(57)【要約】【課題】  主反射鏡が大口径化しても副反射鏡の振動を許容できる範囲に抑制する。【解決手段】  副反射鏡６が取付けられる副反射鏡取付部８、一端が副反射鏡取付部８に接続され他端が環状体５に接続される複数の棒状体９を有し、副反射鏡６を主反射鏡３に対して決められた位置に配置する副反射鏡支持部７と、主反射鏡３の光軸を含む平面である抑制力作用面と環状体５との２個の交点のそれぞれにおいて、交点に一端が接続されて抑制力作用面上に配置された１本の棒状体９、あるいは、交点に一端が接続されて抑制力作用面に対称に配置された２本の棒状体９に一方の側が接続され、他方の側に決められた重さの質量体が接続された梃子体、交点の近傍に設けられた梃子体の支点とを有する、副反射鏡支持部７の振動を抑制する振動抑制装置１０とを備えた。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測源からの観測波を反射する主反射鏡に対して前記観測源側の決められた位置に配置された環状体と、
前記環状体よりも前記観測源側に前記主反射鏡に対して決められた位置に前記主反射鏡に対向して配置され、前記主反射鏡で反射された前記観測波を反射する副反射鏡が取付けられる副反射鏡取付部、一端が前記副反射鏡取付部に接続され他端が前記環状体に接続される複数の棒状体を有し、前記副反射鏡を前記主反射鏡に対して決められた位置に配置する副反射鏡支持部と、
前記主反射鏡の光軸を含む平面である抑制力作用面と前記環状体との２個の交点のそれぞれにおいて、前記交点に一端が接続されて前記抑制力作用面上に配置された１本の前記棒状体、あるいは、前記交点に一端が接続されて前記抑制力作用面に対称に配置された２本の前記棒状体に一方の側が接続され、他方の側に決められた重さの質量体が接続された梃子体、前記交点の近傍に設けられた前記梃子体の支点とを有する、前記副反射鏡支持部の振動を抑制する振動抑制装置とを備えた副反射鏡の支持構造。
【請求項２】
前記梃子体は、前記支点よりも前記棒状体の側の部分である第１の部材、前記第１の部材と決められた角度を持つ前記支点よりも前記質量体の側の部分である第２の部材を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の副反射鏡の支持構造。
【請求項３】
前記主反射鏡に対して決められた位置に配置された構造部材と前記質量体との間に、前記構造部材に対する前記質量体の振動を減衰させる振動減衰装置を備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の副反射鏡の支持構造。
【請求項４】
前記振動減衰装置は、振動を検出して、検出した振動が減衰する力を発生させるものである
ことを特徴とする請求項３に記載の副反射鏡の支持構造。
【請求項５】
前記振動抑制装置をすべての前記棒状体に対して設けた
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の副反射鏡の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主反射鏡と副反射鏡を有する反射望遠鏡における副反射鏡の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
主反射鏡と主反射鏡で反射された光をさらに反射する副反射鏡を有する望遠鏡では、副反射鏡はスパイダ支持構造体と呼ばれる構造物により支持されている。スパイダ支持構造体では、主反射鏡の上方に設けられた環状の外囲器と同一平面内でスパイダにより副反射鏡が支持されている。（特許文献１参照）
【０００３】
近年、天文学の分野では口径数十メートルの次世代の超大型光学望遠鏡の開発計画が進んでいる。口径の大型化により、主反射鏡で反射された反射光をさらに反射する副反射鏡は、主反射鏡から従来よりも離れた位置になり、副反射鏡を支持する部材（副反射鏡支持部と呼ぶ）も従来のものより長くなり、剛性が十分に高い構造とするのが難しくなっている。また、主反射鏡をできるだけ遮蔽しないようにするために副反射鏡支持部の幅は狭いほうが望ましい。さらに、風による変形量を少なくするために副反射鏡支持部が風圧を受ける面積が少ないほうが望ましい。そのため、副反射鏡支持部を十分に太くして、剛性が十分に高い構造とすることが難しくなり、外部から加えられる加速度（力）により、副反射鏡支持部および副反射鏡が振動する可能性がある。望遠鏡の観測精度を維持するには、副反射鏡の振動は許容限度以下に抑える必要がある。
副反射鏡支持部に外部から加速度が加えられる原因としては、地震、風などが想定される。また、仰角を変更する際にも加速度が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４―１７５７１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
