(57)【要約】【課題】  観測部の交換機構を小型軽量化しつつ高剛性にし、さらには交換の際に重心位置の変動を抑制することができる観測部交換機構、及びこれを用いた望遠鏡装置を得ることを目的とする。【解決手段】  鏡筒１、及びこの鏡筒１に連結する観測部６、観測部７、観測部交換機構８を含む可動部構造体は、ヨーク部２によりＥＬ軸まわりに回動可能に支持し、ヨーク部２は装置架台３によりＡｚ軸まわりに回動可能に支持する。観測部交換機構は固定側フレーム１０と回転側フレーム１１及びこれらに介在するＲガイド１２からなり、回転側フレーム１１を回転することによって、観測部６と観測部７とを交換する。【選択図】        図２
2005141072.tif 000002
【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凹面形状の主反射鏡、この主反射鏡からの反射波を反射する凸面形状の副鏡を有する鏡筒部と、この鏡筒部により集束された観測波の焦点位置に配置される検出器を有する第１の観測部と、この第１の観測部の側方に設けられ、観測部の交換によって、上記焦点位置に配置される検出器を有する第２の観測部と、上記第１の観測部と上記第２の観測部とを連結する回転側フレーム、上記鏡筒部に固定され、上記回転側フレームを回動可能に支持する固定側フレームを有する観測部交換機構とを備えたことを特徴とする望遠鏡装置。
【請求項２】
請求項１に記載の望遠鏡装置において、さらに、上記鏡筒部をＥＬ軸まわりに回動可能に支持するヨーク部と、このヨーク部をＡＺ軸まわりに回動可能に支持する架台部とを備えたことを特徴とする望遠鏡装置。
【請求項３】
上記観測部交換機構は、上記第１及び第２の観測部、回転側フレームからなる可動部の重心位置を上記回転側フレームの回転軸に合わせるバランスウェイトを具備したことを特徴とする請求項１に記載の望遠鏡装置。
【請求項４】
望遠鏡装置の鏡筒部に取り付けられる固定側フレームと、この固定側フレームに設けたＲガイドと、このＲガイドを介して回動可能に支持され、複数の観測部を取り付ける回転側フレームとを備え、上記固定側フレームにおいて観測波を通過させる孔を、上記回転側フレームにおいて上記複数の観測部の取付け位置に観測波を通過させる孔を設けたことを特徴とする観測部交換機構。
【請求項５】
望遠鏡装置の鏡筒部に取り付けられる固定側フレームと、この固定側フレームに設けた軸受と、この軸受を介して回動可能に支持され、複数の観測部を取り付ける回転側フレームとを備え、上記固定側フレームにおいて観測波を通過させる孔を、上記回転側フレームにおいて上記複数の観測部の取付け位置に観測波を通過させる孔を設けたことを特徴とする観測部交換機構。
【請求項６】
請求項４又は請求項５の観測部交換機構において、さらに、上記複数の観測部と上記回転側フレームとからなる可動部の重心位置を、上記回転側フレームの回転中心に合わせるバランスウェイトを備えたことを特徴とする観測部交換機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学望遠鏡や電波望遠鏡に組み込まれる撮像素子や受信機等の検出器を有する観測部を交換する観測部交換機構、及びこの観測部交換機構を用いた望遠鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２０００−３９５６８には、従来の望遠鏡装置において、観測部を交換する装置が開示されている。この特開２０００−３９５６８によれば、複数の観測部を１台のフレームに搭載し、各観測部を独立にＸ軸方向及びＹ軸方向（Ｘ軸及びＹ軸は水平面内の２軸）に移動させる駆動機構が設けられている。この駆動機構によって各観測部の位置を交換し、さらに、使用する観測部をＺ軸方向（Ｚ軸は鉛直方向）に押し上げる駆動機構を設けて望遠鏡本体方向に移動させるものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３９５６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２０００−３９５６８に開示された従来の観測部の交換装置では、Ｘ軸及びＹ軸さらにはＺ軸方向に観測部を移動させる駆動機構が必要である、このため、望遠鏡装置全体が大型化し、重量が増加するという問題点があった。