JPH09178922A - Reflection mirror antenna system - Google Patents
Reflection mirror antenna systemInfo
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- JPH09178922A JPH09178922A JP1174997A JP1174997A JPH09178922A JP H09178922 A JPH09178922 A JP H09178922A JP 1174997 A JP1174997 A JP 1174997A JP 1174997 A JP1174997 A JP 1174997A JP H09178922 A JPH09178922 A JP H09178922A
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflector antenna device used for a large reflecting telescope or the like.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art FIG. 19 is an explanatory view showing a conventional reflector antenna device. In the figure, reference numeral 1 denotes a boule as a unit for manufacturing a mirror material, and reference numeral 2 denotes a stack as a partial mirror material formed by stacking and bonding a plurality of the boules 1.
Reference numeral 3 is a reflector antenna in which a plurality of the stacks 2 are arranged in a predetermined concave shape such as a paraboloid or a hyperboloid, and adjacent stacks 2 are bonded to each other and joined.
【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。Next, the operation will be described. The surface of the reflector antenna 3 is polished with a very high precision to a predetermined concave shape such as the above-mentioned paraboloid or hyperboloid, and reflects electromagnetic waves such as visible rays and infrared rays coming from celestial bodies, and focuses on the focus. Form an image of a celestial body.
【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。Here, since the linear expansion coefficient of the boule 1 is not zero, when the temperature changes, the reflector antenna 3 undergoes thermal deformation. If the linear expansion coefficient of the entire reflector antenna 3 is uniform, the reflector antenna 3 is deformed into a similar shape, so that the electromagnetic waves from the celestial body are collected at a position similar to the original focal point, and an image of the celestial body is formed. Form an image. However, in reality, there is non-uniformity in the linear expansion coefficient, and the thermal deformation due to the non-uniformity causes the surface of the reflector antenna 3 to be distorted, and causes deterioration in imaging performance.
【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。Therefore, when the stack 2 is prepared, the boules 1 are combined based on the data of the rate of change of the coefficient of linear expansion in the thickness direction of the boules 1 measured in advance, and the average rate of change is made close to zero. That is, the stack 2 is configured by combining the Booleans 1 that are considered to cancel each other. Thereby, the thermal deformation of each stack 2 is reduced. The reflector antenna 3 is configured by arranging such stacks 2 at random.
【０００６】[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。Since the conventional reflector antenna device is configured as described above, the nonuniformity of the remaining rate of change of the linear expansion coefficient in the thickness direction among the stacks 2 and Due to the non-uniformity of the average linear expansion coefficient of each stack 2, there is a problem that non-uniform thermal deformation occurs in the entire reflector antenna 3.
【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。The present invention has been made to solve the above problems, and controls the thermal deformation of the reflector antenna so that it is a relatively simple pattern that is easy to correct, and the thermal deformation that occurs is an actuator. Corrected by
It is an object to obtain a reflector antenna device that reduces the spread of an image.
【０００８】[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、複数個の部分鏡材における平
均線膨張係数の大きさをあらかじめ測定しておき、これ
ら平均線膨張係数の大きい順に互いに隣接して、各部分
鏡材を渦巻き状、あるいは一端から他端に向かうライン
状であって、互いに隣接するライン間において平均線膨
張係数の大きさの順に配設して反射鏡アンテナを構成
し、この反射鏡アンテナの裏面側に設けたアクチュエー
タの駆動によって前記反射鏡アンテナに生じた熱変形を
補正するようにしたものである。In the reflector antenna device according to the invention described in claim 1, the magnitude of the average linear expansion coefficient of a plurality of partial mirror materials is measured in advance, and the average linear expansion coefficient of these average linear expansion coefficients is calculated. Adjacent to each other in the descending order, the partial mirror materials are arranged in a spiral shape or in a line shape from one end to the other end, and are arranged in the order of the average linear expansion coefficient between the adjacent lines in order of the reflector mirror antenna. Is configured to correct the thermal deformation generated in the reflecting mirror antenna by driving an actuator provided on the back surface side of the reflecting mirror antenna.
【０００９】請求項２記載の発明に係る反射鏡アンテナ
装置は、複数個の部分鏡材の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あらかじめ測定しておき、
これら変化率の大きさの順に互いに隣接して、各部分鏡
材を渦巻き状、あるいは一端から他端に向かうライン状
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て、反射鏡アンテナを構成し、こ
の反射鏡アンテナの裏面側に設けた複数個のアクチュエ
ータの駆動によって前記反射鏡アンテナに生じた熱変形
を補正するようにしたものである。In the reflecting mirror antenna device according to the second aspect of the present invention, the rate of change is measured in advance from the linear expansion coefficient distribution in the thickness direction of the plurality of partial mirror materials.
