JP3203580U

JP3203580U - 光学素子保持機構

Info

Publication number: JP3203580U
Application number: JP2016000306U
Authority: JP
Inventors: 田中　豊彦; 豊彦田中
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2016-04-07
Anticipated expiration: 2026-01-26

Abstract

【課題】レンズなどの光学素子保持機構において光軸に対する位置調整とともに、光軸方向への位置ずれを生じないようにする。【解決手段】マウント１に穿設した座繰り部２にレンズ４を保持する円錐台状の光学素子ホルダ３をはめ込み、光軸に直交する２軸方向からボールプランジャ５により光学素子ホルダ３を座繰り部２内面に対し押圧する。ボールプランジャ５に各々相対する２軸方向からアジャスターネジ７、８により光学素子ホルダ３を押すことで光学素子ホルダ３を光軸に合わせて位置決めする。このとき光学素子保持ホルダ３は円錐台であり外周面は座繰り部２底面側を大径側とするテーパ面１０で形成されているので、テーパ面１０により座繰り部２底面方向へ押し付ける分力が働いており、光学素子ホルダ３が光軸方向（焦点位置方向）に浮き上がることがない。【選択図】図１

Description

本考案は、マウントに穿設した座繰り部に、座繰り径より小径の円筒状の光学素子ホルダをはめ込み、光学素子ホルダを光軸に直交する方向から座繰り部内面に弾性手段により押圧するとともに、相対する方向から弾性手段の弾勢力に抗してアジャスターネジで光学素子ホルダを押し込むことにより光学素子ホルダの位置調整を行う光学素子保持機構に関する。

従来から、弾性手段とこれに抗して進退するバネでミラーの角度を調整するようにした角度調整機構がある（特許文献１、図１〜図３参照）。
また、調整用レンズの外周縁部に備えられた可動レンズホルダを、基盤レンズホルダに対してその支持部を通りかつ光軸と直交する軸回りに回転可能に支持し、かつ、可動レンズホルダを光軸方向に変位可能なカム機構部及び弾性支持部によって支持する光軸調整装置がある（特許文献２参照）。

また、例えば、自動車エンジンの吸気側ガス状態を、レーザ光を用いてモニタリングする高速応答ガスモニタ「EGR-chaser（株式会社島津製作所製）」では吸気部分にプローブを挿入して光学的な手法で計測するが、プローブ内の狭い空間に光学素子（レンズ）を保持する場合、光軸に対する鉛直方向の位置調整が必要となる。
通常、光学素子保持機構は各部品の機械加工公差を頼りに組み立てるだけでは性能が維持できず、実際にレーザ光を照射して光軸を確認しながら光学素子の位置決めを行う必要がある。このような位置調整の方法には多種多様の機構があるが、スペース的制約がきわめて厳しい場合、Ｘ−Ｙ２軸方向に光学素子ホルダの位置を調整して行うのが一般的である。

図２に従来例として２つの光学素子保持機構の概要を示す。それぞれ図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
図２において、四角形のマウント２０の中央部に座繰り部２１が穿設されており、その座繰り径ｄ１より小さい外径ｄ２を有する円筒状の光学素子ホルダ２２の中心部にレンズ２３が取り付けられている。２４はレーザ光が通過する孔である。
図２（従来例１）では光軸に直交する２軸方向からボールプランジャ２５、２６により光学素子ホルダ２２を座繰り部２１内面に対し矢印ａ方向へ押圧する。これに各々相対する２軸方向からボールプランジャ２５、２６の押圧力に抗してアジャスターネジ２７、２８を操作して光学素子ホルダ２２を押しこむことにより、光学素子ホルダ２２を光軸に合わせて位置決めすることができる。
なお、ボールプランジャ２５、２６は圧縮コイルバネの先端に硬質のボールを取り付けたものである。
一方、図２（従来例２）は光軸に直交する２軸方向から押圧するボールプランジャ２５、２６に代えマウント２０に光学素子ホルダ２２を一方向に押圧する板バネ２９を設置したものである。

特開昭６０−１３１５０８号公報特開２００６−７８８７３号公報

しかしながら、従来の光学素子保持機構では、レンズを保持した光学素子ホルダの外周が円筒状であるため何らかの外部衝撃、例えば高速応答ガスモニタのプローブ内にレンズを保持する場合、自動車稼働中に吸気側のガス分析を行うので、エンジンや車体の振動により光学素子ホルダが光軸方向（図２の図中上方向）に浮き上がるように動く可能性があった。
従って、光学素子ホルダ（レンズ）が光軸方向に移動すると焦点位置がずれるので、高精度なモニタリングができなくなる。また、焦点位置のずれは計測ポイントの変更になるのでデータの信頼性を損なう可能性がある。
本考案は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、レンズなどの光学素子保持機構において光軸に対する位置調整とともに、光軸方向への位置ずれを生じないようにした光学素子保持機構を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１記載の本考案の光学素子保持機構は、マウントに穿設した座繰り部に、座繰り径より小径の円筒状の光学素子ホルダをはめ込み、光学素子ホルダを光軸に直交する方向から座繰り部内面に弾性手段により押圧するとともに、相対する方向からアジャスターネジで弾性手段の弾勢力に抗して光学素子ホルダを押し込むことにより光学素子ホルダの位置調整を行う光学素子保持機構であって、光学素子保持ホルダの円筒状外周面の一部又は全部を、座繰り部底面側を大径側とするテーパ面で形成したものである。
なお、本考案において光学素子はレンズに限定されるものではない。ピンホールやスリットなど、光軸に対していずれの方向にずれても光学系に影響する素子であればすべて光学素子に含まれる。

