(57)【要約】【課題】干渉計などの光学機器において使用する球面原器において、評価対象となる集光レンズの開口数が大きい場合でも、高い面精度のものを容易に作成でき、位置合わせが容易で安定した観測が行えるものを提供する。【解決手段】入射平面２と、この入射平面２に対向する凹球面である反射面３とを有し、入射平面２と反射面３との間は１を越える屈折率の媒質からなり、入射平面２から反射面３までの距離は、入射平面２に入射される光束を集光させる集光レンズ１０１に対応するカバーガラスの光路長と反射面３の曲率半径との和に等しい。【選択図】  図２
2004347812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束が入射される入射平面と、
上記入射平面に対向する凹球面である反射面とを有し、
上記入射平面と上記反射面との間が１を越える屈折率の媒質からなり、
上記入射平面から、上記反射面の曲率中心を含み該入射平面に平行な平面までの間は、一様な屈折率ｎ１の媒質からなり、これら入射平面及び反射面の曲率中心を含む平面の間の光路長は、該入射平面に入射される光束を集光させる集光レンズに対応するカバーガラスの光路長に等しく、
上記反射面の曲率中心を含む平面から該反射面までの間は、一様な屈折率ｎ２の媒質からなる
ことを特徴とする球面原器。
【請求項２】
上記入射平面から上記反射面の曲率中心を含み該入射平面に平行な平面までの間の屈折率ｎ１と、該反射面の曲率中心を含む平面から該反射面までの間の屈折率ｎ２とは、互いに等しい
ことを特徴とする請求項１記載の球面原器。
【請求項３】
上記入射平面から上記反射面までの間は、一体の光学材料により形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の球面原器。
【請求項４】
上記入射平面から上記反射面の曲率中心を含み該入射平面に平行な平面までの間の屈折率ｎ１と、該反射面の曲率中心を含む平面から該反射面までの間の屈折率ｎ２とは、互いに異なる
ことを特徴とする請求項１記載の球面原器。
【請求項５】
上記反射面の曲率中心を含み上記入射平面に平行な平面から該反射面までの間に、該反射面の曲率中心を含む平面に対して傾斜した分割面を有し、
上記分割面の上記入射平面側の部分と該分割面の上記反射面側の部分とを該分割面においてスライドさせることにより、該反射面の曲率中心を含む平面から該反射面までの間の距離が調整された後にこれら各部分が互いに接合されて一体化されている
ことを特徴とする請求項１、請求項２，または、請求項４記載の球面原器。
【請求項６】
光束が入射される平行平面板と、
略々半球状に形成され、上記平行平面板を透過した光束が平面部より入射されこの平面部に対向する凹球面である反射面において該光束を反射する半球体とを備え、
上記平行平面板及び上記半球体とは、それぞれ１を越える一様な屈折率の媒質からなり、
上記平行平面板内の光路長は、この平行平面板に入射される光束を集光させる集光レンズに対応するカバーガラスの光路長に等しく、
上記半球体の平面部は、上記平行平面板に対して平行となされるとともに、上記反射面の曲率中心を含む位置となされている
ことを特徴とする球面原器。
【請求項７】
上記半球体は、上記平面部から上記反射面までの間に、該平面部に対して傾斜した分割面を有し、
上記分割面の上記平面部側の部分と該分割面の上記反射面側の部分とを該分割面においてスライドさせることにより、該平面部から該反射面までの間の距離が調整された後にこれら各部分が互いに接合されて一体化されている
ことを特徴とする請求項６記載の球面原器。
【請求項８】
上記反射面には、上記光束が入射される側の反対側より、金属材料の薄膜からなる反射層が被着形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の球面原器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、干渉計などの光学機器において使用する球面原器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、干渉計を用いて集光レンズの光学特性の評価を行うにあたっては、図７に示すように、球面原器（参照球面）１０３を用いる。
【０００３】
