KR101372946B1 - 플렉셔 마운트 및 그 플렉셔 마운트의 제조방법 - Google Patents

플렉셔 마운트 및 그 플렉셔 마운트의 제조방법 Download PDF

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KR101372946B1
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optical mirror
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shim
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김학용
양호순
문일권
이윤우
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한국표준과학연구원
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Abstract

본 발명은 우주용 광학 거울을 지지하기 위한 조절 가능한 양각 플렉셔 마운트 및 그 플렉셔 마운트의 제조방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 후방면에 다수의 홈이 형성된 광학 거울을 지지하기 위해 상기 광학 거울의 측면 일측에 결합되는 플렉셔 마운트에 있어서, 광학거울의 측면 일측에 접합되는 제1프레임; 내부로 상기 제1프레임이 삽입되어 체결부재에 의해 상기 제1프레임과 결합되는 제2프레임; 일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 상기 제2프레임의 하단부 일단에 연결되는 복수의 인바; 및 특정두께를 갖고, 상기 제1프레임과 상기 제2프레임 사이에 구비되어, 상기 제2프레임에 삽입되어지는 상기 제1프레임의 삽입깊이를 조절하는 심을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트에 관한 것이다.

Description

플렉셔 마운트 및 그 플렉셔 마운트의 제조방법{Flexure mount and method for manufacturing the flexure mount}
본 발명은 우주용 광학 거울을 지지하기 위한 조절 가능한 양각 플렉셔 마운트 및 그 플렉셔 마운트의 제조방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 광학 거울을 지지하는 양각 플렉셔 마운트에 두께 조절이 가능한 심을 구비하여 광학 거울의 광축을 중력에 수직한 방향으로 세웠을 때 생기는 광학거울면의 왜곡을 심의 두께 조절을 통해 쉽게 제거할 수 있으며, 광학거울과 플렉셔 마운트 간의 접착제 응력을 효과적으로 줄일 수 있는 구조를 특징으로 하는 심을 이용한 조절가능 양각 플렉셔 마운트에 관한 것이다.
광학거울을 지지하는 플렉셔 마운트는 진동 및 온도 변화 등의 외란으로 부터 광학면이 손상되거나 왜곡되지 않고 제 위치에 정렬을 유지하도록 지지하는 역할을 한다. 플렉셔를 이용한 마운트는 일반적으로 일체형(monolithic) 구조를 갖고 있으며 현재는 방전가공 등의 기술을 이용하여 쉽게 제작이 가능하다.
대형 광학거울을 지지하는데 일반적으로 사용하는 양각 플렉셔 마운트는 바닥면으로부터 올라오는 두 개의 다리(인바)가 광학거울의 테두리 일부에 부착되어있는 구조로서 보통 3개가 한 조를 이루어 구조적 안정성을 도모한다. 이때 양각이 만나는 가상의 교차점은 광학거울의 두께방향 무게 중심면 상에 위치하여야 하며 광학거울을 세웠을 경우 역시, 즉 광학거울의 광축이 중력방향과 수직이 되었을 때, 광학거울의 두께 방향 무게중심면 상에 위치하여야 한다.
도 1은 종래 플렉셔 마운트(2)가 결합된 광학거울(1)의 부분 파단 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 2는 종래 플렉셔 마운트(2)가 결합된 광학거울(1)의 분석시스템을 나타낸 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 3a는 광학 거울의 부분 단면도를 도시한 것이고, 도 3b는 종래 플렉셔 마운트(2) 단면도를 도시한 것이다.
통상의 광학 거울의 경우에는 무게를 감소시키기 위해, 도 1 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 후방면에 다수의 홈(3)을 형성시키게 된다. 따라서 후방면에 다수의 홈(3)을 형성시키게 됨으로써, 광학거울(1)의 두께 방향을 기준으로 하는 무게중심 면은 두께방향의 중심점에 해당하지 않고, 전방으로 치우치게 된다.
