(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を保持する保持装置であって、
前記光学素子の外径よりも大きい内径を有し傾斜しうる鏡筒と
前記光学素子の第１の面に接触して前記光学素子を支持する支持部材と
前記光学素子の前記第１の面とは反対側の第２の面に対向するように設けられ、前記光学素子を規制する規制部材とを備え、
前記光学素子の光軸が前記鏡筒の中心軸に一致している場合、前記第２の面が前記規制部材に接触していない状態で前記光学素子が前記支持部材により支持され、
前記鏡筒が傾斜することにより前記光学素子の光軸が前記鏡筒の中心軸に対して偏心して前記光学素子の偏心量が所定量に達した場合、前記第２の面が前記規制部材に接触して前記光学素子が前記規制部材により規制された状態で前記光学素子が前記支持部材により支持されるように、
前記支持部材の前記第１の面との接触部分と、前記規制部材の前記第２の面との接触部分との間隔が、設定されていることを特徴とする保持装置。
【請求項２】
前記間隔は、前記光学素子の中心位置と前記規制部材の前記第２の面との接触部分の位置との間の距離、前記第１の面の曲率半径、前記第２の面の曲率半径、前記光学素子の中心肉厚及び前記光学素子の偏心許容量に基づいて、設定されていることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
光学素子を保持する保持装置であって、
前記光学素子の外径よりも大きい内径を有し傾斜しうる鏡筒と
前記光学素子の第１の面に接触して前記光学素子を支持する支持部材と
前記光学素子の前記第１の面とは反対側の第２の面に対向するように設けられ、前記光学素子を規制する規制部材と
前記第２の面と前記規制部材との間に設けられ、前記第２の面に接触する押え部材と
前記押え部材の変位を許容して前記押え部材を前記第２の面に押し付ける押し付け部材とを備え、
前記光学素子の光軸が前記鏡筒の中心軸に一致している場合、前記押え部材が前記規制部材に接触していない状態で前記光学素子が前記支持部材により支持され、
前記鏡筒が傾斜することにより前記光学素子の光軸が前記鏡筒の中心軸に対して傾斜して前記光学素子の偏心量が所定量に達した場合、前記押え部材が前記規制部材に接触して前記光学素子が前記規制部材により規制された状態で前記光学素子が前記支持部材に支持されるように、
前記支持部材の前記第１の面との接触部分と、前記規制部材の前記押え部材との接触部分との間隔が、設定されていることを特徴とする保持装置。
【請求項４】
前記間隔は、前記光学素子の中心位置と前記押え部材の前記第２面との接触部分の位置との間の距離、前記第１の面の曲率半径、前記第２の面の曲率半径、前記光学素子の中心肉厚及び前記光学素子の偏心許容量に基づいて、設定されていることを特徴とする請求項３に記載の保持装置。
【請求項５】
前記規制部材及び前記押え部材の少なくとも一方は、前記規制部材と前記押え部材との間隔を調整するための調整部材を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の保持装置。
【請求項６】
前記調整部材は、スペーサを含む、ことを特徴とする請求項５に記載の保持装置。
【請求項７】
前記押し付け部材は、バネを含む、ことを特徴とする請求項３乃至６のうちいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項８】
光学素子と、
前記光学素子を保持する請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の保持装置と、
を有することを特徴とする光学装置。
【請求項９】
光学素子と、
前記光学素子を保持する請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の保持装置と、