すなわち、この干渉計において、図示しない光源より発せられた光束は、評価対象となる集光レンズ１０１に入射され、この集光レンズ１０１によって集光される。この集光レンズ１０１を経た光束は、この集光レンズ１０１に対応するカバーガラスに等しい光路長を有する平行平面板１０２を透過した後、凹球面状の反射面を有する球面原器１０３に入射する。
【０００４】
集光レンズ１０１に対応するカバーガラスとは、例えば、この集光レンズ１０１が光ディスク用の光学ピックアップ装置の対物レンズである場合には、光ディスクにおいて信号記録面の対物レンズ側に設けられているカバー層に相当するものである。このカバー層は、屈折率が１．５乃至１．６程度、厚さが０．１ｍｍ乃至１．２ｍｍ程度のものである。したがって、平行平面板１０２も、集光レンズ１０１の設計条件に合わせて、屈折率が１．５乃至１．６程度、厚さが０．１ｍｍ乃至１．２ｍｍ程度のものを使用する。
【０００５】
球面原器１０３の反射面は、集光レンズ１０１による光束の焦点に曲率中心が一致するように設置されている。したがって、これら集光レンズ１０１及び球面原器１０３は、いわゆるキャッツアイ光学系を構成しており、この球面原器１０３に入射した光束は、反射面上の各位置において接面に垂直に反射されて、焦点位置に戻り、さらに、平行平面板１０２を経て、集光レンズ１０１に戻る。
【０００６】
このようにして集光レンズ１０１に戻ってこの集光レンズ１０１を透過した光束と、この集光レンズ１０１に入射される光束との干渉縞を観測することにより、集光レンズ１０１の光学的特性の評価を行うことができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１８８５７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような球面原器においては、図７に示すように、集光レンズ１０１からの出射光の平行平面板１０２への入射角の最大値θ１と、この平行平面板１０２からの出射角の最大値θ２とが等しいので、集光レンズ１０１の開口数（ＮＡ）が大きい場合には、平行平面板１０２への入射角の最大値θ１が大きくなり、この平行平面板１０２からの出射角の最大値θ２も大きくなる。
【０００９】
すると、球面原器１０３においては、反射面の凹面の深さが深くなり、また、反射面の面積も大きくなるので、この球面原器１０３の反射面を高い面精度で作成することが困難となる。この球面原器１０３の反射面は、集光レンズ１０１の光学特性の評価の基準となるものであるので、極めて高い面精度が要求されるのである。
【００１０】
また、球面原器１０３の反射面における反射率を高くするために、この反射面に金属膜を蒸着して形成した場合には、この反射面の面精度が低下してしまう虞れがある。特に、集光レンズ１０１の開口数が大きく反射面の深さが深い場合には、この反射面の中央部と周辺部とで蒸着される金属膜の厚さが異なってしまうことにより、面精度が劣化する。
【００１１】
さらに、上述のような球面原器１０３を用いる場合においては、平行平面板１０２と球面原器１０３との位置関係を正確に調整することが困難であり、また、平行平面板１０２を高い精度で光軸に垂直に設置することが困難であることから、安定した観測が行えない。
【００１２】
また、平行平面板１０２と球面原器１０３との間の空気のゆらぎが観測結果に影響し、安定した観測が行えない虞れもある。
【００１３】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、干渉計などの光学機器において使用する球面原器であって、評価対象となる集光レンズの開口数が大きい場合であっても、高い面精度のものを容易に作成することができ、また、設置や位置合わせが容易で、安定した観測が行える球面原器を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る球面原器は、光束が入射される入射平面と、この入射平面に対向する凹球面である反射面とを有し、入射平面と反射面との間が１を越える屈折率の媒質からなり、入射平面から、反射面の曲率中心を含み入射平面に平行な平面までの間は、一様な屈折率ｎ１の媒質からなり、これら入射平面及び反射面の曲率中心を含む平面の間の光路長は、入射平面に入射される光束を集光させる集光レンズに対応するカバーガラスの光路長に等しく、反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間は、一様な屈折率ｎ２の媒質からなることを特徴とするものである。
