JP2007133050A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の位置調整後にその位置を固定する際に位置ずれをなくすとともに繰り返しの微調整を可能とする。
【解決手段】一端がネジ孔１ａに連通する固定ネジ孔１ｃ内で、調整ネジ２のネジ部２ａの側面と固定ネジ１１の先端面との間に摺動性の良好な例えばＰＴＦＥから成る円柱形状の緩衝部材１２を設ける。調整ネジ２を回して光学素子３の位置調整を行った後に固定ネジ１１を締めると、固定ネジ１１の先端部が緩衝部材１２を押圧して緩衝部材１２は調整ネジ２のネジ部２ａに押し付けられてそれに馴染む形状に変形する。その押し付けの弾性力により調整ネジ２は固定され、固定ネジ１１を緩めれば緩衝部材１２の押し付けが解除されて調整ネジ２は自在に回り、緩衝部材１２の変形も復元する。
【選択図】図１

Description

本発明は光学装置に関し、さらに詳しくは、レンズ、ミラー等の各種光学素子の位置調整や姿勢調整が可能であるようにそれら光学素子を固定又は保持する機構を有する光学装置に関する。

一般に、分光光度計等の各種光学的分析装置には、レンズ、ミラー、フィルタ、グレーティング等の様々な光学素子が多数使用されている。こうした光学素子では多くの場合、光軸の位置調整や傾きなどの姿勢調整、或いは光路中に出し入れされる機構を備える場合には光路中に挿入された際の位置調整などが必要となる。そのために、例えば特許文献１などに記載のように、ネジの突出量を調整することで位置調整や姿勢調整が可能な機構が用いられている。

この調整機構について図５により簡単に説明する。図５において、略Ｌ字形状の金属製の調整ネジホルダ１の直立部１ａには略水平に貫通するネジ孔１ｂが穿設され、そのネジ孔１ｂには調整ネジ２が螺入される。ミラー等の光学素子３が固着された光学素子ホルダ４はリニアガイド５により図中の矢印の方向にスライド移動可能に保持され、さらにバネ６により調整ネジホルダ１に近づく方向に付勢されている。したがって、ネジ孔１ｂに螺入された調整ネジ２の先端部がこのバネ６による付勢力と反対方向に光学素子ホルダ４を押圧している。調整ネジ２をネジ孔１ｂに螺入してゆくとこのバネ６による付勢力に抗して光学素子ホルダ４はリニアガイド５に沿って左方向に移動する。これにより、光学素子３の位置を調整することができる。

上記のような調整後に意図せず調整ネジ２が回ってしまうと光学素子３が位置ずれ・姿勢ずれするから、調整終了後には調整ネジ２が回らないように固定される。この調整ネジ２の固定方法として、従来、次のような方法が知られている。

（１）接着剤による固定
図５に示すように、調整ネジ２のネジ部を接着剤でネジ孔１ｂに接着することで調整ネジ２を固定する。

（２）ナットによる固定
図６に示すように、調整ネジ２のネジ部に螺合させたナット８を調整ネジホルダ１の直立部１ａに締め付けることで調整ネジ２を固定する。これは上記特許文献１でも採用されている方法である。

（３）割りの締め付けによる固定
図７に示すように、ネジ孔１ｂを設けた直立部１ａに割りを入れて、別の締め付けネジ９で割りを締め込むことで調整ネジ２のネジ部を両側から挟持して調整ネジ２を固定する。

（４）固定ネジによる固定
図８に示すように、調整ネジ２にネジ部２ａと同軸にネジ山が形成されていないストレート部２ｂを設け、この調整ネジ２の螺入方向に直交する方向から別の固定ネジ１０を螺入させて、その固定ネジ１０の先端部を調整ネジ２のストレート部２ｂに当接させて押圧することで調整ネジ２を固定する。

