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JPH02500781A - 反射望遠鏡用一次反射鏡 - Google Patents

反射望遠鏡用一次反射鏡

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JPH02500781A
JPH02500781A JP63509031A JP50903188A JPH02500781A JP H02500781 A JPH02500781 A JP H02500781A JP 63509031 A JP63509031 A JP 63509031A JP 50903188 A JP50903188 A JP 50903188A JP H02500781 A JPH02500781 A JP H02500781A
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JP63509031A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 反射望遠鏡用−次反射鏡 本発明は、請求の範囲lの前段部分に記載したような、独立した複数の多角形反 射ボディと、これ等反射ボディに設けられた位置決め及び調整要素とを備えた形 式の反射望遠鏡用一時反射鏡に係る。
この種の反射望遠鏡は、10mの反射鏡直径を有しているマウナケア(Naun a Kea)反射望遠鏡として知られており、それはいまだに計画段階にある。
(星及び宇宙、1984年78−3、第412頁、応用光学第14号第2831 頁乃至第2841頁)。
この反射望遠鏡では、−次反射鏡はその反射鏡表面がハニカム構造に形成されて いる36の6角形反射鏡ボディで形成されており、反射鏡ボディはその中心にお いてカセグレン焦点観測目的のため省略されている。独立した6角形反射鏡ボデ ィ自体の製造は極めて問題である。これら反射鏡ボディは6角形形状にカットさ れるべきセグメントであり、これらセグメントは放物面の軸線を外れている。( 応用光学、第19巻1980年、第14号、第2332頁乃至第2340頁)。
製造に際して、形成されるべき一部としての円形部分は、縁に作用する正確に規 定した募断及び曲げの力によって変形されるように選択されている。その変形し た素材が球形形状に研磨される。ついで、加えたカが除去される。その力が適切 に選択されているかぎり、各々の反射鏡ボディは荷重を除いた後、所望の形状の 放物面セグメントの一次反射鏡を受け入れる。しかし乍ら、6角形状にカットす るとき誤りを生ずることが判明した。
更に、反射望遠鏡の一次反射鏡の位置によって、風によるスラストや温度変化に 対して、個々の非常に薄い壁の6角形反射鏡ボディの位置を再調整しなければな らない、この目的のため、各々の反射鏡セグメントの支持点は、反射鏡ボディを 再焦点合わせし、且つそれを2つの傾斜方向に調整するために3位置コントロー ラーに接続される0反射鏡ボディのエツジにおいて、隣接する反射鏡ボディの相 互に対する変位を測定するセンサーが設けられている9反射鏡ボディの全曲率を 測定する3つの傾斜センサーと共に、それ等のセンサーは全部で108の位置コ ントローラーを制御するコンピューターシステムで処理される情報を提供する。
全部で168の異なるセンサー内では、冗長性が十分に大きいので個々のセンサ ーの誤りは大目に見ることができる。しかし乍ら、この装置においては反射鏡ボ ディの前部側は障害監視システムによって監視されない0日中に赤外線観測も可 能であるように、星座による再調整のみが行なわれる場合がある。センサー及び 位置コントローラーは少なくとも50ナノメートルの精度で操作されなければな らない。
ドイツ特許第3538208号に記載された反射望遠鏡の一次反射鏡の理論的研 究では、その反射鏡ボディは円形形状に作られており1個々の反射鏡ボディ間に 、反射鏡ボディを支持し、且つ支持バー構造体又はその陰の領域のための自由空 間が形成されるようになっているので、その自由空間が一次反射鏡の赤外線適合 性に問題であることが判明した。−次反射鏡の支持構造体の自由空間の領域の金 属構成要素が熱放射を一次反射鏡の焦点に配置した検出器に伝え、そして宇宙か ら受けとるべき信号を妨害する。
