(57)【要約】      （修正有）【課題】反射鏡の微小な位置調整が可能な光学式望遠鏡の焦点調整機構を提供する。【解決手段】光学式望遠鏡の焦点調整機構４は、光を検出器に導く反射鏡（例えば、二次鏡）と、直動駆動機構１１と、直動駆動機構１１の直動方向に変形し、直動駆動機構１１の出力を反射鏡に伝達する第１の変形部１２と、第１の変形部１２より高い剛性を有して、第１の変形部１２との剛性比によって減速機構を成し、反射鏡を直動駆動機構１１の直動方向に案内する第２の変形部１３と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を検出器に導く反射鏡と、
直動駆動機構と、
前記直動駆動機構の直動方向に変形し、前記直動駆動機構の出力を前記反射鏡に伝達する第１の変形部と、
前記第１の変形部より高い剛性を有して、前記第１の変形部との剛性比によって減速機構を成し、前記反射鏡を前記直動駆動機構の直動方向に案内する第２の変形部と、
を備える光学式望遠鏡の焦点調整機構。
【請求項２】
前記第２の変形部は、複数のリニアガイドを備え、
前記リニアガイドは、
第１の可動部と、
前記反射鏡に連結される第２の可動部と、
主面が前記直動駆動機構の直動方向と直交するように配置され、一方の端部が前記第１の可動部に連結され、他方の端部が前記直動駆動機構が固定されるハウジングに連結される第１の板バネ及び第２の板バネと、
主面が前記直動駆動機構の直動方向と直交するように配置され、一方の端部が前記第１の可動部に連結され、他方の端部が前記第２の可動部に連結される第３の板バネ及び第４の板バネと、
を有する請求項１に記載の光学式望遠鏡の焦点調整機構。
【請求項３】
前記第２の変形部の剛性が前記第１の変形部の剛性より高くなるように、前記リニアガイドの剛性が設定されている請求項２に記載の光学式望遠鏡の焦点調整機構。
【請求項４】
前記第２の変形部は、さらに前記直動駆動機構の直動方向に変形し、前記直動駆動機構の出力を前記反射鏡に伝達する弾性部材を備え、
前記第２の変形部の剛性が前記第１の変形部の剛性より高くなるように、前記リニアガイド及び前記弾性部材の剛性が設定されている請求項２に記載の光学式望遠鏡の焦点調整機構。
【請求項５】
前記第１の板バネ、前記第２の板バネ、前記第３の板バネ及び前記第４の板バネの端部には、幅方向に延在する溝部が形成されている請求項４に記載の光学式望遠鏡の焦点調整機構。
【請求項６】
前記複数のリニアガイドは、前記直動駆動機構の中心軸を中心とした点対称に配置されている請求項２乃至５のいずれか１項に記載の光学式望遠鏡の焦点調整機構。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学式望遠鏡の焦点調整機構を備える光学式望遠鏡。
【請求項８】
第１の変形部と当該第１の変形部より高い剛性を有する第２の変形部との剛性比によって減速機構を構成し、
前記第１の変形部及び前記第２の変形部によって直動駆動機構の出力を減速させて光を検出器に導く反射鏡に伝達しつつ、前記第２の変形部によって前記反射鏡を前記直動駆動機構の直動方向に案内する光学式望遠鏡の焦点調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式望遠鏡の焦点調整機構及び焦点調整方法、光学式望遠鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式望遠鏡の焦点調整機構は、反射鏡の位置を調整することによって焦点の調整を行っている。例えば、特許文献１の焦点調整機構は、６本のジャッキを用いて反射鏡の位置調整を行っている。また、特許文献２の焦点調整機構は、ブロック体によって両端部が連結された平行板バネを駆動部の駆動力によって変形させて、反射鏡の位置調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５４１１５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／２７４５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の焦点調整機構は、６本のジャッキを用いて反射鏡の位置調整を行うので、反射鏡の微小な位置調整を行うことが困難である。また、特許文献２の焦点調整機構は、駆動部の変位量で直接に反射鏡の位置調整を行うので、反射鏡の微小な位置調整を行うことが困難である。
