(57)【要約】【課題】  小型であってレーザビーム軸の調整を簡単に行うことができるレーザダイオード調整固定機構を提供する。【解決手段】  角度用調整ねじ２３−１の順逆の回転でスリット２８の上方開口部の幅が変動し第１の角度調整部３２が上方又は下方に捩じれＬＤホルダ１８全体が上下いずれかに捩じれてレーザダイオード２５のレーザビーム射出方向（矢印ｅ）が上下いずれかに変動する。角度用調整ねじ２３−２の順逆の回転でスリット２９の左方開口部の幅が変動し第２の角度調整部３５が左方又は右方に捩じれＬＤホルダ１８全体が左右いずれかに捩じれてレーザダイオード２５のレーザビーム射出方向（矢印ｅ）が左右いずれかに変動する。固定用ベース１９に対し移動用調整ねじ２１−１の順逆の回転でＬＤ（レーザダイオード）ホルダ１８が左右（Ｘ方向）に移動し、移動用調整ねじ２１−２の順逆の回転でＬＤホルダ１８が上下（Ｙ方向）に移動する。【選択図】図２
2006138970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードを保持する保持機構本体と、
該保持機構本体をフレームに固定する固定用基台と、
該固定用基台と前記保持機構本体とに係合して２個の移動用調整ねじにより前記固定用基台に対する前記保持機構本体の２軸方向の直線移動をそれぞれ調整する直線移動調整機構と、
前記保持機構本体に係合して２個の角度用調整ねじにより前記保持機構本体の２軸廻りのねじれ角度をそれぞれ調整する角度調整機構と、
を有し、
前記レーザダイオードのレーザビーム軸の方向を２軸方向及び２軸廻りに調整することを特徴とするレーザダイオード調整固定機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザを使用した３軸角度センサに用いられるレーザダイオード調整固定機構に係わり、特に小型であってレーザビーム軸の調整を簡単に行うことができるレーザダイオード調整固定機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＰＳＤ（Position Sensing Detector)のような光電変換素子にレーザを当てて、レーザの光電変換素子受光面上での移動量から回動の変動角度を求める３軸角度センサが知られている。
【０００３】
図５(a) は、そのような従来の３軸角度センサの基本原理を模式的に示す図であり、同図(b) は、その具体的な使用例を示す図である。同図(b) は、上下の固定部１（１−１、１−２）に固定されたシャフト２の斜め手前の側面に、回動中心３（以下、同図(a) も参照）を通る水平面４に対して対称的にそれぞれ４５°の角度で板状のＰＳＤ５が取り付けられている。
【０００４】
そして、これらのＰＳＤ５の検出面に対して９０°の角度でレーザビーム６を照射するレーザダイオード７が配置されている。これらのレーザダイオード７は、不図示の可動フレームに固定されたダイオード保持部材８に固定して保持されている。
【０００５】
このような３軸角度センサにおいて、２つの光電変換素子（ＰＳＤ５）の受光面上におけるレーザビーム６の基準点からの移動量から可動フレームの回動の変動角度を正確に算出するためには、初期設定時において、レーザダイオード７から照射されるレーザビーム軸すなわち同図(a) に示すレーザビーム６の延長線が回動中心３を正確に通過するように設定されていなければならない。
【０００６】
ところで、レーザダイオード７として市販のレーザダイオードのような本体ハウジングに対するレーザビーム軸の精度が保証されていないものを使用する場合には、たとえダイオード保持部材８を高精度に製作したとしても、レーザビーム軸を所定の位置に位置決めすることは不可能である。
【０００７】
したがって、レーザダイオード７を保持するダイオード保持部材８に、レーザビーム軸が回動中心を通過するように２軸方向と２軸廻りの４方向にレーザダイオード７の位置を調整する機能を持ったダイオード固定機構を設けることが必須となる。
【０００８】
