(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射鏡支持台と、この反射鏡支持台に固定され、望遠鏡の反射鏡の側面３点に設けられて反射鏡を支持する反射鏡支持機構とを備えた反射鏡支持構造であって、上記反射鏡支持機構はそれぞれ、望遠鏡の反射鏡の側面において反射鏡に取り付ける反射鏡取付部と、上記反射鏡取付部と上記反射鏡支持台とを連結する連結部材と、１軸まわりに弾性回転する弾性体軸受であって、上記反射鏡取付部と上記連結部材との連結箇所に設けられ、上記反射鏡取付部を上記連結部材に対して上記反射鏡の円周接線方向の軸まわりに回転する第１の弾性体軸受と、１軸まわりに弾性回転する弾性体軸受であって、上記連結部材と上記反射鏡支持台との連結箇所に設けられ、上記連結部材を上記反射鏡支持台に対して上記反射鏡の円周接線方向の軸まわりに回転する第２の弾性体軸受とを具備したことを特徴とする反射鏡支持構造。
【請求項２】
上記反射鏡取付部は、上記反射鏡に取り付ける当接部材と、この当接部材を上記反射鏡の半径方向の軸まわりに回転する第３の弾性体軸受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構造。
【請求項３】
上記反射鏡取付部は、上記反射鏡を取り付ける当接部材と、この当接部材を上記反射鏡の光軸方向の軸まわりに回転する第４の弾性体軸受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構造。
【請求項４】
望遠鏡の反射鏡の側面において反射鏡に取り付ける反射鏡取付部と、上記反射鏡取付部と反射鏡支持台とを連結する連結部材と、１軸まわりに弾性回転する弾性体軸受であって、上記反射鏡取付部と上記連結部材との連結箇所に設けられ、上記反射鏡取付部を上記連結部材に対して上記反射鏡の円周接線方向の軸まわりに回転する第１の弾性体軸受と、１軸まわりに弾性回転する弾性体軸受であって、上記連結部材と上記反射鏡支持台との連結箇所に設けられ、上記連結部材を上記反射鏡支持台に対して上記反射鏡の円周接線方向の軸まわりに回転する第２の弾性体軸受とを備え、上記反射鏡取付部は、上記反射鏡を取り付ける当接部材と、この当接部材を上記反射鏡の光軸方向の軸まわりに回転する第４の弾性体軸受とを具備したことを特徴とする反射鏡支持機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、宇宙空間に配置して使用する光学反射式望遠鏡の反射鏡を鏡面精度の低下を抑えて支持することができる反射鏡支持機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の反射鏡支持機構を示す断面図である。図７において、１は反射鏡であり、２は反射鏡支持機構に反射鏡を取り付けるための反射鏡側取付台座、３は支持機構側取付台座、４は反射鏡側取付台座２と支持機構側取付台座３とを挟み込んで固定するＵ字形固定部材である。５は取付台座の座面の傾斜を調整するための転がり軸受である。また、６は反射鏡の変形による荷重発生を吸収する弾性体であり、反射鏡支持機構の固定側と反射鏡側との間に設けられている。この図７に示す弾性体６は板ばね式のものである。
【０００３】
反射鏡支持機構に反射鏡を取り付ける際、反射鏡側取付台座２と支持機構側取付台座３のそれぞれの当接面が互いに傾斜していると、これらをＵ字形固定部材４により固定したときに主反射鏡に変形が生じてしまう。これを防止するために、反射鏡支持機構には転がり軸受５が設けられており、この転がり軸受５により支持機構側取付台座３を回転させて、その当接面を任意の傾斜に設定することができる。さらに反射鏡１を反射鏡支持機構に取り付けた後であっても、反射鏡１自身に熱変形が生じたり、あるいは望遠鏡視野方向を変更するために反射鏡１を傾ける際、重力の作用によって自重変形を生じたりする。これらの変形によって、反射鏡１と反射鏡支持機構との相対関係において相対回転角を生じたり、並進方向ずれを生じる。相対回転角は転がり軸受５によって支持機構側取付台座３が回転して吸収される。また、並進方向ずれについても弾性体６によって許容変形内であれば吸収し、反射鏡１の鏡面精度を維持する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の反射鏡支持機構は、上記のように転がり軸受５を組み込んでいる。この光学反射式望遠鏡を宇宙空間に配置して使用する場合、反射鏡支持機構が真空状態に晒される。