JP2962070B2

JP2962070B2 - 反射鏡支持機構

Info

Publication number: JP2962070B2
Application number: JP26462192A
Authority: JP
Inventors: 寿教高塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-10-02
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH06118295A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、望遠鏡やパラボラア
ンテナ等の大形反射鏡を支持する反射鏡支持機構に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】以下の説明では反射望遠鏡を例として説
明するが、理解を助けるため、まず小形のものについて
説明する。図１３は特開平４−２０９１３号公報に示さ
れたものと類似の小形反射望遠鏡の反射鏡の従来の支持
機構の斜視図、又図１４は同じく断面図である。図１３
及び図１４に於て１は反射望遠鏡の反射鏡、以後ミラー
と言う。１ａはミラー１の鏡面である。２はミラー１と
ミラー周辺の支持機構（後述）を支え、鏡筒（後述）と
一体化するための支持フランジ、３はミラー１のラジア
ル方向（即ち鏡軸に直角方向）の荷重をミラー１の側面
で受けるラジアルサポート機構、４はミラー１のアキシ
アル方向（即ち鏡軸方向）の荷重をミラー１の下側で受
けるアキシアルサポート機構、５はミラー１の支持フラ
ンジ２に対する傾きや高さを調整するための位置決め機
構である。

【０００３】３０は望遠鏡の鏡筒、３１はミラー１の脱
落を防ぐため、ミラー１を押えておく押えリング、３２
は押えリング３１を支持フランジ２に取付けるための支
持棒である。

【０００４】図１３及び図１４の動作について説明す
る。ラジアルサポート機構３は、ミラー１の外周に３箇
所以上設けられており、ミラー１が図の上で水平方向に
ずれることがないよう押えている。又、ミラー１は押え
リング３１とアキシアルサポート機構４との両方から上
下に力を受けているが、ミラー１の反射面１ａは数ミク
ロンの誤差も許されぬほど高い形状精度を保つことが必
要である。したがってミラー１に変形を与えるような強
い、片寄った力を加えることは好ましくない。又、支持
フランジ２やラジアルサポート機構３、アキシアルサポ
ート機構４等は、高い精度を保つため、丈夫な金属で製
作されている。

【０００５】図１３、図１４に示す従来の支持機構は上
記の様に構成されているので、次のような欠点を有して
いる。即ち、押えリング３１がミラー１の反射面１ａの一部を覆い
かくすため、反射面１ａの利用効率が低下する。ミラー１の側面に、構造物が多数設けられるため、ミ
ラー１の直径に比し、望遠鏡の最大径が大きくなってし
まう。

【０００６】又、反射鏡の直径が１ｍ以上の大型の場合
には、ミラー１は直径に比して厚みが比較的うすく、ミ
ラー１の剛性が低くなるので、次の様な問題が生じる。
即ち、アキシアルサポート機構４とラジアルサポート機構３
と押えリング３１とでミラー１の重量を支えるため、強
くしめ付ける必要があり、ミラー１が変形しやすい。望遠鏡の角度を変えると、ミラー１の自重がかかる方
向が変るため、前記の各サポート機構への荷重のかかり
方が変化する結果、ミラー１が変形しやすい。温度変化によってミラー１や支持フランジ２その他の
部分が伸縮すると伸縮率の差により各部に歪が生じやす
い。このような点から直径の大きな大形望遠鏡には、以下に
示す、やや異なった方式が用いられている。

【０００７】ミラー１の直径が大きな場合には図１５に
示す方式が用いられる。図１５は特開平３−６８９０８
号公報に示されたものと類似の、従来の大形反射鏡の支
持機構の断面図である。図に於て１、２、５、３０は図
１３と同様である。４３はミラー１のラジアル方向の荷
重を支えるラジアルサポート機構、４４はミラー１のア
キシアル方向の荷重を支えるアキシアルサポート機構、
６０は説明のため示すミラー１の中心軸（以後軸と言
う）である。

【０００８】図１５では２つのラジアルサポート機構４
３と、４つのアキシアルサポート機構４４とを示してい
るが、実際の装置では、各１０数台以上が用いられる。

【０００９】図１５の詳細を説明するため、図１６に図
１５のアキシアルサポート機構４４の拡大図を示し、図
１７に図１５のラジアルサポート機構４３の拡大図を示
す。なお、説明の都合上、図１５のミラー１は水平、即
ちミラー１の軸６０が垂直である場合を示しているが、
図１６、図１７はミラー１の軸６０が水平面と角度θを
なす場合を示している。

【００１０】図１６に於て１、２、４４、６０は図１５
と同じである。６は一端が底面ピン継手９（後述）を介
してミラー１の底面に回動可能に連続されたリンク、７
はリンク６の他端に可動的に連結されたレバー、８はレ
バー７の他端に設けられたアキシアルウエイト、９はリ
ンク６とミラー１とを回動可能に連結する第１の継手と
してミラー１の底面に設けられた底面ピン継手、１０は
リンク６とレバー７を回動可能に連結する第２の継手と
してのピン継手、１１はレバー７を揺動可能に支承する
支軸で、支持フランジ２上に取り付けられている。アキ
シアルサポート機構４４は、リンク６とレバー７と、ア
キシアルウエイト８と底面ピン継手９とピン継手１０と
支軸１１とで構成されている。

【００１１】図１７に於て１、２、４３、６０は図１５
と同じである。１２は一端が側面ピン継手１５（後述）
を介してミラー１の側面に回動可能に連結されたリン
ク、１３はリンク１２の他端に可動的に連結されたレバ
ー、１４はレバー１３の他端に設けられたラジアルウエ
イト、１５はリンク１２とミラー１とを回動可能に連結
する第１の継手としてミラー１の側面に設けられた側面
ピン継手、１６はリンク１２とレバー１３を回動可能に
連結する第２の継手としてのピン継手、１７はレバー１
３を揺動可能に支持する支軸で、支持フランジ２に取り
付けられている。ラジアルサポート機構４３はリンク１
２とレバー１３とラジアルウエイト１４と側面ピン継手
１５と、ピン継手１６と支軸１７とで構成されている。

