JP2006023367A - 形状可変ミラー - Google Patents
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Abstract
【課題】ミラーと駆動装置との接合部に生じる、応力を解放し、ミラーあるいは駆動装置の破損を防止する形状可変ミラーを提供する。
【解決手段】本発明による形状可変ミラーは、入射する光の波面を補正するように駆動される。本発明による形状可変ミラーは、ミラー部分(101)と当該ミラー部分の駆動装置(102)との間に棒状部材(103)を設け、棒状部材の長手方向の中心を含む位置に、長手方向の長さが棒状部材の長さの0.2倍から0.6倍であり、棒状部材の長手方向に垂直な面において、断面積が棒状部材の断面積の9倍から64倍であるブロック部分(107)を備えている。
【選択図】図3
【解決手段】本発明による形状可変ミラーは、入射する光の波面を補正するように駆動される。本発明による形状可変ミラーは、ミラー部分(101)と当該ミラー部分の駆動装置(102)との間に棒状部材(103)を設け、棒状部材の長手方向の中心を含む位置に、長手方向の長さが棒状部材の長さの0.2倍から0.6倍であり、棒状部材の長手方向に垂直な面において、断面積が棒状部材の断面積の9倍から64倍であるブロック部分(107)を備えている。
【選択図】図3
Description
本発明は、入射する光の波面を補正するように駆動される形状可変ミラーに関する。
レーザーは、レーザー通信、レーザー測距装置、レーザー加工装置およびレーザー光源などに広く使用されている。レーザービームの品質や集光性能を改善するために、レーザー光の波面を測定し、この結果を基に形状可変ミラーによって波面を補正することが行われている。
また、大型天体望遠鏡の観測像やリモートセンシングの受信画像の分解能を高めるために、受信した光の波面を測定し、この結果を基に形状可変ミラーによって波面を補正することが行われている。
図1は、形状可変ミラーを使用して光の波面を補正するための光学系の一例を示す。レーザー発振器5から形状可変ミラー1に入射した光は反射され、ハーフミラー2に入射する。ハーフミラー2に入射した光の一部は、反射されて光波面検出器3に至る。光波面検出器3は、光波面のひずみ量を検出し、結果を形状可変ミラーの制御装置4に送る。形状可変ミラーの制御装置4は、検出された光波面のひずみ量を最小とするように、形状可変ミラー1の駆動装置を操作して、入射された光の光路差を補正する。
つぎに、形状可変ミラーの駆動装置について説明する。図2は、形状可変ミラーの駆動装置とミラーを示す図である。駆動装置は、ミラーの裏面に複数個設け、個別に操作できるようにする。駆動装置の長さが変化することにより、当該駆動装置の部分のミラーの形状が変化する。駆動装置は、圧電素子、リニアモータ、電磁コイルなどから形成される。あるいは、油圧駆動の装置を用いてもよい。
形状可変ミラーの構造については、たとえば、特許文献1(図1他)、特許文献2(図1他)、特許文献3(図1他)および特許文献4(図2他)などに開示されている。
従来の形状可変ミラーにおいて、駆動装置を操作してミラーを変形させた場合に、ミラーと駆動装置との接合部に大きな応力が生じ、繰り返し使用した場合に、ミラーあるいは駆動装置の破損が生じる場合がある。応力としては、ミラーの面に垂直な方向、すなわち駆動装置のほぼ長手方向の応力と、ミラーの面の方向、すなわち駆動装置の長手方向にほぼ垂直方向の応力がある。ミラーも駆動装置も前者の応力に対しては、十分に強い構造を有する。ミラーと駆動装置の破損を乗じるのは、後者の応力、ミラーの面の方向、すなわち駆動装置の長手方向にほぼ垂直方向の応力である。ミラーと駆動装置との接合部に生じる、この応力を解放することができれば、ミラーあるいは駆動装置の破損を防止することができる。
したがって、ミラーの面の方向、すなわち駆動装置の長手方向にほぼ垂直方向の応力をどのように解放するかという課題がある。
本発明による形状可変ミラーは、入射する光の波面を補正するように駆動される。本発明による形状可変ミラーは、ミラー部分と当該ミラー部分の駆動装置との間に棒状部材を設け、棒状部材の長手方向の中心を含む位置に、長手方向の長さが棒状部材の長さの0.2倍から0.6倍であり、棒状部材の長手方向に垂直な面において、断面積が棒状部材の断面積の9倍から64倍であるブロック部分を備えている。
したがって、ミラーと駆動装置との間に働く応力が、棒状部材によって解放される。また、長手方向の長さが棒状部材の長さの0.2倍から0.6倍であり、棒状部材の長手方向に垂直な面において、断面積が棒状部材の断面積の9倍から64倍であるブロック部分を備えることにより、棒状部材に座屈が生じることはない。
本発明の一実施形態による形状可変ミラーは、棒状部材とミラー部分との間にミラー接合部分を備え、棒状部材と駆動装置との間に駆動装置接合部分を備えている。
