JP4460325B2 - 天体望遠鏡用ミラー - Google Patents

Description

本発明は、天体を観測する天体望遠鏡に設けられ、天体から届き、所定の集光手段によって集光された光を反射させる天体望遠鏡用ミラーに関する。

従来の天体望遠鏡用ミラーには、温度変化による熱変形を抑制するために、低熱膨張ガラス材料等の線膨張係数がゼロに近い材料が用いられている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような低熱膨張ガラス材料のヤング率は、高いもので１００ＧＰａ程度であり、十分な剛性を有しているとは言い難い。このため、低熱膨張性であり、かつ、より高剛性な天体望遠鏡用ミラーが求められている。

また、高倍率の視野により天体観測を行う場合、主反射鏡と呼ばれるミラー部材の大型化が必須である。しかし、ミラー部材が大型になり、その重量が増加した場合には、例えば、その剛性が不十分であると、共振固有値の低下を招き、ミラー部材を支持する支持体たる天体望遠鏡の主要な振動モードと共振して大荷重を受けやすいという問題等が生じる。このような観点から、大型のミラー部材では、高い剛性を有する材料を用いなければならない。

ここで、ミラー部材の軽量化を材料の観点から検討してみると、従来からミラー部材として用いられている低熱膨張ガラス材料では、その比重は２．２〜４．０と幅広く、比較的軽い材料もある。しかし、比重の小さい材料を用いても、中実無垢体のミラー部材では軽量化の実効を図ることは困難である。

これに対して、ミラー部材の軽量化を構造の観点から検討してみると、まず、その方法の１つとして、その内部を中空構造にすることが考えられる。しかし、ガラス材料を機械加工で中空構造にすることは非常に困難である。また、別の方法として、溝を設けたガラス部材に反射面を有する蓋部材を接合する方法が考えられるが、十分な母材強度および接合強度を満足するガラス材料を見いだすに至っていない。さらに別の方法として、反射面を有する部材を軽量な基台に接着または機械的に固定する方法も考えられるが、この場合には、反射部材と基台とで異なる材料が用いられることとなるために、これらの間の熱膨張差により、温度変化に対して寸法変化や歪みが生じるという問題が生ずる。
特開２００３−１８５８１１号公報

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、低熱膨張性であり、かつ、高剛性な材料からなる天体望遠鏡用ミラーを提供することを目的とする。また、本発明は、大型の天体望遠鏡用ミラーに適した、低熱膨張性かつ高剛性であり、さらに軽量な天体望遠鏡用ミラーを提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、天体望遠鏡に設けられ、天体から届き集光された光を反射させる天体望遠鏡用ミラーであって、
前記光を反射するための表面粗さがＲａで１０ｎｍ以下の反射面を備えた低熱膨張セラミックスからなる板部材と、
前記板部材の反射面に設けられた所定の反射膜と、
低熱膨張セラミックスからなり、前記板部材と接合されて前記板部材を保持するコア部材と、
前記板部材と前記コア部材とを接合する、前記板部材および前記コア部材を構成する低熱膨張セラミックスよりも溶融温度の低い低熱膨張セラミックスからなる接合部と、
を有し、
前記板部材と前記コア部材の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数が、−１×１０ ^−６ 〜１×１０ ^−６ ／℃の範囲にあり、前記板部材および前記コア部材の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数と、前記接合部の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数との差が±０．１×１０ ^−６ ／℃の範囲内であり、
前記板部材および前記コア部材を構成する低熱膨張セラミックスと前記接合部を形成する低熱膨張セラミックスは、リチウムアルミノシリケート、リン酸ジルコニウムカリウム、コーディエライトから選ばれる１種以上の第１の材料と、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、炭化ホウ素から選ばれる１種以上の第２の材料とを複合してなる複合材料であることを特徴とする天体望遠鏡用ミラー、が提供される。

