多反射镜型定日镜.pdf

本发明提供多反射镜型定日镜。反射镜(2)三点支承于框架(9)，以其中一点为支点(A)支承于框架(9)，以其它两点为可动点(B、C)并经由电动伸缩机构(16)支承于框架(9)。使各可动点(B、C)中的反射镜(2)与框架(9)的间隔独立变化，来使反射镜(2)向像差被修正的方向变化，则像差得以修正而使来自各反射镜(2)的反射光继续聚光于一点。

1.  一种多反射镜型定日镜，反射太阳光的多个反射镜作为将来自该反射镜的反射光聚光于光轴上的一点的反射镜集合体支承于框架，使该框架与太阳的动作相符地转动或者摆动，来使太阳光继续聚光于同一点，
上述多反射镜型定日镜的特征在于，
各反射镜三点支承于框架，以一点为支点支承于框架，且以其它两点为可动点并经由伸缩机构分别独立地支承于框架，
使上述可动点中的反射镜与框架的间隔分别变化，来使反射镜的角度可变。

2.  根据权利要求1所述的多反射镜型定日镜，其特征在于，
在从反射镜集合体的中心沿放射方向延伸的基准线上定位有各反射镜的支点和两个可动点的中点。

3.  根据权利要求2所述的多反射镜型定日镜，其特征在于，
各支点相对于反射镜的中心朝向反射镜集合体的中心侧。

4.  根据权利要求1所述的多反射镜型定日镜，其特征在于，
反射镜是凹面镜。

5.  根据权利要求1所述的多反射镜型定日镜，其特征在于，
反射镜是圆形。

多反射镜型定日镜
技术领域
本发明涉及多反射镜型定日镜。
背景技术
公知一种定日镜，其一边追踪太阳一边使反射镜转动，而将太阳光继续反射于一点。也存在使一片较大的反射镜转动的类型，但也存在由多个反射镜构成集合体、使该反射镜集合体犹如一片较大的反射镜那样转动的多反射镜型定日镜。多反射镜型定日镜的各个反射镜的形变较少，通过使多个反射镜的聚光点在一点重叠，能够实现高精度的聚光。
对于多反射镜型定日镜而言，具体为在框架支承多个反射镜，并分别调整该反射镜的角度，来使从反射镜集合体的光轴方向入射的太阳光的反射光在一点重合。而且，使分别进行了反射镜的角度调整后的反射镜集合体与太阳的动作相符地连同框架一起转动，能够使太阳光继续反射于目标的一点。相关技术例如公开在日本专利公开公报特开2009-139761号。
发明内容
然而，这样的相关技术中，在太阳光从反射镜集合体的光轴方向入射的情况下，来自各反射镜的反射光在一点重合，但在太阳光从偏离光轴的方向入射的情况下，反射镜的反射光不在一点重合而错开，从而聚光点变大。这是所谓的像差，早晚等相对于光轴的入射角度越大则像差越大。由于该像差与反射镜集合体的尺寸成比例地变大，从而多反射镜型定日镜难以大型化。
本发明是着眼于这样的相关技术的课题而完成的，根据本发明，能提供能够防止像差的产生且整体尺寸能够大型化的多反射镜型定日镜。
根据本发明的技术方案，一种多反射镜型定日镜，将反射太阳光的多个反射镜作为将来自该反射镜的反射光聚光于光轴上的一点的反射镜集合体支承于框架，使该框架与太阳的动作相符地转动或者摆动，来使太阳光继续聚光于同一点，上述多反射镜型定日镜的特征在于，将各反射镜三点支承于框架，并 且以一点为支点支承于框架，以其它两点为可动点并经由电动伸缩机构分别独立地支承于框架，使该可动点中的反射镜与框架的间隔分别变化，来使反射镜的角度可变。
附图说明
图1是定日镜的主视图。
图2是定日镜的后视图。
