JP5494062B2 - 光学ミラー - Google Patents

Description

この発明は、ミラー構成体に中空部を有した光学ミラーに関する。

従来、母材となるミラー構成体（以下、コアと称する）に中空の凹穴を設け、軽量化した光学ミラーが知られている。この光学ミラーは、コアにバックプレートを接合して構成される。コアに形成された凹穴の周囲は、バックプレートの取り付け面から立設したリブによって囲まれたリブ構造をなしている。また、バックプレートの材料は、ミラー構成体を構成する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としている（例えば、特許文献１参照）。

特許２００６−５９９０３号公報（図１）

光学ミラーを反射鏡に用いる場合、解像度を向上させるために光学ミラーの鏡面口径を大きくすると、それに伴う自重変形が大きくなり、結果的に鏡面精度が劣化する。従来の軽量化された光学ミラーは、コアの一方の面に鏡面が形成され、他方の面はリブ構造となっている。コアの剛性を高めるにはコアの厚み方向にリブの高さを高くし、軽量化率を高めるにはリブの厚さを薄くする必要がある。

しかしながら、剛性を高める為にリブ高さを高くすると、リブを切削加工する際の加工速度、加工効率が低下し、コアの製造に時間がかかる上、重量が重くなるという問題がある。

また、リブ厚さを薄くすると軽量化率は向上するが、その反面、光学ミラーの破損リスクは高くなり、コアの剛性が低下することになる。

この発明は、かかる問題点を解決する為になされたものであり、光学ミラーを大型化かつ軽量化する際に、所要の強度及び剛性を確保する構造を得ることを目的とする。

この発明に係る光学ミラーは、鏡面の形成されたフェースプレートと、バックプレートと、上記フェースプレート及びバックプレートの間に接合されたコアと、を備え、上記コアは、上記フェースプレート及びバックプレートの間に対向配置されるセンタープレートと、センタープレートからフェースプレート側に立設したフェースプレート側リブと、センタープレートからバックプレート側に立設したバックプレート側リブとを有して構成されるものである。

この発明によれば、コアの剛性が高くなるので、光学ミラーの剛性をより向上させることができる。

図１は、この発明に係る実施の形態１による光学ミラーの鏡面側の正面図を示す。 図２は、実施の形態１による図１に示す光学ミラーの軽量化されたリブ構造を示すＡＡ断面図である。 図３は、実施の形態１によるコアのバックプレート側の背面図を示す図である。 図４は、この発明に係る実態の形態２による光学ミラーの支持構造を示す断面図である。

以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位においては、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による光学ミラーの鏡面側の正面図を示す。図２は、図１に示す光学ミラーの軽量化されたリブ構造を示すＡＡ断面図である。図３は、実施の形態１によるコアのバックプレート側の背面図を示す図である。なお、コアのフェースプレート側の正面図についても、図３と同様の形状をなしているので、ここでは図示を略す。

図において、光学ミラー１は、フェースプレート４と、母材となる軽量化されたコア６と、バックプレート５から構成される。コア６は、図２の光学ミラー１の上面（鏡面側）に、フェースプレート４が接合されている。コア６は、図２の光学ミラー１の下面（背面側）にバックプレート５が接合されている。図１の正面から見た光学ミラー１の中央には、貫通穴７が開いている。また、光学ミラー１におけるコア６の外周には、前述の通り、円筒形状の外周側面部６０が設けられている。

フェースプレート１は、熱変形の抑制された低膨張ガラスセラミックスを主成分とする素材（後述する鏡面側コア６１）に鏡面研削または研磨加工を施すことによって、所望の鏡面精度が得られるように、光学ミラー１の鏡面を形成する。フェースプレート４は、コア６の構成部材である後述するリブ２０と一体的に切削することで、コア６の上面に形成される。

バックプレート５は、コア６の背面に設けられてフェースプレート４とともにコア６を挟み込むことで、２枚の薄いスキン材（表皮材または薄板）の間に心材（コア６）を挟んだ形のサンドイッチ構造を形成する。バックプレート５は、フェースプレート４と同様の、熱変形の抑制された低膨張ガラスセラミックスを主成分とする素材から構成される。バックプレート５は、有機接着剤による接着やガラス融着によってコア６に接合される。このとき、接合強度を上げるために、コア６とバックプレート５の接着面は鏡面研磨されるのが好ましい。

コア６は、図２に示すように、センタープレート２２の上面及び下面（背面）から、それぞれリブ２０及びリブ２１が立設している。コア６は、中央部の円形状のセンタープレート２２の上下両面にリブ２０及びリブ２１を設けることで、センタープレート２２に背骨を持たせた構造となっている。すなわち、フェースプレート４とバックプレート５の間にセンタープレート２２が対向配置される構造となっている。
これによって、コア６を軽量化した構造でも、コア６の剛性を強化することができる。センタープレート２２の中央には、貫通穴が開いている。また、コア６の外周には、前述の外周側面部６０が形成されている。外周側面部６０は、センタープレート２２を境として上部に外周側面上部６０１、下部に外周側面下部６０２が設けられる。

また、リブ２０及びリブ２１は、図３に示すように、衝立面が正三角の筒型形状を成して凹穴３０を形成しており、各凹穴３０が格子形状をなすように円形プレートの面内に複数配列されている。このように、リブ２０及びリブ２１は正三角の筒型形状に配列されることで、円形プレートの面内方向にトラス構造をなし、コア６の面内及び面外（曲げ）剛性を高くしている。

