JP6835966B2 - 圧力容器の壁を介して操作可能である、ロック可能な精密アジャスタスクリュー - Google Patents

Description

赤外線焦点面検出器アレイ（infrared focal plane detector arrays）は、真空ハウジングの中に取り付けることができ、それにより、空気を排気し、そして、検出器アレイを試験のために冷却することができる。試験中に焦点面アレイ(FPA)の焦点調整を行うことは、真空ハウジング全体を移動するか、または、ハウジングの内側で検出器を移動するか、いずれかを必要とする。FPAを含む真空ハウジング全体またはデュワー（dewar）の焦点または位置の調整は、真空ポートインターフェイス、外部ケーブル等の移動を必要とし得る。これは、しばしば、実行可能なオプションではない。真空ハウジングを動かすことができない場合には、真空ハウジングがシールされており、かつ、FPAが冷却されている間にFPAを調整することは、難しく、かつ、時間がかかることである。センサが真空下に保持されている間に、光学的アライメント調整を多く繰り返すことには、コストおよびスケジュールを著しく費やすことが要求され得る。センサのアライメントは、複数の繰り返しを必要とし得る。そこでは、初期的なアライメントが行われ、センサが真空下に置かれ、アライメントシフト（alignment shift）が評価され、真空が除去され、アライメントに対する計算されたバイアスが適用され、真空が再び適用され、そして、真空下でアライメントが再び検査される。別のアプローチは、FPAを支持する冷間プッシュプルスクリュー（cold push-pull screws）を調整するための真空フィードスルーツール（feedthrough tools）を使用することであるが、これは、熱的に再安定化するためにいくらかの時間を要する、FPAに対する一時的な熱短絡（momentary thermal short）、および、フィードスルーツールが操作される際のいくらかの真空損失を結果として生じる。直線運動真空フィードスルーマイクロメータは、直線または回転運動を提供することができるが、傾き調整（tilting adjustment）を提供することはできない。

本発明の特徴および利点は、添付の図面と組み合わされて、以下の詳細な説明から明らかであろう。図面は、例示として、本発明の特徴を一緒に説明している。
図１は、本開示の実施例に従った、ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構（precision adjustment screw mechanism）の断面側面図であり、光学素子を担持（carry）し、そして、圧力容器によって担持されている。 図２は、図１のロック可能な精密アジャスタスクリュー機構のプッシュプルスクリューの断面側面図である。 図３は、図１のロック可能な精密アジャスタスクリュー機構のプッシュプルスクリューの側面図である。 図４ａは、図１のロック可能な精密アジャスタスクリュー機構の断面側面図であり、そして、ベースに対するプラットフォームの精密調整を示している。すなわち、プラットフォームをベースに向かって、そして、離れて移動させている。 図４ｂは、図１のロック可能な精密アジャスタスクリュー機構の断面側面図であり、そして、ベースに対するプラットフォームの精密調整を示している。すなわち、ベースに対してプラットフォームを傾斜させている。 図５は、図１のロック可能な精密アジャスタスクリュー機構の断面側面図であり、プッシュプルスクリューが取り外された状態が示されている。 図６は、図１のロック可能な横方向の調整機構に係るベローズの側面図である。

これから、例示された実施例に対する参照が行われ、そして、同じものを説明するために、特定の言語がここにおいて使用される。にもかかわらず、本発明の範囲の限界が、それによっては意図されていないことが理解されるだろう。

ここにおいて使用されるように、用語「実質的に（”substantially”）」は、動作、特性、特質、状態、構造、アイテム、または結果について、完全な、又は、ほぼ完全な範囲または程度を指す。例えば、「実質的に」囲まれているオブジェクトは、そのオブジェクトが完全に囲まれているか、又は、ほぼ完全に囲まれていることを意味するであろう。絶対的な完全性からの偏差に係る正確な許容可能な程度は、いくつかの事例においては、特定のコンテクスト（context）に依存し得る。しかしながら、一般的に言えば、完成の近さ（nearness of completion）は、絶対的かつ完全な完成が得られたかのような、同じ全体的な結果になるようなものであろう。「実質的に」の使用は、動作、特性、特質、状態、構造、アイテム、または結果について、完全な、又は、ほぼ完全な欠如を指す否定的な意味で使用される場合に等しく適用可能である。

ここにおいて使用されるように、「隣接（”adjacent”）」は、２つの構造またはエレメントの近接を指す。特に、「隣接」しているとして識別されるエレメントは、境を接しているか、または、接続されているかのいずれかであり得る。そうしたエレメントは、また、必ずしも相互に接触することなく、相互に近づいて、または、近接していてもよい。正確な近接の程度は、いくつかの事例においては、特定のコンテクストに依存し得る。

本発明概念の最初の概要が以下に提供され、そして、次いで、後に、さらに詳細に具体的な実施例が説明される。この最初の概要は、実施例を読者がより迅速に理解することを助けるように意図されているが、実施例の主要な特徴または本質的な特徴を特定するように意図されたものではなく、また、請求される技術的事項の範囲を限定するように意図されたものでもない。

一つの例において、開示されているのは、ベースによって担持されるプラットフォームを含む精密アジャスタスクリュー機構である。プラットフォームは、選択的にベースに向かって、そして、離れて移動可能であり、かつ、選択的にベースに対して傾斜可能（傾斜する又は傾斜させることが可能）である。プッシュプルスクリューが、プラットフォームおよびベースの両方に固定されており、プラットフォームを選択的にベースに向かって、そして、離れて移動させる。プッシュプルスクリューは、プラットフォームとベースとの間にボールソケット型継手を有し、プラットフォームが、ボールソケット型継手の周りにベースに対して傾斜可能である。円筒形ベローズは、ベースに対してシールされた近位端およびプラットフォームに結合された遠位端を有し、そして、ベースとプラットフォームとの間でプッシュプルスクリューを取り囲んでいる。

より詳細な態様に従って、円筒形ベローズは、ねじれ方向において剛性を与え、かつ、円筒形ベローズの長手方向軸の周りのベースに対するプラットフォームの回転運動に抵抗するように、剛性材料で形成されている。円筒形ベローズは、長手方向軸に沿って柔軟性を提供し、かつ、ベースに対するプラットフォームの傾斜する移動を可能にするように、長手方向軸に沿って波形にされている。