图3是从支柱位置观察的定日镜的侧视图。
图4是表示反射镜的外切圆的图。
图5是表示图2中箭头DA所示的反射镜的支承构造的后视图。
图6是表示图5所示的反射镜的支承构造的分解图。
图7是反射镜的侧视图。
图8是沿图5中箭头SA-SA线的剖视图。
图9是表示反射镜的电动伸缩机构的放大剖视图。
图10是表示初始调整的与图8相当的剖视图。
图11是表示像差修正调整的与图8相当的剖视图。
图12是表示太阳光从光轴方向入射的情况下的聚光状态的沿图4中的箭头SB-SB线的说明图。
图13是表示太阳光从轴外方向入射的情况下的像差产生状态的与图12相当的说明图。
图14是表示太阳光从轴外方向入射的情况下的像差修正状态的与图12相当的说明图。
具体实施方式
图1～图14是表示本发明的优选的实施方式的图。
定日镜1是具有10片反射镜2的多反射镜型。该定日镜1在塔架(图示省略)等的周围设置多个，该塔架在顶部具有目标，使各由定日镜1反射的太阳光朝向目标聚光。
定日镜1的各反射镜2是直径50cm的圆形且其反射面成为与实际的焦距对应的曲率的凹面镜(球面镜)。如图8所示，反射镜2粘合于铝合金制的基座3，在基座3的背侧经由衬垫4而固定有金属制的圆板5。
支柱6固定于地面，支柱6的顶部的驱动器7在水平方向能够自由旋转，从该驱动器7沿水平方向延伸的旋转轴8向两侧突出。在左右的旋转轴8分别固定有框架9。框架9是金属制的平板的“#”形状的长方形骨架(井字形构造)。在左右的各框架9各支承有5片的合计10片反射镜2。而且成为能够使框架9连同反射镜2一起向方位方向以及高度方向旋转的经纬台式构造。
在框架9的各反射镜2的安装位置固定有金属制的三角板10。三角板10优选为正三角形且具有与圆板5大致内切的尺寸。
10片反射镜2支承于框架9而构成为一体的反射镜集合体11。该反射镜集合体11位于假想的外切圆R内。该外切圆R的中心G(以下称作反射镜集合体的中心G)在俯视的情况下与旋转轴8的轴心和支柱6的轴心的交点一致。
各三角板10的一点位于以中心G侧为支点A且从反射镜集合体11的外切圆R的中心G沿放射方向延伸的基准线S上，并以相对于反射镜2的中心朝向中心G侧的状态支承于圆板5。三角板10的外侧的其它两点作为可动点B、C而支承于圆板5。基准线S通过该两个可动点B、C的中点，从而基准线S将三角板10二等分。因此，连接可动点B、C的直线与基准线S正交，支点A和可动点B、C是等腰三角形的顶点，更加优选定位于正三角形的顶点。
接下来，对支点A和可动点B、C的安装方法进行说明。
在支点A，利用螺栓12、螺母13、金属制垫圈14以及橡胶制垫圈15紧固连接三角板10和圆板5。由于在紧固连接部介有橡胶制垫圈15，所以螺栓12能够相对于三角板10倾斜。
在两个可动点B、C设有电动伸缩机构16。如图9所示，在固定位于三角板10的壳体17内设有经由轴承18能够自由旋转的螺母齿轮19。螺母齿轮19在其位置仅旋转不移动。在螺母齿轮19的外缘的齿轮部啮合有马达20的齿轮21。在螺母齿轮19的内螺纹部拧入有长条的螺栓22。
螺栓22的头部从三角板10突出，经由金属制垫圈23和橡胶制垫圈24而紧固连接于圆板5。由于该紧固连接部也介有橡胶制垫圈24，所以螺栓22能够相对于圆板5倾斜。在螺栓22的中间部贯通有销25，该销25的两端在细槽26内卡合。销25与细槽26的卡合，来使螺栓22能够沿长边方向移动但防止该螺栓22旋转。因此，利用该销25防止螺栓22的旋转。
