JP3322255B2 - 反射鏡アンテナ装置 - Google Patents
反射鏡アンテナ装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、大型の反射望遠
鏡などに用いられる反射鏡アンテナ装置に関するもので
ある。
鏡などに用いられる反射鏡アンテナ装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１９は従来の反射鏡アンテナ装置を示
す説明図である。図において、１は鏡材の製作単位とし
てのブールであり、２はこのブール１を複数枚重ねて貼
り合わせて作成した部分鏡材としてのスタックである。
３はそのスタック２を複数個、例えば放物面、双曲面な
どの所定の凹面形状に配列して、隣接するスタック２を
相互に貼り合わせて接合した反射鏡アンテナである。
す説明図である。図において、１は鏡材の製作単位とし
てのブールであり、２はこのブール１を複数枚重ねて貼
り合わせて作成した部分鏡材としてのスタックである。
３はそのスタック２を複数個、例えば放物面、双曲面な
どの所定の凹面形状に配列して、隣接するスタック２を
相互に貼り合わせて接合した反射鏡アンテナである。
【０００３】次に動作について説明する。反射鏡アンテ
ナ３の表面は前述の放物面、双曲面等の所定の凹面形状
に、非常に高い精度で研磨され、天体からくる可視光
線、赤外線などの電磁波を反射して、その焦点に当該天
体の像を結像させる。
ナ３の表面は前述の放物面、双曲面等の所定の凹面形状
に、非常に高い精度で研磨され、天体からくる可視光
線、赤外線などの電磁波を反射して、その焦点に当該天
体の像を結像させる。
【０００４】ここで、ブール１の線膨張係数は零ではな
いため、温度が変化すると反射鏡アンテナ３には熱変形
が生じる。反射鏡アンテナ３全体の線膨張係数が均一で
あれば、反射鏡アンテナ３は相似形に変形するため、天
体からの電磁波は本来の焦点と相似な位置に集光され
て、その天体の像を結像する。しかしながら、現実には
線膨張係数には不均一性が存在し、この不均一性による
熱変形は、反射鏡アンテナ３の表面を歪ませ、結像性能
の劣化を引き起こす。
いため、温度が変化すると反射鏡アンテナ３には熱変形
が生じる。反射鏡アンテナ３全体の線膨張係数が均一で
あれば、反射鏡アンテナ３は相似形に変形するため、天
体からの電磁波は本来の焦点と相似な位置に集光され
て、その天体の像を結像する。しかしながら、現実には
線膨張係数には不均一性が存在し、この不均一性による
熱変形は、反射鏡アンテナ３の表面を歪ませ、結像性能
の劣化を引き起こす。
【０００５】そこで、スタック２を作成する際、あらか
じめ測定されたブール１の厚み方向の線膨張係数の変化
率データに基づいてブール１を組み合わせ、その平均の
変化率を零に近くする。すなわち互いに変形を相殺しあ
うと考えられるブール１を組み合わせることによりスタ
ック２を構成する。これにより、各スタック２の熱変形
は低減される。また、反射鏡アンテナ３は、このような
スタック２を無作為に配置して構成される。
じめ測定されたブール１の厚み方向の線膨張係数の変化
率データに基づいてブール１を組み合わせ、その平均の
変化率を零に近くする。すなわち互いに変形を相殺しあ
うと考えられるブール１を組み合わせることによりスタ
ック２を構成する。これにより、各スタック２の熱変形
は低減される。また、反射鏡アンテナ３は、このような
スタック２を無作為に配置して構成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の反射鏡アンテナ
装置は以上のように構成されているので、残存している
厚み方向の線膨張係数の変化率の各スタック２間での不
均一性や、各スタック２の平均線膨張係数の不均一性に
よって、反射鏡アンテナ３全体に不均一な熱変形が生じ
るという課題があった。
装置は以上のように構成されているので、残存している
厚み方向の線膨張係数の変化率の各スタック２間での不
均一性や、各スタック２の平均線膨張係数の不均一性に
よって、反射鏡アンテナ３全体に不均一な熱変形が生じ
るという課題があった。
【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、反射鏡アンテナの熱変形を補正
しやすい比較的簡単なパターンになるようにコントロー
ルし、生じた熱変形をアクチュエータによって補正し、
像の広がりを軽減する反射鏡アンテナ装置を得ることを
目的とする。
ためになされたもので、反射鏡アンテナの熱変形を補正
しやすい比較的簡単なパターンになるようにコントロー
ルし、生じた熱変形をアクチュエータによって補正し、
像の広がりを軽減する反射鏡アンテナ装置を得ることを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る反射鏡アンテナ装置は、複数個の部分鏡材をその線膨
張係数に基づいて配置し、それを互いに接合して構成し
た反射鏡アンテナと、前記反射鏡アンテナの裏面側に配
置され、前記反射鏡アンテナに対して力を印加する複数
個のアクチュエータと、前記反射鏡アンテナの表面の変
形を測定する変形測定手段と、前記変形測定手段で測定
した変形量の測定値から、前記反射鏡アンテナの表面の
変形をモード展開し、元の変形から前記アクチュエータ
で補正するモードを差し引いた残りの変形である残留変
形を、あらかじめ指定された変形量以下とするために補
正すべきモードを所定の順番に選び出し、選び出したモ
ードを合成して前記アクチュエータにおける変形補正量
を算出し、前記アクチュエータに印加すべき補正力を演
算する演算手段と、前記演算手段からの補正力を対応す
る前記アクチュエータに供給して当該アクチュエータを
駆動させる制御手段とを備えたものである。
る反射鏡アンテナ装置は、複数個の部分鏡材をその線膨
張係数に基づいて配置し、それを互いに接合して構成し
た反射鏡アンテナと、前記反射鏡アンテナの裏面側に配
置され、前記反射鏡アンテナに対して力を印加する複数
個のアクチュエータと、前記反射鏡アンテナの表面の変
形を測定する変形測定手段と、前記変形測定手段で測定
した変形量の測定値から、前記反射鏡アンテナの表面の
変形をモード展開し、元の変形から前記アクチュエータ
で補正するモードを差し引いた残りの変形である残留変
形を、あらかじめ指定された変形量以下とするために補
正すべきモードを所定の順番に選び出し、選び出したモ
ードを合成して前記アクチュエータにおける変形補正量
を算出し、前記アクチュエータに印加すべき補正力を演
算する演算手段と、前記演算手段からの補正力を対応す
る前記アクチュエータに供給して当該アクチュエータを
駆動させる制御手段とを備えたものである。
【０００９】また、請求項２記載の発明に係る反射鏡ア
ンテナ装置は、あらかじめ平均線膨張係数の大きさを測
定しておいた複数個の部分鏡材を、その平均線膨張係数
の大きさの順に互いに隣接させて、渦巻き状、あるいは
一端から他端へ向かうライン状であって互いに隣接する
ライン間において前記平均線膨張係数の大きさの順に配
設し、互いを接合して構成された反射鏡アンテナを設け
たものである。