【０００５】
本発明の目的は、反射鏡の微小な位置調整が可能な光学式望遠鏡の焦点調整機構及び焦点調整方法、光学式望遠鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係る光学式望遠鏡の焦点調整機構は、
光を検出器に導く反射鏡と、
直動駆動機構と、
前記直動駆動機構の直動方向に変形し、前記直動駆動機構の出力を前記反射鏡に伝達する第１の変形部と、
前記第１の変形部より高い剛性を有して、前記第１の変形部との剛性比によって減速機構を成し、前記反射鏡を前記直動駆動機構の直動方向に案内する第２の変形部と、
を備える。
【０００７】
本発明の一形態に係る光学式望遠鏡の焦点調整方法は、
第１の変形部と当該第１の変形部より高い剛性を有する第２の変形部との剛性比によって減速機構を構成し、
前記第１の変形部及び前記第２の変形部によって直動駆動機構の出力を減速させて光を検出器に導く反射鏡に伝達しつつ、前記第２の変形部によって前記反射鏡を前記直動駆動機構の直動方向に案内する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、反射鏡の微小な位置調整が可能な光学式望遠鏡の焦点調整機構及び焦点調整方法、光学式望遠鏡を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態の光学式望遠鏡の光学系を模式的に示す図である。
【図２】第１の実施の形態の焦点調整機構を模式的に示す断面図でる。
【図３】第１の実施の形態の焦点調整機構におけるリニアガイドの配置を示す図である。
【図４】第１の実施の形態の焦点調整機構におけるリニアガイドを模式的に示す図である。
【図５】第１の実施の形態の焦点調整機構を用いて反射鏡の位置調整を行った際の状態を模式的に示す断面図である。
【図６】第１の実施の形態の焦点調整機構におけるリニアガイドの変形動作を説明するための図である。
【図７】第１の実施の形態の焦点調整機構における直動駆動機構の出力の減速原理を説明するための図である。
【図８】第２の実施の形態の焦点調整機構を模式的に示す断面図である。
【図９】異なるリニアガイドを模式的に示す図である。
【図１０】第３の実施の形態の焦点調整機構を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施の形態＞
先ず、本実施の形態の光学式望遠鏡の構成を説明する。図１は、本実施の形態の光学式望遠鏡の光学系を模式的に示す図である。
【００１１】
本実施の形態の光学式望遠鏡１は、図１に示すように、主鏡２、二次鏡３、焦点調整機構４、三次鏡５、第１の折曲鏡６、第２の折曲鏡７及び検出部８を備えており、光学式望遠鏡１の光軸Ｌ１上に二次鏡３及び焦点調整機構４が配置されている。
【００１２】
このような光学式望遠鏡１では、主鏡２に入射した光が二次鏡３に導かれ、その後、二次鏡３から三次鏡５に入射する。そして、三次鏡５から出射した光は、第１の折曲鏡６及び第２の折曲鏡７を介して検出部８で結像される。
【００１３】
ここで、鏡間の距離が変化して焦点ずれが生じるとぶれた画像となるため、光学式望遠鏡１は、例えば、焦点調整機構４によって二次鏡３の位置調整を行い、二次鏡３と三次鏡５との間の距離を調整することで、ぶれのない画像を取得する構成とされている。
【００１４】
次に、本実施の形態の焦点調整機構の構成を説明する。図２は、本実施の形態の焦点調整機構を模式的に示す断面図であり、図３のII−II断面図である。図３は、本実施の形態の焦点調整機構におけるリニアガイドの配置を示す図である。図４は、本実施の形態の焦点調整機構におけるリニアガイドを模式的に示す図である。
【００１５】
本実施の形態の焦点調整機構４は、図２に示すように、ハウジング１０、直動駆動機構１１、第１の変形部１２、第２の変形部１３及び二次鏡取り付け部１４を備えている。なお、以下の説明では、図１及び図２に示すように、直動駆動機構１１の直動方向を焦点調整機構４の前後方向とする。また、二次鏡取り付け部１４を前後方向に変位させていない状態を前提とする。
