(57)【要約】【課題】部品ホルダに保持された光学部品の位置決め作業を自動操作と手動操作の両方で簡単に行うことのでき、精度が高く且つ低コストな部品ホルダ調整装置を提供する。【解決手段】本発明の部品ホルダ調整装置１は、ミラーやプリズム等の光学部品を保持する部品ホルダの固定側部材Ｆに本体ケース２を取り付け、ステップモータ３を駆動すると、モータ軸３Ａの回転は本体ケース２と螺合する押圧軸５に伝達される。押圧軸５は回転にともなって軸方向に進退し、先端の押圧部５Ｃが部品ホルダの可動側部材Ｍを押圧変位させることにより、光学部品の姿勢調整を行うことができる。また、ステップモータをモータ取付部から外し、押圧軸を手動操作具で回動操作することもできる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端面に開口して中心部を前後方向に貫通するねじ孔を有するとともに、後端部にモータ取付部を有し、部品ホルダの固定側部材に取り付けられる本体ケースと、
前端に部品ホルダの可動側部材に当接してこれを押圧変位させる押圧部が設けられ、前記押圧部の後方に、ケース本体のねじ孔に螺合するねじ部が形成されているとともに、前記ねじ部のさらに後方に被駆動部が形成された押圧軸と、
前記本体ケースのモータ取付部に着脱自在に固定され、取付時にモータ軸が押圧軸の被駆動部に対して駆動連結されるステップモータと、
前記ステップモータをモータ取付部から外した状態で押圧軸の被駆動部に係合可能な係合部を有し、手動で押圧軸を回動操作するための手動操作具とを備え、ステップモータと手動操作具とを選択的に用いて押圧軸を回動操作することにより押圧部を進退させて部品ホルダの固定側部材に対する可動側部材の位置を調整するようにしたことを特徴とする部品ホルダ調整装置。
【請求項２】
一方の端部が押圧軸の被駆動部に対して軸方向にスライド自在で且つ一体に回転するように着脱自在に連結されるとともに、他方の端部がステップモータのモータ軸に固定される撓み継手を備えたことを特徴とする請求項１記載の部品ホルダ調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部品の位置決め調整を自動と手動の両方で行うために、光学部品を保持する部品ホルダに取り付ける部品ホルダ調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザ実験装置やレーザ加工装置、レーザ測定装置等においては、ミラーやプリズム、レンズ等の種々の光学部品が多数用いられており、これらの部品は、部品ホルダで保持されて光学定盤等の上に配置されている。
【０００３】
このような、部品ホルダに関連した従来技術としては、例えば、特許文献１に記載されている光学ユニットが提案されている。
同文献に記載されている光学ユニットにおいては、光学定盤に着脱可能な基台部材に調整機構を介して光ビームが照射される光学部品が保持されており、前記調整機構に設けられた調整ねじを手動調整することにより、光学部品の位置や角度を調整できるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６２５５１号公報
【０００５】
また、特許文献２には、複数の光学部品の光軸調整を自動的の行うことが可能な光軸調整方法が記載されている。
【０００６】
【特許文献２】特開２００２−１２２７５８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
レーザ実験装置等のレーザシステムにおいては、光学定盤上に多数の反射鏡やプリズム、レンズ等の様々な光学部品が配置されており、前述した特許文献１に記載されている光学ユニットを用いているようなシステムでは、光学部品間の光軸を位置合わせするために、それぞれの光学部品の光軸調整を個別に手動調整する必要があり、調整作業に多くの時間と労力を必要とする問題があった。
【０００８】
