JP3351339B2 - レーザ用曲率可変鏡 - Google Patents
レーザ用曲率可変鏡Info
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0825—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a flexible sheet or membrane, e.g. for varying the focus
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、反射面の形状が
可変である反射鏡、中でも、反射面を球面にしてその面
の曲率制御を行うレーザ用曲率可変鏡に関するものであ
る。この曲率可変鏡は、レーザ加工機のビーム伝送用反
射鏡或いは発振器内部用反射鏡として特に適したもので
あって、曲率制御により、最終集光点でのビーム径、焦
点位置やビームモードの調整を行うことができる。
可変である反射鏡、中でも、反射面を球面にしてその面
の曲率制御を行うレーザ用曲率可変鏡に関するものであ
る。この曲率可変鏡は、レーザ加工機のビーム伝送用反
射鏡或いは発振器内部用反射鏡として特に適したもので
あって、曲率制御により、最終集光点でのビーム径、焦
点位置やビームモードの調整を行うことができる。
【０００２】
【従来の技術】反射面の形状が可変である反射鏡の従来
技術としては、たとえば、ＳＰＩＥ、ｖｏｌ１５４３、
Ｐ３６に紹介されているものがある。これは天体望遠鏡
の反射鏡に関する技術であって、入射する光の波面の乱
れをこの形状可変鏡によって補償しようとするものであ
る。この場合、反射面の変形形状は任意形状の創成が狙
いである。
技術としては、たとえば、ＳＰＩＥ、ｖｏｌ１５４３、
Ｐ３６に紹介されているものがある。これは天体望遠鏡
の反射鏡に関する技術であって、入射する光の波面の乱
れをこの形状可変鏡によって補償しようとするものであ
る。この場合、反射面の変形形状は任意形状の創成が狙
いである。
【０００３】これに対し、近年、レーザ加工機のビーム
伝送用反射鏡や発振器内部用反射鏡としての用途が注目
されている曲率可変鏡は、任意形状の創成ではなく、単
に球面鏡の曲率制御を行うものである。この曲率可変鏡
は、前述の形状可変鏡に比べると、簡素、小型、安価で
ある。
伝送用反射鏡や発振器内部用反射鏡としての用途が注目
されている曲率可変鏡は、任意形状の創成ではなく、単
に球面鏡の曲率制御を行うものである。この曲率可変鏡
は、前述の形状可変鏡に比べると、簡素、小型、安価で
ある。
【０００４】ところで、この発明が改善の対象とする曲
率可変鏡において反射鏡を加圧変形させる機構として
は、静圧で反射鏡の裏面の広い範囲を加圧するもの（特
開平２−２３１７７９号）と、アクチュエータなどで裏
面中央の限定された領域を直接加圧するもの（ここで云
う直接加圧は、いくつかの固体部品を介して力を伝達す
るものも含む）がある。この発明は、どちらの機構を採
用したものにも有効であるが、高精度な変形制御を行う
上では、直接加圧式のものが静圧加圧式のもの（これは
静圧を発生させるための圧力媒体である液体を反射鏡裏
面側の液室に長期にわたって液漏れなく封入するのが難
しい）よりも有利であるので、以下の説明は、直接加圧
式のものを例に挙げて行う。
率可変鏡において反射鏡を加圧変形させる機構として
は、静圧で反射鏡の裏面の広い範囲を加圧するもの（特
開平２−２３１７７９号）と、アクチュエータなどで裏
面中央の限定された領域を直接加圧するもの（ここで云
う直接加圧は、いくつかの固体部品を介して力を伝達す
るものも含む）がある。この発明は、どちらの機構を採
用したものにも有効であるが、高精度な変形制御を行う
上では、直接加圧式のものが静圧加圧式のもの（これは
静圧を発生させるための圧力媒体である液体を反射鏡裏