【００１５】
この球面原器においては、反射面は、作成時に加工するにあたっては凸球面として加工できるので、反射面への入射角の最大値が大きくとも、作成が容易である。また、反射面への光束の入射角の最大値は、入射平面への光束の入射角の最大値よりも小さいので、反射面の面積は小さくて済む。
【００１６】
そして、この球面原器においては、カバーガラスに相当する部分と反射面との位置関係が固定されており、また、カバーガラスに相当する部分と反射面との間の媒質のゆらぎが生じないので、安定した観測が行える。
【００１７】
また、本発明は、上述の球面原器において、入射平面から反射面の曲率中心を含み入射平面に平行な平面までの間の屈折率ｎ１と、反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間の屈折率ｎ２とは、互いに等しいことを特徴とするものである。
【００１８】
この球面原器においては、入射平面から反射面までの間を、一体の光学材料により形成することができる。
【００１９】
さらに、本発明は、上述の球面原器において、入射平面から反射面までの間は、一体の光学材料により形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
この球面原器においては、全体を一体的に形成することができるので、作成が容易である。
【００２１】
また、本発明は、上述の球面原器において、入射平面から反射面の曲率中心を含み入射平面に平行な平面までの間の屈折率ｎ１と、反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間の屈折率ｎ２とは、互いに異なることを特徴とするものである。
【００２２】
この球面原器においては、反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間の媒質として、屈折率が熱的に安定している合成石英などの材料を使用することができる。
【００２３】
また、屈折率ｎ２を屈折率ｎ１よりも大きくすれば、反射面への光束の入射角の最大値を、入射平面への光束の入射角の最大値よりもより小さくでき、反射面の面積をより小さくすることができる。
【００２４】
そして、本発明は、上述の球面原器において、反射面の曲率中心を含み入射平面に平行な平面から反射面までの間に、該反射面の曲率中心を含む平面に対して傾斜した分割面を設け、この分割面の入射平面側の部分とこの分割面の反射面側の部分とを分割面においてスライドさせることにより反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間の距離を調整した後にこれら各部分を互いに接合して一体化したことを特徴とするものである。
【００２５】
この球面原器においては、反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間の距離を高精度に調整することができる。
【００２６】
そして、本発明に係る球面原器は、光束が入射される平行平面板と、略々半球状に形成され平行平面板を透過した光束が平面部より入射されこの平面部に対向する凹球面である反射面において該光束を反射する半球体とを備え、平行平面板及び半球体とは、それぞれ１を越える一様な屈折率の媒質からなり、平行平面板内の光路長は、この平行平面板に入射される光束を集光させる集光レンズに対応するカバーガラスの光路長に等しく、半球体の平面部は、平行平面板に対して平行となされるとともに反射面の曲率中心を含む位置となされていることを特徴とするものである。
【００２７】
この球面原器においては、反射面は、作成時に加工するにあたっては凸球面として加工できるので、反射面への入射角の最大値が大きくとも、作成が容易である。また、反射面への光束の入射角の最大値は、入射平面への光束の入射角の最大値よりも小さいので、反射面の面積は小さくて済む。
【００２８】
そして、この球面原器においては、カバーガラスに相当する部分と反射面との位置関係が固定されているので、安定した観測が行える。
【００２９】