또한, 종래 플렉셔 마운트(2)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 사각형 홀이 형성된 프레임과 2개의 인바가 모놀리식으로 일체로 제작되게 된다. 이러한 종래 플렉셔 마운트(2)는 제작도 힘들고, 설치 후에 광학거울(1)을 광축이 중력방향과 수직이 되도록 세우게 되었을 때, 도 2에 도시된 분석시스템에 의해 분석된 결과 표면 에러가 크게 되는 경우, 다시 플렉셔 마운트를 제작해야하는 문제가 존재하게 된다.
따라서 다수의 플렉셔 마운트를 제작하고, 시행착오 법에 의해 표면에러를 최소화하면서 최적점을 찾아야하기 때문에 제작시간이 오래 걸리고 경제적이지 못한 문제가 존재하였다. 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제작된 종래 플렉셔 마운트(2)의 2개의 인바의 길이방향축이 교차되는 교차점이 광학거울(1)의 두께방향 무게중심면 상이 존재하지 않아 e값이 발생되는 경우, 광학거울(1)의 표면에러가 커져 플렉셔 마운트(2)를 다시 제작하여야 하는 문제가 존재하게 된다.
대한민국 등록특허 제10-0908909호 대한민국 공개특허 제10-2009-0118084호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 광학 거울을 지지하는 양각 플렉셔 마운트에 두께 조절이 가능한 심을 구비하여 광학 거울의 광축을 중력에 수직한 방향으로 세웠을 때 생기는 광학거울면의 왜곡을 심의 두께 조절을 통해 쉽게 제거할 수 있으며, 광학거울과 플렉셔 마운트 간의 접착제 응력을 효과적으로 줄일 수 있는 구조를 특징으로 하는 심을 이용한 조절가능 양각 플렉셔 마운트를 제공하게 된다.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 제1목적은 후방면에 다수의 홈이 형성된 광학 거울을 지지하기 위해 광학 거울의 측면 일측에 결합되는 플렉셔 마운트에 있어서, 광학거울의 측면 일측에 접합되는 제1프레임; 내부로 제1프레임이 삽입되어 체결부재에 의해 제1프레임과 결합되는 제2프레임; 일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 제2프레임의 하단부 일단에 연결되는 복수의 인바; 및 특정두께를 갖고, 제1프레임과 제2프레임 사이에 구비되어, 제2프레임에 삽입되어지는 제1프레임의 삽입깊이를 조절하는 심을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트로서 달성될 수 있다.
복수의 인바 각각의 길이방향 축이 교차되는 점은 광학거울의 무게중심면 상에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제1프레임의 단면은 사각형이고, 양측면과 하부면이 제1프레임의내면과 접촉되는 것을 특징으로 할 수 있다.
심은 제1프레임의 하부면과 제1프레임의 내면 사이에 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
인바는 2개가 서로 대칭 구조로 각각의 일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 제2프레임의 하단부 일단에 연결되며, 2개의 인바 각각의 길이방향 축의 교차점은 광학거울의 무게중심면 상에 존재하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은 앞서 언급한 플렉셔 마운트의 제조방법에 있어서, 광학거울의 측면 일측에 접합되는 제1프레임을 제작하는 단계; 내부로 제1프레임이 삽입되어 지는 제2프레임과 일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 제2프레임의 하단부 일단에 연결되는 복수의 인바를 일체로 제작하는 단계; 제1프레임과 제2프레임 사이에 특정두께를 갖는 심이 구비되도록, 제1프레임을 제2프레임의 내부로 삽입시키는 단계; 체결부재에 의해 제1프레임과 제2프레임을 체결하는 단계; 및 제1프레임을 광학거울의 측면 일측에 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트의 제조방법으로서 달성될 수 있다.
