JP6018592B2 - ミラーの曲率調整装置及びこれを備えたミラー調整システム - Google Patents

ミラーの曲率調整装置及びこれを備えたミラー調整システム Download PDF

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Description

本発明は、ミラーの曲率調整装置及びこれを備えたミラー調整システムに関し、より詳細には、ミラーの位置調整、角度調整及び曲率調整を含むミラーの調整過程を容易且つ簡易に進めることができ、装置の精度及び信頼性をより向上することができる、ミラーの曲率調整装置及びこれを備えたミラー調整システムに関する。
一般的に、電子を光の速度に近い速度に加速させ、これを電磁石を用いて回転させて、紫外線、X線などの広いエネルギー領域の高輝度の電磁気波が得られる放射光加速器などには、放射光を集束するミラーと、このミラーの位置、角度及び曲率を調整することができるミラー調整システムとが備えられる。
このような従来のミラー調整システムは、ミラーの位置を調整する位置調整装置と、ミラーの角度を調整する角度調整装置と、ミラーの曲率を調整する曲率調整装置とからなるが、そのうちのミラーの曲率を調整する従来の曲率調整装置は、図1乃至図3に示されているとおりである。
従来の曲率調整装置は、ベースブロック20と、ベースブロック20に回動可能にカンチレバー31でそれぞれ連結される一対の回動ブロック30と、一対の回動ブロック30にそれぞれ固定され、ミラー10の両端を支持する一対の支持ブロック40と、一対の回動ブロック30にそれぞれ外力を印加して回動させる一対の駆動部50と、で構成される。
従来の曲率調整装置において、一対の回動ブロック30は、図3に示されているように、第1・第2の板バネ51、52とアクチュエータ53からそれぞれなる一対の駆動部50によって外力が印加されることにより、回動点RPを中心としてミラー10側にそれぞれ回動され、印加された外力が解除されると、カンチレバー31の弾性力によって元の位置に復帰される。
ここで、一対の回動ブロック30が回動すると、これによって一対の支持ブロック40がミラー10の両端に曲げ力を印加し、これに伴い、ミラー10が撓みながら曲率が大きくなるように調整される。すなわち、従来の曲率調整装置は、一対の駆動部50が、一対の回動ブロック30にそれぞれ印加する外力の大きさを適切に制御して、ミラー10の曲率を所望の数値に調整するようになる。
一方、このような曲率調整装置を含む従来のミラー調整システムを用いたミラーの調整過程は、ミラー10の位置及び角度を調整して、ミラー10に入射する電磁気波をミラーの反射面の中心点MCに入射するようにさせる作業と、ミラー10のピッチ角と曲率を調整し、ミラー10から反射される電磁気波が集束するようにさせる作業とに大別される。
このようなミラーの調整過程の中、ミラー10から反射される電磁気波が集束するようにさせる作業を従来のミラー調整システムを用いて行う場合、ミラー10のピッチ角を調整するアクチュエータ及びミラー10の曲率を調整する一対の駆動部50に対する、全部で3つの入力変数を調整しながら進めなければならないので、その作業が複雑であり、手間がかかるという短所がある。
そして、従来のミラー調整システムに備えられた曲率調整装置は、図3に示されているように、ミラー10の両端に曲げ力が印加されることにより、ミラー10の中心が下側に撓みながら曲率が変化するため、ミラー10の曲率を調整する作業において曲率を小さく調整するか或いは大きく調整することにより、電磁気波が入射するミラー10の中心点MCの位置が、図3を基準に上側または下側に移動するようになる。
このように従来の曲率調整装置を含むミラー調整システムを用いてミラーを調整する場合には、ミラー10の曲率を調整する作業中において曲率の調整幅が大きくて、ミラー10の中心点MCの位置が大きく移動されると、電磁気波がミラー10の中心点MCに入射するように前もって行ったミラーの位置、角度の調整作業を改めて進めなければならないという問題点がある。
さらに、このようなミラーの位置調整作業、角度調整作業、及び曲率調整作業が、ミラー10に電磁気波が入射するようにした後、通過した電磁気波の光量を測定するか、或いは反射された電磁気波を精密走査(scan)して段階別の光量を測定し、その測定値を基に位置調整数値、角度調整数値、及び曲率調整数値をそれぞれ算出して反映する複雑な作業であることを考えると、このような問題点は、大きな短所であることが分かる。
一方、従来の曲率調整装置は、ミラー10の両端を支持する一対の支持ブロック40がミラー10と組立体を形成した後、それぞれ一対の回動ブロック30にそのまま固設されるため、一対の支持ブロック40とミラー10との組立体の長さが、一対の回動ブロック30の対応する距離と正確に一致しない場合は、ミラー10に不意の曲げ変形が起こるおそれがあり、当該曲げ変形により装置の信頼度が低下することがあるという短所も存在する。
すなわち、例えば、一対の支持ブロック40とミラー10の組立体の長さが。一対の回動ブロック30の対応する距離よりも長い場合は、当該組立体を一対の回動ブロック30の間に取り付ける時にミラー10の両側が押圧されて、曲げ変形が起こってしまう可能性がある。
上述したような問題点を解決するために、本発明は、ミラーの曲率調整時に、ミラーの中心点の位置が移動しないように固定することができ、ミラーの設置過程において、ミラーに不意の曲げ変形が起こることを防止することができるだけでなく、ミラーの曲率を調整する作業が、単一のアクチュエータの1つに対する入力調整で進めることができる、ミラーの曲率調整装置及びこれを備えたミラー調整システムを提供しようとするものである。
上記のような課題を解決すべく、本発明の一実施例にかかるミラーの曲率調整装置は、ミラーの両端に曲げ力を印加または解除して曲率を調整する装置であって、ベースブロック;前記ベースブロックに1つ以上の第1の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、外力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第1の弾性体の連結部分を中心として回動または弾性復帰する一対の回動ブロック;前記一対の回動ブロックにそれぞれ設けられて前記ミラーの両端を支持し、前記一対の回動ブロックが回動することにより、前記ミラーの両端に曲げ力を印加する一対の支持ブロック;及び、前記一対の回動ブロックを回動させる駆動部;を含み、前記第1の弾性体は、前記回動ブロックが回動することにより、前記ミラーに対する前記支持ブロックの支持点が、曲率変化による前記ミラーの中心点の移動方向に対して反対方向に移動することができるように、前記回動ブロックを前記ベースブロックに連結する。
前記第1の弾性体は、カンチレバー状で備えられ、前記ベースブロックの一側に形成された開放口に位置する前記ミラーの反射面に対して直角を成し、前記ベースブロックとの連結部分である第1の回動点が、正面から見るときに、前記ミラーの反射面上または前記ミラーの反射面に隣接するように備えられていてもよい。
前記回動ブロックと前記第1の弾性体は、前記ベースブロックと一体に形成されていてもよい。
前記一対の支持ブロックのうちの少なくとも1つは、前記回動ブロックに位置調節可能に固定される連結ブロックを介して前記回動ブロックに設けられていてもよい。
前記駆動部は、前記一対の回動ブロックをそれぞれ回動させるように一対が備えられ、一端が前記回動ブロックに固定された第1の板バネ;前記第1の板バネに並んで所定の距離分だけ離隔した状態で前記第1の板バネの他端に固定されるように、連結部材を介して設けられる第2の板バネ;及び、前記第2の板バネの他端部を前記第1の板バネ側に押圧または解除するアクチュエータ;をそれぞれ含んでなってもよい。
本発明の別の実施例にかかるミラーの曲率調整装置は、ミラーの両端に曲げ力を印加または解除して曲率を調整する装置であって、ベースブロック;前記ベースブロックに1つ以上の第1の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、外力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第1の弾性体の連結部分を中心として回動または弾性復帰する一対の回動ブロック;前記一対の回動ブロックにそれぞれ設けられて前記ミラーの両端を支持し、前記一対の回動ブロックが回動することにより、前記ミラーの両端に曲げ力を印加する一対の支持ブロック;及び、一方向に往復移送するように備えられた移送部材、前記移送部材を移送する単一のアクチュエータ、及び、前記移送部材の両端部にそれぞれ備えられ、前記アクチュエータによる前記移送部材の移送力を前記一対の回動ブロックに伝達し、前記一対の回動ブロックをそれぞれ回動させる一対の伝達部を含んでなる駆動部;を含み、前記第1の弾性体は、前記回動ブロックが回動することにより、前記ミラーに対する前記支持ブロックの支持点が、曲率変化による前記ミラーの中心点の移動方向に対して反対方向に移動することができるように、前記回動ブロックを前記ベースブロックに連結する。
前記一対の伝達部は、前記ベースブロックに1つ以上の第2の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、前記移送部材にヒンジで連結され、前記移送部材の移送力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第2の弾性体の連結部分を中心として回動し、前記回動ブロックに外力を印加するかもしくは弾性復帰する伝達ブロック;をそれぞれ含んでいてもよい。
前記一対の伝達部は、弾性変形により長さが可変する弾性部材;をそれぞれさらに含み、前記伝達ブロックは、前記弾性部材を介して前記移送部材に連結されていてもよい。
前記駆動部は、前記移送部材の移送方向に沿って前記ベースブロックに固定された1つ以上のガイド軸、及び前記1つ以上のガイド軸にそれぞれかみ合って往復移送され、前記移送部材に結合された1つ以上のガイド体を含んで前記移送部材の往復移送を案内するガイド部;をさらに含んでいてもよい。