【００１２】次に動作について説明する。まず、図１６
のアキシアルサポート機構４４において、これが受け持
つミラー１の自重をＷ₁とすると、この自重Ｗ₁のアキ
シアル方向の成分Ｗ_A1は、同図から次の様に表わされ
る。Ｗ_A1＝Ｗ₁sin θ ・・・・（１）ここでＷ₁：アキシアルサポート機構４４が受持つミラ
ー１の自重 θ：ミラー１の仰角一方、アキシアルサポート機構４４がミラー１に作用す
るアキシアル力Ｆ_A1は、リンク６やレバー７等の重量を
無視すれば次のとおりである。

【００１３】Ｆ_A1＝Ｗ₂sin θ・（l₂／l₁）・・・・（２）ここでＷ₂：アキシアルウエイト８の重量 l₁：ピン継手１０と支軸１１間の距離 l₂：支軸１１とアキシアルウエイト８の重心との距離そこでＷ_A1＝Ｆ_A1とするためにＷ₁sin θ＝Ｗ₂sin θ・（l₂／l₁）Ｗ₂・（l₂／l₁）＝Ｗ₁ ・・・・（３）となるように、アキシアルウエイト８の重量Ｗ₂およ
び、てこ比l₂／l₁を決定すればミラー１の自重とアキシ
アルウエイト８をθに関係なくつり合わす（Ｗ_A1＝
Ｆ_A1）ことができ、アキシアルサポート機構４４でミラ
ー１の自重のアキシアル成分を、ミラー１の仰角にかか
わらず支持することができる。

【００１４】又、ミラー１や支持フランジ２、レバー７
等が温度変化によって伸縮しても、リンク６が設けられ
ているので、ミラー１に直接無理な力例えばラジアル方
向の力は作用しない。又、θ＝０°即ちミラー１の軸６
０が水平の時には（２）式から明らかなとおりＦ_A1＝０
となって、アキシアルウエイト８は何の役目もしていな
い。即ちアキシアルウエイト８はアキシアル方向の力を
発生するためだけに用いられている。

【００１５】一方、図１７に示すラジアルサポート機構
４３では、ミラー１の自重をＷ₁とすると、この自重の
ラジアル方向の成分Ｗ_R1は図１７からわかるように次の
様に表わされる。Ｗ_R1＝Ｗ₁cos θ ・・・・（４）ここでＷ₁：ラジアルサポート機構４３が受持つミラー
１の自重 θ：ミラー１の仰角一方、ラジアルサポート機構４３がミラー１に作用する
ラジアル力Ｆ_R1は次のとおりである。

【００１６】Ｆ_R1＝Ｗ₃cos θ・（l₄／l₃）・・・・（５）ここでＷ₃：ラジアルウエイト１４の重量 l₃：ピン継手１５と支軸１７間の距離 l₄：支軸１７とラジアルウエイト１４の重心との距離従って、ラジアルウエイト１４の重量Ｗ₃およびてこ比
l₄／l₃次式を満足するように設定すれば、Ｗ₃・（l₄／l₃）＝Ｗ₁ ・・・・（６）ミラー１の自重とラジアルウエイト１４をミラー１の仰
角にかかわらずつり合わす（Ｗ_R1＝Ｆ_R1）ことができ、
ラジアルサポート機構４３でミラー１の自重のラジアル
成分を、ミラー１の仰角にかかわらず支持できる。

【００１７】又、θ＝９０°即ち、ミラー１の軸６０が
天頂に向いているときには、（４）式から明らかなよう
にＷ_R1＝０となって、ラジアルウエイト１４は何の役目
もしていない。即ち、ラジアルウエイト１４はラジアル
方向の力を生じるためだけに使用されている。

【００１８】次に、ミラー１の重心回りのモーメントに
ついて図１８により説明する。図に於て、Ｗ₁，Ｆ_A1，
Ｆ_R1は図１６、図１７と同じである。図１５のラジアル
サポート機構４３及びアキシアルサポート機構４４は、
各複数個用いられてバランスがとられている。そこで説
明の都合上第１８図に於て、第１のラジアルサポート機
構４３によるラジアル力をＦ_R1、第２のラジアルサポー
ト機構４３によるラジアル力をＦ_R2、第１のアキシアル
サポート機構４４によるアキシアル力をＦ_A1、第２のア
キシアルサポート機構４４によるアキシアル力をＦ_A2と
する。又ミラー１の重心をＧとする。

【００１９】重心Ｇからラジアル力Ｆ_R1に至る最短距離
をl _R1、ラジアルＦ_R2に至る最短距離をl _R2，重心Ｇか
らアキシアル力Ｆ_A1に至る最短距離をｌ_A1，アキシアル
力Ｆ_A2に至る最短距離をｌ_A2とする。このとき、重心Ｇ
の回りのモーメントに関し次式が成立するように各サポ
ート機構の取付位置を調整する。即ち重心回りの右回り
モーメント＝重心回りの左回りモーメント。（Ｆ_R1×l _R1）＋（Ｆ_A2×l _A2）＝（Ｆ_R2×l _R2）＋（Ｆ_R1×l _A1）・・・・（７）なお、位置決め機構５からも、わずかなモーメント力を
受けるが、これについても同様のバランスが成立する。

【００２０】製造上の誤差があるため、前述した全ての
アキシアル荷重、ラジアル荷重、及び重心回りのモーメ
ントが全て完全にバランスすることはあり得ないが、生
じたわずかのアンバランスは、位置決め機構５によって
吸収される。このことは、ミラー１の位置を位置決め機
構５によって決定する過程において自然に行われる。

【００２１】以上の説明によって、ミラー１の重量は、
ほぼ全てラジアル及びアキシアルサポート機構４３、４
４にかかり、かつ、ミラー１が自由に動くので、見かけ
上ミラー１は浮遊しているように感じられる。したがっ
てミラー１は見かけ上軽くなっていて、ミラー１の自重
が大きくても位置決め機構５によって、容易に支持フラ
ンジ２に対する位置及び角度の調整を行うことが出来
る。

