JPH04372811A - 光学望遠鏡用鏡面検査装置および鏡面検査方法 - Google Patents

光学望遠鏡用鏡面検査装置および鏡面検査方法

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JPH04372811A
JPH04372811A JP15018391A JP15018391A JPH04372811A JP H04372811 A JPH04372811 A JP H04372811A JP 15018391 A JP15018391 A JP 15018391A JP 15018391 A JP15018391 A JP 15018391A JP H04372811 A JPH04372811 A JP H04372811A
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JP
Japan
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mode
mirror surface
displacement
mode displacement
section
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Application number
JP15018391A
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English (en)
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Masatake Tabata
真毅 田畑
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、天体観測などに用い
られる反射式望遠鏡、とくに主反射鏡が能動的に支持力
を制御できる複数の支持機構によって支持されている大
形、柔軟な鏡であるような望遠鏡において用いられる鏡
面検査装置にかかわり、とくにその鏡面支持機構に異常
が生じた場合の異常部位のすみやかな検知を行うことが
できるようにした鏡面検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は例えば文献日本機械学会誌第92
巻842号PP58〜61「宇宙の彼方を探る」に記載
された鏡面形状制御装置の構成図である。図において1
01が鏡面形状検査装置に相当し、10は反射鏡面、1
3は反射鏡面10を所望の力で支持する力発生器、12
は力発生器13が発生している支持力を検出する力検出
器、54は複数の力検出器53から検出された支持力を
分析する支持力解析器、55は支持力解析器54の分析
結果に基づき鏡面形状を推定する鏡面形状推定器、56
は参照光源57、ビームスプリッタ58、コリメータ5
9、マイクロレンズアレイ60、CCDアレイ61から
構成される星像分割器、62は星像分割器56中のCC
Dアレイ61上に分割され結像した星像を分析する像解
析器、63は像解析器62の分析結果に基づき、波面収
差を決定する波面収差決定器、64は波面収差決定器6
3または鏡面形状決定器55の決定に基づき、支持力の
補正量を決定し、力発生器12に指令を与える鏡支持力
補正器、65は焦点である。
【0003】つぎに動作について説明する。反射鏡面1
0により集光され焦点65近傍に結像する星からの光の
一部は、ビームスプリッタ58により採取され、コリメ
ータ59に入射する。コリメータ入射した光は平行光線
となった後、マイクロレンズアレイ60により分割され
、CCDアレイ61上に多数の像を結ぶ。このとき、反
射鏡面10上に理想的な鏡面形状からのずれを生じてい
ると、上記CCDアレイ上の像の位置が、参照光源57
からの光が同様にCCDアレイ上に結像する点の位置か
らずれる。像解析器62は、上記ずれ量を検出し、その
分析データを波面収差決定器63に送る。波面収差決定
器63は、上記データから反射鏡面10の理想的な曲面
形状からのずれを決定する。鏡支持力補正器64は、決
定された上記ずれ量に基づき、力発生器13において発
生または補正すべき支持力を決定し力発生器13に指令
を送る。このとき力検出器12は力発生器13と反射鏡
面10の間で相互に作用している支持力を検出する。 力検出器12によって検出された支持力は、支持力解析
器54によって分析され、その分析結果から鏡面形状決
定器55は反射鏡面10の形状を推定し、波面収差決定
器63と同様に理想的な曲面形状からのずれ量を推定す
る。従って鏡支持力補正器64は、波面収差決定器63
