蜂窝夹层面板、光学装置和人造卫星的制作方法

本公开涉及一种具有低热膨胀系数的蜂窝夹层面板、使用了蜂窝夹层面板的光学装置和装设了光学装置的人造卫星。

背景技术：

在航空宇宙领域或天文科学领域中使用的光学装置、例如光学望远镜的结构构件需要轻量且低热膨胀系数。在热膨胀系数大的情况下，存在会因温度变化而使结构构件超过容许幅度变形的情形。由于结构构件因热量而超过容许幅度变形，因此，存在例如光学望远镜的光轴会偏离指定的方向的情形。或者，存在焦点位置会偏离预定的位置的情形。为了使光轴以高精度朝向指定的方向且将焦点位置固定在预定的位置，光学望远镜的结构构件需要具有低热膨胀系数。此外，为了将光学望远镜设为高分辨率，例如需要使反射镜大型化。为了即使大型化也尽量不增加重量，需要使结构构件轻量。

作为能获得轻量且高刚性的结构构件，已知有一种蜂窝夹层面板。蜂窝夹层面板由具有蜂窝结构的芯材和从两侧夹持芯材的板材(外皮件)构成。蜂窝结构是截面呈六边形(优选为正六边形)的多个筒互相平行且无间隙地排列而成的结构。外皮件以与蜂窝结构垂直的方式与芯材连接。

光学装置的结构构件需要轻量且具有低热膨胀系数。特别是，在宇宙空间中的例如人造卫星或宇宙飞船所装设的光学望远镜中，需要使其结构构件的热膨胀系数比设置在地球上的光学望远镜的热膨胀系数小。其理由是，在宇宙空间中，在接收太阳光的情况与没有接收太阳光的情况下，会产生超过百度的温度变化。为了能使光学望远镜以所需精度观测，需要将光学望远镜的热变形抑制在能容许的范围(容许幅度)。对于相同的精度，为了使光学装置获得预定的精度而能容许的热变形的大小在地上和宇宙空间中都是相同的。在温度变化大的宇宙空间中使用的光学装置中，为了具有与地上相同程度的热变形，因此，需要使光学装置的结构构件的热膨胀系数比设置在地上的光学装置小。

作为轻量且具有高刚性的材料，已知有一种碳纤维强化塑料(carbonfiberreinforcedplastic，cfrp)。提出了一种由cfrp制造而成的蜂窝夹层面板。在由cfrp制造而成的蜂窝夹层面板中，芯材和外皮件均由cfrp制造。提出了一种对应于载荷的大小及方向对芯材进行分割以改变密度和方向的结构(参照专利文献1)。为了使热膨胀系数具有无关于方向均相同的各向同性，提出了一种将多个芯材重叠而制作管状的单体并使单体之间的壁厚全部均匀的结构(参照专利文献2)。在由cfrp制造而成的蜂窝夹层面板中，实现了小于10^-6[1/k]的热膨胀系数。

为了使cfrp具有负的热膨胀系数，提出了一种对芯用碳纤维的编入方向既层的结构进行设计的方法。此外，还提出了通过调节外皮件的热膨胀系数使蜂窝夹层面板整体的热膨胀系数的正负抵消的方案(参照专利文献3)。

为了以高精度对光学望远镜的反射镜进行支承，需要复杂的支承机构。例如，已知有一种镜支承机构，使沿反射镜的光轴方向支承的轴向支承机构与在垂直于光轴的面内指示的横向支承机构组合，并且作为反射镜整体以成为使空间的刚体运动的六个自由度被恰到好处地约束的条件的方式进行支承。镜支承机构为还能应对反射镜与镜支承机构之间的热膨胀系数的相对差的结构(例如参照专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第3902429号

专利文献2：日本专利特开2005-028966

专利文献3：日本专利特许第5574835号

专利文献4：日本专利特开2012-185278

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

在人造卫星及装设于人造卫星的光学装置的结构构件中，以往使用以铝(有时简称为al)或cfrp为材料的蜂窝夹层面板。

铝不仅刚性和强度低，而且热膨胀系数大。因此，铝不适用于特别以光学观测为目的的光学装置的结构构件。另一方面，cfrp的刚性和强度高，且热膨胀系数也低。cfrp比铝更适用于光学装置的结构构件的材料。cfrp常常被用作以光学观测为目的的光学装置的结构构件。

期望一种具有比使用cfrp的情况下获得的热膨胀系数的绝对值小的热膨胀系数的绝对值的蜂窝夹层面板。

本公开的目的在于获得一种具有比使用cfrp的情况下获得的热膨胀系数的绝对值小的热膨胀系数的绝对值的蜂窝夹层面板。

解决技术问题所采用的技术方案

根据本公开的蜂窝夹层面板包括：第一外皮件，所述第一外皮件是由低膨胀金属制造而成的板材，所述低膨胀金属是热膨胀系数的绝对值比碳纤维强化塑料的热膨胀系数的绝对值小的金属；第二外皮件，所述第二外皮件是由低膨胀金属制造而成且配置成与第一外皮件相对的板材；以及芯材，所述芯材是将截面呈六边形的多个筒邻接而形成的，并与第一外皮件及第二外皮件接合，且由碳纤维强化塑料或低膨胀金属制造而成。

