JP3926560B2 - 軽量化ミラー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、軽量化ミラーに関し、特に、人工衛星等の移動体に搭載される望遠鏡や光学センサないし光アンテナに使用される軽量化ミラーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の軽量化ミラーを示す図であり、この図において、１は板状のガラス材料からなるミラー構成体、２はこのミラー構成体１の一方の表面を研磨して形成した鏡面、３はミラー構成体１の他方の表面に形成された複数の凹穴、４はこの凹穴３から構成されたコアをそれぞれ示す。
この従来の軽量化ミラーでは、図１０のように、コア４側に施した複数の凹穴３の開口部にバックプレートをつけず、凹穴３の入り口を開口したまま使用していた。この場合、小型軽量化ミラーでは、重量が軽く、重量に比較して剛性も十分高く、移動体に搭載された場合でもあまり大きな荷重が発生しないので、コア４側をバックプレートにより補強しなくても問題がなかった。
【０００３】
図１１は従来の軽量化ミラーの別の例を示す図であり、この図において、１は板状のガラス材料からなるミラー構成体、２はこのミラー構成体１の一方の表面を研磨して形成した鏡面、３はミラー構成体１の他方の表面に形成された複数の凹穴、４はこの凹穴３から構成されたコア、５はミラー構成体１のコア４側に取り付けられたバックプレートをそれぞれ示す。
この従来の中規模の大きさの軽量化ミラーでは、移動体に搭載したときに被る荷重が大きくなるため、図１１のように、コア４の凹穴３の開口部を略全面覆うような形状を成すバックプレート５が取り付けられていた。なお、ミラー構成体１に対してバックプレート５を取り付ける方法としては接着や溶着が用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の軽量化ミラーのうち、図１０に示す方式では、軽量化ミラーサイズが直径３００ｍｍ程度より大型になると、重量が大きくなり、剛性不足により固有値が低下し、移動体の主要振動モードと共振して大荷重が発生しやすいという問題があった。また、強度不足により、移動体に搭載した際に、振動荷重などに耐えられなくなるという問題もあった。
【０００５】
また、図１１に示す方式では、軽量化ミラーサイズが中規模の場合は軽量かつ高剛性を確保しやすいが、直径６００ｍｍ程度より大型になると、バックプレート５をミラー構成体１のコア４側に取り付ける際に、接触して固着するべき面積が大きいため、バックプレート５とコア４のいずれについても、平面度と面粗さの両面で厳しい加工精度を必要とした。このため、加工が難しく、長時間の加工が必要で、コストが高くなるという課題があった。また、接触面全面を均一に固着させることが難しく、不良品が発生するリスクが高いため、歩留りが悪いという課題があった。
【０００６】
この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、バックプレートの取リ付けに関し、加工時間の短縮化、取リ付け作業の簡便化および時間短縮化、バックプレート取リ付け費用の低減を図った軽量化ミラーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る軽量化ミラーは、板状のガラス材料からなり、一方の表面を研磨して鏡面と成し、他方の表面には複数の凹穴からなるコアを形成してなるミラー構成体と、前記ガラス材料と同一または同等の線膨張係数を有する材料からなり、前記ミラー構成体のコア側表面に取り付けられて前記ミラー構成体を補強する板状のバックプレートとを具備し、前記ミラー構成体の前記コア側表面は、前記バックプレートとの接触面が平面度を維持したまま研磨されており、前記バックプレートは、前記ミラー構成体の前記コア側表面との接触面が平面度を維持したまま研磨されており、オプティカルコンタクトまたはオプティカルコンタクトした後さらに昇温固着により前記コア側表面に接合されるものである。
また、前記バックプレートは、前記コアに形成された個々の凹穴の開口形状より大きい複数のバックプレート形成部材に分割されているものである。
【０００８】
ここに、前記ガラス材料は、アモルファスガラス材料の他にガラスセラミックス材料も含むものとする。
【０００９】
また、上記構成によれば、バックプレートをミラー構成体のコア側に取り付ける際、分割されたバックプレート形成部材毎に取り付ければよい。したがって、バックプレート形成部材をミラー構成体に接触させて固着するための接触面積が小さくなる。したがって、バックプレート形成部材やミラー構成体のコア側表面に要求される接触部の平面度および面粗さは従来に比し緩和され、加工が容易となり、加工時間が短縮され、かつ、取リ付け作業も容易となり取リ付け作業時間の短縮を図ることができ、コスト低減に寄与できる。なお、バックプレート形成部材の大きさおよび個数は、バックプレート形成部材の加工性、取り付け作業性等を考慮して総合的に見てコスト低減が最高となるように決めればよい。
【００１０】
また、前記バックプレート形成部材は、全て、形状寸法が同一であるように構成してもよい。
【００１１】
このように構成すれば、バックプレート形成部材の加工、および、バックプレート形成部材の取リ付け作業の共通化を図ることができ、より一層コスト低減を可能とすることができる。
【００１２】
また、前記複数の凹穴は、前記ミラー構成体の周縁に形成された凹穴を除く全てについて、形状寸法が同一である同一開口部とされ、前記バックプレート形成部材は、前記凹穴の同一開口部に対応した形状寸法としてもよい。
【００１３】
このように構成すれば、バックプレート形成部材が小型化され、バックプレート形成部材１枚あたりのバックプレート形成部材とミラー構成体のコア側表面との接触面積がより小さくなり、その結果バックプレート形成部材とミラー構成体のコア側表面との固着のための接触部の平面度および面粗さの精度がより一層緩和され、加工がより一層容易となり、コストをより一層低減することが可能となる。
【００１４】
また、前記バックプレート形成部材は、前記同一開口部の凹穴全てに対して取り付けられているものとしてもよい。
【００１５】
このように構成すれば、バックプレート形成部材とミラー構成体とに要求される加工精度を緩和しながら、強度および剛性の高い直径６００ｍｍを超過するような大型の軽量化ミラーを実現することができる。また、この場合、要求される加工精度の緩和により、不良品が発生するリスクが低減され、歩留りが向上する。
【００１６】
また、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、前記バックプレート形成部材は、この同一開口部の凹穴に対して一つおきに取り付けられているものとしてもよい。
【００１７】
このように構成すれば、バックプレート形成部材が一つおきの凹穴に取り付けられるにもかかわらず、バックプレート形成部材が周縁部の一部の凹穴を除く凹穴の３辺に接触して取り付けられることになり、従来の軽量化ミラーと同等の強度剛性を確保することができる。したがって、冗長的なバックプレート形成部材の取リ付けを回避することにより、より効果的に軽量化できるという効果がある。
【００１８】
また、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、また、前記凹穴のうち前記コアの中心に対し一定円周上に等間隔に配置された凹穴における略正三角形の３頂点それぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、前記バックプレート形成部材は、この固定部を成す３頂点を備えた凹穴に隣接する全ての凹穴に取り付けられているものとしてもよい。
【００１９】
このように構成すれば、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部の周辺がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果をより一層大きくすることができる。
【００２０】
また、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、また、前記凹穴のうち前記コアの中心に対し一定円周上に等間隔に配置された凹穴における略正三角形の３頂点それぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、前記バックプレート形成部材は、前記等間隔に配置された凹穴の外周部およびこの凹穴の中心同士を直線的に結ぶ線上に存在する全ての凹穴に取り付けられているものとしてもよい。
【００２１】
このように構成すれば、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果を大きくすることができる。
【００２２】
また、前記ミラー構成体は、その周縁を等分する位置に、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を有し、前記バックプレート形成部材は、この固定部のうち隣接する固定部の両端同士を結ぶ直線の間に存在する全ての凹穴に取り付けられているものとすることもできる。