一方、特許文献２に記載された光軸調整方法においては、精密モータで光学部品の位置制御を自動化した場合、自動調整の後に仕上げとして手動による微調整が必要な場合がある。
【０００９】
しかしながら、手動調整を行おうとする場合、光学部品を保持している部品ホルダからモータを取り外す必要があり、そのためには部品ホルダ全体を分解する必要があり、また、部品ホルダを分解する際に調整されていた光軸がずれてしまうので、調整のやり直しが必要となる問題があった。
【００１０】
一方、部品ホルダに位置決め調整を行うモータに利用できるものとして、手動調整も可能なピエゾモータも市販されているが、このようなモータは高価であるため、レーザシステム全体のコストが高くなってしまう問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、部品ホルダに保持された光学部品の位置決め作業を自動操作と手動操作の両方で簡単に行うことができ、精度が高く且つ低コストな部品ホルダ調整装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の部品ホルダ調整装置は、前端面に開口して中心部を前後方向に貫通するねじ孔を有するとともに、後端部にモータ取付部を有し、部品ホルダの固定側部材に取り付けられる本体ケースと、前端に部品ホルダの可動側部材に当接してこれを押圧変位させる押圧部が設けられ、前記押圧部の後方に、ケース本体のねじ孔に螺合するねじ部が形成されているとともに、前記ねじ部のさらに後方に被駆動部が形成された押圧軸と、前記本体ケースのモータ取付部に着脱自在に固定され、取付時にモータ軸が押圧軸の被駆動部に対して駆動連結されるステップモータと、前記ステップモータをモータ取付部から外した状態で押圧軸の被駆動部に係合可能な係合部を有し、手動で押圧軸を回動操作するための手動操作具とを備え、ステップモータと手動操作具とを選択的に用いて押圧軸を回動操作することにより押圧部を進退させて部品ホルダの固定側部材に対する可動側部材の位置を調整するようにしたものである。
【００１３】
本発明の部品ホルダ調整装置においては、一方の端部が押圧軸の被駆動部に対して軸方向にスライド自在で且つ一体に回転するように着脱自在に連結されるとともに、他方の端部がステップモータのモータ軸に固定される撓み継手を備えていることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の部品ホルダ調整装置の実施形態を説明する。
図１は、本発明の部品ホルダ調整装置が用いられているチタンサファイヤレーザ結晶を用いたレーザ実験を行うための実験装置におけるレーザシステムの概略図である。
【００１５】
この実験装置の主要部分は、３つの凹面鏡として形成されているミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、３つの平面鏡として形成されたミラーＭ４、Ｍ５、Ｍ６、半導体過飽和吸収ミラー（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｓａｔｕｒａｂｌｅ  Ａｂｓｏｒｂｅｒ  Ｍｉｒｒｏｒ：ＳＥＳＡＭ）Ｍ７、及び、２つのプリズムＰ１、Ｐ２からなる光共振器によって構成されており、一対のミラーＭ１、Ｍ２間には、実験の試料となる長さ２０ｍｍのブリュスタ角に形成されたチタンサファイヤのレーザ結晶ＣＲが配置されている。
【００１６】
この実験装置のレーザシステムおける励起光源には、図示していないＹＶＯ４  ｇｒｅｅｎ  ｌａｓｅｒが用いられており、その励起光Ｓは波長は５３０ｎｍであって、ミラーＭ１を通過して、光共振器内に入射し、レーザ結晶ＣＲを通過した後、ミラーＭ２、Ｍ４、プリズムＰ１、Ｐ２を通過してミラーＭ５に至る。
【００１７】
ミラーＭ５は、レーザ光の２％を透過して共振器外部に出力し、残りのレーザ光の９８％はここで反射されて、再びプリズムＰ２、Ｐ１、ミラーＭ４、Ｍ２で反射されてレーザ結晶ＣＲを通過し、さらに、ミラーＭ１、Ｍ６、Ｍ３を経て、半導体過飽和吸収ミラーＭ７で折り返され、ミラーＭ３、Ｍ６、Ｍ１からレーザ結晶ＣＲへ入射する。
