JP3322255B2 - Reflector antenna device - Google Patents
Reflector antenna deviceInfo
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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 reflector 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 denotes 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 to a predetermined concave shape such as the above-described paraboloid or hyperboloid with extremely high precision, reflects electromagnetic waves such as visible light and infrared rays coming from a celestial body, 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 apparatus is constructed as described above, the non-uniformity of the rate of change of the remaining linear expansion coefficient in the thickness direction between the respective stacks 2 and the like. In addition, there is a problem that uneven heat deformation occurs in the entire reflector antenna 3 due to unevenness of the average linear expansion coefficient of each stack 2.
【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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and controls a reflector antenna so as to have a relatively simple pattern which can easily correct the thermal deformation of the reflector antenna. Corrected by
An object of the present invention is to provide 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。According to a first aspect of the present invention, there is provided a reflector antenna device comprising a plurality of partial mirrors arranged on the basis of their linear expansion coefficients and joined to each other. An antenna, a plurality of actuators disposed on the back side of the reflector antenna and applying a force to the reflector antenna, deformation measurement means for measuring the deformation of the surface of the reflector antenna, and the deformation measurement From the measured value of the deformation amount measured by the means, the surface deformation of the reflector antenna is mode-expanded, and the residual deformation, which is the remaining deformation obtained by subtracting the mode corrected by the actuator from the original deformation, is specified in advance. A mode to be corrected is selected in a predetermined order to reduce the deformation amount or less, and the selected modes are combined to calculate a deformation correction amount in the actuator. A calculating means for calculating a correction force to be applied to Chueta, is supplied to the actuator corresponding correction force from said calculating means is obtained and a control means for driving the actuator.
【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。In the reflector antenna device according to the second aspect of the present invention, a plurality of partial mirrors whose average linear expansion coefficient has been measured in advance are used to reduce the average linear expansion coefficient. Adjacent to each other in order, a spiral shape, or a line shape from one end to the other end, arranged in the order of the magnitude of the average linear expansion coefficient between the lines adjacent to each other, and a reflection formed by joining each other. A mirror antenna is provided.
【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。In the reflector antenna device according to the present invention, a plurality of partial mirrors whose magnitude of the rate of change is measured in advance from the linear expansion coefficient distribution in the thickness direction are formed by changing the partial mirror material. Adjacent to each other in the order of the magnitude of the rate,
A reflector antenna is formed in a spiral shape or in a line shape from one end to the other end and arranged in the order of the rate of change between the lines adjacent to each other and joined to each other. .
【0011】[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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a reflection antenna portion of a reflector antenna device according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a boule, 2 denotes a stack as a partial mirror material, and 3 denotes a reflector antenna device in which 37 stacks 2 are arranged and adjacent ones are bonded to each other and joined. The numbers "1" to "37" assigned to each of the stacks 2 indicate the order of the magnitude of the average linear expansion coefficient. Although not shown in the figure, a plurality of actuators are mounted on the back surface of the reflector antenna 3, and the deformation of the reflector antenna 3 can be corrected by pushing and pulling the actuator.
【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。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.
【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。Although the stack 2 is composed of a combination of the boules 1 that cancel each other out of the thermal deformation, some rate of change in the coefficient of linear expansion in the thickness direction remains, and this rate of change is Between the two. There is also non-uniformity between the average linear expansion coefficients of the stacks 2.
【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。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 light diffraction phenomenon, and the theoretical limit based on the aperture D and the wavelength λ. FWHM (Full Width at Half Maxim
um). This FWHM is generally expressed by the following equation.
【0015】[0015]
【数1】 (Equation 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。The theoretical limit FWHM is that the light intensity in the light intensity distribution of the star image at the focal plane is 1 as shown in FIG.
/ 2 width. For example, visible light (λ = 0.5
μm), the diameter of the reflector antenna 1 is 7.5 m, and the focal point at an F ratio of 2 is 1.02 μm at the focal plane.