일체로 제작하는 단계는, 와이어 커팅 공정으로 인바와 제2프레임 및 지지부를 일체로 제작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
체결부재를 해체하여 심의 특정두께와 다른 두께를 갖는 심으로 교체하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3목적은 후방면에 다수의 홈이 형성된 광학 거울을 지지하기 위해 광학 거울의 측면 일측에 결합되는 플렉셔 마운트에 있어서, 내면 각각에 광학거울의 측면과 접합되는 접착면을 갖는 결합부를 갖고, 내면 각각의 모서리에는 특정곡률을 갖는 만곡부가 형성된 제1프레임; 내부로 제1프레임이 삽입되어 체결부재에 의해 제1프레임과 결합되는 제2프레임; 일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 제2프레임의 하단부 일단에 연결되는 복수의 인바; 및 특정두께를 갖고, 제1프레임과 제2프레임 사이에 구비되어, 제2프레임에 삽입되어지는 제1프레임의 삽입깊이를 조절하는 심을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트로서 달성될 수 있다.
광학거울의 측면에는 다수의 돌출부가 형성되어 있고, 제1프레임은 중앙에 홈을 구비하여 홈이 돌출부에 삽입되며, 홈의 내측면 각각에 결합부가 형성되어 돌출부의 외측면이 결합부의 접착면에 접착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
결합부의 단면크기는 접착면에서 홈의 내측면 측으로 갈수록 감소되는 것을 특징으로 할 수 있다.
인바는 2개가 서로 대칭 구조인 바이파드 형태로 각각의 일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 제2프레임의 하단부 일단에 연결되며, 2개의 인바 각각의 길이방향 축의 교차점은 광학거울의 무게중심면 상에 존재하는 것을 특징으로 할 수 있다.
돌출부는 3개이고, 각각의 돌출부에 제1프레임이 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
체결부재는 핀볼트 인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제4목적은 앞서 제3목적에서 언급한 플렉셔 마운트의 제조방법에 있어서, 내면 각각에 광학거울의 측면과 접합되는 접착면을 갖는 결합부를 갖고, 내면 각각의 모서리에는 특정곡률을 갖는 만곡부가 형성되도록 제1프레임을 제작하는 단계; 내부로 제1프레임이 삽입되어 지는 제2프레임과 일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 제2프레임의 하단부 일단에 연결되는 복수의 인바를 일체로 제작하는 단계; 제1프레임과 제2프레임 사이에 특정두께를 갖는 심이 구비되도록, 제1프레임을 제2프레임의 내부로 삽입시키는 단계; 체결부재에 의해 제1프레임과 제2프레임을 체결하는 단계; 및 제1프레임을 광학거울의 측면 일측에 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트의 제조방법으로서 달성될 수 있다.
광학거울의 측면 일측에 결합시키는 단계는, 광학거울의 측면에 형성된 다수의 돌출부에 제1프레임 중앙에 구비된 홈을 삽입시켜, 돌출부의 외측면이 홈의 내측면 각각에 구비된 결합부의 접착면에 접착되어 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
결합부의 단면크기가 접착면에서 홈의 내측면 측으로 갈수록 감소되도록 와이어 커팅 공정으로 결합부를 제작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제5목적은 도넛 형태의 광학 거울; 광학거울을 지지하기 위해 광학 거울의 측면에 결합되는 앞서 언급한 복수의 플렉셔 마운트; 플렉셔 마운트 각각의 지지부가 결합되는 지지대; 광학거울의 중심축과 수직인 회전축을 기준으로 지지대 회전시키는 회전장치; 광학거울과 특정간격 이격되어 설치되는 렌즈; 및 광학거울을 분석하기 위한 분석장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학거울 분석 시스템으로서 달성될 수 있다.