发明效果

根据本公开，能一种具有比使用cfrp的情况下获得的热膨胀系数的绝对值小的热膨胀系数的绝对值的蜂窝夹层面板。

附图说明

图1是根据实施方式1的光学装置的立体图。

图2是根据实施方式1的光学装置的主视图。

图3是根据实施方式1的光学装置的俯视图。

图4是根据实施方式1的光学装置的右侧视图。

图5是根据实施方式1的光学装置的仰视图。

图6是根据实施方式1的光学装置的剖视图。

图7是根据实施方式1的光学装置中用于对反射镜进行支承的支承梁的立体图。

图8是根据实施方式1的光学装置中用于对反射镜进行支承的支承梁的主视图。

图9是根据实施方式1的光学装置中用于对反射镜进行支承的支承梁的俯视图。

图10是根据实施方式1的光学装置中用于对反射镜进行支承的支承梁的右侧视图。

图11是根据实施方式1的光学装置中用于对反射镜进行支承的支承梁的后视图。

图12是根据实施方式1的光学装置中被支承梁支承的反射镜的立体图。

图13是根据实施方式1的光学装置中被支承梁支承的反射镜的主视图。

图14是根据实施方式1的光学装置中被支承梁支承的反射镜的右侧视图。

图15是根据实施方式1的光学装置中被支承梁支承的反射镜的后视图。

图16是根据实施方式1的光学装置被支承梁支承的反射镜的仰视图。

图17是在根据实施方式1的光学装置中使用的蜂窝夹层面板的去除了一部分的外皮件的状态下的立体图。

图18是装设有根据实施方式2的光学装置的人造卫星的主视图。

图19是将根据实施方式2的光学装置与人造卫星连接的部分的放大图。

图20是对根据实施方式2的光学装置的内部结构进行说明的示意性的剖视图。

具体实施方式

实施方式1

参照图1至图6，对根据实施方式1的光学装置进行说明。图1是根据实施方式1的光学装置的立体图。图2至图5是光学装置的主视图、俯视图、右侧视图和仰视图。图6是图3所示的a-a截面上的剖视图。作为光学装置的反射镜结构体50具有反射镜1和镜支承构件2。反射镜结构体50构成观测天体等的光学望远镜。镜支承构件2是对反射镜1进行支承的构件。反射镜1具有：反射面3，所述反射面3对用于观测的光即观测光进行反射；以及被支承部4，所述被支承部4设置在反射面的相反侧的面即背面的中央。被支承部4是被镜支承构件2支承的构件。反射面3是外形为圆形的凹面。被支承部4是外形呈圆筒状的突起。在突起的前端侧设置有被支承面5，所述被支承面5是与反射镜1的光轴lx(在图2、图4中图示)平行的三个平面。被支承面5是大小相同的长方形的平面，互相成120度的角度。被支承部4具有绕光轴lx每隔120度的旋转对称性。镜支承构件2是存在于反射镜1的背面一侧的结构构件。反射镜1和镜支承构件2也能适用于不用于观测用途的光学设备。

镜支承构件2具有支承基板部6、轴承部7和支承开口部8。镜支承构件2设置有支承梁9和梁固定部10。支承基板部6是镜支承构件2的主体部。支承基板部6是存在于反射镜1的背面侧的面板状的构件。从光轴lx的方向观察时，支承基板部6呈将比反射镜1大的圆的上下和左右以直线状切除的形状。也可以说支承基板部6的形状呈将正方形的四个角替换成圆弧的形状。圆弧部分的比例为正方形的一边的长度的35％左右。在此，将支承基板部6的反射镜1所在一侧的面称为主面，将其相反侧的面称为背面。轴承部7设置于支承基板部6的主面的相对的两边的中央部。轴承部7呈从主面突出的形状。轴承部7具有圆筒状的轴保持孔11。两个轴承部7的轴保持孔11设置成其中心轴一致且与反射镜1的光轴lx交叉。轴保持孔11的中心轴相对于支承基板部6的主面平行。两个轴保持孔11分别供圆柱状的y轴构件12(未图示)插入。轴保持孔11的中心轴与y轴构件12的中心轴一致。将y轴构件12的中心轴称为y轴。反射镜结构体50能绕y轴构件12即y轴旋转。

支承开口部8、支承梁9和梁固定部10是用于对反射镜1的被支承部4进行支承的构件。支承开口部8是设置在支承基板部6的主面的中央的圆筒状的开口部。镜支承构件2具有供被支承部4进入的孔即支承开口部8。支承开口部8设置成贯穿支承基板部6。将支承开口部8所形成的圆筒状的开口部的内表面称为圆筒面13。圆筒面13还延伸至比与圆盘状的支承基板部6相当的部分更靠背面侧处。支承开口部8从支承基板部6的背面呈环状突出。在从支承基板部6的背面侧伸出的支承开口部8的环状的部分处，沿从圆筒面13的中心轴朝向外侧的方向等间隔地设置有八个加强肋。