Adjacent to each other in the order of magnitude of the rate of change, the partial mirror materials are arranged in a spiral shape or a line shape from one end to the other end, and are arranged in the order of magnitude of the rate of change between adjacent lines. Then, a reflecting mirror antenna is configured to correct the thermal deformation generated in the reflecting mirror antenna by driving a plurality of actuators provided on the back surface side of the reflecting mirror antenna.
【００１０】請求項３記載の反射鏡アンテナ装置は、複
数個の部分鏡材をそれらの線膨張係数に基づいて配置し
て反射鏡アンテナを構成し、この反射鏡アンテナが所定
の形状を呈するときの所定温度を記憶し、かつこの所定
温度と前記反射鏡アンテナの温度との差が単位温度のと
きに、前記反射鏡アンテナの裏面側に設けた複数個のア
クチュエータに印加すべき補正力を記憶する記憶手段を
設け、温度測定手段によって測定された反射鏡アンテナ
の温度と、前記記憶手段からの所定温度との温度差を算
出すると共に、記憶手段からの補正力の基づき、この温
度差に対する補正力を演算手段によって演算し、当該補
正力を対応するアクチュエータに印加して各アクチュエ
ータの駆動を行い、反射鏡アンテナの熱変形を補正する
ものである。According to another aspect of the present invention, there is provided a reflector antenna device, wherein a plurality of partial mirror materials are arranged based on their linear expansion coefficients to form a reflector antenna, and the reflector antenna has a predetermined shape. And a correction force to be applied to a plurality of actuators provided on the back side of the reflector antenna when the difference between the predetermined temperature and the temperature of the reflector antenna is a unit temperature. And a temperature difference between the temperature of the reflecting mirror antenna measured by the temperature measuring means and the predetermined temperature from the memory means, and a correction for the temperature difference based on the correction force from the memory means. The force is calculated by the calculation means, the correction force is applied to the corresponding actuator to drive each actuator, and the thermal deformation of the reflector antenna is corrected.
【００１１】請求項４記載の発明に係る反射鏡アンテナ
装置は、反射鏡アンテナの表面の変形を測定する変形測
定手段、および前記変形を補正するための複数個のアク
チュエータを設け、演算手段にて、測定された前記変形
量より反射鏡アンテナの表面の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、当該補正力を対応するアクチュエータに印加して
各アクチュエータの駆動を行い、反射鏡アンテナの変形
を補正するものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a reflector antenna device, wherein deformation measuring means for measuring the deformation of the surface of the reflector antenna and a plurality of actuators for correcting the deformation are provided, and the calculating means is provided. , Mode expansion of the deformation of the surface of the reflector antenna is performed from the measured deformation amount, and the correction force is calculated by selecting the mode to be corrected in a predetermined order in order to make the residual deformation equal to or less than the predetermined deformation amount. The correction force is applied to the corresponding actuator to drive each actuator to correct the deformation of the reflector antenna.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. 1 is a perspective view showing a reflection antenna portion of a reflection mirror antenna device according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a boule, 2 is a stack as a partial mirror material, and 3 is a reflector antenna device in which 37 stacks 2 are arranged and adjacent ones are bonded and bonded to each other. The numbers "1" to "37" given to each of these stacks 2 indicate the order of magnitude of the respective average linear expansion coefficients. Although not shown in the figure, a plurality of actuators are attached to the back surface of the reflector antenna 3 so that the deformation of the reflector antenna 3 can be corrected by pushing and pulling the actuators.
【００１３】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。Next, the operation will be described. The stack 2 is composed of a combination of the Boolean 1 that cancels out the thermal deformation, in that the operation of the reflector antenna 3 as an imaging mirror and the thermal deformation due to the non-uniformity of the linear expansion coefficient cause the deterioration of the imaging performance. This is the same as in the case of the conventional reflector antenna 3, and a description thereof will be omitted.
【００１４】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。Although the stack 2 is composed of the combination of the boule 1 which cancels out the thermal deformation, some change rate of the linear expansion coefficient in the thickness direction remains, and this change rate is obtained for each stack 2. Vary between. There is also non-uniformity between the average linear expansion coefficients of the stacks 2.
【００１５】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。Now, even if the surface of the reflector antenna 3 is correctly set to a predetermined concave shape, the star image of the celestial body does not become a point due to the diffraction phenomenon of light, and the theoretical limit based on the aperture diameter D and the wavelength λ. FWHM (Full Width at Half Maxim
um). This FWHM is generally expressed by the following equation.
