(57)【要約】  本発明は、複数個の繰り抜き部（３）により、位置固定の外側マウントリング（１）と、横方向に位置調整可能な内側マウントリング（２）と、互いに均等にずらして配置されるマニピュレータユニットとに分割され、該マニピュレータユニットが、残っている材料結合部によって形成されているモノリシックな光学マウントに関する。複数個の繰り抜き部（３）は、同じ一定の幅を有し、従ってフライス加工によって製造できるので有利である。マニピュレータユニットはＴ字状またはＬ字状の細条部によって幾何学的形態に関し簡潔に実施されている。
2012513614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の繰り抜き部（３）により、位置固定の外側マウントリング（１）と、横方向に位置調整可能な内側マウントリング（２）と、互いに均等にずらして配置されるマニピュレータユニットとに分割され、該マニピュレータユニットが、残っている材料結合部によって形成され、且つ該マニピュレータユニットを操作するためのアクチュエータ（６）を有している、モノリシックな光学マウントにおいて、
前記複数個の繰り抜き部（３）が、同じ一定の幅を有し、且つ前記マニピュレータユニットを形成している細条部を除いて前記内側マウントリング（２）を前記外側マウントリング（１）から切り離しており、前記細条部が、半径方向に配向された内側細条部分と、接線方向に配向された外側細条部分とから成り、前記アクチュエータ（６）が前記内側細条部分に係合して半径方向に作用するように配置されていることを特徴とするモノリシックな光学マウント。
【請求項２】
前記細条部が、足部片（４．１）と頭部片（５．１）とを備えたＴ字状細条部であり、前記足部片（４．１）が前記内側マウントリング（２）と結合されている前記内側細条部分を形成し、前記頭部片（５．１）が端部側で前記外側マウントリング（１）と結合している前記外側細条部分を形成していることを特徴とする、請求項１に記載のモノリシックな光学マウント。
【請求項３】
前記細条部がＬ字状細条部（８．２）であり、該Ｌ字状細条部の第１の脚部（４．２）が前記内側マウントリング（２）と結合されている内側細条部分を形成し、第２の脚部（５．２）が端部側で外側マウントリング（１）と結合している外側細条部分を成していることを特徴とする、請求項１に記載のモノリシックな光学マウント。
【請求項４】
互いに１２０゜ずらして配置される３つのマニピュレータユニットが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のモノリシックな光学マウント。
【請求項５】
互いに９０゜ずらして配置される４つのマニピュレータユニットが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のモノリシックな光学マウント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の繰り抜き部により、位置固定の外側マウントリングと、横方向に位置調整可能な内側マウントリングと、互いに均等にずらして配置されるマニピュレータユニットとに分割され、該マニピュレータユニットが、残っている材料結合部によって形成され、且つ該マニピュレータユニットを操作するためのアクチュエータを有している、モノリシックな光学マウントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のマウントは、内側マウントリングにマウントされる光学要素を、通常は他の光学要素のケースまたはマウントと固定結合されている位置固定の外側マウントリングに対し横方向に位置調整することを可能にする。この種のマウントは特許文献１から知られている。
【０００３】
特許文献２からは、外側マウントとこれに対して位置調整可能な内側マウントとが１つの部材から作製され、すなわちモノリシックに作製されている光学結像装置が知られている。内側リングにマウントされている光学要素を、光軸に対し垂直方向に距離制御可能に変位させるために用いられるマニピュレータ装置は、内側リングと外側マウントとの間に位置しており、周方向スリット（繰り抜き部）システムと、回り継手と、位置調整部材を備えた少なくとも１つの位置調整用枢着部とから成っている。周方向スリット（繰り抜き部）の間には結合部材が形成されている。
【０００４】
上記解決手段の欠点は、特に、構成が異なる多数のマニピュレータユニット（ここではマニピュレータ要素と記載されている）によって構成が複雑で非対称であり、このような構成は非対称なシステムには不適格であり、或いは、システムが不安定になることである。特に、光軸方向に補強の用を成している、運動学的に不要な結合部材が、製造コストを高め、数量に応じて補助的な調整力を必要とし、内側部材を比較的強く変形させてしまう。さらに、位置調整用枢着部は補助的な板ばねを必要とし、所定の位置調整を保証するには互いに逆の２つの方向で位置調整しなければならず、その結果両方向用の予付勢要素が必要である。
