JP2001318301A - 光学部材支持装置 - Google Patents
光学部材支持装置Info
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
- G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
- G02B7/183—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors specially adapted for very large mirrors, e.g. for astronomy, or solar concentrators
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学系の光学部材の支持構造を軽量、簡素化
し、光学部材の幾何学的な位置関係を温度変化に拘わら
ず一定に維持する。 【解決手段】 光学部材である主鏡１は主鏡支持部２に
より支持され主鏡ベース３に結合されている。主鏡ベー
ス３には３つのフレーム支持部材４が主鏡１の光軸中心
から等角度で放射状に張り出され、フレーム支持部材４
に固定されたＶ字状のフレーム５を介して、主鏡１と対
向する位置に副鏡フレーム６が取り付けられている。副
鏡フレーム６には副鏡支持部７を介し主鏡に対向して副
鏡８が固定されている。主鏡ベース３、フレーム５、副
鏡フレーム６の線膨張係数は、等しくαa＝αc＝αdで
あり、またフレーム支持部材４の線膨張係数αbはαb＞
αaである。温度変化が生じ各部材の寸法に変化が生じ
ても、主鏡１と副鏡８との光学距離に変化が生じないよ
うに各部材の長さと線膨張係数を選定する。
し、光学部材の幾何学的な位置関係を温度変化に拘わら
ず一定に維持する。 【解決手段】 光学部材である主鏡１は主鏡支持部２に
より支持され主鏡ベース３に結合されている。主鏡ベー
ス３には３つのフレーム支持部材４が主鏡１の光軸中心
から等角度で放射状に張り出され、フレーム支持部材４
に固定されたＶ字状のフレーム５を介して、主鏡１と対
向する位置に副鏡フレーム６が取り付けられている。副
鏡フレーム６には副鏡支持部７を介し主鏡に対向して副
鏡８が固定されている。主鏡ベース３、フレーム５、副
鏡フレーム６の線膨張係数は、等しくαa＝αc＝αdで
あり、またフレーム支持部材４の線膨張係数αbはαb＞
αaである。温度変化が生じ各部材の寸法に変化が生じ
ても、主鏡１と副鏡８との光学距離に変化が生じないよ
うに各部材の長さと線膨張係数を選定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱的な環境が厳し
い条件下でも、例えば主鏡、副鏡の位置関係に対して安
定した光学性能を発揮させることが可能な光学部材支持
装置に関するものである。
い条件下でも、例えば主鏡、副鏡の位置関係に対して安
定した光学性能を発揮させることが可能な光学部材支持
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の反射望遠鏡等の光学系において
は、主鏡と副鏡を円筒状又は三脚状の構造部材を介して
保持し、光学部材の幾何学的位置関係を保持している。
は、主鏡と副鏡を円筒状又は三脚状の構造部材を介して
保持し、光学部材の幾何学的位置関係を保持している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、人工衛星等に搭載される観測機器や光
通信用光学系においては、使用される温度環境が著しく
変化することが多く、構造体により光学系を構成する
と、前述の温度変化に伴って光学距離が変化し、長時間