【００１８】
以上のようなレーザ光の往復が共振器内で反復されて増幅され、ミラーＭ５から外部へ出力されたレーザ光Ｌは、図示していないパワーメータによって測定される。
【００１９】
前述した実験装置に用いられている各ミラーＭ１〜Ｍ７や、プリズムＰ１、Ｐ２、レーザ結晶ＣＲ等の光学部品は、それぞれ図２に示すように、光学定盤Ｂ上に部品ホルダＨ１，Ｈ２、Ｈ３等で保持されて配置されている。なお、図２においては、説明を簡略にするため、前述した実験装置の一部のみを図示している。
【００２０】
ここで、部品ホルダＨ１と部品ホルダＨ２は同一の構造であり、それぞれミラーＭ１とミラーＭ２を保持している。これらの部品ホルダＨ１、Ｈ２はそれぞれ光学定盤Ｂ上に取り付けられるポストＰＳとその上部に固定された固定枠ＦＦを有している。
【００２１】
これらの固定枠ＦＦには、それぞれミラーＭ１、Ｍ２が固定された浮動枠ＭＦが僅かな隙間を隔てて取り付けられている。また、これらの浮動枠ＭＦは対向する固定枠ＦＦに対して、上下左右任意の向きに傾動可動で且つ僅かな距離、接近・離間が可能なように、同図からは見えない位置でコイルばねにより連結されている。
浮動枠ＭＦの固定枠ＦＦに対する傾動並びに前後移動は、固定枠ＦＦに取り付けられた３組の部品ホルダ調整装置１によって行うことができる。
【００２２】
これらの部品ホルダＨ１、Ｈ２においては、それぞれの３組の部品ホルダ調整装置１のステップモータの回転角を個別に制御することによって、浮動枠ＭＦを動かし、これらに取り付けられているミラーＭ１、Ｍ２の傾斜方向や前後位置を調整することができる。
【００２３】
なお、Ｍ１、Ｍ２以外のミラーＭ３〜Ｍ７においても、Ｈ１、Ｈ２と同様の部品ホルダを使用することで、傾斜方向や前後位置の調整をすることができ、また、Ｐ１、Ｐ２では、公知の回転固定部材を用いて回転方向の調整をすることができる。
【００２４】
また、光学定盤Ｂ上において、一対の部品ホルダＨ１，Ｈ２の間には、これらとは異なる構造の部品ホルダＨ３が配置されている。この部品ホルダＨ３は、光学定盤Ｂ上に固定される固定枠ＦＴに対して一対の部品ホルダＨ１，Ｈ２の配列方向と直交する方向に水平移動可能な可動枠ＭＴと、この可動枠ＭＴに対して昇降可能なステージＳＴから構成されている。
【００２５】
ステージＳＴ上には、レーザ結晶ＣＲが保持されており、可動枠ＭＴとステージＳＴの移動調整により、レーザ結晶ＣＲの位置を一対の部品ホルダＨ１，Ｈ２の配列方向と直交する垂直面内で調整可能になっている。
【００２６】
部品ホルダＨ３においては、可動枠ＭＴの水平移動とステージＳＴの昇降移動はそれぞれ２組の部品ホルダ調整装置１のステップモータの回転角を個別に制御することによって、一対の部品ホルダＨ１，Ｈ２の配列方向と直交する垂直面内でのレーザ結晶ＣＲの中心位置を調整することができる。
【００２７】
それぞれの部品ホルダＨ１、Ｈ２、Ｈ３に取り付けられている部品ホルダ調整装置１は、全てが同じ構造のものである。
これらの部品ホルダ調整装置に用いられているステップモータは、モータコントローラを介して接続されているノートパソコンからの駆動信号により同時に駆動制御できるようになっている。
【００２８】
なお、ここではステップモータの駆動制御にノートパソコンを用いているが、ステップモータの制御は、他の形式のパソコンや専用の制御機器で行うことも可能である。
【００２９】
次に、本発明の部品ホルダ調整装置の構造を詳細に説明する。図３に示すように、部品ホルダ調整装置１は、前述したような、各部品ホルダＨ１、Ｈ２、Ｈ３に取り付けられる円筒状の本体ケース２を有している。
【００３０】
本体ケース２の後部には、ステップモータ３が着脱自在に設けられており、このステップモータ３は、図２に示したモータコントローラからケーブル４を介して供給される駆動パルス電流によって回転駆動され、ステップモータ３の回転によって、本体ケース２の前端面から突出している押圧軸５がその軸方向に進退移動させるようになっている。
