(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主鏡、上記主鏡を取り付ける主鏡取付ベース、上記主鏡に対向配置されると共に上記主鏡からの光を反射集光する副鏡、上記副鏡を取り付ける副鏡取付ベース、上記主鏡取付ベースと上記副鏡取付ベースの間に設置されると共に上記主鏡取付ベースと上記副鏡取付ベースとに結合部材により結合された環状の中間ベースを有する鏡筒を備え、中間ベースは、主鏡取付ベースとほぼ平行に且つ副鏡の曲率中心と略同じ中間位置に設置されたことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
中間ベースは、副鏡取付ベースの外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有する第一中間ベース、および主鏡取付ベースの外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有する第二中間ベースとから構成されており、上記第一中間ベースは上記副鏡取付ベースと結合され、上記第二中間ベースは上記主鏡取付ベースと結合され、且つ上記第一中間ベースと上記第二中間ベースとは光源から主鏡への入光を許容する結合部材により結合されたことを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
第一中間ベースと副鏡取付ベースとは筒体により結合され、第二中間ベースと主鏡取付ベースとは筒体により結合されたことを特徴とする請求項２記載の光学装置。
【請求項４】
副鏡取付ベースと中間ベースは、互いにほぼ等しい外周サイズを有し、上記中間ベースと主鏡取付ベースとは、光源から主鏡への入光を許容する結合部材により結合されたことを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項５】
反射望遠鏡であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射望遠鏡などの光学装置に関し、詳しくは鏡筒の構造に特徴のある光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４〜図５は、従来のグレゴリアン反射望遠鏡の鏡筒部を説明するものであって、図４はその斜視図であり、図５は図４におけるV − V線に沿った概略断面図である。図４〜図５において、１は主鏡、１１は主鏡取付ベース、１２は主鏡１の中心に設けられた中心孔、２は副鏡、２１は副鏡取付ベース、２２は副鏡２の曲率中心、２３は主鏡１と副鏡２の合成焦点、３は上記望遠鏡の光軸、４は鏡筒である。鏡筒４は、副鏡取付ベース２１の外側に設けられたリング体４０１、リング体４０１と主鏡取付ベース１１とを結合する複数のトラス４０２、およびリング体４０１と副鏡取付ベース２１とを結合するスパイダ４０３とから構成されている。主鏡１と副鏡２とは、両者の中心が光軸３と一致し、且つ副鏡２の曲率中心２２および焦点２３が光軸３上に来るように鏡筒４に支持固定されている。
【０００３】
従来のグレゴリアン反射望遠鏡は、上記の構造を有しており、天体観測時における天体からの光は主鏡１および副鏡２により反射し、上記した通り、光軸３上に焦点２３を結ぶ。ところで上記望遠鏡の姿勢変化や温度変化などにより鏡筒４に変形が生じると、主鏡１と副鏡２との間に相対変位が生じ、観測に有害な光学性能の劣化が発生する問題がある。特に上記の構造では、リング体４０１は副鏡取付ベース２１と同じ高さに設けられ、且つ主鏡取付ベース１１と同じ外周サイズを有するために、リング体４０１とトラス４０２が上記望遠鏡の姿勢変化時に鏡筒４の自重や温度分布による不均一な熱膨張により変形し、即ち鏡筒４自体が変形し、この結果、副鏡２が光軸３に対して偏心したりあるいは傾き、かかる副鏡２の光軸３からのずれによる像の広がりや指向方向ずれなどの光学性能が劣化する問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における上記の問題を解決するためになされたものであって、望遠鏡などの光学装置の姿勢変化時の鏡筒の自重や温度分布による不均一な熱膨張があっても、鏡筒の変形が少なくて光学性能の劣化が少ない光学装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学装置は、（１）主鏡、上記主鏡を取り付ける主鏡取付ベース、上記主鏡に対向配置されると共に上記主鏡からの光を反射集光する副鏡、上記副鏡を取り付ける副鏡取付ベース、上記主鏡取付ベースと上記副鏡取付ベースの間に設置されると共に上記主鏡取付ベースと上記副鏡取付ベースとに結合部材により結合された環状の中間ベースを有する鏡筒を備え、中間ベースは、主鏡取付ベースとほぼ平行に且つ副鏡の曲率中心と略同じ中間位置に設置されたものである。