高Ｓ／Ｎ、高分解能観測のために望遠鏡装置が大型化すると、観測部自体もより精密な測定を行うためにその規模が大きく重量物となる傾向にある。例えば、φ２ｍ級の主反射鏡を有する望遠鏡装置では、望遠鏡装置全体の高さが１０ｍ程度となり、観測部重量は数百ｋｇに及ぶ。この場合、特にＺ軸方向の駆動において観測部の押し上げを行うことから、このＺ軸駆動用モータの規模（寸法、重量）が大きく、また電力消費も大きくなるという問題点があった。また、特開２０００−３９５６８に示したフレーム構造は、各モジュールが立方体形状となっており、さらに観測部をモジュール間で移動させるために各モジュール面の対角線上に部材を設けてトラス構造とすることができない。したがって、各面内でせん断力を受ける場合に構造全体がせん断変形を起こすという問題点もあった。さらには、１の観測部から他の１の観測部に交換する際に観測部の移動により重心位置のずれが生じ、このアンバランスによって、望遠鏡の鏡筒部構造や、その鏡筒部をＡｚ軸（アジマス軸）及びＥＬ軸（エレベーション軸）まわりに駆動する駆動機構に不要な荷重を与えてしまうという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、観測部の交換機構を小型軽量化しつつ高剛性にし、さらには交換の際に重心位置の変動を抑制することができる観測部交換機構、及びこれを用いた望遠鏡装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明に係る望遠鏡装置は、観測源からの観測波を反射する凹面形状の主反射鏡、この主反射鏡からの反射波を反射する凸面形状の副鏡を有する鏡筒部と、この鏡筒部により集束された観測波の焦点位置に配置される検出器を有する第１の観測部と、この第１の観測部の側方に設けられ、観測部の交換によって、上記焦点位置に配置される検出器を有する第２の観測部と、上記第１の観測部と上記第２の観測部とを連結する回転側フレーム、上記鏡筒部に固定され、上記回転側フレームを回動可能に支持する固定側フレームを有する観測部交換機構とを備えたものである。
【０００７】
請求項２の発明に係る望遠鏡装置は、請求項１の発明に係る望遠鏡装置において、さらに、上記鏡筒部をＥＬ軸まわりに回動可能に支持するヨーク部と、このヨーク部をＡＺ軸まわりに回動可能に支持する架台部とを備えたものである。
【０００８】
請求項３の発明に係る望遠鏡装置は、請求項１の発明に係る望遠鏡装置において、上記観測部交換機構は、上記第１及び第２の観測部、回転側フレームからなる可動部の重心位置を上記回転側フレームの回転軸に合わせるバランスウェイトを具備したものである。
【０００９】
請求項４の発明に係る観測部交換機構は、望遠鏡装置の鏡筒部に取り付けられる固定側フレームと、この固定側フレームに設けたＲガイドと、このＲガイドを介して回動可能に支持され、複数の観測部を取り付ける回転側フレームとを備え、上記固定側フレームにおいて観測波を通過させる孔を、上記回転側フレームにおいて上記複数の観測部の取付け位置に観測波を通過させる孔を設けたものである。
【００１０】
請求項５の発明に係る観測部交換機構は、望遠鏡装置の鏡筒部に取り付けられる固定側フレームと、この固定側フレームに設けた軸受と、この軸受を介して回動可能に支持され、複数の観測部を取り付ける回転側フレームとを備え、上記固定側フレームにおいて観測波を通過させる孔を、上記回転側フレームにおいて上記複数の観測部の取付け位置に観測波を通過させる孔を設けたものである。
【００１１】
請求項６の発明に係る観測部交換機構は、請求項４又は請求項５の発明に係る観測部交換機構において、さらに、上記複数の観測部と上記回転側フレームとからなる可動部の重心位置を、上記回転側フレームの回転中心に合わせるバランスウェイトを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、鏡筒部によって集束される観測波の焦点位置に配置される観測部の交換を、鏡筒部側の固定側フレームと、これに回動可能に支持される回転側フレームによって行うので、３軸方向への駆動機構を具備することなく小型軽量化を図ることができ、さらに望遠鏡装置の観測部交換機構の構造を高剛性化することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、第１及び第２の観測部、回転側フレームからなる可動部の重心位置を回転側フレームの回転軸に合わせるバランスウェイトを有するので、観測部交換機構での観測部の交換中及びその交換の前後における重心位置のずれを抑制することができる。