および鏡面形状決定器55のいずれか一方または両方か
ら得た上記ずれ量データにもとづき力発生器13への指
令値を決定することができる。力発生器13への指令値
は、反射鏡面10の形状が理想的な曲面形状にできるだ
け近づくように決定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の鏡面形状制御装
置は以上のように構成されているので、力発生器と鏡面
の相互間に、力検出器以外の経路を通って作用する力す
なわち漏洩支持荷重が生ずると、鏡面形状決定器によっ
て推定される鏡面形状と、実際の鏡面形状の間に矛盾を
生じるので、正確な鏡面形状保持が出来なくなるにもか
かわらず、このとき、力検出器そのものは正常であるか
ら、力検出器で検出されている荷重があらかじめ定めら
れた正常時の支持荷重に等しくなるように力発生器を操
作している場合には、力検出器の出力信号のみから、支
持機構のどこに漏洩支持荷重が発生しているかを検知す
ることは容易ではないという問題がある。さらにこのと
き、波面収差決定器によって推定された鏡面形状を用い
て漏洩支持荷重の発生箇所を推定するにしても、変形は
大域的なものが支配的であるので、故障箇所を正確に推
定することは容易ではないという問題があった。なお上
記のような漏洩支持荷重は、たとえば支持機構の一部が
破損し、力発生器と鏡面との間に、力検出器以外に機械
的な接触部分が生ずるなどの事態が発生した場合に生ず
る。
【0005】この発明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、力検出器の出力は正常であるに
もかかわらず星像の乱れなどから鏡面がゆがんでいるこ
とが予想された場合に、上記漏洩支持荷重の発生箇所を
すみやかに決定し、故障復旧などの対策をすみやかにた
てることができるような、光学望遠鏡用鏡面検査装置を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光学望遠
鏡用鏡面検査装置および鏡面検査方法は、鏡面変位測定
装置によって得られた鏡面上の多数の点の変位データを
、鏡面上で定義される関数系の線形重ね合わせに展開し
、各々の関数毎の成分量を表わす係数すなわちモード変
位を決定するモード変位推定部と、個々の支持機構に単
独に単位荷重増分を加えたときの鏡面の変形を上記モー
ド変位推定部によってモード変位に変換した結果すなわ
ち基準モード変位を記憶しておく基準モード変位記憶部
と、望遠鏡の運用中に上記モード変位推定部によって得
られた鏡面のモード変位データすなわち被検査モード変
位と、上記基準モード変位記憶部に格納された基準モー
ド変位データを比較する比較検査部を有し、上記比較検
査部において被検査モード変位データおよび基準モード
変位データの双方のモード変位データのなかから、おの
おの特定のモード変位データのみをとりだすモード選択
部と、上記モード選択部によって選択されたモード変位
のみの範囲において被検査モード変位と基準モード変位
を比較する選択モード比較部を有するように構成したも
のである。また、鏡面検査装置を用いて鏡面を検査する
際において、被検査モード変位データと基準モード変位
データとを比較する際に、双方のモード変位データのう
ち、空間周波数が検査に用いるモードのうちで相対的に
小さいモードのモード変位データのみをモード選択部に
よりとりだして選択モード比較部により比較した後に、
空間周波数が相対的に大きいモードのモード変位データ
のみをモード選択部によりとりだして選択モード比較部
により比較するという手順を一回または複数回行うこと
により鏡面支持機構の異常部位を検知すようにしたもの
である。
【0007】
【作用】この発明における光学望遠鏡用鏡面検査装置お
よび鏡面検査方法は、モード変位推定部によって推定さ
れた被検査モード変位と、あらかじめ用意された基準モ
ード変位とを比較する際に、モード選択部によって、ま
ず空間周波数の小さい変形をあらわすモードのみを用い
て鏡面変形の大域的な性質を調べ、つぎに空間周波数の
大きい変形を表わすモードのみを用いて、鏡面変形の局
所的な性質を調べることにより、漏洩支持荷重の発生箇
所を、まず大域的に、つぎに限定された範囲のなかで局
所的に探索し、すみやかに同定することができる。
【0008】
【実施例】実施例1.以下、この発明の実施例を図につ
いて説明する。図1はこの発明の一実施例による鏡面検
査装置を用いた鏡面支持装置の構成図である。図におい
て1は鏡面検査装置、2は鏡面変位検出部、3は波面観
測器、4は鏡面変位検出器、5はモード変位推定部、6
は基準モード変位記憶部、7は比較検査部、8はモード
