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。 ８０ｍｍＦ ８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前後が良いでしょう。 オハラ・光学ガラス 光学ガラスの発注の際、平行精度・平面精度はそれなりに必要ですが、特に指定する必要は無いでしょう。 光学ガラス精度（公差）の指定は、直径のみで良いでしょう。およそ +0/-0.4mm で、低コストになります。 ガラスの屈折率の公差は、0.00050 （Ｎｄ：±50） 指定で良好です。程度表面はスリガラス状で構いません。また、適正なアニール （歪みの補正） 等も必要ですが、加工メーカーの基準に委ねることになります。（高倍率用途の場合は、適正な公差の指定が必要） 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１２mm位で良いでしょう。  オハラＢＳＬ７（ＢＫ７）、及び ＴＩＭ２（Ｆ２）。青板ガラス（レンズ皿） x ２枚 |
※ （備考） 光学ガラスの発注書 （例） ○ プレス成型ガラス （円形） 外径 厚さ 硝種 数量 単価(円/税抜) Φ83+0/-0.4 15ｍｍ Ｓ-ＢＳＬ7 （オハラ） 1個 10,000 Φ83+0/-0.4 15ｍｍ Ｓ-ＴＩＭ2 （オハラ） 1個 10,000 Ｎｄ：±50 （備考） ・面精度、平行度不問 （両面平面・スリガラス） ・アニール（歪み） 不問 ・コバ、丸目加工 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  新型アクロマート、設計概論  |
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。 対物レンズ研磨 アクロマートⅠ 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。 レンズとレンズ皿 （青板ガラス）  |
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・・ 対物レンズの手磨きが、純ニュートン反射鏡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。（ニュートン反射主鏡は、１面の面精度のみ） 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。 |
５．研磨パッドでのレンズ鏡面研磨 砂ズリが完了したレンズは、鏡面研磨作業に移行します。 一般的に、レンズの鏡面研磨は、研磨パッド（セリウムパッド）を使用します。昔ながらのピッチ（アスファルト）研磨と比較し、研磨面作成の手間、温度調整の手間が著しく短縮されます。 パッドの表面は溝付き、そして裏面は両面テープ付きのものですと、ハサミで丸く切って貼り付けるだけです。レンズ曲面の小さなものは、予め周辺部に切れ込みを入れておくと、キレイに密着します。上手にテープを剥がすことか出来れば、何度も利用可能です。 レンズ鏡面研磨 ６．レンズ鏡面研磨の詳細。 鏡面研磨材は、セリウムを水に溶かしたものを使用します。ガラスは、円形のベニア板に軽く固定します。 研磨運動は、砂ズリの時とほぼ同一です。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 レンズ（上）の回転運動、４０ストローク／回程度のランダム回転 ↓ Ｃ運動 パット盤（下）の回転運動、８０ストローク／回程度のランダム逆回転 鏡面研磨は、開始約 ２０分程で半透明になります。全面ほぼ均一に研磨が進んでいればそのまま更に１時間程研磨します。一般的には中央の方がやや進んで研磨されるときが多い様子です。反転研磨ですと、研磨傾向は逆になる様子ですが、偏芯しやすくなるので注意が必要です。 順調に鏡面研磨が進めば、１面あたり １時間半程度で、ほぼ全面が透明の美しいレンズとなります。  （仮） 完成、８糎 （センチ）、新型 アクロマート 対物レンズ ( No.3/ 2015.11 ) ７．精密レンズ鏡面研磨への課題。 以上の工程、約 １８～２４時間程度で、新型・アクロマート対物レンズは（仮）完成となります。低倍率眼視、 及び、直焦点写真なら、この工程のみでほぼ必要な精度が出ます。 ｒ ３面は凹面ですので、簡易なフーコーテストでも、単独の面状況を把握出来ます。またｒ ２面と同曲率設計ですので、重ね合わせてニュートン・フリンジを見て、レンズ鏡面研磨後の曲率差異等も把握出来ます。 高倍率眼視・拡大写真の場合は、反射望遠鏡と同じく、コリメーション・テスター （フーコー・テスター） 等を使用して研磨面を測定し、修正研磨を行い、精度を上げていくことになります。 レンズのコリメーション・テスターは、反射鏡と違い透過光なので、高精度平面鏡で光線を反射させて、ナイフエッジに導きます。また、レンズ４面～の総合的な球面収差を測定することになりますので、対物セル等に組込んだ状態での精度測定となります。球面レンズですので、影が出来るだけ薄くなれば完成です。 測定するのは、色毎の球面収差なので、単色光の光源も必要です。 （続く・・） 設計 ・数学物理学 メモ etc |