より詳細な態様に従って、ベースは、プラットフォームおよび円筒形ベローズが圧力容器の中に配置されるように、圧力容器に固定され得る。圧力容器は、真空および１２３Ｋ未満の内部温度を維持することができる温度制御された、極低温真空チャンバであり得る。光学素子が、プラットフォームに結合されてよい。光学素子は、FPA、レンズ、ミラー、レーザー、光源、撮像素子、または、これらの組み合わせからなるグループから選択され得る。

また、ベースによって担持されるプラットフォームを含むロック可能な精密アジャスタスクリュー機構も開示されている。アジャスタスクリューは、ベースによって担持され、かつ、ベースに対して後退および前進するように回転可能であり、プラットフォームを、ベースに向かって、および、ベースから離れて、それぞれに、移動させる。ファスナが、アジャスタスクリューにおけるボアを通じてプラットフォームまで延在している。アジャスタスクリューのボアはファスナよりも広く、ボアの中で傾斜可能である。円筒形ベローズは、ベースにシールされた近位端およびプラットフォームに結合された遠位端を有し、そして、ベースとプラットフォームとの間で、アジャスタスクリューおよびファスナを取り囲んでいる。

より詳細な態様に従って、ボールソケット型継手が、プラットフォームとアジャスタスクリューとの間に配置され得る。そうして、プラットフォームは、ボールソケット型継手の周りにベースに対して傾斜可能である。

本開示は、また、圧力容器壁を介して精密に位置決めするためのロック可能な精密アジャスタスクリュー機構も明らかにする。一つの実施例は、真空ハウジングを移動することなく、エレメントまたはFPAを極低温または真空から取り除くことなく、そして、エレメントまたはFPAをエレメントに対して熱短絡を引き起こすことなく、エレメントまたはFPAが真空チャンバまたはハウジングの中で極低温および真空状態で試験されている間に、焦点面アレイ(FPA)を焦点合わせすること（focusing）といった、エレメントの位置を調整し、かつ、調整部をロックダウン（lock down）する能力を提供する。このように、低温で動作している間に、低温冷却検出器または光学系の位置を調整し、かつ、ロックする能力が提供され、または、促進される。加えて、リアルタイムフィードバックが提供され、または、獲得され得る。例えば、焦点調整を行いながら、焦点の品質を観察することができる。

ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構は、真空チャンバの内側のプラットフォームが、あらゆるシール（seals）におけるスライド接点（sliding contact）を用いることなく調整され得るような方法で、ロック可能なプッシュプルスクリューを有する真空ベローズを組み込んでいる。加えて、プッシュプルスクリューに沿った負荷経路（load path）も同様である。真空ベローズが、シールされたプレートに接続するアジャスタスクリューを取り囲んでいる外側ブッシュに追加されており、プッシュプルスクリューの先端（tip）でロックスクリューに係合する。プレートの反対側は、圧力容器または真空ハウジングの中で移動するプラットフォームとして機能する。断熱器を介してFPAを支持するために、２つまたは３つの機構が使用されてよく、従って、真空ハウジングの外側から、焦点および先端傾斜（tip-tilt）の調整、そして、ロック能力を提供している。真空ベローズは、伸長（extension）および先端傾斜コンプライアンス（compliance）を有するチタン溶接ベローズであってよいが、また、ロックスクリュー（locking screw）のトルクに反応するために重要なねじり剛性も有する。真空ベローズと一体化されたプッシュプルスクリューデザインは、真空チャンバといった、チャンバ壁を介して操作できることを可能にする、そして、ロックスクリューに適用されたトルクに反応する、の両方である。ベローズは、真空およびコンタミネーションシールを提供するだけでなく、ロックトルクにも反応する。このように、ロックトルクが、調整されているエレメントの望ましくない移動に抵抗するように、ベローズを介して真空壁に対して直接反応され得る。調整されているエレメントの位置は、重要であり、そして、適用されるトルクに対しておそらく敏感であり得る。加えて、真空ベローズと一体化されたプッシュプルスクリューデザインにより、圧力容器の外側から圧力容器の中のエレメントの位置を調整することができる。従って、ここにおいて開示されるロック可能な精密アジャスタスクリュー機構を用いて、プッシュプルスクリューが、圧力容器の外側でアクセス可能である。結果として、従来のシステムまたは機構に係る真空デュワー壁を通過することを要する特殊なツールは必要とされない。そして、従って、従来のシステムまたは機構において発生する冷却ハードウェア（cool hardware）に対する熱短絡が排除される。さらに、真空ハウジングは、正しい位置に留まることができ、これにより、真空ポートSTE、および、ケーブル配線を含む、他の全ての外部接続が妨害されないようにすることができる。

本機構は、また、調整部、または、プラットフォームのベースに対する位置をロックする能力を提供する。本機構は、機械的または熱的な環境負荷にさらされるときに、優れた寸法安定性を達成する。

ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構は、１つまたはそれ以上の(そして、一つの態様においては２つ又は３つの)調整部を使用して、可動プラットフォームを固定されたベースに対して固定する。それぞれは、可動プラットフォームをベースに対して前進または後退させることができ、そして、従って、プラットフォームをベースに対して傾斜させることができる。各調整部は、スパナレンチを用いて回転され得るアジャスタスクリューを有し、そして、単一の同心ロックスクリュー（concentric locking screw）を用いてロックされる。そして、プラットフォームとベースの両方を一緒にクランプし、かつ、アジャスタスクリューの位置をロックする。

図1を参照すると、本発明の一つの例示的な実施形態において、ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10が示されている。具体的には、図1は、ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10の断面側面図であり、光学素子26を担持（carry）し、かつ、圧力容器22によって担持されて示されている。ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10は、可動プラットフォーム14、および、可動プラットフォーム14を担持する固定ベース18を含む。プラットフォーム14は、ベース18に対して選択的に移動可能である。ベース18に向かって、および、離れて移動可能（movable）といったものである。加えて、プラットフォーム14は、ベース18に対して選択的に傾斜可能（tiltable）である。さらに、プラットフォーム14は、ベース18に対してロック可能である。プラットフォーム14およびベース18は、機械加工またはストック（stock）から切断されるといった、金属で形成されたプレートであってよい。ベース18は、フランジとして形成または形作られてよい。

