KR101523366B1

KR101523366B1 - Pneumatic apparatus for mirror polishing and gravity compensation

Info

Publication number: KR101523366B1
Application number: KR1020130054573A
Authority: KR
Inventors: 김학용; 이주형; 이재협; 전병혁; 양호순
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2015-05-29
Also published as: KR20140134822A

Abstract

본 발명은 광학거울의 공압시스템에 적용되는 중력보상장치, 중력보상방법 및 그 중력보상장치가 구비된 광학거울의 공압시스템에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 후방면에 다수의 홈이 형성된 광학 거울의 후방면과 특정공간을 갖도록 후방면 측에 결합되는 공압하우징; 내주면이 상기 광학거울의 외주면과 형상맞춤되도록 상기 광학거울과 상기 공압하우징 사이에 구비되어 상기 특정공간을 밀폐시키는 공압외부마개; 상기 특정공간을 가압하여 상기 광학거울을 부양시키는 압력가압수단; 및 상기 광학거울의 외주면을 둘러싸도록 설치된 공압외부마개의 외주면 일측에 구비되는 특정무게를 갖는 적어도 하나의 무게추와, 상기 무게추를 상기 광학거울의 무게중심면과 수직방향으로 이동시키는 이동수단을 구비한 중력보상장치;를 포함하여, 광학거울면의 가공량에 따른 광학거울 무게중심의 이동과 이로 인한 광학거울의 표면형상왜곡 현상을 무게추의 무게와 위치를 조절함으로써 효과적으로 상쇄시킬 수가 있는 중력보상장치를 갖는 광학거울의 공압시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a gravity compensation device applied to a pneumatic system of an optical mirror, a gravity compensation method and a pneumatic system of an optical mirror equipped with the gravity compensation device. More specifically, a pneumatic housing is coupled to the rear surface side of the optical mirror, which has a plurality of grooves formed on the rear surface thereof, and the rear surface side so as to have a specific space; A pneumatic outer stopper provided between the optical mirror and the pneumatic housing to seal the specific space so that the inner circumferential surface is shaped like an outer circumferential surface of the optical mirror; Pressure application means for pressing said specific space to float said optical mirror; And at least one weight weight provided on one side of an outer circumferential surface of a pneumatic outer cap provided so as to surround an outer circumferential surface of the optical mirror, and a moving means for moving the weight in a direction perpendicular to the center of gravity of the optical mirror And a gravity compensation device including the gravity compensating device, wherein gravity of the optical mirror center of gravity according to the amount of processing of the optical mirror surface and the resulting distortion of the surface shape of the optical mirror can be effectively canceled by adjusting the weight and position of the weight, To a pneumatic system of an optical mirror having a compensation device.

Description

Technical Field [0001] The present invention relates to a pneumatic system for an optical mirror equipped with a gravity compensation apparatus, a gravity compensation method, and a gravity compensation apparatus applied to a pneumatic system of an optical mirror,

본 발명은 광학거울의 공압시스템에 적용되는 중력보상장치, 중력보상방법 및 그 중력보상장치가 구비된 광학거울의 공압시스템에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 광학거울면의 가공량에 따른 광학거울 무게중심의 이동과 이로 인한 광학거울의 표면형상왜곡 현상을 무게추의 무게와 위치를 조절함으로써 효과적으로 상쇄시킬 수가 있는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a gravity compensation device applied to a pneumatic system of an optical mirror, a gravity compensation method and a pneumatic system of an optical mirror equipped with the gravity compensation device. More particularly, the present invention relates to a method capable of effectively canceling the movement of the center of gravity of the optical mirror according to the amount of processing of the optical mirror surface and thereby distorting the surface shape distortion of the optical mirror by adjusting the weight and position of the weight.

인공위성 카메라에 필요한 우주용 대구경 광학 거울의 경우, 거울의 뒷면을 벌집과 유사한 형태로 포켓을 만들어 경량화하고 그 후에 거울의 앞면을 가공한다. 하지만 가볍고 복잡해진 거울의 뒷면으로 지지되는 거울의 앞면은 거울면의 위치에 따라 지지되는 압력이 다르기 때문에 가공툴을 이용하여 연삭 또는 연마 시 그 가공량이 위치에 따라 달라지게 된다. In the case of large-diameter optical mirrors for space cameras required for a satellite camera, the rear surface of the mirror is made lightweight by forming pockets in a shape similar to a honeycomb, and then machining the front surface of the mirror. However, since the front surface of the mirror supported by the back of the light and complicated mirror differs depending on the position of the mirror surface, the processing amount of the grinding or polishing is changed depending on the position using the processing tool.

따라서 거울 앞면의 가공형상이 거울 뒷면의 경량화 형상을 전사한 것처럼 보이는데 이것을 퀼팅효과(quilting effect or print-though effect)라고 한다. 이러한 현상은 중국의 마술거울에서도 관찰할 수 있다. 현재 개발된, 공압시스템은 이러한 문제를 해결하기 위해 경량화된 거울의 뒷면을 공압으로 공중에 띄운 상태에서 모든 가공이 이뤄지도록 구현한 것으로서, 거울의 뒷면이 균일한 압력으로 지지되기 때문에 퀼팅효과를 근본적으로 없앨 수 있다. Therefore, the machining shape of the front surface of the mirror appears to transfer the lightweight shape of the rear surface of the mirror, which is called a quilting effect or a print-though effect. This phenomenon can also be observed in magic mirrors in China. To solve this problem, the pneumatic system, which is currently developed, is a system in which all the processing is performed in a state in which the back surface of a lightened mirror is pneumatically floated in the air, and the back surface of the mirror is supported at a uniform pressure. .

한편, 우주용 광학거울은 중력이 있는 지상에서 가공과 조립이 이뤄지고 실제 사용은 무중력 상태에서 이뤄지기 때문에, 우주에서의 성능을 미리 검증하기 위해서는 중력에 의한 오차를 보상할 필요가 있다. 따라서 광학 거울의 가공 시 가공오차 이외에 중력에 의한 표면왜곡을 정량화해야 하며, 이것은 거울의 광축을 중력에 수직한 방향으로 세운 후에 광축을 중심으로 여러 각도로 회전시키며 측정한 결과를 조합하는 방법을 사용한다.On the other hand, because optical mirrors for space use are fabricated and assembled on the ground with gravity, and the actual use is made in the zero gravity state, it is necessary to compensate for the error caused by gravity in order to verify the performance in space. Therefore, it is necessary to quantify the surface distortion caused by gravity in addition to the machining error in the processing of the optical mirror. This is accomplished by setting the optical axis of the mirror in a direction perpendicular to gravity, rotating the optical axis at various angles around the optical axis, do.

하지만 거울면의 가공오차를 알기 위해서 여러 각도로 거울을 회전시키며 레이저 간섭계로 정렬 및 측정하는 것은 상당히 번거로운 일이다. 또한 이런 방법을 통해 얻은 중력에 의한 거울면의 왜곡량이 실제 가공오차보다 훨씬 클 경우 가공량의 정밀한 측정이 어려운 문제점이 존재하였다.However, it is quite troublesome to align and measure with a laser interferometer by rotating the mirror at various angles in order to know the machining error of the mirror surface. In addition, there is a problem that it is difficult to precisely measure the amount of processing when the amount of distortion of the mirror surface due to gravity obtained through this method is much larger than the actual processing error.