構造物の振動を抑制するために、構造物の上部などに振動を打ち消す力を構造物に加える振動抑制装置を設置することがよく行われる。副反射鏡が取り付けられる部材である副反射鏡取付部の副反射鏡が存在しない側の面には、望遠鏡の観測で使用される機器が取付けられ、振動抑制装置を設置する空間を確保することが難しい。また、副反射鏡取付部に振動抑制装置を取付けると、風を受ける面積が大きくなり、より振動しやすくなる。
本発明の目的は、副反射鏡支持部の振動を許容限度以下に抑える振動抑制装置を備えた副反射鏡の支持構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る副反射鏡の支持構造は、観測源からの観測波を反射する主反射鏡に対して前記観測源側の決められた位置に配置された環状体と、前記環状体よりも前記観測源側に前記主反射鏡に対して決められた位置に前記主反射鏡に対向して配置され、前記主反射鏡で反射された前記観測波を反射する副反射鏡が取付けられる副反射鏡取付部、一端が前記副反射鏡取付部に接続され他端が前記環状体に接続される複数の棒状体を有し、前記副反射鏡を前記主反射鏡に対して決められた位置に配置する副反射鏡支持部と、前記主反射鏡の光軸を含む平面である抑制力作用面と前記環状体との２個の交点のそれぞれにおいて、前記交点に一端が接続されて前記抑制力作用面上に配置された１本の前記棒状体、あるいは、前記交点に一端が接続されて前記抑制力作用面に対称に配置された２本の前記棒状体に一方の側が接続され、他方の側に決められた重さの質量体が接続された梃子体、前記交点の近傍に設けられた前記梃子体の支点とを有する、前記副反射鏡支持部の振動を抑制する振動抑制装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、副反射鏡支持部の振動を許容限度以下に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明に係る副反射鏡の支持構造を有する反射望遠鏡の構造を説明する図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部の構造を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部とその振動を抑制する振動抑制装置の構造を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部の振動を抑制する振動抑制装置の構造を説明する拡大図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る副反射鏡の支持構造において、比較例として振動抑制装置が備えられていない場合に外部から加速度が加えられて副反射鏡支持部が変形する様子を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る副反射鏡の支持構造において外部から加えられる加速度に対して振動抑制装置により副反射鏡支持部の変形が軽減される様子を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部の構造を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部とその振動を抑制する振動抑制装置の構造を説明する図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部の振動を抑制する振動抑制装置の構造を説明する拡大図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部の振動を抑制する振動抑制装置の振動減衰装置の種類を記号により表現した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
図１は、この発明に係る副反射鏡の支持構造を有する反射望遠鏡の構造を説明する図である。反射望遠鏡は、水平面において回転して望遠鏡の方位角（アジマス角）を変更するアジマス架台１と、アジマス架台１の上に載り望遠鏡の仰角を変更するエレベーション回転台２と、エレベーション回転台２に保持された観測源からの観測波を反射する主反射鏡３と、主反射鏡３の光軸の方向において主反射鏡３に入射する観測波が通る円筒状の空間の外側に設けられた構造部材であるアッパーチューブ４と、アッパーチューブ４の主反射鏡３とは反対側に設けられてアッパーチューブ４が接続された環状体であるトップリング５と、主反射鏡３で反射された観測波を反射する副反射鏡６と、副反射鏡６をトップリング５に対して決められた位置に配置する副反射鏡支持部７とを有する。副反射鏡６により反射された観測波は、図示しない観測装置に入力され、天体などの観測源を観測する。なお、図１で、アジマス架台１、エレベーション回転台２、アッパーチューブ４は外形だけを描いている。図１に示す副反射鏡６は凸面鏡であるが、平面鏡や凹面鏡の場合もある。
トップリング５と、副反射鏡支持部７と、副反射鏡支持部７および副反射鏡６の振動を抑制する振動抑制装置１０（図１には図示せず）とを有するものが、振動を抑制して副反射鏡を支持する副反射鏡の支持構造である。