ンテナ装置は、あらかじめ平均線膨張係数の大きさを測
定しておいた複数個の部分鏡材を、その平均線膨張係数
の大きさの順に互いに隣接させて、渦巻き状、あるいは
一端から他端へ向かうライン状であって互いに隣接する
ライン間において前記平均線膨張係数の大きさの順に配
設し、互いを接合して構成された反射鏡アンテナを設け
たものである。
【００１０】また、請求項３記載の発明に係る反射鏡ア
ンテナ装置は、あらかじめ厚さ方向における線膨張係数
分布から変化率の大きさを測定しておいた複数個の部分
鏡材を、その変化率の大きさの順に互いに隣接させて、
渦巻き状、あるいは一端から他端へ向かうライン状であ
って互いに隣接するライン間において前記変化率の大き
さの順に配設し、互いを接合して構成された反射鏡アン
テナを設けたものである。
ンテナ装置は、あらかじめ厚さ方向における線膨張係数
分布から変化率の大きさを測定しておいた複数個の部分
鏡材を、その変化率の大きさの順に互いに隣接させて、
渦巻き状、あるいは一端から他端へ向かうライン状であ
って互いに隣接するライン間において前記変化率の大き
さの順に配設し、互いを接合して構成された反射鏡アン
テナを設けたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の一形態を説明する。図１はこの発明の実施の形態
１による反射鏡アンテナ装置の反射アンテナ部分を示す
斜視図である。図において、１はブール、２は部分鏡材
としてのスタックであり、３は３７個のスタック２を配
列し、隣接するものの相互を貼り合わせて接合した反射
鏡アンテナ装置である。これら各スタック２に付けられ
た番号“１”〜“３７”は各々の平均線膨張係数の大き
さの順を示すものである。また、図には示されていない
が、反射鏡アンテナ３の裏面には複数個のアクチュエー
タが取り付けられ、その押し引きにより反射鏡アンテナ
３の変形を補正できるようになっている。
実施の一形態を説明する。図１はこの発明の実施の形態
１による反射鏡アンテナ装置の反射アンテナ部分を示す
斜視図である。図において、１はブール、２は部分鏡材
としてのスタックであり、３は３７個のスタック２を配
列し、隣接するものの相互を貼り合わせて接合した反射
鏡アンテナ装置である。これら各スタック２に付けられ
た番号“１”〜“３７”は各々の平均線膨張係数の大き
さの順を示すものである。また、図には示されていない
が、反射鏡アンテナ３の裏面には複数個のアクチュエー
タが取り付けられ、その押し引きにより反射鏡アンテナ
３の変形を補正できるようになっている。
【００１２】次に動作について説明する。反射鏡アンテ
ナ３の結像鏡としての動作、および線膨張係数の不均一
性による熱変形で結像性能の劣化を引き起こす点、熱変
形を相殺し合うようなブール１の組み合わせでスタック
２を構成する点については、従来の反射鏡アンテナ３の
場合と同じであるので、説明は省略する。
ナ３の結像鏡としての動作、および線膨張係数の不均一
性による熱変形で結像性能の劣化を引き起こす点、熱変
形を相殺し合うようなブール１の組み合わせでスタック
２を構成する点については、従来の反射鏡アンテナ３の
場合と同じであるので、説明は省略する。
【００１３】スタック２は熱変形を相殺し合うようなブ
ール１の組み合わせで構成されているとはいえ、厚み方
向の線膨張係数の変化率はいくらかは残っており、この
変化率は各スタック２の間でばらついている。また各ス
タック２の平均線膨張係数の間にも不均一性が存在す
る。
ール１の組み合わせで構成されているとはいえ、厚み方
向の線膨張係数の変化率はいくらかは残っており、この
変化率は各スタック２の間でばらついている。また各ス
タック２の平均線膨張係数の間にも不均一性が存在す
る。
【００１４】今、反射鏡アンテナ３の表面が所定の凹面
形状に正しく設定されていたとしても、光の回折現象に
よって天体の星像は点にはならず、口径Ｄと波長λに基
づく理論限界ＦＷＨＭ（Ｆull Ｗidth at Ｈalf Ｍaxim
um）を持つ。このＦＷＨＭは一般に、次式で現わされ
る。
形状に正しく設定されていたとしても、光の回折現象に
よって天体の星像は点にはならず、口径Ｄと波長λに基
づく理論限界ＦＷＨＭ（Ｆull Ｗidth at Ｈalf Ｍaxim
um）を持つ。このＦＷＨＭは一般に、次式で現わされ
る。
【００１５】
【数１】
【００１６】この理論限界ＦＷＨＭは図２に示すように
焦点面での星の像の光の強度分布における光の強度が１
／２になる時の幅である。例えば、可視光（λ＝０．５
μｍ）で反射鏡アンテナ１の直径が７．５ｍ，Ｆ比２の
焦点では焦点面で１．０２μｍとなる。
焦点面での星の像の光の強度分布における光の強度が１
／２になる時の幅である。例えば、可視光（λ＝０．５
μｍ）で反射鏡アンテナ１の直径が７．５ｍ，Ｆ比２の
焦点では焦点面で１．０２μｍとなる。
【００１７】このように星像の大きさの理論限界ＦＷＨ
Ｍは、口径Ｄと波長λで決まり、口径Ｄが大きくなるほ
ど小さくなり、また集光力が高まる。このため、従来よ
り反射鏡アンテナ装置の改良として反射鏡アンテナ３の
大口径化がなされてきた。
Ｍは、口径Ｄと波長λで決まり、口径Ｄが大きくなるほ
ど小さくなり、また集光力が高まる。このため、従来よ
り反射鏡アンテナ装置の改良として反射鏡アンテナ３の
大口径化がなされてきた。
【００１８】すなわち、反射鏡アンテナ３の大口径化は
星像を小さくすることになり、分解能の向上、検出限界
の向上、さらには露出時間の短縮のためにも重要な意義
を有する。しかしながら、実際には反射鏡アンテナ３の
形状はスタック２の熱膨張によって、例えば図３（ａ）
に示すような熱変形が生ずる。このような熱変形が生ず
ると、星から入射される光は散乱され、星像は図３
（ｂ）に示すように強度分布が広がってぼやけた像とな
ってしまう。
星像を小さくすることになり、分解能の向上、検出限界
の向上、さらには露出時間の短縮のためにも重要な意義
を有する。しかしながら、実際には反射鏡アンテナ３の
形状はスタック２の熱膨張によって、例えば図３（ａ）
に示すような熱変形が生ずる。このような熱変形が生ず
ると、星から入射される光は散乱され、星像は図３
（ｂ）に示すように強度分布が広がってぼやけた像とな
ってしまう。
【００１９】ここに、焦点の強度Ｉは波長λと鏡面変形
のＲＭＳ値（σ）を用いて近似的に次式のように表わさ
れる。
のＲＭＳ値（σ）を用いて近似的に次式のように表わさ
れる。
【００２０】
【数２】
【００２１】ただし、反射鏡アンテナ３の鏡面変形がな
いときの焦点強度を１．０とする。この関係は図４に示
すようになる。これにより、結像性能を劣化させないた
めに、鏡面変形は波長の数十分の１程度、すなわち可視
光（λ＝０．５μｍ）の場合には０．０１μｍのオーダ
ーに抑える必要がある。
いときの焦点強度を１．０とする。この関係は図４に示
すようになる。これにより、結像性能を劣化させないた
めに、鏡面変形は波長の数十分の１程度、すなわち可視
光（λ＝０．５μｍ）の場合には０．０１μｍのオーダ
ーに抑える必要がある。
【００２２】しかるに、反射鏡アンテナ３を大口径化し
ても反射鏡アンテナ３の熱変形が大きいと、せっかくの