に渡って光学性能を維持することは困難である。
来例においては、人工衛星等に搭載される観測機器や光
通信用光学系においては、使用される温度環境が著しく
変化することが多く、構造体により光学系を構成する
と、前述の温度変化に伴って光学距離が変化し、長時間
に渡って光学性能を維持することは困難である。
【０００４】また、前述の温度変化に伴って光学部材そ
のものの曲率変化が生じ、焦点位置の補正が必要となる
場合に、光学距離を前述の温度変化に伴って変化させる
ことで焦点位置の補正が可能であるが、単一材料の構成
では、光学距離の変化が材質の線膨張係数に依存される
ため、光学性能の維持に適する補正量を得ることは困難
である。
のものの曲率変化が生じ、焦点位置の補正が必要となる
場合に、光学距離を前述の温度変化に伴って変化させる
ことで焦点位置の補正が可能であるが、単一材料の構成
では、光学距離の変化が材質の線膨張係数に依存される
ため、光学性能の維持に適する補正量を得ることは困難
である。
【０００５】本発明の目的は、光学系の光学部材の支持
構造を軽量、簡素化し、温度変化に拘わらず光学部材の
幾何学的な位置関係を一定に維持し得る光学部材支持装
置を提供することにある。
構造を軽量、簡素化し、温度変化に拘わらず光学部材の
幾何学的な位置関係を一定に維持し得る光学部材支持装
置を提供することにある。
【０００６】また、本発明の他の目的は、光学部材その
ものの変化に伴う焦点移動を支持構造の光学距離の変化
量を調整することで補正し、安定した光学性能を維持し
得る光学部材支持装置を提供することにある。
ものの変化に伴う焦点移動を支持構造の光学距離の変化
量を調整することで補正し、安定した光学性能を維持し
得る光学部材支持装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る光学部材支持装置は、第１、第２の光学
部材の幾何学的位置関係を保持しながら前記第１、第２
の光学部材を支持する装置において、前記第１の光学部
材を支持すると共に前記第１の光学部材の光軸中心に対
して放射方向に延在する複数の脚部材を有する第１の支
持手段と、前記第２の光学部材を支持すると共に前記第
１の支持部材の脚部の先端に連結する複数のフレームを
備えた第２の支持手段とを有し、前記第１、第２の支持
部材の線膨張係数を異ならせ、温度変化が生じても幾何
学的位置関係が一定となる部材寸法を選定したことを特
徴とする。
の本発明に係る光学部材支持装置は、第１、第２の光学
部材の幾何学的位置関係を保持しながら前記第１、第２
の光学部材を支持する装置において、前記第１の光学部
材を支持すると共に前記第１の光学部材の光軸中心に対
して放射方向に延在する複数の脚部材を有する第１の支
持手段と、前記第２の光学部材を支持すると共に前記第
１の支持部材の脚部の先端に連結する複数のフレームを
備えた第２の支持手段とを有し、前記第１、第２の支持
部材の線膨張係数を異ならせ、温度変化が生じても幾何
学的位置関係が一定となる部材寸法を選定したことを特
徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は斜視図を示し、光学部材である
主鏡１は主鏡支持部２により支持され、主鏡ベース３に
結合されている。主鏡ベース３には３つのフレーム支持
部材４が主鏡１の光軸中心から等角度で放射状に張り出
され、フレーム支持部材４の先端に固定されたＶ字状の
フレーム５を介して、主鏡１と対向する位置に副鏡フレ
ーム６が取り付けられている。つまり、フレーム５のＶ
字状の分岐部はフレーム支持部材４に結合され、フレー
ム５の２つの端部は副鏡フレーム６に結合されている。
