(57)【要約】【課題】クラックがミラー全体に発達するのを防止したミラーの提供。【解決手段】ミラー母材に表面から裏面に貫通する複数の割れ止め用の小穴を設け、小穴の配置領域は、ミラー母材の外周縁部、外周縁部と中央部との間の中間部で中央部を囲む環状部分、中央部から放射状に延びた直線領域部分、あるいはそれぞれ中心位置が異なる複数の環状領域である。小穴の断面形状は円形でも長円形でも良く、長円形の断面形状の第１および第２の小穴部が長軸が交差するように互いに連通したものでもよい。【効果】クラックによりミラー全体が破損する虞がなく軽量化できる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラー母材が、ミラー母材の表面から裏面に貫通する複数の割れ止め用の小穴を有することを特徴とするミラー。
【請求項２】
上記小穴がミラー母材の外周縁部だけに配置されたことを特徴とする請求項１に記載のミラー。
【請求項３】
上記小穴がミラー母材の外周縁部と中央部との間の中間部に位置し、中央部を囲む環状領域内に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のミラー。
【請求項４】
上記小穴がミラー母材の中央部から放射状に延びた直線領域内に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のミラー。
【請求項５】
上記小穴がそれぞれ中心位置が異なる複数の環状領域内に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のミラー。
【請求項６】
上記小穴の断面形状が長円形であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のミラー。
【請求項７】
上記小穴のそれぞれが、互いに連通し、軸方向に見て互いに長軸が交差する長円形の断面形状の第１および第２の小穴部を備えたことを特徴とする請求項６に記載のミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はミラーに関し、特に望遠鏡の主鏡などに使用する大型ミラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
望遠鏡において明るく、像度の高い像を得るために主鏡を大きくすることが有効であることは周知のところである。
【０００３】
このような大型ミラー母材においては、温度分布による熱変形を避けるため、熱膨張率の小さい硝子セラミックス、あるいは熱伝導率/熱膨張率比の大きいベリリウム、シリコンカーバイドなどの素材が開発されてきた。また反射鏡として必要とされる鏡面粗度に表面研磨加工することが可能で、高強度、高剛性、低熱膨張で、軽量で大型化可能な、宇宙用および地上用の赤外線望遠鏡用などに適した、炭素繊維強化炭化珪素複合材料からなる反射鏡とその製造方法も提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
然るに、従来技術においては、焼結、結晶化などの加工工程で生じる局所的な歪が、大型化に伴い積算され、積算された歪が素材の強度以上に達したところで素材にクラックが生じ、ミラー母材全体が破壊してしまうためミラー母材の大型化に制約があった。
【０００６】
従ってこの発明の目的は、大型反射鏡用に適し、クラックによる損傷を最小限に留め、ミラー全体が破壊してしまうようなことがないミラーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のミラーは、ミラー母材が、ミラー母材の表面から裏面に貫通する複数の割れ止め用の小穴を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ミラー母材に割れ止め用の小穴を配置したので、クラックが生じても局所的な進展に止め、ミラー全体に及ばぬようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１および図２は本発明のミラーの構成を示している。図１において、ミラー１は、円板状のミラー母材２と、このミラー母材２の鏡面側に設けられた反射膜３とを備えており、ミラー母材２には反射膜３側の表面４から裏面５に貫通した多数の割れ止め用の小穴６が設けられている。小穴６は縁の曲率半径が比較的大きな形状のものであってミラー母材２の全面に亘って一様に分布している。小穴６の直径および数は割れ止めのためには大きい方が良いがミラーの光学的性能からは小さい方が良いことを考慮して妥当な直径および数を選択するが、図示の例の場合には例えば直径１．０ｍｍの円形の小穴が３７個設けられている。
