JP2001296466A - 反射鏡調整機構 - Google Patents
反射鏡調整機構Info
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- G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
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- G02B7/183—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors specially adapted for very large mirrors, e.g. for astronomy, or solar concentrators
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Abstract
なく、傾き高さの位置調整を行うことができ、また、熱
変形を熱応力の発生を抑えながら逃がすことができる反
射鏡調整機構を得る。 【解決手段】 反射鏡1を3点で半径方向のみ回転する
揺動軸6a、6b、6cの上に全方向回転自由な球面軸
受け7a、7b、7cを介して支持する揺動アーム8
a、8b、8c等を含む支持手段と、この支持手段の各
揺動軸を垂直に上下させるジャッキ9a、9b、9cと
を備え、反射鏡全体の傾き、高さを調整する。
Description
鏡等における薄型の反射鏡(以下、パネルという)の能
動支持機構に関し、特に薄型軽量のパネルの精度に有害
な変形を与えることなく、パネルの傾き、高さ方向の位
置調整を行いまた、無理な拘束をすることなしにパネル
の熱変形を逃がす機構も兼ねている反射鏡調整機構に関
する。
に示すもので、図8(a)はその平面図、図8(b)は
参照符号35aと36の部分を通る面を切断して示す断
面図、図8(c)は参照符号34の部分に沿って上下方
向に切断して示す断面図である。この機構は2つの薄い
板状ばね、棒状のばねおよび固定点の4点でパネルが支
持されている。図において、1はパネル、34はパネル
1が水平面内と回転方向に移動しないようにするための
固定点、35a、35bは矢印46、47の方向の熱変
形を逃がすための板ばね支持点であり、これは矢印39
の方向に剛性が弱く、矢印40の方向に剛性が強いばね
である。36は矢印48の方向も含む全方向の熱変形を
逃がす細長棒状ばね支持点であり、これは矢印41、4
2の方向ともに剛性が弱いばねである。9はパネル1全
体を傾き、高さ調整するためのジャッキである。44は
板ばねであって、矢印37は板ばね44が曲がりやすい
方向を示し、矢印38は板ばね44が曲がりにくい方向
を示している。45は径の大きいたわまない剛性を有す
る棒で、いわゆる固定の役目をしている。
ャッキ9で同時に上下に調整する。パネル1を傾き調整
する場合は、各ジャッキを必要に応じて上下させる。ジ
ャッキ9と板ばね44間は球面座金49で連結され傾き
を吸収する。そのとき、各ばねの変形によってパネル1
の傾き変化と各支持点の距離の変化を吸収する。また、
熱変形による熱応力の発生を逃がす場合は固定点34を
中心にして矢印46、47、48の方向にパネル1が熱
膨張するが各方向に剛性が弱いばねで支持されているの
でパネル1に大きな変形を与えることなく、パネル1が
一様に熱膨張し反射鏡面の精度をあまり劣化させない。
鏡調整機構は以上のように構成されているので、パネル
の傾きを調整する場合に、パネルが非常に薄型で軽量高
精度になった場合、各板ばね、細長棒状ばねの変形の反
力がパネルに伝わり、そのばね反力でパネルが有害な変
形を起こしてしまい、反射鏡面の精度が劣化してしまう
問題点があった。また、これは、熱変形を逃がす場合も
同様で、パネルが各支持点のばね剛性を無視できない程
度に薄く軽量になった場合に、パネルが熱変形を起こし