副鏡フレーム６には副鏡支持部７を介して主鏡１に対向
して副鏡８が固定されており、また、主鏡１の中心部に
はリレー光学系用の鏡筒９が設けられ、主鏡ベース３に
結合されている。また、フレーム支持部材４の線膨張係
数は他の部材の線膨張係数と異なっている。なお、主鏡
１の裏面の複数の孔は軽量化のための肉抜きである。
詳細に説明する。図１は斜視図を示し、光学部材である
主鏡１は主鏡支持部２により支持され、主鏡ベース３に
結合されている。主鏡ベース３には３つのフレーム支持
部材４が主鏡１の光軸中心から等角度で放射状に張り出
され、フレーム支持部材４の先端に固定されたＶ字状の
フレーム５を介して、主鏡１と対向する位置に副鏡フレ
ーム６が取り付けられている。つまり、フレーム５のＶ
字状の分岐部はフレーム支持部材４に結合され、フレー
ム５の２つの端部は副鏡フレーム６に結合されている。
副鏡フレーム６には副鏡支持部７を介して主鏡１に対向
して副鏡８が固定されており、また、主鏡１の中心部に
はリレー光学系用の鏡筒９が設けられ、主鏡ベース３に
結合されている。また、フレーム支持部材４の線膨張係
数は他の部材の線膨張係数と異なっている。なお、主鏡
１の裏面の複数の孔は軽量化のための肉抜きである。
【０００９】本実施例では、フレーム５のそれぞれの結
合部の近傍にばね性を持つ可撓部材を使用しており、こ
れによりフレーム５の主要部分の変形や他の部材への変
形の影響がないようにされている。なお、フレーム５を
Ｖ字形状の部材としたが、長さと線膨張係数が同じ２つ
の部材で構成することも可能である。
合部の近傍にばね性を持つ可撓部材を使用しており、こ
れによりフレーム５の主要部分の変形や他の部材への変
形の影響がないようにされている。なお、フレーム５を
Ｖ字形状の部材としたが、長さと線膨張係数が同じ２つ
の部材で構成することも可能である。
【００１０】図２は本実施例の模式図であり、計算に必
要な寸法を示している。主鏡ベース３は線膨張係数αa
で、主鏡１の光軸中心からフレーム支持部材４の結合部
までの距離はａである。フレーム支持部材４は線膨張係
数αbで、主鏡ベース３との結合部からフレーム５との
結合部までの距離はｂである。フレーム５は線膨張係数
αcで長さはｃである。副鏡フレーム６は三角形の形状
をしており、線膨張係数αdで一辺の長さはｄである。
また、主鏡１と副鏡８との光学距離をＨとし、ｅ、ｆ、
ｇ、ｈ1 、ｈ2 は補助寸法である。
要な寸法を示している。主鏡ベース３は線膨張係数αa
で、主鏡１の光軸中心からフレーム支持部材４の結合部
までの距離はａである。フレーム支持部材４は線膨張係
数αbで、主鏡ベース３との結合部からフレーム５との
結合部までの距離はｂである。フレーム５は線膨張係数
αcで長さはｃである。副鏡フレーム６は三角形の形状
をしており、線膨張係数αdで一辺の長さはｄである。
また、主鏡１と副鏡８との光学距離をＨとし、ｅ、ｆ、
ｇ、ｈ1 、ｈ2 は補助寸法である。
【００１１】本実施例において、主鏡ベース３、フレー
ム５、副鏡フレーム６の線膨張係数は、等しくαa＝αc
＝αdであり、αb＞αaである。なお、線膨張係数は全
て正の値である。
ム５、副鏡フレーム６の線膨張係数は、等しくαa＝αc
＝αdであり、αb＞αaである。なお、線膨張係数は全
て正の値である。
【００１２】図２の本実施例の構成から、各部の寸法に
は以下の関係が成立する。 Ｈ＝（ｈ2 2−ｉ2）1/2 ここで、ｉ＝（ａ＋ｂ）−ｅ＝（ａ＋ｂ）−３1/2 ｄ／
６ ｈ2 ＝（ｃ2−ｄ2／４）1/2 である。これを整理すると、 Ｈ＝[{３ｃ2−３(ａ＋ｂ)2＋３1/2 ｄ （ａ＋ｂ）−
ｄ2}／３]1/2 となる。
は以下の関係が成立する。 Ｈ＝（ｈ2 2−ｉ2）1/2 ここで、ｉ＝（ａ＋ｂ）−ｅ＝（ａ＋ｂ）−３1/2 ｄ／
