(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射鏡を３点で、前記３点の中心を通る半径方向のみ回転する揺動軸の上に全方向回転自由な球面軸受けを介して支持する支持手段と、
該支持手段の各揺動軸を垂直に上下させる調整手段とを備え、
上記支持手段は、一方の端部が上記球面軸受けに接続された揺動アームを有し、上記揺動アームの他方の端部は上記調整手段に接続され、上記揺動アームの上記一方の端部と上記他方の端部との間には上記揺動軸が設けられ、
上記調整手段が調整されることにより、上記各揺動アームのうちいずれかの揺動アームが垂直に移動すると、それに応じて上記各揺動アームのうちいずれかの揺動アームに取り付けられている揺動軸が上記半径方向に回転し、上記反射鏡全体の傾き、高さを調整するようにしたことを特徴とする反射鏡調整機構。
【請求項２】
上記球面軸受けの回転中心は、上記反射鏡の表面にあるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の反射鏡調整機構。
【請求項３】
上記調整手段は、上記支持手段の各揺動軸が固定された揺動アームを支持するジャッキを有することを特徴とする請求項１記載の反射鏡調整機構。
【請求項４】
上記調整手段と上記反射鏡との間に軸方向に弾性部材を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の反射鏡調整機構。
【請求項５】
上記弾性部材の支持部に自動調芯軸受けを用いたことを特徴とする請求項４記載の反射鏡調整機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電波望遠鏡等における薄型の反射鏡（以下、パネルという）の能動支持機構に関し、特に薄型軽量のパネルの精度に有害な変形を与えることなく、パネルの傾き、高さ方向の位置調整を行いまた、無理な拘束をすることなしにパネルの熱変形を逃がす機構も兼ねている反射鏡調整機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の反射鏡調整機構を概略的に示すもので、図８（ａ）はその平面図、図８（ｂ）は参照符号３５ａと３６の部分を通る面を切断して示す断面図、図８（ｃ）は参照符号３４の部分に沿って上下方向に切断して示す断面図である。この機構は２つの薄い板状ばね、棒状のばねおよび固定点の４点でパネルが支持されている。図において、１はパネル、３４はパネル１が水平面内と回転方向に移動しないようにするための固定点、３５ａ、３５ｂは矢印４６、４７の方向の熱変形を逃がすための板ばね支持点であり、これは矢印３９の方向に剛性が弱く、矢印４０の方向に剛性が強いばねである。３６は矢印４８の方向も含む全方向の熱変形を逃がす細長棒状ばね支持点であり、これは矢印４１、４２の方向ともに剛性が弱いばねである。９はパネル１全体を傾き、高さ調整するためのジャッキである。４４は板ばねであって、矢印３７は板ばね４４が曲がりやすい方向を示し、矢印３８は板ばね４４が曲がりにくい方向を示している。４５は径の大きいたわまない剛性を有する棒で、いわゆる固定の役目をしている。
【０００３】
パネル１を高さ方向に調整する場合は、ジャッキ９で同時に上下に調整する。パネル１を傾き調整する場合は、各ジャッキを必要に応じて上下させる。ジャッキ９と板ばね４４間は球面座金４９で連結され傾きを吸収する。そのとき、各ばねの変形によってパネル１の傾き変化と各支持点の距離の変化を吸収する。また、熱変形による熱応力の発生を逃がす場合は固定点３４を中心にして矢印４６、４７、４８の方向にパネル１が熱膨張するが各方向に剛性が弱いばねで支持されているのでパネル１に大きな変形を与えることなく、パネル１が一様に熱膨張し反射鏡面の精度をあまり劣化させない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の反射鏡調整機構は以上のように構成されているので、パネルの傾きを調整する場合に、パネルが非常に薄型で軽量高精度になった場合、各板ばね、細長棒状ばねの変形の反力がパネルに伝わり、そのばね反力でパネルが有害な変形を起こしてしまい、反射鏡面の精度が劣化してしまう問題点があった。また、これは、熱変形を逃がす場合も同様で、パネルが各支持点のばね剛性を無視できない程度に薄く軽量になった場合に、パネルが熱変形を起こした場合、同様の現象が生じてしまう問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、薄型軽量、高精度のパネルにおいて、その調整機構でパネルを傾けても、各支持点の自由度の拘束方向によりパネルに有害な変形が全く伝わらず、パネルの鏡面精度を保つことができる反射鏡調整機構を得ることを目的としている。また、熱変形の場合も同様で熱応力がパネルに発生することなく熱膨張を逃がすことが可能で、しかもこのときパネル全体を一体と見なした剛体移動は生じるが、パネル自体に支持点の反力は伝わらず、鏡面精度を一定とすることができる反射鏡調整機構を得ることを目的としている。