【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。Thus, the theoretical limit FWH of the size of the star image
M is determined by the diameter D and the wavelength λ, and decreases as the diameter D increases, and the light collecting power increases. For this reason, the reflector antenna 3 has been conventionally made larger in diameter as an improvement of the reflector antenna device.
【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。In other words, increasing the diameter of the reflector antenna 3 reduces the size of the star image, which is important for improving the resolution, improving the detection limit, and shortening the exposure time. However, in practice, the shape of the reflector antenna 3 is changed by the thermal expansion of the stack 2, for example, as shown in FIG.
Thermal deformation occurs as shown in FIG. When such thermal deformation occurs, the light incident from the stars is scattered, and the star image is shown in FIG.
As shown in (b), the intensity distribution is widened and becomes a blurred image.
【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。Here, the intensity I of the focal point is approximately expressed by the following equation using the wavelength λ and the RMS value (σ) of the mirror surface deformation.
【0020】[0020]
【数2】 (Equation 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。It is assumed that the focus intensity when the mirror antenna 3 is not deformed is 1.0. This relationship is as shown in FIG. Accordingly, in order not to deteriorate the imaging performance, it is necessary to suppress the mirror surface deformation to about one-tenths of the wavelength, that is, 0.01 μm in the case of visible light (λ = 0.5 μm).
【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。However, even if the diameter of the reflector antenna 3 is increased, if the thermal deformation of the reflector antenna 3 is large, the advantage of the increased diameter cannot be utilized, and if the diameter of the reflector antenna 3 is increased, each stack becomes larger. Due to the variation in the coefficient of linear expansion of 2, the thermal deformation of the reflector antenna 3 tends to increase.
【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。Here, the linear expansion coefficient CTE of the stack 2
(Coefficient of Thermal Expansion) is defined as the following equation.
【0024】[0024]
【数3】 (Equation 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。Where L 0 Is the length at 0 ° C., and L is T
Length in ° C. From this, the temperature changes from 0 ° C to T ° C.
The amount of change ΔL in length when the length changes to (L−L)
0 ), ΔT is (T−0), and the following expression is obtained, and the expansion is performed at this ratio in any direction.
【0026】[0026]
【数4】 (Equation 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。Therefore, regarding the thermal deformation of the reflector antenna 3, if the CTE is uniform, (1 + CT)
(E × ΔT) times. This is a similar deformation, and the property that the focal point converges to one point only by moving to a similar position does not change. However, actually, the reflector antenna 3
Are non-uniform in the coefficient of linear expansion CTE. For this reason, the reflector antenna 3 partially expands or contracts, causing a mirror surface distortion, and the star image does not converge at one point.
【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。Next, a case where the linear expansion coefficient CTE varies between the stacks 2 of the reflector antennas 3 will be described. Here, the variation of the linear expansion coefficient between the stacks 2 of the reflector antennas 3 is classified into the following two types.
【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。(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 the stacks 2 constituting the stack and the average linear expansion coefficient of a predetermined stack 2 is defined as Δα of the stack. If this Δα varies from one stack 2 to another, the manner of changing the curvature differs for each stack 2, resulting in a mirror surface deformation of the reflector antenna 3.
【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。(2) The case where the rate of change of the linear expansion coefficient in the thickness direction of each stack 2 varies between the stacks 2. In the thickness direction of the stack, the linear expansion coefficient CT as shown in FIG.
There is a distribution of E. The magnitude of the rate of change of the straight line when the linear expansion coefficient distribution is approximated by a straight line is defined as Δβ. The deformation due to Δβ is a bimetallic deformation, and the curvature of each stack 2 changes. Actually, since the change in the curvature differs for each stack 2, a mirror surface deformation occurs as a result.
【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。As described above, Δα and Δβ exist in the deformation of the stack 2 as described above. By the way, since Δα and Δβ of each stack 2 have different values, for example, when focusing on the value of Δβ of each stack and performing a certain array in the order of larger values of Δβ, 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 of Δβ, the arrangement of the reflector antenna 3 is controlled by increasing the value of Δβ.
