JP7720703B2 - 主反射鏡製造方法、および、観測装置 - Google Patents

Description

本開示は、地球あるいは宇宙物体を観測するための技術に関する。特に、主反射鏡製造方法、および、観測装置に関する。

低軌道周回衛星に光学観測装置を搭載して、地上を観測するリモートセンシング技術が社会的に定着している。近年では軌道高度約３６０００ｋｍの静止軌道から、常時地上を観測する光学観測装置の実現が待望されている。このため、遠方から高分解能かつ高精細で地上を観測する光学観測装置の性能向上が期待されている。
分解能向上あるいはＳＮ比（信号対雑音比）向上といった光学性能を向上する手段として、有効開口径の拡大が有効である。

特許文献１には、スペースデブリといった宇宙物体を観測するための方法が開示されている。

特開２０１１－２１８８３４号公報

特許文献１の方法では、カメラの他に、スペースデブリにレーザ光を照射するためのレーザ送信装置が必要となる。そのため、特許文献１の方法では、観測衛星の小型化および低コスト化が困難である。

本開示は、主反射鏡を高性能に製造することにより、観測衛星の小型化および低コスト化を実現しつつ、地球ないし宇宙物体を高精度に観測できるようにすることを目的とする。

本開示に係る主反射鏡製造方法において、宇宙から地球ないし宇宙物体を観測する光学観測装置が具備する主反射鏡を製造する主反射鏡製造方法であって、
前記主反射鏡が３枚以上の分割鏡により構成され、
全ての分割鏡の焦点距離が一致し、かつ、各分割鏡の波面収差が許容値以下となる表面形状の目標値を加工目標値として、主反射鏡の材料となる母材を研削および研磨した後に、各分割鏡の波面収差と表面形状を計測し、製造ばらつきによる加工目標値と実測値の差分を導出し、
全ての分割鏡の焦点距離のばらつき量が最小となり、かつ、各分割鏡の波面収差が許容値以下となる表面形状の目標値を修正加工目標値として設定して、各分割鏡を研磨する修正研磨加工を実施する。

本開示によれば、分割鏡から構成された主反射鏡を高性能に製造することができ、観測衛星の小型化および低コスト化を実現しつつ、地球ないし宇宙物体を高精度に観測することが可能となる。

実施の形態１に係る観測システムの構成例を示す図。 実施の形態１に係る観測衛星の構成例を示す図。 実施の形態１に係る地上設備の構成例を示す図。 実施の形態１に係る主反射鏡の構成例を示す図。 実施の形態１に係る主反射鏡製造システムの構成例を示す図。 実施の形態１に係る主反射鏡製造システムの構成例を示す図。 実施の形態１に係る主反射鏡製造方法の流れを示す図。 実施の形態１に係る製造段階において曲率半径が異なる例を示す図。 実施の形態１に係る製造段階において修正研磨して曲率半径誤差を解消した状態を示す図。 実施の形態２に係る観測装置の構成例を示す図。 実施の形態２に係る観測装置における主反射鏡調整方法の例を示す図。 実施の形態２に係る観測装置における、軌道上において修正研磨して曲率半径誤差を解消した状態を示す図。

以下、本開示の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。また、以下の図面では各構成の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向あるいは位置が示されている場合がある。それらの表記は、説明の便宜上、そのように記載しているだけであって、装置、器具、あるいは部品といった構成の配置および向きを限定するものではない。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
実施の形態１．
図１を用いて、本実施の形態に係る観測システム１００の構成例について説明する。
観測システム１００は、地球１０１あるいは宇宙物体１１０を観測するためのシステムである。
「観測」は「監視」または「撮影」といった概念を含む。
宇宙物体１１０は、宇宙に存在する物体である。例えば、宇宙物体１１０は、静止軌道１０３を飛行して地球１０１を周回する。

