JPH04318501A - 反射鏡ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、少なくとも一個の湾曲した支持
面を有する固定の反射鏡支持体と、鏡面側及び背面側を
有する少なくとも一個の可撓性反射鏡とを具え、前記反
射鏡を、前記反射鏡支持体に固着することにより弾性変
形状態で反射鏡支持体の支持面に当接させたときに前記
鏡面側の表面の少なくとも一部が反射機能面を形成する
反射鏡ユニットに関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来一般的に、反射鏡ユニットは、前記し
たように、反射鏡ユニットにおける反射鏡支持体に可撓
性反射鏡を固着して、反射鏡が湾曲した支持面の形状を
呈するようにしている。この形状の改作ないし変更は機
械的な弾性変形を行うことで得られる。反射鏡支持体が
反射鏡の全体的な幾何学形状を決定する一方で、反射機
能面の局部的な光学上の性質は可橈性反射鏡から得られ
る。

【０００３】上記のような反射鏡ユニットの構成は、可
橈性の板を円形に曲げれば自動的に円筒状の面を形成し
得るとの洞察に元ずくものである。この面は、実質上平
面状態にある同様の板よりも、曲げた方向と直角方向の
変形に対して極めて大きな剛性と抵抗性を有する。

【０００４】前記の反射鏡ユニットの製造技術は湾曲し
た反射鏡を製造する他の従来技術に固有の欠点を回避し
得る。例えば、ガラス、セラミック材料もしくは金属の
ような光学材料の研削及び研磨はコストが比較的高い上
に、高度の工程管理を必要とする。即ち、極めて難しい
冷間処理技術の手段を用いることによってのみ、形状に
おける望ましい全体的な幾何学的精度が得られる。

【０００５】上記の手段に代わる熱間での垂下（サギン
グ）方法は、変形したガラス板の最終厚さに対応して、
必要とするモールドの形状を修正する必要がある。即ち
、サギング中に厚さの変動が生じるからである。更に、
モールドの過熱及び冷却の間にモールドの形状に変化が
生じるからであり、このことが、反射鏡に変形と残留歪
みをもたらす。

【０００６】前記の冷間及び熱間の処理技術の欠点は、
［技術分野］で述べた反射鏡ユニットの組立体には生じ
ない。

【０００７】特開昭５９−７２４０１は［技術分野］で
述べた反射鏡ユニットを開示している。この開示による
反射鏡ユニットにおいては、可撓性反射鏡は２層の中間
層、即ち、１層の保護層及び１層の接着層を介在させて
鏡面側を反射鏡支持体に当接させている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記開示技術によれば
、反射鏡は非反射面の背面側を外側に向けることになる
。従って、この反射鏡は背面側を通じてのみ光学的に照
射可能である。この開示技術による反射鏡ユニットは、
可撓性反射鏡それ自体を透明な材料で製作しなければな
らない問題がある。加えて、この材料は光学的な性質を
有するものでなければならない問題があった。これは、
反射鏡の厚さ及び複数層の中間層の厚さを共に均一にす
るという極めて高度な要求を課すことになる。

【０００９】

【発明の開示】本発明は、公知の構成になる反射鏡ユニ
ットとの対比で、各種の構成部材を、選択し得る種々の
材料を用いて製造可能とすることにより、使用分野を一
層拡大することを可能にし、かつ、光学上の品質を改善
した反射鏡ユニットを実現することを課題とするもので
ある。

【００１０】前記課題を解決するために、本発明による
反射鏡ユニットは、少なくとも一個の湾曲した支持面を
有する固定の反射鏡支持体と、鏡面側及び背面側を有す
る少なくとも一個の可撓性反射鏡とを具え、前記反射鏡
を、前記反射鏡支持体に固着することにより弾性変形状
態で反射鏡支持体の支持面に当接させたときに前記鏡面
側の表面の少なくとも一部が反射機能面を形成する反射
鏡ユニットにおいて、前記反射鏡を、中間層を介在させ
ることなく、鏡面側表面において直接的に前記支持面上
に当接せしめると共に、反射鏡支持体に横長の入射窓を
設け、反射鏡の鏡面側にカバーされずに露出する感光領
域を設け、この感光領域は、光学的に直接照射可能とし
、かつ、前記反射機能面として機能させることを特徴と
するものである。

【００１１】本発明の実施例においては、前記反射鏡支
持体の支持面を凸状とし、前記反射鏡の反射機能面を凹
状とする。

【００１２】本発明の他の実施例においては、前記反射
鏡支持体の支持面を凹状とし、前記反射鏡の反射機能面
を凸状とすることが可能である。

【００１３】本発明の更に他の実施例においては、前記
反射鏡支持体の凹状支持面の輪郭形状と一致する輪郭形
状の凸状加圧面を有する加圧部材を反射鏡ユニットに設
け、この加圧部材を、前記加圧面において前記反射鏡の
背面側と当接させることができる。