大口径化の利点が生かせなくなり、また反射鏡アンテナ
３を大口径化すると、各スタック２の線膨張係数のばら
つきによって反射鏡アンテナ３の熱変形も大きくなり易
い。
ても反射鏡アンテナ３の熱変形が大きいと、せっかくの
大口径化の利点が生かせなくなり、また反射鏡アンテナ
３を大口径化すると、各スタック２の線膨張係数のばら
つきによって反射鏡アンテナ３の熱変形も大きくなり易
い。
【００２３】ここで、スタック２の線膨張係数ＣＴＥ
（Ｃoefficient of Ｔhermal Ｅxpansion）は次式のよ
うに定義される。
（Ｃoefficient of Ｔhermal Ｅxpansion）は次式のよ
うに定義される。
【００２４】
【数３】
【００２５】ただし、Ｌ0 は０℃における長さ、ＬはＴ
℃における長さとする。これより、温度が０℃からＴ℃
に変化したときの長さの変化量ΔＬは、ΔＬを（Ｌ−Ｌ
0 ）、ΔＴを（Ｔ−０）とすると次式となり、どの方向
にもこの割合で膨張する。
℃における長さとする。これより、温度が０℃からＴ℃
に変化したときの長さの変化量ΔＬは、ΔＬを（Ｌ−Ｌ
0 ）、ΔＴを（Ｔ−０）とすると次式となり、どの方向
にもこの割合で膨張する。
【００２６】
【数４】
【００２７】従って、反射鏡アンテナ３の熱変形につい
て、ＣＴＥが均一の場合には、どの方向にも（１＋ＣＴ
Ｅ×ΔＴ）倍に膨張する。これは相似変形であり、焦点
位置が相似の位置に移動するだけで一点に収束するとい
う性質は変わらない。しかし実際には反射鏡アンテナ３
を構成するスタック２間には線膨張係数ＣＴＥの不均一
性が存在する。このため、反射鏡アンテナ３は部分的に
伸びたり、縮んだりして鏡面に歪みが生じ、星像は一点
に収束しなくなる。
て、ＣＴＥが均一の場合には、どの方向にも（１＋ＣＴ
Ｅ×ΔＴ）倍に膨張する。これは相似変形であり、焦点
位置が相似の位置に移動するだけで一点に収束するとい
う性質は変わらない。しかし実際には反射鏡アンテナ３
を構成するスタック２間には線膨張係数ＣＴＥの不均一
性が存在する。このため、反射鏡アンテナ３は部分的に
伸びたり、縮んだりして鏡面に歪みが生じ、星像は一点
に収束しなくなる。
【００２８】次に、反射鏡アンテナ３のスタック２間で
線膨張係数ＣＴＥのばらつきがある場合について説明す
る。ここで、反射鏡アンテナ３のスタック２間の線膨張
係数のばらつきは、次の２種類に分けられる。
線膨張係数ＣＴＥのばらつきがある場合について説明す
る。ここで、反射鏡アンテナ３のスタック２間の線膨張
係数のばらつきは、次の２種類に分けられる。
【００２９】（１）各スタック２の平均線膨張係数が各
スタック２間でばらつく場合である。反射鏡アンテナ３
を構成する全てのスタック２の線膨張係数の平均と、所
定のスタック２の平均線膨張係数との差をそのスタック
のΔαと定義する。このΔαが各スタック２毎にばらつ
いていると、各スタック２毎に曲率の変化の仕方が異な
り、結果的に反射鏡アンテナ３の鏡面変形が生ずる。
スタック２間でばらつく場合である。反射鏡アンテナ３
を構成する全てのスタック２の線膨張係数の平均と、所
定のスタック２の平均線膨張係数との差をそのスタック
のΔαと定義する。このΔαが各スタック２毎にばらつ
いていると、各スタック２毎に曲率の変化の仕方が異な
り、結果的に反射鏡アンテナ３の鏡面変形が生ずる。
【００３０】（２）各スタック２の厚さ方向の線膨張係
数の変化率がスタック２間でばらつく場合である。スタ
ックの厚さ方向には、図５に示すような線膨張係数ＣＴ
Ｅの分布が存在する。この線膨張係数分布を直線近似し
たときの直線の変化率の大きさをΔβと定義する。この
Δβによる変形は、バイメタル的変形であり、各スタッ
ク２の曲率が変化する。実際には、この曲率の変化がス
タック２毎に異なることから、結果的に鏡面変形が生ず
る。
数の変化率がスタック２間でばらつく場合である。スタ
ックの厚さ方向には、図５に示すような線膨張係数ＣＴ
Ｅの分布が存在する。この線膨張係数分布を直線近似し
たときの直線の変化率の大きさをΔβと定義する。この
Δβによる変形は、バイメタル的変形であり、各スタッ
ク２の曲率が変化する。実際には、この曲率の変化がス
タック２毎に異なることから、結果的に鏡面変形が生ず
る。
【００３１】このようにスタック２の変形には上述のよ
うにΔα，Δβが存在する。ところで、各スタック２の
Δα，Δβはそれぞれ異なった値を有するので、例えば
各スタックのΔβの値に着目してΔβの値の大きい順番
にある一定の配列を行うとき、Δαの値はランダムな配
列となる。しかし、Δαによる鏡面変形量がΔβのそれ
に比べて十分小さい場合、Δβの値の大きい順番に配列
の仕方をコントロールすることにより反射鏡アンテナ３
の変形を所望のパターンで生じさせることができる。
うにΔα，Δβが存在する。ところで、各スタック２の
Δα，Δβはそれぞれ異なった値を有するので、例えば
各スタックのΔβの値に着目してΔβの値の大きい順番
にある一定の配列を行うとき、Δαの値はランダムな配
列となる。しかし、Δαによる鏡面変形量がΔβのそれ
に比べて十分小さい場合、Δβの値の大きい順番に配列
の仕方をコントロールすることにより反射鏡アンテナ３
の変形を所望のパターンで生じさせることができる。
【００３２】図６（ａ），（ｂ）はそれぞれΔβの値の
大きい順に一端部から他端部に向かって順次ライン状に
配列して反射鏡アンテナ３を構成したものである。図６
（ａ），（ｂ）に示す番号は各スタックのΔβの値の大
きい順番に示す。
大きい順に一端部から他端部に向かって順次ライン状に
配列して反射鏡アンテナ３を構成したものである。図６
（ａ），（ｂ）に示す番号は各スタックのΔβの値の大
きい順番に示す。
【００３３】図６（ｃ），（ｄ）はそれぞれ周縁部から
中心部へ、および中心部から周縁部へ向かってｄβの値
の大きい順に各スタックを配列いたものである。その
他、図６（ｅ）に示すような配列の仕方も考えられる。
中心部へ、および中心部から周縁部へ向かってｄβの値
の大きい順に各スタックを配列いたものである。その
他、図６（ｅ）に示すような配列の仕方も考えられる。
【００３４】このように、各スタック２のΔβの値の大
きい順に図６（ａ）〜（ｅ）に示すような配列により反
射鏡アンテナ３を構成すると、隣り合うスタック２同士
が互いに押し引きして力を及ぼし熱変形が生ずるが、そ
の熱変形は非常にゆるやかな、比較的簡単なパターンと
なる。
きい順に図６（ａ）〜（ｅ）に示すような配列により反
射鏡アンテナ３を構成すると、隣り合うスタック２同士
が互いに押し引きして力を及ぼし熱変形が生ずるが、そ
の熱変形は非常にゆるやかな、比較的簡単なパターンと
なる。
【００３５】例えば、図６（ａ）のような配列の場合、
その変形パターンは図７（ａ）のようになり、また図６
（ｃ）のような配列の場合、その変形パターンは図７
（ｂ）のようになる。この図７（ａ），（ｂ）は反射鏡
アンテナ３の各点における変形量ΔＺが等しい点を結ん
だ等高線図である。
その変形パターンは図７（ａ）のようになり、また図６
（ｃ）のような配列の場合、その変形パターンは図７
（ｂ）のようになる。この図７（ａ），（ｂ）は反射鏡