Can be generated in a desired pattern.
【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。FIGS. 6 (a) and 6 (b) show a reflector antenna 3 which is sequentially arranged in a line from the one end to the other end in 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.
【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。FIGS. 6C and 6D show the stacks arranged in descending order of the value of dβ from the periphery to the center and from the center to the periphery. In addition, an arrangement method as shown in FIG.
【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。As described above, when the reflector antennas 3 are arranged in the order as shown in FIGS. 6A to 6E in order of the value of Δβ of each stack 2, the adjacent stacks 2 push and pull each other. And a thermal deformation occurs, which results in a very gentle, relatively simple pattern.
【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。For example, in the case of the arrangement shown in FIG.
The deformation pattern is as shown in FIG.
In the case of the arrangement as shown in FIG.
(B). FIGS. 7A and 7B are contour diagrams connecting points where the amount of deformation ΔZ at each point of the reflector antenna 3 is equal.
【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。In FIG. 7 (a), the contour line has a high density at one peripheral portion and a low density at the peripheral portion in the opposite direction.
In FIG. 7B, the density of the peripheral portion of the reflector antenna 3 is high, and the density of the central portion is low. For example, the sectional shape of the reflector antenna 3 when cut along XX in FIG. 7A is as shown in FIG.
【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。As described above, by the arrangement of the stacks 2 as shown in FIGS. 6A to 6E, the overall thermal deformation of the reflector antenna 3 becomes a relatively simple pattern. This means that when the thermal deformation of the reflector antenna 3 is corrected by applying a force to each of the stacks 2 using the actuators, the number of actuators can be reduced.
【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。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 as shown in FIG. 9A and the case of the other case as shown in FIG. 9B, more actuators are required as the thermal deformation pattern becomes more complicated. Become. Note that FIG.
(B) shows the cross-sectional shape of the entire reflector antenna 3.
【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。The above description has been made for the case where the deformation due to Δβ is larger than the deformation due to Δα. The same applies to the case where the deformation due to Δα is larger than the deformation due to Δβ. In addition, for some of the plurality of stacks 2, Δ
When the deformation due to β is larger than the deformation due to Δα, and for the rest, when the deformation due to Δα is larger than the deformation due to Δβ, attention may be paid to either Δα or Δβ depending on which stack 2 is larger. .
【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。As described above, according to the first embodiment, a plurality of partial mirrors are used according to the magnitude of the average linear expansion coefficient, or each partial mirror is used according to the rate of change of the linear expansion coefficient in the thickness direction. By arranging them in the order of the size, the heat deformation pattern as a whole of the reflector antenna exhibits a relatively simple pattern, and a reflector antenna device capable of correcting the heat deformation with a small number of actuators is realized. I do.
【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。Embodiment 2 FIG. 10 is a configuration diagram showing a reflector antenna device according to Embodiment 2 of the present invention.
In the figure, reference numeral 3 denotes a reflector antenna, which focuses on a rate of change Δβ when the linear expansion coefficient distribution of the plurality of stacks 2 in the thickness direction is linearly approximated. ) To any one of the arrangements shown in FIGS. Reference numeral 4 denotes a temperature sensor as a temperature measuring means provided on or near the rear surface of the reflector antenna 3. An actuator 5 has one end of a drive shaft 6 fixed to the back surface of the reflector antenna 3.
The drive unit 6 expands and contracts the drive shaft 6 so that the stack 2
Is to apply a force. Reference numeral 8 denotes a processing unit, and reference numeral 9 denotes an actuator controller as a control unit that supplies the correction force from the processing unit 8 to the corresponding actuator 5 and drives the actuator 5.
【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。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, reference numeral 10 denotes a memory as storage means, 11 denotes a CPU as arithmetic means, and the processing section 8 includes the memory 10 and the CPU 11. The memory 10 stores a reference temperature T 0 , which is a reference when the reflector antenna 3 exhibits a predetermined concave shape, that is, an ideal paraboloid or hyperboloid, and also obtains the reference temperature obtained in advance. 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 to a predetermined concave shape. Is stored in correspondence with each actuator 5.