【００１４】本発明のまた更に他の実施例においては、
前記加圧部材の加圧面に柔軟な層を設けることができる
。

【００１５】

【発明を実施するための最良の形態】本発明においては
、鏡面の前面側に透明材料を介在させることなく、鏡面
側それ自体の機能的あるいは実効的部分を光学的に直接
照射可能（前面反射鏡）としているので、本発明に従う
反射鏡ユニットは極めて高度な品質要求を満たすことが
可能である。

【００１６】本発明においては、反射鏡ユニットと一体
化した反射鏡支持体に可撓性反射鏡を固着しているので
、その結果、必然的に反射鏡支持体は完成した反射鏡ユ
ニットの肝要な部分を構成することになる。それ故に、
反射鏡ユニット毎に新規な反射鏡支持体が必要になる。 しかしながら、反射鏡支持体の製造に関して、一方では
、例えばダイキャスティングのような廉価な製造方法を
採用することで、実際上前記の起こり得る不利益を容易
に克服可能である。また、他方では、反射鏡支持体その
ものと、組み込まれた反射鏡ユニットが肝要な機能を果
たす装置における反射鏡支持体の保持体とを一体化する
ことで前記不利益を容易に回避し得る。

【００１７】反射鏡支持体の製造に際しては、下記のよ
うな各種の既知の加工方法が適している。 （ｉ）旋盤加工もしくはボーリング加工（円筒状の反射
鏡形状用）； （ｉｉ）数値制御のフライス加工もしくは研削加工；（
ｉｉｉ）倣いフライスもしくは研削加工。

【００１８】工作開始の時点にダイキャストの反射鏡支
持体を用いれば、更に一層顕著に工作時間の短縮もでき
る。また場合によっては、例えば、精密ダイキャスト技
術を用いることで、反射鏡支持体の最終加工を省くこと
もできる。時には、反射鏡支持体の材料として、金属に
代わって、可能な限り補強した、プラスチック合成物を
選択採用することもできる。

【００１９】例えばフライス作業もしくは放電加工によ
り、光学的に照射可能とするのに不可欠な入射窓を反射
鏡支持体に設けることができる。光学的な照射を可能と
する要求に応えるために、複数の部材を組み立てて反射
鏡支持体を製造するのも一つの別の方法であるが、他方
、鋳物の反射鏡支持体においては、モールド内で前記入
射窓を同時に一体で成型することができる。

【００２０】可撓性反射鏡自体は各種の材料が適合する
。これらの材料の中に、圧延するか、もしくは研削して
、更に研磨したガラスがある。即ち、このガラスは光学
的な品質を備えている必要はない。この厚さは、最終的
な円筒状の反射鏡に必要とする曲率半径が許容可能とな
るように選択すべきである。所望すれば、ガラス板に化
学的な硬化処理を施すことにより、許容し得る最大の曲
率を増大することもできる。また、例えばＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタクリレート）のような合成材料があるが、
このような合成材料でガラス面を覆うと、反射鏡支持体
の微視的に微細な不均一さを、より良い方向に調節して
、平坦化する利点がある。板状金属も前記材料のうちの
一つである。

【００２１】可撓性反射鏡は反射鏡支持体に強固に固定
ないし固着しなければならない。この固着には以下に述
べる多くの既知の技術を適用することができる。

【００２２】（ａ）機械的なクランプ：反射鏡の複数の
縁部に沿って；柔軟な被覆材を具えることができて、か
つ、反射鏡の背面側に当接する逆輪郭形状によって；ま
たは、　　加圧力を均等に分布させることを目的に、締
付ワイヤもしくは帯金と反射鏡の間に、例えば、ゴムと
強力なテープのような備えることを可能としながら、反
射鏡の背面側に締付ワイヤもしくは帯金を適用すること
によって；または、可撓性反射鏡の端部に締め金を適用
することによって；または可撓性反射鏡の端部に引張力
を加えることによって；この方法は主として、凸状支持
面を有する反射鏡支持体と共同して適用可能であり；ま
たは、可撓性反射鏡の端部に圧力を加え、その結果、可
撓性反射鏡が十分に曲がり、かつ、反射鏡支持体により
強制的に正確な形状を採ることによって；この方法は主
として、凹状支持面を有する反射鏡支持体と共同して適
用可能である。