【００２３】
このように構成すれば、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果を大きくすることができる。
【００２４】
また、前記バックプレート形成部材は、前記ミラー構成体に対する配置場所に応じて異なる厚さであるものとしてもよい。
【００２５】
このように構成すれば、必要に応じてバックプレート形成部材の厚さを最適化して、効果的に強度剛性を確保し、軽量効果を大きくすることが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る軽量化ミラーを示し、中心を通る半径方向の線で切断した略半分の部分を斜視図で表している。なお、他半分はこの図１のものと対称的に構成されているものとする。
この図１において、１は板状のガラス材料からなるミラー構成体、２はこのミラー構成体１の一方の表面を研磨して形成した鏡面、３はミラー構成体１の他方の表面に形成された複数の凹穴（図面では１個の凹穴にのみ符号を付している）、４はこの凹穴３から構成されたコアである。また、ミラー構成体１は中央部に円柱状の孔１０を具備している。
【００２９】
凹穴３の開口形状は、略正三角形状を成すように形成されている。なお、コア４の殆どの凹穴が略正三角形の凹穴３として形成されているが、ミラー構成体１の円筒状外周壁に隣接する部分では、この円筒状外周壁と略正三角形の２辺を構成するリブとで形成される凹穴３１ができる。この凹穴３１は、ミラー構成体１の外形に影響を受けるため、正三角形とはならない。
【００３０】
そして、このように形成されたミラー構成体１に対し、一部の凹穴３、具体的には、前記円柱状の孔１０の周りの複数の凹穴３を覆うようにバックプレート５が取り付けられている。また、このバックプレート５は、複数のバックプレート形成部材５１に分割されている。
【００３１】
ミラー構成体１に使用する材料としては、温度変化によるミラー熱変形を抑制しやすいことに配慮して、例えば、クリアセラム-Ｚ（クリアセラムは株式会社オハラの登録商標）などの極低膨張ガラスセラミックス材料や、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2系組成の極低膨張アモルファスガラス材料等の線膨張係数がゼロに近い材料が適している。
【００３２】
バックプレート形成部材５１は、上記ミラー構成体１と同一の材料ないしは同等の線膨張係数を有する材料から形成されており、上記コア４に形成された個々の凹穴３の開口形状よりやや大きい略正三角形状に形成されている。より詳細には、コア４では、前記略正三角形状の複数の凹穴３の相互間にミラー構成体１を形成する材料がリブ状に残されており、各バックプレート形成部材５１は、この凹穴３の開口部の形状と同一でかつ若干寸法が大きく、より具体的には、各辺共上記リブの厚さの半分以下分だけ大きく成形されている。また、バックプレート形成部材５１の形状および寸法は、同一に統一されている。そして、バックプレート５としてバックプレート形成部材５１をコア４に取り付ける際は、バックプレート形成部材５１の周縁部と上記リブの接触面とが固着されることにより行われている。
【００３３】
また、バックプレート５をコア４に取り付ける方法としては、平面度を維持したままそれぞれの接触面を十分研磨して密着させるオプティカルコンタクト（光学接着）と呼ばれる方法により実現することができる。また、真空中で使用する人工衛星搭載用望遠鏡などに利用する場合には、さらに昇温して固着させる方法や、圧力を作用させながら昇温固着させるダイレクトボンディング（直接接合）と呼ばれる方法により、固着強度を向上させつつ均一性を向上することが可能となる。また、トールシール（米国Varian社の登録商標）等の接着剤で接着する方法も可能であることはいうまでもない。
【００３４】
なお、各バックプレート形成部材５１の中央部には、円形孔５１ａが設けられている。この円形孔５１ａは、空気抜きおよび加工用ツーリングホールを兼ねたものであり、人工衛星搭載用望遠鏡などに使用される際に、コア４とバックプレート形成部材５１との間に残留空気が存在しないようにするものである。
【００３５】
また、コア４を形成する凹穴３の開口形状は、略正三角形状のものであるが、より詳細には、各三角形の彫り込みの隅部には、回転加工した際にドリル等のツールの跡が残っているものである。また、個々の略正三角形の頂点部分には、さらに軽量化するために、小さな円形の凹穴３ａが施されている。
【００３６】
実施の形態１では、上記のようにバックプレート５が複数のバックプレート形成部材５１により構成されているので、このバックプレート形成部材５１をミラー構成体１のコア４側に取り付ける際、接触して固着するための接触面積が小さくなる。したがって、バックプレート形成部材５１やミラー構成体１のコア４側表面に要求される接触部の平面度および面粗さは従来に比し緩和されるので、バックプレート５の加工が容易となり、その加工時間が短縮される。また、バックプレート形成部材５１とミラー構成体１との接触面前面を均一に固着させることが容易になるので、バックプレート５の取リ付け作業が容易となり、取り付け作業時間の短縮を行うことができ、これに加えて、バックプレート５を取り付けることについての歩留りも向上し、総合的に見てバックプレート５の取り付けコストを低減することができる。
【００３７】
また、前記バックプレート形成部材５１は、全て同一形状かつ同一寸法であるように構成されているので、バックプレート形成部材５１の加工、および、バックプレート形成部材５１の取リ付け作業の共通化を図ることができ、より一層コスト低減を可能とすることができる。
【００３８】
上記実施の形態１において、次のように変形してもよい。
（１） また、凹穴３およびバックプレート５を構成するバックプレート形成部材５１の大きさおよび個数は、バックプレート形成部材の加工性、取り付け作業性等を考慮して総合的に見てコスト低減が最高となるように決めればよい。
（２） バックプレート５を構成するバックプレート形成部材５１は、厚さ、形状などを配置される場所により変え得るように、複数種類のバックプレート形成部材５１を使用してもよい。
（３） また、コア４の凹穴３の開口形状は、略正三角形に限ったものではなく、これを円形または正三角形以外の他の多角形とし、この凹穴３の形状に合わせてバックプレート形成部材５１の形状を変更してもよい。また、同様に、前記凹穴３を四角形状の彫り込みによるエッグクレー構造や、六角形状に彫り込むハニカム構造としてもよい。
【００３９】
実施の形態２．
次に、実施の形態２について図２に基づき説明する。図２は、この発明の実施の形態２に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００４０】
実施の形態１においては、バックプレート形成部材５１は一部の凹穴３に取り付けられていたが、図２の実施の形態２においては、コア４における開口部形状が略正三角形である略同一形状の凹穴３の全てに対して個別にバックプレート形成部材５１が取り付けられている。なお、この図においては、識別性を考慮しバックプレート形成部材５１にハッチングを施している。
【００４１】
また、鏡面２を形成するミラー構成体１は、実施の形態１でも述べたように、コア側表面からから見て円形として構成されているため、コア４の殆どの凹穴が略正三角形の凹穴３として扱えるが、ミラー構成体１の円筒状外周壁に隣接する部分では、この円筒状外周壁と略正三角形の２辺を構成するリブとで形成される正三角形にならない凹穴３１ができ、この凹穴３１にはバックプレート形成部材５１が取り付けられていないが、必要に応じて異型のバックプレートを取り付けてもよいことは勿論である。
【００４２】
この実施の形態２では、ミラー構成体１の周縁に形成された一部の凹穴３１を除く全ての凹穴３が、形状寸法が同一または略同一とした開口部とされ、バックプレート形成部材５１は、凹穴３の同一開口部に対応した形状寸法とされているので、バックプレート形成部材５１が小型化され、バックプレート形成部材５１とミラー構成体１のコア４側表面との接触面積がより小さくなり、その結果バックプレート形成部材５１とミラー構成体１のコア４側表面との固着のための接触部の平面度および面粗さの精度がより一層緩和され、加工がより一層容易となり、コストをより一層低減することが可能となる。
【００４３】
また、前記バックプレート形成部材５１は、開口部形状が同一の凹穴３全てに対して取り付けられているので、バックプレート形成部材５１とミラー構成体１とに要求される加工精度を緩和しながら、強度および剛性の高い直径６００ｍｍを超過するような大型の軽量化ミラーを実現することができる。また、この場合、要求される加工精度の緩和により、不良品が発生するリスクが低減され、歩留りが向上する。
【００４４】
実施の形態３．
次に、実施の形態３について図３に基づき説明する。図３は、この発明の実施の形態３に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００４５】
実施の形態２においては、バックプレート形成部材５１は開口部が略正三角形状を成す凹穴３全てに取り付けられていたが、図３の実施の形態３においては、コア４の開口部が略正三角形状を成す凹穴３に対し一つおきに、したがって、約半数の凹穴３にバックプレート形成部材５１を取り付けている。