た場合、同様の現象が生じてしまう問題点があった。
るためになされたもので、薄型軽量、高精度のパネルに
おいて、その調整機構でパネルを傾けても、各支持点の
自由度の拘束方向によりパネルに有害な変形が全く伝わ
らず、パネルの鏡面精度を保つことができる反射鏡調整
機構を得ることを目的としている。また、熱変形の場合
も同様で熱応力がパネルに発生することなく熱膨張を逃
がすことが可能で、しかもこのときパネル全体を一体と
見なした剛体移動は生じるが、パネル自体に支持点の反
力は伝わらず、鏡面精度を一定とすることができる反射
鏡調整機構を得ることを目的としている。
射鏡調整機構は、反射鏡を3点で半径方向のみ回転する
揺動軸の上に全方向回転自由な球面軸受けを介して支持
する支持手段と、該支持手段の各揺動軸を垂直に上下さ
せる調整手段とを備え、上記反射鏡全体の傾き、高さを
調整するようにしたものである。
請求項1の発明において、上記支持手段は、少なくとも
上記球面軸受けを支持する揺動アームを有し、該揺動ア
ームに上記揺動軸が固定されているものである。
請求項2の発明において、上記球面軸受けの回転中心
は、上記反射鏡の表面にあるように設定されているもの
である。
請求項2の発明において、上記調整手段は、上記支持手
段の各揺動軸が固定された揺動アームを支持するジャッ
キを有するものである。
請求項1〜4の発明において、上記調整手段と上記反射
鏡との間に軸方向に弾性部材を設けたものである。
請求項5の発明において、上記弾性部材の支持部に自動
調芯軸受けを用いたものである。
反射鏡を4点で全方向回転自由に支持する支持手段と、
該支持手段を垂直に上下させる調整手段とを備え、上記
反射鏡の傾きを調整するときは中央の1点は静止させ、
残り3点を上記調整手段で上下させて行い、高さ調整時
は上記4点を全て同時に上記調整手段で上下させるよう
にものである。
請求項7の発明において、上記支持手段は、上記4点の
内の1点で上記反射鏡の中央の重点位置を支持し、且つ
X軸、Y軸、Z軸の3自由度を拘束し各軸回りの回転を
自由とし、残り3点で各軸回りの回転を支持し拘束する
ものである。
請求項8の発明において、上記残りの3点内の2点は、
Z軸方向のみ拘束のすべり支持を行い、残り1点はV溝
に沿った一方向のみすべる支持を行うものである。
は、請求項9の発明において、上記支持手段は、上記反
射鏡の中央を支持する第1の針状支持棒と、上記Z軸方
向のみ拘束のすべり支持を行う第1および第2の球面支
持棒と、上記V溝に沿った一方向のみすべる支持を行う
第2の針状支持棒とを有するものである。
は、請求項7〜10のいずれかの発明において、上記調
整手段は、上記支持手段に上記4点に対応してそれぞれ
取り付けられたジャッキを有するものである。
は、請求項7〜11のいずれかの発明において、上記調
整手段と上記反射鏡との間に金具を介して弾性部材を設
けたものである。
図を参照して説明する。 実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1を示す
もので、図1(a)はその平面図、図1(b)はパネル
の中央部分を横方向に切断し、また、固定部10の部分
を切断して示す断面図である。また、図2はパネルの傾
き中心がパネルの表面上にあることを説明するための図
である。更に、図3は図1の揺動軸および球面軸受けの
部分を拡大して示すもので、図3(a)はその斜視図、
図3(b)はその一部を切断して示す断面図である。
6cは揺動軸、7a、7b、7cは回転中心11a、1
1b、11cが丁度パネル表面の反射鏡面の上にくるよ
うな各軸回りに回転可能な球面軸受けであり、フレーム
21を通じてパネル1を支持している。8a、8b、8
cは揺動方向2、3、4のライン上方向に球面軸受け7
a、7b、7cのポイントを動かすために回転軸が傾け
られたベアリングを用いた揺動軸受け、9a、9b、9
