JP2020148966A - 光学部品の調整構造及び光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学部品の直交三次元であるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置調整を簡単に行うことが可能な、光学部品の調整構造を提供する。【解決手段】光学部品の調整構造は、第１の光学部品が固定され、外周面に雄ねじが形成された筒状体８と、第２の光学部品が固定され、筒状体８の一方の端部が接触する接触面を有するホルダ６と、光学装置１の筐体１０に形成され、周面に筒状体８の雄ねじがねじ込まれる雌ネジが形成された第１の貫通孔と、ホルダ６を筐体１０に固定するボルトと、筐体１０に形成され、ボルトが通される第２の貫通孔と、を備える。第２の貫通孔の直径は、ボルトの軸部の直径に対して大きい。【選択図】図１

Description

本開示は、光学部品の調整構造及び光学装置に関する。

一般的な光学装置は、光学部品を高い精度で配置することが要求される。例えば、特許文献１の光路調整装置は、半導体レーザーが固定された第１固定部材と、コリメートレンズが固定された第２固定部材と、を備えている。そして、第１固定部材に形成された貫通孔に通された第１ボルトが第２固定部材にねじ込まれ、第２固定部材に形成された貫通孔に通された第２ボルトが光学系支持部本体の外壁にねじ込まれている。

このとき、第１固定部材の貫通孔の直径が第１ボルトの軸部の直径に対して大きく、第２固定部材の貫通孔の直径が第２ボルトの軸部の直径に対して大きく形成されている。これにより、第１ボルトを緩めた状態で第１固定部材を第２固定部材に対して直交二軸方向であるＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、第２ボルトを緩めた状態で第２固定部材を光学系支持部本体の外壁に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることで、光路を調整可能な構成とされている。ちなみに、半導体レーザーの光軸をＺ軸とし、Ｘ軸及びＹ軸はＺ軸と直交するものとする。

特開平５−３２３１６６号公報

特許文献１の光路調整装置は、半導体レーザーやコリメートレンズの光学部品の位置をＸ軸方向及びＹ軸方向に調整することができる構成とされているが、Ｘ軸及びＹ軸と直交するＺ軸方向に光学部品の位置を調整することができる構成とされていない。

ここで、例えば、第１固定部材と第２固定部材との間や第２固定部材と光学系支持部本体の外壁との間に厚さの異なるシムを挿抜することで、光学部品のＺ軸方向の位置を調整することが可能である。

しかしながら、厚さの異なるシムを挿抜して光学部品のＺ軸方向の位置を調整する度に、光学部品のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置がずれ、再度、光学部品のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置調整をやり直す必要があり、光学部品のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置調整が煩雑である。

本明細書に開示される実施形態が達成しようとする目的の１つは、当該課題の解決に寄与する光学部品の調整構造及び光学装置を提供することである。なお、この目的は、本明細書に開示される複数の実施形態が達成しようとする複数の目的の１つに過ぎないことに留意されるべきである。その他の目的又は課題と新規な特徴は、本明細書の記述又は添付図面から明らかにされる。

第１の態様の光学部品の調整構造は、
第１の光学部品が固定され、外周面に雄ねじが形成された筒状体と、
第２の光学部品が固定され、前記筒状体の一方の端部が接触する接触面を有するホルダと、
光学装置の筐体に形成され、周面に前記筒状体の雄ねじがねじ込まれる雌ネジが形成された第１の貫通孔と、
前記ホルダを前記筐体に固定するボルトと、
前記筐体に形成され、前記ボルトが通される第２の貫通孔と、
を備え、
前記第２の貫通孔の直径は、前記ボルトの軸部の直径に対して大きい。

上述の態様によれば、光学部品の直交三次元であるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置調整を簡単に行うことが可能な、光学部品の調整構造及び光学装置を提供できる。

