(57)【要約】【課題】使用時のある便宜を保持しながらも、様々な型のいくつかの光学系の精密な制御が可能となる、測定すべき光学面を参照光学面に基づいて制御するシステムを提供すること。【解決手段】本発明は、測定すべき光学面を参照光学面と比較して制御するシステム（１０）であって、第１の光軸を備え、入射ビームの位相に第１の位相関数を導入することが可能な第１の光学素子（３６）と、第２の光軸を備え、前記第１の光学素子（３６）を透過または反射したビームの位相に第２の位相関数を導入することが可能な第２の光学素子（３８）とを備える、システム（１０）に関する。第１の位相関数と、第２の位相関数とはそれぞれ、同じ光学収差に対応し、第１の光学素子（３６）、および第２の光学素子（３８）のうちの少なくとも一方が、その関連する光学素子（３６、３８）に特有の光軸周りで回転する。【選択図】図１
2015031695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定すべき光学面を参照光学面と比較して制御する制御システム（１０）であって、２つのビームスプリッタ（２８、３０）を有するマッハ−ツェンダレイアウトにあり、かつ入射光ビームの位相を変更する位相変更ユニット（２４）を備える干渉装置（２２）を含み、前記位相変更ユニット（２４）が、両ビームスプリッタ（２８、３０）間に配置され、
第１の光軸（Ｏ１）を備え、入射ビームの位相に第１の位相関数を導入することが可能な第１の光学素子（３６）と、
第２の光軸（Ｏ２）を備え、前記第１の光学素子（３６）を透過または反射したビームの位相に第２の位相関数を導入することが可能な第２の光学素子（３８）と
を備え、
前記第１の位相関数と、前記第２の位相関数とがそれぞれ、同じ光学収差に対応し、前記第１の光学素子（３６）、および前記第２の光学素子（３８）のうちの少なくとも一方が、関連する前記光学素子（３６、３８）に特有の前記光軸（Ｏ１、Ｏ２）周りで回転することを特徴とする、制御システム。
【請求項２】
前記干渉装置（２２）が、第１の光ビームと第２の光ビームとの間の干渉装置（２２）であり、前記第１の光ビームが、前記参照光学面と理想平坦面と間のずれに比例した位相を有し、前記第２の光ビームが、前記測定すべき光学面と理想平坦面との間のずれに比例した位相と、前記第１の位相関数と、前記第２の位相関数との合計に等しい位相を有する、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
光ビームを前記参照光学面に投射することが可能であり、かつ前記位相変更ユニット（２４）からの光ビームを前記測定すべき光学面に投影することが可能な光学投影系（２６）をさらに含む、請求項１または２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記位相変更ユニット（２４）と前記光学投影系（２６）との間に配置された伸縮可能なミラーをさらに含む、請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記光学収差には、いかなる回転対称性もない、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項６】
前記光学収差が、ゼルニケフローである、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項７】
前記第１の光学素子（３６）と、前記第２の光学素子（３８）とが同一である、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項８】
前記第１の光学素子（３６）、および前記第２の光学素子（３８）がそれぞれ、プレート、平凹レンズ、平凸レンズ、円柱レンズ、ホログラム、およびミラーからなる群から選択される、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項９】
前記位相変更ユニット（２４）が、少なくとも１つの角度エンコーダを含み、各角度エンコーダが、光学素子（３６、３８）を回転させる、請求項１から８のいずれか一項に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定すべき光学面を制御するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
