(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡の面内方向の動きを前記鏡の外周で拘束するとともに、部材軸線がＶ字型となるように該面内に配置される２本の弾性ヒンジ脚および２本の該弾性ヒンジ脚を結合する結合部から構成され、前記鏡と架台を結合する鏡支持機構において、
前記弾性ヒンジ脚は両端にそれぞれ該部材軸線に対して２方向の弾性ヒンジを有し、
２本の該弾性ヒンジ脚それぞれの一方の片端部が前記鏡の外周に接合され、他方の片端部が前記結合部を介して前記架台に接合され、
前記結合部が前記弾性ヒンジ脚と前記架台との接合箇所の相対的な動きを、該面内での回転については拘束し、２本の前記弾性ヒンジ脚の軸線交点と前記鏡の中心を結ぶ方向については自在にすることを特徴とする鏡支持機構。
【請求項２】
前記結合部が、２本の前記弾性ヒンジ脚の軸線交点と前記鏡の中心を結ぶ直線と、前記鏡の円周が交わる点における接線方向に平行、且つ、前記鏡の面外方向の座標が異なる２つの軸まわりの回転を自在にする軸受を有することを特徴とする請求項１に記載の鏡支持機構。
【請求項３】
鏡の面内方向の動きを前記鏡の外周で拘束するとともに、部材軸線がＶ字型となるように該面内に配置される２本の弾性ヒンジ脚および２本の該弾性ヒンジ脚を結合する結合部から構成され、前記鏡と架台を結合する鏡支持機構において、
前記弾性ヒンジ脚は、両端にそれぞれ前記部材軸線に対して２方向の弾性ヒンジを有し、
２本の前記弾性ヒンジ脚それぞれは、一方の片端部が鏡の外周に接合され、他方の片端部が前記結合部を介して前記架台に接合され、
前記結合部は、前記弾性ヒンジ脚と前記架台との接合箇所の相対的な動きを、該面内での回転については拘束、２本の前記弾性ヒンジ脚の軸線交点と前記鏡の中心を結ぶ直線まわりの回転と並進については自在にすることを特徴とする鏡支持機構。
【請求項４】
前記結合部は、２本の前記弾性ヒンジ脚の軸線交点と前記鏡の中心とを結ぶ直線が、前記鏡の円周と交わる点における接線方向に平行、且つ、前記鏡の面外方向の座標が異なる２つの軸まわりの回転を自在にする軸受と、２本の前記弾性ヒンジ脚の軸線交点と前記鏡の中心とを結ぶ軸まわりの回転を自在にする軸受と、を有することを特徴とする請求項３に記載の鏡支持機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学望遠鏡の鏡を支持する鏡支持機構に関するものであり、特に鏡の面内の支持機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型光学望遠鏡では、荷重が作用する環境の中で鏡面を歪ませずに、様々な方向に鏡を保持する鏡支持機構が必要とされている。特に、鏡の面内（以下、ラテラルと称す）方向を支持するときに、荷重が集中することにより歪みが大きくなったり、鏡が壊れたりするなどの問題を解決するため、過剰な拘束にならないようにしながら、荷重を分散することができる安定した鏡支持機構が必要とされている。また、この鏡支持機構には熱変形により発生する鏡の歪みを低減する工夫も必要とされている。
【０００３】
従来の鏡支持機構は、部材端部に弾性ヒンジを有する２本脚構造を鏡の側面３箇所に固定し、その２本の脚の軸線が交わる交点の位置を、ラテラル支持アームで鏡の外周接線方向に拘束することによって、ラテラル方向の動きを拘束する。１つの鏡支持機構が２本の脚で鏡に接合することで、荷重を分散することができる。また、各脚の弾性ヒンジは過剰な拘束を回避するとともに、熱変形を逃がすことで鏡の歪みを低減させる効果がある。尚、鏡の法線（以下、アキシャルと称す）方向の支持は、別途、多点の支持機構によっている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｒ．