JP3592645B2 - 光学部材支持機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部材支持機構に係り、特にピンホール、ファイバ等の光学部材の位置決めを行う光学部材支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学部材支持機構としてピンホール支持機構１００を図７，８に示す。図７はピンホール支持機構１００の正面方向の断面図であり、図８は図７のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【０００３】
このピンホール支持機構１００は、対物レンズ１０１ａを備えたレンズホルダ１０１及びピンホール１０２ａが形成されたピンホール部材１０２を支持することにより、いわゆるスペイシャルフィルタを構成する。即ち、入射するレーザ光を対物レンズ１０１ａで集光し、その焦点位置に位置決めしたピンホール１０２ａを通過させることでレーザ光に対する外乱光の影響を低減する。
【０００４】
このピンホール支持機構１００は、基部１０３と、この基部１０３上でピンホール部材１０２を支持する支持部１４０と、ピンホール１０２ａの中心線に対して垂直な平面上で直交する二方向の各々に沿ってピンホール部材１０２の移動調節を行う第一及び第二の調節部１１０，１２０と、ピンホール１０２ａの中心線に沿ってピンホール部材１０２の移動調節を行う第三の調節部１３０と、対物レンズを保持するレンズ保持部１０４とを備えている。
【０００５】
上記レンズ保持部１０４はレンズホルダ１０１の円筒部を締結して保持を行い、基部１０３に対して対物レンズ１０１ａの光軸は一定方向に固定される。
【０００６】
一方、支持部１４０は、ピンホール部材１０２の外周に形成された雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が内側に形成されたスライドリング１４１と、このスライドリング１４１をその中心線方向に沿って滑動自在に支持する移動リング１４２と、支持状態にあるピンホール部材１０２のピンホール１０２ａの中心線に垂直な所定平面内を移動リング１４２を滑動自在に支持する支持枠体１４３とを備えている。
【０００７】
上記スライドリング１４１は円筒状であり、その雌ネジ部にてピンホール部材１０２を保持するとピンホール１０２ａの中心線とスライドリング１４１の中心線とが一致するように設定されている。またスライドリング１４１の外周面はその中心線方向に沿って外径が均一に設定されている。
【０００８】
移動リング１４２はスライドリング１４１を支持する円筒部１４２ａと当該円筒部１４２ａの一端部に設けられた鍔状部１４２ｂとを備えている。円筒部１４２ａは一端部から他端部まで均一な内径で貫通しており、スライドリング１４１を挿入し且つ滑動可能な内径に設定されている。
【０００９】
鍔状部１４２ｂは円筒部１４２ａの半径方向にフランジ状に突出形成されており、円筒部１４２ａの中心線方向に沿った厚さが均等に設定されている。従って、鍔状部１４２ｂは全体的にピンホール１０２ａの中心線に垂直な平面に沿った平板状となっている。支持枠体１４３は、基部１０３と一体的に形成されており、鍔状部１４２ｂにて移動リング１４２を支持している。
【００１０】
支持枠体１４３は鍔状部１４２ｂをその一平面と他平面とにそれぞれ摺接した状態で支持している。従って、ピンホール部材１０２のピンホール１０２ａは、鍔状部１４２ｂの各平面とこれらに個別に摺接する支持枠体１４３の各内面との滑動により、ピンホール１０２ａの中心線に垂直な平面上を移動することが可能となっている。
【００１１】
なお、レンズ保持部１０４に保持されたレンズホルダ１０１の対物レンズ１０１ａの光軸と支持部１４０に支持されたピンホール部材１０２のピンホール１０２ａの中心線とが平行となり且つおおよそ一致するようにレンズ保持部１０４と支持部１４０とは基部１０３に形成されている。
【００１２】
次に、第一の調節部１１０と第二の調節部１２０とについて説明する。これら調節部１１０，１２０はいずれも支持枠体１４３に装備されている。即ち、各調節部１１０，１２０は、移動リング１４２の鍔状部１４２ｂの周縁部の所定の各位置に対して筒状部１４２ａの半径方向外側から当接する調節ネジ１１１，１２１と、鍔状部１４２ｂを挟んで各調節ネジ１１１，１２１の反対側から押圧する押圧部材１１２，１２２と、各押圧部材１１２，１２２に押圧力を付勢する押圧バネ１１３，１２３とを備えている。第一の調節部１１０と第二の調節部１２０とは、各々の調節ネジ１１１，１２１の移動方向がピンホール１０２ａの中心線に垂直な平面上において互いに直交する直線にそれぞれ沿うように支持枠体１４３に取り付けられている。従って、各調節ネジ１１１，１２１の操作により移動リング１４２，スライドリング１４１を介してピンホール１０２ａを各調節ネジ１１１，１２１の移動方向に移動調節することができる。
【００１３】
第三の調節部１３０は、スライドリング１４１の外周面上に半径方向外側に向かって突設されたスライドピン１３１と、支持枠体１４３の上部においてピンホール１０２ａの中心線方向に移動自在に装備されると共にその先端部がスライドピン１３１と当接した調節ネジ１３２と、スライドピン１３１を挟んで調節ネジの反対側からスライドピン１３１を押圧する押圧部材１３３と、押圧部材１３３に押圧力を付勢する押圧バネ１３４を備えている。上記スライドピン１３１は移動リング１４２の鍔状部１４２ｂに貫通して設けられた長穴状のガイド穴１４２ｃに遊挿されており、かかるガイド穴１４３ｃの長さの範囲内で移動リング１４２に対するスライドリング１４１の滑動を自在とする。そして、調節ネジ１３１の操作によりスライドピン１３１及びスライドリング１４１を介してピンホール１０２ａをその中心線方向に移動調節することができる。
【００１４】
上記構成により、ピンホール支持機構１００では、対物レンズ１０１ａの光軸とピンホール１０２ａの中心線とにズレが生じている場合には、第一及び第二の調節部１１０，１２０の各調節ネジ１１１，１２１を操作してそれらを同軸上に一致させ、またピンホール１０２ａが対物レンズ１０１ａの焦点位置からずれている場合には、第三の調節部１３０の調節ネジ１３２を操作して焦点位置に位置決めする。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例には以下のような不都合があった。即ち、上述したように、ピンホール部材１０２は、スライドリング１４１及び移動リング１４２を介して基部１０３に支持されている状態にある。そして、移動リング１４２は、その鍔状部１４２ｂの両側各面と支持枠体１４３の対向する二つの内壁面とがそれぞれ摺接し、これら各面が滑動することにより、ピンホール１０２ａの中心線に対する垂直面上における位置決めを行うので、これら各面の加工精度及び組立精度（例えば支持枠体１４３が複数の部材から組み立てられている場合）の影響を受けやすく、例えば隙間が生じている場合には移動リング１４２にガタつきが発生し、ピンホール１０２ａを正確に位置決めすることが困難となるという不都合が生じていた。
【００１６】
また、加工精度及び組立精度を高くすると、ピンホール支持機構１００の生産コストの上昇や生産性の低下を招くと共に、隙間がなくなることで移動リング１４２の円滑な移動が妨げられる恐れがあった。
【００１７】
【発明の目的】
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、特に、光学部材の入射部を精度良くまた円滑に位置決めすることを可能とし、生産性の高い光学部材支持機構を提供することを、その目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１記載の発明は、照射光の入射する入射部を備えた光学部材を支持する光学部材支持機構であって、
前記光学部材を支持する支持部と、この支持部を保持する基部と、前記基部に設けられて前記入射部の中心軸に直交する平面内で前記光学部材の移動位置を調節する調節部とを備え、
前記支持部は、前記中心軸に直交する１つの直線を共通の法線として備えた板バネからなる第一の弾性体を前記中心軸の両側に有し、
前記第一の弾性体の一端が前記基部に固着される一方、前記第一の弾性体の他端にはリング状の中間部材が固設されると共に、
前記中心軸に直交し且つ前記直線と交差する他の１つの直線を共通の法線として備えて前記中心軸の両側に位置する板バネからなる第二の弾性体の一端が前記リング状の中間部材に固着される一方、前記第二の弾性体の他端には、前記光学部材が固設されていることを特徴とした構成を有する。
【００１９】
上記構成では、照射光が光学部材の入射部に入射するように位置決めが行われる。まず、基部の配置により光学部材を支持する支持部を照射光の照射位置に粗位置決めし、しかる後に調節部にて光学部材の位置を精密に位置決めする。
この際、光学部材の入射部の中心軸の両側に位置し其の一端を光学部材支持機構の基部に固着された板バネからなる第一の弾性体が、この第一の弾性体の他端に固設されたリング状の中間部材の姿勢を光学部材支持機構の基部に対して保持すると共に、板バネからなる第一の弾性体の法線方向に沿ったリング状の中間部材の移動を許容する。