光学素子保持ホルダの外周面の一部とはアジャスターネジの先端部が当接する部位を含む部分であり、当該部分のみを座繰り部底面側を大径側とするテーパ面で形成した構成である。

また、弾性手段としては圧縮コイルバネの先端に硬質のボールを取り付けたボールプランジャ又は板バネで構成することができる。

本考案の光学素子保持機構によれば、マウントに穿設した座繰り部に円筒状の光学素子ホルダをはめ込み、光軸に直交する方向から座繰り部内面に弾性手段により押圧するとともに、相対する方向からでアジャスターネジで弾性手段の弾勢力に抗して光学素子ホルダを押し込むことにより光学素子ホルダの位置調整を行う光学素子保持機構であって、光学素子保持ホルダの円筒状外周面の一部又は全部を、座繰り部底面側を大径側とするテーパ面で形成したものであるので、例えば高速応答ガスモニタのプローブ内にレンズ（光学素子）を保持する場合でも、弾性手段の弾勢力によりテーパ面で座繰り部底面方向へ押し付ける分力が働いているため、自動車稼働中のエンジンや車体の振動により光軸方向（焦点位置方向）に浮き上がるように移動することがない。

そのため本考案の光学素子保持機構では、光学素子（光学素子ホルダ）の光軸方向への位置ずれによる不具合がなくなり、計測機器として高精度なモニタリングが可能となり、計測ポイントの変更にともなうデータの信頼性を損なうこともなくなる。
なお、光学素子の光軸方向への移動を抑制するために別の部品で上方から押さえるようにしてもよいが、例えば、すぐ真上に別のレンズを配置する場合など、光学素子の配置上スペースが確保できないこともあり万能の構成とはいえない。

本考案の光学素子保持機構の一実施例を示す構成図で、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ断面図ある。２つの従来例を示す図で、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

以下、図面を用いて本考案の光学素子保持機構を説明する。
図１において、図２の従来例と同じく四角形のマウント１の中央部に座繰り部２が穿設されており、その座繰り径ｄ１より少し小さい外径ｄ２を大径側とする円錐台状の光学素子ホルダ３の中心部にレンズ４が取り付けられている。９は光が通過する孔である。
マウント１の光軸に直交する２軸方向の２箇所にボールプランジャ５、６が配置されており、ボールプランジャ５、６は光学素子ホルダ３を座繰り部２内面に対し矢印ａ方向へ押圧する。

各ボールプランジャ５、６に各々相対する２軸方向にはアジャスターネジ７、８が配置されており、アジャスターネジ７、８を操作して光学素子ホルダ３を各ボールプランジャ５、６の弾性力に抗して押し込むことにより、任意の位置に光学素子ホルダ３を止めることができる。
これによりアジャスターネジ７、８を操作することによって光学素子ホルダ３をＸ−Ｙ方向の任意の位置に動かすことができ、位置調整後、アジャスターネジ７、８を固定することで光学素子ホルダ３（レンズ４）を光軸に合わせて位置決めすることができる。
なお、ボールプランジャ５、６は圧縮コイルバネの先端に硬質のボールを取り付けたものである。

本考案の光学素子保持機構では、光学素子保持ホルダ３の外周面の全面は座繰り部２の底面側を大径側ｄ２とするテーパ面１０で形成している。すなわちボールプランジャ５、６やアジャスターネジ７、８の先端が押圧する箇所がテーパ面１０であるため光学素子ホルダ３にはＸ−Ｙ方向にくわえて座繰り部２底面方向へ押し付ける分力が働くことになるため、外部衝撃などで光学素子ホルダ３が光軸方向（焦点位置方向）に浮き上がることが抑止される。

なお、光学素子はレンズに限定されるものではない。ピンホールやスリットなど、光軸に対していずれの方向にずれても光学系に影響する素子であればすべて光学素子に含まれる。また、ボールプランジャ５、６に代え図２の板バネ（従来例２参照）を用いることもできる。

１・・・マウント
２・・・座繰り部
３・・・光学素子ホルダ
４・・・レンズ
５、６・・・ボールプランジャ
７、８・・・アジャスターネジ
９・・・孔
１０・・・テーパ面
２０・・・マウント
２１・・・座繰り部
２２・・・光学素子ホルダ
２３・・・レンズ
２４・・・孔
２５、２６・・・ボールプランジャ
２７、２８・・・アジャスターネジ
２９・・・板バネ
ｄ１・・・座繰り径
ｄ２・・・光学素子ホルダ外径

Claims

マウントに穿設した座繰り部に、座繰り径より小径の円筒状の光学素子ホルダをはめ込み、光学素子ホルダを光軸に直交する方向から座繰り部内面に弾性手段により押圧すると共に、相対する方向からアジャスターネジで弾性手段の弾勢力に抗して光学素子ホルダを押し込むことにより光学素子ホルダの位置調整を行う光学素子保持機構において、前記光学素子保持ホルダの円筒状外周面の一部又は全部を、前記座繰り部底面側を大径側とするテーパ面で形成したことを特徴とする光学素子保持機構。