前記伝達ブロックと前記回動ブロックのうちのいずれか1つは、前記伝達ブロックが前記回動ブロックに外力を印加するかもしくは弾性復帰する時に、前記回動ブロックとのスライド接触をスムーズにし、前記回動ブロックと前記伝達ブロックとの間隔を所定の設計値に対応するように形成し、前記伝達ブロックまたは前記回動ブロックとの接触部位が曲面であるスライド部材;を含んでいてもよい。
前記伝達ブロックと前記第2の弾性体は、前記ベースブロックと一体に形成されていてもよい。
前記第1の弾性体は、カンチレバー状で備えられ、前記ベースブロックの一側に形成された開放口に位置する前記ミラーの反射面に対して直角を成し、前記ベースブロックとの連結部分である第1の回動点が、正面から見るときに、前記ミラーの反射面上または前記ミラーの反射面に隣接するように備えられていてもよい。
前記回動ブロックと前記第1の弾性体は、前記ベースブロックと一体に形成されていてもよい。
前記一対の支持ブロックのうちの少なくとも1つは、前記回動ブロックに位置調節可能に固定される連結ブロックを介して前記回動ブロックに設けられていてもよい。
本発明の一実施例にかかるミラー調整システムは、ミラーの位置、角度及び曲率を調整するシステムであって、底面に設けられた支持台;前記支持台に固設され、前記支持台に対して取付けプレートを前後、左右及び上下に移送して傾きを調整する位置調整装置;前記取付けプレートに固設され、下面に対して上面の回転角度を調整する角度調整装置;並びに、前記角度調整装置の上面に設けられるベースブロック、前記ベースブロックに1つ以上の第1の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、外力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第1の弾性体の連結部分を中心として回動または弾性復帰する一対の回動ブロック、前記一対の回動ブロックにそれぞれ設けられて前記ミラーの両端を支持し、前記一対の回動ブロックが回動することにより、前記ミラーの両端に曲げ力を印加する一対の支持ブロック、及び前記一対の回動ブロックを回動させる駆動部を含む曲率調整装置;を含み、前記曲率調整装置の前記第1の弾性体は、前記回動ブロックが回動することにより、前記ミラーに対する前記支持ブロックの支持点が、曲率変化による前記ミラーの中心点の移動方向に対して反対方向に移動することができるように、前記回動ブロックを前記ベースブロックに連結する。
前記曲率調整装置の前記第1の弾性体は、カンチレバー状で備えられ、前記ベースブロックの一側に形成された開放口に位置する前記ミラーの反射面に対して直角を成し、前記ベースブロックとの連結部分である第1の回動点が、正面から見るときに、前記ミラーの反射面上または前記ミラーの反射面に隣接するように備えられていてもよい。
本発明の別の実施例にかかるミラー調整システムは、ミラーの位置、角度及び曲率を調整するシステムであって、底面に設けられた支持台;前記支持台に固設され、前記支持台に対して取付けプレートを前後、左右及び上下に移送して傾きを調整する位置調整装置;前記取付けプレートに固設され、下面に対して上面の回転角度を調整する角度調整装置;及び、前記角度調整装置の上面に設けられるベースブロック、前記ベースブロックに1つ以上の第1の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、外力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第1の弾性体の連結部分を中心として回動または弾性復帰する一対の回動ブロック、前記一対の回動ブロックにそれぞれ設けられて前記ミラーの両端を支持し、前記一対の回動ブロックが回動することにより、前記ミラーの両端に曲げ力を印加する一対の支持ブロック;及び、前記一対の回動ブロックを回動させる駆動部を含むミラーの曲率調整装置;を含み、前記駆動部は、一方向に往復移送するように備えられた移送部材、前記移送部材を往復移送する単一のアクチュエータ、及び、前記移送部材の両端部にそれぞれ備えられ、前記アクチュエータによる前記移送部材の移送力を前記一対の回動ブロックに伝達し、前記一対の回動ブロックをそれぞれ回動させる一対の伝達部を含んでなり、前記第1の弾性体は、前記回動ブロックが回動することにより、前記ミラーに対する前記支持ブロックの支持点が、曲率変化による前記ミラーの中心点の移動方向に対して反対方向に移動することができるように、前記回動ブロックを前記ベースブロックに連結する。
前記一対の伝達部は、前記ベースブロックに1つ以上の第2の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、前記移送部材にヒンジで連結され、前記移送部材の移送力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第2の弾性体の連結部分を中心として回動し、前記回動ブロックに外力を印加するかもしくは弾性復帰する伝達ブロック;をそれぞれ含んでいてもよい。
前記一対の伝達部は、弾性変形により長さが可変する弾性部材;をそれぞれさらに含み、前記伝達ブロックは、前記弾性部材を介して前記移送部材に連結されて備えられていてもよい。
上記のような本発明のミラー曲率調整装置及びこれを備えたミラー調整システムによると、支持ブロックが設けられた回動ブロックをベースブロックに連結する弾性体が、ミラーの曲率を調整するときに、ミラーに対する支持ブロックの支持点が、曲率変化によるミラーの中心点の移動方向に対して反対方向に移動することができるように備えられることにより、ミラーの曲率を調整しても、曲率変化によるミラーの中心点の移動がミラーの両端に位置した支持点の移動で打ち消され、ミラーの中心点の絶対的な変位を最小化することができる。
すなわち、ミラーの曲率調整時にミラーの中心点の位置が移動しないように固定することができるため、ミラーの曲率調整作業の後に、電磁気波をミラーの反射面の中心点に位置させるためのミラーの位置及び角度の調整作業を再び行う必要がなく、ミラーの調整過程を容易且つ簡易に進めることができる。
また、ミラーの曲率調整のために一対の回動ブロックを回動させる駆動部が、一対の伝達部と移送部材とを備えて単一のアクチュエータにて具現されるように備えられることにより、ミラーの曲率を調整する作業を単一のアクチュエータの1つに対する入力のみを調整しながら簡易に進めることができる。
これにより、電磁気波の集束のためのミラーの曲率調整作業を含むミラーの調整過程を、容易に行うことができる。
加えて、アクチュエータによる移送部材の移送力が一対の弾性部材を介して一対の伝達ブロックにそれぞれ印加されるように備えられることにより、移送部材の変位に比べて回動ブロックの回動角度及びこれによるミラーの曲率調整を、非常に細密に進めることができるので、ミラーの曲率調整の精度を向上することができる。
さらに、回動ブロックに外力を印加してミラーの曲率を決定する回動ブロックの回動角度を調節する駆動部が、一端が固定されて互いに並んで設けられた第1・第2の板バネ及びアクチュエータを含んでなることにより、アクチュエータによる第2の板バネの他端の変位に比べて非常に微細に回動ブロックの回動角度を調節することができ、ミラーの曲率調整を細密に進めることができる。
その上、一対の支持ブロックのうちの少なくとも1つは、回動ブロックに位置が調節可能に固定される連結ブロックを介して回動ブロックに設けられるため、ミラーの設置過程において、ミラーに不意の曲げ変形が起こることを防止することができ、これにより、装置の信頼性を向上することができる。
従来のミラー調整システムに備えられるミラーの曲率調整装置の正面図である。 従来のミラー調整システムに備えられるミラーの曲率調整装置の平面図である。 従来のミラー調整システムに備えられるミラーの曲率調整装置の動作状態を示す正面図である。 本発明の第1実施例にかかるミラーの曲率調整装置の正面図である。 本発明の第1実施例にかかるミラーの曲率調整装置の平面図である。 本発明の第1実施例にかかるミラーの曲率調整装置に備えられるベースブロックを、回動ブロックが備えられた状態で示した斜視図である。 本発明の第1実施例にかかるミラーの曲率調整装置に備えられるベースブロックを、回動ブロックが備えられた状態で示した正面図である。 本発明の第1実施例にかかるミラーの曲率調整装置の動作状態を示す正面図である。 本発明の第1実施例にかかるミラー調整システムを概略的に示した正面図である。 本発明の第2実施例にかかるミラーの曲率調整装置の正面図である。 本発明の第2実施例にかかるミラーの曲率調整装置の平面図である。 本発明の第2実施例にかかるミラーの曲率調整装置に備えられるベースブロックを、回動ブロックと伝達ブロックとが備えられた状態で示した斜視図である。 本発明の第2実施例にかかるミラーの曲率調整装置の動作状態を示す正面図である。 本発明の第2実施例にかかるミラー調整システムを概略的に示した正面図である。
以下では、添付した図面を参照しながら、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者(以下、‘通常の技術者’という)が容易に実施をすることができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態で具現することができ、その範囲は、ここで説明する実施例に限定されるものではない。
本発明にかかるミラーの曲率調整装置及びこれを備えたミラー調整システムは、電子を光速に近い速度に加速させ、これを電磁石を用いて回転させて、紫外線、X線などの広いエネルギー領域の高輝度の電磁気波が得られる放射光加速器などに設けられ、放射光を集束するミラーの曲率を調整する装置、並びに、このような装置を含んでミラーの位置、角度及び曲率を調整するシステムである。
以下、添付した図4乃至図8を参照して、本発明の第1実施例にかかるミラーの曲率調整装置100の構成及び作用効果について具体的に説明する。
