(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラーの傾斜角を調整する光学素子ホルダであって、
前記ミラーが一方の面上に取り付けられる板状のベース部と、
前記ベース部を支持する支持部と、
前記ベース部と前記支持部とによって挟まれた状態で前記支持部との接触面に沿って回転可能に積み重ねられた複数段の回転板と、
前記ベース部を前記支持部に対して固定する固定機構とを備え、
前記複数段の回転板は、それぞれ、その回転軸線に垂直な特定の方向に沿って厚さが徐々に小さくなるように板状に形成されており、
前記固定機構によって前記ベース部が固定された状態において、前記複数段の回転板のうちの前記ベース部側の回転板の一方の面は、前記ベース部の他方の面に向けて押圧され、該回転板の他方の面は、他段の回転板の一方の面に押圧され、かつ、前記複数段の回転板のうちの前記支持部側の回転板の他方の面は、前記支持部の前記接触面に向けて押圧されるように構成され、
前記固定機構が解放された状態において、前記複数段の回転板が前記接触面に沿って回転可能に構成される、
ことを特徴とする光学素子ホルダ。
【請求項２】
前記複数段の回転板は、前記回転軸線に垂直な方向に沿った厚さの変化率が互いに等しい２段の回転板を含む、
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の傾斜角を調整する光学素子ホルダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ装置等の光学装置においてミラーやレンズ等を保持するための各種の光学素子ホルダが用いられている。このような光学素子ホルダの中には光学装置における光学素子のあおり調整や姿勢調整が可能なものが知られている。例えば、下記特許文献１に記載された光軸調整装置は、ミラーを固定する断面がくさび形状の回転板と、回転板と摺接する光軸調整ハウジングと、回転板を光軸調整ハウジングに固定する固定ねじとを備え、この回転板を回転させることによってミラーの傾き方向を調整可能にされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７１５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来の光軸調整装置では、回転板を回転させることによりミラーの傾斜方向が変わるため、ミラーによる反射方向が変動する一方、ミラーのハウジングに対する傾斜角度は回転板の断面の傾斜角度に依存するため制御することはできない。その結果、光学装置のあおり調整等を行うために光学素子の傾斜角度の調整が必要な場合に利便性が低下していた。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、光学素子の傾斜角度及び傾斜方向を同時に自在に調整することが可能な光学素子ホルダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の光学素子ホルダは、ミラーの傾斜角を調整する光学素子ホルダであって、ミラーが一方の面上に取り付けられる板状のベース部と、ベース部を支持する支持部と、ベース部と支持部とによって挟まれた状態で支持部との接触面に沿って回転可能に積み重ねられた複数段の回転板と、ベース部を支持部に対して固定する固定機構とを備え、複数段の回転板は、それぞれ、その回転軸線に垂直な特定の方向に沿って厚さが徐々に小さくなるように板状に形成されており、固定機構によってベース部が固定された状態において、複数段の回転板のうちのベース部側の回転板の一方の面は、ベース部の他方の面に向けて押圧され、該回転板の他方の面は、他段の回転板の一方の面に押圧され、かつ、複数段の回転板のうちの支持部側の回転板の他方の面は、支持部の接触面に向けて押圧されるように構成され、固定機構が解放された状態において、複数段の回転板が接触面に沿って回転可能に構成される。
【０００７】
このような光学素子ホルダによれば、ベース部と支持部とに挟まれた複数段の回転板を支持部の接触面に沿って回転させ、それぞれの回転板の支持部に対する傾斜方向の関係を調整することにより、光学素子が取り付けられたベース部の支持部に対する傾斜角度及び傾斜方向を自由に調整することができる。
