(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面側に光学素子を取り付けた煽りプレートの反対側をベースプレートに向け対峙させて配置し、該両プレートの重なり部における上記光学素子を取り囲む三角形の各頂点位置に、第１支点部と第２支点部と第３支点部とを設定し、上記第１支点部には、煽りプレートに貫通孔を設けて、該貫通孔の両端側に円錐状凹部をそれぞれ形成し、該各円錐状凹部にセンター孔付きの球面軸受をそれぞれ係合させると共に、上記ベースプレート側球面軸受とベースプレートとの間に圧縮ばねを介装し、且つ上記ベースプレートから圧縮ばね及び両球面軸受に締め付けボルトを挿通させて締付け固定してなる定圧支持機構を組み付け、又、上記第２支点部及び第３支点部には、煽りプレートに貫通孔を設けて、該貫通孔の両端側に円錐状凹部をそれぞれ形成し、該各円錐状凹部にセンター孔付きの球面軸受をそれぞれ係合させると共に、上記ベースプレート側球面軸受とベースプレートとの間に圧縮ばねを介装し、且つ上記ベースプレート、圧縮ばね及び両球面軸受に調整ねじを挿通させて、該調整ねじの操作で上記第１支点部の球面軸受部を支点に煽りプレートの煽り角度を調整できるようにしてなる煽り調整機構を組み付けた構成を有することを特徴とする光学機器の光学素子角度調整装置。
【請求項２】
第２支点部の貫通孔を、第１支点部方向へ延びる長孔とし、
第３支点部の長孔を、調整ねじが３６０°の方向に動ける大きさに設定した請求項１記載の光学機器の光学素子角度調整装置。
【請求項３】
第１支点部に定圧支持機構を組み付け、第２支点部と第３支点部に煽り調整機構を組み付けることに代えて、いずれか１つの支点部のみに煽り調整機構を組み付け、且つ残りの支点部に定圧支持機構を組み付けた請求項１記載の光学機器の光学素子角度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ発振器等の光学機器に具備されている光学素子の角度位置を調整するために用いる角度調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学機器の一つであるレーザ発振器は、図６にその一例の概略を示す如く、レーザ媒質ガスを封入した容器１内に一対の放電電極２を配置し、該放電電極２の放電によりレーザ媒質ガスを励起させて発生させたレーザ光３を、容器の長手方向に対峙させて配置した共振器ミラーとしての半反射ミラー４、全反射ミラー５，６，７の間でＺ字状に繰り返し反射させて共振させ、該レーザ光３の一部をレーザ発振器の前面側にあるレーザ光取出口部の半反射ミラー４から誘導放出させるようにしてある。
【０００３】
上記レーザ発振器において、レーザ光３の位置精度（ポインテイング）を安定させることは重要であり、そのため、従来より、ミラーの角度を角度調整装置により調整できるようにしてある。
【０００４】
従来の角度調整装置としては、レーザ発振器の後方へ向いている上記全反射ミラー６の部分について図７（イ）（ロ）に一例を示す如く、ベースプレート８の後面側に、表面に全反射ミラー６を取り付けた煽りプレート９を、後方へ向けて引張りばね１０を介しほぼ平行に配置して、該引張りばね１０により煽りプレート９を常時ベースプレート８側へ引き付けているような力が付与されているようにし、且つ上記ベースプレート８と煽りプレート９との重合部において、上記全反射ミラー６を取り囲む三角形の各頂点位置に、第１支点部Ｏ1 と第２支点部Ｏ2 と第３支点部Ｏ3 とを定め、第１支点部Ｏ1 には、先端を球面状に形成した支点軸１１をベースプレート８の前面部に突設して、該支点軸１１の先端を、煽りプレート９の前面に取り付けた受け部１２に当接させ、更に、第２支点部Ｏ2 と第３支点部Ｏ3 には、先端を球面状に形成した調整ねじ１３を、ベースプレート８の前面側より後面側へ突出するようにそれぞれ貫通螺合させて、該各調整ねじ１３の先端を、煽りプレート９の前面に取り付けた受け部１４に当接させ、第２支点部Ｏ2 