真空状態では、反射鏡支持機構の転がり軸受５は内部の潤滑油が蒸発し、焼き付きを生じて可動部分が動かなくなることがあり、反射鏡が熱膨張等により変形した場合に鏡面精度が劣化し、望遠鏡としての性能を保てなくなるという問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、転がり軸受を使用することが困難な宇宙空間において、反射鏡の熱変形による鏡面精度の低下を抑えることができる反射鏡支持機構を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る反射鏡支持構造は、反射鏡支持台と、この反射鏡支持台に固定され、望遠鏡の反射鏡の側面３点に設けられて反射鏡を支持する反射鏡支持機構とを備えた反射鏡支持構造であって、上記反射鏡支持機構はそれぞれ、望遠鏡の反射鏡の側面において反射鏡に取り付ける反射鏡取付部と、上記反射鏡取付部と上記反射鏡支持台とを連結する連結部材と、１軸まわりに弾性回転する弾性体軸受であって、上記反射鏡取付部と上記連結部材との連結箇所に設けられ、上記反射鏡取付部を上記連結部材に対して上記反射鏡の円周接線方向の軸まわりに回転する第１の弾性体軸受と、１軸まわりに弾性回転する弾性体軸受であって、上記連結部材と上記反射鏡支持台との連結箇所に設けられ、上記連結部材を上記反射鏡支持台に対して上記反射鏡の円周接線方向の軸まわりに回転する第２の弾性体軸受とを具備したものである。
【０００７】
請求項２の発明に係る反射鏡支持構造は、請求項１の発明に係る反射鏡支持構造において、上記反射鏡取付部は、上記反射鏡に取り付ける当接部材と、この当接部材を上記反射鏡の半径方向の軸まわりに回転する第３の弾性体軸受とを具備したものである。
【０００８】
請求項３の発明に係る反射鏡支持構造は、請求項１の発明に係る反射鏡支持構造において、上記反射鏡取付部は、上記反射鏡を取り付ける当接部材と、この当接部材を上記反射鏡の光軸方向の軸まわりに回転する第４の弾性体軸受とを具備したものである。
【０００９】
請求項４の発明に係る反射鏡支持機構は、望遠鏡の反射鏡の側面において反射鏡に取り付ける反射鏡取付部と、上記反射鏡取付部と反射鏡支持台とを連結する連結部材と、１軸まわりに弾性回転する弾性体軸受であって、上記反射鏡取付部と上記連結部材との連結箇所に設けられ、上記反射鏡取付部を上記連結部材に対して上記反射鏡の円周接線方向の軸まわりに回転する第１の弾性体軸受と、１軸まわりに弾性回転する弾性体軸受であって、上記連結部材と上記反射鏡支持台との連結箇所に設けられ、上記連結部材を上記反射鏡支持台に対して上記反射鏡の円周接線方向の軸まわりに回転する第２の弾性体軸受とを備え、上記反射鏡取付部は、上記反射鏡を取り付ける当接部材と、この当接部材を上記反射鏡の光軸方向の軸まわりに回転する第４の弾性体軸受とを具備したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る反射鏡支持機構を図１から図４によって説明する。図１は実施の形態１に係る反射鏡支持機構を含む反射鏡支持構造を示す構成図である。図２は実施の形態１に係る反射鏡支持機構の構成を示す構成図であり、図３は実施の形態１に係る反射鏡支持機構を含む反射鏡支持構造の支持原理を示す模式図、図４は実施の形態１に係る反射鏡支持機構の断面図である。図１において、７は反射鏡支持機構、８は反射鏡１及び反射鏡支持機構７を取付ける反射鏡支持台である。また、反射鏡１において、９は反射鏡面、１０は反射鏡面を支えるバックストラクチャである。
【００１４】
図１に示すように、反射鏡支持機構７は反射鏡１の側面において３箇所に設け、反射鏡支持台８に取り付けている。反射鏡１は、薄い反射鏡面９と、その反射鏡面９の背面に設けられ、反射鏡面９を支えるバックストラクチャ１０から構成されており、バックストラクチャ１０は、構造的に高剛性とするためにある程度の厚みを確保している。このバックストラクチャ１０の側面（即ち、反射鏡１の円周における反射鏡半径方向に垂直な面）に反射鏡支持機構７を設けることによりコンパクトな構成を得る。この反射鏡支持機構７は、図７に示す従来の反射鏡支持機構と同様に反射鏡１の背面に設けることもできるが、反射鏡１、反射鏡支持機構７、及び反射鏡支持台８からなる反射鏡支持構造全体の厚み（光軸方向の寸法）が増してしまう。
【００１５】
