(57)【要約】【課題】接着剤が不要かつ光学素子が変形する恐れのない、光学素子ホルダを得る。【解決手段】光軸Ａに対して半径方向の周縁輪郭４を有する光学素子２のための光学素子ホルダであって、光学素子２を軸線方向に固定するよう軸線方向に指向するストッパ端縁５と、ストッパ端縁５の半径方向外方に設け、光学素子の側面に沿って軸線方向に延在しかつ半径方向内方にアーチ状に湾曲した弾性的な少なくとも１個の半径方向ばね手段とを備えた堅固な光学素子支持体３を有する光学素子ホルダ１において、半径方向ばね手段が、軸線方向に離れる方向に、周方向が閉じた外套スリーブに移行し、この外套スリーブの内側輪郭８は周縁輪郭４よりも半径方向に大きい構成とする。好適には、半径方向ばね手段をばね薄膜６として構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸（Ａ）に対して半径方向の周縁輪郭（４）を有する光学素子（２）のための光学素子ホルダであって、前記光学素子（２）を軸線方向に固定するよう軸線方向に指向するストッパ端縁（５）と、ストッパ端縁（５）の半径方向外方に設け、光学素子の側面に沿って軸線方向に延在しかつ半径方向内方にアーチ状に湾曲した弾性的な少なくとも１個の半径方向ばね手段とを備えた堅固な光学素子支持体（３）を有する光学素子ホルダにおいて、
前記半径方向ばね手段が、軸線方向に離れる方向に、周方向が閉じた外套スリーブに移行し、この外套スリーブの内側輪郭（８）は前記周縁輪郭（４）よりも半径方向に大きい構成としたことを特徴とした光学素子ホルダ。
【請求項２】
請求項１記載の光学素子ホルダにおいて、半径方向ばね手段をばね薄膜（６）により構成した光学素子ホルダ。
【請求項３】
請求項１記載の光学素子ホルダにおいて、半径方向ばね手段を、個別に周方向に分布させた少なくとも２個のばねセグメント（６′）によって構成した光学素子ホルダ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学素子ホルダにおいて、半径方向ばね手段の軸線方向中央に、内面が軸線方向にストレートな接触領域（９）を設けることにより、光学素子（２）と半径方向に接触させて摩擦ロックし、また、この接触領域（９）の軸線方向両側を、接触領域（９）よりも薄く構成したばね領域（１０）によって画定した光学素子ホルダ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学素子ホルダにおいて、単一構造とした光学素子ホルダ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子ホルダにおいて、周方向が閉じた外套スリーブを、閉じた円筒形外套スリーブ（７）として構成した光学素子ホルダ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子ホルダにおいて、周方向が閉じた外套スリーブを、非円形で閉じている輪郭適合外套スリーブ（７′）として構成した光学素子ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズやビームスプリッタなどの光学素子のための光学素子ホルダに関する。この光学素子ホルダは、特にレーザーダイオードのコリメーションレンズや、多方向に光線を分光するレーザー装置のビームスプリッタにおいて用いる。
【０００２】
多方向レーザー装置は、例えば−２０℃から６０℃の温度範囲および、様々な機械的振動にさらされる建設現場において、レーザー光点やレーザー光ラインを正確に発生させるために使用する。レーザーダイオードコリメーションレンズやビームスプリッタなどの光学素子を、熱的並びに機械的に安定した状態で配置することは、システム全体の安定性のために重要である。そのため、例えば熱による角度変化が０．３″／Ｋ以下であること、および、長期間安定状態を維持することが必要である。
【０００３】
通常、レンズは、レンズに適合するホルダに接着する。しかしこの方法は、接着剤の熱膨張係数およびクリープ特性の制約があり、上述の固定フレーム条件には適さないことが分かっている。同様に、ねじ止めリング、クランプリング、並びに、圧入による固定方法では、締め付け応力によって変形する可能性があり、適さない。