と第３支点部Ｏ3 のいずれか一方又は両方の調整ねじ１３の煽りプレート側への突出量を変化させることで、煽りプレート９の煽り角度を支点軸１１の先端を支点として変化させることにより、全反射ミラー６の角度を調整できるようにした、所謂キネマティックマウント方式としたものがある（特開平５−８２８６７号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記キネマティックマウント方式を採用した角度調整装置の場合、その構造上、実装できる引張りばね１０が小さいため、支点軸１１と受け部１２あるいは調整ねじ１３と受け部１４の接点が少しでも浮いてしまうと、見かけの接触状態は同じでも（調整ねじ１３を回していなくても）、微小な角度精度の差が発生するため、レーザ発振器の機能、性能に支障を来す問題がある。特に、煽りプレート９に冷却水流路を通し、該冷却水流路に配管を接続するようにしてある冷却構造付きのものでは、煽りプレート９を動かすときに配管も動かすことになって外力が加わるので、煽りプレート８の角度精度に影響を与える場合がある。
【０００６】
又、従来、上記３つの支点部に皿ばねを配置し、各皿ばねにねじを挿入することにより、ベースプレートに対して煽りプレートを引張り勝手又は離し勝手にねじを保持させるようにした皿ばね３点支持方式もあるが、この方式の場合、荷重については大きなものが掛かっていることから、よほど大きな外力が加わらない限り動くことはないが、構造上、煽りプレートには、煽り角度分以上の逃げ孔を大きく設けることになって、プレート面方向に若干のがたを許容できるようにしなければならないので、微小な角度調節をする際に、調整ターゲット位置近傍で、煽り角度の往復動作を行うと、同じ調整ねじ位相に対して、煽りプレートの角度の再現精度が得にくいという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、通常の外力が加わっても煽りプレートの位置安定性を高く保つことができるようにすると共に、調整ねじの往復動作による微調整を行っても、往復動作のヒシテリシスを極小に抑えて角度再現性を高めることができるようにしようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、片面側に光学素子を取り付けた煽りプレートの反対側をベースプレートに向け対峙させて配置し、該両プレートの重なり部における上記光学素子を取り囲む三角形の各頂点位置に、第１支点部と第２支点部と第３支点部とを設定し、上記第１支点部には、煽りプレートに貫通孔を設けて、該貫通孔の両端側に円錐状凹部をそれぞれ形成し、該各円錐状凹部にセンター孔付きの球面軸受をそれぞれ係合させると共に、上記ベースプレート側球面軸受とベースプレートとの間に圧縮ばねを介装し、且つ上記ベースプレートから圧縮ばね及び両球面軸受に締め付けボルトを挿通させて締付け固定してなる定圧支持機構を組み付け、又、上記第２支点部及び第３支点部には、煽りプレートに貫通孔を設けて、該貫通孔の両端側に円錐状凹部をそれぞれ形成し、該各円錐状凹部にセンター孔付きの球面軸受をそれぞれ係合させると共に、上記ベースプレート側球面軸受とベースプレートとの間に圧縮ばねを介装し、且つ上記ベースプレート、圧縮ばね及び両球面軸受に調整ねじを挿通させて、該調整ねじの操作で上記第１支点部の球面軸受部を支点に煽りプレートの煽り角度を調整できるようにしてなる煽り調整機構を組み付けた構成とし、更に、上記第２支点部の貫通孔を、第１支点部方向へ延びる長孔とし、上記第３支点部の長孔を、調整ねじが３６０°の方向に動ける大きさに設定した構成とする。
【０００９】
