(57)【要約】【課題】鏡面母材としての焼結体は、剛性・強度は高いが、表面の平滑度が低く、更に金属との密着強打が低い。一方、化学気相成長炭化珪素は表面の平滑度は高いが、大口径化には向かないという欠点がある。【解決手段】本発明は、炭化珪素を分散粒子とする粒子分散シリコン材料を鏡体母材とし、概鏡体母材を鏡面研磨した鏡体に反射膜を形成した鏡面を用いることで、大口径の光学系を形成するものである。【選択図】    図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素とシリコンとからなる粒子分散シリコン材料を母材とし、該母材の反射面となる面が鏡面に研磨されていることを特徴とする鏡面母材。
【請求項２】
ビッカース硬度が１５００Ｈｖ以上で、３点曲げ硬度が５００ＭＰａ以上で、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１に記載の鏡面母材。
【請求項３】
前記鏡面が凹状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鏡面母材。
【請求項４】
前記鏡面が凸状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鏡面母材。
【請求項５】
前記鏡面が平面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鏡面母材。
【請求項６】
前記鏡面の表面の、凹凸あるいは気孔の最大径が４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の鏡面母材。
【請求項７】
前記鏡面の表面の、凹凸あるいは気孔の最大径が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の鏡面母材。
【請求項８】
前記鏡面の表面の、凹凸あるいは気孔が、前記鏡面の面積の２０％以下であることを特徴とする請求項６又は７のいずれか１項に記載の鏡面母材。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の前記鏡面母材の前記鏡面に研磨された面に反射膜が設けられたことを特徴とする鏡体。
【請求項１０】
前記反射膜が金属からなることを特徴とする請求項９に記載の鏡体。
【請求項１１】
前記金属は金、アルミニウム、銀または、ロジウムであることを特徴とする請求項１０に記載の鏡体。
【請求項１２】
前記反射膜が誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項９に記載の鏡体。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれか１項に記載の鏡体を反射鏡とした光学装置。
【請求項１４】
前記光学装置が反射型の望遠鏡である請求項１３に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記光学装置が反射型の光通信用アンテナであることを特徴とする請求項１３に記載の光学装置。
【請求項１６】
入射光を反射し検出器に集光する鏡面を有することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の光学装置。
【請求項１７】
入射光を反射し第２の鏡面に集光する第１の鏡面と、前記集光された光を反射し検出器に集光する第２の鏡面とを有することを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１８】
前記光学装置が、前記炭化珪素とシリコンとからなる粒子分散シリコン材料のみで構成されていることを特徴とする請求項１３から１７のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項１９】
前記検出器がイメージセンサであることを特徴とする請求項１４に記載の光学装置。
【請求項２０】
