大口径望遠鏡の中間体における高剛性・低慣性の技術的要求を満たすために、中間体の軽量化設計を行い、従来の方法では中間体の形状・位置公差の検出が困難である問題に対して、自准直器とレーザートラッカーを用いた光学検査方法を提案した。望遠鏡全体構造の要求に基づき、中間体の寸法範囲を決定し、力の伝達経路を分析し、ひずみエネルギー最小化を最適化目標として、変密度法を用いたトポロジー最適化解析および構造設計を行った。自准直器の角度測定原理に基づき、中間体軸穴端面に平面反射鏡を吸着させ、両端面の反射角度を測定することで両側軸穴端面の平行度誤差を測定し、レーザートラッカーの空間点座標測定原理に基づき、回転治具を用いて中間体軸穴の中心を探し、両側軸穴の中心座標を測定して同軸度誤差を測定した。従来の経験的設計と比較して、トポロジー最適化を指針とした中間体の質量は21.5％減少し、静的剛性は14.3％向上した。光学法による中間体両側軸穴端面の平行度誤差は0.016 mm、両側軸穴中心位置偏差は0.03 mmであった。トポロジー最適化設計を採用した中間体は、剛性向上と慣性低減の面で明確な利点を示し、提案した光学検査法は中間体の形状・位置公差の検出が可能であることを示した。

大口径望遠鏡;軽量化;トポロジー最適化;形状・位置公差検査