【００１６】[0016]
【数１】 [Equation 1]
【００１７】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。This theoretical limit FWHM has a light intensity of 1 in the light intensity distribution of the star image at the focal plane as shown in FIG.
It is the width when it becomes / 2. For example, visible light (λ = 0.5
.mu.m), the diameter of the reflector antenna 1 is 7.5 m, and the focal point of the F ratio of 2 is 1.02 .mu.m.
【００１８】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。Thus, the theoretical limit FWH of the size of the star image
M is determined by the aperture diameter D and the wavelength λ, and becomes smaller as the aperture diameter D becomes larger, and the condensing power increases. Therefore, conventionally, as an improvement of the reflector antenna device, the reflector antenna 3 has been increased in diameter.
【００１９】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。That is, increasing the diameter of the reflector antenna 3 reduces the size of the star image, and has important significance for improving the resolution, detecting limit, and shortening the exposure time. However, in reality, the shape of the reflector antenna 3 is, for example, as shown in FIG.
Thermal deformation occurs as shown in. When such thermal deformation occurs, the light incident from the star is scattered and the star image is shown in Fig. 3.
As shown in (b), the intensity distribution is widened, resulting in a blurred image.
【００２０】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。Here, the focus intensity I is approximately expressed by the following equation using the wavelength λ and the RMS value (σ) of the mirror surface deformation.
【００２１】[0021]
【数２】 [Equation 2]
【００２２】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。However, the focal intensity when there is no mirror surface deformation of the reflector antenna 3 is 1.0. This relationship is as shown in FIG. As a result, in order not to deteriorate the imaging performance, it is necessary to suppress the mirror surface deformation to about one tenth of the wavelength, that is, 0.01 μm in the case of visible light (λ = 0.5 μm).
【００２３】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。However, even if the diameter of the reflector antenna 3 is increased, if the heat deformation of the reflector antenna 3 is large, the advantage of increasing the diameter cannot be fully utilized, and if the diameter of the reflector antenna 3 is increased, each stack is increased. The thermal deformation of the reflector antenna 3 tends to increase due to the variation in the linear expansion coefficient of 2.
【００２４】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。Here, the coefficient of linear expansion CTE of the stack 2 is
(Coefficient of Thermal Expansion) is defined by the following equation.
【００２５】[0025]
【数３】 (Equation 3)
【００２６】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。However, L 0 Is the length at 0 ° C, L is T
The length in ° C. From this, the temperature is from 0 ℃ to T ℃
The amount of change in length ΔL when it changes to
0 ) and ΔT are set to (T-0), the following equation is obtained, and the expansion is made in this direction in any direction.
【００２７】[0027]
【数４】 (Equation 4)
【００２８】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。Therefore, regarding the thermal deformation of the reflector antenna 3, when the CTE is uniform, (1 + CT
Expands by E × ΔT) times. This is a similar deformation, and the property that the focal position moves to a similar position and converges to one point does not change. However, in reality, the reflector antenna 3
There is a non-uniformity of the coefficient of linear expansion CTE between the stacks 2 constituting the. For this reason, the reflector antenna 3 partially expands or contracts to cause distortion on the mirror surface, and the star image does not converge to one point.
【００２９】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。Next, a case where the linear expansion coefficient CTE varies between the stacks 2 of the reflector antennas 3 will be described. Here, variations in the linear expansion coefficient between the stacks 2 of the reflector antenna 3 are classified into the following two types.
【００３０】（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。(1) The case where the average linear expansion coefficient of each stack 2 varies among the stacks 2. Reflector antenna 3
The difference between the average of the linear expansion coefficients of all of the stacks 2 and the average linear expansion coefficient of the predetermined stack 2 is defined as Δα of that stack. If this Δα varies for each stack 2, the manner of change in curvature differs for each stack 2, and as a result, mirror surface deformation of the reflector antenna 3 occurs.
【００３１】（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。(2) This is a case where the rate of change of the linear expansion coefficient of each stack 2 in the thickness direction varies among the stacks 2. In the stack thickness direction, the linear expansion coefficient CT as shown in FIG.
There is a distribution of E. When the linear expansion coefficient distribution is linearly approximated, the rate of change of the straight line is defined as Δβ. This deformation due to Δβ is a bimetallic deformation, and the curvature of each stack 2 changes. Actually, since the change in the curvature is different for each stack 2, the mirror surface deformation results.
【００３２】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。As described above, the deformation of the stack 2 has Δα and Δβ. By the way, since Δα and Δβ of each stack 2 have different values, for example, when performing a certain arrangement in descending order of the value of Δβ by paying attention to the value of Δβ of each stack, the value of Δα is random. It becomes an array. However, when the amount of mirror surface deformation due to Δα is sufficiently smaller than that due to Δβ, the reflecting mirror antenna 3 is controlled by controlling the arrangement method in descending order of the value of Δβ.