【００１４】
請求項４又は請求項５に記載の発明によれば、固定側フレームにＲガイド又は軸受を設け、これを介して回動可能に回転側フレームを支持し、回転側フレームに複数の観測部を取り付けるので、交換機構内に３軸方向への駆動機構を具備することなく小型軽量化を図ることができ、さらに望遠鏡装置の観測部交換機構の構造を高剛性化することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明によれば、複数の観測部と回転側フレームからなる可動部の重心位置を回転側フレームの回転軸に合わせるバランスウェイトを有するので、観測部交換機構での観測部の交換中及びその交換の前後における重心位置のずれを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１
【００１７】
この発明の実施の形態１に係る観測部交換装置、及びこれを用いた望遠鏡装置を図１から図７に基づき説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の概観図である。図１において、１は鏡筒部、２は鏡筒部１をＥＬ軸（エレベーション軸）まわりに回動可能に支持するヨーク部、３はヨーク部２をＡｚ軸（アジマス軸）まわりに回動可能に支持する装置架台である。鏡筒部１において、４は主反射鏡であり、観測源からの観測波を受けて反射する。５は副鏡であり、主反射鏡４からの反射波をさらに反射する。主反射鏡４は、凹面の非球面形状（例えば放物面、又はその修正鏡面等）の反射面を有しており、副鏡５は凸面の非球面形状（例えば双曲面、又はその修正鏡面等の形状）の反射面を有し、主反射鏡４と副鏡５の反射鏡面を対向して設ける。図１に示す望遠鏡装置は、カセグレン方式の望遠鏡であり、主反射鏡１の中央に孔を設け、副鏡５で反射して集束する観測波を主反射鏡４の裏側に導くものである。同様な反射方式の望遠鏡としてニュートン方式の望遠鏡があるが、この場合については後述する。図１において、６は第１の観測部、７は第２の観測部、８は観測部６と観測部７とを交換する観測部交換機構である。図２は、この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の正面図である。図２において、９はケーブル巻取り装置である。観測部交換機構８において、１０は固定側フレーム、１１は回転側フレームである。なお、主反射鏡５は枠部材中に納められており、図２において点線で示したものである。
【００１８】
次に、この望遠鏡装置の動作について説明する。鏡筒１、及びこの鏡筒１に連結する観測部６、観測部７、観測部交換機構８を含む可動部構造体は、ヨーク部２によりＥＬ軸まわりに回動可能に支持されており、ヨーク部２は装置架台３によりＡｚ軸まわりに回動可能に支持されている。これらの構成によって、鏡筒１等を含む上記の可動部構造体は、Ａｚ軸及びＥＬ軸まわりに駆動が可能である。鏡筒１は観測源からの観測波を集束させて、観測部６又は観測部７へ導く。図３はこの発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の焦点系を示す模式図である。図３の矢印で示すように、観測源からの観測波は主反射鏡４で反射し、副鏡５に入射する。主反射鏡４によって反射した観測波は、さらに副鏡５によって反射し、主反射鏡４の中央部に設けた孔を通過して、主反射鏡４の裏側で像を結ぶ。焦点位置Ａ（焦点位置Ａの付近を含む）に、検出器を配置して観測波を検出する。観測波を検出する観測部６と観測部７とは、その内部に検出器を有しており、図１においては観測部７の検出器が略焦点位置に位置し、観測部７による観測を行っている状態が示されている。観測部７を観測部６に交換すると、観測部６の検出器が略焦点位置に位置することとなり、観測部６による観測を行うことができる。
【００１９】