次に図２により反射鏡支持機構７の構成について説明する。図２において、１１は反射鏡１を取り付ける反射鏡取付部、１２は反射鏡支持機構７を反射鏡支持台８へ取付ける取付座部、１３は反射鏡取付部１１と取付座部１２とを連結する連結部材である。１４は反射鏡取付部１１と連結部材１３との連結個所に設けた弾性ピボット軸受であり、１５は連結部材１３と取付座部１２との連結個所に設けた弾性ピボット軸受である。ここで弾性ピボット軸受１４及び弾性ピボット軸受１５は、反射鏡１の円周接線方向の軸まわりに弾性的に回転変形するように配置されるものであり、このように軸まわりに弾性的に回転する部品であれば弾性ピボット軸受１４及び弾性ピボット軸受１５と同等に機能する。また、１６は連結部材１３に弾性ピボット軸受１５を取り付けるためのねじを差し込むスルーホールであり、１７は取付ねじである。弾性ピボット軸受１５は、連結部材１３に設けた穴に挿入して取り付けるが、この際に取付ねじ１７をスルーホール１６に差し込んで締め付けることにより、連結部材１３の穴径が小さくなり、弾性ピボット軸受１５の外周が締め付けられて固定する。このような取付ねじ１７による弾性ピボット軸受の固定方法は、図２及び後述の図４において弾性ピボット軸受を取付ける個所に同等に使用している。
【００１６】
図２に示す反射鏡支持機構の動作を図３によって説明する。図３に実線で示す反射鏡１は、熱変形により２点鎖線のように変形する。反射鏡１が固定部材に剛に固定されていると、その熱変形分の内部応力が発生し反射鏡１の鏡面精度に影響する変形が生じてしまう。本発明の支持機構は、この熱変形を弾性変形によって吸収し、鏡面精度の劣化を抑制するものである。即ち、図３の黒丸印に示す弾性ピボット軸受１４及び弾性ピボット軸受１５が弾性変形することによって、反射鏡支持機構内の反射鏡取付部１１が反射鏡１の半径方向に変位し、反射鏡１を支持する。この変形によって弾性ピボット軸受１４に発生する荷重は、剛体結合した場合に比べて非常に小さくなる。したがって、反射鏡１に及ぼす荷重が小さく、反射鏡１に内部応力をほとんど生じることないので、反射鏡１は、ほぼ相似形で熱変形し鏡面精度が良好に保たれる。
【００１７】
また反射鏡１の内部応力は、反射鏡１、反射鏡支持機構７、及び反射鏡支持台８を組み立てる際にも生じる。反射鏡１を反射鏡支持機構７に取り付けるときに、反射鏡半径方向に位置ずれが生じていると反射鏡支持機構７内の弾性ピボット軸受１４及び弾性ピボット軸受１５が必要以上に捩れて、取り付け後に構造の内部に初期応力を生じてしまう。これを防ぐためには、反射鏡１を反射鏡支持機構７に取り付けた後に、取付ねじ１７を弛めることにより弾性ピボット軸受の拘束を開放し、再びそのねじを締め付ければよい。これにより組立ての際に構造内部に生じた初期応力を開放することができる。
【００１８】
さらに反射鏡取付部１１は、図４のように構成してもよい。図４において、１８は反射鏡１を取り付ける当接部材、１９は当接部材１８に弾性ピボット軸受を介して連結される第１の保持部材、２０は保持部材１９に弾性ピボット軸受を介して連結される第２の保持部材である。２１は当接部材１８と保持部材１９との連結個所に設けた弾性ピボット軸受であり、２２は保持部材１９と保持部材２０との連結個所に設けた弾性ピボット軸受である。
【００１９】
弾性ピボット軸受２１は反射鏡１の半径方向の軸まわりに弾性的に回転変形するように配置されるものであり、このように軸まわりに弾性的に回転する部品であれば弾性ピボット軸受２１と同等に機能する。反射鏡１が半径方向軸まわりに回転変形するような場合、この弾性ピボット軸受２１によりその変形が吸収され、内部応力の発生を抑制することができる。例えば、反射鏡１を当接部材１８に取り付ける際に、取付ねじを使用して締め付けるような場合、取付ねじを回すこと自体によってトルクが発生する。この締付トルクに起因する変形により反射鏡１は、そのトルク相当のねじり荷重を内部に保持することとなるが、上記のように弾性ピボット軸受２１において変形が吸収されることによって内部応力を抑制することができる。
【００２０】
弾性ピボット軸受２２は反射鏡１の光軸方向の軸まわりに弾性的に回転変形するように配置されるものであり、このように軸まわりに弾性的に回転する部品であれば弾性ピボット軸受２２と同等に機能する。この弾性ピボット軸受２２によって、反射鏡１の光軸まわりの変形を吸収することができる。なお、図１に示されるように保持部材２２は、連結部材１３に弾性ピボット軸受１４を介して連結される。
【００２１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る反射鏡支持機構を図５によって説明する。図５は実施の形態２に係る反射鏡支持機構の構成を示す構成図である。図５において、２３は反射鏡１を取付ける当接部材である。この当接部材２３に、図５に示すとおり、反射鏡１への当接面の概中央から外縁方向に向かって、反射鏡１の半径方向に深さを有するスリットを設ける。また、図５は特にこのスリットを爪形状に成形しているものである。なお、図５において図２と同一符号を付した構成部品は図２のそれと同一又は相当部分である。