前記検出器が受光素子であることを特徴とする請求項１５に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鏡体及び鏡体を用いた光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在光学系として用いられる波長は、電波・赤外線・可視光線・紫外線・Ｘ線がある。極超短波はその波長から、ｃｍ波、ｍｍ波、マイクロ波と呼ばれる。赤外線の波長は、１ｍｍ〜７６０ｎｍで、可視光の波長は、７６０〜３８０ｎｍである。紫外線、Ｘ線は明確な定義はないが、通常３８０〜１ｎｍの波長領域を紫外線、数１０ｎｍ〜０．００１ｎｍの波長がＸ線と呼ばれている。
【０００３】
資源探査・気象観測用途では、マイクロ波や、可視〜近赤外〜赤外線の波長領域が使用されている。又。衛星と地上との間の通信はトランスポンダで使用されるＧＨｚ帯の波長と、８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長の光通信が主流である。一方、近年、衛星間の通信には、空気によるロスがないために、従来よりも短波の４００ｎｍ前後の半導体レーザ装置を用いる研究も行われている。更に、科学情報を採取する目的で、紫外〜Ｘ線の領域での観測（例えば、Ｘ線天文学等）も活発となっている。これらの広範囲の波長を取り扱う光学系は高い鏡面の平滑度を要求される。表面の平滑度は、使用される波長の短波長側で律則される。
【０００４】
画像情報では、鏡面の平滑度は解像度に効いてくるが、通信で使用する場合は、平滑度が低いとロスとなってしまう。このために、画像情報に要求されるλ／１０よりも高いλ／２０〜λ／５０の平滑度が要求される。更に、Ｘ線領域の反射鏡は、半導体に微細化に伴い、Ｘ線フォトリソグラフィーにも使用され、１３ｎｍの波長のＸ線の場合でも０．８ｎｍ程度の平滑度が要求される。
【０００５】
特に、宇宙用の光学系は、使用場所が宇宙空間であり、軌道に投入する手段がロケット等宇宙機によらなければならず、高精度化だけでなく、軽量化が必要である。
【０００６】
低熱膨張ガラスは、線膨張率が非常に小さく、地上での大型光学系の鏡面母材に採用されている。この実績により、大型・高精度光学系の多くが鏡面母材として低熱膨張ガラスを採用している。
【０００７】
しかしながら、材料としての剛性および強度が低いため軽量化、更には、１ｎｍ級の平滑度を要求される用途には適さない。
【０００８】
ベリリウムは金属であり、材料の剛性・強度については軽量化に適している。一方、金属材料であり熱伝導率が大きいが線膨張係数も大きく宇宙用の高精度鏡面には適していない。さらに、ベリリウムは有害であるために、加工場所が限定され、更に、表面をニッケル等の別の金属でコーティングした後に加工しなければならないと言う問題もある。
【０００９】
焼結体は、軽量で且つ、材料の剛性・強度とも高く宇宙用の鏡面母材に適した性質を有する。例えば、特開平９−１７８９１９号公報には光学系の鏡面母材として窒化アルミニウム焼結体を用いた例が示されている。窒化アルミニウム焼結体は、軽量／剛性・強度という点では適しているが、熱伝導度が低く、更に、気孔が多く平滑面が要求される鏡面母材としては適していない。
【００１０】
更に、焼結体は反射面となるとなる金属との密着強度が弱い為に、特開平９−１７８９１９号公報においては、鏡面母材となるセラミック焼結体に、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３／ガラス層を介して反射膜となる金の薄膜を形成することが必要である。
【００１１】
炭化珪素は、材料の剛性・強度が高い高精度・軽量光学系材料として研究開発が進められてきている。
【００１２】
炭化珪素は、ベリリウムに比べて低線膨張率でありながら、高剛性、高強度であり、低熱膨張ガラスに比べ、線膨張率は大きいが、高熱伝導率のため、温度分布がつきにくく宇宙用の高精度光学系の鏡面母材に適している。
【００１３】
しかしながら、焼結炭化珪素、炭素繊維強化炭化珪素、化学気相成長炭化珪素は大型の光学系の鏡面母材には向かないという問題があった。
【００１４】