【００１０】
トップリング５は、主反射鏡３に対して観測源側の決められた位置にアッパーチューブ４により配置される。副反射鏡６は、トップリング５に対して観測源側の決められた位置に副反射鏡支持部７により配置される。したがって、副反射鏡６は、トップリング５よりも観測源側に主反射鏡３に対して決められた位置に配置される。
【００１１】
図２は、この発明の実施の形態１に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部の構造を説明する図である。図２(a)が平面図であり、図２(b)が正面図である。副反射鏡支持部７は、副反射鏡６が取付けられる副反射鏡取付部８と、副反射鏡取付部８の角の部分に一端が接続されもう一端がトップリング５の角に接続される６本の棒状体９とを有する。正六角形であるトップリング５の中心を通りトップリング５に垂直な直線上に副反射鏡取付部８の中心が位置するように配置される。トップリング５と６本の棒状体９と副反射鏡取付部８とにより、６個の等脚台形が形成される。副反射鏡取付部８は、外形が正六角形の枠体であり、枠の内部に副反射鏡６が取付けられる棒を有している。
【００１２】
アッパーチューブ４、トップリング５および棒状体９は、断面が円形の管を接続して構成される。管の素材は金属または強化樹脂などである。素材や管厚や管径などは、必要となる剛性や許容できる重量および熱膨張係数の上限などを考慮して決める。断面が円形の管以外で、アッパーチューブ４、トップリング５および棒状体９の何れか少なくとも一つを構成してもよい。
【００１３】
図３は、この発明の実施の形態１に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部とその振動を抑制する振動抑制装置の構造を説明する図である。すべての棒状体９にそれぞれ１個の振動抑制装置１０が設けられる。図４に、この発明の実施の形態１に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部の振動を抑制する振動抑制装置の構造を説明する拡大図を示す。図３(b)において破線で囲んだ部分を図４では、拡大して示している。振動抑制装置１０は、一端が棒状体９に接続された第１の部材１１と、第１の部材１１のもう一端が接続された回転軸１２が設けられた中央の部材１３と、中央の部材１３に接続されて第１の部材１１と決められた角度を持つ方向に設けられた第２の部材１４と、第２の部材１４の先端に接続された質量体１５を有する。回転軸１２は、トップリング５と棒状体９の接続点の近くに、トップリング５またはアッパーチューブ４に固定して設けられた軸受け１６に回転可能に保持される。この実施の形態では、軸受け１６は回転軸１２を両側から保持するものを使用している。
【００１４】
第１の部材１１、中央の部材１３および第２の部材１４は、同一平面上に配置される。回転軸１２はこの平面に垂直であり、第１の部材１１、中央の部材１３および第２の部材１４がこの平面上で回転する。第１の部材１１および第２の部材１４の長手方向の向きは、決められた角度を持たせており、質量体１５がアッパーチューブ４の外側に出すぎることなく、また回転しても質量体１５がアッパーチューブ４などに接触しないようにしている。
【００１５】
第１の部材１１、中央の部材１３および第２の部材１４は、梃子の原理で質量体１５に働く重力を棒状体９に作用させる梃子体である。回転軸１２および軸受け１６は、梃子体の支点である。第２の部材１４と質量体１５との接続点が梃子体の力点であり、第１の部材１１と棒状体９との接続点が作用点になる。質量体１５の重さ、第１の部材１１と第２の部材１４の長さは、副反射鏡支持部７および副反射鏡６の振動を許容限度以下に抑制できるように決める。第１の部材は梃子体の支点よりも棒状体側の部分であり、第２の部材は支点よりも質量体側の部分である。
【００１６】
第１の部材１１の棒状体９への接続点の位置は、振動抑制効果が最適になるように決める。
【００１７】
棒状体９、第１の部材１１、中央の部材１３、第２の部材１４および質量体１５は、主反射鏡３の光軸を含む平面である抑制力作用面上に配置される。したがって、抑制力作用面とトップリング５との２個の交点に、それぞれ１個の振動抑制装置１０が設けられる。１個の抑制力作用面上に配置された２個の振動抑制装置１０が共に動作して、副反射鏡６の振動を抑制する。
【００１８】
次に動作を説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係る副反射鏡の支持構造において、比較例として振動抑制装置が備えられていない場合に外部から加速度が加えられて副反射鏡支持部が変形する様子を説明する図である。図において、変形を分かりやすく表現するために、棒状体９は線で表現する。図５で、変形前の棒状体９の状態を破線で表し、変形後の棒状体９の状態を点線で表す。副反射鏡支持部７に、主反射鏡３の光軸をはさんで対向する２本の棒状体９を含む平面に平行な方向に、図における左から右の向きへの加速度が加えられた場合には、図における左側の棒状体９は中央部が右斜め下側に変位するように変形し、図における右側の棒状体９は中央部が右斜め上側に変位するように変形する。その結果、副反射鏡６の光軸は図における右側の方向にずれることになる。加速度が時間とともに変化すると、副反射鏡支持部７の変形量が増減するように変化し、副反射鏡６の光軸の方向も振動して変化する。副反射鏡６の光軸の方向の変動量を変数θで表現する。
