JP7543316B2 - 光線を制御するための光学部品マウント及び関連システム - Google Patents
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Description
本発明は一般的には、高出力及び／又は高強度光線の強度、色、位相、偏向、及び／又は方向を制御するための装置又はシステムの分野に関する。
本発明は特に、高出力光線、例えばレーザビームに晒される光学マウントの冷却に関する。
高出力光線の使用は、いくつかの光学マウントに含まれる様々な光学部品及び／又は機械部品の加温に至り得る。この加温は例えば、レーザにより発射された光学的放射腺の吸収の現象又はマウントの別の光学部品若しくは光機械部品上の光散乱の現象に由来し得る。
引き起こされる加温は、光学マウントの１つ又はいくつかの部品を損傷し得る及び／又は光学部品を支持するマウントのアラインメントを変更し得る。
これらの加温のリスクを制限するために、冷却回路が固定マウントへ取り付けられ得る。冷却回路は特に、光学部品を支持するマウントが冷却剤の流れにより冷却されることを可能にするパイプ及びコネクタから成る。国際公開第２００４／０５７４０８号パンフレット、米国特許第４６７４８４８号明細書及び米国特許第４６５７３５８号明細書は、例えばこのような冷却回路を備えた光学部品を説明する。
しかし、このような冷却回路は、調整可能又は換言すれば可動マウントの場合は適合しない。実際、パイプによる応力（この応力は、マウントのミスアラインメントを引き起こす傾向がある）の可動部への伝搬を制限するために、非常に長いパイプを使用することが必要である。非常に長いパイプは、小型のマウントを製造することを困難にする。さらに、コネクタ及びパイプの存在は、不良組み立て又は時間に伴う劣化の場合にパイプコネクタにおける漏れの発生を引き起こし得る。
最先端技術の上述の欠点を改善するために、本発明は、光学機械マウントの冷却を均質化及び制御するためだけでなく、このマウントにより支持される光学部品に可能な限り近くで冷却を提供するための冷却回路を含む、調整可能光学機械マウントを提案する。
具体的には、本発明によると、固定部及び可動部を含む光学部品マウントが提案される。ここで、前記マウントは少なくとも１つの光学部品を支持するように構成され、前記固定部及び前記可動部は、可動部が固定部に対し移動することを可能にするようにされたフレキシブル関節により機械的に互いに接続される。本発明によると、マウントは、固定部、可動部及び関節内へ組み込まれる冷却回路であって、流体が前記マウントの内部を流れることを可能にするようにされる冷却回路を含み、前記冷却回路は流体入口穴及び流体出口穴を含み、前記流体入口穴及び前記流体出口穴は前記固定部上に配置される。
本明細書においてフレキシブル関節により意味するのは、曲げることにより変形可能な機械的接続であり、例えば屈曲ブレード（ｂｅｎｄｉｎｇ ｂｌａｄｅ）である。他方で、フレキシブル関節は本明細書では長手方向に伸縮又は収縮可能なアクチュエータに対応しない。
したがって、冷却回路はマウントへ直接一体化される。したがって、冷却回路はマウント内部の接続パイプ及びコネクタの使用を必要としなく、したがって、マウントをその可動部上の応力のリスク無しにコンパクトにすることを可能にする。冷却回路は、マウント内の固定部に対する可動部の位置がどうであれ、流体が流れることを可能にするように直接的に適合される。
本発明による（個々に採用されるか又はすべての技術的に可能な組み合わせによる）光学部品マウントの他の非限定的且つ有利な特徴は以下のとおりである。
－固定部、可動部及び関節はワンピースで作製される、
－前記関節は、回転軸を中心とする固定部に対する可動部の回転運動、又は並進軸に沿った固定部に対する可動部の並進運動を可能にする、
－可動部は光学部品支持部を含む、
－前記可動部に対する前記他の可動部の別の運動を可能にするようにされた別の関節により前記可動部へ機械的に接続される別の可動部も提供され、冷却回路は他の可動部及び他の関節内へ組み込まれる、
－他の関節は、別の回転軸を中心とする他の可動部の別の回転運動、又は別の並進軸に沿った可動部に対する他の可動部の別の並進運動を可能にする、
－前記他の回転軸は前記可動部の回転運動に関連付けられた前記回転軸と直交する、
－前記他の可動部は別の光学部品支持部を含む、
－固定部及び可動部は金属材料を含む、及び
－冷却回路の内部を流れる流体は水、プロピレングリコール、及び／又は気体を含む。
本発明はまた、強度、波長、位相、偏向及び／又は方向において光線を制御するためのシステムを提案し、本システムは実施形態のうちの任意の実施形態に記載の光学部品マウントを含む。
