JP2022188342A

JP2022188342A - 光学素子ホルダ

Info

Publication number: JP2022188342A
Application number: JP2021096293A
Authority: JP
Inventors: 晃正野口; Akimasa Noguchi
Original assignee: FIRST MECHANICAL DESIGN CORP
Current assignee: FIRST MECHANICAL DESIGN CORP
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2022-12-21

Abstract

【課題】光学素子ホルダの角度調整ネジの軸と交差する横方向への付勢手段としてワイヤフォーミングばねを採用した場合に、ワイヤフォーミングばねの付勢力を柔軟に加減できるようにする。【解決手段】光学素子を装着する保持部材14と、ベース部材12と、ベース部材12の貫通ネジ穴に螺合され、先端が保持部材の対向面に当接する三本の角度調整ネジ28、30、32と、保持部材14とベース部材12間を接合方向に付勢する手段を備えた光学素子ホルダ10。各角度調整ネジにはベアリングを内蔵したプーリー72が装着されており、各プーリー間72には、角度調整ネジの軸と交差する方向に力を加えるワイヤフォーミングばね74が装着されている。角度調整ネジ間を繋ぐワイヤフォーミングばねの途中部分には、偏心カム64が設けられており、その回転角度を変更することにより、ワイヤフォーミングばね74の付勢力が変更可能となる。【選択図】図６

Description

この発明は、ミラーやレンズ等の光学素子を所定の角度で光路内に設置するための光学素子ホルダに係り、特に、光学素子の角度を微調整した後にその角度を長時間保持するための機構を備えた光学素子ホルダに関する。

この種の光学素子ホルダとして、これまでも特許文献１に示すものが存在している。
特許第４９６３０７１号

この特許文献１に記載のミラーホルダは、光学素子を装着する保持部材と、この保持部材と対向配置されたベース部材と、ベース部材の貫通ネジ穴に螺合され、先端が保持部材の対向面に当接する複数の角度調整ネジと、保持部材とベース部材間を接合方向に付勢する手段を備えており、角度調整ネジの少なくとも一つに対し、ネジの軸と交差する方向に力を加える付勢手段を設けた点に特徴がある。

この種の光学素子ホルダの場合、一般に、保持部材とベース部材を接合する方向（調整ネジの軸方向）については付勢手段によって常時力が加えられているのに対し、調整ネジの軸と交差する横方向についてはほとんど力が作用していないため、調整ネジと貫通ネジ穴との間の遊びに起因して横ブレが生じやすく、これが角度調整時及び調整後の不安定さの要因となっていた。

これに対し、特許文献１の光学素子ホルダにあっては、調整ネジの軸に対して横方向に常時力を加える付勢手段を備えており、遊びに基づく横ブレが規制されるため、高精度な角度調整を可能にすると共に、調整後の角度を長期に亘って維持することも可能となる。

上記付勢手段の一つとして、特許文献１においては複数の調整ネジ間に装着されたワイヤフォーミングばねが例示されている。
すなわち、同文献の図１２に示されているように、このワイヤフォーミングばね94はステンレス等の弾性部材よりなり、第１の調整ネジ32と係合するための第１の湾曲部95と、第２の調整ネジ34と係合するための第２の湾曲部96と、第３の調整ネジ36と係合するための第３の湾曲部97を備えている。
各調整ネジの軸には、それぞれベアリング76が装着されており、その外周に嵌装されたプーリー78にワイヤフォーミングばね94の各湾曲部が係合される。
この結果、装着後にはワイヤフォーミングばね94の反発力が作用し、第１の調整ネジ32及び第３の調整ネジ36には横方向の力が加えられることとなる。

このワイヤフォーミングばね94の場合、上記のようにその形状に工夫が凝らされているため、光学素子ホルダ10の光路を妨害することなく、一本で三本の調整ネジ間に装着でき、同時に各調整ネジを横方向に付勢することができる利点を備えている。

しかしながら、ワイヤフォーミングばね94の付勢力はその材質と寸法（太さ）によって規定されるため、横方向への付勢力を加減したい場合には別のワイヤフォーミングばねに交換する必要があり不便であった。
また、比較的大型の光学素子を支持するために保持部材及びベース部材が大型化する場合には、ワイヤフォーミングばねも長大となるため、より径が太くて弾性力の強いワイヤフォーミングばねを用いなければ必要な付勢力が得られないことになるが、そうなると装着に手間を要するのみならず、調整ネジの耐久性を損なうおそれも生ずる。

