JPH0627364A - 可動ミラー支持装置 - Google Patents

可動ミラー支持装置

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JPH0627364A
JPH0627364A JP4225014A JP22501492A JPH0627364A JP H0627364 A JPH0627364 A JP H0627364A JP 4225014 A JP4225014 A JP 4225014A JP 22501492 A JP22501492 A JP 22501492A JP H0627364 A JPH0627364 A JP H0627364A
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    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1822—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors comprising means for aligning the optical axis

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイケルソン干渉計の可動ミラーに、潤滑を
必要とせず、高精度の平行移動を与える。 【構成】 基盤１４と、基盤１４に固定され１つの領域
１９を取り囲む枠１６と、前記領域１９に配設される可
動体２１と、可動体２１を枠１６に支持する複数の連結
要素２４〜２７とを備える。各連結要素２４〜２７は湾
曲可能かつ捩れ不能であり、所定の平面に含まれかつ互
いに直交する何れの軸の回りにも可動体２１の角運動を
阻止する。各連結要素２４〜２７は互いにほぼ平行に整
列された一連の平面を含む所定の平面に垂直な軌道に沿
つて可動体２１の移動を案内する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は可動ミラー支持装置、詳
しくはマイケルソン干渉計におけるミラーを支持するキ
ヤリジなどに高精度の平行運動を与える、可動ミラー支
持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイケルソン干渉計では、１つの可動ミ
ラーが互いに平行な面の間で移動される。干渉計の精度
は可動ミラーの平行運動の平行度に直接影響する。可動
ミラーの平行運動を得るために、普通には精密軸受が採
用されている。精密軸受機構は平坦な摺動面または環状
の回転摺動面を採用しているが、何れの摺動面も潤滑を
必要とする。干渉計が例えば低温貯蔵に応用される場合
は、精密軸受の潤滑が難しく、応用が著しく制限され
る。
【０００３】従来のマイケルソン干渉計のキヤリジで
は、潤滑を避けるために、平行四辺形リンク機構により
可動ミラーを支持するキヤリジに直線的な平行移動を与
えている。従来の平行四辺形リンク機構は例えば米国特
許第4,789,125 号明細書に開示されており、板ばねから
なる十字形の軸を平行四辺形リンク機構に採用すること
により、潤滑を不要にしている。しかし、上述のリンク
機構は精密軸受機構よりも大きなチルト動作を可動ミラ
ーに及ぼす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題に鑑み、マイケルソン干渉計において、潤滑を必要
とせず、可動ミラーに高精度の平行移動を与える、可動
ミラー支持装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成は基盤と、基盤に固定され１つの領域
を取り囲む枠と、前記領域に配設される可動体と、可動
体を前記枠に支持する複数の連結要素とを備えており、
各連結要素は湾曲可能かつ捩れ不能であり、所定の平面
に含まれかつ互いに直交する何れの軸の回りにも可動体
の角運動を阻止し、これにより互いにほぼ平行に整列さ
れた一連の平面を含む所定の平面に垂直な軌道に沿つて
可動体の移動を案内するものである。
【０００６】