６ ｈ2 ＝（ｃ2−ｄ2／４）1/2 である。これを整理すると、 Ｈ＝[{３ｃ2−３(ａ＋ｂ)2＋３1/2 ｄ （ａ＋ｂ）−
ｄ2}／３]1/2 となる。
【００１３】ここで、温度変化Ｔが発生した場合に、各
部材はこの温度変化に伴う寸法変化を生ずる。各部材に
ついて寸法変化後の寸法を、主鏡ベース３の寸法ａ’、
フレーム支持部材４の寸法ｂ’、フレーム５の寸法
ｃ’、副鏡フレーム６の長さｄ’とすると、次式のよう
になる。 ａ’＝ａ（１＋αaＴ） ｂ’＝ｂ（１＋αbＴ） ｃ’＝ｃ（１＋αcＴ）＝ｃ（１＋αaＴ） ｄ’＝ｄ（１＋αdＴ）＝ｄ（１＋αaＴ）
部材はこの温度変化に伴う寸法変化を生ずる。各部材に
ついて寸法変化後の寸法を、主鏡ベース３の寸法ａ’、
フレーム支持部材４の寸法ｂ’、フレーム５の寸法
ｃ’、副鏡フレーム６の長さｄ’とすると、次式のよう
になる。 ａ’＝ａ（１＋αaＴ） ｂ’＝ｂ（１＋αbＴ） ｃ’＝ｃ（１＋αcＴ）＝ｃ（１＋αaＴ） ｄ’＝ｄ（１＋αdＴ）＝ｄ（１＋αaＴ）
【００１４】また、各部材の寸法変化後の光学距離を
Ｈ’とすると、次の式で計算される。 Ｈ’＝[{３ｃ’2−３(ａ’＋ｂ’)2＋３1/2ｄ’(ａ’＋
ｂ’)−ｄ’2}／３]1/2 このとき、Ｈ＝Ｈ’となるように、各部材の長さ及び線
膨張係数を選択すると、温度変化が生じても光学距離Ｈ
が変化することはない。
Ｈ’とすると、次の式で計算される。 Ｈ’＝[{３ｃ’2−３(ａ’＋ｂ’)2＋３1/2ｄ’(ａ’＋
ｂ’)−ｄ’2}／３]1/2 このとき、Ｈ＝Ｈ’となるように、各部材の長さ及び線
膨張係数を選択すると、温度変化が生じても光学距離Ｈ
が変化することはない。
【００１５】例えば、ｂとｃを未知数として、ｂについ
て方程式を整理すると、以下のようになる。 Ａｂ2＋Ｂｂ＋Ｃ＝０ ただし、 Ａ＝２Ｔ（αc−αb）＋Ｔ2（αc 2−αb 2） Ｂ＝２ａ{Ｔ（２αc−αa−αb）＋Ｔ2（αc 2−α
aαb)｝−３1/2ｄ{Ｔ（２αc−αb−αd）＋Ｔ2（αc 2
−αaαd)｝／３ Ｃ＝ａ2{(２Ｔ（αc−αa）＋Ｔ2（αc 2−αa 2)｝−３
1/2ａｄ{Ｔ（２αc−αa−αd）＋Ｔ2（αc 2−α
aαd)｝／３−ｄ2{２Ｔ（αc−αd）＋Ｔ2（αc 2−
αd 2)｝／３−Ｈ2（２αcＴ＋αc 2Ｔ2） ここで、Ａ＜０となることを考慮して方程式を解くと、 ｂ＝｛−Ｂ−（Ｂ2−４ＡＣ）1/2｝／（２Ａ） となる。
て方程式を整理すると、以下のようになる。 Ａｂ2＋Ｂｂ＋Ｃ＝０ ただし、 Ａ＝２Ｔ（αc−αb）＋Ｔ2（αc 2−αb 2） Ｂ＝２ａ{Ｔ（２αc−αa−αb）＋Ｔ2（αc 2−α
aαb)｝−３1/2ｄ{Ｔ（２αc−αb−αd）＋Ｔ2（αc 2
−αaαd)｝／３ Ｃ＝ａ2{(２Ｔ（αc−αa）＋Ｔ2（αc 2−αa 2)｝−３
1/2ａｄ{Ｔ（２αc−αa−αd）＋Ｔ2（αc 2−α
aαd)｝／３−ｄ2{２Ｔ（αc−αd）＋Ｔ2（αc 2−
αd 2)｝／３−Ｈ2（２αcＴ＋αc 2Ｔ2） ここで、Ａ＜０となることを考慮して方程式を解くと、 ｂ＝｛−Ｂ−（Ｂ2−４ＡＣ）1/2｝／（２Ａ） となる。
【００１６】いま、フレーム支持部材４にチタン合金
（線膨張係数αb＝８．８０・１０-6［／Ｋ］）を使用
し、主鏡ベース３、フレーム５、副鏡フレーム６にイン
バー合金（線膨張係数αa＝αc＝αd＝１．２０・１０
-6［／Ｋ］）を使用することとし、それぞれの寸法を、
光学距離Ｈ＝３００．００[ｍｍ]、主鏡ベース３はａ＝
１２０．００[ｍｍ]、副鏡フレーム６はｄ＝５０．００
[ｍｍ]とする。また、温度差Ｔを５０．００［Ｋ］とす
る。
（線膨張係数αb＝８．８０・１０-6［／Ｋ］）を使用
