(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁部を構成する矩形状の枠体と、
前記枠体の上面を覆う平板形状とされた上面板と、
前記枠体の下面を覆う平板形状とされた下面板と、
前記上面板と前記下面板の間に設けられた円柱形状となった複数の支柱と、
前記枠体と前記上面板と前記下面板と前記複数の支柱とで形成された流路と、
前記流路に連結され、前記流路に温度を調整した流体を流すための流体循環手段と、
を有し、前記流体循環手段は、矩形状の前記枠体で構成された４つの側壁部うちの対向する側壁部のそれぞれから前記流路内に延びる管材を有し、前記管材は、前記流路内の長さが異なる複数本が平行に配設されている定盤。
【請求項２】
他部材と固定するための固定手段が設けられている請求項１に記載の定盤。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された定盤を他の定盤の上面、若しくは下面、若しくは上下両面に取付けた層状定盤。
【請求項４】
前記上面に取付けた前記定盤と前記下面に取付けた前記定盤とにおいて独立して前記流体の温度を調整する前記流体循環手段をそれぞれ設けた請求項３に記載の層状定盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系の実験等に用いる定盤及び層状定盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学系、主にレーザー光実験等に用いられる各種光学機器及び各種光学測定を固定するための基礎土台として定盤が使用されている。その一例としては、特許文献１がある。この従来技術の光学機器用の定盤では、繊維の繊維方向熱膨張率がマイナスである炭素繊維を積層して得られると共に、面方向の熱膨張率が−１×１０-6〜３×１０-6／℃の炭素繊維補強複合材を使用することで、軽量、高剛性で、しかも熱膨張、熱収縮を少なくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３１８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、絶えず変化する室温下においては、特許文献１に記載の光学機器用の定盤においても、長期にわたる実験の過程で起こる定盤の熱膨張及び熱収縮は避けられない。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、長期にわたる実験の過程で起こる熱膨張及び熱収縮を抑制できる定盤及び層状定盤を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明の定盤は、側壁部を構成する矩形状の枠体と、前記枠体の上面を覆う平板形状とされた上面板と、前記枠体の下面を覆う平板形状とされた下面板と、前記上面板と前記下面板の間に設けられた円柱形状となった複数の支柱と、前記枠体と前記上面板と前記下面板と前記複数の支柱とで形成された流路と、前記流路に連結され、前記流路に温度を調整した流体を流すための流体循環手段と、を有し、前記流体循環手段は、矩形状の前記枠体で構成された４つの側壁部うちの対向する側壁部のそれぞれから前記流路内に延びる管材を有し、前記管材は、前記流路内の長さが異なる複数本が平行に配設されている。
【０００７】
請求項１に記載の発明の定盤では、側壁部を構成する枠体と、枠体の上面を覆う平板形状とされた上面板と、枠体の下面を覆う平板形状とされた下面板と、上面板と下面板の間に設けられた複数の支柱によって流路を形成する。そして、流路に連結された流体循環手段によって、流路に温度を調整した流体を流す。このため、流体循環手段によって、流体の温度及び流量を制御することによって、定盤の熱膨張及び熱収縮を抑制することができる。この結果、長期にわたる実験の過程で起こる熱膨張及び熱収縮を抑制できる。また、定盤の剛性を高くできる。さらに、支柱が円柱形状となっており、枠体が矩形状になっている。また、流体循環手段が、矩形状の枠体で構成された４つの側壁部うちの対向する側壁部のそれぞれから流路内に延びる管材を有し、管材は、流路内の長さが異なる複数本が平行に配設されている。このため、流路内に流れ込む際の流体への抵抗が少なくなり、流路内に流体を迅速に循環させることができると共に、上面板と下面板の面方向において流体を均一に循環させることができる。例えば、流体循環手段は、流路内の各先端部の長さが、矩形状の枠体で構成された４つの側壁部うちの対向する側壁部以外の側壁部に最も近い管材の先端部が最も長くなっており、最も離れた管材の先端部が最も短くなっている。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定盤において、他部材と固定するための固定手段が設けられている。