【００２３】（ｂ）接着： 接着はコスト、価格の点でバッチ生産にとって特に好ま
しい。更に、接着の利点は、後に反射鏡ユニットを使用
し機能させている間に、反射鏡支持体に何らの変形外力
を及ぼさないことにある。上記の機械的な加圧方法は、
例えば、逆輪郭形状部材もしくは帯金で加圧しながら接
着結合を養生する間に用いることができる。例えば、接
着と反射鏡の端部に対するクランプとの組み合わせ操作
、もしくは、接着と、特別な安全手段として僅かな予備
応力を加えた帯金とを組み合わせて、及び／または接着
結合部に加わる荷重を緩和する組み合わせ操作が可能で
ある。

【００２４】（ｃ）真空固着 反射鏡支持体の円筒状支持面が、真空ラインに接続する
真空溝または真空チャンバを備えることで、反射鏡支持
体に可撓性反射鏡を極めて均一にクランプすることがで
きる。この固着形式の利点は、反射鏡支持体の内側に向
かう力によって閉じるクランプを実現すること、即ち、
反射鏡支持体が外力によって変形しないことにある。万
一真空の程度が偶然に不足して、反射鏡が反射鏡支持体
から脱落するのを防止する特別な安全手段のために、前
記の機械的な固着方法のうちのいずれか一つを付加的な
クランプとして使用することができる。

【００２５】一方では、本発明による反射鏡ユニットを
比較的廉価な方法で製造し、組み立てることが可能であ
る結果、更に、他方では、極めて高度な光学的品質を得
ることができるとの観点において、本発明による反射鏡
ユニットは、スペクトロメータ、スペクトログラフ、レ
ーザースキャナ等の科学装置に用いるのに格別好適であ
る。例えば、本発明による反射鏡ユニットは、本出願人
のヨーロッパ特許出願０３５１０１１（特開平２−８４
６１２）に記述しているレーザ−スキャナに用いること
ができる。

【００２６】本発明は主として円筒状反射鏡を具える反
射鏡ユニットに関する。即ち、この反射鏡はその反射鏡
面を、直線の母線を有する回転体の湾曲面により形成す
る。円筒状反射鏡は凸状もしくは凹状の反射鏡面を有す
ることができる。反射鏡面は双曲線の円筒状か、もしく
は放物線の円筒状か、いずれかの幾何学的形状を採るこ
とができる。また、可撓性反射鏡は幾つかの適用にあた
っては円錐形状を採ることもできる。本発明は、直線の
母線が生み出す回転体の形状を有する全ての反射鏡に使
用できる。

【００２７】本発明による反射鏡ユニットの好ましい実
施例は、反射鏡の反射機能面が凹状であるとき、反射鏡
支持体が凸状の支持面を有することを特徴とする。この
実施例においては、反射鏡支持体が可撓性反射鏡の四つ
全ての側部を支持する。反射鏡は、反射鏡支持体の入射
窓の全体に亙り緊張状態で張っていて、望ましい曲率、
即ち、反射鏡支持体と同一の曲率を呈する。

【００２８】本発明による反射鏡ユニットの他の好まし
い実施例は、反射鏡の反射機能面が凸状であるとき、反
射鏡支持体が凹状の支持面を有するものである。この実
施例においては、可撓性反射鏡は、反射鏡支持体の凹状
支持面にその鏡面側を圧接することで、凸状の形状を得
るものである。

【００２９】本発明による反射鏡ユニットにおいては、
一定の望ましい反射機能面を得るために、反射鏡はその
幅を、関連する反射鏡支持体の入射窓の幅よりも少なか
らず大きな幅とすることが必要である。極めて幅が広い
入射窓を有する反射鏡支持体の場合には、支持されてい
ない反射機能面に容認し難い横手の垂みが生じる恐れが
ある。また、起こり得る横手の垂みの大きさは曲率及び
反射鏡自体の材料次第で決まる。反射鏡支持体に比較的
幅が狭い入射窓を有する反射鏡ユニットの実施例におい
ては、この横手の垂みの危険は無視できるものである。 従って、この実施例は、比較的幅が狭い反射機能面のみ
を必要とするレーザースキャナ及びスペクトロメータの
ような装置に用いるのに特に好適である。