【作用】連結要素としての各ベローズは湾曲可能かつ捩
れ不能であり、所定の平面に含まれかつ互いに直交する
何れの軸の回りにも可動体としての皿ないし可動ミラー
の角運動を阻止する。したがつて、可動ミラーは一連の
平行な平面に垂直な軌道に沿つて移動する。ベローズは
一連の平行な平面軌道に対する可動ミラーの運動を規制
する。
【０００７】ベローズの長手方向の軸は一連の平行な平
面内に延びており、長手方向に伸縮可能であるから、ベ
ローズは可動ミラーの横方向の運動を許す。隣接するベ
ローズの長手方向の軸の交差角は約１８０°以下である
から、可動ミラーの不必要な運動を阻止する。少くとも
３つのベローズが領域に関して点対称に配設されるの
で、可動ミラーは非常に安定に支持される。
【０００８】駆動組立体は継手構造体を介して可動ミラ
ーに連結されるので、駆動組立体のチルト運動は可動ミ
ラーへ伝達されない。
【０００９】
【実施例】図１，２は本発明による可動ミラー支持装
置、具体的にはマイケルソン干渉計における、可動ミラ
ーの平行な平面間での平行運動を得るためのキヤリジ１
１の可動ミラー支持装置１０を示す。駆動組立体１３は
継手構造体１２によりキヤリジ１１に連結される。駆動
組立体１３とキヤリジ１１は基盤１４に支持される。キ
ヤリジ１１は基盤１４に支持された柱部１７に、環状枠
１６を備えている。環状枠１６は平坦な領域即ち平坦面
１９（図２）の周縁１８を区画する。平坦面１９は内部
に可動体としての皿２１を配設され、皿２１は中心にマ
イケルソン干渉計の可動ミラー（図示せず）を支持する
凹部２２を備えている。
【００１０】皿２１は環状枠１６に対し、連結要素とし
ての複数のベローズ２４〜２７により支持される。キヤ
リジ１１に取り付けられるベローズ２４〜２７は、例え
ば米国ニユージヤージー州セダー・グローブのサーボメ
ータ社で電気的に成形されたニツケル製ベローズが適す
る。各ベローズ２４〜２７の長手方向の軸は、周縁１８
で区画された平坦面１９に沿つて延び、かつ皿２１と環
状枠１６の間で径方向に延びる。図２に示すように、ベ
ローズ２４〜２７は平坦面１９に関して点対称に並べら
れ、隣接するベローズ２４〜２７の軸の交差角は約１８
０°よりも小さい。
【００１１】駆動組立体１３は１対の垂直方向の脚ない
しリンク３１，３２を備えている。各リンク３１，３２
の一端は軸３３により、基盤１４に回動可能に連結され
る。各リンク３１，３２の他端は軸３５により、水平に
保たれた駆動ロツド３６に連結される。駆動組立体１３
は公知のものであり、本発明には直接関係しない。駆動
組立体１３の構造および作動については、例えば米国特
許第4,789,125 号明細書に詳細に開示されている。
【００１２】継手構造体１２は皿２１の背面４２から水
平に突出する付属品としての軸部４１と、軸３５から水
平に突出する駆動ロツド３６の軸部４３とを、自在継手
４４により連結する。
【００１３】可動ミラー支持装置１０の動作時、リンク
３１，３２と駆動組立体１３の駆動ロツド３６との間の
揺動運動は、公知の装置（図示せず）により駆動され
る。駆動ロツド３６のほぼ水平な運動は、継手構造体１
２によりキヤリジ１１の皿２１へ伝達される。可撓性の
ベローズ２４〜２７は湾曲運動が可能であるが、長手方
向の軸の回りのねじり運動は不能であるので、皿２１の
運動は各ベローズ２４〜２７の長手方向の軸を含む面と
平行な一連の面の間での運動に制限される。しかし、ベ
ローズ２４〜２７は湾曲し得るので、皿２１の上下方向
の運動も水平方向の運動も制限しない。自在継手４４は
駆動ロツド３６の運動に対し皿２１の如何なるチルト運
動（傾動）をも許さず、上下方向と水平方向の運動を許
す役割を果す。しかし、自在継手４４は駆動ロツド３６
の長手方向の軸の回りの如何なる回転をも皿２１へ伝達
するように皿２１を剛固に支持する。ベローズ２４，２
７は上述のように皿２１の回転を阻止しないので、駆動
ロツド３６の回転は皿２１に不必要な運動をもたらす。
【００１４】駆動組立体１３の如き平行四辺形リンク機
構が、真の機械的機構として作動する時、駆動組立体１
３は２次元的というよりは３次元的機構として働く。上