実施の形態１の光学装置の構成を説明するための図である。 実施の形態１の光学部品の調整構造を示す分解斜視図である。 実施の形態１の光学部品の調整構造をＺ軸−側から見た斜視図である。 実施の形態１の光学部品の調整構造をＺ軸＋側から見た斜視図である。 実施の形態１の光学部品の調整構造において、ボルトをホルダにねじ込んだ状態をＹ軸＋側から見た図である。 実施の形態１の光学部品の調整構造において、ボルトをホルダにねじ込んだ状態をＸ軸−側から見た図である。 実施の形態１の光学部品の調整構造において、筒状体を筐体にねじ込んだ状態をＹ軸＋側から見た図である。 実施の形態１の光学部品の調整構造において、筒状体を筐体にねじ込んだ状態をＸ軸−側から見た図である。 実施の形態１の光学部品の調整構造において、光学フィルターのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置が調整される様子をＺ軸＋側から見た図である。 実施の形態１の光学部品の調整構造において、ボルトを介して光学フィルターのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を調整する様子をＹ軸＋側から見た図である。 実施の形態１の光学部品の調整構造において、ボルトを介して光学フィルターのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を調整する様子をＸ軸−側から見た図である。 実施の形態２の光学部品の調整構造において、ボルトをホルダにねじ込んだ状態をＹ軸＋側から見た図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
先ず、本実施の形態の光学装置を簡単に説明する。図１は、本実施の形態の光学装置の構成を説明するための図である。光学装置１は、光源２から出射された光が反射ミラー３、第１のレンズ４及びホルダ６に設けられた光学フィルター（第２の光学部品）７を介して筒状体８に設けられた第２のレンズ（第１の光学部品）９から出射される構成とされており、これらの各要素は、筐体１０に固定されている。

次に、本実施の形態の光学部品の調整構造を説明する。なお、以下の説明では、説明を明確にするために、直交三次元（ＸＹＺ）座標系を用いて説明する。図２は、本実施の形態の光学部品の調整構造を示す分解斜視図である。図３は、本実施の形態の光学部品の調整構造をＺ軸−側から見た斜視図である。図４は、本実施の形態の光学部品の調整構造をＺ軸＋側から見た斜視図である。

本実施の形態の光学部品の調整構造は、ホルダ６に設けられた光学フィルター７のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を調整可能な構成とされている。詳細には、光学部品の調整構造は、図２乃至図４に示すように、第２のレンズ９が設けられる筒状体８、光学フィルター７が設けられるホルダ６、筐体１０に形成される第１の貫通孔１０ａ並びに第２の貫通孔１０ｂ、ボルト１１及びスプリングワッシャ１２を備えている。

筒状体８は、図２に示すように、円筒形状を基本形態としており、筒状体８の内部に第２のレンズ９が固定されている。そして、筒状体８の外周面には、雄ネジ８ａが形成されている。筒状体８のＺ軸＋側の端面は、平坦面であり、略ＸＹ平面上に配置されている。このような筒状体８は、例えば、アルミニウムなどの金属製である。

ホルダ６は、開口部６ａが形成された板状体を基本形態としており、図３及び図４に示すように、筐体１０の内部に配置されている。開口部６ａは、例えば、図２に示すように、Ｚ軸方向から見て円形状であり、ホルダ６をＺ軸方向に貫通している。そして、ホルダ６のＺ軸−側の面には、開口部６ａを囲むようにザグリ部６ｂが形成されている。

ザグリ部６ｂは、筒状体８のＺ軸＋側の端部を収容可能に形成されており、例えば、Ｚ軸方向から見て開口部６ａの中心を中心とする略円環形状である。ザグリ部６ｂのＺ軸＋側の面（底面）は、平坦であり、略ＸＹ平面上に配置されている。

ホルダ６のＺ軸−側の面には、複数のネジ穴６ｃが形成されている。一方、ホルダ６のＺ軸＋側の面には、開口部６ａをＺ軸＋側から覆うように光学フィルター７が固定されている。このようなホルダ６は、例えば、アルミニウムなどの金属製である。

第１の貫通孔１０ａは、筐体１０の側壁１０ｃを当該側壁１０ｃの肉厚方向に貫通しており、大凡、Ｚ軸方向から見てホルダ６の開口部６ａと重なっている。つまり、第１の貫通孔１０ａは、例えば、Ｚ軸方向に延在している。そして、第１の貫通孔１０ａの周面に雌ネジ１０ｄが形成されている。