（２）上記（１）において、中間ベースは、副鏡取付ベースの外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有する第一中間ベース、および主鏡取付ベースの外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有する第二中間ベースとから構成されており、上記第一中間ベースは上記副鏡取付ベースと結合され、上記第二中間ベースは上記主鏡取付ベースと結合され、且つ上記第一中間ベースと上記第二中間ベースとは光源から主鏡への入光を許容する結合部材により結合されものである。
（３）上記（２）において、第一中間ベースと副鏡取付ベースとは筒体により結合され、第二中間ベースと主鏡取付ベースとは筒体により結合されたものである。
（４）上記（１）において、副鏡取付ベースと中間ベースは、互いにほぼ等しい外周サイズを有し、上記中間ベースと主鏡取付ベースとは、光源から主鏡への入光を許容する結合部材により結合されたものである。
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項において、光学装置は反射望遠鏡である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下において、実施の形態１などに後続する実施の形態については、先行する実施の形態に示された部位と同じ部位については同符号を付し、各内容の説明は先行する実施の形態での説明を参照することとして省略することがある。
【０００７】
実施の形態１．
図１は、本発明における光学装置の一例たるグレゴリアン反射望遠鏡の実施の形態１を説明するものであって、上記望遠鏡の鏡筒部の概略断面図である。図１において、１は主鏡、１１は主鏡取付ベース、１２は主鏡１の中心に設けられた中心孔、２は副鏡、２１は副鏡取付ベース、２２は副鏡２の曲率中心、２３は主鏡１と副鏡２の合成焦点、３は光軸、４は鏡筒である。鏡筒４は、リング状の中間ベース４１０、複数のトラス４２０、複数のトラス４３０、およびスパイダ４４０から構成されており、また中間ベース４１０は、いずれも主鏡取付ベース１１とほぼ平行に且つ副鏡２の曲率中心２２とほぼ同じ高さの位置に設置された第一中間ベース４１１と第二中間ベース４１２とから構成されている。
【０００８】
第一中間ベース４１１は、副鏡取付ベース２１の外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有し、第二中間ベース４１２は、主鏡取付ベース１１の外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有している。さらに、第一中間ベース４１１と副鏡取付ベース２１とは光軸３と平行に延在する複数のトラス４２０により、第二中間ベース４１２と主鏡取付ベース１１とは光軸３と平行に延在する複数のトラス４３０により、また第一中間ベース４１１と第二中間ベース４１２とは光軸３に向かって放射状に延在する複数の接続部材からなるスパイダ４４０により、それぞれ結合されて鏡筒４が構成されている。第一中間ベース４１１と第二中間ベース４１２とを結合するスパイダ４４０は、放射状に延在する複数の部材により構成されているので、天体からの光は、上記複数の部材の間の隙間を通過して主鏡への入光が可能となる。
【０００９】
鏡筒４において、副鏡取付ベース２１および主鏡取付ベース１１は、それぞれトラス４２０およびトラス４３０を介して第一中間ベース４１１および第二中間ベース４１２に結合されているので、第一中間ベース４１１および第二中間ベース４１２に望遠鏡の姿勢変化時の鏡筒４の自重や温度分布による不均一な熱膨張による変形があっても、第二中間ベース４１２に対する主鏡１の相対変位は、副鏡２の曲率中心２２まわりの回転移動成分の割合が大半となり、一方、第一中間ベース４１１に対する副鏡２の相対変位も、曲率中心２２まわりの回転移動成分の割合が大半となる。したがって鏡筒４における主鏡１と副鏡２の各相対変位は、曲率中心２２のまわりの変位成分となる特徴を有することになる。
【００１０】