ＧＥＹＬ、他２名，「ＳＯＦＩＡ  Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ＆  Ｔｅｓｔｉｎｇ」，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ，ＳＰＩＥ，２００１，Ｖｏｌ．４４５１，ｐ．１２６−１３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の鏡支持機構は、１本の脚毎に、その部材両端に２方向の弾性ヒンジを有する形状（即ち脚１本毎に２箇所×２方向の弾性ヒンジ）となっており、２本脚１組あたり合計４箇所×２方向の弾性ヒンジを有する。この２本脚構造はラテラルにおいて、４結節点リンクになっているので、２本の脚の軸線交点が、ラテラル支持アームとの結合点（支持点）と厳密に合致していない場合、弾性ヒンジ部に大きな曲げモーメントが作用して、材料の強度限界を超えることがある。
【０００６】
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、弾性ヒンジを有する２本の脚の軸線交点とラテラル支持点が厳密に合致していない場合にも、弾性ヒンジ部に大きな曲げモーメントが発生しない鏡支持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】
【０００７】
この発明に係る鏡支持機構は、鏡の面内方向の動きを前記鏡の外周で拘束するとともに、部材軸線がＶ字型となるように該面内に配置される２本の弾性ヒンジ脚および２本の該弾性ヒンジ脚を結合する結合部から構成され、前記鏡と架台を結合する鏡支持機構において、前記弾性ヒンジ脚は両端にそれぞれ該部材軸線に対して２方向の弾性ヒンジを有し、２本の該弾性ヒンジ脚それぞれの一方の片端部が前記鏡の外周に接合され、他方の片端部が前記結合部を介して前記架台に接合され、前記結合部が前記弾性ヒンジ脚と前記架台との接合箇所の相対的な動きを、該面内での回転については拘束し、２本の前記弾性ヒンジ脚の軸線交点と前記鏡の中心を結ぶ方向については自在にする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る鏡支持機構は、弾性ヒンジを有する２本の脚の軸線交点とラテラル支持点が厳密に合致しない場合にも、弾性ヒンジ部に大きな曲げモーメントが作用することを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る鏡支持機構で支持された鏡を示す全体図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る鏡支持機構の詳細図である。
【図３】この発明の実施の形態１と２に係る鏡支持機構の原理図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る鏡支持機構の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の鏡支持機構の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１に係る鏡支持機構で支持された鏡を示す全体図である。
この発明の実施の形態１に係る鏡支持機構は、図１に示すように、鏡１の下方に位置する架台２と、鏡１を架台２に結合する３個のラテラル支持機構３からなり、ラテラル支持機構３は鏡１の外側面の３箇所に接合されている。アキシャル方向の支持は、ラテラル支持機構３と干渉しない多点の図示しない支持機構によっている。座標軸は、鏡１の中心を原点とし、ラテラル方向にｘ軸とｙ軸、アキシャル方向にｚ軸とする。
【００１１】
図２は、この発明の実施の形態１に係るラテラル支持機構３の詳細図である。
