JPH07107579B2 - 反射望遠鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、トラス構造に関し、特に、光学反射望遠鏡
装置に応用した場合にその解像度および保守性を向上で
きるものに関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば光学反射望遠鏡装置に応用された、従来
のいわゆるセルリエトラスを示す見取図である。図にお
いて、１は２本１組のセルリエトラスであり、1aは４組
のセルリエトラス、即ち、各部材の断面積を等しくして
二等辺三角形を構成するトラス構造である。また、２は
ミラーセル、３はミラーセル２に取り付けられた主反射
鏡で、別の４組のセルリエトラス1bによってミラーセル
２を介してセンターセクション４に支持されている。５
はセルリエトラス1aで支持された補助トップリング、８
は主反射鏡装置３と相対する副反射鏡７を支持するため
の、トップリング６に取り付けられたスパイダである。
全ての構造要素は、セルリエトラス1a,1bを介してセン
ターセクション４に固定され、鏡筒９を構成する。鏡筒
９は全天を観測する目的で、望遠鏡架台に接続され、EL
軸回り（高度角駆動）,AZ軸回り（水平角駆動）に運転
される。なお、セルリエトラスは例えば5mクラスの望遠
鏡装置であれば、肉厚20mm,長さ15m位の鉄製パイプで構
成されている。

次にその作用，効果について、第５図，第６図を用いて
説明する。第５図において、矢印は重力の方向であり、
セルリエトラス１がＡ点においてこの方向に外力を受け
るとすると、上側のトラス部材は引張荷重を受けてＡ点
がＢ点に変位し、一方下側のトラス部材は圧縮荷重をう
けてＡ点がＣ点に変位する。このとき両トラス部材は材
質，長さ，面積等全て等しいため変位は対称であり、▲
▼＝▲▼となる。変位が微小であることに注意
し両トラス部材がＡ点で結合されていたことを考慮すれ
ば、結局Ａ点は作図のごとくＤ点に変位することがわか
る。即ち、Ａ点は右側の斜線を施したトラス取り付け面
に対し平行に変位する。

以上の様な原理で動作するセルリエトラスを、例えば光
学反射望遠鏡に用いた場合の作用，効果を第６図を用い
て説明する。図において、El軸まわりに望遠鏡を支持す
るわけだが、中心軸Ｆが水平になった場合、セルリエト
ラス1aは補助トップリング５、トップリング６、スパイ
ダ８、および副反射鏡７の自重によって、またセルリエ
トラス1bは主反射鏡装置３及びミラーセル２の自重によ
ってそれぞれ外力P₁，P₂を受ける。この時上記の原理に
より主反射鏡装置３と副反射鏡７とはセンターセクショ
ン４を介して距離および平行度を保ったまま変位し、し
かもセルリエトラス1aと同1bの部材断面の比を適当に設
計すれば、中心軸Ｆも水平からずれずにＦ′のごとく変
位させることができる。図において、点線で示した部分
が変形後の状態を示す。

このようにセルリエトラスを用いてトップリング６及び
ミラーセル２を支持すると、副反射鏡７の軸と主反射鏡
３の軸が、重力方向の変化を受けてもずれず、かつ互い
に平行に移動するため光学的な収差が出ないという長所
があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の様な従来のセルリエトラス１では
１本のトラス部材の支える荷重が大きいので、弾性変形
の域内でトラス部材を選定する際に、断面積の大きい物
を選ばねばならず、重量が大きくなるという問題点があ
った。

また、特に光学反射望遠鏡に応用した場合においては、
環境の温度変化によりセルリエトラス1aおよび1bは外気
と熱の授受をおこなうことになるが、この時、重量の大
きなトラスの熱容量が大であるためトラス自身の温度変
化が環境のそれに十分追随できず、対流熱による空気の
ゆらぎを惹起し、光の屈折率の不均一による観測像の乱
れをもたらすという重大な欠点があった。

さらに、副反射鏡７を色々と交換して異なる焦点モード
（図示せず）にて観測する場合、トップリング６をはず
す必要があるが、トップリング５をはずすとセルリエト
ラス1aは自立しないため別に補助トップリング５を設け
てこれによって自立させなければならず、その分重量が
大となっていた。

加えて、このためトップリング６をはずす時においては
副反射鏡７が補助トップリング５とぶつからぬようトッ
プリング６をＦ軸方向に大きく移動させねばならないの
で、望遠鏡を収納するドーム（図示せず）も大きくなら
ざるを得ず、その保守も容易でないという欠点があっ
た。