を有することを特徴とする天体望遠鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持装置、光学装置及び天体望遠鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズなどの光学素子を保持する保持装置では、一般的に、光軸を中心とする回転対称形状を有する光学素子を、光軸中心と同軸の円筒形状を有する鏡筒に挿入し、光学素子の一面を鏡筒内に突き当て、他面を固定部材（押え環）で押えている。光学素子を光軸方向に押える方法としては、鏡筒の内周部の雌ネジ（又は雄ネジ）に押え環の外周部の雄ネジ（又は雌ネジ）をねじ込むことで光学素子を押える方法やバネなどの弾性部材を用いて光学素子を押える方法などが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、従来の保持装置の構成を示す図である。図７（ａ）に示す保持装置は、鏡筒（本体）ＬＢに挿入された光学素子ＯＥを押え環ＰＲ及び胴付部ＢＰで光軸方向に押さえ込む構造を有する。具体的には、光学素子ＯＥは、鏡筒ＬＢの内周部に形成された雌ネジＮＴに押え環ＰＲの外周部に形成された雄ネジＳＷをねじ込むことによって、押え環ＰＲと胴付部ＢＰとの間に挟み込まれて固定（保持）される。一方、図７（ｂ）に示す保持装置は、押え環ＰＲと押え板ＰＢとの間に挟み込まれた圧縮バネＣＳによって押え環ＰＲを光学素子ＯＥに押し付ける構造を有する。
【０００４】
従来の保持装置では、光軸方向については胴付部で光学素子の位置を決めているが、光軸に垂直な方向（偏心方向）については鏡筒の内径と光学素子の外径とを一致させることで必要な位置精度（偏心精度）を実現させている。従って、鏡筒内における光学素子の横ずれ（偏心方向への位置ずれ）は、鏡筒の内径の加工精度に依存する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３４５９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の保持装置を大口径の光学素子の保持に用いることを考えると、加工精度が足りないため、大口径の光学素子を保持する保持装置に要求されている仕様を満たすことができないという問題がある。
【０００７】
例えば、天文分野においては、近年、反射型の望遠鏡などに搭載される光学素子の大口径化が進み、直径１ｍに近い大きさの光学素子が用いられている。かかる望遠鏡では、直径１ｍの光学素子を１／１００ｍｍのオーダーで光軸に位置合わせ（偏心方向の位置合わせ）することが要求されている（即ち、１／１００ｍｍの偏心精度が要求されている）。従って、従来の保持装置を望遠鏡に適用する場合には、偏心精度の要求を満たすために、鏡筒の内径を１／１００ｍｍの精度で加工しなければならない。但し、直径１ｍの鏡筒の内径を１／１００ｍｍの精度で加工する（仕上げる）ことは、高精度な加工を可能とする加工装置や高度な技術を用いたとしても著しく困難であり、現実的ではない。また、直径１ｍの光学素子の重量は非常に重い（数十ｋｇ）ため、かかる光学素子を１／１００ｍｍ程度しかクリアランスのない鏡筒に挿入する組立作業も非常に難しく、専用の治具、工具、熟練した技能が必要となる。
【０００８】
そこで、本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、光学素子の偏心の制限、並びに、加工及び光学素子の組み込みの容易性の点で有利な保持装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての保持装置は、光学素子を保持する保持装置であって、前記光学素子の外径よりも大きい内径を有し傾斜しうる鏡筒と前記光学素子の第１の面に接触して前記光学素子を支持する支持部材と前記光学素子の前記第１の面とは反対側の第２の面に対向するように設けられ、前記光学素子を規制する規制部材とを備え、前記光学素子の光軸が前記鏡筒の中心軸に一致している場合、前記第２の面が前記規制部材に接触していない状態で前記光学素子が前記支持部材により支持され、前記鏡筒が傾斜することにより前記光学素子の光軸が前記鏡筒の中心軸に対して偏心して前記光学素子の偏心量が所定量に達した場合、前記第２の面が前記規制部材に接触して前記光学素子が前記規制部材により規制された状態で前記光学素子が前記支持部材により支持されるように、前記支持