一つの態様において、ベース18は、圧力容器22に固定され得る。ベース18は、圧力容器22の開口部を覆う（cover）ことができ、そして、Ｏリングシールといったものを用いて、圧力容器22に対してシール（seal）され得る。プラットフォーム14は、ベース18またはロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10によって維持されているプラットフォーム14の位置で、圧力容器22の内側に配置され得る。一つの態様において、圧力容器22は、真空チャンバまたはハウジングであり得る。別の態様において、圧力容器22は、極低温デュワー（cryogenic dewar）であり得る。別の態様において、圧力容器22は、温度制御された、極低温真空チャンバであり得る。他のタイプの圧力容器が、さらに、考えられ、そして、当業者には明らかであろう。温度制御された、極低温真空チャンバは、真空を維持することが可能である。一つの態様において、真空は、大気圧より低いものであり得る。別の態様において、真空は、全てのガスの実質的な空虚（void）であり得る。加えて、温度制御された、極低温真空チャンバは、極低温の温度を維持することができる。一つの態様において、チャンバは、１２３Ｋ未満の内部温度を有し得る。別の態様において、チャンバは、１００Ｋ未満の内部温度を有し得る。

別の態様において、ベース18は、車両に固定され得る。車両は、ジープ、ハンビー（Humvee）、トラック、等といった、車輪付き動力化車両であってよい。車両は、飛行機、ヘリコプター、ドローン、飛行船、等といった、航空機（aircraft）であってよい。車両は、ロケット、人工衛星、等であり得る。車両は、船、ボート、潜水艦、等といった船舶（watercraft）であり得る。一つの態様において、ベースまたは車両は、軍用車両であり得る。別の態様において、ベースまたは車両は、フィルム車両（film vehicle）であり得る。実際に、当業者であれば、車両が任意の所望のアプリケーションにおける使用のための任意のタイプの車両であり得ることを認識するだろう。

プラットフォーム14は、光学素子26をプラットフォーム14に結合することによって、光学素子26を担持することができる。光学素子26は、レンズ、ミラー、レーザー、光源、撮像素子、または、その他のもの、もしくは、これらの組み合わせであり得る。撮像素子は、焦点面アレイ(FPA)であり得る。従って、ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10は、圧力容器22に対して又は内側で光学素子26の精密な位置決めのために使用され得る。

図4aおよび図4bに示されるように、ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10は、ベース18とプラットフォーム14との間に配置された、複数の間隔をあけて置かれた（spaced-apart）調整部（adjustment）30aおよび30bを有することができる。図示されるような、２つ、または３つのセットといったものである。第１調整部30aが、他方は同じものであるという理解を持って、ここにおいて説明される。当業者であれば、３つの調整部は、追加的な傾き（tilting）、または別の軸に関する傾きを得るために使用され得ることを正しく理解するだろう。再び図1を参照すると、ベース18および調整部30aは、それらの中に配置され、かつ、内部ネジ山（internal screw threads）を用いてネジ切りされたネジ穴32を有しており、ベース18に調整部30aを結合することができる。

プッシュプルスクリュー38がプラットフォーム14とベース18との間に固定され、プラットフォーム14を選択的にベース18に向かって、そして、離れて移動させる。加えて、プッシュプルスクリュー38は、ベース18によって担持されており、そして、ネジ穴32の中で移動可能に配置されている。プッシュプルスクリュー38は、ネジ穴32の内部ネジ山に係合する外部ネジ山を有しており、そうして、プッシュプルスクリュー38を回転させることは、ネジ穴32の中で、かつ、ネジ穴32に対して、プッシュプルスクリュー38を前進させ（advance）、そして、後退させる（retract）。そして、従って、プラットフォーム14を、それぞれに、ベース18から離れて、そして、ベースに向かって移動させる。さらに、プッシュプルスクリュー38は、プッシュプルスクリュー38を通じて延在しているボア46の中で傾くことができるファスナ（fastener）66を有し、かつ、プラットフォーム14とベース18との間に１つまたはそれ以上のボールソケット型継手（ball-and-socket type joint）94および106を有しており、より詳細に以下で説明するように、プラットフォーム14がボールソケット型継手94および106の周りにベース18に対して傾くことが可能である。ファスナ66は、また、より詳細に以下で説明されるように、ボールソケット型継手94および106をロックし、プッシュプルスクリュー38、そして、従って、ベース18に対してプラットフォーム14の傾斜をロックし、かつ、ネジ穴３２の中のプッシュプルスクリュー38の動き、そして、従って、ベース18に対するプラットフォーム14の動きもロックする。

図1、図2、および図3を参照して、プッシュプルスクリュー38の詳細が説明される。具体的に、図2は、プッシュプルスクリュー38の断面側面図であり、そして、図3は、プッシュプルスクリュー38の側面図である。プッシュプルスクリュー38は、微調整を提供し、一方では、また、高加速度の負荷に耐えることができる信頼性あるロックを提供している。加えて、プッシュプルスクリュー38は、周囲の構造を歪ませ、または、アライメントを変えることがないロック機能を有する。さらに、プッシュプルスクリュー38は、小型であり、軽量であり、そして、宇宙環境に適合可能な材料を有している。

