JP4276164B2 - 微調機構、光学装置、及び、微調方法 - Google Patents

Description

本発明は、シムにより位置調整を行うことが必要とされる箇所において、シムに代わって容易に位置調整を行うことができる微調機構及び微調方法に関する。

従来、組立て部材間の位置調整にシムを用いることは良く知られている。例えば、ねじ式ポンプにおけるロータ端面と蓋体内面との間の間隙が加工誤差により不均一になった場合などに、シムによって間隙の最狭部で所要量の間隙を確保するようにするものが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
また、これとは別にシムの使用方法としては、例えば光学装置において各光学ユニット間の間隔調整にも利用されることが多い。

図４(a) は、従来のシム微調機構を備えた工業用大型カメラ等における光学装置の構成を示す側面図であり、同図(b) は、同図(a) のＡ−Ａ´断面矢視図である。同図(a),(b) に示すように、この光学装置は、フレーム１と、このフレーム１に支持された３個の光学ユニット２、３、及び４を備え、同図(a) では左端部に位置する光学ユニット２と、これを固定ネジ５により固定して支持するフレーム１との間には、固定ネジ５に外嵌するコの字型の複数枚のシム６が介装されている。

尚、同図(a) には、分かり易いように複数枚のシム６を間隔を空けて示しているが、実際には、各シム６は、光学ユニット２とフレーム１との間で光軸７方向に相互に圧着して固定されている。

同図(a),(b) に示すような光学装置が光学性能を発揮するためには、最終的に各光学ユニットの間隔を微調整することが必要になる。例えば、光学ユニット２と光学ユニット３との光軸７方向の間隔を調整する必要が生じたときは、先ず固定ネジ５を緩めて各シム６間の圧着を解除し、同図(a) に示すように、光学ユニット２とフレーム１との間で光軸７方向と直角な方向に形成されている保守作業用間隙ａに手８を差し入れ、工具９を用いて、シム６を抜く、又は差し込むことによって間隔を調整する。

例えば、光学ユニット２を前方向（同図(a) の左方向）に微調整するには、所要の位置になるまでシム６を挟み込んでいく。また、光学ユニット２を後方向（同図(a) の左方向）に微調整するには、予めシム６を数枚挟むことで光学ユニット２が基準位置となるように設計しておき、それから所要の位置になるまでシム６を抜いていく。
特開平０６−２８０７６５号公報（［要約］、図１）

シム６の抜き差し時に、工具９を持った手８が入るだけの隙間が必要で、そのための間隙ａを予め用意しておくか、光学ユニット２をフレーム１から完全に取り外してシム６の抜き差しを行った後、再度フレーム１に取り付ける作業が必要になり手間が掛かるという問題がある。

また、シム６の抜き差し時に、シム６の脱落があり得る。脱落防止のためには、シム６に孔を開けて光学ユニット２の固定ネジ５に通す方法も考えられるが、その場合、固定ネジ５をフレーム１から抜かないと、シム６の増減ができないという面倒な問題がある。

また、シム６の抜き差し時に、例えば端が折り返されてしまうなどでシム６が変形すると、その分だけシム６が厚くなり、再現性のある調整ができなくなるという問題も有していた。

本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、シムにより位置調整を行うことが必要とされる箇所において、シムに代わって容易に位置調整を行うことができる微調機構及び微調方法を提供することである。

先ず、第１の発明の微調機構は、部材間の位置調整を行う微調機構であって、互いに同一形状の２枚一組で対向して組み合わせられた厚さが階段状に変化する段差付き円環と、該２枚一組の段差付き円環を円環軸に直角な平面内で相対的に角度を変えさせる角度操作手段と、を備えて構成される。

この、微調機構は、例えば、光学装置における各光学ユニットの間隔調整に用いても有効である。
また、第２の発明の光学装置は、光学ユニットと、該光学ユニットを固定ネジにより固定して支持するフレームと、上記微調機構の上記段差付き円環と、を備え、上記段差付き円環は、上記光学ユニットと上記フレームとの間に、上記固定ネジの外側を回り込むようにして配置されている構成とする。
次に、第３の発明の微調方法は、部材間の位置調整を行う微調方法であって、厚さが階段状に変化する互いに同一形状の段差付き円環を２枚一組として対向して組み合わせ、上記２枚の段差付き円環を円環軸に直角な平面内で回転させ相対的に角度を変えて、上記段差付き円環同士の対向距離を相対的に伸縮させることにより位置調整を行うように構成される。

