KR101419758B1 - 반사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사 장치에 관한 것으로 이러한 본 발명의 한 실시예는 상부면에 위치하는 반사부, 그리고 상기 반사부의 반대편인 하부면에 위치하며, 상기 반사부를 지지하는 플렉서(flexure)가 장착되는 복수의 체결홈을 구비하며, 상기 체결홈은 상기 지지 구조물과 볼트로 결합하기 위한 볼트홀을 포함한다.

Description

반사 장치{REFLECTIVE APPARATUS}

본 발명은 반사 장치에 관한 것이다.

반사 장치의 성능은 일반적으로 수십 나노미터 이내의 반사부의 표면정밀도가 요구되는데, 반사부가 초정밀 가공되었다 하더라도 반사 장치를 지지하는 방법에 따라 반사부가 중력 등과 같은 외력에 의해 크게 변형되면 초정밀 가공된 반사 장치가 제 성능을 내지 못할 수도 있다. 그러므로, 반사부의 초정밀 가공과 반사 장치의 지지 방법이 반사 장치의 핵심기술이 된다.

이러한 이유로 초정밀 가공 전에 반사 장치 지지 방법과, 가공완료 후 망원경에 반사 장치를 장착 시에 지지 방법이 반사 장치 설계 시에 결정되어야 한다.

반사 장치의 가격은 매우 고가이기 때문에 형상이 복잡할수록, 가공비는 기하급수적으로 증가한다. 반사 장치의 지지방법에 따라 반사 장치의 형상이 달라지는데 지지방법이 복잡하게 설계되면 반사 장치의 형상 또한 복잡하게 되어 결론적으로 비경제적인 반사 장치가 된다.

그러므로 초정밀 가공과 망원경에 장착 시에 반사부의 변형이 최소가 되면서 가장 단순한 형상의 경제적인 반사 장치가 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반사 장치를 초정밀 가공 시에 반사 장치를 가공 툴에 조립할 때의 지지방법과, 가공완료 후 반사 장치와 망원경을 연결하는 플렉서에 조립할 때의 지지방법의 차이에 따른 변형과 외력(중력과 볼트 토크와 온도변화)에 의한 변형이 최소가 되는 가장 단순한 형상의 반사 장치를 결정하기 위한 것이다.

본 발명의 한 특징에 따른 반사 장치는 상부면에 위치하는 반사부, 그리고 상기 반사부의 반대편인 하부면에 위치하며, 상기 반사부를 지지하는 플렉서(flexure)가 장착되는 복수의 체결홈을 구비하며, 상기 체결홈은 지지 구조물인 플렉서를 볼트로 결합하기 위한 볼트홀을 포함한다.

상기 반사부는 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 평면 형상을 갖는다.

상기 반사 장치를 관통하고, 외부로부터 입사되는 광을 통과시켜 상기 반사 장치 하부에 위치하는 광학계로 입사시키는 관통부를 더 포함한다.

상기 관통부는 상기 반사부의 평면 형상과 동일한 평면 형상을 갖는다.

상기 관통부는 상기 반사부의 평면 형상과 상이한 평면 형상을 갖는다.

상기 체결홈의 개수는 적어도 3개이다.

인접한 체결홈 간의 거리가 일정하다.

상기 체결홈은 상기 반사 장치의 하부면에서부터 상부면 쪽으로 형성된다.

상기 체결홈의 높이는 상기 반사 장치의 두께보다 작다.

상기 체결홈은 반사 장치의 측면에서부터 상기 관통부 쪽으로 깊이를 갖고 형성된다.

상기 체결홈의 깊이는 반사 장치의 측면에서부터 상기 관통부의 내주면까지의 두께보다 작다.

상기 체결홈은 내부면 중 상기 관통부와 가장 가까운 면에 상기 지지 구조물과 볼트 결합하기 위한 볼트홀을 구비한다.

상기 체결홈은 내부면 중 상기 반사부와 가장 가까운 면의 상기 관통부와 가장 가까운 모서리로부터 상기 관통부 방향으로 패인 스텝(step)을 구비한다.

상기 스텝은 상기 체결홈의 높이보다 작은 높이를 갖는다.

상기 스텝은 상기 볼트홀의 길이 이상인 깊이를 갖는 홈이다.

상기 체결홈은 내부면 중 상기 관통부와 가장 가까운 면에 상기 지지 구조물을 장착하는 체결 블록을 구비한다.

상기 체결 블록은 상기 체결홈의 내부면 중 상기 반사부와 가장 가까운 면과 이격되는 상면을 갖는다.

상기 체결 블록은 반사 장치의 측면과 가장 가까운 면에 상기 지지구조물과 볼트 결합하기 위한 볼트홀을 구비한다.