一方、前記した通り光軸３に対して副鏡２に偏心や傾きなどの相対変位が生じると、像の広がりや指向方向のずれが発生し光学性能が劣化する。しかるに副鏡２の鏡面は、球面または球面に近い曲面をなしており、副鏡２の曲率中心２２のまわりに副鏡２が相対変位した場合、上記鏡面の法線の変化は小さく、よって反射する光の進行方向のずれも小さいことから、光学性能の劣化が少ないことが知られている。したがって、トラス４２０、４３０に望遠鏡の姿勢変化時に前記した変形が生じても、鏡筒４は光学性能の劣化が少ない鏡筒構造を有することになる。
【００１１】
実施の形態２．
図２は、本発明における光学装置の一例たるグレゴリアン反射望遠鏡の実施の形態２を説明するものであって、上記望遠鏡の鏡筒部の概略断面図である。図２において４１０は、副鏡取付ベース２１の外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有するリング状の中間ベースであり、４５０は複数のトラスである。中間ベース４１０は、主鏡取付ベース１１とほぼ平行に、且つ副鏡２の曲率中心２２とほぼ同じ高さの位置に設置されており、且つ中間ベース４１０と副鏡取付ベース２１とは光軸３と平行に延在する複数のトラス４２０により、また中間ベース４１０と主鏡取付ベース１１とは光軸３に対して傾斜して延在する複数のトラス４５０により、それぞれ結合されて鏡筒４が構成されている。複数のトラス４５０のそれぞれは、上記した通りいずれも光軸３に対して傾斜して延在しているので、天体からの光は、隣接するトラス４５０の間の隙間を通過して主鏡への入光が可能となる。
【００１２】
実施の形態２における中間ベース４１０と複数のトラス４２０は、実施の形態１におけるそれぞれ第一中間ベース４１１と複数のトラス４２０と同じものであり、しかして実施の形態２は、前記第一中間ベース４１１と同じものである中間ベース４１０と主鏡取付ベース１１とを結合することにより、実施の形態１において用いられた第二中間ベース４１２とスパイダ４４０が不要となる効果があり、しかも主鏡１と副鏡２の相対変位が曲率中心２２まわりの変位成分となる鏡筒４が得られる効果もある。
【００１３】
実施の形態３．
図３は、本発明における光学装置の一例たるグレゴリアン反射望遠鏡の実施の形態３を説明するものであって、上記望遠鏡の鏡筒部の概略断面図である。図３において、４６０は第一中間ベース４１１と副鏡取付ベース２１とを結合する筒体であり、４７０は第二中間ベース４１２と主鏡取付ベース１１とを結合する筒体である。第一中間ベース４１１と第二中間ベース４１２とは、前記実施の形態１の場合と同様に、スパイダ４４０により結合されている。
【００１４】
したがって実施の形態３は、実施の形態１とは、複数のトラス４２０に代えて筒体４６０が、また複数のトラス４３０に代えて筒体４７０が、それぞれ結合部材として用いられている点において異なり、その他の構成は同じである。複数のトラス４２０、４３０に代えて筒体４６０、４７０が用いられることにより、鏡筒４の光軸３の方向及び光軸３と垂直な方向の剛性が高くなる効果がある。
【００１５】
以上、本発明の光学装置についてグレゴリアン反射望遠鏡を例にとって説明したが、本発明は上記望遠鏡以外の種々の光学装置、就中、副鏡の曲率中心が主鏡と副鏡との間に位置するような光学機器を包含する。また実施の形態１〜３に限っても、それぞれ毎に種々の変形形態を包含する。例えば実施の形態１、３における第一中間ベース４１１と第二中間ベース４１２、実施の形態２における中間ベース４１０などの各環状構造は、図４におけるリング体４０１のような６角形を呈するものであってもよく、あるいは円形リングであってもよい。前記実施の形態３において、第一中間ベース４１１と第二中間ベース４１２とが円形リングであると、筒体４６０および筒体４７０は、いずれも円筒体となる。またさらに環状の中間ベースは、副鏡の曲率中心と略同じ高さの位置に設置されることが好ましいが、上記以外の位置に設置されても鏡筒の光軸の方向および光軸と垂直な方向の剛性を高めて光学装置の自重などに起因する光学性能の劣化を防止する効果がある。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の光学装置は、以上説明した通り、（１）主鏡、上記主鏡を取り付ける主鏡取付ベース、上記主鏡に対向配置されると共に上記主鏡からの光を反射集光する副鏡、上記副鏡を取り付ける副鏡取付ベース、上記主鏡取付ベースと上記副鏡取付ベースの間に設置されると共に上記主鏡取付ベースと上記副鏡取付ベースとに結合部材により結合された環状の中間ベースを有する鏡筒を備え、中間ベースは、主鏡取付ベースとほぼ平行に且つ副鏡の曲率中心と略同じ中間位置に設置されたものである。上記中間ベースのない鏡筒を有する従来の光学装置では、それの姿勢変化時での自重や温度分布による不均一な熱膨張により鏡筒が変形して光学性能が劣化する問題があったが、上記中間ベースが設けられることにより鏡筒の機械的強度が増大して自重などに対する耐変形性が向上し、この結果、光学的劣化が少なくなる効果がある。