また、光学部材の入射部の中心軸の両側に位置し其の一端をリング状の中間部材に固着された板バネからなる第二の弾性体が、この第二の弾性体の他端に固設された光学部材の姿勢をリング状の中間部材に対して保持すると共に、板バネからなる第二の弾性体の法線方向、より具体的には、第一の弾性体の法線方向とは異なる第二の弾性体の法線方向に沿った光学部材の移動を許容する。
この結果、入射部の中心軸に直交する平面内での光学部材の移動があらゆる方向に許容され、かつ、光学部材の姿勢は常に一定の状態に保持される。
光学部材は弾性体のみにより支持されており他の部材とは摺接していないので、調節部から外力を受けると光学部材は入射部の中心軸に直交する平面内で忠実に移動し、部材同士の表面荒さや加工精度の影響は生じない。
【００２０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、第一の弾性体と第二の弾性体が、入射部の中心軸の方向性を基準として、前記中間部材の同一側に位置することを特徴とする構成を有する。
【００２１】
中心軸の方向性を基準として、第一の弾性体と第二の弾性体を中間部材の同一側に位置させることで、各弾性体の合計長さ分のスペースは不要となり、いずれか長い方の弾性体の長さ分のスペースしか必要とならない。
【００２２】
請求項３記載の発明では、各第一の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定すると共に各第二の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定する、という構成を採っている。かかる構成では、複数の第一の弾性体のバネ定数がいずれも等しいので、第一の弾性体の撓み方向に光学部材を移動する場合に各第一の弾性体ごとに均一な変位を生じ、光学部材の移動調節時における姿勢変化の発生をより低減することができる。また、各第二の弾性体についても同様である。
【００２３】
請求項４記載の発明では、各第一の弾性体と各第二の弾性体の全てのバネ定数をほぼ等しく設定する、という構成を採っている。従って、かかる構成では、光学部材はその四方から均等な反力を受けるので、光学部材がその自然位置から入射部の中心軸に直交する平面に沿っていずれの方向に移動しても、方向によって反力の発生のし方が異なるような偏りを生じることがなく、光学部材の距離変位にのみ応じた反力を各弾性体から受けることとなる。従って、調節部による光学部材の位置調節を行うに際していずれの方向に光学部材を移動調節する場合であっても良好に位置決めが行われる。
【００２４】
本発明は、上述した各構成によって前述した目的を達成しようとするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［全体概要］
本発明の実施形態である光学部材支持機構としてのピンホール支持機構１０を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態であるピンホール支持機構１０の正面図であり、図２はピンホール支持機構１０を正面方向から見た後述するレーザ光の照射方向に沿った断面図であり、図３は図１におけるＹ−Ｙ線に沿った断面図であり、図４は平面方向から見たレーザ光の照射方向に沿った断面図である。
【００２６】
このピンホール支持機構１０は、対物レンズ１１ａを備えたレンズホルダ１１及びピンホール１２ａが形成された光学部材であるピンホール部材１２を支持することにより、いわゆるスペイシャルフィルタを構成する。即ち、保持状態にあるレンズホルダ１１に対して入射するレーザ光を対物レンズ１１ａで集光し、その焦点位置においてピンホール１２ａを通過させることでレーザ光に対する外乱光の影響を低減することを目的に使用される。かかる使用時においては、レンズホルダ１１を介して保持された対物レンズ１１ａの光軸にレーザ光の照射軌跡が一致するように照射される。また、このピンホール支持機構１０は対物レンズ１１ａの光軸とピンホール１２ａの中心線Ｃとが平行となるようにレンズホルダ１１及びピンホール部材１２を保持し、さらに、これら光軸及び中心線Ｃが一致するように調節を行う機能を備えている。
【００２７】
なお、このピンホール部材１２は平板に垂直に貫通して設けられた入射部としてのピンホール１２ａを備えている。そして、ピンホール部材１２の基準面とはピンホール１２ａが設けられた平板のレーザ光が入射する側の平板面をいうものとする。また、ピンホール１２ａの中心線Ｃ、即ち、入射部の中心軸Ｃとは、ピンホール１２ａの中心を通過し基準面と垂直な方向の線をいう。
【００２８】
このピンホール支持機構１０は、ピンホール部材１２を支持する支持部２０と、支持されたピンホール部材１２の基準面にほぼ平行な平面、つまり、入射部の中心軸と直交する平面内で直交する二方向の各々に沿って当該ピンホール部材１２の移動調節を行う第一及び第二の調節部３０，４０と、ピンホール部材１２の基準面にほぼ垂直に当該ピンホール部材１２の移動調節を行う第三の調節部５０と、対物レンズ１１ａを保持するレンズ保持部１４と、上記各構成を保持する基部６０とを備えている。以下、各部を詳説する。
【００２９】
［基部］
基部６０は、レンズホルダ１１を保持する円筒状の基部本体６１と、支持部２０を保持する可動枠体６２と、対物レンズ１１ａの光軸方向に沿って基部本体６１に対する可動枠体６２の往復動を自在として支持する二本の支持アーム６３と、を備えている。符号６４は、基部本体６１の下部に装備されたピンホール支持機構１０の外部固定用の棒状体である（図１，２）。
【００３０】
基部本体６１の一端部には、その円筒形状の中心線と対物レンズ１１ａの光軸とが一致するようにレンズホルダ１１を保持する保持穴６１ａが形成されている（図３）。符号６１ｂはレンズホルダ１１を固定する止めネジである。また、基部本体６１の他端部は広く開口し、可動枠体６２の一端部が滑動自在に挿入されている（図１）。
【００３１】
可動枠体６２は、その一端部が基部本体６１の開口部に挿入可能な円筒状を呈し、他端部には後述する支持部２０の移動部材２１を外部から臨む円形の貫通穴６２ａが形成されている。かかる貫通穴６２ａを介してピンホール部材１２が可動枠体６２の外部から移動部材２１に装着される。なお、貫通穴６２ａはピンホール部材１２よりも大径に形成されており、ピンホール部材１２はかかる貫通穴６２ａに遊挿された状態で中心軸Ｃに直交する平面内である程度移動することが可能となっている（図１，２）。
【００３２】
各支持アーム６３は、基部本体６１の両側面にそれぞれ配置されており、その一端部が可動枠体６２に固定されている（図４）。また、各支持アーム６３はその中間部でスライダ６５を介して基部本体６１と連結されている。各スライダ６５は、基部本体６１の両側面に設けられ，当該基部本体６１の中心線方向に沿って一定範囲内で往復自在に案内するガイド６６に支持されている。従って、可動枠体６２は、各支持アーム６３及びスライダ６５を介して基部本体６１に対し、対物レンズ１１ａの光軸に沿った方向で往復動を自在とされている。
【００３３】
［支持部：全体］
支持部２０は、ピンホール部材１２を保持する移動部材２１と、中心軸Ｃに直交する平面内で可動枠体６２に対して移動部材２１を移動自在に支持する弾性構造体２２とを備えている（図２，５）。
【００３４】
上記移動部材２１は、その中央部に貫通穴２１ａが設けられると共に当該貫通穴２１ａの内部にはピンホール部材１２の外周に設けられた雄ネジ溝と螺合するする雌ネジ溝が形成されている。従って、ピンホール部材１２は移動部材２１にねじ込まれて保持される。
【００３５】
[支持部：弾性構造体]
弾性構造体２２は、板バネからなる二枚の第一の弾性体２３と、板バネからなる二枚の第二の弾性体２４と、リング状の中間部材２５とから構成されている（図５）。
そして、第一の弾性体２３の一端（図５中で右端）が、基部６０の一部である可動枠体６２に固着される一方、第一の弾性体２３の他端（図５中で左端）には、リング状の中間部材２５が固設されている。また、第二の弾性体２４の一端（図５中で左端）がリング状の中間部材２５に固着され、第二の弾性体２４の他端（図５中で右端）には、光学部材であるピンホール部材１２を保持する移動部材２１が固設されている
【００３６】
各第一の弾性体２３及び各第二の弾性体２４は全て短冊状を呈し、その材質，寸法及びそのバネ定数が等しく設定されており、また、全ての弾性体２３，２４は撓みを生じていない状態で、保持状態にあるピンホール部材１２のピンホール１２ａの中心線Ｃと平行に配設されている（図２，４）。
【００３７】
[支持部：第二の弾性体]
上記各第二の弾性体２４は、移動部材２１における中心線Ｃを中心とする円周の一の直径の両端部に該当する位置に、各々の板面を上記直径に垂直となる方向に向けてそれぞれ固定されている。
【００３８】
言い換えれば、これら２つの第二の弾性体２４は、中心線Ｃに直交する１つの直線、つまり、図５中で左右方向に伸びる一点鎖線を共通の法線として備えた板バネであり、中心線Ｃを挟んで中心線Ｃの両側に位置することになる。従って、各第二の弾性体２４の板面は相互に平行で、かつ、図５中で左右方向に伸びる前述の一点鎖線に対して共に垂直である。
【００３９】
よって、光学部材であるピンホール部材１２を保持する移動部材２１は、リング状の中間部材２５に対して一定の姿勢を保持したまま、中心軸Ｃに直交する平面内で第二の弾性体２４の法線方向に移動を許容されることになる。