【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。That is, the correction forces f 1 , f 2 ,..., F n corresponding to the respective actuators 5 are obtained by measuring Δβ of each stack 2 at the time of manufacturing a plurality of stacks, and based on these Δβ data. A reflector antenna model is created with the above arrangement, and a correction force to be applied to each actuator 2 is determined in advance by the finite element method when the temperature difference ΔT is 1 ° C. 10 is stored.
【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。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 a temperature difference ΔT as shown in FIG. The correction force f corresponding to each actuator 5 stored in the memory 10 using the difference ΔT
1, f 2, ..., sequentially remove the f n, the command value of the correction force for each actuator, and outputs to the actuator controller 9 calculates the following equation.
【0045】[0045]
【数5】 (Equation 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。On the other hand, the actuator controller 9
CPU11 receives a command value Delta] f i of the supplied correction force from the command value Delta] f i is determined whether to apply any actuator 5, and supplies a command value Delta] f i corresponding to the actuator 5. This is hitting the determination, previously added to address the command value Delta] f i, may be selected actuator 5 that corresponds by discriminating the addresses.
【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。Each of these command values is transmitted to the drive unit 7 of the actuator 5, for example, a current corresponding to the command value is passed, and a correction force corresponding to the command value is generated by an electromagnetic force. 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 using the finite element method will be described. If Δα or Δβ of each stack 2 constituting the reflector antenna 3 is known, it is possible to calculate the amount of thermal deformation at each point of the reflector with respect to an arbitrary temperature change by using the finite element method. Now m stacks 2
Considering a reflector antenna 3 composed of the following, a number is given to each stack 2 as shown in FIG.
Are called Δαj and Δβ is called Δβj (j = 1, 2,..., M).
【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。As shown in FIG. 14, the finite element method divides a mirror surface into a number of minute elements, and calculates deformation by giving each element a plant value such as Young's modulus, Poisson's ratio, or coefficient of linear expansion, or a load. Finally, the displacement at each vertex (grid point) of the element can be obtained.
【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。On the other hand, separately from the above, the finite element method
For example, the load applied to the actuator
Matrix (stiffness)
Matrix). The relationship is
ΔZ1 , ΔZ Two , ..., Zn , Each acti
The load applied to the1 , FTwo , ..., fn , N
Assuming that the × n rigid matrix is K,
Can appear.
【0050】[0050]
【数6】 (Equation 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。Therefore, the calculated rigidity matrix K
By using the inverse matrix K −1 , the load required to cause the deformation can be obtained from the deformation amount as in the following equation.
【0052】[0052]
【数7】 (Equation 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。Therefore, by substituting the thermal deformation generated when the temperature difference ΔT = 1 ° C. is calculated in advance by the finite element method into ΔZj on the right side of the above equation, it is necessary to generate such deformation. a force f 1, f 2, ..., f n is obtained. Therefore this f 1, f 2, ..., obtained by the f n in the opposite direction is a correction force required to offset 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.
【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。As described above, according to the second embodiment, when the reflector antenna undergoes thermal deformation, the correction force for the unit temperature corresponding to each actuator is stored in the storage means, By calculating the corrective force to be actually applied to each actuator by measuring the temperature of the mirror antenna, the calculating means calculates the corrective force to be applied to each actuator, and the control means supplies the corrective force to the corresponding actuator. Is automatically corrected, and a reflector antenna device capable of always maintaining a predetermined concave shape even in a region where the temperature changes drastically is realized.
【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。Embodiment 3 Next, FIG. 15 is a configuration diagram showing a reflector antenna device according to Embodiment 3 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 arithmetic means.