アンテナ３の各点における変形量ΔＺが等しい点を結ん
だ等高線図である。
【００３６】図７（ａ）では等高線は一方の周縁部の密
度が高く、反対方向の周縁部の密度は低くなっており、
また図７（ｂ）では反射鏡アンテナ３の周縁部の密度は
高く、その中央部の密度は低くなっている。例えば、図
７（ａ）においてＸ−Ｘで切断したときの反射鏡アンテ
ナ３の断面形状は図８に示すようになる。
度が高く、反対方向の周縁部の密度は低くなっており、
また図７（ｂ）では反射鏡アンテナ３の周縁部の密度は
高く、その中央部の密度は低くなっている。例えば、図
７（ａ）においてＸ−Ｘで切断したときの反射鏡アンテ
ナ３の断面形状は図８に示すようになる。
【００３７】このように、図６（ａ）〜（ｅ）に示すよ
うなスタック２の配列によって、反射鏡アンテナ３の全
体の熱変形は比較的簡単なパターンとなる。このこと
は、反射鏡アンテナ３の熱変形をアクチュエータに用い
て各スタック２に力を加えて補正する場合、アクチュエ
ータの個数が少なくて済むことになる。
うなスタック２の配列によって、反射鏡アンテナ３の全
体の熱変形は比較的簡単なパターンとなる。このこと
は、反射鏡アンテナ３の熱変形をアクチュエータに用い
て各スタック２に力を加えて補正する場合、アクチュエ
ータの個数が少なくて済むことになる。
【００３８】即ち、反射鏡アンテナ３の熱変形が図９
（ａ）に示すような比較的簡単なパターンの場合と、図
９（ｂ）に示すような、そうでない場合とを比較すると
明らかな如く、熱変形パターンが複雑になるほど多数の
アクチュエータが必要となる。なお、図９（ａ），
（ｂ）は反射鏡アンテナ３全体の断面形状を示してい
る。
（ａ）に示すような比較的簡単なパターンの場合と、図
９（ｂ）に示すような、そうでない場合とを比較すると
明らかな如く、熱変形パターンが複雑になるほど多数の
アクチュエータが必要となる。なお、図９（ａ），
（ｂ）は反射鏡アンテナ３全体の断面形状を示してい
る。
【００３９】以上は、Δβによる変形がΔαによる変形
より大きい場合について説明したものであるが、Δαに
よる変形がΔβによる変形より大きい場合も同様であ
る。また、複数個のスタック２のうち一部についてはΔ
βによる変形の方がΔαによる変形より大きく、残りに
ついてはΔαによる変形がΔβによる変形より大きい場
合については、いずれの方のスタック２が多いかによ
り、ΔαまたはΔβのいずれかに着目すれば良い。
より大きい場合について説明したものであるが、Δαに
よる変形がΔβによる変形より大きい場合も同様であ
る。また、複数個のスタック２のうち一部についてはΔ
βによる変形の方がΔαによる変形より大きく、残りに
ついてはΔαによる変形がΔβによる変形より大きい場
合については、いずれの方のスタック２が多いかによ
り、ΔαまたはΔβのいずれかに着目すれば良い。
【００４０】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、複数個の部分鏡材を平均線膨張係数の大きさに従っ
て、あるいは各部分鏡材を厚さ方向の線膨張係数の変化
率の大きさの順に配設することにより、反射鏡アンテナ
全体としての熱変形パターンが比較的簡単なパターンを
呈するようにし、少数のアクチュエータによって上記熱
変形を補正することが可能な反射鏡アンテナ装置を実現
する。
ば、複数個の部分鏡材を平均線膨張係数の大きさに従っ
て、あるいは各部分鏡材を厚さ方向の線膨張係数の変化
率の大きさの順に配設することにより、反射鏡アンテナ
全体としての熱変形パターンが比較的簡単なパターンを
呈するようにし、少数のアクチュエータによって上記熱
変形を補正することが可能な反射鏡アンテナ装置を実現
する。
【００４１】実施の形態２．図１０はこの発明の実施の
形態２による反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
図において、３は反射鏡アンテナで、複数個のスタック
２をその厚さ方向の線膨張係数分布を直線近似したとき
の変化率Δβに着目し、このΔβの大きい順番に、例え
ば図６（ａ）〜（ｅ）に示すいずれかの配列をして所定
の凹面形状に構成したものである。４は反射鏡アンテナ
３の裏面側またはその付近に設けられた温度測定手段と
しての温度センサである。５はアクチュエータで、反射
鏡アンテナ３の裏面にその駆動軸６の一端が固定され、
駆動部７によってその駆動軸６を伸縮させてスタック２
に力を印加するものである。８は処理部であり、９は処
理部８からの補正力を対応するアクチュエータ５に供給
して、当該アクチュエータ５の駆動を行う制御手段とし
てのアクチュエータコントローラである。
形態２による反射鏡アンテナ装置を示す構成図である。
図において、３は反射鏡アンテナで、複数個のスタック
２をその厚さ方向の線膨張係数分布を直線近似したとき
の変化率Δβに着目し、このΔβの大きい順番に、例え
ば図６（ａ）〜（ｅ）に示すいずれかの配列をして所定
の凹面形状に構成したものである。４は反射鏡アンテナ
３の裏面側またはその付近に設けられた温度測定手段と
しての温度センサである。５はアクチュエータで、反射
鏡アンテナ３の裏面にその駆動軸６の一端が固定され、
駆動部７によってその駆動軸６を伸縮させてスタック２
に力を印加するものである。８は処理部であり、９は処
理部８からの補正力を対応するアクチュエータ５に供給
して、当該アクチュエータ５の駆動を行う制御手段とし
てのアクチュエータコントローラである。
【００４２】図１１は、この発明の実施の形態２による
反射鏡アンテナ装置に使用される処理部８を含んだブロ
ック図であり、図１２はそのフローチャートである。こ
れら図１１および図１２において、１０は記憶手段とし
てのメモリ、１１は演算手段としてのＣＰＵであり、前
記処理部８はこのメモリ１０およびＣＰＵ１１を含んで
いる。メモリ１０には反射鏡アンテナ３が所定の凹面形
状、即ち理想の放物面状あるいは双曲面状などを呈する
ときの基準である基準温度Ｔ0 を記憶するとともに、あ
らかじめ求めておいた当該基準温度Ｔ0 と反射鏡アンテ
ナ３の温度との温度差ΔＴが１℃のときに、熱変形した
反射鏡アンテナ３を所定の凹面形状に補正する際に、各
アクチュエータ５に対して印加すべき補正力を、各アク
チュエータ５に対応して記憶している。
反射鏡アンテナ装置に使用される処理部８を含んだブロ
ック図であり、図１２はそのフローチャートである。こ
れら図１１および図１２において、１０は記憶手段とし
てのメモリ、１１は演算手段としてのＣＰＵであり、前
記処理部８はこのメモリ１０およびＣＰＵ１１を含んで
いる。メモリ１０には反射鏡アンテナ３が所定の凹面形
状、即ち理想の放物面状あるいは双曲面状などを呈する
ときの基準である基準温度Ｔ0 を記憶するとともに、あ
らかじめ求めておいた当該基準温度Ｔ0 と反射鏡アンテ
ナ３の温度との温度差ΔＴが１℃のときに、熱変形した
反射鏡アンテナ３を所定の凹面形状に補正する際に、各
アクチュエータ５に対して印加すべき補正力を、各アク
チュエータ５に対応して記憶している。
【００４３】即ち、各アクチュエータ５に対応した補正
力ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆn は複数個のスタック製造時に各
スタック２のΔβを測定しておき、これらΔβのデータ
をもとにして上述のような配列でもって反射鏡アンテナ
モデルを作成し、後述するように予め有限要素法にて温
度差ΔＴが１℃のときに、各アクチュエータ２に印加す
べき補正力を求め、これをメモリ１０に記憶しておく。
力ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆn は複数個のスタック製造時に各
スタック２のΔβを測定しておき、これらΔβのデータ
をもとにして上述のような配列でもって反射鏡アンテナ
モデルを作成し、後述するように予め有限要素法にて温
度差ΔＴが１℃のときに、各アクチュエータ２に印加す
べき補正力を求め、これをメモリ１０に記憶しておく。
【００４４】ＣＰＵ１１は、温度センサ４から反射鏡ア
ンテナ３の温度Ｔ1 が入力され、メモリ１０から基準温
度Ｔ0 が入力されて、図１２に示すように温度差ΔＴを
算出すると共に、この温度差ΔＴを用いてメモリ１０の
記憶されている各アクチュエータ５に対応した補正力ｆ
1 ，ｆ2 ，…，ｆn を順次に取り出して、各アクチュエ
ータに対する補正力の指令値を、次式にて演算してアク
チュエータコントローラ９に出力する。
ンテナ３の温度Ｔ1 が入力され、メモリ１０から基準温
度Ｔ0 が入力されて、図１２に示すように温度差ΔＴを
算出すると共に、この温度差ΔＴを用いてメモリ１０の
記憶されている各アクチュエータ５に対応した補正力ｆ
1 ，ｆ2 ，…，ｆn を順次に取り出して、各アクチュエ
ータに対する補正力の指令値を、次式にて演算してアク
チュエータコントローラ９に出力する。
【００４５】
【数５】
【００４６】一方、アクチュエータコントローラ９は、
ＣＰＵ１１から供給された補正力の指令値Δｆi を受
け、この指令値Δｆi はどのアクチュエータ５に印加す
べきかを判定して、そのアクチュエータ５に該当する指
令値Δｆi を供給するものである。この判定に当って
は、指令値Δｆi に番地を付加しておき、この番地を判
別することにより該当するアクチュエータ５を選択すれ
ば良い。
ＣＰＵ１１から供給された補正力の指令値Δｆi を受
け、この指令値Δｆi はどのアクチュエータ５に印加す
べきかを判定して、そのアクチュエータ５に該当する指
令値Δｆi を供給するものである。この判定に当って
は、指令値Δｆi に番地を付加しておき、この番地を判
別することにより該当するアクチュエータ５を選択すれ
ば良い。
【００４７】また、これらの指令値はそれぞれアクチュ
エータ５の駆動部７に伝達され、例えばその指令値に応
じた電流が流され、電磁力によってその指令値に対応し
た補正力を発生して該当するスタック２に力を印加する
ように構成されている。ここで、メモリ１０に記憶する
補正力ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆn を有限要素法を用いて求め
る方法について説明する。反射鏡アンテナ３を構成する
各スタック２のΔαまたはΔβがわかれば、有限要素法
を用いて、任意の温度変化に対する反射鏡の各点での熱
変形量を計算することができる。今、ｍ個のスタック２
から成る反射鏡アンテナ３を考え、図１３に示すように
各スタック２に番号をつけ、番号ｊのスタック２のΔα
をΔαｊ、ΔβをΔβｊ（ｊ＝１，２，…，ｍ）と呼ぶ
ことにする。
エータ５の駆動部７に伝達され、例えばその指令値に応
じた電流が流され、電磁力によってその指令値に対応し
た補正力を発生して該当するスタック２に力を印加する
ように構成されている。ここで、メモリ１０に記憶する
補正力ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆn を有限要素法を用いて求め
る方法について説明する。反射鏡アンテナ３を構成する
各スタック２のΔαまたはΔβがわかれば、有限要素法
を用いて、任意の温度変化に対する反射鏡の各点での熱
変形量を計算することができる。今、ｍ個のスタック２
から成る反射鏡アンテナ３を考え、図１３に示すように
各スタック２に番号をつけ、番号ｊのスタック２のΔα
をΔαｊ、ΔβをΔβｊ（ｊ＝１，２，…，ｍ）と呼ぶ
ことにする。
【００４８】有限要素法とは図１４に示すように、鏡面
を多数の微小要素に分け、各要素にヤング率、ポアソン
比、線膨張係数などの植物値や荷重を与えて変形を計算
するもので、最終的には、要素の各頂点（格子点）にお
ける変位を求めることができる。
を多数の微小要素に分け、各要素にヤング率、ポアソン
比、線膨張係数などの植物値や荷重を与えて変形を計算
するもので、最終的には、要素の各頂点（格子点）にお
ける変位を求めることができる。
【００４９】一方、上記とは別に、有限要素法によれ
ば、アクチュエータ点に印加した荷重と、アクチュエー
タ点における変形量とを結びつけるマトリックス（剛性
マトリックス）を計算できる。この関係は各アクチュエ
ータ点での変位をΔＺ1 ，ΔＺ 2 ，…，Ｚn 、各アクチ
ュエータ点に印加した荷重をｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆn 、ｎ
×ｎの剛性マトリックスをＫとすると、次式のように表
現できる。
ば、アクチュエータ点に印加した荷重と、アクチュエー
タ点における変形量とを結びつけるマトリックス（剛性
マトリックス）を計算できる。この関係は各アクチュエ
ータ点での変位をΔＺ1 ，ΔＺ 2 ，…，Ｚn 、各アクチ
ュエータ点に印加した荷重をｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆn 、ｎ
×ｎの剛性マトリックスをＫとすると、次式のように表
現できる。
【００５０】
【数６】
【００５１】そこで、計算で求めた剛性マトリックスＫ
の逆マトリックスＫ-1を用いると、次式のように変形量
から、その変形を生じさせるのに必要な荷重を求めるこ
とができる。
の逆マトリックスＫ-1を用いると、次式のように変形量
から、その変形を生じさせるのに必要な荷重を求めるこ
とができる。
【００５２】
【数７】
【００５３】そこで、上式右辺のΔＺｊに、あらかじめ
有限要素法で計算しておいた温度差ΔＴ＝１℃のときに
生じる熱変形量を代入すれば、そのような変形を生じさ
せるのに必要な力ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆn が求まる。よっ
てこのｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆnを逆向きにしたものが熱変
形を相殺するのに必要な補正力である。このようにして
ΔＴ＝１℃の時にアクチュエータに印加すべき補正力を
求め、メモリ９に記憶する。
有限要素法で計算しておいた温度差ΔＴ＝１℃のときに
生じる熱変形量を代入すれば、そのような変形を生じさ
せるのに必要な力ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆn が求まる。よっ
てこのｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆnを逆向きにしたものが熱変
形を相殺するのに必要な補正力である。このようにして
ΔＴ＝１℃の時にアクチュエータに印加すべき補正力を
求め、メモリ９に記憶する。
【００５４】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、反射鏡アンテナが熱変形を起こしたときに、各アク
チュエータに対応して単位温度に対する補正力を記憶手
段に記憶しておき、反射鏡アンテナの温度を測定するこ
とによって各アクチュエータに実際に印加すべき補正力
を演算手段にて演算し、制御手段にてその補正力を対応
するアクチュエータに供給することにより、反射鏡アン
テナの熱変形を自動的に補正でき、温度変化の激しい地
域においても常に所定の凹面形状を維持することが可能
な反射鏡アンテナ装置を実現する。
ば、反射鏡アンテナが熱変形を起こしたときに、各アク
チュエータに対応して単位温度に対する補正力を記憶手
段に記憶しておき、反射鏡アンテナの温度を測定するこ
とによって各アクチュエータに実際に印加すべき補正力
を演算手段にて演算し、制御手段にてその補正力を対応
するアクチュエータに供給することにより、反射鏡アン
テナの熱変形を自動的に補正でき、温度変化の激しい地
域においても常に所定の凹面形状を維持することが可能
な反射鏡アンテナ装置を実現する。
【００５５】実施の形態３．次に、図１５はこの発明の
実施の形態３による反射鏡アンテナ装置を示す構成図で
ある。図において、３は反射鏡アンテナ、５はアクチュ
エータ、８はメモリ１０および演算手段としてのＣＰＵ
１１を含んだ処理部、９は制御手段としてのアクチュエ
ータコントローラであり、図１０に同一符号を付したも
のと同一、もしくは相当部分であるため、詳細な説明は
省略する。また、１２は光の干渉、あるいは反射光のず
れを検出して、前記反射鏡アンテナ３の表面の各点の変
形を測定する変形測定手段としての鏡面変形測定装置で
ある。
実施の形態３による反射鏡アンテナ装置を示す構成図で
ある。図において、３は反射鏡アンテナ、５はアクチュ
エータ、８はメモリ１０および演算手段としてのＣＰＵ
１１を含んだ処理部、９は制御手段としてのアクチュエ
ータコントローラであり、図１０に同一符号を付したも
のと同一、もしくは相当部分であるため、詳細な説明は
省略する。また、１２は光の干渉、あるいは反射光のず
れを検出して、前記反射鏡アンテナ３の表面の各点の変
形を測定する変形測定手段としての鏡面変形測定装置で
ある。
【００５６】次に動作について説明する。まず、反射鏡
アンテナ３の表面変形のモード展開について説明する。
よく知られているように、弦の振動は、固有振動モード
の重ね合わせと考えることができる。図１６は弦の振動
とその固有振動モードを説明した図である。このように
各モードφk(x)，ｋ＝１…と振幅Ａk ，ｋ＝１…を求
め、弦の振動φ(x) を次式で示すそれらの和の形で表わ
すことを弦の振動をモード展開すると言う。
アンテナ３の表面変形のモード展開について説明する。
よく知られているように、弦の振動は、固有振動モード
の重ね合わせと考えることができる。図１６は弦の振動
とその固有振動モードを説明した図である。このように
各モードφk(x)，ｋ＝１…と振幅Ａk ，ｋ＝１…を求
め、弦の振動φ(x) を次式で示すそれらの和の形で表わ
すことを弦の振動をモード展開すると言う。
【００５７】
【数８】
【００５８】表面変形のモード展開もこれと同様に考え
ることができる。展開に用いるモードはツェルニケ級
数、２次元のフーリエ級数などの空間周波数の関数で表
わされる無限項または有限項の級数、および固有振動モ
ードなどがある。ここでは固有振動モードで展開する例
について説明する。
ることができる。展開に用いるモードはツェルニケ級
数、２次元のフーリエ級数などの空間周波数の関数で表
わされる無限項または有限項の級数、および固有振動モ
ードなどがある。ここでは固有振動モードで展開する例
について説明する。
【００５９】図１７は外周の等間隔の３点を固定した反
射鏡アンテナ３の固有振動モードの等高線図の例であ
る。これは反射鏡アンテナ３のモデルから有限要素法を
用いて計算により求めることができる。各モードに付し
た番号はモード番号で、これの小さい順に空間周波数が
小さく同じ最大振幅を得るのに必要な力が小さくてよい
という性質がある。以下、モード番号の小さいモードを
低次のモード、大きいモードを高次のモードと呼ぶ。
射鏡アンテナ３の固有振動モードの等高線図の例であ
る。これは反射鏡アンテナ３のモデルから有限要素法を
用いて計算により求めることができる。各モードに付し
た番号はモード番号で、これの小さい順に空間周波数が
小さく同じ最大振幅を得るのに必要な力が小さくてよい
という性質がある。以下、モード番号の小さいモードを
低次のモード、大きいモードを高次のモードと呼ぶ。
【００６０】今、モード番号ｋのモードの変形パターン
をφk （γ，θ）（γ，θは鏡面上の位置の極座標表
示）と表わすことにすれば、鏡面変形φ（γ，θ）は次
式のように、各モードの重ね合わせで表わせる。
をφk （γ，θ）（γ，θは鏡面上の位置の極座標表
示）と表わすことにすれば、鏡面変形φ（γ，θ）は次
式のように、各モードの重ね合わせで表わせる。
【００６１】
【数９】
【００６２】ここで、Ａk はモード係数（各モードの振
幅に対応）である。なお、展開法としては、変形測定値
と各モードの内積をとる方法、最小自乗法でフィッティ
ングする方法などがある。固有振動モードは各モードが
直交しているので本質的にはどちらの方法も同じであ
る。
幅に対応）である。なお、展開法としては、変形測定値
と各モードの内積をとる方法、最小自乗法でフィッティ
ングする方法などがある。固有振動モードは各モードが
直交しているので本質的にはどちらの方法も同じであ
る。
【００６３】先に述べたように、固有振動モードのおこ
りやすさはモード番号の順となっている。よって高次の
モードは低次のモードに比べて起こりにくく、よって振
幅は小さい。ところが表面変形測定値から直接変形を打
ち消すような補正力を求めると、細かいピッチの変形、
すなわち高次のモードも補正目標となるため、それを補
正するために大きな補正力が必要となり、その割合に
は、もともと振幅が小さいので補正の効果が小さい。そ
こで、一旦モード展開を行い、変形の主要なモードだけ
を選択して補正を行えば小さい補正力で効率よく補正す
ることができる。
りやすさはモード番号の順となっている。よって高次の
モードは低次のモードに比べて起こりにくく、よって振
幅は小さい。ところが表面変形測定値から直接変形を打
ち消すような補正力を求めると、細かいピッチの変形、
すなわち高次のモードも補正目標となるため、それを補
正するために大きな補正力が必要となり、その割合に
は、もともと振幅が小さいので補正の効果が小さい。そ
こで、一旦モード展開を行い、変形の主要なモードだけ
を選択して補正を行えば小さい補正力で効率よく補正す
ることができる。
【００６４】図１８はこの実施の形態３の処理部８にお