Can be produced in a desired pattern.
【００３３】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。6 (a) and 6 (b), the reflecting mirror antenna 3 is constructed by sequentially arranging in a line from the one end to the other end in the descending order of the value of Δβ. FIG.
The numbers shown in (a) and (b) are shown in descending order of the value of Δβ of each stack.
【００３４】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。FIGS. 6C and 6D show the stacks arranged in descending order of the value of dβ from the peripheral portion to the central portion and from the central portion to the peripheral portion. In addition, an arrangement method as shown in FIG.
【００３５】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。As described above, when the reflector antenna 3 is constructed by the arrangements shown in FIGS. 6A to 6E in the descending order of the value of Δβ of each stack 2, the adjacent stacks 2 push and pull each other. Force is applied to cause thermal deformation, which is a very gentle and relatively simple pattern.
【００３６】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。For example, in the case of the array as shown in FIG.
The deformation pattern is as shown in FIG.
In the case of the arrangement as shown in (c), the deformation pattern is shown in FIG.
(B). FIGS. 7A and 7B are contour maps that connect points at which the deformation amount ΔZ is equal at each point of the reflector antenna 3.
【００３７】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。In FIG. 7A, the contour line has a high density at one peripheral edge and a low density at the peripheral edge in the opposite direction.
Further, in FIG. 7B, the density of the peripheral portion of the reflector antenna 3 is high and the density of the central portion thereof is low. For example, the cross-sectional shape of the reflector antenna 3 when cut along XX in FIG. 7A is as shown in FIG.
【００３８】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。As described above, the arrangement of the stacks 2 as shown in FIGS. 6A to 6E makes the thermal deformation of the entire reflector antenna 3 a relatively simple pattern. This means that when the thermal deformation of the reflector antenna 3 is used as an actuator and a force is applied to each stack 2 to correct it, the number of actuators can be reduced.
【００３９】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。That is, the thermal deformation of the reflector antenna 3 is shown in FIG.
As is clear from a comparison between the case of the relatively simple pattern shown in FIG. 9A and the case not shown in FIG. 9B, the number of actuators required increases as the thermal deformation pattern becomes more complicated. Become. Note that FIG.
(B) shows the sectional shape of the entire reflector antenna 3.
【００４０】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。The above is a description of the case where the deformation caused by Δβ is larger than the deformation caused by Δα, but the same applies when the deformation caused by Δα is larger than the deformation caused by Δβ. Also, for some of the plurality of stacks 2, Δ
When the deformation due to β is larger than the deformation due to Δα and the remaining deformation is due to Δα is larger than the deformation due to Δβ, it is sufficient to pay attention to either Δα or Δβ, depending on which stack 2 is larger. .
【００４１】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。As described above, according to the first embodiment, a plurality of partial mirror materials are used according to the magnitude of the average linear expansion coefficient, or each partial mirror material is changed in the rate of change of the linear expansion coefficient in the thickness direction. By arranging in order of size, the thermal deformation pattern of the entire reflector antenna becomes a relatively simple pattern, and a reflector antenna device capable of correcting the thermal deformation with a small number of actuators is realized. To do.
【００４２】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。Embodiment 2. 10 is a configuration diagram showing a reflector antenna device according to a second embodiment of the present invention.
In the figure, 3 is a reflector antenna, focusing on the rate of change Δβ when the linear expansion coefficient distribution in the thickness direction of a plurality of stacks 2 is linearly approximated. ) To (e) are arranged to form a predetermined concave surface shape. Reference numeral 4 denotes a temperature sensor as a temperature measuring means provided on or near the back side of the reflector antenna 3. 5 is an actuator, one end of the drive shaft 6 of which is fixed to the back surface of the reflector antenna 3,
The drive shaft 6 is expanded and contracted by the drive unit 7 to form the stack 2
The force is applied to. Reference numeral 8 is a processing unit, and 9 is an actuator controller as a control unit that supplies the correction force from the processing unit 8 to the corresponding actuator 5 to drive the actuator 5.
【００４３】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。FIG. 11 is a block diagram including a processing unit 8 used in the reflector antenna device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a flowchart thereof. 11 and 12, 10 is a memory as a storage unit, 11 is a CPU as an arithmetic unit, and the processing unit 8 includes the memory 10 and the CPU 11. The memory 10 stores a reference temperature T 0 that is a reference when the reflector antenna 3 has a predetermined concave shape, that is, an ideal parabolic shape or a hyperboloid shape, and the reference temperature obtained in advance is stored. When the temperature difference ΔT between T 0 and the temperature of the reflector antenna 3 is 1 ° C., the correction force to be applied to each actuator 5 when correcting the thermally deformed reflector antenna 3 into a predetermined concave shape. Is stored in correspondence with each actuator 5.