述のような構造では、リンク機構を全方向の運動につい
て完璧なものにすることは、不可能ではないにしても非
常に難しい。上述のリンク機構の動作では、ある程度の
ワーピングやバツクリングが生じる。ワーピングやバツ
クリングは駆動ロツド３６のちようど反対側部分に僅か
な回動を引き起す。いま、平坦な可動ミラーを皿２１の
凹部２２へ固定する場合に、可動ミラーの表面がベロー
ズ２４〜２７の長手方向の軸（ベローズの中心軸線）を
含む平面に対し、不平行に取り付けられたとすると、可
動ミラーはベローズ２４〜２７の長手方向の軸を含む平
面上の互いに直交するいずれかの軸（と垂直な軸）の回
りに回転し、可動ミラーの表面は互いに平行な一連の平
面の何れにも重ならない。皿２１の実際的なつまり真の
チツピングは起らず、上述のようなチツピングはベロー
ズにより防止されるので、上述の現象はバーチヤルチル
トと呼んでよい。こうして、駆動ロツド３６の回転はバ
ーチヤルチルト現象を引き起す。このバーチヤルチルト
現象は光学的鑑点から真のチルトと区別できるものでは
ないが、不必要な運動である。
【００１５】可動ミラーの表面がベローズ２４〜２７の
長手方向の軸を含む平面に対し平行に向けられ、可動ミ
ラーが捩られなければ、上述のバーチヤルチルト現象は
起らないといつてよい。一般に、可動ミラーの表面はベ
ローズの長手方向の軸を含む平面に対し、十分に平行な
向きに規制される。すなわち、駆動組立体１３は可動ミ
ラーの捩れが最小限になるよう十分に精密に作られてい
るので、バーチヤルチルトは問題とならない。上述の点
で、図１，２の実施例による可動ミラー支持装置１０は
適切なものである。
【００１６】しかし、高精度の可動ミラー支持装置が要
求される場合は、バーチヤルチルトに基づく如何なる回
転の可能性も除去されねばならない。図３に示す実施例
による可動ミラー支持装置５１は、上述の要求を満すも
のである。図３に示す可動ミラー支持装置５１におい
て、図１，２の可動ミラー支持装置１０と共通の部材に
は同符号を付してある。水平部を有する腕５３は、一端
を柱部１７に結合され、他端を上下方向の腕部５４に固
定される。腕部５４の開口５５は駆動組立体１３の駆動
ロツド３６を移動可能に挿通する。ベローズ５８は皿２
１の背面４２と開口５５を取り囲む腕部５４の環状の面
５７との間に結合される。ベローズ５８の内部に配設し
た球継手６０は、軸部４３を軸部４１に連結する。
【００１７】可動ミラー支持装置５１の動作は前述の可
動ミラー支持装置１０と同様である。ベローズ５８は湾
曲可能であり、かつ軸方向に伸縮可能であるから、一連
の平行な平面に重なる皿２１の上下方向の運動と水平方
向の運動が許される。しかし、ベローズ５８は長手方向
の軸の回りの捩れが不可能であり、球継手６０は如何な
る軸の回りの捩れも傾きも可能であるから、皿２１は駆
動ロツド３６の軸部４３の角運動に拘束されない。こう
して、軸部４３の軌道に沿つた皿２１の角運動が阻止さ
れる。
【００１８】潤滑を不要とするために、球継手６０は図
４に示す組合せ継手構造体に代替できる。図４に示す組
合せ継手構造体３４４は、自在継手と捩れ軸受とを直列
に組み合せたものであり、上述の球継手６０の代りに、
可動ミラー支持装置５１に取り付け、潤滑を不要にでき
る。組合せ継手構造体３４４は１対のヨーク３４５，３
４６を、互いに交差する板ばねからなる可撓性の軸（例
えば竹の子ばねのようなもの）３４８により十字部材３
４７に連結してなる。ヨーク３４５は軸部３４３に結合
される一方、ヨーク３４６は板ばねからなる可撓性の軸
３４９により軸部３４１に結合される。軸３４８，３４
９は可撓性を有するので、組合せ継手構造体３４４は、
球継手で生じるところの摺動摩擦がない、軸継手と同様
のスイベル運動をする。
【００１９】図５，６に示す実施例の可動ミラー支持装
置６１では、図３の可動ミラー支持装置５１と共通の部
材に同符号を付してある。キヤリジ６２は基盤１４に支
持された柱部６４に、筒状の枠６３を備えている。枠６
３の外側部分は環状の平坦な領域６５の内周縁を区画す
る。環状の皿６７は平坦な領域６５に配設され、かつヨ