【００４６】
したがって、この実施の形態３では、バックプレート形成部材５１が一つおきの凹穴３に取り付けらているにもかかわらず、バックプレート形成部材５１が周縁部の一部の凹穴３を除く凹穴３の３辺に接触して取り付けられることになり、従来の軽量化ミラーと同等の剛性を確保することができる。また、余分なバックプレート形成部材を省略しているので、より効果的に軽量化できるという効果がある。
【００４７】
実施の形態４．
次に、実施の形態４について図４に基づき説明する。図４は、この発明の実施の形態４に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００４８】
図４において、凹穴３は、実施の形態２の場合と同様に、同一開口部の形状が略正三角形である。また、この凹穴３のうちコア４の中心（すなわち、ミラー構成体の中心）に対し、一定円周上に等間隔に配置された三つの凹穴３における略正三角形の３頂点６ａ、６ｂ、６ｃそれぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成している。
なお、固定部を成す３頂点６ａ、６ｂ、６ｃは、例えば、当該軽量化ミラーを使用した望遠鏡を人工衛星等に搭載して打ち上げる際などに、軽量化ミラーを保持するために使用するものである。
【００４９】
そして、三つの凹穴３それぞれの３頂点６ａ、６ｂ、６ｃには、図４に示されるように、それぞれねじ孔ないしは固定具挿入用孔が設けられており、この３頂点６ａ、６ｂ、６ｃ１式で固定のための１グループを構成している。したがって、この固定のための１グループは、前記コア４の中心に対し、等位相角（この実施の形態４では１２０度）の位置にそれぞれ配置され、コア４上で合計３グループ構成されている。
【００５０】
一方、前記バックプレート形成部材５１は、固定部を成す３頂点６ａ、６ｂ、６ｃを備えた三つの凹穴３に隣接する全ての凹穴３に取り付けられている。
【００５１】
以上のように、実施の形態２では、バックプレート形成部材５１は開口部が略正三角形状を成す凹穴３全てに取り付けられていたのに対し、実施の形態４においては特定の位置の凹穴３に対してのみバックプレート形成部材５１が取り付けられている。すなわち、実施の形態４においては、凹穴３のうちコア４の中心に対し、一定円周上に等間隔に配置された凹穴３における略正三角形の３頂点６ａ、６ｂ、６ｃそれぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、バックプレート形成部材５１は、この固定部を成す３頂点６ａ、６ｂ、６ｃを備えた凹穴３に隣接する全ての凹穴３に取り付けられている。したがって、実施の形態４では、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部の周辺がバックプレート形成部材５１により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材５１により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コア４による軽量効果をより一層大きくすることができる。
【００５２】
実施の形態５．
次に、実施の形態５について図５に基づき説明する。図５は、この発明の実施の形態５に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態４と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００５３】
この実施の形態５では、図５に示すように、また、実施の形態４の場合と同様に、コア４の中心に対し、一定円周上に等間隔に配置された（この場合１２０度の等位相角で配置された）三つの凹穴３における略正三角形の３頂点６ａ、６ｂ、６ｃそれぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成している。そして、バックプレート形成部材５１は、この固定部を成す３頂点６ａ、６ｂ、６ｃを備えた三つの凹穴３の外周およびこの凹穴の中心同士を直線的に結ぶ線上にある全ての凹穴３に取り付けられている。
【００５４】
したがって、実施の形態５では、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材５１により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材５１により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コア４による軽量効果をより一層大きくすることができる。
【００５５】
実施の形態６．
次に、実施の形態６について図６に基づき説明する。図６は、この発明の実施の形態６に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態４と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００５６】
この実施の形態６では、図６に示すように、固定部を成す固定台座７がミラー構成体１の側面に配置されている。すなわち、円盤状のミラー構成体１の側面部を円周方向に均等に３分割する３個所に固定部が設けられている。
そして、バックプレート形成部材５１は、上記３個所の固定部のうち隣接する固定部の両端同士を結ぶ直線の間に存在する全ての凹穴３に取り付けられている。
【００５７】
したがって、実施の形態６では、実施の形態５の場合とほぼ同様に、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材５１により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材５１により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コア４による軽量効果をより一層大きくすることができる。
【００５８】
実施の形態７．
次に、実施の形態７について図７に基づき説明する。図７は、この発明の実施の形態７に係る軽量化ミラーの部分側断面図である。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００５９】
この実施の形態７では、バックプレート形成部材５１は、コア４の配置場所に応じて異なる厚さとされている。一般的に、円盤状の軽量化ミラーの周縁部は、構造的には拘束が弱く、強度剛性上余裕があるので、バックプレート形成部材５１を取り付けるとしても薄いものでよい。一方、固定部（図７には図示されていない）付近では大荷重を受け、高剛性化が必要となるため、厚いバックプレート形成部材５１を取り付けるのが好ましい。
【００６０】
このように実施の形態７によれば、バックプレート形成部材５１は、コア４の裏面の配置場所に応じて異なる厚さとしているので、必要に応じてバックプレート形成部材５１の厚さを最適化することができ、効果的に強度剛性を確保し、軽量効果を大きくすることが可能となる。
【００６１】
実施の形態８．
次に、実施の形態８について図８に基づき説明する。図８は、この発明の実施の形態８に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００６２】
この実施の形態８は、実施の形態４におけるバックプレート形成部材５１を４個分まとめて略正三角形状のバックプレート形成部材５２としたものである。そして、このバックプレート形成部材５２を取り付け可能な最大数取り付けている。なお、各バックプレート形成部材５２の中央部には、円形孔５２ａが設けられている。この円形孔５２ａは、空気抜きおよび加工用ツーリングホールを兼ねたものであり、人工衛星搭載用望遠鏡などに使用される際に、コア４とバックプレート形成部材５２との間に残留空気が存在しないようにするものである。
【００６３】
このようにバックプレート形成部材５２は、その大きさは必ずしも凹穴３の形状大きさに対応したものとしなくてもよく、適宜バックプレート形成部材５２の加工性や取り付け作業性を配慮して、総合的に見て最もコスト低減に寄与できるような大きさにすればよい。なお、この実施の形態８は、実施の形態１における変形例の一つに相当する。
【００６４】
実施の形態９．
次に、実施の形態９について図９に基づき説明する。図９は、この発明の実施の形態９に係る軽量化ミラーの部分側断面図であり、この発明の検査方法を説明するためのものである。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００６５】
図９において、８はバックプレート形成部材５１に簡易的に貼付される加速度計、９はミラー構成体１に対してインパルスまたは振動を印加する加振機である。この加振機としては、ハンマリング試験で振動モードを測定するモーダルハンマでもよいし、マイクロバイブレータのような加振機でもよく、いずれもミラー構成体１が破損しない程度の入力で使用する。また、この実施の形態９では、バックプレート形成部材５１が同一形状で複数使用され、コア４との固着状態もいずれのバックプレート形成部材５１についても同様になるため、正常な固着ができていれば固有値や振動の伝達特性が同等になる。しかし、例えば３角形のバックプレート形成部材５１の１辺の固着が不良であれば、固有値が他より低下するので、検査で発見可能となる。また、応答倍率が他より小さかったり、共振点で波形のなまりがある場合は、異物混入や接着不良の兆候が発見可能となる。
