JP2004177945A - 光部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学素子を基板に対して固定する際に、光学素子の基板に対する位置調節を容易に行うことが可能な光部品及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 固定部材２０は、基板１に固定される第１固定部材２１と、光学素子１０が固定される第２固定部材３１とを含む。第１固定部材２１は、円筒状に形成された金属材料からなり、一方の端面が基板１に接触した状態で当該基板１に溶接により固定されている。第２固定部材３１は、金属材料からなり、第１固定部材２１に接触した状態で当該第１固定部材２１に溶接により固定されている。第２固定部材３１の底部３３の第１固定部材２１と接触する部分は、球面状とされており、第１固定部材２１の開口縁部２３に接触している。光学素子１０は、底部３３、頂部３５及び一対の縦壁部３７，３９とで画成される空間内に配設された状態で、螺子４１，４３により押圧されて第２固定部材３１に固定されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光部品及びその製造方法に関する。

従来から、光学素子（例えば、マイケルソン干渉計の全反射ミラー等）は、所望の基板に固定されて用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−１４０３６１号公報

ところで、基板に対して光学素子を固定する場合、当該光学素子の位置を調整しておく必要がある。例えば、光学素子がマイケルソン干渉計の全反射ミラーである場合、光学素子に光ビームを照射したときの反射光の光路は入射角によって定まることから、所望の入射角が得られるように光学素子を調芯する必要がある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、光学素子を基板に対して固定する際に、光学素子の調芯を容易に行うことが可能な光部品及びその製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る光部品は、光学素子を基板に対して固定した光部品であって、基板に、円形の開口縁部を有する固定部が設けられており、表面の一部が球面の一部とされ、固定部の開口縁部に表面の一部が接触して固定部に固定されると共に、光学素子が固定される固定部材を含むことを特徴とする。

本発明に係る光部品では、固定部が円形の開口縁部を有し、且つ、固定部材における球面の一部とされた表面の一部が固定部の開口縁部に接触するので、調芯自由度が高く、高精度な調芯を行うことができる。また、その構造は簡潔であり、調芯作業を困難とすることも、製造効率を悪化させることもない。むしろ、調芯作業は行いやすく、製造効率を向上させることができる。

また、固定部は、円形の開口縁部を有する部材が基板に固定されることにより構成されることが好ましい。この場合、円形の開口縁部を有する固定部を簡易に構成することができる。

また、基板、固定部材及び円形の開口縁部を有する部材は、金属材料からなり、円形の開口縁部を有する部材は、基板に溶接により固定され、固定部材は、円形の開口縁部を有する部材に溶接により固定されていることが好ましい。この場合、基板と円形の開口縁部を有する部材とを速やかに且つ確実に固定することができる。また、円形の開口縁部を有する部材と固体部材とを速やかに且つ確実に固定することができる。

また、光学素子は、螺子により押圧されて固定部材に固定されていることが好ましい。この場合、螺子の締め付けトルクを管理することにより、光学素子を、光学素子及び固定部材の形状精度等のバラツキに関係なく一定の押し付け力にて容易に固定することができる。

また、光学素子と螺子との間に金属片が挟まれていることが好ましい。この場合には、光学素子が螺子により傷付いてしまうのを防止することができる。

また、円形の開口縁部を有する部材と基板とがＹＡＧレーザビーム溶接されていることが好ましい。ＹＡＧレーザビーム溶接すると部材が衝撃により動くが、一般に樹脂による硬化収縮に比べて小さい。この結果、円形の開口縁部を有する部材と基板とを固定する際に生じる位置ずれを極めて小さくすることができる。また、固定時間（溶接時間）を短縮することができる。

また、少なくとも２点においてＹＡＧレーザビーム溶接することが好ましい。この場合には、円形の開口縁部を有する部材と基板とをより一層確実に固定することができる。また、２点目以降のＹＡＧレーザビーム溶接により１点目のＹＡＧレーザビーム溶接により生じた位置ずれを補正することも可能となる。

また、固定部材と円形の開口縁部を有する部材とがＹＡＧレーザビーム溶接されているが好ましい。固定部材と円形の開口縁部を有する部材とを固定する際に生じる位置ずれを極めて小さくすることができる。また、固定時間（溶接時間）を短縮することができる。