観測システム１００は、観測衛星２００を備える。
観測衛星２００は、地球１０１を周回する人工衛星である。
観測衛星２００は、静止軌道１０３または静止軌道１０３の近傍を飛行して地球１０１を周回する。
観測衛星２００は、宇宙物体１１０が位置する高度と異なる高度から宇宙物体１１０を光学で撮影する。また、観測衛星２００は、地球１０１を光学で撮影する。

静止軌道１０３の高度は、約３６０００キロメートルである。
静止衛星と呼ばれる人工衛星は、地球１０１の自転と同期して静止軌道１０３を周回する。つまり、静止衛星は、静止軌道１０３を１日あたり１周回する。言い換えると、静止衛星は、２４時間で静止軌道１０３を１周する。
宇宙物体１１０は、静止衛星と同じく、静止軌道１０３を１日あたり１周回する。
観測衛星２００は、静止軌道１０３または静止軌道１０３の近傍を１日あたり１周回する。
宇宙物体１１０と観測衛星２００とのそれぞれが周回する方向は、静止衛星が周回する方向と同じである。

太陽１０２からの光を、太陽光と称する。
地球１０１のうち太陽光が当たる側を、地球１０１の表側と称する。
地球１０１のうち太陽光が当たらない側を、地球１０１の裏側と称する。
図１において、宇宙物体１１０と観測衛星２００とのそれぞれは、地球１０１の表側を周回している。

図２を用いて、本実施の形態に係る観測衛星２００の構成例を説明する。
観測衛星２００は、観測装置２０１と衛星制御装置２０２と通信装置２０３と推進装置２０４と姿勢制御装置２０５と電源装置２０６とを備える。

観測装置２０１は、宇宙から地球１０１あるいは宇宙物体１１０を観測するための装置である。
観測装置２０１は、地球１０１、あるいは観測衛星２００の軌道高度と異なる高度を飛行する宇宙物体１１０を光学で撮影する。具体的には、観測装置２０１は可視光学センサである。観測装置２０１は光学観測装置ともいう。
観測装置２０１は、観測データを生成する。観測データは、観測装置２０１が行う観測によって得られるデータである。例えば、観測データは、地球１０１あるいは宇宙物体１１０が映った画像を表すデータに相当する。

衛星制御装置２０２は、観測衛星２００を制御するコンピュータである。
衛星制御装置２０２は、既定の手順、または、後述する地上設備５００から送信される各種コマンドにしたがって、観測装置２０１と推進装置２０４と姿勢制御装置２０５とを制御する。

通信装置２０３は、地上設備５００と通信する装置である。
通信装置２０３は、観測データを地上設備５００へ送信する。また、通信装置２０３は、地上設備５００から送信される各種コマンドを受信する。

推進装置２０４は、観測衛星２００に推進力を与える装置であり、観測衛星２００の速度を変化させる。
具体的には、推進装置２０４は電気推進機である。例えば、推進装置２０４は、イオンエンジンまたはホールスラスタである。

姿勢制御装置２０５は、観測衛星２００の姿勢要素を制御するための装置である。
姿勢制御装置２０５は、観測衛星２００の姿勢要素を所望の方向に変化させる。もしくは、姿勢制御装置２０５は、観測衛星２００の姿勢要素を所望の方向に維持する。
具体的には、観測衛星２００の姿勢要素は、観測衛星２００の姿勢、観測衛星２００の角速度、および、観測装置２０１の視線方向（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）である。
姿勢制御装置２０５は、姿勢センサとアクチュエータとコントローラとを備える。姿勢センサは、ジャイロスコープ、地球センサ、太陽センサ、スター・トラッカ、スラスタ、あるいは磁気センサといった装置である。アクチュエータは、姿勢制御スラスタ、モーメンタムホイール、リアクションホイールまたはコントロール・モーメント・ジャイロといった装置である。コントローラは、姿勢センサによって得られる計測データに基づいて、または、地上設備５００からの制御コマンドにしたがって、制御プログラムを実行することによって、アクチュエータを制御する。

