(57)【要約】【課題】反射式望遠鏡に適用する、又は点光源放射の光を並行光に変換するための凹面鏡を、大口径かつ低廉価格で供給すること。【解決手段】  植物繊維をナノメートルのレベルまで微細に解繊したミクロフィブリル化セルロースに合成樹脂を含浸させた素材であるナノコンポジットをもって、円形を放射状に分割した扇形の凹面反射鏡を作り、それらを集合する方法により大口径凹面反射鏡を構成する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物繊維をナノメートルのレベルまで微細に解繊したミクロフィブリル化セルロースの集合に合成樹脂を含浸させて作るナノコンポジットを素材として、全円（又は全円環）を放射状に区分した扇形状の凹面反射鏡を作製し、それらを集合して固着し、原形の全円形状（又は全円環形状）の反射鏡を構成する構造であることを特徴とする、集合型凹面反射鏡。
【請求項２】
放射状に区分した扇形状の凹面反射鏡を集合して固着する構成方法に代えて、区分した扇形反射鏡の各々に、それを取り付ける位置及び傾きを微調節する機能構造を備えて集合し、反射鏡を構成する構造であることを特徴とする、請求項１記載の集合型凹面反射鏡
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【発明が属する技術分野】
【０００１】  焦点への集光機能による結像及び逆に焦点に置いた光源による平行光形成などを目的とする、大口径の反射鏡を実現する構造。
【背景技術】
【０００２】  集光機能の適用例のうち望遠鏡においては、一般に求められる主要な性能は倍率と明るさであるが、一定の受光条件、即ち一定の対物レンズ又は対物鏡の受光面積においては、倍率と明るさとが反比例関係にあって両立しないのであり、両者を共に向上させるには受光面積を大きくする、即ち対物レンズ又は対物鏡の口径を大きくすることが必要となる。【０００３】  またレンズ又は凹面鏡の焦点に光源を設置して、平行光線を形成する装置では、その口径の大きさが、送出される平行光線の断面積や変換効率を決めるので、この用途においても口径の大きなものが望まれる。【０００４】  ところでレンズにおいては口径を大きくするには、光学的理由から、同時に厚みも大きくすることが必要となり、口径の増加以上に重量が増し、遂には製作と取り扱いが不可能となる。よって大口径の装置にレンズが用いられることは殆どなく、専ら反射鏡式が採用されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  反射鏡には機能原理として厚みに対する光学的な要請がなく、薄く作ることが可能なので、大口径の装置が実現しているが、反射鏡にあってもその製作技術は口径の増大と共に急激に困難を増し、製作経費は高額に達する。
【０００６】  その結果望遠鏡の例では、先端的な学術用に巨大な装置が作られる以外は、購入運用する組織体の経済能力により、保有する装置の口径が決まる。
【０００７】  即ち公共施設に設置される天体望遠鏡は口径１ｍ程度のものが最近は多く、個人使用又は学校設備としては口径１０〜３０ｃｍ程度が一般的であり、規格化されて商品として流通しているのもほぼその程度であるが、本来それらの選択は、使用目的によるべきであり、大口径の反射鏡を低価格で供給する新技術がもたらされることが望ましい。
【０００８】  反射鏡の鏡面製作技術が口径の増大により急激に困難を増すのは、鏡面への研磨面積が口径の自乗に比例して増すことによるのであり、その事情は反射鏡の製作法として一枚の円板ガラスを研磨加工して作る原理である限り変わることはない。
【０００９】  前項の問題への対策として、目標とする大口径の円板又は円環板の形状を放射状に分割し、区分された扇形の各々を、大口径反射鏡における該当区分の凹面状態と同一に作り上げ、それらを集合構成することによって、原型の大口径反射鏡と同等機能を達成するような鏡体を作る方法が考えられる。円形及び円環形の反射鏡を６等分する場合の具体的な例を図５及び図６に示す。