【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調整機構は、反射鏡を３点で、前記３点の中心を通る半径方向のみ回転する揺動軸の上に全方向回転自由な球面軸受けを介して支持する支持手段と、該支持手段の各揺動軸を垂直に上下させる調整手段とを備え、上記支持手段は、一方の端部が上記球面軸受けに接続された揺動アームを有し、上記揺動アームの他方の端部は上記調整手段に接続され、上記揺動アームの上記一方の端部と上記他方の端部との間には上記揺動軸が設けられ、上記調整手段が調整されることにより、上記各揺動アームのうちいずれかの揺動アームが垂直に移動すると、それに応じて上記各揺動アームのうちいずれかの揺動アームに取り付けられている揺動軸が上記半径方向に回転し、上記反射鏡全体の傾き、高さを調整するようにしたものであることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明に係る反射鏡調整機構は、請求項１の発明において、上記球面軸受けの回転中心は、上記反射鏡の表面にあるように設定されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の発明に係る反射鏡調整機構は、請求項１の発明において、上記調整手段は、上記支持手段の各揺動軸が固定された揺動アームを支持するジャッキを有することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の発明に係る反射鏡調整機構は、請求項１〜３のいずれかの発明において、上記調整手段と上記反射鏡との間に軸方向に弾性部材を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５の発明に係る反射鏡調整機構は、請求項４の発明において、上記弾性部材の支持部に自動調芯軸受けを用いたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示すもので、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）はパネルの中央部分を横方向に切断し、また、固定部１０の部分を切断して示す断面図である。また、図２はパネルの傾き中心がパネルの表面上にあることを説明するための図である。更に、図３は図１の揺動軸および球面軸受けの部分を拡大して示すもので、図３（ａ）はその斜視図、図３（ｂ）はその一部を切断して示す断面図である。
【００１２】
各図において、１はパネル、６ａ、６ｂ、６ｃは揺動軸、７ａ、７ｂ、７ｃは回転中心１１ａ、１１ｂ、１１ｃが丁度パネル表面の反射鏡面の上にくるような各軸回りに回転可能な球面軸受けであり、フレーム２１を通じてパネル１を支持している。８ａ、８ｂ、８ｃは揺動方向２、３、４のライン上方向に球面軸受け７ａ、７ｂ、７ｃのポイントを動かすために回転軸が傾けられたベアリングを用いた揺動軸受け、９ａ、９ｂ、９ｃはパネル１を上下させるための調整手段としてのジャッキ（ねじ軸）であり、球面軸受け７ａ、７ｂ、７ｃと揺動アーム２１を支持している。１０はジャッキ９を固定している固定部である。
【００１３】
１８はこの調整機構の軸方向のガタを消すための弾性部材としてのスプリングであり、主に球面軸受け７ａ、７ｂ、７ｃとジャッキ９のガタを消している。１９はフレーム２１がジャッキ中心軸２２回りに回転したときのスプリングねじり反力を逃がすための軸受けであって、この軸受け１９は実質的にスプリング１８の支持部に設けられた自動調芯軸受けとして機能する。２０ａ、２０ｂ、２０ｃはその球面軸受け７ａ、７ｂ、７ｃを支持する揺動アームであり、揺動軸６ａ、６ｂ、６ｃ回りにのみ、３つの球面軸受け７ａ、７ｂ、７ｃの中心にあたる位置に向かう方向、すなわち半径方向に回転自由な軸に固定されている。なお、揺動軸６ａ、６ｂ、６ｃ、球面軸受け７ａ、７ｂ、７ｃ、揺動軸受け８ａ、８ｂ、８ｃおよび揺動アーム２０ａ、２０ｂ、２０ｃは支持手段を構成する。