面側の液室に長期にわたって液漏れなく封入するのが難
しい）よりも有利であるので、以下の説明は、直接加圧
式のものを例に挙げて行う。
【０００５】その直接加圧式の曲率可変鏡の従来技術と
しては、例えば、特開平８−３９２８２号公報や特開平
９−２９３９１５号公報に示されるものなどがある。
しては、例えば、特開平８−３９２８２号公報や特開平
９−２９３９１５号公報に示されるものなどがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】レーザ用反射鏡におい
てもっとも重要な特性は、反射面の形状精度（平面鏡で
あれば理想平面と実際面とのズレ、球面鏡であれば理想
球面と実際面とのズレ）である。反射面の形状に１μｍ
以上のズレがある場合、一般的に反射光の波面がそれに
よって歪み、集光性能の低下を招く。つまり、レーザ光
の特長である高輝度集光が不可能となる。従って、形状
のズレは１μｍ以下に抑える必要があり、そのズレが
０．５μｍ以下に抑制されていれば理想的である。
てもっとも重要な特性は、反射面の形状精度（平面鏡で
あれば理想平面と実際面とのズレ、球面鏡であれば理想
球面と実際面とのズレ）である。反射面の形状に１μｍ
以上のズレがある場合、一般的に反射光の波面がそれに
よって歪み、集光性能の低下を招く。つまり、レーザ光
の特長である高輝度集光が不可能となる。従って、形状
のズレは１μｍ以下に抑える必要があり、そのズレが
０．５μｍ以下に抑制されていれば理想的である。
【０００７】このような高い形状精度を、曲率可変鏡
で、全曲率範囲において得ようとする場合の必要条件と
しては、次の３つが挙げられる。
で、全曲率範囲において得ようとする場合の必要条件と
しては、次の３つが挙げられる。
【０００８】ａ）曲率を変化させても、初期の反射面の
形状精度が悪化しないこと。 ｂ）反射鏡を支える支持具が反射面の形状精度を悪化さ
せる因子とならないこと。 ｃ）反射鏡が、傷、永久変形などのダメージを受け難い
こと。
形状精度が悪化しないこと。 ｂ）反射鏡を支える支持具が反射面の形状精度を悪化さ
せる因子とならないこと。 ｃ）反射鏡が、傷、永久変形などのダメージを受け難い
こと。
【０００９】これ等の条件を充分に満たすものは従来技
術の中には殆ど見られない。例えば、ａ）に関する技術
として、特開平８−３９２８２号公報には、反射鏡の厚
みを外周側が薄くなるように裏面側で変化させて球面を
維持できる範囲を拡大する手法が示されているが、同公
報の技術では、反射鏡を完全に固定し、外周に連設され
る円筒部との境界部を弾性変形させて反射鏡を反らせる
ので、大きな変形圧を必要とし、しかも最外周まで理想
に近い形に変形させるのが難しい。また、反射鏡に設け
た変形支点の経時疲労も起こる。
術の中には殆ど見られない。例えば、ａ）に関する技術
として、特開平８−３９２８２号公報には、反射鏡の厚
みを外周側が薄くなるように裏面側で変化させて球面を
維持できる範囲を拡大する手法が示されているが、同公
報の技術では、反射鏡を完全に固定し、外周に連設され
る円筒部との境界部を弾性変形させて反射鏡を反らせる
ので、大きな変形圧を必要とし、しかも最外周まで理想
に近い形に変形させるのが難しい。また、反射鏡に設け
た変形支点の経時疲労も起こる。
【００１０】一方、特開平９−２９３９１５号公報の技
術は、反射鏡の外周を変形時の回転拘束が起こらない線
接触にして外周まで変形し易いように考慮されている
が、外周の回転拘束を無くすために両面をＯリングで押
える構造にしているので、Ｏリングが弾性変形する分、
反射鏡が加圧方向に平行移動して加圧用アクチュエータ
のストロークをロスする問題がある。
術は、反射鏡の外周を変形時の回転拘束が起こらない線
接触にして外周まで変形し易いように考慮されている
が、外周の回転拘束を無くすために両面をＯリングで押
える構造にしているので、Ｏリングが弾性変形する分、
