WO2000054088A1

WO2000054088A1 - Telescope et dispositif de commande des mouvements

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Publication number: WO2000054088A1
Application number: PCT/JP2000/001395
Authority: WO
Inventors: Shuichi Kawasaki
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2000-09-14
Also published as: DE60040521D1; US6519084B1; EP1126300A1; EP1126300B1; EP1126300A4

Description

明細書

望遠鏡及び移動制御装置技術分野

本発明は宇宙又は船上、地上の建造物等、反力又は慣性力の発生が好ましくない箇所に設置する望遠鏡又はアンテナ等、重量が有るトラッキングの為の指向制御を行う装置に用いられるものである。特に、宇宙ステージョン上又は人工衛星に設置する場合には、望遠鏡を動かすと大きな慣性力が発生して宇宙ステーションに作用し、ステーション自身の姿勢制御に不具合を発生するので、このような慣性力が発生せず、宇宙又は海上、又は地上において正確に作動するような構造の望遠鏡としたものである。背景技術

従来の大型天体望遠鏡（ハブル宇宙望遠鏡等）は望遠鏡本体を被写体に向けるのに望遠鏡全体を動かしており、そのために大きなエネルギーを必要としている。特に宇宙に打ち上げて宇宙空間で作動する望遠鏡では、図示省略するが、衛星本体に反射望遠鏡が組み込まれており、宇宙において観測すべき被写体に向けて衛星本体自身を姿勢制御しなければならない。このような望遠鏡の姿勢制御は、衛星本体に C M G (Control Moment Gyro)を搭載し、姿勢を制御するか、又はガスを噴射して位置の制御を行つており、宇宙望遠鏡自体を動かすために大がかりで、大きなエネルギーを必要としている。又、望遠鏡を宇宙ステーションに設置し、宇宙ステーシヨン上で望遠鏡を操作すると、大きな慣性力が発生し、このような慣性力は宇宙ステーションにおいては許容されず、望遠鏡を被写体に向けて動かしても慣性力が発生しないような構造が望まれている。又、宇宙アンテナ等の装置についても望遠鏡と同様に、指向対象に装置を指向する場合、

C M G等の反力を用いる。

前述のように従来の宇宙望遠鏡では衛星に望遠鏡を組み込んで、被写体に向けて動かすために衛星本体を姿勢制御している。従って、望遠鏡を動かすために大がかりな構造と大きなエネルギーを必要としており、簡単な構造で正確に姿勢を制御可能な構造の望遠鏡の開発が望まれている。又、特に宇宙ステーションに望遠鏡を搭載する場合には、望遠鏡を作動すると大きな慣性力が発生し、この慣性力が宇宙ステーション側に加わり、宇宙ステーションの姿勢制御にも重要な問題を起こすので、このような慣性力の発生は許されず、宇宙ステーションで用いられる慣性力を発生しないような構造の望遠鏡の開発が望まれていた。

図 2 0は従来の大型天体用反射望遠鏡の構成図である。図において、 2 2 1は望遠鏡本体であり、下部には凹面鏡 2 2 2が設けられ、上部の中心部には集光器 2 2 3が設けられている。凹面鏡 2 2 2の中央部には穴 2 2 5が貫通して設けられており、その穴 2 2 5の直下には力メラ 2 2 4又は接眼レンズが配設されている。

上記構成の天体望遠鏡において、天体からの光 2 3 0は上部より本体 2 2 1内へ入射し凹面鏡 2 2 3で 2 3 0 aのように反射し、集光器 2 2 3に集められる。集光器 2 2 3に集められた光は 2 3 0 bで示すように集光して下面の凹面鏡 2 2 2の中央の穴 2 2 5を通り、カメラ 2 2 4で集点を合わせ、カメラで映像として撮らえられる。このような構成の反射望遠鏡では本体 2 2 1上部より入射する光 2 3 0は、中央部の集光器 2 2 3の部分では入射する光の一部が遮られて、凹面鏡 2 2 2に入射する光が減少し、全体として集光能力が落ちてしまい、正確な映像を撮らえるには更に改善することが望まれていた。発明の開示

i ) そこで本発明は、望遠鏡を被写体に向けて作動させても、発生する慣性力を打消すような構造を採用し、宇宙ステージョンに搭載しても慣性力を発生させずに宇宙での適用を可能とする望遠鏡を提供することを課題としてなされたものである。

i i) また、本発明は、望遠鏡やアンテナ等を目的の方向に向けて動かすための単純な構成を採用し、任意の方向へ正確に移動できる移動制御装置を提供し、又、

i i i) 更に、本発明は、入射する光が集光器で遮られることがないように集光器を配置し、集光能力を向上させるような構造の天体用反射望遠鏡を提案することを課題としてなされたものである。

本発明は前述 i)の課題を解決するために次の（ 1 ) 乃至（ 1 0 ) の手段を提供する。

( 1 ) 本体内に反射鏡、集光器、カメラ又は接眼レンズを備えた宇宙望遠鏡において、前記本体を被写体に向けて回動させた時に同本体と同時に回動し、前記本体の回動によって生ずる慣性力を打消すためのカウン夕ウェイトを設けたことを特徴とする望遠鏡。

( 2 ) 本体内に反射鏡、集光器、カメラ又は接眼レンズを備えた宇宙望遠鏡において、前記反射鏡と前記集光器及び力メラ又は接眼レンズとは一体的に連結されると共に、前記反射鏡は前記集光器及び力メラ又は接眼レンズと共に被写体の向きに合わせて移動可能であることを特徴とする望遠鏡。

( 3 ) 本体内に反射鏡、集光器、カメラ又は接眼レンズを備えた望遠鏡において、前記反射鏡と前記集光器及び力メラ又は接眼レンズとはそれぞれ独立に可動可能であることを特徴とする望遠鏡。

( 4 ) 前記反射鏡には底部周囲に複数のカウン夕ウェイトが取付けられていることを特徴とする（2) 又は（3) 記載の望遠鏡。

( 5 ) 前記反射鏡が取付けられる基部の周辺には複数のカウンタゥェィトが取付けられていることを特徴とする（2) 又は（3) 記載の望遠

(6) 前記反射鏡と基部の間には同反射鏡底面と基部との間を連結し、かつ同反射鏡の動きと逆方向に駆動可能なようにカウンタウェイトが設けられていることを特徴とする（2) 又は（3) 記載の望遠鏡。