在由圆筒面13围成的空间中插入有反射镜1的被支承部4。被支承部4在由圆筒面13围成的空间中被三个支承梁9支承。在圆筒面13上设置有六个梁固定部10。梁固定部10呈将从光轴lx的方向观察时具有60度的顶角的大致直角三角形的底边替换成圆弧的形状。梁固定部10具有：与光轴lx平行的平面即梁连接面；与圆筒面13接触的圆弧面；以及相对于与邻接的梁固定部10接触的光轴lx平行的平面。与邻接的梁固定部10接触的面和梁连接面以60度的角度交叉。在梁连接面上连接有支承梁9的一端。

两个梁固定部10互相邻接配置。两个梁固定部10在以使圆弧面连续的方式连接的状态下固定于圆筒面13的三个部位。在各部位的两个梁固定部10处分别连接有两根支承梁9的端部。两个梁固定部10所具有的梁连接面互相成120度的角度。梁固定部10设置成具有绕光轴lx每隔120度的旋转对称性。两个梁固定部10设置在与y轴交叉的位置的圆筒面13上。梁固定部10在光轴lx的方向上设置在比被支承面5更靠背面侧的位置。支承梁9的两端分别与以120度的角度间隔配置在圆筒面13上的两个梁固定部10的梁连接面连接。

由于在由圆筒面13围成的空间中通过支承梁9对被支承部4进行支承，因此，缩短了反射镜结构体50的光轴lx的方向的长度，镜支承构件2能对反射镜1进行支承。也可以不设置支承开口部8而在支承基板部6的主面侧通过支承梁9对被支承部4进行支承。

参照图7至图11对支承梁9的结构进行说明。图7是支承梁9的立体图。图8至图11是支承梁9的主视图、俯视图、右侧视图和后视图。支承梁9的两端与梁固定部10连接，支承梁9的中央部与被支承面5连接。支承梁9的形状呈主要部分存在于大致平面上的形状。将与被支承面5接合并对被支承面5进行支承的支承梁9的部分称为镜支承部9a。镜支承部9a呈长方形的板状。镜支承部9a通过粘接剂固定于被支承面5。在镜支承部9a的两侧倾斜地连接有梁部9b。梁部9b呈宽度比镜支承部9a的宽度小的长方形的板状。镜支承部9a的厚度比梁部9b的厚度厚。镜支承部9a与梁部9b以使远离被支承面5的一侧的面为平面的方式连接。因此，镜支承部9a比梁部9b更朝被支承面5一侧突出。两根梁部9b以比镜支承部9a更远离反射镜1的角度而与镜支承部9a连接。梁部9b在远离背面的位置处对位于靠近反射镜1的背面的位置的镜支承部9a进行支承。支承梁9是具有镜支承部9a且两端经由梁固定部10而与镜支承构件2连接的支承构件。

在梁部9b的未与镜支承部9a连接一侧的端处，以与梁部9b正交的方式连接有长方形的板状的凸缘部9c。凸缘部9c与梁部9b垂直地连接。凸缘部9c固定于梁固定部10所具有的梁连接面。由于两个梁固定部10邻接设置，因此，两个支承梁9的凸缘部9c也邻接。具有大致长方体形状的凸缘部9c具有与邻接的凸缘部9c接触的面。与邻接的凸缘部9c接触的面是将长方体的包含一根棱线的部分切除而形成的。与邻接的凸缘部9c接触的面相对于固定在梁连接面上的面成120度的角度。这样，凸缘部9c在与邻接的凸缘部9c接触一侧的端部具有互相不干涉的形状。

两根梁部9b在与凸缘部9c连接的附近连接有大致长方形板状的联结部9d。联结部9d在比镜支承部9a远离反射镜1的背面的一侧将凸缘部9c连接。从正面观察时，两根梁部9b和联结部9d的外形可视为呈大致等腰三角形。板状的支承梁9具有适度的弹性。因此，通过支承梁9挠曲，能吸收因反射镜1与镜支承构件2的热膨胀系数之差而产生的镜支承部9a对被支承面5进行支承的部位的径向的位移。也就是说，能在不对被支承部4施加过度的应力的情况下，与被支承部4的径向的膨胀或收缩对应地使支承梁9对被支承部4进行支承。反射镜1的径向是在与光轴lx垂直的平面上从光轴lx朝向外周的方向。若能与在反射镜1的径向上的被支承部4的膨胀或收缩对应地使镜支承部9a对被支承面5进行支承的部位沿径向移动，则梁部9b也可以不呈板状。例如，也可以将棒状的梁部9b的两端保持为能旋转等，从而使镜支承部9a能沿径向移动。支承梁9只要具有镜支承部9a能沿反射镜1的径向移动的结构即可。另外，即使镜支承部9a沿径向移动，被支承部4的中心的位置也相对于镜支承构件2固定。