天文学の範囲では、望遠鏡の完全な光学的組合せで見受けられる光学素子を制御することが望ましい。このことは、とりわけ主鏡および副鏡を備える地球上の（Ｅａｒｔｈ−ｂｏｒｎｅ）望遠鏡の場合、特にそうである。より大型の望遠鏡では、主鏡は、セグメントと呼ばれる数百個のユニットからなることがあり、これらのセグメントは数十もの様々な表面形状を呈することがある。
【０００３】
これらのセグメントの製造、およびこれらのセグメントの最終的な制御の範囲内で、セグメントはそれらの表面全体にわたり、他で完全に規定される理論面と比較して１０ｎｍＲＭＳ程度の精度内で制御しなければならない。用語ＲＭＳとは、二次平均を指し、「二乗平均（ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ）」を意味する頭字語である。
【０００４】
主鏡のセグメントは極めて非球面であると言われており、最良球面と比較したずれ（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）（典型的には約２０μｍ超）では、この最良球面の湾曲中央では直接的な干渉測定が可能とならないほどである。さらに、セグメントの寸法は比較的大きく、セグメントの直径は１．４ｍ程度のものであることがある。
【０００５】
かかるセグメントの制御は、表面精度測定の要件がこのように厳密であるため、冗長で、困難、かつ費用がかかることが判明している。したがって、セグメントの光学面の干渉制御を可能とする、容易に適用でき、かつ安価な装置を提案することが望ましい。
【０００６】
したがって、かかる表面の制御を実現するために、コンピュータによって生成されたホログラムを用いて干渉制御を実現する方法が知られている。コンピュータによって生成されたホログラムは、コンピュータ生成ホログラム（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍｓ）の頭字語を表すＣＧＨとして表示されることが多い。
【０００７】
しかし、かかる制御には、測定すべきセグメントの各型の形状に適合した特定のホログラムを使用する必要がある。したがって、測定すべきセグメント型の数と同数のホログラムを作成しなければならず、セグメント型に変更がある度に、使用するホログラムを改変しなければならない。これでは費用超過が生じる。さらに、ホログラムはセグメントに特有であるので、セグメントの仕様のいかなる変更によっても、ホログラムが適さなくなる。
【０００８】
さらに、様々な測定素子を定位置に一旦セットした後は、測定構成および測定素子の較正が不可能であるため、測定精度が低下する。この問題を軽減する手段は、ホログラムに依存しない干渉測定を実施することである。こうした測定は、費用および時間に関して直接的な効果を有する。
【０００９】
さらに、ホログラムは回折光学系であるので、この測定を適用すると、セグメントまたは参照光学系に機械的振動が生じることを意味し、したがってその適用には、しばしば細心の注意が必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、使用時のある便宜を保ちながらも、様々な型のいくつかの光学系の精密な制御が可能となる、測定すべき光学面を参照光学面に基づいて制御するシステムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため、本発明の目的は、測定すべき光学面を参照光学面に基づいて制御するシステムであり、この制御システムは、入射光ビームの位相を変更するユニットを備える。位相を変更するこのユニットは、第１の光軸を備え、入射ビームの位相に第１の位相関数を導入することが可能な第１の光学素子と、第２の光軸を備え、第１の光学素子を透過または反射したビームの位相に第２の位相関数を導入することが可能な第２の光学素子とを備える。第１の位相関数と、第２の位相関数とはそれぞれ、同じ光学収差に対応し、第１の光学素子、および第２の光学素子の少なくとも一方は、その関連する光学素子に特有の光軸周りで回転する。
【００１２】