(7) 前記カウンタウェイトはァクチユエ一夕を介して取付けられていることを特徴とする（4) 又は（5) 記載の望遠鏡。

(8) 前記基部には、基部平面に複数の水平成分カウンタゥュイトが配設されていることを特徴とする（5) 又は（6) 記載の望遠鏡。

(9) 前記カウンタウニイトは、前記本体の先端が被写体に向かって傾斜し、先端が回転上下動する時に生ずる慣性力を打消すためのカウンタウニイト及び前記本体が傾斜した状態で基部に直角な軸を中心に回転する時に生ずる慣性力を打消すための力ゥンタウエイトからなることを特徴とする（ 1 ) 記載の望遠鏡。

( 1 0) 前記先端が回転上下動する時の慣性力を打消すためのカウン夕ウェイトは、アームの先端に取付けられ、同アームが回動する構造であることを特徴とする（9) 記載の望遠鏡。

望遠鏡を星等の被写体に向けて回動させると大きな慣性力が発生し、特に宇宙ステーションに搭載する場合には、この慣性力がステーション側に加わり微少重力環境に重大な影響を及ぼすので、このような慣性力の発生は許容されない。本発明の（ 1 ) では、このような慣性力はカウン夕ウェイトにより逆方向の力を発生させて打消されるので、宇宙ステ —シヨンにおいても適用することができる。又、本発明の（9) のように、カウンタウェイトは本体の先端が回転上下動する時に生ずる慣性力に対するもの、基部に直角な軸に対して本体が回転するためのものと、それぞれ別に設けられており、発生する慣性力は効果的に打消すことができる。

本発明の（2) においては、反射鏡と集光器及びカメラ又は接眼レンズを一体的に移動させて星等をトラッキングし、又、本発明の（3) では、反射鏡と集光器及び力メラ又は接眼レンズをそれぞれ独立に可動することができる構成であり、これらのいずれを採用しても被写体に向けてトラツキングする場合には本体全体を移動させなくても良く、可動部分を少くすることができる。

又、本発明の（4) 、 (5) ではカウンタウェイトを取付けて反射鏡の動きに応じて生ずる慣性力を打消すことができ上記（2)、 (3) の発明において、可動部分を少くすると共に、その慣性力も打消すことができる。又、（6)、 (7) の発明のようにカウンタウヱイトの取付方法にそれぞれ特徴を持たせ、その応用範囲を広げ、又（8)では水平部分のカウンタウヱイトも取付けているので慣性力を確実に相殺することができる。

又、本発明は前述の ii) の課題を解決するために次の（1 1) 〜（1 3) の手段を提供する。

(1 1) 底面が曲面形状をもつ機器本体と、同本体の底部を支持し底面が前記底面鏡の曲面形状とほぼ同じ形状の曲面を有し、かつ底面が磁性体からなる本体基部と、同本体基部の底面が浮上可能に当接し、同底面と同じ曲面形状の上面を有する台と、同台の上面を網羅するように敷設された固定側コイル及び同台上面の中心から径方向に放射状に敷設された複数本の移動用コイルと、同固定側コィル及び移動用コィルを励磁し、前記本体基部を前記台から浮上させ、前記本体基部の移動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする機器の移動制御装置。 ( 1 2) 前記機器本体が底面に曲面形状の反射鏡、上部に集光器及び同集光器直下に支持された力メラ又は接眼レンズからなる望遠鏡本体、又は、中心部にアンテナを立設させ、底面が曲面形状をもつアンテナ本体であることを特徴とする（ 1 1) に記載の機器の移動制御装置。

( 1 3) 前記台内部には台上面の曲面形状に沿った形状で一定の深さの空間部を設け、同空間部内に移動自在に挿入され底面が磁性体からなるカウンタウェイトと、前記空間部底面を網羅するように敷設された固定用コィル及び同空間部底面に同底面中心から径方向に放射状に敷設された複数本の移動用コイルとを設け、前記制御手段は前記台上面の固定側及び移動用コイルの励磁を制御すると共に、前記空間部の固定側及び移動用コイルも同時に励磁し、前記カウンタウェイトを空間部底面から浮上させ、前記本体基部の移動方向と反対方向へ動かすように制御することを特徴とする（1 1) 又は（1 2) に記載の機器の移動制御装置。本発明の（ 1 1) は望遠鏡の移動制御、（ 1 2) はアンテナの移動制御にそれぞれ適用されるものである。これら（ 1 1 ) と（ 1 2) の発明においては、制御手段が台上面に敷設されている固定側コィルを励磁すると、本体基部の磁性体と固定側コイルとの反発力により本体が台上面から磁気浮上する。更に制御手段は複数の移動用コイルのうち本体を移動させたい位置に配置されているコイルを励磁すると、本体底面の磁性体と励磁された移動用コイルとの吸引用により本体は移動すベき位置に浮上した状態で希望する任意の位置へ簡単に移動することができる。位置が所望の位置へ移動すると制御手段は固定側コイルの励磁を解除し、本体基部が台上面上に当接し、固定され、設定された位置で被写体を観測することができる。

本発明の（1 3) においては、上記のように本体が移動すると同時にカウンタウェイトを本体移動方向とは逆方向に動かし、本体の移動により生じ、台側に加わる慣性力を打消す。即ち、制御手段は空間部底面の固定側コィルを励磁してカウンタウヱイトの磁性体との反発力で力ゥン夕ウェイトを空間部底面から浮上させ、移動用コイルのうち本体の移動方向と反対側に位置する移動コイルを励磁し、カウンタウェイトを吸引力により、その位置へ移動させる。従って発生する慣性力を打消すことができる。

望遠鏡を星等の被写体に向けて回動させたり、又アンテナを移動させたりすると、大きな慣性力が発生し、特に宇宙ステーションに搭載する場合には、この慣性力がステーション側に加わり微少重力環境に重大な影響を及ぼすので、このような慣性力の発生は許容されない。本発明の ( 1 3 ) では、このような慣性力はカウンタウェイトにより逆方向の力を発生させて打消されるので、宇宙ステーションにおいても適用することができる。