【０００５】
特許文献３にも、複数個の繰り抜き部によって内側マウントと外側マウントとに分割され、内側マウントと外側マウントとが繰り抜き部の間で結合されている同様のマウントが開示されている。結合部は本発明におけるマニピュレータユニットに相当している。繰り抜き部は、結合部の操作を介してマニピュレータの係合によって内側マウントが変位可能であり、よってマウントされているレンズが軸線方向に変位可能であり、従って半径方向に変位可能なマウントではなく、本発明と比較しうるものではない。
【０００６】
特許文献４からは、モノリシックに製造された、変形しないレンズマウントが知られている。このレンズマウントは繰り抜き部（ここでは環状隙間と記載されている）によって外側マウントリングと内側マウントリングとに分割されている。
【０００７】
環状隙間は幅狭の結合細条部（ここではソリッドジョイントと記載されている）によって複数回中断されている。ソリッドジョイントにおいて環状隙間を半径方向および接線方向に延長することにより、ソリッドジョイントはＬ字状の形状になり、半径方向に配向される外側細条部分と、接線方向に配向される内側細条部分とから成る。
【０００８】
ソリッドジョイントには、該ソリッドジョイントの長さ方向に延在するセンサとアクチュエータとがフォイルとして対向するように装着されている。センサによって検出された振動または変形はコンピュータを介してアクチュエータに転送され、アクチュエータは逆振動または逆変形を生じさせる。
【０００９】
変形しないレンズマウントであることにより、内側マウントリングにマウントされているレンズを外側マウントリングに対し位置調整することは不可能であり、よってマウントされたレンズを半径方向に位置調整するためのマウントではない。
【００１０】
特許文献５は、半径方向に弾性のある細条部に形成され、該細条部の足部端部がマウントされるレンズに当接するようにしたモノリシックなレンズマウント（ここでは保持機構と記載されている）を開示している。このレンズマウントを用いると、レンズとレンズマウントとの間の膨張差を温度変動に基づいて補正することができるものの、マウントされたレンズを半径方向に位置調整することができない。
【００１１】
特許文献６は、モノリシックな光学マウントを開示しておらず、アッセンブリによって形成されるマウントを開示している。このマウントは、内側マウントリングと、結合要素を介して間接的に結合される外側マウントリングとから成り、結合要素は細条部（ここではブリッジと記載されている）を介して互いに結合される２つの板ばねから成っている。
【００１２】
特許文献７からは、１つの部材から作製される、よってモノリシックな他のレンズマウントが知られている。有利な実施態様では、内側リングは、それぞれ２つの枢着アームとその中間にある位置調整部材とを備えたマニピュレータユニット（ここでは位置調整用枢着部と記載されている）を介して外側マウントと結合されている。内側リングを横方向に位置調整するため、よって光学要素を横方向に位置調整するため、アクチュエータが位置調整用枢着部に係合している。
【００１３】
ここに開示された解決手段は、前記特許文献３に比べると、温度安定性がより高いことを特徴としている。
【００１４】
前記特許文献７に記載されているように、光学要素（たとえばレンズ）が加熱すると、内側リングと外側マウントとの間にあるわずかな数量の幅狭の結合部位を介して熱が好適に誘導されないという問題が生じる。これによって温度差が発生し、結像品質に悪影響を与える。というのは、同じ方向に膨張する２つの枢着アームが温度変化のために特に長さが変化し、この方向で内側リングが変位し、収差、コマが発生するからである。
【００１５】
この問題は、前記特許文献７に記載のレンズマウントによれば、両枢着アームが接線方向において互いに１２０゜ずれて内側リングの外側周面と外側マウントの内周面とに時計方向に内側リングから離間する方向に係合することによって実質的に解消される。この場合、枢着アームの長さ変化は単一の回転方向に置換される。この種の回転は特に光学要素としてレンズを使用る場合には収差を発生させない。
【００１６】
前記特許文献７に記載のレンズマウントには、枢着アームの短縮により内側リング結合部のより高い横剛性を達成可能であり、従ってマウントされているレンズとともにレンズマウントが固有振動に対しより強くなるという利点もある。しかしながら、枢着アームの短縮により横剛性が高くなると、位置調整の精度に影響し、枢着アームのリンク長さに影響するばかりでなく、撓みも生じる。