【００３０】幾つかの適用例において、光学上の補正を
行うことで、容認し難い反射鏡のいかなる横手の垂みの
影響を打ち消すことが可能である。凸状の反射鏡面を有
する反射鏡の場合、鏡面側で支持されていないで垂みが
生じている部分全体に亙って、可撓性反射鏡の背面側に
適宜選択した機構により逆圧力を加えることで反射鏡の
垂みを防止する。この目的で、本発明による反射鏡ユニ
ットの更に好ましい実施例は、加圧部材が、反射鏡の凹
状支持面の輪郭形状と一致する輪郭形状の凸状加圧面を
有し、この加圧部材がその加圧面を可撓性反射鏡の背面
側に当接することを特徴とするものである。この加圧部
材が背面側で可撓性反射鏡の反射機能面、あるいは反射
鏡全体ですら十分に支持する。その結果、反射鏡の垂み
は生じない。

【００３１】好ましくは、加圧部材が柔軟な層を具え、
この層を凸状加圧面に使用して、かつ、この層が可撓性
反射鏡の背面側で当接するものである。この柔軟な層が
反射鏡の支持を均一とし、しかも、反射鏡の厚さの不整
及び加圧部材の加圧面の厚さの不規則性を補整する。こ
の柔軟な中間層は各種の適合材料、例えば、ゴムで作る
ことができる。

【００３２】以下、本発明を図示の実施例について一層
具体的に説明する。図１の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に
示す反射鏡ユニット１は、凸状支持面３を有する反射鏡
支持体２と、凹状鏡面側５及び凸状背面側６とを有する
可撓性反射鏡４とを具える。反射鏡４に向かって幅が広
がる入射窓７を反射鏡支持体２に配設する。反射鏡４の
各端部に１本ずつ計２本のクランプ用帯状体８が、可撓
性反射鏡４を弾性変形状態で反射鏡支持体２に強固に固
着する。また、可撓性反射鏡４は、中間層を介在させる
ことなく、しかも、凹状鏡面側５が反射鏡支持体２の凸
状支持面３と正確に同一の曲率を有するようにその全周
に亙って、鏡面側５を反射鏡支持体２の支持面３に直接
当接している。入射窓７により解放状態にある反射鏡４
の鏡面側５における露出領域９は、入射窓７を通じて光
学的に、自由に光ビーム７に感光可能であり、かつ、反
射機能面として機能する。

【００３３】図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、凹状
支持面１３を設けた反射鏡支持体１２を具える他の実施
例の反射鏡ユニット１１を示す。可撓性反射鏡１４はそ
の鏡面側１５を凹状支持面１３に当接する。凸状鏡面側
１５が反射鏡支持体１２の凹状支持面１３の形状を正確
に採るように、反射鏡１４は弾性的に変形して反射鏡支
持体１２に強固に固着する。反射鏡１４の背面側１６は
露出している。反射鏡支持体１２は、反射鏡１４の位置
で最も狭い幅Ａを採る比較的狭い入射窓１７を設けてい
る。反射鏡１４の鏡面側１５におけるカバーされていな
い領域１９は、入射窓１７を通じて光学的に自由に光学
的放射Ｒに感光可能であり、この領域は実効的な反射鏡
面として機能する。この実施例においては、可撓性反射
鏡１４は、また、クランプ用帯状体を用いることで反射
鏡支持体１７に強固に固着することもできる。しかしこ
の場合は、複数のクランプ用帯状体を反射鏡の長手方向
に亙って分配配置するのが良い。本実施例においては、
単一の連続した接着結合によるか、もしくは、反射鏡の
周囲に亙って分配配置した幾つかの接着結合１８かによ
り、反射鏡を反射鏡支持体１２に固着する。

【００３４】図３の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す反
射鏡ユニットは、図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の反
射鏡ユニットと本質的に同一である。これにより、これ
ら２例の実施例の各種部材に同一符号を用いた。

【００３５】図２の（ｃ）と図３の（ｃ）とを比較して
示すと、後者の実施例においては、反射鏡１４のレベル
における入射窓１７の幅Ｂが、図２の（ｃ）の実施例に
おける入射窓の幅Ａより著しく大きい。Ｃは、反射鏡１
４の支持されていない反射機能の部分に起こり得る横手
の垂みを示す。この垂みは、入射窓１７及び反射機能面
１９それぞれの幅Ｂが比較的大きい結果として起こる。 前記で指摘したように、このような垂みは一定の手段を
適用した光学的な補正により対処可能である。しかし、
図４の（ａ）及び（ｂ）の実施例は、反射鏡の垂みを確
実に阻止するものである。図４の実施例は図３の（ａ）
、（ｂ）及び（ｃ）に対応するが、付加部材、即ち、加
圧部材２１を具えている点で異なる。この加圧部材２１
は、反射鏡支持体１２の凹状支持面１３の輪郭形状と一
致する輪郭形状を有する凸状の加圧面２２を設けている
。加圧部材２１は一種の逆輪郭形状を形成して、加圧面
２２を反射鏡１４の背面部に当接する。かくして、加圧
部材２１は反射鏡１４に機械的な逆加圧を働かす。この
働きは、少なくとも、反射鏡の反射機能面１９に一致す
る支持されていない鏡面側における反射鏡１４の部分全
域に亙るものである。図示の実施例においては、加圧部
材２１は加圧面に適用する、例えばゴムのような柔軟な
層を具えている。