ーク６８により軸部４１に連結される。皿６７は中央
に、可動ミラー（図示せず）を受け入れる凹部６９を備
えている。枠６３に皿６７を支持するために、ベローズ
２４〜２７が枠６３と皿６７との間に連結される。ベロ
ーズ５８が枠６３の背面７０とヨーク６８の内面７１と
の間に結合される。
【００２０】可動ミラー支持装置６１の作動は可動ミラ
ー支持装置１０，５１と同様である。しかし、可動ミラ
ー支持装置６１における可動の皿６７は、可動ミラー支
持装置１０，５１のように枠６３で囲まれた領域で運動
するのでなく、枠６３を取り囲む領域６５で運動する。
【００２１】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、数多くの変更や変形が可能であること
は、上述した説明から明らかである。
【００２２】
【発明の効果】本発明は上述のように、基盤と、基盤に
固定され１つの領域を取り囲む枠と、前記領域に配設さ
れる可動体と、可動体を前記枠に支持する複数の連結要
素とを備えており、各連結要素は湾曲可能かつ捩れ不能
であり、所定の平面に含まれかつ互いに直交する何れの
軸の回りにも可動体の角運動を阻止し、これにより互い
にほぼ平行に整列された一連の平面を含む所定の平面に
垂直な軌道に沿つて可動体の移動を案内するものである
から、連結要素は互いに平行な一連の平面軌道に対する
可動体の運動を規制できる。
【００２３】連結要素の長手方向の軸は一連の平面と平
行な平面内に延びており、長手方向に伸縮可能であるか
ら、伸縮する連結要素は可動体の横方向の運動を許す。
【００２４】連結要素を構成するベローズは長手方向に
伸縮可能であつて、長手方向の軸回りに捩れ不能である
から、可動ミラーに要求される動作特性を発揮する。
【００２５】各ベローズの長手方向の軸は一連の平面に
平行な一平面内に含まれ、互いに隣接する軸の交差角は
約１８０°以下であるから、可動体の不必要な運動を阻
止する。
【００２６】少なくとも３つのベローズが領域に関して
点対称に配設されるので、可動体を非常に安定に支持で
きる。
【００２７】本発明では、駆動組立体が継手構造体を介
して可動体に連結されるので、駆動組立体のチルト運動
が可動体へ伝達されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可動ミラー支持装置の側面図であ
る。
【図２】同可動ミラー支持装置の正面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る可動ミラー支持装置
の側面図である。
【図４】自在継手と捩り軸受との組合せを示す斜視図で
ある。
【図５】本発明の第３実施例に係る可動ミラー支持装置
の側面図である。
【図６】同可動ミラー支持装置の平面図である。
【符号の説明】
１０，５１，６１：可動ミラー支持装置 １１：キヤリ
ジ １２：継手構造体 １３：駆動組立体 １４：基盤 １６：環状枠 １９，
６５：平坦な領域 ２１，６７：皿 ２４〜２７：連結
要素 ３６：駆動ロツド ４４：自在継手 ５８：ベロ
ーズ ６０：球継手
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アントン イー プリチヤード アメリカ合衆国 マサチユーセツツ州 ノ ーフオーク ピー オー ボツクス 17 (72)発明者 ジエームス エー プリチヤード アメリカ合衆国 マサチユーセツツ州 ノ ーフオーク ピー オー ボツクス 17

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基盤と、基盤に固定され１つの領域を取り
    囲む枠と、前記領域に配設される可動体と、可動体を前
    記枠に支持する複数の連結要素とを備えており、各連結
    要素は湾曲可能かつ捩れ不能であり、所定の平面に含ま
    れかつ互いに直交する何れの軸の回りにも可動体の角運
    動を阻止し、これにより互いにほぼ平行に整列された一
    連の平面を含む所定の平面に垂直な軌道に沿つて可動体
    の移動を案内する、可動ミラー支持装置。
