(57)【要約】【課題】結像光学系の収差に応じて支持点の幾何学的な配置を調整して、補正対象の歪み成分を変えることができるようにする。【解決手段】結像光学系１と焦点面検出器２からなる光学系の瞳面と共役な位置に配置されており、結像光学系１から出射された光を反射する板状の鏡１１と、鏡１１の背面１１ｂを支持する支持点１４ａ，１４ｂを保持している固定の筐体１２と、鏡１１の背面１１ｂを支持する支持点１７ａ，１７ｂを保持している鏡支持基板１５と、鏡支持基板１５に変位を与える可動部１８とを備え、制御装置５が、可動部１８による鏡支持基板１５の変位量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光を焦点面に結像する結像光学系と、前記焦点面に結像されている光の像を検出する焦点面検出器とからなる光学系の瞳面と共役な位置に配置されており、前記結像光学系から出射された光を反射する板状の鏡と、
前記鏡における光の反射面と反対の面側に配置されており、前記鏡を支持する１つ以上の支持点を保持している第１の鏡支持部材と、
前記鏡における光の反射面と反対の面側に配置されており、前記鏡を支持する１つ以上の支持点を保持している第２の鏡支持部材と、
前記第２の鏡支持部材に変位を与える可動部と、
前記可動部による前記第２の鏡支持部材の変位量を制御する制御部と
を備えた収差補正装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の鏡支持部材により保持されている支持点は、前記鏡における光の反射面と反対の面を支持していることを特徴とする請求項１記載の収差補正装置。
【請求項３】
前記第１の鏡支持部材は、前記鏡における光の反射面と反対の面を支持する支持点の他に、前記鏡の側面を支持する支持点を保持していることを特徴とする請求項２記載の収差補正装置。
【請求項４】
前記鏡の中央を通る前記鏡の法線を回転軸として、前記鏡を回転させる回転機構を備え、
前記制御部は、前記回転機構による前記鏡の回転量を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の収差補正装置。
【請求項５】
前記鏡の中央を通る前記鏡の法線が平行に移動するように、前記鏡と前記第１及び第２の鏡支持部材と前記可動部とを並進させる並進機構を備え、
前記制御部は、前記並進機構による並進量を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の収差補正装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の鏡支持部材は、前記鏡における光の反射面と反対の面を支持している前記支持点を保持する支持棒と、前記支持棒と着脱自在に嵌合する支持棒接続部とを有していることを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項記載の収差補正装置。
【請求項７】
入射された光を焦点面に結像する結像光学系と、
前記結像光学系によって前記焦点面に結像されている光の像を検出する焦点面検出器と、
前記結像光学系と前記焦点面検出器からなる光学系の瞳面と共役な位置に配置されており、前記結像光学系から出射された光を反射する板状の鏡と、
前記鏡における光の反射面と反対の面側に配置されており、前記鏡を支持する１つ以上の支持点を保持している第１の鏡支持部材と、
前記鏡における光の反射面と反対の面側に配置されており、前記鏡を支持する１つ以上の支持点を保持している第２の鏡支持部材と、
前記第２の鏡支持部材に変位を与える可動部と、
前記可動部による前記第２の鏡支持部材の変位量を制御する制御部と
を備えた結像光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、結像光学系による光波面の収差を補正する収差補正装置と、その収差補正装置を実装している結像光学装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、望遠鏡のような結像光学系では、望遠鏡に入射された光を焦点面に結像する。
焦点面には焦点面検出器が配置されており、焦点面検出器が焦点面に結像されている光の像を検出する。
このとき、結像光学系によって焦点面に結像されている光の像は、結像光学系を構成するレンズやミラーなどの光学要素の形状だけでなく、光学要素を保持することで発生する応力による変形や、重力下での自重による変形によって、歪みを生じる。
【０００３】
このように、光の像に歪みが生じる課題を解決するために、光路の途中に表面形状が変えられる鏡を配置することで、光の像の歪みの中で、ある特徴的な歪み成分を補正する収差補正装置が以下の特許文献１及び非特許文献１に開示されている。
この収差補正装置は、板状の鏡の表面を支持する支持点と、その鏡の裏面を支持する支持点とを備え、各支持点に対する圧力を制御して、各支持点の幾何学で定まる特定の歪みを鏡に与えることで、この特定の歪み成分に由来する像の歪みを補正するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＰＴ１０３６８２Ａ