光学素子の角度調整を行う場合には、第２支点部と第３支点部の少なくとも一方の煽り調整機構の調整ねじを操作して煽りプレートの煽り角度を調整するようにする。この際、第１支点部の球面軸受部分に対し、第２支点部の球面軸受部分は１方向の自由度を持ち、第３支点部の球面軸受部分は３６０°方向の自由度を持つため、調整ねじの進退量に追従して煽りプレートの角度が決められる。
【００１０】
又、いずれか１つの支点部のみに煽り調整機構を組み付け、且つ残りの支点部に定圧支持機構を組み付けた構成とした場合は、煽りプレートを一方向にのみ角度調整することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１乃至図４は本発明の実施の一形態を示すもので、図６に示したレーザ発振器の前面側にあるレーザ光取出口部に位置する半反射ミラー４の角度を調整する角度調整装置について示す。
【００１３】
すなわち、半反射ミラー４を光路孔１５に取り付けた煽りプレート１６をベースプレート１７の後面側に所要間隔を隔てて平行に対峙させて配置して、該両プレート１６，１７の重なり部における上記半反射ミラー４を取り囲む三角形の各頂点位置に、第１支点部Ｏ1 と第２支点部Ｏ2 と第３支点部Ｏ3 とを定め、第１支点部Ｏ1 に定圧支持機構１８を組み付け、又、第２支点部Ｏ2 と第３支点部Ｏ3 に煽り調整機構１９と２０を組み付ける。
【００１４】
上記第１支点部Ｏ1 の定圧支持機構１８は、図２に詳細を示す如く、煽りプレート１６に貫通孔２１を設けて、該貫通孔２１の前後両端部側に円錐状凹部２２ａ，２２ｂをそれぞれ形成し、該各円錐状凹部２２ａ，２２ｂに、センター孔付きの球面軸受２３ａ，２３ｂをそれぞれ係合させると共に、前部の球面軸受２３ａの前面に配した座金２６とベースプレート１７の後面との間に圧縮ばねとしての皿ばね２４を介装し、且つ上記ベースプレート１７の前面側からベースプレート１７、皿ばね２４、球面軸受２３ａ、貫通孔２１、球面軸受２３ｂに締め付けボルト２５を挿通させて締付け固定してなる構成としてある。
【００１５】
上記第２支点部Ｏ2 の煽り調整機構１９は、図３及び図４に詳細を示す如く、煽りプレート１６に第１支点部Ｏ1 方向へ向けて延びる長孔状の貫通孔２７を設けて、該貫通孔２７の前後両端部側に円錐状凹部２８ａ，２８ｂをそれぞれ形成し、該各円錐状凹部２８ａ，２８ｂに、センター孔付きの球面軸受２９ａ，２９ｂをそれぞれ係合させ、一方、ベースプレート１７に上記貫通孔２７よりも大きい貫通孔３０を設け、又、外管３１の内側に該外管３１よりも長い内管３２を同芯状に配して、内管３２の前端部外周に設けたフランジ３３に外管３１の前端を固定してなる２重管構造のばねケース３４を形成して、該ばねケース３４の内管３２を上記貫通孔３０に挿入すると共に外管３１の後端を上記貫通孔３０の前端縁に当接させるようにベースプレート１７の前面に取り付け、且つ該ばねケース３４の外管３１と内管３２との間に形成された空胴部にコイル状の圧縮ばね３５を配して、該圧縮ばね３５を、座金３６を介して上記前部の球面軸受２９ａに押接させ、更に、前端につまみ３７を有し且つ前端側と後端側のみをねじ部３８ａ，３８ｂとした調整ねじ３８を、順次上記ばねケース３４の内管３２、座金３６、球面軸受２９ａ、貫通孔２７、球面軸受２９ｂを挿通させて配置して、前端側ねじ部３８ａを内管３２の前端部に螺合させると共に、後端側ねじ部３８ｂを後部球面軸受２９ｂにナット３９にて固定してなり、つまみ３７の回転操作で調整ねじ３８の前後方向の進退移動を球面軸受２９ａ，２９ｂに伝えることにより、第１支点部Ｏ1 の球面軸受２３ａ，２３ｂを支点に煽りプレート１６の煽り角度を調整できるようにしてある。
【００１６】
又、上記第３支点部Ｏ3 の煽り調整機構２０は、煽りプレート１６に設けた貫通孔４０の直径を、調整ねじ３８が３６０°の方向に動ける大きさに設定してある点を除いて、上記第２支点部Ｏ2 の煽り調整機構１９と同様な構成としてあり、同一部分には同一符号が付してある。
【００１７】