プッシュプルスクリュー38は、ベース18の中で移動可能なアジャスタスクリュー（adjuster screw）42、または、そのネジ切りされたボア32を含む。アジャスタスクリュー42は、ネジ穴32の内部ネジ山に係合する外部ネジ山またはネジ切りされた周囲を有しており、そうして、アジャスタスクリュー42を回転させることは、ネジ穴32の中で、かつ、ネジ穴32に対して、プッシュプルスクリュー38を前進させ、そして、後退させる。そして、従って、プラットフォーム14を、それぞれに、ベース18から離れて、そして、ベースに向かって移動させる。アジャスタスクリュー42は、ツールによってアクセス可能な、ヘッド44を画定している近位端、および、プラットフォーム14と係合している対向する遠位端を有する。アジャスタスクリュー42は、その長手方向に延在しているボア46を有する。アジャスタスクリュー42の遠位端は、先が切断された（truncated）凸状端部（convex end）50、または、プラットフォーム14に面している丸みを帯びた遠位端を有する。加えて、アジャスタスクリュー42は、対向する先が切断された凸状端部54、または、プラットフォーム14から離れて面している丸みを帯びた近位端を有する。加えて、ヘッド44またはアジャスタスクリュー42の近位端は、ヘッド44の周りに配列されており、かつ、ボア46を囲んでいるノッチを有し得る。従って、特別なツールは、ノッチに対応するタブを有することができ、アジャスタスクリュー42に係合し、かつ、選択的に回転させ、そして、ベース18に対してプラットフォーム14を選択的に変位させる。アジャスタスクリュー42は、適当な材料(例えば、金属)から形成することができ、そして、機械加工または他の知られた方法によって形成することができる。

プッシュプルスクリュー38はまた、アジャスタスクリュー42におけるボア46を通じて延在しているファスナ66も含んでいる。ファスナ66は、ヘッド70を有する近位端、および、ネジ山といったものにより、プラットフォーム14に結合された遠位端を有する。ファスナ66またはそのシャンク（shank）74は、アジャスタスクリュー42のボア46の大きい直径または幅よりも、小さい直径または幅を有し得る。アジャスタスクリュー42のボア46は、ファスナ66またはそのシャンク74よりも広い。従って、ファスナ66は、ボア46の中で傾くことができる。一つの態様において、ファスナ66は、外部ネジ山を有するソケットヘッドキャップスクリュー（socket head cap screw）であり得る。プラットフォーム14は、内部ネジ山を有し得る。ファスナ66の外部ネジ山は、プラットフォーム14の内部ネジ山と係合することができる。従って、ファスナ66は、プラットフォーム14をアジャスタスクリュー42に、そして、従って、ベース18に対して固定する。

加えて、プッシュプルスクリュー38は、アジャスタスクリュー42の両側、かつ、ファスナ66のヘッド70とアジャスタスクリュー42のヘッド44との間、かつ、アジャスタスクリュー42の遠位端とプラットフォーム14との間に、複数のワッシャ等を有し得る。一つの態様において、ワッシャは、ファスナ66およびアジャスタスクリュー42から分離した、そして、個別のものであってよい。別の態様において、ワッシャの表面または形状は、ファスナ66およびアジャスタスクリュー42によって組み込まれるか、または、その中で形成され得る。ワッシャは、好適な材料または複数の材料(例えば、金属)から形成されてよく、そして、機械加工またはスタンピング、もしくは、知られた他の方法によって形成されてよい。

近位ワッシャ86は、ファスナ66の上で、かつ、ファスナのヘッド70とアジャスタスクリュー42との間に配置され得る。近位ワッシャ86は、アジャスタスクリュー42の先が切断された凸状端部54を受け入れ、かつ、当接している（abutting）凹面へこみ（concave indentation）90を有する。このように、近位ワッシャ86は、ファスナ66のヘッド70とアジャスタスクリュー42のヘッド44との間に挟まれ得る。近位ワッシャ86の凹面へこみ90およびアジャスタスクリュー54の先が切断された凸状端部54は、近位ボールソケット型継手94を画定することができる。ファスナ66またはそのシャンク（shank）74が、アジャスタスクリュー42のボア46の中で傾くと、ファスナ66のヘッド70は、アジャスタスクリュー42のヘッド44に対して、近位ボールソケット型継手94の周りに傾き、アジャスタスクリュー42の先が切断された凸状端部54が近位ワッシャ86の凹面へこみ90において枢動（pivoting）する。別の態様において、凹面へこみ90は、ファスナ内に形成されるといったことにより、ファスナのヘッドと関連付けられるか、または、担持され得る。

同様に、遠位ワッシャ98は、プラットフォーム14によって担持され、そして、ファスナ66の遠位端に配置されている。このように、遠位ワッシャ98は、アジャスタスクリュー42、またはその丸みを帯びた遠位端と、プラットフォーム14との間に配置され得る。遠位ワッシャ98は、アジャスタスクリュー42の先が切断された凸状端部50を受け入れ、かつ、当接している凹面へこみ102を有する。遠位ワッシャ98の凹面へこみ102およびアジャスタスクリュー42の先が切断された凸状端部50は、遠位ボールソケット型継手106を画定することができる。ファスナ66またはそのシャンク74が、アジャスタスクリュー42のボア46の中で傾くと、プラットフォーム14および遠位ワッシャ98は、ベース14およびアジャスタスクリュー42に対して、遠位ボールソケット型継手106の周りに傾くことができ、アジャスタスクリュー42の先が切断された凸状端部50が遠位ワッシャ98の凹面へこみ90において枢動する。このように、プッシュプルスクリュー38のボールソケット型継手106は、プラットフォーム14によって担持され、凹面へこみ102に当接しているアジャスタスクリュー42の丸みを帯びた遠位端または先が切断された凸状端部50を含み得る。ボールソケット型継手106は、アジャスタスクリュー42とプラットフォーム14との間に配置され得る。別の態様において、凹面へこみ102は、プラットフォーム14内に形成されるといったことにより、プラットフォーム14と関連付けられるか、または、担持され得る。

一つの態様において、ボールソケット型継手は、２つのボールソケット型継手であってよい。近位および遠位ボールソケット型継手94、106は、相互に離間しており、そして、アジャスタスクリュー42の対向する端部、かつ、プッシュプルスクリュー38の対向する端部にある。一つの態様において、近位および遠位ボールソケット型継手94、106は、同じ回転中心104を有する。