cはパネル1を上下させるための調整手段としてのジャ
ッキ(ねじ軸)であり、球面軸受け7a、7b、7cと
揺動アーム21を支持している。10はジャッキ9を固
定している固定部である。
ための弾性部材としてのスプリングであり、主に球面軸
受け7a、7b、7cとジャッキ9のガタを消してい
る。19はフレーム21がジャッキ中心軸22回りに回
転したときのスプリングねじり反力を逃がすための軸受
けであって、この軸受け19は実質的にスプリング18
の支持部に設けられた自動調芯軸受けとして機能する。
20a、20b、20cはその球面軸受け7a、7b、
7cを支持する揺動アームであり、揺動軸6a、6b、
6c回りにのみ、すなわち半径方向に回転自由な軸に固
定されている。なお、揺動軸6a、6b、6c、球面軸
受け7a、7b、7c、揺動軸受け8a、8b、8cお
よび揺動アーム20a、20b、20cは支持手段を構
成する。
パネル1は高精度の鏡面精度を有しており、わずかな外
力でも変形するものと考える。今このパネル1の傾き方
向を調整する場合を想定する。まず、パネル1をY軸1
6回りの回転θy即ちY軸回り回転方向14に傾ける。
最初にジャッキ9a、9bを各々同じ上下方向に動か
す。すると揺動アーム20a、20bと球面軸受け7
a、7bが同じ上下方向に移動する。このとき、球面軸
受け7a、7bのパネル面内の位置はパネル1により固
定され決められており、パネル面内では移動できない。
a、5bの半径方向しか回転できないため、結果的に球
面軸受け回転中心11a、11bは各々垂直のZ軸17
の方向にのみ移動可能となる。しかし、パネル1の傾き
により図2のパネル回転方向12aの方向にパネル1は
回転移動する。これは、球面軸受け7a、7bがどの方
向にも回転自由であるためによる。そして、パネル1が
回転移動しても球面軸受け7a、7bの回転中心が、パ
ネル表面にあるのでパネル1のX軸15、Y軸16の面
内の移動を抑制できる。
1bを中心に回転する。しかし、球面軸受け回転中心1
1a、11bの点は垂直に移動するのみなので、必然的
に球面軸受け回転中心11cの点はX軸15の方向に移
動しなければならない。さもないとパネル1が引っ張ら
れてしまいパネル1に有害な変形を与えてしまう。とこ
ろが揺動アーム20cが揺動軸6c回りの揺動回転方向
5cに回転移動し、つまり、パネル1の中央のZ軸17
に向かう方向即ち半径方向に回転移動し、球面軸受け回
転中心11cの点を球面軸受け回転中心11a、11b
の方向に近づける。
は球面軸受け7cにより図2に示すパネル1のパネル回
転方向12aの回転移動をパネル1に有害な変形を与え
ることなく回転吸収することが可能である。従って、パ
ネル1はわずかにX軸15のプラス方向(図面上X軸の
0点より右側方向)に剛体移動しながらY軸16のY軸
回り回転方向14に回転傾き調整することが可能とな
る。さらにこのとき、パネル1には有害な変形を与える
力は作用していない。
即ちX軸回り回転方向13に傾き調整する。最初にジャ
ッキ9a、9bを片方は上げ、片方は下げる方向に動か
す。垂直方向からつまりZ軸17の向から見た場合、球
面軸受け回転中心11a、11bの2点は幾何学的にY
軸16に平行に近づくことになる。しかし、球面軸受け
回転中心11a、11bの点は揺動方向2および3の方
向にのみ移動可能なため、必然的に揺動方向2および3
の方向に沿った半径方向に移動することになる。
のマイナス方向(図面上X軸の0点より左側方向)に剛
体移動しながらX軸回り回転13の移動を行う。このと
き、球面軸受け回転中心11aの点はX軸13のマイナ
ス方向に移動しなければならない。さもないとパネル1
が押されてしまい、パネル1に有害な変形を与えてしま
う。ところが揺動アーム20cが揺動軸6c回りの揺動
回転方向5cの方向に回転移動し、球面軸受け回転中心
11cの点をX軸15のマイナス方向に遠ざける。さら