대한민국 공개 특허 제2012-0103504Korea Patent No. 2012-0103504 대한민국 등록 특허 제756899호Korean Patent No. 756899

K. B. Doyle, V. L. Genberg, and G. J. Michels, Integrated Optomechanical Analysis (SPIEPress, Washington, 2002)K. B. Doyle, V. L. Genberg, and G. J. Michels, Integrated Optomechanical Analysis (SPIEPress, Washington, 2002) E. E. Bloemhof, J. C. Lam, V. A. Feria, and Z. Chang, “Extracting the zero-gravity surface figure of a mirror through multiple clockings in a flightlike hexapod mount, ” Appl. Opt. 48, 4239-4245 (2009)E. E. Bloemhof, J. C. Lam, V. A. Feria, and Z. Chang, "Extracting the zero-gravity surface figure of a mirror through multiple clockings in a flightlike hexapod mount," Appl. Opt. 48, 4239-4245 (2009)

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 중력에 의한 거울의 표면형상 왜곡을 보상하는 장치에 관한 것으로서, 공압시스템의 테두리에 무게추를 추가하고 그 무게와 위치를 조절하여 거울면의 중력왜곡을 최소화하도록 한다. 따라서 거울면의 가공량에 따른 거울 무게중심의 이동과 이로 인한 거울의 표면 형상 왜곡현상을 무게추의 무게와 위치를 조절함으로써 효과적으로 상쇄시킬 수가 있는 광학거울의 공압시스템에 적용되는 중력보상장치, 중력보상방법 및 그 중력보상장치가 구비된 광학거울의 공압시스템을 제공하게 된다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a device for compensating for surface distortion of a mirror caused by gravity, Thereby minimizing the gravitational distortion of the mirror surface. Therefore, the gravity compensation device applied to the pneumatic system of the optical mirror, which can effectively cancel out the movement of the mirror center of gravity according to the machining amount of the mirror surface and the distortion of the surface shape of the mirror by adjusting the weight and position of the weight, A compensating method and a pneumatic system of an optical mirror equipped with the gravity compensating device.

본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다. Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 제1목적은 후방면에 다수의 홈이 형성된 광학 거울의 연마시, 상기 광학거울을 부양시키기 위한 공압시스템에 적용되는 중력보상장치에 있어서, 상기 광학거울의 외주면을 둘러싸도록 설치된 공압외부마개의 외주면 일측에 구비되는 특정무게를 갖는 적어도 하나의 무게추; 및 상기 무게추를 상기 광학거울의 무게중심면과 수직방향으로 이동시키는 이동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학거울의 공압시스템에 적용되는 중력보상장치로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is to provide a gravity compensation apparatus applied to a pneumatic system for lifting an optical mirror when polishing an optical mirror having a plurality of grooves formed on a rear surface thereof, At least one weight weight having a specific weight provided on one side of an outer circumferential surface of the cap; And a moving means for moving the weight in a direction perpendicular to a center-of-gravity plane of the optical mirror.

상기 무게추는 복수로 구비되어 서로 동일한 간격으로 이격되어 상기 공압외부마개의 외주면에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다. The weights may be provided on the outer circumferential surface of the pneumatic outer cap with a plurality of weights spaced at equal intervals from each other.

상기 무게추의 내주면은 상기 공압외부마개의 외주면과 형상맞춤되어 지는 것을 특징으로 할 수 있다. And the inner circumferential surface of the weight is shaped to be in contact with the outer circumferential surface of the pneumatic outer cap.

상기 이동수단은, 길이방향이 상기 무게중심면과 수직이고 상기 무게추에 관통되어 설치되는 이동축, 일단은 상기 이동축의 상부 끝단과 결합되고 타단은 결합부재에 의해 상기 공압외부마개의 상부면 일측에 결합되는 지지바 및 상기 무게추를 상기 이동축의 길이방향을 기준으로 이동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The moving means includes a moving shaft whose longitudinal direction is perpendicular to the weight center plane and is installed to penetrate the weight, one end is engaged with the upper end of the moving shaft, and the other end is engaged with the upper surface of the pneumatic outer cap And a driving means for moving the weight with reference to the longitudinal direction of the moving shaft.

본 발명의 제2목적은 광학거울의 표면형상왜곡을 보상시키기 위한 방법에 있어서,상기 광학거울의 외주면에 공압외부마개를 설치하고, 상기 공압외부마개의 외주면으로 적어도 하나의 앞서 언급한 제1목적 따른 중력보상장치를 설치하는 단계; 및 상기 광학거울의 표면형상왜곡값을 기반으로 상기 중력보상장치의 이동수단에 의해 상기 무게추를 상기 광학거울의 무게중심면과 수직방향으로 이동시켜 상기 표면형상왜곡을 보상하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학거울의 표면형상왜곡 보상방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is to provide a method for compensating for surface distortion of an optical mirror, comprising the steps of: providing a pneumatic outer stopper on the outer circumference of the optical mirror; Installing a gravity compensation device according to the present invention; And compensating the surface shape distortion by moving the weight by a moving means of the gravity compensation device in a direction perpendicular to a center-of-gravity plane of the optical mirror based on a surface shape distortion value of the optical mirror. And a surface shape distortion compensation method of an optical mirror.

상기 보상하는 단계는, 상기 무게추의 상부면과 상기 공압외부마개의 상부면의 이격거리인 무게추 거리와 상기 표면형상왜곡값과의 관계에 의해, 상기 무게추 거리를 조정하여 상기 표면형상왜곡을 보상하는 것을 특징으로 할 수 있다. Wherein the compensating step adjusts the weight distance by the relationship between the weight distraction distance which is the distance between the upper surface of the weight and the upper surface of the pneumatic external stopper and the surface shape distortion value, To compensate for the above-mentioned error.

상기 무게추 거리를 0으로 하고, 상기 광학거울의 무게중심면이 중력방향과 일치되도록 상기 광학거울을 세워 분석장치에 의해 상기 광학거울의 표면형상왜곡값을 측정하는 단계; 상기 무게추 거리를 기 설정된 특정거리로 하고, 상기 광학거울의 무게중심면이 중력방향과 일치되도록 상기 광학거울을 세워 분석장치에 의해 상기 광학거울의 표면형상왜곡값을 측정하는 단계; 연산수단이 상기 표면형상왜곡값과 상기 무게추 거리의 대응관계를 연산하는 단계; 및 상기 광학거울의 전방면을 연삭 가공한 후, 상기 광학거울의 무게중심면이 중력방향과 일치되도록 상기 광학거울을 세워 분석장치에 의해 상기 광학거울의 표면형상왜곡값을 측정하여, 상기 연산수단에 의해 연산된 연산데이터를 기반으로, 상기 무게추 거리를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. Measuring the surface shape distortion value of the optical mirror by the analyzer by setting the weight distance to zero and setting the optical mirror so that the center-of-gravity plane of the optical mirror coincides with the gravitational direction; Measuring the surface shape distortion value of the optical mirror by the analyzer by setting the weight distance to a predetermined distance and setting the optical mirror so that the center of gravity of the optical mirror coincides with the direction of gravity; Calculating a corresponding relationship between the surface shape distortion value and the weighting distance; And grinding the front surface of the optical mirror, the optical mirror is set up so that the center of gravity of the optical mirror coincides with the direction of gravity, and the surface shape distortion value of the optical mirror is measured by the analyzer, And adjusting the weight weight based on the operation data calculated by the weight calculation unit.

본 발명의 제3목적은 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록매체에 있어서, 앞서 언급한 제2목적에 따른 광학거울의 표면형상왜곡 보상방법을 실행시키기 위한 프로그램 코드가 기록된 기록매체로서 달성될 수 있다. A third object of the present invention can be attained by a recording medium on which a program code for executing a method of compensating a surface shape distortion of an optical mirror according to the second object is recorded in a computer readable recording medium.