【００１６】
本実施の形態のハウジング１０は、本体部１０ａ及び底部１０ｂを備えている。本体部１０ａは、焦点調整機構４の前後方向に延在する筒状部材であり、第２の変形部１３が配置される複数の開口部１０ｃを備えている。複数の開口部１０ｃは、本体部１０ａの周方向に略等しい間隔で配置されている。
【００１７】
底部１０ｂは、本体部１０ａの後端部に設けられており、直動駆動機構１１が通される開口部１０ｄを備えている。開口部１０ｄは、焦点調整機構４の前後方向に延在しており、底部１０ｂの略中央に配置されている。このようなハウジング１０は、図示は省略するが、例えば焦点調整機構４の筐体に固定されている。
【００１８】
直動駆動機構１１は、二次鏡３を焦点調整機構４の前後方向に変位させるために駆動する。本実施の形態の直動駆動機構１１は、図２に示すように、駆動源１５、ネジ軸１６及びナット１７を備えている。
【００１９】
駆動源１５は、モータや減速機などを備えており、モータの駆動力が減速機によって減速されて出力軸から出力される。駆動源１５は、ハウジング１０における底部１０ｂに固定されている。
【００２０】
ネジ軸１６は、焦点調整機構４の前後方向に延在しており、ネジ軸１６の中心軸が光軸Ｌ１と略重なるように配置されている。ネジ軸１６は、ハウジング１０における底部１０ｂの開口部１０ｄに軸受１８やカップリング１９を介して回転可能に通されている。ネジ軸１６の後端部は、駆動源１５の出力軸に連結されている。
【００２１】
ナット１７は、ネジ軸１６にねじ込まれており、ハウジング１０における本体部１０ａの内部に収容されている。これにより、駆動源１５のモータが駆動すると、モータの駆動力が減速機及びネジ軸１６を介してナット１７に伝達され、ナット１７がハウジング１０における本体部１０ａの内部で焦点調整機構４の前後方向（即ち、光軸Ｌ１方向）に変位する。
【００２２】
第１の変形部１２は、焦点調整機構４の前後方向に変形可能であり、直動駆動機構１１の駆動力を二次鏡取り付け部１４に伝達する。本実施の形態の第１の変形部１２は、図２に示すように、コイルバネであり、後端部が直動駆動機構１１のナット１７に連結されている。一方、第１の変形部１２の前端部は、二次鏡取り付け部１４に連結されている。そして、焦点調整機構４を前後方向から見て、第１の変形部１２の中心軸は、直動駆動機構１１のネジ軸１６の中心軸（即ち、光軸Ｌ１）と略重なるように配置されている。なお、本実施の形態では、第１の変形部１２としてコイルバネを用いてるが、焦点調整機構４の前後方向に弾性変形可能な部材であればよい。
【００２３】
第２の変形部１３は、第１の変形部１２より高い剛性（バネ定数）を有して、第１の変形部１２とで減速機構を成し、二次鏡３を前後方向に案内する。本実施の形態の第２の変形部１３は、複数のリニアガイド２０を備えている。
【００２４】
リニアガイド２０は、図３に示すように、焦点調整機構４を前後方向から見て、直動駆動機構１１におけるネジ軸１６の中心軸を中心に略点対称で、且つ並列に配置されている。そして、リニアガイド２０は、図２に示すように、ハウジング１０における本体部１０ａの開口部１０ｃ内に配置されている。なお、図３では、３つのリニアガイド２０を配置しているが、個数は適宜変更することができる。
【００２５】
このようなリニアガイド２０は、図２及び図４に示すように、第１の可動部２０ａ、第２の可動部２０ｂ、第１の板バネ２０ｃ、第２の板バネ２０ｄ、第３の板バネ２０ｅ及び第４の板バネ２０ｆを備えている。
【００２６】
第１の可動部２０ａは、第２の可動部２０ｂと対向する平坦面２０ｇを備えており、例えば、板状部材である。第２の可動部２０ｂは、第１の可動部２０ａと対向する平坦面２０ｈを備えており、二次鏡取り付け部１４に連結されている。そして、第１の可動部２０ａの平坦面２０ｇと第２の可動部２０ｂの平坦面２０ｈとは、焦点調整機構４の前後方向で略平行に配置されている。
【００２７】
第１の板バネ２０ｃ及び第２の板バネ２０ｄは、主面（最も広い面）が焦点調整機構４の前後方向と略直交するように配置されている。つまり、第１の板バネ２０ｃ及び第２の板バネ２０ｄの主面は、焦点調整機構４の前後方向に間隔を開けて略平行に配置されている。