【背景技術】
【０００４】
特許文献１に記載の光学素子ホルダでは、弾性リング、もしくはリング状チューブによってレンズを取り付け端縁に押し付ける。特許文献２では、この押し付けをリング状の板ばねによって行う。
【特許文献１】独国特許第１９９２４８４９号明細書
【特許文献２】独国実用新案第８６２５８９６号明細書
【０００５】
特許文献３並びに特許文献４に記載の光学素子ホルダでは、レンズに周方向のリング溝を設け、このリング溝に、遊端がカラー状に突出する複数個の片持ちセグメントを半径方向にばね弾性により掛合させ、これらカラー状の片持ちセグメントを、軸線方向に指向するストッパ端縁を有する光学素子支持体で軸線方向の固定を行うようにする。各カラー状片持ちセグメントは、幅広いセグメントには無関係に、光学素子上に半径方向力を作用させ、この半径方向力は光学素子に直接的に作用するため、光学素子が局部的に変形する恐れがある。さらに、必要な精度にリング溝形成することは、困難かつ非経済的である。
【特許文献３】独国特許第１００４３３４４号明細書
【特許文献４】独国特許第１９６３２２６７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、接着剤が不要かつ光学素子が変形する恐れのない、光学素子ホルダを得るにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、特許請求の範囲における請求項１に記載の特徴を有する構成により本質的に解決することができる。その他の有利な特徴は、特許請求の範囲の従属請求項に記載する。
【０００８】
本発明によれば、光軸に対して半径方向の周縁輪郭を有する光学素子のための光学素子ホルダは、光学素子を軸線方向固定するストッパ端縁と、ストッパ端縁の半径方向外方に設け、光学素子の側面に沿って軸線方向に延在しかつ半径方向内方にアーチ状に湾曲した弾性的な少なくとも１個の半径方向ばね手段とを備えた堅固な光学素子支持体を有する。この半径方向ばね手段は、軸線方向に離れる方向に、周方向が閉じた外套スリーブに移行する。外套スリーブの内側輪郭は周縁輪郭よりも半径方向に関して大きい構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、周方向に閉じた外套スリーブによって、半径方向ばね手段の半径方向力の一部を吸収し、外套スリーブの内部において環状応力によって互いに相殺する。これにより、光学素子を摩擦ロックする際に局所的な変形が生じることを防止できる。外套スリーブの内側輪郭が縁輪郭よりも大きいため、取り付ける際にも光学素子が変形することはない。取り付ける際、光学素子をストッパ端縁に接触させることも、ストッパ端縁から僅かに間隔をあけることもできる。これらの構成により、温度による角度変化を要求どおり０．３″／Ｋ以下に抑え、−２０℃から６０℃の温度範囲および、様々な機械的震動にさらされても長期間安定性を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
好適には、半径方向ばね手段を、周方向が閉じている、または開いているばね薄膜によって構成する。これにより、周縁縁輪郭に作用する半径方向力を少なくとも、少しずつ連続的に周方向に分散させるため、特にレンズに適している。
【００１１】
好適には、代案として半径方向ばね手段を、個別に周方向に分布させた少なくとも２個のばねセグメントによって構成することにより、ばねセグメント間において少なくとも少しずつ周方向の開き空間を設けることもできる。これにより、例えば光軸に直交する方向に反射する、ビームスプリッタの部分光線を光学素子ホルダの外部に放射させることができる。
【００１２】
好適には、ばね薄膜もしくは、ばねセグメントの軸線方向中央に、内面が軸線方向にストレートな接触領域を設けることにより、光学素子と半径方向に接触させて摩擦ロックする。この接触領域の軸線方向両側を、接触領域よりも薄く構成したばね領域によって画定することにより、ばね領域が半径方向に曲がる際に生じる、厚みの第３指数に比例する曲げ抵抗モーメントが小さくなる。
【００１３】
好適には、光学素子ホルダを単一構造とすることにより、例えばポリオキシメチレン（ＰＯＭ）などの、射出成形体として製造できるため経済的である。