本発明の第1実施例にかかるミラーの曲率調整装置100は、ベースブロック110と、一対の回動ブロック120a、120bと、一対の支持ブロック130と、駆動部140と、一対の変位センサ150とを含んでなる。
前記ベースブロック110は、装置の本体となる部材であって、内部に駆動部140が設けられるように四角形の管状で成り、その一側には、ミラー10が位置する開放口111が形成される。
この開放口111の幅方向の両側には、図6に示されたように、一対の回動ブロック120a、120bが複数の第1の弾性体121を介して連結されるように、一対のリブ112が、互いに対向するように形成される。
しかし、本発明の第1実施例において、前記ベースブロック110の形状は例示的なものであって、多様な他の形態で具現することができるのは言うまでも無い。
一対の回動ブロック120a、120bは、ベースブロック110のリブ112に、弾性材質のカンチレバー状からなる第1の弾性体121を介してそれぞれ連結されて備えられ、ベースブロック110と第1の弾性体121との連結部分である第1の回動点RP1を中心としてそれぞれ回動することができるように備えられる。
より具体的に説明すると、一対の回動ブロック120a、120bは、駆動部140によって一方向に外力が印加されるが、この外力により第1の弾性体121が弾性変形しながら回動される。そして、このように印加されていた外力が解除されると、一対の回動ブロック120a、120bは、第1の弾性体121の弾性復元力によって元の位置にそれぞれ復帰するようになる。
ここで、前記第1の弾性体121は、回動ブロック120a、120bが回動することにより、ミラー10に対する支持ブロック130の支持点SPが、ミラー10の曲率変化によるミラー10の中心点(MC、以下、ミラーの中心点とは、ミラーの反射面の中心点と定義する)の移動方向に対して反対方向に移動することができるように、回動ブロック120a、120bをベースブロック110に連結する。
より具体的に説明すると、前記第1の弾性体121は、図4に示されたように、カンチレバー状で備えられ、ミラー10の反射面に対して直角を成すようにリブ112の下側に連結されることで、第1の回動点RP1が、正面からみるときに、ミラー10の反射面に隣接した前方側に位置するように備えられる。
これにより、図8に示されたように、回動ブロック120a、120bが第1の回動点RP1を中心として回動すると、ミラー10に対する支持ブロック130の支持点SPが上側に移動される。これに対して、回動ブロック120a、120bの回動によってミラー10には曲げ力が印加され、ミラー10が凹に曲率が増加するように変形されるが、このとき、ミラー10の中心点MCは、支持点SPに対して下側に移動される。
しかし、このようなミラー10の中心点MCの移動は、その反対方向である支持点SPの移動によって打ち消され、ベースブロック110を基準にしたミラー10の中心点MCの絶対的な変位はほぼなくなる。
言い換えれば、前述した第1の弾性体121の具現形態、これによる第1の回動点RP1の位置により、回動ブロック120a、120bを回動させてミラー10の曲率を調整しても、ミラー10の中心点MCの位置は、移動せずに、固定することができるものである。
本発明の第1実施例にかかるミラーの曲率調整装置100において、前記第1の弾性体121は、カンチレバー状でベースブロック110及び回動ブロック120a、120bと一体に形成されたが、これに限定されることなく、別途の部材で作成され、ベースブロック110と回動ブロック120a、120bにそれぞれ固設されるように具現することができ、その形態もまた、カンチレバーではなく、多様な形態で具現されていてもよい。
また、本発明の第1実施例において、前記第1の弾性体121は、図4に示されたように、正面から見るときに、ミラー10の反射面に対して直角を成すように具現されているが、これに限定されずに、ミラー10の反射面と成す角が他の角度で具現されたり、或いはミラー10の反射面に対して水平にも具現されていてもよく、この場合は、第1の弾性体121の位置が適切に変わらなければならない。
一方、ミラー10及び支持点SPに対する前記第1の回動点RP1の位置は、各構成要素の配置及び材質などの情報に基づいて力学的に構造解釈を行うことにより、支持点SPの移動がミラー10の中心点MCの移動を打ち消し、ベースブロック110に対するミラー10の中心点MCの絶対変位が最小化される位置に決定することができる。
一般的な各構成要素の配置及び材質などの情報に基づいて構造解釈をする場合、前記第1の回動点RP1の位置は、上下方向において、図4のように正面からみるとき、ミラー10の反射面上に決定されるか、反射面に隣接するように決定される場合が多い。言い換えれば、前記第1の回動点RP1の位置は、ミラー10の反射面に隣接するように、その前方、反射面上またはその後方に決定される場合が多い。
また、前記第1の回動点RP1の位置は、左右方向において、ミラー10の両終端においてそれぞれ1/4の地点、またはその地点に隣接するように決定される場合が多い。
しかし、前述したような構造解釈の結果に基づいてベースブロック110に備えられる第1の弾性体121及び第1の回動点RP1の位置が決定されることになるので、本発明にかかるミラー10の曲率調整装置100は、上述したような位置と違う場所に第1の回動点RP1が位置するように具現されていてもよく、一対の第1の回動点RP1の位置は、曲率調整装置100において左右対称的に決定されていてもよいが、その構造解釈の結果によって、左右非対称的に決定されていてもよい。
勿論、前記第1の弾性体121及び第1の回動点RP1の位置は、このような構造解釈に依存せずに、実験的方式の経験則による形態など、他の方式で決定されることもできる。
一方、本発明の第1実施例にかかるミラーの曲率調整装置は、ミラー10を凹にその曲率を調整する場合を例にあげて説明したが、ミラー10を凸にその曲率を調整するように具現することもできるのは言うまでも無い。このような場合には、回動ブロック120a、120bに加えられる外力を、凹な曲率を調整する場合の反対の方向に加えることによって可能となる。
一対の支持ブロック130は、回動ブロック120a、120bに形成されたねじ孔122に締結されるねじSWを介して一対の回動ブロック120a、120bにそれぞれ固設されてミラー10の両端を支持し、回動ブロック120a、120bが回動されることにより、ミラー10の両端に曲げ力を印加する。
この一対の支持ブロック130は、先ず、ミラー10と組み立てられて組立体を形成した後、一対の回動ブロック120a、120bに取り付けられるが、この組立体を一対の回動ブロック120a、120bに取り付ける時、ミラー10に初期変形が発生しないようにするために、一対の支持ブロック130のうち少なくとも1つは、図4に示されたように、回動ブロック120bに位置調節可能に固定された連結ブロック131を介して回動ブロック120bに取り付けることができる。
より具体的に説明すると、前記回動ブロック120bは、その外側方向の一端に段差部123が形成され、この段差部123には、ねじSWが締結され得るように締結孔123-1が垂直に形成されるが、連結ブロック131には、このねじSWが貫通する孔として、ミラー10の長手方向に沿って形成された長孔131-1が備えられることにより、連結ブロック131は、回動ブロック120bに位置調節可能に固定することができる。
したがって、一対の回動ブロック120a、120bの間の距離よりも、設置しようとするミラー10と一対の支持ブロック130の組立体の長さが長いか或いは短い場合には、回動ブロック120bへの連結ブロック131の取り付け位置を調節することにより、当該ミラー10の取り付けの際に、ミラー10に不要な曲げ変形が起こることを効果的に防止することができる。
本発明の第1実施例において、前記支持ブロック130は、別途部材である連結ブロック131を介して、回動ブロック120bに対して取り付け位置が調節可能に具現されているが、これに限定されるものではない。例えば、前記支持ブロック130が‘L’状に備えられ、長孔が形成されて、回動ブロック120bに位置調節可能に直接取り付けられる形態で具現されていてもよい。
前記駆動部140は、一対の回動ブロック120a、120bにそれぞれ外力を印加し、一対の回動ブロック120a、120bを互いに対称的に回動させる。これにより、一対の支持ブロック130が回動ブロック120a、120bとともに回動しながら、ミラー10の両端に対称的な曲げ力を印加するようになる。
このために、前記駆動部140は、連結部材141-1でそれぞれ連結された一対の第1・第2の板バネ141、142、及び一対のアクチュエータ143を含んでなっていてもよい。
前記第1の板バネ141は、ミラー10と並んで回動ブロック120a、120bの一端部にそれぞれ固定され、第2の板バネ142は、連結部材141-1を介して第1スプリング141に所定の距離分だけ離隔した状態で互いに並んで第1の板バネ141の他端に一端部が固定される。
そして、前記一対のアクチュエータ143は、押圧部材143-1を移送させ、第2の板バネ142の他端部を第1の板バネ141側に押圧または解除する役割をする。
前記アクチュエータ143が、このように第1・第2の板バネ141、142を介して回動ブロック120a、120bに外力を印加するように具現されると、押圧部材143-1が第2の板バネ141を押圧するように移送される長さに比べて、回動ブロック120a、120bに印加される力の大きさを微細に調節することができる。
すなわち、第2の板バネ142が、押圧部材143-1によって所定の長さだけ押圧されても、第2の板バネ142の弾性変形により第1の板バネ141ははるかに短い長さ分だけ押圧され、第1の板バネ141も弾性変形されて、回動ブロック120a、120bに伝達される最終的な力は、非常に小くなる。
したがって、回動ブロック120a、120bが回動する角度を微細に調整することができ、これにより、ミラー10の曲率も非常に微細に調整することができる。