本発明の第２の観点によれば、天体望遠鏡に設けられ、天体から届き集光された光を反射させる天体望遠鏡用ミラーであって、
前記光を反射するための表面粗さがＲａで１０ｎｍ以下の反射面を備えた低熱膨張セラミックスからなる板部材と、
前記板部材の反射面に設けられた所定の反射膜と、
低熱膨張セラミックスからなり、前記板部材と接合されて前記板部材を保持するコア部材と、
前記板部材と前記コア部材とを接合する、前記板部材および前記コア部材を構成する低熱膨張セラミックスよりも溶融温度の低い低熱膨張セラミックスからなる接合部と、
を有し、
前記板部材と前記コア部材の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数が、−１×１０ ^−６ 〜１×１０ ^−６ ／℃の範囲にあり、前記板部材および前記コア部材の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数と、前記接合部の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数との差が±０．１×１０ ^−６ ／℃の範囲内であり、
前記板部材および前記コア部材を構成する低熱膨張セラミックスと前記接合部を形成する低熱膨張セラミックスは、β−ユークリプタイトと炭化珪素とを複合してなる複合材料であることを特徴とする天体望遠鏡用ミラー、が提供される。

また、コア部材としてはハニカム構造体が好適に用いられ、この場合には、２枚の板部材を準備し、ハニカム構造体の上下開口面にそれぞれ板部材を接合したサンドイッチ構造とすることが好ましく、いずれか一方の板部材の表面を反射面とすればよい。また、コア部材は有底上面開口型のリブ構造体であってもよく、この場合には、リブ構造体の開口面に板部材を接合した構成とすることが好ましい。

本発明によれば、低熱膨張性かつ高剛性の天体望遠鏡用ミラーを得ることができる。また、コア部材としてハニカム構造体またはリブ構造体を用いることにより、軽量かつ高剛性な大型の天体望遠鏡用ミラーを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る天体望遠鏡用ミラー１（以下「ミラー１」と記す）の概略断面図である。ミラー１は、光を反射するための反射面５を備えた盤状のミラー部材２と、この反射面５に設けられた反射膜３とから構成されている。ミラー部材２の反射面５の表面粗さは、光を高い反射率で反射することができるように、Ｒａで１０ｎｍ以下となっている。反射膜３としては、例えば、金属膜と誘電体膜を交互に積層された膜が挙げられる。なお、図１では、反射膜３を明示しているが、その厚さは、ミラー部材２の厚さと比較して非常に薄いものである。

ミラー部材２は低熱膨張性セラミックスからなり、その−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数は、−１×１０^−６〜１×１０^−６／℃の範囲にあることが好ましい。これにより、ミラー１の使用環境下における形状変化を抑制し、高い精度での観測が可能となる。

このような熱膨張係数を有するセラミックス材料としては、リチウムアルミノシリケート、リン酸ジルコニウムカリウム、コーディエライトから選ばれる１種以上の第１の材料と、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、炭化ホウ素から選ばれる１種以上の第２の材料とを複合してなる複合材料が挙げられる。

例えば、ミラー部材２として、リチウムアルミノシリケートの１つで負の熱膨張係数を有するβ−ユークリプタイト（β−Ｅｕ）と、正の熱膨張係数を有する炭化珪素（ＳｉＣ）とを、それぞれβ−Ｅｕ：ＳｉＣ＝６５〜８５ｍａｓｓ％：１５〜３５ｍａｓｓ％で配合した材料を用いる。このように、正の熱膨張係数を有する材料と負の熱膨張係数を有する材料との配合割合を変化させることにより、要求される熱膨張係数を有する材料を調製することができる。

従来から天体望遠鏡用ミラーに用いられているガラス材料のヤング率は８０〜１２０ＧＰａ程度であるが、上記複合材料のヤング率は１２０〜１６０ＧＰａと高いために、このような複合材料を用いることにより、従来よりも高剛性な天体望遠鏡用ミラーを得ることができる。