さらに、加えて第３図にみるようにトラス構造1aの力線
が副反射鏡７を支持するスパイダ６の根元の力線と構造
的につながらず、副反射鏡７の変位をトップリング６、
補助トップリング５の剛性に頼って維持することにな
り、構造的に剛でないと言う欠点もあった。

この発明はかかる従来のものの問題点を解決するために
なされたもので、外力方向の変化に対しても２平面また
は２曲面間の距離と平行度とを保ち、軽量かつ高剛性と
なるトラス構造を有するとともに、観測像の乱れを回避
でき、また収納ドームが小型で保守も容易な反射望遠鏡
装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る反射望遠鏡装置は、天体観測の光学反射
望遠鏡装置において、赤外線領域等の光を集光し反射さ
せる主反射鏡を支えるミラーセルと、この主反射鏡と平
行に対向しこの主反射鏡にて反射された光を集光し観測
装置に向けて反射させるための副反射鏡を支持するスパ
イダ付きのトップリングと、外側の部材と内側の部材と
が異なる太さの部材により構成されて二等辺三角形以外
の形状を有するものとなり、それぞれ上記ミラーセルお
よび上記トップリングをセンターセクションに固定する
第１および第２のトラス構造とを備えるようにしたもの
である。

〔作用〕

この発明においては、上述のように構成したことによ
り、支持方向と異なる方向の外力に対してこれを支える
トラスが、全体としては同じ重量であってもその本数が
従来のセルリエトラスに比べて多いため、断面積が小さ
くかつ軽量な部材でも変形を小さく抑え、弾性変形範囲
内の正確な復元を実現している。

また、従来のものに比べ同一重量に対する表面積が大き
いため、熱容量が小さく、外気温の変化にトラスの温度
が追従するため、観測像の乱れを軽減させている。

また、トラスが立体的で安定した構造であるので、トッ
プリングをはずした際に補助トップリングを用いる必要
がないので、軽量化されており、変形が小さく抑えられ
るとともにトップリング着脱の際には副反射鏡との干渉
がないため中心軸方向の移動が殆どなくて済み、結果と
して収納ドームを小型化させ保守も容易ならしめてい
る。

加えて、トラス構造の力線が副反射鏡支持のスパイダの
力線と構造的につながり、全体として剛であるので、副
反射鏡の位置ぎめを正確なものにしている。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による反射望遠鏡を示す。
図において、長短２本づつ計４本のトラスが１組のトラ
ス構造である。２〜４および６〜８は従来装置と同一の
ものである。図において、10がトラス構造であり、これ
にトップリング６が直接取り付けられており、従来のも
ののように、補助トップリング５を介してはいない。な
お、図は鏡筒９の上部のみを示したが、下部は第４図の
下部と同一であっても良く、又、センターセクション４
とミラーセル２をつなぐトラスが10bとして第２図に示
すトラス10と同一の原理を用いた物であっても良い。

以下、第２図を用いて本実施例のトラス構造の作用，効
果について説明する。変形のメカニズムは従来のセルリ
エトラス（第４図）と同様であるが、ここでは二等辺三
角形を用いていないため、図において、矢印の向きの外
力に対しトップリング６がトラス支持面（斜線部）と平
行に変形するよう構成トラス部材の断面積化を調整して
設計している。この調整方法の原理を詳細に説明する。

第２図（ａ）は外側の部材を太く（剛性を高く）、内側
の部材を細く（剛性を低く）選んだ例である。重力が矢
印方向に作用すると、トップリング６の重さで図の破線
のようにトップリング６は傾いて変形する。これは細い
部材が大きく伸縮し、太い部材がほとんど伸縮しないか
らである。この逆を第２図（ｂ）に示す。この２つの例
から内側，外側の部材の断面積を選べば、トップリング
がトラスの根元と平行に変形する解があることが判る。

第１図は特にこれを光学反射望遠鏡に適するように選ん
だ例であり、外側の部材10cを太く、内側の部材10dを細
く選んだものである。

トラス構造全体の重量を同一とすると、従来のセルリエ
トラス1aに比べて本トラス構造10は明らかに表面積が大
きく、熱容量が約1/1.5と小であるため、周囲との温度
差が生じた場合でもすぐトラスの温度が周囲温度に追従
するため熱対流を起こしにくく、空気のゆらぎによる像
の乱れを防止している。