この雌ネジ１０ｄに筒状体８の雄ネジ８ａをねじ込むように当該筒状体８が第１の貫通孔１０ａに通され、筒状体８のＺ軸＋側の端面がホルダ６のザグリ部６ｂの底面に面接触している。つまり、ホルダ６のザグリ部６ｂの底面は、筒状体８のＺ軸＋側の端面が接触する接触面として機能する。

第２の貫通孔１０ｂは、筐体１０の側壁１０ｃを当該側壁１０ｃの肉厚方向に貫通している。つまり、第２の貫通孔１０ｂも、Ｚ軸方向に延在している。そして、第２の貫通孔１０ｂは、大凡、ホルダ６のネジ穴６ｃに対応するように、第１の貫通孔１０ａの周辺に複数配置されている。

このとき、複数の第２の貫通孔１０ｂは、詳細な機能は後述するが、第１の貫通孔１０ａの中心を重心とし、且つ筐体１０の側壁１０ｃのＹ軸＋側の辺及びＹ軸−側の辺と平行な辺を有する長方形又は正方形の対角に配置されているとよい。

ボルト１１は、第２の貫通孔１０ｂに通されてホルダ６のネジ穴６ｃにねじ込まれている。これにより、筒状体８のＺ軸＋側の端面がホルダ６のザグリ部６ｂの底面に面接触した状態で、ホルダ６が筐体１０に固定されている。つまり、光学フィルター７のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置が固定されている。このとき、第２の貫通孔１０ｂの直径は、ボルト１１の軸部１１ａの直径に対して大きく設定されている。

スプリングワッシャ１２は、ボルト１１の軸部１１ａに通された状態で、ボルト１１の頭部１１ｂと筐体１０の側壁１０ｃとの間に配置されている。但し、本実施の形態では、スプリングワッシャ１２を用いているが、ボルト１１の頭部１１ｂと筐体１０の側壁１０ｃとの間で弾性力を発現する弾性体であれば、皿ばねなどでもよい。

次に、本実施の形態の光学部品の調整構造での光学フィルター７の位置調整の流れを説明する。図５は、ボルトをホルダにねじ込んだ状態をＹ軸＋側から見た図である。図６は、ボルトをホルダにねじ込んだ状態をＸ軸−側から見た図である。図７は、筒状体を筐体にねじ込んだ状態をＹ軸＋側から見た図である。図８は、筒状体を筐体にねじ込んだ状態をＸ軸−側から見た図である。図９は、光学フィルターのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置が調整される様子をＺ軸＋側から見た図である。図１０は、ボルトを介して光学フィルターのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を調整する様子をＹ軸＋側から見た図である。図１１は、ボルトを介して光学フィルターのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を調整する様子をＸ軸−側から見た図である。

先ず、図５及び図６に示すように、筐体１０の内部にホルダ６を配置する。このとき、ホルダ６におけるザグリ部６ｂが形成された側の面を筐体１０の側壁１０ｃと対向するように配置する。

そして、Ｚ軸方向から見てホルダ６のネジ穴６ｃと筐体１０の第２の貫通孔１０ｂとが重なるように、ネジ穴６ｃと第２の貫通孔１０ｂとを配置し、筐体１０の外側からボルト１１を第２の貫通孔１０ｂに通してネジ穴６ｃにねじ込む。このとき、光学フィルター７がＺ軸方向の所望の位置近傍に配置された状態で、スプリングワッシャ１２が軽く筐体１０の側壁１０ｃに接触する程度に、ボルト１１をネジ穴６ｃに仮締めする。

次に、図７及び図８に示すように、筒状体８の雄ねじ８ａを筐体１０の雌ネジ１０ｄにねじ込んで当該筒状体８のＺ軸＋側の端面をホルダ６のザグリ部６ｂの底面に面接触させる。

そして、光学フィルター７がＺ軸方向の所望の位置に配置されるように、筒状体８のＺ軸＋側の端面がホルダ６のザグリ部６ｂの底面に面接触した状態を維持しつつ、筒状体８の雄ねじ８ａのねじ込み量を調整する。