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Goncalo Figueira，Joao Wemans，Hugo Pires，Nelson Lopes，and Luis Cardoso.“Single adjuster deformable mirror with four contact points for simultaneous correction of astigmatism and defocus”Optics Express，Vol. 15，Issue 9，pp. 5664-5673 (2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の収差補正装置は以上のように構成されているので、鏡の表面と裏面の双方に支持点が配置されている。そのため、鏡面の一部が支持点で覆われてしまって、鏡面として使えなくなることや、支持点で覆われている部分が光路と干渉して配置上の制約になることがある課題があった。
また、支持点の幾何学的な配置が固定であるため、支持点の幾何学で定まる特定の歪みについては補正することができるが、例えば、同じ特徴の歪みでも位相（例えば、４５度回転等）が異なる場合には補正することができない課題があった。
さらに、重力下においては、鏡の自重が表面と裏面に配置されている支持点のみによって支持されているため、鏡の大きさや重さに制約が生じてしまう課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、結像光学系の収差に応じて支持点の幾何学的な配置を調整して、補正対象の歪み成分を変えることができる収差補正装置及び結像光学装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る収差補正装置は、結像光学系と焦点面検出器からなる光学系の瞳面と共役な位置に配置されており、結像光学系から出射された光を反射する板状の鏡と、その鏡における光の反射面と反対の面側に配置されており、その鏡を支持する１つ以上の支持点を保持している第１の鏡支持部材と、その鏡における光の反射面と反対の面側に配置されており、その鏡を支持する１つ以上の支持点を保持している第２の鏡支持部材と、第２の鏡支持部材に変位を与える可動部とを備え、制御部が、可動部による第２の鏡支持部材の変位量を制御するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、結像光学系と焦点面検出器からなる光学系の瞳面と共役な位置に配置されており、結像光学系から出射された光を反射する板状の鏡と、その鏡における光の反射面と反対の面側に配置されており、その鏡を支持する１つ以上の支持点を保持している第１の鏡支持部材と、その鏡における光の反射面と反対の面側に配置されており、その鏡を支持する１つ以上の支持点を保持している第２の鏡支持部材と、第２の鏡支持部材に変位を与える可動部とを備え、制御部が、可動部による第２の鏡支持部材の変位量を制御するように構成したので、結像光学系の収差に応じて支持点の幾何学的な配置を調整して、補正対象の歪み成分を変えることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による結像光学装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による収差補正装置の変形鏡装置を示す構成図である。
【図３】変形鏡装置４における鏡支持基板１５を水平方向（図中、右方向）に変位させている状態を示す説明図である。
【図４】変形鏡装置４における鏡支持基板１５を水平方向（図中、左方向）に変位させている状態を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２による収差補正装置３の変形鏡装置４を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３による結像光学装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３による収差補正装置３の変形鏡装置４を示す構成図である。
【図８】波面センサを実装している結像光学装置を示す構成図である。
【図９】波面センサを実装している結像光学装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による結像光学装置を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による収差補正装置の変形鏡装置を示す構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態５による収差補正装置の変形鏡装置を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態６による収差補正装置の変形鏡装置を示す構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態７による収差補正装置の変形鏡装置を示す構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態８による収差補正装置の変形鏡装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による結像光学装置を示す構成図である。
