JPH0812331B2 - スパイダ支持構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、星雲やブラックホールなどの天体を観測
する分野に用いられる反射望遠鏡装置、特にその副反射
鏡を支えるスパイダ支持構造体に関するものである。

〔従来の技術〕

第９図は一般的な反射望遠鏡装置を示す斜視図であ
り、第10図はその機能を説明するための光学系断面図で
ある。第９図において、（１）は反射望遠鏡を載置する
ための基部構造物で、自身はAZの矢印方向に水平軸の周
りに回転可能であり、そして望遠鏡をELの矢印方向に水
平軸の周りに回転可能に担持している。（２）は主反射
鏡、（2a）はこの主反射鏡に開けられた穴、（３）は主
反射鏡（２）を支持するセンタセクション、（４）はこ
のセンタセクションの側面に取り付けたフレーム、
（５）は外囲器、（６）はこの外囲器により取付支持し
たスパイダ、（７）はスパイダにより取付支持した副反
射鏡である。

第10図は、反射望遠鏡への従来の光学用の外囲器の組
み込みとその光学路を示す図で（１）〜（2a）は第９図
と同様である。（5a）は光学用の外囲器、（6a）はこの
外囲器により取付支持した光学用スパイダ、（7a）はこ
のスパイダにより取付支持した光学用副反射鏡、（８）
は観測装置、（9a）は観測中の天体から届く観測信号の
観測光である。

第11図は、第10図に対し赤外線を観測する場合の、そ
の交換すべき従来の赤外線用外囲器とその光路を示す図
である。（5b）は赤外線用外囲器、（6b）はこの外囲器
により取付支持した赤外線用スパイダ、（7b）はこのス
パイダにより取付支持した赤外線用副反射鏡、（9b）は
観測中の天体から届く観測信号の観測赤外線である。

次に動作について説明する。第10図において、例えば
観測中の天体から届く観測信号（9a）は第９図中の矢印
に沿い主反射鏡（２）に集光される。主反射鏡（２）は
観測信号（９）を副反射鏡（7a）に向けて反射させる。
その反射光は副反射鏡（7a）で再び反射させられ、主反
射鏡（２）の中心に開けられた穴（2a）を通過し、観測
装置（８）に集光する。主反射鏡（２）および副反射鏡
（7a）は例えば放物面、双曲面の関係を持つように鏡面
が曲面加工してあるため、例えば観測装置（８）の上に
観測信号（９）の焦点を結ぶように構成されている。副
反射鏡（７）は光学用、赤外線用の二種類があり、赤外
線用は空の放射する赤外線帯域のノイズの時間的変動を
相殺し観測赤外線（9b）を見い出し易くするために高い
周波数で振動させる必要がある。図中の矢印で振動方向
の一例を示す。このため赤外線用は、光学用に比べると
径が小さい軽量な第11図に示す副反射鏡（7b）を用い
る。従って光学観測時と赤外線用観測時に副反射鏡
（７）を交換する必要がある。この交換方法には副反射
鏡（７）のみ交換する方法と、外囲器組立品を２種類
（光学用と赤外線用）用意しその外囲器組立品ごと交換
するという２つの方法がある。副反射鏡（７）のみを交
換する方法には、以下第12図、第13図に述べる問題点が
あるためあまり用いられず、専ら後者の方法を用いてい
た。

第12図、第13図に副反射鏡（７）のみを交換する場合
の構成を示す。図において（7c）は副反射鏡（７）の支
持構造物である。この構成では 熱雑音発生面積＝支持構造物（7c）の投影面積 ＋スパイダ（６）の投影面積 の分だけ熱雑音を発生し観測信号のS/N比を劣化させて
しまう。

また第14図に示すように雑音赤外線（10）を輻射し主
反射鏡（２）に入射させるため、図中の矢印のように、
副反射鏡（７）を介して観測装置（８）にスパイダ支持
構造体の温度の雑音赤外線（10）を受信させる。一方天
体から到来する観測信号（９）も観測装置（８）に入
る。従ってスパイダ支持構造体の発生する雑音赤外線
（10）は不用な雑音であり、信号のS/N比を劣化させ
る。このS/N比は次式により表される。