また、少なくとも２点においてＹＡＧレーザビーム溶接することが好ましい。この場合には、固定部材と円形の開口縁部を有する部材とをより一層確実に固定することができる。また、２点目以降のＹＡＧレーザビーム溶接により１点目のＹＡＧレーザビーム溶接により生じた位置ずれを補正することも可能となる。

本発明に係る光部品は、光学素子を金属材料からなる基板に対して固定した光部品であって、金属材料からなり、溶接により基板に固定される円筒状の第１固定部材と、金属材料からなり、光学素子が固定されると共に、第１固定部材に固定される第２固定部材と、を含み、第２固定部材の第１固定部材と接触する部分が球面状とされ、第１固定部材の開口縁部に接触していることを特徴とする。

本発明に係る光部品では、第１固定部材が円筒状の形態を有し、且つ、第２固定部材の第１固定部材と接触する部分が球面状とされて、第１固定部材の開口縁部に接触するので、調芯自由度が高く、高精度な調芯を行うことができる。また、その構造は簡潔であり、調芯作業を困難とすることも、製造効率を悪化させることもない。むしろ、調芯作業は行いやすく、製造効率を向上させることができる。

本発明に係る光部品の製造方法は、光学素子を基板に対して固定した光部品の製造方法であって、円形の開口縁部を有する固定部が設けられた基板と、表面の一部が球面の一部とされた固定部材とを準備し、光学素子を固定部材に固定し、基板の固定部の開口縁部に表面の一部を接触させた状態で、光学素子が固定された固定部材の方向を調節し、固定部材の方向を調節した後に、固定部と固定部材とを固定することを特徴とする。

本発明に係る光部品の製造方法では、固定部が円形の開口縁部を有し、且つ、固定部材における球面の一部とされた表面の一部が固定部の開口縁部に接触するので、調芯自由度が高く、高精度な調芯を行うことができる。また、その構造は簡潔であり、調芯作業を困難とすることも、製造効率を悪化させることもない。むしろ、調芯作業は行いやすく、製造効率を向上させることができる。

また、円形の開口縁部を有する部材を更に準備し、円形の開口縁部を有する部材を基板に固定することにより、固定部を構成することが好ましい。この場合、円形の開口縁部を有する固定部を簡易に構成することができる。

また、上記円形の開口縁部を有する部材は、円筒状であることが好ましい。

本発明によれば、光学素子を基板に対して固定する際に、光学素子の調芯を容易に行うことが可能な光部品及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る光部品及びその製造方法について図面を参照して説明する。

まず、図１〜図３に基づいて、本実施形態に係る光部品を、光学素子の固定構造を含めて説明する。図１は、本実施形態に係る光部品を示す正面図であり、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。

図１〜図３において、光学素子１０（例えば、マイケルソン干渉計の全反射ミラー等）は、固定部材２０を介して所望の基板１に固定されている。光学素子１０は、本実施形態においては四角柱形状を呈しているが、当該形状に限られるものではない。基板１は、金属材料（例えば、ＳＵＳ３０４といったステンレス鋼等）からなる。上述したように、光部品は、光学素子１０と固定部材２０とを有する。

固定部材２０は、基板１に固定される第１固定部材２１と、光学素子１０が固定される第２固定部材３１とを含んでいる。第１固定部材２１は、円筒状に形成された金属材料（例えば、ＳＵＳ３０４といったステンレス鋼等）からなり、一方の端面が基板１に接触した状態で当該基板１に溶接により固定されている。第１固定部材２１は、円筒状を呈していることから、円形の開口縁部２３を有することとなる。第１固定部材２１は、基板１に固定されることにより、第２固定部材３１を固定する固定部として機能する。