非限定的例により与えられる添付図面に関連する以下の説明は、何から本発明が構成されるか及びどのように本発明が実施され得るかの良い理解を可能にすることになる。
本発明は、例えば強度、波長、位相、偏向及び／又は方向において光線（図示せず）を制御するためのシステムに使用される、光学部品マウント１、１００、２００、３００（以降、マウント１、１００、２００、３００とも呼ばれる）に関する。本システムは例えば、レーザ源と、本システムの１つ又はいくつかの所望の特徴の実現を可能にする複数の光学部品とを含む。この目的のために、各光学部品は、特に各光学部品の精密な配置及びアラインメントを可能にするために光学機械マウント上に搭載される。変形形態として、光学部品マウント１、１００、２００、３００は、例えば光周波数変換、ビーム形成、ビーム輸送、強度、位相、偏向、及び／又は変調制御のフレームワーク内のアプリケーションのための光線を使用することにより、任意のタイプのシステム内へ組み込まれ得る。
本発明によると、マウント１、１００、２００、３００は少なくとも１つの光学部品を支持するように構成される。光学部品は、例えば光線輸送又は光線方向、合焦若しくは成形制御アプリケーションのための光学レンズ又は光学ミラーである。本発明によるマウントはまた、光生成及び増幅の場合に光増幅器などの光学部品（例えばネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）、イッテルビウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（Ｙｂ：ＹＡＧ）、ネオジムドープバナジウム酸イットリウム（ＮｄＹＶＯ４））に可能な限り近くで、又は光周波数変換の場合に非線形光学部品（例えば三ホウ酸リチウム（ＬｉＢ３Ｏ５若しくはＬＢＯ）、ベータホウ酸バリウム（ＢＢＯ）、ＲＴＰ、ＫＴＰの結晶）に可能な限り近くで、又は電子光学部品（例えばバリウムベータホウ酸塩（ＢＢＯ）、チタンリン酸カリウム（ＫＴｉＯＰＯ４）若しくはＫＴＰ）に可能な限り近くで、又は音響光学部品（例えば水晶振動子）に可能な限り近くで、冷却回路に近づくようなやり方で使用され得る。
図１は光学部品マウント１の第１の例示的実施形態の斜視図である。
マウント１は固定部１０及び可動部２０を含む。可動部により、本明細書では、回転又は並進運動が可能な部分を意味する。この可動部は変形可能（例えば長手方向伸張又は収縮において変形可能）部に対応しない。
図１で分かるように、固定部１０及び可動部２０は関節１５により機械的に互いに接続される。この関節１５はフレキシブルである。関節１５は可動部２０が固定部１０に対して移動することを可能にするように構成される。ここで、関節１５は、自ら閉じられない２つのループの形式を有し、屈曲プレート（ｂｅｎｄｉｎｇ ｐｌａｔｅ）に対応する。ループは、本明細書では、ＸＹＺ正規直交系においてＸ軸に平行なＬ軸を中心とするトロイダル部の形式のものである。ループは、Ｘ軸に対して半径方向に取られたＬ軸を含む面内の矩形断面を有し、その幅より大きいＸ軸に沿った高さを有する。各ループの一端は固定部１０へ接続され、各ループの他端は可動部２０へ接続される。機械的応力が固定部１０と可動部２０との間に印加されると、ループ１５はＬ軸を中心とする屈曲又は回転変形を受ける。直交するＹ及び／又はＺ方向を中心に、ループは、高剛性を有し、したがって捩じれ変形を有しないか又は小さな捩じれ変形を有する。その結果、可動部２０はＬ軸を中心とする回転運動のために誘導される。
関節１５は回転軸Ｌ（図１に見える）を中心とする可動部２０の回転運動を可能にする。実際、可動部２０は、例えば固定部１０と可動部２０との間の調整ネジを調整することにより動かされ、したがって回転軸Ｌを中心とする回転運動を行なう。ここで、関節１５はＬ軸を中心とする回転の際にフレキシブルである。
したがって、関節１５は回転軸Ｌを中心とする回転運動に従って可動部２０を固定部１０から離す又はそれへ近づけるように構成される。換言すれば、関節１５は可動部２０を固定部１０に対し傾ける運動を可能にする。したがって、マウント１は関節１５の存在により調整可能にされる。
可動部２０は光学部品をマウント１へ取り付ける取り付け手段（図１に示さず）を含む。図１の例では、可動部２０へ取り付けられるように意図された光学部品は好適にはミラーである。例えば、光学部品は可動部２０の平坦な外面へ粘着的に取り付けられる。可動部２０のこの平坦面は光学部品との熱交換の面に対応する。
マウント１はさらに冷却回路（図１に見えない）を含む。冷却回路はマウント１内へ組み込まれる。換言すれば、冷却回路は、固定部１０、可動部２０及び関節１５内へ組み込まれる。