본 발명의 제4목적은 광학거울의 공압시스템에 있어서, 후방면에 다수의 홈이 형성된 광학 거울의 후방면과 특정공간을 갖도록 후방면 측에 결합되는 공압하우징; 내주면이 상기 광학거울의 외주면과 형상맞춤되도록 상기 광학거울과 상기 공압하우징 사이에 구비되어 상기 특정공간을 밀폐시키는 공압외부마개; 상기 특정공간을 가압하여 상기 광학거울을 부양시키는 압력가압수단; 및 상기 광학거울의 외주면을 둘러싸도록 설치된 공압외부마개의 외주면 일측에 구비되는 특정무게를 갖는 적어도 하나의 무게추와, 상기 무게추를 상기 광학거울의 무게중심면과 수직방향으로 이동시키는 이동수단을 구비한 중력보상장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력보상장치를 갖는 광학거울의 공압시스템으로서 달성될 수 있다. A fourth object of the present invention is to provide a pneumatic system of an optical mirror, comprising: a pneumatic housing coupled to a rear surface of an optical mirror having a plurality of grooves formed on a rear surface thereof and a rear surface side to have a specific space; A pneumatic outer stopper provided between the optical mirror and the pneumatic housing to seal the specific space so that the inner circumferential surface is shaped like an outer circumferential surface of the optical mirror; Pressure application means for pressing said specific space to float said optical mirror; And at least one weight weight provided on one side of an outer circumferential surface of a pneumatic outer cap provided so as to surround an outer circumferential surface of the optical mirror, and a moving means for moving the weight in a direction perpendicular to the center of gravity of the optical mirror And a gravity compensation device equipped with the gravity compensation device.

상기 광학거울은 중앙홀을 갖는 도넛 형태이고, 상기 특정공간을 밀폐시키기 위해 상기 중앙홀에 설치되는 공압내부마개를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The optical mirror may be in the form of a donut having a center hole, and may further include a pneumatic inner stopper installed in the center hole to seal the specific space.

상기 공압외부마개와 상기 광학거울 사이에 구비되며 탄성력을 갖는 재질로 구성되는 공압외부씰링부재; 및 상기 공압내부마개와 상기 광학거울 사이에 구비되며 탄성력을 갖는 재질로 구성되는 공압내부씰링부재 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. A pneumatic external sealing member provided between the pneumatic external cap and the optical mirror and made of a material having an elastic force; And a pneumatic internal sealing member provided between the pneumatic inner cap and the optical mirror and made of a material having an elastic force.

본 발명의 제5목적은 광학거울의 표면형상왜곡을 분석하고 보상하기 위한 시스템에 있어서, 후방면에 다수의 홈이 형성된 광학 거울의 후방면과 특정공간을 갖도록 후방면 측에 결합되는 공압하우징; 내주면이 상기 광학거울의 외주면과 형상맞춤되도록 상기 광학거울과 상기 공압하우징 사이에 구비되어 상기 특정공간을 밀폐시키는 공압외부마개; 상기 특정공간을 가압하여 상기 광학거울을 부양시키는 압력가압수단; 및 상기 광학거울의 외주면을 둘러싸도록 설치된 공압외부마개의 외주면 일측에 구비되는 특정무게를 갖는 적어도 하나의 무게추와, 상기 무게추를 상기 광학거울의 무게중심면과 수직방향으로 이동시키는 이동수단을 구비한 중력보상장치; 상기 광학거울의 무게중심면이 중력방향과 수직이 되도록 상기 광학거울을 세운 상태에서, 상기 광학거울의 중심축을 기준으로 상기 광학거울을 회전시키는 회전장치; 상기 광학거울이 세워진 상태에서 상기 광학거울과 특정간격 이격되어 설치되는 렌즈; 및 상기 광학거울의 표면형상왜곡을 측정하는 분석장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학거울의 표면형상왜곡 분석 시스템으로서 달성될 수 있다. A fifth object of the present invention is to provide a system for analyzing and compensating for surface shape distortion of an optical mirror, comprising: a pneumatic housing coupled to a rear surface of an optical mirror having a plurality of grooves formed in a rear surface thereof and a rear surface side to have a specific space; A pneumatic outer stopper provided between the optical mirror and the pneumatic housing to seal the specific space so that the inner circumferential surface is shaped like an outer circumferential surface of the optical mirror; Pressure application means for pressing said specific space to float said optical mirror; And at least one weight weight provided on one side of an outer circumferential surface of a pneumatic outer cap provided so as to surround an outer circumferential surface of the optical mirror, and a moving means for moving the weight in a direction perpendicular to the center of gravity of the optical mirror A gravity compensation device provided with the gravity compensation device; A rotating device for rotating the optical mirror with respect to a central axis of the optical mirror with the optical mirror standing up so that the center-of-gravity plane of the optical mirror is perpendicular to the direction of gravity; A lens installed at a predetermined distance from the optical mirror in a state where the optical mirror is erected; And an analyzing device for measuring a surface shape distortion of the optical mirror.

상기 무게추의 상부면과 상기 공압외부마개의 상부면 사이의 거리인 무게추 거리와 상기 분석장치에 의해 측정된 표면형상왜곡값과의 대응관계를 연산하는 연산수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And calculating means for calculating a correspondence relationship between a weight distance, which is a distance between the upper surface of the weight and the upper surface of the pneumatic outer cap, and the surface shape distortion value measured by the analyzer .

본 발명의 제6목적은 앞서 언급한 제5목적에 따른 광학거울의 표면형상왜곡 분석 시스템을 이용하여 광학거울의 표면형상왜곡을 분석하고 보상하는 방법에 있어서, 상기 광학거울에 공압외부마개와 공압하우징을 설치하고, 상기 공압외부마개의 외주면으로 중력보상장치를 설치하고 상기 광학거울의 후방면과 상기 공압하우징 사이의 특정공간으로 압력을 가하여 상기 광학거울을 부양시키는 단계; 및 무게추의 상부면과 상기 공압외부마개의 상부면 사이의 거리인 무게추 거리를 0으로 하고, 상기 광학거울의 무게중심면이 중력방향과 일치되도록 상기 광학거울을 세워, 분석장치에 의해 상기 광학거울의 표면형상왜곡값을 측정하는 단계; 상기 무게추 거리를 기 설정된 특정거리로 하고, 상기 광학거울의 무게중심면이 중력방향과 일치되도록 상기 광학거울을 세워 분석장치에 의해 상기 광학거울의 표면형상왜곡값을 측정하는 단계; 연산수단이 상기 표면형상왜곡값과 상기 무게추 거리의 대응관계를 연산하는 단계; 및 상기 광학거울의 전방면을 연삭 가공한 후, 상기 광학거울의 무게중심면이 중력방향과 일치되도록 상기 광학거울을 세워, 분석장치에 의해 상기 광학거울의 표면형상왜곡값을 측정하고, 상기 연산수단에 의해 연산된 연산데이터를 기반으로, 상기 무게추 거리를 조정하여 표면형상왜곡을 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학거울의 표면형상왜곡 분석 및 보상 방법으로서 달성될 수 있다. A sixth object of the present invention is to provide a method for analyzing and compensating for surface shape distortion of an optical mirror using an optical mirror surface shape distortion analysis system according to the fifth aspect, Installing a housing, installing a gravity compensation device on an outer circumferential surface of the pneumatic outer stopper, and applying pressure to a specific space between the rear surface of the optical mirror and the pneumatic housing to float the optical mirror; And an optical mirror is set up so that the weight center of gravity of the optical mirror coincides with the direction of gravity and the weight distance, which is the distance between the upper surface of the weight and the upper surface of the pneumatic outer stop, Measuring a surface shape distortion value of the optical mirror; Measuring the surface shape distortion value of the optical mirror by the analyzer by setting the weight distance to a predetermined distance and setting the optical mirror so that the center of gravity of the optical mirror coincides with the direction of gravity; Calculating a corresponding relationship between the surface shape distortion value and the weighting distance; And grinding the front surface of the optical mirror, the optical mirror is set up so that the center-of-gravity plane of the optical mirror coincides with the gravity direction, and the surface shape distortion value of the optical mirror is measured by the analyzer, And correcting the surface shape distortion by adjusting the weight distraction based on the operation data calculated by the means for calculating the surface shape distortion of the optical mirror.