また第１図にみるように、短い方のトラス部材10cは隣
り合う各２組のトラス構造10dと結合され、３本の安定
な立体トラス構成しているため、トップリング６を取り
はずした状態においても自立することを可能ならしめて
いる。このため従来の補助トップリング５を省略でき、
20ないし30％の軽量化を実現している。しかもこの軽量
化によって変形をさらに抑制できるとともに、トップリ
ング６交換の際には従来のものが大きく必要としていた
補助トップリング５からの取りはずしのための中心軸方
向の移動の量を、ごくわずかにすませることができ、中
心軸方向のスペースを要しないため、収納ドームのサイ
ズ（例えば直径）を約10％小型化でい、安価かつ保守も
容易になっている。さらに従来装置ではセルリエトラス
1aの補助トップリング５上の支持点とスパイダ８の取り
付け点とが45°ずれていたが、本発明ではトラス構造10
のトップリング６上の支持点がスパイダ８の取り付け点
と一致し構造力線がつながっているため、さらに剛構造
を実現している。

なお、上記実施例ではトラスの構造部材の断面積を変え
た例を示したが、これはヤング率を変えた場合でも同等
の効果を奏する。これを第３図（ａ）に示す。第３図
（ａ）において、10eは例えば鉄、10fは例えばアルミニ
ウムである。

また、上記実施例ではＭ型に見える構造の例を示した
が、これは第３図（ｂ）に示す如く、他の組合せのトラ
ス構造11がいくらでも存在するので、本発明の原理を用
いれば全く同等な効果を奏するものである。

第７図（ａ），（ｂ）はこの、トップリングがトラスの
根元と平行に変形する解の一例を示している。第７図
（ａ）は第３図（ｂ）の望遠鏡を横からみた状態を示し
ており、部材断面の比を適当に設計すれば、トップリン
グ６に右から外力を受けたとしても、部材10c′,10d′
の交点10eは斜め左上に，交点10e′は斜め左下にそれぞ
れ移動させることができ、最終的にトップリング６を水
平方向に移動させることができる。また第７図（ｂ）は
第２図のＭ形トラスと同様に変形するものである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る反射望遠鏡によれば、天
体観測の光学反射望遠鏡装置において、赤外線領域等の
光を集光し反射させる主反射鏡を支えるミラーセルと、
この主反射鏡と平行に対向しこの主反射鏡にて反射され
た光を集光し観測装置に向けて反射させるための副反射
鏡を支持するスパイダ付きのトップリングと、外側の部
材と内側の部材とが異なる太さの部材により構成されて
二等辺三角形以外の形状を有するものとなり、それぞれ
上記ミラーセルおよび上記トップリングをセンターセク
ションに固定する第１および第２のトラス構造とを備え
るようにしたので、軽量かつ高剛性となり、同じ重量で
あっても従来のセルリエトラスに比べてトラスの本数を
多くでき、弾性変形範囲内の正確な復元を実現でき、保
守が容易になるとともに、従来のものに比べ熱容量を小
さくでき、外気温の変化にトラスの温度を追従でき、観
測像の乱れを軽減させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図はその変
形防止原理を示す図、第３図はこの発明の他の実施例を
示す図、第４図は従来装置を光学反射望遠鏡に応用した
例を示す斜視図、第５図は従来装置の原理を示す図、第
６図はセルリエトラスを光学望遠鏡に応用した例を示す
図、第７図は本発明に適用可能な、外力を受けたときに
トップリングが水平方向に移動させることができるトラ
スの解を示す図である。 図において、1a,1bはセルリエトラス、５は補助トップ
リング、６はトップリング、８はスパイダ、７は副反射
鏡、10はトラス構造である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】天体観測の光学反射望遠鏡装置において、 赤外線領域等の光を集光し反射させる主反射鏡を支える
   ミラーセルと、 この主反射鏡と平行に対向しこの主反射鏡にて反射され
   た光を集光し観測装置に向けて反射させるための副反射
   鏡を支持するスパイダ付きのトップリングと、 外側の部材と内側の部材とが異なる太さの部材により構
   成されて二等辺三角形以外の形状を有するものとなり、
   それぞれ上記ミラーセルおよび上記トップリングをセン
   ターセクションに固定する第１および第２のトラス構造
   とを備えたことを特徴とする反射望遠鏡装置。