ミラー部材２は、一般的なセラミックス焼結体の製造方法、例えば、粉末調製、プレス成形、焼成、切削・研削、研磨加工という工程を経ることによって得ることができる。ミラー１は、ミラー部材２の研磨面（反射面５）に所定の方法により反射膜３を形成すればよい。

このミラー１においては、ミラー部材２が無垢構造体であるために、ミラー１を天体望遠鏡本体の支持体に搭載した場合に、支持体の主要振動モードと共振する問題や、支持体が振動荷重に耐えられなくなる問題等を回避することができる重量となるように、その大きさを設定することが望まれる。

次に、ミラー１を、その高い剛性を維持しながら軽量化させた、本発明に係る別の天体望遠鏡用ミラーについて説明する。
図２に天体望遠鏡用ミラー１０（以下「ミラー１０」と記す）の概略構造を示す断面図を、図３にミラー１０の概略構造を示す斜視断面図を、それぞれ示す。この図３では、円盤状のミラー１０の内部構造を明確にするために、その半分のみを示しており、また、図２に示す符号１５の反射膜および符号１３ａ・１３ｂの接合部の図示を省略している。

ミラー１０は、板部材１１ａ・１１ｂと、板部材１１ａの表面に設けられた反射膜１５と、板部材１１ａ・１１ｂに挟持されたコア部材１２と、板部材１１ａ・１１ｂとコア部材１２とをそれぞれ接合する接合部１３ａ・１３ｂと、を有している。つまり、板部材１１ａ・１１ｂとコア部材１２と接合部１３ａ・１３ｂが、ミラー部材を構成している。

板部材１１ａ・１１ｂは低熱膨張セラミックスからなり、板部材１１ａの表面（接合部１３ａがある面とは反対側の面）が反射膜１５が設けられる反射面となっている。また、コア部材１２も低熱膨張セラミックスからなる。このコア部材１２は、隔壁１８により仕切られた多数の柱状の空隙部１７を有するハニカム構造体である。コア部材１２の開口面、つまり空隙部１７の長手方向に垂直な面にはそれぞれ、接続部１３ａ・１３ｂを介して板部材１１ａ・１１ｂが取り付けられている。ミラー１０は、このような中空構造を有するハニカム構造体を用いてミラー部材を構成しているために、先に説明したミラー１と比較して軽量である。しかも、材料選択を適切に行うことにより、所望の剛性を確保することができる。

ミラー１を構成するミラー部材２と同様に、ミラー１０でも、板部材１１ａ・１１ｂとコア部材１２の−１０℃〜１０℃における平均の熱膨張係数は、−１×１０^−６〜１×１０^−６／℃の範囲にあることが好ましい。また、板部材１１ａ・１１ｂとコア部材１２をそれぞれ構成する、前記熱膨張係数を有する低熱膨張セラミックスとしては、先に説明したミラー１のミラー部材２に用いられるセラミックス材料と同じ複合材料が挙げられる。板部材１１ａ・１１ｂとコア部材１２を構成する低熱膨張性セラミックスの熱膨張係数の調整は、先に説明したミラー１を構成するミラー部材２用の低熱膨張性セラミックスの調整方法と同様の方法によって行うことができる。なお、板部材１１ａ・１１ｂとコア部材１２には同じ材料を用いることが好ましいが、熱膨張係数が前記範囲にあれば、異なる材料を用いることもできる。

接合部１３ａ・１３ｂは、後述するミラー１０の製造プロセスを容易とし、またミラー１０の熱膨張破壊を防止する等の観点から、板部材１１ａ・１１ｂおよびコア部材１２を構成する低熱膨張セラミックスよりも溶融温度の低い低熱膨張セラミックスで構成される。なお、図２では説明のために接合部１３ａを明確に示しているが、実際のミラー１０における接合部１３ａ・１３ｂの厚みは数μｍ〜数十μｍ程度であり、コア部材１２の厚さ（開口面間の距離）よりも極めて薄いものである。