なお、図１乃至図４において、４１はベースプレート１７の固定台、４２はベースプレート１７の前面部に突設してレーザ発振器よりレーザ光３を前方へ放出させるためのレーザ光３用の出射パイプを示す。
【００１８】
煽りプレート１６に取り付けられている半反射ミラー４の角度を調整する場合には、第２支点部Ｏ2 の煽り調整機構１９と第３支点部Ｏ3 の煽り調整機構２０の一方もしくは双方の調整ねじ３８を進退移動させて煽りプレート１６の煽り角度を調整するようにする。
【００１９】
この場合、たとえば、第２支点部Ｏ2 の煽り調整機構１９の調整ねじ３８を、つまみ３７の回転操作で進退移動させると、その移動力が球面軸受２９ａ，２９ｂを介して煽りプレート１６に伝えられるため、煽りプレート１６は、第１支点部Ｏ1 の球面軸受２３ａ，２３ｂと第３支点部Ｏ3 の球面軸受２９ａ，２９ｂを支点として傾動させられることになる。又、同様に、第３支点部Ｏ3 の煽り調整機構２０を操作すると、煽りプレート１６は、第１支点部Ｏ1 の球面軸受２３ａ，２３ｂと第２支点部Ｏ2 の球面軸受２９ａ，２９ｂを支点として傾動させられることになる。
【００２０】
上記において、第２支点部Ｏ2 の煽り調整機構１９における煽りプレート１６の貫通孔２７は第１支点部Ｏ1 の方向へ向け延びる長孔としてあるため、煽りプレート１６の煽り角度の調整時には、一方向の自由度をもち、又、第３支点部Ｏ3 の煽り調整機構２０における煽りプレート１６の貫通孔２７は、調整ねじ３８が３６０°動けるように大きくしてあるため、煽りプレート１６の煽り角度の調整時には、プレート面方向の自由度をもつため、煽りプレート１６は、各調整ねじ３８の移動に追従することができる。
【００２１】
又、各煽り支点は球面軸受によって構成されていて、第１支点部Ｏ1 、第２支点部Ｏ2 、第３支点部Ｏ3 の順で位置エネルギーが安定する系となっていること、更には、煽りプレート１６とベースプレート１７との間には、圧縮ばね３５や皿ばね２４等により大きな離反荷重を掛けることができることから、ベースプレート１７に対する煽りプレート１６の位置関係を一意に決めることができて、高い位置安定性を得ることができると共に、調整ねじ３８を往復動作させても位置再現性の高い系を実現することができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態では、第１支点部Ｏ1 に定圧支持機構を組み付けた場合を示したが、図５に示す如く、第１支点部Ｏ1 に、第２支点部Ｏ2 や第３支点部Ｏ3 と同様な構成の煽り調整機構４３を組み付けた構成とすることもできる。図中図２、図３と同一部分には同一符号が付してある。
【００２３】
図５に示すような構成とすると、煽りプレート１６の煽り角度調整は勿論のこと、煽りプレート１６をベースプレート１７に対して並進移動調整することもできるようになり、半反射ミラー４の位置調整範囲を拡大することができる。
【００２４】
又、いずれか一つの支点部Ｏ1 、Ｏ2 又はＯ3 のみに、煽り調整機構４３、１９又は２０を組み付けた構成としても、煽りプレート１６の一方向のみの煽り角度調整を、高い位置安定性と再現性をもって実現することができる。
【００２５】
更に、上記実施の形態では、煽り調整機構にコイル状の圧縮ばね３５を組み込んで用いた場合を示したが、皿ばねを用いるようにしてもよく、したがって、この場合、たとえば、図２に示す如く前部の球面軸受とベースプレート１７との間に皿ばねを直接組み込むスペースがあれば、図３に示すようなばねケース３４は不要であること、又、実施の形態では、図６のレーザ発振器の半反射ミラー４の部分への適用例について示したが、他の全反射ミラーの部分についても同様に適用できること、更に、レーザ発振器以外の光学機器による光ビームの指向角度を調整する部分についても同様に適用できること、すなわち、ミラーに限らず、レンズやプリズム等の光学素子を用いた部分であれば適宜採用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