部材の前記第１の面との接触部分と、前記規制部材の前記第２の面との接触部分との間隔が、設定されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、光学素子の偏心の制限、並びに、加工及び光学素子の組み込みの容易性の点で有利な保持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態における保持装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態における保持装置の構成を示す概略図である。
【図３】図２に示す保持装置の制限部を構成するバネ部材及びスペーサの配置関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における保持装置を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における保持装置を説明するための図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における反射型の望遠鏡の構成を示す図である。
【図７】従来の保持装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における保持装置１００の構成を示す概略図である。保持装置１００は、図１に示すように、鏡筒１１０と、支持部１２０と、制限部１３０とを有し、望遠鏡などの光学装置に搭載される大口径の光学素子（例えば、直径１ｍのレンズなど）ＯＥを保持する。光学素子ＯＥは、厚さが内側に向かって（即ち、光学素子ＯＥの光軸ＡＸの方向に向かうにつれて）増加又は減少する形状を外周部（縁部）ＯＥａに有し、本実施形態では、両面凸形状の凸レンズである。
【００１４】
鏡筒１１０は、光学素子ＯＥの外径よりも大きい内径を有し、光学素子ＯＥの外周部ＯＥａに対して十分な隙間（例えば、１ｍｍ程度）を有して光学素子ＯＥの周囲を囲む。鏡筒１１０は、光学素子ＯＥの外周部ＯＥａに対して十分な隙間を有していればよいため、鏡筒１１０の内径の寸法精度、真円度及び同軸度に高い精度は必要としない。なお、鏡筒１１０の上面及び下面には、複数の保持装置１００を積み重ねる（即ち、光学系を構成する）ためのフランジ部が設けられている。
【００１５】
支持部１２０は、鏡筒１１０に連結して、支持面１２０ａにおいて光学素子ＯＥを支持（載置）して位置決めし、本実施形態では、鏡筒１１０と一体的に構成された胴付部として具現化される。なお、支持面１２０ａは、光学素子ＯＥが光軸ＡＸに垂直な方向（第１の方向）に移動（偏心）することを許容すると共に、光軸ＡＸの方向について外周部ＯＥａの第１の面ＳＦ１で光学素子ＯＥを支持する。支持面１２０ａは、例えば、光学素子ＯＥの形状に応じた斜面又は球面形状を有する。但し、光学素子ＯＥが非常に大きい曲率半径を有している場合や平面である場合には、光学素子ＯＥの形状に関わらず、支持面１２０ａは、光軸ＡＸに垂直な方向への光学素子ＯＥの移動を許容する形状を有する。
【００１６】
制限部１３０は、外周部ＯＥａの第１の面ＳＦ１とは反対側の外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２に対向して配置される規定部材（規制部材）１３２を含む。制限部１３０は、本実施形態では、光学素子ＯＥを保持する保持装置１００を含む光学系が傾斜する方向（傾斜方向）側の鏡筒１１０に配置される。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、光学素子ＯＥが初期位置（光学素子ＯＥの光軸ＡＸと鏡筒１１０の中心軸ＣＸとが一致する位置）に位置している場合、外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２と規定部材１３２との間には間隔ＩＴ１が設けられている。但し、光学素子ＯＥを保持する保持装置１００を含む光学系が重力方向に対して傾斜すると、光学素子ＯＥに光軸ＡＸに垂直な方向の力が付加されるため、光学素子ＯＥは、図１（ｂ）に示すように、光軸ＡＸに垂直な方向に移動する。