し、主鏡ベース３、フレーム５、副鏡フレーム６にイン
バー合金（線膨張係数αa＝αc＝αd＝１．２０・１０
-6［／Ｋ］）を使用することとし、それぞれの寸法を、
光学距離Ｈ＝３００．００[ｍｍ]、主鏡ベース３はａ＝
１２０．００[ｍｍ]、副鏡フレーム６はｄ＝５０．００
[ｍｍ]とする。また、温度差Ｔを５０．００［Ｋ］とす
る。
【００１７】このとき、上記の方程式によりフレーム支
持部材４はｂ＝７７．５８２[ｍｍ]、フレーム５はｃ＝
３５２．３７５[ｍｍ]となり、想定した温度差Ｔ５０．
０［Ｋ］において、この温度変化に拘らず光学距離はほ
ぼ一定となる、なお、寸法の微調整により微妙な光学距
離Ｈの変化、例えば温度差Ｔ５０．０［Ｋ］で光学距離
Ｈの変化量を数μｍにすることも可能である。
持部材４はｂ＝７７．５８２[ｍｍ]、フレーム５はｃ＝
３５２．３７５[ｍｍ]となり、想定した温度差Ｔ５０．
０［Ｋ］において、この温度変化に拘らず光学距離はほ
ぼ一定となる、なお、寸法の微調整により微妙な光学距
離Ｈの変化、例えば温度差Ｔ５０．０［Ｋ］で光学距離
Ｈの変化量を数μｍにすることも可能である。
【００１８】次に、ここで示した組み合わせと寸法で、
フレーム支持部材４に更に大きな線膨張係数を持つ材質
のものを使用すると、温度の上昇に伴い光学距離Ｈが短
くなる方向の変化を生じさせることができる。光学部材
そのものの曲率変化などにより、温度の上昇に伴い焦点
位置の補正を光学距離が短くなるようにすべき場合にも
適用できる。例えば、寸法は上記と同じで、フレーム支
持部材４にアルミ合金（線膨張係数αb＝２２．０・１
０-6［／Ｋ］）を使用した場合に、温度差Ｔ＝５０．０
［Ｋ］に対して、光学距離Ｈの変化量は−３１．７μｍ
となる。
フレーム支持部材４に更に大きな線膨張係数を持つ材質
のものを使用すると、温度の上昇に伴い光学距離Ｈが短
くなる方向の変化を生じさせることができる。光学部材
そのものの曲率変化などにより、温度の上昇に伴い焦点
位置の補正を光学距離が短くなるようにすべき場合にも
適用できる。例えば、寸法は上記と同じで、フレーム支
持部材４にアルミ合金（線膨張係数αb＝２２．０・１
０-6［／Ｋ］）を使用した場合に、温度差Ｔ＝５０．０
［Ｋ］に対して、光学距離Ｈの変化量は−３１．７μｍ
となる。
【００１９】また、逆に光学部材そのものの曲率変化等
により、温度の上昇に伴い焦点位置の補正を光学距離の
長くなるようにすべき場合には、ここで示した組み合わ
せで、フレーム支持部材４に本実施例よりも小さな線膨
張係数を持つ材質のものを使用すると、温度の上昇に伴
い光学距離Ｈが長くなる方向の変化を生じさせることが
できる。例えば、フレーム支持部材４にＣＦＲＰ（線膨
張係数２．３０・１０ -6［／Ｋ］）を使用した場合に、
温度差Ｔ＝５０．０［Ｋ］に対して、光学距離Ｈの変化
量は＋１５．４μｍとなる。
により、温度の上昇に伴い焦点位置の補正を光学距離の
長くなるようにすべき場合には、ここで示した組み合わ
せで、フレーム支持部材４に本実施例よりも小さな線膨
張係数を持つ材質のものを使用すると、温度の上昇に伴
い光学距離Ｈが長くなる方向の変化を生じさせることが
できる。例えば、フレーム支持部材４にＣＦＲＰ（線膨
張係数２．３０・１０ -6［／Ｋ］）を使用した場合に、
温度差Ｔ＝５０．０［Ｋ］に対して、光学距離Ｈの変化
量は＋１５．４μｍとなる。
【００２０】また、本実施例の構造は光軸に対して対称
な形状であり、光軸に対称に部分的に切り取っても上述
の補正関係が成立する。例えば、図３に示すハッチング
部分のみに温度変化が生じたとすると、主鏡ベース３、
フレーム支持部材４、フレーム５、副鏡フレーム６の温