の光学機器の光学素子角度調整装置によれば、片面側に光学素子を取り付けた煽りプレートの反対側をベースプレートに向け対峙させて配置し、該両プレートの重なり部における上記光学素子を取り囲む三角形の各頂点位置に、第１支点部と第２支点部と第３支点部とを設定し、上記第１支点部には、煽りプレートに貫通孔を設けて、該貫通孔の両端側に円錐状凹部をそれぞれ形成し、該各円錐状凹部にセンター孔付きの球面軸受をそれぞれ係合させると共に、上記ベースプレート側球面軸受とベースプレートとの間に圧縮ばねを介装し、且つ上記ベースプレートから圧縮ばね及び両球面軸受に締め付けボルトを挿通させて締付け固定してなる定圧支持機構を組み付け、又、上記第２支点部及び第３支点部には、煽りプレートに貫通孔を設けて、該貫通孔の両端側に円錐状凹部をそれぞれ形成し、該各円錐状凹部にセンター孔付きの球面軸受をそれぞれ係合させると共に、上記ベースプレート側球面軸受とベースプレートとの間に圧縮ばねを介装し、且つ上記ベースプレート、圧縮ばね及び両球面軸受に調整ねじを挿通させて、該調整ねじの操作で上記第１支点部の球面軸受部を支点に煽りプレートの煽り角度を調整できるようにしてなる煽り調整機構を組み付けた構成としてあるので、煽りプレートの角度調整時の支点を圧縮ばねによる大きな荷重で保持することができて、高い位置安定性と位置再現性を得ることができると共に、球面軸受と調整ねじの組み合わせにより、調整ねじに煽りプレートを正確に追従させることができて、効率的に調整を行うことができ、したがって、産業用大出力レーザ発振器等の精度の要求される光学機器の光学素子の位置、角度を正確に調整することができ、たとえば、振動や冷却水ホース（配管）の引き回しにより外力の加わる可能性が高い系においても、安定した位置保持力、位置再現性を実現することができる。又、上記第２支点部の貫通孔を、第１支点部方向へ延びる長孔とし、上記第３支点部の長孔を、調整ねじが３６０°の方向に動ける大きさに設定した構成とすることにより、第２支点部は１方向の自由度を持ち、第３支点部は２方向の自由度を持つことができて調整ねじに追従して煽りプレートの角度を決めることができ、更に、いずれか１つの支点部のみに煽り調整機構を組み付け、且つ残りの支点部に定圧支持機構を組み付けた構成とすることによって、煽りプレートの一方向のみの煽り角度調整を安定して行うことができる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学機器の光学素子角度調整装置の実施の一形態を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ方向矢視図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ方向矢視図である。
【図５】本発明の実施の他の形態を示す部分断面図である。
【図６】レーザ発振器の一例を示す概略図である。
【図７】従来の角度調整装置の一例を示すもので、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）の切断側面図である。
【符号の説明】
４  半反射ミラー（光学素子）
１６  煽りプレート
１７  ベースプレート
１８  定圧支持機構
１９，２０  煽り調整機構
２１  貫通孔
２２ａ，２２ｂ  円錐状凹部
２３ａ，２３ｂ  球面軸受
２４  皿ばね（圧縮ばね）
２５  締め付けボルト
２７  貫通孔
２８ａ，２８ｂ  円錐状凹部
２９ａ，２９ｂ  球面軸受
３０  貫通孔
３５  圧縮ばね
３８  調整ねじ
４０  貫通孔
４３  煽り調整機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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