一方、上記のような光学素子の位置・姿勢調整機構に対し望ましい条件を挙げると次の通りである。
（Ａ）調整ネジが微調整可能であること。
（Ｂ）位置や姿勢の固定時に調整ネジが位置ずれしないこと。
（Ｃ）調整ネジの固定が繰り返し可能であること。
（Ｄ）工具、特に特殊な工具を使用しないで調整や固定が可能であること。
（Ｅ）空間的に省スペースであること。

上記の（１）〜（４）の従来のいずれの方法でも、上記要求条件の全てを満たすことはできない。即ち、方法（１）では調整ネジ２を接着してしまうために繰り返しの固定はできない。方法（２）ではナット８を締めるべく螺入する際に調整ネジ２も一緒に回ってしまい調整位置がずれるおそれがある。方法（３）では割りを締め込むために大きなトルクを必要とするため、工具が必要となる。また、調整ネジホルダ１に割り加工を施す必要があるためコストが高くなる。方法（４）では調整ネジ２のストレート部２ｂにおいて固定ネジ１０で押圧された箇所が塑性変形してしまうため、繰り返し使用する際の位置の微調整に支障をきたすことがある。

特開平１０−１４２０５５号公報

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、上記のような要求条件を全て満たし、しかもコストも低くて済むような光学素子の位置・姿勢調整機構を備える光学装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明は、基部に貫設されたネジ孔に螺通した調整ネジの先端部を、光学素子又は該光学素子を保持する保持部に当接させ、前記調整ネジの調整により前記光学素子の位置や姿勢を調整可能とした調整機構を有する光学装置において、
前記ネジ孔の延伸方向と直交又は斜交する方向に該ネジ孔と連通するように前記基部に形成された固定ネジ孔と、該固定ネジ孔に螺入される固定ネジと、前記固定ネジ孔の内部にあって前記固定ネジの先端部と前記ネジ孔に螺入される前記調整ネジのネジ部との間に介挿される摺動性の良好な樹脂製の緩衝部材と、を備え、前記固定ネジを螺入して前記緩衝部材を前記調整ネジのネジ部に押し付けることで該調整ネジを固定するようにしたことを特徴としている。

本発明の光学装置では、光学素子の位置調整や姿勢調整を行う際に、固定ネジを緩めて調整ネジが自由に回る状態にして調整ネジを適宜に回して光学素子の位置や姿勢を調整する。その後、固定ネジを螺入してゆくと、固定ネジの先端部が緩衝部材の一面を押圧し、緩衝部材の反対面は調整ネジのネジ部に押し付けられ、そのネジ山が緩衝部材に食い込み、一方、緩衝部材はネジ溝に入り込む。即ち、緩衝部材は調整ネジのネジ部に馴染んだ形状に変形する。緩衝部材は摺動性の良好な樹脂から成るため、緩衝部材とネジ部とが接触していても押圧力が殆ど作用していないか或いは小さいときには調整ネジの回転が可能であるが、固定ネジを強く締めることで緩衝部材がネジ部に強く押圧されると、主として上記のような緩衝部材の変形による弾性力によって調整ネジは容易には回らなくなり、実質的に固定される。

上記のような摺動性の良好な樹脂としては、例えば樹脂製の軸受やベアリングなど、もともと高い摺動性が要求されるような用途に利用されている樹脂が有用である。具体的な例としては、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂やポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）などが特に好ましいが、そのほかに、ポリオレフィン樹脂（ＰＥＯ）、芳香族ポリエステル樹脂（ＰＯＢ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリウレタン樹脂（ＰＵＲ）、ポリフェノール樹脂（ＰＦ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）などでもよい。