본 발명의 제6목적은 광학거울 분석 방법에 있어서, 앞서 언급한 복수의 플렉셔 마운트 각각을 광학거울의 측면 일측에 결합시키는 단계; 플렉셔 마운트 각각의 지지부를 지지대에 결합시키는 단계; 회전장치에 의해 광학거울의 중심축과 수직인 회전축을 기준으로 지지대 회전시켜 광학거울의 중심축을 지면과 평행하게 되도록 광학거울을 회전시키는 단계; 및 광학거울과 특정간격 이격되어 설치된 렌즈에 투과된 광학거울의 반사광을 분석수단이 측정하여 광학거울의 표면에러를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학거울의 분석방법으로서 달성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 광학 거울을 지지하는 양각 플렉셔 마운트에 두께 조절이 가능한 심을 구비하여 광학 거울의 광축을 중력에 수직한 방향으로 세웠을 때 생기는 광학거울면의 왜곡을 심의 두께 조절을 통해 쉽게 제거할 수 있으며, 광학거울과 플렉셔 마운트 간의 접착제 응력을 효과적으로 줄일 수 있는 효과를 갖는다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.
도 1은 종래 플렉셔 마운트가 결합된 광학거울의 부분 파단 사시도,
도 2는 종래 플렉셔 마운트가 결합된 광학거울의 분석시스템을 나타낸 평면도,
도 3a는 광학 거울의 부분 단면도,
도 3b는 종래 플렉셔 마운트 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트가 결합된 광학거울의 사시도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트의 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트의 정면도,
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트가 설치된 광학거울의 부분 정면도,
도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 다른 두께의 심을 갖는 플렉셔 마운트가 설치된 광학거울의 부분 정면도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 심 두께에 대한 광학거울의 표면에러를 나타낸 시뮬레이션 그래프,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 심 두께에 대한 제르니커 계수(Z5)의 그래프,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 심 두께에 대한 RMS 에러 그래프,
도 11a는 응력분포를 나타낸 종래 플렉셔 마운트의 부분 사시도,
도 11b는 응력분포를 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트의 부분 사시도를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트(100)가 결합된 광학거울(1)의 사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트(100)의 분해 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트(100)의 정면도를 도시한 것이다.
도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트(100)는 광학거울(1)의 측면에 서로 동일한 간격으로 이격되어 형성된 돌출부(4)에 끼워져 접착되어 광학거울(1)을 지지하게 된다.
이러한 플렉셔 마운트(100)는 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 광학거울(1)의 돌출부(4)에 삽입되어 지는 제1프레임(10), 내부로 제1프레임(10)이 삽입되어 체결부재(40)에 의해 제1프레임(10)과 결합되는 제2프레임(20), 일측이 지지부(22)와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 제2프레임(20)의 하단부 일단에 연결되는 복수의 인바(21) 및 특정두께를 갖고, 제1프레임(10)과 제2프레임(20) 사이에 구비되어, 제2프레임(20)에 삽입되어지는 제1프레임(10)의 삽입깊이를 조절하는 심(30) 등을 포함하고 있음을 알 수 있다.
도 4, 도 5, 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1프레임(10)은 단면이 사각형으로 형성되며, 내측으로 홀이 구비되어 광학거울(1)에 형성된 돌출부(4)에 형상맞춤되어 지도록 구성됨을 알 수 있다. 또한 이러한 제1프레임(10)의 홀 내측 4면 각각에는 결합부(11)가 구비되게 된다. 이러한 결합부(11)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상부측에서 하부측으로 갈수록 단면크기가 점진적으로 작아지도록 구성됨을 알 수 있다.
또한, 제1프레임(10)에 형성된 홀의 모서리 부분은 직각이 아닌 일정 곡률을 갖는 만곡부(13)로 구비되게 된다. 따라서 각각의 결합부(11)의 접착면(12)이 광학거울(1)에 형성된 돌출부(4)의 측면과 접촉되어 접착되게 되며, 후에 설명되는 바와 같이, 광학거울(1)의 광축이 중력방향과 수직이 되도록 세워졌을 때, 중력에 의한 응력과 볼트 등의 체결부재(40)에 의해 제1프레임(10)이 제2프레임(20)과 결합되면서 발생되는 응력 분포가 접착면(12)에서 최소가 되도록 구성될 수 있다.