  2. 【請求項２】前記各連結要素は所定の平面に沿つて延び
    かつ長手方向に伸縮可能である、請求項１に記載の可動
    ミラー支持装置。
  3. 【請求項３】隣接する前記連結要素の長手方向の軸は１
    ８０°以下で交差する、請求項２に記載の可動ミラー支
    持装置。
  4. 【請求項４】前記連結要素の少なくとも３つが前記領域
    の中心に関し点対称に並ぶ、請求項３に記載の可動ミラ
    ー支持装置。
  5. 【請求項５】前記枠は前記環状の領域を取り囲み、前記
    連結要素は前記領域で枠から径方向に延びる、請求項４
    に記載の可動ミラー支持装置。
  6. 【請求項６】前記枠は前記領域を取り囲む環状のもので
    ある、請求項４に記載の可動ミラー支持装置。
  7. 【請求項７】前記枠は前記環状の領域を取り囲み、前記
    連結要素は前記領域で枠から径方向に延びる、請求項３
    に記載の可動ミラー支持装置。
  8. 【請求項８】前記枠は前記領域を取り囲む環状のもので
    ある、請求項７に記載の可動ミラー支持装置。
  9. 【請求項９】前記連結要素はベローズからなり、ベロー
    ズは湾曲可能であつて、ベローズの長手方向の軸の回り
    に捩れ不能である、請求項１に記載の可動ミラー支持装
    置。
  10. 【請求項１０】前記各ベローズの長手方向の軸は前記所
    定の平面に含まれる、請求項９に記載の可動ミラー支持
    装置。
  11. 【請求項１１】隣接する前記ベローズの長手方向の軸は
    １８０°以下で交差する、請求項１０に記載の可動ミラ
    ー支持装置。
  12. 【請求項１２】前記連結要素の少なくとも３つが前記領
    域の中心に関し点対称に並ぶ、請求項１１に記載の可動
    ミラー支持装置。
  13. 【請求項１３】前記枠は前記環状の領域を取り囲み、前
    記連結要素は前記領域で枠から径方向に延びる、請求項
    １２に記載の可動ミラー支持装置。
  14. 【請求項１４】前記枠は前記領域を取り囲む環状のもの
    である、請求項１３に記載の可動ミラー支持装置。
  15. 【請求項１５】前記領域は前記枠を取り囲み、前記連結
    要素は前記領域で前記枠から径方向に延びる、請求項３
    に記載の可動ミラー支持装置。
  16. 【請求項１６】前記可動体は前記枠を取り囲む環状のも
    のである、請求項１５に記載の可動ミラー支持装置。
  17. 【請求項１７】前記枠と前記可動体との間に可動体を支
    持する補助連結要素を備え、補助連結要素は湾曲可能か
    つ捩れ不能であり、所定の平面に垂直な平坦な軸の回り
    の前記可動体の角運動を阻止する、請求項１に記載の可
    動ミラー支持装置。
  18. 【請求項１８】前記補助連結要素は前記軌道面と平行に
    並ぶ長手方向の軸を有し、湾曲・伸縮可能かつ捩れ不能
    である、請求項１７に記載の可動ミラー支持装置。
  19. 【請求項１９】駆動組立体が前記可動体に結合されて可
    動体に運動を与える、請求項１に記載の可動ミラー支持
    装置。
  20. 【請求項２０】前記駆動組立体と前記可動体の間に、可
    動体に対する駆動組立体の角運動を許す駆動継手を備え
    た、請求項１９に記載の可動ミラー支持装置。
  21. 【請求項２１】前記駆動継手は自在継手である、請求項
    ２０に記載の可動ミラー支持装置。
  22. 【請求項２２】前記駆動継手は球継手である、請求項２
    ０に記載の可動ミラー支持装置。
  23. 【請求項２３】前記駆動継手は自在継手と捩れ軸受とを
    直列に組み合せてなる、請求項２０に記載の可動ミラー
    支持装置。
  24. 【請求項２４】前記駆動組立体は平行四辺形リンク機構
    である、請求項１９に記載の可動ミラー支持装置。
  25. 【請求項２５】前記可動体はミラーを保持する支持部材
    である、請求項１に記載の可動ミラー支持装置。
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