた表面と光学的に接触させるのに前記型板を通して真
   空を吸引し、ｊ 前記ガラス板の反対表面を所望される
   平らさに研削しかつ研摩し、かつｋ 前記ガラス板の前
   記反対表面が前記種型体の前記非球形表面の形態と実質
   的に一致する形態をとるように前記真空を解除しかつ前
   記ガラス板を前記型体組立体から取外す諸工程を包含す
   ることを特徴として、非球形複合光学表面を作る方法。 ２ 非球形複合光学表面を作る方法にして、ａ 実質的
   に相平行する１対の平らな表面を有する厚い変形不可能
   な一体ガラス体を成形し、ｂ 前記ガラス体の一平行表
   面を所望される非球形形態に研削しかつ研摩して、厚い
   変形不可能な一体種型体を形成し、ｃ 前記種型体に同
   型体の前記非球形表面から他の表面まで貫通している少
   くとも１条の通路を形成し、ｄ 変形可能なガラス素材
   の光学的に平らな表面にみぞ（複数）を形成し、ｅ 前
   記ガラス素材の光学的に平らな前記表面を前記種型体の
   前記非球形表面と接触させ、ｆ 前記みぞか前記通路と
   連通して前記ガラス素材と前記種型体との間へ真空を吸
   引し易くさせるように、前記ガラス素材を変形させて前
   記非球形表面と光学的に接触させるのに、前記通路を通
   して真空を吸引し、ｇ 型板になるように前記ガラス素
   材の反対表面を実質上光学的に平らに研削しかつ研摩し
   、ｈ 前記型板の前記反対表面が前記種型体の前記非球
   形表面の形態と実質的に反対の形態をとるように、前記
   種型体から前記真空を解除しかつ前記型板を取外し、か
   つｉ 前記型板の光学的に平らな前記表面を底型体の光
   学的に平らな表面と光学的に接触させて、前記型板の非
   球形形態にされた表面が露出されるように型体組立体を
   形成し、ｊ 前記型板の非球形形態にされた前記表面に
   みぞ（複数）を形成し、ｋ 前記型板に貫通して前記み
   ぞ（複数）と連通する少くとも１条の通路、及び前記底
   型体に貫通する少くとも１条の通路を、前記型板に貫通
   する前記通路が光学的に平らな表面から非球形形態にさ
   れた表面に及び、前記底型体に貫通する前記通路が同底
   型体の光学的に平らな表面から他の表面に及びかつ前記
   型板及び前記底型体にある前記通路が前記型体組立体の
   形成後に連通するように形成し、ｌ 変形可能なガラス
   板の光学的に平らな表面を前記型体組立体の非球形形態
   にされた前記表面と接触させ、ｍ 前記ガラス板を変形
   させて前記の非球形形態にされた表面と光学的に接触さ
   せるのに、前記型体組立体に於ける前記両連通通路を通
   して真空を吸引し、ｎ 前記ガラス板の反対表面を所望
   される平らさに研削しかつ研摩し、かつｏ 前記ガラス
   板の前記反対表面が前記種型体の前記非球形表面の形態
   と実質的に一致する形態をとるように前記型体組立体か
   ら真空を解除しかつ前記ガラス板を取外す諸工程をも包
   含することを特徴とする前記方法。