したがって、棒状部材とミラー部分および棒状部材と駆動装置が確実に接続される。
本発明の一実施形態による形状可変ミラーにおいて、棒状部材が金属からなる。
本発明の一実施形態による形状可変ミラーにおいて、棒状部材がモリブデン、タンタルまたは炭素鋼のいずれかからなる。
したがって、棒状部材は高い剛性を有し、応力を解放するのに都合がよい。
本発明の一実施形態による形状可変ミラーにおいて、ブロック部分が円筒形であり、円筒形の回転対称軸の位置と棒状部材の位置が重なる。
したがって、ブロック部分が棒状部材を軸として軸対称となり、応力を解放するのに都合がよい。
本発明の一実施形態による形状可変ミラーにおいて、棒状部材の断面が円形であり、棒状部材の長さに対する当該円形の直径の比率が1/30から1/5である。
したがって、棒状部材の形状が応力を解放するのに都合がよい。
本発明の一実施形態による形状可変ミラーにおいて、棒状部材の長さが、駆動装置の最大変位量の50倍から200倍である。
したがって、棒状部材が、駆動装置の変位に十分に対応することができる。
図3は、本発明の一実施形態による形状可変ミラーを示す図である。図3の形状可変ミラーにおいて、ミラー101の裏面と駆動装置102との間に棒状部材103が設けられている。
図3に示すように駆動装置のうちの一つが変位した場合または、図4に示すように駆動装置のうちの一つが隣接するものよりも大きく変位した場合に、周辺の駆動装置102とミラー101には、ミラーの面の方向、すなわち駆動装置の長手方向にほぼ垂直方向の応力が生じる。本実施形態においては、棒状部材103が変形することにより、この応力を解放する。
棒状部材の構造の詳細を図5および図6に示す。棒状部材の両端には、棒状部材とミラー101の接合部105および棒状部材と駆動装置との接合部106を設けてもよい。接合部105とミラーおよび接合部106と駆動装置は、接着などにより接続する。接続を確実にするために、棒状部材の長手方向に垂直な面において、接合部の断面積は棒状部材の断面積より大きくするのが好ましい。ただし、ミラーとの接合部105の断面積は、ミラーの変形を妨げないような大きさとする。本実施例では、ミラーとの接合部105の断面の直径は、駆動装置との接合部106の断面の直径の1/2である。棒状部材の棒状部分の材質は、モリブデン、タンタル、炭素鋼などであるのが好ましい。接合部105および106の材質は、モリブデン、タンタル、炭素鋼などであるのが好ましい。接合部と棒状部分とはかしめまたは溶接などにより接続する。また、一体的に形成するようにしてもよい。
図5の棒状部材の寸法を以下に示す。
両端の接合部を含む長さ 11mm
各々の接合部の長さ 2.0mm
棒状部分の長さ 7.0mm
ミラーとの接合部の断面直径 1.0mm
駆動装置との接合部の断面直径 2.0mm
棒状部分の断面直径 0.3mm
各々の接合部の長さ 2.0mm
棒状部分の長さ 7.0mm
ミラーとの接合部の断面直径 1.0mm
駆動装置との接合部の断面直径 2.0mm
棒状部分の断面直径 0.3mm
図6に示すように、棒状部材の長手方向の中心を含む位置に、たとえば円筒形のブロック107を設けてもよい。上記のように、棒状部材103が変形することにより、応力を解放するが、図5に示す構造では、棒状部分に過度の応力が生じ、座屈が発生することが考えられる。図6に示す構造では、ブロック107を設けることにより、棒状部分に座屈が発生するのを防止する。ブロック107の材質は、モリブデン、タンタル、炭素鋼などであるのが好ましい。ブロックと棒状部分とはかしめなどにより接続する。また、一体的に形成するようにしてもよい。
図6の棒状部材の寸法を以下に示す。
両端の接合部を含む長さ 11mm
各々の接合部の長さ 2.0mm
ブロック部分の長さ 3.0mm
ブロック部分を除く棒状部分の長さ(ブロック部分の上下2箇所)
2.0mm
ミラーとの接合部の断面直径 1.0mm
駆動装置との接合部の断面直径 2.0mm
ブロック部分の断面直径 2.0mm
棒状部分の断面直径 0.3mm
各々の接合部の長さ 2.0mm
ブロック部分の長さ 3.0mm
ブロック部分を除く棒状部分の長さ(ブロック部分の上下2箇所)
2.0mm
ミラーとの接合部の断面直径 1.0mm
駆動装置との接合部の断面直径 2.0mm
ブロック部分の断面直径 2.0mm
棒状部分の断面直径 0.3mm
図7は、ブロック部分を含まない構造において、駆動装置の一つを駆動させた場合のシミュレーション結果であり、当該駆動装置の棒状部材および周辺の棒状部材に生じる変位を示す。図8は、ブロック部分を含む構造において、駆動装置の一つを駆動させた場合のシミュレーション結果であり、当該駆動装置の棒状部材および周辺の棒状部材に生じる変位を示す。図7および図8において、変位が大きいほど濃い色で表示する。
図7のシミュレーションに使用したデータは以下のとおりである。
駆動装置の駆動量
駆動装置と棒状部分との接合部
長さ 2.0mm
直径 2.0mm