更に、本発明は前述 i i i)の課題を解決するために次の（ 1 4：) 〜（ 1 6 ) の手段を提供する。

( 1 4 ) 円筒状本体の下面に凹面鏡、同凹面鏡の上方に集光器、同集光器の下方へカメラ又は接眼レンズを、それぞれ配設し、前記本体上部より入射した光を前記凹面鏡で反射し、同反射光を集光器で集光して前記カメラ又は接眼レンズへ集光させる反射望遠鏡において、前記凹面鏡はァクチユエ一夕によつて反射光の角度を調整可能とすると共に、前記本体の途中側面には開口部が形成され、前記集光器は前記凹面鏡で反射した光が前記開口部より全量集光できるように前記開口部の外に配置し、前記力メラ又は接眼レンズは前記開口部近辺で前記集光器からの光を受けることを特徴とする反射望遠鏡。

( 1 5 ) 前記凹面鏡は反射光の角度が予め設定されて前記本体の底面に固定されていることを特徴とする（ 1 4 ) 記載の反射望遠鏡。

( 1 6 ) 前記凹面鏡の面形状は前記集光器との光路差を最小にすると共に、前記集光器の凹面形状は任意に設定することを特徴とする（1 4 ) 記載の反射望遠鏡。

本発明の（ 1 4 ) 及び（ 1 6 ) の反射望遠鏡は、集光器が本体途中の側面の開口部の外に設けられているので、本体上部より入射する光を集光器が遮ることがなく、入射した光の全量が凹面鏡に入射する。凹面鏡はその反射光の角度がァクチユエ一夕を駆動することにより調整され、反射光が開口部を全量通り、集光器で受光されるように設定される。そのため、本体に入射する光は凹面鏡で全量が反射して集光器に集光することができ、集光器の直下のカメラで受光するので、集光能力が低下することがない。

本発明の（ 1 5 ) では、凹面鏡の反射角度は、反射光の全量が予め、本体側面の開口部を通るように調整されて本体底面に固定されているので、ァクチユエータを不要とし、観測時の調整の手間を省くことができ

図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の第 1形態に係る宇宙望遠鏡の構成図である。図 2は、発明の実施の第 2形態に係る宇宙望遠鏡の構成図である。図 3は、本発明の実施の第 3形態に係る宇宙望遠鏡の構成図である。図 4は、本発明の実施の第 4形態に係る宇宙望遠鏡で、（ a ) は側面図、（b ) は（a ) における A— A矢視図である。

図 5は、図 4に示す宇宙望遠鏡の反射鏡の部分の詳細を示し、（ a ) _g

は部分側面図、（b ) はその上面図である。

図 6は、図 5に示すカウンタウェイトの変形例を示す側面図である。図 7は、図 5に示す力ゥンタウエイトの他の変形例を示す側面図であ図 8は、図 5に示すカウンタウェイトの詳細を示す図で、（a ) はプーリを用いる例、（b ) はァクチユエ一夕を用いる例である。

図 9は、図 8に示すカウンタウェイトに、水平成分力ゥンタウヱイトを付加した例を示し、（a ) はロープによる支持、（b ) はァクチユエ —夕による支持を示す。

図 1 0は、本発明の実施の第 5形態に係る宇宙望遠鏡で、（a ) は側面図、（b ) は（a ) における B— B矢視図である。

図 1 1は、本発明の実施の第 6形態に係る機器の移動制御装置を示し、望遠鏡に適用した場合の断面図である。

図 1 2は、図 1 1における A— A矢視図である。

図 1 3は、図 1 1に示す本体と台との移動部分の詳細な断面図である。図 1 4は、本発明の実施の第 6形態に係る望遠鏡の作用を示す図であり、（_a ) は本体が中心の位置、（b ) 、 ( c ) の位置で（d ) 、 ( e ) は本体がそれぞれ左右上下に移動した状態を示す。

図 1 5は、本発明の実施の第 6形態に係る望遠鏡の制御系統図である。図 1 6は、本発明の実施の第 7形態に係る機器の移動制御装置を示し、アンテナに適用した場合の断面図である。

図 1 7は、本発明の実施の第 8形態に係わる天体用反射望遠鏡の構成図である。

図 1 8は、図 1 7における A— A断面図である。

図 1 9は、本発明の実施の第 9形態に係わる天体用反射望遠鏡の構図る。図 2 0は、従来の反射望遠鏡の構成図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図 1は本発明の実施の第 1形態に係わる宇宙望遠鏡の斜視図である。図において、 1は望遠鏡本体であり、円筒形状で内部には図示していないが反射鏡、集光器、カメラ等が装備されている。 2 a、 2 bは本体支持部であり、一端で軸 3により本体 1を回動自在に支持すると共に、他端が基部 4に固定され、本体 1を基部 4へ支持している。

又、軸 3には、軸 9で直結したカウンタ一ウェイト装置 5 a、 5 がそれぞれ両側（5 bは図示省略）に回転自在に支持されており、カウン夕一ウェイト装置 5 a、 5 bには、それぞれ任意数のカウンタウヱイト 6 a、 6 bが円周上の両方向に配置されている。又、基部 4の周囲にはド一ナツ状のカウンタウェイト装置 7が回転自在に配置されており、力ゥンタウエイト装置 7にはそれぞれ任意数のカウンタウヱイト 8 a、 8 bを内部にて回転させるように設けてある。 1 0はカウンターウェイト 6 a、 6 bの回転を制御する回転体駆動部である。

上記構成の望遠鏡は、基部 4を中心とした垂直の Y軸及び軸 3を中心とした X軸を中心としてそれぞれ回動可能であり、宇宙空間の被写体に向けて姿勢を変えることができる。このような望遠鏡を被写体に向けて動かす場合には、 X軸， Y軸を中心に動かすと本体 1は先端部が重く、後部が軽く、先端が振れると大きな慣性力が発生する。この慣性力は望遠鏡が搭載されている宇宙ステージョン側に加わり、宇宙ステーションの姿勢に大きな影響力を与えるので、このような慣性力は排除しなければならない。

本実施の第 1形態においては、本体 1を X軸を中心に、例えば、図で示すように，方向に振らせると、同時に、回転体駆動部 1 0がカウン夕一ウェイト 6 a、 6 bを逆のひ ₂ 方向に高速回転させ、発生する慣性力を打消すようにする。カウンタ一ウェイト 6 a、 6 bは、それぞれ任意数が同一円状に対向して設けられているので、高速回転することにより、発生する慣性力を打消す方向の力を発生する。