支承梁9相对于穿过镜支承部9a的中心面cs面对称。中心面cs以与长方体状的镜支承部9a垂直的方式穿过该镜支承部9a的中心。中心面cs在镜支承部9a的图中的下侧将联结部9d一分为二，并穿过联结部9d。两根梁部9b呈相同形状，并在镜支承部9a的对称位置处同样地连接。两根凸缘部9c呈相同形状，并以相同角度连接于梁部9b的相同位置。

在三根支承梁9对被支承部4进行支承的状态下，反射镜1的光轴lx存在于各支承梁9的中心面cs上。不仅是支承梁9，包括被支承部4和梁固定部10在内关于各支承梁9的中心面cs面对称。

被三根支承梁9支承的反射镜1如图12至图16所示。图12至图16是被三根支承梁9支承的反射镜1的立体图、主视图、右侧视图、后视图和仰视图。如图12至图16所示，通过三根梁部9这样简单的结构对反射镜1进行支承。被支承面5和支承梁9具有绕光轴lx成120度的旋转对称性，且绕着支承梁9的中心面cs面对称。因此，三根支承梁9能以光轴lx配置在三根支承梁9所形成的正三角形的中心的方式对被支承部4进行支承。支承梁9也可以不成面对称。在指示梁9不成面对称的情况下，也能通过三根支承梁9将被支承部4和光轴lx配置在预定的位置。在支承梁9成面对称的情况下，更容易将被支承部4和光轴lx配置在预定的位置处。

支承开口部8、支承梁9和梁固定部10构成镜连接部，所述镜连接部将被支承部4相对于支承基板部6的位置固定，并将被支承部4与支承基板部6连接。

y轴构件12与x轴旋转构件14(未图示)连接。x轴是在与光轴lx垂直的平面上与y轴正交的轴。x轴旋转构件14能绕x轴旋转。x轴旋转构件14呈与支承基板部6相同的形状。从光轴lx的方向观察时，x轴旋转构件14呈比支承基板部6稍大的大致相似的形状。x轴旋转构件14通过设置在x轴旋转构件14的主面侧的两个突起对y轴构件12进行支承。在主面侧设置有轴承部7的部分的背面侧，突起与y轴构件12连接并对y轴构件12进行支承。y轴与x轴旋转构件14之间的距离适当确定为使反射镜结构体50能绕y轴旋转预定角度。

x轴旋转构件14能通过与x轴平行的两个x轴构件15(未图示)绕x轴旋转。在x轴旋转构件14的背面侧存在板状的镜基底构件16(未图示)，所述镜基底构件16具有对x轴构件15进行支承的突起。镜基底构件16与x轴之间的距离适当确定为使x轴旋转构件14能绕x轴旋转预定角度。镜基底构件16固定于光学望远镜的结构构件。

支承基板部6和轴承部7由通过具有低热膨胀系数的金属制造而成的蜂窝夹层面板20构成，从而轻量且热膨胀系数小。作为具有低热膨胀系数的金属，使用因瓦合金(日文：インバー合金)。例如，新报国制铁(株式会社)制造的“零热膨胀因瓦合金”具有0.06ppm[1/k]这样极低的热膨胀系数(根据2018年11月22日，日刊钢铁报纸的报道)。即使热膨胀系数的绝对值大于“零热膨胀因瓦合金”，只要是绝对值小于碳纤维强化塑料(简称为cfrp)的热膨胀系数的金属，则也能获得与使用cfrp的情况相比减轻了热膨胀的影响的光学装置。在本说明书中，将用于制造光学装置的、具有比cfrp的热膨胀系数低的热膨胀系数的金属称为低膨胀金属。支承开口部8、支承梁9和梁固定部10由低膨胀金属制造而成。另外，也可以是由与低膨胀金属不同的材料制造支承开口部8、支承梁9和梁固定部10中的至少任一个。

参照图17，对蜂窝夹层面板20的结构进行说明。图17是蜂窝夹层面板的去除了一部分的外皮件的状态下的立体图。蜂窝夹层面板20构成为具有第一外皮件21、芯材22和第二外皮件23。第一外皮件21是作为蜂窝夹层面板20的一个面的板材。第二外皮件23是以与一个面相对的方式配置的作为另一个面的板材。在图17所示的蜂窝夹层面板20中，第一外皮件21和第二外皮件23以平行的方式配置。芯材22是具有蜂窝结构的构件。蜂窝结构是将截面呈六边形(优选为正六边形)的多个筒邻接而形成的结构。芯材22通过粘接剂而与第一外皮件21及第二外皮件23垂直地接合。另外，六边中相对的两边的长度与其他四边的长度不同的六边形也能无间隙地填埋平面。因而，芯材只要是截面呈六边形的筒邻接配置的形状即可。

使用由低膨胀金属制造而成的蜂窝夹层面板来制造镜支承构件2。因此，与由cfrp制造的情况相比，能减小温度变化引起的膨胀或收缩对反射镜1位置造成的影响的程度。另外，y轴构件12、x轴旋转构件14、x轴构件15和镜基底构件16也构成为具有由低膨胀金属制造而成的蜂窝夹层面板，或是由低膨胀金属制造而成。