電源装置２０６は、太陽電池、バッテリおよび電力制御装置などを備え、観測衛星２００の各装置に電力を供給する。

衛星制御装置２０２について補足する。
衛星制御装置２０２は処理回路を備える。
処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。処理回路は、推進装置２０４を制御する観測制御部として機能する。
処理回路において、一部の機能が専用のハードウェアで実現されて、残りの機能がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。つまり、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせで実現することができる。
専用のハードウェアは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡまたはこれらの組み合わせである。
ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略称である。
ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略称である。

観測衛星２００のポインティング機能について補足する。
観測衛星２００は、観測方向を観測対象へ向けるためのポインティング機能を有する。
例えば、観測衛星２００はリアクションホイールを備える。リアクションホイールは、観測衛星２００の姿勢を制御するための装置である。リアクションホイールによって観測衛星２００の姿勢が制御され、ボディポインティングが実現される。
例えば、観測装置２０１はポインティング機構を備える。ポインティング機構は、観測装置２０１の視線方向を変えるための機構である。ポインティング機構には、例えば、駆動ミラーが利用される。

観測装置２０１の観測機能について補足する。
観測装置２０１は、分解能可変機能およびオートフォーカス機能を有する。
分解能可変機能は、観測時の分解能を変える機能である。
オートフォーカス機能は、観測対象に焦点を合わせる機能である。

図３を用いて、本実施の形態に係る地上設備５００の構成例を説明する。
地上設備５００は、例えば、観測衛星２００をプログラム制御する。地上設備５００は、地上装置の例である。地上装置は、地上アンテナ装置、地上アンテナ装置に接続された通信装置、あるいは電子計算機といった地上局と、地上局にネットワークで接続されたサーバあるいは端末としての地上設備から構成される。また、地上装置には航空機、自走車両、あるいは移動端末といった移動体に搭載された通信装置を含んでも良い。

地上設備５００は、観測衛星２００と通信することによって観測衛星２００を制御するコンピュータである。地上設備５００は、プロセッサ９１０を備えるとともに、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０、および通信装置９５０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

地上設備５００は、例えば、機能要素として、軌道制御コマンド生成部５１０と、解析予測部５２０を備える。軌道制御コマンド生成部５１０および解析予測部５２０の機能は、ハードウェアあるいはソフトウェアにより実現される。

通信装置９５０は、観測衛星２００を追跡管制する信号を送受信する。また、通信装置９５０は、軌道制御コマンド５５を観測衛星２００に送信する。
解析予測部５２０は、観測衛星２００の軌道を解析予測する。
軌道制御コマンド生成部５１０は、観測衛星２００に送信する軌道制御コマンド５５を生成する。

地上設備５００は、プロセッサ９１０を備えるとともに、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０、および、通信装置９５０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

プロセッサ９１０は、制御プログラムを実行する装置である。制御プログラムは、観測衛星２００を制御する機能を実現するプログラムである。
プロセッサ９１０は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ９１０の具体例は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

メモリ９２１は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ９２１の具体例は、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、あるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。
補助記憶装置９２２は、データを保管する記憶装置である。補助記憶装置９２２の具体例は、ＨＤＤである。また、補助記憶装置９２２は、ＳＤ（登録商標）メモリカード、ＣＦ、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤといった可搬の記憶媒体であってもよい。なお、ＨＤＤは、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略語である。ＳＤ（登録商標）は、Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌの略語である。ＣＦは、ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ（登録商標）の略語である。ＤＶＤは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋの略語である。

入力インタフェース９３０は、マウス、キーボード、あるいはタッチパネルといった入力装置と接続されるポートである。入力インタフェース９３０は、具体的には、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）端子である。なお、入力インタフェース９３０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と接続されるポートであってもよい。
出力インタフェース９４０は、ディスプレイといった表示機器のケーブルが接続されるポートである。出力インタフェース９４０は、具体的には、ＵＳＢ端子またはＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子である。ディスプレイは、具体的には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。

通信装置９５０は、レシーバとトランスミッタを有する。通信装置９５０は、具体的には、通信チップまたはＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）である。