ける処理のフローチャートである。固有振動モードの場
合、モードのパターンは関数形では求まらないので、反
射鏡面上の各座標点における値として求め、処理部８内
のメモリ１０にモード番号、座標とともに記憶させる。
ける処理のフローチャートである。固有振動モードの場
合、モードのパターンは関数形では求まらないので、反
射鏡面上の各座標点における値として求め、処理部８内
のメモリ１０にモード番号、座標とともに記憶させる。
【００６５】鏡面変形測定装置１２から測定データが入
力されると、処理部８のＣＰＵ１１は、そのメモリ１０
からこのモードの値を呼び出し、最小自乗法を用いて補
正すべきモードのモード係数Ａk を算出する。次にＣＰ
Ｕ１１は、このモード係数Ａ k と、モードの値を用いて
各アクチュエータ点における変形補正量を計算する。
力されると、処理部８のＣＰＵ１１は、そのメモリ１０
からこのモードの値を呼び出し、最小自乗法を用いて補
正すべきモードのモード係数Ａk を算出する。次にＣＰ
Ｕ１１は、このモード係数Ａ k と、モードの値を用いて
各アクチュエータ点における変形補正量を計算する。
【００６６】今、モード番号１からＮまで補正すること
にしていたとすると、まず、Ａk をｋ＝１〜Ｎまで求
め、次にｉ番目のアクチュエータ点における変形補正量
ΔＺi，ｉ＝１…ｎを次式にて求めることになる。但
し、γi ，θi はアクチュエータ点ｉの極座標とする。
にしていたとすると、まず、Ａk をｋ＝１〜Ｎまで求
め、次にｉ番目のアクチュエータ点における変形補正量
ΔＺi，ｉ＝１…ｎを次式にて求めることになる。但
し、γi ，θi はアクチュエータ点ｉの極座標とする。
【００６７】
【数１０】
【００６８】このΔＺi は実際の変形φ（γi ，θi ）
からＮ＋１次以上の高次のモードを除いたものとなって
いる。ここで、変形補正量ΔＺi を補正力Δｆj に変換
するＫ-1はあらかじめ前に述べた方法で求めておき処理
部８のメモリ１０に記憶しておくものとする。
からＮ＋１次以上の高次のモードを除いたものとなって
いる。ここで、変形補正量ΔＺi を補正力Δｆj に変換
するＫ-1はあらかじめ前に述べた方法で求めておき処理
部８のメモリ１０に記憶しておくものとする。
【００６９】従って、処理部８のＣＰＵ１１はこのメモ
リ１０に記憶されている変形補正量を補正力に変換する
行列Ｋ-1を呼び出し、それを求められた前記補正量ΔＺ
i ，ｉ＝１…ｎに乗じて各アクチュエータ５に対する補
正力を演算し、それをアクチュエータコントローラ７へ
出力する。
リ１０に記憶されている変形補正量を補正力に変換する
行列Ｋ-1を呼び出し、それを求められた前記補正量ΔＺ
i ，ｉ＝１…ｎに乗じて各アクチュエータ５に対する補
正力を演算し、それをアクチュエータコントローラ７へ
出力する。
【００７０】アクチュエータコントローラ９は、このＣ
ＰＵ１１から供給された補正力を受け、各アクチュエー
タ５に該当する指令値を供給する。各アクチュエータ５
はその指令値に対応した補正力を発生して反射鏡アンテ
ナ３に力を印加し、その変形を補正する。
ＰＵ１１から供給された補正力を受け、各アクチュエー
タ５に該当する指令値を供給する。各アクチュエータ５
はその指令値に対応した補正力を発生して反射鏡アンテ
ナ３に力を印加し、その変形を補正する。
【００７１】このように残留変形があらかじめ指定した
量以下となるために補正すべきモードを選び出して補正
をかけるようにしたので、補正する必要のない空間周波
数の高い変形の補正は行われず、従って補正に必要な力
が小さくなる。また、表面変形をいったんモードに展開
するため、測定値の一つがノイズなどによって誤った値
として測定された場合でも、変形量をほぼ正しく推定す
ることができ、正しい補正力を算出することができる。
量以下となるために補正すべきモードを選び出して補正
をかけるようにしたので、補正する必要のない空間周波
数の高い変形の補正は行われず、従って補正に必要な力
が小さくなる。また、表面変形をいったんモードに展開
するため、測定値の一つがノイズなどによって誤った値
として測定された場合でも、変形量をほぼ正しく推定す
ることができ、正しい補正力を算出することができる。
【００７２】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、反射鏡アンテナの表面変形量をモード展開し、残留
変形をあらかじめ指定された変形量以下とするために補
正すべきモードを所定の順番に選び出して補正力を演算
し、それに基づいてアクチュエータを駆動することによ
り、ノイズの影響を受けにくく、小さな力で効率よく変
形の補正を行うことが可能な反射鏡アンテナ装置を実現
する。
ば、反射鏡アンテナの表面変形量をモード展開し、残留
変形をあらかじめ指定された変形量以下とするために補
正すべきモードを所定の順番に選び出して補正力を演算
し、それに基づいてアクチュエータを駆動することによ
り、ノイズの影響を受けにくく、小さな力で効率よく変
形の補正を行うことが可能な反射鏡アンテナ装置を実現
する。
【００７３】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、反射鏡アンテナの表面変形をモード展開し、残留
変形をあらかじめ指定された変形量以下とするために補
正すべきモードを所定の順番に選び出して補正力を演算
し、それに基づいてアクチュエータを駆動するように構
成したので、小さな力で効率よく変形の補正を行うこと
が可能となり、ノイズの影響も受けにくく、高い精度の
鏡面を維持できる反射鏡アンテナ装置が得られる効果が
ある。
れば、反射鏡アンテナの表面変形をモード展開し、残留
変形をあらかじめ指定された変形量以下とするために補
正すべきモードを所定の順番に選び出して補正力を演算
し、それに基づいてアクチュエータを駆動するように構
成したので、小さな力で効率よく変形の補正を行うこと
が可能となり、ノイズの影響も受けにくく、高い精度の
鏡面を維持できる反射鏡アンテナ装置が得られる効果が
ある。
【００７４】また、請求項２および請求項３記載の発明
によれば、平均膨張係数もしくは厚み方向の線膨張係数
の変化率の大きさの順にスタックの配列を行って、発生
する熱変形パターンが比較的簡単なパターンとなるよう
に反射鏡アンテナを構成したので、少数のアクチュエー
タによって熱変形を補正することが可能な反射鏡アンテ
ナ装置が得られる効果がある。
によれば、平均膨張係数もしくは厚み方向の線膨張係数
の変化率の大きさの順にスタックの配列を行って、発生
する熱変形パターンが比較的簡単なパターンとなるよう
に反射鏡アンテナを構成したので、少数のアクチュエー
タによって熱変形を補正することが可能な反射鏡アンテ
ナ装置が得られる効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１による反射鏡アンテ
ナ装置の反射鏡アンテナ部分を示す斜視図である。
ナ装置の反射鏡アンテナ部分を示す斜視図である。
【図２】 焦点面での光の像の光の強度分布を示す特性
図である。
図である。
【図３】 熱変形を生じた反射鏡アンテナによる光の反