特定の実施形態によれば、この光学系は、以下の特徴の１つまたはいくつかを、個々に、または技術的に実施可能なあらゆる組合せに従って含む。
−  制御システムは、第１の光ビームと第２の光ビームとの間で干渉を生じる装置を備え、第１のビームは、参照光学面と理想平坦面との間のずれに比例した位相を有し、第２のビームは、測定すべき光学面と理想平坦面との間のずれに比例した位相と、第１の位相関数と、第２の位相関数との合計に等しい位相を有する。
−  干渉装置は、マッハ−ツェンダ型のレイアウトにある。
−  制御システムは、光ビームを参照光学面に投影することが可能であり、かつ位相変更ユニットからの光ビームを測定すべき光学面に投影することが可能な光学投影系を備える。
−  制御システムは、位相変更ユニットと投影系との間に配置された伸縮可能なミラーを備える。
−  光学収差には、いかなる回転対称性もない。
−  光学収差は、ゼルニケフロー（Ｚｅｒｎｉｋｅ  ｆｌａｗ）である。
−  第１の光学素子と、第２の光学素子とは、同一である。
−  第１の光学素子、および第２の光学素子はそれぞれ、プレート、平凹レンズ、平凸レンズ、円柱レンズ、ホログラム、およびミラーからなる群から選択される。
−  位相変更ユニットは、少なくとも１つの角度エンコーダを含み、各角度エンコーダは、光学素子を回転させる。
【００１３】
本発明の他の特徴および利点は、図面を参照しながら単なる例として示す本発明の実施形態の以下の説明を読めば明白となろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】測定すべき光学面の例示的な制御を示す概略上面図である。
【図２】２つの回転光学素子を備える光ビーム位相変更ユニットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、「上流」および「下流」との用語は、光の方向に関して規定されるものである。
【００１６】
測定すべき光学面１２を参照光学面１４と比較して制御する制御システム１０が、図１に概略的に示されている。制御システム１０は、安定性が良好な光学テーブル１５をベースとしている。
【００１７】
光学面を制御するこのシステム１０によって、測定すべき光学面１２の平坦度の制御を行うことが可能となる。この制御は、１０ｎｍ  ＲＭＳ程度の精度を得ることを目標とする。
【００１８】
測定すべき光学面１２は、測定すべき光学系１６の一部である。測定すべき光学系１６は、例えば望遠鏡の主鏡の一セグメントである。
【００１９】
参照光学面１４は、いわゆる参照光学系１８の一部であり、この参照光学面は、達成すべき測定精度（ここでは１０ｎｍ  ＲＭＳ）と同程度の平坦度を有する。
【００２０】
参照光学系１８と、測定すべき光学系１６との間の空間によって、光キャビティ２０が形成されている。光キャビティ２０は、制御システム１０によって正確に測定されたものを表示する。光キャビティ２０が短いほど、測定の安定性および精度はより良好となる。このキャビティ２０を通過する空気の温度勾配のため、精度が落ちることがあることに留意されたい。
【００２１】
制御システム１０は、干渉装置２２、入射光ビームの位相を変更するユニット２４、光学投影系２６、ならびにレーザビームの発生、および干渉縞の測定のどちらにも使用されるユニット２７を備える。ユニット２７は、場合に応じて、レーザビーム発生ユニット、または干渉縞測定ユニットと呼ばれる。
【００２２】
干渉装置２２は、参照光学面１４と理想平坦面との間のずれに比例した位相を有する第１の光ビームと、第２の光ビームとの間で干渉を生じることが可能である。
【００２３】
干渉装置２２は、マッハ−ツェンダ型のレイアウトにある。このことは、干渉装置２２が、長方形を成すように配置された２つのビームスプリッタ２８、３０、および２つのミラー３２、３４を備え、この長方形の対角が、２つのビームスプリッタ２８、３０、および２つのミラー３２、３４によってそれぞれ形成されていることを意味する。
【００２４】
しかし、マッハ−ツェンダ干渉計とは異なり、干渉縞は、ビームが干渉装置２２全体を通過して反射し、レーザビーム発生ユニット２７に戻ってから分析されることに留意されたい。
【００２５】
２つのビームスプリッタ２８および３０はそれぞれ、両面が平坦かつ平行なプレートである。しかし、多重干渉を回避するために、これらの平坦面は互いにゼロ度以外の角度を有することも可能である。