制御プログラムは、プロセッサ９１０に読み込まれ、プロセッサ９１０によって実行される。メモリ９２１には、制御プログラムだけでなく、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。プロセッサ９１０は、ＯＳを実行しながら、制御プログラムを実行する。制御プログラムおよびＯＳは、補助記憶装置９２２に記憶されていてもよい。補助記憶装置９２２に記憶されている制御プログラムおよびＯＳは、メモリ９２１にロードされ、プロセッサ９１０によって実行される。なお、制御プログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。

地上設備５００は、プロセッサ９１０を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ９１０と同じように、プログラムを実行する装置である。

プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、または、プロセッサ９１０内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。

地上設備の各部の「部」を「処理」、「手順」、「手段」、「段階」、「工程」、あるいは「サーキットリ」に読み替えてもよい。また制御処理の「処理」を「プログラム」、「プログラムプロダクト」または「プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体」に読み替えてもよい。
制御プログラムは、地上設備の各部の「部」を「処理」、「手順」、「手段」、「段階」、「工程」、あるいは「サーキットリ」に読み替えた各処理、各手順、各手段、各段階、各工程、各サーキットリを、コンピュータに実行させる。また、制御方法は、地上設備が制御プログラムを実行することにより行われる方法である。
制御プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されてもよい。また、各プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

＊＊＊主反射鏡および主反射鏡製造方法の説明＊＊＊
図４は、本実施の形態に係る主反射鏡２１の構成例を示す模式図である。
図５は、本実施の形態に係る主反射鏡製造システム５０１の構成例である。
図６は、本実施の形態に係る主反射鏡製造システム５０１の構成例である。
図７は、本実施の形態に係る主反射鏡製造方法６００の流れを示す図である。
図８は、本実施の形態に係る製造段階において曲率半径が異なる例を示す図である。
図９は、本実施の形態に係る製造段階において修正研磨して曲率半径誤差を解消した状態図である。

観測装置２０１が具備する主反射鏡２１と主反射鏡２１を製造する主反射鏡製造方法６００について説明する。
図４に示すように、観測装置２０１は、主反射鏡２１を備える。主反射鏡２１は、例えば、３枚以上の分割鏡２１１により構成される。

図５に示すように、主反射鏡製造システム５０１は、分割鏡２１１の波面収差を計測する波面収差計測装置８１０と、分割鏡２１１の表面形状を計測する表面形状計測装置８２０とを備える。波面収差計測装置８１０により計測された分割鏡２１１の波面収差と、表面形状計測装置８２０により計測された分割鏡２１１の表面形状は、加工目標値導出装置８３０に出力される。
加工目標値導出装置８３０では、加工目標値あるいは修正加工目標値が導出される。

また、図６に示すように、主反射鏡製造システム５０１は、主反射鏡２１の材料となる母材を研削および研磨する研磨装置８４０を備える。研磨装置８４０は、加工目標値導出装置８３０から伝送された加工目標値あるいは修正加工目標値にしたがって、分割鏡２１１の研磨を実施する。
加工目標値導出装置８３０は、波面収差計測装置８１０および表面形状計測装置８２０から受信した、分割鏡２１１の波面収差および表面形状に基づいて、研磨装置８４０に加工目標値あるいは修正加工目標値を送信するコンピュータである。
主反射鏡製造方法６００は、主反射鏡製造システム５０１により実施される。

主反射鏡２１を製造する主反射鏡製造システム５０１による主反射鏡製造方法６００は以下の通りである。
ステップＳ１０１において、加工目標値導出装置８３０は、全ての分割鏡２１１の焦点距離が一致し、かつ、各分割鏡２１１の波面収差が許容値以下となる表面形状の目標値を加工目標値として設定する。