【００１７】
しかしながら、この場合、枢着アームの長さはさらに材料許容負荷によっても設定される。すなわち所定の調整距離で且つ所定の精度の場合に材料許容負荷が達成されており、従って枢着部がさらに短縮しても、剛性または固有振動数が高くなることはない。その結果、位置調整ユニットまたは枢着部としての機能を実現するには、常に２つの比較的薄く且つ横断面に対し長い枢着アームが必要であるが、達成可能な横方向の剛性および軸線方向の剛性が基本的に制限される。
【００１８】
前記特許文献１には、横方向に位置調整可能なレンズマウントのための第１の実施態様が記載され、これは実質的に特許文献７に記載のものに対応しており、すなわち互いに１２０゜ずらして配置される３つのマニピュレータユニットがそれぞれその固定端において２つの接線方向に配向される枢着アーム（ここでは細条部と記載されている）へ移行する１つの部材として形成され、前記枢着アームは内側マウント部分または外側マウント部分と結合されている。
【００１９】
第２の実施態様では、前記部材を内側マウント部分または外側マウント部分と結合させている細条部が半径方向に配向され、これによってより高い横剛性が得られる。
【００２０】
しかしながら、マニピュレータを介してレバー自由端に半径方向に作用する力が導入されることでレバーが偏位すると、半径方向の細条部には、接線方向の細条部に比べてより高い引張り力が作用する。この場合、内側リングに望ましくない応力が発生することは避けられない。
【００２１】
両実施態様では、マニピュレータユニットは簡単なレバー伝動装置であり、その伝達比は前記部材の長さと半径方向における細条部の撓みとによって決定されている。適当な調整距離で高精度を得るために、細条部または枢着アームが長尺に形成されるが、軸線方向にねじれが生じることがある。
【００２２】
上記のモノリシックなマウントの場合、すべて、マニピュレータユニットはその幾何学的形態およびディメンションに関し、微細の位置調整が可能であるように、且つ機械的負荷および熱的負荷にできるだけ影響を受けずに高い位置調整安定性が達成されるように合目的に構成されている。マニピュレータユニットとは、半径方向に変位可能な内側マウントリングを位置固定の外側マウントリングと結合させ、且つ外側マウントリングに対する内側マウントリングの変位を行わせるユニットと解されるが、このようなマニピュレータユニットは、技術水準によれば、最も広い意味でレバー伝動装置である。
【００２３】
レバー伝動装置には、距離または力を減少または伝達させる機能がある。光学マウントのケースでは、通常、マウントされた光学要素をできるだけ微細に、よって正確に変位させるために、距離を減少させる必要がある。
【００２４】
レバー伝動装置によって形成されるマニピュレータを備えたモノリシックなマウントを製造するには、特別に形成された繰り抜き部を材料切断によって切断しなければならない。
【００２５】
このため、非常に細かな切断を生じさせるワイヤー放電のような放電加工法が適用される。これにより、カット幅の非常に狭い繰り抜き部が切り取られるとともに、繰り抜き部の周に沿ってカット案内することによって、任意幅の、カット幅の大きさの繰り抜き部が切り取られる。
【００２６】
このようなマウントの高精度の製造およびこのマウント内での光学要素の微細な位置調整は、反面、特に放電加工法を適用することにより高製造コストを生じさせる。もしマウント内に保持されている光学要素の位置調整に関し高度な精度要求がなされなければ、このような高製造コストは適正なものとは思われない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００７０３０５７９Ａ１号明細書
【特許文献２】欧州特許第１０２０７５１Ｂ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１００５１７０６Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１００６２７８６Ａ１号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０２００６０６００８８Ａ１号明細書
【特許文献６】国際公表第２００６／１１９９７０Ａ２号パンフレット
【特許文献７】欧州特許出願公開第１５７７６９３Ａ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明の課題は、製造コストを低減させるために繰り抜き部をフライス加工によって製造可能であるように繰り抜き部がその幾何学的形態およびディメンションに関し設定されているようなモノリシックなマウントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