また、本発明は、上述の球面原器において、半球体の平面部から反射面までの間に平面部に対して傾斜した分割面を設け、この分割面の平面部側の部分とこの分割面の反射面側の部分とを分割面においてスライドさせることにより平面部から反射面までの間の距離を調整した後にこれら各部分を互いに接合して一体化したことを特徴とするものである。
【００３０】
この球面原器においては、半球体の平面部から反射面までの間の距離を高精度に調整することができる。
【００３１】
そして、本発明は、上述の各球面原器において、反射面には、光束が入射される側の反対側より、金属材料の薄膜からなる反射層が被着形成されていることを特徴とするものである。
【００３２】
この球面原器においては、反射面の面精度を劣化させることなく、この反射面の反射率を向上させることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
本発明に係る球面原器は、干渉計を用いて集光レンズの光学特性の評価を行うにあたって使用されるものである。
【００３４】
すなわち、この干渉計においては、図１に示すように、光源１０４より発せられた光束は、コリメータレンズ１０５によって平行光束となされて、ビームスプリッタ１０６に入射される。この平行光束は、ビームスプリッタ１０６によって一部が反射されて、評価対象となる集光レンズ１０１に入射され、この集光レンズ１０１によって集光される。この集光レンズ１０１を経た光束は、本発明に係る球面原器１に入射する。この球面原器１に入射した光束は、この球面原器１において反射され、集光レンズ１０１を経て、ビームスプリッタ１０６に戻り、このビームスプリッタ１０６を透過して、結像レンズ１０８を経てＣＣＤ（固体撮像素子）１０９によって撮像される。
【００３５】
一方、光源１０４から出射された光束のうち、ビームスプリッタ１０７を透過した光束は、参照平面１０７において反射されてビームスプリッタ１０７に戻り、このビームスプリッタ１０６において反射され、結像レンズ１０８を経てＣＣＤ１０９によって撮像される。
【００３６】
このようにして、集光レンズ１０１に入射される光束と、この集光レンズ１０１を透過した光束とが、ＣＣＤ１０９において干渉縞を形成し、この干渉縞がＣＣＤ１０９により得られる画像として観測される。この干渉縞を観測することにより、集光レンズ１０１の光学的特性の評価を行うことができる。
【００３７】
〔第１の実施の形態〕
そして、本発明に係る球面原器１は、図２に示すように、光束が入射される入射平面２と、この入射平面に対向する凹球面である反射面３とを有して構成されている。入射平面２と反射面３との間の部分４は、１を越える屈折率の媒質から形成されている。そして、入射平面２から、反射面３の曲率中心Ｐを含み入射平面２に平行な平面５までの間は、一様な屈折率ｎ１の媒質からなり、これら入射平面２及び反射面３の曲率中心Ｐを含む平面の間の光路長Ｔ０は、入射平面２に入射される光束を集光させる集光レンズ１０１に対応するカバーガラスの光路長に等しくなっている。なお、光路長Ｔ１は、入射平面２から平面５までの間の屈折率をｎ１、入射平面２から平面５までの間の実際の距離をＴ０としたとき、ｎ１・Ｔ０で示される。
【００３８】
集光レンズ１０１に対応するカバーガラスとは、例えば、この集光レンズ１０１が光ディスク用の光学ピックアップ装置の対物レンズである場合には、光ディスクにおいて信号記録面の対物レンズ側に設けられているカバー層に相当するものである。このカバー層は、屈折率が１．５乃至１．６程度、厚さが０．１ｍｍ乃至１．２ｍｍ程度のものである。したがって、入射平面２から、反射面３の曲率中心を含み入射平面２に平行な平面５までの間も、集光レンズ１０１の設計条件に合わせて、屈折率が１．５乃至１．６程度、厚さが０．１ｍｍ乃至１．２ｍｍ程度となっている。
【００３９】
そして、反射面３の曲率中心Ｐを含む平面５から反射面３までの間は、一様な屈折率ｎ２の媒質から形成されている。
【００４０】
この球面原器１は、反射面３の曲率中心Ｐが集光レンズ１０１による光束の焦点に一致するように設置されている。したがって、これら集光レンズ１０１及び球面原器１は、いわゆるキャッツアイ光学系を構成しており、この球面原器１に入射した光束は、反射面３上の各位置において接面に垂直に反射され、焦点位置を経て入射平面２から出射され、集光レンズ１０１に戻る。
【００４１】