【００４４】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。That is, for the correction forces f 1 , f 2 , ..., F n corresponding to each actuator 5, Δβ of each stack 2 is measured at the time of manufacturing a plurality of stacks, and based on the data of these Δβ. A reflector antenna model is created with the above arrangement, and the correction force to be applied to each actuator 2 is obtained in advance by the finite element method when the temperature difference ΔT is 1 ° C. as described later, and this is stored in the memory. It is stored in 10.
【００４５】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。The CPU 11 receives the temperature T 1 of the reflector antenna 3 from the temperature sensor 4 and the reference temperature T 0 from the memory 10 to calculate the temperature difference ΔT as shown in FIG. The correction force f corresponding to each actuator 5 stored in the memory 10 is calculated using the difference ΔT.
1 , f 2 , ..., F n are sequentially taken out, and the command value of the correction force for each actuator is calculated by the following equation and output to the actuator controller 9.
【００４６】[0046]
【数５】 (Equation 5)
【００４７】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。On the other hand, the actuator controller 9
It receives the command value Δf i of the correction force supplied from the CPU 11, determines which actuator 5 this command value Δf i should be applied to, and supplies the command value Δf i corresponding to that actuator 5. In this determination, an address may be added to the command value Δf i , and the corresponding actuator 5 may be selected by determining this address.
【００４８】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。Further, each of these command values is transmitted to the drive section 7 of the actuator 5, for example, a current corresponding to the command value is flowed, and a correction force corresponding to the command value is generated by the electromagnetic force and is applied. It is configured to apply a force to the stack 2. Here, a method for obtaining the correction forces f 1 , f 2 , ..., F n stored in the memory 10 by using the finite element method will be described. If the Δα or Δβ of each stack 2 forming the reflector antenna 3 is known, the finite element method can be used to calculate the amount of thermal deformation at each point of the reflector with respect to an arbitrary temperature change. Now m stacks 2
Considering the reflector antenna 3 consisting of, the stacks 2 are numbered as shown in FIG.
Will be referred to as Δαj, and Δβ will be referred to as Δβj (j = 1, 2, ..., M).
【００４９】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。As shown in FIG. 14, the finite element method divides a mirror surface into a large number of minute elements, and gives each element a plant value such as Young's modulus, Poisson's ratio, linear expansion coefficient or a load to calculate deformation. Finally, the displacement at each vertex (lattice point) of the element can be obtained.
【００５０】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 ，ΔＺ2 ，…，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。On the other hand, in addition to the above, according to the finite element method, a matrix (rigidity matrix) that links the load applied to the actuator point and the deformation amount at the actuator point can be calculated. The relationship is that the displacement at each actuator point is ΔZ 1 , ΔZ 2 , ..., Z n , and the load applied to each actuator point is f 1 , f 2 , ..., F n , n.
When the stiffness matrix of × n is K, it can be expressed as the following equation.
【００５１】[0051]
【数６】 (Equation 6)
【００５２】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。Therefore, the stiffness matrix K calculated
Using the inverse matrix K −1 of , the load necessary to cause the deformation can be obtained from the deformation amount as in the following equation.
【００５３】[0053]
【数７】 (Equation 7)
【００５４】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。Therefore, if the amount of thermal deformation generated when the temperature difference ΔT = 1 ° C. calculated in advance by the finite element method is substituted into ΔZj on the right side of the above equation, it is necessary to generate such deformation. , Forces f 1 , f 2 , ..., F n are obtained. Therefore, those in which f 1 , f 2 , ..., F n are reversed are the correction forces necessary to cancel the thermal deformation. In this way, the correction force to be applied to the actuator when ΔT = 1 ° C. is obtained and stored in the memory 9.
【００５５】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。As described above, according to the second embodiment, when the reflector antenna is thermally deformed, the correction force for the unit temperature corresponding to each actuator is stored in the storage means, and the correction force is reflected. By calculating the correction force to be actually applied to each actuator by measuring the temperature of the mirror antenna, and by supplying the correction force to the corresponding actuator by the control means, thermal deformation of the reflector antenna is performed. It is possible to realize a reflector antenna device capable of automatically correcting the above and always maintaining a predetermined concave shape even in an area where the temperature changes drastically.
【００５６】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。Embodiment 3 Next, FIG. 15 is a configuration diagram showing a reflector antenna device according to a third embodiment of the present invention. In the figure, 3 is a reflector antenna, 5 is an actuator, 8 is a memory 10 and a CPU as a calculation means.