【００１３】
請求項２に記載の発明の定盤では、固定手段によって他部材に容易に固定することができると共に他部材を容易に固定することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明の層状定盤は、請求項１又は請求項２に記載された定盤を他の定盤の上面、若しくは下面、若しくは上下両面に取付けた。
【００１５】
請求項３に記載の発明の層状定盤では、他の定盤の上面、若しくは下面、若しくは上下両面に取付けた請求項１又は請求項２に記載された定盤によって、層状定盤の上面側、若しくは下面側、若しくは上下両面側において熱膨張及び熱収縮を抑制することができる。このため、長期にわたる実験の過程で起こる上面、若しくは下面、若しくは上下両面の変位、又はたわみの誤差を修正することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明の層状定盤は、請求項３に記載された層状定盤において、前記上面に取付けた前記定盤と前記下面に取付けた前記定盤とにおいて独立して前記流体の温度を調整する前記流体循環手段をそれぞれ設けた。
【００１７】
請求項４に記載の発明の層状定盤では、請求項３に記載された層状定盤において、上面に取付けた定盤と下面に取付けた定盤とにおいて、それぞれの流体循環手段によって、独立して流体の温度を調整する。これにより、層状定盤の上下両面側において熱膨張及び熱収縮を個別に独立して抑制することができる。このため、長期にわたる実験の過程で起こる定盤全体の歪み、又はたわみを調整することができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の本発明の定盤は、上記構成としたので、長期にわたる実験の過程で起こる熱膨張及び熱収縮を抑制できる。また、流路内に流体を迅速に循環させることができると共に、上面板と下面板の面方向において流体を均一に循環させることができる。
【００２１】
請求項２に記載の本発明の定盤は、上記構成としたので、他部材に容易に固定することができると共に他部材を容易に固定することができる。
【００２２】
請求項３に記載の本発明の層状定盤は、上記構成としたので、長期にわたる実験の過程で起こる上面、若しくは下面、若しくは上下両面の変位、又はたわみの誤差を修正することができる。
【００２３】
請求項４に記載の本発明の層状定盤は、上記構成としたので、長期にわたる実験の過程で起こる定盤全体の歪み、又はたわみを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る定盤を示す一部を断面とした斜め上方から見た斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る定盤の一部を示す一部を断面とした斜め上方から見た拡大斜視図である。
【図３】図１の３−３断面線に沿った概略断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る層状定盤を示す一部を断面とした斜め上方から見た斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る層状定盤の一部を示す一部を断面とした斜め上方から見た拡大分解斜視図である。
【図６】図４の６−６断面線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
なお、図中、同一又は対応する機能を有する部材（構成要素）には同じ符号を付して適宜説明を省略する。また、これらの図において適宜示される矢印ＵＰは定盤の上方側を示している。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態の定盤１０は、光学系の実験等に用いる光学機器用定盤である。この定盤１０は、側壁部を構成する矩形状の枠体１２と、枠体１２の上面を覆う平板形状とされた上面板１４と、枠体１２の下面を覆う平板形状とされた下面板１６と、を備えている。また、枠体１２には、流体循環手段としての冷媒循環装置１８が連結されている。なお、枠体１２の平面視形状は一対の長辺側壁部１２Ａ、一対の短辺側壁部１２Ｂを備えた矩形状となっており、上面板１４と下面板１６の平面視形状も同形の矩形状となっている。