そして、光学素子ＯＥがある程度移動すると、外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２が規定部材１３２に突き当たり、それ以上、光学素子ＯＥは光軸ＡＸに垂直な方向に移動することができなくなる。この際、光学素子ＯＥの外径と鏡筒１１０の内径との間には隙間があり、鏡筒１１０の内径によって光軸ＡＸに垂直な方向への光学素子ＯＥの移動を規制しているのではないことに注意されたい。このように、規定部材１３２は、光学素子ＯＥの光軸ＡＸと鏡筒１１０の中心軸ＣＸとの光軸ＡＸに垂直な方向における軸間距離が予め定められた距離の範囲内にあるときには光学素子ＯＥの外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２に接触しない。また、規定部材１３２は、光学素子ＯＥが光軸ＡＸに垂直な方向に移動して軸間距離が予め定められた距離の範囲外になったときに光学素子ＯＥの外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２に突き当たって光学素子ＯＥの移動を規制する。換言すれば、規定部材１３２は、光学素子ＯＥの偏心量が許容範囲内の所定量に満たない場合に光学素子ＯＥの外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２とは間隔を有し、光学素子ＯＥの偏心量が所定量に達した場合に光学素子ＯＥの外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２に接触する。従って、間隔ＩＴ１、即ち、支持部１２０の支持面１２０ａと規定部材１３２との光軸ＡＸに沿った方向における間隔ＩＴ２を規定することで光学素子ＯＥが光軸ＡＸに垂直な方向に移動可能な範囲を制限することができる。
【００１８】
本実施形態における保持装置１００の具体的な数値例を図１（ｃ）に示す。ここでは、光学素子ＯＥの外径を６９０ｍｍ、光学素子ＯＥ（外周部ＯＥａ）の第１の面ＳＦ１の曲率半径を２０００ｍｍ、第２の面ＳＦ２の曲率半径を３０００ｍｍ、中心肉厚を１００ｍｍとする。また、光学素子ＯＥが光軸ＡＸに垂直な方向に移動可能な範囲（偏心許容量）を０．０５ｍｍとする。この場合、外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２と規定部材１３２との光軸ＡＸに沿った方向における間隔ＩＴ１を０．０１４ｍｍに設定（調整）すれば、光学素子ＯＥは、光軸ＡＸに垂直な方向に０．０５ｍｍ以上移動することはできない。なお、間隔ＩＴ１を０．０１４ｍｍに設定する際には、例えば、第２の面ＳＦ２と規定部材１３２との間に厚さ０．０１４ｍｍの泊を挟みながら規定部材１３２を取り付けた後、かかる泊を取り除けばよい。また、マイクロメーターなどを用いて、規定部材１３２を光学素子ＯＥ（外周部ＯＥａ）の第２の面ＳＦ２に突き当てたときの位置から、規定部材１３２を光軸ＡＸの方向に０．０１４ｍｍ移動させることで、間隔ＩＴ１を０．０１４ｍｍに設定することもできる。
【００１９】
このように、本実施形態の保持装置１００は、特別な加工（高精度な加工技術）を必要とせず、製造面において有利であると共に、大口径の光学素子を保持する保持装置に要求されている仕様を満たすことができる。
【００２０】
一方、従来の保持装置では、上述したように、光学素子の外径に応じた鏡筒の内径で光軸に垂直な方向への光学素子の移動（偏心）を規制している。従って、まず、光学素子の外径を、例えば、７００ｍｍに高精度に仕上げなければならない。また、鏡筒に光学素子を挿入するためには、光学素子の外径と鏡筒の内径との間に０．０２ｍｍ程度の隙間が必要となる。そこで、光学素子の外径に対して少なくとも０．０２ｍｍ以上の隙間を有するように、鏡筒の内径を加工しなければならない。更に、光軸に垂直な方向への光学素子の移動を規制するためには、光学素子の外径と鏡筒の内径との隙間を、０．０５ｍｍ（偏心許容量）以下にしなければならない。その結果、鏡筒の内径を、７００ｍｍに対して、＋０．０２ｍｍ〜＋０．０５ｍｍの精度で加工しなければならず、このような加工を実現することは著しく困難である。