図１において、結像光学系１は例えばレンズやミラーなどの光学要素からなる望遠鏡が該当し、入射された光を焦点面に結像する光学系である。
焦点面検出器２は例えば光検出器などから構成されており、結像光学系１によって焦点面に結像されている光の像を検出する検出器である。
収差補正装置３は結像光学系１と焦点面検出器２の間の光路に配置されており、光波面の収差を補正する装置である。
なお、収差補正装置３は変形鏡装置４と制御装置５から構成されている。
【００１２】
図２はこの発明の実施の形態１による収差補正装置３の変形鏡装置４を示す構成図である。
特に、図２（ａ）は正面から変形鏡装置４を見た図であり、（ｂ）は側面（水平方向）から変形鏡装置４を見た図である。
図２において、鏡１１は有限の厚みを有する板状の鏡であり、結像光学系１と焦点面検出器２からなる光学系の瞳面と共役な位置に配置されている。鏡１１は結像光学系１から出射された光を反射し、その反射光は例えば図示せぬ光学素子などによって屈折等され、その後、焦点面に結像される。結像光学系１と焦点面検出器２からなる光学系の瞳面の位置は、光学系によって異なるが、結像光学系１の中に存在していることが多い。
なお、１１ａは鏡１１における光の反射面であり、１１ｂは鏡１１の背面（反射面１１ａと反対の面）である。
【００１３】
筐体１２は鏡１１の背面１１ｂの側に配置されており、鏡１１の背面１１ｂを支持する支持棒１３ａ，１３ｂを有する第１の鏡支持部材である。
なお、１４ａは鏡１１の背面１１ｂに対する支持棒１３ａの支持点であり、１４ｂは鏡１１の背面１１ｂに対する支持棒１３ｂの支持点である。
鏡支持基板１５は鏡１１の背面１１ｂの側に配置されており、鏡１１の背面１１ｂを支持する支持棒１６ａ，１６ｂ（図２（ｂ）では、支持棒１６ｂは支持棒１６ａの図面奥側に位置しているため、支持棒１６ａに隠れている）を有する第２の鏡支持部材である。
なお、１７ａは鏡１１の背面１１ｂに対する支持棒１６ａの支持点であり、１７ｂは鏡１１の背面１１ｂに対する支持棒１６ｂの支持点である。
【００１４】
可動部１８は制御装置５の制御の下で、鏡支持基板１５に変位（図中、矢印が示す水平方向に変位）を与える移動機構である。
この実施の形態１では、鏡支持基板１５と可動部１８が別体である例を示しているが、鏡支持基板１５と可動部１８が一体的に構成されていてもよい。
制御装置５は可動部１８による鏡支持基板１５の変位量を制御する制御部である。
【００１５】
この実施の形態１では、鏡１１の背面１１ｂに対する４つの支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂが十字状に配置されている例を示しているが、これは一例に過ぎず、支持点の数や位置は特に限定するものではない。したがって、図２のように、支持点１４ａ，１４ｂが、支持点１７ａ，１７ｂより外周側に配置されているものに限るものではなく、支持点１４ａ，１４ｂが、支持点１７ａ，１７ｂより内周側に配置されていてもよいし、同じ周上に配置されていてもよい。
ただし、鏡１１の背面１１ｂに対する支持点の数が多くなるほど、鏡１１の変形形状が高次（高周波）の変形形状になる。
【００１６】
次に動作について説明する。
鏡１１は有限の厚みを有する平面鏡であり、背面１１ｂが支持棒１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂによって支持されている。
支持棒１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂによる鏡１１の支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂは、十字状に配置されているが、上述したように、支持点の数や配置は特に限定するものではない。
【００１７】
支持棒１３ａ，１３ｂは固定の筐体１２により保持されているが、支持棒１６ａ，１６ｂは可動部１８によって変位される鏡支持基板１５により保持されている。
このため、可動部１８が鏡支持基板１５に変位を与えると、支持棒１６ａ，１６ｂによる鏡１１の支持点１７ａ，１７ｂが変位し、鏡１１の表面形状が変形する。
仮に、結像光学系１が所定の収差を持っている場合、変形鏡装置４の鏡１１の形状を、その収差を打ち消す形状にすれば、光波面の収差を補正することができる。
【００１８】
ここで、図３は変形鏡装置４における鏡支持基板１５を水平方向（図３（ｂ）では、右方向）に変位させている状態を示す説明図である。
特に、図３（ａ）は正面から変形鏡装置４を見た図であり、（ｂ）は側面（水平方向）から変形鏡装置４を見た図であり、（ｃ）は側面（鉛直方向）から変形鏡装置４を見た図である。
図３に示すように、可動部１８が制御装置５の制御の下で、鏡支持基板１５が鏡１１の背面１１ｂから遠ざかる方向（図３（ｂ）では、右方向）に変位させると、鏡１１の支持点１４ａ，１４ｂの位置は不動であるため、鏡支持基板１５が有する支持棒１６ａ，１６ｂによって、鏡１１における支持点１７ａ，１７ｂの位置が、図３（ｂ）中、右方向に引っ張られる。
これにより、鏡１１の形状に変形が生じる。