【００２６】
さらに、２つのビームスプリッタ２８および３０はそれぞれ、ビーム分離器、およびビーム再結合手段の役割を果たすことが可能である。ビーム分離器は、しばしば「ビームスプリッタ」と呼ばれる。ビームスプリッタは、ビームを物理的に分割することが可能であり、すなわち１つのビームを２つのビームに分離することが可能である。再結合素子は、２つのビームを再結合することが可能であり、したがって２つのビームから単一のビームを形成する。
【００２７】
さらに、ビームスプリッタ２８および３０によって、分割された２つのビーム間の光強度を等しくし、その後再結合させる機能が確保されると有利である。この目的で、ビームスプリッタ２８および３０は、Ｓ偏光またはＰ偏光によって偏光された波について動作することが可能である。かかる偏光を生じさせるために、任意選択で、干渉装置２２は、関連するビームスプリッタ２８の上流に配置された偏光子を備える。
【００２８】
図１のケースでは、ミラー３２および３４はどちらも、２つの平面鏡である。
【００２９】
図２から分かるように、位相変更ユニット２４は、第１の光学素子３６、第２の光学素子３８、および２つの光学素子３６と３８との間の角度を変更する手段４０を備えるバレル３５として示されている。
【００３０】
第１の光学素子３６は、第１の光軸Ｏ１を備える。
【００３１】
この光軸は、いかなる光学素子にとっても、光学素子の外形の中心軸として規定される。
【００３２】
第１の光学素子３６は、透過によって入射ビームの位相に第１の位相関数を導入することが可能である。
【００３３】
図１の例によれば、第１の位相関数は、いかなる回転対称性もない光学収差に対応する。
【００３４】
光学収差とは、完全な光学系を介した実際の画像と理想画像との間のずれである。より具体的には、本発明では、光学収差とは、理想波面と、収差を示す波面との間のずれによって特徴づけられる。第１の位相関数は、このずれに等しい。
【００３５】
実際の画像がいかなる回転対称性も有しない場合、関連する光学収差にも、いかなる回転対称性もない。このことは、非点収差、およびコマ収差の場合特にそうである。
【００３６】
好ましくは、光学収差はゼルニケフローである。「ゼルニケフロー」との表現は、ゼルニケ多項式に基づいた単一の単項式による分解を有するフローを意味する。一例として、関連するゼルニケフローは、非点収差、コマ収差、トレフォイル（ｔｒｅｆｏｉｌ）収差、またはクアドラフォイル（ｑｕａｄｒｉｆｏｉｌ）収差である。一例として、第１の位相関数は、非点収差に対応する。
【００３７】
図１の例では、第１の光学素子３６は両面が平行なプレートであり、その片面に非点収差フローが含まれる。この非点収差フローは、従来の研磨または数値制御研磨によって生じることがある。こうした非点収差フローはまた、ＣＧＨ（コンピュータ生成ホログラム）の範囲内でマイクロリソグラフィによって生じることもある。図２では、フローが４つの領域を区切る十字によって示され、２つの領域には凸部を示すように「＋」の印が付され、他の２つの領域には凹部を示すように「−」の印が付されている。「＋」の印が付された領域は、互いに対角に面している。
【００３８】
あるいは、両面ともにゼルニケフローが含まれる。
【００３９】
第１の光学素子３６は、シリカまたはＢＫ７などの研磨分野で使用される材料で作成されている。あるいは、第１の光学素子３６は、より大きい振幅の収差が生じるように硫化亜鉛で作成されている。
【００４０】
あるいは、第１の光学素子３６は、平凹レンズまたは平凸レンズである。非平坦面は通常、ゼルニケフローを生じる面である。さらに、位相変更ユニット２４内にレンズが存在することは、光学投影系２６の光学設計においてレンズの収束または発散を考慮に入れなければならないことを意味する。
【００４１】
一実施形態によれば、平凹レンズまたは平凸レンズではなく、円柱レンズが検討されている。
【００４２】
さらに別の代替形態によれば、第１の光学素子３６は、ホログラムである。好ましくは、ホログラムはコンピュータによって生成される。
【００４３】
第２の光学素子３８は、第２の光軸Ｏ２を備える。図２のケースのように、第１の光軸Ｏ１と第２の光軸Ｏ２とが一致するとやはり有利である。