に球面軸受け回転中心11cの点部では球面軸受け7c
により図2に示すパネル1のパネル回転方向12bの回
転移動をパネル1に有害な変形を与えることなく回転吸
収することが可能である。
イナス方向に剛体移動しながらX軸15もX軸回り回転
方向13に回転傾き調整することが可能となる。さらに
このとき、パネル1には有害な変形を与える力は作用し
ていない。パネル1全体を平行に高さ調整するときは、
各支持点を同時に上下させて調整する。熱変形を逃がす
場合も上述と同様なメカニズムでパネル1の局部的な平
面内方向と傾き方向の膨張を逃がすことが可能である。
3点で支持し、その際に3点の中心方向すなわち半径方
向のみ回転する軸の上に、全方向回転自由な球面軸受け
を介して支持することで、1支点で円周方向と垂直方向
の2自由度が拘束され、3点で合計6自由度が拘束さ
れ、また、半径方向のみ回転する各3点の軸をジャッキ
で垂直に各々上下させ、パネル全体の傾き、高さの調整
が可能となる。
に無理な反力を作用させることなくパネルの鏡面精度を
保ったまま、パネルを剛体移動させることが可能とな
り、また、熱変形も同様に鏡面に熱応力を発生させるこ
となく熱膨張を逃がすことが可能となる。つまり、パネ
ルを傾けても、剛体移動のみでパネルに有害な変形を伝
えることなく調整可能であり、また、熱変形もパネル支
持点でモーメントを逃がすことができて、なお且つ全体
の熱膨張も熱応力を生じさせないで逃がすことができ
る。
形態2を示すものであり、図4(a)はその平面図、図
4(b)はパネルの中央部分を横方向に切断して示す断
面図である。また、図5〜図7はそれぞれ図4の一部を
切断拡大して示す断面図である。なお、図4〜図7にお
いて、図1〜図3と対応する部分には同一符号を付し、
その詳細説明を省略する。上記実施の形態1では3点支
持の場合を示したが、本実施の形態では4点支持の場合
を示すもので、この4点支持の場合でもパネル1に有害
な変形を与えることなく傾き、高さ調整可能である。
り支持点、19aはXY固定点、20は回転固定点であ
り、この回転固定点20はパネル1がZ軸17回りに回
転しないように拘束されている点を示す。23a、23
bは先端が球状になった第1および第2の球面支持棒で
あり、X軸、Y軸面内は自由にすべることが可能で、さ
らに傾きも自由に吸収できる支持点である。24aはパ
ネル1の中央をX軸、Y軸、Z軸方向に拘束するための
第1の針状支持棒であり、この針状支持棒24aは各軸
回りの回転が自由である。24bはパネル1のZ軸17
回りの回転θz即ち矢印22bの方向の回転を拘束する
第2の針状支持棒である。この針状支持棒24bではパ
ネル1側に矢印21aの方向に自由に移動可能な溝が切
られており、矢印22aの方向の回転は拘束するが、矢
印21aの方向へは自由にすべることが可能となってい
る。さらに各軸回りの回転は自由となっている。なお、
球面支持棒23a、23bおよび針状支持棒24a、2
4bは支持手段を構成する。
1がZ軸17回りに回転しないように溝を設けて拘束し
ている。26はコーン状固定点(図6)であり、パネル
1がX軸15、Y軸16、Z軸17の方向に動かないよ
うに拘束している。27は平面支持点(図7)であり、
パネル1がX軸15、Y軸16の方向に自由に滑ること
ができるようにし、Z軸17の方向のみ拘束している。
28は弾性部材としてのスプリングであり、パネル1と
ジャッキ9を金具29と金具30を介してばね力で矢印
31方向のガタを消す働きをしている。なお、矢印3
2、33はパネル1が動くことができる方向を示してい
る。
Y軸16回り回転方向14に回転させる場合、ジャッキ
9a、9bとジャッキ9dを各々上下に動かす。パネル
1は支持点即ちXY固定点19aを中心に回転する。球
面支持棒23a、23bおよび針状支持棒24bは各々
すべりながら回転し、パネル1に有害な変形を与えない
で傾きを調整する。パネル1をX軸15回り回転方向1