また、板部材１１ａ・１１ｂおよびコア部材１２の−１０℃〜１０℃における平均の熱膨張係数と、接合部１３ａ・１３ｂの−１０℃〜１０℃における平均の熱膨張係数との差は、±０．１×１０^−６／℃の範囲内であることが好ましい。これにより、板部材１１ａ・１１ｂとコア部材１２との接合処理時（ミラー１０の製造方法については後述する）における熱応力の発生を抑制し、高い強度でこれらを接合することができる。また、ミラー１０の使用環境下における形状精度が維持され、かつ、ミラー１０の使用温度が変化した場合の熱膨張歪みおよび熱収縮歪みの発生を抑制することができる。

接合部１３ａ・１３ｂを構成する低熱膨張セラミックスとしては、板部材１１ａ・１１ｂおよびコア部材１２に用いられるセラミックス材料と同じ複合材料が好適に用いられる。例えば、接合部１３ａ・１３ｂを構成する低熱膨張セラミックスの調製は、板部材１１ａ・１１ｂおよびコア部材１２の溶融温度および熱膨張係数を考慮して、第１の材料と第２の材料の配合比を決める方法、具体的には、板部材１１ａ・１１ｂを構成する第１の材料と第２の材料のうちの溶融温度が低い方の配合割合を高くすること等により、行うことができる。

ミラー１０の製造方法としては、板部材１１ａ・１１ｂとコア部材１２をそれぞれ別に製造し、これらを接合部１３ａ・１３ｂを構成するためのセラミックスペーストを用いて接合する方法が好適に用いられる。例えば、板部材１１ａ・１１ｂは、前記ミラー部材２と同様に製造することができる。また、コア部材１２は、粉体混練、押出成形、焼成という工程を経ることによって得ることができる。必要に応じて得られたハニカム構造体に、切削、研削加工を施す。

板部材１１ａ・１１ｂとコア部材１２の接合は、板部材１１ａ・１１ｂのそれぞれの表面およびコア部材１２の開口面にそれぞれ接合材たるセラミックスペーストを塗布し、これらの塗布面を合わせて荷重を掛けた状態で昇温し、セラミックスペーストを溶融させることによって行うことができる。板部材１１ａ・１１ｂとコア部材１２とを接合した後に、板部材１１ａの表面の鏡面研磨および反射膜形成を行う。

次に本発明の天体望遠鏡用ミラーのさらに別の実施形態について説明する。図４はミラー２０の概略断面図であり、図５はミラー２０の概略斜視断面図である。図５では、円盤状のミラー２０の内部構造を明確にするために、その半分のみを示しており、また、図４に示す符号２３の接合部と符号２５の反射膜の図示を省略している。

このミラー２０は、板部材２１と、板部材２１の表面に設けられた反射膜２５と、リブ構造を有する有底筒状のコア部材２２と、板部材２１とコア部材２２とを接合する接合部２３と、を有している。

板部材２１は、先に説明したミラー１０の板部材１１と同じである。また、コア部材２２は、底壁に垂直に所定のパターンで設けられた隔壁２８によって空隙部２７が形成された構造を有する。ミラー２０は、このような中空構造を有するリブ構造体を用いてミラー部材を構成しているために、先に説明したミラー１と比較して軽量である。リブ構造を有するコア部材２２は、粉末調製、プレス成形、プレス成形体またはその仮焼体の加工、焼成、切削・研削という工程で作製す
ることができる。

板部材２１とコア部材２２に求められる熱膨張係数等の特性や板部材２１とコア部材２２の接合方法等はミラー１０の場合に準じ、接合部２３もミラー１０における接合部１３ａに準ずるので、ここでの説明は割愛する。