鏡１１の背面１１ｂの形状は、図３（ｂ）に示すように、水平方向に凸面に変形し、図３（ｃ）に示すように、鉛直方向に凹面に変形する。
【００１９】
なお、鏡１１の形状変形は、可動部１８による鏡支持基板１５の変位によって鏡１１の支持点１７ａ，１７ｂの位置が動くことで生じるため、制御装置５が可動部１８の変位を制御することで、間接的に鏡１１の変形量を制御する。
最終的に制御したいものは鏡１１の変形量であり、これは力学の力の釣り合いの式で決まるため、支持点１７ａ，１７ｂの変位量ではなく、支持点１７ａ，１７ｂで生じる圧力を制御する方が好ましい。
【００２０】
また、図４は変形鏡装置４における鏡支持基板１５を水平方向（図４（ｂ）では、左方向）に変位させている状態を示す説明図である。
特に、図４（ａ）は正面から変形鏡装置４を見た図であり、（ｂ）は側面（水平方向）から変形鏡装置４を見た図であり、（ｃ）は側面（鉛直方向）から変形鏡装置４を見た図である。
図４に示すように、可動部１８が制御装置５の制御の下で、鏡支持基板１５が鏡１１の背面１１ｂに近づく方向（図４（ｂ）では、左方向）に変位させると、鏡１１の支持点１４ａ，１４ｂの位置は不動であるため、鏡支持基板１５が有する支持棒１６ａ，１６ｂによって、鏡１１における支持点１７ａ，１７ｂの位置が、図４（ｂ）中、左方向に押し込まれる。
これにより、鏡１１の形状に変形が生じる。
鏡１１の背面１１ｂの形状は、図４（ｂ）に示すように、水平方向に凹面に変形し、図４（ｃ）に示すように、鉛直方向に凸面に変形する。
【００２１】
ここで、変形鏡装置４の鏡１１は、結像光学系１と焦点面検出器２からなる光学系の瞳面と共役な位置に配置されており、その共役な瞳を通過する光波面が鏡１１により反射される。
鏡１１の形状は、鉛直・水平方向に、平面から僅かに凹凸に撓んでいるため、瞳を通過する光波面も、その影響を受けることになる。
このとき、焦点面検出器２がある像面と瞳面は、フーリエ変換（Ｆｏｕｒｉｅｒ変換）の関係にあり、瞳面で平坦な光波面であれば、像面では点像が得られることになる。
【００２２】
この実施の形態１の例では、鏡１１の形状が鉛直方向と水平方向で凹凸が逆方向に曲がるので、光波面では非点収差に対応する。
したがって、結像光学系１が収差に非点収差を持つような場合、瞳面と共役な位置に配置されている変形鏡装置４において、その光波面を打ち消すように鏡１１の形状を変形させると、光波面が平坦に近づき、焦点面検出器２上のぼやけている像が、より点像に近づくようになる。
なお、鏡１１は、一般には厚みが均一なものが多いが、鏡１１の変形を所望の形状に制御するために、例えば、背面１１ｂ側の中央部分が厚く、背面１１ｂの縁部分が薄いなど、均一でないものであってもよい。また、軽量化するために内部をくりぬいたものであってもよい。
【００２３】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、結像光学系１と焦点面検出器２からなる光学系の瞳面と共役な位置に配置されており、結像光学系１から出射された光を反射する板状の鏡１１と、鏡１１の背面１１ｂの側に配置されており、鏡１１を支持する支持点１４ａ，１４ｂを保持している固定の筐体１２と、鏡１１の背面１１ｂの側に配置されており、鏡１１を支持する支持点１７ａ，１７ｂを保持している鏡支持基板１５と、鏡支持基板１５に変位を与える可動部１８とを備え、制御装置５が、可動部１８による鏡支持基板１５の変位量を制御するように構成したので、結像光学系１の収差に応じて支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂの幾何学的な配置を調整して、補正対象の歪み成分を変えることができる効果を奏する。
【００２４】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による収差補正装置３の変形鏡装置４を示す構成図である。
特に、図５（ａ）は正面から変形鏡装置４を見た図であり、（ｂ）は側面（水平方向）から変形鏡装置４を見た図である。図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態１では、筐体１２が支持棒１３ａ，１３ｂによって鏡１１の背面１１ｂを支持（支持点１４ａ，１４ｂで支持）するものを示したが、この実施の形態２では、筐体１２が支持棒１３ａ，１３ｂによって鏡１１の背面１１ｂを支持（支持点１４ａ，１４ｂで支持）する他に、筐体１２が鏡１１の側面を覆う位置において、筐体１２が支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを備え、支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄによって鏡１１の側面を支持するようにしている。
なお、図５では、筐体１２が一つの部品からなるように図示しているが、複数の部品から構成されていてもよいことは言うまでもない。
【００２５】
次に動作について説明する。
ただし、収差補正装置３の基本的な動作は上記実施の形態１と同様であり、可動部１８の変位を制御することで、鏡１１の形状を変形させるものである。
上記実施の形態１との相違点は、筐体１２が支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを備えており、支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが鏡１１の側面を支持していることである。