A processing unit including 11 and an actuator controller 9 as a control unit are the same as or equivalent to those denoted by the same reference numerals in FIG. 10, and therefore detailed description thereof will be omitted. Reference numeral 12 denotes a mirror surface deformation measuring device as a deformation measuring means for detecting the interference of light or the deviation of reflected light and measuring the deformation of each point on the surface of the reflecting mirror antenna 3.
【００５７】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。Next, the operation will be described. First, the mode expansion of the surface deformation of the reflector antenna 3 will be described.
As is well known, string vibration can be considered as a superposition of natural vibration modes. FIG. 16 is a diagram explaining the vibration of the string and its natural vibration mode. In this way, each mode φ k (x), k = 1 ... And amplitudes A k , k = 1 ... Are obtained, and the vibration of the string φ (x) is expressed in the form of the sum of the following equations. It is said that vibration is expanded into modes.
【００５８】[0058]
【数８】 (Equation 8)
【００５９】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。The mode expansion of surface deformation can be considered in the same manner. Modes used for expansion include Zernike series, infinite term or finite term series represented by a function of spatial frequency such as two-dimensional Fourier series, and natural vibration mode. Here, an example of developing in the natural vibration mode will be described.
【００６０】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。FIG. 17 is an example of a contour map of the natural vibration mode of the reflector antenna 3 in which three points at equal intervals on the outer periphery are fixed. This can be calculated from the model of the reflector antenna 3 using the finite element method. The number assigned to each mode is a mode number, which has the property that the spatial frequency is small and the force required to obtain the same maximum amplitude may be small in ascending order. Hereinafter, a mode with a small mode number is called a low-order mode, and a mode with a large mode number is called a high-order mode.
【００６１】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。If the deformation pattern of the mode with the mode number k is represented by φ k (γ, θ) (γ and θ are polar coordinates of the position on the mirror surface), the mirror surface deformation φ (γ, θ) is It can be expressed by superposition of each mode as in the following equation.
【００６２】[0062]
【数９】 [Equation 9]
【００６３】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。Here, A k is a mode coefficient (corresponding to the amplitude of each mode). As the expansion method, there are a method of taking the inner product of the deformation measurement value and each mode, a method of fitting by the least square method, and the like. Since the natural vibration modes are orthogonal to each other, both methods are essentially the same.
【００６４】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。As described above, the natural vibration modes are likely to occur in the order of mode numbers. Therefore, the higher-order mode is less likely to occur than the lower-order mode, and thus has a small amplitude. However, when the correction force that directly cancels the deformation is obtained from the surface deformation measurement value, the fine pitch deformation,
That is, since the higher-order mode is also a correction target, a large correction force is required to correct it, and the effect is small because the amplitude is originally small. Therefore, once the mode expansion is performed and only the main deformation mode is selected and corrected, the correction can be efficiently performed with a small correction force.
【００６５】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。FIG. 18 is a flowchart of the processing in the processing unit 8 of the third embodiment. In the case of the natural vibration mode, since the mode pattern cannot be obtained in the functional form, it is obtained as a value at each coordinate point on the reflecting mirror surface and stored in the memory 10 in the processing unit 8 together with the mode number and the coordinate.
【００６６】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Ａk 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。When the measurement data is input from the mirror surface deformation measuring device 12, the CPU 11 of the processing unit 8 causes the memory 10 to read the data.
The value of this mode is called from and the mode coefficient A k of the mode to be corrected is calculated using the least square method. Next, CP
U11 calculates the deformation correction amount at each actuator point using the mode coefficient A k and the mode value.
【００６７】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。Assuming that the correction is made from mode numbers 1 to N, first, A k is obtained from k = 1 to N, and then the deformation correction amount ΔZ i , i = 1 ... At the i-th actuator point. n will be calculated by the following equation. However, γ i and θ i are polar coordinates of the actuator point i.
【００６８】[0068]
【数１０】 (Equation 10)
【００６９】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。This ΔZ i is the actual deformation φ (γ i , θ i ).
From N + 1 higher modes. Here, K −1 for converting the deformation correction amount ΔZ i into the correction force Δf j is obtained in advance by the method described above and stored in the memory 10 of the processing unit 8.
【００７０】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。Therefore, the CPU 11 of the processing unit 8 calls the matrix K -1 for converting the deformation correction amount stored in the memory 10 into the correction force, and obtains the calculated correction amount ΔZ.
The correction force for each actuator 5 is calculated by multiplying i , i = 1 ... N and output to the actuator controller 7.
【００７１】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。The actuator controller 9 uses this C
Upon receiving the correction force supplied from the PU 11, the corresponding command value is supplied to each actuator 5. Each actuator 5
Generates a correction force corresponding to the command value and applies the force to the reflector antenna 3 to correct the deformation.