射とその光強度分布を示す説明図である。
射とその光強度分布を示す説明図である。
【図４】 鏡面変形に対する焦点の強度を示す特性図で
ある。
ある。
【図５】 スタックの厚さ方向における線膨張係数分布
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図６】 この発明の実施の形態１によるスタックの配
列方法を示す反射鏡アンテナ装置の平面図である。
列方法を示す反射鏡アンテナ装置の平面図である。
【図７】 反射鏡アンテナの熱変形の一例を示す等高線
図である。
図である。
【図８】 図７（ａ）に示す反射鏡アンテナの熱変形を
Ｘ−Ｘで切断した断面図である。
Ｘ−Ｘで切断した断面図である。
【図９】 反射鏡アンテナの熱変形を示す説明図であ
る。
る。
【図１０】 この発明の実施の形態２による反射鏡アン
テナ装置を示す構成図である。
テナ装置を示す構成図である。
【図１１】 その処理部の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図１２】 その処理部による処理を示すフローチャー
トである。
トである。
【図１３】 有限要素法を説明するための説明図であ
る。
る。
【図１４】 図１３とともに有限要素法を説明するため
の説明図である。
の説明図である。
【図１５】 この発明の実施の形態３による反射鏡アン
テナ装置を示す構成図である。
テナ装置を示す構成図である。
【図１６】 弦の振動の固有振動モードによる展開を示
す説明図である。
す説明図である。
【図１７】 反射鏡アンテナの固有振動モードの一例を
示す等高線図である。
示す等高線図である。
【図１８】 図１５に示す実施の形態３における処理部
の処理を示すフローチャートである。
の処理を示すフローチャートである。
【図１９】 従来の反射鏡アンテナ装置を示す説明図で
ある。
ある。
２ スタック（部分鏡材）、３ 反射鏡アンテナ、４
温度センサ（温度測定手段）、５ アクチュエータ、９
アクチュエータコントローラ（制御手段）、１０ メ
モリ（記憶手段）、１１ ＣＰＵ（演算手段）、１２
鏡面変形測定装置（変形測定手段）。
温度センサ（温度測定手段）、５ アクチュエータ、９
アクチュエータコントローラ（制御手段）、１０ メ
モリ（記憶手段）、１１ ＣＰＵ（演算手段）、１２
鏡面変形測定装置（変形測定手段）。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−7018（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−238604（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−238603（ＪＰ，Ａ) 特表 平２−500781（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 5/10 G02B 7/198 H01Q 15/14 H01Q 15/16
Claims (3)
- 【請求項１】 複数個の部分鏡材をその線膨張係数に基
づいて配置し、それを互いに接合して構成した反射鏡ア
ンテナと、前記反射鏡アンテナの裏面側に配置され、前
記反射鏡アンテナに対して力を印加する複数個のアクチ
ュエータと、前記反射鏡アンテナの表面の変形を測定す
る変形測定手段と、前記変形測定手段で測定した変形量
の測定値から、前記反射鏡アンテナの表面の変形をモー
ド展開し、元の変形から前記アクチュエータで補正する
モードを差し引いた残りの変形である残留変形を、あら
かじめ指定された変形量以下とするために補正すべきモ
ードを所定の順番に選び出し、選び出したモードを合成
して前記アクチュエータにおける変形補正量を算出し、
前記アクチュエータに印加すべき補正力を演算する演算
手段と、前記演算手段からの補正力を対応する前記アク
チュエータに供給して当該アクチュエータを駆動させる
制御手段とを備えた反射鏡アンテナ装置。 - 【請求項２】 反射鏡アンテナは、あらかじめ平均線膨
張係数の大きさを測定しておいた複数個の部分鏡材を、
その平均線膨張係数の大きさの順に互いに隣接させて、
渦巻き状、あるいは一端から他端へ向かうライン状であ
って互いに隣接するライン間において前記平均線膨張係
数の大きさの順に配設し、互いを接合して構成されたこ
とを特徴とする請求項１に記載の反射鏡アンテナ装置。 - 【請求項３】 反射鏡アンテナは、あらかじめ厚さ方向
における線膨張係数分布から変化率の大きさを測定して
おいた複数個の部分鏡材を、その変化率の大きさの順に
互いに隣接させて、渦巻き状、あるいは一端から他端へ
向かうライン状であって互いに隣接するライン間におい
て前記変化率の大きさの順に配設し、互いを接合して構
成されたことを特徴とする請求項１に記載の反射鏡アン
テナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31909999A JP3322255B2 (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 反射鏡アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31909999A JP3322255B2 (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 反射鏡アンテナ装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9011749A Division JP3034212B2 (ja) | 1990-08-15 | 1997-01-24 | 反射鏡アンテナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121814A JP2000121814A (ja) | 2000-04-28 |
| JP3322255B2 true JP3322255B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=18106470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31909999A Expired - Lifetime JP3322255B2 (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 反射鏡アンテナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3322255B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-11-10 JP JP31909999A patent/JP3322255B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000121814A (ja) | 2000-04-28 |
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