反射鏡が加圧方向に平行移動して加圧用アクチュエータ
のストロークをロスする問題がある。
【００１１】そこで、この発明は、アクチュエータのス
トロークロスを生じさせずに低荷重で反射鏡を変形させ
て高い形状精度を確保できるようにすることを課題とし
ている。
トロークロスを生じさせずに低荷重で反射鏡を変形させ
て高い形状精度を確保できるようにすることを課題とし
ている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、反射鏡の外周部を支えるリン
グ状の支持具に、反射鏡に接して加圧方向への反射鏡の
並進運動を阻止する拘束面を設ける。また、その支持具
と反射鏡との間に支持具との接触部を支点にした反射鏡
外周部の回転を許容する隙間を設ける。そしてさらに、
反射鏡の厚みを、裏面側において中央領域が厚く、外周
側が薄くなるように径方向に連続的に変化させる。
め、この発明においては、反射鏡の外周部を支えるリン
グ状の支持具に、反射鏡に接して加圧方向への反射鏡の
並進運動を阻止する拘束面を設ける。また、その支持具
と反射鏡との間に支持具との接触部を支点にした反射鏡
外周部の回転を許容する隙間を設ける。そしてさらに、
反射鏡の厚みを、裏面側において中央領域が厚く、外周
側が薄くなるように径方向に連続的に変化させる。
【００１３】このレーザ用曲率可変鏡は、支持具に設け
る反射鏡の並進運動阻止用拘束面を、平坦度１μｍ以下
の平面となし、その面で反射面の外周部を正面から受け
止めるようにしておくと好ましい。
る反射鏡の並進運動阻止用拘束面を、平坦度１μｍ以下
の平面となし、その面で反射面の外周部を正面から受け
止めるようにしておくと好ましい。
【００１４】また、その拘束面の内端コーナ部に反射鏡
の回転支点となるＲ面の面取り部を設けたり、当該拘束
面の表面に反射鏡との摩擦抵抗を低減させる硬質化処理
膜を設けたり、支持具と反射鏡の接触面に潤滑剤を塗布
したりするのも好ましい。
の回転支点となるＲ面の面取り部を設けたり、当該拘束
面の表面に反射鏡との摩擦抵抗を低減させる硬質化処理
膜を設けたり、支持具と反射鏡の接触面に潤滑剤を塗布
したりするのも好ましい。
【００１５】
【作用】支持具に設けた拘束面によって反射鏡の加圧方
向への平行移動が阻止されるので、加圧用アクチュエー
タのストロークにロスがでない。
向への平行移動が阻止されるので、加圧用アクチュエー
タのストロークにロスがでない。
【００１６】また、アクチュエータによる加圧時に反射
鏡の外周部が支持点を軸にして殆ど抵抗を受けずに回転
するので、反射鏡を低荷重で外周まで変形させることが
できる。
鏡の外周部が支持点を軸にして殆ど抵抗を受けずに回転
するので、反射鏡を低荷重で外周まで変形させることが
できる。
【００１７】さらに、反射鏡に、曲げ力が強く働く中央
側が厚く、外周側は次第に薄くなる厚み分布をつけて、
中央部近傍のみが凸傾向になることを防止したので、反
射面の曲率を最外周まで安定させて理想球面に近い形状
を保つことができる。
側が厚く、外周側は次第に薄くなる厚み分布をつけて、
中央部近傍のみが凸傾向になることを防止したので、反
射面の曲率を最外周まで安定させて理想球面に近い形状
を保つことができる。
【００１８】このほか、反射鏡の反射面は理想面からの
ズレが１μｍ以下の形状精度に鏡面加工されるが、その
面がいかに高精度であっても、これを支える支持具の拘
束面の平坦度（平面度）が悪いと（通常の旋盤加工での
平面度は５μｍ程度が限界）、その面の影響が出て反射
面の形状精度が悪くなる。拘束面の平坦度を１μｍ以下
としたものは、かかる不具合を回避できる。
ズレが１μｍ以下の形状精度に鏡面加工されるが、その
面がいかに高精度であっても、これを支える支持具の拘
束面の平坦度（平面度）が悪いと（通常の旋盤加工での
平面度は５μｍ程度が限界）、その面の影響が出て反射