選択部、9は選択モード比較部、10は反射鏡面、11
は支持機構、12は力検出器、13は力発生器、14は
力指令部、15は被検査モード変位、16は基準モード
変位、17は選択された被検査モード変位、18は選択
された基準モード変位、19は力検出器によって検出さ
れた支持力値、20は力指令値である。
【0009】次に動作について説明する。多数の支持機
構11によって支持された反射鏡面10の形状は通常時
、力検出器12によって得た支持力値19があらかじめ
決められた適正値に一致するように、力指令部から力発
生器に指令があたえられることによって適正形状を保持
している。これによって鏡面形状が正しく保持されてい
るかどうかは、反射鏡面10によって反射された星から
の光を鏡面検査装置1に取り込んで検査することによっ
て確認する。すなわち、反射鏡面からの反射光は、波面
観測器3にとりこまれ、形状検出器4によって鏡面上各
点の変位データに変換される。鏡面各点の変位データは
モード変位推定部5により、鏡面上で定義されるモード
のモード変位に展開される。基準モード変位記憶部6に
は、支持機構11のいずれか一個に単位荷重増分を意図
的に加えた場合の鏡面形状を上と同様の手順により、モ
ード変位に展開した場合のモード変位データが、各支持
点ごとに格納されている。さて、観測中において力検出
器の出力19は正常であるにもかかわらず星像が乱れる
事態が発生した場合、力検出器12以外の経路で支持機
構11と反射鏡面10の間に力の授受がある、すなわち
漏洩支持荷重があると考えられる。このような場合、鏡
面検査装置で鏡面検査を行い、漏洩支持荷重の発生箇所
を探索する。その手順としては以下のように行う。
【0010】鏡面検査を必要とする状況で得たモード変
位推定部5の出力すなわち被検査モード変位15を  
          a={a1,a2,・・・,aN
}T               (1)あらかじめ
用意されている基準モード変位を          
  qi={qi1,qi2,・・・,qiN}T  
         (2)とする。ここでNはモード変
位推定部で推定するモード変位の個数、iは支持機構の
番地をあらわすカウンタである。また、()T は転置
をあらわす。
【0011】まず第一の手順として、モード選択部8に
より、被検査モード変位aおよび基準モード変位qi 
から、空間周波数の比較的小さいモードから順にn個(
たとえば3個)とりだす。これをaL、qLi とする
。すなわち             aL={a1,a2,・・・
,an}T               (3)  
          qLi={qi1,qi2,・・
・,qin}T           (4)
【001
2】選択モード比較部9では、モード選択部8によって
選択されたモードの被検査モード変位および基準モード
変位の相互間の関連度を比較する。たとえば選択された
モードが(3)(4)式のように与えられたとすると、
次式で定義される関連度を計算する。             CLi= aLTqLi/(
‖aL‖‖qLi‖)          (5)ここ
で()L は空間周波数の小さいモードに限定している
ことを示す。(5)式の値は、aLとqLi が完全に
相似であれば最大絶対値1.0をとるので、この値が1
.0にできるだけ近くなるような支持機構番地iを検索
することにより、漏洩支持荷重が発生している支持機構
の存在する領域を限定することができる。ただしこの段
階では空間周波数の小さいモードのみを用いているので
、大域的な限定である。
【0013】つぎに第二の手順として、比較的空間周波
数の高いモードをモード選択部8によって選択し、第一
の手順と同様に、被検査モードと基準モードの関連度を
計算する。すなわち選択されるモードは       
     aH={an+1,an+2,・・・,aN
}T           (6)         
   qHi={qi n+1,qi n+2,・・・
,qi N}T    (7)関連度は             CHi= aHTqHi/(
‖aH‖‖qHi‖)          (8)で求
められる。ここで()H は空間周波数の大きいモード
に限定していることを示す。この段階での関連度の比較
においては、漏洩支持荷重による反射鏡面の変形のうち
大部分を占める空間周波数の小さいモードの成分が除去
されているので、第一の手順で限定された領域内でさら
に(8)式の関連度の値が1.0にできるだけ近くなる
ような支持機構番地iを検索することにより、漏洩支持
荷重が発生している支持機構の存在する位置をより詳細