本発明の第1実施例において、前記駆動部140は、第1・第2の板バネ141、142を含む形態で具現されているが、板バネが具備される個数がこれに限定されるものではなく、1つまたは3つ以上を備えていてもよい。
また、前記駆動部140は、板バネではなく、多様な種類の弾性部材を用いてミラー10の曲率を微細に調整することができるように具現されていてもよい。
一対の変位センサ150は、図4に示されたように、一対のアクチュエータ143とそれぞれ連結するように設けられ、一対のアクチュエータ143が押圧部材143-1を介して第2の板バネ142を押圧した変位をそれぞれ測定する。
このような変位センサ150の測定値、回動ブロック120a、120bの回動値、及びミラー10の曲率調整値は、いずれも線形比例の関係にあるため、この変位センサ150の測定値を確認しつつアクチュエータ143を作動することにより、ミラー10の曲率を調整することができる。
このような変位センサ150は、本発明にかかるミラーの曲率調整装置において必須的な構成要素ではなく、これを代替することができる、回動ブロック120a、120bの回動角度を直接測定する別のセンサが備えられていてもよい。
以下、図8を参照して、本発明の第1実施例にかかるミラーの曲率調整装置100の動作及び使用状態を、ミラー10の曲率調整作業が進められる順を基準にして具体的に説明する。
先ず、ミラー10の曲率を調整するためには、駆動部140のアクチュエータ143を作動し、押圧部材143-1で第2の板バネ142の一端部を押圧する。そうすると、前記第2の板バネ142は、押圧部材143-1で押圧されることによって弾性変形され、第1の板バネ141と連結部材141-1で連結された他端部が下降する。
次いで、このような第1の板バネ141の一端部の下降によって第1の板バネ141が弾性変形されて、その他端部に連結された回動ブロック120a、120bにモーメントを印加する。
その次に、回動ブロック120a、120bは、第1板バネ141を介して印加されたモーメントによって第1の弾性体121が弾性変形されて第1の回動点RP1を中心として回動し、これに伴い、回動ブロック120a、120bに固設された支持ブロック130も回動される。
これにより、ミラー10の両端に対する支持ブロック130の支持点SPは、図8を基準にして上側に移動され、一対の支持ブロック130を介して印加される曲げ力により、ミラー10は、凹に曲率が調整される。
ここで、ミラー10が凹に曲率が調整され、相対的にミラー10の両端に比してミラー10の中心点MCが下側に移動するようになるが、これは、ミラー10の両端の支持点SPの上側移動により打ち消されることにより、ベースブロック110を基準にしたミラー10の中心点MCの位置は、移動せずに、固定される。
以下、図9を参照して、本発明の第1実施例にかかるミラー調整システムを具体的に説明する。
本発明の第1実施例にかかるミラー調整システムは、支持台200と、位置調整装置300と、角度調整装置400と、上述したような曲率調整装置100とを含んでなる。
前記支持台200は、底面に設けられて、他の構成要素を支持する役割をする。前記支持台200の上面には、所定の厚さの遮断部210がチャンバ213を形成している。
このように遮断部210により形成されたチャンバ213は、その内部に備えられた位置調整装置300、角度調整装置400、及び曲率調整装置100を外部から保護すると共に、不活性気体であるヘリウムなどで満たされるか、又はその内部が真空で形成されることにより、電磁気波の大気による減衰を低減し、空気によるミラー10の表面の腐食を遅延させる。
さらに、前記遮断部210には、電磁気波がミラー10に入射可能となるように光入射口211と、ミラー10から反射された電磁気波が出射可能となるように光出射口212とが備えられ、このような光入射口211と光出射口212は、カプトンフィルムやベリリウム窓口によって形成することができる。
前記位置調整装置300は、支持フレーム220を介してチャンバ213内部の支持台200の上面に固設され、上側に備えられた取付けプレート310を、支持台200に対して前後、左右及び上下に移送する。また、本発明の第1実施例にかかるミラー調整システムでは、位置調整装置300に備えられている三つの上下調整用アクチュエータであって、位置調整装置300が、前後及び左右の傾きも調整することができるように備えられる。
したがって、前記取付けプレート310の上側に備えられている角度調整装置400、曲率調整装置100及びミラー10は、この位置調整装置300により全てが共に前後、左右及び上下に移送され、前後及び左右の傾きも調整される。
前記角度調整装置400は、取付けプレート310上に固設され、その下面に対して上面の回転角度を調整可能に備えられることで、その上面に備えられている曲率調整装置100及びミラー10のピッチ(pitch)角を調整する。
上述したような曲率調整装置100は、角度調整装置400の上面に設けられ、設けられたミラー10の曲率を調整することにより電磁気波を集束する。このようなミラーの曲率調整装置100の具体的な構成及び動作は以上で十分説明してきたので、それを参照されたい。よって、ミラー調整システムを説明するに当たっては、さらに詳細な説明は割愛することとする。
前記ミラー調整システムには、調整装置300と、角度調整装置400と、曲率調整装置100とを駆動するアクチュエータを制御するための電線類を、チャンバ213の内・外部の間に連結設置するためのフィードスルー(feedthrough)500が備えられていてもよい。
このようなミラー調整システムを用いてミラーを調整する過程は、以下のように行われる。
先ず、光入射口211を介して入ってくる電磁気波を、ミラー10の中心点MCに一致させる作業を行う。放射光は、可視光線ではなく、この段階の光線もそのサイズが非常に小さいので、ミラー10から反射された電磁気波を光量測定器で測定し、測定された多数の光量値を分析することにより、電磁気波のミラー10に対する相対的な位置が分かる。
したがって、ミラー10の前後、左右及び上下の位置と、ミラー10の傾きとを調整可能な位置調整装置300、ミラー10のピッチ角を調整する角度調整装置400、及び上述した光量測定器を組み合わせて用いることにより、ミラー10に入射する電磁気波をミラー10の中心点MCに一致させるようになる。
以後、ミラー10から反射される電磁気波を集束する作業を行い、光線の大きさを減少させる。光線の大きさは、ミラー10の曲率だけでなく、ミラー10のピッチ角に対する関数であるため、曲率調整装置100とともに角度調整装置400を交互に反復的に用いながら、光線の大きさを最小化するミラー10の曲率とピッチ角を探索することにより、最終的に光線の大きさを最小化する。
このとき、本発明にかかるミラーの曲率調整装置は、ミラー10の曲率を調整しても、先に位置調整と角度調整を経たミラー10の中心点MCの位置が移動せずに、固定されるため、既存の曲率調整装置のように電磁気波をミラー10の中心点MCに入射させるための作業を再び行う必要がなく、ミラー10の調整過程を相当単純化することができる。
本発明にかかるミラー調整システムの第1実施例においては、ミラー10の反射面が正面で観察される水平ミラー用のミラー調整システムについて説明したが、ミラー10の反射面が平面や側面から観察される垂直ミラー用のミラー調整システムの場合であっても、以上で説明した方式と類似した方式で具現することができ、先に説明した本発明の第1実施例にかかるミラー調整システムのチャンバ213の内部に、水平ミラー用のミラー調整システムとともに設けられて用いられていてもよい。
上述したように、本発明にかかるミラーの曲率調整装置100及びこれを備えたミラー調整システムによると、支持ブロック130が設けられた回動ブロック120a、120bをベースブロック110に連結する第1の弾性体121が、ミラー10の曲率を調整する時に、ミラー10に対する支持ブロック130の支持点SPが、曲率の変化によるミラー10の中心点MCの移動方向に対して反対方向に移動することができるように備えられることで、ミラー10の曲率を調整しても、曲率の変化によるミラー10の中心点MCの移動が、ミラー10の両端に位置した支持点SPの移動で打ち消されて、ミラー10の中心点MCの絶対的な変位を最小化することができるため、すなわち、ミラー10の曲率調整時に、ミラー10の中心点MCの位置を固定することができるため、ミラー10の調整過程を容易且つ簡易に進めることができる。
以下、添付した図10乃至図13を参照して、本発明の第2実施例にかかるミラーの曲率調整装置100'の構成及び作用効果を具体的に説明する。
本発明の第2実施例にかかるミラーの曲率調整装置100'は、ベースブロック110'と、一対の回動ブロック120a'、120b'と、一対の支持ブロック130と、駆動部140'と、変位センサ150とを含んでなる。
前記ベースブロック110'は、装置の本体となる部材であって、内部に駆動部140'が設けられるように四角形の管状で成り、その一側には、ミラー10が位置する開放口111が形成される。
この開放口111の幅方向の両側には、図12に示されたように、一対の回動ブロック120a'、120b'が複数の第1の弾性体121を介して連結されるように、一対のリブ112が、互いに対向するように形成される。
さらに、前記ベースブロック110'の中心部には、後述する駆動部140'のアクチュエータ143'が設けられる支持部材113が備えられている。
しかし、本発明の第2実施例において、前記ベースブロック110'の形状は例示的なものであって、多様な他の形態で具現することができるのは言うまでも無い。
一対の回動ブロック120a'、120b'は、ベースブロック110'のリブ112に、弾性材質のカンチレバー状からなる第1の弾性体121を介してそれぞれ連結されて備えられ、ベースブロック110'と第1の弾性体121との連結部分である第1の回動点RP1を中心にしてそれぞれ回動することができるように備えられる。
そして、一対の回動ブロック120a'、120b'は、図10に示されたように、下側に延長した形状で備えられ、駆動部140'より外力が、その延長された端の部分に印加されるように具現される。