そして、この実施の形態においては、入射平面２から反射面３の曲率中心Ｐを含み入射平面２に平行な平面５までの間の屈折率ｎ１と、反射面３の曲率中心Ｐを含む平面５から反射面３までの間の屈折率ｎ２とは、互いに等しくなっており、入射平面２から反射面３までの間は、一体の光学材料により形成されている。この球面原器１の長さ、すなわち、入射平面２から反射面３までの距離は、反射面３の曲率半径をＲとすれば、Ｒ＋Ｔ０となる。
【００４２】
この球面原器１においては、集光レンズ１０１からの出射光の入射平面２への入射角の最大値をθ１とし、反射面３への入射角の最大値をθ２とすると、以下の式が成立している。
【００４３】
ｓｉｎθ２＝ｓｉｎθ１／ｎ１＝ｓｉｎθ１／ｎ２
【００４４】
屈折率ｎ１，ｎ２は１を越えているので、入射角θ２は、入射角θ１よりも小さくなっている。したがって、この球面原器１においては、集光レンズ１０１の開口数（ＮＡ）が大きく入射平面２への入射角の最大値θ１が大きい場合でも、反射面３への入射角の最大値θ２はθ１よりも小さくなり、反射面３の面積は小さくて済む。
【００４５】
また、この球面原器１においては、反射面３は、作成時に加工するにあたっては凸球面として加工できる。したがって、たとえこの反射面３への入射角の最大値θ２が大きくなっても、高い面精度を有するものを容易に作成することができる。
【００４６】
また、この球面原器１においては、反射面３における反射率を高くするために、この反射面３に反射層６を蒸着やスパッタリングにより形成するようにしてもよい。この場合には、この反射面３には、光束が入射される側の反対側より、金属材料の薄膜からなる反射層６を被着形成する。したがって、この反射層６の厚さが不均一であったとしても、反射面３の面精度が低下する虞れはない。
【００４７】
そして、この球面原器１においては、カバーガラスに相当する部分と反射面３との位置関係が固定されており、また、カバーガラスに相当する部分と反射面３との間の媒質のゆらぎが生じないので、安定した観測が行える。
【００４８】
〔第２の実施の形態〕
そして、本発明に係る球面原器は、図３に示すように、上述した構成において、入射平面２から反射面３の曲率中心Ｐを含み入射平面２に平行な平面５までの間の屈折率ｎ１と、反射面３の曲率中心Ｐを含む平面５から反射面３までの間の屈折率ｎ２とが、互いに異なるものとして構成してもよい。この場合には、入射平面２から反射面３の曲率中心Ｐを含み入射平面２に平行な平面５までの間の部分と、反射面３の曲率中心Ｐを含む平面５から反射面３までの間の部分とを、それぞれ屈折率がｎ１，ｎ２の別個の材料により形成し、これら各部分を接合することにより構成することができる。この場合にも、この球面原器１の長さ、すなわち、入射平面２から反射面３までの距離は、反射面３の曲率半径をＲとすれば、Ｒ＋Ｔ０となる。
【００４９】
この球面原器１においては、集光レンズ１０１からの出射光の入射平面２への入射角の最大値をθ１とし、反射面３への入射角の最大値をθ２とすると、以下の式が成立している。
【００５０】
ｓｉｎθ２＝ｓｉｎθ１／ｎ２
【００５１】
屈折率ｎ２は１を越えているので、入射角θ２は、入射角θ１よりも小さくなっている。また、屈折率ｎ２を屈折率ｎ１よりも大きくすれば、以下の式が成立する。
【００５２】
ｓｉｎθ２＝ｓｉｎθ１／ｎ２＜ｓｉｎθ１／ｎ１
【００５３】
したがって、この球面原器１においては、集光レンズ１０１の開口数（ＮＡ）が大きく入射平面２への入射角の最大値θ１が大きい場合でも、反射面３への入射角の最大値θ２は、θ１に対して、上述の第１の実施の形態におけるよりも、さらに小さくなり、反射面３の面積は、より小さくて済む。
【００５４】
また、この球面原器においては、反射面３の曲率中心を含む平面５から反射面３までの間の媒質として、屈折率が熱的に安定している材料、例えば合成石英などの材料を使用することができる。すなわち、反射面３の曲率中心を含む平面５から反射面３までの間の媒質としては、安定性などの優れた特性を有しているものであれば、その屈折率ｎ２は、カバーガラスに相当する部分の屈折率ｎ１よりも大きくても小さくてもよいのである。
【００５５】
この球面原器１においても、反射面３は、作成時に加工するにあたっては凸球面として加工できる。したがって、たとえこの反射面３への入射角の最大値θ２が大きくなっても、高い面精度を有するものを容易に作成することができる。
【００５６】