【００３１】
図４は、部品ホルダ調整装置１の分解斜視図であって、同図に示すように、本体ケース２には前端部分に押圧軸５が螺合するねじ孔６が開口している。
また、本体ケース２の後方は、一段直径が大きいモータ取付部２Ａとなっており、この部分には半径方向に止めねじ孔７が形成されている。
【００３２】
図５に示すように、本体ケース２の内部は円筒状の空間Ｖが形成されていて、本体ケース２のモータ取付部後端面に開口し、ここにステップモータ３の前端部分が嵌入し、止めねじ孔７に螺合された止めねじ８によって固定されている。
【００３３】
ステップモータ３には、この実施形態のものにおいては、その内部前方部分に遊星歯車機構を用いた減速機が組み込まれていて、前端から突出したモータ軸３Ａが減速駆動されるようになっている。
【００３４】
前記モータ軸３Ａは、本体ケース２内の空間Ｖに収容されている撓み継手９の後端部に形成された軸孔に差し込まれ、撓み継手９の半径方向に形成されているねじ孔に螺合された止めねじ１０によって撓み継手９と一体に連結されている。
【００３５】
撓み継手９は図４から明らかなように略円筒状で、螺旋状のスリット９Ａが形成されており、この部分が容易に弾性変形できるようにばね性を持たせてある。
また、撓み継手９の前端部には角孔９Ｂが形成されていて、この部分には、押圧軸５の後端部に形成されている角柱状の被駆動部５Ａが軸方向にスライド自在に差し込まれている。
【００３６】
押圧軸５の被駆動部５Ａから前方に連続する部分の外周には、本体ケース２のねじ孔６と螺合する微細なねじ部５Ｂが形成されている。
また、押圧軸５の前端には、部品ホルダの可動側部分を押して変位させるための略半球状の押圧部５Ｃが設けられている。
【００３７】
次に、前述したように構成されている部品ホルダ調整装置１の使用法を説明する。図５は、部品ホルダ調整装置１の本体ケース２を、部品ホルダの固定側部材Ｆに形成されている取付孔Ｃに嵌入し、図示しない手段で固定して、部品ホルダに部品ホルダ調整装置１を取り付ける。
【００３８】
本体ケース２を部品ホルダの固定側部材Ｆに取り付ける方法としては、例えば、取付孔Ｃ内周に突出する止めねじを固定側部材Ｆに設け、止めねじ先端で取付孔Ｃに差し込まれている本体ケース２の外周面を締め付けて固定してもよいし、また、取付孔Ｃを挟んで固定側部材Ｆにすり割りを設け、締め付けねじでこのすり割りの間隔を狭めて取付孔Ｃの内周面全体で本体ケース２の外周面を締め付けて摩擦固定するようにしてもよい。
【００３９】
この際、押圧軸５先端の押圧部５Ａは、部品ホルダの可動側部材Ｍの表面に当接させる。なお、可動側部材Ｍは、常に図示しないスプリング等の付勢手段によって、押圧軸５先端の押圧部５Ａに押し付けられた状態に維持されている。
【００４０】
ここで、固定側部材Ｆは、前述した図２に示す実験装置における部品ホルダＨ１と部品ホルダＨ２においては、固定枠ＦＦであり、可動側部材Ｍは浮動枠ＭＦである。
【００４１】
また、部品ホルダＨ３においては、固定枠ＦＴに取り付けられている部品ホルダ調整装置１に対する固定側部材Ｆはこの固定枠ＦＴであり、また、可動側部材Ｍは可動枠ＭＴである。
なお、この可動枠ＭＴは、部品ホルダ調整装置１の押圧軸５先端の押圧部５Ａ側に図示しないスプリング等の付勢手段によって押されている。
【００４２】
また、この部品ホルダ３の可動枠ＭＴに取り付けられているもう一つの部品ホルダ調整装置１に対しては、固定側部材Ｆは可動枠ＭＴであり、可動側部材Ｍは可動枠ＭＴに水平軸ａ回りに揺動可能に支持されている３角形状のロッカーリンクＲである。
【００４３】
このロッカーリンクＲの略垂直な一辺は、部品ホルダ調整装置１の押圧軸５先端の押圧部５Ｃに当接し、略水平の上辺は、ステージＳＴの下面に突設されたリフトピンＬＰの下端に当接し、前記押圧部がロッカーリンクＲを押すと、ロッカーリンクＲが同図の時計回りに回動してリフトピンＬＰを押し上げ、ステージＳＴがこれとともに上昇変位するようになっている。