面の形状精度が悪くなる。拘束面の平坦度を１μｍ以下
としたものは、かかる不具合を回避できる。
【００１９】また、拘束面の内端コーナ部にＲ面の面取
りを施したもの、拘束面の表面に硬質化処理膜を設けた
もの、支持具と反射鏡の接触部に潤滑剤を塗布したもの
は、反射鏡を変形させるときの支点部の摩擦抵抗が小さ
くなって反射鏡の傷付き防止、摩耗防止の効果が得られ
る。
りを施したもの、拘束面の表面に硬質化処理膜を設けた
もの、支持具と反射鏡の接触部に潤滑剤を塗布したもの
は、反射鏡を変形させるときの支点部の摩擦抵抗が小さ
くなって反射鏡の傷付き防止、摩耗防止の効果が得られ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１に、この発明の曲率可変鏡の
実施形態を示す。この曲率可変鏡は、反射鏡１、その反
射鏡の裏面中央部に圧力を加えるアクチュエータ２、冷
却通路３ａを有する水冷ジャケット３、その水冷ジャケ
ット３の先端に取付けるリング状の上蓋４、及び反射鏡
１の裏面を受けるＯリング５から成る。
実施形態を示す。この曲率可変鏡は、反射鏡１、その反
射鏡の裏面中央部に圧力を加えるアクチュエータ２、冷
却通路３ａを有する水冷ジャケット３、その水冷ジャケ
ット３の先端に取付けるリング状の上蓋４、及び反射鏡
１の裏面を受けるＯリング５から成る。
【００２１】この曲率可変鏡は、先端開口部の直径（上
蓋４の内径）がφ６２ｍｍである。また、最大径はφ１
００ｍｍ、最大長さは１３２ｍｍとなっている。
蓋４の内径）がφ６２ｍｍである。また、最大径はφ１
００ｍｍ、最大長さは１３２ｍｍとなっている。
【００２２】反射鏡１は銅で製作した。銅は冷却性の良
さから大出力レーザ用反射鏡として有用な材料であり、
また、軟質金属であるため、変形機能を要する曲率可変
鏡としても使用可能である。この反射鏡１の裏面中央部
に、水冷ジャケット３によって反力を受けるアクチュエ
ータ２が装着されている。
さから大出力レーザ用反射鏡として有用な材料であり、
また、軟質金属であるため、変形機能を要する曲率可変
鏡としても使用可能である。この反射鏡１の裏面中央部
に、水冷ジャケット３によって反力を受けるアクチュエ
ータ２が装着されている。
【００２３】アクチュエータ２は、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚ
ｒ、Ｔｉ）Ｏ3 圧電体につけられたクレバイト社商標）
アクチュエータであり、アンプ７を介して制御電源８に
接続される。このＰＺＴアクチュエータ２は、圧電性セ
ラミックの１種であるＰＺＴを積層してステンレスケー
スに納めた素子であり、印加する電圧に応じて伸長する
機能を有している。
ｒ、Ｔｉ）Ｏ3 圧電体につけられたクレバイト社商標）
アクチュエータであり、アンプ７を介して制御電源８に
接続される。このＰＺＴアクチュエータ２は、圧電性セ
ラミックの１種であるＰＺＴを積層してステンレスケー
スに納めた素子であり、印加する電圧に応じて伸長する
機能を有している。
【００２４】そのＰＺＴアクチュエータ２の伸長によっ
て、反射鏡１の裏面中央部を加圧し、反射鏡１を変形さ
せて反射面１ａの曲率を制御する。アクチュエータ２の
ストロークは３０μｍである。反射面１ａの曲率は、初
期形状を平面（曲率半径＝∞）として凸方向に変形させ
た場合、３０μｍのアクチュエータストロークで凸２０
ｍ以下までの曲率半径を創ることができる。
て、反射鏡１の裏面中央部を加圧し、反射鏡１を変形さ
せて反射面１ａの曲率を制御する。アクチュエータ２の
ストロークは３０μｍである。反射面１ａの曲率は、初
期形状を平面（曲率半径＝∞）として凸方向に変形させ
た場合、３０μｍのアクチュエータストロークで凸２０
ｍ以下までの曲率半径を創ることができる。
【００２５】図３は、反射鏡１の各部の寸法諸元を表し
たものであって、外径Ｄ＝６８ｍｍ、ボス部直径ｄ＝７