度変化を生じた部分に対して上述の補正関係が成立し、
温度変化を生じていない部分は元の関係のままである。
従って、図３に示すような温度分布が生じても、副鏡８
には主鏡１に対する偏芯、偏角が生ずることはない。
な形状であり、光軸に対称に部分的に切り取っても上述
の補正関係が成立する。例えば、図３に示すハッチング
部分のみに温度変化が生じたとすると、主鏡ベース３、
フレーム支持部材４、フレーム５、副鏡フレーム６の温
度変化を生じた部分に対して上述の補正関係が成立し、
温度変化を生じていない部分は元の関係のままである。
従って、図３に示すような温度分布が生じても、副鏡８
には主鏡１に対する偏芯、偏角が生ずることはない。
【００２１】このように、各部材の材質及び寸法の組み
合わせにより、温度変化があっても光学系の幾何学的な
位置関係をほぼ一定としたり、環境温度の変化に伴う光
学性能変化を光学部材の支持構造による光学距離Ｈの補
正によって、軽減することができる。また、光学部材の
支持方法を骨組構造としたことにより、軽量で簡素な構
造となる。
合わせにより、温度変化があっても光学系の幾何学的な
位置関係をほぼ一定としたり、環境温度の変化に伴う光
学性能変化を光学部材の支持構造による光学距離Ｈの補
正によって、軽減することができる。また、光学部材の
支持方法を骨組構造としたことにより、軽量で簡素な構
造となる。
【００２２】図４は第２の実施例の模式図である。この
第２の実施例は第１の実施例に対して、フレーム５を１
つ多くしたものであり、各部の名称及び材質、寸法記号
は第１の実施例と同様である。副鏡フレーム６は四角形
の形状とされ、その一辺の長さはｄである。
第２の実施例は第１の実施例に対して、フレーム５を１
つ多くしたものであり、各部の名称及び材質、寸法記号
は第１の実施例と同様である。副鏡フレーム６は四角形
の形状とされ、その一辺の長さはｄである。
【００２３】図２の本実施例の構成から、各部の寸法に
は以下の関係が成立する。 Ｈ＝[ｈ2 −{(ａ＋ｂ)2−ｄ／２}2]1/2 ここで、ｈ ＝（ｃ2−ｄ2／４）1/2であり、これを整理
すると、次式となる。 Ｈ＝{(ｃ2−（ａ＋ｂ）2＋ｄ（ａ＋ｂ）−ｄ2／２}]1/2
は以下の関係が成立する。 Ｈ＝[ｈ2 −{(ａ＋ｂ)2−ｄ／２}2]1/2 ここで、ｈ ＝（ｃ2−ｄ2／４）1/2であり、これを整理
すると、次式となる。 Ｈ＝{(ｃ2−（ａ＋ｂ）2＋ｄ（ａ＋ｂ）−ｄ2／２}]1/2
【００２４】ここで、温度変化Ｔが生じた場合に、各部
材は温度変化に伴い寸法変化を生ずる。各部材について
寸法変化後の寸法をそれぞれ、主鏡ベース３の寸法
ａ’、フレーム支持部材４の寸法ｂ’、フレーム５の寸
法ｃ’、副鏡フレーム６の長さｄ’とすると、先と同様
に次の通りとなる。 ａ’＝ａ（１＋αaＴ） ｂ’＝ｂ（１＋αbＴ） ｃ’＝ｃ（１＋αcＴ）＝ｃ（１＋αaＴ） ｄ’＝ｄ（１＋αdＴ）＝ｄ（１＋αaＴ）
材は温度変化に伴い寸法変化を生ずる。各部材について
寸法変化後の寸法をそれぞれ、主鏡ベース３の寸法
ａ’、フレーム支持部材４の寸法ｂ’、フレーム５の寸
法ｃ’、副鏡フレーム６の長さｄ’とすると、先と同様
に次の通りとなる。 ａ’＝ａ（１＋αaＴ） ｂ’＝ｂ（１＋αbＴ） ｃ’＝ｃ（１＋αcＴ）＝ｃ（１＋αaＴ） ｄ’＝ｄ（１＋αdＴ）＝ｄ（１＋αaＴ）
【００２５】また、各部材の寸法変化後の光学距離を
Ｈ’とすると、Ｈ’は次式で計算される。 Ｈ’＝{ｃ’2−（ａ’＋ｂ’）2＋ｄ’（ａ’＋ｂ’）
−ｄ’2／２}1/2 このとき、Ｈ＝Ｈ’となるように各部材の長さ及び線膨
張係数を選択すると、温度変化が生じても光学距離Ｈが
変化することはない。
Ｈ’とすると、Ｈ’は次式で計算される。 Ｈ’＝{ｃ’2−（ａ’＋ｂ’）2＋ｄ’（ａ’＋ｂ’）