なお、ミラー１０を構成するハニカム構造体とミラー２０を構成するリブ構造体とは、隔壁によって空隙部が形成された中空構造を有する点で共通するために、これらの境界が問題となるが、これらに厳密な区別があるわけではない。ここでは、隔壁厚が厚く、セル幅も広いため、無垢構造体（またはその成形体）を機械加工して空隙部を形成することができるもの、または、無垢構造体に対する重量割合が５０％超の中空構造物をリブ構造体と呼ぶこととする。逆に、隔壁厚が薄く、セル幅（隔壁間距離）が狭いために、無垢構造体を機械加工することにより得ることが困難であり、その成形に押出成形法が好適に用いられるもの、または無垢構造体に対する重量割合が５０％超の中空構造物をハニカム構造体と呼ぶこととする。ミラーの構成部材としてハニカム構造体とリブ構造体のいずれを選択するかは、例えば、無垢構造体に対する軽量化割合や生産コスト等を考慮して定めることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、図６の断面図に示すミラー３０は、図４および図５に示したミラー２０のコア部材２２を無垢構造を有するコア部材２２ａとした例である。このような構造は、板部材２１とコア部材２２ａとの材料（成分や組成）が異なる場合であって、その重量が天体望遠鏡の支持体への装着が許容される範囲の場合に採用することができる。

また、ミラー１０においては、ハニカム構造を有するコア部材１２として、セル形状（空隙部１７の長手方向に垂直な面の形状）が略正方形のものを示したが、セル形状は正六角形等の多角形であってもよい。さらに、ミラー１０では、コア部材として１個のハニカム構造体を用いた形態を示しているが、複数のハニカム構造体を並べて配置してもよいし、ミラー部材が大型化するにしたがって、複数のハニカム構造体を用いる方がむしろ、ハニカム構造体の生産効率を高める観点から好ましい。

さらにまた、ミラー２０においては、リブ構造を有するコア部材２２として空隙部２７の開口面形状が略三角形のものを示したが、この空隙部の開口面形状は多角形や円形であってもよい。また、ミラー２０においては、板部材２１を反射面とすることなく、コア部材２２の表面（底壁の外側表面）を反射面としてもよい。

（実施例１）
β−ユークリプタイト粉末と炭化珪素粉末とを、８０：２０の重量割合でポットミル混合して乾燥させ、原料混合粉末を作製した。この混合粉末を１２０ＭＰａの圧力でＣＩＰ成形してφ３８０ｍｍ×７０ｍｍの成形体を作製した。この成形体を５００℃で脱脂した後、窒素雰囲気において１３４０℃で焼成し、β−ユークリプタイトと炭化珪素とが複合されたセラミックス焼結体を得た。得られた焼結体に機械仕上げ加工を施し、φ３００ｍｍ×６０ｍｍの円盤状部材を得た。次いで、この円盤状部材の一方の主面を、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下となるように、鏡面研磨加工した。この鏡面研磨面に反射膜たるＡｌ−ＳｉＯ_２積層膜を蒸着法により形成し、実施例１に係るミラーを得た。

これとは別に、上記円盤状部材と同じ材料からなる焼結体を、上記円盤状部材の製造方法に準じて作製し、その焼結体から４ｍｍ×４ｍｍ×１２ｍｍの試験片を切り出した。レーザー干渉式熱膨張測定装置（アルバック理工社製 ＬＩＸ−１）を用いて、得られた試験片の−１０〜１０℃における試験片の変位量を測定し、その熱膨張係数を求めた。また、この試験片のヤング率を測定した。これらの結果を表１に示す。

また、鏡面研磨加工後の鏡面研磨面の表面粗さを触針式表面粗さ測定機ＴＡＬＹＳＵＲＦ（Ｔａｙｌｏｒ−Ｈｏｂｓｏｎ社製）により測定した。なお、実際には、この測定機により鏡面研磨面の表面粗さを確認しながら、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下となるまで、鏡面研磨加工を行った。さらに、反射膜を形成後の反射率を、波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光をこのミラー面に対して垂直に照射し、反射光強度を測定した。さらに、ミラーの重量を測定した。これらの結果を表２に示す。