なお、この望遠鏡装置によって、可視光や赤外線等の周波数域を観測する場合（即ち、光学望遠鏡として用いる場合）には、観測部６及び観測部７の検出器としてＣＣＤ等の撮像素子を設け、またマイクロ波帯やミリ波帯の周波数域の電波を観測する場合（即ち、電波望遠鏡として用いる場合）には、観測部６及び観測部７の検出器としてマイクロ波受信機又はミリ波受信機を設ける。ケーブル巻取装置９は、例えば星の日周運動の追跡において、検出面に生じる視野回転を相殺するために観測部６及び観測部７を鏡筒１に対して相対回転させる際に、観測部６及び観測部７その他の機器からの電気ケーブルを巻き取るために設けている。
【００２０】
次に、観測部交換装置について図４〜図７に基づいて説明する。図４はこの発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の観測部交換機構の断面図である。図４において、１２は固定側フレーム１０と回転側フレーム１１との間に、これらのフレームを連結し、回転側フレーム１１を１軸まわりに回動自在に支持するＲガイドである。１３は回転側フレーム１１に設けたバランスウェイトであり、１４は固定側フレーム１０に設けたバランスウェイトである。図５はこの発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の観測部交換機構の上面図である。図５において、１５は回転側フレーム１１を回転しないように保持し、観測部の交換の際には、その保持を解放するロック機構であり、このロック機構は固定側フレーム１０の円周上に２箇所に設けている。
【００２１】
図４において、固定側フレーム１０の略中央位置には観測波を通す孔部を設け、鏡筒１の真下で主反射鏡４の鏡軸上に上記の孔部が位置するように固定側フレーム１０を鏡筒１に固定している。一方、回転側フレーム１１には、２以上の複数の観測部（観測部６及び観測部７）が搭載されるが、回転側フレーム１１の観測部を取付ける位置には孔部を設けており、この孔部を通して観測波が観測部６及び観測部７に取り入れられる。観測時には、観測部６又は観測部７のうちいずれかの観測部を、主反射鏡４の鏡軸上に位置するように回転側フレーム１１を回転し、ロック機構１５により固定すると、固定側フレーム１０の孔部の中心軸と、回転側フレーム１１のいずれかの孔部の中心軸が主反射鏡４の鏡軸上に同軸に位置して、観測波が観測部に取り入れられる。図５には、固定側フレーム１０の孔部と回転側フレーム１１の孔部の１つが同軸上に位置した状態を上方から見たものを示す）。
【００２２】
図６はこの発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の観測部交換機構の動作を示す模式図である。図６（ａ）の状態において、観測部６により観測を行い、図６（ｂ）の状態において、観測部７により観測を行っており、それぞれの状態においては、回転側フレーム１１はロック機構１５により固定側フレーム１０に保持し、観測部６又は観測部７が位置移動しないようにしている。観測部６と観測部７との交換は、ロック機構１５による回転側フレーム１１の保持を解放し、手動によりＲガイドに従って回転側フレーム１１を回転させて行う。このように、観測部交換機構８の構成は、フレーム部材として固定側フレーム１０と回転側フレーム１１とからなり、この２つの部材によって観測部６及び観測部７の重量を支える。主反射鏡４の鏡軸方向に垂直な方向を軸とする片持ち梁の剛性は、図５に示すように孔部から放射状にリブを設け、固定側フレーム１０と回転側フレーム１１の厚みを確保することによって、高剛性化を図ることが可能である。
【００２３】
この観測部交換機構８による交換において、重心位置を安定させるために、バランスウェイト１３を設けている。観測部６と観測部７とは、通常異なる観測波を観測するために内部機器構成が異なり重量や大きさが異なるものであり、重心位置を回転側フレーム１１の回転軸中心に位置させることが困難な場合が多い。回転側フレーム１１、各観測部による可動側の重心位置が回転軸中心に位置するようにバランスウェイト１３の重量・位置を決定する。このバランスウェイト１３によって、回転側フレーム１１の回転時に重心位置が変化するのを抑制する。即ち、観測部の交換途中及び交換前後での重心位置の移動を抑制することができる。一方、回転側フレーム１１の回転中心軸と主反射鏡４の鏡軸とはオフセットがあるので、観測部６、観測７及び観測部交換機構８の重心位置を主反射鏡４の鏡軸上に位置させるために、バランスウェイト１４を設ける。
【００２４】