そのような２軸方向と２軸廻りの４方向に調整可能に構成された装置としては、例えば光軸補正装置のミラーの２軸のそれぞれに対する回動角度検出機構部において、底部に平行で各軸に直交する軸まわり方向の検出基準誤差を補正する光軸補正装置および調整機構部の調整方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
図６(a) は、実際に３軸角度センサ用に用いられている極く一般的な市販のレーザダイオード調整固定機構の基本構成を示す平面図であり、同図(b) は、その側面図である。
【０００９】
同図(a),(b) に示すように、レーザダイオード調整固定機構１０は、不図示の固定部材に対して同図(b) の両方向矢印ａで示すＸ方向（紙面奥行き方向）に摺動可能なＸステージ１１と、このＸステージ１１に係合してＸステージ１１に対し同図(b) の両方向矢印ｂで示すＹ方向（図の左右方向）に摺動可能なＹステージ１２と、このＹステージ１２に固定して支持される断面が鉤型の取付け金具１３と、この取付け金具１３からＹ方向に延び出して固設されているあおり調整用光学マウント１４から成る。
【００１０】
あおり調整用光学マウント１４には、レーザダイオード１５が保持されるようになっており、また、あおり調整用光学マウント１４の周辺部には略等間隔で３個のあおり調整用ねじ１６が配設されている。
【００１１】
上記のレーザダイオード１５からは、同図(b) に矢印ｃ又はｄで示す方向にレーザビームが照射される。このレーザビーム軸が光電変換素子の受光面に直角に当たるように（以下、図５(a) のレーザビーム６とＰＳＤ５参照）、３個のあおり調整用ねじ１６によって、あおり調整用光学マウント１４の２軸廻りのねじれ角度が調整され、この調整によって光電変換素子の受光面に直角に当たるようになったレーザビーム軸が回動中心を通るように、Ｘステージ１１とＹステージ１２によって２軸方向の位置調整が行われる。
【００１２】
このレーザダイオード調整固定機構１０の大きさは、同図(b) に示すように、レーザ照射方向のサイズが３５ｍｍ、そして、同図(a) に示すように、レーザ照射方向に直角方向の縦横のサイズが４５ｍｍ×７５ｍｍである。ただし、同図(a),(b) には、Ｘステージ１１を摺動可能に支持して可動フレームに固定すべき固定基台は図示を省略されており、その不図示の固定基台を含めると全体の寸法は更に大型化する。
【特許文献１】特開２００２−３０４７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、試験治具のような規模と重量に制限がないものであれば上記のような一般に市販されているレーザダイオード調整固定機構を使用するのに何らの問題は無いが、実用装置のように組み込み部材に対する規模や重量に制約の多いものに上記のような一般に市販されているレーザダイオード調整固定機構を搭載する場合を考えるときには、規模や重量の制約上、対応不可能な場合が多い。そして、従来の市販品をいくら探してみても、２軸方向及び２軸廻りにレーザビーム軸の調整が可能で且つ小型であるようなレーザダイオード調整個定機構は存在しなかった。
【００１４】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、小型であってレーザビーム軸の調整を簡単に行うことができるレーザダイオード調整固定機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下に、本発明に係わるレーザダイオード調整固定機構の構成を述べる。