【００１４】
次に、動作について説明する。薄型軽量のパネル１は高精度の鏡面精度を有しており、わずかな外力でも変形するものと考える。今このパネル１の傾き方向を調整する場合を想定する。まず、パネル１をＹ軸１６回りの回転θｙ即ちＹ軸回り回転方向１４に傾ける。最初にジャッキ９ａ、９ｂを各々同じ上下方向に動かす。すると揺動アーム２０ａ、２０ｂと球面軸受け７ａ、７ｂが同じ上下方向に移動する。このとき、球面軸受け７ａ、７ｂのパネル面内の位置はパネル１により固定され決められており、パネル面内では移動できない。
【００１５】
また、揺動アーム２０は揺動回転方向５ａ、５ｂの半径方向しか回転できないため、結果的に球面軸受け回転中心１１ａ、１１ｂは各々垂直のＺ軸１７の方向にのみ移動可能となる。しかし、パネル１の傾きにより図２のパネル回転方向１２ａの方向にパネル１は回転移動する。これは、球面軸受け７ａ、７ｂがどの方向にも回転自由であるためによる。そして、パネル１が回転移動しても球面軸受け７ａ、７ｂの回転中心が、パネル表面にあるので、その回転中心のパネル１のＸ軸１５上、Ｙ軸１６上の移動は抑制できる。
【００１６】
パネル１は、上下動の対象とされたジャッキ９ａ、９ｂに対応する球面軸受け回転中心１１ａ、１１ｂを結ぶ線分を中心軸として回転する。球面軸受け回転中心１１ａ、１１ｂの点は垂直に移動するのみなので、上下動の対象とならないジャッキ９ｃに対応する球面軸受け回転中心１１ｃの点は、必然的にＸ軸１５の方向に移動する。その結果、揺動アーム２０ｃが揺動軸６ｃ回りの揺動回転方向５ｃに回転移動し、つまり、パネル１の中央のＺ軸１７に向かう方向即ち半径方向に回転移動し、球面軸受け回転中心１１ｃの点を球面軸受け回転中心１１ａ、１１ｂの方向に近づける。
【００１７】
さらに球面軸受け回転中心１１ｃの点部では球面軸受け７ｃにより図２に示すパネル１のパネル回転方向１２ａの回転移動をパネル１に有害な変形を与えることなく回転吸収することが可能である。従って、パネル１はわずかにＸ軸１５のプラス方向（図面上Ｘ軸の０点より右側方向）に剛体移動しながらＹ軸１６のＹ軸回り回転方向１４に回転傾き調整することが可能となる。さらにこのとき、パネル１には有害な変形を与える力は作用していない。
【００１８】
次に、パネル１をＸ軸１５回りの回転θｘ即ちＸ軸回り回転方向１３に傾き調整する。最初にジャッキ９ａ、９ｂを片方は上げ、片方は下げる方向に動かす。
ここで、ジャッキ９ａを垂直に下げ、ジャッキ９ｂを垂直に上げてパネル１がＸ軸１５を中心軸としてθだけ回転させると仮定する。球面軸受け回転中心１１ａとＸ軸１５との距離、球面軸受け回転中心１１ｂとＸ軸１５との距離を、ともにｒとすると、パネル１を回転させる前の球面軸受け回転中心１１ａのｙ座標は-ｒ、球面軸受け回転中心１１ｂのｙ座標はｒである。パネル１をθだけ回転させると、球面軸受け回転中心１１ａの座標は-ｒcosθ、球面軸受け回転中心１１ｂの座標はｒcosθとなる。すなわち、球面軸受け回転中心１１ａのｙ座標はｒ（１−cosθ）増加し、球面軸受け回転中心１１ｂのｙ座標はｒ（１−cosθ）減少していることがわかる。すなわち、両者のｙ座標の絶対値は、ｒ（１−cosθ）だけ減少している。また、図１（ａ）のＸ軸１５と揺動方向２とのなす角度、Ｘ軸と揺動方向３とのなす角度を、ともにαと仮定する。パネル１を回転させた結果、球面軸受回転中心１１ａ、１１ｂのｘ座標は、ともに、ｒ（１−cosθ）/tanαだけ減少する。
この結果、垂直方向からつまりＺ軸１７の方向から見た場合、球面軸受け回転中心１１ａ、１１ｂの２点は幾何学的にＹ軸１６に平行に近づくことになる。しかし、球面軸受け回転中心１１ａ、１１ｂの点は揺動方向２および３の方向にのみ移動可能なため、必然的に揺動方向２および３の方向に沿った半径方向に移動することになる。
【００１９】
その結果、パネル１の球面軸受け回転中心１１ａ、１１ｂの点は、わずかにＸ軸１５のマイナス方向（図面上Ｘ軸の０点より左側方向）に剛体移動しながらＸ軸１５もＸ軸回り回転１３の移動を行う。このとき、球面軸受け回転中心１１ａ、１１ｂの点はＸ軸１３のマイナス方向に移動する。その結果、揺動アーム２０ｃが揺動軸６ｃ回りの揺動回転方向５ｃの方向に回転移動し、球面軸受け回転中心１１ｃの点をＸ軸１５のマイナス方向に遠ざける。さらに球面軸受け回転中心１１ｃの点は球面軸受け７ｃにより図２に示すパネル１のパネル回転方向１２ｂの回転移動をパネル１に有害な変形を与えることなく回転吸収することが可能である。