図８は、本実施の形態に係る製造段階において曲率半径が異なる例を示す図である。
加工目標値導出装置８３０は、波面収差計測装置８１０および表面形状計測装置８２０から受信した、分割鏡２１１の波面収差および表面形状に基づいて、全ての分割鏡２１１の焦点距離が一致し、かつ、各分割鏡２１１の波面収差が許容値以下となる表面形状の目標値を加工目標値として設定する。

ステップＳ１０２において、主反射鏡製造システム５０１では、研磨装置８４０により主反射鏡２１の材料となる母材を研削および研磨する。主反射鏡製造システム５０１は、研磨装置８４０により主反射鏡の材料となる母材を研削および研磨した後に、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、加工目標値導出装置８３０は、各分割鏡２１１の波面収差と表面形状を計測し、製造ばらつきによる加工目標値と実測値の差分を導出する。
ステップＳ１０４において、加工目標値導出装置８３０は、全ての分割鏡２１１の焦点距離のばらつき量が最小となり、かつ、各分割鏡２１１の波面収差が許容値以下となる表面形状の目標値を修正加工目標値として設定する。そして、加工目標値導出装置８３０は、修正加工目標値を含む修正研磨指令を研磨装置８４０に送信する。
ステップＳ１０４において、研磨装置８４０は、修正加工目標値を用いて、各分割鏡２１１を研磨する修正研磨加工を実施する。

以上の処理により、図９に示すように、製造段階において修正研磨して曲率半径誤差を解消した状態の主反射鏡２１が得られる。

本実施の形態に係る観測装置２０１は、主反射鏡製造方法６００により修正研磨加工された複数の分割鏡２１１で構成される主反射鏡２１を具備する。

衛星搭載用の光学観測装置においては、１枚の主反射鏡を具備する観測装置が一般的である。しかし、分解能あるいはＳＮ比向上のために、主反射鏡の拡大努力がなされている。材料の製造性の限界、研削および研磨といった加工設備の制約、および光学観測装置を宇宙空間に打ち上げる際のロケット打ち上げ時の振動環境への耐性の限界により、１枚の主反射鏡をこれ以上大型化するのが困難な状況である。よって、分割鏡を組み合わせて、開口合成する主反射鏡が待望されている。

分割鏡を組合せて製造する主反射鏡では、各分割鏡の母材を研削および研磨加工した後に各分割鏡を組み合わせて主反射鏡を形成するのが合理的である。
１枚の主反射鏡を具備する観測装置では、主反射鏡の製造の際、主反射鏡は波面収差が抑圧されるよう研磨される。また、焦点距離の製造誤差については、２次鏡といった光学系構成要素の相対位置で調整することができた。
一方分割鏡方式の場合には、主反射鏡を構成する分割鏡の焦点距離の相対的相違に起因する光学性能劣化について、２次鏡といった光学系構成要素の相対位置の調整では解消ができない。

一枚鏡では、研磨加工後に波面収差の完全のみを目的とした干渉計による波面計測を実施して、修正研磨加工を実施する。これに対し、本実施の形態に係る主反射鏡製造方法では、分割鏡の表面形状の計測を追加し、全ての分割鏡の焦点距離のばらつきを最小化し、かつ、波面収差が許容範囲以下となる修正加工目標値を再設定して、修正研磨加工を実施する。

分割鏡の表面形状の計測手段としては、接触式３次元測定器が候補の一つである。しかし、大型鏡面を高密度に計測するために、３次元測定器の原理で１方向に連続的に計測を可能とする接触式ラインプロファイラを採用することも効果的である。

本実施の形態に係る主反射鏡製造方法によれば、予め製造段階において、主反射鏡の焦点距離の分割鏡ごとの誤差を解消することにより、光学性能に優れた主反射鏡を実現できるという効果がある。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
本実施の形態に係る主反射鏡製造方法６００を、６枚以上の分割鏡２１１により構成される主反射鏡２１に適用してもよい。主反射鏡製造方法６００は、例えば、主反射鏡製造システム５０１を用いて実施される。
主反射鏡製造システム５０１は、６枚以上の分割鏡２１１により構成される主反射鏡２１を製造する。まず、各分割鏡２１１の波面収差と表面形状が計測される。そして、主反射鏡製造システム５０１は、波面収差を改善し、かつ、全ての分割鏡の焦点距離のばらつきが最も小さくなる表面形状の目標値を加工目標値として設定する。主反射鏡製造システム５０１は、加工目標値を用いて研磨する修正研磨加工が各分割鏡に対して実施する。