焼結炭化珪素は、純度の高い炭化珪素粉末を２０００℃以上の高温で焼結したセラミックである高純度焼結炭化珪素と特開平１−１８８４５４号公報に示されているような、炭化珪素粒子が異方性粒子多結晶（Ａｌ２Ｏ３）マトリックス内に分散しているような複合セラミック焼結体がある。
【００１５】
化学気相成長法による、炭化珪素の作成は、高温下での気相からの化学反応による結晶成長を使用するもので、ほぼ理想的な炭化珪素の特性を得ることができる。さらに、緻密な結晶が得られるため、高純度焼結炭化珪素、炭素繊維強化炭化珪素のような炭化珪素が化学気相成長法で堆積できる材料からなる構造体上に成長させることもできる。
【００１６】
化学気相成長で得られる炭化珪素は鏡面に研磨した場合、気孔は発生せず、凹凸が１ｎｍ以下の平滑な鏡面が得られ、現在得られる光学系の鏡面としては理想的なものである。しかしながら、化学気相成長を行う設備、並びに気相成長での炭化珪素成長の制御の点から大型になるほどその難度がまし、現在０．６ｍ口径より大型の光学系の製造は困難である。
【００１７】
更に、化学気相成長させる基板が必要であり、基板に焼結炭化珪素を用いた場合は下記に示すように、形状精度が問題となる。基板に炭化珪素以外の材料を用いた場合、基板と化学気相成長により得られた炭化珪素との膨張率が異なるため、製造時の炭化珪素を成膜する際及び、宇宙空間のように温度変動の大きい条件での炭化珪素膜に発生するクラック、基板と反射面を構成する金属との剥がれ等の問題が生じる。
【００１８】
炭化珪素を成長後、基板を除去する方法もあるが、この場合も、炭化珪素を成膜する際に炭化珪素膜にクラックが入る、更に、膜厚を厚く成長しなければならず製造上の問題も発生する。
【００１９】
これに対し、焼結炭化珪素は、焼結時に２０％近い大きな収縮が生じる。このため、形状精度の保持が困難である。また、製造した炭化珪素は、多孔質のため、面を平滑化すると２μｍ程度の気孔が表面の２％程度に発生する。このため、化学気相成長による炭化珪素を成膜することで表面の平滑化を行う必要があった。化学気相成長による成膜の制限も加わり大型化には制限が生じる。
【００２０】
炭素繊維強化炭化珪素は、炭素繊維強化プラスチックの母材を焼くことで炭素繊維強化グラファイトを作成し、これに約１４００℃でシリコンを含侵し反応させることで製造する。この方法による製造では、炭素繊維強化プラスチックを母材とするために、大型化に適している。しかし、この方法では、炭素繊維も部分的に反応し炭化珪素化してしまうことから、焼結型炭化珪素や化学気相成長法による炭化珪素に比べ、ヤング率が小さく高剛性という特性を十分に生かしきれない。また、この方法で製造した炭化珪素の表面は、炭素繊維等が含まれるため研磨によっても可視光領域の光学系に適するような平滑度は得られない。このため、波長の長い中、遠赤外線領域の光学系にしか使用できない。可視光領域の光学系の用いるためには、化学気相成長による炭化珪素のコーティングを行う必要があり、高純度焼結炭化珪素と同様に化学気相成長法の制約から大型の光学鏡面の製造には適さない。
【００２１】
【特許文献１】
特開平１−１８８４５４号公報
【特許文献２】
特開平９−１７８９１９号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
鏡面母材は、宇宙用・地上用共に軽量化が必須である。
【００２３】
しかしながら、光学系に使用するためには、剛性・強度が高いだけでなく、線膨張率が小さく、熱伝導率が高いことが望まれ、更に、加工精度が高いことも必要である。
【００２４】
焼結材は、高温で焼成する必要があり、焼結時に２０％近い大きな収縮が生じる。このため、形状精度の保持が困難である。
【００２５】
更に、鏡面母材としての焼結体は、特開平９−１７８９１９号公報に示されているような窒化アルミニウム焼結体の場合、表面の平滑度が低く、更に金属との密着強度が低い為、ガラス混在Ａｌ２０３層を形成し、該ガラスＡｌ２０３層上に更にガラス層を形成し、このガラス層上に反射膜を形成する必要があり高精度の光学系の鏡面母材としては適さない。
【００２６】