【００１４】
好適には、周方向が閉じた外套スリーブを閉じた円筒形外套スリーブとして構成すことより、レンズなどの円形の光学素子に最適な形状となる。この円筒形外套スリーブは回転対称であるため、レンズの周囲に異なる大きさの力が生じることはない。
【００１５】
好適には、代案として、周方向が閉じた外套スリーブを、例えば正方形の閉じた輪郭外套スリーブなどとして、非円形に構成することにより、角錐台状であるビームスプリッタなどの非円形光学素子に最適な形状となる。光学素子ホルダ全体が回転対称である限り、レンズの周囲に異なる大きさの力が生じることはない。
【００１６】
本発明の詳細は、好適な実施例によって明らかであろう。以下、図面につき、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１には、円形レンズとして構成し、光軸Ａに対する半径方向周縁輪郭４を有する光学素子２を保持するための、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）から単一部材として構成した回転対称な光学素子ホルダ１を示す。この光学素子ホルダ１は、軸線方向に面し光学素子２を軸線方向に固定するストッパ端縁５と、ストッパ端縁５の半径方向外方に設け、周方向に閉じており、光学素子の側面に沿って軸線方向に延在しかつ半径方向内面をアーチ状に湾曲させた弾性的なばね薄膜６とを備えた、堅固な光学素子支持体３を有する。このばね薄膜６は、軸線方向に離れる方向に、周方向が閉じた円筒形の外套スリーブ７に移行する。この円筒形の外套スリーブ７において、内径Ｉの円筒状内面である内側輪郭８は、直径Ｒの円筒状の周縁輪郭４よりも半径方向に大きいものとする。また、ばね薄膜６の軸線方向中央に、内面が軸線方向にストレートな接触領域９を設けることにより、光学素子に接触させて摩擦力で半径方向にロックする。この接触領域９の軸線方向両側を、接触領域９よりも薄く構成したばね領域１０によって区切る。
【実施例２】
【００１８】
図２には、図１に類似した、光軸Ａを有する光学素子ホルダ１′を示す。この光学素子ホルダ１′は、軸線方向に指向するストッパ端縁５と、光学素子の側面に沿って軸線方向に延在しかつ半径方向内方にアーチ状に湾曲したばねセグメント６′とを備えた、堅固な光学素子支持体３を有する。図１の実施例とは異なり、ばねセグメント６′は、ストッパ端縁５の半径方向外方に４個の個別のセグメントを周方向に分布させて配置することにより構成する。一方、このばね素子６′は、図１の実施例と同様に、軸線方向に離れる方向に、周方向が閉じた円筒状内面である内側輪郭８を有する円筒形外套スリーブ７に移行する。また、各ばね素子６′の軸線方向中央に、内面が軸線方向にストレートな接触領域９を設け、軸線方向両側を、接触領域９よりも薄く構成したばね領域１０によって区切る。
【実施例３】
【００１９】
図３には、図２とは異なり、光軸Ａを有し正方形のビームスプリッタとして構成した光学素子２′のための、四面回転対称の光学素子ホルダ１″を示す。この光学素子ホルダ１″は、ほぼ四方が閉じた輪郭適合外套スリーブ７′を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施例における光学素子ホルダの縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施例における光学素子ホルダの斜視図である。
【図３】本発明の第３実施例における光学素子ホルダの斜視図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  光学素子ホルダ
１′光学素子ホルダ  
１″光学素子ホルダ
２  光学素子
２′光学素子
３  光学素子支持体
４  周縁輪郭
５  ストッパ端縁
６  ばね薄膜
６′ばねセグメント
７  円筒外套スリーブ
７′輪郭適合外套スリーブ
８  内側輪郭
９  接触領域
１０  ばね領域
Ａ  光軸
Ｉ  内径
Ｒ  直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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