ラテラル支持機構３は、２本の弾性ヒンジ脚３１およびＲ軸並進自在結合部３２から構成されている。弾性ヒンジ脚３１は、部材の軸線に対して直交する２方向の弾性ヒンジを部材両端に設けられており、片端部を鏡１の外周側面に、もう一方の片端部をＲ軸並進自在結合部３２に固定されている。
【００１２】
ここで，Ｒ軸並進自在結合部３２の詳細構成を説明するために、別の座標軸を設定する。この座標軸は、２本の弾性ヒンジ脚３１の軸線交点を原点とし、アキシャル方向にＺ軸、鏡１の中心から２本の弾性ヒンジ脚３１の軸線交点を通過する軸をＲ軸、Ｚ軸とＲ軸に直交する方向をＴ１軸、Ｚ軸に交差する点がＴ１軸より下方でＴ１軸に平行な方向をＴ２軸である。
【００１３】
Ｒ軸並進自在結合部３２の詳細構成を図２を参照して説明する。
Ｒ軸並進自在結合部３２は、Ｔ１軸回転軸受ホルダ３２１、Ｔ２軸回転軸受ホルダ３２２、Ｔ１軸／Ｔ２軸回転軸部材３２３、Ｔ１軸回転軸受３２４、Ｔ２軸回転軸受３２５から構成される。
Ｔ１軸回転軸受ホルダ３２１には、弾性ヒンジ脚３１と、Ｔ１軸回転軸受３２４の外輪が固定されている。
Ｔ２軸回転軸受ホルダ３２２には、架台２と、Ｔ２軸回転軸受３２５の外輪が固定されている。
Ｔ１軸／Ｔ２軸回転軸部材３２３には、Ｔ１軸回転軸受３２４の内輪と、Ｔ２軸回転軸受３２５の内輪が固定されている。
【００１４】
次に、この発明の実施の形態１に係る鏡支持機構の作用ついて説明する。
弾性ヒンジ脚３１は、両端部に設けられた２方向の弾性ヒンジによりＺ軸方向の並進とＲ軸まわりの回転が自在である。
Ｒ軸並進自在結合部３２は、Ｔ１軸回転軸受ホルダ３２１、Ｔ２軸回転軸受ホルダ３２２、Ｔ１軸／Ｔ２軸回転軸３２３、Ｔ１軸回転軸受け３２４、および、Ｔ２軸回転軸受け３２５によるＴ１軸周りとＴ２軸周りの平行する２つの回転自在結合によりＲ軸方向の並進が自在である。
これより、２本の弾性ヒンジ脚３１とＲ軸並進自在結合部３２から構成される３つのラテラル支持機構３により、鏡１と架台２を結合することで、架台２に対して鏡１のラテラルの動き（ｘ軸とｙ軸の２つの並進と、ｚ軸まわりの回転）を拘束する。
【００１５】
尚、ｘ軸周りとｙ軸周りの回転と、ｚ軸方向の並進は、別途設けられる多点のアキシャル支持機構により拘束することにより、鏡１の６個の自由度を過度に拘束することなく、支持する。
また、このラテラル支持機構３は、鏡１と架台２の熱変形などによる、Ｒ軸方向の相対変形をＲ軸並進自在結合部３２のＲ軸方向の並進の動きにより、鏡１の外周に沿った相対変形を弾性ヒンジ脚３１で比較的剛性の低いヒンジ部の曲げ変形により逃がすことで，鏡１に発生する歪みを低減することができる。
【００１６】
また、Ｒ軸並進自在結合部３２は、２本の弾性ヒンジ脚３１をＺ軸まわりの回転を拘束して結合するため、２本の弾性ヒンジ脚３１の軸線交点と支持点が厳密に合致しない場合にも、弾性ヒンジ脚３１のヒンジ部に大きな曲げモーメントが作用するのを回避することができる。この理由について以下詳細に説明する。
ラテラル支持機構３はＲ軸とＴ１軸からなる平面内において、図３に示すように、４結節点リンクとみなすことができる。弾性ヒンジジョイント３０１は、弾性ヒンジ脚３１のＲ軸とＴ１軸からなる平面内で曲がる弾性ヒンジを表しており、脚リンク３０２は弾性ヒンジ脚３１から弾性ヒンジジョイント３０１を除いた部材を表している。
結合リンク３０３は、Ｒ軸並進自在結合部３２を表しており、Ｚ軸まわりの回転を拘束するための回転拘束力３０７が作用する。支持点３０４には、支持力３０８が作用する。２本の脚リンク部３０２は、軸線交点３０５で交わる。荷重点３０６は、弾性ヒンジジョイント３０１に荷重３０９が作用する点である。
【００１７】
前述の先行技術は図３の４結節点リンクにおいて、結合リンク３０３に回転拘束力３０７が作用しない構成とみなすことができる。軸線交点３０５と支持点３０４が合致する場合には、支持力３０８による回転モーメントと、荷重３０９による回転モーメントが打消し合うため、弾性ヒンジジョイント３０１に相当する弾性ヒンジ部に大きな曲げモーメントは作用しない。
