JPH04506120A - 反射望遠鏡およびそれを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、筒部と、その中に設置した一次ミラーとを有し、この−次ミラーの焦 点が筒部の外にある反射望遠鏡ならびにそれを製造する方法に関する。

［従来の技術］ 一次ミラーの光軸が筒部すなわち光入射方向に対して平行となっている反射望遠 鏡は公知である。反射ミラーを備えた適応性光学素子が光入射領域の焦点に設け である（シェードに通じる）。

さらに、Ｗｉｌｈｅｌｍ　Ｈｅｒｓｃｈｅｌが、回転方向に対称的な一次ミラー を光入射方向に対して傾けて焦点を筒部の外に置き、適応性光学素子を光入射の 外側に置き得る反射望遠鏡を開示している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の反射望遠鏡では、ミラーの傾きのために、光路が異な り、アスティグマティックな像歪的の原因となる。したがって、異なった光路を 補正するために補正プレートを使用しなければならない。

本発明の課題は、前記形式の反射望遠鏡であって、有効光入射領域を光学的な機 能素子、たとえば、取付部などを備えた反射ミラーから自由に保ち、しかも、焦 点をなお充分に特別に固定して補正用光学素子を不要とし得る反射望遠鏡を提供 することにある。

特表千４−５０６１２０　（２） ［課題を解決するための手段及びその作用］この課題を解決すべく、−次ミラー の表面は、仮想の回転対称大型ミラーのピッチ円形面として形成し、その光軸を 、ピッチ円形面のそばに位置させ、かつ光入射方向に対して平行とする。

こうして、本発明は、その寸法のために製造することができない仮想回転対称大 型ミラーの焦点を光軸に置き、アスティグマティック歪曲などをなくすというア イデアに基づいている。しかしながら、この焦点は完全な大型ミラー面にとって 決定的であるのみならず、すべての部分表面にとっても決定的である。したがっ て、光軸に関して変位しており、比率の結果として得ることのできる大型ミラー の成る部分的な表面に限るならば、対応した焦点は光入射筒部の外側に、光学的 な欠点を招くことなく、位置しなければならない。

したがって、たとえば、本発明による、光軸のそばに位置させた円形の部分表面 は、同じ直径を持ち、焦点距離が本発明の部分表面と同じである回転対称の研磨 した円形ミラーと、焦点における入射光エネルギの強さの分布が同じとなる。こ のことは、入射光線について、それが、光軸が回転対称軸線と同じである回転対 称研磨−次ミラーに入射するか、あるいは、光軸のそばに置かれ、光入射方向と 考えられるその回折絞りが回転対称研磨ミラーの回折絞りと同じである部分表面 に入射するかはたいして重要でなくなることを意味する。重要なのは、同相で生 じるように光路の焦点までの長さである。この条件は、本発明による部分表面で 満足させられる。それは大型ミラーの表面カットアウトであり、まったく歪曲な しに結像する。

本発明は、適応性光学素子およびそれに組み合った機能素子に関して構造上の制 限がまったくないということを利点とする。これは、これらの素子が光入射領域 の外に置かれ、シェードを生じさせないし、反射野に入射しないからである。− 次ミラーの焦点が自由なままである、すなわち、その作用になんらの制限を受け ないということにより、−次ミラーの焦点における完全に損失なしの光集中が可 能となる。

基本的には、−次ミラーはモノリスとして構成することができる。しかしながら 、複数のセグメントで表面を形成すると特に有利である。これは、より大きな一 次ミラーの製造を可能とするばかりでなく、本発明に従って特に短い焦点距離を 得ることができる。これは個々のセグメントの必要な凹面曲率を比較的浅く保つ ことができるからである。筒部の長さも短い焦点距離によって短くすることがで きる。

この寸法縮減の結果として、反射望遠鏡の下部構造をより経済的に作ることがで き、また、たとえば、天候や外部の影響に対する保護を必要とする保護ドームを より小さく作ることができる。

−次ミラーの焦点の受光領域に二次反射ミラーを設置し、この二次反射ミラーが 一次ミラーの光軸に対して直角に動けるようにすると特に有利である。これは、 望遠鏡操作の長時間の中断なしに、１つの観察モードから他の観察モードへ切り 換えるのを可能にするという利点を有する。二次反射ミラーは、光路内へコンピ ュータ制御で直接移動させて所望の焦点を得ることができる。

また、第１の二次反射ミラーの光路内で光軸に対して平行に移動でき、望遠鏡操 作について異なった焦点を設定するのを可能とする第２の反射ミラーを設けるの も有利である。これにより、焦点領域間の切り換え操作が非常に短くなり、コン ピュータ制御によって自動的に行えるようになる。