ファスナ66は、近位ワッシャ86、アジャスタスクリュー42のボア46、および遠位ワッシャ98を通じて延在しており、かつ、プラットフォーム14に結合されている。このように、近位ワッシャ86、アジャスタスクリュー42、および遠位ワッシャ98は、ファスナ66のヘッド70とプラットフォーム14との間に配置され、かつ、その間に保持されている。ファスナ66は、プラットフォーム14をアジャスタスクリュー42、そして、従ってベース18に固定する。加えて、ファスナ66は、ボールソケット型継手94及び／又は106に(ファスナ66の軸に沿って)軸方向の負荷を適用することができる。ボールソケット型継手94及び／又は106における軸方向の負荷は、アジャスタスクリュー42の中でファスナ66の向き（orientation）をロックし、そして、従って、ベース18に対するプラットフォーム14の相対的な向きをロックする。

上述のように、プッシュプルスクリュー38は、プラットフォーム14がベース18に対して傾くことを可能にするために、ボールソケット型継手94及び／又は106を有することができる。そして、ファスナ66は、プラットフォーム14がベース18に対して傾くことを可能にするために、アジャスタスクリュー42のボア46の中で傾くことができる。ボールソケット型継手は、プラットフォーム14とベース18との間に操作可能に配置された、近位および遠位ボールソケット型継手94および106を含み得る。そして、ボールソケット型継手94および106の周りに、ベース18に対して傾斜可能なプラットフォーム14を伴っている。一つの態様において、プッシュプルスクリュー38は、ファスナ66のヘッド70とアジャスタスクリュー42のヘッドとの間の近位ボールソケット型継手94、および、アジャスタスクリュー42の遠位端とプラットフォーム14との間の遠位ボールソケット型継手106を含み得る。近位および遠位ボールソケット型継手94および106は、アジャスタスクリュー42の近位端および遠位端における凸面54および50と、ファスナ66のヘッド70に関連付けされた近位凹面へこみ90と、プラットフォーム14に関連付けされた遠位凹面へこみ102とを含む。近位および遠位ボールソケット型継手94および106は、同じ回転中心104または曲率中心を有し、そうして、それらは、同じポイントの周りに枢動する。従って、プラットフォーム14は、ボールソケット型継手94及び／又は106の周りにアジャスタスクリュー42に対して傾斜可能であり、そして、ファスナ66は、アジャスタスクリュー42におけるボア46の中で傾斜可能である。

図4aを参照すると、ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10、調整部30aおよび30b、およびプッシュプルスクリュー38の動作が示されており、プラットフォーム14をベース18に対して変位させる。図4aは、ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10の断面側面図であり、ベース18に対するプラットフォーム14の精密調整、そして、すなわちプラットフォーム14をプラットフォーム18に向かって、そして、離れて直線的に移動させることを示している。アジャスタスクリュー42は、アジャスタスクリュー42をベース18のネジ切りされたボア32の中で前進および後退させるように回転可能110であり、そして、従って、プラットフォーム14(および光学素子26)をベース18に対して、離れて、および、向かって、両方にそれぞれ移動させる。加えて、一対の調整部30aおよび30bが示されており、これらは、プラットフォーム14およびその上の光学素子26をベース18に対して直線的に変位させ得る。ファスナ66は、ベース18に対するプラットフォーム14の枢動的な移動を締め、そして、緩めるために（tighten and loosen）、近位および遠位ボールソケット型継手94および106を締め、そして、緩めるように回転可能118であり得る。このように、ファスナ66が締められると、プラットフォーム14(または遠位ワッシャ98)は、アジャスタスクリュー42、または、その先が切断された凸状端部50に対して所定の位置にロックされる。

図4bを参照すると、ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10、調整部30aおよび30b、およびプッシュプルスクリュー38の動作が示されており、プラットフォーム14をベース18に対して変位させる。図4bは、ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10の断面側面図であり、ベース18に対するプラットフォーム14の精密調整、そして、すなわちプラットフォーム14をプラットフォーム18に向かって、そして、離れて直線的に移動させることを示している。一対の調整部30aおよび30bが示されており、これらは、(一方の調整部30aを前進させ、かつ、他方の調整部30bを後退させるように)反対の方向110に回転されてよく、プラットフォーム14、およびその上の光学素子26をベース18に対して傾斜させ、または、回転させ得る。当業者であれば、１つ、もしくは、２つ又は複数の傾斜の程度に対して横断する別の軸に関する傾きを得るために、一式の３つの調整部が使用され得ることを認識するだろう。

一つの態様において、アジャスタスクリュー42のヘッド44は、その中にノッチを有し、そして、ファスナ66のヘッド70の周囲の外側に配置され得る。ノッチは、アジャスタスクリュー42またはファスナ66のヘッド44の周りに配列され得る。従って、特別なツールは、アジャスタスクリュー42と係合して、選択的に回転させるための、ノッチに対応するタブを有し、そして、アジャスタスクリュー42が前進または後退するにつれて、ベース18に対してプラットフォーム14を選択的に変位させることができる。加えて、ファスナ66は、特殊なツールを通じて延在するツールによって回転されて、ファスナ66を締め、そして、アジャスタスクリュー42の位置をロックし、そして、従って、ベース18に対するプラットフォーム14の向きをロックすることができる。

上述のように、ベース18に対するプラットフォーム14の回転または傾き、並びに、ベース18に対するプラットフォーム14の変位を得るために、３つの調整部が利用され得る。３つ全ての調整部は、ベース18および圧力容器22の外側からアクセス可能であり得る。従って、全ての調整及びロックは、アクセスを容易にするために同じ方向から、そして、圧力容器22の外側からアプローチするツールを用いて達成される。

図5および図6を参照すると、ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10、調整部30aが、プッシュプルスクリュー38なしで示されている。具体的に、図5は、プッシュプルスクリュー38が取り外された状態で示された、ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10の断面側面図であり、そして、図6は、ロック可能な横方向調整機構10のベローズ126の側面図である。ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構10及び／又は調整部30aは、近位端および遠位端を有する円筒形ベローズ126(図1にも示されているベローズ126)を有している。ベローズ126の近位端は、Oリング128といったものを用いて、ベース18に対してシールされており、そして、遠位端は、プラットフォーム14 (及び／又は、内側プレート142の周囲における内側プレート142とベローズ126との間の溶接129といったものを用いて、プラットフォーム14の内側プレート142)に対してシールされている。ベローズ126は、ベース18とプラットフォーム14との間に延在しており、そして、ベース18とプラットフォーム14との間でプッシュプルスクリュー38の周囲を取り囲んでいる。ベローズ126は、圧力容器22の中の真空および温度を維持するのを手助けし、一方で、調整部30aまたはプッシュプルスクリュー38を露出させ、そして、圧力容器22が真空および極低温条件の下にある間に、プラットフォーム14および光学素子26の相対的な位置の調整ができるようにしている。