本発明に係る光学装置によれば、光学素子の位置や姿勢の調整機構において次のような効果を達成できる。
（１）調整ネジを回すことで位置や姿勢の微調整が可能である。
（２）緩衝部材で調整ネジのネジ部を側面から押さえ付けるため、調整ネジを固定する際に位置ずれが起きにくい。通常、調整ネジのネジ部とネジ孔との間には円滑に出し入れするために寸法上の遊び（ガタ）が存在するが、押圧によって緩衝部材は徐々に変形してネジ部に馴染む形状となるため、上記のような遊びの範囲でも調整ネジが位置ずれすることを防止し、高い位置精度を確保することができる。

（３）固定ネジを緩めることで調整ネジは容易に回転可能となり、しかも緩衝部材は経時劣化しない限りその変形が比較的短時間で元に戻るため、繰り返しの調整が可能であり、繰り返し調整の際にも調整ネジの位置ずれが起きにくい。
（４）主として緩衝部材の弾性力により調整ネジを固定し、しかも緩衝部材は摺動性も良いため、固定ネジの締め付けトルクは小さくて済む。それにより、ローレットネジ（つまみネジ）を用いることができ、工具を使用せずに直接指で回すことで固定が行える。
（Ｅ）基部に割り加工を施す必要がなく部品点数も従来のナット固定と同等であるのでコスト的にも安く、また空間的な占有スペースも小さくて済む。

本発明に係る光学装置における光学素子の位置・姿勢調整機構の一実施例を図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施例の光学素子位置調整機構の概略断面図、図２はその動作を説明するための図１中のＡ部の拡大図である。既に説明した従来の装置と同一の構成要素には同一符号を付して詳しい説明を省略する。

本発明における基部としての調整ネジホルダ１の直立部１ａの上面には垂直方向にネジ孔１ｂまで貫通する固定ネジ孔１ｃが穿設されており、この固定ネジ孔１ｃにはローレットネジである固定ネジ１１が螺入されるようになっている。この固定ネジ１１の先端部は平坦形状である。固定ネジ孔１ｃ内であって、ネジ孔１ｂに貫通された調整ネジ２のネジ部２ａの側面と固定ネジ１１の先端面との間には、円柱形状の緩衝部材１２が介挿されている。この緩衝部材１２は摺動性の良好な樹脂から成り、具体的には例えばテフロン（登録商標）等のポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）を代表とするフッ素系樹脂、ジュラコン（登録商標）等のポリアセタールなどが利用できる。もちろん、これ以外にも軸受けやベアリングなどの高い摺動性が必要であるような部材に使用されている各種の樹脂を利用することができる。

光学素子３の位置を調整したい場合には、固定ネジ１１を緩め、調整ネジ２によりリニアガイド５に沿って光学素子３の位置を適宜に調整する（図２（ａ）参照）。緩衝部材１２の摺動性は高いので、緩衝部材１２が調整ネジ２のネジ部２ａに接触していても、固定ネジ１１が強く締め付けられていなければ調整ネジ２は円滑に回り、自在に微調整が可能である。調整終了後に、その位置を固定したい場合には固定ネジ１１を回して締める。固定ネジ１１を締めるとそのネジ部の先端が緩衝部材１２の上面を押圧し、緩衝部材１２の下面は調整ネジ２のネジ部２ａに押し付けられて潰れ、そのネジ部２ａに馴染んだ形状に変形する（図２（ｂ）参照）。固定ネジ１１を締めてゆくに従い緩衝部材１２は徐々に変形するため、調整ネジ２のネジ部２ａとネジ孔１ｂとの間に遊びがあっても、調整ネジ２は殆どずれることなくその位置に留まった状態で緩衝部材１２により押さえつけられ、位置が固定される。

位置調整をやり直したい場合には、固定ネジ１１を緩めて調整ネジ２のネジ部２ａに対する緩衝部材１２による押圧を解除してやれば、調整ネジ２は円滑に回る。樹脂製の緩衝部材１２は或る程度の弾性回復力も有しているから、ネジ部２ａへの押し付けがなくなると上記のような変形が元に戻り、次に固定ネジ１１を締め付ける際の調整ネジ２の位置ずれを回避できる。