이러한 특징에 따르면, 반사 장치를 초정밀 가공 시에 반사 장치를 가공 툴에 조립할 때의 지지방법과, 가공완료 후 반사 장치와 망원경을 연결하는 플렉서에 조립할 때의 지지방법이 동일하여 지지방법 차이에 의한 변형이 발생하지 않는다. 또한 모든 방향의 중력과 볼트 토크와 온도변화에 대해서도 변형이 최소가 되는 가장 단순한 형상의 반사 장치이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 반사 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 플렉서를 제외한 반사 장치의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 반사 장치 하단을 통해 체결홈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 반사 장치의 각 치수를 보여주기 위해 반사 장치의 하단을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 반사 장치에서 스텝이 없는 체결홈의 경우를 나타낸 도면으로, 도 5의 (a)는 체결홈의 단면이 나타나도록 반사 장치를 수직방향으로 자른 단면도이며, 도 5의 (b)는 스텝이 없을 경우 반사부의 변형을 나타낸 그래프이다.
도 6는 본 발명의 한 실시예에 따른 반사 장치에서 스텝이 있는 체결홈의 경우를 나타낸 도면으로, 도 6의 (a)는 체결홈의 단면이 나타나도록 반사 장치를 수직방향으로 자른 단면도이며, 도 6의 (b)는 스텝이 있을 경우 반사부의 변형을 나타낸 그래프이다.
도 7는 본 발명의 한 실시예에 따른 플렉서를 제외하고 체결홈에 체결 블록을 추가한 반사 장치의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 반사 장치 하단을 통해 체결홈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7의 반사 장치의 각 치수를 보여주기 위해 반사 장치의 하단을 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 반사 장치에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1을 참고로 하면 본 발명의 한 실시예에 따른 반사 장치는 금속과 같이 광을 반사하는 물질로 이루어져 있다.

본 예에서, 반사 장치는 표면 또는 전체가 금속으로 이루어지며 상부면을 연마하여 구성하는 반사 장치이지만 이에 한정하지 않고 다른 종류의 반사 장치를 이용할 수 있다.

또한 본 예에서, 반사 장치는 원형의 평면 형상을 갖고 있지만, 이와는 달리, 타원형 또는 다각형과 같은 다양한 형태의 평면 형상을 가질 수 있다.

이러한 본 예에 따른 반사 장치는 상부면에 위치하는 반사부(100)와 상부면의 반대편인 하부면에 위치하고 반사 장치를 지지하는 플렉서(flexure, 400)가 장착되는 복수의 체결홈(200), 그리고 가운데 부분에 위치하고 반사 장치를 관통하며 광이 통과하는 관통부(300)를 구비한다. 본 예에서, 상부면은 곡면이고 하부면은 평탄면이다.

반사부(100)는 위에 기재한 것처럼, 상부면이 곡면이므로 구면 또는 비구면을 갖고 있고, 외부로부터 인가되는 광을 반사부(100) 위에 위치한 부반사 장치(미도시)으로 반사시킨다. 이때, 부반사 장치는 반사부(100)로부터 입사되는 광을 다시 반사 장치의 관통부(300)로 반사시킨다.

복수의 체결홈(200)은 이미 설명한 것처럼, 외부로부터 반사 장치로 힘이 인가될 때, 반사 장치를 지지하는 플렉서(400)가 장착된다.

본 예에서 체결홈(200)의 개수는 3개이고, 인접한 체결홈(200) 간의 거리는 일정하다.

이러한 복수의 체결홈(200)의 구조는 모두 동일하며, 체결홈(200)의 구조는 나중에 상세히 설명한다.

관통부(300)는 부반사 장치로부터 반사되는 광을 통과시켜 반사 장치의 하부면 아래에 위치하는 광학계(미도시)쪽으로 전달하는 광 통로이다.

이러한 관통부(300)는 본 예에서, 반사 장치와 동일한 원형의 평면 형상을 갖고 있지만, 반사 장치와 다른 평면 형상을 가질 수 있고, 또한 타원형이나 다각형과 같은 평면 형상을 가질 수 있다. 그러나, 관통부(300)의 형태는 하나의 예시일 뿐, 광학계 목적에 따라 관통부(300)가 존재하지 않을 수도 있다.

이하, 도 2 내지 9를 참고로 하여, 복수의 체결홈(200)의 구조를 상세히 설명한다.

먼저, 도 2 내지 4를 참고하여 복수의 체결홈(200)의 한 예를 설명한다.

체결홈(200)은 반사 장치의 측면, 즉, 하부면과 상부면 사이에 위치하는 면에서 관통부(300)쪽[이하, 제1 방향(A)]으로 형성되어 있고 또한, 하부면에서부터 상부면쪽[즉, 제1 방향(A)과 교차하는 제2 방향(B)]으로 형성되어 있다.