3の方向に回転させる場合、ジャッキ9a、9bを上下
させる。
接点ではY軸16の方向と平行にすべりながら回転して
傾きを吸収し、パネル1に有害な変形を生じさせない機
構になっている。パネル1全体の高さを平行移動する場
合は4本のジャッキ9a、9b、9c、9dを同時に同
じ方向に上下移動させる。熱変形の吸収は支持点19a
を中心にX軸15の方向を拘束した状態でパネル1全体
が熱膨張できるように支持されている。
4点で支持し、その際に1点はパネル中央の重心位置を
針状支持棒で支持し、X、Y、Zの3自由度を拘束し各
軸回りの回転は自由にしておき、残り3点で各軸回りの
回転θx、θy、θzを支持し拘束し、パネルの傾きを
調整するときは中央の1点は静止させ、残り3点部をジ
ャッキ等で上下させて行い、高さ調整時は4点全て同時
に上下させるので、本実施の形態でも上記実施の形態1
と同様の効果を得ることができる。
ば、反射鏡を3点で半径方向のみ回転する揺動軸の上に
全方向回転自由な球面軸受けを介して支持する支持手段
と、該支持手段の各揺動軸を垂直に上下させる調整手段
とを備え、上記反射鏡全体の傾き、高さを調整するの
で、反射鏡を傾き調整しても、反射鏡に無理な反力を作
用させることなく反射鏡の鏡面精度を保ったまま、反射
鏡を剛体移動させて傾き高さの位置調整を行うことがで
き、また、熱変形も同様に鏡面に熱応力を発生させるこ
となく熱膨張を逃がすことができ、高精度の調整が可能
になるという効果がある。
手段は、少なくとも上記球面軸受けを支持する揺動アー
ムを有し、該揺動アームに上記揺動軸が固定されている
ので、反射鏡の有害な変形防止に寄与できるという効果
がある。
軸受けの回転中心は、上記反射鏡の表面にあるように設
定されているので、反射鏡の回転方向の回転移動を反射
鏡に有害な変形を与えることなく回転吸収することがで
きるという効果がある。
手段は、上記支持手段の各揺動軸が固定された揺動アー
ムを支持するジャッキを有するので、高精度で且つ効率
よく調整を行うのに寄与できるという効果がある。
手段と上記反射鏡と間に軸方向に弾性部材を設けたの
で、調整機構の軸方向のガタ、特に球面軸受けとジャッ
キのガタを消すことができるという効果がある。
部材の支持部に自動調芯軸受けを用いたので、フレーム
がジャッキ中心軸回りに回転したときの弾性部材として
のスプリングのねじり反力を逃がすことができるという
効果がある。
4点で全方向回転自由に支持する支持手段と、該支持手
段を垂直に上下させる調整手段とを備え、上記反射鏡の
傾きを調整するときは中央の1点は静止させ、残り3点
を上記調整手段で上下させて行い、高さ調整時は上記4
点を全て同時に上記調整手段で上下させるので、反射鏡
を傾き調整しても、反射鏡に無理な反力を作用させるこ
となく反射鏡の鏡面精度を保ったまま、反射鏡を剛体移
動させて傾き高さの位置調整を行うことができ、また、
熱変形も同様に鏡面に熱応力を発生させることなく熱膨
張を逃がすことができ、高精度の調整が可能になるとい
う効果がある。
手段は、上記4点の内の1点で上記反射鏡の中央の重点
位置を支持し、且つX軸、Y軸、Z軸の3自由度を拘束
し各軸回りの回転を自由とし、残り3点で各軸回りの回
転を支持し拘束するので、高精度で効率よく調整を行う
ことができるという効果がある。
の3点内の2点は、Z軸方向のみ拘束のすべり支持を行
い、残り1点はV溝に沿った一方向のみすべる支持を行
うので、高精度で効率よく調整を行うことができるとい
う効果がある。
持手段は、上記反射鏡の中央を支持する第1の針状支持
棒と、上記Z軸方向のみ拘束のすべり支持を行う第1お
よび第2の球面支持棒と、上記V溝に沿った一方向のみ
すべる支持を行う第2の針状支持棒とを有するので、反
射鏡の剛体移動、熱膨張の逃がしを確実にして、高精度
の調整に寄与できるという効果がある。
整手段は、上記支持手段に上記4点に対応してそれぞれ