【００７２】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。As described above, since the residual deformation is less than the amount designated in advance, the mode to be corrected is selected and the correction is applied. Therefore, the correction of the deformation having a high spatial frequency which does not need to be corrected is not performed. The force required for correction becomes smaller. Further, since the surface deformation is expanded to the mode once, even if one of the measured values is measured as an erroneous value due to noise etc., the amount of deformation can be estimated almost correctly and the correct correction force can be calculated. .
【００７３】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。As described above, according to the third embodiment, the surface deformation amount of the reflector antenna is developed into a mode, and the mode to be corrected in order to make the residual deformation equal to or less than the predetermined deformation amount is determined. A reflecting mirror antenna device that is less likely to be affected by noise and that is capable of efficiently correcting deformation with a small force is realized by sequentially selecting and calculating the correction force and driving the actuator based on that.
【００７４】[0074]
【発明の効果】以上のように、請求項１および請求項２
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。As described above, claims 1 and 2 are as described above.
According to the invention described above, the stacking is performed in the order of the magnitude of the rate of change of the average expansion coefficient or the coefficient of linear expansion in the thickness direction so that the generated thermal deformation pattern is a relatively simple antenna. Since it is configured, there is an effect that a reflector antenna device capable of correcting thermal deformation with a small number of actuators can be obtained.
【００７５】請求項３記載の発明によれば、検出した反
射鏡アンテナの温度と基準温度との差分に基づいて、各
アクチュエータへの補正力を自動的に演算し、それによ
って反射鏡アンテナの熱変形を補正するように構成した
ので、温度変化の激しい地域に設置した場合でも、常に
所定の形状を維持することが可能となり、反射鏡アンテ
ナの熱変形による像の広がりを有効に軽減できる反射鏡
アンテナ装置が得られる効果がある。According to the third aspect of the present invention, the correction force to each actuator is automatically calculated based on the difference between the detected temperature of the reflector antenna and the reference temperature. Since it is configured to correct the deformation, it is possible to always maintain a predetermined shape even when installed in an area where the temperature changes drastically, and it is possible to effectively reduce the spread of the image due to the thermal deformation of the reflector antenna. There is an effect that the antenna device can be obtained.
【００７６】請求項４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。According to the fourth aspect of the present invention, the surface deformation of the reflector antenna is mode-developed, and the mode to be corrected is selected and corrected in a predetermined order so that the residual deformation becomes equal to or less than the predetermined deformation amount. Since the force is calculated and the actuator is driven based on the calculated force, it is possible to efficiently correct the deformation with a small force, it is not easily affected by noise, and the reflector antenna can maintain a highly accurate mirror surface. There is an effect that the device can be obtained.
【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。FIG. 1 is a perspective view showing a reflector antenna portion of a reflector antenna device according to a first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a light intensity distribution of a light image on a focal plane.
【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。FIG. 3 is an explanatory diagram showing reflection of light by a reflecting mirror antenna which has been thermally deformed and its light intensity distribution.
【図４】 鏡面変形に対する焦点の強度を示す特性図で
ある。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the intensity of a focal point with respect to mirror surface deformation.
【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。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a linear expansion coefficient distribution in the stack thickness direction.
【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。FIG. 6 is a plan view of a reflector antenna device showing a stacking method according to the first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 7 is a contour diagram showing an example of thermal deformation of a reflector antenna.
【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。8 is a cross-sectional view taken along line XX of thermal deformation of the reflector antenna shown in FIG. 7 (a).
【図９】 反射鏡アンテナの熱変形を示す説明図であ
る。FIG. 9 is an explanatory diagram showing thermal deformation of a reflector antenna.
【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。FIG. 10 is a configuration diagram showing a reflector antenna device according to a second embodiment of the present invention.
【図１１】 その処理部の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a processing unit thereof.
【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。FIG. 12 is a flowchart showing processing by the processing unit.
【図１３】 有限要素法を説明するための説明図であ
る。FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the finite element method.
【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。14 is an explanatory diagram for explaining the finite element method with FIG. 13. FIG.
【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。FIG. 15 is a configuration diagram showing a reflector antenna device according to a third embodiment of the present invention.
【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。FIG. 16 is an explanatory diagram showing development of the vibration of a string in a natural vibration mode.
【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。FIG. 17 is a contour diagram showing an example of a natural vibration mode of a reflector antenna.
【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。FIG. 18 is a flowchart showing processing of the processing unit in the third embodiment shown in FIG.
【図１９】 従来の反射鏡アンテナ装置を示す説明図で
ある。FIG. 19 is an explanatory diagram showing a conventional reflector antenna device.