【００６６】
上記のように実施の形態９によれば、コア４に対する個々のバックプレート形成部材５１の接着状態および溶着状態が正常であるかどうかの検査を、容易、かつ、精度良く行うことができる。
【００６７】
【発明の効果】
第１の発明に係る軽量化ミラーによれば、ミラー構成体のコア側表面は、バックプレートとの接触面が平面度を維持したまま研磨されており、バックプレートは、ミラー構成体のコア側表面との接触面が平面度を維持したまま研磨されており、オプティカルコンタクトまたはオプティカルコンタクトした後さらに昇温固着によりコア側表面に接合されているので、固着強度を向上させることができる。
また、第２の発明によれば、バックプレートは、コアに形成された個々の凹穴の開口形状より大きい複数のバックプレート形成部材に分割されているので、加工が容易となり、加工時間が短縮され、かつ、取リ付け作業の容易化、作業時間の短縮化を行うことができ、また、歩留りの向上もあり、総合的に見てバックプレートの取り付けコストを低減することができる。
【００６８】
また、第３の発明によれば、第２の発明において、バックプレート形成部材は、全て、形状寸法が同一であるように構成されるので、凹穴およびバックプレートの加工、および、バックプレートの取リ付け作業の共通化を図ることができ、より一層コスト低減を可能とすることができる。
【００６９】
また、第４の発明によれば、第３の発明において、前記複数の凹穴は、前記ミラー構成体の周縁に形成された凹穴を除く全てについて、形状寸法が同一である同一開口部とされ、前記バックプレート形成部材は、前記凹穴の同一開口部に対応した形状寸法とされているので、バックプレート形成部材とミラー構成体のコア側表面との固着のための接触部の平面度および面粗さの精度がより一層緩和され、加工がより一層容易となり、コストをより一層低減することが可能となる。
【００７０】
また、第５の発明によれば、第４の発明において、前記バックプレート形成部材は、前記同一開口部の凹穴全てに対して取り付けられているので、バックプレート形成部材とミラー構成体とに要求される加工精度を緩和しつつ大型の軽量化ミラーを実現することができる。また、この場合、要求される加工精度の緩和により、不良品が発生するリスクが低減され、歩留りが向上する。
【００７１】
また、第６の発明によれば、第４の発明において、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、前記バックプレート形成部材は、この同一開口部の凹穴に対して一つおきに取り付けられているので、従来の軽量化ミラーと同等の剛性が確保可能な上、冗長的なバックプレート形成部材の取リ付けを回避することにより、より効果的に軽量化できる。
【００７２】
また、第７の発明によれば、第４の発明において、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、また、前記凹穴のうち前記コアの中心に対し一定円周上に等間隔に配置された凹穴における略正三角形の３頂点それぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、前記バックプレート形成部材は、この固定部を成す３頂点を備えた凹穴に隣接する全ての凹穴に取り付けられているので、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部の周辺がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果をより一層大きくすることができる。
【００７３】
また、第８の発明によれば、第４の発明において、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、また、前記凹穴のうち前記コアの中心に対し一定円周上に等間隔に配置された凹穴における略正三角形の３頂点それぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、前記バックプレート形成部材は、前記等間隔に配置された凹穴の外周および凹穴の中心同士を直線的に結ぶ線上に存在する全ての凹穴に取り付けられているので、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果を大きくすることができる。
【００７４】
また、第９の発明によれば、第４の発明において、前記ミラー構成体は、その周縁を等分する位置に、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を有し、前記バックプレート形成部材は、この固定部のうち隣接する固定部の両端同士を結ぶ直線の間に存在する全ての凹穴に取り付けられているので、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果を大きくすることができる。
【００７５】
また、第１０の発明によれば、第２から第９の発明において、前記バックプレート形成部材は、前記ミラー構成体に対する配置場所に応じて異なる厚さであるので、必要に応じてバックプレートの厚さを最適化して、効果的に強度剛性を確保し、軽量効果を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る軽量化ミラーについて、中心を通る半径方向の線で切断した略半分の部分を斜視図で表している。である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図３】 この発明の実施の形態３に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図４】 この発明の実施の形態４に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図５】 この発明の実施の形態５に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図６】 この発明の実施の形態６に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図７】 この発明の実施の形態７に係る軽量化ミラーの部分側断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態８に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図９】 この発明の実施の形態９に係る軽量化ミラーの部分側断面図であり、この発明の検査方法を説明するためのものである。
【図１０】 従来の軽量化ミラーの一例を示す、片半分の斜視図である。
【図１１】 従来の軽量化ミラーの別の例を示す、片半分の斜視図である。
【符号の説明】
１ ミラー構成体、２ 鏡面、３ 凹穴、４ コア、５ バックプレート、６ａ、６ｂ、６ｃ 固定部を成す凹穴の３頂点、７ 固定部を成す固定台座、３１
凹穴、５１、５２ バックプレート形成部材、８ 加速度計、９ 加振機。
【発明の属する技術分野】
この発明は、軽量化ミラーに関し、特に、人工衛星等の移動体に搭載される望遠鏡や光学センサないし光アンテナに使用される軽量化ミラーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の軽量化ミラーを示す図であり、この図において、１は板状のガラス材料からなるミラー構成体、２はこのミラー構成体１の一方の表面を研磨して形成した鏡面、３はミラー構成体１の他方の表面に形成された複数の凹穴、４はこの凹穴３から構成されたコアをそれぞれ示す。
この従来の軽量化ミラーでは、図１０のように、コア４側に施した複数の凹穴３の開口部にバックプレートをつけず、凹穴３の入り口を開口したまま使用していた。この場合、小型軽量化ミラーでは、重量が軽く、重量に比較して剛性も十分高く、移動体に搭載された場合でもあまり大きな荷重が発生しないので、コア４側をバックプレートにより補強しなくても問題がなかった。
【０００３】
図１１は従来の軽量化ミラーの別の例を示す図であり、この図において、１は板状のガラス材料からなるミラー構成体、２はこのミラー構成体１の一方の表面を研磨して形成した鏡面、３はミラー構成体１の他方の表面に形成された複数の凹穴、４はこの凹穴３から構成されたコア、５はミラー構成体１のコア４側に取り付けられたバックプレートをそれぞれ示す。
この従来の中規模の大きさの軽量化ミラーでは、移動体に搭載したときに被る荷重が大きくなるため、図１１のように、コア４の凹穴３の開口部を略全面覆うような形状を成すバックプレート５が取り付けられていた。なお、ミラー構成体１に対してバックプレート５を取り付ける方法としては接着や溶着が用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の軽量化ミラーのうち、図１０に示す方式では、軽量化ミラーサイズが直径３００ｍｍ程度より大型になると、重量が大きくなり、剛性不足により固有値が低下し、移動体の主要振動モードと共振して大荷重が発生しやすいという問題があった。また、強度不足により、移動体に搭載した際に、振動荷重などに耐えられなくなるという問題もあった。