１枚の主反射鏡を具備する観測装置では、主反射鏡の製造の際、主反射鏡は波面収差が抑圧されるよう研磨される。また、焦点距離の製造誤差については、２次鏡といった光学系構成要素の相対位置で調整することができた。
一方分割鏡方式の場合には、主反射鏡を構成する分割鏡の焦点距離の相対的相違に起因する光学性能劣化について、２次鏡といった光学系構成要素の相対位置の調整では解消ができない。
本実施の形態に係る主反射鏡製造方法によれば、予め製造段階において、主反射鏡の焦点距離の分割鏡ごとの誤差を解消することにより、光学性能に優れた主反射鏡を実現できるという効果がある。

＜変形例２＞
本実施の形態では、地上設備５００の機能がソフトウェアで実現される。変形例として、地上設備５００の機能がハードウェアで実現されてもよい。

地上設備５００は、プロセッサ９１０に替えて電子回路を備える。
電子回路は、地上設備５００の機能を実現する専用の電子回路である。
電子回路は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＡＳＩＣ、または、ＦＰＧＡである。ＧＡは、Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。
地上設備５００の機能は、１つの電子回路で実現されてもよいし、複数の電子回路に分散して実現されてもよい。
別の変形例として、地上設備５００の一部の機能が電子回路で実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。

プロセッサと電子回路の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。つまり、地上設備５００において、地上設備５００の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。
なお、波面収差計測装置８１０、表面形状計測装置８２０、加工目標値導出装置８３０、および研磨装置８４０についても、本実施の形態で説明したハードウェアの少なくとも一部を備えている。

実施の形態２．
本実施の形態では、主に、実施の形態１との相違点あるいは追加点について説明する。なお、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

図１０は、本実施の形態に係る観測装置２０１の構成例を示す模式図である。
図１１は、本実施の形態に係る観測装置２０１における主反射鏡調整方法６０１の例を示す図である。
図１２は、本実施の形態に係る観測装置２０１における、軌道上において修正研磨して曲率半径誤差を解消した状態図である。

本実施の形態に係る観測装置２０１は、６枚以上の分割鏡２１１により構成される主反射鏡２１を具備し、宇宙から地球１０１ないし宇宙物体１１０を観測する。

観測装置２０１は、波面計測装置２１３を備える。
６枚以上の分割鏡２１１は、それぞれ指向方向変更装置２１２を具備する。
指向方向変更装置２１２は、検出像面近傍に設置した可視波長帯の波面計測装置で取得した主反射鏡２１の波面収差を改善する方向に、分割鏡２１１の相対位置と相対角度を調整する。

図１１の左図は、軌道上において波面収差が劣化する例である。図１１の右図は、分割鏡２１１を調整して波面収差を改善した例である。

本実施の形態に係る観測装置２０１における主反射鏡調整方法６０１によれば、図１２に示すように、軌道上において修正研磨して曲率半径誤差を解消した状態の主反射鏡２１が得られる。

１枚の主反射鏡を具備する観測装置は宇宙でも多用されているが、製造できる最大寸法が限定される。
光学系の性能は有効開口径に依存するため、より大口径の主反射鏡を具備する観測装置として、分割鏡により構成される主反射鏡が待望されていた。
分割鏡の反射光を開口合成する場合に、分割鏡相互の位置誤差と角度誤差が光学性能の指標となる波面収差の劣化要因となる。
本実施の形態に係る観測装置では、波面計測装置により可視波長帯の波面収差を計測し、機械式の調整装置により分割鏡の相対位置と角度を調整することができる。よって、本実施の形態に係る観測装置によれば、波面収差を抑制した分割鏡方式の監視装置が実現でき、高分解能で感度の高い宇宙からの監視が可能になるという効果がある。
なお、波面計測装置としてはシャックハルトマンセンサといった波面センサが用いられる。