本発明のレーザダイオード調整固定機構は、レーザダイオードを保持する保持機構本体と、該保持機構本体をフレームに固定する固定用基台と、該固定用基台と上記保持機構本体とに係合して２個の移動用調整ねじにより上記固定用基台に対する上記保持機構本体の２軸方向の直線移動をそれぞれ調整する直線移動調整機構と、上記保持機構本体に係合して２個の角度用調整ねじにより上記保持機構本体の２軸廻りのねじれ角度をそれぞれ調整する角度調整機構と、を有し、上記レーザダイオードのレーザビーム軸の方向を２軸方向及び２軸廻りに調整するように構成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、調整ねじによる移動調整機構および角度調整機構を固定機構と一体化させるので、レーザビーム軸の方向を２軸方向及び２軸廻りに調整可能な小型で軽量なレーザダイオード調整固定機構の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明において、上記保持機構本体は、例えばＬＤ（レーザダイオード）ホルダ１８等から成り、上記固定用基台は、固定用ベース１９等から成り、上記直線移動調整機構は、例えば調整ブロック２２、移動用調整ねじ２１（２１−１、２１−２）等から成り、そして、上記角度調整機構は、例えば調整ねじホルダ２４、角度用調整ねじ２３（２３−１、２３−２）等から成る。
【実施例１】
【００１８】
図１(a) は一実施の形態におけるレーザダイオード調整固定機構の上面図であり、同図(b) は、それを同図(a) の左側から見た側面図、同図(c) は同図(a) の右側から見た側面図である。尚、図１(a) に示す上面図は、図６(a) に示す図に対応するものであり、図１(b),(c) に示す側面図は、図６(b) に示す図に対応するものである。
【００１９】
図２は上記本例のレーザダイオード調整固定機構の斜視図である。
図３(a) はレーザダイオード調整固定機構に配設される固定用ベースを示す斜視図、同図(b) は２個の移動用調整ねじを備えた調整ブロックを示す斜視図、同図(c) はレーザダイオード調整固定機構に配設される２個の角度用調整ねじを備えた調整板を示す断面図である。
【００２０】
図１(a),(b),(c) 、図２及び図３(a),(b),(c) に示すように、本例のレーザダイオード調整固定機構１７は、ＬＤホルダ１８と、このＬＤホルダ１８を不図示の例えば可動フレームに固定するための固定用ベース１９と、この固定用ベース１９と上記ＬＤホルダ１８とに係合する２個の移動用調整ねじ２１（２１−１、２１−２）を備えた調整ブロック２２と、ＬＤホルダ１８に係合する２個の角度用調整ねじ２３（２３−１、２３−２）を備えた調整ねじホルダ２４と、から成る。
【００２１】
上記ＬＤホルダ１８には、小型・軽量で耐振動性のあるレーザダイオード２５が固定して保持される。レーザダイオード２５からは、図１(c) 及び図２に矢印ｅで示す方向にレーザビームが射出される。
【００２２】
このレーザダイオード調整固定機構１７は、不図示の２本の固定用ねじにより、固定ベース１９の下部に形成されている２つのねじ孔２６を介して不図示の例えば回動フレーム等に固定される。
【００２３】
固定ベース１９には、調整ブロック２２が嵌め込まれるブロック用溝１９−１と、このブロック用溝１９−１の上端に移動用調整ねじ２１−１を支持するための切り込み溝１９−２がそれぞれ形成されている（図３(a) 参照）。
【００２４】
移動用調整ねじ２１−１は、その頭部とフランジ２１−１ａの間の軸部２１−１ｂが固定用ベース１９の切り込み溝１９−２に嵌合し、先端のねじ部は、調整ブロック２２の一方の端部２２−１にねじ込まれている。
【００２５】
同様に、ＬＤホルダ１８の固定ベース１９との対向面には、固定用ベース１９のブロック用溝１９−１と同様のブロック用溝１８−１（図１(a) 参照）が、固定用ベース１９のブロック用溝１９−１と直角に交差する方向に形成されており、そのブロック用溝１８−１の左端には、これも固定用ベース１９の切り込み用溝１９−２と同様の切り込み溝１８−２（図１(a) 参照）が形成されている。
【００２６】
移動用調整ねじ２１−２は、その頭部とフランジ２１−２ａの間の軸部２１−２ｂがＬＤホルダ１８の切り込み溝１８−２に嵌合し、先端のねじ部は、調整ブロック２２の他方の端部２２−２にねじ込まれている。
【００２７】
この状態で、調整ブロック２２は、一方の端部２２−１が固定用ベース１９のブロック用溝１９−１に摺動自在に嵌入し、他方の端部２２−２がＬＤホルダ１８のブロック用溝１８−１に摺動自在に嵌入している。
【００２８】