冷却回路は、特にマウント１の加温及び／又はマウント１が支持する光学部品の加温を回避するためにマウント１を冷却するようにされる。この目的のために、冷却回路は流体がマウント１の内部を流れることを可能にする。この流体は冷却剤（例えば水、プロピレン、及び／又はグリコール、又は空気若しくはヘリウムなどの気体）である。
流体がマウント１の内部を流れることを可能にするために、冷却回路は流体入口穴３２及び流体出口穴３４を含む。流体入口穴３２は冷却回路の内部（したがってマウント１の内部）への流体の導入を可能にする。流体出口穴３４は冷却回路からの（したがってマウント１からの）流体の抽出を可能にする。
流体入口穴３２及び流体出口穴３４はマウント１の固定部上に配置される。図１で分かるように、コネクタ４２、４４がそれぞれ流体入口穴３２及び流体出口穴３４にそれぞれ配置される。これらのコネクタ４２、４４は、例えばマウント１の冷却回路が流体供給及び抽出のためにパイプへ接続されることを可能にする。
本発明によると、固定部１０、可動部２０及び関節１５はワンピースで作製される。換言すれば、マウント１はワンブロックで作製される。特に、冷却回路は、マウント１のすべての素子と一体化（すなわち固定部１０、光学部品支持部を形成するように意図された可動部２０、及び関節１５と一体化）される。
したがって、流体は流体入口穴３２を介し冷却回路内へ注入される。流体は、冷却回路内で伝播し、及び、固定部１０、フレキシブル関節１５のループ、可動部２０、フレキシブル関節１５の他のループ、及び固定部１０を成功裏に通過して流体出口穴３４の方向へ向かう。流体は流体出口穴３４を介し冷却回路から抽出される。流体は制御された流量で冷却回路を貫流する。
冷却回路、支持部及び光学部品との間の熱伝導により、マウント１の均一な冷却が観測され、及びマウント１のミスアラインメントを回避するためにマウント１を固定温度に維持することを可能にする。間接的に、これは光学部品の効率的冷却も可能にする。
マウント１は金属材料から作製される。特に、固定部１０、可動部２０及び関節１５は金属材料を含む。金属材料は、例えばアルミニウム、銅、チタン又はステンレス鋼を含む。
実際には、マウント１は加法製造により作製される。例えば、選択的レーザ溶融又は溶融粉末金属噴射などの加法製造技術がここでは使用される。
有利には、マウント１を加法製造により作製することで、冷却回路を一体化する一方でマウント１を所望形状で直接作製することを可能にする。実際、加法製造中、使用される金属粉末はマウントのいかなる点においても溶融されない。この局所的部分的溶融は冷却回路を画定することを可能にする。次に、粉末は、冷却回路に対応する空きスペースを生成するために圧縮空気の吹き出しにより製造後に排出される。
したがって、冷却回路は、マウント１へ一体化されるので、固定部１０に対する可動部２０の位置がどうであれ流体が流れることを可能にするように直接的に適合される。したがって、冷却回路は、流体流れを可能にするためのマウント１内へのパイプの導入を必要としない。これにより、光学機械マウントはさらにコンパクトになる。さらに、接続パイプはマウントの固定部だけへ接続されるので、これは、応力がマウント１の可動部２０へ印可されることと、及びしたがってマウント１のミスアラインメントを回避することとを可能にする。
冷却回路を含むワンブロック成形のマウント１はさらに、そのコンパクト性を増加することを可能にする。マウント１は所望特徴とともにワンピースで直接作製されるので、これは製造、組み立て及び保管費用を低減することも可能にする。
図２、３は、光学部品マウント１００の第２の例示的実施形態の斜視図である。図３はマウント１００の透視における斜視図であり、マウント１００の内部を概略的に示す。
マウント１００は固定部１１０及び可動部１２０を含む。図２、３に示すように、固定部１１０及び可動部１２０は関節１１５により機械的に互いに接続される。固定部１１０は、マウント１００を支持体（ここでは示さず）へ取り付けるための少なくとも１つの組み立て手段１６０を含む。例えば、光線制御システムのすべての素子がこの支持体へ取り付けられる。本明細書では固定部１１０は３つの組み立て手段１６０を含む。例えば、本明細書では、組み立て手段はねじの挿入のための開口を備える取り付けタブを含む。