【００１０】  しかしこの方法は、素材にガラスを用い、区分された扇形の各々を精密研磨加工によって、必要な凹面状態に仕上げる手段によるならば適切ではない。精密研磨加工は、回転図形である円形素材の加工に最も適しているのであって、扇形に区分した素材に適用するのは現実的ではないからである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  前記各項の問題の中で重要なことは、大口径の円形板を放射状に区分した形状の扇形の素材を、大口径反射鏡における該当区分の凹面と同一に作り上げることであり、その凹面加工のために回転研磨によって行う加工原理は適切でないということである。
【００１２】  円形板を放射状に等分した扇形は全て同一の形状であるから、同一仕様の扇形反射鏡を複製することができれば目的を達することになるが、そのためには型成形によって精密な凹面加工できることが必要となる。
【００１３】  本発明は上記要請に対して、植物繊維をナノメートルのレベルまで微細に解繊したミクロフィブリル化セルロースの集合に合成樹脂を含浸させて作るナノコンポジット（以下単にナノコンポジットという）を素材として成形し、それをメッキ処理して作る反射鏡に適用するものである。
【００１４】  従来から望遠鏡に用いる反射鏡は耐熱ガラスを素材とするのが通例であり、その理由は精密な平坦性が得られ、常温で塑性でなく、熱膨張率が１℃あたり３ｐｐｍ程度に小さくて、使用する温度範囲において望遠鏡機能の支障となる程の焦点の変化や歪みが生じないからであった。
【００１５】  精密な平坦性が得られ、常温で塑性でない素材として汎用プラスチックを含む合成樹脂があるが、熱膨張率が耐熱ガラスの数十倍から百倍に及ぶことが通例で、光学的に実用的でないために用いられない。
【００１６】  ここに前記ナノコンポジットは、太さが可視光波長の約１０００分の１、長さが約１００分の１程度のサイズが典型的である超微細繊維の集合にプラスチックを含浸させた素材であり、表面は精密平坦であり、常温では塑性でなく、熱膨張率が耐熱ガラスと同程度であり、また汎用プラスチック並の熱可塑性を兼備する素材である。
【００１７】  本発明はこのナノコンポジットの素材特性を活かすことを本旨とするものであり、成形型を用いて、精密かつ温度変化の小さい、同一仕様の反射鏡を何個でも作ることができる特徴を利用する。
【００１８】  即ち図５及び図６に示すように複数枚の扇形凹面鏡を集合して、治具などをもって精密な相互位置を定めた上で、相互に又は別の共通基盤に対して、接着又は機械的固定などの手段をもって一体化する方法で、大口径反射鏡に組立てるのであり、ナノコンポジット素材の特性を活かしている（共通基盤は図示しない）。
【００１９】  ただし上記の方法は大口径反射鏡の中では比較的小形の場合に有効なのであり、さらに大形化した状況では条件によっては完成後に撓みを生じて、結像状態が劣化する可能性があるため、そのような状態になるものでは、隣接する扇形鏡相互や共通基盤との間を固着するのでなく、区分反射鏡を個別に、位置と傾きを微調節して固定することが望ましい。
【００２０】  即ち区分された扇形反射鏡の各々に、位置及び反射角度を自在に調節することが可能な取付け機構を設け、各反射鏡が固定されるべき個所において、必要な位置と傾きを高精度に保持するのが合理的で有効である。その構造の原理的な例を図７に示す。
【００２１】  図７Ａは全円形状に組み上げた反射鏡の断面図、Ｂはその内の１枚の扇形鏡の断面図、Ｃは１枚の扇形鏡を凸面側から見た斜視図である。部分状態を示す▲１▼及び▲２▼はＢ及びＣにおいて共通で、同じ部分を示す。
【００２２】  ▲１▼は扇形鏡を微小範囲で回転的に可動とする回転中心部、▲２▼は▲１▼を軸として固定角度を調節する動作機能を示す（軸及び調節の部品は図示しない）。
【００２３】  図７Ｂ及びＣは▲１▼の部分では回転可動のみ、▲２▼の部分では直線的な移動のみの微調節機能を示しているが、状況によっては▲１▼の部分には、図示した回転可動のほか、それと直交する別成分の回転可動機能や、直線移動の調節機構などを付加することによって、さらに複雑な取付け調節を図ることもできる（図解は省略する）。
【００２４】  また反射鏡の素材がナノコンポジットである場合には、ガラスに比べて剛性が小さいために撓みやすい傾向があり、それを防ぐ目的で扇形反射鏡の各々にリブ構造を形成することが有効な場合がある。その一例を図８に示す。