より具体的に説明すると、一対の回動ブロック120a'、120b'は、駆動部140'によってその延長された端の部分へそれぞれ一方向に外力が印加されるが、この外力によって第1の弾性体121が弾性変形しながら回動される。そして、このように印加されていた外力が解除されると、一対の回動ブロック120a'、120b'は、第1の弾性体121の弾性復元力によって元の位置にそれぞれ復帰するようになる。
ここで、前記第1の弾性体121は、回動ブロック120a'、120b'が回動することにより、ミラー10に対する支持ブロック130の支持点SPが、ミラー10の曲率変化によるミラー10の中心点(MC、以下、ミラーの中心点とは、ミラーの反射面の中心点と定義する)の移動方向に対して反対方向に移動することができるように、回動ブロック120a'、120b'をベースブロック110'に連結する。
より具体的に説明すると、前記第1の弾性体121は、図10に示されたように、カンチレバー状で備えられ、ミラー10の反射面に対して直角を成すようにリブ112の下側に連結されることで、正面から見るときに、第1の回動点RP1が、ミラー10の反射面に隣接された前方側に位置するように備えられる。
これにより、図13に示されたように、回動ブロック120a'、120b'が第1の回動点RP1を中心として回動すると、ミラー10に対する支持ブロック130の支持点SPが上側に移動される。これに対して、回動ブロック120a'、120b'の回動によってミラー10には曲げ力が印加され、ミラー10が凹に曲率が増加するように変形されるが、このとき、ミラー10の中心点MCは、支持点SPに対して下側に移動される。
しかし、このようなミラー10の中心点MCの移動は、その反対方向である支持点SPの移動によって打ち消され、ベースブロック110'を基準にしたミラー10の中心点MCの絶対的な変位はほぼなくなる。
言い換えれば、前述した第1の弾性体121の具現形態、これによる第1の回動点RP1の位置により、回動ブロック120a'、120b'を回動させてミラー10の曲率を調整しても、ミラー10の中心点MCの位置は、移動せずに、固定することができるものである。
本発明の第2実施例にかかるミラーの曲率調整装置100'において、前記第1の弾性体121は、カンチレバー状でベースブロック110'及び回動ブロック120a'、120b'と一体に形成されたが、これに限定されることなく、別途の部材で作成され、ベースブロック110'と回動ブロック120a'、120b'にそれぞれ固設されるように具現することができ、その形態もまた、カンチレバーではなく、多様な形態で具現されていてもよい。
さらに、前記第1の弾性体121は、一対の回動ブロック120a'、120b'のそれぞれに対して2個ずつ、全体で4個が備えられたが、その具備する個数も、これに限定されるものではない。
また、本発明の第2実施例において、前記第1の弾性体121は、図10に示されたように、正面から見るときに、ミラー10の反射面に対して直角を成すように具現されているが、これに限定されずに、ミラー10の反射面と成す角が他の角度で具現されたり、或いはミラー10の反射面に対して水平にも具現されていてもよく、この場合は、第1の弾性体121の位置が適切に変わらなければならない。
一方、ミラー10及び支持点SPに対する前記第1の回動点RP1の位置は、各構成要素の配置及び材質などの情報に基づいて力学的に構造解釈を行うことにより、支持点SPの移動がミラー10の中心点MCの移動を打ち消し、ベースブロック110'に対するミラー10の中心点MCの絶対変位が最小化される位置に決定することができる。
一般的な各構成要素の配置及び材質などの情報に基づいて構造解釈をする場合、前記第1の回動点RP1の位置は、上下方向において、図10のように正面から見るとき、ミラー10の反射面上に決定されるか、或いは反射面に隣接するように決定される場合が多い。言い換えれば、前記第1の回動点RP1の位置は、ミラー10の反射面に隣接するように、その前方、反射面上またはその後方に決定される場合が多い。
また、前記第1の回動点RP1の位置は、左右方向において、ミラー10の両終端においてそれぞれ1/4の地点、またはその地点に隣接するように決定される場合が多い。
しかし、前述したような構造解釈の結果に基づいてベースブロック110'に備えられた第1の弾性体121及び第1の回動点RP1の位置が決定されることになるため、本発明にかかるミラーの曲率調整装置100'は、上述したような位置と違う場所に第1の回動点RP1が位置するように具現されていてもよく、一対の第1の回動点RP1の位置は、曲率調整装置100'において左右対称的に決定されていてもよいが、その構造解釈の結果によって、左右非対称的に決定されていてもよい。
勿論、前記第1の弾性体121及び第1の回動点RP1の位置は、このような構造解釈に依存せずに、実験的方式の経験則による形態など、他の方式で決定されることもできる。
一方、本発明の第2実施例にかかるミラーの曲率調整装置100'は、ミラー10を凹にその曲率を調整する場合を例にあげて説明したが、ミラー10を凸にその曲率を調整するように具現されることもできるのは言うまでも無い。このような場合には、回動ブロック120a'、120b'に加えられる外力を、凹な曲率を調整する場合の反対の方向に印加することができる形態で具現される。
一対の支持ブロック130は、回動ブロック120a'、120b'に形成されたねじ孔122に締結されるねじSWを介して、一対の回動ブロック120a'、120b'にそれぞれ固設されてミラー10の両端を支持し、回動ブロック120a'、120b'が回動されることにより、ミラー10の両端に曲げ力を印加する。
この一対の支持ブロック130は、先ず、ミラー10と組み立てられて組立体を形成した後、一対の回動ブロック120a'、120b'に取り付けられるが、この組立体を一対の回動ブロック120a'、120b'に取り付ける時、ミラー10に初期変形が発生しないようにするために、一対の支持ブロック130のうち少なくとも1つは、図10に示されたように、回動ブロック120b'に位置調節可能に固定される連結ブロック131を介して回動ブロック120b'に取り付けられることが好ましい。
より具体的に説明すると、前記回動ブロック120b'は、その外側方向の一端に段差部123が形成され、この段差部123には、ねじSWが締結され得るように締結孔123-1が垂直に形成されるが、連結ブロック131には、このねじSWが貫通する孔として、ミラー10の長手方向に沿って形成された長孔131-1が備えられることにおり、連結ブロック131は、回動ブロック120b'に位置調節可能に固定することができる。
したがって、一対の回動ブロック120a'、120b'の間の距離よりも、設置しようとするミラー10と一対の支持ブロック130の組立体長さが長いか或いは短い場合には、回動ブロック120b'への連結ブロック131の取り付け位置を調節することにより、該当のミラー10の設置時に、ミラー10に不要な曲げ変形が起こることを効果的に防止することができる。
本発明の第2実施例において、前記支持ブロック130は、別途部材である連結ブロック131を介して、回動ブロック120b'に対して取り付け位置が調節可能に具現されているが、これに限定されるものではない。例えば、前記支持ブロック130が‘L’状に備えられ、長孔が形成されて、回動ブロック120b'に位置調節可能に直接取り付けられる形態で具現されていてもよい。
前記駆動部140'は、一対の回動ブロック120a'、120b'にそれぞれ外力を印加し、一対の回動ブロック120a'、120b'を互いに対称的に回動させる。これにより、一対の支持ブロック130が回動ブロック120a'、120b'とともに回動しながら、ミラー10の両端に対称的な曲げ力を印加するようになる。
このために、前記駆動部140'は、移送部材144と、ガイド部145と、単一のアクチュエータ143'と、一対の伝達部146とを含んでなっていてもよい。
前記移送部材144は、所定の幅と長さを有するプレート状で備えられ、その中心部に後述するアクチュエータ143'の駆動軸143-2が結合されて、この駆動軸143-2がアクチュエータ143'により往復移送されることにより、一方向に往復移送するように備えられる。
本発明の第2実施例において、前記移送部材144は、駆動軸143-2に結合して具備されているが、これに限定されるものではなく、駆動軸143-2が移送部材144に単純接触する形態で具現されていてもよい。このように具現されても、前記移送部材144は、駆動軸143-2の押圧力によって上昇し、後述する弾性部材146-3の弾性力によって下降して復帰することができる。
そして、この場合、前記移送部材144には、駆動軸143-2との接触部分に駆動軸143-2の終端が挿入可能な溝部が形成されることにより、駆動軸143-2と移送部材144とが安定して接触した状態を維持するように具現されていてもよい。
前記ガイド部145は、このような移送部材144の往復移送を安定的に案内する役割をする。このために、前記ガイド部145は、複数のガイド軸145-1と複数のガイド体145-2とを含んでなる。
前記複数のガイド軸145-1は、軸状で備えられ、支持部材113に設けられたアクチュエータ143'を中心にして一対の伝達部146側に互いに対称に位置され、移送部材144の移送方向に沿って並んで支持部材113に固定される。
前記複数のガイド体145-2は、複数のガイド軸145-1にそれぞれかみ合って往復移送され、移送部材144に結合される。ここで、複数のガイド体145-2は、アクチュエータ143'に備えられた駆動軸143-2と移送部材144の連結部分を中心にして移送部材144の両側部に互いに対称に備えられることにより、移送部材144が安定して往復移送することができるようにする。
本発明の第2実施例において、前記ガイド軸145-1は、軸状で備えられ、各伝達部146側に一対ずつ全部で4個が備えられ、ここにかみ合うガイド体145-2も4つが備えられているが、その形状及び具備する個数が、これに限定されるものではない。例えば、前記ガイド軸145-1は、直線レール状に備えられていてもよく、ガイド軸145-1とガイド体145-2は、それぞれ複数ではなく、単数で備えられていてもよい。