上述のマウント１の第１の例示的実施形態と全く同様に、関節１１５はフレキシブルである。関節１１５は固定部１１０に対する可動部１２０の角度配向を可能にするように構成される。ここで、関節１１５は屈曲ブレードを形成する。より正確には、関節１１５は本明細書では、固定部１１０と可動部１２０との間の２つの凹部１１６、１１７により境界を定められた固体部分により形成される。凹部１１６は固定部１１０と可動部１２０との間のＸＺ面内に形成される。凹部１１７は固定部１１０と可動部１２０との間のＸＹ面内に形成される。固定部１１０と可動部１２０との間の固体部分はＸ軸に沿って延伸する。機械的応力が固定部１１０と可動部１２０との間に印加されると、関節１１５はＸ軸に平行なＬ１軸を中心として曲がることにより変形される。直交するＹ及び／又はＺ方向を中心に、関節１１５は高剛性を有し、したがって捩じれ変形を有しないか又は小さな捩じれ変形を有する。その結果、可動部１２０はＬ１軸を中心とする回転運動のために誘導される。
関節１１５は回転軸Ｌ１を中心とする可動部１２０の回転運動（図２、３に見られる）を可能にする。実際、可動部１２０は、可動部１２０と固定部１１０との間のアクチュエータ（例えば手動又は電動調整ネジ（好適には微細ピッチの）、例えばマイクロメータねじ）の適用により動かされる。ここで、関節１１５はフレキシブルである。したがって、マウント１００は関節１１５の存在により調整可能にされる。実際、調整ネジ（図２、３に示さず）は、関節１１５へ作動力をかけるために、及びしたがって可動部１２０と固定部１１０との間の角度を変更するために使用され得る。
図２、３に示すように、マウント１００は別の可動部１３０をさらに含む。この他の可動部１３０は別の関節１２５により可動部１２０へ機械的に接続される。この他の関節１２５はフレキシブルである。他の関節１２５は可動部１２０に対する他の可動部１３０の角度配向を可能にするように構成される。本明細書では、他の関節１２５は屈曲ブレードである。より正確には、他の関節１２５は本明細書では、可動部１２０と他の可動部１３０との間の凹部１２１により境界を定められた固体部分により形成される。凹部１２１は可動部１２０と他の可動部１３０との間のＸＺ面内に形成される。可動部１２０と他の可動部１３０との間の固体部分はＺ軸に沿って延伸する。機械的応力が可動部１２０と他の可動部１３０との間に印加されると、他の関節１２５はＺ軸に平行なＬ２軸を中心に曲がることにより変形される。直交するＸ及び／又はＹ方向に関し、他の関節１２５は、高剛性を有し、したがって捩じれ変形を有しないか又は小さな捩じれ変形を有する。その結果、他の可動部１３０はＬ２軸を中心とする回転運動のために誘導される。
他の関節１２５は、図２、３に示す別の回転軸Ｌ２を中心とする他の可動部１３０の回転運動を可能にする。好適には、回転軸Ｌ１及び他の回転軸Ｌ２は互いに直交する。実際、可動部１２０の角度配向と同様に、他の可動部１３０は、他の可動部１３０と可動部１２０との間のアクチュエータ（例えば手動又は電動調整ネジ）の適用により動かされる。他の関節１２５もまたフレキシブルである。実際、調整ネジ（図２、３に示さず）は、他の関節１２５へ作動力をかけるために、及びしたがって他の可動部１３０動かすために使用され得る。
したがって、関節１１５及び他の関節１２５のおかげで、光学部品を支持するマウント１００は回転軸Ｌ１及び他の回転軸Ｌ２を中心とする２つの回転自由度に従って調整可能である。
他の可動部１２０は光学部品をマウント１００へ取り付けるための別の取り付け手段（図２、３に示さず）を含む。図２、３の例では、光学部品はミラー（例えば他の可動部１３０の平坦面１３５へ粘着的に取り付けられる）である。
上に述べた第１の例示的実施形態と同様に、マウント１００は冷却回路１８０をさらに含む。この冷却回路１８０は図３内に点線で示される。冷却回路１８０はマウント１００内へ組み込まれる。換言すれば、及び図３に示すように、冷却回路１８０は、固定部１１０、可動部１２０、関節１１５、光学部品の支持体として働く他の可動部１３０、及び他の関節１２５内へ組み込まれる。
冷却回路１８０は、特にマウント１００の加温及び／又は、具体的にはマウント１００が支持する光学部品の加温を回避するためにマウント１００を冷却するようにされる。この目的のために、冷却回路１８０は、流体がマウント１００の内部を他の可動部１３０（その平坦面１３５は光学部品を支持する）まで流れることを可能にする。この流体は冷却剤（例えば水）である。他の可動部１３０の平坦面１３５は光学部品との熱交換の面に対応する。
マウント１００の内部の流体流れを可能にするために、冷却回路１８０は流体入口穴１３２及び流体出口穴１３４を含む。流体入口穴１３２は、冷却回路１８０の内部、及びしたがってマウント１００の内部への流体の導入を可能にする。流体出口穴１３４は、冷却回路１８０からの、及びしたがってマウント１００からの流体の抽出を可能にする。
流体入口穴１３２及び流体出口穴１３４はマウント１００の固定部１１０へ配置される。