【００２２】又、図１３〜図１８に示した従来の各サポ
ート機構では、ミラー１を前後左右へ移動させる事、あ
るいは全ゆる方向へ傾斜させる事が可能であるが、望遠
鏡の反射鏡の支持装置として、このようなミラー１の動
きが可能である事は、ミラー１の調整作業上必須条件で
ある。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】従来の反射鏡支持機構
は、以上のように構成されているので、次のような問題
点を有している。１．ミラーの側面に構造物が設けられているため、ミラ
ーの外径に比し、望遠鏡の最大径が大きくなってしま
う。２．アキシアルウエイトはアキシアル力を発生するため
だけに、又ラジアルウエイトはラジアル力を発生するた
めだけに用いられ、かつ各ウエイトは単独でミラー１の
自重を支えられる量が必要であるためウエイトの全量が
大きくなる。

【００２４】３．サポート機構は、ミラーの周囲や下部
に多数分散して配置されているため、その組立あるいは
保守点検のためには、点検者がミラーの回りを歩き回わ
らなければならず、ミラーが大型になると作業に手間が
かかる。４．レバーの製作可能な長さは、自ずと限界があるた
め、ミラーが巨大になるとウエイトの重量も相当なもの
となり、その位置の調整は容易でない。と言う問題があった。

【００２５】この発明は、上記の問題点を解消するため
になされたもので、下記の事を目的としている。１．ミラー側面部の構造物を小さくし、ミラー直径に比
して望遠鏡の外部径を大きくしなくてよい反射鏡支持機
構を得る。２．ミラーの角度が水平でも垂直でも同一の重りがミラ
ーの重量を支え、よって重りの全量が軽くてすむ反射鏡
支持機構を得る。

【００２６】３．機構の配置を１ケ所に集中した配置と
して、組立や保守点検のためにミラーの周囲を歩き回わ
らなくても作業が出来る反射鏡支持機構を得る。４．ウエイトの位置の調整が容易に行える反射鏡支持機
構を得る。ことを目的としている。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る反射鏡支持機構は、重力方向に対して姿勢が変化す
る支持フランジに、反射鏡を取付けるための反射鏡支持
機構に於て、前記反射鏡の裏面に配設され、該反射鏡の
重心位置に設けられたスラスト軸受と、前記支持フラン
ジ上に設けられた揺動軸受と、前記揺動軸受に揺動可能
に支持されて一端が前記スラスト軸受に結合された中空
腕と、前記中空腕の内部に前記反射鏡の鏡軸方向に摺動
可能に挿入され一端が前記反射鏡の裏面に接する可動軸
と、前記中空腕上に設けられた支点において回動可能に
保持されるとともに前記可動軸と回動可能に結合された
リンク機構と、このリンク機構に設けられ、前記支持フ
ランジの姿勢変化に伴って前記反射鏡の鏡軸方向及び鏡
軸の直角方向に作用する荷重を、前記可動軸を介して支
える重りを設けたものである。

【００２８】また、この発明の第２の発明に係る反射鏡
支持機構は、一端がスラスト軸受に結合されるととも
に、他端に、反射鏡の鏡軸に対して直角方向に作用する
荷重を支える支持力を調整する重りを備えた中空腕を設
けたものである。

【００２９】また、この発明の第３の発明に係る反射鏡
支持機構は、重力方向に対して姿勢が変化する支持フラ
ンジに、反射鏡を取付けるための反射鏡支持機構に於
て、前記反射鏡の裏面に配設され、該反射鏡の重心位置
に設けられたスラスト軸受と、前記支持フランジ上に設
けられた揺動軸受と、前記揺動軸受に揺動可能に支持さ
れ一端が前記スラスト軸受に結合された中空腕と、前記
中空腕の内部に前記反射鏡の鏡軸方向に摺動可能に挿入
され、一端が前記反射鏡の裏面に接する可動軸と、前記
中空腕に設けられた筐体に納められ、前記可動軸の端部
に連結され、この可動軸を介して前記反射鏡の鏡軸方向
及び鏡軸の直角方向に作用する荷重を支える第１の油圧
シリンダと、前記支持フランジの姿勢変化に伴って前記
中空腕の中心軸線に沿って移動する重りと、この重りと
連結された第２のピストンの移動によって生じた油圧
を、油圧配管を介して前記第１の油圧シリンダに伝達す
る第２の油圧シリンダを設けたものである。

【００３０】この第１の油圧シリンダは、中空腕上に設
けた第２の油圧シリンダと油圧配管で連結され、又この
第２の油圧シリンダのピストンには、中空腕の軸に沿っ
て移動可能な重りが取付けられているものである。

【００３１】また、この発明の第４の発明に係る反射鏡
支持機構は、第２の油圧シリンダを中空腕の軸上に移動
可能に支えるガイドと、中空腕の軸上に設けられ、第２
の油圧シリンダを支える調整ねじとによって構成され、
第２の油圧シリンダの取付位置を中空腕の軸上で移動す
る重り位置調整装置を設けたものである。

【００３２】また、この発明の第５の発明に係る反射鏡
支持機構は、反射鏡の製造上第１〜第４の発明による支
持機構の適用が困難である場合に用いるためのものであ
る。ある種の用途に用いるミラーでは、ミラーの構造が
非対称となっているものがある。この様なミラーに於て
は、重心位置Ｇの位置がミラーの構造上の中心からずれ
ているために、支持機構設置穴を重心位置に合せて設け
る事は、アンバランスな荷重をたくみに取扱う高度な技
術が必要であるため大変むつかしい。

【００３３】この課題を解決するため、この発明の第５
の発明に係る反射鏡支持機構は、重力方向に対して姿勢
が変化する支持フランジに、反射鏡を取付けるための反
射鏡支持機構に於て、前記反射鏡の裏面に配設され、こ
の反射鏡の重心近傍に設けられたスラスト軸受と、前記
支持フランジ上に設けられた揺動軸受と、この揺動軸受
に揺動可能に支持されて一端が前記スラスト軸受に結合
され他端に重りを有する腕と、前記反射鏡の重心を通り
反射鏡の軸に平行する線に沿って動き、一端が、片端に
重りを有し支点を支持フランジ上に有するリンク機構の
他の端に回動可能に連結され、他端は前記反射鏡に接す
る可動軸とを設けたものである。