この発明は、従来の光学素子ホルダが抱える上記の問題を解決するために案出されたものであり、角度調整ネジの軸と交差する横方向への付勢手段としてワイヤフォーミングばねを採用した場合に、交換することなくワイヤフォーミングばねの付勢力を柔軟に加減でき、ワイヤフォーミングばねの寸法が長大となった場合でも徒に径を太くすることなく必要な付勢力が得られる機構を備えた光学素子ホルダを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の光学素子ホルダは、光学素子を装着する保持部材と、この保持部材と対向配置されたベース部材と、ベース部材の貫通ネジ穴に螺合され、先端が保持部材の対向面に当接する複数の角度調整ネジと、保持部材とベース部材間を接合方向に付勢する手段を備えた光学素子ホルダにおいて、上記角度調整ネジの少なくとも二つの角度調整ネジには、それぞれベアリングを内蔵したプーリーが装着されており、各プーリー間には、角度調整ネジの軸と交差する方向に力を加えるワイヤフォーミングばねが装着されており、さらに、上記角度調整ネジ間を繋ぐワイヤフォーミングばねの途中部分と接する偏心カムが設けられており、この偏心カムの回転角度を変更することにより、ワイヤフォーミングばねの付勢力が加減されることを特徴としている。

請求項２に記載の光学素子ホルダは、請求項１のホルダであって、さらに、上記角度調整ネジを三本備えており、上記ワイヤフォーミングばねが、第１の調整ネジと第２の調整ネジ間を繋ぐ第１の辺と、第２の調整ネジと第３の調整ネジ間を繋ぐ第２の辺と、第１の調整ネジに装着するための第１の係合部と、第２の調整ネジに装着するための第２の係合部と、第３の調整ネジに装着するための第３の係合部を備えており、上記ワイヤフォーミングばねの第１の辺及び第２の辺のそれぞれに偏心カムが当接されていることを特徴としている。

この発明に係る光学素子ホルダにあっては、調整ネジの軸に対して横方向（調整ネジの軸と交差する方向）に常時力を加える付勢手段としてワイヤフォーミングばねを採用すると共に、ワイヤフォーミングばねに接する偏心カムを備えているため、偏心カムの回転角度を調整することにより、ワイヤフォーミングばねの付勢力を簡単に調整することができる。
この結果、比較的細いワイヤフォーミングばねを用いても必要な付勢力を得ることが容易となる。

この発明に係る光学素子ホルダの全体構成を示す斜視図である。光学素子ホルダの正面を示す平面図である。保持部材の背面を示す平面図である。保持部材及びベース部材の左側面を示す部分断面図である。ベース部材にワイヤフォーミングばねを装着する様子を示す平面図である。ベース部材にワイヤフォーミングばねを装着した状態を示す平面図である。保持部材に設けられた偏心カムの作用を示す模式図である。

図１に示すように、この発明に係る光学素子ホルダ10は、アルミニウムよりなるベース部材12と保持部材14とを備えている。
ベース部材12は、略Ｌ字形状の取付板部16と、略Ｌ字状の張出部18とからなる。
取付板部16及び張出部18の側面には、接地面に固定する際に用いられるネジ穴20が複数形成されている。

ベース部材12の取付板部16には、第１の貫通ネジ孔22、第２の貫通ネジ孔24及び第３の貫通ネジ孔26が形成されており、それぞれに第１の調整ネジ28、第２の調整ネジ30及び第３の調整ネジ32が螺合されている。各調整ネジの先端には円錐状の凹部が形成されており、この凹部には鋼球が装着されている。

保持部材14は、図２に示すように、ベース部材12の取付板部16と重複配置される接合部34と、光を通すための円形貫通孔36を備えている。
この円形貫通孔36の縁部38にミラーやレンズ等の光学素子（図示省略）が配置された後、３つのネジ40を締め付けることによって固定される。

また、保持部材14の背面には、図３に示すように、第１の調整ネジ28の先端が当接する第１の受部42と、第２の調整ネジ30の先端が当接する第２の受部44と、第３の調整ネジ32の先端が当接する第３の受部46が設けられている。