【００２７】
図２に示すように、枠体１２、上面板１４及び下面板１６で構成される空間の内部には複数の支柱３２が配置されており、枠体１２、上面板１４、下面板１６及び支柱３２によって定盤１０の内部に流路３０が形成されている。これらの支柱３２は、円柱形状となっており、枠体１２の長辺側壁部１２Ａに平行に所定の等間隔で設けられていると共に、短辺側壁部１２Ｂに平行に所定の等間隔で設けられている。また、これらの支柱３２は、上面板１４と下面板１６とで挟持されており、定盤１０の剛性を高くしている。なお、枠体１２、上面板１４、下面板１６及び支柱３２の材料は、流路３０内を流れる液体としての冷媒が水の場合には、耐水処理がなされていれば特に制限はないが、熱膨張係数が小さければ小さい程好ましい。なお、枠体１２及び支柱３２においては、材料によって、定盤としての強度及び剛性も決定されることから、弾性係数の高い材料が好ましい。さらに、枠体１２を複数の部材によって構成する場合には、気密性の高い処理を行うことが好ましい。
【００２８】
また、枠体１２、上面板１４、下面板１６及び支柱３２の材料は、統一するのが最も好ましい。その理由は、線膨張係数の違う材料を同じ温度で調整しようとすると、温度変化した際、材料同士の伸縮率の差で生まれた応力が撓みや捩れの原因となる可能性がある他、異種金属を接触させる場合には、化学電池にならないように皮膜を施す等の処理が必要になるためである。
【００２９】
図１に示すように、枠体１２における一対の長辺側壁部１２Ａの長手方向両端部近傍には、それぞれ冷媒循環装置１８の４本の管材としてのパイプ３６、３８、４０、４２が連結されている。また、各パイプ３６、３８、４０、４２の枠体１２側の先端部は、複数本（本実施形態では３本）に分岐されている。一例として、パイプ３６の先端部は３本のパイプ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃに分岐されている。
【００３０】
図２に示すように、パイプ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃはそれぞれ枠体１２の長辺側壁部１２Ａを貫通しており、流路３０内に挿入されている。また、流路３０内に挿入され３本のパイプ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの各先端部の長さは、最も短辺側壁部１２Ｂ側に挿入されたパイプ３６Ａの先端部が最も長くなっており、短辺側壁部１２Ｂから最も離れたパイプ３６Ｃの先端部が最も短くなっている。
【００３１】
図３に示すように、他のパイプ３８、４０、４２の先端部も同様に３本のパイプ３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃに分岐されている。そして、各パイプは枠体１２の長辺側壁部１２Ａを貫通し流路３０内に延びると共に、分岐された部分が平行に配設され、流路３０内の長さが異なっている。従って、枠体１２の一対の長辺側壁部１２Ａにおける長手方向の一方の端部に連結されたパイプ３６、４０から液体としての冷媒の一例である水（図３の矢印Ｗ１）を流路３０内に供給すると共に、枠体１２の一対の長辺側壁部１２Ａにおける長手方向の他方の端部に連結されたパイプ３８、４２から水（図３の矢印Ｗ１）を排出するようになっている。このため、流路３０内に流れ込む際の水への抵抗が少なくなり、流路３０内に水を迅速に循環させることができると共に、上面板１４と下面板１６の面方向において水を均一に循環させることができるようになっている。
【００３２】
なお、各パイプ３６、３８、４０、４２は枠体１２の短辺側壁部１２Ｂに取付けてもよい。また、枠体１２の長辺側壁部１２Ａ及び短辺側壁部１２Ｂにおける各パイプ３６、３８、４０、４２の取付け位置を変えることで、流路３０内を流れる水の方向を任意に変更することができる。このため、上面板１４と下面板１６の面方向において定盤１０を局所的に温度コントロールすることもできる。また、各パイプ３６、３８、４０、４２は上面板１４、若しくは下面板１６に取付けてもよい。さらに、枠体１２の長辺側壁部１２Ａ等に対して各パイプを取付け、取外し可能とすることで、各パイプの取付部を流路３０の掃除口や点検口としても使用できる。