従来このスパイダ（６）の投影面積をできるだけ小さ
くするように解決方法がとられてきたが、副反射鏡
（７）やスパイダ（６）の自重を支えるためにはスパイ
ダ（６）の板厚は薄くする限界があり、大幅に雑音を取
り除くことは出来なかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のスパイダ支持構造体は、以上のように構成され
ていたので光学用と赤外線用に外囲器組立品を２種類用
意する必要がある。また重い外囲器組立品の交換時に
は、その重さに耐え得る交換機構が必要であり、その交
換機構を用いて精度良く組み立てた状態を再現させるこ
とは困難である。また副反射鏡を支持する構造体やスパ
イダで生じる熱雑音などが観測信号のS/N比を劣化させ
るとともに、副反射鏡と副反射鏡を支持する構造体を固
定させる場合に座屈を生じさせないよう、つまり副反射
鏡の自重がスパイダに圧縮力として作用した場合でも張
力が残っているように、スパイダの１本１本に張力を掛
けて緊張させながら、副反射鏡の位置を正確に主鏡の軸
に合わせ込むという複雑な調整が必要であるなどの欠点
があった。

このスパイダ支持構造体は、上記のような問題点を解
消するためになされたもので、１種類の外囲器組立品で
光学用と赤外線用の両方に使用できるとともに、スパイ
ダ取付長さ調整手段を調整するだけの簡単な操作で、光
学用、赤外線用の両方共精度良く観測できる状態を再現
できる。また熱雑音など観測信号のS/N比を劣化させな
いようにするとともに、スパイダの張力調整の簡単な座
屈を生じさせないスパイダ支持構造体を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕 この発明によるスパイダ支持構造体においては、外囲
器の中心方向に向かって設けられ端部に支持の対象物を
取り付け支持する４本のスパイダと、上記外囲器に設け
られ、取り付け角度を可変としつつ上記スパイダを取り
付け支持するスパイダ取付角度可変手段と、上記スパイ
ダの長さを調節するスパイダ取付長さ調整手段と、を備
え、上記４本のスパイダは、互いに一直線上に配置され
ず、かつ、上記支持対象物を通る互いに直交する軸に対
して対称に配置されているものである。

さらに、４本の上記スパイダの先端部を２本ずつ結合
させて、上記外囲器と４本のスパイダとで２組のトラス
を構成し、これらトラスの結合点にて上記対象物を取り
付け支持したものである。

さらに、上記スパイダのそれぞれはパイプで構成され
たものである。

〔作用〕

外囲器の中心方向に向かって設けられ端部に支持の対
象物を取り付け支持する４本のスパイダと、上記外囲器
に設けられ、取り付け角度を可変としつつ上記スパイダ
を取り付け支持するスパイダ取付角度可変手段と、上記
スパイダの長さを調節するスパイダ取付長さ調整手段
と、を備え、上記４本のスパイダは、互いに一直線上に
配置されず、かつ、上記支持対象物を通る互いに直交す
る軸に対して対称に配置されているため、上記支持の対
象物の大きさが変化したときは、上記スパイダ取付長さ
調整手段でスパイダの長さを調整し、スパイダ取付角度
可変手段によってスパイダの向きを調整し、各スパイダ
が互いに１直線上に配置されていないため、１本のスパ
イダの張力を変化させるとそのスパイダの張力に応じて
他の３本のスパイダの張力も変化し、上記支持対象物を
通る互いに直交する軸に対して対称に配置されているた
め、１本のスパイダの張力変化が他の３本のスパイダに
均等に配分されるように働く。

さらに、４本の上記スパイダの先端部を２本ずつ結合
させて、上記外囲器と４本のスパイダとで２組のトラス
を構成し、これらトラスの結合点にて上記対象物を取り
付け支持したため、上記の互いに直行する軸の垂直軸を
中心軸とする回転方向に対して、上記スパイダの張力の
上記回転方向成分が回転に対抗する方向に増大するよう
に働く。

さらに、上記スパイダのそれぞれはパイプで構成され
たため、スパイダを軽量化するように働く。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の反射望遠鏡装置における一実施例
を示す概要図であり、（１）〜（７）は上記従来機構と
全く同一のものである。図において、（11）はスパイダ
の外囲器（５）に対するスパイダ取付長さ調整手段であ
る。上記のように構成されたスパイダ支持構造体におい
ては、４本のスパイダ（６）は、互いにそれぞれ90度間
隔に外囲器に位置し、４本のスパイダ取付長さ調整手段
（11）を同時に同量伸縮させることにより、副反射鏡
（７）の径の大小に合わせる。こうすることにより、副
反射鏡（７）の径によらず１種類の外囲器（５）とスパ
イダ（６）の組立品で、光学用にも赤外線用にも使用で
きるとともに、熱雑音の発生は４本のスパイダ（６）の
投影面積分のみとなる。