【０００５】
また、図１１に示す方式では、軽量化ミラーサイズが中規模の場合は軽量かつ高剛性を確保しやすいが、直径６００ｍｍ程度より大型になると、バックプレート５をミラー構成体１のコア４側に取り付ける際に、接触して固着するべき面積が大きいため、バックプレート５とコア４のいずれについても、平面度と面粗さの両面で厳しい加工精度を必要とした。このため、加工が難しく、長時間の加工が必要で、コストが高くなるという課題があった。また、接触面全面を均一に固着させることが難しく、不良品が発生するリスクが高いため、歩留りが悪いという課題があった。
【０００６】
この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、バックプレートの取リ付けに関し、加工時間の短縮化、取リ付け作業の簡便化および時間短縮化、バックプレート取リ付け費用の低減を図った軽量化ミラーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る軽量化ミラーは、板状のガラス材料からなり、一方の表面を研磨して鏡面と成し、他方の表面には複数の凹穴からなるコアを形成してなるミラー構成体と、前記ガラス材料と同一または同等の線膨張係数を有する材料からなり、前記ミラー構成体のコア側表面に取り付けられて前記ミラー構成体を補強する板状のバックプレートとを具備し、前記ミラー構成体の前記コア側表面は、前記バックプレートとの接触面が平面度を維持したまま研磨されており、前記バックプレートは、前記ミラー構成体の前記コア側表面との接触面が平面度を維持したまま研磨されており、オプティカルコンタクトまたはオプティカルコンタクトした後さらに昇温固着により前記コア側表面に接合されるものである。
また、前記バックプレートは、前記コアに形成された個々の凹穴の開口形状より大きい複数のバックプレート形成部材に分割されているものである。
【０００８】
ここに、前記ガラス材料は、アモルファスガラス材料の他にガラスセラミックス材料も含むものとする。
【０００９】
また、上記構成によれば、バックプレートをミラー構成体のコア側に取り付ける際、分割されたバックプレート形成部材毎に取り付ければよい。したがって、バックプレート形成部材をミラー構成体に接触させて固着するための接触面積が小さくなる。したがって、バックプレート形成部材やミラー構成体のコア側表面に要求される接触部の平面度および面粗さは従来に比し緩和され、加工が容易となり、加工時間が短縮され、かつ、取リ付け作業も容易となり取リ付け作業時間の短縮を図ることができ、コスト低減に寄与できる。なお、バックプレート形成部材の大きさおよび個数は、バックプレート形成部材の加工性、取り付け作業性等を考慮して総合的に見てコスト低減が最高となるように決めればよい。
【００１０】
また、前記バックプレート形成部材は、全て、形状寸法が同一であるように構成してもよい。
【００１１】
このように構成すれば、バックプレート形成部材の加工、および、バックプレート形成部材の取リ付け作業の共通化を図ることができ、より一層コスト低減を可能とすることができる。
【００１２】
また、前記複数の凹穴は、前記ミラー構成体の周縁に形成された凹穴を除く全てについて、形状寸法が同一である同一開口部とされ、前記バックプレート形成部材は、前記凹穴の同一開口部に対応した形状寸法としてもよい。
【００１３】
このように構成すれば、バックプレート形成部材が小型化され、バックプレート形成部材１枚あたりのバックプレート形成部材とミラー構成体のコア側表面との接触面積がより小さくなり、その結果バックプレート形成部材とミラー構成体のコア側表面との固着のための接触部の平面度および面粗さの精度がより一層緩和され、加工がより一層容易となり、コストをより一層低減することが可能となる。
【００１４】
また、前記バックプレート形成部材は、前記同一開口部の凹穴全てに対して取り付けられているものとしてもよい。
【００１５】
このように構成すれば、バックプレート形成部材とミラー構成体とに要求される加工精度を緩和しながら、強度および剛性の高い直径６００ｍｍを超過するような大型の軽量化ミラーを実現することができる。また、この場合、要求される加工精度の緩和により、不良品が発生するリスクが低減され、歩留りが向上する。
【００１６】
また、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、前記バックプレート形成部材は、この同一開口部の凹穴に対して一つおきに取り付けられているものとしてもよい。
【００１７】
このように構成すれば、バックプレート形成部材が一つおきの凹穴に取り付けられるにもかかわらず、バックプレート形成部材が周縁部の一部の凹穴を除く凹穴の３辺に接触して取り付けられることになり、従来の軽量化ミラーと同等の強度剛性を確保することができる。したがって、冗長的なバックプレート形成部材の取リ付けを回避することにより、より効果的に軽量化できるという効果がある。
【００１８】
また、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、また、前記凹穴のうち前記コアの中心に対し一定円周上に等間隔に配置された凹穴における略正三角形の３頂点それぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、前記バックプレート形成部材は、この固定部を成す３頂点を備えた凹穴に隣接する全ての凹穴に取り付けられているものとしてもよい。
【００１９】
このように構成すれば、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部の周辺がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果をより一層大きくすることができる。
【００２０】
また、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、また、前記凹穴のうち前記コアの中心に対し一定円周上に等間隔に配置された凹穴における略正三角形の３頂点それぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、前記バックプレート形成部材は、前記等間隔に配置された凹穴の外周部およびこの凹穴の中心同士を直線的に結ぶ線上に存在する全ての凹穴に取り付けられているものとしてもよい。
【００２１】
このように構成すれば、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果を大きくすることができる。
【００２２】
また、前記ミラー構成体は、その周縁を等分する位置に、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を有し、前記バックプレート形成部材は、この固定部のうち隣接する固定部の両端同士を結ぶ直線の間に存在する全ての凹穴に取り付けられているものとすることもできる。
【００２３】
このように構成すれば、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果を大きくすることができる。
【００２４】
また、前記バックプレート形成部材は、前記ミラー構成体に対する配置場所に応じて異なる厚さであるものとしてもよい。
【００２５】
このように構成すれば、必要に応じてバックプレート形成部材の厚さを最適化して、効果的に強度剛性を確保し、軽量効果を大きくすることが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る軽量化ミラーを示し、中心を通る半径方向の線で切断した略半分の部分を斜視図で表している。なお、他半分はこの図１のものと対称的に構成されているものとする。
この図１において、１は板状のガラス材料からなるミラー構成体、２はこのミラー構成体１の一方の表面を研磨して形成した鏡面、３はミラー構成体１の他方の表面に形成された複数の凹穴（図面では１個の凹穴にのみ符号を付している）、４はこの凹穴３から構成されたコアである。また、ミラー構成体１は中央部に円柱状の孔１０を具備している。
【００２９】
凹穴３の開口形状は、略正三角形状を成すように形成されている。なお、コア４の殆どの凹穴が略正三角形の凹穴３として形成されているが、ミラー構成体１の円筒状外周壁に隣接する部分では、この円筒状外周壁と略正三角形の２辺を構成するリブとで形成される凹穴３１ができる。この凹穴３１は、ミラー構成体１の外形に影響を受けるため、正三角形とはならない。
【００３０】
そして、このように形成されたミラー構成体１に対し、一部の凹穴３、具体的には、前記円柱状の孔１０の周りの複数の凹穴３を覆うようにバックプレート５が取り付けられている。また、このバックプレート５は、複数のバックプレート形成部材５１に分割されている。
【００３１】