【００４０】
さらに、移動部材２１は、中間部材２５に対してバネ定数の等しい二本の第二の弾性体２４により支持されているので、移動部材２１が外力を受けて移動する場合でも中間部材２５に対する姿勢変化の発生を（バネ定数が異なる場合と比べて）低減することができる。
【００４１】
[支持部：第一の弾性体]
一方、各第一の弾性体２３の他端（図５中で左端）は、リング状の中間部材２５の外周であってその直径の両端部に相当する各位置に、各第一の弾性体２３の板面がいずれもその直径に対して垂直となる方向を向いて固定されている（図４）。かかる二つの第一の弾性体２３の固定位置を結ぶ中間部材２５の直径の方向は、前述した二つの第二の弾性体２４の他端（図５中で左端）の固定位置を結ぶ直径の方向と直交している。即ち、中間部材２５の外周面上には、９０[°]だけ位相をずらせて第一の弾性体２３と第二の弾性体２４とが交互に固定されている（図３，５）。
【００４２】
また、各第一の弾性体２３の一端（図５中で右端）は、これら第一の弾性体２３が平行状態を維持しながら基部６０の一部である可動枠体６２の貫通穴６２ａの近傍にそれぞれ固定されている。また、各第一の弾性体２３の一端（図５中で右端）は、可動枠体６２の貫通穴６２ａの同心円の一直径の両端部に相当する各位置にそれぞれ固定されている（図３，４）。
【００４３】
また、各第一の弾性体２３は互いに対向し均一な間隔を維持した状態で、各々の一端（図５中で右端）が可動枠体６２の貫通穴６２ａを挟んでその両側に固定されている。各第一の弾性体２３は、貫通穴６２ａの中心線を中心とする円周の一の直径の両端部に該当する位置において、各々の板面を上記直径に垂直となる方向に向けてそれぞれ固定されている（図３，４）。
【００４４】
言い換えれば、これら２つの第一の弾性体２３は、中心線Ｃに直交する１つの直線、つまり、前述した第二の弾性体２４の法線とは方向性が異なる図５中で上下方向に伸びる一点鎖線を共通の法線として備えた板バネであり、中心線Ｃを挟んで中心線Ｃの両側に位置することになる。従って、各第一の弾性体２３の板面は相互に平行で、かつ、図５中で上下方向に伸びる一点鎖線に対して共に垂直である。
【００４５】
よって、リング状の中間部材２５は、基部６０の一部である可動枠体６２に対して一定の姿勢を保持したまま、中心軸Ｃに直交する平面内で前述した移動部材２１の移動方向とは相異なる第一の弾性体２３の法線方向に移動を許容されることになる。
【００４６】
さらに、中間部材２５は、可動枠体６２に対してバネ定数の等しい二本の第一の弾性体２３により支持されているので、中間部材２５が外力を受けて移動する場合でも可動枠体６２に対する姿勢変化の発生を（バネ定数が異なる場合と比べて）低減することができる。
【００４７】
[支持部：弾性構造体の効果]
上述のように、各第一の弾性体２３の他端（図５中で左端）及び各第二の弾性体２４の他端（図５中で右端）の移動方向は、それぞれがピンホール１２ａの中心線Ｃを中心とする円周上の互いに直交する二つの直径に沿っている。従って、ピンホール部材１２は弾性構造体２２により、中心軸Ｃに直交する平面内を貫通穴６２ａに制限される範囲内で移動自在に支持されていることとなる。
【００４８】
つまり、リング状の中間部材２５が、基部６０の一部である可動枠体６２に対して一定の姿勢を保持したまま中心軸Ｃに直交する平面内で第一の弾性体２３の法線方向に移動を許容され、かつ、光学部材であるピンホール部材１２を保持する移動部材２１が、リング状の中間部材２５に対して一定の姿勢を保持したまま中心軸Ｃに直交する平面内で前述した第一の弾性体２３の法線方向とは異なる第二の弾性体２４の法線方向に移動を許容される結果として、光学部材であるピンホール部材１２は、最終的に、中心軸Ｃに直交する平面内のあらゆる方向への移動が許容され、同時に、ピンホール部材１２の姿勢は、基部６０の一部である可動枠体６２に対し常に一定の状態に保持されることになる。
【００４９】
また、ピンホール部材１２は、各弾性体２３，２４により中心軸Ｃに直交する平面内で直交する二方向から弾性力を受けると共に各弾性体２３，２４のバネ定数がいずれも等しいので、ピンホール部材１２の移動方向によって各弾性体から受ける反力が変化するということはなく、いずれの方向にも良好に移動調節することが可能である。
【００５０】
また、弾性構造体２２は、各第一の弾性体２３の他端部（図５中で左端）で中間部材２５を介して各第二の弾性体２４を連結し、これら各第二の弾性体２４の他端部（図５中で右端）が各第一の弾性体の２３の一端部（図５中で右端）側に折り返されているので、第一の弾性体２３と第二の弾性体２４とが、入射部の中心軸Ｃの方向性を基準として、中間部材２５の同一側（図５中で右側）に位置することになり、中間部材２５を挟んで第一の弾性体２３の延長方向に第二の弾性体２４を延設する場合と同様にピンホール部材１２の支持が可能であると共に、その長さを半分にまで小型化することが可能である。さらにかかる小型化により各弾性体２３，２４の自重による撓み誤差の発生を抑制することが可能である。
【００５１】
[第一及び第二の調節部]
可動枠体６２には、弾性構造体２２に支持された移動部材２１を介してピンホール部材１２の移動調節を行う第一及び第二の調節部３０，４０が装備されている。これら各調節部３０，４０は、可動枠体６２に取り付けられ，その先端部が移動部材２１に当接する調節ネジ３１，４１と、可動枠体６２の内部において各調節ネジ３１，４１とは反対側から移動部材２１を押圧する押圧部材３２，４２と、各押圧部材３２，４２に押圧力を付勢する押圧バネ３３，４３とを備えている（図３）。
【００５２】
第一の調節部３０の調節ネジ３１は可動枠体６２に対してその外部から内部に貫通して設けられ、その先端部が移動部材２１に当接する。この調節ネジ３１は人為的な操作によりピンホール１２ａの中心線Ｃを中心とする円の一の直径に沿って往復動する。また、調節ネジ３１の先端部の形状は球状に形成されており、移動部材２１の当接面に対して点接触する構造となっている。
【００５３】
一方、押圧部材３２は調節ネジ３１が往復する直径と同一線上を往復自在に可動枠体６２の内部に装備されており、押圧バネ３３がその背後から移動部材２１側に押圧部材を押圧するようになっている。また、押圧部材３２の先端部の形状は球状に形成されており、移動部材２１の当接面に対して点接触する構造となっている。
【００５４】
第二の調節部４０も第一の調節部３０と同一の構造となっているが、調節ネジ４１及び押圧部材４２の往復方向が異なっている。即ち、調節ネジ４１及び押圧部材４２は、調節ネジ３１及び押圧部材３２が往復する中心線Ｃを中心とする円の直径方向に直交する他の直径方向に沿って往復するように可動枠体６２に配置されている。
【００５５】
従って、第一及び第二の調節部３０，４０により直交する二方向について移動部材２１を自在に移動させることができ、これら二方向を含んだ平面（中心軸Ｃに直交する平面）上の任意の位置に移動部材２１を位置決めすることができる。またこれにより、移動部材２１に装着されたピンホール部材１２を、可動枠体６２の貫通穴６２ａに制限される範囲内で中心軸Ｃに直交する平面上の任意の位置に位置決めすることができる。
【００５６】
[第三の調節部]
基部本体６１の上部には、可動枠体６２を介してピンホール部材１２を対物レンズ１１ａの光軸に沿った方向について位置決めする第三の調節部５０が装備されている。この第三の調節部５０は、可動枠体６２の上部にその基端部が固定されると共にその先端部が基部本体６１側に延設された移動力伝達部材５１と、基部本体６１の上部に設けられた支持構造体５２と、その先端部が移動力伝達部材５１の先端部に当接する調節ネジ５３と、移動力伝達部材５１の先端部を挟んで調節ネジ５３とは反対側から移動力伝達部材５１の先端部を押圧する押圧部材５４と、押圧部材５４に押圧力を付勢する押圧バネ５５とを備えている（図２）。
【００５７】
移動力伝達部材５１は、その形状がＬ字状を呈し、その基端部が可動枠体６２の上部に固定されると共に屈曲した先端部を上方に向けた状態で基部本体６１側に延設されている。
【００５８】
支持構造体５２は、基部本体６１の上部に固定装備され、支持構造体５２の上部から移動力伝達部材５１の先端部を露出させた状態で当該移動力伝達部材５１を遊挿する中空部を有している。そして、露出した移動力伝達部材５１の先端部に臨む配置で調節ネジ５３，往復部材５４及び押圧バネ５５を支持している。なお、支持構造部５２の中空部は移動力伝達部材５１に対して寸法に余裕を持って形成されており、移動力伝達部材５１の先端部は、支持構造体５２に遊挿された状態で基部本体６１の中心線方向に沿って往復移動することが可能である。
【００５９】
調節ネジ５３は、支持構造体５２に基部本体６１の中心線方向に沿って設けられたネジ穴に螺合して装着されており、その先端部が移動力伝達部材５１の先端部に当接する。また、調節ネジ５３の先端部の形状は球状に形成されており、移動力伝達部材５１との当接面に対して点接触する構造となっている。
【００６０】
一方、押圧部材５４は調節ネジ５３の中心線と同一線上を往復自在に支持構造体５２に装備されており、押圧バネ５５がその背後から移動力伝達部材５１の先端部側に押圧部材５４を押圧するようになっている。また、押圧部材５４の先端部の形状は球状に形成されており、移動力伝達部材５１の当接面に対して点接触する構造となっている。