また、この球面原器１においても、反射面３における反射率を高くするために、この反射面３に反射層６を蒸着やスパッタリングにより形成するようにしてもよい。この場合には、この反射面３には、光束が入射される側の反対側より、金属材料の薄膜からなる反射層６を被着形成する。したがって、この反射層６の厚さが不均一であったとしても、反射面３の面精度が低下する虞れはない。
【００５７】
そして、この球面原器１においても、カバーガラスに相当する部分と反射面３との位置関係が固定されており、また、カバーガラスに相当する部分と反射面３との間の媒質のゆらぎが生じないので、安定した観測が行える。
【００５８】
〔第３の実施の形態〕
次に、上述した各実施の形態における反射面３の曲率中心Ｐを含む平面５から反射面３までの間の距離を、正確に反射面３の曲率半径Ｒに一致させる製造方法について説明する。本発明に係る球面原器は、以下に述べるような製造方法によって製造されたものとすることもできる。
【００５９】
この製造方法においては、図４に示すように、反射面３の曲率中心Ｐを含み入射平面に平行な平面５から反射面３までの間に、反射面３の曲率中心Ｐを含む平面５に対して傾斜した分割面７を設けておく。
【００６０】
そして、分割面７の入射平面２側の部分と、この分割面７の反射面３側の部分とを、図４中矢印Ｓで示すように、分割面７においてスライドさせることにより、反射面３の曲率中心Ｐを含む平面５から反射面３までの間の距離を調整する。
【００６１】
この調整にあたっては、例えば、反射面３に対し、使用状態で光束が入射される側と反対側より、収束光Ｑ１を入射する。この収束光Ｑ１は、反射面３の接面に対して垂直に入射され、この反射面３の曲率中心Ｐにおいて集光する光束である。そして、この収束光Ｑ１の反射面３における反射光Ｑ２と、この収束光Ｑ１の平面５における反射光Ｑ３との干渉縞を観測することにより、反射面３の曲率中心Ｐが平面５に本当に一致しているか否かを高精度に判別することができる。
【００６２】
なお、平面５の前後の部分が別体の材料により形成される場合には、平面５における実際の反射光を観測することができるが、平面５の前後の部分が一体の材料により形成される場合には、平面５における反射光を実際には観測することができない。この場合には、入射平面２に対向させて参照球面を設置することにより、平面５において実際に反射されたと同様の光束を反射面３側に戻すことができる。
【００６３】
また、オートコリメータを用いて、収束光Ｑ１が反射面３の接面に対して垂直に入射して反射面３において垂直に反射されて反射光Ｑ２が戻る位置と、収束光Ｑ４が反射面３上で集光してこの反射面３により反射される位置とを探し、これら２つの位置の間の距離が、平面５から反射面３までの間の距離に一致するように調整してもよい。
【００６４】
このような調整により、反射面３の曲率中心Ｐを含む平面５から反射面３までの間の距離が正確な距離となされたならば、この分割面７の前後の部分を互いに接合し、一体化することにより、上述したような球面原器を構成することができる。
【００６５】
〔第４の実施の形態〕
また、本発明に係る球面原器は、図５に示すように、光束が入射される平行平面板８と、略々半球状に形成され平行平面板８を透過した光束が平面部１１より入射されこの平面部１１に対向する凹球面である反射面３において光束を反射する半球体とにより構成することとしてもよい。
【００６６】
平行平面板８及び半球体９とは、それぞれ１を越える一様な屈折率の媒質から構成されている。平行平面板８内の光路長は、この平行平面板８に入射される光束を集光させる集光レンズ１０１に対応するカバーガラスの光路長に等しくなっている。そして、半球体の平面部１１は、平行平面板８に対して平行となされるとともに、反射面３の曲率中心Ｐを含む位置となされている。
【００６７】
すなわち、この実施の形態は、上述の第１及び第２の実施の形態について、反射面３の曲率中心Ｐを含む平面５の前後の各部分を離間させた構成である。
【００６８】
半球体の平面部１１を平行平面板８に対して平行とすることは、これら平行平面板８及び平面部１１の間に、スペーサ１０を挟み込むことによって実現することができる。このスペーサ１０としては、リング状の部材や、複数（例えば３個）の球体（鋼球）を用いることができる。
【００６９】
この場合においても、集光レンズ１０１からの出射光の平行平面板８への入射角の最大値をθ１とし、反射面３への入射角の最大値をθ２とすると、以下の式が成立している。