円筒形ベローズ126は、ねじれ方向において剛性を与え、そして、円筒形ベローズの長手方向軸130の周りにベース18に対するプラットフォーム14の回転運動に抵抗するように、剛性材料で形成され得る。加えて、ベローズ126は、ファスナ66を締め付けるときに、プラットフォーム14(または内側プレート142)に加わるトルクに反応することができる。長手方向軸130は、ネジ穴32、アジャスタスクリュー42、およびファスナ66の軸と実質的に同軸であり得る。加えて、円筒形ベローズ126は、長手方向軸130に沿って柔軟性（flexibility）を提供するように、長手方向軸130に沿って波形にされており（corrugated）、そして、ベース18に対してプラットフォーム14の傾斜する移動を可能にする。このように、円筒形ベローズ126は、軸方向において伸縮し、そして、遠位端をその近位端に対して傾けるように、軸方向にフレキシブルである。

円筒形ベローズ126は、円筒形ベローズ126の近位端に結合され、そして、その近位端を取り囲んでいる環状フランジ134を有する。環状フランジ134は、長手方向軸130に関して円筒形ベローズ126から半径方向外側に向かって延びている。一つの態様において、環状フランジ134は、ベローズ126の一部として形成され得る。環状フランジ134は、円筒状のベローズ126をベース18と圧力容器22に固定し、そして、ベース18と圧力容器22の壁との境界面（interface）をシールするのを助けるように、ベース18と圧力容器22の壁との間に挟まれ得る。加えて、ベローズ126は、円筒形ベローズ126の遠位端に結合されており、かつ、その端部を横切り拡がっているプレート138を有する。プレート138は、円筒形ベローズ126の遠位端を閉じることができる(以下に説明するようなファスナを可能にする開口部を除く)。一つの態様において、プレート138は、ベローズ126の一部として形成され得る。

プラットフォーム14は、円筒形ベローズ126の内側でその遠位端に配置された内側プレート142を含み得る。プラットフォーム14の内側プレート142は、プッシュプルスクリュー38およびファスナ66に結合されている。加えて、内側プレート142は、遠位ワッシャ98を受け入れることができる。一つの態様において、遠位ボールソケット型継手106の凹面へこみ102が内側プレート142において形成され得る。ベローズ126は、ベローズをプラットフォームに溶接するといった溶接129によって、プラットフォームの内側プレート142に対してシールされ得る。このように、ベローズ126とプラットフォーム14の内側プレート142との間にはシールが存在している。加えて、プラットフォーム14は、円筒形ベローズ126の外側で円筒形ベローズ126の遠位端に配置された外側プレート146を含み得る。プラットフォーム14の外側プレート146は、ファスナといったものによって、内側プレート142に結合され得る。一つの態様において、外側プレート146は、内側プレートから取り外すことができ、そして、ベローズ126と内側プレート142との間のシールは、溶接129によって維持することができる。プラットフォーム14の外側プレート146は、光学素子26を担持することができる。さらに、円筒形ベローズ126の遠位端、または、そのプレート138は、ベローズをプラットフォーム14に固定し、そして、円筒形ベローズ126とプラットフォーム14との境界面をシールするのを助けるように、プラットフォーム14の内側プレート142と外側プレート146との間に延在し、かつ、間に挟まれ得る。

上述のように、機構10を使用して、ベース18に対してプラットフォーム14を選択的に変位させて、ベース18に対してプラットフォーム14をロックするための方法は、以下を含む。１）プラットフォーム14をベース18に対して（向かって又は離れて）所望の量だけ変位させるために、プッシュプルスクリュー38のアジャスタスクリュー42を回転させること。そして、２）プラットフォーム14をアジャスタスクリュー42またはプッシュプルスクリューに締め付けるために、アジャスタスクリュー42によって担持された、プッシュプルスクリュー38のファスナ66を締め付けること。複数の調整部30aおよび30bは、ベース18に対してプラットフォーム14を傾けるために、複数のプッシュプルスクリュー38を用いて使用され得る。ファスナ66がアジャスタスクリュー42のボア46の中で傾いており(かつ、ファスナ66が近位および遠位ボールソケット型継手94および106の周りに傾いており)、そして、プラットフォームが遠位ボールソケット型継手106の周りに傾いている。

上述のように、機構10は、光学素子26の正確な位置決めを可能にしながら、光学素子26を圧力容器22に固定するために使用され得る。ベース18は圧力容器22に固定され、そして、光学素子26はプラットフォーム14に結合されている。光学素子26は、レンズ、ミラー、レーザー、光源、撮像素子、または、その他のもの、もしくは、これらの組み合わせであり得る。しかしながら、機構10は、光学素子を必要とせず、そして、ハードウェアの正確な位置決めを可能にしながら、代わりに、任意の所望のハードウェアを圧力容器22に固定するために使用されてよい。

ここにおいて明らかにされる実施例は、開示される特定の構造、プロセス工程、または材料に限定されるものではなく、当業者によって認識されるように、その均等物まで拡張されることが理解されるべきである。ここにおいて使用される用語は、特定の実施例を説明する目的のためだけに使用されており、そして、限定するように意図されていないことも、また、理解されるべきである。

さらに、説明された特徴、構造、または特性は、１つまたはそれ以上の実施例において、任意の適切な方法で組み合わされてよい。明細書には、説明されている技術について完全な理解を提供するために、長さ、幅、形状、等の実施例といった、多くの具体的な詳細が提供されている。当業者であれば、しかしながら、１つまたはそれ以上の特定の詳細がなくても、または、他の方法、コンポーネント、材料、等を用いて、本発明が実施され得ることを認識するだろう。他のインスタンスにおいては、本発明の態様を曖昧にすることを避けるために、周知の構造、材料、または操作が示されず、または、詳細には説明されない。