이때 도 3 및 4를 참고로 하면, 체결홈(200)의 높이(H1), 즉 하부면에서부터 상부면쪽으로의 형성 높이(H1)는 반사 장치의 두께(T1)보다 작고, 체결홈(200)의 깊이(D1), 즉 제1 방향으로의 형성 깊이(D1)는 반사 장치의 하부면에서, 관통부(300)에서부터 반사 장치의 측면(즉, 체결홈(200)이 위치하지 않은 부분의 측면)까지의 최단 직선 거리(T2)보다 짧다.

이로 인해, 각 체결홈(200)은 반사 장치의 하부면의 일부를 관통하는 반면, 상부면은 관통하지 않는 구조를 갖고 있다.

본 예에서 나타낸 반사 장치의 체결홈(200)은 위와 같이 내부가 직사각형의 형태를 가지며, 각 구조의 치수를 설명하면 다음과 같다.

본 예의 반사 장치는 300mm의 지름(R1)을 갖는다.

반사 장치 중앙에서부터 형성되는 관통부(300)는 80mm의 지름(L1)을 갖는다.

또한 반사 장치 측면의 수직 높이(T1)는 46mm의 높이로 형성된다.

관통부(300)의 외주면에서부터 반사 장치의 측면 즉 외주면까지의 길이 중 최단 길이(T2)는 110mm을 갖는다.

이러한 반사 장치의 외주면으로부터 형성되는 체결홈(200)의 제1 방향(A)으로 형성되는 깊이(D1)는 65.2mm로 형성된다.

또한 제2 방향(B)로 형성되는 체결홈(200)의 높이(H1)는 24mm로 형성된다.

그리고, 반사 장치의 측면에서 형성되는 체결홈(200)의 폭(W1)은 볼트(410) 및 플렉서(400)의 크기에 비례하여 형성되며, 본 실시예에서는 66.7mm의 폭(W1)으로 형성된다. 이러한 폭(W1)은 반사 장치의 지름(R1)과 수평하다.

이렇게 직사각형의 형태로 형성된 체결홈(200)에 플렉서(400)을 장착하기 위하여 볼트결합 하게 되는데, 이것을 위하여 체결홈(200)은 체결홈의 내부면 중 장착면에 플렉서(400) 장착을 위한 볼트(410)와 대응되는 볼트홀(211)을 갖는다.

이러한 볼트홀(211)은 일반적으로 볼트(410)보다 깊게 형성되며, 볼트홀(211)의 깊이(C1)는 18.87mm를 갖게 구성된다.

도 2 내지 4에서 설명한 한 실시예에 따른 체결홈(200)은 체결홈(200)과 플렉서(400)의 직접 결합을 위한 볼트(410)와 볼트홀(211)을 서로 장착하게 되면, 볼트토크에 의해 반사부(100)가 크게 변형하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 5 및 6을 참고로 하면, 체결홈(200) 내부의 상면 가장 안쪽(즉, 체결홈(200) 상면 중 관통부(300)와 가장 가까운 쪽) 모서리에서부터 제1 방향(A)으로 볼트홀의 길이(C1)와 동일한 길이를 갖고 1~3mm(최적값 2mm)의 높이(H2)를 갖는 홈으로 구성되는 스텝(step, 220)을 더 포함한다.

이렇게 구성되는 스텝(220)은 반사부(100)로 응력의 전파경로를 차단시켜 반사부의 변형을 줄인다.

위에서 설명된 본 실시예의 각 치수는 반사 장치의 지름(R1)과 비례하여 변동되는 것이 가능하다.

이러한 내용은 도 5의 (a)와 도 6의 (a)를 비교하여 확인이 가능하다.

도 5의 (a)에 도시된 바에 따르면, 스텝(220)이 없는 상태의 체결홈(200)에 플렉서(400)를 볼트(410)와 볼트홀(211)을 통해 장착하였으며, 도 6의 (a)에 도시된 바에 따르면, 스텝(220)을 더 포함한 체결홈에 플렉서(400)를 볼트(410)와 볼트홀(211)을 통해 장착하였다.

이러한 구조의 결과로써 도 5의 (b)에 도시된 그래프에서 응력의 전파경로가 차단되지 않아 반사부(100)의 일부가 크게 변형되었음을 확인할 수 있으며, 그에 비하여 도 6의 (b)에 도시된 그래프에서는 응력의 전파경로가 차단되어서 도 5의 (b)에 도시된 그레프에 비해 반사부(100)의 변형이 현저히 줄어드는 것을 보여준다.

다음은 도 5 내지 7을 참고하여 복수의 체결홈(200)의 또 다른 예를 설명한다.

본 실시예의 체결홈(200)은 도 2 내지 4에 따른 한 예와 유사한 형태이나 일부에서 차이를 갖는다. 다음에서 도 2 내지 4에 따른 한 예와 본 실시예의 차이점을 설명하도록 한다.

