大口径望遠鏡における大口径レンズの支持問題を解決するために、二段階の柔軟な支持構造が提案された。この構造はレンズの位置精度と面形精度を保証するとともに、鏡枠構造の弾性変形の影響を克服できる。まず、大口径光学レンズ支持構造設計の難点と提案された二段階柔軟支持構造案について詳細に説明し、この支持構造が鏡枠の弾性変形を克服するメカニズムと利点について述べた。次に、二段階柔軟支持構造の構成要素および構造的特徴に基づき、オイラー薄梁理論に基づく柔軟支持ユニットの構造力学モデルを導出した。さらに、レンズを剛体と仮定し、異なる姿勢におけるレンズの力の釣り合いと柔軟支持ユニットの変形調和条件に基づき、この柔軟支持構造の全体剛性モデルを導出した。これには軸方向剛性、横方向剛性、回転剛性が含まれる。最後に、口径640mmの実験用レンズを例に、剛体支持、単段階柔軟支持および二段階柔軟支持の場合における鏡枠の弾性変形が鏡面形状精度に与える影響を数値シミュレーションでそれぞれ模擬した。鏡枠の弾性変形が非常に大きい場合でも、二段階柔軟支持構造下の鏡面形状精度は20nmから50nmへ2.5倍の低下にとどまった。さらに、Zygo干渉計を用いて実験レンズ下表面の干渉検査を行い、最良の面形精度は0.05λで加工状態を達成し、提案した二段階柔軟支持構造の優位性をさらに検証した。

光学レンズ;二段階柔軟;支持構造;面形精度;数値シミュレーション