镜支承构件2既可以使用由非低膨胀金属的材料制成的蜂窝夹层面板制造，或者也可以不使用蜂窝夹层面板制造。对于各个y轴构件12、x轴旋转构件14、x轴构件15和镜基底构件16也同样如此。

通过使用低膨胀金属来替代cfrp，能解决在使用cfrp的情况下产生的以下技术问题。

在使用了cfrp的蜂窝夹层面板中，刚性及热膨胀系数的性质根据纤维方向及层结构而变化。因此，需要在对纤维方向及层结构进行研究和调节的基础上制造外皮件或芯材。其结果是，与使用低膨胀金属的情况相比，cfrp制的蜂窝夹层面板多耗费精力、时间和成本中的至少一个。

在将cfrp制的蜂窝夹层面板彼此、蜂窝夹层面板与其他构件接合时，需要使用粘接剂或嵌接件。因此，cfrp制的蜂窝夹层面板难以充分地提高接合强度。

能由cfrp实现的热膨胀系数的绝对值为小于10^-6且3×10^-7[1/k]程度以上。低膨胀玻璃材料、例如肖特(schott)公司的zerodur(注册商标)的热膨胀系数在级别1中为0±0.05×10^-6[1/k]。对于由具有小于10^-7[1/k]的热膨胀系数的低膨胀玻璃材料制造而成的反射镜而言，作为镜支承构件的材料的cfrp的热膨胀系数为五倍以上的大小。在使用cfrp制的镜支承构件的情况下，为了避免cfrp制的镜支承构件的变形传递至光学元件，需要复杂的结构。

在应用于宇宙空间中使用的光学装置的情况下，cfrp存在若干应当注意的点。cfrp是高分子有机材料，因此会吸湿。存在当在cfrp含有水分的状态下发射到轨道上时，水分在宇宙空间中蒸发而收缩变形的情形。此外，存在在宇宙空间中cfrp所包含的有机物会蒸发而收缩变形的情形。存在紧固构件的尺寸因cfrp的收缩变形而变化，光学设备的相对位置变化，观测精度下降的情形。存在包含由cfrp产生的有机物的气体(外部气体)与光学设备接触，由cfrp产生的有机物会附着于光学设备的情形。有机物的附着存在导致观测精度下降的情形。

低膨胀金属的刚性及强度高，且在刚性和热膨胀性上具有各向同性。此外，低膨胀金属具有比cfrp的导热率高的导热率。

镜支承构件2通过使用“零热膨胀因瓦合金”等低膨胀金属来制造，能实现小于10^-7这样的低热膨胀系数。因此，支承结构与反射镜的热膨胀系数之差小，能通过三根支承梁9将反射镜1固定于镜支承构件2。能通过支承梁9这样简单的结构对反射镜1等光学设备进行支承。通过由低膨胀金属来制造对光学设备进行支承的结构，与使用cfrp的情况相比，能抑制为小变形量且实现轻量。

低膨胀金属还能切削或焊接等。由于低膨胀金属是能加工的材料，因此，不需要考虑在cfrp的情况下所需的纤维方向及层结构。在制造光学装置时，与使用cfrp的情况相比，能改善精力、时间和成本中的至少一个。在连接方法中，低膨胀金属能采用强度比粘接剂高的焊接。另外，低膨胀金属的焊接通过不使蜂窝夹层面板变形的方法来实施。

在蜂窝夹层面板中，也可以是，第一外皮件和第二外皮件由低膨胀金属制造，芯材由cfrp制造。通过有限元分析来模拟第一外皮件和第二外皮件为“零热膨胀因瓦合金”制而芯材为cfrp制的蜂窝夹层面板相对于温度变化的变形。在蜂窝夹层面板的形状中，第一外皮件和第二外皮件设为纵(y方向)和横(x方向)为100mm×100mm且厚度为1mm的板材。在芯材中，将单体尺寸设为约6mm，将芯材膜厚设为约0.03mm，将高度(z方向)设为20mm。对于热膨胀系数，“零热膨胀因瓦合金”设为5.0×10^-8[1/k]，cfrp设为－3.0×10^-7[1/k]。温度变化设为10[k]的上升率。

作为模拟的结果，在由“零热膨胀因瓦合金”来制造第一外皮件、第二外皮件和芯材的情况下，x方向和y方向的位移为5.0×10^-5[mm]，z方向的位移为1.0×10^-5[mm]。在将芯材设为cfrp制的情况下，x方向的位移为4.92×10^-5[mm]，y方向的位移为5.16×10^-5[mm]，z方向的位移为－8.28×10^-5[mm]。在将芯材设为cfrp制的情况下会形成波动那样的变形，因此，对位移最大的部位处的位移量进行测量。该模拟结果显示，在由“零热膨胀因瓦合金”来制造第一外皮件和第二外皮件的情况下，即使由cfrp来制造芯材的情况，平行于外皮件的面内的热膨胀系数与芯材也由“零热膨胀因瓦合金”制造的情况大致相同。