取り付けられたジャッキを有するので、高精度で且つ効
率よく調整を行うのに寄与できるという効果がある。
整手段と上記反射鏡との間に金具を介して弾性部材を設
けたので、反射鏡とジャッキを金具を介して弾性部材の
ばね力で軸方向のガタを消すことができるという効果が
ある。
る。
き中心がパネルの表面上にあることを説明するための図
である。
である。
る。
である。
である。
である。
b、7c 球面軸受け、 8a、8b、8c 揺動軸受
け、 9a、9b、9c ジャッキ、 18スプリン
グ、 19 軸受け、 20a、20b、20c 揺動
アーム、 23a、23b 球面支持棒、 24a、2
4b 針状支持棒、 28 スプリング、 29、30
金具。
Claims (12)
- 【請求項1】 反射鏡を3点で半径方向のみ回転する揺
動軸の上に全方向回転自由な球面軸受けを介して支持す
る支持手段と、該支持手段の各揺動軸を垂直に上下させ
る調整手段とを備え、上記反射鏡全体の傾き、高さを調
整するようにしたことを特徴とする反射鏡調整機構。 - 【請求項2】 上記支持手段は、少なくとも上記球面軸
受けを支持する揺動アームを有し、該揺動アームに上記
揺動軸が固定されていることを特徴とする請求項1記載
の反射鏡調整機構。 - 【請求項3】 上記球面軸受けの回転中心は、上記反射
鏡の表面にあるように設定されていることを特徴とする
請求項2記載の反射鏡調整機構。 - 【請求項4】 上記調整手段は、上記支持手段の各揺動
軸が固定された揺動アームを支持するジャッキを有する
ことを特徴とする請求項2記載の反射鏡調整機構。 - 【請求項5】 上記調整手段と上記反射鏡との間に軸方
向に弾性部材を設けたことを特徴とする請求項1〜4の
いずれかに記載の反射鏡調整機構。 - 【請求項6】 上記弾性部材の支持部に自動調芯軸受け
を用いたことを特徴とする請求項5記載の反射鏡調整機
構。 - 【請求項7】 反射鏡を4点で全方向回転自由に支持す
る支持手段と、該支持手段を垂直に上下させる調整手段
とを備え、上記反射鏡の傾きを調整するときは中央の1
点は静止させ、残り3点を上記調整手段で上下させて行
い、高さ調整時は上記4点を全て同時に上記調整手段で
上下させるようにしたことを特徴とする反射鏡調整機
構。 - 【請求項8】 上記支持手段は、上記4点の内の1点で
上記反射鏡の中央の重点位置を支持し、且つX軸、Y
軸、Z軸の3自由度を拘束し各軸回りの回転を自由と
し、残り3点で各軸回りの回転を支持し拘束することを
特徴とする請求項7記載の反射鏡調整機構。 - 【請求項9】 上記残りの3点内の2点は、Z軸方向の
み拘束のすべり支持を行い、残り1点はV溝に沿った一
方向のみすべる支持を行うことを特徴とする請求項8記
載の反射鏡調整機構。 - 【請求項10】 上記支持手段は、上記反射鏡の中央を
支持する第1の針状支持棒と、上記Z軸方向のみ拘束の
すべり支持を行う第1および第2の球面支持棒と、上記
V溝に沿った一方向のみすべる支持を行う第2の針状支
持棒とを有することを特徴とする請求項9記載の反射鏡
調整機構。 - 【請求項11】 上記調整手段は、上記支持手段に上記
4点に対応してそれぞれ取り付けられたジャッキを有す
ることを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の
反射鏡調整機構。 - 【請求項12】 上記調整手段と上記反射鏡との間に金
具を介して弾性部材を設けたことを特徴とする請求7〜
11のいずれかに記載の反射鏡調整機構。
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US (1) | US6293682B1 (ja) |
JP (1) | JP3814460B2 (ja) |
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