【００４４】
第２の光学素子３８は、透過によって入射ビームの位相に第２の位相関数を導入することが可能である。図２の例によれば、第２の位相関数は、第１の光学素子３６によって導入された、いかなる回転対称性もない同じ光学収差、すなわち非点収差フローに対応する。
【００４５】
図２の例では、第２の光学素子３８もやはり、両面が平行なプレートであり、その片面に非点収差フローが含まれる。
【００４６】
第１の光学素子３６について提示した他の代替形態もやはり、第２の光学素子３８にもあてはまる。好ましくは、第１の光学素子３６と、第２の光学素子３８とは、同一である。
【００４７】
第１の光学素子３６および第２の光学素子３８のうちの少なくとも一方は、その関連する光学素子３６、３８に特有の光軸Ｏ１、Ｏ２周りで回転する。図２の例によれば、第１の光学素子３６および第２の光学素子３８はどちらも回転する。
【００４８】
図２の場合では、２つの光学素子３６と３８との間の角度を変更する手段４０は、２つの角度エンコーダ４２を備える。各角度エンコーダ４２は、好ましくは中空軸を有する。あるいは、角度エンコーダは、光学素子の縁部と接触することによって光学素子を動かすホイールである。
【００４９】
好ましくは、光学素子間の角度シフトの精密な制御が得られるように、両光学素子３６、３８間の角度を変更する手段４０は、光学エンコーダである。
【００５０】
光学投影系２６は、バレル内にいくつかのレンズを備え、レンズ間に調節可能なスペーサを有する光学系である。これらのレンズは、光学面が球形または非球形の対称形である。一例として、レンズは、シリカまたはＢＫ７などの研磨分野で使用される材料で作成されている。
【００５１】
あるいは、光学投影系２６は、１組のミラー、または１組のレンズおよびミラーを含む。
【００５２】
光学投影系２６は、変更ユニット２４によって導入された光学収差を含む波に伴う波面を、測定すべき光学系１６の測定すべき光学面１２に適合させることが可能である。
【００５３】
光学投影系２６は、発生ユニット２７によって発生されたビームに伴う波面を、参照光学面１４に適合させることが可能である。
【００５４】
したがって、光学投影系２６によって、上流で生じた光学収差を、測定すべき光学系１６に確実に投影することが可能となり、したがって測定すべき光学系１６の面の歪みが最小限に抑えられることになる。さらに、光学投影系２６によって、干渉測定のニーズに対応するように、ビームの収束または発散を適合させることが可能となる。これによって、光学投影系２６より上流にある開口が、測定すべき光学系１６の開口数に適合することになる。
【００５５】
この結果、光学投影系２６の光学設計、すなわち光学系の選択、および光学系の位置決めの選択はいっそう複雑になり、その理由は、変更ユニット２４によって導入される光学収差の振幅が強いためであり、これは測定すべき光学系１６の開口数が強く、また測定すべき光学系１６の寸法と、２つの光学素子３６、３８の寸法との間の比率が高いからである。
【００５６】
発生ユニット２７は、好ましくは１０ミリラジアン（ｍｒａｄ）未満の発散を有するレーザビームを発生させることが可能である。
【００５７】
レーザビームを発生させるユニット２７は、多くの場合６３２．８ｎｍで発するヘリウム−ネオン型ガスレーザである。このユニット２７はまた、レーザダイオードでもよい。
【００５８】
次に、図１の制御システム１０の操作について、２つの別個の行為、すなわち両光学素子３６、３８の較正、および制御システム１０を用いた干渉型測定の実施を参照しながら説明する。
【００５９】
光学素子３６、３８は、両光学素子３６、３８を較正するように、導入される収差振幅をゼロにすることによって較正される。
【００６０】
この目的で、光学素子３６と３８とは位相が逆に設定されており、したがってこれらの光学素子３６および３８の両出力で位相が変更されることはない。その後、例えば位相変更ユニット２４と光学投影系２６との間に配置された伸縮可能な平面鏡を用いて較正を実施することが可能である。次いで、この較正は、理想波と比較したときに、導入された収差が測定可能なまま残るように、小角度の位置偏位を実施することによって、導入された収差を測定することによって完了する。
【００６１】