したがって、流体は流体入口穴１３２を介し冷却回路１８０内へ注入される。流体は、冷却回路１８０内を伝播し、及び固定部１１０、関節１１５、可動部１２０、他の関節１２５、他の可動部１３０を成功裏に通過し、次に再び他の関節１２５、可動部１２０、関節１１５及び固定部１１０を成功裏に通過し出口穴１３４の方向へ向かう。流体は出口穴１３４を介し冷却回路から抽出される。流体は制御された流量で冷却回路を貫流する。当然、流体流れ方向は反転され得る。
本開示によると、固定部１１０、可動部１２０、関節１１５、他の可動部１３０及び他の関節１２５はワンピースで作製される。換言すれば、マウント１００はワンブロックで作製される。特に、冷却回路１８０はマウント１００のすべての素子と一体化される、すなわち、固定部１１０、可動部１２０、関節１１５、他の可動部１３０及び他の関節１２５と一体化される。
マウント１００は金属材料から作製される。特に、固定部１１０、可動部１２０、関節１１５、他の可動部１３０及び他の関節１２５は金属材料を含む。金属材料は、例えばアルミニウム、銅又はステンレス鋼を含む。
実際、第１の例示的実施形態の場合に説明したように、マウント１００は加法製造により作製される。
図４～図６は光学部品マウント２００の第３の例示的実施形態の斜視図である。図４はマウント２００の第１の斜視図を示す。図５はマウント２００の第２の斜視図を示す。図６は、マウント２００の透視における斜視図であり、マウント２００の内部の冷却回路を概略的に示す。
マウント２００は固定部２１０及び可動部２２０を含む。図４、５に示すように、固定部２１０及び可動部２２０は関節２１５により機械的に互いに接続される。
固定部２１０は、マウント２００を支持体（ここでは示さず）へ取り付けるための少なくとも１つの組み立て手段２６０を含む基部２５０へ取り付けられる。本明細書では基部２５０は３つの組み立て手段２６０を含む。例えば、本明細書では、組み立て手段２６０は例えば、取り付けねじの挿入のための開口を備えるタブを含む。
上述のマウント１、１００の第１及び第２の例示的実施形態と全く同様に、関節２１５はフレキシブルである。関節２１５は固定部２１０に対して可動部２２０が移動することを可能にするように構成される。ここで、関節２１５は、図１との関連で説明された関節１５と同様に屈曲ブレードに対応する２つのループを含む。
関節２１５は回転軸Ｌ３（図４～図６に見られる）を中心とする可動部２２０の回転運動を可能にする。実際、可動部２２０は、例えば可動部２２０と固定部２１０との間のアクチュエータ（例えば手動又は電動調整ネジ）の適用により角度的に配向される。ここで、関節２１５はフレキシブルである。ここで、調整ネジ２１８は関節２１５へ作動力をかける、及びしたがって可動部２２０を角度的に配向するために使用される。関節２１５自体により形成される戻り系は調整ネジ２１８を適所に保持するために使用される。したがって、マウント２００は関節２１５の存在により調整可能にされる。
図４、５に示すように、マウント２００は別の可動部２３０をさらに含む。この他の可動部２３０は別の関節２２５により可動部２２０へ機械的に接続される。この他の関節２２５はフレキシブルである。他の関節２２５は可動部２２０に対して他の可動部２３０が移動することを可能にするように構成される。ここで、他の関節２５５は屈曲ブレードに対応する２つのループを含む。
他の関節２２５は、図４、６に示す別の回転軸Ｌ４を中心とする他の可動部２３０の回転運動を可能にする。各関節２１５、２２５の回転運動は本明細書では３度程度の最大振幅を有する。好適には、回転軸Ｌ３と他の回転軸Ｌ４は互いに直交する。実際、可動部２２０の角度配向と同様に、他の可動部２３０は、他の可動部２３０と可動部２２０との間のアクチュエータ（例えば手動又は電動調整ネジ）の適用により角度的に配向される。他の関節２２５もまたフレキシブルである。ここで、別の調整ネジ２２８は他の関節２２５へ作動力をかける、及びしたがって他の可動部２３０を角度的に配向するために使用される。他の関節２２５から成る別の戻り系は他の調整ネジ２２８を適所に保持するために使用される。
したがって、関節２１５及び他の関節２２５のおかげで、光学部品を支持するマウント２００は、回転軸Ｌ３及び他の回転軸Ｌ４を中心とする２つの回転自由度に従って調整可能である。
他の可動部２３０は、ここでは開口２３５を含む光学部品支持部を含む。支持部は光学部品をマウント２００へ取り付けるようにされる。図４～図６の例では、光学部品は、マウント２００内に保持されるために開口２３５を含む支持部内に配置又は取り付けられる光学レンズを含む。この場合、熱交換の面は円形断面を有するリング状又は円筒状である。代替案として、光学部品はレンズを有する光学系を含む。有利には、開口２３５はマウントの可動部２３０上に保持される光学部品を通過することによる光線の通路のためのスルーホールを含む。