【００１０】
ミラー母材２は、セラミックス、ベリリウム、炭素繊維強化炭化珪素複合材料などの適当な素材で形成することができるが、図示の例では炭素繊維強化炭化珪素複合材料であり、反射膜３はこの素材の表面に形成されたシリコンカーバイド層である。
【００１１】
図２にはこのようなミラー１のミラー母材２の外周部にクラック７が生じた場合を模式的に示す。このようなクラック７は、例えばミラー母材２の製造中に焼結、結晶化などの加工工程で生ずる歪みが原因でミラー母材２の周縁から内側に向かって発生するものである。ミラー母材２において寸法拡大に伴い歪が蓄積した場合、等方的でない外周部にクラックが発生し易いのである。クラック７は、先端が鋭いために歪みによる応力が先端に集中し、ミラー母材２に生じた歪を解消させながらクラック７が成長する。しかしながらクラック７の先端が小穴６に到達するとクラック先端の鋭い部分がなくなって丸くなるため、クラック７はそれ以上成長せず、ミラー母材２全体の破壊には至らない。
【００１２】
このように、この発明のミラー１は、ミラー母材２が、ミラー母材２の表面４から裏面５にまで貫通した複数の割れ止め用の小穴６を有しているので、ミラー１のどこかにクラック７が生じてもクラック７が発達していく途中でいずれかの割れ止め用の小穴６に達し、そこでクラック７の成長が止まり、ミラー１の全体が割れて破壊されることがない。
【００１３】
実施の形態２．
図３に示すミラー１においては、ミラー母材２に設けられている割れ止め用の小穴６がミラー母材２の外周縁部の環状の領域８の範囲内だけに配置されている。その他の構成は図１および図２に示すものと同じである。
【００１４】
ミラー母材２において寸法拡大に伴い歪が蓄積した場合、等方的でない外周部にクラックが発生し易いが、図示のようにミラー母材２の外周部に集中的に割れ止め用小穴６を設けることにより、クラック７が生じてもミラー母材２の外周付近でクラック７の進行を止めることができ、ミラー母材２全体の破壊には至らない。
【００１５】
実施の形態３．
図４に示すミラー１のミラー母材２に於いては、小穴６がミラー母材２の外周縁部と中央部とからは離れてそれらの間の中間部に位置して中央部を囲む環状領域９内に配置されている。また中央部には円形のミラー母材２と同心の円形の開口部１０が設けられていて、ミラー母材２はリング状の板部材となっている。その他の構成は図１および２に示すものと変わりがない。
【００１６】
従来技術においては、リング状のミラー母材２の半径方向にクラック７が生じた場合、素材が分断される可能性があるが、本発明では、ミラー母材２の外周縁部で発生したクラック７は径方向内側に成長しても割れ止め用の小穴６により成長を止められ、ミラー母材２の全体を破断してしまうことはない。
【００１７】
実施の形態４．
図５に示すミラー１のミラー母材２に於いては、小穴６がミラー母材２の中央部から放射状に延びた直線領域１１内に配置されている。図示の例では、ミラー母材２は中央部に開口部１０が設けられていてリング状の板部材となっており、上述の直線領域１１は開口部１０から互いに直角に延びて全体として十文字状に配置された領域である。
【００１８】
ミラー母材２は小穴６が設けられた直線領域１１により４つの扇形の領域に分割されており、１つの領域でクラック７が発生しても隣りの領域には入らず、ミラー母材２全体の破損には至らない。また、望遠鏡では副鏡保持のための構造物の射影がミラー１の反射面状に生じるが、割れ止め用の小穴６を図示のような直線領域１１内に配置することにより、光学的特性を殆ど損なうことなく小穴６を設けることが可能である。
【００１９】
実施の形態５．
図６に示すミラー１に於いては、小穴６がそれぞれ中心位置が異なる複数の環状領域１２内に配置されている。即ち、円形のミラー母材２には、ミラー母材２の円形の外縁にほぼ内接し、互いに中心が等距離離間して部分的に重なりあった３つの同じ大きさの環状領域１２が形成されている。その他の構成は図１のミラー１と同様である。
【００２０】
従って、ミラー母材２は、これらの環状領域１２によって１０個の区域に分割されていて、いずれかの区域でクラックが発生しても他の区域にクラックが進展することがない。