次に、制御システム１０を用いた干渉型測定の実施について説明する。
【００６２】
レーザビームを発生させるユニット２７は、第１の光ビームＦ１を発する。この第１の光ビームＦ１は、コリメートされたレーザビームである。
【００６３】
第１のビームＦ１は、第１のビームスプリッタ２８まで伝播する。この第１のビームスプリッタ２８のところで、第１のビームＦ１は、２つのビーム、すなわち第２のビームＦ２と第３のビームＦ３とに分かれる。
【００６４】
第２のビームＦ２は、第１のミラー３２および第２のビームスプリッタ３０を介して光学投影系２６まで進む。
【００６５】
第３のビームＦ３は、第２のミラー３４によって反射することによって位相変更ユニット２４まで伝播する。位相変更ユニット２４では、第３のビームＦ３は、以下の面、すなわち第１の光学素子３６の平坦面、第１の光学素子３６の非点収差を備える歪曲面、第２の光学素子３８の非点収差を備える歪曲面、および第２の光学素子３８の平坦面を順次通過する。このように順次通過することによって、第３のビームＦ３の位相に、いかなる回転対称性もない光学収差、ここでは非点収差に対応する位相関数が導入される。導入されたこの光学収差は、測定すべき光学系１６の理論上の主な収差となる。この軸外ミラーの場合、主な収差は、非点収差であることが多い。
【００６６】
したがって、第４のビームＦ４が、位相変更ユニット２４の出力で得られる。第４のビームＦ４は、第２のビームスプリッタ３０によって反射し、光学投影系２６まで伝播する。
【００６７】
第２のビームＦ２と、第４のビームＦ４とは、参照面１４と、測定すべき光学系１６の測定すべき表面１２とにそれぞれ投影される。
【００６８】
参照面１４によって反射したビームは、参照光学面と、理想平坦面との間のずれに比例した位相を含む。したがって、この反射ビームは参照ビームであり、ＦＲＥＦとして示す。
【００６９】
測定すべき表面１２によって反射したビームは、測定すべき光学面と、理想平坦面との間のずれに比例した位相を含み、この位相に、位相変更ユニット２４によって導入された、いかなる回転対称性もない光学収差が加えられている。したがって、この反射ビームは測定ビームであり、ＦＭＥＳとして示す。
【００７０】
次いで、参照ビームＦＲＥＦは、第２のビームスプリッタ３０を透過し、第１のミラー３２によって反射し、第１のビームスプリッタ２８を透過するという経路を辿る。次いで、測定ビームＦＭＥＳは、第２のビームスプリッタ３０によって反射し、第２のミラー３４によって反射し、第１のビームスプリッタ２８によって反射するという経路を辿る。さらに、この軌跡は、第２のビームスプリッタ３０が、第１のビームスプリッタ２８と同様に、ある偏光（Ｓ偏光）を反射し、他方（Ｐ偏光）は透過するように処置されている場合、より効率的になることに留意されたい。
【００７１】
第１のビームスプリッタ２８の通過後、参照ＦＲＥＦビームと測定ＦＭＥＳビームとの間の干渉が観測可能となり、したがって入射ビームの波長を変えることによって、または測定すべき光学系１６などの光学素子の機械的な位置を変えることによって両ビーム間の波面のずれを追跡することが可能となる。
【００７２】
有すると思われる、いかなる回転対称性もない光学収差と、測定すべき表面１２が実際に示す光学収差との間にずれがある場合、測定すべき表面１２が示すいかなる回転対称性もない光学収差をより良好に補償するように、両光学素子３６、３８間の角度のずれを改変する。
【００７３】
したがって、本明細書で提案する方法は、軸外ミラーセグメントに適用すると、このミラーセグメントの非点収差の補償を実現する。かかるミラーの非点収差は、２００ミクロン程度のものである場合があり、こうした非点収差によって、ミラーなどの表面の品質に対する干渉制御の実施が阻止される。非点収差を補償することによって、コマ収差など、干渉制御が可能な、振幅がより低減した他の収差へのアクセスが可能となる。したがって、本明細書で提案するシステムによって、測定すべき光学系１６の測定すべき表面１２の制御を実現することが可能となる。しかし、このケースでは、振幅がより低減した他の収差が大幅に残ったままである場合には、追加の変更ユニット２４を加えることも可能であり、その目的は、この他の収差、例えばコマ収差を補償することである。
【００７４】