【００２６】
例えば、地上では重力の影響があるため、鏡１１の重量を支える必要があるが、上記実施の形態１では、支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂだけで、鏡１１の背面１１ｂを支持する構造になっている。
例えば、鏡１１の内部をくりぬく等して軽量化すれば、支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂだけでも、鏡１１を支えることが可能であるが、鏡１１が大きくなると、鏡１１の表面積は長さの２乗に比例し、鏡１１の重さは長さの３乗に比例（鏡１１の重さは体積に比例）するため、重量の影響が無視できなくなり、支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂだけでは、鏡１１を支えることが困難になる場合も考えられる。
【００２７】
そこで、この実施の形態２では、背面の支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂだけで鏡１１を支えるのではなく、筐体１２が鏡１１の側面を覆う位置において、筐体１２が支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを備え、側面の支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄによっても鏡１１を支持するようにしている。
ただし、鏡１１の形状を制御するには、背面の支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂと、側面の支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄとの位置関係をうまく調整する必要がある。
【００２８】
図５の例では、鉛直・水平に配置されている背面の支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂに対し、４５度回転の位置の鏡１１の側面に４点の支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを配置している。
このように構成すると、例えば、鏡１１の背面１１ｂの形状が水平方向に凸面に変形し、鉛直方向に凹面に変形する場合、斜め４５度方向の側面の支持点付近は、鏡１１の変形量が小さくなることが容易に推定される。
【００２９】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、筐体１２が鏡１１の側面を覆う位置において、筐体１２が支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを備え、支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄによって鏡１１の側面を支持するように構成したので、鏡１１が大きくて重量が重くても、鏡１１を支えることができる効果を奏する。
【００３０】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による結像光学装置を示す構成図であり、図６において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
回転機構６は制御装置７の制御の下で、鏡１１の中央を通る鏡１１の法線を回転軸として、鏡１１を回転させる機構である。
制御装置７は図１の制御装置５と同様に、可動部１８による鏡支持基板１５の変位量を制御する他に、回転機構６による鏡１１の回転量を制御する制御部である。
【００３１】
図７はこの発明の実施の形態３による収差補正装置３の変形鏡装置４を示す構成図である。
特に、図７（ａ）は正面から変形鏡装置４を見た図であり、（ｂ）は側面（水平方向）から変形鏡装置４を見た図である。図において、図５と同一符号は同一または相当部分を示している。
【００３２】
次に動作について説明する。
ただし、収差補正装置３の基本的な動作は上記実施の形態１，２と同様であり、可動部１８の変位を制御することで、鏡１１の形状を変形させるものである。
上記実施の形態１，２との相違点は、鏡１１を回転させることが可能な回転機構６を備えていることである。
例えば、図７（ａ）のように鏡１１を回転させて配置するようにすると、結像光学系１が収差に非点収差を持つような場合、瞳面と共役な位置に配置されている変形鏡装置４において、その光波面を打ち消すように鏡１１を変形させることになるが、その際、結像光学系１の非点収差の回転方向の位相（凹凸の向き）を合わせることができるようになる。
【００３３】
上記実施の形態１では、結像光学系１の非点収差の回転方向が事前に分かっていて、その回転方向の位相（凹凸の向き）が合っている場合に限り、その収差を補正することができるが、この実施の形態３では、制御装置７の制御の下で、回転機構６が回転方向の位相を合わせることができる。
これにより、光波面が平坦に近づき、焦点面検出器２上のぼやけた像がより点像に近づくことになる。