【００３４】

【作用】この発明の第１〜第５の発明による反射鏡支持
機構は、いずれも支持機構がミラーの裏面のみに設けら
れ、側面には設けられていないので、望遠鏡の外部径を
ミラーの直径より、大幅に大きくしなくてよい。

【００３５】又、第１及び第３、第４の発明は、ミラー
の角度に関係なく常に同一の重りがミラーのアキシアル
方向及びラジアル方向の両方の荷重を支え、アキシアル
用、ラジアル用と別々に重りを設置する必要がないので
重りの全量が軽くてすむ。

【００３６】又、第１〜第５のいずれの発明も、支持機
構の配置がミラー裏面の重心近くに集中して配置されて
いるので、保守点検に際しミラーの周囲を歩き回る必要
がなく、保守点検が容易である。

【００３７】又、この発明の第４の発明による反射鏡支
持機構は、重り位置調整装置の調整ねじを回すだけで、
重りをミラーアキシアル軸方向に移動させることが出来
るので、重りの位置調整が容易である。

【００３８】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は本発明の一実施例による反射鏡支持機構の
断面図である。ミラー１の重心位置を図１８と同様にＧ
で示す。図において１、２、５、６０は従来と同一のも
のを示すので説明は省略する。２９はミラー１の裏面の
重心点に設けた支持機構設置穴であり、その上部は重心
Ｇを中心とする半球面である。１８は、支持機構設置穴
２９の中に、はめ込んで固定されているスリーブ、１９
はスリーブ１８上で、かつ、ミラー１の重心点Ｇに設け
られたスラスト軸受である。

【００３９】２０は支持フランジ２に設けられた支持
腕、２１は支持腕２０に設けられた揺動軸受けで、いわ
ゆる球面軸受が用いられている。２２は揺動軸受２１に
固定された中空パイプ状の中空腕、２３は中空腕２２の
一方の端に設けられた球面ブッシュである。球面ブッシ
ュ２３はスラスト軸受１９の中に挿入される事により、
揺動可能なスラスト軸受を構成している。

【００４０】２４は中空腕２２の中に挿入された可動軸
であり、その一方の端は、中空腕２２の端に設けられた
球面ブッシュ２３の端から外部に出て、ミラー１の支持
機構設置穴２９の内面に接している。

【００４１】２５は中空腕２２の一端に設けられたリン
ク支点で、図では２ケ所設けている。２６はリンク支点
２５に回動可能に保持されたリンク機構であり図では２
箇示している。リンク機構２６の端は、可動軸２４に回
動可能に結合されている。リンク機構２６は可動軸２４
とはほぼ直角になっている。２７はリンク機構２６の端
に取付けられた重りであり、ナット２８によって位置が
調整できる。リンク機構２６と、重り２７と、ナット２
８とによってＸ軸重り移動機構５０を構成している。２
つの重り２７の重心位置をｇで示す。２つの重り２７の
重心位置ｇと揺動軸受２１との距離をl₈，揺動軸受２１
と球面ブッシュ２３との距離をl₇で表す。

【００４２】図１の構造の詳細を示すため、図２に揺動
軸受部詳細図を示す。図に於て３３は中空腕２２の中心
軸線を示す。球面ブッシュ２３は対向するスラスト軸受
１９（図示していない）に対しβ°の範囲で傾斜するこ
とが出来、又中空腕２２は、揺動軸受２１の動作角α°
の範囲内で、揺動軸受２１を中心として揺動可能であ
る。又、中空腕２２上で揺動軸受２１と球面ブッシュ２
３との距離l₇は、取付ネジやナットによって少しだけ変
えることが出来る構造になっている。

【００４３】各部の動きを説明するため、図３に揺動軸
受部動作模式図を示す。図３はスラスト軸受１９と球面
ブッシュ２３で構成された軸受の動きと揺動軸受部２１
の動きとを、やや誇張して示している。前述のとおり支
持機構設置穴２９の上部で、可動軸２４が接する部分は
重心Ｇを中心とする半球面に形成されている。

【００４４】図３に示す動きは、ミラー１の傾斜が左右
方向へも、前後方向へも、あらゆる方向に同様に可能で
ある。又、球面ブッシュ２３の角度が変わらず揺動軸受
２１の角度だけが変わることも、あるいは、その逆の動
きも可能である。この様な動きをした場合にはミラー１
と支持フランジ２との角度が平行でなくなる。再に又、
図３でミラー１はそのスラスト軸受１９によって上下方
向へも移動可能である。

【００４５】図３に於て、可動軸２４は中空軸２２の中
を摺動できるもので、例えば可動軸２４が球面ブッシュ
２３の端から長く出たときにはミラー１は押上げられ、
逆に球面ブッシュ２３の端から出ている長さが短くなっ
たときには、ミラー１は下へ下る。この動きは球面ブッ
シュ２３がスラスト軸受１９の中から飛び出さない範囲
でのみ可能である。

【００４６】前述した各軸受の回転運動、並行移動運動
及び、可動軸２４の伸縮により、ミラー１は支持フラン
ジ２に対し、前後、上下、左右及びあらゆる方向への傾
きが自由に（一定の範囲内で）行えるのである。

【００４７】図１の他の部分の構造を詳細に示すため、
図４にリンク機構部詳細図を示す。図４にて、重り２７
の位置について説明する。中空腕２２の中心軸３３か
ら、２つのリンク支点２５へ至る距離は、同一であり、
これをl₅とする。又、各リンク支点２５からそれぞれの
側の重り２７の重心へ至る距離は同一であり、これをl₆
とする。