즉, 제1프레임(10)의 내측면 모서리가 만곡부(13)로 형성되고, 접착면(12)에서 홀의 내측면으로 갈수록 점진적으로 단면이 감소되도록 구성되어 제1프레임(10)과 제2프레임(20) 간에 발생되는 체결부재(40)에 따른 응력이 제1프레임(10)의 접착면(12)에서 최소화되어 이러한 응력에 의해 접착면(12)이 변형되거나 광학거울(1)이 왜곡되는 악영향을 방지할 수 있게 된다. 이러한 결합부(11)는 제1프레임(10)을 별도로 제작하여 접착하여 구성되는 것이 아니고, 하나의 틀에 대해 와이어 커팅 가공을 하여 일체로 제작되게 된다.
또한, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 제2프레임(20)과 2개의 인바(21), 지지부(22)는 일체로 제작됨을 알 수 있다. 이러한 제2프레임(20), 2개의 인바(21) 및 지지부(22) 역시 하나의 틀에 대해 와이어 커팅 가동방법으로 일체로 제작하게 된다.
이러한 제2프레임(20)은 ㄷ 자 단면 형상을 갖고, 내측으로 앞서 언급한 제1프레임(10)이 삽입되어 체결부재(40)에 의해 결합되도록 구성된다. 또한, 제2프레임(20)의 하부판 양측 끝단 측에는 2개의 인바(21)가 특정 경사각을 갖도록 바이파드 형태로 제2프레임(20)과 연결되어 짐을 알 수 있다.
따라서 이러한 2개의 인바(21) 각각의 길이방향을 연장한 선은 교차점(7)이 존재하게 되고, 이러한 교차점(7)은 광학거울(1)의 두께 방향의 무게중심면(8) 상에 존재하여야 한다. 앞서 언급한 바와 같이, 광학거울(1)의 후방면에는 광학거울(1)의 무게를 감소시키기 위해 다수의 홈(3)이 형성되어 있어 두께 방향의 무게중심면(8)이 광학거울(1) 두께의 중심점이 되는 것이 아니라 전방면 측으로 이동되게 됨을 알 수 있다.
따라서 이러한 2개의 인바(21) 각각의 길이방향을 연장한 교차점(7)은 두께 방향의 무게중심면(8) 상에 존재하여야 한다. 이러한 교차점(7)이 무게중심면(8) 상에 존재하는지는 앞서 언급한 바와 같이, 광학거울(1)에 결합된 플렉셔 마운트(100)를 지지대에 결합시키고, 회전장치가 지지대를 회전시켜, 광학거울(1)의 Z축(광축)이 중력방향과 수직이 되도록 하고, 렌즈(5)의 중심축과 일치되도록 설치한 후 분석장치(6)에 의해 측정하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트(100)는 제1프레임(10)과 제2프레임(20) 사이에 삽입설치되어 지는 특정두께를 갖는 심(30)을 포함하게 됨으로써, 광학거울(1)을 광축(Z축)을 중력방향과 수직되도록 설치하였을 때의 표면 에러를 최소화할 수 있는 심(30)을 선택하여 보정할 수 있으므로, 측정 후에 별도로 다시 플렉셔 마운트(100)를 제작할 필요없이 분석된 최적 두께를 갖는 심(30)으로 교체하여 표면 에러를 최소화할 수 있게 된다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트(100)가 설치된 광학거울(1)의 부분 정면도를 도시한 것이다. 또한, 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 다른 두께의 심(30)을 갖는 플렉셔 마운트(100)가 설치된 광학거울(1)의 부분 정면도를 도시한 것이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 소정 두께를 갖는 심(30)이 삽입된 플렉셔 마운트(100)를 설치한 후에 2개의 인바(21)의 길이방향 축이 교차되는 교차점(7)은 광학거울(1)의 두께 방향 무게중심면(8) 상에 위치하지 않게 됨을 알 수 있다. 이렇게 교차점(7)이 무게중심면(8) 상에 위치하지 않게 되는 경우, 회전장치에 의해 광학거울(1)의 광축이 중력방향과 수직이 되도록 세웠을 때, 광학거울(1)의 표면에러(z5, PV, RMS 등)값이 커지게 된다.