상기 표면형상왜곡값은, 상기 광학거울의 무게중심면이 중력방향과 일치되도록 상기 광학거울을 세운 상태에서의 분석장치의 측정데이터와 상기 광학거울을 회전장치에 의해 중심축 기준으로 180°회전시킨 후의 측정데이터를 조합하여 측정되는 것을 특징으로 할 수 있다. Wherein the surface shape distortion value is obtained by rotating the optical mirror and the optical data of the analysis apparatus in a state in which the optical mirror is set up so that the center of gravity of the optical mirror coincides with the direction of gravity, And the measurement data after the measurement is combined.

본 발명의 일실시예에 따르면, 중력에 의한 거울의 표면형상 왜곡을 보상하는 장치에 관한 것으로서, 공압시스템의 테두리에 무게추를 추가하고 그 무게와 위치를 조절하여 거울면의 중력왜곡을 최소화하도록 한다. 따라서 거울면의 가공량에 따른 거울 무게중심의 이동과 이로 인한 거울의 표면 형상 왜곡현상을 무게추의 무게와 위치를 조절함으로써 효과적으로 상쇄시킬 수가 있는 효과를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for compensating for the surface shape distortion of a mirror caused by gravity, comprising a weight added to a rim of a pneumatic system and adjusting its weight and position to minimize gravity distortion of the mirror surface do. Therefore, it is possible to effectively cancel out the movement of the center of gravity of the mirror according to the amount of processing of the mirror surface and the distortion of the surface shape of the mirror by adjusting the weight and position of the weight.

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.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that various other modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, All fall within the scope of the appended claims.

도 1은 후방면에 다수의 홈이 형성된 도넛 형태의 우주용 대구경 광학거울의 부분 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중력보상장치를 갖는 공압시스템이 결합된 광학거울의 사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 중력보상장치를 갖는 공압시스템이 결합된 광학거울의 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광학거울의 표면형상왜곡 분석 시스템을 이용한 광학거울의 표면형상왜곡 분석하고 보상하는 방법의 흐름도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 공압시스템이 적용된 표면형상왜곡 분석 시스템의 구성을 모식적으로 나타낸 측면도,
도 6은 거울의 무게중면면의 높이와 공압외부마개의 높이 차에 따른 표면형상왜곡과 비점수차를 나타낸 중력보상장치를 갖는 공압시스템이 결합된 광학거울의 부분 측면도,
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 중력보상장치를 갖는 공압시스템이 결합된 광학거울의 부분 평면도,
도 7b는 도 7a를 A방향에서 바라본 중력보상장치를 갖는 공압시스템이 결합된 광학거울의 부분 측면도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무게추 거리에 대한 표면형상왜곡을 나타낸 결과를 도시한 것이다. 1 is a partial perspective view of a donut-shaped space-use large-diameter optical mirror having a plurality of grooves formed on its rear surface,
2 is a perspective view of an optical mirror coupled with a pneumatic system having a gravity compensation device according to an embodiment of the present invention,
3 is an exploded perspective view of an optical mirror incorporating a pneumatic system having a gravity compensation device according to an embodiment of the present invention,
4 is a flow chart of a method for analyzing and compensating for surface shape distortion of an optical mirror using a surface shape distortion analysis system of an optical mirror according to an embodiment of the present invention;
5 is a side view schematically showing a configuration of a surface shape distortion analysis system to which a pneumatic system according to an embodiment of the present invention is applied,
FIG. 6 is a partial side view of an optical mirror incorporating a pneumatic system having a gravity compensation device showing surface distortion and astigmatism according to the height of the surface of the mirror and the height difference of the pneumatic outer stopper,
7A is a partial plan view of an optical mirror incorporating a pneumatic system having a gravity compensation device according to an embodiment of the present invention;
Fig. 7B is a partial side view of the optical mirror to which the pneumatic system with the gravity compensation device as seen in Fig.
FIG. 8 shows a result of surface shape distortion with respect to a weight distance according to an embodiment of the present invention.

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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.

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.
The same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is connected to another part, it includes not only a case where it is directly connected but also a case where the other part is indirectly connected with another part in between. In addition, the inclusion of an element does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 중력보상장치(30)가 구비된 광학거울의 공압시스템(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공압시스템(100)이 설치되는 대상인 우주용 대구경 광학거울의 부분 사시도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 우주용 대구경 광학거울(10)은 광학 설계 상 필요에 의해 가운데 구멍이 뚫릴 수 있으며 경량화를 위해 후방면(13)에 벌집 형태의 포켓 가공을 다수의 홈(12)들이 형성되게 됨을 알 수 있다.Hereinafter, the structure and function of the pneumatic system 100 of an optical mirror equipped with the gravity compensation device 30 according to an embodiment of the present invention will be described. First, FIG. 1 shows a partial perspective view of a space-wide optical mirror for space in which a pneumatic system 100 according to an embodiment of the present invention is installed. As shown in FIG. 1, the large-diameter optical mirror for space 10 has a plurality of grooves 12 in the form of a honeycomb pocket on the rear surface 13 for light weight, As shown in FIG.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 중력보상장치(30)를 갖는 공압시스템(100)이 결합된 광학거울(10)의 사시도를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 중력보상장치(30)를 갖는 공압시스템(100)이 결합된 광학거울(10)의 분해 사시도를 도시한 것이다. Figure 2 illustrates a perspective view of an optical mirror 10 coupled with a pneumatic system 100 having a gravity compensation device 30 according to an embodiment of the present invention, 1 shows an exploded perspective view of an optical mirror 10 to which a pneumatic system 100 having a gravity compensation device 30 is coupled.

공압시스템(100)은 광학거울(10)의 연삭 또는 연마 시 퀼팅현상이 생기지 않도록 하는 장치로서, 광학거울(10)의 내부와 외부를 밀봉한 후에 공압하우징(60) 내에 대기압보다 높은 공기를 불어넣어 광학거울(10)을 부양시킨다. 따라서 광학거울(10)의 후방면(13)으로부터 지지되는 압력이 고르게 분포되기 때문에 거울의 앞면 가공 시 퀼팅현상을 예방할 수 있다. The pneumatic system 100 is a device for preventing the quilting phenomenon in the grinding or polishing of the optical mirror 10 and is a device for sealing the inside and the outside of the optical mirror 10 and blowing air higher than atmospheric pressure into the pneumatic housing 60 And the optical mirror 10 is floated. Therefore, since the pressure supported from the rear surface 13 of the optical mirror 10 is evenly distributed, the quilting phenomenon can be prevented in the front surface processing of the mirror.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 중력보상장치(30)를 갖는 광학거울의 공압시스템(100)은 공압하우징(60), 공압외부마개(20), 중력보상장치(30), 공압외부 씰링부재(21), 공압내부마개(40), 고압내부 씰링부재(41) 등을 포함하고 있음을 알 수 있다. 공압시스템(100)이 설치되게 되는 광학거울(10)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 후방면(13)에 다수의 홈(12)이 형성되어 있으며, 중앙에 중앙홀(11)이 형성된 도넛 형태로 구성됨을 알 수 있다. 2 and 3, a pneumatic system 100 of an optical mirror with a gravity compensation device 30 according to an embodiment of the present invention includes a pneumatic housing 60, a pneumatic outer cap 20, The compensating device 30, the pneumatic external sealing member 21, the pneumatic internal stopper 40, the high-pressure inner sealing member 41, and the like. 1 to 3, the optical mirror 10 in which the pneumatic system 100 is installed has a plurality of grooves 12 formed in the rear surface 13 and a center hole 11 at the center, Is formed in the form of a donut.

그리고, 공압하우징(60)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광학거울(10)의 후방면(13) 측에 설치되게 되며, 광학거울(10)의 후방면(13)과 공압하우징(60)의 하부판 상부면 사이에 특정공간을 갖도록 설치되게 됨을 알 수 있다. 또한, 공압외부마개(20)는 광학거울(10)의 외주면에 장착되어 이러한 특정공간을 밀폐시키게 된다. 2 and 3, the pneumatic housing 60 is installed on the rear surface 13 side of the optical mirror 10 and the rear surface 13 of the optical mirror 10 and the pneumatic housing 10, And the upper surface of the lower plate 60 is provided with a specific space therebetween. Further, the pneumatic external stopper 20 is mounted on the outer peripheral surface of the optical mirror 10 to seal this specific space.