第２固定部材３１は、金属材料（例えば、ＳＵＳ３０４といったステンレス鋼等）からなり、第１固定部材２１に接触した状態で当該第１固定部材２１に溶接により固定されている。第２固定部材３１は、第１固定部材２１に接触する底部３３と、この底部３３と対向する頂部３５と、底部３３の両端部分から当該底部３３と交差する方向に立ち上がり頂部３５まで延びる縦壁部３７，３９とを有している。第２固定部材３１の底部３３の第１固定部材と接触する部分は、球面状とされており、第１固定部材２１の開口縁部２３に接触している。すなわち、第２固定部材３１は、その表面の一部が球面の一部とされ、第１固定部材２１の開口縁部２３に上記表面の一部が接触して第１固定部材２１に固定される。

底部３３と縦壁部３７，３９とのなす角は、光学素子１０における少なくとも所定の２つの側面がなす角と同じに設定されており、本実施形態においては、光学素子１０における連続する２つの側面がなす角である９０°に設定されている。これにより、底部３３と一方の縦壁部３７とで構成される角部に、上述した光学素子１０における連続する２つの側面が当接可能に構成されることになり、光学素子１０の位置決めを可能としている。なお、光学素子１０の形状が多角柱形状を呈している場合には、第２固定部材３１側に当接する光学素子１０の面の数は、１面でもよく、３面以上でもよい。また、光学素子１０が円柱形状を呈している場合には、第２固定部材３１と光学素子１０の外周部分（円周部分）の一部、あるいは、外周部分のうち離れた２点が当接していればよい。

光学素子１０は、第２固定部材３１における底部３３、頂部３５及び一対の縦壁部３７，３９とで画成される空間内に配設された状態で、螺子４１，４３により押圧されて第２固定部材３１に固定されている。螺子４１は、頂部３５に形成された雌ねじ部に螺合され、底部３３と一方の縦壁部３７とで構成される角部に光学素子１０における連続する２つの側面が当接する状態で、光学素子１０を底部３３に押圧している。螺子４３は、縦壁部３７と対向する縦壁部３９に形成された雌ねじ部に螺合され、底部３３と一方の縦壁部３７とで構成される角部に光学素子１０における連続する２つの側面が当接する状態で、光学素子１０を縦壁部３７に押圧している。

このように、光学素子１０の連続する２つの側面が第２固定部材３１の角部に当接させて、螺子４１，４３により光学素子１０を第２固定部材３１に押圧することで、当該光学素子１０をより一層確実に第２固定部材３１に固定することができる。

光学素子１０と螺子４１，４３との間には金属片としてのシム４５が配設されており、光学素子１０と螺子４１，４３とで挟まれている。このように、光学素子１０と螺子４１，４３との間にシム４５を挟むことにより、螺子４１，４３により押圧力がシム４５を介して光学素子１０に伝えられることとなる。そして、螺子４１，４３が光学素子１０に接触するようなことはなく、光学素子１０が螺子４１，４３により傷付いてしまうのを防止することができる。なお、シム４５は、例えばＳＵＳ３０４といったステンレス鋼等からなる。

螺子４１，４３からの押圧力は、光学素子１０の光が入射及び又は出射する面以外の面に作用している。これにより、光学素子１０の光学的な機能（光の入射及び又は出射）を阻害することなく当該光学素子１０を第２固定部材３１に固定することができる。

また、螺子４１，４３の締付けトルクは、光学素子１０の光学特性を損なわない範囲の値に設定、管理されている。これにより、光学素子１０の光学的な機能を阻害することなく当該光学素子１０を第２固定部材３１に固定することができる。たとえば、光学素子１０としてマイケルソン干渉計の全反射ミラーを用いた場合、反射率が損なわない範囲の値（例えば、３Ｎ・ｍ程度）に設定されることになる。

続いて、本実施形態に係る光部品の製造方法を、光学素子の固定方法を含めて説明する。

まず、光学素子１０を螺子４１，４３により第２固定部材３１に固定する。光学素子１０の連続する２つの側面をそれぞれ底部３３と縦壁部３７とに当接させて、螺子４１を頂部３５の雌ねじ部に螺合して締め付ける一方、螺子４３を縦壁部３９の雌ねじ部に螺合して締め付ける。これにより、光学素子１０の連続する２面が第２固定部材３１の角部に当接して、当該第２固定部材３１に対して光学素子１０が位置決めされた状態で固定されることになる。