これにより、移動用調整ねじ２１−１が順逆いずれかの方向に回されることにより、調整ブロック２２は固定用ベース１９のブロック用溝１９−１内を上下いずれかの方向に摺動し、他方の端部２２−２及びブロック用溝１８−１を介してＬＤホルダ１８を上下いずれかの方向に移動させる。
【００２９】
また、移動用調整ねじ２１−２が順逆いずれかの方向に回されることにより、調整ブロック２２はＬＤホルダ１８のブロック用溝１８−１内を左右いずれかの方向に摺動し、一方の端部２２−１及びブロック用溝１９−１を介して相対的に固定用ベース１９を左右いずれかの方向に移動させる。すなわち、固定用ベース１９に対してＬＤホルダ１８自身が左右いずれかの方向に移動する。
【００３０】
このように、２個の移動用調整ねじ２１（２１−１、２１−２）を備えた調整ブロック２２により、固定用ベース１９に対してＬＤホルダ１８を上下及び左右の２軸方向に所望の移動量だけ移動させることができる。このように固定用ベース１９に対するＬＤホルダ１８の上下及び左右の２軸方向の所望の位置への移動調整が終了した時点で、固定ねじ２９を締めて、ＬＤホルダ１８を固定用ベース１９に完全に固定する。
【００３１】
図４(a) 〜(d) は、上記ＬＤホルダ１８の構造を更に詳しく説明するための斜視図であり、同図(a) はレーザダイオード２５の保持部（ホルダ部２７）の切り欠きを一部形成する前のＬＤホルダ１８の斜視図、同図(b) は同図(a) のＦ矢視図、同図(c) は同図(a),(b) のＧ−Ｇ´断面矢視図、同図(d) は同図(a),(b) のＨ−Ｈ´断面矢視図である。
【００３２】
図４(a),(b) に示すように（図２も参照）、ＬＤホルダ１８には、ＬＤ（レーザダイオード）２５を保持するためのホルダ部２７と角度調整用の２つのスリット２８と２９が設けられている。尚、図４(a) に破線で示すホルダ部２７は、切り欠く前の状態を示している。
【００３３】
２つの角度調整ねじ２３の一方の角度調整ねじ２３−１は、その頭部とフランジ２３−１ａの間の軸部２３−１ｂが調整ねじホルダ２４の切り込み溝３１（図２及び図３(c) 参照）に嵌合し、先端のねじ部は、ＬＤホルダ１８のスリット２８を通過して、第１の角度調整部３２（図２及び図４(a),(b) 参照）の上中央に形成されている捻じ込み穴３３（図４(b),(c) 参照）にねじ込まれている。
【００３４】
また、他方の角度調整ねじ２３−２は、その頭部とフランジ２３−２ａの間の軸部２３−２ｂが調整ねじホルダ２４の切り込み溝３４（図２及び図３(c) 参照）に嵌合し、先端のねじ部は、ＬＤホルダ１８のスリット２８及び２９を通過し、第２の角度調整部３５（図２及び図４(a),(b) 参照）の左中央に形成されている捻じ込み穴３６（図４(b),(d) 参照）にねじ込まれている。
【００３５】
上記の調整ねじホルダ２４は、ねじホルダ固定ねじ３７（図１及び図２参照、図４(a),(b) には図示を省略）によってＬＤホルダ１８に固定されている。
２軸まわりの角度調整を実施する場合は、先ず角度調整ねじ２３−１を順逆いずれかの回転方向に動かす。すると、スリット２８の上方開口部の幅が変動し、第１の角度調整部３２が図４(a) に矢印Ｊで示すように上方または下方に捩じれ、これにより、ＬＤホルダ１８全体が上下いずれかに捩じれてレーザダイオード２５の図１(c) 及び図２に矢印ｅで示すレーザビームの射出方向が上下いずれかに変動する。
【００３６】
次に、角度調整ねじ２３−２を順逆いずれかの回転方向に動かす。すると、スリット２９の左方開口部の幅が変動し、第２の角度調整部３５が図４(a) に矢印Ｋで示すように左方または右方に捩じれ、これにより、ＬＤホルダ１８全体が左右いずれかに捩じれてレーザダイオード２５の図１(c) 及び図２に矢印ｅで示すレーザビームの射出方向が左右いずれかに変動する。
【００３７】
この上記２軸まわりの角度調整によって、レーザダイオード２５のレーザビームの射出方向を光電変換素子（図５(a),(b) のＰＳＤ５参照）の受光面に対し正しく９０°角になるように調整することができる。
【００３８】