马达20与对设置于视场的全部定日镜1进行控制的控制部27连接，接受来自控制部27的信号，而能够使马达2向正反方向旋转规定的旋转量。使马达20旋转来使螺栓22旋转，从而使螺栓22的突出量变化，而作为电动伸缩机构16发挥功能。控制部27中能够进行利用未图示的操纵杆等的手动控制和基于预先存储的数据的自动控制的两种。
由于螺栓22的突出量变化，所以可动点B、C的圆板5(反射镜2)与三角板10(框架9)的间隔变化。由于在支点A的位置的间隔是固定的，所以通过使其它两个可动点B、C的间隔变化，能够在规定的立体角内使反射镜2的角度自由变更。
接下来对作用进行说明。
首先进行初始调整的说明。在将多个定日镜1设置于视场后，需要预先进行角度调整，以使各定日镜1的反射镜2的反射光L2全部聚光在反射镜集合体11的光轴K上的焦点位置。即，图12是表示沿图4的箭头SB-SB线的在对角方向的剖面的图，如该图所示，在太阳光L1从反射镜集合体11的光轴K的方向入射的情况下，在反射镜2反射后的反射光L2需要全部在一点重合。
该初始调整利用控制部27的手动控制来调整可动点B、C的螺栓22的突出量，从而一边调整反射镜2的角度，一边目视核对以使在目标(图示省略)上显现的各反射镜2的聚光点重合于一点。由于该作业实际上手不会触摸反射镜2，能够通过电动伸缩机构16来进行，所以作业效率良好。
并且，该实施方式中，由于采用圆形的反射镜2，所以与四边形等相比，反射镜2的面精度较高(难以形变)，能得到完全的圆形且明确轮郭的聚光点P。在焦点位置，聚光点P是太阳像。并且，由于反射镜2是凹面镜，所以聚光点P较小，从而能得到较高的聚光倍率。若使反射镜为平面镜则没有焦点，因而反射光漫射而在上述焦点位置成为与反射镜2的情况相比较大的聚光点。与此相对，在使反射镜2为凹面镜的情况下，反射光不扩大为比反射镜2的大小大并在焦点会聚。并且，通过进行初始调整，反射镜2的集合体与规定一个凹面镜(球面镜或者抛物面反射镜)的假想曲面等效。
通过进行该初始调整，反射镜2成为支点A侧较低、可动点B、C侧上抬规定的角度θ1的状态(参照图10)。即、各反射镜2成为相对于框架9在相 同平面上以菲涅耳状配置的状态。因此，通过使支点A位于内侧(中心G侧)，来使支点A成为接近框架9的状态，从而使反射镜2的安装状态稳定。
接下来进行像差修正调整的说明。
如图12所示，由于即使使反射镜2的全部聚光点P在一点一致，由于反射镜集合体11具有固定的大小，所以示出犹如一片较大的凹面镜那样的光学性质。即，如图13所示，若要不进行任何像差的修正动作，则在太阳光L1的入射角度相对于光轴K成较大的角度时产生像差，而在反射镜2反射的反射光L2的光轴朝向内侧。因此，反射光L2不在一点聚光，例如一旦交叉后，成为聚光点P错开的状态。若成为聚光点P错开的状态，则聚光点P的集合(群)整体变大，而有一部分从目标偏离的担忧。
于是，该实施方式中，由于能够根据预先记录的数据预测像差的产生，从而若满足产生像差的条件(定日镜的位置、时间、季节等)，则从控制部27向两个可动点B、C的马达20发送与该条件对应的信号。两个马达20接收信号而旋转，并使螺母齿轮19旋转，从而螺栓22的突出量变小。