【００４８】又、２つのリンク機構２６は中空腕２２の
両端の互に正反対方向へ位置するよう設けられている。
以上のことから、２つの重り２７の重心は中空腕２２の
中心軸３３の上に位置するのである。リンク機構２６が
中空腕２２となす角度は可動軸２４の長さ、あるいは中
空腕２２上に於ける揺動軸受２１の位置を変えることに
よって変えることが出来、ほぼ９０°になるように調整
されている。

【００４９】次に力のバランスについて説明する。図５
ａ）に図１の支持機構のアキシアル方向の力の作用図を
又、図５ｂ）にラジアル方向の力の作用図を示す。図に
於て力及びその分力は太線で示し、構造物や力の作用す
る距離は細線で表している。

【００５０】図５ａ）に於て重り２７に作用する重力を
Ｗ₂₇、ミラー１の重心Ｇに作用する重力を従来の説明同
様Ｗ₁，可動軸２４に作用する重り２７の力をＦ₂₄とし
ている。ミラー１の自重Ｗ₁のアキシアル方向の成分Ｗ
_A1は、次の様に表わされる事は前述した通りである。Ｗ_A1＝Ｗ₁sin θ ・・・・（１）ここでＷ₁：ミラー１の自重 θ：ミラー１の仰角

【００５１】一方、可動軸２４がミラー１に作用するア
キシアル力Ｆ₂₄は、従来例の説明と同様に、中空腕２２
やリンク機構２６等の重量を無視すれば、Ｆ₂₄＝Ｗ₂₇ sinθ・（l₆／l₅）・２・・・・（８）ここでＷ₂₇：重り２７の重力 l₅：リンク支点２５とリンク２６の可動軸２４への連結
点との距離 l₆：リンク支点２５と重り２７の重心間の距離

【００５２】従って、重り２７の重量Ｗ₂₇およびてこ比
l₆／l₅を次式を満足するように定すれば２・Ｗ₂₇・（l₆／l₅）＝Ｗ₁ ・・・・（９) ミラー１のアキシアル方向の自重と重り２７とをつり合
わす（Ｗ_A1＝Ｆ₂₄）ことができ、ミラー１の自重のアキ
シアル成分を、ミラー１の仰角にかかわらず支持でき
る。また、ミラー１と支持フランジ２の熱膨張率の差等
で各部が相対的に多少伸び縮みをしても、可動軸２４の
先端が球面になっているので、ミラー１に直接無理な力
が作用しない。

【００５３】一方、図５ｂ）に示すように、支点軸受２
１と球面ブッシュ２３との距離をl₇とし、揺動軸受２１
と２つの重り２７の重心点ｇまでの距離をl₈とする。ミ
ラー１の自重をＷ₁とすると、この自重のラジアル方向
の成分Ｗ_R1は次の様に表わされることは前述のとおりで
ある。Ｗ_R1＝Ｗ₁cos θ ・・・・（４）ここでＷ₁：ミラー１の自重 θ：ミラー１の仰角

【００５４】一方、球面ブッシュ２３がミラー１に作用
するラジアル力Ｆ₂₃は次のとおりである。Ｆ₂₃＝Ｗ₂₇ cosθ・（l₈／l₇）×２・・・・（10）ここでＷ₂₇：重り２７の重量 l₇：揺動軸受２１と球面ブッシュ２３間の距離 l₈：揺動軸受２１と２つの重り２７の重心ｇとの距離

【００５５】従って、重り２７の重量Ｗ₂₇およびてこ比
l₈／l₇を次式を満足するように設定すれば、２×Ｗ₂₇・（l₈／l₇）＝Ｗ₁ ・・・・（11）ミラー１の自重と重り２７の重量をつり合わす（Ｗ_R1＝
Ｆ₂₃）ことができ、中空軸２２を介して球面ブッシュ２
３で、ミラー１の自重のラジアル成分をミラー１の仰角
にかかわらず支持できる。また、ミラー１と支持フラン
ジ２の熱膨張率の差および中空腕２２のたわみによる相
対的な伸び縮みが生じても荷重伝達点に球面ブッシュ２
３を設けているのでミラー１に直接無理な力が作用しな
い。

【００５６】又、図５のａ）ｂ）にて、可動軸２４の力
と球面ブッシュ２３の力とは共にミラー１の重心Ｇを通
る線上に作用しているので、ミラー１の重心Ｇの回りに
回転モーメントは生じていない。又、中空腕２２の揺動
軸受２１の回りの回転モーメントも式（11）に示す通り
バランスする。

【００５７】又、式（９）と（11）から明らかなように
距離l₅，l₆，l₇，l₈の間には l₆／l₅＝l₈／l₇ ・・・・（12) の関係が成立つように各距離を調整する。又、ナット２
８によって重り２７の位置を調整すると、ラジアル力Ｆ
₂₃には影響せずにアキシアル力Ｆ₂₄のみを変えることが
出来る。

【００５８】製造上の誤差等によってミラー１の重心Ｇ
や、２つの重り２７の重心ｇが、期待通りの位置からわ
ずかにずれるために、前記したバランスにわずかな誤差
が生じる事はあるが、このアンバランス力及びアンバラ
ンスモーメントは従来と同様、位置決め機構５によって
吸収される。

【００５９】実施例１では反射鏡の支持機構をミラー１
の裏面のみに配置したので、ミラー１の外周側面に支持
機構が全くないので光路ブロッキング（遮蔽）率は０％
となる。又、ミラー１の直径に比して鏡筒外径を大きく
する必要がない。

【００６０】又、重り２７はミラー１の角度がθ＝０〜
１８０°に於て、常に同一の重りがアキシアル荷重及び
ラジアル荷重の両方を支えているので、重り２７をアキ
シアル用ラジアル用と別々に用意する必要がないので重
りの全量が軽くてすむ。

【００６１】又、反射鏡の支持機構がミラー１の重心Ｇ
でのみ重量を支える構造であるため、構造がミラー１の
裏面の１ケ所に集中され、保守点検が容易である。

【００６２】又、組立性においても、中空腕２２は揺動
軸受２１でのみ保持されており、中空腕２２の先端に取
付いている球面ブッシュ２３とスラスト軸受１９とのは
め合部は球面と平行穴になっているので、ミラーの支持
機構全体を組立てた後、球面ブッシュ２３をミラー１の
サポート機構設置穴２９に挿入すれば良いので、組立の
作業性が向上するとともに分解点検時の整備性も向上す
る。