そして、この角度調整の後、図３(a),(b) で説明した上下方向（光電変換素子の受光面に対しては例えばＸ方向）及び左右方向（光電変換素子の受光面に対しては例えばＹ方向）の位置移動調整を行って、レーザダイオード２５のレーザビームの射出軸の延長方向が、このレーザダイオード調整固定機構１７を取付けた装置本体の回動中心を通るように調整する。
【００３９】
このように、レーザダイオードのレーザビーム射出軸の方向及び位置を調整するための調整ねじによる角度調整機構及び移動調整機構をＬＤホルダ機構及びその応固定機構と一体化させることにより、小型・軽量なレーザダイオードの固定機構の提供が可能となる。
【００４０】
ちなみに、本例のレーザダイオード調整固定機構１７は、固定基台１９を含めても、図１(c) に示すように矢印ｅで示すレーザ照射方向のサイズは３５ｍｍ、図１(a) に示すようにレーザ照射方向に直角方向の縦横のサイズは４０ｍｍ×４８ｍｍであって、図６(a),(b) に示した従来のレーザダイオード調整固定機構１０が不図示の固定基台を含めないにも拘わらずレーザ照射方向のサイズが３５ｍｍ、レーザ照射方向に直角方向の縦横のサイズが４５ｍｍ×７５ｍｍであることと比較すると、かなり小型な構成となっている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】(a) は一実施の形態におけるレーザダイオード調整固定機構の上面図、(b) はそれを(a) の左側から見た側面図、(c) は(a) の右側から見た側面図である。
【図２】本例のレーザダイオード調整固定機構の斜視図である。
【図３】(a) はレーザダイオード調整固定機構に配設される固定用ベースを示す斜視図、(b) は２個の移動用調整ねじを備えた調整ブロックを示す斜視図、(c) は２個の角度用調整ねじを備えた調整ねじホルダを示す断面図である。
【図４】(a) 〜(d) はＬＤホルダの構造を更に詳しく説明するための斜視図である。
【図５】(a) は従来の３軸角度センサの基本原理を模式的に示す図、(b) はその具体的な使用例を示す図である。
【図６】従来の実際に３軸角度センサ用に用いられている極く一般的な市販の調整・固定機構の基本構成を示す平面図、(b) はその側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１（１−１、１−２）  固定部
２      シャフト
３      回動中心
４      回動中心を通る水平面
５      ＰＳＤ（Position Sensing Detector)
６      レーザビーム
７      レーザダイオード
８      ダイオード保持部材
１０    調整・固定機構
１１    Ｘステージ
１２    Ｙステージ
１３    取付け金具
１４    あおり調整用光学マウント
１５    レーザダイオード
１６    あおり調整用ねじ
１７    レーザダイオード調整固定機構
１８    ＬＤ（レーザダイオード）ホルダ
１９    固定用ベ−ス（固定用基台）
２１（２１−１、２１−２）  移動用調整ねじ
２１−１ａ、２１−２ａ  フランジ
２１−１ｂ、２１−２ｂ  軸部
２２    調整ブロック
２３（２３−１、２３−２）  角度用調整ねじ
２３−１ａ、２３−２ａ  フランジ
２３−１ｂ、２３−２ｂ  軸部
２４    調整ねじホルダ
２５    ＬＤ（レーザダイオード）
２６    ねじ孔
２７    ホルダ部
２８、２９  スリット
３１    切り込み溝
３２    第１の角度調整部
３３    捻じ込み穴
３４    切り込み溝
３５    第２の角度調整部
３６    捻じ込み穴
３７    ねじホルダ固定ねじ
【図１】
2006138970.tif 000003
【図２】
2006138970.tif 000004
【図３】
2006138970.tif 000005
【図４】
2006138970.tif 000006
【図６】
2006138970.tif 000007
【図５】
2006138970.tif 000008