慣性力の大小は、カウンターウェイト 6 a、 6 bの回転数の大小によつて調整すれば X軸を中心とした回転に対する慣性力をすベて打消すことができる。又、図示していないが、カウン夕一ウェイト 6 a、 6わの回転は、軸 3を中心に、軸 3とは回転自在な構成として回転体駆動部 1 0のモ一夕でカウンタ一ウェイト 6 a , 6 b自身に固定の軸を回転させる力、、あるいは、リニアモータの原理により円周方向にカウン夕ウェイト埋め込みの円板を回転させるような構造でも良い。このような制御は、本体 1の回転速度を検出し、その速度に応じてモータの回転数を制御するようにすれば容易になされる。

上記と同じく、 Y軸を中心とした本体 1の回動に対しては、例えば図に示すように本体 1が基部 4と共にで回転する場合には、カウンタ一ウェイト 8 a、 8 bを、逆に^ ₂ 方向に回転させて回転 i により発生し、設置基部又は宇宙ステーション側に加わろうとする慣性力を打消すようにする。カウンタ一ウェイト装置 7には任意数のカウンタウェイト 8 a， 8 bを内部に設け、回転することにより上記と同様に逆方向の力で発生する慣性力を打消すことができる。又、上記と同様にリニアモ —夕の原理でカウンターウェイト 8 a , 8 bを円周方向に回転させても良い。

上記に説明の宇宙望遠鏡は、宇宙ステーションに搭載すれば、慣性力力発生しないように作動させることができ、又、地上の設備に設置しても姿勢制御が容易になされるものである。図 2は本発明の実施の第 2形態に係る宇宙望遠鏡の斜視図である。図において、符号 1乃至 4及び 7、 8は図 1に示す構造と同じであり、本実施の第 2形態における特徴部分は符号 1 1乃至 1 5で示す部分であり、次にこれらの部分につき説明する。

図 2において、軸 3には本体 1が回動自在に支持されると共に、これとは独立に回動自在にアーム駆動部 1 4が連結されている。アーム駆動部 1 4には連結軸 1 5により左右両側にアーム 1 1 a、 1 1 bの途中が結合されている。アーム 1 1 a、 1 1 bのそれぞれの両端にはカウンタウェイト 1 2 a、 1 2ゎ及び1 3 3、 1 3 bが取付けられており、これらアーム 1 1 a、 1 1 bは連結軸 1 5で一体となり X軸まわりに回動する構成であり、この回転はアーム駆動部 1 4により駆動される。その他の構成は図 1に示す実施の第 1形態と同じである。

上記構成の実施の第 2形態の望遠鏡において、本体 1が X軸まわりに a , で回転すると、アーム駆動部 1 4はアーム 1 1 a、 1 1 b力ひ ₂ 方向に回転するように連結軸 1 5を回転させる。回転速度ひ ₂ とアーム 1 1 a、 1 l bの回転角は、アーム駆動部 1 4によって本体 1の回転速度と回転角度を検出し、この速度と角度に応じて設定され、制御される。このようにして X軸まわりの本体 1の回転により発生する慣性力は、この慣性力と逆方向の力により打消され、発生する慣性力が宇宙ステーシヨン等の望遠鏡の設置側へ伝わることがない。又、 Y軸まわりの本体 1の回転に対しては、図 1と同じ作用によりカウンタ一ウェイト 8 a， 8 bの回転により発生する慣性力を打消す。

図 3は本発明の実施の第 3形態に係る望遠鏡の斜視図である。図において、本実施の第 3形態における特徴部分は、図 2に示す構造のアーム 1 1 a , 1 1 bの下端をなくし、下端のカウンタウヱイト 1 2 b， 1 3 bもなくした構造であり、その他は図 2と同じである。本実施の第 3形態においては、 X軸まわりの本体 1の回動により生ずる慣性力は、軸 1 5と一体に結合された両側のアーム 2 1 a、 2 1 bをアーム駆動部 1 4 で本体 1の回転方向と逆方向に回転させ、慣性力を打消すものであり、図 2と同様に作用するものである。本実施の第 3形態では図 2に示す構造と比較するとカウンタウヱイトの数を減少させ、アーム構造を簡略化する利点がある。

図 4は本発明の実施の第 4形態に係る望遠鏡の構成図であり、（ a ) は側面図、（b ) は（a ) における A— A矢視図である。両図において、 3 0は基部であり、反射鏡 3 1が多数のァクチユエ一夕 3 6を介して設置されている。 3 7はカウンタウェイトであり、反射鏡 3 1の周囲に多数吊下げられている。 3 2は集光器であり、反射鏡 3 1の周囲とは 3本の集光器支持部材 3 5で支持されている。 3 3はカメラで、カメラ支持部材 3 4で集光器 3 2直下に支持されている。

図 5は上記に説明の実施の第 4形態のァクチユエ一夕とカウンタゥェィトの詳細を示す図であり、反射鏡 3 1は星等をトラッキングするために、基部 3 0の周囲に多数配置されたァクチユエ一夕 3 6を駆動して任意の方向に駆動可能である。又、カウンタウヱイト 3 7は反射鏡 3 1の周囲に複数配設され、上下に駆動可能な構造であり、反射鏡 3 1の周囲の動きと逆になるように上下に駆動され、反射鏡 3 1及びこれに接続された集光器 3 2、カメラ 3 3の構造体が動くことにより発生する慣性力を打消す作用をする。図中の例では、反射鏡 3 1の右側が符号 3 8で示すように上方へ移動すると、カウンタウヱイト 3 7は 3 8 ' のように同時に下向きに作用する。

実施の第 4形態では、このように反射鏡 3 1、集光器 3 2、カメラ 3 3を支持部材 3 5、カメラ支持部材 3 4とで一体的に支持して星等をトラッキングし、カウン夕ウェイト 3 7により慣性力を相殺し、望遠鏡を搭載する宇宙ステーションの - G (微小重力）の環境破壊を防止することができる。