ｍｍ、最大部厚みＴ＝１１ｍｍ、最小部厚みｔ＝２ｍｍ
になっている。この反射鏡１の裏面には、図のように、
概ね中央が厚く、外周が薄くなるように中心を基準にし
て径方向に連続的に変化する厚み分布がつけられ、最外
周部には幅９ｍｍ程度の平坦部１ｂが設けられている。
たものであって、外径Ｄ＝６８ｍｍ、ボス部直径ｄ＝７
ｍｍ、最大部厚みＴ＝１１ｍｍ、最小部厚みｔ＝２ｍｍ
になっている。この反射鏡１の裏面には、図のように、
概ね中央が厚く、外周が薄くなるように中心を基準にし
て径方向に連続的に変化する厚み分布がつけられ、最外
周部には幅９ｍｍ程度の平坦部１ｂが設けられている。
【００２６】反射鏡１は、図４に示すように、最外周部
（平坦部１ｂと外周面１ｃ）を加工治具９にワックス１
０で接着し、加工治具９を超精密旋盤のスピンドル１１
に取付け、ダイヤモンドバイト１２を用いて反射面１ａ
の鏡面加工を行っている。反射鏡１のスピンドル１１へ
の取付けは、ワックスで固定する以外に真空チャックを
用いて行ってもよい。
（平坦部１ｂと外周面１ｃ）を加工治具９にワックス１
０で接着し、加工治具９を超精密旋盤のスピンドル１１
に取付け、ダイヤモンドバイト１２を用いて反射面１ａ
の鏡面加工を行っている。反射鏡１のスピンドル１１へ
の取付けは、ワックスで固定する以外に真空チャックを
用いて行ってもよい。
【００２７】超精密旋盤による鏡面加工後の反射面１ａ
は、平坦度０．３μｍ、表面粗さＲａ＝０．００５μｍ
であった。この反射面１ａには、鏡面加工後、レーザ光
の反射率を高めるためにＤＣスパッタリング法により反
射率９９％の金のコート層（図示せず）を設けた。他の
誘電体多層膜などを使った増反射コート層を設けてもよ
く、誘電体多層膜のコーティングは真空蒸着法で行え
る。
は、平坦度０．３μｍ、表面粗さＲａ＝０．００５μｍ
であった。この反射面１ａには、鏡面加工後、レーザ光
の反射率を高めるためにＤＣスパッタリング法により反
射率９９％の金のコート層（図示せず）を設けた。他の
誘電体多層膜などを使った増反射コート層を設けてもよ
く、誘電体多層膜のコーティングは真空蒸着法で行え
る。
【００２８】反射鏡１の外周部を支える支持具は、図の
ケースでは上蓋４と水冷ジャケット３の一部とＯリング
５によって構成される。図２に示すように、反射鏡１
は、反射面１ａの外周部（φ６４ｍｍよりも外側部分）
が上蓋４に設けた環状の拘束面４ａに接している。ま
た、反射鏡１の裏面外周部と、水冷ジャケット３の先端
との間に適度の隙間６を設けている。さらに、反射鏡１
の外周部の保持安定性が損なわれないようにするため
に、反射鏡１の裏面外周部をＯリング５（これは環状の
クッションシートなどに置き替えてもよい）上に載せ、
Ｏリング５の弾性復元力で反射鏡１を上蓋４の拘束面４
ａに押しつけている。
ケースでは上蓋４と水冷ジャケット３の一部とＯリング
５によって構成される。図２に示すように、反射鏡１
は、反射面１ａの外周部（φ６４ｍｍよりも外側部分）
が上蓋４に設けた環状の拘束面４ａに接している。ま
た、反射鏡１の裏面外周部と、水冷ジャケット３の先端
との間に適度の隙間６を設けている。さらに、反射鏡１
の外周部の保持安定性が損なわれないようにするため
に、反射鏡１の裏面外周部をＯリング５（これは環状の
クッションシートなどに置き替えてもよい）上に載せ、
Ｏリング５の弾性復元力で反射鏡１を上蓋４の拘束面４
ａに押しつけている。
【００２９】これにより、反射鏡１の加圧方向への並進
運動が上蓋４に拘束されてアクチュエータ２のストロー
クロスが無くなる。また、一方で、拘束面４ａとの接触
点を支点にした反射鏡外周部の回転運動は許容されて外
周部に余分な変形抵抗が加わらず、反射鏡１は、加圧さ
れる中央付近だけでなく、鎖線のように最外周まで球面
に変形する。
運動が上蓋４に拘束されてアクチュエータ２のストロー