上に述べた第１及び第２の例示的実施形態と同様に、マウント２００は冷却回路２８０をさらに含む。この冷却回路２８０は図６に示される。冷却回路２８０はマウント２００内へ組み込まれる。換言すれば、及び図６に示すように、冷却回路２８０は、固定部２１０、可動部２２０、関節２１５、光学部品支持部を含む他の可動部２３０、及び他の関節２２５内へ組み込まれる。
冷却回路２８０は、特にマウント２００の加温及びマウント２００が支持する光学部品の加温を回避するためにマウント２００を冷却するようにされる。この目的のために、冷却回路２８０は、流体２９０がマウント２００の内部で光学部品支持部まで流れることを可能にする。この流体２９０は冷却剤（例えば水）である。
実際、冷却回路は４００ミリメートル（ｍｍ）程度の全長を有する。光学部品を中心とする冷却回路の断面は、６ｍｍ×２ｍｍ又は５ｍｍ×２．５ｍｍ程度のサイズを有する形状の長方形である。
流体２９０がマウント２００の内部を流れることを可能にするために、冷却回路２８０は流体入口穴２３２及び流体出口穴２３４を含む。流体入口穴２３２は冷却回路２８０の内部（したがってマウント２００の内部）への流体２９０の導入を可能にする。流体出口穴２３４は冷却回路２８０からの、及びしたがってマウント２００からの流体の抽出を可能にする。
流体入口穴２３２及び流体出口穴２３４はマウント２００の固定部１１０上に配置される。したがって、流体は流体入口穴２３２を介し冷却回路２８０内へ注入される。流体は、冷却回路２８０内を伝播し、及び固定部２１０、関節２１５のループ、可動部２２０、他の関節２２５のループ、他の可動部２３０を成功裏に通過し、次に他の関節２２５の別のループ、可動部２２０、関節２１５の別のループ及び、固定部２１０を成功裏に通過して出口穴２３４の方向へ向かう。流体は出口穴１３４を介し冷却回路から抽出される。流体は制御された流量で冷却回路を貫流する。冷却回路２８０内の流体２９０の流量は実際には内部回路により制限される。水流速度は本明細書では、例えば１Ｌ／分程度のものである。当然、流体流れ方向は反転され得る。
本開示によると、固定部２１０、可動部２２０、関節２１５、他の可動部２３０、及び他の関節２２５はワンピースで作製される。換言すれば、これは、マウント２００がワンブロックで作製されるということを意味する。特に、冷却回路２８０は、マウント２００のすべての素子と一体化される、すなわち、固定部２１０、可動部２２０、関節２１５、他の可動部２３０（光学部品支持体として働く）、及び他の関節２２５と一体化される。したがって、冷却回路２８０をマウント２００の内部に含むことはその内部を冷却回路２８０が通過する光学部品支持部を介した光学部品の効率的冷却を可能にする。
マウント２００は金属材料から作製される。特に、固定部２１０、可動部２２０、関節２１５、他の可動部２３０及び他の関節２２５は金属材料を含む。金属材料は、例えばアルミニウム、チタン、銅又はステンレス鋼を含む。
実際、第１及び第２の例示的実施形態の場合に説明したように、マウント２００は加法製造により作製される。
図７、８は光学部品マウント３００の第４の例示的実施形態の斜視図である。図８は、マウント３００の透視における斜視図であり、マウント３００の内部を概略的に示す。
マウント３００は固定部３１０及び可動部３２０を含む。図７、８に示すように、固定部３１０及び可動部３２０はフレキシブル関節により機械的に互いに接続される。ここで、マウント３００は、フレキシブル関節を形成する４つの脚３１１、３１２、３１３、３１４を含む。関節の脚３１１、３１２、３１３、３１４のそれぞれは可動部３２０及び固定部３１０へ接続される。４つの脚３１１、３１２、３１３、３１４はＸＹＺ正規直交系のＸ方向に沿った細長い形状を有する。図示の例では、脚３１１、３１２、３１３、３１４は矩形断面（Ｚ方向よりＹ方向により狭い）を有する。
上に述べたマウントの例示的実施形態と同様に、関節はフレキシブルである。図１～図６との関連で説明した実施形態と違って、関節は固定部３１０に対する可動部３２０の並進運動を可能にするように構成される。ここで、関節の各脚３１１、３１２、３１３、３１４は屈曲ブレードを形成する。各脚３１１、３１２、３１３、３１４の一端は固定部へ接続され、各脚の他端は可動部３２０へ接続される。応力が可動部３２０へ印可されると、脚３１１、３１２、３１３、３１４はＹ軸を中心に曲がることにより変形される。他のＸ及び／又はＹ方向において、脚は高剛性を有し、したがって変形を有しないか又は小さな変形を有する。その結果、可動部３２０はＹ軸に沿った並進運動のために誘導される。有利には、本発明のおかげで、４つの脚３１１、３１２、３１３、３１４の使用は純粋な並進運動を得ることを可能にする。