따라서 표면에러 값이 요구하는 값보다 크게 되는 경우, 다시 플렉셔 마운트(100)를 새로 제작할 필요없이 다른 두께를 갖는 심(30)으로 조절하면서 교체하게 됨으로써 표면에러값을 최소화할 수 있는 최적의 두께 값을 찾을 수 있게 된다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 도 7a와는 다른 두께를 갖는 심(30)을 제1프레임(10)과 제2프레임(20) 사이에 설치하여 2개의 인바(21) 길이방향 축의 교차점(7)이 광학거울(1)의 두께방향의 무게중심면(8) 상에 위치하도록 할 수 있음을 알 수 있다.
이하에서는 최적의 심(30) 두께를 분석하는 방법에 대해 설명하도록 한다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 심(30) 두께에 대한 광학거울(1)의 표면에러를 나타낸 시뮬레이션 그래프를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 분석 시스템에 의해 분석된 광학거울(1)의 표면 에러는 광학거울(1)의 광축을 중력방향과 수직이 되도록 회전시킨 후 분석장치(6)에 의해 측정된 것이다. 이러한 표면에러는 주로 광학거울(1)의 중력에 의해 발생되는 것으로 이러한 표면에러가 최소화될 수 있는 심(30)의 두께를 분석하여야 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 표면에러로는 도 8에 도시된 바와 같이, Z5(Zernike term), RMS(root-mean-square), PV(Peak-to-valley)를 측정하였다. 도 8에 도시된 바와 같이, 광학거울(1)의 광축을 중력방향과 수직되게 설치한 경우, 표면에러는 심(30) 두께가 0.5mm인 경우 PV=91.6nm, RMS=19.3nm, Z5=37.9nm로 측정되었으며, 심(30) 두께가 3.5mm 인 경우, PV=119.1nm, RMS=19.5nm, Z5=-38.1nm로 측정되었고, 심(30) 두께가 2mm 인 경우, PV=53.8nm, RMS=19.5nm, Z5=-38.1nm로 측정되었음을 알 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 표면에러가 최소치를 갖는 최적화된 심(30) 두께는 약 2mm가 됨을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 심(30) 두께에 대한 제르니커 계수(Z5)의 그래프를 도시한 것이다. 또한, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 심(30) 두께에 대한 RMS 에러 그래프를 도시한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 심(30) 두께에 대한 z5값은 그래프 상에서 유한요소 분석값과 실제 간섭계 분석장치(6)에 의해 측정된 값은 일정한 선형성(linear)을 가지게 됨을 알 수 있다. 따라서 여러 번의 시행착오 없이 2 ~ 3개 정도의 다른 두께를 갖는 심(30)을 설치하여 측정하게 됨으로써 도 9에 도시된 그래프에 의해 최적(표면 에러값이 가장 작게 되는)의 심(30) 두께를 찾아낼 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트(100)는 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 종래 플렉셔 마운트(2)에 비하여 광학거울(1)의 광축을 중력방향과 수직으로 설치한 상태에서, 광학거울(1)의 돌출부(4)와 접합되는 접착면에 분포되는 응력이 감소되게 된다.
도 11a는 응력분포를 나타낸 종래 플렉셔 마운트(100)의 부분 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 11b는 응력분포를 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트(100)의 부분 사시도를 도시한 것이다.
도 11b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플렉셔 마운트(100)는 종래 플렉셔 마운트(2)와 달리 제1프레임(10)과 제2프레임(20)이 일체로 제작되는 것이 아니고, 각각 별도로 제작하여 핀볼트 등의 체결부재(40)에 의해 결합되는 구조를 가지고 있으며, 제1프레임(10)은 종래 플렉셔 마운트(2)와 달리 홀이 형성된 내측면 각각에 결합부(11)가 형성되어 있고, 이러한 결합부(11)는 접합면에서 부터 점차적으로 단면이 감소되는 형상으로 구비되고, 홀의 모서리 각각에는 일정곡률을 갖는 만곡부(13)가 형성되어 있어 종래 플렉셔 마운트(2)와 비교하여 응력이 최소화될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 이러한 구조에 의해 응력을 최소화할 수 있어 광학거울(1)의 중력과 진동에 의해 발생되는 광학거울(1)의 표면에러를 더욱 최소화할 수 있게 된다.
