WO2006018888A1

WO2006018888A1 - 反射鏡支持機構

Info

Publication number: WO2006018888A1
Application number: PCT/JP2004/011961
Authority: WO
Inventors: Takeharu Oshima; Noboru Ito
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-02-23
Also published as: EP1780569B1; EP1780569A1; US7336408B2; JPWO2006018888A1; US20070097473A1; JP4375400B2

Abstract

　バイポッド１に第１のばね要素２及び第２のばね要素３を設けることによりラテラルＸ軸まわりの弾性回転が可能となる。また、ばね部材６によりラテラルＹ軸まわりの弾性回転が可能となり、平行ばね部材９によりアキシャルＺ軸方向への弾性的な並進変位が可能となる。バイポッド１の２脚は、上端部が所定の間隔を空けて、寄り合うようにアキシャルＺ軸に対して傾けて設ける。バイポッド１の２脚の中心線の交点を反射鏡の重心位置に一致させることによって、反射鏡に発生するモーメント荷重の変化を抑制する。

Description

明細書

反射鏡支持機構

技術分野

[0001] この発明は、天体からの観測光や、ミリ波、サブミリ波を受信して天体観測を行う大型望遠鏡などに用いられ、反射鏡の鏡面を高精度に支持する反射鏡支持機構に関するものである。

背景技術

[0002] 宇宙力の観測光や電波を受信して天体観測する望遠鏡システムは、より高分解能で高精度な観測を行うため、近年益々システムの大型化が進んでいる。特に望遠鏡システム内の反射鏡部分は、その開口径が数 m力数十 mのものが検討されるに至っており、反射鏡をより高精度に支持することが必要となってきている。例えば、日本特許出願である特開平 6- 118295号公報には、従来の反射鏡支持機構が記載されている。この特開平 6- 118295号公報に開示された反射鏡支持機構は、反射鏡に支持機構設置穴を設け、支持機構による反射鏡の支持点を反射鏡の重心位置に設けるものである。このように、反射鏡をその重心位置で支持することによって、支持点と反射鏡重心位置とのずれによって生じるモーメント荷重の発生が抑制される。したがって、仰角を変更するような反射鏡の姿勢変化によって生じるモーメント荷重の変化を抑制され、反射鏡内部の応力の発生と反射鏡の形状変化とが抑制されるものである。

[0003] この従来の反射鏡支持機構にお!、ては、反射鏡の重心位置を支持するために、反射鏡に支持機構設置穴が設けられているが、各支持点において、反射鏡の母材に穴を設ける削り加工を行う必要があり、加工工数が増加し、この加工に要する日数も増加するという問題点があった。特に、反射鏡の開口径が大きくなるほど、剛性確保のために反射鏡母材の厚み寸法は大きくなり、支持機構設置穴の加工に約 1年を要する場合もあった。

特許文献 1：特開平 6-118295号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0004] この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、支持機構設置穴を設けることなぐ反射鏡の重心位置に支持力が作用することにより、反射鏡の鏡面精度を高精度に維持して反射鏡を支持する反射鏡支持機構、及びこの反射鏡支持機構を使用した反射鏡位置決め機構を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0005] 請求項 1の発明に係る反射鏡支持機構は、反射鏡を取り付ける鏡取付部がラテラル X軸まわりに弾性回転し、その 2脚の中心線が上記反射鏡のアキシャル方向重心位置にお、て交わるバイポッドと、このバイポッドをラテラル Y軸まわりに弾性回転するばね部材と、上記バイポッドを、上記反射鏡のアキシャル方向へ弹性的に並進変位する平行ばね部材とを備えたことを特徴とする反射鏡支持機構。

[0006] 請求項 2の発明に係る反射鏡支持機構は、請求項 1の発明に係る反射鏡支持機構において、上記バイポッドは、その 2脚にそれぞれ、溝を設けて形成した第 1のばね要素と、第 2のばね要素とを具備したものである。

[0007] 請求項 3の発明に係る反射鏡支持機構は、反射鏡を取り付ける鏡取付部がラテラル X軸及びラテラル Y軸まわりに弾性回転し、その 2脚の中心線が上記反射鏡のアキシャル方向重心位置において交わるノィポッドと、上記バイポッドを、上記反射鏡のアキシャル方向へ弹性的に並進変位する平行ばね部材と備え、上記バイポッドの上記鏡取付部は、上記 2脚にそれぞれ、溝を設けて形成した第 1のばね要素と第 2のばね要素によってラテラル X軸まわりに弾性回転し、その 2脚にそれぞれラテラル Y軸と平行な溝を設けて形成した第 3のばね要素によってラテラル Y軸まわりに弾性回転するものである。