本発明によれば、ユニット間の距離の微調整作業に大きな間隙を必要としないので装置全体を小型化することができる。
また、被調整ユニットをフレームから取り外したりする必要がないので、調整作業が容易である。

また、シムの脱落や端部の折れ曲がり等の不具合が解消されるので、熟練を必要とせず容易に作業を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１(a) は、第１の実施形態における円環を２個１組として対向配置した状態を示す側断面図であり、同図(b) は、その右側の１個の円環のみを取り出して示すＢ矢視図、同図(c) は、同図(a) の動作原理を説明する図である。

同図(a) に示すように、２個１組として対向配置された円環１１及び１２は、厚さが順次変化する段差部１１−１及び１２−１をそれぞれ形成されている。同図(b) は、上記１組のうち右側の円環１１を取り出して示す平面図である。

これらの円環１１又は１２の一方を他方に対して、光軸１３に直角な平面内で相対的に回転させると、２個の円環１１及び１２の段差部１１−１と１２−１との接触係合が次の段差部との接触係合へと順次ずれていく。

同図(c) に示す中央の接触係合状態を標準とすれば、同図(a) で円環１１又は１２が時計回り方向に回転すると、同図(c) の中央から左側の状態に接触係合が順次変化して、２個の円環１１及び１２のそれぞれの厚さを足した厚さ（２個の円環が重なった厚さ）が順次薄くなる。換言すれば２個の円環が重なった厚さ（幅）が狭くなる。

また、同図(a) で円環１１又は１２が反時計回り方向に回転すると、同図(c) の中央から右側の状態に接触係合が順次変化して、２個の円環１１及び１２のそれぞれの厚さを足した厚さ（２個の円環が重なった厚さ）が順次厚くなる。換言すれば２個の円環が重なった厚さ（幅）が広くなる。

図２(a) は、本例を適用した光学装置において、光学ユニットとフレームとの間に、上記２個１組の円環１１及び１２の組合せ部品を挟み込むように組み付けた状態を示す側面図であり、同図(b) はそのＣ−Ｃ´断面矢視図である。尚、同図(b) では、円環１１は円環１２の下に隠れて見えない。

同図(a) に示す光学装置は、フレーム１４と、このフレーム１４に支持された３個の光学ユニット１５、１６、及び１７を備えている。同図(a) の左端部に位置する光学ユニット１５と、これを固定ネジ１８により固定して支持するフレーム１４との間には、固定ネジ１８の外側を回り込むようにして（同図(b) 参照）２個１組の円環１１及び１２が配置されている。これらの円環１１及び１２は、寸法及び質量ともに光学ユニット１５の距離調整に適合した形状に形成したものが用いられる。

この光学装置において、光学ユニット系内における光学ユニット１５の位置を微調整するには、図１(c) で説明したように、円環１１又は１２のいずれか一方の回転角を変化させることで、２個１組の円環１１及び１２の重なりの厚さを変化させ、これにより、光学ユニット１５とフレーム１４との固定間隔を微調整することによって行う。

この回転角を変化させにあたっては、先ず固定ネジ１８を緩めた後、次に本例では円環１１又は１２のいずれか一方（同図(a) では円環１２）を単に回転させるだけであるので、同図(a) に示すように、両手１９、１９に持った棒状の工具２１、２１を装置前方（図では左方）から差し込んで、工具２１、２１の先端をそれぞれ円環１２の外面に形成されている不図示の工具穴に差し込んで、所望の方向に円環１２を回転させる。

これにより、図１(c) で説明したように、円環１１及び１２に形成されている段差部１１−１及び１２−２の段差に応じて２個の円環の重なり厚さが変化する。この２個の円環の重なり厚さを所望の厚さに設定した後、今度は装置前方からドライバを挿入し、固定ネジ１８を締め付けて、光学ユニット１５をフレーム１４に固定する。

このように、本例おける光学ユニット間の距離の微調整作業では、棒状の工具によって単に一方の円環を円環軸に直角な平面内で回転させる、換言すれば、２枚一組の段差付き円環を円環軸に直角な平面内で相対的に角度を変えさせる、だけであるので、光学ユニット１５とフレーム１４との間に予め設けられる保守作業用間隙ｄは棒状の工具が入るだけでよく、シムを用いる従来の光学装置のように広い保守作業用間隙ａを必要とせず、したがって、装置全体を小型化することができる。