1:광학거울
2:종래 플렉셔 마운트
3:홈
4:돌출부
5:렌즈
6:분석장치
7:교차점
8:무게중심면
10:제1프레임
11:결합부
12:접착면
13:만곡부
20:제2프레임
21:인바
22:지지부
30:심
40:체결부재
50:렌즈
60:분석장치
100:플렉셔 마운트

Claims (19)

  1. 후방면에 다수의 홈이 형성된 광학 거울을 지지하기 위해 상기 광학 거울의 측면 일측에 결합되는 플렉셔 마운트에 있어서,
    상기 광학거울의 측면 일측에 접합되는 제1프레임;
    내부로 상기 제1프레임이 삽입되어 체결부재에 의해 상기 제1프레임과 결합되는 제2프레임;
    일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 상기 제2프레임의 하단부 일단에 연결되는 복수의 인바; 및
    특정두께를 갖고, 상기 제1프레임과 상기 제2프레임 사이에 구비되어, 상기 제2프레임에 삽입되어지는 상기 제1프레임의 삽입깊이를 조절하는 심을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트.
  2. 제 1항에 있어서,
    복수의 상기 인바 각각의 길이방향 축이 교차되는 점은 상기 광학거울의 무게중심면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1프레임의 단면은 사각형이고, 양측면과 하부면이 상기 제1프레임의내면과 접촉되는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 심은 상기 제1프레임의 하부면과 상기 제1프레임의 내면 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 인바는 2개가 서로 대칭 구조로 각각의 일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 상기 제2프레임의 하단부 일단에 연결되며,
    2개의 상기 인바 각각의 길이방향 축의 교차점은 상기 광학거울의 무게중심면 상에 존재하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트.
  6. 제 1항의 플렉셔 마운트의 제조방법에 있어서,
    광학거울의 측면 일측에 접합되는 제1프레임을 제작하는 단계;
    내부로 상기 제1프레임이 삽입되어 지는 제2프레임과 일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 상기 제2프레임의 하단부 일단에 연결되는 복수의 인바를 일체로 제작하는 단계;
    상기 제1프레임과 상기 제2프레임 사이에 특정두께를 갖는 심이 구비되도록, 상기 제1프레임을 상기 제2프레임의 내부로 삽입시키는 단계;
    체결부재에 의해 상기 제1프레임과 상기 제2프레임을 체결하는 단계; 및
    상기 제1프레임을 상기 광학거울의 측면 일측에 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 일체로 제작하는 단계는
    와이어 커팅 공정으로 상기 인바와 상기 제2프레임 및 상기 지지부를 일체로 제작하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트의 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 체결부재를 해체하여 상기 심의 특정두께와 다른 두께를 갖는 심으로 교체하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트의 제조방법.