発明の効果

[0008] 請求項 1乃至請求項 3に記載の発明によれば、バイポッドの 2脚の中心線が反射鏡のアキシャル方向重心位置にぉ、て交わるように設けて、るので、支持機構設置穴を設ける必要がなぐ反射鏡の重心位置に支持力が作用することにより、反射鏡重心位置とのずれによって生じるモーメント荷重の発生が抑制され、反射鏡の鏡面精度を高精度に維持して反射鏡を支持する。図面の簡単な説明

[0009] [図 1]この発明の実施の形態 1に係る反射鏡支持機構の構造を示す斜視図である。

[図 2]この発明の実施の形態 1に係る反射鏡支持機構を反射鏡及びミラーセルに取り付けた状態を示す正面図である。

[図 3]この発明の実施の形態 2に係る反射鏡支持機構の構造を示す斜視図である。

[図 4]この発明の実施の形態 2に係る反射鏡支持機構を反射鏡及びミラーセルに取り付けた状態を示す正面図である。

[図 5]この発明の実施の形態 3に係る反射鏡位置決め機構の構成を示す構成図である。

符号の説明

[0010] 1 バイポッド

2 第 1のばね要素

3 第 2のばね要素

4 鏡取付部

6 ばね部材

9 平行ばね部材

17 第 3のばね要素

発明を実施するための最良の形態

[0011] 実施の形態 1

[0012] この発明の実施の形態 1に係る反射鏡支持機構を図 1及び図 2に基づいて説明する。図 1は、この発明の実施の形態 1に係る反射鏡支持機構の構造を示す斜視図である。図 1において、 1は左右の 2脚よりなるバイポッド、 2はバイポッド 1の上部に設けた第 1のばね要素であり、 3はバイポッド 1の下部に設けた第 2のばね要素である。これらの第 1のばね要素 2、第 2のばね要素 3はバイポッド 1を形成する板材の両面から板材の中心線に向けて対称に溝を設けることにより形成する。 4はバイポッド 1の 2脚の上端部を結合し、反射鏡を取り付ける鏡取付部、 5はバイポッド 1の 2脚の下端部を結合するバイポッド台座である。 6はバイポッド台座の底部に設けたばね部材であり、 7はばね部材 6の下端部に結合する中間部材である。 8は取付台座であり、 9は 2本の平行な部材カもなる平行ばね部材である。平行ばね部材 9において、 10は、中間部材 7側に設けたばね要素であり、 11は取付台座 8側に設けたばね要素である。

[0013] ノィポッド 1を形成する左右の 2脚は、それらの上端部が寄り合うように、図 1に示すアキシャル Z軸に対して傾きをもって設け、 2脚の上端部は所定の間隔を空けて鏡取付部 4により結合する。第 1のばね要素 2及び第 2のばね 3は、バイポッド 1の板材の両面に、図 1に示すラテラル X軸に平行な溝を設けて形成される薄肉の部分である。第 1のばね要素 2及び第 2のばね要素 3の部分は、バイポット 1の他の部分よりも曲がり易ぐラテラル X軸まわりの回転弾性特性を示す。このようにバイポット 1の左右 2脚のそれぞれに設けた第 1のばね要素 2及び第 2のばね要素 3によって、鏡取付部 4は、ノィポット台座 5に対してラテラル X軸まわりに弾性回転することができる。また、図 1 に示すように、バイポッド台座 5と中間部材 7との間に溝を設けることによって、薄肉の部分を形成し、ばね部材 6を設けている。このばね部材 6により、ノィポッド台座 5は中間部材 7に対して、図 1に示すラテラル Y軸まわりに弾性回転することができる。中間部材 7と取付台座 8とは、平行ばね部材 9を介して結合しているので、中間部材 7 は、取付台座 8に対してアキシャル Z軸方向に弹性的に並進変位することができる。平行ばね部材 9には、中間部材 7側において、その板材の両面に溝を設けてばね要素 10を形成し、取付台座 8側において、その板材の両面に溝を設けてばね要素 11 を形成している。このばね要素 10及びばね要素 11によって、平行ばね部材 9は弾性変形することができる。

[0014] 以上のように、本発明に係る反射鏡支持機構は、取付台座 8に対して鏡取付部 4が、アキシャル Z軸方向への弹性的な並進変位、ラテラル Y軸まわりの弾性回転、及びラテラル X軸まわりの弾性回転の 3自由度を有して設けられているものである。また、第 1のばね要素 2、第 2のばね要素 3、ばね部材 6、及び平行ばね部材 9 (ばね要素 1 0及びばね要素 11を含む）は、それぞれ母材の削り出しや型成形によって一体として形成することにより、部品点数が少なぐ機構内のガタ要素の発生が低減できることも本発明の特徴である。なお、上記の各ばね要素及びばね部材は、板ばねなどのディスクリートなばね部品に置き換えることも可能である。