【００６３】図１では、リンク機構２６は左右に一対あ
る場合を示したが、更に多くのリンク機構２６を用いて
もよい。又、球面ブッシュ２３はミラー１の重心Ｇに完
全に一致しなければならぬと言う事はない。

【００６４】実施例２．本発明の第２の発明による実施
例を図６に示す。図に於て１、２、５、１８〜２９、及
び距離l₅〜l₈は図１〜４と同様であるので説明を省略す
る。３４は中空腕２２に取付けられた小形重りであり、
ナット２８により中空腕２２上の位置を調整できる。中
空腕２２とナット２８と小形重り３４とでＺ軸重り移動
機構５１を構成している。２つの重り２７の重心ｇと小
形重り３４の重心との距離をl₉とする。

【００６５】図６に於てはアキシアル力Ｆ₂₄については
（８）式及び（９）式が同様に成立する。ラジアル力Ｆ
₂₃については小形重り３４の重さＷ₃₄が加わるのでＦ₂₃＝Ｗ₂₇ cosθ・(l₈／l₇) ×２＋Ｗ₃₄・ cos θ・(l₈＋l₉) ／l₇ ・・・・(13) となる。

【００６６】ここで、小形重りの重さＷ₃₄＝Ａ・Ｗ₂₇と
する。ここでＡは例えば０．１〜０．３程度である。
（13）式はＦ₂₃＝Ｗ₂₇ cosθ｛２l₈／l₇＋Ａ・（l₈＋l₉）／l₇｝・・・・（14）となり（４）式を用いてＷ₁＝Ｗ₂₇｛（２＋Ａ）l₈＋Ａ・l₉｝／l₇ ・・・・（15）と表すことが出来る。

【００６７】式（９）と式（15）とから、重り２７をリ
ンク機構２６上で移動してl₆を変えると、ラジアル力に
は影響を与えずアキシアル力のみを調整出来、又重り３
４を中空腕２２上で移動してl₉を変えると、アキシアル
力には影響を与えないでラジアル力のみを変え得ること
がわかる。この事は実際の調整作業上作業が容易になる
と言う利点が得られる。

【００６８】実施例３．図７に本発明の第３の発明によ
る反射鏡の支持機構の断面図を示す。図に於て、３５は
中空軸２２の端に設けられた筺体、３６は筺体３５の内
部に固定された第１の油圧シリンダ、３７は第１の油圧
シリンダ３６の中を動く第１のピストンであり、可動軸
２４に連結されている。

【００６９】３８は筺体３５の内部に固定された第２の
油圧シリンダ、３９は第２の油圧シリンダ３８の中を動
く第２のピストンである。４０は重さＷ₄₀を有する重り
であり、第２のピストン３９に連結されている。４１は
重り４０が筺体３５の中を第２のピストン３９と共に、
中空腕２２の中心軸３３にそって自由に動くように支え
るローラ、４２は第１の油圧シリンダ３６と第２の油圧
シリンダ３８とを結ぶ油圧配管である。又、距離l₇は図
１と同様であり、距離l₈は揺動軸受２１と重り４０の重
心との距離である。

【００７０】図７の構造をより詳細に示すため図８に図
７の筺体３５の内部構造斜視図を示す。第１の油圧シリ
ンダ３６の受圧面積Ｓ₁は第２の油圧シリンダ３８の受
圧面積Ｓ₂より大きくしてある。

【００７１】図７、図８に示す反射鏡の支持機構に於て
は、球面ブッシュ２３に働らくラジアル力Ｆ₂₃は図１の
場合の式（10）と同じ形で、即ちＦ₂₃＝Ｗ₄₀ cosθ・l₈／l₇ ・・・・（16）で表わされる。ここでＷ₄₀は重り４０の重量である。こ
れにより式（４）からＷ₄₀・（l₈／l₇）＝Ｗ₁ ・・・・（17）が成立し、ミラー１の角度θに関係なくラジアル荷重を
バランスさせることが出来る。

【００７２】一方アキシアル方向については、重り４０
の重量Ｗ₄₀が第２のピストンに与える力Ｆ₂はＦ₂＝Ｗ
₄₀・sin θであり、これによって第２のシリンダ３８内
に生じる油圧ＰはＰ＝Ｋ・（Ｆ₂／Ｓ₂）＝Ｋ・（Ｗ₄₀／Ｓ₂）・sin θ ・・・・（18）となる。ここでＳ₂は第２のピストンの受圧面積、Ｋは
比例係数である。

【００７３】この圧力Ｐは第１の油圧シリンダ３６内に
伝わり、第１のピストン３７に下式に示す力Ｆ₁を生じ
る。Ｐ＝Ｋ・Ｆ₁／Ｓ₁ よって式(18)よりＦ₁＝Ｗ₄₀・（Ｓ₁／Ｓ₂）・sin θ ・・・・（19）となる。この力Ｆ₁は可動軸２４を経てミラー１に作用
する。これがミラー１のアキシアル荷重とつり合うため
には式（１）からＷ₁＝Ｗ₄₀・Ｓ₁／Ｓ₂ ・・・・（20）となり、Ｗ₄₀及び受圧面積比率Ｓ₁／Ｓ₂を式（20）を
満足するように選べば、ミラー１の角度θに関係なくア
キシアル方向の荷重を重り４０とつり合わせる事が出来
る。

【００７４】図７の反射鏡の支持機構に於ては、図１の
場合に比して、重り４０を中空腕２２の軸上に配置する
事が出来るので、機構全体を、より小形にまとめる事が
出来ると言う特徴を有している。筺体３５は図８に示す
ような円筒形である必要はなく、又第１及び第２のシリ
ンダや重りを支える柱があれば筺体３５の壁面はなくて
もよいので外部からのメンテンスも困難ではない。