また、同様に、固定ネジ１８を緩めてから単に一方の円環を回転させるだけであるので、光学ユニットをフレームから取り外したりする必要がなく、調整作業が容易である。さらには、シムを用いないので、シムの脱落やシム端部の折れ曲がり等によって生じる不具合が解消されるので、熟練を必要とせず容易に作業を行うことができる。

図３(a),(b) は、第２の実施形態における円環を２個１組として対向配置した構成を示す側断面図であり且つその動作状態を説明する図である。同図(a) は２個の円環の重なり厚さが最小となったときの接触係合状態を示し、同図(b) は２個の円環の重なり厚さが最大となったときの接触係合状態を示している。

すなわち、同図(a) では、一方では円環２２の最大段差部２２−１が円環２３の最小段差部２３−１に接触係合し、他方では円環２３の最大段差部２３−１が円環２２の最小段差部２２−１に接触係合している。このように２個の円環の重なり厚さが最小となったときの接触係合状態では、他の段差部同士も全て接触係合している状態となる。

また、同図(b) では、円環２２及び２３のそれぞれ最大段差部２２−１及び２３−１が相互に接触係合している状態となっており、この状態では接触係合部は、それぞれ円環の直径方向で対向する二点である。

尚、第１及び第２の実施形態ともに、１組となる２個の円環は、全く同一形状の円環を組み合わせるようにすると、製造工程も１工程で済み、組立て工程も容易となって便利である。

また、図３(a),(b) に示した円環２２及び２３は、最大段差部が二箇所に形成されているが、最大段差部が等間隔で三箇所に形成されるように円環の段差部を形成すれば、常に三点で接触係合が行われる安定した調整機構を構築することができる。

(a) は第１の実施形態における円環を２個１組として対向配置した状態を示す側断面図(b) はその右側の１個の円環のみを取り出して示すＡ矢視図、(c) は(a) の動作原理を説明する図である。 (a) は本例を適用した光学装置において光学ユニットとフレームとの間に２個１組の円環の組合せ部品を挟み込むように組み付けた状態を示す側面図、(b) はそのＣ−Ｃ´断面矢視図である。 (a),(b) は第２の実施形態における円環を２個１組として対向配置した構成を示す側断面図であり且つその動作状態を説明する図である。 (a) は従来のシム微調機構を備えた工業用大型カメラ等における光学装置の構成を示す側面図、(b) は(a) のＡ−Ａ´断面矢視図である。

符号の説明

１ フレーム
２、３、４ 光学ユニット
５ 固定ネジ
６ シム
７ 光軸
８ 手
９ 工具
ａ、ｄ 保守作業用間隙
１１、１２ 円環
１１−１、１２−１ 円環の段差部
１３ 光軸
１４ フレーム
１５、１６、１７ 光学ユニット
１８ 固定ネジ
１９ 手
２１ 棒状の工具

Claims (5)

1. 部材間の位置調整を行う微調機構であって、
   互いに同一形状の２枚一組で対向して組み合わせられた厚さが階段状に変化する段差の付いた段差付き円環と、
   該２枚一組の段差付き円環を円環軸に直角な平面内で相対的に角度を変えさせる角度操作手段と、
   を備えたことを特徴とする微調機構。
2. 前記段差付き円環の段差は、該段差付き円環の全周に亘って形成されていることを特徴とする請求項１記載の微調機構。
3. 光学装置における各光学ユニットの間隔調整に用いられることを特徴とする請求項１記載の微調機構。
4. 光学ユニットと、
   該光学ユニットを固定ネジにより固定して支持するフレームと、
   請求項１から請求項３のいずれか１項記載の微調機構の前記段差付き円環と、
   を備え、
   前記段差付き円環は、前記光学ユニットと前記フレームとの間に、前記固定ネジの外側を回り込むようにして配置されている、
   ことを特徴とする光学装置。
5. 部材間の位置調整を行う微調方法であって、
   厚さが階段状に変化する互いに同一形状の段差付き円環を２枚一組として対向して組み合わせ、前記２枚の段差付き円環を円環軸に直角な平面内で回転させ相対的に角度を変えて、前記段差付き円環同士の対向距離を相対的に伸縮させることにより位置調整を行うことを特徴とする微調方法。