【００４４】
なお、ロッカーリンクＲは、ステージＳＴの重量によって常に同図反時計回りに回動付勢されてその略垂直な一辺が常に部品ホルダ調整装置１の押圧軸５先端の押圧部５Ｃに押し当てられている。
【００４５】
図５において、ステップモータ３のモータ軸３Ａをケーブル４を介して送られてくるパルス電流によって、正方向あるいは逆方向に回転駆動すると、その回転は、モータ軸３Ａに固定されている撓み継手９に伝達され、さらに、図４に示す角孔９Ｂに嵌合している角柱状の被駆動部５Ａを介して押圧軸５が回転する。
【００４６】
押圧軸５は、そのねじ部５Ｂが本体ケース２のねじ孔に螺合しているため、その回転に伴って、本体ケース２に対して軸方向に進退変位する。
こうして、ステップモータ３のモータ軸３Ａを正方向へ回転させると、押圧軸５は本体ケース２の前端面から前進へ突出変位し、その押圧部５Ｃに押されて部品ホルダの可動側部材Ｍも変位する。
【００４７】
また、ステップモータ３のモータ軸３Ａを逆方向に回転させると、押圧軸５は後退するが、可動側部材Ｍは、スプリング等の付勢手段によって常時、押圧軸５の後退方向は付勢されているため押圧軸５に追従して後退変位する。
【００４８】
この際、押圧軸５は角柱状の被駆動部５Ａが、撓み継手９の角孔９Ｂに対してスライド自在に嵌合しているため、本体ケース２内の定位置で回転する撓み継手９に対して軸方向の変位が可能となっている。
【００４９】
また、撓み継手９は可撓性を有しているため、押圧軸５の回転軸線とステップモータ３のモータ軸３Ａの回転軸線との間の多少の傾きやずれ等の取付誤差を吸収することができ、モータ軸３Ａの回転は円滑に押圧軸５に伝達される。
【００５０】
次に、図６は、部品ホルダ調整装置１の本体ケース２からステップモータ３と撓み継手９を取り外し、代わりに本体ケース２の後端開口部から手動操作具１１を差し込んで押圧軸５を手動で回動させる場合を示している。
【００５１】
このように使用する場合には、本体ケース２に設けられている止めねじ８を６角レンチ等で弛めて、ステップモータ３を本体ケース２から引き抜くと、ステップモータ３とともに撓み継手９が押圧軸５との間で分離して取り外すことができる。
【００５２】
本実施形態においては、手動操作具１１は略Ｌ字状に形成されており、その先端部１１Ａの端面には押圧軸５に形成されている角柱状の被駆動部５Ａに適合する角穴１１Ｂが形成されている。
【００５３】
この手動操作具１１を部品ホルダ調整装置１の本体ケース２内に差し込んで、その角穴１１Ａを押圧軸５の角柱状の被駆動部５Ａに嵌合して回転することにより、押圧軸５を回転させて進退移動させることができる。
【００５４】
前述した実施形態においては、押圧軸５の後端部に形成した被駆動部５Ａは、角柱状とし、また、撓み継手９側には、この被駆動部とスライド自在に嵌合する角孔９Ａを設けているが、被駆動部としては、軸方向に一様な非円形横断面、例えば、楕円、３角形、６角形等の横断面を有する形状とし、また、撓み継手側には、角孔に代えて被駆動部の横断面形状に適合する非円形孔を形成してもよい。
【００５５】
また、被駆動部として、押圧軸の後端面に軸方向に一様な非円形の凹部を形成し、撓み継手側にこの穴に適合する軸方向に一様な非円形横断面形状の凸部を形成して、前記凸部を凹部に嵌合させる構造としてもよい。
【００５６】
この場合、凹部を例えば市販の６角レンチに適合する正６角形状とすれば、特別な専用工具を用意する必要がなく、入手が容易な規格品の６角レンチで簡単に押圧軸を回転させることができる。
【００５７】
さらに、本実施形態においては、撓み継手９を用いているが、これに代えて可撓性を有しない単純な軸継手を用いてもよく、さらに、ステップモータのモータ軸は継手と一体に形成されていてもよい。
【００５８】