図 6は実施の第 4形態におけるカウンタウヱイトの設置の変形例であり、図 5に示すカウンタウェイトを基部 3 0の周囲に複数個上方に向けて取付けたカウンタウェイト 3 7 aとした例であり、その他の構成は図 5のものと同じ構成である。図において、反射鏡 3 1が図示のように上方 3 8の方向へ動くとカウンタウヱイト 3 7 aは下部へ 3 8 ' のように作用し、発生する慣性力を相殺する。

図 7は同じくカウンタウェイトの変形例であり、図 5、図 6のカウンタウヱイトを基部 3 0内部に配置した例である。図において、カウン夕ウェイト 3 9は基部 3 0内に配設されており、基部 3 0の上面との間には多数のカウン夕ウェイト用ァクチユエ一夕 4 0で連結されている。図示のように、反射鏡 3 1の右側が 3 8で示すように上方へ動くと、これと同時にァクチユエ一夕 4 0は図中右側のァクチユエ一夕のスト口 —クを左側よりも大きな駆動力で伸長させ、カウンタウヱイト 3 9を反射鏡の動きと逆に 3 8 ' で示すように作動させて発生する慣性力を相殺する。

図 8は実施の第 4形態におけるカウンタウェイトの作動の具体例を示す図で、図 5に示すカウンタウェイトの具体的構成である。図 8 ( a ) はプーリを用いてカウン夕ウェイトを作動させる例、図 8 ( b ) はァクチユエ一夕に直結させる例をそれぞれ示している。図 8 ( a ) では、力ゥンタウヱイト 3 7は支持部材 4 1より吊下げられ、ブーリ 4 2を介して反射鏡 3 1に結合されている。このような構成により、反射鏡 3 1力上方へ移動するとカウンタウェイト 3 7をプーリ 4 2を介して引っ張り、カウンタウヱイト 3 7の重さで反射鏡 3 1 と逆の動きを与え、慣性力を打消すことができる。図 8 ( b ) では、カウンタウェイト 3 7はァクチユエ一夕 4 3で反射鏡 3 1 と接続されており、ァクチユエ一夕 4 3を伸縮させることによりカウンタウェイト 3 7を上下させ、反射鏡 3 1の動きと逆方向に作動させ、慣性力を打消す構造である。

図 9は図 6、図 7、図 8の応用例で、図 6、図 7、図 8の構成に、更に水平方向のカウンタウヱイトを付加した例である。図 9 ( a ) では、基部 3 0には支持部材 4 4が取付けられ、支持部材 4 4にはロープ又はチェーン 4 7を固定し、支持ローラ 4 5に連結された水平成分カウンタウェイト 4 6を引っ張る構成である。このような水平成分カウンタゥェイト 4 6を水平面に X, Y方向又はその中間方向、等任意の方向に複数配置し、水平面での基部に加わる力と逆方向へのカウンタウヱイトによる引張力を支持部材 4 4に与え、基部 3 0に対して水平方向に加わる慣性力を打消すようにしている。

図 9 ( b ) は図 6に示すカウンタウェイト 3 7 aを設けた例の応用例で、水平成分カウンタウヱイト 4 6をァクチユエ一夕 4 8で連続させて水平成分の慣性力を打消すようにしたものであり、又、基部 3 0に設けられたカウンタウヱイト 3 7 aはァクチユエ一夕 4 9を介して取付けられている。このような図 9に示す例では図 6、図 8のカウンタウヱイト 3 7， 3 7 aで反射鏡 3 1、集光器 3 2、カメラ 3 3の一体構造の動きから発生する慣性力を打消す作用に加えて、基部に加わる水平方向の慣性力も水平成分カウンタウェイト 4 6で打消すようにしたので、更に効果的に宇宙望遠鏡から発する慣性力を相殺することができる。

図 1 0は本発明の実施の第 5形態に係る望遠鏡の構成を示し、（a ) は側面図、（b ) は（a ) における B— B矢視図である。図において、基部 3 0、反射鏡 3 1、ァクチユエ一夕 3 6、カウンタウヱイト 3 7は図 4に示す実施の第 4形態に示す構造と同じく、反射鏡 3 1を動かすことができ、その駆動により生ずる慣性力を相殺する。

本実施の第 5形態においては、第 4形態の機能に加えて、集光器も移動可能とした構造である。即ち、 5 2は可動式集光器であり、レール 5 3又は可動式集光器支持装置 6 3上を移動可能としている。可動式集光器 5 2は部材 6 2で支持され、部材 6 2には車輪 6 1、モータ 6 0が取付けられ、モー夕 6 0により車輪 6 1を回転させて可動式集光器 5 2をレール 5 3上で移動させる。本可働式集光器 5 2が 6 3上に配設された面状リニアモータにて可動式集光器支持装置 6 3に支持される場合は、 5 2は 6 3上をリニアモータの力によりスライドする。

レール 5 3は 2本からなり、集光器支持部材 5 5に取付けられ、集光器支持部材 5 5は 3本の支持部材 5 4で基部 3 0に支持されている。又、可動式集光器 5 2にはカメラ支持部材 3 4が取付けられ、その下端にはカメラ 3 3を一体的に支持している。従って、図 4に示す実施の第 4形態においては、反射鏡 3 1と集光器 3 2とを一体的に動かす方式であつたが、本実施の第 5形態では、反射鏡 3 1と集光器 5 2及び力メラ 3 3 とはそれぞれ独立に動かすことが可能であり、それぞれ星等をトラツキングするためにどちらを動かしても良く、最終的に両者の光軸をマツチングさせれば良いものである。

上記実施の第 5形態においては可動式集光器 5 2を動かす場合には、モータ 6 0を駆動し、車輪 6 1を回転させ、レール 5 3に係合している車輪 6 1により部材 6 2に懸吊している可動式集光器 5 2及びカメラ 3 3を移動させ、星等をトラッキングする。又、反射鏡 3 1をァクチユエ一夕 3 6を駆動して動かすこともできる力反射鏡 3 1は集光器 5 2と比べて大きく、発生する慣性力も大きいので実施の第 4形態と同じようにカウン夕ウェイト 3 7でその慣性力を相殺している。なお、レール 5 3を設ける可動式集光器支持装置 6 2 (リニアモータを用いない場合）は水平方向（回転方向）に回転し、レール 5 3をそれに合わせ回転させることにより、 6 2上の任意の位置に可動式集光器 5 2を稼働可能とする。