クロスが無くなる。また、一方で、拘束面４ａとの接触
点を支点にした反射鏡外周部の回転運動は許容されて外
周部に余分な変形抵抗が加わらず、反射鏡１は、加圧さ
れる中央付近だけでなく、鎖線のように最外周まで球面
に変形する。
【００３０】上蓋４は、加工容易性と強度を併せ持った
ジュラルミン製であり、反射鏡１と接触する拘束面４ａ
を、反射面の形状制度に悪影響を及ぼさないようにする
ために、反射面１ａと同様に超精密旋盤を用いてダイヤ
モンドバイトで平坦度０．２μｍ程度の高精度面に切削
加工した。
ジュラルミン製であり、反射鏡１と接触する拘束面４ａ
を、反射面の形状制度に悪影響を及ぼさないようにする
ために、反射面１ａと同様に超精密旋盤を用いてダイヤ
モンドバイトで平坦度０．２μｍ程度の高精度面に切削
加工した。
【００３１】また、その拘束面４ａ上に硬質フッ素樹脂
膜４ｂ（図２参照）をコーティングし、さらに拘束面４
ａの内端コーナ部に、鋭角部をもたないようにＲ２（単
位はｍｍ）程度の円弧の面取り部４ｃを施し、これ等で
反射鏡変形時の接触部の摩擦抵抗を下げて傷、摩耗を抑
制するようにした。硬質フッ素樹脂のコーティングによ
り、摩擦係数は０．１５以下にすることができる。
膜４ｂ（図２参照）をコーティングし、さらに拘束面４
ａの内端コーナ部に、鋭角部をもたないようにＲ２（単
位はｍｍ）程度の円弧の面取り部４ｃを施し、これ等で
反射鏡変形時の接触部の摩擦抵抗を下げて傷、摩耗を抑
制するようにした。硬質フッ素樹脂のコーティングによ
り、摩擦係数は０．１５以下にすることができる。
【００３２】なお、接触部に潤滑剤を塗布して、摩擦抵
抗を抑制する方法も接触面の傷付きや摩耗の防止に有効
であった。
抗を抑制する方法も接触面の傷付きや摩耗の防止に有効
であった。
【００３３】以上の如く構成した試作品のレーザ用曲率
可変鏡は、反射面１ａの曲率を∞（平面）（初期非加圧
時）〜凸１５ｍ（最大加圧時）の範囲で制御可能であっ
た。また、反射面１ａの形状精度を評価した結果、全曲
率範囲において、反射面の有効領域（実際にレーザ光を
受けて反射する領域）φ５０ｍｍ内の形状のズレは０．
３〜０．４μｍ以下に抑えられており、曲率変化させた
ときにもレーザ用反射鏡として通用する形状精度（ズレ
量１μｍ以下）が確保されていることを確認した。
可変鏡は、反射面１ａの曲率を∞（平面）（初期非加圧
時）〜凸１５ｍ（最大加圧時）の範囲で制御可能であっ
た。また、反射面１ａの形状精度を評価した結果、全曲
率範囲において、反射面の有効領域（実際にレーザ光を
受けて反射する領域）φ５０ｍｍ内の形状のズレは０．
３〜０．４μｍ以下に抑えられており、曲率変化させた
ときにもレーザ用反射鏡として通用する形状精度（ズレ
量１μｍ以下）が確保されていることを確認した。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、このレーザ用曲率可
変鏡は、リング状の支持具によって反射鏡の外周部を、
加圧方向への反射鏡の平行移動が阻止され、支持点を支
点とした外周部の回転は許容されるように支持し、さら
に、大きな曲げ力が加わる中央部の剛性を大、印加曲げ
力が小さくなる外周部の剛性を小となす厚み分布を反射
鏡につけてその反射鏡の局部的な変形が防止されるよう
にしたので、アクチュエータのストロークロスや変形荷
重の増加の問題を生じさせずに全曲率範囲において球面
の反射面の形状精度を充分に高めることができる。
変鏡は、リング状の支持具によって反射鏡の外周部を、
加圧方向への反射鏡の平行移動が阻止され、支持点を支
点とした外周部の回転は許容されるように支持し、さら
に、大きな曲げ力が加わる中央部の剛性を大、印加曲げ
力が小さくなる外周部の剛性を小となす厚み分布を反射
鏡につけてその反射鏡の局部的な変形が防止されるよう
にしたので、アクチュエータのストロークロスや変形荷
重の増加の問題を生じさせずに全曲率範囲において球面