一次反射鏡の赤外線適合性は1重力として存在してはいるが、−次反射鏡によっ ても人間の目には見えないような宇宙の暗いボディ(dark bodies) を検出するのに必要である。理論的には、自由空間の自身の赤外線熱放射現象は 技術的な対策によって排除できる。しかし乍ら、゛ それ等は非常に費用がかか る。
ドイツ特許第3538208号による反射望遠鏡に関する理論的考察のために行 なった研究、即ちこの一次反射鏡の赤外線適合性を問題にしている研究が、10 mの反射鏡直径を有しているマウナケア反射望遠鏡の一次反射鏡の理論的研究へ と導かれた。この研究でもまた、基本的には閉じた反射鏡面にもかかわらず、赤 外線によって妨害が生じることが発見された。前記赤外放射線は隣接する6角形 の反射鏡ボディの接触ラインの領域に配置したセンサーに再び導くことができ、 前記センサーが隣接する反射鏡ボディの相互の変位を測定する。マウナケア反射 望遠鏡の一次反射鏡は全36の6角形の反射鏡ボディを備えた全168の変位セ ンサーを・有している。これ等もまた、かなりの量の放射線を発し、これもまた 赤外放射線を妨害する結果となる。従って、従来技術による一次反射鏡は、荷重 の下で研磨した個々の反射鏡ボディが非球面の軸線を外れた(off−axis )部分の形にのみ研磨されるという問題を示しているのみならず、絶対に必要な 変位センサーによる赤外線適合性に欠ける問題をも示している。結局、6角形の 反射鏡ボディより成っている一次反射鏡の外部輪郭が均等でないという事実が、 ポイントイメージにおいても、変調伝送においてもマイナス効果となる結果を生 じている。
従って本発明は、上記の種類の反射望遠鏡用−次反射鏡を提供する課題に基づい ており、前記−次反射鏡は低い全重量を有しており、そしてそのために個々の反 射鏡ボディの簡単且つ経済的な製造が可能である。
この課題の解決は請求の範囲1の特性部分の特徴によって達成される0円形の外 部輪郭の大きな直径を有している本発明による一次反射鏡は、はぼ無間隙に組合 わされていて、種々の形状に作られており、円形表面を形成している反射鏡ボデ ィから成っている、前記反射鏡ポディの表面は個々に、あるいは合成作用で磨か れるのに適しており、従ってそれ等は非球面の軸線を外れた部分の形状を受け入 れることができる。好ましくは、−次反射鏡は放物面形状を有しているが、しか し異なる形状、例えばリッチェリイークレチェン(Ritcbery−Chre tien)反射望遠鏡にも設けることができる。−次反射鏡のそれぞれ大きな全 直径、あるいは大きな全開口のため、中央の反射鏡ボディに接合したその個々の 反射鏡ボディが、−次反射鏡の軸線を外れた部分であり、前記部分が個々に、あ るいは合成作用で研磨あるいは磨かれる。この方法で処理した反射鏡ボディの各 々は、例えばハニカム構造のような支持構造を有している。材料として1石英あ るいは石英セラミックを使用できる。この方法で作られる反射鏡ボディは、研磨 方法によって、それ等が個々にあるいは合成作用で仕上げることのみが必要であ るように既に予め装置て成形されている。このことは、個々の反射鏡ボディの素 材が研磨工程の前に既にそれ等の最終形状を素材料構造として得られ、従って最 終的に表面に関してのみ加工処理し、研磨工程によって成形するだけでよいこと を意味している。この研磨工程は個々にあるいは合成作用で行なうことができる 。−次反射鏡の反射鏡表面として基本的には閉じた全円形表面を使用して、複数 の多角形の反射鏡ボディをそれ自身形成することが、ポイントイメージ並びに変 調伝送機能のためのすぐれた結果を達成できることを可能にする。更に、反射鏡 ボディの下のすべての支持及び調整要素の装置が、有効な閉じた反射鏡表面の領 域において、赤外線源の妨害が存在しないように、従って本発明による一次反射 鏡が必要な赤外線適合性をも有するように赤外放射線の妨害をも発生しないよう にする。