前記アクチュエータ143'は、ベースブロック110'の中心部に形成された支持部材113に固設され、単一として1つが備えられ、移送部材144と駆動軸143-2を介して連結されて、移送部材144を往復移送させる。
前記アクチュエータ143'は、1つ備えられていても移送部材144を往復移送させることにより、この移送部材144に連結された一対の伝達部146を介して一対の回動ブロック120a'、120b'にそれぞれ外力を印加することができる。
前述した一対の伝達部146は、アクチュエータ143'による移送部材144の移送力を一対の回動ブロック120a'、120b'にそれぞれ伝達し、一対の回動ブロック120a'、120b'をそれぞれ回動させる。
このために、前記一対の伝達部146は、伝達ブロック146-1及び弾性部材146-3をそれぞれ含んでなっていてもよい。
前記伝達ブロック146-1は、図10に示されたように、ベースブロック110'に第2の弾性体146-2を介してそれぞれ連結されて備えられ、連結体146-4及び弾性部材146-3を介して移送部材144にヒンジHGで連結され、移送部材144の移送力が印加されることにより、ベースブロック110'と第2の弾性体146-2の連結部分である第2の回動点RP2を中心として回動し、回動ブロック120a'、120b'に外力を印加するか或いは弾性復帰するように備えられる。
本来、ミラー10に曲率を印加するためには、一対の回動ブロック120a'、120b'に互いに反対方向の外力が印加されなければならないが、伝達ブロック146-1を取り入れることによって、伝達ブロック146-1に印加される同一の方向の外力でミラー10の曲率を調整することができるようになる。結果として、単一のアクチュエータ143'をもってミラー10の曲率調整ができるようになることである。
ここで、前記伝達ブロック146-1は、回動ブロック120a'、120b'に外力を印加するか或いは弾性復帰する時に、回動ブロック120a'、120a'とのスライド接触をスムーズにし、回動ブロック120a'、120b'との間隔が所定の設計値に対応するように形成されるよう、スライド部材146-5が備えられる。
このスライド部材146-5は、回動ブロック120a'、120b'の延長された形状の端部分にそれぞれ接触可能となるように、接触部位が曲面にて備えられる。そして、前記スライド部材146-5は、伝達ブロック146-1に回転自在に備えられていてもよい。
前記スライド部材146-5が、回動ブロック120a'、120b'との間隔を所定の設計値に対応するように形成する役割についてより具体的に説明すると、回動ブロック120a'、120b'、第1の弾性体121、伝達ブロック146-1、及び第2の弾性体146-2は、ワイヤ放電加工を通じてベースブロック110'と一体に形成することができるが、この場合、回動ブロック120a'、120b'と伝達ブロック146-1との間隔は、設計値よりはワイヤ放電加工に用いられるワイヤの直径に依存するようになり、不正確となる。
このとき、スライド部材146-5の外形を正確に機械加工した後、伝達ブロック146-1に取り付けると、このスライド部材146-5によって、伝達ブロック146-1と回動ブロック120a'、120b'の間の間隔は、設計値に対応するように正確に設定することができる。
本発明の第2実施例において、前記スライド部材146-5は、伝達ブロック146-1に設けられたが、伝達ブロック146-1と隣接した回動ブロック120a'、120b'の延長された形状の端部分に備えられていてもよい。
さらに、本発明の第2実施例において、前記第2の弾性体146-2は、カンチレバー状でベースブロック110'及び伝達ブロック146-1と一体に形成されているが、これに限定されるものではなく、別途の部材で作成され、ベースブロック110'と伝達ブロック146-1にそれぞれ固設されるように具現されていてもよく、その形態もまた、カンチレバーに限定されることなく、多様に変形具現されていてもよい。
一方、前記弾性部材146-3は、移送部材144が大きく移送されていても、伝達ブロック146-1は少しだけ回動するように弾性変形を通じてその長さが可変されながら、移送部材144の移送距離を吸収し、移送部材144の移送距離、すなわち、移送部材144の変位に比べて伝達ブロック146-1に伝達する力の大きさを大きく減らすことで、伝達ブロック146-1が回動する角度、さらには、回動ブロック120a'、120b'の回動角度及びミラー10の曲率を微細に調節することができるようにする。これにより、ミラー10の曲率調整の精度を向上することができる。
このために、前記弾性部材146-3は、引っ張りバネなどのように弾性変形で長さが可変する要素で備えられ、一端はヒンジHGで連結される連結体146-4を介して伝達ブロック146-1に設けられ、その他端は移送部材144の一側部にヒンジHGで連結される。
前記弾性部材146-3は、引っ張りバネと異なる弾性を有する要素からなっていてもよく、その個数も複数で備えられていてもよい。
このような弾性部材146-3及び連結体146-4は、ミラー10の曲率調整の精度や組み立ての容易さを向上するための構成要素であって、本発明にかかるミラーの曲率調整装置100'において必須的な構成要素ではない。
本発明の第2実施例において、前記一対の伝達部146は、第2の弾性体146-2によりベースブロック110'に設けられた伝達ブロック146-1を含んで具現されているが、前記伝達部146は、移送部材144の移送力によって回動ブロック120a'、120b'が回動され得るように、その移送力を回動ブロック120a'、120b'に適切に伝達できるように具現されていればよく、その具現方式がこれに限定されるものではない。
前記変位センサ150は、図10に示されたように、アクチュエータ143'の駆動軸143-2に連結されるように設けられ、駆動軸143-2の変位、すなわち、移送部材144の変位を測定する。
このような変位センサ150の測定値、回動ブロック120a'、120b'の回動値、及びミラー10の曲率調整値は、いずれも線形比例の関係にあるため、この変位センサ150の測定値を確認しつつアクチュエータ143'を作動することにより、ミラー10の曲率を調整することができる。
このような変位センサ150は、本発明にかかるミラーの曲率調整装置において必須的な構成要素ではなく、これを代替することができる、回動ブロック120a'、120b'の回動角度を直接測定する別のセンサが備えられていてもよい。
一方、本発明の第2実施例にかかるミラーの曲率調整装置100'のように、一対の回動ブロック120a'、120b'に対するそれぞれの第1の回動点RP1が、ミラー10の中心点MCを基準にして互いに対称に備えられるが、この場合、単一のアクチュエータ143'でミラー10の曲率を調整すると、電磁気波を集束させる時に必要な楕円曲率を得ることは難しい。
したがって、本発明の第2実施例の場合、図11に示されたように、両端に同等の大きさのモーメントが印加された時に楕円曲率に変形され得るように、その幅が変わるミラー(変幅ミラー)を用いることが好ましい。
もし、均一な幅を有する一般のミラーを用いた場合には、楕円曲率が得られるように、一対の回動ブロック120a'、120b'に対するそれぞれの第1の回動点RP1の位置を、力学的な構造解釈を通じて非対称的に具現することが好ましい。
以下では、図10及び図13を参照して、本発明の第2実施例にかかるミラーの曲率調整装置100'の動作及び使用状態を、ミラー10の曲率を増加させる方向にその調整作業が進められる順を基準にして具体的に説明する。
先ず、ミラー10の曲率を調整するためには、図10の状態において、駆動部140'のアクチュエータ143'を作動して、駆動軸143-2に連結された移送部材144を図13を基準に上側に押圧する。そうすると、移送部材144が、ガイド軸145-1とガイド体145-2とからなるガイド部145により安定的に案内されながら、上側に移送される。
これにより、移送部材144の両側部にそれぞれ連結された弾性部材146-3が引っ張り力を受けて弾性変形しながら長さが伸び、移送部材144の移送力は、その大きさが縮まった状態で伝達ブロック146-1に伝達されて、第2の弾性体146-2が弾性変形しながら、伝達ブロック146-1が第2の回動点RP2を中心に回転する。
このように、移送部材144が上昇し、伝達ブロック146-1は回転するようになると、移送部材144と弾性部材146-3の連結部分と、連結体146-4と弾性部材146-3の連結部分とは、垂直線上に位置した状態でその位置がずれるようになるが、弾性部材146-3は、その両端が移送部材144及び連結体146-4にそれぞれヒンジHGで連結されることにより、移送部材144と弾性部材146-3の連結部分と、連結体146-4と弾性部材146-3の連結部分との位置がずれても、弾性部材146-3が移送部材144及び連結体146-4に対して適切に回転しながら、上述したような動作が自然に行われるようになる。
次いで、前記伝達ブロック146-1が第2の回動点RP2を中心にして回転するにより、スライド部材146-5を介して回動ブロック120a'、120b'の延長された端部分が押圧され、この押圧力によって第1の弾性体121が弾性変形しながら、回動ブロック120a'、120b'が第1の回動点RP1を中心に回転する。そして、これにより、回動ブロック120a'、120b'に固設された支持ブロック130もまた回動する。
その後、支持ブロック130が回動することによりミラー10の両端に曲げ力が印加されると、これによって、ミラー10は、凹に曲率が増加する。
ここで、ミラー10が凹に曲率が増加し、相対的にミラー10の両端に比してミラー10の中心点MCが下側に移動されるが、これは、ミラー10の両端の支持点SPの上側移動にて打ち消されることにより、ベースブロック110'を基準にしたミラー10の中心点MCの位置は、移動せずに、固定される。