본 실시예의 체결홈(200)은 도 2 내지 4에 따른 한 예에서의 체결홈(200)과 높이(H1), 깊이(D1), 폭(W1)이 동일하게 형성된다.

다만, 본 실시예의 체결홈(200)은 내부에 체결 블록(block)(210)를 더 포함한다.

이러한 체결 블록(210)은 도 2 내지 4의 실시예의 체결홈(200)에서 형성된 내부면 중 관통부(300)와 가장 가깝게 형성된 면의 중앙에 볼트홀(211) 길이(C1)와 동일하거나 큰 두께를 가지며, 체결홈(200)의 폭(W1)과 수평하게 형성되고 체결홈(200)의 폭(W1)보다 작은 체결폭(W2)을 가진다. 이때, 체결폭(W2)은 28mm로 형성된다.

또한, 체결 블록(210)는 반사 장치의 측면과 가장 가까운 면에 볼트홀(211)을 구비하여 플렉서(400)를 장착한다.

그리고 체결 블록(210)의 상면은 체결홈(200)의 상면, 즉 체결홈(200)의 내부 면 중에서 반사부(100)와 가장 가까운 면과 이격되어 있다.

이렇게 이격 되어 있는 구조는 도 5 및 6에서 설명한 스텝(220)의 동일한 효과를 위하여 형성되며, 이격 된 길이는 스텝(220)의 높이(H2)와 거의 동일하게 형성된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 반사부 200: 체결홈
210: 체결 블록 211: 볼트홀
220: 스텝 300: 관통부
400: 플렉서 410: 볼트

Claims (18)

1. 상부면에 위치하는 반사부, 그리고
   상기 반사부의 반대편인 하부면에 위치하며, 상기 반사부를 지지하는 플렉서(flexure)가 장착되는 복수의 체결홈
   을 구비하며,
   상기 체결홈은 상기 플렉서를 볼트로 결합하기 위한 볼트홀을 포함하는 반사 장치.
2. 제1항에서,
   상기 반사부는 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 평면 형상을 갖는 반사 장치.
3. 제1항에서,
   상기 반사 장치를 관통하고, 외부로부터 입사되는 광을 통과시켜 상기 반사 장치 하부에 위치하는 광학계로 입사시키는 관통부를 더 포함하는 반사장치.
4. 제3항에서,
   상기 관통부는 상기 반사부의 평면 형상과 동일한 평면 형상을 갖는 반사 장치.
5. 제3항에서,
   상기 관통부는 상기 반사부의 평면 형상과 상이한 평면 형상을 갖는 반사 장치.
6. 제1항에서,
   상기 체결홈의 개수는 적어도 3개인 반사 장치.
7. 제1항에서,
   인접한 체결홈 간의 거리가 일정한 반사 장치.
8. 제1항에서,
   상기 체결홈은 상기 반사 장치의 하부면에서부터 상부면 쪽으로 형성되는 반사 장치.
9. 제7항에서,
   상기 체결홈의 높이는 상기 반사 장치의 두께보다 작은 반사 장치.
10. 제3항에서,
    상기 체결홈은 반사 장치의 측면에서부터 상기 관통부 쪽으로 깊이를 갖고 형성되는 반사 장치.
11. 제10항에서,
    상기 체결홈의 깊이는 반사 장치의 측면에서부터 상기 관통부의 내주면까지의 두께보다 작은 반사 장치.
12. 제3항에서,
    상기 체결홈은 내부면 중 상기 관통부와 가장 가까운 면에 상기 플렉서와 볼트 결합하기 위한 볼트홀을 구비하는 반사 장치.
13. 제12항에서,
    상기 체결홈은 내부면 중 상기 반사부와 가장 가까운 면의 상기 관통부와 가장 가까운 모서리로부터 상기 관통부 방향으로 패인 스텝(step)을 구비하는 반사 장치.
14. 제13항에서,
    상기 스텝은 상기 체결홈의 높이보다 작은 높이를 갖는 반사 장치.
15. 제13항에서,
    상기 스텝은 상기 볼트홀의 길이 이상인 깊이를 갖는 홈인 반사 장치.
16. 제3항에서,
    상기 체결홈은 내부면 중 상기 관통부와 가장 가까운 면에 상기 플렉서를 장착하는 체결 블록을 구비하는 반사 장치.
17. 제16항에서,
    상기 체결 블록은 상기 체결홈의 내부면 중 상기 반사부와 가장 가까운 면과 이격되는 상면을 갖는 반사 장치.
18. 제16항에서,
    상기 체결 블록은 반사 장치의 측면과 가장 가까운 면에 상기 플렉서와 볼트 결합하기 위한 볼트홀을 구비하는 반사 장치.

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