【００３３】
なお、流体としての冷媒は、本実施形態の水に限定されないが、循環に影響の出ない粘度で、接触する枠体１２、上面板１４、下面板１６の内側面、支柱３２に腐食等の悪影響を及ぼさない流体を使用する。
【００３４】
図１に示すように、冷媒循環装置１８のパイプ３６、３８、４０、４２の他端部３６Ｄ、３８Ｄ、４０Ｄ、４２Ｄは、冷媒循環装置１８の本体６０に連結されている。冷媒循環装置１８の本体６０は、循環させる水の温度を調整する温度調節装置と、水を循環させるためのポンプを備えており、所定の温度にした温水または冷水を所定の流速で流路３０内を循環させることができるようになっている。
【００３５】
なお、水は流路３０内を常に循環しており、定盤１０の内部に内圧はほとんどかからないが、定盤１０の大きさに関わらず約０．０１６Ｍｐａ（約０．１５ｋｇｆ／ｃｍ２）の内圧がかかる。また、ポンプの最大圧力が機種によるが平均すると０．１Ｍｐａである。これらのことから、安全率を考慮して、定盤１０は、少なくとも０．１Ｍｐａ（０．９８ｋｇｆ／ｃｍ２）程度の圧力に耐える強度を必要とする。例えば、枠体１２、上面板１４、下面板１６及び支柱３２を耐水性ボンド等で接着する構成とする場合には、仮に、上面板１４及び下面板１６の面積Ａ（ｃｍ２）、支柱３２と上面板１４及び下面板１６との接触面積Ｂ（ｃｍ２）、支柱３２の数Ｃ（個）とし、ボンドの引張強度をＸ（ｋｇｆ／ｃｍ２）とすると、上記圧力条件を満たした定盤１０とは、Ｂ×Ｘ×Ｃ≧０．９８となる。従って、使用する接着材料としては、前記関係式を水中にて満たした接着材料であれば特に限定されないが、枠体１２、上面板１４、下面板１６及び支柱３２の材料と、線膨張係数の近い、もしくは同じ接着材料が好ましい。
【００３６】
また、冷却能力を決定する上で熱容量の大きさがあり、これは、流路３０内を流れる水の量に比例する。このため、支柱３２の高さに比例し、円柱状とされた支柱３２の外径に反比例する。従って、水が流路３０内で滞留しないよう支柱３２の高さ及び外径を設定しなければならない。
【００３７】
図１に示すように、定盤１０の上面板１４の上面１４Ａには、干渉計等の光学系の実験及び測定に用いられる光学機器８０、８２が配置されるようになっている。
【００３８】
（作用・効果）
本実施形態の定盤１０は、図１に示すように、定盤１０の側壁部を構成する枠体１２と、この枠体１２の上面を覆う平板形状とされた上面板１４と、枠体１２の下面を覆う平板形状とされた下面板１６と、上面板１４と下面板１６の間に設けられた複数の支柱３２によって流路３０が形成されている。そして、流路３０に連結された冷媒循環装置１８によって、流路３０に温度を調整した水を流す。このため、冷媒循環装置１８によって、水の温度及び流量を制御することによって、定盤１０の熱膨張及び熱収縮を抑制することができる。この結果、長期にわたる実験の過程で起こる定盤１０の熱膨張及び熱収縮を抑制できる。
【００３９】
また、本実施形態の定盤１０では、冷媒循環装置１８のパイプ３６、３８、４０、４２が枠体１２の一対の長辺側壁部１２Ａから流路３０内に延びている。このため、流路３０内に流れ込む際の水への抵抗が少なくなり、水を迅速に循環させることができる。
【００４０】
また、本実施形態の定盤１０では、複数本のパイプ３６、３８、４０、４２が３本に分岐され流路３０内に平行に配設されており、分岐された３本のパイプの流路３０内の長さが異なる。このため、上面板１４と下面板１６の面方向において水を均一に循環させることができる。
【００４１】
また、本実施形態の定盤１０では、従来技術のように、高価な炭素繊維補強複合材を使用する必要がない。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図４〜図６に従って説明する。
なお、第１実施形態と同一部材に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。また、これらの図において適宜示される矢印ＵＰは定盤の上方側を示している。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態の層状定盤８３は、第１実施形態の定盤１０を他部材としての冷却手段を持たない他の定盤８４の上面と下面との双方に取付けたサンドイッチ構造となっている。