  9. 후방면에 다수의 홈이 형성된 광학 거울을 지지하기 위해 상기 광학 거울의 측면 일측에 결합되는 플렉셔 마운트에 있어서,
    내면 각각에 상기 광학거울의 측면과 접합되는 접착면을 갖는 결합부를 갖고, 내면 각각의 모서리에는 특정곡률을 갖는 만곡부가 형성된 제1프레임;
    내부로 상기 제1프레임이 삽입되어 체결부재에 의해 상기 제1프레임과 결합되는 제2프레임;
    일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 상기 제2프레임의 하단부 일단에 연결되는 복수의 인바; 및
    특정두께를 갖고, 상기 제1프레임과 상기 제2프레임 사이에 구비되어, 상기 제2프레임에 삽입되어지는 상기 제1프레임의 삽입깊이를 조절하는 심을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 광학거울의 측면에는 다수의 돌출부가 형성되어 있고,
    상기 제1프레임은 중앙에 홈을 구비하여 상기 홈이 상기 돌출부에 삽입되며, 상기 홈의 내측면 각각에 상기 결합부가 형성되어 상기 돌출부의 외측면이 상기 결합부의 접착면에 접착되는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 결합부의 단면크기는 상기 접착면에서 상기 홈의 내측면 측으로 갈수록 감소되는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 인바는 2개가 서로 대칭 구조인 바이파드 형태로 각각의 일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 상기 제2프레임의 하단부 일단에 연결되며,
    2개의 상기 인바 각각의 길이방향 축의 교차점은 상기 광학거울의 무게중심면 상에 존재하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 돌출부는 3개이고, 상기 각각의 돌출부에 상기 제1프레임이 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 체결부재는 핀볼트 인 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트.
  15. 제 9항의 플렉셔 마운트의 제조방법에 있어서,
    내면 각각에 광학거울의 측면과 접합되는 접착면을 갖는 결합부를 갖고, 내면 각각의 모서리에는 특정곡률을 갖는 만곡부가 형성되도록 제1프레임을 제작하는 단계;
    내부로 상기 제1프레임이 삽입되어 지는 제2프레임과 일측이 지지부와 특정 경사각을 갖고 연결되며 타측은 상기 제2프레임의 하단부 일단에 연결되는 복수의 인바를 일체로 제작하는 단계;
    상기 제1프레임과 상기 제2프레임 사이에 특정두께를 갖는 심이 구비되도록, 상기 제1프레임을 상기 제2프레임의 내부로 삽입시키는 단계;
    체결부재에 의해 상기 제1프레임과 상기 제2프레임을 체결하는 단계; 및
    상기 제1프레임을 상기 광학거울의 측면 일측에 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트의 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 광학거울의 측면 일측에 결합시키는 단계는,
    상기 광학거울의 측면에 형성된 다수의 돌출부에 상기 제1프레임 중앙에 구비된 홈을 삽입시켜, 상기 돌출부의 외측면이 상기 홈의 내측면 각각에 구비된 상기 결합부의 접착면에 접착되어 결합되는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트의 제조방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 결합부의 단면크기가 상기 접착면에서 상기 홈의 내측면 측으로 갈수록 감소되도록 와이어 커팅 공정으로 상기 결합부를 제작하는 것을 특징으로 하는 플렉셔 마운트의 제조방법.
  18. 도넛 형태의 광학 거울;
    상기 광학거울을 지지하기 위해 상기 광학 거울의 측면에 결합되는 복수의 제 1항 내지 제 5항 및 제9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 플렉셔 마운트;
    상기 플렉셔 마운트 각각의 지지부가 결합되는 지지대;
    상기 광학거울의 중심축과 수직인 회전축을 기준으로 상기 지지대 회전시키는 회전장치;
    상기 광학거울과 특정간격 이격되어 설치되는 렌즈; 및
    상기 광학거울을 분석하기 위한 분석장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학거울 분석 시스템.
  19. 광학거울 분석 방법에 있어서,
    복수의 제 1항 내지 제 5항 및 제9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 플렉셔 마운트 각각을 광학거울의 측면 일측에 결합시키는 단계;
    상기 플렉셔 마운트 각각의 지지부를 지지대에 결합시키는 단계;
    회전장치에 의해 상기 광학거울의 중심축과 수직인 회전축을 기준으로 상기 지지대 회전시켜 상기 광학거울의 중심축을 지면과 평행하게 되도록 상기 광학거울을 회전시키는 단계; 및
    상기 광학거울과 특정간격 이격되어 설치된 렌즈에 투과된 상기 광학거울의 반사광을 분석수단이 측정하여 상기 광학거울의 표면에러를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학거울의 분석방법.
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