また、第１固定部材２１を基板１に位置決めした後に、溶接して固定する。このとき、第１固定部材２１と基板１とをＹＡＧレーザビーム溶接することが好ましい。ＹＡＧレーザビーム溶接すると第１固定部材２１が衝撃により動くが、一般に樹脂による硬化収縮による動きに比べて小さいため、第１固定部材２１と基板１とを固定する際に生じる位置ずれを極めて小さくすることができる。また、固定時間（溶接時間）を極めて短くすることができる。

ＹＡＧレーザビーム溶接のレーザビームの強度、ビーム照射位置等は、溶接時の衝撃により第１固定部材２１が移動して位置ずれを生じさせるのを考慮して、第１固定部材２１及び基板１の材料、形状等に応じて適宜設定する。なお、ＹＡＧレーザビーム溶接以外に、炭酸ガスレーザビーム溶接等を用いるようにしてもよい。

ＹＡＧレーザビーム溶接は少なくとも２点行うことが好ましい。これにより、第１固定部材２１を基板１により一層確実に固定することができる。また、ＹＡＧレーザビーム溶接を複数回行う場合、１点目のＹＡＧレーザビーム溶接により生じた位置ずれを、２点目以降のＹＡＧレーザビーム溶接により補正することも可能となる。

次に、光学素子１０が固定された第２固定部材３１を、底部３３の球面状された部分を第１固定部材２１の開口縁部２３に接触させて、当該第１固定部材２１上に載置する。そして、図４に示されるように、第１固定部材２１を支点として第２固定部材３１の角度、すなわち光学素子１０の角度を調節し、光学素子１０からの反射光の光路を所望の方向に調芯する。これにより、基板１に固定された第１固定部材２１の開口縁部２３に表面の一部を接触させた状態で、光学素子１０が固定された第２固定部材３１の方向が調節されることとなる。図４は、本実施形態の光学素子の調芯工程を説明するための概略図であり、螺子４１，４３、シム４５等の図示を省略している。

光学素子１０の調芯を終えると、第１固定部材２１と第２固定部材３１とを溶接して固定する。このとき、第１固定部材２１と第２固定部材３１とをＹＡＧレーザビーム溶接することが好ましい。ＹＡＧレーザビーム溶接すると第２固定部材３１が衝撃により動くが、一般に樹脂による硬化収縮による動きに比べて小さいため、第１固定部材２１と第２固定部材３１とを固定する際に生じる位置ずれを極めて小さくすることができる。また、固定時間（溶接時間）を極めて短くすることができる。

ＹＡＧレーザビーム溶接のレーザビームの強度、ビーム照射位置等は、溶接時の衝撃により第２固定部材３１が移動して位置ずれを生じさせるのを考慮して、第１固定部材２１及び第２固定部材３１の材料、形状等に応じて適宜設定する。なお、ＹＡＧレーザビーム溶接以外に、炭酸ガスレーザビーム溶接等を用いるようにしてもよい。

ＹＡＧレーザビーム溶接は少なくとも２点行うことが好ましい。これにより、第１固定部材２１と第２固定部材３１とをより一層確実に固定することができる。また、ＹＡＧレーザビーム溶接を複数回行う場合、１点目のＹＡＧレーザビーム溶接により生じた位置ずれを、２点目以降のＹＡＧレーザビーム溶接により補正することも可能となる。

以上のように、本実施形態においては、第１固定部材２１が円筒状の形態を有し、すなわち第１固定部材２１が円形の開口縁部２３を有し、且つ、第２固定部材３１の第１固定部材２１と接触する部分が球面状とされて、第１固定部材２１の開口縁部２３に接触するので、調芯自由度が高く、高精度な調芯を行うことができる。また、その構造は簡潔であり、調芯作業を困難とすることも、製造効率を悪化させることもない。むしろ、調芯作業は行いやすく、製造効率を向上させることができる。