この課題は、請求項１の構成を備えたマウントによって解決される。これにより、所定の制限内であれば、位置精度のロスを受け入れることができる。
【００３０】
有利な他の構成は従属項の対象である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
次に、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
【図１】本発明によるマウントの第１実施形態の平面図である。
【図２】本発明によるマウントの第２実施形態の平面図である。
【図３】本発明によるマウントの第３実施形態の平面図である。
【図４】本発明によるマウントの第４実施形態の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１ないし図４に図示した本発明によるモノリシックな光学マウントはレンズマウントである。このモノリシックな光学マウントは、前記特許文献１に記載の技術水準と同様に回転対称な平面体（特に鋼、アルミニウムまたは真鍮から成る）から作製されており、複数個の繰り抜き部３によって、位置固定の外側マウントリング１と、横方向に位置調整可能な内側マウントリング２とに分割されている。
【００３３】
基本的には、本発明による光学マウントを用いて他の光学要素、たとえばミラーまたはビームスプリッターをマウントすることができる。しかし通常はこれらの他の光学要素はレンズマウントほどには正確な位置調整を必要としない。
【００３４】
前記特許文献１に記載のレンズマウントと同様に、本発明によるマウントにおいても、繰り抜き部３によって、互いに均一にずらして配置される同一のマニピュレータユニットが形成され、半径方向に作用する力ＦＲを規定どおりに導入すると、マニピュレータユニットを介して内側マウントリング２が外側マウントリング１に対し変位する。
【００３５】
技術水準と異なるのは、繰り抜き部３の位置とディメンションとの幾何学的構成である。すべての実施形態に共通していることは、繰り抜き部３が同じ大きさの一定の幅を有しており、これらの繰り抜き部３の幅と同じ直径をもったフライスを用いて、１回のフライス工程でもって、繰り抜き部３の中心線に沿ってすべての繰り抜き部３が完全に形成されることである。
【００３６】
繰り抜き部３は部分的により幅広に実施することも可能であるが、マウントの作用に変化はないものの、繰り抜き部３に対する製造コストが上昇する。
【００３７】
技術水準では、分断によって直接創作できるのは繰り抜き部３の一部分にすぎず、しかし実質的には繰り抜き部３の周に沿って切断されて繰り抜き部３が切り取られるが、このような技術水準とは異なり、本発明によるマウントでは、フライス加工による切り離しを切断と考えるならば、最も広い意味ですべての繰り抜き部３が分断によって形成される。
【００３８】
すなわち、工作物としての光学マウントと工具としてのフライスとの間の相対運動の距離は、すべての繰り抜き部３の長さの総和に等しく、従って非常に短い。
【００３９】
さらに、繰り抜き部３は半径方向に見てほとんど相前後して延在しておらず、その結果前記相対運動の距離は平面体内側の円周よりもわずかに長いにすぎない。
【００４０】
図１と図２の実施形態では、それぞれ４つの繰り抜き部３．１，３．２の２つのグループが設けられ、これらの繰り抜き部３．１，３．２はマニピュレータユニットであるところの共通のＴ字状細条部８．１を形成している。
【００４１】
Ｔ字状細条部８．１は、接線方向に配向された外側細条部分を形成している頭部片５．１と、半径方向に配向された内側細条部分を形成している足部片４．１とから成っている。
【００４２】
繰り抜き部３．１の第１のグループは直線状のスリットであり、それぞれＴ字状細条部８．１の頭部片５．１の上稜を形成している。繰り抜き部３．２の第２のグループは内側へ複数回折り曲げられたスリットであり、これらのスリットは部分的に仮想の円周に対しほぼ接線方向に延在し、それぞれＴ字状細条部８．１の頭部片５．１の下稜と足部片４．１とを画成している。内側細条部分を形成している足部片４．１は内側マウントリング２と結合され、外側細条部分を形成している頭部片５．１は端部側で外側マウントリング１と結合している。
【００４３】
有利には、まず１つのグループのすべての繰り抜き部３．１を形成し、その後他のグループの繰り抜き部３．２を形成させる。これによって工作物と工具との間で２回転が必要であるが、運動方向を逆転させずに運動を行うことができる。
【００４４】
図３の実施形態では、４つの繰り抜き部３．３の１つのグループのみが設けられている。
【００４５】