以下、図14を参照して、本発明の第2実施例にかかるミラー調整システムを具体的に説明する。
本発明の第2実施例にかかるミラー調整システムは、支持台200と、位置調整装置300と、角度調整装置400と、上述したようなミラーの曲率調整装置100'とを含んでなる。
前記支持台200は、底面に設けられ、他の構成要素を支持する役割をする。前記支持台200の上面には、所定の厚さの遮断部210がチャンバ213を形成している。
このように遮断部210により形成されたチャンバ213は、その内部に備えられた位置調整装置300、角度調整装置400、及び曲率調整装置100'を外部から保護すると共に、その内部が不活性気体であるヘリウムなどで満たされるか、又は真空で形成されることにより、電磁気波の大気による減衰を低減し、空気によるミラー10の表面の腐食を遅延させる。
さらに、前記遮断部210には、電磁気波がミラー10に入射可能となるように光入射口211と、ミラー10から反射された電磁気波が出射可能となるように光出射口212とが備えられ、このような光入射口211と光出射口212は、カプトンフィルムやベリリウム窓口によって形成することができる。
前記位置調整装置300は、支持フレーム220を介してチャンバ213内部の支持台200の上面に固設され、上側に備えられた取付けプレート310を、支持台200に対して前後、左右及び上下に移送する。また、本発明の第2実施例にかかるミラー調整システムでは、位置調整装置300に備えられている3つの上下調整用アクチュエータであって、位置調整装置300が、取付けプレート310の前後及び左右の傾きも調整することができるように備えられる。
したがって、前記取付けプレート310の上側に備えられている角度調整装置400、曲率調整装置100'及びミラー10は、この位置調整装置300によりすべてが共に前後、左右及び上下に移送され、前後及び左右の傾きも調整される。
前記角度調整装置400は、取付けプレート310上に固設され、その下面に対して上面の回転角度を調整可能に備えられることで、その上面に備えられている曲率調整装置100'及びミラー10のピッチ(pitch)角を調整する。
前記曲率調整装置100'は、電磁気波を集束することができるようにミラー10の曲率を調整する。このようなミラーの曲率調整装置100'の具体的な構成及び動作は先に十分説明してきたので、それを参照されたい。よって、ミラー調整システムを説明するに当たっては、さらに詳細な説明は割愛することとする。
前記ミラー調整システムには、位置調整装置300と、角度調整装置400と、曲率調整装置100'とを駆動するアクチュエータを制御するための電線類を、チャンバ213の内・外部の間に連結設置するためのフィードスルー(feedthrough)500が備えられていてもよい。
このようなミラー調整システムを用いてミラーを調整する過程は、以下のように行われる。
先ず、光入射口211を介して入ってくる電磁気波を、ミラー10の中心点MCに一致させる作業を行う。放射光は、可視光線ではなく、この段階の光線もそのサイズが非常に小さいので、ミラー10を通過した電磁気波を光量測定器で測定し、測定された多数の光量値を分析することにより、ミラー10の電磁気波に対する相対的な位置が分かる。
したがって、ミラー10の前後、左右及び上下位置と、ミラー10の傾きとを調整可能な位置調整装置300、ミラー10のピッチ角を調整する角度調整装置400、及び上述した光量測定器を組み合わせて用いることにより、ミラー10に入射する電磁気波をミラー10の中心点MCに一致させるようになる。
以後、ミラー10から反射される電磁気波を集束する作業を行い、光線の大きさを減少させる。光線の大きさは、ミラー10の曲率だけでなく、ミラー10のピッチ角に対する関数であるため、曲率調整装置100’とともに角度調整装置400を交互に反復的に用いながら、光線の大きさを最小化するミラー10の曲率とピッチ角を探索することにより、最終的に光線の大きさを最小化する。
この時、本発明にかかるミラー調整システムは、ミラー10の曲率を調整する単一のアクチュエータと、ミラー10のピッチ角を調整するアクチュエータとに関する2つの入力変数のみを調整しながら、ミラー10から反射される電磁気波が集束するようにさせる作業を進めることができるため、3つの入力変数を調整しながら進行しなければならない既存のミラー調整システムに比べて、簡単且つ容易に作業を進めることができる。
また、本発明にかかるミラー調整システムに備えられる曲率調整装置100'は、ミラー10の曲率を調整しても、先に位置調整と角度調整を経たミラー10の中心点MCの位置が移動せずに、固定されるため、既存の曲率調整装置のように電磁気波をミラー10の中心点MCに入射させるための作業を再び行う必要がなく、ミラー10の調整過程を相当単純化することができる。
本発明にかかるミラー調整システムの第2実施例においては、ミラー10の反射面が正面で観察される水平ミラー用のミラー調整システムを説明したが、ミラー10の反射面が平面で観察される垂直ミラー用のミラー調整システムの場合であっても、先に説明した方式と類似した方式で具現可能であり、前に説明した本発明の第2実施例にかかるミラー調整システムのチャンバ213の内部に水平ミラー用のミラー調整システムとともに設けられて、用いられていてもよい。
上述したように、本発明にかかるミラーの曲率調整装置100'及びこれを備えたミラー調整システムによると、ミラー10の曲率調整のために一対の回動ブロック120a'、120b'を回動させる駆動部140'が、一対の伝達部146と移送部材144を備えて単一のアクチュエータ143'で具現されるように備えられることで、ミラー10の曲率を調整する作業を単一のアクチュエータ143'の1つに対する入力のみを調整しながら簡易に進めることができるため、電磁気波の集束のためのミラー10の調整過程を容易に行うことができ、アクチュエータ143'による移送部材144の移送力が一対の弾性部材146-3を介して一対の伝達ブロック146-1にそれぞれ印加されるように備えられることで、移送部材144の移送変位に比べて、回動ブロック120a'、120b'の回動角度及びこれによるミラー10の曲率調整を、非常に細密に進めることができるだけではなく、支持ブロック130が設けられた回動ブロック120a'、120b'をベースブロック110'に連結する第1の弾性体121が、ミラー10の曲率を調整する時に、ミラー10に対する支持ブロック130の支持点SPが、曲率の変化によるミラー10の中心点MCの移動方向に対して反対方向に移動することができるように備えられることで、ミラー10の曲率調整時に、ミラー10の中心点MCの位置を固定することができるため、ミラー10の調整過程を簡単且つ容易に進めることができる。
以上で、本発明は、記載された具体例についてのみ詳しく説明されたが、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形及び修正が可能であることは、通常の技術者にとっては明白なことであって、このような変形及び修正が添付の特許請求の範囲に属することは、当然のことである。
100、100':曲率調整装置
110、110':ベースブロック
111:開放口
112:リーブ
113:支持部材
120a、120b、120a'、120b':回動ブロック
121:第1の弾性体
122:ねじ孔
123:段差部
123-1:締結孔
130:支持ブロック
131:連結ブロック
131-1:長孔
140、140':駆動部
141:第1の板バネ
141-1:連結部材
142:第2の板バネ
143、143':アクチュエータ
143-1:押圧部材
143-2(143-1):駆動軸
144(141):移送部材
145(142):ガイド部
145-1(142-1):ガイド軸
145-2(142-2):ガイド体
146(144):伝達部
146-1(144-1):伝達ブロック
146-2(144-2):第2の弾性体
146-3(144-3):弾性部材
146-4(144-4):連結体
146-5(144-5):スライド部材
150:変位センサ
200:支持台
210:遮断部
211:光入射口
212:光出射口
213:チャンバ
220:支持フレーム
300:位置調整装置
310:取付けプレート
400:角度調整装置
500:フィードスルー
10:ミラー
HG:ヒンジ
MC:ミラーの中心点
RP1:第1の回動点
RP2:第2の回動点
SP:支持点
SW:ねじ

Claims (18)

  1. ミラーの両端に曲げ力を印加または解除して曲率を調整する装置において、
    ベースブロック;
    前記ベースブロックに1つ以上の第1の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、外力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第1の弾性体の連結部分を中心として回動または弾性復帰する一対の回動ブロック;
    前記一対の回動ブロックにそれぞれ設けられて前記ミラーの両端を支持し、前記一対の回動ブロックが回動することにより、前記ミラーの両端に曲げ力を印加する一対の支持ブロック;及び、
    前記一対の回動ブロックを回動させる駆動部;を含み、
    前記第1の弾性体は、カンチレバー状で備えられ、上部端部が前記ベースブロックに固定され、かつ下部端部が前記回動ブロックに連結され、第1の回動点(RP1)が、正面から見るときに、前記ミラーの反射面上または前記ミラーの反射面に隣接するように備えられ、
    前記支持ブロックの支持点(SP)が、前記回動ブロックの回動による前記ミラーの中心点(MC)の下方移動に対して上方移動されることにより、前記ミラーの中心点が前記ベースブロックに対して変動しないように備えられることを特徴とするミラーの曲率調整装置。
  2. 前記回動ブロックと前記第1の弾性体は、前記ベースブロックと一体に形成されることを特徴とする、請求項1に記載のミラーの曲率調整装置。