二次光学手段ならびにそれに組み合わせた制御手段と同じように切り換え操作に 必要な機械的手段は、取り付け、制御などについて特に簡単となり、焦点から制 御され得るすべての観察点は、光軸および一次ミラーの中心を通るただ１つの平 面内に位置する。

これは、光線の案内および観察点の追跡が、特に、反射望遠鏡が水平方向取り付 は軸線まわりに回転する場合でも、特に簡単な手段で行われ得るという利点を有 する。

ミラー・セグメントで形成した望遠鏡の場合、方法上の課題は、個々のミラー・ セグメント素材に、そのすべてを−緒に結合して一次ミラー素材を形成する場合 に、表面が最初に合体して球面キャップを形成し、その曲率が一次ミラーの最終 的な非球面形状に最適な状態で近似し、次いで、個々のミラー・セグメント素材 の表面を再加工して最終的な表面を作り出すように表面を予め形成することによ って解決される。

これは、本発明による一次ミラーを限られたコストで、たとえば、軽量ハニカム 構造で、主として石英から作り出すことができるという利点を持つ。研磨にかか る製造コストは、各ミラー・セグメントに関するこの製造方法によって非常に低 く押えることができる。

直径が約５〜８ｍの場合、−次ミラー素材の球面曲率は、最終非球面形状から約 １ｍｍだけ相違する。したがって、１ミリメートルのほんの数分の１を再加工で 研磨するだけでよい。

以下、本発明を制限上の意味のない実施例および添付図面に関連してより詳しく 説明する。添付図面において：第１図は、反射望遠鏡の一層ミラーとして役立つ ピッチ円形面を備える仮想回転対称大型ミラーの概略平面図である。

第２図は、反射望遠鏡を通る概略垂直断面図である。

第３図は、第２図の反射望遠鏡のさらに細部を示す概略垂直断面図である。

第４図は、−次ミラー素材を通る概略垂直断面図である。

第５図は、１つの一層ミラー素材とそれに対応しただ素材本体を通る概略垂直断 面図である。

第１図において、ここには、仮想大型ミラー１０が示してあり、これは、実際に は、この寸法で作ることはできないが、直径はＢで示す。この大型ミラー１０は 、非球面で回転対称であり、同心円１コで示しである。仮想大型ミラー１０は、 直径Ｂのピッチ円形面１２の幾何学的寸法を固定するのに用いる。ピッチ円形面 １２の直径Ｂは、普通の反射望遠鏡の一層ミラー直径にほぼ一致する。図示実施 例では、ピッチ円形面１２は、ハニカム・ミラー・セグメント１３によって反射 望遠鏡１５の一層ミラー１４となるように形成してあり、これについては、第２ ．３図に関連して一層詳しく説明する。第１図に示すように、仮想大型ミラー１ ０の焦点Ｆは、ピッチ円形面１２あるいは一層ミラー１４の焦点でもある。した がって、これら素子の光学特性に関して、ミラー・セグメント１３はピッチ円形 面１２に対して回転対称ではなく、焦点Ｆに合焦するために、仮想大型ミラー１ ０に対して回転対称である。

したがって、焦点Ｆを通る光軸１６は、同時に、仮想大型ミラー１０およびピッ チ円形面１２あるいは一層ミラー１４の光軸でもある。焦点Ｆは、ピッチ円形面 １２の外側、所定距離ａのところにある。換言すれば、図面に対して直角に投映 した場合、焦点Ｆはピッチ円形面１２または一層ミラーの外側にある。距離ａは 、焦点Ｆに配置しようとしている適応性光学素子１７（第３図）および−次ミラ ー１４によって反射された光線１８（第２図）を偏光するのに必要な別の機能素 子がピッチ円形面１２の外側に位置し、その結果、図面に対して直角な入射光線 １９（第２図）のシェードがなく、反射計２０（第２．３図）が自由に保たれる ように選ぶ。

第２図の横断面図において、−次ミラー１４またはピッチ円形面１２は、筒部２ １内に置かれ、これは実線で示しである。理解を助けるべく、仮想大型ミラー１ ０の残部が破線で示しである。

筒部２１は光軸１６および入射光線１９に対して平行である。中心の入射光線は ２２で示してあり、その反射光線は２３である。

第３図に示す反射望遠鏡３０は、球形ケーシング３１を包含し、これは、図示し ない支持構造内に２つの管状の歩行可能な垂直シャフト３２によって回転自在に 取り付けられている。これは、たとえば、ＤＥ−Ｃ−８７０７８４２に記載され ている。支持構造によって、球形ケーシング３１は、シャフト３２のまわりに、 そして、垂直軸線３３のまわりにシャフト３２と一緒に回転することができる。