第２図、第３図はこのスパイダ取付長さ調整手段（1
1）の構成を示す断面構造図である。図において、（11
a）はボールネジ、（11b）はこのボールネジに組み合わ
さるウォームホイール、（11c）はこのウォームホイー
ルのスラスト荷重を支えるスラストベアリング、（11
d）はウォームホイールを駆動するウォームギヤ、（11
e）はこのウォームギヤを駆動するモータ、（11f）はこ
のモータを支える支持台、（11g）はこれらスパイダ取
付長さ調整手段（11）に掛かる斜め方向の力を支えるス
ラストベアリング、（11h）は上記スパイダ（６）とス
パイダ取付長さ調整手段（11）を結合するブラケットで
ある。図において、スパイダ取付長さ調整手段（11）を
ボールネジ（11a）、ウォームホイール（11b）の組み合
せで構成し、このボールネジに組み合わさるウォームホ
イール（11d）を精密に回転させることにより、４本の
スパイダ（６）を、必要な高精度で緊張させる。なお、
ここでスパイダ（６）の本数を４本としたのはフレーム
（４）と外囲器（５）の結合点が４箇所であり、それに
対し上下、左右とも力学的に対称構造とすることによ
り、歪が発生しにくい構造とし歪の補正に対処する構成
の煩雑さを避けるためである。

第４図は別の発明の反射望遠鏡装置における一実施例
を示す概要図であり、（１）〜（７）、（11）は上記従
来機構と全く同一のものである。図において、（6d）は
対のスパイダ（６）を結合した結合点、（12）は外囲器
（５）に取り付けたスパイダ（６）の外囲器（５）に対
する取付角の角度を可変するスパイダ取付角度可変手段
である。

第５図は第４図の発明における異なる直径の副反射鏡
（７）の取付け説明図である。図において、（6e）はス
パイダの配置の中心を通る互いに直交する対称軸、（6
f）はスパイダの取付長さの調整中の位置を示す。４本
のスパイダ取付長さ調整手段（11）を均等に操作し、結
合点（6d）に副反射鏡（７）を取り付る。その後１本の
スパイダ取付長さ調整手段（11）をスパイダ（６）を緊
張させるようにすれば、微小なスパイダ取付長さ調整手
段（11）の操作範囲においては、４本のスパイダ（６）
は互いに直交する軸に関して対称に配置されていること
になるので、４本のスパイダ（６）に均等な引っ張り力
を生じる。ここで一直線上にスパイダ（６）が配置され
ているならば、緊張させたスパイダ（６）と一直線上の
対向した位置のスパイダ（６）にしか引っ張り力を生じ
ないことになる。しかし４本のスパイダ（６）を均等に
緊張させる限り、スパイダ（６）が一直線状に並ぶこと
はない。

第６図、第７図は第４図、第５図のスパイダ取付長さ
調整手段（11）とスパイダ取付角度可変手段（12）の構
成を示す詳細平面図と詳細側面図であり、（５）、
（６）、（11）、（12）は上記第２図と全く同一のもの
である。（11i）は上記スパイダ（６）とスパイダ取付
長さ調整手段（11）を結合し、スパイダ取付角度可変手
段（12）を備えた角度可変ブラケットである。

第８図は他の発明の反射望遠鏡装置における一実施例
を示す概要図であり、（１）〜（５）、（７）は上記第
１図のものと全く同一のものである。（6a）は従来のス
パイダ（６）を先端を結合した各々２本のパイプに置き
換え、さらに副反射鏡（７）の側面に取り付けることに
より、４組のトラス構造としたものである。パイプおよ
びトラス構造により剛性が増加するのでより座屈が生じ
にくく、同一強度ならばより軽量に構成できる。また副
反射鏡（７）を装備した後１本のスパイダ取付長さ調整
手段（11）を伸縮させることで、４本のスパイダに同等
の張力を掛けることが出来、常に一定の張力を掛けるこ
とにより座屈を防げる。

なお上記実施例ではスパイダ取付長さ調整手段（11）
は、特に長さのフィードバック制御を行っていないが、
フィードバック制御で４本のスパイダ取付長さ調整手段
（11）を制御すると、自動化できるばかりでなく、副反
射鏡（７）の取付位置誤差も少なくなり短時間で、副反
射鏡（７）を交換できる。

また上記実施例では、反射望遠鏡において、副反射鏡
（７）を支持するスパイダ支持構造体の場合について説
明したが、主反射鏡（２）が作る主焦点（図示せず）で
観測する場合の写真乾板等の観測装置（８）を、同じス
パイダ支持構造体で支えても同等の効果を奏する。