【００３６】また、この実施例における加圧部材は、反
射鏡支持体１２に反射鏡１４を保持または固着する用に
供することもできる。この実施例は、例えばネジ込みの
ように、反射鏡支持体１２に好適な状態で加圧部材２１
を結合する目的を十分に果たす。

【００３７】反射鏡支持体及び反射鏡は、本発明による
反射鏡ユニットの各種実施例を得るため上記した材料の
うちの一つから、また、上記した方法のうちの一つによ
り製造することができる。前記した各実施例における反
射鏡の保持または固着の方法に加えて、先に説明したし
たような他の各固着技術を用いることができる。

【００３８】本発明による反射鏡ユニットの組み立てに
おいて、更に、曲げ曲線を適切に直線に遷移することを
考慮する必要がある。この目的の為に、曲げ曲線のいず
れかの側に、直線状の外端部に連続した遷移（一次、二
次、三次及び四次の誘導関数）が生じる部分を、曲げ曲
線の光学的に機能する部分に付加する必要がある。それ
ゆえ、反射鏡支持体及び反射鏡は、光学的な機能を果た
す上で必要とする長さより、それ相応に長いものを選択
しなければならない。この方法を採ることにより、引張
り状態で載置する反射鏡の曲げモーメントがその端部で
極めて高くなり、その結果、塑性変形に至るか、もしく
は破損にさえ至ることを防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ
、本発明の一実施例による反射鏡ユニットの側面、平面
及びＩ−Ｉに沿う断面を示す図である。

【図２】図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ
、本発明の他の実施例による反射鏡ユニットの側面、下
面及びＩＩ−ＩＩに沿う断面を示す図である。

【図３】図３の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ
、本発明の更に他の実施例による反射鏡ユニットの側面
、平面及び　ＩＩＩ−ＩＩＩ　に沿う断面を示す図であ
る。

【図４】図４の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本発明
の最終実施例による反射鏡ユニットの側面及びＩＶ−Ｉ
Ｖに沿う断面を示す図である。

【符号の説明】

１　　反射鏡ユニット ２　　反射鏡支持体 ３　　凸状支持面 ４　　可撓性反射鏡 ５　　凹状鏡面側 ６　　凸状背面側 ７　　入射窓 ８　　クランプ用帯体 ９　　露出領域 ２１　　加圧部材 ２２　　凸状加圧面 ２４　　柔軟な層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも一個の湾曲した支持面を有
   する固定の反射鏡支持体と、鏡面側及び背面側を有する
   少なくとも一個の可撓性反射鏡とを具え、前記反射鏡を
   、前記反射鏡支持体に固着することにより弾性変形状態
   で反射鏡支持体の支持面に当接させたときに前記鏡面側
   の表面の少なくとも一部が反射機能面を形成する反射鏡
   ユニットにおいて、前記反射鏡を、中間層を介在させる
   ことなく、鏡面側表面において直接的に前記支持面上に
   当接せしめると共に、反射鏡支持体に横長の入射窓を設
   け、反射鏡の鏡面側にカバーされずに露出する感光領域
   を設け、この感光領域は、光学的に直接照射可能とし、
   かつ、前記反射機能面として機能させることを特徴とす
   る反射鏡ユニット。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載の反射鏡ユニットにお
   いて、前記反射鏡支持体の支持面を凸状とし、前記反射
   鏡の反射機能面を凹状としたことを特徴とする反射鏡ユ
   ニット。
3. 【請求項３】　　請求項１に記載の反射鏡ユニットにお
   いて、前記反射鏡支持体の支持面を凹状とし、前記反射
   鏡の反射機能面を凸状としたことを特徴とする反射鏡ユ
   ニット。
4. 【請求項４】　　請求項３に記載の反射鏡ユニットにお
   いて、前記反射鏡支持体の凹状支持面の輪郭形状と一致
   する輪郭形状の凸状加圧面を有する加圧部材を反射鏡ユ
   ニットに設け、この加圧部材を、前記加圧面において前
   記反射鏡の背面側と当接させることを特徴とする反射鏡
   ユニット。
5. 【請求項５】　　請求項４に記載の反射鏡ユニットにお
   いて、前記加圧部材の加圧面に柔軟な層を設けたことを
   特徴とする反射鏡ユニット。