【００２５】  扇形反射鏡を集合して円形に構成する場合には、相互に密接させることが基本的な発想であるが、相互の隣接縁部分に間隙があること、或いは隣接縁部分において反射機能を持たないことなどがあっても、光学的には、反射面積が減少することはあるが結像機能には格別の影響を及ぼさない。
【００２６】  むしろ、扇形反射鏡の隣接縁部分に間隙を伴って円形配置が構成される場合には、望遠鏡の主鏡の辺りが通気自在となって空気の停滞や局部対流が発生せず、それらによる観測像の歪みや揺らぎが発生しないことが利点となり得るので、その意味での間隙をあえて設けてもよい、その状況を図９に示す
【００２７】  また一般に平面的な部品の辺縁部は形状の乱れがあり得るから、扇形反射鏡の辺縁においても無反射処理（黒色塗装、微小凹凸形成など）を施すことによって、構成反射鏡の性能低下を回避できる場合もある（図示しない）。
【実施例】
【００２８】  ここに本発明は、目標とする大口径の円板又は円環板の形状を放射状に分割し、区分された扇形の各々を、大口径反射鏡における該当区分の凹面状態と同一に作り上げ、それらを集合し再構成することによって、原型と考える大口径反射鏡と同等機能を達成するような鏡体を作ることを要旨とするものであり、図５及び図６において、円形及び円環形の反射鏡を６等分して各々作製し、再構成する状況を示す。【００２９】  全円又は全円環を、放射状に等分して扇形を決める場合には、全て同一の形状となるから、同一仕様の扇形反射鏡を複製することができれば、大口径の反射鏡に組立てることができるのであり、その精密複製加工はナノコンポジットの優れた加熱加圧成型特性によって可能となる。【００３０】  上記説明は専ら本発明により実現する凹面鏡の、集光作用を利用する反射望遠鏡について記述したが、冒頭に述べている他の用途、平行光線を形成し、その平行光線を光通信や光学的な観察及び測定などに用いる凹面反射鏡についても技術的に同様の事柄が成立する。
【発明の効果】
【００３１】  以上述べたように、扇形反射鏡を集合構成して大口径の反射鏡に組立てる本発明は、同一仕様の扇形反射鏡を複数枚作ること、及び場合によっては各反射鏡に対して取付け状態を微調節する機構を構成することが特徴である。
【００３２】  単一の円形反射鏡を製作することに代えて、同一仕様の扇形反射鏡を複数枚作ることは、ガラス材を研削研磨する加工技術を用いては利点がないが、加熱加圧による型成形の加工が可能なナノコンポジットでは同一仕様の複数製作は容易であり、本発明によって大面積の反射鏡を容易に作る道を開く。
【００３３】  また扇形反射鏡の各々に取付け状態調節の機構を設ける場合には、反射鏡面積の大小に関わらず扇形反射鏡の個数と同一の組数を用いるのであるから、反射鏡が大面積で高額なものであるほど、経費の付加比率は小さくなるわけであり、本発明は大形反射鏡において有利な条件を提供する。
【００３４】  例えば望遠鏡の倍率は、単純には対物鏡（対物レンズ）と接眼レンズとの焦点距離との比であるが、実効倍率には入射光量による限界が伴い、ある倍率以上の実現には一定以上の口径が必要となる事実があるから、使用者の経済能力が使用装置の能力を決める場合があるが、凹面鏡を低廉に実現する本発明はその限界範囲を広げる。
【００３５】  山岳地に配設された送電線設備の保守作業のための状況観察など、遠隔個所の目視が必要な業務には明るく高倍率の望遠鏡が有効であるが、本発明による大口径望遠鏡の量産性向上が、その業務態勢を改善する。
【００３６】  凹面鏡のもう一つの機能である平行光形成機能は、光通信の信号光源に、また光源から受光設備への空間での光の減衰特性による、空間浮遊物の状況分析などに利用できるが、凹面鏡の大口径化はその平行光の断面積を大きくして測定精度を向上する唯一の手段であり、目的の機能を大きく改善する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
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【図４】は凹面鏡により点光源の光が平行光に変換される原理図である。
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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