アクロマート 対物レンズ研磨
1.手動研磨用、光学ガラス材 etc アクロマートレンズの場合、研磨機械を使わず、手磨きも良好です。 80mmF8の場合、1面の研磨量(曲率の深さ)の設計値は約 3mm、実際の研磨量は設計値の1.5倍(BSL7)〜2倍(TIM2)程度あるので、光学ガラスの厚みは15mm以上が良いでしょう。 オハラ・光学ガラス 平行精度・平面精度もそれなりに必要ですが。窓ガラス程度の平行・平面(4λ前後)精度で良いでしょう。ガラス表面はスリガラス状でも構いません。 光学ガラスの相手玉は、普通の窓ガラス(青板ガラス)2枚です。厚みは10mm位で良いでしょう。 オハラBSL7(BK7)、及び TIM2(F2)。TIM2は、微妙に淡いグリーン。 |
完成スペック スポット図 r1 = 315mm/9mm/BSL7 (BK7) r2 = -280mm/0.2mm/AIR r3 = -280mm/7mm/TIM2 (F2) r4 = -2100mm/570mm/AIR r5 = 0mm/30mm/BSL7 (BK7) r6 = 0mm/40mm/AIR レンズ構成図 |
2.研磨工程(砂ズリ) の概要 アクロマートレンズの研磨は、ニュートン反射鏡と同じように、カーボランダム等の研磨砂を使用します。ガラスは、円形のベニア板に軽く固定します。 80mmF8・アクロマートレンズの場合、r2・r3の焦点距離は160mm前後、F値で2程度と極端に短焦点ですので、研磨スピード向上の為にやや工夫が必要です。以下の3つの動きとします。 A運動 円運動、直径の1.5倍位のモーションで、100回/分 ストローク前後 ↓ B運動 凹ガラス(上)の回転運動、20ストローク/回程度のランダム回転 ↓ C運動 凸ガラス(下)の回転運動、40ストローク/回程度のランダム逆回転 また、研磨が進むうちにコバが細くなりますので、縁の大きな欠けを作らないように、砥石でコバ摺りをマメにしておきます。砥石は水をつけながら行います。 3.研磨工程(砂ズリ) 粗ズリ〜中ズリ 粗摺りは、カーボランダム80番前後が良好です。研磨の切れ味が良く、F2相当の凹凸作成も、1面あたり3時間程度で完了します。目標とするRの99%程度まで進捗させておきます(Rの浅い4面は急激に進捗するので注)Rの測定は、デプスマイクロメーター等で凹レンズ側の深さを測定して計算します。(備考) ミツトヨ 計算式は、r-(((r^2)-(y^2))^0.5) です。 80mmF8・r2-r3 の場合、280-(((280^2)-(40^2))^0.5) ≒2.87mm です。 r1−r4 の研磨の順番はどの順でも良いでしょう。r1、r4の相手玉は青板ガラスとなります。 中摺りは、カーボランダム240番前後で、20分程反転ズリを行った後に、やや多めに順ズリを進めて砂目を均しつつ、目標のRにキレイに合わせます(反転ズリは順ズリよりもRが変化しやすいので注)深さの誤差は、10ミクロン程度まで合致させれば良好です。 レンズ皿(青板ガラス)と、デプスマイクロメーター(ミツトヨ) |
4.研磨工程(砂ズリ) 仕上げズリ 仕上げ摺りは、エメリー800番・1500番前後が良好です。 中摺りと同じく、20分程反転ズリを行った後、やや多めに順ズリを行いRを揃えます。カーブの深さもチェックしておきます。砂目が細かくRの曲率が小さいので、接合の危険性が増加します。水分補給はマメに行ないます。 1500番が終了したレンズは、きめが細かい美しいスリガラス状で、うっすら透けています。以後、鏡面仕上げの工程に移行します。 ※ レンズ研磨の難易度について・・ レンズの手磨きが、純ニュートン反射等と比較し煩雑な理由は、3つの精度、即ち面精度・曲率精度・偏芯精度を、4面以上で出す必要があることです。 面精度に関しては、反射系と違い透過光なので、1λ程度の誤差は許されます。また測定器具に関し必ず必要なものは、曲率精度を測定するデプスマイクロメーター等があります。そして偏芯精度含めた精密な測定器は高価です。(参考) trioptics.jp レンズ鏡面研磨 |