【００２８】
第１の板バネ２０ｃ及び第２の板バネ２０ｄの一方の端部は、第１の可動部２０ａの平坦面２０ｇに連結され、他方の端部はハウジング１０における本体部１０ａの開口部１０ｃ近傍に連結されている。
【００２９】
第３の板バネ２０ｅ及び第４の板バネ２０ｆは、焦点調整機構４の前後方向において第１の板バネ２０ｃと第２の板バネ２０ｄとの間に配置されており、主面が焦点調整機構４の前後方向と略直交するように配置されている。つまり、第１の板バネ２０ｃの主面、第２の板バネ２０ｄの主面、第３の板バネ２０ｅの主面及び第４の板バネ２０ｆの主面は、略平行に配置されている。
【００３０】
第３の板バネ２０ｅ及び第４の板バネ２０ｆの一方の端部は、第１の可動部２０ａの平坦面２０ｇに連結され、他方の端部は第２の可動部２０ｂの平坦面２０ｈに連結されている。
【００３１】
第１の板バネ２０ｃ、第２の板バネ２０ｄ、第３の板バネ２０ｅ及び第４の板バネ２０ｆは、略等しい剛性及び形状である。その結果、詳細は後述するが、第１の可動部２０ａと第２の可動部２０ｂとは、焦点調整機構４の前後方向に略平行に相対的に変位する。また、第１の板バネ２０ｃ、第２の板バネ２０ｄ、第３の板バネ２０ｅ及び第４の板バネ２０ｆは、焦点調整機構４の前後方向への変位は許容するが、その他の方向への変位は拘束する。
【００３２】
このような第２の変形部１３の剛性は、上述のように第１の変形部１２の剛性より高い。本実施の形態では、第２の変形部１３の剛性は、３つのリニアガイド２０の剛性の合計となり、この３つのリニアガイド２０の剛性が第１の変形部１２の剛性より高く設定されている。
【００３３】
二次鏡取り付け部１４は、二次鏡３が取り付けられるベースであって、前面に二次鏡３が取り付けられる。二次鏡取り付け部１４は、ハウジング１０の内部を当該ハウジング１０の前端部から塞ぐように配置されている。
【００３４】
次に、本実施の形態の焦点調整機構４の調整動作を説明する。図５は、本実施の形態の焦点調整機構を用いて反射鏡の位置調整を行った際の状態を模式的に示す断面図である。図６は、本実施の形態の焦点調整機構におけるリニアガイドの変形動作を説明するための図である。図７は、本実施の形態の焦点調整機構における直動駆動機構の出力の減速原理を説明するための図である。
【００３５】
二次鏡３の位置調整を行うために、駆動源１５のモータが駆動すると、モータの駆動力が減速機及びネジ軸１６を介してナット１７に伝達される。そして、ナット１７がハウジング１０の内部で焦点調整機構４の前後方向に変位すると、図５に示すように、第１の変形部１２を介して二次鏡取り付け部１４が焦点調整機構４の前後方向に変位する。
【００３６】
このとき、リニアガイド２０は、図５及び図６に示すように、第１の板バネ２０ｃ、第２の板バネ２０ｄ、第３の板バネ２０ｃ及び第４の板バネ２０ｄが撓んで、二次鏡取り付け部１４をナット１７の変位方向に対して逆側に引き込むように抵抗する。
【００３７】
その結果、第１の可動部２０ａの平坦面２０ｇと第２の可動部２０ｂの平坦面２０ｈとが略平行な状態を維持して、第１の可動部２０ａ及び第２の可動部２０ｂはナット１７の変位方向に変位し、第２の可動部２０ｂのナット１７の変位方向への変位量、ひいては二次鏡取り付け部１４のナット１７の変位方向への変位量は、第１の変形部１２及び第２の変形部１３の弾性変形によって、直動駆動機構１１のナット１７の変位量に比べて小さくなる。
【００３８】
詳細には、図７に示すように、第１の変形部１２を剛性ｋのコイルバネで構成し、第２の変形部１３を第１の変形部１２の剛性ｋより高い剛性Ｋのコイルバネで構成し、二次鏡取り付け部１４を第１の変形部１２及び第２の変形部１３で支持すると、二次鏡取り付け部１４の前後方向への変位は、直動駆動機構１１のナット１７の前後方向への変位に対して、１／（１＋Ｋ／ｋ）倍に減速される。
【００３９】
このように本実施の形態では、第１の変形部１２と第２の変形部１３との剛性比を用いた減速機構を構成している。そのため、直動駆動機構１１の変位量を微小駆動化することができ、二次鏡３の位置調整を精度良く行うことができる。
【００４０】