在对与具有反射镜的光学设备不同的光学设备进行支承的情况下，也能应用低膨胀金属性的蜂窝夹层面板。

在反射镜结构体50中，镜支承构件2通过三根支承梁9对反射镜1的被支承部4进行支承。通过三根支承梁9实现三点支承，镜支承构件2能在不过度约束的情况下对反射镜1进行支承。通过三个被支承面5以相对于光轴lx点对称的方式对被支承部4进行支承。支承梁9以相对于中心面cs面对称的方式对被支承部4进行支承。因此，支承梁9或镜支承构件2不会妨碍反射镜1因温度变化而以光轴lx为中心点对称地膨胀或收缩。此外，由于热膨胀系数存在差异，因此，在支承梁9和镜支承构件2相对于反射镜1膨胀或收缩的情况下，由于三根支承梁9同样地膨胀或收缩，因此，作用于反射镜1的应力也在三点处相对于光轴lx点对称。另外，由于相对于穿过三点中的每个点的中心面cs成面对称，因此，作用于反射镜1的应力存在于中心面cs上。通过三个支承梁9施加的应力的大小相同。其结果是，反射镜1被三根支承梁9支承的位置不会因镜支承构件2的膨胀或收缩而变化。在反射镜1因镜支承构件2的膨胀或收缩而膨胀或收缩的情况下，反射镜1以光轴lx为中心点对称地膨胀或收缩。

被支承部4存在于反射镜1的光轴lx附近的位置。因此，即使存在温度变化引起的膨胀或收缩，也能相比于被支承部4在反射镜1的外缘附近被支承的情况，减小对被支承部4进行支承的支承梁9的膨胀量或收缩量小。因此，施加于反射镜1和支承梁9的膨胀或收缩引起的应力也变小。通过将支承梁9和镜支承构件2设为低膨胀金属制，能进一步减小膨胀量或收缩量，还能减小应力。即使作用于被支承部4的应力变化，应力也会作用于靠近的三个点，因此，应力不会对反射镜1的反射面3的镜面的精度造成影响。

这样，在反射镜结构体50中，能应对反射镜1与镜支承构件2之间的热膨胀系数的相对差，且能通过三根支承梁9这样的相比于以往更简单的结构对反射镜1进行支承。

被支承面也可以相对于反射镜1的光轴lx不平行。被支承面也可以不是平面。也可以在被支承面上设置突起或凹陷。被支承面只要设置成具有绕光轴lx成120度的旋转对称性即可。

包括反射镜结构体50的光学望远镜能装设于人造卫星使用。在发射装设有光学望远镜的人造卫星时，加速度会施加于光学望远镜等。支承梁9在施加有加速度的状况下也能对反射镜进行支承。在发射时，反射镜1为光轴lx与移动的方向平行的姿态。也就是说，发射时的加速度在与反射镜1的光轴lx平行的方向上产生。支承梁9的梁部9b相对于加速度产生的方向倾斜，能使梁部9b产生针对加速度的应力。

以上也适用于其他实施方式。

实施方式2

参照图18至图20，对装设有根据实施方式2的光学装置的人造卫星进行说明。图18是装设有根据实施方式2的光学装置的人造卫星的主视图。图19是光学装置与人造卫星连接的部分的放大图。图20是对光学装置的内部结构进行说明的示意性的剖视图。

人造卫星30具有卫星主体31和光学望远镜32。在光学望远镜32中，影响观测精度的部分以考虑使热膨胀系数变低的方式制造的。卫星主体31是在没有对热膨胀进行特别考虑的情况下制造的。卫星主体31具有用于装设光学望远镜32的连接面板部33。连接面板部33是平面的板状构件。连接面板部33使用由铝等金属制造而成的蜂窝夹层面板来制造。

光学望远镜32是在远离卫星主体31一侧配置圆形的入射口34(图20中图示)而在靠近卫星主体31一侧配置反射镜1的结构。在此，关于光学望远镜32，将入射口34所在的一侧称为前端侧，将与卫星主体1连接的一侧称为基部侧。若大致划分，则光学望远镜32由台座部35和镜筒部36构成。台座部35存在于基部侧并与连接面板部33连接。台座部35供反射镜1设置。镜筒部36是将供观测光穿过的光路42(图20中图示)包围的构件。镜筒部36在基部侧与台座部35连接。

台座部35呈在中心具有通孔的圆盘状的形状。通孔供配线及信号线等穿过，其中，所述配线将观测到的图像输送至配置在卫星主体31内部的存储装置，所述信号线传递用于对光学望远镜32进行控制的信号。台座部35使用低膨胀金属制的蜂窝夹层面板来制造。反射镜1的支承构件固定于台座部35。反射镜1以光轴能朝向的方向改变的方式支承于支承构件。

镜筒部36与台座部35垂直地连接。镜筒部36具有镜筒基部37、镜筒中间部38、设备保持部39和光路圆筒部40。镜筒基部37的形状呈高度比宽度低的方筒。镜筒基部37的截面的形状呈正八边形。镜筒基部37固定于台座部35。镜筒基部37将反射镜1收纳在其内部。镜筒基部37在前端侧具有凸缘。镜筒基部37使用低膨胀金属制的蜂窝夹层面板来制造。