また、本実施形態において、光学素子１０は、螺子４１，４３により押圧されて第２固定部材２１に固定されている。これにより、螺子４１，４３の締め付けトルクを管理することにより、光学素子１０を、光学素子１０及び第２固定部材２１の形状精度等のバラツキに関係なく一定の押し付け力にて容易に固定することができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、光学素子１０の第２固定部材３１への固定は、光学素子１０と第２固定部材３１との間に配設したばね部材の付勢力を利用するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、第１固定部材２１を溶接により基板１に固定しているが、これに限られることなく、第１固定部材２１を樹脂による接着あるいはロウ付け等により基板１に固定するようにしてもよい。また、第２固定部材３１を溶接により第１固定部材２１に固定しているが、これに限られることなく、第２固定部材３１を樹脂による接着あるいはロウ付け等により第１固定部材２１に固定するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、第１固定部材２１を円筒状としているが、これに限られることなく、円形の開口縁部２３を有していれば、外側形状が角柱状であってもよく、また、有底筒形状であってもよい。また、第１固定部材２１を設けることなく、基板１に円形の開口縁部を有する窪みを形成することにより、第２固定部材３１が固定される固定部を設けるようにしてもよい。

本実施形態に係る光部品を示す正面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 本実施形態に係る光学素子の調芯工程を説明するための概略図である。

符号の説明

１…基板、１０…光学素子、２０…固定部材、２１…第１固定部材、２３…開口縁部、３１…第２固定部材、３３…底部、３５…頂部、３７，３９…縦壁部、４１，４３…螺子、４５…シム。

Claims (14)

1. 光学素子を基板に対して固定した光部品であって、
   前記基板に、円形の開口縁部を有する固定部が設けられており、
   表面の一部が球面の一部とされ、前記固定部の前記開口縁部に前記表面の一部が接触して前記固定部に固定されると共に、前記光学素子が固定される固定部材を含むことを特徴とする光部品。
2. 前記固定部は、円形の開口縁部を有する部材が前記基板に固定されることにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
3. 円形の開口縁部を有する前記部材は、円筒状であることを特徴とする請求項２に記載の光部品。
4. 前記基板、前記固定部材及び円形の開口縁部を有する前記部材は、金属材料からなり、
   円形の開口縁部を有する前記部材は、前記基板に溶接により固定され、
   前記固定部材は、円形の開口縁部を有する前記部材に溶接により固定されていることを特徴とする請求項２に記載の光部品。
5. 前記光学素子は、螺子により押圧されて前記固定部材に固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光部品。
6. 前記光学素子と螺子との間に金属片が挟まれていることを特徴とする請求項５に記載の光部品。
7. 円形の開口縁部を有する前記部材と前記基板とがＹＡＧレーザビーム溶接されていることを特徴とする請求項４に記載の光部品。
8. 少なくとも２点においてＹＡＧレーザビーム溶接することを特徴とする請求項７に記載の光部品。
9. 前記固定部材と円形の開口縁部を有する前記部材とがＹＡＧレーザビーム溶接されていることを特徴とする請求項４に記載の光部品。
10. 少なくとも２点においてＹＡＧレーザビーム溶接することを特徴とする請求項９に記載の光部品。
11. 光学素子を金属材料からなる基板に対して固定した光部品であって、
    金属材料からなり、溶接により前記基板に固定される円筒状の第１固定部材と、
    金属材料からなり、前記光学素子が固定されると共に、前記第１固定部材に固定される第２固定部材と、を含み、
    前記第２固定部材の前記第１固定部材と接触する部分が球面状とされ、前記第１固定部材の開口縁部に接触していることを特徴とする光部品。
12. 光学素子を基板に対して固定した光部品の製造方法であって、
    円形の開口縁部を有する固定部が設けられた基板と、表面の一部が球面の一部とされた固定部材とを準備し、
    前記光学素子を前記固定部材に固定し、
    前記基板の前記固定部の前記開口縁部に前記表面の一部を接触させた状態で、前記光学素子が固定された前記固定部材の方向を調節し、
    前記固定部材の方向を調節した後に、前記固定部と前記固定部材とを固定することを特徴とする光部品の製造方法。
13. 円形の開口縁部を有する部材を更に準備し、
    円形の開口縁部を有する前記部材を前記基板に固定することにより、前記固定部を構成することを特徴とする請求項１２に記載の光部品の製造方法。
14. 円形の開口縁部を有する前記部材は、円筒状であることを特徴とする請求項１３に記載の光部品の製造方法。
    

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