一方、炭化珪素粒子が異方性粒子多結晶（Ａｌ２Ｏ３）マトリックス内に分散しているような複合セラミック焼結体の場合も鏡面に研磨すると表面に気孔が現れてしまうという問題があった。
【００２７】
炭化珪素は剛性・強度、熱伝導率の点では宇宙用に向いた材料であるが、高純度焼結炭化珪素、炭素繊維強化炭化珪素、化学気相成長炭化珪素ともに全てを満たすものではなく、大型化には不向きであった。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ビッカース硬度が１５００Ｈｖ以上で、３点曲げ硬度が５００ＭＰａ以上で、熱伝導率が１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、炭化珪素とシリコンとからなる粒子分散シリコン材料を母材とし、該母材の反射面となる面を凹凸の最大径が４０ｎｍ以下の鏡面に研磨したものである。
【００２９】
この鏡面に反射膜を形成し、鏡体とする。反射型光学系の反射面にこの鏡体をもちいたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明は、剛性・強度、熱伝導率、平滑度および大型化に向いた鏡面材料を鏡面母材とした鏡面および、該鏡面を用いた光学系を提供するものである。
【００３１】
本発明は、剛性・強度、熱伝導率が高く、鏡面研磨により平滑な面が得られ粒子分散シリコン材料を用いることによって、これまで開発されてきた軽量光学系に比べて、大型で且つ、Ｘ線〜近紫外線〜可視光〜赤外線（２００ｎｍ〜１０００μｍ）の領域で使用可能な、反射光学系を得るものである。
【００３２】
図１に、これまで宇宙機搭載用としてよく使用されてきた低熱膨張ガラス、粒子分散シリコン材料以外の炭化珪素材の光学系材料および金属の比較図表を示す。横軸には、材料の強度の指標として単位密度あたりの比剛性（材料密度ρに対するヤング率Ｅの比）、縦軸に熱変形のしにくさの指標として、熱伝導率ｋに対する線膨張係数αの比を示す。光学系の材料としては、縦軸で原点に近いほど、横軸で原点から離れるほど良好な特性である。
【００３３】
本発明の粒子分散シリコン材料は、他の材料および他の製法による炭化珪素に比べ高剛性でかつ同程度の破壊靭性値をもつ。このために、高度に軽量化した光学用反射鏡および高精度光学系を製作可能とし、かつ大型化を阻害する要因である化学気相成長による炭化珪素コーティングを不要とし大型化を可能とするものである。
【００３４】
更に、化学気相成長で得られた炭化珪素と同様に研磨することで近紫外から赤外領域の２００ｎｍ〜１０００μｍの波長範囲の波長に必要な平滑面が得られる。
【００３５】
鏡面の平滑度は、使用される波長の短波長側で律則される。
【００３６】
科学情報・画像情報は、Ｘ線〜近紫外から赤外領域の３００から１０００μｍの波長が使われる。この場合鏡面の粗さはλ／１０以下の粗さであることが望ましい。Ｘ線の場合、１ｎｍ以下が要求される。一方、近紫外領域の場合、波長が３００ｎｍであれば３０ｎｍ程度で当ても構わない。
【００３７】
一方、現在の光通信では、８００〜１０００ｎｍの波長の光を用いている。これは光通信が地上で、又は、地上と衛星との間の通信に用いられ、大気によるロスを避けるためであり、今後衛星間の通信に使用される場合は大気によるロスがないためより短波長の光を用いた通信が行われると予想されている。
【００３８】
光通信に使用する場合は、反射によるロスが問題となる為に鏡面の粗さはλ／２０以下、より好ましくはλ／５０以下する必要がある。
【００３９】
現在の光通信に使われている、８００〜１０００ｎｍの波長の光の場合、鏡面の粗さはλ／２０（４０ｎｍ）以下、より望ましくはλ／５０（１６ｎｍ）以下が望ましい。
【００４０】
これに対し、衛星間の通信では大気によるロスが無い為に低出力のレーザでも良く、半導体レーザも使用可能である。この場合、窒化ガリウムを用いた半導体レーザがもっとも短波長で４００ｎｍである。この場合は、表面の粗さは、λ／２０（２０ｎｍ）以下、より好ましくは、λ／５０（８ｎｍ）以下であることが望ましい。
【００４１】