【００２０】
従って、パネル１はわずかにＸ軸１５のマイナス方向に剛体移動しながらＸ軸１５もＸ軸回り回転方向１３にも回転傾き調整することが可能となる。さらにこのとき、パネル１には有害な変形を与える力は作用していない。パネル１全体を平行に高さ調整するときは、各支持点を同時に上下させて調整する。熱変形を逃がす場合も上述と同様なメカニズムでパネル１の局部的な平面内方向と傾き方向の膨張を逃がすことが可能である。
【００２１】
このように、本実施の形態では、パネルを３点で支持し、その際に３点の中心方向すなわち半径方向のみ回転する軸の上に、全方向回転自由な球面軸受けを介して支持することで、１支点で円周方向と垂直方向の２自由度が拘束され、３点で合計６自由度が拘束され、また、半径方向のみ回転する各３点の軸をジャッキで垂直に各々上下させ、パネル全体の傾き、高さの調整が可能となる。
【００２２】
従って、パネルを傾き調整しても、パネルに無理な反力を作用させることなくパネルの鏡面精度を保ったまま、パネルを剛体移動させることが可能となり、また、熱変形も同様に鏡面に熱応力を発生させることなく熱膨張を逃がすことが可能となる。つまり、パネルを傾けても、剛体移動のみでパネルに有害な変形を伝えることなく調整可能であり、また、熱変形もパネル支持点でモーメントを逃がすことができて、なお且つ全体の熱膨張も熱応力を生じさせないで逃がすことができる。
【００２３】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２を示すものであり、図４（ａ）はその平面図、図４R>４（ｂ）はパネルの中央部分を横方向に切断して示す断面図である。また、図５〜図７はそれぞれ図４の一部を切断拡大して示す断面図である。なお、図４〜図７において、図１〜図３と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。上記実施の形態１では３点支持の場合を示したが、本実施の形態では４点支持の場合を示すもので、この４点支持の場合でもパネル１に有害な変形を与えることなく傾き、高さ調整可能である。
【００２４】
各図において、１８ａ、１８ｂは球面すべり支持点、１９ａはＸＹ固定点、２０は回転固定点であり、この回転固定点２０はパネル１がＺ軸１７回りに回転しないように拘束されている点を示す。２３ａ、２３ｂは先端が球状になった第１および第２の球面支持棒であり、Ｘ軸、Ｙ軸面内は自由にすべることが可能で、さらに傾きも自由に吸収できる支持点である。２４ａはパネル１の中央をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に拘束するための第１の針状支持棒であり、この針状支持棒２４ａは各軸回りの回転が自由である。２４ｂはパネル１のＺ軸１７回りの回転θｚ即ち矢印２２ｂの方向の回転を拘束する第２の針状支持棒である。この針状支持棒２４ｂではパネル１側に矢印２１ａの方向に自由に移動可能な溝が切られており、矢印２２ａの方向の回転は拘束するが、矢印２１ａの方向へは自由にすべることが可能となっている。さらに各軸回りの回転は自由となっている。なお、球面支持棒２３ａ、２３ｂおよび針状支持棒２４ａ、２４ｂは支持手段を構成する。
【００２５】
２５はＶ溝支持点（図５）であり、パネル１がＺ軸１７回りに回転しないように溝を設けて拘束している。２６はコーン状固定点（図６）であり、パネル１がＸ軸１５、Ｙ軸１６、Ｚ軸１７の方向に動かないように拘束している。２７は平面支持点（図７）であり、パネル１がＸ軸１５、Ｙ軸１６の方向に自由に滑ることができるようにし、Ｚ軸１７の方向のみ拘束している。２８は弾性部材としてのスプリングであり、パネル１とジャッキ９を金具２９と金具３０を介してばね力で矢印３１方向のガタを消す働きをしている。なお、矢印３２、３３はパネル１が動くことができる方向を示している。
【００２６】
次に、動作について説明する。パネル１をＹ軸１６回り回転方向１４に回転させる場合、ジャッキ９ａ、９ｂとジャッキ９ｄを各々上下に動かす。パネル１は支持点即ちＸＹ固定点１９ａを中心に回転する。球面支持棒２３ａ、２３ｂおよび針状支持棒２４ｂは各々すべりながら回転し、パネル１に有害な変形を与えないで傾きを調整する。パネル１をＸ軸１５回り回転方向１３の方向に回転させる場合、ジャッキ９ａ、９ｂを上下させる。
【００２７】