ミラー構成体１に使用する材料としては、温度変化によるミラー熱変形を抑制しやすいことに配慮して、例えば、クリアセラム-Ｚ（クリアセラムは株式会社オハラの登録商標）などの極低膨張ガラスセラミックス材料や、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2系組成の極低膨張アモルファスガラス材料等の線膨張係数がゼロに近い材料が適している。
【００３２】
バックプレート形成部材５１は、上記ミラー構成体１と同一の材料ないしは同等の線膨張係数を有する材料から形成されており、上記コア４に形成された個々の凹穴３の開口形状よりやや大きい略正三角形状に形成されている。より詳細には、コア４では、前記略正三角形状の複数の凹穴３の相互間にミラー構成体１を形成する材料がリブ状に残されており、各バックプレート形成部材５１は、この凹穴３の開口部の形状と同一でかつ若干寸法が大きく、より具体的には、各辺共上記リブの厚さの半分以下分だけ大きく成形されている。また、バックプレート形成部材５１の形状および寸法は、同一に統一されている。そして、バックプレート５としてバックプレート形成部材５１をコア４に取り付ける際は、バックプレート形成部材５１の周縁部と上記リブの接触面とが固着されることにより行われている。
【００３３】
また、バックプレート５をコア４に取り付ける方法としては、平面度を維持したままそれぞれの接触面を十分研磨して密着させるオプティカルコンタクト（光学接着）と呼ばれる方法により実現することができる。また、真空中で使用する人工衛星搭載用望遠鏡などに利用する場合には、さらに昇温して固着させる方法や、圧力を作用させながら昇温固着させるダイレクトボンディング（直接接合）と呼ばれる方法により、固着強度を向上させつつ均一性を向上することが可能となる。また、トールシール（米国Varian社の登録商標）等の接着剤で接着する方法も可能であることはいうまでもない。
【００３４】
なお、各バックプレート形成部材５１の中央部には、円形孔５１ａが設けられている。この円形孔５１ａは、空気抜きおよび加工用ツーリングホールを兼ねたものであり、人工衛星搭載用望遠鏡などに使用される際に、コア４とバックプレート形成部材５１との間に残留空気が存在しないようにするものである。
【００３５】
また、コア４を形成する凹穴３の開口形状は、略正三角形状のものであるが、より詳細には、各三角形の彫り込みの隅部には、回転加工した際にドリル等のツールの跡が残っているものである。また、個々の略正三角形の頂点部分には、さらに軽量化するために、小さな円形の凹穴３ａが施されている。
【００３６】
実施の形態１では、上記のようにバックプレート５が複数のバックプレート形成部材５１により構成されているので、このバックプレート形成部材５１をミラー構成体１のコア４側に取り付ける際、接触して固着するための接触面積が小さくなる。したがって、バックプレート形成部材５１やミラー構成体１のコア４側表面に要求される接触部の平面度および面粗さは従来に比し緩和されるので、バックプレート５の加工が容易となり、その加工時間が短縮される。また、バックプレート形成部材５１とミラー構成体１との接触面前面を均一に固着させることが容易になるので、バックプレート５の取リ付け作業が容易となり、取り付け作業時間の短縮を行うことができ、これに加えて、バックプレート５を取り付けることについての歩留りも向上し、総合的に見てバックプレート５の取り付けコストを低減することができる。
【００３７】
また、前記バックプレート形成部材５１は、全て同一形状かつ同一寸法であるように構成されているので、バックプレート形成部材５１の加工、および、バックプレート形成部材５１の取リ付け作業の共通化を図ることができ、より一層コスト低減を可能とすることができる。
【００３８】
上記実施の形態１において、次のように変形してもよい。
（１） また、凹穴３およびバックプレート５を構成するバックプレート形成部材５１の大きさおよび個数は、バックプレート形成部材の加工性、取り付け作業性等を考慮して総合的に見てコスト低減が最高となるように決めればよい。
（２） バックプレート５を構成するバックプレート形成部材５１は、厚さ、形状などを配置される場所により変え得るように、複数種類のバックプレート形成部材５１を使用してもよい。
（３） また、コア４の凹穴３の開口形状は、略正三角形に限ったものではなく、これを円形または正三角形以外の他の多角形とし、この凹穴３の形状に合わせてバックプレート形成部材５１の形状を変更してもよい。また、同様に、前記凹穴３を四角形状の彫り込みによるエッグクレー構造や、六角形状に彫り込むハニカム構造としてもよい。
【００３９】
実施の形態２．
次に、実施の形態２について図２に基づき説明する。図２は、この発明の実施の形態２に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００４０】
実施の形態１においては、バックプレート形成部材５１は一部の凹穴３に取り付けられていたが、図２の実施の形態２においては、コア４における開口部形状が略正三角形である略同一形状の凹穴３の全てに対して個別にバックプレート形成部材５１が取り付けられている。なお、この図においては、識別性を考慮しバックプレート形成部材５１にハッチングを施している。
【００４１】
また、鏡面２を形成するミラー構成体１は、実施の形態１でも述べたように、コア側表面からから見て円形として構成されているため、コア４の殆どの凹穴が略正三角形の凹穴３として扱えるが、ミラー構成体１の円筒状外周壁に隣接する部分では、この円筒状外周壁と略正三角形の２辺を構成するリブとで形成される正三角形にならない凹穴３１ができ、この凹穴３１にはバックプレート形成部材５１が取り付けられていないが、必要に応じて異型のバックプレートを取り付けてもよいことは勿論である。
【００４２】
この実施の形態２では、ミラー構成体１の周縁に形成された一部の凹穴３１を除く全ての凹穴３が、形状寸法が同一または略同一とした開口部とされ、バックプレート形成部材５１は、凹穴３の同一開口部に対応した形状寸法とされているので、バックプレート形成部材５１が小型化され、バックプレート形成部材５１とミラー構成体１のコア４側表面との接触面積がより小さくなり、その結果バックプレート形成部材５１とミラー構成体１のコア４側表面との固着のための接触部の平面度および面粗さの精度がより一層緩和され、加工がより一層容易となり、コストをより一層低減することが可能となる。
【００４３】
また、前記バックプレート形成部材５１は、開口部形状が同一の凹穴３全てに対して取り付けられているので、バックプレート形成部材５１とミラー構成体１とに要求される加工精度を緩和しながら、強度および剛性の高い直径６００ｍｍを超過するような大型の軽量化ミラーを実現することができる。また、この場合、要求される加工精度の緩和により、不良品が発生するリスクが低減され、歩留りが向上する。
【００４４】
実施の形態３．
次に、実施の形態３について図３に基づき説明する。図３は、この発明の実施の形態３に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００４５】
実施の形態２においては、バックプレート形成部材５１は開口部が略正三角形状を成す凹穴３全てに取り付けられていたが、図３の実施の形態３においては、コア４の開口部が略正三角形状を成す凹穴３に対し一つおきに、したがって、約半数の凹穴３にバックプレート形成部材５１を取り付けている。
【００４６】
したがって、この実施の形態３では、バックプレート形成部材５１が一つおきの凹穴３に取り付けらているにもかかわらず、バックプレート形成部材５１が周縁部の一部の凹穴３を除く凹穴３の３辺に接触して取り付けられることになり、従来の軽量化ミラーと同等の剛性を確保することができる。また、余分なバックプレート形成部材を省略しているので、より効果的に軽量化できるという効果がある。
【００４７】
実施の形態４．
次に、実施の形態４について図４に基づき説明する。図４は、この発明の実施の形態４に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００４８】
図４において、凹穴３は、実施の形態２の場合と同様に、同一開口部の形状が略正三角形である。また、この凹穴３のうちコア４の中心（すなわち、ミラー構成体の中心）に対し、一定円周上に等間隔に配置された三つの凹穴３における略正三角形の３頂点６ａ、６ｂ、６ｃそれぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成している。
なお、固定部を成す３頂点６ａ、６ｂ、６ｃは、例えば、当該軽量化ミラーを使用した望遠鏡を人工衛星等に搭載して打ち上げる際などに、軽量化ミラーを保持するために使用するものである。
【００４９】
そして、三つの凹穴３それぞれの３頂点６ａ、６ｂ、６ｃには、図４に示されるように、それぞれねじ孔ないしは固定具挿入用孔が設けられており、この３頂点６ａ、６ｂ、６ｃ１式で固定のための１グループを構成している。したがって、この固定のための１グループは、前記コア４の中心に対し、等位相角（この実施の形態４では１２０度）の位置にそれぞれ配置され、コア４上で合計３グループ構成されている。
【００５０】
一方、前記バックプレート形成部材５１は、固定部を成す３頂点６ａ、６ｂ、６ｃを備えた三つの凹穴３に隣接する全ての凹穴３に取り付けられている。
【００５１】