第１の受部42は平坦な円形をなしており、焼入れ鋼やサファイア板等によって形成されている。角度調整時には、この第１の受部42上で、第１の調整ネジ28の先端が往復滑動することとなる。
第２の受部44は、保持部材14の背面を円錐状に加工した凹部よりなる。
第３の受部46は、焼入れ鋼等よりなる一対のシャフト48を保持部材14の背面に埋設してなり、角度調整時には平行に配置されたシャフト48, 48間の溝に沿って第３の調整ネジ32の先端が往復滑動する仕組みとなっている。

また、保持部材14の背面には、三本の円筒状シャフト50が立設されている。各円筒状シャフト50の先端には、ネジ孔52が形成されている。

ベース部材12の取付板部16には、３つの連結用貫通孔54が形成されている。
各連結用貫通孔54は、図４に示すように、取付板部16の表面側に開口した広径部54aと、背面（対向面）側に開口した小径部54bを連通させた形状を備えており、広径部54aと小径部54bとの境に段部54cが形成されている。

各連結用貫通孔54内には、それぞれ保持部材14の円筒状シャフト50が挿通されている。
この円筒状シャフト50は、その後端部50aが保持部材14の背面に埋設されている。
この円筒状シャフト50には、第１のワッシャ56、圧縮コイルバネ58、第２のワッシャ60が挿通されており、円筒状シャフト50の先端面に形成されたネジ孔52に連結ネジ62が螺合されている。

この結果、第１のワッシャ56と第２のワッシャ60との間に圧縮コイルバネ58が伸縮自在に装填されることとなり、この圧縮コイルバネ58の反発力によって保持部材14がベース部材12に対して接合方向に強く付勢されることとなる。
ただし、第１の調整ネジ28、第２の調整ネジ30及び第３の調整ネジ32の先端が保持部材14の背面に当接しているため、ベース部材12と保持部材14との間には所定の間隙が設けられている。

さらに、ベース部材12の取付板部16には、２つの偏心カム64が設けられている。
各偏心カム64は、回転軸66に回転自在に装着されている。各回転軸66の基端部66aは取付板部16に埋設されており、その先端面にはネジ孔66bが形成されている。
また、偏心カム64の先端面には、中心から外れた位置に貫通孔64aが形成されている。
この偏心カム64の貫通孔64a及び回転軸66のネジ孔66bには、ワッシャ68を通したネジ70が螺合されており、ネジ70を緩めることで偏心カム64の回転角度が調整可能となされている。

第１の調整ネジ28、第２の調整ネジ30、第３の調整ネジ32の軸には、それぞれベアリング内蔵のプーリー72が装着されている。
また、各調整ネジのプーリー72には、ワイヤフォーミングばね74が装着されている。
このワイヤフォーミングばね74は、図５に示すように、ステンレス等の弾性部材よりなる一本の線材を略三角形状に折り曲げた形状を備えており、第１の辺74aの先端に形成された第１の係合部76と、第２の辺74bの先端に形成された第２の係合部78と、頂角部分に形成された第３の係合部80を備えている。
第１の係合部76及び第２の係合部78は、ワイヤフォーミングばね74の両端を略４分の１円状に湾曲させることによって形成されている。第３の係合部80は、ワイヤフォーミングばね74を略半円状に湾曲させることによって形成されている。

そして、第１の係合部76を第１の調整ネジ28のプーリー72に係合させると共に、第２の係合部78を第３の調整ネジ32のプーリー72に係合させ、第３の係合部80を第２の調整ネジ30のプーリー72に係合させることにより、ワイヤフォーミングばね74の装着が完了する。
この際、図６に示すように、ワイヤフォーミングばね74の第１の辺74aの内側及び第２の辺74bの内側には、それぞれ偏心カム64が当接する。

この結果、装着後にはワイヤフォーミングばね74の反発力により、第１の調整ネジ28、第２の調整ネジ30及び第３の調整ネジ32には、取付板部16の外側に向かって押し出されるような横方向の力が加えられることとなる。

つぎに、この光学素子ホルダ10の角度調整方法について説明する。
まずユーザが、第１の調整ネジ28を左右に必要量回動させると、その先端の突出量が増減し、第２の調整ネジ30の先端及び第２の受部44と、第３の調整ネジ32の先端及び第３の受部46とを回転軸として、ベース部材12と保持部材14間のあおり角度が調整される。
また、第３の調整ネジ32を左右に必要量回動させると、同じくその先端の突出量が増減し、第１の調整ネジ28の先端及び第１の受部42と、第２の調整ネジ30の先端及び第２の受部44とを回転軸として、ベース部材12と保持部材14間の回転角度が調整される。
ベース部材12と保持部材14間の距離を調整したい場合には、第１の調整ネジ28、第２の調整ネジ30及び第３の調整ネジ32を同じ量だけ左右に回動させる。