しかし、軸線交点３０５と支持点３０４が合致しない場合には、支持力３０８による回転モーメントと、荷重３０９による回転モーメントが打消し合わず、弾性ヒンジジョイント３０１に相当する弾性ヒンジ部に大きな曲げモーメントが作用し、材料の強度限界を超えることがある。
【００１８】
一方、本発明の実施の形態１に係る鏡支持機構は、結合リンク３０３は回転拘束力３０７により拘束されるため、４つのリンクの形状は動くことがない。これは、支持力３０８による回転モーメントと、荷重３０９による回転モーメントで打消しあわない回転モーメントを回転拘束力３０７により打消しているとみることもできる。従って、図２のラテラル支持機構３では、支持点３０４と２本の弾性ヒンジ脚３１の軸線交点３０５が合致しない場合にも、弾性ヒンジジョイント３０１に相当する弾性ヒンジ部に大きな曲げモーメントが作用することを回避できる。
【００１９】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る鏡支持機構の詳細図である。
この発明の実施の形態２に係るラテラル支持機構は、この発明の実施の形態１に係るラテラル支持機構３のＲ軸並進自在結合部３２をＲ軸回転／Ｒ軸並進自在結合部３３に置き換えた構成であることが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明を省略する。
Ｒ軸回転／Ｒ軸並進自在結合部３３は、Ｒ軸回転軸受ホルダ３３１、Ｔ１軸／Ｔ２軸回転軸受ホルダ３３２、Ｒ軸／Ｔ１軸回転軸３３３、Ｔ２軸回転軸３３４、Ｒ軸回転軸受３３５、Ｔ１軸回転軸受３３６、Ｔ２軸回転軸受３３７から構成されている。
【００２０】
Ｒ軸回転軸受ホルダ３３１には弾性ヒンジ脚３１と、Ｒ軸回転軸受３３５の外輪が固定されている。Ｔ１軸／Ｔ２軸回転軸受ホルダ３３２にはＴ１軸回転軸受３３６の外輪と、Ｔ２軸回転軸受３３７の外輪が固定されている。Ｒ軸／Ｔ１軸回転軸３３３にはＲ軸回転軸受３３５の内輪と、Ｔ１軸回転軸受３３６の内輪が固定されている。Ｔ２軸回転軸３３４にはＴ２軸回転軸受３３７の内輪と、架台２が固定されている。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態２に係るラテラル支持機構の作用ついて説明する。
実施の形態１に係るラテラル拘束機構では、弾性ヒンジ脚３１の２方向の弾性ヒンジによりＲ軸まわりの回転を自在にしていたが、実施の形態２に係るラテラル支持機構では、Ｒ軸回転軸受ホルダ３３１、Ｒ軸／Ｔ１軸回転軸部材３３３、およびＲ軸回転軸受３３５により、より大きな回転に対してもＲ軸まわりの回転を自在にすることができる。
【符号の説明】
【００２２】
１  鏡、２  架台、３  ラテラル支持機構、３０１  弾性ヒンジジョイント、３０２  脚リンク、３０３結合リンク、３０４  支持点、３０５  軸線交点、３０６  荷重点、３０７  回転拘束力、３０８  支持力、３０９  荷重、３１  弾性ヒンジ脚、３２  Ｒ軸並進自在結合部、３２１  Ｔ１軸回転軸受ホルダ、３２２  Ｔ２軸回転軸受ホルダ、３２３  Ｔ１軸／Ｔ２軸回転軸部材、３２４  Ｔ１軸回転軸受、３２５  Ｔ２軸回転軸受、３３  Ｒ軸回転／Ｒ軸並進結合部、３３１  Ｒ軸回転軸受ホルダ、３３２  Ｔ１軸／Ｔ２軸回転軸受ホルダ、３３３  Ｒ軸／Ｔ１軸回転軸部材、３３４  Ｔ２軸回転軸、３３５  Ｒ軸回転軸受、３３６  Ｔ１軸回転軸受、３３７  Ｔ２軸回転軸受。
【図１】
0005558390.tif 000002
【図２】
0005558390.tif 000003
【図３】
0005558390.tif 000004
【図４】
0005558390.tif 000005