【００２１】
実施の形態６．
図７に示すミラー１に於いては、ミラー母材２に設けられた小穴１４が長軸１５を持つ長円形の断面形状を持っている。クラック発達防止の原理は円形の小穴６の場合と同じであるが、この小穴１４は長穴であって、図７に示すように小穴１４の長軸１５を互いに平行にかつ隙間を別の穴が補完するように食い違いに配置することによりクラック７の進展をより確実に防止することができる。図示の例では５個の長円形の小穴１４がその長軸１５を整列させて２列に配置されていて、小穴１４の長軸方向にはミラー母材２の直径寸法のほぼ全体に亘って分布されているが、短軸方向にはミラー母材２の直径寸法のほぼ中央部分に配置すれば充分である。
【００２２】
長円形の小穴１４の長さを短くすることもできるし、より多くの小穴１４をミラー母材２の全体に亘って分布させることもでき、また小穴１４の扁平率を変えることもでき、更に小穴１４の長軸１５の方向は不規則にすることもでき、小穴１４の長軸１５の方向を径方向に揃える等の規則性を持たせることもでき、あるいはこれらの変形を適宜組み合わせることもできる。図示の例の場合には小穴１４の長径は１０ｍｍ短径は１ｍｍである。その他の構成は図１および図２に示すものと同じである。
【００２３】
実施の形態７．
図８および図９に示すミラー１に於いては、小穴１６が、それぞれが互いに連通して交差する長円形断面形状の第１および第２の小穴部１７および１８を備えている。図示の例では、第１および第２の小穴部１７および１８互いに共通の中心軸１９を持って整列しており、小穴１６の中心軸１９の方向に見て、すなわち図９のような平面図に於いて、第１および第２の小穴部１７および１８の断面形状の長軸２０および２１が互いにほぼ直角に交差している。
【００２４】
図７のミラー１においては、長円形の小穴１４に対して例えばほぼ直角などで交わる方向に進展するクラック７を確実に防止できるが、小穴１４に対して直角な方向への曲げに対する強度を維持することを考慮する必要がある。しかしながら、図８および図９に示すように、それぞれが互いに連通して交差する長円形断面形状の第１および第２の小穴部１７および１８を備えた小穴１６を用いれば、クラック７の進展防止と強度確保を兼ね備えることができる。
【００２５】
図９は長穴の方向、配置の一例を示すものであるが、素材あるいは製造工程によるクラック発生の特徴とミラー保持方法などによる応力分布を考慮して、これまで図１乃至図７に図示しあるいは説明してきた小穴の様々な配置および寸法を適宜組み合わせて適切に配置することが可能である。また小穴１６自体の形状も例えば交わる長軸２０および２１の角度を変えたり、長円形状の縦横比を変える等の様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明のミラーを示す平面図と側断面図とを関連付けて示した図である。
【図２】図１のミラーにクラックが発生した状態を説明するミラーの平面図である。
【図３】小穴がミラー母材の外周縁部だけに配置されたこの発明のミラーの平面図である。
【図４】小穴がミラー母材の外周縁部と中央部との間の中間部に位置し、中央部を囲む環状領域内に配置されたこの発明のミラーの平面図である。
【図５】小穴がミラー母材の中央部から放射状に延びた直線領域内に配置されたこの発明のミラーの平面図である。
【図６】小穴がそれぞれ中心位置が異なる複数の環状領域内に配置されたこの発明のミラーの平面図である。
【図７】小穴の断面形状が長円形であるこの発明のミラーの平面図である。
【図８】小穴が、互いに連通し、軸方向に見て互いに長軸が交差する長円形の断面形状の第１および第２の小穴部を備えたこの発明のミラーの模式的斜視図である。
【図９】図８の小穴を備えたこの発明のミラーの平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ミラー、２  ミラー母材、３  反射面、４  表面、５  裏面、６、１４、１６  小穴、７  クラック、８、９、１１、１２  領域、１５、２０、２１  長軸、１７  第１小穴部、１８  第２小穴部、１９  中心軸。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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