〔発明の効果〕

この発明によるスパイダ支持構造体においては、外囲
器の中心方向に向かって設けられ端部に支持の対象物を
取り付け支持する４本のスパイダと、上記外囲器に設け
られ、取り付け角度を可変としつつ上記スパイダを取り
付け支持するスパイダ取付角度可変手段と、上記スパイ
ダの長さを調節するスパイダ取付長さ調整手段と、を備
え、上記４本のスパイダは、互いに一直線上に配置され
ず、かつ、上記支持対象物を通る互いに直交する軸に対
して対称に配置されているため、上記支持の対象物の大
きさが変化したときは、上記スパイダ取付長さ調整手段
でスパイダの長さを調整し、スパイダ取付角度可変手段
によってスパイダの向きを調整し、各スパイダが互いに
１直線上に配置されていないため、１本のスパイダの張
力を変化させるとそのスパイダの張力に応じて他の３本
のスパイダの張力も変化し、上記支持対象物を通る互い
に直交する軸に対して対称に配置されているため、１本
のスパイダの張力変化が他の３本のスパイダに均等に配
分されるように働くため、大きさの異なる支持の対象物
も所定の位置に固定でき、１本のスパイダを緊張させれ
ば他の３本のスパイダにも均等に張力を発生させること
ができる。

さらに、４本の上記スパイダの先端部を２本ずつ結合
させて、上記外囲器と４本のスパイダとで２組のトラス
を構成し、これらトラスの結合点にて上記対象物を取り
付け支持したため、上記の互いに直行する軸の垂直軸を
中心軸とする回転方向に対して、上記スパイダの張力の
上記回転方向成分が回転に対抗する方向に増大するよう
に働くため、上記回転方向に関して支持の対象物が回転
するのを防止することができる。

さらに、上記スパイダのそれぞれはパイプで構成され
たため、スパイダを軽量化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光学望遠鏡の構造
図、第２図はこの発明の一実施例によるスパイダ取付長
さ可変手段の平面図、第３図はこの発明の一実施例によ
るスパイダ取付長さ可変手段の側面図、第４図は他の発
明の一実施例による光学望遠鏡の構造図、第５図はこの
発明の一実施例によるスパイダ支持構造体の平面図、第
６図はこの発明の一実施例によるスパイダ取付長さ及び
角度可変手段の平面図、第７図はこの発明の一実施例に
よるスパイダ取付長さ及び角度可変手段の側面図、第８
図は他の発明の一実施例による光学望遠鏡の構造図、第
９図は従来の光学望遠鏡の構造図、第10図は従来の光学
望遠鏡の光学用外囲器組立品の構造図、第11図は従来の
光学望遠鏡の赤外線用外囲器組立品の構造図、第12図は
従来の光学望遠鏡の光学用外囲器組立品の説明図、第13
図は従来の光学望遠鏡の赤外線用外囲器組立品の説明
図、第14図は従来の光学望遠鏡の赤外線用外囲器組立品
の動作説明図である。 図において、（５）は外囲器、（６）はスパイダ、（6
d）は結合点、（７）は副反射鏡、（11）はスパイダ取
付長さ調整手段、（11a）はボールネジ、（11b）はウォ
ームホイール、（11c）はスラストベアリング、（11d）
は（11e）はモータ、（11f）は支持台、（11g）はスラ
イドベアリング、（11h）はブラケット、（11i）は角度
可変ブラケット、（12）はスパイダ取付角度可変手段、
（12a）はスラストベアリングである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外囲器の中心方向に向かって設けられ端部
   に支持の対象物を取り付け支持する４本のスパイダと、 上記外囲器に設けられ、取り付け角度を可変としつつ上
   記スパイダを取り付け支持するスパイダ取付角度可変手
   段と、 上記スパイダの長さを調節するスパイダ取付長さ調整手
   段と、 を備え、 上記４本のスパイダは、互いに一直線上に配置されず、
   かつ、上記支持対象物を通る互いに直交する軸に対して
   対称に配置されていることを特徴とするスパイダ支持構
   造体。
2. 【請求項２】４本の上記スパイダの先端部を２本ずつ結
   合させて、上記外囲器と４本のスパイダとで２組のトラ
   スを構成し、これらトラスの結合点にて上記対象物を取
   り付け支持したことを特徴とする請求項第１項に記載の
   スパイダ支持構造体。
3. 【請求項３】上記スパイダのそれぞれはパイプで構成さ
   れたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載
   のスパイダ支持構造体。