  3. 前記一対の支持ブロックのうちの少なくとも1つは、前記回動ブロックに位置調節可能に固定される連結ブロックを介して前記回動ブロックに設けられることを特徴とする、請求項1に記載のミラーの曲率調整装置。
  4. 前記駆動部は、前記一対の回動ブロックをそれぞれ回動させるように一対が備えられ、一端が前記回動ブロックに固定された第1の板バネ;
    前記第1の板バネに並んで所定の距離分だけ離隔した状態で前記第1の板バネの他端に固定されるように、連結部材を介して設けられる第2の板バネ;及び、
    前記第2の板バネの他端部を前記第1の板バネ側に押圧または解除するアクチュエータ;
    をそれぞれ含むことを特徴とする、請求項1に記載のミラーの曲率調整装置。
  5. ミラーの両端に曲げ力を印加または解除して曲率を調整する装置において、
    ベースブロック;
    前記ベースブロックに1つ以上の第1の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、外力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第1の弾性体の連結部分を中心として回動または弾性復帰する一対の回動ブロック;
    前記一対の回動ブロックにそれぞれ設けられて前記ミラーの両端を支持し、前記一対の回動ブロックが回動することにより、前記ミラーの両端に曲げ力を印加する一対の支持ブロック;及び、
    一方向に往復移送するように備えられた移送部材、前記移送部材を移送する単一のアクチュエータ、及び、前記移送部材の両端部にそれぞれ備えられ、前記アクチュエータによる前記移送部材の移送力を前記一対の回動ブロックに伝達し、前記一対の回動ブロックをそれぞれ回動させる一対の伝達部を含んでなる駆動部;を含み、
    前記第1の弾性体は、カンチレバー状で備えられ、上部端部が前記ベースブロックに固定され、かつ下部端部が前記回動ブロックに連結され、第1の回動点(RP1)が、正面から見るときに、前記ミラーの反射面上または前記ミラーの反射面に隣接するように備えられ、
    前記支持ブロックの支持点(SP)が、前記回動ブロックの回動による前記ミラーの中心点(MC)の下方移動に対して上方移動されることにより、前記ミラーの中心点が前記ベースブロックに対して変動しないように備えられることを特徴とするミラーの曲率調整装置。
  6. 前記一対の伝達部は、前記ベースブロックに1つ以上の第2の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、前記移送部材にヒンジで連結され、前記移送部材の移送力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第2の弾性体の連結部分を中心として回動し、前記回動ブロックに外力を印加するかもしくは弾性復帰する伝達ブロック;
    をそれぞれ含むことを特徴とする、請求項に記載のミラーの曲率調整装置。
  7. 前記一対の伝達部は、弾性変形により長さが可変する弾性部材;をそれぞれさらに含み、
    前記伝達ブロックは、前記弾性部材を介して前記移送部材に連結されることを特徴とする、請求項に記載のミラーの曲率調整装置。
  8. 前記駆動部は、前記移送部材の移送方向に沿って前記ベースブロックに固定された1つ以上のガイド軸、及び前記1つ以上のガイド軸にそれぞれかみ合って往復移送され、前記移送部材に結合された1つ以上のガイド体を含んで前記移送部材の往復移送を案内するガイド部;
    をさらに含むことを特徴とする、請求項5から7のいずれか1項に記載のミラーの曲率調整装置。
  9. 前記伝達ブロックと前記回動ブロックのうちのいずれか1つは、前記伝達ブロックが前記回動ブロックに外力を印加するかもしくは弾性復帰する時に、前記回動ブロックとのスライド接触をスムーズにし、前記回動ブロックと前記伝達ブロックとの間隔を所定の設計値に対応するように形成し、前記伝達ブロックまたは前記回動ブロックとの接触部位が曲面であるスライド部材;
    を含むことを特徴とする、請求項に記載のミラーの曲率調整装置。
  10. 前記伝達ブロックと前記第2の弾性体は、前記ベースブロックと一体に形成されることを特徴とする、請求項に記載のミラーの曲率調整装置。
  11. 前記第1の弾性体は、カンチレバー状で備えられ、前記ベースブロックの一側に形成された開放口に位置する前記ミラーの反射面に対して直角を成し、前記ベースブロックとの連結部分である第1の回動点が、正面から見るときに、前記ミラーの反射面上または前記ミラーの反射面に隣接するように備えられることを特徴とする、請求項5から7のいずれか1項に記載のミラーの曲率調整装置。
  12. 前記回動ブロックと前記第1の弾性体は、前記ベースブロックと一体に形成されることを特徴とする、請求項5から7のいずれか1項に記載のミラーの曲率調整装置。
  13. 前記一対の支持ブロックのうちの少なくとも1つは、前記回動ブロックに位置調節可能に固定される連結ブロックを介して前記回動ブロックに設けられることを特徴とする、請求項5から7のいずれか1項に記載のミラーの曲率調整装置。
  14. ミラーの位置、角度及び曲率を調整するシステムにおいて、
    底面に設けられた支持台;
    前記支持台に固設され、前記支持台に対して取付けプレートを前後、左右及び上下に移送して傾きを調整する位置調整装置;
    前記取付けプレートに固設され、下面に対して上面の回転角度を調整する角度調整装置;及び、
    前記角度調整装置の上面に設けられるベースブロック、前記ベースブロックに1つ以上の第1の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、外力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第1の弾性体の連結部分を中心として回動または弾性復帰する一対の回動ブロック、前記一対の回動ブロックにそれぞれ設けられて前記ミラーの両端を支持し、前記一対の回動ブロックが回動することにより、前記ミラーの両端に曲げ力を印加する一対の支持ブロック、及び前記一対の回動ブロックを回動させる駆動部を含む曲率調整装置;を含み、
    前記曲率調整装置の前記第1の弾性体は、カンチレバー状で備えられ、上部端部が前記ベースブロックに固定され、かつ下部端部が前記回動ブロックに連結され、第1の回動点(RP1)が、正面から見るときに、前記ミラーの反射面上または前記ミラーの反射面に隣接するように備えられ、
    前記支持ブロックの支持点(SP)が、前記回動ブロックの回動による前記ミラーの中心点(MC)の下方移動に対して上方移動されることにより、前記ミラーの中心点が前記ベースブロックに対して変動しないように備えられることを特徴とするミラー調整システム。
  15. 前記曲率調整装置の前記第1の弾性体は、カンチレバー状で備えられ、前記ベースブロックの一側に形成された開放口に位置する前記ミラーの反射面に対して直角を成し、前記ベースブロックとの連結部分である第1の回動点が、正面から見るときに、前記ミラーの反射面上または前記ミラーの反射面に隣接するように備えられることを特徴とする、請求項14に記載のミラー調整システム。
  16. ミラーの位置、角度及び曲率を調整するシステムにおいて、
    底面に設けられた支持台;
    前記支持台に固設され、前記支持台に対して取付けプレートを前後、左右及び上下に移送して傾きを調整する位置調整装置;
    前記取付けプレートに固設され、下面に対して上面の回転角度を調整する角度調整装置;並びに、
    前記角度調整装置の上面に設けられるベースブロック、前記ベースブロックに1つ以上の第1の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、外力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第1の弾性体の連結部分を中心として回動または弾性復帰する一対の回動ブロック、前記一対の回動ブロックにそれぞれ設けられて前記ミラーの両端を支持し、前記一対の回動ブロックが回動することにより、前記ミラーの両端に曲げ力を印加する一対の支持ブロック;及び、前記一対の回動ブロックを回動させる駆動部を含むミラーの曲率調整装置;を含み、
    前記駆動部は、一方向に往復移送するように備えられた移送部材、前記移送部材を往復移送する単一のアクチュエータ、及び、前記移送部材の両端部にそれぞれ備えられ、前記アクチュエータによる前記移送部材の移送力を前記一対の回動ブロックに伝達し、前記一対の回動ブロックをそれぞれ回動させる一対の伝達部を含んでなり、
    前記第1の弾性体は、カンチレバー状で備えられ、上部端部が前記ベースブロックに固定され、かつ下部端部が前記回動ブロックに連結され、第1の回動点(RP1)が、正面から見るときに、前記ミラーの反射面上または前記ミラーの反射面に隣接するように備えられ、
    前記支持ブロックの支持点(SP)が、前記回動ブロックの回動による前記ミラーの中心点(MC)の下方移動に対して上方移動されることにより、前記ミラーの中心点が前記ベースブロックに対して変動しないように備えられることを特徴とする、ミラー調整システム。
  17. 前記一対の伝達部は、前記ベースブロックに1つ以上の第2の弾性体を介してそれぞれ連結されて備えられ、前記移送部材にヒンジで連結され、前記移送部材の移送力が印加または解除されることにより、前記ベースブロックと前記第2の弾性体の連結部分を中心として回動し、前記回動ブロックに外力を印加するかもしくは弾性復帰する伝達ブロック;
    をそれぞれ含むことを特徴とする、請求項16に記載のミラー調整システム。
  18. 前記一対の伝達部は、弾性変形により長さが可変する弾性部材;をそれぞれさらに含み、
    前記伝達ブロックは、前記弾性部材を介して前記移送部材に連結されることを特徴とする、請求項17に記載のミラー調整システム。
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