【００４４】
図５に示すように、本実施形態では、第１実施形態の定盤１０の所定の部位、例えば、四隅に固定手段としての取付孔８６が形成されている。この取付孔８６は、上面板１４に形成された取付孔８６Ａと、支柱３２の軸心に形成された取付孔８６Ｂと、下面板１６に形成された取付孔８６Ｃと、で構成されている。また、他の定盤８４の上面８４Ａにおける各取付孔８６に対向する部位には、螺子孔８８が形成されている。従って、固定部材の一例としてのビス９０を上方から取付孔８６に挿入し、螺子孔８８に螺合することで、定盤１０を他の定盤８４の上面８４Ａに固定できるようになっている。また、他の定盤８４の下面にも同様に螺子孔８８が形成されており、他の定盤８４の下面にも同様に定盤１０を固定できるようになっている。
【００４５】
なお、支柱３２の軸心に取付孔８６Ｂを形成するので、前記方程式Ｂ×Ｘ×Ｃ≧０．９８において、支柱３２と上面板１４及び下面板１６との接触面積Ｂ（ｃｍ２）が変化する。このため、支柱３２の外径及び厚さ（外径−取付孔の径）、数量等の選定を別途行う必要がある。
【００４６】
図６に示すように、他の定盤８４は矩形の箱形状とされた外壁部８４Ａと、外壁部８４Ａの内部に配置された上下方向に沿ったハニカム構造体８４Ｂとで構成されており、ハニカム構造体８４Ｂによって定盤８４の剛性が高くなっている。
【００４７】
（作用・効果）
本実施形態の層状定盤８３では、ビス９０を上方から取付孔８６に挿入し、螺子孔８８に螺合することで、第１実施形態の定盤１０を他の定盤８４の上面８４Ａに固定できる。また、他の定盤８４の下面にも同様に第１実施形態の定盤１０を固定できる。このため、第１実施形態の定盤１０を他の定盤８４の上下両面に容易に固定することができる。
【００４８】
また、本実施形態の層状定盤８３では、他の定盤８４の上下両面に取付けた第１実施形態の定盤１０のそれぞれの冷媒循環装置１８によって、循環させる水の温度を個別に独立して調整することができる。このため、他の定盤８４の上面側及び下面側において熱膨張及び熱収縮を個別に独立して抑制することができる。この結果、長期にわたる実験の過程で起こる層状定盤８３の上面と下面との変位、又はたわみの誤差を修正することができると共に、層状定盤８３の全体の歪み、又はたわみを調整することができる。
【００４９】
なお、取付孔８６における支柱３２の取付孔８６Ｂの内周部に雌螺子を形成して、この雌螺子を使用して上面板１４の上面１４Ａに他部材としての光学機器８０、８２を固定する構成としてもよい。
【００５０】
（その他の実施形態）
以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、支柱３２は、上面板１４または下面板１６に一体的にリブ状に形成してもよい。また、枠体１２、上面板１４、下面板１６及び支柱３２を接着に代えて、溶接等の他の方法で組付けてもよい。
【００５１】
また、上記第２実施形態では、第１実施形態の定盤１０を他部材としての他の定盤８４の上面と下面との両面に取付けたが、これに代えて、第１実施形態の定盤１０を他部材としての他の定盤８４の上面、若しくは下面のみに固定した構成としてもよい。また、他部材は他の定盤８４に限定されない。
【００５２】
また、本発明の定盤は、光学機器用の定盤以外の定盤としても使用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    定盤
１２    枠体
１２Ａ    枠体の長辺側壁部
１２Ｂ    枠体の短辺側壁部
１４    上面板
１６    下面板
１８    冷媒循環装置（流体循環手段）
３０    流路
３２    支柱
３６    冷媒循環装置のパイプ（管材）
３８    冷媒循環装置のパイプ（管材）
４０    冷媒循環装置のパイプ（管材）
４２    冷媒循環装置のパイプ（管材）
６０    冷媒循環装置の本体
８０    光学機器（他部材）
８２    光学機器（他部材）
８３    層状定盤
８４    他の定盤（他部材）
８６    取付孔（固定手段）
８８    螺子孔
９０    ビス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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