以上のように、実施の形態２では、バックプレート形成部材５１は開口部が略正三角形状を成す凹穴３全てに取り付けられていたのに対し、実施の形態４においては特定の位置の凹穴３に対してのみバックプレート形成部材５１が取り付けられている。すなわち、実施の形態４においては、凹穴３のうちコア４の中心に対し、一定円周上に等間隔に配置された凹穴３における略正三角形の３頂点６ａ、６ｂ、６ｃそれぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、バックプレート形成部材５１は、この固定部を成す３頂点６ａ、６ｂ、６ｃを備えた凹穴３に隣接する全ての凹穴３に取り付けられている。したがって、実施の形態４では、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部の周辺がバックプレート形成部材５１により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材５１により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コア４による軽量効果をより一層大きくすることができる。
【００５２】
実施の形態５．
次に、実施の形態５について図５に基づき説明する。図５は、この発明の実施の形態５に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態４と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００５３】
この実施の形態５では、図５に示すように、また、実施の形態４の場合と同様に、コア４の中心に対し、一定円周上に等間隔に配置された（この場合１２０度の等位相角で配置された）三つの凹穴３における略正三角形の３頂点６ａ、６ｂ、６ｃそれぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成している。そして、バックプレート形成部材５１は、この固定部を成す３頂点６ａ、６ｂ、６ｃを備えた三つの凹穴３の外周およびこの凹穴の中心同士を直線的に結ぶ線上にある全ての凹穴３に取り付けられている。
【００５４】
したがって、実施の形態５では、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材５１により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材５１により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コア４による軽量効果をより一層大きくすることができる。
【００５５】
実施の形態６．
次に、実施の形態６について図６に基づき説明する。図６は、この発明の実施の形態６に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態４と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００５６】
この実施の形態６では、図６に示すように、固定部を成す固定台座７がミラー構成体１の側面に配置されている。すなわち、円盤状のミラー構成体１の側面部を円周方向に均等に３分割する３個所に固定部が設けられている。
そして、バックプレート形成部材５１は、上記３個所の固定部のうち隣接する固定部の両端同士を結ぶ直線の間に存在する全ての凹穴３に取り付けられている。
【００５７】
したがって、実施の形態６では、実施の形態５の場合とほぼ同様に、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材５１により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材５１により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コア４による軽量効果をより一層大きくすることができる。
【００５８】
実施の形態７．
次に、実施の形態７について図７に基づき説明する。図７は、この発明の実施の形態７に係る軽量化ミラーの部分側断面図である。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００５９】
この実施の形態７では、バックプレート形成部材５１は、コア４の配置場所に応じて異なる厚さとされている。一般的に、円盤状の軽量化ミラーの周縁部は、構造的には拘束が弱く、強度剛性上余裕があるので、バックプレート形成部材５１を取り付けるとしても薄いものでよい。一方、固定部（図７には図示されていない）付近では大荷重を受け、高剛性化が必要となるため、厚いバックプレート形成部材５１を取り付けるのが好ましい。
【００６０】
このように実施の形態７によれば、バックプレート形成部材５１は、コア４の裏面の配置場所に応じて異なる厚さとしているので、必要に応じてバックプレート形成部材５１の厚さを最適化することができ、効果的に強度剛性を確保し、軽量効果を大きくすることが可能となる。
【００６１】
実施の形態８．
次に、実施の形態８について図８に基づき説明する。図８は、この発明の実施の形態８に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００６２】
この実施の形態８は、実施の形態４におけるバックプレート形成部材５１を４個分まとめて略正三角形状のバックプレート形成部材５２としたものである。そして、このバックプレート形成部材５２を取り付け可能な最大数取り付けている。なお、各バックプレート形成部材５２の中央部には、円形孔５２ａが設けられている。この円形孔５２ａは、空気抜きおよび加工用ツーリングホールを兼ねたものであり、人工衛星搭載用望遠鏡などに使用される際に、コア４とバックプレート形成部材５２との間に残留空気が存在しないようにするものである。
【００６３】
このようにバックプレート形成部材５２は、その大きさは必ずしも凹穴３の形状大きさに対応したものとしなくてもよく、適宜バックプレート形成部材５２の加工性や取り付け作業性を配慮して、総合的に見て最もコスト低減に寄与できるような大きさにすればよい。なお、この実施の形態８は、実施の形態１における変形例の一つに相当する。
【００６４】
実施の形態９．
次に、実施の形態９について図９に基づき説明する。図９は、この発明の実施の形態９に係る軽量化ミラーの部分側断面図であり、この発明の検査方法を説明するためのものである。なお、実施の形態１と同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００６５】
図９において、８はバックプレート形成部材５１に簡易的に貼付される加速度計、９はミラー構成体１に対してインパルスまたは振動を印加する加振機である。この加振機としては、ハンマリング試験で振動モードを測定するモーダルハンマでもよいし、マイクロバイブレータのような加振機でもよく、いずれもミラー構成体１が破損しない程度の入力で使用する。また、この実施の形態９では、バックプレート形成部材５１が同一形状で複数使用され、コア４との固着状態もいずれのバックプレート形成部材５１についても同様になるため、正常な固着ができていれば固有値や振動の伝達特性が同等になる。しかし、例えば３角形のバックプレート形成部材５１の１辺の固着が不良であれば、固有値が他より低下するので、検査で発見可能となる。また、応答倍率が他より小さかったり、共振点で波形のなまりがある場合は、異物混入や接着不良の兆候が発見可能となる。
【００６６】
上記のように実施の形態９によれば、コア４に対する個々のバックプレート形成部材５１の接着状態および溶着状態が正常であるかどうかの検査を、容易、かつ、精度良く行うことができる。
【００６７】
【発明の効果】
第１の発明に係る軽量化ミラーによれば、ミラー構成体のコア側表面は、バックプレートとの接触面が平面度を維持したまま研磨されており、バックプレートは、ミラー構成体のコア側表面との接触面が平面度を維持したまま研磨されており、オプティカルコンタクトまたはオプティカルコンタクトした後さらに昇温固着によりコア側表面に接合されているので、固着強度を向上させることができる。
また、第２の発明によれば、バックプレートは、コアに形成された個々の凹穴の開口形状より大きい複数のバックプレート形成部材に分割されているので、加工が容易となり、加工時間が短縮され、かつ、取リ付け作業の容易化、作業時間の短縮化を行うことができ、また、歩留りの向上もあり、総合的に見てバックプレートの取り付けコストを低減することができる。
【００６８】
また、第３の発明によれば、第２の発明において、バックプレート形成部材は、全て、形状寸法が同一であるように構成されるので、凹穴およびバックプレートの加工、および、バックプレートの取リ付け作業の共通化を図ることができ、より一層コスト低減を可能とすることができる。
【００６９】
また、第４の発明によれば、第３の発明において、前記複数の凹穴は、前記ミラー構成体の周縁に形成された凹穴を除く全てについて、形状寸法が同一である同一開口部とされ、前記バックプレート形成部材は、前記凹穴の同一開口部に対応した形状寸法とされているので、バックプレート形成部材とミラー構成体のコア側表面との固着のための接触部の平面度および面粗さの精度がより一層緩和され、加工がより一層容易となり、コストをより一層低減することが可能となる。