本発明の炭化珪素とカーボンを用いた粒子分散シリコン材料の場合、炭化珪素と同じ研磨を行うことで０．８から１ｎｍの平滑度が得られる。
【００４２】
以下、図面を用いて第１の実施の形態を詳細に説明する。
【００４３】
図２は鏡体の製造工程を示す図である。
【００４４】
Ｓ１  炭化珪素とカーボンの粉末とを有機溶剤に分散することでスラリを得る。
【００４５】
Ｓ２  スラリを金型に注入し加圧／乾燥する。
【００４６】
Ｓ３  成形体を不活性雰囲気中で６００〜８００度で成形助剤を脱脂する。
【００４７】
Ｓ４  成形体を所望の形状に機械加工する。
【００４８】
Ｓ５  高温でシリコンを溶浸させ、カーボンとシリコンを反応させ、炭化珪素を生成し鏡面母材を得る。
【００４９】
Ｓ６  鏡面母材を機械加工し所望の最終形状を得る。
【００５０】
Ｓ７  研磨して所望の面形状／面粗さの鏡面下地を形成する。
【００５１】
Ｓ８  鏡面下地に反射膜を形成し鏡体を形成する。
【００５２】
粒子分散シリコン材料は、Ｓ１で炭化珪素２２とカーボンの粉末２３とを有機溶剤２４に分散させスラリを作成する。その後、スラリを金型２１に０．１〜１０ＭＰａの圧力で金型に充填後、乾燥する（図３（ａ）参照）。圧力を印加して金型１に充填する理由は、複雑な形状の金型１に均一にスラリを注入するためである。充填圧力は金型１の形状により決定される。
【００５３】
その後、自然乾燥し、成形体を形成する（図３（ｂ）参照）。その後、Ｓ３で窒素ガス雰囲気中、温度６００―８００℃で、成形助剤として添加した有機物４を脱脂する。この結果、成形助剤が脱脂される為に図３（ｃ）に示されるような気孔２５が形成される。この気孔は、３Ｖｏｌ．％以下で通常は４０％程度である。
【００５４】
Ｓ４で、この成形体を所望の形状に加工する。成形体は、２０００℃程度の高温で焼結した焼結体のように硬くないので加工がしやすく、精度良い加工が簡単にできるという効果もある。その後、Ｓ５の１４００℃でシリコンを溶浸させるとカーボン粉末３がシリコンと反応して炭化珪素２６にかわり、気孔２５にはシリコン２７が充填される（図３（ｄ）参照）。この結果、研磨しても焼結炭化珪素のように気孔が発生することが少なく、表面に占める気孔は２％以下である。
【００５５】
シリコンの溶浸時にシリコンと炭化珪素との濡れ性が悪いと気孔が表面に露出してしまう。また機械強度も劣化するために、シリコン中に含まれる不純物は０．００１％以上２％以下であることが好ましい。不純物が２％以下であれば機械特性が劣化する事はない。更に望ましくは０．００１％以上０．０５％以下であることが好ましい。０．０５％以下であればシリコンと炭化珪素との濡れ性が良く、炭化珪素間の空隙にシリコンが溶浸し、気孔が表面に発生することはない。
【００５６】
炭化珪素もシリコンもともにアモルファス状態である為に、研磨時に炭化珪素とシリコンとで研磨速度の差による凹凸は特に見られず、研磨後の凹凸は、化学気相成長で成膜された炭化珪素と同等の０．８〜１ｎｍ以下であった。
【００５７】
研磨は、化学気相成長で成膜された炭化珪素と同様に、セリア紛、クロミア紛等による押圧法粗研磨を行い、まず鏡面の平坦性を出した後、０．１μｍ球状ダイアモンド紛を用い、押圧法及び浮遊法等による精密研磨を行った。
【００５８】
鏡面母材としては、ビッカース硬度が１５００Ｈｖ以上で、３点曲げ硬度が５００ＭＰａ以上で、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが望ましい。
（実施例１）
炭化珪素の粒子径を、最大０．１μｍ、５μｍ、１０μｍｎとし、（昭和電工（株）製グッリーンデンシックＧＣ粉末）１００重量部と粒子径最大０．０３μｍ、１μｍ、３μｍｎのカーボン粉末（三菱化成（株）製カーボンブラック）１０重量部とシリコン粉末を組成比（シリコン：炭化珪素）５〜２０：９５〜８０に調整した。シリコン粉末は純度を、０．００１％、０．１％、１％、２％として研磨母材を形成し、鏡面の平滑性を調査した。
【００５９】