垂直軸線３２は、同時に、筒部２１の長手軸線でもあり、球形ケーシング３１内 に固定されている。第２図の一層ミラー１４は筒部２１の底に取り付けである。

いくつかの観察キャビン３４．３５．３６．３７が球形ケーシング３１内に設け である。観察キャビン３４〜３７は、すべて、光軸１６および一層ミラー１４の 中心を通る平面（図面の平面）内に位置している。

アクセス用の管状シャフト３２と観察キャビン３４〜３７の間には、垂直方向の エレベータまたはリフト３８．３９．４０が設けてあり、これらは光軸１６に対 して平行である。

焦点Ｆの付近には、−次ミラー１４の焦点距離を変更することを可能とする第１ の凸面二次反射ミラーが可動状態で設置しである。この第１の二次反射ミラー４ １は、焦点に合焦した光線を第２の凸面二次反射ミラー４２．４３．４４．４５ に反射する。これらの第２の二次反射ミラーは、光軸１６に対して平行に、観察 キャビン３４〜３７の平面内に可動状態で位置している。

第４図は、破線で、球形に湾曲した一層ミラー素材の横断面が示してあり、この −次ミラー素材は、個別のミラー・セグメント素材５２（第５図）の軽量ハニカ ム構造で、球面キャップ５１の形に形成されている。球面キャップ５１の半径は Ｒ−２ｆであり、ここで、ｆは先の図に関連して説明した一層ミラー１４の垂直 円半径である。球面キャップ５１の凹面は、−次ミラー１４の非球面とは、最小 公差で異なっているので、はんの少しの研磨が必要なだけである。

第５図において、５３は非球形に湾曲した表面を備える素材本体であり、これを 用いてミラー・セグメント素材５２を製造する。

ミラー・セグメント素材５２は、たとえば、石英または他の均等な予備成形可能 な材料で作ることができる。成形は熱、圧力などの下で行う。このようなミラー ・セグメント素材５２を複数個並置することによって、第４図に示すような球面 キャップ５１の形をした一層ミラー素材を得ることができる。

ヘ Ｆ々・３ 国際調査報告 国際調査報告 ＥＰ　９０００８ε９ ＳＡ　３７４９９

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．筒部とその中に設置した一次ミラーとを有し、一次ミラーの焦点が筒部の外 にある反射望遠鏡において、一次ミラー（１４）の表面が仮想回転対称大型ミラ ー１０のピッチ円形面（１２）の形をしており、この仮想回転対称大型ミラー１ ０の光軸（１６）が、ピッチ円形面（１２）または一次ミラー（１４）のそばに 位置し、かつ、光入射方向に対して平行であることを特徴とする反射望遠鏡。
2. ２．請求の範囲第１項記載の反射望遠鏡において、一次ミラー（１４）の表面が 複数のミラー・セグメント（１３）によって構成されていることを特徴とする反 射望遠鏡。
3. ３．請求の範囲第１項または第２項記載の反射望遠鏡において、一次ミラー（１ ４）の焦点（Ｆ）の受光領域に第１の二次反射ミラー（４１）が設けてあり、こ の第１の二次反射ミラー（４１）が前記一次ミラー（１４）の光軸（１６）に対 して直角に移動できることを特徴とする反射望遠鏡。
4. ４．請求の範囲第３項記載の反射望遠鏡において、第１の二次反射ミラー（４１ ）の光路内で光軸（１６）に対して平行に移動できる少なくとも１つの第２の二 次反射ミラー（４２、４３、４４、４５）があり、望遠鏡操作のための異なった 焦点を設定できるようにしたことを特徴とする反射望遠鏡。
5. ５．請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１つの項に記載の反射望遠鏡に おいて、焦点（Ｆ）から制御できる観察点のすべてが、光軸（１６）と一次ミラ ー（１４）の中心とを通るただ１つの平面内に位置することを特徴とする反射望 遠鏡。
6. ６．請求の範囲第１項記載の反射望遠鏡を製造する方法であり、反射望遠鏡をミ ラー・セグメントから形成する方法において、 ａ）個別のミラー・セグメント素材（５２）に表面を予め形成し、ミラー・セグ メント素材（５２）のすべてを連続的に相互に結合した際に、これらミラー・セ グメント素材の表面が最初に球面キャップ（５１）を形成するように結合し、そ の曲率を一次ミラーの非球面最終形状に最適に近似するようにする段階と、 ｂ）個々のミラー・セグメント素材（５２）の表面を再加工して最終表面を製造 する段階と、を包含することを特徴とする方法。
7. ７．請求の範囲第６項記載の方法において、球面曲率が、約５〜８ｍの一次ミラ ー直径の場合に、非球面最終形状から約１ｍｍだけ異なっていることを特徴とす る方法。