（実施例２）
β−ユークリプタイト粉末と炭化珪素粉末とを、７０：３０の重量割合でポットミル混合して乾燥させ、原料混合粉末を作製した。この混合粉末を１２０ＭＰａの圧力でＣＩＰ成形し、（Ａ）φ３８０ｍｍ×２０ｍｍ、（Ｂ）φ３８０ｍｍ×６０ｍｍの２種類の成形体を作製し、（Ｂ）の成形体には、略三角柱状で深さ５０ｍｍの空隙部が、幅が１３ｍｍの隔壁によって形成されるように、機械加工を施した。こうして得られた各成形体を５００℃で脱脂した後、窒素雰囲気において１３６０℃で焼成し、β−ユークリプタイトと炭化珪素とが複合されたセラミックス焼結体を得た。得られた（Ａ）の焼結体をφ３００ｍｍ×１０ｍｍ、（Ｂ）の焼結体をφ３００ｍｍ×５０ｍｍに、それぞれ機械仕上げ加工した。

一方、β−ユークリプタイトと炭化珪素とを、６０：４０の重量割合でポットミル混合して乾燥させ、接合材用の混合粉末を作製した。この混合粉末を無機分が３０ｖｏｌ％となるようにエチルセルロースの１５％α−テルピネオール溶液と混合し、三本ロールを用いてペースト状にし、接合材ペーストを作製した。

前記（Ａ）の焼結体の片面および（Ｂ）の焼結体の片面（開口面）の対応する部分に、上記接合材ペーストをスクリーンマスクを用いて厚さ３０μｍに印刷、乾燥させた後、これらを５００℃に昇温して、塗布された接合材ペーストを脱脂した。その後、印刷面同士を接着して１．５ｇ／ｍｍ^２の荷重をかけた。引き続き、この接着体を窒素雰囲気で１３５０℃の温度で熱処理し、接合材を溶融させて焼結体（Ａ）・（Ｂ）を接合した。

次いで、得られた接合体の一方の主面（例えば、（Ａ）の焼結体の表面）を鏡面研磨加工して、その表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とし、この鏡面研磨面に反射膜たるＡｌ−ＳｉＯ_２積層膜を蒸着法により形成し、実施例２に係るミラーを得た。

これとは別に、上記（Ａ）・（Ｂ）の焼結体と同じ材料からなる焼結体を、上記（Ａ）・（Ｂ）の焼結体の製造方法に準じて作製し、その焼結体から４ｍｍ×４ｍｍ×１２ｍｍの試験片を切り出した。この試験片について、実施例１の場合と同様にして、熱膨張係数、ヤング率を測定した。これらの結果を表１に示す。また、作製した実施例２に係るミラーの反射率、重量を、実施例１の場合と同様にして、測定した。また、実施例２に係るミラーのヤング率を測定した。その結果を表２に示す。

さらにこれとは別に、上記接合材ペーストと同じ材料からなる焼結体を、上記接合処理温度で焼成することによって作製し、その焼結体から４ｍｍ×４ｍｍ×１２ｍｍの試験片を切り出した。この試験片について、実施例１の場合と同様にして、熱膨張係数、ヤング率を測定した。これらの結果を表１に示す。

（実施例３）
β−ユークリプタイト粉末と炭化珪素粉末とを、６０：４０の重量割合でポットミル混合して乾燥させ、原料混合粉末を作製した。この混合粉末を１２０ＭＰａの圧力でＣＩＰ成形してφ３８０ｍｍ×２０ｍｍの成形体を２枚作製した。これらの成形体を５００℃で脱脂した後、窒素雰囲気において１３８０℃で焼成し、β−ユークリプタイトと炭化珪素とが複合されたセラミックス焼結体を得た。これらのセラミックス焼結体を機会仕上げ加工して、φ３００ｍｍ×１０ｍｍの板部材とした。