[0015] 図 2は、この発明の実施の形態 1に係る反射鏡支持機構を反射鏡及びミラーセルに取り付けた状態を示す正面図である。図 2は図 1に示すラテラル X軸方向から見たものである。図 2において、 12は反射鏡支持機構であり、 13は反射鏡である。 14は反射鏡の背面に設けられ構造的に反射鏡を支えるミラーセルであり、バックストラクチャとも呼ばれる。 15はバイポッド 1の 2脚のそれぞれの中心線であり、 16は反射鏡 13 のアキシャル Z軸方向の重心位置である。

[0016] ノィポッド 1の 2脚は、それらの上端部が、所定の間隔を空けて、寄り合うようにアキシャル Z軸に対して傾けて設けているので、中心線 15の交点は、鏡取付部 4の上方に位置することとなる。この中心線の交点が、反射鏡 13のアキシャル Z軸方向の重心位置 16に重なるようにバイポッド 1の傾き及び上端部の間隔を設定する。このように、中心線 15が反射鏡 13の重心位置 16で交わることにより、バイポッド 1の 2脚に働く軸力の作用線が反射鏡 13の重心位置 16を通ることになるので、反射鏡 13にモーメント荷重が発生しないようにすることができる。したがって、ラテラル X軸（図 2において紙面に垂直な軸)まわりに反射鏡 13が回転して姿勢が変化しても、反射鏡 13のアキシャル Z軸方向の重心位置 16まわりにはモーメントが発生しないので、このような姿勢変化に伴う内部発生モーメントの変化が抑制され、高精度に反射鏡 13の面精度を維持することができる。

[0017] 実施の形態 2

[0018] この発明の実施の形態 2に係る反射鏡支持機構を図 3及び図 4に基づいて説明する。図 3は、この発明の実施の形態 2に係る反射鏡支持機構の構造を示す斜視図である。図 3において、 17はバイポッド 1の左右 2脚に設けた第 3のばね要素である。なお、図 3において図 1と同一の符号を付した部品及び部分は、図 1におけるそれらの部品及び部分と同一又は相当する部分及び部品を示す。

[0019] 図 3において、第 3のばね要素 17は、バイポッド 1の板材の両面から板材の中心線に向けて対称に溝を設けることにより形成する。第 3のばね要素 17における溝は、ラテラル Y軸に平行に設けており、この溝によって形成される薄肉部分が、第 3のばね要素 17となっている。第 3のばね要素 17の部分は、バイポット 1の他の部分よりも曲力 Sり易ぐ図 3に示すラテラル Y軸まわりに回転弾性特性を示す。なお、図 3において、第 3のばね要素 17は、第 1のばね要素 2及び第 2のばね要素 3の下部に設けている力第 1のばね要素 2及び第 2のばね要素 3の上部に設けても良いし、第 1のばね要素 2と第 2のばね要素 3との間に設けても良い。

[0020] 以上のように、この発明の実施の形態 2に係る反射鏡支持機構は、取付台座 8に対して鏡取付部 4が、平行ばね部 9によりアキシャル Z軸方向への弹性的な並進変位、第 3のばね要素 17によりラテラル Y軸まわりの弾性回転、及び第 1のばね要素 2及び第 2のばね要素 3によりラテラル X軸まわりの弾性回転の 3自由度を有して設けられているものである。また、第 1のばね要素 2、第 2のばね要素 3、第 3のばね要素 17、及び平行ばね部材 9 (溝 10及び溝 11を含む）は、それぞれ母材からの削り出しや型成形によって一体として形成することにより、部品点数が少なぐ機構内のガタ要素の発生が低減できることも本発明の特徴である。なお、上記の各ばね要素及びばね部材は、板ばねなどのディスクリートなばね部品に置き換えることも可能である。

[0021] 図 4は、この発明の実施の形態 2に係る反射鏡支持機構を反射鏡及びミラーセルに取り付けた状態を示す正面図である。図 4は図 3に示すラテラル X軸方向から見たものである。図 4において、 18は反射鏡支持機構であり、 19はバイポッド 1の 2脚のそれぞれの中心線である。なお、図 4において、図 2と同一の符号を付した部品及び部分は、図 2におけるそれらの部品及び部分と同一又は相当する部品及び部分を示す