さらに、こうすることによって、ホログラムなどの１組のテスト光学系を、単一の光学系組合せと置き換えることが可能となる。より具体的には、セグメント型につき１つのホログラムを有するのではなく、制御システム１０によって、２つの光学素子３６、３８の位置を各セグメント型に関連付けることが可能となる。言い換えれば、光学素子３６、３８の同じ対によって、主な幾何収差の様々な値の範囲にわたって、測定すべき光学系１６の主な幾何収差が補償され、したがってこの制御システムを幾何収差の様々な値に適合させる問題が解決される。
【００７５】
これによって、制御システム１０は、両光学素子３６、３８のそれぞれの角度位置に依存して、測定すべき光学面１２に適合可能となる。現況技術のように数十個のホログラムを作成し、それらのホログラムを制御してセグメントを制御するのではなく、制御システム１０の数個の光学系で、同じ機能を確保するのに十分となる。したがって１組の測定すべき光学面１２の制御の実施に伴う費用が削減される。
【００７６】
制御システム１０によってまた、測定値の精度および信頼性を高めることが可能となる。実際に、制御システム１０は、振動の影響をそれほど受けない。さらに、使用する素子を一旦配置した後にも、例えば投影系の上流にある平面鏡によって較正することが可能となる。位相変更ユニット２４を約ゼロ値に較正することによって、両光学素子３６、３８間の角度に依存して、導入される収差の良質な較正が可能となる。
【００７７】
質の改善はまた、測定時の外部パラメータに対する依存をできる限り小さくすることによっても得られる。一例として、温度の影響を低減させるように、関連したキャビティ２０を短くし（参照面と測定すべき面とを近付ける）、光キャビティ２０が機械的にずれないようにする。実際に、現況技術とは異なり、本明細書で期待される制御構成には、回折素子を使用しないですむ。光学的な変位で十分となる。
【００７８】
さらに、本出願人が実施したシミュレーションによれば、制御システム１０は、光学素子３６、３８の位置ずれ、または考えられ得る中心ずれの影響をそれほど受けない。
【００７９】
本明細書で提案する制御システム１０ではさらに、歪みを極めて低くすることが可能となり、参照ＦＲＥＦビームおよび測定ＦＭＥＳビームが塞がれることはない。
【００８０】
本明細書で提案する制御システム１０は特に、軸外面、したがって非点収差およびコマ収差などの用語によって説明される理論面を有する表面に適している。しかし、制御システム１０は他のいかなる理論面にも適合し、特に天文分野、および宇宙科学の分野でしばしば遭遇する理論面に適合する。
【００８１】
あるいは、両光学素子は、図１のケースのように透過するのではなく、反射するように動作する。一例として、両光学素子３６、３８は、軸外ミラーである。
【００８２】
制御システム１０の様々な実施形態は、特に天文分野において使用することができる。この制御システム１０は、例えば、軸外に配置された放物面状ミラーなど、変動し得る光学収差を有する光学素子の範囲を特に対象としていることに留意されたい。この制御システム１０は、ひいては宇宙科学（特に地球および天体の観測）、防衛、または環境など、精密に研磨された光学系が使用されるいかなる分野にも適合する。
【００８３】
さらに、全てのケースにおいて、測定すべき光学面１２を参照光学面１４と比較して制御する制御システム１０によって、使用時のある便宜を保持しながらも、様々な型のいくつかの光学系の精密な制御が可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
１０  制御システム
１２  測定すべき光学面
１４  参照光学面
１５  光学テーブル
１６  測定すべき光学系
１８  参照光学系
２０  光キャビティ
２２  干渉装置
２４  位相変更ユニット
２６  光学投影系
２７  レーザビーム発生ユニット
２８  第１のビームスプリッタ
３０  第２のビームスプリッタ
３２  第１のミラー
３４  第２のミラー
３５  バレル
３６  第１の光学素子
３８  第２の光学素子
４０  角度変更手段
４２  角度エンコーダ
【図１】
2015031695.tif 000003
【図２】
2015031695.tif 000004
【外国語明細書】
2015031695000001.pdf