−ｄ’2／２}1/2 このとき、Ｈ＝Ｈ’となるように各部材の長さ及び線膨
張係数を選択すると、温度変化が生じても光学距離Ｈが
変化することはない。
【００２６】例えば、ｂとｃを未知数として、ｂについ
て方程式を整理すると、以下のようになる。 Ａｂ2＋Ｂｂ＋Ｃ＝０ ただし、 Ａ＝２Ｔ（αc−αb）＋Ｔ2（αc 2−αb 2） Ｂ＝２ａ｛Ｔ（２αc−αa−αb）＋Ｔ2（αc 2−α
aαb)｝−ｄ｛Ｔ（２αc−αb−αd）＋Ｔ2（αc 2−αb
αd)｝ Ｃ＝ａ2｛２Ｔ（αc−αa）＋Ｔ2（αc 2−αa 2)｝−ａ
ｄ｛Ｔ（２αc−αa−αd）＋Ｔ2（αc 2−αaαd)｝−
ｄ2｛２Ｔ（αc−αd）＋Ｔ2（αc 2−αd 2)｝／２−Ｈ
（２αcＴ＋αc 2Ｔ2） ここで、Ａ＜０となることを考慮して方程式を解くと、
次式となる。 ｂ＝｛−Ｂ−（Ｂ2−４ＡＣ）1/2｝／（２Ａ）
て方程式を整理すると、以下のようになる。 Ａｂ2＋Ｂｂ＋Ｃ＝０ ただし、 Ａ＝２Ｔ（αc−αb）＋Ｔ2（αc 2−αb 2） Ｂ＝２ａ｛Ｔ（２αc−αa−αb）＋Ｔ2（αc 2−α
aαb)｝−ｄ｛Ｔ（２αc−αb−αd）＋Ｔ2（αc 2−αb
αd)｝ Ｃ＝ａ2｛２Ｔ（αc−αa）＋Ｔ2（αc 2−αa 2)｝−ａ
ｄ｛Ｔ（２αc−αa−αd）＋Ｔ2（αc 2−αaαd)｝−
ｄ2｛２Ｔ（αc−αd）＋Ｔ2（αc 2−αd 2)｝／２−Ｈ
（２αcＴ＋αc 2Ｔ2） ここで、Ａ＜０となることを考慮して方程式を解くと、
次式となる。 ｂ＝｛−Ｂ−（Ｂ2−４ＡＣ）1/2｝／（２Ａ）
【００２７】いま、フレーム支持部材４にチタン合金
（線膨張係数αb＝８．８０・１０-6［／Ｋ］）を使用
し、主鏡ベース３、フレーム５、副鏡フレーム６にイン
バー合金（線膨張係数αa＝αc＝αd＝１．２０・Ｅ-6
［／Ｋ］）を使用することとし、それぞれの寸法を、光
学距離Ｈ＝３００．００［ｍｍ］、主鏡ベース３はａ＝
１２０．００［ｍｍ］、副鏡フレーム６はｄ＝５０．０
０［ｍｍ］とする。また、温度差Ｔを５０．０［Ｋ］と
する。
（線膨張係数αb＝８．８０・１０-6［／Ｋ］）を使用
し、主鏡ベース３、フレーム５、副鏡フレーム６にイン
バー合金（線膨張係数αa＝αc＝αd＝１．２０・Ｅ-6
［／Ｋ］）を使用することとし、それぞれの寸法を、光
学距離Ｈ＝３００．００［ｍｍ］、主鏡ベース３はａ＝
１２０．００［ｍｍ］、副鏡フレーム６はｄ＝５０．０
０［ｍｍ］とする。また、温度差Ｔを５０．０［Ｋ］と
する。
【００２８】このとき、上記の方程式よりフレーム支持
部材４はｂ＝８０．８１６［ｍｍ］、フレーム５はｃ＝
３４８．６２１［ｍｍ］となり、想定した温度差Ｔ（５
０．０［Ｋ］）においても光学距離Ｈはほぼ一定とな
る。
部材４はｂ＝８０．８１６［ｍｍ］、フレーム５はｃ＝
３４８．６２１［ｍｍ］となり、想定した温度差Ｔ（５
０．０［Ｋ］）においても光学距離Ｈはほぼ一定とな
る。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光学部
材支持装置は、各部材の材質及び長さを調整し組み合わ
せることにより、光学距離を温度変化に拘わらずほぼ一
定とすることができる。また、温度変化により光学部材
の曲率変化等が生ずる場合には、上述の組み合わせを変
えることにより、温度変化に伴う焦点位置のずれを光学
距離の調整により補正することができる。
材支持装置は、各部材の材質及び長さを調整し組み合わ
せることにより、光学距離を温度変化に拘わらずほぼ一
定とすることができる。また、温度変化により光学部材
の曲率変化等が生ずる場合には、上述の組み合わせを変
えることにより、温度変化に伴う焦点位置のずれを光学