また、上記原料粉末にメチルセルロース系バインダを１０重量部混合し、ニーダによって混練した後、押出成形機を用いて、隔壁厚が２ｍｍ、空隙部の開口径が１０ｍｍ（空隙部の開口断面の形状が正方形で、この正方形の一辺の長さが１０ｍｍ）、外寸が１１０ｍｍ×１１０ｍｍ、厚み（押出方向の長さ）が５５ｍｍのハニカム構造を有する押出成形体を作製した。この成形体を５００℃で脱脂した後、窒素雰囲気下、１３８０℃で焼成し、β−ユークリプタイトと炭化珪素とが複合されたセラミックスハニカム焼結体を得た。得られたハニカム焼結体を、その厚みが４０ｍｍとなるように研削加工し、さらに外寸の一辺が７５ｍｍとなるように切断して、１個のセラミックスハニカム焼結体から複数のハニカム構造体を得た。一方、β−ユークリプタイトと炭化珪素とが５０：５０の重量割合で混合された接合材ペーストを、前記実施例２と同様の方法により作製した。

作製した２枚の板部材のそれぞれの片面とハニカム構造体の両方の開口面の所定位置に、作製した接合材ペーストをスクリーンマスクを用いて厚さ３０μｍで印刷し、乾燥させた後、これらを５００℃に昇温して、塗布された接合材ペーストを脱脂した。その後、板部材の全面にハニカム構造体が配設されるように、複数のハニカム構造体を１枚の板部材上に複数個並べて接着し、さらにハニカム構造体の上に別の１枚の板部材を載置して接着し、１．５ｇ／ｍｍ^２の荷重をかけた。引き続き、この接着体を窒素雰囲気で１３６０℃の温度で熱処理して、セラミックスペーストを溶融させ、板部材によってハニカム構造体が挟持された接合体を得た。

次いで、得られた接合体の一方の板部材の主面を、その表面粗さＲａが１０ｎｍ以下となるように鏡面研磨加工して、その表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とし、この鏡面研磨面に反射膜たるＡｌ−ＳｉＯ_２積層膜を蒸着法により形成し、実施例３に係るミラーを得た。

これとは別に、上記板部材およびハニカム構造体と同じ材料からなる焼結体を、上記板部材の焼結体の製造方法に準じて作製し、その焼結体から４ｍｍ×４ｍｍ×１２ｍｍの試験片を切り出した。この試験片について、実施例１の場合と同様にして、熱膨張係数、ヤング率を測定した。これらの結果を表１に示す。また、作製した実施例３に係るミラーの反射率、重量を、実施例１の場合と同様にして測定し、実施例３に係るミラーのヤング率を実施例２に係るミラーのヤング率測定と同様に行った。その結果を表２に示す。

さらにこれとは別に、上記接合材ペーストと同じ材料からなる焼結体を、上記接合処理温度で焼成することによって作製し、その焼結体から４ｍｍ×４ｍｍ×１２ｍｍの試験片を切り出した。この試験片について、実施例１の場合と同様にして、熱膨張係数、ヤング率を測定した。これらの結果を表１に示す。

（結果）
実施例１〜３のミラーでは、従来のガラスを用いたヤング率が８０〜１００ＧＰａのミラーよりも高い剛性を示した。また、実施例２および実施例３に係るミラーは、実施例１よりも軽量でありながら、高いヤング率を有する高剛性なミラーであることが確認された。さらに、これら実施例に係るミラーでは、反射面の表面粗さがＲａで１０ｎｍ以下となっているために、高い反射率が得られた。