[0022] ノィポッド 1の 2脚は、それらの上端部が、所定の間隔を空けて、寄り合うようにアキシャル Z軸に対して傾けて設けているので、中心線 19の交点は、鏡取付部 4の上方に位置することとなる。この中心線 19の交点が、反射鏡 13のアキシャル Z軸方向の重心位置 16に重なるようにバイポッド 1の傾き及び上端部の間隔を設定する。このように、中心線 19が反射鏡 13の重心位置 16で交わることにより、バイポッド 1の 2脚に働く軸力の作用線が反射鏡 13の重心位置 16を通ることになるので、反射鏡 13にモ一メント荷重が発生しないようにすることができる。したがって、ラテラル X軸（図 4において紙面に垂直な軸)まわりに反射鏡 13が回転して姿勢が変化しても、反射鏡 13のアキシャル Z軸方向の重心位置 16のまわりにはモーメントが発生しないので、このような姿勢変化に伴う内部発生モーメントの変化が抑制され、高精度に反射鏡 13の面精度を維持することができる。 [0023] 実施の形態 3

[0024] この発明の実施の形態 3に係る反射鏡位置決め機構を図 5に基づいて説明する。

図 5は、この発明の実施の形態 3に係る反射鏡位置決め機構の構成を示す構成図である。図 5において、 20はミラーセル 14に設けられ、反射鏡 13をアキシャル Z軸方向に並進駆動するァクチユエータである。図 5において図 2と同一の符号を付した部品及び部分は、図 2におけるそれらの部品及び部分と同一又は相当する部分及び部品を示す。また、図 5においては、実施の形態 1において説明した反射鏡支持機構 1 2を図示しているが、この反射鏡支持機構 12を実施の形態 2において説明した反射鏡鏡支持機構 18に代替してもよヽ。

[0025] ァクチユエータ 20は、直動機構を具備しており、反射鏡 13をアキシャル Z軸方向に押し引きすることができるものである。反射鏡支持機構 12の鏡取付部 4は、取付台座 8に対して、アキシャル Z軸方向に弾性的に並進変位できるから、反射鏡支持機構 1 2の側方にァクチユエータ 20を設けて並進駆動することによって、ミラーセル 14に対する反射鏡 13のアキシャル Z軸方向の位置を制御することができる。また、反射鏡支持機構 12の鏡取付部 4は、取付台座 8に対して、ラテラル X軸まわりに弾性回転することができるから、反射鏡支持機構 12の左右に設けたァクチユエータ 20の直動機構をそれぞれ制御することにより、ミラーセル 14に対して反射鏡 13をラテラル X軸まわりに回転する制御を行うことができる。同様に、反射鏡支持機構 12の鏡取付部 4は、取付台座 8に対して、ラテラル Y軸まわりに弾性回転することができるから、ァクチユエ一タ 20を図 5の紙面垂直方向に配置して駆動制御することによって、ミラーセル 14に対して反射鏡 13をラテラル X軸まわりに回転する制御を行うことができる。また、反射鏡支持機構 12を中心にして、 3つのァクチユエータ 20を 120° 対称に配置することにより、ラテラル X軸、ラテラル Y軸まわりの回転、及びアキシャル Z方向の変位を制御することちでさる。

産業上の利用可能性

[0026] 本発明は、反射鏡を設けた光学及び電波望遠鏡装置や、通信を目的として反射鏡を設けた通信アンテナ装置に使用する反射鏡支持機構及び反射鏡位置決め機構に適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 反射鏡を取り付ける鏡取付部がラテラル X軸まわりに弾性回転し、その 2脚の中心線が上記反射鏡のアキシャル方向重心位置にぉ、て交わるバイポッドと、このバイポッドをラテラル Y軸まわりに弾性回転するばね部材と、上記バイポッドを、上記反射鏡のアキシャル方向へ弹性的に並進変位する平行ばね部材とを備えたことを特徴とする反射鏡支持機構。

[2] 上記バイポッドは、その 2脚にそれぞれ、溝を設けて形成した第 1のばね要素と、第 2のばね要素とを具備したことを特徴とする請求項 1に記載の反射鏡支持機構。

[3] 反射鏡を取り付ける鏡取付部がラテラル X軸及びラテラル Y軸まわりに弾性回転し、その 2脚の中心線が上記反射鏡のアキシャル方向重心位置において交わるバイポッドと、上記バイポッドを、上記反射鏡のアキシャル方向へ弹性的に並進変位する平行ばね部材と備え、上記バイポッドの上記鏡取付部は、上記 2脚にそれぞれ、溝を設けて形成した第 1のばね要素と第 2のばね要素によってラテラル X軸まわりに弾性回転し、その 2脚にそれぞれラテラル Y軸と平行な溝を設けて形成した第 3のばね要素によってラテラル Y軸まわりに弾性回転することを特徴とする反射鏡支持機構。