距離の調整により補正することができる。
【図１】第１の実施例の斜視図である。
【図２】第１の実施例の模式図である。
【図３】第１の実施例の光学系に仮定した温度分布図で
ある。
ある。
【図４】第２の実施例の模式図である。
１ 主鏡 ２ 主鏡支持部 ３ 主鏡ベース ４ フレーム支持部材 ５ フレーム ６ 副鏡フレーム ７ 副鏡支持部 ８ 副鏡 ９ リレーレンズ鏡筒
Claims (3)
- 【請求項１】 第１、第２の光学部材の幾何学的位置関
係を保持しながら前記第１、第２の光学部材を支持する
装置において、前記第１の光学部材を支持すると共に前
記第１の光学部材の光軸中心に対して放射方向に延在す
る複数の脚部材を有する第１の支持手段と、前記第２の
光学部材を支持すると共に前記第１の支持部材の脚部の
先端に連結する複数のフレームを備えた第２の支持手段
とを有し、前記第１、第２の支持部材の線膨張係数を異
ならせ、温度変化が生じても幾何学的位置関係が一定と
なる部材寸法を選定したことを特徴とする光学部材支持
装置。 - 【請求項２】 前記第１、第２の支持手段は可撓部材を
介して連結した請求項１に記載の光学部材支持装置。 - 【請求項３】 前記第１の支持部材を前記第２の光学部
材よりも線膨張係数が大きい材料とした請求項１又は２
に記載の光学部材支持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138840A JP2001318301A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 光学部材支持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138840A JP2001318301A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 光学部材支持装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001318301A true JP2001318301A (ja) | 2001-11-16 |
Family
ID=18646394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000138840A Pending JP2001318301A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 光学部材支持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001318301A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2019159137A (ja) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | 日本電気株式会社 | 光学系支持構造および支持調整方法 |
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| CN113589517A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-02 | 哈尔滨工业大学 | 大型太空望远镜可分离模块化子镜结构与在轨更换方法 |
-
2000
- 2000-05-11 JP JP2000138840A patent/JP2001318301A/ja active Pending
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