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態における保持装置１００Ａの構成を示す概略図である。保持装置１００Ａは、基本的には、保持装置１００と同様な構成を有し、光学素子ＯＥを保持する。但し、保持装置１００Ａは、制限部１３０の代わりに、制限部１３０と異なる構成を有する制限部１３０Ａを有する。具体的には、制限部１３０Ａは、規定部材（規制部材）としての押え板１３２Ａと、押え環１３４Ａと、バネ部材１３６Ａと、スペーサ１３８Ａとを含む。光学素子ＯＥは、本実施形態では、両面凸形状の凸レンズである。
【００２１】
押え板１３２Ａは、鏡筒１１０の外径と同じ寸法を有するリング形状の部材である。押え板１３２Ａは、締結ボルトＢＴを介して、鏡筒１１０に固定され、バネ部材１３６Ａを押し縮める機能を有する。
【００２２】
押え環１３４Ａは、光学素子ＯＥの外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２と押え板１３２Ａとの間に配置され、光学素子ＯＥを光軸ＡＸの方向に押える（即ち、外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２を光軸ＡＸの方向に押える）ための押え部材である。なお、押え環１３４Ａの光学素子ＯＥに接触する部分は、凸面形状又は円錐形状に加工される。従って、押え環１３４Ａと光学素子ＯＥとは、円状の線で接触する。なお、押え環１３４Ａの上面には、バネ部材１３６Ａを挿入するための複数のざぐり穴が円周状に形成されている。
【００２３】
バネ部材１３６Ａは、例えば、押え環１３４Ａの上面に形成されたざぐり穴に挿入され、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間に圧縮した状態で挟み込まれる。バネ部材１３６Ａは、押え環１３４Ａに対して光軸ＡＸの方向に圧縮荷重を付与する。このように、バネ部材１３６Ａは、光学素子ＯＥの光軸ＡＸの方向において押え環１３４Ａの変位を許容して押え環１３４Ａを光学素子ＯＥの外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２に押し付ける。
【００２４】
スペーサ１３８Ａは、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間に配置され、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間に形成される間隔を調整するための調整部材である。スペーサ１３８Ａは、本実施形態では、バネ部材１３６Ａを通すための穴を有するリング形状を有する。なお、図２（ａ）では、保持装置１００の傾斜方向（図面右側）のみにスペーサ１３８Ａを図示し、図面左側のスペーサの図示は省略している。
【００２５】
図３は、保持装置１００Ａの制限部１３０Ａを構成するバネ部材１３６Ａ及びスペーサ１３８Ａの配置関係を示す図であって、保持装置１００Ａを上から見た状態を示している。なお、図３では、押え板１３２Ａ及び締結ボルトＢＴは図示していない。本実施形態では、バネ部材１３６Ａは、円周状に、且つ、１６箇所に等間隔で配置されており、スペーサ１３８Ａは、円周状に、且つ、８箇所に等間隔で配置されている。但し、バネ部材１３６Ａ及びスペーサ１３８Ａは、円周状に、且つ、等間隔で配置されていればよく、その数を限定するものではない。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、光学素子ＯＥが初期位置（光学素子ＯＥの光軸ＡＸと鏡筒１１０の中心軸ＣＸとが一致する位置）に位置している場合、押え板１３２Ａとスペーサ１３８Ａとの間には間隔ＩＴ３が設けられている。但し、光学素子ＯＥを保持する保持装置１００Ａを含む光学系が重力方向に対して傾斜すると、光学素子ＯＥに光軸ＡＸに垂直な方向の力が付加されるため、光学素子ＯＥは、図２（ｃ）に示すように、光軸ＡＸに垂直な方向に移動する。