Kinematic Movement 고찰

기계 장치는 DOF(degrees of freedom) 수치를 기준으로 분류할 수 있습니다. 3차원의 강체는 X, Y, Z 축 방향의 평행 이동과 Rx, Ry, Rz의 회전 운동과 관련된 정확히 6가지의 DOF(degrees of freedom)를 갖고 있습니다. 모든 degrees of freedom이 완전히 제한되어 있을 경우 해당 마운트는 kinematic 마운트로 간주됩니다.그림 1 에서는 다양한 kinematic mount를 보여 줍니다.

그림1: TECHSPEC® Kinematic Mount 디자인은 총 6가지의 DOF (Degrees of Freedom) 포함

Edmund Optics®’ TECHSPEC® Kinematic Optical Mounts는 classic cone, groove, 그리고 flat constraint system을 사용합니다. 그림 2와 3 은 EO의 지름 1" Kinematic Optic Mount를 보여 줍니다. Kinematic Optic Mount의 작동 방식을 시각적으로 그려 보려면 3개의 조절 나사로 이루어진 좌표계에 정렬된 광학 기기를 생각해 보시기 바랍니다.

그림2: Groove, Cone, 및 Flat Constraint 시스템

그림3: 3개의 조절 나사와 1" 직경의 Kinematic Optic Mount

Cone 안에 조절 나사 A의 ball-tip을 넣으면 X, Y, Z 방향의 모든 평행 이동 DOF(degrees of freedom)가 제한됩니다. 그림 1에서와 같이 X축을 따라 홈이 배열되어 있을 경우 조절 나사 B의 ball-tip을 홈 안에 넣으면 나머지 3가지 중 두 가지 회전 운동(Ry, Rz)의 DOF(degrees of freedom)가 제한됩니다. 마지막 회전 운동(Rx)의 DOF(degree of freedom)는 조절 나사 C의 ball-tip을 평평한 부분을 향하도록 하여 제한합니다 (그림 4).

그림4: 평면을 향한 Ball Tip 조절 나사는 Rx DOF를 제한

Edmund Optics® 는 2~3개의 조절 나사가 있는 Kinematic Mount를 공급합니다. 홈과 평면에 있는 조절 나사 2개를 사용해 회전 운동의 degrees of freedom을 조절할 수 있습니다. 위의 예에서와 달리 회전축은 필요할 경우 광학 기기 뒤쪽에 둘 수 있어 Z축 방향에서도 약간의 이동이 가능합니다.

원치 않는 움직임을 보정하기 위해 cone 위에 세 번째 나사를 배치할 수 있습니다. 이 3개 나사 구성 방식을 이용하면 필요에 따라 2개 조절 나사를 이용해 광학 기기를 회전시킨 뒤 세 번째 나사를 이용해 Z축을 따라 원위치시킬 수 있습니다.