上記実施例は、光学素子をスライド移動させる際の位置調整を行う調整機構の例であるが、それ以外の位置調整や姿勢調整に本発明を適用できることは当然である。

図３は光学素子３の傾き方向の位置（つまり角度）調整を行う調整機構の例である。光学素子ホルダ４は回転軸２０を中心に回動可能となっており、上記実施例と同様に、バネ６で引っ張られることで光学素子ホルダ４の背面は調整ネジ２の先端部に当接している。したがって、調整ネジ２を回してその先端部の突出量を増やしてゆくと光学素子ホルダ４は光学素子３を伴って図３中の一点鎖線で示すように傾倒する。これにより光学素子３の傾きの調整が可能である。この構成においても、調整ネジ２を回すことで光学素子３の傾きを適宜に調整した後に、前述の如く固定ネジ１１を強く締めることで調整ネジ２の固定が可能であることは明らかである。

図４は光学素子３の当たり位置の調整を行う調整機構の例である。図３と同様に光学素子ホルダ４は回転軸２０を中心に回動可能であり、例えば図示しないモータにより、光学素子ホルダ４は図４中に実線で示す起立位置と一点鎖線で示す倒伏位置との間で移動可能である。この構成ではバネ６を有しておらず、光学素子ホルダ４が起立したときの位置は光学素子ホルダ４の背面が調整ネジ２の先端部に当接する位置で決まる。したがって、調整ネジ２を回してその先端部の突出量を増やしてゆくと光学素子ホルダ４（及び光学素子３）は前方への倒れ込みが大きな状態で以て起立する。この構成においても、調整ネジ２を回すことで起立時の光学素子３の角度や位置を調整した後に、前述の如く固定ネジ１１を強く締めることで調整ネジ２の固定が可能であることは明らかである。

なお、上記実施例はいずれも一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行なえることは明らかである。

本発明の一実施例である光学装置における光学素子位置調整機構の概略断面図。 図１中のＡ部の拡大図。 他の実施例である光学素子の位置調整機構の概略構成図。 他の実施例である光学素子の位置調整機構の概略構成図。 従来の光学素子の位置・姿勢調整機構の固定方法（１）を示す概略断面図。 従来の光学素子の位置・姿勢調整機構の固定方法（２）を示す概略断面図。 従来の光学素子の位置・姿勢調整機構の固定方法（３）を示す概略断面図。 従来の光学素子の位置・姿勢調整機構の固定方法（４）を示す概略断面図。

符号の説明

１…調整ネジホルダ
１ａ…直立部
１ｂ…ネジ孔
１ｃ…固定ネジ孔
２…ネジ孔
２…調整ネジ
２ａ…ネジ部
２ｂ…ストレート部
３…光学素子
４…光学素子ホルダ
５…リニアガイド
６…バネ
１１…固定ネジ
１２…緩衝部材
２０…回転軸

Claims (2)

1. 基部に貫設されたネジ孔に螺通した調整ネジの先端部を、光学素子又は該光学素子を保持する保持部に当接させ、前記調整ネジの調整により前記光学素子の位置や姿勢を調整可能とした調整機構を有する光学装置において、
   前記ネジ孔の延伸方向と直交又は斜交する方向に該ネジ孔と連通するように前記基部に形成された固定ネジ孔と、
   該固定ネジ孔に螺入される固定ネジと、
   前記固定ネジ孔の内部にあって前記固定ネジの先端部と前記ネジ孔に螺入される前記調整ネジのネジ部との間に介挿される摺動性の良好な樹脂製の緩衝部材と、
   を備え、前記固定ネジを螺入して前記緩衝部材を前記調整ネジのネジ部に押し付けることで該調整ネジを固定するようにしたことを特徴とする光学装置。
2. 前記緩衝部材はフッ素系樹脂又はポリアセタール樹脂から成ることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
   
   

Images