この光学素子ホルダ10にあっては、各調整ネジの軸に対しワイヤフォーミングばね74によって常時横方向（軸と交差する方向）に力が加えられており、この結果、調整ネジの軸と貫通ネジ孔間の遊びに起因する横ブレが有効に抑制される。
このため、ユーザが調整を行った後に調整ネジのツマミから指を離した瞬間にズレが生じるようなことがなくなり、長期間に亘って設定角度を維持することが可能となる。

ワイヤフォーミングばね74はベアリング内蔵のプーリー72に係合される構造を備えているため、各調整ネジの回転が阻害されることがない。

ワイヤフォーミングばね74の第１の辺74aの内側及び第２の辺74bの内側には、それぞれ偏心カム64が当接しているため、各偏心カム64の回転角度を調整することで、ワイヤフォーミングばね74の付勢力（押圧力）を加減することができる。
すなわち、図７(a)に示すように、偏心カム64がワイヤフォーミングばね74の第１の辺74aに対してぎりぎり接する位置にある場合には、第１の辺74aはほとんど変形することなく、その付勢力も最小となる。
これに対し、図７(b)に示すように、偏心カム64がワイヤフォーミングばね74の第１の辺74aを外側に押し出す位置にある場合には、第１の辺74aが外側に撓み、その付勢力が強まる。
図示は省略したが、偏心カム64の回転角度とワイヤフォーミングばね74の第２の辺74bによる付勢力との間にも同様の関係が成り立つ。

このように、各偏心カム64の回転角度を調整することにより、ワイヤフォーミングばね74による各調整ネジに対する付勢力を加減できるため、比較的細いワイヤフォーミングばね74を用いても必要な付勢力を得ることが容易となる。

上記においては、一本のワイヤフォーミングばねを折り曲げて三本の調整ネジ間に装着する例を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、二本あるいは四本以上の調整ネジ間に所定形状に折り曲げたワイヤフォーミングばねを装着し、ワイヤフォーミングばねの各辺に偏心カムを当接させるように構成することもできる。

10 光学素子ホルダ
12 ベース部材
14 保持部材
16 取付板部
18 張出部
22 第１の貫通ネジ孔
24 第２の貫通ネジ孔
26 第３の貫通ネジ孔
28 第１の調整ネジ
30 第２の調整ネジ
32 第３の調整ネジ
34 接合部
36 円形貫通孔
42 第１の受部
44 第２の受部
46 第３の受部
50 円筒状シャフト
54 連結用貫通孔
58 圧縮コイルバネ
62 連結ネジ
64 偏心カム
70 ネジ
72 プーリー
74 ワイヤフォーミングばね
74a ワイヤフォーミングばねの第１の辺
74b ワイヤフォーミングばねの第２の辺
76 ワイヤフォーミングばねの第１の係合部
78 ワイヤフォーミングばねの第２の係合部
80 ワイヤフォーミングばねの第２の係合部

Claims

光学素子を装着する保持部材と、
この保持部材と対向配置されたベース部材と、
ベース部材の貫通ネジ穴に螺合され、先端が保持部材の対向面に当接する複数の角度調整ネジと、
保持部材とベース部材間を接合方向に付勢する手段を備えた光学素子ホルダにおいて、
上記角度調整ネジには、それぞれベアリングを内蔵したプーリーが装着されており、
各プーリー間には、角度調整ネジの軸と交差する方向に力を加えるワイヤフォーミングばねが装着されており、
さらに、上記角度調整ネジ間を繋ぐワイヤフォーミングばねの途中部分と接する偏心カムが設けられており、
この偏心カムの回転角度を変更することにより、ワイヤフォーミングばねの付勢力が加減されることを特徴とする光学素子ホルダ。
三本の角度調整ネジを備えており、
上記ワイヤフォーミングばねが、第１の調整ネジと第２の調整ネジ間を繋ぐ第１の辺と、第２の調整ネジと第３の調整ネジ間を繋ぐ第２の辺と、第１の調整ネジに装着するための第１の係合部と、第２の調整ネジに装着するための第２の係合部と、第３の調整ネジに装着するための第３の係合部を備えており、
上記ワイヤフォーミングばねの第１の辺及び第２の辺のそれぞれに偏心カムが当接されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子ホルダ。