以下、本発明の実施の第 6形態にっレ、て図面に基づレ、て具体的に説明する。図 1 1において、望遠鏡は移動する本体 1 と固定側の台 2 0からなり、本体 1 0 1が台 1 2 0上面を自由に移動できる構造となっており、次に詳しく説明する。

図 1 1において、 1 0 1は本体で、 1 0 2は集光器であり、集光器支持材 1 0 5で本体 1 0 1の中心上部に支持されている。 1 0 3はカメラであり、集光器 1 0 2の直下に配置されカメラ支持部材 1 0 4で集光器 1 0 2の周囲から支持されている。 1 0 6は反射鏡であり、被観測天体から入射する光を反射し、上部の集光器 1 0 2に集光させる。 1 0 7は本体支持部材であり、本体 1 0 1の底面を複数本で支持し、この本体支持部材 1 0 7は本体基部 1 0 8に固定されている。

本体基部 1 0 8は本体 1 0 1の底部を構成し、その底面は下方へ向つて凸状のなめらかな曲面を有し、その表面には永久磁石等の磁性体 1 1 1が設けられ、後述するように台 1 2 0上の曲面上に浮上して移動可能となっている。台 1 2 0の上面は本体基部 1 0 8の底面と一定間隔が保てるような凹状のなめらかな曲面 1 2 1が形成されており、その表面には全面にリニアモータ固定コイル 1 1 2が敷設されており、本体基部 1 0 8が浮上して所定の微少隙間を保ち、移動できるようになつている。台 1 2 0の曲面 1 2 1には、更に、移動用リニアモ一夕コイル 1 1 0 が曲面 1 2 1の中心から放射状に敷設されており、本体基部 1 0 8が曲面 1 2 1上で任意の位置へ移動する際の制御を行うことができる。台 1 2 0の曲面 1 2 1の下部には曲面 1 1 1の形状に合せた形状で所定深さの移動空間 1 2 2が形成されており、空間 1 2 2内には下面が磁性体からなるカウンタウヱイト 1 3 0が移動自在に揷入されている。移動空間 1 2 2の底面にはカウンタウェイト用リニアモータ固定コイル 1 2 3と移動用リニアモータコイル 1 2 4が敷設されている。なお、リニアモー夕固定コイル 1 2 3と移動用リニアモ一夕コイル 1 2 4の配置は台 1 2 0の曲面 1 2 1のコイル 1 1 0と 1 1 2の配置と同じ構成であるので図示省略している。

図 1 2は図 1 1における A— A矢視図であり、台 1 2 0の曲面 1 2 1 にはリニアモ一夕固定コイル 1 1 2が細目状に配置されており、更に中心からは放射状に移動用リニアモータコイル 1 1 0が図の例では 8本布設されている力、 8本以上であれば更に細い制御が可能である。本体 1 0 1は図の例では中心より左側に移動した状態を示しており、被観測の天体の星に向けて反射鏡 1 0 6、集光器 1 0 2、カメラ 1 0 3が一体となつて移動した状態である。この状態では後述するようにカウンタゥェイト 1 3 0は本体 1 0 1 とは逆方向の右側に移動した状態を示しており、本体 1 0 1の移動に伴う慣性力を打消すようにしている。

図 1 3は図 1 1における移動部の詳細な断面図であり、本体基部 1 0 8が磁性体 1 1 1とリニアモータ固定コイル 1 1 2との反発力で隙間 t で磁気浮上しており、後述するように移動用リニアモータコイル 1 1 0 の作用で左側に移動した状態を示している。これに対してカウン夕ゥェイト 1 3 0は、同じ要領でカウンタウェイト用リニアモー夕固定コイル 1 2 3との反発力で移動空間 1 2 2内で磁気浮上し、移動用リニアモー夕コイル 1 2 4の作用で、本体基部 1 0 8とは反対側の左側に移動した状態を示し、これら両移動は同時に同期してなされ、発生する慣性力を打消すことができる。

図 1 4は本発明の実施の形態における作用を示す図である。本図と図 1 1 , 図 1 2を参照し、作用を説明する。まず、（a ) では本体 1 0 1 とカウン夕ウェイト 1 3 0とは、 8本の移動用リニアモ一夕コイル 1 1 0の中心に位置しており初期の状態である。この状態において、曲面 1 2 1上の全面に敷設されたリニアモータ固定コイル 1 1 2を励磁すると、本体 1 0 1の本体基部 8底面の磁性体 1 1 1とコイル 1 1 2とが反発して本体 1 0 1は浮上する。なお、この場合にはコイル 1 1 2には磁性体 1 1 1とは同極性となるように励磁し、互に反発力が発生するようにす

( b ) において、本体 1 0 1が磁気浮上した状態で、 8本の移動用リニァモータコイル 1 1 0のうち、図中の太線で示すコイルを励磁すると、本体 1 0 1の本体基部 8底面の磁性体 1 1 1 との吸引力により本体 1 0 1は図示のように左側に移動する。この場合の移動用リニアモータコィノレ 1 1 0のうち細線のコイルは無励磁であり、太線のコイルは本体基部 8の磁性体 1 1 1とは吸引力が働くような極性で励磁される。

この時カウンタウェイト 1 3 0は同様に移動空間 1 2 2内のカウンタゥヱイト用リニアモータ固定コイル 1 2 3で浮上し、移動用リニアモー夕コイル 1 2 4とで上記と同じ要領で図中の左側に移動し、これら両移動は同時に起こり、本体 1 0 1の移動に伴い発生する慣性力を打消す。

( c ) においては、 8本の移動用リニアモー夕コイル 1 1 0のうち、右側の太線で示す 3本を励磁し、同様に本体 1 0 1を右側に移動させた状態を示し、逆にカウンタウヱイト 1 3 0は左側に移動させて本体 1 0 1の移動に伴い発生する'慣性力を打消すように作用する。