予め成形した軽量構造体で作られており、且つ実質的に、6角形形状あるいはま たカーブした縁を備えた多角形形状を有している一次反射鏡の個々の反射鏡ボデ ィは1作られるべき一次反射鏡の軸線を外れた部分形状の研磨及び磨き工具の自 由度が適用できるように研磨及び磨かれる。これは極座標によってコンピュータ ー制御して工具案内を直接性なうことによって行なわれる。従って、大きな直径 の一次反射鏡は大きな非球面の反射鏡として作られ、反射鏡ボディは直接軸線を 外れて研磨され、そして最終磨きされた反射鏡ボディは殆ど間隙なく一緒に接合 される。
反射鏡ボディの下側に、支持及び調整要素が配置されており、これには勿論傾斜 センサーも属している。従って、各々の反射鏡ボディは共通の焦点に対して別々 に制御することができる。これはコンピューター制御で行なわれ、適合すべき極 めて微細な許容差を必要とする。
従って個々の反射鏡間の光学的に効果的でない分離ラインはいかなる熱放射をも 妨げることなく、且つイメージクォリティに影響を与えない、従って、本発明に よる一次反射鏡は全く赤外線に適しており、且つ極めて高感度である。理論的に は直径は無限に拡張できる。
本発明の更に他の有利な実施態様は従属請求の範囲から得られる。
以下に、図面に示された反射望遠鏡用−次反射鏡の実施態様に基づいて本発明を 更に詳細に説明する。
第1図は中央開口を有する一次反射鏡の平面図である。
第2図は第1図に比べて拡大した斜視図の一次反射鏡の個々の6角形反射鏡ボデ ィである。
第3図は反射鏡ボディの支持要素である。
第4図は支持要素の領域における反射鏡の断面図である。
第1図の平面図に示した反射望遠鏡用−次反射鏡20は、複数の個々の、多角形 の反射鏡l乃至11と、それに設けた支持及び調整要素12とから成っている。
−次反射鏡20の外縁は異なる形状を有している多角形の反射鏡ボディ1乃至6 で形成されており、それ等の外縁は一次反射鏡20の円半径を有している。内部 の方に向って、第1の更に他の不規則な形状をした多角形の反射鏡ボディ7.8 が続いている。−次反射鏡1の実質的な表面は複数の6角形の反射鏡9によって 形成されている。
円形開口19によって形成された一次反射鏡20の中心の方に、更に多数の異な る形状の多角形の反射鏡ボディ10.11が設けられており、内方に向いたそれ 等の縁が中心開口19の半径を有している。この方法では、−次反射鏡20の反 射表面は、複数の個々の、6角形の反射鏡ボディ9と、全円表面を形成するため に6角形の反射鏡に接合した反射鏡ボディl乃至8とによって達成されており、 その中心開口19の周りの一次反射鏡20の中心に更に反射鏡ボディ10.11 が、6角形の反射鏡9の内縁に設けられている。
各々の反射鏡ボディ10.11及び特に各々の6角形の反射鏡ボディ9はハニカ ム構造(ドイツ特許第3018785号)を有している予め成形した低重量材料 から成っている。材料は詳細には一次反射鏡の低重量構造を考慮している石英及 び石英セラミックである0個々の反射鏡ボディl乃至11は一次反射鏡20の全 開口幅のため、低重量材料より成っており、そして−次反射鏡の軸線を外れた部 分を形成しており、それ等が次の研磨及び磨き工程中に仕上げだけが必要である ように既に予め成形されている。このことは、各々の反射鏡ボディ1乃至11の 素材が研磨工程前にその最終形状に既に未加工構造体として得られ、従って研磨 工程によって表面及び形状に関してのみ最終的に処理加工されることを意941 ている。これは個々にあるいは合成作用で行なうことカ′・できる、下側に、各 々の反射鏡ボディ1乃至Inはホー′ホール21を備えており、その中に個々の 支持及び調整要素12が係合している。
第3図は支持プレー)16上の全部で6つの支持及び調整要素12内の個々の6 角形の反射鏡支持プラットフォーム12の斜視配置を示している。第4図に示し たように1個々の支持及び調整要素12が、側々の反射鏡ボディ9の下側にある が、それ等の反射鏡表面上に突出することなくポアホール21に入り込んでいる 。2重壁支持プレート16が位置づけ及び調整シリンダー18に接続した圧力媒 体供給14.15を備えており、このシリンダー18内に支持及び調整ピストン 17が案内されていて、支持及び調整要素12と一体となるように接続されてい る。