これらの繰り抜き部は、内側へ複数回折り曲げられているスリットを形成している繰り抜き部３．２に対して、外側へ折り曲げられている部分片の分だけ補完されている。
【００４６】
すなわち、これらの繰り抜き部３．３はマニピュレータユニットを形成するＬ字状細条部８．２を形成している。
【００４７】
Ｌ字状細条部８．２の第１の脚部４．２は、それぞれ半径方向に配向された内側細条部分を形成し、この内側細条部分は内側マウントリング２と結合されている。第２の脚部５．２は接線方向に配向された外側細条部分を成し、この外側細条部分は端部側で外側マウントリング１と結合している。
【００４８】
有利には、３つ（図４）または４つ（図１−図３）のマニピュレータユニットが設けられている。これらマニピュレータユニットのうちそれぞれ２つのマニピュレータユニットにはアクチュエータ６が半径方向に配向された内側細条部分に係合しており、すなわち足部片４．１または第１の脚部４．２に半径方向に作用するように係合している。マウントされたレンズを、よってその光軸をマウントの機械的軸線に対し半径方向に変位させることができるようにするには、アクチュエータ６は最も簡単なケースではねじピンであってよい。
【００４９】
前記変位がアクチュエータ６の正の作用方向で、すなわち前記機械的軸線の方向で行われるだけでなく、負の作用方向でも行われるようにするため、他のマニピュレータユニットには圧縮ばね７が係合しているか、或いは、マニピュレータユニットは全移動範囲にわたって予め付勢されており、その結果予付勢力を介しての復帰力は内側マウントリング２と外側マウントリング１のどの相対位置においても存在している。
【００５０】
アクチュエータ６が直接半径方向に作用するように半径方向に配向された内側細条部分と結合しているので、アクチュエータ６による力またはアクチュエータ６によって実現される移動距離は、内側マウントリング２へ伝達される。従って、位置調整は比較的粗めに行われるが、多くの要求に対し十分正確に行うことができる。
【００５１】
可能な移動距離はマウントの材料の剛性および接線方向に配向されている外側細条部分の長さ、すなわち板ばねのように作用する頭部片５．１または第１の脚部４．２の長さで決まる。
【００５２】
本発明によるレンズマウントは、有利にはフライス加工によって製造できる。繰り抜き部３の所望の幅に依存して適当な径のフライスが選定され、これによって繰り抜き部３の幅はフライス加工の幅によって決定されている。
【００５３】
もちろん、繰り抜き部３をその幅に関し全体的にまたは部分的に大きくしてもよい。このため、複数のフライス加工を部分的にオーバーラップさせて実施するか、或いは、互いに直接連続するように実施する。
【００５４】
特にマニピュレータユニットの領域での繰り抜き部３の拡幅および特に細条部の延長は、移動範囲を拡大させる。
【００５５】
繰り抜き部３を拡幅するには、より大きな径のフライスを使用するかもしれないが、内側および外側マウントリング２，１の形成のみに寄与し、マニピュレータユニットの形成には寄与しない材料を切断しても、マウントの作用態様に影響しない。
【００５６】
フライス加工を幅方向においてオーバーラップさせて互いに横に並ぶように実施することでマニピュレータユニットの領域にある繰り抜き部３のみを拡幅すると、処理時間が長くなり、本発明によるマウントの実施態様が悪化する。
【００５７】
マニピュレータユニットの剛性は、材料の剛性を考慮せずとも、細条部の幅および厚さによって決定される。
【００５８】
本発明による光学マウントは非常に簡単で、よって適正価格で製造できることを特徴としており、少なくともいくつかの適用例に対してはその機能を十分正確に満たしている。
【符号の説明】
【００５９】
１          位置固定の外側マウントリング
２          位置調整可能な内側マウントリング
３          繰り抜き部
４．１      Ｔ字状細条部の足部片
４．２      Ｌ字状細条部の第１の脚部
５．１      Ｔ字状細条部の頭部片
５．２      Ｌ字状細条部の第２の脚部
６          アクチュエータ
７          ばね
８．１      Ｔ字状細条部
８．２      Ｌ字状細条部
ＦＲ        半径方向の力
【図１】
2012513614.tif 000003
【図２】
2012513614.tif 000004
【図３】
2012513614.tif 000005
【図４】
2012513614.tif 000006
【国際調査報告】
2012513614.tif 000007
2012513614.tif 000008
2012513614.tif 000009
2012513614.tif 000010
2012513614.tif 000011
2012513614.tif 000012