圧力鋳込み成形機を用いて、成形型に、成形圧力１０ＭＰａで充填した。更に、自然乾燥後、窒素雰囲気中で６００〜８００℃で２時間保持し、成形助剤として添加した有機溶媒を脱脂した後に、減圧下において、１４００℃で加熱し、成形体中にシリコンを溶浸させた。シリコン溶浸時に生じた収縮は１％であった。
【００６０】
この結果得られた焼結体を鏡面研磨した結果、全ての場合、凹凸の発生は表面の３％以下であったが、シリコンの不純物が２％の場合の凹凸の最大径が２ｎｍとなり、シリコンの不純物が０．００１％、０．１％、１％の場合の最大径は０．８〜１ｎｍ以下に収まり密度は３％以下であった。
【００６１】
成形圧力を５ＭＰａ、１ＭＰａに変更した試料を作ったがシリコン溶浸時の収縮に変化はなかった。
【００６２】
（実施例２）
実施例１で得られた焼結体を研磨後、研磨面に鏡面の反射面となる金を蒸着法により１０ｎｍの厚さで形成した。金の厚さは、１０〜１００ｎｍが望ましい。
【００６３】
１０ｎｍ以上の膜厚があれば膜の均一性が得られ、１００ｎｍ以下であれば膜の平坦性は鏡面母材表面の平坦性と同一であった。
【００６４】
本発明の炭化珪素を分散粒子とした粒子分散シリコン材料の場合、基板と金との間に結合層を設ける必要がなく、厚さを１０ｎｍにしても基板との剥がれは生じない。
【００６５】
反射面となる金属は、金以外に、アルミニウム、銀又は、ロジウムが使用できる。宇宙空間は真空であるので、地上では酸化しやすいアルミニウム、銀等を用いても問題は生じない。
【００６６】
２００ｎｍ以下の紫外線やＸ線のように波長が短くなると、金属性の反射膜は反射率が低い。このため、多層膜の各界面での反射光の位相を一致させて干渉効果によって高い反射率を得る、誘電体多層反射膜を用いる必要がある。誘電体多層反射膜は、勇船体更に、２００ｎｍ以下の波長はエネルギーが高く耐熱性の膜としては、タングステンと炭素、モリブデンとシリコン、Ｔａ２Ｏ膜と、ＴｉＯ２  −ＳｉＯ２、ＡｌとＳｉ化合物（例えばＳｉＣまたはＳｉＮ）、ＳｉとＭｏＳｉ２が互いに積層された多層膜である。
【００６７】
誘電体多層反射膜は、高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とがこの順序で交互に積層された膜で、連続式直流スパッタ装置を用いてスパッタ法により堆積することで形成される。
【００６８】
（実施例３）
図４（ａ）、（ｂ）を用いて、粒子分散シリコン材料を鏡体とした光学系を説明する。図４（ａ）、（ｂ）は反射型光学系の断面概略図である。
【００６９】
図４（ａ）では、光学系に入射する入射光１０１は第１の鏡面１０２、第２の鏡面１０３で反射され検出器１０４に集光される。図４（ｂ）では、第１の鏡面１０２で反射された入射光１０１は、検出器１０４に集光される。
【００７０】
第２の鏡面は、画像情報を得る場合は、検出器１０４に平行光が集光されるほうが望ましく、このため凸状の曲面を有している方が望ましい。一方、通信用のアンテナの場合は、検出器１０４に集光するほうが望ましいので凹状の曲面をしている方が望ましい。
【００７１】
図４（ｃ）は図４（ａ）の第２の鏡面１０３で反射した光を光学系の側面に導光するために平面鏡１０５を配したものである。
【００７２】
検出器１０４は、天文観測等の画像データを採取する際のイメージセンサは、写真乾板、光電子増倍管を経て現在は電荷撮像素子（以下、ＣＣＤと略す）、冷却センサ、非冷却センサ、ＣＭＯＳセンサ等の半導体イメージセンサが用いられている。
【００７３】
一方、光通信においては受光素子、例えばＰＩＮフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード等が用いられている。
【００７４】
科学情報・画像情報は、Ｘ線〜近紫外から赤外領域の３００から１０００μｍの波長が使われる。この場合鏡面の粗さはλ／１０以下の粗さであることが望ましい。Ｘ線の場合、１ｎｍ以下が要求される。一方、近紫外領域の場合、波長が３００ｎｍであれば３０ｎｍ程度で当ても構わない。
【００７５】
一方、現在の光通信では、８００〜１０００ｎｍの波長の光を用いている。これは光通信が地上で、又は、地上と衛星との間の通信に用いられ、大気によるロスを避けるためであり、今後衛星間の通信に使用される場合は大気によるロスがないためより短波長の光を用いた通信が行われると予想されている。