즉, 공압외부마개(20)의 내주면은 광학거울(10)의 외주면과 형상맞춤되도록 구성되어 광학거울(10)의 외주면에 설치되게 된다. 따라서 이러한 공압외부마개(20)가 설치되게 됨으로써, 광학거울(10)의 후방면(13)과 공압하우징(60)의 하부판 상부면 사이의 특정공간을 밀폐시키게 된다. 또한, 공압외부마개(20)와 광학거울(10) 사이를 완전히 밀폐시키게 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 공압외부마개(20)와 광학거울(10) 사이에 탄성력을 갖는 재질로 구성된 공압외부 씰링부재(21)가 더 구비될 수 있음을 알 수 있다. That is, the inner circumferential surface of the pneumatic external cap 20 is configured to be shaped to be in alignment with the outer circumferential surface of the optical mirror 10, and is installed on the outer circumferential surface of the optical mirror 10. This pneumatic external stopper 20 is thus installed to seal a specific space between the rear surface 13 of the optical mirror 10 and the upper surface of the lower plate of the pneumatic housing 60. 3, a pneumatic pressurized air pressure sensor is disposed between the pneumatic external stopper 20 and the optical mirror 10 so as to completely seal the pneumatic external stopper 20 and the optical mirror 10 from each other, It can be seen that the outer sealing member 21 may be further provided.

또한, 공압내부마개(40)는 광학거울(10)의 중앙홀(11)과 형상맞춤되도록 구성되어 광학거울(10)에 설치되게 된다. 따라서 이러한 공압내부마개(40)가 설치되게 됨으로써, 광학거울(10)의 후방면(13)과 공압하우징(60)의 하부판 상부면 사이의 특정공간을 완전히 밀폐시키게 된다. 또한, 공압내부마개(40)와 광학거울(10) 사이를 완전히 밀폐시키게 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 공압내부마개(40)와 광학거울(10) 사이에 탄성력을 갖는 재질로 구성된 공압내부 씰링부재(41)가 더 구비될 수 있음을 알 수 있다. Further, the pneumatic inner stopper 40 is configured to be fitted to the center hole 11 of the optical mirror 10 and installed in the optical mirror 10. This pneumatic inner stopper 40 is thus installed to completely seal the specific space between the rear surface 13 of the optical mirror 10 and the upper surface of the bottom plate of the pneumatic housing 60. [ 3, the pneumatic inner cap 40 and the optical mirror 10 are made of a material having an elastic force so as to completely seal the space between the pneumatic inner cap 40 and the optical mirror 10, It can be seen that the inner sealing member 41 may be further provided.

그리고, 광학거울(10)의 후방면(13)과 공압하우징(60)의 하부판 상부면 사이의 특정공간을 완전히 밀폐되면, 압력가압수단에 의해 이러한 특정공간에 공기를 가압하여 광학거울(10)을 부양시키게 된다. When the specific space between the rear surface 13 of the optical mirror 10 and the upper surface of the lower plate of the pneumatic housing 60 is completely sealed, air is pressurized in this specific space by the pressure- .

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 광학거울의 공압시스템(100)은 중력보상장치(30)를 포함하고 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 공압시스템(100)은 이러한 중력보상장치(30)를 구비하게 됨으로써, 광학거울(10)의 가공오차와 중력에 의해 표면형상왜곡을 보정할 수 있게 된다. 이러한 보상, 보정 방법에 대해서는 후에 상세히 설명하도록 한다. In addition, the pneumatic system 100 of an optical mirror according to an embodiment of the present invention includes a gravity compensation device 30. The pneumatic system 100 according to the embodiment of the present invention is provided with such a gravity compensation device 30 so that the surface shape distortion can be corrected by the processing error and gravity of the optical mirror 10. [ Such compensation and correction method will be described later in detail.

이러한 중력보상장치(30)에 의해, 광학거울(10)의 가공오차 및 표면형상왜곡을 보상하기 위해, 중력보상장치(30)의 무게추(31)를 교체하여 무게를 변화시키거나 무게추(31)의 위치를 조절하여 광학거울(10)의 무게중심면(16)의 위치를 조정하게 된다. In order to compensate for the machining error and the surface shape distortion of the optical mirror 10 by the gravity compensation device 30, the weight 31 of the gravity compensation device 30 may be changed to change the weight, 31 are adjusted to adjust the position of the center-of-gravity plane 16 of the optical mirror 10.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 중력보상장치(30)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 공압외부마개(20)의 외주면에 설치되게 됨을 알 수 있다. 구체적 실시예에서는 이러한 중력보상장치(30)는 3개로 구비되며, 서로 특정간격 이격되어 공압외부마개(20)의 외주면에 결합되게 된다. As shown in FIGS. 2 and 3, the gravity compensation device 30 according to an embodiment of the present invention is installed on the outer circumferential surface of the pneumatic external stopper 20. In the concrete embodiment, the gravity compensators 30 are provided in three, and are spaced apart from each other by a predetermined distance, and are coupled to the outer circumferential surface of the pneumatic external stopper 20.

또한, 이러한 중력보상장치(30)는 특정무게를 갖는 무게추(31)와 무게추(31)를 광학거울(10)의 무게중심면(16)과 수직방향으로 이동시키기 위한 이동수단을 포함하고 있다. 무게추(31)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 내측면이 공압외부마개(20)의 외주면과 형상맞춤되도록 형성되어짐을 알 수 있다. The gravity compensation device 30 includes a weight 31 having a specific weight and a moving means for moving the weight 31 in a direction perpendicular to the center of gravity 16 of the optical mirror 10 have. As shown in FIGS. 2 and 3, the weight 31 is formed so that its inner surface is shaped to be in conformity with the outer circumferential surface of the pneumatic external cap 20. [

그리고, 이동수단은, 길이방향이 무게중심면(16)과 수직이고 무게추(31)에 관통되어 설치되는 이동축(32), 일단은 이동축(32)의 상부 끝단과 결합되고 타단은 결합부재(34)에 의해 공압외부마개(20)의 상부면 일측에 결합되는 지지바(33) 및 무게추(31)를 상기 이동축(32)의 길이방향을 기준으로 이동시키는 구동수단을 포함하여 구성될 수 있다. The moving means includes a moving shaft 32 whose longitudinal direction is perpendicular to the weight center plane 16 and which is installed so as to pass through the weight 31. One end of the moving shaft 32 is engaged with the upper end of the moving shaft 32, A supporting bar 33 coupled to one side of the upper surface of the pneumatic external stopper 20 by the member 34 and driving means for moving the weight 31 with respect to the longitudinal direction of the moving shaft 32 Lt; / RTI >

따라서 이러한 무게추(31)를 표면형상왜곡값에 대응하여, 무게중심면(16)과 수직방향으로 이동시켜, 무게중심면(16)을 변화시키게 됨으로써, 표면형상왜곡값을 보상할 수 있게 된다.
Therefore, by moving the weight 31 in the direction perpendicular to the center-of-gravity plane 16 in response to the surface distortion value, and changing the center-of-gravity plane 16, the surface shape distortion value can be compensated .