そして、光学素子ＯＥがある程度移動すると、外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２によって押え環１３４Ａが押し上げられてバネ部材１３６Ａが収縮する。これにより、スペーサ１３８Ａが押え板１３２Ａに突き当たり、それ以上、光学素子ＯＥは光軸ＡＸに垂直な方向に移動することができなくなる。この際、光学素子ＯＥの外径と鏡筒１１０の内径との間には隙間があり、鏡筒１１０の内径によって光軸ＡＸに垂直な方向への光学素子ＯＥの移動を規制しているのではないことに注意されたい。このように、スペーサ１３８Ａは、光学素子ＯＥの光軸ＡＸと鏡筒１１０の中心軸ＣＸとの光軸ＡＸに垂直な方向における軸間距離が予め定められた距離の範囲内にあるときには押え板１３２Ａに接触しない。また、スペーサ１３８Ａは、光学素子ＯＥが光軸ＡＸに垂直な方向に移動して軸間距離が予め定められた距離の範囲外になったときに光学素子ＯＥの外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２によって押え環１３４Ａを介して押し上げられる。その結果、スペーサ１３８Ａは、押え板１３２Ａに突き当たって光学素子ＯＥの移動を規制する。従って、スペーサ１３８Ａの厚さで間隔ＩＴ３を調整（規定）することで光学素子ＯＥが光軸ＡＸに垂直な方向に移動可能な範囲を制限することができる。
【００２７】
例えば、光学素子ＯＥの外径を６９０ｍｍ、光学素子ＯＥ（外周部ＯＥａ）の第１の面ＳＦ１の曲率半径を２０００ｍｍ、第２の面ＳＦ２の曲率半径を３０００ｍｍ、中心肉厚を１００ｍｍとする。また、光学素子ＯＥが光軸ＡＸに垂直な方向に移動可能な範囲（偏心許容量）を０．０５ｍｍとする。この場合、押え板１３２Ａとスペーサ１３８Ａとの光軸ＡＸに沿った方向における間隔ＩＴ３を、スペーサ１３８Ａの厚さを調整して０．０１４ｍｍに設定すれば、光学素子ＯＥは、光軸ＡＸに垂直な方向に０．０５ｍｍ以上移動することはできない。なお、スペーサ１３８Ａは、一般的は、直径１０ｍｍ程度、厚さ５ｍｍ程度の寸法を有しているため、その厚さを０．００１ｍｍの精度で加工（調整）することは容易である。
【００２８】
ここで、スペーサ１３８Ａの厚さを決定する手順について説明する。まず、光学素子ＯＥを鏡筒１１０に挿入し、光学素子ＯＥの光軸ＡＸと鏡筒１１０の中心軸ＣＸとを一致させた状態で、光学素子ＯＥを支持部１２０（支持面１２０ａ）に支持させる。光学素子ＯＥの光軸ＡＸと鏡筒１１０の中心軸ＣＸとを一致させるためには、回転テーブルの上に光学素子ＯＥ及び鏡筒１１０を配置し、回転テーブルを回転させながら光学素子ＯＥ及び鏡筒１１０の振れを計測する。そして、光学素子ＯＥ及び鏡筒１１０の振れがなくなるように、回転テーブルの上において、光学素子ＯＥと鏡筒１１０とを位置合わせする。これにより、光学素子ＯＥの光軸ＡＸ及び鏡筒１１０の中心軸ＣＸが回転テーブルの回転軸に一致し、その結果、光学素子ＯＥの光軸ＡＸと鏡筒１１０の中心軸ＣＸとが一致することになる。次いで、押え環１３４Ａを光学素子ＯＥの上に配置して、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間にバネ部材１３６Ａを挟み込みながら、締結ボルトＢＴによって押え板１３２Ａを鏡筒１１０に固定する。この際、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間にスペーサ１３８Ａは配置しない。次に、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間隔をブロックゲージなどで計測し、かかる計測値に基づいて、スペーサ１３８Ａの厚さを決定する。本実施形態では、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間隔の計測値よりも０．０１４ｍｍだけ小さい値がスペーサ１３８Ａの厚さとなる。なお、スペーサ１３８Ａの厚さが決定したら、その厚さとなるようにスペーサ１３８Ａを加工する。そして、押え板１３２Ａを鏡筒１１０から取り外し、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間にスペーサ１３８Ａを配置して、再度、押え板１３２Ａを鏡筒１１０に固定する。