【００６１】
第三の調節部５０は上述の構成からなるので、調節ネジ５３の回転により移動力伝達部材５１の先端部を押圧し又は押圧部材５４の押圧力に従動させることにより、可動枠体６２を基部本体６１の中心線方向に往復させ、さらに、支持部２０を介してピンホール部材１２を同方向について位置決めすることが可能である。かかるピンホール部材１２の移動方向は保持された対物レンズ１１ａの光軸方向と一致するので、ピンホール１２ａを対物レンズ１１ａの焦点位置に位置決めすることができる。
【００６２】
[ピンホール支持機構全体の動作]
ピンホール支持機構１０の使用時には、基部本体６１に保持されたレンズホルダ１１の対物レンズ１１ａに対してその光軸に沿ってレーザ光が照射される。対物レンズ１１ａによりレーザ光は集光され、理想的にはその焦点位置においてピンホール部材１２のピンホール１２ａを通過することで、外乱光の影響が除かれる。しかし、実際にはレーザ光の焦点に対するピンホール１２の配置にはかなりの精度が要求されるのに対して、ピンホール１２の配置には様々な要因（各部の加工精度、組立精度、対物レンズの光軸に対するレーザ光の位置ズレ、各部の膨張変化、各弾性体２３，２４の撓み等）により位置ズレを生じている場合が多い。
【００６３】
従って、このような場合に各調節部３０，４０，５０によりピンホール部材１２の位置決め調節を行う。
【００６４】
まず、各調節部３０，４０の調節ネジ３１，４１の操作により移動部材２１をレーザ光の通過軌跡上に位置決めする。このとき、ピンホール部材１２は移動部材２１を介して各弾性体２３，２４により中心軸Ｃに直交する平面内で直交する二つの直線方向に移動自在に支持されているので、各調節部３０，４０から受ける外力に従って自在に移動し、円滑に位置決めが行われる。
【００６５】
次に、第三の調節部５０により対物レンズ１１の光軸方向に沿って可動枠体６２及び支持部２０を介してピンホール部材１２が移動調節される。これにより、ピンホール１２ａがレーザ光の焦点位置に位置決めされる。
【００６６】
[ピンホール支持機構全体の効果]
上述したピンホール支持機構１０では、前述した従来例と異なり、ピンホール部材１２及び移動部材２１はいずれも他の部材と摺接することがない。このため、互いに摺接する部材間での高い加工精度や組立精度が要求されず、ガタつきのない状態で安定したピンホール部材１２（光学部材）の位置調節を行うことが可能である。
【００６７】
また、上記ピンホール支持機構１０では、それぞれ異なる方向に沿ってピンホール部材１２の移動調節を行う三つの調節部３０，４０，５０を備えるので、これらに従って各方向ごとの移動調節を行うことが可能である。このとき、ピンホール１２及び移動部材２１は弾性構造体２２によりガタつきの発生が防止されているので、各方向ごとの調節時に影響し合うことなく安定した位置決めを行うことが可能となる。
【００６８】
[その他]
上記実施形態では、光学部材としてのピンホール部材を支持するピンホール支持機構を例示したが、支持の対象とする光学部材についてはこれに限らず、入射部を備える他のものでも良い。例えば、微小な入射部を備えたファイバを照射光の照射位置に位置決めする場合にも上述した各構成を適用しても良い。
【００６９】
また、上述したピンホール支持機構１０では、第一の弾性体２３及び第二の弾性体２４として板バネを例示しているが、特にこれに限定されず、例えば長手棒状の弾性体であっても良い。さらに、第一の弾性体２３及び第二の弾性体２４のバネ定数を全て均一とした例を示したが、ピンホール部材１２の調節距離が各弾性体の長さに比べて小さければ特にバネ定数を均一化しなくとも良い。
【００７０】
また、上記実施形態では、第一の弾性体２３と第二の弾性体２４とをそれぞれ二つずつ備える弾性構造体２２を例示したが、各弾性体の個数については特にこれに限定されるものではなく、より少なくともまたより多くとも良い。例えば、図６に示すように、中間部材２５の一直径の径方向の両端部に相当する各位置に二本ずつ第二の弾性体２４の一端部を固定し、これと方向性の異なる中間部材２５の他の直径の両端部に相当する各位置に二本ずつ第一の弾性体２３の他端部を固定しても良い。また、上記各位置に固定する弾性体の個体数は二つに限らずより多く設定しても良いが、各位置とも同数とすることが望ましい。
【００７１】
【発明の効果】
本発明にあっては、光学部材が、１つの直線を共通の法線として備えた平行な板バネからなる第一の弾性体とこの直線に交差する他の１つの直線を共通の法線として備えた平行な板バネからなる第二の弾性体とを介して支持されており、光学部材が他の部材とは摺接していないので、従来の如く、互いに摺接する部材間の加工精度や各部材の組立精度の影響を排除し、調節部から受ける外力に従って円滑に光学部材の位置決めを行うことが可能である。特に、光学部材の位置決めを同一平面上で交差する複数の方向に沿って行う場合、従来の如く加工精度等を原因とするガタつきがあると一つの方向について調節すると他の方向についても位置変化を生じてしまうが、本発明ではガタつきが生じないので、各方向ごとの調節時に影響し合うことなく安定した位置決めを行うことが可能となる。また、光学部材を支持する部材の加工精度及び組み立て精度を低減しても良好な位置決めが可能であるため、その生産コストの低減が可能となると共に生産性を向上することが可能となる。
【００７２】
また、入射部の中心軸の方向性を基準として、第一の弾性体と第二の弾性体を中間部材の同一側に位置させて中間部材に連結した場合、中間部材を挟んで第一の弾性体の延長方向に第二の弾性体を延設する場合と同様に光学部材の支持が可能であると共にその長さを第一の弾性体と第二の弾性体のいずれか長い方の長さにまで造体を小型化することが可能である。さらにかかる小型化により各弾性体の自重による撓み誤差の発生を抑制することが可能である。
【００７３】
さらに、各第一の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定すると共に各第二の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定した場合には、光学部材の姿勢変化の発生をより低減することができ、位置決め操作時における光学部材の向き変化の発生を防止することが可能である。
【００７４】
また、第一の弾性体及び第二の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定した場合には、光学部材を入射部の中心軸に直交する平面に沿っていずれの方向に移動させた場合でも、四箇所に配置された複数の弾性体からの合成した反力は、方向にかかわらず移動距離に応じた値となる。このため、移動方向によって生じる反力の偏りがなく、調節部による光学部材の位置調節を行うに際していずれの方向に光学部材を移動調節する場合であっても良好に位置決めを行うことが可能である。
【００７５】
また、第一の弾性体及び第二の弾性体をいずれも板バネとすることにより、各弾性体の撓み方向を一定化することができ、例えば単なる丸棒状のバネと比較して、光学部材にねじれ方向の位置変化を生じる可能性を排除することができる。
【００７６】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これにより従来にない優れた光学部材支持機構を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるピンホール支持機構の正面図を示す。
【図２】上記ピンホール支持機構の正面方向から見た断面図を示す。
【図３】図１におけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図４】ピンホール支持機構を平面方向から見た断面図である。
【図５】図２に開示された弾性構造体の斜視図である。
【図６】弾性構造体の他の例を示す斜視図である。
【図７】従来例の正面方向の断面図である。
【図８】従来例の側面方向からの断面図である。
【符号の説明】
１０ ピンホール支持機構（光学部材支持機構）
１２ ピンホール部材（光学部材）
１２ａ ピンホール（入射部）
２０ 支持部
２２ 弾性構造体
２３ 第一の弾性体
２４ 第二の弾性体
２５ 中間部材
３０ 第一の調節部
４０ 第二の調節部
５０ 第三の調節部
６０ 基部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部材支持機構に係り、特にピンホール、ファイバ等の光学部材の位置決めを行う光学部材支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学部材支持機構としてピンホール支持機構１００を図７，８に示す。図７はピンホール支持機構１００の正面方向の断面図であり、図８は図７のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【０００３】
このピンホール支持機構１００は、対物レンズ１０１ａを備えたレンズホルダ１０１及びピンホール１０２ａが形成されたピンホール部材１０２を支持することにより、いわゆるスペイシャルフィルタを構成する。即ち、入射するレーザ光を対物レンズ１０１ａで集光し、その焦点位置に位置決めしたピンホール１０２ａを通過させることでレーザ光に対する外乱光の影響を低減する。