【００７６】
光通信に使用する場合は、反射によるロスが問題となる為に鏡面の粗さはλ／２０以下、より好ましくはλ／５０以下する必要がある。
【００７７】
現在の光通信に使われている、８００〜１０００ｎｍの波長の光の場合、鏡面の粗さはλ／２０（４０ｎｍ）以下、より望ましくはλ／５０（１６ｎｍ）以下が望ましい。
【００７８】
これに対し、衛星間の通信では大気によるロスが無い為に低出力のレーザでも良く、半導体レーザも使用可能である。この場合、窒化ガリウムを用いた半導体レーザがもっとも短波長で４００ｎｍである。この場合は、表面の粗さは、λ／２０（２０ｎｍ）以下、より好ましくは、λ／５０（８ｎｍ）以下であることが望ましい。
【００７９】
（実施例４）
粒子分散シリコン材料は、焼結体であるにもかかわらず収縮が１％と小さく且つ、高剛性・高強度であるために図５に示すような構造が取れる。
【００８０】
図５は、鏡面の裏面に梁を設けたもので、鏡面が楕円形で、梁は三角形状と、三角の一辺が曲率をもった形状との組み合わせとなっている。
【００８１】
鏡面の裏面に梁を設けることで強度が保たれるために鏡面を薄くでき軽量化が行える。
【００８２】
軽量化のための裏面の形状は、図６に示されるような形状でもかまわない。図６（ａ）は、内接する円の直径がｂの正方形で、図６（ｂ）は、内接する円の直径がｂの正六角形である。四角形、六角形以外でも多角形であれば同様の効果が得られる。
【００８３】
（実施例５）
実施例４では梁を設けることで鏡面の強度を得る例を示したが、実施例５では他の例を示す。図７（ａ）は、中心部から鏡面端へ徐々に厚さが薄くなるシングルアーチ型、図７（ｂ）は、中心部と鏡面端とが薄く、中心部と鏡面端との間が厚いダブルアーチ型、図７（ｃ）は、厚さが均一な曲面形状のメニスカス型及び、薄い鏡面の背面に図７（ｄ）に示す梁を形成した背面開放型がある。背面開放型の場合図（ｄ）に示すように平板で梁を挟む構造でも良い。
【００８４】
（実施例６）
図８は、第６の実施例のカセグレン型の反射型望遠鏡を示す図である。図８（ａ）は断面形状を示し、図８（ｂ）は構成部品を分割して示す図である。
【００８５】
主鏡１は、傘状の形状をしている。主鏡１の凹曲面１ａ側は、入射する光を反射する反射面に形成さ  れていて、この反射面は凹状の回転放物面に形成されている。
【００８６】
主鏡１は軽量化を図るために薄肉状に形成され  ているが、この主鏡１には反射面１ａを鏡面加工する際に所定の力  が加わり、かつ主鏡１に支持脚３ｂを固定ねじ８によって取付け固定  するための力が加わる。そして、後述するように主鏡１を部品ベース  １２に取付け固定するための力も加わる。
【００８７】
主鏡１において、これらの力に対して変形し難い程度の剛性を有して測定精度を良好に保つ必要がある。そのため、主鏡１の裏面には複数のリブ１３が主鏡１の周方向に所定間隔で放射状となるように形成され、この主鏡の強度を向上させている。上記リブ１３  の形状は主鏡１の重量と強度の関係が最適となり、かつこのリブの  自重による影響も考慮して、リブの尾根の形状もたとえば緩やかな放物曲線状となるよう形成されている。
【００８８】
主鏡１を構成する素材は、軽量化を図るために炭化珪素を分散粒子とする粒子分散シリコン材料を母材とし、該母材を鏡面研磨後に反射膜が形成されたものである。
炭化珪素を分散粒子とする粒子分散シリコン材料は強度・剛性が高いために該構造をとることができる。
【００８９】
主鏡１に対して副鏡２が、副鏡支持手段をなす副鏡支持部材３によって支持されている。この副鏡支持部材３は、先端部に副鏡２を取付けるための副鏡取付けベース３ａを備えており、さらに副鏡取付けベース３ａから複数本の支持脚３ｂが一体に突設される。
【００９０】
副鏡取付けベース３ａは円板状をなし、その中心部に挿通用孔４が設けられ、副鏡２に形成される突出部２ａが挿通している。副鏡２は、フランジ部２ｂと突出部２ａとからなっていて、上記  フランジ部２ｂと副鏡取付けベース３ａとはほぼ同一径をなし、かつこれらの間に第１のスペーサ５が介在されて、ここでは図示しない取付け固定具によって取付け固定されている。