【０００８】
回転板の段数は偶数段であることが好適である。この場合、一方の回転板の傾斜面に逆方向に傾斜する他方の回転板を重ねることで光学素子の傾斜角を小さくすることができ、一方の回転板と他方の回転板の傾斜方向を合わせることで光学素子の傾斜角を大きくすることができるので、傾斜角度の調整の自由度が向上する。
【０００９】
また、複数段の回転板は、回転軸線に垂直な方向に沿った厚さの変化率が互いに等しい２段の回転板を含む、ことも好適である。かかる構成を採れば、一方の回転板の傾斜面に逆方向に傾斜する他方の回転板を重ねることで光学素子の傾斜角をキャンセルすることが容易になるので、傾斜角度を所望の角度に容易に調整することができる。
【００１０】
さらに、ベース部を支持部に向けて圧着する固定機構をさらに備えることも好適である。かかる固定機構を備えれば、光学素子の傾斜角度及び傾斜方向を容易に安定化することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光学素子の傾斜角度及び傾斜方向を同時に自在に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好適な一実施形態に係る光学素子ホルダの縦断面図である。
【図２】図１の回転板の分解斜視図である。
【図３】図２の回転板の傾斜ベクトルの大きさ及び方向を示すグラフである。
【図４】図１の光学素子ホルダの２つの回転状態を示す側面図である。
【図５】図２の回転板の傾斜ベクトルの方向と図１の光学素子の傾斜方向及び傾斜角度との関係を示す図である。
【図６】本発明の変形例である光学素子ホルダを示す縦断面図である。
【図７】図６の回転板の正面図である。
【図８】本発明の変形例である光学素子ホルダを示す縦断面図である。
【図９】本発明の変形例である光学素子ホルダの要部を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の変形例である光学素子ホルダの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る光学素子ホルダの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の好適な一実施形態に係る光学素子ホルダ１の縦断面図、図２は、図１の回転板４Ａ，４Ｂの分解斜視図である。
【００１５】
図１に示す光学素子ホルダ１は、光学装置においてレーザ光を反射させるミラー等の光学素子Ａを所定の姿勢で保持するための装置であり、レーザ光の光軸のあおり調整用として用いられる。この光学素子ホルダ１は、円板状のベース部２とベース部２を支持する支持台（支持部）３と、ベース部２と支持台３とによって挟まれた２枚の円板状の回転板４Ａ，４Ｂと、固定機構５とによって構成されている。
【００１６】
ベース部２は、その一方の面２ａ上に光学素子Ａが取り付けられ、面２ａの反対側の他方の面２ｂが回転板４Ａに接している。そして、このベース部２は、２段に積み重ねられた回転板４Ａ，４Ｂを挟んで、ボルト５Ａ、ナット５Ｂ、及びばね５Ｃからなる固定機構５によって支持台３に向けて圧着して固定されている。詳細には、ベース部２の中心には、面２ｂに垂直な方向に沿って面２ｂの外側に伸びるようにボルト５Ａが貫通して固定され、このボルト５Ａは、回転板４Ａ，４Ｂ、更に、支持台３の平坦面３ａと平坦面３ａの反対側の面３ｂとの間を貫通している。そして、ボルト５Ａが面３ｂにおいてばね５Ｃを介してナット５Ｂによって締め付けられることにより、ベース部２が支持台３に対して固定可能にされる。
【００１７】
以下の説明では、支持台３の平坦面３ａに垂直な方向にｚ軸をとり、平坦面３ａに沿った方向にｘ軸、ｙ軸をとるものとする。
【００１８】