に探索することが可能になる。もしもモード選択部を用
いず、第一の手順と第二の手順に分けて探索を行わなけ
れば、被検査モードと基準モードの関連度は、鏡面変形
の大部分を占める空間周波数の小さいモードの成分に支
配されてしまい、詳細な漏洩支持荷重探索が困難になる
【0014】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、モー
ド選択部と選択モード比較部を設け、空間周波数の小さ
いモードと大きいモードとに分けて関連度を求めること
により、漏洩支持荷重の発生位置を見通しよく探索でき
るという効果がある。従って、漏洩支持荷重の存在が予
測されたときにいち早くその存在位置を発見し、障害復
旧までの時間を短縮したり、過大な負荷による反射鏡面
の損傷を未然に防止したりする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による鏡面検査装置を用い
た鏡面支持装置を示す構成図である。
【図2】従来の鏡面検査装置を用いた鏡面形状制御装置
を示す構成図である。
【符号の説明】
1  鏡面検査装置 2  鏡面変位検出部 3  波面観測器 4  鏡面変位検出器 5  モード変位推定部 6  基準モード変位記憶部 7  比較検査部 8  モード選択部 9  選択モード比較部 10  反射鏡面 11  支持機構 12  力検出器 13  力発生器 14  力指令部 15  被検査モード変位 16  基準モード変位 17  選択された被検査モード変位 18  選択された基準モード変位 19  力検出器によって検出された支持力値20  
力指令値 54  持力解析器 55  鏡面形状推定器 56  星像分割器 57  参照光源 58  ビームスプリッタ 59  コリメータ 60  マイクロレンズアレイ 61  CCDアレイ 62  像解析器 63  波面収差決定器 64  支持力補正器 65  焦点 101  鏡面形状検査装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  能動的に支持力を制御できる複数の支
    持機構によって支持された鏡面を有する望遠鏡の鏡面検
    査装置において、鏡面変位測定装置によって得られた鏡
    面上の多数の点の変位データを、鏡面上で定義される関
    数系の線形重ね合わせに展開し、各々の関数毎の成分量
    を表わす係数すなわちモード変位を決定するモード変位
    推定部と、個々の支持機構に単独に単位荷重増分を加え
    たときの鏡面の変形を上記モード変位推定部によってモ
    ード変位に変換した結果すなわち基準モード変位を記憶
    しておく基準モード変位記憶部と、望遠鏡の運用中に上
    記モード変位推定部によって得られた鏡面のモード変位
    データすなわち被検査モード変位と、上記基準モード変
    位記憶部に格納された基準モード変位データを比較する
    比較検査部を有し、上記比較検査部において被検査モー
    ド変位データおよび基準モード変位データの双方のモー
    ド変位データのなかから、おのおの特定のモード変位デ
    ータのみをとりだすモード選択部と、上記モード選択部
    によって選択されたモード変位のみの範囲において被検
    査モード変位と基準モード変位を比較する選択モード比
    較部を有する光学望遠鏡用鏡面検査装置。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の鏡面検査装置を用いて
    鏡面を検査する際において、被検査モード変位データと
    基準モード変位データとを比較する際に、双方のモード
    変位データのうち、空間周波数が検査に用いるモードの
    うちで相対的に小さいモードのモード変位データのみを
    モード選択部によりとりだして選択モード比較部により
    比較した後に、空間周波数が相対的に大きいモードのモ
    ード変位データのみをモード選択部によりとりだして選
    択モード比較部により比較するという手順を一回または
    複数回行うことにより鏡面支持機構の異常部位を検知す
    ることを特徴とする鏡面検査方法。
JP15018391A 1991-06-21 1991-06-21 光学望遠鏡用鏡面検査装置および鏡面検査方法 Pending JPH04372811A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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