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）。2 stack (partial mirror material), 3 reflector antenna, 4
Temperature sensor (temperature measuring means), 5 actuators, 9
Actuator controller (control means), 10 memory (storage means), 11 CPU (calculation means), 12
Mirror surface deformation measuring device (deformation measuring means).
Claims (4)
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と、前
記反射鏡アンテナの裏面側に複数個配置され、その駆動
によって、前記反射鏡アンテナに生じた熱変形を補正す
るアクチュエータとを備えた反射鏡アンテナ装置。1. A plurality of partial mirror materials, whose magnitudes of average linear expansion coefficients have been measured in advance, are arranged adjacent to each other in the order of their magnitudes of average linear expansion coefficient, and have a spiral shape or one end to the other end. And a plurality of reflector antennas arranged in the order of the magnitude of the average linear expansion coefficient between adjacent lines in a line shape toward each other and joined to each other, and a plurality of reflector antennas on the back surface side of the reflector antenna. A reflector antenna device that is disposed and that has an actuator that corrects the thermal deformation that has occurred in the reflector antenna when driven.
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
テナと、前記反射鏡アンテナの裏面側に複数個配置さ
れ、その駆動によって、前記反射鏡アンテナに生じた熱
変形を補正するアクチュエータとを備えた反射鏡アンテ
ナ装置。2. A plurality of partial mirror materials, whose magnitudes of change rates have been measured beforehand from the linear expansion coefficient distribution in the thickness direction, are arranged adjacent to each other in the order of magnitude of change rates,
A spiral reflector, or a linear mirror extending from one end to the other end, which is arranged between adjacent lines in the order of the magnitude of the change rate, and is joined to each other. A plurality of reflector antenna devices are provided on the back surface side of the reflector, and an actuator that corrects the thermal deformation generated in the reflector antenna by driving the reflector antenna device.
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またはその近傍に設け
られ、前記反射鏡アンテナの温度を測定する温度測定手
段と、前記反射鏡アンテナが所定の形状を呈するときの
所定温度を記憶するとともに、この所定温度と前記反射
鏡アンテナの温度との温度差が単位温度のとき、前記反
射鏡アンテナを前記所定の形状に補正すべく、前記各ア
クチュエータに印加する補正力を記憶する記憶手段と、
前記温度測定手段からの温度と前記記憶手段からの前記
所定温度との温度差を算出し、前記記憶手段からの補正
力に基づいて、当該温度差に対する前記各アクチュエー
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、前記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。3. A reflecting mirror antenna comprising a plurality of partial mirror materials arranged on the basis of their linear expansion coefficients and joining them together, and the reflecting mirror antenna arranged on the back surface side of the reflecting mirror antenna. A plurality of actuators for applying a force to the reflecting mirror antenna, temperature measuring means for measuring the temperature of the reflecting mirror antenna or in the vicinity thereof, and when the reflecting antenna has a predetermined shape. A predetermined temperature is stored, and when the temperature difference between the predetermined temperature and the temperature of the reflector antenna is a unit temperature, a correction force applied to each actuator is applied to correct the reflector antenna to the predetermined shape. Storage means for storing,
The temperature difference between the temperature from the temperature measuring unit and the predetermined temperature from the storage unit is calculated, and the correction force to be applied to each actuator with respect to the temperature difference is calculated based on the correction force from the storage unit. A reflecting mirror antenna device comprising: a calculation unit that performs the above operation; and a control unit that supplies the correction force from the calculation unit to the corresponding actuator to drive the actuator.
の裏面側に設けられ、前記反射鏡アンテナに対して力を
印加してその形状を補正する複数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、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。4. A reflector antenna, and a plurality of actuators provided on the back surface side of the reflector antenna and for applying a force to the reflector antenna to correct its shape.
Deformation measuring means for measuring the deformation of the surface of the reflector antenna, from the measured value of the amount of deformation measured by the deformation measuring means, the mode expansion of the deformation of the surface of the reflector antenna,
The residual deformation, which is the residual deformation obtained by subtracting the mode to be corrected by the actuator from the original deformation, should be selected in a predetermined order to correct the residual deformation so as to be equal to or less than a predetermined deformation amount, and should be applied to the actuator. A reflector antenna device comprising: a calculation unit that calculates a correction force; and a control unit that supplies the correction force from the calculation unit to the corresponding actuator to drive the actuator.
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| JP9011749A JP3034212B2 (en) | 1990-08-15 | 1997-01-24 | Reflector antenna device |
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1997
- 1997-01-24 JP JP9011749A patent/JP3034212B2/en not_active Expired - Fee Related
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