の反射面の形状精度を充分に高めることができる。
【００３５】また、反射鏡の並進を止める拘束面の平坦
度を１μｍ以下にしたものは、拘束面の精度が原因とな
る反射面の形状精度の崩れが起こらずに、さらに、上記
拘束面の内端コーナ部をＲ面取りしたもの、拘束面の表
面に硬質化処理層を設けたもの、支持具と反射鏡の接触
部に潤滑剤を塗布したものは、接触面の傷付き、摩耗が
抑制されて、その面の荒れによる反射面の形状精度の崩
れが防止され、曲率制御の信頼性、安定性がより向上す
る。
度を１μｍ以下にしたものは、拘束面の精度が原因とな
る反射面の形状精度の崩れが起こらずに、さらに、上記
拘束面の内端コーナ部をＲ面取りしたもの、拘束面の表
面に硬質化処理層を設けたもの、支持具と反射鏡の接触
部に潤滑剤を塗布したものは、接触面の傷付き、摩耗が
抑制されて、その面の荒れによる反射面の形状精度の崩
れが防止され、曲率制御の信頼性、安定性がより向上す
る。
【図１】この発明のレーザ用曲率可変鏡の実施形態を示
す断面図
す断面図
【図２】図１の丸枠で囲った部分の拡大断面図
【図３】反射鏡の断面図
【図４】反射鏡の超精密旋盤による鏡面加工の概要を示
す図
す図
１ 反射鏡 １ａ 反射面 ２ ＰＺＴアクチュエータ ３ 水冷ジャケット ４ 上蓋 ４ａ 拘束面 ４ｂ 硬質フッ素樹脂膜 ４ｃ 面取り部 ５ Ｏリング ６ 隙間 ７ アンプ ８ 制御電源 ９ 加工治具 １０ ワックス １１ スピンドル １２ ダイヤモンドバイト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−293915（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−39282（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−134541（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−115842（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−249307（ＪＰ，Ａ) 米国特許4951285（ＵＳ，Ａ) 米国特許3573656（ＵＳ，Ａ) 西独国特許出願公開4137832（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 5/50 G02B 5/10
Claims (4)
- 【請求項１】 板状の反射鏡と、その反射鏡の外周部を
支えるリング状の支持具と、反射鏡の裏面中央領域に制
御された圧力を加える加圧機構を有し、加圧機構による
加圧で反射鏡を所望曲率の球状反射面が得られるように
変形させるレーザ用曲率可変鏡において、前記支持具
に、反射鏡に接して加圧方向への反射鏡の並進運動を阻
止する平面の拘束面を設け、その支持具と反射鏡との間
に支持具との接触部を支点にした反射鏡外周部の回転を
許容する隙間を設け、さらに、前記平面の拘束面の内端
コーナ部に反射鏡の回転支点となるＲ面の面取り部を設
け、反射鏡の厚みを、裏面側において中央領域が厚く、
外周側が薄くなるように径方向に連続的に変化させたこ
とを特徴とするレーザ用曲率可変鏡。 - 【請求項２】 支持具に設ける反射鏡の並進運動阻止用
拘束面を、平坦度１μｍ以下の平面となし、その面で反
射面の外周部を正面から受け止めるようにした請求項１
記載のレーザ用曲率可変鏡。 - 【請求項３】 支持具に設ける反射鏡の並進運動阻止用
拘束面の表面に反射鏡との摩擦抵抗を低減させる硬質化
処理膜を設けた請求項１記載のレーザ用曲率可変鏡。 - 【請求項４】 支持具と反射鏡の接触面に潤滑剤を塗布
した請求項１記載のレーザ用曲率可変鏡。
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