【００７０】
ｓｉｎθ２＝ｓｉｎθ１／ｎ２
【００７１】
屈折率ｎ２は１を越えているので、入射角θ２は、入射角θ１よりも小さくなる。また、屈折率ｎ２を屈折率ｎ１よりも大きくすれば、以下の式が成立する。
【００７２】
ｓｉｎθ２＝ｓｉｎθ１／ｎ２＜ｓｉｎθ１／ｎ１
【００７３】
したがって、この球面原器１においては、集光レンズ１０１の開口数（ＮＡ）が大きく入射平面２への入射角の最大値θ１が大きい場合でも、反射面３への入射角の最大値θ２は、θ１よりも小さくなり、反射面３の面積は小さくて済む。
【００７４】
この球面原器においても、反射面３は、作成時に加工するにあたっては凸球面として加工できるので、反射面３への入射角の最大値が大きくとも、作成が容易である。
【００７５】
そして、この球面原器においても、カバーガラスに相当する平行平面板８と反射面３との位置関係が固定されているので、安定した観測が行える。
【００７６】
さらに、この実施の形態においても、反射面３における反射率を高くするために、この反射面３に反射層６を蒸着やスパッタリングにより形成するようにしてもよい。この場合には、この反射面３には、光束が入射される側の反対側より、金属材料の薄膜からなる反射層６を被着形成する。したがって、この反射層６の厚さが不均一であったとしても、反射面３の面精度が低下する虞れはない。
【００７７】
この実施の形態においても、上述の第３の実施の形態と同様に、図６に示すように、半球体の平面部１１から反射面３までの間に、平面部１１に対して傾斜した分割面７を設け、図６中矢印Ｓで示すように、この分割面７において分割面７の前後の部分を互いにスライドさせることにより、平面部１１から反射面３までの間の距離を、正確に反射面３の曲率半径Ｒに一致させることができる。
【００７８】
この調整にあたっては、例えば、反射面３に対し、使用状態で光束が入射される側と反対側より、収束光Ｑ１を入射する。この収束光Ｑ１は、反射面３の接面に対して垂直に入射され、この反射面３の曲率中心Ｐにおいて集光する光束である。そして、この収束光Ｑ１の反射面３における反射光Ｑ２と、この収束光Ｑ１の平面部１１における反射光Ｑ３との干渉縞を観測することにより、反射面３の曲率中心Ｐが平面部１１に本当に一致しているか否かを高精度に判別することができる。
【００７９】
また、オートコリメータを用いて、収束光Ｑ１が反射面３の接面に対して垂直に入射して反射面３において垂直に反射されて反射光Ｑ２が戻る位置と、収束光Ｑ４が反射面３上で集光してこの反射面３により反射される位置とを探し、これら２つの位置の間の距離が、平面５から反射面３までの間の距離に一致するように調整してもよい。
【００８０】
このような調整により、平面部１１から反射面３までの間の距離が正確な距離となされたならば、この分割面７の前後の部分を互いに接合し、一体化することにより、上述したような球面原器を構成することができる。
【００８１】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る球面原器においては、反射面は、作成時に加工するにあたっては凸球面として加工できるので、反射面への入射角の最大値が大きくとも、作成が容易である。また、反射面への光束の入射角の最大値は、入射平面への光束の入射角の最大値よりも小さいので、反射面の面積は小さくて済む。
【００８２】
そして、この球面原器においては、カバーガラスに相当する部分と反射面との位置関係が固定されており、また、カバーガラスに相当する部分と反射面との間の媒質のゆらぎが生じないので、安定した観測が行える。
【００８３】
さらに、この球面原器において、入射平面から反射面の曲率中心を含み入射平面に平行な平面までの間の屈折率ｎ１と反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間の屈折率ｎ２とを互いに等しいこととすれば、入射平面から反射面までの間を一体の光学材料により形成することができ、作成を容易化することができる。
【００８４】