A processing unit 9 including 11 is an actuator controller as a control means, which is the same as or a part corresponding to the one denoted by the same reference numeral in FIG. Reference numeral 12 denotes a mirror surface deformation measuring device as deformation measuring means for detecting deformation of each point on the surface of the reflector antenna 3 by detecting light interference or deviation of reflected light.
【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。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 illustrating the vibration of a string and its natural vibration mode. Thus, the modes φ k (x), k = 1... And the amplitudes A k , k = 1... Are obtained, and the expression of the string vibration φ (x) in the form of the sum of the following equations is expressed as follows. We say that the mode is developed by vibration.
【0057】[0057]
【数8】 (Equation 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。The mode expansion of the surface deformation can be considered in the same manner. The modes used for the expansion include a Zernike series, a series of infinite terms or finite terms expressed by a function of a spatial frequency such as a two-dimensional Fourier series, and a natural vibration mode. Here, an example of developing in the natural vibration mode will be described.
【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。FIG. 17 is an example of a contour diagram of the natural vibration mode of the reflector antenna 3 in which three equally spaced points on the outer circumference are fixed. This can be obtained by calculation 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 smaller the spatial frequency is, the smaller the force required to obtain the same maximum amplitude is. 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.
【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。If the deformation pattern of the mode with the mode number k is represented by φ k (γ, θ) (γ, θ is a polar coordinate display of the position on the mirror surface), the mirror surface deformation φ (γ, θ) becomes It can be expressed by the superposition of each mode as in the following equation.
【0061】[0061]
【数9】 (Equation 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。Here, A k is a mode coefficient (corresponding to the amplitude of each mode). Note that the expansion method includes a method of obtaining an inner product of the deformation measurement value and each mode, a method of fitting by a least square method, and the like. Since the natural vibration modes are orthogonal to each other, both methods are essentially the same.
【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。As described above, the likelihood of occurrence of the natural vibration mode is in the order of the mode number. Therefore, the higher-order mode is less likely to occur than the lower-order mode, and the amplitude is small. However, when a 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 of the correction is small because the amplitude is originally small. Therefore, once mode expansion is performed and only the main deformation mode is selected for correction, correction can be efficiently performed with a small correction force.
【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。FIG. 18 is a flowchart of the processing in the processing section 8 of the third embodiment. In the case of the natural vibration mode, since the mode pattern cannot be obtained in the form of a function, it is obtained as a value at each coordinate point on the reflecting mirror surface, and is stored in the memory 10 in the processing unit 8 together with the mode number and the coordinates.
【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。Measurement data is input from the mirror deformation measuring device 12.
When input, the CPU 11 of the processing unit 8
Recall the value of this mode from
Mode coefficient A of the mode to be correctedk Is calculated. Next, CP
U11 is the mode coefficient A k And the mode value
The amount of deformation correction at each actuator point is calculated.
【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。[0066] Assuming that had to be corrected from the mode number 1 to N, firstly, determine the A k to k = 1 to N, deformation correction amount in the next i-th actuator point [Delta] Z i, i = 1 ... n is obtained by the following equation. Here, γ i and θ i are polar coordinates of the actuator point i.
【0067】[0067]
【数10】 (Equation 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。This ΔZ i is the actual deformation φ (γ i , θ i )
From N + 1 or higher order modes. Here, it is assumed that 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.
【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。Accordingly, 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.
【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。The actuator controller 9 sets this C
Upon receiving the correction force supplied from the PU 11, the command value corresponding to each actuator 5 is supplied. Each actuator 5
Generates a correction force corresponding to the command value and applies a force to the reflector antenna 3 to correct the deformation.
【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。As described above, the mode to be corrected is selected so that the residual deformation is equal to or less than the predetermined amount, 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 is reduced. In addition, since the surface deformation is once developed into a mode, even if one of the measured values is measured as an erroneous value due to noise or the like, the amount of deformation can be almost correctly estimated, and a correct correction force can be calculated. .