【００７５】実施例４．本発明の第４の発明に係る反射
鏡の支持機構を図９に示す。図に於て４５は第２のシリ
ンダ３８の側面を摺動可能に支えるガイドであり、筺体
３５に取付けられている。第２のシリンダ３８は筺体３
５には固定されておらずガイド４５の中で中空腕２２の
中心軸３３上を移動する事が出来る。４６は筺体３５に
取付けられた調整ねじでありその先端は第２のシリンダ
３８の底面を支えている。又調整ねじ４６は中空腕２２
の軸線３３の上に設けられている。ガイド４５と第２の
シリンダ３８と調整ねじ４６と重り４０と第２のピスト
ン３９とで重り位置調整装置５２を構成している。

【００７６】次に動作について説明する。第２のシリン
ダ３８は中心軸線３３に沿って動くことが出来るが、重
り４０の重量が第２のピストン３９を通じて第２のシリ
ンダ３８に常にかかっているため、第２のシリンダ３８
は調整ねじ４６に押し付けられている。調整ねじ４６を
回転し、筺体３５の内外に移動させると、第２のシリン
ダ３８も調整ねじ４６との接触を保ちながら中心軸線３
３上を移動する。第２のシリンダ３８が移動すると第２
のピストン３９も同様に移動し、第２のピストン３９に
連結されている重り４０も同様に移動する。この時第１
のピストン３６が動くことはない。なぜならミラー１の
位置は、最終的には位置決め機構５によって、見かけ上
固定されているからである。

【００７７】調整ねじ４６の調整によって、重り４０の
位置が変る結果、支点軸受２１と重り４０との距離Ｌ₈
（図８に示す）が変り、球面ブッシュ２３に働くラジア
ル力Ｆ₂₃が変る。この時可動軸２４に働くアキシアル力
Ｆ₂₄には式（20）に見るとおり何の変りもない。

【００７８】図９では重り４０に小さな重りを追加した
り、取去ったりすることで、アキシアル力Ｆ₂₄とラジア
ル力Ｆ₂₃とを同時に同比率で変える事が出来、又前記の
通り調整ねじ４６を調整することによってラジアル力Ｆ
₂₃のみを単独に変えることが出来る。この性質を利用し
てアキシアル力、ラジアル力をそれぞれ任意の値に調整
することが出来る。

【００７９】図９に於ては、調整ねじ４６を支持装置の
外部から調整することでラジアル力を調整出来るので、
調整が容易である。

【００８０】実施例５．本発明の第５の発明による反射
鏡の支持機構の実施例を図１０を用いて説明する。前述
した反射鏡の重心点Ｇを含む位置に支持機構設置穴２９
を設けることが困難な構造の反射鏡は、たいてい非対称
な構造を有するものである。この様な反射鏡に於ては、
ミラー１の動作角度範囲がθ＝０〜１８０°でなく、０
〜９０°以内即ち、水平向から天頂までの間でしか使用
されないものが多い。即ち天頂の向う側に連続的に角度
を変えるのではなく、天頂を越えて反対側の空に向ける
ときには、ミラーを垂直軸の回りに水平に回転させるの
である。この様な制約された条件がある場合に用い得る
例として図１０に本発明の第５の発明にかかる実施例を
示す。

【００８１】図１０に於て重心Ｇは支持機構設置穴２９
の外側にある。４７は揺動軸受２１と球面ブッシュ２３
をつなぐ腕であり、腕の端には重り２７が設けられてい
る。腕４７は中空である必要はない。腕４７の動きは図
３の中空腕２２と同様である。スラスト軸受１９はミラ
ー１の重心Ｇを含みミラー軸６０に直交する面内の重心
Ｇの眞近に設けられている。スラスト軸受１９と重心Ｇ
との距離はミラー１の直径の１／１０以下であることが
好ましい。４８はアキシアルサポート機構であり、可動
軸２４は重心Ｇを通りミラー１の軸６０に平行な線に沿
って動くように設けられている。レバー７とアキシアル
ウエイト８と支軸１１、ナット２８は従来と同じである
が、ミラー１との接合点に底面ピン継手９を用いていな
いので、ミラー１の組立が容易である。

【００８２】アキシアルサポート機構４８は１台でミラ
ー１の全重量を受ける能力があり、ミラー１のアキシア
ル荷重を支える機構は位置決め機構５を除き他には設け
られていない。球面ブッシュ２３を介して働くラジアル
力は重心Ｇを通る方向に作用するのでモーメントが生じ
ない事は図１の場合と同じである。アキシアルサポート
機構４８も力の作用線がミラー１の重心Ｇを通るのでモ
ーメントは生じない。

【００８３】実施例６．支持機構設置穴２９の位置が重
心Ｇから十分に離れておれば、図１０のように可動軸２
４を重心Ｇに合せて設置することが出来るが、支持機構
設置穴２９の位置が重心Ｇから、わずかしか離し得ない
場合にはむつかしくなる。図１１はこのような場合の本
発明の第５の発明の他の実施例を示すものである。

【００８４】図に於て可動軸２４は２ケ所に設けられ、
それぞれに設けられた従来と同じ構造のレバー７に設置
された２つの重り８は、その重量が互に異なるように設
定してある。重り８の位置を調整することにより、２つ
のアキシアル力を合成したアキシアル力の作用点を移動
することが出来るので、アキシアル力を重心Ｇに合せる
ことが出来、支持機構設置穴２９の設置位置を選択する
自由度が高くなる。

【００８５】実施例７．なお、上記実施例１〜６では、
中空腕２２又は腕４７の先端に球面ブッシュ２３を設け
たものを示したが、逆にスラスト軸受１９の接触部を球
面状の球面軸受５３とし、球面ブッシュ２３側を円筒に
してもよい。この様な例を図１２に示す。

【００８６】図１２では、中空腕２２の端に円筒状のス
ライド軸受５１を挿入し、このスライド軸受５１の前後
に複数個のサラバネ５２を配して動きやすくし、重り２
７の質量による中空腕２２のたわみ、及びミラー１と支
持フランジ２の熱膨張差による長さの差等が生じても、
スライド軸受５１と球面軸受５３の接触点の動きを、こ
ろがり運動にすることで支持荷重誤差を小さくすること
ができる。図１２では中空腕２２を用いる場合を示して
いるが腕４７の場合も同様である。