【０００４】
このピンホール支持機構１００は、基部１０３と、この基部１０３上でピンホール部材１０２を支持する支持部１４０と、ピンホール１０２ａの中心線に対して垂直な平面上で直交する二方向の各々に沿ってピンホール部材１０２の移動調節を行う第一及び第二の調節部１１０，１２０と、ピンホール１０２ａの中心線に沿ってピンホール部材１０２の移動調節を行う第三の調節部１３０と、対物レンズを保持するレンズ保持部１０４とを備えている。
【０００５】
上記レンズ保持部１０４はレンズホルダ１０１の円筒部を締結して保持を行い、基部１０３に対して対物レンズ１０１ａの光軸は一定方向に固定される。
【０００６】
一方、支持部１４０は、ピンホール部材１０２の外周に形成された雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が内側に形成されたスライドリング１４１と、このスライドリング１４１をその中心線方向に沿って滑動自在に支持する移動リング１４２と、支持状態にあるピンホール部材１０２のピンホール１０２ａの中心線に垂直な所定平面内を移動リング１４２を滑動自在に支持する支持枠体１４３とを備えている。
【０００７】
上記スライドリング１４１は円筒状であり、その雌ネジ部にてピンホール部材１０２を保持するとピンホール１０２ａの中心線とスライドリング１４１の中心線とが一致するように設定されている。またスライドリング１４１の外周面はその中心線方向に沿って外径が均一に設定されている。
【０００８】
移動リング１４２はスライドリング１４１を支持する円筒部１４２ａと当該円筒部１４２ａの一端部に設けられた鍔状部１４２ｂとを備えている。円筒部１４２ａは一端部から他端部まで均一な内径で貫通しており、スライドリング１４１を挿入し且つ滑動可能な内径に設定されている。
【０００９】
鍔状部１４２ｂは円筒部１４２ａの半径方向にフランジ状に突出形成されており、円筒部１４２ａの中心線方向に沿った厚さが均等に設定されている。従って、鍔状部１４２ｂは全体的にピンホール１０２ａの中心線に垂直な平面に沿った平板状となっている。支持枠体１４３は、基部１０３と一体的に形成されており、鍔状部１４２ｂにて移動リング１４２を支持している。
【００１０】
支持枠体１４３は鍔状部１４２ｂをその一平面と他平面とにそれぞれ摺接した状態で支持している。従って、ピンホール部材１０２のピンホール１０２ａは、鍔状部１４２ｂの各平面とこれらに個別に摺接する支持枠体１４３の各内面との滑動により、ピンホール１０２ａの中心線に垂直な平面上を移動することが可能となっている。
【００１１】
なお、レンズ保持部１０４に保持されたレンズホルダ１０１の対物レンズ１０１ａの光軸と支持部１４０に支持されたピンホール部材１０２のピンホール１０２ａの中心線とが平行となり且つおおよそ一致するようにレンズ保持部１０４と支持部１４０とは基部１０３に形成されている。
【００１２】
次に、第一の調節部１１０と第二の調節部１２０とについて説明する。これら調節部１１０，１２０はいずれも支持枠体１４３に装備されている。即ち、各調節部１１０，１２０は、移動リング１４２の鍔状部１４２ｂの周縁部の所定の各位置に対して筒状部１４２ａの半径方向外側から当接する調節ネジ１１１，１２１と、鍔状部１４２ｂを挟んで各調節ネジ１１１，１２１の反対側から押圧する押圧部材１１２，１２２と、各押圧部材１１２，１２２に押圧力を付勢する押圧バネ１１３，１２３とを備えている。第一の調節部１１０と第二の調節部１２０とは、各々の調節ネジ１１１，１２１の移動方向がピンホール１０２ａの中心線に垂直な平面上において互いに直交する直線にそれぞれ沿うように支持枠体１４３に取り付けられている。従って、各調節ネジ１１１，１２１の操作により移動リング１４２，スライドリング１４１を介してピンホール１０２ａを各調節ネジ１１１，１２１の移動方向に移動調節することができる。
【００１３】
第三の調節部１３０は、スライドリング１４１の外周面上に半径方向外側に向かって突設されたスライドピン１３１と、支持枠体１４３の上部においてピンホール１０２ａの中心線方向に移動自在に装備されると共にその先端部がスライドピン１３１と当接した調節ネジ１３２と、スライドピン１３１を挟んで調節ネジの反対側からスライドピン１３１を押圧する押圧部材１３３と、押圧部材１３３に押圧力を付勢する押圧バネ１３４を備えている。上記スライドピン１３１は移動リング１４２の鍔状部１４２ｂに貫通して設けられた長穴状のガイド穴１４２ｃに遊挿されており、かかるガイド穴１４３ｃの長さの範囲内で移動リング１４２に対するスライドリング１４１の滑動を自在とする。そして、調節ネジ１３１の操作によりスライドピン１３１及びスライドリング１４１を介してピンホール１０２ａをその中心線方向に移動調節することができる。
【００１４】
上記構成により、ピンホール支持機構１００では、対物レンズ１０１ａの光軸とピンホール１０２ａの中心線とにズレが生じている場合には、第一及び第二の調節部１１０，１２０の各調節ネジ１１１，１２１を操作してそれらを同軸上に一致させ、またピンホール１０２ａが対物レンズ１０１ａの焦点位置からずれている場合には、第三の調節部１３０の調節ネジ１３２を操作して焦点位置に位置決めする。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例には以下のような不都合があった。即ち、上述したように、ピンホール部材１０２は、スライドリング１４１及び移動リング１４２を介して基部１０３に支持されている状態にある。そして、移動リング１４２は、その鍔状部１４２ｂの両側各面と支持枠体１４３の対向する二つの内壁面とがそれぞれ摺接し、これら各面が滑動することにより、ピンホール１０２ａの中心線に対する垂直面上における位置決めを行うので、これら各面の加工精度及び組立精度（例えば支持枠体１４３が複数の部材から組み立てられている場合）の影響を受けやすく、例えば隙間が生じている場合には移動リング１４２にガタつきが発生し、ピンホール１０２ａを正確に位置決めすることが困難となるという不都合が生じていた。
【００１６】
また、加工精度及び組立精度を高くすると、ピンホール支持機構１００の生産コストの上昇や生産性の低下を招くと共に、隙間がなくなることで移動リング１４２の円滑な移動が妨げられる恐れがあった。
【００１７】
【発明の目的】
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、特に、光学部材の入射部を精度良くまた円滑に位置決めすることを可能とし、生産性の高い光学部材支持機構を提供することを、その目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１記載の発明は、照射光の入射する入射部を備えた光学部材を支持する光学部材支持機構であって、
前記光学部材を支持する支持部と、この支持部を保持する基部と、前記基部に設けられて前記入射部の中心軸に直交する平面内で前記光学部材の移動位置を調節する調節部とを備え、
前記支持部は、前記中心軸に直交する１つの直線を共通の法線として備えた板バネからなる第一の弾性体を前記中心軸の両側に有し、
前記第一の弾性体の一端が前記基部に固着される一方、前記第一の弾性体の他端にはリング状の中間部材が固設されると共に、
前記中心軸に直交し且つ前記直線と交差する他の１つの直線を共通の法線として備えて前記中心軸の両側に位置する板バネからなる第二の弾性体の一端が前記リング状の中間部材に固着される一方、前記第二の弾性体の他端には、前記光学部材が固設されていることを特徴とした構成を有する。
【００１９】
上記構成では、照射光が光学部材の入射部に入射するように位置決めが行われる。まず、基部の配置により光学部材を支持する支持部を照射光の照射位置に粗位置決めし、しかる後に調節部にて光学部材の位置を精密に位置決めする。
この際、光学部材の入射部の中心軸の両側に位置し其の一端を光学部材支持機構の基部に固着された板バネからなる第一の弾性体が、この第一の弾性体の他端に固設されたリング状の中間部材の姿勢を光学部材支持機構の基部に対して保持すると共に、板バネからなる第一の弾性体の法線方向に沿ったリング状の中間部材の移動を許容する。
また、光学部材の入射部の中心軸の両側に位置し其の一端をリング状の中間部材に固着された板バネからなる第二の弾性体が、この第二の弾性体の他端に固設された光学部材の姿勢をリング状の中間部材に対して保持すると共に、板バネからなる第二の弾性体の法線方向、より具体的には、第一の弾性体の法線方向とは異なる第二の弾性体の法線方向に沿った光学部材の移動を許容する。
この結果、入射部の中心軸に直交する平面内での光学部材の移動があらゆる方向に許容され、かつ、光学部材の姿勢は常に一定の状態に保持される。
光学部材は弾性体のみにより支持されており他の部材とは摺接していないので、調節部から外力を受けると光学部材は入射部の中心軸に直交する平面内で忠実に移動し、部材同士の表面荒さや加工精度の影響は生じない。
【００２０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、第一の弾性体と第二の弾性体が、入射部の中心軸の方向性を基準として、前記中間部材の同一側に位置することを特徴とする構成を有する。