이하에서는 앞서 언급한 중력보상장치(30)를 갖는 광학거울 공압시스템(100)을 이용한 분석시스템 및 광학거울(10)의 표면형상왜곡 분석 및 보상 방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광학거울(10)의 표면형상왜곡 분석 시스템을 이용한 광학거울(10)의 표면형상왜곡 분석하고 보상하는 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 공압시스템(100)이 적용된 표면형상왜곡 분석 시스템의 구성을 모식적으로 나타낸 측면도를 도시한 것이다. Hereinafter, the analysis system using the optical mirror pneumatic system 100 having the above-described gravity compensation device 30 and the method of analyzing and compensating the surface shape distortion of the optical mirror 10 will be described. 4 is a flowchart of a method of analyzing and compensating for surface shape distortion of an optical mirror 10 using a surface shape distortion analysis system of an optical mirror 10 according to an embodiment of the present invention. 5 is a side view schematically showing a configuration of a surface shape distortion analysis system to which a pneumatic system 100 according to an embodiment of the present invention is applied.

본 발명의 일실시예에 따른 광학거울(10)의 표면형상왜곡 분석 및 보상 시스템은 앞서 언급한 중력보상장치(30)를 갖는 광학거울 공압시스템(100)이 장착된 광학거울(10), 광학거울(10)의 가공오차와 중력에 의한 표면형상왜곡값을 측정하는 분석수단, 분석수단과 광학거울(10) 사이에 설치되는 렌즈(51), 광학거울(10)을 광학거울(10)의 무게중심면(16)이 중력방향과 일치되도록 광학거울(10)을 틸팅시키기 위한 틸팅수단, 세워진 상태에서 광학거울(10)을 중심축(15) 기준으로 회전시키기 위한 회전장치, 분석장치(41)에 의해 측정된 표면형상왜곡값과 무게추 거리(n) 사이의 관계를 연산하기 위한 연산수단 등을 포함하고 있다. The surface shape distortion analysis and compensation system of the optical mirror 10 according to an embodiment of the present invention includes the optical mirror 10 equipped with the optical mirror pneumatic system 100 having the above-mentioned gravity compensation device 30, An analyzing means for measuring a processing error of the mirror 10 and a surface shape distortion value due to gravity, a lens 51 provided between the analyzing means and the optical mirror 10, an optical mirror 10, Tilting means for tilting the optical mirror 10 so that the center of gravity 16 is aligned with the direction of gravity, a rotating device for rotating the optical mirror 10 about the central axis 15 in the raised state, And a calculation means for calculating a relation between the surface shape distortion value measured by the weight shape distorber and the weight addition distance n.

먼저, 광학거울(10)에 대해 중력보상이 필요한 이유에 대해 간략히 설명하도록 한다. 도 6은 거울의 무게중심면의 높이(m)와 공압외부마개(20)의 높이(h) 차에 따른 표면형상왜곡과 비점수차를 나타낸 중력보상장치(30)를 갖는 공압시스템(100)이 결합된 광학거울(10)의 부분 측면도를 도시한 것이다. First, the reason why gravity compensation is required for the optical mirror 10 will be briefly described. 6 shows a pneumatic system 100 having a gravity compensation device 30 exhibiting surface distortion and astigmatism depending on the height m of the center of gravity of the mirror and the height h of the pneumatic external stopper 20 Lt; RTI ID = 0.0 > 10 < / RTI >

우주용 대구경 광학거울(10)의 경우 실제 사용은 무중력 상태에서 하기 때문에 광학거울(10)의 성능을 검증하기 위해 도 5와 같이 분석장치(41)(구체적 실시예에서는 간섭계를 사용하였다.)와 광학거울(10)의 광축(중심축(15))을 중력에 수직한 형태로 정렬하여 표면형상왜곡값을 측정하게 된다. In order to verify the performance of the optical mirror 10, the analyzing apparatus 41 (an interferometer is used in the concrete embodiment) and the analyzer The surface shape distortion value is measured by aligning the optical axis (central axis 15) of the optical mirror 10 in a form perpendicular to gravity.

그리고 광학거울(10)의 가공오차와 중력에 의한 표면형상왜곡을 분리하기 위해서 측정 대상물인 거울을 광축 중심으로 회전장치에 의해 180도 회전시켜서 추가적인 측정을 한다. 따라서 거울의 회전각도가 0도일 때 분석장치(41)로 측정한 결과(P₀)와 광학거울(10)을 180도로 회전시킨 후에 측정한 결과(P₁₈₀)를 아래의 수학식 1과 같이 산술조합하면 중력에 의한 표면형상왜곡값(P_S)을 얻을 수 있다. 여기서 R₁₈₀은 측정결과를 180도 회전시키는 연산자를 나타낸다.Further, in order to separate the processing error of the optical mirror 10 from the distortion of the surface shape due to gravity, the mirror to be measured is rotated 180 degrees about the optical axis by the rotating device to perform additional measurement. Therefore, the result (P ₀ ) measured by the analyzer 41 when the rotational angle of the mirror is 0 ° and the result (P ₁₈₀ ) measured after rotating the optical mirror 10 by 180 ° are calculated as follows: the combination can be obtained the surface shape distortion value due to gravity (P _S). Where R ₁₈₀ represents an operator that rotates the measurement result 180 degrees.

[수학식 1][Equation 1]

공압을 이용한 거울 연마장치에서 중력에 의한 표면형상왜곡(Ps)은 도 6에 도시된 바와 같이 광학거울(10)의 무게중심면(16)의 높이(m)(무게중심면(16)과 하우징(60) 하부면과의 거리)과 공압외부마개(20)의 높이(h)(공압외부마개(20)의 무게중심면(16)과 공압하우징(60) 하부면과의 거리)가 일치할 때 최소화될 수 있다. The surface shape distortion Ps due to the gravity in the mirror polishing apparatus using pneumatic pressure is the height m in the center of gravity plane 16 of the optical mirror 10 (The distance between the center of gravity 16 of the pneumatic external stopper 20 and the lower surface of the pneumatic housing 60) of the pneumatic external stopper 20 are equal to each other Can be minimized.

즉 광학거울(10)을 지지하는 공압외부마개(20)의 위치와 광학거울(10)의 무게 중심이 일치할 때 (m=h) 중력에 의한 광학거울 표면형상왜곡이 최소화되게 된다. 하지만 서로 높이가 일치하지 않을 경우 (m>h or m<h), 도 6에 도시된 바와 같이, 비점수차(Astigmatism)가 양수 또는 음수로 커지기 때문에 중력에 의한 왜곡현상이 심해진다. That is, when the position of the pneumatic external cap 20 supporting the optical mirror 10 and the center of gravity of the optical mirror 10 coincide with each other (m = h), distortion of the optical mirror surface shape due to gravity is minimized. However, when the heights do not coincide with each other (m> h or m <h), as shown in FIG. 6, astigmatism becomes large as positive or negative, so that distortion due to gravity becomes severe.

대구경 광학거울(10)은 여러 단계의 연마과정을 거치게 되는데 이에 따라 광학거울면의 두께도 바뀌게 되고 따라서 무게중심도 변하게 된다. 그러므로 연마 초기 단계부터 공압시스템(100)을 적용하거나 또는 광학 거울의 무게 중심을 정확히 알지 못할 경우, 중력에 의한 광학거울(10) 왜곡을 최소화할 수 있는 공압외부마개(20)의 위치를 한번에 결정할 수 없게 된다. The large-diameter optical mirror 10 undergoes various stages of polishing, thereby changing the thickness of the optical mirror surface, and thus changing the center of gravity. Therefore, if the pneumatic system 100 is applied from the initial stage of polishing or if the center of gravity of the optical mirror is not precisely known, the position of the pneumatic outer cap 20, which can minimize the distortion of the optical mirror 10 due to gravity, Can not.