コア６は、リブ形成時の加工性を考慮し、センタープレート２２の上部界面２３において鏡面側コア６１とバックプレート側コア６２に二分割して、それぞれ一体的にリブ形成が行われる。
すなわち、鏡面側コア６１は、低膨張ガラスセラミックスを主成分とする１つの素材から一体的に切削加工及び研作加工を施すことで、前述の通り、リブ２０とフェースプレート４と外周側面部６０１を形成する。

また、バックプレート側コア６２は、低膨張ガラスセラミックスを主成分とする１つの素材から一体的に切削加工及び研作加工を施すことで、センタープレート２２とリブ２１と外周側面部６０２を形成する。
鏡面側コア６１とバックプレート側コア６２は、それぞれリブ形成が行われた後、接着またはガラス融着によってセンタープレート２２の上部界面２３で貼り合わせることで、一体化したコア６が形成されることとなる。このとき、接合強度を上げるために、鏡面側コア６１とバックプレート側コア６２の接着面は鏡面研磨されるのが好ましい。

また、コア６とバックプレート５が接合されることによって、フェースプレート４、センタープレート２２、及びバックプレート５からなる３枚のスキン材が平行に配列されることとなる。これによって、三枚の薄いスキン材のそれぞれの間に心材（リブ２０，２１）を挟んだ形の二段サンドイッチ構造を構成することとなる。

実施の形態１に係る光学ミラー１は以上説明したように構成され、軽量化されたコア６のリブ２０，２１は、中央部にバックプレート５と平行したセンタープレート２２を形成している。このため、例えば特許文献１に示すようなセンタープレート２２を有さない構造の光学ミラーに比べて、光学ミラーの重量を維持したまま口径を大きくする際に、コア６のリブを高くしかつ薄くしても、光学ミラー１について所要の剛性を確保することができる。

また、軽量化したコアの中央にセンタープレート２２を設けて背骨を持たせる構造とすることによって、軽量化した光学ミラー１に所要の剛性を持たせることができるので、光学ミラー１の背面あるいは側面を支持部材によって支持しても、フェースプレート１の鏡面の変形を低減することができる。

このように、実施の形態１による光学ミラーは、鏡面の形成されたフェースプレートと、バックプレートと、上記フェースプレート及びバックプレートの間に接合されたコアとを備え、上記コアは、上記フェースプレート及びバックプレートの間に対向配置されるセンタープレートと、センタープレートからフェースプレート側に立設したフェースプレート側リブと、センタープレートからバックプレート側に立設したバックプレート側リブとを有して構成されることを特徴とする。これによって、コアの剛性が高くなるので、光学ミラーの剛性をより向上させることができる。

実施の形態２．
図４は、この発明に係る実態の形態２による光学ミラーの支持構造を示す図である。
光学ミラー１を光学系部品として、例えば光学望遠鏡のような光学装置を組み立てる際、光学ミラー１の側面側あるいは背面側を支持することとなる。

実施の形態２による光学ミラー１は、コア６のセンタープレート２２に支持部８を取り付けている。支持部８は、光学ミラー１の背面からバックプレート５を貫通して、センタープレート２２に端部１０が取り付けられる。センタープレート２２には、光学ミラー１の重心が位置している。このため、光学ミラー１の重心に近い部分であるセンタープレート２２を支持部８で支持することによって、光学ミラー１の背面側を支持することができる。

また、実施の形態２による光学ミラー１は、コア６の外周側面部６０に支持部９の端部が取り付けられている。この際、支持部９の端部は、センタープレート２２面の延在方向において外周側面部６０に取り付けられている。このように、光学ミラー１の重心が位置するセンタープレート２２面の延在方向に支持部９を取り付け、光学ミラー１を支持することによって、光学ミラー１の側面を支持することができる。

特許文献１に示すような従来の光学ミラーは、その側面あるいは背面を支持する際、支持部に外力が働くことで光学ミラーを変形させ、結果的に鏡面精度が劣化する場合がある。そこで、この実施の形態２では、光学ミラー１をコア３の中央部で支持することによって、軽量化した光学ミラー１の重心に近いところを保持できるようにしているので、光学ミラー１の変形を抑えることができる。

以上説明した通り、実施の形態２による光学ミラーは、支持部の端部をコア中央部に取り付けて光学ミラーを支持することにより、軽量した光学ミラー１の重心に近いところを保持できるようにすることで、光学ミラー１にかかる応力の影響を小さくし、所要の鏡面精度を確保することができる。

１ 光学ミラー、４ フェースプレート、５ バックプレート、６ コア、７ 穴、８ 支持部、９ 支持部、２０ リブ、２１ リブ、２２ センタープレート、３０ 凹部、６０ 外周側面部。

Claims (3)

1. 鏡面の形成されたフェースプレートと、
   バックプレートと、
   上記フェースプレート及びバックプレートの間に接合されたコアと、
   を備え、
   上記コアは、上記フェースプレート及びバックプレートの間に対向配置されるセンタープレートと、センタープレートからフェースプレート側に立設したフェースプレート側リブと、センタープレートからバックプレート側に立設したバックプレート側リブとを有して構成され、
   上記センタープレートに、上記バックプレート側から上記コアを支える支持部が取り付けられた光学ミラー。
2. 鏡面の形成されたフェースプレートと、
   バックプレートと、
   上記フェースプレート及びバックプレートの間に接合されたコアと、
   を備え、
   上記コアは、上記フェースプレート及びバックプレートの間に対向配置されるセンタープレートと、センタープレートからフェースプレート側に立設したフェースプレート側リブと、センタープレートからバックプレート側に立設したバックプレート側リブとを有して構成され、
   上記センタープレートの延存方向における上記コアの外周に、上記コアを支える支持部が取り付けられた光学ミラー。
3. 上記コアは、上記センタープレートを分割面とする、２つの低膨張ガラスセラミックス素材の加工品を接合して構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学ミラー。

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