【００２１】
中心軸の方向性を基準として、第一の弾性体と第二の弾性体を中間部材の同一側に位置させることで、各弾性体の合計長さ分のスペースは不要となり、いずれか長い方の弾性体の長さ分のスペースしか必要とならない。
【００２２】
請求項３記載の発明では、各第一の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定すると共に各第二の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定する、という構成を採っている。かかる構成では、複数の第一の弾性体のバネ定数がいずれも等しいので、第一の弾性体の撓み方向に光学部材を移動する場合に各第一の弾性体ごとに均一な変位を生じ、光学部材の移動調節時における姿勢変化の発生をより低減することができる。また、各第二の弾性体についても同様である。
【００２３】
請求項４記載の発明では、各第一の弾性体と各第二の弾性体の全てのバネ定数をほぼ等しく設定する、という構成を採っている。従って、かかる構成では、光学部材はその四方から均等な反力を受けるので、光学部材がその自然位置から入射部の中心軸に直交する平面に沿っていずれの方向に移動しても、方向によって反力の発生のし方が異なるような偏りを生じることがなく、光学部材の距離変位にのみ応じた反力を各弾性体から受けることとなる。従って、調節部による光学部材の位置調節を行うに際していずれの方向に光学部材を移動調節する場合であっても良好に位置決めが行われる。
【００２４】
本発明は、上述した各構成によって前述した目的を達成しようとするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［全体概要］
本発明の実施形態である光学部材支持機構としてのピンホール支持機構１０を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態であるピンホール支持機構１０の正面図であり、図２はピンホール支持機構１０を正面方向から見た後述するレーザ光の照射方向に沿った断面図であり、図３は図１におけるＹ−Ｙ線に沿った断面図であり、図４は平面方向から見たレーザ光の照射方向に沿った断面図である。
【００２６】
このピンホール支持機構１０は、対物レンズ１１ａを備えたレンズホルダ１１及びピンホール１２ａが形成された光学部材であるピンホール部材１２を支持することにより、いわゆるスペイシャルフィルタを構成する。即ち、保持状態にあるレンズホルダ１１に対して入射するレーザ光を対物レンズ１１ａで集光し、その焦点位置においてピンホール１２ａを通過させることでレーザ光に対する外乱光の影響を低減することを目的に使用される。かかる使用時においては、レンズホルダ１１を介して保持された対物レンズ１１ａの光軸にレーザ光の照射軌跡が一致するように照射される。また、このピンホール支持機構１０は対物レンズ１１ａの光軸とピンホール１２ａの中心線Ｃとが平行となるようにレンズホルダ１１及びピンホール部材１２を保持し、さらに、これら光軸及び中心線Ｃが一致するように調節を行う機能を備えている。
【００２７】
なお、このピンホール部材１２は平板に垂直に貫通して設けられた入射部としてのピンホール１２ａを備えている。そして、ピンホール部材１２の基準面とはピンホール１２ａが設けられた平板のレーザ光が入射する側の平板面をいうものとする。また、ピンホール１２ａの中心線Ｃ、即ち、入射部の中心軸Ｃとは、ピンホール１２ａの中心を通過し基準面と垂直な方向の線をいう。
【００２８】
このピンホール支持機構１０は、ピンホール部材１２を支持する支持部２０と、支持されたピンホール部材１２の基準面にほぼ平行な平面、つまり、入射部の中心軸と直交する平面内で直交する二方向の各々に沿って当該ピンホール部材１２の移動調節を行う第一及び第二の調節部３０，４０と、ピンホール部材１２の基準面にほぼ垂直に当該ピンホール部材１２の移動調節を行う第三の調節部５０と、対物レンズ１１ａを保持するレンズ保持部１４と、上記各構成を保持する基部６０とを備えている。以下、各部を詳説する。
【００２９】
［基部］
基部６０は、レンズホルダ１１を保持する円筒状の基部本体６１と、支持部２０を保持する可動枠体６２と、対物レンズ１１ａの光軸方向に沿って基部本体６１に対する可動枠体６２の往復動を自在として支持する二本の支持アーム６３と、を備えている。符号６４は、基部本体６１の下部に装備されたピンホール支持機構１０の外部固定用の棒状体である（図１，２）。
【００３０】
基部本体６１の一端部には、その円筒形状の中心線と対物レンズ１１ａの光軸とが一致するようにレンズホルダ１１を保持する保持穴６１ａが形成されている（図３）。符号６１ｂはレンズホルダ１１を固定する止めネジである。また、基部本体６１の他端部は広く開口し、可動枠体６２の一端部が滑動自在に挿入されている（図１）。
【００３１】
可動枠体６２は、その一端部が基部本体６１の開口部に挿入可能な円筒状を呈し、他端部には後述する支持部２０の移動部材２１を外部から臨む円形の貫通穴６２ａが形成されている。かかる貫通穴６２ａを介してピンホール部材１２が可動枠体６２の外部から移動部材２１に装着される。なお、貫通穴６２ａはピンホール部材１２よりも大径に形成されており、ピンホール部材１２はかかる貫通穴６２ａに遊挿された状態で中心軸Ｃに直交する平面内である程度移動することが可能となっている（図１，２）。
【００３２】
各支持アーム６３は、基部本体６１の両側面にそれぞれ配置されており、その一端部が可動枠体６２に固定されている（図４）。また、各支持アーム６３はその中間部でスライダ６５を介して基部本体６１と連結されている。各スライダ６５は、基部本体６１の両側面に設けられ，当該基部本体６１の中心線方向に沿って一定範囲内で往復自在に案内するガイド６６に支持されている。従って、可動枠体６２は、各支持アーム６３及びスライダ６５を介して基部本体６１に対し、対物レンズ１１ａの光軸に沿った方向で往復動を自在とされている。
【００３３】
［支持部：全体］
支持部２０は、ピンホール部材１２を保持する移動部材２１と、中心軸Ｃに直交する平面内で可動枠体６２に対して移動部材２１を移動自在に支持する弾性構造体２２とを備えている（図２，５）。
【００３４】
上記移動部材２１は、その中央部に貫通穴２１ａが設けられると共に当該貫通穴２１ａの内部にはピンホール部材１２の外周に設けられた雄ネジ溝と螺合するする雌ネジ溝が形成されている。従って、ピンホール部材１２は移動部材２１にねじ込まれて保持される。
【００３５】
[支持部：弾性構造体]
弾性構造体２２は、板バネからなる二枚の第一の弾性体２３と、板バネからなる二枚の第二の弾性体２４と、リング状の中間部材２５とから構成されている（図５）。
そして、第一の弾性体２３の一端（図５中で右端）が、基部６０の一部である可動枠体６２に固着される一方、第一の弾性体２３の他端（図５中で左端）には、リング状の中間部材２５が固設されている。また、第二の弾性体２４の一端（図５中で左端）がリング状の中間部材２５に固着され、第二の弾性体２４の他端（図５中で右端）には、光学部材であるピンホール部材１２を保持する移動部材２１が固設されている
【００３６】
各第一の弾性体２３及び各第二の弾性体２４は全て短冊状を呈し、その材質，寸法及びそのバネ定数が等しく設定されており、また、全ての弾性体２３，２４は撓みを生じていない状態で、保持状態にあるピンホール部材１２のピンホール１２ａの中心線Ｃと平行に配設されている（図２，４）。
【００３７】
[支持部：第二の弾性体]
上記各第二の弾性体２４は、移動部材２１における中心線Ｃを中心とする円周の一の直径の両端部に該当する位置に、各々の板面を上記直径に垂直となる方向に向けてそれぞれ固定されている。
【００３８】
言い換えれば、これら２つの第二の弾性体２４は、中心線Ｃに直交する１つの直線、つまり、図５中で左右方向に伸びる一点鎖線を共通の法線として備えた板バネであり、中心線Ｃを挟んで中心線Ｃの両側に位置することになる。従って、各第二の弾性体２４の板面は相互に平行で、かつ、図５中で左右方向に伸びる前述の一点鎖線に対して共に垂直である。
【００３９】
よって、光学部材であるピンホール部材１２を保持する移動部材２１は、リング状の中間部材２５に対して一定の姿勢を保持したまま、中心軸Ｃに直交する平面内で第二の弾性体２４の法線方向に移動を許容されることになる。
【００４０】
さらに、移動部材２１は、中間部材２５に対してバネ定数の等しい二本の第二の弾性体２４により支持されているので、移動部材２１が外力を受けて移動する場合でも中間部材２５に対する姿勢変化の発生を（バネ定数が異なる場合と比べて）低減することができる。
【００４１】
[支持部：第一の弾性体]
一方、各第一の弾性体２３の他端（図５中で左端）は、リング状の中間部材２５の外周であってその直径の両端部に相当する各位置に、各第一の弾性体２３の板面がいずれもその直径に対して垂直となる方向を向いて固定されている（図４）。かかる二つの第一の弾性体２３の固定位置を結ぶ中間部材２５の直径の方向は、前述した二つの第二の弾性体２４の他端（図５中で左端）の固定位置を結ぶ直径の方向と直交している。即ち、中間部材２５の外周面上には、９０[°]だけ位相をずらせて第一の弾性体２３と第二の弾性体２４とが交互に固定されている（図３，５）。