【００３４】
なお、焦点面検出器２の像がより点像に近づくように鏡１１を変形させて光波面を補正するようにしてもよいが、図８又は図９に示すように、結像光学系１と焦点面検出器２の間に光分配装置８（例えば、ビームスプリッター）を配置して光路を分割し、波面センサ９（例えば、Shack-Hartmannセンサ、干渉計など）が光波面を測定して、その測定結果を制御装置７に出力するようにしてもよい。
例えば、波面センサ９を変形鏡装置４の後段に配置して（図８を参照）、変形鏡装置４の後側の瞳と共役な位置の光波面を測定すれば、鏡１１により補正された後の光波面を測定することができる。
また、波面センサ９を変形鏡装置４の前段に配置して（図９を参照）、変形鏡装置４の後側の瞳と共役な位置の光波面を測定すれば、鏡１１により補正される前の光波面を測定することができる。
【００３５】
なお、鏡１１の変形量は可動部１８の移動量に依存する。これは鏡１１の変形量と可動部１８の移動量の対応関係を事前に校正して、制御装置７の内部に応答関数として持っておくことで、可動部１８の移動量と鏡１１の変形量の対応関係が分かるようになる。つまり、結像光学系１の収差の大きさが分かっていれば、鏡１１の変形量から逆算することで、可動部１８の移動量が決まるので、波面センサ９で毎回瞳と共役な位置の光波面を測定しなくてもよいことになる。
【００３６】
実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４による結像光学装置を示す構成図であり、図１０において、図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
並進機構２１は制御装置２２の制御の下で、鏡１１の中央を通る鏡１１の法線が平行に移動するように、鏡１１、筐体１２、鏡支持基板１５及び可動部１８からなる変形鏡装置４の全体を並進させる機構である。
制御装置２２は図６の制御装置７と同様に、可動部１８による鏡支持基板１５の変位量及び回転機構６による鏡１１の回転量を制御し、また、並進機構２１による変形鏡装置４の並進量を制御する制御部である。
【００３７】
図１１はこの発明の実施の形態４による収差補正装置３の変形鏡装置４を示す構成図である。
特に、図１１（ａ）は正面から変形鏡装置４を見た図であり、（ｂ）は側面（水平方向）から変形鏡装置４を見た図である。
上記実施の形態１における図２では、筐体１２が鏡１１の側面を覆い隠しているが、この実施の形態４では、筐体１２が鏡１１の側面を覆い隠していない点で相違している。
図１１（ａ）では、並進機構２１が、鏡１１、筐体１２、鏡支持基板１５及び可動部１８からなる変形鏡装置４の全体を紙面の左から右方向に移動させている。
【００３８】
次に動作について説明する。
収差補正装置３の基本的な動作は上記実施の形態１〜３と同様であり、可動部１８の変位を制御することで、鏡１１の形状を変形させるものである。
上記実施の形態１〜３では、結像光学系１の収差の基準位置（一般的には結像光学系１の中心）と、鏡１１の中心とが合っている場合に限り、その収差を補正することができ、結像光学系１の収差の基準位置と、鏡１１の中心とが合っていない場合、その収差を補正することができない。
【００３９】
この実施の形態４では、結像光学系１の収差の基準位置と、鏡１１の中心とが合っていない場合でも、その収差を補正することができるようにするために、並進機構２１を備えている。
制御装置２２は、結像光学系１の収差の基準位置と、鏡１１の中心とが合っていない場合、その基準位置と中心のずれ量だけ並進させる指示を並進機構２１に出力する。
並進機構２１は、制御装置２２の制御の下で、鏡１１、筐体１２、鏡支持基板１５及び可動部１８からなる変形鏡装置４の全体を平行移動することで、結像光学系１の収差の基準位置と、鏡１１の中心とを合わせている。図１１（ａ）の例では、変形鏡装置４の全体を紙面の左から右方向に移動させている。
【００４０】
これにより、光波面が平坦に近づき、焦点面検出器２上のぼやけた像がより点像に近づくことになる。
なお、一般的には、変形鏡装置４を配置する部分は、光学設計上、空間的に狭く、配置スペースに余裕がないことが多いが、この実施の形態４では、筐体１２が鏡１１の側面を覆い隠していないため、鏡１１の側面に自由となる空間ができる。これにより、配置の自由度が向上している。
【００４１】
実施の形態５．
図１２はこの発明の実施の形態５による収差補正装置３の変形鏡装置４を示す構成図である。
特に、図１２（ａ）は正面から変形鏡装置４を見た図であり、（ｂ）は側面（水平方向）から変形鏡装置４を見た図であり、（ｃ）は側面（鉛直方向）から変形鏡装置４を見た図である。
上記実施の形態４では、筐体１２が鏡１１の側面を覆い隠していないものを示したが、この実施の形態５では、その筐体１２の外周に第２の筐体２３を配置するようにしている。
【００４２】
また、上記実施の形態２では、筐体１２が支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを備え、支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄによって鏡１１の側面を支持するようにしているが、この実施の形態５では、第２の筐体２３が支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを備え、支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄによって鏡１１の側面を支持するようにしている。