また、この球面原器において、入射平面から反射面の曲率中心を含み入射平面に平行な平面までの間の屈折率ｎ１と反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間の屈折率ｎ２とを互いに異なることとすれば、反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間の媒質として、屈折率が熱的に安定している合成石英などの材料を使用することができる。
【００８５】
また、屈折率ｎ２を屈折率ｎ１よりも大きくすれば、反射面への光束の入射角の最大値を、入射平面への光束の入射角の最大値よりもより小さくでき、反射面の面積をより小さくすることができる。
【００８６】
そして、この球面原器において、反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間に、該反射面の曲率中心を含む平面に対して傾斜した分割面を設け、この分割面の入射平面側の部分とこの分割面の反射面側の部分とを分割面においてスライドさせることにより反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間の距離を調整した後にこれら各部分を互いに接合することとすれば、反射面の曲率中心を含む平面から反射面までの間の距離を高精度に調整することができる。
【００８７】
さらに、本発明に係る球面原器は、光束が入射される平行平面板と略々半球状に形成された半球体とにより構成することができる。
【００８８】
この場合においても、半球体の反射面は、作成時に加工するにあたっては凸球面として加工できるので、反射面への入射角の最大値が大きくとも、作成が容易である。また、反射面への光束の入射角の最大値は、入射平面への光束の入射角の最大値よりも小さいので、反射面の面積は小さくて済む。そして、カバーガラスに相当する部分と反射面との位置関係を固定することができ、安定した観測が行える。
【００８９】
また、この球面原器において、半球体の平面部から反射面までの間に平面部に対して傾斜した分割面を設け、この分割面の平面部側の部分とこの分割面の反射面側の部分とを分割面においてスライドさせることにより平面部から反射面までの間の距離を調整した後にこれら各部分を互いに接合することとすれば、平面部から反射面までの間の距離を高精度に調整することができる。
【００９０】
そして、これら各球面原器において、反射面に、光束が入射される側の反対側より金属材料の薄膜からなる反射層を被着形成するようにすれば、反射面の面精度を劣化させることなく、この反射面の反射率を向上させることができる。
【００９１】
すなわち、本発明は、干渉計などの光学機器において使用する球面原器であって、評価対象となる集光レンズの開口数が大きい場合であっても、高い面精度のものを容易に作成することができ、また、設置や位置合わせが容易で、安定した観測が行える球面原器を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る球面原器を使用する干渉計の構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係る球面原器の第１の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係る球面原器の第２の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図４】本発明に係る球面原器の第３の実施の形態（製造方法）における構成を示す側面図である。
【図５】本発明に係る球面原器の第４の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図６】上記第４の実施の形態における球面原器の製造方法を示す側面図である。
【図７】従来の球面原器の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１  球面原器、２  入射平面、３  反射面、６  反射層、７  分割面、８  平行平面板、９  半球体、１０  スペーサ、１１  平面部、１０１  集光レンズ
【図１】
2004347812.tif 000003
【図２】
2004347812.tif 000004
【図３】
2004347812.tif 000005
【図４】
2004347812.tif 000006
【図５】
2004347812.tif 000007
【図６】
2004347812.tif 000008
【図７】
2004347812.tif 000009