【００１７】
また中間ベースは、主鏡取付ベースとほぼ平行に且つ副鏡の曲率中心と略同じ中間位置に設置されたものであると、鏡筒の変形による副鏡と主鏡の相対変位が、副鏡鏡面の曲率中心周りの回転移動成分となることにより、光軸ずれによる像の広がりや指向方向ずれといった光学性能の劣化が少なくなる効果がある。
【００１８】
また（２）上記（１）において、中間ベースは、副鏡取付ベースの外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有する第一中間ベース、および主鏡取付ベースの外周サイズとほぼ等しい外周サイズを有する第二中間ベースとから構成されており、上記第一中間ベースは上記副鏡取付ベースと結合され、上記第二中間ベースは上記主鏡取付ベースと結合され、且つ上記第一中間ベースと上記第二中間ベースとは光源から主鏡への入光を許容する結合部材により結合されものであると、つぎの効果がある。即ち第一中間ベースおよび第二中間ベースに光学装置の姿勢変化時における鏡筒の自重による変形や温度分布による熱変形が生じても、第二中間ベースに対する主鏡の相対変位は、副鏡曲率中心まわりの回転移動成分の割合が大半となり、第一中間ベースに対する副鏡の相対変位も、副鏡曲率中心まわりの回転移動成分の割合が大半となる。したがって、主鏡と副鏡の各相対変位が副鏡曲率中心のまわりの変位成分となる鏡筒構造が得られることになる。一方、光軸に対して副鏡に偏心や傾きなどの相対変位が生じると、像の広がりや指向方向のずれが発生して光学性能が劣化するが、副鏡の鏡面は球面または球面に近い曲面をなしており、副鏡の曲率中心のまわりに副鏡が相対変位した場合には上記鏡面の法線の変化は小さく、よって反射する光の進行方向のずれも小さいことから、トラスなどの結合部材に光学装置の姿勢変化による鏡筒の自重や温度分布などにより変形が生じても光学性能の劣化が少なくなる。
【００１９】
また（３）上記（２）において、第一中間ベースと副鏡取付ベースとは筒体により結合され、第二中間ベースと主鏡取付ベースとは筒体により結合されたものであると、上記した効果の他に、主鏡取付ベースと第二中間ベースとの光軸方向および光軸と垂直な方向の剛性が高く、光軸ずれによる像の広がりや指向方向ずれといった光学性能の劣化がさらに少ない鏡筒が得られる効果がある。
【００２０】
また（４）上記（１）において、副鏡取付ベースと中間ベースは、互いにほぼ等しい外周サイズを有し、上記中間ベースと主鏡取付ベースとは、光源から主鏡への入光を許容する結合部材により結合されたものであると、前記（１）の発明が有する効果に加えて、前記（２）の発明において必要であった第一中間ベースと第二中間ベースとを結合するスパイダのような結合部材および第二中間ベースとが不要となる効果があり、しかも主鏡と副鏡の相対変位が副鏡の曲率中心まわりの変位成分となる鏡筒が得られる効果もある。
【００２１】
またさらに（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項において、光学装置は反射望遠鏡であると、光学性能の劣化が少ない大型乃至超大型の反射望遠鏡を製造することができる大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における光学装置の実施の形態１の一部概略断面図。
【図２】  本発明における光学装置の実施の形態２の一部概略断面図。
【図３】  本発明における光学装置の実施の形態３の一部概略断面図。
【図４】  従来の光学装置の一部斜視図。
【図５】  図４のV − V線に沿った概略断面図。
【符号の説明】
１  主鏡、１１  主鏡取付ベース、２  副鏡、２１  副鏡取付ベース、
２２  副鏡の曲率中心、３  光軸、４  鏡筒  ４１０  中間ベース、
４１１  第一中間ベース、４１２  第二中間ベース、４２０  トラス、
４４０  スパイダ、  ４３０  トラス、４５０  トラス、４６０  筒体、
４７０  筒体。
【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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