この方法では、全−次反射鏡2oにおける種々の反射鏡ボディl乃至11は調整 することができる。
このように支持した反射鏡ボディ1乃至11が必要な方法で流体制御可能な支持 体によって一次反射鏡のいかなる位置に対しても、従って一次反射鏡の焦点上に 正確に保持でき、且つコンピューター制御した微調整要素によって常に再調整で きるように、各々の反射鏡ボディlの支持及び調整要素は、その幾何学的形状に よって調整され、且つ配置されている。このことは、反射鏡ボディの多角形の外 縁の異なる形状に対して、支持及び調整要素の配tがそれぞれの反射鏡ボディの 安定性及び重量を考慮して異なるように選択されることを意味している。
図示しない方法では、大きな直径を有しており、且つ回転に対して対称に研磨さ れる大きな低重量の反射鏡が、−次反射鏡の中心に配置でき、前記大きな反射鏡 の中心を外れた表面要素に対して間隙なく接合され、これが完全に円形の表面を 作る。従って軸線を外れた表面要素は、それ等が円形の、従って光学的に有効な 一次反射面を形成するように制御可能な、且つ調整可能なように別々に配置され る。
詳細に図示されていない方法では、更に、変位センサーがハニカム構造体より成 っている、詳細には石英ガラスで作られた反射鏡ボディの個々の中空空間内に直 接置かれており、これによって−次反射鏡の赤外線安定性に対する欠点が生じな い、低重量構造の石英ガラスのそのような反射鏡ボディは1987年9月14日 より18日のミュンヘン市における天文科学会議の情報パンフレットから公知で ある。それでは、反射鏡ボディのカバープレートは所望の幾何学的形状に所謂向 げることによって予め曲げられ、それから石英ガラス構造体を通りベースプレー トに例えば溶接によって接続される。最後に、反射鏡ボディの表面の研磨及び磨 きが行なわれる。これは同一の表面形状のいくつかの反射鏡ボディの単一の研磨 あるいは合成研磨によって行なうことができる。それから前記反射鏡ボディは普 通に処理加工される。
国際調査報告 1−7a71 A*両”N++、 PCT 1 p E B B 100726 国際調査報告

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.複数の個々の多角形の反射鏡ボディと、前記反射鏡に設けられており、且つ 反射鏡ボディの下に配置した位置づけ、及び調整要素とを具備しており、反射鏡 表面が多角形の反射鏡ボディの内外縁に半径方向に接合した反射鏡ボディによっ て完全な円形表面を形成している反射望遠鏡用一次反射鏡において、 各々の反射鏡ボディ(1乃至11)が、反射鏡ボディ(1乃至11)の重量を減 少するために中空空間を有している支持構造体を備えており、反射鏡ボディの素 材が、仕上がった反射鏡表面の非球面形状にほぼ対応する表面形状を有し、反射 鏡ボディ(1乃至11)が、反射鏡表面の表面及び形状を処理加工するために個 々に研磨及び磨かれることを特徴とする一次反射鏡。
  2. 2.表面形状において、同一形状の反射鏡ボデイ(1乃至11)が合成作用で研 磨及び磨かれる請求の範囲第1項に記載の一次反射鏡。
  3. 3.反射鏡ボディ(1乃至11)が石英あるいは石英セラミックで作られている 請求の範囲第1及び第2項のいづれか1つの項に記載の一次反射鏡。
  4. 4.支持構造体が中空空間を備えたハニカム構造を備えている請求の範囲第1〜 3項のいづれか1つの項に記載の一次反射鏡。
  5. 5.個々の反射鏡ボディ(1乃至11)の相対的位置を測定するために、測定セ ンサーが個々の反射鏡ボディ(1乃至11)のハニカム構造の中空空間内に取付 けられており、測定センサーがコンピューターアイドシステムによって個々の反 射鏡(1乃至11)の正確な調整及び制御に必要な作動要素(作動器)及び調整 要素(12)を制御し、このようにして永続的監視を可能にする請求の範囲第1 〜4項のいづれか1つの項に記載の一次反射鏡。
JP63509031A 1987-11-20 1988-11-17 反射望遠鏡用一次反射鏡 Pending JPH02500781A (ja)

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