又、（d ) では同様に 8本の移動用リニアモータコイル 1 1 0のうち、上方の 3本を太線で図示するように励磁し、本体 1 0 1を上方へ移動させ、カウンタウヱイト 1 3 0は逆に下方に移動させる。更に（e ) では、本体 1を同様の作用で下方へ移動させ、カウンタウェイト 1 3 0を逆に上方へ移動させてそれぞれ慣性力を打消すようにする。上記のように本体 1 0 1を被観測対象に向けて任意の位置へ移動させることができ、本体 1 0 1は台 1 2 0の曲面 1 2 1に沿って移動するので反射鏡 1 0 6、集光器 1 0 2、カメラ 1 0 3を一体的に希望する方向に向けることができる。位置が決定すると台 1 2 0のリニアモ一夕固定コイル 1 1 2の励磁を解除し、本体基部 1 0 8の底面を台 1 2 0の曲面 1 2 1に設置させ、固定することができる。

図 1 5は上記に説明した望遠鏡の制御系統図であり、設定器 1 4 1で本体 1 0 1の X, Y座標の 2次元での位置データが与えられると、制御装置 1 4 0では、まずリニアモ一夕固定コイル 1 1 2を励磁して本体 1 0 1を台 1 2 0から磁気浮上させる。次に、制御装置 1 4 0は本体 1 0 1が移動すべき位置の移動用リニアモータコイル 1 1 0を選び、これを励磁して本体 1 0 1を移動させると同時に、カウンタウェイト用リニアモータ固定コイル 1 2 3を励磁すると共に本体 1 0 1の移動方向と反対の対称位置に相当する移動用リニアモータ 1 2 4を選び、これを励磁することによりカウンタウヱイト 1 3 0を反対方向へ移動させるように制御する。本体 1 0 1の位置が決定すると設定器 1 4 1からの指示によりリニアモータ固定コイル 1 1 2の励磁を解除し、本体 1 0 1を台 1 2 0 上に固定する。

図 1 6は本発明の実施の第 7形態に係る機器の移動制御装置を示す断面図である。図において、本実施の第 7形態では実施の第 6形態における符号 1 0 1〜1 0 7からなる望遠鏡に代えて、アンテナ本体 1 5 0を用いたもので、アンテナ本体 1 5 0が搭載される台 1 2 0の構成は図 1 3に示すものと同じである。

図 1 6において、ァンテナ本体 1 5 0の本体基部 1 5 1は本体 1 5 0 の底部を構成し、その底面は下方に向かって凸状のなめらかな曲面を有し、その表面には永久磁石等の磁性体 1 5 2が設けられ、台 1 2 0の曲面上に浮上して移動可能としている。

台 1 2 0は図 1 3と同じ構造でありるので、その説明は省略するが、曲面 1 2 1の表面にリニアモータ固定用コイルが敷設され、本体 1 5 0 が実施の第 6形態で説明した原理と同じように浮上して自由に移動できるものである。その作用は図 1 4、図 1 5と同じであるので説明は省略する。このような本実施の第 7形態においても、アンテナ本体 1 5 0を台 1 2 0上に磁気浮上させることにより希望する任意の位置、方向に簡単に移動することができる。

なお、上記の実施の第 6形態では望遠鏡、第 7形態ではアンテナを、それぞれ台 1 2 0に搭載した例で説明した力本発明は、これらに限定するものではなく、これらの例以外に指向性を有する計測装置、測定装置、等に適用しても同様の効果が得られるものである。

以下、本発明の実施の第 8形態にっレ、て図面に基づレ、て具体的に説明する。図 1 7、 1 8において、 2 0 1は反射望遠鏡の本体であり、その形状は、図 1 8に示すように上部 2 0 1 aよりも下部 2 0 1 bの方が断面積を大きくしている。即ち、上部本体 2 0 1 aは円形であるが、下部本体 2 0 1 bは、上部に開口部 2 0 6を有し、側面の一方の側が上部 2 0 1 aの円形状より外側へ張り出して大きな形状としている。又、本体 2 0 1の底部は上部本体 2 0 1 aと同じく円形状となっている。なお、この開口部 2 0 6は必要なエリアを任意の形状に切欠いても良いものでめる。

2 0 2は凹面鏡であり、本体 2 0 1の底部に配設されている。 2 0 3 は集光器であり、開口部 2 0 6から本体 2 0 1の底部の凹面鏡 2 0 2をのぞむ位置で、開口部の外で中心から外れて設置されている。 2 0 4はカメラ又は接眼レンズであり、開口部 2 0 6の近辺で集光器 2 0 3からの光の集点位置に配置されている。従って、集光器 2 0 3とカメラ 2 0 2

4とは中心から外れ、ほぼ開口部 2 0 6の領域に配置されている。

2 0 5はァクチユエ一夕であり、本体 2 0 1の底面と凹面鏡 2 0 2の底面との間に多数配設され、ァクチユエ一夕 2 0 5の所定位置のものを駆動することにより、凹面鏡 2 0 2の底面に対する設置角度を任意に変化させることができる。従って入射する光 2 1 0の角度により、その反射光 2 1 0 aを集光器 2 0 2に向けて反射させ、集光器 2 0 3に正確に集光させることができる。

上記構成の実施の第 8形態において、天体より入射する光 2 1 0は本体 2 0 1 bの上部より入射し、凹面鏡 2 0 2で 2 1 0 aのように反射し、開口部 2 0 6より集光器 2 0 3へ全量が集光され、集光器 2 0 3で反射した光は、 2 1 O bで示すように、その直下のカメラ 2 0 4に集点を結びカメラ 2 0 4で映像が撮らえられる。凹面鏡 2 0 2から反射される光

2 1 0 aは、前述のようにァクチユエ一夕 2 0 5を駆動することにより調節されて集光器 2 0 3で集光されるようにセットされる。

上記のように本実施の第 8形態によれば、本体 2 0 1へ上部から入射する光 2 1 0は、従来のように途中で集光器 2 0 3で遮られることがなく、凹面鏡 2 0 2へ全量が入射するので集光能力が低下することがなく、正確な映像を撮らえることができる。

図 1 9は本発明の実施の第 9形態に係る反射望遠鏡の構成図である。図において、本実施の第 9形態は、図 1 7に示す実施の第 8形態のものと比べ、ァクチユエ一夕 2 0 5を取り除いたものであり、その他の構成は図 1 7に示す構造と同じである。

従って、本実施の第 9形態においては、凹面鏡 2 0 2の本体 2 0 1の底面に対する角度は、予め反射する主要な光 2 1 0 bが集光器 2 0 3に集光するように設定されており、底面に固定される。本実施の第 9形態においても、本体 2 0 1の上部より入射する光 2 1 0は、従来のように集光器で遮られることがなく、望遠鏡の集光能力が低下せず、実施の第