【００９１】
副鏡２は、主鏡１と対向する反射面２ｃが凸状の回転双曲面に形成されており、主鏡１と同様に炭化珪素を分散粒子とする粒子分散シリコン材料を母材とし、該母材を鏡面研磨後に反射膜が形成されたものである。
【００９２】
副鏡支持部材３を構成する支持脚３ｂは副鏡取付けベース３ａに対して所定間隔を存して複数本、ここでは３本設けられて  いる。互いに変形がなく所定の強度を有するため、所定の厚さに設計された板状部材であって、その幅寸法は副鏡取付けベース３ａから主鏡１取付け側端部に亘って漸次大となるよう形成される。
【００９３】
支持脚３ｂの基端部は、主鏡１の中心部に断面凹状に形成される受け部１ｂ内に挿入され、かつねじ孔と受け部１ｂに設けられる第１の取付け用孔とが連通するよう位置合わせされる。そして、受け部１ｂ外面側から挿入される固定具である固定ねじ８により、副鏡支持部材３は主鏡１に取付け固定される。
【００９４】
ベース部分１２、副鏡支持部材３、副鏡取付けベース３ａ、第１のスペーサ５、取付け固定具及び、固定ねじ８も炭化珪素を分散粒子とする粒子分散シリコン材料を母材としている。
【００９５】
主鏡・副鏡・トラスは同一部材であるために全ての部分の線膨張率が同一である。全体を同一温度に保持すると全ての部材が相似変形する。この結果、光学系の結像特性、焦点位置等変動が生じない。この結果、高精度光学系に最適な光学系を得ることができる。
【００９６】
主鏡１の裏面の形状は、図５、図７に示す形状であっても同様の結果が得られることは明白である。
【００９７】
又、図４（ｂ）に示した、入射光を、第１の反射面（図８の主鏡１に相当）で反射し、検出器に集光する場合は、図８の副鏡３の位置に検出器を設ければよいことはいうまでもない。
【００９８】
尚、図８の反射望遠鏡は、光通信用のアンテナとしても使える。更に、構成は図８に限らず種々の形状に応用できることは言うまでもない。
【００９９】
【効果の説明】
本発明は、炭化珪素を分散粒子とする粒子分散シリコン材料を用いることにより、従来の炭化珪素焼結体を使用した光学系の製造の際に必要な化学気相成長による炭化珪素膜のコーティングが不要となり、口径が１ｍ以上の炭化珪素光学系の可視光領域への適用が可能となった。
【０１００】
また、本発明の炭化珪素を分散粒子とする粒子分散シリコンを用いると、焼成前の成形体での機械加工によって、種々の軽量化形状の製造が可能になる。さらに、焼成時の形状収縮が１％程度と他の方法に比べ小さいことから大型光学系の製造時の精度向上ならびに、収縮によるわれ等の回避が容易になることから大型光学系の軽量化に適した方式といえる。
【０１０１】
更に、耐熱性に優れているので、Ｘ線のように高エネルギーの反射鏡の母材としても優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来材料と本発明に使用した材料の比較
【図２】粒子分散型シリコン材料の製造工程を示す図
【図３】粒子分散シリコン材料の工程断面図
【図４】反射光学系の概略図
【図５】鏡面の裏面構造図
【図６】鏡面の裏面の概略図
【図７】鏡面の他の構造を示す概略図
【図８】反射型望遠鏡の概略図
【符号の説明】
１  主鏡
１ａ  反射面
２  副鏡
２ａ  突出部
２ｂ  フランジ部
２ｃ  反射面
３  副鏡支持部材３
３ａ  副鏡取付けベース
３ｂ  複数本の支持脚
４  挿通用孔
５  第１のスペーサ
８  固定ねじ
１１  装置本体、
１２  ベース部分
１３  リブ
２１  金型
２２  炭化珪素
２３  カーボン粉末
２４  有機溶剤
２５  気孔
２６  炭化珪素
２７  シリコン
１０１  入射光
１０２  第１の鏡面
１０３  第２の鏡面
１０４  検出器
１０５  平面鏡
【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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