このとき、筐体１０の側壁１０ｃとボルト１１の頭部１１ｂとの間にスプリングワッシャ１２が配置されているので、ホルダ６のＺ軸方向の移動を当該スプリングワッシャ１２によって吸収することができる。

このようにスプリングワッシャ１２の弾性力によって、筒状体８のＺ軸＋側の端面がホルダ６のザグリ部６ｂの底面に押し当てられているので、筒状体８の雄ねじ８ａのねじ込み量に応じて、ホルダ６を介して光学フィルター７のＺ軸方向の位置を調整することができる。そして、筒状体８の雄ねじ８ａのねじ込み量が定まれば光学フィルター７をＺ軸方向の所望の位置に固定することができる。

このとき、筒状体８のＺ軸−側の外周面に多角形部８ｂを備えていると、作業者が当該多角形部８ｂを摘まみながら、簡単に筒状体８の雄ねじ８ａのねじ込み量を調整することができる。

次に、光学フィルター７がＸ軸方向及びＹ軸方向の所望の位置に配置されるように、筒状体８のＺ軸＋側の端面に対してホルダ６のザグリ部６ｂの底面を摺動させつつ、ホルダ６を介して光学フィルター７をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。

このとき、上述したように、筐体１０の第２の貫通孔１０ｂの直径がボルト１１の軸部１１ａの直径に対して大きいので、図９に示すように、ホルダ６を良好にＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。ここで、例えば、図１０及び図１１に示すように、ボルト１１の頭部１１ｂが筐体１０の外側に配置されているので、作業者がボルト１１の頭部１１ｂを摘まんで、ホルダ６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。

また、複数の第２の貫通孔１０ｂは、第１の貫通孔１０ａの中心を重心とし、且つ筐体１０の側壁１０ｃのＹ軸＋側の辺及びＹ軸−側の辺と平行な辺を有する長方形又は正方形の対角に配置されている。これにより、ホルダ６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる際に、ホルダ６がＸ軸回り及びＹ軸回りに回転することを抑制できる。

しかも、筒状体８のＺ軸＋側の端面をホルダ６のザグリ部６ｂの底面に面接触させているので、ホルダ６を介して光学フィルター７を精度良く、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。

このように光学フィルター７がＺ軸方向の所望の位置に配置され、しかも、光学フィルター７がＸ軸方向及びＹ軸方向の所望の位置に配置されると、ボルト１１をホルダ６のネジ穴６ｃにさらにねじ込んで、ボルト１１を本締めする。このとき、筒状体８のＺ軸＋側の端面がホルダ６のザグリ部６ｂの底面に面接触しているので、光学フィルター７のＺ軸方向の位置ズレが生じ難い。これにより、光学フィルター７を所望のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置に固定することができる。

このように本実施の形態の光学部品の調整構造及び光学装置１は、筒状体８のＺ軸＋側の端部をホルダ６のザグリ部６ｂの底面に接触させた状態で、筒状体８の雄ねじ８ａのねじ込み量に応じて、ホルダ６を介して光学フィルター７のＺ軸方向の位置を調整することができ、筒状体８の雄ねじ８ａのねじ込み量が定まれば光学フィルター７をＺ軸方向の所望の位置に固定することができる。そして、筒状体８のＺ軸＋側の端部をホルダ６のザグリ部６ｂの底面に接触させた状態で、ホルダ６を介して光学フィルター７のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置調整を行うことができる。

そのため、シムを挿抜することで光学部品のＺ軸方向の位置を調整する場合に比べて、光学フィルター７のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置調整を行う度にＺ軸方向の位置ズレが生じ難く、光学フィルター７の直交三次元であるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置調整を簡単に行うことができる。

＜実施の形態２＞
図１２に示すように、筒状体８の雄ねじ８ａのねじ込み量を作業者が視認できるように、筒状体８の外周面に目盛２１が形成されているとよい。これにより、筒状体８の雄ねじ８ａのねじ込み量を作業者が視認することができる。なお、本実施の形態では、筒状体８の外周面に目盛２１を形成したが、筒状体８の雄ねじ８ａのねじ込み量を視認できればよい。