【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。As described above, according to the third embodiment, the mode of the surface deformation of the reflector antenna is developed and the mode to be corrected in order to reduce the residual deformation to a predetermined deformation or less is determined. By sequentially selecting and calculating the correction force and driving the actuator based on the correction force, a reflector antenna device that is less susceptible to noise and that can efficiently perform deformation correction with a small force is realized.
【0073】[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。As described above, according to the first aspect of the present invention, the surface deformation of the reflector antenna is mode-expanded, and the mode to be corrected so that the residual deformation is equal to or less than a predetermined deformation amount. Since the correction force is selected and calculated in a predetermined order, and the actuator is driven based on the correction force, the deformation can be corrected efficiently with a small force. There is an effect that a reflector antenna device capable of maintaining a mirror surface can be obtained.
【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。According to the second and third aspects of the present invention, the stacks are arranged in the order of the average expansion coefficient or the rate of change of the linear expansion coefficient in the thickness direction, and the generated thermal deformation pattern is reduced. Since the reflector antenna is configured to have a relatively simple pattern, there is an effect that a reflector antenna device capable of correcting thermal deformation with a small number of actuators is 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 light reflection by a reflector antenna having undergone thermal deformation 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 a 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 the reflector antenna device showing the stack arrangement 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 the 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。FIG. 8 is a cross-sectional view of the reflector antenna shown in FIG.
【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 the 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 the processing unit.
【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。FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the finite element method together with FIG. 13;
【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 a string vibration 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 the 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 a processing unit according to 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 view 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 measurement means), 5 actuators, 9
Actuator controller (control means), 10 memory (storage means), 11 CPU (calculation means), 12
Mirror deformation measuring device (deformation measuring means).
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 Continuation of the front page (56) References JP-A-62-7018 (JP, A) JP-A-1-238604 (JP, A) JP-A-1-238603 (JP, A) , A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 5/10 G02B 7/198 H01Q 15/14 H01Q 15/16
Claims (3)
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。1. A reflector antenna comprising a plurality of partial mirrors arranged based on their linear expansion coefficients and joined to each other, and a reflector antenna arranged on the back side of the reflector antenna, A plurality of actuators that apply a force to the antenna, a deformation measuring unit that measures the deformation of the surface of the reflector antenna, and a measured value of the amount of deformation measured by the deformation measuring unit. Mode expansion of the deformation, residual deformation which is the remaining deformation obtained by subtracting the mode to be corrected by the actuator from the original deformation, to select a mode to be corrected in a predetermined order in order to make the deformation amount equal to or less than a predetermined deformation amount, Calculating the deformation correction amount in the actuator by combining the selected modes,
A reflector antenna device comprising: a calculating means for calculating a correction force to be applied to the actuator; and a control means for supplying the correcting force from the calculating means to the corresponding actuator to drive the actuator.
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。2. The reflector antenna includes a plurality of partial mirrors whose average linear expansion coefficient is measured in advance.
Adjacent to each other in the order of the magnitude of the average linear expansion coefficient,
A spiral shape or a line shape extending from one end to the other end, arranged in the order of the magnitude of the average linear expansion coefficient between lines adjacent to each other, and joined together. 2. The reflector antenna device according to 1.
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。3. The reflector antenna includes a plurality of partial mirrors, whose magnitudes of change are measured in advance from a distribution of linear expansion coefficients in a thickness direction, adjacent to each other in the order of the magnitudes of the rates of change. A spiral shape or a line shape extending from one end to the other end, arranged between the lines adjacent to each other in the order of the magnitude of the rate of change, and joined together. 2. The reflector antenna device according to 1.
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JP31909999A JP3322255B2 (en) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | Reflector antenna device |
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ID=18106470
Family Applications (1)
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JP31909999A Expired - Lifetime JP3322255B2 (en) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | Reflector antenna device |
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FR2989229B1 (en) * | 2012-04-06 | 2015-03-06 | Thales Sa | RECONFIGURABLE ANTENNA REFLECTOR IN SERVICE |
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-
1999
- 1999-11-10 JP JP31909999A patent/JP3322255B2/en not_active Expired - Lifetime
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