【００７０】
また、第５の発明によれば、第４の発明において、前記バックプレート形成部材は、前記同一開口部の凹穴全てに対して取り付けられているので、バックプレート形成部材とミラー構成体とに要求される加工精度を緩和しつつ大型の軽量化ミラーを実現することができる。また、この場合、要求される加工精度の緩和により、不良品が発生するリスクが低減され、歩留りが向上する。
【００７１】
また、第６の発明によれば、第４の発明において、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、前記バックプレート形成部材は、この同一開口部の凹穴に対して一つおきに取り付けられているので、従来の軽量化ミラーと同等の剛性が確保可能な上、冗長的なバックプレート形成部材の取リ付けを回避することにより、より効果的に軽量化できる。
【００７２】
また、第７の発明によれば、第４の発明において、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、また、前記凹穴のうち前記コアの中心に対し一定円周上に等間隔に配置された凹穴における略正三角形の３頂点それぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、前記バックプレート形成部材は、この固定部を成す３頂点を備えた凹穴に隣接する全ての凹穴に取り付けられているので、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部の周辺がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果をより一層大きくすることができる。
【００７３】
また、第８の発明によれば、第４の発明において、前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、また、前記凹穴のうち前記コアの中心に対し一定円周上に等間隔に配置された凹穴における略正三角形の３頂点それぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、前記バックプレート形成部材は、前記等間隔に配置された凹穴の外周および凹穴の中心同士を直線的に結ぶ線上に存在する全ての凹穴に取り付けられているので、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果を大きくすることができる。
【００７４】
また、第９の発明によれば、第４の発明において、前記ミラー構成体は、その周縁を等分する位置に、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を有し、前記バックプレート形成部材は、この固定部のうち隣接する固定部の両端同士を結ぶ直線の間に存在する全ての凹穴に取り付けられているので、大荷重を受けたり、高剛性を必要とする固定部相互間がバックプレート形成部材により補強されるので、数少ないバックプレート形成部材により、効果的に強度剛性を向上させることができ、コアによる軽量効果を大きくすることができる。
【００７５】
また、第１０の発明によれば、第２から第９の発明において、前記バックプレート形成部材は、前記ミラー構成体に対する配置場所に応じて異なる厚さであるので、必要に応じてバックプレートの厚さを最適化して、効果的に強度剛性を確保し、軽量効果を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る軽量化ミラーについて、中心を通る半径方向の線で切断した略半分の部分を斜視図で表している。である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図３】 この発明の実施の形態３に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図４】 この発明の実施の形態４に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図５】 この発明の実施の形態５に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図６】 この発明の実施の形態６に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図７】 この発明の実施の形態７に係る軽量化ミラーの部分側断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態８に係る軽量化ミラーのコア側表面図である。
【図９】 この発明の実施の形態９に係る軽量化ミラーの部分側断面図であり、この発明の検査方法を説明するためのものである。
【図１０】 従来の軽量化ミラーの一例を示す、片半分の斜視図である。
【図１１】 従来の軽量化ミラーの別の例を示す、片半分の斜視図である。
【符号の説明】
１ ミラー構成体、２ 鏡面、３ 凹穴、４ コア、５ バックプレート、６ａ、６ｂ、６ｃ 固定部を成す凹穴の３頂点、７ 固定部を成す固定台座、３１
凹穴、５１、５２ バックプレート形成部材、８ 加速度計、９ 加振機。
Claims (10)
- 板状のガラス材料からなり、一方の表面を研磨して鏡面と成し、他方の表面には複数の凹穴からなるコアを形成してなるミラー構成体と、
前記ガラス材料と同一または略同等の線膨張係数を有する材料からなり、前記ミラー構成体のコア側表面に取り付けられて前記ミラー構成体を補強する板状のバックプレートとを具備し、
前記ミラー構成体の前記コア側表面は、前記バックプレートとの接触面が平面度を維持したまま研磨されており、
前記バックプレートは、前記ミラー構成体の前記コア側表面との接触面が平面度を維持したまま研磨されており、オプティカルコンタクトまたはオプティカルコンタクトした後さらに昇温固着により前記コア側表面に接合される
ことを特徴とする軽量化ミラー。 - 前記バックプレートは、前記コアに形成された個々の凹穴の開口形状より大きい複数のバックプレート形成部材に分割されていることを特徴とする請求項１記載の軽量化ミラー。
- 前記バックプレート形成部材は、全て、形状寸法が同一であることを特徴とする請求項２記載の軽量化ミラー。
- 前記複数の凹穴は、前記ミラー構成体の周縁に形成された凹穴を除く全てについて、形状寸法が同一である同一開口部とされ、前記バックプレート形成部材は、前記凹穴の同一開口部に対応した形状寸法とされていることを特徴とする請求項３記載の軽量化ミラー。
- 前記バックプレート形成部材は、前記同一開口部の凹穴全てに対して取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の軽量化ミラー。
- 前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、前記バックプレート形成部材は、この同一開口部の凹穴に対して一つおきに取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の軽量化ミラー。
- 前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、また、前記凹穴のうち前記コアの中心に対し一定円周上に等間隔に配置された凹穴における略正三角形の３頂点それぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、前記バックプレート形成部材は、この固定部を成す各頂点に隣接する全ての凹穴に取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の軽量化ミラー。
- 前記凹穴は、前記同一開口部の形状が略正三角形であり、また、前記凹穴のうち前記コアの中心に対し一定円周上に等間隔に配置された凹穴における略正三角形の３頂点それぞれが、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を成し、前記バックプレート形成部材は、前記等間隔に配置された凹穴の外周およびこの凹穴の中心同士を直線的に結ぶ線上に存在する全ての凹穴に取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の軽量化ミラー。
- 前記ミラー構成体は、その周縁を等分する位置に、この軽量化ミラーを他部材に固定するための固定具が設けられる固定部を有し、前記バックプレート形成部材は、この固定部のうち隣接する固定部の両端同士を結ぶ直線の間に存在する全ての凹穴に取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の軽量化ミラー。
- 前記バックプレート形成部材は、前記ミラー構成体に対する配置場所に応じて異なる厚さとされていることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の軽量化ミラー。
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