【００２２】
反射鏡１の当接部材２３への取付面が熱膨張によって微小に変形しても、当接部材２３に設けたスリット部分が自在に弾性変形して熱変形を吸収するので、反射鏡１に過大な応力が発生するのを防ぐことができる。
【００２３】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る反射鏡支持機構を図６によって説明する。図６は実施の形態３に係る反射鏡支持機構の反射鏡取付部１１の断面図である。図６において、２４は当接部材２３の弾性ピボット軸受２１取付け部分に形成した外表面であり、２５は保持部材１９に形成した制止面、また２６は外表面２４と制止面２５との間に設けた緩衝材である。この緩衝材２６は図６に示すように制止面２５上に設けてもよいし、外表面２４上に設けてもよい。なお、図６において図４と同一符号を付した構成部品は図４のそれと同一又は相当部分である。
【００２４】
弾性ピボット軸受２１は、その機能上、１軸まわりに弾性変形するものであるが、並進方向に加わる荷重が過大となった場合に破壊する恐れがある。本発明に係る望遠鏡を宇宙空間で使用している状態においては、過大な並進方向荷重が反射鏡１に加わる可能性は低いが、宇宙空間に打ち上げる段階においては、ロケットからの大きな振動荷重が反射鏡１に加えられることになる。そこで本実施の形態においては、並進方向に振動荷重が加わった場合にも弾性ピボット軸受２１が破壊しないようにするため、過大な荷重を受けて破壊に至る変形が生じる前に外表面２４が制止面２５に当接する構造としている。
【００２５】
このように並進方向の荷重に対しては、外表面２４と制止面２５によって、弾性ピボット軸受２１の破壊を防ぐことができる。さらに緩衝材２６を設けることによって、外表面２４と制止面２５が過大な振動荷重によって当接する際に発生する衝撃を吸収することができる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明の請求項１乃至請求項３に係る発明は、反射鏡の側面３点において設ける反射鏡支持機構を設け、それぞれ、反射鏡の円周接線方向の軸まわりに弾性回転する第１及び第２の弾性体軸受を有することにより、反射鏡と反射鏡支持構造とによる構造の厚み薄くすることができ、熱変形における反射鏡の鏡面精度を良好に保つことができる。また、反射鏡の半径方向の軸周りに弾性回転する第３の弾性体軸受を具備することにより、反射鏡の半径方向軸まわりの変形に対して、反射鏡に生じる内部応力の発生を抑制することができる。また、反射鏡の光軸方向の軸周りに弾性回転する第４の弾性体軸受を具備することにより、反射鏡の光軸方向軸まわりの変形に対して、反射鏡に生じる内部応力の発生を抑制することができる。
【００２７】
この発明の請求項４に係る発明は、反射鏡の円周接線方向の軸まわりに弾性回転する第１及び第２の弾性体軸受を有することにより、熱変形における反射鏡の鏡面精度を良好に保つことができ、反射鏡の光軸方向の軸周りに弾性回転する第４の弾性体軸受を具備することにより、反射鏡の光軸方向軸まわりの変形に対して、反射鏡に生じる内部応力の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る反射鏡支持機構を含む反射鏡支持構造を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る反射鏡支持機構の構成を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る反射鏡支持機構を含む反射鏡支持構造の支持原理を示す模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る反射鏡支持機構の断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る反射鏡支持機構の構成を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る反射鏡支持機構の断面図である。
【図７】従来の反射鏡支持機構を示す断面図である。
【符号の説明】
７  反射鏡支持機構
１１  反射鏡取付部
１２  反射鏡支持台
１３  連結部材
１４、１５  弾性ピボット軸受
１７  取付ねじ
１８、２３  当接部材
２１、２２  弾性ピボット軸受
２４  外表面
２５  制止面
【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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