しかも、リニアガイド２０の第１の板バネ２０ｃ、第２の板バネ２０ｄ、第３の板バネ２０ｅ及び第４の板バネ２０ｆは、焦点調整機構４の前後方向への変位は許容するが、他の方向への変位は略拘束するので、二次鏡取り付け部１４を精度良く直動させることができる。
【００４１】
また、上述のリニアガイド２０は、一般的なリニアレールなどと比べて、ガタツキが少なく、二次鏡取り付け部１４を精度良く直動させることができる。
【００４２】
さらに、本実施の形態の第１の板バネ２０ｃ、第２の板バネ２０ｄ、第３の板バネ２０ｅ及び第４の板バネ２０ｆは、略等しい剛性及び形状であるので、二次鏡取り付け部１４を焦点調整機構４の前後方向に精度良く変位させることができる。
【００４３】
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態の第２の変形部１３はリニアガイドのみで構成したが、第２の変形部を弾性部材及び上述のリニアガイドで構成してもよい。図８は、本実施の形態の焦点調整機構を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態の焦点調整機構３１は、第１の実施の形態の焦点調整機構４と略等しい構成であるので、重複する説明は省略し、等しい要素には等しい符号を用いて説明する。
【００４４】
本実施の形態の焦点調整機構３１における第２の変形部３２は、第１の実施の形態のリニアガイド２０に加えて弾性部材３３を備えている。弾性部材３３は、例えば、コイルバネであり、弾性部材３３の中心軸が第１の変形部１２の中心軸と略重なるように配置されている。そして、弾性部材３３の後端部はハウジング１０に連結され、前端部は二次鏡取り付け部１４に連結されている。
【００４５】
このとき、第２の変形部３２の剛性が第１の変形部１２の剛性より高くなるように、リニアガイド２０及び弾性部材３３の剛性が設定される。これにより、焦点調整機構３１も、第１の変形部１２と第２の変形部３２との剛性比を用いた減速機構を構成するので、直動駆動機構１１の変位量を良好に減速させことができ、二次鏡３の位置調整を精度良く行うことができる。
【００４６】
ちなみに、弾性部材３３の剛性を高く設定すれば、リニアガイド２０の剛性を低く設定して当該リニアガイド２０が直動ガイド機能に特化した構成とすることもできる。このとき、図９に示すように、第１の板バネ２０ｃ、第２の板バネ２０ｄ、第３の板バネ２０ｅ及び第４の板バネ２０ｆの端部に溝部２０ｉを形成することで、リニアガイド２０の剛性を調整することができる。溝部２０ｉは、板バネの幅方向（図９の紙面に対して直交する方向）に形成される。
【００４７】
＜第３の実施の形態＞
第１及び２の実施の形態では、第１の変形部１２としてコイルバネを用いたが、図１０に示すように、板バネ４１を用いてもよい。このとき、焦点調整機構の前後方向から見て、板バネ４１を直動駆動機構１１におけるネジ軸１６の中心軸を中心とした略点対称に配置することが好ましい。
【００４８】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
例えば上記実施の形態のリニアガイド２０の構成は一例であり、板バネの配置などは変形可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  光学式望遠鏡
２  主鏡
３  二次鏡
４  焦点調整機構
５  三次鏡
６  第１の折曲鏡
７  第２の折曲鏡
８  検出部
１０  ハウジング
１０ａ  本体部
１０ｂ  底部
１０ｃ、１０ｄ  開口部
１１  直動駆動機構
１２  第１の変形部
１３  第２の変形部
１４  二次鏡取り付け部
１５  駆動源
１６  ネジ軸
１７  ナット
１８  軸受
１９  カップリング
２０  リニアガイド、２０ａ  第１の可動部、２０ｂ  第２の可動部、２０ｃ  第１の板バネ、２０ｄ  第２の板バネ、２０ｅ  第３の板バネ、２０ｆ  第４の板バネ、２０ｇ、２０ｈ  平坦面、２０ｉ  溝部
３１  焦点調整機構
３２  第２の変形部
３３  弾性部材
４１  板バネ
Ｌ１  光軸
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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