【００４２】
また、各第一の弾性体２３の一端（図５中で右端）は、これら第一の弾性体２３が平行状態を維持しながら基部６０の一部である可動枠体６２の貫通穴６２ａの近傍にそれぞれ固定されている。また、各第一の弾性体２３の一端（図５中で右端）は、可動枠体６２の貫通穴６２ａの同心円の一直径の両端部に相当する各位置にそれぞれ固定されている（図３，４）。
【００４３】
また、各第一の弾性体２３は互いに対向し均一な間隔を維持した状態で、各々の一端（図５中で右端）が可動枠体６２の貫通穴６２ａを挟んでその両側に固定されている。各第一の弾性体２３は、貫通穴６２ａの中心線を中心とする円周の一の直径の両端部に該当する位置において、各々の板面を上記直径に垂直となる方向に向けてそれぞれ固定されている（図３，４）。
【００４４】
言い換えれば、これら２つの第一の弾性体２３は、中心線Ｃに直交する１つの直線、つまり、前述した第二の弾性体２４の法線とは方向性が異なる図５中で上下方向に伸びる一点鎖線を共通の法線として備えた板バネであり、中心線Ｃを挟んで中心線Ｃの両側に位置することになる。従って、各第一の弾性体２３の板面は相互に平行で、かつ、図５中で上下方向に伸びる一点鎖線に対して共に垂直である。
【００４５】
よって、リング状の中間部材２５は、基部６０の一部である可動枠体６２に対して一定の姿勢を保持したまま、中心軸Ｃに直交する平面内で前述した移動部材２１の移動方向とは相異なる第一の弾性体２３の法線方向に移動を許容されることになる。
【００４６】
さらに、中間部材２５は、可動枠体６２に対してバネ定数の等しい二本の第一の弾性体２３により支持されているので、中間部材２５が外力を受けて移動する場合でも可動枠体６２に対する姿勢変化の発生を（バネ定数が異なる場合と比べて）低減することができる。
【００４７】
[支持部：弾性構造体の効果]
上述のように、各第一の弾性体２３の他端（図５中で左端）及び各第二の弾性体２４の他端（図５中で右端）の移動方向は、それぞれがピンホール１２ａの中心線Ｃを中心とする円周上の互いに直交する二つの直径に沿っている。従って、ピンホール部材１２は弾性構造体２２により、中心軸Ｃに直交する平面内を貫通穴６２ａに制限される範囲内で移動自在に支持されていることとなる。
【００４８】
つまり、リング状の中間部材２５が、基部６０の一部である可動枠体６２に対して一定の姿勢を保持したまま中心軸Ｃに直交する平面内で第一の弾性体２３の法線方向に移動を許容され、かつ、光学部材であるピンホール部材１２を保持する移動部材２１が、リング状の中間部材２５に対して一定の姿勢を保持したまま中心軸Ｃに直交する平面内で前述した第一の弾性体２３の法線方向とは異なる第二の弾性体２４の法線方向に移動を許容される結果として、光学部材であるピンホール部材１２は、最終的に、中心軸Ｃに直交する平面内のあらゆる方向への移動が許容され、同時に、ピンホール部材１２の姿勢は、基部６０の一部である可動枠体６２に対し常に一定の状態に保持されることになる。
【００４９】
また、ピンホール部材１２は、各弾性体２３，２４により中心軸Ｃに直交する平面内で直交する二方向から弾性力を受けると共に各弾性体２３，２４のバネ定数がいずれも等しいので、ピンホール部材１２の移動方向によって各弾性体から受ける反力が変化するということはなく、いずれの方向にも良好に移動調節することが可能である。
【００５０】
また、弾性構造体２２は、各第一の弾性体２３の他端部（図５中で左端）で中間部材２５を介して各第二の弾性体２４を連結し、これら各第二の弾性体２４の他端部（図５中で右端）が各第一の弾性体の２３の一端部（図５中で右端）側に折り返されているので、第一の弾性体２３と第二の弾性体２４とが、入射部の中心軸Ｃの方向性を基準として、中間部材２５の同一側（図５中で右側）に位置することになり、中間部材２５を挟んで第一の弾性体２３の延長方向に第二の弾性体２４を延設する場合と同様にピンホール部材１２の支持が可能であると共に、その長さを半分にまで小型化することが可能である。さらにかかる小型化により各弾性体２３，２４の自重による撓み誤差の発生を抑制することが可能である。
【００５１】
[第一及び第二の調節部]
可動枠体６２には、弾性構造体２２に支持された移動部材２１を介してピンホール部材１２の移動調節を行う第一及び第二の調節部３０，４０が装備されている。これら各調節部３０，４０は、可動枠体６２に取り付けられ，その先端部が移動部材２１に当接する調節ネジ３１，４１と、可動枠体６２の内部において各調節ネジ３１，４１とは反対側から移動部材２１を押圧する押圧部材３２，４２と、各押圧部材３２，４２に押圧力を付勢する押圧バネ３３，４３とを備えている（図３）。
【００５２】
第一の調節部３０の調節ネジ３１は可動枠体６２に対してその外部から内部に貫通して設けられ、その先端部が移動部材２１に当接する。この調節ネジ３１は人為的な操作によりピンホール１２ａの中心線Ｃを中心とする円の一の直径に沿って往復動する。また、調節ネジ３１の先端部の形状は球状に形成されており、移動部材２１の当接面に対して点接触する構造となっている。
【００５３】
一方、押圧部材３２は調節ネジ３１が往復する直径と同一線上を往復自在に可動枠体６２の内部に装備されており、押圧バネ３３がその背後から移動部材２１側に押圧部材を押圧するようになっている。また、押圧部材３２の先端部の形状は球状に形成されており、移動部材２１の当接面に対して点接触する構造となっている。
【００５４】
第二の調節部４０も第一の調節部３０と同一の構造となっているが、調節ネジ４１及び押圧部材４２の往復方向が異なっている。即ち、調節ネジ４１及び押圧部材４２は、調節ネジ３１及び押圧部材３２が往復する中心線Ｃを中心とする円の直径方向に直交する他の直径方向に沿って往復するように可動枠体６２に配置されている。
【００５５】
従って、第一及び第二の調節部３０，４０により直交する二方向について移動部材２１を自在に移動させることができ、これら二方向を含んだ平面（中心軸Ｃに直交する平面）上の任意の位置に移動部材２１を位置決めすることができる。またこれにより、移動部材２１に装着されたピンホール部材１２を、可動枠体６２の貫通穴６２ａに制限される範囲内で中心軸Ｃに直交する平面上の任意の位置に位置決めすることができる。
【００５６】
[第三の調節部]
基部本体６１の上部には、可動枠体６２を介してピンホール部材１２を対物レンズ１１ａの光軸に沿った方向について位置決めする第三の調節部５０が装備されている。この第三の調節部５０は、可動枠体６２の上部にその基端部が固定されると共にその先端部が基部本体６１側に延設された移動力伝達部材５１と、基部本体６１の上部に設けられた支持構造体５２と、その先端部が移動力伝達部材５１の先端部に当接する調節ネジ５３と、移動力伝達部材５１の先端部を挟んで調節ネジ５３とは反対側から移動力伝達部材５１の先端部を押圧する押圧部材５４と、押圧部材５４に押圧力を付勢する押圧バネ５５とを備えている（図２）。
【００５７】
移動力伝達部材５１は、その形状がＬ字状を呈し、その基端部が可動枠体６２の上部に固定されると共に屈曲した先端部を上方に向けた状態で基部本体６１側に延設されている。
【００５８】
支持構造体５２は、基部本体６１の上部に固定装備され、支持構造体５２の上部から移動力伝達部材５１の先端部を露出させた状態で当該移動力伝達部材５１を遊挿する中空部を有している。そして、露出した移動力伝達部材５１の先端部に臨む配置で調節ネジ５３，往復部材５４及び押圧バネ５５を支持している。なお、支持構造部５２の中空部は移動力伝達部材５１に対して寸法に余裕を持って形成されており、移動力伝達部材５１の先端部は、支持構造体５２に遊挿された状態で基部本体６１の中心線方向に沿って往復移動することが可能である。
【００５９】
調節ネジ５３は、支持構造体５２に基部本体６１の中心線方向に沿って設けられたネジ穴に螺合して装着されており、その先端部が移動力伝達部材５１の先端部に当接する。また、調節ネジ５３の先端部の形状は球状に形成されており、移動力伝達部材５１との当接面に対して点接触する構造となっている。
【００６０】
一方、押圧部材５４は調節ネジ５３の中心線と同一線上を往復自在に支持構造体５２に装備されており、押圧バネ５５がその背後から移動力伝達部材５１の先端部側に押圧部材５４を押圧するようになっている。また、押圧部材５４の先端部の形状は球状に形成されており、移動力伝達部材５１の当接面に対して点接触する構造となっている。
【００６１】
第三の調節部５０は上述の構成からなるので、調節ネジ５３の回転により移動力伝達部材５１の先端部を押圧し又は押圧部材５４の押圧力に従動させることにより、可動枠体６２を基部本体６１の中心線方向に往復させ、さらに、支持部２０を介してピンホール部材１２を同方向について位置決めすることが可能である。かかるピンホール部材１２の移動方向は保持された対物レンズ１１ａの光軸方向と一致するので、ピンホール１２ａを対物レンズ１１ａの焦点位置に位置決めすることができる。
【００６２】
[ピンホール支持機構全体の動作]