본 발명의 일실시예는, 이러한 어려움을 극복하기 위해서 공압외부마개(20)의 위치를 임의로 결정하고 중력에 의한 광학거울(10)의 표면형상왜곡을 적절하게 보상할 수 있는 중력보상장치(30)를 추가함으로써, 한 번의 공압 씰링으로 여러 단계의 연마과정 시 중력에 의한 거울면 왜곡을 최소화시킬 수 있게 된다.An embodiment of the present invention provides a gravity compensator 30 (see FIG. 1) capable of arbitrarily determining the position of the pneumatic external cap 20 to overcome this difficulty and suitably compensating the surface shape distortion of the optical mirror 10 by gravity ), It is possible to minimize the mirror surface distortion due to gravity in a multi-step polishing process with a single pneumatic sealing.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 광학거울(10)에 앞서 언급한 중력보상장치(30)를 갖는 광학거울의 공압시스템(100)을 설치하게 된다(S1). 그리고, 광학거울(10)의 후방면(13)과 공압하우징(60) 사이의 특정공간으로 압력을 가하여 광학거울(10)을 부양시키게 된다(S2). First, as shown in Fig. 4, the pneumatic system 100 of the optical mirror having the above-mentioned gravity compensation device 30 is installed in the optical mirror 10 (S1). Then, the optical mirror 10 is levitated by applying pressure to a specific space between the rear surface 13 of the optical mirror 10 and the pneumatic housing 60 (S2).

그리고, 앞서 언급한 중력보상장치(30)의 무게추 거리(n)가 0이 되도록 무게추(31)를 이동시킨 후, 틸팅수단에 의해 광학거울(10)을 광학거울(10)의 무게중심면(16)이 중력방향과 일치되도록 세우게 된다. 그리고, 앞서 수학식 1의 방법으로 광학거울(10)의 표면형상왜곡을 측정하게 된다(S3). The weight 31 is moved so that the weight distance n of the above-mentioned gravity compensator 30 is zero and the optical mirror 10 is moved by the tilting means to the center of gravity of the optical mirror 10 So that the surface 16 is aligned with the gravity direction. Then, the surface shape distortion of the optical mirror 10 is measured by the method of Equation (1) (S3).

도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 중력보상장치(30)를 갖는 공압시스템(100)이 결합된 광학거울(10)의 부분 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 7b는 도 7a를 A방향에서 바라본 중력보상장치(30)를 갖는 공압시스템(100)이 결합된 광학거울(10)의 부분 측면도를 도시한 것이다. 7a shows a partial plan view of an optical mirror 10 incorporating a pneumatic system 100 having a gravity compensation device 30 according to an embodiment of the present invention. 7B shows a partial side view of the optical mirror 10 to which the pneumatic system 100 having the gravity compensation device 30 as viewed from the direction A in Fig. 7A is combined.

무게추 거리(n)를 0으로 하여 표면형상왜곡값을 측정한 후, 무게추 거리(n)를 기 설정된 특정값이 되도록 무게추(31)를 이동수단에 의해 이동시키게 된다. 구체적실시예에서는 무게추 거리(n)를 30mm로 하였다. 무게추 거리(n)를 30mm로 한 후, 다시 광학거울(10)의 표면형상왜곡값을 측정하게 된다(S4). The surface shape distortion value is measured by setting the weight distance n to 0 and then the weight 31 is moved by the moving means so that the weight distance n is set to a predetermined specific value. In the concrete example, the weight distance (n) was set to 30 mm. After setting the weight distance n to 30 mm, the surface shape distortion value of the optical mirror 10 is measured again (S4).

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무게추 거리(n)에 대한 표면형상왜곡을 나타낸 결과를 도시한 것이다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 중력보상장치(30)는 공압외부마개(20)에 고정되어 있으며, 무게추의 거리(n)를 조정할 수 있도록 구현되어 있음을 앞서 설명한 바와 같다. Fig. 8 shows the result of showing the surface shape distortion with respect to the weight distance n according to an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 7A and 7B, the gravity compensation device 30 is fixed to the pneumatic external stopper 20, and the distance n of the weight can be adjusted.

따라서 광학거울(10)의 연마 시 광학거울(10)의 무게중심면(16)의 위치를 정확히 알지 못하더라도 무게추(31)의 무게와 위치를 조절함으로써 중력에 의한 표면형상왜곡을 효과적으로 보상할 수 있게 된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 중력보상장치(30)가 없을 때 광학거울(10)의 중력에 의한 표면형상왜곡은 PV(peak-to-valley)값이 88.2 nm, RMS (root-mean-square)값이 8.0 nm, 그리고 비점수차 Z5값이 4.2 nm로 나타났음을 알 수 있다. Therefore, even if the position of the center-of-gravity plane 16 of the optical mirror 10 during grinding of the optical mirror 10 is not precisely known, the weight and the position of the weight 31 can be adjusted to effectively compensate for surface- . 8, the gravitational surface shape distortion of the optical mirror 10 in the absence of the gravity compensation device 30 is determined by the peak-to-valley (PV) value of 88.2 nm, root-mean-square ) Value of 8.0 nm, and the astigmatism Z5 value of 4.2 nm.

그리고 중력보상장치(30)를 설치하여 무게추 거리(n)를 0으로 했을 때는 비점수차의 값이 0으로 나와 중력에 의한 왜곡이 최소가 됨을 알 수 있다. 이때 중력에 의한 왜곡은 PV=75.2 nm, RMS = 5.2 nm로 나왔다. 한편 무게추의 거리(n)를 30 mm로 하게 되면 비점수차의 값이 양수로 바뀌면서 중력에 의한 표면왜곡이 다시 커지는 것을 볼 수 있다. When the gravity compensator 30 is installed to set the weight distance n to 0, the value of the astigmatism becomes 0 and the distortion due to gravity is minimized. At this time, the distortion caused by gravity is PV = 75.2 nm and RMS = 5.2 nm. On the other hand, if the distance (n) of the weights is 30 mm, the surface distortion due to gravity increases again as the value of the astigmatism changes to a positive number.

여기서 무게추의 거리(n)와 비점수차 값은 선형관계를 갖고 있으며 이를 실제 상황에 적용하여 중력에 의한 표면왜곡을 없앨 수 있다. 즉, 분석장치(41)로부터 얻은 중력에 의한 표면형상왜곡(Ps)를 얻고 이를 상쇄할 수 있는 최적의 무게추 거리(n)로 환산할 수 있게 된다. Here, the distance (n) of the weight and the astigmatism value have a linear relationship, which can be applied to the actual situation to eliminate surface distortion due to gravity. That is, it is possible to obtain the gravitational surface shape distortion Ps obtained from the analyzer 41 and to convert it into an optimal weight disturbance n that can cancel it.

즉, 연산수단은 무게추 거리(n)가 0일 때의 표면형상왜곡과 무게추 거리(n) 30mm일 때의 표면형상왜곡값을 기반으로, 표면형상왜곡과 무게추 거리(n)와의 상관관계를 연산하게 된다(S5).That is, the calculation means calculates the correlation between the surface shape distortion and the weight distance (n) based on the surface shape distortion when the weight distance n is 0 and the surface shape distortion value when the weight distance n is 30 mm (S5).

그리고, 광학거울(10)의 전방면(14)을 연삭 가공(S6)한 후에, 분석장치(41)에 의해 표면형상왜곡을 측정한 후(S7), 연산수단에 의해 연산된 데이터를 기반으로 무게추 거리(n)를 조정하여 표면형상왜곡을 보상하게 된다. After the front surface 14 of the optical mirror 10 is ground (S6), the surface distortion is measured by the analyzer 41 (S7). Then, based on the data calculated by the calculation means The weight distances (n) are adjusted to compensate for the surface shape distortion.

따라서 간섭계를 이용한 측정 시 광학거울(10)의 중력에 의한 표면형상왜곡이 최소화되기 때문에 정밀한 광학거울 형상의 측정 및 가공이 가능하게 된다. 또한 광학거울의 성능이 우주의 무중력 상태와 유사한 결과를 보여주기 때문에 지상에서의 검증 시 유리하다.Therefore, since the distortion of the surface shape due to the gravity of the optical mirror 10 is minimized during the measurement using the interferometer, accurate optical mirror shape measurement and processing become possible. Also, the performance of the optical mirror is similar to that of the universe weightlessness, which is advantageous for verification on the ground.