【００２９】
このように、本実施形態の保持装置１００Ａは、特別な加工（高精度な加工技術）を必要とせず、製造面において有利であると共に、大口径の光学素子を保持する保持装置に要求されている仕様を満たすことができる。
【００３０】
なお、光学素子ＯＥの第１の面ＳＦ１の曲率半径をＲ、光学素子ＯＥの第２の面ＳＦ２を平面とし、光学素子ＯＥの偏心許容量をΔｘとすると、スペーサ１３８Ａによって設定すべき押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間の間隔ｓは、以下の式で近似される。但し、ｒは、偏心前の光学素子ＯＥの中心位置と押え環１３４Ａが光学素子ＯＥの第２の面ＳＦ２を押えている位置との間の距離であり、ｔは、押え環１３４Ａが光学素子ＯＥの第２の面ＳＦ２を押えている位置における光学素子ＯＥの厚さである。また、Δｘは、Ｒ及びｒに対して十分に小さいこと（Ｒ＞＞Δｘ、  ｒ＞＞Δｘ）が条件となる。
【００３１】
【数１】
0005610827.tif 000002
【００３２】
また、本実施形態では、スペーサ１３８Ａは、上述したように、バネ部材１３６Ａを通すための穴を有するリング形状を有し、鏡筒１１０の内部で脱落することを防止している。但し、スペーサ１３８Ａを馬蹄形状にして、かかる馬蹄形状の開口を閉じる部品を追加すれば、押え板１３２Ａを鏡筒１１０から取り外すことなく、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間にスペーサ１３８Ａを配置することができる。
【００３３】
また、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間に形成される間隔を調整するための調整部材は、スペーサ１３８Ａに限定されるものではない。例えば、精密に加工したネジを押え板１３２Ａ又は押え環１３４Ａに配置して、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間に形成される間隔を調整してもよい。
【００３４】
また、スペーサ１３８Ａを用いずに、例えば、押え板１３２Ａを鏡筒１１０に固定する位置を変更して、押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとの間の間隔を調整（規定）することで光学素子ＯＥが光軸ＡＸに垂直な方向に移動可能な範囲を制限することも可能である。この場合、光学素子ＯＥの偏心量が許容範囲内の所定量に満たない場合に押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとが間隔を有し、光学素子ＯＥの偏心量が所定量に達した場合に押え板１３２Ａと押え環１３４Ａとが接触して光学素子ＯＥの偏心を制限するように構成する。これにより、光学素子ＯＥが光軸ＡＸに垂直な方向に移動すると、外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２によって押え環１３４Ａが押し上げられてバネ部材１３６Ａが収縮する。従って、押え環１３４Ａが押え板１３２Ａに突き当たり、それ以上、光学素子ＯＥは光軸ＡＸに垂直な方向に移動することができなくなる。
【００３５】
また、図４（ａ）に示すように、光学素子ＯＥ（外周部ＯＥａ）の第１の面ＳＦ１が非常に大きい曲率半径を有している場合や平面である場合を考える。このような場合、保持装置１００Ａでは、バネ部材１３６Ａが押え環１３４Ａに対して光軸ＡＸの方向に圧縮荷重を付与しているため、保持装置１００Ａが重力方向に対して傾斜しても、光学素子ＯＥが光軸ＡＸに垂直な方向に移動しないことがある。そこで、図４（ｂ）に示すように、光学素子ＯＥ（外周部ＯＥａ）の第１の面ＳＦ１に、光軸ＡＸの方向に対して１０度程度の勾配を有する傾斜面ＯＥｂを形成する。なお、傾斜面ＯＥｂは、光学素子ＯＥを加工する際に外径を削る手順と同様な手順で形成することができる。そして、図４（ｃ）に示すように、支持部１２０（支持面１２０ａ）において、光学素子ＯＥ（外周部ＯＥａ）の第１の面ＳＦ１に形成された傾斜面ＯＥｂで光学素子ＯＥを支持する。これにより、保持装置１００Ａが重力方向に対して傾斜した場合に、支持面１２０ａにおいて、光学素子ＯＥが光軸ＡＸに垂直な方向に移動することが可能となる。