上述した実施の形態は本件発明者により得られた技術思想の適用に関する例に過ぎない。すなわち、当該技術思想は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは勿論である。

例えば、上記実施の形態のホルダ６、筒状体８及び筐体１０がアルミニウムなどの金属製であるが、光学フィルター７のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置調整を行う際に、変形し難い材質であればよい。

例えば、第１の光学部品を第２のレンズ９で構成し、第２の光学部品を光学フィルター７で構成したが、第１の光学部品及び第２の光学部品は、光路上に配置される部品であれば限定されない。

例えば、上記実施の形態では、筐体１０の側壁１０ｃとボルト１１の頭部１１ｂとの間にスプリングワッシャ１２を配置しているが省略してもよい。この場合、筒状体８のＺ軸＋側の端面をホルダ６のザグリ部６ｂの底面に接触させた状態を維持するように、筒状体８の雄ねじ８ａのねじ込み量と対応するように、ボルト１１のねじ込み量を調整すればよい。

例えば、上記実施の形態では、筒状体８のＺ軸＋側の端面をホルダ６のザグリ部６ｂの底面に面接触させているが、ホルダ６が安定した状態でＸ軸方向及びＹ軸方向に位置調整できるように、筒状体８のＺ軸＋側の端部をホルダ６のザグリ部６ｂの底面に接触させればよい。その場合、筒状体８の中心軸を中心とする点対称の配置で当該筒状体８のＺ軸＋側の端面とホルダ６のザグリ部６ｂの底面とを接触させたり、筒状体８のＺ軸＋側の端面とホルダ６のザグリ部６ｂの底面とを環状に線接触させたり、するとよい。

例えば、上記実施の形態のホルダ６は、ザグリ部６ｂを備えているが、ザグリ部６ｂを省略してもよい。その場合、筒状体８のＺ軸＋側の端面をホルダ６のＺ軸−側の面に接触させればよい。

１ 光学装置
２ 光源
４ 第１のレンズ
６ ホルダ、６ａ 開口部、６ｂ ザグリ部、６ｃ ネジ穴
７ 光学フィルター
８ 筒状体、８ａ 雄ネジ、８ｂ 多角形部
９ 第２のレンズ
１０ 筐体、１０ａ 第１の貫通孔、１０ｂ 第２の貫通孔、１０ｃ 側壁、１０ｄ 雌ネジ
１１ ボルト、１１ａ 軸部、１１ｂ 頭部
１２ スプリングワッシャ
２１ 目盛

Claims (7)

1. 第１の光学部品が固定され、外周面に雄ねじが形成された筒状体と、
   第２の光学部品が固定され、前記筒状体の一方の端部が接触する接触面を有するホルダと、
   光学装置の筐体に形成され、周面に前記筒状体の雄ねじがねじ込まれる雌ネジが形成された第１の貫通孔と、
   前記ホルダを前記筐体に固定するボルトと、
   前記筐体に形成され、前記ボルトが通される第２の貫通孔と、
   を備え、
   前記第２の貫通孔の直径は、前記ボルトの軸部の直径に対して大きい、光学部品の調整構造。
2. 前記第２の貫通孔は、前記第１の貫通孔の中心を重心とし、且つ前記筐体における前記第１の貫通孔が形成された側壁の少なくとも一辺と平行な一辺を有する正四角形又は長方形の対角に配置されている、請求項１に記載の光学部品の調整構造。
3. 前記筒状体の一方の端部と前記ホルダの接触面とは面接触する、請求項１又は２に記載の光学部品の調整構造。
4. 前記ボルトの頭部と前記筐体との間に配置される弾性体を備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学部品の調整構造。
5. 前記筒状体の他方の端部の側の外周面に多角形部を備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学部品の調整構造。
6. 前記筒状体には、当該筒状体の雄ねじのねじ込み量を示す視認部が形成されている。請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学部品の調整構造。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学部品の調整構造を備える、光学装置。

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