8形態と同様の効果が得られるものである。

なお、本発明の反射望遠鏡は、地上に設置して使用する天体観測用望遠鏡としても、又、宇宙を飛行する飛行体に搭載して宇宙の観測用としても、いずれの用途にも適用できるもので、同様の効果が得られるものでめる。

以上、本発明の 3つの実施形態を別々に説明したが、本発明はこれらの実施形態の 2つ以上を適宜組み合わせて採用してもよい。

例えば、実施の第 3形態の反射望遠鏡に対し実施の第 1形態による力ゥンタウエイトを設置し、実施の第 2形態の移動制御装置により移動させるようにしてよい。

Claims

請求の範囲

1 . 本体内に反射鏡、集光器、カメラ又は接眼レンズを備えた望遠鏡において、前記本体を被写体に向けて回動させた時に同本体と同時に回動し、前記本体の回動によって生ずる慣性力を打消すためのカウンタゥェィトを設けたことを特徴とする望遠鏡。

2 . 本体内に反射鏡、集光器、カメラ又は接眼レンズを備えた望遠鏡において、前記反射鏡と前記集光器及び力メラとは一体的に連結されると共に、前記反射鏡は前記集光器及び力メラ又は接眼レンズと共に被写体の向きに合わせて移動可能であることを特徴とする望遠鏡。

3 . 本体内に反射鏡、集光器、カメラ又は接眼レンズを備えた望遠鏡において、前記反射鏡と前記集光器及び力メラとはそれぞれ独立に可動可能であることを特徴とする望遠鏡。

4 . 前記反射鏡には底部周囲に複数のカウンタウェイトが取付けられていることを特徴とする請求項 2又は 3記載の望遠鏡。

5 . 前記反射鏡が取付けられる基部の周辺には複数のカウンタウヱイトが取付けられていることを特徴とする請求項 2又は 3記載の望遠鏡。

6 . 前記反射鏡と基部の間には同反射鏡底面と基部との間を連結し、かつ同反射鏡の動きと逆方向に駆動可能なようにカウンタウェイトが設けられていることを特徴とする請求項 2又は 3記載の望遠鏡。

7 . 前記カウンタウヱイトはァクチユエ一夕を介して取付けられていることを特徴とする請求項 4記載の望遠鏡。

8 . 前記カウンタウェイトはァクチユエ—夕を介して取りつけられていることを特徴とする請求項 5記載の望遠鏡。

9 . 前記基部には、基部平面に複数の水平成分カウンタウェイトが配置されていることを特徴とする請求項 5記載の望遠鏡。

1 0 . 前記基部には、基部平面に複数の水平成分カウン夕ウェイトが配設されていることを特徴とする請求項 6記載の望遠鏡。

1 1 . 前記カウンタウェイトは、前記本体の先端が被写体に向かって傾斜し、先端が回転上下動する時に生ずる慣性力を打消すためのカウンタウェイト及び前記本体が傾斜した状態で基部に直角な軸を中心に回転する時に生ずる慣性力を打消すためのカウンタウェイトからなることを特徴とする請求項 1記載の望遠鏡。

1 2 . 前記先端が回転上下動する時の慣性力を打消すためのカウンタウエイトは、アームの先端に取り付けられ、同アームが回動する構造であることを特徴とする請求項 1 1記載の望遠鏡。

1 3 . 機器本体を目的の方向に向けて動かすための移動制御装置において、底面が曲面形状をもつ機器本体と、同本体の底部を支持し底面が前記機器本体の底面の曲面形状とほぼ同じ形状の曲面を有し、かつ底面が磁性体からなる本体基部と、同本体基部の底面が浮上可能に当接し、同底面と同じ曲面形状の上面を有する台と、同台の上面を網羅するように敷設された固定側コイル及び同台上面の中心から径方向に放射状に敷設された複数本の移動用コイルと、同固定側コィル及び移動用コィルを励磁し、前記本体基部を前記台から浮上させ、前記本体基部の移動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする機器の移動制御装置。

1 4 . 前記機器本体が、底面に曲面形状の反射鏡、上部集光器及び同集光器直下に支持されたカメラ又は接眼レンズからなる望遠鏡本体であることを特徴とする請求項 1 3に記載の機器の移動制御装置。

1 5 . 前記機器本体が、中心部にアンテナを立設させ底面が曲面形状をもつアンテナ本体であることを特徴とする請求項 1 3に記載の機器の移動制御装置。

1 6 . 前記台内部には台上面の曲面形状に沿った形状で一定の深さの空間部を設け、同空間部内に移動自在に挿入され底面が磁性体からなる力卜と、前記空間部底面を網羅するように敷設された固定用コイル及び同空間部底面に同底面中心から径方向に放射状に敷設された複数本の移動用コィルとを設け、前記制御手段は前記台上面の固定側及び移動用コイルの励磁を制御すると共に、前記空間部の固定側及び移動用コイルも同時に励磁し、前記カウンタウェイトを空間部底面から浮上させ、前記本体基部の移動方向と反対方向へ動かすように制御することを特徴とする請求項 1 3〜1 5のいずれかに記載の機器の移動制御装置。

1 7 . 円筒状本体の下面に凹面鏡、同凹面鏡の上方に集光器、同集光器の下方へカメラ又は接眼レンズを、それぞれ配設し、前記本体上部より入射した光を前記凹面鏡で反射し、同反射光を集光器で集光して前記力メラ又は接眼レンズへ集光させる反射望遠鏡において、前記凹面鏡はァクチユエ一夕によつて反射光の角度を調整可能とすると共に、前記本体の途中側面には開口部が形成され、前記集光器は前記凹面鏡で反射した光が前記開口部より全量集光できるように前記開口部の外に配置し、前記力メラ又は接眼レンズは前記開口部近辺で前記集光器からの光を受けることを特徴とする反射望遠鏡。

1 8 . 前記凹面鏡は反射光の角度が予め設定されて前記本体の底面に固定されていることを特徴とする請求項 1 7記載の反射望遠鏡。

1 9 . 前記凹面鏡の面形状は前記集光器との光路差を最小にすると共に、前記集光器の凹面形状は任意に設定することを特徴とする請求項 1 7に記載の反射望遠鏡。