【００３６】
また、図５に示すように、保持装置１００Ａは、第１の面ＳＦ１が凹面形状、第２の面ＳＦ２が平面の光学素子ＯＥ（即ち、下面凹形状の凹レンズ）に対しても、光軸ＡＸに垂直な方向に移動可能な範囲を制限しながら光学素子ＯＥを保持することができる。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、光学素子ＯＥが初期位置（光学素子ＯＥの光軸ＡＸと鏡筒１１０の中心軸ＣＸとが一致する位置）に位置している場合、押え板１３２Ａとスペーサ１３８Ａとの間には間隔ＩＴ４が設けられている。但し、光学素子ＯＥを保持する保持装置１００Ａを含む光学系が重力方向に対して傾斜すると、光学素子ＯＥに光軸ＡＸに垂直な方向の力が付加されるため、光学素子ＯＥは、図５（ｂ）に示すように、光軸ＡＸに垂直な方向に移動する。そして、光学素子ＯＥがある程度移動すると、外周部ＯＥａの第２の面ＳＦ２によって押え環１３４Ａが押し上げられてバネ部材１３６Ａが収縮する。これにより、スペーサ１３８Ａが押え板１３２Ａに突き当たり、それ以上、光学素子ＯＥは光軸ＡＸに垂直な方向に移動することができなくなる。この際、光学素子ＯＥの外径と鏡筒１１０の内径との間には隙間があり、鏡筒１１０の内径によって光軸ＡＸに垂直な方向への光学素子ＯＥの移動を規制しているのではないことに注意されたい。
【００３８】
なお、両面凸形状の凸レンズを保持する場合（図１、図２及び図４）には、保持装置の傾斜方向に位置する制限部によって、光軸に垂直な方向への凸レンズの移動が規制される。一方、下面凹形状の凹レンズを保持する場合（図５）には、保持装置の傾斜方向と反対の方向に位置する制限部によって、光軸に垂直な方向への凹レンズの移動が規制される。
【００３９】
以上の説明では、バネ部材１３６Ａを含む構成例を説明したが、バネ部材１３６Ａは、光軸（鏡筒の軸）の方向において押え環１３４Ａの変位を許容して押え環１３４Ａを第２の面ＳＦ２に押し付ける機能を有する他の押し付け部材と置換可能である。かかる押し付け部材は、例えば、バネ部材以外の弾性部材、又は、一定の力を発生するように制御されたアクチュエータ（電磁アクチュエータ又は流体アクチュエータなど）を含む。
＜第３の実施形態＞
図６を参照して、本発明の第３の実施形態における反射型の望遠鏡について説明する。架台８６６は、望遠鏡を支持し、観察する方向に望遠鏡の向きを変更する機能を有し、ジョイント８６５を介して、筐体８６４を保持する。筐体８６４の底面には、主反射鏡８６７が配置されている。また、筐体８６４の右上には、フレーム８６３に固定されたカメラユニット鏡筒８６２が配置されている。
【００４０】
図６において、右上の天体から筐体８６４に入射した光束は、フレーム８６３の横を抜けて主反射鏡８６７で反射される。放物面鏡である主反射鏡８６７で反射された光束は、主反射鏡８６７の焦点に向かう。なお、主反射鏡８６７の焦点近傍には、固体撮像素子８６９に高画質で結像するためのレンズ系８６１を含むカメラユニットが配置されている。
【００４１】
レンズ系８６１は、様々な光学素子を含み、例えば、特開平６−２３０２７４号公報に開示された収差補正系などで構成される。レンズ系８６１に含まれる様々な光学素子及び主反射鏡８６７における少なくとも１つの光学素子は、保持装置１００又は１００Ａによって保持される。従って、筐体８６４が重力方向に対して傾斜しても、保持装置１００又は１００Ａに保持される光学素子の光軸に垂直な方向への移動（偏心）を許容範囲内に抑えることができるため、光学性能の劣化を防止することができる。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明の保持装置は、大口径の光学素子を含む望遠鏡以外の光学装置にも適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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