即，如图11所示，由于反射镜2从初始调整状态(图11)开始以反射镜2的外侧向框架9侧倾斜的方式向外侧以规定的角度θ2倾斜，所以聚光点P不会错开，而维持一致为一个的状态。因此，聚光点P的集合也变小，一部分不会从目标偏离。这与通过使凹面镜的假想曲面变形来抑制像差的情况对应。
此外，表示初始调整以及像差修正调整的图10以及图11的角度θ1、θ2在附图上为了容易理解而以某程度的大小图示，但实际上是微小的角度变化。
由于基准线S通过两个可动点B、C的中间点，所以容易进行利用螺栓22在两个可动点B、C的突出量所得到的反射镜2的角度调整。即，在两个可动点B、C，若使螺栓22突出相同的量，则成为反射镜2相对于支点A笔直地倾斜的状态，若使在两个可动点B、C的突出量不同，则与不同的量对应地反射镜2向以基准线S为中心的旋转方向倾斜，从而用于控制的计算变得容易。
此外，控制部27对电动伸缩机构16的控制在定日镜1的使用时连续进行，在各可动点B、C，总是进行各个与信号对应的调整。即，使框架9与太阳的周日运动相符地旋转移动，来控制反射镜集合体11以使规定的假想凹面镜的光轴K总是指向1点，并且总是修正因太阳的周日运动、周年运动等而变化 的反射镜集合体11的像差。因此，即使定日镜1的反射镜集合体11大型化，反射镜2也总是进行与太阳光L1的入射角度对应的最佳的角度调整，从而防止像差的产生，而维持反射光L2在一点聚光的状态。
以上的实施方式中，虽然以经纬台式的定日镜1为例，但也可以是赤道仪方式等其它的方式。
并且，支承于定日镜1的反射镜2的片数也不限定于10片，也可以是24片，也可以是24片以上。隔着支柱6而左右数目相同的偶数片数在平衡方面优选。
虽然表示了将角度各不同的多个反射镜2相对于框架9在大致相同面上以菲涅耳状配置的例子，但在反射镜集合体11中也可以配置为反射镜2与框架9的间隔随着朝向外侧而渐渐变大的圆弧状。
虽然反射镜2以具有规定的焦距的凹面镜为例，但也可以是平面镜。
虽然反射镜2以圆形为例，但也可以是四边形、六边形等其它的形状。
虽然反射镜2的尺寸以直径50cm为例，但也可以是70cm等其它的尺寸。
虽然电动伸缩机构16以螺栓、螺母构造为例，但也可以使用连杆机构、致动机构等其它单元。
根据本发明，由于将反射镜三点支承于框架，以其中的一点为支点而支承于框架，并以其它两点为可动点而经由电动伸缩机构支承于框架，所以通过使各可动点上的反射镜与框架的间隔独立变化，从而能够使反射镜的角度向所有方向变化。因此，由于像差的产生取决于太阳光的入射角度，所以若与入射角度对应地使反射镜的角度向修正像差的方向变化，则像差得以修正而会使来自各反射镜的反射光继续在一点聚光。能够将像差抑制为最小限度，因而能够实现定日镜的大型化。
由于反射镜的两个可动点均等地跨过从反射镜集合体的中心沿放射方向延伸的基准线，所以反射镜的角度调整变得容易。
由于支点配置于外切圆的中心侧，所以在中心侧变低且相反侧变高的反射镜的姿势倾向中，能够将支点以接近框架的状态进行支承，从而反射镜的支承状态稳定。
另外，由于反射镜是凹面镜，所以与平面镜相比，聚光点较小，而容易受 到像差产生的影响。但是由于能够可靠地修正像差，所以重叠的聚光点也较小，能够可靠地得到反射镜为凹面镜的效果。
并且，由于反射镜是圆形，所以与四边形等相比，反射镜的面精度较高，且聚光点的轮郭明确，而容易受到像差产生的影响。但是由于能够可靠地修正像差，所以重叠的聚光点的轮郭也明确，从而能够可靠地得到反射镜为圆形的效果。