前述の実施例は、１つまたはそれ以上の特定のアプリケーションにおける本発明の原理を説明するものであるが、当業者にとっては、本発明の能力を行使することなく、そして、ここにおいて説明される原理および概念から逸脱することなく、形態、使用、および実施の詳細において多くの変更が成され得ることが明らかであろう。従って、以下に明らかにされる請求項によるものを除いて、本発明は、限定されるように意図されたものではない。

Claims (19)

1. 精密アジャスタスクリュー機構であって、
   ベースと、
   前記ベースによって担持されるプラットフォームであり、選択的に前記ベースに向かって、および、離れて移動可能であり、かつ、選択的に前記ベースに対して傾斜可能である、プラットフォームと、
   前記プラットフォームおよび前記ベースに固定されたプッシュプルスクリューであり、前記プラットフォームを選択的に前記ベースに向かって、および、離れて移動させ、前記プラットフォームと前記ベースとの間にボールソケット型継手を有し、前記プラットフォームが、前記ボールソケット型継手の周りに前記ベースに対して傾斜可能である、プッシュプルスクリューと、
   前記ベースに対してシールされた近位端および前記プラットフォームに結合された遠位端を有する円筒形ベローズであり、前記ベースと前記プラットフォームとの間で前記プッシュプルスクリューを取り囲んでおり、ねじれ方向において剛性を与え、かつ、前記円筒形ベローズの長手方向軸の周りの前記ベースに対する前記プラットフォームの回転運動に抵抗するように、剛性材料で形成されている、円筒形ベローズと、
   を含み、
   前記プッシュプルスクリューは、前記ベースの中に配置可能なアジャスタスクリューと、前記アジャスタスクリューの穴を通じて延在するファスナと、を含み、
   前記ボールソケット型継手は、前記ファスナのヘッドと前記アジャスタスクリューのヘッドとの間に近位ボールソケット型継手と、前記アジャスタスクリューの遠位端と前記プラットフォームとの間に遠位ボールソケット型継手と、を含む、
   機構。
2. 前記円筒形ベローズは、前記長手方向軸に沿って柔軟性を提供し、かつ、前記ベースに対する前記プラットフォームの傾斜する移動を可能にするように、前記長手方向軸に沿って波形にされている、
   請求項１に記載の機構。
3. 前記円筒形ベローズは、軸方向において伸縮し、かつ、前記遠位端を前記近位端に対して傾けるように、軸方向にフレキシブルである、
   請求項１に記載の機構。
4. 前記機構は、さらに、
   前記円筒形ベローズの前記近位端に結合され、かつ、前記近位端を取り囲んでいる環状フランジと、
   前記円筒形ベローズの前記遠位端に結合され、かつ、前記遠位端を横切り拡がっているプレートと、
   を含む、請求項１に記載の機構。
5. 前記プラットフォームは、さらに、
   内側に配置された内側プレートであり、前記円筒形ベローズの前記遠位端において前記円筒形ベローズに対してシールされ、かつ、前記プッシュプルスクリューに結合されている、内側プレートと、
   前記円筒形ベローズの前記遠位端において前記円筒形ベローズの外側に配置され、かつ、前記内側プレートに結合されている、外側プレートと、
   を含む、請求項１に記載の機構。
6. 前記円筒形ベローズの前記遠位端は、前記内側プレートと前記外側プレートとの間に延在している、
   請求項５に記載の機構。
7. 前記遠位ボールソケット型継手および前記近位ボールソケット型継手は、前記アジャスタスクリューの遠位端および近位端における凸状端部と、前記ファスナの前記ヘッドに関連付けされた近位凹面へこみと、前記プラットフォームに関連付けされた遠位凹面へこみと、を含む、
   請求項１に記載の機構。
8. 前記遠位ボールソケット型継手および前記近位ボールソケット型継手は、同じ回転中心を有する、
   請求項１に記載の機構。
9. 前記プッシュプルスクリューは、前記ベースによって担持されるアジャスタスクリューと、前記プラットフォームを前記アジャスタスクリュー、および、従って、前記ベースに固定するために、前記アジャスタスクリューにおけるボアを通じて延在しているファスナと、を含み、
   前記ボールソケット型継手は、前記アジャスタスクリューと前記プラットフォームとの間に配置されており、前記プラットフォームは、前記ボールソケット型継手の周りに前記アジャスタスクリューに対して傾斜可能であり、かつ、前記ファスナは、前記アジャスタスクリューにおける前記ボアの中で傾斜可能である、
   請求項１に記載の機構。
10. 前記プッシュプルスクリューの前記ボールソケット型継手は、前記プラットフォームによって担持される凹面へこみに当接している前記アジャスタスクリューの丸みを帯びた遠位端を含む、
    請求項９に記載の機構。
11. 前記ベースは、ネジ穴を備え、
    前記プッシュプルスクリューは、前記ネジ穴に係合するネジ山を有するアジャスタスクリューを備え、
    前記アジャスタスクリューを回転させることは、前記ネジ穴の中で前記アジャスタスクリューを前進させ、および、後退させ、従って、前記プラットフォームを、前記ベースから離れて、および、前記ベースに向かって、それぞれに、移動させる、
    請求項１に記載の機構。
12. 前記アジャスタスクリューは、貫通するボアを有し、かつ、前記プラットフォームに向い合う先が切断された凸状端部、および、前記プラットフォームから離れて向い合う反対側の先が切断された凸状端部を有しており、
    前記機構は、さらに、
    凹面へこみを有する近位ワッシャであり、前記アジャスタスクリューの前記反対側の先が切断された凸状端部を受け入れて、当接しており、かつ、近位ボールソケット型継手を画定している、近位ワッシャと、
    前記プラットフォームによって担持される遠位ワッシャであり、前記アジャスタスクリューの前記先が切断された凸状端部を受け入れて、当接する、凹面へこみを有しており、かつ、遠位ボールソケット型継手を画定している、遠位ワッシャと、
    前記近位ワッシャ、前記アジャスタスクリューの前記ボア、および前記遠位ワッシャを通じて延在するファスナであり、前記プラットフォームに結合されている、ファスナと、を含み、