上述したように、ベース部２と支持台３との間には２段の回転板４Ａ，４Ｂが、それぞれの中心軸線の周りを回転可能に積み重ねられている。詳細には、回転板４Ａ，４Ｂの中心にはボルト５Ａが貫通し、そのボルト５Ａの外周面における回転板４Ａ，４Ｂとの接触部位には、回転板４Ａ，４Ｂが回転しやすいように滑らかな面が形成されている。これにより、固定機構５によってベース部２を固定する際、回転板４Ａの一方の面６Ａはベース部２の面２ｂに向けて押圧され、回転板４Ａの他方の面７Ａは回転板４Ｂの一方の面６Ｂに向けて押圧され、回転板４Ｂの他方の面７Ｂは支持台３の平坦面３ａに向けて押圧されるので、回転板４Ａ，４Ｂはベース部２及び支持台３に対して固定される。これに対して、固定機構５を解放した場合は、回転板４Ａ，４Ｂは、支持台３の平坦面３ａに沿ってＺ軸の周りを回転可能に支持される。さらに、回転板４Ａ，４Ｂの外周面には、手動で回転させる際に滑りにくいようにローレット加工が施されている。
【００１９】
これらの回転板４Ａ，４Ｂは、Ｚ軸に垂直な方向に沿って厚さが徐々に小さくなるように、いわゆる楔形状を成すように形成されている。図２の場合、回転板４Ａは、ｘｙ平面上においてｘ軸とのなす角がφ１の方向Ｄ１に沿って厚さが直線的に小さくなるような形状を有し、回転板４Ｂは、ｘｙ平面上においてｘ軸とのなす角がφ２の方向Ｄ２に沿って厚さが直線的に小さくなるような形状を有する。なお、回転板４Ａの方向Ｄ１に沿った面６Ａに対する面７Ａの傾斜角、すなわち厚さの変化率は、回転板４Ｂの方向Ｄ２に沿った面７Ｂに対する面６Ｂの傾斜角と等しく角度αに設定されている。
【００２０】
このような構成により、回転板４Ａ，４Ｂを任意の角度で回転させた後に固定機構５によってベース部２を固定すると、ベース部２の面２ａの平坦面３ａに対する角度及びその傾斜方向を所望の角度及び方向に設定することができる。図２のように、回転板４Ａの傾斜方向Ｄ１のｘ軸とのなす角がφ１、回転板４Ｂの傾斜方向Ｄ２のｘ軸とのなす角がφ２となるように回転板４Ａ，４Ｂを回転させて固定した場合を考える。このとき、回転板４Ａ，４Ｂのｘｙ平面上でのそれぞれの傾斜ベクトルＶＡ，ＶＢは図３のように表され、それぞれのベクトルの方向が傾斜の方向、ベクトルの大きさが傾斜の大きさを表している。この状態で固定機構５によってベース部２を固定すると、平坦面３ａに対する回転板４Ａの面６Ａの傾斜角及び傾斜方向、すなわち、ベース部２の面２ａの傾斜角及び傾斜方向は、傾斜ベクトルＶＡと傾斜ベクトルＶＢとの和に対応したものとなる。
【００２１】
例として、図４（ａ）には、ベース部２の傾斜角が０になる場合の回転板４Ａ，４Ｂの回転状態、図４（ｂ）には、ベース部２の傾斜角が最大になる場合の回転板４Ａ，４Ｂの回転状態を示している。また、図５（ａ）〜（ｅ）には、回転板４Ａ，４Ｂの様々な回転状態に対応する傾斜ベクトルＶＡ，ＶＢの方向を示し、図５（ｆ）〜（ｊ）には、それぞれ、図５（ａ）〜（ｅ）に対応するベース部２の傾斜方向及び傾斜角度の大きさを示している。図５に示すように、回転板４Ａ，４Ｂをｘ軸に対して反対方向に回転角φ１と回転角φ２ととが等しくなるように回転させた場合は、ｙ軸方向の傾斜が打ち消され、ｘ軸に沿ったベース部２の傾斜角度が、回転角φ１，φ２に応じて変化する。図５（ａ），（ｆ）の状態では回転板４Ａ，４Ｂの傾斜が同じ方向を向いているためベース部２の傾斜角度は最大である。これに対して、図５（ｃ），（ｈ）の状態では回転板４Ａ，４Ｂの傾斜が反対方向を向いているためベース部２の傾斜角度は０である。さらに、図５（ｅ），（ｊ）の状態では図５（ａ），（ｆ）に対してベース部２の傾斜方向が反対で傾斜角度が最大である。
【００２２】
以上説明した光学素子ホルダ１によれば、ベース部２と支持台３とに挟まれた２段の回転板４Ａ，４Ｂを支持台３の平坦面３ａに沿って回転させ、それぞれの回転板４Ａ，４Ｂの支持台３に対する傾斜ベクトルＶＡ，ＶＢの関係を調整することにより、光学素子Ａが取り付けられたベース部２の支持台３に対する傾斜角度及び傾斜方向を自由に調整することができる。従来の光軸調整機構では、回転板を回転させてもミラーの傾斜方向を制御することは可能であるが、傾斜方向と傾斜角度を同時に制御できなかった。これに対して、本実施形態によれば、２枚の回転板４Ａ，４Ｂを用いることにより、光学素子Ａの傾斜角度及び傾斜方向を同時に調整でき、光学素子Ａのあおり調整時の利便性が向上する。また、ベース部２、回転板４Ａ，４Ｂ、及び支持台３が面接触によって互いに支持されているので、加重に耐えやすく組み立ての安定性も高い。さらに、回転板４Ａ，４Ｂの外周が解放されているので調整操作が容易となり、中心部を空洞にする際の加工も容易であり中心部にレーザ光を通過させたりすることも可能になる。