以上の実施の形態１から２では、各システムおよび各装置の各部を独立した機能ブロックとして説明した。しかし、各システムおよび各装置の構成は、上述した実施の形態のような構成でなくてもよい。各システムおよび各装置の機能ブロックは、上述した実施の形態で説明した機能を実現することができれば、どのような構成でもよい。また、各システムおよび各装置は、１つの装置でも、複数の装置から構成されたシステムでもよい。
また、実施の形態１から２のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つの部分を実施しても構わない。その他、これらの実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
すなわち、実施の形態１から２では、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示の範囲、本開示の適用物の範囲、および本開示の用途の範囲を制限することを意図するものではない。上述した実施の形態は、必要に応じて種々の変更が可能である。

５５ 軌道制御コマンド、１００ 観測システム、１０１ 地球、１０２ 太陽、１０３ 静止軌道、１１０ 宇宙物体、２００ 観測衛星、２０１ 観測装置、２０２ 衛星制御装置、２０３ 通信装置、２０４ 推進装置、２０５ 姿勢制御装置、２０６ 電源装置、２１ 主反射鏡、２１１ 分割鏡、２１２ 指向方向変更装置、２１３ 波面計測装置、５００ 地上設備、５０１ 主反射鏡製造システム、５１０ 軌道制御コマンド生成部、５２０ 解析予測部、６００ 主反射鏡製造方法、６０１ 主反射鏡調整方法、８１０ 波面収差計測装置、８２０ 表面形状計測装置、８３０ 加工目標値導出装置、８４０ 研磨装置、９１０ プロセッサ、９２１ メモリ、９２２ 補助記憶装置、９３０ 入力インタフェース、９４０ 出力インタフェース、９５０ 通信装置。

Claims (4)

1. 宇宙から地球ないし宇宙物体を観測する光学観測装置が具備する主反射鏡を製造する主反射鏡製造方法であって、
   前記主反射鏡が３枚以上の分割鏡により構成され、
   全ての分割鏡の焦点距離が一致し、かつ、各分割鏡の波面収差が許容値以下となる表面形状の目標値を加工目標値として、主反射鏡の材料となる母材を研削および研磨した後に、各分割鏡の波面収差を計測するのに加えて表面形状を接触式３次元測定器または接触式ラインプロファイラで計測し、製造ばらつきによる加工目標値と実測値の差分を導出し、
   全ての分割鏡の焦点距離のばらつき量が最小となり、かつ、各分割鏡の波面収差が許容値以下となる表面形状の目標値を修正加工目標値として設定して、各分割鏡を研磨する修正研磨加工を実施する主反射鏡製造方法。
2. 請求項１に記載の主反射鏡製造方法により修正研磨加工した複数の分割鏡で構成される主反射鏡を具備する観測装置。
3. ６枚以上の分割鏡により構成される主反射鏡を具備し、宇宙から地球ないし宇宙物体を観測する観測装置であって、
   前記６枚以上の分割鏡がそれぞれ指向方向変更装置を具備し、
   前記指向方向変更装置は、
   検出像面近傍に設置した可視波長帯の波面計測装置により主反射鏡の波面収差を取得し、取得した波面収差を改善する方向に、分割鏡の相対位置と相対角度を調整する観測装置。
4. ６枚以上の分割鏡により構成される主反射鏡を製造する主反射鏡製造方法であって、
   各分割鏡の波面収差を計測するのに加えて表面形状を接触式３次元測定器または接触式ラインプロファイラで計測して、波面収差を改善し、かつ、全ての分割鏡の焦点距離のばらつきが最も小さくなる表面形状の目標値を加工目標値として研磨する修正研磨加工を実施する主反射鏡製造方法。