代替案として、フレキシブル関節は２つの屈曲ブレード（例えば脚３１１、３１４）を含む。次に、これらの２本の脚の使用は、Ｙ軸に沿った並進運動及びＸ軸に沿った残留運動（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｍｏｔｉｏｎ）を可能にする。
本明細書におけるフレキシブル関節はＹ軸に平行な並進軸Ｌ５（図７、８に見られる）に沿った可動部３２０の並進運動を可能にする。実際、可動部３２０は、可動部３２０と固定部３１０との間のアクチュエータ（例えば手動又は電動調整ネジ（好適には微細ピッチの）又はマイクロメータねじ）の適用により動かされる。非限定的例により、穴３６０はねじ山を含み、調整ネジは穴３６０内へねじ止めされ、及び可動部３２０の平坦面に対し静止する。ここで、関節はフレキシブルである。したがって、マウント３００は関節の存在により並進時に調整可能にされる。実際、調整ネジ（図７、８に示さず）は、関節へ作動力をかけるために、及びしたがって固定部３１０に対する可動部３２０の位置を変更する（並進時に）ために使用され得る。
可動部３２０は本明細書では光学部品支持体を形成するように意図されている。この目的のために、可動部３２０は、階段状穴を有する開口３２５を含む。開口３２５はミラー、又はレンズなどの光学部品を収容するようにされる。有利には、開口３２５は、マウントの可動部２３０上に保持される光学部品を通過することによる光線の通路のためのスルーホールを含む。
上述の例示的実施形態と同様に、マウント３００は冷却回路３８０をさらに含む。この冷却回路３８０は図８内に点線で示される。冷却回路３８０はマウント３００内へ組み込まれる。換言すれば、及び図８に示すように、冷却回路３８０は、固定部３１０、可動部３２０、及び関節の各脚３１１、３１２、３１３、３１４内へ組み込まれる。
冷却回路３８０は、特にマウント３００の加温（具体的にはマウント３００が支持する光学部品の加温）を回避するためにマウント３００を冷却するようにされる。この目的のために、冷却回路３８０は流体がマウント３００の内部を流れることを可能にする。この流体は冷却剤（例えば水）である。
マウント３００の内部の流体流れを可能にするために、冷却回路３８０は流体入口穴３３２及び流体出口穴３３４を含む。流体入口穴３３２は、冷却回路３８０の内部、及びしたがってマウント３００の内部への流体の導入を可能にする。流体出口穴３３４は、冷却回路３８０からの、及びしたがってマウント３００からの流体の抽出を可能にする。
流体入口穴３３２及び流体出口穴３３４はマウント３００の固定部３１０上に配置される。流体は流体入口穴３３２を介し冷却回路３８０内に注入される。流体は、冷却回路３８０内を伝播し、及び固定部３１０、関節の第１の脚３１１、可動部３２０、関節の第２の脚３１２、固定部３１０、関節の第３の脚３１３、可動部３２０、関節の第４の脚３１４及び固定部３１０を成功裏に通過し出口穴３３４の方向へ向かう。流体は出口穴３３４を介し冷却回路から抽出される。流体は制御された流量で冷却回路を貫流する。当然、流体流れ方向は反転され得る。
本発明によると、固定部３１０、可動部３２０、及び関節のすべての脚３１１、３１２、３１３、３１４はワンピースで作製される。換言すれば、マウント３００はワンブロックで作製される。特に、冷却回路３８０はマウント３００のすべての素子と一体化される、すなわち固定部３１０、可動部３２０及び各関節３１５と一体化される。
マウント３００は金属材料から作製される。特に、固定部３１０、可動部３２０及び各関節３１５は金属材料を含む。金属材料は、例えばアルミニウム、銅又はステンレス鋼を含む。
実際、先の例示的実施形態の場合に説明したように、マウント３００は加法製造により作製される。
図７、８に示されるマウント３００は並進軸Ｌ５に沿って並進時にフレキシブルである。当業者は、可動部３２０を別の可動部へ接続する別の関節を使用してマウント３００を容易に適合化することになる。例示的実施形態では、この他の関節はまた、可動部３２０と他の可動部との間の別の並進軸に沿った別の並進運動を可能にするフレキシブル関節である。有利には、他の並進軸は並進軸Ｌ５と直交する。したがって、２つの並進自由度に沿って調整可能なマウントが得られる。
当業者は、上に述べた例示的調整可能マウントを互いに組み合わせて、これらを容易に適合させる。例えば、３つの回転自由度を有する系と３つの並進自由度を有する系とを組み合わせることが可能である。本発明の応用は、冷却回路に６つのフレキシブル関節のそれぞれを通過させることにその本質がある。