【００２３】
また、回転板４Ａ，４Ｂを２段にすることにより、回転板４Ａの傾斜方向と回転板４Ｂの傾斜方向とを逆方向にすることで光学素子Ａの傾斜角を０にすることができる一方、両者の傾斜方向を合わせることで光学素子の傾斜角を最大にすることができるので、光学素子Ａの傾斜角度の調整の自由度が向上する。
【００２４】
また、回転板４Ａ，４Ｂの厚さの変化率が互いに等しいので、回転板４Ａの傾斜面に逆方向に傾斜する回転板４Ｂを重ねることで光学素子Ａの傾斜角をキャンセルすることが容易になるので、光学素子Ａの傾斜角度を所望の角度に容易に調整することができる。
【００２５】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、回転板４Ａ，４Ｂの段数は２段には限定されず、光学素子Ａの傾斜角度の調整精度及び調整範囲に応じて３枚以上としてもよい。しかしながら、角度調整時の利便性の点から、それぞれが複数種類の傾斜角度を有するペアの回転板を含む偶数段の回転板を用いることが望ましい。これにより、粗い角度調整の場合と細かい角度調整の場合とで、回転させる回転板のペアを使い分けることができる。
【００２６】
また、回転板４Ａの傾斜角と回転板４Ｂの傾斜角は異なっていてもよく、回転板４Ａ，４Ｂの厚さ、大きさ、及び材質は異なっていてもよい。
【００２７】
また、ベース部２を支持台３に固定するための固定機構としては、ベース部２の面２ｂの中心部より外側を固定する複数の螺子１０５Ａ，１０５Ｂを用いてもよい（図６）。この場合、回転板４Ａ，４Ｂにはその表面７Ａ，７Ｂの外側に外周に沿って長穴１０８が加工され、この長穴１０８に螺子１０５Ａ，１０５Ｂが貫通されることにより、一定の角度範囲で回転板４Ａ，４Ｂが回転可能にされてもよい（図７）。このような構成は、角度調整が微量であるときに操作性が高くて有利である。
【００２８】
また、固定機構として、ベース部２を外周面側から支えて固定する固定部材２０５を用いてもよい（図８）。この場合、中心部にセンサ等を配置することにより装置の内部空間の有効利用が可能になる。
【００２９】
また、ベース部２、回転板４Ａ，４Ｂ、及び支持台３の間には、回転板４Ａ，４Ｂの回転操作時の滑りを良くするための３つのベアリング３０５が設けられていてもよい（図９）。こうすれば、回転板４Ａ，４Ｂの回転がスムーズになるため、高精度で迅速な調整が可能となり、モータ等を用いた回転板４Ａ，４Ｂの回転角度の自動調整も容易となる。
【００３０】
さらに、光学素子Ａの傾斜角度の自動制御を実現するためには、ギアを介して回転板４Ａ，４Ｂを回転させるためのステッピングモータ４０９Ａ，４０９Ｂを配置し、このステッピングモータ４０９Ａ，４０９Ｂの回転角度及び回転速度を、モータ制御装置４１０及びコンピュータ装置４１１によって独立に制御すればよい（図１０）。この場合、回転板４Ａ，４Ｂの外周面は、ステッピングモータ４０９Ａ，４０９Ｂのギアと噛み合うようにギア形状に形成される。なお、回転板４Ａ，４Ｂの傾斜角が大きい場合には回転板４Ａ，４Ｂの回転に伴ってギアの噛み合いが悪くなるため、その場合はベルトドライブによって回転板４Ａ，４Ｂを回転駆動する方式を採用すればよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…光学素子ホルダ、２…ベース部、３…支持台（支持部）、３ａ…平坦面（接触面）、４Ａ，４Ｂ…回転板、５…固定機構、Ａ…光学素子。
【図１】
0005620704.tif 000002
【図２】
0005620704.tif 000003
【図３】
0005620704.tif 000004
【図４】
0005620704.tif 000005
【図５】
0005620704.tif 000006
【図６】
0005620704.tif 000007
【図７】
0005620704.tif 000008
【図８】
0005620704.tif 000009
【図９】
0005620704.tif 000010
【図１０】
0005620704.tif 000011