镜筒中间部38的基部侧为具有凸缘的正八边形的方筒。镜筒中间部38的前端侧呈方筒的上侧一半的形状。如图18所示，在镜筒中间部38的图中的下侧和前端侧连接有光路圆筒部40。光路圆筒部40的前端侧是圆筒。圆筒的前端侧的开口是入射口34。光路圆筒部40的基部侧呈下半部分的圆筒状，以使镜筒中间部38能与上侧连接。镜筒中间部38与光路圆筒部40以在其间没有产生间隙的方式接合。在镜筒中间部38的上部的前端侧连接有设备保持部39。设备保持部39存在于光路圆筒部40的上侧且镜筒中间部38的前端侧。设备保持部39对光学设备进行保持。镜筒中间部38和设备保持部39使用低膨胀金属制的蜂窝夹层面板来制造。光路圆筒部40由铝来制造。

镜筒基部37、镜筒中间部38、设备保持部39及光路圆筒部40通过与台座部35接合，从而形成观测光从仅入射口34进入的封闭空间。在镜筒内部的封闭空间中配置有光学设备。在图20中仅示出对观测光进行分光的缝隙41。相机等光学设备也配置在镜筒的内部。从入射口34进入镜筒部内部的光被反射镜1反射。被反射镜1反射的光被缝隙41分光。被分光后的特定波长的光进入未图示的相机，相机对观测对象的图像进行拍摄。

光路42是从入射口34到缝隙41的光所经过的路径。在图20中用单点划线来表示光路42。在光学望远镜中，期望无论温度如何，光路42都不变化。在光学望远镜32中，使用由具有绝对值小于1.0×10^-7[1/k]的热膨胀系数的低膨胀金属制造而成的蜂窝夹层面板或低膨胀金属制造而成的构件，来制造台座部35、镜筒基部37、镜筒中间部38和设备保持部39。因此，即使在存在温度变化的情况下，也能将反射镜1与缝隙41的相对位置关系的变化抑制得较小。其结果是，光学望远镜32的焦点位置即使在存在温度变化的情况下，也能将其变化抑制在能容许的范围内。缝隙41以外的光学设备相对于反射镜1的位置即使在存在温度变化的情况下，也能将变化抑制在能容许的范围内。其结果是，即使在存在温度变化的情况下，也能减小由观测获得的图像的变化。在由热膨胀系数大的材料来制造对反射镜1及缝隙41等光学设备进行支承的结构构件的情况下，存在光学设备之间的距离会相对于温度变化而变化，焦点位置会偏离。若焦点位置偏离，则例如由相机拍摄的图像会变得不清晰。在使用热膨胀系数大的材料的情况下，为了不使焦点位置变化，存在另外需要具有大行程的调节机构等的情形。由于是蜂窝夹层面板，因此，能实现轻量，能减少将人造卫星30发射至宇宙空间时所需的能量。

作为光学装置的光学望远镜32具有多个光学设备和对光学设备进行支承的结构构件。反射镜1和缝隙41为光学设备的示例。台座部35是对镜支承构件2进行支承的结构构件。镜支承构件2是对反射镜1进行支承的结构构件。镜筒部36是将供观测光穿过的路径即光路包围并与台座部35连接的、对缝隙41进行支承的结构构件。尽管图中未示出，但镜筒部36还对除了缝隙41之外的光学设备进行支承。

将镜支承构件2、台座部35和镜筒部36构成为包括由低膨胀金属制造而成的蜂窝夹层面板。穿过将反射镜1与缝隙41连接的结构构件的路径仅是由低膨胀金属制造而成的蜂窝夹层面板或由低膨胀金属制造而成的结构构件。因此，能够将反射镜1与缝隙41之间的相对位置关系的变化设在相对于温度变化能容许的范围以内。也可以在光学设备之间的路径上存在由低膨胀金属以外的材料制造而成的结构构件。在穿过光学设备之间的结构构件的路径上，由低膨胀金属制造而成的蜂窝夹层面板或由低膨胀金属制造而成的结构构件的比例为预定的下限值以上即可。在光学装置具有三个以上的光学设备的情况下，对于从多个光学设备中选择两个光学设备的所有组合，在穿过将一个光学设备与另一个光学设备连接的结构构件的每个路径中，路径上的由低膨胀金属制造而成的蜂窝夹层面板或由低膨胀金属制造而成的部分的比例设定为预定的下限值以上即可。