【００１９】
図５では、アッパーチューブ４およびトップリング５の剛性は棒状体９よりも十分に大きくトップリング５の位置は変化しないものとして、副反射鏡支持部７の変形だけを示している。実際には、アッパーチューブ４およびトップリング５の位置も変化するが、副反射鏡支持部７の変形は図５の場合と同様になる。
【００２０】
図６が、この発明の実施の形態１に係る副反射鏡の支持構造において外部から加えられる加速度に対して振動抑制装置により副反射鏡支持部の変形が軽減される様子を説明する図である。図６で、変形前の棒状体９の状態を破線で表し、変形後の棒状体９の状態を実線で表す。２個の質量体１５にも副反射鏡支持部７と同じ方向（図における左から右へ向かう方向）の加速度すなわち力が加えられる。図における左側の質量体１５に加えられた力は、軸受け１６を支点として反時計回りの回転モーメントになり、梃子の原理により、第１の部材１１が左側の棒状体９に接続する位置に、図における右斜め下から左斜め上に向かう力を発生させる。左側の棒状体９は中央部が右斜め下側に変位するように変形しているので、右斜め下から左斜め上に向かう力により変形が小さくなる。右側の質量体１５に加えられた力は、同様にして、第１の部材１１が右側の棒状体９に接続する位置に、図における右斜め上から左斜め下に向かう力を発生させる。右側の棒状体９は中央部が右斜め上側に変位するように変形しているので、右斜め上から左斜め下に向かう力により変形が小さくなる。副反射鏡支持部７の変形が小さくなることにより、副反射鏡支持部７および副反射鏡支持部７に支持された副反射鏡６の光軸の方向の変動量θの振動も許容限度以下に小さくできる。
加速度が加わる方向は、主反射鏡３の光軸をはさんで対向する２本の棒状体９を含む平面に平行な方向とは限らないが、加速度が加わる方向に最も近い方向の２本の棒状体は、図５および図６と同様に変形する。
【００２１】
副反射鏡支持部の根元（トップリング５側）に振動抑制装置を設置するので、副反射鏡の近くに振動抑制装置を設置する空間が無い場合でも、振動抑制装置を設置できる。また、風の影響も小さくなるという利点もある。
【００２２】
この実施の形態では、すべての棒状体に振動抑制装置を設置したが、加速度が加えられる可能性が最も高い方向の２本の棒状体にだけ振動抑制装置を設けてもよい。副反射鏡支持部が６本の棒状体を有する場合だけでなく、主反射鏡の光軸を含む同一平面上に配置された少なくとも２本の棒状体を有する場合であれば適用できる。トップリングは正六角形であったが、円形や六角形以外の正多角形でもよい。回転軸を梃子体に設けたが、梃子体に軸が通る貫通穴を設けて、梃子体を軸の周りに回転できるようにしてもよい。
質量体と構造部材の間に構造部材に対する質量体の位置が変化する質量体の振動を減衰させる振動減衰装置を備えてもよい。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。
【００２３】
実施の形態２
実施の形態２は、副反射鏡支持部の棒状体の数が多い場合である。図７は、この発明の実施の形態２に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部の構造を説明する図である。図７(a)が平面図であり、図７(b)が正面図である。副反射鏡支持部７Ａは、副反射鏡６が取付けられる外形が正六角形の枠体である副反射鏡取付部８Ａを有する。副反射鏡取付部８Ａは、実施の形態１の場合よりも外形の一辺の長さが少し長く、トップリング５に平行な面内で実施の形態１の場合から９０度回転した位置に配置される。副反射鏡取付部８Ａの角の部分には２本の棒状体９Ａの一端が接続され、２本の棒状体９Ａのもう一端はトップリング５の隣接する２個の角にそれぞれ接続する。トップリング５の角には、副反射鏡取付部８Ａの隣接する２個の角の部分に接続する２本の棒状体９Ａが接続する。１２本の棒状体９Ａと副反射鏡取付部８Ａとトップリング５とにより、トップリング５の一辺を底辺とする６個の二等辺三角形と、副反射鏡取付部８Ａの一辺を底辺とする６個の二等辺三角形とが形成される。
【００２４】
図８に、この発明の実施の形態２に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部とその振動を抑制する振動抑制装置の構造を説明する図を示す。実施の形態１の場合と比較して、振動抑制装置１０Ａは第１の部材１１Ａに２本の棒状体９Ａと接続する短い棒の部分が追加されてＴ字状になっている点が異なり、他の点ではほぼ同じである。第１の部材１１Ａは一端のＴの横線の部分の両端が棒状体９Ａに接続し、縦線の端が中央の部材１３に接続する。中央の部材１３には、回転軸１２が設けられる。回転軸１２は、軸受け１６に回転可能に保持される。第２の部材１４は、一端が中央の部材１３に接続され、もう一端には質量体１５が接続される。