    前記ファスナは、前記近位ボールソケット型継手および前記遠位ボールソケット型継手を締め、または、緩めるように回転可能であり、前記ベースに対する前記プラットフォームの枢動的な移動を締め、および、緩め、かつ、
    前記ファスナは、前記ベースのネジ切りされたボアに対して前記アジャスタスクリューの複数のタブを締め、および、緩めるように回転可能であり、前記アジャスタスクリューの回転、および、従って、前記ベースに対する前記プラットフォームの移動を締め、および、緩める、
    請求項１１に記載の機構。
13. 前記ベースは、圧力容器に固定されており、
    前記プラットフォームは、前記圧力容器の中に配置されており、
    前記円筒形ベローズは、前記圧力容器の中に配置されている、
    請求項１に記載の機構。
14. ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構であって、
    ベースと、
    前記ベースによって担持されるプラットフォームと、
    前記ベースによって担持されるアジャスタスクリューであり、前記ベースに対して後退、および、前進するように回転可能であり、前記プラットフォームを、前記ベースに向かって、および、前記ベースから離れて、それぞれに、移動させる、アジャスタスクリューと、
    前記アジャスタスクリューにおけるボアを通じて前記プラットフォームまで延在しているファスナであり、前記アジャスタスクリューの前記ボアは前記ファスナよりも広く、前記ボアの中で傾斜可能である、ファスナと、
    前記ベースにシールされた近位端および前記プラットフォームに結合された遠位端を有する円筒形ベローズであり、前記ベースと前記プラットフォームとの間で、前記アジャスタスクリューおよび前記ファスナを取り囲んでいる、円筒形ベローズと、
    を含む、機構。
15. 前記機構は、さらに、
    前記プラットフォームと前記アジャスタスクリューとの間にボールソケット型継手を含み、前記プラットフォームは、該ボールソケット型継手の周りに前記ベースに対して傾斜可能である、
    請求項１４に記載の機構。
16. 圧力容器、および、
    ロック可能な精密アジャスタスクリュー機構、を含む装置であって、
    前記機構は、
    前記圧力容器に結合されたベースと、
    前記圧力容器の中に配置されて、前記ベースによって担持されるプラットフォームであり、前記ベースに向かって、および、前記ベースから離れて、選択的に移動可能である、プラットフォームと、
    前記ベースと前記プラットフォームとの間に配置され、相互に間隔をあけて置かれた少なくとも２つの調整部のセットと、を含み、
    前記調整部それぞれは、
    前記ベースにおけるネジ切りされたボアと、
    前記ベースの前記ネジ切りされたボアの中に移動可能に配置されたプッシュプルスクリューであり、前記プラットフォームと前記ベースとの間にボールソケット型継手を有しており、前記プラットフォームが前記ボールソケット型継手の周りに前記ベースに対して傾斜可能であり、かつ、前記ネジ切りされたボアに係合するネジ山を有するアジャスタスクリューを備える、プッシュプルスクリューと、
    前記ベースと前記プラットフォームとの間に連結された円筒形ベローズであり、前記ベースと前記プラットフォームとの間で前記プッシュプルスクリューを取り囲んでいる、円筒形ベローズと、を含み、
    前記円筒形ベローズの近位端は前記ベースにシールされており、かつ、前記円筒形ベローズの遠位端は前記プラットフォームに結合されており、
    円筒形ベローズは、ねじれ方向において剛性を与え、前記アジャスタスクリューの軸方向の周りに前記ベースに対する前記プラットフォームの回転運動に抵抗するように、剛性材料で形成されており、かつ、前記円筒形ベローズは、前記軸方向において柔軟性を与え、前記ベースに対して前記プラットフォームの傾斜する移動を可能にするように、前記軸方向に沿って波形にされている、
    装置。
17. 前記圧力容器は、
    真空および内部温度を１２３ケルビン（Ｋ）未満に維持することができる温度制御低温真空チャンバであり、さらに、
    前記プラットフォームに結合された光学素子を含み、
    前記光学素子は、ＦＰＡ、レンズ、ミラー、レーザー、光源、撮像素子、または、これらの組み合わせからなるグループから選択される、
    請求項１６に記載の装置。
18. 前記アジャスタスクリューおよびファスナは、前記ベースから露出されており、かつ、前記圧力容器の外側からアクセス可能である、
    請求項１６に記載の装置。
19. 前記プッシュプルスクリューは、
    貫通するボアを有するアジャスタスクリューであり、前記プラットフォームに向い合う先が切断された凸状端部、および、前記プラットフォームから離れて向い合う反対側の先が切断された凸状端部を有している、アジャスタスクリューと、
    凹面へこみを有する近位ワッシャであり、前記アジャスタスクリューの前記反対側の先が切断された凸状端部を受け入れて、当接しており、かつ、近位ボールソケット型継手を画定している、近位ワッシャと、
    前記プラットフォームによって担持される遠位ワッシャであり、前記アジャスタスクリューの前記先が切断された凸状端部を受け入れて、当接する、凹面へこみを有しており、かつ、遠位ボールソケット型継手を画定している、遠位ワッシャと、
    前記近位ワッシャ、前記アジャスタスクリューの前記ボア、および前記遠位ワッシャを通じて延在するファスナであり、前記プラットフォームに結合されている、ファスナと、を含み、
    前記アジャスタスクリューは、前記ベースに対して前進、および、後退するように回転可能であり、前記プラットフォームを、前記ベースから離れて、および、前記ベースに向かって、それぞれに、移動させ、
    前記ファスナは、前記近位ボールソケット型継手および前記遠位ボールソケット型継手を締め、および、緩めるように回転可能であり、前記ベースに対する前記プラットフォームの枢動的な移動を締め、および、緩め、かつ、
    前記ファスナは、前記ベースのネジ切りされたボアに対して前記アジャスタスクリューの複数のタブを締め、および、緩めるように回転可能であり、前記アジャスタスクリューの回転、および、従って、前記ベースに対する前記プラットフォームの移動を締め、または、緩める、
    請求項１６に記載の装置。

Images