【００４３】
次に動作について説明する。
収差補正装置３の基本的な動作は上記実施の形態１〜４と同様であり、可動部１８の変位を制御することで、鏡１１の形状を変形させるものである。
上記実施の形態１〜４との相違点は、第２の筐体２３が支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを備えており、並進機構２１が、制御装置２２の制御の下で、筐体１２と第２の筐体２３の相対位置を変えていることである。
【００４４】
制御装置２２は、結像光学系１の収差の基準位置と、鏡１１の中心とが合っていない場合、上記実施の形態４と同様に、その基準位置と中心のずれ量だけ並進させる指示を並進機構２１に出力する。
並進機構２１は、制御装置２２の制御の下で、鏡１１、筐体１２、鏡支持基板１５及び可動部１８からなる部分を平行移動させて、第２の筐体２３との相対位置を変えことで、結像光学系１の収差の基準位置と、鏡１１の中心とを合わせている。図１２（ａ）（ｃ）の例では、鏡１１、筐体１２、鏡支持基板１５及び可動部１８からなる部分を紙面の左から右方向に移動させている。
【００４５】
これにより、光波面が平坦に近づき、焦点面検出器２上のぼやけた像がより点像に近づくことになる。
また、第２の筐体２３が支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを備え、支持点１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄによって鏡１１の側面を支持するように構成したので、鏡１１が大きくて重量が重くても、鏡１１を支えることができる効果を奏する。
【００４６】
実施の形態６．
図１３はこの発明の実施の形態６による収差補正装置３の変形鏡装置４を示す構成図である。
特に、図１３（ａ）は正面から変形鏡装置４を見た図であり、（ｂ）は側面（水平方向）から変形鏡装置４を見た図である。
鏡３０は、上記実施の形態１〜５における鏡１１と同様に、有限の厚みを有する板状の鏡であり、結像光学系１と焦点面検出器２からなる光学系の瞳面と共役な位置に配置されている。また、鏡３０は、鏡１１と同様に、結像光学系１から出射された光を反射し、その反射光は例えば図示せぬ光学素子などによって屈折等され、その後、焦点面に結像される。
鏡３０は、鏡１１と異なり、厚みが場所によって異なる構成となっている。図１３の例では、鏡３０は、背面の中央部が薄く、縁部が厚くなっている。
【００４７】
次に動作について説明する。
収差補正装置３の基本的な動作は上記実施の形態１〜５と同様であり、可動部１８の変位を制御することで、鏡３０の形状を変形させるものである。
上記実施の形態１〜５との相違点は、鏡１１とは異なり、鏡３０の厚みが場所によって異なる構成となっていることである。
【００４８】
一般的に、鏡は、厚みが小さいと変形が大きく、厚みが大きいと変形が小さくなる傾向にある。
そこで、この実施の形態６では、可動部１８の変位量が小さくても、中央部の変形を大きくできるようにするため、鏡１１の代わりに、中央部が薄くて、縁部が厚くなっている鏡３０を用いている。
これにより、可動部１８の可動幅を小さく抑えることができるので、配置の自由度が向上する。
【００４９】
実施の形態７．
図１４はこの発明の実施の形態７による収差補正装置３の変形鏡装置４を示す構成図である。
特に、図１４（ａ）は正面から変形鏡装置４を見た図であり、（ｂ）は側面（水平方向）から変形鏡装置４を見た図である。
【００５０】
この実施の形態７の変形鏡装置４の構成は、上記実施の形態５と同様である。
上記実施の形態５では、筐体１２の支持棒１３ａ，１３ｂが支持点１４ａ，１４ｂを保持することで、鏡１１の背面１１ｂを支持し、鏡支持基板１５の支持棒１６ａ，１６ｂが支持点１７ａ，１７ｂを保持することで、鏡１１の背面１１ｂを支持しているが、支持棒１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂと支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂを固定する際、鏡１１が変形していない状態で、支持棒１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂと支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂの間を固定している。
したがって、可動部１８を動かしていない状態では、鏡１１は変形しておらず、可動部１８を動かすと、鏡１１が変形する。
【００５１】
これに対して、この実施の形態７では、支持棒１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂと支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂを固定する際、鏡１１が変形している状態で、支持棒１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂと支持点１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂの間を固定している。