【００８７】以上の説明では、反射望遠鏡の反射鏡を例
に説明したが、いわゆるパラボラアンテナや、望遠鏡で
も主鏡にかぎらずに利用することが出来る。

【００８８】

【発明の効果】以上のように、この発明の第４の発明に
よれば、以下のような効果を得ることが出来る。１．ミラー側面部に支持構造物がないのでミラー直径に
比し、望遠鏡の外部径が大きくならない。２．重りの全量が軽くてすむ。３．支持機構の配置が１ケ所に集中され保持点検が容易
となる。４．重りの位置の調整が容易である。

【００８９】又、第１及び第３の発明によれば、前記効
果の内第１項、第２項及び第３項に示す効果を得ること
が出来る。又第２及び第５の発明によれば、前記効果の
内第１項及び第３項の効果を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による反射鏡支持機構断面図
である。

【図２】図１の揺動軸受部の詳細図である。

【図３】図１の揺動軸受部動作模式図である。

【図４】図１のリンク機構部詳細図である。

【図５】図１の力の作用説明図である。

【図６】本発明の実施例２による反射鏡支持機構断面図
である。

【図７】本発明の実施例３による反射鏡支持機構断面図
である。

【図８】図７の筺体内部構造斜視図である。

【図９】本発明の実施例４による反射鏡支持機構断面図
である。

【図１０】本発明の実施例５による反射鏡支持機構断面
図である。

【図１１】本発明の実施例６による反射鏡支持機構断面
図である。

【図１２】本発明の実施例７による反射鏡支持機構断面
図である。

【図１３】反射鏡の従来の支持機構の斜視図である。

【図１４】従来の支持機構の断面図である。

【図１５】従来の大形反射鏡の支持機構断面図である。

【図１６】図１５のアキシアルサポート機構拡大図であ
る。

【図１７】図１５のラジアルサポート機構拡大図であ
る。

【図１８】図１５のモーメントの説明図である。

【符号の説明】

１反射鏡２支持フランジ５位置決め機構１９スラスト軸受２１揺動軸受２２中空腕２４可動軸２５リンク支点２６リンク機構２７重り２９支持機構設置穴３３中心軸３４小形重り３６第１の油圧シリンダ３７第１のピストン３８第２の油圧シリンダ３９第２のピストン４０重り４２油圧配管４５ガイド４６調整ねじ４７腕５０Ｘ軸重り移動機構５１Ｚ軸重り移動機構５２重り位置調整装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重力方向に対して姿勢が変化する支持フ
ランジに、反射鏡を取付けるための反射鏡支持機構に於
て、前記反射鏡の裏面に配設され、該反射鏡の重心位置
に設けられたスラスト軸受と、前記支持フランジ上に設
けられた揺動軸受と、前記揺動軸受に揺動可能に支持さ
れて一端が前記スラスト軸受に結合された中空腕と、前
記中空腕の内部に前記反射鏡の鏡軸方向に摺動可能に挿
入され一端が前記反射鏡の裏面に接する可動軸と、前記
中空腕上に設けられた支点において回動可能に保持され
るとともに前記可動軸と回動可能に結合されたリンク機
構と、このリンク機構に設けられ、前記支持フランジの
姿勢変化に伴って前記反射鏡の鏡軸方向及び鏡軸の直角
方向に作用する荷重を、前記可動軸を介して支える重り
を設けたことを特徴とする反射鏡支持機構。
【請求項２】中空腕は、一端がスラスト軸受に結合さ
れるとともに、他端に、反射鏡の鏡軸に対して直角方向
に作用する荷重を支える支持力を調整する重りを設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の反射鏡支持機構。
【請求項３】重力方向に対して姿勢が変化する支持フ
ランジに、反射鏡を取付けるための反射鏡支持機構に於
て、前記反射鏡の裏面に配設され、該反射鏡の重心位置
に設けられたスラスト軸受と、前記支持フランジ上に設
けられた揺動軸受と、前記揺動軸受に揺動可能に支持さ
れ一端が前記スラスト軸受に結合された中空腕と、前記
中空腕の内部に前記反射鏡の鏡軸方向に摺動可能に挿入
され、一端が前記反射鏡の裏面に接する可動軸と、前記
中空腕に設けられた筐体に納められ、前記可動軸の端部
に連結され、この可動軸を介して前記反射鏡の鏡軸方向
及び鏡軸の直角方向に作用する荷重を支える第１の油圧
シリンダと、前記支持フランジの姿勢変化に伴って前記
中空腕の中心軸線に沿って移動する重りと、この重りと
連結された第２のピストンの移動によって生じた油圧
を、油圧配管を介して前記第１の油圧シリンダに伝達す
る第２の油圧シリンダを設けたことを特徴とする反射鏡
支持機構。
【請求項４】第２の油圧シリンダを中空腕の軸上に移
動可能に支えるガイドと、中空腕の軸上に設けられ、第
２の油圧シリンダを支える調整ねじとによって構成さ
れ、第２の油圧シリンダの取付位置を中空腕の軸上で移
動する重り位置調整装置を有する事を特徴とする請求項
３に記載の反射鏡支持機構。
【請求項５】重力方向に対して姿勢が変化する支持フ
ランジに、反射鏡を取付けるための反射鏡支持機構に於
て、前記反射鏡の裏面に配設され、この反射鏡の重心近
傍に設けられたスラスト軸受と、前記支持フランジ上に
設けられた揺動軸受と、この揺動軸受に揺動可能に支持
されて一端が前記スラスト軸受に結合され他端に重りを
有する腕と、前記反射鏡の重心を通り反射鏡の軸に平行
する線に沿って動き、一端が、片端に重りを有し支点を
支持フランジ上に有するリンク機構の他の端に回動可能
に連結され、他端は前記反射鏡に接する可動軸とを有す
ることを特徴とする反射鏡支持機構。