台座部35由低膨胀金属制造而成，连接面板部33由热膨胀系数比低膨胀金属的热膨胀系数大的金属制造而成。对将因温度变化而产生的连接面板部33与台座部35的膨胀量或收缩量之差吸收的结构进行说明。台座部35通过相对于其中心具有45度的旋转对称性的支承结构而与连接面板部33连接。在外形呈正八棱柱的台座部35的各外侧面的前端侧中央设置有长方体状的突起43。突起43固定于使由蜂窝夹层面板构成的台座部35的一个面的外皮件突出的部分和台座部35的侧面。连接面板部33也设置有棱柱状的突起44。一个突起43分别通过一根圆柱状的杆45而与其两侧的突起44连接。通过与一个突起43连接的两根杆45，突起43被双点结构(双腿)支承。供杆45的一端固定的突起43的面是与台座部35的外侧面垂直的面。杆45的另一端固定于突起44的侧面。供杆45的另一端固定的突起44的侧面与平行于杆45延伸的光轴的平面正交。从平行于光轴的方向观察时，突起44具有梯形的外形。也可以将杆45的另一端固定于突起44的上表面(突起43所在一侧的面)。台座部35与连接面板部33仅通过杆45连接。台座部35与连接面板部33之间存在空间。

八个突起43分别通过两根杆45而与邻接的突起44连接。杆45总共为十六根。十六根杆45、八个突起43和八个突起44构成光学设备连接部，所述光学设备连接部容许光学望远镜32相对于卫星主体31的位置根据温度变化而变化，并将光学望远镜32与卫星主体31连接。也可以通过由杆45实现的方法以外的方法来容许光学望远镜32相对于卫星主体31的位置根据温度变化而变化，并将光学望远镜32与卫星主体31连接。

在杆45的两端部设置有直径变细的缩径部46。将由缩径部46夹持的杆45的部分称为主体部。两侧的缩径部46呈相同形状。在缩径部46中，与杆45的轴向垂直的截面在保持同心的圆形的情况下仅直径朝向端部变小。在缩径部46中，当超过直径最小的点时，直径随着靠近杆45的端部而变大。由于设置了缩径部46，因此，能使杆45与突起43的连接角度、杆45与突起44的连接角度变化。也就是说，能够由杆45构成杆的连接角度能变化的桁架结构。十六根杆45构成桁架。杆的数量既可以多于也可以少于十六根。镜筒部的截面也可以不呈八边形。

将杆45的长度设为适当的长度，使得即使在存在温度变化的情况下，也能在台座部35与连接面板部33之间形成空间。台座部35、连接面板部33、突起43和突起44具有所需足够的强度，以避免随温度变化而变形。当存在温度变化时，杆45的缩径部46相对于主体部发生微小的弯曲。杆45的材质及形状制造成能获得所需的足够强度，使得即使弯曲也不会破损。

当在宇宙空间中被太阳光照射等而被赋予热量使得温度上升时，连接面板部33比台座部35更大幅地膨胀。杆45的缩径部46处微小地弯曲，杆45的主体部相对于连接面板部33的角度变小。当温度下降时，连接面板部33比台座部35更大幅地收缩。在杆45的缩径部46处，当温度上升时沿相反方向微小地弯曲，杆45的主体部相对于连接面板部33的角度变大。这样，杆45将因连接面板部33与台座部35的热膨胀率之差而导致的膨胀量或收缩量之差吸收。另外，在杆45由与连接面板部33相同或稍小的热膨胀系数的材质制造而成的情况下，杆45自身会伸缩，因此，与杆45为低膨胀金属制的情况相比，能减小杆45的缩径部46处的弯曲角度的变化。

通过由低膨胀金属制造而成的蜂窝夹层面板或对低膨胀金属进行加工后的构件来制造对光学设备进行支承的结构构件，与使用cfrp的情况相比，能减小光学设备之间的相对位置随温度变化的变化量。在光学望远镜等的光学装置中，即使存在温度变化，也能减小观测性能的变化。此外，光学装置也可以不包括在结构构件的热膨胀系数的绝对值大的情况下光学装置中所需要的、使得因温度变化而导致的光学设备之间的相对位置的变化不会对观测精度造成影响的机构，例如焦点位置调节机构等。

能将各实施方式自由组合或将各实施方式变形或省略。

(符号说明)

50反射镜结构体(光学装置)；

1反射镜(光学设备)；

2镜支承构件(结构构件)；

3反射面；

4被支承部；

5被支承面；

6支承基板部(主体部)；

7轴承部；

8支承开口部(镜连接部)；

9支承梁(支承构件、镜连接部)；

9a镜支承部(镜连接部)；

9b梁部；

9c凸缘部；

9d联结部；

10梁固定部(镜连接部)；

11轴保持孔；

12y轴构件；

13圆筒面；

14x轴旋转构件；

15x轴构件；

16镜基底构件；

20蜂窝夹层面板；

21第一外皮件；

22芯材；

23第二外皮件；

30人造卫星；

31卫星主体；

32光学望远镜(光学装置)；

33连接面板部；

34入射口；

35台座部(结构构件)；

36镜筒部(结构构件)；

37镜筒基部；

38镜筒中间部；

39设备保持部；

40光路圆筒部；

41缝隙(光学设备)；

42光路；

43突起(光学设备连接部)；

44突起(光学设备连接部)；

45杆(光学设备连接部)；

46缩径部；

lx光轴；

cs中心面。