したがって、可動部１８を動かしていない状態でも、鏡１１が変形している。
【００５２】
この実施の形態７では、可動部１８を動かしていない位置でも、既に鏡１１が変形している状態であるので、光波面が平坦から大きくずれている場合、その光波面を打ち消すように鏡１１の形状を変形させる際の可動部１８の変位量を小さくすることが可能になる。
これにより、可動部１８の可動幅を小さく抑えることができるので、配置の自由度が向上する。
【００５３】
実施の形態８．
図１５はこの発明の実施の形態８による収差補正装置３の変形鏡装置４を示す構成図である。
特に、図１５（ａ）は正面から変形鏡装置４を見た図であり、（ｂ）は側面（水平方向）から変形鏡装置４を見た図である。
また、（ｃ）は変形鏡装置４に対して取付可能な鏡１１の一例を示している。
【００５４】
第１の鏡支持部材である筐体１２は、支持点１４ａ，１４ｂを保持する支持棒１３ａ，１３ｂと、その支持棒１３ａ，１３ｂと着脱自在に嵌合する支持棒接続部３１ａ，３１ｂとを有している。
また、第２の鏡支持部材である鏡支持基板１５は、支持点１７ａ，１７ｂを保持する支持棒１６ａ，１６ｂと、その支持棒１６ａ，１６ｂと着脱自在に嵌合する支持棒接続部３２ａ，３２ｂとを有している。図１５（ｂ）では、支持棒接続部３２ｂは支持棒接続部３２ａの図面奥側に位置しているため、支持棒接続部３２ａに隠れている。
【００５５】
次に動作について説明する。
収差補正装置３の基本的な動作は上記実施の形態１〜７と同様であり、可動部１８の変位を制御することで、鏡１１の形状を変形させるものである。
上記実施の形態１〜７との相違点は、鏡１１を交換することが可能な構造を備えていることである。
【００５６】
この実施の形態８では、筐体１２が、支持点１４ａ，１４ｂによって鏡１１を支持するとともに、鏡支持基板１５が、支持点１７ａ，１７ｂによって鏡１１を支持しているが、筐体１２に固定されている支持棒接続部３１ａ，３１ｂから、支持棒１３ａ，１３ｂを取り外すことができる。また、鏡支持基板１５に固定されている支持棒接続部３２ａ，３２ｂから、支持棒１６ａ，１６ｂを取り外すことができる。
このように、支持棒接続部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂから、支持棒１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂを取り外すことで、変形鏡装置４から鏡１１を取り外すことができるので、必要に応じて鏡１１を交換することができる。
【００５７】
鏡１１の変形量は、鏡１１の厚みに依存するため、例えば、図１５（ｃ）のように厚みが異なる複数の鏡１１を用意しておき、必要に応じて鏡１１を交換することで、可動部１８を大きく動かさなくても、光波面を打ち消すことが可能な鏡１１の変形形状を得ることができる。
これにより、可動部１８の可動幅を小さく抑えることができるので、配置の自由度が向上する。
また、鏡１１を交換することができるため、鏡１１の配置の自由度が向上する。
【００５８】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  結像光学系、２  焦点面検出器、３  収差補正装置、４  変形鏡装置、５  制御装置（制御部）、６  回転機構、７  制御装置（制御部）、８  光分配装置、９  波面センサ、１１  鏡、１１ａ  反射面、１１ｂ  背面（反射面と反対の面）、１２  筐体（第１の鏡支持部材）、１３ａ，１３ｂ  支持棒、１４ａ，１４ｂ  支持点、１５  鏡支持基板（第２の鏡支持部材）、１６ａ，１６ｂ  支持棒、１７ａ，１７ｂ  支持点、１８  可動部、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ  支持点、２１  並進機構、２２  制御装置、２３  第２の筐体、３０  鏡、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ  支持棒接続部。
【図１】
2015052780.tif 000003
【図２】
2015052780.tif 000004
【図３】
2015052780.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015052780.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015052780.tif 000009
【図８】
2015052780.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2015052780.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2015052780.tif 000016
【図１５】
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