球面支持棒２３ａ、２３ｂとパネル１との接点ではＹ軸１６の方向と平行にすべりながら回転して傾きを吸収し、パネル１に有害な変形を生じさせない機構になっている。パネル１全体の高さを平行移動する場合は４本のジャッキ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを同時に同じ方向に上下移動させる。熱変形の吸収は支持点１９ａを中心にＸ軸１５の方向を拘束した状態でパネル１全体が熱膨張できるように支持されている。
【００２８】
このように、本実施の形態では、パネルを４点で支持し、その際に１点はパネル中央の重心位置を針状支持棒で支持し、Ｘ、Ｙ、Ｚの３自由度を拘束し各軸回りの回転は自由にしておき、残り３点で各軸回りの回転θｘ、θｙ、θｚを支持し拘束し、パネルの傾きを調整するときは中央の１点は静止させ、残り３点部をジャッキ等で上下させて行い、高さ調整時は４点全て同時に上下させるので、本実施の形態でも上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、反射鏡を３点で、前記３点の中心を通る半径方向のみ回転する揺動軸の上に全方向回転自由な球面軸受けを介して支持する支持手段と、該支持手段の各揺動軸を垂直に上下させる調整手段とを備え、上記支持手段は、一方の端部が上記球面軸受けに接続された揺動アームを有し、上記揺動アームの他方の端部は上記調整手段に接続され、上記揺動アームの上記一方の端部と上記他方の端部との間には上記揺動軸が設けられ、上記調整手段が調整されることにより、上記各揺動アームのうちいずれかの揺動アームが垂直に移動すると、それに応じて上記各揺動アームのうちいずれかの揺動アームに取り付けられている揺動軸が上記半径方向に回転し、上記反射鏡全体の傾き、高さを調整するので、反射鏡を傾き調整しても、反射鏡に無理な反力を作用させることなく反射鏡の鏡面精度を保ったまま、反射鏡を剛体移動させて傾き高さの位置調整を行うことができ、また、熱変形も同様に鏡面に熱応力を発生させることなく熱膨張を逃がすことができ、高精度の調整が可能になるという効果がある。
【００３０】
また、請求項２の発明によれば、上記球面軸受けの回転中心は、上記反射鏡の表面にあるように設定されているので、反射鏡の回転方向の回転移動を反射鏡に有害な変形を与えることなく回転吸収することができるという効果がある。
【００３１】
また、請求項３の発明によれば、上記調整手段は、上記支持手段の各揺動軸が固定された揺動アームを支持するジャッキを有するので、高精度で且つ効率よく調整を行うのに寄与できるという効果がある。
【００３２】
また、請求項４の発明によれば、上記調整手段と上記反射鏡と間に軸方向に弾性部材を設けたので、調整機構の軸方向のガタ、特に球面軸受けとジャッキのガタを消すことができるという効果がある。
【００３３】
また、請求項５の発明によれば、上記弾性部材の支持部に自動調芯軸受けを用いたので、フレームがジャッキ中心軸回りに回転したときの弾性部材としてのスプリングのねじり反力を逃がすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す配置図である。
【図２】 この発明の実施の形態１におけるパネルの傾き中心がパネルの表面上にあることを説明するための図である。
【図３】 この発明の実施の形態１の要部を示す配置図である。
【図４】 この発明の実施の形態２を示す配置図である。
【図５】 この発明の実施の形態２の要部を示す配置図である。
【図６】 この発明の実施の形態２の要部を示す配置図である。
【図７】 この発明の実施の形態２の要部を示す配置図である。
【図８】 従来の反射鏡調整機構を示す配置図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ パネル、 ６ａ、６ｂ、６ｃ 揺動軸、 ７ａ、７ｂ、７ｃ 球面軸受け、 ８ａ、８ｂ、８ｃ 揺動軸受け、 ９ａ、９ｂ、９ｃ ジャッキ、 １８スプリング、 １９ 軸受け、 ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 揺動アーム、 ２３ａ、２３ｂ 球面支持棒、 ２４ａ、２４ｂ 針状支持棒、 ２８ スプリング、 ２９、３０ 金具。
【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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