したがって、回転時にフレキシブルな関節と並進時にフレキシブルな別のマウントとを含むマウントが作製され得、両方のフレキシブル関節は直列に配置され、冷却回路がマウントへ組み込まれる。冷却回路は、マウントの固定部の内部の流体入口穴３３２を介し第１の関節、第２の関節、マウントの可動部を直列に通過し、次に、第２の関節、第１の関節、次にマウントの固定部を再び通過し流体出口穴の方向へ向かう。
したがって、冷却回路を組み込み、及び１～３の回転自由度及び／又は１～３の並進自由度を有する、１～６のフレキシブル関節を含むマウントが得られる。
Claims (8)
- 固定部（１０、１１０、２１０、３１０）及び可動部（２０、１２０、２２０、３２０）を含む光学部品マウント（１、１００、２００、３００）であって、
前記マウント（１、１００、２００、３００）は少なくとも１つの光学部品を支持するように構成され、
前記固定部（１０、１１０、２１０、３１０）及び前記可動部（２０、１２０、２２０、３２０）は前記可動部（２０、１２０、２２０、３２０）が前記固定部（１０、１１０、２１０、３１０）に対して移動することを可能にするようにされたフレキシブル関節（１５、１１５、２１５、３１１、３１２、３１３、３１４）により機械的に互いに接続され、前記関節（１５、１１５、２１５）は、回転軸（Ｌ、Ｌ１、Ｌ３）を中心とする前記固定部（１０、１１０、２１０）に対する前記可動部（２０、１２０、２２０）の回転運動又は並進軸（Ｌ５）に沿った前記固定部（３１０）に対する前記可動部（３２０）の並進運動を可能にする、光学部品マウント（１、１００、２００、３００）において、
前記光学部品マウント（１、１００、２００、３００）は、前記可動部（１２０、２２０）に対する他の可動部（１３０、２３０）の別の運動を可能にするように構成された別の関節（１２５、２２５）により前記可動部（１２０、２２０）へ機械的に接続された別の可動部（１３０、２３０）を含み、そして前記他の関節（１２５、２２５）は、別の回転軸（Ｌ２、Ｌ４）を中心とする前記他の可動部（１３０、２３０）の別の回転運動又は別の並進軸に沿った前記可動部（１２０、２２０）に対する前記他の可動部（１３０、２３０）の別の並進運動を可能にし、前記マウント（１、１００、２００、３００）は、前記固定部（１０、１１０、２１０、３１０）、前記可動部（２０、１２０、２２０、３２０）、前記関節（１５、１１５、２１５、３１１、３１２、３１３、３１４）、前記他の可動部（１３０、２３０）及び前記他の関節（１２５、２２５）内へ組み込まれる冷却回路（１８０、２８０、３８０）であって流体が前記マウント（１、１００、２００、３００）の内部を流れることを可能にするようにされた冷却回路（１８０、２８０、３８０）を含み、
前記冷却回路（１８０、２８０、３８０）は流体入口穴（３２、１３２、２３２、３３２）及び流体出口穴（３４、１３４、２３４、３３４）を含み、
前記流体入口穴（３２、１３２、２３２、３３２）及び前記流体出口穴（３４、１３４、２３４、３３４）は前記固定部（１０、１１０、２１０、３１０）上に配置されることを特徴とする、光学部品マウント（１、１００、２００、３００）。 - 前記固定部（１０、１１０、２１０、３１０）、前記可動部（２０、１２０、２２０、３２０）、及び前記関節（１５、１１５、２１５、３１１、３１２、３１３、３１４）はワンピースで作製される、請求項１に記載の光学部品マウント（１、１００、２００、３００）。
- 前記可動部（２０、３２０）は光学部品支持部を含む、請求項１乃至２のいずれか一項に記載の光学部品マウント（１、３００）。
- 前記他の回転軸（Ｌ２、Ｌ４）は前記回転軸（Ｌ１、Ｌ３）と直交する、請求項１に記載の光学部品マウント（１００、２００）。
- 前記他の可動部（１３０、２３０）は別の光学部品支持部を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学部品マウント（１、２００）。
- 前記固定部（１０、１１０、２１０）及び前記可動部（２０、１２０、２２０）は金属材料を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学部品マウント（１、１００、２００）。
- 前記冷却回路（１８０、２８０）の内部を流れる前記流体は水、プロピレングリコール、及び／又は気体を含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学部品マウント（１、１００、２００）。
- 光線の強度、波長、位相、偏向及び／又は方向を制御するためのシステムであって、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の少なくとも１つの光学部品マウント（１、１００、２００）を含む、システム。
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