10:광학거울
11:중앙홀
12:홈
13:후방면
14:전방면
15:중심축
16:무게중심면
20:공압외부마개
21:공압외부 씰링부재
30:중력보상장치
31:무게추
32:이동축
33:지지바
34:결합부재
40:공압내부마개
41:공압내부 씰링부재
50:분석장치
51:렌즈
60:공압하우징
100:중력보상장치를 갖는 광학거울의 공압시스템
m:무게중심면 높이
n:무게추 거리
h:공압외부마개 높이10: Optical mirror
11: center hole
12: Home
13: rear face
14: front side
15: center axis
16: Center of gravity
20: Pneumatic external stopper
21: Pneumatic external sealing member
30: Gravity compensation device
31: Weights
32: Moving axis
33: Support bar
34:
40: Pneumatic inner stopper
41: Pneumatic internal sealing member
50: Analyzer
51: lens
60: Pneumatic housing
100: Pneumatic system of optical mirror with gravity compensation device
m: Height of center of gravity
n: weight weight
h: Pneumatic outer stopper height

Claims

CLAIMS 1. A gravity compensation apparatus applied to a pneumatic system for lifting an optical mirror in polishing an optical mirror having a plurality of grooves formed on a rear surface thereof,
At least one weight weight having a specific weight provided on one side of the outer circumferential surface of the pneumatic outer cap provided so as to surround the outer circumferential surface of the optical mirror; And
And moving means for moving the weight in a direction perpendicular to the center of gravity of the optical mirror,
Wherein the center-of-gravity plane is a virtual plane parallel to the plane direction, which is the center of gravity of the optical mirror, when the optical mirror is positioned so that the plane direction of the optical mirror is parallel to the gravity direction. Wherein the gravity compensation device comprises:

The method according to claim 1,
Wherein the weight is provided on the outer circumferential surface of the pneumatic external stopper and is spaced at equal intervals from each other.

3. The method of claim 2,
And the inner circumferential surface of the weight is fitted with the outer circumferential surface of the pneumatic external stopper.

The method according to claim 1,
Wherein,
A support shaft having one end connected to the upper end of the moving shaft and the other end connected to one side of the upper surface of the pneumatic external cap by a coupling member, the support shaft having a longitudinal direction perpendicular to the weight center surface, And driving means for moving the weight with respect to the longitudinal direction of the moving shaft.

A method for compensating for surface shape distortion of an optical mirror,
Installing a pneumatic external stopper on the outer circumferential surface of the optical mirror and installing a gravity compensation device according to any one of claims 1 to 4 on the outer circumferential surface of the pneumatic external stopper; And
And compensating the surface shape distortion by moving the weight by a moving means of the gravity compensation device in a direction perpendicular to a center-of-gravity plane of the optical mirror based on a surface shape distortion value of the optical mirror,
Wherein the center-of-gravity plane is a virtual plane that is parallel to the plane direction that is the center of gravity of the optical mirror when the optical mirror is positioned such that the plane direction of the optical mirror is parallel to the gravity direction,
Wherein the compensating comprises:
And the surface shape distortion is compensated by adjusting the weight distance by the relationship between the weight distraction distance, which is the distance between the upper surface of the weight and the upper surface of the pneumatic pressure plug, and the surface shape distortion value, Of the optical surface of the optical mirror.

6. The method of claim 5,
Measuring the surface shape distortion value of the optical mirror by the analyzer by setting the weight distance to zero and setting the optical mirror so that the center-of-gravity plane of the optical mirror coincides with the gravitational direction;
Measuring the surface shape distortion value of the optical mirror by the analyzer by setting the weight distance to a predetermined distance and setting the optical mirror so that the center of gravity of the optical mirror coincides with the direction of gravity;
Calculating a corresponding relationship between the surface shape distortion value and the weighting distance; And
After grinding the front face of the optical mirror, the optical mirror is set up so that the center-of-gravity plane of the optical mirror coincides with the gravity direction, and the surface shape distortion value of the optical mirror is measured by the analyzer, And adjusting the weight weight based on the calculation data calculated by the calculating step.

In a pneumatic system of an optical mirror,
A pneumatic housing coupled to a rear surface of the optical mirror having a plurality of grooves on the rear surface and a rear surface side to have a specific space;
A pneumatic outer stopper provided between the optical mirror and the pneumatic housing to seal the specific space so that the inner circumferential surface is shaped like an outer circumferential surface of the optical mirror;
Pressure application means for pressing said specific space to float said optical mirror; And
At least one weight weight provided on one side of an outer circumferential surface of a pneumatic outer cap provided so as to surround an outer circumferential surface of the optical mirror and moving means for moving the weight in a direction perpendicular to the center of gravity of the optical mirror A gravity compensation device,
Wherein the gravity center plane is a virtual plane parallel to the plane direction that is the center of gravity with respect to the position where the optical mirror is positioned so that the plane direction of the optical mirror is parallel to the gravity direction Pneumatic system of optical mirrors.

8. The method of claim 7,
The optical mirror is in the form of a donut having a central hole,
Further comprising a pneumatic inner cap installed in said center hole to seal said specific space. &Lt; Desc / Clms Page number 16 >

9. The method of claim 8,
A pneumatic external sealing member provided between the pneumatic external cap and the optical mirror and made of a material having an elastic force; And
Further comprising at least one of a pneumatic inner sealing member and a pneumatic inner sealing member provided between the pneumatic inner stopper and the optical mirror and made of a material having an elastic force.

A system for analyzing and compensating for surface profile distortion of an optical mirror,
A pneumatic housing coupled to a rear surface of the optical mirror having a plurality of grooves on the rear surface and a rear surface side to have a specific space;
A pneumatic outer stopper provided between the optical mirror and the pneumatic housing to seal the specific space so that the inner circumferential surface is shaped like an outer circumferential surface of the optical mirror;
Pressure application means for pressing said specific space to float said optical mirror; And
At least one weight weight provided on one side of an outer circumferential surface of a pneumatic outer cap provided so as to surround an outer circumferential surface of the optical mirror and moving means for moving the weight in a direction perpendicular to the center of gravity of the optical mirror A gravity compensation device;
A rotating device for rotating the optical mirror with respect to a central axis of the optical mirror with the optical mirror standing up so that the center-of-gravity plane of the optical mirror is perpendicular to the direction of gravity;
A lens installed at a predetermined distance from the optical mirror in a state where the optical mirror is erected; And
And an analysis device for measuring surface shape distortion of the optical mirror,
Wherein the center-of-gravity surface is a virtual surface parallel to the plane direction, which is the center of gravity of the optical mirror, when the optical mirror is positioned so that the plane direction of the optical mirror is parallel to the gravity direction Distortion analysis system.

A method for analyzing and compensating for surface shape distortion of an optical mirror using a surface shape distortion analysis system of an optical mirror according to claim 10,
Wherein the optical mirror is provided with a pneumatic external stopper and a pneumatic housing, a gravity compensation device is provided on the outer peripheral surface of the pneumatic external stopper, and a pressure is applied to a specific space between the rear surface of the optical mirror and the pneumatic housing, ; And
The optical mirror is set up so that the center of gravity of the optical mirror coincides with the direction of the gravity, and the distance between the upper surface of the weight and the upper surface of the pneumatic outer cap is set to 0, Measuring a surface shape distortion value of the mirror;
Measuring the surface shape distortion value of the optical mirror by the analyzer by setting the weight distance to a predetermined distance and setting the optical mirror so that the center of gravity of the optical mirror coincides with the direction of gravity;
Calculating a corresponding relationship between the surface shape distortion value and the weighting distance; And
After the front surface of the optical mirror is ground, the optical mirror is set up so that the center-of-gravity plane of the optical mirror coincides with the gravity direction, and the surface shape distortion value of the optical mirror is measured by the analyzer, And correcting the surface shape distortion by adjusting the weight distraction based on the operation data calculated by the step of calculating the surface shape distortion of the optical mirror.