本発明に係る天体望遠鏡用ミラーの第１の実施形態を示す概略断面図。 本発明に係る天体望遠鏡用ミラーの第２の実施形態を示す概略断面図。 図２に示す天体望遠鏡用ミラーの概略構造を示す斜視断面図。 本発明に係る天体望遠鏡用ミラーの第３の実施形態を示す概略断面図。 図４に示す天体望遠鏡用ミラーの概略構造を示す斜視断面図。 本発明に係る天体望遠鏡用ミラーの第４の実施形態を示す概略断面図。

符号の説明

１，１０，２０，３０；天体望遠鏡用ミラー
２；ミラー部材
３；反射膜
１１ａ，１１ｂ，２１；板部材
１２，２２；コア部材
１３ａ，１３ｂ，２３；接合部
１５，２５；反射膜
１７，２７；空隙部
１８，２８；隔壁

Claims (4)

1. 天体望遠鏡に設けられ、天体から届き集光された光を反射させる天体望遠鏡用ミラーであって、
   前記光を反射するための表面粗さがＲａで１０ｎｍ以下の反射面を備えた低熱膨張セラミックスからなる板部材と、
   前記板部材の反射面に設けられた所定の反射膜と、
   低熱膨張セラミックスからなり、前記板部材と接合されて前記板部材を保持するコア部材と、
   前記板部材と前記コア部材とを接合する、前記板部材および前記コア部材を構成する低熱膨張セラミックスよりも溶融温度の低い低熱膨張セラミックスからなる接合部と、
   を有し、
   前記板部材と前記コア部材の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数が、−１×１０ ^−６ 〜１×１０ ^−６ ／℃の範囲にあり、前記板部材および前記コア部材の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数と、前記接合部の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数との差が±０．１×１０ ^−６ ／℃の範囲内であり、
   前記板部材および前記コア部材を構成する低熱膨張セラミックスと前記接合部を形成する低熱膨張セラミックスは、リチウムアルミノシリケート、リン酸ジルコニウムカリウム、コーディエライトから選ばれる１種以上の第１の材料と、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、炭化ホウ素から選ばれる１種以上の第２の材料とを複合してなる複合材料であることを特徴とする天体望遠鏡用ミラー。
2. 天体望遠鏡に設けられ、天体から届き集光された光を反射させる天体望遠鏡用ミラーであって、
   前記光を反射するための表面粗さがＲａで１０ｎｍ以下の反射面を備えた低熱膨張セラミックスからなる板部材と、
   前記板部材の反射面に設けられた所定の反射膜と、
   低熱膨張セラミックスからなり、前記板部材と接合されて前記板部材を保持するコア部材と、
   前記板部材と前記コア部材とを接合する、前記板部材および前記コア部材を構成する低熱膨張セラミックスよりも溶融温度の低い低熱膨張セラミックスからなる接合部と、
   を有し、
   前記板部材と前記コア部材の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数が、−１×１０ ^−６ 〜１×１０ ^−６ ／℃の範囲にあり、前記板部材および前記コア部材の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数と、前記接合部の−１０〜１０℃における平均の熱膨張係数との差が±０．１×１０ ^−６ ／℃の範囲内であり、
   前記板部材および前記コア部材を構成する低熱膨張セラミックスと前記接合部を形成する低熱膨張セラミックスは、β−ユークリプタイトと炭化珪素とを複合してなる複合材料であることを特徴とする天体望遠鏡用ミラー。
3. 前記コア部材はハニカム構造体であって、
   低熱膨張性セラミックスからなる別の板部材と、
   前記別の板部材と前記ハニカム構造体とを接合する、前記別の板部材および前記ハニカム構造体を構成する低熱膨張セラミックスよりも溶融温度の低い別の低熱膨張性セラミックスからなる別の接合部と、
   をさらに具備し、
   前記ハニカム構造体の上下開口面にそれぞれ前記板部材および前記別の板部材が接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の天体望遠鏡用ミラー。
4. 前記コア部材は、有底上面開口型のリブ構造体であって、
   前記リブ構造体の開口面に前記板部材が接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の天体望遠鏡用ミラー。

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