図７はこの発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の観測部交換機構８に設けたロック機構の拡大図である。１６は回転側フレーム１１に設けた係止部であり、１７は回転側フレーム１１に設けられ、回転側フレーム１１の保持位置で固定側フレームに設けたロック機構１５のピン孔に挿入されるストーピン、１８はストーピン１７がロック機構１５のピン孔に挿入されたことを検出する検出器、１９は回転側フレーム１１が保持位置にあることを検出する検出器である。
【００２５】
回転側フレーム１１に設けた係止部１６は、回転側フレーム１１の保持位置、即ち観測部６又は観測部７が固定側フレーム１０の観測波通過用の孔の真下に来る位置においてロック機構１５に当接する。係止部１６がロック機構１５に当接した位置で係止部１６をロック機構１５に固定し、ストーピン１７をロック機構１５に設けたピン孔に挿入する。ストーピン１７がピン孔に挿入されたことは検出器１８によって検出される。検出器１８には、ストローク式のリミットスイッチ等を用いればよい。また、係止部１６がロック機構１５に当接したとき、別の検出器１９がこれを検出する。検出器１８と同様に検出器１９には、ストローク式のリミットスイッチ等を用いればよい。ここで、検出器１９によって、観測部６又は観測部７が観測を行える位置にあることを確認することができ、検出器１８によって、回転側フレーム１１の固定が完了したことを検出することができる。
【００２６】
図４に示す観測部交換機構の構成においては、Ｒガイド１２を用いているが、このＲガイドの代わりに、軸受を用いてもよい。この場合、例えば固定側フレーム１０に軸を設け、回転側フレーム１１にハウジング設けて、軸とハウジングの間に軸受を設ければよい。あるいは逆に、固定側フレーム１０にハウジングを設け回転側フレーム１１に軸を設け、軸とハウジングの間に軸受を設ける構成でもよい。
【００２７】
また、回転側フレーム１１の回転軸については、主反射鏡４の鏡軸の軸方向の軸を図示しているが、この回転軸が主反射鏡４の鏡軸と傾きをなすような観測部交換装置の構成とすることもできる。
【００２８】
また、図１乃至図３においては、カセグレン方式の望遠鏡を示したが、ニュートン方式の望遠鏡にも適用できる。この場合、副鏡５によって観測波を反射して集束させることは、カセグレン式の場合と同様であるが、副鏡５による反射の方向は主反射鏡４の方向でなく主反射鏡４の方向と略直角方向に反射させて集束させる。このように、ニュートン方式の反射鏡において集束した観測波の焦点位置に観測部交換機構８及び観測部６，観測部７を設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の概観図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の正面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の焦点系を示す模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の観測部交換機構の断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の観測部交換機構の上面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の観測部交換機構の動作を示す模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る望遠鏡装置の観測部交換機構に設けたロック機構の拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  鏡筒部
２  ヨーク部
３  装置架台
４  主反射鏡
５  副鏡
６  第１の観測部
７  第２の観測部
８  観測部交換機構
１０  固定側フレーム
１１  回転側フレーム
１２  Ｒガイド
１３、１４  バランスウェイト
【図１】
2005141072.tif 000003
【図２】
2005141072.tif 000004
【図３】
2005141072.tif 000005
【図４】
2005141072.tif 000006
【図５】
2005141072.tif 000007
【図６】
2005141072.tif 000008
【図７】
2005141072.tif 000009