ピンホール支持機構１０の使用時には、基部本体６１に保持されたレンズホルダ１１の対物レンズ１１ａに対してその光軸に沿ってレーザ光が照射される。対物レンズ１１ａによりレーザ光は集光され、理想的にはその焦点位置においてピンホール部材１２のピンホール１２ａを通過することで、外乱光の影響が除かれる。しかし、実際にはレーザ光の焦点に対するピンホール１２の配置にはかなりの精度が要求されるのに対して、ピンホール１２の配置には様々な要因（各部の加工精度、組立精度、対物レンズの光軸に対するレーザ光の位置ズレ、各部の膨張変化、各弾性体２３，２４の撓み等）により位置ズレを生じている場合が多い。
【００６３】
従って、このような場合に各調節部３０，４０，５０によりピンホール部材１２の位置決め調節を行う。
【００６４】
まず、各調節部３０，４０の調節ネジ３１，４１の操作により移動部材２１をレーザ光の通過軌跡上に位置決めする。このとき、ピンホール部材１２は移動部材２１を介して各弾性体２３，２４により中心軸Ｃに直交する平面内で直交する二つの直線方向に移動自在に支持されているので、各調節部３０，４０から受ける外力に従って自在に移動し、円滑に位置決めが行われる。
【００６５】
次に、第三の調節部５０により対物レンズ１１の光軸方向に沿って可動枠体６２及び支持部２０を介してピンホール部材１２が移動調節される。これにより、ピンホール１２ａがレーザ光の焦点位置に位置決めされる。
【００６６】
[ピンホール支持機構全体の効果]
上述したピンホール支持機構１０では、前述した従来例と異なり、ピンホール部材１２及び移動部材２１はいずれも他の部材と摺接することがない。このため、互いに摺接する部材間での高い加工精度や組立精度が要求されず、ガタつきのない状態で安定したピンホール部材１２（光学部材）の位置調節を行うことが可能である。
【００６７】
また、上記ピンホール支持機構１０では、それぞれ異なる方向に沿ってピンホール部材１２の移動調節を行う三つの調節部３０，４０，５０を備えるので、これらに従って各方向ごとの移動調節を行うことが可能である。このとき、ピンホール１２及び移動部材２１は弾性構造体２２によりガタつきの発生が防止されているので、各方向ごとの調節時に影響し合うことなく安定した位置決めを行うことが可能となる。
【００６８】
[その他]
上記実施形態では、光学部材としてのピンホール部材を支持するピンホール支持機構を例示したが、支持の対象とする光学部材についてはこれに限らず、入射部を備える他のものでも良い。例えば、微小な入射部を備えたファイバを照射光の照射位置に位置決めする場合にも上述した各構成を適用しても良い。
【００６９】
また、上述したピンホール支持機構１０では、第一の弾性体２３及び第二の弾性体２４として板バネを例示しているが、特にこれに限定されず、例えば長手棒状の弾性体であっても良い。さらに、第一の弾性体２３及び第二の弾性体２４のバネ定数を全て均一とした例を示したが、ピンホール部材１２の調節距離が各弾性体の長さに比べて小さければ特にバネ定数を均一化しなくとも良い。
【００７０】
また、上記実施形態では、第一の弾性体２３と第二の弾性体２４とをそれぞれ二つずつ備える弾性構造体２２を例示したが、各弾性体の個数については特にこれに限定されるものではなく、より少なくともまたより多くとも良い。例えば、図６に示すように、中間部材２５の一直径の径方向の両端部に相当する各位置に二本ずつ第二の弾性体２４の一端部を固定し、これと方向性の異なる中間部材２５の他の直径の両端部に相当する各位置に二本ずつ第一の弾性体２３の他端部を固定しても良い。また、上記各位置に固定する弾性体の個体数は二つに限らずより多く設定しても良いが、各位置とも同数とすることが望ましい。
【００７１】
【発明の効果】
本発明にあっては、光学部材が、１つの直線を共通の法線として備えた平行な板バネからなる第一の弾性体とこの直線に交差する他の１つの直線を共通の法線として備えた平行な板バネからなる第二の弾性体とを介して支持されており、光学部材が他の部材とは摺接していないので、従来の如く、互いに摺接する部材間の加工精度や各部材の組立精度の影響を排除し、調節部から受ける外力に従って円滑に光学部材の位置決めを行うことが可能である。特に、光学部材の位置決めを同一平面上で交差する複数の方向に沿って行う場合、従来の如く加工精度等を原因とするガタつきがあると一つの方向について調節すると他の方向についても位置変化を生じてしまうが、本発明ではガタつきが生じないので、各方向ごとの調節時に影響し合うことなく安定した位置決めを行うことが可能となる。また、光学部材を支持する部材の加工精度及び組み立て精度を低減しても良好な位置決めが可能であるため、その生産コストの低減が可能となると共に生産性を向上することが可能となる。
【００７２】
また、入射部の中心軸の方向性を基準として、第一の弾性体と第二の弾性体を中間部材の同一側に位置させて中間部材に連結した場合、中間部材を挟んで第一の弾性体の延長方向に第二の弾性体を延設する場合と同様に光学部材の支持が可能であると共にその長さを第一の弾性体と第二の弾性体のいずれか長い方の長さにまで造体を小型化することが可能である。さらにかかる小型化により各弾性体の自重による撓み誤差の発生を抑制することが可能である。
【００７３】
さらに、各第一の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定すると共に各第二の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定した場合には、光学部材の姿勢変化の発生をより低減することができ、位置決め操作時における光学部材の向き変化の発生を防止することが可能である。
【００７４】
また、第一の弾性体及び第二の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定した場合には、光学部材を入射部の中心軸に直交する平面に沿っていずれの方向に移動させた場合でも、四箇所に配置された複数の弾性体からの合成した反力は、方向にかかわらず移動距離に応じた値となる。このため、移動方向によって生じる反力の偏りがなく、調節部による光学部材の位置調節を行うに際していずれの方向に光学部材を移動調節する場合であっても良好に位置決めを行うことが可能である。
【００７５】
また、第一の弾性体及び第二の弾性体をいずれも板バネとすることにより、各弾性体の撓み方向を一定化することができ、例えば単なる丸棒状のバネと比較して、光学部材にねじれ方向の位置変化を生じる可能性を排除することができる。
【００７６】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これにより従来にない優れた光学部材支持機構を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるピンホール支持機構の正面図を示す。
【図２】上記ピンホール支持機構の正面方向から見た断面図を示す。
【図３】図１におけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図４】ピンホール支持機構を平面方向から見た断面図である。
【図５】図２に開示された弾性構造体の斜視図である。
【図６】弾性構造体の他の例を示す斜視図である。
【図７】従来例の正面方向の断面図である。
【図８】従来例の側面方向からの断面図である。
【符号の説明】
１０ ピンホール支持機構（光学部材支持機構）
１２ ピンホール部材（光学部材）
１２ａ ピンホール（入射部）
２０ 支持部
２２ 弾性構造体
２３ 第一の弾性体
２４ 第二の弾性体
２５ 中間部材
３０ 第一の調節部
４０ 第二の調節部
５０ 第三の調節部
６０ 基部
Claims (4)
- 照射光の入射する入射部を備えた光学部材を支持する光学部材支持機構であって、
前記光学部材を支持する支持部と、この支持部を保持する基部と、前記基部に設けられて前記入射部の中心軸に直交する平面内で前記光学部材の移動位置を調節する調節部とを備え、
前記支持部は、前記中心軸に直交する１つの直線を共通の法線として備えた板バネからなる第一の弾性体を前記中心軸の両側に有し、
前記第一の弾性体の一端が前記基部に固着される一方、前記第一の弾性体の他端にはリング状の中間部材が固設されると共に、
前記中心軸に直交し且つ前記直線と交差する他の１つの直線を共通の法線として備えて前記中心軸の両側に位置する板バネからなる第二の弾性体の一端が前記リング状の中間部材に固着される一方、前記第二の弾性体の他端には、前記光学部材が固設されていることを特徴とする光学部材支持機構。 - 前記第一の弾性体と前記第二の弾性体が、前記中心軸の方向性を基準として、前記中間部材の同一側に位置することを特徴とする請求項１記載の光学部材支持機構。
- 前記各第一の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定すると共に前記各第二の弾性体のバネ定数をほぼ等しく設定したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学部材支持機構。
- 前記各第一の弾性体と前記各第二の弾性体の全てのバネ定数をほぼ等しく設定したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光学部材支持機構。
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