【００２５】
中央の部材１３、第２の部材１４および質量体１５は、主反射鏡３の光軸を含む平面である抑制力作用面上に配置される。２本の棒状体９Ａは抑制力作用面に対して対称に配置されており、第１の部材１１Ａも抑制力作用面に対して対称に配置される。したがって、第１の部材１１Ａ、中央の部材１３および第２の部材１４は、梃子の原理で質量体１５に働く重力を棒状体９Ａに作用させる梃子体である。
【００２６】
この実施の形態２の振動抑制装置も、実施の形態１の場合と同様に動作する。副反射鏡支持部７Ａおよび質量体１５に同じ方向の力が加えられると、質量体１５に加えられた力は梃子体により棒状体９Ａの変形を小さくする方向の力として棒状体９Ａに作用する。したがって、棒状体９Ａを含む副反射鏡支持部７Ａの変形が小さくなり、副反射鏡支持部７Ａが振動する振動の大きさを小さくできる。ひいては、副反射鏡支持部７Ａに支持された副反射鏡６の光軸の傾きの振動も小さくできる。
【００２７】
実施の形態１の副反射鏡支持部ではすべての棒状体が主反射鏡の光軸を含む平面上に配置されていた。そして、実施の形態２の副反射鏡支持部は、主反射鏡の光軸を含む平面に対して対称な位置に配置された隣接する棒状体だけを有していた。主反射鏡の光軸を含む平面上に配置された棒状体と、主反射鏡の光軸を含む平面に対して対称な位置に配置された隣接する棒状体とを、ともに持つような副反射鏡支持部に対しても適用できる。加速度が加えられる可能性が最も高い方向に平行な主反射鏡の光軸を含む平面において、その平面上の１本の棒状体またはその平面に対して対称な位置に配置された２本の棒状体の振動を抑制する２個の振動抑制装置を少なくとも備えればよい。多くの方向の主反射鏡の光軸を含む平面に対して振動抑制装置を備えれば、より振動を抑制できるのでその方が望ましい。
【００２８】
実施の形態３
実施の形態３は、振動抑制装置の質量体と構造部材との間に振動減衰装置を設けた場合である。図９に、この発明の実施の形態３に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部の振動を抑制する振動抑制装置の構造を説明する図を示す。実施の形態１と比較して、振動抑制装置の構成だけを変更している。
【００２９】
振動抑制装置１０Ｂは、質量体１５とアッパーチューブ４との間に振動減衰装置１７を有している。振動減衰装置１７は、構造部材であるアッパーチューブ４と質量体１５との間の距離が変化する振動に対して、振動が早く減衰するような力を質量体１５に加える。振動減衰装置１７を備えることにより、副反射鏡支持部および副反射鏡の光軸の傾きの振動をより小さくすることができる。
【００３０】
図１０は、この発明の実施の形態３に係る副反射鏡の支持構造が有する副反射鏡支持部の振動を抑制する振動抑制装置の振動減衰装置の種類を記号により表現した図である。図１０では、棒状体９や振動抑制装置１０Ｂの第１の部材１１および第２の部材１４などを線で表現している。図１０（ａ）に示すように、オイルダンパーや磁気ダンパーなど振動に対して振動を抑制する力を受動的に発生させる振動減衰装置１７Ａでもよい。また、図１０（ｂ）に示すように、電動アクチュエータやボイスコイルなどのように検知した振動を効果的に抑制できるような力を能動的に発生させる振動減衰装置１７Ｂでもよい。
【００３１】
振動減衰装置は、アッパーチューブではない構造部材と質量体との間に設けてもよい。振動抑制装置の振動を抑制する原理はどのようなものでもよく、構造部材に対する質量体の振動を抑制できるものであれば、どのようなものでもよい。実施の形態２および示していない形態の振動抑制装置に、振動減衰装置を備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  アジマス架台
２  エレベーション回転台
３  主反射鏡
４  アッパーチューブ（構造部材）
５  トップリング（環状体）
６  副反射鏡
７、７Ａ  副反射鏡支持部
８、８Ａ  副反射鏡取付部
９、９Ａ  棒状体
１０、１０Ａ、１０Ｂ  振動抑制装置
１１、１１Ａ  第１の部材
１２  回転軸
１３  中央の部材
１４  第２の部材
１５  質量体
１６  軸受け
１７、１７Ａ、１７Ｂ  振動減衰装置
【図１】
2015102703.tif 000003
【図２】
2015102703.tif 000004
【図３】
2015102703.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015102703.tif 000007
【図６】
2015102703.tif 000008
【図７】
2015102703.tif 000009
【図８】
2015102703.tif 000010
【図９】
2015102703.tif 000011
【図１０】
2015102703.tif 000012