また、押圧軸５先端の押圧部は、耐摩耗性を向上させるために、例えば人造ルビーやセラミックス、超硬合金等の硬質で耐摩耗性のある材料で製作し、一方、部品ホルダの可動側部材の前記押圧部が当接する面も耐摩耗性が高く、温度変化に対して高い形状精度を有する材料、例えばゲージ鋼等の材料を用いてもよい。
【００５９】
次に、図８は、図１のレーザシステムにおける光共振器へ入射させる励起光の光軸調整を行うためのミラー配置の一例を示す概略図であって、図１におけるミラーＭ１と、図示していない励起光源との間に、２つのミラーＭ８、Ｍ９を配置している。
【００６０】
これらのミラーＭ８、Ｍ９は、図２に示すミラーホルダＨ１、Ｈ２と同様な構造であり、ミラーＭ１へ励起光源から入射する励起光Ｓの光軸調整を行うことができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の部品ホルダ調整装置によれば、ステップモータを用いているため、部品ホルダに保持されたミラーやレンズ等の光学部品の光軸合わせ等の位置決め作業を高精度且つ低コストで行うことができる。
【００６２】
特に、ステップモータを装着した部品ホルダ調整装置を光学定盤上に配置された複数の部品ホルダにそれぞれ取り付けて使用する場合には、各ステップモータを、コンピュータ等の制御装置からの指令信号によって一斉に駆動制御することで、複数の光学部品の位置決めを正確且つ迅速に行うことができる。
【００６３】
また、本体ケースからステップモータを取り外すだけで、手動操作具を用いて簡単に部品ホルダに保持された光学部品の光軸合わせ等の微調整を手動で行うことができる。
【００６４】
さらに、請求項２記載の発明によれば、押圧軸とステップモータのモータ軸との間を撓み継手を用いて駆動連結したことにより、押圧軸の回転軸線とモータ軸回転軸線との間の多少の傾きやずれ等の取付誤差を吸収することができ、モータ軸の回転を押圧軸に円滑に伝達することができるので、ステップモータによる部品ホルダの位置決め調整をより高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される、チタンサファイヤレーザ結晶を用いたレーザ実験を行うための実験装置におけるレーザシステム全体の概略図である。
【図２】光学定盤上に配置される一部の部品ホルダを示す斜視図である。
【図３】本発明の１実施形態に係る、部品ホルダ調整装置の外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の１実施形態に係る、部品ホルダ調整装置の分解斜視図である。
【図５】本発明の部品ホルダ調整装置をステップモータで動作させる状態を示す縦断面図である。
【図６】本発明の部品ホルダ調整装置における、手動で動作させる状態を示す縦断面図である。
【図７】本発明の部品ホルダ調整装置を手動で動作させる場合に用いる手動操作具の斜視図である。
【図８】図１のレーザシステムにおける光共振器へ入射させる励起光の光軸調整を行うためのミラー配置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１    部品ホルダ調整装置
２    本体ケース
２Ａ  モータ取付部
３    ステップモータ
４    ケーブル
５    押圧軸
５Ａ  被駆動部
５Ｂ  ねじ部
５Ｃ  押圧部
６    ねじ孔
７    止めねじ孔
８    止めねじ
９    撓み継手
９Ａ  スリット
９Ｂ  角孔
１０    止めねじ
１１    手動操作具
１１Ａ  先端部分
１１Ｂ  角穴
【図１】
2004243396.tif 000003
【図２】
2004243396.tif 000004
【図３】
2004243396.tif 000005
【図４】
2004243396.tif 000006
【図５】
2004243396.tif 000007
【図６】
2004243396.tif 000008
【図７】
2004243396.tif 000009
【図８】
2004243396.tif 000010