棒状部分
長さ 7.0mm
直径 0.3mm
棒状部分とミラーとの接合部
長さ 2.0mm
直径 1.0mm
駆動装置と棒状部分との接合部
長さ 2.0mm
直径 2.0mm
棒状部分
長さ 7.0mm
直径 0.3mm
棒状部分とミラーとの接合部
長さ 2.0mm
直径 1.0mm
図8のシミュレーションに使用したデータは以下のとおりである。
駆動装置の駆動量
駆動装置と棒状部分との接合部
長さ 2.0mm
直径 2.0mm
ブロックの下の棒状部分
長さ 2.0mm
直径 0.3mm
ブロック
長さ 3.0mm
直径 2.0mm
ブロックの上の棒状部分
長さ 2.0mm
直径 0.3mm
棒状部分とミラーとの接合部
長さ 2.0mm
直径 1.0mm
駆動装置と棒状部分との接合部
長さ 2.0mm
直径 2.0mm
ブロックの下の棒状部分
長さ 2.0mm
直径 0.3mm
ブロック
長さ 3.0mm
直径 2.0mm
ブロックの上の棒状部分
長さ 2.0mm
直径 0.3mm
棒状部分とミラーとの接合部
長さ 2.0mm
直径 1.0mm
図7および図8において、駆動されて変位を生じた駆動装置の棒状部分およびミラーとの接合部の変位に注目する。駆動されて変位を生じた駆動装置の棒状部分およびミラーとの接合部の変位は、図7のブロックを含まない構造に比較して、図8のブロックを含む構造の方が大きい。実際に、ミラーの変位量は、図8のブロックを含む構造の方が大きくなっている。このことは、図8のブロックを含む構造の方が駆動装置の力がミラーにより効率的に伝えられることを意味する。図7のブロックを含まない構造の場合には、ミラーに伝わらない力が周辺の棒状部材に伝わりより大きな応力を生じることになる。
図8におけるブロックの上下の棒状部分の長さは図7におけるブロックを含まない棒状部分の長さの約1/3である。棒状体の座屈応力は長さの二乗に反比例するため、図8のブロックを含む構造の棒状部分に座屈が生じる可能性はきわめて低くなる。
このように、図8のブロックを含む構造は、ミラーとの接合部に生じる応力を解放する。さらに、駆動装置の力をミラーにより効率的に伝えることができると共に、座屈を生じる可能性がきわめて低い。
1、101 形状可変ミラー
102 駆動装置
103 棒状部材
105 ミラーとの接合部
106 駆動装置との接合部
107 ブロック
102 駆動装置
103 棒状部材
105 ミラーとの接合部
106 駆動装置との接合部
107 ブロック
Claims (7)
- 入射する光の波面を補正するように駆動される形状可変ミラーであって、ミラー部分と当該ミラー部分の駆動装置との間に棒状部材を設け、棒状部材の長手方向の中心を含む位置に、長手方向の長さが棒状部材の長さの0.2倍から0.6倍であり、棒状部材の長手方向に垂直な面において、断面積が棒状部材の断面積の9倍から64倍であるブロック部分を備えた形状可変ミラー。
- 棒状部材とミラー部分との間にミラー接合部分を備え、棒状部材と駆動装置との間に駆動装置接合部分を備えた請求項1に記載の形状可変ミラー。
- 棒状部材が金属からなる請求項1または2に記載の形状可変ミラー。
- 棒状部材がモリブデン、タンタルまたは炭素鋼のいずれかからなる請求項3に記載の形状可変ミラー。
- ブロック部分が円筒形であり、円筒形の回転対称軸の位置と棒状部材の位置が重なる請求項1から4のいずれか1項に記載の形状可変ミラー。
- 棒状部材の断面が円形であり、棒状部材の長さに対する当該円形の直径の比率が1/30から1/5である請求項1から5のいずれか1項に記載の形状可変ミラー。
- 棒状部材の長さが、駆動装置の最大変位量の50倍から200倍である請求項1から6のいずれか1項に記載の形状可変ミラー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004199291A JP2006023367A (ja) | 2004-07-06 | 2004-07-06 | 形状可変ミラー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004199291A JP2006023367A (ja) | 2004-07-06 | 2004-07-06 | 形状可変ミラー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004199291A Pending JP2006023367A (ja) | 2004-07-06 | 2004-07-06 | 形状可変ミラー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2004
- 2004-07-06 JP JP2004199291A patent/JP2006023367A/ja active Pending
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